hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
障がい内容に柔軟な自動車操縦インタフェースの開発

障害者が自動車を運転する方法としては,補助装置を市販車両に取り付ける方法が一般的であるが,障害者個々にカスタマイズする必要があり,車両の改造に多大な費用がかかる.全自動運転車の実現により障害者の要望が満足されるように思われるが,障害者の多くは自分で運転したいのであり,目的地に行くことだけを望んでいない.それに対し,本研究成果は,角度センサを利用した操縦装置を自由に動かせる身体の部位に取り付けて操作することで,身体への取り付け治具を除き共通化出来ることから,安価で障害内容に柔軟に対応可能としながら自分で運転するという要望を実現した電気自動車PIUSを開発しているMODI社を窓口としてアクチュエータを発注・開発したことから,6月にはアクチュエータ付きの電気自動車PIUSが納入となった.その一方,アクチュエータと我々が開発してきた曲げセンサを内蔵した操縦装置との接続において,接続条件の仕様に不明確なところがあったことから,アクチュエータの破損および操縦装置からの出力である曲げ角度とタイヤの角度とのマッチングで苦労し,予定していたより長い時間を要してしまった.FlexSensorの出力が不安定で温度特性も良くないことから,新たに電磁材料研究所のCr-Nセンサに変更した点も若干の研究遅延要因となった.それらにより,1か月程度の遅延が発生してしまった.走行実験に関しては,11月末には雪が降り始めたことから,データ取得期間が想定していたより短くなったしまった.しかし,限られた範囲で取得したデータをシンポジウムで発表する予定である.また,脊髄損傷の障がい者の方向けに試乗会を開催し,TVや新聞で紹介された.センサデータベースCr-Nセンサが大きな歪みに弱く,現在の操縦装置の構造には適さないことが分かってきたことから,新たなひずみセンサに切り替える.現時点では,東洋測器株式会社の製品が良いと評価している.主たる障がい者としてサリドマイド禍の方を想定していたことから,その方たちによる評価を2017年度前期に実施する.計画通り,他部位向けの操縦装置を開発すると共に,ブレーキ・アクセル制御も行う.ナビゲーションシステムとの連携については,再度計画を立てる.それ以外では,障害者向け自動車の製造会社との連携を深め,本操縦装置の商品化に取り組む.当初は、曲げセンサとして村田製作所の透明圧電素子フィルムを利用することを考えていた。入手はしたが、その取扱いが難しかった。しかし、遅延することなく、新たなセンサ(FlexSensor)を見つけ出し、目的を達成した。但し、個体間のバラツキがあるため、公益財団法人電磁材料研究所のセンサを利用する契約を取り交わした。操作治具、ドライビングシミュレータを利用した操縦性能の確認、電気自動車PIUSとそれに取り付けるアクチュエータの発注も予定通り完了している。次年度に繰り越して利用する。計画通りに研究が進んでいることから、26年度についてはほぼ予定通り進める。(1)実車の組み立て:研究開発用電気自動車PIUSは組み立てキットであることから、その組み立てを行う。続いて、前年度発注したアクチュエータを組み付ける。続いて、操作治具を結合する。
内生的異質性が及ぼす市場競争への影響に関する分析

本研究では、経済環境における諸々の非対称性を内生化しその発生メカニズムを解明するとともに、その惹起された非対称性がどのように経済全体に波及するか考察することを目標としている。当該年度では、次年度以降の研究・分析の礎とすべく、非対称性が所与の世界を前提として様々な角度から寡占市場の分析を図った。第1に、既存研究で頻繁に用いられる不完全代替財モデルを一般化したことである。寡占市場であれ、各企業が生産する財が完全に同質であることはなく、少なくとも消費者にはそれぞれの財は異質であると認識するのが通常である。この点を考慮して、寡占の既存研究では各企業が不完全代替財であることを前提として分析を図ることが頻繁にある。とりわけ、その有用性・簡便性から、各財の逆需要関数が線形であるという過程がなされることが多い。線形性は需要や企業の技術の非対称性をとられるのには非常に都合がよい。そのため、それらの非対称性を包含する形でモデルが一般化される試みはほとんど見られなかった。それを試みたのが当該年度の本研究の第1の貢献である。第2に、企業の所有構造の相違という観点に注目して分析を図った。現実の経済では、すべての企業が私的な投資家が所有する、いわゆる、私企業だけではなく、中央政府や地方政府といった公的部門が所有する公企業という異質な企業も存在し競争に従事している。それらの異質な企業間の競争は混合寡占市場と呼ばれ、これまで様々な視点から分析が進められてきている。当該年度では、不完全代替財を供給する公私企業間の競争において生産補助金が果たす役割について再検討した。本研究では、必要な生産補助金額が超過負担を生む税方式で調達されるというより現実的な想定を出発点として最適補助金政策を考察し、公私企業間競争が数量競争より価格競争で特徴付けられている方がより社会的に望ましいことを示した。本研究の目標は「非対称性の内生化」および「内生的な非対称性が及ぼす経済効果」の2つを解明することにある。これらを分析するには、第1に、与えられた非対称な条件の変化が経済に、特に、寡占市場にどのような効果を及ぼすかについて一定程度の解明・理解が必要条件とされる。これを果たしたのが当該年度である。次年度では非対称性の内生化の問題に着手することになるわけであるが、その準備が当該年度まででほぼ完遂できたといってよいと確信している。上述したように、与えられた非対称性に関する条件とその変化が及ぼす経済効果についてはある一定程度の知見が得られた。これを踏まえて、今後は非対称性の内生化の議論に進む。具体的には以下のことを想定している。前提として不完全代替財が供給される複占あるいは寡占市場に注目する。このモデルを前提として非対称性を議論するほとんどの既存研究では、(1)線形の需要曲線のパラメータが財に応じて異なる、(2)企業の限界費用というパラメータが異なる、のいずれか、あるいは、両方を考察している。すなわち、(1)、(2)のいずれもパラメータという所与の定数によって非対称性を捕らえている。今後の研究では(1)、(2)の定数を内生化することを目指す。特に、既存研究では全く検討されてこなかった(1)を重視するつもりである。(1)の形の非対称性を要約すれば、「仮にすべての財が同一の価格で売られているとすれば、パラメータの大きい財はより多く買いたいと思うし、小さい財であれば少ししか買いたくない」という形の定式だといえる。この想定には大きな問題点がある。それは、すべての消費者が同一の選好を持つという極めて非現実的な仮定が背後に隠されているということである。すなわち、各財に対する好みの違いはあるが、その違いはすべての消費者で共有されている、ということが仮定されているのである。本研究ではこの隠された仮定を除去し、異なる選好を持つ消費者が多数存在する世界を出発点とする。消費者間で選好が異なる以上、財価格によっては財を購入しない決断をする消費者も出てくるはずである。その場合、いわゆる、市場逆需要関数は既存のそれとは大きく異なるものになる。この内生的に導出される市場逆需要関数を用いて、(1)既存研究で提出されてきた結果がどう変化するか、(2)そもそも既存研究で想定している市場逆需要関数と整合的になりうるか検討する。

そのため、それらの非対称性を包含する形でモデルが一般化される試みはほとんど見られなかった。それを試みたのが当該年度の本研究の第1の貢献である。第2に、企業の所有構造の相違という観点に注目して分析を図った。現実の経済では、すべての企業が私的な投資家が所有する、いわゆる、私企業だけではなく、中央政府や地方政府といった公的部門が所有する公企業という異質な企業も存在し競争に従事している。それらの異質な企業間の競争は混合寡占市場と呼ばれ、これまで様々な視点から分析が進められてきている。当該年度では、不完全代替財を供給する公私企業間の競争において生産補助金が果たす役割について再検討した。本研究では、必要な生産補助金額が超過負担を生む税方式で調達されるというより現実的な想定を出発点として最適補助金政策を考察し、公私企業間競争が数量競争より価格競争で特徴付けられている方がより社会的に望ましいことを示した。本研究の目標は「非対称性の内生化」および「内生的な非対称性が及ぼす経済効果」の2つを解明することにある。これらを分析するには、第1に、与えられた非対称な条件の変化が経済に、特に、寡占市場にどのような効果を及ぼすかについて一定程度の解明・理解が必要条件とされる。これを果たしたのが当該年度である。次年度では非対称性の内生化の問題に着手することになるわけであるが、その準備が当該年度まででほぼ完遂できたといってよいと確信している。上述したように、与えられた非対称性に関する条件とその変化が及ぼす経済効果についてはある一定程度の知見が得られた。これを踏まえて、今後は非対称性の内生化の議論に進む。具体的には以下のことを想定している。前提として不完全代替財が供給される複占あるいは寡占市場に注目する。このモデルを前提として非対称性を議論するほとんどの既存研究では、(1)線形の需要曲線のパラメータが財に応じて異なる、(2)企業の限界費用というパラメータが異なる、のいずれか、あるいは、両方を考察している。すなわち、(1)、(2)のいずれもパラメータという所与の定数によって非対称性を捕らえている。今後の研究では(1)、(2)の定数を内生化することを目指す。特に、既存研究では全く検討されてこなかった(1)を重視するつもりである。(1)の形の非対称性を要約すれば、「仮にすべての財が同一の価格で売られているとすれば、パラメータの大きい財はより多く買いたいと思うし、小さい財であれば少ししか買いたくない」という形の定式だといえる。この想定には大きな問題点がある。それは、すべての消費者が同一の選好を持つという極めて非現実的な仮定が背後に隠されているということである。すなわち、各財に対する好みの違いはあるが、その違いはすべての消費者で共有されている、ということが仮定されているのである。本研究ではこの隠された仮定を除去し、異なる選好を持つ消費者が多数存在する世界を出発点とする。消費者間で選好が異なる以上、財価格によっては財を購入しない決断をする消費者も出てくるはずである。その場合、いわゆる、市場逆需要関数は既存のそれとは大きく異なるものになる。この内生的に導出される市場逆需要関数を用いて、(1)既存研究で提出されてきた結果がどう変化するか、(2)そもそも既存研究で想定している市場逆需要関数と整合的になりうるか検討する。本研究と密接な関連性を持つ混合寡占理論についての国際ワークショップが東京大学を中心として毎年開催されている。
プリオン蛋白質関連神経細胞死発現機構に関する研究

プリオン病で見られる神経変性の発現機構には正常型のプリオン蛋白と病原体の本体と見られる異常型のプリオン蛋白の機能が密接に関係していると考えられている。本研究ではプリオン蛋白遺伝子欠損不死化神経細胞株におけるアポトーシス抑制能について検討した。特にアポトーシス抑制関連因子(Bcl-2,Bcl-XL, SOD及びTNF-alpha)との相互作用について検討した。また、プリオン蛋白遺伝子欠損マウス、野生型マウス、プリオン蛋白遺伝子欠損不死化神経細胞株およびプリオン蛋白遺伝子再構築不死化神経細胞株を用いて、EMC-B株、コクサッキーB1,B2,B3,B5,B6株感染時における宿主細胞内プリオン蛋白の機能を推定、検討を行なった。プリオン蛋白遺伝子欠損不死化神経細胞株に上記のBcl-2,Bcl-XL,SOD-1 cDNAを導入したところ、PrP cDNAを導入した細胞株で認められる無血清培地下でのアポトーシス抑制効果が認められた。プリオン蛋白遺伝子を再導入した細胞株におけるBcl-2,Bcl-XL及びSOD蛋白の産生を検討したところ、産生に変化は認められなかった。ところが、細胞内成分および細胞膜成分のSOD活性を測定したところ、SOD活性の上昇を認めた。正常プリオン蛋白は銅結合蛋白であることから、SOD分子に銅を供給する銅シャペロン分子であることが推測され、プリオン蛋白を発現によって細胞内SOD活性が上昇したと考えられた。また、細胞膜成分のSOD活性も上昇したことから、プリオン蛋白自体が膜上でSOD様の活性を持っていると予想された。
地球核の最適モデルの創出

本年度は、昨年度に引き続いて、1鉄および鉄軽元素合金の音速測定、2メスバウア分光法による鉄ケイ素合金の磁性転移および電子とポグラフィ転移の解明、3鉄ニッケルケイ素合金の相平衡実験、4核とマントルの相互作用と核マントル境界の研究、鉄・水素系の相平衡、鉄中の水素の存在様式を解明する中性子回折実験を継続した。1鉄・軽元素系の音速測定においては内核におけるケイ素の存在量を見積もるためにhcp構造のFe-Ni-Si合金の音速を、X線非弾性散乱法を用いて高温・高圧下において測定した。2メスバウア分光によるFe-Si合金の磁性転移および電子トポロジカル転移について、構造相転移と磁性転移の関係を明らかにし、hcp鉄ケイ素合金において、電子トポロイカル転移の組成依存性を明らかにするために、Fe-Si合金のX線粉末解析およびメスバウア分光測定実験を行った。3Fe-Ni-Si合金の相平衡実験に関しては、hcp構造相とともに、B2相が広い組成・温度・圧力範囲で安定に存在することを見出した。この結果は、地球の内核においては、hcp相とともに、B2相が存在することを強く示唆する結果が得られた。4核マントル境界において、鉄と水の反応の結果FeHとFeOOH相が存在することを見出した。また、FeOOH相の高温部に出現するポストペロブスカイト型のFe2O3相の音速を、X線非弾性散乱法を用いて明らかにした。5高温高圧中性子回折実験を行い、fcc構造中の水素が6配位席とともに4配位席にも存在することを初めて明らかにした。また、水素の固溶による格子の膨張量を決定した。本研究では、X線回折実験による相平衡実験、非弾性散乱法による音速測定、X線メスバウア法による磁性転移の解明、中性子回折実験による鉄中の水素の研究など、鉄合金を複数の手法を用いた実験が行われた。X線非弾性散乱実験に関しては、hcp-FeNiSi合金の高温高圧での測定を行い、論文として準備中である。また、Fe3Cについては論文として発表し、Fe3S、FeNi合金についての高温高圧での測定結果を、論文として準備中である。また、予定以上の成果を目指して、鉄ー水素系の中性子回折、メスバウア分光、X線非弾性散乱を用いた音速測定を継続している。X線メスバウア分光測定に関しては、高圧高温でのメスバウア分光測定において、レーザー加熱のシステムの導入の問題で遅れが認められたが、外熱ダイヤモンドアンビルを用いて高温での測定を実現した。また、地球核の圧力でのメスバウア分光によって、FeOのスピン状態を解明し論文化するとともに、FeSi合金において、電子トポロジカル転移を示唆する結果を初めて得るなど、ほぼ期待通りの結果を得ている。高温高圧中性子実験に関しては、J-PARCにおいて、実験の機会を得ることができた。この鉄中の水素(H)の中性子回折実験は、重水素(D)以外は困難であるとして、当初測定が疑問視されていたが、この測定が重水素と同程度の精度で測定を行うことができた点は、予定以上の成果と言える。また、世界で初めて高温高圧下での鉄水素化物中の水素の席選択や固溶度などを測定することに成功したことも、予定以上の成果である。この結果は2019年4月にScientific reports誌に発表した。以上の実験の現状を総合すると、研究はおおむね予定通り順調に進んでいるものと考えられる。非弾性散乱法においては、昨年度に引き続いて、SPring8のBL35XUおよびBL43XUにおいて、核の主要構成物質であるhcpFeNiSi系の合金の音速測定を行う。特に、核に存在する可能性のあるB2(BCCに関連する構造)相のFeNiSi合金相についても高圧下での音速測定を行う。また、核マントル境界の存在が予想されているポストぺロブスカイと型Fe2O3相などの音速測定を試み、核マントル境界の超低速度層(ULVZ)にこれらの相が存在しうるか否かを明らかにする。FeNiSi系においては、相平衡実験によって、広い組成と温度圧力範囲でhcp相とB2相の安定領域を特定する計画である。核の水素の存在を明らかにするために、鉄水素化物の高温高圧中性子回折実験を継続し、fcc相のみならずdhcp相鉄中の水素の挙動を明らかにすること、鉄ー水素系の高圧相の磁性をメスバウア分光によって明らかにする。地球核に関する実験結果を地震波モデルと比較するためには、より正確な圧力スケールの確立が不可欠である。そのためにレニウムの音速(Vp、Vs,密度)を核の条件までの測定を試みる。これらの結果を総合して、核のモデルを提案する。本年度の実験では、1核構成物質の高温高圧下における音速測定、2メスバウア分光法による核構成物質の高圧下での磁性転移の研究、3内核・外核の軽元素分配の研究、4核の形成過程と核マントル相互作用の研究を進めることができた。音速測定では、世界に先駆けて鉄の多形であるhcp-Feの核の温度圧力条件での縦波速度Vpの測定に成功した(Sakamaki et al., Science Adv.,2016)。また、bcc-Feの縦波速度、横波速度の高精度の測定も行うことができた(Shibazaki et al., Am Min, 2016)。

これにもとづいて、内核の軽元素の候補として、水素、硫黄、珪素の可能性を示唆した。また、既存のhcp-Feの音速と密度の測定結果を検討し、もっとも信頼できるhcp-Feの密度と音速の関係式を提案した(Antonangeli and Ohtani, 2015)。また、2のバウア分光法については、Fe-Si合金については、bccからhcpへの構造相転移と磁性から非磁性への転移が1GPa以内で一致して起こることを開らかにした。また、hcp-Feおよびhcp-FeNi合金で室温で約30 GPaで認められるリフシッツ転移がFeSi合金にも起こることを、はじめて明らかにした。転移が正の勾配を持つ場合には、核の条件でもこの転移が存在する可能性があり、今後検証が必要である。また、FeOについて高圧下で低スピンから高スピン状態の相転移が100-150GPaの広い圧力範囲で徐々に生じることを明らかにした(Hamada et al., Phys. Rev. B., 2016)。3、4の核における軽元素については、珪素、硫黄、酸素の内核および外核の間の元素分配の実験、核とマントル間の炭素、水素の分配の実験を行い、内核と外核に存在し得る軽元素の種類と量について検討した。本年度の実験では、1核構成物質の高温高圧下における音速測定、2メスバウア分光法による核構成物質の高圧下での磁性転移の研究、3内核・外核の軽元素分配の研究、4核の形成過程と核マントル相互作用の4課題の研究を進めている。1核を構成する物質の音速測定では、世界に先駆けて鉄の多形であるhcp-Feの核の温度圧力164GPa, 3000 Kの条件での縦波速度Vpの測定に成功した。また、bcc-Feの縦波速度Vp、横波速度Vsの高精度の測定も行うことができた。これにもとづいて、内核の軽元素の候補として、水素、硫黄、珪素の可能性を示唆することができた点は大きな前進であった。金属鉄の音速に関しては、研究グループ間で大きな実験データの食い違いある。この問題点を、既存のhcp-Feの測定結果を検討し、もっとも信頼できるhcp-Feの密度と音速の関係式を提案した点も大きな進歩であった。2のバウア分光法を用いた磁性の研究では、高温高圧下での磁性測定をめざしたが、ビームラインのX線光学系の調整不良のために、十分な強度のX線が得られず、予定通りの高温高圧での測定はできなかった。しかしながら、室温においては、Fe-Si合金については、bccからhcpへの構造相転移と磁性から非磁性への転移が1GPa以内で一致して起こることを開らかにした。また、hcp-Feおよびhcp-FeNi合金で室温で約30 GPaで認められるリフシッツ転移(電子トポグラフィ転移)がFeSi合金にも起こることをはじめて明らかにするなど、新たな進歩は見られた。また、FeOについて高圧下で低スピンから高スピン状態の相転移が100-150GPaの広い圧力範囲で徐々に生じることを明らかにした。3、4の核における軽元素については、珪素、硫黄、酸素の内核および外核の間の元素分配の実験、核とマントル間の炭素、水素の分配の実験を行うことができた。本年度の実験では、1鉄および鉄系元素合金の音速測定、2メスバウア分光法による鉄合金の高圧下での磁性転移、3内核・外核の軽元素分配、4核の形成過程と核マントル相互作用の研究を進めた。音速測定では、世界に先駆けてhcp-Feの核の160Pa, 3000 Kまでの縦波速度Vpの測定に成功した。また、bcc-Feの縦波速度、横波速度の高精度の測定も行った。これらの研究にもとづいて、内核の軽元素の候補として、水素、硫黄、珪素の可能性を示唆するた。
環境評価の自動化に用いる野生動物の自動カウント・追跡システムの研究

1.野鳥の声のサウンドスペクトログラムを求め、さらにフォルマントを求めて時間と周波数領域でそれぞれ分割して小領域フォルマントを生成する。さらに、あらかじめ用意した既知種類の野鳥の小領域フォルマントとのテンプレートマッチングを行って野鳥の種類識別を行う手法を確立した。時系列アクティブ探索を行うことによる高速化も実現した。熟練者でも識別が困難なカラ類に適用し、87%の識別率を得た。2.固定されたビデオカメラで撮影された動画像から、鳥のいる画像と鳥のいない背景画像を抜き出す。抜き出された画像にRGB色空間のクラスタリングとクラスタ統合を行うことで、最近傍決定法による閾値の自動設定を可能にし、野鳥部分を自動抽出可能とした。抽出した野鳥の色情報を反対色空間中での画素頻度分布を求めて識別空間とし、最近傍決定法を用いて種類の識別を行い、98%の高い識別率が得られた。パラメトリック固有空間法を用いた種類の識別法も確立し、92%の高い識別率が得られた。3.モノポールアンテナ、アンプ、ミキサー、局部発振器、ADコンバータを組み合わせて、電波の到来方向を推定できるシステムを改良し、M系列データで位相変調された電波の相対遅延時間を求める方法を確立し、実験によって確認した。これを用いて遅延時間ごとに選別を行い、近接した2波の到来方向の推定精度が飛躍的に高まる手法を提案した。4.直方体のリチウムフェライトを用いた誘電体共振アンテナを提案し、実験によりアンテナとしての作動を確認した。また、外部磁界を加えることで円偏波の発生を確認し、磁界の方向の変化による左右円偏波の切換えを確認することが出来た。1.ビデオカメラにより撮影した画像を2値化し、フレーム間差分を積算した画像を細線化することにより野鳥の飛行軌跡を得た。この軌跡に直線を当てはめ、その傾きの頻度分布を求めることにより飛行軌跡を3種類に分類する方法を確立した。別途検討を進めている色彩で分類する手法と組み合わせることにより鳥種を識別する精度を向上することができる。今後は鳥の種類ごとに個体数をカウントする方法の開発に応用する。2.シリコン基板を用いたCMOSトランジスタにより電流モード型差動積分器を構成し、これを組み合わせて2.4GHz帯で動作できる可変利得の正帰還発振回路を設計することができた。この回路は狭帯域のバンドパスフィルタや超再生検波回路に応用することができる。また、電流モードのため、低電圧で作動可能であり、チップ面積も小さくすることができる。マイクロ波帯での外付け素子の無いワンチップ受信器の実現に道を開いた。3.パッチアンテナの給電回路を2分岐し、それらの先端に極性を互いに逆にしたPINダイオードを取り付け、給電回路の直流バイアス電圧の正負を切り替えることで偏波を切り替えることができるアンテナを実現した。良好な放射パターンと交差偏波特性が得られた。今後は上記の受信回路との組み合わせを検討する。4.モノポールアンテナ、アンプ、ミキサー、局部発振器、ディジタルオシロスコープを組み合わせて、電波の到来方向を推定できるシステムを試作した。34チャンネルのアレーを回転することにより円形アレーやL型アレーを仮想的に実現する方法を考案し、アルゴリズムも確立した。これを用いて野鳥に装着した発振器の電波を受信し、位置を推定するシステムを開発する。1.固定されたビデオカメラで撮影された動画像から、鳥のいる画像と鳥のいない背景画像を抜き出す。抜き出された画像にRGB色空間のクラスタリングとクラスタ統合を行うことで、k-平均法による閾値の自動設定を可能にし野鳥部分を自動抽出可能とした。抽出した野鳥の色情報をHSV色空間中のHS平面での画素頻度分布を求めて識別空間とし、ニューラルネットワークを用いて種類の識別を行った。83.8%の高い識別率が得られた。2.野鳥の個体数推定方法は、デフォーマブルテンプレートを導入した。これは、通常のテンプレートの考え方を拡張したもので、テンプレートの頂点を移動可能にすることによって、より柔軟なマッチングが行えるようになった。それに加えてヒストグラムインタセクションを用いた。これは、2枚の画像がどれだけ類似しているかを数値で表現する手法であり、画像の検索等に用いられている。これを用いることにより、野鳥同士が重なっている場合のように形だけでは野鳥かどうかの判断が難しい場合も推定精度を高めることができた。3.モノポールアンテナ、アンプ、ミキサー、局部発振器、ディジタルオシロスコープを組み合わせて、電波の到来方向を推定できるシステムを改良し、M系列データで位相変調された電波の相対遅延時間を求める方法を確立し、実験によって確認した。これを用いて遅延時間ごとに選別を行えば、到来方向の推定精度が飛躍的に高まる手法を提案した。4.円筒形のリチウムフェライトを用いた誘電体共振器アンテナを提案し、実験によりアンテナとしての作動を確認した。

2.固定されたビデオカメラで撮影された動画像から、鳥のいる画像と鳥のいない背景画像を抜き出す。抜き出された画像にRGB色空間のクラスタリングとクラスタ統合を行うことで、最近傍決定法による閾値の自動設定を可能にし、野鳥部分を自動抽出可能とした。抽出した野鳥の色情報を反対色空間中での画素頻度分布を求めて識別空間とし、最近傍決定法を用いて種類の識別を行い、98%の高い識別率が得られた。パラメトリック固有空間法を用いた種類の識別法も確立し、92%の高い識別率が得られた。3.モノポールアンテナ、アンプ、ミキサー、局部発振器、ADコンバータを組み合わせて、電波の到来方向を推定できるシステムを改良し、M系列データで位相変調された電波の相対遅延時間を求める方法を確立し、実験によって確認した。これを用いて遅延時間ごとに選別を行い、近接した2波の到来方向の推定精度が飛躍的に高まる手法を提案した。4.直方体のリチウムフェライトを用いた誘電体共振アンテナを提案し、実験によりアンテナとしての作動を確認した。また、外部磁界を加えることで円偏波の発生を確認し、磁界の方向の変化による左右円偏波の切換えを確認することが出来た。
盲人用視覚補助装置の開発

この研究で得られた研究成果をまとめると次のようになる.(1)視覚障害者の眼のみならず,自律走行車および知能ロボットの眼として利用可能なコンパクトかつビデオ速度で出力可能な距離認識装置を開発した.この装置はステレオカラーCCDカメラと簡単な電子回路からなっているにもかかわらず,情景から数種の色彩と輝度の領域を抽出でき,対象物中の3次元情報を連続的に把握することとが可能となった.この測定において,(a)曲面をその表面の色や陰影の違いから小さな平面の集まりへ分割し,(b)各平面の位置を距離取得装置を用いて計測することで,折れ角のある平面の測定と円筒形物体の表面測定に開発した複数の装置を応用できることを実証した.(2)視覚障害者のための点字ディスプレイを開発しているが,この点字ディスプレイには著者らの開発になるゴム人工筋肉を利用し,ゴム人工筋肉を伸縮するために内部に電気粘性流体(ERF)を圧送する方法を試みている.この圧送を高速化するためには,ER流体の管内における動的挙動を把握する必要があり,かつ何らかの圧送方法を開発する必要がある.ここでは管内の流体の応答特性を電気-流体類推法により定性的に解析できることを表すとともに,電気粘性流体を圧送するためのポンプを開発した.また,これらの駆動原理を用いてERFを圧送し,8×8の点字ディスプレイと制御装置を開発している.(3)盲導犬ロボットの開発の前段階として,前述の視覚装置を搭載した自律走行車を開発した.これは,カラーステレオカメラからの映像信号を実時間で処理する視覚装置を装備し,色標識を注視・認識して色標識により指定される経路上を走行する機能を持っている.このロボットの特徴は制御用コンピュータを搭載して,自己位置を確実に認識する知能が与えられていることであるが,たとえ,制御用コンピュータがなくても,実時間性があり,廉価なシステムが実現できることである.この研究で得られた研究成果をまとめると次のようになる.(1)視覚障害者の眼のみならず,自律走行車および知能ロボットの眼として利用可能なコンパクトかつビデオ速度で出力可能な距離認識装置を開発した.この装置はステレオカラーCCDカメラと簡単な電子回路からなっているにもかかわらず,情景から数種の色彩と輝度の領域を抽出でき,対象物中の3次元情報を連続的に把握することとが可能となった.この測定において,(a)曲面をその表面の色や陰影の違いから小さな平面の集まりへ分割し,(b)各平面の位置を距離取得装置を用いて計測することで,折れ角のある平面の測定と円筒形物体の表面測定に開発した複数の装置を応用できることを実証した.(2)視覚障害者のための点字ディスプレイを開発しているが,この点字ディスプレイには著者らの開発になるゴム人工筋肉を利用し,ゴム人工筋肉を伸縮するために内部に電気粘性流体(ERF)を圧送する方法を試みている.この圧送を高速化するためには,ER流体の管内における動的挙動を把握する必要があり,かつ何らかの圧送方法を開発する必要がある.ここでは管内の流体の応答特性を電気-流体類推法により定性的に解析できることを表すとともに,電気粘性流体を圧送するためのポンプを開発した.また,これらの駆動原理を用いてERFを圧送し,8×8の点字ディスプレイと制御装置を開発している.(3)盲導犬ロボットの開発の前段階として,前述の視覚装置を搭載した自律走行車を開発した.これは,カラーステレオカメラからの映像信号を実時間で処理する視覚装置を装備し,色標識を注視・認識して色標識により指定される経路上を走行する機能を持っている.このロボットの特徴は制御用コンピュータを搭載して,自己位置を確実に認識する知能が与えられていることであるが,たとえ,制御用コンピュータがなくても,実時間性があり,廉価なシステムが実現できることである.この研究で得られた研究成果をまとめると次のようになる.(1)音響による情景伝達方法を改良して,3次元的な情景情報を使用者に伝達する手法を開発し,試作器を用いた評価実験からその有効性と実用性を検証した.この装置の特徴をまとめると次のようになる.(a)左右定位にステレオ,上下定位に周波数と時系列,距離に音量を用いることにより3次元情報を効率的に伝えることができる.(b)ディジタル回路部分をFPGA化することにより装置の小型・計量化を実現した.(c)この装置を用いて対象点までの距離,方向とともに高さが確認できる.また,前面にある障害物を回避しながら前方への歩行と,低い障害物を避けたり,低い段に上がることができる.(2)著者らが開発したゴム人工筋肉と電気粘性流体(ERF)を利用した圧力発生装置それぞれの原理を組み合わせることにより,小型の3次元映像ディスプレイが開発できるのではないかとの着想のもとに,まず,製作が比較的に簡単な点字ディスプレイの開発を試みた.この装置の性能評価実験から,新たに製作した駆動と制御方式の有効性と装置の実用性を検証した.その結果,以下に挙げる特徴を確認した.(a)応答速度の点から広く使用されている紙点字に比較して劣るが,ゴム人工筋肉を点字表示のためのソフトピンとして利用することが可能である.(b)人工筋肉の加圧駆動のためにERFを効果的に利用でき,しかも,ディスプレイ部分の小型化が可能である.(3)点字ディスプレイの高速・小型化のために電気粘性流体の圧力制御バルブを試作し,その応答性評価を行った.また,電気-流体アナロジーに基づく応答性評価シミュレーション法を表した.

この研究で得られた研究成果をまとめると次のようになる.(1)視覚障害者の眼のみならず,自律走行車および知能ロボットの眼として利用可能なコンパクトかつビデオ速度で出力可能な距離認識装置を開発した.この装置はステレオカラーCCDカメラと簡単な電子回路からなっているにもかかわらず,対象物中の3次元情報を連続的に把握することと,情景から赤と青色領域のみを抽出できる.この装置を光投影法を併用して石膏像の計測に応用して,石膏像の立体形状を把握するとともに,回転物体の軌跡と軌跡の変化の測定に応用し,この装置が対象物の3次元位置と運動計測に利用可能なことを実証した.(2)視覚障害者のための点字ディスプレイを開発しているが,この点字ディスプレイには著者らの開発になるゴム人工筋肉を利用している.本年度はゴム人工筋肉を伸縮するために内部に電気粘性流体(ERF)を圧送する方法を試みている.この圧送を高速化するための制御方法ではER流体の管内における動的挙動を把握する必要があり,かつ何らかの圧送方法を開発する必要がある.ここでは管内の流体の応答特性を電気一流体類推法により定性的に解析できることを表すとともに,電気粘性流体を圧送するためのポンプを開発した.また,これらの駆動原理を用いてERFを圧送し,8×8の点字ディスプレイと制御装置を開発している.(3)盲導犬ロボットの開発の前段階として,前述の視覚装置を搭載した自律走行車を開発した.これは,カラーステレオカメラからの映像信号を実時間で処理する視覚装置を装備し,色標識を注視・認識して色標識により指定される経路上を走行する機能を持っている.このロボットの特徴は制御用コンピュータがなくても,実時間性があり,廉価なシステムが実現できることである.
低出力レーザー照射によるヒト線維芽細胞の増殖促進効果の解析

本研究は、低出力レーザーの周波数の違い(連続波、5Hz)によって線維芽細胞における細胞増殖作用にいかなる影響を及ぼすかについて検索を行った。レーザー照射装置としては、Soft Laser632(He-Ne)を用い、培養細胞としては、ヒト線維芽細胞(WI-38)を用い、DMEN培養液で37°C、5%CO_2培養器にて単層培養したものを使用した。検索項目としては、生細胞数の算定、形態観察、^3H-Thymidineの細胞への取り込みについて検索を行った。結果としては、生細胞数においては、初回照射より48・72時間後のおいて連続波ならびに5Hzともに対照群に比べ有意の増加が認められたが、連続波と5Hzの間には差は認められなかった。位相差顕微鏡による形態観察においては、細胞密度の上昇を認めたが、形態的差異は認められなかった。^3H-Thymidineの細胞への取り込みにおいては、照射24・48時間ともに対照群に比べ有意の増加が認められ、連続波と5Hzの間には有意差は認められなかったが、照射48時間後において5Hzの方が連続波に比べ軽度の増加傾向がみられた。以上より、低出力(He-Ne)レーザーによる照射(連続波、5Hz)は、ヒト線維芽細胞に対し細胞増殖促進作用を有し、その作用機構としてはDNA合成の増加が示唆された。周波数の違いによる細胞増殖能の有意な差異は認められなかった。
口腔ケアが介護家族のQOLに及ぼす効果に関する総合的研究

専門家による訪問口腔ケアが要介護高齢者の口腔公共に及ぼす効果と口腔ケア後の介護家族の主観的健康状態の変化を検討するため、以下の予備的調査研究を行った。1.舌苔を口腔清掃の指標として、高齢者の舌苔細菌叢の分布を検討した結果、舌苔細菌叢は、口腔他部位の細菌叢と相互に関連しあい、口腔全体の細菌叢に大きな影響を及ぼしているものと考えられた。2.高齢者の口臭強度と自覚的健康感との関連を検討したところ、健常高齢者においては口臭は自覚的健康感を損ねる者ではないことが示唆された。3.口腔ケアの臨床的指標を検討したところ、舌苔量を評価することに加えて口中気体のH2S濃度を測定することで,舌苔中細菌数の変動をより詳細にとらえられる可能性が示された。4.介護家族のQOLを調査したところ、介護家族のQOLは同年代の人々のそれよりも低く、介護負担感が強い者ほどQOLが全体的に低いことが示され、介護家族に対する一層の社会的支援の必要性が示唆された。引き続き、要介護高齢者と介護家族20組に対して3か月間の訪問口腔ケアを行い、前後比較を行ったところ以下の結果を得た。1.訪問口腔ケア後に要介護高齢者のCPI、舌苔スコアおよび口中気体のCH_3SH濃度は有意に低下した。2.介護家族のQOLについては精神的日常役割機能が口腔ケア後に有意に高い平均値となり、社会生活機能と介護負担感尺度スコアも口腔ケア後に高くなる傾向にあった。これらより、歯科衛生士による訪問口腔ケアが、要介護高齢者の口腔内状況を向上させるばかりでなく、介護家族の主観的健康状態を向上させる可能性が示された。さらに、訪問口腔ケアに参加した歯科衛生士の報告に対するテキスト分析から本調査に参加した歯科衛生士は、訪問口腔ケアにおいて要介護者と介護家族の両者に関して自らの意義を見いだしていることが示唆された。1.高齢者の口腔清掃状態を表す指標として,口臭,舌苔付着量の測定および舌苔中細菌の同定を行った。方法:岩手県内11市町村に在住する85歳の者すべてを対象とした。健康診査に応じた349名からさらに無作為に抽出した185名に対し口臭測定を行い,165名から舌苔を採取した。結果:無歯顎者においては舌苔付着量と口腔内気体中の硫化水素濃度が関連し,有歯顎者においては残存歯の歯周組織の状態と,口腔内気体中のメチルメルカプタン濃度が関連した。また,舌苔試料中の歯科疾患病原性細菌の検出を試みたところ,齲蝕病原性細菌であるStreptococcus mutansとStreptococcs sobrinusがそれぞれ52.1%,45.5%の者から検出され,歯周病原性細菌であるBacteroides forsythus, Porphyromonas gingivalisおよびTreponema denticolaがそれぞれ63.0%,50.3%および37.6%の者から検出された。以上の結果から,口腔内状況の差違が著しい高齢者においては口臭や舌苔が口腔内清掃状況を表す指標となりうることが示唆された。2.高齢者の口臭は本人のみならず,介護者の介護負担を強める要因と考えられている。我々は,高齢者対してQOL測定を行い,口臭と本人のQOLの関連について検討した。方法:上記研究1と同じ対象者についてSF-36を用いたQOL測定を行った。硫化水素とメチルメルカプタンの測定値から嗅覚閾値以上の口臭を有する群と有さない群に分類してQOL測定値を比較した。

結果:SF-36の下位尺度スコアのうち,「活力」,「社会機能」,「こころの健康」の3項目で口臭を有する群の方が高いスコアであった。このことから,会場に検診を受診しに来られる程度にADLが高い高齢者においては,口臭は自身のQOLを低下させる要素ではないことが示唆された。1.口腔ケアの効果を表す客観的指標の検討.方法:岩手県内の体系的口腔ケアを実施しているリハビリテーション病院において,平成14年8月に急性期医療を終えて転院してきた者27名を対象とした.入院当日に,ポータブルガスクロマトグラフィによる口腔内気体中硫化水素およびメチルメルカプタン濃度を測定した.また,齲歯,CPIによる歯周組織検査を行い,その後舌苔試料を採取した.採取した舌苔試料からゲノムDNAを抽出し,16SrRNAをもとにした定量的PCR法により,舌苔に含まれる細菌数を定量した.さらに主たる介護者に対してはSF-36を用いたQOL測定を行った.入院2か月後に同様の調査を行い,入院直後と比較した.結果:入院2か月後では,入院直後に比べて,歯周組織の状態と口臭強度が有意に改善された.舌苔中細菌数,舌苔付着量は減少傾向を示したが有意差は認めなかった.また,QOLは入院直後に比べて社会機能で有意に高い数値を呈した.これらのことから,体系的口腔ケアの評価項目として臨床評価に加えて口臭測定や細菌学的評価を行うことの有用性が示唆された.2.在宅要介護高齢者の主たる介護者の主観的健康感調査.方法:岩手県某町村に在住する要介護認定者の主たる介護者113名を対象とした.調査項目は要介護度,介護状況,SF-36による主観的健康感,主観的介護負担感である.アンケートの配布,回収は町村に委託した.結果:主たる介護者のQOLは同年代の人々に比べてすべての項目で有意に低かった.配偶者・実の親を介護している者は義理の親・兄弟を介護している者より有意に低かった.また,介護期間が長くなるにつれて日常役割機能が身体的にも精神的にも高くなることが示された.さらに社会生活機能が良好なヒトほど公的介護サービスの有用性に影響を及ぼすことなどが示唆され,要介護者に対するケアを考慮するうえで有用な知見であると考えられた.昨年度までの予備的研究を踏まえ,在宅要介護高齢者に対する口腔ケアの介入研究を行った.訪問口腔ケア事業への参加が歯科衛生士の職業的セルフエスティーム(SE)を高める可能性の検討を行った.1.在宅要介護高齢者に対する訪問口腔ケアが口腔内状況ならびに介護家族のQOLに及ぼす影響方法:前年度に予備調査を行った対象者133名全員に訪問口腔ケアについての説明書を配付し,研究参加に同意した要介護高齢者及びその介護家族20組(要介護高齢者20名,介護家族22名)を対象とした.訪問口腔ケアは岩手県歯科衛生士会に委託して衛生士会内部の標準的方法で3か月間に10回行った.口腔ケア前後で要介護高齢者の口腔内状況と舌苔試料の採取を行い,舌苔試料は重量測定後,定量的PCRに供して細菌数の変動を観察した.結果:口腔内状況ではCPI,口中気体の硫化水素濃度が減少傾向を呈し.舌苔付着量および細菌数は増加傾向を呈したが,総細菌数に占める歯周病原性細菌の割合は減少傾向にあった.介護家族のQOL調査では,訪問口腔ケア期間後にRole-Emotionのスコアが有意に高く,Physical Functioningについては低下傾向にあり,他の尺度および介護負担感尺度については訪問口腔ケア前後でほぼ同等であった.2.歯科衛生士のSEに関する検討
千島弧の火山活動・地震活動・地殻変動に関する日露米3ケ国共同研究

日露米の3ケ国により南千島ウルップ島から北千島パラムシル島で、ビザ無し専門家交流により日露で色丹・国後・択捉島で、火山学的および古津波調査を実施した。その結果、千島列島の過去1万年間の火山噴火履歴と、主要な噴火の噴火様式および特に南千島での津波の発生間隔を検討した。特に火山活動では、95006500年前および40001000年前にカムチャッカ北海道まで大規模な噴火が頻発したこと、またマグマ組成の広域変化が基盤構造の差異と調和的であることを始めて指摘できた。今年度は次年度からの千島調査の準備の期間として位置づけ,以下のようなことを行った.1.これまでの千島弧でのデータ,研究成果や既存サンプルの整理.2.地形図および衛星画像による上陸・調査地点の選定.3.次年度のビザ無し渡航のための日本政府及びロシア側との均衡.4.北方四島とサハリンの研究者を日本に迎え,ワークショップを開発し,その後に研究打ち合わせを行った.また今年度の新たに生じた状況として,北方四島住民からの要請を受けて北方四島域での地震・津波・火山に関する調査・観測の実施の打診が,日本政府から研究代表者及び分担者の一部にあった.その準備として,今夏に一般のビザ無し渡航に便乗する形で,それぞれ1-2日ではあったが北方四島の色丹・国後・択捉島に上陸して観察した.そしてロシア側の観測所の現状や上陸地点周辺の地質概要を把握した.また色丹島では海岸地域の短時間の調査により,複数の津波堆積物を見出した.その結果を受けて,日本政府と交渉した結果,本研究と共に実施して行く方向で検討を続けている.つまり次年度以降の千島,特に北方四島調査が当初計画よりも大きく拡大できる可能性が大となった.今年度の検討及び政府折衝により,次年度にビザ無し渡航の専門家交流枠を確保でき,北方四島の択捉島北東端にある茂世路火山を調査・観測することに決定した.そして事前調査として衛星画像を用いての火山体構造・地質解析を行った.その結果,特に最新の噴火活動の概要と噴出物の分布を把握することができた.また衛星画像による茂世路火山の広域的な地殻変動の解析も試みている.さらに年度末に研究分担者と研究協力者と東京において打ち合わせを行い,今夏の調査・観測の準備を進める予定である.18年度は、短期間の色丹島(5月)と国後島調査(6月)、そして自前傭船での択捉島の茂世路火山群での総合調査(9月)を実施する予定であった。例年どおりの手続きを行ったが、5・6月の渡航は許可がおりなかった。これはロシア側が北方四島に関しても国内手続きを厳格化したため、と予想されたが詳細は不明である。9月の調査も同様にロシア側の許可がおりない可能性があり、国との相談のうえ8月の時点で中止を決めた。そして18年度の研究費の大半を19年度に繰り越すこととした。その後、日露首脳会談で日露国境周辺地域での地震・津波・火山噴火に関する防災協力を進めることで合意され、日露の政府・関係機関および専門家で検討が開始され、19年2月には協力プログラム文書が首脳間で署名された。その日露協力の第一歩として本研究が重視され、ロシア側と19年度の調査について検討した。そして19年度に複数の調査研究が実施されることとなり、その中で以下を繰越分の研究費で実施した。1.北千島パラムシル島での火山・津波に関する日露総合調査(9月)(1)フッサ・チクラチキ火山での火山地質調査:石塚他以下6名(日本側)(2)エベコ火山での地球化学的・地球物理学的調査:風早以下4名(日本側)2.ビザ無し渡航、自前傭船の国後島での日露研究集会・火山および津波調査(10月):中川以下12名(日本側)両方とも調査は順調に進んだが、採取したサンプルのサハリンからの持ち出し手続きの遅れにより国後島のサンプルは未だに日本に到着していない。しかしながら、国後島では過去の複数の津波堆積物を見出し、北海道や色丹島との比較のための基礎的データを得ることができた。パラムシル島についてはフッサ・チクラチキ両火山の過去1万年間の噴火履歴を復元でき、約6層準で炭素年代を決定した。現在は、両火山のマグマの差異について岩石学的検討を行っている。今年度は複数のグループによる調査を、千島列島のほぼ全域で実施したが、19年度研究費で以下を実施し、他の調査についても経費の一部を負担した。

1.米国ワシントントン大学の考古学チームおよびロシアと共同で中千島の調査航海を実施し、7つの火山島での火山調査および試料採取(78月):中川以下3名(日本側)2.他のビザ無し渡航便乗の、短期間の色丹島津波堆積物調査(5月)と択捉島火山灰調査(8月):それぞれ笠原以下4名中千島の調査では、それぞれの火山の噴火履歴や噴火様式が解明でき、遠方の火山から飛来したと考えられる広域テフラ層も複数見出し、千島列島全体の火山活動度の評価が可能になると考えられる。また火山島の基盤についても調査し、千島列島の成長過程についても検討した。さらに一部の島では、千島列島で初めて下部地殻や上部マントル由来の捕獲岩を溶岩中から見出した。一方、色丹・択捉島では、過去の津波堆積物を複数を見出すことができ、その発生時期を北海道より飛来した火山灰によって推定した。これらは、千島海溝沿いでの巨大地震発生頻度の解明のための基礎データとなる。上記の調査ではそれぞれの島から貴重な岩石・火山灰試料を採取したが、サハリン州からの試料持ち出しの手続きの遅れにより、やっと08年2月に約2/3の試料を持ち出すことができたが、残りは追加の手続きが必要となっている。そのため、試料の物質科学的な分析・解析は大幅に遅れており、到着したサンプルから鋭意、分析を行っている段階である。今年度は複数のグループによる以下の調査を、千島列島のほぼ全域で実施した。1.米国ワシントントン大学の考古学チームおよびロシアと共同で中千島の調査航海を実施し、11の火山島での火山調査および試料採取(7-8月):中川・石塚以下4名(日本側)2.北千島パラムシル島のエベコ火山の、地質学および地球化学的調査をロシア側研究者と実施(9月):中川・風早以下4名中千島の調査では、それぞれの火山の噴火履歴や噴火様式が解明でき、遠方の火山から飛来したと考えられる広域テフラ層も複数見出し、千島列島全体の火山活動度の評価が可能になると考えられる。さらに、今回は中千島と南千島のブッソール海峡周辺の火山島での地質調査・試料採取を行うことができ、千島列島の基盤構造と火山活動の関係を議論できると期待される。上記の調査ではそれぞれの島から貴重な岩石・火山灰試料を採取したが、サハリンおよびカムチャッカからの試料持ち出しの手続きの煩雑さと遅れにより、やっと08年12月に全試料を持ち出すことができた。重要な試料に関しては放射性炭素年代およびK-Ar年代測定を実施し、また試料の岩石学的分析を進めている。これまでの試料分析およびデータ解析により、主要火山の活動史および噴火様式を明らかにできた。また一部の火山(ウシシル火山・ザバリスキー火山・モヨロ火山)では大規模な噴火を起こし、その火山灰が千島列島を広く覆っていることが明らかになった。これらの火山灰層は周辺海域も含め、重要な鍵層になることが期待できる。サンプルの到着が遅れたためデータ収集は十分ではない。そのため、試料分析・解析を進めるために21年度前半も引き続き研究を継続することとした。
順応に関与する視細胞特異的カルシウム結合タンパク質

カエル・キンギョ・メダカ・ゼブラフィッシュ・イモリ・ヤツメウナギの視細胞特異的カルシウム結合タンパク質をコードするcDNA断片を増幅し、クローニングと塩基配列の決定を行った。推定されるアミノ酸配列を元に作成した分子系統樹から、これらのカルシウム結合タンパク質が少なくとも2種類のサブグループに分類できること、これらのグループはヤツメウナギが高等脊椎動物と分岐する以前に存在していたことが示唆された。カエルが持つ2種のカルシウム結合タンパク質(S-モジュリンとs26)について、翻訳領域全長を含むcDNAをクローニングした。これらのcDNAを発現ベクターに組み込み、大腸菌に導入したところ、全タンパク質の50%近い発現量があった。また、同一大腸菌中にミリストイルトランスフェラーゼを発現させたところ、実際に網膜から単離されたものと同様、N末端が脂肪酸修飾されることが明らかになった。大腸菌中で発現されたS-モジュリンおよびs26を精製し、活性を調べたところ、両者とも高カルシウム濃度でロドプシンのリン酸化を抑制することが明らかになった。また、これら2つのグループの局在を調べるために、大腸菌から精製したS-モジュリンあるいはs26をマウスに免役し、作成した抗血清により網膜切片の免疫組織化学的観察を行った。
胚発生における遺伝子発現量のゲノムスケール４Ｄマップの推定

前年度に開発した胚発生時遺伝子発現量の時空間推定のためのアルゴリズムを実データに対して適用し、その評価を行なった。その結果、いくつかの遺伝子についてin situ hybridyzation (ISH)と同じ発現パターンを示すことが確認された。一方で、適用データは3時刻点のデータしかなかったため、時間的な推定粒度が低くなってしまうことが懸念された。そこで、2018年1月に出版されたZebrafish胚発生の一細胞発現量のデータの統合を目指して、アルゴリズムを改良を行なった。具体的には、まず動画データと空間的なアノテーションを持つ発現量の統合により、大まかな時空間的発現パターンを推定した後、空間的なコンテクストを持たない一細胞発現量データの空間的な位置とその発現量を反映した時空間パターンを隠れ状態として、変分ベイズによる推定を行うようにアルゴリズムを変更した。背後の空間パターン、空間的コンテキストを持つ発現量データ、そして一細胞発現量データを生成するシミュレーションを作成し、新規開発アルゴリズムの性能の評価を行なった。その結果、推定された遺伝子の時空間発現パターンとデータの生成に使用した真の発現パターンとの間に高い相関が見られることを確認した。実際に改良後のアルゴリズムを実データに対して適用を行うと、いくつかの遺伝子について実際の発現パターンと同様のパターンが得られることを確認することができた。再構築された複数遺伝子についての空間パターンを使って発生段階の一つである6体節期の細胞をクラスタリングした。その結果は現在評価中である。本年度の研究では、新たに公開されたデータを機械学習のモデルを使うことで柔軟に取り込むことに成功している。また、再構築された遺伝子発現量から細胞種を推定するところまで到達できた。これらのことから順調に研究は進行していると言える。今後は、クラスタリングされた細胞種の評価を行うとともに、細胞種分化の起きる時空間点の推定を試みる。これによって、分化が引き起こされる空間的な極性等について解析を行うことができると思われる。それらの研究が完了し次第、動画中に記録されている細胞の動きと遺伝子発現との関連性を解析する。特に同じ細胞種内で細胞の移動速度等が異なる場合、どのような遺伝子の発現に変動があるのか、解析を行う。本研究では、zebra fishの胚発生時の胚全体のイメージングによる3次元動画像と空間的なアノテーションを持つ遺伝子発現量データとを対応づけることで、zebra fishの初期胚発生における遺伝子発現の連続的な時空間パターンを網羅的に推定することを目指している。この際、実際に観測される空間的なアノテーションを持った遺伝子発現量は、離散的な時間でのみ取得されているが、これらが、ガウス過程に従う時空間連続的な発現量から観測されると仮定することで、機械学習の手法であるガウス過程回帰の理論的枠組みを援用して推定を行う。すでに、上記手法の実装は完了しており、その手法が正しく機能するかの検証に移っている。まず、シミュレーションにより空間的なアノテーションを持った遺伝子発現量データ生成し、そこから連続的な空間パターンの再構築することが可能かどうかを調べた。すると、シミュレーションデータの元となった真の発現パターンが復元されることが確認された。次に、実際にzebrafishの受精後約6時間(動画像における時刻)の胚をスライスして得られたトランスクリプトームデータから遺伝子発現の空間パターンを推定することが可能であるかを確認した。すると、遺伝子gscについての推定結果が、データ元の論文と同様に当該遺伝子のin situ hybridization (ISH)によって実験的に確かめられた空間パターンと同様なものになっていることが確認された。また、ガウス過程のハイパーパラメータを各遺伝子について最適化を行ったところ、その結果から空間的に変動のある遺伝子とそうでない遺伝子とを区別できる可能性が示唆された。現在は、二つの時刻の空間的なアノテーションを持った発現量データからその間の時刻の発現の空間パターンが再構築できるか、その検証を行っている。本年度は、計画通りにアルゴリズムの実装とその検証が進行している。また、当初予測していなかった成果としては、最適化されたハイパーパラメータの値から空間的な分布の性質を見いだすことができる可能性が示唆された。研究は順調に進行していると言える。