hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい糖鎖接合法を用いるオリゴ糖類の立体選択的合成法の開発

近年、糖質化学の問題を取り上げ、特に効率的な糖鎖合成手法の開発を目指して検討を続けており、糖供与体としてフッ化糖とチオグリコシドを組み合わせ用いる触媒的ワンポット連続的グリコシル化反応を利用する方法を確立した。今回このワンポット連続的グリコシル化反応によってファイトアレキシンエリシター活性を有する7糖の効率的な全合成を完了した。すなわち、まず還元末端側3糖ユニットを3成分ワンポットグリコシル化反応によって迅速かつ高収率で合成し、ここで得られた3糖ユニットと3つの単糖ユニットの4成分を用いるワンポットグリコシル化反応によって、4つのグリコシド結合をワンポットで生成し、対応する7糖保護体を良好な収率で立体選択的に構築した。ここで得られた保護された7糖を、引き続き2工程を経て高収率で脱保護された最終目的化合物に誘導し、ワンポット連続的グリコシル化反応を鍵反応に用いる効率的全合成を達成することができた。現在までに数多くのシアル酸のグリコシル化反応が開発されているが、シアル酸特有の構造に基づく幾つかの問題点が指摘されている。そこで研究代表者らは、メチル5-アジド-4,7,8,9-テトラ-O-アセチル-2,3,5-トリデオキシ-2-フルオロ-α-D-グリセロ-D-ガラクト-2-ノヌロピラノソネートを新規糖供与体として高収率かつα-選択的に合成し、この糖供与体とメチル2,3-トリ-O-ペンゾイル-β-D-ガラクトピラノシドとのグリコシル化反応を、n-バレロニトリル中、MS5Å存在下、20mol%の四塩化スズおよび40mol%の過塩素酸銀を組み合わせ用いる複合系触媒を活性化剤として用い検討したところ、-20°Cでこの糖供与体は速やかに活性化されてグリコシル化反応が進行し目的とするシアロシドが高収率且つα-選択的に合成できることを見出した。チオホルムイミデート脱離基を有する糖供与体と同様な活性部位(-O-C(=NR1)-SR2)をする6-ニトロ-2-ベンゾチアゾエート糖供与体を設計、合成し、ジクロロメタン中触媒量のトリフルオロメタンスルホン酸存在下グルコシル化反応を試みたところ、高いβ-選択性をもって対応する2糖を収率よく与えることを明らかにした。また同じベンゾチアゾール基を脱離基として持つマンノース糖供与体を用い、新しいβ-選択的マンノシル化反応を開発した。ムチン型糖鎖の一種であるF1αは胃癌細胞などの癌細胞表面に特異的に分布していることが知られており、生体における機能を解明する上でもこの純粋な標品の迅速な供給が早まている。今回、ワンポット連続的グリコシル化反応を鍵反応とするF1αの合成について検討た。すなわち、2位にアジド基を有するチオグリコシドとセリン誘導体をトルエン溶媒中TrOTf-NISの存在下反応させてグリコシル化を行い、糖アミノ酸複合物を立体選択的に合成した。引き続いてフッ化糖、チオグリコシド、および糖供与体の3成分を用いて触媒量のTrB(6F5)4またはTfOHを用いるワンポット連続的グリコシル化反応を試みたところ、高収率かつ高立体選択的にF1αの保護体を一挙に構築することに成功した。更に脱保護して目的化合物を良好な収率で合成することができた。グリコシルホスホニウム塩を中間体とする穏和な条件下で進行するα-選択的グリコシル化反応を開発した。
「社会」による企業ガバナンスの論理およびその実現可能性についての研究

「企業と社会」という近年の研究領域のなかで、「社会の側からの企業ガバナンス」という分析視角ないし分析対象把握概念を提示し、先行研究の理論的な検討と整理をおこなった。そこでは「市場による企業ガバナンス」、「ステーク・ホルダーによる企業ガバナンス」、そして「社会による企業ガバナンス」ということで、企業に対するガバナンスを3つの類型に分けて検討した。このような分析視角のもとで、「社会の論理」が成立する論拠を明らかにし、概念的な整理と体系化をおこなった。これによって、「企業と社会」における両者の概念的な関係、および、「企業の社会的責任」の必要性の論拠を明らかにしようとした。そのような論拠は、大企業が利他的機能を遂行せざるをえないような制度ないし仕組みの創出のために貢献できるであろうと思われる。市場は、社会という人間的な相互信頼と相互扶助の関係のなかに新しく生み出されてきた「自己調整的な機能」をもつ存在である。今では、人間生活の多くの部分がこの市場機構のもつ論理に沿って執り行われるようになってきた。それにともない社会に依存する部分がますます少なくなってきている。だが、長い歴史のなかで社会組織が維持してきた価値を丸ごと市場機構の論理に還元してしまうことは不可能であろう。このように社会と市場はその本質において対極的であり、同時に、互いに他を不可欠の要素とする相互補完的な存在である。しかし、大企業の成立にともない、企業が進める形式的合理化と社会が備えている実質的な合理性との間で整合性が問われるようになる。企業の社会的責任はそれにかんする重要な課題事項の一つである。これまでの研究では、アメリカにおける大企業の成立と企業の社会的責任への視座の萌芽と制度の成立を歴史的に分析した。大企業権力の正当化のために、アダム・スミスの予定調和論や社会ダーウィン主義という経営イデオロギーを生み出したが、それとともに大企業家による慈善活動も活発になってきた。だが、これは企業家個人の行動であり、企業による社会的責任の遂行ではなかった。この問題を解くカギは、バーリ・ミーンズが「静かな革命」と呼んだ株式会社の質的な変化の分析を不可欠とする。この分析を通じて、株式会社の二重所有構造、準公的会社と経営者支配、支配の正当性などの内容が持つ論理的な構造を明らかにした。さらに、それを踏まえて「市場の論理」を基軸にしている株主主権論およびステーク・ホルダー論の批判的検討をおこなった。本研究の目的は、企業を社会の側からガバナンスする可能性とその論理を明らかにすることである。企業のガバナンスについて、これまで、株主主権論、ステーク・ホルダー論、企業の社会的責任(CSR)論、企業倫理論などによって、検討されてきた。そして、多くの知見がもたらされてきている。このような研究は、基本的に、企業を市場との関係でとらえるのか、あるいは社会との関係でその本質をとらえるのか、という2つに類型化できる。本研究では、K.ポラニーの所説によって、社会を市場の外にあるものとして、その論拠を明らかにした。「市場の論理」のなかで、ステーク・ホルダーたちが利害の調整を要求する場合、それは各利害関係者たちが「利己主義」に基づいて行動するものと仮定されている。しかし、社会が企業に要求しているのは、利己主義ではなく、利他主義である。利他主義に基づいて社会的責任を果たすように企業をガバナンスすることが、本研究で明らかにしようとして「社会の論理」である。このような「社会の論理」を析出するために、K.ポラニー、P.F.ドラカー、F.フクヤマなどの主著を検討してきた。彼らはいずれも、社会(コミュニティ)のなかから市場とその機能が生み出され、市場のなかの組織と社会が相互補完的対立関係を形成してきたことを明らかにしている。企業の社会的責任を論じる場合、このような市場と社会との相互補完的対立関係を基礎にすることを避けて通ることができない、というのが結論である。
岩石海岸地形の総合カタログに基づく地震隆起・地震発生予測に関する研究

大地震が多発する日本列島において,現成および離水した完新世潮間帯波食地形のマッピングを通じてカタログ作成を行い,それらから解読される古地震と沖合に想定される海域活断層を関連付け,沿岸域の地震発生危険度について変動地形学的・古地震学的検討を行った。その結果,北海道ー東北ー北陸の日本海側において,海岸隆起を伴う沖合の活断層型地震(M7級)が地質時間で見れば今後連鎖的に発生する可能性があることがわかった。また,太平洋岸では過去にどの地域でも大地震を経験してきたが,特に三陸海岸北部や房総半島南部においてはプレート境界型の巨大地震(M89級)が今後数百年の間に起こる可能性があることが確認された。本研究は,大地震が多発する日本列島において,現成および離水した過去の潮間帯波食地形のマッピングを通じて岩石海岸地形のカタログ作成を行い,それに基づき沖合に想定される海域活断層に関連付けながら沿岸域の地震発生危険度について変動地形学的・古地震学的評価を大局的に行おうとするものである。平成23年度は,日本海側(北海道能登半島),房総半島,紀伊半島の岩石海岸を中心にして,国土地理院発行縮尺1/25,000地形図および1970年代国土地理院撮影の縮尺1/10,000カラー空中写真の地形判読によって,現成・離水潮間帯波食地形の抽出・マッピングを行い岩石海岸カタログを作成するともに,離水年代試料の採取・地形断面測量を行った(研究分担者および連携研究者で分担対応)。その成果をまとめると以下の通りである。1)函館湾西岸や松前半島沿岸には完新世離水海岸地形が2つのレベル(7mと4m)に存在し,現世波食棚の幅は50mを超える。次期地震隆起の可能性が大きい地域と判定される。2)西津軽海岸では完新世離水海岸地形・更新世海成段丘の旧汀線高度は少なくとも5つの断層セグメントの活動に関連した波状変位と不連続を示す。現世波食棚の幅が100mを超える艫作半島沖合に想定される海底活断層の運動による海岸隆起型の大地震が近いことが推定される。3)房総半島南部では,元禄型地震による大隆起離水海岸地形が連続せず,離水海岸地形の数のみならず,同時代の旧汀線高度にも大きな違いがあり,対比されないレベルが複数あることがわかった。これらは隆起の中心を内房と外房にもつ異なるタイプの大地震が発生してきたことを示しており,相模トラフ沿いの海溝型地震の発生過程や再来間隔を再検討する必要を指摘することができた。とくに日本海側では直接的な離水年代試料に乏しいことが改めて判明し,被覆層(腐植層ほか)のハンドコアリングなどを通じて丁寧なサンプリングが必要であることがわかった。また,陸側からアクセスの悪い海岸では,船を用いた海側からの接岸を行い調査する課題も得た。平成25年度は,北海道日本海沿岸,三陸海岸,三浦半島,台湾東岸の岩石海岸を中心にして,および1970年代国土地理院撮影の縮尺1/10,000大縮尺空中写真の地形判読によって,現成・離水潮間帯波食地形のマッピングを行い,岩石海岸カタログを作成した。その中で重要地点において離水年代試料の採取・地形断面測量を行った(研究代表者および連携研究者で分担対応)。北海道沿岸では,奥尻島,松前半島,亀田半島において調査を行った。完新世離水海岸地形のレベルは,多いところで2つ(各地域で高位レベルで最大7m,低位レベルで最大4m前後)である。現世波食棚の発達の良い奥尻島,松前半島は次期地震隆起の可能性が大きい。三陸海岸・陸中海岸では完新世の離水海岸地形は分布せず,平均的には沈降傾向が示唆された。しかし,約1000年前に間欠的な地震性地殻変動に伴う隆起(おそらく869年貞観地震に対応)が識別された。地震時隆起量は1m程度である。本地域ではこのような海岸の地震隆起は初めて検出されたことになり,プレート間地震のすべりが深いところ(50km以深)で発生した可能性を示唆する。三浦半島東岸では,少なくとも5レベルの完新世離水海岸が確認された。野比付近のでは000年前の最高位旧汀線高度は最大25mに達する。これらは従説を更新するデータであり,プレート境界から派生する三浦半島断層群の活動に伴う隆起が付加している可能性を示す。台湾東岸では,フィリピン海プレートの衝突に伴う短縮変形によって地震性地殻変動が顕著である。東岸中部では最近1500年間に少なくとも3回の古地震を示唆する離水波蝕海岸地形が付着する潮間帯化石群集とともに見出された。

平成24年度は,北海道日本海沿岸,三陸海岸,房総半島,能登半島の岩石海岸を中心にして,国土地理院発行縮尺1/25,000地形図および1970年代国土地理院撮影の縮尺1/10,000カラー空中写真の地形判読によって,現成・離水潮間帯波食地形の抽出・マッピングを行い岩石海岸カタログを作成するともに,離水年代試料の採取・地形断面測量を行った(研究分担者および連携研究者で分担対応)。1)北海道の日本海沿岸では,北から羽幌海岸,増毛山地西岸,積丹半島西岸,寿都湾沿岸,狩場山地沿岸において調査を行った。完新世離水海岸地形のレベルは,多いところで3つ(寿都湾沿岸,8m,4m, 2m弱),通常は21つ(5mと2m前後)である。現世波食棚の発達の良い,積丹半島西岸,寿都岬周辺,狩場山地西岸幅は次期地震隆起の可能性が大きい地域と判定される。2)三陸海岸では,北部海岸において完新世離水海岸地形のレベルを2つ(5m,12m)に見いだし,間欠的な地震性地殻変動に伴う隆起が少なくとも2回(4800前以前と以後)あったことが示唆される。地震後,地震間の変動を考慮すると一回の隆起量は5m程度となる。このような海岸の地震隆起は,震源断層は沖合20kmほどの逆断層を想定することで説明できる。3)房総半島南部では,内房北部海岸(鋸山周辺)において少なくとも10レベルの完新世離水海岸が確認された。7000年前の最高位旧汀線高度はここで再度大きくなり20mを超えており,累積性が認められる。これらの変動は内陸活断層の運動(三浦半島側の北武断層の東延長)による隆起が付加して形成された可能性がある。4)能登半島では,完新世離水海岸地形のレベルは最大3つ(東端の禄剛岬,6m,4.8m,4m)認められ,高度変化に対応する沖合の海底活断層セグメントが4つ想定される。平成27年度は,北海道東部沿岸,下北半島,三陸海岸北部,の岩石海岸を中心にして,岩石海岸カタログを作成した。その結果の解析に基づく成果をまとめると以下の通りである。1)北海道東部沿岸では完新世離水海岸地形(離水波食棚)のレベルは,最大2つ(L1,L2),根室半島ではL1:2.5-3m,L2:1.5mほどである。知床半島では,L1:6-8m,L2 :3m前後,現成波食棚の発達が良い。海溝型巨大地震の影響を直接受けない知床半島南岸沖に想定される海底活断層(北傾斜の逆断層)の活動によって一回あたりの海岸地震隆起量が34m,発生間隔が3,000年前後であること,地震規模は7.4前後であることがわかった。奥尻島では,1993年後の地震後の変動を測地学的に追跡した結果,地震間地殻変動が更新世旧汀線の傾動と調和的であることが判明した。2)下北半島では,完新世離水海岸地形(離水波食棚)のレベルは,最大2つ(高位よりL1,L2とする)である。L1の標高は2-5m前後,L2は-1.5mであり,3つの隆起ブロック単位が地震セグメントに対応していると考えられる。これらは直下の海底活断層起源の地震性地殻変動の累積性を示唆し,単位隆起量は2m前後,地震規模としてM7.2-7.5が推定される。3)三陸海岸北部では標高45mに完新世海成段丘が広く認められたが,地域によって離水年代が異なり,1,000年前,3,300年前以前,4,800年前以前の年代を得た。これらは完新世に少なくとも3回の地震隆起イベント(E1,E2,E3)の発生を示唆し,E1は6,200年前に45mの隆起を,E2は3,800年前に5-6mの隆起を,E3は1,000年前に6-7mの隆起を伴ったことが推定された。
納豆菌が生産する機能性素材の生産性増大因子の研究

3750°Cで納豆菌を液体培養して、ナットウキナーゼ(NK)とビタミンK2(MKー7)が42度付近で生産性が高いことを見出した。さらに、培地にL体とD体アミノ酸を添加した培養を行い、添加効果があることをNK活性で確認した。MK-7はDEAEイオン交換クロマトグラフィーにより精製方法を確立し、溶液解析により複合体の可溶化機構の解明をめざした。動的光散乱実験(DLS)の結果、MK-7の粒径はおよそ約54オングストロームと見積もられた。また、DLSでは精製1日後においても凝集体が観測され、MK-7が凝集を起こし易い生体分子であるである可能性も同時に観測された。日本の伝統食品である納豆中には血栓溶解酵素ナットウキナーゼ(NK)や骨形成に必須な物質でもあるビタミンK2(メナキノンー7:MK-7)など、生理活性物質を多く含んでいる。NKはフィブリンを直接溶解する作用以外にも、他の血栓溶解酵素であるプロウロキナーゼやt-PAなどの活性化に関与し溶解作用を上げることも特徴としている。さらにMK-7は、グルタミン酸残基がγ-カルボキシルグルタミン酸(Gla)に転換され、このGla化オステオカルシンがカルシウムと結合して骨形成作用を示すことからも、NKおよびMK-7は、健康サプリメントとして注目されている。納豆菌(Bacillus subtilis natto)は、特有の発酵過程を持つために枯草菌とは別種として考えられている。納豆菌の特徴の一つとして、NKやMK-7の生産が挙げられることから、血栓症および骨粗鬆症の予防薬あるいは治療薬効果が期待されている。これまでにNKの構造については共同研究にて、X線結晶解析により3次構造を明らかにしている。今年度、納豆菌を試験管で液体培養を37 °C50 °Cで行い、ビタミンK2およびNK活性をHPLCおよびフィブリン平板法で測定した結果、42°C付近で最大活性を示した。納豆菌の生産性増大の環境因子の一つでもある至適温度を検討した結果、42°Cであり、NK、MK-7の最大活性日は一致していないことを確認した。培養液は遠心分離後の上清用いて、5万の限外濾過フィルターを使い、通過液をさらに1万の限外濾過フィルターで濃縮後、5万分画以上と1万文画以上分けMK-7とNKのカラムクロマトグラフィーによる精製を行った。ナットウキナーゼ(NK)やビタミンK2(MK-7)は、納豆菌が産生し、日本の伝統食品である納豆の中に多く含まれている。NKは、分子量27,724のアミノ酸275残基が一本で繋がったポリペプチドであり、血栓の主成分であるフィブリンを直接分解する作用をもち、身体中の血栓溶解酵素であるウロキナーゼの前駆体プロウロキナーゼの活性化作用、さらに血栓溶解酵素のプラスミンを作り出すプラスミノーゲンアクチベーター(t-PA)量を増大させる作用があるため、血栓症に対する予防薬だけではなく治療薬効果にも期待されている。機能性食品を発展させた生活習慣病の予防薬あるいは治療薬の開発を目指していくためには、より詳細な構造情報を明らかにしていくことが求められてきている。今年度は前年度に引き続き、MK-7およびNKの大量作成に向けて培養法の検討を詳細に行った。また、さらにMK-7の高純度精製及び中性子線による水素を含んだ全原子解析に向けて我々が作製した重水耐性菌を用いて、重水培養での培養温度を中心に検討した。納豆菌のNKおよびMK-7の生産性増大因子については、アミノ酸について注目をした。20種類のアミノ酸を培地に混合して培養した結果、NK、MK-7は完全には相関していないことを確認したが、両物質ともアミノ酸を添加することで、効果が現れることを確認した。重水耐性菌を用いての37°C47°C重水培養では、42°Cでの培養でNK活性が一番高くなることを確認した。納豆菌のMK-7およびNKの生産性増大因子の一つでもあるアミノ酸添加については、小スケール培養においては、効果があることを確認した。しかしながら、アミノ酸の中で一番良いものはどれかまでは、結果が絞れなかった。また、小スケールでの培養ではなく規模を上げての培養実験は、終えることができなかった。培地あたりの生産量を上げるもしくは、大量の培養液を効率的に限外濾過フィルターでろ過することが必要になってくる。そのため、MK-7およびNKの大量培養を行いながら、試験的に効果がありそうなアミノ酸を添加培養して、高純度精製の検討を同時に行う。納豆菌(Bacillus subtilis natto)は、特有の発酵過程を持つために枯草菌(Bacillus subtilis )とは別種として考えられている。ナットウキナーゼ(NK)やビタミンK2(MK-7)は、納豆菌が産生し、日本の伝統食品である納豆の中には多く含まれている。NKは、分子量27,724のアミノ酸275残基が一本で繋がったポリペプチドであり、血栓の主成分であるフィブリンを直接分解する作用をもち、身体中の血栓溶解酵素であるウロキナーゼの前駆体プロウロキナーゼの活性化作用、さらに血栓溶解酵素のプラスミンを作り出すプラスミノーゲンアクチベーター(t-PA)量を増大させると作用があるため、血栓症に対する予防薬だけではなく治療薬効果にも期待されている。

また納豆の中には、血栓溶解酵素NKだけではなく骨形成に必須なMK-7など、納豆特有の生理活性物質を含んでおり、国内だけでなくアメリカや中国などでも人気の高い食品である。また、これらの物質は、健康サプリメントとして注目されているが、予防薬や治療薬としても期待が高い。最終年度はNKおよびMKー7の生産性増大因子に温度およびアミノ酸が関与することが確認できているので、L体アミノ酸だけではなくD体アミノ酸でも添加培養実験を行い、添加効果があることを確認した。MK-7は、DEAEイオン交換クロマトグラフィーによる精製方法を確立し、溶液解析により複合体の可溶化機構の解明をめざした。イオン交換およびゲルろ過クロマトグラフィーで高純度精製後、動的光散乱実験(DLS)を行った。DLSでは分子の大きさと会合状態についての情報を得ることができる。測定の結果、MK-7の粒径はおよそ54オングストロームと見積もられた。また、今回のDLSでは精製1日後においても凝集体が観測され、MK-7が凝集を起こしうる可能性も推測された。3750°Cで納豆菌を液体培養して、ナットウキナーゼ(NK)とビタミンK2(MKー7)が42度付近で生産性が高いことを見出した。さらに、培地にL体とD体アミノ酸を添加した培養を行い、添加効果があることをNK活性で確認した。MK-7はDEAEイオン交換クロマトグラフィーにより精製方法を確立し、溶液解析により複合体の可溶化機構の解明をめざした。動的光散乱実験(DLS)の結果、MK-7の粒径はおよそ約54オングストロームと見積もられた。また、DLSでは精製1日後においても凝集体が観測され、MK-7が凝集を起こし易い生体分子であるである可能性も同時に観測された。納豆菌のMK-7およびNKの生産性増大環境因子の一つでもある至適温度については、試験管の小スケール培養において42°Cであることを確認した。しかしながら、培養液1mlあたりの生産量が、予定していた生産量を得ることができなかったため、このままMK-7およびNKの精製実験を進めていくには、培地1mlあたりの生産量を上げるもしくは、大量の培養液を効率的に限外濾過フィルターでろ過することが必要になってくる。そのため、MK-7およびNKの大量作成と高純度精製の検討をさらに行う必要がある。NKおよびMKー7の生産性増大因子にアミノ酸も関与していることを、見つけることができたが、具体的にどのアミノ酸が良いのかまでは結論が出ていないため、添加効果を明らかにする。中性子解析による蛋白質の全解析に向けての重水化NKの培養と精製を行い、NKのより詳細な解析をめざして行く予定である。MK-7は、溶液解析により複合体の化学組成を明らかにし、可溶化機構の解明をめざす。食品機能学、衛生薬学NKについては、既に結晶構造の決定に成功しているが、より詳細な解析のためには、中性子結晶解析による蛋白質の全原子解析に向けての重水化NKの精製や、基質複合体の立体構造決定を行って行く予定である。本課題を実現するためには、納豆菌での効率よいNKとMK7の生産量について(培養時の至適温度、PH、培地改善など)詳細に検討し、MK-7は溶液解析により複合体の化学組成を明らかにし、可溶化機構とNKの酵素反応機能の解明をめざしていく予定である。
腫瘍マーカーの基礎的臨床的研究

AFP:AFP糖鎖の微細な構造を明らかにした。また糖鎖の癌性変化を明らかにすると共にその検出法を開発した。多数の臨床例を検討し,肝硬変から肝癌発生時に画像診断など他の方法によりより早期に診断可能である事を明らかにした。AFPの生物学的機能と密接に関連すると思われる不飽和脂肪酸結合部位,エストロゲン結合部位の分子構造をタンパク質化学ならびにタンパク質工学の手法で明らかにした。ヒトAFPを産生し続けるトランスジェニックマウスを作製した。その発生,生長などに異常は認めなかったが実験的関節炎の発生を抑制しAFPの免疫抑制能によると思われた。GnT-III,V:細胞表面の糖鎖の癌性変化に関わるとされるN-アセチルグルコサミン転移酵素III及びVのcDNAをクローンし,その構造を明らかにすると共にプローブとして用いその発現を検討したがマウスメラノーマ細胞ではサイトカイン特にTGF-βで誘導が認められた。またこれらを発現する変異細胞での検討で転移能とその発現に負の相関を認めた。抗体による制癌:ヒト大腸癌抗原に対する抗体(A7)とネオカルチノスタチンの複合体を用い実験的,臨床的に研究を進め,有望な結果を得てきた。本年はヒト型キメラ抗体を用いる複合体を作製し,それを臨床に用いるためのPhase I研究を開始した。7例の検討では重篤な毒性は認めていない。CEA:CEA及びその類縁抗原の分子構造をさらに研究した。これらに対して作製された数十種のモノクロナル抗体とCHO細胞で発現させたCEA,NCAおよびその各ドメインとの反応性より,くり返し構造,立体構造の遠近,コンフォメーション依存性など生物学的活性の検討に重要な情報が得られた。ムチン抗原:ムチンコアタンパクMUCIを動物培養細胞に導入しその機能を検討したが抗細胞接着作用,抗細胞増殖作用を認めた。リポソーム:ミサイル療法で抗体の代りに多糖被覆リポソームが用いられるか検討し正常肝細胞に比し肝癌細胞に高い集積性を示した。
糖尿病性・虚血性潰瘍における治癒能力診断デバイスの開発

糖尿病性・虚血性潰瘍の創傷治癒能力を評価する方法として現在レーザードップラーを利用した皮膚灌流圧(skin perfusion pressure: SPP)と経皮酸素分圧が主流となっている。しかしSPPは虚血下肢の患者の場合疼痛が強く測定不能なことも多く、経皮酸素分圧は数値の不安定性が問題となる。いずれもの方法も一長一短でより有効に治癒能力を判定する方法が求められ、本研究ではそれを検討した。しかしいずれも血流を反映する物理現象を計測して間接的に微小循環を類推するものでその有用性には相当な限界のあることは日常臨床を経験していれば明らかである。一方で微小循環学の世界では生体の微小循環を直接観察・計測する可視化技術が大きく発展に寄与してきた。本研究では微小循環可視化技術を応用して糖尿病性・虚血性潰瘍における治癒能力診断デバイスを開発することを目指しデータを集積中である。本研究では微小循環可視化技術を応用して糖尿病性・虚血性潰瘍における治癒能力診断デバイスを開発することを目指した。本研究ではlimb salvage、創傷治療の領域に微小循環可視化技術を導入する。実験動物では手術操作を加え麻酔したうえでstageに固定して必要であれば蛍光色素などを注入して微小循環観察ができるので画質・コントラストが良くぶれのない動画像を使って上記の詳細な解析が可能である。しかしヒトを対象とした観察では覚醒状態で無侵襲に皮膚を透して微小循環を捉えねばならず、観察・解析に適した画像を得るにcapillaroscopeを基にした新しいシステムに開発が必要なためその方略を追及する。現在最も普及しているSPPは創傷治癒で活動する細胞に対してどの程度の駆出力で血液(酸素、栄養)を送り込むことができるかを評価するのが目的といえる。本研究では圧迫・圧計測機能を持ったcapillaroscopeを試作し、微小循環そのものを直接観察しながら圧迫・減圧して微小循環における血管内圧を求めるシステムを開発する。この計測で得られる値はより直接的に酸素、栄養を創傷に向かって駆動する能力を表す。これらの目的に向けデータが集積している。しかしヒトを対象とした観察では覚醒状態で無侵襲に皮膚を透して微小循環を捉えねばならず、観察・解析に適した画像を得るにはcapillaroscopeを基にした新しいシステムに開発が必要なためその方略を追及する。臨床においてこのシステムで得られるデータと既存の測定法(SPP、経皮酸素分圧)とを比較し相関をみて検査法の妥当性を検証する。またこのデータと創傷治癒のアウトカムを追跡して測定値と創傷治癒率の関連を明らかにし、創傷治癒可能な検査値の境界を求める。現行のSPPにとって代わる次世代の微小循環検査法を目指す。

経皮酸素分圧計測と微小循環可視化が同時にできる酸素センサー組込み型の観察windowを作成して、浮腫などで大きな問題となる酸素拡散距離、経皮酸素分圧、微小循環血行動態との関係を検証する。最後に糖尿病性足病変、PADの患者について可視化技術でしか得られない血流速度、血管運動、血管構築、血管透過性、白血球動態などを計測してこれらの病態解明や新しい診断法に展開することのできるデータを集積・解析する。臨床においてこのシステムで得られるデータと既存の測定法(SPP、経皮酸素分圧)とを比較し相関をみて検査法の妥当性を検証する。またこのデータと創傷治癒のアウトカムを追跡して測定値と創傷治癒率の関連を明らかにし、創傷治癒可能な検査値の境界を求める。現行のSPPにとって代わる次世代の微小循環検査法を目指す。多くは消耗品費その他データ解析、論文作成用のパーソナルコンピュータ、ソフトウェアなど消耗品割引のため繰り越し金が生じたが次年度の消耗品費に使用する。多くは消耗品費その他データ解析、論文作成用のパーソナルコンピュータ、ソフトウェアなど消耗品割引のため1958円繰り越し金が生じたが次年度の消耗品費に使用する。
咬合接触状態が隣在歯の歯の変位に及ぼす影響

機能時,咬合面に負荷される咬合力は対合歯,隣在歯を介して歯周組織をはじめとする顎口腔系に伝播され,歪みという形でそのエネルギーは置換される.従って,力が伝播される界面,すなわち咬合接触,隣接歯間関係が,顎口腔系に調和していない場合には,そのエネルギーは不適当な方向へ伝播され顎口腔系に障害をもたらす可能性がある.機能時の咬合力はその当該歯ばかりではなく,対合歯や隣在歯およびその歯周組織などに伝播し,主に歪みに変わってそのエネルギーが置換される.本研究は,上顎第一大臼歯に実験的に咬合接触を付与しその時の隣在歯の歯周組織の歪みを測定することにより,1歯単位ではなく歯列全体での調和した咬合接触部位を探求しようとするのが目的である.平成14年度はまず上顎第一大臼歯の咬合面を8部位,すなわち,4咬頭の全てを近心および遠心斜面に区分し,その時の第一大臼歯の歯の変位を測定した.その結果,頬側咬頭に咬合接触を付与した場合は被験歯は近心頬側歯根方向へ変位した.一方,舌側咬頭に咬合接触を付与した場合はすべての被験者で口蓋方向へ変位した.近遠心方向に関しては一定の方向性はなかったものの,いずれの被験者においても頬側咬頭に比べて,近心方向成分は少なかった.一方,歯冠歯根方向に関しては,概ね歯根方向へ変位したが中には歯根方向へ変位するのも見られ,かつ,いずれの被験者においても頬側咬頭に付与した場合時よりも歯根方向成分は少なかった.また,各咬頭の遠心斜面すにおける咬合接触が近心斜面における咬合接触に比べて歯をより近心に向かわせるという傾向は認められなかった.これらのことより咬合接触部位はその斜面とされにはその位置が歯の変位に影響を及ぼすことが明らかとなりつつある.次年度はこの結果を踏まえて,両隣在歯の歯の変位を測定し,検討を加える予定である.機能時,咬合面に負荷される咬合力は対合歯,隣在歯を介して歯周組織をはじめとする顎口腔系に伝播され,歪みという形でそのエネルギーは置換される.従って,力が伝播される界面,すなわち咬合接触,隣接歯間関係が,顎口腔系に調和していない場合には,そのエネルギーは不適当な方向へ伝播され顎口腔系に障害をもたらす可能性がある.機能時の咬合力はその当該歯ばかりではなく,対合歯や隣在歯およびその歯周組織などに伝播し,主に歪みに変わってそのエネルギーが置換される.本研究は,上顎第一大臼歯に実験的に咬合接触を付与しその時の隣在歯の歯周組織の歪みを測定することにより,1歯単位ではなく歯列全体での調和した咬合接触部位を探求しようとするのが目的である.平成14年度はまず上顎第一大臼歯の咬合面を8部位,すなわち,4咬頭の全てを近心および遠心斜面に区分し,その時の第一大臼歯の歯の変位を測定した.その結果,頬側咬頭に咬合接触を付与した場合は被験歯は近心頬側歯根方向へ変位した.一方,舌側咬頭に咬合接触を付与した場合はすべての被験者で口蓋方向へ変位した.近遠心方向に関しては一定の方向性はなかったものの,いずれの被験者においても頬側咬頭に比べて,近心方向成分は少なかった.一方,歯冠歯根方向に関しては,概ね歯根方向へ変位したが中には歯根方向へ変位するのも見られ,かつ,いずれの被験者においても頬側咬頭に付与した場合時よりも歯根方向成分は少なかった.また,各咬頭の遠心斜面すにおける咬合接触が近心斜面における咬合接触に比べて歯をより近心に向かわせるという傾向は認められなかった.これらのことより咬合接触部位はその斜面とされにはその位置が歯の変位に影響を及ぼすことが明らかとなりつつある.次年度はこの結果を踏まえて,両隣在歯の歯の変位を測定し,検討を加える予定である.
非線形発展方程式と変分不等式の特異摂動

物理や工学等の数理モデルを記述し、研究する数学的手段として、未知関数とその導関数を含む方程式(微分方程式)がニュートン以来現在に至るも最も有効であり続けている。本研究では微分方程式の解に不等式で制約条件を課した問題(変分不等式)を抽象的空間における時間発展の方程式(非線形発展方程式)の立場から考察し、パラメータの極限で方程式の型が変わる問題(特異摂動問題)の極限の存在を証明した。さらに非線形解析の主要手段である変分原理と不動点解析を統合した概念として準変分解析という考え方を提唱し、その研究手段として準劣微分作用素と名付けた新しい数学的概念を導入した。非線形発展方程式の理論と方法を応用して時間依存制約条件下の双曲-放物型変分不等式に対する特異摂動問題を研究し、特異極限の存在と収束のオーダーを導くことに成功した。この成果は1970年代のJ.L.Lionsによる時間に依存しない制約条件下の研究を時間依存制約条件の場合に拡張したものであり、これまで研究されてきたさまざまな具体的双曲-放物型変分不等式問題(双曲-放物型Stefan問題など)への応用を含む抽象的一般論を構築したという意義を有する。また、極限問題の解の構成という観点からみると、この成果によって1986年の仙葉隆氏による放物型変分不等式の研究とは異なる方法からのアプローチが確立され、解の正則性に関して新しい情報を得ることが可能になった。論文はJ.Math.Anal.に掲載された。この研究成果に関して平成21年度日本数学秋季総合分科会の特別講演で報告を行った。次にPenrose-Fife型相転移ダイナミクスモデルに関して温度にDirichlet条件を課した変分不等式問題を研究し特異摂動(粘性消滅)の方法による解の構成に成功した。ここでは温度のDirichlet条件とPenrose-Fife型の退化した熱流との兼ね合いから生ずる困難があったが、非線形発展方程式論の方法とエネルギー等式とを組み合わせることにより近似解の一様評価を得ることができた。論文はNonlinear Anal.に掲載された。さらに複数の秩序度を持つ相転移ダイナミクスモデルに関して、時間依存制約条件を課した変分不等式問題に適用可能な抽象的理論を構築することに成功した。具体的応用としてFremondによる形状記憶合金モデルなど幅広い現象のモデルを統一的に扱うことが可能になった。論文はJ.Evol.Equ.に掲載された。非線形発展方程式論、特に時間依存劣微分発展方程式の理論と方法を応用して変分不等式の問題について研究した。本年度発表した論文における研究内容は下記の通りである。(1)一様凸双対空間における変分不等式の研究を行い、時間依存制約条件下の解の存在・一意性・正則性に関して抽象的理論を構築することに成功した。従来の抽象理論ではヒルベルト空間における枠組みもしくは時間に依存しない制約条件下の問題を扱うことしかできなかったが、本研究成果によってLpにおける時間依存制約条件下の変分不等式に関してLp正則性を一般的に導くことが可能となった。この成果は1970年代におけるH.Brezis(Lp理論)の研究と剣持、山田等によるヒルベルト空間における抽象理論(時間依存制約条件の問題)を統合したものといえる。用いた方法論はヒルベルト空間における理論にBrezis-Stampacchiaによる楕円型のLp理論の方法を組み合わせることである。具体的問題に応用する際には放物型偏微分方程式のLp正則性の結果を応用することにおいてBrezisやBrezis-Stammpacchia等による古典的結果の自然な延長であるといえる。(2)熱水力学における変分不等式問題の大域アトラクターの構成を行った。扱った問題は熱方程式とNavier-Stokes方程式の連立系に温度に関して時間依存両側制約条件を課した変分不等式である。時間依存制約条件に関する微分の連鎖律の公式を用いることで解のエネルギー不等式を導き、大域アトラクターの構成が可能となった。非線形発展方程式の理論と方法を応用して、数理モデルとして現れる変分不等式の研究を行った。本年度は、温度変化を考慮して相転移モデルと、多孔性媒質中の浸透流モデルとして現れる楕円-放物型偏微分方程式に関する変分不等式の解の存在に関しれ、それぞれ一般的な理論を構築した論文が公刊された。1.(相転移モデル)この論文では、Penrose-Fife型の相転移モデルについて、秩序度に時間依存制約条件を課した問題を一般的に扱い、解の存在と一意性を証明した。これによって、様々な境界条件や片側あるいは両側制約条件を課した問題を統一的に扱うことができるようになった。また、非柱状領域における問題も扱えるようになったことで、最適形状問題等、色々な最適制御問題に関する研究への道を開くことができた。2.(浸透流モデル)

この論文では、Alt and Luckhausによる古典的な楕円-放物型偏微分方程式の理論を拡張して、時間依存制約条件を課した問題に関する解の存在を証明することに成功した。これまで研究代表者の研究によって、単独方程式に関する問題に関して解の存在・一意性・周期解の存在等の結果を得ることができていたが、今回の結果では、さらに連立方程式に関する問題について抽象的な理論の枠組みを作ることができた。この理論を応用することで、多成分流体(水と油等)に関する浸透流モデルを扱うことが可能になる等、一層応用範囲が広がった。非線形発展方程式発展方程式の理論と方法を応用して変分不等式と準変分不等式の研究を行った。放物型の問題に関しては、時間依存劣微分発展方程式のエネルギー不等式の方法を利用することにより、空間部分の微分作用素が非オイラー・ラグランジュ型の放物型偏微分方程式や変分不等式の抽象理論を構築した。楕円型の問題に関しては、Joly and Moscoの先行研究を踏まえて、準変分原理の概念を提起し、非オイラー・ラグランジュ型楕円型偏微分方程式(Navier-Stokes方程式、移流項を含む拡散方程式等)や楕円型準変分不等式を統一的に扱う理論を構築した。そのための数学的概念として、準劣微分作用素と名付けた新しい非線形作用素の概念を提案した。これらの結果について論文4編(内3編査読有)を公刊した。Cahn-Hilliard方程式に時間依存制約条件を課した初期値問題に関する解の存在を証明した(論文が公刊された)。これまでは制約条件を与える集合が時間に依存しない場合のみ解の存在が証明されていたが、本研究で弱解と強解の概念を適切に導入することによって弱解の一意的存在とそれが強解になるための条件を明快に与えることに成功した。これによって、時間大域挙動や最適制御問題、さらには、エネルギー保存則との連立系の解析等の研究テーマが新しく開かれた。非線形発展方程式を応用して、相転移と浸透流モデルについて一般的な研究の枠組みを作ることができ、さらに抽象的発展方程式のクラスとしても、新しいクラスの研究への道をつけることができた。これらのことによって、当初研究目的の達成度について、おおむね順調に進展していると自己評価する。25年度が最終年度であるため、記入しない。非線形発展方程式と変分不等式に関する学術論文を毎年着実に公刊している。また、国内会議・国際会議等で招待講演を行った。特に、初年度に日本数学会秋季総合分科会で特別講演を行ったことと、その後の研究で準変分不等式を記述する新しい作用素として準劣微分発展作用素の概念を導入し、定常方程式と発展方程式に関して解の存在定理を証明した(論文掲載受理)ことは順調な進展であると考える。1.(相転移モデル)解の時間大域的挙動の研究。大域アトラクターの構成、周期解の存在・一意性の証明。秩序度が保存しないモデルの研究等を推進していくことを構想している。2.(浸透流モデル)解の一意性、時間大域挙動(大域アトラクターの構成、周期解の存在)を研究していく。さらに制約条件が未知関数に依存する問題(準変分不等式)の研究が重要であると考えている。
可微分多様体の研究

上記の研究目的のため、構成員は関連する国内の各大学、研究所に出張し、各研究者と研究連絡を蜜に行い、また各種研究集会に参加し、情報・資料の収集に努めた。得られた成果は微分幾何学及び位相幾何学の項目に関するものが主であった。以下にその概要を記す。1.微分幾何学成果(1).剱持勝衛は、平均曲率を保存する曲面の等長変形について研究し、特に、ガウス曲率一定なる時、そのような変形を決定した。(2).浦川肇は、焦点をもたない非コンパクト多様体について、種々の幾何学的及び解析的不変量を定義し、それらの間の大小関係を導びき、しかも、対称空間の場合にはすべて一致することを示した。また、大きな群作用をもつリーマン多様体上の群作用不変なヤング・ミルズ接続について研究し、アインシュタイン計量や極小曲面の理論に対するのと同様に、ゲージ理論でも同様の結果が導びかれることを示した。この応用として様々な空間上のヤング・ミルズ接続のモジュライを決定した。また、調和写像に関する第二変分公式に現れるヤコビ作用素のスペクトル不変量を求め、それから元の調和写像がどのように決定されるかを調べた。2.位相幾何学的成果、押切源一は、リーマン多様体(M,g)上の余次元1葉相Fについてその各葉が一定の平均曲率をもつとき、M,g,Fにどのような制限がつくかを調べた。例えば、Mがコンパクトでリッチ曲率が非負ならば、Fの各葉は全測地的となり、しかも、(M,g)は局所的にリーマン積になることがわかった。また、この問題に関連して、コンパクト多様体M上の余次元1葉層Fに対して、M上に適当なリーマン計量を定めて、Fの各葉の平均曲率が一定となるようにできるかどうかを調べ、Mのオイラ数が0の場合は、このような葉層があることがわかった。
好中球エラスターゼ産生血管透過性亢進因子の同定とその作用機序に関する研究

好中球は炎症の主要な担当細胞であり、炎症の様々な現象と深く関わっている。好中球依存性の血管透過性亢進(VPE)もその一つであるが、その機序は未だ解明されていない。そこで、好中球の重要なライソゾーム酵素であり炎症刺激で放出されるエラスターゼに注目し血管透過性亢進の分子機構を調べた。好中球エラスターゼはヒト血漿、特に酸化した血漿から血管透過性亢進活性を産生した。この産生は、キニノーゲン欠損血漿では見られなかった。高分子キニノーゲンをエラスターゼとインキュベートすると血管透過性亢進活性が出現したので、インキュベート後に産生されたペプチドを分離して、各々血管透過性亢進活性を調べると、SLMKRPPGFSPFRSSRI(E-キニンと命名)のアミノ酸配列を持ったものだけが活性を示した。合成したE-キニンはブラディキニン(BK)の亢進活性はBKに匹敵し、BK-B_2-リセプター拮抗剤で抑制された。E-キニンはラット子宮収縮作用がなく、BKと同じカルボキシ末端側をもつE-キニンdes SSRIのみがブラディキニン(BK)の約1/3の活性を示し、BK-B_2-リセプター拮抗剤で抑制された。しかし、血圧降下作用は両者共に活性があり、いずれもBK-B_2-リセプター拮抗剤で抑制された。この結果から、E-キニンがin vivoでカルボキシ末端側のアミノ酸が4残基切断されてE-キニンdesSSRIとなって、BK-B2-リセプターと結合して作用を発揮すると考えられた。BKのカルボキシ末端はキニナーゼII(アンギオテンシンI変換酵素)で切断されるので、E-キニンをこの酵素で処理てみたが切断は全く見られず、この酵素はE-キニン活性化酵素ではなかった。生体でのE-キニンを検出するために、BKとは異なるアミノ末端側6と8残基をKLHに結合させたものでマウスを免疫して、単クローン抗体を作製した。4種の抗体がE-キニンと反応したが、いずれの抗体もBKとの交差性がありE-キニン特異的な抗体は得られなかった。精製したヒト好中球エラスターゼを血漿とインキュベートすると、0.3μMからVPE活性が産生され、酸化してエラスターゼの内因性インヒビターであるα1-プロテアーゼインヒビターを失活させた血漿からは約3倍の活性が産生された。しかし、キニノーゲン欠損血漿からはVPE活性は産生されなかったので、エラスターゼは高分子キニンノーゲン(HMWK)からVPE活性を産生していると推定された。

それで、HMWKとエラスターゼをインキュベートすると3nMからVPE活性が産生されたので、これをペプチを分離・精製してアミノ酸配列を決定した。このペプチド(E-キニン)はSLMKRPPGFSPFRSSRIで強力なVPEペブチドであるブラディキニン(BK)配列RPPGFSPFRを含んでいた。合成したE-キニンはBKに匹敵するVPE活性を持つもののBKの有する平滑筋収縮作用はなかった。ところが、E-キニンのVPE活性はBK-B2-リセプター拮抗剤で抑制されたことから、in vivoでカルボキシ末端側のSSRIが切断されてVPE活性を発揮することが示唆された。以上の結果から、好中球はエラスターゼによってキニノーゲンからE-キニンを産生し、これがBK-B2-リセプターを介してVPEを誘導することが明らかとなった。前年度の研究で、好中球エラスターゼが高分子キニノーゲンから新しい血管透過性亢進ペプチドE-キニン(SLMKRPPGFSPFRSSRI)を遊離し、E-キニンはBK-B2-リセプターを介してVPEを誘導することが明らかとなった。そこで、合成E-キニンとカルボキシ末端側のアミノ酸が各々2、4残基少ないE-キニンdesRI、E-キニンdesSSRIのラット子宮の収縮作用をいてみると、E-キニンとE-キニンdesRIには活性がなくE-キニンdesSSRIのみがブラディキニン(BK)の約1/3の活性を示し、BK-B2-リセプター拮抗剤FRl73657で抑制された。しかし、血管透過性亢進活性と血圧降下作用は3者共に活性があり、いずれもBK-B2-リセプター拮抗剤で抑制された。この結果から、E-キニンがin vivoでカルボキシ末端側のアミノ酸が4残基切断されてE-キニンdesSSRIとなってBKと同じカルボキシ末端となりBK-B2-リセプターと結合して作用を発揮すると考えられた。BKのカルボキシ末端はキニナーゼII(アンギオテンシンI変換酵素)で切断されるのでE-キニンをこの酵素で処理してみたがしたが、切断は全く見られずこの酵素はE-キニン活性化酵素ではなかった。生体でのE-キニン産生を検出するために、BKとは異なるアミノ末端側6と8残基をKLHに結合させたものでマウスを免疫して単クローン抗体を作製した。4種の抗体がE-キニンと反応したが、いずれの抗体もBKとの交差性がありE-キニン特異的な抗体は得られなかった。したがって、E-キニンの検出にはなんらかの工夫が要求される。今後、E-キニン活性化酵素の同定とE-キニンの特異的な検出法の開発が課題である。
社会規模での大規模コーパス収集による映像検索エンジンの再構築

本研究では,大規模映像データから,様々な概念(物体,動作,シーンなど知覚可能な意味内容の総称)の認識結果を組み合わせて,高次のクエリ(例えば「屋外でギターを弾いている」)に適合する映像を検索する手法を開発した.近年,概念認識精度は大幅に向上したが,あらゆる概念を高精度に認識することは未だに困難である.そこで,Dempster-Shafer Theoryに基づいて,概念認識の不確実性を定量化し,不確実な認識結果からでも高精度な検索が行える確率的手法を開発した.さらに,人間の視覚的注意のモデルを導入して,映像中で注視されている概念を判別しながら,ユーザの意図に即した検索を行う手法を開発した.映像にタグ付けを行える際,何種類もの物体に関して,全ての映像に人手でアノテーションすることは非現実的である.そこで,能動学習に基づいて,物体認識の精度向上に有用な映像を取捨選択しながら,効率的に物体認識の精度を向上させるようにしているが,完全な認識モデルの構築は不可能である.そのため,このような不確実な(エラーを含む)認識モデルを用いて映像検索を行うと,多数の誤検索や検索漏れが発生する.本研究では,認識モデルの不確実性を考慮して,検索対象の映像がクエリに適合するか否か推論する映像検索エンジンを開発することを目標としている.本年度は,各物体の認識モデルの評価値に対して,物体が出現している映像と出現していない映像の密度比を推定し,不確実性を定量化する手法を開発した.本研究では,Dempster-Shafer (DS)理論という,無知量を表現するための確率論を基礎としている.従来の確率論では,物体が出現しているかどうか分からない無知状態は,2つの確率変数A(ppearance),D(isappearance)に確率0.5を割り当てて表現することしかできなかった.これに対して,DS理論を用いれば,確率質量関数により無知状態を表す{A,D}という「確率変数の部分集合」にも確率を割り当てて,物体認識の不確実性を詳細に表現できるようになる.具体的には,各物体の認識モデルに対して,無知状態に対する確率,すなわち不確実性を算出する.言い換えると,認識モデルの評価値に対して,物体が出現している映像と出現していない映像の密度の比を推定し,不確実性を定量化する.さらに,不確実性を用いて,各映像に対する認識モデルの評価値の整合性を検証する.そして,認識モデルが誤っている映像と物体(タグ)を特定する.この映像とタグのペアの真偽をユーザに判定してもらようにして,効率的に高精度な認識モデルを構築できることを示した.本年度は、人間の視覚機構に則した物体認識に基づく映像検索手法を開発した。物体認識では、物体の見た目の変動要因(向き,回転,大きさなど)に頑健なモデルの構築に重点が置かれているが、このようなモデルは映像検索には適切ではない。例えば、「犬が映っている映像」を検索する際、背景領域に「小さく後ろ向きに映っている犬」が検索されても、ユーザにとって有用ではない。そこで、Focus of Attention (FoA)という、映像中でユーザが注目していると思われる領域(注目領域)を抽出する手法を開発した。最終的に、注目領域に映っている物体が優先的に認識され検索に利用される。本研究で開発したFoA手法は、ボトムアップ、トップダウンという2つの処理からなる。前者は、外発的成分による網膜上の視覚刺激によって引き起こされ、色,エッジといった特徴量に関して周囲と異なる領域が注目領域と判定される。しかしながら、物理的な低次の特徴量だけからでは、人間の知覚に関する高次の注目領域を高精度に検出することは困難である。そこで、人間の意図,知識といった内発的成分によって引き起こされるトップダウン処理を用いて、ボトムアップ処理による注目領域を洗練させる。具体的には、文脈手がかりという「物体の空間的レイアウトが類似している映像では、同じような領域を注目領域と見なしやすい」という知識に基づいて、事前に注目領域がラベル付けされている映像との類似性から、対象映像の注目領域を修正する。特に、注目領域のラベル付けに係る人的コストを削減するために、弱教師付き学習という手法を用いて、注目されている物体名のみがラベル付けされた映像から、注目領域(物体領域)を自動推定するトップダウン処理を開発した。実験では、FoAを物体認識に導入することの有効性、及び手動によるラベル付けを弱教師付き学習で置き換えることの妥当性を示している。1.物体認識の不確実性の定量化:Dempster-Shafer (DS)理論を用いて、物体認識の不確実性を詳細に表現する手法を開発した。2.最尤推定に基づく不確実性を考慮した映像検索:上記のDS理論に基づく表現方法を最尤推定に導入し、物体認識の不確実性を考慮した映像検索手法を開発した。3.映像からの注目領域の検出:FoAを導入して、注目領域に映っている物体が優先的に認識することにより、人間の視覚機構に則した映像検索手法を開発した。この成果は、International Journal on Advances in Softwareに収録されている。前年度の実績報告書に記載した通り、既に当初の研究テーマ(1.物体認識の不確実性の定量化、2.最尤推定に基づく不確実性を考慮した映像検索、3.映像からの注目領域の検出)の全てについて一定の研究成果を得たため、本年度は、深層学習を用いた高精度な物体認識モデルの構築に取り組んだ。特に、深層学習の中でも、畳み込みとプーリングという2種類の層を交互に積み重ねた畳み込みニューラルネットワーク(CNN: Convolutional Neural Network)を用いた手法に焦点を当てた。