hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バナッハ束上の制御系設計の研究

本研究では,常微分方程式,偏微分方程式,差分微分方程式などの方程式で記述される様々なシステムを包括的に表現するため,半群理論を用いてBanach束上でシステムの定式化が行われた.また,そのようなシステムに対して,非負半群の性質を利用した安定定理に基づいて,安定化制御器の設計法が考案された.さらに,システム係数が非負性を持つという制約を緩和するため,変数変換法を導入することにより,必ずしも非負性を満足しないシステムに対しても同様に安定化制御器の設計が可能となり,適用範囲が拡張された.本研究では,常微分方程式,偏微分方程式,差分微分方程式などの方程式で記述される様々なシステムを包括的に表現するため,半群理論を用いてBanach束上でシステムの定式化が行われた.また,そのようなシステムに対して,非負半群の性質を利用した安定定理に基づいて,安定化制御器の設計法が考案された.さらに,システム係数が非負性を持つという制約を緩和するため,変数変換法を導入することにより,必ずしも非負性を満足しないシステムに対しても同様に安定化制御器の設計が可能となり,適用範囲が拡張された.常微分方程式で記述される集中定数システムや,偏微分方程式で記述される分布定数システムや,差分微分方程式で記述される時間遅れシステムなど様々なシステムを包括的に表現することが,C_o半群を用いることによって実現される,本研究では,Banach空間に,ある順序公理を導入して定義される,Banach束と呼ばれる空間を準備して,C_o半群を用いてBanach束上でシステムの定式化を行った.さらに,非負半群の性質を利用した安定定理に基づいて,Banach東上で記述されるシステムの制御系設計法を構築した.一般には,システム係数であるC_o半群のスペクトル半径が負であるからといって,必ずしもシステムが漸近安定であるとは限らない.これが,無限次元システム特有の解析の困難さであったが,非負半群というやや強い条件を仮定することにより,スペクトル半径の正負を確認するだけで,制御系の安定性を判別することが可能となった.制御系の安定性解析が困難とされてきた無限次元システムでも,非負半群を用いることによって,単純に,システム係数半群のスペクトル半径の正負を確認するだけで,フィードバック制御器の設計が可能となった.また,提案手法を,時間遅れを含む偏微分方程式で記述される人口密度拡散モデルに適用し,数値シミュレーションによりその有効性が確認された.一方で,上記の制御系設計手法に加えて,非線形偏微分方程式で記述されるシステムに対するモデル予測制御系設計法を構築した.偏微分方程式のモデル予測制御系設計における最適化問題を高速に解く数値アルゴリズムを構築し,数値シミュレーションによりその有効性が示された.本研究課題で提案された制御系設計法は幅広いシステムクラスへの適用が可能であるため,理論的観点から意義深い研究成果であると考えられる.常微分方程式,偏微分方程式,差分微分方程式などの方程式で記述される様々なシステムを包括的に表現することが半群理論を用いて実現される.これまでに,Banach束と呼ばれる空間上でシステムの定式化が行われ,非負半群の性質を利用した安定定理に基づいて,Banach束上で記述されるシステムの制御系設計法が構築されていた.偏微分方程式や差分微分方程式で記述される無限次元システムにおいては,常微分方程式で記述される有限次元システムとは異なり,一般には,システム係数であるC_o半群のスペクトル半径が負であるからといって,必ずしもシステムが漸近安定であるとは限らない.そこで,非負性というやや強い条件を仮定することにより,スペクトル半径の正負を確認するだけで,制御系の安定性を判別することが可能となるような手法が考案されていた.本年度の研究課題では,これまでの設計方法で仮定されていたシステム係数が非負であるという制約を緩和することが目的である.この目的に対して,まず変数変換を導入し,システムの安定化可能性を変数変換後のシステムが非負半群の安定条件を満足するような変数変換が存在するか否かに帰着させた.次に,非負性を満足しないシステムであってもある特殊な構造をもつ場合,非負半群の安定条件を満足するための変数変換の構築が可能であることを明示するような安定化条件を導出した.つまり,非負半群の安定定理を満足するようなシステムに帰着できるような変数変換の存在性が保証されるシステム構造を明らかにした.したがって,システム係数が非負性を持つという強い制約を排除し,より幅広いシステムクラスへの適用が可能とるような無限次元システムに対する制御系設計方法が確立された.これは学術的観点から意義深い研究成果であると考えられる.
痛みの客観的測定法とその臨床応用

従来、痛みを測定する方法として、言葉による表現法、温熱等の痛み刺激を与える方法等、種々の方法が施行されている。しかし、痛みは経験、社会的要因等、種々の因子により修飾されることから、痛みを客観的に評価することは困難とされている。一方、感覚神経の機能としては(1)痛み等の感覚を中枢へ伝達する機能に加えて、(2)末梢性に血管拡張を生じる機能が知られている。本研究では、血管拡張をパラメータとして痛みの客観的測定法を確立することを目的に研究を進め、次の結果を得た。A.ヒトボランティアによる研究その結果、各歯種の痛みをVASは再現性良く表現し、VASによる痛みの測定の信頼性が高いことを確認した。2)歯髄炎と診断された患者の痛みVASを用いて測定した結果、VASは治療による痛みの変化を明確化し、歯科治療の評価に極めて有効であることが判明した。3)ヒト歯髄、歯肉および舌に電気刺激による痛みを与えると、同側歯肉に、感覚神経による血管拡張反応を生じることが判明した。B.動物実験1)下歯槽神経に逆伝導性刺激によって、支配領域歯髄および歯肉に感覚神経による逆伝導性血管拡張を生じることを確認した。2)上顎犬歯の電気刺激によって、上下顎歯肉、舌、口蓋粘膜の感覚神経性の血管拡張反応が観察され、感覚神経による血管拡張反応は遠隔組織に及ぶことが判明した。痛みは疾患の診断、治療効果の判定などに必要不可欠な情報であるが、痛みは種々の因子に修飾されることから、痛みを客観的に評価することは困難とされてきた。痛みを伝達する感覚神経は、皮膚において軸索反射性に周囲組織の血管拡張を生じることが知られており、本研究では、軸索反射性血管拡張をパラメ-タ-として、痛みを客観的に測定する方法を確立することを目的としている。また、本研究では、ヒト痛み感覚の測定方法として種々の分野でその有効性が報告されている視覚的アナログスケ-ル(VAS)を歯痛の定量的測定に応用した。本年度は、まずVASの再現性と信頼性を確認するために、23-29歳のボランティア60名を対象に、総数956歯の電気刺激により誘発された実験的歯痛をVASを用い測定し、さらに臨床への応用として急性化膿性歯髄炎と診断された患者について、治療による歯痛の変化をVASを用い測定し、次の結果を得た。1.10分後および1時間後に電気刺激を繰り返したところ、VASの再現性はパルプテスタ-の再現性と同程度に良好であった。2.VASによる痛みの測定方法は、複数歯の痛みを同一スケ-ルに比較記入する方法が再現性において優れていた。3.急性化膿性歯髄炎の患者で、治療による痛みの経時変化が定量的に測定された。4.初診時の歯痛は、約2カ月にわたり記憶されていた。以上より、VASは良好な再現性と信頼性を持ち、歯痛の定量的測定に有効な方法であることが確認された。次に、レ-ザ-ドプラ-血流計を用いネコを使用した動物実験を行い、歯肉の電気刺激により、血圧が変動することなく、刺激側と同側の歯髄および歯肉の血流が増加する知見を得た。この血流増加は、感覚神経による軸索反射性血管拡張に由来することを現在確認している。従って、ヒト口腔諸組織においても同様の現象が生じる可能性があり、今後、ヒトの電気刺激による痛み感覚をVASを用いて測定し、軸索反射による血流増加との相関を検討する予定である。臨床において、痛みは疾患の診断と治療に必要不可欠な情報であるが、痛みは種々の因子に修飾されることから、痛みを客観的に評価することは困難とされてきた。一方、痛みを伝達する感覚神経は、痛み等の感覚を中枢へ伝達するのみではなく、皮膚において軸索反射性に周囲組織の血管拡張を生じることが知られている。本研究では、軸索反射性血管拡張をパラメータとして、痛みを客観的に測定する方法を確立することを目的としている。

本年度は、ヒト口腔領域における感覚神経の反射性血管拡張の存在を確認するために、歯、歯肉、口唇および舌を電気刺激し、各々刺激時の歯肉の血流変化と痛みの関係について検討した。本学歯学部学生6名を被験者とし、痛みの測定方法には、種々の分野で有効性が報告されている視覚的アナログスケール(VAS)を用いた。血流測定部位は、右側上顎犬歯付着歯肉とし、レーザードプラー血流計を用い血流を持続測定し、次の結果を得た。1.血流測定部位と同側同顎の側切歯、犬歯の電気刺激で痛みが生じた時、測定部位歯肉の血流増加が観察された。2.血流測定部位と同側同顎の側切歯および犬歯の付着歯肉、歯肉頬移行部粘膜の電気刺激で痛みが生じた時、測定部位歯肉の血流増加が観察された。3.血流測定部位と同側の舌の電気刺激で痛みが生じた時、測定部位歯肉の血流増加が観察された。4.歯肉血流の増加が生じた時、血圧に変動はみられなかった。以上、血圧に変動を起こさない程度の歯、歯肉、舌の痛みにより、ヒト歯肉で感覚神経由来の血管拡張が生じることが明かとなった。今後、VASによる痛みの強度と血流増加量との相関を検討する予定である。歯科臨床において、痛みは、疾患の診断と治療に必要不可欠な情報であるが、種々の因子に修飾され客観的に評価することは困難とされてきた。一方、感覚神経は、痛み等の感覚を中枢へ伝達するのみならず、皮膚において末梢性に血管拡張を生じることが知られている。そこで本研究では、この感覚神経による血管拡張反応をパラメータとして、痛みの客観的測定法を確立することを目的とした。本年度は、痛み刺激による感覚神経の血管拡張が生じる範囲を検討するために、レーザードプラー血流計を用いて研究を進め、次の結果を得た。A.動物実験によって1)下歯槽神経の末梢性電気刺激により歯髄の血管拡張を観察し、神経へのCapsaicin塗布は血管拡張を抑制し、歯髄に感覚神経による血管拡張が生じることを確認した。2)下顎前歯部歯肉に(1)電気的、(2)機械的、(3)温熱的および(4)Capsaicin刺激を行うと、同側下顎犬歯の歯髄に感覚神経由来の軸索反射性血管拡張が生じることを確認した。B.ヒトボランティアによって歯髄、歯肉、舌を刺激し、各々の組織に痛みが確認された時、歯肉の血管拡張が惹起することを明らかにし、異種組織の痛みが感覚神経の血管拡張を生じることを確認した。また、痛みの強さの表示としてアナログスケールの有効性が証明された。今後、ヒトにおいて、刺激によって感受された痛みの強度と刺激量、さらに血管拡張量の相関を検討することにより、痛みの客観的測定法が確立されると考えられる。
組合せ半群論とその応用

1.「何らかの性質(P)を持つような半群が存在するかどうかを決定するためのアルゴリズムは存在するか」という問題が従来から多数の研容者によって考えられている。そして、多くの性質に対してそのようなアルゴリズムが存在しないことが、Spair,Gubaらにより証明されている。このような問題に関連して、庄司は「任意に与えられた半群が融合基であるかどうかを決定するアルゴリズムは存在しない」と予想し、無限半群や有限半群についてこれらの問題について調べ、次のような結果を得た。(1)完全0-単純半群Sに対して、次の3つの条件は同値である。(ii)Sは左絶対平坦か、または右絶対平坦である。(iii)Sは左零化イデアル条件か、または右零化イデアル条件を満たす。(2)さらに、有限可換半群Tに対して、次の3条件は同値である。2.また、組合せ半群論の応用として、次のような結果が得られた。(1)今岡は一般化された逆*-半群の表現について調べた。(2)植田は単純アルチン環のプリュッファー整環について調べた。特に、プリュッファー環の素イデアルが分岐するための条件を求め、準素イデアルを決定した。(3)近藤は線形でない4値の代数系で特徴付けられる論理の公理化を行なった。(4)三輪は超パラコンパクト空間の新しい特徴付けを得た。また、新しい被覆性を定義し、様々な写像の下でのこれらの性質の不変性と逆不変性について考察した。1.何らかの性質(P)を持つような半群が存在するか否かを決定するアルゴリズムが存在するか,という問題が従来より多数の研究者によって考えられている。多くの性質に対して,そのようなアルゴリズムが存在しないことが,Spair,Gubaらにより証明されている。庄司は「任意に与えられた半群が融合基であるか否かを決定するアルゴリズムは存在しない。」と予想し,これに関して,無限半群の場合について研究してきた。しかし,有限半群については様子が全く異なってくる。今回,庄司により,右(左)群が有限半群の融合基であるための必要十分条件が求められた。また,有限半数が表現拡大性を持つか否かを決定するアルゴリズムが存在することも示された。2.また,組合せ半群論の応用として次のような結果が得られた。(1)今岡により,一般逆*-半群や一般逆半群は強い融合性を持つこと,およびそれらの従来よりもさらに簡単な表現が得られた。また,局所逆*-半群やι-は対称的局所逆*-半群に埋め込み可能であることが示された。(2)植田により,非可換付値環および非可換プリュッファー環の素イデアルと準素イデアルの特徴付けが行われた。また,それらの分類も行われた。(3)増岡により,ある種のホップ代数の拡大が求められ,また,それらのコホロモジ-も計算された。(4)近藤により,Ockham代数のBerman類に対して,ある代数Ωが自由であるための必要十分条件が求められ,ブール代数,クリーネ代数などへの応用が考えられた。1.年に引き続き、半群の語の問題のダイヤグラムによる解法について研究し、庄司は次のような結果を得た。(1)完全O-単純半群Sに対して、次の3つの条件は同値である。(2)さらに有限可換半群Tに対して、次の3条件は同値である。(1)今岡は一般化された逆一本群の表現について調べた。

(2)植田は単純アルチン環のプリュッファー整環について調べた。特に、素イデアルが分岐するための条件を求め、準素イデアルを決定した。またプリュッファー整環の例を構成した。(3)近藤は線形でない4値の代数系で特徴付けられる論理の公理化を行なった。また、equivalenc algebraにおけるprojectionを定義し、これを用いてregular projectionの性質を詳しく調べた。(4)三輪は超パラコンパクト空間の新しい特徴付けを得た。また、新しい被覆性を定義し、様々な写像の下での、これらの性質の不変性を逆不変性について考察した。(6)内藤はデータ半換に半群的手法を応用し、船体運動の長期予測の手法を開発した。(7)堤はある数論的合同部分群に関するHecke作用素を半群的手法を用いて調べた。
超臨界二酸化炭素によって増強される水相二相系での液液抽出プロセスの創成

本研究では,放射性核種に対する水相二相系での液液抽出操作について,先行研究で限定的であった抽出可能対象元素を,放射性廃液処理で重要な複数の元素に拡張することに成功し,有機溶媒に起因する安全性や二次放射性廃棄物の諸問題を原理的に避けることに成功した.また,超臨界二酸化炭素を作用させることで,水相二相系での抽出元素の分配比を増強できることを実証し,放射性廃棄物量の低減と新規で実用的な基盤技術の創成に資することができた.(1)金属化学種に対する水相2相間の物質移動係数評価(物質移動係数評価)物質移動係数の測定自体は【現在までの達成度】の項目に記載するような状況(装置故障)により未達成である.このため,可能な代替措置として,大きな物質移動を実現するために重要な水相2相系における液液抽出時の液液界面積の定量を2液界面聴力測定による理論計算と実測に基づき評価するとともに,液液抽出装置での分相特性を無次元分散数として定量的に評価することに成功し,実用抽出装置への適用性を明らかにした.研究実績について,平成26年5月に欧州超臨界流体会議で口頭発表予定である.(2)超臨界二酸化炭素による分配比増強(超臨界流体抽出実験)ポリエチレングリコールと炭酸ナトリウムから構成される水相2相系に於いて,既往の研究で使用されていた硫酸アンモニウムを使用することなく,炭酸塩だけでレニウムの分配比を4から200に増強できることを実験にて確認した.引き続き,実際に超臨界二酸化炭素を用いた抽出実証実験も実施したものの,金属化学種を添加した系では二酸化炭素,ポリエチレングリコールおよび無機塩水溶液によるクリーミング現象が分相を阻害し,分相特性が悪化して分配比の定量化も難しいことが判明した.このため,【今後の研究の推進方策等】に記載したように,新たに判明した技術課題を最終計画年度に解決する研究計画に修正し,初期の目標を達成する予定である.本研究では,放射性核種に対する水相二相系での液液抽出操作について,先行研究で限定的であった抽出可能対象元素を,放射性廃液処理で重要な複数の元素に拡張することに成功し,有機溶媒に起因する安全性や二次放射性廃棄物の諸問題を原理的に避けることに成功した.また,超臨界二酸化炭素を作用させることで,水相二相系での抽出元素の分配比を増強できることを実証し,放射性廃棄物量の低減と新規で実用的な基盤技術の創成に資することができた.(1)水相2相系での分配比測定方法の確立(測定方法確立)先行する類似研究でTcに限定されていた抽出対象を他の金属元素に適用対象を拡張するための準備として,ICP-AESまたはICP-MSでポリエチレングリコール(PEG)中の金属元素濃度を測定できるように技術開発する必要があり,技術課題は、PEGを含む水相第二相中の有機物を安全に分解してアルゴンプラズマで対象金属が安定に励起できるようにすることにある。一般用途で適用可能なマイクロ波分解法では爆発を誘起する懸念のあること、スプレーチャンバー内で酸素燃焼させる方法は一般装置に付設されていないことから30μリットル程度の少量試料に適量の硝酸を加え、テフロン容器内で水熱分解する前処理方法の適用性を検討し解決に成功した.これにより微量試料(40μリットル)での分析が可能となり、本研究の成果が分析化学分野に適用される場合の付加価値を高めるという所定の成果が得られた.(2)水相2相系での抽出対象金属拡張の原理考案(原理考案)これまで、海外の先行研究でTc,提案者等の研究においてReに限られていた水相二相系での抽出対象金属をこれら以外の一般の金属に拡張するための原理考案を行った.これまでに成功しているTcやReは陰イオンとしてPEG相に抽出されていることに鑑み、金属のクロロ錯体を利用することを検討したが十分な分配比は得られなかった.このため,これ以外の原理による原理考案についても追求し、金属のオキシ酸イオンを用いることで,Cr, Mn等に対して有意な分配比を確保できることを確認した.当該研究では,放射性核種の分離に広く適用されている水溶液と有機溶媒を用いる液液抽出操作に代替するための有機リン酸化合物を一切使用しない水相二相系での液液抽出操作について実験研究を所定の計画通りに実行し、先行研究による限定的な適用範囲について,抽出可能元素を放射性廃液処理で重要な複数の元素に拡張することに成功し、有機溶媒に起因する安全性や二次放射性廃棄物の諸問題を原理的に避けることができるようになった.さらに,超臨界二酸化炭素を作用させることで、水相二相系での放射性核種の分配比を増強できることを原理実証し,放射性核種の分離に伴う放射性廃棄物量の大幅低減を図りながら新規で実用的な基盤技術の創成に資することができた.原子力化学工学研究目的に謳った目標のうち,テクネチウム以外の複数の金属化学種への適用性については所定の成果が既に得られていることに加え,分相特性について,当初の計画にはなかった無次元性能指数を定量評価できたという追加的成果が上がっている.

さらに,炭酸イオンによる金属分配比の増強と推察機序も明らかにした.しかし,評価物質移動係数の定量化と成果の情報発信について,前者は試験装置の故障により,後者は,平成25年11月に予定されていた米国オークリッジ国立研究所主催の国際会議(International Symposium on Separation Science and Technology for Energy Applications 2013)が米国政府予算成立遅れを理由として急遽中止となったことを理由として成果の情報発信計画遂行に遅れが見られるため,やや遅れていると自己評価したものである.研究実績に示したように初年度である平成24年度に計画した所定の研究成果が概ね得られ,計画全体を考慮しても,3年の全体計画で目標とする半数の項目の成果が得られていることから,概ね順調に進展していると自己評価した.方法論については,当初計画したクロロ錯体の利用では実際に大きな分配比が得られなかったが,別の方法論を考案し,目標を達成することができているため,研究を実施した上で生じた新たな課題も解決できていると評価している.当該の新規液液抽出系における物質移動係数の定量測定については,故障した旧試験装置に代わる試験装置を新しく整備し,大気圧下,および高圧二酸化炭素利用条件において平成26年度49月に実施し,研究の遅れを取り戻す所存である.また,成果の情報発信については,平成26年5月に仏国における専門学会にて口頭発表予定であり,研究論文も3月31日までに投稿済みとなっている.さらに,平成26年6月に米国モンタナ州で開催される米国化学会にても口頭研究発表報告を予定しており,達成度を初期の予定以上に回復させるべく平成26年度の研究計画について変更を行った.これまでの研究で超臨界二酸化炭素による分配比増強の期待は大きいが,水相2相系での分相性が悪化することが判明したため,科学的機序解明と分相性向上のための条件探索を具体的に進めることとしている.初年度の研究計画を予定どおりに実施してほぼ所定の成果が得られているので,今後も当初計画に従って着実に研究を推進する方針である.平成25年11月に米国国立研究所にて開催予定であった国際会議が米国政府予算成立の遅延のため,急遽開催中止となったため,手続き済みの出張を取りやめて,旅費の支出が行われなかったこと,および,物質移動係数測定装置の故障により当該研究の実施が困難であったことから,研究補助者の雇用計画を縮小して人件費・謝金を節約し,これらを平成26年度に使用する計画変更を行ったため,次年度使用額が生じた.研究成果発表については平成26年5月に仏国マルセイユ市で開催される欧州超臨界流体学会(EMSF2014)にて口頭発表を旅費を使用した出張で実施する計画とし,準備が完了している.物質移動係数の測定については,単一液滴滴下装置を新しく整備し,研究代表者自ら実験を実施することで,予算内での所期の研究成果の獲得を行う計画に変更した.このための試験装置整備と試薬一式に係る物品費として平成26年度49月に使用する予定.初年度である平成24年度の研究実績においては,実験研究を担当した研究員の効率的研究進捗努力により,約2ヶ月の前倒しで研究が完了したため,人件費に執行残額が発生した.一方で平成25年度の研究計画では当初予定していたReに加えて,初年度に新しく抽出することができたCrやMn等の元素について,超臨界二酸化炭素を用いる実験を追加で実施して研究の拡張的発展を目指したく,このため,当該試薬を対象に物品費を増額して請求し使用する計画としている.
細胞内情報伝達の少数性生物学

バクテリア内イメージングシステムの構築として,テザードセル法からビーズアッセイ法にシステムを改変することを試みる.そのためには,細胞上部のアキシコンレンズ系による局所励起を導入する.また,局所環境の変化における細胞の応答を追求するために,新しいケージド化合物の開発(誘因・忌避物質)を行う.また,モーター基部体へのシグナル分子の結合・解離の同時計測をさらに進め,回転変換中のモーターの構造変化についての詳細を調べる.さらに,レセプターの動きとモーターの回転転換を同時に計測するために,レセプターに蛍光色素を導入し,FRETなどの蛍光イメージングシステムの構築に取り組んでいる.細胞内における生体分子の化学反応は,非常に少数からなる密度の濃い状態での反応であり,その反応メカニズムを明らかにするためには,少数分子からなる有限時間,空間における反応を直接観察,計測し,その理論的考察まで含めた学問体系を確立する必要がある.本申請では,高速ビデオカメラによるべん毛回転の観察法、ダイアモンドナノ粒子を用いた磁気共鳴共役蛍光観察法、細胞内ラマン分光など新規な測定方法を開発・適用することにより、細胞内外における少数分子の挙動について可能な限り定量的な解析を行う.べん毛については,これまでに構築した,ナノ計測システムとイメージングシステムを融合することにより,各モーター間の連携の様子,走化性シグナルからの情報伝達による回転の応答,外部刺激の変化による回転の応答,ケージド化合物を用いた局所的環境変化と細胞の応答との相関,遺伝情報の制御,発現の様子と回転との相関をこのマルチモーターの計測手法を用いて計測を試みる.計測の結果,モーター間の回転方向の転換のタイミングには相関があり,さらに,そのタイミングには時間遅れが見られた.この時間遅れはモーター間の距離に依存し,極からの情報の流れが波状に細胞内を伝わって伝搬されたことを示唆する.このことは今までに報告されてはおらず,新たな発見となる.また,ケージド化合物を用いた外部刺激により,細胞の回転方向の割合が変化した.このことは,ケージド化合物による刺激により,受容体からの情報が細胞内部に発せられたことを示すものである.ダイヤモンドナノ粒子の表面を化学修飾するため、様々な官能基を導入する方法を確立した.これによりダイヤ粒子に蛋白質や低分子化合物を繋ぐことができる.ラマンについては重水素化アミノ酸や低分子化合物を用いて予備実験を行った.重水素化によりラマンシフトが変化し、特にCD伸縮振動は細胞内分子と十分に区別できた。細胞内における生体分子の化学反応は,非常に少数からなる密度の濃い状態での反応である.従って,生体内での生体分子の反応メカニズムを明らかにするためには,少数分子からなる有限時間,空間における反応を直接観察,計測し,その理論的考察まで含めた学問形態を確立する必要がある.本申請においては,高速ビデオカメラによるべん毛回転の観察法、ダイアモンドナノ粒子を用いた磁気共鳴共役蛍光観察法、細胞内ラマン分光など新規な測定方法を開発・適用することにより、細胞内外における少数分子の挙動について可能な限り定量的な情報を取得し、入力と出力との間の関係を定量的に表現し、分子間の協同性等を詳細に解析することを目論む.本研究では,これまでに構築した,ナノ計測システムとイメージングシステムを融合することにより,各モーター間の連携の様子,走化性シグナルからの情報伝達による回転の応答,外部刺激の変化による回転の応答,ケージド化合物を用いた局所的環境変化と細胞の応答との相関,遺伝情報の制御,発現の様子と回転との相関をこのマルチモーターの計測手法を用いて計測を試みる.ケージド化合物を用いた外部刺激により,細胞の回転方向の割合(CW/(CW+CCW))が変化した.このことは,ケージド化合物による刺激により,受容体からの情報が細胞内部に発せられたことを示すものである(論文投稿中).また,CheYとGFPの融合タンパク質を発現し,モーターの回転とモーター基部体への結合の様子を同時に計測することを試みた.その結果,CW中に回転中心の蛍光強度が上昇することを見いだした.さらに,結合・解離の時定数,結合したCheYの分子数などを見積もることに成功した(Science Signalingに発表).バクテリア内イメージングシステムの構築として,マルチモーター解析とイメージングシステムとの融合システムをさらに向上させるために,現状でのテザードセル法からビーズアッセイ法にシステムを改変することを試みる.そのためには,細胞上部のアキシコンレンズ系による局所励起を導入する.また,局所環境の変化における細胞の応答を追求するために,新しいケージド化合物の開発(誘因・忌避物質)を行う.また,モーター基部体へのシグナル分子の結合・解離の同時計測をさらに進め,回転変換中のモーターの構造変化についての詳細を調べる.さらに,レセプターの動きとモーターの回転転換を同時に計測するために,レセプターに蛍光色素を導入し,FRETなどの蛍光イメージングシステムの構築に取り組んでいる.また,シグナル分子の超長時間追跡に高強度・無褪色のダイヤモンド蛍光を利用すべく,ダイヤのナノ粒子化,蛋白質への導入を検討するほか,ダイヤ蛍光の磁気特性を生かした新規分子計測法も開発するコマのような新しいべん毛運動の発見,およびその解明:細菌のべん毛が「スピン+旋回運動」というコマのような回転挙動をしていることを実験により見出しました。また独自の理論により、その回転メカニズムは、べん毛が作り出す流れで説明できることを明らかにしました。(Scientific Reports, 5, 18488 (2015)).カーボンナノチューブで生体分子活性を制御することに成功:カーボンナノチューブ1本上で生体分子モーターの運動活性を観察し、レーザー照射によって運動速度を制御する新技術を開発した。

ミオシンをカーボンナノチューブ上に吸着させ、ATPと蛍光ラベルしたアクチンフィラメントを与えると、カーボンナノチューブに沿ってアクチンフィラメントが滑り運動するのが蛍光観察された。さらに、滑り運動中に、カーボンナノチューブの片端だけを、レーザー照射によって加熱したところ、アクチンフィラメントがカーボンナノチューブに沿って滑り運動する速度が、レーザー照射時だけ高速化することが分かった(ACSnano, 9, 3677-3684, 2015)細細胞内シグナル伝達構成要素の直接的イメージング:緑色蛍光タンパク質によるCheYの蛍光イメージングと、モーターの回転方向転換を同時に計測しました。その結果、モーターの回転方向転換がCheY-Pの結合・解離によって直接制御されることを実証することができました。CheY-P分子は必ずしもモーター基部体のすべての結合部位(34箇所)に結合する必要はなく、13個の結合で時計回りの回転を誘導すること、回転方向転換時にCheY-P分子は100 ms以内にモーターと結合・解離すること、時計回転型のモーターの方がCheY-Pに対する親和性が高いことなどが分かってきました。(Science Signaling, 319, ra32, 2014)細胞内における生体分子の化学反応は,非常に少数からなる密度の濃い状態での反応である.従って,生体内での生体分子の反応メカニズムを明らかにするためには,少数分子からなる有限時間,空間における反応を直接観察,計測し,その理論的考察まで含めた学問形態を確立する必要がある.本申請においては,高速ビデオカメラによるべん毛回転の観察法、ダイアモンドナノ粒子を用いた磁気共鳴共役蛍光観察法、細胞内ラマン分光など新規な測定方法を開発・適用することにより、細胞内外における少数分子の挙動について可能な限り定量的な情報を取得し、入力と出力との間の関係を定量的に表現し、分子間の協同性等を詳細に解析することを目論む.本研究では,これまでに構築した,ナノ計測システムとイメージングシステムを融合することにより,各モーター間の連携の様子,走化性シグナルからの情報伝達による回転の応答,外部刺激の変化による回転の応答,ケージド化合物を用いた局所的環境変化と細胞の応答との相関,遺伝情報の制御,発現の様子と回転との相関をこのマルチモーターの計測手法を用いて計測を試みる.計測の結果,モーター間の回転方向の転換のタイミングには相関があり,さらに,そのタイミングには時間遅れが見られた.この時間遅れはモーター間の距離に依存し,極からの情報の流れが波状に細胞内を伝わって伝搬されたことを示唆する.このことは今までに報告されてはおらず,新たな発見となる.また,ケージド化合物を用いた外部刺激により,細胞の回転方向の割合(CW/(CW+CCW))が変化した.このことは,ケージド化合物による刺激により,受容体からの情報が細胞内部に発せられたことを示すものである.外部刺激なしでのモーター解析は順調に進行している.
インターネット利用行動の規定因に関する研究：ネット上の他者との関係に着目して

研究の目的は、ネット上の他者との関係に着目して(1)ネット上のつながり感覚の検討、(2)ネット上で親密な他者へのモニタリング行動の測定とその要因の検討、(3)社会的比較や自己確証動機とネット利用行動の検討、の3つについて研究することであった。最終年度は、前述の(2)母親が青年期の子どもに行うモニタリング行動について、母親の自己愛と親子関係との関連から検討した。web調査を実施した結果、メールやLINEによるモニタリングには、子への依存が大きく影響し、子どものSNSやスマホを見る行動には、母親の自己愛の強さが影響することが示された。また(3)自己確証的な情報探索行動について、実験的に検討した。情報探索行動と態度変容過程を検討した結果、確証バイアスによる選択的情報接触は見られなかったが、選択的情報使用は一部確認された。期間を通して得られた成果としては、(1)つながり感覚尺度を構成した後にweb調査を行い、SNS利用の帰結としてのつながり感覚およびオンライン社会関係資本(SC)の醸成について明らかにした(Nakayama, 2017;中山, 2019)。(2)中年期母親が青年期の子どもに対してネット上で行うモニタリング行動についてweb調査を行い、母親の要因(自己愛)と親子関係のあり方の影響を明らかにした。(3)高校生を対象とした調査により、青年期に特有の友人関係と社会的比較過程を含むネット利用におけるネガティブ経験の関連を明らかにした(中山, 2018)。また育児期女性を対象に調査を行い、情報探索行動への自己確証動機の影響を検討した(中山・松井, 2018)。さらに2つの実験によって情報探索行動における自己確証バイアスの影響について検討し(中山・石田, 2018)、自己確証的に情報接触しているという仮説は支持されなかったが、態度変容過程について詳細な分析と議論を行った。本研究課題では、いわゆるSNS利用を中心とした今日のネット利用行動を理解する枠組みとして、つながりたい心、知りたい心、比べたい心の3つを設定して、行動の規定因、影響する要因を明らかにすることを目的としている。今年度はネット上での“つながり"の感覚を捉えるために、半構造化面接と質問紙調査を行った。LINEとTwitterの利用者を対象とした半構造化面接の結果、(1)利用者はそれぞれツールの使い方やコミュニケーションのあり方に対する「信念」を有していること、(2)信念に反する行動はネガティブな感情や「疲れ」を生み出すこと、(3)信念にはネットにおける公的空間・私的空間の区別が含まれており、公私の区別や移行がスムーズでない場合にネガティブ感情につながること、(4)ネット上の発信であっても、そこに何らかの意味や価値を求めようとし、価値のない情報を発信することに不安を感じ、意味や価値のない情報に接することでネガティブ感情が生み出されること、(5)LINEの場合には、携帯メール文化を継承しており、即時的コミュニケーションへの圧力が強いこと、などが示された。質問紙調査では、いくつかの個人特性とネット利用から生じるネガティブ感情に着目して分析を行った。その結果、LINEとFacebookでは様相が異なっており、LINEでは孤立不安が高い場合にコミュニケーションの困難さや返信義務感を強く感じること、Facebookでは社会的比較志向性の高さと孤立不安がコミュニケーションの困難さにつながることなどが示された。現段階ではコミュニケーションの困難さには、自己呈示意識、社会的比較傾向、同調への圧力など、分離可能な概念が含まれているため、尺度の精緻化が必要である。また「つながり感覚」のネガティブな側面はインタビューでも質問紙でも捉えやすいが、ポジティブな側面もとらえて尺度化することが喫緊の課題である。つながり感覚という概念のポジティブ面がうまく抽出できず、尺度化が遅れている。平成28年度には、本課題における3つの研究テーマのうち、(1)「つながり感覚」尺度の試作と、(2)ネット利用における確証バイアスの影響についての実験を行った。(1)本課題の主要なテーマである「つながり感覚」について、特に今日特徴的なメディア・コミュニケーションであるTwitterに着目し、利用に伴うつながりの感覚と、それがもたらす帰結について検討した。つながり感覚として、「共感・共有」因子、「他者の存在認知」因子が得られた。また、利用からつながり感覚を経て、承認欲求の充足などの効用が得られることが確認された。試作した尺度は、Twitterに特化したものであったので、今後はさらに検討・改良を行う予定である。(2)人はもともと持っている態度に沿った情報を集めようとするのではないかとの仮説に従って、女子大学生22名が参加して、「子宮頸がんワクチンの接種」に対する態度に、ネットでの情報収集が及ぼす影響を調べる実験を行った。実験参加者は実際に、web上で自由に情報収集を行い、情報収集の前後で態度が変容するか、変容した群としなかった群では、収集した情報やそれに対する重要度の認知に差があるかどうかを分析した。実験の結果、情報収集前後で態度が変容した人が8名、変容しなかった人が14名であった。変容した人には、最初に接触した情報の影響を強く受ける初頭効果が見られた。変容しなかった人は、自分の持っていた態度と異なる方向の情報であっても自分の態度と一致していると認知する傾向が見られ、自分の態度の正しさを確証しようとしていることが示唆された。今後は、つながり感覚尺度の改良し、計画にあげている愛着傾向との関連の検討を行う予定である。

もっとも難しいと予想していた確証バイアスに関わる実験を実施できたので、今後さらに、つながり感覚と他の変数との関連の検討を行うことで、申請時に予定していた研究を実施することが出来ると予想される。主に2つの研究を実施した。ひとつは、本研究の柱の一つである「つながり感覚」の尺度化を行い、SNS利用との関連についての検討したものである。ネット利用の効用として、つながり感覚と「オンライン社会関係資本」に着目した。また近年、利用の広がりをみせているInstagramを取り上げたことも特徴である。Web調査を実施した結果、つながり感覚尺度から、関係への信頼、気持ちの共有、場の共有の3つの因子を抽出し、得点化した。SNS利用は、Twitter優勢群、LINEのみ利用群、Facebook利用・Twitter利用無群、全方位群の4群に類型化した。群によって、つながり感覚とオンライン社会関係資本に差があるかどうかを検討した結果、次の3点が示唆された。(1)Twitter利用は橋渡し型社会関係資本を醸成するが、これには多くのフォロワーを持つことの影響が強い、(2)Instagram、Facebookを含む多様なSNS利用がオンライン社会関係資本とつながり感覚を生じる、(3)LINEの利用はオンライン社会関係資本とつながり感覚の獲得にはほとんど影響を持たない。もう一つの研究は、本研究の特色として掲げている「生涯発達的観点」に立つ研究で、育児中の女性のネット利用行動と育児感情、および社会的比較傾向・自己確証動機などと関連付けて検討したものである。2つの調査を行い、育児不安がWebサイトなどネット上での情報接触行動につながること、これを社会的比較傾向のうち意見比較傾向が調整する傾向があること、ネット上での情報接触がさらなる不安につながり、これを能力比較傾向が調整することが示された。また、自己確証動機は、育児不安から情報接触、情報接触から不安のどちらの影響過程も調整することが示された。予定していたテーマのうち、つながり感覚、社会的比較と自己確証とネット利用行動の関連については成果を得ることができたが、もうひとつ「ネット上での見守り、監視」について、追加の調査を準備している。研究の目的は、ネット上の他者との関係に着目して(1)ネット上のつながり感覚の検討、(2)ネット上で親密な他者へのモニタリング行動の測定とその要因の検討、(3)社会的比較や自己確証動機とネット利用行動の検討、の3つについて研究することであった。最終年度は、前述の(2)母親が青年期の子どもに行うモニタリング行動について、母親の自己愛と親子関係との関連から検討した。web調査を実施した結果、メールやLINEによるモニタリングには、子への依存が大きく影響し、子どものSNSやスマホを見る行動には、母親の自己愛の強さが影響することが示された。また(3)自己確証的な情報探索行動について、実験的に検討した。情報探索行動と態度変容過程を検討した結果、確証バイアスによる選択的情報接触は見られなかったが、選択的情報使用は一部確認された。
三相一体構造可変インダクタの開発と系統電圧安定化装置への応用に関する研究

可変インダクタは,電力系統の電圧安定化装置として応用が期待されているが,従来は単相構造であったため,同一構造の可変インダクタを3台用いる必要があり,サイズや重量が増大化する問題があった。そこで本研究では,新しい三相一体構造の可変インダクタを提案し,実用化に向けた基礎的な特性を明らかにすることを目的として,2年の研究期間で可変インダクタの解析・設計・試作・試験に取り組んだ。その結果,良好な制御特性と低電流歪み特性を有すること,約30%の軽量化が可能であることを明らかにした。平成19年度においては、筆者が考案したリラクタンスネットワーク解析(RNA)を用いて、提案する三相一体構造可変インダクタの動作解析を行うとともに、定格容量4.OkVAの実証器の設計と試作,さらに基礎特性の試験を行った。まず、RNAによる解析によって、新たに考案した三相一体構造磁心が可変インダクタとして動作することを明らかにした。さらに、基礎特性を算定したところ、この三相一体構造可変インダクタは良好な制御特性を有し、かつ出力電流はほぼ正弦波になることが明らかになった。次いで、定格容量4.OkVAの三相一体構造可変インダクタの設計を行ったところ、従来の同容量の単相構造の可変インダクタと比べて、おおよそ30%程度の軽量化が図れることを明らかにした。系統電圧安定化装置への応用を考えた場合、定格容量300kVA程度で従来機器では4t程度であることから、仮に30%の軽量化が実現できれば、機器重量を3t以下まで抑えることができる。上述の解析・設計結果に基づき、設計した三相一体構造可変インダクタを実際に試作した。基礎特性の試験結果から、試作した三相一体構造可変インダクタが無効電力を線形かつ連続的に制御できること、全制御範囲にわたって出力電流がほぼ正弦波になることが明らかになった。さらに、事前に行ったRNAの解析・設計結果との比較により、計算値と実測値が良好に一致することが明らかになった。このことは、筆者が考案したRNAが可変インダクタの解析・設計に極めて有用であることを示唆している。平成20年度においては、昨年度試作した4.0 kVA級試作器を用いて、より詳細な実験を行うとともに、可変インダクタの設計には欠かすことのできない、鉄損の定量的解析手法の確立に取り組んだ。まず、実証試験については、交流電源電圧を種々変えることで、鉄心の動作磁束密度を変化させて基礎特性の測定を行ったところ、設計時の1.2倍の電圧を印加しても、良好な制御特性と低電流歪み特性が得られることが明らかになった。一方で、有限要素法(FEM)やリラクタンスネットワーク解析(RNA)による検討では、動作磁束密度が高くなることから、電流歪みが顕著に現れる結果が得られた。このように解析と実験の結果に、かい離が認められた点については、今後より詳しい調査・検討が必要である。次いで、鉄損の定量的解析手法の確立については、筆者らが考案したRNAを発展させ、これまでの非線形磁気抵抗回路網モデルの中に、鉄損を表す磁気インダクタンスを適切に配置することで、基礎特性と同時に鉄損も算定できるモデルを構築した。構築したモデルによる計算値は、実測値とほぼ良好に一致し、計算手法の妥当性が明らかになった。さらに、このモデルを用いて、三相一体構造可変インダクタの効率について、解析および実験の両面から検討を行ったところ、約85%程度であることがわかった。損失の割合は、銅損の方が鉄損よりも最大で10倍程度大きい。この原因は、三相一体構造可変インダクタでは、その構造上ヨーク部に制御巻線を巻く必要があるため、巻線の占積率が従来器に比べて著しく悪いことが挙げられる。従って、今後は巻線の巻き易い磁心構造の発案による、巻線占積率の向上が必要不可欠であると言える。
脂質膜を介した生体超分子構造形成機構の解析に資する固体NMR測定法開発と適用

本研究は、脂質二重膜との相互作用により特定構造を取り、分子間で会合して複合体を形成し、その機能を発現する膜表在性タンパク質、および、脂質結合ペプチドの立体構造解析に有効な固体核磁気共鳴(NMR)分光法の開発を行う。また、固体NMR分光法を用いて、当該試料の典型的な解析対象となる脂質膜上で誘起されるアミロイド線維、およびその線維化前の会合中間体の立体構造解析に適用し、線維形成機構の解明を行うことを目的としている。本年度は、昨年度に続き、GM1含有脂質二重膜に結合したアミロイドβ(1-40)に関して、数種のアミノ酸種選択的、および残基特異的13C、15N全標識試料を調製して、13C同種核相関2次元固体NMR測定を行い、より信頼性の高い信号帰属を実現した。得られた化学シフト値に基づく二次構造解析により、分断されたβシート構造を持つことが判明した。さらに、スピンラベルをC末端に導入した非標識Aβ(1-40)を含有した試料でParamagnetic Relaxation Enhancement(PRE)による相関信号の消失および減少を検出し、C末端と近い残基を特定することに成功した。これらの情報に基づき、分子間配座を含めた分子構造の構築を行っている。また、15N-13C異種核2次元相関NMRに必要なDouble Cross Polarization(DCP)法の改良を試み、既存の測定法で複数の因子に関して各条件最適化を行うことにより大幅な感度向上を実現した。さらに、既報の改良型測定法に関して、特定条件下では性能が大幅に低下することを確認し、これを改善する手法の理論的検討を行った。本年度は、主に試料調製の最適化、各種固体NMR測定法の条件検討、およびその改善を行なった。解析対象の試料は、大腸菌を用いた大量発現系から発現、精製した13Cおよび15N安定同位体により全標識されたアミロイドβ(Aβ)(1-40)を用いた。同ペプチド水溶液を、糖鎖脂質ガングリオシドGM1、および中性脂質DMPCから調製したベシクル懸濁液に添加し、同ベシクル表面にAβ(1-40)が結合したペプチドー脂質複合体試料を調製した。また同試料は、固体NMR測定中の線維化の防止、および会合中間体構造の補足を目的に、調製後直ちに凍結乾燥を行なった。試料条件の最適化を目的に、ペプチド/脂質モル比を変化させた複数の試料を、上述の手法で調製し、各々の試料で13C同種核間相関固体NMR測定を行い、各試料でのペプチド構造均一性、およびスペクトル感度の検証を行なった。その結果、十分な測定感度を保持可能で、比較的均一な信号を示す試料調製法を確立した。次に正確な13Cおよび15N信号帰属を達成するため、既存の13C同種核間相関固体NMR法、および13C-15N異種核間相関固体NMR法を、様々な実験条件下で参照試料に適用し、各手法における問題点を実験的に検証した。この検証に基づき、実験条件の最適化、各実験モジュールの改善などを行なった。さらに、これらの手法において性能低下をもたらす因子に関して理論的検証を試みた。以上の検証結果に基づき、実験条件を最適化した固体NMR測定法を、上述のGM1/DMPC二重膜結合Aβ(1-40)試料に適用し、Aβ(1-40)の13C、および15N信号の連鎖帰属を試みた。測定試料の調製条件の最適化に多くの時間を要したが、無事目的を達成することができた。また、既存測定法を用いた検証も限られた時間内に効率良く達成することができた。また、固体NMR分光法を用いて、当該試料の典型的な解析対象となる脂質膜上で誘起されるアミロイド線維、および、その線維化前の会合中間体の立体構造解析に適用し、線維形成機構の解明を行うことを目的としている。昨年度までにGM1含有脂質二重膜に結合したアミロイドβ(1ー40)の構造解析を目的に信号帰属のために行った一連の固体NMR測定では、十分に信頼性のある信号帰属が達成できなかった。このため、本年度は、再度、既存の13C同種核間、および13Cー15N異種核間二次元相関NMRに様々な変更を加えて適用し、十分なスペクトル高感度化を達成し、観測された信号のほぼ全ての帰属を達成した。この信号帰属に基づき得られた化学シフト値から二次構造解析を行った。以前、構造解析を行った中性脂質膜上で形成されるAβ会合体より長いアミノ酸残基で構造を取り、この領域では、2つのβシート構造がランダムコイルで繋がれた構造を有することが判明した。さらに13C同種核間磁気双極子相互作用に基づく長距離相関スペクトルを複数条件下で測定を行い、C末端が逆平行βシート構造をとることを示唆する分子間長距離相関信号の検出に成功した。本年度は、昨年度より多くの固体NMRマシンタイムを確保することができたため、極めて多くの測定を行うことができた。改良型測定法を何度となくテストすることができ、昨年度の測定では感度が不十分であった信号帰属のための一連の測定に関して、最適な条件で再測定することが実現した。これにより、信号帰属を達成することができた。

本研究は、脂質二重膜との相互作用により特定構造を取り、分子間で会合して複合体を形成し、その機能を発現する膜表在性タンパク質、および、脂質結合ペプチドの立体構造解析に有効な固体核磁気共鳴(NMR)分光法の開発を行う。また、固体NMR分光法を用いて、当該試料の典型的な解析対象となる脂質膜上で誘起されるアミロイド線維、およびその線維化前の会合中間体の立体構造解析に適用し、線維形成機構の解明を行うことを目的としている。本年度は、昨年度に続き、GM1含有脂質二重膜に結合したアミロイドβ(1-40)に関して、数種のアミノ酸種選択的、および残基特異的13C、15N全標識試料を調製して、13C同種核相関2次元固体NMR測定を行い、より信頼性の高い信号帰属を実現した。得られた化学シフト値に基づく二次構造解析により、分断されたβシート構造を持つことが判明した。さらに、スピンラベルをC末端に導入した非標識Aβ(1-40)を含有した試料でParamagnetic Relaxation Enhancement(PRE)による相関信号の消失および減少を検出し、C末端と近い残基を特定することに成功した。これらの情報に基づき、分子間配座を含めた分子構造の構築を行っている。また、15N-13C異種核2次元相関NMRに必要なDouble Cross Polarization(DCP)法の改良を試み、既存の測定法で複数の因子に関して各条件最適化を行うことにより大幅な感度向上を実現した。さらに、既報の改良型測定法に関して、特定条件下では性能が大幅に低下することを確認し、これを改善する手法の理論的検討を行った。研究は順調に進んでおり、このまま予定に沿って方法開発および当該試料の解析を行う。研究は順調に進展しており、このまま予定に沿って方法開発および当該試料の解析を行う。
哺乳動物小胞体ストレス応答の分子機構の解明

1小胞体膜上での特殊スプライシング機構の解析XBPluタンパク質の小胞体膜アンカーに必要なHR2領域に結合してくるタンパク質の単離と解析を試みた。XBPluタンパク質は生細胞内では安定ではなく、またあまり作られないタンパク質なので、その中でも合成量の多い3HA-XBPlu(L246A)mNLS(一時停止をせず、且つ核移行をしない変異型XBPIu)を用いて免疫共沈降してくる結合タンパク質の解析を行った。3HA-XBPlu(L246A)mNLSに結合してくる特異的なバンドを検出するのは難しかったが、このサンプルをすべて質量分析(LC/MS/MS)し、特徴的な結合タンパク質88個を検出した。しかしこのままでは解析するには数が多すぎるので、非特異的バンドを抑える工夫をしている。2寄生虫排除に関与するIRE1βの生理機能解析寄生虫感染時に分泌されるIL33投与により疑似感染状態を再現できることがわかったので、IL33投与による小腸杯細胞の形態変化に着目し野生型マウスとIRE1βKOマウスとで比較を行った。野生型マウスでは杯細胞の数と大きさが増加し、ムチン産生が高まるが、IREIβKOマウスでは変化は殆ど観察されなかった。小腸組織を電子顕微鏡観察したところ、KOマウスでは杯細胞の小胞体肥大化が観察され、ムチン産生に異常が生じていることが示唆された。今後はムチン産生に関し生化学的解析を加え、ムチン産生量、前駆体ムチンの小胞体内での凝集などを明らかにしたいと考えている。
モーションデータに基づく中高齢者のための人体動作教授システム

研究初年度で開発したモーションキャプチャ装置による太極拳3次元データの可視化及び学習への利用方法の検討を更に進めるとともに、中高齢者がパソコンを利用したWeb教育システムをサポートするための諸機能の検討・開発を実施した。具体的には以下の研究実績を得た。(1)3次元表現された物体をオンラインで複数人が操作でき、編集可能なシステムの基盤機能を開発した。具体的にはblogを3次元コンピュータ・グラフィックス用に改良したシステムを構築し、その上でCGコンテンツの編集を行う基盤機能を開発した。(2)中高齢者がオンラインで学習を進めるための、オンラインヘルプデスクなどの様々な学習支援に関する基礎的検討を行った。また、クラシックバレエ、卓球、カーリングに関するオンライン教授システムとしての可能性について、それぞれの運動の特徴を踏まえてその可能性を探った。(3)3DCGなどのマルチメディアWeb教材を、生成・管理・配信・共有するための基礎研究を実施した。開発したWeb教材PCのみならず、ポッドキャストを利用することでより多くの端末に配信し、中高齢者の学習の機会を増大させるための基礎実験も併せて行った。(4)中高齢者が安全にオンライン学習を可能にするために、仮想ネットワークを利用した学習環境の検討を行った。オンライン教育の中で、そもそもインターネットの仕組みがわからず、学習ができない中高齢者の存在がある。ここではそのような問題に対応するために、インターネットの基礎知識を仮想ネットワークを利用することで安全に実施できるシステムの基盤を考案した。従来、研究開発を行ってきたモーション・キャプチャ(MC)装置によるクラシック・バレエ舞踊表現、並びにインターネット上での協調型振付支援システムの開発に関する具体的な研究成果を基に、Webを介した太極拳などの中高齢者のための生涯学習に適した運動を教授するための遠隔運動教授システムの基盤機能の開発を行った。また中高齢者にとって、インターネット上での学習に必要なサポート機能についても併せて検討を行った。太極拳の指導者の動作をMC装置により取得し、データ解析を行うとともに、Web教材として利用可能な形式への変換を行った。(2)運動学習を支援するための運動解説文「吹き出し」機能の開発ビデオ教材では理解困難な動作や人体に隠れて見えない部分の動作、さらには細かな関節の動きを理解させるため、運動解説文「吹き出し」機能の開発を行った。(3)3次元CGによるWeb教材を進化普及させるための機能の開発本研究で開発している太極拳教材のように、Web上で利用される3次元CGによるインタラクティブ教材がより広く利用されるため、3Dblogを活用した基盤機能の開発を行った。(4)中高齢者のためのWeb教育システムをサポートするための機能の開発中高齢者が本研究で開発しているようなWeb教材を実際に活用するためには、さまざまな学習援助機能が必要であり、そのための機能の開発及び仕組みの構築を行った。開発したWeb教材をPCのみならず、ポッドキャストを利用することでより多くの端末に配信し、中高齢者の学習の機会を増大させるための基礎実験も併せて行った。