hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
20世紀近代建築の修復工学技術に関する知識の体系化

次年度以降の「近代建築修復の技術知識基盤の体系化」に向けて、平成20年度の目的は海外先進国における修復の方法論・制度および事例についての概要を把握すること、また国内における近代建築修復の現状を把握することであり、以下の手順により研究を進めた。(1)日本の伝統的建物に関する修復制度の把握、および国内で手に入る文献を用いてフランスやドイツ等欧州の修復制度に関する文献調査を行った。また近代建築修復に関する海外刊行の技術文献の収集整理を行った。(2)国内における近代建築修復事例リストの作成を行った。具体的には、重要文化財指定の建物における修復の有無、また登録文化財や非指定建物を改修専門誌等から抽出し、修復事例のリストを作成した。(3)スペインのバルセロナを対象とし、修復の方法論・保存制度・アーカイブ・教育に関して公的機関に対するインタビュー調査および関連資料収集を行い、その実態を把握した。また、バルセロナにおける修復事例リスト作成及び事例調査(図面採集、現地視察)を実施した。(4)国内における近代建築修復事例調査を行い、その実態と課題を把握した。具体的には、戦前に建設された近代鉄筋コンクリート造建築および近代木造建築再生事例を対象とし、図面採集および設計者に対するインタビュー調査を行った。
大動脈解離の新規バイオマーカー開発とその治療応用

本研究では、関節リウマチに対して適応が認められ保険償還されている、抗インターロイキン6(ILー6)受容体抗体(アクテムラ)を大動脈疾患へ適応外使用し、治療効果を検証することを目的としていた。臨床研究実施に向け倫理的整備を図りつつ、大動脈疾患に対してインターロイキン6を標的とした治療を行う科学的根拠の積み上げを行った。残念ながら期限内に臨床研究実施には到達しえなかったが、以下の新規データの積み上げが得られた。大動脈疾患の病態生理にILー6を始めとする慢性炎症が関与をしていることはマウスの実験では示されている。実際のヒト症例においても大動脈組織や血液検体などで関与が示されているが、病態を反映する信頼できるバイオマーカーとしての位置づけまでは確立されていなかった。ILー6を標的とした治療を行い効果を検証するためには、ILー6あるいはその関連因子が病態と連動していることをより強固に示すことが必要であった。保存的治療を施した急性大動脈解離の症例において、ILー6値を測定し、その変化を詳細に検討したところ、入院時の測定値が高いほど入院中の大動脈径が増大しやすい傾向が認められた。この検討では、症例数が26例と少数であったが、今後も症例数を増やしていくことで、よりはっきりした結果が得られるものと期待している。また、大動脈人工血管置換術前の症例を対象とした先行研究では、血中ILー6値は大動脈径と正相関することが示されていたが、相関係数Rが0.3程度でありより強固な関連が望まれた。MCPー1はILー6と関連して誘導される炎症因子であるが、マウスの大動脈瘤モデルにおいて高血圧に続発して誘導され大動脈瘤形成に関連していることが近年報告されている。残余血清を用いて、MCPー1を測定し検討した。現段階では、既存のILー6やCRPを上回る結果は得られていないが、引き続き検討を重ねていく予定である。平成28年度は、研究計画に基づき倫理申請を行い審査を受けた。その結果、何点かの指摘事項があり、それら課題の解決を図っている中途である。本研究では、関節リウマチに対して適応が認められ保険償還されている、抗インターロイキン-6(IL-6)受容体抗体(アクテムラ)を大動脈疾患へ適応外使用し、治療効果を検証することを目的としている。大動脈瘤の形成にIL-6が関与していることは、マウスを中心とした基礎研究で示唆されており、また大動脈解離の発症にIL-6が関与していることもマウスの実験において研究申請者らが報告している。研究申請者が同時に実施しているヒト患者血液を用いた観察研究においても矛盾しない傾向が得られている。IL-6を標的とした治療介入研究を行う科学的論拠は充足していると考えているが、引き続き慎重に議論していく。また、必ずしも多くないと考えるものの抗IL-6受容体抗体には鼻炎、上気道炎、感染症などの副作用が知られており、臨床研究実施の際に生じたこれら副作用への対策につき体制整備を続けている。研究参加の際の合併疾患のスクリーニングや有害事象発生時の早期医療対応、重大な事象発生時の補償などが当初想定し準備している事項である。実務的な面では、研究薬剤費の負担、実際の薬剤投与を行う際の手続きなども調整が必要となっており、体制整備を図っていく。上記事項は倫理審査において議論された課題であり、引き続き対策を協議し成立を目指していくものである。医薬品の適応外使用に関する臨床介入研究であり、倫理審査手続きに想定以上に時間を要している。本研究では、関節リウマチに対して適応が認められ保険償還されている、抗インターロイキン6(IL-6)受容体抗体(アクテムラ)を大動脈疾患へ適応外使用し、治療効果を検証することを目的としている。臨床研究実施に向け、従前より倫理的整備を図っていたが、平成29年度に臨床研究法が成立し、平成30年4月1日から施行されることとなり、研究実施に際してはそちらへ準拠することが必要となった。臨床研究法では、本研究は特定臨床研究に該当するが、そのための施設内での体制・手続きが整備過程であり、本年度はその確立を待ちつつ情報収集や準備に努めた。今後、体制・準備が整い次第、特定臨床研究の承認を得るべく手続きを開始する。大動脈疾患にインターロイキン6が関与していることは、マウスなどでの基礎研究やヒト症例における大動脈組織、血液検体などで示されつつあるが、まだ完全に確立したとは言い難い。本研究は、その点を実証し治療法開発にまで結び付けようとする試みであるが、それ以外にもインターロイキン6の関与を明らかにするべく、病態にインターロイキン6が深く関与する関節リウマチと大動脈疾患との関連や、血中インターロイキン6値や関節リウマチの病態に応じた大動脈の状態なども検証し、幅広い情報を収集していきたいと考えている。これによりインターロイキン6のバイオマーカーとしての有用性と臨床応用を模索するとともに、治療ターゲットとすることのさらなる論拠とすることを目論む。臨床研究法の特定臨床研究の要件に準拠する必要があるが、成立したばかりであり体制・手続きの確定を待つ必要があった。

残念ながら期限内に臨床研究実施には到達しえなかったが、以下の新規データの積み上げが得られた。大動脈疾患の病態生理にILー6を始めとする慢性炎症が関与をしていることはマウスの実験では示されている。実際のヒト症例においても大動脈組織や血液検体などで関与が示されているが、病態を反映する信頼できるバイオマーカーとしての位置づけまでは確立されていなかった。ILー6を標的とした治療を行い効果を検証するためには、ILー6あるいはその関連因子が病態と連動していることをより強固に示すことが必要であった。保存的治療を施した急性大動脈解離の症例において、ILー6値を測定し、その変化を詳細に検討したところ、入院時の測定値が高いほど入院中の大動脈径が増大しやすい傾向が認められた。この検討では、症例数が26例と少数であったが、今後も症例数を増やしていくことで、よりはっきりした結果が得られるものと期待している。また、大動脈人工血管置換術前の症例を対象とした先行研究では、血中ILー6値は大動脈径と正相関することが示されていたが、相関係数Rが0.3程度でありより強固な関連が望まれた。MCPー1はILー6と関連して誘導される炎症因子であるが、マウスの大動脈瘤モデルにおいて高血圧に続発して誘導され大動脈瘤形成に関連していることが近年報告されている。残余血清を用いて、MCPー1を測定し検討した。現段階では、既存のILー6やCRPを上回る結果は得られていないが、引き続き検討を重ねていく予定である。倫理審査で指摘された事項を克服し、臨床研究成立に向けて、引き続き議論・協議を行っていく。臨床研究法案の成立を受けて、その中で規定される「特定臨床研究」の要件に準拠するべく研究倫理手続きを行っていく。倫理承認が得られれば、速やかに症例の登録を開始し、大動脈解離に対してIL-6を標的とした治療の効果につき検証する。体制が整い次第速やかに、特定臨床研究の承認を得るべく手続きを開始する。これにより直接的にインターロイキン-6を抑制することで大動脈疾患が改善することを検証したい。また、大動脈疾患にインターロイキン-6が関与し有望な治療ターゲットであることを傍証するため、インターロイキン-6の関与が大きい関節リウマチの患者における大動脈疾患の合併や、現病の治療に伴う大動脈の状態の変化を検証したい。これにより、大動脈疾患にインターロイキン-6が関与していることの情報を積み上げ、研究の促進につなげたい。研究費の用途として、1抗IL-6受容体抗体の薬剤費、2医師臨床治験保険費、3血液サンプル測定のための試薬費、などを予定していたが、倫理承認を得るのに時間を要し、1-3を実際には支出しなかったため。研究に遅れが生じたため、予定した支出が発生しなかった。特定臨床研究の承認が得られれば、予定していた抗インターロイキン-6受容体阻害剤の薬剤費を支出する。倫理承認が得られ次第、症例をエントリーし、上記1-3の費用負担を行う。当初の研究計画では、抗IL-6受容体抗体(アクテムラ)は1症例あたり40万円、10例の登録で約400万円を見込んでおり、また医師主導型臨床治験保険費としても全20症例で20-40万円を見込んでいる。
320Gbit/s-500kmOTDM伝送技術に関する研究

本研究では320 Gbit/s光時分割多重(OTDM)信号の500 kmにわたる長距離伝送の基盤技術の実現を目的として、高速化・長距離化に必要な基盤技術の研究開発に取り組んできた。160 Gbit/s伝送技術の研究開発を通じて培われた技術的蓄積をもとに、サブピコ秒パルス光源、変復調方式、伝送路および波形歪み補償技術、ならびにクロック抽出および超高速多重分離などの要素技術を実現した。これらを結集して320 Gbit/s OTDM伝送実験を行ない、525 kmの長距離伝送に世界で初めて成功した。さらに、OTDM伝送のさらなる高速化を念頭に、640 Gbit/s OTDM信号発生ならびに多重分離技術に関する基礎検討を行なった。320 Gbit/s信号の多重分離に用いたSMZスイッチにおいて、制御光として用いる光パルスの幅を720 fsまで狭くすることにより、640 Gbit/s多重分離のエラーフリー動作を初めて実証した。本年度は320 Gbit/s OTDM送受信系を構築し、Back-to-back(送信部と受信部を直結した状態)における詳細な性能評価を行なった。320 Gbit/sでは隣接するビットの間隔が3 psと非常に狭いため、伝送に用いる光パルスは1 ps以下のパルス幅が要求される。そこで、従来のピコ秒モード同期ファイバレーザを改良して繰り返し40 GHz、パルス幅0.8 psの超短光パルスを発生させ、この信号をDPSK変調しさらに8倍に時間多重することにより、320 Gbit/s DPSK信号を発生させた。受信部では、高速動作が可能な対称マッハツェンダー(SMZ)型半導体光スイッチによるOTDM多重分離回路を構築した。これにより光スイッチに用いる制御光パルスのパラメータを320 Gbit/s多重分離用に最適化することにより、消光比の高い320→40 Gbit/s多重分離を実現した。これらの送受信系を用いてBack-to-back状態での符号誤り率を測定した結果、-29dBmの受光感度でエラーフリー動作を実現し、320 Gbit/s送受信の基本性能を実証した。これと並行して、2次、3次の分散をほぼ完全に補償する長距離分散マネージファイバ伝送路を設計した。実際に320 Gbit/s信号を伝送させ伝送後の波形を詳細に評価した結果、その伝送特性がファイバ伝送路の偏波モード分散(PMD)およびその時間変動に極めて敏感であることが明らかになった。その結果、所期の目標である500 kmの伝送を実現するためにはPMDの適応等化技術が必要であることを明らかにした。本年度は、19年度に構築した320 Gbit/s OTDM送受信系ならびに分散マネージファイバ伝送路を用いて525kmの直線路伝送実験を行なった。320Gbit/s OTDM信号に用いるサブピコ秒パルスは信号帯域が大変広いため、長距離伝送させた際に、従来は問題とならなかった高次の偏波モード分散(PMD)ならびにPMDの時間変動が伝送性能を劣化させる大きな要因となる。そのため従来は伝送距離が100-200kmに制限されていた。そこで本実験では、伝送後の信号の偏光度(DOP)をモニターし、DOPの値が常に最大になるよう伝送路に入射する光信号の偏波状態を最適化するとともに、光位相変調と分散を用いた独自のPMD適応等化技術を用いることにより、525kmのエラーフリー伝送に初めて成功した。本成果は、単一偏波320Gbit/s伝送としては最長の伝送距離を実現したものであり、所期の目標を達成することができた。本年度はさらに新たな取り組みとして、OTDM伝送のさらなる高速化を念頭に、640 Gbit/s OTDM信号発生ならびに多重分離技術に関する基礎検討を行なった。320Gbit/s信号の多重分離に用いたSMZスイッチにおいて、制御光として用いる光パルスの幅を720fsまで狭くすることにより、SMZを用いた640Gbit/s多重分離のエラーフリー動作を初めて実証した。将来展望として、この640Gbit/s送受信系を用いた300500kmの超高速長距離伝送の実現が期待される。
ぼけ老人の予知にかかわる眼底所見の意義に関する研究

従来の成人病検診における眼底検査は働き盛りの脳卒中予知を主たる目的としていたが、高齢化社会においてはこれに加えて脳卒中による寝たきりや動脈硬化によるぼけ老人の予知が重要な課題となる。本研究では、まず最初に山形県F町における7075歳の在宅高齢者の眼底所見の有病率を検討した。Keith,Wagener分類O群は男39.3%、女39.8%、I群は男39.3%、女42.0%、IIa群は男18.9%、女12.7%、さらにK、WIIb群に相当する典型的な動脈硬化性網膜症が男2.5%、女5.5%に見られた。同時に実施したBenton視覚記銘検査との関連性を検討した結果、Keith,Wagener分類とBenton検査の正確数の間には統計的に有意の関連性は認められなかった。次に眼底所見を中心に血圧、心電図の循環器検査所見及びBenton検査の正確数、誤謬数等との関連について林の数量化III類を用いて検討した。第1軸は循環器所見の有無と解釈できたが、第2軸については解釈できなかった。また眼底所見はBenton検査の正確数、誤謬数と近接した関係は見られなかった。次いで、Y町で6574歳の在宅高齢者を対象に循環器検診5年後の日常生活動作、ぼけに関する症状等19項目の質問調査を実施した。Keith,Wagener分類と日常生活動作との関連では、全体的な傾向としてKeith、Wagener分類O,I群がIIa以上群に比較して良好な比率が高く複数の項目で有意差が認められた。ぼけに関する症状等については、各項目とも有意差は認められなかった。次に、この調査から精神科医のスクリーニングで痴呆の可能性が疑われた者(症例群と略)と対照群に柄沢式及び長谷川式簡易知能評価スケールを実施した。柄沢式では「ぼけあり)が症例群4.8%対照群0.01%であったが、長谷川式では症例群(平均26.3点、標準偏差6.4点)と対照群(28.0点、4.1点)に有意差は認めなかった。また両群の眼底K、WIIa以上出現率にも有意差を認めなかった。

従来の成人病検診における眼底検査は脳卒中の予知を主たる目的としていたが,これからの高齢化社会においてはこれに加えて寝たきり老人やぼけ老人の予知が重要な課題となる.本研究では地域における高齢者(7075歳)の眼底所見について,まず最初にその所見の出現率について検討した結果, Keith,Wagener分類についてみると0度は男39.3%,女39.8%であり,同様に1は男39.3%,女42.0%, IIaは男18.9%,女12.7%,さらにKeith,Wagener分類IIhに相当する典型的な動脈硬化生網膜症が男2.5%,女5.5%認められた.またScheie分類による高血圧性所見0度は男88.5%,女90.1%, 1度は男7.4%,女7.2%, 2度は男2.5%,女2.8%, 3度以上は男1.6%,女0.0%であったが,細動脈硬化性所見0度は男41.0%,女42.5%であり, 1度は男39.3%,女40.9%, 2度は男17.2%,女13.8%, 3度以上は男2.5%,女2.8%と高血圧性所見と比較してその出現率が男女とも高かった.次いで,眼底検査と同時に実施されたBenton視覚記銘検査により眼底所見と精神機能検査との関連性を検討した.その結果,眼底所見のKeith,Wagener分類とBenton検査の性格数との間には統計的に有意の関連性は認められなかった.また, Scheie分類においても同様であった.さらに眼底所見を中心に血圧,心電図の循環器検査所見及びBenton検査の正確数,誤謬数等との関連について多変量解析の手法(林の数量化III類)を用いて検討した結果,第1軸は循環器検査等の所見の有無と解釈できたが,第2軸については解釈できなかった.また,眼底所見はBenton検査の正確数,誤謬数とも近接した関係は見られなかった.従来の成人病検診における眼底検査は脳卒中の予知を主たる目的としていたが、これからの高齢化社会においては、これに加えて脳卒中による寝たきりや動脈硬化によるぼけ老人の予知が重要な課題となる。本研究では、地域における在宅高齢者(6574歳、734人)を対象に、循環器検診受診5年後の健康状態(日常生活動作、ぼけに関する症状等19項目の質問)について1次調査を実施した。その結果、Keith,Wagener分類と日常生活動作との関連では全体的な傾向として、Keith,Wagner分類O,I群の方がIIa以上群に比較して、良好な比率が高かった。特に、女の「普通に話せる」と「普通に歩ける」については統計的に有意差が認められた。また、ぼけに関する症状等については、男の「ちょっとしたことで涙が出る」、「何をするのもおっくうな気がする」と女では「夜眠れない」、「食欲がない」、「便秘している」、「何をするのもおっくうな気がする」の各項目については、O,I群よりIIa以上群の出現率が高い傾向にあったが、女の「その日に頼まれたことを忘れる」、「ちょっとしたことでも涙が出る」はO,I群に高い傾向が見られた。なお、ぼけに関する症状等については各項目ともKeith,Wagener分類の程度別に有意差は認められなかった。次に、1次調査の結果から精神科医によるスクリーニングで痴呆の可能性が疑われた47人(症例群と略)と、対照群46人に対して、柄沢式(東京都老人研式)及び長谷川式簡易知能評価スケールを実施した。柄沢式では「ぼけあり」が症例群で4.8%、対照群では0.0%であったが、長谷川式では症例群(平均26.3点、標準偏差6.4点)と対照群(同じく28.0点、4.1点)の間に有意差は認めなかった。また、両群の眼底K,WIIa以上出現率にも有意差を認めなかった。
胎児創傷治癒機構の解明:皮膚再生機構マスター遺伝子の発掘

皮膚再生モデルである胎児創傷治癒機構(SWH)を解析して,特異的に発現する遺伝子を同定した。また,高ヒアルロン酸(HA)環境がSWH機構の特徴であり,HAによるS冊機構特異的遺伝子の発現変動についても解析した。1.SWH機構を有するマウス胎児皮膚で発現する遺伝子をSAGE法で網羅的に解析し,特異的遺伝子40種類以上を検出した。HAS,VII型コラーゲン,fibromodulin遺伝子等の発現増強とHOX,PRX,TGF-β遺伝子等の発現抑制を認めた。高HA環境はSWH機構の特徴である。そこで機構を有しない成獣マウス皮膚の線維芽細胞にHAを添加して特異的発現遺伝子を同定した。その結果,SWH機構と略同様の遺伝子の発現が検出され,HAの添加によりSWH機構を有しない成獣皮膚にSWH機構を誘発できることが可能となった。そこで発現の増強した各遺伝子を成獣マウスの皮膚内に導入し,同部に創傷を付けて瘢痕を作製してみた。しかし各遺伝子の導入による瘢癒痕の軽減は無く,未知のSWH機構マスター遺伝子の存在が予想された。2.一方HA合成阻害剤4-メチルウンベリフェロン(MU)を,SWH機構を有するマウス胎児皮膚の線維芽細胞に添加して,逆にSWH機構を抑制して特異的遺伝子の発現がどの様に変動するか解析した。その結果SWH機構特異的遺伝子は逆の方向に発現制御された。そこでMUを成獣マウスに長期間摂取させ,どの様なマウスになるのかを解析した。その結果,脳を除く全臓器の弘は減少し,SWH機構とは逆に瘢痕形成が亢進し,しかも皮膚及び関節の老化症状が著明になった。以上から,本マウスは瘢痕モデル及び老化モデル動物とも位置付けることができ,創傷治療薬,アンチエイジング医薬開発に活用できる可能性が見出された。胎児創傷治癒機構(SWH)とは,胎児期に認められる機構で,どの様な損傷を与えても瘢痕を形成せず正常に皮膚が再生される機構をいい,皮膚再生機構のモデルである。本年度は,1)SWHを認めるマウス胎児に特異的に発現する遺伝子をdifferential display(DD)法やSAGE法で解析して同定する。2)真皮内ヒアルロン酸(HA)含量の高値もこの機構の特徴である。このHAを生化学的に解析し,成獣皮膚に投与して人為的に胎児創傷治癒機構を誘導させる。この条件下の特異的発現遺伝子の中からマスター遺伝子決定を目指す。その結果,本年度は,1)SWHを認めるマウス胎児皮膚のmRNAを用いてDD法を行い,機構特異的な遺伝子40種類以上を検出した。また詳細をSAGE法によって更に解析した結果,HA合成酵素,VII型コラーゲン遺伝子の特異的発現制御を新たに見出した。従って,来年度はこれら各遺伝子のSWHにおける発現制御機構の詳細を明らかにしたい。2)SWH機構の詳細を明らかにするため,HA合成阻害剤4-メチルウンベリフェロン(MU)を,SWHを認める培養マウス線維芽細胞に添加した。その結果,HA合成酵素遺伝子の発現にはMUは影響しなかったが,VII型コラーゲン遺伝子の発現を促進した。従って,来年度はMUによるVII型コラーゲン遺伝子発現促進機構の詳細を明らかにしたい。3)SWH特異的なHAの性状を生化学的に解析した。SWHを認める皮膚からHAをグアニジン塩酸抽出,カラムクロマト(ゲルクロマト,イオン交換クロマト,アフィニティークロマト等)及びHPLC等で単離精製した。

現在,そのサイズ,粘性及び保湿能を測定する研究を進める他,SWHに対するHAの機能性ドメインの決定のため,各種サイズのHAオリゴ糖の調整を行っている。平成17年度に引き続きSWH特異的遺伝子のクローニングを繰り返し行い,その塩基配列を決定した。その結果,CCAAT-chaperoninとfibromodulinの発現促進,decorin, COL7A1の発現抑制を認め,SWH特異的発現遺伝子である結果を得た。2.SWH特異的ヒアルロン酸(HA)の生化学的解析HAの高値がSWHの特徴である。本年度は,様々なサイズのHA糖鎖(100万,37万,4万)を成獣マウス皮膚線維芽細胞に投与し,SWHと同様な遺伝子発現をして再現できるものを同定する。この結果,decorin遺伝子はいずれのHA投与によっても発現抑制を受けたが、他の遺伝子は変動が見られず,SWHが単にHAの高発現によって単純に制御されてい無かった。3.HA合成阻害剤4-メチルウンベリフェロン(MU)によるノックダウンマウス作製と遺伝子制御1)MUをマウスに摂取させた。その結果,皮膚は全体に萎縮,乾燥性で,水分保持能は著しく低下した。また足関節の変形も認められた。組織学的には真皮萎縮と汗腺拡張が著明で,正常マウスに比較して皮膚の創傷治癒が遅延し,瘢痕形成も著明であり,SWH解析の有用な実験動物となった。2)MUによりCOL7A1の発現がマウス表皮角化細胞及び線維芽細胞ともに発現亢進することを見出し,発現促進機構の詳細を転写レベルでの解析した結果,-144/-51の間に応答配列が存在。しかもUV-クロスリンクにより55000のタンパク質の結合していた。4-メチルウンベリフェリン(MU)を連日3か月間マウスに摂取させ,ヒアルロン酸(HA)の合成の抑制されたマウスを作製した。最初に,マウスの各種臓器を採取し,そのHA含量を定量したところ,脳を除くすべての臓器のHA含量がコントロールマウスの7割ほどにまで減少していた。皮膚の肉眼的観察の他,組織検索及び皮膚マルチ解析装置にて皮膚角質水分量,経皮水分蒸発量を定量化したところ,皮膚は全体に乾燥し,萎縮性で,色素沈着及び脱出の混在を認めた。しかも皮膚の角質水分量の減少とメラニン色素の減少も伴った。また,マウスの中には足を引きずる,いわゆる関節症の症状を呈するものもおり,ヒトの皮膚の老化の症状と類似の所見を呈していた。また,このマウス皮膚に創を付け,HAの減少による瘢痕形成への影響を解析したところ,著明に瘢痕形成を認め,この部でのI型コラーゲンの発現も促進していた。更に,このマウスとコントロールマウスとの遺伝子の発現を網羅的に解析して比較したところ,瘢痕形成に関わるものとしてはI型コラーゲン遺伝子及びVII型コラーゲン遺伝子の及びVII型コラーゲン分解酵素のMMP-2,MMP-9の発現が優位に増強していた。VII型コラーゲンの減少が瘢痕の特徴のひとつであるが,VII型コラーゲン遺伝子がむしろ促進していたことは,分解酵素MMP-2,MMP-9の発現促進に対する代償的反応と考えた。HAが瘢痕を形成しない創傷治癒,いわゆる胎児創傷治癒にとって重要な因子であるが,MUによって,そのことを更に裏付けることが可能となった。
骨・歯周組織におけるSIRT1の機能解明

Sirt1は老化プロセスのregulatorとして知られている。今回、我々は、歯周組織を構成する歯肉上皮細胞と破骨細胞におけるSirt1の機能を検討した。歯肉上皮細胞において、LPS処理によりSirt1の発現は増強された。また、LPSによるTNF-αの増強にSirt1の関与を調べた。LPS処理により、TNF-αの産生とその下流のNF-kBの転写活性が増加したが、Sirt1の阻害剤であるsirtinolを加えると、LPSによって誘導されたTNF-α産生が抑制された。次に、破骨細胞形成assayにおけるSirt1の機能を解明するために、Sirt1を活性化するresveratrolを加えた。resveratrolはRANKLの誘導する破骨細胞形成数を増強した。Sirt1の活性化が破骨細胞形成を抑制するのかを明らかにするために、破骨細胞関連遺伝子発現を網羅的に調査した。すると、Cathepsin KやNFATc1などのいくつかの遺伝子発現が有意に抑制されていた。歯周炎におけるSirt1の機能、役割を調べるために、歯肉上皮細胞株Ca9-22にLPS(lipopolysaccharide)で処理し、Sirt1,Sirt2遺伝子の発現挙動を観察した。LPS処理によりSirt1,Sirt2の2RNA発現はコントロール群に比較して有意に減少した。また、LPS投与によりNF-kBの活性化を経て、Tumor Necrosis Factor alpha(TNFα)の産生が増強されることが知られている。歯肉上皮細胞においても同様な事象が生じるかを検討した。最初に、ELISA法にてTNF-αの産生量を測定した。LPS10μg/ml投与により、TNFα産生量は有意に増加した。次に、Ca9-22細胞にNF-kB lucをトランスフェクションし、そのルシフェラーゼ活性を測定することにより、NF-kBの転写活性を評価した。LPSにて刺激したところ、NF-kB転写活性はTNF-αと同様に有意に上昇した。このTNFα産生の増加にSirt分子が関与しているか否かを検証するために、Sirt1の阻害剤であるsirtinolを処理し、その効果を観察した。Sirtinolの添加により、LPSによって誘導されたTNFα産生の増加とNF-kBの転写活性の上昇が阻害された。以上のことより、LPSに誘導されるNF-kB活性化を介したTNF-αの産生増加はSirt1分子の発現低下によって生じている可能性が示唆された。今後、他の歯周組織構成細胞(破骨細胞や骨芽細胞など)においても同様な事象が生じるか検討する予定である。サーチュインは、バクテリアからヒトまで広く保存されているNAD依存性脱アセチル化酵素で、寿命延長作用を持つことが知られている。最初に発見されたものは酵母のSir2で、ヒトのサーチュインは7種類(SIRT1SIRT7)知られており、ヒトのSIRT1は、酵母のSir2に高い相同性を示す。サーチュインは細胞における栄養状態やストレスに反応して様々なタンパク質を脱アセチル化する。例えば、遺伝子保護物質であるヒストン(DNA結合制御たんぱく質)のアセチル化:分解を防ぐのである。骨代謝を制御する骨芽細胞・破骨細胞におけるSIRT1の発現は認められるものの、その機能に関しては不明である。また、さらに歯周組織におけるその発現・機能並びに歯周病病態における役割も全く不明である。したがって、骨・歯周組織におけるヒストン脱アセチル化酵素サーチュイン(SIRT1/Sir2)の発現・機能について検討した。今年度は特に破骨細胞におけるSirt1の機能について着目した。Sirt1の活性化することが知られているresveratrolを破骨細胞形成assayに使用した。Resveratrolは予想通り破骨細胞前駆細胞Raw264.7細胞におけるSirt1の発現を増強した。さらに、RANKL添加による破骨細胞形成assayにresveratrolを加え、その影響を観察した。その結果、対照群に比較して、resveratrol処理群では有意に破骨細胞形成が抑制されていた。マウスの骨髄細胞を用いた破骨細胞形成assayにおいても、resveratrolで処理することにより、破骨細胞形成は抑制された。どのような機序でSirt1の活性化が破骨細胞形成を抑制するのかを明らかにするために、破骨細胞関連遺伝子発現を網羅的に調査した。

すると、Kathepsin KやNFATc1などのいくつかの遺伝子発現が有意に抑制されていた。以上の結果より、Sirt1は破骨細胞関連遺伝子発現を低下させることにより、破骨細胞形成を抑制することが明らかとなった。
脳内ケモカインによるグリア-ニューロン機能連関の時間的・空間的調節機構の解明

前年度の研究において、大脳皮質-線条体培養切片において、ATPγS処置によるアストロサイトでのMCP-1産生・遊離亢進に対する各種MAPキナーゼ阻害薬の効果について検討したところ、ATPγSによるMCP-1産生・遊離亢進には、MEK/ERKカスケードの活性化が重要な働きをしていることが明らかとなった。さらに、NMDAによる神経細胞傷害により惹起されるアストロサイトでのMCP-1産生・遊離亢進についても各種MAPキナーゼ阻害薬を用いた同様の検討により、、MEK/ERKカスケード活性化が重要であることが示された。そこで、NMDAによる神経細胞傷害時のMEK/ERKカスケード活性化をERKリン酸化亢進を指標として検討したところ、NMDA処置30分以内の早い時間帯では神経細胞において、1時間以後の遅い時間帯ではアストロサイトにおいてERKリン酸化の亢進が観察された。NMDA処置終了後3時間の時点でのMEK阻害薬の添加によってもMCP-1産生・遊離亢進が抑制されたことから、アストロサイトでのMEK/ERKカスケード活性化が重要であることが示唆された。前年度に構築した、神経-グリア共培養系中のアストロサイトにEGFPを発現させることによりアストロサイト形態を経時的に観察することが可能な実験系を用いて、NMDA処置による神経細胞傷害時のアストロサイト形態変化におけるMEK/ERKカスケード活性化の役割を、MCP-1産生・遊離亢進における役割と平行して解析した。MEK阻害薬は、本培養系においてもMCP-1産生・遊離亢進を抑制したが、アストロサイト形態変化に対する有意な効果は認められなかったことから、神経細胞傷害時のアストロサイト形態変化にはMEK/ERKカスケード以外の細胞内情報伝達系が関与していることが示唆された。大脳皮質-線条体培養切片において、ATPγS処置によるMCP-1産生・遊離亢進に対する各種MAPキナーゼ阻害薬の効果について検討したところ、ERKのリン酸化酵素であるMEKの選択的阻害薬PD98059およびJNK阻害薬SP600125では、MCP-1産生・遊離が抑制され、p38 MAPキナーゼ阻害薬SB203580ではMCP-1産生・遊離を濃度依存的に増強した。次に、MAPキナーゼ阻害薬によるMCP-1産生・遊離の抑制および増強作用のメカニズムを明らかにするために、ATPγSによるMCP-1 mRNA発現誘導に対する各MAPキナーゼ阻害薬の効果をノザンブロット法により検討したところ、3時間のATPγS処置により誘導されるMCP-1 mRNA発現は、PD98059によって有意に抑制された。また、SP600125に関しても有意ではないものの、抑制傾向が認められた。一方、SB203580はMCP-1 mRNA発現誘導に影響を与えなかった。SB203580によるMCP-1産生・遊離増強作用のメカニズムを明らかにするため、ATPγS処置によるMCP-1 mRNA発現およびタンパク産生に対するSB203580の効果をノザンブロット法および免疫組織化学法により経時的に検討した。その結果、ATPγS処置によるMCP-1のmRNA発現およびタンパク産生が、SB203580存在下ではより長く持続することが明らかとなった。アデノウイルスをベクターとして用いることにより、神経-グリア共培養系中のアストロサイトにEGFPを発現させ、その形態を経時的に観察することが可能な実験系の構築に成功した。グルタミン酸処置により神経-グリア共培養系中の神経細胞が死滅するとともに、アストロサイトの形態が大きく変化し、特に突起数が著しく減少することが示された。本実験系は、グリア細胞活性化機構の解析に有用であると考えられる。MEK阻害薬は、本培養系においてもMCP-

1産生・遊離亢進を抑制したが、アストロサイト形態変化に対する有意な効果は認められなかったことから、神経細胞傷害時のアストロサイト形態変化にはMEK/ERKカスケード以外の細胞内情報伝達系が関与していることが示唆された。
劣化した森林の生態系サービスを修復するために必要な時間の推定

本研究は、北海道・知床の開拓跡地に成立する二次林において、今後300年間の種多様性及び生態系サービスの変化を森林生態系プロセスモデルによって予測する。二次林が従来の森林に戻るまでの時間や人為的な生態系修復活動による遷移過程の変化を検証し、生態学・経済学的に合理的な生態系修復方法を探索する。
土地利用高度化に伴う大規模潅漑地域の長期経年変化の解析・評価について

2001年度、海外では中国・揚子江上流域四川平野にある都江堰および成都市周辺地域、台湾南部の嘉南農田水利灌漑地区、タイではチャオプラヤ中央平原Rangsit灌漑プロジェクト地区などを対象にして現地調査した。日本国内では児島湾干拓地や吉野川河口地域、豊川用水(愛知県)などを対象にして大規模灌漑地区を現地踏査した。本年6月より、米国地質調査局(USGS)から、Landsat7号-ETM+画像が、世界全域に渡って、注文してから入手まで数日で提供されるようになった。これによって世界のあらゆるところのLandsat画像が敏速に手に入るようになった。同時にGPSデータが線状に取得可能になった。解析手法としては、高性能衛星画像解析ソフト(ERDAS ImagineやENVI+IDL)の改訂版を導入し、活用している。また、サイバースペースを利用した全国的な大学間の研究協力体制の確立も進んでおり、インターネット活用による研究の効率化も一定の成果を残すことが出来た。特にFloating Licenseという言葉をキーワードに高価格高性能ソフトの多人数による活用にも一定の見通しをつけることができ、1月下旬から2月上旬にかけては、大学院生によるアクセスが増加した。最近超高精細な衛星画像IKONOSについても、徳島県吉野川河口地域、愛知県・渥美半島、岡山県・児島湾等のデータの解析を行った。また、ミシガン州立大学TRFICが提供する熱帯雨林地域のLandsat TM画像の提供も受け、タイ国東北部の灌漑プロジェクトの解析を進めた。イラン半乾燥地帯における大規模灌漑地域の解析も鳥取大学・乾燥地研究センターとの共同研究で行っており、干拓先進国のオランダ・ゾイデル海もその歴史的な展開について、1冊の本にまとめる計画である。日本国内では児島湾干拓地や吉野川河口地域、豊川用水(愛知県)などを対象にし、海外では揚子江下流域蘇州・無錫地区、台湾南部の嘉南農田水利外潅漑地区、タイではチャオプラヤ中央平原Rangsit灌漑プロジェクト地区、東北タイLam Pao潅漑地域、Nam Pong・Nong Wai潅漑地域、Lam Takongなどの潅漑地区を現地踏査した。解析手法としては、最近精度が一段と向上している衛星画像を用いており、高性能衛星画像解析ソフト(ERDASやENVI)を活用している。また、サイバースペースを利用した全国的な大学間の研究協力体制の確立を試みることも大きな目標となり、申請時の研究分担者以外にもソフト利用環境を提供することで、インターネット活用による研究の効率化をも目指している。特にFloating Licenseという言葉をキーワードに高価格性能ソフトの多人数による活用法を探り出すために苦慮した。最近超高精細な衛星画像IKONOSが一般に解放されるようになり、テスト的に日本国内に限って解析に用いる試みを行う計画である。今後は韓国の大規模干拓地、バングラディシュ低平地の洪水氾濫遅滞で開発されている潅漑プロジェクト、イラン半乾燥地帯における大規模潅漑地域、干拓先進国のオランダにおける大規模農地も視座に入れて研究を進めて行く予定である。本年度、海外では中国・揚子江下流域蘇州・無錫地区、内蒙古河套潅区、台湾南部の嘉南農田水利潅漑地区、タイではチャオプラヤ中央平原Rangsit潅漑プロジェクト地区、Bangladish・Dhaka市郊外の潅漑プロジェクト、韓国・新萬金、栄山江などを対象にして現地調査した。日本国内では児島湾干拓地や吉野川河口地域、豊川用水(愛知県)などを対象にして大規模潅漑地区を現地踏査した。解析手法としては、最近精度が一段と向上している衛星画像を用いており、高性能衛星画像解析ソフト(ERDASImagineやENVI+IDL)を活用している。

また、サイバースペースを利用した全国的な大学間の研究協力体制の確立を試みて、申請時の研究分担者以外にもソフト利用環境を提供し、インターネット活用による研究の効率化も一定の成果を残した。特にFloating Licenseという言葉をキーワードに高価格高性能ソフトの多人数による活用法を試み、1月下旬から2月上旬にかけては、一日500件以上のアクセスを記録した日もあった。また、宇宙開発事業団の好意的な配慮によって、Landsat TMやSPOT HRVという高価な衛星画像を研究者向けに実質価格でシーン数200以上の提供を頂いている。これらを来年度は丁寧に詳細に解析して行く予定である。最近超高精細な衛星画像IKONOSにるいても、日本国内に限って解析に用いる計画である。Bangladish低平地の洪水氾濫地帯で開発されている潅漑プロジェクト、イラン半乾燥地帯における大規模潅漑地域、干拓先進国のオランダにおける大規模農地も視座に入れて、高度に発展した潅漑地域、今後の発展が期待される地区を比較しながら研究を進めて行く予定である。2001年度、海外では中国・揚子江上流域四川平野にある都江堰および成都市周辺地城、台湾南部の嘉南農田水利潅漑地区、タイではチャオプラヤ中央平原Rangsit潅漑プロジェクト地区などを対象にして現地調査した。日本国内では児島湾干拓地や吉野川河口地域、豊川用水(愛知県)などを対象にして大規模潅漑地区を現地踏査した。本年6月より、米国地質調査局(USGS)から、Landsat7号-ETM+画像が、世界全域に渡って、注文してから入手まで数日で提供されるようになった。これによって世界のあらゆるところのLandsat画像が敏速に手に入るようになった。同時にGPSデータが線状に取得可能になった。解析手法としては、高性能衛星画像解析ソフト(ERDAS ImagineやENVI+IDL)の改訂版を導入し、活用している。また、サイバースペースを利用した全国的な大学間の研究協力体制の確立も進んでおり、インターネット活用による研究の効率化も一定の成果を残すことが出来た。特にFloating Licenseという言葉をキーワードに高価格高性能ソフトの多人数による活用にも一定の見通しをつけることができ、1月下旬から2月上旬にかけては、大学院生によるアクセスが増加した。最近超高精細な衛星画像IKONOSについても、徳島県吉野川河口地域、愛知県・渥美半島、岡山県・児島湾等のデータの解析を行った。また、ミシガン州立大学TRFICが提供する熱帯雨林地域のLandsat TM画像の提供も受け、タイ国東北部の潅漑プロジェクトの解析を進めた。イラン半乾燥地帯における大規模潅漑地域の解析も鳥取大学・乾燥地研究センターとの共同研究で行っており、干拓先進国のオランダ・ゾイデル海もその歴史的な展開について、1冊の本にまとめる計画である。
細胞特異的遺伝子導入システムを用いた神経堤細胞の発生分化に関わるシグナルの解析

エンドセリン-1(ET-1)/ETA受容体(ETAR)シグナルは、鰓弓形成に関与する頭部神経堤細胞の発生に重要な役割をしているが、その分子機序については不明な点が多く残されている。本研究では、この疑問を解明するため(1)ETARを発現する頭部神経堤細胞のgreen fluorescence protein (GFP)によるマーキングおよび(2)これら細胞への特異的な遺伝子導入システムの開発を行なった。まず、(1)の系を開発するためETARプロモーターによってGFPが発現するトランスジェニックマウス(ETAR/GFP Tgマウス)を作製した。このETAR/GFP Tgマウス胚を解析した結果、ETARを発現する頭部神経堤細胞においてGFPの発現が認められた。また、ETRAは血管平滑筋細胞にも発現することが知られているが、ETAR/GFP Tgマウスの各種血管においてもGFPの蛍光が観察され、これらGFP陽性細胞はETARを発現する血管平滑筋細胞であることが示された。よって、我々はGFPによるin vivoでのETRA発現細胞のマーキングに成功し、さらにFACS技術を併用することによりこれら細胞の単離を可能にした。ついで、Rcas-TVAシステムを応用して(2)の開発を試みた。TVAはトリレトロウイルス受容体であり、哺乳動物細胞はこの遺伝子を持たないが、TVAを外来的に発現させることによりRcasウイルスによる感染を受けるようになる。そこで、ETARプロモーターによってTVAが発現するトランスジェニックマウスを作製し、ETAR発現細胞特異的遺伝子導入システムの開発を試みた。このマウスの胎仔線維芽細胞系、鰓弓器官培養系、全胚培養系におけるRcasGFPウイルス感染による遺伝子導入効率を検討した結果、すべての系においてGFPの発現が観察され、その有用性が示唆された。今後、これらのシステムを用いて神経堤細胞の発生におけるET-1/ETARシグナルの解析を進めていく。エンドセリン-1(ET-1)/ET-A受容体(ET-AR)シグナルは、鰓弓形成に関与する頭部神経堤細胞の発生に重要な役割をしているが、その分子機序については不明な点が多く残されている。本研究では、この疑問を解明するためET-ARプロモーター(1.7kb)の下流にGFPをつないだトランスジェニックマウス(ET-ARp/GFP Tg)を作製し、胎生期におけるET-ARの発現部位の解析を行なった。その結果、胎生8.0-9.0日胚の神経上皮においてGFPの発現が強く認められ、同時に頭部神経堤細胞の第一鰓弓への移動が観察された。また、胎生9.5日以降の胚では神経管でのGFPの発現は消失していたが、第一鰓弓においては弱いながらもその発現は維持されていた。胎生後期においては、腸管膜、胎盤等の血管に強いGFPの発現が認められた。これらGFP陽性細胞をソーテイングにより単離、ET-AR及び各種マーカー遺伝子(神経堤細胞、血管内皮細胞、血管平滑筋細胞)の発現をRT-PCRにより解析した結果、鰓弓及び血管に存在するGFP陽性細胞はそれぞれ神経堤細胞および血管平滑筋細胞であることが示唆された。ついで、神経堤細胞の発生におけるET-1/ET-ARシグナルを解明するため鳥類レトロウイルス受容体TVAを用いたET-AR発現細胞特異的遺伝子導入システムの開発を試みた。具体的には、ET-ARp/GFP Tgマウスでその発現パターンが同定されたET-ARプロモーターを用い、それによって発現が制御されるTVA Tgマウスを樹立した。このマウスの(1)胎仔線維芽細胞系(2)鰓弓器官培養系(3)全胚培養系におけるRcasGFPウイルス感染による遺伝子導入効率を検討した結果、すべての系においてGFPの発現が観察され、その有用性が示唆された。今後、このシステムを用いて神経堤細胞の発生におけるET-1/ET-ARシグナルの解析を進めていく。
画像集合とあいまい情報量を用いた画像圧縮符号化の研究

2次元ディジタル濃淡画像の情報は,画素の集まりである定義域から濃度値の値域への写像あるいは関数とみなすことができ,具体的には行列で表現できる.JPEGなどの画像符号化はこの関数の近似関数を簡潔に表現することで情報圧縮を実現していると考えることができる.本研究で提案する画像符号化方式は原画像の各画素における濃度値の範囲,つまり上限と下限のデータを保持する.この特徴は,オブジェクト符号化に適合すること,集合演算が使えること,あいまい情報量の概念を用いて品質の程度を定量的かつ統一的に扱えること,復元処理過程では望ましい評価基準に基づき画像を再生できること,などの特徴を持つ.本報告では,オブジェクトのクラス(型)として,平坦な領域を表現する平坦図形,オブジェクトの境界を識別するエッジ図形,そして画像に依存せず,任意の領域に適用できる1次元走査図形を採用した.濃淡及びカラーの自然画像,イラスト画像など各種の画像に対して,画像圧縮と復元を試み,提案方式の利点や欠点を調査した.なお,カラー画像では,YUV表色系を用いてそれぞれのプレーンを独立した濃淡画像とみなしてこの符号化と復号化をおこない,それぞれを合成して復元画像とする方法を提案した.種々の実験の結果,前述の特徴が有効に機能することが確認できた.しかし,現在多く用いられているJPEGに比較すると,自然画像において圧縮率が劣るという欠点があり,この改善策として新たなオブジェクトクラスの追加やカラー画像の表現方法の採用が必要である.2次元ディジタル濃淡画像の情報は,画素の集まりである定義域から濃度値の値域への写像あるいは関数とみなすことができ,具体的には行列で表現できる.JPEGなどの画像符号化はこの関数の近似関数を簡潔に表現することで情報圧縮を実現していると考えることができる.本研究で提案する画像符号化方式は原画像の各画素における濃度値の範囲,つまり上限と下限のデータを保持する.この特徴は,オブジェクト符号化に適合すること,集合演算が使えること,あいまい情報量の概念を用いて品質の程度を定量的かつ統一的に扱えること,復元処理過程では望ましい評価基準に基づき画像を再生できること,などの特徴を持つ.本報告では,オブジェクトのクラス(型)として,平坦な領域を表現する平坦図形,オブジェクトの境界を識別するエッジ図形,そして画像に依存せず,任意の領域に適用できる1次元走査図形を採用した.濃淡及びカラーの自然画像,イラスト画像など各種の画像に対して,画像圧縮と復元を試み,提案方式の利点や欠点を調査した.なお,カラー画像では,YUV表色系を用いてそれぞれのプレーンを独立した濃淡画像とみなしてこの符号化と復号化をおこない,それぞれを合成して復元画像とする方法を提案した.種々の実験の結果,前述の特徴が有効に機能することが確認できた.しかし,現在多く用いられているJPEGに比較すると,自然画像において圧縮率が劣るという欠点があり,この改善策として新たなオブジェクトクラスの追加やカラー画像の表現方法の採用が必要である.2次元ディジタル濃淡画像の情報は,画素の集まりである定義域から濃度値の値域への写像あるいは関数とみなすことができ,具体的には行列で表現できる。JPEGなどの画像符号化はこの関数の近似関数を簡潔に表現することで情報圧縮を実現していると考えることができる。本研究で提案する画像符号化方式は原画像の各画素における濃度値の範囲,つまり上限と下限のデータを保持する。この特徴は,オブジェクト符号化に適合すること,集合演算が使えること,あいまい情報量の概念を用いて品質の程度を定量的かつ統一的に扱えること,復元処理過程では望ましい評価基準に基づき画像を再生できること,などの特徴を持つ。本年度は,オブジェクトのクラス(型)として,平坦な領域を表現する平坦図形,オブジェクトの境界を識別するエッジ図形,そして画像に依存せず,任意の領域に適用できる1次元走査図形を採用した。濃淡及びカラーの自然画像,イラスト画像など各種の画像に対して,画像圧縮と復元を試み,提案方式の利点や欠点を調査した。なお,カラー画像では,YUV表色系を用いてそれぞれのプレーンを独立した濃淡画像とみなしてこの符号化と復号化をおこない,それぞれを合成して復元画像とする方法を提案した。種々の実験の結果,前述の特徴が有効に機能することが確認できた。しかし,現在多く用いられているJPEGに比較すると,自然画像において圧縮率が劣るという欠点があり,この改善策として新たなオブジェクトクラスの追加やカラー画像の表現方法の検討を進めている。本研究で提案する画像符号化方式は原画像の各画素における濃度値の範囲、つまり上限と下限のデータを保持する。この特徴は、オブジェクト符号化に適合すること、集合演算が使えること、あいまい情報量の概念を用いて品質の程度を定量的かつ統一的に扱えること、復元処理過程では望ましい評価基準に基づき画像を再生できること、などの特徴を持つ。これまで、オブジェクトのクラス(型)として、平坦な領域を表現する平坦図形、オブジェクトの境界を識別するエッジ図形、そして画像に依存せず、任意の領域に適用できる1次元走査図形を採用した。種々の実験の結果、前述の特徴が有効に機能することが確認できた。本年度は、この研究を動画像へ発展させるため、動画像内の動オブジェクトをひとつのクラスとして識別する方策を検討し、その実証実験を行った。動きのある領域又はオブジェクトの動きベクトルを検出することが基本である。動オブジェクトが同定できれば、画像の集合演算の導入が容易となり、また、動きベクトルの同定は集合の形状変化に対応できる。本研究における動きベクトルを抽出する方法は、ニューラルネットワークの入力から逐次各フレームを入力し、動オブジェクト及び動きベクトルを出力するものである。

動画像のあいまいさをメンバーシップ関数で吸収し、オブジェクトの同定をファジー推論で行わせ、オブジェクトの構成要素である領域をニューラルネットワークのノード間結合の重みとして記憶させ、その動きに伴い結合の重みを入力フレームの変化に伴って更新している。市街風景の実写の実験結果から提案モデルの機能と動作が確認できた。
逆ストークス蛍光発光を示す単分子色素の開発とその応用

アップコンバージョンを光医療へ応用することで、光照射の到達深度の向上が期待できる。この目的を達成するために、アップコンバージョンを行う水溶性発光体の開発を行った。デンドリマー複合体に537 nmの可視光を照射すると380 nmから始まる発光が得られた。さらに、溶液のpHを変化させ、アップコンバージョン発光の強度が変化することも見出された。最後に、色素の濃度を調節することにより白色発光を取り出すことも達成した。これらの成果は、本研究の目標を十二分に満たすものである。pH7のリン酸緩衝液中において、増感剤としてオクタエチルポルフィリンの白金錯体、発光物質としてアントラセンを用い、申請者が開発した高い分子内包能を有する修飾デンドリマーに取り込ませることで複合体を形成させた。そこに537nmの可視光を照射すると380nmから始まるアントラセン由来の蛍光発光が得られた。さらに、溶液のpHを変化させ、アップコンバージョン発光の強度を調べた。その結果、pH7では最も発光強度が高く、弱塩基性、弱酸性条件下でも発光効率が低下することが明らかとなった。この結果は、正常細胞のみをラベリングすることが可能となると期待できる。さらに、溶存酸素量による発光強度の差についても調べた。その結果、生体中の低酸素状態を模倣したサンプルから強い発光が得られた。この結果は、がん領域のみで光反応を進める光源として働かせることに応用が可能となると期待される。最後に、色素の濃度を調節することにより白色発光を取り出すこともできた。本研究で開発した色素は三重項経由で反応が起こるため、有機EL素子中で行われている様に、電気励起でも同様の挙動が得られると考えられる。したがって、高効率な白色発光素子としての応用が期待できる結果を得た。アップコンバージョンを示す物質を光駆動型薬剤と共存させることで、生体深部でも励起が可能になると考えられる。すなわち、この技術を光医療へ応用することで、光照射の到達深度の向上が期待できる。pH7のリン酸緩衝液中において、増感剤としてオクタエチルポルフィリンの白金錯体、発光物質としてアントラセン類縁体やペリレンを用い、以前までに開発した高い分子内包能を有する修飾デンドリマーに取り込ませることで複合体を形成させた。そこに537nmの可視光を照射すると400nmから始まる色素由来の様々な蛍光発光が得られた。これはアップコンバージョン発光の調節が可能となったことを意味する。また、溶存酸素量による発光強度の差についても調べた。この結果は、悪性度の高いがん領域に発現している低酸素状態のみで光反応を進める光源として働かせることに応用が可能となると期待される。さらに、色素の濃度を調節することにより白色発光を取り出すこともできた。最後に、様々な新規のポルフィリン錯体を合成し、アップコンバージョンを行ったところ、より低濃度で高エネルギーの光を得ることに成功した。これらの結果は、本研究の目標の達成を十二分に示すものである。