hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊髄損傷者の呼気筋麻痺に対する腹壁電気刺激療法の開発

なお、咳嗽能力の評価では、各相の変化を詳細に捉えるため、フローセンサを用いて随意咳嗽の流速波形を記録して各相の指標を特定する方法を用いた。なお、介入期間に関して、2名のうち1名は入院期間の関係から1か月間のみの介入となった。介入後は、2名ともに共通して努力性肺活量と一秒量の増加が認められた。また、3か月間の介入が可能であった対象者では、さらに呼気筋力の増加が認められた。一方、咳嗽時最大呼気流速を含む咳嗽能力と腹壁筋の筋厚において、2名ともに著しい改善は認められなかった。今回の結果より、腹壁電気刺激療法は臨床においても簡便かつ安全に行えた一方、特に咳嗽能力の著しい改善は見込めなかった。このことから、治療プロトコルを見直して効率の良い刺激条件を特定する、あるいは電気刺激療法と他のトレーニングを組み合わせて実施することを検討していく必要がある。本研究では、脊髄損傷者における呼気筋の回復を図るため、腹壁電気刺激療法を開発した。治療法の開発および導入にあたって、まず、健常者を対象に腹壁電気刺激療法を最大3か月間行って、基礎データを評価して、その効果を検証した。そして、臨床応用に向けた治療プロトコルを開発して脊髄損傷者を対象に腹壁電気刺激療法を実施した。その結果、安全かつ簡便に行える治療法として臨床にも活用できる可能性が示された。一方、呼吸・咳嗽機能の著しい改善は認められなかったことから、今後はプロトコルの再考が必要と考える。今後は、脊髄損傷者を対象に、腹壁電気刺激療法の効果を検証する。治療は2ヶ月ないし最大3か月間行い、治療前、治療開始後1ヶ月おきに呼吸機能および咳嗽能力を検証する。また、健常者と同様に超音波画像診断装置による腹壁筋の筋厚も測定する。治療効果については、健常者との比較および治療前後での比較を行い、その効果を生理学的見地より検証する。呼吸理学療法本研究の成果を発表するための学会参加費や旅費、ほかに英文校閲が必要となるため。ほか、研究に関わる作業補助や資料整理を行うスタッフに対する謝金も必要となるため。本研究の成果を発表するための学会参加費や旅費、ほかに英文校閲が必要となるため。学会参加費および旅費、英文校閲費、謝金に使用予定。学会参加費および旅費、英文校閲費に使用予定。
未分化胎児組織の移植法を用いた発がんと発生異常の相関に関する実験的研究

1.移植胎児組織の分化と発癌性化学物質に対する感受性:我々が開発した未分化胎児組織のヌードマウスへの移植実験系を用い、移植されたヒトとラット胎児組織の分化を観察すると共に、発がん性をもつ外因に対する移植組織の感受性を比較検討した。人工流産ヒト胎児とラット胎児の未分化な組織を細切してヌードマウスの皮下または精巣内へ移植したところ、消化管、骨・軟骨等の組織について高い生着率が得られ、数周間以上にわたってin vivoに準ずる組織分化が観察された。宿主のヌードマウスを放射線とMNNG、cyclophosphamide等の発癌性化学物質で処理したところ、移植胎児組織に壊死、異常組織分化(組織構築異常、ロゼット形成、化生等)の異常が観察された。これらの外因に対するヒト胎児組織の感受性は、ラット胎児組織のそれよりも低かった。これまでにヒトとラットの移植組織それぞれ約30例を調べたが、がん化を示唆するような組織学的変化は認められていない。現在、更に実験例数を増し、移植胎生組織に発癌性病変を誘発し得るかについて実験を継続して、本移植系の発がん実験系としての有用性を検討している。2.実験的肝腫瘍発生過程におけるEGF受容体の発現:雄ラットに3′^1-methyl-4-dmethylamino benzeneを混餌法で投与して肝腫瘍を誘発し、誘発腫瘍組織におけるEGF受容体の発現を免疫組織化学的学法により、経時的に調べた。その結果、誘発された腫瘍(cholangiocarcinoma)組織そのものにおいては、EGF受容体の発現に変化は見られないが、周囲の非癌腫瘍性組織でその発現が増強しており、EGF受容体の発現が肝腫瘍発生に伴う肝組織の再生と密接に関連していることが示唆された。
教員養成課程の体験的実習に関するルーブリック作成のための実践的研究

教育実習における実践的能力を評価する評価基準を明らかにすることをねらいとし、教育実習での実習生の学びから、評価基準を探った。その結果以下のことが明らかになった。(1)授業設計段階での意思決定:初期は、興味・関心」が意思決定に大きく関わるが,授業の回数を重ねるに従い,その観点は次第に薄れ,理解度の項へと関心が高まる。(2)授業実践過程における意思決定:「子僕の反応」による意思決定要因は,「予想外の応答」と「子供の行動」に分けられる。「意思決定の実際」では、授業展開における「リスキー」か否かの判断は,授業が予定通り成立するかどうかである。しかし,実習が進むにつれ,子供達が「理解」するために,どのような意思決定をすればよいかという意識が芽生える。(3)授業を見る観点の変容:初期段階は、「子ども主体」の実現を探ろうとする意識で、大学における講義等で得た知識を授業者の具体的教授行為に同定する。授業を12回経験した段階で、「説明」「発問」という教授行動を児童の側から捉える。授業を34回経験した段階から、「特定児童」に目が向けられる。最後の段階では、「教材」についての見方、「子どもの学習にとって、どんな意味があったか」といった、「子どもの学習」と「教材」との関係を視野に入れた批判的視点が獲得される。本研究は以下の4つを主たる目的としている。(1)体験的実習の実践成果を収集,分析し,実践的指導力の枠組みを明らかにする。(2)研究分担者の各大学で実施している体験的実習において,ポートフォリオ評価法により実習生(大学生)に培われている力を分析する。(3)上記(1)(2)をもとに,体験的実習における評価のためのルーブリックを開発する。(4)開発したルーブリックをインターネットを通して全国の教員養成系大学に配信し,各大学の体験的実習に使用し,その妥当性の検証と,修正を行い,より精度の高いものとする。今年度は,本研究の1年目として,(1)及び(2)に取り組んだ。さらに,次年度以降の(3)及び(4)のために,国立大学教育実践研究関連センター協議会,教育実践・教師教育部会(於:岩手大学2003.11及び東京学芸大学2004.2)において,各大学の教育実習の現状と問題点及び評価等につき議論するとともに,本研究主旨を説明し,上記(3)及び(4)についての協力を依頼した。(1)については,研究分担者である中山玄三(熊本大学)らによって,フレンドシップ事業における学生の取り組みを分析し,「学びのステージ」「子どもを見る眼の発達レベル」「子どもの理解度」についての評価基準が仮定された。これを,教育実習中の実習生の授業に適応し,その精緻化を次の方法によって試みた。実習生の授業をビデオ録画し,それぞれの授業の重要な展開場面を抽出し,その場面における実習生の意思決定要因をインタビューによって探る方法である。その結果,授業における実践的力量形成には,実習生(教師)の授業過程での状況認識に着目することの重要性と,状況認識の評価基準作成の観点として,「子どもを見る眼の発達レベル」「子どもの理解度」という観点が有効であるとの知見を得た。また,大学での講義と教育実践との関連を図るために自己回帰的方法を開発した(鳴門教育大学学校教育実践センター紀要18巻,2003)。上記(1)(2)については、次の方法を用いて、教育実習における実習生の「授業理解」「子ども理解」の発達過程を調査した。

教育実習の第1週から第4週までで、「まだ授業を体験していない段階」「1回授業を体験した段階」「2回授業をした段階」というように、授業を実践した回数ごとの段階で、デジタルカメラで、授業のポイントを1時間の授業で10枚程度撮影させる。撮影された映像がどこに視点をあてられたものかを分析する。その結果、12週目までの授業実践12回段階は、大学で学んだ授業観、指導技術を特定することだけに目が向けられるが、34回の授業実践後には、教材、子ども、学習活動の連関の中で授業を捉えることができるようになる。さらに、56回の授業実践後では、特定の子どもの学びを学級全体との関係から捉えることができるようになる。これらは、「授業を見る眼」のルーブリックとなる。(日本教育大学協会・全国教育実習研究部門・北海道教育大学旭川校において報告した。)また、(3)(4)については、これまでの研究をもとに、体験的実習の評価基準を作成し、国立大学教育実践研究関連センター・教師教育部門において発表し、他大学の評価基準との比較を行った。その結果、「教科内容」「指導計画」「教授方略」「評価」「コミュニケーション」「自己省察」の項目について、かなりの一致が見られた。今後、開発された評価基準と実習生の自己評価とを比較検討するとともに、上記(1)(2)による知見を統合して、ルーブリックの精緻化を図りたい。教師教育において達成すべき資質力量を、人間的側面としてのapproprite personality、専門的・学問的知識としknowlege competency、とそれらを基礎とした実践的能力としてのpergformance competencyとして捉え、教育実習における教師の実践的能力を評価する方法と評価基準を明らかにすることをねらいとした。方法は、教育実習における実習生の学びから、評価基準を探るものである。(1)授業設計段階での意思決定について:初期は、興味・関心」が意思決定に大きく関わるが,授業の回数を重ねるに従い,その観点は次第に薄れ,理解度」の項へと関心が高まっている。(2)授業実践過程における意思決定について:「子僕の反応」による意思決定要因は,「予想外の応答」と「子供の行動」に分けられた。「意思決定の実際」においては、授業展開における「リスキー」か否かの判断は,授業が予定通り成立するかどうかである。しかし,実習が進むにつれ,授業において子供達が「理解」するために,どのような意思決定をすればよいかといった意識が芽生える。一方、指導技術に対する信頼という「感情」が意思決定に大きく作用する場合には、指導技術に対する信頼という感情の働きが問題解決者としての教師を優先的にコントロールすることになる可能性がある。(3)授業を見る観点の変容について:初期段階は、「子ども主体」の実現を探ろうとする意識で、大学における講義等によって得た知識を授業者の具体的教授行為に捉える。授業実践を12回経験した段階で、「説明」「発問」という教授行動を児童の側から捉えようとする。授業実践を34回経験した段階から、「特定児童」に目が向けられる。最後の段階では、「教材」についての見方、「子どもの学習にとって、どんな意味があったか」といった、「子どもの学習」と「教材」との関係を視野に入れて批判的視点が獲得される。
拡張Vicsekモデルによる発動分子集合体の自己組織化法解明

発動分子は自ら変形し動くミクロな能動素子と言える.非平衡物理の観点から,こうした発動分子は集積されるだけで,時空間秩序構造を自発的に生みだすことが期待される.本研究では,既に確立された自己駆動粒子集団のモデルであるVicsekモデルを拡張し,平面上の発動分子の集合体を想定した数理モデルを構築する.具体的な拡張方法としては,(A)斥力(B)カイラリティ(C)化学反応の影響を取り入れる.更にμmスケールで同様の性質を持つ実験モデルを作成し,生み出されるダイナミクスをその場観察する.こうして数理モデルと実験モデルを対比させることで実際の発動分子の自己組織的集積手法を明らかにする.発動分子は自ら変形し動くミクロな能動素子と言える.非平衡物理の観点から,こうした発動分子は集積されるだけで,時空間秩序構造を自発的に生みだすことが期待される.本研究では,既に確立された自己駆動粒子集団のモデルであるVicsekモデルを拡張し,平面上の発動分子の集合体を想定した数理モデルを構築する.具体的な拡張方法としては,(A)斥力(B)カイラリティ(C)化学反応の影響を取り入れる.更にμmスケールで同様の性質を持つ実験モデルを作成し,生み出されるダイナミクスをその場観察する.こうして数理モデルと実験モデルを対比させることで実際の発動分子の自己組織的集積手法を明らかにする.
Wolbachiaによる宿主へのRNAウイルス抵抗性誘導メカニズムの解明

共生細菌ボルバキアはショウジョウバエ生殖細胞においてRNA結合タンパク質と共局在するというSerbusらの報告をもとに、体細胞において発現するRNA結合タンパク質とボルバキアとの関係を調べた。その結果、ショウジョウバエのRNA結合タンパク質変異体ではボルバキア様の現象が誘導されるとこがわかった。また、ボルバキアは体細胞においてもRNA結合タンパク質と共局在していることがわかった。以上のことから、ボルバキアが宿主のRNA結合タンパク質を標的としている可能性が考えられた。共生細菌ボルバキアが誘導する、宿主のRNAウイルス抵抗性上昇に関わる宿主のタンパク質の同定を目指した。ボルバキアが感染し、サイズの大きな細胞である雌生殖細胞にてボルバキアと共局在する宿主タンパク質を探索したところ、複数のRNA結合タンパク質を同定した。キイロショウジョウバエのボルバキアを近縁種のオナジショウジョウバエに移植した系統では、ボルバキアが異常増殖し雌生殖細胞の発生に異常が見られる。この異常は、ボルバキアと共局在するRNA結合タンパク質の機能低下によって引き起こされる異常と酷似している。そのことから、ボルバキアはこれらRNA結合タンパク質の機能を低下させ、それによりRNAウイルスの増殖が抑制されているという仮説を立て、以下の実験を行った。ボルバキアと共局在するRNA結合タンパク質でRNAウイルスの増殖に関わるものを探索した。その結果、me31B遺伝子をRNAiによりノックダウンしたショウジョウバエ個体において、RNAウイルスの増殖が抑制されることが分かった。また、me31B遺伝子の変異体においても同様の結果を得た。生化学的な実験により、Me31BはウイルスのゲノムRNAと結合していることがわかった。また、ボルバキア感染個体に置いてMe31Bの量を増加させると、RNAウイルスの増殖が亢進する事が分かった。以上のことから、ボルバキアはMe31Bの機能を低下させることによりRNAウイルスの増殖を抑制している可能性が考えられた。Serbusらによって、ショウジョウバエにおいてボルバキアとP bodyが共局在すること、Pbody構成因子の変異体においてはボルバキアの数が減少していることが報告されている。P bodyはRNA結合タンパク質の複合体であることから、SerbusらはボルバキアがRNA結合タンパク質を標的としてRNAウイルスと相互作用しているという仮説を立てている。Serbusらによる生殖細胞での報告と同様に、体細胞においても複数のRNA結合タンパク質との共局在が確認できた。そのうち、RNAウイルスの増殖に関わるものを探索した。その結果、他の生物でRNAウイルスの増殖に関わることが広く知られているme31B遺伝子をRNAiによりノックダウンしたショウジョウバエ個体においてRNAウイルスの増殖が抑制されることが分かった。また、me31B遺伝子の変異をヘテロ接合で持つ個体においてもRNAウイルスの増殖は抑えられ、ウイルス感染後の生存率が上昇した。me31Bの変異はDNAウイルスの増殖には影響を与えなかった。また、me31B遺伝子を4コピー持つ個体ではRNAウイルス量が増加し、ウイルス感染後の生存率が低下した。また、Me31Bと結合するウイルスRNAの量がボルバキア感染個体では低下していた。節足動物の共生細菌ボルバキアが誘導する、宿主のRNAウイルス抵抗性上昇の分子メカニズムの解明を目指した。Serbusらの、宿主の生殖細胞にてRNA結合タンパク質とボルバキアが共局在するという報告から、ボルバキアが宿主のRNA結合タンパク質を標的にしている可能性について検証した。その結果、昨年度までの研究で、宿主のRNA結合タンパク質の機能が低下した変異体では、ボルバキア感染時と同様にRNAウイルスに対する抵抗性の上昇が観察された。本年度は、ボルバキア側の誘導因子を探索した。キイロショウジョウバエの培養細胞にてボルバキアのゲノムDNAライブラリーを発現させ、細胞の生育を阻害するクローンを選抜した。それらの因子をショウジョウバエ個体にて発現したところ、宿主の体細胞、生殖細胞に作用するボルバキアタンパク質TomOを同定した。TomOをショウジョウバエの生殖細胞にて強制発現したところ、上記のRNA結合タンパク質と共局在した。強制発現したTomOを免疫沈降したところ宿主のRNAが検出され、TomOが宿主RNAと複合体を形成していることが明らかとなった。内在性TomOは細胞質に分布するボルバキアの表面に分布し、宿主RNA、RNA結合タンパク質と共局在していた。今後は、ボルバキアの持つTomOと宿主のRNA結合タンパク質、ウイルスRNAとが相互作用が、ウイルスの増殖抑制につながっている可能性について検証する。ボルバキアとRNAウイルスとの相互作用に関わると思われる宿主分子を同定したため。昆虫学ボルバキアがMe31Bの機能を低下させているか否かを生化学的な実験により、より詳細に検証する。ボルバキアによるウイルス増殖抑制に関わる宿主の候補タンパク質をすでに同定したため。

ボルバキアがMe31Bの機能を低下させているか否かを生化学的な実験により検証する。すなわち、Me31Bタンパク質とウイルスのゲノムRNAとの結合がボルバキアによって撹乱されている可能性を検証する。
破骨細胞の分化機構における分子生物学的解析

歯科治療において骨組織に関する研究を深めておくことは、治療方針や治癒機転を検討していく上で、多くの選択枝を提供することができる。そこで、今回骨吸収を行う破骨細胞に着目し、その分化マーカーを得るためにモノクローナル抗体を作成した。次にその抗体の認識する抗原について解析を行い、近年、破骨細胞の分化とライソゾーム酵素(特にカテプシン群)との関連性が報告されており、その局在およびカテプシンEについての検討も行った。1.破骨細胞の分化に関連したモノクローナル抗体の作成in vitroで形成した多数の破骨細胞様細胞を抗原として体外免疫法にてモノクローナル抗体の作成を行った。その結果、骨では骨髄細胞に対しての反応は示さず、破骨細胞、骨芽細胞及び骨細胞の核に対して反応する抗体MN-26が得られた。そこで、造血系幹細胞由来の破骨細胞は分化に伴ってMN-26抗原を発現してくるものと思われる。現在、腎臓を用いて抗原の分子量の測定を行っている。2.破骨細胞の機能を調節する骨芽細胞におけるカテプシンDの局在についての検討破骨細胞の分化は、骨芽細胞との接触によって行われることが明らかになっているが、その詳細については不明な点が多い。そこで今回、破骨細胞の分化を調節しているとされる骨芽細胞におけるカテプシンDの発現とその局在について検討を行った。その結果、カテプシンDは細胞内に取り込まれたPTHを分解し、刺激することによって骨芽細胞は破骨細胞の分化を調節する重要な働きを有している可能性が示唆された。3.単量体あるいは2量体カテプシンE(CE)の生化学的特性CEは、十分に触媒作用を持った2つの単量体がS-S結合した2量体の唯一のアスパラギン酸プロテアーゼである。そこでCEの2量体形成の生理学的意義について検討するために、この単量体の特性と2量体との比較を行った。その結果、CEの2量体形成は活性や細胞内局在、糖鎖の修飾といった特性に関しては必ずしも必要ではないが、生体内での分子の構造上の安定化には重要であることが明らかになった。歯科治療において骨組織に関する研究を深めておくことは、治療方針や治癒機転を検討していく上で、多くの選択技を提供することができる。

そこで今回、破骨細胞の分化を調節しているとされる骨芽細胞におけるカテプシンDの発現とその局在について検討を行った。その結果、カテプシンDは細胞内に取り込まれたPTHを分解し、刺激することによって骨芽細胞は破骨細胞の分化を調節する重要な働きを有している可能性が示唆された。3.単量体あるいは2量体カテプシンE(CE)の生化学的特性CEは、十分に触媒作用を持った2つの単量体がS-S結合した2量体の唯一のアスパラギン酸プロテアーゼである。そこでCEの2量体形成の生理学的意義について検討するために、この単量体の特性と2量体との比較を行った。その結果、CEの2量体形成は活性や細胞内局在、糖鎖の修飾といった特性に関しては必ずしも必要ではないが、生体内での分子の構造上の安定化には重要であることが明らかになった。
サブバンド間遷移多重量子井戸の結晶成長と1.55μm帯超高速電界吸収型光変調器への応用に関する研究

本研究では、量子井戸における量子準位間遷移(ISBT)を利用した超高速光変調器の開発を目的とし、GaN/AlGaN/AlNステップ量子井戸のStark効果による電界吸収変調を検証することを目指している。本年度の研究では、20周期のステップ量子井戸を有する変調器構造を分子線エピタキシー(MBE)法で作製し、共同研究を行っているスウェーデンのKTHにおいてマルチパス導波路型変調器構造のデバイス加工を行った。量子井戸をAlGaNでクラッドした単純なデバイス構造では、リーク電流が大きく、デバイス動作の検証が困難であることが見出された。そこでAlN多重中間層の導入による貫通転位の低減を試みたところ、リーク電流の抑制効果が観測された。さらなる貫通転位の低減を目的とし、KTHにおいて有機金属気相堆積法(MOCVD)法で成長した高品質GaNテンプレート上にMBE法でAlN多重中間層と量子井戸構造を成長するための結晶成長実験を実施中である。井戸層と障壁層界面における相互拡散を考慮した電界変調デバイスの理論解析を行ったところ、相互拡散によってStark効果が著しく減少することがわかった。これに対して、相互拡散を考慮した新しい設計指針を開発し、相互拡散の存在する系においても大きなStark効果を実現するデバイス構造を理論的に示すことに成功した。また、InP基板上の高In組成InGaAs/AlAs系量子井戸構造に対する理論解析も行った。上智大学で作製したGaN/AlN系全光変調器デバイス、GaN/AlN系1.55〓m帯ISBT受光デバイス、高In組成InN/InGaN量子井戸における光学遷移波長や熱効果に対する実験値と理論解析の比較検討を行った。また、スウェーデンとの共同研究として、Chalmers大学とはMBE成長した窒化物量子井戸の理論解析と評価、KTHとは表面プラズモン導波路用材料の評価研究を行った。
Leigh脳症をきたすミトコンドリア病の新たな病因解明とその薬物療法の確立

全国から酵素診断を依頼された60例(男児37例,女児23例)のLeigh脳症患児から得た培養細胞を検索して30例の病因を明らかにした。その内訳はピルビン酸脱水素酵素(PDHC)異常症5例(ビタミンB_1反応性PDHC異常症4例),ミトコンドリア電子伝達系酵素異常症10例(複合体I欠損症4例,複合体IV欠損症6例)を酵素診断した。ミトコンドリアDNA異常症は15例(塩基番号8993T→G変異12例,8993T→C変異2例,8344A→G変異1例)であった。ビタミンB1反応性PDHC異常症が4例みられたことより、本症の頻度が高いこととビタミンB1大量療法の有用性が判明した。また新生児早期から筋緊張低下、呼吸障害、高乳酸血症、頭部MRI所見よりLeigh脳症と診断された男児例の検索により[1-^<14>C]ピルビン酸脱炭酸能が著明に低下していた。[1-^<14>C]ピルビン酸脱炭酸能は生きている細胞内において、細胞内のピルビン酸がミトコンドリア膜を通過した後,ミトコンドリア内においてCO_2が発生するまでの流れの状態を表わしている。従って、ミトコンドリア内のPDHC活性、ミトコンドリア内のピルビン酸濃度、ミトコンドリア内のTPP濃度がこのピルビン酸脱炭酸能の低下に関与していると考えられる。しかし本患児の酵素活性ではPDHC活性正常αKGD活性正常、COX活性正常であった。すなわち、本患児はこれまでに当科において診断し得たLeigh脳症患児の代謝異常症とは全く異なる病因によりLeigh脳を呈した可能性が高く、新たなピルビン酸代謝障害を有している可能性があることが判明した。全国から酵素診断を依頼された52例のLeigh脳症患児から得た培養細胞を検索して26例の病因を明らかにした。その内訳はPDHC異常症5例、複合体I欠損症4例、複合体IV欠損症4例、ミトコンドリアDNA異常症13例(T8993G変異10例、T8993C変異2例、A8344G変異1例)であり、ビタミンB1反応性PDHC異常症が4例みられたことより、本症の頻度が高いこととビタミンB1大量療法の有用性が判明した。最近、欧米人の複合体IV欠損症のLeigh脳症患児においてSURF-1遺伝子の変異が見出されたので、日本人で複合体IV欠損を伴うLeigh脳症患児6例におけるSURF-1遺伝子解析を行い、3名においてSURF-1蛋白を大きく変化させる新たな遺伝子変異を見出した。これら3例とも培養リンパ球のCOX活性は正常対照値の20%以下に低下していた。症例1はエクソン5に2塩基(AG)の欠失がホモ接合体としてみられ、この変異により4番目に停止コドンが出現した。症例2はエクソン7にC→Tへの塩基置換により新たな停止コドンが出現する変異とエクソン8に26塩基の欠失と2塩基の挿入を伴い、8個のアミノ酸が欠失する変異を認めた。症例3は症例1と同じ変異(エクソン5に2塩基(AG)の欠失)がホモ接合体として認められた。今回SURF1遺伝子を解析した6例中3例に新たな変異が見いだされた。そのうち2例ではエクソン5に2塩基(AG)の欠失がホモ接合体としてみられ、しかも2例の両親は血族結婚でないことより、この変異は日本人では比較的多くみられる可能性があると思われた。

これらの研究により、日本人のLeigh脳症患児の病因としてSURF-1遺伝子が重要であることが判明した。全国から酵素診断を依頼された52例のLeigh脳症患児から得た培養細胞を検索して26例の病因を明らかにした。その内訳はPDHC異常症5例、複合体I欠損症4例、複合体IV欠損症4例、ミトコンドリアDNA異常症13例(T8993G変異10例、T8993C変異2例、A8344G変異1例)であり、ビタミンB1反応性PDHC異常症が4例みられたことより、本症の頻度が高いこととビタミンB1大量療法の有用性が判明した。また新生児早期から筋緊張低下、呼吸障害、高乳酸血症、頭部MRI所見よりLeigh脳症と診断された男児例の検索により[1-^<14>C]ピルビン酸脱炭酸能が著明に低下していた。[1-^<14>C]ピルビン酸脱炭酸能は生きている細胞内において、細胞内のピルビン酸がミトコンドリア膜を通過した後,ミトコンドリア内においてCO_2が発生するまでの流れの状態を表わしている。従って、ミトコンドリア内のPDHC活性、ミトコンドリア内のピルビン酸濃度、ミトコンドリア内のTPP濃度がこのピルビン酸脱炭酸能の低下に関与していると考えられる。しかし本患児の酵素活性ではPDHC活性正常、αKGD活性正常、COX活性正常であった。すなわち、本患児はこれまでに診断し得たLeigh脳症患児の代謝異常症とは異なるパターンを呈しており、Leigh脳の病因として新たな代謝障害の可能性があることが判明した。今後はミトコンドリア膜におけるピルビン酸とTPPの輸送機構に関して検討を行なう予定である。全国から酵素診断を依頼された60例(男児37例,女児23例)のLeigh脳症患児から得た培養細胞を検索して30例の病因を明らかにした。その内訳はピルビン酸脱水素酵素(PDHC)異常症5例(ビタミンB_1反応性PDHC異常症4例),ミトコンドリア電子伝達系酵素異常症10例(複合体I欠損症4例,複合体IV欠損症6例)を酵素診断した。ミトコンドリアDNA異常症は15例(塩基番号8993T→G変異12例,8993T→C変異2例,8344A→G変異1例)であった。ビタミンB1反応性PDHC異常症が4例みられたことより、本症の頻度が高いこととビタミンB1大量療法の有用性が判明した。すなわち、本患児はこれまでに当科において診断し得たLeigh脳症患児の代謝異常症とは全く異なる病因によりLeigh脳を呈した可能性が高く、新たなピルビン酸代謝障害の可能性があることが判明した。今後はミトコンドリア膜におけるピルビン酸とTPPの輸送機構に関して検討を行ない病因解明を行う。
遺伝性拡張型心筋症において同定された変異アクチンの機能的意義の解析

本研究は当初アクチンの突然変異が心筋の収縮能に与える影響を評価することを目的とした。しかし研究の過程でミオシン軽鎖とアクチンの相互作用が心筋の収縮にさらに大きな影響を持つことを認めその点についても検討した。ラットの心房筋ミオシンと心室筋ミオシンは同じα重鎖より構成され軽鎖のみが心房筋型と心室筋型で異なっているため軽鎖の影響を調べるモデルとなる。両者を比較したところATPase活性には差が認められないもののin vitromotility assayでのアクチン滑り速度は心房筋ミオシンで高く、in vitroでの発生張力は心室筋型ミオシンで高かった。レーザー光トラップを用いた単分子測定では心房型ミオシンで力発生の持続時間が短い傾向があり心筋ミオシンでは重鎖が水解能力を決定し、軽鎖は力発生のkineticsを調整していると考えられた(論文投稿中)。メカニズムを明らかにするため必須軽鎖のN末端に相当する合成ペプチドを単離心筋細胞に投与し発生張力を測定したところ力の上昇が認められこの部分がアクチンフィラメントと結合し負荷として働くという仮説を支持していた。この過程で単一心筋細胞の発生張力を測定するためのシステムを開発した。本システムは細胞膜に付着するカーボンファイバーを用いその撓みを検出することによって容易に単一心筋細胞が単収縮で発生する力を測定するものである。さらに撓みを制御することにより心筋細胞への負荷を調節することも可能となっている。本年度は収縮タンパク発現系の確立、レーザー光トラップ実験系の改良、単一心筋細胞の力学測定系の開発を行った。収縮タンパクとしてはまずラット心筋ミオシンの重鎖、および点突然変異を導入した軽鎖の発現ベクターを作成しsf9 cellでの発現を行っている。引き続きアクチンについても変異を導入しクローニングする予定である。レーザー光トラップについてはその動特性向上のためにビームを標本上で走査する装置を従来使用していたピエゾ素子付きミラーからAcousto-optic modulatorに変更した。この結果フィードバックによる位置コントロールの性能が大幅に改善したばかりでなく、単一ビームで2つの捕捉スポットを形成することができるため、アクチンフィラメントのstiffness測定およびより詳細なアクチン・ミオシン分子間の相互作用の評価が可能となった。単一心筋細胞の機能については主に短縮率や短縮速度で評価されてきた。本研究においてはアクチンの分子構造変化によるstiffnessや張力伝達の評価を行うため、力測定が必須である。そのためカーボンファイバーを用いた張力測定系を確立した。これはカーボンファイバーの細胞への接着力と、弾性を利用したもので高い成功率で細胞への障害なく張力の測定が可能である。すでに単一心筋細胞の収縮力測定に応用し有用性を確認した。またファイバーの位置をピエゾ素子で制御することにより等尺性張力の発生、stiffness測定が可能になっている。

この過程で単一心筋細胞の発生張力を測定するためのシステムを開発した。本システムは細胞膜に付着するカーボンファイバーを用いその撓みを検出することによって容易に単一心筋細胞が単収縮で発生する力を測定するものである。さらに撓みを制御することにより心筋細胞への負荷を調節することも可能となっている。
浅海、干潟及び低平地の環境情報解析と開発への有効利用に関する基礎的研究

1.浅海域の海象及び底質土の特性(1)有明海における湾口から湾奥までの潮汐の調和分解を行ない位置的、時間的な変動特性について明らかにした。また潮汐の日潮不等を潮差の点から解析した。(2)有明海を襲った15個の台風について、気象・海象変化と台風時の最大偏差との関係について検討した。また有明海湾奥部における最大潮位偏差をその時の気象・海象状況から予測する式について検討した。(3)浅海干潟域における海底付近の流速、SS濃度などの現地観測データを基に、海底付近の乱れ特性、乱流拡散係数と摩擦速度の分布性などを明らかにした。さらにせん断応力と底泥巻き上げ量との関連性を定式化した。(4)有明海干潟域において底泥中の温度計測を行った結果、潟面及びその近辺の温度の時間的変化は非常に大きいが、深さ30cm付近のそれは非常に小さく、ほぼ一定であること、また潟土中の温度は日射量と浸水状態によって大きく影響されること、潟土の温度伝導率は4×10^<-3>cm^2/sec前後であることなどが明らかとなった。2.干潟生成を伴う浅海の潮流解析(1)干潟生成を考慮した潮流シミュレーションプログラムを差分法及び有限要素法を用いて開発した。3.浅海・低平地における降雨流出機構の水文学的解析(1)湛水条件下の2成層土壌における浸潤前線の形成過程について室内で基礎実験を行った。その結果に基づいて粒径212250μmを有する粒子で形成される毛管張力が不安定である浸潤前線先端の浸潤部の形状を横方向に一様に広げるか縦方向への部分流の発達に進んで行くかの臨界圧と考えることができる。(2)韓国7大河川水系11箇所の流域を対象として、単位図一般型とBarnes一般型を合成した長期間連続受水量推定モデルを導出した。これによる推定精度は従来の梶山式に比較してかなり向上した。4.軟弱粘土地盤における構造物基礎の支持力・沈下特性(1)繰り返した粘土地盤においては特に箱型床版基礎の支持力増加及び沈下制御効果が大きく、床版下に基礎幅の1/2の側壁を設けることによってそれらの効果を十分に発揮できることがわかった。(2)比較的低経費でかなり大きな支持力増加が見込めしかも構造物の沈下、特に不同沈下や抜け上がりを生じない基礎工法として発案した浮き基礎タイプの箱型基礎工法について有明粘土地盤において沈下制御効果について実験を行った。その結果沈下量及び変形角については床版型基礎の約2倍以上の制御効果があることがわかった。(3)弾性地盤上に置かれた軸対称構造物の靜的および動的解析のための汎用プログラムを開発し、その実用性について検証した。また盛土による軟弱地盤の圧密変形の解析プログラムを開発した。5.粘土地盤水田における水管理(1)佐賀県の水田地域(佐賀市)と畑地域(枝去木)における20年間の降雨量と日照時間の統計解析を行った。(2)粘土の蒸発実験を行い亀裂発生とともに蒸発速度が増大することが確かめられた。また土中の温度分布測定結果から土中内部の亀裂面から蒸発している事が明らかとなった。また亀裂を伴う土壌の水収支モデルを作成した。6.農作業技術の特性(1)農用ゴム履帯ラグの運動を6つの部位にわけて解析した結果、機体の傾斜や履帯走行部を構成する履帯の前後傾角さらには走行時の進行低下率等の違いにより作用特性は様々に変化することが判明した。(2)イメージプロセッシングにより、リンゴ、スプリンクラ-からの散布水滴の数と粒径の判別システムを開発した。また同法により木材の質とかたさを色によって判別する方法を開発した。(3)カントリーエレベータにおける穀物乾燥のシミュレーションプログラムをSLAMSYSTEMを用いて開発した。

その結果に基づいて粒径212250μmを有する粒子で形成される毛管張力が不安定である浸潤前線先端の浸潤部の形状を横方向に一様に広げるか縦方向への部分流の発達に進んで行くかの臨界圧と考えることができる。(2)韓国7大河川水系11箇所の流域を対象として、単位図一般型とBarnes一般型を合成した長期間連続受水量推定モデルを導出した。これによる推定精度は従来の梶山式に比較してかなり向上した。4.軟弱粘土地盤における構造物基礎の支持力・沈下特性(1)繰り返した粘土地盤においては特に箱型床版基礎の支持力増加及び沈下制御効果が大きく、床版下に基礎幅の1/2の側壁を設けることによってそれらの効果を十分に発揮できることがわかった。(2)比較的低経費でかなり大きな支持力増加が見込めしかも構造物の沈下、特に不同沈下や抜け上がりを生じない基礎工法として発案した浮き基礎タイプの箱型基礎工法について有明粘土地盤において沈下制御効果について実験を行った。その結果沈下量及び変形角については床版型基礎の約2倍以上の制御効果があることがわかった。(3)弾性地盤上に置かれた軸対称構造物の靜的および動的解析のための汎用プログラムを開発し、その実用性について検証した。また盛土による軟弱地盤の圧密変形の解析プログラムを開発した。5.粘土地盤水田における水管理(1)佐賀県の水田地域(佐賀市)と畑地域(枝去木)における20年間の降雨量と日照時間の統計解析を行った。(2)粘土の蒸発実験を行い亀裂発生とともに蒸発速度が増大することが確かめられた。また土中の温度分布測定結果から土中内部の亀裂面から蒸発している事が明らかとなった。また亀裂を伴う土壌の水収支モデルを作成した。6.農作業技術の特性(1)農用ゴム履帯ラグの運動を6つの部位にわけて解析した結果、機体の傾斜や履帯走行部を構成する履帯の前後傾角さらには走行時の進行低下率等の違いにより作用特性は様々に変化することが判明した。(2)イメージプロセッシングにより、リンゴ、スプリンクラ-からの散布水滴の数と粒径の判別システムを開発した。また同法により木材の質とかたさを色によって判別する方法を開発した。(3)カントリーエレベータにおける穀物乾燥のシミュレーションプログラムをSLAMSYSTEMを用いて開発した。佐賀大学の共同研究者を大韓民国に派遣するとともに、全南大学の共同研究者を招へいし、共同研究実施に関する打ち合わせを行うとともに、研究資料を交換した。また各課題ごとの本年度の研究成果は以下の通りである。(1)有明海における湾口から湾奥までの潮汐の調和分解を行ない、位置的、時間的な変動特性について明らかにした。また潮汐の日潮不等を潮差の点から解析した。満潮から干潮あるいは干潮から満潮までの時間間隔の日潮不等についての特性は経在解析中である。浅海干潟域における海底付近の流速、SS濃度及び濁度分布、波高などの現地観測デ-タを基に、海底付近の乱れ特性、乱流拡散係数と海底摩擦速度の分布性などを明らかにした。さらには海底せん断応力と底泥巻き上げ量との関連性を定式化した。(2)干潟性成を考慮した潮流シミュレ-ションプログラムを差分法及び有限要素法を用いて開発した。(3)降雨後の水分の再配分過程における浸潤前線及びタン水条件下における成層浸潤過程における浸潤前線の不安定性の要因に関する過去の文献のレビュ-を行っている。
Squamous cell carcinoma antigenと放射線抵抗性

我々は、SCCA1、SCCA2の生物学的役割を推測する上で、SCCA1、SCCA2蛋白の正確な細胞内局在を把握し、細胞外へ分泌されうるか、されえないかを知っておく必要があった。放射線照射によるアポトーシスを防御しうるかどうか、その結果を考察する上でもこれらの予備実験は大変重要であると考えられた。SCCA1、SCCA2を自発的に産生している頭頚部扁平上皮癌細胞株(SQ20B)、子宮頸部扁平上皮癌細胞株(SKGIIIa)を用いて細胞分画、SCCA1SCCA2のmonoclonal antibodyを用いてwestern blotをおこなったところ、cytosol分画にのみSCCA1、SCCAは検出された。平成12年度、我々は、SCCA1とSCCA2がCytosolに局在し、これらの蛋白が非分泌蛋白であったことを示した。局在を見る時、SCCA1あるいはSCCA2とGFPとの融合遺伝子を導入した安定細胞株を用いたが、これらの安定細胞株を用いて、SCCA1あるいはSCCA2の放射線照射による細胞障害に対する影響について検討した。1)放射線照射による増殖抑制、アポトーシスの誘導に対する影響SCCA1、SCCA2の非産生細胞株、COS7,MDA-MB-231細胞に、それぞれ、SCCA1-GFP, SCCA2-GFPを導入した安定細胞株を用いた。コントロールにはGFPのみを導入した細胞株を用いた。これらの細胞株に0-10Gyの放射線照射を行い、細胞の増殖、アポトーシスの誘導について検討した。SCCA1-GFP, SCCA2-GFPを導入した安定細胞株はコントロール細胞に比べ、明らかに放射線照射による増殖抑制に対し抵抗性を示した。SCCA1-GFP, SCCA2-GFPそれぞれの遺伝子導入細胞において、その抵抗性に明らかな差は認められなかった。また、核染色で形態を観察したところ、アポトーシス変化を示す核の破砕、濃縮が、SCCA1-GFP, SCCA2-GFPそれぞれの遺伝子導入細胞において、コントロール細胞に比し軽度であった。2)放射線照射による細胞障害時のSCCA1とSCCA2の細胞局在変化我々は、非ストレス時、Cytosolに局在しているSCCA1とSCCA2が、放射線照射による細胞障害時に核へ移行し、核を保護する可能性について検討した。しかしながら、SCCA1-GFP, SCCA2-GFPそれぞれの遺伝子導入細胞において,0-10Gyの範囲の放射線照射によるGFPの局在に変化は認められなかった。我々は、クローンテック社から、2種類の比較的半減期の短いGFPベクターを購入した。Pd2EGFP-N1とPd4EGFP-N1の半減期はそれぞれ2時間と4時間である。これらのベクターのmultiplecloning siteにSCCA1或いは、SCCA2のfull lengthを組み込んだ。SCCA1、SCCA2の自発的産生の見られない二つの細胞株COS7,MDA-MB-231細胞にこれらのベクターを遺伝子導入し、その発現をRT-PCR法,ウェスタンブロット法にて確認した。mRNAレベル、蛋白レベルの両者でのSCCA1及びSCCA2の発現が確認された。我々はこれらのconstruction vectorを一過性に遺伝子導入されたCOS7,MDA-MB-231細胞を蛍光顕微鏡で観察した。SCCA2を組み込んだベクターよりもSCCA1ベクターの方が、蛍光強度は強かった。しかし全体に半減期の長いGFPを導入された細胞よりは蛍光強度は弱く、やはり細胞質全体が染まっていた。我々は、比較的半減期の短いGFPとSCCA1或いはSCCA2との融合遺伝子を作成し、COS7,MDA-MB-231細胞株に遺伝子導入し、安定細胞株を作った。種々のdoseの放射線照射を行い、GFPの局在の時間的変化を観察した。Confocalmicroscopyで観察したところ、GFPは細胞質のみに染まっており、核内への移行は認められなかった。細胞分画法でも、核内にSCCA1、SCCA2が移行していないことをウエスタンブロット法で確認した。
有機溶媒中の超音波放電プラズマによる金属内包カーボンナノカプセルの作製

申請者は、微細気泡よりなる超音波キャビテーション場では、絶縁性の有機溶媒中でも安定に低電力で放電プラズマが生起することを研究代表者は見出した。既にこのプロセスにより、有機分子の熱分解によるアモルファスカーボンナノ粒子の作製ならびにカーボンナノカプセルを作製する技術を開発している。本研究では、この安価で簡便なプロセスを用いて、形状ならびに粒径が揃った磁性金属内包カーボンナノカプセルを作製する。内包金属は鉄ならびにコバルトである。形態・構造評価、磁性体評価を行うことにより、耐酸化・耐食性に優れた、磁性材料ならび環境・エネルギー触媒の開発を目指す。本年度は、前年度に引き続き純鉄またはコバルト製の電極およびホーンチップを用いて純金属およびカーバイド内包カーボンナノカプセルを作製し、詳細なキャラクタリゼーションを行った。生成微粒子は、遠心分離回収後、酸処理により粗大不純物金属の除去を行い、キャラクタリゼーション用試料とした。さらに、不活性雰囲気下における熱処理(400,600,900°C)により、内包カーバイド粒子の金属粒子への変換を行った。例えば、鉄電極を用いた場合は炭化鉄内包、コバルト電極の場合は炭化コバルト内包のカーボンナノカプセルが生成するが、上記の熱処理により金属へ分解する。また、簡単な沈降分離によりφ20nmほどのカーボンナノカプセルを分粒することができた。さらに、過酸化水素による酸化法により、混入アモルファスカーボンの除去、ならびに沈降分離・磁力選別によるカーボンンナノカプセルの分粒を行った。微細気泡よりなる超音波キャビテーション場では、絶縁性の有機溶媒中でも容易に放電プラズマが生起することを研究代表者は見出した。このプロセスにより、有機分子の熱分解によるアモルファスカーボンナノ粒子の作製、さらに電極由来の鉄粒子を内包したカーボンナノカプセルの作製を行う。申請期間中に、この新規プロセスにより、鉄族系(Fe, Ni, Co)金属またはカーバイド内包カーボンナノカプセルの作製、さらには貴金属微粒子分散の機能性カーボン材料の作製を行う。形態・構造評価、導電特性評価、磁性体評価および燃料電池触媒評価を行うことにより、耐酸化・耐食性に優れた高機能の磁性材料ならびに燃料電池電極触媒の開発を目指す。本年度は、鉄金属ならびに炭化鉄内包のカーボンナノカプセルの作製を行った。実験方法は、まず、ガラス製の容器にエタノール100mlを入れ、テフロン製の蓋により密閉した。先端に純鉄製のチップを装着したホーンを用いてエタノール中に超音波を照射し、超音波ホーン直下にキャビテーション場を生成させた。ホーン直下に二本の純鉄製電極(φ2mm)を挿入し、直流電圧55Vを印加して放電プラズマを生起させた。遠心分離により実験後の溶媒から粉末試料を採取し、洗浄、酸処理および乾燥による精製後、TEMおよびXRD測定で得られたカーボンナノカプセルの評価を行った。TEM観察の結果、アモルファス状のカーボン微粒子凝集体の内部に径5nmから600nmのカーボンナノカプセルが多数確認された。内包微粒子の制限視野回折図形ならびに乾燥させた粉末試料のXRD測定により内包微粒子は炭化鉄(Fe_3C,χ-FeC_<2.5>)であると確認された。また、熱処理を施すことにより、内包炭化鉄はα-Feに分解した。
全方位カメラを用いた複数観測方向に基づく高精度歩容認証に関する研究

本研究では,歩き方の個性である歩容に基づく個人認証の高精度化を目的とした.歩容は観測方向によって得られる特徴が異なることから,それらを統合することで認証性能が湖上する可能性がある.そこで,通常のカメラを用いた単一観測方向による歩容認証に対して,全方位カメラを用いた複数観測方向による歩容認証手法を提案した.屋内に設置した全方位カメラに対して様々な観測方向で撮影した歩行映像を用いて実験を行い,認証性能が向上することを確認した.また,歩行者の動線がある程度規定される場合に,認証率が最大となるようなカメラの最適配置を行うための認証性能モデルを構築した.本研究では,歩き方の個性である歩容に基づく個人認証の高精度化を目的とした.歩容は観測方向によって得られる特徴が異なることから,それらを統合することで認証性能が湖上する可能性がある.そこで,通常のカメラを用いた単一観測方向による歩容認証に対して,全方位カメラを用いた複数観測方向による歩容認証手法を提案した.屋内に設置した全方位カメラに対して様々な観測方向で撮影した歩行映像を用いて実験を行い,認証性能が向上することを確認した.また,歩行者の動線がある程度規定される場合に,認証率が最大となるようなカメラの最適配置を行うための認証性能モデルを構築した.本研究では,遠く離れた場所からでも利用できる新たなバイオメトリクスとしての歩容認証技術の確立を目指し,全方位カメラを用いて観測される複数方向の歩行画像情報の統合による高精度な個人認証を目的とする.本年度は,従来の通常カメラを用いた単一観測方向による手法と比べて,全方位カメラを用いた複数観測方向の歩容認証によって,認証精度の向上を目的とした.研究方法としては,まず, 5m四方の屋内空間に全方位カメラ(現有設備)を設置し,被験者(認識対象者)の直線歩行を撮影することで,複数観測方向の全方位歩容画像シーケンスを取得した.被験者としては研究室内及び学内の学生や職員を対象として,合計21人の被験者の歩行を,全方位カメラに対する歩行方向を変えながら撮影した.また,複数の歩行シーケンスを高解像度の動画像として撮影することから,データ容量が膨大になるため,ネットワーク対応ハードディスク(設備備品)等ヘデータを保存した.次に,データセットの各シーケンスよりシルエット抽出・人物追跡・観測方向の推定等を行い,複数方向の周波数領域特徴を取得した.認証時には,登録と入力のシーケンスに含まれる複数方向の特徴を統合して評価する必要があるため,方向毎に計算した照合度に対して,正規化や重み付け等のいくつかの手法を評価して,方向毎にz標準化した照合度の合計値に基づいて認証を行った.複数方向観測の有効性を確認するために,従来の通常カメラを用いた単一観測方向による手法との比較を行った.具体的には,受信者操作特性曲線(ROC Curve)上における1, 3, 5, 10%の他人受入率の下での本人受入率によって評価し,観測方向が1から5方向に増加した場合に310%の改善を確認した.本研究では,遠く離れた場所からでも利用できる新たなバイオメトリクスとしての歩容認証技術の確立を目指し,全方位カメラを用いて観測される複数方向の歩行画像情報の統合による高精度な個人認証を目的とする.本年度は,登録時と入力時のシーケンスに含まれる観測方向が異なる場合に問題を拡張する.研究方法としては,まず,5m四方の屋内空間に全方位カメラ(現有設備)を設置し,全方位カメラに対する歩行方向を様々に変えながら,21人の被験者の直線歩行を撮影した.また,複数の歩行シーケンスを高解像度の動画像として撮影することから,データ容量が膨大になるため,外付け大容量ハードディスク(消耗品)等へデータを保存した.次に,データセットの各シーケンスよりシルエット抽出・人物追跡・観測方向の推定等を行い,複数方向の周波数領域特徴を取得した.認証時には,登録と入力のシーケンスに含まれる方位及び俯角方向が異なることがあるため,各方向の変化による特徴変化を考慮した変換手法を提案した.具体的には,比較的小さな変化である俯角変化については,事前学習が不要な矢状面の透視投影による変換を行い,俯角0度のシルエット画像への変換を行う.次に,変化が大きい方位角方向については,申請者が提案した事前学習と因子分解法に基づく方向変換モデルにより登録と入力の方向を補間し合うことで,登録と入力の共通方向が少ない場合において,多方向照合を実現する.前年度の共通方向のみによる手法と比較して,俯角の正規化と方位角の補間を行った提案手法により,受信者操作特性曲線(ROC Curve)上における他人受入誤り率と本人拒否誤り率の等誤り率(EER)が12%程度向上することが確認された.この性能向上は,特に共通方向が少ない場合に大きく,また共通方向の照合では扱えなかった,共通方向が存在しない場合においても一定の認証を行えることを確認した.本研究では,遠く離れた場所からでも利用できる新たなバイオメトリクスとしての歩容認証技術の確立を目指し,全方位カメラを用いて観測される複数方向の歩行画像情報の統合による高精度な個人認証を目的とする.本年度は,対象者の動線が限定される場合に,認証率を最大化する全方位カメラの最適配置に関する研究を行った.まず,認証性能に影響を与える観測条件として,歩行者の上半身及び下半身の解像度・特徴抽出の安定性に影響する一歩行周期内の観測角変化・特徴の多様性に影響するシーケンス全体の観測角・観測方向の五つの条件に着目した.次に,全方位カメラに対して様々な奥行きや位置での歩行データを収集し,歩容認証実験を行った.

これにより,様々な観測条件と認証性能からなる学習セットを生成した.そして,学習セットに対してガウス過程回帰を適用することで,観測条件を入力として認証性能の期待値と分散を出力とする認証性能モデルを構築した.最後に,認証性能モデルを用いて,カメラ配置から認証性能を推定することで,最適なカメラ配置を求めた.実験では,17人の被験者の屋内データセットと13人の被験者の屋外のデータセットを用いて認証性能モデルの構築し,カメラの最適配置を求めた.結果として,屋内においては,特徴抽出の安定性に影響する一歩行周期内の観測角変化が認証性能に大きな影響を与えることが分かり,側面よりも前方から斜め前方向から歩行者を観測する方が有利であることが確認された.一方,シルエット抽出が不安定になる屋外においては,歩行者の解像度の影響が相対的に大きくなるため,奥行きが大きくなるにつれて,距離の近い側面に近い観測方向の方が有利になることが確認された.