hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アソシエーションスキームとスピンモデル

この研究は,代数的組み合わせ論の重要な研究対象の一つであるアソシエーションスキームと3次元ユークリッド空間のリンクの不変量を与えるスピンモデルとの関連,などを調べることにより"良い"有限個の点の配置(例えばアソシエーションスキーム)としてどのようなものがあるかを追求して行くことを目標にした.この科学研費補助金の交付け期間の間に以下のような結果を得ることが出来た.(1)4-weightスピンモデルに附随するアソシエーションスキームのポーズ.メスナー代数は全て同一のものである.(2)小さいサイズの4-weightスピンモデルを分類する試み.(3)exactly 2-valueという性質を満たす4-weightスピンモデルの分類はある種の双対性をみたす対称デザインの分類と同値であること.(4)有限可換群の作るアソシエーションスキームのモジュラー不変式の解(この解は4-weightスピンモデルを与えることが知られているが)を用いて有限可換群上のタイプIIの符号を定義する試みがなされた.(5)ユークリッド空間のs-距離集合に含まれる点の個数の上界がDelsarte-Seidelが与えたユークリツド空間の2s-デザインに含まれる点の個数の下界に一致する.得にantipodalなs-距離集合に含まれる点の個数の上界はDelsarte-Seidelが与えたantipodalな2s-1デザインに含まれる点の個数の下界に一致する.しかしながらDelsarte-Seidelの与えたユークリツド空間のデザインの定義は球面上のデザインの場合のようにはなっていない.この研究に与えられた科学研費は主に旅費として使った.国内外の研究者達との有効な交流を行うことが出来た.平成10年度から計4回の代数的組合せ論ミニ集会を九州大学で開くことができた.この研究に関連した研究者達と交流し研究にとって重要な情報を得ることが出来た.また,今後の研究に関する方向性に付いてもヒントを得ることが出来た.この研究は,代数的組み合わせ論の重要な研究対象の一つであるアソシエーションスキームと3次元ユークリッド空間のリンクの不変量を与えるスピンモデルとの関連,などを調べることにより"良い"有限個の点の配置(例えばアソシエーションスキーム)としてどのようなものがあるかを追求して行くことを目標にした.この科学研費補助金の交付け期間の間に以下のような結果を得ることが出来た.(1)4-weightスピンモデルに附随するアソシエーションスキームのポーズ.メスナー代数は全て同一のものである.(2)小さいサイズの4-weightスピンモデルを分類する試み.(3)exactly 2-valueという性質を満たす4-weightスピンモデルの分類はある種の双対性をみたす対称デザインの分類と同値であること.(4)有限可換群の作るアソシエーションスキームのモジュラー不変式の解(この解は4-weightスピンモデルを与えることが知られているが)を用いて有限可換群上のタイプIIの符号を定義する試みがなされた.(5)ユークリッド空間のs-距離集合に含まれる点の個数の上界がDelsarte-Seidelが与えたユークリツド空間の2s-デザインに含まれる点の個数の下界に一致する.得にantipodalなs-距離集合に含まれる点の個数の上界はDelsarte-Seidelが与えたantipodalな2s-1デザインに含まれる点の個数の下界に一致する.しかしながらDelsarte-Seidelの与えたユークリツド空間のデザインの定義は球面上のデザインの場合のようにはなっていない.この研究に与えられた科学研費は主に旅費として使った.国内外の研究者達との有効な交流を行うことが出来た.平成10年度から計4回の代数的組合せ論ミニ集会を九州大学で開くことができた.この研究に関連した研究者達と交流し研究にとって重要な情報を得ることが出来た.また,今後の研究に関する方向性に付いてもヒントを得ることが出来た.(1)坂内悦子(研究代表者)は宗政昭弘との共同研究において有限アーベル群上に作られた2-weightスピンモデルを分類してそれらが巡回群上のスピンモデルもしくは、位数が同じ2の巾である2つの巡回群の直積となっている群上のスピンモデル達の直積となっていることを発見した。この成果は坂内英一が提唱している有限アーベル群上のコードを具体的に定義し実際に見つけるために現在使われつつある。(2)野村和正はJaeger,Matsmotoとの共同研究において任意の2weightスピンモデルは自己双対的なアソシエーションスキームのBose-Mesner代数のモジュラー不変公式の解からつくられることを発見しさらにJaegerとの共同研究においてスピンモデルの指数(index)という概念を定義した。本質的に非対称な2weightスピンモデルは指数が2の巾となることを示し実際にHadanrd行列を利用して本質的に非対称な2weightスピンモデルの例を与えた。2weightスピンモデルの分類に対する大きな指針を与えている。(3)坂内悦子は澤野光弘との共同研究においてcyclic modelまたはPotts modelの行列とtypeII同値な4-weightスピンモデルはすべてcyclic modelまたはPotts modelとgauge同値であることを証明しサイズが5の4-weightスピンモデルが知られたものしかないことを示した。この結果は現在サイズが小さい4-weightスピンモデルの分類に利用されつつある。スピンモデル、アソシエーションスキームおよびそのモジュラー不変性の研究は伊藤達郎のTerwilliger代数の研究、坂内英一の不変式、モジュラー形式などの研究と関係しあいながら現在進められている。

本研究は4-weightスピンモデルに結びついている組合せ論的な対象を具体的に捕らえることを目標としている.研究代表者,坂内悦子により4-weightスピンモデルに現れるtype II行列達は全て同一の自己双対的なアソシエーションスキームを与える事が示された.しかし現在迄の所2-weightスピンモデルにGauge同値でない様な4-weightスピンモデルを構成する事にはまだ成功をしていない.Guo-Huangは4-weightスピンモデルに現れる行列の内,偶であるものの成分が丁度2種類の複素数である様な場合には対称なデザインが関係している事を発見したが,坂内悦子-澤野光弘はさらにこの場合についての研究を行い対称なデザインが上記の性質を満たす4-weightスピンモデルを持つための必要十分条件を与える事に成功した.またこの必要十分条件を満たす可能性のある対称でデザインのパラメターの例をいくつか与えた.そのパラメターは大きく言うとsymmetric difference property(SDP)を持つ対称なデザインのパラメターと全く同じもの(この場合は点の個数は2巾になっている)と点の個数が4の倍数でないものの2種類にわける事ができる.2-weightスピンモデルであるPottsモデルのテンソル積として得られるスピンモデルは前者と同じパラメターを持っている.SDPを持つ対称なデザインのパラメターと同じパラメターを持つ対称でザインで上記の必要十分条件を満たす様なものが存在するかどうか,その場合にその対称デザインはSDPを満たすのか否か,等興味深い問題を探るために(16,6,2)対称でザインについて調べた.このパラメターをもつ対称なザインは全部で4種類ありそのうちの一つだけがSDPを満たす(2つのPottsモデルのテンソル積)ことが知られているが,坂内悦子はその他の3つの対称デザインは4-weightスピンモデルを与えない事を示した.本研究は4-weightスピンモデルの分類,4-weightスピンモデルを最も適切に記述する組み合わせ論的な対象は何かと言うことを解明すること,などを主な課題にしている.すでに自己双対的なアソシエーションスキームと4-weightスピンモデルがが深く関わっていること(2-weightの場合はモジュラー不変性も)が知られている.今年度の研究では研究代表者は九州大学の大学院生であった川崎一樹との共同研究によりおもにユークリッド空間のs-距離集合について研究を行いp-個の球面上にのっているs-距離集合の点の個数の上限に関して改良した結果を出すことに成功した.この上限はDelsarte,Seidel等により定義されたユークリッド空間のtight-デザインの点の個数に一致しいる.まだ複数個の球面にのっているユークリッド空間のtight-デザインは一つも発見されていないのであるが存在すれば良い性質をもったアソシエーションスキームを与えることになる.モジュラー不変性を持つ自己双対的なアソシエーションスキームはfusion algebrasと関係していることが知られている.
自閉症児・ADHD児における社会的障害の特微と教育的支援に関する研究

1.欧米で開発された自閉症に関する教師記入式の質問紙および保護者記入式の質問紙を翻訳し、自閉症を含む広汎性発達障害児、ADHD児、健常児の3群のデータを収集し分析した。この結果をもとに、自閉症スクリーニング質問紙(日本語版)、高機能自閉症スクリーニング質問紙(日本語版)、および児童用AQ(日本語版)の3つを開発し、臨床的妥当性の検討および標準化へ向けての取り組みを実施した。また、これらの質問紙を用い、自閉症児とADHD児の社会的障害の特質の類似性と差異を検討した。2.自閉症における社会的障害の本質について生理心理学的・神経心理学的側面から検討した。具体的には、視線、音声、人の動きなどへの注意の向け方の特徴について、課題への反応(正答率、反応時間、誤反応の傾向等)の分析と脳波の分析から、自閉症児と健常児を比較・検討し、報告書にまとめた。3.自閉症およびADHDの社会的障害の特徴と手先の不器用さや運動のぎこちなさとの関係について検討し、特に高機能自閉症児およびADHD児の運動・動作面への教育的支援の試みについて報告した。4.保護者や成人当事者(高機能自閉症、アスペルガー症候群、ADHDの本人)の協力を得て、自閉症とADHDそれぞれの障害の特質を踏まえた適切な教育的支援のあり方や、社会的困難性への対処法等に関する支援マニュアルの試案を作成し、報告書(提言集)としてまとめ、教育委員会等に配布した。1.ASQ(Autism Screening Questionnaire : Rutterら,1999)を参考に,保護者記入式の調査質問紙『行動と社会性の評定に関する質問紙・日本版試案』を作成し,予備調査を実施し,約100件のデータを得て,分析を開始している。3.高機能自閉症の児童生徒14名と健常な児童生徒13名を対象に,受動的注意・能動的注意・語音感受能力と社会性との関係について,脳波の事象関連電位を指標として検討した。その結果,この両群の事象関連電位の振幅や潜時には,大きな差異は認められなかった。4.自閉症の児童24名と健常な児童42名を対象に,文字・音声及び視線等への注意の向け方の特徴についてアセスメントを実施した。この結果は,現在分析中であるが,(1)視覚刺激及び聴覚刺激に対する平均反応時間には,自閉症児と健常児の間に差は認められない,(2)視線については,自閉症児も健常児も大半の児童が反射的に視線の方向に注意を向ける,(3)矢印については,自閉症児と健常児で差が見られ,反射的に矢印の方向に注意を向ける児童が多いが,健常児は視線の場合と異なり,意識的に矢印と逆の方向に注意を向けることができる,といった特徴が見出された。5.自閉症の児童120名と健常な児童350名を対象に,身体協応と社会性との関係についてデータを得た。自閉症児の身体協応の水準は,健常児より有意に低い傾向にあった。1.保護者記入式の質問紙『子どもの社会性に関する調査票(ASQ日本語版)』の標準化に向け,(1)自閉症児群,(2)自閉症以外のPDD児群,(3)PDD以外の発達障害児群,各6070名を対象に第2次調査を実施した。2.昨年度に作成した教師記入式の質問紙『高機能自閉症スペクトラム・スクリーニング質問紙(ASSQ日本版)』を使用し,自閉症児の「社会的障害の特徴」と「運動面の不器用さ・ぎこちなさ」との関係について検討した。3.自己回答式の尺度である自閉症スペクトラム指数(AQ日本語版)とASQ日本語版,ASSQ日本語版との関係について検討を開始した。4.高機能自閉症の児童生徒14名と健常な児童生徒16名を対象に,言語音識別と注意との関係について,脳波の事象関連電位(MMNおよびP300)を指標に検討した。

その結果,能動的注意の条件下で,自閉症児のP300が低振幅となることが見出された。このことから,自閉症児の注意配分能力の特徴を検討した。5.自閉症の児童13名と健常な児童15名を対象に,視線,特に「自分を見ている目」に対する反応について検討した。その結果,自閉症児において,「自分を見ている目」に対する情報処理が,健常な児童とは異なる(「自分を見ている目」への感受性が低い)ことが明らかになった。6.自閉症児・ADHD児の保護者の協力を得て,自閉症児とADHD児における社会的障害の特徴の差異を分析し,教育的支援を行う際の留意事項について検討した。7.自閉症児9名を対象に,運動協応性に関する教育的支援について検討した。8.平成15年2月に,研究報告書『自閉症とADHDの子どもたちヘの教育支援とアセスメント』を刊行した。1.英国で開発された自閉症に関する教師記入式の質問紙および保護者記入式の質問紙を翻訳し、自閉症を含む広汎性発達障害児、ADHD児、健常児の3群のデータを収集し分析した。この結果をもとに、自閉症スクリーニング質問紙(日本語版)と児童用AQ(日本語版)の2つを作成し、臨床的妥当性の検討および標準化へ向けての取り組みを実施した。また、これらの質問紙を用いて、自閉症児とADHD児の社会的困難性の特質の類似性と差異を検討した。2.生理心理学的および神経心理学的側面から自閉症における社会的障害の本質を探ることを目的として、自閉症児と健常児を対象に、人の音声、人の動き、視線などへの注意の向け方について課題への反応の特徴(反応時間、正答率、誤反応の傾向)の分析と脳波の計測等から検討した。その結果、(1)語音識別課題遂行時の事象関連電位には自閉症児と健常児の間に差が認められること、(2)人の動きについては自閉症児も健常児も同様に知覚が可能であること、(3)視線については自閉症児も健常児も大半の子どもが反射的に視線の方向に注意を向けることが可能であることなどが見出された。3.自閉症およびADHDの社会的な障害の特徴と運動面の不器用さとの関係について検討し、特に自閉症児、ADHD児の運動面への教育的支援の試みについて検討した。4.保護者や成人当事者(高機能自閉症、,アスペルガー症候群、ADHDの本人)の協力を得て、自閉症とADHDそれぞれの障害の特質を踏まえた適切な教育的支援の方法や、社会的困難性への対処を主眼とした支援マニュアル(試案)を作成した。
大腸内の菌叢構造への習慣的多量飲酒の影響解明と飲酒関連大腸発がんモデルの提案

習慣的多量飲酒による大腸発がんのリスク増大への腸内細菌やアセトアルデヒド(AA)代謝の関わりについて手がかりを得るため,アルコール依存症患者(ア症患者)と非患者の糞便の菌叢構造を比較した.また糞便分離微生物のエタノール代謝能を好気的条件下で評価した.菌叢構造の個体間多様性はア症患者群で有意に増大しており,当初の予想に反して,患者の糞便中のAA濃度は非患者の同濃度よりも有意に低く,またエタノールからのAAの生成速度も,ア症患者の糞便の方が有意に小さいことがわかった.以上の結果から,習慣的多量飲酒により惹起される大腸内酸化ストレスが,アルコール関連大腸発がんのリスク因子となるモデルを提案した.大腸内の菌叢構造への習慣的多量飲酒の影響の解明と飲酒関連大腸発がんのモデルを提案するにあたり,まず,習慣的多量飲酒による大腸発がんのリスク増大へのAcHや腸内細菌の関わりについての手がかりを得るため,アルコール依存症患者(ア症患者)と非患者の糞便の菌叢構造を比較した.大腸がんは上皮性の悪性腫瘍であり,大腸粘膜近傍は好気的であるとされていることから,糞便分離微生物のエタノール代謝能を好気的条件下で評価した.ア症患者群(治療のために来院した断酒後まもない患者16名)と非患者群(40名)の糞便の菌叢構造を,次世代シーケンサーを用いた16S rDNAアンプリコン解析により比較した.その結果,糞便菌叢の菌種数については両群で有意差が認められなかったが,菌叢構造の個体間多様性はア症患者群で有意に増大していることがわかった.詳細な解析の結果,ア症患者では,大腸内優占種(BacteroidesやRuminococcusなど)の存在比が有意に減少し稀少菌種の存在比が有意に増大しており,こうした変化がア症患者における糞便菌叢構造の多様性の増大に反映されていると考えられた.一方,当初の予想に反して,患者の糞便中のAcH濃度は非患者の同濃度よりも有意に低く,またエタノールからのAcHの生成速度も,ア症患者の糞便の方が非患者の値より有意に小さいことがわかった.ア症患者の糞便から500以上の嫌気性細菌を分離してそれらの好気的エタノール代謝能を評価したところ,飲酒後の大腸粘膜近傍の好気的条件下でAcHを蓄積する能力をもつ菌種(potential AcH accumulator, PAA)が多数同定され,上述のア症患者の糞便のエタノール代謝能は,糞便中のPAAの存在比に基づいて合理的に説明できた.PAAの多くは偏性嫌気性細菌であることから,PAAによるエタノールからのAcHの生成がPAAの酸化ストレス応答の一環として起こる可能性が考えられた.便の好気的エタノール代謝を調べた結果,当初の予想と反する結果が得られ,その原因究明に数ヶ月以上の長時間を要した.幸い,その原因究明に要した研究経費は軽微なものであった.原因は究明されたが,予定された研究タスクは次年度にずれ込んだ.研究費の使用を厳格に制御しながらも研究は着実に進捗している.多くの疫学的研究から,習慣的飲酒量と大腸における発がんリスクには正の相関があることが報告されている.飲酒によって摂取したエタノール(EtOH)が大腸粘膜近傍でgroup1の発がん物質アセトアルデヒド(AcH)に変換され,このAcHとDNAとの付加体が形成され突然変異が誘発されることが,発がんの一因となると考えられている.またEtOHの酸化によって生成するNADHがミトコンドリアの電子伝達系で再酸化される際に,活性酸素種が発生してそれが大腸の粘膜上に蓄積することも発がんの原因となると考えられている.腸内細菌の一種Bifidobacteriumを,活性酸素種の一種であるH2O2に曝露したところ,酸化ストレスに応答してヘテロ乳酸発酵経路が変動し,AcHの蓄積が増加し,有機酸の蓄積が停止した.またLactobacillusにおいても酸化ストレスに応答して乳酸の蓄積が停止し,AcHの蓄積が増大することが確認され,またアセチルCoA生成に関連する酵素遺伝子の発現量の増加が確認された.Lactobacillusでは,酸化ストレスの付与により乳酸生成関連酵素遺伝子の発現量は大きく減少しないものの,乳酸生成の前駆体となるピルビン酸が他の物質に変換されることで,乳酸生成の減少に関与したと考えられた.また,乳酸生成に必要な還元剤NADHが,活性酸素種を除去する機構において優先的に使用されるために,乳酸生成の減少につながった可能性もある.今回,腸内乳酸菌において,活性酸素種による酸化ストレスに応答した乳酸生成の減少,アセチルCoA生成の増加に関わるような代謝変動が判明した.今後,酸化ストレス応答による代謝変動の原因を明確化し,酸化ストレスの発がんへの寄与を明らかにすることが求められる.アセトアルデヒド等の代謝物の定量に必須なガスクロマトグラフ装置・オートサンプラーが故障した.専門業者によってこの故障は修復不可能と判断された.やむを得ず,手動での注入分析に切り替えたが,分析すべき検体数が著しく多いことから,研究の進捗に大きな支障を来すこととなった.腸内細菌のうち,ヘテロ乳酸発酵を行う二つの異なる乳酸菌種(Bifidobacteriumおよびheterolactic Lactobacillus)について,酸化ストレス付与(2 mM H2O2曝露)の影響を,これらの微生物のアセトアルデヒド(AcH)代謝及び短鎖有機酸代謝の観点から調べた.その結果,これらのヘテロ型乳酸菌では酸化ストレス付与によりAcHの蓄積および乳酸や酢酸の生成能の減少がもたらされることがわかった.

習慣的多量飲酒がヒトの大腸内菌叢構造に及ぼす影響についてアルコール依存症患者と非患者で比較しすでに報告した知見(Tsuruya et al., Scientific Reports 6, 27923; doi:10.1038/srep27923)と,これらの知見に基づいて,次の仮説を提唱するに至った.習慣的多量飲酒により,ヒト大腸粘膜細胞やその近傍の腸内細菌のエタノール代謝を介して大腸粘膜とその近傍に酸化ストレスが恒常的に生成される.この大腸内酸化ストレスは,アルコール関連大腸発がんのリスク因子となる.酸化ストレスが大腸内の菌叢に負荷されることにより菌叢構造に変化がもたらされ,善玉偏性嫌気性菌の存在比を減少させるとともに,腸内細菌の短鎖脂肪酸(SCFA)の生成能を低下させ,大腸機能に悪影響を及ぼす.習慣的多量飲酒者では大腸内の主たるAcH生産者(偏性嫌気性菌)の存在比が減少するため,大腸内のAcHの濃度は発がんのリスク因子として作用できるほど高くならない.今後,習慣的多量飲酒を模した実験動物(マウス)へのエタノール慢性投与実験を行い,この仮説の妥当性について検証する予定である.習慣的多量飲酒による大腸発がんのリスク増大への腸内細菌やアセトアルデヒド(AA)代謝の関わりについて手がかりを得るため,アルコール依存症患者(ア症患者)と非患者の糞便の菌叢構造を比較した.また糞便分離微生物のエタノール代謝能を好気的条件下で評価した.菌叢構造の個体間多様性はア症患者群で有意に増大しており,当初の予想に反して,患者の糞便中のAA濃度は非患者の同濃度よりも有意に低く,またエタノールからのAAの生成速度も,ア症患者の糞便の方が有意に小さいことがわかった.以上の結果から,習慣的多量飲酒により惹起される大腸内酸化ストレスが,アルコール関連大腸発がんのリスク因子となるモデルを提案した.PAA種を特定することができたので,これらの細菌種の粘膜上のバイオフィルム形成をいくつかの手法で確認するとともに,酸化ストレス条件下でのこれらの微生物のエタノオール代謝を生化学的・分子生物学的アプローチで調べることにより,モデルの妥当性を検証していく.現状を打開するため,年度末にオートサンプラーを新規に購入し,効率のよい分析を再開することとなった.生化学便の好気的エタノール代謝を調べた結果,当初の予想と反する結果が得られ,その原因究明に数ヶ月以上の長時間を要した.その原因究明に要した研究経費は軽微なものであった.原因は究明されたが,予定される研究タスクが次年度にずれ込んだため次年度使用額が生じた.今年度の終盤になって分析装置が故障し,更新することとなった.分析が停滞したため,膨大な数の分析すべきサンプルが残っており,次年度もその分析を継続する必要がある.1)大腸粘膜表層定着微生物の選択的採取:大腸粘膜表層定着微生物の取得条件を精密化する.きわめて少量の粘膜表層定着微生物から効率よくゲノムDNAを抽出する方法も検討する.2)PAAの酸化ストレス応答とAcH生成の関連の解析:今回見いだしたいくつかのPAAは,酸化的条件下でのみエタノールを酸化してAcHとNADPH(還元力)を生成する.これらのPAAのアルコール脱水素酵素遺伝子をクローニングし,その酵素機能を明らかにするとともに,その遺伝子発現制御機構を解明する.微好気的条件下で嫌気性微生物が酸素ストレスに適応するためにアルコール脱水素酵素遺伝子を発現させ,アセトアルデヒドを生成するとの仮説を検証する.
ガングリオシドの乾癬治療薬としての可能性を探る研究

野生型マウスにイミキモドを連日(6日間)外用し、乾癬皮疹を誘導するが、連日PBSまたはガングリオシド(GM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1b)20ugを腹腔内投与している。乾癬皮疹の臨床的重症度(紅斑、浸潤、鱗屑)と組織を評価し、各ガングリオシドが乾癬皮疹を抑制できるかどうかを検討した。いずれのガングリオシドにおいても乾癬の臨床的改善をみとめている。また、浸潤する細胞(T細胞、樹状細胞、単球、好中球)の数を免疫組織学的に検討している。これも臨床的効果を反映し、病理組織学的にも改善効果を認めている。さらに、乾癬の病態形成に関与していることが考えられるサイトカインの発現をreal time PCRと免疫組織染色により解析することによって、どの細胞によって産生されるどのサイトカインがガングリオシドにより制御されているかを解析している。これらの解析によってガングリオシドが乾癬の病態に与える影響、特に炎症細胞浸潤やサイトカイン産生に与える影響が明らかになってきた。具体的なサイトカインとしては、Th1サイトカインIFN-g、CXCL9、CXCL10、CXCL11、Th17サイトカインおよびケモカインIL-17A、IL-17F、IL-12p40、IL-23、CCL20、乾癬の病態形成に関与している各種サイトカインTNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、IL-22について測定できている。乾癬の病態に関連するサイトカインについてのその発現抑制が認められ、ガングリオシドが乾癬の病態を改善する理由づけに繋がる結果が得られている。また乾癬の病態を抑制するサイトカインについては、条件によっては発言増強を認める場合があり、これも乾癬の臨床的改善の理由の裏付けとなりうると考えている。GM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1bが再現性をもって乾癬のマウスモデルへの改善効果を認めることを臨床的、組織学的(病理、免疫染色)、加えて皮膚でのサイトカイン発現への影響を確認できていて、その目的は達せられており、概ね順調に進展していると考える。GM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1bが、再現性をもって乾癬のマウスモデルにおいて改善効果を認めることを臨床的、組織学的(病理、免疫染色)、加えて皮膚でのサイトカイン発現への影響が確認されたため、最適な投与量の検討を行い、臨床応用につなげたいと考える。乾癬の皮疹形成初期には感染や物理的な刺激などで皮膚の樹状細胞やマクロファージが活性化され、TNF-α, IL-23,IL-20を産生し、T細胞などの炎症細胞、ケラチノサイトを活性化する。活性化される炎症細胞にはIL-17を産生するTh17細胞、肥満細胞、好中球、自然リンパ球、IL-22を産生するTh22細胞、IFN-γを主に産生するTh1細胞などが知られている。ガングリオシドは細胞膜表面の脂質ラフトに存在し、シグナル伝達を制御するスフィンゴリン脂質であるため、細胞性免疫、液性免疫の双方の調節作用を有することがわかっている。ガングリオシドにはGM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1bといった種類があり、GM1はToll like receptorの活性化を抑制し、活性化される単球のサイトカイン分泌抑制作用を有する。GM2とGM3はB細胞からの免疫グロブリンの産生やTNF産生を抑制する。GM3、GD3は表皮細胞増殖抑制、樹状細胞活性化抑制作用が知られている。GD1aはT細胞活性化抑制作用と線維芽細胞増殖抑制作用を有する。また、GT1bは表皮細胞増殖抑制効果がある。野生型BALB/cマウスにイミキモド(IMQ)を連日(6日間)外用し乾癬皮疹を誘導する際に(詳細は後述)、連日PBS 0.5mlまたはガングリオシド(GM1, GM2, GM3, GD1a, GD3)20ugを腹腔内投与したところ、再現性をもって、乾癬様皮疹の臨床的、組織学的改善が認められることが確認された。乾癬の皮疹に浸潤する細胞(T細胞、樹状細胞、単球、好中球)の数をガングリオシド投与群およびPBS投与群で免疫組織学的に検討し、ガングリオシドがどの炎症細胞浸潤を抑制しているかを検討したところ、臨床的、組織学的改善が認められたマウス群においてはこれらの細胞浸潤抑制も認められた。現在までの計画はGM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1bといった種類が多数あるガングリオシドにおいて、再現性をもって乾癬のマウスモデルにおいて改善効果を認めることを臨床的、組織学的(病理、免疫染色)に確認することであったため、その目的は達せられており、概ね順調に進展していると考える。

また、浸潤する細胞(T細胞、樹状細胞、単球、好中球)の数を免疫組織学的に検討している。これも臨床的効果を反映し、病理組織学的にも改善効果を認めている。さらに、乾癬の病態形成に関与していることが考えられるサイトカインの発現をreal time PCRと免疫組織染色により解析することによって、どの細胞によって産生されるどのサイトカインがガングリオシドにより制御されているかを解析している。これらの解析によってガングリオシドが乾癬の病態に与える影響、特に炎症細胞浸潤やサイトカイン産生に与える影響が明らかになってきた。具体的なサイトカインとしては、Th1サイトカインIFN-g、CXCL9、CXCL10、CXCL11、Th17サイトカインおよびケモカインIL-17A、IL-17F、IL-12p40、IL-23、CCL20、乾癬の病態形成に関与している各種サイトカインTNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、IL-22について測定できている。乾癬の病態に関連するサイトカインについてのその発現抑制が認められ、ガングリオシドが乾癬の病態を改善する理由づけに繋がる結果が得られている。また乾癬の病態を抑制するサイトカインについては、条件によっては発言増強を認める場合があり、これも乾癬の臨床的改善の理由の裏付けとなりうると考えている。GM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1bが再現性をもって乾癬のマウスモデルへの改善効果を認めることを臨床的、組織学的(病理、免疫染色)、加えて皮膚でのサイトカイン発現への影響を確認できていて、その目的は達せられており、概ね順調に進展していると考える。本年度においては予定通りガングリオシドおよびPBS投与下のイミキモド誘発乾癬マウス皮膚におけるサイトカイン、ケモカインのmRNA発現をreal-time PCR法にて定量的に測定する。サイトカインとしては、1Th1サイトカインであるIFN-g、CXCL9、CXCL10、CXCL11、2Th17サイトカインおよびケモカインであるIL-17A、IL-17F、IL-12p40、IL-23、CCL20、3乾癬の病態形成に関与している各種サイトカインであるTNF-α、IL-1α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10、、IL-22などを測定する。GM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1bといった種類が多数あるガングリオシドにおいて、それぞれの効果の免疫学的抑制機序の違いを検討したいと考える。GM1, GM2, GM3, GD1a, GD3, GT1bが、再現性をもって乾癬のマウスモデルにおいて改善効果を認めることを臨床的、組織学的(病理、免疫染色)、加えて皮膚でのサイトカイン発現への影響が確認されたため、最適な投与量の検討を行い、臨床応用につなげたいと考える。前年度の繰越金が778円あるため。前年度の繰越金が1980円あるため。
イネ培養細胞におけるジャスモン酸の情報伝達機構の解明

イネの培養細胞をモデル系として用い、病虫害抵抗性を制御する植物ホルモン、ジャスモン酸のシグナル伝達機構の研究を行った。ディファレンシャルスクリーニングによりジャスモン酸応答性遺伝子、RRJ1,RRJ2,OsOPR1,RERJ1を単離した。塩基配列の解析により、RRJ1,RRJ2はそれぞれアミノ酸代謝、エネルギー代謝に関与するものと考えられた。ジャスモン酸生合成酵素の一つある、12-oxophytodienoic acid reductaseをコードしていることを明らかにしたが、基質特異性の解析から他に本来の基質があってイネのストレス応答において重要な機能を果たしていることが推測された。RERJ1は、塩基性領域/ヘリックス/ループ/ヘリックスモチーフをもつ新規転写因子をコードしており、センス、アンチセンスmRNA過剰発現体を用いた解析から、イネの伸長制御に関与していることが示された。RERJ1が病虫害抵抗性関連遺伝子の発現を制御している可能性についても追究している。また、イネにおいてジャスモン酸を介したシグナル伝達系により誘導されるフィトアレキシンの生合成酵素として機能しているジテルペン炭化水素環化酵素遺伝子を世界で初めて単離し、それがイネの主要フィトアレキシンの一つであるファイトカサンの生合成酵素の一つであるent-cassa-12,15-diene合成酵素をコードしていることを明らかにした。ジャスモン酸結合タンパク質の追究に有用な、いくつかの系統のジャスモン酸誘導体の合成も行った。それら合成化合物の生理活性を検定することにより、伸長生長と二次代謝産物の生産誘導ではジャスモン酸受容体が異なる可能性を示した。現在、これらのプローブを用いてジャスモン酸受容体の追究を行っている。イネ培養細胞をモデルシステムとして用い、植物の病虫害抵抗性を制御するジャスモン酸(JA)の情報伝達機構の全貌を明らかにすることを目的とする研究を行った。ディファレンシャルスクリーニングにより得られた数種のJA応答性遺伝子のうち、RRJ4がJAの生合成酵素遺伝子の一つである12-oxophytodienoic acid reductaseをコードしていることを実証し、JAがJA自体の生合成酵素遺伝子の発現を促進するという、いわゆるauto-upregulationが機能していることを明らかにした。また、JA処理後1015分からmRNAレベルが増加しはじめるRERJ1は転写因子をコードしており、JAの情報伝達系において重要な機能を果たしている可能性が考えられた。そこで、RERJ1のセンスRNA、あるいはアンチセンスRNAを過剰発現する形質転換体イネを作製しその表現型を解析した。その結果、RERJ1がJAのシグナル伝達系において中心的な役割を果たしている可能性が示された。イネ培養細胞におけるJAの情報伝達の最終段階はフィトアレキシンの生合成が起こる段階である。そこで、イネ培養細胞における主要フィトアレキシンであるモミラクトンAの生合成酵素遺伝子の単離をPCR法により試み、OsMAS1,OsMAS2の2種の当該酵素候補遺伝子の存在を明らかにした。OsMAS2についてはORF全長を含むcDNAを単離しているので現在当該遺伝子産物の大量発現・機能解析を進めている。前年度に引き続いて、イネ培養細胞からディファレンシャルスクリーニングにより得られたジャスモン酸(JA)応答性遺伝子の機能解析を行った。JAの生合成酵素遺伝子の一つである12-oxophytodienoic acid (OPDA) reductaseをコードしているOcOPR1については、基質特異性を詳細に検討し、天然型OPDAより非天然型OPDAに対して反応性が高いことを示し、その生理学的機能について考察した。早期にJAに応答する転写因子遺伝子RERJ1については、センスRNA、あるいはアンチセンスRNAを過剰発現する形質転換体イネの表現型を解析し、アンチセンス体においてある種の抗菌性タンパク質の発現が抑制されている可能性を示した。

また、すでにORF全長を含むcDNAを単離していた、フィトアレキシン生合成の鍵酵素であるジテルペン炭化水素環化酵素遺伝子OsDTC1を大腸菌で発現させ、その遺伝子産物の機能解析を行い、イネに含まれる、未同定のジテルペン炭化水素を生産する環化酵素遺伝子であることを明らかにした。このジテルペン炭化水素は、エリシター処理により数百倍に増加することも本研究で明らかにしているので、イネのフィトアレキシンの生合成前駆体であるものと考えられる。一方、ダイズ培養細胞から酵母のthree-hybrid systemを用いることにより一種のJA受容体候補タンパク質遺伝子を単離した。この遺伝子がコードするタンパク質は、ある種の病害抵抗性タンパク質に特徴的な保存配列を有している他、カルシウム結合領域と考えられるモチーフも併せ持つきわめて興味深い構造を有している。現在、本遺伝子産物がJA結合活性を有するかどうかの検討を行っている。一昨年、および昨年度に引き続いて、イネ培養細胞からディファレンシャルスクリーニングにより得られたジャスモン酸(JA)応答性遺伝子の機能解析を行うとともに、ある種の遺伝子については転写制御機構の追究を行った。JAの生合成酵素遺伝子の一つである12-oxophytodienoic acid (OPDA) reductaseをコードしているOcOPR1については、5'上流域約1kbを単離し、パーティクルガンを用いてreporter-gene assayを行い、転写調節に関わるシスエレメントの特定を試みた。その結果、300-400bp上流にactivatorが結合すると考えられるシスエレメントの存在が示唆された。早期にJAに応答する転写因子遺伝子RERJ1については、アンチセンスRNAを過剰発現する形質転換体イネの表現型を解析し、アンチセンス体がJAの伸長抑制作用に対して抵抗性を示すことを明らかにした。また、すでにORF全長を含むcDNAを単離していた、フィトアレキシン生合成の鍵酵素であるジテルペン炭化水素環化酵素遺伝子OsDTC1を大腸菌で発現させ、その遺伝子産物の機能解析を行い、ent-cassa-12,15-diene synthaseとして機能することを明らかにした。ent-Cassa-12,15-dieneは、イネのフィトアレキシンである(-)-ファイトカサン前駆体のジテルペン炭化水素である。また、エリシター処理したイネ培養細胞で発現している、もう1種のジテルペン炭化水素環化酵素遺伝子OsDTC2のORF全長を含むcDNAの単離にも成功した。一方、ダイズ培養細胞から酵母のthree-hybrid systemを用いることにより単離したJA受容体候補タンパク質遺伝子、PRK1は、ある種の病害抵抗性タンパク質に特徴的な保存配列を有しており、その生理学的機能はきわめて興味深い。PRK1の遺伝子産物のJA結合活性を[^3H]
ロバスト最適設計による高信頼性空気軸受スピンドルの開発とその実験検証

ハードディスクドライブ(以降HDD)は,安価で記録容量が大きいことからデータセンターの主記憶装置として使われているが,データセンターは増加傾向にあることからHDDの省電力化が大きな課題となっている.HDDの低消費電力化に対しては,スピンドルを支持する軸受損失の低減が有効な手段の一つとして挙げられる.そこで本研究では,新たにモータ構造をアウターロータ型からインナーロータ型に変更した空気軸受スピンドルの検討を行った.本構造に基づき特性解析を行い,さらに最適設計を実施した結果,油潤滑軸受の場合よりも軸受トルクが低減され,角度剛性の飛躍的向上を確認した.実際に2.5インチ用スピンドルモータを試作した.本研究課題は、ロバスト最適化法の適用により空気潤滑スピンドルモータの開発を目指すものである。空気潤滑によれば軸受トルク損失が低減され、情報機器の消費電力の削減が期待される。現在、クラウドコンピューティングやビックデータの活用に伴ってデータセンターで扱われるデータ量は膨大となり、そのCO2排出量が極めて重要な問題となっているが、本研究課題はその削減に寄与できると考える。本年度は、まず現行の油潤滑によるスピンドルモータを自作し、その軸受トルク損失の測定法について検討した。三相ブラシレスモータの消費電力を測定し、そこから鉄損、銅損を差引き、軸受トルクを算出した。その際、銅損は巻き線の電気抵抗から求めた。一方、鉄損は、軸受部を取り外したモータに駆動モータを取り付けて回転させ、単独で回転させた際のモータの消費電力との差から算出した。以上の方法より得られたトルクの測定値は、理論概算値とよく一致することが確認された。さらにスピンドル用スラスト軸受のロバスト最適設計を実施した。溝形状最適化と組み合わせて検討を行ったところ、軸受トルク損失の大幅な改善は期待されるものの軸受剛性においては、ロバスト最適化を施したとしても十分な値を得るためには高い加工精度が必要になることがわかった。そのため、モータ構造の見直しから行う必要があると判断した。現在、新しいモータ構造を考案し、協力企業にモータの詳細設計を依頼しているところである。モータ構造にあわせて軸受構造も見直し、ジャーナル軸受、スラスト軸受のロバスト最適設計を実施する計画である。昨年度の検討により、空気潤滑軸受を従来のスピンドルモータに適用した場合十分な軸受剛性の確保が困難であることが分かった。たとえ最適設計を実施したとしても、剛性確保には軸受すきまを従来よりも大幅に小さくせざるを得ず、本研究のテーマに掲げる加工精度・組立精度に対するロバスト性の確保は実現不可能といえる。そこで本年度は、発想を変え、モータ構造の変更について検討した。すなわち、従来のスピンドルモータがアウターロータ型のモータ構造であったのに対し、インナーロータ型への変更を検討した。その結果、レイアウトの変更が可能で、これに伴い軸受面積の確保とモーメント剛性の向上が見込まれることが確認された。これに基づきモータ部品等の設計を行い、部品の発注、製作を終えた。同時に軸受溝加工法についても検討した。研究室で所有するレーザ加工機を用いて、軸受平面へのスラスト軸受溝および軸の円筒面へのジャーナル軸受溝の加工法を確立した。溝形状、深さ等の詳細設計は今後の最適設計により決定することとなるが、本検討により、様々な溝形状をレーザ加工で形成可能となった。本年度は、最適設計を実施した。本研究課題で提案したインナーロータ型モータに気体軸受を適用した際の軸受特性向上を最適設計により検討した。従来のモータ構造、すなわちアウターロータ型スピンドルモータでは、軸受に許されるスペースが狭く、空気軸受を適用する際の深刻な制約となっていた。これに対し、提案したインナーロータ型スピンドルではステータコアの外側に軸受を配置できるため軸受面積を大きくとることが可能で、粘性の低い気体でも、油膜軸受と同等の軸受剛性が期待できる。これを踏まえ、まずスラスト軸受の軸受剛性最大化と軸受トルク最小化の両者を高める多目的最適設計を実施した。その結果、気体軸受スピンドルでは、アキシアル剛性を油膜軸受スピンドルと同等に保ちつつ、トルクを約半分にすることが可能であることが確認された。また角度剛性に至っては、軸受外径を大きくできたことにより、大幅に向上した。地震などの災害に強くかつ低消費電力なHDDの実現に貢献できると考える。一方で、レーザー加工による軸受溝形成における加工誤差ついても併せて検討した。レーザーの照射条件(レーザーパワー、印字回数、スイッチ周波数、ピッチ)をパラメトリックに変更し、溝深さ目標値との誤差とそのばらつきを最小にする条件を結果のマップ化により割り出し、本スピンドルの製作に有用な結果を得た。インナーロータ型スピンドルを用いた最適設計とレーザ溝加工の検討を行い良好な結果が得られたことから、おおむね順調と考える。但し、より特性を高めるためには軸受の外径寸法等を再度見直すことが有効と判断されたため、このような検討を行う予定である。本研究課題では、最適設計による高信頼性空気軸受スピンドルの開発を目的としている。流体軸受を利用したスピンドルとして、ハードディスクドライブが挙げられるが、近年のクラウドを利用したビックデータの取り扱いやIoTを見据え、データセンターの消費電力の増大が解決すべき大きな課題として挙げられる。

その際、スピンドル及びそのモータの消費電力の削減が極めて重要となるが、従来から使用されている油潤滑の流体軸受スピンドルでは、粘度の高い油を潤滑剤に用いることから、限界があった。そこで本研究では、空気軸受スピンドルを開発することで、この問題を解決しようとするものである。平成28年度は、新規スピンドルモータを試作するために、軸受の溝加工についてレーザー加工機を用いて検討した。前年度の結果を踏まえ、溝加工条件として、レーザー出力、印字回数、印字ピッチ、スイッチ周波数を変化させ、これらが溝深さ及び溝面の表面粗さに及ぼす影響ついて実験的に検討した。その結果、スイッチ周波数は、溝深さに対する感度が高いにも関わらず表面粗さに及ぼす影響が小さいことが明らかになった。一方、レーザー出力の上昇により、加工誤差が大きくなることが確認された。したがって、スイッチ周波数で溝深さを調整することが最も良いと判断される。ハードディスクドライブ(以降HDD)は,安価で記録容量が大きいことからデータセンターの主記憶装置として使われているが,データセンターは増加傾向にあることからHDDの省電力化が大きな課題となっている.HDDの低消費電力化に対しては,スピンドルを支持する軸受損失の低減が有効な手段の一つとして挙げられる.そこで本研究では,新たにモータ構造をアウターロータ型からインナーロータ型に変更した空気軸受スピンドルの検討を行った.本構造に基づき特性解析を行い,さらに最適設計を実施した結果,油潤滑軸受の場合よりも軸受トルクが低減され,角度剛性の飛躍的向上を確認した.実際に2.5インチ用スピンドルモータを試作した.新規モータ構造の考案により、剛性確保の可能性が見いだされた。またレーザ加工による溝加工法が確立されたため、スラスト軸受角度剛性の解析を適用して最適設計を行うことにより、本考案モータの軸受特性解析、モータの試作、実験検証の実施が見込まれる。おおむね順調な進捗と判断している。上述のとおり、軸受寸法等の見直しを再度行う。また、最適設計に基づいて試作モータの製作を行い、同モータを用いてインナーロータ型最適設計スピンドルの実験検証を実施する。工学軸受解析プログラムを用いて最適設計を行い、これにより溝形状の詳細を決定し、溝加工を行う計画である。これに基づき、スピンドルモータを製作する。スピンドルモータの製作に際しては、インナーロータ構造への変更に伴うマグネットの固定方法等が課題であるが、これを早期に解決し、スピンドルモータを試作する計画である。試作モータの完成後に実験を行う。スピンドルの回転を支持する空気軸受において、ロバスト最適化を実施したとしても剛性の向上が難しいと判断した。消費電力や軸受トルク損失の測定においては、次年度の予定を前倒しして実施できたが、一方空気軸受の設計においては、モータ構造の見直しから行う必要が生じ、その意味で計画はやや遅れ気味と判断している。設計の再検討により更なる特性向上が見込まれることがわかった。このため、再設計したスピンドルモータ部品を製作し、実験を行う。当年度製作を予定していたモータ部品に関し、部品数を一部減少させたため差額が生じたが、これは試作モータの精度等検証を踏まえてのことである。
レーザー衝撃波液体ジェットメスを用いた穿通枝温存下神経膠腫摘出術の開発

病変内部を通過する細動脈温存と腫瘍の最大摘出を両立し得るレーザージェットメスを開発した。当研究組織における医工学の各担当チーム間で、工学実験による理論付け・条件出し→臨床応用→フィードバックを行った。神経膠腫手術では操作性、安全性、有効性(血管径100μm程度の細動脈温存)を確認、最終目標である島弁蓋部の穿通枝を巻き込む症例での使用開始に至った。低侵襲脳外科の臨床応用(拡大経蝶形骨洞到達法)、腹腔鏡下疾患(胆嚢摘出、肝臓切開、消化管(食道・胃・小腸・大腸)粘膜下剥離術)の臨床応用に向けた動物実験も行った。本研究では神経膠腫摘出術において摘出領域を通過する管径が穿通枝レベルの動脈を温存と腫瘍の摘出を両立する新しい手術デバイス(レーザージェットメス)の開発が目的である。本年度は模擬モデル実験、ヒト神経膠腫摘出標本を用いた検討を経て臨床応用の開始に至った。基礎実験としては、レーザーのパルス発振により発生するマイクロジェットの工学的特性評価試験を行い、手術に用いる至適条件を同定した。続いて東北大学病院倫理委員会の承認を経て、ヒト神経膠腫摘出標本を用いて切開実験を行い、従来技術の問題点である水量の多さ、スプラッシュ・気泡の発生をジェット射出部外側に吸引管を装着することにより解決した。再度、東北大学病院倫理委員会の承認を得て、臨床応用に移行した。悪性神経膠腫摘出術において病変中央部脳表のくも膜を顕微鏡操作にて剥離後、血管を含めた脳実質切開・破砕を行い、操作性・血管温存性を病理組織学的検討も含めて評価した。これまでの検討では、低エネルギーでは血管径100200μm程度までの細動脈温存下に組織切開・破砕が可能であった。高エネルギーでは、massreductionも可能ではあったが、超音波手術装置に比べた優位性は認められなかった。スプラッシュ・気泡の発生による視野の悪化は認められなかった。吸引管断端による静脈損傷や、吸引管径が大きいために死角が発生する点が問題となったが、これらは吸引管の材質変更と管径縮小により大幅に改善された(結果に関しては現在投稿中である)。次年度は倫理委員会の承認を経て、さらに病変辺縁部の穿通枝領域で応用を目指すとともに、組織破砕の効率化などの技術的問題点の解決を行う予定である。昨年度は工学実験(至適条件を同定模擬モデル実験で検討)、ヒト神経膠腫摘出標本を用いた検討を行い、東北大学病院倫理委員会の承認を経て、神経膠腫摘出術において臨床応用を開始した。これまでの検討では、低エネルギーでは血管径100200μm程度までの細動脈温存下に組織切開.破砕が可能で操作性、安全性も確認できた。昨年度は吸引管断端による静脈損傷や、吸引管径が大きいために死角が発生する点、深部の術野での操作で直管を使用すると視野の妨げとなることが明らかとなったが、今年度材質をフッ素樹脂素材に変更することにより大幅に改善した。また形状もバヨネット型に変更することでジェットの性能の低下をきたすことなく大幅に視野が改善された。さらに今年度は再度東北大学病院倫理委員会の承認を経て、病変周辺の正常組織との境界部、血管・脳神経近傍でのcriticalな領域での使用を開始し、島弁蓋部の穿通枝を巻き込む神経膠腫では当初の目標であった腫瘍のmaximal resectionと血管・神経温存という目標を達成する目処がついた。本研究で得られた知見を脳外科の他分野に応用する試みも行った。とくに経蝶形骨洞到達法はトルコ鞍内病変に留まらずneuronavigationや神経内視鏡支援の発達に伴って大きなで海綿静脈洞を巻き込む複雑なもの、さらには前頭蓋底から斜台、頭蓋頚椎移行部に至るまでの正中病変に対する非侵襲的治療法として注目されている。この拡大経蝶形骨洞到達法では腫瘍栄養血管を予め確保することなく内減圧をすすめるため出血がコントロールできなくなる可能性があり適応の制限となっており、現在適したデバイスの開発を行っている。
屋外自律移動ロボットにおけるマップマッチングのためのカラー画像処理

現在までのところ、ロボットには、電子地図データベースシステム、各種センサ情報による自己位置推定、障害物検出・回避がインプリメントされている。屋外での画像処理に関しても、影のない場所、曇天の場合には、ある程度のマップマッチングを行なうことが可能である。平成10年度には、「影消去アルゴリズムと相対色の決定のアルゴリズムの研究」を行なった。この研究は、影消去のために日向路面の色推定、日影路面の色推定を行ない、影消去を行ない、日向路面、日影路面の決定には、マハラノビス距離を利用した、統計的手法を用いるものである。本年度は、「提案したアルゴリズムの実環境での総合テスト」を行なった。動的な環境に対応するために、一回の画像処理毎に各パラメータの更新評価を行なう。環境は、実際に視覚障害者が移動する環境を用いて、路面状況、天気、時間、周囲の状況を変え、提案した手法の頑健性も大きな評価の対象とした。また、リアルタイム画像処理を目指し、高速画像処理ボードIP-5000を利用して、そのシステム上に提案したアルゴリズムをインプリメントし、画像処理の最適化を計った。本年度は、屋外自律移動ロボットにおける画像処理に多大な影響を及ぼす影の消去アルゴリズムと相対色の決定のアルゴリズム構築のための基礎的なデータ収集を行なった。室内において光源の色温度を変更し、様々な影と色のデータ収集、その後、実際の対象となる屋外の画像をビデオカメラで取得し、アルゴリズムの構築、有効性の検討を行なった。室内のデータにおいて作成したアルゴリズムは、日向路面の色推定、日影路面の色推定を行ない、影消去を行なうものである。日向路面、日影路面の決定には、マハラノビス距離を利用した統計的手法を用いた。相対色の決定には色の各主成分を統計的に処理を行なった。動的な環境に対応するために、一回の画像処理毎に各パラメータの更新評価を行なった。この段階では一応の有効性を確認したため、同アルゴリズムを屋外環境に適用したところ、太陽光の影響と、CCDカメラのダイナミックレンジの狭さによる原因での失敗が見られた。次年度は、これらの対策として、絞りを変更し、複数枚の画像を取り込み、取り込んだ複数枚の画像を処理することで、CCDカメラのダイナミックレンジを疑似的に広げ、今年度提案したアルゴリズムの有効性を屋外環境で確認する予定である。
企業間関係の国際化に関する理論的・実証的研究 -取引関係の視点を中心に-

本研究は、部品企業と組立企業との取引関係が、経営環境のグローバル化にともなって、どのように変化していくのかという点に注目し、理論的・実証的に考察していくことを目的としたものであった。その結果、次のようなファクト・ファインディングを得た。まず第一に指摘されるのが、部品企業、組立企業ともに確実に海外展開が進展しており、それが両者の取引関係(企業間関係)の国際化をも進展させているという点である。つまり、生産拠点の国際化が取引関係の国際化と多様化を促しており、両者(部品企業と組立企業)は、その中から自らにとって有益な取引上の選択肢を選びとり、それに成功している企業が業績を伸ばしていることが判明した。第二に、優れた技術力を持つ部品企業は、組立企業からの各種の支援を受けることなく、主体的な海外展開を推進していた。こうした部品企業は、概して海外で積極的に新規開拓を行っており、たとえば日本国内では取引の無かった組立企業や現地の組立企業と新たな取引関係を締結しており、それらのケースの多くが互恵的ん取引関係の確立に寄与し、成功であったと自己評価していることが判明した。第三に、部品企業と組立企業との取引関係そのものにコア・コンピタンス(中核能力)を見い出すことができた。デザイン・インや継続的取引関係に代表される諸手法が優れた新製品の開発と、生産プロセスの確立に寄与しているように思われた。つまり、こうした企業間関係を構築している企業は優れた業績を残しており、それは組織ぐるみでの知識の形成を促進した結果であり、国際化の進展にあたってそれを積極的に導入していこうという意向が働いているように思われた。以上が本研究における主要な成果である。なお、本研究では時間的制約から組立企業における購買組織の行動を詳細に分析することができなかった。この点について明らかにしていくことが本研究のさらなる発展に必須であると思われる。今後の課題として、その中で本研究で得られた諸成果を活かしていきたいと思っている。
臨床情報を統合した腎病理画像の自動所見判定と予後・最適治療方針予測モデルの構築

腎臓病の診断のために行われる腎生検で得られる腎病理画像について,自動診断システムの開発による診断プロセスの標準化や定量化が期待されている.本研究においては,腎生検画像に加えて,腎生検前の検査値等の様々な臨床情報を統合し,各種病的所見の判定や腎機能の予後・最適治療方針の予測を行う深層学習モデルを構築する.これらのモデルを構築,検証することにより,より臨床現場で応用可能性の高いAIモデルの開発,現場実装に向けた検証へと進める.本学における腎病理画像および、関連する臨床情報について研究対象者のデータを電子カルテシステムより抽出を行い、解析様のデータ・セットとして整理を行った。データ・セット化した腎病理画像については医師のアノテーションした糸球体の座標や病理学的所見ラベルを付与され、腎生検病理画像のホールスライドイメージから糸球体の検出や分類を行う機械学習モデルを構築した。(公表準備中)必要なデータ・セットの取得が完了し、画像単独での人工知能モデルの構築が概ね完了している。今後は、データセットから、画像単独による分類モデルに加えて、各種臨床情報も加えたモデルの構築を進める。