hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アスベスト誘発発癌機構の解明とその予防

多層カーボンナノチューブ(以下、NT)はアスベスト繊維と類似の物理化学的性質を持っため、中皮腫を引き起こす可能性について社会的懸念がある。今回、NTの毒性・発がん性を決める因子を評価するため、5種類のNTと3種類のアスベストを用いて中皮細胞に投与したところ、アスベストは細胞に効率良く取り込まれたが、NTは殆ど取り込まれなかった。NTによる中皮細胞毒性は直径と逆相関であり、さらに透過型電子顕微鏡を用いて観察すると細いNT(50nm)の方が太いNT(150nm)よりも中皮細胞の細胞膜や核を貫通し易い事が明らかとなった。一方、アスベストの直径はどのNTよりも大きかったが、膜構造に囲まれた状態で細胞内に存在していた。NTは膜構造に囲まれておらず、NTとアスベストは異なる機構で細胞に入る事が示唆された。NTをラットの腹腔内に投与すると、細いNTは太いNTと比べて、強い炎症を惹起し、中皮腫発生も早く、高率であった。NTをマクロファージに投与し、毒性やサイトカイン産生能を調べたが、直径の異なるNT間に差異は認められなかった。従って、炎症惹起性や発がん性について、中皮細胞傷害性が強く関与している事が示唆された。直径が小さく、かつ凝集塊をつくるようなNTは細胞に入らず、発がん性も最も低かったことから、中皮細胞傷害には直径が小さい事と剛性・直線性が高いことが重要であることと考えられた。以上の知見は、繊維状物質の発がん機構解明に寄与することが大きいだけでなく、社会的意義の高いものであると考えている。また、アスベストの発がん予防についても一定の成果を得られており、現在論文投稿準備中である。アスベスト繊維だけでなく、多層カーボンナノチューブなどの繊維状物質全般の発がん機構の一端を明らかにする事が出来、さらに繊維ごとの差を明確化することによって安全なナノ物質を作るための指針を提案することが出来たため。アスベスト繊維誘発発がんモデルを用いたがん予防実験の結果を論文として報告する予定である。私達は今年度、アスベスト誘発発がんモデルの確立と、それに対する鉄負荷減少法の適用によるアスベスト誘発発がんの予防法の検討を行った。またもう一つは、アスベスト表面に吸着する生体分子を網羅的に同定し、その生物学的意義の検討を行った。まず、アスベスト誘発発がんモデルの確立についてであるが、過去の報告にあった腹腔内投与法を用いた。約1年で腫瘍が出来ると期待されていたが、実際その通りであった。現在も腫瘍は出来つつある。また、本研究の大きな目的として、アスベスト誘発発がんの予防法の確立がある。そのため、アスベスト発がんに関与すると考えられている鉄を体内から積極的に除去することによって発がん率の変化について検討した。鉄負荷減少のために用いた方法は2種類であり、瀉血と経口鉄キレート剤投与である。現在経口鉄キレート剤投与の群において癌の発生が遅れている事を示唆するデータが出つつある。発がん実験は長期にわたるために、結論に至るには更に約1年間必要である。次に、アスベスト結合タンパクの網羅的同定を行った。アスベストをラットの肺ライセートなどと反応させ、免疫沈降法の変法を行う。するとアスベスト繊維に付着するタンパクがSDS-PAGEによって分離出来るため、それらのタンパクを質量分析を用いて網羅的に同定した。合計100種以上のタンパク質を同定し、その中には細胞骨格タンパク、ヒストン、ヘモグロビン、ストレス応答タンパクなどがあった。このうち、私達はヒストンとヘモグロビンを特に重要であると考えている。ヒストンはクロマチンの構造タンパクであり、アスベストがヒストンを吸着するという事実は、アスベストによるDNA傷害の一つの機構になりうると考えている。また、ヘモグロビンは鉄を含む主要分子であり、アスベストがヘモグロビンを吸着することで、体内における鉄動態に影響を与えると考えられる。私達はアスベスト誘発発癌機構の解明のために、繊維状物質一般の発癌機構を検討してきた。その結果、新素材として注目を集めている多層カーボンナノチューブの発癌機構の一旦を解明する事が出来た。アスベストを中心に積み重ねられてきた繊維発癌の知見によると、マクロファージによる慢性炎症と繊維による中皮細胞傷害が中皮腫形成に重要であると考えられている。多層カーボンナノチューブは、その細長い形状と高い化学的安定性のためにアスベストと同様の毒性・発癌性をもたらすのではないかと危惧されていたが、私達は、多層カーボンナノチューブが直径依存性に中皮細胞の膜を傷害し、中皮腫リスクを決定している事を見出した。本研究結果は、繊維発癌における機構解明と多層カーボンナノチューブの産業的応用・環境リスク評価に対して大きな意味を持つ。従って、期待通りの研究の進展があったと考える。また、私達は前年度から継続してアスベスト誘発発癌の予防法確立について検討している。アスベストとラット腹腔内に投与し、その一カ月後から潟血や鉄キレート剤投与を行う事により、鉄負荷を軽減し、発癌率の低下が見られないか観察中である。本実験は未だ遂行中であるが、鉄キレート剤投与によって発癌率の低下が見られつつある。この実験の補佐的なデータとして、アスベスト溶血を起こす事、またヘモグロビンやDNAを表面上に吸着することで局所鉄の増大並びにDNA傷害を起こす事を明らかにしてきた。

従ってアスベストは自身に含まれる鉄だけでなく、生体内の鉄を利用する事によっても局所的な発癌リスクを増大させている可能性がある事が示唆された。この結果は平成23年の夏にはまとめ、論文を投稿する予定である。発癌率低下の程度については未だ分からないが、本研究結果はアスベストに既に曝露されている方々が中皮腫発生のリスクを抑えられる可能性を示唆している。多層カーボンナノチューブ(以下、NT)はアスベスト繊維と類似の物理化学的性質を持っため、中皮腫を引き起こす可能性について社会的懸念がある。今回、NTの毒性・発がん性を決める因子を評価するため、5種類のNTと3種類のアスベストを用いて中皮細胞に投与したところ、アスベストは細胞に効率良く取り込まれたが、NTは殆ど取り込まれなかった。NTによる中皮細胞毒性は直径と逆相関であり、さらに透過型電子顕微鏡を用いて観察すると細いNT(50nm)の方が太いNT(150nm)よりも中皮細胞の細胞膜や核を貫通し易い事が明らかとなった。一方、アスベストの直径はどのNTよりも大きかったが、膜構造に囲まれた状態で細胞内に存在していた。NTは膜構造に囲まれておらず、NTとアスベストは異なる機構で細胞に入る事が示唆された。NTをラットの腹腔内に投与すると、細いNTは太いNTと比べて、強い炎症を惹起し、中皮腫発生も早く、高率であった。NTをマクロファージに投与し、毒性やサイトカイン産生能を調べたが、直径の異なるNT間に差異は認められなかった。従って、炎症惹起性や発がん性について、中皮細胞傷害性が強く関与している事が示唆された。直径が小さく、かつ凝集塊をつくるようなNTは細胞に入らず、発がん性も最も低かったことから、中皮細胞傷害には直径が小さい事と剛性・直線性が高いことが重要であることと考えられた。以上の知見は、繊維状物質の発がん機構解明に寄与することが大きいだけでなく、社会的意義の高いものであると考えている。また、アスベストの発がん予防についても一定の成果を得られており、現在論文投稿準備中である。アスベスト繊維だけでなく、多層カーボンナノチューブなどの繊維状物質全般の発がん機構の一端を明らかにする事が出来、さらに繊維ごとの差を明確化することによって安全なナノ物質を作るための指針を提案することが出来たため。アスベスト繊維誘発発がんモデルを用いたがん予防実験の結果を論文として報告する予定である。
中央アンデス牧民社会における土地利用と「先住民共同体」に関する人類学的研究

ペルーにおいて、先住民共同体の土地は共有で平等に利用され、内部では土地問題はないと述べられてきたが事実は異なる。調査地の共同体では1997年に領域を細分したため、区画の大きさや境界をめぐり軋轢が生じた。2016年には、とくに若者世代が自身の区画を求めて再区分を提案し問題が再燃した。現地調査では区画面積を計測し、区画の不均等さを実証した。土地をめぐる軋轢の背景には、先住民共同体の土地の市場への開放という国策の影響があった。また何を区分の公的文書とみなすかについても意見が分かれていた。しかし、現在のところ、人々は外部には土地を売らないと主張することで外部を排除し、共同体を維持していると考えられる。本研究の目的は、アンデス牧民社会における土地利用の変化と、国家における「先住民共同体」の今日的意味を明らかにすることにあり、おもな研究方法は調査対象の共同体におけるフィールドワークと関連資料の収集である。本年度は、共同体での調査前の準備期間と位置づけ、関連資料の収集にあたった。リマ市では、2ヶ所の国立文書館において調査地と周辺地域に関する文書記録を探した。直接共同体について書かれた資料を見つけることはできなかったが、以前に属していた別の共同体に関する資料を収集することができた。また、大統領府内にある領土画定局を訪れ、2016年に公布された先住民共同体の領域に関する法令文書を入手した。担当者に土地の境界に関するインタビューも行い、共同体レベルの領土画定は中央省庁では把握していないことを確認した。クスコ市でも、歴史文書館で共同体が属するチュンビビルカス郡の資料を収集した。先住民共同体に関する公文書は農業省が管轄しているとのことであったので、農業省に文書の検索・閲覧を依頼したが、許可に時間がかかったため現地の調査協力者に文書入手を依頼した。公的記録監督局のシクアニ支局では、調査地が属村から共同体として承認された際の記録や領土の画定記録等の文書を入手し、以前に共同体成員から聞き取ったことと併せて共同体成立の経緯がより明確になった。これらの資料のほか、農地改革時の法令や先住民共同体に関する法令といった公布済みの法令に関する文書も入手することができ、国家における先住民共同体の制度と内実を考察するために必要な資料は概ね収集することができたと言える。また資料収集のほか、クスコ市に居住する共同体成員から共同体内の土地区分等に関する聞き取りを行い、共同体の現状について都市に移住した若者の考えを窺い知ることができた。関連資料の収集を比較的スムーズに行うことができ、当初予想していたよりも多くの文書資料が得られたため、成果は大きかったと自己評価できる。農業省が所蔵している文書に関しては、閲覧手続きに思ったよりも時間がかかり、渡航期間中に許可が下りなかったため、現地の調査協力者に入手を依頼した。しかし、文書が存在することは確認できており、次年度の調査前に入手できる見込みであり、今後の研究の進展を妨げるものではない。どのような資料をどこが所蔵しているのかを特定するのが困難であり、無駄足に終わることもあったが、比較的短期間で共同体成立に関わる文字資料を入手できたことは、本年度の大きな成果であった。本研究は、アンデス牧民社会における土地利用の変化と国家における「先住民共同体」の今日的意味を明らかにすることを目的としている。本年度は、研究対象の牧民共同体でフィールドワークを実施し、実測データをもとに放牧地区画の作成・分析を行い、土地利用の変化と問題について考察した。具体的には、89月にかけての約4週間で現地調査を実施し、共同体内の牧草地範囲の実測をハンディGPSを使用して行った。様々な制約により実測できたのは3区画のみであったが、実測データを地図上にプロットしてデータ化した結果、区画面積に明らかな差異があることを定量的データとして示すことができた。さらに、区画の境界に対する認識、土地の再区分問題について、共同体および牧畜という生業に対する考えについて、聞き取り調査を行った。20年前に行われた共同体の土地区分について、面積だけではなく区画の割り当て方法にも依然として不満が残っていること、合意されたはずの境界線を「慣習」を理由に越境する場合があり、区画の境界をめぐる軋轢が存在することを確認した。また、生業の基盤となる牧草地を「自身の区画」として持たない若者世代の不満が、再区分問題へとつながったと考えられる。20年前の決定・記録が正式なものであるのかについても意見が分かれており、これは先住民共同体の土地売買とも絡む複雑な問題であることが明らかとなった。現地調査を含む研究成果のうち、牧草地利用の変化と区画の認識については学会発表を予定している。また、来年度に刊行される学術書と学術雑誌においても論文のかたちで発表予定である。

しかし、現在のところ、人々は外部には土地を売らないと主張することで外部を排除し、共同体を維持していると考えられる。平成29年度は、牧民共同体におけるフィールドワークを中心に研究を進める。ペルーへの渡航は8月から9月にかけての約4週間を予定しており、具体的には共同体内の牧草地区画範囲の実測、土地・生業・共同体に関して、特に若者世代を対象に聞き取りを行う予定である。現地調査の前後でクスコ市に滞在している期間中に、前年度で入手できなかった農業省が持つ文書資料を収集する。帰国後は、個人が使用している牧草地範囲の実測データを地図上にプロットしデータ化する。また、これまでの研究で得られた知見と併せて、本研究の中間報告として学会等で成果の発表も行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。文化人類学29年度が最終年度であるため、記入しない。
船舶初期設計を対象とした設計プロセス創成支援システムに関する研究

本研究では,設計者による設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築した.提案する設計支援環境では,製品設計は,設計プロセス計画,概略的製品設計,設計プロセスの評価・改善,および本格的製品設計の4つのステージにより構成されており,製品設計を実施する前に設計プロセスの特徴を把握し改善する機会が提供されている.本研究ではその実現のための情報処理手法を具体的に検討した.さらに構築したプロトタイプシステムを利用して設計のシミュレーションを実施することにより,本システムの利用による設計プロセス改善の可能性を示した本研究では,設計者による設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築した.提案する設計支援環境では,製品設計は,設計プロセス計画,概略的製品設計,設計プロセスの評価・改善,および本格的製品設計の4つのステージにより構成されており,製品設計を実施する前に設計プロセスの特徴を把握し改善する機会が提供されている.本研究ではその実現のための情報処理手法を具体的に検討した.さらに構築したプロトタイプシステムを利用して設計のシミュレーションを実施することにより,本システムの利用による設計プロセス改善の可能性を示した本研究では船舶設計の更なる向上のために,設計者による設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築する.具体的には,船舶設計を以下の4つの段階に分けて考える.1)設計プロセス計画(Plan):設計ステージの構成や,各ステージで検討すべき設計変数,制約条件,目的関数等を入力する.2)概略的製品設計実施(Do):対象となる設計領域の数点において概略的な製品設計を実施する.3)設計プロセス評価と設計知識の抽出(Check):上記2)の結果に基づき,情報間の制約関係,依存関係および設計変数が制約条件等に与える影響度を抽出する.これに基づき,設計プロセスの特徴(早く解を得られる,最適解に到達しやすい,設計の手戻りの可能性が高い,など)を把握する.4)設計プロセスの改善と本格的製品設計の実施(Act):上記3)の結果に基づき,設計ステージの構成や設計変数の決定順序を変更する.この新しい設計プロセスに基づき本格的製品設計を実施する.つまり,製品設計を実施する前に,設計プロセスの特徴を把握し改善する機会を提供する.これにより,船舶設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築する.本システムは,3つのサブシステムから構成されるが,本年度はバルクキャリアーの主要目設計に着目して,以下の2つのサブシステムのプロトタイプを開発した.・設計プロセス定義支援システム:システムの利用者が設計プロセスを記述するためのインターフェスとなる部分であり,設計プロセスは本システムが管理する.・設計プロセス分析支援システム:実験計画法等を利用して,設計情報間の定性的・定量的関係を構造化し,設計プロセスの特徴や情報間の関係を可視化して設計者に提示する.本研究では船舶設計の更なる向上のために,設計者による設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築する.具体的には,船舶設計を以下の4つの段階に分けて考える.設計プロセス計画(Plan):設計ステージの構成や,各ステージで検討すべき設計変数,制約条件,目的関数等を入力する.概略的製品設計実施(Do):対象となる設計領域の数点において概略的な製品設計を実施する.設計プロセス評価と設計知識の抽出(Check):上記2)の結果に基づき,情報間の制約関係,依存関係および設計変数が制約条件等に与える影響度を抽出する.これに基づき,設計プロセスの特徴(早く解を得られる,最適解に到達しやすい,設計の手戻りの可能性が高い,など)を把握する.設計プロセスの改善と本格的製品設計の実施(Act):上記3)の結果に基づき,設計ステージの構成や設計変数の決定順序を変更する.この新しい設計プロセスに基づき本格的製品設計を実施する.つまり,製品設計を実施する前に,設計プロセスの特徴を把握し改善する機会を提供する.これにより,船舶設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築する.本システムは,3つのサブシステムから構成されるが,本年度は主要目設計を対象に「設計プロセス創成支援システム」を開発した.具体的には,プロセス構造化手法等のこれまでに提案されている手法と著者らが提案したワイルドカードGAを利用した本研究独自の方法を組み合わせ,設計プロセスにおけるボトルネックやボトルネックの解消法を設計者に提示するシステムを開発した.さらに研究成果の一部を公表した.本研究では船舶設計の更なる向上のために,設計者による設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築する.具体的には,船舶設計を以下の4つの段階に分けて考える.1)設計プロセス計画(Plan):設計ステージの構成や,各ステージで検討すべき設計変数,制約条件,目的関数等を入力する.2)概略的製品設計実施(Do):対象となる設計領域の数点において概略的な製品設計を実施する.3)設計プロセス評価と設計知識の抽出(Check):上記2)の結果に基づき,情報間の制約関係,依存関係および設計変数が制約条件等に与える影響度を抽出する.これに基づき,設計プロセスの特徴(早く解を得られる,最適解に到達しやすい,設計の手戻りの可能性が高い,など)を把握する.4)設計プロセスの改善と本格的製品設計の実施(Act):上記3)の結果に基づき,設計ステージの構成や設計変数の決定順序を変更する.この新しい設計プロセスに基づき,本格的な製品設計を実施する.つまり,製品設計を実施する前に,設計プロセスの特徴を把握し改善する機会を提供する.これにより,船舶設計プロセスの検討を支援する設計支援環境を構築した.なお,昨年度までの研究によって,上記システムのプロトタイプが完成していた.このため,本年度はハンディサイズのバルクキャリアの主要目設計に着目し,開発したシステムを用いて実際に設計プロセスの抽出と改善を試みた.

その結果,性能を重視する場合と実現可能性を重視する場合とで,異なった設計プロセスが生成されることを確認した.さらに,開発システムを用いて生成された設計プロセスを分析することにより,各プロセスが持つ特徴を明確化するとともに,設計空間の設定が最適な設計プロセスに与える影響を考察することができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。船舶設計生産システム26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究実績は,交付申請書に記載した研究実施計画と合致するものであり,当初の計画通り,おおむね順調に進展していると判断する.本年度の研究実績は,交付申請書に記載した研究実施計画と合致するものであり,当初の計画通り,おおむね順調に進展していると判断する.26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は,当初の計画通り3つ目のサブシステムである設計プロセス創成支援システムを開発する.さらに主要目設計を対象に設計プロセスの分析と創成を行い,本研究の基本方針の妥当性を確認する.本年度までの研究により,設計プロセス創成支援システムの第一次プロトタイプは完成している.次年度以降は開発したシステムを用いて船舶設計プロセスを分析するとともに,最適な設計プロセスの創成を試みる.さらに必要に応じてシステムの改善を図る.26年度が最終年度であるため、記入しない。第一次プロトタイプシステムが完成したため,設計プロセスのシミュレーションと最適化を実施するための計算機の購入を予定していた.しかし見積りを行った結果,本年度の残額では予算的に購入することができなかった.2014年度の予算の一部と合算してシミュレーション用の計算機を購入する.
確率的Slow Feature Analysisの構築と空間認識機能への応用

近年の高度な情報化や計測技術の進展により,我々が手にするデータが,高次元かつ大規模になりつつある.このような背景の下で,高次元の動画像データに基づいて,システムの本質を抽出する情報工学技術の確立が求められている.本研究では,未知のシステムから観測される多次元時系列データから緩やかな変動成分の抽出を実現するとともに,多次元時系列データに隠れた潜在情報の抽出の実現や情報認識の実現を目的として,本研究課題では,Slow Feature Analysisに用いた統計的アルゴリズムに関する理論研究・アルゴリズム開発を行った.未知システムから観測される,雑音が重畳された多次元時系列データから,未知システムの本質である緩やかな時間変動成分を自動的に抽出することを目的として,本研究課題では,Slow Feature Analysisに注目し,Slow Feature Analysisの統計的アルゴリズムの研究を行った.本研究課題の初年度目に当たる平成25年度には,まず,Slow Feature Analysisの確率モデルにおける確率構造に注目することにより,従来法では無視されていた観測ノイズを考慮した推定方法の構築に成功した.状態空間モデルに基づいて,Slow Feature Analysisの確率的アルゴリズムを構成し,厳密計算により導出されるSlow Feature Analysisの尤度関数に基づいて観測ノイズを含むパラメータを精緻に推定する方法を考案した.雑音環境下の時系列データを用いた検証により,本研究で構築した統計的アルゴリズムが,Slow Featureの抽出に有効であることを示した.近似的な取扱いを行っていた従来法との比較においても,提案法はSlow Featureの精緻な推定が可能であることを示した.さらに,Slow Feature Analysisの確率的アルゴリズムににおける潜在変数の次元数が未知である場合に適切な次元数を推定するための方法を考案し,人工データを適用することにより,その有効性を検証した.未知システムから観測される,雑音が重畳される多次元時系列データから,未知システムの本質として注目を集めている緩やかな時間変動成分を抽出することを目的として,本研究課題では,Slow Feature Analysisに注目し,Slow Feature Analysisの統計的アルゴリズムの研究を行った.本研究課題の2年度目にあたる平成26年度には,未知システムが非線形性を有する場合の統計的アルゴリズムの開発を行った.逐次モンテカルロ法を導入した確率的Slow Feature Analysisを提案し,未知システムを支配する非線形型の状態空間モデルの推定を実現した.人工データを用いた検証において,提案する統計的アルゴリズムを用いることにより,対象のシステムが非線形性を有する場合にも,潜在ダイナミクスの抽出が実現可能であることを示した.すなわち,提案法を用いることにより,未知システムの潜在変数の推定のみならず,非線形ダイナミクスを支配する種々のハイパーパラメータも同時に推定することが可能であることを検証した.さらに,未知システムのダイナミクス構造が時間的に変動する状況下において,Slow Featureを抽出するための統計的アルゴリズムを構成し,その有効性を示した.得られた成果を関連する国際学会や国内学会で発表するとともに,誌上発表論文として公表した.なお,本研究で開発した情報抽出技術について,学会誌の解説記事として,翌年度に,公表を予定している.未知システムから観測される,多次元時系列データから緩やかな変動成分の抽出を実現するとともに,多次元データに隠れた潜在情報の抽出の実現や,情報認識の実現を行うことを目的として,本研究課題では,Slow Feature Analysisを用いた統計的アルゴリズムに関する理論研究・アルゴリズム開発を行った.本研究課題の3年度目に当たる平成27年度には,多次元データに隠れた潜在情報の抽出を実現するための確率的時系列解析手法を進展させるとともに,動画像データに対してSlow Feature Analysisを適用することによって,行動認識を行うためのアルゴリズムの開発を中心に研究を行った.実際の動画像データを用いた検証により,提案アルゴリズムを用いることで,異なる動作を行う人物を含む動画像データからの行動認識が,高い精度で実現されることを示した.さらに,近年の神経回路網理論に関する進展に基づいて,構築したアルゴリズムを改良し,更なる情報認識性能の向上を実現するとともに,実データを用いてその有効性を示した.関連する多次元時系列データの解析技術や静止画像データや動画像データからの情報抽出技術・情報認識技術に関する研究開発の成果について,国内会議や国際会議にて発表を行うとともに,学術論文や学会誌の解説論文として公表した.加えて,これらの研究成果について,国内会議や国際会議における招待講演を行った.当初予定していた時系列解析に関する成果のみならず,動画像認識に関する展開も得られつつあるため.未知の動的システムから観測される,多次元時系列データから緩やかな変動成分の抽出を実現するとともに,多次元データに隠れた潜在情報の抽出の実現や,情報認識の実現を行うことを目的として,本研究課題では,Slow Feature Analysisを用いた統計的アルゴリズムに関する理論研究・アルゴリズム開発を行った.本研究課題の4年目に当たる平成28年度には,多次元データに隠れた潜在情報の抽出を実現するための確率的時系列解析手法を深化させるとともに,多次元センサデータに対してSlow Feature Analysisを適用することによって,情報認識を行うためのアルゴリズム開発を中心に研究を行った.特に,従来法では,状態空間モデルが有する潜在変数の次元を既知としていたという問題点に注目することにより,潜在変数の次元推定機能に関する改良を実現し,ヒトの行動時に取得される各種の多次元センサデータを用いた検証により,提案する潜在変数の次元選択手法を備えたSlow Feature Analysis(提案手法)が,従来手法に比べて,高い情報認識性能を有すること示した.関連する多次

元時系列データの解析技術や動画像データからの情報抽出技術や情報認識技術に関する研究開発の成果について,国際会議で発表を行い,研究協力者である指導学生が優秀口頭発表賞を受賞した.さらに,国際会議にてスペシャルセッションを企画した.加えて,これらの研究成果について,招待講演を行った.近年の高度な情報化や計測技術の進展により,我々が手にするデータが,高次元かつ大規模になりつつある.このような背景の下で,高次元の動画像データに基づいて,システムの本質を抽出する情報工学技術の確立が求められている.本研究では,未知のシステムから観測される多次元時系列データから緩やかな変動成分の抽出を実現するとともに,多次元時系列データに隠れた潜在情報の抽出の実現や情報認識の実現を目的として,本研究課題では,Slow Feature Analysisに用いた統計的アルゴリズムに関する理論研究・アルゴリズム開発を行った.おおむね,当初に予定していた研究実施計画通りに,研究が進んでいるため.動画像認識に関する研究を進めるとともに,時系列解析に関する研究を深化させる.知能情報学,確率的情報処理,神経回路網理論,計算論的神経科学,データ駆動科学次年度は,多次元時系列データから情報を抽出するためのアルゴリズムの開発を行う.おおむね,当初に予定した研究実施計画通りに研究が進んでいるため.本年度の研究遂行により,動画像認識に関する情報抽出アルゴリズムについて当初の予定を超えた進展が得られたが,その有効性を精緻に検証し,広く成果を公表する上で,次年度における追加の数値実験が必要となったため.資料収集を予定していた国際学会で,当該分野の発表が行われず,国外出張が年度内に行われなかったため.追加の数値実験を行うための計算機購入や情報収集のための旅費として使用する.当初計画通り,次年度は,非線形性を有する場合の統計的アルゴリズムの開発を行う.平成27年度中の国外出張旅費として使用する.資料収集を予定していた学会で,該当分野の発表が行われず,国内出張の1回分が年度内に行われなかった.平成26年度中の国内出張旅費として使用する.
呼吸代謝・皮膚血流量からみた体位変換の効果

本研究は、自分で身体を動かすことができない臥床安静の患者を対象にして、長時間の同一体位の保持、体位変換が生体に与える影響を循環動態・呼吸代謝の側面から検討することを目的に行った。皮膚血流量の測定部位を決めるための予備実験を含め健康な成人12名を被験者にして、全く動かない状態で仰臥位を60分間保持した後、上半身を45°挙上した半座位に体位変換し、さらに60分間保持した条件のもとで皮膚血流量・分時換気量・酸素消費量・心拍数・呼吸数・血圧を測定した。また、情動面が影響していると思われたので脳波も追加して実験を行った。実験の結果、つぎのようなことが解った。【.encircled1.】皮膚血流量(右第2指の指腹にセンサーを装着)は、30分経過した頃から血流値の変動の振幅が小刻みに大きくなった。そして4050分の間、10ml/min/100g程度低下し血流の波形の振幅が殆どなくなり直線に近い波形を示した。半座位に体位変換後4050分経過した頃にも同様の傾向が現われた。【.encircled2.】仰臥位を保持して4050分経過後、分時換気量は20%程上昇し、酸素消費量は4060%程度上昇し酸素摂取率は下降している。体位変換後、分時換気量も酸素消費量も10%近く下降するが4050分経過すると再び上昇する傾向を示した。【.encircled3.】脈拍は3040分経過後510減少するが、その後は元の数値に戻り、半座位に変換後は仰臥位のときより510多くなったが時間の経過に伴う変化はあまりみられなかった。【.encircled4.】仰臥位・半座位とも4050分経過した頃より、情動面でも変化がおこり眼球の動き・瞬きが多現在、研究発表に向けて投稿準備中である。
イメージセンサ技術を用いた超高感度バイオセンサアレイデバイスに関する研究

本研究においてプロテオーム研究を行う上で必要不可欠の蛋白質情報を高感度に検出するバイオセンサアレイデバイスを開発することを目的としている.本研究では,CCD/CMOSイメージセンサ技術を用い,抗原抗体反応を超高感度で検出できる2次元バイオセンサアレイデバイスを製作する.その高感度化は,電荷転送技術による独創的な信号検出法を提案し実現を図り,従来の手法より1000倍以上の高感度化を目指す."人間が得る情報の80%は視覚から得られる"といわれている.私たちは画像として情報を得ることで様々な状況を即座に判断,予測することができ,物理・化学情報を画像として得ることはきわめて有用である.本年度はアレイデバイスを製作する前段階として,バイオセンサとしては有効なツールである発光(もしくは蛍光)を検出する光センサと電位情報を検出するケミカルポテンシャルセンサを融合したデバイスを開発した.バイオセンシングにおいては,それぞれの構成要素がイオン化しており化学的な電位情報を有していることがわかっている.このデバイスは10ミクロンルールNMOS技術を用いて製作を行った.さらに,バイオセンサは水溶液中で用いることが前提であるため,センサデバイスの水に対するパッシベーション特性も重要である.本エンドはプロセスの容易さなどを考え,シリコン窒化膜とポリイミド膜の両者を検討した.その結果,ポリイミド膜も耐水性に優れているが,最終的な安定性からはシリコン窒化膜が優れていることがわかった.本研究においてプロテオーム研究を行う上で必要不可欠の蛋白質情報を高感度に検出するバイオセンサアレイデバイスを開発することを目的としている.本研究では,CCD/CMOSイメージセンサ技術を用い,抗原抗体反応を超高感度で検出できる2次元バイオセンサアレイデバイスを製作する.その高感度化は,電荷転送技術による独創的な信号検出法を提案し実現を図り,従来の手法より1000倍以上の高感度化を目指す."人間が得る情報の80%は視覚から得られる"といわれている.私たちは画像として情報を得ることで様々な状況を即座に判断,予測することができ,物理・化学情報を画像として得ることはきわめて有用である.本年度はアレイデバイスを製作する前段階として,バイオセンサとしては有効なツールである発光(もしくは蛍光)を検出する光センサと電位情報を検出するケミカルポテンシャルセンサを融合したデバイスを開発した.バイオセンシングにおいては,それぞれの構成要素がイオン化しており化学的な電位情報を有していることがわかっている.このデバイスは10ミクロンルールNMOS技術を用いて製作を行った.さらに,バイオセンサは水溶液中で用いることが前提であるため,センサデバイスの水に対するパッシベーション特性も重要である.本エンドはプロセスの容易さなどを考え,シリコン窒化膜とポリイミド膜の両者を検討した.その結果,ポリイミド膜も耐水性に優れているが,最終的な安定性からはシリコン窒化膜が優れていることがわかった.本研究においてプロテオーム研究を行う上で必要不可欠の蛋白質情報を高感度に検出するバイオセンサアレイデバイスを開発することを目的としている.本研究では,CCD/CMOSイメージセンサ技術を用い,抗原抗体反応を超高感度で検出できる2次元バイオセンサアレイデバイスを製作する.その高感度化は,電荷転送技術による独創的な信号検出法を提案し実現を図り,従来の手法より1000倍以上の高感度化を目指す."人間が得る情報の80%は視覚から得られる"といわれている.私たちは画像として情報を得ることで様々な状況を即座に判断,予測することができ,物理・化学情報を画像として得ることはきわめて有用である.本年度はアレイデバイスを製作する前段階として,バイオセンサとしては有効なツールである発光(もしくは蛍光)を検出する光センサと電位情報を検出するケミカルポテンシャルセンサを融合したデバイスを開発した.バイオセンシングにおいては,それぞれの構成要素がイオン化しており化学的な電位情報を有していることがわかっている.このデバイスは10ミクロンルールNMOS技術を用いて製作を行った.さらに,バイオセンサは水溶液中で用いることが前提であるため,センサデバイスの水に対するパッシベーション特性も重要である.本エンドはプロセスの容易さなどを考え,シリコン窒化膜とポリイミド膜の両者を検討した.その結果,ポリイミド膜も耐水性に優れているが,最終的な安定性からはシリコン窒化膜が優れていることがわかった.
造岩物質の構造と物性の理論

本年度は、計画研究の初年度として、分子動力学計算、固体量子論(第一原理)計算についてこれまでに提示された成果の全面再評価を実行した。同時に、地球科学に無経験の物理系分担者と、問題の所在を討論し、将来最も有効な戦略は何かについて討議を進めた。これらの目的のため、地球内部研究センターにおいて8月25日27日にわた1)研究会を開くなど、情報・意見の交換に努力した。分子動力学計算について得られた結果は、1)2体中心力モデルにおいては、形式電荷がそのままクーロン力を構成すると仮定した場合、圧力および剛性率などを再現することはほとんど不可能であること。したがって部分電荷を仮定するほかに道がないこと、2)従来の格子エネルギー最小化法によって推定された2体中心力のパラメタは、分子動力学法に適用できない(原子の変位が無限小のとき以外は全く無効)ものがほとんどであること。3)以上の結論をふまえた上で、本研究のために結晶構造が精密に決定されたMgSi【O_3】ペロフスカイトについて弾性率を強制条件とし、空間群の制約をとり払ったWMIN法を実行し、広い適用範囲を持つポテンシャルパラメタが得られたこと、4)同様に部分電荷を仮定したポテンシャルにより、Si【O_2】の多形転移の計算機実験に成功したこと、などである。固体量子論計算から、実効ポテンシャルを導く試みも進行中であるが、今年度内に結論は出なかった。第一原理計算から分子動力学計算に利用できるポテンシャル関数を導き出せるか否かは、現在理論鉱物物理学の中心をなす問題であって、国際的競争が激烈であるので、特に重点的な補強が必要である。
菌体外マトリックスをターゲットとした成熟バイオフィルムの制御戦略の確立と臨床応用

本研究は、Streptococcus mutansを用いた人工バイオフィルムに対する各種洗口液の浸透動態をcalcein-AM(CAM)染色法と共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)を用いたリアルタイム観察にて解析した。この方法では、細菌内に浸透したCAMの蛍光が膜損傷により消失する過程を経時的に観察することが可能である。さらに、洗口液の殺菌効果を生死分別染色法や生菌数測定法で検証するとともに、洗口液のバイオフィルム剥離能も併せて検索した。その結果、CAM染色法を用いたCLSMによるリアルタイム解析により、S. mutansバイオフィルムに対して四種の洗口液が異なる浸透動態を呈することが明確となった。中でもチモールは浸透が最も迅速で、高い膜傷害効果を有することが示された。一方、膜傷害が細菌の死滅や剥離を必ずしも意味しないことも併せて示唆された。口腔バイオフィルムの制御戦略は、バイオフィルムの各形成ステージごとに提示される。本年度は、in vitroおよびin vivoにおいて形成したバイオフィルム深層部細菌の殺菌効果および剥離効果について含嗽剤を用いて検討した。ハイドロキシアパタイトディスクを試料とした。懸濁液(S.oralis, S.gordonii, A naeslundii)中に浸漬し75rpmの速度で回転させながら90分培養することによりディスク表面に細菌を付着させた。Rotating Disc Reactorを用いて50rpmの速度で回転させながら、毎分4.6mlの速度で0.5%スクロース含有BHIbrothを還流しバイオフィルムを形成させた。5日培養のバイオフィルムに対し含嗽剤(リステリン,J&J)を30秒間作用させたのち、Live/Dead染色を施し共焦点レーザー顕微鏡にて共焦点画像を採取した。PI陽性菌の割合を算出すると、82.1-100%であり大多数が膜傷害菌であると判定されたが、Plate count法により5.7±3.5x10^7CFU/mlの細菌が増殖可能であった。健全者の上顎犬歯頬側面をPMTC後歯面清掃を3日間停止しバイオフィルムを形成させた。染色液にてバイオフィルムを染色したのち含嗽剤にて含嗽後、バイオフィルムの剥離効果を観察した。歯面着色領域は30秒含嗽ではほとんど変化がなかった。3分含嗽により半分程度に減少した。これらのことから、たとえ浸透性の良い抗菌成分を用いたとしても、30秒程度の接触時間ではバイオフィルム深層部の大多数の細菌は生存することが確認された。また、たとえ死滅したとしてもその構造が付着面に残ることから、成熟バイオフィルム制御はマトリックスを分散もしくは剥離する方法を確立することが重要であると思われた。Streptococcus mutansを用いた人工バイオフィルムに対する各種洗口液の浸透動態をcalcein-AM (CAM)染色法と共焦点レーザー顕微鏡(CLSM)を用いたリアルタイム観察にて解析した。CAMで生菌を染色し、CLSMを用いて断層像を採取したのち、各材料の作用直後から付着界面の共焦点画像を15秒おきに10分間採取した。採取した共焦点画像から厚みを算出し、蛍光量の減少率を解析した。主要有効成分をクロルヘキシジン(CHX)、塩化セチルピリジニウム(CP)、イソプロピルメチルフェノール(IP)、およびチモール(TH)とする4種の洗口液を検索対象とした。S.mutans ATCC25175株を、ガラスベースディッシュを用い0.5% sucrose含有BHI液体培地中で24時間嫌気培養することによりバイオフィルムを形成させた。研究成果として、CAM染色法を用いたCLSMによるリアルタイム解析により、S.mutansバイオフィルムに対して四種の洗口液が異なる浸透動態を呈することが明確となった。中でもTHは浸透が最も迅速で、高い膜傷害効果を有する
地域特性に合わせた事前確定的基準と裁量的審査の相互関係に関する米加豪の比較研究

本研究では、米加豪諸都市での事前確定的基準と裁量的開発協議の仕組み、およびその運用を明らかにし、比較研究を行った。1次調査は、米国口上位100都市、カナダ主要都市8都市、オーストラリア主要6都市での法規制の分析を行い、2次調査として各国数都市での現地調査を行った。その結果、オーストラリアでは開発規模で州組織と地方自治体に審査主体が分かれており、その利点と課題が存在した。カナダ・アメリカでは裁量的開発協議が特に中層住居地区で有効に運用されている一方で、高層住居地区等では、他の特例許可制度等の影響もあり、顕著な効果は見られなかった。本年度は、アメリカ・カナダ諸都市における裁量的開発協議制度の整理やその運用実態に関する論文発表を行うと共に、カナダ主要都市における調査研究及び事例分析を中心に行った。サンフランシスコ市における国際学会発表では、アメリカ・シアトル市とカナダ・バンクーバー市の裁量的デザインレビュー制度運用実態の比較研究に関して発表を行い、日本においては、米国100都市におけるデザインレビュー制度の類型化に関する研究発表を行った。なお、本研究の重要参考文献となっている裁量的開発協議に関する米国の書籍に関する文献抄録を発表することが出来た。カナダにおける研究調査ついては、カルガリー市、ウィニペグ市、エドモントン市、トロント市、モントリオール市、サスカトゥーン市における裁量的開発協議及びデザインレビューの運用実態調査を行った。その一部は論文化され、カナダの一般市街地における裁量的開発審査に関する研究として発表されている。特に、当該論文では、これまで明らかにされてこなかったモントリオール市におけるデザインレビューの実際の運用事例の分析を行っており、これまでにない有用な研究成果となっている。なお、アメリカにおける調査については、昨年より継続してニューヨーク市、シアトル市、マイアミ市における開発許可に関する調査を行った。なお、本年度は中間年度にあたるため、多くの先生方とのミーティングを主体的に行い、様々な助言を頂くことで、最終年度に向け、より多くの分析視点を得ることができ、質の高い調査分析を行うことが出来た。本年度は、既往文献等により日本と北米における開発協議の運用や課題の再整理を行い、ゾーニング条例や開発関連法規制等を元に、米国の人口上位100都市、カナダ8都市における開発許可制度の分類、ピッツバーグ、ニューヨークにおける開発状況の概要調査、シアトル、マイアミ、トロント、バンクーバーにおける裁量的開発審査の運用実態分析を行った。アメリカの制度分類に関しては、歴史保全地区特化型と一般既成市街地型でほぼ半数に分かれ、後者のうち約2割の都市が全市域を対象とし、約2割の都市がダウンタウンを中心とした審査を行なっていた。郊外住宅地やサイン審査を対象にした都市は数都市にとどまった。審査主体としては、約8割の都市で委員会もしくは行政による裁量的デザイン審査が行われていた。カナダに関しては、バンクーバーを除く主要都市で2000年代以降にデザイン審査が導入されており、トロント、オタワ、カルガリーの3都市では数年間のトライアル期間を経ている。対象地区は主に開発圧力の高い中心市街地や幹線道路沿いが多い。審査委員はモントリオールのみ議員が入っていることが特徴であり、バンクーバー、モントリオール以外はほぼ同様の審査制度となっている。チャーター都市に着目した分類も行ったが、米国では特に顕著な違いは見られなかった。これは、アメリカとカナダの地方自治制度の大きな違いによるものと考えられる。運用実態調査分析の結果、北米都市においても日本と同様のマンション紛争が起こりはじめており、住民意見を取り入れる仕組みを持つシアトルにおいては、ゾーニング規制と裁量的審査の組み合わせにより1-2階程度の調整が、バンクーバーにおいては、容積移転を含めた開発協議制度の効果的な運用や住民意見の反映により、中高層エリアにおいて2階程度、ダウンタウンにおいて10m以上の高さ削減、約10m2の標準階面積削減等の計画変更も見られた。前年度、アメリカ及びカナダ諸都市における裁量的開発許可制度及びデザインレビュー制度の運用実態に関する調査研究を優先し、論文の執筆までを行ったため、前年度行う予定であったオーストラリア諸都市ににおけるプレ調査を本年度実施した。プレ調査では、オーストラリア主要都市における制度分析を行ったのち、シドニー市、パース市における現地調査を実施した。オーストラリアでは、連邦政府、州政府、地方自治体の3つの決定主体が存在し、本研究で対象としている開発許可に関しては、アメリカ同様、地方自治体での決定としている都市も見られるが、アデレード市、シドニー市、パース市等では、州政府と地方自治体で、両方の許可もしくはアドバイザリーボードの設置等を行い、どちらかが計画許可を行っていることがわかった。なお、上記3都市においては、開発事業費による閾値の設定により、その決定権者が決められており、パース市のように自治体政府と州政府の間で連携が取られ、効率的に開発が誘導されている場合と、アデレード市のように州の裁量性が大きく課題となっている場合も見られ、今後一層の詳細分析を行うことで、その権限の、より良いバランスを見出すことが可能になると考えられる。以上より、本年度までに、日本、米国、カナダ、オーストラリア各主要都市の裁量的開発許可制度及びそれに類する制度の整理と運用実態を明らかにしてきた。

米国では、地方自治体が決定主体として、ゾーニングを基本とし、特例的に裁量的許可制度を導入しているのに対して、カナダやオーストラリアでは、積極的に裁量的開発許可が使われていることがわかった。なお、カナダとオーストラリアでは、開発許可に関する州政府の関わり方に大きな差が見られ、地方分権という点からも、日本においてこのシステムから得られる知見は多いと考えられる。都市計画法制度、都市デザイン政策米国100都市におけるデザインレビュー制度の分類に関する論文の執筆及びカナダ主要都市におけるデザインレビュー制度の分類に関する論文の執筆を完了できたことや、カナダ主要都市におけるデザインレビューの運用実態調査がほぼ完了し、これまでほとんど制度の概略のみしか文献化されてこなかったモントリオール市におけるデザインレビューの運用実態を明らかにすることができたことは非常に有用な知見を含むものであった点から、おおむね順調に進展していると評価した。米国100都市及びカナダ主要8都市の条例調査に基づく分類等を完了できた事や、各ケーススタディ都市における詳細な個別案件に関する詳細な分析など想定以上の成果が出た。一方で、平成24年度内に予定していたカナダ諸都市の実態調査は平成25年度4月に行い、成果報告として平成25年4月上旬に予定されている国際会議にて研究発表を行うため、おおむね順調に進展していると評価した。今後の方策としては、オーストラリア主要都市における裁量的開発審査制度の運用実態の調査を行うべく、事前データの整理及び現地調査を行う予定である。なお、並行して、本年度完了した、カナダ主要都市における調査結果の整理及び分析、論文化を行い、より体系化された研究を目指すものとする。本年度は、これまでの日本の課題や北米諸都市での実践を踏まえ、昨年度の研究成果と課題の整理、オーストラリア諸都市での運用実態調査を行う。該当なし
内視鏡外科手術における医療安全水準の向上を目指した教育・訓練システムの確立

九州大学病院内視鏡外科手術トレーニングセンターにて、各種コースを設け、セミナーを実施した。セミナーコースは整形外科医向けの関節鏡手技習得コースで、3回36人が受講した。ベーシックコースはボックス、シミュレータ訓練のみの、研修医向けのコースで、5回44人受講した。我々が最も力点を置いたのは、基本手技の習得に特化したスタンダードコースで、講義(内視鏡外科手術の特性、機器の説明・使用法、内視鏡・鉗子の基本操作、視野展開法、実際の剥離、切離、縫合、結紮などの基本手技の講義)、ボックス訓練(鉗子による空間認知、左右の協調操作、剥離、切離、縫合、結紮などの基本手技の反復訓練)、シミュレータ訓練(シミュレータによる基本的鉗子操作手技の訓練)、動物による手術訓練(実際の腹腔鏡下手術と同様な、腸間膜の血管、胃、腸を用いて止血、剥離、切離、縫合、結紮などの内視鏡外科手術の基本手技の訓練)から成る教育カリキュラムを作成した。44回511人が受講した。アドバンスコースは、実践に即した手技の習得を目的とし、整形外科3回、小児外科2回、消化器外科6回で120人受講した。スタンダードコースにおいて訓練効果を客観的に評価できる技術評価タスクを考案した。被訓練者全員に対してトレーニング前、および後に同じ評価タスク(円形の連続縫合)を行った。タスクは全て録画保存されるとともに、所要時間やエラーを測定、記録した。さらに左右両鉗子の先にセンサーを取り付け、磁気式三次元位置計測装置(AURORA^<TM>)を用いて鉗子の軌跡を記録した。解析により、被訓練者の手技の上達は見られるものの、手技に伴うエラーが増加することがわかった。また、被訓練者に対し、シミュレータ(LapSim^<TM>, MIST^<TM>)を用いて決められたタスクを課し、データを蓄積した。

さらに左右両鉗子の先にセンサーを取り付け、磁気式三次元位置計測装置(AURORA^<TM>)を用いて鉗子の軌跡を記録した。解析により、被訓練者の手技の上達は見られるものの、手技に伴うエラーが増加することがわかった。また、被訓練者に対し、シミュレータ(LapSim^<TM>,MISTTM)を用いて決められたタスクを課し、データを蓄積した。2004年12月、当診療部が中心となり全国に先駆けて内視鏡外科手術トレーニングセンター(センター長:橋爪誠)を大学病院内の施設として設立した。定期的にトレーニングセミナーを行い、現在までにス我が国初の基本手技習得に特化したコース、スタンダードコースは52回606名、研修医のための入門的な1日コースのベーシックコース8回48名、専門的な術式や手技を習得するコース、アドバンスコース17回174名、関節鏡手技のコース、セミナーコース5回74名、計902名が全国より受講した。トレーニングセンターにて以下のごとく講義、ボックス訓練、シミュレータト訓練、動物による手術訓練から成る教育カリキュラムを作成した。さらに、訓練効果を客観的に評価できる我々独自の技術評価タスクを考案した。被訓練者全員に対してトレーニング前、および後に同じ評価タスクを行った。タスクは全て録画保存されるとともに、所要時間やエラーを測定、記録した。さらに左右両鉗子の先にセンサーを取り付け、磁気式三次元位置計測装置(AURORA^<TM>)を用いて鉗子の軌跡を記録する。受講者の同意の下、基本手技の上達度を確認すると同時にデータを蓄積し、解析を行った。評価の結果をスコア化することにより、トレーニング後の技術の向上が示され、さらに手術症例経験数により相関性が認められたことで本技術評価タスクの有用性が示された。トレーニングセミナー後6ヶ月でアンケート調査を行い、本セミナーが実際の臨床に対してどのような影響を及ぼすかを解析した。