hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
二価遷移金属の5配位錯体の生成平衡と機能

1,2-ジクロロエタン中の、チオシアン酸コバルト(II)の酸化トリオクチルフォスフィン(topo)および各種ビピリジン類(L,2,2'-ビピリジン(bpy)、4,4'-ジメチル-2,2'-ビピリジン(44dmbpy)、1,10-フェナントロリン(phen)を含む混合配位子錯体の生成平衡を分光光度法により明らかにした。上記3種のビピリジン類の系でCo(NCS)2(topo)Lの組成を持つ5配位混合配位子錯体の生成が認められた。3種の配位子中でもphen錯体の生成定数が他のビピリジン類に比べて大きいこと、phen錯体の電荷移動吸収帯の吸収強度がビピリジン類に比べて大きいことなどから、5配位錯体の生成に対するピリジン環平面上のπ電子系の大きさの寄与が示唆された。2-アミノ-3-メチルピリジンより2-ブロモ-3-メチルピリジンを合成し、これの縮合反応により3,3'-ジメチル-2,2'-ビピリジン(33dmbpy)を合成した。現在33dmbpyの純度が95%程度と低いため、生成平衡の定量的解析は難しいが、塩化コバルト(II)の系においては5配位錯体の有意な量の生成は認められていない。このことも5配位錯体の生成に対する、平面に拡がったπ電子系の寄与を示唆する。塩化ニッケル(II)のbpy,dmbpy,phen錯体の生成平衡を分光光度法により追跡したところ、有意な量の5配位錯体の生成は認められなかった。5配位錯体の生成が見られない金属イオンには、接触作用が現れないことが示唆された。
ヒト前立腺癌に発現する特異性の高いmicroRNAの有用性についての検討

癌においてmicroRNA(miRNA)の発現異常が癌関連遺伝子の発現ネットワークを撹乱し、発癌や進展、転移に深く関与している。今回申請者は前立腺癌細胞におけるmiRNA (miR) -331-3pの役割を検討した。前立腺癌細胞株PC3を用いてmiR-331-3p前駆体を導入すると細胞遊走能が有意に上昇するとともにEMT関連分子のうちvimentin, TGF-β, Smad4の発現が増加した。さらにmiR-331-3pの標的候補分子として、NRP2, NACC1を同定し、これらが前立腺癌におけるTGF-β, Smad4の発現上昇を介したEMTの活性化に関与していることを見出した。microRNAは19-25塩基からなる低分子量RNAで、標的mRNAの3'非翻訳領域に結合し、mRNAの転写、翻訳の阻害や分解を行うことで、癌細胞の増殖抑制或いは促進する。Syndecan-1はheparan sulfateproteoglycanの1つで、細胞の生存、遊走、血管新生など多彩な機能を有することが知られている。本研究では、前立腺癌細胞株PC3を用いて、Syndecan-1の発現に連動するmicroRNAを検討したところ、microRNA-126, 149, 331-3p, 148a, 345, 30d, 23aがSyndecan-1の発現に連動して前立腺癌細胞に発現していることが明らかとなった。Syndecan-1あるいはそれぞれのmicroRNAを抑制し、細胞増殖能を検討したところ、syndecan-1の発現抑制により細胞増殖が抑制され、microRNA-126,149の抑制により同様の結果が得られた。免疫細胞化学染色ならびにSA-β-gal assayの結果、細胞増殖抑制の機序として、p21の発現上昇を介し、senescenceを誘導していることが示された。microRNA-126,149の標的候補分子を検討したところ、これらのmicroRNAがSOX2, NANOGおよびOCT4の発現を制御していることが明らかとなった。また、パラフィン包埋された前立腺癌組織よりRNAを抽出し、リアルタイムPCR定量法を用いて検討すると、これらのmicroRNAの発現が前立腺癌組織においてGleason分類による組織診断と発現が相関することが示された。現在、Syndecan-1の発現に連動するmicroRNAについて、前立腺癌の進展に関わるような分子機序を明らかにすべく更に検討を進めている。microRNAは19-25塩基からなる低分子量RNAで、標的mRNAの非翻訳領域に結合し、mRNAの転写、翻訳の阻害や分解を行うことで、癌細胞においては増殖を抑制したり、促進することで癌の進展を調節している。本研究では、前立腺癌細胞PC3を用いて、sydecan-1の発現に連動するmicroRNAを検討したところ、microRNA-126,149,331-3p, 148a, 345, 30d, 23aが見出され、その中で126,149がNANOG, SOX2, Oct4といった幹細胞関連分子の発現を介して細胞増殖を制御していることが見出された。さらに、miR-331-3pもsyndecan-1の発現と連動しており、EMTを介した細胞の遊走、浸潤への関与について検討したところ、wound healing assayではmiR-331-3pの過剰発現により細胞遊走能が促進することが見出された。定量的RT-PCR法では、TGFβ1ならびにsmad4の発現上昇を認め、これらの分子を介してEMTを促進していることが見出された。現在はこれらの分子機序に基づいたmicroRNA331-3pおよびE-cadherin, vimentinなどEMT関連分子の発現が前立腺癌組織において、Gleason分類による組織診断と相関するかどうかについてin situ hybridization法や免疫組織化学染色を用いて検討を進めている。Syndecan-1の発現に連動したmicroRNAの検討において、細胞増殖に関与するmicroRNAとその標的分子を同定し、そのmicroRNAの発現が前立腺癌組織の分化度に相関することが示された(Fujii T et al. BBRC 456; 183-189, 2015)。さらにsyndecan-1の発現に連動するmicroRNA331-3pは上皮間葉移行に関与し、その標的候補分子としてNACC1とNRP2を同定した。さらにTGFβ1, Smad4の発現を介していることが明らかとなった。さらに前立腺癌組織におけるmiR-331-3pの発現を検討し、Gleason分類による分化度との相関性を検討している。以上の成果は、当初の研究目的ならびに計画の通りに進展していると考える。microRNA(miRNA)は19-25塩基よりなる低分子量RNAで、配列特異的に標的遺伝子の3'-UTR領域に結合し、翻訳抑制やmRNAの分解など抑制的に機能し、標的遺伝子の発現調節を行っている。特に癌細胞では標的分子を介して様々な遺伝子発現ネットワークを構成しており、miRNAの発現異常が癌遺伝子や癌抑制遺伝子の発現ネットワークを撹乱し、発癌や進展、転移に深く関与している。本研究では前立腺癌細胞PC3, LNCaP, Du145を用いてsyndecan-1の発現に連動するmicroRNAとしてmicroRNA-126,149,331-3p,148a,345,30d,23aが見出され、その中でmicroRNA-331-3pがEMTを介した細胞の遊走、浸潤に深く関わっていることが見出された。

in silicoによる標的分子の検索により、候補分子としてNRP-2, NACC1が見出され、これらの分子について、microRNA-331-3pが直接作用していることをレポーターアッセイにより示された。NRP2、NACC1の発現抑制は、miicroRNA-331-3pの過剰発現によるEMT効果と同等の結果が得られた。また、microRNA-331-3pの過剰発現ならびにNRP2, NACC1の発現抑制はEM関連分子であるTGFβ1, smad4の発現上昇にも関わり、これらの分子を介したEMT機構に関わっていることを明らかにした。microRNAの前立腺癌組織中での発現を検討したところ、より低分化な前立腺癌においてmicroRNAが高発現していることをin situ hybridization法を用いて明らかにした。一方、syndecan-1はmicroRNAの合成に関わるDicerやAgo2の発現を制御していることが判明し、癌組織においてmicroRNAネットワークを介して種々の標的分子の発現を調節していることが示唆された。癌においてmicroRNA(miRNA)の発現異常が癌関連遺伝子の発現ネットワークを撹乱し、発癌や進展、転移に深く関与している。今回申請者は前立腺癌細胞におけるmiRNA (miR) -331-3pの役割を検討した。前立腺癌細胞株PC3を用いてmiR-331-3p前駆体を導入すると細胞遊走能が有意に上昇するとともにEMT関連分子のうちvimentin, TGF-β, Smad4の発現が増加した。さらにmiR-331-3pの標的候補分子として、NRP2, NACC1を同定し、これらが前立腺癌におけるTGF-β, Smad4の発現上昇を介したEMTの活性化に関与していることを見出した。Syndecan-1による前立腺癌の細胞増殖に関与するmicroRNAおよび標的分子を同定し、そのmicroRNAの発現が前立腺癌組織において分化度に相関することを示すことができた(Fujii T et al. BBRC456;183-189,2015)。さらにSyndecan-1の発現抑制により、上皮系マーカーの上昇と間葉系マーカーの低下が認められたことから、Syndecan-1に連動するmicroRNAのうちmicroRNA-331-3pの浸潤能ならびに上皮間葉移行への関与について前立腺癌細胞株PC3を用いて検討している。以上の成果は、当初の研究目的ならびに計画のとおりに進展していると考える。これまでの結果を踏まえ、分子機序が明らかとなったmicroRNAとその推定標的分子について前立腺癌組織検体を用いて、癌組織中のmicroRNA及び標的分子の発現を定量的に評価する。病理形態学的アプローチとmicroRNAの検出による分子診断学的アプローチを合わせた前立腺癌の有効な診断法を確立することを目標とする。分子病理学これまでの結果を踏まえ、本研究でSyndecan-1と連動することが明らかとなったmicroRNAが前立腺癌の進展にどのように関わるかを前立腺癌細胞株を用いてmicroRNAの発現抑制あるいは発現実験を行い、これによって誘導される上皮間葉移行やそれに伴う浸潤能の評価を行う。
農業機械における視線入力の基礎研究

作業者と農業機械とのコミュニケーションを重視する観点から、ハンドル、レバ-、ペダルなどの現在の接触型入力操作装置に代えて、視線を主とするインタフェースの導入を検討し、以下の成果を得た。1室内実験システムと圃場実験機1、2号機の試作(1)左右駆動輪と作業機部を想定した4台の小形ICギャ-ドモータ(PWM制御)と模擬負荷を与える電磁パウダブレーキで構成するアクチュエータサブシステム及び制御・モニタ・データ収集サブシステムを構築して、室内実験システムを作成した。(2)実作業場面では、機械からの反力をはじめ体性感覚を無視できないので、室内実験システムとの互換性のある圃場実験機1号機(二輪トラクタタイプ)及び2号機(四輪トラクタタイプ)を試作し、実作業時のインタラクティブ性を検討可能にした。2農業機械作業時の動作と視線の特性について(1)現在の歩行形トラクタを対象にして作業時の入力操作に関する動作分析を行い、特徴を解析した。(2)作業時について、操作意志決定までのパターンは眼の動きと顔の向きの二要素からなることを得た。(3)安全確保と機械の安定走行のために視線の検知に続いて、手動や音声などによる簡潔な入力決定を行う必要があることを得て、農業機械入力操作のための視線入力アルゴリズムを提示した。(4)より自然な入力操作方法として、圃場実験機に音声入力システムを構築した。作業者と農業機械とのコミュニケーションを重視する観点から、ハンドル、レバ-、ペダルなどの現在の接触型入力操作装置に代えて、視線などのノンバーバルなヒューマンインタフェース(nonverbal interface)の導入を検討し、本年度は以下の成果を得た。1室内実験システムの試作について(1)左右駆動輪と作業機部を想定した4台の小形ICギャ-ドモータ(PWM制御)と模擬負荷を与える電磁パウダブレーキで構成するアクチェエータサブシステムを作成した。(2)制御・モニタ・データ収集サブシステムをOPTO 22社(米国)Misticシステムを基盤にして構築した。(3)未完成の視線入力サブシステムを除いて、試作した室内実験システムは、使いやすい農業機械の入力操作システムを開発、評価するプラットホームとして極めて有用である。(2)自然な視線入力が可能な動作パターンを手動入力方法と比較して抽出した。農業機械作業の未熟練者にとっては、視線とジェスチャを併用する入力操作が馴染みやすい。3農業機械の使いやすさを実作業場面で検討する場合に、機械からの反力をはじめ体性感覚を無視できないので、本年度は圃場実験機を追加試作して、実作業感覚時の視線入力の評価を行う必要がある。作業者と農業機械とのコミュニケーションを重視する観点から、ハンドル、レバ-、ペダルなどの現在の接触型入力操作装置(haptic interface)に代えて、視線を主とするインタフェースの導入を検討し、本年度は以下の成果を得た。1圃場実験機の試作農業機械の使いやすさを実作業場面で検討する場合に、機械からの反力をはじめ体性感覚を無視できないので、実作業感覚時の視線入力導入の検討を行うために、本年度は圃場実験機を試作した。(1)昨年度に構築した室内実験システムとの互換性を確保しつつ、アクチュエータ系を走行車輪とした圃場実験機1号機(二輪トラクタタイプ)を試作し、実作業時のインタラクティブ性を検討可能にした。(2)制御・モニタ・データ収集サブシステムを搭載した圃場実験機2号機(四輪トラクタタイプ)を試作した。2農業機械作業時の動作と視線入力の特性の究明(1)歩行形トラクタを対象にして作業時の視線と顔の動きを分析し、操作意志決定までのパターンは眼の動きと顔の向きの二要素からなることを得た。(2)安全確保と機械の安定走行のために視線の検知に続いて、手動や音声などによる簡潔な入力決定を行う必要があることを得て、農業機械入力操作のための視線入力アルゴリズムを提示した。
次世代型メラノーマ経鼻噴霧ワクチンベクターによる遺伝子免疫療法

難治性の悪性腫瘍であるメラノーマに対し、従来の化学療法や放射線療法に代わる新たな治療法としての遺伝子免疫療法を確立するため、腫瘍特異抗原TRP-2遺伝子ならびに細胞性免疫誘導の強いアジュバンド活性をもつAg85B遺伝子のそれぞれを搭載した非増殖型パラインフルエンザ2型ウイルスベクターを作製した。この次世代型メラノーマ経鼻噴霧型ワクチンをメラノーマ様モデルマウスに経鼻投与し、その抗腫瘍効果とメカニズムを解析した。当初の計画において、メラノーマ腫瘍特異抗原であるTRP2およびTh1誘導アジュバント活性をもつAg85B遺伝子の同時搭載型PIV2ベクターの構築を予定していたが、昨年度に得られた導入位置による遺伝子発現量の有効性を考慮し、2遺伝子搭載型ではなく、2種混合経鼻噴霧型ワクチンへの転換を計った。各群でのメラノーマの肺転移率は、A群:67%、B群:75%、C群:50%、D群:67%、E群:33%で、予想に反しコントロールとして接種したPIV2ΔMのみの経鼻投与が最大の転移抑制効果を示した。これらの機序解明のために、マウスの肺でのサイトカインプロファイルを作製した。ワクチン非投与群(D)においては、転移の有無にかかわらずIL-17の発現が強く抑制された。一方、ワクチン投群では、転移抑制に相関してIL-17の強発現がみられた。特に、2種同時投与群(C)において顕著であった。同様にTh17系ケモカインCCL20についても同様の結果が得られ、最大の転移抑制効果を示したE群で顕著であった。一方、同系のCCL2の発現に関しては、転移抑制と逆相関がみられた。これらの事象は、PIV2ΔM、PIV2ΔM/Ag85BならびにPIV2ΔM/TRP2のTh17系誘導能を示唆し、メラノーマの肺転移抑制における有効性が認められた。本研究においては、メラノーマ特異抗原であるTRP2およびTh1誘導のアジュバントであるAg85Bの両遺伝子を搭載した非増殖型PIV2ベクターを用いて細胞性免疫および液性免疫の両面からの相乗的アプローチを行い、乳癌に対する新規の経鼻噴霧型抗腫瘍ワクチンの確立をめざした。2遺伝子搭載型ベクター作製の効率化を図るため、メラノーマ治療・予防用ベクター作製に先立ち、まず、2つの遺伝子導入サイトにEGFP遺伝子を挿入した2遺伝子搭載型のPIV2ΔMベクターを用いて、作製条件の検討ならびに各遺伝子導入部位における発現量の確認を行なった。その後、目的のベクター作製を行なったが、コンストラクト作製において、主要遺伝子導入サイト(NotI)へのTRP2遺伝子の挿入が逆向きばかりのプラスミドしか得られず困難をきわめた。クローニングに使用するコンピテントセルを数種変えて形質転換を行い、HB101を用い極めて小さな大腸菌のコロニーをピックアップすることで、研究期間終盤に、ようやくTRP2を搭載したプラスミドを得ることができた。このプラスミドから上記により決定した最適条件下で、リバースジェネティクス法を用い抗腫瘍ワクチンベクターを完成させた。また、Ag85Bを挿入したPIV2ΔMベクターについても回収できた。メラノーマモデルマウスは、C57BL/6マウスにB16細胞(1x10^5cell/匹)を皮下に移植し作製した。腫瘍は経時的に増殖した。さらに早期に確実な肺転移を起こすため、同様の細胞をマウスに静注し、肺転移モデルを完成させた。肺への転移は、腫瘍細胞静注後3週間でCTにより確認できた。PIV2ベクター経鼻投与によるメラノーマの治療・転移予防効果の検討においては、上記のベクター作製において示したように、TRP2遺伝子を搭載したPIV2ΔMベクターの作製が遅れたため当初の計画は実行できなかった。乳癌治療・予防用ベクターのコンストラクト作製において、発注した人口合成遺伝子(TRP2)の納期がおくれ、さらに主要遺伝子導入サイト(Not I)へのTRP2遺伝子の挿入が逆向きばかりのプラスミドしか得られず、その解決に時間を要したために、目的とする抗腫瘍ワクチンの完成が当初の計画よりかなり遅れてしまった。そのため研究期間内に予定していた抗腫瘍ワクチンの有効性評価がまったく実施できなかった。しかしながら、この研究過程において、予想しなかった新たな知見(他のパラミクソウイルスでの報告と異なる導入遺伝子位置での発現量の違い)を得ることができた。この知見により、実用性の点から平成24年度においては、予定していた2遺伝子搭載型ワクチンではなく、平成23年度に作製できた抗腫瘍活性をもつそれぞれの遺伝子を搭載した2種類のベクターの同時投与による2種混合経鼻噴霧型抗腫瘍ワクチンの有効性評価のみに絞って研究を進めていくことで研究の遅れを取り戻すことが可能になると考える。本研究の過程で、2遺伝子搭載型PIV2ΔMベクターの導入

遺伝子部位であるSal I及びNot Iの両サイトに、またはいずれか一方のサイトにEGFP遺伝子を挿入したベクターを用いて行った導入位置における発現量比較により、本ベクターにおける2遺伝子同時発現が確認され、さらにSal Iサイトに導入したEGFPの発現量は、予想よりも極めて少ない発現量(<<1/10)であることが確認された。これらの結果からSal Iサイトの位置に導入した遺伝子発現は、実用的ではないことが示唆された。本研究計画では、当初、メラノーマに対する腫瘍特異抗原であるTRP2およびTh1を誘導するアジュバントであるAg85B遺伝子の同時搭載型PIV2ベクターの構築を想定していたが、本研究過程で得られた遺伝子発現量の点からの実用性を考慮し、2遺伝子搭載型ワクチンではなく、2種混合経鼻噴霧型抗腫瘍ワクチンへ転換が必要であると考えられる。そこで、今後の展開として、TRP2遺伝子を搭載したPIV2ΔMベクターもしくはAg85B遺伝子を搭載したPIV2ΔMベクターの2種同時投与による相乗的効果を検討し、2種混合経鼻噴霧型抗腫瘍ワクチンとしての有効性ならびに(1)ELISPOTアッセイを用いたTRP2に対する特異的CD8+T細胞レスポンス、(2)ELISA等を用いたTRP2特異的抗体価測定によるB細胞レスポンス、(3)病態部位および各組織に浸潤する細胞等の病理学的解析ならびにFACS等による解析、(4)マウスへの腫瘍免疫を担う細胞に対する抗体の腹腔内投与による抗腫瘍効果のメカニズム解析を行っていく予定である。また、PIV2ベクターの投与量ならびに投与回数を変えて抗腫瘍効果を検討し、さらに、皮下および経鼻からの複合投与による抗腫瘍効果を検討する予定である。乳癌治療・予防用ベクターのコンストラクト作製において、発注した人口合成遺伝子(TRP2)の納期がおくれ、さらに主要遺伝子導入サイト(Not I)へのTRP2遺伝子の挿入が逆向きばかりのプラスミドしか得られずその構築が困難をきわめた。研究期間終盤にようやく目的の抗腫瘍ワクチンベクターを作製できたが、この遅れにより今年度内に研究計画で予定していた抗腫瘍ベクター経鼻投与によるメラノーマの治療・転移予防効果の検討が実施できなかった。これらの理由により、予定数のマウスならびに有効性解析に使用するELISPOTアッセイキット、ELISAキット、FACS等に使用する各種抗体を購入しなかったため次年度への繰越研究費が生じた。平成24年度は、上記に示した平成23年度に購入しなかったアッセイキットや各種抗体を購入し、研究の遅れた抗腫瘍ワクチン有効性評価の進展を図るとともに、平成24年度の実際の研究計画に示したマウスへの腫瘍免疫を担う細胞に対する抗体の腹腔内投与による抗腫瘍効果のメカニズム解析のための各種抗体(CD8+T抗体、CD4+T抗体、NK抗体)、および実験動物の購入に使用する予定である。また、平成24年度は研究期間の最終年度であり、成果の学会発表ならびに論文投稿のための費用としての使用を予定している。
超音波増感剤封入マンノース修飾リポソームによる発がんスパイラル制御法の開発

腫瘍組織に浸潤する腫瘍関連マクロファージ(TAM)は、がん治療における重要な標的細胞である。本研究では、TAMを標的とした超音波増感剤5-アミノレブリン酸(5ALA)、プロトポルフィリンIX (PpIX)のドラッグデリバリーシステム(DDS)の開発をおこなった。まず、マウスマクロファージRAW264.7細胞を用いた評価をおこない、5ALA封入マンノース修飾バブルリポソーム(ManBL)と超音波照射併用に比べ、PpIX封入ManBLと超音波照射併用では高い細胞障害性を示した。PpIXは、5ALAの活性代謝物であり、細胞内での5ALAからPpIXへの代謝過程が薬理効果の律速段階であると考えられたため、以後PpIXでの検討を進めた。細胞内PpIX取り込み、ならびに、細胞内活性酸素の発生は、PpIX封入ManBLに比べ、PpIX封入ManBLと超音波照射を併用することで、多くの細胞で顕著に認められた。これらの結果は、PpIX封入ManBLと超音波照射併用により、PpIXが高効率に細胞内に取り込まれ、細胞内で活性酸素を産生することで、細胞障害性を発揮していることを示唆するものである。一方、昨年度開発したドキソルビシン封入マイクロバブル(DLMBs)の担がんモデルマウスでの抗腫瘍効果を検討した。DLMBsを投与後、腫瘍へ超音波照射した群では、超音波照射無し群に比べ、腫瘍中ドキソルビシン濃度の有意な上昇がみられたが、肝臓や心臓中ドキソルビシン濃度に変化はなかった。また、DLMBsと超音波照射併用により、腫瘍増殖抑制効果ならびにマウス生存率延長がみられた。このことは、DLMBsと超音波照射併用により、マウス腫瘍部位局所での薬物取り込みを促進できる可能性を示している。これらの知見は、TAMを標的としたDDSに基づく新しいがん治療法開発において有益な基礎的情報を提供するものと思われる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、超音波増感剤封入マンノースリポソームによる発がんスパイラル制御法の開発である。本年度は、超音波増感剤封入マンノース修飾バブルリポソームの調製を試みた。超音波増感剤としてヘマトポルフィリンを用い、脂質組成や溶媒を最適化することで、平均粒子径約305 nm(PDI 0.613)の超音波増感剤封入マンノース修飾バブルリポソームの調製に成功した。超音波増感剤封入マンノース修飾バブルリポソームは、超音波照射することでバブルリポソームの急速な崩壊する様子が観察された。次に、ヘマトポルフィリン封入バブルリポソームと超音波照射の併用による細胞障害性を評価するため、培養細胞を用いたWST8アッセイを行った。まず、マウス大腸がん由来細胞株colon26懸濁液にヘマトポルフィリン封入バブルリポソームを添加したサンプルをチューブに入れ、脱気した水浴中に入れ超音波照射を1分間行い、経時的に細胞障害性を評価した。その結果、ヘマトポルフィリン封入バブルリポソームに対して、超音波照射を行った群では、超音波照射を行わなかった群と比べ、顕著に高い細胞障害性が測定した全ての時間において示された。さらに、他の抗がん剤としてドキソルビシンを選択し、ドキソルビシン封入バブルリポソームの調製にも成功し、超音波照射によりバブルが崩壊することも確認した。今後は、薬物封入バブルリポソーム製剤を用いて、マンノース修飾バブルリポソームを用いたin vitro評価系を新たに確立するとともに、超音波照射併用による細胞に対する細胞障害メカニズムを解析する予定である。

これらの知見は、TAMを標的としたDDSに基づく新しいがん治療法開発において有益な基礎的情報を提供するものと思われる。26年度が最終年度であるため、記入しない。薬物封入バブルリポソーム製剤の調製条件の最適化とin vitroでのDDS機能評価の確立に成功し、おおむね順調に進展している。マンノース修飾バブルリポソームを用いたin vitro評価系を新たに確立するとともに、超音波照射併用による細胞に対する細胞障害メカニズムを解析する。
読み指導MIMの10分指導パッケージ化による通常学級での導入促進に関する研究

高知県の教育課題である学力向上を解決するには、学習基盤である文字読み能力の向上が近道である。そのために読み障害に起因する学習障害の予防に有効な「読み流暢性指導教材MIM-PM」の実施学校を増やすことを目指す。そこで本研究は、教員業務負担を増やすことなく隙間時間で手軽に実施できる“10ミニッツ指導パッケージ"を開発することによって導入促進の実践研究を行うこととする。指導実践時の教員の負担感の増加量及び読み流暢性の指導効果を検証し、さらには読み障害リスクの高い児童の早期発見からICT活用した個別指導に導くような指導体制確立も目指す。初年度は1校における実践、二年度には計10校の実践を計画している。
非発散正規直交ウェーブレット基底を用いたMHD乱流中の磁場生成機構の解明

宇宙プラズマ、核融合プラズマ等における磁場生成のメカニズムについてウェーブレット関数を用いた解析を行った。プラズマのモデルとしてホール電磁流体力学方程式を取り上げ、数値シミュレーションを用いて乱流状態における磁場の自発的形成を伴うエネルギー輸送の解析を行った。解析の結果、プラズマの運動と磁場の相互作用による自発的なエネルギー輸送におけるゆっくりとしたエネルギー伝達の補償機構が見出された。平成22年度は、研究の対象を電磁流体のエネルギー伝達機構の可視化において、これをHall電磁流体のダイナミクスに適用する方向で研究をすすめた。電磁流体ダイナミクスにおける磁場と速度場間のエネルギー伝達機構と組織構造の関係を可視化するために、ウェーブレット解析を応用した技法を開発し、強い背景磁場が存在するときのエネルギー伝達の可視化に応用した結果を公表することができた。特に可視化技法の「円錐表示」を電磁流体へと応用する技法を定式化することができたことは大きな前進である。この「円錐表示」による可視化技法の応用範囲を広げるために、Hall電磁流体における磁場と速度場間のエネルギー伝達の機構に着目して、ウェーブレット展開を用いた相互作用解析を行った。この相互作用解析の目的は、計算のコストパフォーマンスを上げるために、解析のターゲットを絞るための基礎的なデータを蓄積することにある。解析の結果、Hall電磁流体におけるHall項によるエネルギー伝達には、二つのまったく性質が異なる相互作用のあり方があることが分かった。そのうちの一つは高い波数側への輸送で、局所的な相互作用が卓越しており、小さいスケールの構造を次々と生み出していく傾向があることが分かった。もう一つは、低い波数側への輸送で、非局所的な相互作用が卓越しており、磁場の大規模な構造の維持に寄与していることを示唆する結果が得られた。またHall電磁流体と通常の電磁流体との比較において、エネルギー輸送の振幅には大きな差が見られるものの、定性的な相互作用の傾向には大きな違いが見られなかった。これは両者の輸送量や形成された組織構造の違いが大きかったことに対して、対照的であり非常に興味深い結果であった。平成23年度は、研究の対象を電磁流体力学におけるエネルギー伝達の定量的評価を目標において、Hall電磁流体の数値シミュレーションによって得られた時系列データを用いて、解析を進めた。数値シミュレーションの結果得られた時系列データは、磁場の散逸率を基にして正規化を行うと、磁場、速度場ともにエネルギースペクトルの函数形が時刻に依らず、ひとつの普遍的な函数形を満たしていることが分かった。これより解析対象となる磁場ならびに速度場は一種の普遍平衡な状態を満たしながら「自己相似的」に減衰しているものと考えられる場であることが明らかになった。したがってこれらの時系列データの時間変化を追えば、Hall電磁流体に特有のエネルギー伝達のダイナミクスの解明が期待できる。解析の結果、Hall電磁流体におけるエネルギー伝達の機構は、磁場と速度場の間のエネルギーの伝達においては、規格化したエネルギー伝達函数スペクトルで比較を行うと、時間的にほとんど変化のない定常な状態にあることが示された。これに対して慣性項による速度場内でのエネルギーの伝達、Hall項による磁場内でのエネルギー伝達を解析すると、これらは時間とともに減衰することが明らかになった。平成24年度は、研究の対象を前年度に引き続き電磁流体力学におけるエネルギー伝達の定量的評価を目標におき、解析を進めた。平成23年度に発見された、外力の無い状況下における自己相似的な自由減衰解において、エネルギーの規格化を行ってもなお、慣性項ならびにHall項における非線形性によるエネルギー伝達が時間とともに相対的に逓減していく現象の解明を行った。このような非線形性の逓減は中性流体ならびにHall項の効果を含まない電磁流体における一様等方性乱流においてはいくつかの研究が散見されたが、Hall項の効果を含む場合において具体例が見つかったのは初めてであると考えられる。特にエネルギースペクトルの自己相似性が得られているので、この逓減現象はHall電磁流体力学における流れ場と磁場のトポロジーの傾向の変化に基づいていると考えられる。今年度の主なターゲットはこの現象の基盤となる物理的機構のトポロジーの側面からの解明であった。Hall電磁流体力学の非散逸極限における保存量を手掛かりとした解析を行い、ヘリシティスペクトルの挙動の時間変化を追跡し、小スケールでの等方化のメカニズムが全体としては大スケールでの鏡像対称性の破れを促進する効果を持つことが示された。また慣性項、Hall項の非線形性の強度の逓減に関して、ローレンツ項、電磁誘導項の効果を含めた、磁場・流れ場間のエネルギー輸送の全体を見ると、時間的に定常な状態に収まっていることが発見された。これはエネルギーの相互作用の様式が時間とともに慣性項からローレンツ項へ、Hall項から電磁誘導項へとゆっくりと変化していることを示している。これは磁場、流れ場のおのおので見ていくと、非線形性を緩和しつつ、エネルギーの伝達の総量は維持されるトポロジカルな機構の存在が示唆されており、この現象のさらなる解明が必要であると考えられる。電磁流体中のエネルギー伝達の機構について、フーリェスペクトルを用いた解析が進展し、エネルギー伝達の時間発展の傾向が見えてきた。

しかし磁場、速度場の組織構造のウェーブレットによる抽出解析のプログラムの開発がまだできていない状態である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は課題の最終年度として、速度場、磁場の組織構造のウェーブレットによる抽出に主眼を置く。特に可視化の技法の開発を行い、非線形輸送の解析との組み合わせを試みる。解析の主な構想は、非発散ベクトル値正規直交ウェーブレットの概念を疑似的に調和関数の空間にまで拡張することにある。これは多重解像度解析の技法を3次元のベクトル場に拡張するこころみであり、従来の研究の欠点を克服できると期待される。
大規模入院データを用いた機械学習による再入院予測モデルの構築

日本では入院期間の短縮化に向けた動きが盛んになっているが、患者が完治していない状態で退院した場合や、退院後のフォローが不十分な場合、予期せぬ再入院の可能性が高まると予想される。しかし再入院のリスクをデータから客観的に予測し、臨床現場で活用している事例は乏しい。今回、機械学習を大規模入院データに適用して、再入院予測モデルの構築を行う。複数の機械学習の手法を用いてモデルを作成し、それらの予測能を比較することで、今後日本の各病院が再入院予測システムを導入する際の好ましい方法を提案する。またモデル作成を通じて、高リスク群の同定および介入による効果の推定を行い、再入院率の低下につなげることを目指す。
動脈硬化の発症・進展におけるエキソソームの役割解明と治療標的の探索

超小型ミニブタを用いて非侵襲的に高血圧および動脈硬化を呈するモデルの作製に成功した。通常飼育群に比べて、本モデルにおける血中エキソソームのタンパク濃度は上昇した。残念ながら、超小型ミニブタの購入・飼育コストが維持できず、マウスモデルでの解析を行った。内皮一酸化窒素合成酵素を欠失したマウスとアポリポタンパク質Eをともに欠失したマウス(DKOマウス)を作製した。このDKOマウスでは、通常食の投与にても高血圧症および脂質異常症を来すことがわかり、メタボリック症候群・動脈硬化モデルとして有用であることが分かり、マウスの血液中のエキソソームの抽出・精製法を確立した。超小型ミニブタ(マイクロミニピッグ)を用いて、非侵襲的に高血圧および動脈硬化を呈するメタボリック症候群モデルの作製に成功した。具体的には、高脂肪・高コレステロール含有食(HFCD)および一酸化窒素合成酵素阻害薬Nω-nitro-L-arginine methyl ester(L-NAME)混餌飼料を投与し、食餌のみでのモデルを作製した。特殊飼料の投与前から2週間毎に最大8週間まで採血および心機能評価、頸動脈の血流・動脈硬化度を超音波装置にて評価した。HFCD投与により、血中総コレステロール(TC)値および低密度リポタンパク質(LDL)値は投与4週間でそれぞれ約3倍および4倍に上昇し、その後も高値で持続した。L-NAMEの投与はTC値やLDL値に影響を与えなかった。L-NAME投与群では投与2日後より血圧上昇が見られ、投与4週目以降、心エコー検査で左室肥大を認めたが、8週間で心機能の低下は認められなかった。HFCD+L-NAMEによりさらなる左室肥大を呈した。L-NAME単独投与では大動脈の動脈硬化は観察されなかったが、HFCD+L-NAME投与は、HFCDのみによる大動脈の動脈硬化を促進させた。ブラジキニンによる血管弛緩反応はL-NAME投与により著明に低下しており、申請者が想定したモデル作製法が確立できた。しかし、超小型ミニブタの購入が難しくなったため、申請時にも想定していたマウスモデルを用いることとした。高血圧・内皮障害を来す内皮一酸化窒素合成酵素(eNOS)を欠失したマウスと動脈硬化を生じるアポリポタンパク質E(ApoE)を欠失したマウスを交配させ、eNOS/ApoEをともに欠失したマウス(DKOマウス)を作製した。このDKOマウスは、通常食投与でも高血圧症および脂質異常症を来すことがわかり、メタボリック症候群・動脈硬化モデルとして有用であることが分かった。DKOマウス血液からエキソソームを精製することに成功した。当初は超小型ミニブタで評価することを優先していたが、超小型ミニブタの価格高騰などで、予算内での調達が困難となり、マウスのモデルに変更することとした。マウスモデルを確立し、エキソソームの精製にも成功しており、当初の計画からの遅れはわずかである。当初、予定していた超小型ミニブタの購入が難しくなったため、申請時に想定していたマウスモデルを作製することとした。高血圧・内皮障害を来すことが知られている内皮一酸化窒素合成酵素(eNOS)を欠失したマウス(eNOS KOマウス)と動脈硬化を生じるアポリポタンパク質E(ApoE)を欠失したマウス(ApoE KOマウス)(いずれもホモタイプ)を交配させ、eNOS/ApoEをともに欠失したマウス(Double KO (DKO)マウス)を作製した。このDKOマウスは、通常食の投与にても高血圧症および脂質異常症を来すことがわかり、メタボリック症候群・動脈硬化モデルとして有用であることが分かった。実際、DKOマウスは高血圧を呈し、動脈硬化を引き起こすことを確認した。一度に生まれる胎児数は野生型マウスの8か10胎児に対して、eNOS KOマウスは繁殖能が低下し、45胎しか生まれない。ApoE KOマウスは一度に約8胎生まれるが、DKOマウスでは34胎しか生まれず、また1か月以内に死亡する胎児もいることが分かった。それ故、一定数のマウスを確保するまでに、当初の予定よりも長く時間がかかっている。現在、超遠心法を用いて、血液からのエキソソーム精製に成功しており、その解析を進めている。超小型ミニブタを用いて非侵襲的に高血圧と動脈硬化を呈するモデルの作製を確立した。血中からのエキソソームの精製が非常に難しく、改良を加えている。ミニブタの単価が高いため、マウスモデルを確立しているが、研究はおおむね順調に推移している。

マウス動脈硬化モデルの血液からエキソソームを精製し、正常マウスとの比較検討や、加齢によるエキソソームの変化を捉えていくことで、エキソソームの役割の一端を明らかにしていく。循環薬理学ミニブタの購入・飼育費が高額になるため、今後、高血圧・脂質異常症を呈するメタボリック症候群モデルとして、遺伝子改変マウスを用いる。具体的には、動脈硬化を来すことが知られているアポリポタンパク質E欠損マウスと高血圧・内皮障害を来すことが知られている内皮一酸化窒素欠損マウスを交配することでメタボリック症候群モデルを作製する。加齢に伴って動脈硬化が進行し、臓器障害を引き起こすのに合わせ、細胞間の情報伝達に重要な役割を担っていると考えられる血中のエキソソームの役割を調べる。残金はわずかであり、概ね計画通りに使用している。エキソソーム数の測定装置をレンタルしたため、当初の計画に比べて、その他の支出が増えた。当初の計画に比べて、旅費の支出が少なくなったこと、人件費・謝金が発生しなかったため残金が生じたが、その分の予算は次年度に繰り越して使用する。研究費は引き続き、実験動物購入・飼育費、試薬・薬品購入費、抗体費などの消耗品を中心に使用する。また、本研究に関する学会への出張費・参加費等については、当大学の規定に従って適正に使用する。研究費は引き続き、実験動物購入・飼育費、試薬・薬品購入費、抗体購入費等の物品代に重点的に割り当てる。また、本研究に関連する学会への出張・参加費については、当大学の規定に従って適正に使用する。
書き言葉コーパスに基づくテキスト分類尺度の探索的研究

多様な書き言葉を分類するための基本的な尺度を,コーパスに基づく探索的研究を通して構築することを目的に,四回の評定実験を実施した。分析の結果,「スタイル」「抑揚・リズム」「文構成の明晰性」という三つの分類指標が得られた。また実験データの言語分析の結果,指標毎に特徴的な言語傾向を有することが分かった。この結果は,三つの指標によって多様な文体の書き言葉が分類可能であることを示唆する。書き言葉を多角的に分類するための基本的な尺度を,コーパスに基づく探索的研究を通して構築することを目標に,21年度は次の3つを実施した.(1)評定実験の実施:A)評定語の選出:先行研究を参考に文体や文章分類に関する指標・評定語を抽出し,整理した.B)予備調査:2回の予備実験を通して,本実験で利用する評定語対を選別し,評定対象とするテキストの種類や分量を決定した.また予備調査を踏まえ,評定作業者用のマニュアルを作成した.C)本調査の実施:8月上旬から10月にかけて本調査を実施した.『現代日本語書き言葉均衡コーパス』より,テーマを社会に限定して300のサンプル(各サンプル500文字)を抽出し,それを対象に評定者3名により8つの評定語対(例:改まった・くだけた,客観的・主観的)にもとづき評定を実施した.(2)研究用情報付与:評定実験に用いた300の文章サンプルを対象に,分析に用いる情報として,文境界情報,品詞情報,語種情報を付与した.(3)評定結果の分析:評定実験の結果を対象に,評定語間の相関関係や評定者間の一致度などについて検討し,調査の妥当性や問題点などについて検討した.また,品詞・語種・文特徴(文末文体など)と各評定語との関係についても予備的に調査した.従来の文章分類の研究は,体系化自体が自己目的化することが少なくなかったが,本研究では,実際に人手で評定値を付与したデータを作成し,それに基づき基本的尺度を求める手法をとる点に特徴があるといえる.本年度は人がテキストを読んだ際に感じる印象を表わす表現を調査し,実際のテキストに対して評定実験を行った上で,分類指標を探索的に体系化することを試みた。具体的には次の4つを実施した。1.評定語の収集と評定語対の作成:一般の人がテキストを描写・評価する際に用いる様々な表現を収集することを目的に,調査者7名に40のテキスト(新聞,小説以外の書籍,雑誌,行政白書,Yahoo!ブログより選択,各サンプル約300文字)を読んでもらい,それぞれのテキストから受ける印象を記述してもらうという調査を実施した。この調査によって収集した評価語から,20の評定語対(「改まった-くだけた」「整然とした-雑然とした」など)を作成した。2.評定実験:安定した尺度を構成するため,3名の被験者を対象に,1で得られた20の評定語対をもとに,テキストに対する印象についてSD法による5段階評定実験を実施した。テキストサンプルは1で用いた40サンプルを利用した。3.基本評定尺度の抽出:2で得られた評定結果を対象に,因子分析を行った。因子負荷量がいずれも小さい値しか示さない評定尺度や複数の因子にまたがって高い因子負荷量を持つ評定尺度は削除した。これを繰り返した結果,最終的に12の評定尺度が残り,「スタイル」「文構成の明晰性」「抑揚・リズム性」という3つの因子が抽出された。4.テキストの試験的分類:3で抽出した3つの因子を用いて暫定的にテキストを分類し,各次元にどのような特徴を有するテキストが分類されるかを調査した。本研究の目的は,書き言葉を多角的に分類するための基本的な指標を,コーパスに基づく探索的分析を通して構築することである。本年度は,昨年度実施したテキストに対する印象評定実験(以下,予備実験)とその分析結果を受け,以下の三つを実施した。1.評定実験A:予備実験の結果,テキストに対する印象形成に三つの分類指標「スタイル」「文構成の明晰性」「抑揚・リズム性」が関わる可能性のあることが分かった。これらの指標の妥当性を検討するため,被験者を3名から30名に増やした上で,予備実験と同種の実験(テキストの印象評定に関わる20の評定語対に基づくSD法による5段階の評定実験,サンプル数40)を実施した。その結果,予備実験と同じ三つの指標が抽出された。2.評定実験B:評定実験Aにより三つの分類指標の妥当性が確認されたことを受け,サンプル数を40から300に増やした上で印象評定実験(三つの指標ごとに選択された二つの評定語対,計6対に基づくSD法による5段階の評定実験)を実施し,下記3のための分析データを作成した。

3.指標に関わる言語特徴の検討:評定実験Bにより作成したデータに基づき,各指標にいかなる言語特徴が関わるかを検討した。具体的には,文章の特徴を捉える上で関連が深いと考えられる言語特徴(品詞や語種など単語に関わる特徴量5種,文末の種類や文長など文に関わる特徴量8種,計13種)を先行研究・予備調査を踏まえて選択し,各指標との関係を分析した。その結果,指標毎に特徴的な言語傾向を有することが分かった。この結果は,三つの指標によってそれぞれ異なるタイプ・文体の書き言葉が分類されていることを示唆するものであり,書き言葉を多角的に分類する指標を探索的に構築するという本研究の目標に対しある一定の成果が得られたと言える。
遺伝子損傷の非侵襲的視覚化を目指した遺伝子配列特異的損傷塩基検出プローブの創製

遺伝子損傷の二本鎖DNA配列選択的な非侵襲的検出法の開発を目指し、まず、二本鎖DNA中の8-ヒドロキシグアニンを配列特異的に認識する新しい架橋型人工核酸モノマーの創製に成功した。また、光刺激によって5-ホルミルウラシルを発生する光応答性人工核酸の開発に成功した。さらに、創出した架橋型人工核酸モノマーと酸分解性ホスホロアミダート結合を組み合わせた三重鎖形成核酸プローブを設計合成するとともに、その非侵襲的可視化用途に向け、蛍光プローブ化に成功した。ブトキシカルボニル化ジアミノピリジンを核酸塩基とする架橋型人工核酸モノマー(I)を含むオリゴヌクレオチドの8-ヒドロキシグアニン認識能を、さまざまな塩基対を有する2重鎖DNAに対して形成する3重鎖核酸の融解温度(Tm)またはゲルシフトアッセイ結果を指標とすることで評価した。この新規架橋型人工核酸モノマー(I)は、2重鎖DNA中の8-ヒドロキシグアニンを3本のHoogsteen型水素結合により認識し、これまでに開発したアセチル化ジアミノピリジンヌクレオシド類縁体よりも8-ヒドロキシグアニン:シトシン塩基対を選択的に認識する能力が高く、ほぼ完壁に他の天然塩基対を区別出来る事が分かった(ΔTm : 8-15°C)。さらに、この8-ヒドロキシグアニン認識プローブを初代架橋型人工核酸(2', 4'-BNA)修飾することでDNAとの結合性を強化し、生理的条件下での高い8-ヒドロキシグアニン:シトシン塩基対認識能(ΔTm : 18-21°C)の獲得に成功した。このことは、遺伝子配列特異的に8-ヒドロキシグアニンを検出するプローブ素材の創製に成功した事を意味している。また、より効率的な水素結合形成を目的として環構造を再検討した4,8-ジオキサ-5-アザビシクロ[5.3.0]デカン骨格を有する人工核酸とN-Oと結合を環構造に有する人工核酸を新たに設計し、チミジンまたは5-メチルウリジンを出発原料とした合成に成功した。さらに、合成した8-ヒドロキシグアニン認識プローブが、8-ヒドロキシグアニン:シトシン塩基対を含む二重鎖DNAから8-OH-Gを除去する酵素Fpg(大腸菌)またはhOGG1(ヒト)の存在下においても強固に三重鎖を形成可能である事を、蛍光標識化核酸を用いることにより示し、少量しか存在しない遺伝子損傷の検出プローブとして有効である事を明らかにした。遺伝子損傷の集積は、癌や老化だけでなく、糖尿病やパーキンソン病、アルツハイマー病、さらにはHCV感染時など実に広範な領域において発生することが明らかにされており、医・薬学における重要な研究課題である。本研究では非侵襲的な遺伝子損傷(特に8-ヒドロキシグアニン)の二本鎖DNA配列選択的な検出法の開発を目指し研究し、以下のような成果を得た。まず当初計画通り、平成20年度に開発に成功した8-ヒドロキシグアニンを遺伝子配列特異的に認識するプローブ素材であるブトキシカルボニル化ジアミノピリジンを核酸塩基とする架橋型人工核酸モノマーを約1グラム合成し、多様な用途への迅速な適用が可能な態勢を整えた。続いて、合成したブトキシカルボニル化ジアミノピリジン型架橋型人工核酸モノマーと酸分解性ホスホロアミダート結合を組み合わせた三重鎖形成核酸プローブを設計合成するとともに、非侵襲的可視化に対応可能な蛍光化に成功した。また、本三重鎖形成プローブを用いて二重鎖DNA中の8-ヒドロキシグアニンの検出を検討し、本プローブが弱酸性条件と標的8-ヒドロキシグアニン含有二重鎖DNAの存在が揃う事によって効率的に機能する事を確認した(標的無しに比べ7倍効率的)。この際、昨年度検討したに中性条件とは分子認識能(特にグアニンに対する認識能)が変化する事を明らかにした。さらに、8-ヒドロキシグアニンと同様に高い頻度でDNA中に発生することが知られている酸化損傷塩基5-ホルミルウラシルとの交差認識を検討するため、そのDNA中への導入用分子として光刺激によって5-ホルミルウラシル発生する光応答性人工核酸の開発に成功した。(論文投稿中)
拡張現実(AR)技術を活用したものづくり人材育成のための配線支援システムの構築

本研究では,試作回路づくりにおいて学生にブレッド・ボード上に配線させるとき,ブレッド・ボードのどこに部品を配置したり配線したりすればよいか拡張現実(AR)技術を活用して電子回路配線を支援するシステムを構築することを目的とした.システムを構築するにあたり,まず,小型コンピュータとWEBカメラ, LCDタッチスクリーンを組み合わせたシステムを作成した.次に, LCDタッチスクリーンへ表示した回路図をタッチするとその部分に応じた実体配線図とアドバイスが表示されるプログラムを作成しシステムへ実装した.それから,ブレッド・ボードをWEBカメラで撮影し,その画像からブレッド・ボードを認識するプログラムを作成し,実装していたプログラムへ結合してシステムのプログラムを完成させた.最後に,完成したシステムを元に予算の範囲内で用意できるだけのキットを製作した.また,システムで使用する回路データを作成するツールも合わせて作成した.回路データ作成ツールを使用して実験・実習用の回路データを作成し,構築したシステムを実験・実習で用いるための準備を行った.現状のシステムには,特定条件下でブレッド・ボードが正しく認識されない,カメラの画角による撮影部品画像とAR画像の表示位置のずれの発生といった問題が残った.プログラムの改修での対応では解決が難しいため,当面は運用する回路データを工夫して問題の発生を抑えながら実験・実習で使用することとした.今後は実験・実習で用いながら支援効果の確認および回路データにおける配線方法やアドバイスの文言についての改善を行う予定である.本研究では,試作回路づくりにおいて学生にブレッド・ボード上に配線させるとき,ブレッド・ボードのどこに部品を配置したり配線したりすればよいか拡張現実(AR)技術を活用して電子回路配線を支援するシステムを構築することを目的とした.システムを構築するにあたり,まず,小型コンピュータとWEBカメラ, LCDタッチスクリーンを組み合わせたシステムを作成した.次に, LCDタッチスクリーンへ表示した回路図をタッチするとその部分に応じた実体配線図とアドバイスが表示されるプログラムを作成しシステムへ実装した.それから,ブレッド・ボードをWEBカメラで撮影し,その画像からブレッド・ボードを認識するプログラムを作成し,実装していたプログラムへ結合してシステムのプログラムを完成させた.最後に,完成したシステムを元に予算の範囲内で用意できるだけのキットを製作した.また,システムで使用する回路データを作成するツールも合わせて作成した.回路データ作成ツールを使用して実験・実習用の回路データを作成し,構築したシステムを実験・実習で用いるための準備を行った.現状のシステムには,特定条件下でブレッド・ボードが正しく認識されない,カメラの画角による撮影部品画像とAR画像の表示位置のずれの発生といった問題が残った.プログラムの改修での対応では解決が難しいため,当面は運用する回路データを工夫して問題の発生を抑えながら実験・実習で使用することとした.今後は実験・実習で用いながら支援効果の確認および回路データにおける配線方法やアドバイスの文言についての改善を行う予定である.
ニューラルネットによる橋梁の景観評価システムの開発

本研究では,ニューラルネットワークを用いて橋梁構造物の景観評価に関する研究を行った。対象とした橋種はアーチに限定しているが,ここで開発した評価手法はすべての種類の橋梁に適用できる。実施した研究内容および得られた結果の概要を以下に示す。1.橋梁美を構成する要素として,「形式美」,「サイコベクトル」,「環境との調和」の3つを取り上げ,各要素を定量化するための評価項目として,以下に示す各項目を考えた。(1)形式美:ライズ比,スレンダネス,補剛材間隔,橋種,橋の形式(2)サイコベクトル:橋梁本体の基本及び補助ベクトル,アーチ部,橋脚,風景の山や川等の各サイコベクトル(3)環境との調和:風景を山岳,湖,湾口,臨港,川の上流,下流,跨道に分けたときの風景内に占める山,水,橋の面績比,橋と風景の色相の色調和関係,明度・彩度の色調和関係2.橋梁美を点数で評価するために,種々のタイプのアーチ橋の写真を用いて,大学生を対象としてアンケートを実施した。アンケートに際しては,色彩による影響を見るために,カラーとモノクロの2種の写真を用意した。アンケートの結果を100点満点で評価した。3.上記2.で評価した橋梁美(点数)を出力値(教師値),上記1.で選定した評価項目を入力値として,ニューラルネットワークにより学習させて,アーチ橋の景観評価システムを構築した。このシステムを用いて,橋梁美に影響を及ぼす評価項目の感度解析を行った結果,カラー写真とモノクロ写真では,影響を及ぼす項目がかなり異っており,色彩が橋梁美に及ぼす影響が大きいことがわかった。さらに,ここで構築した評価システムが,実際の橋梁景観設計へどのように適用できるかを,例を挙げて示し,本システムの有効性を明らかにした。本年度は、対象をア-チ橋に限定し、ニュ-ラルネットワ-クを用いた景観評価システムの構築を行った。以下に、その結果をまとめて示す。1.橋梁美を構成する要素として、「形式美」、「サイコベクトル」、「環境との調和」の3つを取り上げ、各要素を定量化するための評価項目として、以下に示す各評価項目を考えた。(1)形式美:ライズ比、スレンダネス、補剛材間隔、視点位置、橋種、橋の形式等(2)サイコベクトル:橋梁本体の基本および補助サイコベクトル、ア-チ部、橋脚等の各サイコベクトル(3)環境との調和:風景を山岳、湖、湾口、臨港、川の上流、下流、跨道に分けて、風景内に占める山、水、橋の面積比等以上、3つの要素について合計43個の評価項目を選定した。2.橋梁美を点数が評価する方法として、市販されている写真集(日本の橋、世の橋等)から種々のタイプのア-チ橋94橋を選び、鳥取大学生84人を対象としてアンケ-トをとった。アンケ-トは、〇(好む)、△(どちらでもない)、×(好まない)の3段階とし、橋梁美p=100{84-(×の人数)}/84で評価した。3.上記2.で評価した橋梁美pを出力値(教師値)、上記1.が選定した評価項目を入力値として、市販のニュ-ラルネット・シミュレ-タ(RHINE)によりア-チ橋の景観評価システムを構築した。その結果、橋梁美の評価に際して重要となる評価項目として、背景の山、水、橋桁、補剛材の各サイコベクトル、橋梁形式、橋種、視線入射角等の各項目を上げることができた。来年度は、本年度構築した評価システムを用いて、ア-チ橋の景観設計手法の開発、ならびに他の橋梁形式にも適用できるシステムを開発する。