hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非糖尿病・肥満関連腎症の病態生理の解明―早期診断指標、および早期治療介入の確立

近位尿細管Rho/Rhoキナーゼ経路の活性化は、メタボリック腎症の病態生理の起源であり、また、肥満関連腎症早期から近位尿細管細胞の肥大、空胞化がみられ、mDiaはそれら組織学的変化が観察される前から誘導される。後期においては、mDiaの誘導に代わりRhoキナーゼが誘導されるとともに、Cell Cycle制御因子のp27が抑制され、尿細管におけるCell Cycleはhyperplasticとなり、hypoplasticなcell cycleを呈する糖尿病性腎症と逆になることを見出した。これまでの研究結果を元に、「メタボリック腎症先制治療戦略」を確立することが今後の課題である。我々はこれまで、細胞の肥大に機械的伸展刺激によるRho/Rhoキナーゼ経路の活性化が炎症と深く関わることを証明してきた(Science Signaling. 2010)。腎臓組織においても、糖尿病発症前の肥満の段階で糸球体肥大、および近位尿細管占有面積拡大を呈し、Rhoキナーゼ阻害薬が尿Alb及び尿細管障害マーカーNGALの上昇を抑制することを報告した(Int J Obes. 2012)。尿細管細胞における肥大・脂肪沈着・空胞化に伴う機械的刺激により誘導されるRhoキナーゼの重要性を近位尿細管特異的にdominant-negative RhoA遺伝子が過剰発現するトランスジェニックマウス(DN)を用い検討した。6週齢のC57BL/6Jマウス(WT)、DNをそれぞれ低脂肪食群(LFD)、高脂肪食群(HFD)の計4群に分け12週間飼育した。高脂肪食投与によって、近位尿細管中心にRho/Rhoキナーゼの活性化を認め、DNではその活性化が抑制されていた。WT+HFDで増加をみとめた尿Alb、尿NGALは、DN+HFDでは有意に低下し、炎症性サイトカインであるMCP1の誘導抑性、炎症細胞浸潤、線維化の改善を認めた。肥満関連腎症では、近位尿細管拡大に伴う機械的伸展刺激により、Rho/Rhoキナーゼ経路が活性化し、炎症性ケモカインの誘導、組織障害が惹起されることが考えられた。これまでの検討では、近位尿細管Rho/Rhoキナーゼ経路は、非糖尿病・肥満関連腎症に対する早期治療介入の治療ターゲットとして重要であることを示唆する結果となっている。さらに、我々の検討では肥満関連腎症モデルマウスでは、組織学的に糸球体のみならず尿細管が肥大し、尿細管周囲毛細血管は密度が低下しており、ピモニダゾール陽性を示し、肥満関連腎症の病態生理の一つとして近位尿細管における相対的虚血の存在を示唆する結果を得ている。我々はこれまで、肥満関連腎症、糖尿病性腎症の病態生理について新知見を明らかにしてきた(Science Signaling. 2010、Int J Obes. 2012、Nature Medicine, 2013)。今研究において新たに明らかになった主な知見は3つにまとめられる。1肥満関連腎症において、その病態生理に近位尿細管Rho/Rhoキナーゼが重要である。高脂肪食肥満マウスでは、近位尿細管においてRho/Rhoキナーゼの活性化を認め、尿細管組織障害、炎症性サイトカインの誘導がみられたが、dominant-negative RhoAマウス(DN)ではこれらが改善していた。肥満関連腎症では、近位尿細管拡大に伴う機械的伸展刺激により、Rho/Rhoキナーゼ経路が活性化し、炎症性ケモカインの誘導、組織障害が惹起されることが考えられ、近位尿細管Rho/Rhoキナーゼ経路は、早期治療介入の治療ターゲットとなりうると考えられた。2近位尿細管におけるCell cycleの動態が糖尿病性腎症と肥満関連腎症で異なる。つまり、糖尿病性腎症ではcell cycle制御因子のp21, p27をERK, Bcl2, TGF-betaなど各因子が刺激し、近位尿細管細胞はhypoplasiaとなる。一方、肥満関連腎症においては、Rho/Rhoキナーゼ経路がp21, p27を刺激し、hyperplasiaとなる。3さらに、肥満関連腎症モデルマウスでは、組織学的に糸球体のみならず尿細管が肥大し、尿細管周囲毛細血管は密度が低下しており、ピモニダゾール陽性を示し、相対的虚血の存在が明らかにされた。肥満関連腎症では、PHD2/HIF1α/VEGF経路が遊離脂肪酸によってdysregulationを起こすことが明らかとなり、新たな治療ターゲットと成りうることを示唆する結果となった。近位尿細管特異的dnRhoATGマウスを作成し、低脂肪食、高脂肪食飼育による表現型を確認し、糖尿病性腎症の前段階である肥満関連腎症の近位尿細管におけるRho/Rhoキナーゼ経路の重要性を明らかにすることができた。また、肥満関連腎症と糖尿病性腎症において、Cell Cycleの動態が全く異なることを明らかにし、このことは肥満関連腎症から糖尿病性腎症へ進行する病態生理の相違を明らかにする重要な新知見であるとともに、微量アルブミン尿に代わる早期診断指標の確立に繋がる重要な知見である。さらに、肥満関連腎症の病態生理の一つとして、相対的虚血の存在を明らかにし、PHD2/HIF1α/VEGF経路が遊離脂肪酸によってdysregulationを起こしていることを明らかにした。脂質異常が腎障害を進行させることは以前から報告されていたが、その機序を明らかにする全く新しい知見である。

低酸素・虚血状態が持続することによる腎間質の組織障害は、酸素供給をさらに障害し、酸化ストレスや貧血等がこれに拍車をかけ、組織障害がさらに進行する悪循環が生じる。よって、今後の治療戦略の一つとして、腎臓内低酸素に対する治療介入が期待される。我々は、これまで低分子G蛋白であるRho/Rhoキナーゼ経路が、肥満関連腎症、糖尿病性腎症の病態生理に重要であることを明らかにしてきた。今回新たに、近位尿細管特異的dominant-negative RhoA TGマウスを作成し、低脂肪食、高脂肪食飼育による表現型を確認し、近位尿細管Rho/Rhoキナーゼ経路の活性化は、メタボリック腎症の病態生理の起源であり、早期治療介入の治療ターゲットとなりうると考えられた。また、肥満関連腎症の病態生理は肥満の早期、後期においても異なる。Rhoエフェクターとして働く分子の内、アクチン細胞骨格形成に協調的に作用するのがRhoキナーゼとmDiaである。肥満関連腎症早期から近位尿細管細胞の肥大、空胞化がみられ、mDiaはそれら組織学的変化が観察される前から誘導される。後期においては、mDiaの誘導に代わりRhoキナーゼが誘導されるとともに、Cell Cycle制御因子のp27が抑制され、尿細管におけるCell Cycleはhyperplasticとなり、hypoplasticなcell cycleを呈する糖尿病性腎症と逆になることを見出した。さらに、肥満関連腎症では尿細管が肥大し、尿細管周囲毛細血管(peri tubular capillary:PTC)は尿細管に対し密度が低下し、相対的虚血状態であることを見出した。この時、PHD2/HIF1α/VEGF経路のdysregulationによる低酸素応答不良がみられ、遊離脂肪酸がこのdysregulationを引き起こすことがわかった。PHD2に対する治療介入が肥満関連腎症における虚血を解除し、組織保護に働くことも明らかになった。これまでの研究結果を元に、「メタボリック腎症先制治療戦略」を確立することが今後の課題である。近位尿細管Rho/Rhoキナーゼ経路の活性化は、メタボリック腎症の病態生理の起源であり、また、肥満関連腎症早期から近位尿細管細胞の肥大、空胞化がみられ、mDiaはそれら組織学的変化が観察される前から誘導される。近位尿細管特異的dnRhoATGマウスを作成し、低脂肪食、高脂肪食飼育による表現型の確認が順調に行うことができた。さらに、同マウスを用い、糖尿病性腎症まで進行させた時の表現型について検討を行う段階まで進むことができた。また、肥満関連腎症の病態生理の一つとして、相対的虚血の存在をつきとめることができ、達成度は順調と言える。近位尿細管におけるRho/Rhoキナーゼの病態生理に果たす重要性は明らかになった。
装着型全方位ステレオ監視システムの提案

本研究では,各種防犯グッズのように,各人が身に着けるタイプのパーソナル監視技術を提案する.本技術は,全方位監視カメラにより,装着者の周囲360度をシームレスに観察し,予め登録された不審者(ストーカー等)を素早く発見,身に迫る危険を装着者に知らせることができる.研究期間内に,軽量な全方位カメラを設計,試作すると共に,接近物体を発見する技術や人の歩き方から個人を認証する技術等の構築を行った.本研究では,各種防犯グッズのように,各人が身に着けるタイプのパーソナル監視技術を提案する.本技術は,全方位監視カメラにより,装着者の周囲360度をシームレスに観察し,予め登録された不審者(ストーカー等)を素早く発見,身に迫る危険を装着者に知らせることができる.研究期間内に,軽量な全方位カメラを設計,試作すると共に,接近物体を発見する技術や人の歩き方から個人を認証する技術等の構築を行った.本研究では,各人が装着することで,常にその人物の周囲状況を実時間監視することのできる装着型全方位ステレオ監視システムを提案する.以下の項目に関して,本年度研究を実施した.○小型軽量全方位複眼センサのデザイン・試作1.全方位複眼シミュレータの開発反射屈折光学系の構成の違いに対する奥行き計測の精度評価を行うためのシミュレータを開発した.視野特性,奥行き計測精度分布,可観測凸面鏡の数,計算コストに関する評価を実施した.そして、放物面鏡群からなる全方位複眼システムに関して、最適光学構成の選択を行なった。2.光学シミュレータによる光学特性評価上記、候補モデルに対し,集光特性の評価を行い,集光特性の点からも有望な光学系を試作候補として選別した.3.4cmモデルの設計・試作ならびに基本特性の評価放物面鏡型全方位複眼光学系直径4cmモデルを試作し,像状態の確認を行なった。○全方位複眼用カメラキャリブレーション1.受光光学系の内部パラメータのキャリブレーション空間コード化法により,密なパターンを与え,受光光学系のパラメータ推定を行う手法を構築した.2.ミラーパラメータの推定ミラーとカメラの取り付け位置姿勢を正確に推定する手法を開発した.○全方位三次元距離計測手法-全天球バリアの研究1.無限遠仮説による近接物体発見手法の構築狭基線長に適した新たな3次元計測手法として,無限遠仮説に基づく実時間3次元計測手法を構築した.シミュレーション実験による基本性能の評価に加え、人の歩行シーンに対して,有効性評価実験を行った。本研究では,各人が装着することで,常にその人物の周囲状況を実時間監視することのできる装着型全方位ステレオ監視システムを提案する.以下の項目に関して,本年度研究を実施した.○軽量全方位複眼センサのデザイン・試作樹脂成形より、半径20mmの双曲面鏡と、半径4,4mmの凸面放物面鏡4個からなる軽量複眼センサを設計、試作し、1/3inchカメラとの組み合わせより、映像が獲得できることを確認した。○全方位複眼用カメラキャリブレーション平行光源によるミラーの設置位置パラメータ推定手法およびカメラの内部パラメータ推定手法を構築し、共に画像面への逆投影誤差で、サブピクセル以下を実現できた。○全方位三次元距離計測手法-全天球バリアの研究1.無限遠仮説による近接物体発見手法と階層化画像法による実時間3次元距離計測手法の実現昨年度、構築した無限遠仮説による近接物体発見手法を改良し、画素毎で濃度差と濃度勾配を基準に視差評価を行うことで、安定に近接物体の検出が可能となった。また、1600×1200画素の実画像に対し、30.4msとビデオレートでの近接物体検出ができた。さらに、無限遠仮説による近接物体発見手法は,画像の解像度に比例し,発見可能距離が遠くなる.そこで、入力画像を予め階層画像に変換し,どの解像度で鏡面領域に差が発生したかを調べることで,物体までの奥行きを計測する手法を構築した.5階層の場合で、1600×1200画素の実画像に対する処理時間は、131msであった。○特定人物認証手法の研究1.カラーとテキスチャ情報を用いた実時間人物追跡手法の開発カラーとテキスチャ情報を用いた新しいMeanShiftによる追跡手法を提案し、実時間での安定な人物追跡が可能なことを、標準画像等を用いた実験で確認することができた。2.歩容からの個人認証手法様々な方向からの歩行画像に対して、歩行動画像に対して、各画素毎での周波数特性を解析することで、個人を特定する手法を実現した。約750系列の画像に対する評価で、95%程度での認証が可能なことが確認できた。本研究では,各人が装着することで,常にその人物の周囲状況を実時間監視することのできる装着型全方位ステレオ監視システムを提案する.以下の項目に関して,本年度研究を実施した.●小型軽量全方位複眼センサのデザイン・試作これまでに設計・試作した小型軽量全方位複眼センサのアライメント,キャリブレーション手法を構築すると共に,小型PCを組み合わせによる,人間に装着できる監視システムのハードウェアを設計した.●複眼全方位センサの実時間自己位置姿勢推定法の研究複眼全方位センサを人間に装着すると,人間の動きに応じて映像に揺れが生じる.複眼全方位センサでは,無限遠仮説により,遠方特徴点と近傍接徴点の識別ができることから,この特徴を生かし,遠方点から回転運動推定,近傍点から並進運動推定を行う,RANSACベースの運動推定手法を構築した.実験の結果,通常の7点問題としての運動推定にくらべ,高速で安定な揺れ推定が行えていることが確認できた.

●全方位三次元距離計測手法-全天球バリアの研究階層画像による奥行き推定で得られた結果に対して,クラスタリングにより,空間的に近い固まりとなる領域の抽出を行った.●特定人物認証手法-ストーカーウオッチャーの研究個人認証の前段階として,対象領域を追跡して人物領域の切り出しと認識を行う.人物の認識は,標準歩容モデルと入力画像の非線形時間伸縮(DTW)によって行い、実験によりその有効性を確認した。
高品質リアルタイム通信を可能とする決定論的カオスを用いた経路制御手法の開発

本研究計画では,平成28年度から平成30年度の期間に,将来の通信量増大に耐えうる通信を実現することを目的とした,カオスニューロダイナミクスを用いた経路制御手法の提案を目指している.従来法として用いられている最短経路手法では,経路が多く集中するハブノードにパケットの混雑が生じてしまい,これがネットワーク全体の混雑へと繋がってしまう.そこで,各ノードの次数情報を用いてノード間の距離を決定する距離行列を用いた,決定論的カオスを用いた経路制御手法を提案し,その評価を行った(平成28年度研究成果).また,通信経路のトポロジカルな解析を行い,決定論的カオスにより通信路が多様化されることで,得られたネットワークの媒介中心性が分散されることを明らかにした(平成29年度研究成果).本年度は,本助成金にて購入した高速計算機を用いて,1000ノード以上のノード数有するネットワークでの性能評価を行った.この評価の際は,種々の通信状況を考慮するため,各ノード数の送信能力の変化させるなどの実験環境を用いた.また,カオスニューロダイナミクスを用いた経路制御手法において,経路分散に関する機能を持つ,不応性効果(送信履歴情報)の統計的な解析を行い,その効果を明らかにした.以上の研究成果に関して内容を纏め,International Conference on Applications in Nonlinear Dynamicsなどの国際会議で研究発表を行った.さらに,電子情報通信学会の各大会や研究会,電気学会などで研究発表を行った.本研究計画では,次数情報とカオスニューロダイナミクスを用いた経路制御手法の提案を目指している.従来の手法では,最短経路が多く集中するハブノードにパケットの混雑が生じてしまい,これがネットワーク全体の混雑へと繋がってしまう.そこでまず,各ノードの次数情報を用いてノード間の距離を決定する経路制御手法を提案した.この手法では,次数が少ないノードほどパケットが多く送信されるため,ハブノードへの送信が回避される.しかし,ハブノードの機能を全く利用しないため,目的地への送信までの経由ノード数が多くなってしまう.これを改善するために,カオスニューロダイナミクスを導入することにより,ハブノードへの送信を適度に行う経路制御手法を実現した.この手法は,カオスニューロンが持つ不応性効果をパケット送信履歴として使用する.これにより,各ノードにおいて,ハブノードへのパケット送信を暫く行っていない場合は,ハブノードへのパケット送信を行う経路制御手法を実現した.また,最短経路情報を用いた従来手法などと比較して,多くのパケットが発生した場合においても,提案手法は高い到着率を保つことを数値実験により確認した.以上の研究成果に関して,2017 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processingや2016 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applicationsなどの国際会議で発表を行った.また,電子情報通信学会の各大会や研究会,電気学会などで研究発表を行った.また,現在までの成果を学術論文として纏め,学術雑誌への投稿を予定している.本年度は,次数情報とカオスニューロダイナミクスを用いた手法を提案し,ノード数が100程度の小規模ネットワークに対して,その性能を評価している.具体的にはまず,現在の経路制御手法の欠点となるハブノードでの混雑発生現象を数値実験により確認し,低次数ノードにパケット送信を優先的に行う手法を提案した.さらに,カオスニューロダイナミクスを用いることにより,ハブノードへのパケット送信を適度に行う手法を提案し,その有効性を数値実験により確認した.今後は,ノード数が1000以上の,大規模ネットワークを対象とした性能評価を行う予定である.また,経路制御手法の評価を進めるとともに,ネットワーク内の存在パケット数に対する,提案手法のパラメータ依存性を調査した.この結果から,動的最適パラメータ決定手法の提案に繋がることを示唆する結果を得ている.一方で,カオスニューロダイナミクスを用いた手法とは異なり,ネットワーク内のパケット分布に応じて,各ノードのパケット送信先を変化させることを狙った,強化学習を用いた経路制御手法を提案している.これは平成28年度研究計画で予定していた,動的パラメータ決定法の提案を目指した研究課題のひとつである.本研究計画では,平成28年度から平成30年度の期間に,将来の通信量増大に耐えうる通信を実現することを目的とした,カオスニューロダイナミクスを用いた経路制御手法の提案を目指している.従来法として用いられている最短経路手法では,経路が多く集中するハブノードにパケットの混雑が生じてしまい,これがネットワーク全体の混雑へと繋がってしまう.そこで,各ノードの次数情報を用いてノード間の距離を決定する距離行列を用いた,決定論的カオスを用いた経路制御手法を提案し,その評価を行った(平成28年度研究成果).前年度提案した手法について本年度は,より現実的なネットワーク環境を用いた場合の評価を行った.具体的には,ネットワーク内の局所的な情報を用いて,各ノードの送信能力やバッファ容量を多様化させたネットワークでの評価を行った.また,現実のネットワーク形状を反映しているスケールフリーネットワーク以外の,形状が不規則なランダムネットワークでの性能評価を行った.また,平成29年の研究計画で予定していた,通信経路のトポロジカルな解析も行っている.解析結果から,決定論的カオスにより通信路が多様化されることで,通信経路から構成されるネットワークは,よりエッジ数が多い形状となること,また,得られたネットワークの媒介中心性が分散されることを明らかにした.以上の研究成果に関して内容を纏め,学術雑誌であるNonlinear Theory and ItsApplications, IEICE,でその内容を報告し,また,国際シンポジウムである,2017 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applicationsで研究発表を行った.

さらに,電子情報通信学会の各大会や研究会,電気学会などで研究発表を行った.本年度は,平成28年度の研究計画に従って提案した,次数情報と決定論的カオスを用いた手法について,より現実的なネットワークにおける性能評価や,種々の形状を有するネットワークを用いた場合の性能評価を行った.さらに,手法を用いて送信された到着パケットからなるネットワークを用いて,ネットワーク形状の解析を行った.数値実験の結果から,ノードの送信能力とバッファ容量に多様性が生じると,より性能が拡張されることを明らかにした.また,スケールフリーネットワークのみならず,形状がランダムなネットワークに対しても,提案手法は高い性能を有することを確認した.また,送信経路の解析では,最短経路戦略に基づく手法と比較してネットワークの平均頂点間距離が長くなるが,様々な経路を使用することで,パケットの送信が多様化され混雑が平準化されることにより,高い到着率を保つことが明らかとなった.一方で,カオスニューロダイナミクスを用いた手法とは異なり,ネットワーク内のパケット分布に応じて,各ノードのパケット送信先を変化させることを狙った,強化学習を用いた経路制御手法(平成28年度研究成果)に対して,パケット発生確率が時間的に変化する場合の性能を行い,提案手法は高いパケット到着率を達成することを確認した.本研究計画では,平成28年度から平成30年度の期間に,将来の通信量増大に耐えうる通信を実現することを目的とした,カオスニューロダイナミクスを用いた経路制御手法の提案を目指している.従来法として用いられている最短経路手法では,経路が多く集中するハブノードにパケットの混雑が生じてしまい,これがネットワーク全体の混雑へと繋がってしまう.そこで,各ノードの次数情報を用いてノード間の距離を決定する距離行列を用いた,決定論的カオスを用いた経路制御手法を提案し,その評価を行った(平成28年度研究成果).また,通信経路のトポロジカルな解析を行い,決定論的カオスにより通信路が多様化されることで,得られたネットワークの媒介中心性が分散されることを明らかにした(平成29年度研究成果).本年度は,本助成金にて購入した高速計算機を用いて,1000ノード以上のノード数有するネットワークでの性能評価を行った.
労働市場の高齢化と経済成長に関する理論的・実証的分析

研究の主題は、少子化、人口成長率、労働市場の高齢化が、どよのうなメカニズムでもって、経済成長率に影響しているかを理論的かつ実証的に分析することである。「労働者の高齢化のもたらすもの」(オイコノミカ、1998)では、少子化が、労働市場の高齢化を通じて、経済成長率を下落させる理論的メカニズムを提示した。労働市場の高齢化の進行は、高齢労働者に比べて相対的に稀少となった若年労働者の賃金の上昇が、賃金プロファイルの勾配を鈍化させ、若者の人的資本への投資を減少させ、ひいては長期的な経済成長率を引き下げるというのがここで提示されたメカニズムである。この結果は、人口成長率の減少が一人あたり産出量を増加させるというこれまでの標準的な新古典派経済学の考え方と相反しており、かつまた少子化が将来の経済活動の停滞をもたらす可能性を示唆している点で、日本の将来像を予見する貴重な考え方を提示している。"Aging in the labor Force and Sloudown of Future Economic Growth in Japan"(オイコノミカ、200)では、前出の論文をもとに、日本の現実のデータを使って、将来の少子化の経済成長率へ及ぼす影響を、シミュレーション分析で予測をおこなっている。現在のペースで少子化が進行したとすると(特殊出生率が1.4)、標準的なモデルとされるソロー型成長モデルで計算したときと比べて、2055年には2.1%、一人あたり消費量の水準が低くなるという計算結果が得られた。今年度は、(1)少子化、人口成長率、労働市場の高齢化が、どのようなルートで長期的な経済成長率に影響しているかを理論的に分析する枠組みを構築する、(2)構築されたモデルがどの程度頑健なものかを調べるために、世界各国の出生率、人口成長率、経済成長率、及び高齢者就業の現実のデータを用いて、回帰分析による検定を行う、(3)日本の現実のデータを使って、将来の少子化の経済成長率へ及ぼす影響を、シミュレーション分析で予測してみる、という3点の研究を行った。(1)と(2)に関しては、1本の論文としてまとめ、3カ所でセミナー発表をおこない(日本経済学会(立命館大学)、神戸商科大学、大阪市立大学)、海外の有力雑誌に投稿できる段階にまで論文としてできあがった。(1)に関しては、我々の考えた理論モデルの仮定がどのくらい"plausible"であるかを何度も検討し、我々の主な主張である、労働市場の高齢化が、経済成長に不利に働く、という命題が、最初考えていたよりも、きわめて弱い制約の設定の中で成立することを発見できたことが、大きな収穫であった。労働市場での若年労働者と高齢労働者の関係いかんにかかわらず、労働市場の高齢化が、経済成長に不利に働くことを発見できた。(2)に関しては、理論モデルから得られた経済的インプリケーションを、各国データを使った実証分析を行ったのであるが、我々の主張が、先進国だけにとどまらず、発展途上国についても応用可能性があるという検定結果をえた。(3)に関しては現在進行中である。日本の現実の経済データを用いて、将来予測を試みている。特に、少子化の影響による将来の労働市場の高齢化の進行が、何%の経済成長率の下落をもたらすのかを、計算している。現在研究途上であるが、かなりの大きな値になる見通しが得られたところである。研究の主題は、少子化、人口成長率、労働市場の高齢化が、どのようなメカニズムでもって、経済成長率に影響しているかを理論的かつ実証的に分析することである。

この結果は、人口成長率の減少が一人あたり産出量を増加させるというこれまでの標準的な新古典派経済学の考え方と相反しており、かつまた少子化が将来の経済活動の停滞をもたらす可能性を示唆している点で、日本の将来像を予見する貴重な考え方を提示している。"Aging in the Labor Force and Slowdown of Future Economic Growth in Japan"(オイコノミカ、2000)では、前出の論文をもとに、日本の現実のデータを使って、将来の少子化の経済成長率へ及ぼす影響を、シミュレーション分析で予測をおこなっている。現在のペースで少子化が進行したとすると(特殊出生率が1.4)、標準的なモデルとされるソロー型成長モデルで計算したときと比べて、2055年には21.1%、一人あたり消費量の水準が低くなるという計算結果が得られた。
重度肢体不自由児のインクルージョン促進のための携帯型視線情報共有システムの開発

本研究は,表出困難な重度肢体不自由児のインクルージョン促進のための,ウェアラブル型アイカメラとタブレットを活用した携帯型視線情報共有システム(Portable Eyes Sharing System:PESS)の開発を目的としている.本年度は前年度までの成果と課題を元に以下の課題を実施した.課題1:視線情報を他者が共有する妥当性と課題について詳細に検討した.様々な視覚探索課題中の視線マーカーの読み取りを実施した結果,ランダムな配列の探索課題については,注視対象の推定が困難であり,アイカメラ装着者が他者を意識した視線活用を行うことが重要と思われた.課題2:重度肢体不自由児がPESSを使用するための基本的な視線活用を習得するための指導法を開発し実施した.具体的には,1注視持続時間の延長,2注視の意図伝達機能の理解,3他者が理解可能な視線移動方法の習得,の指導を,スクリーンベース型アイトラッキングシステム(Tobii EyeX)を用いて行った.結果,他者の読み取りを意識した注視と視線の移動が可能となった.課題3:重度肢体不自由児を対象にPESSの実施を行った.前年度開発した方法を用いて専用ゴーグルを作製しアイカメラ測定を実施した結果,左側臥位,バギー上支持座位のいずれについても実用可能な水準で瞳孔検出ができ,本人の不快感や長時間使用による負担もみられなかった.イラストの名称を視線で選択する命名課題と,対象児が注視した対象をタブレット端末の画面から研究者,教師,保護者が推定する課題を実施した結果,キャリブレーション精度の向上について課題がみられたものの,対象児が注視している事物をタブレット端末の画面からある程度正確に評価することができた.結論として,重度肢体不自由児におけるPESSの有効性が示された.また,PESS導入のための準備プロセスが明らかとなった.本研究は,行動表出がきわめて困難な重度肢体不自由児のインクルージョン促進のための,アイカメラとタブレットを活用した携帯型視線情報共有システム(Portable Eyes Sharing System;PESS)の開発を目的としている.本年度は以下の4課題を行った。課題1.PESS開発のための情報収集(宮地・渡邉):国内外の学会,研究会において研究動向の調査を行い,簡便なアイカメラに関する最新の開発状況を整理した.アイカメラ情報をリアルタイムで抽出しコミュニケーションサインとして用いる技術的可能性を明らかにした.課題2.アイカメラの遠隔通信システムの検討(宮地):アイカメラ画面をタブレットに表示するシステムを試行した.複数の通信システムを検討し,Wifiが最も有効であることを明らかにした.課題3.リアルタイム注視判定プログラムの検討(宮地):アイカメラにおけるリアルタイム注視判定プログラムを開発した.重症心身障害児への適用を踏まえ,注視持続時間に基づいて評価を行うプログラムを作成し,健常者を対象に試行した結果,注視点の推移をリアルタイムで評価することができた.また,注視の直後に頭部を移動させた場合は注視対象を把握することが困難など,PESSを使用する上でのいくつかの制約が明らかとなった.課題4.重度肢体不自由児用のアイカメラ測定補助ツール作成(渡邉,宮地):アイカメラ用ゴーグルについて,ベッド上での測定が可能なゴーグルを作成し,事例を対象に検討した.また,定位反射と持続的注意を喚起するキャリブレーションボードを作成し検討した.ゴーグルについては装着後の不快感の軽減ができた.キャリブレーション後に実施した映像呈示課題において,特定方向への注視および追視がある程度記録できたが,キャリブレーションの精度について更なる検討が必要と思われた.当初予定していた課題について予定通りに実施することができ,さらに,当初は予定していなかったが,重症心身障害児を対象にアイカメラ測定のデータを得ることができた.キャリブレーションの精度に課題を明らかにすることができ,次年度予定している重度肢体不自由児への本格的な試行に向けて準備する状況が整った.また遠隔通信に関しても,次年度に向けた課題を整理することができた.本研究は,行動表出がきわめて困難な重度肢体不自由児のインクルージョン促進のための,アイカメラとタブレットを活用した携帯型視線情報共有システム(Portable Eyes Sharing System:PESS)の開発を目的としている.本年度は前年度の課題を元に,以下の課題を実施した.課題1:重度肢体不自由児のアイカメラ使用において,個々の事例の生活姿勢および頭部形状に合ったゴーグルを開発する必要性が重要課題として挙げられた.そこで本年度は,デジタルファブリケーションを専門とする蛭田直氏および村松浩幸氏の研究協力を得て,頭部形状に即したカメラホルダーの開発を試みた.学齢期の重度肢体不自由事例(SMAI型,7歳,生活姿勢は左側臥位)を対象に,3Dスキャナによる非接触の手法で頭部形状を測定し,3Dモデリングソフトと3Dプリンタを用いて頭部前面で固定するホルダーを製作した.結果,床面接触等の影響なく装着することが可能となり,また測定と装着いずれも対象児の不快感等はみられなかった.これらの機器は比較的安価であることから,個々の事例およびその身体的な成長に合わせたゴーグルの開発が可能となった.課題2:対象児のアイカメラのキャリブレーションにおいて,自身の表情筋運動や眼球運動に関する十分な理解が必要と思われた.

そこで,遊びを通して顔を活用する学習指導を継続的に実施した.指導前半では顔の随意運動課題における運動出現と2秒以上の維持が約60%であったが,指導の後半では約90%となった.以上より,重度肢体不自由児がPESSを使用する上で必要な条件が達成され,またそのための有効な方法論が確立された.計画段階では,本年度の研究課題として,健常者と重度肢体不自由児を対象にPESSの試験的実施を行うことを目的としていた.このうち,健常者における基礎検討については,前年度に実施することができた.しかしながら,重度肢体不自由児については,前年度研究成果より当初予定していなかったアイカメラ用ゴーグルの開発の必要性が生じた.そのため,本年度は,簡便な手法で個人用ゴーグルホルダーを製作するための方法論の研究を行った.また,前年度研究より,発達段階の重度肢体不自由児や重症心身障害児の場合,自身の表情筋や眼球を随意的・能動的に操作する学習が不十分なことから,キャリブレーションに影響を及ぼす可能性が示された.そこで,PESSの試験的実施の対象児に対して,援助者の指示に基づいて表情筋や眼球を動かす訓練を実施する必要があると考えた.これらの追加課題を実施したことから,当初予定よりも進捗が遅れることとなったが,本年度の成果より,PESSを重度肢体不自由児に実際に適用する上での課題が解決され,次年度研究の実施が可能となった.本研究は,表出困難な重度肢体不自由児のインクルージョン促進のための,ウェアラブル型アイカメラとタブレットを活用した携帯型視線情報共有システム(Portable Eyes Sharing System:PESS)の開発を目的としている.本年度は前年度までの成果と課題を元に以下の課題を実施した.課題1:視線情報を他者が共有する妥当性と課題について詳細に検討した.様々な視覚探索課題中の視線マーカーの読み取りを実施した結果,ランダムな配列の探索課題については,注視対象の推定が困難であり,アイカメラ装着者が他者を意識した視線活用を行うことが重要と思われた.課題2:重度肢体不自由児がPESSを使用するための基本的な視線活用を習得するための指導法を開発し実施した.具体的には,1注視持続時間の延長,2注視の意図伝達機能の理解,3他者が理解可能な視線移動方法の習得,の指導を,スクリーンベース型アイトラッキングシステム(Tobii EyeX)を用いて行った.結果,他者の読み取りを意識した注視と視線の移動が可能となった.課題3:重度肢体不自由児を対象にPESSの実施を行った.前年度開発した方法を用いて専用ゴーグルを作製しアイカメラ測定を実施した結果,左側臥位,バギー上支持座位のいずれについても実用可能な水準で瞳孔検出ができ,本人の不快感や長時間使用による負担もみられなかった.イラストの名称を視線で選択する命名課題と,対象児が注視した対象をタブレット端末の画面から研究者,教師,保護者が推定する課題を実施した結果,キャリブレーション精度の向上について課題がみられたものの,対象児が注視している事物をタブレット端末の画面からある程度正確に評価することができた.結論として,重度肢体不自由児におけるPESSの有効性が示された.また,PESS導入のための準備プロセスが明らかとなった.
動物実験モデルを用いた歯周病原菌の動脈硬化病変形成能の評価

現在、動脈血中に移行した歯周病菌Porphyromonas gingivalisがアテローム形成を促進する可能性が論じられている。しかし,Porphyromonas gingivalisと心臓血管疾患との因果関係は未だ解明されていない.そこで本年度は、閉塞性動脈硬化症患者の手術摘出組織試料および口腔内プラークから歯周病原性菌の検出を評価した。現在、光照射により大腿動脈の血管内皮を傷害したモデルマウスにこれらの菌株を感染させ、梗塞性病変形成との関連を評価中である。また同時に、感染させたモデルマウスの大腿動脈のマイクロアレイ解析を実施し、梗塞性疾患と歯周病感受性と関連する遺伝子を検索している。
近代化と糖・脂質代謝異常に関する国際血清疫学的研究

本研究の目的は、南太平洋の近代化と疾病構造の変化の説明によく引用されるニールの「倹約遺伝子仮説」、すなわち「飢餓状態に適応してきた人々は近年の食物豊富な環境下で過剰に適応し、肥満や糖尿病等を起こし易い」の妥当性を検証することにある。第2次大戦後から徐々に近代化してきたパプアニューギニア島嶼部、バロパ地域(4地域)成人住民とそれらから首都への移住者から得られた血液を材料とし、糖および脂質代謝項目(尿糖,T-cho,TG,HDL,LDH,Apo-A1,Apo-B,Apo-E)を分析して移住を含めた地域・性による差を明らかにする一方、それらと年齢・体格・血圧・他の血液性状等との関連性を検討した。分析対象数はバロパ4地域合計750名(男:363名、女:387名)、首都移住者合計49名(男:25名、女:24名)であった。尿糖排泄者率は地域・性に関わらず2-3%で他の太平洋諸国における値より低いものの、これまでのパプアニューギニアにおける報告(首都成育者を除く)と大差なかった。脂質代謝項目のうちHDLの低下が男女の約60%に、またLDHの上昇が男女の約55%に見られたが、T-choやTGの上昇は男女のそれぞれ約10-15%に見られただけで、Apo-A1の低下やApo-BおよびApo-Eの上昇も男女の10%程度に見られただけであった。一方、T-cho,TG,LDH,Apo-Bは地域により異ならなかったが、HDL,Apo-A1.Apo-Eには男女ともで共通の有意な地域差が見られ、HDLとApo-A1は首都移住者で低く、Apo-Eは首都移住者で逆に高かった。性別に各脂質代謝項目を従属変数とし、年齢・体格・血圧・他の血液性状を独立変数としたステップワイズの重回帰分析を行なったところ、両性の全脂質代謝項目で有意な重回帰式が得られた(重回帰係数の2乗-寄与率はいずれも32%以上)。現在、近代化と脂質代謝項目およびそれらと関連が見られた項目との因果関係についてさらに検討中であり、結果は国内外の学会で発表したり学術雑誌に投稿する他、南太平洋各国の地域保健政策に役立てるため、各国の保健省等を通じてフィードバックする予定である。
日本企業のイノベーションに関する組織のミクロ基礎に注目した実態調査

日本企業の経営スタイルの変化とその結果としての企業競争力、とりわけイノベーション能力の関連についての実態を明らかにする。近年は「働き方」を軸に、従来の日本的な経営スタイルが批判的に見直されているものの、それが実態としてどのように進んでいるのか、またそれが企業競争力にどのような影響を与えているのかは明らかになっていない。本研究はこれを、従来ならば組織レベルの成果を組織レベルの挙動で説明する「マクロ現象間の因果関係」で説明していたところを、近年新たに登場した組織の中の個人行動と組織レベルの挙動及び成果とを関連付けて体系化する「組織理論のミクロ基礎」の理論枠組みを用いて説明を試みる。
気液相複合プラズマプロセスによるナノシリコン・ナノカーボン混成新奇発光場の創成

新奇発光場として期待されるシリコン内包カーボンナノチューブの創製を目的として,本年度はSiナノ粒子の形成効率向上を目指し,溶液中および高気圧中のレーザーアブレーションプラズマを用いてシリコンナノ粒子の形成実験を行い,さらにカーボンナノチューブへの照射により内包を試みた.1.アルゴンガス雰囲気下でのレーザーアブレーションによってシリコンプラズマを生成し,シリコンターゲットから10mm離れた基板上に堆積した物質を解析したところ,シリコン原子数が115個程度で構成されるシリコンナノ粒子が形成されていることが明らかとなった.2.高いアルゴンガス圧力の下でレーザーアブレーションを行うことにより,蛍光特性を有するシリコンナノ粒子を形成できることを明らかにした.蛍光波長は約600nmであり,この蛍光強度は, Arガス圧力が500Pa程度で形成されたナノ粒子において最大となることが分かった.3.高いガス圧力の下でレーザーアブレーションにより形成したシリコンナノ粒子を,プラズマイオン照射法により単層カーボンナノチューブに照射し,透過型電子顕微鏡により観察を行った.その結果,単層カーボンナノチューブの内壁に沿ってシリコンと考えられる物質が存在していることが観測され,本手法によってシリコンを内包したカーボンナノチューブを形成できることを実証した.1.コロイド溶液プラズマ中イオン照射実験に供するだけの高密度の単独・孤立垂直配向単層カーボンナノチューブを形成する最適なプラズマパラメータを策定する目的で,高周波補償回路を導入したラングミュアプローブを製作し,正確な高周波プラズマ中のプラズマ密度,空間電位,浮遊電位,電子温度の測定を実現した.2.高周波放電拡散プラズマCVD法により成長させた単層カーボンナノチューブの結晶性,及び成長量と,1.の手法で正確に測定したプラズマ条件を比較することにより,単層カーボンナノチューブ成長におけるプラズマ中荷電粒子の効果を検討した.その結果,10eV程度の特定低エネルギー,及び50eV以上の高エネルギーイオンが基板に入射する条件下では,単層カーボンナノチューブに多数の欠陥が生じることが明らかとなった.3.成長,及び成長抑制の両効果を導入した,プラズマCVD中単層カーボンナノチューブ成長機構の数式表現を実現した.本数式により,電子顕微鏡写真のみで議論されることが多かったこれまでの単層カーボンナノチューブ成長機構に関して,成長速度,エッチング係数,触媒寿命等一般的かつより詳細なパラメータによる検討が可能となり,単独・孤立垂直配向単層カーボンナノチューブの高密度成長法確立に重要な役割を果たすと考えられる.4.コロイド内包カーボンナノチューブの創製を目的として,溶液中アーク放電マイクロプラズマを用いてコロイドの形成実験を行った.本年度は,シリコンコロイドを形成するための基礎資料を得る目的で,アーク放電電極材料として実績のある鉄を用いて,鉄コロイドの形成を試みた.溶液中アーク放電によって形成した鉄微粒子(コロイド)を透過型電子顕微鏡により観察し,粒径分布を調べたところ,8nmを中心として3nm10数nmの分布を持つことが明らかになった.5.アーク放電電流の変化や溶液の種類,界面活性剤を利用すること等で,粒径サイズ制御が期待できるため,溶液中アーク放電マイクロプラズマはコロイド内包カーボンナノチューブ創製への有効な手法であると考えられる.新奇発光場として期待されるシリコンコロイド内包カーボンナノチューブの創製を目的として,本年度は,溶液中アーク放電マイクロプラズマを用いてシリコンコロイド(ナノ粒子)の形成実験を中心とした研究を行った.1.純水中においてポリシリコンを放電電極としてアーク放電を行うことによって,電極上に青緑色の蛍光(蛍光波長:480nm)を示す堆積物が観測され,透過型電子顕微鏡による観察結果から,結晶性を有する直径2nm程度のシリコンナノ粒子が形成されていることが明らかとなった.2.シリコンナノ粒子の粒径制御を目的として電極材料に着目し,カソード電極に銅(アノード電極はポリシリコン)を用いてアーク放電を行った結果,電極上堆積物及び純水中に分散した試料から緑色蛍光(蛍光波長:500nm)が観測され,直径34nmのシリコンナノ粒子が形成されていることが分かった.3.シリコンナノ粒子に対する酸化の影響を排除するため,溶液として液体アルゴンを用いてアーク放電を行った結果,電極上堆積物から青色蛍光(蛍光波長:420440nm)が観測され,この青色蛍光を示すシリコンナノ粒子の粒径が約11.5nmであることが明らかとなった.4.以上の結果から,溶液中アーク放電プラズマを利用することで,形成直後に青緑緑色蛍光を示すシリコンナノ粒子を形成することに初めて成功し,さらに電極材料の組み合わせ及び溶液の種類を変化させることによって,シリコンナノ粒子の粒径制御の可能性を見出した.新奇発光場として期待されるシリコン内包カーボンナノチューブの創製を目的として,本年度はSiナノ粒子の形成効率向上を目指し,溶液中および高気圧中のレーザーアブレーションプラズマを用いてシリコンナノ粒子の形成実験を行い,さらにカーボンナノチューブへの照射により内包を試みた.1.アルゴンガス雰囲気下でのレーザーアブレーションによってシリコンプラズマを生成し,シリコンターゲットから10mm離れた基板上に堆積した物質を解析したところ,シリコン原子数が115個程度で構成されるシリコンナノ粒子が形成されていることが明らかとなった.2.高いアルゴンガス圧力の下でレーザーアブレーションを行うことにより,蛍光特性を有するシリコンナノ粒子を形成できることを明らかにした.蛍光波長は約600nmであり,この蛍光強度は, Arガス圧力が500Pa程度で形成されたナノ粒子において最大となることが分かった.3.高いガス圧力の下でレーザーアブレーションにより形成したシリコンナノ粒子を,プラズマイオン照射法により単層カーボンナノチューブに照射し,透過型電子顕微鏡により観察を行った.

その結果,単層カーボンナノチューブの内壁に沿ってシリコンと考えられる物質が存在していることが観測され,本手法によってシリコンを内包したカーボンナノチューブを形成できることを実証した.
単一核スピン検出用トンネルデバイスに関する研究

トンネル磁気抵抗効果と電子-核スピン相互作用を用いた単一核スピン検出理論の構築を図った。核スピンとしてはSi中のP原子を想定し、ドナー電子とP原子核との磁気的相互作用のある系を考えた。核スピンと結合するドナー電子をトンネル電流のキャリアとして利用することで単一核スピンの検出が可能と考えられる。スピン検出に必要なデバイスの構成要素として、1)核スピン-ドナー電子系、2)トンネル接合用絶縁膜、3)トンネル電極用強磁性薄膜、4)キャリア電子注入用電極、という4つの要素が考えられ、数値計算等によって材料とデバイス構造を特定した。実験面では、単一P原子の埋め込みに必要な単原子リソグラフィー、特に単水素剥離について集中的に実験を行った。STM針からのトンネル電子の注入によって、Siと水素の結合手を破壊することで水素を剥離することが可能である。以前の実験でSTM針のバイアス電圧をSi-Hの結合エネルギー程度(3.1-3.5[V])とすることで水素を剥離できることが確認されており、本年度はSTM針へ加える電圧パルスの電圧値とパルス幅など単水素剥離の実験条件の最適化を図った。剥離部分が数水素原子分に広がってしまう原因は各種分子振動モードの存在、シュタルク効果などが考えられ、これらの要因を考慮してパルス幅の精密な制御が必要という結論に至り、STM装置の改造に取り組んだ。これは現在も遂行中であり、残念ながら本課題の実デバイス上での確認は今後の課題として残った。しかしながらここで得られた成果は単一核スピン検出用トンネルデバイスの開発に対し重要な寄与を与えるものである。まず核スピン検出の理論的枠組みの確立について考察した。トンネル磁気抵抗効果を観測するために必要な材料、デバイス、実験方法、また核スピンとキャリア電子の相互作用などについて総合的な検討を行った。その結果、詳細な検討にはやはり実験データの蓄積が必要であり、このための実験手法を検討した。そのため、本年度は予備実験を主目的として、磁性膜を表面に蒸着したSTM探針の製作手法の確立を図った。従来提案されている手法つまりKOH溶液中でタングステンワイヤーを電解研磨することにより先鋭な探針が得られることが確認された。また電解研磨中の印加電圧を時間制御することや電解研磨終了間際にワイヤーを引張することでより先鋭な先端形状が得られることも確認された。これらの探針を利用したSi表面の観察結果は良好であり、探針製作のプロセスを確立することができた。針表面への磁性膜の蒸着は来年度以降の課題となった。また、核スピンの埋込みに関しては継続的に研究を行っており、STMを用いた単原子リソグラフィーに関してある程度のめどがついたため、核スピンを有する不純物原子(P)の埋め込みは来年度に実現できる見通しとなっている。よって来年度には磁性膜蒸着のSTM探針と、核スピンが埋め込まれたSiウェハを用いることにより、トンネル磁気抵抗効果に関する予備実験が可能であると考えれられる。昨年度から引き続いて、トンネル磁気抵抗効果と電子-核スピン相互作用を用いた単一核スピン検出理論の構築を図った。強磁場近似が成り立つような静磁場を印可した場合、この系ではそれぞれに対応する電磁波に応じて核共鳴遷移と電子スピン共鳴遷移が可能である。電子スピン共鳴では核スピンの状態に依存して共鳴周波数が変化するため、ドナー電子のスピンが共鳴しているかどうかを検出することで核スピンの状態を特定可能である。一方、強磁性薄膜を電極に使ったトンネル接合ではトンネル磁気抵抗効果によりキャリアのスピン状態によってトンネル電流が大きく変化することが知られている。したがって核スピンと結合するドナー電子をトンネル電流のキャリアとして利用することで単一核スピンの検出が可能と考えられる。スピン検出に必要なデバイスの構成要素として、1)核スピン-ドナー電子系、2)トンネル接合用絶縁膜、3)トンネル電極用強磁性薄膜、4)キャリア電子注入用電極、という4つの要素が考えられ、具体的な構造を決定するため、各種デバイスパラメータを理論解析及び数値計算によって評価した。実験面では、STMを使った核スピン検出のため、探針作製装置の改良による探針の先鋭化と、NH4Fを使ったSi表面の平坦化プロセスの改良を行った。結果はそれぞれ良好であったが、水素レジストの単原子リソグラフィー及びP原子の埋め込みには至らなかったため、スピン検出は来年度の課題となった。

以前の実験でSTM針のバイアス電圧をSi-Hの結合エネルギー程度(3.1-3.5[V])とすることで水素を剥離できることが確認されており、本年度はSTM針へ加える電圧パルスの電圧値とパルス幅など単水素剥離の実験条件の最適化を図った。剥離部分が数水素原子分に広がってしまう原因は各種分子振動モードの存在、シュタルク効果などが考えられ、これらの要因を考慮してパルス幅の精密な制御が必要という結論に至り、STM装置の改造に取り組んだ。これは現在も遂行中であり、残念ながら本課題の実デバイス上での確認は今後の課題として残った。しかしながらここで得られた成果は単一核スピン検出用トンネルデバイスの開発に対し重要な寄与を与えるものである。