hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
年齢の違いによる脱神経横隔膜の変化と過負荷された横隔膜のトレーナビリティ

本研究モデルである片側脱神経横隔膜モデルは横隔神経切除により同側の横隔膜は麻痺を生じ不活動となるが,対側の横隔膜が収縮することにより呼吸に同期した間歇的ストレッチが負荷されると考えられている。この現象に着目し,片側脱神経横隔膜モデルを作成,横隔膜に対する変化および年齢の違いによる変化に差が生じるかどうかを生理学的,形態学的,生化学的に分析し,明らかにすることを目的とした。さらに,片側横隔神経切除を行なったラットに対し,トレッドミルによる走行運動を負荷し,脱神経横隔膜へのストレッチ効果を高め,効果の違いを比較検討した。本年度は研究計画に従って,2年齢(老齢)ラットを飼育し,脱神経横隔膜モデルを作製,脱神経横隔膜の変化と過負荷された横隔膜の影響を分析する目的で実施した。老齢ラットにおいては平成18年度よりリタイヤラットを購入,飼育し,当該研究で使用する週齢まで飼育を行なった。予定週齢に達した時点で脱神経横隔膜モデルを作製した。走行運動群には術後1週より本学所有の小動物用トレッドミルを使用し,前年度成熟ラットに行った運動プロトコルを参考に、トレッドミルによる走行運動を開始した。しかし老齢であったため,前年度のプロトコルには応答できず,速度1520m/min,2030分間,傾斜なし,6日/週を4週間の期間中に漸増的に負荷を増大した。なお,老齢ラットにおける運動強度を確認するため走行運動前後における血中乳酸値を追加項目として測定した。その結果4週間の走行運度により血中乳酸値は4.0±1.2から1.8±0.3まで低下し,運動による呼吸循環系へのトレーニング効果があったことを示した。実験終了後,各群の横隔膜を採取し,生理学,組織化学,生化学的特性を分析した。現在詳細な実験結果については分析中であるが,走行運動により単収縮張力は上昇したが,収縮時間や弛緩時間には差が認められなかった。また,形態学的特性ではすべての筋線維において増大を示した。このように走行運動により横隔膜においてはトレーニング効果が認められた。これらについての知見を学科発表および学術論文として公表する予定である。本年度は研究計画に従って,9週齢雄性ラットにおける脱神経横隔膜モデルを作製し,脱神経横隔膜の変化と過負荷された横隔膜の影響を分析する目的で以下のとおり実施した。(1)脱神経横隔膜モデルの作製とトレッドミル走行の実施脱神経モデルは十分に麻酔がかかっていることを確認後,頸部腹側より正中切開し,横隔神経を露出し切除した。術後1週より本学所有の小動物用トレッドミルを使用し,Gilletteらの運動プロトコルを参考に、速度20m/min,40分間,傾斜なし,6日/週,4週間のトレッドミルによる運動負荷を開始した。(2)組織標本の採取と分析実験終了後,各群の横隔膜を採取し,生理学,組織化学,生化学的特性を分析した。当該年度に行なった実験によって得られた知見は,脱神経横隔膜は先行研究と同様にSO線維,FOG線維横断面積の増大が認められた。また走行運動を負荷することにより脱神経横隔膜はFG線維を増大させる傾向が認められた。また,対側のintactな横隔膜は筋線維横断面積に有意な差は認められなかったものの,fastest MHCであるMHC2bやMHC2dに相対的増加の傾向が認められた。(3)サンプル数の追加現在,実験を行なった個体数は6匹であり,予定サンプル数に達するところまで実験を行ない,さらに明確な知見を得る予定である。(4)老齢ラットの飼育老齢ラットにおいては平成18年度より飼育し,当該研究で使用する週齢まで飼育を行なう予定である。使用週齢に達した時点で脱神経横隔膜モデルを作製し,走行運動を実施する予定である。このようなデータの結果を踏まえ最終年度となる平成19年度は老齢ラットに対する知見を得て,年齢の違いが脱神経横隔膜の変化と走行運動による横隔膜のトレーナビリティについてさらに検討を進めたい。

なお,老齢ラットにおける運動強度を確認するため走行運動前後における血中乳酸値を追加項目として測定した。その結果4週間の走行運度により血中乳酸値は4.0±1.2から1.8±0.3まで低下し,運動による呼吸循環系へのトレーニング効果があったことを示した。実験終了後,各群の横隔膜を採取し,生理学,組織化学,生化学的特性を分析した。現在詳細な実験結果については分析中であるが,走行運動により単収縮張力は上昇したが,収縮時間や弛緩時間には差が認められなかった。また,形態学的特性ではすべての筋線維において増大を示した。このように走行運動により横隔膜においてはトレーニング効果が認められた。これらについての知見を学科発表および学術論文として公表する予定である。
トマトを用いた新型インフルエンザに対する食べるワクチンの生産

Human Hepatitis E Virus (HEV)のカプシドタンパク質が自己会合したVirus-like particle (VLP)は、消化耐性と腸管免疫誘導活性を持つ、食べるワクチンとして注目されている。インフルエンザの共通抗原であるM2エピトープを融合したHEVのカプシドを、果実特異的なE8プロモーターの制御下で発現する遺伝子組換え栽培トマト(Solanum lycopersicum cv.マイクロトムx愛知ファースト)を作出した。遺伝子組換え植物用の特定網室で栽培することにより、各種の動物実験に資するに十分量の果実を収穫した。従来の「食べるワクチン」には、(1)抗原タンパク質の生産量が低い、(2)抗原タンパク質が消化される、(3)粘膜免疫の誘導が困難、という問題点があり、実用化に対する障壁になってきた。本研究では、トマトの果実中に高い濃度で発現させること、胃酸に耐性があって腸管の粘膜免疫を特異的に誘導するウイルス様粒子(VLP: Virus Like Particle、非病原性のカプシドタンパク質にインフルエンザ共通抗原(M2)を融合させたもの)を用いることにより、これらの問題点を克服することを目的とした。筑波大学遺伝子実験センターの遺伝子組換え植物栽培施設を活用し、医学系の共同研究者とのサルを用いた投与実験を行うための材料とするに十分な量のトマト果実を生産することを目標とする。E型肝炎ウイルスのカプシドタンパク質(ORF2)の親水的な領域にM2を融合したcDNAを、トマト果実に特異的なE8プロモーターに接続したコンストラクトを作成、実験室用トマト「品種マイクロトム」の形質転換植物を作出した。比較のためにCaMV(カリフラワーモザイクウイルス)35Sプロモーターを用いたコンストラクトを作成、さらに、タンパク質の蓄積状態を調べるために緑色蛍光タンパク質(ZsGreen)を発現するコンストラクトも作成し、これらの形質転換植物も作出した。タンパク質の発現量をPAGE-ウェスタンブロティングで調べると共に、導入タンパク質の蓄積状態をZsGreenタンパク質の発現により比較解析した。これらの結果、E8プロモーターと35Sプロモーターのそれぞれにおいて、優良な系統を作出することができた。現在、大果の生産品種である「愛知ファースト」と交配し、その一代雑種世代を用いて、環境影響評価試験用網室において、遺伝子組換えトマトの果実を収穫している。従来の食べるワクチンには、(1)抗原タンパク質の生産量が低い、(2)抗原タンパク質が消化される、(3)粘膜免疫の誘導が困難、という問題点があり、実用化に対する障壁になってきた。本研究では、トマトの果実中に高い濃度で発現させること、胃酸に耐性があり、腸管の粘膜免疫を特異的に誘導するウイルス様粒子(VLP: Virus-Like Particle、非病原性のカプシドタンパク質にインフルエンザ共通抗原(M2エピトープ)を融合させたもの)を用いることにより、これらの問題を克服することを目的とした。筑波大学遺伝子実験センターの遺伝子組換え植物栽培施設を活用し、医学系の共同研究者とのサルを用いた投与実験を行うための材料とするに十分な量のトマト果実を生産することを目標とした。ヒトE型肝炎ウイルスのカプシドタンパク質(ORF2)の親水性領域にM2エピトープを融合したcDNAを、トマト果実に特異的なE8プロモーターに接続したコンストラクトを作成、実験室用トマト「品種マイクロトム」の形質転換植物を作出した。比較のためにCaMV(カリフラワーモザイクウイルス)35Sプロモーターを用いたコンストラクトを作成、さらに、タンパク質の蓄積状態を調べるためにレポーター、緑色蛍光タンパク質(ZsGreen)を発現するコンストラクトも作成し、これらの形質転換植物も作出した。タンパク質の発現量を特異的抗体を用いた電気泳動-ウェスタンブロッティングで調べると共に、導入タンパク質の蓄積状態をZsGreenの発現により比較解析した。収穫量を増やす目的で、大果の生産品種である「愛知ファースト」と交雑した一代雑種(F1)を用いて、環境影響評価試験用温室(特定網室)において、遺伝子組換えトマトの果実を収穫した。植物生理、植物バイオテクノロジー、遺伝子リテラシー教育H25年度に達成する目標として、コンストラクトの完成、モデル植物「マイクロトム」の形質転換、カプシドタンパク質の高産生株の選抜、大果品種の閉鎖系網室における栽培、の4点を挙げた。本研究開始前からの蓄積を含めてはいるが、目標はクリアできた。特に、大果品種との交配では、一代雑種を作ることができ、これらの果実をkgのレベルで凍結保存しつつある。今後は、果実中のVLPのタンパク質量を、系統毎に調べる。果実中にVLPが形成されているか、密度勾配遠心で調べるとともに、電子顕微鏡等でVLPの形状を観察する。

VLPの免疫誘導能の検証として、遺伝子組換え果実の破砕物(トマトジュース)をサル及びマウスに経口投与し、血清中あるいは糞便中から目的とする抗原ペプチドに対するIgG、IgA抗体の検出を試みる(共同研究者による)。また、マイクロトムの形質転換植物系統については、T-DNAの挿入配列の周辺配列の塩基配列解析を行う。さらに、VLPを損なわないトマト加工品作りとして、サルに与えるトマトジュース等を安定的に作出する、トマトの凍結乾燥保存法についても試みる。以上の研究により得られた結果をまとめて、成果の発表を行う。本研究により、異分野を統合した新規の共同研究が発展するきっかけとなることを期待したい。形質転換トマトの栽培試験は年度を越えて引き続き行うため。2年目の研究を推進するため。当初の計画を変更することなく、研究を推進する。
DNAマイクロアレイに基づく包括的神経疾患遺伝子診断システムの構築

本研究の目的は,現在の分子遺伝学の最新の知見を診療に結びつける最善の方法を築きあげることにある.この課題を実現するために,1.resequencing microarrayを用いた,包括的な,変異,および,多型の解析システム,2.独自に設計した,高密度array CGHによる,欠失,挿入,重複などの染色体異常の検出システム,の2つのアプローチを進めている.resequencing microarrayについては,筋萎縮性側索硬化症,パーキンソン病,副腎白質ジストロフィー,家族性痙性対麻痺を中心に解析が進んでおり,変異,多型の網羅的解析システムを構築し,診断に極めて有効であることを示した.array CGHによるアプローチでは,常染色体劣性遺伝性パーキンソン病(AR-JP)に焦点を当て,probeを100-200bpという高密度に実装することにより,欠失,重複を高感度に検出できるシステムを確立した.現在までに,AR-JP症例で299 alleleのPark2遺伝子欠失/重複を同定し,breakpointを塩基配列レベルで決定した.その解析から,欠失が配列依存性に生じているのではなく,染色体上のpositionに依存する形で生じていること,創始者効果は一部にとどまることから,欠失が独立に一定の頻度で生じていることを強く示唆するデータを得た.さらに,120種類の癌細胞株を解析し,31種類のPark2遺伝子の欠失,1種類の重複を見いだし,breakpointを決定した.その結果,Park2遺伝子の欠失/重複はgermline(AR-JP),somatic cell(癌細胞)で,ある部位に集中して生じていること,この部位はcommon fragile siteと呼ばれる領域に一致することから,染色体の不安定性機構の解析という点でも重要な知見をもたらすものと期待される.本研究の目的は,現在の分子遺伝学の最新の知見を診療に結びつける最善の方法を築きあげることにある.この課題を実現するために,1.resequencing microarrayを用いた,包括的な,変異,および,多型の解析システム,2.独自に設計した,高密度array CGHによる,欠失,挿入,重複などの染色体異常の検出システム,の2つのアプローチを進めている.resequencing microarrayについては,筋萎縮性側索硬化症,パーキンソン病,副腎白質ジストロフィー,家族性痙性対麻痺を中心に解析が進んでおり,変異,多型の網羅的解析システムを構築し,診断に極めて有効であることを示した.array CGHによるアプローチでは,常染色体劣性遺伝性パーキンソン病(AR-JP)に焦点を当て,probeを100-200bpという高密度に実装することにより,欠失,重複を高感度に検出できるシステムを確立した.現在までに,AR-JP症例で299 alleleのPark2遺伝子欠失/重複を同定し,breakpointを塩基配列レベルで決定した.その解析から,欠失が配列依存性に生じているのではなく,染色体上のpositionに依存する形で生じていること,創始者効果は一部にとどまることから,欠失が独立に一定の頻度で生じていることを強く示唆するデータを得た.さらに,120種類の癌細胞株を解析し,31種類のPark2遺伝子の欠失,1種類の重複を見いだし,breakpointを決定した.その結果,Park2遺伝子の欠失/重複はgermline(AR-JP),somatic cell(癌細胞)で,ある部位に集中して生じていること,この部位はcommon fragile siteと呼ばれる領域に一致することから,染色体の不安定性機構の解析という点でも重要な知見をもたらすものと期待される.本研究の目的は,現在の分子遺伝学の最新の知見を診療に結びつける最善の方法を築きあげることにある.この課題を実現するために,1.resequencing microarrayを用いた,包括的な,変異,および,多型の解析システム,2.独自に設計した,高密度array CGHによる,欠失,挿入,重複などの染色体異常の検出システム,の2つのアプローチを進めている.resequencing microarrayについては,筋萎縮性側索硬化症,パーキンソン病,副腎白質ジストロフィー,家族性痙性対麻痺を中心に解析が進んでおり,変異,多型の網羅的検出が実現しており,孤発性の疾患の中には,一部に病因となる遺伝子変異の存在を見出している.array CGHによるアプローチでは,常染色体劣性遺伝性パーキンソン病(AR-JP)に焦点を当て,probeを100-200bpという高密度に実装することにより,欠失,重複を高感度に検出できるシステムを確立した.現在までに,AR-JP症例について,133個の欠失,あるいは,重複を同定し,そのbreak pointを塩基レベルで決定した.このような規模の欠失部位の決定は,神経疾患に限らず癌の研究などを含め過去に類のないものである.break pointの塩基配列の解析から,欠失が配列依存性に生じているのではなく,染色体上のpositionに依存する形で生じていること,創始者効果は一部の症例にとどまることから,欠失が独立に一定の頻度でpopulation中で生じていることが強く示唆されるデータを得ている.この部位は,common fragile siteと呼ばれる領域に一致することから,染色体の不安定性機構の解析という点でも重要な知見をもたらすものと期待される.本研究の目的は,現在の分子遺伝学の最新の知見を診療に結びつける最善の方法を築きあげることにある。この課題を実現するために,1.resequencing microarrayを用いた,包括的な,変異,および,多型の解析システム,2.独自に設計した,高密度array CGHによる,欠失,挿入,重複などの染色体異常の検出システム,の2つのアプローチを進めている。

resequencing microarrayについては,筋萎縮性側索硬化症,パーキンソン病,副腎白質ジストロフィー,家族性痙性対麻痺を中心に解析が進んでおり,変異,多型の網羅的解析システムを構築し,診断に極めて有効であることを示した。array CGHによるアプローチでは,常染色体劣性遺伝性パーキンソン病(AR-JP)に焦点を当て,probeを100-200bpという高密度に実装することにより,欠失,重複を高感度に検出できるシステムを確立した。現在までに,佃-JP症例で299 alleleのPark2遺伝子欠失/重複を同定し,breakpointを塩基配列レベルで決定した。その解析から,欠失が配列依存性に生じているのではなく,染色体上のpositionに依存する形で生じていること,創始者効果は一部にとどまることから,欠失が独立に一定の頻度で生じていることを強く示唆するデータを得た.さらに,120種類の癌細胞株を解析し,31種類のPark2遺伝子の欠失,1種類の重複を見いだし,breakpointを決定した.その結果,Park2遺伝子の欠失/重複germline(AR-JP),somatic cell(癌細胞)で,ある部位に集中して生じていること,この部位はcommon fragile siteと呼ばれる領域に-致することから,染色体の不安定性機構の解析という点でも重要な知見をもたらすものと期待される。
Ｐｏｌｙｃｙｓｔｉｃ　ｋｉｄｎｅｙ　ｒａｔを用いた慢性膵炎発症の分子機構の研究

膵管の管腔内にはprimary ciliaが存在する。本研究では、primary ciliaが障害されている多発性嚢胞腎症のモデルであるPolycystic kidney(PCK)ラットの膵臓の機能と形態を解析した。PCKラットでは、in vivoの膵液分泌量が減っていたが、アミラーゼ分泌は保たれていた。PCKラットから単離した小葉間膵管では、溶液分泌が亢進していた。単離膵管の管腔内にATPを加えた時の細胞内Ca2+反応は、管腔の灌流方向に依存しており、PCKラットでは逆であった。N-acetylcysteineを用いて粘液を取り除くと、電子顕微鏡でprimary ciliaを観察できた。膵管を含めた管腔組織には、上皮細胞のapical membraneより管腔に突出するprimary ciliaが存在する。本研究は、primary ciliaの機能が障害されている多発性嚢胞腎症のモデル動物であるPolycystic kidney(PCK)ラットの膵臓の機能と形態を解析する。今年度は、以下の研究成果を得た。(1)膵臓をコラゲナーゼ処理した後、実体顕微鏡下で腺房組織を取り除き、膵管樹を単離した。PCKラット膵のmainpancreatic ductの内径は平均180μmと正常ラット(平均100μm)に比べて有意に(p<0.05、n=5)拡張していた。(2)麻酔下にPCKラットの胆膵管にカニュレーションし、胆管を結紮することにより、膵液の分泌を測定した。PCKラットでは、基礎分泌および生理的濃度のセクレチン刺激による膵液分泌量が減っていた。また、基礎分泌時に8cm水柱までの静水圧を加えると、正常ラットでは分泌が停止し、PCKラットでは膵液が逆流した。PCKラットの膵臓では、膵導管細胞機能が障害されており、膵導管はより拡張しやすく機械刺激に対する反応の違いが認められた。(3)実体顕微鏡下で、直径100μmの小葉間膵管を単離した。単離膵管の管腔をN-acetylcysteineを含む溶液でmicroperfusionして粘液層を取り除き、glutaraldehyde液に浸して固定した後、管腔を縦方向に切り開いた。オスミウム染色し、凍結乾燥したサンプルを走査電子顕微鏡で観察した。管腔を観察すると、敷石状に並んだ膵導管細胞の1つ1つから管腔に突出するprimary ciliaを観察することができた。現在、PCKラットと正常ラットで形態を比較している。本研究では、primary ciliaの機能が障害されている多発性嚢胞腎症のモデル動物であるPolycystic kidney(PCK)ラットの膵臓の機能と形態を解析する。(1)麻酔下にPCKラットの胆膵管にカニュレーションし、胆管を結紮することにより、純粋膵液を採取した。PCKラットでは、基礎分泌および生理的濃度のセクレチン刺激による膵液分泌量が減っていたが、アミラーゼ分泌量は正常ラットと変わらなかった。PCKラットの膵臓では、腺房細胞機能は保たれるが、膵導管細胞機能が障害されていることが分かった。(2)実体顕微鏡下で、直径100μmの小葉間膵管を単離した。一昼夜培養して両端が閉じた膵管を用いて溶液分泌量を測定した。PCKラットの単離膵管では、高濃度のセクレチン刺激による溶液分泌が亢進していた。PCKラットの膵導管細胞では、管腔内圧のメカノセンサー機能が障害されていることを示唆している。(3)単離した膵管の管腔をmicroperfusionし、Fura-2を用いて細胞内Ca2+濃度を測定した。管腔灌流液にATPを加えた時の細胞内Ca2+反応は、管腔の灌流方向(十二指腸側/腺房側から)に依存していた。正常ラットの膵管では、腺房側から灌流した場合の反応が大きかったが、PCKラットでは逆であった。PCKラットの膵導管細胞では、管腔の機械的/化学的刺激に対する反応が変わっていることが分かった。(4)PCKラットの膵では、膵管の拡張と膵管周囲の線維化が見られ、ヒト慢性膵炎に類似した組織所見を示したが、嚢胞は見られなかった。腺房細胞は正常であった。また、膵導管の上皮細胞における水チャネルAQP1の免疫活性が亢進していた。primary ciliaの超微形態を解析するために、PCKラットの膵臓から単離した小葉間膵管の管腔をN-acetylcysteineを含む溶液で灌流して粘液層と取り除き、glutaraldehyde液に浸して固定した後、管腔を縦方向に切り開く。

オスミウム染色し、凍結乾燥したサンプルを走査電子顕微鏡で観察した。管腔を観察すると、敷石状に並んだ膵導管細胞の1つ1つに、細胞のほぼ中心から管腔内に突出する長さ5ミクロン程度のprimary ciliaを観察することができた。固定前の灌流方向、管腔内のATPおよび圧変化による細胞内カルシウム反応と、primary ciliaの走行と形態(長さ、太さ)との関係を解析中である。Fura-2を用いて、細胞内カルシウム濃度の変化を解析した。管腔内圧を変化させた時の細胞内カルシウム反応は、PCKラットから単離した膵管の方が反応が大きかった。また、管腔内灌流液のカルシウムを除くと、PCKラットから単離した膵管では、自然発生的に細胞内カルシウム振動が観察されたが、正常ラットからの単離膵管では見られなかった。膵臓病学本研究は、primary ciliaの機能が障害されている多発性嚢胞腎症のモデル動物であるPolycystic kidney(PCK)ラットの膵臓の機能と形態を解析する。今年度は、膵導管細胞から管腔に突出するprimary ciliaを、電子顕微鏡を用いて観察することを計画していた。これまでのprimary ciliaの形態の研究は主に培養細胞を使ったものに限られ、本研究も困難が予想されたが、繊細な作業の積み重ねによって、nativeな上皮細胞のprimary ciliaを観察することができた。今年度は、第一に、PCKラットの膵臓外分泌腺の生理機能と形態を解析することを計画していた。生理機能の解析としては、膵液分泌をin vivo(麻酔下の純粋膵液採取)およびin vitro(単離膵管レベルの溶液分泌)で測定することができた。その結果、in vitroでは分泌亢進、in vivoでは分泌低下という逆の結果が得られた。形態については、通常の固定膵組織を光学顕微鏡により観察した。その結果、膵管の拡張と蛇行および周囲の線維化というヒト慢性膵炎に類似の所見が得られた。in vivoの膵液分泌の低下は、拡張した膵管への貯留が原因と推定される。一方、in vitroにおける分泌亢進は、primary ciliaによる管腔内圧のメカノセンサー機能の障害を示唆している。これを確かめるために、管腔をmicroperfusionした単離膵管の細胞内Ca2+濃度を測定し、管腔膜のセンサー機能を評価した。PCKラットの膵導管細胞では、管腔の機械的(灌流方向)および化学的刺激(ATP)に対する反応が変わっていることが分かった。このように、今年度の計画は概ね達成できた。(1)昨年度の研究により可能となった電子顕微鏡によるprimary ciliaの形態の解析を進める。PKHD1変異/fibrocystin機能障害が、primary ciliaの形態(長さ、太さ、角度など)に及ぼす影響を解析する。(2)膵管管腔の機械的刺激に対する膵導管細胞のCa2+応答を解析する。予備実験では、PCKラットから単離膵管では、管腔内圧を生理学的な範囲で変化させた場合に、細胞内Ca2+の過剰応答が見られている。今年度は、apical membraneのCa2+チャネルの活性を比較することにより、この過剰応答のメカニズムを明らかにする。
医薬品及び環境化学物質のアレルギー発症における代謝活性化の関与とその構造的要因

本研究では薬物アレルギー発症における化学物質の代謝活性化の関与、化学構造的要因を明らかにすることを目的とした。薬物アレルギー症状に重要な部位として皮膚に着目し、直接皮膚に使用する香粧品中の保存料であるパラベン類、紫外線吸収剤として使用されるベンゾフェノン類のin vitro代謝反応を明らかにした。さらに、パラベン類のラット肥満細胞を用いたヒスタミン遊離試験にて、種々のパラベン類によりヒスタミン遊離活性が変動することを見出した。医薬品を始めとする化学物質(環境化学物質を含む)を起因とする薬物アレルギーが問題となっている。これまでに重篤な副作用を発症するアンチピリンの抗原化機構に代謝活性化が関与することを明らかにした。しかしながら薬物アレルギー発現における明確なる化学物質の構造的要因を明らかにするには至っていない。本課題は薬物アレルギー発症における化学物質の代謝活性化の関与、化学構造的要因を明らかにすることを目的とした。薬物アレルギー症状に重要な部位として皮膚が挙げられる。香粧品は特性上、直接、皮膚に使用するため、アレルギー性接触皮膚炎などのアレルギー症状が懸念されている。香粧品中の保存料であるパラベン類、紫外線吸収剤として使用されるベンゾフェノン類に焦点をあて研究を展開した。まず代謝活性化の影響を検討する上で重要なパラベン類及びベンゾフェノン類の代謝反応について検討した。パラベン類を各組織のラットミクロソームにて検討を行い、種々のパラベン類により加水分解活性が変動することを報告した。またベンゾフェノン類をラット肝ミクロソームにて検討した結果、種々の新規代謝物を同定し報告した。さらにパラベン類のアレルギー反応及びその化学構造的要因を検討した。種々のパラベン類のラット肥満細胞を用いたヒスタミン遊離試験において、種々のパラベン類によりヒスタミン遊離活性が変動すること、また代謝物であるパラヒドロキシ安息香酸にはヒスタミン遊離作用が認められなかった。またモルモットにおける皮膚感作性試験においては、種々のパラベン類において抗原性が認められたのに対して、代謝物であるパラヒドロキシ安息香酸には抗原性が認めらなかった。これらの報告から、パラベン類のラット肥満細胞からのヒスタミン遊離活性変動には化学構造的要因が関与することが示唆された。申請者は、これまでに重篤な副作用として薬物アレルギーを発症する医薬品であるアンチピリンの抗原化機構に代謝活性化が関与することを明らかにした。本申請課題は、薬物アレルギーを誘発する化学物質として医薬品及び環境化学物質を広く取り上げ、薬物アレルギー発症における化学物質の代謝活性化の関与、化学構造的要因の全容を明らかにすることを目的とした。本年度は、香粧品中の保存料であるパラベン類に着目して研究を行った。パラベン類は、抗菌作用を有し、保存料として食品、化粧品、医薬品などの様々な製品に使用されており、特に香粧品中では最も頻繁に使用されている保存料である。香粧品の特性上、直接、皮膚に使用するため、接触皮膚炎等のアレルギー症状が懸念されている。パラベン類のアレルギー反応及びその化学構造的要因を検討する目的として、種々のパラベン類のラット皮膚ミクロソームにおける代謝反応の検討を行い、種々のパラベン類により加水分解活性が変動することを見出した。ラット肥満細胞を用いたヒスタミン遊離試験において、種々のパラベン類により、ヒスタミン遊離活性が変動すること、また代謝物であるパラヒドロキシ安息香酸にはヒスタミン遊離活性が認められないことを見出いた。モルモットにおける皮膚感作性試験においては、ブチルパラベンにおいて抗原性が認められたのに対して、代謝物であるパラヒドロキシ安息香酸には抗原性が認められないことを見出した。これらの結果は、種々のパラベン類に抗原性があることを示唆しており、また、活性発現には生体内代謝の影響が小さいと考えられる。対象化学物質を当初は広く捉えていたが、まずは、パラベン類に絞って研究を展開することにより、アレルギー発症に至る構造活性相関、代謝による影響を明らかにすることができ、一定の成果が得られたと考えれる。次年度の研究計画として、紫外線吸収剤を始めとするパラベン類以外の化学物質での検討、薬物アレルギーのマーカーとなりうるサイトカインの活性変動、T細胞への親和性への影響について検討する課題を計画している。さらに、新たにアレルギー反応に関与する各種核内受容体への親和性を検討する課題を加える。本年度はパラベン類に絞って研究を展開したことにより、予定していた研究費を下回ったため、次年度に新たな研究課題を追加することが出来た。次年度は、ルミノメーターの購入することにより、核内受容体への親和性とアレルギー発現との関連に関する研究に着手する。
可溶性交互共重合ポリイミドを用いる有機電子材料の開発

位置特異的反応性をもち,可溶性交互共重合ポリイミドのonepot合成が可能な脂環式二酸無水物Danを用いて,有機エレクトロニクス材料を志向した交互共重合ポリイミドの開発を行った。有機EL材料開発にむけた研究では,精製の困難さやポリマーの低溶解性などの理由から,期間内に目的ポリイミドの合成を達成できなかった。一方,有機トランジスタ用ゲート絶縁材料に適用する研究では,交互共重合ポリイミドを用いた素子がランダム共重合体を用いたものと比較して有意に大きなキャリア移動度を示した。当グループが開発した非対称脂環式スピロ二酸無水物DAnと2種のシアミンとを用いると交互共重合ポリイミドがone-potで容易に合成可能であることを利用して,特異な分子構造に起因した高効率有機EL材料を開発することを目的とした。まず,ホール輸送兼発光部位を有する有機EL材料の開発を目指した。過去の知見に照らし,ホール輸送性と発光性を併せ持つ9,10-ジフェニルアントラセン部位を導入した青色発光交互共重合可溶性ポリイミドの発光の高効率化を試みた。具体的には側鎖に長鎖アルキル基をもったジアミンあるいはスルホ基をもったジアミンをスペーサーとして導入することで,相分離によって1分子内でクロモフォアを適当に引き離すことを検討した。しかしながら,検討した範囲のポリイミドでは固体状態で強く発光するものを得ることはできなかった。次に,ホール輸送性と電子輸送性のジアミンを交互に持つコポリイミドを有機EL材料とすることを検討した。ホール輸送性ジアミンとしてN,N'-Diphenyl-N,N'-bis(4-aminobiphenyl)[1,1'-biphenyl]-4,4'-diamine,電子輸送性ジアミンとして1,3,4-oxadiazole-2,5-diyl-4',4'''-bis[1,1'-Biphenyl]-4-amineを用いることとした。しかしながら,これらのモノマー合成時に1)予期せぬ副反応による著しい収率の低下,2)少量の副生物との分離の困難さという問題点に遭遇し,反応ルートの変更を含めて種々検討したが,結果的にわずかの量しかジアミンを得ることができなかった。それを用いてポリイミドを合成したが,溶解性に乏しく成膜が困難であったため溶解性を付与するべくアルキル鎖を導入した類縁体の合成を試みたが,再度合成上の問題に直面し,期間内に合成を完成させることはできなかった。薄膜型有機トランジスタ(OTFT)において,半導体とゲート絶縁膜との接触面は疎水性の環境が好ましいことが知られている。一方で,高分子ゲート絶縁膜には基板への強い接着性も求められ,その観点からは高分子に極性基が必要となる。そのような要請を満たす高分子材料の候補として両親媒性ポリマーを挙げることができる。申請者らはこれまでに両親媒性交互共重合ポリイミドを合成してきており,このコポリイミドについて系統的に検討を行うことで高性能の有機トランジスタが得られるものと考えた。当初,両親媒性ポリマーとして,スルホ基を側鎖にもつ親水性ジアミンの使用を検討したが,成膜性に問題があったため,その使用を断念し,疎水部分のみを系統的に変えたコポリイミドについて検討を行うこととした。すなわち,長鎖アルキル基を側鎖に持つ芳香族ジアミンであるアルキル3,5-ジアミノベンゾエートと通常のポリイミド合成でよく用いられる(4,4'-ジアミノ)ジフェニルエーテルを用いて,種々の側鎖アルキル基をもった交互共重合ポリイミドならびに対応するランダムコポリイミドを合成し,それらのOTFT用ゲート絶縁膜としての機能を評価した。その結果,1)同じ側鎖鎖長のジアミンを用いた場合,交互共重合体の方がランダム共重合体よりも高いキャリア移動度を示すこと,2)鎖長が短いものよりも長いほうが移動度が高くなる傾向があることを見出した。また,移動度と接触角から求められた表面の極性の問に一定の相関があることも分かった。しかしながら,一部再現性に問題が見出されるなど,ポリマーの構造とOTFTとしての機能の相関についての一般則を得るという最終目標に関しては,今後更なる検討の余地を残した。
超音波法を用いた画像化手法による断面補修部分の健全度評価に関する研究

本研究では断面修復を行ったコンクリート部材の健全度を超音波法で評価した。その結果,コンクリートと補修材料との界面の欠陥を超音波の波形から検出できた。これは,空隙により超音波が反射されるためであり,健全な状態との区別を明確にすることができた。鉄筋が存在する場合,超音波の波形が複雑となるが,測定条件や相対的な比較をすることによって鉄筋下面の欠陥を検出できる可能性を示した。本年度は、超音波を用いた非破壊検査手法を適用し,断面修復部分の健全度評価において実験を実施した。コンクリート供試体に断面補修を施して200*200*200mmの供試体を作製した。修復材の違いにより超音波伝播速度や減衰特性が変化することが予想されるため,セメントモルタルおよびポリマーセメントモルタルを使用し,その違いについても検討を行った。補修における下地処理の有無による付着性状の差や,微細なひび割れや剥離をプラスチック板および気泡緩働シートを用いて模擬し,空隙の検出を試みた。また補修部分を載荷装置により強制的に剥離をさせ計測する実験も併せて行った。その結果,以下の結果が得られた。・修復が良好な面では,断面補修材と母材の界面からの小さな反射が見られ,併せてること母材の底面からの反射も併せて検出される。補修材と母材の境界面に欠陥が有る場合には超音波の反射波の振幅が大きくなる。その際に超音波は欠陥部でほとんど反射するため,健全部のような母材底面からの反射波は検出されない。・超音波探触子を一つだけ利用した場合でも計測条件を適切に設定すれば欠陥を検出できること等を示した。コンクリート構造物の維持管理が進められる中で,補修された部分の健全度評価のための検査手法が重要であるのは明白である。しかし,現状では補修後の点検・検査手法についての定量的な手法がないため,本実験で得られた結果の意義は大きい。本年度は,超音波を用いた非破壊検査手法を適用し,鉄筋コンクリートスラブの断面修復後の欠陥箇所の検出について実験を実施した。供試体として,断面補修を施した900×900×150mmの供試体を作製した。断面修復箇所の厚みは約55mmであり,鉄筋は断面補修材の中にかぶり30mmで埋設した。微細なひび割れや剥離を再現するために塩化ビニル板を用いて模擬し,センサを二つ使用する二探触子法とセンサを一つだけ用いる一探触示方によって模擬欠陥の検出を試みた。また鉄筋の影響を検討するために,鉄筋直上での計測や,センサ位置を変更して計測を実施した。今回の実験の範囲で得られた結果を以下に示す。・鉄筋が入っていなければ,厚さ1mmの欠陥であっても検出は可能である。・鉄筋位置よりも深いところに空隙がある場合,空隙からの反射波,底面の反射の有無により,計測条件によっては空隙を検出できる可能性がある。・鉄筋直上での計測する際,一探触子法の計測では鉄筋位置より深いところにある空隙の検出は困難であった。・センサの設置位置の影響は,鉄筋をまたぐ形でセンサを設置することで,欠陥の検出を容易にすることができるのではないかと考えられたが,鉄筋の影響を受けてしまい,欠陥検出は困難であった。・欠陥上にセンサを設置されていれば,空隙の検出は可能である。また,鉄筋の直上を避ければ鉄筋の影響を小さくすることができる。今回の検討により,超音波法を用いて断面補修部分の欠陥を反射波形により視覚的に検出でき,健全度評価の可能性を示すことができた。また,鉄筋が配筋されている箇所での影響を検討することができた。現状では補修後の点検・検査手法についての定量的な手法がないため,本実験で得られた結果は非常に有意義であるといえる。
発がん性ヘテロサイクリックアミンによる遺伝子損傷とその修飾

代表的な発がん性ヘテロサイクリックアミンであるTrp-P-2とその代謝活性化体Trp-P-2(NHOH)を用いて、遺伝子損傷作用の多用性及びそれら活性の修飾因子の検討を行った。Trp-P-2(NHOH)は酸化的分解を受けTrp-P-2(NO)になる。この両者について、λファ-ジの2種の変異株間で生じるDNA組換え頻度に与える影響を調べたところ、5μMTrp-P-2(NHOH)で自然誘発頻度の約5倍に、5μMTrp-P-2(NO)では約3倍に頻度が上昇した。いづれの化合物も細胞内DNA鎖切断を生じることは分っており、この活性との相関性が考えられる。Trp-P-2自身にはこのような活性は見られなかった。Trp-P-2(NHOH)はプロファ-ジ誘発能も示したが、この機構にはSOS応答は寄与していないことを示す知見も得た。λファ-ジ組換え頻度の上昇は、クロロフィリンの同時点火により抑えられ、Ames testやショウジョウバエを用いたテストで得られた結果と一致した。Ames testを用いてTrp-P-2(NHOH)の変位原性に対するクロロフィリン誘導体及びポルフィリン関連色素の抑制作用を比較したところ、中心金属が変わると活性が異なり、鉄、銅、無金属の順に抑制活性が弱くなった。鉄クロリンやヘミンには、Trp-P-2(NHOH)の分解速度を上昇させる活性が強いことが分り、複合体形成による活性阻害と相加効果があると考えられる。クロロフィルについては、抽出原料には無関係にクロレラ2種及びホウレンソウで同程度の活性阻害が、Ames test及びショウジョウバエ翅毛スポットテストで示された。クロロフィリンの抑制機構が、主に変異原物質との複合体形成によることが、クロロフィリンと吸着可能な発がん性芳香族炭化水素ベンゾ(a)ピレン、ジメチルベンツアントラセン及び2-アミノアントラセンのショウジョウバエDNA傷害作用を抑えることから、更に支持された。クロロフィリンは、Trp-P-2以外のヘテロサイクリックアミンのDNA傷害作用も抑制した。
肝障害の発生機序における酸素ストレスと微小循環障害の検討

肝障害の発生機序における酸素ストレスと微小循環障害の役割について検討する目的で,生体顕微鏡と高感度カメラを利用し,ラットの生体肝および灌流肝における実験モデルにおいて検討した.まず,肝臓の阻血再灌流モデルにおいて,フリーラジカルの発生をhydrogen peroxide感受性蛍光色素(DCF)を用い,肝小葉の中間帯よりフリーラジカルの発生が始まり,小葉中心部へと進展することを明らかにした.そして,この変化がキサンチン酸化酵素の阻害剤やプロスタグランディンE1により抑制されることを明らかにした.次に,ラットに急性のエタノール負荷をし,肝微小循環の変化を蛍光色素を標識した赤血球の流動を肝表面から撮像し、画像解析するにより定量的に計測した。ラット肝類洞を通過する赤血球は、20%エタノールを経胃的に急性投与すると急速に増加をきたし血流の亢進が持続したのに対し、40%エタノール投与では急速な血流増加を一時的に認めた後、60分後には血流速度は投与前値を下回り、高濃度アルコールの急性負荷が肝の微小循環障害を惹起する事を明らかにした。さらに,急性エタノール投与時のラット肝表面の蛍光を観察することにより,中心静脈域においてNADHがもっとも高値となることを示した。また,エンドトキシンによる肝障害モデルにおいて,Rhodamine123の蛍光により肝細胞のミトコンドリアの機能障害が観察され,クッパー細胞においてiNOSが誘導され,NOが放出され肝細胞におけるミトコンドリア機能障害をきたすことを明らかにした。さらに,エンドトキシンによる肝障害はNOの合成阻害剤であるL-NMMAにより初期には血流の増加がみられるが,後には微小循環障害をきたすことを明らかにした。また,エンドセリンの受容体の阻害剤を用いることにより,部分的に微小循環障害が抑制されることにより,エンドセリンも関与していることが明らかとした。肝障害の発生時における酸素ストレスと微小循環障害の役割について、ラット生体肝や灌流肝を実験対象とし、生体顕微鏡と高感度カメラを使用し検討することを試みた。先ず、ラット肝臓の阻血後再灌流の灌流肝モデルにおいて高感度カメラを備えた倒立型生体顕微鏡下に肝表面を観察した。hydroperoxide感受性蛍光色素(DCF)を利用し、肝小葉のzone2における早朝からのフリーラディカルの発生とその後のzone2からzone3への肝障害の進展を明らかにした。そして、それらがキサンチン酸化酵素の阻害剤やプロスタグランディンE1により抑制されることを明らかにした。次にエンドトキシン投与後時の肝障害モデルを作成し、エンドトキシン肝障害においてはKupffer細胞より放出される因子がミトコンドリア障害を惹起し、肝細胞障害性をきたすことを明らかにした。そしてそれがnitric oxide(NO)の合成阻害剤であるL-NMMAの投与により制御されることよりNOによるミトコンドリア障害が関与することを示唆する所見を得た。ラットの生体肝および灌流肝をもちいて,肝障害の発生機序における酸素ストレスと微小循環障害の役割について検討した。ラットに急性のエタノール負荷をし,肝微小循環の変化を蛍光色素を標識した赤血球の流動を肝表面から撮像し、画像解析するにより定量的に計測した。

また,エンドトキシンによる肝障害モデルにおいて,Rhodamine123の蛍光により肝細胞のミトコンドリアの機能障害が観察されるが,クッパー細胞においてiNOSが誘導され,NOが放出され肝細胞におけるミトコンドリア機能障害をきたすことを明らかにした。さらに,エンドトキシンによる肝障害はNOの合成阻害剤であるL-NMMAにより初期には血流の増加がみられるが,後には微小循環障害をきたすことを明らかにした。また,エンドセリンの受容体の阻害剤を用いることにより,部分的に微小循環障害が抑制されることより,エンドセリンも関与していることが明らかとした。
ビッグデータのリアルタイム処理基盤

近年ビッグデータの処理が注目されている。これらのリアルタイム処理は従来のソフトウェアでは困難な場合が多く、効率的な計算基盤が必要とされている。本研究では、ビッグデータの複数の実応用を一般化することにより、リアルタイム処理基盤の確立を目指す方針とした。取り組んだ応用は、甲骨文字の認識とそれに基づく文化遺産の整理、高齢者のリアルタイム見守り、水中ドローンによる外来魚の認識、事故などの交通現象のリアルタイム把握、ECサイトのアクセスログの解析による購入可能性の判定の5つである。画像処理、深層学習、バースト検出に特徴をもつ。その結果、ビッグデータの処理基盤の確立への見通しを得た。本研究では、ビッグデータ分析のリアルタイム処理基盤の確立を目指している。そのアプローチとして、GPUやFPGAを用いたハードウェア支援の研究と、リアルタイム制約のもとで最良の結果を得るためのソフトウェアの研究を融合して、ハードウェアとソフトウェアの協調によるビッグデータ分析のプラットフォームを構築することを目指している。平成27年度は初年度として、ハードウェア、ソフトウェアとも基礎的な研究を行い、またこれらと並行して、実ビッグデータへの応用の研究も行った。ハードウェアに関しては、ハッシュを利用したBloom Filterと、非決定性オートマトンを組み合わせたパターンマッチング方式の検討を行った。また、GPUを用いたデータマイニングアルゴリズムとして多次元クラスタリング(CLIQUEアルゴリズム)を取り上げ、その高速化の検討を行った。その結果、ビッグデータ分析におけるハードウェア支援の有効性に関して見通しを得た。また、クラスタリングとパターンマッチング技術を応用して甲骨文字の認識に取り組んだ。甲骨文字は劣化が激しいため従来技術では認識が困難であったが、構成要素に直線が多いという特徴を利用した新しい認識方法を提案し、評価実験により良好な結果が得られた。この成果は、画像電子学会の論文として採録された。ソフトウェアに関しては、イベントの急激な変化を迅速にとらえるリアルタイムバースト検出手法を拡張して、リアタイムでのバースト解析を実現するアルゴリズムについて研究を進めた。また、データ量やデータの特徴に応じて効率よくバーストを解析するためのパラメータの設定方法について検討した。さらにこの手法を拡張して実際のビッグデータに適用するため、マイクロブログやWebアクセスログの収集を開始した。ハードウェアに関しては、フィルタリングやクラスタリングなどビッグデータ処理の基本となるデータマイニングアルゴリズムのハードウェア支援の方式について見通しが得られるとともに、研究成果の応用への適用を進め、甲骨文字認識において従来方式を上回る性能を達成し、順調に成果が出ている。ソフトウェアに関しては、リアルタイムバースト解析手法の研究を進め、実用上の課題の一つであったパラメータの設定方法が明らかになった。また、データ収集のための仕組みを開発し、Webアクセスログおよびマイクロブログの収集を開始した。本研究では、ハードウェアとソフトウェアの協調によるビッグデータ分析のリアルタイム処理基盤の確立を目指している。平成27年度はハードウェア、ソフトウェアの基礎的な研究を行ったが、平成28年度は実ビッグデータの応用の研究を中心に行った。以下の3つの分野において研究を行った。1:平成27年度に引き続いてクラスタリングとパターンマッチング技術を応用した甲骨文字の認識に取り組んだ。27年度の提案方式は認識に関わるパラメータがいくつか存在し、これまでは予備実験や人手作業によりその値を調整していた。28年度は、パラメータをクラスタリングにより自動で決定する手法を提案した。その結果、提案手法の認識率が大幅に向上することを示した。2;高齢者の状況をリアルタイムに見守るため、カメラを設置し、常時撮影した画像の差分を取ることにより人間の動きを検出し、人間の中心点があらかじめ定義した危険エリアにいるときに危険と判断し、対応する動作を行うシステムを提案した。危険かどうかを判断するために、閾値の設定が重要である。本システムでは学習を用いて、自動的に閾値を設定することを目指している。3:イベントの急激な変化を迅速にとらえるリアルタイムでのバースト解析を実現するアルゴリズムの発展として、交通現象のキーワードをリアルタイムに獲得する研究を行った。交通事故などの交通現象の監視には,監視カメラやトラフィックカウンターなどが用いられているが,定点監視であるため監視範囲には限界がある。そこで,マイクロブログを解析し,交通現象に係わる情報取得を補完する方法について研究を進めた。本研究では,交通現象発生時に関連するキーワードがバーストする特性を用いて,リアルタイムバーストアルゴリズムを適用し、交通現象の獲得に有用なキーワードを抽出し,その有効性を評価した。3つの応用分野の実際のビッグデータを用いて、手法の提案および評価実験を行い、それぞれ良好な結果を得た。甲骨文字認識については劣化の激しい画像を含む20個の甲骨文字画像と31種のテンプレートを用いた実験の結果、パラメータ固定の手法の認識率が51.25%であるのに対し、本手法では92.25%に向上した。高齢者見守りについては、トイレにおいて事前に設置した危険領域での危険検出が実現でき、リビングルームにおいて楕円近似の手法を用いて危険検出が実現できた。また、これらの動作をRaspberry Piで実現し、低消費電力であることが示された。交通現象の情報取得については、評価実験を通して、既存のキーワード選定手法をそのまま交通現象の収集に適用した場合の課題である「出現数の少ない未登録のキーワードへ対応できない課題」と「選定したキーワードが恒常的に投稿に含まれる課題」を解消できていることを確認し、提案手法にて選定したキーワードは、リアルタイムな交通現象の獲得に有用であることがわかった。さらに、提案手法により選定されたキーワードの特性を明らかにした。この結果から提案手法は既存手法と組み合わせることが最も有効性が高くなると考えられる。平成29年度は、ビッグデータの応用の研究を中心に行った。以下の5つの分野において研究を行った。

1:前年度までの甲骨文字認識の研究をベースに深層学習を用いることにより、高精度な認識率を達成することができた。さらに、甲骨文字認識を発展させて、拓本の時空間データベースを構築した。その検索により潜在的知識を抽出することが可能となり、歴史の整理、経済の推移、気候の変動などの研究への貢献を目指している。2:高齢者を見守るため、画像処理を用いて高齢者の転倒をリアルタイムに検出することを目指す。実験室において模擬転倒を行うことによりデータを収集し、転倒のパターンを分析した。それにより、高齢者の転倒を高い認識率で検出することが実現できた。3:近年、琵琶湖では著しく繁殖してきた外来魚の駆除が大きな課題となっている。本研究は水中自動走行ドローンの開発と共に、外来魚に関するデータの収集、及びリアルタイムで高精度の外来魚の検出を通じて駆除に貢献することを目指している。本年度は、水中ドローンの試作と魚の認識の基礎実験を行った。4:道路網での事故などの監視には,カメラ等の定点監視では監視範囲に限界がある.そこで,SNSの一種であるマイクロブログを解析し,交通現象に関する情報取得を補完する.本研究では,あらかじめキーワードを設定するのではなく、リアルタイムにバーストするキーワードにより,交通現象を効果的に取集可能であることを実験評価した.5:電子商取引においてはユーザの行動情報に基づいたダイレクトマーケティングの重要度が高まっており、これを用いた購入可能性の推定が重要である.本研究ではアクセスログを用いて,リアルタイムバースト検出手法によりユーザの購入可能性を推定する手法を提案した.実サイトのアクセスログを活用して実験を実施し,高精度に判定可能であることを証明した.近年ビッグデータの処理が注目されている。これらのリアルタイム処理は従来のソフトウェアでは困難な場合が多く、効率的な計算基盤が必要とされている。本研究では、ビッグデータの複数の実応用を一般化することにより、リアルタイム処理基盤の確立を目指す方針とした。取り組んだ応用は、甲骨文字の認識とそれに基づく文化遺産の整理、高齢者のリアルタイム見守り、水中ドローンによる外来魚の認識、事故などの交通現象のリアルタイム把握、ECサイトのアクセスログの解析による購入可能性の判定の5つである。画像処理、深層学習、バースト検出に特徴をもつ。その結果、ビッグデータの処理基盤の確立への見通しを得た。ハードウェアに関しては、引き続いてデータマイニングの基本
コミュニケーション障害児の「養護・訓練」のためのマルチメディア教育システムの開発

本研究は、自閉症児または重度知能障害児を対象とした「養護・訓練」の授業において、コミュニケーションの指導に利用できるようなマルチメディア教育システムを開発することを目的とする。初年度である本年は、数種の教材システムを開発し、それを若干の事例に適用することにより、今後の統合的なシステムの構築のための基礎とすることを研究目的とした。本年度の研究は、(1)自閉症児を対象とした構文指導、(2)知能障害児を対象とした日常概念の形成、(3)重度知能障害児を対象とした形態弁別能力の形成、の3種に及んだ。(1)の研究では、2名の自閉症児を対象に、モニター画面に対応する内容の文を文字パネルスイッチを選択することによって構成する学習を行なった。文字認知や機械操作に優れていることの多い自閉症児にとってこのようなシステムが有効であることが確認された。(2)の研究では、パソコン制御のVTRによる動画を呈示し、学習者は画面をおおうタッチスクリーンに触れることにより選択反応をし、日常概念の学習を行なった。CAI教材における入出力システムの拡大に展望を示すものとなった。(3)の研究では、挿入される形態板の正否をバーコードリーダにより読み取るものであり、重度知能障害児の弁別学習を非常に簡易なシステムにより実現できることを示した。以上3種の研究は、種々の入出力装置をパソコンで制御するマルチメディア教材により、学習者の障害の特性に応じた教育システムの開発が可能であることを示したと思われる。今後、これらの教育システムをさらに発展させつつ、より統合的なものとなるように研究を続けていきたいと考える。