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法学教育における法史学の存在価値―わが国における法史学の成立と展開との関連で―

テーマは「法における歴史と現代の法学教育」。加筆修正された報告原稿が、研究発表記載『法律時報』(2000年4月号。校正は終了している)に掲載予定。1.本年度研究計画の第1は2件の聞き取り調査を完全なものにすることであったが、この計画は実現された。1件については、その成果が、資料として、『同志社法学』277号に掲載される。現在、初校中である。タイトルは、「聞き書き・わが国における法史学の歩み-大竹秀男先生にお聞きする-」。2段組で46頁ほどである。もう1件の井ケ田良治同志社大学名誉教授の分ついては2度目の聞き取りが行われ、その成果をやはり資料として『同志社法学』掲載すべく、現在、編集中である。2.計画の第2はドイツに短期滞在して、「ワイマール時代の法学教育改革と法史学」関係資料を収集することであったが、この計画も実行された。その成果は、論文にまとめられた。「ワイマール期法学教育改革と法史学-栗生武夫の体験を追体験する-」というタイトルで『同志社法学』276号に掲載される。1段組で70頁ほどである。2001年3月発行予定である。3.明治以降現在までの法学のあり方を実際に知ることができる文献資料の収集という第3の計画については、貴重な古書を収集することができた。4.本年度の計画であった新しい先輩研究者への聞き取りは実現できなかったが、聞き取りに協力して戴くための交渉を進めることができた。「外から見た法史学」ということで、法制史を専門にされてはいないがしかし法制史の分野に詳しい方から聞き取りをするのも良いのではないか、というアイデアをこの交渉の中で得ることができた。1.本年度計画の第一は、ワイマール時代の司法試験改革にさいして、法学者たち、特に法史学者がいかなる発言をしたかをドイツで調査することであったが、その成果の一つとして、「研究成果報告書(冊子体)」に、E・ハイマン「法律学と法制史」(1920年)を翻訳して掲載した。2.我が国の法史学者に対する聞き取りが第二の計画であるが、日本近代法史学の開拓者の一人である故・熊谷開作先生の学問を語る座談会を、山中永之佑大阪大学名誉教授を含む4人の門下生の協力を得て開いた。テープを起こし、同志社法学に掲載すべく編集中である。3.計画の第三は、前年度はまだ編集中であった聞き取りを同志社法学に掲載することであった。聞き取りに応じて下さった方のご都合でいまだに印刷に付すことができていないが、私がすべきことは終えているので本年中には活字にできるものと考える。4.関連文献の収集も予定通りできた。その結果、年表「わが国における法史学の歩み(1873-1945)-法制史関連科目担任者の変遷」『同志社法学』200号I(1987年)の修正版を作成し、「研究成果報告書(冊子体)」に掲載することができた。
木質バイオマスの組織構造を利用した金属担持炭素調製における金属粒子形成過程の解明

目的:木質バイオマスを炭素前駆体とし,付加価値の高い金属担持炭素材料を開発する過程で,炭化物上に形成される粒子の粒子径および粒子形状は,担持する金属化合物の陰イオンの影響が大きいことがわかってきた。これは金属化合物の熱分解過程と,バイオマスの熱分解生成物が相互に影響するためである。ここでは亜鉛および銅の化合物を用い,木質バイオマス仮道管内の微小空間における微小金属粒子の形成過程を検討し,金属担持炭素材料設計への指針を得ることを目的とした。実験方法:木質バイオマスとしてヒノキチップを用いた。担持する金属化合物には塩化銅,硝酸銅,塩化亜鉛および硝酸亜鉛を使用し,ヒノキチップ1gに対して0.051.0mol/Lに調製した水溶液20mLを添加した。24時間含浸処理を行った後,濾過,乾燥をしたものを試料とした。炭化処理は熱天秤を用い,炭化温度300600°C,昇温速度250°C/min,窒素を20ml/min通気して行った。調製した炭化物はFE-SEMにより表面観察を行い, XRDで金属生成物の確認を行った。実験結果:調製した金属担持炭化物の金属粒子をXRDにより確認した結果,銅化合物からは金属銅,亜鉛化合物からは酸化亜鉛の微粒子が生成した。銅粒子は細胞壁中へ,酸化亜鉛粒子は細胞壁表面への固定が多く見られ,金属種の違いによりバイオマス中での固定メカニズムが異なることが示唆された。また硝酸塩からは粒子径数十nmの微小粒子が,塩化物からは数百nm程度の粒子径が揃った金属粒子が生成した。硝酸塩は200°C程度の低温で融点が高い酸化物の微小粒子を生じ,これが炭化物へそのまま保持される。塩化物は単独では熱分解を起こさないが,バイオマスの熱分解ガスにより還元されて金属が生成する。この金属が仮道管細胞空隙内で結晶として成長し,比較的大きな粒子を形成するものと考えられる。
偏光変調分光法による高分子フィルムの多層配向構造評価法の確立

本研究では、直線異方性を付与するための高分子フィルムの一軸延伸を行なっているが高分子フィルム系の一般的な多層配向構造評価に向けては、多層構造モデルとして用いる試料の作成等の実験条件を整えるのが予想以上に困難であることがわかった。そこで今年度は、まずMueller Matrix法の計算による予測と実験結果が一致しない場合があることの原因を精査した。その結果、延伸方法を改良し、完全な一軸延伸フィルムとして扱うことで、解析を容易かつ正確に行なうことが可能であることが明らかになった。そこで改めて、あらかじめ層構造が明らかなモデル系を組み立て、偏光変調分光法による測定結果とMueller Matrix法の計算結果を比較した。任意の配向構造を作り出せることが、高分子フィルムを用いた本研究の特徴であるが、様々な系に対してMueller Matrix法の計算に基づき測定結果を解析することによって、その配向構造を評価する方法をほぼ確立した。配向が膜厚方向に連続的に変化するといった延伸フィルムを用いてモデル系を組み立てる手法では厳密には再現不可能な場合に対しては、Mueller Matrix法による行列演算を用いて、得られるスペクトルを予想するという、シミュレーション的手法を取り入れた。実験との対比については困難な面もあるが、シミュレーションを用いる利点として、パラメータの設定などを工夫することにより、比較的簡単かつ単時間に高分子フィルムだけではなく液晶など、系の配向が重要な位置を占める場合のスペクトル予測に応用可能であることが挙げられ、今後さらに検討を進めると、興味深い結果が得られると思われる。まず、フィルムの多層構造評価の起点として、単層(均一)な試料が示す見かけの円二色性、直線異方性の定量的評価を行なった。試料としてポリメタクリル酸メチルやポリビニルアルコールのフィルムを用い、必要に応じ染色や一軸延伸を行なった。また試料としては高分子フィルム以外の場合として硫酸ニッケルの無機単結晶も用い、同じ解析法が適用できるかを確認した。定量的な評価にはMueller Matrix(MM)法を用いた。MM法は光の偏光状態、各光学要素を行列として表現する、偏光変調分光法に有効といわれている解析手法である。試料の調製条件を整えることが困難であったが、高分子フィルムに関してはMM法による定量的な解析が可能であることが分かった。しかし、より一般的に無機結晶にも適用可能かどうかは測定条件の範囲が狭く結論は出ていない。本法は測定の感度が高いことが特長であるが、逆に試料の異方性が大きい場合に定量性に問題が生じることが判明した。次に配向度の異なる高分子フィルムを二枚重ねた場合を、二層構造のモデルとして測定した。最も簡単に配向方向をそろえた場合でも、試料の調製条件によって結果に違いが見られた。観測される見かけの円二色性、直線異方性のシグナルには、光が試料を通過するときの僅かな反射なども影響するため、フィルムの表面形状や重ね方といったモデル実験の測定条件を整えることが予想以上に難しいことが分かった。フィルムに対する染色や延伸といった加工方法を工夫することで解決を目指し、定量的な解析を可能にする。測定と同時にMM法についても検討した。二層程度では地道な行列計算も可能であるが、多層となると現実的には不可能な複雑な計算となる。したがって行列の中に現れるあらゆる光学因子の中から、考慮すべき因子とその範囲を定量的に見積もった。実用的な解析法の確立に結びつくものと考えている。
マージナルドナー肺、心臓死ドナー肺の新しい評価法と治療法の開発

季節肺移植におけるドナー不足を解消する手段として、近年、マージナルドナー肺や心臓死ドナー肺が、積極的に利用され始めている。このようなドナー肺の安全な利用のためには、ドナー肺の質を移植前に客観的に評価する必要がある。そこで、申請者は、中動物を用いて、体外循環回路(Ex Vivo Lung Perfusion:EVLP)を利用しドナー肺の質を評価するモデルを確立した。さらに、マージナルドナー肺や心臓死ドナー肺をEVLPで潅流する自体が、いわゆる傷害肺を治療する手段となる可能性がある結果を導いた。今後、さらなるデータの集積を行い、EVLPの可能性を追求し、実際に薬剤を投与することなどで、傷害肺の治療法を開発していく。肺移植におけるドナー不足を解消する手段として、近年、マージナルドナー肺や心臓死ドナー肺が、積極的に利用され始めている。そこで、申請者は、体外循環回路を用いてドナー肺の質を評価し、さらに、治療を行うという計画を立案し、以下の研究を行うこととした。(1)ブタ傷害肺モデルを作成する(体外循環回路を用いた評価と肺移植後の評価を含む)(2)体外循環回路を用いた傷害肺の治療を検討を行う。マージナルドナー肺、DCDドナー肺といった「傷害肺」を用いた肺移植の実現は、脳死ドナーが不足している本邦における肺移植をドナー不足から救うのみならず、1)レシピエントの手術成績向上、2)生体ドナーへの負担の回避、3)肺移植における合併症の回避による医療経済への好影響など、とくにわが国では、さまざまな観点から急務である。脳死に関しては、法制化されたものの、本邦では、脳死の概念はなかなか普及しない。こういった中で、従前からの「死体」であるDCDドナーの肺を利用することは社会的認容性が高く、劇的なドナー不足軽減が期待される。また、脳死ドナー発生が少ない現況で、マージナルドナーを有効に利用していくことは、当面の現実的な策として有効である。最後に、傷害肺の移植前評価系としての体外循環回路の確立により、DCDドナー肺の安全な使用のみならず、使用が敬遠されるマージナルドナーの使用の可否も客観的に判断可能となる。われわれは、平成21年度の実験計画として、(1)ブタ傷害肺(マージナルドナー肺、DCDドナー肺)モデルの確立を掲げて実験を開始した。複数の傷害モデルを立案したが、マージナルドナー(肺水腫モデル)、脳死ドナー(脳死ドナーモデル)の二つのモデルが再現性をもった安定した傷害モデルとして使用できることを確認した。(1)ブタ傷害肺モデルを作成する(体外循環回路を用いた評価と肺移植後の評価を含む)(2)体外循環回路を用いた傷害肺の治療の検討を試みる。われわれは、平成21年度の実験計画として、(1)傷害肺(マージナルドナー肺、DCDドナー肺)モデルの確立を掲げて実験を開始した。それをもとに、平成22年度の実験計画として、(1)の残りの実験としてDCDドナー肺モデルの確立および(2)ビーグル犬を用いた中大動物体外循環を用いた傷害肺の治療の検討を掲げて実験を開始した。(1)のDCDドナー肺モデルにおいては、4Hの温虚血後に直接肺移植するコントロール群を確立できた。その後、同時間の温虚血後に中大動物体外循環を用いてドナー肺を潅流し、さらに肺移植を行うという実験群を確立した。後者の群において、前者の群よりも肺機能が有意に良好であることを証明した。さらに、そのメカニズムを検討するために、種々の液性因子や分子の発現、等につき検討を開始しているところである。
適応的学習による時空間自動ラベリングの研究

本研究では,適応共鳴理論と自己組織化マップを用いてカテゴリマップを自動で生成する手法を開発した.カテゴリ数が未知な分類問題である表情分類を対象として,本研究で独自に作成した表情画像データセットを用いて評価した.本データセットは, 10名の被験者に対して最大20週間の画像列から構成される.評価実験では,表情の空間的な分布と時間的な関係が同時に表現できた.また,ロボットビジョンにおける一般物体認識に応用し,提案手法の拡張性を示した.本研究では,適応共鳴理論と自己組織化マップを用いてカテゴリマップを自動で生成する手法を開発した.カテゴリ数が未知な分類問題である表情分類を対象として,本研究で独自に作成した表情画像データセットを用いて評価した.本データセットは, 10名の被験者に対して最大20週間の画像列から構成される.評価実験では,表情の空間的な分布と時間的な関係が同時に表現できた.また,ロボットビジョンにおける一般物体認識に応用し,提案手法の拡張性を示した.H21年度は,ART (Adaptive Resonance Theory)とSOM (Self-Organizing Maps)を用いたラベリング及びカテゴリマップの生成に関して基礎的な検討を実施し,以下の成果が得られた.1)ラベリング精度の改善:SIFT (Scale-Invariant Feature Transform)特徴量に対してOC-SVM (One Class-Support Vector Machines)を用いて前景領域と背景領域を2クラス問題分離し,前景領域のみを入力対象とすることにより,カテゴリ分類において冗長なラベルを抑制することができた.また,カテゴリマップでは,同一オブジェクトに対して隣接する関係でカテゴリを形成することができた.2)表情空間チャートの提案:表情の動的多様性を可視化表現する表情空間チャートという概念を提案し,本研究で独自に構築した表情画像データセットを用いて評価した.本データセットは,1822歳の大学生10名(男女各5名)に対して1週間単位で720週間に渡る表情画像から構成される.本データセットを用いた評価実験では,表情空間チャートを用いることにより,表情の空間的な分布と時間的な関係が同時に表現することが可能となった.3)ストレスレベルの推定:表情の撮影と同時に心理的ストレスシートを用いて慢性的なストレスレベルを計測し,SVMを用いて4段階のストレスレベルを学習し推定した.Leave-one-out Cross Validationによる評価の結果,被験者10名に対して72.2%の推定率を得ることができた.1)カテゴリ境界の抽出:カテゴリ数を同定するために,U-Matrixを適用した結果,カテゴリマップからカテゴリ境界の候補を抽出することができた.2)標準データセットによる評価:KTH-IDOLデータセットとCOLDデータセット用いて提案手法を評価した.認識率は70%台に留っていたものの,SIFT(Scale-lnvariant Foature Transform)とGistを2次元BoF(Bag-of-Features)として用いることにより,コンテクストに基づく特徴表現法へと展開できる見通しを得た.3)オリジナルデータセットの構築:ビデオ映像による外部刺激を付加した独自の表情画像データセットを構築した.また,心理的ストレスチェックシートに加えて,撮影前後に唾液アミラーゼモニタによりストレスレベルを計測した.ストレス刺激の強度により,表情表出区間の抽出率が最大5%改善する結果が得られた.1)FPGAによるハードウェア実装:ニューロンの基本単位モデルをハードウェア記述言語を用いて設計し,Altera社製のStratx IVが搭載されたFPGAボードに実装した.実機上でのリアルタイム学習の動作を確認するとともに,倍精度浮動小数点による学習精度について,エラーレートの推移から評価した.また,カメラからのビデオ信号を入力するための回路と,ノンインターレース画像として出力するための回路を実装し,一連のシステムとして統合した.その結果,30fpsのビデオレートによるリアルタイム学習に成功した.2)コンテクストに基づく実世界シーン分類への応用適応共鳴理論(ART)と自己組織化マップ(SOM)を組み合わせた本手法を,コンピュータビジョンにおける実世界シーン分類へと応用展開する試みとして,コンテクストに基づく入力特徴量の記述について検討した,具体的には,前景にはSIFT,背景にはGistの特徴量を用いて,2次元ヒストグラムにより記述した.既存の3種類の手法と比較した結果,本提案手法の比較優位性が得られた.3)ロボットビジョンのための複数物体認識への応用リアルタイム学習は特に身体性を有するロボットにおいて必要性が高いることから,本手法のロボットビジョンへの応用として,複数物体認識のための物体領域の検出と分割について検討を加えた.具体的には,顕著性マップを用いて物体領域を検出し,グラブカットを用いて物体と背景を分割した.標準データセットを用いた基礎実験では,複雑な背景パターンを有する画像に対しても適用できる見通しが得られた.
大きな可塑性を示すニューロン経路の分子機構

この研究の目的は記憶・学習の基礎過程と考えられているシナプス伝達効率の可塑的な変化の分子機構を国際的な共同研究によって明らかにすることである。この目的を達成するために今年度は特に以下の3点に焦点を絞って研究を行った。(1)Cキナーゼのトランスロケーションの可視化昨年から引き続き,Cキナーゼの特異的蛍光プローブfim-1による観察を検討した。fim-1によるウニ卵のPKCイメージングを詳細に検討した結果,このイメージング法では,共存するリン脂質の濃度や組成により大きく影響されることが分かった。また,小脳スライスやGH3細胞に対し,fim-1を負荷し,そのPKCイメージングを観察したが,ウニ卵の場合と異なり,そのトランスロケーションは全く観察されなかった。ウニ卵の研究については第1報がDevelopmental Biologyに採択された。第2報は本日(3/1)現在準備が完了し,Experimental Cell Researchに投稿する手筈になっている。なお,この研究成果の学会発表は主にヨーロッパの生化学会で行った。なお,この研究は主にNIHのD. L. Alkon研究室との共同研究によって行った。特にフランスのCRNSのJ. de Barry研究員もこの研究に部分的に関与し,重要な貢献を行った。(2)CaMキナーゼによりリン酸化されるタンパク質CaMキナーゼはCaとカルモジュリンによって活性化されるリン酸化酵素である。今回はシナプス小胞に存在し,膜融合を制御していると考えられるシナプトタグミンのリン酸化が,このキナーゼによって行われるか否かについて検討した。その結果,PC12細胞に存在するシナプトタグミンはCaMキナーゼIIによりリン酸化されることが分かった。これはVollum研究所のSoderling博士との共同研究によるものであり,この研究成果は米国神経科学学会において発表した。(3)その他の共同研究上述の他に以下に述べるような研究分担者との共同研究を行った。(a)ウミウシ視細胞の光受容機構に関する研究ウミウシの連合学習は光刺激と振動刺激という二つの相異なる刺激方法により行われ,視細胞からの出力が,スタトシストと呼ばれる振動受容細胞からの出力により修飾されることが分かっている。しかし,その根本にある視細胞における光応答のメカニズムについては全く不明のままであり,この機構の解明には多くの研究者が長年の時間をかけてアプローチしてきたが有力な見解はいまだ得られていない。しかし,このほどようやくわれわれがこの問題についての解決の糸口を見いだした。すなわち,(1)光を受容して開くNaチャネルは,いわゆる環状ヌクレオチド感受性チャネルである。(2)このチャネルはホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸の加水分解に伴う・膜表面からの負電荷のリリースによって解放される,というものである。この研究成果は可塑性の研究から自然に産み出されたものであり,むしろこの研究成果の方が神経科学の進歩により大きなインパクトを与えることが予想される。(b)マウスに関する新しい条件づけ・瞬目反射測定装置の完成マウスの瞬目反射反応は数多くの記憶・学習のアッセイ法のうち,最も定量性に優れた方法であるが,これまでのやり方は,マウスの身体を一ケ所に固定するなど,マウスに大きなストレスを与えるものだった。今回われわれが試作した新しい装置は,オリジナルは南カリフォルニア大学のThompson博士によって考察されたものであるが,われわれが大幅に改良したもので一度に8匹までのマウスについて瞬目反射反応実験を可能とするもので,データ解析も瞬時に行うことができるようになっている。この装置を用いて,われわれは中西研(京大)勝木研(東大)よりさまざまなノックアウトマウスを供給してもらい,そのアッセイを行っている。この研究成果は来年度に公表される予定である。(c)マウス脳の全タンパク質をリン酸化する新しい方法の開発これまで生きている個体や細胞を^<32>P正リン酸を用いてリン酸化するには莫大量(10^6個培養細胞では数ミリキューリ-)の放射性正リン酸が必要とされた。われわれはわずか100マイクロキューリ-の^<32>Pを用いて生きているマウスの全脳タンパクをリン酸化することに成功した。

(2)CaMキナーゼによりリン酸化されるタンパク質CaMキナーゼはCaとカルモジュリンによって活性化されるリン酸化酵素である。今回はシナプス小胞に存在し,膜融合を制御していると考えられるシナプトタグミンのリン酸化が,このキナーゼによって行われるか否かについて検討した。その結果,PC12細胞に存在するシナプトタグミンはCaMキナーゼIIによりリン酸化されることが分かった。これはVollum研究所のSoderling博士との共同研究によるものであり,この研究成果は米国神経科学学会において発表した。(3)その他の共同研究上述の他に以下に述べるような研究分担者との共同研究を行った。(a)ウミウシ視細胞の光受容機構に関する研究ウミウシの連合学習は光刺激と振動刺激という二つの相異なる刺激方法により行われ,視細胞からの出力が,スタトシストと呼ばれる振動受容細胞からの出力により修飾されることが分かっている。しかし,その根本にある視細胞における光応答のメカニズムについては全く不明のままであり,この機構の解明には多くの研究者が長年の時間をかけてアプローチしてきたが有力な見解はいまだ得られていない。しかし,このほどようやくわれわれがこの問題についての解決の糸口を見いだした。すなわち,(1)光を受容して開くNaチャネルは,いわゆる環状ヌクレオチド感受性チャネルである。(2)このチャネルはホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸の加水分解に伴う・膜表面からの負電荷のリリースによって解放される,というものである。この研究成果は可塑性の研究から自然に産み出されたものであり,むしろこの研究成果の方が神経科学の進歩により大きなインパクトを与えることが予想される。(b)マウスに関する新しい条件づけ・瞬目反射測定装置の完成マウスの瞬目反射反応は数多くの記憶・学習のアッセイ法のうち,最も定量性に優れた方法であるが,これまでのやり方は,マウスの身体を一ケ所に固定するなど,マウスに大きなストレスを与えるものだった。今回われわれが試作した新しい装置は,オリジナルは南カリフォルニア大学のThompson博士によって考察されたものであるが,われわれが大幅に改良したもので一度に8匹までのマウスについて瞬目反射反応実験を可能とするもので,データ解析も瞬時に行うことができるようになっている。この装置を用いて,われわれは中西研(京大)勝木研(東大)よりさまざまなノックアウトマウスを供給してもらい,そのアッセイを行っている。この研究成果は来年度に公表される予定である。(c)マウス脳の全タンパク質をリン酸化する新しい方法の開発これまで生きている個体や細胞を^<32>P正リン酸を用いてリン酸化するには莫大量(10^6個培養細胞では数ミリキューリ-)の放射性正リン酸が必要とされた。われわれはわずか100マイクロキューリ-の^<32>Pを用いて生きているマウスの全脳タンパクをリン酸化することに成功した。
外科的固型癌に対する自家骨髄移植法併用の大量化学療法に関する研究

骨髄血の保存に関する実験的研究の成果として、IBM2991血球洗浄機により得られる単核球分画を骨髄幹細胞のソースとして用いることの妥当性が凍結・非凍結保存法の両方で確認された。非凍結保存条件としては4°Cよりも25°Cの方が優れ、非凍結保存期間の限度は48時間までと思われる。なお骨髄幹細胞保存条件の検討になCFU-CよりもCFU-E,BFU-Eの方が指標としてより適切であることが示唆された。臨床研究の成果としては、現在までの累計で115例に158回の治療実績となったが、このうち81例120回が治療的用法、34例38回が補助的用法であった。治療的用法の成績は66例の評価可能症例のうち、PD17例,NC20例利PR20例利CR9例で、奏効率(PR+CR)は43.9%,CR率は13.6%であった。9例のCR例のうち5例がKarnofsky規準で1-Cに達した。奏効率が良好であった種類の癌は乳癌,婦人科癌,小児癌で,不良であったものは膵癌,結腸直腸癌,食道癌などであった。Dose escalationは私共の程度では腫瘍の薬剤低抗性を打破することは一般には困難であるが、低抗性腫瘍の中に高閾値性低抗性のものが含まれていることを認識するべきで、この例としてmelphalan 180mg/【m^2】×2で奏効した黒色腫を私共は経験した。CR例は別にして、奏効率向上が必ずしも予後の延長に結びつかないことが問題点のひとつであり、寛解維持のための努力が更に望まれる。骨髄機能抑制期間を安全圏まで短縮できることが本法の特長であるが、各血球系全てでの回復は必ずしも一様ではない。血小板の回復の遅れが時に認められ、この点の解明が今後に待たれる。自家骨髄移植法の併用により感受性の腫瘍では化学療法の奏効率を有意に向上できるようになったが、今後は補助化学療法への積極的な応用、動注療法や術中開創照射あるいは温熱療法などとの併用にも期待されるところが大きく、予備的な臨床試験が開始された。
アクアポリンを介した五苓散の下痢改善効果に関する研究

五苓散の下痢改善作用と腸管AQPsの関連を解明するため、正常ラットと硫酸マグネシウム誘発下痢モデルラットを用い、五苓散が糞中水分含有量と腸管AQPsタンパク質発現量に及ぼす影響について検討した。正常ラットにおいては、五苓散は糞中水分含有量には影響せず、大腸および空腸のAQP3およびAQP4を有意に増加させた。回腸のAQP3タンパク質発現量は五苓散投与により用量依存的に減少したが、AQP4タンパク質発現量は有意な変化を示さなかった。MgSO4誘発下痢モデルラットにおいては、五苓散により糞中水分含有量は有意な減少を示し、大腸AQP3タンパク質発現量及びAQP4タンパク質発現は有意な増加を示した。下痢は比較的高頻度に遭遇する症状であり,その原因は感染症や抗生剤や抗癌剤などの薬剤性,免疫異常や腸管機能異常など様々である。急性の下痢に対して頻用される漢方薬として五苓散が挙げられるが,その作用機序については不明な点が多い。我々はこれまでの漢方薬及びアクアポリンの研究実績を基盤として,下痢の発症・治癒の過程で鍵となるアクアポリンに及ぼす五苓散の効果を基礎的に研究し,アクアポリンを介した五苓散の下痢治癒効果に関わる基礎的エビデンスを明らかにすることを目的とした。五苓散エキス,及びその構成生薬エキスは常法に従って作製し,五苓散エキスは沢瀉・茯苓・白朮・猪苓・桂皮を各20gの計100gに,生薬エキスは各生薬100gに水500mlを加えて30分間煎出し,濾過後に凍結乾燥法によりエキスを作成した。Wistar系ラット(6週齢)を1週間馴化飼育後に硫酸マグネシウム(2.0g/kg)を経口投与して下痢モデルを作製し,硫酸マグネシウム投与2時間後に水道水あるいは薬物を投与し,赤外線水分計を用いて経時的に糞便中水分量を測定した。糞便中水分量は硫酸マグネシウムにより明らかに増加し,その増加は五苓散エキスにより抑制された。一方,生薬エキスは糞便中水分量に対して有意な変化を示さなかった。腸管粘膜組織のアクアポリン発現については,水道水あるいは薬物投与8時間後にペントバルビタール麻酔下に開腹して小腸及び大腸を採取し,そこから腸管粘膜組織を採取し,Western blotting法によりアクアポリン3及びアクアポリン2のタンパク質発現量を測定した。しかし,アクアポリン3及びアクアポリン2はともにその発現が明らかではなかった。そこで,腸管粘膜組織の採取方法を変更し,Western blotting法による腸管粘膜内アクアポリン発現量を測定している。下痢モデルラットの作製は予定通りに作成できている。また,五苓散,及び生薬エキスについても常法の通りに作製しており,その投与についても計画通りである。糞便中水分量は赤外線水分計により正確に継時変化を測定できている。アクアポリン発現量については,発現が明らかではなく,腸管粘膜組織の採取方法を変更し,Western blotting法により腸管粘膜内アクアポリン発現量を測定している。以上の結果より,達成度は概ね順調に進展していると判断した。臨床において下痢は比較的遭遇する頻度の高い症状であり,その治療には漢方薬が用いられることも多く,特に五苓散は急性下痢症に対して頻用される漢方薬であり,近年は五苓散の作用機序としてアクアポリン(AQP)の関与が示唆されている。しかし,五苓散が腸管粘膜のAQPに与える影響は明らかではないことから,五苓散の腸管へ与える影響を基礎的に研究し,AQPを介した五苓散の下痢改善効果に関わる基礎的エビデンスを明らかにすることを目的とした。五苓散の構成生薬である沢瀉・茯苓・白朮・猪苓・桂皮の各20g,計100gに水500mlを加えて30分間煎出し,濾過後に凍結乾燥法によりエキスを作成した。Wistar系ラット(6週齢)を1週間馴化飼育後,Control群には水を、五苓散投与群は投与用量により低用量群(70mg/kg)・中用量群(140mg/kg)・高用量群(280mg/kg)に分類し,胃ゾンデにより強制投与した。投与後8時間後まで経時的に糞を採取し,糞便は形状をスコア化するとともに赤外線水分計を用いて糞中水分量を算出した。また,薬物投与8時間後にペントバルビタール麻酔下に開腹して小腸及び大腸を採取し,Western blotting法により空腸及び大腸粘膜層におけるAQP-3, -4, -6のタンパク発現量を検討した。大腸粘膜層においては,AQP-3及びAQP-4タンパク発現は高用量群がcontrol群に比べ有意に増加した。空腸粘膜層においては,すべての五苓散投与群においてAQP-3タンパク発現量が有意に増加し,AQP-4タンパク発現量は高用量群においてのみ,有意な増加が得られた。AQP-6タンパクは大腸及び空腸粘膜層において発現していたが,有意差は認めなかった。そこで,硫酸マグネシウム誘発下痢モデルラットを用いて腸管粘膜層におけるAQP-3, -4, -6のタンパク発現量を検討している。

糞便中水分量は赤外線水分計により正確に継時変化を測定できている。アクアポリン発現量については, Western blotting法により空腸及び大腸粘膜層内アクアポリン発現量を測定している。以上の結果より,達成度は概ね順調に進展していると判断した。漢方医学における代表的利水剤である五苓散の効果発現機序としてアクアポリン(AQPs)調節作用が報告されている。五苓散は下痢にも頻用されており,作用機序においてもAQPsが関与している可能性が高いと考え,正常ラットと硫酸マグネシウム誘発下痢モデルラットを用い,糞中水分含量と大腸AQPsタンパク質発現量を検討した。五苓散エキス及び各生薬エキスは凍結乾燥法により作製し,五苓散投与量は70・140・280mg/kgとし,生薬エキスの投与量は収率により五苓散中用量と同量となるように算出した。7週齢Wistar系ラットを用い,正常ラットに対しては水あるいは薬剤(五苓散・生薬エキス)を強制投与し,下痢モデルに対しては,5g/kgの硫酸マグネシウム投与9時間後に水あるいは薬剤を投与した。薬剤投与8時間後までの糞中水分量を測定した後に大腸を採取し,Western blotting法でAQP-3,-4,-6タンパク発現量を検討した。正常ラットにおいて,五苓散は糞中水分含量及びAQP-6には影響しないが,AQP-3は高用量で有意に増加し,大腸AQP-4は中・高用量で有意に増加した。一方,下痢モデルラットにおいては,糞中水分含量は低用量の五苓散投与により有意に減少したが,中・高用量では止瀉作用が減弱した。大腸AQP-3は低用量で有意に増加し,AQP-4は用量依存的に有意な増加を示した。一方,すべての生薬エキスは糞中水分量には影響せず,茯苓及び沢瀉エキスは大腸AQP-3及び-4をやや増加させたが,有意差はみられなかった。以上の結果から,五苓散には下痢抑制作用があり,五苓散の腸管への作用機序にAQP-3およびAQP-4タンパク質発現が関与する可能性が示唆された。一方,五苓散を構成する各生薬のAQPsへの作用は顕著ではなく,止瀉作用の中心となる生薬を同定するには至らなかった。五苓散の下痢改善作用と腸管AQPsの関連を解明するため、正常ラットと硫酸マグネシウム誘発下痢モデルラットを用い、五苓散が糞中水分含有量と腸管AQPsタンパク質発現量に及ぼす影響について検討した。正常ラットにおいては、五苓散は糞中水分含有量には影響せず、大腸および空腸のAQP3およびAQP4を有意に増加させた。回腸のAQP3タンパク質発現量は五苓散投与により用量依存的に減少したが、AQP4タンパク質発現量は有意な変化を示さなかった。MgSO4誘発下痢モデルラットにおいては、五苓散により糞中水分含有量は有意な減少を示し、大腸AQP3タンパク質発現量及びAQP4タンパク質発現は有意な増加を示した。平成27年度に用いた硫酸マグネシウム投与量を変更して下痢モデルラットを作製して五苓散及び各種生薬エキスを投与し,糞便中水分量を赤外線水分計により測定して五苓散及びその構成生薬の下痢改善効果を検討する。また,下痢改善効果が認められた五苓散,及び生薬エキスについて,投与量を増量し,下痢改善効果の相違を検討する。さらに,腸管粘膜組織内のアクアポリンをウェスタンブロット法により定量する。水及び硫酸マグネシウム投与によるアクアポリン(3・4・6)発現量の相違を明らかとし,このアクアポリン発現に対する五苓散エキスの影響を低用量・中用量・高用量に分けて検討する。
心筋の薬物感受性変動を指標としたNeurotrophic Substanceの研究一器官培養法による発展的研究

堤出した研究計画に従って、本年度は次のような研究実績が得られた。神経支配以前のラット心房の高いノルエピネフリン感受性は機能的神経支配が成立すると低下し、感受性の低下した心房を器官培養に供すると再び高い感受性を獲得するが、この感受性上昇がどのような物質を培養液中に加えることによって抑制出来るかを試験するのが本年度の実験計画である。このような物質の検索によってNeurotroplic substanceの実態に近付こうとするものである。本年度試験した物質とその結果は次の通りである。ラットの血清、右心房抽出物、上頚神経節抽出物、輸精管抽出物などの生体抽出物は全く作用を示さなかった。また、カルバコ-ル、インスリン、コ-チゾン、チロキシン、ニュ-ロペプチドY,等の化学物質の添加も作用を示さなかった。前に報告した通り、ノルエピネフリンの添加そのものが最も効果があり、感受性上昇をほぼ完全に抑制した。また、その効果はβ遮断薬で消失し、α型遮断薬では影響されなかった。そこで、細胞内サイクリックAMP(cAMP)の上昇を起こすような物質を試験した結果、カルシトニン遺伝子関連ペプチド(carcitonin gene relted pepatide:CGRP)、フォルスコリン、8ーブロモcAMPなどが部分的に抑制作用を示した。これらの結果から、神経支配によるノルエピネフリン感受性の制御には細胞内cAMP濃度が関与する機構が何等かの役割を演じていることを示唆した。また、受容体結合の実験からβ受容体そのものは大幅な変化をしていないことも見いだしたので、変化にはcAMPの関与も含めた受容体以降のプロセスが関係していると考えられる。こりれらは一応矛盾のない結果であるが、詳細なメカニズムの解明には更なる研究を要する。
粘菌行動の反応拡散移流モデルに学ぶシステムの自己組織化

我々は、アメーバ様細胞である粘菌変形体が、迷路の経路探索問題の最短解を見出すことができることを発見した。迷路いっぱいに広がる粘菌に、餌を二ヶ所に与えると、行き止まりの経路に伸びている粘菌が衰退し、餌場所を繋ぐ経路にのみ管を残した。この管の配置は、出口を結ぶ全ての経路を示している。これは、見方を変えれば迷路の解をすべてあげつらっていることになる。さらに、時間が経つと、餌場所を繋ぐ管のうち長いものから衰退し、最後には最も短い管だけが残った。この経路は迷路の最短経路である。衰退した部分は、餌場所へ運ばれ餌を包み込んだ。これにより、粘菌は迷路のような複雑な状況でも、二つの餌場所から効率よく養分を吸収できるだろう。粘菌は、経路の長さという評価基準で、迷路の全ての解を序列付けることができた。粘菌の計算能力の高さが伺われる。このような粘菌の迷路探索機構は、反応拡散方程式のパターン形成としてモデル化できることを示した。粘菌の変形運動は、局所的に発生する自励的化学リズムの織り成す時空パターンに基づくことが分った。粘菌を用いた実験を行うことにより解を求めるという粘菌コンピューターの可能性が生まれた。計算量の爆発を伴う組合せ最適化問題への適用が期待される。粘菌は、原形質と呼ばれる物質の塊であるから、粘菌の計算能力が明らかになれば、物質による情報機能の再構成などの機能性材料の設計原理に新たな方向となる。また、生物情報処理機構の研究に全く新しい切り口を与えた。単細胞生物のこのような高い情報機能は、脳にみる高次情報機能の一つの進化的起源として極めて興味深い。粘菌行動が結合振動子系の自己組織化現象として捉えられることを以下のように示した。1)変形体が迷路を解く能力を持つ事を示した。その解法を、アクトミオシン蛋白質の細胞生理学的な性質を基に示した。原形質という機能性物質による迷路探索の計算アルゴリズムを提案した。変形体の情報処理機能も高度である。2)相異なる二個所に餌を与えた状況(ジレンマの状況)での変形体の振る舞いを調べた。変形体は、餌の量、変形体自身の大きさ、餌場所間の距離に依存して、1)変形体チューブの回路網を巧みに再構成し餌間の最短経路を発見する、2)二つの個体に分裂する、などを見せた。また変形の順序に一定の幾何学的法則性がある事を発見した。変形体の、運動機構と巨大体制の維持機構について、その糸口をつかんだ。3)変形体チューブのつくる様々なネットワーク形態を誘導し得た。これを利用し、管形成と収縮パターン形成との相互依存性を明らかにした。チューブネットワークと収縮リズムのパターン形成機構の枠組みを提案した。4)パターン形成機構を反応拡散移流方程式系で定式化した。その解析により、収縮リズムの揺らぎ現象、収縮波の分散関係を明らかにした。また、理想化した可解モデルとして移流のあるラムダーオメガ系を構成し、収縮波の性質を示した。このモデルを、チューブパターンの形成モデルヘと拡張しつつある。5)変形体を周期的な光照射により刺激し、収縮リズムパターンと走光性への影響を調べた。収縮振動子の相互引込み現象が、変形体の判断機能(光に対して寄るか逃げるかの選択)を担うことがわかった。
擬二次元伝導体における電荷密度波のダイナミックス

本研究では、擬二次元伝導体における電荷密度波(CDW)の動的な振舞いを明らかにする事を目的として、本年度は、特に装置開発と単結晶試料育成条件の確立を行った。1.申請のGP-IBコントローラーを用いて、磁場1.5Tまでの電流磁気効果(磁気抵抗、ホール効果等)の自動測定システムを作製し、16ビット分解能で磁場制御が出来る事を確認した。2.試料に最高2,000mV/cmのパルス電場を印加する事の出来るクライオスタットを設計した。パルス回路にMOSFETを用いることにより、最高10μsのパルス電場の立上りが期待でき、さらに速いCDWの応答を捉える事が可能となる。このクライオスタットは現在製作中であり、上記自動測定システムに組み込む。3.低次元伝導体として、三硫化チタン(TiS_3)の単結晶育成条件を確立した。原料粉末を化学量論比に混合し石英アンプルに真空封入した後、申請の電気炉を用いて500°Cで50時間育成した。このとき、温度差の無い場合に比べて温度差を40°C(低温側480°C、高温側520°C)付けた場合の方が、結晶成長速度が数倍上昇する事が確認出来た。この事は、アンプル内部での輸送ガスの流れが、TiS_3の結晶育成速度に重要な役割を果たしている事を示している。次年度以降はこれらの成果をもとに、パルス高電場を用いた低次元伝導体単結晶の電流磁気効果の測定を行い、擬二次元伝導体におけるCDWのダイナミックスを明らかにして行く。
無アルブミンラットによる癌研究

無アルブミンラット(NAR)の生産は順調に続けられ、要望どおり各班員に分与された。本年度に得られた主な研究成果は次の如くである。無アルブミンラットとSDラットを用いエチルニトロソ尿素(ENU)による神経腫瘍について検討した。4週令ラット及び妊娠ラットにENUが投与されたが、いずれの場合もNARにおける癌発生率が高く、特に経胎盤投与で其の差が顕著であった。其の他、C_6グリオーマをNAR脳に移植したところ癌の進展とともに発情勃起が誘発され、移植部位について検討したところ扁桃体近辺が問題である事がわかった。NAR及びSDラットにおける肝発癌物質に対する感受性について調べられ、各種の酵素偏倚などからみてNARはSDに比し肝前癌病変の増殖に不利な要因を有することが示唆された。また、NARの膀胱や腎臓発癌の高感受性の一因として尿中の増殖因子の増加の関与を考え、其の方面の検討が行われたが、細胞増殖因子の関与は少ないという結果が得られた。NARにおいて、加令や肝発癌物質によりアルブミン陽性(Alb^+)細胞の増加する機序解明の実験が行われ、1.Alb^+細胞とGSTーP陽性細胞とは相関性が低く、Alb^+細胞増加は発癌作用とは別の遺伝子障害作用と思われる。2.種々検討の結果、Alb^+細胞内でアルブミン合成が行われている事は明らかになったが、SD肝とは異なり肝諸小器官内腔に反応産物が充満し、processingに異常がある事が示唆された。一方、生合成されたアルブミンをWestern blottingで調べたところNARでは肝及び血清に68kDの他に50kD,25kDの2種類が検出され、抗アルブミン抗体に対するepitopeを保持しているが分子量の小さい蛋白が合成され、この様な異常アルブミンが細胞内processing、分泌に影響していると考えられた。また、CEA様蛋白のcDNAの塩基配列を調べた結果、この蛋白はTーキニノーゲンのバリアントである事が判明した。
電顕2重染色を用いた破骨細胞におけるBMP signalingの発現

骨組織の治癒過程におけるBMPの特異的receptorであるBMPR-IBの遺伝子発現を検索した。組織学的方法材料には体重約200gのWistar系ラットを用いて、脛骨を骨折させた。また骨組織再生の他の実験モデルとして,第1臼歯の抜歯を行い,抜歯窩における骨の再生過程も観察した。術後1,2,4,5,7,14日に1% glutaraldehydeを含む4% paraformaldehyde溶液を用いて左心室より灌流固定し、光顕および電顕を用いて遺伝子発現観察した。光顕ISHではBMPR-IB mRNAのsignalは抜歯後1日目で抜歯窩壁面付近の破骨細胞および線維芽細胞様細胞に発現した。抜歯後2日目では破骨細胞に最も強いsignalが観察された。また,抜歯窩内の広い範囲の線維芽細胞にsignalが発現した。抜歯後3日目ではsignalは骨梁付近の骨芽細胞やその周囲の線維芽細胞に発現,抜歯後4日目以後ではsignalはほとんど観察することはできなかった。電顕ISHでは抜歯後1日目の抜歯窩壁面付近にみられる骨芽細胞や線維芽細胞および破骨細胞のattached ribosomeにsignalが認められ,抜歯後2日目では破骨細胞のsignalが最も強かった。また,抜歯窩内の線維形成にともなって線維芽細胞のsignalは骨芽細胞よりも強かった。抜歯後3日目では骨形成が開始され,骨芽細胞のsignalは線維芽細胞よりも強かった。抜歯後4日目では線維芽細胞および骨芽細胞に強いsignalがみられ,両者のsignalの強さに差はなく,破骨細胞にはsignalはほとんどみられなかった。抜歯後5日目では骨芽細胞のsignalは線維芽細胞のものより強く,抜歯後14日目以降では骨芽細胞に弱いsignalがみられたが,線維芽細胞にはほとんどsignalは観察されなかった。またsense鎖BMPR-IBを用いた光顕および電顕ISHでは,抜歯窩壁面付近の線維芽細胞,骨芽細胞,破骨細胞にsignalは全くみられなかった。以上のことから,BMPは抜歯窩の治癒過程の初期段階では新生骨や線維形成を促進するほかに骨形成に先行して骨吸収を促進するものと考えられた。また,電顕ISHは光顕ISHよりも高感度で細胞の同定も容易であり,今後の遺伝子発現の検索に有用な研究方法であるものと考えられた。従来の研究においてBMPと破骨細胞との関連性は研究されていない。また,receptor下流にあり破骨細胞の骨形成能を調節するシグナル伝達物質については全く研究が行われていないのが現状である。近年,BMP下流にあると考えられる新規シグナル伝達物質Smadが発見された。そこで,Smadとその下流にある遺伝子の発現を検索し,破骨細胞のlifecycleおよび骨吸収能を制御する遺伝子カスケードを解明したいと考えた。材料と方法材料には体重約200gのWistar系ラットを用いて、第1臼歯の抜歯を行い,抜歯窩における骨の再生過程も観察する。

術後1,2,4,5,7,14日に4%paraformaldehyde溶液を用いて左心室より灌流固定を行った。組織をEDTAで脱灰後,パラフィン切片とした。免疫組織化学的方法抜歯後1日目では,抜歯窩は血餅で満たされていた。抜歯後3日目では線維化が開始した。また,抜歯後5日目で骨形成が開始され,抜歯後14日目では抜歯窩は新生した骨組織で満たされた。BMPおよびそのrecptorの反応は抜歯後3日目では前骨芽細胞,線維芽細胞および破骨細胞にみられた。反応は破骨細胞に最も強かった。抜歯後5日目では前骨芽細胞および線維芽細胞の反応は破骨細胞よりも強かった。骨組織の再生過程において,BMPは先ず破骨細胞を刺激し,骨欠損部の骨表面を吸収した後,前骨芽細胞を骨芽細胞に誘導するものと考えられた。したがって,BMPは骨再生過程でおもにautocrneとして作用し,骨の形成や吸収に関係する細胞の機能に中心的な役割をはたすものと考えられた。BMPは骨芽細胞の分化増殖および細胞外マトリックス合成を促進することが報告されている。しかしながら、BMPは骨芽細胞のみならず、破骨細胞の初期分化に深く関係しており,骨吸収においても重要な役割を果たしているものと考えられる。近年、BMPとそのreceptorを発現するシグナル伝達物質Smadが核内mRNAの転写レベルを調節していることが示唆されている。そこで、破骨細胞のlife cycleおよび骨吸収能を制御する遺伝子カスケードを検索した。組織学的方法材料には体重約200gのWistar系ラットを用いて、脛骨を骨折させた。また骨組織再生の他の実験モデルとして,第1臼歯の抜歯を行い,抜歯窩における骨の再生過程も観察した。術後1,2,4,5,7,14日に1% glutaraldehydeを含む4% paraformaldehyde溶液を用いて左心室より灌流固定を行った。組織をEDTAで脱灰し,切片として免疫反応を行った。2.免疫組織化学結果骨折においては、先ず線維が形成され、次いで軟骨が形成された後に骨組織によって置換される、これに対して、抜歯窩では軟骨形成を経過しないで直接に骨組織が形成された。BMPは骨形成が生じる前の骨折面あるいは抜歯窩骨面に沿う破骨細胞に強く発現した。骨形成の初期段階では前骨芽細胞に発現し、骨芽細胞では発現は極めて弱かった。また、TGF-βは破骨細胞および骨芽細胞に強く発現した。ReceptorおよぴSmadはBMPあるいはTGF-βリガンドの局在と一致していた。以上のことから、BMPは破骨細胞および骨芽細胞の初期分化に、TGF-βは破骨細胞および骨芽細胞の分化および成熟に関係しているものと考えられた。
幾何学的・光学的整合性を考慮した拡張現実感に関する研究

本研究では、カメラで撮影した映像に仮想物体を合成するビデオシースルー型拡張現実感において、幾何学的整合性と光学的整合性を同時に解決するためのマーカとして、3次元マーカを提案した。3次元マーカとは、幾何学的整合性の解決のための正方マーカと、光学的整合性を解決するための鏡面の球体を組み合わせたマーカである。本年度は、単眼カメラで撮影された映像に対し、幾何学的・光学的整合性を解決する手法の開発を行った。3次元マーカを現実環境に配置し、観測者の視点付近に取り付けられた単眼カメラにより撮影した映像を計算機に入力し、幾何学的・光学的整合性の解決を図った。さらにステレオカメラを用いて実空間の3次元形状を推定することで、動的な実環境に対応可能な拡張現実感環境の構築を試みた。開発を行った技術を以下に述べる。1.現実環境と仮想環境の3次元位置合わせ処理(幾何学的整合性):現実環境と仮想環境の3次元位置合わせは観測者の視点位置の推定問題と等価である。申請者がこれまでに提案してきた手法を用いて視点位置推定を行う。具体的には、形状が既知である2次元マーカを、ステレオカメラで撮影された映像から画像処理により検出し、マーカと観測者の視点位置の3次元位置関係を推定する。2.現実環境における光源環境の推定処理(光学的整合性):本手法では、現実環境に配置した鏡面球体の映り込み領域を、撮影された映像から抽出し、光源環境推定を行う。前述の処理(A)により、映像内のマーカの位置を検出することにより、3次元マーカの鏡面球体が撮影されている領域の映像内における位置が推定できる。次に、鏡面物体に映り込んだ映像から現実環境の光源環境の推定を行う。抽出された領域内で輝度値の大きい画素に光源が映り込んでいると考えられるため,各画素の輝度値がその方向に存在する光源の強さであるとする.各画素の球面上における法線と視線方向から各画素に映り込でいる光源の方向を推定することで、光源環境マップの作成を行った.なお,光源の色は,画像におけるRGBの輝度値を利用することで推定する。3.ステレオカメラを用いた実環境の実時間3次元形状推定ステレオカメラを用いて撮影した映像を用いて、実空間の3次元形状を実時間で推定することで、動的な実環境に対応した仮想物体の影付けが可能な拡張現実感環境の構築を行った。本研究では、実環境中の最も強い光源1つが生成する影に関して、動的な実環境において正確な影が生成可能であることを確認した。抽出された領域内で輝度値の大きい画素に光源が映り込んでいると考えられるため,各画素の輝度値がその方向に存在する光源の強きであるとする.各画素の球面上における法線と視線方向から各画素に映り込でいる光源の方向を推定することで、光源環境マップの作成を行った.なお,光源の色は,画像におけるRGBの輝度値を利用することで推定する。本年度は上記の手法の開発を行い、計算機に入力された単眼カメラにより撮影された映像に、推定された光源環境を用いて陰影が正しく表現された仮想物体を正しい位置に合成するシステムの開発を行った。

さらにステレオカメラを用いて実空間の3次元形状を推定することで、動的な実環境に対応可能な拡張現実感環境の構築を試みた。開発を行った技術を以下に述べる。1.現実環境と仮想環境の3次元位置合わせ処理(幾何学的整合性):現実環境と仮想環境の3次元位置合わせは観測者の視点位置の推定問題と等価である。申請者がこれまでに提案してきた手法を用いて視点位置推定を行う。具体的には、形状が既知である2次元マーカを、ステレオカメラで撮影された映像から画像処理により検出し、マーカと観測者の視点位置の3次元位置関係を推定する。2.現実環境における光源環境の推定処理(光学的整合性):本手法では、現実環境に配置した鏡面球体の映り込み領域を、撮影された映像から抽出し、光源環境推定を行う。前述の処理(A)により、映像内のマーカの位置を検出することにより、3次元マーカの鏡面球体が撮影されている領域の映像内における位置が推定できる。次に、鏡面物体に映り込んだ映像から現実環境の光源環境の推定を行う。抽出された領域内で輝度値の大きい画素に光源が映り込んでいると考えられるため,各画素の輝度値がその方向に存在する光源の強さであるとする.各画素の球面上における法線と視線方向から各画素に映り込でいる光源の方向を推定することで、光源環境マップの作成を行った.なお,光源の色は,画像におけるRGBの輝度値を利用することで推定する。3.ステレオカメラを用いた実環境の実時間3次元形状推定ステレオカメラを用いて撮影した映像を用いて、実空間の3次元形状を実時間で推定することで、動的な実環境に対応した仮想物体の影付けが可能な拡張現実感環境の構築を行った。本研究では、実環境中の最も強い光源1つが生成する影に関して、動的な実環境において正確な影が生成可能であることを確認した。
遺伝子解析による口唇裂,口蓋裂の発生要因に関する研究

当科において、口唇裂,口蓋裂の診断により口唇形成術、口蓋形成術を施行した患者および家族のうち、積極的な協力の得られた、2家族8人について染色体検査を行った。それぞれの家族の検査対象は、患者の両親と患者の兄弟、姉妹とした。染色体検査の方法は、遺伝性の奇形の際に異常が認められる場合の多い、Cバンド、Gバンドについて行った。それぞれの家族の協力をえて、採血を行い、外部の協力機関に依頼し、リンパ球の培養を行った。さらにリンパ球の染色体について前述の染色を行い、落射蛍光装置(日本光学製EFD3)を装着した顕微鏡にて染色体の観察を行った。その結果、患者本人を含め、家族にもCバンド、Gバンドに染色体異常は認められなかった。このことは口唇裂、口蓋裂のような裂奇形単独の発現を異常は、染色体レベルでの検索は非常に困難であり、裂奇形の原因究明のためには、DNAレベルの検索が必要であることが示唆された。