hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超広視野撮像観測のための新しい低ノイズ大面積近赤外線検出器の開発

小面積素子で対策を行った発光問題はなくすことができたが、読み出しノイズが大きいこと、再現性のない固定パターンが現れることがわかった。ノイズについては、CMOS単体の試験から予想しており、原因や対策の検討も進めているが、固定パターンについては、観測で問題となるかを含めてさらに調査が必要である。InGaAsを貼り合わせた小画素大面積素子を製造することはできたが、低ノイズ化との両立に問題が残る結果となった。広島大学かなた望遠鏡に小面積素子及び大面積素子を搭載し試験観測を行い、近赤外線による天体観測に成功した。また、オーバーサンプリングに対応したエレクトロニクスには、モザイクカメラへの使用を想定した多チャンネルオーバーサンプリング処理機能をFPGAに組み込み、回路の基本構成やゲート数の目処を立てるとともに、大面積CMOS回路を接続し読み出し試験を行った。可視光では検出できないより遠方の天体を探査するため、近赤外線による超広視野カメラの開発を目指して、工業用に普及し国産で入手可能なインジウムガリウムヒ素(InGaAs)イメージセンサーの低ノイズ化と小画素大面積化を行った。工業用の市販素子を元に、低ノイズ素子を試作して読み出しノイズ22e-、暗電流0.1e-/sec/pixel以下を達成した。つづいて、超広視野カメラに適した画素数と画素サイズ(1280×1280, 15um画素)の試作を行った。小画素大面積化により読み出し性能が悪化したものの、不良画素の少ない素子を製造することができた。当初の計画では低ノイズ小面積検出器のCMOS読み出し回路の試作を行う予定であったが、設計までしか完了することができなかった。これは当初計画していなかった異なるアンプ回路を同時に組み込み、比較することで最適な画素回路を検討することにしたためである。実際に使用するCMOS製造プロセスのパラメーターを用いたシミュレーションにより、これらのアンプ回路の検討と設計を行った。次年度の計画では同時進行可能な内容もあるため、最終的に遅れは影響しない予定である。したがって、やや遅れていると評価した。今年度試作した低ノイズ小面積素子の冷却読み出し試験を継続するとともに、大面積CMOS素子の冷却読み出し試験を行い、小面積CMOS素子の結果と比較する。小面積素子で問題となった発光現象について直接撮像による調査を行う。大面積CMOS素子にInGaAsフォトダイオードアレイを貼り合わせ、大面積低ノイズInGaAs検出器の試作を行い、冷却読み出し試験を行う。InGaAsフォトダイオードアレイの張り合わせはメーカーが行うが、これまでの最大面積市販品よりもさらに大面積かつ小画素であるため、どの程度の完成度や歩留まりになるか未知数である。今年度試作したオーバーサンプリング対応エレクトロニクスシステムの試験を行う。単体試験の後、検出器評価システムに適応して、これまでの読み出しシステムと測定結果を比較する。
食品における多次元的質感視知覚の解明

Wada et al. (2010)は単一個体での食材の劣化過程を撮影した写真を用いて鮮度判断と画像の輝度分布情報の関係を示した。また、Murakoshi et al. (2013)は個体差と時間差の両者を含む魚眼画像のセットを用い、それらの画像から鮮度判断を行う場合でも、輝度分布の標準偏差と歪度から鮮度についての尺度値が予測できることを示し、個体差を含む場合でも輝度分布情報が鮮度の手がかりとして有効であることを明らかにした。今回は、さらに多個体・多時点での魚眼の画像について鮮度の高低の強制二肢選択課題を実験参加者に行わせた。その結果がMurakoshiらの鮮度判断モデルと合致するかどうか検討した。その結果、多個体、多時点のサンプルに対する鮮度判断閾を輝度分布の標準偏差と歪度を独立変数としたMurakoshiらのモデルからある程度予測できることが示された。さらに、色を予測変数に加えることで格段にフィッティングが良くなることを見いだした。このアプローチにより、人の生鮮食品の品質判断の閾値を視覚手がかりから計測・予測する技法が開発できた。また、モモの品質のエキスパート知覚についても検討した。落下試験と放置時間により体系的にモモの品質を操作し、エキスパート(n=1)の目視による傷面積の判定を行った。その結果、落下試験3日後の評定では、おおよそ落下回数と落下高度の増加に伴った評定値の増加が見られた。さらに判定されたモモを撮影し、その画像からのパラメータを抽出してエキスパートの判定と相関が高い変数を探索した。評定値0の個体の画像に多く含まれる色と、7の個体の画像に多く含まれる色を特定し、画像パッチ中の両者の画素数の割合を求めたところ、評定値との相関が高いことがわかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。食品の視覚的質感は、鮮度、損傷、テクスチャーなど多次元的に評価される。本研究では、鮮度の個体差・損傷・物性の視知覚に焦点を当て、食品の多次元的質感視知覚にアプローチする。本年度は特に視差が鮮度知覚に与える影響と視覚的運動による質感知覚について検討した。視差が質感に与える影響については両眼視差や運動視差が光沢感に影響を与えることは示されている。しかし鮮度知覚に影響を与えるかどうかはまだ示されていない。そこで本研究では、キャベツ画像を刺激として、両眼視差が鮮度知覚に影響を与えるかどうかを検討した。撮影時には複数の照明条件下で撮影した。その結果、視差がある条件では鮮度を高く評価する傾向を見いだした。運動による物性の知覚については、弾性の基底要因を検討した。ネオンカラー拡散をともなう主観的な面の頂点を支点とした垂直線の振り子運動において誘導図形間の位相差を変化させると、物性の異なる面の運動が知覚される。そこで、非剛体運動が知覚されやすい位相差30、90°条件下で、運動の振幅と周期に規則的な変化を加えたときに、弾性の知覚にどのような印象があるかを検討した。例えば弾性については周期が時間経過につれ短くなると弾性が高くなる傾向にあり、30°条件の周期が長くなる条件では、振幅の変化も影響した。2次元画像刺激作成のためにキャベツなどをサンプルとしたデジタル画像の撮影を行ったが、撮影条件の探索に時間を要した。

また、従来の質感知覚で行われている光沢感についての両眼視差の影響の検討も比較条件として行うことを試みたために、それに利用するCG、実写の両者の刺激作成を行った。その過程で質感の実物サンプルの経時変化予防の対処にも検討することになったため、多くの時間を要した。その一方で、計画よりも多くの撮影条件や刺激についての検討を行うことになったため、研究対象の範囲は拡がった。現状では、両眼視差による食品品質の精度向上を示すデータがとれていないため、運動視差の影響を検討する。また、触覚と視覚的な物性判断の対応関係を検討するため、バネ・もしくは寒天を用いた視覚刺激と触覚によるマッチングを行うクロスモーダルマッチングの実験を行う。エキスパート知覚については、コントロールして衝撃を与えたモモ表面をエキスパートに画像のみを観察した条件での品質判断実験を行う。また、画像統計量に基づいて、パーセプトロンが品質判断が可能であるかどうかを検証する。
ステロイドサポニン生合成機構の解明

トマトにおけるトマチン生合成について本年度の結果を3つに分けて以下に示す。1.トマトについて共発現解析を行い、既知の生合成遺伝子と共発現している遺伝子を新たな候補遺伝子として選抜した。2.組換え酵素を用いたin vitro機能解析により、(i)TCYP4が(22R,25S)、(22S,25R)の2種の22-OH,26-oxo-コレステロール立体異性体の26位にアミノ基転移をすること(ii)TCYP3が(22S,25R)-22-OH,26-NH2-コレステロールを基質とすること(iii) 1.より新たに選抜した26SDRが22,26-diOH-コレステロールの26位をアルデヒドに酸化することを明らかとした。3.CSLGをノックダウンさせたトマト毛状根の根抽出物の酸加水分解物はベクターコントロールに比べて内生トマチジンが減少し、コレステロールの蓄積量が増加した。昨年度までの結果より、トマチン生合成はTCYP1, TCYP2, 2OGD1の順に22R/S位、26位、16α位をそれぞれ水酸化し、16α,22,26-triOH-コレステロールが生合成中間体となると推定していた。それ以降の経路について本年度の結果より、SDR2が26位酸化を、TCYP4がアミノ基転移を担い、TCYP3が機能未知の反応を触媒することが示唆された。また、CSLGはTCYP1の活性を支える機能を有する可能性を見出した。一方、これまで当研究室で行ったin vitro機能解析により、ヤマノイモ属トゲドコロから22R位、16β位、26位の水酸化を触媒する3種のP450を単離した。基質特異性解析の結果からジオシン生合成に関わる酵素遺伝子のファミリー、酵素活性の立体選択性、反応順序がトマチン生合成とは異なることを強く示唆した。27年度が最終年度であるため、記入しない。1.コレステロール、酸化修飾を受けた20種のコレステロール類、トマチジンの標準化合物についてGCMS分析を行い、各化合物のリテンションタイムおよびマスそラグメントパターンを確定した。また、LCMSを用いたトマト植物体の内生α-トマチンの定量分析系も確立した。したがって、2.3.における詳細なin vitro酵素解析およびin vivo(酵素解析が可能になった。2.組換え酵素を用いてin vitro酵素解析を行い、TCYP2(CYP72Al88)が22-OH-コレフテロールを基質にC-(25S)26位水酸化を触媒することを明らかとした。また、C-(16α)-16位水酸化を触媒する20GDlの基質特異性を解析した結果、(22S, 25S)-22,26-dioH-コレステロールが最適基質であることを明らかとした。3. TCYP2、20GD1のRNAiノックダウン体の内生化合物を分析した結果、両者ともα-トマチン内生量が減少し、それぞれ16,22-diOH-コレステロール、22,26-diOH-コレステロールを蓄積した。4.リアルタイムPCRによるトマト組綿別発現解析を行った結果、これまでに同定した生合成遺伝子と共発現している機能未知の遺伝子が複数見出された。2.3.の結果から、α-トマチン生合成においてTCYP1(CYP72A208)がコレステロールC-22位を水酸化した後、TCYP2、20GD1がそれぞれC-(25S)26位、C-(16α)16位を水酸化し、(16α, 22S, 25S)-16,22,26-triOH-コレステロールをヰ間体とすることが明らかとなった。以上より、双子葉のトマトのα-トマチン生合成経路の解明を部分的に達成した。1.組換え酵素を用いてin vitro酵素解析を行い、以下に示す活性を示した。(i) GABA-Transaminase 2(GABA-T2)について、22-OH,26-oxo-コレステロールを基質としてC-26位へのアミノ基転移反応を触媒することを示した。(ii)TCYP3(CYP88B)が22-OH,26-oxo-コレステロールを基質として未知化合物を生成することを示した。(iii)これまでの研究により、C-26位水酸化を触媒する活性を示したTCYP2(CYP72A188)のナスおよびトウガラシにおけるホモログについて、22-OH-コレステロールを基質としてC-26位水酸化を触媒することを示した。(iv)ジャガイモにおけるステロイドサポニン生合成候補遺伝子である2種のUGT(SGT4, SGT5)について、ソラニジン-3-O-グルコシドを基質として、SGT4がUDP-ラムノース転移反応を、SGT5がUDP-グルコース転移反応をそれぞれ触媒することを示した。よって、SGT4がチャコニン生合成に、SGT5がソラニン生合成にそれぞれ関わることを推定した。2.既知のトマチン生合成遺伝子と共発現している2種の生合成候補遺伝子について、トマトのRNAiノックダウン体を作製し、葉の内生化合物を分析した結果を示す。(i)short-chain dehydrogenase reductase(HSD1)ノックダウン体において、内生トマチンが顕著に減少し、デヒドロトマチンが蓄積した。(ii)cellulose synthase like G protein(CSLG)ノックダウン体において内生トマチンが減少した。

よって、HSD1およびCSLGがトマチン生合成に関わることを示した。以上より、双子葉・ナス科植物のステロイドサポニン生合成に関わる遺伝子を新たに複数同定した。トマトにおけるトマチン生合成について本年度の結果を3つに分けて以下に示す。1.トマトについて共発現解析を行い、既知の生合成遺伝子と共発現している遺伝子を新たな候補遺伝子として選抜した。2.組換え酵素を用いたin vitro機能解析により、(i)TCYP4が(22R,25S)、(22S,25R)の2種の22-OH,26-oxo-コレステロール立体異性体の26位にアミノ基転移をすること(ii)TCYP3が(22S,25R)-22-OH,26-NH2-コレステロールを基質とすること(iii) 1.より新たに選抜した26SDRが22,26-diOH-コレステロールの26位をアルデヒドに酸化することを明らかとした。3.CSLGをノックダウンさせたトマト毛状根の根抽出物の酸加水分解物はベクターコントロールに比べて内生トマチジンが減少し、コレステロールの蓄積量が増加した。昨年度までの結果より、トマチン生合成はTCYP1, TCYP2, 2OGD1の順に22R/S位、26位、16α位をそれぞれ水酸化し、16α,22,26-triOH-コレステロールが生合成中間体となると推定していた。それ以降の経路について本年度の結果より、SDR2が26位酸化を、TCYP4がアミノ基転移を担い、TCYP3が機能未知の反応を触媒することが示唆された。また、CSLGはTCYP1の活性を支える機能を有する可能性を見出した。一方、これまで当研究室で行ったin vitro機能解析により、ヤマノイモ属トゲドコロから22R位、16β位、26位の水酸化を触媒する3種のP450を単離した。基質特異性解析の結果からジオシン生合成に関わる酵素遺伝子のファミリー、酵素活性の立体選択性、反応順序がトマチン生合成とは異なることを強く示唆した。これまでに行ったノックダウン体の解析からトマチン生合成に関わることが示されていた遺伝子について、組換え酵素を用いたin vitro酵素解析においても活性を検出した。また、ジャガイモのステロイドサポニン(ソラニン、チャコニン)生合成における糖転移反応に関わる未同定のUGTをin vitro酵素解析により新たに同定した。更に、H25年度の研究成果により新たに選抜した生合成遺伝子について、in vivoノックダウン体の解析により、トマチン生合成遺伝子を新たに複数同定した。27年度が最終年度であるため、記入しない。各生合成酵素遺伝子のin vitroでの触媒活性および基質特異性、in plantaでの内生化合物への影響を基に有機化学的考察を行い、ステロイドサポニン生合成における各反応段階の順序およびC-16, 22, 26位に修飾された官能基の相互作用によるE,F環形成機構を解明する。また、トマチンとジオシンの生合成遺伝子について分子系統樹を作製し、双子葉のトマトおよび単子葉のトゲドコロのステロイドサポニン生合成遺伝子の先祖遺伝子や分岐、並行進化について明らかにする。また、それぞれの生合成経路における共通点と相違点を見出す。更に、これまでに報告されている様々な双子葉と単子葉のステロイドサポニンの構造を比較し、それぞれの生合成経路を考察する。
MnBi系単結晶および人工格子のMBE成長と非線形磁気光学効果による評価

本研究では、研究計画に基づき次の3つの課題に取り組んだ。(1)MnBiをはじめMnプニコゲナイド系磁性体の良質のエピタキシャル薄膜を作製する。(2)磁性体の微細構造を作製する技術を確立すること(3)非線形磁気光学効果を用いて表面界面の磁性を観測すること。以下に各項について述べる。(1)エピタキシャル薄膜の作製:GaAs基板上にMnAsおよびGaAlMnAs薄膜をMBE法でエピタキシャルに作製する技術を確立した。微細構造をもつGaAs上にMnAsを選択成長することができたほか、GaAlMnAsにおいて7%のMnの添加に成功した。MhBiのMBE成長については、MgO(100)単結晶基板上にCu, Auを緩衝層として成長しその上にMnBi薄膜をエピタキシャル成長することを試みた。MgO上にCuを堆積したところ、RHEEDにはストリークが観測され、Cu(100)のエピタキシャル成長が確かめられたが、このCu膜の上にMnBiを堆積したところMnCuBiが形成されMnBiの成長はできなかった。一方、Au(100)を堆積したMgO単結晶基板上にMnBiを堆積したところ、X線回折パターンには2つの回折線が見られエピタキシャル成長しなかった。次に、Mn堆積後にBiを堆積し、チェンバー内でその場アニールすることによりRHEED像にはストリークが現れ、MnBiがエピタキシャル成長することを見出した。このMnBiをシード層としてMnとBiを同時蒸着することによりMnBiエピタキシャル膜を形成することに成功した。この膜は垂直磁気異方性を有し、垂直磁場について角形性に優れた磁気ヒステリシスループが得られた。(2)磁性体の微細加工技術:2種類の加工技術に取り組んだ。まず、電子ビーム描画装置を用いシリコン単結晶に0.5μm以下の微細な孔を作製し、この孔に磁性体(Co)を堆積しCMP法で研磨して平坦な構造を作製した。最小50nmφの磁性体埋め込みドット配列構造を作製した。また、磁性体膜を集束イオンビーム(FIB)法で直接微細加工し、一辺100nmの正方形ドット配列ナノ構造を作製し、MFMによって磁区を観測することにも成功した。(3)磁性体の非線形磁気光学効果:磁性人工格子(Fe/Au)の非線形磁気光学カー効果の試料方位角依存性を測定した。この結果、非線形カー回転角はSHG強度と同様、4回対称の試料方位角依存性を見出した。この結果は、非線形感受率テンソルを用いて解析することができた。この研究では、(1)(2)(3)は別々の物質において行われたが、今後の課題は、(1)の方法で作製されたMnBiについて(2)に述べた微細加工技術を適用するとともに、(3)で述べた非線形磁気光学効果により表面磁性の評価を行うことである。(3)磁性体の非線形

磁気光学効果:磁性人工格子(Fe/Au)の非線形磁気光学カー効果の試料方位角依存性を測定した。この結果、非線形カー回転角はSHG強度と同様、4回対称の試料方位角依存性を見出した。この結果は、非線形感受率テンソルを用いて解析することができた。この研究では、(1)(2)(3)は別々の物質において行われたが、今後の課題は、(1)の方法で作製されたMnBiについて(2)に述べた微細加工技術を適用するとともに、(3)で述べた非線形磁気光学効果により表面磁性の評価を行うことである。本年度は、分子線エピタキシー装置にMn用のクヌードセンセルと組み込み、MnBi薄膜の作製を行った。まず、基板の検討を行い、MgO(001),MgO(111),Al_2O_3(001)等の基板上に薄膜を形成した。さらに、薄膜と基板結晶の格子定数のミスマッチを緩和する目的から、AuおよびCuをこれらの基板上にバッファー層として形成した。MgO(001),MgO(111),Al_2O_3(001)基板上へ直接MnとBiを蒸着した場合、多結晶ではあるがMnBi結晶の成長を確認した。MgO(001)基板上に形成したAu(111)バッファー層上への成長では、(10.2)優先配向膜が得られた。また、MgO(111)基板上に形成したCu(111)バッファー層上の成長では、(10.2)および(11.0)配向の薄膜を形成することができた。しかしながら、完全な単一配向膜は得られていない。この原因としては、バッファ層の表面平坦性が不十分であることや、格子定数のミスマッチが原因であると考えられる。これらの作製したMnBiの薄膜の磁気特性については、VSMを用いてM-H測定を行った。その結果、200ガウス程度の飽和磁化を持つことがわかった。この値は、これまでに報告のある値よりも一桁程低い。この原因は、結晶性が不十分であることが考えられる。さらに、632.8nmにおけるカーヒステリシスの測定から、0.15度程度のカー回転角を有するMnBi薄膜であることがわかった。今年度は(1)ガラス、MgO、Al_2O_3、BaF_2を基板としてMBE装置中でMn/Bi積層構造を作製し、SiO_2をスパッタ法で堆積した後、不活性気体中で300°Cでアニ一ルした。XRDよりc軸配向したMnBi多結晶薄膜の成長が確認された。また、VSM,Kerr効果を用いてヒステリシスを測定し、面直方向に,磁化容易軸を持つことが確認された。基板としてガラスより単結晶を用いた方が配向性、磁気異方性に優れていることがわかったが、エピタキシャル成長は得られなかった。(2〉MBE装置において、MgO,Al_2O_3結晶基板にAu,Cuをバッファ層としてMn,Bi同時蒸着によりMnBiのエピタキシャル膜作製を試みた。しかし、得られた膜は多結晶薄膜となり、磁気的にも磁気光学的にも良質な膜は得られなかった。(3)MBE装置において、Al_2O_3およびBaF_2単結晶基板上にBi、Mnの順に積層し、その後MBE装置内でアニールすることによってMnBiシード層を形成した。RHEEDによりストリークが観測され、エピタキシャル成長が確認された。このシード層上にMn,Biを同時蒸着することによってエピタキシャル成長したことをXRDで検証した。VSM,Kerrヒステリシスは垂直磁気異方性を示した。(4)パターンドディスク技術の確立をめざし、電子線リソグラフィにより、Si上に微細
酵母RAS/CAMP系に働く遺伝子JUNI/MSI1の機能解析

劣性癌遺伝子産物Rb蛋白に結合する蛋白として単離されたp43が、酵母の遺伝子JUNI/MSI1の遺伝子産物と高い相同性を有し、機能的にも酵母の癌型RAS2変異を抑制することが示され、酵母における増殖抑制遺伝子の存在が注目されるようになっている。しかしながら現時点では明確な増殖抑制遺伝子の存在はまだ明らかにされていない。TGF-βは増殖抑制に働く事でよく知られている因子である。本研究において我々は、酵母細胞でヒトTGF-β受容体が機能することを見いだし、酵母においてもTGF-β受容体を介する情報伝達系によく似たシグナル伝達系が存在する可能性が示唆された。すなわち、我々はINO1という遺伝子の転写に異常をもつ調節変異株ire15を単離した。次にこの変異を相補するヒト遺伝子をcDNAライブラリーの中から単離したところ、3つの遺伝子が得られた。塩基配列を決定した結果、それらはヒトTGF-β受容体タイプIIの新しいサブタイプ、プロテインホスファターゼタイプ2AのサブユニットA、及び14-3-3蛋白をコードしていることが明らかになった。14-3-3蛋白は、いろいろなプロテインキナーゼの調節蛋白として知られている。ことが明らかになった。変異型遺伝子を作成してその機能を調べた結果、ヒトTGF-β受容体は酵母細胞内でドミナントネガティブ効果により、酵母変異を抑制していることがわかった。TGF-β受容体タイプIIは、タイプIとヘテロダイマーを形成して細胞内にシグナルを伝えることがわかっている。従って酵母細胞内でも、ヒトTGF-β受容体タイプIIとヘテロダイマーを作るまだ知られていない受容体型のプロテインキナーゼの存在が強く示唆された。
骨折予防における深度・対比視力の訓練の評価および退院指導案の策定

本研究では高齢期の大腿骨頸部骨折における有効な退院指導指針を得ることを目的に、療養型病床を有する病院に入院中または退院した高齢の大腿骨頸部骨折患者と慢性的な障害を有する非骨折患者の2群で、視機能を測定し、生活要因との関連を検討した。対象は大腿骨頸部骨折患者と非骨折患者それぞれ39ペア78名。調査内容は視機能、体格・体力測定、生活要因、既往歴、転倒・骨折歴、ADL・IADLの各要因について行った。視機能はコントラスト感度と立体視機能をVCTSと多目的両眼視機スクリーナーを用いた。また、対象者の骨折後の骨代謝の状態とその後の変化を把握するために、骨代謝指標として尿中Hydroxyprolineを測定した。その結果、コントラスト感度は、骨折患者は非骨折患者に比較して1.5cycle/degreeと3cycle/degreeの低周波数領域と18cycle/degreeの高周波数領域とも低下しており、特に低周波数で有意であり、(p<0.05)、骨折患者の方が見えにくくなっている状況が伺えた。また、生活因子別にみた骨折患者と非骨折患者の比較では、「夕方や夜間は物がみえにくくなる」という項目2群に差はなかったが、両群とも約3040%の者にその傾向があった。老研式活動能力指標では手段的活動能力得点が、骨折患者が非骨折患者に比べて有意に低い傾向であった(p<0.05)。転倒割合は、骨折群が非骨折群に比べて多かった(p<0.1)。眼科疾患既往を有する者は、骨折群より非骨折群に多かった(p<0.1)が、白内障を有する者は両群とも半数みられた。また、遠近感がなくなったと回答した者は骨折群に多い傾向であった。これらより、従来の転倒予防のための退院指導内容に加えて視機能低下者に対する事項を加える必要性が示唆されたので、具体的に指導内容を提示した。要介護老人を生ずる最大の原因は脳血管疾患であるが、大腿や腰椎の骨折が次第に原因としての重要性を増しつつある。この中で大腿骨頸部骨折は、患者の活動性を著しく制限し、寝たきりや老人痴呆等の合併症を引き起こすため、老人骨折の中でも極めて重要な骨折である。本研究は特に高齢者の骨折に結びつく可能性の高い深度視力や対比視力等を生活関連視機能として取り上げ、大腿骨頸部骨折患者と非骨折患者対照の生活関連視機能を測定したの訓練とその効果の検討を行う。これらを通して高齢期の骨折における有効な看護指針を得ることを目的とした。調査対照は、療養型病床群をもつ病院に大腿骨頸部骨折で入院中の患者35人と対照群として慢性疾患患者35人。調査内容は、生活関連視機能の指標として、ビジョンコントラストテスト、両眼視機能、視力を測定した。体格、体力指標は身長、体重、BMI、握力、呼吸機能を測定した。生活関連要因として、既往歴、骨折歴、転倒歴、運動週間、等を聞き取り、IADL、入院前後のADLを看護婦が聞き取った。今年度は、これらのデータベースを作成した。平均年齢は骨折患者と非骨折患者それぞれ81.8±7.1歳、81.9±6.5歳であった。体格指標の身長、体重、BMI、体力指標の握力、呼吸機能においても差は認められなかった。生活関連視力はビジョンコントラストテストの結果、骨折患者は非骨折患者に比較して視機能がやや低い傾向が示された。

このことから、大腿骨頸部骨折患者と非骨折患者の生活関連要因としての生活視機能を考慮した看護指針を立案していかなければならないことが示された。本研究では高齢期の骨折における有効な退院指導の看護指針を得ることを目的に、骨折患者と非骨折患者の視覚の認識力の評価としてコントラスト感度を測定し、生活要因との関連を検討した。調査対象は療養型病床を有する病院に入院中の高齢の大腿骨頚部骨折患者と慢性的な障害を有する非骨折患者の2群で、初年度の29ペア58名に各10ペアを加え、性と年齢をマッチさせたそれぞれ39ペア78名である。対象者には事前に本調査の目的、効果等詳細な説明を行い、受診者全員から承諾書を得た。なお、痴呆等による認知障害を有するものは除外した。コントラスト感度の測定はVistech社製Vision Contrast Test System(AU-6500-03)を用いた。また、同時にWoc社製多目的両眼視スクリーナー(BETTYPE)による視力測定を行った。この検査による視力は骨折群、非骨折群とも有意差はなかった。ライフスタイルについては、看護婦が面接により、入院前の日常生活および労働状況、運動歴、骨折の家族歴、喫煙、牛乳および他の栄養摂取状況、過去の骨折歴、転倒歴等を詳細に聞き取った。体格指数は身長および体重、BMI、Kee heightを測定した。体力指標としては握力、閉眼片足立ち、努力性肺活量、1秒率等を測定した。また、入院時ADLと現在のADLを比較した。コントラスト感度は、骨折患者は非骨折患者に比較していずれの周波数領域も低下していた。生活因子別にみた骨折患者と非骨折患者の比較では、転倒歴を有する者および遠近感がなくなったと回答した者は骨折患者に多い傾向であった。これらのことから退院指導の指針については、物の形や距離が認識できるような対策を具体的に提示する必要性が示された。また、転倒歴のある者は骨折の受傷機転である転倒予防の保健指導を強化する必要性が示された。
知能メディア技術に基づくユビキタス学習環境の創生

本研究では,インターネット技術,モバイル技術を用い,"いつでもどこでも利用できるインタラクティブな学習"環境,即ちユビキタス学習環境を創生する方法を開発する。スーパー関数と知能メディア技術を活かし,機械翻訳エンジンを開発し,対訳コーパスを構築した。さらに,音声認識と顔表情推定方法を開発し,学習者の感情状態のモデル化及び感情推定手法を開発した。これらの成果をロボットに組み込んで,実証実験を行った。本研究は,インターネット技術,ワイヤレス技術,モバイル技術を用い,"いつでもどこでも利用できるインタラクティブな学習"環境,即ちユビキタス学習環境を創生することにある。即ち、言語メディア・音声メディア・画像メディアを含む知能メディア技術を背景に,いつでもどこでも何の言語でも日常的な学習を支援する多言語ユビキタス学習環境を創生することを目的とする。本研究の具体的な研究内容を以下に示す。(1)研究代表者が提案したスーパー関数を用い,ユビキタス学習環境に最適な機械翻訳エンジンを開発し,音声・言語を融合した効率的な学習手段を開発する。(2)エージェント技術,個人適応技術,音声認識技術,言語知識獲得などの先端情報処理技術を用いて,u-学習の特徴を最大限に活かした教育・学習支援システムの構築技術を開発する。(3)外国人向けの日本語教育と日本人向けの外国語学習,さらにはIT教育などで日常的な学習ができる方法を研究する。(4)学習の感情を考慮し、言葉遣い及び顔表情からの感情認知手法を開発する。(5)知能メディア技術を活用し,u-学習環境を創生すると同時に,本研究機関内においてはキャンパス学習モデルシステムを実現する。1.本研究の核となる「多言語・多機能・多メディアサーバ」のハードウエアおよびソフトウェア環境の設計を行った。2.人間の指導者が行う教育と同等の環境を学習者に提供するため、u-学習の端末を通じて、指導者が学習者の手助けをできる環境を構築し、学習者と指導者の学習の様子を記録しデータベース化(一部)を行った。3.スーパー関数を用いた、機械翻訳技術のうち、慣用表現にかかわる翻訳技術を用い、日本語、英語、中国語間の語学学習環境を構築した。4.現在の学習コンテンツには、人手によるタグ付けがなされているが、それらは、スライド資料との同期やテキストとの関連を示すものに留まっている。そのため、u-学習環境において、学習者が日常生活のなかで疑問に感じたことを、その場で調べ回答を得るということはできない。しかし、疑問に感じたことをタイムリーに学ぶことは学習者にとって最も効果的な学習法であり、u-学習環境の目指すところは正にそこにある。この問題を解決するため、スーパー関数を用いた要約技術を利用し、学習者用コンテンツの構造化を行うとともに、それらを利用したQ&Aシステムの核心アルゴリズムを開発した。5.人の感情状態をモデル化するとともに、テキスト入力、音声入力、顔表情から学習者の感情状態を推定する研究を行っているが、本年度では、上記入力以外に、感性スペクトル装置を利用し脳波を同時に測定することで、脳波をリファレンス信号とする推定モデルの検討を行った。6.言葉使いに基づく感情認知手法を開発し、実証実験を行った。1.日本語・英語・中国語が使える環境を構築し、そして、アラビア語使用環境を開発した。開発した多言語環境において、言語の文字入力が問題なかったし、プログラム中、多言語インタフェースでは一部表示できない問題を解決した。2.語学データの収集を行った。教室用語、買物、ゼミなどに分類し、それぞれの言語データベースを構築した。本研究で作成するデータベースは、u-学習だけではなく、マルチモーダルインタフェースの開発における貴重なデータとなっている。3.慣用表現を1000程度収集し、慣用表現自動分類と解析アルゴリズムを開発した。特に、慣用表現について、日本語と中国語の対応関係及び表現特徴を究明しているが、未完成で、今年度も引き続き行う予定である。4.日本語と英語の対訳辞書の拡充、シソーラス、意味連想フレーズを開発したスーパー関数の枠組みを利用し作成した。これらのデータとスーパー関数を用いた機械翻訳システムを核に、日本語で行われた授業を効率的に多言語化するための支援システムを開発している。一部テストを実施した。5.人の感情状態をモデル化するとともに、テキスト入力、音声入力、顔表情から学習者の感情状態を推定する研究を行い、特に言語使いに基づく感情認識、及び顔表情からの感情認識の要素技術を開発した。全てを完成したと言えないが、ロボットに一部組み込んだ。1.例文と意味定義文に基づき、慣用表現の対応を同定するアルゴリズムを開発し、慣用表現の意味対応コーパスを構築した。これを学習システムに生かす方法を研究した。2.ユビキタス学習環境を構築するため、会話の理解技術を開発しなければならない。平成21年度では疑問表現からの情意抽出手法を研究した。会話文における疑問表現を情意の種類ごとに分類し、情意疑問表現コーパスを作成した。3.日本語と中国語の対訳辞書の拡充、シソーラス、意味連想フレーズを開発したスーパー関数の枠組みを利用し作成した。そして、授業を効率的に多言語化するための翻訳支援システムを開発し、実証実験を行った。

4.若者言葉などに代表される造語や新語は形態素解析ツールでも即座に対応できないため、機械的に感情表現辞書に登録することが難しい。Web掲示板やチャット、電子メールなどのような若者が頻繁に利用するコミュニケーションツール及びユビキタス学習環境では、造語や新語による感情表現がごく当たり前のように使用される。我々は、若者言葉に着目した感情表現辞書の自動拡張手法を研究し、若者言葉コーパスを構築した。5.上記で開発したアルゴリズムをロボットに組み込んで、大学案内を実例として、実証実験を行い、開発した手法の有効性を確認することができた。6.我々の研究で、知能メディア技術を開発し、この技術に基づくユビキタス学習環境を創生することが可能であることを明らかにした。
多層構造をもつ.神経回路モデルにおけるトポグラフィックマッピングの形成

哺乳類等の大脳皮質、特に感覚情報処理の初期段階を受け持つ感覚野と呼ばれる領域と、筋肉に指令を発する運動野と呼ばれる領域等においては連続的な機能地図(トポグラフィックマッピング)が存在する。簡単にいえば、感覚野においては近くにある神経細胞は似たような刺激に反応し、運動野においては近くの細胞は近くの筋肉に指令を送っているということである。特に最も良く研究されているのは感覚野である初期視覚領野の機能地図形に関してである。オプチカルレコーディング等の計測技術の進歩により皮質地図,特に哺乳類の視覚1次野の特徴が解明されてきている。哺乳類の大脳皮質の初期視覚野においては,様々な方位を持つ線分に対する反応する機能地図(マップ)が発見されている.近年では,方位だけでなく様々な方向に線分を動かした時に反応する機能マップがferretや猫の17野等で発見されており,方向に関するマップと方位に関するマップとの関連が議論されている.ここで述べる“方位(orientation)"とは,提示された線分の傾き(0π)を表し,“方向(direction)"とは,その線分の移動方向まで区別した言いかたである.したがって一つの方位には正反対の二つの方向が対応している.皮質上に形成される方位マップと方向マップとは互いに矛盾のないようにできているはずであるが,これらのマップの関係には二通りのありようが可能である.一つは方位マップ上で,ある方位に対応する一個の領域が一つの方向だけに反応し,それと正反対の方向に反応する細胞は,別の場所に存在しているという可能性である.もう一つの可能性は,一つの方位選択領域が正反対の向きを持つ2つの方向領域に分割されているという可能性である.すなわち,正反対の方向に反応する領域が隣接して一つの方位領域をなしている場合である.Feretや猫17野で観測されているのは後者の機能地図である。このような機能地図を形成する自己組織化モデルとしてKohonenのSOMが挙げられる.本研究ではこのSOMを用いて方向及び方位を含めたマップを2次元平面上に形成し,ferretや猫の17野で発見されているような機能地図を形成することに成功した.哺乳類等の大脳皮質、特に感覚情報処理の初期段階を受け持つ感覚野と呼ばれる領域と、筋肉に指令を発する運動野と呼ばれる領域等においては連続的な機能地図(トポグラフィックマッピング)が存在する。このような機能地図を形成する自己組織化モデルとしてKohonenのSOMが挙げられる.本研究ではこのSOMを用いて方向及び方位を含めたマップを2次元平面上に形成し,ferretや猫の17野で発見されているような機能地図を形成することに成功した.
セルフベアリング回転モータを使った人工心臓ポンプの開発

本研究は、磁気軸受と交流モータを一体化した、ラジアル型とアキシャル型の信頼性の高いセルフベアリングモータの開発と、それを応用した人工心臓の開発である。アキシャル型セルフベアリングモータは、1軸の浮上制御で非接触回転を目指すもので、制御系は簡便で人工心臓としては大きな魅力があるが、細長い形状となってしまう。一方ラジアルモータは、浮上制御には2軸制御が必要であるが、扁平なポンプが作製できるので体内埋め込みに適している。この2つの形式のセルフベアリングモータを発展させ、人工心臓ポンプとの融合をはかる。まず、扁平な12突極浮上モータを作製し、人工心臓ポンプとしての性能を確かめた。その結果浮上安定性、ポンプ性能共に人工心臓として使用に耐えられることを確認した。さらに小型化して体内埋め込み可能な大きさにするために、アウタロータ型浮上モータを製作した。ポンプとしての性能と大きさは満足できるが、高性能化するため、新型ステータを開発して駆動効率を高め、ロータ角位置に従った駆動方式を採用した。その結果、効率とポンプ性能が大幅に向上し、実用化可能な性能に達した。さらにポンプとしての生体適合試験をおこない、良好な結果を得た。アキシャル型モータに関しては、ギャップが広いポンプを製作し、安定な浮上回転を達成した。それを血液ポンプに組み込み、良好な結果を得た。セルフセンシングに関しては、作動トランス方式のセルフセンシングを考案し、検出回路を作製した。まだ完全ではないが、モータで浮上センサを代用する見通しを得た。本年度の成果は、まず扁平で2軸制御ラジアル型セルフベアリングモータを開発し、その側面に遠心ポンプを取り付けるタイプの人工心臓ポンプを開発した。回転特性、2軸以外の受動安定性、回転特性をテストしたところ満足のいく性能であった。そこで水中でポンピング試験を行ったところ、人工心臓として満足のいくポンプ性能を示した。これらの成果は国内の学会および国際会議で発表し、高い評価を得ている。アキシャル型モータに関しては、1軸制御のみでは軸長が増大してしまうので、対抗する面にHB型の傾き制御磁気軸受を配置した実験装置を製作し、浮上特性および安定性の検討を行った。現在までに浮上と低速の回転には成功しているが、安定性が充分ではない。次年度以降改良を進め、満足のいくものにする予定である。しかしアクチュエータとの干渉が問題で、これも改良を進める予定である。

本年度の成果は、昨年ポンプ性能の充分に発揮した扁平で2軸制御ラジアル型セルフベアリングモータを小型化するため、ロータの内側にステータと巻き線を収納してしまう、アウタロータ型浮上モータを作製し、昨年度開発したモータの1/3の大きさのモータを開発した。また駆動効率を高めるため、ロータ各位置に従った駆動方式を採用した。アキシャル型モータに関しては、対抗する面にHB型の傾き制御磁気軸受を配置した実験装置を改良し、浮上特性および安定性の向上を行った。その結果、人工心臓として使用する速度で安定な浮上回転を達成した。セルフセンシングに関しては、作動トランス方式のセルフセンシングを考案し、検出回路を作製した。まだ完全ではないが、モータで浮上センサを代用する見通しを得た。本研究は、磁気軸受と交流モータを一体化した、ラジアル型とアキシャル型の信頼性の高いセルフベアリングモータの開発と、それを応用した人工心臓の開発である。アキシャル型セルフベアリングモータは、1軸の浮上制御で非接触回転を目指すもので、制御系は簡便で人工心臓としては大きな魅力があるが、細長い形状となってしまう。一方ラジアルモータは、浮上制御には2軸制御が必要であるが、扁平なポンプが作製できるので体内埋め込みに適している。この2つの形式のセルフベアリングモータを発展させ、人工心臓ポンプとの融合をはかる。本年度の成果は、昨年開発したアウタロータ型浮上モータを高性能化するため、新型ステータを開発して駆動効率を高めるため、ロータ各位置に従った駆動方式を採用した。その結果、効率とポンプ性能が大幅に向上し、実用化可能な性能に達した。さらにポンプとしての生体適合試験をおこない、良好な結果を得た。アキシャル型モータに関しては、ギャップが広いポンプを製作し、安定な浮上回転を達成した。それを血液ポンプに組み込み、良好な結果を得た。
劇場メタファーによる情報リテラシーの開発と評価

コンピュータリテラシー、情報活用能力、メディアリテラシーなど、社会の変化に対応できる力をつけていくことが緊要の課題である。そこでこれらの概念を練り上げ授業モデルを開発することを本研究の目的とした。本研究を進めるにあたって次の2つの問題に直面したため、本年度は必ずしも目的にそった研究成果は得られていない。1つはソフトウェアの入手である。発売元はその発表よりも6ヶ月発売が遅れた(LOGO)。そのため開発が大幅に遅れた。今一つは、教師の意識の問題である。苦手意識ばかり先に立ち、協同歩調をとろうとする学校、特に学級担任制の小学校、においては、大きな課題であった。本研究では、これまでの試行錯誤の末、情報技術(IT)を全体カリキュラム開発の中に、統合するというアプローチをとることとした。その仮説として昭和20年代のコアカリキュラムを発掘することが有効だということである。その中で到達した結論は、健康をコアとしたカリキュラム開発である。飼育(ヤギ)や栽培など長期に渡って展開が可能かつ他の様々な教科にも拡がりをもつ中でこそ、ITは教師に活用され、その有効性とともに限界をも学べるということである。その一部は、平成6年度本学附属小学校1年1組の公開研で発表できた。今後は、コアとなる素材を学校に探し求め、それをキャラクターしていくカリキュラム開発の必要性を学校として確認していくことになるが、一部は実践に移されつつある。この方向は、今後のSmalltalkなどオブジェクト指向・エイジェント指向の学習環境に十分対応していけるものとして考えられる。
m=1/m=2のテアリングモードのトロイダル結合の研究

トカマクプラズマ中のMHD不安定性の中で、テアリングモードは、プラズマ中の安定係数が有理数となる磁気面(有理面)上で局所的に励起されるが、不安定性を引き起こす要因は、有理面上における電流密度プロファイルに強く依存している。また、空間的に離れた2つの有理面において、異なったモードのテアリング不安定性が独立に存在しうるが、プラズマがド-ナツ型の形状をしているため、それらのモードは、磁気的な作用を通じて結合(トロイダル結合)している可能性がある。この研究では、空間的に離れた異なったモードの結合のようすを解明するための実験を行った。電流密度プロファイルを人為的に変化させることによって、2つ(複数)のテアリング不安定性がどのような振る舞いをするかを観測した。プラズマに外部から、パルス的に不純物ガスを入射すると、不純物は、電離されながら、プラズマ中心部へと拡散していく。それに伴って、電流密度プロファイルも、プラズマの外側から順次変化していく。不純物の拡散時間は10msのオーダーなので、プラズマ周辺部の電流密度の変化と中心部の電流密度の変化との間には、同程度の時間遅れがある。不純物ガスを加えることによって、プラズマ周辺部にモード数m=2の不安定性が励起されるが磁気揺動計測によって観測された。一方、プラズマ中心部において、m=1の不安定性がm=2の不安定性とほぼ同時に励起されるのが、X線計測によって確認された。中心部での局所的な電流密度プロファイルが周辺部と同時に変化することはありえない。したがって、中心部の不安定性は周辺部の不安定性が成長することによって励起されていることがわかった。
オウトウ,ブルーベリー,リンゴ機械収穫の実用化に関する研究

1.ブルーベリーの機械収穫ブルーベリーは収穫初期において大粒で高品質の果実が得られるので,生食を目的とした収穫(選択収穫)が可能かどうか試験した。シェーカは大振幅,低振動数で,ブーム長1.5mのものを試作した。さらに枝に加速度計を取り付け加速度を測定した。収穫の性能は熟果の落果率,未熟果の不落果率,それらの積である選択収穫指数で評価した。熟果落果率は加速度が13g以上で1となり,未熟果不落果率は約7g以下で高くなり選択収穫指数は約9gで最大値0.9を示した。振動時間は3秒で十分であり,実振動数は10Hzであった。加速度から枝の片振幅を算出すると3cmであった。収穫された果実の状態は,複粒,果梗付き果が少なく,ビニールシートで捕集したので果実損傷,ブルームの脱落は殆どなかった。したがって本シェーカで大きな側枝がない主枝を対象にすると生食用ブルーベリーの収穫は可能であることが分かった。2.リンゴの機械収穫リンゴ果実はオウトウ,ブルーベリーに比べ大きくロボット収穫が試みられているが,コスト,能率の面で問題がある。安い果実供給を目的に機械収穫の可能性を検討した。引っ張り試験の結果,果梗と直角方向に引っ張ると平行の場合に比べて脱離抵抗力は1/5になった。室内振動脱離試験では振幅が3cmと大きい時,振動数は3.3Hzで脱離し果梗抜け果はなかった。ほ場試験では果実の落下率は90%以上であった。厚さ10cmのウレタンフォームで回収した結果,回収率は90%以上で果梗付き果率は約60%であった。回収果実を2.5か月保蔵した結果,外傷がない果実は60%であった。高さ2,3mからウレタンフォーム上に果実を落下させた結果,厚さ10cmのウレタンフォームでは損傷がなかった。3.小型シェーカでは対象となる果実が少ないため能率が悪いので,トラクタ用シェーカを設計,製作した。4.海外(フランス,ニュージーランド)の果実機械収穫を視察した。1.ブルーベリーの振動収穫果実の引張り脱離抵抗力は果実質量の増大とともに大きくなり3-4Nに達し,着色とともに低下し熟果では1-2Nである。従って果実の選択収穫が十分可能である。熟果では果梗なし果が100%である。室内振動試験ではストロークが2cmでは12Hz,6cmでは8Hzで熟果の100%が脱離した。ほ場試験では設定ストローク36mmシェーカに比較して80mmシェーカでは熟果の脱離率は大幅に高かった(90%以上)。振動数は10Hz以上では未熟果の落下が増える。7-8Hzでは選択収穫指数が高かった。果実の収集にはビニールシートを使った結果,果実には損傷は見られず,熟果では果梗付き果は殆どなかった。収穫された果実は,販売担当者によると,商品として十分出荷可能とのことであった。実験したほ場は15年生のハイブッシュ系ブルーベリーで,列間2.5m,樹間1.5mであったが,列間は3.0mに改善すべきである。シェーカのブーム長は2.0mでは作業性が低く1.5mに改造した。

2.リンゴの振動収穫品種ふじを使った室内振動試験の結果,振幅1cmでは振動数6.7Hz以上,2cmでは5Hz以上でほぼ脱離した。ただし1cmでは6.7Hzで果梗抜けが生じるので10Hz以上が望ましい。ほ場試験では,シェーカを使用すれば収穫率は100%であった。捕集面積が2.8m×2.8mのキャッチングフレームでは落下果実の90%を捕集した。捕集果実の無傷果率および果梗付き果率は共に約90%であった。ほ場試験でウレタンフォームのキャッチジグフレームで回収された無傷りんごは,2カ月後にも損傷がなかった。1.ブルーベリーの機械収穫ブルーベリーは収穫初期において大粒で高品質の果実が得られるので,生食を目的とした収穫(選択収穫)が可能かどうか試験した。シェーカは大振幅,低振動数で,ブーム長1.5mのものを試作した。さらに枝に加速度計を取り付け加速度を測定した。収穫の性能は熟果の落果率,未熟果の不落果率,それらの積である選択収穫指数で評価した。熟果落果率は加速度が13g以上で1となり,未熟果不落果率は約7g以下で高くなり選択収穫指数は約9gで最大値0.9を示した。振動時間は3秒で十分であり,実振動数は10Hzであった。加速度から枝の片振幅を算出すると3cmであった。収穫された果実の状態は,複粒,果梗付き果が少なく,ビニールシートで捕集したので果実損傷,ブルームの脱落は殆どなかった。したがって本シェーカで大きな側枝がない主枝を対象にすると生食用ブルーベリーの収穫は可能であることが分かった。2.リンゴの機械収穫リンゴ果実はオウトウ,ブルーベリーに比べ大きくロボット収穫が試みられているが,コスト,能率の面で問題がある。安い果実供給を目的に機械収穫の可能性を検討した。引っ張り試験の結果,果梗と直角方向に引っ張ると平行の場合に比べて脱離抵抗力は1/5になった。室内振動脱離試験では振幅が3cmと大きい時,振動数は3.3Hzで脱離し果梗抜け果はなかった。ほ場試験では果実の落下率は90%以上であった。厚さ10cmのウレタンフォームで回収した結果,回収率は90%以上で果梗付き果率は約60%であった。回収果実を2.5か月保蔵した結果,外傷がない果実は60%であった。高さ2,3mからウレタンフォーム上に果実を落下させた結果,厚さ10cmのウレタンフォームでは損傷がなかった。
正中過剰歯発症に関わる遺伝要因の解明

本研究の目的は、上顎正中過剰歯を発症した日本人を対象として、上顎正中過剰歯発症に関与する遺伝子を見出すことである。被験者として、口腔内診査、エックス線検査および問診により家族性に上顎正中過剰歯を発症した者24人を上顎正中過剰歯群とし、コントロール群は、エックス線検査および問診により上顎正中過剰歯の家族歴が無い者24人とした。ゲノムDNAの抽出は、治療のために抜去した上顎正中過剰歯に付着した軟組織、または唾液に混入する口腔内細胞から得た。上顎正中過剰歯の発症には、歯の初期発生に関わる遺伝子群が関与しているという仮説を立て、歯の初期発生に関与することが報告されている遺伝子である、TP63、PITX2、LEF1、BMP2、BMP4、FGF9、FGF20、WNT10A、WNT10B、EDA、EDAR、MSX1、MSX2、PAX9、LHX6、RUNX2の16遺伝子にある一塩基多型(Single nucleotide polymorphisms:SNP)を調査した。これらの遺伝子で日本人において高頻度で出現する各1SNPを用いてTaqman PCR法にてジェノタイピング解析を行った。各SNPsのジェノタイプ頻度および,アレル頻度と上顎正中過剰歯発症の関連の有無を解析した。上顎正中過剰歯群とコントロール群間で、日本人に高い頻度で現れるSNPのジェノタイプおよびアレルの頻度について調査したが、両群間で有意な差は認められなかった。これらの結果から、上顎正中過剰歯発症に関与する遺伝子マーカーは、高頻度のSNP箇所ではなく、より稀な頻度で現れる他の多型の可能性が示唆された。上顎正中過剰歯の遺伝要因を解明するために、家族性過剰歯群と健常者群より得たDNAを用いて一塩基多型(SNP)解析を行う。家族性過剰歯群と健常者群の間で遺伝子型比に差のあるSNPを検出し、上顎過剰歯発症に関わる遺伝要因を検索する。家族性正中過剰歯群は親子間に認められたものが3家族、兄弟姉妹間に認められたものが7家族、その両者に認められたものが2家族であった。アレル頻度でP<1×10-5のSNPを示唆的に差があるとし、抽出したところ、19番染色体上に8SNPを、X染色体上に2SNPを、2番染色体上に1SNPを検出し、これらの染色体上に家族性正中過剰歯の責任遺伝子がある可能性が示唆された。家族性に上顎正中過剰歯を有する家族を12家族、またコントロール群は23世代にわたりエックス線で過剰歯がないことを確認した者24人のサンプルを収集することができた。また、ゲノムワイドのスクリーニングにより、正中過剰歯発症の候補染色体として19番染色体、X染色体、2番染色体を検出できた。本研究の目的は,上顎正中過剰歯を発症した日本人を対象として,上顎正中過剰歯発症に関与する遺伝子を見出すことである.過去の研究では, Sostdc1, Lrp4, Cebpb, Apc欠損マウスならびにPax6変異ラットで切歯領域に過剰歯が生じ,これらの遺伝子が切歯部過剰歯発症に関与することが報告されている.本研究では,被験者として,家族性に上顎正中過剰歯を発症した者24人を上顎正中過剰歯群とし,コントロール群は,エックス線検査および問診により上顎正中過剰歯の家族歴が無い者24人とした.げっ歯類において切歯部過剰歯形成への関与が報告されているSOSTDC1, LRP4, APC, PAX6, CEBPBの5遺伝子はヒトにおいても遺伝子の存在が確認されたので,各遺伝子の日本人高頻度のSNPsであるrs12699798, rs2306037, rs2431512, rs2239789, rs6095811を用いてジェノタイピング解析を行った.解析の結果から, SNPのジェノタイプ頻度および,アレル頻度と上顎正中過剰歯発症の関連の有無を解析した.本研究の結果,上顎正中過剰歯群とコントロール群間で,げっ歯類の切歯部過剰歯の形成に関与する5遺伝子を対象として,日本人に最も高い頻度で現れるSNPのジェノタイプおよびアレルの頻度について調査したが,有意な差は認められなかった.被験者として,口腔内診査,エックス線検査および問診により家族性に上顎正中過剰歯を発症した者24人を上顎正中過剰歯群とし,コントロール群は,エックス線検査および問診により上顎正中過剰歯の家族歴が無い者24人とし,結果の信頼性を得るに十分の被検者からサンプルを得ることができた。げっ歯類において切歯部過剰歯形成への関与が報告されているSOSTDC1, LRP4, APC, PAX6, CEBPBの5遺伝子はヒトにおいても遺伝子の存在が確認され,各遺伝子の日本人高頻度の5SNPsを調査することができた。