hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞内情報経路を標的としたハイスループット型リン酸化タンパク質分離材料の創製

本研究では、リン酸基と相互作用の強いZr(IV)イオンに着目し、W/O/W型界面鋳型重合法を用いて、樹脂孔表面にZr(IV)を固定させた新規金属固定化アフィニティークロマトグラフィー(Zr-Phos IMAC)を調製した。マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI-TOF/MS)を用いたモデルタンパク質の分離評価では、従来のIMACよりも非リン酸化ペプチドの検出を軽減させ、リン酸化ペプチドの検出感度を向上させることに成功した本研究では、リン酸基と相互作用の強いZr(IV)イオンに着目し、W/O/W型界面鋳型重合法を用いて、樹脂孔表面にZr(IV)を固定させた新規金属固定化アフィニティークロマトグラフィー(Zr-Phos IMAC)を調製した。マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI-TOF/MS)を用いたモデルタンパク質の分離評価では、従来のIMACよりも非リン酸化ペプチドの検出を軽減させ、リン酸化ペプチドの検出感度を向上させることに成功した遺伝性疾患、免疫系の異常、癌等の正確かつ簡便な診断法を確立するには、特定の代謝や情報伝達経路をターゲットに特徴的な関連タンパク質を網羅的に解析することが必要である。また、情報伝達系や免疫系の診断では、指標タンパク質の動的な解析も欠かせない。そこで、細胞内情報伝達系および免疫系タンパク質のプロテオーム解析をハイスループット化するために、高収量、高精度、高速度を実現する新規の分離技術が求められている。全細胞タンパク質の中から網羅的にリン酸化タンパク質およびペプチドを単離・濃縮する精製法として、金属(Fe^<3+>、Ga^<3+>)固定化アフィニティークロマトグラフィー(IMAC)を用いた方法が開発されている。また近年、ジルコニウム-リン酸基複合体(Zr-Phos複合体)がリン酸基をもつ高分子に高いアフィニティーを示すことに着目した報告が多くなされている。そこで、本研究では、Zr-Phos複合体をリン酸化タンパク質認識部位として、樹脂孔表面に高密度に集積させたIMAC用樹脂を調製することを目的とした。上でリン酸化タンパク質を網羅的に分離・濃縮することが可能ではないかと考えた。本研究の成果は、ゲストイオンとしてジルコニウムイオン、機能性ホストとしてリン酸基と2つの長鎖アルキル基をもつリン酸オレイルを用いたW/O/W型界面鋳型重合法により、Zr-Phos複合体を樹脂孔表面に固定した樹脂の調製に成功した。本樹脂は、β-Casei及びPhospholase中に存在するリン酸化タンパク質に対して選択的に分離することに成功した。今後は、任意のリン酸化タンパク質を特異的に分離可能なIMAC用界面分子インプリント樹脂の調製を行う予定である。リン酸基と相互作用の強いZr(IV)イオンに着目し、W/O/W型界面鋳型重合法を用いて、樹脂孔表面にZr(IV)を固定させた新規金属固定化アフィニティークロマトグラフィー(Zr-Phos IMAC)を調製し、リン酸化タンパク質分離性能評価を行った。電気泳動法を用いたモデルタンパク質(BSA及びβ-Casein)の検出法では、従来のIMACよりもリン酸化タンパク質分離能が高いことが確認された。マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI-TOF/MS)を用いたモデルタンパク質の分離評価では、従来のIMACよりも非リン酸化ペプチドの検出を軽減させ、リン酸化ペプチドの検出感度を向上させることに成功した。今後は、モデルタンパク質以外のリン酸基の数および配置の異なるリン酸化タンパク質を、特異的に認識するように、樹脂内の表面構造および孔径を制御した樹脂を充填したカラムにおいて、試料添加条件、カラムの洗浄条件、リン酸化タンパク質の溶離条件等の最適化を検討する必要がある。
トップパートナー粒子の同定に基づくLHCにおける新物理探索

本研究の目標は、ヒッグス粒子と暗黒物質、またこれらに強く結合していると考えられるトップクオークの性質の測定を足がかりに、その背後にある素粒子標準模型を超える新物理に迫ることである。特に、大型ハドロン衝突型加速器(LHC)実験で得られるトップクオークに関連するデータを最大限活用し、トップパートナー粒子の性質を探る方法を確立を目指す。トップパートナーと、暗黒物質粒子が縮退した質量スペクトルを持つ場合には、通常の探索法による新粒子の検出感度が悪くなること、単ジェットイベント探索が重要な探索法となることが良く知られていた。この場合、3体生成プロセスの寄与を考慮すると、単トップ事象がトップパートナー粒子生成の特徴的なシグナルとなり、更に暗黒物質の主成分を決定することができる。これをフェルミオントップパートナーの場合にも拡張し、フェルミオンパートナー、スカラーパートナーの差異について、議論した。また、LHCの高統計を利用することで得られる、高精度のレプトン不変質量分布を用いることで、弱電荷を持つ新粒子を探索可能なことを示したが、この手法はトップパートナーにも適用可能であり、フェルミオンとスカラーを分布形状を用いて区別可能であることを示した。2018年度には、招待講演を含むいくつかの国際会議、国内の会議において、これらの研究成果を発表した。また、国際研究会「Beyond the BSM」を主催者の一人として共催し、コライダー物理、フレーバー物理、低エネルギー実験、宇宙観測等、関連する分野の理論実験双方の研究者を、国内外から多数招聘し、51名の参加者を集め国内の現象論研究の活性化に貢献した。当初、計画していた、ISR(initial state radiation)ジェット情報を使ってトップパートナーの性質を同定する研究については、準備段階を整えることができ、順調に進んでいる。並行して、トップパートナーのco-annhihilationプロセスが重要になるような状況における、暗黒物質残存量とコライダーシグナルの関係についての研究も行なっており、論文にまとめる段階にほぼきている。また、トップパートナー、トップクオーク関連の研究成果発表を現在までに多数行なうことができ、成果を十分国内外に発表することができた。トップパートナーの性質を、ISRジェット情報を用いてアクセスする研究に関しては、ジェット内部構造を用いる計画だが、この際、機械学習の手法等も取り入れる方向に拡張していきたいと考えている。研究会開催を行なうための招聘旅費を当初確保していたが、別の研究会開催補助予算の申請が認められため、一部をそちらから補填することができた。また、招待講演の依頼が新たに数件あったため、当初研究発表を予定していた旅行を延期するなどした。次年度使用額は、研究成果発表のための出張旅費、学生の研究発表のための旅費の補助、共同研究者のスケジュール調整がつけば、共同研究者の招聘旅費、研究会開催を行なう際の追加の招聘旅費、等に利用する計画である。
スルフェン酸類の合成と反応

スルフェン酸は一般的に非常に不安定で単離された例がわずか8例しかないことからほとんど研究が進んでいない。従ってこの分野では安定なスルフィン酸の合成法を開発する必要がある。本研究ではtransーデカリンの9位のように4つのアキシャル水素によって立体的に保護されたスルフェン酸の合成を目指した。方法は以前から研究を行なってきたアルキルαーメトキシアルキルスルフォキシドのαーメトキシアルキルスルフェネ-トへの転位及び酸加水分解反応を利用した。その結果、transー9ーデカリルメトキシメチルスルフォキシドは速やかにスルフェネ-トへ転位するがその後異常に安定で加水分解が起こらないことが分かった。しかしながらスルフォキシドを直接過塩素酸で処理することにより高収率でtransー9ーデカリンスルフェン酸を結晶状態で得ることに成功した。このスルフェン酸は不飽和結合やスルフェニル基以外にヘテロ原子を含まない初めて例である。熱安定性は30°Cでは寿命が30分程でスルフォミ酸やジスルフィドに分解すること、アルカリ条件下では急速にチオ-ルスルフィネ-トに分解するが弱酸性では比較的長時間安定に存在することが分かった。その他スルフェン酸の構造を証明するために種々の反応を行なった。このように立体的にかさ高いスルフェン酸の合成法を見い出したことは今後、いままでそのかさ高さのために合成できなかったスルフェン酸の合成へと道を開くものである。一方、tーブタンスルフェン酸の脱水縮合によるチオ-ルスルフィネ-トへの分解反応を過塩素酸触媒下分光光度計を用いて速度論的に検討した結果、pH23付近で反応が1次速度式に従いpHー速度プロットでピ-クが現われた。通常の機構では2次反応が予想されるのと矛盾しており、この反応の機構についてはさらに触媒効果等の検討をする必要がある。
コンクリートの界面におけるひび割れ伸展のメカニズム解明と力学特性値の向上

本研究は新コンクリートを既存建造物に付加する際,コンクリート構造物に生じる新旧コンクリート界面の付着に関わる性能向上を検討するものである。本年度は「破面解析モデルゴを提案し,モデルを有限要素解析に適用することで,界面のひび割れ伸展メカニズム解明に着手した。下記に破面解析モデルを中心とした研究成果について示す。q)破面解析モデルと有限要素解析破面解析モデルは著者が開発したもので,コンクリート構成材料を単純化,理想化して二次元に配置するモデルである。界面近傍の化学的な解析を基に,界面は水酸化カルシウムが多く,骨材が少ない界面層としてモデル化した。さらに本研究で提案した破面解析モデルを有限要素解析(FEM)に適用し力学特性値を評価した。FEM結果の力学特性値と最終ひび割れ歪み(ひび割れ)の特徴について考察した。(2)ひび割れ伸展メカニズムに関する考察上記のFEMの結果,材料内部の脆弱な要素の分布状態が異なることで,力学特性値とひび割れが異なることが分かった。まず,脆弱な要素が集中して分布する打継ぎ界面の場合には,ひび割れが界面のみを伸展するため,破面の総延長は短くなり力学特性値が低下するのである。しかし,脆弱な遷移帯が適度に分布する場合,破壊時には遷移帯を縫うようにひび割れが伸展するため,破面の総延長がモルタルより長くなり,見つけ面積当たりの強度が大きくなるのである。(3)力学特性値の向上の具体策上述のように,コンクリートとその界面のひび割れ伸展メカニズムに関する考察が深化したことで,コンクリート界面を含む部材の力学特性値向上に関する具体策が提案できた。例えば,補修材を母材よりあえて弱くすることで,界面を破壊せずに補修材側へひび割れを大きく迂回させ,部材としては強度や靱性を向上させることが可能である。これらの成果は博士論文「非均質性を考慮した破面解析の提案」としてまとめた。上記9.研究実績の概要に示した通り,破面解析モデルを中心にコンクリートのひび割れ伸展のメカニズム解明に着手できた。さらに,新旧コンクリート界面の力学特性値向上に関する具体策を提案できた。例えば,界面における潜在水硬性の発揮や機械的アンカー効果の影響などである。また目荒しの深さ,接着層の有無ひび割れ伸展を制御可能であるかについて,破面解析モデルによって検討が可能になった。今後の研究では,界面の付着に関する機構をより詳細に考察するために,界面近傍の壁効果やブリーディングを反映した水和物生成など,セメント化学分野を取り込むことが重要である。また,実在コンクリート構造物の補強や補修を目指すとき,劣化した母材コンクリートや補修材を検討する必要がある。これまでの研究は,劣化のない実験室レベルの試験体を対象としていたが,今後はより大型の試験体や劣化した母材に研究対象を拡大する予定である。また,高靱性を特徴とする繊維補強セメント材料(SHCC)があり,その可能性が期待されている。しかし母材コンクリートとの界面に関する研究はほとんどないため,その検討を行う予定である。国民生活を支える古くに建設された大量のコンクリート建築や構造物に対して,劣化補修や耐震補強が必要となり,コンクリートを打ち足す例が増えている。本研究は,それら打継ぎや補修などで新コンクリートを付加する際,コンクリート構造物に生じる新旧コンクリート界面の付着に関わる性能向上を検討するものである。本年度は主に1.実験および2.破面解析を実施し,その概要は以下の通りである。1.実験まず実験については,高炉スラグ細骨材の界面への補強効果を検討するものを重点的に行った。高炉スラグ細骨材の界面への補強効果を確認するため,砕砂を高炉スラグ細骨材で置換した打継ぎ試験体を作製した。その結果,打継ぎ時の旧コンクリートの材齢が進んでいるほど高炉スラグ細骨材の補強効果が現れ,打継ぎ時の材齢が90日の場合で,材料の靭性能を表す破壊エネルギーは砕砂を用いたコンクリートの2倍以上の性能を示す結果が得られた。2.破面解析次に本年度の研究の核となったものが破面解析(Fractography)であり,新旧コンクリート界面の破面における化学的特徴と物理的特徴の両面から調査を行った。特に物理的な破面解析では研究が大きく進展することができ,既往の研究では注目されていない破面の特徴量として標準偏差を提案し,強度や靱性を適切に評価できる指標となった。この標準偏差は既往の研究で扱われているフラクタル次元と併用することで,より効果を発揮できると考えられる。国民生活を支えるコンクリート建築や構造物は,震災や経年劣化による損傷補修や耐震補強が必要となり,コンクリートを打ち足す例が増えている。本研究は,新コンクリートを既存建造物に付加する際,コンクリート構造物に生じる新旧コンクリート界面の付着に関わる性能向上を検討するものである。本年度は実験と解析を中心に研究を推進しており,その中でも破面解析(Fractography)を用いた破壊機構解明に関して考察が深化した。破面解析は,新旧コンクリート界面および一体打ち試験体に対し破壊試験を行い,その破面における(1)物理的特徴と(2)化学的特徴の両面から行った。(1)物理的破面解析物理的な破面解析では,破面の特徴量と力学特性値との関係から研究を進めた。その中で,力学特性値を評価する新しい指標を本研究で初めて提案した。その指標はコンクリートの破面の高さ分布に関する標準偏差Sdと,破面のうち特定の曲率半径の分布割合を示すRrである。これらは,強度や靱性を適切に評価できる指標であると同時に,新旧コンクリート界面の破壊機構解明の糸口となる指標と考えられる。

(2)化学的破面解析化学的破面解析では,高炉スラグ細骨材が新旧コンクリート界面の力学特性値を向上させる機構について,電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)による観察結果を基に考察を行った。その考察によって,打継ぎ界面に生じるブリーディング層にスラグ細骨材の潜在水硬性が有効に働くことが分かった。さらに,スラグ細骨材はその特有の複雑な形状によって,引張抵抗力に対する機械的アンカー効果が強いという結果が得られた。本研究は新コンクリートを既存建造物に付加する際,コンクリート構造物に生じる新旧コンクリート界面の付着に関わる性能向上を検討するものである。本年度は「破面解析モデルゴを提案し,モデルを有限要素解析に適用することで,界面のひび割れ伸展メカニズム解明に着手した。下記に破面解析モデルを中心とした研究成果について示す。q)破面解析モデルと有限要素解析破面解析モデルは著者が開発したもので,コンクリート構成材料を単純化,理想化して二次元に配置するモデルである。界面近傍の化学的な解析を基に,界面は水酸化カルシウムが多く,骨材が少ない界面層としてモデル化した。さらに本研究で提案した破面解析モデルを有限要素解析(FEM)に適用し力学特性値を評価した。FEM結果の力学特性値と最終ひび割れ歪み(ひび割れ)の特徴について考察した。(2)ひび割れ伸展メカニズムに関する考察上記のFEMの結果,材料内部の脆弱な要素の分布状態が異なることで,力学特性値とひび割れが異なることが分かった。まず,脆弱な要素が集中して分布する打継ぎ界面の場合には,ひび割れが界面のみを伸展するため,破面の総延長は短くなり力学特性値が低下するのである。しかし,脆弱な遷移帯が適度に分布する場合,破壊時には遷移帯を縫うようにひび割れが伸展するため,破面の総延長がモルタルより長くなり,見つけ面積当たりの強度が大きくなるのである。(3)力学特性値の向上の具体策上述のように,コンクリートとその界面のひび割れ伸展メカニズムに関する考察が深化したことで,コンクリート界面を含む部材の力学特性値向上に関する具体策が提案できた。例えば,補修材を母材よりあえて弱くすることで,界面を破壊せずに補修材側へひび割れを大きく迂回させ,部材としては強度や靱性を向上させることが可能である。これらの成果は博士論文「非均質性を考慮した破面解析の提案」としてまとめた。上記9.研究実績の概要に示した通り,破面解析モデルを中心にコンクリートのひび割れ伸展のメカニズム解明に着手できた。さらに,新旧コンクリート界面の力学特性値向上に関する具体策を提案できた。例えば,界面における潜在水硬性の発揮や機械的アンカー効果の影響などである。また目荒しの深さ,接着層の有無ひび割れ伸展を制御可能であるかについて,破面解析モデルによって検討が可能になった。今後の研究では,界面の付着に関する機構をより詳細に考察するために,界面近傍の壁効果やブリーディングを反映した水和物生成など,セメント化学分野を取り込むことが重要である。
肝アナフィラキシィー反応の統合的研究

(1)肝アナフィラキシーの血管収縮部位の同定と肝内血液動態の解明モルモット、ラット、ウサギの肝アナフィラキシーモデルを摘出灌流肝臓で確立し、血管閉塞法によって類洞圧を測定して前類洞と後類洞の血管抵抗を求めた。モルモットでは、前類洞血管収縮が優位だが、有意の後類洞血管収縮もあり、肝重量は増加した。一方、ラットとウサギではほぼ選択的な前類洞血管収縮が生じ、肝重量は減少した。(2)アナフィラキシー肝血管反応に対するパラクリン的調節系の解明Nitric oxide(NO)の合成阻害剤を用いた実験からNOは定流量灌流状態ではアナフィラキシー時にズリ応力依存性に前類洞血管に作用し収縮血管を拡張することが判明した。一方、一酸化炭素は肝アナフィラキシー血管反応には何ら関与しない。また、定圧灌流の実験から肝アナフィラキシィーはズリ応力非依存性にNO産生を増加させることが示唆された。さらに、そのズリ応力非依存性のNO産生は前類洞と後類洞の両血管で生じることが示唆された。(3)肝アナフィラキシー反応の責任物質と責任細胞の解明モルモットのアナフィラキシー肝血管収縮の化学伝達物質として前類洞収縮には血小板活性化因子が主として関与し、後類洞収縮にはロイコトリエンが関与することが示唆された。一方、ヒスタミン、セロトニン、cyclooxygenaseの代謝物の関与は少ない。また、ラットの肝アナフィラキシー反応の責任細胞の検討ではKupffer細胞の関与は無く、ほとんど肥満細胞を介するものと考えられた。(4)アナフィラキシー低血圧における肝臓の役割の解明肝臓のアナフィラキシーショックの血圧低下における役割を腹腔臓器への血流遮断とともに肝臓を摘除した麻酔下ラットで検討した。腹腔血流遮断・肝摘ラットではアナフィラキシーの門脈圧の上昇に一致して血圧低下が抑制され、肝臓は門脈圧亢進によってアナフィラキシーの血圧低下に関与することが示唆された。(1)肝アナフィラキシーの血管収縮部位の同定と肝内血液動態の解明モルモットとラットの肝アナフィラキシーモデルを確立し、上記課題を検討した。ともに、感作2週間後に肝臓を摘出しヘパリン加自家血(Hct8%)で門脈から定流量灌流した。両種とも抗原の灌流液内投与により著明な門脈圧(Ppv)の上昇を認め、肝血管収縮が生じた。肝類洞圧を反映するdouble occlusion pressure (Pdo)の上昇はモルモットで大きく、前類洞抵抗(Rpre)は抗原投与前の3.8倍に増加したが後類洞抵抗(Rpost)も2.2倍に増加した。このことは前類洞血管収縮が優位だが、後類洞血管収縮もあることを示す。後類洞血管収縮により肝重量は肝重量10g当たり2.4g増加した。一方、ラットではPdoの増加は少なく、ほぼ選択的な前類洞血管収縮が生じ、肝重量は減少し、肝内血液量は減少した。(2)アナフィラキシー肝血管反応に対するパラクリン的調節系の解明Nitric oxide (NO)とCarbon monoxide (CO)の肝アナフィラキシー反応における役割をモルモットにて検討した。NO合成阻害剤のL-NAME前投与群で肝血管収縮は対照群に比べて1.8倍に増大し、アナフィラキシー肝血管収縮時にNOが産生され、肝アナフィラキシー肝血管収縮が緩和されることを示唆する。また、Rpreは2.2倍、Rpostは1.2倍と前類洞血管抵抗の増加が大きかった。

このことはNOは特に前類洞血管に作用することを示唆する。一方、COの合成阻害剤であるzincprotoporphyrin IX (10・M)を前処置するも肝アナフィラキシー反応には何ら影響を与えずCOの関与はないと推察された。(3)肝アナフィラキシー反応の責任物質次年度の課題であるがアナフィラキシー反応の化学伝達物質であるヒスタミン(His)、血小板活性化因子(PAF)、さらにトロンボキサン(Tx)の肝血管作用をモルモットにおいて検討し、アナフィラキシー肝血管収縮と比較した。血管収縮はHisでは後類洞優位、Txでは前類洞優位であり、PAFではそれらの間にあるがいくらか前類洞優位である。PAFの反応が最も肝アナフィラキシー反応に類似していた。(1)肝アナフィラキシーの血管収縮部位の同定と肝内血液動態の解明初年度のモルモットとラットに引き続き、ウサギとマウスの肝アナフィラキシィーを検討した。ウサギについては感作2週間後に肝臓を摘出しヘパリン加自家血(Hct8%)で門脈から定流量灌流した。抗原の灌流液内投与により肝血管収縮と肝重量の減少を認めた。肝類洞圧を反映するdouble occlusion pressure(Pdo)の上昇は門脈圧の上昇に比べて非常に小さくほぼ選択的な前類洞抵抗(Rpre)の増加をみとめた。以上の結果はウサギでは前類洞血管収縮により肝内血液量を減少させることを示した。マウスでは灌流システムを確立し、その肝血管特性をアナフィラキシーの化学伝達物質ヒスタミンが前類洞血管を優位に収縮させることを見出している。(2)肝アナフィラキシー反応の免疫担当細胞免疫担当細胞として肥満細胞の関与を肥満細胞欠損(Ws/Ws)ラットとその正常野生種ラット(+/+)を用い比較検討した。Kupffer細胞の関与は塩化ガドリニウム(GdCl_3)とリポソーム含有クロドロネート(Cl_<2->MDP)の前処置をしてKupffer細胞機能を抑制して検討した。GdCl_3やCl_<2->MDPを前投与しても肝アナフィラキシー血管収縮に影響はなく、Kupffer細胞の関与はなかった。+/+はSDラットと同様の前類洞優位の血管収縮がみられた。一方、Ws/Wsでも血管収縮がみられたが、その血管抵抗の増加は+/+の10%であった。ラットの肝アナフィラキシー反応はほとんど肥満細胞を介するものと考えられた。(3)肝アナフィラキシー反応の責任物質肝アナフィラキシー反応の化学伝達物質であるヒスタミン、セロトニン、血小板活性化因子(PAF)、ロイコトリエン(LTs)、cyclooxygenase代謝物の肝血管作用をモルモットで検討した。アナフィラキシーによる後類洞収縮にはLTsが前類洞収縮にはPAFが大きく関与していることが判明した。
再構成ウィルス粒子を用いた近年のヒトインフルエンザウィルスによる神経病原性の解析

インフルエンザ脳炎・脳症患者由来のウイルスのうちMDCK細胞での増殖にトリプシンを必要としないウイルス(NV)の神経病原性の検討を中心に、インフルエンザ脳炎・脳症の病因解明を試みた。1.10^4PFU相当のNVウイルスをマウスに脳内接種して、その影響を神経病原性を示すWSN株の場合と比較した。その結果、NVウイルスではWSNの様な運動能の低下や体重の減少は見られず、病理学的検討の結果、神経細胞での抗原の存在も認められなかった。2.NVウイルスのヒト由来神経系細胞(neuroblastoma,glioblastoma)での増殖能をトリプシン存在下、非存在下で検討した。WSN株はトリプシン非依存的にいずれの細胞でも増殖した。NVウイルスはトリプシン非存在下では増殖せず、glioblastomaではトリプシン依存的に増殖したものの、その増殖能はWSNの1/8であった。3.患者髄液中のウイルスの分離、ウイルスゲノムの検出の系を構築した。1PFU相当のウイルスを検出できるこの系を用いて、10検体で検出を試みたがいずれの検体からもウイルス、ゲノムともに検出されなかった。以上の結果から、WSN株に性状の似ているNVウイルスはWSN同様の神経病原性は獲得していない。また、ウイルスが直接脳内に侵入している可能性は非常に低い、の2点があきらかとなった。さらに、4、脳炎・脳症発症の原因として血中の炎症性サイトカインの上昇が指摘されていたため、NVウイルスの血管内皮細胞でのサイトカイン誘導脳を検討した。血管内皮細胞はヒトの肺および脳由来の細胞を用いたが、いずれの場合もIL6の誘導は観察されなかった。世界的に同じウイルスが流行しているにも拘らず、日本でのみインフルエンザ脳炎・脳症例が多いことから、今後宿主側の要因も検討していく必要がある。インフルエンザ脳炎/脳症患者から分離されたウイルスの中にトリプシン非存在下でもプラーク形成を行い、増殖能が高いウイルス(NV)が存在した。我々はこのトリプシン非依存性増殖能と神経親和性との関連を調べるため1.NAとプラスミンの関係、2.ヒト神経細胞および血管内皮細胞での増殖能3.マウス脳内での増殖能を検討した。1.最近マウス脳馴化株WSN株のプラスミン依存的増殖能が報告された。NVでも同様の効果があるのかを検討するため血清中のプラスミンの効果を除く目的で、ウイルス感染時に5回念入りに細胞の洗浄を行いプラーク形成を行ったがプラークは形成された。前述のWSN株のプラスミン依存的増殖にはプラスミンのNAとの結合が示唆されているため、発現系を用いてHA,NAを同時に発現させプラスミンの影響を検討したが、NVではプラスミンの効果は見られなかった。この結果は少なくともNVウイルスではプラスミンによる活性化は起きないと考えられる。2.細胞特異的増殖能を検討するため株化された神経細胞、グリア細胞、および血管内皮細胞でのNVの増殖を検討した。WSN株と異なり神経細胞での増殖はほとんどみられなかったが、グリア細胞では増殖能した。また血管内皮細胞でも多少の増殖が見られた。各細胞での増殖能の比較はプラーク形成法で現在定量化している。3.さらにマウスの脳内での増殖能があるかどうかを検討した。マウス脳に10^4PUF濃度のウイルスを接種し、9日間経過を観察したがWSN株接種時に見られる、体重の軽減、運動能の低下は見られなかった。ウイルス接種後3日、5日、9日後の脳を還流固定後摘出した。

切片作成後、ウイルス抗原の存在の有無を検討しているところである。インフルエンザ脳炎・脳症患者由来のウイルスのうちMDCK細胞での増殖にトリプシンを必要としないウイルス(NV)の性状をさらに検討した。1.ヒト神経細胞、ヒトグリア細胞、ヒト血管内皮細胞ではトリプシン非依存的増殖能を示さなかった。これはWSNで見られるような神経病原性とトリプシン非依存的増殖能との関連性が、NVウイルスでは低い事を示唆していた。2.NVウイルスをマウスに脳内接種し、脳の切片をNPに対する抗体で染色したがWSNで見られた黒質部位やその他の領域でもウイルス抗原の存在は認められなかった。3.脳炎・脳症発症の病因としてウイルス感染による血中のサイトカイン濃度の上昇が示唆されているため、血管内皮細胞におけるサイトカインIL6の誘導能を測定したがNVウイルスによるIL6の誘導能は非常に低かった。以上の結果から、NVウイルスが直接神経系細胞で増殖、あるいはサイトカインの誘導で神経病原性を示す可能性は低い事が示された。4.一方、患者髄液中にウイルスが浸出し得るのかを調べるため最低1PFUのウイルスが存在すればウイルスあるいはゲノムを検出できる系を作成した。この系で10検体の髄液を調べたが、ウイルス及びゲノムは検出されなかった。5.脳炎・脳症はA型ウイルスでの報告が多いが、B型ウイルス感染での発症報告例もある。B型ウイルスは従来亜型が存在しないと言われてきたが近年のウイルスには2つの系統が存在している。塩基配列に基づく解析の結果この両系統が1960年代後半に分岐していた事が明らかとなった。脳炎・脳症の発症とこの2系統との関連はさらに調べる必要がある。インフルエンザ感染に伴う脳炎・脳症発症の増加とH3ヒトインフルエンザウイルスのレセプター結合特異性の変化がほぼ同時期に生じているため、今後、レセプター結合特異性の変化と脳炎・脳症発症との関連性をさらに検討していく。
言語習得・言語障害のデータに基づいた有標・無標の研究

主に英語と日本語における言語習得及び言語障害データを収集し、有標性の観点から分析することが本研究の目標である。昨年度は日本語の言い誤りのデータを分節音、音節のレベルに基づいて分析を行ったが、今年度は初語期(約生後10ヶ月)から60語期(1歳10ヶ月前後)の幼児の音声データを中心に語形に焦点を当てて分析をした。その結果、初語期では1+2モーラの組み合わせから成る、軽+重音節連鎖の語形が多用されるものの、50-60語期になると、重+軽(2+1モーラ)語が好んで使用されることが明らかとなった。さらに、30語期(1歳5ヶ月前後)あたりを境として音節量の組み合わせパターンが変化していることがわかった。従来の先行研究では2歳児前後の幼児データを中心に音韻分析が行われてきたために、日本語もストレス言語である英語同様に重+軽の組み合わせが出発点にある、という見方が主流であったが、少なくとも初語期から30語期あたりまでは重+軽の語形表出は多くなく、発達過程において「何らかの」変化が幼児の韻律構造におきたことを示唆する結果が今回得られた。今のところ、Ito1990が提案しているstemというレベルの獲得が30語期あたりでなされたと結論づけているが、本当に韻律構造上の「変化」かどうかは現段階では明確ではない。ごく初期の発達段階における音声データはこれまであまり報告されておらず、今後さらに多くのデータを収集し、詳しく調査、検討する必要がある。この研究の成果はオランダで開催された"Developmentalpaths in phonological acquisition"及び"39^<th> International Colloquium of Linguistics"という2つの国際会議で発表した。さらに、国内では上智大学で開催されたシンポジウム"New technology and the investigation of the articulatory process"においてコメンテータとして招待された際にも成果の一部を発表した。主に英語と日本語における言語障害データを収集し、これまで集めてきた音韻獲得・発達に関するデータ(平成12-13年度奨励研究(A))と照らし合わせながら分析することが本研究の目標である。今年度は具体的に、まず日本語の失語症の「いい誤り」のデータを収集し(105例)、音韻的側面から分析した。これまでのところ、障害データにおける言い誤りは大半のものは素性を基準に考えるよりも分節音レベルで考えた方がよい、ということがわかった。この結果はShattuck-Hufnagel(1979)が英語におけるスピーチエラーに基づいて出した結果を支持するものである。また、これまでの研究において、英語では[voice]素性が誤りに関与しやすいのに対し、日本語ではこの素性に関する誤りがほとんど観察されないということ、また、英語では「例外的」音過程として処理されている「後舌化」が日本語では一般的である、という日英語の相違点があることを報告した。これらの結果を障害データと照らし合わせたところ:1)失語症のデータでも[voice]素性に関する誤りがほとんど観察されない2)通常の日本語発話と異なり、失語症データには「後舌化」がほとんど起きないということがわかった。この研究成果は香港で開催された"11th Meeting of the International Clinical Phonetics and Linguistics Association"及びマレーシアにおける"International symposium of linguistics and speech-hearing sciences 2002""という2つの国際会議において発表し、それぞれの会議におけるSelected papersのひとつとして選ばれ、出版されることになっている。昨年度は日本語の失語症の「いい誤り」のデータを収集し、音韻的側面、特に素性に基づいた分析を行ったが、今年度は幼児の音声データをさらに収集し、障害データと照らし合わせながら分析をするとともに、日本語のデータを、より上位概念である「分節音」、「音節」に焦点を当てて分析を試みた。その結果:1)日本語においては一番エラーが起こりにくい母音は/a/、逆に一番エラーに関与しやすい母音は/e/であること2)子音では/∫/,/s/,/k/,/z/が他の子音に変化しやすく、/t∫/,/s/,/t/,/∫/,/k/がエラーのターゲットになりやすい傾向にあること3)英語のエラーにおいては子音は子音、母音は母音と交替するが、日本語は通常発話のデータにおいても障害データにおいても特殊モーラは子音から母音、あるいは母音から子音へと交替することが頻繁に観察される傾向にあることがわかった。特に3)に関連し、特殊モーラについて幼児対象に実験を行ったところ、韻律単位としての特殊モーラの習得はかなり遅れるということが新たに明らかとなり、日本語における有標性の基準を今後明らかにしていく上で重要な手がかりとなるものと思われる。

さらに、30語期(1歳5ヶ月前後)あたりを境として音節量の組み合わせパターンが変化していることがわかった。従来の先行研究では2歳児前後の幼児データを中心に音韻分析が行われてきたために、日本語もストレス言語である英語同様に重+軽の組み合わせが出発点にある、という見方が主流であったが、少なくとも初語期から30語期あたりまでは重+軽の語形表出は多くなく、発達過程において「何らかの」変化が幼児の韻律構造におきたことを示唆する結果が今回得られた。今のところ、Ito1990が提案しているstemというレベルの獲得が30語期あたりでなされたと結論づけているが、本当に韻律構造上の「変化」かどうかは現段階では明確ではない。ごく初期の発達段階における音声データはこれまであまり報告されておらず、今後さらに多くのデータを収集し、詳しく調査、検討する必要がある。この研究の成果はオランダで開催された"Developmentalpaths in phonological acquisition"及び"39^<th> International Colloquium of Linguistics"という2つの国際会議で発表した。さらに、国内では上智大学で開催されたシンポジウム"New technology and the investigation of the articulatory process"においてコメンテータとして招待された際にも成果の一部を発表した。
有機単分子層におけるナノ膜穴構造の発現条件と有機基板としての特性

TDTCHTO分子は三角形状分子であるが、単分子層において比較的大きな膜穴を有するが分子の周囲を囲む水素をメチル基に置換したときには膜穴を生じない。本研究ではこの成立要因を解明すべく同一平面にある2分子の相対位置によるエネルギー計算を行った。その結果、単分子層ではグラファイト(0001)面と整合していることや等方的なファンデルワールス相互作用と静電相互作用のみを考慮した場合には、膜穴構造は再現できなかった。このことから硫黄-硫黄間相互作用の等方的でない相互作用が不可欠であることが明らかとなった。また、同じような三回対称性分子である中心の6員環が異なるトリフェニル化合物は分子の周りの構造がほとんど変わらないのに基板に対する吸着姿勢が変わる。分子面が基板に対して垂直に立つ分子2種、分子面が基板に対して平行になる分子の2種について結晶構造とエピタキシーについて比較した。どちらの分子吸着姿勢であってもエピタキシャル成長している場合があったが、結晶構造は平行に吸着する場合には層状構造、垂直に吸着する場合にはカラム構造となることが明らかになった。すなわち、これらの分子群の場合には中心の6員環の相互作用の強さにより、分子吸着姿勢及び結晶構造のパターンが決定されることがわかった。TDTCHTO化合物とトリフェニル化合物の6つの三回対称性分子における分子構造と分子吸着姿勢、分子パッキング、結晶構造の関係は、分子と分子との相互作用でも分子の周囲に働く異方性のある相互作用と、分子面間での相互作用が大きな影響を与えていると考えられる。テトラジチオールシクロヘキサントリオン(TDTCHTO)やヘキサメチルテトラジチオールシクロヘキサントリオン(HMTDTCHTO)、トリフェニルボロキシン(TPHBRX)、トリフェニルベンゼン(TPHBEN)、トリフェニルトリアジン(TPTRAZ)といった3回対称性をもつ有機分子の超薄膜における構造形成のメカニズムについて研究を行った。TDTCTHOについてはHMTDTCHTOとの相違点をグラファイト基板を模した炭素原子からなる巨大分子との相互作用を数値計算により調べている。TPHBRXについては分子の基板との距離による構造緩和の影響を膜厚の違いによる膜の昇華速度の違いにより調べている。膜厚が厚くなると昇華速度が速くなった。これは厚くなると分子間の相互作用が相対的に強くなることが考えられる。そこで膜厚の小さい薄膜について基板との相互作用の結晶構造に対する影響を調べている。また、TPHBENとTPTRAZは分子の形状が非常に似通っているが基板に対する分子吸着姿勢はTPHBENが分子面が基板に平行なのに対し、TPTRAZは分子面が垂直に立つことが分かった。その原因は分子の周囲が同じフェニル基なので、中心の6員環の違いによる分子面同士の結びつきの強さのちがいによるものか、フェニル基の中心の6員環とのねじれ角との違いにより分子面の整合の立体障害が異なることによるものか2通り考えられ、いずなのかを調べる一方、TPHBENの上にTPTRAZの膜を作成し構造を調べてTPHRAZの分子面を基板に平行になるような薄膜が作成できないか試みている。
ゲノム編集による改良型ウイルス感染宿主細胞の構築

本課題ではゲノム編集技術を駆使して、フラビウイルスの感染増殖性が更新した改良型培養細胞の構築を目指している。黄熱ウイルスYF17Dレプリコンを利用して、同ウイルスの複製能が更新した細胞を探索するため、レプリコンが持続発現しているレプリコン細胞を作製し、Cas9を発現させた。また、ヒト肝がん由来Huh7系列の亜株でC型肝炎ウイルス(HCV)の産生能が高いHuh7.5.1-8について、フラビウイルス産生能をVero細胞と比較解析し、Huh7.5.1-8細胞のウイルス学的な有用性を見出した。一方で、極めて感染能の高いHCV-JFH1亜株を分離した。さらに、ヒトゲノムCRISPR single-guide RNAライブラリを用い、フラビウイルスの一つである日本脳炎ウイルス(JEV)の感染増殖に必要な宿主細胞遺伝子の探索を行った。その結果、JEVの増殖に関わる宿主遺伝子の候補を複数得た。また、異常型プリオンに起因するヒトプリオン病には、さまざまな遺伝子多型のあることが知られているが、これらプリオン多型変異体を内在性プリオンタンパク質の干渉を受けずに解析できるヒト培養細胞実験系は樹立されていなかった。そこで、感染性プリオン研究に役立つ細胞解析系の構築を目指し、ゲノム編集法を用いて内在性プリオン遺伝子を破壊したヒト神経芽腫由来細胞変異株を樹立した。黄熱ウイルスYF17D株の複製装置を利用してレポーター遺伝子を発現させるレプリコンを作製し、実際に複製能を有することを確認した。また、当該レプリコンを持続的に発現するレプリコン細胞を樹立し、ゲノム編集のためのCas9を発現させた株を樹立した。さらに、YF17Dの複製に特異的な宿主因子を絞り込む際に有用な、ネガティブコントロール細胞も作製した。当研究室で当初HCV高産生を指標に樹立されたHuh7.5.1-8細胞は、フラビウイルス属のJEVについてもVero細胞と同等のウイルス産生量を示し、特に感染初期にウイルス産生量がVero細胞よりも高いことを見出した。Huh7.5.1-8細胞はVero細胞よりも顕著な細胞変性効果を示した他、JEVのプラークを早期から形成し、より大きなプラークを形成した。このようなHuh7.5.1-8細胞の特徴は、フラビウイルスの産生・分離や、検出に有用であると考えられた。また、本課題の目指すフラビウイルスの感染増殖性が亢進した改良型細胞構築のための親細胞としても有望であると考えられた。一方で、従来のHCV-JFH1株に比べて格段に感染性の高い亜株を分離し、従来株では感染がほとんど成立しない肝臓系培養細胞でもこの新規分離亜株は有意な感染能を示す事を見出した。Huh7.5.1-8細胞を親株として、CRISPR/CAS9システムによるJEVの感染増殖に関わる宿主因子のゲノムワイドスクリーニングを行ったところ、複数の候補遺伝子が得られた。候補遺伝子のそれぞれについてノックアウト細胞を作製し、JEV感染実験を行ったところ親株と比較してJEVの増殖が遅れることが示された。また、感染性プリオン研究に役立つ細胞解析系の構築を目指し、ゲノム編集法を用いて内在性プリオン遺伝子を破壊したヒト神経芽腫由来細胞変異株を樹立した。・YF17Dレプリコンを用いた同ウイルスの複製に関与する因子のスクリーニング系について検討をさらに進め、実際にスクリーニングを実施する。また、レプリコン細胞からインターフェロンによる治癒細胞を構築し、フラビウイルスの産生能について調べる。・Huh7.5.1-8細胞に見られたフラビウイルス高産生能についてさらに解析を進め、フラビウイルスの感染増殖性が亢進した改良型細胞構築のための手がかりを得る。・Vero細胞ゲノムに見出された内在性サルレトロウイルスのプロウイルスDNAのクローニングを行い、同遺伝子の複製能とウイルス粒子形成能を検出する実験系の構築を試みる。・内在性プリオン遺伝子を破壊したヒト神経芽腫由来細胞変異株にヒトプリオン病に関連したプリオン多型変異体を安定発現し、内在性プリオンの干渉の無い条件下で性状解析する。黄熱ウイルスレプリコンを利用して、同ウイルスの複製能が更新した細胞を構築する試みについては、計画通り、主要ツールとなる同ウイルスレプリコンの作製を完了した。すなわち、既報を参考に黄熱ウイルスYF17D株ゲノムRNAを基にして、同ウイルスのサブゲノミックレプリコンcDNAを得た。これをプラスミドに組み込み、in vitro転写反応でサブゲノミックレプリコンRNAを作製することができた。ルシフェラーゼまたは蛍光タンパク質をレポーター遺伝子として発現するレプリコンを作製し、YF17D複製能をモニターする系を確立した。一方で、多様なウイルスに感受性の高いVero細胞において継代歴の異なる3細胞亜株(JCRB0111, ATCC CCL81, Vero 76)の全ゲノム配列を決定し、その比較解析した。その結果、Vero細胞ゲノムの83か所にsimian endogenous type D retrovirus(SERV)が挿入されており、これら挿入箇所は三細胞株で一致していることを見出した。また、特異的なPCRプライマーが設計可能であった12個の挿入SERVをVero細胞ゲノムから回収してそれぞれ単独に配列決定を行ったところ、その2つは完全長の無傷SERV配列を持っていた。

これらの結果から、Vero細胞の樹立以降、当該細胞ゲノム中のSERVは、通常の継代培養をしている限りレトロトランスポーズしていないことが明らかになったとともに、SERVに由来する感染性粒子がVero細胞を基材として生産されたワクチン、特に生ワクチンに混在しないよう留意すべきことも示唆された。また、自然免疫経路を遮断してウイルス生産性を向上させることを意図し、ゲノム情報をもとにしていくつかの自然免疫経路系遺伝子ノックアウトしたVero細胞変異株をゲノム編集により作製した。既報を参考に黄熱ウイルスYF17D株ゲノムRNAを基にして、同ウイルスのサブゲノミックレプリコンcDNAを得た。これをプラスミドに組み込み、in vitro転写反応でサブゲノミックレプリコンRNAを作製することができた。ルシフェラーゼまたは蛍光タンパク質をレポーター遺伝子として発現するレプリコンを作製し、YF17D複製能をモニターする系を確立した。Vero細胞のゲノム中にはSERVの配列が挿入されている。Vero細胞においてトランスクリプトーム解析を行ったところ、DNAのメチル化阻害によりSERV遺伝子の転写が強く誘導された。また、3株のVero細胞亜株のゲノムを比較した結果、Vero細胞ゲノム中の84カ所にSERV配列が挿入されており、1カ所を除いては3株間で挿入位置が一致していた。さらに、12カ所のSERV配列をPCRにより増幅し配列を決定したところそれぞれの配列も3株間で完全に一致していた。配列を決定した12個のSERVのうち2個は完全長のSERVであることが明らかとなった。Vero細胞のゲノム情報をもとに、自然免疫系の細胞内シグナル伝達分子を標的としたsingle guide RNA(sgRNA)を設計した。このsgRNAとCRISPR/CAS9システムを用いてノックアウト細胞を作製することができた。本課題ではゲノム編集技術を駆使して、フラビウイルスの感染増殖性が更新した改良型培養細胞の構築を目指している。黄熱ウイルスYF17Dレプリコンを利用して、同ウイルスの複製能が更新した細胞を探索するため、レプリコンが持続発現しているレプリコン細胞を作製し、Cas9を発現させた。また、ヒト肝がん由来Huh7系列の亜株でC型肝炎ウイルス(HCV)の産生能が高いHuh7.5.1-8について、フラビウイルス産生能をVero細胞と比較解析し、Huh7.5.1-8細胞のウイルス学的な有用性を見出した。一方で、極めて感染能の高いHCV-JFH1亜株を分離した。さらに、ヒトゲノムCRISPR single-guide RNAライブラリを用い、フラビウイルスの一つである日本脳炎ウイルス(JEV)の感染増殖に必要な宿主細胞遺伝子の探索を行った。その結果、JEVの増殖に関わる宿主遺伝子の候補を複数得た。また、異常型プリオンに起因するヒトプリオン病には、さまざまな遺伝子多型のあることが知られているが、これらプリオン多型変異体を内在性プリオンタンパク質の干渉を受けずに解析できるヒト培養細胞実験系は樹立されていなかった。そこで、感染性プリオン研究に役立つ細胞解析系の構築を目指し、ゲノム編集法を用いて内在性プリオン遺伝子を破壊したヒト神経芽腫由来細胞変異株を樹立した。
分光画像を用いた蛍光物体の特性解析とビジョン応用

本研究では,蛍光物体の2分光特性,2方向特性,見え特性及び相互反射特性といった種々の特性を解析する技法を開発することを目指した.まず,蛍光物体の2分光特性の精密な計測のための2分光器システムと,カメラとLCTフィルタからなる分光イメージングシステムを構築した.第二に,連続分光分布を有する2つの光源を用いて,蛍光物体の2分光ドナルドソン行列を推定する方法を開発した.第三に,蛍光物体の2方向特性を計測してモデル化するための方法を提案した.第四に,視感評価実験に基づいて蛍光色の見えを評価し,物体色との見えの違いを分析した.最後に,密接して存在する複数蛍光物体から観測される相互反射現象を検討した.【1.分光イメージングシステムの構築】イメージング系は,マルチバンドカメラと数種類の可視光源からなり,カメラシステムには冷却モノクロCCDカメラと液晶チューナブルフィルタを組み合わせて構築した.対象とする光の波長域は400nmから700nmの可視域で,5nm間隔でサンプルし,61チャンネルの分光画像を獲得した.システム校正のために,分光プログラマブル光源と分光放射輝度計を利用して厳密なキャリブレーションを実施した.【2.ゴニオ測光システムの構築】蛍光物体の幾何学的反射特性と発光特性を調べるために,2自由度のゴニオ測光システムを製作した.このために現有の光学ベンチ上に,回転台,アーム,光学系を用いて,入射角と受光角各1自由度をもつ測光システムを構築した.光源にはブラックライト,輝度計測には分光放射輝度計を用いた.【3.蛍光分光推定アルゴリズムの開発】分光イメージング系からの61チャンネル分光画像から,物体表面の各画素におる蛍光特性を推定するアルゴリズムを開発した.またプログラマブル光源からの単色光により蛍光物体の反射・発光特性を表わすDonaldson行列を求めた.この特徴を用いて,拡散反射と蛍光発光の2つの分光成分をモデル化し,可視光源から拡散成分も同時に推定できるアルゴリズムを開発した.最低限必要な2つの光源の最適な組み合わせを実験的に検討した.【4.蛍光発光の空間特性の計測】蛍光発光成分の放射角度依存性を調べた.このためにゴニオ測光システムからの輝度データを用いた.受光角および入射角を,それぞれ鉛直方向から数度ごとに変化させて発光輝度データを得た.画像撮影にマルチバンドカメラを用いて,輝度データの角度特性を計測し,角度依存性及び点広がり特性を解析した.【1. 2-monochromator法によるDonaldson行列の計測】蛍光物体の蛍光特性は2次元行列のDonaldson行列で記述される.これまでこの行列を正確に求めるために,二つのモノクロメータを光源側と観測側に配置した計測系が採用され,計測時間とコスト面で問題があった.本研究では,光源側にモノクロメータを一台のみ用い,観測側に分光放射輝度系を用いるより簡便なシステムを構築した.【2.連続2光源によるDonaldson行列の推定】モノクロメータなしでDonaldson行列を求める新たな方法を開発した.光吸収と蛍光発光との間に物理モデルを構築し,異なる2光源で照明するとき,総合ラジアンスファクターは蛍光発光成分のみに依存することを示した.これより推定アルゴリズムを開発し,分光反射率,励起スペクトル,発光スペクトルが手軽に推定できることを示した.【3. bidirectional特性のモデル化】蛍光物体は反射と発光の二つの特性を持つ.この反射・発光の空間強度特性は入射と観測の角度に依存する.昨年度に構築したゴニオ測光システムを用いて,反射・観測角を変えてラジアンスファクターを計測して,特性を記述する数学モデルを検討した.反射特性は表面物体材料に依存し,蛍光発光特性は拡散放射で,強度は入射角度に依存することがわかった.【4.蛍光色の見えの解析】蛍光色と物体色の見えの違い(蛍光感)を視感評価実験に基づいて解析した.モニタ上で蛍光再現色を評価し,実物体の蛍光感知覚の差異を調べた.黒背景のモニタ上に蛍光パッチを再現した際,黒紙背景の実パッチより蛍光感が下がるが,モニタ上の蛍光パッチの周囲を実物体と同じ紙で覆った場合は,ほぼ同等の蛍光感が得られることが示された.さらに周囲背景の質感が,刺激パッチの蛍光感を向上させる方向に影響していることがわかった.【1. Donaldson行列の推定と画像応用】2つのスペクトル分布の特徴を用いて,蛍光励起スペクトルと発光スペクトルを推定するアルゴリズムを開発した.本手法の特徴は,対象シーンの全画素点において,分光画像データからDonaldson行列を推定できることである.従来法では,各画素点において4331 (=71x61)の画像データが必要であり,画像への適用は困難であった.本提案法では,142 (61x2)という僅かな画像データのみでDonaldson行列が推定でき,一般画像への適用が可能になった.【2.蛍光物体の相互反射の解析】相互反射の解析問題は,これまで色彩科学,画像科学,コンピュータ視覚,コンピュータグラフィックスといった分野で研究されてきたが,蛍光物体が解析されたことはほとんどなかった.

本研究では,相互反射の影響をもつ蛍光物体の分光解析の方法を開発している.2つの蛍光物体間の相互反射現象は,光反射と蛍光発光の2種類の相互反射からなり,相互反射の分光成分は2つ蛍光物体のDonaldson行列の積によって決まることを示した.解析の結果,観測画像の分光成分は, (1)拡散反射,(2)拡散ー拡散反射,(3)蛍光自発光,(4)蛍光照明による相互反射,の4つの成分で構成されることがわかった.【3.蛍光色の見えの解析】蛍光色と物体色の見えの違い(蛍光感)を視感評価実験に基づいて解析した.モニタ上で蛍光再現色を評価し,実物体の蛍光感知覚の差異を調べた.モニタ上に再現された蛍光刺激パッチの背景が同一色の背景よりも,撮影した画用紙を再現した場合の方が,刺激パッチの蛍光感が向上することが示された.このことにより,刺激の周囲背景の質感が,刺激の蛍光感に影響していることが再確認された.また,背景色が白色よりも黒色の場合に,その影響が強いことが示された.本研究では,蛍光物体の2分光特性,2方向特性,見え特性及び相互反射特性といった種々の特性を解析する技法を開発することを目指した.まず,蛍光物体の2分光特性の精密な計測のための2分光器システムと,カメラとLCTフィルタからなる分光イメージングシステムを構築した.第二に,連続分光分布を有する2つの光源を用いて,蛍光物体の2分光ドナルドソン行列を推定する方法を開発した.第三に,蛍光物体の2方向特性を計測してモデル化するための方法を提案した.第四に,視感評価実験に基づいて蛍光色の見えを評価し,物体色との見えの違いを分析した.最後に,密接して存在する複数蛍光物体から観測される相互反射現象を検討した.研究計画にしたがって,まず2-monochromator法による高精度計測システムを完成させ,次にスペクトルカメラ,分光放射輝度計,および2光源を用いる新たなシステムを完成させた.アルゴリズムの改善の余地はあるものの,手法の開発と計測は予定通り進めており,研究はおおむね順調に進展しているといえる.視覚情報学順調に研究が推移していることから,当初の計画にしたがって,研究を推進する予定である.研究計画にしたがって,システム構築が順調に推移した.一部のアルゴリズムは開発継続中であるが,手法の開発と計測は予定通り進めており,研究はおおむね順調に進展しているといえる.蛍光計測の消耗品を購入する予定であったが,仕様に適合するものが見当たらなかった.順調に研究が推移していることから,当初の計画にしたがって,研究を推進する予定である.仕様の変更を検討して,蛍光計測の消耗品の購入にあてる.