hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン波共鳴を利用した磁化反転ダイナミクスの理論的研究

本研究ではスピン波アシスト磁化反転の理論を構築し、5 Tbit/in2を超える次世代超高密度磁気記録を実現する磁化反転制御手法の確立を目指す。また、スピン波共鳴と磁化反転の相関を精査し、スピン波アシスト磁化反転の低消費電力化、および高精度(低エラー率)化の指針を得ることを目指す。昨年度は、一次元有効スピンモデルを作成し、従来のマイクロ波アシスト磁化反転からスピン波アシスト磁化反転に転移するために必要な臨界膜厚を明らかにした。LLG(Landau-Lifshitz-Gilbert)方程式に基づく数値計算の結果、磁化反転ダイナミクスが均一モードから、スピン波励起を伴う磁化反転モード(不均一モード)に変わる臨界膜厚が存在することが分かった。さらに膜厚を増加させると、マイクロ波アシスト磁化反転において最小の反転磁場を与える臨界周波数が増加し始める臨界膜厚が存在することが分かった。このように、2種類の臨界膜厚が存在することを明らかにした。そこで、本年度は、次世代超高密度磁気記録を実現する磁化反転制御手法の確立に向けて、低消費電力化の手法として電圧を印可して異方性を制御する、所謂電圧制御磁化反転のダイナミクスの計算プログラムの作成を試みた。また、高精度(低エラー率)化の方針を得ることを目指し、LLG方程式に熱によるランダム揺動磁場を導入したstochastic LLG方程式(ランジュバン方程式)に基づく数値計算プログラムの作成を試みた。電圧制御磁化反転の高精度化には、小さいダンピング定数が必要であることが分かった。昨年度の一次元有効スピンモデルの作成、作成したモデルによる臨界膜厚の発見、および臨界膜厚の物質パラメータ依存性の解析に引き続き、今年度は当初予定していた熱によるランダム磁場を入れた数値計算手法の確立、さらに書き込みエラー率の数値計算および解析に発展させることができた。以上をまとめて本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。研究初年度は一次元有効スピンモデルを用いた単層のスピン波アシスト磁化反転の理論を構築し、今年度はさらに電圧制御による磁化反転の数値計算および書き込みエラー率の数値計算手法を確立した。そこで、今後は書き込みエラー率を最小化させる最適解(物質パラメータ)の見積もりや、臨界条件の解析解の導出を行う必要があると考えられる。また、LLG方程式に縦緩和の効果を取り入れたLandau-Lifshitz-Bloch (LLB)方程式による数値計算手法の確立にも繋げることができれば、超高密度磁気記録実現に向けた磁化ダイナミクスの計算手法の応用範囲の拡大に貢献することができると考えられる。本年度では、一次元有効スピンモデルを作成し、従来のマイクロ波アシスト磁化反転からスピン波アシスト磁化反転に転移するために必要な臨界膜厚を明らかにすることを試みた。2種類の臨界膜厚の交流磁場強度依存性を検証した結果、交流磁場強度を増加させることにより、臨界周波数を増加させるのに必要な臨界膜厚を減少させることができることが分かった。また、交換スティフネス定数を減少させると、2種類の臨界膜厚とも減少することが分かり、臨界膜厚の大きさは交換スティフネス定数(言い換えると、交換長)が決めていることが分かった。さらに、ダンピング定数を大きくすると、スピン波の強度が大幅に減少するため、膜厚を増加させても臨界周波数に変化は見られなかった。スピン波を利用したスピントロニクス(マグノ二クス)と同様に、本研究の主題であるスピン波アシスト磁化反転の実現のためにも小さいダンピング定数が必要であることが分かった。初年度の目標としていた一次元有効スピンモデルの作成、作成したモデルによる臨界膜厚の発見、および臨界膜厚の物質パラメータ依存性を明らかにすることができた。得られた結果を国内学会での発表1件、国際会議での発表2件を行なった。さらに、学術論文がアメリカ物理学会のApplied PhysicsLettersに掲載が決定され(4ページ)、近く掲載される。

さらに膜厚を増加させると、マイクロ波アシスト磁化反転において最小の反転磁場を与える臨界周波数が増加し始める臨界膜厚が存在することが分かった。このように、2種類の臨界膜厚が存在することを明らかにした。そこで、本年度は、次世代超高密度磁気記録を実現する磁化反転制御手法の確立に向けて、低消費電力化の手法として電圧を印可して異方性を制御する、所謂電圧制御磁化反転のダイナミクスの計算プログラムの作成を試みた。また、高精度(低エラー率)化の方針を得ることを目指し、LLG方程式に熱によるランダム揺動磁場を導入したstochastic LLG方程式(ランジュバン方程式)に基づく数値計算プログラムの作成を試みた。電圧制御磁化反転の高精度化には、小さいダンピング定数が必要であることが分かった。昨年度の一次元有効スピンモデルの作成、作成したモデルによる臨界膜厚の発見、および臨界膜厚の物質パラメータ依存性の解析に引き続き、今年度は当初予定していた熱によるランダム磁場を入れた数値計算手法の確立、さらに書き込みエラー率の数値計算および解析に発展させることができた。以上をまとめて本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。初年度は一次元有効スピンモデルを用いた単層のスピン波アシスト磁化反転の理論を構築し、学会での発表、学術論文としてまとめることができた。次年度以降は、磁気異方性が小さいソフト層と大きいハード層を結合させた交換結合媒体への応用、温度の効果の検証を進める必要がある。また、土台として交換結合媒体でのマイクロ波アシスト磁化反転の理論解析の構築も行う必要があると考えられる。研究初年度は一次元有効スピンモデルを用いた単層のスピン波アシスト磁化反転の理論を構築し、今年度はさらに電圧制御による磁化反転の数値計算および書き込みエラー率の数値計算手法を確立した。そこで、今後は書き込みエラー率を最小化させる最適解(物質パラメータ)の見積もりや、臨界条件の解析解の導出を行う必要があると考えられる。また、LLG方程式に縦緩和の効果を取り入れたLandau-Lifshitz-Bloch (LLB)方程式による数値計算手法の確立にも繋げることができれば、超高密度磁気記録実現に向けた磁化ダイナミクスの計算手法の応用範囲の拡大に貢献することができると考えられる。ソフトウェアライセンスに関して、有効期限内に更新することによりプレミアサービスによる割引価格が適用されたこと等により、18882円の次年度使用額が生じた。次年度は、国内および国際学会のための旅費および各種ソフトウェアライセンス費用、また論文投稿費などに充てる予定である。初年度の研究成果を発展させるため、本年度は低消費電力化に向けた電圧制御磁化反転の数値計算、および高精度化に向けた書き込みエラー率の数値計算ツールの構築というベースとなる研究作業に時間を費やした。そのため、国際会議には1件参加はしたが、使用額が当初予定していた額より少なくなった。特に書き込みエラー率の数値計算は熱によるランダム揺動磁場の導入と、書き込みエラー率の算出に100万回を越えるサンプリング回数を要することから、さらに計算機資源が必要と考えられる。
未破裂脳動脈瘤の成長及び破裂に関与する体液中マイクロRNAの同定

未破裂脳動脈瘤の中から破裂に至る動脈瘤を選別することは予防的治療を行うか否かに直結するため重要である。本研究では、動脈瘤の成長及び破裂に対する体液中で測定可能な臨床マーカーを確立する目的で研究を行う。まず、マウス脳動脈瘤モデルを用いた解析で脳動脈瘤の増大を促す遺伝子を制御するマイクロRNAを同定する。次にその発現を患者体液中で定量し、体液中で測定可能な臨床マーカーとして使用し得る可能性を検証する。
脳科学から見た箱庭療法：近赤外分光法(NIRS)によりその治療的機序を探る

箱庭療法における制作プロセスやセラピストークライエントの関係性について、NIRS (近赤外分光法)を用いて検討した結果、(1)箱庭制作者の制作のプロセスでは、前頭葉ー側頭葉ネットワークが活動した。(2)制作者の脳活動と、箱庭制作を見守っているセラピストの脳活動の間に、一部で同期(パターンの一致)が認められた。臨床事例でも、箱庭療法の導入によりクライエントに対するセラピストの共感が可能になり、セラピーが急展開することが見られたが、以心伝心とも見られるそのような現象の背後に、セラピストと箱庭制作者の脳同士の相互作用があったかも知れない。本研究は、今後の箱庭臨床に新しい視点を提供したと思われる。本研究の目的は、臨床心理学と脳科学を組み合わせ、脳機能の測定法である近赤外分光法(near-infrared spectroscopy; NIRS)を用いて、箱庭療法の治療機序を探ることである。その方法として、申請時には、「箱庭制作に不可欠な、箱、砂、水、ミニチュアの各変数を順次投入するという手続きで箱庭制作中のクライエント役被験者とセラピスト役被験者の両方の脳血流をNIRSによって計測し、計測中(箱庭制作中とその後のインタビュー)のビデオデータと併せて検討するとした。しかし、検討の後、箱庭療法が心理療法であるからには、クライエントとセラピストの間の関係性あるいは非言語的・言語的な相互作用(social interaction=社会的相互作用)が最も重要であると考えて、クライエント役とセラピスト役の相互作用に焦点を絞ることにした。計測部位は、前頭前野に加えて一次運動野に当たる可能性が高いところにチャンネルを設定し、一人あたり16チャンネルとした。セラピストの一次運動野、下前頭回に当たる領域がミラーニューロン・システムにより反応するのではないかとの仮説を立てた。砂に触る、ミニチュアを置く、等をイベントとする事象関連デザインとした。今年度中は、クライエント役6名、セラピスト役6名を対象に、クライエント役が10分間ミニサイズの箱庭で箱庭制作をしている間、セラピスト役が見守り、制作終了後5分間のインタビューをセラピストがクライエントに行うという形で実験を行った。箱庭制作開始からインタビュー終了までを通してNIRSによる脳血流計測を行った。実際には、インタビューに至る前に中止を希望した被験者が3名いた。データについてはまだ解析途中であり、解決すべき問題も多いので確実なことは言えないが、今回の被験者については、多くの場合、箱庭制作中の脳血流はセラピスト<クライエントであり、インタビュー時になって、双方ともの脳血流が増加する傾向が伺われた。心理療法である箱庭療法中の箱庭制作者(クライエント)とセラピストの関係性を、脳のレベルで検討するため、近赤外分光法(NIRS)を用いて実際の箱庭療法場面にできるだけ近い形で脳機能の計測を行った。健常大学生をクライエント役の被験者とし、セラピスト役は箱庭療法の経験のある臨床心理学専攻の大学院生現役の臨床心理士とした。クライエント役が10分間ミニサイズの箱庭で風景をを制作する間とその後の5分間のインタビューのやりとりの最中の外側前頭葉から側頭葉にかけての部位を計測した。その結果、クライエント役の動きに伴って、セラピスト役の脳血流oxy-Hbが変動した。セラピストがインタビューしてみると、特に興味・関心を寄せていたり、内容を追体験していたり、共感していたりした箇所でセラピストの脳活動の指標となる酸素化ヘモグロビンoxy-Hbの値が上昇していた。他に、脳科学と箱庭療法の接点を検討するものとして、研究会や国際学会で脳損傷者に対する箱庭療法の事例について発表を行った。箱庭療法の重要な治癒的要因とされているものうち、セラピストークライエントの関係性について、NIRS (近赤外分光法)を用いて検討した。NIRSの箱庭療法への応用は、先例のない試みであり、実験プロトコルから解析方法、解釈まで、試行錯誤を重ねた。その結果、特に最終年度は、個々セラピストークライエント・ペアで得られたデータを丁寧に詳細に検討した。その結果、多数例の平均数値を得て統計的な処理を行うよりむしろ、多くの発見が得られたと考えている。(1)箱庭制作者の制作のプロセスでは、前頭葉ー側頭葉ネットワークにより、イメージの再構築・箱庭上での表現が行われる。(2)箱庭制作を見守っているセラピストの前頭葉・側頭葉の脳活動も変動し、制作者の脳活動との間に、他人同志の脳としては顕著な相関(最大で0.30.4)が認められた。脳計測のデータを個々の事例検討の形で行うということは、通常の基礎神経科学からすると大きなパラダイム・シフトであり、神経科学と臨床心理学の統合の1つの試みである。このような学際的な試みの1つがニューロサイコアナリシスという新しい分野である。その観点から、過去の臨床事例の再検討も行ってきたが、セラピストと箱庭制作者の間に、脳レベルでの相互作用があるということは、臨床事例でのセラピストによる逆転移の1つの根拠となり得るものであり、今後、箱庭療法のプロセスを研究する際の、新しい視点となるであろう。今後は、さらに実験参加者を増やし、箱庭療法に関係する脳活動の個別性と普遍性の両方を見ていくこと、また、実験方法や解析方法について、確立を図り、NIRSを用いた箱庭療法研究の普及ができるようにすることを考えている。

箱庭療法における制作プロセスやセラピストークライエントの関係性について、NIRS (近赤外分光法)を用いて検討した結果、(1)箱庭制作者の制作のプロセスでは、前頭葉ー側頭葉ネットワークが活動した。(2)制作者の脳活動と、箱庭制作を見守っているセラピストの脳活動の間に、一部で同期(パターンの一致)が認められた。臨床事例でも、箱庭療法の導入によりクライエントに対するセラピストの共感が可能になり、セラピーが急展開することが見られたが、以心伝心とも見られるそのような現象の背後に、セラピストと箱庭制作者の脳同士の相互作用があったかも知れない。本研究は、今後の箱庭臨床に新しい視点を提供したと思われる。被験者の数は少ないが、質的データとしては、ビデオやインタビューという質的データと量的データである脳血流を併せてみたときに、脳血流のパターンから、クライエントとセラピストの行動をある程度推測できる可能性が見えてきており、過去に例を見ない研究結果となる手ごたえが得られている。臨床心理学,ニューロサイコアナリシス今後、ビデオとグラフを併せて詳細な検討を行うことによって、クライエント、セラピストが箱庭療法中に行っていることと脳活動の一部の関係が明らかになると考えている。研究会、学会等で検討していき、結論をまとめる。資料収集や連携研究者、研究協力者との検討の結果、研究計画を変更した。実験を実施する場所などの関係もあり、実験を実施するのが平成26年3月末となったため、データはまだ解析途中である。NIRSによる実験の技術習得もまだ十分ではなく、アーチファクトが多いなど、データに問題がある。外光が入ると計測ができないため、今回は部屋を薄暗くして実験したが、自然な箱庭療法の場面とは異なる。データにも影響した可能性がある。運動野はアーチファクトが多く、計測は困難だった。・実験装置等を新たに購入する必要がなかったこと、被験者の数が当初予測より少なかったため、人件費がかからなかったこと被験者や研究協力者に対する支払い報酬が見積もりより少なかったことなどによる。1.計測技術に習熟するよう、研究代表者、研究協力者らがトレーニングをもっと積むことが必要である。2.被験者がうつ向くことで脳血流が増加している可能性があるので、姿勢を一定に保てるように、様々な工夫を試みる。3.アーチファクトが解消されない場合は、計測部位を前頭前野に絞り、箱庭を介してのセラピストとクライエントの相互作用を、前頭前野の脳血流を通して検討するという形にする。4.部屋を明るくした状態で、より自然に近い形での箱庭制作ができるようにする。研究協力者への支払い報酬、研究会、学会関連費用、資料代、印刷費用などに使用する。1.当初購入する予定であった。脳血流と作業動作解析システム(多目的観察ビデオカメラとその周辺機器、運動解析ソフト)を購入しなくても、東京都医学総合研究所の設備で目的に添った実験を行うことがほぼ可能と判断されたため。2.実験の開始が遅れ、被験者に支払う謝礼の額が少なくなったため。1.研究会での謝礼2.国内・国外出張旅費3.被験者への謝礼4.研究所のビデオカメラに不具合がある(画面が鮮明でないなど)ので、ビデオカメラを購入する可能性がある。5.実験環境を整えるために、テーブル、椅子等を購入する可能性がある。
高脂肪食、肥満下の前立腺癌発症・進展におけるヘッジホッグーGLI伝達経路の役割

高脂肪食マウスXenograftモデルを用いて癌増殖、浸潤能に関連する遺伝子、タンパクの発現解析を行ったところ、TWEAK-Fn14シグナル伝達経路がこの機序に関わっている可能性が示唆されたため、主にこの機序の解明を昨年に引き続き本年度もすすめた。ホルモン不応性前立腺癌細胞株にTWEAKおよびFN14が高発現し、またFn14高発現が前立腺全摘術後の非再発生存期間に影響することをあきらかにした。また、in vitro,in vivoでFn14は前立腺癌細胞の浸潤能、遊走能、アポトーシスに関与することを明らかにした。これらの結果はTWEAK/Fn14伝達経路が前立腺癌増殖に関与している可能性を示唆するものであり、前立腺癌に対するターゲット治療の候補になる可能性があると考えられた。しかし、臨床検体による血清や癌上皮の免疫組織染色ではBMIとFn14の発現には相関は認められず、マウスモデルで高脂肪食摂取下に高発現したTWEAK-Fn14シグナル伝達経路は前立腺癌患者の肥満とは相関しないという結果であり、食事の違いによる癌増殖の機序解析には前立腺全摘術前前立腺癌患者への食事介入試験や、そのような患者から採取された血清を用いた癌細胞株の培養試験、またPTENやc-mycをターゲットとしたtransgenic mouseを用いて関与を検討する必要性があると考えられた。高脂肪食マウスXenograftモデルを用いて癌増殖、浸潤能に関連する遺伝子、タンパクの発現解析を行ったところ、TWEAK-Fn14シグナル伝達経路がこの機序に関わっている可能性が示唆されたため、主にこの機序の解明を本年度はすすめた。前立腺全摘術で摘出したヒト前立腺癌組織標本において、癌上皮にFn14が高発現している群は非再発生存期間が有意に短いことを明らかにした。しかし、BMIとFn14の発現には相関は認められなかった。また、in vitroではTWEAK、Fn14がホルモン不応性前立腺癌細胞株PC3,DU145に高発現しており、siRNAを用いてFn14発現を抑制すると細胞浸潤能、遊走能が低下することを明らかにした。これらの結果はTWEAK/Fn14伝達経路が前立腺癌浸潤・転移に関与している可能性を示唆するものであり、高脂肪食下にこの経路の活性が認められるか、またこの経路の遮断における前立腺癌転移治療の可能性につき、今後研究を進めたいと考えている。現在まで癌化とTWEAKシグナルの関連を示す報告は散見されるものの脂肪食による癌化の過程にこの経路が関与するとの報告はない。これは脂肪食を介した癌化の機序解明の足がかりになるばかりでなく、広く前立腺癌予防戦略の構築にも貢献すると考えられる。
遺伝性セルロプラスミン欠損症の発症機序および病態生理に関する研究

遺伝性セルロプラスミン欠損症の発症機序および病態生理を明らかにするため以下の検討を行った。(1)遺伝性セルロプラスミン欠損症患者2例の剖検脳において酸化的ストレスのマーカーである脂質過酸化物malondialdehyde (MDA)、4-hydroxynonenal (4-HNE)含量が対照脳に比べて有意に増加していることを明らかにした。さらに3名を追加し計5名の剖検脳を用いて病理・免疫組織化学的検討を行った。5例に共通して鉄の過剰沈着および神経細胞脱落の程度は大脳皮質に比して大脳基底核に強く見られた。また星状膠細胞(アストロサイト)の変形・肥大化およびspheroid-like globular structureの出現が本症に特徴的に見られる変化であることを指摘した。大脳皮質、大脳基底核のいずれにおいても鉄の沈着は神経細胞より星状膠細胞に強く見られた。globular structureはグリアのマーカーであるglialfibrillary acidic protein (GFAP)に対する抗体や抗S100蛋白抗体にて種々の程度に染色される一方、神経細胞成分であるneurofilamentやsynaptophysinに対する抗体では明らかな染色性が確認できなかった。またglobular structureの電子顕微鏡的観察にてグリア細線維様構造物が見られた。以上からこの構造物はグリア由来であることが強く示唆された。さらに抗4-HNE抗体を用いた免疫染色では変形した星状膠細胞、globular structureはいずれも強く染色され、これらの病理変化が酸化的ストレスと密接に関連することが考えられた。すなわち本症脳では鉄の過剰沈着に伴い酸化的ストレスが亢進していること、神経細胞死の成因として酸化的ストレスによる直接的な神経細胞傷害に加えてグリアの機能障害による二次的要因が関与する可能性が示唆された。(2)セルロプラスミン欠損マウスを作製し、本症の病態を鉄代謝関連遺伝子の発現という観点から検討した。本マウスはヒトの病態と類似して肝臓における過剰な鉄沈着と小球性低色素性貧血を呈したが、脳への鉄沈着、中枢神経症状は再現されなかった。鉄の主たる吸収部位である小腸と鉄が過剰に沈着する肝臓においてdivalent metal transporter 1(DMT1)、ferroportin 1(FPN1)、hephaestin (HEPH)、transferrin receptor 1( TFR1)および2(TFR2)の発現をTaqMan PCR法により定量的に検討した。その結果、セルロプラスミン欠損マウスの小腸ではヘモクロマトーシスや鉄欠乏性貧血で見られるようなDMT1、FPN1の過剰発現は認めなかった。また肝臓ではDMT1、TFR1が対照マウスに比べ有意に低下しており、TFR2も低下傾向を示した。以上より本症における肝臓への鉄沈着の機序としては小腸からの鉄の過剰吸収や肝細胞での過剰な鉄の取り込みが主因ではないことが推察された。このことは従来から指摘されているようにセルロプラスミンが肝細胞からの鉄の排泄に関与することを支持するものである。

その結果、セルロプラスミン欠損マウスの小腸ではヘモクロマトーシスや鉄欠乏性貧血で見られるようなDMT1、FPN1の過剰発現は認めなかった。また肝臓ではDMT1、TFR1が対照マウスに比べ有意に低下しており、TFR2も低下傾向を示した。以上より本症における肝臓への鉄沈着の機序としては小腸からの鉄の過剰吸収や肝細胞での過剰な鉄の取り込みが主因ではないことが推察された。このことは従来から指摘されているようにセルロプラスミンが肝細胞からの鉄の排泄に関与することを支持するものである。遺伝性セルロプラスミン欠損症の発症機序および病態生理を明らかにするため以下の検討を行った。(1)遺伝性セルロプラスミン欠損症患者の剖検脳を用いて酸化的ストレスのマーカーである脂質過酸化物malondialdehyde(MDA)、4-hydroxyalkenals(4-HNE)を定量した。患者剖検脳では大脳皮質、被殻のいずれの部位においてもMDA、4-HNEいずれもが対照脳に比べて明らかに増加していた。また抗HNE修飾蛋白に対する抗体を用いた免疫染色では患者脳(尾状核、扁桃体)の残存細胞の細胞質が対照脳に比べてより強く認識された。さらに酸化的ストレスによる蛋白修飾の程度を見るために2,4-dinitrophenylhy drazine(DNPH)を用いてカルボニル化蛋白を定量したところ患者脳では対照脳に比べ有意に増加していた。このことはカルボニル基とDNPHとの反応産物を認識する抗体を用いたウエスタンブロットでは患者脳組織試料は対照脳に比べて複数のバンドが強く標識されたこととよく合致した。以上の結果より本症脳では鉄の過剰沈着に伴い酸化的ストレスが亢進していることは明らかであり、このことが本症における神経細胞障害の成因となっている可能性が強く示唆された。また二次元電気泳動およびペプチドシークエンスによるカルボニル化蛋白の検討ではグリアのマーカーであるglialfibrillary acidic protein(GFAP)が強い修飾を受け、断片化していることが明らかとなった。これは本症における神経細胞死の一因としてグリアの機能障害の関与を示唆する可能性があり、今後さらに検討する予定である。(2)本症患者試料がきわめて限られるためgene targeting法によりセルロプラスミンを欠損したマウスを作成し、解析を始めた。マウスセルロプラスミン遺伝子エクソン1をネオマイシン耐性遺伝子に置き換える置換型ベクターを用いた相同組み換え法よりセルロプラスミンを完全に欠損したマウスを作成した。ヘテロマウス同士の交配ではほぼメンデルの法則に準じた比率でセルロプラスミン欠損マウスを得ることができた。臨床的にはセルロプラスミン欠損マウスは野生型マウスと同様に生育し、生殖能力も有意差はなかった。最長で生後約1年間観察したが、セルロプラスミン欠損マウスは臨床的に有意な症状を呈さなかった。
ホルモン非依存性(ER陰性/HER2陰性)乳癌の生物学的特性に関する研究

【背景および目的】乳癌におけるホルモンレセプターおよびepidermal growthfactor receptor 2 (HER2)の発現は、治療薬開発の標的として有用である。ER陰性・HER2陰性乳癌の細胞増殖機構については不明な点も多く、治療戦略上の新たな方向性は示されていない。そこで、本研究においては、ER陰性・HER2陰性乳癌における細胞増殖機構解明を目的として本研究を行なった。【方法および結果】1. ER陽性・HER2陰性群(A群)、ER陽性・HER2陽性群(B群)、ER陰性・HER2陽性群(C)群、ER陰性・HER2陰性群(D群)の頻度はそれぞれ51.7%,8.6%,20.7%,19.0%であった。4群における細胞増殖活性は、D群で最も高く(36.5%),C群'(31.4男),B群(17.7%),A群(15.9%)の順に低下した。2. ER陰性・HER2陰性乳癌においては、EGFR発現の頻度が高かった。FISH法、CISH法により、1/14例(7.1%)に遺伝子増幅が認められたのみであり、乳癌におけるEGFR発現に関する遺伝子増幅の寄与は乏しいと考えられた。3.オリゴヌクレオチドマイクロアレー法による解析により以下の点が明らかになった。a)免疫組織化学的形質と遺伝子クラスターとには、良好な相関が認められたが完全には一致しなかった。b)他群との比較において、55遺伝子の高発現、102遺伝子の低発現が認められた。P16,E2F-5,cdc20の高発現、cyclin D1,CDK7の低発現が認められた。c)ER陰性・HER2陰性群では、Ki-67 LIが最も高くE2F-5との相関関係は同群特異的に認められた。【まとめ】ER陰性・HER2陰性乳癌は、Ki-67 LIが最も高く、細胞周期関連蛋白に特徴的な遺伝子発現を示す腫瘍群であることが明らかになった。乳癌におけるホルモンレセプターおよびepidermal growthfactor receptor 2(HER2)の発現は、治療薬開発の標的として有用である。1.ER陰性・HER2陰性乳癌の頻度ER陽性・HER2陰性群(A群)、ER陽性・HER2陽性群(B群)、ER陰性・HER2陽性群(C)群、ER陰性・HER2陰性群(D群)の頻度はそれぞれ51.7%,8.6%,20.7%,19.0%であった。2.細胞増殖活性について4群における細胞増殖活性は、D群で最も高く(36.5%),C群(31.4%),B群(17.7%),A群(15.9%)の順に低下した。3.細胞増殖活性に寄与するホルモンレセプター、増殖因子関連蛋白について乳癌におけるホルモンレセプターおよびepidermal growthfactor receptor 2(HER2)の発現は、治療薬開発の標的として有用である。

そこで、本研究においては、ER陰性・HER2陰性乳癌における細胞増殖機構解明を目的として本研究を行なった。1.ER陰性・HER2陰性乳癌におけるEGFR発現について前年度の検索により、ER陰性・HER2陰性乳癌においては、EGFR発現の頻度が高いことが明らかになった。EGFR発現が遺伝子増幅によるか否かについて、Fluorescent in situ hybridization(FISH)法、およびchromogenic in situ hybridization(CISH)法により検索した。1/14例(7.1%)に遺伝子増幅が認められたのみであり、乳癌におけるEGFR発現に関する遺伝子増幅の寄与は乏しいと考えられた。【背景および目的】乳癌におけるホルモンレセプターおよびepidermal growthfactor receptor 2 (HER2)の発現は、治療薬開発の標的として有用である。ER陰性・HER2陰性乳癌の細胞増殖機構については不明な点も多く、治療戦略上の新たな方向性は示されていない。1.免疫組織化学的形質と遺伝子クラスターとには、良好な相関が認められたが完全には一致しなかった。これは、免疫組織化学における抗原性賦活化および検出系の感度向上によると考えられた。2.ER陰性・HER2陰性群に対応する遺伝子クラスターには、CK5/6が含まれておりbasal-like sub-type (by Sorlie)に重複すると考えられた。3.他群との比較において、55遺伝子の高発現、102遺伝子の低発現が認められた。P16,E2F-5,cdc20の高発現、cyclinD1,CDK7の低発現が認められた。4.ER陰性・HER2陰性群では、Ki-67 LIが最も高くE2F-5との相関関係は同群特異的に認められた。5.免疫組織化学的にE2F-5は、癌細胞細胞質内に認められた。【まとめ】ER陰性・HER2陰性乳癌は、Ki-67 LIが最も高く、細胞周期関連蛋白に特徴的な遺伝子発現を示す腫瘍群であることが明らかになった。
可視分光によるプラズマ中の水素負イオン及び正・負イオン相互中性化過程の測定

本研究は,核融合プラズマダイバータ部や中性粒子加熱用負イオン源プラズマで重要な役割を果たす正・負水素イオンの相互中性化過程を調べ,その結果を元に,可視分光法を用いた簡便で近接性のよいプラズマ中の水素負イオン診断法を開発することを目的としている。この目的を達成するため,1)水素プラズマのイオン組成比の測定,2)レーザー光脱離法による水素負イオン密度測定,3)正・負水素イオンの相互中性化反応による可視発光の検出,4)レーザー誘起蛍光法による水素原子密度測定,5)レート方程式による水素プラズマのモデリングの5項目に関して研究を行った。飛行時間型質量分析器を用いた測定から,正イオン組成が電子密度の関数として明らかになった。また,負イオンとしては原子負イオンが支配的であることが確認された。レーザー光脱離法の実験から,高密度水素プラズマのアフターグローにおける負イオン密度の時間変化が明らかになった。アフターグローで水素原子バルマー系列の可視発光強度の時間変化を測定したところ,主量子数が3および4の励起状態からの発光はアフターグロー後期において長い減衰時定数を持ち,長時間発光が維持されることがわかった。レーザー光脱離法の測定結果などから得られた正負イオン密度の積の時間変化と発光強度の時間変化を比較したところ,アフターグロー後期においてよい一致が見られ,これにより,アフターグロー後期における緩やかな減衰を持つ可視発光が正・負イオンの相互中性化反応によるものであることが示された。したがって,通常は検出が困難な水素負イオンを可視発光強度の測定により簡便にモニター可能である。以上の実験結果は,レーザー誘起蛍光法による水素原子密度測定の結果を踏まえたレート方程式解析の結果と定性的に一致した。以上により,本研究の当初目的は達成された。本研究は、磁場閉じ込め核融合プラズマ装置で重要な役割を演じる水素負イオンに関して、従来には無かった全く新しい発想でプラズマ中の水素負イオンを測定する方法を開発し、併せてダイバータ領域での重要な原子過程である正・負水素イオンの相互中性化反応の速度係数を求めることにより、相互中性化過程の反応レートの評価法を確立する。プラズマ中の水素負イオンH^-を測定する原理は、H^-とH^+イオンが相互中性化反応を起こすと励起状態の水素原子H^*が生成され、そのH*からの可視域発光スペクトル強度を測定することにより、H^-密度及び相互中性化過程の反応レートを求めるものである。初年度となる、平成10年度においては、以下の成果が得られた。1)相互中性化反応による発光強度は、正イオン密度と負イオン密度の積に比例する。これまでの酸素・フロンを用いた実験により、ヘリコン波プラズマにおいて負イオン密度は電子密度の増加と共に増すことが分かっているので、プラズマ密度を増すことにより、発光強度の飛躍的な増大が期待できる。先ず、現有のヘリコン波プラズマ発生装置を用いて高密度水素プラズマの生成実験を行った。磁場、ガス圧、放電管径、アンテナ形状などをパラメーターとして調べた。放電管径が小さいときに高い密度が得られ、管径が2cm^φ程度で約1x10^<12>cm^<-3>のプラズマが生成された。2)光脱離法を用いて、生成された高密度プラズマの負イオン測定を行い、放電停止後のアフターグローにおいて密度が5x10^<10>cm^<-3>の水素負イオンの生成を確認した。3)生成された水素プラズマにおいて可視分光測定を行い、アフターグローにおいて正・負水素イオンの相互中性化反応による発光スペクトルを検出できた。本研究は、磁場閉じ込め核融合装置において、ダイバータ領域で重要な役割を演じる水素負イオンの新しい測定法を開発し、併せてイオン束の中性化によるダイバータ板への熱フラックスを軽減する方法の基礎データを提供する。

プラズマ中のH^-(D^-)を測定する原理は、H^-(D^-)とH^+(D^+)イオンが相互中性化反応を起こすと励起状態の水素原子H^*(D^*)が生成され、そのH^*(D^*)からの可視域発光を測定することにより、H^-(D^-)密度を評価するものである。本年度は、先ず既存のヘリコン波プラズマ発生装置を用いて高密度水素プラズマの生成に関する実験を行った。13.56MHzでのrfパワーと共にプラズマ密度が増加し、磁場配位の調製などによりガス圧力10-15mTorr、rfパワー2.4kWで1x10^<12>cm^<-3>の高密度プラズマを生成することができた。次に、飛行時間型質量分析器を用い、生成されたプラズマの正・負イオン種の測定を行った。Rfパワーが増すとD_3^+が減少してD_2^+及びD^+が増加し、プラズマ密度の増大と共にD^+の存在比が高くなることを確認できた。また、負イオンについては原子状イオンのみをアフターグローにおいて検出でき、レーザー光脱離法を用いて得られたアフターグローにおけるH^-イオン密度はプラズマ密度と共に増加することが分かった。相互中性化反応による可視域発光強度は正・負イオン密度の積に比例するため、プラズマ密度が高いほど実験が容易になり、反応速度係数を決定できる見通しが得られた。可視分光系を用いて相互中性化反応による発光の絶対強度測定を行い、負イオン測定及びイオン束の中性化の評価において重要な相互中性化反応速度係数を決定することが来年度の課題となる。本研究は、磁場閉じ込め核融合プラズマ装置の加熱用ビーム源及びダイバータ領域で重要な役割を演じる水素負イオンを測定するための新しい簡便な方法を開発し、併せてイオン束によるダイバータ板への熱フラックスを軽減させる正・負水素イオンの相互中性化反応に関する基礎データを提供する。プラズマ中の水素負イオンH^-を測定する原理は、負イオンH^-と正イオンH^+が相互中性化反応を起こすと励起状態の水素原子H^*が生成され、そのH^*からの可視域発光スペクトル強度を測定することにより、H^-密度及び相互中性化過程の反応レートを評価する。最終の本年度は、先ずマイクロ波干渉計を用いて水素プラズマの電子密度を測定し、レーザー光脱離法でH^-密度を求めた。両者の密度と準中性条件から正イオン密度を得て、これまでの質量分析結果と合わせてH^+密度を評価した。正イオン中のH^+の組成比は電子密度n_eと共に増し、n_e6x10^<11>cm^<-3>で約30%であった。なお、反応前後のエネルギー収支による考察から分子状正イオンH_2^+及びH_3^+とH^-との相互中性化による発光は無視できる。負イオンに関しては、原子状のH^-のみがアフターグローにおいて効率よく生成され、アフターグローの20μs近傍でピーク値を持ち、その密度は電子密度と共に増加した。以上のことから、高密度プラズマ程、相互中性化反応による発光が強くなることが分かる。可視分光法により、アフターグローで相互中性化反応によるH_α、H_β、H_γの発光が検出されたが、H_α発光が最も強く、水素負イオン計測に適していることが分かった。
G3、pT1膀胱癌における、FIZ活性と悪性度との関連に関する研究

表在性膀胱癌の治療としては経尿道的内視鏡切除が第一選択だが,浸潤性の膀胱癌に対しては内視鏡切除の後に膀胱全摘除や抗がん剤動脈内注入,放射線治療などの集学的治療が行なわれる。膀胱癌の治療法選択に最も難渋するのが,内視鏡治療の結果表在癌と浸潤癌の境界領域である異型度G3,局所深達度pT1と診断された症例である。膀胱温存は患者側の切なる願いであるが,保存的治療に固執することでかえって癌の進行をきたすことも稀ではない。われわれはMMPというプロテアーゼの活性をFIZ(film in situ zymography)という手法を用いて測定することで,G3pT1症例の中でも再発,転移のリスクが高く膀胱全摘除を推奨すべき症例と,膀胱温存治療が可能な症例の鑑別が可能となるのではないかと考えた。MMPs(matrix metalloproteinases)は亜鉛イオンを活性部位に持つプロテアーゼの一群であり,現在10数種類が知られている。その中でMMP-2,MMP-9は基底膜のIV型コラーゲン分解に関与するゼラチナーゼであり,血管新生の際の基底膜分解などを通じて癌の進展に関与していることが明らかになっている。我々はFIZ(film in Situ zymography)という手法を用いて,膀胱癌の切除標本におけるゼラチナーゼ活性の強さが,癌の進達度,異型度,転移の有無,生命予後などと有意な相関を持つことを示した。G3pT1症例においては,本研究期間中にFIZの明らかな有用性を示す成果は得られなかったが,今後継続して切除標本におけるゼラチナーゼ活性の測定が,G3pT1膀胱癌の治療法を選択する上でのマーカーとなりうるかどうか研究していく予定である。膀胱癌は80%の表在癌と20%の浸潤癌に大別されるがその治療法および予後は大きく異なる。また表在癌のうち10-20%は再発時浸潤癌へ移行するためどの時点で膀胱全摘除術を考慮するかが治療上重要な問題となる。MMPはZnイオンを活性部位にもつプロテアーゼであり、基底膜や様々な細胞外マトリックス(ECM)を分解する能力を持つ。コラーゲン,ゼラチンなどの細胞外基質(ECM)分解は癌細胞が浸潤,転移する際に必須のステップであり、MMP-2およびMMP-9はその過程に重要な役割を果たすと考えられている。従来MMPの検出にはザイモグラフィーなどの手法が用いられてきたが、近年film in situ zymography (FIZ)といわれる手法が開発され、in situでのゼラチナーゼ活性の局在、強さを評価することが可能となった。膀胱癌25例の切除標本につき評価したところ4段階に分類したFIZ活性の強さと、深達度、核異型度、微小血管浸潤、術後転移の有無との間で相関を認めるようであった。またFIZ活性と予後に関しても有意な相関が示された。膀胱癌の治療方針を決定する際に特に問題となるのがG3、pT1症例に対して膀胱全摘除術を施行するタイミングである。FIZは手技的に比較的簡便であり、従来の病理学的パラメーターに加え、治療の個別化を考慮するにあたり、有用となりうる可能性があり、今後G3,pT1症例に限定した検討を行っていく予定である。
「木登りロボット」を題材とした設計技術教育用システムの開発

ものづくり教育において、問題を見出しそれらを解決することができる問題解決型技術者を育成するためには、PBL(Problem Based Learning)による教育手法が効果的である。その際、実際にモノを製作することが望ましいが、製品をゼロから設計するには、解決しなければならない課題が数多く潜んでいるため、設計・製作に多くの時間を必要とする。本研究は短期間で設計概念を理解し、問題解決する方法を理解することを目的とする「ものづくり実習」を効果的に行うための教育プログラムの作成を行った。ものづくりの題材に「垂直に木を登る走行車」を取り上げ、先ずその課題を解決するためのモデルを自由な発想で考え、木を登るイメージを作り、その後、つの構想により設計製作された「木登りロボット」を提示する。このロボットを検証後、問題点を抽出し、その改良を行うためのマニュアルを作成した。(1)製作する木登りロボット製作課題:2030cmの樹木を直登する「樹木昇降ロボットの製作」昇降運転:無線による手動運転と自動運転、昇降速度1102.0s/m、電源:DC24V、制御部:制御装置(PLC)、昇降駆動部:エンコーダ付のDCモータによる昇降位置制御と傾斜センサーによる傾き補正制御、締付け駆動部:DCモータとチェーンによる駆動、圧力センサによる締付け圧制御(2)検証・改良に必要なマニュアル提示資料:提示ロボットのポンチ図、設計書、およびCAD図設計製図:3DCAD作図マニュアル、CAEを用いた構造解析マニュアル部品製作:CNC工作機械(NC旋盤、マシニングセンタ、レーザ加工機)の操作マニュアル検証測定:静摩擦係数の測定(すべり傾斜角度による係数抽出)、駆動力の測定(吊り上げ重量)、構造部のたわみ測定(フレームに取り付けたダイヤルゲージによる測定)ものづくり教育において、問題を見出しそれらを解決することができる問題解決型技術者を育成するためには、PBL(Problem Based Learning)による教育手法が効果的である。(1)製作する木登りロボット製作課題:2030cmの樹木を直登する「樹木昇降ロボットの製作」昇降運転:無線による手動運転と自動運転、昇降速度1102.0s/m、電源:DC24V、制御部:制御装置(PLC)、昇降駆動部:エンコーダ付のDCモータによる昇降位置制御と傾斜センサーによる傾き補正制御、締付け駆動部:DCモータとチェーンによる駆動、圧力センサによる締付け圧制御(2)検証・改良に必要なマニュアル提示資料:提示ロボットのポンチ図、設計書、およびCAD図設計製図:3DCAD作図マニュアル、CAEを用いた構造解析マニュアル部品製作:CNC工作機械(NC旋盤、マシニングセンタ、レーザ加工機)の操作マニュアル検証測定:静摩擦係数の測定(すべり傾斜角度による係数抽出)、駆動力の測定(吊り上げ重量)、構造部のたわみ測定(フレームに取り付けたダイヤルゲージによる測定)
民主化支援活動の総合的考察

本研究は、国際的な民主化支援活動がどのような政治過程を経て行われたのか、また、いかに各国の民主化に影響を与えているかを検証した。本研究では、国際的な民主化支援活動の全体像を把握すると共に、できるだけ多くの事例を詳細に調査し、被支援国政府とその市民および支援する国際的アクターはどのように行動し、相互間でやり取りを行ったのか、最終的に民主化にどのような影響がもたらされたのかを具体的に明らかにすることを試みた。初年度はまず、国家の民主化への支援活動について、各国政府や国際機構、NGOなどの国際的行為主体によるさまざまな民主化支援活動に関する資料を収集して、その全体像を明らかにすることを試みた。この作業は既に申請者がこれまでで明らかにしてきた成果を、新しい研究環境の中で、最新の情報を追加し補うことを目的としたものであった。まず、国内で民主化(支援)に関する情報と資料の収集を行った。また、目本国内の民主化支援に関するNPO作りをフォローした。さらに、2008年2月から3月にかけてはアメリカで調査を行った。まず、ニューヨークの国連本部を訪問し、国連民主主義基金(UNDEF)および国連日本代表部などで民主化支援に関する情報収集を行った。サンフランシスコでは、カルフォルニア大学バークレー校で民主化支援に関連する情報の収集を行った。これらの研究の成果については、2008年度の前半にいくつかの学会で報告を行う予定である。そのほかに、2007年度中には、民主化支援の提供者であり同時に対象でもある国家ぶ、グローバル化の中でいかに変容しているかについて考察した。その硬究成果として岩崎正洋・坪内淳編著『国家の現在』所収の「グローバル化と国家」を2007年12月に公表した。2年目であり最終年度である本年度は、まず、国家の民主化への支援活動について、各国政府や国際機構、NGOなどの国際的行為主体によるさまざまな民主化支援活動に関する資料を引き続き収集し分析した。そのために、2008年9月には、イギリスのサウサンプトン大学やドイツのフランクフルト大学で情報の収集及び意見交換を実施した。また、本年度も支援側の行為主体の一つである日本の民主化支援活動に注目し、特に本年度より活動がはじまった民主化支援のNPO法人の活動をフォローした。また、本年度は、民主化支援の事例の数を増やして検証作業を続けた。その上で、本年度では、それまでの事例の検証を踏まえて、まず民主化支援活動はどのような政治過程を経て実施されるのか、そこではどのような要因が働いたのかをまとめ一般化を試みた。また、どのような民主化支援活動が、どのような状況下にある国家に対して有効となりうるのか、また多様な行為主体がいる中でどのように実施すればよいか、知見をまとめるための作業を進めた。前年度からの作業と合わせた以上の研究の成果の一部として、まず2008年6月に日本国連学会で「国連の民主化支援体制とその課題-UNDEFの活動を中心に」という題で報告を行い、同月には日本平和学会で「国連にとっての民主化への課題」という題で報告を行った。同年10月には、日本平和学会の学会誌『平和研究』に「国連平和活動における民主化支援の考察-デモクラティック・ピースの構築へ向けて」という論文を掲載した。2009年3月には、大学の紀要に論文「国連の民主化支援体制とその課題-国連民主主義基金(UNDEF)の活動を中心に」を公表した。
始源的藍色細菌Gloeobacter violaceusの光合成系の解析 -藍色細菌の誕生・進化・多様性の基礎

16S rRNA塩基配列に基づく系統性の検討の結果、シアノバクテリアの中で最も早く分岐したと考えられる種、Gloeobacter violaceusについて、光合成系の特徴を明らかにした。(1)光化学系Iクロロフィルaからの蛍光が観測されないことは既に昨年明らかにしたが、その欠落の原因をタンパク質のリガンドとの相互作用にあるという仮説の下に、系I蛍光が観測されているSynechocystis sp. PCC 6803との間でアミノ酸配列を比較したが、違いはまったく検出されなかった。したがって解析には結晶構造を調べる必要があることが判明した。(2)光合成系の最も基本となる指標である光化学系の構成を、「鍵色素」の定量によって行った。「鍵色素」とは、反応中心と化学量論的に存在するフェオフィチンとクロロフィルa'である。25度で生育した細胞ではPS I/PS II比が約3で、他のシアノバクテリアとほぼ同じであったが、35度で生育した細胞ではこの比が6を越え、細胞膜中ではほぼPS Iで占められるという結果を得た。これはシアノバクテリアの常識を覆す結果で、今後、電子顕微鏡などによる直接観察でさらに確認を続けることとした。(3)G violaceusに特異的に存在するカロテノイド、オシラザンチンから系Iへのエネルギー移動効率を測定する予定であったが、蛍光に代わる系I活性の指標を捜すことが困難で、解析はできなかった。(4)この生物の全ゲノム配列が決定されたので、光合成に関連した遺伝子の探索を行った。全塩基数は4.3MBpとSynechocystis sp. PCC 6803に比較して約0.6MBpほど大きく、初期に分化した時に、多くの遺伝子を持ち、時間の経過と共に単純化していくという単細胞シアノバクテリアの戦略が理解された。16s rRNA分析の結果、シアノバクテリアの中で最も早く分岐したと考えられるGloeobacter violaceusについて、その光合成特性を調べた。まず、培養条件を最適化するために、従来使用されてきたBG-11培地をやめMDM培地に変えたところ、生育速度が約20%上昇した。これは窒素源よりもリン酸が生育には重要であることを示す。こうした条件下で生育した細胞の蛍光特性を調べた。従来の報告どおり、系I蛍光が観測されないが、その原因をピコ秒時間分解蛍光スペクトル法で解析した結果、色素間の早いエネルギー移動がその原因ではないことを明らかにした(投稿中)。系Iタンパク質のアミノ酸配列が他のシアノバクテリアと比較して大きく異なることが判明したので、色素とアミノ酸の相互作用が直接の原因と考えられた。次に、生理的な性質を解明するために、系I、系II反応中心の量比を求めた。P_<700>はクロロフィルを基準として他のシアノバクテリアとほぼ同じ量が含まれているが、系II反応中心が少なく、PS I/PS II比は3を超えることが明らかとなった。これはシアノバクテリアとしては例外的に大きな値である。また温度を変えて生育させ、反応中心の量比を求めたところ、その比は5を超え、いわば系Iのみを使って生育をしているかのように見える系となった。これは、必ずしも安定ではなかった酸素発生系に依存しないシアノバクテリアのエネルギー獲得形態を示し、始原的な性質を残していると考えられる極めて興味深い結果であった。
地球環境評価のための遠隔計測多次元画像の階層処理ソフトウエアの開発研究

本研究では,階層化処理の範囲を拡張することと,これまで開発してきたソフトウェアをパッケージ化することの二つを平行して進めた.前者では,前処理(大気補正,画像重ね合わせ)および分類法について,従来の手法を拡張する研究と新たな手法の開発を行った.具体的には,画像の重ね合わせ(画像を小三角形領域に分割し,各三角形領域内で線型変換を行って補間する手法)においては三角領域への高効率な分割アルゴリズムを開発し,また,分類法では,従来,最尤法では無視されていたカテゴリーの事前確率(出現頻度)を画像データの空間的階層構造を利用して推定する方法を開発して,分類精度の向上を図り,さらに,高次元画像データ(たとえば,時系列画像)からの特徴抽出アルゴリズムを開発し,処理速度を速めて,しかも分類精度を向上することができることを確かめた.後者では,ソフトウェアのパッケージに含めるアルゴリズムを具体的に選択して検討した.前処理として重要な画像間のレジストレーション法,高次元データからの目的指向型特徴抽出法,さらに,空間情報の階層性に着目したクラスタリングアルゴリズム(CLUST),時間情報の階層性に着目した分類アルゴリズム,分光情報の階層性に着目した分類アルゴリズム(BDT)などを選定して具体化を検討した.これらの処理を実現している既存のプログラムについて,その構造および入出力仕様の統一化を検討し,本研究で開発するパッケージのシステム構成,システム内部の画像フォーマット,プログラム間のインタフェース仕様,ユーザインタフェース仕様などを具体的に検討して決定した.なお,実現したパッケージには,上で検討したもののうち使い勝手のよいものを含め,使用実績と要求の動向を見て将来拡張することを考慮した.本研究では,階層化処理の範囲を拡張することと,これまで開発してきたソフトウェアをパッケージ化することの二つを平行して進めた.前者では,前処理(大気補正,画像重ね合わせ)および分類法について,従来の手法を拡張する研究と新たな手法の開発を行った.具体的には,画像の重ね合わせ(画像を小三角形領域に分割し,各三角形領域内で線型変換を行って補間する手法)においては三角領域への高効率な分割アルゴリズムを開発し,また,分類法では,従来,最尤法では無視されていたカテゴリーの事前確率(出現頻度)を画像データの空間的階層構造を利用して推定する方法を開発して,分類精度の向上を図り,さらに,高次元画像データ(たとえば,時系列画像)からの特徴抽出アルゴリズムを開発し,処理速度を速めて,しかも分類精度を向上することができることを確かめた.後者では,ソフトウェアのパッケージに含めるアルゴリズムを具体的に選択して検討した.前処理として重要な画像間のレジストレーション法,高次元データからの目的指向型特徴抽出法,さらに,空間情報の階層性に着目したクラスタリングアルゴリズム(CLUST),時間情報の階層性に着目した分類アルゴリズム,分光情報の階層性に着目した分類アルゴリズム(BDT)などを選定して具体化を検討した.これらの処理を実現している既存のプログラムについて,その構造および入出力仕様の統一化を検討し,本研究で開発するパッケージのシステム構成,システム内部の画像フォーマット,プログラム間のインタフェース仕様,ユーザインタフェース仕様などを具体的に検討して決定した.なお,実現したパッケージには,上で検討したもののうち使い勝手のよいものを含め,使用実績と要求の動向を見て将来拡張することを考慮した.階層化処理の範囲を拡張することと,これまで開発してきたソフトウエアをパッケージ化することの二つを平行して進めている.前者では,前処理(大気補正,画像重ね合わせ)および分類法について,従来の手法を拡張する研究と新たな手法の開発を行った.具体的には,1)衛星打ち上げ後のセンサの空間分解能推定に関するアルゴリズムの拡張と、分解能特性に対する大気の影響を補正する手法の精度比較、航空機搭載カメラの光学的補正方法の導出および機体姿勢による歪み除去のシステム化などを行なった.2)画像の重ね合わせにおいては,問題は,対応点対の生成法と,対応点での位置ずれ補間法の二つに大別されるが,今年度は補間の問題について研究した.得られた対応点対を使って画像を小三角形領域に分割し,各三角形領域内で線型変換を行って補間する手法において,三角形領域への高効率の分割アルゴリズムを開発した.また,3)分類法では,従来,最尤法では無視されていたカテゴリーの事前確率(出現頻度)を画像データの空間的階層構造を利用して推定する方法を開発して,分類精度の向上を図った.さらに,高次元画像データ(たとえば,時系列画像)からの特徴抽出アルゴリズムを開発し,処理速度を速めて,しかも分類精度を向上することができることを確かめた.後者では,パッケージ化の際の問題点,データを共通に扱うためのフォーマットなど議論しておくべき共通の問題を挙げた.今後,順次検討して,実際のプログラム作成に活かすことを考慮している.前年度に引き続き,階層化処理アルゴリズムを拡張・発展させるとともに,これまで開発してきたソフトウェアのパッケージ化を並行してすすめてきた.ソフトウェアのパッケージ化にあたって,システムに含めるアルゴリズムを具体的に選択した.