hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薄片測定法によるジルコン年代学の実用化とその八重山変成岩類への応用

すなわち、薄片上で分析をする時には、ある薄片面上に分布するジルコンしか分析対象にできないので、その面上に表れたジルコンの分析面積が必ずしも最大粒度の面積にはならず、このことが、分析に適した、すなわち、分析に適した大きさの分析面積を持つジルコンの分布頻度を悪くし、結果的に、分析ジルコン数を確保出来ないことである。このことが、今回の評価「やや遅れている」の大きな原因である。そのため、今年度は岩石を粉砕してジルコンを取り出して、樹脂に埋め込んで、研磨して年代測定するという従来の方法の併用も実施した。すなわち、薄片法で測定できるジルコンの年代値は、当初の目的どおり、組織に対応して解釈し、樹脂に埋め込んだジルコンは試料の持つジルコン供給地の年代分布情報として利用することになる。今後は、この薄片法と従来の樹脂への埋め込み法を併用する予定である。その他、本年度は八重山変成岩に関連した変成岩として、長崎県野母半島の変成岩と山口県錦町の文献検索を前年度に引き続いて行い、平成28年度に実施する野外地質調査の候補地の選定を行った。本研究は、変成堆積岩に含まれる砕屑性ジルコンのU-Pb年代測定と精密化学分析を組織の観察が可能な薄片上で行い、年代値と堆積環境を明らかにし、ジルコン年代学に新しい視点を導入することを目的として実施した。最初の2年間で、手法の技術的な問題点の抽出と改善を行い、最終年度で実際の測定と結果の考察を行った。具体的な手法として、先行研究により同じK-Ar年代を有する3ヶ所の地域(沖縄県石垣島、長崎県野母半島、山口県錦町)に分布する高圧低温型変成岩類の野外での地質調査と試料採取、室内での試料処理、及び九州大学におけるLA-ICP-MS使用によるジルコンの年代測定と精密化学分析の実施を行った。特に、薄片上でジルコンの年代測定法の開発を重点的に実施した。しかし、薄片上でのジルコンの年代測定は、薄片面上に分布するジルコンの露出面積が必ずしも最大面積にはならず、このことが分析に適した大きさ(直径30μ以上)の露出面積を持つジルコンの分布頻度を悪くし、結果的に、分析ジルコン数を確保できないという問題が生じた。そのため、岩石を粉砕してジルコンを取り出して、樹脂に埋め込んで、研磨して年代測定するという従来の方法の併用も実施した。このように一部手法の変更はあったが、最終年度までに得られたデータ(6試料)と先行研究のデータの引用から、以下の考察を行うことができた。まず、測定結果として、当該地域の変成岩類には25億年前以降の様々な年代の砕屑性ジルコンが含まれているが、いずれの地域でも最も若い砕屑性のジルコン年代として2.0-2.2億年前の年代が得られた。これらの結果から、約2.5億年前の南北中国地塊の南北性の大陸衝突以降の北東アジア縁辺部は、東西性の海洋地殻の沈み込みの場になり、本研究で対象とした3地域の変成岩はその沈み込みに関連した低温高圧型変成テクトニクスに起因することが明らかになった。本研究の目的は、堆積岩中の砕屑性ジルコンのU-Pb年代測定と化学分析を組織の観察が可能な薄片上でLA-ICP-MSを使用して行い、堆積環境を明らかにすることで、試料は3地域(沖縄県石垣島、長崎県野母半島、山口県錦町)の変成岩とそれらと衝上断層を介して下盤側に分布する岩石を対象にした。結果、3地域の試料には北中国地塊由来の古い年代(約30-15億年前)の砕屑性ジルコンが含まれるが、最も若い砕屑性ジルコンの年代の検討から、約2.5億年前の南・北中国地塊の南北性の衝突終了後の東アジア縁辺部は東西性の海洋地殻の大陸地殻(衝突後の南・北中国地塊)の下への沈み込みの場になったことが明らかになった。本研究の進行状況として、野外地質調査と試料採取については当初の計画どおり順調に進んだ。特に、亜熱帯という厳しい気象状況を考慮した調査時期の選定は適切であった。
食品成分の遺伝子発現におよぼす影響の網羅的解析

ヒト肝臓ガン細胞由来HepG2細胞や正常細胞であるヒト臍帯由来HUC-F2細胞を70%コンフルエントにして継代培養し50-70%コンフルエントになったところで各種食品成分で処理を行い4時間後に細胞からRNAを抽出し、逆転写反応によりcDNAを作り遺伝子発現分析の試料とした。cDNA作成時にラベルしてABI社製DNAマイクロアレイを用いて発現を網羅的に解析し、各種の食品成分を添加した場合の発現の変化を分析した。酸化ストレスをかけるために過酸化水素を添加して発現を解析したものを用いて、抗酸化能があるかどうかも検討した。発現に変化の見られた遺伝子についてリアルタイムPCRによって確認を行った。HepG2を用いた場合、過酸化水素で発現が上昇した遺伝子数は約3000、減少した遺伝子数は約2000であった。過酸化水素と同時にビタミンEやPQQなどの抗酸化物質を添加すると変化した遺伝子の発現が元に戻るものがかなりあった。特にいくつかの抗酸化酵素の発現が酸化ストレスで上昇し、ビタミンEやPQQの添加で減少したところから、これらの抗酸化食品成分が酸化ストレスで上昇した抗酸化酵素の発現を抑えたことがわかった。メタコアソフトウェアを用いてパスウェイ解析を行ったところシグナル伝達や転写及び細胞機能にかかわるいくつかのパスウェイで特に発現の変化が顕著であった。いくつかの長寿にかかわる遺伝子や、ガン抑制遺伝子、各種の転写因子にも大きな変化が認められた。漢方薬の成分である、五味子や、紫湖などをHepG2に添加して、細胞の増殖に対する影響を調べたところ、数種類の生薬で若干の増殖の上昇が認められた。ヒト肝臓細胞由来HepG2細胞やヒト小腸細胞由来Caco2細胞、ヒト腎臓細胞由来293細胞等を70%コンフルエントにして継代培養し50-70%コンフルエントになったところで各種食品抽出物で処理を行い18時間から24時間後に細胞からRNAを抽出し逆転写反応によりcDNAを作り遺伝子発現分析の試料とした。cDNA作成時にラベルしてABI社製DNAマイクロアレーにて発現を網羅的に解析し、各種の食品の抽出液を添加した場合の発現の変化を網羅的に分析した。ビタミンC等で発現が上昇した遺伝子数は約1500減少した遺伝子数は約1200であった。食品添加物である過酸化水素を添加した場合もほぼ同様の数の遺伝子の発現に変化が見られたが特に転写に関係した遺伝子変化が多かった。人がはじめて口にする食品は母乳である.そこで母乳を添加して遺伝子発現をABI社のDNAマイクロアレイで網羅的に検討した。遺伝子発現の変動が見られた数は過酸化水素より多かった。メタコアソフトウェアーを用いてパスウェイ解析を行ったところシグナル伝達や転写及び細胞機能にかかわるいくつかのパスウェイで特に発現の変化が顕著であった。ミャンマーやペルー等で貴重食用植物を約30品目程度採取した。こんにゃくや桂皮などに属する植物を採取してきた。その構成成分を分離しいくつかの成分を単離した。熱帯特有の病気であるリューシュマニアに効果のある食用植物が得られ,成分を単離し構造を決めつつある。

HepG2を用いた場合、過酸化水素で発現が上昇した遺伝子数は約3000、減少した遺伝子数は約2000であった。過酸化水素と同時にビタミンEやPQQなどの抗酸化物質を添加すると変化した遺伝子の発現が元に戻るものがかなりあった。特にいくつかの抗酸化酵素の発現が酸化ストレスで上昇し、ビタミンEやPQQの添加で減少したところから、これらの抗酸化食品成分が酸化ストレスで上昇した抗酸化酵素の発現を抑えたことがわかった。メタコアソフトウェアーを用いてパスウェイ解析を行ったところシグナル伝達や転写及び細胞機能にかかわるいくつかのパスウェイで特に発現の変化が顕著であった。いくつかの長寿にかかわる遺伝子や、ガン抑制遺伝子、各種の転写因子にも大きな変化が認められた。漢方薬の成分である、五味子や、紫湖などをHepG2に添加して、細胞の増殖に対する影響を調べたところ、数種類の生薬で若干の増殖の上昇が認められた。
心筋症におけるジフトロフィン複合体の構造、機能および遺伝子発現

心肥大、心不全の発症機序の解明を目的として、遺伝性心筋症ハムスターの心機能不全の発症機構の研究を進めている。心筋症ハムスター心筋では、ジストロフィン(Dys)とその結合タンパク質(DAP)複合体の異常を見いだした。心筋症ハムスター心筋では、Dys複合体が正常に形成されず、また、DAPの一つα-サルコグリカン(SG)が細胞表面膜から欠損している。さらに、他のDAPのβ-、γ-SGが減少していることや、SG遺伝子異常によるヒト・筋ジストロフィーが報告されたことから、これら3種のSGがDys複合体の形成に重要な役割を果たしていることが考えられた。そこで、心筋症ハムスターにSG異常が存在するかどうか、遺伝子レベルの検討を行った。また、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ODN)を培養筋細胞に導入して、β-SGの機能を検討した。心筋症ハムスター心筋では、α-SGのmRNAは、ほぼ正常に転写され、決定したcDNA配列にも変異が存在しなかった。さらに、β-、γ-SGのcDNA配列には、少なくとも翻訳領域には変異は存在しなかった。α-SGに対するアンチセンスODNを導入した骨格筋株細胞では、このタンパク質の発現は検出できなかったが、抗Dys抗体による免疫沈降法によって、α-SG以外のDys複合体のタンパク質は回収された。このことから、α-SGが欠損した培養筋細胞でもDys複合体が形成され、3種のSGcDNA配列に変異がなかったことを考え合わせると、心筋症ハムスター心筋でのDys複合体形成異常は、SG以外のタンパク質の変異に起因するものであることが示唆された。また、アンチセンスODNを用いてα-SGの欠損した細胞では細胞接着性の低下、細胞融合の阻害が観察されたことから、β-SGが細胞接着や細胞融合に何らかの役割を有していることが明らかになった。
レーザー冷却イオンの量子状態の計測・制御に関する研究

単一イオンの振動基底状態までの冷却の実験では、平均振動量子数02までの冷却に成功した。またイオンのコヒーレント制御実験においては、電気四重極遷移におけるキャリア遷移のラビ振動観測により、振幅の緩和レートを01kHzと見積もることができた。また、キャリアラビ周波数として100kHz以上、サイドバンドラビ周波数として5kHz以上が得られた。ラビ周波数と緩和レートの比が観測可能なラビ振動の周期に対応しているため、レーザーの強度揺らぎを十分抑制し、平均振動量子数を十分下げることによって、この比をサイドバンド遷移に対して50以上にすることが可能である見通しを得ることができた。リニアトラップによる複数個の冷却の実験では、量子情報処理への利用が可能なトラップの動作条件を実現することができた。電極の組み立て精度や表面の面精度を改良および3方向のマイクロ運動の楠正により、2個、3個のイオン列に対しても余剰マイクロ運動がほぼ除くことができた。2個のイオンの運動サイドバンドの観測により、Lamb-Dicke領域へのイオンの閉じ込めを確認した。また、2個のイオンの振動モードをすべて分離して観測した。2個のイオンのサイドバンド冷却実験では到達平均量子数として約07が得られた。今後、各種パラメーターの最適化、サイドバンド冷却用レーザーの周波数の長期の安定度の改善により、01以下の低い値までの冷却が可能であると考えられる。自然存在率が小さく捕獲が困難であった微量奇数核同位体^<43>Ca^+の選別捕獲に成功した。光イオン化の第2段階に用いる光源が、微量奇数核同位体に対してもLEDで可能なことを示した。また、^<43>Ca^+イオンを選択的にイオン化したときに同時にイオン化してトラップされてしまう不純物同位体を追い出し、^<43>Ca^+イオンの純化に成功した。また純化によって得られた純粋な^<43>Ca^+イオンのレーザー冷却を行い、結晶状態まで冷却することができた。単一カルシウムイオンのレーザー冷却については、小型のrfイオントラップを用いてLamb-Dicke領域への閉じ込めの実験を進めており、ドップラー冷却の最適化を中心に実験を行った。レーザー冷却ビームを二つの方向から入射して冷却を行うことにより、二方向のマイクロ運動の影響の観測を行い補正電極によりこの効果を打ち消すことでドップラー冷却の最適化を行った。この結果、冷却イオンの到達温度が1.5mKとなりこれまでの1/3までに減少した。また、電気四重極子遷移の観測過程において397nm円偏光を加えてゼーマンポンピングを行うことにより閉じたサイクルを構成し、光スペクトルにおけるイオンの運動サイドバンドの測定を行った。この結果、選択的にゼーマン成分を分離して観測することが可能になった。これによりイオンの振動基底状態発生に向けたサイドバンド冷却へ大きく前進することができた。ゼーマンポンピングの最適化をさらに進めておりサイドバンド冷却実験へ進む予定である。また、イオンの量子状態計測のための蛍光計測において、従来からの単一スリットを用いた蛍光計測系に新たな空間フィルターを加えることにより、信号光を大きく失うことなく背景雑音を大きく減少させ、信号対背景雑音比として200という値を得ることに成功した。複数個イオンの冷却実験においては、新たに5つの捕獲領域からなる小型のリニアイオントラップの開発を行った。このイオントラップは冷却レーザービームを軸方向および二つの径方向から照射できるように設計された真空装置内に設置され、また、イオンを強く束縛するために開発したヘリカル共振器を用いた高電圧rf励起電源で動作する。

カルシウムイオンを用いてレーザー冷却実験を行い小数個イオンの結晶状態を確認した。また、3方向からのレーザービームによる蛍光スペクトルの観測を行い、マイクロ運動の影響の観測を行った。現在補正電極の形状を改良してマイクロ運動の3次元の最適な補正条件を見つける実験を進めている。また、このトラップにおいて雲状態のイオンの電極間の移動実験も実施した。単一Caイオンのレーザー冷却においては小型のrfトラップ中に捕獲された1個のイオンのマイクロ運動の補正の最適化、冷却レーザーシステムの周波数ドリフトの改善などを行うことにより、昨年まで得られた冷却の到達温度の1.5mKから、ドップラー限界に近い640μK(振動量子数約n=4)までの到達温度が可能になった。ドップラー限界以下までの冷却が可能なサイドバンド冷却を行うためにはレーザー冷却プロセスにおいて基底状態(S_<1/2>)→準安定状態(D_<5/2>)→励起状態(P_<3/2>)→基底状態という閉じたサイクルを構成する必要がある。このためにドップラー冷却後にσ偏光のレーザー光を用いて基底状態のゼーマンサブレベルの一つに光ポンピングを行う必要がある。磁場方向の精密な補正、音響光学変調器の消光比の改善により99パーセント以上の光ポンピング効率が可能になった。さらに準安定状態から励起状態への脱励起レーザー光を導入することにより閉じたサイクルを構成し、基底状態から準安定状態への729nmにおける電気四重極遷移を用いたサイドバンド冷却の予備実験を行った。電気四重極遷移の運動サイドバンドのうちのレッドサイドバンドとブルーサイドバンドの高さの比を計測することにより振動基底状態に近い振動量子数約n=0.2まで冷却されていることを確認した。より低い量子数、良い再現性を実現するためには729nmレーザー光のより高い周波数安定度が必要であることが判明した。現在レーザーの周波数安定度の改善を進めている。複数個の冷却されたイオン配列の発生のために5つのセグメントに分割されたリニアトラップを開発し、2個あるいは3個のイオンのドップラー冷却を行った。3つの異なる方向から冷却レーザー光を照射して励起スペクトルを観測することにより3次元的なマイクロ運動の評価を行った。補正電極およびトラップ電極にDC電場を加え、励起スペクトルの形状を補正することによりマイクロ運動の最小化が可能になった。単一Caイオンのレーザー冷却においては小型のrfトラップ中に捕獲された1個のイオンのマイクロ運動の補正の最適化、冷却レーザーシステムの周波数ドリフトの改善などを行うことにより、ドップラー限界に近い640μK(振動量子数約n=4)までの冷却、さらにサイドバンド冷却をおこなうことにより振動量子数約n=0.2まで単一イオンを冷却した。また、ドップラー限界近くまで冷却されたイオンを用いて基底準位と準安定準位間のコヒーレント制御の実験を行った。すなわち、729nmの電気四重極遷移を励起する光パルスを照射して基底準位と準安定準位間のキャリア遷移に対するラビ振動を観測した。
地球磁気圏尾部領域の電流層で生じる爆発的磁気リコネクションに対する臨界条件の研究

3次元大規模粒子計算により、宇宙プラズマ中で生じる爆発的磁気リコネクションの臨界条件を検証しました。磁気リコネクションは、本来無衝突である宇宙プラズマにおいて、電磁場エネルギーをプラズマのエネルギーに変換する重要な現象です。今年度の研究では、イオンスケールの分厚い電流層中で引き起こされる磁気リコネクションのトリガー問題を解明すべく、大規模大型計算機の持つ性能をフルに活用し主記憶容量100GB、実時間にして1ヶ月の計算を10計算以上行いました。その結果、(1)反平行の磁場配位の場合、3次元磁気リコネクションは大きなイオン-電子質量比でイオンスケールの分厚い電流層であっても素早くトリガーされることが明らかになりました。この素早さはLower-hybrid drift instability(LHDI)の手助けにより達成されます。このようなトリガーのことを、Quick Magnetic Reconnection Triggering(QMRT)と命名しました。私はQMRTに対する初期電流層厚さ・ガイド磁場強度を様々変化させたシミュレーションを行いました。その結果、QMRTが期待できなくなる臨界厚さを見出しました。ガイド磁場がないとき、QMRTは非常に分厚い電流層まで達成されました。一方、ガイド磁場が存在するとき、臨界厚さが存在することが発見されました。そのときの電流層厚さは非常に小さなものでした。さらに、LHDIに関するガイド磁場・初期電流層厚さ依存性が2次元粒子シミュレーションを行いました。LHDIに関するガイド磁場の主要な効果は以下の2点です。(1)LHDIによる電流減少が常に電流層の縁で局所的に発生します。(2)一方、電流層の中心では強いガイド磁場の下ではもはや期待できません。続いて、強いガイド磁場の下でLHDIに関する初期電流層厚さ依存性を調査しました。その結果、電流層中心に於ける顕著な電流増加は電流層が非常に薄いときに限って生じる事が示されました。2次元LHDI計算と3次元QMRT計算の比較によって、2次元の結果が3次元の結果と非常に良い対応を示すことが分かりました。これらの新事実の一部は、既に論文発表されています。
水素生成一酸化炭素資化性好熱菌を用いたバイオ水素生産に関する研究

嫌気性一酸化炭素資化性好熱菌は一酸化炭素(CO)を除去する重要な役割をもつと考えられているが、その環境中における存在量は分かっていない。本研究では嫌気性CO資化性好熱菌の生態を解明するために、モデル生物であるCarboxydothermus属細菌を対象とした生態学的研究を行った。当研究員が前年度確立したリアルタイムPCR法を用いて環境試料中のCarboxydothemrus属細菌を定量した。堆積物中におけるCarboxydothermus属細菌の分布と、それに影響を与えると考えられる環境要因(温度、溶存有機体炭素量など)との関係を調べた。鹿児島県指宿市の鰻温泉の温度の異なる3地点と同市山川の沿岸熱水環境、およびリファレンスサイトとして同市鰻池(淡水湖)から堆積物を採取した。温度は採取時に現場で測定した。pH、TOC(溶存有機体炭素量)、TN(溶存窒素量)の測定には、試料から得られた間隙水を用いた。土壌水分含有量については、堆積物試料の湿潤重量と絶乾重量の差から値を算出した。さらに、試料を密閉容器に入れ、COを封入した条件下で培養し、経時的にCO濃度を測定することで試料中の潜在的微生物CO消費活性を測定した。その結果、全ての堆積物試料からCarboxydothermus属細菌を試料1gあたり1000-100000細胞相当を検出できた。Carboxydothermus属細菌は温泉以外にも沿岸熱水環境や淡水湖の堆積物など多様な環境に広く分布していることが強く示唆された。本研究で測定した環境要因および潜在的微生物CO消費活性とCarboxrdothermus属細菌数の間に明確な相関性は見られなかった。嫌気性CO資化性菌の分布に影響する環境要因を調べた報告はこれまでになく、Carboxydothermus属細菌の存在量や分布に影響する環境因子が他に存在すると考えられた。(抄録なし)本研究ではバイオ水素生産に適した水素生成一酸化炭素資化性好熱菌を新たに環境から分離し、その生態を明らかにすることを目的とした。熱水環境試料より新種微生物Carboxydothermus pertinax Ug1株とCalderihabitans maritimus KKC1株の分離に成功した。いずれも新規な生理学的性質を示し水素生成一酸化炭素資化性好熱菌であり、将来バイオマス由来の水素生成技術に資する可能性を有していた。新種細菌C.pertinax Ug1株は鹿児島県鰻温泉より分離に成功した。Ug1株はpH2.7という過酷な酸性温泉環境から初めて分離され、最適増殖温度65°C、増殖pHの下限が4.2と既知の種(pH5.5程度)より高い耐酸性を示した。CO酸化と共訳したクエン酸鉄還元や元素状の硫黄還元能は真正細菌において初の例である。新属新種細菌C.maritimus KKC1株を鹿児島県薩摩硫黄島近海の鬼界カルデラ海底コアサンプルより分離した。KKC1株の最適増殖条件は65°C、pH7.0-7.5で、胞子形成能を有し、亜硫酸、チオ硫酸、酸化鉄、クエン酸鉄、酸化マンガン、フマル酸など様々な電子受容体存在下でCOを消費し水素を生産した。耐塩性に優れ、14%(w/v)の塩濃度下でも増殖した。Ug1株をCO雰囲気下(初期濃度38.6μmol/ml)でクエン酸鉄を電子受容体として85時間培養すると、24.9μmol/mlの水素が生成した。KKC1株を電子受容体非添加条件下、CO雰囲気下(初期濃度43.9μmo1/ml)で9日間培養すると、43.2μmol/mlの水素を生成した。水素生成一酸化炭素資化性好熱菌の生態について調べるために、Carboxydothermus属細菌を対象とした調査を行った。Ug1株と近縁種C.hydrogenoformansのCODH遺伝子(cooS-II)に特異的なPCRプライマーを作成し鰻温泉環境試料中のCarboxydothermus属細菌をリアルタイムPCRによって定量した。その結果、Carbowydothermus属細菌は温泉堆積物の表層に多く、温度依存的に分布することが分かった。最もcooS-Uコピー数の多い地点では9.45x10^5に達し、Bacteriaの16SrRNA遺伝子コピー数(8.72x106)の10%にも相当し、本微生物が環境において主要な微生物となり得ることが示された。

土壌水分含有量については、堆積物試料の湿潤重量と絶乾重量の差から値を算出した。さらに、試料を密閉容器に入れ、COを封入した条件下で培養し、経時的にCO濃度を測定することで試料中の潜在的微生物CO消費活性を測定した。その結果、全ての堆積物試料からCarboxydothermus属細菌を試料1gあたり1000-100000細胞相当を検出できた。Carboxydothermus属細菌は温泉以外にも沿岸熱水環境や淡水湖の堆積物など多様な環境に広く分布していることが強く示唆された。本研究で測定した環境要因および潜在的微生物CO消費活性とCarboxrdothermus属細菌数の間に明確な相関性は見られなかった。嫌気性CO資化性菌の分布に影響する環境要因を調べた報告はこれまでになく、Carboxydothermus属細菌の存在量や分布に影響する環境因子が他に存在すると考えられた。当初の予定ではこれまで分離例の無い新たな環境から多数の水素生成一酸化炭素資化性好熱菌の分離株の取得に挑戦し、水素生成分離株をライブラリー化する予定であった。期待通り新種微生物の分離に成功したが2種に留まった。しかしながら、系統的かつ生理学的に新規な株が得られたため、おおむね順調に研究が進展しているといえる。また、本微生物の生態学的研究が皆無に等しいなか、リアルタイムPCRによる定量法を初めて確立することに成功した。本研究により本微生物が環境中に豊富に存在することを示した.多様な熱水環境でリアルタイムPCRによる水素生成一酸化炭素資化性好熱菌の定量を行い、TCやTNなどの環境パラメーターとの相関性を調査する。本微生物の代謝における鍵酵素CODHの遺伝子の多様性について異なる環境ごとに明らかにすると同時に、配列のデータベース化を行う。現時点では本研究で得られた分離株は2種に留まるため、新規株の分離を並行して進め、特に新奇なCODH配列が見られた環境試料を重点的に使用し、系統学的、生理学的に新規な株の分離を試みる。分離株のゲノム解析を進め、水素生成に関わるCODH遺伝子を特定する。本遺伝子配列を環境中のCODH多様性解析へフィードバックさせて、本微生物の分布要因と多様性について生態学的研究を深化させる。(抄録なし)
ヒト・マトリックスメタロプロテイナーゼ7(MMP7)の反応機構解析

マトリックスメタロプロテイナーゼ7(MMP7)は非常に広いpH域で高い活性を示す。MMP7の触媒機構は未だ明らかになっていないが、酸性側の活性解離基は細菌由来の金属プロテイナーゼであるサーモライシン(TLN)との比較からGlu198、塩基性側はMMP中で保存されているTyr219と考えられてきた。本研究では、Tyr219を含め触媒亜鉛近傍に存在するTyr残基(Tyr216、Tyr193)を部位特異的に改変することで、MMP7の活性発現におけるTyr残基の役割を検討した。MMP7は高濃度のNaCl添加により活性化することが知られている。4 M NaCl存在下において野生型MMP7の活性が5.5倍活性化されたのに対して、変異体Y219F、Y216F、Y193Fはそれぞれ8.4、4.0、8.5倍活性化された。Tyr219とTyr193は疎水的な基質結合ポケットであるS1'部位に位置している。Y219F、Y193FのNaClによる活性化度の増大は、S1'部位と基質との疎水的相互作用に対するTyr219とTyr193の寄与を示唆している。またY219F、Y216F、Y193Fはいずれも高い活性を示し、pH依存性は野生型同様のベル型であった。しかし、Y219Fでは至適pHが狭まったため他のTyr219の変異体(Y219D、Y219A、Y219C、Y219S)についてもpH依存性を検討したところ、野生型と比較して酸性側のpK_aは1.0-1.2pHユニット塩基性側に、塩基性側のpK_aは0.4-1.1pHユニット酸性側にシフトした。この酸性側pK_a値はTLNのそれとよい一致を示し、非常に興味深い。以上の結果から、Tyr219、Tyr216、Tyr193は活性解離基として活性への直接の関与はないものの、Tyr219はMMP7活性の幅広いpH依存性を特徴付ける重要な残基であることが示された。1.マトリックスメタロプロテイナーゼ7(MMP-7)の反応機構については、MMP中で保存され基質認識に深く関わるS1'部位に位置するTyr残基(Tyr219)の関与が従来指摘されている。今回ペプシンによる限定分解とエドマン分解法により、最も優先的にニトロ化されやすいTyr残基はTyr150であると同定した。これまでMMP-7のニトロ化によりえられた知見とTyr残基の位置関係から、Tyr219が直接活性を支配している可能性は低いと考えられた。またこの結果は、Tyr219を部位特異的にPheおよびAsp残基に変換した変異型MMP-7(Y219F, Y219D)が、pH75,25°Cにおいて野生型とほぼ等しい活性を有していることからも支持された。一方で、活性のpH依存性にこれらの変異が及ぼす影響を検討したところ、Y219F, Y219Dでは塩基性則の活性を支配する解離基のpKaが0.4-0.5pH酸性側にシフトした。以上のことから、Tyr219はMMP-7活性発現に直接の関与はないものの、フェノール性水酸基が活性を制御するうえで重要な役割を果たしている可能性が示唆された。2.サーモライシン(TLN)およびMMP-7を含む多くの金属プロテイナーゼでは、基質認識において活性中心の疎水的なS1'部位の役割が重要である。近年TLNをはじめ数種の酵素において、脂肪族アルコールが疎水的な基質認識部位に結合することで阻害効果を発揮することが明らかとなった。今回脂肪族アルコールはMMP-7に対しても阻害効果をもつことが示され、阻害様式は全て拮抗型と判別された。また構造と阻害効果の相関性はS1'部位の基質特異性とよい一致を示すものであり、TLNと同様にアルコール分子はS1'部位に結合することでMMP-7に対して阻害と示すと考えられた。以上のことは、アルコール分子をプローブとしてMMPをはじめとする酵素の基質認識や阻害剤の探索に有用な知見をあたえる可能性を示唆している。

Y219F、Y193FのNaClによる活性化度の増大は、S1'部位と基質との疎水的相互作用に対するTyr219とTyr193の寄与を示唆している。またY219F、Y216F、Y193Fはいずれも高い活性を示し、pH依存性は野生型同様のベル型であった。しかし、Y219Fでは至適pHが狭まったため他のTyr219の変異体(Y219D、Y219A、Y219C、Y219S)についてもpH依存性を検討したところ、野生型と比較して酸性側のpK_aは1.0-1.2pHユニット塩基性側に、塩基性側のpK_aは0.4-1.1pHユニット酸性側にシフトした。この酸性側pK_a値はTLNのそれとよい一致を示し、非常に興味深い。以上の結果から、Tyr219、Tyr216、Tyr193は活性解離基として活性への直接の関与はないものの、Tyr219はMMP7活性の幅広いpH依存性を特徴付ける重要な残基であることが示された。
日本の被占領下における看護政策の実施と地方都市への浸透、1945-1951

現在の看護教育制度は、占領軍の看護改革に基盤を置いている。以来40年の月日は流れ看護婦に対する社会のニードは変化し、より高度の知識と技術が要求され、カリキュラムの改善が望まれている。しかし看護に関する法律の修正が困難であり、看護教育の改革が阻止されている。占領軍による日本の改革は日本政府を通して実施されたがその改革の基盤は何処にあったかの全容は、国民に知らされず改革の決断過程は長い間ベールに包まれていた。看護改革もアメリカ看護婦による天下り式改革と解釈されていた。本研究は占領期の看護改革が、どのような決断過程で実施されたかに焦点を置いて実施し次の目標にそって調査した。1.被占領下における看護改革がどのような状況下で実施されたかを把握する。2.看護制度の抜本的改革の決断過程を調査する。3.看護政策がどのように地方都市へ拡散したかを調査する。4.看護改革が短期間に遂行された原因を追及する。5.看護改革の与えた看護教育への影響を把握する。本研究の結果、看護改革が占領軍看護婦の一方的な圧力によって実施されたのではなく、日本人関係者-看護婦、医師、文部省、厚生省の代表者を含む看護教育審議会で看護問題を充分に検討しアセスメントをし出来るだけ関係者の合意によって解決しようとした事実を見出した。また、占領軍看護婦は1940年代、アメリカにおいて看護のリーダーが達成しようとした看護政策を指針としたことが判明した。日本の看護発達の遅延は、看護職能団体が看護教育政策に対して影響を及ぼすだけの政治力がなく、1948年に成立した保助看法の抜本的な改善が出来ないからである。現在の融通のない行政機構の中での看護改革は困難である。1.連合國軍最高司令官総司令部設立(G.H.Q. S.C.A.P.)1945年10月2日,マッカーサー元帥は東京に総司令部を設置した.この組織は,戦争中,ワシントンD.C.の「国務,陸,海軍三省調整委員会」で論議されていた直接統治と異なって, 4つの参謀部と9つの幕僚部スタッフ局から成立し,日本政府の各省と対応して組織され,占領軍による指導,勧告は,日本政府の各省を通して実施されるといった間接占領統治が採用された.オクト少佐のひきいる看護課は,サムス准将の指導する公衆衛生局の下に属していた.公衆衛生局は主に日本の厚生省との折衝が多かったが,サムス准将は,保健医療政策をより能率的,かつ効果的に実施するために軍隊としては稀な横のコミュニケーションをはかり, GHQの各部局と日本政府の各省との協調を促進した.後にオルト少佐監督のもとに日本人ナース,医師による看護教育審議会が結成され,看護サービスの改善と看護教育の向上をはかった折その問題の内容により,日本政府及びGHQの適切な関連局から代表を審議会に招聘し,建設的な助言を得て,問題を開設することが出来た.2.総司令部と地方行政部との折衝総司令部より発せられた指導,勧告は,日本政府の連結調整事務局に於て翻記され日本の該当省に通達され,法令や規則となって,都道府県,市町村の適切な課へ下達され,実施に移された.この指示を徹底的に実施するためにGHQは第8軍に指令を出し都道府県の軍政チームに連絡した.軍政チームの係官が,その地区の医師,ナースの改革活動を監督した.地方における改革が成功したか否かは,軍政チームメンバーと,日本側とのpositoreな人間関係の有無によるものが多かった.1現在の看護制度は1945から1951年にかけての連合軍占領という極めて異質な状況下で構築された。

占領軍は占領目的を「民主化と非軍事化」とし、実に6年という短期の間に日本を民主国家に変革せしめた。看護改革も国民の医療の向上のために全改革の一環とし実施され著しい発達をとげた。以来40年、日本の看護の発展はみられず看護の高等教育への道もきびしい。この点に注目し、占領時の日本の状況、GHG、SCAPの組織、看護の方針はどのようにたてられどのように末端地区に拡散していったか、看護改革の成功の原因は何であったかを追及し、今後の看護改革の指針とすることを目的とした。2調査の結果、日本にはGHGによって書かれた史料は少なく、厚生省医務局、看護課の出した法令、規則も保存されていない状態であった。当時看護改革に参加した日本の看護婦の記憶もさだかでないケースが多かった。従って本研究はアメリカの国立図書館で得た資料、サムス元准将、ハーター、オルソン等元GHG看護婦の書簡、面接から情報を収集した。3これによって明らかになったことは、GHGのオルトグレイスはアメリカで実施していた専門職化への活動を指針としていたこと、日本占領初期に徹底した全国的な視察を行い問題点をよく把握し、これを日本人関連者で構成された看護教育審議会で討議しアメリカの看護制度をよく勉強し将来の展望に適した制度をつくることを目標としていたことであった。政策は厚生省から各県の看護係に伝達、実施した。政策が実際に遂行されたかは占領軍の軍政部チームメンバーが監督にあたった。このように改革は中央から地域へ池の中へ投げられた小石がまきおこすさざなみの様に全国に浸透していった。この時点で将来の看護改革の指針は日本政治の複雑さ厳密さ故に結論を出すことは困難であった。
p進幾何的手法を用いた捻れ3重積L関数とそのSelmer群の研究

2018年度においては、Asai局所因子および捻れ3重積保形表現の局所因子に関する乗法性の更なる精密化、及び、Lambda進Asai transferの構成を行ったAsai表現、及び、捻れ3重積は近年活発な研究が数論でなされており、保形表現論的な文脈の他にも、対応するGalois表現、そして、幾何的実現であるモジュラー曲線とHilbertモジュラー局面の直積上での代数幾何的、そして、p進幾何的な文脈から考察がなされている。研究代表者はAsai表現、及び、捻れ3重積の局所因子についてGalois側と保型側の一致性について簡単な場合には結果を得ていたが、それぞれの表現に対して課題が残っていた。Asai表現については一般階数の一般線型群について保型側とGalois側の一致についての局所的な証明を与えるというものである。2018年度にRaphaelによって大域的な手法を用いた証明が与えられていたが、大域的な手法を用いずに示す技術を見出すことは重要である。この問題は表現が主系列である時に保型側で乗法性が成立することが本質的であるが、主系列表現にいくらか強い仮定を課すと示すことができた。捻れ3重積については、捻れ側が主系列で捻れていない側が超尖点表現の場合に保型側の局所因子の乗法性を示すことが本質的である。これについてはBushnell-Kutzko's理論が有用であり、それらを応用しての解決を試みた。Lambda進Asai transferは実2次体Galois表現のHida族をそのAsai表現の族に写す射を幾何的に実現する操作を指す。Ohtaによるモジュラー曲線上における既存研究をヒントにそれらをHilbertモジュラー曲面への拡張を試みた。Asai表現、及び、捻れ3重積に関する課題の解決のための計算に時間を要し、当初よりも大幅に研究時間を割いてしまったことが原因と考えられる。また、現在本研究の他にも機械学習を始めとした応用数学的な研究プロジェクトにも従事しており、基本知識の習得から研究、実証実験、論文執筆、そして、学会発表などの一連の業務も重なり、一つの課題にまとまった時間を長期で取れなかったこともいくらかの影響があると考えられる。まだ完全解決をしていないAsai表現、及び、捻れ3重積の研究については引き続き研究を進める。Asai表現についてはまだ考察を進めていない別の種類の主系列表現に付随するAsai表現の乗法性についての証明を完成させる。捻れ3重積についてはBushnell-Kutzko's理論を用いて引き続き考察を深めていく。Lambda進Asai transferについては研究計画にも記述していたように非常に難しい部分であり現状の戦略では頓挫する可能性があるため、志村曲線上での考察も進めていく。また、昨年度研究する予定だった曲面上のColeman積分の研究も行う。

また、昨年度研究する予定だった曲面上のColeman積分の研究も行う。2018年度は夏に国際数学者会議、及び、研究集会がリオデジャネイロであり、それらに参加予定だったが現在所属の研究所におけるいくつかの業務と重なってしまい参加ができなかったため、それに使用予定だった旅費が差額として残っている。また、台湾にいる共同研究者と打ち合わせをする予定であったが日程に調整ができなかったのも原因である。本年度は今回生じた差額分を用いて海外の研究者との打ち合わせ、招聘、及び、海外の研究集会に赴き学会発表をしていく予定である。
CD1aを介した脂質抗原提示と皮膚炎惹起メカニズム

1CRISPR/Cas9システムを用いたNSDHLターゲッティングベクターの作成X染色体上NSDHLのexon3の前後2箇所に、CRISPR/Cas9システムを用いてLoxPを挿入してターゲッティングベクターを作成した。CRISPR/Cas9用のガイドRNA選別のためにルシフェラーゼアッセイを行い、ルシフェラーゼ活性の高いガイドRNAを用いた。マウスES細胞に1で作成したNSDHLターゲッティングベクターをエレクトロポレーションにて導入し、コロニーのピックアップを行った。ES細胞のスクリーニング後、胚盤胞(BALB/c)への注入を行い、NSDHLキメラマウスを作成した。ES細胞(毛が黒色)とホスト胚(BALB/c)(アルピノ)とのキメラF1マウス(♂)と、B6(黒色)マウスと交配し、黒色のF2マウス♀5匹について、ジェノタイピングを行った。キメラマウスの尾からCica GeneusトータルDNAプレップキットを用いてDNAを抽出した。さらにターゲットベクターを挟むように数カ所primerを設定してPCRを行い、ジェノタイプを確認した。今後、NSDHLキメラマウスとK14-CreERTを掛け合わせて雄のX染色体にNSDHL変異を持つK14-CreERT-NSDHLfloxを作成する。NSDHLキメラマウスを作成し、ジェノタイピングにて確認できている。さらに今後、NSDHLキメラマウスとK14-CreERTを掛け合わせて雄のX染色体にNSDHL変異を持つK14-CreERT-NSDHLfloxを作成する。このマウスの表現型を解析するため、マウス皮膚を表皮および真皮に分離し、ガスクロマトグラフィー(GC-MS)にて脂質の解析を行い、異常なコレステロール代謝物の蓄積を検討する。さらに、表皮および真皮のtotal RNAを回収し、RNAseqにて遺伝子プロファイルを検討する。また皮膚炎発症のメカニズムを検討するため、皮膚組織の免疫染色、末梢血および皮膚組織に浸潤している細胞のFACS解析行う。NSDHLキメラマウスとK14-CreERTを掛け合わせて雄のX染色体にNSDHL変異を持つK14-CreERT-NSDHLfloxを作成し、さらにNSDHLキメラマウスとK14-CreERTを掛け合わせて雄のX染色体にNSDHL変異を持つK14-CreERT-NSDHLfloxを作成するための費用とする。
高齢者における口唇機能の重要性と補綴治療がこの機能に与える影響

長野県在住60歳以上の健常高齢者において最大努力での口すぼめ運動時の多方位口唇閉鎖力を測定した。口唇閉鎖力の総合力は、男性が女性に比べて有意に大きかった。男性では、身長、体重と口唇閉鎖力との間に弱い相関が認められたのに対し、女性では、そのような傾向は見られなかった。また男女ともに総合力と残存歯数との間に関連は見られず、アイヒナー分類別総合力の大きさにも有意差を認めなかった。男性において、義歯装着者は未装着者に比し総合力は有意に大きかった。QOLの向上のために口腔の健康維持が必要であると考えられているが口唇機能については軽視されているのが現状であり、その大きな理由としては、口唇が発揮する力の測定法が絶対値でしか論じられていないことが問題であると考えられる。さらに、口唇閉鎖力は方向により異なり、その分布には個体毎の特徴が表れると考えられる。つまり口唇の解剖・生理を考えると、口唇機能の評価に多方向からの力を測定し、その分布を用いるという方法は非常に有用であると考える。国内外を問わず、口唇の機能評価について多方位口唇閉鎖力を用いて行った研究は無い。本研究は松本歯科大学で開発された多方位口唇閉鎖力測定をより発展させ、高齢者の口唇機能を評価することを目的とする。本研究の遂行のために、小型多方位口唇閉鎖力測定装置の開発・改造を行い、十分な性能を持つ装置が完成した。研究協力に承諾を得た塩尻市および山形村在住の高齢(6088歳)の健常者に対して、多方位口唇閉鎖力測定を行った。これと同時に体重・身長および握力の測定、一般口腔内診査(口腔内チャート,歯周検査など)、アンケート調査も行った。この結果、口唇閉鎖力は年齢には関係せず、男性の方が女性より大きかった。また、口唇閉鎖力の総合力は,身長、体重、握力と弱い相関があった。義歯を装着している人では口唇閉鎖力の大きいグループが認められた。そのことが何に起因するかを今後の課題としたい。本年は義歯を新製する患者を対象とするには至らなかった。本研究は松本歯科大学で開発された多方位口唇閉鎖力測定をより発展させ、高齢者の口唇機能を評価することを目的とし、さらに、補綴治療に伴う経年変化を調べる前向き研究とする。研究協力に承諾を得た塩尻市および山形村在住の高齢の健常者(119名)に対して、多方位口唇閉鎖力測定を行った。これと同時に体重・身長および握力の測定、一般口腔内診査(口腔内チャート、歯周検査など)、アンケート調査も行った。この結果、口唇閉鎖力は年齢に関係せず、男性の方が女性より大きかった。また、成人(27名)と比較すると有意に小さかった。総合力は男女いずれにおいても身長・体重・握力との間に弱い相関が認められた。さらに義歯の有無では有意差が認められず、咬合支持域により分類すると、女性のみで咬合支持域の数が少ない群の方が多い群よりも小さかった。昨年度の結果より健康高齢者の基準となるような多方位口唇閉鎖力の値を見出すことができ、前年度からの課題であった、義歯新製患者を対象とした研究を今年度は遂行する予定である。本研究の目的は,多方位口唇閉鎖力測定装置を用いて,健常高齢者における口唇閉鎖力の特性ならびにその体格・握力・残存歯の状態との関連を検討することである.長野県在住60歳以上の健常高齢者139名(男性62名,女性77名,平均年齢69.6±5.2歳)を対象とし,口唇閉鎖力,身長,体重,握力,歯の状態ならびに義歯装着の有無をそれぞれ記録した.口唇閉鎖力は,最大努力での口すぼめ運動時の多方位口唇閉鎖力を測定した.多方位口唇閉鎖力とは、口すぼめ運動時の口唇の力を8方向別に測定したものである.口唇閉鎖力の性差の有無,対称的方向

別口唇閉鎖力間の関連さらに,全8方向における口唇閉鎖力の総和(総合力)と年齢,体格,握力ならびに残存歯数,前歯保全の有無,アイヒナー分類による臼歯咬合支持域,義歯装着との関連について統計学的解析を行った.その結果,男性の総合力は女性に比し有意に大きかった.方向別口唇閉鎖力は,垂直方向,斜め方向,水平方向の順で大きかった.対称的方向別口唇閉鎖力間において,有意な相関が男性の3方向に認められず,また大きさの対称性が,女性の4方向に認められなかった.男性では,身長,体重と口唇閉鎖力との間に弱い相関が認められたのに対し,女性では,そのような傾向は見られなかった.また男女ともに総合力と残存歯数との間に関連は見られず,アイヒナー分類別総合力の大きさにも有意差を認めなかった.男性において,義歯装着者は未装着者に比し総合力は有意に大きかった.これらの結果から,高齢者における口すぼめ時の口唇閉鎖力には,小児,若年成人とは異なる方向特異性が見られた.また高齢者の口唇閉鎖力は年齢,残存歯の状態との関連は見られなかったが、義歯装着に関連性を有することが示唆された.
非結合的代数系の理論

Tit-Kocher construction、Freudenthalのmagic table、Jacobsonの8元数からのG_2のconstructionが、Jordan aalgebraの標数体によらない構成である。我々の研究はリー代数、reductive homogeneous space、symmetric space、bounded domain等のroot系を用いない、代数系の理論の発展を考察している。この研究は幾何学、物理学、解析学のきわめて応用範囲が広い分野にまたがっている。例えば、1993年7月、スペインOviedo Univ.で第3回のこの方面の国際会議が開催されたことからも推察される。(申請者も参加した。)非結合的代数系と数理物理学の接点は、日本においてはまだ余り紹介されていないが、昨夏(1995年8月)イタリアの理論物理の学会、ドヴナ(ロシア共和国)の原子核物理研究所での国際会議(1993年7月)等で申請者も参加し、発表したが活発に発展している。つまり三項系の理論と数理物理学の境界領域を研究することは両者の密接な関連性を示唆すると考えられる。(申請者も参加した。
照明条件、化粧効果を考慮した三次元顔画像における美顔補正

本研究は機械学習を利用して一枚の二次元顔画像から三次元顔画像を生成することを第一段階目の目的としている.今回使用する機械学習では多くの学習データを必要とする. 2013年度,本研究は前年度から作成を進めていた顔画像データベースの拡張を進めるとともに,三次元復元手法の開発を第一に研究活動を遂行した.顔画像データベースについては被験者の顔画像を数百枚取得し,それぞれについて形状のキーポイントを示す特徴点の付与作業を進めてきた.データベース構築は今後も進めていく予定である.また,三次元顔画像復元に使用する機械学習法についても開発を進めた.研究に応用した手法のうち代表的なものでは主成分分析,独立成分分析, Sparce Codingなどがある.一枚の顔画像から表情変化を含む三次元顔画像を復元する際には例えば正面と傾き30度の顔画像,もしくは真顔と表情顔(笑顔等)の顔画像の対応付けが必要となる.復元実行時には一枚のテスト顔画像から姿勢や表情を変化させた顔画像の推定を行う為,それらを連結させた枠組みの概要を作成させた。現段階では最も一般的な主成分分析や,その発展として独立成分分析を用いてこの枠組みの精度評価を行っているが,誤差約2mmでの形状生成を実現しており,従来法以上の成果となった.本研究では三次元復元の途中段階として多視点顔形状の推定処理を行うが,これについて後述の学術誌へ論文を投稿し,すでに掲載されている.2013年度,本研究は昨年度より開始したデータベースの拡張を進めるとともに,三次元復元手法の大枠を完成させ,平均誤差が約2mmの精度での三次元復元を達成した.さらに,同様の技術を利用して肌テクスチャの復元でも一定の成果を挙げることができた.また,これに併せ研究に必要な要素技術の学習を進めてきたので,今後はこれを用いて研究を進めていきたい.まずこれまでの研究成果を元に統計学習を利用した顔画像の変形モデルを三次元空間での変形に対応させる.ここで重要となるのは"一枚の顔画像からの高精度な三次元復元"である.また,顔の凹凸に起因した陰影なども正確に反映したい.顔の形状や肌のテクスチャを高精度に再現する必要がある.これまでに学習用データベースとなる顔画像撮影システムを構築するとともにデータベースを作成しているので,これを使用して三次元顔形状モデルを作成したい.本研究は機械学習を利用して一枚の二次元顔画像から三次元顔画像を生成することを第一段階目の目的としている.今回使用する機械学習では多くの学習データを必要とし,2012年度,本研究は構築するデータベースの要件策定と,実際の構築を第一の目的としていた.具体的には多視点・多照明で撮影した,表情の生成過程が分かる動画像が多人数分必要となる.三次元顔を生成する為には顔の凹凸を知る必要があり,これを確認するために照明条件を工夫し撮影機材を作成した。複数台のカメラを用いて同一タイミングで多くの顔画像を撮影できる.本研究では主に水平に並べられた7台のカメラと上下のカメラ3台,計10で同時撮影したデータを使用しようと考えている.それらの結果,企業からの協力を得,数百枚の画像データを収録するデータベースを構築できた。収録データ数は今後も追加していく予定である。また,三次元顔画像復元に使用する機械学習法についても研究を進めた.代表的なものでは主成分分析,独立成分分析,Sparce Codingなどがある.一枚の顔画像から表情を持つ三次元顔画像を復元する際には例えば正面と傾き30度の顔画像,もしくは真顔と笑顔の顔画像の対応付けが必要となる.復元実行時には入力となる顔画像から姿勢や表情を変化させた顔画像の推定を行う為,それらを連結させた枠組みの概要を作成させた。現段階では最も一般的な修正分析を用いてこの枠組みの精度評価を行っているが,従来法以上の成果が得られるであろう見通しを既に取得できた.本研究は機械学習を利用して一枚の二次元顔画像から三次元顔画像を生成することを第一段階目の目的としている.今回使用する機械学習では多くの学習データを必要とする. 2013年度,本研究は前年度から作成を進めていた顔画像データベースの拡張を進めるとともに,三次元復元手法の開発を第一に研究活動を遂行した.顔画像データベースについては被験者の顔画像を数百枚取得し,それぞれについて形状のキーポイントを示す特徴点の付与作業を進めてきた.データベース構築は今後も進めていく予定である.また,三次元顔画像復元に使用する機械学習法についても開発を進めた.研究に応用した手法のうち代表的なものでは主成分分析,独立成分分析, Sparce Codingなどがある.一枚の顔画像から表情変化を含む三次元顔画像を復元する際には例えば正面と傾き30度の顔画像,もしくは真顔と表情顔(笑顔等)の顔画像の対応付けが必要となる.復元実行時には一枚のテスト顔画像から姿勢や表情を変化させた顔画像の推定を行う為,それらを連結させた枠組みの概要を作成させた。現段階では最も一般的な主成分分析や,その発展として独立成分分析を用いてこの枠組みの精度評価を行っているが,誤差約2mmでの形状生成を実現しており,従来法以上の成果となった.本研究では三次元復元の途中段階として多視点顔形状の推定処理を行うが,これについて後述の学術誌へ論文を投稿し,すでに掲載されている.2012年度,本研究は構築するデータベースの要件策定と,実際の構築を第一の目的としていた.企業との共同研究により数百枚の画像を有するデータベースを構築できた点については一定の成果を出せたと考える.また,これに併せ研究に必要な要素技術の学習を進めてきたので,今後はこれを用いて研究を進めていきたい.

2013年度,本研究は昨年度より開始したデータベースの拡張を進めるとともに,三次元復元手法の大枠を完成させ,平均誤差が約2mmの精度での三次元復元を達成した.さらに,同様の技術を利用して肌テクスチャの復元でも一定の成果を挙げることができた.また,これに併せ研究に必要な要素技術の学習を進めてきたので,今後はこれを用いて研究を進めていきたい.まずこれまでの研究成果を元に統計学習を利用した顔画像の変形モデルを三次元空間での変形に対応さる.ここで重要となるのは"一枚の顔画像からの高精度な三次元復元"である.また,顔の凹凸に起因した陰影なども正確に反映したい.顔の形状や肌のテクスチャを高精度に再現する必要がある.これまでに学習用データベースとなる顔画像撮影システムを構築するとともにデータベースを作成しているので,これを使用して三次元顔形状モデルを作成したい.まずこれまでの研究成果を元に統計学習を利用した顔画像の変形モデルを三次元空間での変形に対応させる.ここで重要となるのは"一枚の顔画像からの高精度な三次元復元"である.また,顔の凹凸に起因した陰影なども正確に反映したい.顔の形状や肌のテクスチャを高精度に再現する必要がある.これまでに学習用データベースとなる顔画像撮影システムを構築するとともにデータベースを作成しているので,これを使用して三次元顔形状モデルを作成したい.