hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機械学習によるマルチメディアオーサリングの支援

以下の目的に合わせて学習機構の改良を行った。(ア)画像と音楽からなるマルチメディアシステム(カラオケシステム)(イ)音楽に対する被験者の感じ方を楽譜に基づいて推定するシステム(ウ)被験者の感じ方に合わせて編曲を行うシステムさらに、これら個別に試作した機能の評価を行い、それらを組み合わせた場合のオーサリングシステムの構築方法について検討、実装した。その結果、編曲だけではなく、被験者の感じ方に合わせて作曲を行うシステムを構築することに成功した。すなわち、ユーザの介入がほとんどなくても、オーサリングを行うことができ、ユーザの漠然とした感覚を反映した作曲が行えることを実際に示した。さらに音楽に合わせて、適切な画像を表示する機能も実装した。MIDIデータを元にコンテンツを作成し、心理実験に基づいてシステムの評価を行った。それと並行して、学習機能の問題点を洗い出し、解決できる部分については解決し、解決できない部分について新たな研究課題をまとめて、文書化した。以上により、マルチメディアを扱うソフトウェア用に機械学習による自動カスタマイズおよび制作支援機能を試作することができ、それを用いて制作したコンテンツを心理実験で評価して、カスタマイズの有効性を明らかすることができた。本研究開始前に以下を試作していた。(ア)カラオケシステムと電子ブックシステムの試作ソフトウェア(イ)機械学習の手法として、帰納学習、説明に基づく学習、重みつきネットワークの学習、遺伝アルゴリズムなどの、種々の学習手法(ウ)音楽に対する被験者の感じ方を楽譜に基づいて推定するシステム(エ)被験者の感じ方に合わせて編曲を行うシステム本年度は、これらの評価とマルチメディアオーサリングでの利用法を検討した。購入するマルチメディアプロジェクタを用いて、上の各手法を評価し、その結果に基づいて、より高度な機能の実現法を検討した。三から四項目のオーサリングを行う上で有用で実現が可能な機能に絞り込んで、本研究での目標を決めた。特に音楽については、(ウ)の手法をオーサリング応用に絞って再検討し、オーサリングで用いられる音楽を被験者がどのように感じるかをなるべく正確に予測できるような手法を検討した。(エ)についても同様に検討を行い、オーサリングの目的に合った音楽を自動編曲するシステムについて考察した。開発済の機械学習の各手法がオーサリングへ応用するのに適しているかどうかについて、実際にアルゴリズムを動かしながら、評価した。また、複数の学習法を組み合わせた多戦略学習手法の開発を行った。マルチメディアオーサリングシステムとしては、既存のシステムを使用する予定であるので、その選定を行い、学習機能の組み込み方について検討を行った。平成10年度に、帰納学習、説明に基づく学習、重みつきネットワークの学習、遺伝アルゴリズムなどの種々の学習手法について評価を行い、これらを組み合わせた多戦略学習機構の開発を行っている。これに基づいて学習機構を改良し、以下に適用した。(ア)カラオケシステム(イ)音楽に対する被験者の感じ方を楽譜に基づいて推定するシステム(ウ)被験者の感じ方に合わせて編曲を行うシステムさらに、上の各項目についての学習機能を実際に試作した。特に重みつきネットワークの学習では、述語論理レベルの構造を持った対象について学習を行い、部分構造に重みをつけた形で獲得することが可能なシステムについて、コーデイングの詳細を細かに検討し、上の各項目の学習に利用可能なシステムに仕上げた。上の項目(ア)については、コンテンツに関する評価アンケートを行い、実際に個人の感性に合わせた画を選定するシステムを試作した。まずすべての人に共通する評価を得ておき、そこから個々人の感性について学習を行うことにより、個々人へのアンケートの負担を減らすことができた。(イ)については、学習結果により被験者の感じ方を推定する実験を行い、心理実験により検証した。(ウ)については、音楽理論に基づき音符の配置を精密に行うことにより、よく知られた曲について、実際に印象の異なる複数の編曲を得ることができた。平成11年度に学習機構を改良し、以下に適用している。(ア)画像と音楽からなるマルチメディアシステム(カラオケシステム)(イ)音楽に対する被験者の感じ方を楽譜に基づいて推定するシステム(ウ)被験者の感じ方に合わせて編曲を行うシステムこれら個別に試作した機能の評価を行った。さらにそれらを組み合わせた場合のオーサリングシステムの構築方法について検討し、実装した。

すなわち、ユーザの介入がほとんどなくても、オーサリングを行うことができ、ユーザの漠然とした感覚を反映した作曲が行えることを実際に示した。さらに音楽に合わせて、適切な画像を表示する機能も実装した。MIDIデータを元にコンテンツを作成し、心理実験に基づいてシステムの評価を行った。それと並行して、学習機能の問題点を洗い出し、解決できる部分については解決し、解決できない部分について新たな研究課題をまとめて、文書化した。以上により、マルチメディアを扱うソフトウェア用に機械学習による自動カスタマイズおよび制作支援機能を試作することができ、それを用いて制作したコンテンツを心理実験で評価して、カスタマイズの有効性を明らかすることができた。
地球型系外惑星の熱放射観測のための超高安定分光装置の開発と宇宙望遠鏡への提案

最終年度に当たる2018年度の本課題は大きな進展があった。2017年度に米国NASAとのOrigins Space Telescopeの検討を通じた共同研究を発展させて、瞳収縮分光の試験機をNASA Ames Research Center (NASA ARC)で評価することになった。なお、瞳収縮分光器の試験機は、本課題の2017年度の繰越金と国際共同研究の一部を用いて完成させた。NASA ARCは、これまでに複数の中間赤外線望遠鏡の装置開発に成功しており、その中で2000年代にJames Webb Space Telescope (JWST)のMid-Infrared Instrument (MIRI)のための中間赤外線検出器を本実験で用いることになった。また、極低温装置開発のグループからの技術的な支援を受けて、NASA ARCにある大型極低温容器の整備が実施された。前者の検出器については、検出器ゲインの安定性が本課題で重要になるため、長時間安定性を試験し、3時間にわたって10ppmの精度が達成されることが示された。また、その安定性がどのような要因によって制限されるかも明らかにされた。本結果は、論文として執筆する予定である。これまでに検出器単体の評価試験が整い、2019年度より瞳収縮分光器を大型極低温容器に挿入して、評価試験を実施する予定である。なお、2018年度は、本課題に関する論文が2本出版された。このうち、1本はOrigins Space Telescopeに載せる観測装置の概要に関するもので、もう1本は検出器のゲイン変動を取り除くための手法に関する研究である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本科研費は、将来の宇宙望遠鏡において生命居住可能領域(ハビタブルゾーン)にある地球型系外惑星の分光観測を進めるため、将来の宇宙望遠鏡計画への提案および、高安定分光器の実現可能性を試験するものである。2016年度は、二つの点で重要な成果を収めることができた。一つは、本科研費で実証を進める、太陽系外惑星の分光観測のための超高安定分光器(瞳収縮分光器)の原理に関する論文が受理されたことである。この瞳収縮分光方式は、従来の分光器と全く異なるアプローチによって、望遠鏡の指向誤差や主鏡の光学的エラーに対する測光誤差を大きく減らし、従来の測光精度を10倍以上高めるものである。二つ目の重要な成果は、NASAが計画する、10m級の極低温宇宙望遠鏡計画(Origins Space Telescope: OST)において、そのOSTを推進する主要メンバーから本方式の有用性が認められ、OST計画の一つの主要な装置として検討を進めることになったことである。この装置は、中間赤外線においてトランジット分光により惑星の熱放射および大気の分光を行うことによって、OST計画における主要な科学目標の一つである「太陽系外惑星における生命探査および惑星の居住環境の調査」を実行するものである。この科学目標を達成するための鍵となる技術が、この瞳収縮分光器である。以上より、本科研費における目的の一つである、将来の宇宙望遠鏡への本方式の提案は成功し、次の段階「瞳収縮分光器の実証」へと進むことができたと考える。2017年度は、NASAが計画する、10m級の極低温宇宙望遠鏡(Origins Space Telescope: OST)において、本方式の有用性が認められ、OST計画の一つの装置として検討を進めることになった。このように、本科研費における目的の一つである、将来の宇宙望遠鏡への本方式の提案は成功し、次の段階へ進むことができたと考える。

2年度目にあたる2017年度の本課題は当初の計画が大きく変更され、また計画が大きく進展することとなった。2017年度の途中に、NASA Ames Research Center(NASA ARC)において瞳収縮分光器の試験機を評価する計画に変更となり、この計画変更において、スペース用の高感度中間赤外線検出器、大型極低温容器、さらに極低温光源を利用することができるようになった。また、光源を含めた全てのものを極低温容器内に挿入することによって、光学系、検出器、光源全ての要素の温度を安定化させ、背景放射を極限までに小さくすることが期待される。その結果、本課題の目的である、地球型系外惑星の大気分光は、10万分の1の精度が必要であるが、計画の見直しによって、その目標に大きく近づいたことになる。以上の計画変更に基づいて、2017年度の繰越金は大型極低温容器に試験機が挿入できるように、光学系・構造系を変更した。また、瞳収縮分光器の心臓である、瞳分割・収縮機構を線膨張係数の非常に小さいコージェライトセラミックで製作することにより、極低温でも精度よくその機構を保持できるように工夫した。2018年度途中にコージェライトセラミックが納品され、無事にNASA ARCに輸送され、2019年度最初に大型極低温容器に挿入される予定である。2017年度は、本課題に関して査読論文が1編出版された。この論文は、高精度分光測光を阻む、スリット上での光損失を大幅に抑える瞳マスクを検討したものである。この瞳マスクによって瞳収縮分光の性能を上げることが期待される。瞳収縮分光器の試験機をNASA Ames Research Centerにおいて試験する計画に変更となり、本計画の目標である、分光器の分光測光安定性の評価を10万分の1で行う環境が整えられた。この計画見直しによって、光源、光学系、検出器の全ての構成要素の温度を安定化させ、また熱放射による背景光を抑えることが可能である。このように、試験環境を大きく改善することによって、本課題の目標に大きく近づけることが可能となった。その計画変更に伴い、大型極低温容器に挿入するように、瞳収縮分光器の試験機の光学系・構造系の変更が必要となった。検討を重ねた結果、性能を損なうことなく、仕様を満たす解を得ることができた。スケジュールに関しては、当初、2017年度中に試験機全体を完成させることはできなかったが、2018年度途中に完成し、2019年度中に大型極低温容器に挿入できる見込みである。2017年度は、2016年度に構築されつつある、NASAとの協力関係を発展させて、実現可能性の検討をさらに進めることである。まず、現状について説明する。大阪大学で構築を始めているテストベッドは、財源の制限により室温での環境下での非冷却の中間赤外線カメラを利用したものになる予定である。しかし、宇宙望遠鏡への搭載には、宇宙環境と同様の環境下で実験を遂行し、Technical Readiness Level (技術資産)を高めることが要求される。そこで、NASAとの協力において、TRLを高めるべく、宇宙環境を模擬した実験環境において高安定分光器の実証を行うことである。
複合系微生物群の制御によるバイオフィルム・バイオファウリング抑制技術の開発

バイオフィルムやバイオファウリングの抑制技術開発を、これまでの単独菌種モデル系から、現実的な複合共生系を用いて進めた。その結果、他種との共存によりバイオフィルム形成が増強される事象を解析した。また、実バイオフィルム試料から、グラム陰性細菌のQuorum Sensing(QS)シグナル物質であるアシル化ホモセリンラクトン(AHL)を合成する細菌、および、AHLを分解する細菌の取得に成功した。異種間での連携やQSとQuorum Quenching(QQ)の共存が明らかとなったことから、AHL分解細菌を用い、QQ能を強化することで、複合系でのバイオフィルム形成阻害を実現できることを示した。バイオフィルム形成抑制、バイオファウリング抑制技術の開発を本研究課題の目的としているが、バイオフィルム形成やバイオファウリングと微生物間コミュニケーションであるQuorum Sensingとの関連性が明らかになってきているため、Quorum Sensing制御をターゲットとして複合共生微生物群におけるQuorum Sensing機能を有する、または、Quorum Sensing抑制(Quorum Quenching)能を有する細菌種の探索を進めた。種々のバイオフィルム試料内の複合共生微生物群を解析したところ、グラム陰性細菌におけるQuorum Sensingシグナル物質であるアシル化ホモセリンラクトン(AHL)を合成する細菌を取得することに成功した。その中で代表的なAeromonas属細菌は、主にN-butyrylhomoserinelactone(C4-HSL)とN-hexanoyl homoserine lactone (C6-HSL)を生産することを明らかとした。一方、同じ試料からAHLを分解する細菌の取得にも成功した。取得したAHL分解細菌であるAcinetobacter属細菌について、その分解機構を解析した結果、AHLのアミド結合を切断して分解するAHLアシラーゼ活性を有することが明らかとなった。以上の結果から、バイオフィルム内の複合微生物群において、AHLの合成と分解が共存していること、すなわち、Quorum SensingとQuorumQuenchingの共存が示唆された。また、バイオフィルム形成細菌のQuorumSensingを阻害することでバイオフィルム形成阻害を行えることから、AHL分解細菌を用い、Quorum Quenching能を強化することでバイオフィルム形成阻害を実現できる可能性が高く示された。バイオフィルムの形成抑制、バイオファウリングの抑制技術の開発において、単一微生物群におけるモデル実験は多数行われているが、実環境では複合系微生物群により引き起こされているところから、本研究課題では、複合微生物群の制御による技術開発を目的としている。これまでに、バイオフィルム形成やバイオファウリングに関与するQuorum Sensing機能を有する、または、Quorum Sensing抑制(Quorum Quenching)能を有する細菌を、種々のバイオフィルム試料内の複合共生微生物群から取得、同定することに成功している。家庭内の水周りに形成されたピンク色のバイオフィルムからMethylobacterium属細菌を、多数、単離、同定した。Methylobacterium属細菌は、Quorum Sensing制御によりバイオフィルム形成を行っていることが明らかとなっている。単離したMethylobacterium属細菌のバイオフィルム形成能力を解析したところ、特定の種のMethylobacterium属細菌は単独培養時よりも、多種との混合培養時に、厚く、密度の高いバイオフィルムを形成することが明らかとなった。これは、バイオフィルム形成時に、種間で何らかのシグナリングが働いていることを示唆している。今後、この関係を調査することで、バイオフィルム形成制御の技術開発指針の一助が得られるものと期待される。家庭内の水周りに形成されたピンク色のバイオフィルムからQuorum Sensing制御によりバイオフィルム形成を行っているMethylobacterium属細菌を、多数、単離、同定することに成功した。単離したMethylobacterium属細菌のバイオフィルム形成能力を解析したところ、特定の種のMethylobacterium属細菌は単独培養時よりも、多種との混合培養時に、厚く、密度の高いバイオフィルムを形成することが明らかとなり、これは、バイオフィルム形成時に、種間で何らかのシグナリングが働いていることを示唆している。家庭内の水周りに形成されたピンク色のバイオフィルムから、Quorum Sensing制御によりバイオフィルム形成を行っていることが明らかとなっているMethylobacterium属細菌を、多数、単離、同定した。特定の種のMethylobacterium属細菌は、単独培養時よりも、他種との混合培養時に、厚く、密度の高いバイオフィルムを形成することが明らかとなった。得られたMethylobacterium属細菌のゲノム解析に成功した。さらに、複合共生微生物で成り立っている活性汚泥中や複数微生物種が共存している冷却水循環システムよりQuorum Sensingを行う細菌およびQuorum Sensingを阻害する能力を有する細菌の取得に成功した。これらの細菌類が、活性汚泥中や冷却水循環システム中でのバイオフィルム形成に寄与しているものと推察されることから、これらの細菌類の機能解析を行うことで、複合微生物群の制御による技術開発に対する新たな知見が得られるものと期待される。これらの知見から、バイオフィルム形成制御の技術開発指針が得られるものと期待される。

家庭内の水周りに形成されたピンク色のバイオフィルムからQuorum Sensing制御によりバイオフィルム形成を行っているMethylobacterium属細菌を、多数、単離、同定することに成功し、特定の種のMethylobacterium属細菌は単独培養時よりも、他種との混合培養時に、厚く、密度の高いバイオフィルムを形成することが明らかとなった。さらに、取得したMethylobacterium属細菌の全ゲノム解析に成功した。一方、複合共生微生物で成り立っている活性汚泥中や複数微生物種が共存している冷却水循環システムよりQuorum Sensingを行う細菌およびQuorum Sensingを阻害する能力を有する細菌の取得に成功した。これらの知見から、バイオフィルム形成制御の技術開発指針が得られるものと期待される。バイオフィルムの形成抑制、バイオファウリングの抑制技術の開発において、単一微生物群におけるモデル実験は多数行われているが、実環境では複合系微生物群により引き起こされているところから、本研究課題では、複合微生物群の制御による技術開発を目的としている。これまでに、バイオフィルム形成やバイオファウリングに関与するQuorum Sensing機能を有する、または、Quorum Sensing抑制(Quorum Quenching)能を有する細菌を、種々のバイオフィルム試料内の複合共生微生物群から取得、同定することに成功している。家庭内の水周りに形成されたピンク色のバイオフィルムから、Quorum Sensing制御によりバイオフィルム形成を行っていることが明らかとなっているMethylobacterium属細菌を、多数、単離、同定した。特定の種のMethylobacterium属細菌は、単独培養時よりも、他種との混合培養時に、厚く、密度の高いバイオフィルムを形成することが明らかとなった。得られたMethylobacterium属細菌のゲノム解析に成功した。さらに、複合共生微生物で成り立っている活性汚泥中や複数微生物種が共存している冷却水循環システムよりQuorum Sensingを行う細菌およびQuorum Sensingを阻害する能力を有する細菌の取得に成功した。
建設ロボスティックスにおける地盤評価システムの開発

現在,オペレータの経験や知識に基づいて操作されている建設機械も将来的には自立的運動を行う建設ロボットに移っていくと予想される。地盤を作業対象とする建設ロボットの開発に関連して,地盤特性の自動評価手法の開発とその自動制御への応用を目的とし、以下の研究を行った。1)地盤上で振動する起振機の振動特性から地盤特性(地盤剛性)を自動計測する手法の開発を目指し,起振機の振動挙動と地盤特性との関係,ならびにこれに及ぼす起振機の振動条件(振動数,質量,起振力等)の影響について数値計算により検討を行った。この結果,起振機の振動挙動が地盤特性だけでなく,起振機の振動条件の影響を大きく受けることが明らかになった。そこで,起振機の振動条件の影響を除去し,起振機の振動挙動から一意的に地盤特性を評価する手法を開発し,その適用性を室内・現場実験で検証した。2)深層地盤改良工法(DJM工法)において,施工中に地盤特性を自動計測しながら,それに基づき改良材の添加量や改良機の運転条件を決定する手法の開発を目指し,現場実験で得られたデータの解析を行った。この結果,地盤から改良機にかかる抵抗と運転条件からファジ-推論を用い地盤特性(N値)を推定する手法を開発し,その適用性を別途行った現場実験で確認した。3)シールド掘進機の自動制御を目指し,掘進中にシールド本体にかかる土圧を計測し,その情報から与えられたトンネルのコースに沿った掘削を行うための掘進制御を決定する手法の開発を試みた。本年度は,実際の現場計測データを解析し,シールドの掘進状況とシールド本体にかかる土圧分布との関係を調べ,その掘進制御への適用性について検討した。当初,軟弱地盤上を自動走行する履帯式車輌の開発に関する研究も行う予定をしていたが,履帯にかかる抵抗計測とデータの処理に解決すべき問題が生じ,これについては現在継続して研究中である。
遺伝子機能阻害を基礎としたアミノ酸の情報伝達機構の解析

昨年度の研究において、転写因子ATF-4およびボスファターゼPP1cのノックダウンがアミノ酸情報伝達を減弱させることを見いだした。本年度はこれらのさらに上流に位置する伝達経路の関与を明確にする目的で、mTOR経路の上流因子として最近見いだされたhvps34と、これを調節することが示唆されているp150に着目した。ノックダウン効率の検討では、HEK293細胞において、hvps34のmRNAレベルは約30%に、タンパク質レベルは約40%に減少した。一方HepG2においても同程度のノックダウン効率を得ることができた。何れの細胞株においても、p150のmRNAは約30%に減少した。アミノ酸によるmTORの下流にあるp70S6キナーゼのリン酸化はhvps34とp150の何れのノックダウンよっても大きく減弱した。これらのことから、各細胞におけるアミノ酸シグナルの認識にvps34が関わっていることを明らかにし、認識機構の全貌解明に本実験系が有効であることが示された。一方、前年のDNAマイクロアレイによる解析で、ホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)の遺伝子をアミノ酸欠乏に対する高応答遺伝子として見いだしたが、この遺伝子の上流域に既知のアミノ酸応答配列に類似した配列が存在することがわかった。この領域を含むレポーターベクターを作成し、転写因子ATF-3やATF-4と共発現させたところ、この領域がこれら因子によって強力な制御を受けていることが示された。このことから、PEPCKはこれまで用いてきたIGFBP-1同様にアミノ酸情報伝達を解析する上での有用なツールとして利用できることがわかった。本年度はまずアミノ酸の情報伝達機構を解析するためのモデル系の評価および用いる細胞系での遺伝子ノックダウン効率の改善を試みた。まず従来から利用してきたIGFBP-1遺伝子の転写調節系に関しては、全アミノ酸欠乏とロイシン欠乏以外にどのようなアミノ酸の欠乏に応答するかをHepG2細胞により広範に解析したところ、Thr、Met、Hisなどがこの遺伝子を強く制御していることが明らかとなった。非必須アミノ酸の単独の過剰もこの遺伝子の発現を上昇させることも明らかとなった。さらに、他の実験系として、PEPCK遺伝子もアミノ酸欠乏に良く応答することがわかった。アミノ酸欠乏の情報を担っていることが強く示唆されている転写因子ATF-4をノックダウンした場合、IGFBP-1およびPEPCK遺伝子のアミノ酸欠乏への応答が著しく損なわれることが明らかとなった。クロマチン免疫沈降法を用いて、ATF-3およびATF-4がIGFBP-1遺伝子のどの部位に結合して遺伝子発現を制御しているかを解析したところ、数kb上流にある3つの結合部位のうち、最も上流の部位に対するこれらの転写因子の結合がアミノ酸欠乏に最も顕著に応答することがわかった。さらに、アミノ酸欠乏によるインスリン受容体基質(IRS-1)の脱リン酸化についても情報伝達機構を探る目的で、各種ホスファターゼのノックダウンを行った。PP1cおよびPP2Aのノックダウンにおいてアミノ酸の効果が減弱したので、これらのホスファターゼを介した伝達経路が重要であると考えられた。
柔軟・軽量・安全を特徴としたワイヤ駆動方式劣駆動フレキシブルマニピュレータの研究

平成17年度の研究内容としては,(1)柔軟チューブの伸縮を利用した食事支援ロボットの口内への食べ物の搬送動作の解析,(2)NASTRANを用いたワイヤ駆動方式劣駆動フレキシブルマニピュレータの変形形状解析,(3)ワイヤ駆動方式における内力誤差による位置決め誤差の解析,(4)ワイヤ駆動システムのワイヤ配置に誤差を生じる場合のロバスト位置決めを行った.(1)柔軟チューブの伸縮を利用した食事支援ロボットの口内への食べ物の搬送動作の解析では,ワイヤの内力を積極的に利用することで,従来の食事支援ロボットでは,不可能であった口内への食べ物の搬送が安全に行えることを確認し,作業者が半自動で食事が行えるように,画像処理を組み合わせ,操作者の負担が少ないシステムを構築した.(2)NASTRANを用いたワイヤ駆動方式劣駆動フレキシブルマニピュレータの変形形状解析では,柔軟物体をマスバネダンパでモデル化し,さらにワイヤのモデルを追加し,ワイヤ張力に対する柔軟物の変形をシミュレーションした.(3)ワイヤ駆動方式における内力誤差による位置決め誤差の解析では,ワイヤの内力に誤差を生じている場合の位置決め精度を,シミュレーションと実験により解析を行った.本解析は初期段階として,柔軟物を含まないシステムを対象としたが,この結果は柔軟物を対象した場合に拡張可能であると考える.(4)ワイヤ駆動システムのワイヤ配置に誤差を生じる場合のロバスト位置決めでは,適そう制御を用い,ビジュアルサーボを実現し,シミュレーションおよび実験により有効性を確かめた.本手法は初期段階として,柔軟物を含まないシステムを対象としたが,この結果は柔軟物を対象した場合に拡張可能であると考える.平成16年度の研究内容としては(I)柔軟物体をワイヤ駆動させる場合における静力学的形状解析,(II)制御条件の定式化,(III)ワイヤ駆動方式フレキシブルマニピュレータの位置制御と動的解析,(IV)フレキシブルマニピュレータの伸縮を利用した食事支援ロボットの動作生成を行った.力学解析では,弾性物体の内部エネルギを最小化する方法に基づき,ホースの形状を非線形計画法により計算する方法を用いた.現在,この解析方法では,ワイヤ駆動の影響・外力の影響を考慮していない静的状態での形状計算が可能となっている.次に制御条件の定式化については,パラレルワイヤ駆動におけるベクトルクロージャーに着目し,制御可能領域におけるワイヤ張力の力学条件を算出する方法を検討した.柔軟ホースの位置制御では,ワイヤの長さ制御を用いたPTP位置制御を行い,位置決め時の手先誤差の測定を行いモデル化誤差や重力の影響について調査した.また,動的解析では,ワイヤの長さ制御に基づく,簡単なPD制御とCP制御を組み合わせることで,低速動作時における振動抑制を実験により検証した.実験により,柔軟ホース先端に荷重の懸かった振動しやすいシステムにおいても低速動作時であれば,上述したような極めてシンプルな制御で振動を抑制できることを確かめた.最後に,ワイヤ駆動方式フレキシブルマニピュレータを用いた食事支援ロボットの動作生成では,ワイヤ内力を利用し,マニピュレータの長さを伸縮させることを提案した.また,その動作を積極的に用いることで,食事支援ロボットに応用した際の食事支援動作をスムーズに行わせられることを実験により確かめた.さらに,食事支援ロボットのユーザーフレンドリーなインターフェースとして,PDAを用いた方法と筋電計を利用した方法を検討した.平成17年度の研究内容としては,(1)柔軟チューブの伸縮を利用した食事支援ロボットの口内への食べ物の搬送動作の解析,(2)NASTRANを用いたワイヤ駆動方式劣駆動フレキシブルマニピュレータの変形形状解析,(3)ワイヤ駆動方式における内力誤差による位置決め誤差の解析,(4)ワイヤ駆動システムのワイヤ配置に誤差を生じる場合のロバスト位置決めを行った.(1)柔軟チューブの伸縮を利用した食事支援ロボットの口内への食べ物の搬送動作の解析では,ワイヤの内力を積極的に利用することで,従来の食事支援ロボットでは,不可能であった口内への食べ物の搬送が安全に行えることを確認し,作業者が半自動で食事が行えるように,画像処理を組み合わせ,操作者の負担が少ないシステムを構築した.(2)NASTRANを用いたワイヤ駆動方式劣駆動フレキシブルマニピュレータの変形形状解析では,柔軟物体をマスバネダンパでモデル化し,さらにワイヤのモデルを追加し,ワイヤ張力に対する柔軟物の変形をシミュレーションした.(3)ワイヤ駆動方式における内力誤差による位置決め誤差の解析では,ワイヤの内力に誤差を生じている場合の位置決め精度を,シミュレーションと実験により解析を行った.本解析は初期段階として,柔軟物を含まないシステムを対象としたが,この結果は柔軟物を対象した場合に拡張可能であると考える.(4)ワイヤ駆動システムのワイヤ配置に誤差を生じる場合のロバスト位置決めでは,適そう制御を用い,ビジュアルサーボを実現し,シミュレーションおよび実験により有効性を確かめた.本手法は初期段階として,柔軟物を含まないシステムを対象としたが,この結果は柔軟物を対象した場合に拡張可能であると考える.
気管支喘息難治化に関与する気道上皮、T細胞、肥満細胞、好酸球間ネットワークの研究

ヒト気管支上皮細胞と好酸球との接着の制御について特に接着分子の関与につき検討した。特異的中和抗体の実験から、好酸球側ではCD18が重要であったが、そのリガンドであるICAM-1は気道上皮に強く発現していることが確認されたものの、その中和抗体によっても、接着は影響されなかった。さらに、ICAM-2、ICAM-3についても検討したが同様であった。したがって、現時点では未知の接着分子が関与している可能性が示唆された。また、喘息を含む慢性気道炎症疾患患者の気道上皮では、IL-8の発現とともにICAM-1およびTGFβの発現亢進が認められ、これら因子の気道炎症病態での役割が示唆された。以上のように、気道上皮細胞と好酸球をはじめとする炎症性細胞は複雑な相互関連をもちつつ、気道の反応性亢進をもたらしている。さらにこうした慢性の気道粘膜の損傷の修復機転とその結果として現れるいわゆる気道のリモデリング(改変)にも、これら細胞由来の因子が関与している可能性が示唆された。正常および軽症気管支喘息患者から気管支ファイバースコープ下にブラシにより気管支上皮細胞を回収して、その培養とリバーストランスクリプション・ポリメラーゼ反応(RTPCR)によるサイトカインの遺伝子発現を検討した。その結果、IL-8,GM-CSFの産生と遺伝子発現が喘息患者においてより増強していることが認められた。また、リンパ球、肥満細胞および好酸球への遊走活性をボイデン法により検討した。ヒト気管支上皮細胞の培養上清中にはこれらの炎症性細胞への遊走活性が存在し、かつその活性はリンパ球と好酸球に対しては喘息由来の上皮からの方が強かった。現在、その活性物質の解析中である。また、ヒト気管支上皮細胞と好酸球との接着の制御について検討した。好酸球側では血小板活性化因子(PAF)が、上皮側ではTNFαやインターフェロンγがそれぞれ接着増強因子として作用した。好酸球からのECPやIC-8の産生は接着により亢進した。好酸球の培養上清には気道上皮からのサイトカイン産生刺激活性が認められた。このように、喘息の気道炎症病態で重要な炎症性細胞と気道上皮は相互に緊密なサイトカインネットワークを形成していることが明らかとなった。また、牛気管支上皮培養上清はラット好塩基性白血病細胞(ヒト肥満細胞と同性質)を遊走させる物質が検出され、フィブロネクチンであることが判明した。好酸球の遊走、寿命延長、活性化に関与するIL-5はアトピー性、非アトピー性気管支患者の両方のCD4^+T細胞で産生亢進がホルボールエステル+イオノマイシンによる非特異刺激で検出された。ステロイド、マクロライド系抗生物質、免疫抑制薬は気管支上皮およびT細胞からのサイトカイド産生を抑制した。気管支喘息は広範な気道閉塞とともに持続する気道炎症とそれに伴う気道の反応性亢進を特徴とする慢性気道疾患である。その病理学的特徴は、リンパ球、肥満細胞、好酸球などの多くの炎症細胞が粘膜下、および内に多数浸潤していること、さらにこれらが気道粘膜上皮の損傷に深く関与していることである。まず、これら炎症性細胞の局所動員には、気道上皮細胞由来のフィブロネクチン、IL-8,RANTESなどが重要であることを示した。また、気道上皮はIL-6やGM-CSFさらにエンドセリンを産生し、リンパ球、好酸球の活性化や気管支平滑筋のトーヌスに影響を与えることを示した。気道上皮と好酸球との接着過程が種々のサイトカインや接着分子で制御されており、またこうした過程自体が好酸球や上皮細胞の機能にも多彩な影響を与えることも明かとした。この過程は喘息の新たな治療ターゲットとしても注目され、副腎皮質ステロイドやテオフィリンが抑制を示した。気道上皮の傷害と引き続く修復には上皮由来さらに線維芽細胞、マクロファージ由来の成長因子が重要であること、これらがオートクリン、パラクリン機構を介して、刺激性、抑制性に働いているいることを示した。TGFβは気道上皮、好酸球両者から産生され、協力な上皮の増殖抑制因子であるのみならず、線維芽細胞増殖因子であり、いわゆる気道のリモデリング(改変)に重要な意義をもつと考えられた。

気管支喘息のよりよい管理と治療は21世紀の医療における重要な課題のひとつであり、本研究で得られた成果はこれらの社会的、経済的側面の含めた要請に生かされうるものと思われる。
原子層膜の電極界面制御による単一光子検出

本研究ではSi空乏層上にトンネル可能な薄いゲート絶縁膜をもつグラフェン電界効果トランジスタ(FET)およびMoS2-FETの光応答について界面における電荷の捕獲放出過程の観点から検討した。グラフェンFETの場合、トンネルバリア近傍にある捕獲中心とグラフェンとの間のキャリアの捕獲放出過程により過渡応答及び定常状態の特性が説明できることが明らかになった。また、FETの効果により従来よりも2桁程度感度が向上し単光子検出がほぼ実現できた。MoS2-FETの場合、ゲート絶縁膜界面に2nmのAl2O3バッファ層を挿入することで過渡応答特性が1万倍、明暗比が5桁と著しく特性を向上させることに成功した。グラフェンはその電子構造から広い光波長域での超高速光検出器として注目を集めているが、光吸収率が低い、キャリア寿命が短いという問題から単一光子検出感度は実現していない。これに対してグラフェン・電極界面に極めて薄いバリア層を設けることで著しく光感度が向上し室温で数百光子の感度を有することを発見した。本研究ではこの結果を基にグラフェンによる広い波長域で感度をもつ単一光子が検出可能な光センサデバイスの実現を目的とする。1.界面障壁の材料と形成法の検討金酸化膜形成に自然酸化だけでなく酸化度や膜厚の制御が容易な酸素雰囲気中アニール、プラズマ酸化、オゾン酸化、電気化学的方法など多方面から検討した。さらに、トラップ効果のない単純なトンネルバリアとの違いを明確にするために原子層堆積法(ALD)による膜形成または他の原子層膜をバリア層とし検討した。2.界面電子状態の解明先の項目に従って成膜した各種界面層に関してXPSスペクトルから価数、膜厚、被覆率について測定した。また、界面を通した電流の温度依存性、インピーダンス分光法から界面電子状態についてモデルを構築するために予備実験を行った。3.界面におけるキャリアの捕獲放出過程電流の過渡光応答の温度依存性から捕獲放出係数に関する検討を行った。さらに、照射光強度を時間変調する変調光電流分光法からも捕獲・放出過程について検討した。4.光生成キャリアの空間分布光生成キャリアの空間分布は界面での広がりだけでなく光感度発現に関して光誘起熱効果(キャリア密度変化)およびそれに起因したゼーベック効果、光生成キャリアの切り分けが可能になる重要な情報を与える。温度可変の顕微分光装置を改良し測定系を構築した。概ね計画通りに進行しているが、電極界面の効果と他の効果を切り分けるために、新たに異種積層界面(BN/グラフェン、BN/MoS2)に関しても検討をするなど、より深く理解するための研究も進展させているため「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究では広い波長域で感度をもつ単一光子が検出可能な光センサデバイスの実現をめざし、本年度は遷移金属ダイカルコゲナイドへの展開について検討した。特に高速で且つ単一光子計測を実現するためには暗電流の抑圧が重要でありバンドギャップをもつTMDCを用いて界面状態を変調し特性向上を図った。単層TMDCにおける界面効果による応答の高速化に関してゲート絶縁膜とTMDC界面に捕獲されたキャリアに着目して検討を進めた。従来、TMDCの中のMoS2ではゲート絶縁膜がSiO2の場合、電荷揺らぎに起因したキャリア捕獲準位に光励起したキャリアが捕獲され光を遮断しても持続的に電流が流れ続けるパーシステント光導電効果が報告されていた。この場合、キャリアの捕獲・放出過程に対応した時定数のため、光応答速度が数秒から数百秒に渡ることが問題であった。これに対して、界面に数ナノメートルのAl2O3膜を堆積することで著しく時定数が向上し1秒以下の応答速度を達成できることを見出した。さらに、その光感度は単純な光応答に比べて12桁大きくなることを見出した。これらの成果は当初の目的である単一光子検出の可能性を示している。さらなる高機能化のため、グラフェン・TMDC積層膜の形成した光トランジスタを作製した。グラフェンとの積層界面に従来報告されているようなトンネルバリアでなくトラップを有する障壁を上記項目の検討結果をもとに形成し、界面バンド構造を変調することで高速の光検出器が実現できた。1.デバイス構造の最適化前年度の結果を基にデバイスの最適化を行う。また、ゲート絶縁膜に関しても引き続き検討し、BN等の荷電不純物の少ない絶縁膜を候補として検討を行う。このような検証結果を基に単一光子検出を実現する。2.遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)への展開グラフェンでは広い波長範囲にわたる感度が期待できるが、一方でバンドギャップが閉じているため暗状態でも一定の電流が流れ続けバックグラウンドとなる。高速で且つ単一光子計測を実現するためには暗電流の抑圧が重要でありバンドギャップをもつTMDCを用いて界面状態を変調し特性向上を図る。3.単層TMDCにおける界面効果による応答の高速化

グラフェンと同様に電極界面に捕獲された光誘起キャリアにより界面近傍のバンド構造が変調される。ただしグラフェンとは異なりバンドギャップが存在するため光生成キャリアの寿命は比較的長く通常の光伝導度変化も現れる。これに関して、グラフェンとTMDCでは仕事関数が異なることにも注意を払いグラフェンと同様に電極の効果について検討をすすめる。4.グラフェン・TMDC積層膜の形成グラフェンとの積層界面に従来報告されているようなトンネルバリアでなくトラップを有する障壁を上記項目の検討結果をもとに形成し、界面バンド構造を変調することで広帯域・高速の光検出器を実現する。ナノデバイス旅費とその他費に計上していた予算に大幅な差異が生じたのは論文投稿および学会発表が本年度中に間に合わず翌年度に繰り越されたためである。既に当該年度に関する成果の論文投稿の準備、学会発表予定もあり、適正に執行できる計画である。また、論文投稿先がOpen Accessとなり掲載料金が高騰しているためこれに充てる予定である。
尿酸値をコントロールするための食品中プリン体の吸収と尿酸への代謝動態の定量的解析

個々のプリン体化合物に着目し、腸管吸収や肝臓での尿酸代謝における差異を定量的に解析することで、新たな尿酸値上昇リスク評価方法を確立するために、HPLCを用いて各種プリン体を一斉分析可能な方法の確立を目指した。確立した22種類のプリン体(ヌクレオチド、ヌクレオシド、プリン塩基を含む)一斉分析法を用いて、ヒト肝癌由来細胞HepG2細胞を用いたプリン体の代謝動態評価系およびヒト大腸癌由来細胞Caco-2細胞を用いた小腸膜透過性評価系を構築した。本評価系を用いて尿酸値上昇リスクが高いとされる食品成分による影響について評価した結果、プリン体の小腸透過性よりむしろプリン代謝動態への寄与が認められた。本研究の目的は、食品ごとのプリン体化合物の腸管吸収や肝臓での尿酸代謝における差異を定量的に解析し、新たな尿酸値上昇リスク評価方法を探ることである。まずは、プリン代謝動態を検討するために、尿酸および核酸塩基(4種)、ヌクレオシド(8種)、ヌクレオチド(8種)を簡便かつ精度良く測定できる方法の確立を目指した。移動相とカラムの組み合わせにより、20種類のプリン体標準物質が良好な分離を示すHPLCメソッドを数パターン構築した。細胞内からのプリン体抽出溶媒として、メタノール、過塩素酸、ギ酸などを用い、抽出効率と代謝動態への影響を比較し、アセトニトリル溶媒に決定した。さらに、定量分析するための感度および夾雑物質との分離について基礎検討し、酵素処理を用いたpeak-shift法や固相抽出法などの前処理方法を導入することで、分析方法を最適化した。急速なATP消費により尿酸値を上昇させることが知られているフルクトースやエタノールをHepG2細胞(ヒト肝ガン由来細胞株)培養液中に添加し、添加後1分120分における細胞内外のプリン代謝動態を評価した結果、5分以内の早い段階でATP、GTPなどヌクレオチド3リン酸の分解、それに伴うヌクレオシドおよび塩基の上昇、その後30分以降から細胞外へのプリン体(IMP,XMP,ヒポキサンチンなど)輸送およびヌクレオチドの再合成が確認された。このことにより、エタノールやフルクトース負荷は、細胞内における急速なプリン体分解を引き起こし、時間依存的に細胞外へと輸送され、細胞外で尿酸まで代謝されることによって、尿酸値上昇を引き起こすことが明らかになった。プリン体の分子種別負荷、尿酸値上昇リスクが高いとされる食品・飲料の成分負荷による代謝動態の変動について現在検討中である。食品中のプリン体化合物は総プリン体量(尿酸換算値)として評価されることが多いが、プリン体化合物の存在様式は核酸、ヌクレオチド、ヌクレオシド、プリン塩基と様々であり、腸管での吸収および尿酸への代謝は一様ではないことも考慮すべきである。本年度は、昨年度確立した22種類のプリン体の一斉分析法を用いて、ヒト肝癌由来細胞HepG2細胞を用いたプリン体の代謝動態評価系およびヒト大腸癌由来細胞Caco-2細胞を用いたプリン体の小腸膜透過性評価系を構築した。特に、培養細胞系に含まれる代謝酵素をすばやく失活させ、かつ性質の異なる測定対象を効率よく抽出できる前処理方法について検討を重ね、70%アセトニトリルによる抽出方法による細胞内外のプリン体の一斉モニタリングを可能とした。細胞内へのプリン体取り込みでは、ヌクレオシドであるアデノシンの取り込みがもっとも多く、取り込み後は、アデノシンデアミナーゼによる急速なイノシンへの代謝とサルベージ経路よるATP産生の上昇が認められた。一方で、グアノシンなどのグアニン塩基系の負荷では、グアナーゼおよびキサンチンオキシダーゼによる尿酸への代謝経路が活発であり、これらを多く含む食品の尿酸値上昇への寄与が示唆された。尿酸値上昇リスクが高いとされる食品成分による影響についても評価した結果、プリン体の小腸透過性よりむしろ代謝動態への関与が認められた。また、食品中プリン体のネットワークアプリケーション構築においては、ファイルメーカーにこれまで得られた食品中プリン体含量および食品成分データを入力し、献立に合わせて、材料を選び数量を入力することにより、その献立に含まれる様々な情報を簡単に計算するところまで行えるようになった。分析化学申請書に提出した計画通り、20種類のプリン体を一斉定量することにより、包括的に代謝動態を評価できる分析系を確立した。実際に、尿酸値上昇リスクが報告されている成分を細胞培養液中に負荷すると、尿酸値上昇までの、細胞内外におけるプリン体の時間経過に伴う代謝動態の差異が明らかとなった。さらなる検討を進めたい。

平成25年度に続き、食品ごとの消化・分解の変動、プリン体化合物の腸管吸収を定量的に解析する。尿酸値上昇リスクが高いとされる食品・飲料の成分によるプリン体の消化・分解、吸収過程への影響評価では、1食物摂取状態または絶食状態での腸のモデルである人工胃液、人工腸液を用いた消化分解試験、2プリン体の小腸透過性(ヒト大腸癌由来細胞Caco-2細胞を用いたin vitroアッセイ)、3ラット小腸を用いた吸収メカニズムの評価(ラット空腸より調整した反転小腸を用いて、消化管内腔から組織への取り込みのin vivo実験)を行う。さらにこれまでに報告された大規模疫学調査を元に、痛風リスクや尿酸値上昇との相関性を導くための基礎となる食品中のプリン体の分子種別プロファイリングを作成し、評価系の構築を目指す。食品サンプルや生体試料中からプリン体抽出のために電動破砕機を購入予定であったが、当初予定していた機器のデモ機による予備実験の結果、目的に沿った破砕でできなかった。次年度、ビーズ式の破砕機に変えて申請する予定である。差額分は、主に消耗品に使用する予定である。
菌根共生系におけるリン酸濃縮・輸送メカニズムの解明と環境修復への応用

耐酸性菌根菌のリン酸の供給能力を評価し、ストレス条件下で高いリン酸供給能力を発揮するメカニズムを明らかにすることを目的に以下の研究を行った。1.菌糸内リン酸輸送速度の解析平成15年度には、菌根システムにおけるリンの輸送形態であるポリリン酸の微量定量法を確立した。平成16年度はこの方法を用いて、愛知県の酸性硫酸塩土壌から分離した耐酸性菌Glomus sp.HR1、鹿児島県桜島由来の耐酸性菌、Archaeospora leptoticha OK-15および東京農工大学の付属農場(中性土壌)より分離されたG.etunicatumの3菌株を用い、pH4.3および7.0の土壌における菌糸内のポリリン酸輸送速度を比較した。低pH条件下では、G.etunicatumは植物に感染できなかったのに対し、耐酸性菌2株は宿主の生長を著しく促進し、土壌中の微量のリン酸を濃縮して植物に供給した。この時、ポリリン酸が菌糸内を移動する速度は、HR1株で1.11mm h^<-1>であったのに対し、OK-15株は0.48mm h^<-1>であり、輸送速度は菌株によって著しく異なっていることがわかった。2.酸性土壌に定着しているパイオニア植物根圏における共生微生物の生態愛知県幡豆町および北海道蘭越町の攪乱跡地に出現した酸性硫酸塩土壌のパイオニア植物に共生しているアーバスキュラー菌根菌の分離に成功した。リボソーム遺伝子の塩基配列を調べたところ、両地点から分離されたGlomus sp.HR1およびRF1株は極めて近縁であったことから、この種は酸性条件への適応力が高いことが示唆された。また、パイオニア植物の根から直接DNAを抽出し、分離によらずに根の中の菌根菌相を調べたところ、植物の生長の良好な地点では菌根菌の種多様性が高く、生育不良な地点では低いことがわかった。アーバスキュラー菌根共生システムにおいて、i)菌根菌から宿主へのリン酸の供給能力を評価する方法を確立する、ii)耐酸性菌根菌のリン酸の供給能を、この方法により解析し、ストレス条件下で高いリン酸供給能力を発揮するメカニズムを明らかにすることを目的に以下の研究を行った。1.ポリリン酸の定量法確立と菌根菌における合成速度の解析菌根システムにおけるリン酸供給能の評価法を確立する上で、リンの輸送形態であるポリリン酸の定量法を確立する意義は大きい。これまで、グラム陰性細菌のポリリン酸合成酵素であるポリリン酸キナーゼ(PPK)により、ポリリン酸全量をATPに変換し、ルシフェラーゼ発光分析により定量する方法が提案されている。我々はこのPPK法によるポリリン酸→ATP変換反応の鎖長特異性を調べるために、PPK反応後に残存するポリリン酸の鎖長を最近開発されたon-line hydroxide eluentgenerator HPLCにより調べた。PPKはリン酸残基20以上であれば、ほぼ全量ATPに変換するが、それ以下の鎖長のものの反応性は極端に低いことがわかった(Ohtomo et al., in press)。

PPK法を用いて土壌中の菌根菌菌糸におけるポリリン酸の蓄積パターンと合成速度を測ったところ、土壌にリン酸を施用してからポリリン酸の蓄積量が最大値に達するまでの時間はわずか3時間であり、しかも正味の合成速度は下水処理活性汚泥中で見つかったポリリン酸過剰蓄積細菌のそれに匹敵するものであった(Ezawa et al., 2004)。2.酸性土壌からの菌根菌の分離・同定とリン酸輸送速度解析のための実験系確立愛知県内の強酸性土壌から分離されたアーバスキュラー菌根菌をリボソームRNA遺伝子の塩基配列に基づいて同定し、ミヤコグサを用いて耐酸性菌のリン酸輸送能を評価する実験系を確立した。耐酸性菌根菌のリン酸の供給能力を評価し、ストレス条件下で高いリン酸供給能力を発揮するメカニズムを明らかにすることを目的に以下の研究を行った。1.菌糸内リン酸輸送速度の解析昨年度、菌根システムにおけるリンの輸送形態であるポリリン酸の微量定量法を確立した。今年度はこの方法を用いて、愛知県の酸性硫酸塩土壌から分離した耐酸性菌Glomus sp. HR1、鹿児島県桜島由来の耐酸性菌Archaeospora leptoticha OK-15および東京農工大学の付属農場(中性土壌)より分離されたG.etunicatumの3菌株を用い、pH4.3および7.0の土壌における菌糸内のポリリン酸輸送速度を比較した。低pH条件下では、G.etunicatumは植物に感染できなかったのに対し、耐酸性菌2株は宿主の生長を著しく促進し、土壌中の微量のリン酸を濃縮して植物に供給した。この時、ポリリン酸が菌糸内を移動する速度は、HR1株で1.11 mm h^<-1>であったのに対し、OK-15株は0.48 mm h^<-1>であり、輸送速度は菌株によって著しく異なっていることがわかった。2.酸性土壌に定着しているパイオニア植物根圏における共生微生物の生態北海道蘭越町の攪乱跡地に出現した酸性硫酸塩土壌のパイオニア植物に共生しているアーバスキュラー菌根菌の分離に成功した。リボソーム遺伝子の塩基配列を調べたところ、この菌株は愛知県から分離されたHR1株と極めて近縁であったことから、この種は酸性条件への適応力が高いことが示唆された。また、パイオニア植物の根から直接DNAを抽出し、分離によらずに根の中の菌根菌相を調べたところ、植物の生長の良好な地点では菌根菌の種多様性が高く、生育不良な地点では低いことがわかった。
腸管神経系と免疫系の相互作用による関節リウマチの病態制御機構の解明と新規治療開発

関節リウマチ(RA)においても腸内細菌叢の不均衡(dysbiosis)による免疫機構の異常が深く関与することが考えられている.申請者らは神経堤細胞に特異的に発現する遺伝子Ncxのノックアウト(KO)マウスの腸管における一酸化窒素(NO)産生ニューロンの増加に伴う腸内細菌叢のdysbiosisおよび炎症性腸疾患が誘導されることに着目した.本研究ではNcx-Koマウスの関節炎モデルを解析することによって,RAおよび自己免疫機構が関連すると考えられる関節炎の発症・維持機構における腸管の神経・免疫系制御機構やNOの役割を解明する.関節リウマチ(RA)においても腸内細菌叢の不均衡(dysbiosis)による免疫機構の異常が深く関与することが考えられている.申請者らは神経堤細胞に特異的に発現する遺伝子Ncxのノックアウト(KO)マウスの腸管における一酸化窒素(NO)産生ニューロンの増加に伴う腸内細菌叢のdysbiosisおよび炎症性腸疾患が誘導されることに着目した.本研究ではNcx-Koマウスの関節炎モデルを解析することによって,RAおよび自己免疫機構が関連すると考えられる関節炎の発症・維持機構における腸管の神経・免疫系制御機構やNOの役割を解明する.
対話的学びにおける使用言語の違いが協働的ライティング活動に与える影響

本研究では、「英語のライティングの事前活動における学習者間のやりとり」、言い換えると、「ライティング課題を解決するための対話的学び」に用いる言語の違い(英語か日本語か)が、学習者が協働で行うライティング課題の遂行過程とその結果である英作文にどのような影響を与えるかについて、(1)学習者の特性、(2)ライティング課題の複雑度、(3)対話(やりとり)の機能と内容、(4)英作文の評価、の4つの観点から調査する。これにより、(a)英語によるやりとりの難しさの要因と(b)母語である日本語を活用する可能性について考察し、(c)英語(だけ)によるやりとりを実現するための指導のあり方を提言する。