hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト気道アレルギー性炎症モデルによる炎症細胞ホーミング機構の解析 : SCIDマウスを用いた喘息モデルの作成と治療の研究

肺癌による手術にて得られた肉眼的に正常な気管支組織をSCIDマウスの皮下に移植した後に、アトピー型喘息患者の末梢血単核球をそのSCIDマウスの腹腔内に移注すると移植ヒト気管支組織に喘息患者の末梢血CD3、CD4、CD8、CD45RO、CD103(αeβ7 integrin)陽性細胞が健常者の末梢血単核球を移駐した群に比較して有意に多く浸潤することが確認された。さらに、この組織のなかのmRNAの発現を検討した結果、アトピー型喘息患者の末梢血単核球を移注した移植ヒト気管支組織から、IL-4およびIL-5のmRNAが健常者の末梢血単核球を移駐した群に比較して有意に強く発現していることが確認され、かつ、IL-2およびIFN-γは両群において有意な差はなかった。これらの結果から、喘息患者のリンパ球が気道組織へ移行する特性(ホーミング機能)を持ち、そのリンパ球は気道局所でTh2-タイプの性質を呈していることが確認された。よって、喘息の発症機構の一つとして、気道局所で抗原提示細胞とリンパ球によって引き起こされる炎症が中心的な役割を担っている可能性が示唆された。これらの研究に加えて、私達のグループが初めて確認したヒト気管支上皮内リンパ球の特性を検討した結果、気管支上皮内リンパ球は、上皮下リンパ球と比較して、活性化リンパ球は少ないが、CD103(αeβ7 integrin)が強く発現する事を確認した。また、喘息患者の気管支上皮内リンパ球は、非喘息患者のものと比較してCD4が少なく、CD8が多いことも判明した。しかしながら、まだ、これらの機能的意義についてはまだ解析できていなく、研究の新しい分野としてさらに検討を進めていく。肺癌による手術にて得られた肉眼的に正常な気管支組織をSCIDマウスの皮下に移植すると、SCIDマウスと移植ヒト気管支の血管が交通して血流が得られることが確認された。そこで、アトピー型喘息患者の末梢血単核球をSCIDマウスの腹腔内に移注すると移植ヒト気管支組織に喘息患者の末梢血単核球が浸潤することが確認された。移植ヒト気管支組織に浸潤したリンパ球を分析すると、喘息患者の末梢血単核球を移駐した群では、健常者の末梢血単核球を移駐した群より有意にCD3陽性細胞が増加しており、その中でCD4陽性細胞数が有意に多かった。さらに、気道に遊走したリンパ球の中では接着分子であるCD103(αeβ7 integrin)陽性細胞が有意に多かった。これらの結果から、喘息の発症機構の一つに喘息患者のリンパ球が気道組織へ移行しやすい特性(ホーミング機能)を持ち、気道局所で抗原提示細胞とリンパ球が炎症の中心的な機能している可能性が示唆される。今後、アトピー型喘息患者の末梢血単核球を移注したSCIDマウスの移植気道を利用して、受動免疫を介するアレルギー反応を誘発して、炎症細胞を遊走させ、そこで慢性のアレルギー性炎症を誘導する計画である。しかしながら、まだ、これらの機能的意義については説明出来ないので今後検討を続けていく予定である。肺癌による手術にて得られた肉眼的に正常な気管支組織をSCIDマウスの皮下に移植した後に、アトピー型喘息患者の末梢血単核球をそのSCID

マウスの腹腔内に移注すると移植ヒト気管支組織に喘息患者の末梢血CD3、CD4、CD8、CD45RO、CD103(αeβ7 integrin)陽性細胞が健常者の末梢血単核球を移駐した群に比較して有意に多く浸潤することが確認された。さらに、この組織のなかのmRNAの発現を検討した結果、アトピー型喘息患者の末梢血単核球を移注した移植ヒト気管支組織から、IL-4およびIL-5のmRNAが健常者の末梢血単核球を移駐した群に比較して有意に強く発現していることが確認され、かつ、IL-2およびIFN-γは両群において有意な差はなかった。これらの結果から、喘息患者のリンパ球が気道組織へ移行する特性(ホーミング機能)を持ち、そのリンパ球は気道局所でTh2-タイプの性質を呈していることが確認された。よって、喘息の発症機構の一つとして、気道局所で抗原提示細胞とリンパ球によって引き起こされる炎症が中心的な役割を担っている可能性が示唆された。これらの研究に加えて、私達のグループが始めて確認したヒト気管支上皮内リンパ球の特性を検討した結果、気管支上皮内リンパ球は、上皮下リンパ球と比較して、活性化リンパ球は少ないが、CD103(αeβ7 integrin)が強く発現する亊を確認した。また、喘息患者の気管支上皮内リンパ球は、非喘息者のものと比較してCD4が少なく、CD8が多いことも判明した。しかしながら、まだ、これらの機能的意義についてはまだ解析できていなく、研究の新しい分野としてさらに検討を進めていく。
舌癌術前治療症例の組織弾性イメージングによる縮小手術・手術回避の評価

口腔癌の治療において、機能温存は重要な課題である。最近では、抗癌剤、放射線治療の進歩により多くの症例で高い抗腫瘍効果が得られることがわかってきた。今回、組織弾性イメージングReal-time tissue elastographyを用いて舌扁平上皮癌の弾性を計測し、術前治療施行例における瘢痕部分の弾性を定量化した。術前治療癌組織が消失した部分は、癌よりも弾性が低く、正常組織よりも弾性が高い結果を得た。今後、腫瘍組織と瘢痕組織のcut off値を設定できれば、縮小手術の可能性も広がるものと考えられる。口腔癌の治療において、機能温存は重要な課題てある。術前治療にて腫瘍縮小効果か得られた症例の多くでは、腫瘍中心部に硬結が残存する。組織学的には、viableな腫瘍から瘢痕組織までさまざまである。この残存する硬結か、腫瘍なのか瘢痕組織なのかを、組織弾性イメージングReal-time tissue elastographyにて定量化を試みるのが本研究の目的である。現在までstrain ratioを計測したのは、舌癌組織38例、正常舌筋組織38例、術前治療にて縮小した瘢痕組織と考えられる領域は11例であった。舌癌組織のstrain ratioは平均0.19%(n=38)、正常舌筋組織は0.85%(n=38)、術前治療にて縮小した瘢痕組織と考えられる領域は0.52%(n=11)であった。このことより、組織弾性は癌組織>瘢痕組織>正常組織の順に高いことが明らかとなった。術前治療にて、腫瘍縮小効果が得られた症例の多くでは、腫瘍中心部に硬結が残存する。この残存する硬結が腫瘍なのか瘢痕組織なのかの鑑別できれば、縮小手術・手術回避の適応基準の決定が可能となる。組織弾性イメージングは組織の弾性を客観的に表示できる超音波断層法である。本法は乳腺・甲状腺腫瘍の悪性診断や、頸部リンパ節転移の診断に用いられているが、口腔癌の原発腫瘍の評価に用いた報告はない。今回、本法を用いて舌扁平上皮癌の弾性を計測し、術前治療施行例における瘢痕部分の弾性を定量化した。舌癌症例未治療症例における腫瘍組織のstrain ratioは0.20±0.24、正常組織は0.84±0.33であった。舌癌術前治療症例における腫瘍組織、瘢痕組織、正常組織のstrain ratioはそれぞれ0.23±0.19、0.54±0.31、0.87±0.64であった。腫瘍組織、正常組織のstrain ratioは近似値を示しており、本法は再現性のある手技であることが実証された。また、術前治療癌組織が消失した部分は、癌よりも弾性が低く、正常組織よりも弾性が高い結果であった。われわれは、口腔扁平上皮癌進展例における術前TS-1・放射線同時併用療法の第I相試験を施行し、放射線治療4週間40Gyに併せて、TS-1 65 mg/m2×20日間投与を推奨用量と決定し、第II相試験に着手している。本術前治療にて、腫瘍縮小効果が得られた症例の多くでは、腫瘍中心部に硬結が残存する。このための客観的方法を検察するのが本研究の目的である。組織弾性イメージングReal-time tissue elastographyは組織の弾性を客観的に表示できる超音波断層法である。術前化学放射線同時併用療法後の腫瘍中心部分を検索し、病理組織学的標本と対比させ、癌組織、瘢痕組織の半定量化を図る。なお、骨組織の画像評価は困難であること、周囲軟組織を統一するため、対象は舌癌stage III, IVを対象とした。H23年度の本術前治療を施行した舌癌症例は2例で、そのstrain ratioは癌組織0.2%、瘢痕組織0.51%、正常組織1.8%であった。

手術単独例の舌癌症例(n=10)では、癌組織0.16%、正常組織0.97%であった。組織弾性は癌組織>瘢痕組織>正常組織の順に高いことが明らかとなった。術前治療を施行した症例は11例と少なめであるが、研究期間内に症例を増やし、成果を発表したいと考えている。H23年度の術前TS-1・放射線同時併用療法を施行した舌癌症例は2例と少なかった。手術単独例の舌癌症例は10例で、組織弾性は癌組織>瘢痕組織>正常組織の順に高い結果を得ており、今後症例を重ね明らかにする必要がある。舌扁平上皮癌組織および術前治療にて縮小した瘢痕組織と考えられる領域のカットオフ値の設定が最終目標であり、研究期間内に症例を蓄積したい。症例を重ねて、癌組織、瘢痕組織のカットオフ値を設定できれば、縮小手術におけるマージンの設定の基準となる可能性があり、これを最終目標とする。近年、癌組織の弾性と悪性度の関連が指摘されており、癌組織のstrain ratio値と組織学的悪性度および予後との関連についてデータを蓄積しておく。組織弾性イメージング像と病理組織標本との擦り合わせにより、正常舌、舌癌組織、瘢痕組織の再現性を計る。組織弾性は癌組織>瘢痕組織>正常組織の順に高い結果であることは大凡分かってきたので、そのカットオフ値を設定に努力し、研究成果を発表する。癌組織、瘢痕組織のstrain ratio値と摘出標本の組織像との対比を行う(摘出標本、組織弾性イメージングともに最大割面を基準とし、再現性を計る)。PETのSUV値, MRIのdynamic imageあるいは他の因子(硬結の大きさなど)を組み合わせることで、癌組織と瘢痕組織の診断精度が向上するかを検討する。
森林管理のための知能的画像処理システムの開発

地球温暖化対策として二酸化炭素を減らすために森林の持つ機能への期待が高まっている。本研究の成果は、フィールドで得られた木の画像と衛星画像を組み合わせ、ホログラフィックニューラルネットワークで学習することによって狭い範囲の2次元画像から森林全体の3次元のCADモデルを構築したことである。これによって、フィールドの計測時間が短縮され、現行の森林管理システムの計画を促進することができた。胸径(DBH)は森林のポテンシャルを評価するものとして最も広く使用される。IKONOSの衛星画像とマイクロソフト社製のKinectセンサーによって計測された45本の木々のDBHを基に、225m2のエリアの3Dモデルを開発した。この3Dモデルは同じエリアの他の木々のDBHを予測するのに用いられる。独自に改良したHNN(Holographic Neural Network)手法によって、DBHを予測しその相関によって同じエリアの他の木々の高さを計算した。マイクロソフト社製のKinectセンサーを用いて計測する中で提案手法に関して4つの根本的な課題を見出した。課題1は、深さの変化に感度が高すぎること、課題2は、険しい傾斜の地面の場合計測精度が十分でないこと、課題3は草などの存在で認識が困難な場合があること、課題4は、異なる写真で既に計測済みの木をリアルタイムで認識する必要があること、である。土の深さや坂の変化に対する感度の課題1,2は、計測式を調整することによって解決した。課題3については、インペインティング手法を開発し画像中の草を除去することで解決できた。課題4については、異なる照明条件下で既に計測された木々の周りの影を修正する手法を開発することによって解決した。同時に、画像ベースの森林地帯の計測におけるセンサー設置のための最適化手法を開発した。そしてこの手法について異なるタイプの森林でテストを行い、GPUに基づいた並行アルゴリズムを開発し、自然な状態でのシミュレーションのスピードを上げることができた。提案のCSRBF手法は、森林管理のための照明や色のシミュレーションの際の最適な色・空間のマッピングにも適用した。2012年1月18日21日にわたり,愛媛県といしづち森林組合と協同で,225m^2の森林地帯で45本の木々のDBHを計測した.従来の手法を用いたDBHの計測結果とマイクロソフトのKinectセンサーを用いた計測結果と比較した.また、今後計測データを衛星画像に結び付ける為にGPS装置を用いて森林地帯の木々の正確な位置を記録した.その結果,2つのDBHの計測の誤差を平均26%まで減らすことを達成した(最大誤差:63%)光学の提案の道を移動する写真を撮影するのに用いられるフライングロボットにより37%の時間短縮が可能になることを示した.狭い計測エリアの3Dモデルが計測に基づいて作られたが,森林管理のために20%以下に平均誤差を減らす必要がある.この要望を満たすために,原稿の測定手法における以下の4つの基本的な課題を特定した.P1:現行の手法は深さの変化に対し感度が高すぎる.P2:現行の手法は坂の地面を計測するために開発されていないP3:地表1.5Mの地点のDBHを測定する為に写真から木のベースラインを認識する必要がある.P4:異なる写真の既に計測された木々を認識する必要がある.課題P1P4に対する研究状況は以下のとおり.坂にある木々の計測の式を補正し,深さの変化に対する感度の除去を行っている.(課題P1とP2)課題P3とP4の解決のために,本研究[1-2,10]で開発された迅速なセグメンテーションアルゴリズム(申請のA-1に関連)がリアルタイムでの木々の認識に適用された.開発済みのインペインティング手法[9](申請用紙のA-2に関連)が雑草の除去と地表1.5mのDBHの計測する為の地面の認識に適用された.木の認識の課題P4の解決策は異なった照明状態と異なる木々のタイプを処理しなければならないので,最も複雑である.結果は当初の計画より良いものが出た.計画書では東京工業大学の木々を対象に述べていたが,地方産業経済研究所との密な協同体制によって実際の森林の管理を行っている森林組合(例:いしづち森林組合)と協同で開発をすすめ,また製材メーカーの共和キカイ(株)も研究に携わっていただいた.そうした協同体制により調査結果を迅速に商業化することが可能となった.しかしながら、既に開発済みの手法は共和キカイ(株)での製材機械のサイズを縮小するのに採用された。このアプリケーションは、3Dの丸太の再構築の精度のより厳しい用件を含んでいる。製材機械では、最適にカットする為の形状を決定する必要がある。現行のシステムではレーザー装置が各丸太の3D情報を得るのに使用されているが、機械が大きすぎ(計測用は12M)、また精度は照明状態に大きく影響を受ける。2011年11月21日、22日に実験を行った後、2012年2月11日、12日に神奈川県の共和キカイ(株)にて主要な問題と解決策について特定された[6-7]。

機械を使う為のスペースが33%にまで減りながら、提案の技術を用いて3D情報の精度を維持することができた。面[3,14]内の影に対する提案の補正手法は異なる照明状態における丸太の計測についての課題に適用する。現行の3Dモデルは225m^2の狭いエリアしか網羅することができない。今後はDBHのと木々の高さの予測の為に開発された[8]学習モデルを用いたJSIから得られるIKONOS衛星画像により網羅される25km2にわたる3Dモデルを取得する予定である。森林管理のニーズに基づいて、創造された3Dモデルが適切な刈り込みや集材のシミュレーションに用いられるであろう。23年度は効率的に研究費を使用することができた。24年度は調査や学会参加のための旅費と、謝金を計上する。
0.01%アトロピン点眼薬とオルソケラトロジーの併用による近視進行抑制効果の検討

子供の近視進行の原因は主に眼軸長の伸展である。オルソケラトロジーと0.01%アトロピン点眼薬の併用による眼軸長伸展抑制の相加効果について調査した。近視度数-1.00-6.00Dの812才の男女をオルソケラトロジー・0.01%アトロピン点眼併用治療群(併用群)、オルソケラトロジー単独治療群(単独群)の2群に無作為に割り付けた。併用群は単独群と比べて1年間の眼軸長伸展を有意に抑制したが、2年間では有意差を認めなかった。しかし-1.00-3.00Dの亜群では、併用群は単独群と比べて2年間に渡って眼軸長伸展を有意に抑制した。併用治療は近視度数の弱い子供の特に治療1年目に有効であると考えられた。この研究の目的は、オルソケラトロジーと0.01%アトロピン点眼薬の併用治療による近視進行抑制(眼軸長伸展抑制)の相加効果について検討することである。協力施設こんの眼科および大宮はまだ眼科においてオルソケラトロジーを希望する外来患者のうち、1812才の男女、2両眼の等価球面屈折度数-6.00-1.00D、3両眼の乱視度数1.50D以下、4不同視1.50D以下、5矯正視力1.0以上、6出生時体重1500g以上を選択基準とし、1斜視・弱視などの眼疾患、2過去のオルソケラトロジー、アトロピン点眼薬の使用、3循環器疾患、呼吸器疾患などの全身疾患、4薬剤アレルギーの既往のある者は除外した。対象をA.オルソケラトロジー+0.01%アトロピン点眼群、B.オルソケラトロジー単独群の2群に分けて、各群40例を目標症例として、参加者を募集した。眼軸長は、角膜形状の平坦化を考慮してオルソケラトロジー開始3ヶ月後の測定値を基準値とし、この時点で各群への患者の割り付けを、年齢と他覚的等価球面屈折度数を平準化する目的で層別無作為化の手法を用いて行った。A群に割り付けられた症例はオルソケラトロジー開始3ヶ月後から0.01%アトロピンの点眼を開始させた。2015年3月31日時点で、参加者は19例集まり、A群に9例、B群に7例が登録され、3例は群の割り付け待ちの状況である。オルソケラトロジー開始3ヶ月後、以後3ヶ月毎に受診させ、眼軸長測定、角膜内皮細胞密度検査、遠見および近見裸眼視力検査、眼圧検査を評価項目とした。現在のところ、最長で9ヶ月目までのデータしかなく、各群の眼軸長増加量の差はまだ判断できない。角膜内皮細胞密度、遠見および近見裸眼視力、眼圧において安全性を確認しているが、現在のところ異常を認めた症例はいない。この研究の目的は、0.01%アトロピン点眼薬とオルソケラトロジーの併用治療による近視進行抑制(眼軸長伸展抑制)の相加効果について検討することである。協力施設こんの眼科および大宮はまだ眼科においてオルソケラトロジーを希望する外来患者のうち、1812才の男女、2両眼の等価球面屈折度数-6.00-1.00D、3両眼の乱視度数1.50D以下、4不同視1.50D以下、5矯正視力1.0以上、6出生時体重1500g以上を選択基準とし、対象をA.オルソケラトロジー+0.01%アトロピン点眼群、B.オルソケラトロジー単独群の2群に分けて、各群40症例を目標症例数として、参加者を募集した。眼軸長は、角膜形状の平坦化を考慮してオルソケラトロジー開始3ヶ月後の測定値を基準値とし、この時点で各群への患者の割り付けを、年齢と等価球面屈折度数を平準化する目的で層別無作為化の手法を用いて行った。オルソケラトロジー開始3ヶ月後、以後3ヶ月毎に受診させ、毎回、眼軸長測定、角膜内皮細胞密度検査、眼圧、遠見および近見裸眼視力検査を評価項目とした。2016年3月31日時点で、参加者は55例集まり、A群に26例、B群に27例が登録され、2例は群の割り付け待ちの状況である。12ヶ月目のデータが得られた症例は、A群10例20眼、B群9例18眼、合計19例38眼で、眼軸長変化(9ヶ月間)は、A群0.032±0.097mm、B群0.137±0.151mmで、有意差を認めた(p=0.01, unpaired t test)。現在のところ、オルソケラトロジーと0.01%アトロピン点眼薬を併用した方が、オルソケラトロジー単独よりも、強く眼軸長伸展を抑制する可能性があると考えられる。目標症例数の各群40症例、合計80症例に対し、現在のところ参加者は合計55症例で、達成度は69%である。遅れている理由として、1当施設の倫理審査委員会の承認を受けるのに3ヶ月かかり、参加者募集開始が2014年6月30日から開始になってしまったこと、2オルソケラトロジーの希望症例が考えていたより集まりにくかったことが挙げられる。

参加者が集まりにくかった理由としては、1オルソケラトロジーは自由診療であり施設により提供価格が異なり、協力施設の価格設定が高めであったこと、2オルソケラトロジーが一般的にまだ認知度が低いことなどが考えられる。この研究の目的は、0.01%アトロピン点眼薬とオルソケラトロジーの併用治療による近視進行抑制(眼軸長伸展抑制)の相加効果について検討することである。協力施設こんの眼科および大宮はまだ眼科においてオルソケラトロジーを希望する外来患者のうち、1812才の男女、2両眼の等価球面屈折度数-1.00-6.00D、3両眼の乱視度数1.50D以下、4不同視1.50D以下、5矯正視力1.0以上、6出生時体重1500g以上を選択基準とし、対象をA.オルソケラトロジー+0.01%アトロピン点眼群、B.オルソケラトロジー単独群の2群に分けて、各群40例を目標症例数として、参加者を募集した。眼軸長は、角膜形状の平坦化を考慮してオルソケラトロジー開始3ヶ月後の測定値を基準値とし、この時点での各群への患者の割り付けは、年齢と他覚的等価球面屈折度数を偏りを防止する目的で層別無作為化の手法を用いて行った。A群に割り付けられた症例はオルソケラトロジー開始3ヶ月後から0.01%アトロピンの点眼を開始させた。オルソケラトロジー開始3ヶ月後、以後3ヶ月毎に受診させ、毎回、眼軸長を測定した。2017年11月30日時点で、1年間の眼軸長変化量の得られた症例は、A群20例、B群20例、合計40例で、1年間の眼軸長変化量は、A群0.09±0.12mm、B群0.19mm±0.15mmで、有意差を認めた(P=0.0356, unpaired t test)。途中経過ではあるが、オルソケラトロジーに0.01%アトロピン点眼薬を併用した方が、オルソケラトロジー単独よりも強く眼軸長を抑制する可能性が示唆された。症例数は各群40例、合計80例、経過観察期間は2年間を目標としていたが、2016年末の時点で、症例数、経過観察期間ともに約半分の状況であった。遅れた理由として、1当施設の倫理審査委員会の承認を受けるのに3ヶ月かかり、参加者募集開始が2014年6月30日から開始になってしまったこと、2オルソケラトロジーの希望症例が考えていたより集まりにくかったことが挙げられる。参加者が集まりにくかった理由として、1オルソケラトロジーは自由診療であり、協力施設の価格設定が高めであったこと、2オルソケラトロジーの認知度がまだ低かったことが考えられた。子供の近視進行の原因は、主に眼軸長の伸展である。本研究の目的は、子供の近視における0.01%アトロピン点眼薬とオルソケラトロジーの併用による眼軸長伸展抑制の相加効果について調査することである。こんの眼科および大宮はまだ眼科におけるオルソケラトロジー新規希望者のうち、1812才の男女、2等価球面屈折度数-1.00-6.00D、3乱視度数1.50D以下、4不同視1.50D以下、5矯正視力1.0以上を選択基準とし、オルソケラトロジー・0.01%アトロピン点眼薬併用群(併用群)40例、オルソケラトロジー単独群(単独群)40例、合計80例を目標症例数として参加者を募集した。眼軸長は角膜形状の平坦化を考慮してオルソケラトロジー開始3ヶ月後の測定値を基準値とし、この時点で年齢と等価球面屈折度数の偏りを防止する目的で層別無作為化の手法を用いて、対象を各群へ無作為に割り付けた。そのため、併用群はオルソケラトロジー開始3ヶ月後から0.01%アトロピン点眼薬を開始した。以後3ヶ月毎に2年間、経時的に眼軸長を測定した。2018年4月30日現在、併用群43例、単独群37例、合計80例が登録され、併用群1例、単独群2例が途中脱落した。1年間の眼軸長増加量は併用群0.13±0.13mm(n=42)、単独群0.21±0.13mm(n=35)で有意差を認めた(P=0.0125, unpaired t test)。
ペンタクォークΘ＋のスピン測定のためのレンジカウンターの開発

物質を構成する最も基本的な粒子はクォークである。しかし、クォークは単体では存在せず、現実に観測されるのはクォークの多体系であるハドロンである。従来クォーク2体ないし3体の束縛状態しか知られていなかったが、2003年以降、4体のテトラクォークや5体のペンタクォークの候補が相次いでみつかった。これらの粒子はエキゾチックハドロンと呼ばれ、ハドロンを構成するクォーク間の相互作用を研究する上で重要な情報をもたらす。特に、最初にSpring-8のLEPS実験で見つかったペンタクォークΘ+は明らかなエキゾチックハドロンの候補として注目されてきた。ただし、様々な実験で異なる結果が出ており、その存在はいまだ確定していない。J-PARC E19実験では、J-PARCハドロン施設のπ中間子ビームを用いΘ+探索を行った。これはハドロン施設初の実験としてK1.8ビームラインで行われた。πービームを液体水素標的に照射し、πーp -> KーΘ+反応によって散乱されるK中間子を測定した。超伝導電磁石を有するスペクトロメータを用い、質量欠損法による高分解能でのΘ+探索が可能となった。2010年から2012年にかけ、ビーム運動量が1.92GeV/cと2.00GeV/cの2点でデータを取得した。前者の解析から、Θ+生成に対し質量分解能1.4GeV(半値全幅)を達成していることが確認できた。スペクトラム解析の結果、Θ+に対応するピーク構造は観測されなかった。生成断面積の上限として0.26μb/sr(実験室系)が得られた。これより、Θ+の崩壊幅に対する上限値として0.72MeVを導くことができた。この結果はPhys. Rev. Lett. 109 (2012) 132002として公表した。現在ビーム運動量2.00GeV/cのデータの解析が進行中である。これによりΘ+の幅に対してより強い制限をかけられる見通しである。24年度が最終年度であるため、記入しない。物質を構成する最小の粒子はクォークであると考えられている。従来知られていたのはクォーク2つないし3つから成るハドロンであったが、2003年以降、クォーク4つ以上の結合状態であるエキゾチックなハドロンの発見が相次いだ。しかしながら、クォーク5つの結合状態であるペンタクォークΘ^+については、実験によって信号の有無が異なり、存在は確定していない。J-PARC E19実験では、π^-p→K^-X反応においてペンタクォークΘ^+を探索する。J-PARCハドロン実験施設のK1.8ビームラインにスペクトロメータを建設し、初めての物理データ収集を行った。過去に同じ反応でΘ^+を探索した実験では、統計精度が十分でないながらΘ^+の信号と思われる構造を観測していた。これを受け、今回はビーム運動量を過去の実験と同じ1.92GeV/cに設定し測定を行った。Θ^+は崩壊幅が1MeV/c^2程度と非常に狭いことが大きな特徴である。この実験ではミッシングマス法によってΘ^+を同定するため、ビーム粒子であるπ中間子を測定するためのビームラインスペクトロメータ、および散乱粒子であるK中間子を測定するための超伝導電磁石を用いたSKSスペクトロメータの双方が高い質量分解能を持つことが重要である。このため、πp→KX反応を用いてΣ粒子を生成し、スペクトロメータの性能評価を行った。その結果、1.9MeV/c^2という高い分解能を実現していることが確認された。これはΘ^+の測定では1.4MeV/c^2の質量分解能が達成されていることを意味する。また、観測されたΣ粒子の生成断面積は過去の実験とよく一致し、各検出器の検出効率などがよく理解できていることも証明された。今後は取得した物理データの解析を進め、Θ^+の同定をめざす。

2010年から2012年にかけ、ビーム運動量が1.92GeV/cと2.00GeV/cの2点でデータを取得した。前者の解析から、Θ+生成に対し質量分解能1.4GeV(半値全幅)を達成していることが確認できた。スペクトラム解析の結果、Θ+に対応するピーク構造は観測されなかった。生成断面積の上限として0.26μb/sr(実験室系)が得られた。これより、Θ+の崩壊幅に対する上限値として0.72MeVを導くことができた。この結果はPhys. Rev. Lett. 109 (2012) 132002として公表した。現在ビーム運動量2.00GeV/cのデータの解析が進行中である。これによりΘ+の幅に対してより強い制限をかけられる見通しである。24年度が最終年度であるため、記入しない。
パーキンソン病原因遺伝子SNCAのexosomeを介した伝播分子制御機構の解明

エクソソームは種々の細胞から分泌される小胞であり、神経系においても新たな細胞間情報伝達手段であり、神経変性疾患においても病態との関連がと考えられている。また、パーキンソン病関連疾患である多系統萎縮症は主要原因分子α-シヌクレイン(α-syn)が本来発現していないオリゴデンドロサイトへ伝播・凝集体形成の解明が最大の疑問である。そこで、多系統萎縮症についてエクソソームを介した、α-synの伝播機構モデルを明らかにした。これは、Rpn1がエクソソームを介したα-synucleinの伝播と伝播先のグリア細胞での発現増強を誘導することに起因していた。さらに、Rpn1の機能促進分子の同定も行った。細胞分泌膜小胞であるexosomeが介する神経細胞ーグリア細胞間情報伝達機構が近年注目されている。そこで、exosomeの神経変性疾患おける役割を解析している。特にパーキンソン病などの主要原因遺伝子であるα-synucleinに着目して、α-synucleinと同様にカルシウム刺激依存的に神経系exosome内での発現が上昇する分子としてRpn1などを同定した。この分子などには神経細胞由来exosomeにおけるα-synucleinの発現量を促進する機能があることが分かった。さらにこのexosomeはグリア細胞へ伝播効果があり、グリア細胞内でのα-synucleinの発現が確認された。そこで、この遺伝子のトランスジェニックマウスを作製し、脳内でのα-synucleinの発現を調べたところ、グリア細胞での発現が確認された。よって、この様なα-synucleinのexosomeに対するリクルート促進機能の解明の一環で、この遺伝子の蛋白質複合体を明らかにする為に免疫沈降産物の質量分析を行った。その結果、RTL1などが結合分子として同定された。このRTL1はRpn1の機能を促進しうることが明になってきた。現在、RTL1によるRpn1の機能増強機構を細胞生物学的方面(局在の変化など)や分子生物学的方面(結合様式、細胞内分画の変化など)からアプローチすることで、exosomeを介したα-synucleinの神経細胞ーグリア細胞間伝播制御へのRpn1複合体の効果を調べている。「研究実績の概要」で既述した様に、Rpn1の複合体解析や、その複合体の機能解析、トランスジェニックマウスの解析も進んでおり順調に進んでいる。細胞分泌膜小胞であるexosomeが介する神経細胞ーグリア細胞間情報伝達機構に着目し、神経系exosomeの神経変性疾患おける役割を、特にパーキンソン病などの主要原因遺伝子であるα-synucleinとRpn1について解析を行った。これまでに、この分子のexosomeでのα-synucleinの発現誘導性を生化学的に明らかにしていた。そこで、今年度は生体内での効果を精査する目的で、マウス子宮内エレクトポレーション法による解析を行った。その結果、マウス脳内でRpn1などによりα-synucleinの予想発現とは異なる異所性の発現が観察され始めている。また、同様にショウジョウバエモデルを用い成体脳内での解析を目的に、Rpn1のトランスジェニックハエ、Rpn1協調因子RTL1トランスジェニックハエ作製し、これらとα-synucleinのトリプルトランスジェニックハエを創生した。現在、脳内でのα-synucleinの凝集体化の有無に付いて解析を行っている。カルシウム刺激依存的に神経系exosome内での発現が上昇する分子としてRpn1などを同定してきたことから、カルシウム刺激依存的なRpn1のexosomeへの内包化について細胞生物学的解析を行った。その結果、細胞染色によりカルシウム刺激依存的に(exosomeマーカーである)CD63とRpn1の共局在化が亢進することが明らかになった。また、Rpn1およびRTL1による神経系exosome内への発現遺伝子群の解析を次世代シークエンスにより解析している。「研究実績の概要」に示した様に、ショウジョウバエモデルも構築済みで組織学的解析を行える状況にある。さらに、Rpn1およびRTL1による神経系exosome内への発現遺伝子群の網羅的解析を行っており、Rpn1ーRTL1複合体のα-synuclein以外の標的遺伝子も探索中である。細胞分泌膜小胞であるエクソソームが介する神経細胞ーグリア細胞間情報伝達機構に着目し、神経系エクソソームの神経変性疾患おける役割を、特にパーキンソン病などの主要原因遺伝子であるα-synucleinについてRpn1との関係性を中心に解析を行った。これまでに、この分子はエクソソームでのα-synucleinの発現を誘導する機能を生化学的に明らかにしていた。そこで、今年度はRpn1の標的であるα-synucleinとの相互作用をAlpha-Screenで解析した。その結果、主要な神経変性疾患原因分子であるAPP(アルツハイマー病などの主要原因分子)、tau(前頭側頭葉型認知症などの主要原因分子)、TDP-43(筋萎縮性側索硬化症主要原因分子)と比べてRpn1はα-synucleinと強固な相互作用を示した。また、生体内での効果をさらに精査する目的で、ショウジョウバエによる成体脳内での解析を行った。複眼特異的発現誘導の結果、少なくともRpn1協調因子RTL1トランスジェニックハエにおいて複眼の形成異常の表現型を示した。現在、目的の発現を示すα-synucleinのトリトランスジェニックハエを新たに創生した。

そこで、現在、トリプルトランスジェニックハエ(α-synucleinおよびRpn1とRTL1)において、脳内でのα-synucleinの凝集体化の有無に付いて解析を行っている。また、パーキンソン病関連神経変性疾患の患者由来ゲノムからRpn1およびRTL1の全遺伝領域の変異の有無について次世代シークエンスで解析を行っている。エクソソームは種々の細胞から分泌される小胞であり、神経系においても新たな細胞間情報伝達手段であり、神経変性疾患においても病態との関連がと考えられている。また、パーキンソン病関連疾患である多系統萎縮症は主要原因分子α-シヌクレイン(α-syn)が本来発現していないオリゴデンドロサイトへ伝播・凝集体形成の解明が最大の疑問である。そこで、多系統萎縮症についてエクソソームを介した、α-synの伝播機構モデルを明らかにした。これは、Rpn1がエクソソームを介したα-synucleinの伝播と伝播先のグリア細胞での発現増強を誘導することに起因していた。さらに、Rpn1の機能促進分子の同定も行った。α-synucleinが主要原因である神経性疾患(パーキンソン病や多系統萎縮症)の患者さん検体を用いてexosomeの解析やRpn1、RTL1の発現解析などを行うことで、exosomeと神経変性疾患との関係を解析する。α-synucleinが主要原因である神経性疾患(パーキンソン病や多系統萎縮症)の患者さん検体が集まりつつあり、これらの検体を用いてexosomeの解析やRpn1、RTL1の発現解析などを行うことで、exosomeと神経変性疾患との関係を解析する。神経科学一般
日本語教育のための日英語の談話分析と聴解教材モデルの作成

この研究の課題は、日本語と英語それぞれのニュ-スおよびドラマの談話の展開の過程を分析して、展開の類型を求め、日英の比較を試み、最終的には外国人の日本語学習者のための聴解教材のモデルを作成することであるが、3年間の研究成果は次のようである。1、ニュ-ス文の分析テレビニュ-ス文の主語、文節数、文末の形、助詞担当連語その他について、コンピュ-タ入力したデ-タの分析を行った。2、予測能力テストの作成・実施・分析1の知見にもとづいて予測能力テストを作成、日本人・外国人あわせて約50名の学生に実施、予測の難易度等について分析し、分析結果の研究発表を行った。3.聴解教材モデルの作成1と2にもとづいて、外国人のテレビニュ-ス聴解能力向上のための教材モデルを作成した。予測練習、ニュ-ス特有の表現の聞きとり練習等を含むビデオ教材である。4.英文ニュ-スとの比較日本語ニュ-スの構造分析の一助として、日本語ニュ-スの英訳およびCNNニュ-ス米国版を分析し、日本語との比較を行った。5、テレビドラマの分析対話文の聴解上の問題点をさぐるため、テレビドラマ「おしん」の文の構造を分析してニュ-ス文と比較、英訳版との比較も試みた。以上、当初の計画をほぼ実行することができたが、さらに分析を深めるべき点も残っており、今後同じ方向で研究を続けたいと願っている。この研究の課題は、日本語と英語それぞれのニュースおよびドラマの談話の展開の過程を分析して展開の類型を求め、日英の比較を試み、最終的には、外国人日本語学習者のための聴解教材のモデルを作成することである。3年計画の第1年次である本年度の実績は次のとおりである。○作業内容1.日本語および英語のニュースの録画・録音・文字化を終了した。2.日本語および英語のドラマの録画・録音を終了し、文字化を開始した。3.日本語のニュースの展開の過程を分析し、コンピューターに入力する作業を開始し、現在進行中である。○研究内容ニュースの談話の展開の類型を知るための方法について、研究を進めた結果、下記のような方法を採用し、これにもとづいて作業を行っている。第1文の冒頭の部分に現れた要素を集計し、「時」「場所」「状況」「主題」「主語(動作主)」にわけ、冒頭部分と文末との関係を明らかにする。第1文と第2文の冒頭部分と関係および話題転換の方法を明らかにする。また文の長さと聴解の難易度との関連を調べる。次の13を記号化してコンピューターに入力する作業を行う。1.第1文について(1)冒頭語句の要素(2)主文が「名詞+は」か、「名詞+が」かの別(3)文末語句(4)「名詞+は/が」と文末との間の文節数2.第2文について(1)冒頭語句が接続を示す語句か否かの別(2)冒頭語句3.話題転換を示す文について(1)転換を示す語句(2)第1文冒頭からの文節数この研究の課題は、日本語と英語それぞれのニュ-スおよびドラマの談話の展開の過程を分析して展開の類型を求め、日英の比較を試み、最終的には外国人の日本語学習者のための聴解教材のモデルを作成することである。3年計画の第2年次である本年度の実績は次のとおりである。・作業内容1.日本語および英語のニュ-スの文構造の分析とコンピュ-タ-入力を進めた。2.日本語および英語のドラマの文字化を終了した。・研究内容文の長さ、構造と聴解の難易度との関連に重点をおき、また、外国人にとって理解のむずかしい文末の形の分析につとめた。

すなわち、1.主語(文末の述部に対応する語)を名詞、複数の名詞(へと)形式名詞類(「動詞+の」を含む)に分け、それぞれに「は」「が」「も」のついたもの、助詞のつかぬものに分け、文末との対応を調べている。2.主語の前にくる分節の数とあとにくる分節の数、文の総文節数を調査している。3.文末の形式とくに形式名詞を含む形の使用頻度を調査している。4.英文ニュ-スについては:文形式と語数を中心に分析を開始。上記の分析結果から得られる聴解の難易度と文構造との関連についての知見をもとに、難易度テストおよび聴解モデル教材を作成する予定である。この研究の課題は、日本語と英語それぞれのニュ-スおよびドラマの談話の展開の過程を分析して展開の類型を求め、日英の比較を試み、最終的には外国人の日本語学習者のための聴解教材のモデルを作成することである。3年計画の最終年度である本年度の実績は次のようになる.1.テレビニュ-スについて、主語、主語に先立つ文節数、主語の前後の動詞数、文末の形、総文節数等を中心に、コンピュ-タ-入力したデ-タを分析し、典型的な談話の展開の形を明らかにした.2.1の分析にもとづいて予測能力テストを作成し、日本人・外国人あわせて数十名の学生に実施した.その結果を分析し、予測の難易度等についての考察を行い、お茶の水女子大学人文科学紀要44巻に発表した.3.1と2にもとづいて、外国人学習者のテレビニュ-ス聴解能力向上のための教材を作成、録画を行った.予測練習のほか、ニュ-ス特有の表現の聞きとり練習等を加えた.4.二箇国語放送の英訳ニュ-スについて、文形式、主語、語数等のデ-タをコンピュ-タ-入力して分析し、日本語ニュ-スおよびCNN米国版ニュ-スと比較した.5.テレビドラマ「おしん」の対話文の構造を分析し、ニュ-ス文の構造と比較し、また英訳との比較も試みて、対話文の聴解上の問題点を考察した.
溶湯中介在物の高分解超音波計測とそのプロセスモニタリングへの適用

溶湯モニタリングへの超音波バッファーロッド法の適用について理論的、実験的に検討した。得られた主な結果は以下のとおりである。(1)集束音波センサーによる溶融金属中での高分解能計測について波動伝播シミュレーションと実験により検討した。その結果、溶融アルミニウムにおいて弾性波は回折限界まで良好に集束することが実証された。また、この集束超音波による700°Cの溶融アルミニウム中でのアルミナ粒子検出実験を行ない、平均粒径160ミクロンの粒子検出に成功した。この粒子による後方散乱エコーは粒子サイズのみならず凝集状態にも依存することが明らかになった。(2)マルテンサイト系ステンレス鋼をベースとした集束超音波センサーを設計・製作し、その有効性と欠点を調査した。この結果に基づいてチタン性のセンサーを開発し、その導波性能、耐食性、安定性を検証するために800°Cの溶湯アルミニウム中で浸漬実験を行ない、その優れた濡れ性、耐食性を確認した。(3)超音波パルスエコーの高速リアルタイム計測・解析システムを汎用グラフィカルソフトウェアLabVIEWにより構築した。(4)開発した高温超音波センサーを用いてアルミニウム合金の一方向凝固モニタリングを試み、凝固、溶解プロセスの超音波モニタリングに成功した。また、凝固界面の成長挙動のモニタリングにも成功した。以上のように、本研究で開発されたステンレスおよびチタン性の高温超音波センサーは、それぞれ溶融マグネシウムおよび溶融アルミニウム合金のモニタリングに対して極めて有効であることが確認された。溶融金属清浄度のオンラインモニタリングへの集束超音波法の適用について理論的,実験的に検討した.得られた主な結果は以下のとおりである.(1)音響レンズを用いた溶融金属中での弾性波の集束性を検討するために,波動伝播シミュレーションを行った.差分法を用いた二次元モデル解析により,溶融アルミニウムおよび溶融マグネシウム中において弾性波が回折限界まで良好に集束することが示された.さらに,焦点領域近傍に存在する微小介在物からのスキャッタリングについて調査したところ,半波長の大きさの粒子でさえも,明瞭なパルスエコーを反すであろうことがシミュレーションにより示された.また,エコーは粒子の凝集状態にも依存することが明らかになった.(2)マルテンサイト系ステンレス鋼をベースとした集束超音波センサーを設計・製作し,その波動伝播性能を調べたところ,その優れた導波性能が確認された.このセンサーのマグネシウム溶湯中での耐食性,安定性を検証するために700°Cの溶湯中での実験を行った.その結果,8時間の連続計測には耐え得ることが確認されたが,32時間ではセンサーとマグネシウムとはわずかに反応することが明らかになった.(3)超音波パルスエコー計測・解析システムを汎用グラフィカルソフトウェアLabVIEWを用いて構築した.これにより30Waves/secのリアルタイム計測が可能となった.(4)集束超音波センサーの粒子検出性能を実証するために,700°Cの溶融アルミニウム中でのアルミナ粒子検出実験を行った.平均粒径160ミクロンのアルミナ粒子からの明瞭なパルスエコー計測に成功した.以上のように,本年度の研究により,開発した集束超音波センサーの有用性が確認された.溶融金属清浄度のオンラインモニタリングへの集束超音波法の適用について理論的、実験的に検討した。(1)集束超音波センサーによる溶融金属中での高分解能計測について波動伝播シミュレーションと実験により検討した。

この結果に基づいてチタン性のセンサーを開発し、その導波性能、耐食性、安定性を検証するために800°Cの溶湯アルミニウム中で浸漬実験を行ない、その優れた濡れ性、耐食性を確認した。(3)超音波パルスエコーのリアルタイム計測・解析システムを汎用グラフィカルソフトウェアLabVIEWにより構築した。(4)開発した高温超音波センサーを用いてアルミニウム合金の一方向凝固モニタリングを試み、凝固、溶解プロセスの超音波モニタリングに成功した。また、凝固界面の成長挙動のモニタリングにも成功した。以上のように、本研究で開発されたステンレスおよびチタン性の高温超音波センサーは、それぞれ溶融マグネシウムおよび溶融アルミニウム合金のモニタリングに対して極めて有効であることが確認された。
ＣＧにおける流体シミュレーションの効率的なフロー制御手法の開発

CGにおいてリアルな映像を得るために,物理シミュレーションによるアニメーション作成が行われている.しかし,映像制作者の観点から見るとこれらは必ずしも扱い易いものではなく,物理パラメータの調整とシミュレーションの再計算の繰り返しによる試行錯誤を行う必要があり,映像制作に莫大な時間がかかる要因となっている.本研究では,物理法則にもとづく非圧縮流体シミュレーションへの,手続き的手法による効率的なフロー制御方法の開発を主な目的とし研究を行った.本研究により,制作者にとって制御性を高めつつよりリアリティの高い映像を作り出すことができるようになった.また,提案手法の計算部分は大変高速であることも示した.爆発現象の非圧縮性の側面における上昇する火炎と煙は,プルームと呼ばれる.平成25年度に関しては,主に爆発シミュレーションにおけるプルームの動きや形状を制御するための手法を開発した.プルームの動きと形状の生成手法に関しては,CGの分野においてはこれまでほとんど研究例がない.そこでまず,プルームが生成される過程における物理現象から,形状や動きを生成するためのモデル化を行った.プルームは,巻き込みと呼ばれる現象により,浮上,膨張,循環の三つの特性が起こることで,プルームの形状が形成されていく.本研究においては,これらの三つの特性を利用してプルームの形状生成モデルを構築することとした.実際には,三つの特性は互いに影響し合うものと考えられるが,ここでは簡単のため,それぞれの特性の相互関係を分離し,独立したものとして扱う.すなわち,それぞれの特性からもたらされるフローを関係式から手続き的に求め,流体シミュレーションと合成することで,プルーム形状を生成する.また,このプルームの形状生成モデルの評価のために,爆発シミュレーションに関するテスト実装を行った.計算して得られる爆発の動きについて視認し,また,実際の爆発を撮影した動画と比較した結果,必要なリアリティが得られてことを確認した.つぎに,ここで構築されたモデルに基づき,動きと形状を制御するための手法を開発する.上記の三つの特性のうち,浮上はプルームの上昇速度を,膨張はプルームの大きさを,循環はプルームの形状(扁平率)を変えるための要因となり得る.ここでは,制作者がプルームの動きや形状を簡単に編集できるように,プルームの上昇速度,プルームの大きさ,プルームの扁平率を製作者が指定するパラメータとし,対応する特性のフローの大きさとの関係を実験によって調べることで,より直観的なパラメータとして利用できるようにした.この中で,もっとも大きな貢献としては,SPH流体のための適応的なGPU上での曲面再構築アルゴリズムを開発したことである.このような流体シミュレーションの表面を構築する主な手法として,流体の密度場に対して距離場を計算し,その距離場の等値面を抽出する方法が一般的である.しかし,詳細な表面形状を作成するには,距離場の格子を細かくとる必要があり,そのため表示速度がかかるためインタラクティブ処理におけるボトルネックの一つとなっていた.まず,距離場を生成するグリッドとして,疎密に応じて3段階レベルの格子グリッドを用意する.3段階のどのレベルの格子を使うかは,各格子でのSPH粒子の密度や速度から決定する.次に,各レベルの格子からMarching Cubes法を用いて面を生成する.ここでの問題は,隣接する格子のレベルが異なると,その境界の箇所で穴が開いてしまうことである.この問題を回避するために,ここではあらかじめ異なるレベル間でできる穴を埋めるためのパターンを定義しておき,その場でパターンマッチングを行う.これら一連の処理は,GPUを用いて効率に行うことができる.これらの手法を実際にいくつかの流体シミュレーションに適用し,シミュレーションの計算を含む一連の処理をすべてGPUの中で行い,インタラクティブ処理が行えるほどの計算時間で表示が行えることを実証した.平成27年度については,流体シミュレーションの計算速度を抑えるために,計算は低解像度で行い,それに高解像度の形状を付加することで,より品質を高めるための手法について検討した.このような手法は,エンハンスメント,もしくは,高精細化と呼ばれるものである.例えば,Kimらの提案したWavelet Turbulenceでは,Kolmogorovの理論を基にノイズを重み付けして速度場に加えている.しかし,従来の高精細化の手法では,物理的特性が十分に考慮されておらず,結果としてノイズ感の強い見た目となってしまうことが,過去の文献によって指摘されている.また,低解像度下で使われる,数値拡散を補完するために強制的に渦を発生させる手法にも,同様にノイズ感という問題があった.このノイズ感を緩和するために,従来の手法を改良した.ここでは,煙アニメーションの高精細化において従来の手法の問題点であったノイズ感を緩和するために,今まで考慮されていなかった物理的特性を考慮した.具体的には,低解像度シミュレーションによって運動エネルギーの周波数比を計算し,これを基に高精細化のためのノイズや外力を付加することで,既存手法よりも乱流の性質を考慮した結果が得られる.またこの手法は1つのパラメータを調整することで加える詳細の量を調整することができるため,流体アニメーションのデザインを簡易化につながる.また,エネルギーカスケードの評価基準の提案については既存の高精細化や詳細付加の様々な手法に組み込むことができ,実装も容易に行える,という利点も持つ.本手法により,従来手法で見られた一様に細かい渦が乗っているようなノイズ感が軽減されることが期待される.CGにおいてリアルな映像を得るために,物理シミュレーションによるアニメーション作成が行われている.しかし,映像制作者の観点から見るとこれらは必ずしも扱い易いものではなく,物理パラメータの調整とシミュレーションの再計算の繰り返しによる試行錯誤を行う必要があり,映像制作に莫大な時間がかかる要因となっている.

本研究では,物理法則にもとづく非圧縮流体シミュレーションへの,手続き的手法による効率的なフロー制御方法の開発を主な目的とし研究を行った.本研究により,制作者にとって制御性を高めつつよりリアリティの高い映像を作り出すことができるようになった.また,提案手法の計算部分は大変高速であることも示した.昨年度の達成度の箇所で議論した計算速度に関する問題に対処すべく,当該年度の研究では,計算速度の改良に関する研究を行い,一定のめどは立ったと考える.しかし,計算速度については,モデルの解像度に依存するところが大きいと言える.結局は解像度を低くすれば計算速度は速くなるが,それだとモデルの詳細度が失われてしまう,という別の問題点が存在することがわかった.コンピュータグラフィックス今後については,上記にも述べたとおり,流体シミュレーションの計算速度を抑えるために,計算は低解像度で行い,それに高解像度の形状を付加することで,より品質を高めるための方法について検討する.このような手法はエンハンスメントと呼ばれるが,特にある現象に特化したエンハンスメントの手法や,学習を利用したエンハンスメント手法の開発について取り組む予定である.当該年度の研究計画は,1.プルームの形状生成モデルの構築と評価,2.プルームの動きと形状の制御手法の開発であり,これらに関しては概ね達成できている.ただし,現在の実装において実行時間がかかるため,これらの計算速度の改善に関しては次年度以降の研究として取り組む予定である.少額が残り,次年度に合わせて使用することにしたため.今後については,本提案手法が他の流体シミュレーションにも適用できることを示すために,ここでは液体シミュレーションへの適用を行う.なお,液体シミュレーションを高速に行うために,ここではSPH法を用いることにする.また,SPH法は粒子法であり,実際に水の表面を表現するには,表面粒子から水面形状を計算して表示をする必要がある.これらの一連の計算を高速に行うためにGPUを利用した高速な計算手法を開発する.次年度の交付金とあわせて旅費または物品費の一部として使用する.物品を購入するには少額であり,次年度の交付金と合わせて使用することにしたため.次年度の交付金と合わせて,物品費もしくは旅費の一部として使用する.
共焦点レーザースキャン顕微鏡を用いた蛍光HER2検査法の検討

【研究目的】乳癌の術後治療方針決定のリスク判定基準に再発リスク因子としてHER2過剰発現/遺伝子増幅の有無があり、術後補助療法の適応が病理組織学的診断に大きくゆだねられている。現在HER2検査法は、免疫組織化学的手法によるHER2蛋白の細胞染色パターンと染色強度から0,1+,2+,3+の4段階に分類して、0と1+を陰性、3+を陽性と判定し、さらに、2+の症例についてはFISH法による遺伝子の過剰発現を確認するのが一般的である。今回の研究目的は、蛍光抗体法を用いて蛍光強度を測定することにより、従来の酵素抗体法の判定スコアとの比較を行った。【研究方法】(1)蛍光抗体法:インフォームドコンセントの得られた乳癌手術例から、HER2検査法(IHC法)で0,1+,2+,3+と判定された症例を10例ずつ抽出した。パラフィン包埋された組織より3μmの厚さの切片を作成した。脱パラフィン、熱処理による抗原の賦活化後、anti c-erbB2抗体(clone CB11,NOVOCASTRA)を室温で1時間反応させた。2次抗体としてAlexafluor488(invitrogen)を室温で1時間反応させ退色防止剤添加封入剤で封入した。(2)画像取り込み:共焦点レーザー顕微鏡LSM510(ZEISS)を用いて対物レンズ×40で、腫瘍部で染色性が最も強い部分を含むように、一定条件下で取り込んだ。(3)画像解析:解析ソフトLSM Imagebrowser(ZEISS)を用いて面積当たりの蛍光強度を求め、各スコアごとの測定範囲を求めた。【研究成果】IHC法で3+の症例の蛍光強度は高値を示し、2+(何れも増幅無し)、1+、0に対して有意な差があった。一方2+、1+、0のスコア間には有意差が認められなかった。またIHC法で2+と判定され、ISH法で増幅があった1症例については、その蛍光強度は3+の測定範囲と一致した。蛍光抗体法による蛍光強度の測定範囲設定によって客観的に過剰発現の有無を判定することの可能性が示された。