hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
In vitroとin vivoにおける皮膚の幹細胞システムの再構築に関する研究

In vitroのアッセイ系としてクローニングリングを用いて培養皿の中央にケラチノサイト(KC)をまき、あらかじめシート状にする実験系を用いた。無血清下でもCa濃度を上昇させただけでシート状増殖をするが、1週間以上経過すると拡大増殖が止まった。そこで増殖抑制のメカニズムを解明するために、増殖の止まった上皮シートの培養上清をフィルターにかけて濃縮した。3万以下の低分子量群に抑制活性が見られたが、透析すると活性がはっきりしなくなった。次に増殖の止まった上皮シートと拡大増殖中の上皮シートからRNAを抽出し、differentail display法を用いて、遺伝子発現の差を検討した。増殖の止まった群に強く発現する遺伝子の中から10個選び、クローニングして塩基配列を求めたところ、ケラチン10やlate cornified envelope 2cなどの既知の分化に関する遺伝子以外にcalmodulin-like5,stromal cell-derived factor2-like1の遺伝子と未知の遺伝子が2個見っかった。造血幹細胞や神経幹細胞の幹細胞マーカーの一つであるCD133に注目して、皮膚を免疫染色して検討したところ、毛乳頭部に陽性細胞が見られた。またマウスの皮膚にて毛周期の生長期初期の毛乳頭細胞に一過性に発現していることが判明した。In vivoの幹細胞システムの再構築を解析するには、毛包誘導を行いバルジの再構築を検討した。Stennらの報告した皮下注入法にて毛包誘導が可能であり、毛包と同時に脂腺も誘導されることを確認した。次に毛乳頭細胞を種々の細胞成長因子を加えて培養したところbFGFの添加により、増殖能が保たれ、長期継代培養が可能になった。また10代以上のものでも毛乳頭細胞を強制的に凝集させてsphereを作成し、上皮細胞と混合すると毛包誘導能を示した。一方、毛母のケラチノサイトはケラチン14の発現が低下しているので、毛乳頭細胞の上にケラチノサイトを共培養して、ケラチン14の発現を検討したが、特に発現の減弱は認められなかった。インテグリンβ1は角化細胞の幹細胞に強く発現する事が報告されている。そこでインテグリンβ1を高発現するHaCat細胞を分取した後、シグナル伝達を検討したところ、通常のHaCat細胞よりMAPKの活性が高く、Gab1やPI3-Kの活性化みられた。造血幹細胞などのマーカーであるCD133が毛乳頭細胞にも発現することを見つけ、成長期にのみ毛周期依存的に発現することを示した(J Invest Dermatil.127:1052-60,2007)。またCD133陽性細胞は毛包誘導能を有するのみならず、神経細胞、グリア細胞、平滑筋細胞などに分化することを確認したが、すでに報告されている真皮の多能性幹細胞であるSKP(Skin-derived precursor cell)とは異なる細胞である可能性が示唆された。毛は上皮と間葉系細胞の相互作用を研究するモデルとしてすぐれている。毛乳頭細胞は継代培養すると増殖能と毛包誘導能が低下することが知られているが、培養液にbFGFを加える長期間培養することが可能になった。
OECD教育インディケーター事業の動向と評価に関する研究

本研究では、OECD(経済協力開発機構)の国際教育指標事業(INES)で扱っている各種指標開発に関する情報資料収集を行うとともに、同事業の一環として推進されている「生徒の学習到達度に関する調査(PISA)」に関し、調査の枠組み、問題等の開発方法・手順、2000年調査の実施状況と結果、データ分析等について情報資料の収集・分析を行ってきた。最終年度の平成14年度はまず、中間資料(5)としてINESの一環としてOECD非加盟国を対象に進めている「世界教育インディケータ事業」から、就学インディケータや教育財政インディケータを紹介した。次に、最終報告書として、INES事業の背景・経緯、成果と影響、その意義と今後の課題、そして我が国が国際的な教育インディケータをどのように活用すべきかなどの観点から、INES事業の全体像を示すとともに、国際的にも高く評価されているPISA調査の2000年国際調査結果に基づきながら、我が国や反響の大きかったドイツにおける教育現状を明らかにした。特に最終報告書では、1980年代以降、各国が自国を自国以外の教育水準と比較することによって、国の教育制度の長所、短所を発見し、分析するための手段としてインディケータの開発に大きな期待を寄せるようになってきたこと、また、INES事業は政策に資する国際的な比較可能性の高いインディケータを開発することによって、同事業に投資する加盟国の信頼を高めてきたこと、中でも顕著な成果としてPISA調査を挙げることができること、他方で「能力」の概念整理、分析、評価手法に対するニーズには必ずしも十分に応えられていないことや、開発に対する大きな関心から、客観的な基礎的データを定期的に公表していくことで経年変化をみるという要請はあまり満たされていないことなどを指摘した。OECDの教育指標事業で扱っている各種指標開発の状況に関する情報資料収集に努めると共に、「生徒の学習到達度に関する調査(PISA)」に関しその調査の枠組み及び問題等の開発手順、各国における2000年調査実施状況調査、データ分析等についての情報資料の収集・分析を行った。なお、平成12年9月に幕張で開催されたOECD教育指標事業(INES)の第4回総会に出席し情報収集に努めると共に教育成果に関する指標開発のセッションでの発表も行った。PISA調査で実施しようとしている、特に、読解力の評価については我が国の学校教育において習得すべきものとして重視されており、その学習到達度は、学校教育に係わる成果を測る上でも極めて重要な要素となっている。しかしながら、わが国はこれまで、児童生徒の読解力に関する国際調査には参加したことがなく、文化的背景の相違等をどう考慮しつつ、国際比較に耐えうるものとするかなど、調査手法確立のための様々な研究開発上の課題が克服されていなかった。これまでの情報資料分析の結果、調査内容や調査方法等の妥当性、信頼性を検討、検証することにより、国際的な到達度評価が可能ということが明らかとなり、各国との比較の視点も含めて、今後、この種の調査の動向をさらに見守ることにより、学習の成果の科学的評価が大いに促進されることが期待される。平成12年7月には我が国におけるPISA2000年調査が無事終了し、平成13年秋の国際結果の公表が待たれる状況にある。平成13年2月には収集資料の一部を中間資料(1)として刊行した。OECD(経済協力開発機構)の教育指標事業で扱っている各種指標開発の状況に関する情報資料収集に努めると共に、「生徒の学習到達度に関する調査(PISA)」に関し、その調査の枠組み及び問題等の開発手順、各国における2000年調査実施状況調査、データ分析等についての情報資料の収集・分析を行った。特に2000年にPISA2000年調査が行われ、同年12月にその国際結果が世界的に公表されたところであり、教育・学習の成果を科学的に測定することへの関心が大いに高まっている。

PISA調査では、今回、生徒の読解力を中心にその学習到達度が測定された。読解力についてはわが国の学校教育において習得すべき基本的な力として重視され、その学習到達度は学校教育の成果を測る上で極めて重要な要素と考えられているにもかかわらず、これまで児童生徒の読解力に関する国際調査には参加したことがなく、文化的背景の相違等をどのように考慮し、国際比較に耐えうるものとするかなど、調査手法確立のための様々な研究開発上の課題が克服されていなかった。今回、2000年調査の国際結果のデータ及び資料の分析の結果、調査内容や調査方法等の妥当性、信頼性が極めて高く、国際的な到達度評価が可能であることが明らかとなった。さらにこの包括的な国際結果を踏まえ、OECDでは読解力などテーマ別の分析を進めることとなっており、その分析の動向に注目し、学習到達度の評価ツールの意義や課題について検討する予定である。また、現在OECDでは次回本調査に向けて2002年の予備調査の実施準備を進めており、一連の測定作業がどのように行われようとしているのか分析する予定である。平成13年度は研究の成果として、中間資料(2)、(3)-1、(3)-2、(4)を刊行し、広く関係機関・者に配布した。本研究では、OECD(経済協力開発機構)の国際教育指標事業(INES)で扱っている各種指標開発に関する情報資料収集を行うとともに、同事業の一環として推進されている「生徒の学習到達度に関する調査(PISA)」に関し、調査の枠組み、問題等の開発方法・手順、2000年調査の実施状況と結果、データ分析等について情報資料の収集・分析を行ってきた。最終年度の平成14年度はまず、中間資料(5)としてINESの一環としてOECD非加盟国を対象に進めている「世界教育インディケータ事業」から、就学インディケータや教育財政インディケータを紹介した。次に、最終報告書として、INES事業の背景・経緯、成果と影響、その意義と今後の課題、そして我が国が国際的な教育インディケータをどのように活用すべきかなどの観点から、INES事業の全体像を示すとともに、国際的にも高く評価されているPISA調査の2000年国際調査結果に基づきながら、我が国や反響の大きかったドイツにおける教育現状を明らかにした。特に最終報告書では、1980年代以降、各国が自国を自国以外の教育水準と比較することによって、国の教育制度の長所、短所を発見し、分析するための手段としてインディケータの開発に大きな期待を寄せるようになってきたこと、また、INES事業は政策に資する国際的な比較可能性の高いインディケータを開発することによって、同事業に投資する加盟国の信頼を高めてきたこと、中でも顕著な成果としてPISA調査を挙げることができること、他方で「能力」の概念整理、分析、評価手法に対するニーズには必ずしも十分に応えられていないことや、開発に対する大きな関心から、客観的な基礎的データを定期的に公表していくことで経年変化をみるという要請はあまり満たされていないことなどを指摘した。
DNAマイクロアレイ時系列データからの遺伝子間制御ネットワーク推定

本研究の目的は、DNAマイクロアレイによる遺伝子発現量時系列データから、遺伝子間の制御ネットワークを推定する方法、アルゴリズムを開発することである。今年度は、昨年度開発した方法をさらに発展させ、DNAマイクロアレイ時系列データ解析に加え、クロマチン免疫沈降(ChIP)マイクロアレイデータ解析、プロモーター配列解析を組み合わせた新しいアルゴリズムを開発した。具体的には、DNAアレイ時系列データをクラスタリングしてある特定の生命現象に関わると考えられる遺伝子群をスクリーニングし、またChIPアレイデータからある転写因子のターゲットと考えられる遺伝子群をスクリーニングする。そして両方の遺伝子群の集合積を取って、特定の生命現象の元で、ある転写因子のターゲットとなる遺伝子群を直接推定する。さらにその遺伝子群のプロモータ解析を行い、転写因子プロモータ結合モチーフを推定する。今度はその結果を用いて先ほどクラスタリングされた遺伝子群の上流配列を調べ、どの遺伝子が、どの転写因子の組み合わせで、どの結合モチーフを通じて制御されているかを推定する。このアルゴリズムをコンピュータにインプリメントし、公開されている酵母細胞周期のデータから、遺伝子間制御ネットワークを推定した。その結果、Swi6+Swi4,Swi6+Mbp1,Fkh1/2+Ndd1+Mcm1といった既知の制御系に加え、Stb1+Swi6+Swi4,Stb1+Swi6+Mbp1,Fkh2+Swi6+Swi4,Swi5+Ste12+Dig1といった、多くの新しい遺伝子制御系が推定された。さらに従来の制御系と今回得られた新しい制御系を組み合わせると、酵母の細胞周期において、遺伝子制御ネットワークの活動が、転写因子の組み合わせによってスムーズに連携されているという新しいモデルが示唆された。
ルーベンスの女性表現―古代およびルネサンス美術との関連からの考察―

本研究課題の目的は、ルーベンスによる女性の肉体表現を、古代およびルネサンス美術の受容という観点から考察することであり、この研究成果報告書には、(1)「ルーベンス作《アンドロメダ》」、(2)"Rembrandt's Andomeda"、(3)「ルーベンスの古代彫刻への視線とアンニバレ・カラッチとの接点」という三篇の論考が収録されている。今日、西洋バロック絵画の巨匠ルーベンスが描いた過度に肉付きのよい女性像に当惑を覚える人は多い。しかも、こうした反応は、彼の芸術を生んだ西洋の文化的土壌から離れた日本のような異文化圏にのみ見られるのではない。ヨーロッパにおいても、ルーベンス的という言葉は、過度の充溢、豊満さ、感覚的耽溺などと結びつけられて用いられることが多く、太めの女性をルーベンス・タイプと呼ぶこともあるのである。何故にルーベンスは、好んで豊満な女性を描いたのであろうか。ルーベンスが、ティツィアーノの芸術に深く傾倒していたことはよく知られているが、このヴェネツィア派の巨匠からの影響は、女性の肉体表現においてとりわけ顕著である。ティツィアーノは、女性の肉体を理想化することなく、自然主義的に描き出さんとしたのであり、そのためにフィレンツェ=ローマ派の芸術家たちによって批判されたものの、きわめて官能的な裸体表現を達成したのであった。(1)の論考では、ルーベンスが、ティツィアーノの立場を引き継ぎながら、官能性において彼を凌駕せんと試みたことを明らかにした。そして、(2)の論考では、女性の裸体の描写における自然主義という点で、オランダの巨匠レンブラントがルーベンスに近い立場にいたことを論じた。さらに、(3)の論考では、自然主義的な立場に基づく古代彫刻の模倣および受容という観点から、ルーベンスとA.カラッチの芸術観を比較し、両者の反古典主義的な傾向を明らかにした。本研究は、平成13年度から15年度までの3年間の予定で進められている。初年度にあたる本年度は、研究の基礎作業として、研究書、展覧会カタログ、美術館の所蔵品カタログ、雑誌等を参照して、ルーベンスの絵画作品、素描のうちから研究の対象となる作品を選び出し、それらをスライドに複写するとともに、スキャナーによってデジタル画像化し、研究の基礎資料となる画像データベースを作成した。これらのルーベンスの作品群のうちから、本年度は、特に、ルーベンス晩年の女性表現の重要なモデルとなった、彼の二人目の妻エレーヌ・フールマンに関連づけられる作品を中心に研究した。そのために、エレーヌ・フールマンに言及した当時の文献資料を収集するとともに、併せて、妻あるいは愛人をモデルにして画家が制作するという伝承、伝統を探る目的で、古代ならびにルネサンスの美術文献を調査した。その結果、アペレス、ラファエッロといった、美女を描く名手と評価される画家たちに関して、このような伝承が残っていることが確認された。また、レンブラントの場合にも、伴侶の女性をモデルにした作品が多く残っている。これらの画家に関する伝承や彼らの作品との比較を通じて、ルーベンスの裸婦表現の美術史的な位置づけを探り、その特徴の解明を試みた。また、晩年のルーベンスの場合、特にティツィアーノヘの傾倒が指摘されてきたが、この事実は、女性の描写にも該当し、「肉」の表現において、ルーベンスはティツィアーノを継承し、さらに発展させたと考えられる。その背後には、古代彫刻の「理想美」に対するルーベンスの独特の距離の取り方があると推測されるが、この問題については、今後、さらに詳しく検討する。

本研究は3年計画で遂行されており、2年目の本年度も、昨年度に引き続き、研究の基礎作業として、研究書、展覧会カタログ、美術館の所蔵品カタログなどから、研究の対象となる作品を選び出し、画像データベースを拡充した。さらに、本年度は、主としてルーベンスの女性表現と古代およびルネサンス美術との関連について考察を進めた。ルーベンスは1600年から1608年のイタリア滞在時、きわめて熱心に古代彫刻を研究し、所謂『理論ノート』を作成していた。そこに記されていた小論「彫刻の模倣について」において、ルーベンスは、画家がどのような仕方で古代彫刻を学習し、それをどのように絵画制作に生かすべきかについて論じている。彼が、そこで特に強調しているのは、生身の肉体の質感表現の重要性である。それゆえ、ルーベンスが残した古代彫刻の模写にもとづいて、彼の理論的考察がどのように実作に反映しているのかを検証した。また、このようなルーベンスの芸術観が、イタリアの芸術理論と如何なる関係にあるのかを明らかにするために、ヴァザーリ、ティツィアーノ、アルメニーニ、アンニバレ・カラッチらの見解と比較検討した。その結果、ルーベンスは、フィレンツェ派の理想主義よりも、ヴェネツィア派の自然主義に親近感を感じており、その意味において、アンニバレ・カラッチときわめて近い立場にあったことが明らかになった。また、ルーベンスは、その絵画作品においても、古代彫刻やルネサンス美術の女性の人体表現を、さまざまな形で受容、活用している。彼が参照した作品と彼自身の絵画作品との比較を通じて、ルーベンスによる模倣のダイナミズムを考察した。本研究は3年計画で遂行された。過去2年間、研究書、展覧会カタログ、美術館の所蔵品カタログなどから、研究の対象となるルーベンスならびに周辺の画家たちの作品を選び出し、画像データを収集してきたが、本年度は、それらのデータを整理して、今後の発展的研究に利用可能なものへとまとめ上げた。こうした画像資料の整理・統合に加えて、今年度は、特に画家とモデルの問題に関する研究を進めた。ルーベンスが女性を描くに際して、しばしば妻のエレーヌ・フールマンをモデルにしたことはよく知られた事実である。何故にルーベンスが妻を好んでモデルにしたのか、画家と愛人の関係をめぐる古代の諸伝承、ならびに、ルネサンス以降の芸術家のアトリエにおける女性ヌード・モデルの利用可能性という2点に着目して考察を行った。また、17世紀末にフランスのド・ピールらによって非常に高く評価されていた「自然」にもとづくルーベンスの女性像が、ヴィンケルマンら新古典主義者たちによって「理想美」から逸脱したものとして批判されるようになった経緯を明らかにし、今日のヨーロッパにおいてルーベンスの女性像がどのように評価されているのかを知る上で有効と思われる、批評文や広告など、さまざまな事例を収集し、それらの分析を試みた。さらに、ルーベンスと並ぶ北方バロック絵画の巨匠であるレンブラントの女性表現についても、特にアンドロメダを描いた2人の作品を取り上げて、考察を進めた。その結果、2人の画家たちは、女性表現に関しては、ミケランジェロ流の理想主義的な立場よりも、むしろ、色彩に基づくティツィアーノ的な自然主義のほうに傾斜していたという事実が明らかとなった。
3項間漸化式に基づく高速・高精度な電子状態動力学シミュレーション手法の開発と応用

光によって誘起される超高速電子・スピンダイナミクスは、太陽電池、電界効果トランジスタ、有機EL素子等への応用や、高効率デバイス開発につながる可能性がある。しかし、その詳細なメカニズムは明らかになっていない。本研究では、申請者がこれまで開発してきた3項間漸化式法を用いて、分子系の超高速電子・スピンダイナミクスのシミュレーション手法を開発する。開発した手法を、希土類分子の超高速電子・スピンダイナミクス現象に応用し、メカニズムの解明を目指す。
軸不斉配位子を利用するアキラルなメタクリル酸エステルの高選択的不斉アニオン重合

不斉要素のない,嵩高いエステル基を持つメタクリル酸モノマーの不斉アニオン重合に於けるコンホメーション規制に,極めて高い立体選択性を示す重合触媒の構築に成功した.即ち光学活性なビフェニル,ビナフチル,或は酒石酸から誘導されるC2キラルな置換基で修飾したテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)誘導体を新規合成した.これらの不斉配位子と種々の有機リチウム化合物を組み合わせた触媒を用いて,メタクリル酸トリフェニルメチル(TrMA)をトルエン中, -78°Cで重合すると高い施光度を示すポリマーが得られる.ポリマーの施光度は用いた配位子の構造に強く依存する.配位子の不斉な置換基としては,不斉炭素による酒石酸誘導体より軸不斉を有するアビリルのほうが高い選択性を示す.片側のジメチルアミノ基だけにキラルな置換基を導入したTMEDA誘導体と,その両側置換体とでは逆の立体選択性を示す.これらの一見複雑な結果も対カチオンに配位した不斉配位子に対して成長末端カルバニオンが採る熱力学的により安定な立体配置を考えると説明でき,配位子のC2キラリティーと優先するポリマーのヘリシティーとの間には単一の立体化学的な関係が成立していた.ビフェニル片側置換体はTrMAばかりでなく,その2-ビリジル誘導体の重合の何れでも高い立体選択性を示す.定量的に得られたこれらのポリマーはほぼ完全に一方巻の螺旋構造を有し,且つ有機溶剤に溶け得る程度の適度な重合度になる.また,配位子の立体配置を変えて得られる+と-のポリマーは互いに鏡像体である.しかし嵩高くないメタクリル酸メチル,ベンジルを重合しても有意な施光性を示すポリマーは得られないことから,これらのイソタクトポリマーが溶液中で螺旋構造をとる可能性について我々は現時点で否定的な見解を持っている.上記のポリマーのうち溶媒可溶で光学活性なものからは高効率な光学分割用HPLCのキラル充填剤を調製することができた.不斉要素のない,嵩高いエステル基を持つメタクリル酸モノマーの不斉アニオン重合に於けるコンホメーション規制に,極めて高い立体選択性を示す重合触媒の構築に成功した.即ち光学活性なビフェニル,ビナフチル,或は酒石酸から誘導されるC2キラルな置換基で修飾したテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)誘導体を新規合成した.これらの不斉配位子と種々の有機リチウム化合物を組み合わせた触媒を用いて,メタクリル酸トリフェニルメチル(TrMA)をトルエン中, -78°Cで重合すると高い施光度を示すポリマーが得られる.ポリマーの施光度は用いた配位子の構造に強く依存する.配位子の不斉な置換基としては,不斉炭素による酒石酸誘導体より軸不斉を有するアビリルのほうが高い選択性を示す.片側のジメチルアミノ基だけにキラルな置換基を導入したTMEDA誘導体と,その両側置換体とでは逆の立体選択性を示す.これらの一見複雑な結果も対カチオンに配位した不斉配位子に対して成長末端カルバニオンが採る熱力学的により安定な立体配置を考えると説明でき,配位子のC2キラリティーと優先するポリマーのヘリシティーとの間には単一の立体化学的な関係が成立していた.ビフェニル片側置換体はTrMAばかりでなく,その2-ビリジル誘導体の重合の何れでも高い立体選択性を示す.定量的に得られたこれらのポリマーはほぼ完全に一方巻の螺旋構造を有し,且つ有機溶剤に溶け得る程度の適度な重合度になる.また,配位子の立体配置を変えて得られる+と-のポリマーは互いに鏡像体である.しかし嵩高くないメタクリル酸メチル,ベンジルを重合しても有意な施光性を示すポリマーは得られないことから,これらのイソタクトポリマーが溶液中で螺旋構造をとる可能性について我々は現時点で否定的な見解を持っている.上記のポリマーのうち溶媒可溶で光学活性なものからは高効率な光学分割用HPLCのキラル充填剤を調製することができた.軸不斉なビアリル或は酒石酸から誘導される【C_2】キラルな置換基を持ったテトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)誘導体を新規合成した。これらのジアミンと有機リチウム化合物とのキラルな錯体を用いて不斉要素を持たないメタクリル酸トリフェニルメチル(TrMA)をトルエン中、-78°Cで重合すると光学活性なポリマーが得られる。ポリマーの旋光性は嵩高いエステル置換基がイソタクト連鎖した結果、溶液中でもポリマー鎖が一方巻に偏ったキラルな螺施構造を安定に保持できることに依っている。ポリマーは高結晶性で、重合度が約70以上になると通常の有機溶媒には溶けなくなる。重合の立体選択の度合は配位子の構造に強く依存する。配位子の【C_2】キラリティーと優先するポリマーのヘリシティーとの間には単一の立体化学的な関係が成立する。TMEDA骨格の片側のアミノ基だけに不斉修飾を施したものは、テトラヒドロフランに溶ける4560量体のポリマーを高収率で与え、その施光度は重合度にも依るが360°400°に達する。この値はポリマーがほぼ光学的に純粋な螺旋構造であることを示している。配位子の立体配置を変えて得られる+と-のポリマーは互いに鏡像体である。酒石酸誘導体に比べてビアリル置換体を用いた重合の選択性が高いのは、配位子が成長末端のリチウム対カチオンとより強固なスピロ環構造の錯体を形成するためであると考えられる。

一方、TMEDA両側置換体は主として溶媒不溶の高重合体を生成する。この場合、重合の立体選択の方向は同一配置の片側置換体を用いた場合とは逆になる。この理由については現在検討中である。有機リチウム化合物はTMEDAと錯体を形成して活性化されることが知られている。今回用いた配位子もブチルリチウムとの錯体は溶媒のトルエンを室温で速やかにリチオ化してベンジルリチウムとの錯体に変わっていることがNMRスペクトルからわかった。従って重合はベンジルアニオンで開始することになる。
歯周炎による血液脳関門障害遺伝子の解析およびアルツハイマー病への影響

初年度は、脳の血液脳関門構成細胞であるヒト脳毛細血管内皮細胞、アストロサイト、ペリサイトの長期培養を行い、歯周病原菌P. gingivalis由来内毒素であるLipopolysaccharide(LPS)の影響および、BBBの3次元構成モデルであるBBB透過性検定キットを用いてLPS透過性の検討を行う。次年度は、アルツハイマー病モデルマウスに対して歯周病を誘発させ、脳海馬へのLPS到達能の検討をLPS測定キットを用いて行う。また、前年度に同定された遺伝子についてqPCRによるmRNAの発現変化の検討、および免疫組織化学染色によるタンパク発現変化の検討を行う。
シリコン系スピン制御半導体の創成と光磁気特性の研究

Si基板上にエピタキシャル成長可能な直接遷移動型半導体β-FeSi_2は、発光素子材料として注目されているが、その磁気的性質は、これまで余り報告されていない。本来ならば磁化特性はSQUID等で測定するべきであるが、Si基板とβ-FeSi_2との選択エッチングは難しく、かつ、β-FeSi_2の数μm程度の厚膜エピキシャル成長技術は確立されていないため、SQUIDでの測定は現時点では有効とは言えない。そこで、本年度は、希薄磁性半導体GaMnAs等で行われているように、ホール測定から得られる磁気輸送特性から、β-FeSi_2の磁気的な性質を明らかにすことを目的に研究を行った。n-Si(001)基板上に2段階のRDE(Reactive Deposition Epitaxy)法により厚さ5000Åの単結晶β-FeSi_2膜をエピタラキシャル成長した。磁気輸送特性を測定したところ、77K以下において磁気抵抗が磁場の増加にともない減少する負の磁気抵抗効果を示した。10Kにおいて5T印加時、磁気抵抗の変化割合Δp/p(0)=10%であった。これは、これまで報告されているβ-FeSi_2の負の磁気抵抗効果示としては、最も大きい変化割合である。さらに、ホール抵抗においては、低温になるに従い低磁場領域での立ち上がりが鋭くなり、かつ高磁場領域で飽和する非線形性が確認された。我々の作製したノンド-ブのβ-FeSi_2はp型を示しており、実験で得られた非線形性は異常ホール効果によると考えている。この場合、異常ホール係数が抵抗率に比例すると仮定して導いたArrottプロットから、強磁性転移温度は約15Kと見積もられた。これまでの実験では、ヒステリシス等が未だ得られていないものの、低温においてβ-FeSi_2が強磁性的性質を示す可能性があることが示唆された。
収縮・弛緩時の伊東細胞における細胞骨格の変化

培養伊東細胞は,エンドセリン-1(ET-1)により収縮することが知られている。また,同細胞は細胞質にアクチンやミオシンなどの収縮性蛋白が存在し,これらの物質が伊東細胞の収縮や弛緩に強く関与していることが推測される。そこで今回,収縮した伊東細胞内の細胞骨格の変化について検討した。伊東細胞は,Wistar系雄性ラット肝より分離し24時間培養した。共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いた蛍光抗体間接法により,ET-1添加前後の伊東細胞内のアクチンやミオシン,さらにデスミンの局在について検討した。また,細胞内Ca^<2+>の変化はFluo-3AMを含むハンクス液を作製し共焦点レーザー走査型顕微鏡にて観察した。その結果200pMのET-1を添加することにより,伊東細胞内のアクチンやミオシンは核周囲への集簇,そして細胞質辺縁に限局的な線維の集合束として観察された。デスミン線維は核周囲に集簇し,細胞質のデスミン線維は減少していた。次にCa^<2+>の変化を観察すると,ET-1添加前は細胞質全体にCa^<2+>の分布がみられたが,200nMのET-1を添加するとCa^<2+>の分布は核周囲から細胞質,およびその細胞質辺縁に移動し分布していた。その後,約2分30秒後にはET-1添加前の分布に近い状態まで回復した。このように,収縮した伊東細胞の核周囲にアクチンやミチシン,さらにはデスミン線維が集束していた。また,ET-1添加によりCa^<2+>の分布が細胞質辺縁へと変化した。このことから,培養伊東細胞はアクチンやミオシン,あるいはデスミンなどの細胞骨格の相互作用により収縮の調節が行われると同時に,Ca^<2+>が収縮に大きく関与しているものと考えられる。
気液二相流における瞬時局所圧力・速度の非接触同時計測手法の開発

種々の工業プラントおよび工業製品内の流れ場の多くは、気泡を含む混相流となっている。機器の高効率化、高性能化のためには、気泡運動の解明とそのモデル化が必要である。PIV/PTV等による流れ場測定は、気泡周りのメゾ・ミクロ構造を解明するための手法として、最近クローズアップされているが、気泡運動を考える上で最も重要な気泡周囲の圧力分布に関するデータは得られない.圧力測定法としては、感圧塗料、圧電素子等が挙げられるが、殆どの手法は壁面での圧力測定しか出来ず、また流動によって生じる1mmAq以下の微小圧力変動は検知できない。本研究では、気泡のメゾ・ミクロ運動メカニズムを解明に資する気泡を含む流動場内の局所瞬時圧力・速度の多点同時計測手法の開発を目的とする。具体的には、PIVを基本とした速度計測システムを高度化し、高分解能・高精度で局所・瞬時の多点同時速度測定を可能にする。その後、多点同時計測された局所瞬時速度分布から流れの運動量保存式・質量保存式に基づき・局所瞬時圧力を算出する。本年度は、昨年度構築した圧力速度同時計測システムを気泡周り流れに適用し、その有用性と評価を行った。まず、円管内層流中に固定された球形固体周りの流れ場に本システムを適用し速度・圧力を測定するとともに、数値解析を実施し、両者を比較した。その結果、本手法が球形固体粒子周りの流れ場の速度・圧力を良好に測定できることを確認した。次に、本システムを鉛管内下降層流中でほぼ静止する気泡周りの流れおよび静止液中を上昇する気泡周りの流れ場へ適用し、本手法が妥当な速度・圧力場を与えることを確認した。また。詳細数値解析結果と測定した速度・圧力場が定性的に一致することを確認した。以上より、本手法が気泡周りの流れ場の速度・圧力計測手法として有益であることを確認した。今後、速度計測精度の向上および3次元速度場計測手法の構築により、本手法の有用性がさらに高くなる.種々の工業プラントおよび工業製品内の流れ場の多くは、気泡を含む混相流となっている。PIV/PTV等による流れ場測定は、気泡周りのメゾ・ミクロ構造を解明するための手法として、最近クローズアップされているが、気泡運動を考える上で最も重要な気泡周囲の圧力分布に関するデータは得られない。圧力測定法としては、感圧塗料、圧電素子等が挙げられるが、殆どの手法は壁面での圧力測定しか出来ず、また流動によって生じる1mmAq以下の微小圧力変動は検知できない。その後、多点同時計測された局所瞬時速度分布から流れの運動量保存式・質量保存式に基づき、局所瞬時圧力を算出する。本年度は、圧力速度同時計測システムの原理を確認し、単相流における誤差評価を中心に研究を実施した。まず、高精度高分解能局所瞬時速度の多点同時データを得るために、既存のAr-ionレーザを光源とした速度計測システムを構築した。次に、本速度計測システムより得られた多点速度データから、運動量保存式質量保存式に基づき局所瞬時圧力を計測するためのアルゴリズムを構築した。また、擬似速度データを与え、圧力算出誤差を評価した。さらに、圧力速度計測の誤差を評価するため、測定対象となる単相流ループを設計、製作し、層流状態における速度圧力場の計測結果から、本計測手法が理論解とよく一致し、高い圧力評価精度を有することを確認した。

次に、本システムを鉛管内下降層流中でほぼ静止する気泡周りの流れおよび静止液中を上昇する気泡周りの流れ場へ適用し、本手法が妥当な速度・圧力場を与えることを確認した。また。詳細数値解析結果と測定した速度・圧力場が定性的に一致することを確認した。以上より、本手法が気泡周りの流れ場の速度・圧力計測手法として有益であることを確認した。今後、速度計測精度の向上および3次元速度場計測手法の構築により、本手法の有用性がさらに高くなる.
森林窒素飽和が大気中へのNO発生増加に及ぼす影響の定量的評価法の開発

森林土壌からの一酸化窒素(NO)発生量の増加は,酸性雨やオゾンの増加を引き起こすため,森林生態系に悪影響を与える危険性がある。そこで本研究では,森林土壌の一酸化窒素(NO)生成ポテンシャルを測定する新たな方法を開発した。窒素飽和森林でNO生成ポテンシャルを測定した結果,森林土壌は大気中NOの発生源として高いポテンシャルを有していることが示唆された。また本法は,土壌から発生したNOや大気中NOの窒素安定同位体比の測定も容易にした。窒素飽和とは、人間活動により放出された窒素化合物が大気経由で森林に蓄積し、生態系が窒素過剰な状態に陥ることである。このような森林では、渓流へのNO_3^-流出量が増大するため、水源水質の劣化や湖沼の富栄養化などが引き起こされる危険性がある。さらに、窒素飽和森林では、土壌からの一酸化窒素(NO)ガスの発生量が増大することも指摘されている。NO発生量の増加は、酸性雨やオゾンの増加を引き起こすため、森林生態系にダメージを与える可能性がある。本研究の目的は、窒素飽和が大気中へのNO発生増加に及ぼす影響を定量的に評価することである。そのため、土壌からのNO発生量を低コストで正確に計測する手法を開発し、森林への高い窒素負荷が土壌微生物作用を介してNOガス発生量に与える影響を調べる。初年度は、土壌のNO発生ポテンシャルを測定する方法を開発した。測定装置は、NOx濃度測定-清浄空気供給装置(Watanabe et al.2008)を改良して作成した。土壌を1Lのガラス培養瓶に充填し、密閉した状態で、容器内の空気をNOガス捕集フィルターに通しながら循環させ、一定期間培養できる構造にした。土壌から発生したNOが全てフィルターに捕集されること、および容器内に常にNOフリーな清浄空気が供給されることは、室内実験により確認した。また、容器内の空気の滞留時間を約1分と短くすることで、発生したNOがNO_2に酸化されたり、土壌に吸収される前に捕集できるようにした。フィルター捕集したNOは、NO_2^-として水抽出し、イオンクロマトグラフィーで定量できた。以上から、単位時間あたり、単位土壌重量あたりのNO発生ポテンシャルが算出できることを確認した。窒素飽和とは、人間活動により放出された窒素化合物が大気経由で森林に流入して蓄積し、生態系が窒素過剰な状態に陥ることである。このような森林では、渓流水への硝酸性窒素の流出量が増大するため、水源水質の劣化や湖沼の富栄養化などが引き起こされる危険性がある。さらに、窒素飽和森林では土壌からの一酸化窒素(NO)ガスの発生量が増大することも指摘されている。本年度はまず、土壌からのNO発生量の測定法を、窒素飽和森林に対して最適化することに取り組んだ。しかし、茨城県筑波山が窒素飽和森林であることを確認するため、多地点で渓流水の硝酸性窒素濃度を調査した結果、窒素飽和状態にある森林集水域とそうでない集水域が存在した。この原因を土壌中の窒素動態に着目して解析することは、土壌からのNO発生量を調べる上で重要な基礎データとなるだけでなく、窒素飽和の改善に繋がると考えられた。そこで研究計画を一部変更して、窒素飽和レベルの異なる2つの森林集水域で土壌中の窒素動態を比較した。その結果、土壌中の窒素含有量は両集水域で同程度であったが、微生物バイオマス窒素量は窒素飽和状態にある集水域で高いことが明らかになった。この結果は、窒素飽和森林では窒素がより動きやすくなっている可能性を示している。また、渓流水の硝酸イオンの酸素・窒素安定同位体比の解析により、硝酸が渓流水に流出するまでのプロセスも検討した。窒素飽和とは,人間活動により放出された窒素化合物が大気経由で森林に流入して蓄積し,生態系が窒素過剰な状態に陥ることである。このような森林では,渓流水への硝酸性窒素の流出量が増大するため,水源水質の劣化や湖沼の富栄養化などが引き起こされる危険性がある。さらに,窒素飽和森林では土壌からの一酸化窒素(NO)ガスの発生量が増大することも指摘されている。NO発生量の増加は,酸性雨やオゾンの増加を引き起こすため,森林生態系にダメージを与える可能性がある。本研究の目的は,窒素飽和が大気中へのNO発生増加に及ぼす影響を定量的に評価することである。そのため,土壌からのNO発生量を低コストで正確に計測する手法を開発し,森林への高い窒素負荷が土壌微生物作用を介してNOガス発生量に与える影響を調べる。本年度は,1980年代より窒素飽和状態にある茨城県筑波山の土壌を用いて,NOガス発生ポテンシャルを測定した。

スギ林2地点で表層土壌を採取し,最大容水量の60%水分量で5日間前培養した後,湿重量で100gを1Lのガラス培養瓶に充填した。培養瓶を密閉した状態で,容器内の空気をNOガス捕集フィルターに通しながら0.5L/minの流速で循環させ,これを25°C暗所で24時間培養した。フィルターに捕集したNOは,亜硝酸イオンとして水抽出してイオンクロマトグラフィーで定量した。筑波山土壌のNO発生ポテンシャルは,0.130.38mgN/kgーds/dayであり,これは循環空気中の平均NO濃度に換算すると1025ppbvであった。筑波山の大気中NOx濃度が5ppbv程度であることを考えると,森林土壌は大気中NOxの発生源として高いポテンシャルを有していることが示唆された。また,大気中のNOx濃度に対する土壌発生NOの寄与を簡便に評価する方法を開発するため,土壌から発生したNOの窒素安定同位体比の測定も行った。窒素飽和状態の森林でも、地点によって土壌の窒素動態が異なる可能性があることが分かり、これを確認することは、土壌からのNO発生量の測定する場所の選定にも必要であることから、窒素飽和森林における土壌中の窒素動態実験を優先したため。24年度が最終年度であるため、記入しない。近年、土壌から発生するNOxの窒素安定同位体比(δ15N)は、自動車排ガスや工場排煙などの都市活動に伴って発生するNOxのδ15Nとは大きく異なることが明らかになってきた。そのため、森林大気中のNOxは土壌由来NOxと都市由来NOxの混合によってできていると仮定すれば、森林大気中のNOx、土壌から発生したNOx、都市大気中のNOxのδ15Nを測定することで、森林大気中のNOxに対する土壌由来NOxと都市由来NOxの寄与を算出できる。この方法は、当初計画していた土壌からのNO発生量を野外で多地点かつ経時的に測定して解析する方法に比べ、簡便かつ効率的に、窒素飽和森林で土壌からのNO発生量が増大しているかを検証できると考えられる。そこで研究計画を一部変更して、今後はまずNOxのδ15Nの測定方法を確立する。その後、窒素飽和森林である茨城県筑波山などに本法を適用してその有効性を検証する。
刑事施設における潜在性結核感染症スクリーニングの有用性に関する検討

本研究は日本の刑事施設被収容者を対象とした結核・潜在性結核感染症(LTBI)スクリーニングの有用性を費用対効果の側面から検証することを目的とした。費用対効果分析を実施するにあたり、初年度2年目にかけ、幾つかのパラメータに関する情報収集を目的として実施調査を行った。また3年目に刑事施設被収容者における結核感染のモデルを構築し、費用対効果分析を行った。初年度2年目:結核・LTBIスクリーニングの費用対効果に与える影響が大きいと思われ、尚且つ情報が不足しているパラメータとして1)刑事施設被収容者のLTBI有病率、2)刑事施設における結核患者の治療成績、3)刑事施設におけるLTBI患者の治療状況と治療の転帰、に関する実地調査を行った。1)入所時にLTBIスクリーニングを実施していた刑事施設より、健診結果を入手・分析した結果、刑事施設被収容者におけるLTBI有病率は0.2%と推定した。2)及び3)2015年1月1日2016年12月31日に刑事施設より届出があった結核とLTBI患者に関し、該当保健所を対象としたアンケート調査と結核登録者情報システムのデータを組み合わせることで、最終的な治療成績を算出した。全体的な治療成功率は活動性結核患者72.4%、LTBI患者78.7%であった。3年目:刑事施設被収容者10,000人を対象とし、毎年の胸部レントゲン撮影による健診(CXR)、入所時のIGRAによるスクリーニング(IGRA)、と何もなし、の費用対効果を比較した。分析の結果、健診なしだと発生する患者は314人で、発生予防できる患者数はCXRで1人、IGRAで228人であった。増分費用効果比はCXRで約500万円、IGRAで13万円とCXRを大きく下回った。CXRは拡張劣位として選択肢から除外される結果となった。本研究の目的は刑事施設において、1)刑事施設被収容者における既感染率の調査、2)インターフェロン-γ遊離試験(IGRA検査)によるスクリーニングの費用対効果分析、3)潜在性結核感染症治療(LTBI治療)の成績の評価、である。これらにおいて、主目的は2)のIGRA検査によるスクリーニングの費用対効果分析であり、1)及び2)はそれに必要な実データを収集するために設定している。初年度の計画では研究対象施設を選定し、既感染率調査のための施設入所者に対するIGRA検査実施について調整、及び研究プロトコルの作成を行う予定であった。実際に2か所の刑事施設及び保健所より本研究に対する協力の内諾を得ていたが、法務省矯正局より当該刑事施設に対し、協力の許可が下りなかったため、目的1)の実施が難航している。現在も調整中ではあるが、最終的に矯正局の協力が得られない可能性も加味し、代替案として既存の資料及び保健所を対象とした調査を通して得られる情報を用いて費用対効果分析を実施することも検討している。従って、初年度は費用対効果分析に必要な情報を収集する目的で、管轄内に刑事施設を持つ3保健所を訪問し、調査票に基づき情報収集を行った。主な調査項目は:1通常の患者発生時における刑事施設側との結核患者情報のやりとりについて、2刑事施設における入所時健診・定期健診について、3接触者健診の実施について、4近年経験した集団感染事例について、であった。これにより既感染率、LTBI治療の実施状況、定期健診における患者発見率等に関する情報が収集できた。これに加えてIGRA検査の費用対効果分析に関する国内外の先行研究を整理し、費用対効果分析で用いるモデルの素案を構築した。研究プロトコルの作成に関しては、既感染率に関して実施調査(すなわち目的1))を実施する場合、及び実施しない場合の2通りのプロトコルを作成した。上記「研究実績の概要」で述べているとおり、目的の1)であった刑事施設被収容者に対する既感染率調査に関し、法務省矯正局との調整が難航していることが主な理由である。その一方で早い段階で代替案を検討し、最終目的である費用対効果分析を実施するための、1)以外の情報収集を開始することができている。前年度の報告にある通り、1)の実施において法務省との調整を引き続き試みたが、最終的には協力が得られなかった。従って2017年度は結核サーベイランスの情報の分析、及び保健所を対象とした調査を実施し、2)に必要な情報収集を行った。前者に関しては結核サーベイランスの情報を用いたLTBI治療成績の検討、後者に関してはアンケート調査及び訪問調査を通して、12015年2016年に刑事施設から届け出られた結核及びLTBI患者数、2患者の属性及び治療成績(LTBI治療も含む)、3入所時のスクリーニングの有無及びその結果、4LTBI治療の開始基準、等に関する情報を収集した。LTBI治療成績の検討に関しては、英語論文化・提出し、国際学術誌Plos ONEにて掲載された。アンケート調査に関しては、回収率は81.6%で、現在分析中である。結果は2019年の10月に開催される国際結核・肺疾患連合(The UNION)の世界会議にて発表を予定している。

また2017年度はポルトガルの首都リスボンの欧州薬物・薬物依存監視センターの本部にてWHO欧州事務局、英国公衆衛生庁及びEMCDDAの共催によって開かれた矯正医療に関する国際会議(International Meeting on Health in Prisons)に参加、本研究内容について発表すると同時に矯正医療に関する情報ネットワーク構築に関し意見交換を行った。上記「研究実績の概要」で述べているとおり、法務省矯正局からの協力が得られなかった時点で速やかに保健所を対象としたアンケート調査に切り替えたこと、またアンケート調査を二段階制にして実施し、効率性及び回収率を高める工夫をしたことで、前年度の遅れを取り戻せたと考える。本研究は日本の刑事施設被収容者を対象とした結核・潜在性結核感染症(LTBI)スクリーニングの有用性を費用対効果の側面から検証することを目的とした。費用対効果分析を実施するにあたり、初年度2年目にかけ、幾つかのパラメータに関する情報収集を目的として実施調査を行った。また3年目に刑事施設被収容者における結核感染のモデルを構築し、費用対効果分析を行った。初年度2年目:結核・LTBIスクリーニングの費用対効果に与える影響が大きいと思われ、尚且つ情報が不足しているパラメータとして1)刑事施設被収容者のLTBI有病率、2)刑事施設における結核患者の治療成績、3)刑事施設におけるLTBI患者の治療状況と治療の転帰、に関する実地調査を行った。1)入所時にLTBIスクリーニングを実施していた刑事施設より、健診結果を入手・分析した結果、刑事施設被収容者におけるLTBI有病率は0.2%と推定した。2)及び3)2015年1月1日2016年12月31日に刑事施設より届出があった結核とLTBI患者に関し、該当保健所を対象としたアンケート調査と結核登録者情報システムのデータを組み合わせることで、最終的な治療成績を算出した。全体的な治療成功率は活動性結核患者72.4%、LTBI患者78.7%であった。3年目:刑事施設被収容者10,000人を対象とし、毎年の胸部レントゲン撮影による健診(CXR)、入所時のIGRAによるスクリーニング(IGRA)、と何もなし、の費用対効果を比較した。分析の結果、健診なしだと発生する患者は314人で、発生予防できる患者数はCXRで1人、IGRAで228人であった。増分費用効果比はCXRで約500万円、IGRAで13万円とCXRを大きく下回った。CXRは拡張劣位として選択肢から除外される結果となった。今年度は6月頃まで1)に関し、調整を試みるが、刑事施設被収容者の既感染率に関し、当初予定していた方法で情報が収集できなかった場合に、代替案に切り替え、倫理審査委員会に申請する。保健所を対象とした調査を追加して行い、費用対効果分析に必要な情報を蓄積する。また費用面に関しても情報収集を開始する。これらの情報をもとに、より信頼性・妥当性の高いモデルを構築する。またIGRA検査の費用対効果分析に関しては、国内での先行研究が限定的であるため、海外(オーストラリア、等)の研究者らとの意見交換を実施する予定である。
自然景観シミュレーションのための画像生成

(1)山岳地形の定義法:尾根線再帰生成法により自動生成した架空の山岳地形に,Musgraveの侵食アルゴリズムによる形状変形操作を施すことを試みた.侵食が進んだ険しい形状や,風化により丸みを帯びた形状など,様々な年代の自然な印象を受ける山岳形状へ変形可能であるという見通しを得た.また,侵食モデルを詳細に検討し,侵食を有効に行うためのパラメタ設定法を明確にした.なお,このモデルの侵食の動作メカニズムは,自然な侵食のメカニズムを反映したものとはいいがたく,適用対象によっては,意図した侵食形状を得ることが困難な場合もあることがわかった.今後は,この点を改良した侵食モデルを開発する.(2)季節感の表現法:実際の山岳の植生について地理的・地形的・地質的要因により決定される植生分布について文献調査し,これに基づき樹木の植生を自動生成する手法を開発した.本手法ではディジタル地形モデルの表面の特徴から植生を自動生成するため,実際の山,架空の山を問わず適用可能であるという特徴を持つ.また,樹木の生い茂った山岳景観を表現するための簡易レンダラを開発し,季節変化のシミュレーションを行った.(3)山林のテクスチャ:樹木の成長アルゴリズムにより自動生成された3次元の樹木の幾何データから,直接山林の3次元テクスチャを生成する手法を開発した.これにより,複数の樹種が混在する複雑なテクスチャの生成が容易となった.(4)降雪・積雪の表現法:積雪形状を定義するための,ボクセル上で動作する雪粒子の行動モデルを開発した.このモデルにより,冠雪などの典型的な積雪の3次元形状を定義することが可能となった.降雪は,3次元渦場による手法を基礎として開発した.これらにより,建物や樹木,庭石,灯篭などが存在する小規模な環境での降雪・積雪を表現した.(1)山岳地形の定義法:尾根線再帰生成法により自動生成した架空の山岳地形に,Musgraveの侵食アルゴリズムによる形状変形操作を施すことを試みた.侵食が進んだ険しい形状や,風化により丸みを帯びた形状など,様々な年代の自然な印象を受ける山岳形状へ変形可能であるという見通しを得た.また,侵食モデルを詳細に検討し,侵食を有効に行うためのパラメタ設定法を明確にした.なお,このモデルの侵食の動作メカニズムは,自然な侵食のメカニズムを反映したものとはいいがたく,適用対象によっては,意図した侵食形状を得ることが困難な場合もあることがわかった.今後は,この点を改良した侵食モデルを開発する.(2)季節感の表現法:実際の山岳の植生について地理的・地形的・地質的要因により決定される植生分布について文献調査し,これに基づき樹木の植生を自動生成する手法を開発した.本手法ではディジタル地形モデルの表面の特徴から植生を自動生成するため,実際の山,架空の山を問わず適用可能であるという特徴を持つ.また,樹木の生い茂った山岳景観を表現するための簡易レンダラを開発し,季節変化のシミュレーションを行った.(3)山林のテクスチャ:樹木の成長アルゴリズムにより自動生成された3次元の樹木の幾何データから,直接山林の3次元テクスチャを生成する手法を開発した.これにより,複数の樹種が混在する複雑なテクスチャの生成が容易となった.(4)降雪・積雪の表現法:積雪形状を定義するための,ボクセル上で動作する雪粒子の行動モデルを開発した.このモデルにより,冠雪などの典型的な積雪の3次元形状を定義することが可能となった.降雪は,3次元渦場による手法を基礎として開発した.これらにより,建物や樹木,庭石,灯篭などが存在する小規模な環境での降雪・積雪を表現した.1.山岳地形の定義法について:尾根線生成法による山岳地形を定義するアルゴリズムに,侵食による堆積効果を導入する改良を行った.これにより派生尾根線によって谷部の領域が囲まれ,意図しない盆地が発生するという尾根線生成法の問題点を解消でき,また,尾根部や谷部の形状がなめらかでより自然な印象を受ける山岳地形の生成が可能となった.2.季節感の表現法について:ディジタル地形モデルの表面の特徴から,樹木の植生を自動生成する手法を開発した.また,自動生成した植生の樹木の葉の季節による色変化を考慮し,山岳地形の四季の変化のシミュレーションを試みた.植生は表面の特徴のみから自動生成可能なため実際の山,架空の山を問わず適用可能である.今後はより自然な印象をもつ植生を生成できるよう改良する.3.山林のテクスチャについて:2次元テクスチャ手法のみでは表現力が不十分な山岳地形の景観のための3次元テクスチャについて開発し,山岳地形の季節感のシミュレーションへの応用を試みた.今後はテクスチャの改良を行うとともに,さまざまな樹種のテクスチャを生成できるように拡張する.4.降雪・積雪の表現法について:2次元の積雪形状の自動生成について,雪の行動モデルにより検討を行い,小数のパラメタで積雪形状を容易に制御できる見通しを得た.降雪は2次元の渦場による手法により強風に吹かれる雪舞のシミュレーションを試みた.今後は3次元化と適用範囲の拡大,降雪・積雪手法の統合を行う.(1)山岳地形の定義法:尾根線再帰生成法により自動生成した架空の山岳地形に,Musgraveの侵食アルゴリズムによる形状変形操作を施すことを試みた。侵食が進んだ険しい形状や,風化により丸みを帯びた形状など,様々な年代の自然な印象を受ける山岳形状へ変形可能であるという見通しを得た。また,侵食モデルを詳細に検討し,侵食を有効に行うためのパラメタ設定法を明確にした。

なお,このモデルの侵食の動作メカニズムは,自然な侵食のメカニズムを反映したものとはいいがたく,適用対象によっては,意図した侵食形状を得ることが困難な場合もあることがわかった。今後は,この点を改良した侵食モデルを開発する。(2)季節感の表現法:実際の山岳の植生について地理的・地形的・地質的要因により決定される植生分布について文献調査し,これに基づき樹木の植生を自動生成する手法を開発した。本手法ではディジタル地形モデルの表面の特徴から植生を自動生成するため,実際の山,架空の山を問わず適用可能であるという特徴を持つ。また,樹木の生い茂った山岳景観を表現するための簡易レンダラを開発し,季節変化のシミュレーションを行った。(3)山林のテクスチャ:樹木の成長アルゴリズムにより自動生成された3次元の樹木の幾何データから,直接山林の3次元テクスチャを生成する手法を開発した。これにより,複数の樹種が混在する複雑なテクスチャの生成が容易となった。(4)降雪・積雪の表現法:積雪形状を定義するための,ボクセル上で動作する雪粒子の行動モデルを開発した。このモデルにより,冠雪などの典型的な積雪の3次元形状を定義することが可能となった。降雪は,3次元渦場による手法を基礎として開発した。これらにより,建物や樹木,庭石,灯籠などが存在する小規模な環境での降雪・積雪を表現した。