hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体力学的分析を応用した顎機能検査法の開発

本研究の目的は、顎関節荷重の様相を生体力学的見地から分析できる顎機能検査法を開発することである。本検査システムにおける生体力学的分析は、患者個々の三次元有限要素法モデルを用いて行われる。そのモデルの構築に際しては、各個人の顎関節、下顎骨、歯列の形態、咬みしめ時の歯列における咬合力の発現部位、大きさ、作用方向、顎筋の付着部位と咬みしめ時の筋電図の記録が必要となる。本研究期間内においては、本検査システムのモデル構築に必要なデータの記録、測定法の開発を行い、以下の成果を得た。1.感圧フィルムを用いた咬合力測定法により、中等度から最大に至る咬みしめ強さの範囲で、歯列上の各咬合接触面における咬合力の大きさの同時記録が可能となった。2.この咬合力測定法を用いて、正常者の種々の咬みしめ時の歯列上の咬合力分布を検索し、モデルに入力する咬合力データの咬みしめ条件を検討した。その結果、両側歯列ならびに左・右側片側歯列での最大咬みしめにおいて特徴的な咬合力の分布が認められ、これらの咬みしめ条件が被験者に与えるタスクとして有用であることが示唆された。3.レーザー変位計を応用し、歯列模型上の各咬合接触面の三次元座標と、咬合力の作用方向である各咬合接触面の法線方向を自動的に測定する装置の開発を行った。これにより、良好な精度と再現性をもって咬合力方向の測定が可能となった。4.下顎頭皮質骨表面の三次元的抽出に関しては、動的輪郭モデルを用いたMR連続断層画像からの輪郭抽出ならびに動的表面モデルによる表面抽出を用いた方法についての検討を行った。これにより下顎頭皮質骨表面の三次元的抽出が可能となった。今後、これらの結果をもとに三次元有限要素法モデルを構築し、本検査システムの臨床応用に向けて検討を行う予定である。本研究の目的は、個々の患者から得られるMRI顎顔面データ、顎筋筋電図データ、咬合力データをもとに、生体力学的に顎機能を分析する検査システムを試作し、臨床応用を図ることである。平成8年度においては、正常者ならびに顎関節症患者について、咬みしめ時の咬力力を感圧フィルムを用いて測定し、歯列上の咬合力分布に関する検討を行った。修復・補綴物の極めて少ない正常有歯顎者6名を被験者とした実験では、咬みしめ動作が咬合力分布に及ぼす影響を明らかにするため、咬頭嵌合位において両側ならびに左右側片側歯列、歯列前、後方での最大咬みしめを行わせた。歯列全体の咬合力に占める下顎各歯の咬合力比は、両側咬みしめにおいて後方歯ほど大きいことが明らかとなった。一方、左・右側片側咬みしめにおいては、両側咬みしめと比較し、咬みしめ側各歯の咬合力比は有意に増大し、とりわけ犬歯、第一小臼歯、第一大臼歯における咬合力比の増大が特徴的に認められた。非咬みしめ側各歯の咬合力比は有意に減少した。前方咬みしめでは、前歯、犬歯、小臼歯における咬合力比の増大と大臼歯における咬合力比の減少が認められた。後方咬みしめでは、第一小臼歯の咬合力比が増大する傾向を示した。顎関節症患者45名(1838歳)については、両側最大咬みしめ時の下顎各歯の咬合力を測定し、正常者42名との比較検討を行った。

正常者群の各歯の平均咬合力比から±2SD以内を正常域とすると、第一小臼歯、第一、第二大臼歯における咬合力比の異常が、患者群において有意に多く認められた。また、患者群の咬合力は、正常者群と比較して左右側歯列での対称性を欠いていた。以上の結果、顎口腔系の生体力学的因子の一つである歯列上の咬合力分布は、咬みしめ動作間、正常者と顎関節症患者間で相違することが明らかとなった。本研究の目的は、これまで独立に検査、分析がなされてきた咬合力、顎筋活動、顎間接荷重の各要素を生体力学的見地から包括的に分析できる顎機能検査法を開発することである。本システムにおける生体力学的分析は、三次元FEMモデルを用いることで容易に行われる。しかしながら、本法を臨床応用するためには咬みしめ時の歯列における三次元咬合力、顎筋筋電図、MRI顎顔面形態などの各データを、個々の患者から可及的に簡便に、自動的に抽出する必要がある。そこで平成9年度は、歯列における三次元咬合力の測定方法とMRIを用いた下顎頭、下顎窩の皮質骨表面の抽出方法に関する検討を行った。1.歯列における三次元咬合力の測定には、咬合力の発現部位、大きさ、作用方向の記録が必要である。各咬合接触面における咬合力の大きさは、感圧フィルムを用いた咬合力測定法により既に記録が可能となっている。咬合力の発現部位、作用方法の測定には、本研究において新たに開発した装置を用いた。本装置には歯列模型を装着するXYZステージと、水平軸、垂直軸の2軸周りに自動的に回転するレーザー変位計が組み込まれている。歯列模型上に種々の方向からレーザーを照射することにより、術者が指定した咬合接触面の三次元座標と咬合力方向(法線方向)の自動測定が可能となった。2.本装置による法線方向の測定値の変動幅は、10回の測定で最大2度であった。また、三次元座標測定から得た回帰平面の法線方向との誤差は最大3度であり、その精度と再現性が良好であることが示唆された。3.下顎頭、下顎窩の皮質骨表面の抽出は、動的輪郭モデルを用いたMR連続断層画像から輪郭抽出ならびに動的輪郭モデルの三次元拡張である動的表面モデルによる表面抽出の順に行った。これにより、動的輪郭モデルに用いる初期輪郭のみを術者が入力するだけで、抽出工程が可及的に自動化された。4.本法により抽出された皮質骨表面は、解剖学的特徴をよく表現し、三次元的に滑らかな像を示した。同一断面での抽出結果の輪郭と歯科医師によるトレース結果との比較により、抽出結果の妥当性が示唆された。
酸素を酸化剤とする選択酸化およびC-H官能基化を可能にする固体触媒の開発

分子内C-H/C-Hカップリング反応において、酸化ジルコニウム担持水酸化パラジウム触媒が最も高い触媒活性を示した。一方、分子間C-H/C-Hホモカップリング反応では、フタル酸ジメチルから対応するビアリール誘導体への変換について検討を行った。その結果、酸化コバルトおよび酸化ジルコニウム担持金ナノ粒子触媒が最も高い触媒活性を示した。更に、本反応では目的とする対称ビアリール誘導体が配位子や助触媒の添加なしに高い位置選択性で得られることを見出した。また、アンモニアと酸素を用いたシクロアルカノンのアンモオキシム化反応では酸化チタン担持金ナノ粒子が最も高い触媒活性を示すことを明らかにした。25年度は固体触媒を用いた芳香族C-H結合活性化によるC-C結合形成反応の検討を行った。分子内C-H/C-Hカップリングではジルコニア担持水酸化パラジウム触媒が高活性を示し、ジフェニルアミンからカルバゾールの合成に有用であることをすでに見出していたが、分子間C-H/C-Hホモカップリングでは酸化コバルトもしくはジルコニアに担持した金触媒が、担持水酸化パラジウム触媒よりも高い触媒活性を示すことを見出した。基質適用範囲を検討した結果、電子供与性官能基が置換した基質が電子不足性の基質よりも反応性が高かったことから、本反応は求電子置換反応型で進行していると考えられる。本触媒の金の価数は0価であり、三価の金錯体のみでは反応が進行しなかったことから、触媒活性種は0価の金であると考えられる。更に、三価の金錯体と酸化コバルト共存下ではわずかではあるが反応が進行し、反応後には酸化コバルト粒子上に金ナノ粒子が担持されていたことから、金錯体は反応途中で0価に還元されるだけでなく、酸化コバルトとの接合界面が反応に重要であることが示唆された。また、シクロヘキサノンのアンモオキシメーションによるシクロヘキサノンオキシムの合成では、チタニア担持金触媒で反応が進行することを明らかにした。チタニアのみでもオキシムは生成したが、金ナノ粒子を担持することでオキシム収率が40%程度まで向上した。12員環のシクロドデカノンオキシムでも反応が進行し、対応するオキシムが得られた。イミンの二量体が主な副生成物であることが分かったので、今後二量体の副生を抑制する検討を行う。平成26年度は固体金属触媒を用いたフタル酸ジメチルの酸化的分子間C-H/CーHホモカップリング反応を検討した。その結果、ジフェニルアミンからカルバゾールへの分子内C-H/CーHホモカップリングで触媒活性を示した酸化ジルコニウム担持水酸化パラジウム触媒よりも、金属酸化物担持金ナノ粒子触媒の方が高い触媒活性を示した。中でも酸化コバルトが担体酸化物として最適であった。フタル酸ジメチルのカップリング反応により得られる二量体は3種の位置異性体が存在するが、パラジウム触媒では2,3,3',4'-位に置換基のついた非対称ビアリールが生成しやすいのに対し、金触媒では、耐熱性樹脂の原料として有用な3,3',4,4'-位に置換基のついた対称ビアリールが90%以上の選択率で生成することを見出した。更に酸化物担体について検討を行った結果、酸化ジルコニウムに金ナノ粒子を尿素均一沈殿法により担持させて、反応条件を最適化することにより、対称ビアリールの選択率は95%を維持したまま二量体収率を73%まで向上させることができた。この反応を窒素雰囲気下で四酸化三コバルト担持金触媒を用いて行うと、反応後には三価のコバルトが二価に還元されており、易還元性の金属酸化物担体が金ナノ粒子の触媒反応に協同的に作用していることが明らかになった。更にin-situ XAFS測定より、反応中の金の価数は0価を維持していおり、三価の金錯体では反応中に0価の金に還元されることが明らかになった。このことから、本反応の触媒活性種は0価の金であると考えられる。更にこの反応を重酢酸中で行うと、担持水酸化パラジウム触媒では生成物と回収原料中に重水素が取り込まれるのに対し、担持金触媒では生成物と回収原料中ともに重水素は取り込まれない結果になった。このことは、パラジウムではC-H結合の開裂が可逆的に進行するのに対し、金では不可逆に進行しており、反応機構が金属種によって異なることを明らかにした。固体触媒化学C-H結合活性化によるC-C結合形成は当初の目的通り、固体触媒で進行することを明らかにした。またパラジウムよりも金が高い活性を示すことを明らかにした。論文投稿に向けて、現在反応機構に関する知見を得るための実験を行っており、大型放射光施設(SPring-8)での触媒構造解析も予定している。

シクロアルカノンからシンクロアルカノンオキシムへの変換では、金触媒で最高40%の収率で目的物が得られており、当初の予想を上回る結果が得られた。しかし副生成物の抑制が課題であること、チタニアのみでも反応が進行することから、金の役割を明らかにすることが必要であると考えている。担持金触媒を用いた芳香族C-H結合活性化によるC-C結合形成反応では、より詳細な反応機構を議論するためにX線吸収分光法を用いて反応中の金と担体金属の価数変化に関する情報を得る予定である。現段階では窒素を含む基質では反応は進行するものの、目的物が収率良く得られていないことから、この原因を明らかにし、含窒素化合物でも反応が進行する担体選択、反応条件最適化などを検討する。また、重水素で標識された基質を用いて反応速度に関する情報を得ることで、反応機構を明らかにする予定である。パラジウムと金では速度論的に触媒作用が異なる可能性がある他、生成物の位置選択性も両者で異なっていることから、金属によって位置選択性が異なる理由を明らかにするために、金属粒子サイズの違い、反応液中への金属のリーチング、担体効果などをを明らかにしていきたいと考えている。シクロアルカノンのアンモオキシメーションによるオキシム合成では、チタニアでは副生成物の抑制が困難である可能性があることから、再度担体のスクリーニングを行う。現在、金ナノ粒子のサイズは3-5 nm程度であることから、金粒子を直径2 nm以下のクラスターサイズに小さくすることで、触媒活性の向上を狙う。更に、二元系ナノ粒子の担持などを試みて、触媒活性向上によって副反応を抑制できないかどうかを検討する。25年度は触媒調製と反応条件の最適化に重点を置き、備品等を新たに購入する必要がなかったため、研究費は主に消耗品費に充てたことで、次年度使用額が生じた。26年度は所属機関が変更になり、新たに反応容器等を購入する必要があるのでミニオートクレーブ等の購入に充てる予定である。
スイスの疾風怒濤と美学的共和主義に関する総合的研究

(1)当該年度の計画実施計画に則り、1760年代から1770年代までのスイスのシュトゥルム・ウント・ドラングを「啓蒙のネットワーク」「スイスの疾風怒濤」「美学的共和主義」の三領域から研究を継続推進した。さらに本研究計画の成果をまとめた研究書に関して10章からなる目次を作成し、一貫性のある研究成果としてまとめる作業に着手した。とりわけドイツのシュトゥルム・ウント・ドラングの先駆者であり、啓蒙的な文学の道を切り開いた詩人・作家であるクロプシュトックとヴィーラントの両者のスイス文壇との深い関わりと、スイスの共和主義的運動との関連は、なお一層の注意が払われるべき分野であり、今後とも学会発表や論考その他において継続的な研究成果の報告が必要な分野であることを強調しておきたい。(2)ドイツにおいてほぼ一ヶ月間を用いて広範な資料調査を行い、研究対象となるスイス18世紀文学の美学的共和主義に関する多くの資料を収集した。スイス18世紀文学は、文学のみならず、美学、美術、教育学、歴史学、さらに広範な学術研究者と結びついており、総合的かつ包括的なアプローチが必要であることが第1次資料からも判明した。加えてドイツの研究協力者との研究打ち合わせを重ね、研究遂行、現在の最新の研究動向、研究書執筆に関して多くの有益な情報と示唆を得た。(3)国内での学会発表を行うとともに、研究成果をドイツ語の論考として発表した。また小規模の研究集会等においても積極的に研究成果を公開し、研究遂行のための里程標として活用した。(1)五カ年に渡る研究計画に沿って研究を遂行している。研究に協力的な複数の国内外の研究者からのアドバイス、さらにPDCFAサイクルの検証を行い研究計画を遂行している。現在までの進捗状況に関しては、研究発表と論文発表の件数から客観的に判断できる。(2)ただし、研究計画の第二段階に当たる昨年度の今年度のテーマ「ドイツの詩人のスイス滞在/旅行」「ヴィーラントとシェイクスピア」「文明批判と啓蒙文学のモティーフ」の内容が予想以上に奥深く、また論考にまとめるには時間を要することから、「おおむね」順調であると評価した。(1)来年度は研究計画最終年度であるため、本研究計画の成果をまとめた研究書の執筆に意を用いる。原稿執筆は日本語で行うことになるが、ドイツ語圏においても出版を目指し、ドイツ語版の作成も開始することとする。(2)来年度の研究テーマは、今後の発展性が大きい領域と判断できるため、研究対象の拡大と研究者のネットワークを作り上げることに留意しつつ、研究計画を遂行する。(3)本研究計画を遂行する途中で発見されたいくつかの新研究領域に関して、本研究計画の一つの成果として発展的・萌芽的な報告をする必要がある。研究内容と目的本研究計画の進捗状況をチェックする目的と、成果を研究書籍として公開するために研究成果の詳細な章立ての作業(目次)を前期に行い、後半はスイス、ドイツなどにおける資料調査と論文執筆、さらにその成果を生かしての学会発表、論文投稿などを最終期の活動内容として掲げてある。この研究内容に沿う形で、今年度の前半には詳細な目次を作成し、さらに出版社との前交渉も行った。幾つかの出版社が興味を示してくれたことは、本研究計画の成果を公表する上で明るい見通し材料を提供してくれたと思われる。また夏季休暇を利用してドイツのレーゲンスブルク大学に滞在し、トメク教授との研究打ち合わせ及び今後の研究遂行についての話し合いを持った。また論文への直接的な助言も得ることができた。後半は、論文執筆を行い投稿した。必要となる資料を精査して、その入手にも努めた。とりわけ関連するシンポジウム報告その他の収集にはこれからも意を用いたい。研究の意義と成果本研究計画の意義は、最終的にはドイツ語圏スイス文学の持つ全ヨーロッパに波及する起爆力、すなわち文学的美学的共和主義、スイスのシュトゥルム・ウント・ドラングを解明することにある。今年度は、本研究計画の全体像をさらに確固たるものにすること、すなわち研究の全体像の明確化に努めた。それにはしかし、従来の研究が指摘してきたドイツとスイスとの関連を個々に再評価する必要がある。今年度は、近代最初期のスイス・チューリヒにおける文学的美学的改革活動の萌芽と、ドイツの啓蒙文学との関連性を改めて評価する作業に着手した。この成果は、来年度前半の学会活動その他において発表する予定である。研究実施計画との関連本研究計画の当初の実施計画に照らして判断すれば、列挙してある実施項目(研究書籍の詳細目次の作成、ドイツにおける資料調査と論文執筆、及びドイツの研究者との共同、)はほぼ全て消化しているため、「おおむね順調に進展している」との区分に該当すると判断した。成果の学会発表のみは、学会の発表申し込みの時期の関係上、次年度前期に持ち越しとなった。しかし論文の投稿は行い、3月末の時点で発行されている。以上の理由から判断した。予期せぬ事態の発生該当なし。平成28年度の研究実績の概要は以下の研究対象及び、研究活動分野において説明する。(1)平成28年度の研究対象は、大項目の「チューリヒ滞在のドイツ詩人」においては、特にクロプストックに焦点を当てて遂行された。その成果は学会発表を通じて当該年度に公表した。「スイスのシュトゥルム・ウント・ドラング」の当該年度重点項目は「不正なラントフォークト」であるが、これについては主に文学社会学的、スイスの共和主義的改革運動との関連からその背後関係の調査を進めた。

大項目の三つ目である「美学的共和主義」については特に「自然」概念の由来をルソーとの関連から調査した。この点においては、ドイツ側の研究協力者であるトメク教授から有益な示唆を受けた。(2)国外の研究者との連携の深化。特にレーゲンスブルク大学のシュトゥルム・ウント・ドラング研究者であるトメク教授との連携を深め、今後の研究計画、またその成果の発表方法等についてさらに詳細に理解することができた。(3)ドイツにおける資料調査と関連情報の収集。9月のドイツ語圏滞在を通じての資料収集と分析によって、当該年度の実施計画にある研究対象に関するより多くの資料について知見を深めることができた。新たな知見と問題領域の設定は、本研究成果の結実となる研究書籍の詳細目次に反映している。(4)継続的なPDCFAサイクルの遂行。関連分野の研究者によるフィードバックを通じて、本研究計画の実施状況を客観的に分析し、来年度以降における研究遂行に関してのモティベーションと具体的な重点実施項目を抽出することができた。(5)研究成果を継続的に論文、及び学会発表の形で公表することができた。本研究計画は三つの領域から形成されているので、各々の分野における進捗状況について自己点検の結果を記載する。(1)啓蒙のネットワーク:「概ね順調に進展している」スイスのボードマーとブライティンガーから広がる全ヨーロッパを網羅するほどの啓蒙のネットワークは、その規模の大きさから全体像を把握することは容易ではない。しかしながら本研究においては、重要な軸となる線を辿りつつ調査を進めることで、比較的理解の容易な形でその展開形を提示しつつある。時系列と地域的な移動を掛け合わせることが重要であると認識している。(2)スイスのシュトゥルム・ウント・ドラング:「当初の計画以上に進展している」ドイツ語圏スイスにおける疾風怒濤の文学に関しては、平成28年度までに対象としている分野に関しては研究の蓄積が進んでいる。これらを基にした新しい知見を、論考あるいは学会発表の形にするための時間の確保が課題と言える。(3)美学的共和主義:「概ね順調に進展している」とりわけ美学的展開に関する諸資料は、その分析に時間を費やすことから、計画以上に進展しているとは評価し難い。しかしながら、シュトゥルム・ウント・ドラングにおいて問題となっている概念を辿りつつ分析を進めることで、順調な進展をしていると評価できる。来年度以降の学会発表を目指すことで弾みをつける必要がある。平成29年度の研究実績を、本研究の「研究目的」および「実施計画」に照らし合わせ、以下5つの研究対象および研究活動分野において説明する。(1)平成29年度から本研究は「第2段階」となる。これは予定通りの進捗状況と評価できる。本研究の当該年度(平成29年度)に振り分けられた三つの研究対象についての実績を具体的に記述する。第1の研究対象「ゲーテのスイス旅行」については、ゲーテの小説『若きヴェルテルの悩み』との関連から研究を進め、その成果は来年度に学会発表の予定である。第2の分野
単結晶白金電極表面のLEED/AES/IRASによる評価

電気化学手法で作成された表面および修飾表面について、従来数多く研究されているUHV下での表面との対応を調べるために、LEED/AES/IRAS装置の設計・製作を行った。本装置を用いれば、清浄表面を作成したのちに高い圧力下でもin-situ分光測定が可能となる。装置は現在、組込み中である。本年度は主として電気化学の実験を行った。1白金(111)上の水素の吸着;従来白金表面に吸着した水素の振動は1230-1250cm^<-1>のthree-holdサイトに吸着したものと、2000-2100cm^<-1>のon-topサイトに吸着したものが知られている。今回、白金(111)電極を用いて、この両サイトに吸着したPt-Hの赤外吸収を観測することに成功した。D_2O中でも対応したPt-Oの吸収が観測された。特に、on-topの吸収帯は、水素発生直前の電極電位で顕著に現われる。吸収帯の形と強度および波数は表面の作成方法に強く依存する。2白金(111)上のヒドロキノンの吸着;平面分子が金属表面上に平行に吸着した場合、面内振動は表面選択率によりすべて観測不能となるはずであるが、金属と強く相互作用している分子に対しては、全対称振動に帰属それる赤外吸収がIRASで観測できる可能性がある。この場合、分子振動の方向は表面に平行であるが、遷移モーメントの方向は表面に垂直になっている。ヒドロキノンを希薄水溶液から白金(111)に吸着させると1550cm^<-1>付近に新しい吸収が現われる。この吸収帯は上記の様にVibronic-couplingにより説明することが可能である。3 Pd(111)およびPd(100)上のCO;パラジウム単結晶電極表面に吸着したCOのIRASがUHV下で測定された結果と極めてよく対応することが見出された。即ち、(111)上ではthree-foldサイト、(100)上では、bridgeサイトが優先的に占有される。単結晶パラジウムに電着された銅はバルク銅と殆ど変わらない。
収縮環におけるアクチン細胞骨格のダイナミクス

細胞質分裂における「収縮環」は、アクチン、ミオシンを主体とする極めてダイナミックな構造体である。本研究では、収縮環におけるアクチン分子のふるまいを理解するために、スペックル顕微鏡法及び色変換性プローブを用いてアクチンを局所的に可視化し、収縮環の形成・消失過程を追跡することにより、収縮環中のアクチンの挙動を観察した。この際、複数のプローブを検討し、細胞内毒性や蛍光退色などの問題点が比較的少ないプローブを選択した。細胞質分裂における収縮環収縮の分子機構を探るために、今年度はまず、収縮環のアクチンをサブ領域ごとに可視化し、収縮環の形成・消失過程を追跡した。1.スペックル顕微鏡法を用いた収縮環アクチンのリアルタイム観察予備実験としてa)微量のAlexa488-actinを顕微注入した、b)極微量発現プロモーター(pdelCMV、京都大学渡辺直樹助教授より分与)下流に連結したeGFPアクチン融合タンパク質を発現させた、ほ乳類培養細胞を共焦点顕微鏡でリアルタイム観察し、間期アクチン構造の単分子スペックルの運動を観察した。これを、細胞周期のうちのわずかな期間に形成される収縮環のスペックル観察に適用するため、条件の改良を行った。まずeGFPをアクチンのN末端にタンデムに連結しpdelCMV下で発現させることによりシグナル強度を増した。さらに、複数の細胞種を観察し、比較的扁平性を保ちながら細胞質分裂を完了する細胞としてLLC-PK1細胞を選択した。これらにより、収縮環収縮時のアクチン分子のスペックル観察に初めて成功した。2.mKiku-GR-actinによる局所変色収縮環の3次元リアルタイム観察UV照射により不可逆的に赤変する緑色蛍光色素、mKiku-GR(理化学研究所宮脇チームリーダーより分与)を連結したアクチンをほ乳類培養細胞で発現させ、収縮環の特定領域をレーザーでスポット照射した。これを光学セクショニング顕微鏡により3次元タイムラプス観察し、緑色蛍光アクチンの中に局所的に存在する赤色蛍光アクチンの挙動とその分散過程を追跡した。これらの結果、「purse strings model」では説明できない複雑なアクチン繊維の挙動が認められた。また、収縮環を形成するアクチンの分子交換速度が、収縮環の収縮過程で変動する可能性が示唆された。細胞質分裂における収縮環は、分裂期に一過的に構成され、収縮し、細胞が二分されると消失する。収縮環の収縮の分子機構を探るために、今年度は収縮環の主軸となるアクチンと色変換性蛍光タンパク質との融合タンパク質を利用して、そのダイナミクスを追跡した。1. mKiku-GR・actinによる局所変色収縮環の3次元リアルタイム観察UV照射により不可逆的に赤変する緑色蛍光色素、mKiku-GR (理化学研究所宮脇チームリーダーより分与)を連結したアクチンをほ乳類培養細胞で発現させ、収縮環の特定領域をレーザーでスポット照射した。しかし、mKiku-GR -actinは観察時の退色性と細胞内で発現させた時の毒性が大きく、観察は困難であった2.上記の問題を解決するため、新たな色変換性蛍光色素、Dendra・2を連結したアクチンをアフリカツメガエル培養細胞にて発現させた。退色性と細胞内毒性については、Dendra・2-actinはmKiku-GR・actinよりも良好であった。上記1と同様に収縮環の特定領域をレーザーでスポット照射し、その分散過程を3次元的に追跡した。その結果、収縮環上の変色スポットは収縮の進行とともに素早く分散・消失するのが観察された。このような挙動は比較的安定とされるストレスファイバー上の変色スポットでは認められなかったことから、収縮環上でのアクチン分子のダイナミックなターンオーバーを反映しているものと考えられた。収縮環の収縮の分子機構を探るために、収縮環の主軸となるアクチンを色変換性蛍光タンパク質で標識して、そのダイナミクスを追跡した。1. Dendra-2-actinによる局所変色収縮環の3次元リアルタイム観察昨年度に引き続き、UV照射により不可逆的に赤変する緑色蛍光色素、Dendra-2を連結したアクチンをアフリカツメガエル培養細胞にて発現させ、収縮環の特定領域をレーザーでスポット照射した。本年度は観察例数を増やすとともに、得られたタイムラプス画像データを詳細に解析した。2. Dendra-2-actinの挙動が、蛍光標識されたアクチン分子の挙動のみを反映している可能性が捨てきれないことから、アクチン結合タンパク質モエシン、IQGAPの各アクチン結合ドメインをDendra-2に連結した新たなプローブ(DmMoesinABD-Dendra-2, Dendra2-CHD)を作成し、比較解析を試みた。

しかし、いずれのプローブもツメガエル培養細胞内に導入すると細胞質内に非特異的に集積し、また一部のストレスファイバーと結合しなかったため、アクチンのプローブとしては適していないことが判った。3. Dendra-2-actinのツメガエル培養細胞への導入は、導入効率が低いこと加え、細胞により発現量の差が認められるため、細胞質分裂の観察に適した細胞を多く得ることが極めて困難である。そこでDendra-2-actinの安定発現株の取得を試みた。現在は該当株の単離作業を進めている。
出生前診断に由来する人工妊娠中絶に対する一般市民意識の調査

出生前診断による選択的人工妊娠中絶について、無記名アンケートによる一般市民の意識を調査した。一般的な人工妊娠中絶については、母体外生存が不可能なことを条件として容認するという者が、男女ともにほぼ2/3であった。非選択的人工殷賑中絶との比較した場合の選択的中絶の道徳的位置付けについては、女性の半数以上がより問題が大きいとした。胎児の選択権については、女性の85%、男性においても75%が認めていないが、権利としては認めないが、状況によってはやむをえないとする回答が過半を占めた。新型出生前診断については、女性の70%、男性でも65%が、妊婦に対する情報提供を限定的にすべきであると回答した。本年度は、引き続きアンケート用紙作成を行った。この過程で、母体血中の絨毛由来cell freeDNAによる胎児染色体異常スクリーニング検査が広く報道されたことから、一般市民の知識として広がったと推測されたために、設問内容を再度検討し、適応を拡張した染色体異常スクリーニングによる網羅的な染色体異常胎児の抽出とその出生阻止に付いての設問を追加するかを中心に、メールを通じて議論を深めた。共同研究者自身のこの問題に対する姿勢を共有することは困難であったが、臨床研究として開始された一部施設の実施方法では、個々の検査の実施の可否を医療者(含む、遺伝カウンセラー)とそのクライアントである妊婦の自由意志に委ねるに過ぎず、社会的な視点から倫理的な問題を抱えたままであるという点で合意に達し、上記問題に関する設問を追加する事とした。本年3月に最終的な研究会議を開催し、アンケート設問の全文に対して、倫理学的な視点や女性学的な視点から用語の修正を行い、かつ表現方法に問題のないことを確認した。更に、非医療者である一般市民の3名の協力を得て、アンケートの設問の理解可能性に付き検討を行ったところ、特段の問題はないという結果が得られたことから、これを川崎医科大学倫理委員会に提出する最終案と決定した。上記結果に至る議論の過程で、本年2月に岡山大学で開催された岡山生命倫理研究会で、研究代表者である中井が上記検査の臨床研究としての実施の現状について講演し、参加者である複数の倫理学・哲学の研究者より、本研究で市民意志の視点を明らかにする事に付いて意義の評価を得た。更に、アンケート用紙配布協力者の選定を行い、その同意を得るとともに、その協力によって4,200枚程度の配布可能性を確認した。平成25年度には、出生前診断に由来する選択的人工妊娠中絶に対する市民意識アンケート調査用紙の印刷と配布、回収と集計を行った。本研究開始当初は、主として超音波断層法による胎児スクリーニングと羊水中浮遊細胞による胎児染色体診断を念頭に置いていたが、母体血液中浮遊胎児DNA断片を用いた新型出生前診断法がセンセーショナルな報道により人口に膾炙されたと判断せざるを得ず、所期の設問とは大きく異なった形に纏めるに至った。本年8月と9月に配布を行った。一般市民意識を明らかにする目的から、研究代表者と分担者の直接の知人のほか、飲食業、自動車整備業、理容業の責任者、整骨院開設者、産婦人科以外の診療所開設者を通じて配布を行い、更には兵庫県洲本市が主宰する健康大学の協力を得てその受講者を含め、予定期間内に3958部配布した。この期間には前記新型出生前診断に関する報道もほぼ終息した一方で、新たな話題による市民意識の変化が起きるような事案は無かった。郵送による無記名アンケートであるが、11月末日までに1722部(43.5%)を回収し得た。多項目にわたる回答のほか、自由な記述欄を設けたために集計用の入力に時間を要したが、平成26年2月に集計と数的解析を終了した。本研究の眼目として、医学者・看護者のみならず、哲学系生命倫理学や女性学の立場からの分析を予定していたことから、研究機関の1年間の延長を行うこととして、数的な解析結果とともに自由な視点からの解析を行うために元データを各研究分担者に送付した。多彩な分野からの研究分担者の問題意識の共有化を図るために、研究分担者会議を開催した。この際にはアンケート調査の実際についての専門家として、社会学を専攻する秋田大学特任准教授秋田智子氏を研究協力者として招き、ご意見を伺った。研究分担者とともに、出生前診断に由来する選択的人工妊娠中絶に関しての一般市民への問いかけの要点を整理するとともに、付帯調査事項として、出生前診断に携わりかつその結果としての人工妊娠中絶を自ら実施する産科医の心情や精神的負担感も明らかに、その事実を明らかにしながら、一般市民に問いを投げかける必要が指摘された。また、比較の対象として、出生前診断には直接携わらないが人工妊娠中絶に直面する助産師の意識も併せて調査する必要が指摘された。

付帯調査のうち、人工妊娠中絶に携わる医師の意識調査については、研究代表者一人では困難であるため、新たに哲学から生命倫理学の研究を進めている鹿児島大学教育学部准教授新名隆志氏と玉川大学文学部助教林大悟氏を研究協力者として招き、別途会議を開いて問いかけの内容と問題点の抽出を行った。また、通信会議により、アンケート用紙の作成を行いつつあるほか、アンケート対象の医療者確保のために大阪産婦人科医会の協力を依頼している。助産師への意識調査については、岡山県助産師会の協力のもとに、既にアンケート調査を実施し、その解析を行った。また、大阪府助産師会および大阪府看護協会助産師部会にも協力を依頼している。出生前診断の普及により、その結果に基づく選択的人工妊娠中絶の機会が増加しているが、これは当事者である妊婦の欲望とそれを是認した医療者によって推進されているのが現状である。この現状に対して、一般市民の意識について調査を行った。調査は無記名アンケートによって行い、配布した3958部の調査用紙のうち1722部(43.5%)を郵送により回収した。医療系の業につく市民や学生は598名(34.7%)であったが、非医療系市民(学生を含む)との間に有意な差を認めた項目はなかった。一般的な人工妊娠中絶に対する意識については、母体外生存が不可能なことを条件として容認するという者が、男女ともにほぼ2/3であった。非選択的人工殷賑中絶との比較した場合の選択的人工妊娠中絶の道徳的位置付けについては、女性においてより問題が大きいとする者が多かったが、男性では問題視しない者とほぼ同数であった。親の胎児の選択権については、女性の85%、男性においても75%が認めていなかった。但し、男女ともに、権利としては認めないが、状況によってはやむをえないとする回答が過半を占めており、現実的な対応は認めていた。研究機関中に導入され、巷間の話題となった母体血中浮遊胎児DNA断片を用いた新型出生前診断については、女性の70%、男性でも65%が、妊婦に対する情報提供を限定的にすべきであるとの回答を行った。一方、30歳以上の生殖年齢の女性においては、全ての妊婦に対する新型出生前診断に関する情報提供を行うべきであるとした者が増加する傾向が認められた。この結果は、人工妊娠中絶に対する宗教的視点からの議論が政治化する状況とは異なり、状況によっては選択的人工妊娠中絶はやむをえないが、権利として堂々と主張するべきではないという本邦ならではの弾力的な道徳観がみられたと考えられた。生命倫理学初期の計画では、本年度末でアンケート調査の回収に至っている予定であったが、アンケート内容の確定に留まった。これは、前記母体血による胎児染色体異常スクリーニング検査の実施に付いて広く市民に周知されるような状況が発生したことに加え、その報道が臨床研究としての実施機関において倫理上の検討が充分に行われていない状況での一新聞社主導のスクープとなったことから、市民の回答を得る際に基礎となる共有されると考えられる知識に混乱が生じたと解さざるを得なかったことから、アンケート調査内容の再検討を要したことが最大の原因である。また、上記状況でのアンケート調査の強行は必ずしも適切な知識共有下における市民意志の推定とはなりえないと考えられ、報道の一定の終息を得た後に実施せざるを得ないと判断されたことも、アンケート調査実施を遅らせることをやむなしとせざるを得なかった。
狭隅角緑内障の疾患感受性遺伝子解析

狭隅角緑内障患者群41名、正常対照群100名を対象に、16個の候補遺伝子を選び出し、それらの遺伝子領域に存在するSNP(single nucleotide polymorphism)と呼ばれる一塩基多型をタイピングして、患者対照間でその出現頻度に有意な差が存在するか否かを統計的に検討した。その結果、調べた遺伝子間ではいずれのSNPの出現頻度にも有意な差を認めず、新たな疾患感受性遺伝子の発見には至らなかった。緑内障は眼圧の上昇などにより視神経が徐々に欠落して視野が欠損していき、最後には失明に至る疾患である。緑内障は世界的に見ても中途失明の原因第2位を占め、我が国に於いては40歳以上の約20人に1人が緑内障に罹患していると考えられている。緑内障は一度視神経が障害され視野が狭窄すると二度と回復することはなく、視野狭窄は初期に自覚されることは無く、気づいたときには症状が進行していることが多いため早期発見が重要と考えられている。症状は視神経乳頭が変形、陥没していくことにより生じるが、その変形の原因は不明で眼圧説、自己免疫説、遺伝子異常説など環境因、遺伝因それぞれ諸説ある。本研究では分子遺伝学的手法を使用することにより緑内障の遺伝子的な発症要因を解明することを目的にしている。そのためのモデルとして鹿児島県の離島に多発している狭隅角緑内障に着目した。全期間を通じた具体的方法としては、(1)同地区から検体を採取する。それを用いて(2)候補遺伝子アプローチ法により患者対照関連研究を行う、(3)全ゲノム関連解析法による疾患感受性遺伝子の同定もそれに併せて行う。(4)同定された遺伝子の機能解析を行うこととしている。平成21年度は、同地区からインフォームドコンセントを得た上で血液検体を41検体採取した。この検体から患者DNAを抽出し、候補遺伝子MYOC,OPTNOtx2,PITX2,PAX6,OPTC,LMX1Bなどを対象にしてタグSNPを選出してジェノタイピングを行っている。現在のところ有意な結果は得られていないが今後もさらにその他の候補遺伝子を含めて解析予定としている。これらの研究により感受性遺伝子が同定されれば発症機序の解明や治療や予防に対する一助になると考えられる。緑内障は世界的に見ても中途失明の原因第2位を占めている疾患である。我が国に於いては40歳以上の約20人に1人が緑内障に罹患していると考えられている。典型的には、緑内障では眼圧の上昇により視神経が徐々に変性欠落して、その結果視野が欠損していき、最後には失明に至るコースをたどる。緑内障は一度視神経が障害され視野が狭窄すると二度と回復することはない。また視野狭窄は初期に自覚されることは無く、気づいたときには症状が進行していることが多いため早期発見が重要と考えられている。視神経乳頭が変形、陥没していくことにより症状が生じるが、その変形の原因は多様で眼圧説、自己免疫説、遺伝子異常説など環境因、遺伝因それぞれの複合遺伝性疾患であると考えられている。それを用いて(2)候補遺伝子アプローチ法により患者対照関連研究を行う、(3)全ゲノム関連解析法による疾患感受性遺伝子の同定も可能ならそれに併せて行う。平成22年度は、採取した検体から抽出した患者DNAを使用し、候補遺伝子CYC1B1,LOXL1,WDR36,FOXC1,VMD2,CYP2D6,MTHFR,RIEG2などを対象にしてタグSNPを選出してジェノタイピングを行っている。これまでのところ有意な結果は得られていない。今後はさらにその他の残りの候補遺伝子を含めて解析予定としている。これらの研究により感受性遺伝子が同定されれば発症機序の解明や治療や予防に対する一助になると考えられる緑内障は眼圧の上昇などにより視神経が徐々に欠落して視野が欠損していき、最後には失明に至る疾患である。世界的に見ても中途失明の原因第2位を占め、我が国に於いては40歳以上の約20人に1人が緑内障に罹患していると考えられている。緑内障では、一度視神経が障害され視野が狭窄すると二度と回復することはない。さらに、視野狭窄は初期に自覚されることは無く、気づいたときには症状が進行していることが多いため早期発見が重要と考えられている。症状は視神経乳頭が変形、陥没していくことにより生じるが、その変形の原因は不明で眼圧説、自己免疫説、遺伝子異常説など環境因子、遺伝因子それぞれ諸説ある。

本研究では分子遺伝学的手法を使用することにより緑内障の遺伝子的な発症要因を解明することを目的として研究を行った。そのためのモデルとして鹿児島県の離島に多発している狭隅角緑内障に着目した。全期間を通じた具体的方法としては、(1)同地区から検体を採取する。それを用いて(2)候補遺伝子アプローチ法により患者対照関連研究を行う、(3)全ゲノム関連解析法による疾患感受性遺伝子の同定もそれに併せて行う。(4)同定された遺伝子の機能解析を行うこととした。平成23年度は、以前同地区からインフォームドコンセントを得た上で採取した血液検体から抽出したDNAサンプルを使用して、昨年度から引き続いて、候補遺伝子CYCIB1,LOXL1,WDR36,FOXC1,CYP2D6,MTHFRなどを対象にしてタグSNPを選出してジェノタイピングを行った。その結果としていずれの遺伝子にも有意な結果は得られなかった。本研究課題は今年度で終了となるが、感受性遺伝子が同定されれば発症機序の解明や治療や予防に対する一助になると考えられるため、今後もさらにその他の候補遺伝子を含めた解析は必要と考えられる。
新しい抗線維化薬の開発に向けた活性酸素産生酵素NOX4のシグナル伝達機構の解明

組織線維化に関与する活性酸素種(ROS)産生酵素NOX4の上流と下流に位置する情報伝達経路を解析した。TGF-βによるNOX4の発現誘導に、NOX4遺伝子の転写開始点の約75塩基上流のSmad結合配列が必須であることを見出した。NOX4が産生するROSの標的蛋白を探索し、細胞外マトリックスの重合に関与すると考えられる蛋白XのmRNAの発現がNOX4のノックダウンで減少すること、機能未知の蛋白ZがNOX4由来ROSの直接の標的である可能性を見出した。一方NOX4が細胞増殖に関わるヒト神経芽細胞腫の細胞株では、増殖因子受容体AがNOX4由来ROSの直接の標的である可能性を見出した。NOX4/NADPHオキシダーゼはTGF-βにより発現が誘導され、NOX4が産生する活性酸素種(ROS)は組織線維化に関与する。また細胞増殖に関与することも知られている。ヒトNOX4遺伝子のTGF-β応答領域を同定するため、肺線維芽細胞株IMR-90からNOX4遺伝子のプロモーター領域約4.2 kbを単離した。トランスフェクション可能でTGF-β応答性のマウス線維芽細胞株NIH3T3に導入してレポーターアッセイを行ったところ、TGF-β応答領域は転写開始点の上流-79と-74の間に存在することがわかった。この領域にはSmad binding element(SBE)のコンセンサス配列が存在した。そこでRNA干渉によりSmad3をノックダウンしたNIH3T3細胞を樹立した。コントロールの細胞に比して、Smad3ノックダウン細胞ではTGF-βに依存したNOX4遺伝子の転写活性化が有意に減弱していた。IMR-90細胞の核抽出液を用い、NOX4遺伝子の-77/-74のSBEを含む配列に対する転写因子の結合をゲルシフトアッセイにより解析したところ、予想に反し、無刺激の細胞で見られる蛋白の結合がTGF-βで刺激した細胞では減弱した。抗体を用いた検討から、この因子はSmad3ではないことがわかった。以上の結果、NOX4遺伝子の-77/-74のSBE近傍にはサプレッサーが結合しており、TGF-β刺激によりSmad3がサプレッサーの結合を解除することにより転写を活性化するものと考えられた。NOX4由来ROSの標的蛋白を同定するため、cICAT法と質量分析を用いた網羅的解析を行った。NOX4に対するRNA干渉を行い、NOX4をノックダウンした際にシステインの酸化修飾が減少する蛋白を探索したところ、線維化に関与する候補として13種類、細胞増殖に関与する候補として26種類を同定した。また細胞種によっては増殖に関与することが知られている。ヒト肺線維芽細胞をTGF-βで刺激し、NOX4に対するRNA干渉を行って、NOX4をノックダウンした際にシステインの酸化修飾が減少する蛋白を探索したところ、13種類が同定された。この中で3種類の蛋白に注目し、これらの蛋白のシステイン残基の酸化の減少が発現量の減少に由来するのか、あるいは実際に酸化自体が減少しているのかを明らかにするため、定量PCRを行った。線維化に関与することが知られる蛋白Xと蛋白YのmRNAは、NOX4のノックダウンで大きく減少していた。しかしTGF-βによる発現誘導は蛋白X、蛋白Yともに、どちらの細胞においても認められなかった。一方機能未知の蛋白ZのmRNAは、NOX4のノックダウンでわずかに増加していた。実際に蛋白Zの酸化修飾がNOX4由来ROSにより制御されているかどうかをPEGマレイミドを用いたウエスタンブロットで確認したところ、TGF-βで刺激した際に見られる高分子側にシフトしたバンドがNOX4のノックダウンで見られなくなった。以上のことから蛋白Xと蛋白YはNOX4由来ROSによりmRNAレベルで発現が制御されており、転写因子がROSの標的分子であることが示唆された。一方蛋白ZはNOX4由来ROSの直接的な標的であると考えられた。ヒト肺線維芽細胞株をTGF-βで刺激し、NOX4に対するRNA干渉によりNOX4をノックダウンした際にシステインの酸化修飾が減少する蛋白を探索した。同定された13種類の蛋白のうち、特に2つの蛋白に注目した。細胞外マトリックスの重合に関与すると考えられる蛋白Xは、定量PCRの結果、NOX4のノックダウンによりmRNAレベルで発現量が低下していることがわかった。アクチノマイシンDの添加によってもNOX4のノックダウンによるmRNAレベルの低下は影響を受けなかったことから、NOX4由来ROSが蛋白XのmRNAの安定化に関わる可能性が考えられた。しかしこの結果はNOX4に対するRNA干渉のオフターゲット効果、すなわちNOX4に対するsiRNAが蛋白XのmRNAを直接分解している可能性も考えられ、別のsiRNAを用いたさらなる解析が必要である。一方機能未知の蛋白Yは定量PCRの結果、NOX4のノックダウンによるmRNAレベルでの発現量の低下は認められなかった。

蛋白Yの酸化修飾がNOX4由来ROSに依存するかどうかを確認するため、総蛋白をPEGマレイミドで標識した後泳動し、ウエスタンブロットにより蛋白Yを検出した。するとTGF-βで刺激した際に認められる高分子側へシフトしたバンドが、NOX4のノックダウンにより認められなくなった。同様の結果がDNAマレイミドを用いた検出においても得られたことから、蛋白YがNOX4由来ROSの直接の標的である可能性が高いと考えられた。今後は蛋白YのNOX4由来ROSにより修飾されるシステイン残基を置換した変異体を作製し、線維化における蛋白Yの果たす役割を解析することが必要であると考えている。組織線維化に関与する活性酸素種(ROS)産生酵素NOX4の上流と下流に位置する情報伝達経路を解析した。TGF-βによるNOX4の発現誘導に、NOX4遺伝子の転写開始点の約75塩基上流のSmad結合配列が必須であることを見出した。NOX4が産生するROSの標的蛋白を探索し、細胞外マトリックスの重合に関与すると考えられる蛋白XのmRNAの発現がNOX4のノックダウンで減少すること、機能未知の蛋白ZがNOX4由来ROSの直接の標的である可能性を見出した。一方NOX4が細胞増殖に関わるヒト神経芽細胞腫の細胞株では、増殖因子受容体AがNOX4由来ROSの直接の標的である可能性を見出した。当初TGF-βによるNOX4の転写調節機構の解析を行っていたが、競合研究グループによる論文が発表されたことから、この研究は断念した。質量分析を用いた網羅的解析により、NOX4由来ROSの標的蛋白の同定を試みたが、直接の標的と思われるものは現在のところひとつしか同定できていない。この蛋白が機能未知の分子であるため、その機能解析に時間を要している。また転写を介してNOX4由来ROSにより発現が増加する蛋白については、転写因子の同定を試みているところである。薬理学NOX4由来ROSにより転写レベルで制御されていると考えられる蛋白Xのプロモーター解析を行い、NOX4のノックダウンによりレポーター活性が低下することを確認する。NOX4由来ROSによる転写に必須の領域を同定し、結合する転写因子を確認する。同定した転写因子が実際にNOX4由来ROSによる酸化修飾を受けるのかどうかを、PEGマレイミドを用いたウエスタンブロットで確認する。TGF-βによるNOX4の転写調節機構の解析については、論文の投稿準備中である。競合研究者から先に論文を発表されたものの、申請者は異なる結果を得ており、発表する価値はあると考えている。NOX4由来ROSの標的蛋白の同定については、線維化に関与するものと細胞増殖に関与するものの両方について、網羅的解析によって候補蛋白を同定済みで、当初の計画通りであると考えている。年度途中に機器を購入する必要が生じたために前倒し請求を行ったが、当初想定していた価格より安価で購入できたため差額が生じた。また予想通りの結果が得られず、当初購入予定だった試薬の購入の必要がなくなったことにも起因する。NOX4
動的環境モニタリングのためのモバイルセンサネットワークの協調制御に関する研究

本課題では,動的環境モニタリングシステム構築に向けて,受動性に基づく人間・モバイルセンサ群の協調制御法と,環境適応を可能とするゲーム理論的学習アルゴリズムの開発に取り組んだ.前者の研究に関しては,人間・モバイルセンサ群の協調制御法の新規提案に成功した.また,本研究から派生して協調推定アルゴリズムを新規提案し,当該分野で最難関の論文誌に掲載された.さらに,一連の研究成果をまとめた書籍がこのたびSpringer社より出版された.後者の研究に関しては,新規のゲーム理論的学習アルゴリズムを開発し,当該分野の最重要会議に採択されるとともに,上記最難関論文誌に条件付き採録という状態である.本申請課題は,動的環境のモニタリングを実現する協調制御理論を確立し,実験システムを構築した上でその有効性を検証することを目的とするものである.特に,以下の二つの課題の解決を目指す.一つは人間とモバイルセンサから構成されるグループを想定し,人間の指令に従いながら理想的なネットワーク状態を達成する協調制御法の提案である.もう一つは,環境情報の学習や適応を含む上位の意思決定機能をセンサ群が自律的に達成する協調制御法の提案である.H24年度は,前者の課題に関しては新規の協調制御構造を提案し,理論的な証明に成功した.後者の課題に関しては,新規のゲーム理論的学習アルゴリズムの提案とその理論解析に成功した.また,上記の理論結果を検証する実験システムの構築に成功した.2年目にあたるH25年度の研究成果は以下の通りである.まず,前者の課題については人間を陽に考慮した制御系を考え,人間にフィードバックすべき情報を設計し,システムの安定性を保証する上で人間が満たすべき条件を理論的に明らかにした.さらに,人間を含めた実験システムを構築し,実際に人間がその条件を満たすか否かを検証し,その達成を補助する支援機構の設計に成功した.また,これらの成果を国際会議論文としてまとめ,投稿した.なお,前年度までの成果のうち,唯一論文化していなかった協調制御に係る部分については論文誌への投稿準備が整った.後者の課題に関しては,前年度に提案したアルゴリズムをさらに発展させ,これを環境モニタリングのシナリオに適用した.本成果は当該分野における最重要国際会議と目されているIEEE Conference onDecision and Controlに採択され,国際的に高い評価を受けた.また,これまでの成果をまとめた論文を現在国際論文誌に投稿中である.本課題では,動的環境モニタリングシステム構築に向けて,受動性に基づく人間・モバイルセンサ群の協調制御法と,環境適応を可能とするゲーム理論的学習アルゴリズムの開発に取り組んだ.前者の研究に関しては,人間・モバイルセンサ群の協調制御法の新規提案に成功した.また,本研究から派生して協調推定アルゴリズムを新規提案し,当該分野で最難関の論文誌に掲載された.さらに,一連の研究成果をまとめた書籍がこのたびSpringer社より出版された.後者の研究に関しては,新規のゲーム理論的学習アルゴリズムを開発し,当該分野の最重要会議に採択されるとともに,上記最難関論文誌に条件付き採録という状態である.本申請課題は,動的環境のモニタリングを実現する協調制御理論を確立し,実験システムを構築した上でその有効性を検証することを目的とするものである.特に,以下の二つの課題の解決を目指す.一つは人間とモバイルセンサから構成されるグループを想定し,人間の指令に従いながら理想的なネットワーク状態を達成する協調制御法の提案である.もう一つは,環境情報の学習や適応を含む上位の意思決定機能をセンサ群が自律的に達成する協調制御法の提案である.まず,前者に関しては,申請者らの過去の研究を発展させ,一部のセンサのみが人間の指令を受け取るという状況下で目的の協調行動が達成されることを理論的に証明することに成功し,この結果は当該分野における最重要国際会議と目されているIEEE Conference on Decision and Controlに採択・掲載された.また,人間への効率的な情報のフィードバックを可能にするセンサ群の協調推定アルゴリズムの提案にも成功し,これは当該分野における最難関学術雑誌であるIEEE Transactions on Automatic ControlにRegular Paperとして採択・掲載された.後者の課題に関しては,ゲーム理論的協調制御理論に基づいて,分散的な通信情報と環境フィードバックの下で全体最適な行動を選択する楽手アルゴリズムを新規に提案し,この成果は国際会議および国内雑誌論文として採択・掲載された.さらに,カメラネットワークの環境モニタリング制御にこの手法を援用し,現在国際誌への論文投稿中である.最後に,これらの研究の検証に必要となるロボットネットワーク・カメラネットワークシステムの構築に成功した.本研究は,動的環境のモニタリングを実現する協調制御理論を確立し,実験システムを構築した上でその有効性を検証することを目的としたものである.特に,以下の二つの課題の解決を目指した.一つは人間とモバイルセンサから構成されるグループを想定し,人間の指令に従いながら理想的なネットワーク状態を達成する協調制御法の提案である.もう一つは,環境情報の学習や適応を含む上位の意思決定機能をセンサ群が自律的に達成する協調制御法の提案である.前者に関しては,モバイルセンサ群と操作者である人間を受動性と呼ばれるシステム制御理論の概念に基づいて接続する新たなフィードバック構造を提案し,目的の達成を理論的に証明した.本制御構造の特筆すべき特徴は以下の点である.