hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
解体建物を利用した地震時被災構造物の損傷評価手法の開発

4棟の実建物の耐震壁や梁に擬似地震時損傷を与え,損傷の前後で起振機加振試験と常時微動測定を行った。得られた振動データの整理・分析および損傷検知のための解析を行い,以下の知見を得た。(1)耐震壁の大きな損傷は,加振試験におけるピーク振動数の変化と層間変位の増加という明らかな応答値の変化から損傷を検知できる。(2)鉄骨梁端部の損傷は,加振試験における梁の上下動の変化から損傷の有無を検知できる。平成18年度に解体した建物(RC造4階,地下1階)の耐震壁4枚を順次切断して擬似地震時損傷を加え,その前後で起振機加振試験(屋上にて定常加振, 47成分測定)及び常時微動測定(47成分)を実施した。この振動測定データを用いてシステム同定により損傷部位を検知した。得られた主な知見は以下の通りである。1)建物1次, 2次ピーク振動数の変化はわずかであるが,損傷部位付近の層間変形が大きくなるため,損傷部位を検知できる。2)損傷部位付近の上下応答が大きくなると共にその特性が明らかに変化し,損傷部位を検知できる。平成20年末に解体が決っている建物(RC造3階,地下無し)の耐震壁を順次切断しながら起振機加振試験(屋上にて定常加振, 47成分測定)及び常時微動測定を実施すると共に,耐震壁を全て切断して柱梁のみになった状態でランダム加振外力を加えて建物全体に擬似地震時損傷を加える実験を計画した。各種解析的検討と共に,対象建物の現状の動特性を把握するため,起振機加振試験(屋上にて定常加振, 47成分測定)及び常時微動測定を行った。1)定常加振では周辺への影響が大きいため大きな加振は無理であるが,ランダム加振なら周辺への影響を抑えた上で建物に損傷を与えることが可能である。2)地盤との相互作用による逸散減衰が大きいため,建物全体では付与できる擬似損傷の程度が小さい。従って,建物一部を取り除いて試験を行う必要がある。また,平成20年4月に解体される建物(鉄骨造9階,地下2階)の鉄骨梁の一部を切断して地震時の擬似損傷を与え,その前後で起振機加振試験(屋上にて定常加振, 47成分測定)及び常時微動測定を行う実験も計画した。下記2棟の実建物において擬似地震時損傷前後の振動試験を実施した。(1)RC造3階・地下無の解体建物において,2階の1箇所の耐震壁に順次水平方向の損傷(カッターにて長さ1m,2m,4m,8m)を加え,損傷前(ライブロード撤去後)と損傷後(4段階)に起振機加振試験(大型と小型起振機の2種類)と常時微動測定を実施した。その結果,損傷長さが1mや2mでは損傷の影響を振動データから読み取ることは難しいが,損傷長さが8mでは僅かではあるが振動データに損傷の影響が認められることが分かった。この実験結果より,小さな損傷では建物動特性の変化として損傷を確認できないが,ある程度以上の損傷があれば確認できること,すなわちどの程度の損傷が生じれば測定データから損傷を検知できるかが明らかとなった。(2)可変剛性システムを有した地上3階,地下1階の鉄骨造建物の可変剛性(6箇所)のon/offによる剛性変化を利用し,剛性の組み合わせを8種類に変えた状態で起振機加振試験(中型と小型起振機の2種類)と常時微動測定を行い,建物内のさまざまな位置に擬似地震時損傷(可変剛性off)が生じた場合の動的応答の変化を実測した。その結果,中型起振機では建物各所の擬似地震時損傷による振動の変化を明確に確認できるが,小型起振機や常時微動測定ではほとんど確認できないことが分かった。擬似地震時損傷が建物各所に存在する場合の貴重な振動データが得られたので,システム同定などの損傷評価手法の高度化に利用できる。なお,上記(1)は昨年度実施予定で解体が延期されたために本年度11月に実施したものであり,(2)は解体がさらに延期された場合を想定して既存建物で行ったものである。これまでに,下記4建物の擬似地震時損傷前後の振動データ(起振機加振,常時微動測定)を得た。(a)RC造4階,地下1階解体建物2階,3階の耐震壁(4枚)の3辺を切断(b)RC造3階,地下無解体建物2階の耐震壁(1箇所)に長さ1m,2m,4m,8mの水平損傷(c)S造9階,地下2階解体建物5階の鉄骨梁端部(1箇所)の下フランジを切断(d)S造3階,地下1階既存建物の可変剛性(6箇所)のon/offによる剛性変化これら4建物の擬似地震時損傷前後の振動データに基づき,(1)柔性マトリックスを用いた手法(2)特異値分解を用いた手法

(3)共振曲線の比較法などを適用し,損傷検知の可能性を検討した。得られた知見は以下の通りである。・鉄骨梁端部の損傷は,梁中央付近の振動特性の変化を利用して検知できる。この変化は3次元有限要素法による解析や,特異値分解を用いた解析からも確認された。・RC造耐震壁の小さな剛性低下の位置を共振曲線の比較だけから推定することは難しい。現状の解析手法では,解析的に求めることも難しい。・RC造耐震壁を切断した明らかな剛性低下は,共振曲線の比較だけからでも推定可能である。また,各種解析からも推定可能である。
ゲルセモキソニンの合成研究

ゲルセモキソニンは、1991年、LinらによりGelsemium elegansの葉より単離されたアルカロイドである。2003年に千葉大学の相見らによってその構造が訂正され、立体選択的合成の難しいスピロインドリノン骨格に加え、インドールアルカロイドとしては珍しくアゼチジン環を有する、5環性の化合物であることが分かった。本年度は、ゲルセモキソニンの効率的な全合成に向けて、新たな合成戦略に基づき研究を行った。これまでの研究において計画していた7員環形成反応は分子内であるにもかかわらず進行しなかったため、新たな合成計画を考案した。新たな合成法ではジビニルシクロプロパン転位反応を用いることによって7員環を構築することとし、その前駆体となる中間体はN-メトキシオキシンドールを用いるKnoevenagel反応によって構築することとする。シクロプロパン骨格は銅触媒を用いてジアゾ酢酸エステルとオレフィンとの分子内反応によって構築することとし、ジアゾ酢酸エステルは我々の開発したN,N'-ditosylhydrazineを用いた方法によって調整することとした。現在までにフルフリルアルコールより4段階にて得られるブロモ酢酸エステルよりジアゾ酢酸エステルの大量合成に成功し、シクロプロパン化反応、DIBALによる還元、Knoevenagel反応などを用いてケトンを合成した後、これをシリルエノールエーテルとすることでジビニルシクロプロパンを構築している。トルエンに溶解させた後に加熱することで転位反応は速やかに進行し、酸性処理によって目的のビシクロ[3.2.2]骨格の構築に成功した。これまでの研究により7員環の形成反応についてはジビニルシクロプロパン転位を用いる効率的な方法を見いだしていたが、その後のアゼチジン環およびテトラヒドロピラン環の構築に関しては未だ問題を残していた。そこで計画にもあったとおり、全く新しい方法によりその骨格構築を行った。すなわち、アゼチジン環を窒素原子によるアルコールの反転によって合成することとし、原料となるアミノアルコールはイソオキサゾリンのC-N二重結合に対してアルデヒド等価体であるジオキソランを立体選択的に導入した後にN-O結合を切断することで得ることとした。またイソキサゾリン環はオキシムに対して次亜塩素酸ナトリウム水溶液を作用させることによって生成するニトリルオキシドの、分子内1,3-双極子付加環化反応を用いて構築することとした。現在までにcis-2-butene-1,4-diol bis-glycidyl etherを原料として6段階収率64%と高収率でイソキサゾリン環を構築する方法を確立している。また引き続くベンゾフェノンを増感剤に用いた光反応によるC-N二重結合に対するジオキソラン骨格の導入およびその後のN-O結合切断に引き続く環化反応によって効率的なアゼチジン環構築に成功している。現在はオキシンドール骨格の導入およびその後の7員環形成反応について検討を行っている。
餌料用動物プランクトンの行動解析および自動飼育技術の構築に関する研究

海産仔稚魚に与える初期餌料は生きた動物プランクトンに大きく依存している。本研究ではその代表であるワムシおよびその次の段階で給餌されるアルテミアの増殖・培養環境と動画解析による行動との相関関係を導き、その状態を把握する方法を確立した。また、自動培養装置に適用可能な情報を収集し、これまで人の感覚で行われてきたワムシの活力判定を映像解析により数値化することで行った。これらの取得データおよび装置の開発を基にワムシの自動培養装置の開発・運用に伴う種々の条件設定の検討を行い、2次元動画解析装置を用いたワムシ自動培養装置を開発した。さらにワムシ・アルテミアを海産仔稚魚へ給与する自動給餌装置の開発を行った。供試生物にS型ワムシ八重山株を使用し、ワムシの行動解析(個体密度、速度、加速度、回転角速度)と培養水中の環境因子(溶存酸素濃度、pH、非解離アンモニア濃度および餌(微細藻類)密度)の同時計測を行うことでこれらの関連性について把握した。その結果、培養水中の非解離アンモニア濃度とワムシの遊泳速度との間に負の相関があることを明らかにした。また、自動培養装置を運用するための動物プランクトン行動解析システムおよび動物プランクトン培養システムを開発し、運用を行った。本装置は画像解析による個体密度の計測を、画像計測における最適密度にするため、培養水を自動で希釈して動物プランクトンを計測するシステムを装備している。また、個体数増加量に応じて換水による動物プランクトンの回収と注水を自動で行い、さらにプランクトンの個体密度に応じて濃縮した植物プランクトン(クロレラ)を自動で供給する機能も有する。実際に本装置を用いて行動解析データからワムシ計数を計数し、条件に応じて換水、回収および給餌の作業を行う自動運転を行った。自動運転の設定は手動で行う培養と同様とし、2回/日の給餌で個体密度が1000個体/mLを上回った時点で1000個体/mLとなるように1回/日の間引きを行う設定とした。2週間の培養を2回行った結果、自動培養装置は培養期間中、ほぼ正常に動作した。自動計数と手動計数の差は、0.6±8.2%および0.3±5.2%となった。また、ワムシの回収量は80Lの培養水で培養した際に4.03×10^8個体(湿重量647g)および4.92×10^8個体(湿重量789g)となった。同様の条件により手動で行ったワムシ培養時の回収量は3.78×10^8個体(湿重量609g)であったことから、自動培養装置を用いたワムシ培養で、従来の間引き培養と同等のワムシを回収できることが明らかとなった。2次元動画解析を取り入れたワムシの自動培養装置における給餌回数と溶存酸素の影響について調査した。給餌条件2種(2回または6回/日)および通気条件2種(無調整空気または高濃度酸素)を組み合わせた計4種の試験区を設定して実験を行った。供試生物にはS型ワムシBrachionus rotundiformis (八重山株)を使用した。培養水量は80Lとし、培養水には20psuの人工海水を使用し、水温28oC、pH7.0に調整した。培養期間は各試験区10日間とした。培養期間を通じて濃縮淡水クロレラを33,000 cell/ ind./dayとなるように自動給餌を行った。実験は100ind./mlから開始し、1000ind./mlを超えた時点で残存するワムシが1000 ind./ml前後となるように換水を行い、それに伴って排水された培養水中のワムシを収穫した。全ての試験区で収穫開始以前よりも収穫開始後の比増殖率が高いという結果になった。収穫前の比増殖率を給餌条件間で比較すると、どちらの通気条件でも、2回/日給餌が高い値を示した。一方、同給餌回数条件の試験区で比較した場合、空気区が酸素区よりも高い比増殖率を示した。収穫開始後では、同給餌回数の試験区で比較した場合、収穫開始以前と同様、空気区が酸素区よりも高い比増殖率を示す結果となった。このことから、給餌回数の増加と高濃度酸素供給の影響は見られなかった。この原因としてクロレラ給餌密度が6回/日の給餌時に最適給餌密度以下であったこと、および間引き密度の設定が低すぎたことが挙げられる。さらに本年度は2次元動画解析を取り入れたワムシ・アルテミア給餌装置のハード部分について装置開発を行った。本研究では海産魚種苗生産において初期餌料として用いられるワムシの培養を自動で行うための装置開発を行うとともに、ワムシとその次段階で供給されるアルテミア幼生の自動供給を行うための基礎的研究を行った。最初にワムシの培養条件と2次元動画解析で数値化された行動との関係性を把握し、環境水の状況や培養状態によってワムシの遊泳速度等が変化し、いくつかの項目で高い相関性を示すことが分かった。このことから、培養の状態を行動撮影および解析によって数値化でき、培養技術に応用できることが示唆された。

次に本2次元動画解析装置を基にしてワムシの自動培養装置を開発した。、本装置はワムシの計数、給餌、換水、回収を自動で行う装置であり、この装置を用い、毎日1,000個体/mLのワムシを残す設定で間引き培養を行った結果、手動で培養した際と同様の培養結果が得られた。この結果を基に手動で管理する際に行う2回給餌を、6回給餌に増やしたり、高濃度酸素を供給する自動培養実験を行ったが、給餌回数が多いと水質の悪化を招くことが分かり、高濃度酸素の効果も見られなかった。そこで本年度では培養水のpHを2回/日の割合で6にまで低下させて同様の培養を行い、ワムシの残存個体数を1,500および2,000mlとして培養実験を行ったところ、回収成績を向上させることができた。また、海産魚種苗生産水槽内の餌料生物の密度の把握を行い、その密度に応じて餌料生物を供給する装置を開発するため、2次元動画解析装置によるワムシおよびアルテミアの計数装置を開発した。この装置では遊泳している餌料生物のみを検出・計数し、ワムシおよびアルテミアが混在していてもそれぞれの大きさの違いで解析を行い、自動計数を行うことができた。この装置と連動して生物餌料の濃縮および供給を行うシステムに関しては一部完成したが、実際の海産魚への給餌試験は未達に終わっている。海産仔稚魚に与える初期餌料は生きた動物プランクトンに大きく依存している。本研究ではその代表であるワムシおよびその次の段階で給餌されるアルテミアの増殖・培養環境と動画解析による行動との相関関係を導き、その状態を把握する方法を確立した。また、自動培養装置に適用可能な情報を収集し、これまで人の感覚で行われてきたワムシの活力判定を映像解析により数値化することで行った。これらの取得データおよび装置の開発を基にワムシの自動培養装置の開発・運用に伴う種々の条件設定の検討を行い、2次元動画解析装置を用いたワムシ自動培養装置を開発した。さらにワムシ・アルテミアを海産仔稚魚へ給与する自動給餌装置の開発を行った。海産仔稚魚へ餌料生物を給餌する際には不足栄養素を補うため、栄養強化剤による栄養素の補てんが行われている。その中で摂餌性を大きく左右する餌料生物の活力(遊泳)が低下することが問題となっている。当初計画ではワムシ・アルテミアにおける栄養強化時の行動解析により、栄養強化剤の濃度や時間と活力との関係を調査する予定であったが、自動培養装置の環境制御実験に時間を費やしたため、平成26年度は未達であった。しかし、平成26年度は時間を要する生物餌料の自動給餌装置における餌料ポンプや制御システム等のハードの制作を行っており、平成27年度のソフトウェアの開発によって自動給餌装置が完成し、海産仔稚魚への自動給餌実験を行う予定である。水族養殖学平成26年度の餌料生物給餌装置のハード開発に続き、平成27年度はソフトウェアの開発を行い、その動作について検討を行う。本装置はCCDカメラで撮影した映像の解析により、海産魚種苗生産時における飼育槽のワムシ・アルテミアの自動計数を個々に行い、目的の餌料密度を維持する装置である。ワムシ自動培養装置においては高密度ワムシ培養を目指して環境制御の影響を平成26年度に引き続いて行う。また、平成26年度に未達であったワムシ・アルテミアの栄養強化と遊泳行動の関係について解析を行う。ワムシでは二次培養の栄養強化に数種の栄養強化剤を使用してその効果を検証する。アルテミアではふ化から栄養強化までの期間で検討を行う。使用する行動解析システムには、過去の研究助成により、既に完成している装置および平成25年度に購入したものを用いる。二次培養については効率よく栄養素を取り込ませるための栄養素の供給制御やその他の環境制御について検討を行う。それぞれの条件下において生産されたワムシおよびアルテミアの栄養分析を行い、各条件の及ぼす栄養組成への影響を明らかにする。
高機能性製剤のデータベース構築と内部構造の可視化

汎用剤形である錠剤にフォーカスを当て、実用に耐える錠剤データベースの構築を試みた。物性の異なる14種類の主薬(API)を選択し、APIを1080%含有する錠剤約1000セットを調製した。錠剤の破壊強度と崩壊時間を品質特性とし、APIの基礎物性と錠剤品質特性からなるデータベースを構築した。データベースの内部構造を平面マップ上に写像した結果、個々のデータはデータベース内に一様に分布していることが確認された。次にアンサンブル人工ニューラルネットワーク(EANN)を適用し、主薬物性による品質特性の予測の可能性を検証した。その結果、EANNによって錠剤品質物性を高精度に予測できることが示された。従来までの研究により、直打法を用いて調製した錠剤672種に対して計測したデータに、一般回帰ニューラルネットワーク(GRNN)を適用することで、主薬物性、粒子物性及び主薬含量から、錠剤硬度、崩壊時間及び溶出時間を高精度に予測できることを明らかにした。GRNNは、入力層、第1中間層(動径層)、第2中間層(回帰層)及び出力層からなる4層型ニューラルネットワーク(NN)であり、予測力と頑健性に優れるという特徴を有している。その他のNNとして線形(LIN)、動径基底関数(RBF)、多層パーセプトロン(MLP)による予測を試み、GRNNとの予測能を比較した。その結果、LINやRBFは予測精度が低く実用性に乏しかった。MLPはGRNNと同等の予測能を示したが、再現性に欠けるため、予測の頑健性の点でGRNNの方が優れていた。平成24年度は、直打法よりも汎用性の高い湿式顆粒圧縮法を用いて、新たに錠剤702種を調製し、主薬物性、顆粒物性及び錠剤特性を測定した。平成23年度のデータと併せ、総数1374セットからなる錠剤データベースを構築した。コホネン自己組織化マップ(SOM)によりデータベースの内部構造を分析した結果、錠剤データは大きく製法(直打法と湿式顆粒圧縮法)により2分され、さらに、主薬物性と粒子物性及び主薬含量により、細分類されることが示された。SOMの出力マップには大きな偏りは見られず、錠剤データ間のバイアスは少ないことが示唆された。製剤特性の予測には、GRNNに加えて、サポートベクターマシン(SVM)を新たに導入し、錠剤特性の高精度予測を試みた。SVMではデータを分類する分離超平面を求めるため、その予測は汎化力に優れている。錠剤データを解析した結果、GRNN、SVMともに錠剤特性を高精度に予測できることが示され、これより実用化に耐える優れたデータベースが構築されたと考えられる。錠剤特性には様々な要因が複雑に関与するため、その定量的予測は困難である。本研究では、標準処方を参考に種々の薬物を含有する錠剤データベースを構築し、サポートベクターマシン(SVM)および一般回帰ニューラルネットワーク(GRNN)による錠剤特性の高精度予測を試みた。前年度までの研究により、直打法による錠剤データベースの構築を達成したので、今年度は汎用性に優れる顆粒圧縮法での錠剤のデータベース構築を試みた。主薬の物性値として融点、溶解度、比表面積、平均粒子径および粒度分布を測定した。また中間製品である顆粒の物性値として平均粒子径、粒度分布相対幅および顆粒強度を測定した。さらに設計変数としてステアリン酸マグネシウム配合量およびその混合時間を選択し、約700セットからなる錠剤データベースを構築した。錠剤特性として破壊強度および主薬の溶出率を選択し、変数選択型重回帰分析によって予測に有意に寄与する因子を抽出した。これらを入力因子としてSVMおよびGRNNによる学習モデルを構築した。その結果、GRNNでは、いずれの錠剤特性値も高精度に予測され、SVMよりも予測に優れることが明らかになった。GRNNでの感度分析により、主薬の融点、比表面積、顆粒の粒度分布および主薬含量が、破壊強度や溶出率等の錠剤特性に強く影響していることが示された。さらに寄与度の推算プロットから、破壊強度と融点、および溶出率と比表面積との間に正の相関関係が認められた。以上より、本研究を通じて総数約1400セットからなる錠剤データベースの構築に成功し、錠剤特性の高精度予測法を確立した。本研究は、新たな薬物の錠剤化検討における基盤情報として有効活用できるものと考えられる。拡張シンプレックス探索法を用いて、優れた特性を有するプレセボ錠の処方設計を行った。その結果、硬度と崩壊性に優れるプラセボ錠の最適な調製条件を見いだすことに成功した。最適解の硬度は7.5kg、崩壊時間は9.7秒であり、探索の出発点として用いた標準処方(硬度=6.4kg、崩壊時間=24秒)に比べて大幅な改善が見られた。

次に14種類の物性の異なる原薬を選択し、これらを最適化プラセボ処方に1080%配合した錠剤を調製した。原薬物性として、融点、溶解度、比表面積、平均粒子径、粒子径分布を測定し、さらに錠剤特性として、基準化した硬度(TS)と崩壊時間(DT)を測定した。コホネン自己組織化マップにより錠剤データベースの内部構造を解析した結果、原薬物性により錠剤特性を数種の特徴的なクラスターに分類することができた。例えば、テオフィリンは配合量に依らず同一のクラスターに分類され、錠剤特性に対する影響の少ない原薬であることが示された。一方、アセトアミノフェンは配合量の変化に応じてクラスターが大きく変化し、製剤化には注意を要する原薬であることが示唆された。錠剤データベースから効率よく情報を引きだし、未知の原薬の錠剤調製条件を推定するためには、原薬物性から製剤特性を高精度に予測するシステムを構築する必要がある。本研究では、一般回帰人工ニューラルネットワーク(GRNN)に着目し、原薬物性の組み合わせから製剤特性の予測を試みた。GRNNは入力層、第1中間層(動径層)、第2中間層(回帰層)及び出力層からなる4層型ニューラルネットワークであり、他の人工ニューラルネットワークに比較すると、予測力と頑健性に優れるという特徴を有している。GRNNを適用した結果、製剤特性は高精度に予測され,現時点でのデータ数は限定されているものの、実用化に耐える優れたデータベースが構築されたと考えられる。本邦では錠剤調製にあたり湿式顆粒圧縮法が汎用されている。平成23年度の研究により直打法による錠剤データベースを構築したが、平成24年度は湿式顆粒圧縮法を採用し、性質の異なる5種類の主薬について、配合量を2060%とした錠剤702種を調製した。直打法に比べると錠剤の製造工程が複雑なため、主薬は5種類に限定されたが、従来のデータと併せると、現在までに1374セットからなる錠剤データの集積に成功した。また製剤特性の予測手法として、一般回帰ニューラルネット(GRNN)に加えて、線形ニューラルネット(LIN)、動径基底関数(RBF)、多層パーセプトロン(MLP)及びサポートベクターマシン(SVM)を導入した。その結果、LIN及びRBFは予測能が弱く実用に耐えるツールにはなり得ないことが判明した。またMLPの予測能は、GRNNと同程度に優れているが、最適構造の探索には膨大な計算時間が必要であり、また再現性に欠けるという欠点のあることが見いだされた。一方、GRNNは高精度で安定な予測能を示し、計算も瞬時に終了する。GRNNは様々なケースに問題無く対処可能な実用性に優れる予測ツールとして活用できることが確認された。さらに、SVMはGRNNに比べ遜色の無い予測能と再現性を示し、両手法ともに実用に耐える優れた予測ツールとなることが示された。このことは、未知化合物を主薬とする錠剤の調製条件を探索する上で、GRNNとSVMを併用できることを示唆するものである。上記のように、本研究は最終年度の研究目標達成に向けて順調に推移している。当初予定していた原薬の数を大幅に増やし、合計14種類の原薬について配合量を1080%とした錠剤112種類を調製し、原薬物性の測定と錠剤特性の測定を終了している。測定の繰り返し数を考慮すると、現時点で672セットからなる錠剤データベースが構築されている。
糖尿病における血管リモデリングへのmtROSの関与とその制御による動脈硬化の抑制

申請者らは糖尿病合併症発症機序として「高グルコースによるミトコンドリア由来活性酸素過剰産生」の意義を提唱しているが、当該研究期間は以下の13を行った。1.TNF-αは血管内皮細胞においてミトコンドリア由来活性酸素産生増加させること、またミトコンドリア由来活性酸素がTNF-αによるインスリン依存性eNOSリン酸化の抑制に関与している可能性を明らかにした。2.PPARγアンタゴニストは血管内皮細胞において高糖濃度によるミトコンドリア由来活性酸素産生増加を正常化できることを証明した。またミトコンドリアバイオジェネシスを促進する効果も認めた。機序として、PGC-1α誘導、MnSOD発現増加が関与していることも証明した。3.MnSODを血管内皮特異的に発現させたトランスジェニック(eMnSOD-Tg)マウスを新規に作成した。規に作成したeMnSOD-Tgマウスの検討により、ミトコンドリア由来活性酸素の抑制により糖尿病網膜症発症が抑制されることをin vivoで証明した。以上より、ミトコンドリア由来活性酸素が糖尿病における血管リモデリング障害に関与している可能性、PPARγアンタゴニストがミトコンドリア由来活性酸素抑制により合併症抑制効果を示す可能性、in vivoでのミトコンドリア由来活性酸素の糖尿病網膜症発症における関与の直接的な証明を行った。申請者らは糖尿病血管合併症発症機序として「高グルコースによるミトコンドリア由来活性酸素(mtROS)過剰産生」の意義を提唱しているが、本年度は糖尿病性大血管障害発症とmtROS産生過剰の関与、また糖尿病患者での動脈硬化症発症抑制作用が報告されたPPARγアゴニストとmtROSの関連を検討することを目的として、以下の(1)(5)を行った。(2)TNF-αによるeNOSリン酸化抑制作用:HUVECをインスリンで刺激すると、eNOSリン酸化が認められたが、TNF-αで前処置をすると、eNOSリン酸化が抑制されることを確認した。(3)mtROSとeNOSリン酸化の関連:上記TNF-αによるeNOSリン酸化抑制作用がアデノウイルスを用いmtROS抑制作用を持つMnSODを過剰発現させると、回復することを確認した。(4)PPARγアゴニストによるmtROS抑制作用の検討:PPARγアゴニストによる前処置を行うと、高グルコースによるmtROS産生効果が濃度依存的に抑制された。(5)PPARγアゴニストによるMnSOD発現誘導作用:mtROS抑制作用を持つMnSODの発現がPPARγアゴニストにより冗進することをreal time RT-PCR法で確認した。以上より、本年度はHUVECにおいてTNF-αがmtROSを増加させること、またmtROS産生過剰がeNOSリン酸化抑制に関連している可能性、さらにはPPARγアゴニストによるmtROS抑制作用を証明した。mtROSは糖尿病性大血管障害の発症に大きく関与していることが推測された。申請者らは糖尿病血管合併症発症機序として「高グルコースによるミトコンドリア由来活性酸素(mtROS)過剰産生」の意義を提唱しているが、本年度は主に、以下の15を行った。1.mtROSの特異的除去酵素であるMnSODを内皮細胞特異的に発現させたトランスジェニックマウスを新規作成した。2.トランスジェニックマウスに糖尿病を導入すると、コントロールマウスでは8-OHdGの増加がみられたが、トランスジェニックマウスでは抑制された。またコントロールマウスではVEGF、ファイブロネクチンの増加がみられたが、トランスジェニックマウスでは抑制された。3.トランスジェニックマウスに高酸素負荷を導入すると、コントロールマウスでは網膜での無血管領域、微小血管瘤、新生血管の増加がみられたが、トランスジェニックマウスでは抑制された。4.PPARγアゴニストのmtROSおよびミトコンドリアバイオジェネシスへの効果の検討:PPARγアゴニストは高グルコースによるmtROS産生効果が濃度依存的に抑制し、PGC-1α、MnSOD mRNA増加を誘導し、さらにミトコンドリアバイオジェネシスを亢進させた。5.PPAR

γアゴニストのPPARγ活性化作用の意義の検討:PPARγアンタゴニスト前処置はPPARγアゴニストによるmtROSの抑制効果、MnSODmRNAの発現増加に影響しなかった。以上より、本年度はmtROSが糖尿病網膜症の発症に関与していることをin vivoで直接的に証明した。また、PPARγアゴニストがmtROSの産生を抑制することで動脈硬化や糖尿病血管合併症の発症抑制や阻止に効果的である可能性を示した。
人工細胞膜との特異的膜融合を利用するエクソソーム膜タンパク質の高感度計測法

生体試料中に含まれる,ありとあらゆる細胞から放出されるエクソソームのうち,腫瘍細胞由来のエクソソームのみを膜融合する人工細胞(巨大一枚膜リポソーム)を設計するために,エクソソームと人工脂質二分子膜の膜融合アッセイ法を確立した.これまでに,支持脂質二分子膜に包埋されたグラミシジンチャネルの活性(コンダクタンス値)が,エクソソームの膜融合により増大することを明らかにしてきた.当該年度では,このコンダクタンス値が増加するメカニズムを解明することで,グラミシジンチャネルの変調に基づく膜融合アッセイ法の有用性を確認した.ホースディング法により平面脂質二分子膜を作製し,グラミシジン包埋後のシングルチャネル電流を記録した.その後,エクソソームを膜融合させてから,再びチャネル電流を記録したところ,シングルチャネルがマルチチャネルへと変化した.単位時間当たりの積分電流値は,支持脂質二分子膜へのエクソソームの添加により,大きな値を示した.また,エクソソームを支持脂質二分子膜に包埋させた後,グラミシジンを添加してシングルチャネルを記録すると,HEK 293(ヒト胎児腎細胞)やMCF-7細胞(ヒト乳腺癌細胞)から放出されたエクソソームでは,膜融合前後でシングルチャネル活性に大きな違いは見られなかった.これらのことから,申請者らが構築した膜融合アッセイにおけるエクソソーム膜融合時のグラミシジンチャネルのコンダクタンス値の増加は,膜融合に伴い,脂質二分子膜に包埋されるグラミシジンの分子数が増加したものであると考えられる.本アッセイ法で膜融合とpHの関連を調べたところ,pHが低いほどエクソソームが脂質二分子膜と膜融合しやすいことがわかった.さらに,HEK 293細胞と比較して,MCF-7細胞由来のエクソソームは膜融合が容易であった.本研究では,単一の巨大一枚膜リポソームの膜に,生体試料中の腫瘍細胞のみを選択的に膜融合させることで濃縮し,腫瘍細胞特有の膜タンパク質をバイオマーカーとしてELISAの原理で検出するシステムを構築する.そのためには,腫瘍細胞由来エクソソームの選択的な膜融合を可能にするための巨大一枚膜リポソーム(人工細胞)の設計と,単一の巨大一枚膜リポソームを基板に固定化するための方法を考案する必要がある。現在の進行状況に鑑みると,おおむね順調に進んでいると評価できる.これまでに行った研究内容を下記に記す.腫瘍細胞由来のエクソソームのみを選択的に膜融合させることができる人工細胞を設計することが、当該年度の研究計画であった.その手段として,人工細胞膜の脂質組成や膜界面のデザインを行うことが必須であると考えられる.しかしながら,本研究で構築した膜融合アッセイで支持脂質二分子膜とエクソソームの膜融合を評価すると,pHが低い場合には,エクソソームが非特異的に膜融合するものの,中性付近では腫瘍細胞(MCF-7)由来のエクソソームが選択的に膜融合することが明らかになった.つまり,膜融合に膜タンパク質の寄与はそれほど大きいものでないことが示唆される.一方,pHを中性付近にするだけで,人工細胞に腫瘍細胞由来のエクソソームのみを選択的に膜融合させることができる.単一の巨大一枚膜リポソームをガラス基板に修飾するための基礎検討を行った.CO2レーザー加工機で作製した直径100 μm程度の小孔を有するフィルムでマスクすることで,ガラス基板の微小領域内(100 μm)にアビジンを化学修飾した.そこにビオチン化巨大一枚膜リポソームを固定化することに成功した.この単一リポソームにエクソソームを膜融合させるための基礎検討はすでに終えている.本研究では,全ての細胞から分泌されたエクソソームや夾雑成分が含まれる血液から,ガン細胞由来エクソソームのみを人工細胞(巨大一枚膜リポソーム)の膜に融合させ,その膜(膜厚: 4-5 nm)に濃縮された多種多様な膜タンパク質のうち,目的の膜タンパク質のみを特異的に蛍光イムノアッセイの原理で検出する方法を構築する.このような計測技術を構築する上で必要な検討事項を下記にまとめた.1)正常細胞よりも腫瘍細胞から放出されるエクソソームの方が、膜融合速度が速いことを示す.:当該年度に行った研究では,ph 7.4においてHEK293細胞から放出されたエクソソームは,人工脂質二分子膜と膜融合せずに,腫瘍細胞(MCF-7)から放出されるエクソソームは容易に膜融合することが示された.この傾向が,多くの腫瘍細胞由来エクソソームにも該当するか調べるために,複数種類の正常細胞や腫瘍細胞から放出されるエクソソームと脂質二分子膜の膜融合を調べる.2)巨大一枚膜リポソームとエクソソームの膜融合を調べる.:パッチクランプ技術を用い,単一の巨大一枚膜リポソームとエクソソームの膜融合をグラミシジンチャネル活性を指標として評価する.pHによる膜融合の挙動の差異を調べ,腫瘍細胞のみが選択的に膜融合する実験条件を最適化する.3)巨大一枚膜リポソームのアレイ化法の確立と蛍光イメージング装置の開発:レーザー加工機でマスクを作成し,ガラス基板上にアビジンをアレイ状に化学修飾できることを示す.

これにビオチン化巨大一枚膜リポソームをアレイ状に固定化する.また,巨大一枚膜リポソームアレイを,単一リポソームレベルで蛍光検出するための装置を開発する.光源として,ダイオードレーザーを選択し,フィルターを搭載した倒立顕微鏡下で蛍光画像を観察するシステムを作成する.生体試料中に含まれる,ありとあらゆる細胞から放出されるエクソソームのうち,腫瘍細胞由来のエクソソームのみを膜融合する人工細胞(巨大一枚膜リポソーム)を設計するために,エクソソームと人工脂質二分子膜の膜融合アッセイ法を確立した.これまでに,支持脂質二分子膜に包埋されたグラミシジンチャネルの活性(コンダクタンス値)が,エクソソームの膜融合により増大することを明らかにしてきた.当該年度では,このコンダクタンス値が増加するメカニズムを解明することで,グラミシジンチャネルの変調に基づく膜融合アッセイ法の有用性を確認した.ホースディング法により平面脂質二分子膜を作製し,グラミシジン包埋後のシングルチャネル電流を記録した.その後,エクソソームを膜融合させてから,再びチャネル電流を記録したところ,シングルチャネルがマルチチャネルへと変化した.単位時間当たりの積分電流値は,支持脂質二分子膜へのエクソソームの添加により,大きな値を示した.また,エクソソームを支持脂質二分子膜に包埋させた後,グラミシジンを添加してシングルチャネルを記録すると,HEK 293(ヒト胎児腎細胞)やMCF-7細胞(ヒト乳腺癌細胞)から放出されたエクソソームでは,膜融合前後でシングルチャネル活性に大きな違いは見られなかった.これらのことから,申請者らが構築した膜融合アッセイにおけるエクソソーム膜融合時のグラミシジンチャネルのコンダクタンス値の増加は,膜融合に伴い,脂質二分子膜に包埋されるグラミシジンの分子数が増加したものであると考えられる.本アッセイ法で膜融合とpHの関連を調べたところ,pHが低いほどエクソソームが脂質二分子膜と膜融合しやすいことがわかった.さらに,HEK 293細胞と比較して,MCF-7細胞由来のエクソソームは膜融合が容易であった.本研究では,単一の巨大一枚膜リポソームの膜に,生体試料中の腫瘍細胞のみを選択的に膜融合させることで濃縮し,腫瘍細胞特有の膜タンパク質をバイオマーカーとしてELISAの原理で検出するシステムを構築する.そのためには,腫瘍細胞由来エクソソームの選択的な膜融合を可能にするための巨大一枚膜リポソーム(人工細胞)の設計と,単一の巨大一枚膜リポソームを基板に固定化するための方法を考案する必要がある。現在の進行状況に鑑みると,おおむね順調に進んでいると評価できる.これまでに行った研究内容を下記に記す.腫瘍細胞由来のエクソソームのみを選択的に膜融合させることができる人工細胞を設計することが、当該年度の研究計画であった.その手段として,人工細胞膜の脂質組成や膜界面のデザインを行うことが必須であると考えられる.しかしながら,本研究で構築した膜融合アッセイで支持脂質二分子膜とエクソソームの膜融合を評価すると,pHが低い場合には,エクソソームが非特異的に膜融合するものの,中性付近では腫瘍細胞(MCF-7)由来のエクソソームが選択的に膜融合することが明らかになった.つまり,膜融合に膜タンパク質の寄与はそれほど大きいものでないことが示唆される.一方,pHを中性付近にするだけで,人工細胞に腫瘍細胞由来のエクソソームのみを選択的に膜融合させることができる.単一の巨大一枚膜リポソームをガラス基板に修飾するための基礎検討を行った.CO2レーザー加工機で作製した直径100 μm程度の小孔を有するフィルムでマスクすることで,ガラス基板の微小領域内(100 μm)にアビジンを化学修飾した.そこにビオチン化巨大一枚膜リポソームを固定化することに成功した.この単一リポソームにエクソソームを膜融合させるための基礎検討はすでに終えている.
ハイブリッドプラズモンによる近接場ラマン顕微鏡の高感度高帯域化

金属探針のプラズモン共鳴波長制御は、近接場光学顕微鏡の実用性を大きく向上する為に極めて重要な研究課題である。本研究でプラズモンハイブリダイゼーションを近接場光学顕微鏡に応用することにより広帯域なプラズモン共鳴波長制御技術を開発した。金属探針と金属薄膜のプラズモンハイブリダイゼーションは、薄膜の膜厚を変えるだけで広帯域に共鳴波長を調整できる。FDTD計算を用いて探針先端径や薄膜の膜厚などを様々に検証し、プラズモンハイブリダイゼーションによる共鳴波長制御性の最適条件を見出した。実験的にも450-650 nmの範囲で、プラズモンハイブリダイゼーションによるプラズモン共鳴波長制御を行うことに成功した。28年度が最終年度であるため、記入しない。ナノ分光学28年度が最終年度であるため、記入しない。プラズモンハイブリダイゼーションの実験には、平滑性の高い金属薄膜を用いる必要がある。薄膜作成のために既存のスパッタの電源部分を変更する必要があったが、この工事が遅延したために薄膜作成実験に遅れが生じた。ここで得られた実験経過を見て近接場光学顕微鏡システムの拡張を行う予定であったため、備品の選定に遅れが生じた。なお試料薄膜の作製にかわって、プローブの設計や観察を先行して行うことにしたため、実験全体に大きな遅れは生じていない。近接場顕微鏡用プローブの設計と金属薄膜の作製がほぼ完了し、既存の近接場光学顕微鏡システムを用いて予備実験を行った。その結果、ラマン分光系の感度を高める必要があるということがわかった。特に、既存のシステムで用いているCW近赤外レーザーでは出力とクオリティともに不十分である。この問題を解決するために、既存の光源より出力が高くビームパターンの良いレーザーを購入することを予定している。本年度(平成25年度)は、研究プロジェクト1年目で、研究のシュミレーションに時間を費やすことが多く、計算ソフトなどを購入し、実際の実験研究準備であったことと、2年目以降、本格的な実験設備に投資予定があるため繰り越した。平成27年度以降、このプロジェクトが大きく進むため、高額な実験装置、備品購入を計画している。
ダークウェブ探索とサイバーセキュリティ教材の開発

研究目的:社会基盤となったインターネットは私たちの社会生活・経済活動・教育研究活動などになくてはならないものになっている.インターネットは私たちに利便性などの恩恵をもたらす一方で,セキュリティ上の脅威をももたらしており,現実を正しく認識し,それら脅威へ適切に対応することが求められる.インターネットには,標準的な検索エンジンでは検索できず,一般的なウェブブラウザではアクセスできない匿名化ソフトウェアなどを利用したネットワーク上のウェブが存在する.これらはダークウェブと呼ばれている.匿名化ソフトウェア自体は個人の自由やプライバシーなどを脅かすトラフィック解析からユーザを保護するものである.一方,その利用方法により,サイバー攻撃やサイバー犯罪に繋がる側面もあることから,起きている現実を知ることは情報技術に関わる者,とりわけセキュリティ関係者にとり意義がある.本研究では平成29年度における日本語ダークウェブの状況を探索し,その整理を試みた.そして,セキュリティ関係者向けサイバーセキュリティ教材の開発を目的とした.研究方法:本研究目的のため,匿名化ソフトウェアを使用するための専用端末を用意し,端末にマルウェア感染予防や被害を緩和するための設定を施した.調査対象の匿名化ソフトウェアは, Tor, I2P, Freenetとし,ダークウェブに接続した.通信回線はセキュリティ上の観点から大学ネットワークとは分離された回線を契約し使用した.研究成果:本研究の成果物として,探索した日本語ダークウェブを整理した資料とセキュリティ関係者向けのサイバーセキュリティ教材を作成した.教材は静岡大学大学院における講義やセミナーで使用した.また,本教材を基に静岡大学長谷川CISOと共同で静岡県警サイバー犯罪対策課向けセミナーの開催も予定している.今後も,サイバー空間における動向情報の収集と分析を行う方針である.研究目的:社会基盤となったインターネットは私たちの社会生活・経済活動・教育研究活動などになくてはならないものになっている.インターネットは私たちに利便性などの恩恵をもたらす一方で,セキュリティ上の脅威をももたらしており,現実を正しく認識し,それら脅威へ適切に対応することが求められる.インターネットには,標準的な検索エンジンでは検索できず,一般的なウェブブラウザではアクセスできない匿名化ソフトウェアなどを利用したネットワーク上のウェブが存在する.これらはダークウェブと呼ばれている.匿名化ソフトウェア自体は個人の自由やプライバシーなどを脅かすトラフィック解析からユーザを保護するものである.一方,その利用方法により,サイバー攻撃やサイバー犯罪に繋がる側面もあることから,起きている現実を知ることは情報技術に関わる者,とりわけセキュリティ関係者にとり意義がある.本研究では平成29年度における日本語ダークウェブの状況を探索し,その整理を試みた.そして,セキュリティ関係者向けサイバーセキュリティ教材の開発を目的とした.研究方法:本研究目的のため,匿名化ソフトウェアを使用するための専用端末を用意し,端末にマルウェア感染予防や被害を緩和するための設定を施した.調査対象の匿名化ソフトウェアは, Tor, I2P, Freenetとし,ダークウェブに接続した.通信回線はセキュリティ上の観点から大学ネットワークとは分離された回線を契約し使用した.研究成果:本研究の成果物として,探索した日本語ダークウェブを整理した資料とセキュリティ関係者向けのサイバーセキュリティ教材を作成した.教材は静岡大学大学院における講義やセミナーで使用した.また,本教材を基に静岡大学長谷川CISOと共同で静岡県警サイバー犯罪対策課向けセミナーの開催も予定している.今後も,サイバー空間における動向情報の収集と分析を行う方針である.
ユーザ割り込み拒否度推定に基づく人と共生する情報エージェントの開発

従来のPC作業中の割り込み拒否度推定法に,作業者の頭部運動を反映させることでし,推定精度を向上させ,デスクワーク全般を対象とした拒否度推定法へ発展させた.本推定法を単眼カメラによる顔認識と組み合わせ,PCで動作する拒否度推定エンジンを開発した.さらに,本エンジンを組み込み,室内ネットワークに接続されたPC間を,室員の拒否度推定に基づき移動する情報エージェントを開発した.エージェントの動きから人の感じる雰囲気は,傾聴行動とそれ以外の行動のタイミング・頻度・ばらつきから変化することが示唆された.さらに,情報エージェントの応用としてドライバエージェントを試作した.先行研究にて提案した,PC作業履歴の基づくPC作業時割り込み拒否度推定法は,非PC作業の混在により,推定精度が大きく低下する問題があった.また,非PC作業中の頭部運動と作業中の拒否度の関係が指摘されていた.そこで,本年度は,PC作業履歴と頭部運動を反映した,割り込み拒否度推定法の検討を行った.(1)作業中の頭部運動のうち,前傾姿勢,前傾継続率,後退運動,Pitch上方回転の4つと拒否度との相関を確認した.さらに,統計的分析に基づき,拒否度を反映する4種類の頭部指標を提案した.(2)これまで頭部運動の取得に,高精度の3次元モーションキャプチャシステムを用いていたが,実環境での使用は現実的ではなかった.そこで,市販のWebカメラとfaceAPI(SeeingMachines社製)の顔認識エンジンを用いて,一般的なデスクトップPC環境にて簡便に頭部運動を取得する機能を実装した.(3)上記(1)と(2)を,PC作業時割り込み拒否度推定法へ適用し,PC操作履歴と頭部運動を考慮した,デスクワーク時割り込み拒否度推定法を提案し,評価実験(被験者20名)を行った.実験により,非PC作業時だけでなく,PC作業時の推定精度(特に再現率)が大きく改善した.(4)(3)にて提案した割り込み拒否度推定アルゴリズムを組み込んだ,割り込み拒否度推定エンジンを開発し,他のシステムからの利用を可能とした.(5)頭部運動と割り込み拒否度の関係を認知科学的視点から分析し,Resumption Lag(作業復帰時間)との関係を明らかにした.分析により,頭部運動が作業者の内的状態(集中度合,モチベーションなど)を表す可能性を示した.(6)共生エージェントのプロトタイプの一つである秘書エージェントに,(4)で開発した推定エンジンの組み込みを行った.さらに,自動車への共生エージェントの組み込みを試み,プロトタイプの試作を行った.H27年度に実施する実験デザインに関する議論を行い,情報エージェントに主タスク(存在することが室員に納得される,有益なタスク)を定義し,主タスクを行っていない時間帯に室員とインタラクションを行い,印象等の観察・分析を行う設計とした.上記,実験デザインを踏まえ,H25年度計画にて開発した秘書エージェントをベースに,H26年度は情報エージェントの開発を進めた.まず,情報エージェントをサーバ・クライアントモデルのシステムに変更し,エージェントがエージェント用サーバと室員の作業用PC(開発クライアントをインストール)間をネットワークを介して移動することを可能とした.次に,H25年度に提案した,頭部運動を考慮した割り込み拒否度推定エンジンを,本エージェントに実装し,ユーザの拒否度推定機能を有するエージェントを実現した.さらに,情報エージェントの室内移動機能の実装を行った.各室員の拒否度推定値はサーバに集約され,この拒否度推定値を元に,情報エージェントがどの室員のPCへ移動するかを決定する機能を実現した.主タスク以外のインタラクションを行う際は,この拒否度を元に,拒否度の低い室員のPCをできるだけ選択し,話し掛け等のインタラクションを開始するよう設計した.また,室員と共生する情報エージェントは,室内に1つのみ存在することを前提とする.そのため,矛盾なく各PC間を移動したり,室内のある個所に滞在したりする状態を表現する機能をエージェント用サーバへ実装した.まず,先行研究にて提案されていた,PC作業履歴に基づくPC作業中の割り込み拒否度推定法に,作業者の頭部運動を反映させた,デスクワーク時割り込み拒否度推定法を提案した.作業中の頭部運動分析に基づき,頭部Pitch回転,頭部前後移動を推定指標として抽出し推定式に組み込むことで,PC作業中の拒否度推定の精度が1015%向上した.また,これまで推定が困難であった,PC外作業時の推定精度を向上させ,特に再現率を30%以上向上させた.本提案手法により,PC作業・PC外作業を含むデスクワーク全般を対象とした割り込み拒否度推定法を実現した.また,頭部運動と割り込み拒否度の関係を認知科学的視点から分析し,作業復帰時間との関係を明らかにした.分析の結果,頭部運動が作業者の内部状態(集中度合,モチベーション等)を表す可能性を示した.次に,上記推定法を,単眼カメラによる顔認識と組み合わせ,PC上で動作する割り込み拒否度推定エンジンを開発した.室員とインタラクションを行う情報エージェントは,作業者のPC間をネットワークを介して移動する.前述の推定アルゴリズムを搭載し,低拒否度の作業者PCへ優先的に移動するルールを設定した.エージェントの動きに対する人の感じる雰囲気分析では,うなづき等の傾聴行動やそれ以外の行動のタイミング,頻度,ばらつきによって,感じる雰囲気が変化すると示唆された.また,情報エージェントは,存在理由としての役割が与えられた上で,非従事時の振る舞いが受け入れられ,また,印象が変化する可能性が検討された.

さらに,本研究の応用例として,高齢ドライバの運転支援を目的とする同乗エージェントを試作し,ドライバに与える印象を分析した.分析の結果,運転やエージェントに対する好意的反応が得られたが,個々人の運転スタイルへの適用が必要であることも示唆され,今後の展開を検討している.従来のPC作業中の割り込み拒否度推定法に,作業者の頭部運動を反映させることでし,推定精度を向上させ,デスクワーク全般を対象とした拒否度推定法へ発展させた.本推定法を単眼カメラによる顔認識と組み合わせ,PCで動作する拒否度推定エンジンを開発した.さらに,本エンジンを組み込み,室内ネットワークに接続されたPC間を,室員の拒否度推定に基づき移動する情報エージェントを開発した.エージェントの動きから人の感じる雰囲気は,傾聴行動とそれ以外の行動のタイミング・頻度・ばらつきから変化することが示唆された.さらに,情報エージェントの応用としてドライバエージェントを試作した.(1)人ーエージェント間のインタラクション機能の実装を行う.情報エージェントは,室員の拒否度に応じて,室員に話しかけ,情報収集を行う予定である.また,収集した周辺情報は,ユーザに求められた場合に,個人情報に配慮した上で提供する予定である.(2)中長期的な人とエージェントの共生実験の実施を行う.(1)にて試作した情報エージェントを,学生の居室など,普段数人の室員による共同生活・共同作業が行われている空間に設置し,実験的に数ヶ月間の人ーエージェントの共生状態を作る.その間,各種データ(各室員の拒否度変化,収集した周辺情報,人ーエージェント間のインタラクション頻度,室員のエージェントに対する印象・評価など)を収集・分析する.PC操作履歴と頭部運動を考慮した,デスクワーク時割り込み拒否度推定法を提案し,PC作業時と非PC作業時の推定精度の改善を確認した.また,推定法に関し,国際ジャーナルへの投稿を行っている(暫定採録判定).さらに,推定アルゴリズムを組み込んだ,割り込み拒否度推定エンジンを実現した.当推定エンジンをCEATEC Japan 2013にて展示し,展示内容が日経産業新聞に掲載された.開発したデスクワーク時割り込み拒否度推定機能等を持つ情報エージェントを実装する.(1)情報エージェントをサーバ・クライアントモデルのシステムとし,周辺情報収集に向けたシステムの試作を行う.室員のPCに拒否度推定エンジンを実装したクライアントをインストールし,別途用意するエージェントサーバとの通信を行う機能を実現する.(2)エージェントサーバを開発し,各室員の拒否度の集約を行えるようにする.また,室内に別途設置する,深度センサやマイク,カメラ等のセンサ情報も集約可能となるよう目指す.(3)エージェントが,室員の拒否度を元に,各室員へ話し掛けるなどのインタラクションを行えるよう,室内(クライアント間)移動機能の実装を行う.(4)エージェントが矛盾なく各PC間を移動したり,室内のある個所に滞在したりする状態を,室員が視覚的に認識できるよう,移動・表示制御機能をサーバへ追加する.
広域ヌクレオチド解析に基づくヒト疾患原因遺伝子の究明と新しいモデルマウスの開発

本研究では我々が決定した、ヒト第6染色体短腕6P21.3に位置するHLA領域の極めて精度の高いゲノムシークエンシングの成果(1.8Mb)の成果をもとに、2,つのヒト疾患(ベーチェット病および尋常性乾癬)について,その遺伝的素因となる原因遺伝子の候補を同定し、それぞれの疾患モデルとなるマウスを作製することを目的とした。3年間に以下の成果を得た。1.疾患感受性遺伝子の同定では、尋常性乾癬感受性領域をHLA-C遺伝子座のテロメア側89Kbから143Kb内に絞り込み、1個の既知遺伝子以外に皮膚組織で発現する4個の新規遺伝子を見い出した。広域の塩基翫列解析により、その中でもSEEK1遺伝子は統計的に有意差を示す多型部分が同定され、注目される。患者患部での発現に変化が検出されている。ベーチェット病に関してはほぼHLA-B遺伝子そのものか、近傍のMICA, MICBなどの遺伝子が真の原因遺伝子であるかについて集中した解析がなされ、最終的にHLA-B51アレルが疾患感受性を規定するアレルであることが統計遺伝学的に決定できた。2.疾患モデルマウスの開発では、尋常性乾癬については近傍の約30Kbの領域を含むトランスジェニック(Tg)マウスが誕生したところである。またベーチェット病では1.の遺伝子解析の決着がつく前にすでにTgマウスの作製を開始し、MICA, MICB遺伝子導入マウスでは体重、皮膚、白血球数に異常が認められる事を見い出し、間接的に発症に関与する可能性を示した、一方最終結論のHLA-B51アレルのTgマウスではヒトβ2マィクログロブリン遺伝子をもつ2重Tgマウスをまず作成し、HLA-B51分子の細胞表面上への発現が飛躍的に増大していることを確認した。現在マウスβ2マイクログロブリン遺伝子欠損マウスと交配することによりヒト型マウスの作製を試み、成功した。今年度は2疾患のモデルマウス開発の手がかりとして、尋常性乾癬候補領域のゲノムシークエンスを中心に報告する。これまで日本人の乾癬患者80人と健常人130人を用いて遺伝学的解析を行っていたが、ヒト第6染色体6p21.3のHLA-C遺伝子座からテロメア側200キロベース付近の2つのマイクロサテライトマーカーに挟まれた約50キロベースにわたる領域が乾癬患者群で共通しており、この領域が乾癬候補領域である可能性が示唆され(Oka A,et al.1999;Tamiya G,et al.unpiblished)。この候補領域およびテロメア側の約30キロベースにわたる領域を、乾癬患者13人と日本人健常者8人のゲノムDNAを用いてPCRを行い、内部プライマーを用いて直接塩基決定を行った。その結果、約300個のgSNPs(genomic SNPs)が見いだされ、そのハプロタイプの共有パターンから更に候補領域が約15キロベースに狭められた。一方、マイクロサテライトマーカーによって規定された候補領域50kbおよびその周辺には皮膚組織で発現する4つの新規遺伝子と一個の既知遺伝子(S遺伝子)が見いだされた。これらの遺伝子のエクソン上のcSNPs(coding SNPs)に関して、乾癬患者100人と健常者130人でその対立遺伝子頻度分布を調べて解析を行った結果、SEEK1と名づけた遺伝子のエクソン上の3つのcSNPsとS遺伝子上の1個のcSNPが統計的有意性を示した。また、これらのエクソンは、gSNPsによって規定された候補領域15キロベース中に存在することから乾癬候補遺伝子である可能性が高いと考えられる。