hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超多眼表示による凸レンズ方式浮遊立体映像ディスプレイに関する研究

本研究は,立体ディスプレイ装置の実現に関する一手法について研究したもので,メガネを着用することなしに,両眼視差による立体視を実現するため,凸レンズによる視差分離と同様の機能を有する光学フィルムを用いて,小型軽量の装置を実現した.液晶パネルと光学フィルムの配置を設計することで,比較的簡単な構成により,特殊メガネを着用することなく,立体映像を観察できる立体ディスプレイ装置を実現することができた.本研究は,立体ディスプレイ装置の実現に関する一手法について研究したもので,メガネを着用することなしに,両眼視差による立体視を実現するため,凸レンズによる視差分離と同様の機能を有する光学フィルムを用いて,小型軽量の装置を実現した.液晶パネルと光学フィルムの配置を設計することで,比較的簡単な構成により,特殊メガネを着用することなく,立体映像を観察できる立体ディスプレイ装置を実現することができた.「超多眼表示」による3次元映像の表示方法を,メガネなし立体映像表示が可能で,観察者の眼の移動にも追従させることのできる凸レンズ方式に適用し,偏光を利用して複数の映像を同時に表示することにより高解像度の立体映像表示を実現可能な凸レンズ方式超多眼立体ディスプレイを開発し,直接手で触れることのできる空中に浮遊する立体映像を提供可能な高臨場感立体映像空間の構築を行う.実在する物体が存在する場合には,レンズの調整に合わせて網膜に投影される映像の一部分に焦点ボケの状態が生じるはずであるから,バーチャルな立体映像を本装置で表示する場合にも,このレンズの調節に合わせて,網膜に投影する映像にボケを与えれば,実在の物体を見ている場合と同じ感覚に陥り,ヒトの脳がリアルかバーチャルな物体かを区別することなく立体映像を見ることができるのではないかというアプローチで高品質の立体表示を疑似的に実現することを目指す.表示映像に適切なボケを与えることで,実際に眼球が物体を捉えている場合と同様の生理的状態を,仮想の立体映像表示を行っている場合にも再現し,両眼視差,焦点調節ともに矛盾のない立体映像表示を行うことで,長時間使用しても疲労感を伴うことのないバーチャルな立体映像表示を実現する映像技術を確立するため,コンピュータグラフィックスによる適切なボケを有する画像生成を行った.「超多眼表示」による3次元映像の表示方法を,メガネなし立体映像表示が可能で,観察者の眼の移動にも追従させることのできる凸レンズ方式に適用し,偏光を利用して複数の映像を同時に表示することにより高解像度の立体映像表示を実現可能な凸レンズ方式超多眼立体ディスプレイを開発し,直接手で触れることのできる空中に浮遊する立体映像を提供可能な高臨場感立体映像空間の構築を行う.実在する物体が存在する場合には,レンズの調整に合わせて網膜に投影される映像の一部分に焦点ボケの状態が生じるはずであるから,バーチャルな立体映像を本装置で表示する場合にも,このレンズの調節に合わせて,網膜に投影する映像にボケを与えれば,実在の物体を見ている場合と同じ感覚に陥り,ヒトの脳がリアルかバーチャルな物体かを区別することなく立体映像を見ることができるのではないかというアプローチで高品質の立体表示を疑似的に実現することを目指す.昨年度に引き続き,表示映像に適切なボケを与えることで,実際に眼球が物体を捉えている場合と同様の生理的状態を,仮想の立体映像表示を行っている場合にも再現し,両眼視差,焦点調節ともに矛盾のない立体映像表示を行うことで,長時間使用しても疲労感を伴うことのないバーチャルな立体映像表示を実現する映像技術を確立するため,コンピュータグラフィックスによる適切なボケを有する画像生成を行うとともに,立体映像表示装置の光学系の検討を行った.「超多眼表示」による3次元映像の表示方法を,メガネなし立体映像表示が可能で,観察者の眼の移動にも追従させることのできる凸レンズ方式に適用し,偏光を利用して複数の映像を同時に表示することにより高解像度の立体映像表示を実現可能な凸レンズ方式超多眼立体ディスプレイを開発し,直接手で触れることのできる空中に浮遊する立体映像を提供可能な高臨場感立体映像空間の構築を行う.実在する物体が存在する場合には,レンズの調整に合わせて網膜に投影される映像の一部分に焦点ボケの状態が生じるはずであるから,バーチャルな立体映像を本装置で表示する場合にも,このレンズの調節に合わせて,網膜に投影する映像にボケを与えれば,実在の物体を見ている場合と同じ感覚に陥り,ヒトの脳がリアルかバーチャルな物体かを区別することなく立体映像を見ることができるのではないかというアプローチで高品質の立体表示を疑似的に実現することを目指す.昨年度に引き続き,表示映像に適切なボケを与えることで,実際に眼球が物体を捉えている場合と同様の生理的状態を,仮想の立体映像表示を行っている場合にも再現し,両眼視差,焦点調節ともに矛盾のない立体映像表示を行うことで,長時間使用しても疲労感を伴うことのないバーチャルな立体映像表示を実現する映像技術を確立するため,コンピュータグラフィックスによる適切なボケを有する画像生成を行うとともに,立体映像表示装置の光学系の検討を行い,立体映像表示装置の設計を行った,
歯科診療室における小児患者の視知覚分析-両眼眼球運動測定による奥行き知覚の分析-

【被験者】日本歯科大学新潟歯学部附属病院小児歯科に来院した,年齢5歳3か月から11歳9か月の小児小児患者19名。【実験方法】治療椅子を中心とした時計式表示法の位置で12時に歯科医師,3時に歯科衛生士,7時半に母親を配置した。そして,歯科医師が「おくちをあいて」,母親が「いいこにしてね」,歯科衛生士が「がんばったね」と話しかけ,被験児の眼球運動を両眼眼球運動測定装置で測定した。分析の結果,三者が話しかけたとき,話しかけた人の顔を視線が走査した被験児(走査群)と,走査しなかった被験児(非走査群)とに二分することができた。そして,両者間に性格特性があるか検討するため,被験児の眼球運動の結果と高木・坂本幼児児童性格診断検査との関連を,林式数量化理論II類により比較検討した。【結果および考察】1.数量化II類の結果は,相関比が0.701,判別的中率が94.7%,判別的中点が-0.127であった。2.高木・坂本幼児児童性格診断検査の性格特性で,走査群と非走査群の判別に大きな影響を与えるアイテムは,自制力,顕示性,神経質そして学校への適応であった。走査群に判別できるカテゴリーは,自制力なし,顕示性なし,神経質傾向,学校へ適応で,非走査群に判別できるカテゴリーは,自制力あり,顕示性あり,神経質でない,学校へ不適応であった。3.性格特性で,アイテム間相互の偏相関係数が0.700以上の強い相関を示すアイテムは,顕示性と神経質,神経質と自主性,不安傾向と社会性,自制力と個人的安定性であった。以上より,走査群と非走査群の被験児間に性格特性があることがわかった。【被験者】熟練群:臨床経験3年以上の歯科医師10名,研修群:登院生(歯学部6年生)10名【使用機器】両眼眼球運動測定装置および眼球運動統計プログラム(竹井機器工業社製),両眼眼球運動解析用および分析用コンピュータ,ビデオテープレコーダー【実験方法】以下の要領で被験者の両眼の眼球運動を測定した。(1)トレーニング場面;トレーニングルームの入り口から他の術者が行っているトレーニング風景を観察させた。(2)歯科診療場面;診療中の術者の後方から診療場面を観察させた。解析は,視線の動き方を分析するとともに,両眼視差によって得られる輻輳角から奥行きの視線の動きをd(表示距離)=P/2 tan θ(θ;輻輳角,P;両眼間距離)で算出した。【結果および考察】(1)トレーニング場面:熟練群は術者の表情を見ている時間が長かったが,研修群は小児患者を見ている時間が長かった。(2)診療場面:熟練群は小児患者の手足の動きを見る時間が長かったが,研修群は術野周辺を見ている時間が長かった。奥行き知覚については,信頼できる分析範囲がどの程度の距離かということが実験の課題であり,1m2mの範囲内ではほぼ信頼できる結果を得られるが,その範囲を決定するところまでは至らなかった。また,装置の較正に数十分の時間がかかる場合もあり,就学前の小児患者の眼球運動測定には使用するのが難しいかもしれない。さらに,両眼間距離(瞳孔間距離)の違いにより輻輳角に差が出るため,瞳孔間距離の正確な計測が必要であることも今後の課題である。
ソフトウェアプロセス教育のための支援環境

ソフトウェア技術者が,ソフトウェアプロセス技術を用いてソフトウェア開発能力を改善するための支援環境について研究した.ソフトウェアプロセス教育には,カーネギーメロン大学ソフトウェアエンジニアリング研究所で開発されたPSPとTSPを対象とした.支援環境には,個人,チーム,コース運営の3つの観点から分析できるように,プロセスデータを可視化するための手法を提案した.また,動機付けプロセスに基づく状態遷移モデルについて研究し,支援環境での実現方法について議論した.本研究では、ソフトウェア技術者が、ソフトウェアプロセス技術を用いて、ソフトウェア開発能力を継続的に改善することができる支援環境の構築を目的としている。本研究では、米国カーネギーメロン大学ソフトウェアエンジニアリング研究所の提案しているPSP(Personal Software Process)、TSP(Team Software Process)、およびそのトレーニングコースに基づいている。本年度は、主に学習者の動機付けプロセスの定式化と支援環境について研究した。学習者の動機付けプロセスの定式化に関しては、状態遷移モデルに基づくモデルを提案した。このモデルは、動機付けプロセスの標準状態遷移モデルと呼んでおり、組織論的期待モデルを基礎として定義した基準状態遷移モデルを拡張したものであり、受講者を状態機械とみなし、動機付けに関わる状態と操作によって、動機付けプロセスを定式化している。このモデルにより、PSPに関する概念やスキルの導入から定着成功もしくは定着失敗までの過程を形式的に表現可能となった。ソフトウェアプロセス支援環境に関しては、プロセスモデルの拡張とプロセスデータの可視化について研究した。プロセスモデルに関しては、前年度研究したPSPに基づくセルフマネジメントに関するモデルに、コースマネジメントの観点を追加、拡張した。これにより、前述した学習者動機付けプロセスモデルとの統合が可能となる。プロセスデータの可視化に関しては、ユーザが可視化の観点を自由に追加および定義できる枠組みを考案し、一部を試作した。ソフトウェア技術者が,ソフトウェアプロセス技術を用いてソフトウェア開発能力を改善するための支援環境について研究した.ソフトウェアプロセス教育には,カーネギーメロン大学ソフトウェアエンジニアリング研究所で開発されたPSPとTSPを対象とした.支援環境には,個人,チーム,コース運営の3つの観点から分析できるように,プロセスデータを可視化するための手法を提案した.また,動機付けプロセスに基づく状態遷移モデルについて研究し,支援環境での実現方法について議論した.本研究では、ソフトウェア技術者が、ソフトウェアプロセス技術を用いて、ソフトウェア開発能力を継続的に改善するための支援環境の構築を目的とする。ソフトウェアプロセス技術は、知識を習得するだけでは十分な効果を得ることはできない。そこで、米国カーネギーメロン大学ソフトウェア工学研究所(SEI)の提案している個人の能力改善を目的としたPSP (Personal Software Process)およびチーム開発を支援するTSP (Team Software Process)のようなスキルを習得するためのトレーニングが重要となる。このようなソフトウェアプロセス教育を支援し、個人における自己改善能力の向上およびチームにおけるチームビルディングおよびチームマネジメントを支援するためのツールを研究する。さらに、インストラクタが過去のクラスデータから教訓を得てコースに反映し、効果的な教育を実施できる支援環境も研究する。2012年度は、ソフトウェアプロセス支援環境と学習者の動機付けモデルを研究した。前者は、支援環境の全体像をソフトウェアアーキテクチャで定義した。支援環境は、セルフマネジメント、チームマネジメント、コースマネジメントの3つの観点を持つ。本年度は主にセルフマネジメントを中心として研究し、セルフマネジメントツールの分析と設計を行った。後者は、個人のプロセスデータを収集したクラスデータと、コース実施中に実施した面談やアドバイス等のインストラクタから学生へのアクションを分析し、状態遷移に基づく動機付けモデルを提案した。本研究では、ソフトウェア技術者が、ソフトウェアプロセス技術を用いて、ソフトウェア開発能力を継続的に改善するための支援環境を考案した。ソフトウェアプロセス技術を活用するには、知識だけではなく、スキルを習得する必要がある。そこで、米国カーネギーメロン大学ソフトウェア工学研究所の提案している個人の能力改善を目的としたPSP (Personal Software Process)、および、チーム開発を支援するTSP (Team Software Process)のトレーニングコースを対象とし、コース受講者のスキル習得を支援するための手法とそのツールを研究した。本年度は、研究計画の最終年度にあたり、主に以下の研究を行った。・3種類のマネジメント観点から、ソフトウェア開発能力を継続的に改善するための手法を検討した。3種類とは、個人スキルを対象としたセルフマネジメント、チーム活動を対象としたチームマネジメント、インストラクタからの指導を支援するコースマネジメントである。セルフマネジメントとコースマネジメントについては、昨年度までに検討してきており、本年度は主にチームマネジメントの観点から検討した。本研究では、チームメンバー個人のプロセスデータとチームワーク時におけるプロセスデータの相関関係を可視化する手法を提案した。・ソフトウェアプロセスのプロセスデータ可視化支援ツールを試作した。本ツールは、上記3種類の視点に対応しており、使用者自身がプロセスデータを加工、編集し、グラフ化することが可能である。ただし、現状ではPSP/TSPに特有のプロセスデータのみを対象としているため、ソフトウェアプロセス一般に適用するためのプロセスデータ定義やプロセスデータへのアクセス権限に関するセキュリティ機能等を今後研究する必要がある。ソフトウェア工学コースマネジメントに関する研究を先攻して行っており、チームマネジメントに関する研究が後回しとなっているが、研究全体の進捗としては特段に問題はない。当初の計画案では、モデル全体のソフトウェアアーキテクチャの考案およびセルフマネジメントツールの分析と試作を課題として挙げていた。このうちセルフマネジメントツールは、設計まで完了し、実装は完成していない。一方、コースマネジメントに関して、当初予定していたコースデータだけではなく、コース実施時の受講生のモチベーション変化を捉えるための動機付けモデルを提案した。この部分に関しては、当初予定より進んでいるため、全体として「おおむね順調に進展している」と判断した。

平成26年度は、本研究の最終年度であり、研究全体をまとめていく。具体的には、TSPを参考にして、チームマネジメントの観点から、ソフトウェア開発能力を継続的に改善できるようにするための手法を考案する。そして、これまでに研究してきたセルフマネジメントおよびコースマネジメントの観点からの手法と統合していく。また、手法を統合するにあたり、プロセスモデルやプロセスデータの可視化手法の改良や強化を行う予定である。2012年度に得られた結果を基にして、セルフマネジメント支援ツールを試用し、モデルや機能を洗練する。また、コースおよびチームのマネジメントを支援する機能を分析して、統合モデルの構築および支援ツールの試作を行う。主な研究内容は、以下の通りである。昨年度設計したセルフマネジメント支援ツールを試作し、PSPコースもしくは過去の実施データを用いて、その効果を確認し、モデルおよび支援機能を洗練する。また、セルフマネジメントレベルでプロセスをテーラリングするための手法も検討する。コースマネジメントに関しては、昨年度提案した動機付けモデルを詳細化し、実際のPSPコースに適用する事によりモデルの検証を行う。この結果により、モデルの改善や支援機能の抽出を行い、支援ツールへの導入を検討する。チームマネジメントの支援では、支援ツールの適用範囲が個人のソフトウェア開発であるPSPプロセスから、チーム開発を対象としたTSPプロセスへと拡張する。PSPの支援ツールでは、個人データおよび個人の集合であるクラスのデータを管理対象としていたが、チーム開発では、個人データを統合したチームデータを管理し、分析する必要がある。プロセスも個人とチームの2種類があり、タスクも異なるため、それぞれの視点から見たモデルを1つに統合する必要がある。
イオン移動度分析法を用いた大気微量成分測定法の開発

イオン移動度分析法(Ion Mobility Spectrometry, IMS)を一般の大気微量成分のフィールド観測に応用するためには、大気を電離して生成するイオンの移動度スペクトルに現れるピークのイオン組成を同定することと、大気圧中におけるイオン反応が移動度スペクトルにどのように反映するかを理解することが必要である。本研究ではイオン移動度スペクトルの化学的な解析が可能なドリフトチューブ型イオン移動度/質量分析装置(DT-IMS/MS)を新たに開発した。DT-IMS/MSはドリフトチューブ型イオン移動度計と四重極型マスフィルターを組み合わせた装置でイオンの移動度スペクトル、質量スペクトル、および選択イオン移動度スペクトルの3種類のデータが測定可能である。実験室空気を電離して生成した正・負イオンに対して移動度スペクトル、質量スペクトルおよび選択イオン移動度スペクトルの測定に成功し、DT-IMS/MSは移動度ピークのイオン組成の同定や移動度スペクトルの解析に必要な基本性能を有することを確認した。またSO_2/NO_2/H_2O/Air混合ガス中のイオン反応解析に応用した結果、イオン-分子反応に対して水蒸気量が大きな影響を及ぼしていることを明らかにした。本研究の結果、あらかじめDT-IMS/MSを用いて移動度ピークの同定作業を行うことにより、濃度がppbおよびサブppbオーダーの微量成分の測定がイオン移動度法で十分可能であることを示すことができた。今後、移動度スペクトルでのピーク分離度の向上、多成分イオンを含む移動度スペクトルのシミュレーションプログラムの開発を進め、フィールド観測可能なイオン移動度計の開発を行っていく。大気を人工的に電離してイオンー分子反応を引き起こすことにより大気中のどのような微量成分がイオン化されるのかを調べるために、ドリフトチューブ型イオン移動度計と四重極型質量分析計を組み合わせたイオン移動度/質量分析システムの開発を行った。本システムでは大気圧中で生成し一定時間ドリフトチューブ内で大気中の微量成分とイオンー分子反応させた正・負イオンの、全イオン移動度スペクトル、質量選択移動度スペクトル、および質量スペクトルの測定が可能である。このイオン移動度/質量分析システムを用いて、生成後30-500msの正・負イオン種のサーベイを行った。正イオンでは始めにNH_4^+(H_20)_nが主要なイオンとして現れるが、時間と共により陽子親和力のより大きなピリジンやアミン類のイオンが生成していく過程が明らかになった。生成が確認されたイオン種は、ピリジン、メチルピリジン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、イソブチルアミン、アミノヘキサン、キノリン、メチルキノリン、などである。また組成が未同定のイオン(質量数135、149、152、279amuなど)も検出された。負イオンでは亜硝酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸・硝酸のイオンが検出された。得られた負イオン移動度スペクトルの分離は比較的よく、イオン移動度分析法により亜硝酸、硝酸のほかにギ酸、酢酸、シュウ酸などの有機酸も測定可能であることが示された。一方正イオン移動度スペクトルはイオンピークが重なり合い複雑であるが、これをシミュレートするための解析プログラムを新たに開発し評価中である。ドリフトチューブ型イオン移動度計と四重極型質量分析計を組み合わせたイオン移動度/質量分析装置を開発し、生成後20-30msのイオンの全イオン移動度スペクトル、質量スペクトル、および選択イオン移動度スペクトルの測定を行った。質量スペクトルの測定結果から、正イオンではNH_4^+(H_2O)_nが主要なイオンであることが明らかとなった。またピリジンおよびジメチルアミンのイオンも検出された。そのほかにこれまでに組成が明らかになっていないイオン(135、149、152、279amu)も新たに検出された。これらのイオンの選択イオン移動度スペクトルの測定に成功し、全イオン移動度スペクトル中の最も移動度の大きなピークはNH_4^+(H_2O)_nによるものであることを確認することができた。また選択イオン移動度

スペクトルはピークと連続部分から成り、スペクトルの形状とその反応時間による変化はドリフトチューブ内でのイオン-分子反応の情報を多く含んでいることが明らかとなった。負イオン質量スペクトルではNO_2^-(H_2O)_n、HCOO^-(H_2O)_n、COOHCOO^-(H_2O)_n、NO_3^-(H_2O)_nの4種類のイオンを検出した。これらの負イオン種を含む全イオン移動度スペクトルの分離は正イオンに較べて良好で、移動度スペクトル測定による濃度測定が正イオンの場合よりも実現しやすいことが明らかとなった。本研究の結果、移動度スペクトルでのピーク分離度の向上、多成分イオンを含む移動度スペクトルシミュレーションプログラムの開発など課題は残されているものの、濃度がpptppbオーダーの大気微量成分の測定がイオン移動度法で十分可能であることを示すことができた。
リコンフィギャラブルシステムの可用性を向上させるOS機能の研究開発

ハードウェアの再構成によりアプリケーションの最適実行を可能にするリコンフギャラブルシステムにおいて,システム全体の可用性を向上させるために不可欠となるオペレーティングシステムが備えるべき機能について研究開発を行った.研究成果として,個々のシステムパラメータが異なるリコンフィギャラブルシステムに対応したプロセススケジューリング技術およびスケジューリングシミュレータを開発した.ハードウェアの再構成によりアプリケーションの最適実行を可能にするリコンフギャラブルシステムにおいて,システム全体の可用性を向上させるために不可欠となるオペレーティングシステムが備えるべき機能について研究開発を行った.研究成果として,個々のシステムパラメータが異なるリコンフィギャラブルシステムに対応したプロセススケジューリング技術およびスケジューリングシミュレータを開発した.研究計画に基づき,本年度は以下のテーマについて研究を実施した.ハードウェア資源を考慮するプロセススケジューラの開発:リコンフィギャラブルデバイスの資源管理およびハードウェアプロセスのスケジューリングについては,ハードウェアプロセスが要求する回路規模および資源の占有時間の管理がプロセスのターンアラウンドやスループットを大きく左右する.高性能向けおよび組込み向け双方のリコンフィギャラブルシステムを対象として,システムモデルを作成し様々な状況下を想定したシミュレーションを行うことにより,スケジューリングアルゴリズムの検討を行った.再構成可能システムにおける動的機能ローディング機構の開発:一般的なオペレーティングシステムにおけるダイナミックリンクライブラリ(DLL)のメカニズムをソフトウェアだけでなくハードウェアによる機能モジュールについても取扱うことができるようにした.具体的にはDLL内の機能を呼出す際にハードウェア実装を行うか否かを確認する階層を設けた.ネットワーク動的再構成管理のためのデータベース構築:必要な情報を一元管理するデータベースシステムをLinux上に構築した.リコンフィギャラブルシステム上で動作するアプリケーションが要求する回路構成情報をネットワークを介して取得できる機能を提供できるように,httpサーバとCGIによるデータベースアクセスを実現した.また,本研究に関連して,FPGAによるシステムLSIを作成する際に不可欠である機能分散型デュアルプロセッサシステムを構築する技術,および,動的リコンフィギャラブルシステムを実現する上で不可欠な部分再構成技術の基本動作に関する研究についても実施した.この2件については,研究会報告として発表した.研究計画に基づき,本年度は以下のテーマについて研究を実施したハードウェア資源を考慮するプロセススケジューラの開発:リコンフィギャラプルデバイスの資源管理およびハードウェアプロセスのスケジューリングについては,ハードウェアプロセスが要求する回路規模および資源の占有時間の管理がプロセスのターンアラウンドやスループットを大きく左右する,高性能向けおよび組込み向け双方のリコンフィギャラブルシステムを対象として,昨年度検討したスケジューリングアルゴリズムについて具体化を行った.提案アルゴリズムは,クリティカルパススケジューリングアルゴリズムを原型としており,「クリティカルパスの導出」,「スケジュールするタスクの選択」,「再構成する領域の選択」,「データ通信方式の決定」,「処理時間競合チェック」の各ステップを経ることでスケジュールを行う.その際,対象とするシステムの資源制約(バス構成,再構成領域数など)を考慮しつつクリティカルパス上のタスクを優先的にスケジューリングする.その他のタスクについてはクリティカルパス上のタスクの実行が遅延しないような時間帯にスケジューリングすることにより,DAGフローの全タスクを可能なかぎり最短で終了させる.本スケジューリングアルゴリズムについては研究会報告として発表したまた,本研究に関連して,動的リコンフィギャラブルシステムの再構成モジュールに回路を分割実装する際に不可欠な回路分割手法に関する研究,ならびに,動作記述からの自動回路合成に不可欠な変数の有効範囲解析に関する研究についても新たに実施した.なお、後者については研究会報告として発表したこれまでに開発してきたリコンフィギャラブルシステム向けOS機能について洗練化を図った.1.ハードウェア資源を考慮するプロセススケジューラの洗練化複数のプロセスがリコンフィギャラブルデバイスの回路資源を要求する状況下では,要求する回路規模,資源の占有時間等がプロセスのターンアラウンドやスループットを大きく左右する.そのため,資源を利用する可能性のある全てのプロセス全体を見通すリコンフィギャラブルデバイスの資源管理およびそのスケジューリングを行う必要がある.昨年度開発したスケジューラを基に,高性能向けおよび組込み向け双方のリコンフィギャラブルシステムを対象として論理資源量,ネットワーク通信速度,再構成速度等をパラメータ化し,様々なリコンフィギャラブルシステムをモデル化してスケジューリングシミュレーションが行える環境を構築した.2.動的部分再構成によるリコンフィギャラブルシステムのデータ転送機構の開発複数のリコンフィギャラブルモジュール間のデータ転送について,バスに接続されたメモリを介する方法だけでなく,再構成領域内にあるローカルメモリを介することでゼロコピーによるデータ受渡しについての実現可能性を検討し,システム全体として効率良くデータ転送できるよう洗練化を図った.3.複数FPGAへのアプリケーション実装を考慮したハードウェア分割手法の開発複数の再構成領域を備えるリコンフィギャラブルシステムの論理資源を効率良く利用するためには,実装する機能の分割法についても考慮する必要がある.昨年度開発した分割手法を基に,大規模な回路であって高速に分割するために手法について開発を進め,分割アルゴリズムの洗練化を図った.また,複数のFPGAに分割された回路を,高速シリアル通信を用いて大きな1つのFPGAとして動作させるための手法についても検討するとともに評価を行った.
PTHrP産生腫瘍におけるビタミンD代謝異常および骨軟化症の病態解析-担癌ラットモデルを用いて

患者より摘出したPTHrP産生腫瘍infantile fibrosarcoma(OMC-1)の組織細片を7週齢オスヌードラットの背側皮下に移植し、経時的に採血を行い、血清Ca値、PTHrP値の変動を検討したところ、移植後6週頃よりCa値、PTHrP値の著明な上昇を認め、患者にみられたHumoral Hypercalcemia of Malignancy(HHM)と同様の病態を示した。そこで、このラットの血中ビタミンD代謝物を検討したところ、Ca値の上昇が軽度な間は血中1,25(OH)_2D値はむしろやや増加するが、Ca値が15mg/dlを越えて上昇した際には1,25(OH)_2D値は著明に低下した。このことから、血清Ca値の変動がこの担癌ラットの1α位水酸化酵素の活性調節に関わることが示唆されたので、担癌ラットが著明な高Ca血症を示した時点で骨吸収阻害剤であるビスフォスフォネート(YM529)を投与したところ、Ca値の是正とともに血中1,25(OH)_2D値は正常値を越えて上昇した。RT-PCR法により腎臓での1α位水酸化酵素の発現を検討したところ、高Ca血症時のOMC-1担癌ラットでは本酵素の発現が低下しており、YM529を投与した担癌ラットでは本酵素の発現が著明に増加していた。以上の結果は、このHHM動物モデルにおいて、Ca値の上昇が軽度な間はPTHrPはPTHと同様に1α位水酸化酵素の発現を増加させるが、著明な高Ca血症は1α位水酸化酵素の発現を抑制することを示唆する。また、OMC-1担癌ラットでは血中25OHD値の低下も認められたが、RT-PCRで検討した結果、担癌ラットでは肝臓における25位水酸化酵素の発現がむしろ増加していた。担癌ラットでは尿中への25OHDの漏出も認められ、血中25OHDの低下に関与した可能性が考えられた。PTHrPの過剰産生により高Ca血症を引き起こした小児の間葉系腫瘍infantile fibrosarcomaの組織細片を7週齢オスヌードラットの背側皮下に移植し、経時的に採血を行い、血清Ca値、PTHrP値の変動を検討した。移植後6週頃よりCa値、PTHrP値の著明な上昇を認め、患者にみられたHumoral Hypercalcemia of Malignancyと同様の病態を示した。移植後8週時の脛骨組織所見では著明な類骨の増加が認められ、血中1,25(OH)・2D値、25OHD値が低下していた。そこで、この腫瘍が宿主の腎臓における1α位水酸化酵素の発現に影響を与えるかどうかを検討するため、腫瘍を移植したヌードマウスの腎臓からtotal RNAを抽出し、1α位水酸化酵素の発現をRT-PCRで検討した。担癌マウスの腎臓においては、対照マウスと比較して1α位水酸化酵素の発現が低下しており、血中1,25(OH)・2D値の大家には、基質である25OHD値の低下に加えて1α位水酸化酵素の発現低下も関与した可能性が示唆された。さらに、肝臓における25位水酸化酵素の発現を検討したところ、担癌マウスでは25位水酸化酵素の発現はむしろ上昇しており、25OHD値の艇かは25位水酸化酵素の活性低下によるものではなく、ビタミンD欠乏症に類似した病態が合併している可能性が考えられた。現在、担癌ラットを用いて1α位水酸化酵素および25位水酸化酵素の発現を検討している。
火山噴煙のリモートセンシングに関する新手法の開発

20年度は,本研究課題の最終段階として, 2008年10月に再び阿蘇中岳火口でラマンライダーとスペクトルカメラによる噴煙水蒸気観測を行った.今回は,前回までの阿蘇での観測と登別大湯沼での観測をふまえ,火口湖から蒸発する水蒸気と,噴気口からまとまって放出されている水蒸気とを区別できるように工夫した.具体的には,ライダーのビームを水平方向にスキャンして,水平面内での水蒸気分布を求めた,別途暗視カメラで上昇速度を測定し,水蒸気フラックスを算出することができた.これにより,湖面からの蒸発と噴気水蒸気とを区別することができ,本課題の当初の目標のひとつであった湖面蒸発率の正確な推定を達成することができた.スペクトルカメラについては,新規の試みであったこともあり,測定手法の模索に終始したが,本研究課題によって一定の見通しが得られた. 800nm近辺の赤外吸収帯を用いることにより,大気水蒸気による吸収の影響を抑えながら,火山起源の水蒸気による赤外吸収を捉え得ることを実証できた,ただし,背景光(太陽光)と火山噴煙との位置関係や気象条件による制約が大きいことが問題点として残っている.また,野外での即時データ処理方法や機器の操作性などの面で,さらに改良すべき点もある.2008年9月には,代表者と連携研究者が集まり, 3年間の到達点と今後のステップに向けた改良点について議論した.その結果,来年度以降もライダーおよびスペクトルカメラを用いた火山ガス研究を発展的に継続することを確認し,さらなる研究目標に必要な装置のスペックに関する青写真を作った.平成18年度は,現有の装置を利用して火山噴煙に対してテスト的に観測を行い,問題点の洗い出しを行うことを主眼に置いた.まず,5月に行われた地球惑星科学連合大会(幕張市)にて,火山学分野(橋本・寺田)と大気物理分野(中村・高橋)の間で研究打ち合わせを行い,問題意識の共有と背景研究に関する情報交換を行った.分担者の中村は,京都大学で大気観測用ラマンライダーの小型化に成功し(本研究とは別経費),火山噴煙の観測にも利用可能にした.これを用いて,中村・橋本・寺田は1月に阿蘇山で噴煙水蒸気観測を実施した.弾性散乱を観測することにより,噴煙中でエアロゾルとして存在する水滴の濃度分布を捉えることに成功した.一方,水蒸気として存在している水は,ラマン散乱の波長成分で観測できるが,実際の観測条件では気温が低かったため相対湿度が100%に達しており,背景大気の水蒸気と事実上区別が付かなかった.一方,橋本は,火山噴煙用スペクトルカメラの開発のため,本研究費によりCRI社製の近赤外域液晶フィルターを新規購入した.装置の選定にあたり,すでに別研究で使用実績をもつ高橋の助言と情報を得た.2月には,寺田と橋本が,液晶フィルタと高感度CCDカメラ(寺田所有)を組み合わせて,室内実験によってフィルタの基本特性を調べるとともに,水蒸気による赤外線の吸収に関する基礎的な実験を行った.火山噴煙を対象とした本格的な観測の前に,いくつかの問題点が整理された.問題点の一つは,測定対象である噴煙そのものが高温である場合に,赤外スペクトルにどのような影響が出るかがよく分かっていないことである.また,水蒸気による赤外線の吸収だけでなく,水滴による散乱の影響をどのように評価するかという問題が未解決である.昨年度,スペクトルカメラによる火山の噴気水蒸気の検出可能性を検討した.それを受け,今年度は,水蒸気の定量に必要となるCCDカメラの感度特性試験と液晶フィルタの波長特性試験を実施した.さらに,液体の水を用いて,赤外線の吸収量を波長ごとに実測した.これらの実験は,北海道大学電子科学研究所光計測システム研究室の協力の下で,研究代表者である橋本と連携研究者である京大理の寺田暁彦研究員が行った.2008年3月には,阿蘇山の火口で,赤熱する噴気地のスペクトル撮影を行った.データの解析はこれからであるが,赤熱の温度が精度良く推定できる可能性がある.2007年6月に,阿蘇山の火口でラマンライダーによる噴気水蒸気測定を行った.連携研究者である京大生存研の中村卓司准教授が,装置をさらに軽量化することに成功し,可搬性・操作性が向上した.噴気のある方向とない方向の水蒸気分布を比較することで,周辺大気の水蒸気と噴気水蒸気とを分離して検出することができた.噴気内の水蒸気分布を定量的に測定したのは世界で初めてである.これと同時に,IIカメラを用いて噴気の上昇速度を測定し,ライダーによる水蒸気濃度分布とあわせてフラックスの見積りを行った.既存の方法による放熱量推定値との比較検討が今後の課題である.阿蘇山でのライダー観測の結果は,中村を筆頭に国内外の関連学会で発表した.現在,国際誌への投稿論文を準備中である.2007年10月には,北海道登別市の倶多楽大湯沼において,高温の湯沼から蒸発する水蒸気の分布をラマンライダーで面的に測定する実験を行った(中村・橋本).赤外画像による温度分布から推定した水蒸気量分布と整合的な結果を得た.20年度は,本研究課題の最終段階として, 2008年10月に再び阿蘇中岳火口でラマンライダーとスペクトルカメラによる噴煙水蒸気観測を行った.今回は,前回までの阿蘇での観測と登別大湯沼での観測をふまえ,火口湖から蒸発する水蒸気と,噴気口からまとまって放出されている水蒸気とを区別できるように工夫した.

具体的には,ライダーのビームを水平方向にスキャンして,水平面内での水蒸気分布を求めた,別途暗視カメラで上昇速度を測定し,水蒸気フラックスを算出することができた.これにより,湖面からの蒸発と噴気水蒸気とを区別することができ,本課題の当初の目標のひとつであった湖面蒸発率の正確な推定を達成することができた.スペクトルカメラについては,新規の試みであったこともあり,測定手法の模索に終始したが,本研究課題によって一定の見通しが得られた. 800nm近辺の赤外吸収帯を用いることにより,大気水蒸気による吸収の影響を抑えながら,火山起源の水蒸気による赤外吸収を捉え得ることを実証できた,ただし,背景光(太陽光)と火山噴煙との位置関係や気象条件による制約が大きいことが問題点として残っている.また,野外での即時データ処理方法や機器の操作性などの面で,さらに改良すべき点もある.2008年9月には,代表者と連携研究者が集まり, 3年間の到達点と今後のステップに向けた改良点について議論した.その結果,来年度以降もライダーおよびスペクトルカメラを用いた火山ガス研究を発展的に継続することを確認し,さらなる研究目標に必要な装置のスペックに関する青写真を作った.
センセーション・ノヴェルの再評価-メアリー・ブラッドンとウッド夫人の小説

ウッド夫人とメアリー・ブラッドンの長編小説に関して、なお考察が不十分と考えられる3つの視点を提示した。(1)不倫小説としてのセンセーション・ノヴェル(2)探偵小説としてのセンセーション・ノヴェル(3)ウッド夫人、ブラッドン、ディケンズの小説の相互関連。(1)について:センセーション・ノヴェルの中枢に「反逆する娘」(subversive daughter)と「反逆する妻」(subversive wife)がいることを指摘し、彼女たちが「不倫小説」を生み出す原動力となっていることを解明した。(2)について:ドイルの前に位置するセンセーション・ノヴェルの「細部」を重視する探偵たちは、19世紀末葉に興隆する犯罪科学(犯罪人類学、顔写真、指紋、毒物学)を先取りしていることを指摘した。(3)について:ディケンズ、ウッド夫人、ブラッドンの小説との比較検討を通じて、そこに、夫への不信を抱く妻、不倫願望を持つ妻、不倫妻の秘密を暴き出す男の探偵というパタン化された構図があることを解明した。(2)上記のそれぞれの作品について、不倫と刑事(探偵)の主題を中心軸として、さらにフェミニズム的視点と父権制の観点から、精密な本文テクストの分析を行い、抽出された重要な引用箇所などのデータを電子的データベースとして整理した。(3)上記の5つの作品について、共時的な枠組みとして1857年の「離婚法」というテーマを設定し、当時の大衆ジャーナリズムと離婚訴訟や女性による殺人事件にまつわる報道記事を調査した。同時に、「探偵」という人物造型と19世紀末葉のヴィクトリア朝の犯罪科学(forensic science)との関連を見直すために、ヴィクトリア朝の人類学、博物学、精神医学関連の文献を蒐集し、文献の主要テーマと梗概を分類・整理した。(1)不倫小説としてのセンセーション・ノヴェル、(2)探偵小説としてのセンセーション・ノヴェル、(3)ウッド夫人、ブラッドン、ディケンズの小説の相互関連。(1)センセーション・ノヴェルの中枢に「反逆する娘」(subversive daughter)と「反逆する妻」(subversive wife)がいることを指摘し、彼女たちが「不倫小説」を生み出す原動力となっていることを解明した。(2)ドイルの前に位置するセンセーション・ノヴェルの「細部」を重視する探偵たちは、19世紀末葉に興隆する犯罪科学(犯罪人類学、顔写真、指紋、毒物学)を先取りしていることを指摘した。(3)ディケンズ、ウッド夫人、ブラッドンの小説との比較検討を通じて、そこに、夫への不信を抱く妻、不倫願望を持つ妻、不倫妻の秘密を暴き出す男の探偵というパタン化された構図があることを解明した。
磁気波動減速機内蔵メガトルクアクチュエータを搭載した人間型ロボットの開発

本研究では,これまで研究してきた高性能な磁気波動型ギアをもとに,高トルク・高効率を実現できる新しい磁気ギアの原理モデルを考案した。更に,解析シミュレーションを用いて磁気構造の最適化を実施し,最高性能の磁気波動型ギアを開発した。また,磁気ギアとアクチュエータを一体化した,世界初のメガトルクアクチュエータを開発し,試作評価によってその有効性を示した。また,メガトルクアクチュエータ設計のためにFEMを用いた大規模並列計算シミュレータを開発し,実機による実験結果との比較により解析精度検証を行った。人間型ロボットの駆動系として,電動モータと減速機の組み合わせが一般的であるが,小型化・低消費電力化のために高トルク・高効率,更にはコンプライアンスを実現できる高性能な減速機が不可欠である。近年,永久磁石の磁力を用いて非接触で力の伝達を行う様々な磁気減速機構が提案されているが,実用的なレベルには達していない。本研究では,これまで研究してきた高性能な磁気波動減速機をもとに,高トルク・高効率・コンプライアンスを実現できる減速機構の開発と,この減速機をアクチュエータと一体化した革新的なメガトルクアクチェータの開発を行う。更に,開発したアクチェータを搭載した低消費エネルギーの人間型ロボットを開発しその性能を検証する。本年度の実施概要は以下の通り。1.磁気波動減速機の原理モデルの最適化シミュレーション設計:ラジアルギャップ形減速機,アキシャルギャップ形減速機の両モデルをもとに,人間型ロボットへの搭載へ向けて,新しい磁気波動減速機を考案した。更に,シミュレーションによる構造・寸法の最適化パラメータを抽出し,人型ロボットに実装するメガトルクアクチュエータの開発へ向けての可能性を明らかにした。2.最適化減速機原理モデルの試作・実験評価:最適化シミュレーションにより得られた減速機の構造・寸法から試作1号機の設計を完了した。3.メガトルクアクチュエータの構造考案と設計:磁気波動減速機とモータを一体化したメガトルクアクチュエータを考案し,有限要素法シミュレーションによる動作メカニズムを解明した。4.有限要素法による大規模計算アルゴリズムの開発:三次元有限要素法を用いて,複数の可動部を有する複雑系の動作特性解析シミュレータの基本アルゴリズムを構築した,プログラム開発中である。本年度では,24年に開発したメガトルクアクチュエータ(磁気ギアードモータ)を改良した試作2号機の開発と人間型ロボットへの実装設計を行い,次世代ロボットとしての実現の可能性を明らかにした。1メガトルクアクチュエータ(磁気ギアードモータ)の改良設計・試作・評価メガトルクアクチュエータ試作1号機の課題を改良した2号機の設計と実験による性能評価2人間型ロボットの開発と実験検証メガトルクアクチュエータ(磁気ギアードモータ)試作2号機の人間型ロボットの上肢部への実装設計と性能評価を実施した。本年度は,23年度で実施した最適化設計をもとに,磁気波動減速機の試作1号機を作成し,実証実験を行い,技術課題を抽出した。更に,トルク性能UPのための改良設計を実施し,2号機の試作・実験評価を行った。この2号機をもとにアクチュエータと一体化可能な構造を考案し,メガトルクアクチュエータ(磁気ギアードモータ)の基本モデルを設計完了した。更に,この試作機を用いて大規模な並列計算シミュレータの解析精度を検証した。詳細を説明する。1最適化減速機原理モデルの改良試作・実験評価:試作1号機をもとに改良を行い,人間型ロボットアームへの実装可能な性能を満足する試作2号機の開発と実験確認を行った。2メガトルクアクチュエータの試作・実験評価:シミュレーションにより,減速機とアクチュエータの一体化構成を最終決定し,メガトルクアクチュエータ(磁気ギアードモータ)試作1号機を設計・試作し,実験により性能の確認と技術課題を抽出した。3有限要素法による大規模計算シミュレータの開発:シミュレータの並列計算化と試作機を用いて解析精度の検証を行った。4メガトルクアクチュエータの性能評価実験装置開発:メガトルクアクチュエータの伝達トルク,回転数,効率を同時計測可能な評価装置を開発した。5メガトルクアクチュエータ搭載人間型ロボット設計:構想検討を実施。1.磁気波動減速機の原理モデルの最適化シミュレーション設計:新しいアキシャルギャップ形磁気波動減速機を考案し,FEMシミュレーションにより最適な寸法を決定した結果60Nm(φ200,L=80)と大きなトルクを得ることができた。これにより,人型ロボットに実装するメガトルクアクチュエータの開発へ向けての可能性を明らかにできた。以上、当初の計画に対して100%達成した。

2.最適化減速機原理モデルの試作・実験評価:最適化シミュレーションにより得られた減速機の構造・寸法から試作1号機の設計を完了したが,試作実験には至らず。以上、当初の計画に対して80%達成した。3.メガトルクアクチュエータの構造考案と設計:磁気波動型ギアードモータを考案(PAT)して,有限要素法シミュレーションによる動作メカニズムを明らかにした。以上より、達成度は100%。4.有限要素法による大規模計算アルゴリズムの開発:三次元有限要素法を用いて,複数の可動部(減速機の入力・出力ロータ,及びアクチュエータのロータ)を有する複雑系(磁場+電気回路+運動系の連成)の動作特性解析シミュレータの基本アルゴリズムを構築した。現在,プログラムコーディング中。以上より達成度は80%。25年度が最終年度であるため、記入しない。1最適化減速機原理モデルの改良試作・実験評価:試作1号機の課題(最大伝達トルク、高減速比)改良を行い,人間型ロボットアームへの実装可能なダブルロータ型アキシャルギャップ形磁気波動減速機(試作2号機)を開発し、実験確認を行った結果、トルク1.5倍でコギングトルクを大幅(10分の1)に減少することができた。以上、当初の計画に対して100%達成した。2メガトルクアクチュエータの試作・実験評価:シミュレーションにより,減速機とアクチュエータを一体化したメガトルクアクチュエータ(磁気ギアードモータ)を考案し、原理モデルの動作原理を解明するとともに、試作1号機を設計・試作し,実験により性能の確認と技術課題を抽出した。3有限要素法による大規模計算シミュレータの開発シミュレータの並列計算コードを開発し、16台PCを用いた並列計算を実施し、その有効性を検証した。4メガトルクアクチュエータの性能評価実験装置開発:メガトルクアクチュエータ(磁気ギアードモータ)の伝達トルク,回転数,効率の同時計測による評価装置を開発した。5メガトルクアクチュエータ搭載人間型ロボット設計:メガトルクアクチュエータを搭載人間型ロボットの構想検討実施に留まる。以上、当初の計画に対して30%達成した。研究の推進計画としては,当初の計画通り,平成25年度では,平成24年度で実施した最適化設計をもとに,作成した磁気波動減速機の試作1号機の実験結果より抽出した技術課題の改良設計を行い2号機の試作・実験評価を行う。この試作機をもとにアクチュエータと一体化可能な構造を考案し,メガトルクアクチュエータの試作1号機を作成・実験検証する。更に,この試作機を用いて大規模な並列計算シミュレータの解析精度を検証する。更に,平成25年度は,平成24年度に開発したメガトルクアクチュエータの試作2号機の開発と人間型ロボットへの実装を行い,次世代ロボットとしての実現の可能性を明らかにしていく予定。
農薬使用の増加に伴う男性生殖機能への影響に関する研究

この研究では、まず、7種類の農薬・同分解産物の雄性生殖毒性の有無をスクリーニングした。そして、雄性生殖毒性が認められた物質について用量作用評価実験によってその最大無作用量を求め、さらに、その物質を含む飲料水を摂取した場合の男性生殖機能への影響についての推定を行った。スクリーニング実験では、7物質(1,3-ジクロロプロペン,フェニトロオキソン,イソプロチオラン,チオベンカルブ,クロロニトロフェン,p,p′-DDE,γ-BHC)のうち、298mg/kgのインプロチオランのラットへの単回経口投与で、精巣重量の減少、精細胞数および精子数の減少、精細管からの精子放出遅延が認められた。次に、100mg/kg600mg/kgの投与量でイソプロチオランの雄性生殖毒性についての用量作用評価実験を行った。しかし、この実験ではイソプロチオランの雄性生殖毒性は認められず、その最大無作用量を求めることはできなかった。そこで、飲料水摂取による男性生殖機能への影響の推定では、スクリーニング実験でのイソプロチオランの投与量(298mg/kg)をラットへの単回経口投与での雄性生殖毒性についての最小作用量と仮定した。そして、1回投与量を1日摂取量と考え、1日の摂取では男性生殖機能への影響はないと予測される飲料水中のイソプロチオラン濃度をUSEPAの1日HA値の算定方法に従って求めた。その結果、7.45mg/L74.5mg/Lというイソプロチオラン濃度が得られた。この値は、日本の水道水中イソプロチオラン濃度の最高値(2.0μg/L)および環境水中濃度の最高値(69.8μg/L)より100倍から1000倍以上も高い値であり、また、イソプロチオランは塩素滅菌処理で除去されると考えられることから、1日の摂取では、飲料水中のイソプロチオランによる男性生殖機能への影響はないものと考えられた。
インスリン抵抗性糖尿病患者の歯周病治療体系確立のための研究

ライフスタイルの欧米化に伴い我が国の糖尿病患者数は激増した。その背景には肥満の増加に伴う潜在性インスリン抵抗性患者の増加が関与するものと考えられる。肥満糖尿病患者におけるインスリン抵抗性には、内臓脂肪に蓄積した脂肪細胞が産生する炎症性サイトカインTNF-αが関与すると考えられている。TNF-αは脂肪細胞が産生する他、炎症巣に集積した活性化マクロファージによっても産生することが知られている。このような背景から慢性炎症性疾患である歯周炎を抗菌的に治療することで、血中TNF-α濃度が低下し糖尿病患者のインスリン抵抗性が改善するとの仮説を設けた。歯周炎を発症した2型糖尿病患者に局所抗菌療法を主体とした歯周治療を施すことで、1).歯周ポケット内の細菌数が著明に減少し、2).血中TNF-α濃度が有意に減少すること、さらにそれに伴って3).インスリン抵抗性が改善し、最終的に4).2型糖尿病の血糖コントロールが改善することを明らかにした。一方、膵臓β細胞を選択的に破壊し、インスリンの絶対的欠乏により発症する1型糖尿病患者において診断マーカーとして用いられている抗GAD抗体が一部の歯周炎患者において産生されていることを見出した。GADは膵臓や神経細胞が産生することが知られているが、歯肉線維芽細胞等の結合組織構成細胞が産生することを確認した。すなわち、歯周結合組織を選択的に破壊する歯周炎において組織破壊に伴って免疫細胞に暴露されたGADが抗体産生を誘導するものと考えられた。これにより歯周炎の存在が1型糖尿病の血清診断に影響を与える可能性を示した。これらのことは、従来考えられていた糖尿病が歯周炎の危険因子となるという一方向のみの影響でなく、両者が互いに影響を及ぼしあうことによって、歯周炎も糖尿病の病態形成に関与するという可能性を示すものである。肥満はインスリン抵抗性を介して糖尿病に対する危険因子となることが知られている。また、慢性炎症が存在すると2型糖尿病の血糖コントロールが悪化することが経験的に知られている。これらは、肥満患者においては脂肪組織中の脂肪細胞が産生するTNF-αによって、慢性炎症においては炎症巣に集積した単球由来のTNF-αによってもたらされると考えられている。すなわち、TNF-αがインスリン抵抗性を惹起することで、糖尿病のコントロールを悪化させるものと考えられる。局所抗生物質治療を用いた歯周治療による糖尿病患者のインスリン抵抗性の改善効果を調べた。肥満糖尿病患者の歯周病治療に伴って、1.歯周ポケット内細菌が減少することで、2.TNF-α濃度が有意に低下し、3.インスリン抵抗性の改善を介した血糖コントロールの改善が得られることを明らかにした。一方、1型糖尿病や2型糖尿病として発症し、1型糖尿病へと移行する型の糖尿病(いわゆるslowly progressive IDDM)では、血清中に膵β細胞が産生するグルタミン酸脱炭酸酵素(glutamic acid decarboxylase : GAD)に対する自己抗体を検出し、この抗体検出が診断のマーカーとして用いられている。今回、グルタミン酸脱炭酸酵素が歯肉線維芽細胞によって産生され、一部歯周病患者において糖尿病を発症していないにもかかわらず、GAD抗体陽性の患者を見出した。以上のことから、歯周病という慢性炎症の存在が、糖尿病の血糖コントロールに影響を及ぼすこと、また血清診断にも少なからず影響を与える可能性があることを明らかにした。その背景には肥満の増加に伴う潜在性インスリン抵抗性患者の増加が関与するもとと考えられる。

肥満や2型糖尿病は歯周炎の代表的な危険因子であると考えられてきた。肥満患者の内臓脂肪に蓄積した脂肪細胞が産生するアディポサイトカインのうち、腫瘍壊死因子(TNF-α)は炎症反応を増強するとともに蛋白分解酵素の産生を誘導し、さらに炎症性骨破壊にも関与することが知られている。肥満や2型糖尿病患者において歯周炎が重症化する機序をこのアディポサイトカインの産生性の面から検討した結果、血中TNF-α濃度が上昇した患者において重症の歯周炎が高頻度に見られることを見出した。一方、こうして発症した歯周炎が局所の感染を介してさらに血中TNF-α濃度を上昇させること、さらに歯周治療に伴ってその血中濃度が低下することを確認した。TNF-αは炎症の進展において重要な役割を担うことが知られているが、肥満糖尿病患者において惹起されるインスリン抵抗性の最も有力な原因分子であることも知られている。すなわち、肥満糖尿病患者で進行した歯周炎が炎症の進展に伴ってさらにインスリン抵抗性の面から糖尿病の病態を修飾する可能性を示した。このことは、従来考えられていた糖尿病が歯周炎の危険因子となるという一方向のみの影響でなく、両者が互いに影響を及ぼしあうことによって、複数の生活習慣病の集合体であるインスリン抵抗性症候群の病態形成に関与する可能性を示すものである。本補助金交付最終年度にあたる13年度は、以上の結果をもとにさらにその概念を総説としてまとめ報告した。
植物トリテルペノイド生合成における糖転移酵素の機能解明と分子デザイン

自ら動くことができない植物は多種多様な化合物を作り、環境に適応して巧みに生存しています。植物がつくる化合物のうち、「トリテルペノイドサポニン」はさまざまな生理活性を有する重要な物質群です。本研究では、トリテルペノイドサポニンが植物の中でどのようにつくられ、どのような働きを示すか?またより高機能なトリテルペノイドサポニンを人工的にデザインできないかについて研究を行います。これにより将来、より環境に強い植物を作り出すことや、健康機能性が高い植物を作ることが期待できます。