hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インスリン依存性糖尿病実験モデルの確立とこれに基づく新しい糖尿病治療藥の開発

2)芳香族酸アミド化合物のうち、ニコチン酸アミド,3-アミノベンズアミドが最も有効であり、ニコチン酸アミド500mg/kg体重、3-アミノベンズアミド100mg/kg体重、1日1回腹腔内投与という投与條件が糖尿病発症を防止するうえで最も有効であった。2.1)90%膵切除ラットに芳香族酸アミド化合物を長期連続投与しても副作用の発生は認められなかった。2)膵ランゲルハンス島B細胞のDNAを切断するアロキサン,ストレプトゾトシンによる糖尿病発症もニノチン酸アミド,3-アミノベンズアミド,ピコリン酸アミドなどの芳香族酸アミド化合物で防止されていたが、アロキサン,ストレプトゾトシンの投与後約1年後の膵B細胞腫発生頻度は芳香族酸アミド化合物併用投与群で高かった。3.1)90%膵切除・芳香族酸アミド化合物投与ラットの残存膵組織中のインスリン産生B細胞数は術後3ケ月には対照群の7倍に増加しており、また膵B細胞のDNA合成は術後3-4日後に対照群の2-3倍に増加していた。したがって、芳香族酸アミド投与・膵部分切除ラットにおける糖尿病の改善、予防の機構として膵B細胞の再生(self replication)が誘導されることが考えられた。2)90%膵切除・ニコチン酸アミド投与ラットの再生B細胞からcDNAライブラリーを作製し、再生B細胞で特異的に発現される新しい遺伝子"reg"(regenerating gene)を単離した。今後、この"reg"の解析から膵B細胞の再生増殖機構さらには糖尿病治療の新方向が明らかにされる可能性も考えられる。
上肢運動計測ロボットの周期非周期運動制御による高次脳機能障害診断

超高齢化社会への突入に伴い脳損傷による高次脳機能障害数は増加の一途にある。本研究は脳損傷による運動障害へ着目し,失った運動機能を再獲得するメカニズムを検討する運動学習研究(神経心理学)とロボットの運動制御研究(制御工学)の複合領域研究を行う。本研究は以下2点を実施する。【A】周期非周期運動制御を提案し,周期的なリハビリ運動と人間における非周期的な運動へ異なる制御を実現する。次に上肢運動計測ロボットを開発する。これを用いて,【B】健常者(若年)・健常者(高齢)・患者の順番で,運動制御手法を比較する運動学習実験を実施し,ロボットにおける運動制御の運動学習に対する効果を明らかにする。
触媒的三級グリコール開裂反応を用いた有機彫刻法による炭素骨格新規構築法の開発

バナジウム触媒を用いた酸素酸化では二環性グリコールは全く開裂しなかった。これは立体障害によるものであることが判った。そこで新たに比較的毒性の低い超原子価ヨウ素試薬を用いると、二環性グリコールの開裂反応が行えることを見出した。さらに超原子価ヨウ素試薬前駆体としてヨードベンゼン触媒を用い、共酸化剤として亜塩素酸ナトリウム五水和物を用いる触媒的グリコール開裂反応を開発した。本反応は各種の環化反応により合成した二環性グリコールにも有効であった。文献に従って、クロロトリメチルシラン存在下に、鎖状ジエステルを金属ナトリウムさせてアシロイン縮合させ各種1,2-ジシリロキシシクロアルケンを合成した。さらに、これらと、各種アルケンとの[2+2]光環化反応を行い、三級グリコール体の合成を行った。現在これらの三級グリコールの開裂を検討中である。一方、1,2-ジシリロキシシクロアルケンと各種電子欠乏性ジエン類との、逆電子要求型Diels-Alder反応を検討したが、全く反応が進行せず、目的の環化付加体を得るには至っていない。また、文献に従って1,2-シクロヘキサジオンの二つのカルボニルに対し、アリル基を導入した後、閉環メタセシス反応を行って二環性の三級グリコールを合成した。これに対して、バナジウム触媒を用いた酸素酸化によるグリコール開裂反応を試みたが、残念ながら全く反応は進行しなかった。現在バナジウム触媒の検討を行っているが、反応が進行する条件を見出すには至っていない。そこで、他の方法で二環性三級グリコールの開裂を行うことを検討した。その結果、超原子価ヨウ素試薬を用いると二環性三級グリコールの開裂を行うことができることを見出した。超原子価ヨウ素試薬は毒性が低いので、これも環境調和型の反応である。現在のところ、超原子価ヨウ素試薬は化学量論量必要であるので、触媒反応化の検討を行っている。各種の1,2-ジケトンの二つのカルボニルに対し、プロパルギル基をそれぞれ求核付加させて三級ジオールとし、これにアルキンとを[2+2+2]型環化反応させる検討を行っている。また、1,2-ジケトンの一つのカルボニルに対し、まずアリル基を導入し、次に残りのカルボニルに対しプロパルギル基を求核付加させて三級ジオールとした。この化合物に対して、Pauson-Khand反応をさせて環化体を合成する検討も行っている。1.環境調和型触媒的グリコール開裂反応の開発:昨年度までに、文献に従って閉環メタセシス反応を用いて合成した二環性の三級グリコールは、バナジウム触媒を用いた酸素酸化によるグリコール開裂に対しては、全く不活性であることが判明していた。しかし超原子価ヨウ素試薬を用いるとこのような二環性三級グリコールの開裂が行えることも見いだしていた。しかしこの場合、超原子価ヨウ素試薬は化学量論量必要であるので、本年度はこの反応の触媒的酸化反応化を検討した。その結果、ヨードベンゼンを触媒として用い、共酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いると、効率良くグリコール開裂をおこせることを見いだすことができた。2.分子内環化反応を用いた各種環状三級グリコールの合成と開裂反応:文献に従って合成した1,2-ジシリロキシシクロアルケンに対して、アルケンとの[2+2]光環化反応を行い、三級グリコール体の合成を行った。また1,2-ジケトンの二つのカルボニルに対し、プロパルギル基をそれぞれ求核付加させて三級ジオールとし、これにアルキンとをRh触媒による[2+2+2]型環化反応を行うことにも成功した。これらのグリコールはバナジウム触媒を用いた酸素酸化では開裂できなかったが、超原子価ヨウ素試薬を用いる方法と、ヨードベンゼン触媒ー次亜塩素酸ナトリウムを用いる方法では開裂することができた。3.バナジウム触媒を用いた酸素酸化の詳細の検討:バナジウム触媒を用いた酸素酸化によるグリコール開裂は、本研究で用いるグリコール類に対しては、いずれも有効に作用しなかった。その原因を探るため、バナジウム触媒を用いた酸素酸化反応をさらに詳細に検討した。その結果、本反応はグリコールなどの反応点の立体障害が大きくなると、反応しなくなることが判明した。本反応の酸化活性種は、バナジウム化合物に溶媒等が配位した、かなり嵩大いものであると考えている。まず出発物質である、各種1,2-ジシリロキシシクロアルケンの合成を文献に従って行った。合成法としては、クロロトリメチルシラン存在下に、鎖状ジエステルを金属ナトリウムさせ、アシロイン縮合させる方法を用いた。現在、ここで合成した各種1,2-ジシリロキシシクロアルケンと、各種アルケンとの[2+2]光環化反応を行い、三級グリコール体の合成を行っているところである。また、逆電子要求性Diels-Alder反応や、1,3-双極付加反応も順次検討中である。

ベンジルをはじめとする各種の1,2-ジケトンの二つのカルボニルに対し、プロパルギル基をそれぞれ求核付加させて三級ジオールとし、これらの二つのアルキンとジフェニルアセチレンとを、Wilkinson触媒を用いた[2+2+2]型環化反応させてベンゼン環を形成させる検討を行った。残念ながら、現在までのところ環化には成功していない。今後は[2+2+2]型環化反応の触媒や反応条件を検討し、[2+2+2]型環化反応を進行させる条件を見出すことを目標にしている。また、1,2-ジケトンの一つのカルボニルに対し、まずアリル基を導入し、次に残りのカルボニルに対しプロパルギル基を求核付加させて三級ジオールとした。この化合物に対して、コバルト化合物を用いるPauson-Khand反応により、環化反応を行ったが、現在までのところ環化には成功していない。今後は、環化反応実現を目指して、反応条件を検討していく予定である。環境調和型グリコール開裂反応に関しては、グリコールに対して、鉄化合物-ヨウ化物イオン触媒存在下に過酸化水素を反応させると開裂反応が進行し、低収率ながら対応するカルボニルが生成することを見出すことができた。現在、高収率で目的物が得られる反応条件を見出すべく検討を続けている。本研究計画の鍵反応であるバナジウム触媒を用いた酸素酸化によるグリコール開裂反応を、二環性グリコールに適用してみたところ、全く反応が進行しないことが判明したため、研究計画を大幅に軌道修正することになった。バナジウム触媒を用いる酸素酸化による開裂反応は、立体障害に極めて敏感であるため、二環性グリコールでは反応しないことがわかった。次に二環性グリコールを開裂することのできる、環境調和型グリコール開裂反応の検討を行なった。その結果、比較的毒性の低い超原子価ヨウ素試薬(ヨードベンゼンジアセテートなど)を用いると首尾よく開裂反応が進行することを見出すことができた。ただ、この場合は超原子価ヨウ素試薬を化学量論量以上用いなくてはならないという問題点があった。そこで超原子価ヨウ素試薬前駆体としてヨードベンゼン触媒を用い、他の共酸化剤を使用した触媒的酸化反応の検討を行った。その結果、次亜塩素酸ナトリウム五水和物を用いることによって、グリコール開裂させることに成功した。この反応を詳細に検討した結果、本反応中では次亜塩素酸ナトリウム自体がグリコール開裂をひきおこす機構と、ヨードベンゼンが亜塩素酸ナトリウムで酸化されて生成した超原子価ヨウ素試薬が、グリコールと五員環中間体を形成して開裂をひきおこす機構が共存していることが判明した。また既存のグリコール開裂試薬では開裂が難しかったtrans-環状グリコールが、次亜塩素酸ナトリウム単独で反応させることにより、極めて容易に開裂できることも見出すことができた。グリコール開裂を利用した中大員環合成のための二環性(もしくは多環性)グリコールに関しては、まず既知のオレフィンメタセシスを用いる方法および光2+2型環化付加反応により合成した。またアルキンの2+2+2型環化反応によっても合成することができた。これらの化合物は上記の触媒的グリコール開裂反応で開裂させることができた。化学系薬学二環性三級グリコールの合成としては、文献既知の、1,2-ジシリロキシシクロアルケンの[2+2]型光環化反応と、閉環メタセシスを用いる反応によって達成することができた。
熱をトレーサとする非破壊・分散長評価法の確立

室内において熱をトレーサとして,熱画像を利用して,非破壊で溶質分散長を評価する方法を提案した.実験では,まずガラスビーズを充填した水平浸透水槽を用いて,所定の水頭差で流れを起こし,塩化カリウム溶液を温めたものをトレーサとして投入し,下流側での5点で電気伝導度と温度の変化を測定した.この実験により周囲への熱拡散率を評価した上で,同様のトレーサ試験において,熱画像を撮影し,溶質分散長を評価する方法を検討した.室内において熱をトレーサとして,熱画像を利用して,非破壊で溶質分散長を評価する方法を提案した.実験では,まずガラスビーズを充填した水平浸透水槽を用いて,所定の水頭差で流れを起こし,塩化カリウム溶液を温めたものをトレーサとして投入し,下流側での5点で電気伝導度と温度の変化を測定した.この実験により周囲への熱拡散率を評価した上で,同様のトレーサ試験において,熱画像を撮影し,溶質分散長を評価する方法を検討した.地下環境における物質輸送を決定する重要なパラメータに分散長がある。本研究ではこの分散長を環境負荷の小さい熱(水温)をトレーサとして非破壊で評価する手法の確立を目的とした。研究期間は2年間とし、初年度に熱およびそれ以外のトレーサを用いた室内実験、次年度に数値計算による評価を行い、最終的に本手法の確立と現場へのスケールアップを目指し研究を進めることとした。初年度である平成21年度は、赤外サーモグラフィーカメラの導入が遅れ、また当初考えていた方法による熱画像の取得が困難であったため、実験装置のさらなる改良が必要になったので、水温トレーサ実験によるデータ取得は、試行のみ行い、実際の解析に使用するデータの取得は行わなかった。しかし、同じ実験水槽を用いた不飽和条件下の分散長評価および大隅降下軽石層を対象とした分散長の評価を試み、それぞれ妥当な結果が得られている。まず不飽和分散長については、縦・横分散長が土壌水分量に依存すること、水分量が低下すると縦分散長が大きくなる傾向であること、横分散長/縦分散長は1/1001/1000に分布すること、縦分散長は流下距離に応じて大きくなる傾向があることを明らかにした。また大隅降下軽石層を用いた場合は、充てんした試料が均一ではないので、分散長がかなり大きくなり、室内実験規模でも明らかなスケール効果が確認された。当初計画のうち、染料・低濃度塩水をトレーサとする実験だけは実施することができた。次年度においては、ただちに熱(水温)輸送実験を行い、そのデータの解析および数値計算による評価を行うことで当初の目的を達成できるものと考えている。地下環境における物質輸送を決定する重要なパラメータの一つに分散長がある。昨年度は不飽和条件下の分散長評価を試みたところであるが、今年度はまずトレーサとして、(1)温水、(2)塩化カリウム水溶液、(3)塩化カリウム水溶液を温めたものの3種類を準備し、それぞれ、被圧状態で水頭差を0.43.2cmまでの8段階(0.4cmごと)として上流側よりトレーサを投入し、下流側の観測点で、電気伝導度および温度を測定した。電気伝導度および温度の時間変化を、2次元移流分散方程式の解析解にフィッティングさせて見かけの溶質分散長と熱分散長を決定した。この結果より、熱分散長から溶質分散長を差し引いて周囲への熱拡散率を評価した(以上を実験Iとする)。続いて、不圧状態で0.8cmと1.2cmの水頭差における温水トレーサ実験を実施して、所定の時間間隔毎に熱画像を取得し、熱の拡がりから見かけの熱分散長を評価した。実験Iで評価された熱拡散率を用いて、見かけの熱分散長から溶質分散長を算定することを試みた(以上を実験IIとする)。その結果、縦方向の分散長については実験IとIIでほぼ同様な値が得られた。横方向の分散長評価については、検討の余地が残された。
三叉神経感覚ニューロンにおける小胞性アミノ酸輸送体の局在とその意義

三叉神経における小胞性アミノ酸輸送体のうち、特に興奮性神経伝達物質である小胞性グルタミン酸輸送体(VGluT)について検索した。VGluT1, 2, 3すべてのサブタイプの遺伝子発現が三叉神経一次感覚ニューロンの細胞体に認められた。末梢ではVGluT1は口腔周囲の機械受容器に認められ、電子顕微鏡観察によっても、シナプスの存在しない感覚受容器の中の小胞様構造にVGluT1の強い発現が認められた三叉神経における小胞性アミノ酸輸送体のうち、特に興奮性神経伝達物質である小胞性グルタミン酸輸送体(VGluT)について検索した。末梢ではVGluT1は口腔周囲の機械受容器に認められ、電子顕微鏡観察によっても、シナプスの存在しない感覚受容器の中の小胞様構造にVGluT1の強い発現が認められたグルタミン酸は興奮性神経伝達物質のひとつであり、小胞性グルタミン酸輸送体(VGLUT)によってシナプス小胞へ輸送される。VGLUTには現在のところ3つの異なるサブユニット(VGLUT1、VGLUT2、VGLUT3)がみとめられており脳内における局在は部位によってことなることが明らかとなっている。これまでにVGLUTはシナプス小胞の存在する部位のみならず、筋紡錘などの末梢感覚受容器にも認められることが報告されているが、その機能は未だ解明されていない。本研究においては口腔感覚および咀嚼運動をつかさどる三叉神経核におけるVGLUTの局在とその発生学的変化について免疫組織化学的手法を用いて明らかとした。また口腔内および口腔周囲の感覚を支配する三叉神経節ニューロンにおいても検索を行った。その結果三叉神経節にはすべてのVGLUTのサブユニットが存在することが明らかとなった。ところが、中枢神経系では三叉神経中脳路核ニューロンはVGLUT1のみが細胞体に存在し、それ以外のサブユニットは検出できなかった。また三叉神経運動核ではニューロンへ接合するシナプスボタンにはVGLUT1、VGLUT2の強い陽性反応がみとめられたが、細胞体には局在は確認できなかった。しかしながら興味深いことにVGLUT3は三叉神経運動ニューロンの細胞体に顆粒状に観察された。VGLUT3はこれまでに詳細な報告は少ないが今回得られた結果はVGLUT3が他のサブユニットと異なり、シナプス小胞へのグルタミン酸輸送以外の働きを有する可能性を示唆するものである。グルタミン酸は興奮性神経伝達物質のひとつであり、小胞性グルタミン酸輸送体(VGLUT)によってシナプス小胞へ輸送される。これまでにVGLUTはシナプス小胞の存在する部位のみならず、四肢の筋紡錘などの末梢感覚受容器にも認められることが報告されているが、その機能は未だ解明されていない。本研究においては口腔感覚をつかさどる三叉神経領域の感覚受容器におけるVGLUTの発現の局在を検討した。顎反射に関与する歯根膜機械受容器にはVGLUT1ならびにVGLUT2の局在がみとめられた。それを支配するニューロンは三叉神経中脳路核ニューロンと三叉神経節ニューロンである。三叉神経中脳路核ニューロンではVGLUT1のみが強く発現しておりVGLUT2、VGLUT3の発現は免疫組織化学的手法ではみとめられなかった。そこでレーザーマイクロダイセクション法により三叉神経中脳路核ニューロンの細胞体を切り出し、RT-PCRを行ったところ、VGLUT1、VGLUT2、VGLUT3ともに遺伝子発現が確認できた。このことはタンパクレベルでは検出できない量であっても遺伝子レベルにおいてはVGLUT1、VGLUT2、VGLUT3のRNAが存在することを示している。また歯根膜機械受容器のもう一方の支配ニューロンである三叉神経節ニューロンにおいてはタンパクレベル、遺伝子レベルの両方においてVGLUT1、VGLUT2、VGLUT3のすべてのサブタイプが確認できた。これらのことから歯根膜機械受容器におけるVGLUT2陽性神経線維は三叉神経節由来であることが示唆される。電子顕微鏡における歯根膜機械受容器の観察では小胞様構造がみとめられ、その膜の周囲に強い免疫反応が認められた。このことは小胞性アミノ酸輸送体であるVGLUTがシナプス小胞以外の小胞膜においても局在し、アミノ酸輸送の働きをしているものと考えられる。
西南日本外帯の隆起と侵食履歴の解明

西南日本外帯の紀伊山地において,河床縦断面と斜面傾斜分布とに注目して地形解析を行った.熊野川支流の中原川では,遷急点が上流に波及しつつあり,それに伴って足元を切断された流れ盤斜面で重力斜面変形が起こっていることがわかった.また,天の川流域ではほとんどの支流に多数の遷急点が残存しており,それらの遷急点よりも上流側の河床縦断面を下流側に外挿して,古天の川の河床縦断面を復元できた.それによれば,古天の川の河床は,上下流方向25kmにわたって現在の河床よりも約150m高く,その河床の宇宙線核種年代によれば,約3万年の間に150mの侵食という極めて速い値が得られた.古地形面の分布とその開析過程:熊野川上流の天川流域の詳細DEMデータ(1mメッシュ)を入手し,地形解析を進め,また,現地調査によって地形の地質制御について検討した。その結果,以下のことが明らかになってきた。天川流域では,現在の河床から100ー200m高い位置に斜面の傾斜が変わる遷急線が広く分布していること。そして,それに対応するように,天川支流にも広く遷急点が分布していることも明らかになった。古地形面と地質構造との関係:現地調査によれば,遷急点の明瞭に認められる支流は,上流の流域の狭い支流と,侵食に対する抵抗性の大きな岩石が支流の侵食を受けている支流であった。これらの岩石は,緑色岩やチャート,酸性凝灰岩,ホルンフェルスであり,これらが下流からの遷急点の遡及を阻んでいると解される。一方,このような岩石がない場合には,遷急点は下流から上流に遡及するものの,次第に傾斜を減じて消滅してしまうものと考えられる。さらに,上流が狭い支流では,河川の浸食力が弱いため,本流を遡及してきた遷急点は支流の合流点から大きく遡及できないと解された。以上の成果によって,天川流域に分布する遷急線よりも高標高にある地形面は古地形面であり,それを新たに河川が侵食していることが明らかになった。さらに,古地形面の縁に大規模な山体重力変形が生じていること,つまり,古地形面の開析が初期的には重力変形によって大規模に進むことが明らかになった。熊野川下流部の熊野酸性岩地域の地形地質調査を行い,高標高部に古い地形面が残存し,そこで深層風化が進んでいることを明らかにした。下刻量の推定:河川による下刻量の推定のために,大台ケ原山でサンプリングを行った。また,天川現河床よりも100m程度高い位置の旧河床で礫を探したが年代測定に用いることのできる資料は発見できなかった。平成24年度に得られた成果に基づき,熊野川上流の天川において古地形面を流れていた河床を復元し,それと現在の河床とを比較して,下刻量を推定した.古地形面内の旧河床は,本流では遷急点の後退とともにすでに失われた場合でも,流域の小さな支流には残存していた.特に緑色岩やチャートなど,侵食に対する抵抗性の強い岩石が存在する場合には,残存状況が良かった。これらの遷急点上方の河床縦断面を本流側に外挿し,平衡河川であったと想定される本流の旧河床を復元することができた.その結果,古天川本流河床は上下流方向25kmにわたって現在の河床よりも約150m高い位置にあり,これだけの深さが下刻量であることがわかった。この下刻は,遷急点の後退によってもたらされたと考えられるが,河床の年代値が上流部の1ヵ所で約3万年と求められたのみで,下流部での年代が得られなかったため,残念ながら遷急点の後退速度は明らかにできなかった。地域の隆起速度は下刻速度に近いと考えられ,少なくとも3万年に150mという下刻速度は,本地域の隆起速度が非常に早いことを示唆している。このように早い下刻速度と遷急線の形成が後半に分布する山体重力変形の大きな誘因の一つであることもわかった。また,本研究の考え方は,紀伊山地に広く適用できるものとの見通が得られた。本研究成果は,論文に成果としてとりまとめるとともに,単著「深層崩壊ーどこが崩れるのか」に記し,社会還元をはかった。西南日本外帯の紀伊山地において,河床縦断面と斜面傾斜分布とに注目して地形解析を行った.熊野川支流の中原川では,遷急点が上流に波及しつつあり,それに伴って足元を切断された流れ盤斜面で重力斜面変形が起こっていることがわかった.また,天の川流域ではほとんどの支流に多数の遷急点が残存しており,それらの遷急点よりも上流側の河床縦断面を下流側に外挿して,古天の川の河床縦断面を復元できた.それによれば,古天の川の河床は,上下流方向25kmにわたって現在の河床よりも約150m高く,その河床の宇宙線核種年代によれば,約3万年の間に150mの侵食という極めて速い値が得られた.地形解析と古地形面の認定抽出:吉野川(紀ノ川),紀伊山地を南北に縦断して流れる熊野川(十津川)を対象として,10mメッシュの数値地形データ(DEM)を用いて,地理情報システム(GIS)上で地形解析を行った。

具体的には,地表面の傾斜分布図,水系図,遷急線分布図を作成し,それと空中写真判読によって地形判読を行い,地形の不連続性と重力変形斜面に注目して古地形面と新しい地形面とを認定した.その結果,古地形面は熊野川の上流から中流部にかけて広く分布していることが明らかになった。また,熊野川上流部の支流がいずれも遷急点を持つことが明らかになり,その縦断面から本流の旧流路断面を復元することができた。現地調査:地形解析結果をもとに,現地調査を行い,地形の確認を行うとともに,地形と地質との対応を検討し,局所的な地質構造に起因するものでない,広域的な相対的侵食基準面の変化による遷急点と遷急線を抽出した.岩石の風化状況,河床堆積物の有無と性状を調査し,また,岩石の風化程度と,古地形面との関係を分析した.宇宙線由来核種による古地形面の年代決定:上述した古地形面の河床堆積物を異なる深さから採取し,室内処理によって石英を抽出し,その10Beを測定した.そして,その場所での10Beの生成量を与えて,河床堆積物が堆積してからの年代を決定した.その結果,150mの下刻が約3万年間に生じたことが予察的に明らかになった。以上の結果は,典型的な西南日本の付加体である紀伊山地の地形発達ー隆起と侵食ーに新たな地形をもたらすものであり,また,河川縦断面の変化と侵食速度とから,隆起速度分布解明に一歩近づいたものである。また,2011年台風12号によって発生した深層崩壊の発生した箇所は,上述の古地形面の縁にほぼ含まれており,深層崩壊の発生場も長期的な地形発達の面から理解できることが予察的に明らかになったといえる。現在までに,古地形面が紀伊山地全体に広がっていることが明らかになってきており,さらに,熊野川上流部の天川流域では,現地調査と詳細DEMデータから,遷急点の分布と古地形面との関係が明らかになってきている。これは当初期待していたとおりの成果であり,今後地形面の年代データを増やし,また,地形解析を進めることにより,西南日本外帯の代表的な例として,紀伊山地の隆起・侵食過程を解明できることが期待される。交付申請書に記載した研究計画に沿って順調に研究は進行しており,西南日本外帯に古地形面が広く広がっていることが明らかになり,その地形面の年代の測定が可能であること,また,古地形面内の旧河川の侵食速度の推定が可能であることが予察的に明らかになった。その結果,研究の目的である「西南日本外帯の典型的な付加体で隆起・削剥履歴を明らかにし,隆起量分布および速度を見積もること」に着実に近づくことができた。天川流域にある古地形面を下刻した河川の旧流路を復元し,さらに新しい年代測定データを取得し,遷急点の後退速度,および,河川の侵食速度を明らかにする。さらに,熊野川中流部と下流部の熊野酸性岩類分布地での古地形面の年代測定に取り組み,熊野川流域全体の隆起削剥過程を明らかにする。研究結果を学会で発表するとともに,研究論文としてとりまとめる。平成23年度に得られた成果に基づき,調査域を紀伊山地全体に広げ,古地形の分布状況を明らかにし,地質調査を行って,地形面と主要断層,大峰花崗岩体,接触変成帯と地形面との関係を分析し,地形に対する地質構造の影響を評価する.さらに,古地形面の試料を採取し,古地形面の年代を明らかにする.また,熊野川上流の支流の縦断面と遷急点の分布から,古地形面内の旧本流流路を推定し,その離水年代を求め,遷急点の後退速度を明らかにし,それに基づいて広い範囲の侵食速度,さらには隆起速度を求めるロジックを構築する。現地調査旅費,論文発表のための学会参加旅費,室内実験用の器具薬品購入,論文投稿および英文校正用費用に用いる。平成23年度は野外調査に比べて相対的に室内業務が多くなったため,24年度に調査旅費を用いて現地調査を多く実施することになった。現地調査旅費および研究成果発表
インドの初等教育における不就学問題の調査研究

今年度の研究計画においては、平成13年度中の調査データの分析、三回目の現地での調査とその結果分析、二年間の研究成果のとりまとめと公表を予定していた。平成13年度中には都心部における初等学校の基本的な情報とそれぞれの学校に就学している子どもの世帯の社会経済的な状況(世帯所得、親の職業、学歴、教育に関する支出)についての情報を得ることができたが、今年度はそれに加えて郊外(農村部)における学校と就学者世帯の状況についての情報も得られた。2年間で3回実施した初等学校調査では、市内・郊外の両地域から、6校の私立学校と5校の公立学校から約1350世帯分の調査票が回収されている。この学校を基盤にした調査からは、質的に格差のある初等学校がある「序列」をもって存在していること、質と就学費用に関する格差をもった学校序列と地域の社会階層が対応していることが明らかになった。この点については、平成13年10月に開催された(於・広島県東広島市)日本教育社会学会で、「インドの義務教育における学校間格差と不就学」と題して中間的な成果報告をしている。また、平成14年10月から12月にかけて実施した現地調査では、Varranasi市内において不就学者の親に対する聞き取り調査も実施した。この調査では、初等教育対象年齢層(6-10歳)の不就学者について93世帯分の調査票を回収した。既に明らかになっている就学者世帯の状況との比較分析を通じては、子どもを初等学校に通わせることのできない世帯の地域社会のなかでの特徴が明らかとなったが、この点についての詳細は2年間の調査についての報告(研究発表・雑誌論文)を参照されたい。今年度の研究計画は、インド政府統計の再分析と2回の現地調査、またその成果を中間報告として学会にて公表することであった。現地調査は、平成13年8月22日から同年9月17日まで、および平成14年2月23日から平成14年3月25日までの期間(含む移動期間)で実施した。平成13年中の調査では、調査対象の3地域(都市部、郊外、農村部)のうち、都市部における三つの初等学校を対象にして子どもの親と学校経営者に調査票を配布し、これまでに、一校分約400ケースの集計・分析を完了した。平成14年中の調査では、郊外、農村部の初等学校で調査票を配布し、分析は次年度を予定している。ここまでの調査結果からは、インドの地方都市の都心部における初等学校の基本的性格(認可形態、公的補助の受け方、就学費などから)、子どもの世帯の階層的位置(職業、所得、教育要求などから)などが明らかになった。今年度は都市部に限ったデータしか分析しておらず、科研費補助を受けて行った調査の成果からのみでは、まだ、地域比較や学校間比較ができないが、先行する調査研究や自身の予備調査の知見、インド政府によって実施されたサンプルサーベイの結果にその調査結果を位置づけるならば、インドの地方都市において初等学校就学に関する世帯の経済的負担は小さくないことが分かった。この点については引き続くデータ分析と現地調査によってさらに裏づけをとる必要があるが、一定以上の所得・職業階層になければ就学は難しいという本研究のおく仮説を部分的に支持しているといえる。平成13年10月に開催された(於・沖縄県宜野湾市)日本社会福祉学会にて、中間報告として「インドにおける児童労働と義務教育不就学」と題し口頭報告を行った。この報告では、不就学の要因をめぐる最新の研究動向の整理、第50回National Sample Survey(インド政府による標本調査)の再分析結果、現地調査の見通しなど公表した。
歯槽骨骨膜由来細胞を応用した歯周組織再生療法の開発

本実験はヒト歯槽骨骨膜由来細胞を用いて作製した移植片の歯周組織再生療法への可能性を検索することを目的とした。歯槽骨骨膜組織片は,本学附属病院成人歯科にて患者の承諾を得た後,歯周外科処置時に採取し、実験に使用した。本実験計画は既に本学倫理委員会の許可を得ている。歯槽骨骨膜組織を5%ウシ胎児血清(FCS)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(D-MEM:Dulbecco's modified Eagle medium)を増殖培養液として37°C,5%CO_2,湿潤気相下にて培養を行い,遊出してきた細胞を初代培養細胞とした。細胞は多層になるように1週間毎に4回,播種を繰り返してシート状にした。その後,三次元構造を有する細胞の移植片は組織学的(ヘマトキシリン・エオシン染色,アルカリフォスファターゼ(ALP)染色,von Kossa染色)と免疫組織化学的(1型コラーゲン(Col-I),オステオポンティン(OPN),オステオカルシン(OC),Ki-67)検索により、Col-IとALPの強い陽性反応所見が認められ、さらに、OC,OPN,Ki-67の陽性細胞も観察された。以上のことから,作製した移植片は自己由来の細胞と足場をもった優れた移植材と考えられる。歯槽骨骨膜組織を24穴組織培養プレート上に静置し,15mm round thermanox coverslipにて圧迫固定した。5%ウシ胎児血清(FCS)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(D-MEM : Dulbecco's modified Eagle medium)を増殖培養液として37°C,5% CO_2,湿潤気相下にて培養を行い,遊出してきた細胞を初代培養細胞とした。その後,細胞のシートを折りたたむことにより三次元構造を有する移植片を作製した。検索は移植片の細胞増殖,分化そして機能を観察するために組織学的および免疫組織化学的手法を用いた。作製した移植片は3日目で大きさが約10×5mmで厚みは約1.5mmあった。組織学的検索の結果,細胞と細胞外基質のみで構成され,ピンセットで容易に操作できる物性を有していた。免疫組織化学的検索の結果により,作製した移植片にオステオカルシン陽性細胞が存在していることが観察され,増殖活性を有する細胞が存在していた。以上のことから,作製した移植片に石灰化する可能性があり,骨欠損に応用できると考えられる。また,細胞を採取した部位が歯槽骨骨膜のために,骨片から細胞を採取した場合と比較して,採取時の外科的侵襲が少ないと思われる。移植片は自己由来の細胞と細胞外基質で構成されていることから生体親和性に優れた移植材であり,歯周組織再生療法への応用の可能性を示唆するものと考えられる。細胞は多層になるように1週間毎に計4回,播種を繰り返してシート状にした。

その後,細胞のシートを折りたたむことにより三次元構造を有する移植片を作製した。検索は移植片の細胞増殖,分化そして機能を観察するために組織学的および免疫組織化学的手法を用いた。移植片の形態とたんぱく質の発現は組織学的(ヘマトキシリン・エオシン染色,アルカリフォスファターゼ(ALP)染色,von Kossa染色)を免疫組織化学的(I型コラーゲン(Col-I),オステオポンティン(OPN),オステオカルシン(OC),Ki-67)検索を用いて行った。作製した移植片は3日目で大きさが約10×5mmで厚みは約1.5mmあった。組織学的検索の結果,細胞と細胞外基質のみで構成され,ピンセットで容易に操作できる物性を有していた。免疫組織化学的検索の結果においてCol-Iの強い陽性反応所見が認められた。さらに、OC, OPN, Ki-67の陽性細胞も観察された。以上のことから,作製した移植片に石灰化する可能性があり,骨欠損部に充填することで歯周組織再生療法への応用の可能性を示唆するものと考えられる。本実験はヒト歯槽骨骨膜由来細胞を用いて作製した移植片の歯周組織再生療法への可能性を検索することを目的とした。歯槽骨骨膜組織片は,本学附属病院成人歯科にて患者の承諾を得た後,歯周外科処置時に採取し、実験に使用した。本実験計画は既に本学倫理委員会の許可を得ている。歯槽骨骨膜組織を5%ウシ胎児血清(FCS)を添加したダルベッコ変法イーグル培地(D-MEM:Dulbecco's modified Eagle medium)を増殖培養液として37°C,5%CO_2,湿潤気相下にて培養を行い,遊出してきた細胞を初代培養細胞とした。細胞は多層になるように1週間毎に4回,播種を繰り返してシート状にした。その後,三次元構造を有する細胞の移植片は組織学的(ヘマトキシリン・エオシン染色,アルカリフォスファターゼ(ALP)染色,von Kossa染色)と免疫組織化学的(I型コラーゲン(col-I),オステオポンティン(OPN),オステオカルシン(OC),Ki-67)検索により、Col-Iの強い陽性反応所見が認められ、さらに、OC,OPN,Ki-67の陽性細胞も観察された。その細胞シートを免疫不全マウスへの移植実験を行うことにより歯周組織再生療への応用の可能性を検討した。移植片内部には多数の血管が形成されており,細胞成分の割合が減少していた。作製した移植片は顕著なCol-IとALP陽性反応がみられ,若干のOPN、OCの陽性反応が観察された。以上のことから,作製した移植片は自己由来の細胞と足場をもった優れた移植材と考えられる。
高反応型イソシアネート系デンティンボンディング剤の試作

歯面ことに象牙質との接着性を増強することを目的として,象牙質面の化学成分であるコラーゲン,ハイドロキシアパタイトの未端基(-OH,NH_2,-COOH)と高反応性のイソシアネート基(-NCO)をもつメタクリレートを合成し,このものを接着性プライマーとして使用するものである。このプライマーの合成には,2,4-TDI(toluene 2,4-diisocyanate)と水酸基をもつモノマー,2-HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate)を附加反応をさせ,2,4-TDIのo-位のNCO基を残したTIM(toluene 2-isocyanate,4-methacryloxyethyl carbamate)を合成した。このプライマーは反応性が高いため,アンプルに封入した状態で保存するものである。ボンディング剤には,2,4-TDIと2-HEMAの反応生成物であるDME-TDC(dimethacryloxyethyl toluene 2,4-dicarbamate),TEGDMA(triethylene glycol dimethacrylate),Bis-GMA(bis-phenol A dimethacrylate)等の2官能性モノマーの混合物モノマーミクスチュアーを使用した。また試作のコンポジットレジンにはN3500(2,4,6-carbonyl 1,3,5-tridzine hexamethylene isocyanate)と2-HEMAの反応生成物をベースモノマーとし,無機フィラーを配合した試作レジンを使用した。歯面ことに象牙質表面でのプライマーの反応性は良好で,歯面(象牙質面)での化学的結合(ウレタン結合)が生成していることが確認された。他方試作ボンディング剤とは,他端のメタクリロイル基を介してラジカル重量の行われていることが確認された。また熱分析の結果から,これらボンディング剤,試作コンポジットレジンの光重合挙動は,極めて良好で,象牙質はこのプライマーを介してウレタン系多官能性モノマーと良好な共重合性を有することが確認出来た。これらの成績から,本素材の接着性プライマーとしての歯科的応用は,in vitroの条件下では,有効な接着性向上因子として作用しているものと考えられた。
セネッセンスの光制御に関与する光受容体の同定

シロイヌナズナ単離葉のクロロフィル分解に対する波長効果を調べると、赤色光(R)と青色光は白色光と同様にクロロフィルの分解を抑制するが、近赤外光(FR)は暗黒と同程度のクロロフィル(Chl)の消失を誘導する。この際、FR)でのみChla/bが減少していた。FRによるChlaとbの減少の時間経過を調べると、Chlaの減少はFRにより加速されるが、Chlbの減少はむしろ抑制された。クロロフィルを高速液クロで分離しChlaとbの量比を調べても同様な結果になり、この減少が測定系の誤差によるものではないことが明らかとなった。葉より抽出したChlにFRを照射してもこのような現象は観察されず、生体特有な現象である。タンパク質合成阻害剤を用いると、暗黒によるChl減少は抑制されるが、FRによる減少は抑制されない。さらに、岡崎・基生研の大型スペクトログラフを用いてChla/bの作用スペクトルを測定すると710nm付近にピークがあり、750nmまで効果が見られた。無傷な葉の吸収スペクトルを測定すると、750nmまでChlの吸収が延びている。これらの結果から、Chlaの分解を促進するFRの効果は、光合成系2の反応中心Chlaが光受容体になっており、FRの波長域においては系1が作動しないため、行き場を失ったエネルギーがChlを分解していると推定される。FR照射により全Chl量の減少も促進される。この反応は720-800nmの波長域の光により誘導されることからフィトクロムの関与が考えられたが、短時間照射や間欠照射では効果が現れず、R/FR光可逆性は見られなかった。また、PhyA、PhyBどちらのフィトクロム欠損株もFRに対して反応を示した。この現象に対するフォトクロムの関与については今後の問題として残った。
メタゲノム解析における高感度ウイルス検出法の開発

感染症が疑われる臨床検体からの網羅的病原体探索法として、次世代シークエンサーを用いたメタゲノム解析法が用いられつつある。シークエンサーの著しいスループット向上により、大量のデータが得られるようになった。しかし、臨床検体中に含まれる全核酸のうち病原体由来のものは、多くの場合0.1%以下であるため、検出感度向上、低コスト化や解析の高速化を難しくしている。そのため本研究では、臨床検体中における病原体(特にウイルス)の濃縮法の開発に取り組み、より高感度、迅速かつ安価な病原体検出法の確立を目指した。前年度に続き、ハイドロキシアパタイトを担体に用いた液体クロマトグラフィー(LC)によるウイルス濃縮・精製法の開発に取り組んだ。ノロウイルス、インフルエンザウイルスなどについて、各溶出フラクション時間別の溶出液についてリアルタイムPCRで確認をしたところ、ウイルス特異的に濃縮できていることがわかった。次世代シークエンサーによるメタゲノム解析では、ウイルス核酸の増加だけでなく、ホスト核酸の除去は不可欠である。今回の精製法において、どの程度のホスト核酸などを除去できているのかを確認するために、これらの検体についてメタゲノムショットガン解析を行った。濃縮前後のメタゲノムデータを比較したところ、濃縮作業により30倍以上のウイルス由来リードが得られていることを明らかにした。本年度はハイドロキシアパタイトを担体に用いたスピンカラムによるウイルス濃縮・精製法の開発に取り組んだ。予備検討として行った糞便中のノロウイルスの濃縮では、最大で約256倍のウイルス濃縮に成功した。また、培養したインフルエンザウイルス(H1N1、H3N2)やC型肝炎ウイルス(HCV)についても、同様の実験を行ったところ、インフルエンザウイルスでは数倍の濃縮が可能であったが、HCVではほとんどカラムから溶出されなかった。さらに、より精製度を上げるため、液体クロマトグラフィー(LC)によるウイルスの高度精製法の確立に取り組んだ。スピンカラムと同様、インフルエンザウイルス及びHCVを用いて溶出条件などの検討を行った。インフルエンザウイルスでは、スピンカラムと同様にウイルス濃縮ができた。一方で、HCVはウイルスの濃縮はされていなかったが、特定の画分においてのみウイルスが回収できており、ハイドロキシアパタイトによるウイルス精製の有効性が確認できた。今後は、次世代シークエンサーを用いてメタゲノム解析を行い、どのような条件にてウイルス濃縮を行うことでどの程度、ホスト由来のデータが減らせるのか、各検体にどの程度のデータ取得を行う必要があるのかを検討していきたい。臨床検体中における病原体(特にウイルス)の濃縮法として、本年度はハイドロキシアパタイトスピンカラムを用いたウイルス濃縮・精製法の開発に取り組んだ。ハイドロキシアパタイトカラムへの吸着および溶出は、リン酸緩衝溶液の濃度勾配を利用した。予備検討として行った糞便中のノロウイルスの濃縮では、約256倍のウイルス濃縮に成功した。同様の方法にて、培養したインフルエンザウイルス(H1N1やH3N2)およびC型肝炎ウイルス(HCV)についても濃縮実験を行った。なお、インフルエンザウイルスの濃縮率は赤血球凝集反応により、HCVの濃縮率はリアルタイムPCRにより確認した。その結果、インフルエンザウイルスでは数倍の濃縮ができたが、HCVは残念ながらほとんど検出されなくなった。そこでより精製度を上げるため、液体クロマトグラフィー(LC)によるウイルス精製法の確立にも取り組んだ。スピンカラムの場合と同様に、インフルエンザウイルスとHCVを用いて、リン酸緩衝溶液の濃度勾配によりウイルスの濃縮を試みた。その結果、インフルエンザウイルスでは約10倍の濃縮ができた。HCVについては、濃縮はできなかったものの、精製前と同程度ウイルスの回収に成功し、HPLCを用いたウイルス精製がスピンカラムよりも有用であることがわかった。以上より、研究課題に対して本年度は、概ね順調に研究が進んだ。

濃縮前後のメタゲノムデータを比較したところ、濃縮作業により30倍以上のウイルス由来リードが得られていることを明らかにした。今後の研究の推進方策としては、より濃縮効率を高めるために精製条件を検討することが挙げられる。HPLCを用いたウイルスの分離精製では、よりカラムを細く/長くするなど理論段数を高めることで分離性能を上げる必要があると考える。また、臨床検体への応用についても検討する必要がある。臨床検体では、ウイルス培養上清とは異なり検体に応じた前処理が欠かせない。とくに鼻汁や喀痰などは粘性が高く、そのままHPLCに供してもカラムをつまらせてしまうと予想される。また、リアルタイムPCRの場合とは異なり、次世代シーケンサーを用いたメタゲノム解析では、存在するすべての核酸配列を解読するため、ウイルスの検出率は、ホスト由来核酸とウイルス由来核酸の相対比に依存する。そのため、臨床検体中の大部分を占めるホスト由来の遊離核酸がハイドロキシアパタイトのカラムでは、どの程度のリン酸緩衝溶液の濃度で溶出されるのかについて検討する必要がある。HCVではウイルス自体の濃縮はされていなかったが、特異的な溶出条件においてのみウイルスが回収できており、今後臨床検体を使用する場合にはホスト由来の核酸が除去できている可能性は十分にある。リアルタイムPCRにより、ハウスキーピング遺伝子を対象として相対的に濃縮されているかを検討するとともに、次世代シークエンサーを用いてメタゲノム解析を行い、どのような条件にてウイルス濃縮を行うことでどの程度、ホスト由来のデータが減らせるのか、各検体にどの程度のデータ取得を行う必要があるのかを検討していきたい。予備検討実験に想定よりも時間を要したため、検討できる条件数が減り、計画していた実験の一部を次年度以降に持ち越さざるを得なくなった。未使用予算は、次年度の研究計画実施に必要な消耗品の購入にあてる。
自由貿易協定と直接投資

1994年の夏と1996年における北アメリカ及びラテンアメリカ諸国(アルゼンチン、ブラジル、チリ、メキシコ、ペル-、合衆国)訪問中に、多くの政府出版物をはじめとする公的な出版物とその他の統計的資料が収集され、また、政策決定者や他の研究者とのインタビューも、行われた。これらの資料収集に併行して、海外直接投資と地域統合協定に関する理論的文献のレビューも十分に行われた。資料の分析とデータのさらなる加工を通じて、これら地域の国々の間での、特にチリとMERCOSUL(ブラジル、アルゼンチン、ウルグアイ、パラグアイ)とNAFTA(合衆国、カナダ、メキシコ)に属する国々に関して、投資と貿易フローについての広範囲にわたるデータベースを作成することができた。これらの資料およびデータの分析、解釈に基づいて、今のところ1996年の後半に出版される二冊の本にそれぞれ一章として収録される二つの研究成果がまとめられている。これに加えて、この研究の成果を基にアルゼンチン(1994年8月メンド-サにて、1995年7月ブエノス・アイレスにて)、ブラジル(1994年8月サンパウロにて)日本(1994年12月及び1996年2月東京にて)、そしてペル-(1995年8月リマにて)で、学術的な会合・会議を開いた。平成6年度7月から8月にかけて、本人が国際学術研究プロジェクトの一貫として、ブラジル、チリに渡航し、本研究の資料収集、分析、考察を行った。研究活動は、以下の3つの段階をふまえて行われた。第1段階では、公式文書や資料を収集し、研究目的に沿って分析した。第2段階では、世界中で統合が進む流れにおいて、特定の国に焦点をあて、その国の動向に注目し、調査を遂行した。第3段階として、調査、分析及び考察結果を広める努力を行った。1国家間や地域間における統合が増加するシナリオの中で、特定国の動きを観察するために資本移動、特に外国直接投資の観点から、公式文書及び資料の分析を行った。対象地域は、北米自由貿易地域(NAFTA)、南米南部共同市場(MERCOSUR)、アンデス・グループ、チリ・メキシコなどにおける二国間協定である。2.昨年8月,サンチアゴ滞在期間中、チリ政府関係者や労働者代表、企業グループ代表者にインタビューを行い、北米自由貿易地域(NAFTA),南米南部共同市場(MERCOSUR)や他地域との統合メカニズムなどにおけるチリの動向、情勢を理解する努力をした。また、ラテンアメリカ、カリブ経済委員会(ECLAC)やチリ大学やサンチアゴ大学においても話し合いの機械を得ることができた。3.調査の収集、分析、考察結果はブラジル、サンパウロやチリ、サンチアゴで1994年8月に開催された会議で発表された。帰国後、これらのデータを統計処理し、コンピュータ解析を行った。チリにおける研究結果は今年、アメリカ合衆国の出版会社ウエストヴュ-から出版される本の中の1つの章となる予定である。1994年の夏と1996年における南北アメリカ訪問中(アルゼンチン、ブラジル、チリ、メキシコ、ペル-、合衆国を訪れた)に、多くの政治出版物をはじめとする公的な出版物とその他の統計的資料が収集され、また、政策決定者や他の研究者とのインタビューも行われた。同時に、海外直接投資と地域統合協定に関する理論的文献のレビューも十分に行われた。これらの資料の分析とデータに関するさらなる加工を通じて、これら地域の国々の間での、特にチリとMERCOSUL(ブラジル、アルゼンチン、ウルグアイ、パラグアイ)とNAFTA(カナダ、合衆国、メキシコ)に属する国々に関して、投資と貿易フローに関する広範囲にわたるデータベースを作成することができた。これらの資料およびデータの分析・解釈に基づいて、今のところ1996年の後半に出版される二冊の本にそれぞれ一章として収録される二つの研究成果がまとめられている。それに加えて、この研究の成果を基にアルゼンチン(1994年8月メンド-サにて、1995年7月ブエノスアイレスにて)、ブラジル(1994年8月サンパウロにて)、日本(1994年12月および1996年2月東京にて)、そしてペル-(1995年8月リマにて)で学術的な会合・会議がもたれた。
並列処理に基づく物体認識アルゴリズムに関する研究

本研究では,近年急速に発達している多数の計算コアを有するGPU (Graphics Processing Unit)を利用し,並列処理に基づく物体認識アルゴリズムを構成することを目的とした.まず,物体認識の基盤要素である局所不変特徴の抽出に対し,並列処理を適用した.方向マップと呼ばれるデータ構造を導入することにより,並列処理で効率的に実行可能な均一な局所演算により特徴抽出を構成できることを示した.その結果,従来の方法よりも,高速かつ特徴数の変化に対しスケーラビリティの高い特徴抽出を実現することができた.本研究では,近年急速に発達している多数の計算コアを有するGPU (Graphics Processing Unit)を利用し,並列処理に基づく物体認識アルゴリズムを構成することを目的とした.まず,物体認識の基盤要素である局所不変特徴の抽出に対し,並列処理を適用した.方向マップと呼ばれるデータ構造を導入することにより,並列処理で効率的に実行可能な均一な局所演算により特徴抽出を構成できることを示した.その結果,従来の方法よりも,高速かつ特徴数の変化に対しスケーラビリティの高い特徴抽出を実現することができた.平成22年度では、GPU(Graphics Processing Unit)を用いた局所不変特徴量抽出アルゴリズムの改良および、そのアルゴリズムに基づくオンライン画像処理システムの構築を行った。特徴量抽出アルゴリズムは、局所領域の設定処理と記述子(特徴ベクトル)の計算から成る。従来のアルゴリズムの一問題点は、全計算時間の6割以上が記述子の計算に費やされていることであった。この問題が生じる要因の一つは、局所領域の大きさがそのスケールにより異なるため、記述子の計算が並列処理との適合性が高い局所演算から構成されにくいことであった。上記の問題を解決するため、記述子の計算に方向マップと呼ばれるデータ構造を導入した。方向マップの導入により、記述子を構成する画像の輝度勾配の方向ヒストグラムの計算がより並列処理に適合したものとなる。具体的には、まず、輝度勾配の方向ヒストグラムにおいて離散化された輝度勾配毎に、輝度勾配の大きさを保持する2次元配列である方向マップを構成する。この方向マップに対し、ガウシアンフィルタを施し、局所的な輝度勾配の大きさの重み付き和を全画素に対して一括して求める。その重み付き和は、記述子を構成する方向ヒストグラムへの投票値である。よって、記述子の計算は、ガウシアンフィルタを施した方向マップをテーブルとする、投票値のテーブルピックアップにより実現できる。上記の操作は、ガウシアンフィルタとテーブルピックアップという、並列処理との適合性が高い処理から構成されるため、GPUによる演算効率が向上することが期待された。実験の結果、対CPU比で約34倍(従来は約18倍)、従来のアルゴリズムのGPUによる実装と比べても約210倍の速度で特徴量抽出が可能なことを明らかにした。この結果は、並列処理に適合するような演算が行えるデータ構造を導入することの重要性を示すものとして、大きな意義があると考えている。さらに、方向マップを用いたアルゴリズムに基づき、オンライン画像処理システムを構築し、画像の解像度がQVGAの場合、毎秒約40フレームの速度で特徴量抽出が可能なことを示した。本研究では、物体認識に必要な特徴抽出および画像の対応付けに関する研究開発を進めている。昨年度は、特徴抽出に関しては3つの事柄に注力した。1つめは、特徴抽出のスケーラビリティの検証である。方向マップと呼ばれるデータ構造を導入することにより、特徴抽出において並列処理に適した局所演算が使用可能となり、計算速度が向上することを明らかにしていた。その一方で、方向マップを用いる方法の特徴数に対する計算時間の増加の度合い、つまり実用上重要となる特徴数に対する計算時間のスケーラビリティに関する検討を行っていなかった。昨年度検討を行った結果、従来の方法と比較し、提案方法は特徴数に対する計算時間の増加が非常に少ないことを確認した。成果は国際会議に投稿し、採録が決定している。2つめは、そのスケーラビリティを活用し、1つの特徴点を中心に複数の空間的範囲で特徴量を計算する多重サイズ局所記述子を提案し、その計算効率を評価することである。結果として、一特徴につき10以上の空間的範囲を使用しても、低解像度画像ではリアルタイム処理が可能であることを示すことができた。成果は国際会議で発表済みである。3つめは、特徴抽出ソフトの全面的な刷新である。並列処理言語においてC++の機能が強化されたことに伴い刷新を進め、未了ではあるが、現段階でもソフトの今後の拡張性や保守性が大きく向上している。画像の対応付けに関しては、並列処理と親和性の高い方法に関する基礎的な検討を行った。基本的に、特徴量の対応付けでは、特徴量間の距離計算の並列性が高く、また、汎用性も高く、学習も容易であることから、最近傍法が有用との考えに至っている。ただし、本研究では特徴抽出が高速かつスケーラビリティを有することから、最低でも数千数百万個程度の特徴量間の対応付けを考える必要がある。その場合、並列処理を利用しても、枚挙的な距離計算を行う最近傍法では高速な処理を実現することは困難である。よって、従来から検討されている近似最近傍法への並列処理の導入に関する検討を行った。具体的には、hashing、ベクトル量子化に基づく方法を検討した。hashingとベクトル量子化では、それらで必要とされる射影計算や距離計算の並列性が高いからである。今年度は、hashingに基づく方法として、random fern、random projection、半教師あり主成分分析に基づく方法を実装し、その計算速度やメモリ容量、精度に関する考察を行った。