hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
深部静脈血栓症による肺塞栓症における超音波ドプラを用いた静脈内塞栓検出法の開発

外科手術の周術期管理において問題となる下腿深部静脈血栓症(DVT)からの肺塞栓症(PE)をDoppler ultrasoundを使用して実際に下腿からの塞栓子が肺塞栓症を引き起こしていることを診断する方法の確立と臨床応用の可能性を検討した。Dopplerultrasoundとして塞栓子検出ドプラ装置(TCD,Companion3,Nicolet Biomedical社製)を使用し、去勢ブタを用いて全身麻酔下にTCD 2MHzプロブで肝部下大静脈(径10-14mm)にてHigh intensity transcient signal(HITS)の有無を検索した。まず全身ヘパリン化後に右腸骨静脈より血栓(長さ10mm、径5mm)を注入し、終了後に肺を摘出し病理学的に肺塞栓症を確認した。次に種々の大きさの血栓を注入して定量化の評価を行った。動物実験では5×10mmの塞栓子を25個中22個HITSとして検出可能であった。肺の病理組織像では色素を混入した血栓が肺動脈内に確認できた。器械の信頼区間はオフライン分析の結果より信頼度60%に設定すると感度と特異度が最良であった。臨床におけるDVT患者を対象として安静時と足関節運動時のHITSの有無を評価したところ、DVT症例8例10肢のうち5例5肢で30分間に26個のHITSを検出し、肺血流シンチでPEを認めた。30分間で1個のみ検出した1例では肺血流シンチにてPEを認めなかった。HITSを検出しなかった3例ではPEを認めなかった。1例で下大静脈フィルター留置前後にて検査を施行したが、留置前にHITSが2個検出されたが留置後には検出されなかった。静脈系で血栓を塞栓子として検出でき、器械の信頼度を60%に設定することが感度-特異度が最良であった。DVT急性期に塞栓子が検出された症例で肺血流シンチにてPEの所見を認めたことより、PE発生の危険予測や下大静脈フィルター適応や効果判定の客観的指標として超音波ドプラによる静脈内塞栓子検出法は有用であると考えられた。平成15年度はブタによる肺塞栓症発生モデルの確立と静脈系におけるhigh intensity transient signals (HITS)測定条件の確立のために去勢ブタを用いて基礎的実験を行った.全身麻酔下にブタの右内腸骨静脈から2種類の大きさの血栓を注入し塞栓子検出ドプラ装置(Nicolet Biomedical社製)を用いて下大静脈にサンプルボリュームを合わせて塞栓子を検出し,静脈内での塞栓子検出の条件およびその特性を検討した.また実験終了時にブタを犠死せしめ肺組織を採取し,病理組織学的検索を行った.実験結果は5×5mmの血栓10個はHITSとして検出されなかったが、5×10mmの血栓は25個中16個がHITSとして検出されdB値は19.0±4.2 dB (11-27dB)であった.5×10mmの血栓注入時に桂皮酸素分圧の低下は認められず,臨床的に有意な血栓よりも小さい血栓が検出可能であると考えられた。

5×5mmの血栓が検出されなかったのは,静脈系では動脈系と異なり血流が定常流に近いためS/N比が極めて低くなったためと考えられた.また病理組織学的検索では肺動脈内に血栓の存在を認め,肺塞栓症モデルの確立を確認した.さらに臨床応用への第一歩として十分にインフォームドコンセントを行った下肢深部静脈血栓症による慢性期肺塞栓症患者において塞栓子の検出を行い,HITSが検出可能であった.動物実験では下大静脈で検出を行ったが,臨床例では静脈の深度や固定性から総大腿静脈付近が適切な測定部位であると考えられた。今後はさらに臨床経験を重ねて深部静脈血栓症にともなう肺塞栓症の病態解明に発展させていく予定である.平成16年度はブタによる肺塞栓症発生モデルを用いて静脈系におけるhigh intensity transient signals(HITS)測定条件の確立のために去勢ブタを用いて基礎的実験を行った.全身麻酔下にブタの右内腸骨静脈から2種類の大きさの血栓を注入し塞栓子検出ドプラ装置(Nicolet Biomedical社製)を用いて下大静脈にサンプルボリュームを合わせて塞栓子を検出し,静脈内での塞栓子検出の条件およびその特性を検討した.実験結果は5×5mmの血栓10個はHITSとして検出されなかったが、5×10mm,5×15mm,5×20mm,5×30mmの血栓はそれぞれ67%(20/30),60%(6/10),75%(15/20),100%(6/6)検出されたdB値は14.4±5.1dB,8.2±1.79dB,8.1±2.81dB,8.9±3.01dBであった.5×10mmの血栓注入時に経皮酸素分圧の低下は認められず,臨床的に有意な血栓よりも小さい血栓が検出可能であると考えられた。5×5mmの血栓が検出されなかったのは,静脈系では動脈系と異なり血流が定常流に近いためS/N比が極めて低くなったためと考えられた。さらに臨床応用へとして十分にインフォームドコンセントを行った下肢深部静脈血栓症による慢性期肺塞栓症患者において塞栓子の検出を行い,HITSが検出可能であった.動物実験では下大静脈で検出を行ったが,臨床例では静脈の深度や固定性から総大腿静脈付近が適切な測定部位であると考えられた。今後はさらに臨床経験を重ねて深部静脈血栓症にともなう肺塞栓症の病態解明に発展させていく予定である.全身麻酔下にブタの右内腸骨静脈から2種類の大きさの血栓を注入し塞栓子検出ドプラ装置(Nicolet Biomedical社製)を用いて下大動脈にサンプルボリュームを合わせて塞栓子を検出し,静脈内での塞栓子検出の条件およびその特性を検討した.実験結果は塞栓子を25個中22個HITSとして検出できた。肺の病理組織像では色素を混入した血栓が肺動脈内に確認できた。器械の信頼区間はオフライン分析の結果より信頼度60%に設定すると感度と特異度が最良であった。さらに臨床応用へとして十分にインフォームドコンセントを行った下肢深部静脈血栓症による慢性期肺塞栓症患者において塞栓子の検出を行い、DVT症例8例10肢のうち5例5肢で30分間に26個のHITSを検出し、肺血流シンチでPEを認めた。30分間で1個のみ検出した1例では肺血流シンチにて肺塞栓症を認めなかった。HITSを検出しなかった3例ではPEを認めなかった。1例では下大静脈フィルター留置前後にて検査を施行したが、留置前にHITSが2個検出されたが留置後には検出されなかった。静脈系でも血栓を塞栓子として検出でき、器械の信頼度を60%に設定することが感度-特異性が最良であった。急性期で検出された症例で肺血流シンチにてPEの所見を認めたことより肺塞栓症の危険予測の評価やフィルター適応や効果判定の客観的指標としての有用性が示唆された。
減数分裂期遺伝的組換えの分子機構

減数分裂期には遺伝的組換えが体細胞分裂期の約1000倍の頻度で起こり、そのときにはシナプトネマ複合体や組換え節等の構造体が関与すると考えられている。我々はこの組換えの分子機構を明かにする目的で、体細胞分裂期の組換えは正常で減数分裂期の組換えのみが欠損した酵母S,cerevisiaeの変異株、MRE1(HOP1),MRE2,MRE3,MRE4/MEK1,MRE11を分離した。これらの変異株の解析の結果、MRE2,MRE3とMRE11について次のことが明かになった。MRE2はRNA結合蛋白質に共通なアミノ酸配列を持つ蛋白質をコードしているが、この遺伝子が欠損すると、シナプトネマ複合体の形成が起こらず、対合しない染色体が観察される。そして第一減数分裂が野生株に比べて一時間早く始まるが、第二減数分裂の開始は両者ほぼ変わらない時期に開始する。この間、紡錘極体の分配の距離は、野生株の約2倍になる。このことは第一減数分裂時の微小管の伸張の長さからも確かめられた。従って、MRE2は染色体の対合と第一減数分裂の開始に働いている可能性がある。MRE3からは、体細胞分裂期と減数分裂期とでN末端の異なる2種類の蛋白質が発現していることが分かった。体細胞分裂期に発現している蛋白質は他方よりN末端が短く細胞増殖に関与している。欠損するとG1期が異常に長くなる。一方減数分裂期に発現する蛋白質が欠損すると、組換えが観察されずシナプトネマ複合体の前駆体であるaxial elementの形成も見られない。またMRE11はRAD50と極めて似た表現型を示すがRAD50の上位にあることが分かった。温度感受性のmrellts変異株を用いた実験から、MRE11は組換えの初期過程、DNA二重鎖切断の挿入に関与し、切断後のprocessingの過程にも関与していることが分かった。遺伝的組換えは、ゲノム中の遺伝子の組み合わせを多様化して生物進化の原動力となってきたばかりではなく、DNA障害の修復、形質発現調節、染色体分配制御等に関与しており細胞にとって必須の基本的な機能である。遺伝的組換えの中心である減数分裂期の組換えは、その頻度が有糸分裂期の約1,000倍にも上昇し、シナプトネマ複合体や組換え節等の形成が関与している。我々は、この構造体形成を分子遺伝学的な手法で解析するために、その形成に関与する遺伝子変異の分離を試みた。酵母S.cerevisiaeを用い、有糸分裂期の組換えは起こり、減数分裂期の組換えが欠損している変異株を多数分離した。その変異株は、減数分裂期特有のシナプトネマ複合体や組換えや節等の形成に関与している可能性が高い。既存の変異株との相補性テストの結果、新しい5つの遺伝子が明らかになった。これらの遺伝子を夫々MRE1ーMRE4,MRE11と命名した。これらの遺伝子の欠損株は全て、減数分裂前DNA合成は正常に起こり、胞子形成も行うがそれらの胞子は生物活性をもたなかった。またmre11はメチルメタンスルホン酸に由るDNA障害に対して感受性であった。夫々の遺伝子のクロ-ニングにも成功し遺伝子の構造の解析を行った結果、以下の特長が明らかになった。MRE2はRNA結合蛋白質が共通にもつ配列、K/RGFG/AFI/VXF/Yをもっていた。

また、MRE4はプロティンキナ-ゼの共通配列をもつことがわかった。MRE11はその機能の性質がRAD50遺伝子の機能と非常に良くにているが、両遺伝子の上流領域の2箇所に共通の塩基配列が有り、同じ発現制御を受けている可能性が示唆された。MRE1とMRE3についても遺伝子の上流領域に17塩基にわたる共通の配列が有った。現在これらの遺伝子の作る蛋白質の局在場所、機能の研究が行われている。我々は、減数分裂期の遺伝的組換えの分子機構と、その組換えに関するシナプトネマ複合体や組換え節等の構造体の役割を解き明かす目的で、酵母を用いて体細胞分裂期組換えは正常だが、減数分裂期組換えは欠損している変異株を多数分離した。それらと既存の変異株との相補性テストを行ない、結局5つの新しい遺伝子を発見しMRE14,MRE11と名付けた。MRE11は他の4つの遺伝子と異なり、DNA修復能にも関与しており変異株は同時にメチルメタンスルホン酸に高い感受性を示した。これらの新しい遺伝子の変異株はすべて胞子形成はできるが、形成された胞子は致死となる。spo13変異を導入して減数第一分裂をバイパスさせるとこの胞子の致死性は回復するので、これらの変異の組換え欠損は減数第一分裂の染色体の分配に異常を来たすことがわかった。これらの5つの遺伝子のクロ-ニングに成功した。遺伝子の塩基配列を解析した結果、これらは約600前後のアミノ酸からなる蛋白質をそれぞれコ-ドしていることがわかった。アミノ酸配列の解析から、MRE2はRNA結合蛋白質と共通のアミノ酸配列を持つこと、またMRE4はセリン・スレオニンキナ-ゼの保存配列を持つことが明らかになった。これらの遺伝子の転写はMRE2遺伝子を除きすべてが減数分裂期に促進された。減数分裂期組換えの初期過程と考えられる、組換えのホットスポットで観察される一時的なDNA二重鎖切断は、これらの遺伝子のどの変異株でも観察されなかった。これらの結果は我々が明らかにした遺伝子はすべて、減数分裂期組換えの初期過程のうち、二重鎖切断に至るまでのステップには鱈いていることを強く示唆している。減数分裂期には遺伝的組換えが体細胞分裂期の約1000倍の頻度で起こり、そのときにはシナプトネマ複合体や組換え節等の構造体が関与すると考えられている。我々はこの組換えの分子機構を明かにする目的で、体細胞分裂期の組換えは正常で減数分裂期の組換えのみが欠損した酵母S,cerevisiaeの変異株、MRE1(HOP1),MRE2,MRE3,MRE4/MEK1,MRE11を分離した。これらの変異株の解析の結果、MRE2,MRE3,とMRE11について次のことが明かになった。MRE2はRNA結合蛋白質に共通なアミノ酸配列を持つ蛋白質をコードしているが、この遺伝子が欠損すると、シナプトネマ複合体の形成が起こらず、対合しない染色体が観察される。そして第一減数分裂が野生株に比べて一時間早く始まるが、第二減数分裂の開始は両者ほぼ変わらない時間に開始する。この間、紡錘極体の分配の距離は、野生株の約2倍になる。このことは第一減数分裂時の微小管の伸張の長さからも確かめられた。従って、MRE2は染色体の対合と第一減数分裂の開始に働いている可能性がある。MRE3からは、体細胞分裂期と減数分裂期とでN末端の異なる2種類の蛋白質が発現していることが分かった。体細胞分裂期に発現している蛋白質は他方よりN末端が短く細胞増殖に関与している。欠損するとG1期が異常に長くなる。
ジーゲル保型形式のスタンダードL関数の特殊値およびそれに関連する研究

(1)次数が一般のジーゲル保型形式のスタンダードゼータ関数の特殊値と合同の関係について精密に定式化し、「重複度1」を仮定してそれを証明した.また、特に次数が2のとき、1変数保型形式fのSaito-Kurokawa liftと非Saito-Kurokawa liftの間の合同と、fの関数の特殊値の関係について精密な予想を立て、特別な場合にそれを証明した.また,その予想の成立する数値例を増やした.これらの研究成果は2004年10月の白馬、および2005年3月唐津での研究集会で発表した.(2)M,Nを平方因子を持たない自然数とし、ψ,xをそれぞれM,Nを導手とするディリクレ指標とするとき、Neben type ψの1変数保型形式のスタンダードゼータ関数を指標xで捻ったものについて特殊値を厳密に求める公式を得た。また、スタンダードL関数の特殊値の数値例を増やした.その際,ある場合にBlock-Kato予想の検証を行った.(3)2次指標をNeben typeとする奇素数レベルのアイゼンシュタイン級数の空間が種テータ級数(genus theta series)で張られることを示した.(Schulze-Pillot氏との共同研究)また,この副産物として「テータ級数でジーゲル尖点形式の空間が張られるか」といういわゆる基底問題をレベルが非平方数のときに証明した.(Boecherer氏,Schulze-Pillot氏との共同研究.)これらの研究成果は2004年9月立教大学でのシンポジウムで公表した.(4)非正則な場合も含むジーゲルアイゼンシュタイン級数のケッヒャー・マース級数の明示式を求めた.これを用いて,関数等式と解析接続について,1978年に荒川恒男氏が得た結果の別証明および精密化を行った.(伊吹山知義氏との共同研究.)この結果は2004年9月立教大学でのシンポジウムで公表した.(1)次数が一般のジーゲル保型形式のスタンダードゼータ関数の特殊値と合同の関係について精密に定式化し、「重複度1」を仮定してそれを証明した.また、特に次数が2のとき、1変数保型形式fのSaito-Kurokawa liftと非Saito-Kurokawa liftの間の合同と、fの関数の特殊値の関係について精密な予想を立て、特別な場合にそれを証明した.また,その予想の成立する数値例を増やした.これらの研究成果は2004年10月の白馬、および2005年3月唐津での研究集会で発表した.(2)M,Nを平方因子を持たない自然数とし、ψ,xをそれぞれM,Nを導手とするディリクレ指標とするとき、Neben type ψの1変数保型形式のスタンダードゼータ関数を指標xで捻ったものについて特殊値を厳密に求める公式を得た。また、スタンダードL関数の特殊値の数値例を増やした.その際,ある場合にBlock-Kato予想の検証を行った.(3)2次指標をNeben typeとする奇素数レベルのアイゼンシュタイン級数の空間が種テータ級数(genus theta series)で張られることを示した.(Schulze-Pillot氏との共同研究)また,この副産物として「テータ級数でジーゲル尖点形式の空間が張られるか」といういわゆる基底問題をレベルが非平方数のときに証明した.(Boecherer氏,Schulze-Pillot氏との共同研究.)これらの研究成果は2004年9月立教大学でのシンポジウムで公表した.(4)非正則な場合も含むジーゲルアイゼンシュタイン級数のケッヒャー・マース級数の明示式を求めた.これを用いて,関数等式と解析接続について,1978年に荒川恒男氏が得た結果の別証明および精密化を行った.(伊吹山知義氏との共同研究.)この結果は2004年9月立教大学でのシンポジウムで公表した.1.昨年までGarrett-BoechererよるSiegel-Eisenstein級数の引き戻し公式、伊吹山による保型形式の空間上の微分作用素、および本研究代表者によるSiegel級数の明示公式を用いて保型形式のスタンダードL関数の特殊値をいくつかの場合について厳密に求めたが、今回は次の場合にそれを拡張した:(1)M, Nを平方因子を持たない自然数とし、ψ,χをそれぞれM, Nを導手とするDirichlet指標とするとき、Neben type ψの1変数尖点形式のスタンダードL関数を指標χでひねったものの特殊値を厳密に求める公式を得た。(2)種数2でレベルが1のSiegel尖点形式のスタンダードL関数の特殊値の計算例を増やした。この数値例はGross-Prasad予想のある場合を数値的に確かめる時に役立つものと思われる。2.レベルが素数pのp進整数環上の半整数対称行列による表現の局所密度に関して有用と思われるいくつかの関係式を昨年度得たが、今年はさらにその精密化を得た。この結果を用いて、2次指標をNeben typeとするSiegel Eisenstein級数の空間が種テータ級数(genus theta series)によって張られることを示した。(R.Schulze-Pillot氏との共同研究)この成果は2004年2月浜松で行われた「第3回保型形式周辺分野スプリングコンファレンス」で公表された。

この結果はNeben typeのときの基底問題(basis problem)「Siegel保型形式はSiegel theta級数で生成されるか」を解決する糸口になるものと思われ現在検討中である。(S.Boecherer氏およびR.Schulze-Pillot氏との共同研究)また、上に述べた関係式は長岡昇勇氏が提唱した問題「p進Eisenstein級数が真の保型形式となるか」を解決する重要な道具なるものと思われる。(1)次数が一般のジーゲル保型形式のスタンダードゼータ関数の特殊値と合同の関係について精密に定式化し、「重複度1」を仮定してそれを証明した.また、特に次数が2のとき、1変数保型形式fのSaito-Kurokawa liftと非Saito-Kurokawa liftの間の合同と、fの関数の特殊値の関係について精密な予想を立て、特別な場合にそれを証明した.また,その予想の成立する数値例を増やした.これらの研究成果は2004年10月の白馬、および2005年3月唐津での研究集会で発表した.(2)前年に引き続き、1変数保型形式のスタンダードゼータ関数の特殊値の数値例を増やした.その際,ある場合にBlock-Kato予想の検証を行った.(3)前年度に,2次指標をNeben typeとする奇素数レベルのアイゼンシュタイン級数の空間が種テータ級数(genus theta series)で張られることを示したが,それをレベル4の場合にも拡張した.(Schulze-Pillot氏との共同研究)また,この副産物として「テータ級数でジーゲル尖点形式の空間が張られるか」といういわゆる基底問題をレベルが非平方数のときに証明した.(Boecherer氏,Schulze-Pillot氏との共同研究.)これらの研究成果は2004年9月立教大学でのシンポジウムで公表した.(4)非正則な場合も含むジーゲルアイゼンシュタイン級数のケッヒャー・マース級数の明示式を求めた.これを用いて,関数等式と解析接続について,1978年に荒川恒男氏が得た結果の別証明および精密化を行った.(伊吹山知義氏との共同研究.)この結果は2004年9月立教大学でのシンポジウムで公表した.
複数ファン制御乱流風洞の高性能化研究

複数のファンを独立に制御するアクティブ型の、複数ファン風洞による風速と風向の変化を伴う非定常風の模擬気流の作成と、それらの気流中における基本断面への非定常作用の測定手法の確立を行った。さらに、実現象に則した非定常気流として、気象庁の『竜巻等の突風データベース』等の統計的データと理論式から、竜巻を模擬した非定常気流を風速と風向の変化の組み合わせから数パターン作成し、その気流下における基本断面への非定常作用について考察を行った。平成22年度では「研究実施計画」で述べた【3列複数ファン風洞を用いた非定常な風向変動を持つ気流の作成に関する研究】、【3複数ファン風洞を用いた非定常で長周期な乱れを持つ気流が建物風圧特性に与える影響に関する研究】を実施した。本研究の目的は3列複数ファン風洞による3次元的な気流の制御を試みる事と、再現する気流特性の可能性についての検討であるが、前年度の気流制御についての基礎的データ、特にファン回転数の急激な変化に伴う静圧変動の影響の評価を踏まえて、3次元的な気流作成とその制御可能範囲の検証を行いつつ、基本形状を有する建物模型による風圧の非定常変換特性を把握する事を念頭に先の2テーマを取り上げた。以下に研究の具体的な成果を示す。・圧力模型を設置する範囲で風速の分布が一定であること、より大きな風向変化角度が得られること、風向が変化する際に風速が変化しないことの3点を前提条件とし、角度を持たない定常状態、下向きの風向を持つ状態、上向きの風向の3つの定常状態を定め、それぞれの状態間を変化させることで非定常な風向変化を持つ合計30通りの入力波を作成した。その結果、最大約19度の風向変化が起こせることを確認した。・非定常な風向変化が建物に与える影響を把握するべく、風洞内に角柱模型及び円柱模型を設置して、作成した気流の下で圧力測定実験を行った。角柱模型の設置角度を0,5,10,15,20,25,30,35,40,45度と変化させて測定した結果を設置角度と風向ごとにまとめ、円柱模型の測定結果から模型設置時の作用風向と数値についての補正値を求めた。また、それぞれの測定結果と、1列複数ファン風洞における測定結果、境界層風洞における測定結果、あるいは理論値と比較し、実験の妥当性を確認した。・以上の結果より、非定常な変化が起こる時に生じる風洞内の静圧の変化を原因として、定常仮定の下での従来の評価による予測値を上回る建物応答を起こす可能性を示した。平成23年度では「研究実施計画」において示した【3列複数ファン風洞を用いた非定常な風向変動を持つ気流の作成に関する研究】、【3列複数ファン風洞を用いた非定常で長周期な乱れを持つ気流が建物風圧特性に与える影響に関する研究】について平成22年度の研究結果をさらに発展させる形で研究に取り組んだ。前年度では、3列複数ファン風洞において3次元的な気流の制御と、再現できる気流の可能性についての検討、基本断面模型による風圧の非定常変化特性の把握、について取り組んでいる。しかしながら、これらの実験では、3列複数ファン風洞の性能検証といった意味合いが強く、非定常とは言っても、実際に作成し各種実験に使用した気流パラメータは実現象に対して特別なモデル化を行ったものではなく、理論的意味のあるパラメータとは言い難い。そこで、今年度では複数ファン風洞による急激な風速・風向の変化といった特殊性により竜巻を想定した非定常風の模擬と基本断面への非定常作用の把握を目的とし、研究に取り組んだ。作成する気流のパラメータは、これまでに日本で発生した竜巻の最大風速や規模といったパラメータの統計的分析や、竜巻の風速場の理論式などから決定し、風速・風向の各々の変化を組み合わせた気流を作成した。この際、比較対象として定常流や、風向が折り返すといった特殊な気流も作成し、非定常気流については、模型周辺で一様に気流が変化しているのか検証した。基本断面の風圧測定実験では、角柱では5°毎に計測し、作成した短時間で風向や風速が変化する竜巻特有の非定常気流が角柱に対して、どのような非定常作用を及ぼすか風圧係数、風力係数のオーバーシュート現象に着目して検証を行った。最後に、模型の設置角度と気流の変化角度から、実験結果を重ね合わせる事で、およそ110°までの大きく風向が変化した場合に風圧係数、風力係数がどのように推移するかを時刻歴で推定した。本年度は、3年間にわたる研究の最終年度であり、実験計画として設定した2つのテーマを実施し、研究報告書としての取りまとめを行った。1)風向・風速変動に関して、3次元的制御の限界を明らかにすること。

すでに前年度までにおいて、さまざまな風向・風速変動のパターンを作成しているが、1列ファン風洞では困難であった広い範囲での風向・風速変動を改めて確認し、整理したうえで、今後の展開に役立つよう条件設定などの記述を整理した。2)長周期的な乱れを持つ気流作成にあたり、3次元的制御の意味を明らかにすること。スペクトル周波数範囲の制御性能を改めて確認の上、0.01Hzから1Hzまでの範囲のパワースペクトルの再現、0Hzから4Hzまでのココヒーレンスの再現を実証した。1列ファンを3列ファンに拡大することで、横方向に広がりを持たせることによって、角柱模型の風圧実験が容易になり、さらに、静圧変動の補正も行いやすい利点が明らかとなったが、水平方向には、縮流胴を構成しなかったため、ファンとファンの間での風速低下の発生が認められ、測定部位を変化しても回復しない状況が確認された。今後の風洞設計にあたっては検討の余地がある。3年間の実験成果は、96ページの報告書にとりまとめ、関係者に配布した。章構成は、1.序論、2.試作風洞の概要と気流性状、3.スペクトル特性とココヒーレンスを模擬した気流の作成、4.非定常な風向変動気流の作成、5.風洞内静圧分布の測定実験、6.非定常気流下における基本断面の風圧測定実験、7.結語よりなる。複数ファンを独立に数値制御することにより、従来の境界層乱流風洞では、困難である非定常な気流、特に+10°から-10°までの風向角の変化を4秒間で線形に変化させることや、2秒を超える周期の変動を自由に作り出すことを明らかにすることができ、今後の風洞実験の発展の基本資料とすることができた。初年度は、ファンを従来の1列から3列にしたことにより、気流作成において、どの程度の可能性が考えられるか手探りでの検討であったが、今年度は、昨年度の成果をもとに、非定常気流として、とくに風向変動については、概ね所定の範囲での制御を可能とすることを確認することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度が最終年度となるので、数値制御複数ファン風洞としての、当初の目的を全体的に達成すべく、再度制御方法の確認、スペクトル特性再現の限界確認などを行った上で、成果報告を取りまとめる方向で進めている。
高速ビジョンを用いた快適な入力インターフェースの研究

本研究では、ビデオフレームレートを越える高フレームレートのカメラを用いて、各種情報端末における快適な入力インターフェースを実現することを目的とし、(1)携帯端末向け空中マウス/キーボード(2)ズーミングタッチパネル"(3)読唇入力インターフェース(4)ハンディ三次元スキャナの各システムを構築した。本年度は、高速ビジョンを用いた快適な入力インターフェースの実現のため、(1)空中タイピング認識システムの開発、(2)特徴点追跡による三次元形状復元、(3)ズーミングタッチパネルの実用化検討を行った。空中タイピング認識システムの開発では、単眼カメラにより撮影された動画像を入力とし、指先のタイピング動作をマーカを用いずに実時間認識するシステムの構築を行った。本システムでは高速ビジョンの導入により、通常のビデオ信号では判別が困難な指先の高速打鍵運動の認識に対応している。さらに、リアルタイム処理のために、変形テンプレートマッチング処理を高速に演算するハードウェアを導入している。これらの要素技術をもとに、空中タイピング動作に対する実時間認識を138fpsで行うシステムを試作した。特徴点追跡による三次元形状復元では、1000fpsの高速撮像可能なカメラを用いて画像上の特徴点をリアルタイムに抽出し、追跡を行うことで撮影対象の三次元形状を復元することに成功した。高速カメラを利用することにより、カメラを速く動かしても安定して再構成画像が得られるようになるため、ハンディ三次元スキャナなどの入力インターフェースへの応用が可能である。ズーミングタッチパネルは、カメラを用いてパネルに近づけた指の3次元位置を計測し、パネル上にカーソルを衰示したり、指の奥行き位置により画面をズームさせたりするなどの新しいインターフェースを備えたタッチパネルである。今年度は民間企業と共同でプロトタイプシステムを構築し、実用化に向けての検討を行った。当初の計画では、ビジョンチップを用いて携帯端末向け空中マウスの作成を行う予定であったが、方式を変更し、市販の小型高速カメラによる指先の三次元位置を認識するシステムの構築を行った。さらに本システムを用いて、指先の微小な前後運動をキーストローク動作として検出し、空中でタイピングを行うシステムを構築した。また、指の三次元位置を用いて画面の拡大縮小を行うズーミングタッチパネルの機能を実装した。本システムは、小型カメラとUSBディスプレイにより、携帯端末を模した筐体に搭載することができ、当初の研究目的であった、「携帯端末向け空中マウス」「携帯端末向け空中キーボード」「ズーミングタッチパネル」の三つの新しいイシターフェースシステムを実現することができた。本システムは約150fpsでのリアルタイム動作を実現しており、ビジョンベースの入力インターフェースを高フレームレート化することで、快適な操作が実現可能となることを検証するための準備が整った。このほかに、高フレームレート画像を用いてビデオモザイキングを行うシステムの開発を行った。カメラを素早く動かした場合でも、滑らかなモザイク画像を取得できるようになっただけでなく、画像の中心付近において最も歪みが少なく、貼り合わせに適する画像が得られることに着目し、高速ビジョン特有の性質を用いてアルゴリズムを簡略化することで、自然なモザイク画像を簡単な処理で生成することができた。これにより、ハンディカメラによって簡便にドキュメントをスキャンするシステムの実現が可能となった。前年度に開発した携帯端末向け入力インターフェースシステムに対し、点滅赤外照明による安定した指先領域の抽出、画像歪み補正による高視野化、キーストローク動作判定の修正などを行い、さらなる操作性の向上を実現した。アプリケーションとして、空中タイピングキーボード、ズーミングピクチャニュワー、3Dペインターを実装し、国際会議でデモンストレーションを行った。また、ディスプレイの背面に振動素子を取り付けることで、ビジョンベースの入力インターフェースの欠点であった触覚フィードバックの問題を解決した。ほかには、高速カメラを用いて人間の発話動作を撮影し、口唇の動きから音素の認識を行う実験を行った。従来の自動読唇では、主に口唇の形状を利用して認識を行っていたが、この場合、英語などの口唇の形状変化の大きい言語ではある程度の認識が可能であるが、日本語の場合、母音は形状から認識可能であるが、子音に関してはほとんど形状の差がなく、認識が困難であるという問題があった。そこで、発話時の口唇の開閉状態の時間変化に着目し、その波形をパラメータ表現し、クラスタリングを行うことで、子音の認識が可能となることを確認した。これにより、従来は難しかった日本語の自動読唇が可能となり、携帯電話の入力インターフェースへの応用につなげられる。ハンディ三次元スキャナについては、システムの完成には至らなかったが、モーションステレオによる三次元復元の基本アルゴリズムを実装し、動作を確認することができた。
便潜血検査と便DNA検査併用による大腸腫瘍スクリーニング精度の検証

研究期間全体でコントロール150名、ステージ0大腸がん患者150例の便検体を採取し、便DNA検査を実施する。また、便潜血検査および大腸内視鏡検査データについても全例取得する。最終的には、便潜血検査と便DNA検査の組み合わせ検査によるステージ0大腸がんの診断精度を評価すると共に、便潜血単独検査に対する優位性を検証する。腺腫(ステージ0大腸がん含む)段階までの切除により大腸がんの死亡率減少につながることは科学的に証明されているため、本技術をがん検診に導入することで、国民の大腸がん死亡率減少につながることが大いに期待できる。
膵臓移植および膵島移植におけるＰＥＴ核種を用いた膵再生能と膵島量評価

11C-methionineは膵予備機能や再生能を目的に、生体膵ドナー13例、レシピエント25例を比較。術前と術後6ヶ月後検査を実施。膵は平均値SUVを用い、膵CTvolumetryは、ドナーは門脈左縁を切離ラインで計測。ドナー膵再前後で29.3±7.5から38.0±7.9mlと1.3倍、PETではSUVが16.0±1.1から16.9±5.0は1.06倍で、両者の積で機能的volumeとし平均で1.38倍となった。膵機能を100%とすると、生体ドナー術前113%、術後は57%、レシピンエトでインスリン離脱例は脳死70%、生体24%であった。インスリン再導入12%、グラフト機能不全0%。臨床研究11C-methionineの生体脳死膵移植後のグラフト膵機能予後ついて検討。2004年から2013年の生体膵移植レシピエンLDR10例、脳死膵移植レシピエントCDR14例、PET/CTは移植術後3から6ヶ月後撮影。【結果】LDRは5年間以上のインスリン離脱6例とインスリン再導入4例がみられ、うち1例のみ32ヶ月後にグラフト廃絶。CDRではインスリン離脱12例と移植約4ヶ月後の早期グラフト廃絶2例。生体および脳死ともインスリン離脱は全例SUV5以上、SUV5未満は全例術後1年以内にインスリン再導入、さらにSUV3未満の症例は全例グラフト廃絶。11C-methionine PET/CTは膵グラフトの長期予後予測が可能であった。基礎研究ラット膵島移植早期の肝臓内における膵島の画像化および生着率を定量評価するために、18FDGラット膵島を用い、新鮮膵島および障害膵島の移植後肝内動態をPET-CTおよびAutoradiography用いて比較検討した。経門脈的に新鮮膵島群(n=4)および障害膵島群(n=4)において18FDG9MBq60分にて標識した膵島900個を各々同系移植し、0-90分後まで10分間隔のdynamic PET-CTを撮像した。PET-CTで18FDG膵島は多数の肝内hot spotとして明瞭に画像化可能であった。liver%IDの0-10分、40-50分、80-90分値は、正常膵島群は平均27.8、19.8、14.7、障害膵島群は、平均20.1、14.1、10.1であった。正常膵島群と比較し障害膵島群は移植直後に約30%の移植膵島細胞の喪失がみられた。両群とも90分後までの減衰曲線は同様で、90分後に約50%膵島が生着することが判明した。臨床例での膵生着率、予備能および再生能および、膵島移植の基礎研究での膵島量評価は予定通りである。しかし、膵島移植での臨床例がなくデータ集積が不十分である。11C-methioninePETを用いた生体および脳死膵移植後におけるグラフト膵生着能の予測を、生体膵移植10例、脳死膵移植14例を対象として検討した。定量的評価を試みるために、生体ドナー膵を基準値としSUV集積度を100%すると、インスリン離脱可能な脳死および生体移植は各々70%、24%、インスリン再導入生体例は12%、グラフト機能不全例0%であった。これらは既報である膵島移植のインスリン離脱には、正常ヒト膵β細胞の30%移植が必要とされている報告にも一致するデータである。以上より11C-methioninePETによる膵機能評価は移植膵の生着能を予測可能な膵molecular imagingであると考えられる。サブ解析で、以下の検討も実施した。膵移植において、肝移植で汎用されているグラフト重量のレシピエント体重における割合であるGraft Recipient Weight Ratio(GRWR)を膵移植にも適用し、Pancreas Graft Recipient Weight Ratio(Panc-GRWR)を用いて、グラフト重量の膵移植後のインスリン離脱に及ぼす影響について検討した。移植直前のグラフト重量と手術直前のレシピエント体重を用い、Panc-GRWRを算出。比較基準として、脳死ドナーも同パラメーターを算出した。脳死ドナーのPanc-GRWRは、0.42±0.10。脳死移植0.47±0.16、生体移植0.15±0.04。脳死移植は脳死ドナーと同率で、生体移植の約3倍であった。予後は、脳死移植において、Panc-GRWR 0.26と最下位2例中1例が術後9ヶ月、生体移植ではPanc-GRWR 0.13以下5例全例が6ヶ月後にインスリン再導入となった。以上より、膵臓移植においても肝移植と同様にグラフト重量は移植後の膵機能発現に重要な因子と考えられた。臨床例では着実に症例の蓄積がみられ、11C-methionine PET/CTによる膵生着能の判断およびその定量的能力が評価可能なことが判明してきている。さらにサブ解析にて、ドナー膵重量が移植後の膵機能発現に影響を及ぼすことが判明してきた。これは、これまで肝移植などのlife-saving-organでは移植前に、グラフト重量がその後生着の有無に大きな影響を及ぼすと報告されてきたが、膵移植のようなQOL savin-organ移植においても重要な因子であるこが判明したことで、本邦初の報告である。

膵島移植は、臨床例が研究期間中に実施がなかった。しかし、臨床例でのデータをさらに強固に裏付ける基礎研究でのマウスを使用しての核医学手法による膵再生能力の研究が停滞している。膵再生能に関して臨床での生体膵ドナーの手術前後のCT volumetryと11C-methionine PETによる機能評価を用いて検討。症例は生体膵ドナー術前後にCTおよびPETの両検査を実施した8例。平均年齢60.1±3.3歳、男女比は1/7。11C-methionine投与量は約740MBqとし、全膵をスキャンするように体各により最大3bed撮影した。膵機能の評価値は常用されている、SUV(standardized uptake value)を用いたが、膵スキャンの中央スライスを用い膵にROIを設定し、平均値をその目的とする膵のSUVとした。膵CT volumetryは、ドナーの術前は門脈左縁を切離ラインと想定し計測した。すべてのCT volumetryにおいて膵の境界が不明瞭な場合、PET画像による膵高濃度集積を参考とし境界を決定し計測し、測定値はmlで表記した。CT volumetryでは術前では残膵予定および術後の残膵では手術前後で29.3±7.5から38.0±7.9mlと1.3倍に増加し、PETではSUVが16.0±1.1から16.9±5.0と機能では1.06倍とほぼ同等であった。そこで、両者の積で機能的volumeと仮定すると生体ドナー膵は術後に平均1.38倍となった。ただし、体積は手術により半分になるためこの積の半分が、ドナー全膵の手術前機能的volumeに対する手術後の残膵機能的volumeとなり計算すると0.69倍となった。以上により、生体膵ドナーの正常膵において、膵臓を50%提供するドナー手術後は量的および機能的膵再生はみられるが、提供前と同等には到らず約70%程度にとどまると考えられる。11C-methionineは膵予備機能や再生能を目的に、生体膵ドナー13例、レシピエント25例を比較。術前と術後6ヶ月後検査を実施。膵は平均値SUVを用い、膵CTvolumetryは、ドナーは門脈左縁を切離ラインで計測。ドナー膵再前後で29.3±7.5から38.0±7.9mlと1.3倍、PETではSUVが16.0±1.1から16.9±5.0は1.06倍で、両者の積で機能的volumeとし平均で1.38倍となった。膵機能を100%とすると、生体ドナー術前113%、術後は57%、レシピンエトでインスリン離脱例は脳死70%、生体24%であった。インスリン再導入12%、グラフト機能不全0%。膵機能および再生能の最も高いドナーのうち耐糖能障害を来した症例および移植膵機能の低下しインスリン再導入した臨床例での、GLP作動薬使用前後でのPETを用いた膵機能および再生能の変化を計画中である。GLP作動薬は膵再生能が期待されているが、耐糖能改善は膵再生能によるものかグルカゴン代謝改善によるものか不明で、メチオニン代謝によるPETによるMolecular Imagingにより独自の解析を実施する。臨床例は、現在でも数例の検査待機例がありさらなる症例の蓄積が可能であり当初の予定通り研究を進めたい。さらにサブ解析によるグラフト重量の重要性も判明したので、これまでの11C-methionine PET研究に加えてグラフト重量を含めて統合的な解析も進める予定である。膵島移植は臨床例の1例でも多く実施したい。
ＡＰＯＥε４を有する軽度認知障害高齢者における認知症抑制効果に関する研究

本研究課題は、軽度認知障害(mild cognitive impairment: MCI)を有する高齢者を対象に、運動介入が認知機能低下予防効果を有しているかを検証し、その効果に対し認知機能に強く影響を与える遺伝子APOEε4の影響を合わせて検討することを目的とした。今まで実施されてきたMCI高齢者に対する運動介入効果は、報告により統一した見解が得られていない。その原因の一つとして考えられるのが、MCI高齢者の異種性が考えられる。MCIの異種性は近年重要視され、いくつかの要因によりMCIを細分類し区別すると、ADに移行するリスクが異なるとされる。アルツハイマー病の発症リスクを大きく引きあげる遺伝子の一つにAPOEε4がある。介入効果指標として用いられる脳画像指標や神経心理学的検査はAPOEε4による影響を強く受けることが知られており、介入効果を検討する場合には、APOEε4の保有を考慮する必要がある。また、APOEε4が運動機能指標にどのような影響を与えるかについては未だよくわかっていない。そこで、APOEε4の保有がMCI高齢者に対する運動介入効果に影響を及ぼすかどうかを検討するために、ベースライン時でのAPOE phenotype検査を実施した。また、介入効果に対する交絡因子の検討として、MCIの特性を合わせて実施した。その結果、MCIでは身体活動だけでなく認知的な活動の低下を伴うことが分かった。APOEε4の保有が各運動機能指標に及ぼす影響として、歩行速度が低下する可能性が見られ、これらの結果は年齢、性別、教育歴などの各調整因子により調整を行った解析においても有意な結果が得られた。また、介入プログラムの実施は概ね計画通り進み、平成24年度後半を通して実施された。
相対的な業績評価制度によるラチェット効果およびチームワークへの影響

本研究の目的は、複数の従業員が共に生産活動を行うチームの環境において、ラチェット効果と呼ばれる問題がいつどのように深刻化するのかを明らかにすることである。ここでラチェット効果とは、契約期間が一期間の場合に比べて、契約期間が複数期間にわたることによって生じる、逆選択問題解消の追加的困難性を指す。本研究計画は二年間の計画であり、一年目は理論モデルの分析と実験設計を行う。二年目は学部学生を被験者とした実験室実験を行う。一年目にあたる2018年度は、相互学習のあるチームにおけるラチェット効果の問題を理論モデルにより分析した。分析の結果、チームとして能力の高い者と低い者が共に生産活動を行うことで能力の低い者の能力が向上するという相互学習が起こるチームにおいては、ラチェット効果の問題が深刻化しにくいことが数値的に示された。また、この結果をもとに実験設計に着手した。これらのモデル分析の結果と実験設計をまとめて、日本管理会計学会第35回(2019年度第1回)関西・中部部会にて報告予定である(受理済)。二年間の計画の一年目にあたる2018年度は、理論モデルの分析と実験設計を行った。分析の結果、相互学習がラチェット効果を抑制することを数値的に示すことができた。これは数値的な結果であるが、続く実験設計を行ううえでは十分な結果であると判断した。このため、現在までの進捗状況は順調であると評価した。二年目にあたる2019年度は、先の計画通りに2018年度に作成した理論モデルに基づき実験室実験を実施する。加えて、2018年度に作成した理論モデルの追加的な分析を行う。具体的には、昨年数値的にしか示せなかった事柄を、一般的に示すことに取り組む。
埋蔵文化財情報を利用した高精度の地形発達史研究

本研究では越後平野,津軽平野,鳥取平野,矢作川沖積低地などに立地する考古遺跡周辺を対象として地形・地質調査を実施し,詳細な地形発達史を検討した.それにより,従来の1000年オーダーの地形発達史研究では明らかにできなかった地盤の沈降,ラハールの流入,海面の微変動,河川の転流などのイベントを検出することができた.本研究では越後平野,津軽平野,鳥取平野,矢作川沖積低地などに立地する考古遺跡周辺を対象として地形・地質調査を実施し,詳細な地形発達史を検討した.それにより,従来の1000年オーダーの地形発達史研究では明らかにできなかった地盤の沈降,ラハールの流入,海面の微変動,河川の転流などのイベントを検出することができた.考古遺跡で得られる地形・地質情報を用いて,高精度の時間・空間的分解能を有する臨海沖積低地の地形発達史を編むことを目的とした研究を行った.本年度は,越後平野および津軽平野を対象として調査を実施した.越後平野中部に立地する平安時代初頭の遺跡では,遺構面を覆う層厚1030センチ程の有機質シルト層が共通して認められる.遺跡周辺を対象として約20地点でハンドボーリング調査を実施し,同層の分布状況を確認するとともに,年代測定と花粉分析を実施した.その結果,有機質シルト層は越後平野中部の広範に分布しており,10世紀初頭に生じた湿地環境の下で形成されたことが明らかになった.また,周辺に立地する考古遺跡の情報を整理した結果,平安時代初頭の遺構面が腐植質の堆積物によって埋積される現象は,海岸部の砂丘列上でも生じたことがわかった.こうした広範にわたる劇的な堆積環境変化をもたらす要因としては,角田山東縁断層の最新活動にともなう平野部の沈降イベントが想定される.また,津軽平野では南部の扇状地および北部の氾濫原に立地する遺跡を対象として地形・地質調査を実施した.その結果,特に弥生時代平安時代における岩木川とその支流の動態(堆積と下刻)を示唆する詳細なデータが得られた.津軽平野南部の浅瀬石川扇状地に発達する完新世段丘は平安時代に形成され,同時期,下流の氾濫原では大規模な洪水堆積が生じたことが明らかになった.氾濫原の洪水堆積物からは十和田平安噴火にともなう火山灰が検出されたことから,同噴火が平安時代の津軽平野の地形発達に影響を与えたことが示唆される.埋蔵文化財情報を利用した高精度の地形発達史の構築を目指し,津軽平野中部と鳥取平野北西部の湖山池周辺において重点的な調査を実施した.津軽平野中部においては,浅瀬石川扇状地に立地する前川遺跡(田舎舘村),岩木川の氾濫原に立地する稲村遺跡(五所川原市)の調査区において浅層堆積物を調査するとともに,遺跡周辺で地質ボーリング調査を実施した.その結果,同平野では10世紀前半に顕著な地形変化(完新世段丘面における蛇行帯の発達,デルタにおける河成堆積物の急激な垂直累重)が生じたことが分かった.蛇行帯を構成する堆積物からは多量のパミスが検出されたことから,著しい地形変化の要因として十和田平安噴火(915A.D.)にともなうラハール堆積物の流入が考えられる.こうした100年オーダーの地形変化が捉えられたことにより,沖積低地の地形発達が漸移的に進行したのではなく,時折発生するドラスティックな変化が地形形成に大きく影響することが明らかになった.一方,鳥取平野北西部では,湖山池周辺に発達した開析谷群に立地する複数の遺跡(鳥取県埋蔵文化財センターが調査中)を対象として浅層堆積物の観察や珪藻分析を行った.その結果から,縄文海進最高頂期以降の海面変動と溺れ谷タイプの沖積低地の地形発達,湖山池の成立過程を考察した.縄文海進時には開析谷群は沈水し,溺れ谷が形成されるとともに,周辺には海水の影響の強い内湾が広がった.その後,溺れ谷は河成堆積物によって埋積されるが,その際,小規模な海進や海退が生じた。こうした現象は,当地域の相対的海面変動や湖山池の成立を反映したものと推定され,今後のさらなる検討を要する.溺れ谷は,約4,000年前までに河成堆積物によって完全に埋積され,湿地や森林が拡大するとともに人々の流入が始まった.本研究の目的は,日本各地の沖積低地に立地する考古遺跡およびその周辺の地形環境情報をもとに,空間的・時間的に高精度の地形発達史を構築することにある.対象とした主な沖積低地は,越後平野・鳥取平野・津軽平野・矢作川沖積低地などである.越後平野では平安時代前半(9世紀初頭)に沖積低地の地形環境が劇的に変化するイベント(湿地化),および遺跡の急激な埋没が認められ,平野西部を南北に走る角田・弥彦断層の最新活動との関連が示唆された.両者の関連性については,更なる遺跡情報の収集・整理によって明らかにするつもりである.また,鳥取平野の北西部に位置する湖山池周辺においては,遺跡発掘が行われている開析谷群の調査結果から,縄文海進最盛期前後の詳細な地形環境が解明された.鳥取平野北部では,鬼界アカホヤ降灰(約7,300年前)直前には開放的なバリーアー・ラグーンシステムが発達していたが,沿岸部の砂丘の形成に伴って閉鎖的な汽水湖の発達へと移行したことを示唆するデータが得られた.津軽平野においては,十和田平安噴火に伴うラハールの流入が生じたことが解明された.

平野南部の氾濫原では,ラハールの流入によって,それまでの湿地環境から比較的高燥な環境へと変化し,人々の居住が可能になったことが明らかになった.また,津軽平野の地形を特徴づける完新世段丘と段丘面上の自然堤防群は十和田平安噴火に伴うラハールの流入と,後の侵食作用によって形成されたことがわかった.矢作川沖積低地では,縄文時代後期晩期にかけてデルタの急速な発達が生じたことが知られているが,当時,内陸部では樹木が生い茂ったり,泥炭が堆積したりするような静穏な堆積環境であったことが複数の遺跡調査によって確認され,内陸部をバイパス的に貫流し,臨海部に土砂を供給する河川の動態が解明された.