hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Web教育における個人認証および理解度予測システムの開発

Web教育では端末側に座っている人間を特定することが、評価などを行う上で重要になる。本研究では平仮名を用いた筆者識別の検討を行い、「そ、よ、ま、わ」の文字を使うことで精度の高い筆者識別を実現した。また、顔画像を使った個人認証について検討し、主成分分析の手法と学習理論を併用した簡便な識別法を提案できた。さらに、学習を継続する上で理解度を予測し適切な教材を提供することが必要となるが、こまめなレベル調整が学習効率につながることを見出した。平成19年度は、文字による個人認証(筆者識別)と学習の効率化について検討した。筆者識別については、"謹賀新年"の4つの漢字と"あけましておめでとう"の10個の平仮名について、新局所円弧法(曲率による特徴抽出)による個人認証について検討した。特に、記入箇所に枠がある場合と無い場合、および、枠の大きさの違いから派生する識別率の変化を、漢字と平仮名の場合で検討した。枠の大きさは、9mm、14mm、18mm、と23mmの4種類、曲率を求める基準となる弦長を5ドットから25ドットまで4ドット刻みの6種類について検討した。その結果、枠の有無については枠有りで識別率が高い(特徴が出やすい)こと、漢字の方が平仮名よりも識別率が高いてと、円弧計算に用いる弦長は13ドットが適していること、および、枠の大きさ(文字の大きさ)は18mmが適していることを示した。学習の効率化は、理解度予測システムの予備的な検討として行った。つまり、どういう学習態度が理解度向上に寄与するかについて検討することで、単にテスト成績のみからの理解度予測でなく、学習意欲の維持、および効率的な指導につながる可能性がある。つまり、学習の効率化は、学習に対する動機、意欲の維持が大切であり、自己モニタリングを行うことで、常に自己の状況を把握し、学習意欲を持ち続けることが可能となる。自己の状況(正解率)を常に把握させ、間違いを復習させるグループとそうでないグループとの間で達成度を比較し、自己モニタリングの有効性を確認した。単に成績から理解度を判定するだけでなく、意欲・態度を加味することで、トータルの理解度とするべき方針の妥当性を明確化することができた。平成20年度は、文字による個人認証(筆者識別)と学習の効率化について検討した。筆者識別については、46個の平仮名を用いて、新局所円弧法(曲率による特徴抽出)による個人認証の精度を、筆者間の類似度の大きさをt-検定によって検討した。18mmの枠内に時期を変えて筆記した10通りの文字の曲率を弦長13ドットで計算し、特徴量として文字種ごとに類似度のt-値を求めた。その結果、文字種によりt-値の大きさが異なり、類似度の大きさのみでなく、t-値によっても筆者識別に適した文字種と適さない文字種とを選び出すことができた。その結果、類似度の大きさのみでなく、t-値の大きさの観点からも推奨文字として、「そ」「よ」「わ」「ま」「や」「な」「ね」「め」「を」を、逆に避ける文字として、「け」「り」「い」「こ」「し」を挙げることができた。学習の効率化についいては、Web学習と対面学習との併用させた学習において、どのように自己モニタリング手法、および習熟度別のWeb教材を活用して学習意欲の持続を図るかという点に焦点をおいて検討した。教材は英検23級の問題を使用し、教材レベルを9段階に分けて習熟度別に個別学習者固有の教材を提供した。間違った問題は次週までに自宅で学習するように指示し、全て正答するまでのトライ回数を記録した。トライすることで自己の状況を把握し、学習意欲を持ち続けることが可能となる。しかし、トライ回数は異常に多いが習熟度の上がらない学習者が存在し、学習の効率化を考える上で、対面学習において如何に個別にフォローしていくべきかが、大きな課題として残った。平成21年度は、個人認証(筆者識別と顔識別による)と学習の効率化について検討した。筆者識別については、新局所円弧法(曲率による特徴抽出)を用いた平仮名による個人認証の精度を、類似度の値と他者との差の程度を示すt-値で検討した。その結果、類似度の大きさのみでなく、t-値の大きさも筆者識別に強い影響を示し、筆者識別に適した文字種と適さない文字種とを選定することができた。推奨文字として、「そ」「よ」「わ」「ま」を、逆に避ける文字として、「し」「こ」「い」「り」を示した。次に、顔画像による識別について検討した。顔部品の抽出はOpenCVを用い、各顔部品間の相対距離(10次元ベクトル)を主成分分析(3次元の主成分

得点空間への射影)で分類したが、これだけでは高い精度が得られず、精度の向上を目指してSVMとのハイブリッドな識別手法を提案し、比較的安定した識別を実現することができた。学習の効率化については、Web学習と対面学習とを併用させたブレンディッド学習において、自己モニタリング手法、および習熟度別のWeb教材を活用して学習意欲の維持向上を図ることに焦点をおいて検討した。教材は英検2級と3級の問題を使用し、混合割合によって教材レベルを5段階、および9段階に分けて習熟度別に学習者固有の教材を提供した。間違った問題は次週までに自宅でWeb学習するように指示し、全て正答するまでのトライ回数と達成の有無を記録した。正答割合によるメッセージ表示によって自己の状況を把握し、学習意欲を持ち続けることが可能となる。ただし、上級レベルへのステップアップのハードルを高く(80%以上)設定すると効率が上がらないこと、およびレベルは細かく設定する必要があることが明らかになった。
シナプス長期増強特異的に発現量の変動する遺伝子の解析

まず、ニワトリ胚終脳解離培養系における、機能的なシナプス形成は、シナプス後細胞のE. E. Days(胚齢+培養日数)に依存し、さらにグルタミン酸作動性シナプスでは、2種類の受容体の発現が、分化成熟の段階に応じて変化、機能することを明らかにした。ついで、Mg^<2+>除去操作によって誘導される長期増強現象の機構について、ミニアチュアシナプス後電流の振幅が変化するのではなく、頻度が増大することを明らかにし、誘導に伴う拡散性因子放出の可能性や、細胞内情報伝達系の関与、glia細胞やmGluRIに依存していないことを示唆する結果を得た。一方、これらの電気生理学的解析の結果が十分反映されるように、培養細胞からのRNA調製方法に工夫をこらした上で、Mg^<2+>除去操作の前後で発現量の変化した遺伝子の単離を試みた。単離方法については、Subtraction法、Differential Display法(DD法)、Suppression Subtractive Hybridization法(SSH法)、Restriction landmark cDNA scanning法(RLCS法)の4種類の方法を検討した。Subtraction法、DD法はいずれも、擬陽性率が高く、本当に発現量の変動している遺伝子以外のものも、多数得られることがわかった。これに反して、SSH法およびRLCS法では、擬陽性シグナルがほとんど生じず、確実に発現量の変動したものだけが、優先的に取得できる非常に有望な方法であることが実証できた。これらの実験は、胚齢11日目と胚齢15日目のニワトリ胚終脳神経細胞由来のRNAを用いて行ったが、現在、Mg^<2+>除去操作前後の培養細胞由来のRNAを用いて、誘導の前後で発現量の変化した遺伝子群の取得と解析を進めている。我々が確立したニワトリ胚大脳神経解離培養系において、Mg^<2+>除去操作により長期増強(LTP)と同様な現象が起こることをすでに見いだしている。今年度は、Mg^<2+>除去前後の神経細胞から全RNAを調製して、Differential Display法を行ない、発現量の変動した遺伝子の単離を試みた。この方法は、P.Liangらによって1992年に最初に報告されたが、その後様々な改良が必要との報告があいつぎ、我々も種々の条件検討を行った結果、以下の点が最も重要であることを明らかにした。1,逆転写反応での基質濃度を、原報よりも10倍高くし、反応効率を上げる。2,PCR反応でのdNTP濃度は逆転写反応からのもちこみも含めて10uM以下にし、放射性同位元素の取り込み率を高める。3,PCR反応でのprimerは、原報の10merよりも長鎖な20merを用い、再増幅効率を上げる。この結果をもとに、50種のprimerセットを用いてDifferential Display法を行い、69種の差のある増幅産物を得た。そのうち再増幅が可能で、かつ鎖長が100bpを越える33種については、本当に発現量が変動しているかどうかを、Northern blottingにより解析した。その結果、個々の増幅産物に対応する特異的な転写産物は検出できたものの、その発現量にはいずれも差がなく、目的の遺伝子はまだ得られていない。これは上記1-3に加えて、4,PCR反応は少なくも2回以上行い、再現性よく差の生じた産物のみを選択する。ことの必要性を示しており、現在、この点を考慮して、さらに候補クローンを収集している。今後、得られた各クローンについて、Northern blotting、RT-PCR法により発現量の変化を確認した上で、その部分塩基配列を決定する。さらに、DNAデータベースにより配列の相同性解析を行ない、LTPに関連の予想される遺伝子および新規な遺伝子の候補を選択する予定である。

我々が確立したニワトリ胚大脳神経解離培養系では、Mg^<2+>除去操作により、長期増強(LTP)と同様な現象がおこることをすでに見いだしており、本研究は、Differential Display法(DD法)によって、Mg^<2+>除去操作の前後で発現量の変化した遺伝子を単離することを目的としている。DD法は、1992年に最初に報告され、その後様々な改良が加えられたにもかかわらず、偽陽性率が高いことや発現量の少ないmRNAが検出されにくいなどの問題点が解決されていない。我々も、primerの鎖長や基質濃度、PCR反応の再現性の確認方法等独自に種々の条件検討を加え、可能な限り発現量が本当に変動したものだけが選択できるようなDD法を確立した。その結果、いくつかの候補遺伝子を取得することができたが、これらの遺伝子がLTPに本当に関与しているのか、またそれはどのような機構で働いているのかと言った知見を得るには到っていない。そこで、今年度は、まず、より均質なRNAが取得できるように、培養方法の検討を行い、さらに、先に延べたDD法の欠点を補うために、Restriction landmark cDNA scanning法(RLCS法)とPCR-select subtraction法(PSS法)の導入を試みた。RLCS法は、放射ラベルされた制限酵素断片を2次元マッピングにより直接的に比較するもので、PCRによる増幅を行わないため、疑陽性シグナルがほとんど生じない。また、PSS法は、cDNAを均一化しつつ差引きするため、発現量の少ない遺伝子でも十分検出できると言う特徴を持つ。PSS法により取得できたcDNAのうち、Northern blot法により発現量の変動が実際に確認できたものの割合は、DD法よりもはるかに高く、PSS法の有効性を確認できた。RLCS法では、実験系の確立に時間を要し、まだ、候補遺伝子の取得には到っていないが、PCRによる非特異的増幅の可能性がまったくなく、その結果には大いに期待される。
ポリシランの紫外光分解を利用したマイクロレンズアレイの作製に関する研究

本研究は、ポリシランのUV光分解に伴う物性変化に着目し簡便で実用可能な全く新しいマイクロレンズアレイ作製方法を創製することを目的とするものであり、以下に研究成果の概要について述べる。1.ポリシランのUV光分解に伴う物性変化とポリマー電着法を組み合わせることで、直径が4pm程度の微小なレンズアレイの作製に成功した。本方法は、広範囲に均一にレンズアレイが作製可能であり、また、電圧や通電時間の制御によりレンズ形状を調節可能である。2.ポリマーコロイド溶液中に顔料を分散させた電着液を用いることにより、単色(青、緑各色)ながらカラーレンズアレイを作製することに成功した。3.ポリシランのuv光分解部分に生成するSi-OHの示すカチオン相互作用を利用することで、基板材料に電極を必要としない無電解ポリマーコーティングにより、十分な集光機能を示すレンズアレイの作製に成功した。本方法は、種々の材質にマイクロレンズの作製を行える点で、その利用用途の拡張が期待される。4.交互吸着法を利用することで、イオン性相互作用による作製法における問題点であった付着ポリマー量の制御が可能となり、所望のレンズアレイ作製が行えることを示した。その結果、大きな肉厚のレンズアレイを作製できる可能性を示した。当該研究では、ポリシランの紫外(UV)光分解によって誘起される膜の物性変化を利用した応用展開を図っている。その一つである水に対する膨潤性および撥水性の変化に着目し、紫外光分解のパターニング部分へのsol-gelガラスの導入やポリマー電着法を用いることで、比較的簡単にマイクロレンズを作製できることを示してきた。今回、ポリシランのUV光分解により生成するSi-OHの示すイオン性相互作用に着目し、イオン性ポリマーコロイドの付着を利用したマイクロレンズアレイの作製を行った。ポリシランとしてpoly[methyl(phenyl)silane](PMPS)を用い、ガラス基板上にトルエン溶液からのスピンコート法により製膜し、直径10μm円形パターン配列にUV光分解パターニングを行った。この試料を、カチオン性ポリマーコロイド分散水溶液(ハニーレジストE-2000)に15分間浸漬し、ポリマー粒子の吸着を行った。引き上げ後、脱イオン水でのリンスを行い、大気下オーブン中で130°Cにて加熱処理を行った。得られた試料の表面形状観察から、広範囲に渡り凸レンズ状の構造が形成されていることを確認した。この方法はポリマー電着法と異なり、基板に電極を必要とせず、種々の材質にマイクロレンズの作製が可能であることから、その利用用途の拡張が期待できる。また、反対の電荷を有するポリマーコロイド粒子をパターニング部分に交互に吸着させる交互吸着法を用いてもマイクロレンスが作製できることを示した。以上、ポリシランのUV光分解部分とイオン性ポリマーコロイドとのイオン性相互作用を利用した、新たなマイクロレンズアレイ作製方法の開発に成功した。この方法を用いれば、堆積量を制御することでレンズアレイのみならず、微小構造物の作製も可能である。その一つである水に対する膨潤性および撥水性の変化に着目し、紫外光分解パターニング部分へのポリマーコロイドの導入やポリマー電着法を用いることで、比較的簡単にマイクロレンズアレイを作製できることを示してきた。今回、ポリマー電着法を用いて、カラー化(青、緑色)マイクロレンズの作製を行った。ポリシランとして、poly[methyl(phenyl)silane](PMPS)を用い、ガラス基板上にトルエン溶液からのスピンコート法により製膜し、直径100μm円形パターン配列にUV光分解パターニングを行った。銅フタロシアニン(青色)を加えたカルボキシル基をもつアニオン性ポリマーコロイド分散水溶液(ハニー化成製MER-34)にPMPS膜を浸積し、印加電圧30V、溶液温度45°Cにて30秒間電着を行った(陰極:ステンレス板)。電着後、洗浄、大気下オーブン(130°C)にて加熱処理を行った。得られた試料の表面形状観察から、広範囲にわたりカラーレンズが形成されていることを確認した。また、塩素化フタロシアニンを用いることにより、緑色マイクロレンズアレイも得た。

さらに、カチオン性ポリマーコロイド粒子を用いてもマイクロレンズが作製できることもわかった。以上、ポリシランのUV光分解部分とポリマー電着法を利用した、カラー化マイクロレンズアレイ作製方法の開発に成功し、「UV光分解、ポリマー電着」を繰り返し行うことにより、フルカラーマイクロレンズアレイへの可能性を示した。このように、電着液に機能性材料を分散させるだけで、レンズ本来の「集光」に加えて、光(電子)機能をも併せ持つマイクロレンズアレイの作製を実例を持って示した。
超高圧高温実験に基づいた下部マントルおよび境界層の構造と物性の研究

本研究は下部マントルに対応する超高圧高温条件下でのX線その場観察実験を通して、下部マントルに存在するであろう各種ケイ酸塩、酸化物の構造と密度を明らかにし、現在まで提唱されているさまざまな地球深部のダイナミックなモデルを、物質科学的な情報に基づいて検証していくことを目標としたものである。上記の目的のために、レーザー加熱ダイヤモンドアンビル装置とシンクロトロン放射光を組み合わせ、140GPaまでの超高圧領域における高温高圧X線回折実験装置を開発した。また、焼結ダイヤモンドを用いたマルチアンビル装置や対向アンビル装置による実験も行った。これらの装置を用いて、多くのケイ酸塩系、酸化物系について、さまざまなX線その場観察実験、および回収試料の分析電子顕微鏡による解析を組み合わせた研究も行われた。これらの実験により、スラブの主要構成鉱物が下部マントルに沈み込んだ際に相転移を起こして生成すると考えられる多様な相、特にAlを多く含む新しい結晶相の構造や特徴が明らかにされた。また、下部マントル最上部までの条件下におけるさまざまな相の、状態方程式や相平衡関係を定量的に精密に求める研究も行われた。それらの結果を用いて、まだいくつか必要な仮定はあるものの、地震波データとの比較からマントルの温度プロファイルに関する制限を与えることができた。またガーネットが下部マントルまで沈み込んでいった場合に起こるであろう相転移の様子を定量的に明らかにすることができた。地球内部は複雑な多成分系であり、今回の限られた成分による結果だけから結論できることはまだ限られている。しかし本研究によって、従来技術的に不可能であった温度圧力領域でのさまざまなX線回折実験が可能になり、ケイ酸塩や酸化物の下部マントル条件下でのふるまいに関して、多くの新しい知見を得ることができた。本年度は、既存の焼結ダイヤモンドアンビル用小型プレスを用いて筑波のシンクロトロン放射光実験施設で、一軸応力下でのオリビンや鉄の圧縮、加熱実験を行った。これらの実験から、本研究計画でめざしている実験技術に関して各種の問題点や今後の研究の進め方に関する指針が得られ、それらを元に新しい焼結ダイヤモンドアンビル装置の設計、製作を行った。単結晶ダイヤモンドアンビルと組み合わせるレーザー加熱システムについては、ビームエキスパンダーなど各種の光学素子を入れて加熱試験を行い、新しい形状のダイヤモンドアンビルのテスト結果とあわせて、新装置の設計製作を行った。また、既存の単結晶ダイヤモンドアンビルとYAGレーザー加熱装置を用いて、ガ-ネットの超高圧高温クエンチ実験を行い、回収試料の構造や組成の解析を、新規に購入したマイクロディフラクトメータや既存の走査電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線マイクロアナライザーを用いて行った。この結果、マイクロディフラクトメーターのこのような微小試料に対する有用性を明らかにすると共に、パイロープ組成のガ-ネットに関して、下部マントル条件下での安定相につき新しい知見が得られた。また、レーザー加熱における温度勾配や加熱時間等の相転移に対する影響が明らかにされた。このように、本年はまだ5ケ年計画の初年度のためそのほとんどが、新しい装置の設計と製作に費やされた。しかし導入された新装置も順調に立ち上がり、計画はほぼ予定どおりに進行している。本年度は、昨年度新たに設計し製作したレーザー加熱ダイヤモンドアンビル装置の立ち上げとそれを用いた実験を集中的に行った。装置は高エネルギー物理研究所放射光実験施設のBL-13ハッチ内に設置し、S型課題として優先的に4月から12月までの間に計6週間以上のビームタイム配分を受け実験を行った。その結果ほぼ当初の目標どおり、100GPa以上の圧力発生と、炭酸ガスレーザーを用いた数千度までの加熱、および粉末X線その場回折実験が可能になった。

定量的な温度測定やなどまだ残されている問題もあるが、基本的には満足できる性能をもつことが確認された。この装置を使い、下部マントルで重要となるガ-ネットの高圧相に関し、新しい重要な発見が得られた。従来、ガ-ネットを50GPa以上で加熱すると六方晶のペロフスカイト相が生成するという報告があったが、その実態は不明であった。本研究ではパイロープを30GPa領域で転移させるとペロフスカイト相とアルミに富んだ相に分解し、同一試料を60GPa領域で転移させると斜方晶ペロフスカイトに転移すること、および後者のペロフスカイトは圧力を下げるとクエンチ出来ずに六方晶に変化することが明らかにされた。つまり、従来はクエンチ実験しか行われていなかったために、六方晶のペロフスカイト相が生成したと誤認されていたわけである。また回収試料の電顕観察から、このような変化はペロフスカイト中のAlの固溶量が圧力と共に増大するためであろうことが推測された。このような実験結果から、下部マントルの組成についての信頼度の高い議論が可能になりつつある。また下部マントルのもう一つの主要構成鉱物と考えられるマグネシオヴスタイトの高圧相に関連して、MnOの高圧実験が110GPaまで行われた。90GPa付近で衝撃実験に対応する相転移が見いだされたが、予想に反して単純なB1-B2転移ではなく、複雑な構造の高圧相であることが確認され、解析が進行中である。以上のようにまだ本研究は5年計画の2年目であるが、下部マントル条件下ではクエンチ出来ない高圧相が生成する例が2つも明らかにされ、当初のねらいどおりに研究が進行している。本年度は、昨年度までに製作した高温高圧下のX線回折実験装置の改良を行うと共に、ガ-ネットの高圧相転移を中心に研究を行った。CO_2レーザーによる加熱とダイヤモンドアンビルを組み合わせた高温高圧発生装置は下部マントル条件を再現することには成功したが、温度の安定性と均一性が悪く、定量的な実験を行うには種々の困難がある。そこで今年は温度分布を大幅に改良できると期待される、YAGレーザーを試料の両面から同時に照射する新しい加熱システムを製作し、そのテストを行った。その結果、このような加熱法により高温条件の定量化がかなり期待できるので、同様の装置をX線回折実験時にも使えるように現在準備中である。一方昨年までの研究で、クエンチできないガ-ネットの高圧相が新たに見いだされたが、その詳細についてさらに研究を進めた。従来このLiNbO3型構造に逆転移するペロフスカイト型の高圧相は、Alの固溶量が圧力と共に増大するために起き、50GPa程度以上でないと生成しないと思われたが、加熱温度によっては35GPa程度でも生成することが明らかになりつつある。また新たにCa3Fe2Si3O12の組成を持つガ-ネットの高圧相の研究も開始した。この鉱物には3価の鉄イオンが含まれており、下部マントルの酸化状態の問題と関連して重要視されるようになってきた物質である。
電動義手の末梢神経インターフェースにおける神経束機能の研究

ラットの坐骨神経を大腿二頭筋枝、脛骨神経、総腓骨神経の3つの神経束に分割し、各々の神経束にフック電極もしくは埋設電極を取り付け、ラットの下肢動作時の神経活動電位を計測した。その結果、各々の神経束から個別に活動電位を得ることができ、いずれも活動電位は2相性で、活動時間、最高電位、最低電位、電位差といったパラメータの値や周波数分布の特徴は類似していた。フック電極と埋設電極によって計測される活動電位を比較すると、計測される最高電位、最低電位、電位差の値に相違があるものの、活動時間や周波数分布の特徴から同様の活動電位を検出できた。活動電位は、大腿二頭筋枝、脛骨神経、総腓骨神経ともに類似の波形であり、足関節の屈伸はこれらの神経活動電位の位相差によって、拮抗筋の収縮・弛緩による協調運動が実現するものと考えられた。そのため坐骨神経を神経束に分離後、同一平面上に配置して各神経束に電極を装着することで、電位束ごとに異なる神経電位を感知することが可能であり、この方法で神経束電位による多チャンネル化が実現するものと考えられた。ラット坐骨神経を全身麻酔下に展開し、まず本幹外部から針電極を刺入して神経東電位を導出する方式について検討した。ラット坐骨神経を脛骨神経幹、総腓骨神経幹、大腿二頭筋枝の3本に分け、脛骨神経および腓骨神経を電気刺激して各々足関節底屈、背屈が起こることを確認した。次いで各神経束にテフロン針電極を刺入して各神経束の電位を計測した。その結果、当初の計画のような神経束に針電極を刺入する方法は、電極の先端が移動しやすく同一の神経東電位を導出し続けることが困難であることが明らかとなった。特に本研究は坐骨神経インターフェースを生体ラットに埋入して、導出電位により電動義肢を駆動制御することを目的とするため、ラットの運動時に電極先端が動いて誤動作を招くことが危惧された。そこで各神経束の電位計測を針電極とフック電極で計測する比較実験を行った結果、分離した神経束の電位計灘にはフック電極が、計測部位の誤差が小さく有利であることが判明した。ただしヒト坐骨神経のように神経束が多くなった場合、多数のフック電極を装着することが困難となるため、分離した神経東を三次元的に配置する必要性が考えられた。このように今年度は、ラット坐骨神経の神経束分離から出発し、神経束の電位導出のための神経電極の選定を行って、各神経東電位の計測を行い、基礎的な実験システムを確立した。とくに分離した神経束の電気刺激によって、足関節の屈筋および伸筋を分離して収縮させることが可能となったことは、今後の実験展開にとり有意義であると考えられた。今年度の実験ではラット坐骨神経を脛骨神経幹、総腓骨神経幹、大腿二頭筋枝の3本に分け、各々にフック電極を装着して電極同士が干渉し合わない方法を検討した。その結果、各神経を遠位に約10mm分離してフック電極間に厚さ2mmの絶縁体を挿入することで、各神経電位を独立して計測し得ることが明らかとなった。続いて大脳皮質の運動野を電気刺激して下行性の神経電位計測を試みたが、全身麻酔下では電流が末梢まで下行しないことが明らかとなり、半覚醒状態で辛うじて微弱な電位が計測されるにとどまった。また運動野からの神経電位が下行した場合、筋収縮による筋電も発生するため、フック電極が筋電位の影響を受けることも危惧された。このため3本の神経を三次元的に分離配置して留置し、一旦ラットを覚醒させて自発的な随意運動の神経電位を計測する方法をとることとし、各神経の電位を計測し得た。続いて各神経をさらに神経束に分離して各神経束の電位計測を試みたが、フック電極の大きさに限度があり微弱な神経束電位を計測するにはより微小なフック電極の開発が必要と考えられた。以上によりラットの随意下肢運動中の運動神経電位の計測が可能となり、次年度はラット下肢ロボットを製作、上記の3種類の運動神経の電位をロボットのアクチュエーター制御に応用するシステム構築が主眼となる。昨年度から継続している本研究により、末梢神経電位による神経インターフェースが電動義手制御の多チャンネル化に大きく貢献し得ることが明らかとなった。

今年度はラットの坐骨神経を大腿二頭筋枝、脛骨神経、総腓骨神経の3つの神経束に分割し、各々の神経束にフック電極もしくは埋設電極を取り付け、ラットの下肢動作時の神経活動電位を計測した。その結果、各々の神経束から個別に活動電位を得ることができ、いずれも活動電位は2相性で、活動時間の値は大腿二頭筋枝が0.437(±0.330)秒、脛骨神経が0.475(±0.289)秒、総腓骨神経が0.401(±0.256)秒であり、最高電位の値は大腿二頭筋枝が295.29(±142.26)mV、脛骨神経が261.87(±194.86)mV、総腓骨神経が283.00(±107.40)mVであった。最低電位の値は大腿二頭筋枝が-240.00(±134.02)mV、脛骨神経が-299.37(±186.17)mV、総腓骨神経が-225.50(±164.12)mVであった。活動時間、最高電位、最低電位、電位差といったパラメータの値や周波数分布の特徴は類似していた。フック電極と埋設電極によって計測される活動電位を比較すると、計測される最高電位、最低電位、電位差の値に相違があるものの、活動時間や周波数分布の特徴から同様の活動電位を検出できた。活動電位は、大腿二頭筋枝、脛骨神経、総腓骨神経ともに類似の波形であり、足関節の屈伸はこれらの神経活動電位の位相差によって、拮抗筋の収縮・弛緩による協調運動が実現するものと考えられた。そのため坐骨神経を神経束に分離後、同一平面上に配置して各神経束に電極を装着することで、電位束ごとに異なる神経電位を感知することが可能であり、この方法で神経束電位による多チャンネル化が実現するものと考えられた。
かゆみの脳内メカニズム解明:ヒト脳機能イメージング研究

アトピー性皮膚炎など難治性のかゆみで苦しむ患者が急増している。かゆみはかきむしらずにはいられない不快な体性感覚である。そのような不快な感覚をつくり出す脳内処理過程を制御することができれば、かゆみを抑制することも可能になる。それを実現するためには、まず、かゆみの脳内メカニズムを解明しなければならない。そこで、本研究では、脳磁図とfMRIを用いて、かゆみ独特の不快感が脳内でつくり出されるメカニズムの解明を目指した。本研究は健常成人を対象とした。左手首にかゆみ刺激あるいは痛み刺激を与え、そのときの脳活動をかゆみと痛みで比較することにより、かゆみ特異的な脳内処理過程の抽出を試みた。特に、かゆみの脳磁図実験は本研究が世界初であり、ミリ秒単位で起こるかゆみの脳内処理過程を世界で初めてが明らかにした。例えば、かゆみの神経情報が、視床から刺激と反対側の右脳第二次体性感覚野(反対側SII)へ、そして、同側SIIへと伝達されることなどを明らかにした(Mochizuki et al., Journal of Neuroscience,査読中)。次に、かゆみの実験と同一被験者で、痛み刺激時の脳活動を脳磁図とfMRIを用いて計測した。得られた脳磁図・fMRIデータをかゆみと痛みで比較した結果、ある特定の脳領域でかゆみと痛みで活動パターンに違いがあることがわかった(論文執筆中)。すなわち、本研究により、かゆみに特異的な脳領域が特定された。この脳領域がかゆみ独特の不快感に関係することがわかれば、将来、かゆみ独特の不快感を取り除く治療法・対処法の開発などへと応用することが可能になる。
高圧力が拓く移植可能な組織構築技術の開発

再生医療を目指した細胞からの三次元組織構築法の研究が著しい発展を遂げているが、血圧に耐える強度を求められる血管組織ではその開発は極めて遅れている。研究代表者は先行研究で、生理的範囲を超える極めて高い圧力を負荷すると、ラット平滑筋細胞では細胞同士が接着して弾性線維などの細胞外基質を多く産生し、強固な血管様組織ができることを見出した。本研究では、ヒト血管平滑筋細胞を用いて通常生体内で経験しないレベルの高圧力を感受する機序を解明し、大気圧環境下では十分に引き出せなかった細胞の能力を最大限に利用することで、最終的には移植可能な弾性・剛性を有する三次元組織を短期間で構築する方法を開発することを目的とする。研究代表者は、ラット平滑筋細胞を用いた実験で、生理的範囲を超える高圧力環境の培養は、弾性線維をはじめとする細胞外基質を豊富に産生させ、細胞播種と高圧力印加を交互に繰り返すと強固な血管様組織が構築されることを見出した。さらに、加圧装置の改良を行い、新規作製した加圧装置を用いることで、酸素分圧やpHといった環境を詳細にリアルタイムでモニターすることに成功した。本年度は、様々な圧力と酸素分圧の条件でヒト平滑筋細胞で多層の強度あるシートを作製できた。さらに、平滑筋細胞の最上層に内皮細胞を播種し2層構造の血管シートを作製する条件を見出した。このシートでは内皮細胞と平滑筋細胞の間に弾性線維の構造を確認することができた。ヒト平滑筋細胞シートはヌードラットへパッチとして移植し、短期生存を確認した。本年度は昨年度に引き続き、酸素分圧の条件を加味した細胞シート作製に適切な培養条件の検討を行い、強度のあるシートの作製に成功した。さらに、内皮細胞と平滑筋細胞を含有したシートを作製することができ、予定していた実験を行うことができた。さらに、平成31年度に行う予定であった、動物への移植実験を行い数例の検討では動脈圧に耐えられる細胞シートができたことが確認でき、次年度に向けた準備を順調に行うことができた。本年度の検討結果を元に、次年度は細胞シートの動物への移植実験を中心に行う予定である。時間の経過を追って解析を行うことで細胞シートの生体適合性を検討する。ヒト由来細胞のマーカーで移植されたシートを染色することで、移植されたシートの残存性やホスト側の細胞の浸潤などを検討項目とする。酸素分圧がむしろ低めである方が細胞シートの作製に適しているという結果も得られており、酸素分圧と圧力印加条件の組み合わせが、細胞シート作製に必要なフィブロネクチン原線維形成にどのような影響を与えているかも細胞レベルで検討してゆく。研究代表者は、ラット平滑筋細胞を用いた実験で、生理的範囲を超える高圧力環境の培養は、弾性線維をはじめとする細胞外基質を豊富に産生させ、細胞播種と高圧力印加を交互に繰り返すと強固な血管様組織が構築されることを見出した(Yokoyama U. et al., Scientific Reports, 2017)。これを受けて本年度は以下について実験を行い結果を得た。1大阪大学、企業との連携により、加圧装置の改良を行い、新規作製した加圧装置を用いることで、酸素分圧やpHといった環境を詳細にリアルタイムでモニターすることに成功した。2ヒト平滑筋細胞を用いて細胞外基質が効率よく産生できる加圧条件を見出した。3加圧によりヒト平滑筋細胞で多層の強度あるシートを作製できた。初年度は高圧力の感知分子機序を解明する目的で、加圧装置の改良を行い、細胞が感受する環境を正確に把握することができ、その条件を用いてある一定の条件が細胞外基質を効率よく産生することを明らかにできた。初年度として予定していた実験を行うことができ、さらに、その条件を用いて、平成30年度に行う予定であった、細胞シートの作製に着手できた。数例の検討では、強度のある細胞シートを得ることができ、次年度に向けた準備を順調に行うことができた。

研究代表者は、ラット平滑筋細胞を用いた実験で、生理的範囲を超える高圧力環境の培養は、弾性線維をはじめとする細胞外基質を豊富に産生させ、細胞播種と高圧力印加を交互に繰り返すと強固な血管様組織が構築されることを見出した。さらに、加圧装置の改良を行い、新規作製した加圧装置を用いることで、酸素分圧やpHといった環境を詳細にリアルタイムでモニターすることに成功した。本年度は、様々な圧力と酸素分圧の条件でヒト平滑筋細胞で多層の強度あるシートを作製できた。さらに、平滑筋細胞の最上層に内皮細胞を播種し2層構造の血管シートを作製する条件を見出した。このシートでは内皮細胞と平滑筋細胞の間に弾性線維の構造を確認することができた。ヒト平滑筋細胞シートはヌードラットへパッチとして移植し、短期生存を確認した。本年度は昨年度に引き続き、酸素分圧の条件を加味した細胞シート作製に適切な培養条件の検討を行い、強度のあるシートの作製に成功した。さらに、内皮細胞と平滑筋細胞を含有したシートを作製することができ、予定していた実験を行うことができた。さらに、平成31年度に行う予定であった、動物への移植実験を行い数例の検討では動脈圧に耐えられる細胞シートができたことが確認でき、次年度に向けた準備を順調に行うことができた。本年度の検討結果を元に、次年度は細胞シートの作製のための条件検討を中心に研究を行う予定である。細胞膜表面へ可溶性フィブロネクチンの集合と不可溶性フィブロネクチン原線維の形成は弾性線維形成の足場となると同時に、インテグリンを介した細胞同士の接着を促進し細胞の三次元配置が可能となる。そこで、フィブロネクチン原線維形成を最も効果的に誘導できる圧力印加条件を用いてヒト平滑筋細胞の播種と高圧印加を交互に行い、平滑筋細胞同士の接着と弾性線維形成を促進させ、多層細胞シートを構築する。特に重要であるのが、細胞播種密度と加圧に要する時間の検証となる。フィブロネクチン原線維形成と引き続く弾性線維形成は、フィブロネクチン、フィブリリン1、エラスチン蛋白の免疫染色、エラスチカ染色、生化学的検査で確認する。本年度の検討結果を元に、次年度は細胞シートの動物への移植実験を中心に行う予定である。時間の経過を追って解析を行うことで細胞シートの生体適合性を検討する。ヒト由来細胞のマーカーで移植されたシートを染色することで、移植されたシートの残存性やホスト側の細胞の浸潤などを検討項目とする。酸素分圧がむしろ低めである方が細胞シートの作製に適しているという結果も得られており、酸素分圧と圧力印加条件の組み合わせが、細胞シート作製に必要なフィブロネクチン原線維形成にどのような影響を与えているかも細胞レベルで検討してゆく。旅費に関しては招待講演であったため、計上していた研究費を使用しなかった。また、圧力印加装置のための交換部品が、装置の故障や劣化がなく必要とならなかった。蛍光標識をするための試薬一式が研究室内で合成できたためにコストを削減できた。これらの資金を用いて、平成30年度にはより多くの細胞シートを作製し、移植実験に向けた検討を行う予定である。細胞シート作製に要する細胞培養にかかる経費が予定より少ない額で目標を達成できたため差額が生じた。次年度の動物への細胞シート移植実験をタイムコースを複数設定して行う予定のため、差額はこれらの解析にあてる。
希ガスマトリックス中での金属と小分子との反応の研究:金属単原子からクラスクーヘ

金属と小分子との反応に関する研究は、新規化学種(反応中間体)の発見や(触媒)反応機構解明に重要な意味を持つ。本研究では、マトリックス単離赤外分光法を用いることにより、一連の金属及び金属クラスターと小分子との反応を解明することを目的している。本年度では、主な研究成果として、ランタノイド原子と亜酸化窒素(N_2O)との反応についてマトリックス単離赤外分光法と理論化学計算手法を組み合わせることにより詳細な研究を行った。亜酸化窒素と前周期ランタノイド原子との反応では、中性OLn(N_2)(Ln=Ce,Pr,Nd,Sm)分子が観測されたが、Euについては同様な化合物の形成が観測されなかった。中性分子に加え、OLnNN^+(Ln=Ce,Pr,Nd,Sm)陽イオン錯体が形成された。亜酸化窒素と後周期ランタノイド(Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)原子との反応においては、OLn(N_2)及びOLnNN(Ln=Gd,Tb,Ho,Er)が観測された。Ybを除いてGdからLuまでの各元素についてOLnNN^+陽イオン錯体が形成された。密度汎関数法を用いた理論計算による分子振動の結果と赤外分光測定の実験結果の一致により、新規反応生成物の同定が支持された。これらの新規反応生成物の分子構造や電子構造、結合性質、及び反応エネルギーや反応機構が明らかになった。本年度では、主な研究成果として、一酸化炭素(CO)と3d金属2量体との反応、後周期ランタノイド2量体上での一酸化炭素の活性化、及びランタノイド元素と二酸化炭素(CO2)との反応について系統的な研究を行い、新規化学種の構造や電子状態を明らかにするとともに、反応機構を解明した。一酸化炭素と3d金属2量体との反応について、6種類の異なる交換-相関密度関数を用いて系統的に研究を行った。周期表の左から右へ行くにつれて、3d金属2量体とCOとの結合はside-onから、bridgingを経由して、terminalへと変化する。ScとTiにおいて、金属-酸素結合が形成されることを強く示唆された。M_2CO(M=Sc-Zn)の基底状態では、周期表の左から右へ行くにつれて、C-0伸縮振動は増加し、結合エネルギーが減少することがわかった。TmとYbに関しては、一酸化炭素との反応生成物が観測されなかったが、Tb,Dy,Ho,Er,Luについては、一連の新規分子Ln_2[η^2(μ_2-C,0)]_x(Ln=Tb,Dy,Ho,Er,Lu;x=1,2)が形成されることがわかった。これらの新規2核金属クラスターカルボニル分子では、C-0伸縮振動は1100to1300cm^<-1>領域に現れ、気相C0のそれ(2143.5cm^<-1>)より遥かに低く、C-0結合が活性化されたことを示す。密度汎関数法による理論計算を行った結果、これらの新規分子Ln_2[η^2(μ_2-C,0)]_xは、平面構造を取る事が予測され、side-on構造をとることが示された。
電析による磁性金属人工格子の作製と評価

1.目的異種の金属原子を原子単位で交互に規則的に積層した「金属人工格子」は、通常、分子線エピタキシ-・スパッタリング等の物理気相成長法により作製され、新機能材料の創製あるいは新物質探索を目指して研究開発が急速に進展している。本年度は、常温・常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による磁性金属人工格子の作製を目指すものである。2.方法・結果および考察本研究は、特に、垂直磁気異方性の発現とその光磁気記録媒体への応用が期待されているPt/Co人工格子の電析による作製を主要な研究目標にした。Pt(111)清浄表面へのCo電析初期過程の反射電子顕微鏡観察を基に、電析Co超薄膜の結晶成長機構に関して検討し、単原子層レベルでの積層構造制御の基礎データを得た。電位制御条件下において電析Co/Pt(111)超薄膜はヘテロエピタキシャルに多核多層同時成長してfcc疑似構造をとり、更に、オージェ電子分光・X線および紫外線励起光電子分光法の併用により電析Pt/Co積層界面における規則化合金相形成の可能性を明らかにした。上記解析結果を基に、原子層のオーダで制御された電析Pt/Co多層膜の多重の積層化を試み、断面透過電子顕微鏡法による超格子構造の直接観察ならびにX線回析の併用により超格子の組成周期構造・積層界面構造を評価した。作製されたPt/Co多層構造は電析の過電圧に依存し、また、その磁化特性は面内磁気異方性を示すものの積層界面構造に依存しており、電析条件を厳密に制御することにより従来の気相成長法に劣らないあるいはより特異な構造・機能を有した磁性人工格子に成り得るものであると考えられる。
安定なβ-シート構造形成能を有する機能性ペプチドの構築

β-シート構造が関与した多量体形成は天然のタンパク質においてその例が数多く見られるのにもかかわらず、その詳細な分子機構は全くわかっていない。本研究の目的はこれらのタンパク質の二量体形成をになっている部分、特にβ-シート構造による二量体形成部位のモデル化合物を合成して水溶液中での二量体形成機構を探ると共に、それをもとに非共有結合により高次構造を形成する機能性人工タンパク質を構築するための天然には存在しない二量体形成分子を合成することにある。本年度の研究ではすでにその三次元構造がX線結晶解析により明らかになっているファージλCroタンパク質の二量体形成部分をモデル化することを試みた。Croタンパク質二量体とオペレーターDNA複合体で興味深いのはDNA結合能は二量体形成に依存し、二量体形成は各々の単量体のC末端部分での逆平行β-シート形成ならびにフェニルアラニン残基がもう一方の単量体のN末端部分で形成される疎水性ポケットに取り込まれることにより安定化されている事である。この二量体形成機構をもとにして、Croタンパク質のC末端部分のアミノ酸配列を持ち、N末端部分のアミノ酸で形成される疎水性ポケットのかわりにゲスト包接能を持つシロデキストリン分子をもつ14アミノ酸残基からなるオリゴペプチドを合成した。合成したペプチドの二量体形成能の評価は、単量体と二量体の分子量が違うことを利用して、ゲル濾過クロマトグラフィーを用いて行った。現在までの結果では、濃度に依存して二量体と思われるピークが生成することがわかっている。βシート構造をとることによって特徴的な円二色性(CD)スペクトルが観測されると期待されるので、今後、CDスペクトルを用いて構造を明かにする。
糖鎖と水の相互作用の解明を指向した糖タンパク質の精密化学合成

糖鎖と水の相互作用について解明するために、水の凍結を阻害する活性(不凍活性)を有した糖タンパク質である、不凍糖タンパク質(AFGP)誘導体の精密化学合成とその機能解析を実施した。AFGPに付加した糖鎖構造のうち、我々は、これまでに不凍活性発現に必須であることが示されているN-アセチルガラクトサミン(GalNAc)の役割を解明するための研究を遂行した。このGalNAc残基がもつ役割を解明するため、AFGPに付加したGalNAcの数を変えた誘導体及び、GalNAcの代わりに、GalNAcとは4位の水酸基の立体のみが異なるN-アセチルグルコサミン(GlcNAc)を付加させた誘導体、計6種を化学合成により精密に作り分け、その機能解析を実施した。その結果、GalNAcの付加する数の減少に伴い、ペプチド鎖の運動性が上昇し、協奏的にAFGP固有の立体構造が崩れ、不凍活性が減少することを見出した。また、GalNAcの代わりにGlcNAcが付加した場合には、AFGP固有の立体構造は発現するものの、活性は低下してしまうことが明らかとなった。以上の結果から、各々のGalNAc残基がペプチド鎖の運動性を精密に制御し、立体構造と不凍活性を誘起させていることを初めて見出すことができた。また、GlcNAcというたった一カ所の水酸基の立体の違いが、明確に活性発現に影響したことから、単糖レベル、さらには、たった一カ所の水酸基の違いという分子レベルで、水との相互作用の仕方に違いが生じることが示唆された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ストレス誘発膵炎を用いた膵炎の発生機序の解明と新しい治療法の開発

(1)膵炎発生機序および増悪因子の解明(1)血管内皮細胞より分泌され血管を収縮させるEndothelinの膵に対する影響について検討した。セルレイン誘発浮腫性膵炎ラットにEndothelin-1を腹腔動脈内に投与することにより、出血性膵炎を惹起した。この際膵局所微小循環障害に加え、膵内protease活性化の増強や組織学的膵炎像の増悪を認め、Endothelinは増悪因子の一つであることが示唆された。(2)ラットを用いた実験にて、免疫抑制剤Cyclosporin AおよびFK-506投与はセルレイン少量刺激下で、出血性膵炎を誘発し、膵局所血流を低下させた。臓器移植後の急性膵炎にこれら免疫抑制剤の関与が示唆された。(2)膵炎に対する新しい治療法の開発(1)FK-506誘発出血性膵炎ラットにEndothelin受容体拮抗剤(BQ-123)を前投与することにより、膵浮腫および血中Amylaseの上昇の増加が抑制された。また膵は肉眼的にも組織学的にも膵炎は軽減し、膵局所血流量の改善も認めた。(2)また、Ca拮抗剤(Verapamil)の前投与により、同様に膵炎の改善を認めた。以上の成績は免疫抑制剤誘発膵炎の発生機序は血管内皮細胞の障害によることが示唆された。また今後、Endothelin受容体拮抗剤は新しい膵炎の治療薬として期待できる。(3)ストレス誘発慢性膵炎ラットを用いた経口抗トリプシン剤の効果(1)ラットを用い、セルレイン20μg/Kg BWを腹腔内に1時間間隔に投与し、同時に22°C、5時間の水浸拘束を加える処置を、週1回、16回行い、膵機能の低下および組織学的に線維化、細胞浸潤、膵腺細胞の崩壊を伴う慢性膵炎モデルを作成した。(2)本ラットに0.1%抗トリプシン剤(Poipan)含有食餌を投与することにより、これら組織所見は完全に抑制された。以上の成績より、臨床的に慢性膵炎患者への抗トリプシン剤の長期投与は、慢性膵炎の進展を抑制することが明らかになった。(1)ストレス+セルレイン出血性膵炎発生機序の解明:(1)急性膵炎における微小循環:5時間の水浸拘束によるストレス(St)のラット膵に対する影響を観察するため、水素クリアランス法を用い、膵局所(膵尾部)の血流を測定した。経時的な血流の変化ではSt後1時間にて血流は低下し、漸次低下傾向を示し5時間後には約1/3に低下した。局所血流障害が膵炎を増悪させる因子であることが示唆された。(2)組織・電子顕微鏡的検討:Stのみでは水浸拘束後の膵は肉眼的に出血、浮腫の変化は観察されなかった。しかし組織所見は腺細胞内のzymogen顆粒の減少、小空胞化および毛細管内皮細胞の突出、突起や有窓化を認めた。St+Cn群では肉眼的に著明な出血と浮腫を認め、組織所見は腺房の広汎な壊死、細胞浸潤、出血所見を認め、また電顕的観察では腺細胞内の著明な変性、zymogen顆粒の消失、著明な大空胞の形成、endoplasmic reticulumの拡張の所見はcn群のみと比較し著明に増悪し、大空胞のbasolateral exocitosisを認めた。またCn群に認められない血管内皮細胞の崩壊、血球のextravasationを高頻度に認め、血管内にフィブリン血栓を観察した。これらの所見はStによる膵局所血流障害によりもたらされた血管内皮細胞変化と、大量Cn刺激により生じた腺細胞内protease活性化とが相互作用し膵炎病態を増悪させたことを示唆させた。(2)膵炎病態および新しい治療:(1)上記の血管内環境からfree radicalやplateletactivaating factor(PAF)の影響が強く示唆され、free radical scavengerとPAFーantagonistを用いその効果につき検討した(2)Catalase+SODの投与によりSt+Cn群の肉眼的出血は完全に抑制された。(3)PAFーantagonist(CV6209)の投与にて本モデルの浮腫、血清amylaseは有意に抑制された。以上の結果は、膵炎の重症化には膵局所血流障害が関与し、またそれより生じたfree radicalやPAFが膵崩壊を増強することを示唆する所見である。(2)膵炎に対する新しい治療法の開発(1)FK-506誘発出血性膵炎

ラットにEndothelin受容体拮抗剤(BQ-123)を前投与することにより、膵浮腫および血中Amylaseの上昇の増加が抑制された。また膵は肉眼的にも組織学的にも膵炎は軽減し、膵局所血流量の改善も認めた。(2)また、Ca拮抗剤(Verapamil)の前投与により、同様に膵炎の改善を認めた。以上の成績は免疫抑制剤誘発膵炎の発生機序は血管内皮細胞の障害によることが示唆された。また今後、Endothelin受容体拮抗剤は新しい膵炎の治療薬として期待できる。(3)ストレス誘発慢性膵炎ラットを用いた経口抗トリプシン剤の効果(1)ラットを用い、セルレイン20μg/Kg BWを腹腔内に1時間間隔に投与し、同時に22°C、5時間の水浸拘束を加える処置を、週1回、16回行い、膵機能の低下および組織学的に線維化、細胞浸潤、膵腺細胞の崩壊を伴う慢性膵炎モデルを作成した。(2)本ラットに0.1%抗トリプシン剤(Poipan)含有食餌を投与することにより、これら組織所見は完全に抑制された。以上の成績より、臨床的に慢性膵炎患者への抗トリプシン剤の長期投与は、慢性膵炎の進展を抑制することが明らかになった。
ビデオゲーム産業における互換性に関する実証分析

ネットワーク効果を持つ産業の重要な課題のひとつとして、企業の経営戦略のあり方の議論が知られている。中でも複数の異なる規格の間に互換性を持たせるか否かは、規格間競争のあり方に重要な影響を及ぼす。本研究計画では、この互換性の問題に焦点を絞り、実証的な観点から提言を行なうことを目的とした。製品間に互換性を持たせるか否かの経営判断は、大きく分けて技術革新と市場競争の2つに対して影響を与える。互換性がない規格が競争する場合には、企業はそれぞれ自分の規格に消費者を囲い込むために、競い合って性能の向上に努めるが、互換性がある規格の間には、技術革新を行なうインセンティブは小さい。一方で、互換性をもたない規格同士は、互換性をもつ規格と比較して差別化されていることから、製品間の競争はより緩やかになる傾向が見られる。互換性の有無が、技術革新および市場の競争構造にどれだけの影響を与えているのかは、未だ分析されていない実証的な課題である。アメリカにおけるビデオゲーム産業のデータを使って、上記のような互換性の影響を観察するために、19年度においては前年度において収集したビデオゲームのハード(ゲーム機)およびゲームソフトに関するデータをもとに、ゲームソフトの導入のタイミングおよびその収入構造の経済的なメカニズムを動学的な観点から推計を行なった。推計において、(1)ゲームソフトの収入の時系列的な動きはL字型をとること、(2)互換性のある規格についてはL字型がより鮮明に表れること、が明らかになると共に、製品ごとの需要における代替弾力性の強弱と製品導入のタイミングが大きな関連性を持つことが推計結果により明らかにされた。ネットワーク効果を持つ産業において、ひとつ重要な課題として、企業の経営戦略のあり方についての議論がある。とくに、複数の異なる規格の間に互換性を持たせるか否かは、規格間競争のあり方に重要な影響を及ぼす。本研究計画では、この互換性の問題に焦点を絞り、実証的な観点から提言を行なうことを目的としている。製品間に互換性を持たせるか否かの経営判断は、大きく分けて2つの点-技術革新と市場競争-に対して影響を与える。アメリカにおけるビデオゲーム産業のデータを使って、上記のような互換性の影響を観察するために、18年度においてはビデオゲームのハード(ゲーム機)およびゲームソフトに関するデータの収集を行なった。ハードのデータに関しては、ゲーム機規格ごとに、実売価格、販売数量を月次で収集すると共に、ゲームソフトに関しては、ゲーム機規格ごとに、それぞれのゲームソフトのタイトルに関して、実売価格、販売数量が月次で収集した。データ収集と平行して、推計に用いるための動学的なモデルに関する文献のサーベイを行い、来年度に用いるにたる推計モデルについての検討をおこなった。