hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内外方向撮影を利用した複雑物体のための高品質ビデオベースCG技術の開発

本研究では,内向きカメラ(前景カメラ)と外向きカメラ(背景カメラ)による内外方向撮影を利用した複雑物体のための高品質ビデオベース・コンピュータグラフィックス技術として,前景カメラと背景カメラを用いた効率的な前景物体の抽出,複雑で微細な半透明物体のためのα値を用いた形状表現と映像表示,多視点映像による自由視点映像の効率的な生成,テクスチャ合成を利用した多視点画像からの高品質な自由視点画像の生成を行う技術を開発した.本研究では,内向きカメラ(前景カメラ)と外向きカメラ(背景カメラ)による内外方向撮影を利用した複雑物体のための高品質ビデオベース・コンピュータグラフィックス技術として,前景カメラと背景カメラを用いた効率的な前景物体の抽出,複雑で微細な半透明物体のためのα値を用いた形状表現と映像表示,多視点映像による自由視点映像の効率的な生成,テクスチャ合成を利用した多視点画像からの高品質な自由視点画像の生成を行う技術を開発した.本研究では、自然物や自然現象のような複雑で微細な形状と動きを伴う対象物に対して、対象物を周囲から撮影する複数の内向きカメラ(対象物カメラ)と対象物付近から周囲を見渡す全周背景を撮影する外向きカメラ(背景カメラ)の2系統のカメラ群を利用し、対象物を自由な視点位置から見た自由視点映像を高品質かつリアルタイムで合成する新たなビデオベースCG技術を開発する。平成21年度は、「対象物フレーム画像ごとの対象物領域の抽出と対象物RGBα画像の生成」のため、次の3つの実現を目的とした:(1)背景カメラによる全周背景フレーム画像を利用して各対象物カメラによる対象物フレーム画像に対応する背景フレーム画像を求める。(2)求められた背景フレーム画像を利用して対象物フレーム画像上で対象物領域を背景領域から自動的に分離抽出する。(3)抽出した対象物領域へのαマッティングにより対象物RGBα画像を生成する。(1)については、当初、背景カメラとして360度のシームレスなパノラマ映像を一度に撮影可能な全方向ビデオカメラを使用する予定であったが、予算減額のため、通常のビデオカメラを複数台組み合わせて精度の高い全周背景パノラマ映像を生成する技術を検討し、プログラム実装と実験を行った。(2)と(3)については、(1)の技術開発の完成後の背景フレーム画像の利用も考慮しながら、焦平面を利用した効率的な対象物の位置推定による方法ならびにαマッティング法を検討し、プログラム実装と実験を行った。また、当初、平成22、23年度の実施予定であった「対象物RGBα画像群からの自由視点フレーム画像の生成」にも一部着手し、レイベースサンプリングによるボクセル視体積モデルのα値推定法、ならびに、複数LDIを利用したα値付き点群の効率的なスプラッティング法を検討し、プログラム実装と実験を行った。さらに、自由視点フレーム画像の品質向上を目的とした、撮影ビデオ映像と仮想CG映像の融合手法の一つとして、テクスチャ合成を用いた複数カメラ画像からの高品質ボクセルモデルの構築法を検討し、プログラム実装と実験を行った。本研究では、自然物や自然現象のような複雑で微細な形状と動きを伴う対象物に対して、対象物を周囲から撮影する複数の内向きカメラ(対象物カメラ)と対象物付近から周囲を見渡す全周背景を撮影する外向きカメラ(背景カメラ)の2系統のカメラ群を利用し、対象物を自由な視点位置から見た自由視点映像を高品質かつリアルタイムで合成する新たなビデオベースCG技術を開発する。平成22年度は、本研究で実施を計画している[処理1]対象物フレーム画像ごとの対象物領域の抽出と対象物RGBα画像の生成[処理2]対象物RGBα画像群からの自由視点フレーム画像の生成のうち、それぞれ、下記の内容を実施した。[処理1]については、平成21年度から開発中の複数カメラの撮影映像を合成して全周背景パノラマ映像を生成する技術について、より高精度かつ高速な手法を検討し、プログラム実装と実験を行った。カメラの台数の変更による合成映像の品質と生成速度を評価し、対象物フレーム画像から対象物領域の抽出が可能な精度で全周背景パノラマ映像がリアルタイムで生成できるかを検討した。[処理2]については、複数LDIを利用したα値付き点群の効率的なスプラッティング法の開発を平成21年度から継続し、高品質化とリアルタイム化の実現を目指した改善案を検討した。また、自由視点フレーム画像の品質向上を目的とした、撮影ビデオ映像と仮想CG映像の融合手法として、平成21年度から開発中のテクスチャ合成を用いた複数カメラ画像からの高品質ボクセルモデルの構築法についても、品質と処理速度の面から改善案を検討し、プログラム実装と実験を行った。さらに、複数カメラの校正法についても検討し、構成されたカメラ群によりボクセル視体積モデルを生成するプログラム実装と実験を行った。また、複数カメラの撮影映像からビジュアルハルを構成し、グラフィックライブラリを利用して高速に自由視点映像を表示する手法を開発した。平成23年度は、本研究で実施を計画している[処理1]対象物フレーム画像ごとの対象物領域の抽出と対象物RGBα画像の生成[処理2]対象物RGBα画像群からの自由視点フレーム画像の生成のうち、それぞれ、下記の内容を実施した。[処理1]では、前年度までに開発中の複数カメラ映像を合成して全周背景パノラマ映像を生成する技術を再検討した。

そして、2系統のカメラ群による全周撮影のための基礎技術として、1台の対象物カメラと3台の背景カメラを用いた環境下で2つの技術(方法1:背景合成映像との背景差分による方法、方法2:背景映像ごとの背景差分による方法)を開発した。実験により、方法2が良好に対象物フレーム画像から対象物領域を抽出することが確認された。[処理2]では、自由視点フレーム画像の品質向上を目的として前年度までに開発中のボクセルモデルとテクスチャ合成を用いた高品質な自由視点画像の生成法について、PatchMatch法による品質と速度の改善技術を開発した。また、前年度までに開発中のビジュアルハルの自由視点映像をグラフィックライブラリにより高速表示する技術の改善を進めた。両技術とも、今後のさらなる改善の余地はあるが、ともに良好な結果が得られた。本研究の最終年度であったが、最終目標である2系統のカメラ群による全周撮影への拡張、ならびに、αマッティングによる対象物RGBα画像の生成とそれを用いた自由視点フレーム画像の生成には至らなかった。
粘弾性流体の高レイノルズ数・高ワイセンベルグ数領域における二次元流路内の層流流れ

1)Lax法を適用した数値解析手法の開発構成方程式が双曲形であることに注目し,Lax法を応用した方法を昨年度に開発した.Lax法は衝撃波のような不連続線を滑らかにするため実用的でないとされているが,高分子溶液のような低粘度の場合は応力の不連続は発生しにくく十分実用的と考えられる.この手法により急縮小流路内流れを解析し,実験で見られたような粘弾性流体特有の流れパタ-ンを得た.2)CIP法も適用した手法の開発CIP法によってL形流路を解析し,Lax法と比較検討した.その結果CIP法は粗い格子でも高精度であること,実験で見られている角部手前の逆流域が計算によって得られた。3)急縮小流路流れの可視化実験1)で求められた流れを確認するために可視化実験を行った.その結果1)で求めたと同様な4種類の流れパタ-ンが得られた.4)平行流路内の角柱まわりの流れ可視化実験により角柱後部の双子渦が弾性により小さくなること,双子渦の長さが高分子濃度の増加と共に減少することが明らかになった.数値解析により弾性の効果が可視化実験の結果と同じ傾向にあることを確認した.次に,静止角柱まわりの流れの数値解析を行い,後流側双子渦が弾性の増加に伴い小さくなり消滅すること,上流側にも双子渦が発生することを明らかにした.1)Lax法を適用した数値解析手法の開発構成方程式が双曲形であることに注目し,Lax法を応用した方法を昨年度に開発した.Lax法は衝撃波のような不連続線を滑らかにするため実用的でないとされているが,高分子溶液のような低粘度の場合は応力の不連続は発生しにくく十分実用的と考えられる.この手法により急縮小流路内流れを解析し,実験で見られたような粘弾性流体特有の流れパタ-ンを得た.2)CIP法も適用した手法の開発CIP法によってL形流路を解析し,Lax法と比較検討した.その結果CIP法は粗い格子でも高精度であること,実験で見られている角部手前の逆流域が計算によって得られた。3)急縮小流路流れの可視化実験1)で求められた流れを確認するために可視化実験を行った.その結果1)で求めたと同様な4種類の流れパタ-ンが得られた.4)平行流路内の角柱まわりの流れ可視化実験により角柱後部の双子渦が弾性により小さくなること,双子渦の長さが高分子濃度の増加と共に減少することが明らかになった.数値解析により弾性の効果が可視化実験の結果と同じ傾向にあることを確認した.次に,静止角柱まわりの流れの数値解析を行い,後流側双子渦が弾性の増加に伴い小さくなり消滅すること,上流側にも双子渦が発生することを明らかにした.本研究は、粘弾性流体による高レイノルズ数・高ワイセンベルグ数領域における層流流れを安定に解き得数値計算アルゴリズムの開発と数値計算結果と比較し得る信頼性の高い実験デ-タを提供することを目的とて行っている。以下、本年度の研究実施計画に順じて概要を示す。1.粘弾性流体の基礎的な物性値の計測レオロジ-定数を求めるために円板-円錐系回転粘度計を製作し、非ニュ-トン粘性の測定を行った。今後弾性効果の測定の確認を行う予定である。2.後向きステップ流れおよび2次元急縮小流れの可視化実験2次元流路をアクリルとガラスによって製作し、PAA0.1%水溶液を用いて可視化実験を行った。現在、レノルズ数が5以下と小さい領域に対してであるが、急縮小部手前で流線が流路壁に向かって広がるなど数値算結果との一致がいくつか確認されている。今後、さらにレイノルズ数を高くする予定である。3.高精度な数値計算手法の開発陽的マコ-マック法をレオロジ-構成方程式に対して適用したが、安定性に問題があることが分かった。にCIP法に基づいた方法を試みた結果、Lax法に基づく方法に比べて精度では優るものの計算効率の点では干劣っていることが分かった。その後、運動方程式をレオロジ-構成方程式に代入することによって、構成方式中に拡散項が現れることが分かったため、現在、その方法によって計算を進めている。1) Lax法を適用した数値解析手法の開発構成方程式が双曲形であることに注目し,Lax法を応用した方法を昨年度に開発した.Lax法は衝撃波のような不連続線を滑らかにするため実用的でないとされているが,高分子溶液のような低粘度の場合は応力の不連続は発生しにくく十分実用的と考えられる.この手法により急縮小流路内流れを解析し,実験で見られたような粘弾性体特有の流れパタ-ンを得た.2) CIP法を適用した手法の開発CIP法によってL形流路を解析し,Lax法と比較検討した.その結果CIP法は粗い格子でも高精度であること,実験で見られている角部手前の逆流域が計算によって得られた。3)急縮小流路流れの可視化実験1)で求められた流れを確認するために可視化実験を行った.その結果1)で求めた同様な4種類のパタ-ンが得られた.4)平行流路内の角柱まわりの流れ可視化実験により角柱後部の双子渦が弾性により小さくなること,双子渦の長さが高分子濃度の増加と共に減少することが明らかになった.数値解析により弾性の効果が可視化実験の結果と同じ傾向にあることを確認した.

次に,静止角柱まわりの流れの数値解析を行い,後流側双子渦が弾性の増加に伴い小さくなり消滅すること,上流側にも双子渦が発生することを明らかにした.
情報処理化による視覚系、前庭系深部知覚系の統合機序に関する基礎的臨床的研究

本研究の目的は、情報処理により負荷された視覚系、前庭系の加算刺激に対する眼運動、眼振、重心運動を定性的、定量的に分析するとともに、深部知覚系の加重による統合制御機構をコンピュータで分析する検査システムを確立することである。私共は従来、視運動性ドラム内で、閉眼、開眼下に振子様回転刺激を与え、視覚系、前庭系迷路の相互関係を追求する視運動性前庭動眼反射検査(visual-VOR)を臨床的に応用し、検査システムとして情報処理化してきた。初年度の研究ではこのV-VOR検査を、振子様視運動刺激(pendular OKN)とVORを加算する相互関係検査システムとして確立し、オンライン、実時間処理を可能にした。始めに、正常人のP-OKN、VOR、V-VORの刺激に対する利得、左右差のDP%より正常判定基準を設定し、さらに臨床側に応用し、温度眼振に対する固視による抑制効果(Fixation suppression)と比較し、V-VORの利得が前庭反応に対する視覚介入による代数的加算機構であるのに、固視抑制はVOR反射弓上の注視維持の機構を示しており、その生理的、臨床的意義が異なることを見出した。次年度の研究では初年度に試作が成功した前庭系、視覚系に深部知覚系の頸部捻転刺激を加重することができる電動式頸部捻転装置を使用し、左右15°の振幅で、0.1、0.3、0.5Hzの振子様捻転で得られた眼運動の利得をフーリエ変換で計測した。正常人の頸部捻転で得られた動得性の利得から一側末梢前庭障害例の利得低下が計量され、深部知覚系の前庭系加算機構への関与を推測された。今後、視覚系の加算に対する深部知覚系の関与についての追求が必要である。また、従来のVOR検査により求められたVOR利得の左右差をフロセミドVOR検査に応用し、内リンパ水腫推定の検査に応用する方法も実用化した。本研究の目的は,情報処理により負荷される視覚系・前庭系の加算刺激に対する眼運動,眼振,重心動揺を定性的・定量的に分析するとともに,深部知覚系刺激の加重による統合制御機構をコンピュータで分析する検査システムを確立することである.私共は従来,視運動性ドラム内で,閉眼・開眼下に振子様回転刺激を与え,視覚系と前庭迷路系との相互関係を追求する視運動性前庭動眼反射検査(visual vestibulo-ocular reflex test,V-VDR)を臨床検査としてルーチン検査に応用してい.したがって,今回,この視覚系と前庭系との相互加算機構をみる検査として,振子様視運動刺激(pendular optck netic stimulation.P-OKN),振子様回転刺激(VOR)を与えるとともに,両者を加算するV-VOR刺激を与えることができる検査システムを臨床例に応用し,オンライン実時間処理する検査を確立した.正常限界も決定し, P-OKN-DP, VOR-DP, V-VOR-DPの判定値も決定し,末梢疾患のみならず,小脳脳幹障害の鑑別にも有用であることを国際学会(Barany学会,ボローニア)でも発表した.さらに,視覚系・前庭系のみならず,深部知覚系の加算積分機構を追求するために,振子様視運動回転刺激装置の椅子上で,頚部捻転負荷が与えられる電動式の頚部振子様運動刺激装置を試作した.

この装置はマイコン制御下に左右5-1015°の任意の振幅で0.10.51.0Hz周期まで頭部の固定器を運動せしめることができるようにした.頭頚部の運動は固定器内のセンサーにより出力可能となった.この装置により振子様視運動性回転ドラム内で振子様回転刺激を負荷し,眼運動(眼振)を計量し,深部知覚系と前庭系,さらに視運動系の相互関係を追求する検査体系の開発と臨床面への応用が期待される.本研究の目的は、情報処理により負荷された視覚系、前庭系の加算刺激に対する眼運動、眼振、重心動揺を定性的、定量的に分析するとともに、深部知覚系の加重による統合制御機構をコンピュータで分析する検査システムを確立することである。私共は従来、視運動性ドラム内で、閉眼、開眼下に振子様回転刺激を与え、視覚系、前庭迷路系の相互関係を追求する視運動性前庭動眼反射検査(visual-VOR)を臨床例に応用し、一検査システムとして情報処理化してきた。さらに、視覚系、前庭系に頸部の深部知覚系の加算、積分機構を追求するために、振子様視運動回転刺激装置の椅子上で頸部捻転負荷が与えられる電動式の頸部捻転刺激装置を試作した。この装置により正常人に視覚、前庭系のみでなく頸部捻転刺激を左右5゚10゚15゚の振幅で、0、1-0、3-0、5-、HZ周期で与え、得られた眼運動の動特性を利得で情報処理的に計量した。正常人の頸部捻転で得られた動特性の利得より正常限界をもとめ、一側性の末梢前庭障害例と比較し、深部知覚系と迷路前庭との相互作用を情報処理化により計量し、有意の左右を示す症例が得られた。また、従来のVOP利得の左右差をヘロセミドVOR検査で求め、内リンパ水腫推定検査に応用する方法も開発し、実用化した。
ビット誤り率に関するM相スペクトル拡散符号の最適設計

スペクトル拡散は,データ信号に拡散符号と呼ばれる擬似乱数列を掛け合わせ,周波数帯域を広げる変調技術であり,符号分割多元接続(CDMA)を実現する.スペクトル拡散(SS)通信システムが携帯電話で実用化され,そのユーザ数が爆発的に増大した.同時刻,同一周波数帯域におけるSS通信のユーザ数の限界を与えるのはビット誤りの生起確率であるから,ユーザ数を増大させるためには,ビット誤りの生起確率が最小となるようにシステムを設計してやればよい、ビット誤りが発生する原因として,外部雑音が挙げられるが,SS通信システムにおいては,冒頭に述べたスペクトル拡散変調の原理から,たとえ外部雑音のない理想的な通信路を用いたとしても,ビット誤りが起こり得る.この原因は,スペクトル拡散符号の相互および自己相関であり,多元接続干渉(MAI)と呼ばれる.本研究の目的は,MAIが原因で発生するビット誤りの生起確率を最小化するM(【greater than or equal】3)相スペクトル拡散符号を設計することである.そのためには,正規化されたMAIの実部の確率分布が必要であるが,これまで,SS通信システムの信号対雑音比(SN比)を表す指標AIP(Average Interference Parameter)がビット誤り率を示すものとして拡散符号の設計に使用されてきた.AIPとは,拡散符号を固定し,データ信号,遅れ時問,位相シフトを一様分布独立確率変数としたときのMAIの分散であり,拡散符号に対する非周期自己相関関数を用いて表される.本研究代表者は,一般のM(【greater than or equal】3)のとき,M相スペクトル拡散系列を用いたSS通信システムに対する正規化されたMAIの実部の確率分布が位相シフトに依存することを世界で初めて示し,さらに,分布の分散が位相シフトに無関係となるための必要十分条件,および,分布がガウスとなるための必要十分条件を与え,拡散符号の設計に全く新たな指針を与えた.スペクトル拡散は,データ信号に拡散符号と呼ばれる擬似乱数列を掛け合わせ,周波数帯域を広げる変調技術であり,符号分割多元接続(CDMA)を実現する.スペクトル拡散(SS)通信システムが携帯電話で実用化され,そのユーザ数が爆発的に増大した.同時刻,同一周波数帯域におけるSS通信のユーザ数の限界を与えるのはビット誤りの生起確率であるから,ユーザ数を増大させるためには,ビット誤りの生起確率が最小となるようにシステムを設計してやればよい.ビット誤りが発生する原因として,外部雑音が挙げられるが,SS通信システムにおいては,冒頭に述べたスペクトル拡散変調の原理から,たとえ外部雑音のない理想的な通信路を用いたとしても,ビット誤りが起こり得る.この原因は,スペクトル拡散符号の相互および自己相関であり,多元接続干渉(MAI)と呼ばれる.本研究の目的は,MAIが原因で発生するビット誤りの生起確率を最小化するM相(M=3,4,・・・)スペクトル拡散符号を設計することである.そのためには,正規化されたMAIの実部の確率分布が必要であるが,これまで,SS通信システムの信号対雑音比(SN比)を表す指標AIP(Average Interference Parameter)がビット誤り率を示すものとして拡散符号の設計に使用されてきた.AIPとは,拡散符号を固定し,データ信号,遅れ時間,位相シフトを一様分布独立確率変数としたときのMAIの分散であり,拡散符号に対する非周期自己相関関数を用いて表される.本研究代表者は,M=3のとき,M相スペクトル拡散系列を用いたSS通信システムに対する正規化されたMAIの実部の確率分布が位相シフトに依存することを世界で初めて示し,さらに,分布の分散が位相シフトに無関係となるための必要十分条件,および,分布がガウスとなるための必要十分条件を与え,拡散符号の設計に全く新たな指針を与えた.スペクトル拡散は,データ信号に拡散符号と呼ばれる擬似乱数列を掛け合わせ,周波数帯域を広げる変調技術であり,符号分割多元接続(CDMA)を実現する.スペクトル拡散(SS)通信システムが携帯電話で実用化され,そのユーザ数が爆発的に増大した.同時刻,同一周波数帯域におけるSS通信のユーザ数の限界を与えるのはビット誤りの生起確率であるから,ユーザ数を増大させるためには,ビット誤りの生起確率が最小となるようにシステムを設計してやればよい.ビット誤りが発生する原因として,外部雑音が挙げられるが,SS通信システムにおいては,冒頭に述べたスペクトル拡散変調の原理から,たとえ外部雑音のない理想的な通信路を用いたとしても,ビット誤りが起こり得る.この原因は,スペクトル拡散符号の相互および自己相関であり,多元接続干渉(MAI)と呼ばれる.本研究の目的は,MAIが原因で発生するビット誤りの生起確率を最小化するM相(M=3,4,・・・)スペクトル拡散符号を設計することである.そのためには,正規化されたMAIの実部の確率分布が必要であるが,これまで,SS通信システムの信号対雑音比(SN比)を表す指標AIP(Average Interference Parameter)がビット誤り率を示すものとして拡散符号の設計に使用されてきた.AIPとは,拡散符号を固定し,データ信号,遅れ時間,位相シフトを一様分布独立確率変数としたときのMAIの分散であり,拡散符号に対する非周期自己相関関数を用いて表される.本研究代表者は,まず,M=2のとき,M相スペクトル拡散系列を用いたSS通信システムに対する正規化されたMAIの実部に中心極限定理が成立することを示し,さらに,一般のM相(M=3,4,・・・)の場合の拡張に成功した.これらを用いて,新しいビット誤り評価式を提案し,実験結果によく一致することを確認した.

スペクトル拡散は,データ信号に拡散符号と呼ばれる擬似乱数列を掛け合わせ,周波数帯域を広げる変調技術であり,符号分割多元接続(CDMA)を実現する.スペクトル拡散(SS)通信システムが携帯電話で実用化され,そのユーザ数が爆発的に増大した.同時刻,同一周波数帯域におけるSS通信のユーザ数の限界を与えるのはビット誤りの生起確率であるから,ユーザ数を増大させるためには,ビット誤りの生起確率が最小となるようにシステムを設計してやればよい、ビット誤りが発生する原因として,外部雑音が挙げられるが,SS通信システムにおいては,冒頭に述べたスペクトル拡散変調の原理から,たとえ外部雑音のない理想的な通信路を用いたとしても,ビット誤りが起こり得る.この原因は,スペクトル拡散符号の相互および自己相関であり,多元接続干渉(MAI)と呼ばれる.本研究の目的は,MAIが原因で発生するビット誤りの生起確率を最小化するM(【greater than or equal】3)相スペクトル拡散符号を設計することである.そのためには,正規化されたMAIの実部の確率分布が必要であるが,これまで,SS通信システムの信号対雑音比(SN比)を表す指標AIP(Average Interference Parameter)がビット誤り率を示すものとして拡散符号の設計に使用されてきた.AIPとは,拡散符号を固定し,データ信号,遅れ時問,位相シフトを一様分布独立確率変数としたときのMAIの分散であり,拡散符号に対する非周期自己相関関数を用いて表される.本研究代表者は,一般のM(【greater than or equal】3)のとき,M相スペクトル拡散系列を用いたSS通信システムに対する正規化されたMAIの実部の確率分布が位相シフトに依存することを世界で初めて示し,さらに,分布の分散が位相シフトに無関係となるための必要十分条件,および,分布がガウスとなるための必要十分条件を与え,拡散符号の設計に全く新たな指針を与えた.
栄養素摂取に伴う家禽の体蛋白質合成上昇機構の分子生物学的解明

飼料蛋白質含量を0%から60%まで変化させた飼料をニワトリに給与し、筋肉および肝臓の蛋白質合成速度及び総mRNA含量を測定した。筋肉及び肝臓とも、飼料蛋白質含量が0%から20%まで増加すると蛋白質合成速度は急激に上昇したが、飼料蛋白質含量が20%から60%まで増加すると逆に蛋白質合成速度は徐々に低下していった。肝臓の総mRNA量は飼料蛋白質含量の変化によって変動したが、蛋白質合成速度との間に相関は認められなかった。飼料蛋白質含量の変化に伴う肝臓の蛋白質合成速度の変動は、翻訳段階におけるRNAの量的変化によって説明された。筋肉の総mRNA量は飼良蛋白質含量の変化によって変動し、蛋白質合成率との間に相関関係が認められた。飼料蛋白質含量の変化に伴う筋肉の蛋白質合成速度の変動は、翻訳段階におけるペプチド鎖伸長反応の変化及び転写段階における総mRNA量の変化によって説明された。個々の栄養素摂取に伴う組織蛋白質合成速度の上昇機構を転写段階及び翻訳段階で説明するための予備実験として、絶食後のニワトリに通常飼料を再給餌し、筋肉及び肝臓における蛋白質合成速度の経時的変化を測定した。両組織とも飼料再給餌後30分で蛋白質合成速度は最大付近に達した。絶食後のニワトリに、蛋白質、炭化水素あるいは脂肪を再給餌させ、個々の栄養素摂取に伴う組織蛋白質合成速度の上昇機構を転写段階及び翻訳段階で調査した。絶食により低下した肝臓蛋白質合成速度は、どの栄養素再給餌によっても回復しなかった。栄養素の種類に関わらず、絶食後の通常飼料あるいは各種栄養素の再給餌によって、筋肉蛋白質合成速度は通常飼料を自由摂取させたニワトリの水準まで回復した。この変化は、翻訳段階におけるペプチド鎖伸長反応の上昇のみにより説明された。本研究では、第一に飼料蛋白質含量の変化に伴う肝臓及び筋肉の蛋白質合成速度の変化に対して、転写段階及び翻訳段階での調節がどの程度関与しているのか調査した。組織蛋白質合成率は、トリチウムが標識したアミノ酸の組織への取り込みの程度から求めた。組織中の総mRNA含量は、グアニジン-酸-フェノール法を用いてRNAを抽出した後、ポリ(U)セファロース4Bアフィニティークロマトグラフィーを用いてポリ(A)鎖を含む総mRNAを抽出し、吸光度260nmにて含量を測定した。肝臓の蛋白質合成率は、飼料蛋白質含量が0%から20%まで増加するのに伴って上昇し、飼料蛋白質含量が20%から60%まで増加するのに伴って緩やかに減少した。この蛋白質合成率の変化は、肝臓中のRNA含量の変化、単位RNA当たりの蛋白質合成量の変化及び蛋白質合成の直後の鋳型となる肝臓中のmRNA量の変化によって説明された。筋肉の蛋白質合成率は、飼料蛋白質含量が0%から20%まで増加するのに伴って上昇し、飼料蛋白質含量が20%から60%まで増加するのに伴って緩やかに減少した。この蛋白質合成率の変化は、筋肉における単位RNA当たりの蛋白質合成量の変化及びmRNA量の変化によって説明された。即ち、飼料蛋白質含量の変化に伴う肝臓及び筋肉の蛋白質合成速度の変化は、転写段階及び翻訳段階の両段階において制御されていることが示された。第二に、絶食後の動物に飼料を再給餌した時の蛋白質合成速度の急激な上昇が、どの栄養素により引き起こされているのか明らかにするために、絶食後の家禽に蛋白質、炭水化物あるいは脂肪を摂取させ、30分後に筋肉の蛋白質合成率を測定した。

絶食により低下した筋肉蛋白質合成率は、どの栄養素を給与した場合も同様に、絶食前の水準まで回復し、この上昇は単位RNA当たりの蛋白質合成量の増加のみによって説明された。飼料蛋白質含量を0%から60%まで変化させた飼料をニワトリに給与し、筋肉および肝臓の蛋白質合成速度及び総mRNA含量を測定した。筋肉及び肝臓とも、飼料蛋白質含量が0%から20%まで増加すると蛋白質合成速度は急激に上昇したが、飼料蛋白質含量が20%から60%まで増加すると逆に蛋白質合成速度は徐々に低下していった。肝臓の総mRNA量は飼料蛋白質含量の変化によって変動したが、蛋白質合成速度との間に相関は認められなかった。飼料蛋白質含量の変化に伴う肝臓の蛋白質合成速度の変動は、翻訳段階におけるRNAの量的変化によって説明された。筋肉の総mRNA量は飼料蛋白質含量の変化によって変動し、蛋白質合成率との間に相関関係が認められた。飼料蛋白質含量の変化に伴う筋肉の蛋白質合成速度の変動は、翻訳段階におけるペプチド鎖伸長反応の変化及び転写段階における総mRNA量の変化によって説明された。個々の栄養素摂取に伴う組織蛋白質合成速度の上昇機構を転写段階及び翻訳段階で説明するための予備実験として、絶食後のニワトリに通常飼料を再給餌し、筋肉及び肝臓における蛋白質合成速度の経時的変化を測定した。両組織とも飼料再給餌後30分で蛋白質合成速度は最大付近に達した。絶食後のニワトリに、蛋白質、炭水化物あるいは脂肪を再給餌させ、個々の栄養素摂取に伴う組織蛋白質合成速度の上昇機構を転写段階及び翻訳段階で調査した。絶食により低下した肝臓蛋白質合成速度は、どの栄養素再給餌によっても回復しなかった。栄養素の種類に関わらず、絶食後の通常飼料あるいは各種栄養素の再給餌によって、筋肉蛋白質合成速度は通常飼料を自由摂取させたニワトリの水準まで回復した。この変化は、翻訳段階におけるペプチド鎖伸長反応の上昇のみにより説明された。
化学物質の包括的モニタリングを可能にする質量分析法の応用に関する研究

試料量不足に起因するPOPs等の汚染物質に対する感度不足と長期間のモニタリングに対応するため、大気の場合、安価で乾電池でも駆動可能なセミアクティブサンプリング法の開発と改良を行った。柴田科学製DAS-100をもとに、装置の不意な停止を防止するための接点の改良、外部電源なしに2週間の駆動を可能にするための乾電池容量の増加を行い、-39°Cの24時間周期制御による冬期を想定した7日間の実験において平均線速度1.19 m/s(±2%)となることを確認した。このことから、2週間の運転により約2m3の通気量を確保でき、想定するPOPs類のうちHCBsなどの検出を見込むことができた。包括的モニタリングへの利用の可能性と限界を調べるため、普及型GC-四重極型質量分析計(qMS)による測定も行い、非負値行列因子分解(NMF)によるデータ分解により、1分あたり20成分程度の分離同定が可能であることを確認した。これにより、二次元ガスクロマトグラフ(GC×GC)に匹敵する分離を一般のGCでも達成できる可能性を示した。LC用TofMSでは大気圧化学イオン化(APCI)インターフェースによってGCと接続して測定を開始し、最適化条件を模索中である。また、GC×GCで検出された物質を自動定量支援するツールT-SENについても改良を進め、複数の試料データに適用できるようバッチ処理機能の強化を測った。前年度に引き続き、大気試料、水質試料からの溶出成分の分析などを行いノンターゲット分析のデータ解析を高度化するためのノウハウと高品位なデータを蓄積した。河川における水質モニタリングデータの解析に時間を要しているものの、概ね順調に進行している。大気の捕集法については、捕集機器および捕集材の開発を行っており、その検証にも時間がかかっている。研究の最終目標であるガスクロマトグラフ-高分解能飛行時間型質量分析計(GC-ToFMS)を活用した高精度な網羅的分析法による、物質組成や量の変化を迅速・高感度に検出・識別できる環境中化学物質の包括的モニタリングの実現と普及のための、手法の開発と改良、課題の解決・回避法の提案を行うことを目指し、成果のとりまとめを行う。手法の普及を促進するためには、一般的なGCと四重極型質量分析計の活用が有効であると考えられるため、ソフトウェアによる成分分離を高度化した手法により、多成分の網羅分析法の比較検討も行う計画である。今年度は、質量分析法の応用とした包括的化学物質モニタリングにおいて、質量測定データの直接比較による異常検出を可能にするための基礎検討として、SBSE-TD-GCxGC-ToFMSによる河川水モニタリング(網羅分析)データについて、繰り返し測定再現性と試料間差の関係を調べた。埼玉県環境科学国際センターの協力を経て小河川のモニタリング地点から採取した6日分の水試料を用い、それぞれ5つの分割試料(n=5)を作成し、計30試料について、SBSE-TD-GCxGC-ToFMSによる網羅分析を行ったところ、約2,000成分が分離検出され、そのうちの80成分について再現性と試料間差の評価を行った。分析法の再現性、測定可能物質と感度、分析時間のさらなる短縮など、改良の余地があるものの、ノンパラメトリックな群間差検定法の一つであるKruskal-Wallis testを実施した結果、多くの成分で試料間差が検出可能であった。p値が0.01未満のものは40成分あり、検定した成分の半数超となった。p値0.05未満とした場合、53/75と約7割となった。このことから、物質同定前の測定データの直接比較により個別成分の異常検出が可能であることが確認でき、環境ノンターゲットモニタリングにおける異常検出の自動化の展望が開けた。多成分ノンターゲット分析技術の検討では、小型捕集管による大気捕集とスターバーによる水抽出のモニタリングを実施するとともに、有害成分の一斉捕集に向けた手法開発の最適化を進めた。オンサイト水抽出試料の測定データについて、NISTデータベースと組み合わせた高精度な物質同定手法を検討した結果、ライブラリーと高い一致度を示す物質数は約1100物質に及び、迅速同定手法としての有用性が示唆された。昨年度当初、主力測定装置の不調に見舞われたが、年度後半から試料測定を開始することができた。サンプリング、測定、データ解析はおおむね順調に進展している。GCxGCデータの差の検出については、口頭発表と国際誌への発表を行い、成果の発信も行った。

LC用TofMSでは大気圧化学イオン化(APCI)インターフェースによってGCと接続して測定を開始し、最適化条件を模索中である。また、GC×GCで検出された物質を自動定量支援するツールT-SENについても改良を進め、複数の試料データに適用できるようバッチ処理機能の強化を測った。前年度に引き続き、大気試料、水質試料からの溶出成分の分析などを行いノンターゲット分析のデータ解析を高度化するためのノウハウと高品位なデータを蓄積した。河川における水質モニタリングデータの解析に時間を要しているものの、概ね順調に進行している。大気の捕集法については、捕集機器および捕集材の開発を行っており、その検証にも時間がかかっている。現在埼玉県下河川において隔週のペースで行っている水質サンプリングを継続し、そのノンターゲット分析結果から差の検出を行う手法に、比較的初歩的な近傍法と精密な非負値制限因子分解法の二つを適用し、長短を検討する。他に改良セミアクティブサンプラーによる大気捕集と標準法との比較検討を東京都、埼玉県の協力を得て実施する。また、大気圧イオン化によって普及しているLC用のMSMSによるノンターゲット分析の有効性の検証も開始する予定である。研究の最終目標であるガスクロマトグラフ-高分解能飛行時間型質量分析計(GC-ToFMS)を活用した高精度な網羅的分析法による、物質組成や量の変化を迅速・高感度に検出・識別できる環境中化学物質の包括的モニタリングの実現と普及のための、手法の開発と改良、課題の解決・回避法の提案を行うことを目指し、成果のとりまとめを行う。手法の普及を促進するためには、一般的なGCと四重極型質量分析計の活用が有効であると考えられるため、ソフトウェアによる成分分離を高度化した手法により、多成分の網羅分析法の比較検討も行う計画である。
多糖誘導体の置換度不均一性のHPLCによる決定

1.近年エコマテリアルとしてのセルロースやキチン・キトサンなどが見直され、研究が盛んとなってきた。これら多糖類の誘導体の糖単位に導入された官能基の置換度は分子ごとに異なっており、合成コポリマーにおける組成分布と同様の置換度分布が存在する。本研究は、こうした天然多糖誘導体の置換度分布を、吸着モードの高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて決定することを目的として行われた。2.アセチルセルロースの試料は、セルロースを完全にアセチル化したものを均一系で部分的に脱アセチル化して調整した分子量は10^5のオーダーで平均置換度1.75から2.40の組成の異なるもの4種を用いた。フェニル基修飾シリカゲルカラム(phカラムと略称)を用い、アセトン/水・メタノール(3:1)の逆相グラジエント溶出により、これら4種の試料がそれぞれ整った一山のピークとして置換度の順に異なった位置に溶出することを見いだした。検出はエバボレイト光散乱検出器を用いて行ったので、その検出感度の試料の組成に対する依存性を現象論的に検討し、濃度への換算式を導いた。それと、溶出位置の組成依存性の関係とを用いて、回帰計算により、定量的な置換度分布曲線を決定した。3.メチルセルロースは、市販の試料を不均一系で更にメチル化を行い、分子量が10^5のオーダーで平均置換度2.3から2.8の3種のクロロホルム可溶な試料を得た。これらの試料は、phカラムを用いクロロホルム/メタノールの逆相グラジエントにより、置換度の低いものから溶出することを見出し、アセチルセルロースの場合と同様の方法で置換度分布を決定した。4.カルボキシメチルセルロースや脱アセチル化キチンの置換度の異なる試料を調整し、現在、HPLCの分離条件を検討中である。1.近年研究が盛んになってきたエコマテリアルとしてのセルロースやキチン・キトサンなどの誘導体の糖単位に導入された官能基の置換度は分子ごとに異なっており、合成コポリマーにおける組成分布と同様の置換度分布が存在する。本研究では、こうした天然多糖誘導体の置換度分布を、吸着モードの高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて決定することを目的として、均一反応系で調製されたアセチルセルロースの置換度分布の決定に成功した。2.試料は、セルロースを完全にアセチル化したものを均一系で部分的に脱アセチル化して調製した平均置換度1.75から2.40の組成の異なるもの4種を用いた。いずれも、分子量は10^5のオーダーのものである。種々の逆相用のカラムと溶離液を用いてHPLCによる溶出テストを行い、フェニル基修飾シリカゲルのカラムを用い、アセトン/水・メタノール(3:1)のグラジエント溶出により、これら4種の試料がそれぞれ整った一山のピークとして置換度の順に異なった位置に溶出することを見いだした。検出はエバポレイト光散乱検出器を用いて行ったので、その検出感度の試料の組成に対する依存性の検討を行い、濃度への換算式を導いた。それと、溶出位置の組成依存性の関係とを用いて、回帰計算によって、定量的な置換度分布曲線を決定した。3.キチンの不均一系による部分脱アセチル化物の水溶性成分で脱アセチル化度45.0から51.6mol%の組成の異なる試料を調製し、そのHPLCによる分離条件を探索中出ある。1.近年エコマテリアルとしてのセルロースやキチン・キトサンなでが見直され、研究が盛んとなってきた。これら多糖類の誘導体の糖単位に導入された官能基の置換度は分子ごとに異なっており、合成コポリマーにおける組織分布と同様の置換度分布が存在する。

本研究は、こうした天然多糖誘導体の置換度分布を、吸着モドの高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて決定することを目的として行われた。アセチルセルロースの試料は、セルロースを完全にアセチル化したものを均一系で部分的に脱アセチル化して調整した分子量は10^5のオーダーで平均置換度1.75から2.40の組織の異なるもの4種を用いた。フェニル基修飾シリカゲルカラム(phカラムと略称)を用い、アセトン/水・メタノール(3:1)の逆相グラジエント溶出により、これら4種の試料がそれぞれ整った一山のピークとして置換度の順に異なった位置に溶出することを見いだした。検出はエバボレイト光散乱検出器を用いて行ったので、その検出感度の試料の組成に対する依存性を現象論的に検討し、濃度への換算式を導いた。それと、溶出位置の組成依存性の関係とを用いて、回帰計算により、定量的な置換度分布曲線を決定した。3.メチルセルロースは、市販の試料を不均一系で更にメチル化を行い、分子量が10^5のオーダーで平均置換度2.3から2.8の3種のクロロホルム可溶な試料を得た。これらの試料は、phカラムを用いクロロホルム/メタノールの逆相グラジエントにより、置換度の低いものから溶出することを見出し、アセチルセルロースの場合と同様の方法で置換度分布を決定した。カルボキシメチルセルロースや脱アセチル化キチンの置換度の異なる試料を調整し、現在、HPLCの分離条件を検討中である。
ケミカルリサイクル性を有する架橋性高分子の開発

本研究では、架橋高分子の架橋部位にロフィン(2,4,5-トリフェニルイミダゾール)ダイマー骨格を導入することで架橋高分子に解架橋性を付与し、リサイクル性を高めることに成功した。また、高分子側鎖にトリフェニルイミダゾール骨格を導入することにより得られたポリマーは、架橋/解架橋性高分子になるだけではなく、オルガノゲルや有機ー無機ポリマーハイブリッドとして利用できることが明らかになった。本年度の研究では、昨年度の研究により明らかになった2,4,5-トリフェニルイミダゾールダイマー骨格を有するアクリル系モノマーである4-(4,5-diphenyl-1H-imidazol-yl)-phenyl acrylate (DPIPA)のQ-e値を基に、いくつかのビニルモノマーに対してラジカル共重合を試みた。DPIPAとメチルメタクリレート(MMA)とのラジカル共重合を種々の仕込み比で行ったところ、いずれの場合も対応するポリマーを良好な収率で得ることができた。この生成ポリマーの10%重量減少温度(Td10)について検討を行ったところ、DPIPAのユニット比が増大するに伴ってTd10が上昇する結果となった。さらに、ガラス転移温度(Tg)について検討を行ったところ、DPIPA:MMA=5:5の時に最もTgが高くなることが明らかになった。また、DPIPAとMMAの共重合体を300°Cで20分間、解重合反応を試みたところ、解重合反応によりMMAが78%得られることが明らかになった。一方、DPIPAおよびN-ビニルピロリドン(VP)とのラジカル共重合反応においても良好な収率で対応するポリマーが得られることから、DPIPA、N-ビニルピロリドン(VP)およびジメタクリル酸エチレングリコールを用いてラジカル共重合条件で反応させることにより、架橋ゲルを得ることに成功した。得られた架橋ゲルは比較的優れた耐熱性を有することが明らかになった。さらに、得られた架橋ゲルは水あるいはエタノールに対して膨潤する性質を有しており、特に水に対しては、架橋剤として利用したジメタクリル酸エチレングリコールの添加量が多いほど、膨潤性が高くなることが明らかになった。本年度の研究では、解重合が見込まれるεーカプロラクタムにトリフェニルイミダゾール骨格を導入した新規モノマーの合成に成功した。この新規モノマーは、εーカプロラクタムと共重合することが可能であり、比較的良好な収率で対応するポリマーを与えることができた。このことから、トリフェニルイミダゾール骨格を側鎖に有するアクリル系ポリマーの場合と同様に、架橋/解架橋性を有する架橋構造を容易にアミド系ポリマーの側鎖に導入できることを明らかにすることができたのとともに、ケミカルリサイクル性が見込めるポリマー構造を構築することができた。また、初年度より検討を行ってきたトリフェニルイミダゾール骨格を有するアクリル系ポリマーとフェニルトリメトキシシランを室温で1時間撹拌した後、40°Cで2週間静置することにより、透明均一な有機ー無機ポリマーハイブリッドの自立膜が得られた。しかしながら、トリフェニルイミダゾール骨格を有するアクリル系ポリマーとフェニル基を持たないトリメトキシシランを用いて同様のハイブリッド化を行った場合、透明均一な有機ー無機ポリマーハイブリッドを得ることができなかった。一方、トリフェニルイミダゾール骨格を有するアクリル系ポリマーとフェニルトリメトキシシランから得られた透明均一なハイブリッドは、原料ポリマーと比較して10%重量減少温度の上昇が確認され、フェニルトリメトキシシランを用いたハイブリッド化により耐熱性が向上していることが明らかになった。架橋高分子は、線状高分子鎖を架橋することにより熱的特性、化学的特性、機械的特性などの諸特性が向上するために優れた材料特性を示す。しかし、廃棄する際にはその架橋部位が安定に存在するためにリサイクル等が困難になっている。そこで、本研究では、可視光や圧力などの外部刺激に応答して共有結合が切断される2,4,5-トリフェニルイミダゾールダイマー骨格に着目し、この骨格を架橋部位に導入した架橋高分子の合成を検討した。2,4,5-トリフェニルイミダゾールダイマー骨格を有するアクリル系モノマーを合成し、ラジカル単独重合および当該モノマーとメチルメタクリレート(MMA)とのラジカル共重合挙動を検討した。その結果、対応するポリマーを良好な収率で得ることができる条件を見出すことに成功した。さらに、これらの重合反応によってMw/Mn=1..864.90と比較的分子量分布の広いポリマーが得られることも明らかとなった。また、当該モノマーについてMayo-Lewis法によりQ-e値を算出したところ、Q=1.071, e=1.175であり、非常に多くの種類のビニルモノマーとラジカル共重合が可能であることに加え、潜在的にアニオン重合性も有することが明らかになった。ラジカル重合によって得られたポリマーを、水酸化カリウム存在下、フェリシアン化カリウムを用いて穏和な条件で反応させることにより比較的良好な収率で架橋ポリマーが生成することが明らかになった。さらに得られた架橋体は、クロロホルム中で可視光を照射することにより、架橋点が切断され、対応する解架橋体を生成することが明らかになった。

また、架橋体を、乳鉢を用いて加圧した場合でも架橋点が切断され、対応する解架橋体を生成することを明らかにした。2,4,5-トリフェニルイミダゾールダイマー骨格を有するアクリル系モノマーの熱物性をはじめとする諸特性を評価することができた。生成ポリマーのガラス転移温度、10%重量減少温度などのデータから、得られたポリマーの熱安定性について評価することができた。これらの熱物性データを基に、生成ポリマーの解重合性について検討したところ、解重合性が認められた。モノマー合成や重合反応での試行錯誤が当初の見込みよりも少なかったことから当初計画よりも早く研究が進展したことに加え、モノマー反応性比やQ-e値の算出などを検討し、これらについても良好な結果を得ることができた。当初の研究計画では、比較的特殊な環状化合物を重合性部位として利用することを計画していたが、環状化合物に限定することなく汎用的な重合性官能基を検討し、2,4,5-トリフェニルイミダゾールダイマー骨格を有する新規モノマーの合成を行い、その架橋/解架橋性、ケミカルリサイクル性について検討を行う予定である。モノマー合成や重合反応での試行錯誤が当初の見込みよりも少なかったことから、研究費を節約することができたことに加え、計画よりも早く研究が進展した。研究を進める中で、試薬、反応溶媒、NMR用重溶媒等の物品費について節約することができ、139,158円を残した。この金額は、次年度の物品費に使用する。環状化合物に限定することなく汎用的な重合性官能基を検討し、新規モノマーの合成を行うことを予定している。また、得られたモノマーの重合性を検討し、さらには、その架橋/解架橋性、ケミカルリサイクル性について検討を行う予定である。
先天性水頭症は神経分化の遅延による脳皮質菲薄化が先行するという仮説の検証

先天性水頭症HTXラットを、生後3日目、6日目にて、免疫組織染色を行ない、神経栄養因子のnervegrowthfactor(NGF)、brain-derived neurotrophic factor(BDNF)、neurotrophin3(NT-3)、および受容体のtrkBの局在と発現を解析した。対照としてはWistarラットを使用した。大脳皮質:NGFはこの時期では発現量が少なくほとんど染色されず、両群に差は認められなかった。BDNFは、対照ラットでは大脳皮質全体の細胞で染まるが、HTXラットでは第2、3層に限局して染まり、しかも濃く染まる細胞と薄く染まる細胞が混在していた。NT-3は、対照ラットの生後のこの時期では細胞質全体が染まるが、HTXラットでは核に局在し濃染していた。この所見は対照ラットでの発生早期に見られ、この点からHTXラットでは神経分化が遅れている可能性が示唆された。trkBの発現は、HTXラットでは対照に比べ少なかった。海馬:NGFには両群に差が認められなかった。BDNFは両群ともstratum radiatumおよびoriens layerに発現するが、対照ラットでは発生にしたがい染まりが薄くなるのに対し、HTXラットでは生後6日目でも濃いことから、この点からもHTXラットでの発生の遅延が示唆された。NT-3は、oriens layerに発現し、両群で差がなかった。なお、pyramidallayerでは、NGF、BDNF、NT-3の3つの神経栄養因子は全て発現に差がなかった。以上の結果の幾つかは、先天性水頭症HTXラットでは神経発生が遅延している可能性を強く示唆し、現在RT-PCRによる定量的な解析を行っている。先天性水頭症HTXラットを、後期(18日目)、生後6日目の2つの段階に分け、神経分化マーカーであるHu抗体を用いて、免疫組織染色を行ない、またゴルジ染色で神経突起の形成とそのネットワークに異常が生じていないかを検討した。Hu抗体による検索では、大脳皮質の表面に近い3分の2の層が神経分化を示していたが、予想に反して、コントロールのWistarラットと比べてみても、神経分化を示す層の幅に明らかな違いは認められなかった。ゴルジ染色では、HTXラットの方が、とくに胎生18日目のHTXラットにおいて、basal dendriteおよびapical dendriteの数の減少が軽度認められ、神経細胞として分化はしているが、軽度の機能障害が生じている可能性が示唆された。ベータガラクトシダーゼを組み込んだリコンビナント・レトロウイルスを用い、神経管の細胞に感染させ、HTXラットでは、1個の神経幹細胞がどう分裂して分化するかをみる細胞系譜の研究に関しては、ほとんど進展していない。ウイルスを子宮内胎児の脳室内に微量注入することを、胎生18日から20日で試してきたが、手術の侵襲のため死亡する胎児が多く、またウイルスによる脳への感染率が極めて悪く、細胞系譜の解析に必要な感染コロニーが得られていない状況である。

この所見は対照ラットでの発生早期に見られ、この点からHTXラットでは神経分化が遅れている可能性が示唆された。trkBの発現は、HTXラットでは対照に比べ少なかった。海馬:NGFには両群に差が認められなかった。BDNFは両群ともstratum radiatumおよびoriens layerに発現するが、対照ラットでは発生にしたがい染まりが薄くなるのに対し、HTXラットでは生後6日目でも濃いことから、この点からもHTXラットでの発生の遅延が示唆された。NT-3は、oriens layerに発現し、両群で差がなかった。なお、pyramidallayerでは、NGF、BDNF、NT-3の3つの神経栄養因子は全て発現に差がなかった。以上の結果の幾つかは、先天性水頭症HTXラットでは神経発生が遅延している可能性を強く示唆し、現在RT-PCRによる定量的な解析を行っている。
ポータブル筋量計測装置を用いた高齢者の下肢筋量の検討

高齢者にとって下肢の筋力は日常生活動作(ADL)能力を維持するために重要である.しかしながら,筋力の測定は最大筋張力を求めることから,筋や関節への負担が大きく危険である.それゆえ,我々は筋力と相関が高い筋横断面積に着目し,超音波装置を用いた筋横断面積の計測システムを開発した.そして,性,年齢や体型を考慮した大腿部筋横断面積の標準値を作成し,中高齢者における大腿部の筋横断面積とADL能力との関係を分析した.高齢者にとって下肢の筋力は日常生活動作(ADL)能力を維持するために重要である.しかしながら,筋力の測定は最大筋張力を求めることから,筋や関節への負担が大きく危険である.それゆえ,我々は筋力と相関が高い筋横断面積に着目し,超音波装置を用いた筋横断面積の計測システムを開発した.そして,性,年齢や体型を考慮した大腿部筋横断面積の標準値を作成し,中高齢者における大腿部の筋横断面積とADL能力との関係を分析した.高齢者にとって下肢の筋力は、自立度を維持するために重要である。その高齢者の筋力を安全に評価するためには、筋力との相関が高い筋量(筋横断面積)が有効と考えられる。そのような背景から、高齢者の標準的な下肢筋量や基本生活動作に必要な下肢筋量を検討することを目的とし、平成21年度は下記の事項の成果を挙げた。(1)超音波筋量計測装置の改良現在開発しているリンク機構型・ポータブル超音波筋量計測装置の改善を試みた。要介護度を含む高齢者を負担なくかつ正確に計測できるように、超音波探触子の位置を検出するリンク機構や測定姿勢・補助具の見直しを行った。また、筋横断面画像の鮮鋭化や筋横断面積の精度を向上させるために、面積補正技術などの検討を行った。計測時に超音波探触子を体表に直接接触させるため、皮膚の歪みにより横断面画像が小さくなるという問題が生じたが、補正式を開発し適応することで筋面積の補正に成功した。(2)高齢者の標準筋量値の作成自立して生活している中年齢者および高齢者男女250名の下肢(大腿部)の筋量をポータブル超音波筋量計測装置を用いて計測した。当計測装置がポータブルである利点を生かし、被験者が確保しやすい施設等に持ち運び筋量計測を行った。当研究以前に計測したデータも合わせ、年齢と筋量との関係から年齢別の大腿部筋量の標準値を求める式を男女別に作成した。尚、筋量は体型の影響を受けるため、身長と体重で補正した数値を用いた。高齢者にとって下肢の筋力は自立度を維持するために重要である。そのような背景から、高齢者の標準的な大腿部筋量や基本生活動作に必要な大腿部筋量を検討することを目的とし、要支援・要介護者を含む約600名(内、250名は平成21年度)の計測から下記の事項の成果を挙げた。1.大腿部筋量(筋横断面積)の標準値の作成支援・介護を必要としない10歳代から80歳代の男女を対象に、身長、体重、大腿部周囲径の計測および大腿部の筋横断面積(筋面積)測定を実施した。筋面積の測定位置は右大腿部の転子点から50%とし、測定には平成21年度に改良したポータブル超音波筋量計測装置を使用した。筋面積は体型の影響を取り除くために身長と体重による補正を行った。さらに男女別に年齢と筋面積やその補正値の散布図を取り、散布図から得た近似曲線を標準値の算出に用いる式とした。標準値は男女とも加齢に伴い減少し、特に女性は50歳以降の減少が大きくなった。2.生活基本動作と下肢筋量との関係の検討要支援・介護高齢者を含む中高齢者を対象に、大腿部筋面積と生活基本動作(階段昇降、走行、歩行、起立動作など)の遂行レベルや要介護レベルなどとの関係を検討した。要支援および要介護者の大腿部筋面積は自立者と比べ低下していた。また自立している中高齢者であっても階段昇降および起立動作の遂行レベルが低い者は大腿部筋横断面積が低下し、特に伸筋群の面積が低下していた。3.上記成果を用いた介護予防への取り組み開発したポータブル超音波筋量計測装置ならびに上述したような筋量の評価指標を用いて、地域住民や介護施設において筋量測定会を実施した。当測定会が介護予防への意識向上、生活習慣改善の動機づけになっていることがアンケート調査等から確認できた。