hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
車載や監視用途等における実時間で処理可能な高精度物体認識システムの構築

近年,車載や監視カメラ等において高度な認識処理,例えば車載カメラでの歩行者認識による衝突回避や監視カメラでの侵入者検知等,を実現するために様々な研究,開発が行われている.このような用途は計算機資源が限られていることと,実時間性が要求されることから,高度な認識処理の実現は難しく,組込み画像認識という研究分野の1つとなっている.既存研究の多くは認識アルゴリズムそのものに関する研究や,既存のアルゴリズムの実装に関する研究であり,それら双方に渡った研究は行われてこなかった.本研究ではこのような組込み機器において高度な認識処理を実現するために,認識アルゴリズムとその実装方式の両面から検討を行ってきた.本年度は歩行者検出処理と追跡処理を統合した新しい歩行者認識アルゴリズムを提案した.さらに,マルチコアプロセッサを用いた歩行者認識システムの実現を模索するために,画像処理ライブラリOpen CVのCell Broadband Engine (Cell/B.E.)への並列実装,HOGを用いた歩行者追跡手法とCoHOGを用いた歩行者検出手法Graphics Processing Unit (GPU)への並列実装を行った.本研究で提案した新しい歩行者認識アルゴリズムは上記のCoHOGを用いた歩行者検出手法とHOGを用いた歩行者追跡手法を組み合わせた手法であり,GPUによる高速な処理が可能である.これによりGPUを搭載したシステムにおいて高精度かつ実時間での歩行者認識システムの実現を達成した.近年,車載や監視カメラ等において高度な認識処理を実現するために様々な研究,開発が行われている.このような用途では計算機資源が限られていることと,実時間性が要求されることから,高度な認識処理の実現は難しく,組込み画像認識という研究分野の1つとなっている.本研究ではこのような組込み機器において高度な認識処理を実現するために,認識アルゴリズムとその実装方式の両面から検討を行う.認識処理は物体検出と追跡の処理から成り,本年度では1.既存の物体追跡手法を改良し追跡精度を向上させた手法を提案するとともに,2.マルチコアプロセッサでの並列実装方式を提案した.さらに3.物体追跡処理に適したハードウェアアクセラレータを提案し,実時間での物体追跡を可能にした.1.今年度において申請者が提案した物体追跡手法は物体の色情報と形情報の2つを組み合わせた手法であり2つの情報を相補的に利用することによって従来手法よりも高精度な追跡を可能にした.2.上記提案手法は高精度な物体追跡が可能であるが,その半面計算量は非常に多く,最新のプロセッサでも実時間での処理は困難である.そこで最新のマルチコアプロセッサの1つであるGraphics Processing Unit(GPU)向けに並列実装し,実時間での処理を実現した.3.物体追跡手法において画像中から特徴ベクトルの抽出が最も計算量が多く,本研究においてその専用ハードウェアアクセラレータを設計した.これにより消費電力の制約の厳しい組み込み機器においても高精度な物体追跡手法を利用可能にした.近年,車載や監視カメラ等において高度な認識処理,例えば車載カメラでの歩行者認識による衝突回避や監視カメラでの侵入者検知等,を実現するために様々な研究,開発が行われている.このような用途は計算機資源が限られていることと,実時間性が要求されることから,高度な認識処理の実現は難しく,組込み画像認識という研究分野の1つとなっている.既存研究の多くは認識アルゴリズムそのものに関する研究や,既存のアルゴリズムの実装に関する研究であり,それら双方に渡った研究は行われてこなかった.本研究ではこのような組込み機器において高度な認識処理を実現するために,認識アルゴリズムとその実装方式の両面から検討を行ってきた.本年度は歩行者検出処理と追跡処理を統合した新しい歩行者認識アルゴリズムを提案した.さらに,マルチコアプロセッサを用いた歩行者認識システムの実現を模索するために,画像処理ライブラリOpen CVのCell Broadband Engine (Cell/B.E.)への並列実装,HOGを用いた歩行者追跡手法とCoHOGを用いた歩行者検出手法Graphics Processing Unit (GPU)への並列実装を行った.本研究で提案した新しい歩行者認識アルゴリズムは上記のCoHOGを用いた歩行者検出手法とHOGを用いた歩行者追跡手法を組み合わせた手法であり,GPUによる高速な処理が可能である.これによりGPUを搭載したシステムにおいて高精度かつ実時間での歩行者認識システムの実現を達成した.
可積分系におけるコホモロジーと対称性

アーベル関数、つまり多重周期的有理形関数、の空間の微分構造を、ある場合に完全に決定した。すなわち、基本となる関数を特定し、それを次々に微分してゆくとすべての関数が得られることを示し、それらの関数の微分の間に成り立つ関係式をすべて決定した。そのための重要な道具として、多変数のシグマ関数、つまり、ある種の良い性質を持つ多重擬周期的正則関数にたいして、そのべき級数展開の代数性という基本性質を証明した。また量子群の頂点作用素について研究し、その行列要素の積分表示と、知られているqKZ方程式の解の表示とが一致することを示した。本年度は主に次のような研究を行いました。1.テータ因子が非特異な場合の主編極アーベル多様体のテータ関数の微分構造の決定,2.種数3の超楕円曲線の周期行列から定義されるテータ関数の微分構造の決定,3.超楕円曲線の場合のFayの公式の退化の研究。以下にそれぞれの研究についてもう少し具体的に説明します。1,2共に、テータ因子にのみ極を持つアーベル多用体上の有理型関数全体のなす空間が微分作用素のなす環上の加群としてどういう構造を持つか調べるという研究です。超楕円曲線のヤコビ多様体の場合には報告者らの以前の研究で明示的な自由分解の予想が立てられています。この予想はテータ関数のある種の微分関係式がこれこれで尽きるという内容のもので非常に興味深いものですが種数1,2の場合しか証明されていません。1ではテータ因子が非特異の場合に同様の結果を厳密に証明したというものです。2は種数3の場合に予想を証明したというものです。高次元シグマ関数の展開に関するBuchstaber-Enolski-Leykinらによる理論をうまく使うことが出来て証明が出来ました。このアイディアは他の場合にも応用可能で現在その方向で研究中です。次に3についてです。大西良博氏は楕円関数論におけるFrobenius-Stickelbergerの公式といわれる基本的な公式を,超楕円曲線の場合に美しい形で拡張しています。この公式がFayの行列式公式といわれるリーマン面のテータ関数に関する基本公式から因子の退化という操作で得られることを証明しました。この操作はテータ因子の特異点の構造に密接に関係しており1,2の方向の研究にも関係して来るものと思われます。本年度は主に高次元シグマ関数について研究しました。高次元のシグマ関数は、Weierstrassのシグマ関数の拡張として、Kleinにより超楕円曲線に対して導入されました。この関数は種々のよい性質を持っており、本研究課題の遂行においても重要な役割を果たすものと考えています。実際,昨年度はKleinのシグマ関数を用いて、種数3の超楕円アーベル関数の微分構造を決定するなどの研究を行いました。さてBuchstaber-Enolskii-Leykinは、最近の一連の研究により、シグマ関数の概念を超楕円曲線よりさらに一般の平面代数曲線に対して拡張し、その性質を研究しています。性質を研究する際に、基になっていることの一つに、シグマ関数の原点の周りでの幕級数展開の係数が、代数曲線の定義方程式の係数の多項式になる、という事実があります。ところが出版された論文におけるこの事実の証明には誤りが含まれており、それを訂正し証明を完成することは重要なことです。本年度の研究によりこの証明を完成しました。具体的には、シグマ関数の代数的表示式、つまり代数的な第一種および第三種積分を用いた公式を構成しました。これは超楕円曲線の場合のKleinの公式の自然な拡張になっており、Fayの公式といわれるヤコビ多様体の基本公式の代数的記述になっています。アフィンヤコビ多様体のアフィン環のD-加群構造を調べるため今年度は、昨年度に引き続き多変数シグマ関数の性質とその応用について研究しました。また、可積分場の量子論における局所場の空間の構造を調べることを目指して、自由場表示による、高レベルクニズニク・ザモロドチコフ(qKZ)方程式の解の積分表示について研究しました。シグマ関数については昨年度証明したべき級数展開の基本性質に関する論文を完成しました。その過程でKPヒエラルヒーとよばれる普遍性を持つソリトン方程式の従属変数であるタウ関数の多変数シグマ関数による表示式を発見しました。この関係式によりシグマ関数の性質をタウ関数の性質を用いて研究することが可能となりその方向で引き続き研究を続けています。qKZ方程式の解については、q-脇本加群とよばれる自由場から定義されるアフィン量子群の表現に作用する頂点作用素の行列要素を計算し、Tarasov-Varchenkoにより調べられているqKZ方程式の解の積分表示の被積分関数が再現されることを示しました。この結果は可積分表現の間の頂点作用素のいわゆるn点関数を決定するための第一歩と考えられます。

論文を完成した後、同様の結果がAwata-Odake-Shiraishiらの共同研究でも得られていたことを知りました。今年度は、昨年度確立した多変数シグマ関数の性質をもとに、超楕円曲線のアフィンヤコビ多様体のアフィン環のD-加群構造に関する以前の予想を種数3の場合に解決した、という内容の論文を完成させました。また引き続き多変数シグマ関数についても研究を行いました。昨年度の研究でKPヒエラルヒーとよばれる可積分系の従属変数であるタウ関数の多変数シグマ関数による表示式を見つけましたが、今年度はそれをさらに詳しく研究し次のような結果が得られました。すなわち、(n,s)曲線とよばれる平面代数曲線のアフィン環の普遍グラスマン多様体への埋め込みを考え、その埋め込んだ像に対応するタウ関数のシグマ関数による表示式を明示的に決定しました。普遍グラスマン多様体の点が明示的に与えられた時、その点に対応するタウ関数のべき級数への展開は一般項が完全にわかります。したがってここで得られた表示式から逆にシグマ関数の展開がわかります。特に、シグマ関数の展開の初期項が無限遠点における空隙値から定まるシューア関数になること、および、展開係数が、曲線の定義方程式の係数の同次多項式になることが証明されます。これは昨年度の研究で証明した定理の別証明を与えています。シグマ関数の展開に関するより詳しい性質は現在研究中です。さて、多変数シグマ関数の原点における展開を詳しく調べてきたのですが、それをリーマンのテータ関数の言葉に翻訳すると、ヤコビ多様体のテータ因子の特別な点における展開を調べていることになります。アーベル関数のD-加群構造を研究するという観点からいうと、テータ因子の勝手な点におけるリーマンのテータ関数の展開がどうなるか調べることは重要です。そこでこれを調べてみました。得られた結果は次の通り。勝手なコンパクトリーマン面のテータ因子の勝手な点におけるリーマンテータ関数の展開の初期項は適当なシューア関数になる。
VHL癌抑制遺伝子産物の機能解析

VHL癌抑制遺伝子は淡明細胞腎癌の5060%に変異、不活化が検出される遺伝子であり、この遺伝子の機能を明らかにすることは淡明細胞腎癌を含むさまざまな腫瘍の発生機構の解明、さらにこれらの腫瘍の新規診断や治療の開発に不可欠と考えられる。今回の研究で以下のことが明らかとなった。1)VHL遺伝子産物(VHL蛋白)の発現量が細胞の密度によって劇的に変動することを見出した。すなわち細胞密度が疎な状態ではVHL蛋白の発現量は極わずかであるが、細胞密度が高くなるにつれその発現量がしだいに上昇し、発現量が100倍以上高くなることを見出した。さらにVHL遺伝子が変異している腎癌細胞株とこれに正常遺伝子を再導入した株細胞で、細胞の増殖速度に注目するとVHL蛋白が発現するにつれ腎癌細胞の増殖が抑えられること、またこの状態でVHL蛋白の発現を抑えると増殖率が高くなることを見出した。これらの観察から、正常VHL蛋白の機能として細胞密度が高くなると発現し細胞増殖を抑制することが明らかとなった。2)VHL蛋白と蛋白キナーゼCζ,λがVHL蛋白のβ-domainを介し直接結合することを見出した。3)我々はこれまでにVHL遺伝子が小脳ではプルキンエ細胞でよく発現していること、さらに脳腫瘍のうち散発例のグリオーマの一部でもVHL遣伝子の変異を見出しVHL遺伝子がグリオーマの発生にも関与することを明らかにしてきた。さらにVHL遺伝子が神経幹細胞から神経細胞への分化に関与しVHL遺伝子の導入がこの分化誘導を促進することを今回見出した。4)人の悪性腫瘍は一般に多段階の遺伝子変化により形成されると考えられる。我々はVHL遺伝子の変異は淡明細胞腎癌の発生過程のうち初期あるいは最初に起きていることを明らかにしてきた。一方、後期の遺伝子変化としてはPTEN/mmAC1/TEP1癌抑制遺伝子が一部の淡明細胞腎癌で関与していることを今回みいだした。VHL遺伝子はvon Hippel-Lindau病の原因遺伝子であり、さらに散発例の淡明細胞型腎癌においても高頻度に変異、不活化が見出されており、この遺伝子がこれらの疾患の発生に重要な働きをしていると考えられる。そこでVHL遺伝子が変異、不活性化している腎癌細胞株へ野生型(wild type)遺伝子を移入し、transientの系でこの遺伝子の細胞増殖能に対する作用を調べた。VHL蛋白に対する抗体を用いた免疫染色法では、移入されたpVHL(1-213)(コドン1より213までのVHL蛋白)は細胞質および核内に微細均一に、またpVHL(54-213)(コドン54より213までのVHL蛋白)は主に細胞質に顆粒状に集族して発現が見られた。移入、発現したpVHL(1-213)およびpVHL(54-213)によりVHL遺伝子変異を持つ2種類の腎癌細胞株UMRC6、786-Oはin vitroでの増殖が抑制された。これら2つのisoformはマウス線維芽細胞株であるNIH3T3においても増殖抑制作用を認めた。一方pVHL(54-213)の変異体では野生型に比べその増殖抑制効果は減弱あるいは消失していた。遺伝子移入細胞ではその増殖能に比例してbromodeoxyuridine(BrdU)の取り込み抑制が認められた。以上の解析より野生型VHL遺伝子は細胞周期を負に制御しており、この遺伝子が変異不活性化した腎細胞癌のin vitroでの増殖も抑制することが明らかになった。

正常VHL蛋白が蛋白キナーゼCと結合することが知られていたが、その結合部位がVHLのβ-ドメインであることをまず明らかにした。さらに昆虫ステロイドホルモンであるEcdysteroidによる標的遺伝子発現系により、VHL遺伝子が不活化している腎癌細胞、UM-RC-6に正常VHL蛋白質を誘導、発現させる系を作成し、この系により細胞動態への影響を調べた。野生型VHLを誘導したUM-RC-6細胞では、細胞の増殖の抑制が認められた。また、Laserscan Cytoscanmetryを用いた細胞周期の解析では、野生型VHL蛋白の誘導により細胞周期がG1→Sで停止することが確認された。G1→Sへの移行を制御しているp27(Kip1)の発現レベルをウエスタンブロット法で検討したところ、VHL蛋白の発現と無関係にほぼ一定のレベルを保っていた。以上の結果より、正常VHL蛋白はp27を介さない経路で細胞周期がG1/G0期からS期へ移行するのを抑制する機能を持っていると考えられた。
フリーラジカルの分子軌道イメージング

フリーラジカルは高い化学活性を有し、様々な連鎖的化学反応を担うドライビングフォースとなっている。ラジカルの示す反応性や反応における位置選択性は分子軌道の形状に強く支配されるため、その実験観測によりこれら化学種が関与する反応の駆動原理を明らかにできる。そこで本研究では、電子コンプトン散乱の発展形である電子運動量分光(EMS)に基づく分子軌道の可視化を目指している。この目的に向け、分子の熱解離により生成するラジカルを対象としたEMS実験を実現すべく、独自に製作した高温ノズルを既存の分光装置に組み込んだ。本体に内蔵したハロゲンランプからの輻射により、ノズル内部を通過する試料ガスを加熱する。導入後の試験実験により、1000 K程度までの加熱達成を確認した。この加熱ノズルを用い、ラジカル実験に先行して、まずは900 Kに加熱したジメチルエーテルの実験を行った。900 Kにおいて本分子は解離しないものの、分子振動が高い割合で励起される。電子運動量分布の温度依存性を調べた結果、メチル基のねじれ振動が励起されたことで生じる電子波動関数の歪みをとらえることに成功した。現在、振動励起により増大した原子核運動が電子運動に与える影響を明らかにすべく、更なる解析を進めている。なお、ラジカルを対象とした実験においては分子の熱解離により複数の化学種が生じるため、従来の測定法で得られる結果はそれら全ての足し合わせとなってしまう。この問題に対処するため、電子衝撃イオン化で放出される二電子に加え、生成イオンを同時計測することで特定の化学種からの信号を抽出する。本年度は、その基盤となる電子・イオン同時計測技術の確立に向け、酸素分子を対象にイオン同時計測電子エネルギー損失分光実験を行い、結果を論文として報告している。本年度はラジカル生成に用いる高温ノズルの開発とそのEMS装置への導入を終えた。初期の温度までの試料ガスの加熱に成功するとともに、ジメチルエーテルを対象とした実験により温度上昇が電子運動量分布へ与える影響をとらえるまでに至っており、当初の計画通りに研究を進めている。昨年度に導入した高温分子ビーム源を用い、CF3I分子の熱解離で生成するCF3ラジカルの測定を行う。ここで用いる高温ノズルは試料ガスを1000 K程度まで加熱でき、比較的高い割合でCF3IをCF3とIに解離し得る。また、CF3が有する最高被占有軌道(HOMO)のイオン化エネルギーはCF3Iがもつ軌道のイオン化エネルギーよりも小さいため、解離せずに反応場に残留した親分子の影響を受けずにCF3からの信号のみを抽出できる。CF3は半導体加工で広く用いられるプラズマエッチングで重要な役割を果たす化学種であり、その反応性はフロンティア軌道の形状に強く左右される。まずは本化学種のフロンティア軌道に対する運動量空間イメージングを試み、その反応性と分子軌道形状との関係性を調べるとともに、反応場中で励起した非平面屈曲振動に伴う電子波動関数の歪みが分子の性質に与える影響を調査する。さらに、測定の高精度化と対象とするラジカル種を拡大してゆくため、EMS装置の高感度化に向けた装置開発を行う。この目的のため、研究所付属機械工場の技術職員との連携により、高感度多チャンネル電子分光器の開発に取り組む。

また、CF3が有する最高被占有軌道(HOMO)のイオン化エネルギーはCF3Iがもつ軌道のイオン化エネルギーよりも小さいため、解離せずに反応場に残留した親分子の影響を受けずにCF3からの信号のみを抽出できる。CF3は半導体加工で広く用いられるプラズマエッチングで重要な役割を果たす化学種であり、その反応性はフロンティア軌道の形状に強く左右される。まずは本化学種のフロンティア軌道に対する運動量空間イメージングを試み、その反応性と分子軌道形状との関係性を調べるとともに、反応場中で励起した非平面屈曲振動に伴う電子波動関数の歪みが分子の性質に与える影響を調査する。さらに、測定の高精度化と対象とするラジカル種を拡大してゆくため、EMS装置の高感度化に向けた装置開発を行う。この目的のため、研究所付属機械工場の技術職員との連携により、高感度多チャンネル電子分光器の開発に取り組む。
グリオーマ幹細胞のニッチ制御に関わる糖タンパク質因子群の同定と機能解析

悪性グリオーマは脳腫瘍の中でも最も化学療法が困難な,致死率の高い難治性疾患の一つである.本研究は,独自に開発した融合グライコプロオミクス法を用いて,悪性グリオーマから単離・樹立した脳腫瘍がん幹細胞(Glioma initiating cells: GIC)の分化に伴って大きく変動する機能糖タンパク質を網羅的に探索・同定し,これらの糖鎖構造とタンパク質機能を詳細に解析することにより, GICの維持・分化制御機構を解明することを目的としている.最終的には,有効な治療ターゲットとなる分子を絞り込み,詳細な機能解析を行うことにより,脳腫瘍の新規治療法開発や創薬への基礎的情報として,臨床応用へ繋げることを目標としている.本研究課題2年目では,新規融合グライコプロテオミクスを用いたヒトグリオーマ幹細胞の維持・分化制御因子群の探索・同定を目的に,分化誘導前後のグリオーマ幹細胞を用いてqPCRアレイ法による同定糖鎖責任遺伝子群のvalidation及び機能解析を行った.具体的には,同定分子群の発現解析を生化学的手法及び細胞生物学的手法により検証した.また, siRNAによるノックダウン時の細胞挙動を観察するとともに,それらに伴って変化する細胞シグナル経路について検討を行った,さらには,これらの同定分子群が脳腫瘍患者の生存率への関与についても解析を行った.当初の年次計画に沿って進行していることから,概ね順調に進行していると考えられる.今年度においても研究計画どおりにプロジェクトを進行寿都予定である.また,本研究によって同定された腫瘍関連分子について詳細な実験を国際共同研究によって行う予定である.悪性グリオーマは脳腫瘍の中でも最も化学療法が困難な,致死率の高い難治性疾患の一つである.本研究は,独自に開発した融合グライコプロオミクス法を用いて,悪性グリオーマから単離・樹立した脳腫瘍がん幹細胞(Glioma initiating cells: GIC)の分化に伴って大きく変動する機能糖タンパク質を網羅的に探索・同定し,これらの糖鎖構造とタンパク質機能を詳細に解析することにより, GICの維持・分化制御機構を解明することを目的としている.最終的には,有効な治療ターゲットとなる分子を絞り込み,詳細な機能解析を行うことにより,脳腫瘍の新規治療法開発や創薬への基礎的情報として,臨床応用へ繋げることを目標としている.本研究課題1年目では,新規融合グライコプロテオミクスを用いたヒトグリオーマ幹細胞の維持・分化制御因子群の探索・同定を目的に,分化誘導前後のグリオーマ幹細胞を用いてqPCRアレイ法による糖鎖責任遺伝子群の同定を行った.また, qPCRアレイ法と同様の細胞条件を用いて,レクチンマイクロアレイ法を行い,グリオーマ幹細胞の維持・分化制御因子群に関与する特異的レクチンを選択し,このレクチンによるアフィニティーカラムを用いて,このレクチンに結合する糖鎖タンパク質群の最適な抽出条件を検討し,グリオーマ幹細胞の維持・分化制御に関与する糖鎖タンパク質群の抽出を行うことを目標とし,研究を遂行した.グリオーマ幹細胞の維持・分化制御因子群に特異的なレクチンの選択及びこのレクチンを用いた糖タンパク質の抽出については現在遂行中であり,完了してはいないものの,これまでのレクチンアレイ法及びqPCR法解析結果から,グリオーマ幹細胞の維持・分化制御に関与すると思われる有意な数種類の糖タンパク質群の同定を先行して行った.したがって,本研究課題は概ね順調に進行していると考えられる.悪性グリオーマは脳腫瘍の中でも最も化学療法が困難な,致死率の高い難治性疾患の一つである.本研究は,独自に開発した融合グライコプロオミクス法を用いて,悪性グリオーマから単離・樹立した脳腫瘍がん幹細胞(Glioma initiating cells: GIC)の分化に伴って大きく変動する機能糖タンパク質を網羅的に探索・同定し,これらの糖鎖構造とタンパク質機能を詳細に解析することにより, GICの維持・分化制御機構を解明することを目的としている.最終的には,有効な治療ターゲットとなる分子を絞り込み,詳細な機能解析を行うことにより,脳腫瘍の新規治療法開発や創薬への基礎的情報として,臨床応用へ繋げることを目標としている.本研究課題2年目では,新規融合グライコプロテオミクスを用いたヒトグリオーマ幹細胞の維持・分化制御因子群の探索・同定を目的に,分化誘導前後のグリオーマ幹細胞を用いてqPCRアレイ法による同定糖鎖責任遺伝子群のvalidation及び機能解析を行った.具体的には,同定分子群の発現解析を生化学的手法及び細胞生物学的手法により検証した.また, siRNAによるノックダウン時の細胞挙動を観察するとともに,それらに伴って変化する細胞シグナル経路について検討を行った,さらには,これらの同定分子群が脳腫瘍患者の生存率への関与についても解析を行った.当初の年次計画に沿って進行していることから,概ね順調に進行していると考えられる.本研究課題2年目では,初年度の実験計画を引続き遂行し,グリオーマがん幹細胞の維持・分化に関与する糖鎖因子群に有効な特異的レクチンを選択し,このレクチンから抽出された機能糖タンパク質の同定及び,同定タンパク質の糖鎖構造解析を行うことを目標としている.今年度においても研究計画どおりにプロジェクトを進行寿都予定である.

また,本研究によって同定された腫瘍関連分子について詳細な実験を国際共同研究によって行う予定である.当初の計画としては,これまでに単離・樹立したグリオーマ幹細胞に合わせて,新たに樹立したグリオーマがん幹細胞株を用いたグライコプロテオミクスを想定していたが,本年度では遂行に至らなかったため,その経費分が次年度使用額が生じた.次年度ではこの経費を用いて,当初の計画通り研究を遂行する予定である.今年度予定していたマウスの購入に至ることができなかったため,その購入代が次年度使用額が生じた理由である.
光音響イメージングによる、リンパ管-細静脈吻合術後における脈管変化の3次元的解析

光音響イメージングとは非侵襲的に微細な血管の3次元画像が得られる、新たな画像診断技術である。現在、リンパ浮腫の外科的治療として広まりつつあるリンパ管細静脈吻合術(LVA)には、術後の評価が難しいという課題がある。本研究は、LVAの前後に光音響イメージングを行い、リンパ管と細静脈に生じる変化を明らかにすることを目的とする。LVAの効果の客観的な指標として、特にリンパ流の定量的な変化や、リンパ管の細径や構造の変化に注目する。本研究によってLVAが患肢のリンパ管と静脈に与える影響が明らかとなれば、より有効な手術法が開発されるなど、リンパ浮腫の診療のレベルがより向上することが期待される。
話し言葉における縮約形・音変化に対応した聴解学習支援システムの開発と実践的検討

本研究の目的は,日本語学習において話し言葉における縮約形・音変化の音声知覚の自動化に対応した聴解学習支援システムを作成し、授業実践を通して改善を行うことである。練習素材としては、縮約形・音変化を含む短文・会話文を作成、録音し、インターネット上のCM等から映像素材を収集した。それらのコンテンツをコンピュータ上に載せたシステムを作成し,ディクテーションを中心とした練習方法を取り入れた聴解クラスにおいて実践的な検討を行った。実践の結果、学習者の聴き取りに改善が見られ,得られた課題をもとに今後も改善していく予定である。本研究の目的は、国内外の日本語学習者が直接,またはインターネット等を通じて日々接触している生の日本語,特にその生きた話し言葉の聴解を阻む要因として挙げられる,いわゆる話し言葉における縮約形・音変化を取り上げ,その音声知覚段階での聴き取りを自動化レベルに引き上げることによって,聴解能力の総合的なレベルアップを目指した聴解学習支援システムを開発することである。これまでの日本語教育における縮約形・音変化の指導では、1縮約形・音変化そのものの体系化,2学習対象としての質と量の確保,3練習方法,4練習素材の汎用性が問題点として指摘できる。そこで、まずこれまでに行われてきた日本語学・日本語教育における縮約形・音変化に関する記述的研究,使用実態調査のデータ,定義,教科書・教材で取り上げられている学習項目を収集し,整理を行った。そして,縮約形・音変化が現代日本語において慣用化され,書記言語の体系にも取り入れられていると想定されているレベルから,話し言葉で頻繁に使用され,母語話者や研究者,教師にその存在が意識されているが,書記言語の体系に完全には取り込まれていないレベルまでの何をどこまで聴解シラバスとして取り上げるのか,その範囲の明確化を試みた。また、整理・明確化作業と並行して抽出された項目を対象にして,近年整備が進められているコーパスを利用して,抽出された項目の生起頻度や出現傾向を分析し、取り上げる項目の重み付けを検討している。本研究の目的は,国内外の日本語学習者が直接,またはインターネット等を通じて日々接触している生の日本語,特にその生きた話し言葉の聴解を阻む要因として挙げられる,話し言葉における縮約形・音変化を取り上げ,その音声知覚段階での聴き取りを自動化レベルに引き上げることによって,聴解能力の総合的なレベルアップを目指した聴解学習支援システムを作成することである。本年度は,これまでに行われてきた日本語学・日本語教育における縮約形・音変化に関する記述的研究,使用実態調査のデータ,定義,教科書・教材で取り上げられている学習項目等を収集,整理した結果と,話し言葉のコーパスから抽出される項目,学習者にとって識別困難な項目等を併せて総合的に分析を行った。そして,対象を10項目程度に絞り,録音素材を試作し,試作したシステム上に載せ,聴解授業で具体的に取り上げて試行的に実践,評価を行った。その結果,音声による録音素材で,縮約形・音変化を含む短文や会話を試作したが,発話の自然さを重視する一方,文脈が不明確で,学習者には発話意図や場面,状況がわかりにくいものになっていた。そのため,音声識別以外の処理に時間がかかり,音声識別用トレーニング素材としては問題があることがわかった。さらに,学習者はインターネットを通して映像を視聴することを日常的に行っており,そのような日常生活で接する話し言葉と教室での授業やシステム上で練習する素材との間に現実性の面でギャップがあり,それをつなぐ素材の必要性が明らかになった。そこで,発話意図や場面,状況が明確で,それらが自然に想起できるような文脈のあるシナリオによる素材を作成する必要がある。また,文脈をより明確にするために,音声のみではなく,インターネット上にある映像を伴ったフリーの映像素材の収集を検討することにした。本年度は,前年度の結果を受けて,本研究で取り上げる縮約形・音変化の項目を絞り込み,各項目を含む短文,会話例をシナリオとして作成,録音し,試作した。そして,試作したシステム上に載せ,聴解クラスで試行し,ディクテーション等の練習方法で実践的検討を行った。コンピュータによる聴解学習支援システムとしてのデザイン設計についても連携研究者と協力して試作,検討した。研究成果は第6回Castel/Jにて発表し,文脈のある素材作成についてのコメントを得た。また,素材の現実性を追求し,臨場感のある場面でターゲットを聞き,学習者の練習に対するモチベーションを上げるためにも,日常生活やインターネット上で見聞きするドラマやCM等,様々なフリーの映像素材の検討を行った。本年度は,昨年度の課題を踏まえ,対象を10項目程度に絞った上で,文脈が明確である,学習者に発話意図や場面・状況がわかりやすいという観点から,録音素材を作成し直した。さらに,より現実的で臨場感のある場面でターゲットを聞き,学習者の練習に対するモチベーションを上げるために,日常生活やインターネット上で見聞きするドラマやCM等の中から各項目を含む映像素材を収集した。これらの素材を昨年度までに作成したシステム上に載せ,実際の聴解授業で具体的に取り上げて実践,評価を行った。実践の結果,各クラスで取り上げた縮約形・音変化のディクテーション結果と期末テストで行ったディクテーション結果を比較すると,概ね聴き取りの改善が見られた。

また,学期後半にランダムに取り上げた対象として,例えばあるCM中の一文に含まれる音変化部分も出席者全員が正確にディクテーションできていた。30秒ではあるが,スピードが早く,より自然な発話に現れた音変化について正確に聴き取れたことは,対象の視覚的明示を伴う教材音声の認識から,音声のみの,より自然な話し言葉のCMへと自然さの段階を踏んで積み上げて行く練習に一定の成果があったものと思われる。本研究の目的は,日本語学習において話し言葉における縮約形・音変化の音声知覚の自動化に対応した聴解学習支援システムを作成し、授業実践を通して改善を行うことである。練習素材としては、縮約形・音変化を含む短文・会話文を作成、録音し、インターネット上のCM等から映像素材を収集した。それらのコンテンツをコンピュータ上に載せたシステムを作成し,ディクテーションを中心とした練習方法を取り入れた聴解クラスにおいて実践的な検討を行った。実践の結果、学習者の聴き取りに改善が見られ,得られた課題をもとに今後も改善していく予定である。本年度は「研究の目的」に沿って、これまでに行われてきた日本語学・日本語教育における縮約形・音変化に関する記述的研究,使用実態調査のデータ,定義,教科書・教材で取り上げられている学習項目を収集し,整理を継続して行っている。そして,縮約形・音変化の何をどこまで聴解シラバスとして取り上げるのか,その範囲の明確化を試みている。そのプロセスと意義について日本語教育国際大会での発表を通して、本研究課題の意義と教育現場におけるニーズを確認した。また、整理・明確化作業と並行して抽出された項目を対象に,コーパスを利用して生起頻度や出現傾向を分析し、取り上げる項目の重み付けを検討している。昨年度に明らかになった課題を解決するために,教室でのシステムを使った練習と日常生活での自然な話し言葉音声の視聴をつなぐ素材として,インターネット上のフリーな映像素材の収集と,文脈が明確でより自然,かつ初中級レベルの学習者にもわかりやすい会話素材のシナリオを作成し,録音を行う。そして,録音した音声素材をシステム上に載せ,再度聴解授業で試用し,実践的検討を行う。日本語教育昨年度から行っている学習項目の収集と整理を継続して行い、縮約形・音変化の何をどこまで聴解シラバスとして取り上げるのか,その範囲を明確化し、抽出された項目を対象にしたコーパス分析を通して取り上げる項目の重み付けを検討する。その結果を受けて,各項目について,システムに載せる音声・映像素材を検討し、作成,収集に順次着手する。システム上に載せるコンテンツの作成は外注を予定しているが,なるべく旅費をかけずに一度の作成機会でまとまった予算額で発注するため,次年度予算と合わせて使用する予定である。3月支出分の旅費、物件費を除いた残額はほぼ予定通りである。コンテンツ作成用の謝金は次年度以降のコンテンツ作成に使用する予定である。日本語教育国際研究大会BALI ICJLE
再生した歯根膜ルフィニ神経終末は咀嚼運動の構成に再び寄与するか?

3年間の実験計画の2年度に当たる本年度では、昨年度に確立した本研究計画に用いる遺伝子改変マウスであるNT-4/5ノックアウトマウスの個体を用いて、その個体が有するBehaviorの記録を中心に行った。まず、8週齢を超えるWild-Typeの個体における摂食行動を中心としたBehavior記録では、研究代表者が有する近交系の個体から得られたデータと比較して大きな相違はなかった。これに対して、ホモの個体を用いてのBehavior記録では、全体の摂食量や行動量に差があるものの、摂食行動特に咀嚼運動の各要素(運動軌跡や筋活動量)には大きな相違は見られなかった。NT-4/5ノックアウトマウスは、歯根膜の感覚受容器の発現・成長に大きな影響を及ぼすものの、7-8週齢にはWild-Typeの個体と同程度に復旧するという解剖学での研究結果と一致する。そこで、4週齢のホモの個体を用いて摂食行動を中心としたBehavior記録を行うこととした。しかしながら、4週齢の個体は慢性実験系に耐えうる体力を有しておらず、装置装着の小手術後からの回復に時間を有した。その中で得られたデータから、咀嚼運動の要素のうち、運動軌跡には差異が認められなかったが、マウスが本来有する両方向性の咀嚼運動が明確に記録されず、片側性またはイレギュラーな左右側での咀嚼運動が記録された。このことは、咀嚼運動を構成する因子のうち、歯根膜からの感覚情報が運動構成に重要であるという過去の知見と一致する。また、筋活動様式は側方運動に関連する要素以外に差異は認められなかった。このことから、咀嚼運動を構成する因子のうち、歯根膜が重要な感覚情報を提供するソースであるが、生体はある程度まではその感覚情報が失われた段階でも、筋紡錘などの情報を中心に、一連の運動を再構成する可能性が示唆された。3年間の実験計画の初年度に当たる本年度では、まず、本研究計画に用いる遺伝子改変マウスであるNT-4/5ノックアウトマウスの個体を得ることから開始した。NT-4/5ノックアウトマウスは、米国ジャクソン研究所より凍結卵の形で購入した。凍結卵はヘテロであったため、実験計画に必要なNT-4/5ホモは繁殖を繰り返すことで得ることが出来る。よって、現在、円滑な実験計画遂行のための複数のペアを作成している。これらのペアを用いて、さらに繁殖を続け、次年度に定期的にNT-4/5ホモのマウスを得ることが出来ることが期待される。繁殖の結果、得られたWild-Typeの個体を用いて、NT-4/5ホモから得られたデータの比較対象として用いるための、咀嚼運動や飲水行動などのBehaviorを中心に記録を本年度は行った。咀嚼運動・飲水行動は、研究代表者が開発した三次元下顎運動記録装置を用いて行った。咀嚼運動記録には、NT-4/5ノックアウトマウスの表現型として感覚受容器の成長遅延があるため、食品物性に考慮し、物性の異なる食品を用いて記録を行った。記録結果から、研究代表者が基礎実験の段階で、C3HやC57/B6などの近交系の個体により得られた下顎運動様式並びに筋活動様式と類似した運動様式を示すことが明らかとなった。これにより、基礎実験で用いた解析パラメータが本実験計画においても用いることが可能であり、さらに比較検討を行う上で有効であることが示唆された。飲水行動においては、咀嚼運動における顎の開閉口と比較して非常に早い頻度の開閉口並びに特徴的な矢状面における下顎運動軌跡が観察された。

このことから、咀嚼運動を構成する因子のうち、歯根膜が重要な感覚情報を提供するソースであるが、生体はある程度まではその感覚情報が失われた段階でも、筋紡錘などの情報を中心に、一連の運動を再構成する可能性が示唆された。
Rett症候群モデルiPS細胞による病態メカニズムの解明と移植再生治療法の開発

これまで申請者の施設において、Rett症候群(RTT)モデルマウスを用いた遺伝子治療と再生医療法の開発を行ってきた。また、ウイルスベクターを用いたCreリコンビナーゼ処理によってRTTの原因遺伝子であるMeCP2(methyl-CpG-bindingprotein2)遺伝子を欠損させたRTTモデルES細胞を作製することに成功している。本研究課題では、RTTモデル動物体細胞よりiPS細胞を作成し、神経系細胞へと分化誘導を行い、分子生化学的・電気生理学な手法を用いる事によってMeCP2遺伝子の変異が神経細胞の分化・成熟に対し与える影響を解析し、MeCP2欠損による病態形成機構の解明を行った。さらに、前回ES細胞を用いた解析によりRTTでの病態形成にグリア細胞が関わるとの知見が得られたため、これを解析するためRTTモデルマウスよりグリア細胞を単離、その特性の解析を行った。現在まで、我々の施設ではRett症候群(RTT)の原因遺伝子であるMeCP2(methyl-CpG-binding protein 2)遺伝子のノックアウト・胚性幹細胞(RTTモデルES細胞)やノックアウト・マウス(RTTモデルマウス)を用いた解析を進め、MeCP2欠損による病態形成機構の解明や、神経系幹細胞を用いた移植再生療法を始めとする治療法の開発を行ってきた。その成果として、ES細胞より様々な段階の神経幹細胞を誘導する分化誘導技術の確立や分化誘導された神経系細胞の分子生化学的、電気生理学的な解析を行う技術を確立してきた。本研究はヒトやマウスの成体体細胞を用いて多様な分化能を持つ幹細胞を誘導する人工多能性幹細胞(Induced pluripotent stem cells : iPS細胞)の作成技術と、我々の現在までの研究によって得られた解析技術を応用し、RTTモデルマウスの体細胞からRTTモデルiPS細胞を樹立し、RTTモデルiPS細胞を用いた表現型解析によるMeCP2欠損による病態形成機構の解明や、移植再生療法を始めとする治療法開発の研究基盤を確立する事を目的として実施された。今年度の成果としてRTTモデルマウスの体細胞よりRettモデルiPS細胞の樹立に成功し、その分化能を維持した状態での維持・増殖の技術の確立に成功した。次年度の目標として、このRTTモデルips細胞を用いた神経細胞分化誘導系を確立し、分子生化学的、電気生理学的な解析を行う基盤の確立を実施する。本研究はヒトやマウスの成体体細胞を用いて多様な分化能を持つ幹細胞を誘導する人工多能性幹細胞(Induced pluripotent stem cells:iPS細胞)の作成技術と、我々の現在までの研究によって得られた解析技術を応用し、RTTモデルマウスの体細胞からRTTモデルiPS細胞を樹立し、RTTモデルiPS細胞を用いた表現型解析によるMeCP2欠損による病態形成機構の解明や、移植再生療法を始めとする治療法開発の研究基盤を確立する事を目的として実施された。今年度の成果としてRTTモデルES・iPS細胞の実験結果として得られた、グリア細胞関連遺伝子異常についての派生研究として行った、興奮性神経伝達物質の代謝関連遺伝子のRTTモデルマウス由来グリア細胞における調節異常を論文として発表した。
乳癌ホルモン療法耐性機序における脂質メディエーター分子機構の解明および臨床的意義

乳癌ホルモン療法における耐性機序の解明と克服は重要な課題であり、現在耐性機序としてERK及びAKT経路の活性化が報告されているが、これらの経路を上流で統括制御している分子機構は未だ解明されていない。申請者は「乳癌において、S1P産生酵素であるスフィンゴシンキナーゼ1型(SphK1)が高発現することで、エストロゲン刺激に関わらずERK及びAKT経路が恒常的に活性化され、ホルモン療法耐性に寄与している」という仮説をたて、本研究を企画した。本研究の目的は「S1P情報伝達系を介したホルモン療法の耐性機序を解明し、新たな治療開発へ向けた研究基盤を確立すること」である。申請者らはこれまでにエストロゲン受容体のnon-genomic効果によって脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)の産生が促進され、S1P情報伝達系がERKおよびAKT経路を共に活性化し、乳癌の生存に寄与することを明らかにした。本課題研究では、TAM耐性株を樹立するため、長期間において低濃度TAM在下でMCF-7細胞の培養を継続している。また、遺伝子改変ツールであるCRISPR/Cas9によりSphK1をノックダウンあるいは過剰発現させたMCF-7細胞株を樹立した。さらにTAM耐性MCF-7細胞株において、ホルモン療法耐性におけるS1Pの役割を細胞生存能及び細胞シグナル解析により検証している。平成30年度は、課題研究Aに続き課題研究Bを中心に研究を進めてきた。また、課題研究Cについても臨床検体のリピドミクス解析に着手した。研究課題Aタモキシフェン(TAM)耐性乳癌細胞株を樹立し、ホルモン療法耐性におけるスフィンゴシンキナーゼ1型(SphK1)及びスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)の分子機構を解明する。またTAM耐性株において遺伝子改変ツールであるCRISPR/Cas9によりSphK1をノックダウンあるいは過剰発現させ、ホルモン療法耐性におけるSphK1の役割を細胞生存能及び細胞シグナル解析により検証する。研究課題B課題Aで樹立した、SphK1を恒常的に過剰発現もしくはノックダウンさせたTAM耐性株のヌードマウスへの癌移植実験を行い、SphK1及びS1Pのホルモン療法耐性機序における生体内での役割を解析する。また、S1Pシグナルを標的とした薬剤治療の有効性を動物実験により検証する。研究課題C ER陽性乳癌につき、生検標本及び手術切除標本に対して抗SphK1抗体を用いて免疫染色を行いSphK1の活性化を評価する。またSphK1のリン酸化とS1P濃度を解析し、臨床病理学的因子や患者の予後との関連を比較検討する。これによって、SphK1活性化及びS1Pの臨床的意義を検証する。平成31年度は、課題Cを推進し、これまでに行った、乳癌患者の手術検体、血清、血漿のリピドミクス解析の結果を臨床データと比較し、統合解析を行う。また、課題ACを統括し、学会発表、論文としてまとめていく予定である。また、遺伝子改変ツールであるCRISPR/Cas9によりSphK1をノックダウンあるいは過剰発現させるシステムを確立した。これによって、TAM耐性MCF-7細胞株において、ホルモン療法耐性におけるSphK1の役割を細胞生存能及び細胞シグナル解析により検証することが可能である。平成29年度は、課題研究Aを中心に研究を進めてきた。また、課題研究Cについても臨床検体のリピドミクス解析を開始している。長期間において低濃度TAM在下でMCF-7細胞の培養を継続し、耐性株の樹立をすすめている。遺伝子改変ツールであるCRISPR/Cas9によりSphK1をノックダウンあるいは過剰発現させるシステムを確立した。

これらのツールを用いてS1Pシグナルを標的とした薬剤治療の有効性を細胞実験により検証する。研究課題C乳癌生検標本、手術標本などの臨床検体におけるSphK1のリン酸化とS1P濃度を解析し、臨床病理学的因子や患者の予後との関連を比較検討する。これによって、SphK1活性化及びS1Pの臨床的意義を検証する。これまでに乳癌患者の手術検体、血清、血漿のリピドミクス解析を行った。今後、臨床データとの比較解析を進めていく。乳癌ホルモン療法における耐性機序の解明と克服は重要な課題であり、現在耐性機序としてERK及びAKT経路の活性化が報告されているが、これらの経路を上流で統括制御している分子機構は未だ解明されていない。申請者は「乳癌において、S1P産生酵素であるスフィンゴシンキナーゼ1型(SphK1)が高発現することで、エストロゲン刺激に関わらずERK及びAKT経路が恒常的に活性化され、ホルモン療法耐性に寄与している」という仮説をたて、本研究を企画した。本研究の目的は「S1P情報伝達系を介したホルモン療法の耐性機序を解明し、新たな治療開発へ向けた研究基盤を確立すること」である。申請者らはこれまでにエストロゲン受容体のnon-genomic効果によって脂質メディエーターであるスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)の産生が促進され、S1P情報伝達系がERKおよびAKT経路を共に活性化し、乳癌の生存に寄与することを明らかにした。本課題研究では、TAM耐性株を樹立するため、長期間において低濃度TAM在下でMCF-7細胞の培養を継続している。また、遺伝子改変ツールであるCRISPR/Cas9によりSphK1をノックダウンあるいは過剰発現させたMCF-7細胞株を樹立した。さらにTAM耐性MCF-7細胞株において、ホルモン療法耐性におけるS1Pの役割を細胞生存能及び細胞シグナル解析により検証している。平成30年度は、課題研究Aに続き課題研究Bを中心に研究を進めてきた。また、課題研究Cについても臨床検体のリピドミクス解析に着手した。研究課題Aタモキシフェン(TAM)耐性乳癌細胞株を樹立し、ホルモン療法耐性におけるスフィンゴシンキナーゼ1型(SphK1)及びスフィンゴシン-1-リン酸(S1P)の分子機構を解明する。またTAM耐性株において遺伝子改変ツールであるCRISPR/Cas9によりSphK1をノックダウンあるいは過剰発現させ、ホルモン療法耐性におけるSphK1の役割を細胞生存能及び細胞シグナル解析により検証する。研究課題B課題Aで樹立した、SphK1を恒常的に過剰発現もしくはノックダウンさせたTAM耐性株のヌードマウスへの癌移植実験を行い、SphK1及びS1Pのホルモン療法耐性機序における生体内での役割を解析する。また、S1Pシグナルを標的とした薬剤治療の有効性を動物実験により検証する。研究課題C ER陽性乳癌につき、生検標本及び手術切除標本に対して抗SphK1抗体を用いて免疫染色を行いSphK1の活性化を評価する。またSphK1のリン酸化とS1P濃度を解析し、臨床病理学的因子や患者の予後との関連を比較検討する。
小児感染症の非線形流行現象解明と視覚化モデル技法による予防戦略の医療経済学的研究

陶山らは、感染症サーベイランス対象疾病の1つである風疹について予防接種施策の変更に伴なう先天性風疹症候群の発生予測をサーベイランスデータを中心とした資料を用いて混在免疫戦略の有用性を示した。また、さらに陶山らは中2女子接種とMMR接種の比較をサーベイランスデータを中心としてコストベネフィット分析をおこない、中2女子接種方式の完全実施の有効性を示し、MMR接種の費用効果比が0.5となることを明らかにした。高井らは、厚生省の協力の下に感染症サーベイランスデータの開始時から現在に至るまでのデータについて地方機関からの指示によるオンラインで速報として要約できるインターネットデータベースを開発し、風疹及び麻疹の流行挙動における非線形性の抽出を数学的モデルで行い、この複雑性挙動を示した。米澤らは、この複雑挙動に関する理論的意味づけの基盤研究をおこなった。井上らは、萌芽的な試みとして、閉ざされた感染症サーベイランスをより発生情報データにアクセス可能な開かれた発生動向調査システムの開発し、PCワークステーションサーバーの上に構築した。長谷川らは、膨大な感染症発生動向データを一元化してリアルタイムに利用するための技術的な基盤準備として、ホームページ上に国立感染症研究所のデータベースとインターネット上で連動させ、速報としての発生情報を要約した試みを行なった。またデータ集約の視覚的手法についてその理論的基盤を提示した。本研究の成果によって、保健所・衛生研究所における地方機関とデータ中核となる機関を接続し、インターネットによるデータベース管理技術について検討をおこなった結果、運用上において十分実用に耐えるものであることがわかった。本研究は、小児感染症の流行挙動の本質ではある非線型現象を解明するとともに、予防接種を中心とした予防施策に資する、より一般的な視覚化モデルのソフトウェアを開発し実用化されたソフトウェアにもとづきマクロ的な感染症流行への予防活動の評価を行い、医療経済学的な見地で総括して遂行することを目的としている。この目的にしたがって、平成9年度においては以下の課題を達成した。1.感染症流行挙動データの収集と非線型現象分析手法の適用(1)小児感染症に関するわが国における感染症サーベイランス情報の収集昭和56年よりわが国において開始された感染症サーベイランス事業のデータを厚生省結核感染症課に依頼して完全なるデータファイルを収集した。これに基づき、小児感染症の患者発生数について年次別、自治体別、保健所別、年代別の閲覧可能なデータベースとして構築した。また、国立感染症研究所で公開されている平成9年からの全国感染症サーベイランスデータのホームページと比較し、過去より現在まで連続的にサーベイランスデータを研究解析可能なようにホームページに構築した。(2)感染症流行データの非線型な流行挙動の解明感染症流行の本質的な構成部分である感受性者、感染者、免疫獲得者からなる集団における流行挙動について一般化をはかった。一般化にあたって、数理モデルに基づく流行モデルを利用した。流行モデルの構造は、Grenfellらの病原体-ヒト免疫系共進化理論を導入した集団生態学モデル(http : //www.ma.hw.ac.uk/epi/topics.html)に準拠した。(3)小児感染症の非線型挙動パターン化上述において構築した流行モデルを軸に小児感染症サーベイランスデータによって非線形的な挙動をしらべた。これらの結果については本研究成果公開ホームページで公開する予定である。2.予防接種の医療経済学的研究従来の予防接種の医療経済評価において研究されていない間接便益の領域について、健康集団の救命利益をもとにしたシミュレーションを行った。1)感染症流行の非線形挙動の解明感染症流行現象において、chaosを判別する試みは1985年にShcafferらによって試みられて以来多くの研究が報告されている。流行データの非線形性の検出においては(1)Dynamic noise、(2)Seasonalityに留意しなければならないとされ、前者についてはフラクタル次元、リアプノフ指数、非線形予測により、また後者によってはアトラクター再構築、リアプノフ指数によって流行挙動に存在している非線形性を検知することが重要である。

Ellnerらが英国における感染症流行データにおいて解析した結果、麻疹以外にはchaos性が検知できなかったと指摘している。我々は我が国の感染症サーベイランス事業データから麻疹の流行データについて、局所的にみたLocal Lyapunov指数をもちいたchaosへの遷移現象を検討した。この結果、経時的サーベイランスデータについて大きな周期挙動がみられる前半部に対して、後半部の中流行が繰り返しこきざみなnoize用の流行がみられ、また、リアプノフ指数が0(ゼロ)に近づく傾向を示し、周期的流行挙動から逸脱する傾向を示し、chaoticな挙動をうかがわせる結果を得た。今後、麻疹以外に小児感染症のデータについて検討をはかる。2)感染症サーベイランスデータの視覚化技法書式の異なる国のサーベイランスデータを1元的に統合をはかり、高速処理型データサーバーに構築した。このデータベースに対して、流行の動態速報を要約するサーバー上のプログラムを作成し、インターネット上で共同研究者の高井と実用性について検討をはかった。今後、このプログラムを改良し最終的なソフトウェア化をはかる。1非線形モデル型感染症予防戦略システムの実用化感染症流行の予防戦略システムにおいて現在、感染症発症動向調査にもとづいて全国各都道府県の保健所区域に設定された内科・小児科・眼科などの定点医療機関から毎週報告されてくる患者発生数を国で集約し全国の動向が公表され、またその都道府県に対して情報が還元されているが小区域から全国までの連続的な流行の把握が困難な状況にある。高井はK県においてweb方式を用いてインターネットを通じた感染症データベースを構築し、この問題の解消をはかることができる実用化システムの可能性を示した。感染症流行状況において、すでに気象変動に存在する非線型性が報告され予測可能性について議論がある。気象数値予報において、市町村レベルで24時間短期予測が実現されている。非線型性挙動のある感染症の場合長期予報の可能性については、さらに議論があるところであるが、地域条件を限定した場合の予報可能性について運用可能であるとされており、非線型モデル型感染症予防において短期予報、長期予報の画面から視覚化技法を用いた即時型双方向に利用可能な予防戦略システムの基盤を示した。2非線型モデル型感染症流行予防戦略システムの医療経済評価に対する有効性感染症流行において、線型流行、非線型流行の2種型において、本研究の先行基盤となった風疹、およびB型肝炎を対象に検討し、上述の流行予測システムにもとづいた場合、ワクチン接種の有効性の検討が従来と比べより綿密に検討できる可能性が示唆された。3マルティメディアによる予防戦略システム視覚化技法において、アニメーション型の流行把握システムを導入し現在設計仕様の検討が終了した。