hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハイリスク未熟児のための行動モニタリング・ロボットの開発研究

Timeを中心に利用した。本年度は、行動モニタリング・ロボットの試験的利用と総合的評価として、(1)ナースの呼びかけに対する未熟児の反応測定、(2)行動モニタリングデータの臨床評価と最適条件確定のためのパラメータ検討、(3)行動モニタリング・ロボットの操作性評価とモニターデータの蓄積/表示機能に関するヒューマンインタフェース評価、(4)2年間の本研究の総括、などを行なった。この結果、未熟児は、集中治療が行なわれている状況下においても、ナースからの呼びかけに対して、体動反応と同時に、心拍・呼吸などの生理的反応、さらには表情などの情緒的反応をも示していることが明らかとなった。また、児の症状に応じた行動モニタリングデータの変化も認められ、臨床所見に対応した行動特性自動検出の可能性が確認された。行動モニタリング・ロボット操作性に関しては、実際の現場ナースがデータ収集と分析を行ない、ロボット操作のわかりやすさ、表示データの見やすさなどを評価した。この結果、ナースは操作手順の学習に集中しがちで、手順の簡略化が十分になされなければ、収集データを児のケアに有効活用するまでに時間がかかることが示唆された。以上のことをまとめて最後に総括した。
カマンベールチーズの抗変異原性に関する研究

本研究は、カマンベールチーズ熟成中の乳蛋白質の分解を追求するかたわら、チーズ分解物のTrp-P-1に対する抗変異原性、チーズ製造に用いた乳酸菌および白力ビの抗変異原性ついて検討を行なうと共に、in vivo(ラット)でのカマンベールチーズの抗変異原性について検討した。得られた成果は次のように要約される。まず初めに、カマンベールチーズ熟成中の窒素化合物の経日的変化の検索を行ない、熟成日数の経過に伴い水溶性窒素化合物および低分子ベプチドが増加することが確認された。次に、市販の各種ナチュラルチーズの抗変異原住について調べ、乳酸菌のみで熟成したチーズに比べ、セカンドスターターを用いて熟成したチーズに、より強い抗変異原性が認められた。また、熟成率が高いカマンベールチーズ、ブルーチーズおよびポンレヴェックチーズが強い抗変異原性を示し、熟成率が高いチーズほど抗変異原住が高いことが確認された。これらの結果に基づき、カマンベールチーズの抗変異原性の熟成にともなう変化について検討した。その結果、カマンベールチーズの抗変異原性は、熟成率が高まるにつれ強くなることが認められた。次に、in vivoでの影響をみるために、ラットを用い、Trp-P-1排泄におよぼすカマンベールチーズ投与の影響を調べた。その結果、Trp-P-1のみ投与群とチーズ10%投与群との間では尿中のTrp-P-1量に差は見られなかったが、チーズ30%投与群では有意にTrp-P-1量の減少が見られた(P<0.05)。糞に関しては、有意な差は見られなかったが、チーズ投与量の増加により、Trp-P-1の検出量か減少した本研究は、カマンベールチーズ熟成中の乳蛋白質の分解を追求するかたわら、チーズ分解物のTrp-P-1に対する抗変異原性、チーズ製造に用いた乳酸菌および白力ビの抗変異原性ついて検討を行なうと共に、in vivo(ラット)でのカマンベールチーズの抗変異原性について検討した。糞に関しては、有意な差は見られなかったが、チーズ投与量の増加により、Trp-P-1の検出量か減少した本研究は平成9年度および平成10年度の2年間で完結の予定で開始され、1年が過ぎたところであり、現在予定どおり実験は進行している。この1年間に得られた研究成果を以下に報告する。初年度では、カマンベールチーズおよびその他のナチュラルチーズの抗変異原性を、Salmonella typhimurium TA98由来のストレプトマイシン依存性株(SDS 10)を指標菌として検討した。その結果、いずれのチーズにおいてもTrp-P1,に対する強い抗変異原性が認められた。さらに、カマンベールチーズの製造に用いられている4種の乳酸菌(Leuconostoc mesenteroides subsp.cremoris,Lactococcus lactis biovardiacetylactis,Lc.lactis subsp.lactis,Lc.lactis subsp.cremorisおよびLc.latis subsp.cremoris)および白カビであるPenicillium candidumの抗変異原性を調べ、いずれも顕著な抗変異原性を有していることを認めている。本研究は、カマンベールチーズ熟成中の乳蛋白質の分解を追求するかたわら、チーズ分解物のTrp-P-1に対する抗変異原性、チーズ製造に用いた乳酸菌および白カビの抗変異原性ついて検討を行なうと共に、in vivo(ラット)でのカマンベールチーズの抗変異原性について検討した。まず初めに、カマンベールチーズ熟成中の窒素化合物の経日的変化の検索を行ない、熟成日数の経過に伴い水溶性窒素化合物および低分子ペプチドが増加することが確認された。次に、市販の各種ナチュラルチーズの抗変異原性について調べ、乳酸菌のみで熟成したチーズに比べ、セカンドスターターを用いて熟成したチーズに、より強い抗変異原性が認められた。また、熟成率が高いカマンベールチーズ、ブルーチーズおよびポンレヴェックチーズが強い抗変異原性を示し、熟成率が高いチーズほど抗変異原性が高いことが確認された。

次に、in vivoでの影響をみるために、ラットを用い、Trp-P-1排泄におよぼすカマンベールチーズ投与の影響を調べた。その結果、Trp-P-1のみ投与群とチーズ10%投与群との間では尿中のTrp-P-1量に差は見られなかったが、チーズ30%投与群では有意にTrp-P-1量の減少が見られた(P<0.05)。糞に関しては、有意な差は見られなかったが、チーズ投与量の増加により、Trp-P-1の検出量が減少した
日本列島の形成過程における両生類の移動経路の解明

今から約2500万年前、ユーラシア大陸の東端部が離れ日本列島の形成が始まった。両生類、爬虫類、哺乳類の陸上歩行動物は様々な地形の影響を受けながら日本列島を移動したと考えられる。日本列島の形成過程における陸上歩行動物の移動経路を解明することができれば、移動時の地形や環境を推測する上で貴重な情報が得られることになる。ところが現在までに、陸上歩行動物の移動経路に関する研究報告はない。本研究は、小型歩行動物のツチガエル(両生類)を用いミトコンドリア12S及び16S rRNA遺伝子の塩基配列を基に分子系統樹を作成して日本列島の形成過程におけるツチガエルの移動経路を解明することを目的としている。これまでに我々は、日本国内100箇所でツチガエルを採集し、ミトコンドリア12S rRNA遺伝子の塩基配列を基に分子系統樹を作成した。その結果、遺伝的背景が異なる5集団が存在することが分かった(Oike et al,.2017)。面白いことに、分子系統樹によってどの箇所のツチガエルが系統的に古く、また新しいのかを知ることができる。そこでこの方法を用いて日本列島形成過程におけるツチガエルの国内移動経路を解明するため、日本各地でツチガエルの採集を行い、捕獲したカエルのミトコンドリア12S rRNA遺伝子の塩基配列を基に分子系統樹を作成したところ、大まかな移動経路が明らかになった。しかし、より詳細な経路を知るには採集地点が不足していることが分かったので、採集地点数を増やして系統樹を作成することにした。日本列島の形成過程における小型陸上歩行動物の移動経路を解明するため、全国100箇所でツチガエルを採集し、ミトコンドリア12S遺伝子の塩基配列を基に分子系統樹を作成した。しかし100地点では移動経路を解明するには不十分であった。そこで更に100箇所程から採集することにした。2018年度は青森県から鹿児島県に至る各地で採集を行い、約50箇所でツチガエルを採集してミトコンドリア12S遺伝子の塩基配列を基に分子系統樹を作成した。日本列島の形成過程における両生類(ツチガエル)の移動経路を解明するには、できるだけ多くの箇所でツチガエルを採集し、ミトコンドリア12S遺伝子の塩基配列を決定して分子系統樹を作成する必要がある。そこで、19年度と20年度は30-50箇所でツチガエルを採集してミトコンドリア12S rRNA遺伝子の塩基配列を決定し、分子系統樹を作成する予定である。
海外進出企業の労使紛争における日本の産別労働組織の役割

1.労使紛争のいちばんの原因は、新任経営者が前例を尊重しないことである。(1)労使紛争が発生した事例を見ると、日本本社から新しい経営者が赴任してきた直後が多い。新任者は、日本本社から進出企業を見ていたときの感覚のままで、現地採用の人々と接しようとする。日本本社の経営方式の進出企業にそのまま適用しようと、現地の人々に対して高圧的な態度で臨むことになる。そのために、現地従業員との間に紛争が発生する。(2)これは、新任者が現地の状況を十分把握していないことが原因している。「当該企業の業績をあげるように」という本社からの指示を性急に実現しようとするために、その企業固有の状況を無視してしまうことになる。その結果、進出企業の労働組合と前任者との間で取り交わされた協定を破棄したり、無視したりする。(3)企業経営は、従業員との信頼関係の上にこそ成り立つ。海外進出企業の場合も同様である。目先の業績にとらわれるあまり、前任者が築いてきた信頼関係を損なうようなことがあってはならない。2.日本本社の労働組合の役割は、海外出向者の人選に発言することである。(1)現地の状況を理解せず、ただむやみに業績を伸ばそうとするような管理者を進出企業に出向させることは、その企業にとってだけでなく、労働組合にとっても損失となる。そのような観点から、海外で現地の従業員に信頼されるような立派な人を送るように経営側に働きかけるようとしている。1.欧米の経験に関する文献研究企業の海外進出が盛んで,労働組合の影響力の強いアメリカとイギリスについて,文献研究をおこなった。その結果,以下の点が明らかになった。(1)この分野の文献があまりないこと。ーアメリカは1960年代,イギリスは1950年代までさかのぼって文献検索をおこなったが,まとまった研究成果がほとんどみあたらなかった。その意味では,この分野の研究は,新しい領域を開拓するものだといえる。(2)産別組織の役割は重要である。ー少ない文献のうち,とくにアメリカの研究が参考になった。そこでは,産別組織の重要性が強調されていた。2.わが国の産業別組合に対するききとり調査海外進出のすすんでいる電機労連と自動車総連を中心に,その他の産業別組合も調査した。(1)労使紛争の解決に手をつけはじめた電機労連:電機産業の海外進出は比較的早かったので,すでにいくつかの労使紛争が発生している。最初は、個別企業の組合が対処していたが,最近では,産業別組合が調停役をつとめるようになっている。労使紛争の最大の原因は,親企業から出向してくる経営者にあることが明らかになった。すなわち,前任者が組合と取り決めたことを破棄してしまい,労使間に不信感が生まれることである。ただ,日本の産別組織は,この問題に有効に対処する手だてをまだ見い出していない。(2)自動車産業など海外進出の歴史の浅いところでは,まだ大きな問題はおこっていない。日本本社の経営方式を進出企業にそのまま適用しようと、現地の人々に対して高圧的な態度で臨むことになる。「当該企業の業績をあげるように」という本社からに指示を性急に実現しようとするために、その企業固有の状況を無視してしまうことになる。

(3)企業経営は、従業員との信頼関係の上にこそ成り立つ。海外進出企業の場合も同様である。目先の業績にとらわれるあまり、前任者が築いてきた信頼関係を損なうようなことがあってはならない。2.日本本社の労働組合の役割は、海外出向者の人選に発言することである。(1)現地の状況を理解せず、ただむやみに業績を伸ばそうとするような管理者を進出企業に出向させることは、その企業にとってだけでなく、労働組合にとっても損失となる。そのような観点から、海外で現地の従業員に信頼されるような立派な人を送るように経営側に働きかけようとしている。
神経性食欲不振症モデルとしての心理ストレス暴露ラットの神経内分泌学的検討

communication box systemで、wistar系ラットに1.5mA/secの強度で、randamに2times/minの電撃ショックによる1時間の一日2回、7日間という心理ストレスを与えると、総エサ摂取量と体重増加量はそれぞれコントロール群に比べて有意に抑制され、血糖の低下、血中ACTH、コルチゾールの上昇、home cageでの自発運動の亢進とnovel environmentでの探索行動の抑制(不安状態)を認め、神経性食欲不振症の病態に類似していた。この条件で得られた心理ストレス暴露ラットでは、Corticotropin-releasing factor(CRF)は、視床下部のみで有意に増加しており、in situ hybridizationでは室傍核のparvocellular neuronsのCRFmRNAが増加していた。プローブを室傍核に刺入して行ったマイクロダイアリシスでは、個体差が大きく、その程度も5分間の電撃ショック群の反応より低かった。7日間の心理ストレス暴露後、noradrenalineの基礎値の上昇はなく、5分間の心理ストレスはnoradrenalineの上昇を引き起こし、desensitizationは認められなかった。しかし、固体差が大きく、その程度も電撃ショック群の反応より低かった。以上の結果より、本研究で使用した条件の慢性の心理ストレスは、性腺機能低下を除いて神経性食欲不振症に類似した病態を引き起こした。また、視床下部では、電撃ショックなどの直接身体に与えるストレスと同様にCRFやnoradrenalinの分泌亢進を伴った。communication boxを用いると、ラットに、電撃ショックという直接的な身体刺激は与えないが、透明なアクリル板で仕切られた隣室で電撃ショックを受けているラットの泣き声、跳躍、排泄による視聴嗅覚刺激という心理ストレスにさらすことができる。communication box systemで、wistar系雄ラットに1.5mA/secの強度で、randamに2times/minの電撃ショックによる1時間の心理ストレスを1日2回、7日間与えたところ、総エサ摂取量と体重増加量はそれぞれコントロール群の86%と58%に有意に抑制された。この摂食行動と体重増加が抑制されたラットの血糖、末梢血ホルモン、生殖機能、自発行動を検討した。7日目の血糖は有意に低下し、血中ACTH、β-エンドルフィン、コルチゾール、血中カテコールアミンは上昇していた。しかし、これらのホルモンの変化は個体差が大きかった。血中FSH,LHは低下傾向があるもののコントロール群と有意差は認めなかった。雌ラットの膣スメアの検討では、心理ストレスを与えた前後で性周期に変化を認めなかった。心理ストレス投与後、各ホームケージに戻すと、自発運動は亢進していたが、新しい環境に置くと総走行距離や自発運動は抑制された。得られた結果を神経性食欲不振症の病態と比較すると、血糖の低下、血中ACTH、β-エンドルフィン、コルチゾールの上昇、自発運動の亢進は類似していた。著者の検討では、摂取量を制限したラットでは血中ACTH、β-エンドルフィンは低下するので、以上の結果は単純な飢餓によるものではないと考えられる。神経性食欲不振症の主たる症状である性腺機能低下は、この条件の心理ストレスでは認められなかった。平成6年度の検討で、communication box systemで、wistar系雄ラットに1.5mA/secの強度で、randamに2times/minの電撃ショックによる1時間の一日2回、7日間という心理ストレスを与えると、総エサ摂取量と体重増加量はそれぞれコントロール群に比べて有意に抑制され、血糖の低下、血中ACTH、コルチゾールの上昇、行動の変化などは、神経性食欲不振症の病態に類似していた。この条件で得られた心理ストレス暴露ラットの脳内各部位の神経ペプチドの変化を検討した。7日目の脳各部位のCorticotropin-releasing factor(CRF)は、視床下部のみで有意に増加しており、in situ hybridizationでは室傍核のparvocellular neuronsのCRFmRNAが増加していた。

プローブを室傍核に刺入して行ったマイクロダイアリシスでは、noradrenalineの基礎値は1.3±0.4pg/20min(mean±SEM)で、5分の心理ストレスはnoradrenalineの128±19%上昇を引き起こしたが、個体差が大きく、その程度も5分の電撃ショック群の反応より低かった。7日間の心理ストレス暴露後、プローブを挿入し、120分後よりnoradrenalineの測定を開始した。noradrenalineの基礎値の上昇はなく、5分の心理ストレスはnoradrenalineの上昇を引き起こし、desensitizationは認められなかった。以上の結果より、本研究で使用した条件の慢性の心理ストレスは、性腺機能低下を除いて神経性食欲不振症に類似した病態を引き起こした。また、視床下部では、電撃ショックなどの直接、身体に与えるストレスと同様にCRFやnoradrenalinの分泌亢進を伴った。
流通システムの経済分析:卸・小売システムの日米比較とチャネル間での数量・価格競争

「チャネルの間での数量-価格競争」については、7編の論文を作成した。主要な結論は、以下の通りである。生産者間では価格競争が行われているが、小売業者の間では数量競争が行われている状況では、仮に生産者が小売業者からフランチャイズ料を徴収可能ならば、需要の増加は出荷価格の下落を導くし、出荷価格は戦略的に代替的となる。また、たとえ生産者数が少なくても、小売業者数が多ければ、市場は競争的である(この点については、実証的にも検討した)。さらに、生産者による小売業者の分離は、フランチャイズ料が徴収されず、かつ小売業者数が少ない場合を除き、チャネル間の競争を激しくする。次に、需要不確実性下での複占チャネルの戦略的分離について検討した。主要な結論は、フランチャイズ料を徴収可能ならば、両生産者が小売業者を分離するのが唯一の均衡になるというものである。また、フランチャイズ料を徴収できない状況で財がある程度同質的な場合には、両生産者が統合している状況と両生産者が分離している状況の2つが均衡となる。このことと関連して、1990年代中盤以降の家電業界における建値制からオープン価格制への移行や再販制の規制の在り方について検討した。さらに、テリトリー制の導入が無駄な輸送を排除することによって、パレートの意味での改善となることを示した。最後に、販売会社の分社化が生産者の費用削減投資への誘因を強化することを示した。「卸・小売システム」については、4編の論文を作成した。卸については、「流通の各段階で発生する情報の伝達が制約を受けるため、情報を獲得した主体が情報を利益に転換するために流通に介入する結果、流通経路が長くなる」という仮説を、1970年代以後30年間のパネルデータを用いて実証的に検討した。また小売については、米国の1992-2002年のパネルデータを用いて小売店舗密度の規定因を実証的に検討するとともに、中国についても検討した。9月15日から9月27日まで米国に出張し、米国の流通に関する資料を収集した。1980年代のcensus of commerceはCD化されておらず、Excelへの入力に多くの時間を費やした。また、ノースカロライナ州立大学のDavid Flath教授およびコロンビア大学の日本経済研究センターのスタッフと日米流通システムの相違について意見交換をすると同時に、Flath教授との共同論文「Parallel Imports and the Japan Fair Trade Commision」を改訂した。この論文はハーバード大学のライシャワー・センターのセミナーで報告された。さらに、Steve Margolis教授をはじめとする米国の研究者と「チャネル間競争の経済分析」についての意見交換を行なった。帰国後、収集したデータを用いて統計分析を行ない、「米国の小売店舗密度の規定因に関するパネル分析」を改訂した。また、「チャネル間競争と市場の競争性」と題する論文を作成し、11月に広島修道大学で開催される応用経済学会にて報告する。本研究の第1の課題である「チャネルの間での数量-価格競争」については、7編の論文を作成した。生産者間では価格競争が行われているが、小売業者の間では数量競争が行われている状況では、仮に生産者が小売業者からフランチャイズ料を徴収可能ならば、需要の増加は出荷価格の下落を導くし、出荷価格は戦略的に代替的となる(このことは、生産者数や小売業者数には依存しない)。また,たとえ生産者数が少なくても、小売業者数が多ければ,小売価格は限界生産費用に近似するという意味で市場は競争的である(この点については、実証的にも検討した)。

さらに、生産者による小売業者の分離は,フランチャイズ料を徴収可能ならばチャネル間の競争を激しくするし,フランチャイズ料を徴収不可能な場合にはチャネル間競争を緩和する。次に、需要不確実性下で複合チャネルの戦略的分離について検討した。主要な結論は、仮にフランチャイズ料を徴収可能ならば両生産者がフランチャイズ料を徴収して小売業者を分離するが唯一の均衡になるというものである。また、フランチャイズ料を徴収できない状況で財がある程度同質的な場合には、両生産者が統合している状況と両生産者が分離してる状況の2つが均衡となる。この点と関連して、1990年代中盤以降の家電業界における建値製からオープン価格製への移行や再販制規制について検討した。さらにテリトリー制の導入が無駄な輸送を排除することによって、パレートの意味での改善となることを示した最後に販売会社の分社化が生産者の費用削減投資への誘因を強化することを示した。第2の課題である「卸・小売システム」については第2編の論文を作成した。卸については「流通の各段階で発生する情報伝達が制約を受けるため、情報を獲得した主体が情報を利益に転換するために流通に介入する結果、流通経路が長くなる」という仮説を1970年代以降30年間のパネルデータを用いて実証的に検討した。また、小売りについては、米国の1982-2002年のパネルデータを用いて、小売店舗密度の規定因を実証的に検討した。
シングルリード量子ドットを用いた半導体微細構造中のスピン現象の研究

半導体量子ドット等を利用した新しい局所プローブを用いて、半導体微細構造中の局所電子、スピン状態、およびその物理現象を調べた。具体的には、量子ポイントコンタクトを用いた量子ホールエッジ状態におけるエネルギー緩和測定について解析を行い、エネルギー緩和の測定メカニズムを調べた。また局所電子、スピン状態の静的な特性だけでなく、そのダイナミクスまで含めて測定できる高速局所電子状態プローブを、半導体量子ドットを用いた局所プローブと高周波測定技術を組み合わせて実現した。そしてこの新プローブを量子ドット内局所電子状態の測定に適用し、その動作、特性を調べた。本研究では量子ドット等を用いた新しい局所プローブを用いて半導体微細材料中の局所電子状態およびその物理現象を調べた。本年度は特に量子ホールエッジ状態における局所電子状態およびエネルギー緩和の測定、および量子ドットプローブの高速化を行った。量子ホールエッジ状態は、長い緩和長や良く定まった方向性を持ち、固体電子素子や、量子情報処理への応用が提案されている。この応用に向けては、量子ホールエッジ状態の局所的な電子状態、また内部のエネルギー緩和を理解することが重要となる。我々はこの局所電子状態、エネルギー緩和を量子ポイントコンタクトを使って測定できることを示し、またこの測定手法を量子ホール領域におけるホットスポットに適用した。特に本年度は実験結果の解析を重点的に行い、量子ポイントコンタクトを用いてエネルギー緩和を測定できるメカニズムとして、電子温度勾配により生じる電位が寄与する過程が考えられることを示した。また半導体微細材料を用いた情報処理デバイスの高速化、高効率化のためには、局所電子状態の静的な特性だけでなく、そのダイナミクスの理解が重要となる。近年、QPC等を用いた電荷検出器を高周波共振回路に組み込み、高周波の反射測定を行うことにより、量子ドット中の単一電荷を高速(μsオーダー)で読み出すことが可能となっている。この読み出し時間は、電子スピンの緩和時間よりも短くなっており、アンサンブルでない単一の電子について量子状態が緩和する前に測定を完了するというこれまでの電気測定では不可能であった測定が可能である。実際にこの技術は量子情報処理に向けた多重量子ドット系の測定に用いられるようになっており、また量子ドットプローブの高速化を行う上で重要となる。本年度はこの高速読み出しに必要な高周波変調、測定系を構築し、量子ドットプローブの高速化を行い測定時間の評価を行った。本研究では半導体量子ドット等を利用した新しい局所プローブを用いて半導体微細材料中の局所電子、スピン状態およびその物理現象を調べた。本年度は特に量子ドットプローブの高速化を進め、高速動作の評価、検出動作の頑健性の確認、量子ドット内状態の高速精密測定等を行った。半導体微細材料を用いたデバイスの高速化、高効率化のためには、局所電子、スピン状態の静的な性質だけでなく、その動的な性質を含めて物理現象を理解することが重要である。このためのプローブとして、半導体量子ドット等を用いた局所プローブと高周波を用いた高速電気測定技術を組み合わせて、高速局所電子状態プローブを実現し、発展させた。このプローブの動作時間の評価を行い、プローブ量子ドット内の電子数を5マイクロ秒で99%以上のフィデリティで測定できることを確認した。またこの高速測定を用いてプローブ量子ドットへの電子のトンネルを実時間で測定し、数十マイクロ秒の高速イベントを実時間で観測できることを実証した。またこのプローブを用いて別の半導体量子ドット内の局所電子状態の測定を行った。局所電子、スピン状態測定の動作原理は、局所電子状態変化によるプローブ量子ドットへの電子のトンネルレートの変化であるが、これをトンネル現象の実時間測定により確認した。そしてターゲット量子ドット内の局所電子状態を精密に評価し、各種励起状態を観測した。さらにプローブ動作のバイアス電圧依存性、温度依存性を調べ、検出動作への影響が小さいことを示し、動作の頑健性を実証した。これらの結果は新しい局所プローブの確立、またこれを用いた局所電子状態観測を実証しており、今後の半導体微細材料での物理、またこれを用いたデバイスの発展に寄与できる。数物系科学作製した半導体微細構造試料の特性不良により、局所スピン偏極測定の実験に一部遅れが出ているため。当初の計画に則って平成25年度の研究内容をさらに深めつつ、シングルリード量子ドットを用いた半導体微細構造中のスピン現象の研究を進める。また半導体微細構造試料の特性向上のため、試料構造およびプロセスの変更による対応を行う。
園芸作物の品質に及ぼすストレス処理の影響と新たな貯蔵技術の確立

本研究はストレス処理(高温,エタノール,UV-B,過酸化水素)による園芸作物の貯蔵中における品質保持効果について,生理・生化学・分子生物学的側面から追究し,各作物に最適なストレス処理についての検討を行った.得られた結果から,ストレス処理による活性酸素生成と消去システム活性化,エチレン生成制御および内容成分保持が貯蔵中の品質保持効果につながっていることを解明するとともに,ストレス処理が新たな貯蔵技術の発展に寄与する可能性を持つものと推察した.本研究はストレス処理(高温,エタノール,UV-B,過酸化水素)による園芸作物の貯蔵中における品質保持効果について,生理・生化学・分子生物学的側面から追究し,各作物に最適なストレス処理についての検討を行った.得られた結果から,ストレス処理による活性酸素生成と消去システム活性化,エチレン生成制御および内容成分保持が貯蔵中の品質保持効果につながっていることを解明するとともに,ストレス処理が新たな貯蔵技術の発展に寄与する可能性を持つものと推察した.本研究の目的は,(1)各種ストレス処理による園芸作物の生理反応について,生理・生化学・分子生物学的側面から追究し,(2)得られた結果に基づき望ましい収穫後処理方法を確立することである。今年度は,(1)高温処理(青ユズ,長門ユズキチおよびブドウ),(2)エタノール処理(ブロッコリーおよびコギク),(3)UV-B処理(ライムおよびブロッコリー),(4)過酸化水素処理(ピーマン)について実施した。1.高温処理:1)青ユズ,長門ユズキチなどの緑色香酸カンキツに高温(温湯)処理を行ない25°C下で貯蔵し,脱緑抑制効果を中心に検討した。青ユズでは,40°C5分と10分処理で約10日,長門ユズキチでは45°C5分処理で約6日長く脱緑抑制が可能になった。高温処理による効果は,脂質過酸化の抑制による生体膜変化の遅延によっているものと思われた。2)高温がブドウのアントシアニン生成に及ぼす影響について検討した。高温下で生育するエビヅル,リュウキュウブドウでは高温処理下でもアントシアニンの組成変化はみられなかったが,キャンベルアーリーでは組成変化がみられた。これらのアントシアニン生成について生合成遺伝子の発現解析からも相違を調べた。2.エタノール処理:1)エタノール蒸気処理によるブロッコリーの老化抑制に及ぼす貯蔵温度の影響について調べ,貯蔵温度が高いほど品質保持期間の延長に対するエタノールの有効性が高いことを認めた。2)コギク切花の鮮度保持に及ぼすエタノール処理の影響について調べ,エチレンによる葉の黄化促進の抑制効果はみられなかったが,葉の老化抑制効果の可能性は示唆された。3.UV-B処理:1)UV-B処理によるライムの品質保持効果と活性酸素生成・消去に関連する酵素,抗酸化成分に及ぼす影響について調べたところ,処理により貯蔵中の品質保持効果がみられ,その効果は過酸化水素などの活性酸素の生成が抗酸化システムを活性化させることによるものと推察した。2)ブロッコリーの貯蔵中におけるクロロフィル分解酵素の遺伝子発現におけるUV-B処理の影響について調べた。クロロフィラーゼ遺伝子はUV-B処理により発現増大がみられ,フェオフィチナーゼ遺伝子およびフェオホルビドaオキシゲナーゼ遺伝子の発現増大は処理により抑制が認められた。同時にマイクロアレイ解析も行い,クロロフィル分解酵素関連遺伝子の網羅的解析を行った。4.過酸化水素処理:ピーマンに過酸化水素処理を行うと,アスコルビン酸含量の増大,モノデヒドロアスコルビン酸還元酵素およびグルタチオン還元酵素活性の増大が認められた。これらの結果から,処理によるアスコルビン酸-グルタチオンサイクルへの影響が示唆された。本研究の目的は,(1)各種ストレス処理による園芸作物の生理反応について,生理・生化学・分子生物学的側面から追究し,(2)得られた結果に基づき望ましい収穫後処理方法を確立することである。今年度は,(1)高温処理(ブドウ),(2)エタノール処理(トマト),(3)UV-B処理(バナナ,ブロッコリー),(4)過酸化水素処理(ピーマン)について実施した。1.高温処理:1)野生ブドウと栽培ブドウについて,アントシアニン生合成系遺伝子群と転写因子の発現をリアルタイムPCRで解析した。その結果,遺伝子の発現量の差はあったが,すべての生合成系遺伝子は発現しており大きな違いは見られなかった。栽培品種であるキャンベルアーリーのアントシアニン組成の変化は,最終段階の糖付加酵素,もしくは,メチル化酵素によるものであると考えられた。2.エタノール処理: 1)ブレーカーステージのトマト(マイクロトム)にエタノールパッドによるエタノールの連続処理を行い,追熟抑制効果とその際のエチレン生成を調べ,エチレン生合成酵素の遺伝子発現プロファイルを作成した。3.UV-B処理:1)バナナ(緑熟-エチレン無処理,成熟-エチレン処理)のUV-B処理による低温貯蔵(4°C)中の障害抑制について調べた。成熟果ではほとんど処理効果が見られなかったが,緑熟果ではUV-B短時間処理(1分間果実両面処理,照射量0.45kJ/m2)で低温障害抑制効果が認められた。果皮の総過酸化物,アスコルビン酸およびドーパミン含量の変化から,活性酸素種の生成が抗酸化システムを活性化し,低温障害の抑制につながるものと推察された。2)ブロッコリーのUV-B処理による遺伝子発現を網羅的に解析し,クロロフィル分解を含め老化に関連する遺伝子を調べた。4.過酸化水素処理: 1)ピーマンを1%過酸化水素溶液に通した79%窒素と21%酸素の混合ガスをそれぞれ通気させて,20°C下で3日間処理を行った。

過酸化水素含量はコントロール(0%)と1%処理との間に差はなく,経時的に減少した。アスコルビン含量は,コントロールに比べ1%で増加した。アスコルビン酸ペルオキシダーゼおよびモノデヒドロアスコルビン酸還元酵素の活性は,1%処理で増加が見られた。しかし,カタラーゼ,酸化型アスコルビン酸還元酵素およびグルタチオン還元酵素の活性は差がなかった。以上の結果から,過酸化水素処理によりアスコルビン酸-グルタチオンサイクルが活性化されることがわかった。さらに,本年度はこれまで得られた結果を中心とし,海外(タイ)からも研究者を招き,公開シンポジウム「園芸作物の物理的・化学的処理による品質改善および貯蔵中の品質保持効果」を神戸大学にて開催した(2012年3月17日,出席者54名)。本研究の目的は,各種ストレス処理による園芸作物の生理反応について追究し,得られた結果に基づき望ましい収穫後処理方法を確立することである.今年度は,以下について実施した.1.高温処理:1)ピーマン,コマツナを用い高温処理効果について調べたところ,ピーマンでは45°C1.5時間およびコマツナでは50°C5分の温風処理が貯蔵中のクロロフィル分解抑制に最適であり,この分解にはクロロフィラーゼ,フェオフィチナーゼはあまり関与していないものと推察された.2)昨年度の結果より高温処理(30°C)により特異的に増加した野生ブドウ果実のアントシアニン組成を詳細に調査した.試料は,HPLCにより分離した3つのピーク(高温処理特異的に増加した成分)について,分取後LC/MSにて定性分析を行った.その結果,デルフィニジンの3-モノガラクトシドと3-モノグルコシドは確認できたが,その他は分離・同定できなかった.2.エタノール処理:1)本年度は,マイクロトム(成熟段階)にエタノールパッドによるエタノールの連続処理をおこなったところ,追熟が抑制され,その際のエチレンの生成量が増加することが明らかとなった.さらにエチレン生合成酵素及び追熟関連転写因子の遺伝子発現プロファイルを作成し,エタノールによる追熟制御機構を調べたところ,エチレン感受性がその要因であることが示唆された.3.過酸化水素処理:1)ピーマンを過酸化水素(15%)3分間減圧浸漬処理した後,有孔ポリエチレン袋詰とし,暗所20°C下で貯蔵した.ピーマンの一時的な過酸化水素の浸漬処理は,連続気浴処理と同様にアスコルビン酸-グルタチオンサイクルの抗酸化機構を活性化させ,果実中のアスコルビン酸含量が増加し,機能性を高めることがわかった.また,浸漬処理濃度は気浴処理よりも高い2%濃度で酵素活性の促進により効果があった.実験内容に関しては当初の計画を含め順調に進めることができている。また,当初の計画通り,23年度には海外からのスピーカーを交えた公開シンポジウムを神戸大学にて開催し,これまで得られた結果について討議することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。
固相と液相のナノサイズ複合化による赤外線応答性フォトクロミック材料の開発

フォトクロミック反応を示すスピロベンゾピランおよびジアリルエテンの溶液を、多孔質のセラミックまたはポリマーの直径50200nmの微細孔に封入して、ミクロには流動性の液体として機能し、マクロには取り扱いやすい固体となる可変色複合材料を作製した。さらに、イッテルビウム、エルビウムなどの希土類元素を含有するアップコンバージョン微粒子との複合化によって、波長940nmの赤外線で変色するポリマー材料を作製した。代表的なフォトクロミック色素のひとつであるスピロベンゾピランを用いて、固体一液体複合材料を作製した。色素溶液を保持する多孔質マトリクスの材料として、陽極酸化アルミナ、極性および非極性のポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリカーボネイトを用いた。これらの素材には50200nmの微細孔があいており、この中にスピロベンゾピランのトルエン溶液を封入した。トルエン溶液は通常は無色透明であるが、紫外線(365nmの水銀ランプ)を照射するとフォトクロミック反応によって可視域に吸収ピークが現れ着色する。本研究の実験では、この溶液の色がマトリクスによって変わることが明らかになった。例えば、アルミナに封入した色素溶液は520nmに吸収ピークが現れて赤色を呈し、ポリカーボネイトの場合は580nmの吸収で紫色を呈するなど、孔に封入する前の溶液が600nmの吸収で青色を呈するのとは明らかに違った特性が見られた。また、通常の溶液は紫外線の照射を止めると5秒程度で着色状態から透明状態に戻る(熱的緩和)のに対し、アルミナの微細孔中では1時間以上も着色状態が保たれるという現象も見られた。実験の結果を分析すると、マトリクスの極性が強くなるほど吸収波長が短波長側に移動し、応答速度も遅くなる傾向が顕著に見られた。ポリカーボネイトでは50、100、200nmと孔の大きさが異なる試料で実験を行ったが、応答速度がやや遅くなる程度で、吸収波長には違いは見られなかった。このことから、微細孔中のフォトクロミック反応では、自由空間が狭くなることよりもマトリクスとの接触面積が増大することの方が大きく影響することが分かった。通常は紫外線または可視光でしか起こらないフォトクロミック反応を赤外線で引き起こすことを目的に研究を行った。フォトクロミック材料としてはスピロベンゾピランのアルコール溶液を使用した。この色素溶液は透明であるが、紫外線を照射すると波長550nm付近を中心とする幅広い吸収帯が現れ、赤色に着色する。そして、550nm付近の緑色光を照射すると、元の無色状態に戻る。このようにフォトクロミック反応は光子エネルギーの大きい光を必要とするため、赤外線を可視光に変換する必要がある。本研究では、イッテルビウムとエルビウムを共添加したアップコンバージョン微粒子を用いて、赤外線から可視光への変換を行った。この微粒子は、波長900nm付近の赤外線光子を2個吸収して550nm付近の緑色光を発光する。発光波長がスピロベンゾピランの吸収ピークと一致しているので、効率よくフォトクロミズムを誘起できると予想した。液体状態では取り扱いが難しくデバイス化に適さないので、フォトクロミック溶液とアップコンバージョン微粒子を混合した複合ポリマーを作製した。マトリクスとなるポリマーには、常温で容易に固化し、透明性の高い光硬化性アクリル使用した。アクリルの原液中にフォトクロミック溶液を混合し、アップコンバージョン微粒子を均一に分散させた後、青色ランプ光を照射することにより、複合ポリマーを作製した。この試料に、まず水銀ランプの紫外線(波長365nm)を照射すると、試料全体が赤色に着色した。そして、波長940nmの半導体レーザ光を照射すると、レーザビームが当たった所だけ脱色するのが見られた。この結果は、光通信などで使われる赤外線で可視光の透過を制御できることを示している。
進化工学的・タンパク質工学的手法による酵素の低温適応化

本研究では、酵素の人為的「低温適応化」を目的とし、主としてプロテーゼ(サチライシン)をモデルに進化工学的手法により、低温下で天然型の活性に優る進化型酵素を多数取得してきた。平成10年度は、そのうちのm-63変異体の変異点G131Dに着目し、同部位におけるランダムアミノ酸置換を行い、低温適応化のメカニズムを詳しくタンパク質工学的に解析した。その結果、Pheへの置換が最高活性を与え、同部位の側鎖の大きさが大きいほど、また分極率が高いほど比活性が高い傾向が見られた。また、m-63変異体のもつ3つの変異点のうち、シングル変異体にすると活性低下の方向に働くものがあるにもかかわらず、3点が共存すると最高活性をもたらすことから、低温適応化には正と負からなる複数の変異点の組み合わせによって実現する場合のあることが分かった。さらに、種々の低温適応変異点を組み換えるmutation scramblingの構築も同年に行った。平成11年度は、さらに予定の研究計画を完遂すべく、ランダム変異と異なる進化手法であるDNA shufflingをまず実効した。これにより、10年度に実施したmutation scramblingとともに、サチライシン遺伝子内での種々のキメラ構造を作り、低温適応化への人工進化の可能性を大きく広げることができると期待される。同変異体遺伝子群をDNaselにより断片化後、PCRを用いてアニーリング・増幅させることにより実際にシャフルされる結果を得、同システムの構築が完了した。一方、低温適応進化株の効率的検索を目的としたプレート上でのポジティブスクリーニング系の構築も試みたが、現在のところ高活性体ほど生育に阻害がかかる傾向が見られ、この問題を回避する工夫は今後の課題として持ち越された。最後に、これまでのモデルとしてのサチライシンのほかに、同じく工業的にも環境的にも重要なα-アミラーゼも本研究のモデルとして取り上げ、同様の進化実験を試みたところ、低温適応α-アミラーゼ変異体の取得に成功した。これにより、本研究で扱ってきた実験室内進化システムは、対象がプロテアーゼに限られることなく、種々の有用酵素にも応用しうる汎用性のあることが示された。本研究は、酵素の人為的「低温適応化」を目的とし、主としてプロテアーゼ(サチライシン)をモデルに進化工学的手法により、これまでに低温下で天然型の活性に優る進化型酵素を多数取得してきた。それら進化型サチライシンのうち、10°Cにおいて野生型の2倍の活性を獲得したm-63変異体の変異遺伝子を解析した結果、275アミノ酸残基のN末端から72,92,131番目の変異点中、131番目のアミノ稜であるGlyからAspへの置換がもっとも低温適応化に寄与していることが明らかになった。そこで本年度は、この残基に着目し、同部位におけるランダムアミノ酸置換をPCR法を用いて行い、さらなる低温高活性体が取得できるかどうか、タンパク質工学的にテストすることにした。その結果、GlyがPheに置換されたとき10゚Cにおける活性が最大になり、野生型の2.5倍を記録した。

3つの変異点中の他の2点から切り離したこの変異点のみをもつシングル変異体での置換実験で、取得された19種の変異体(G131X)の活性測定の結果は、F(2.0),M,R(1.7),H,W(1.5)N,S(1.4),A,K,Y(1.3),D,E,I,T,P,Q(1.2),L,V(1.1)であった(かっこの中の数字は野生型を1としたときの相対活性を示す)。この結果から、131番目のアミノ酸残基はその側鎖の大きさが大きいほど、また分極率が高いほど、比活性が高い傾向が見られた。この部位は基質結合部位の近傍に位置していることから、アミノ酸置換により立体構造が変化し、低温下での基質結合に影響を与えていると推定される。同時に、この部位はCa結合部位であり構造安定化に関与していることから、Ca結合能に影響し柔軟性を変化させていると考えられる。また他の変異点の中に、シングル変異体にすると活性低下の方向に働くにもかかわらず、3点共存すると最高活性をもたらすものが存在することから、低温適応化には正と負からなる複数の変異点の組み合わせによって実現する場合のあることが分かった。本研究では、酵素の人為的「低温適応化」を目的とし、主としてプロテアーゼ(サチライシン)をモデルに進化工学的手法により、低温下で天然型の活性に優る進化型酵素を多数取得してきた。昨年度はそのうちのm-63変異体の変異点G131Dに着目し、同部位におけるランダムアミノ酸置換を行い、低温適応化のメカニズムを詳しくタンパク質工学的に解析した。今年度は、さらに予定の研究計画を完遂すべく、ランダム変異とは異なる進化手法であるDNAシャフリングをまず実行した。これにより、昨年度実施したミューテーション・スクランブリングとともに、サチライシン遺伝子内での種々のキメラ構造を作り、低温適応化への人工進化の可能性を大きく広げることができると期待される。同変異体遺伝子群をDNaseIより断片化後、PCRを用いてアニーリング・増幅させることにより実際にシャフルされる結果を得、同システムの構築が完了した。一方、低温適応進化株の効率的検索を目的としたプレート上でのポジティプスクリーニング系の構築も試みたが、現在のところ高活性体ほど生育に阻害がかかる傾向が見られ、この問題を回避する工夫は将来に持ち越された。ついで、これまでのモデルとしてのサチライシンのほかに、同じく工業的にも環境的にも重要なα-アミラーゼも本研究のモデルとして取り上げ、同様の進化実験を試みたところ、低温適応α-アミラーゼ変異体の取得に成功した。これにより、本研究で扱ってきた実験室内進化システムは、対象をプロテアーゼに限定することなく、種々の有用酵素にも応用しうる汎用性のあることが最終的に示された。
緑内障手術による線維芽細胞増殖の増殖因子中和単クローン抗体による抑制

緑内障の治療法の一つである濾過手術は有効な手段であるが、術後の穿孔創の閉鎖による再発が問題となっている。この閉鎖は主に線維芽細胞の増殖による瘢痕組織の形成が原因と考えられている。従って、この増殖機構を解明し、その制御手段を開発することが臨床上重要な課題である。この目的で、緑内障濾過手術時に得られたテノン嚢組織片から、ヒト線維芽細胞を初代培養し,この細胞を植えついだ細胞株を用いて以下の実験を行った。この培養線維芽細胞において、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)が発現していることを、すでに作製している特異的単クローン抗体を用いたRIAや免疫細胞染色法によって明らかにした。同抗体による染色では主に細胞核が濃染され、多くの腫瘍細胞と同様に、bFGFの核移行が示された。上皮増殖因子(EGF)に対する同様の実験ではこの培養線維芽細胞におけるEGFの産生は認められなかった。同培養細胞の増殖は培地に添加したウシ胎児血清の濃度に依存した。さらに、培地に添加したbFGFやEGFはその増殖を促進した。培養した線維芽細胞から総RNAを抽出して、特異的なプライマーを用いてRT-PCR法によりbFGF、分泌性および細胞内在性FGF結合蛋白質の発現を調べた結果、いずれものmRNAが認められた。bFGFのmRNAの発現は、培地に添加したbFGFによってダウンレギュレートされた。この線維芽細胞によって産生されるbFGFの機能を明らかにするため、我々の開発したbFGFの中和単クローン抗体を用いて同細胞の生存に対する効果を検討した。同抗体を添加した培地中で少数の細胞を培養し、その後抗体を除去した増殖培地中で培養して形成されるコロニー数を計測したところ、抗体は濃度および時間依存的にコロニー数を減少させた。即ち、同細胞が産生するbFGFは生存に必要な因子と考えられる。緑内障濾過手術時に得られた組織片から、線維芽細胞を初代培養後植えついだcell lineを以下の実験に用いた。この培養線維芽細胞において塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)が発現していることを、すでに作製している特異的単クローン抗体を用いたRIAや免疫細胞染色法によって明らかにした。同抗体による染色では、主に細胞核が濃染され、核移行シグナルをもつ高分子量型bFGFの発現が示唆された。上皮増殖因子(EGF)に対する単クローン抗体による同様の実験では、EGFの産生は認められなかった。低濃度のウシ胎児血清存在下でbFGFやEGFは増殖を促進した。自己の産生するbFGFのオートクリン機構による増殖促進の可能性については現在検討中である。すでに作製しているbFGFに対す特異的単クローン抗体の中和活性をさらに検討した。ウサギの関節軟骨に欠損を与えると、その修復はbFGFの局所投与によって促進された。欠損部は初期に肉芽によっておおわれるが、その部位でbFGFのmRNAや蛋白質の強い発現が見られた。一方、局所にbFGFに対す特異的単クローン抗体を投与しておくと、欠損部が線維組織に覆われて、軟骨の再生は阻害された。抗体を投与した場合、その部位でbFGFの発現はより増強され、リバウンド現象と考えられた。これらの結果から、関節軟骨の再生にはbFGFが強く関与していることが示された。同時に、この単クローン抗体は強力な中和活性をin vivoでももつことが確認された。

緑内障の治療法の一つである濾過手術は有効な手段であるが、術後の穿孔創の閉鎖による再発が問題となっている。この閉鎖は主に線維芽細胞の増殖による瘢痕組織の形成が原因と考えられている。従って、この増殖機構を解明し、その制御手段を開発することが臨床上重要な課題である。この目的で、緑内障濾過手術時に得られたテノン嚢組織片から、ヒト線維芽細胞を初代培養した。この細胞を植えついだ細胞株は線維芽細胞増殖因子(bFGF)を産生し、主に細胞核に局在することや、bFGFがこの細胞の増殖を促進することを昨年度にすでに報告した。この細胞を用いて続いて以下の実験を行った。培養した線維芽細胞から総RNAを抽出して、特異的なプライマーを用いてRT-PCR法によりbFGF、分泌性および細胞内在性FGF結合蛋白質の発現を調べた結果、いずれものmRNAが認められた。bFGFのmRNAの発現は、培地に添加したbFGFによってダウンレギュレートされた。この線維芽細胞によって産生されるbFGFの機能を明らかにするため、我々の開発したbFGFの中和単クローン抗体を用いて同細胞の生存に対する効果を検討した。同抗体を添加した培地中で少数の細胞を培養し、その後抗体を除去した増殖培地中で培養して形成されるコロニー数を計測したところ、抗体は濃度および時間依存的にコロニー数を減少させた。即ち、同細胞が産生するbFGFは生存に必要な因子と考えられる。同じ細胞が産生する分泌性および細胞内在性FGF結合蛋白質の生存や増殖における関わりについては今後の重要な研究課題である。
新しい人工ニューラルネットワークを用いた肺・肝臓・脳などの3次元医用画像診断

本研究では、改良形発見的自己組織法と主成分回帰分析法を組み合わせた新しい学習アルゴリズムを用いた人工ニューラルネットワーク(Revised GMDH-typeニューラルネットワーク)を提案し、このネットワークを組み込んだ3次元医用画像診断支援システムを開発して、肺、脳、心臓などの臓器の医用画像認識とその領域抽出および肺がんなどの医用画像診断などを行った。このニューラルネットワークは、人工ニューラルネットワークの構造を自動的に構成する機能を備えており、マルチスライスCTやMRIなどのいろいろな種類の医用画像の複雑さに最も適した人工ニューラルネットワーク構造を自己組織化することが可能である。平成26年度は、新しい学習アルゴリズムを用いたHybrid GMDH-typeニューラルネットワークのアルゴリズムを開発した。この新しい人工ニューラルネットワークのアルゴリズムは、改良形発見的自己組織化法と回帰主成分分析を組み合わせたハイブリッド型のアルゴリズムをしており、非線形性が強く複雑な特徴を示す各種の医用画像の特徴を、学習によりニューラルネットワークの内部に記憶することが可能である。新しいニューラルネットワークの構造は、多くの中間層を備えた複雑な構造(ディープニューラルネットワーク構造)を構成することが可能で、医用画像の複雑さに適するようにネットワークの中間層の個数を自動的に調整することが可能である。改良形発見的自己組織化法を用いて、中間層において中間特徴量を回帰分析により抽出して、この中間特徴量を用いて多層型の人工ニューラルネットワークを構成することによって、従来の人工ニューラルネットワークと比較して、予測精度が大幅に向上することが期待できる。また、本研究で開発したHybrid GMDH-typeニューラルネットワークのアルゴリズムは、最適な画像特徴量(入力変数)の自己選択機能と最適なニューラルネットワーク構造の自己選択機能を備えている。このため、たくさんの画像特徴量の候補の中から、対象の医用画像の特徴に最も適した画像特徴量のみを自己選択したり、シグモイド関数型、ラジアルベース関数型、多項式型のニューラルネットワーク構造の中から対象となる医用画像の特徴に最も適したニューラルネットワーク構造を自己選択することが可能である。平成27年度は、この新しい人工ニューラルネットワークアルゴリズムを組み込んだコンピュータ支援画像診断支援システム(CADシステム)の開発を行う。平成27年度は、新しい学習機能(発見的自己組織化法と主成分分析を組み合わせたハイブリッド型学習アルゴリズム)を用いた人工ニューラルネットワーク(Hybrid GMDH-typeニューラルネットワーク)のアルゴリズムを組み込んだ3次元医用画像診断支援システムの開発を行っている。この3次元医用画像診断支援システムは、(1)対象臓器を画像認識してその臓器の領域抽出を行うために、Hybrid GMDH-typeニューラルネットワークを組み込んだ画像認識機能、などの機能を備えている。この3次元医用画像診断支援システムでは、Hybrid GMDH-typeニューラルネットワークが中心的に機能しており、機械学習により、学習のための医用画像データを変えることにより、胸部、脳、心臓などの臓器の医用画像診断が可能である。しかしながら、良い診断精度を得るためには、対象臓器の医用画像の特徴量の複雑さに適した、複雑な構造をした人工ニューラルネットワークを自動的に自己組織化する必要がある。このために、システムが大規模かつ複雑になっている。3次元医用画像診断支援システムは、システムが大規模かつ複雑であるので開発に時間がかかっている。しかしながら、システムの一部の機能はすでに稼働しており、いろいろな臓器を対象にした画像認識と画像診断を行いながらアルゴリズムの修正などを行っている。新しい学習機能(発見的自己組織化法と主成分分析を組み合わせたハイブリッド型学習アルゴリズム)を用いた人工ニューラルネットワーク( Hybrid GMDH-typeニューラルネットワーク)のアルゴリズムを組み込んだ3次元医用画像診断支援システムの開発を行った。この3次元医用画像診断支援システムは、1.対象臓器を画像認識してその臓器の領域抽出を行うために、Hybrid GMDH-typeニューラルネットワークを組み込んだ画像認識機構、などの機能を備えている。Hybrid GMDH-typeニューラルネットワークは、改良形発見的自己組織化法を用いて人工ニューラルネットワークの構造を自動的に構成する機能を備えている。そして、マルチスライスCTやMRIなどのいろいろな種類の医用画像に対しても適用可能である。しかしながら、良い診断精度を得るためには、対象臓器のいろいろな種類の医用画像の特徴量の複雑さに適した、人工ニューラルネットワークを自己組織化する必要がある。このために、システムが大規模かつ複雑になった。平成28年度は、現在行っている3次元医用画像診断支援システムの開発を継続して行う。そして、開発した3次元医用画像診断支援システムを用いて、胸部、頭部および心臓などの臓器に対して画像認識と画像診断支援を行いながら、問題点を抽出してアルゴリズムの修正を行い、システムを完成させその有効性を確認する。

工学今後は、平成26年度で開発したHybrid GMDH-typeニューラルネットワークのアルゴリズムをプログラム化して、対象臓器を画像認識してその臓器の領域抽出を行う画像認識機能と、画像認識して領域抽出した領域に病的な領域が存在する場合にその領域を抽出する画像診断支援機能を備えた医用画像診断支援システム(CADシステム)の開発を行う。平成27年度に計画していた国際会議での研究発表を平成28年度に延期したので、予定していた使用額の一部を繰り越した。平成26年度の計画していた、海外での国際会議の研究発表が延期になったので、平成27年度において、国際会議での研究発表を行う予定である。このため、平成27年度での使用額が生じている。繰り越した使用額は、平成28年度の国際会議での研究発表において使用予定である。平成27年度に、本研究内容の国際会議での研究発表を複数回行う予定である。