hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子放出増強による表面プラズモンのナノ分解能・その場観察

表面プラズモンが持つと期待される2次電子放出増強効果を利用して、光照射により金属表面に励起された表面プラズモンの強度分布を、電子ビーム走査により、ナノメートル分解能で観察する新原理顕微法の開発に挑んだ。走査電子顕微鏡(SEM)試料室内部に、外部から導入したレーザ光によりプリズム上に成膜した金属薄膜表面上に表面プラズモンを励起できる光学系を構築した。レーザ光のON/OFFに対応してSEM画像の輝度が変化することを明らかにした。本研究では、表面プラズモンが持つと期待される2次電子放出増強効果を利用して、光照射により金属表面に励起された表面プラズモンの強度分布を、電子ビーム走査により、ナノメートル分解能でその場観察する新原理顕微法の開発に挑んだ。具体的には、走査電子顕微鏡(SEM)試料室内部に、外部から導入したレーザ光により試料に表面プラズモンを励起できる光学系を構築し、レーザ光のON/OFFに対応してSEM画像の輝度が変化するかどうかを調べた。当初、平成23年3月に導入された高輝度でエネルギー分光機能を有する新しいSEMをベースにシステムを構築する計画を立て、主要フランジの移行までは2年目半ばに完成したが、光学系まで含めた全システムの移行は期間中には完了しなかった。その代わりに旧システムの輝度信号を32ビットに高分解能化し、SEM側の性能の限界を埋め合わせることにより、表面プラズモンによる微小な2次電子放出量の変化を補足できるよう努力した。また、最終年度は、調整は容易であるが効率の悪い従来の円筒面プリズムを三角形プリズムに変更し、高精度な角度調整機構を組み込むことで効率の良い表面プラズモン励起を実現することに注力した。しかしながら、表面プラズモンの2次電子放出増強効果を検証したと明確に言える結果は得られていない。レーザ光のON/OFFにともなう表面変化は確認されたが、それは熱膨張によると推定している。この結果から、極めて微小な2次電子量の変化を捕らえるシステムができていることは確認できた。詳細は解析中であり、研究成果報告書にて報告する。また、本研究を通じて、電子顕微鏡と光学系を融合したシステムが種々の新型顕微鏡の共通のプラットホームとして有望であることに思い至り、計画にはなかった方式の超解像光学顕微鏡の基礎実験を行った。期間中に成果を公表できなかったが、現在その結果を論文にまとめている。本研究では、表面プラズモンが持つと期待される2次電子放出増強効果を利用して、光照射により金属表面に励起された表面プラズモンの強度分布を、電子ビーム走査により、ナノメートル分解能でその場観察する新原理顕微法の開発に挑んでいる。具体的には、現有の走査電子顕微鏡(SEM)試料室内部に、外部から導入したレーザ光により試料に表面プラズモンを励起できる光学系を構築し、レーザ光のON/OFFに対応してSEM画像の輝度が変化するかどうかを調べる。2次電子放出増強効果が確認できたら、人工的なナノ構造物における表面プラズモンの実空間・その場観察の実証を目指す。平成23年度の最大の課題として、古いSEM中にこれまでに構築していた予備的な実験システムの新しいSEM(平成23年3月導入)への移設を挙げていた。フランジ等、必要なハードウェア上の整備は進めたが、制御システムの違いが大きく、まだ新システムに完全に移行するには至っていない。従って、現在のところはすべて旧システムにて実験を行っている。また、残念ながら、表面プラズモンの励起による2次電子放出増強効果の発生を示唆する有意な信号は現時点では得られていない。そこで、2次電子の極めて微小な変化を捉えられるよう、32ビットで入力信号を扱えるよう、システムを改良した。また、当初、次年度に計画していた試料交換室を利用した迅速な試料交換システムの構築を、前倒しして実施した。さらに、本研究の遂行の過程で、電子顕微鏡と光学系を融合したシステムが種々の新型顕微鏡の共通のプラットホームとして有望であることに思い至り、入力信号の多チャンネル化や走査の高速化などの改良を行った。表面プラズモンが持つと期待される2次電子放出増強効果の検証は、挑戦的な課題ではあるが、まずは現時点で有望な実験結果が得られておらず、従って、対外的な発表や特許出願に至っていない点でこのように評価した。また、低加速電圧に対応し、エネルギー分光機能を有する新しいSEMに移行できていない点でも、当初の計画に比べて遅れている。しかしながら、その検証に必要なシステムの完成度の点では、次年度に計画していた課題を前倒しで実施したり、当初計画していなかった面での改良も進めることができたので、計画よりも進展している側面もある。当初は、新しいSEMへの移設を大前提として計画していたが、現実にはその完成にかなりの時間を要することがわかってきたので、引き続き古いSEMでの実験を進め、その代わり、既に対応した入力信号の高分解能化などの工夫によりSEM側の性能の限界を埋め合わせる。

一方で引き続き新しいSEMへの移行の準備も着実に進める。また、これまで原理検証に成功していない理由として、用いているプリズムが円筒面プリズムであり、確実に表面プラズモンを励起できる点では有利である反面、ある角度範囲で入射した光の一部しか表面プラズモンに変換されない点で不利であることも挙げられる。そこで、三角形プリズムに変更し、その代わり、高精度な角度調整が可能なシステムに作り直すことにより、最終年度内の原理検証を目指す。交付が予定されている1700千円の直接経費全額を物品費に用いる(当初計画は物品費1400千円、その他300千円)。具体的には光学部品、制御部品等の消耗品費に用い、原理検証に向けてシステム面での改良に全力を投入する。
姿勢制御を司る反射系が歩行運動において果たす役割の解明

綱渡り競技で用いられるバンド状の紐であるスラックラインに足部を置いて体重をかけると,左右方向に強い振戦運動がしばしば生じる。この振戦運動は,左右方向の姿勢を安定化するための脊髄反射によるものと考えられる。そこで,この振戦運動および歩行運動の筋活動の比較を行った。その結果,振戦運動と歩行中の立脚期には類似する筋活動の存在を確認できた。この結果は,立位時に働く左右方向の姿勢制御が歩行中の立脚期にも働いていることを示唆する。この姿勢制御がどのような感覚情報に基づいて生じているかを検討していくため,足圧分布を計測するための圧力センサの選定と,足圧分布を含む運動情報計測システムの設計・開発を行った。IMUセンサを用いた身体部位の加速度,角加速度の同時計測,ならびに,PCとの無線通信を用いたデータ送受信可能なシステムを構築することで,スラックライン上だけでなく,さまざまな環境での歩行中のデータ取得を可能とするシステムの開発を行った。また,運動の準備状態(すぐに歩きだせる状態)での静止立位の身体動揺特性を計測し,単に立っているだけの静止立位状態との違いを実験的に検討した。その結果,運動の準備状態では床反力中心が前方に移動することに加え,床反力中心変動の時間特性が速くなることが明らかになった。この結果は,運動準備状態では,身体の姿勢が変化するとともにより細かい時間周期で姿勢の修正が行われている可能性を示唆する。本研究の目的は歩行中の姿勢制御及び歩容生成に,反射系がいかに寄与しているかを解明することである。初年度に実施した予備実験の結果は,本研究課題により有益な結果が得られそうなことを示唆している。また,今後の研究推進のための計測機器の準備も順調に進んでおり,ほぼ当初の計画通りに研究は進んでいる。本研究では,不安定な足場上での立位姿勢維持タスクにおける感覚情報と筋活性の関係性を手がかりとして,歩行制御に内在する姿勢制御の役割を推定する。今後は,初年度に引き続き,このような運動計測実験を行うための準備及び運動計測実験を以下のように行う。(1)姿勢制御や歩行制御における重要な感覚情報の一つである足圧分布および,身体部位の運動情報を計測するためのセンサシステムを製作する。基本設計や部品の選定は初年度に行なったので,2019年度はハードウェアの製作に入る。(2)立位姿勢制御における感覚情報と筋活性の関係を調べるために用いる不安定な足場を検討する。具体的には,初年度に引き続きスラックラインを利用する他,モータ駆動により足場に揺動を与える装置の開発も検討中であり,その具体的な設計と製作に入る。(3) (1)(2)で準備した計測機器及び足場を用いて立位時の姿勢制御に働く感覚情報と筋活動の関係を解析する。その結果を,歩行運動中の感覚情報及び筋活動と比較することにより,歩行中の姿勢制御及び歩容生成に,反射系による感覚運動変換がいかに寄与しているかを解明する。

具体的には,初年度に引き続きスラックラインを利用する他,モータ駆動により足場に揺動を与える装置の開発も検討中であり,その具体的な設計と製作に入る。(3) (1)(2)で準備した計測機器及び足場を用いて立位時の姿勢制御に働く感覚情報と筋活動の関係を解析する。その結果を,歩行運動中の感覚情報及び筋活動と比較することにより,歩行中の姿勢制御及び歩容生成に,反射系による感覚運動変換がいかに寄与しているかを解明する。
乳児はヒト以外のエージェントを協力者として期待するか

協力行動(共有するゴールのためにパートナーと共同して働く)は、ヒトという種のホールマークの一つであると考えられている。しかしながら、こうした協力行動が、ヒトーヒト間に見られるものか、それとも、ヒト以外のエージェント、例えばロボットにも見られるかはまだ解決されていない問題である。これまで、申請者らの研究では、ロボットとヒトが協力しておもちゃを得ようとする場面で、14カ月児は、ロボットが明らかなヒトの協力者であるという確証は得られなかった。しかしながら、その注視時間から、ロボットの新奇性が高すぎる可能性が示唆され、次の実験では、その新奇性を減じるために、実験セッションの前に、ロボットに発話や社会的な行動(手を振るなど)を付与し、ロボットがフレンドリーな存在であることを示した。しかしながら、なおも、ロボットがヒトのパートナーであるという明確な確証には至らなかった。本年度は、別の視点からの検討を始めた。すなわち、第3者が、ロボットをどのように扱うか、またどのように見なすかの検討である。ヒトとロボットが共同しておもちゃを箱から取り出すという作業を行った後、それを見ていた第3者が、ロボットとヒトに報酬を配分するが、その際に、乳児は、第3者が、ロボットにも公平に配分することを期待しているか否かが、期待違反法によって調べられた。現在、データ取得中である。また、先行研究では、乳児は、労働量に応じて、報酬が配分されるべきであることを期待していることがわかっているが、次の段階として、ロボットにもこうしたルールを適用するか否かの検討も合わせて行う。なお、前年度までの成果として、"Infants' Perceptions of Cooperation betweena Human and Robot"と題して、国際学術誌のInternational Journal of Social Roboticsに投稿した。29年度が最終年度であるため、記入しない。ヒトは、誰とでも協力関係を築くことが可能である。このような協力関係は、通常、共有する目標や共有する資源に向かう時に生じる。ある研究者は、協力行動はヒトという種に特異的に生起すると考えている。もし、そうであるなら、こうした傾向は、発達初期に現れても得意に驚くべきことではないかもしれない。例えば、先行研究では、14カ月児は、おもちゃを獲得するために、2人が協力した場合、そのおもちゃを一人が独占するのではなく、おもちゃを平等に配分されるべきだと期待(予測)しているらしいことが、期待違反法により示されている。ここで、新たに問題となるのが、乳児は、このような期待もしくは予測が、ヒト以外のエージェント、例えばロボットといったようなエージェントに拡張されるかということである。このような問いは、AIやロボットの技術が大きな進展を示している現在、極めて重要な問いかけとなると考えられる。本年度は、14カ月児を対象として、ヒトとロボットの協力行動の知覚について検討した。まず、1)乳児はロボットを協力行動のパートナーとして見なすのか、2)その場合、獲得した資源をどのように分配するのか、ということをresearch questionとした。これまでの報告のように、乳児が文脈に応じてロボットに目標帰属をするのであれば、ロボットをパートナーとしてみなし、獲得した資源の公平な分配を期待するかもしれない。ところが、結果はそうしたことは認められなかった。14カ月児は、おもちゃに対する協力的な目標帰属しなかったと思われる結果であった。この結果は、われわれの仮説とは異なるものであったが、ロボットに対する新奇性が反映されたものである可能性が示唆され、次の実験のデザインを確定し、開始することができた。本年度は、まず、目標としていた最初の実験を終え、結果を得ることができた。結果はわれわれの仮説とは異なるものであったが、Developmental Cyberneticsの視点から、新たのデザインを計画することができた。ロボットに対する注視時間が長かったということから、新奇性を減じるため、実験セッションのビデオに入る前に、発話や社会的な行動をロボットに入れ、短いビデオクリップによって呈示し、ロボットに対する親和性を持たせるようにした。また、こうした成果は、イタリアのミラノで開催された、International Society for Study of Behavioral Developmentのワークショップに採択され発表を行った。このようなことから、計画は概ね順調に進んでいると考える。

現在、データ取得中である。また、先行研究では、乳児は、労働量に応じて、報酬が配分されるべきであることを期待していることがわかっているが、次の段階として、ロボットにもこうしたルールを適用するか否かの検討も合わせて行う。なお、前年度までの成果として、"Infants' Perceptions of Cooperation betweena Human and Robot"と題して、国際学術誌のInternational Journal of Social Roboticsに投稿した。引き続き、同様の手法でデータを収集するとともに、さらにあらたな視点からの実験を行う。すなわち、第3者がどのようにロボットを扱うか、どのような存在と見なすかどうかを検討することである。特に、協力行動において、ロボットに対しても平等な分配を期待するか否かを検証する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
回転式Hot Biopsyの開発

大腸内視鏡の鉗子孔から鉗子を挿入し,内視鏡で直視しているポリープを安全に摘除する方法の開発として本研究が計画された.把持したポリープの茎部を回転により直径を縮めながら通電切除する方法を行うために,これまで完成している回転鉗子機構に通電出来る鉗子(回転式Hot Biopsy)の開発につとめた.そのため,平成12年度予算で市販されている通電式鉗子(Hot Biopsy鉗子)を購入し,それを回転鉗子機構に組み入れる作業を行った.その結果,Hot Biopsy鉗子の回転は可能となり,回転運動そのものにも支障がなかった.しかし,通電するためにはアクティブコード(高周波発生装置本体からHB鉗子への接続コード)を鉗子に接続しなければならないが,回転運動によりこのコードも回転してしまうことが判明した.このコードが回転しないようにするためには接続をゆるめる必要があるが,接続をゆるめると通電が不完全になるというジレンマ至った.この問題の解決には非接触状態でも電流が流れるコード接続機構を開発しない限りにおいては困難と判断した.以上から,本研究は平成12年度予定をクリア出来ず,さらなる研究も困離な状況である.平成13年度は犬による基礎実験を行い,平成14年度には成果の発表をするという計画をもとに,その予算を請求する予定であった.すなわち,全てが平成12年度に予定した回転式Hot Biopsyの完成を前提としたものであった.しかし,平成12年度の研究自体が成果を生まなかったことを鑑み,平成13年度,平成14年度の予算を請求しないことを決定した.上記理由により,本研究は研究業績の発表を行う水準に至らず,論文発表は行うことは困難であった.大腸内視鏡の鉗子孔から鉗子を挿入し,内視鏡で直視しているポリープを安全に摘除する方法の開発として本研究が計画された.把持したポリープの茎部を回転により直径を縮めながら通電切除する方法を行うために,これまで完成している回転鉗子機構に通電出来る鉗子(回転式Hot Biopsy)の開発につとめた.そのため,平成12年度予算で市販されている通電式鉗子(Hot Biopsy鉗子)を購入し,それを回転鉗子機構に組み入れる作業を行った.その結果,Hot Biopsy鉗子の回転は可能となり,回転運動そのものにも支障がなかった.しかし,通電するためにはアクティブコード(高周波発生装置本体からHB鉗子への接続コード)を鉗子に接続しなければならないが,回転運動によりこのコードも回転してしまうことが判明した.このコードが回転しないようにするためには接続をゆるめる必要があるが,接続をゆるめると通電が不完全になるというジレンマ至った.この問題の解決には非接触状態でも電流が流れるコード接続機構を開発しない限りにおいては困難と判断した.以上から,本研究は平成12年度予定をクリア出来ず,さらなる研究も困離な状況である.平成13年度は犬による基礎実験を行い,平成14年度には成果の発表をするという計画をもとに,その予算を請求する予定であった.すなわち,全てが平成12年度に予定した回転式Hot Biopsyの完成を前提としたものであった.しかし,平成12年度の研究自体が成果を生まなかったことを鑑み,平成13年度,平成14年度の予算を請求しないことを決定した.上記理由により,本研究は研究業績の発表を行う水準に至らず,論文発表は行うことは困難であった.
格差化・多元化する少子高齢社会における高齢者の家族観に関する文化人類学的研究

本研究では、世代間の経済的格差が拡大し、生き方についての価値観が多元化する少子高齢時代の日本社会において、高齢期を迎える人びとが自らの家族とどのような関係を取り結びながら生活しているのか、その関わりのあり様は高齢者にどのような充足感をもたらすものか、またもたらさないとするならばそれに必要な方策とはどのようなものであるかについて探るため、2004年の中越地震の災害復興地である新潟県長岡市山古志地域を中心に文化人類学的研究を行った。具体的には、聞き取りおよび参与観察調査を実施することから、山古志地域における個々の高齢者の家族間関係-近隣の家関係-地域復興支援員(中越大地震復興基金の運用により、住民主体による集落運営を支援することを目的に設置された制度)の三者関係に焦点を当て、高齢者の家族観を探った。当地域は、震災後の若年人口の流出により、家族と離れて地域に残り一人や夫婦のみで暮らすことを選択した高齢者も少なくない。2005年に内閣府が実施した「高齢者の生活と意識に関する国際比較調査」によると、日本の高齢者の心の支えは、家族、とりわけ配偶者と子どもに集中しているとの報告がなされているが、申請者の調査による限り、当地域の高齢者においては、家族、とりわけ子どもと離れて暮らす高齢者が家族や地域からの孤立に対する不安が生じにくい生活環境創出の工夫が観察された。それは、地域の災害復興プロセスにおいて、様々なイベントや活動が住民主体で運営され、地域の人たちと関わりを持つ機会が日常的に創出されていることによるものと考えられる。このことから、高齢者の家族観は、個々の人が取り結ぶ近隣関係や地域の各種サービスへのアクセスに大きく影響を受ける可能性が指摘され、今後の調査の継続により、高齢期の家族観を多世代間関係、および地域社会の各種サービスへのアクセスの問題としてより包括的に考察していくことが望まれる。
日本大衆文化における親子像に関する文芸社会学的研究

教育内容に関する社会学的研究の一つとしての「日本大衆文化における親子像」の研究は、今年度は、説経・浄瑠璃の作品分析を集中的に行なった。これは、日本大衆芸能の親子像の源流を深ることにもなり、また、表象としての親子像のその後の歴史的変遷を知ることにもなる、一つの基礎的な作業である。このため、資料として『説経正本集』1-3巻、『古浄瑠璃正本集』1-10巻、『近松全集』1-12巻、『金平浄瑠璃全集』1-3巻、『土佐浄瑠璃全集』1-3巻、『紀海音全集』1-7巻のすべての作品(計547作品)についてストーリーの概要をカード化し、とくにその親子関係について分析した。この結果、次のような、親子関係の諸タイプを析出することができた。(説経)1親を救う子,2子を捨てる親,3子から逃げる親。(古浄瑠璃)1自覚する親,2自覚する子ども。(金平浄瑠璃)1世代交代を主張する子,2体制内批判をする子。(近松浄瑠璃)では、親子の問題を、同心円的状況と多重円的状況に分け、前者は、1お家騒動もの,2継父母もの,3身替りもの,後者は、1板ばさみもの,2心中もの,3不条理もの,に分けて考察した。とくに、近松作品における「親子関係」は、これ以後(または同時代)の紀海音らの作品や歌舞伎に大きな影響を与えた原型とみられる。当時の近世社会における、多種なる準拠集団の自我群の反映による自我葛藤と、それを超克せんとする調和への希求が、親子像に表象されている、と解される。「親殺し」「子殺し」の日本的元型の一端が、ここにみられる。
腸内フローラを用いた動物個体識別法の開発

野生動物保護や害獣管理には、個体識別が重要である。標識による識別、視覚的特徴による個体識別法があり、生態学や野生動物学分野において一定の成果を上げてきた。しかし、それぞれに問題点や不確定な要素が否めないとの指摘もあり、より確実で簡便な個体識別法が望まれている。本研究は、対象動物を捕獲することなくサンプル採取が可能な糞便に着目し、その糞便中に含まれる腸内細菌叢(フローラ)を用いた新たな個体識別法の開発をめざした。まず、日本の動物園で飼育されている32頭のオランウータンの糞便を、最短でも3か月以上の間隔をあけて各個体3回ずつ採取した。各サンプルから高純度の細菌由来ゲノムを精製し、網羅的16Sリボソーム遺伝子解析(16S解析)を行った。得られたDNA配列情報を用いてUniFrac解析(群集解析)した結果、同じ個体の腸内細菌叢は、32頭中28頭のオランウータンでクラスタリングし、他の個体とは区別できた。すなわち、腸内細菌叢の群集解析によりオランウータン(動物)を個体識別できる有用な結果を得ることができた。また、オランウータンの腸内細菌叢は、ヒト、ジャイアントパンダ、マウスとは異なるクラスターを形成していることも確認された。日本の動物園で飼育されている32頭のオランウータンの糞便を、最低3か月以上の間隔をあけ、3回ずつ採取し、その腸内細菌叢のメタ16S解析を行った。UniFrac解析(群集解析)の結果、同じ個体の3回の腸内細菌叢は、32頭中28頭のオランウータンでクラスタリングし、他の個体とは区別できた。したがって、腸内細菌叢は、人での研究と同様、オランウータン(動物)でも個体識別できる有用な結果を得ることができた。本研究の過程で、母オランウータンが哺乳・育児しない生後すぐのオランウータンが2頭いて、それらは人工飼育された。その2頭のオランウータンの腸内細菌叢は、他のオランウータンの細菌叢とはクラスタリングせず、in house data(非公開)の健常なヒト腸内細菌叢のクラスターに含まれたことから、ヒトの生活する環境中の細菌によって、生後すぐのオランウータンの腸内細菌叢が形成された可能性が示唆された。そのうちの1頭を人工飼育した飼育員の腸内細菌叢を解析し、そのオランウータンの細菌叢との比較している。また、その2頭のオランウータンは、親オランウータンの元で飼育しているので、その後の細菌叢の変化も興味深い。その結果によっては、異なる生物種の腸内細菌叢を形成する根拠が明らかになる可能性がある。個体識別法として、標識による識別、個体ごとの視覚的特徴による識別などがあり、生態学、野生動物学および行動学に一定の成果を上げてきた。しかし、それぞれ問題点や不確定な要素が否めないとの指摘もあり、より質の高い、違った視点からの野生動物の個体識別法が望まれている。本研究では、対象の動物を捕獲することなく個体別の採取が可能な糞便に着目し、腸内細菌叢を指標とした新規なオランウータン個体識別法を検討した。各動物園で飼育されているオランウータン糞便から経時的に抽出したDNAの16S rDNA(V1-2)を用いたバーコードシークエンシング(Roche 454)を行った。得られたリードから選抜したクオリティの高いリードを用いてOTUやUniFrac解析を行い、個体識別マーカーとしての有用性を評価した。まず、採取したオランウータン糞便を用いて、細菌構造を比較するパイプラインを構築した。網羅的な16S rDNAの配列によるOTUやUniFrac解析の結果、ほぼ全ての検体において、菌叢の系統学的距離は同一個体間で最小であった。このことから、本手法はオランウータンの個体識別手法として有効であると推察される。動物園で飼育されているオランウータンにおいて、年齢や雌雄、系統のわかっている32頭分の糞便をサンプリングできた。

その内、28頭分については予定どおり3回のサンプリングを終了し、4頭分についてはすでに2回のサンプリングを完了し、2012年6月中には3回目のサンプリングを行う予定である。サンプリングと解析は同時進行しており、現在までの結果から、本手法により個体識別が可能である知見が得られてきた。そこで、「おおむね順調に進展している」という自己評価にした。32頭のオランウータンについて、3回分の糞便をサンプリングする予定である。現在、飼育環境中での餌について、各園に問い合わせ中である。また、申請書どおり、インドネシア政府と折衝を開始し、野生のオランウータンの糞便を日本に輸送する許可を申請中である。それと同時に、インドネシアからの安定的な細菌DNAの輸送方法についても検討中である。32頭のオランウータンの3回分の糞便を用いて、細菌叢の網羅的16S rDNAシークエンスを行い、UniFrac解析を行う。また、インドネシアから野生のオランウータンの糞便が入手できれば、その解析も同時に行う予定である。
近赤外光酸素モニターによる脳内酸素環境の変化の測定

今回われわれは、近赤外光酸素モニター(Near Infrared Spectroscopy:以下NIRS)を用いて、臨床上精神鎮静法で用いられる吸入笑気濃度および酸素濃度における脳内酸素環境変化さらに、臨床上、歯科治療時に用いられる静脈内鎮静法下における脳内酸素環境変化について検討した。方法は、水平仰臥位にてフェイスマスクおよび各種モニターのプローブを装着し安静状態を得た後、混合ガス(笑気+酸素:N20群、窒素+酸素:N2群)を順次フェイスマスクより吸入させた研究とプロポフォール(1mg/Kg、2mg/Kg、3mg/Kg)・ミダゾラム(0.03,0.05,0.07mg/kg)を静脈内投与し、その間、連続的に各種パラメーターを測定し、比較検討した。(結果)吸入鎮静法:1.SBP, DBPは,投与開始後から徐々に低下し測定開始10分後で最小値を示し,以後,明らかな経時的変化は認められなかった.2.ETC02は、測定開始6分後から有意に増加しはじめ,測定開始30分後に最大値を示した.また,測定開始35分より低下しはじめ,測定開始40分では,測定開始5分の状態にまで復した.3.Sp02は、測定開始6分後から有意に低下しはじめ,測定開始40分後に最小値を示した.また,測定開始40分から増加しはじめ,測定開始45分では,測定開始5分の状態にまで復した.4.Hb02は、測定開始517分後まで増加傾向を認め,測定開始1838分後までは低下傾向を示した.測定開始39分後から増加傾向を示し,測定開始36分後に最大値を示し,以降,漸減傾向を認めた.5.Total Hbは、測定開始316分後までは,増加傾向を認め,測定開始1734分後までは低下傾向を示した.測定開始35分後から増加傾向を示し,測定開始46分後に最大値を示し,以降,漸減傾向を認めた.6.ΔCytaa3は、多少の増減は認められるものの明らかな経時的変動は認められなかった.静脈内鎮静法:1.SBP、DBP、HRは、N20群、N2群とも明らかな経時的変動はなかった。2.ETC02、TcPC02は、両群とも混合ガス吸入中止後の空気吸入時、経時的に増加する傾向がみられた。3.Hb02は、笑気吸入後の空気呼吸時に空気吸入前と比較して、N20群で有意な低下が認められた。4.ΔCytaa3は、両群とも明らかな経時的変動はみられなかった。これらの結果より、笑気吸入鎮静施行時に笑気吸入中止後直ちに空気吸入により、血中の酸素分圧が速やかに低下するが、そのさいの脳内酸素環境は良好に保たれていると考えられた。また、プロポフォールによる静脈内鎮静法は、血中の酸素分圧の低下が認められるが、そのさいも脳内酸素環境は良好に保たれていると考えられた。

4.ΔCytaa3は、両群とも明らかな経時的変動はみられなかった。これらの結果より、笑気吸入鎮静施行時に笑気吸入中止後直ちに空気吸入により、血中の酸素分圧が速やかに低下するが、そのさいの脳内酸素環境は良好に保たれていると考えられた。また、プロポフォールによる静脈内鎮静法は、血中の酸素分圧の低下が認められるが、そのさいも脳内酸素環境は良好に保たれていると考えられた。今回われわれは、近赤外光酸素モニター(Near Infrared Spectroscopy:以下NIRS)を用いて、臨床上精神鎮静法で用いられる吸入笑気濃度および酸素濃度における脳内酸素環境変化について検討した。対象は、全身疾患のない健康成人男性15名をとした。方法は、水平仰臥位にてフェイスマスクおよび各種モニターのプローブを装着し安静状態を得た後、混合ガス(笑気+酸素:N_2O群、窒素+酸素:N_2群)を順次フェイスマスクより吸入させ、その間、連続的に収縮期血圧(SBP)、拡張期血圧(DBP)、心拍数(HR)、呼気終末炭酸ガス分圧(ETCO_2)、経皮的炭酸ガス分圧(TcPCO_2)、呼吸数(RR)、経皮的酸素飽和度(SpO_2)、経皮的酸素分圧(TbPO_2)、酸化ヘモグロビン(HbO_2)、総ヘモグロビン(Total Hb)、還元へモグロビン(HbR)、酸化-還元型チトクロームオキシダーゼ濃度差(ΔCytaa_3)を測定し、比較検討した。1.SBP、DBP、HRは、N_2O群、N_2群とも明らかな経時的変動はなかった。2.ETCO_2、TcPCO_2は、両群とも混合ガス吸入中止後の空気吸入時・経時的に増加する傾向がみられた。3.HbO_2は、笑気吸入後の空気呼吸時に空気吸入前と比較して、N_2O群で有意な低下が認められた。4.ΔCytaa_3は、両群とも明らかな経時的変動はみられなかった。今回われわれは、近赤外光酸素モニター(Near Infrared Spectroscopy:以下NIRS)を用いて、臨床上、歯科治療時に用いられる静脈内鎮静法下における脳内酸素環境変化について検討した。対象は、全身疾患のない健康成人男・女性計5名をとした。方法は、水平仰臥位にてフェイスマスクおよび各種モニターのプローブを装着し安静状態を得た後、ミダゾラム(0.03mg/Kg、0.05mg/Kg、0.07mg/Kg)、プロポフォール(1mg/Kg、2mg/Kg、3mg/Kg)を静脈内投与し、その間、連続的に収縮期血圧(SBP)、拡張期血圧(DBP)、心拍数(HR)、呼気終末炭酸ガス分圧(ETCO_2)、経皮的炭酸ガス分圧(TcPCO_2)、呼吸数(RR)、経皮的酸素飽和度(SpO_2)、経皮的酸素分圧(TcPO_2)、酸化ヘモグロビン(HbO_2)、総ヘモグロビン(Total Hb)、還元ヘモグロビン(HbR)、酸化一還元型チトクロームオキシダーゼ濃度差(ΔCytaa_3)を測定し、比較検討した。(結果)1.SBP、DBP、HRは、明らかな経時的変動は認められず、軽度低下傾向を示した。2.ETCO_2、TcPCO_2は、MD投与直後から約10分間増加し、以降横ばい傾向を示した。3.HbO_2は、MD投与直後から約10分間減少し、以降、横ばい傾向を示した。4.ΔCytaa_3は、明らかな経時的変動はみられず、軽度低下傾向を示した。これらの結果より、MD(0.05mg)静脈内鎮静法により、血中の酸素分圧の低下が認められるが、そのさいの脳内酸素環境は良好に保たれていると考えられた。・その他(MD0.03mg、propofol)については、データ収集・解析最中である。(方向性)
子宮内胎児発育遅延の病型と胎盤血管増殖因子発現パターンの相関に関する研究

患者の同意を得て採取した母体血清(正常妊婦101検体、IUGR症例47検体、妊娠高血圧症候群26検体)中のPlGF, VEGF発現量を検討した結果、正常妊婦のPlGF値は週数と共に漸増し妊娠26-30週でピークとなり、妊娠満期に若干低下する傾向を示した。胎盤の娩出直後には激減しているため、胎盤で産生されているPlGFが、母体血清中に移行していると推察された。IUGR群および妊娠高血圧症候群の母体血清PlGF値は正常群と比して有意に低値であった。正常妊婦のVEGF値は全妊娠期間および産褥期を通じてほぼ同様の値を示し、IUGR群および妊娠高血圧症候群と比しても著変はなかった。すなわち、母体血清VEGF値はIUGRや妊娠高血圧症候群との関連を認めなかった。また、胎盤内とくに絨毛間腔に血栓が形成された場合には、絨毛はダメージを受けPlGFの産生量の低下と母体血清中のPlGF値の低下が予想される。そこで、IUGRやIUFDの原因となる抗リン脂質抗体症候群(以下APS)合併妊娠に注目して、PlGF値およびVEGF値と胎児予後との相関を検討した。対象はAPS合併妊婦7症例(経時的な採血で合計38検体)で、その内3症例は子宮内胎児死亡に至り、4症例はIUGRも認めず健児を得た。結果は、IUFDになったAPS症例では妊娠初期からIUFDに至るまで、正常妊婦群と比べて母体血清PlGF値は有意に低値であった。また生児を得た症例の母体血清PlGF値は、正常妊婦群との変化を認めなかった。母体血清VEGF値は、胎児予後に関わらず正常群と有意差を認めなかった。以上の結果より、APS合併妊娠においては、胎児予後を予測可能な適当なマーカーの存在は明らかでなかったが、母体血清中PlGF値を測定することによりにより、胎児予後を予測できる可能性が示唆された。絨毛細胞で産生され絨毛の発達や血管新生に重要とされるplacenta growth factor (PlGF)とvascular endothelial growthfactor (VEGF)の発現量と子宮内胎児発育遅延(IUGR)の病型との相関性について検討した。方法は、患者の同意を得て採取した胎盤組織(妊娠2441週、IUGR18例、うち妊娠中毒症を伴う8例、伴わない10例、対照としての早産/正期産16例)から蛋白を抽出し、PlGF,VEGF発現量をELISA法にて定量した。また、両者の母体血清中の値も検討したところ以下の結果を示した。(1)胎盤組織中のPlGF発現量は、IUGR症例において正常群より有意に低く、IUGRの中でも、妊娠中毒症を伴うIUGR群は中毒症を伴わないIUGR群よりもさらに低値であった。(2)胎盤組織中のVEGF発現量は、正常群に比べ、中毒症を伴わないIUGR群で低値であった。(3)胎盤組織中のPlGF発現量とVEGF発現量に、逆相関関係は認められなかった。(4)血管新生因子の発現と胎児血行動態との関連では、妊娠中毒症の有無にかかわらず、PlGF発現量低値とDoppler異常との間に有意な相関が認められた。(5)3群間における母体血清中のPlGF濃度の差異は、胎盤組織中のPlGF発現量とほぼ同様の傾向があり、胎盤組織中の濃度が母体血清に反映されている可能性がある。

以上の結果より、IUGRでは胎盤におけるPlGFの発現低下が認められ、特に妊娠中毒症を伴うIUGR、及びDopplerで胎児血行動態異常を認めるIUGRにおいてその発現低下が特徴的であることが示唆された。今後、症例数を増やして検証するとともに、低酸素状態や絨毛形態との関連性も検討して、PlGFのIUGRに対する関与を解明していく予定である。患者の同意を得て採取した母体血清(正常妊婦101検体、IUGR症例47検体、妊娠高血圧症候群26検体)中のPlGF, VEGF発現量を検討した結果、正常妊婦のPlGF値は週数と共に漸増し妊娠26-30週でピークとなり、妊娠満期に若干低下する傾向を示した。胎盤の娩出直後には激減しているため、胎盤で産生されているPlGFが、母体血清中に移行していると推察された。IUGR群および妊娠高血圧症候群の母体血清PlGF値は正常群と比して有意に低値であった。正常妊婦のVEGF値は全妊娠期間および産褥期を通じてほぼ同様の値を示し、IUGR群および妊娠高血圧症候群と比しても著変はなかった。すなわち、母体血清VEGF値はIUGRや妊娠高血圧症候群との関連を認めなかった。また、胎盤内とくに絨毛間腔に血栓が形成された場合には、絨毛はダメージを受けPlGFの産生量の低下と母体血清中のPlGF値の低下が予想される。そこで、IUGRやIUFDの原因となる抗リン脂質抗体症候群(以下APS)合併妊娠に注目して、PlGF値およびVEGF値と胎児予後との相関を検討した。対象はAPS合併妊婦7症例(経時的な採血で合計38検体)で、その内3症例は子宮内胎児死亡に至り、4症例はIUGRも認めず健児を得た。結果は、IUFDになったAPS症例では妊娠初期からIUFDに至るまで、正常妊婦群と比べて母体血清PlGF値は有意に低値であった。また生児を得た症例の母体血清PlGF値は、正常妊婦群との変化を認めなかった。母体血清VEGF値は、胎児予後に関わらず正常群と有意差を認めなかった。以上の結果より、APS合併妊娠においては、胎児予後を予測可能な適当なマーカーの存在は明らかでなかったが、母体血清中PlGF値を測定することによりにより、胎児予後を予測できる可能性が示唆された。
超高エネルギー重イオン反応の理論的研究

この研究計画では、超高エネルギー原子核衝突によって生成される高密度物質の性質とその実験的探針についての理論的研究を行った。この研究で得られた主な成果は次のとうりである。1)高エネルギー核反応において多重発生する中間子の量子力学的な干渉効果によってひきおこされる2同種粒子の運動量相関(所謂「ハンブリー・ブラウン・ツイス効果」)に、パイ中間子とその放出源との終状態相互作用がどう影響を及ぼすかを調べた。その詳細は終状態相互作用の形態に依るが、例えばクォーク・グルオン・プラズマのような強い吸収体の場合、干渉に必要な一方の振幅が減衰することにより運動量相関が一般に弱められることがわかった。通常「ハンブリー・ブラウン・ツイス干渉計」は粒子放出源の形状の測定にもちいられてきたが、我々の結果はそれ以外の放出源の性質に関する情報を2粒子相関のデータからとりだし得ることを意味しており、これからの実験データの解析に極めて有用な結果である。2)急激に膨張するハドロン物質中でカイラル対称性の自発的破れを伴う相転位が起きることがことが予想されるが、そのダイナミクスのおける量子論的効果を理解する準備研究として、熱平衡状態での系の振る舞いをQCDの有効理論である線形シグマ模型使って平均場近似によって調べた。中間子場の熱的揺らぎを自己無撞着的に取り込んだハートレー近似の方法を用いて秩序パラメータ(シグマ中間子場の期待値)や中間子の有効質量等の温度依存性を調べた。これまでも同じような近似法が他の研究者によっても使われてきたが、ゴールドストーンの定理を満たさないなどの困難があった。我々の近似法ではこの困難は回避できたが、通常摂動計算で発散を伴う真空偏極の効果を繰り込みによって回避することができていたのが、非摂動近似である自己無撞着的近似ではそれができないという新たな理論的困難があらわれた。また、真空偏極の効果を無視すると、この近似のもとでは、カイラル対称性が厳密な場合、相転位は第一種となる。それが、中間子場の長波長の熱的揺らぎに起因していること、また量子論的効果が重要であることを明らかにした。3)量子場の時間変化(ダイナミクス)を記述する方法として、汎関数シュレ-ディンガー表示に基づいた変分法的アプローチがある。量子場の波動(汎)関数に(自由場の基底状態を記述するガウス型のより一般化されたものをとって、そのパラメータの運動方程式を変分原理からきめる方法である。我々はこの方法を用いて、膨張する中間子場の記述を行った。この場合変分パラメータは中間子場の期待値(ガウス関数の中心の位置)とその揺らぎ(ガウス関数の偏差値)、そしてそれらの「複素共役量」になる。われわれは運動方程式の漸近解でローレンツ変換にたいして不変なものを解析的に記述できることを示した。

この場合変分パラメータは中間子場の期待値(ガウス関数の中心の位置)とその揺らぎ(ガウス関数の偏差値)、そしてそれらの「複素共役量」になる。われわれは運動方程式の漸近解でローレンツ変換にたいして不変なものを解析的に記述できることを示した。高エネルギー核反応において多重発生する中間子の粒子源の時空的形状を測定する実験的手段として、量子力学的な干渉効果によって引き起こされる2同種粒子の運動量相関(Hanbury-Brown・Twiss効果)を利用できることは良く知られているが、我々の研究は、いままで無視されていたパイ中間子とその放出源との終状態相互作用がこの運動量相関を大きく変え得ることを示した。その詳細は、終状態相互作用の形態に依るが、例えばクォーク・グルオン-プラズマの様な強い吸収体の場合、干渉に必要な一方の2体振幅の減衰により運動量相関が一般に弱められることがわかった。これは放出源の形状以外の性質に関する情報を2粒子相関のデータからとりだし得ることを意味し、これからの実験データの解析に極めて有用な結果である。この研究は、米国カリフォルニア工科大学のM.-C.Chu博士、同インディアナ大学のS.Gardner博士、及びカリフォルニア州立大学の関亮三教授との共同研究であり、その成果は共著でPhys.Rev.誌に発表した。また、今年度の研究のもう一つの成果として、カイラル対称性の自発的破れの動的過程を、秩序パラメーター(シグマ中間子場の期待値)の成長によって特徴づけられる真空への散逸・緩和過程として捉え、He^4のラムダ転移の記述に導入されたLandau-Khalatnikovの運動論的方程式の拡張による現象論的定式化を行った。この運動論的方程式には、凝縮体の成長にともなって吐き出される余分な凝縮エネルギーの内部熱エネルギーへの散逸の早さを決めるパラメーターが含まれているが、その線形シグマ模型による微視的な計算を現在検討中である。この研究計画では、超高エネルギー原子核衝突によって生成される高密度のハドロン/クォーク物質の性質とその探針についての理論的研究を行った。この研究で得られた主な成果は次のとおりである。1)高エネルギー核反応において多重発生する中間子の量子力学的な干渉効果によって引き起こされる2同種粒子の運動量相関(Hanbury-Brown・Twiss効果)に、パイ中間子とその放出源との終状態相互作用がどう影響を及ぼすかを調べた。その詳細は、終状態相互作用の形態に依るが、例えばクォーク・グルオン-プラズマの様な強い吸収体の場合、干渉に必要な一方の2体振動の減衰により運動量相関が一般に弱められることがわかった。2)膨張するハドロン物質中でカイラル対称性の自発的破れをともなう相転移が起こることが予想されるが、その熱平衡状態での振る舞いを線形シグマ模型をつかって平均場近似によって調べた。中間子場の熱的揺らぎを自己無撞着的に取り込んだハートレー近似を場の理論的に導入し、秩序パラメータ(シグマ中間子場の期待値)や中間子の有効質量等の温度依存性を調べた。この近似の下では、カイラル対称性が厳密である場合、相移転は第一種となることがわかった。また、この近似に対応する有効ポテンシャルを一般化されたループ展開の方法で調べた。(この研究の成果については現在発表準備中)
成長期毛包における免疫特殊環境と円形脱毛症の病態の解明

成長期毛包は免疫的に寛容であることは以前より報告されているが、今回この毛包免疫へのNK細胞の関わりを研究した。成長期毛包はMHCクラスI発現が低下しているためNK細胞の攻撃を受けやすいが、実際には成長期毛包へのNK細胞の浸潤は認められない一方で、円形脱毛症病変部にはNK細胞の浸潤を認める。すなわち、成長期毛包は何らかの機序でNK細胞からの攻撃を免れ、それが破綻することによってNK細胞を含めた免疫細胞の浸潤がおき、脱毛症が発症することが想定される。我々の結果ではまず成長期毛包はMIF発現が亢進していた。MIFはNK細胞からの攻撃を抑制することが知られており、毛包がNK細胞からの免疫反応を回避することの一助になっていることが想定される。また成長期毛包ではMICAの発現は弱いが、円形脱毛症病変部での近位外毛根鞘、毛乳頭ではMICAが強く発現していた。NKG2Dを発現するNK細胞はMICAと結合してNK細胞が活性化することから円形脱毛症ではNKG2D陽性のNK細胞がMICAを発現した毛組織と反応することで毛組織にダメージを与えていることが想定された。さらに末梢血単核球のFACS解析ではNK細胞を活性化させる甑細胞受容体であるNKG2D、NKG2Cが正常比較群ではmean intensityが低く、円形脱毛症患者では有意に高値を示していた。一方、NK細胞活性を抑制するKIRは、正常比較群ではNK細胞上で有意に高く、円形脱毛症で低かった。以上をまとめると正常毛周期における成長期毛包ではMIFの発現とMICAの低発現によりNK細胞からの攻撃を回避し、末梢血ではNKG2DやNKG2Cの発現を低下させることでよりNKの活性を低下させていることが想定された。それらが破綻することで円形脱毛症では甑細胞も毛包に浸潤し免疫的な寛容の破綻を来たし脱毛を引き起こすことが考えられる。さらに末梢血単核球のFACS解析ではNK細胞を活性化させるNK細胞受容体であるNKG2D、NKG2Cが正常比較群ではmean intensityが低く、円形脱毛症患者では有意に高値を示していた。それらが破綻することで円形脱毛症ではNK細胞も毛包に浸潤し免疫的な寛容の破綻を来たし脱毛を引き起こすことが考えられる。現在までに円形脱毛症病変部の毛包周囲にNK細胞が多いこと、NKG2D陽性のCD8陽性T細胞、NK細胞が非患者群と比較して多いことがわかってきた。末梢血においてはNK細胞の活性化因子であるNKG2Dの高発現と抑制性因子であるKIRの低発現が判明し、よりNK細胞が毛包組織に存在する自己抗原を攻撃しやすい環境にあることがわかった。よってさらに抑制性因子であるNKG2AがNKG2Dと同様に患者末梢血由来のNK細胞やCD8陽性T細胞上での発現の低下と活性化因子であるNKG2Cの発現が亢進していることが判明した。またNKG2DのターゲットであるMICAの病変部における発現は免疫組織化学的解析によって、病変部毛包の外毛根鞘に高く発現していた。これらの結果は既に学会にて発表を行い、他の研究者からの評価を得られた。

MIFはNK細胞からの攻撃を抑制することが知られており、毛包がNK細胞からの免疫反応を回避することの一助になっていることが想定される。また成長期毛包ではMICAの発現は弱いが、円形脱毛症病変部での近位外毛根鞘、毛乳頭ではMICAが強く発現していた。NKG2Dを発現するNK細胞はMICAと結合してNK細胞が活性化することから円形脱毛症ではNKG2D陽性のNK細胞がMICAを発現した毛組織と反応することで毛組織にダメージを与えていることが想定された。さらに末梢血単核球のFACS解析ではNK細胞を活性化させる甑細胞受容体であるNKG2D、NKG2Cが正常比較群ではmean intensityが低く、円形脱毛症患者では有意に高値を示していた。一方、NK細胞活性を抑制するKIRは、正常比較群ではNK細胞上で有意に高く、円形脱毛症で低かった。以上をまとめると正常毛周期における成長期毛包ではMIFの発現とMICAの低発現によりNK細胞からの攻撃を回避し、末梢血ではNKG2DやNKG2Cの発現を低下させることでよりNKの活性を低下させていることが想定された。それらが破綻することで円形脱毛症では甑細胞も毛包に浸潤し免疫的な寛容の破綻を来たし脱毛を引き起こすことが考えられる。
機械式発話ロボットの開発と構音障碍患者の発声訓練支援システムの構築

人間は言葉を有効に利用して、コミュニケーションをおこなっている。これは音声が特別な道具なしに情報を伝え合うことができる、最も容易な手段であるためと考えられる。人間の発声器官は主に、肺、声帯、声道、舌、口蓋とそれらを動かす筋肉などから成り、互いに適当な位置や形状を形成することにより言葉が生成される。最近のマン・マシンインタフェース技術には、人間らしい音声による情報の提示や、音声による入力デバイスが不可欠な要素となっている。本研究では、発話動作をおこなう器官をエアポンプ、人工声帯、声道共鳴管などを用いて機械的に構成し、計算機による聴覚フィードバック制御によって自らが音声を獲得、生成することができる発話ロボットの開発をおこなった。更に、聴覚障碍や発話障碍を持った患者が、対話的に発声訓練できるシステムの構築を目指した。本年度は、前年度から構築してきた人間の発声器官に対応する各機械部および制御機構の見直しを図った。シリコーンゴムで成形した共鳴管の形状とその制御機構を見直すことにより、共鳴特性が向上した。また二枚振動声帯とその起振機構を開発し、人間と同様の声帯振動を実現した。発話ロボットから生成される音声をマイクロフォンから入力し、音響解析部で解析を行う聴覚フィードバック機構に、自己組織化ニューラルネットワーク(SONN)のオンライン学習を適用した。これにより、人間が目標となる音声を与えることにより、機械系が自ら音声および発話動作を獲得できる適応学習が可能となった。またピッチを適応的に学習、獲得することにより、発声練習から歌声を生成することも可能とした。更に、聴覚障碍、発話障碍患者のための発声訓練システムの構築をおこなった。発話障碍者の不明瞭な発声からその発話動作を再現し、これを明瞭化する発話動作を提示するシステムを構築した。今後、実証実験をおこないシステムの有効性を検証していくと共に、新しい対話型発話訓練装置の実用化を目指していく。音声生成メカニズムや音声の認識手法などが古くから研究されており、特に最近のマン・マシンインタフェース技術には、人間らしい音声による情報の提示や、音声による入力デバイスが不可欠な要素となっている。本研究では、発話動作をおこなう器官をエアポンプ、人工声帯、声道共鳴管などを用いて機械的に構成し、計算機による聴覚フィードバック制御によって自らが音声を獲得、生成することができる発話ロボットの開発を進めてきた。人間の発声機構を物理的に構成することにより、より人間らしい手法で人間らしい音声を生成できると考えられる。まず人間の発声器官に対応する各機能を、エアポンプ、空気圧・流量調節弁、人工声帯、調音用共鳴管、マイクロフォン、音響解析器によって構成した。人間の発話においては、顎や舌の非定常な動作によって引き起こされる変化から子音が生成され、一方の母音は定常的な声道形状を形成することによって生成される。頭部MR画像を基に人工声帯、声道、鼻腔の形状を決定し、人間の皮膚、粘膜組織に近い音響インピーダンスを持つシリコーンゴムを使って声道物理モデルを成形した。空気流量調整や声帯、共鳴管などの機械系各部の制御には、計9個のDCモータを用いた。機械式声道モデルから生成される音声をマイクロフォンから入力し、音響解析部で解析を行う聴覚フィードバック機構により、人間が目標となる音声を与えることにより、機械系が自ら音声および発話動作を獲得できる学習機構の検討をおこなった。音響と声道形状の対応付けには自己組織化ニューラルネットワークを応用し、音声特徴とモータ制御量の関係を適応的に学習できる事を示した。

発話障碍者の不明瞭な発声からその発話動作を再現し、これを明瞭化する発話動作を提示するシステムを構築した。今後、実証実験をおこないシステムの有効性を検証していくと共に、新しい対話型発話訓練装置の実用化を目指していく。
MRP1トランスポータの薬剤輸送の機構と構造変化の解析

薬剤結合部位の同定の目的で新規のMRP1阻害物質AG-Aの光親和性標識化合物azidoAG-Aがグルタチオン(GSH)存在下にC末端側に結合すること、その結合部位が薬剤結合部位と重なっていることをすでに報告した。さらに詳細な薬剤結合部位の解析のために、1222番目のアミノ酸の後にHAのタグを付加したMRP1をazidoAG-Aで光標識後に抗HA抗体で免疫沈降し、さらにトリプシンで分解した。この時得られた標識タンパク質の最小断片は16KDaであった。他の結果から低濃度のトリプシン切断部位が膜貫通部分(TM)17番目とC末のArP結合部位(NBD)NBD2との間にあるので、16KDaの断片はTM15,16の間の細胞内部分とTM17とNBD2との間の由来であり、この部分にazidoAG-Aが結合していると考えられ、TM16,17がその結合に重要であることがわかった。このTM16,17周辺部の1202,1222,1249番目のアルギニンを疎水的なアミノ酸に置換した変異体を作成して,MRP1の機能を解析した。1202Rの変異体はazidoAG-Aの結合性を消失したが輸送機能は保たれていた、1222Rの変異体は機能に変化がなく、1249Rの変異体はazidoAG-Aの結合性も、LTC_4の輸送機能は消失した。これらのことから1202RはazidoAG-Aの光親和性結合に直接関与するが、輸送機能には関連しない部分で、1249Rは薬剤の認識とその輸送に必須な部分と考えられた。さらにN末C末のNBD内の保存された配列Walker Aとsignature sequenceの点変異体MRP1を作成して、LTC_4の輸送機能とazidoATPを用いて検討した結果。一方のNBDのsignature sequenceと別のNBDが相互に作用しあって、ATPと結合していることを示唆する結果を得た。Agosterol-A(AG-A)は我々が見いだしたMRP1(multidrug resistance protein)の新規な阻害剤であり、その光親和性誘導体AzidoAG-Aを合成して研究を行ってきた。これまでにMRP1をグルタチオン(GSH)依存的に光標識すること、AzidoAG-Aの標識はMRP1の基質抗癌剤で阻害されること、GSHとMRP1との反応に最初の長い細胞質内部分L_0が重要であることをすでに報告した。多くの抗癌剤、化学物質がGSH依存的に細胞外に輸送されることが、あきらかである。そこで今回さらに詳細にGSH依存的な輸送の機構を解明するために、欠失変異体、点変異体のMRP1を作成しバキュロウイルス発現系を用いて解析した。欠失変異体とdual expressionのMRP1を用いた結果から、アミノ酸1223と1295の間の部分はそれ自身光標識されないがAzidoAG-Aの結合に重要であることが明らかになった。そこでこの部分の1249番目の酸性アミノ酸ルギニンの点変異体MRP1を作成して調べた。AzidoAG-Aで光標識されず、LTC4の輸送能がなくVCRに対する耐性もなかった。このことから1249番目アルギニンがMRP1の輸送活性に重要であることが分かった。