hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チェアサイド用発語機能評価システムの確立-音声認識による補綴治療効果の判定-

発音はコミュニケーションを図るために必要不可欠な口腔機能だが,歯科診療時の簡便な客観的評価は困難なため,筆者らは音声認識プログラム(東芝DME社製)を適用し,チェアサイドで補綴処置効果の判定可能な評価システムを開発した.本システムでは発音時の音声を音響分析し,複合音響特徴平面(MAFP)と呼ばれる時間・周波数方向の局所的変化を強調する手法により,2文字の符号(音声セグメントラベル)に変換し,被験音節の適正ラベルの出現率を分析,評価する.被験語には有床義歯装着時に影響されやすい音節を2番目に含むイ[シ]カワ,オ[キ]ナワ,イ[チ]ロー等を選択した.本研究では義歯装着者の発語機能評価時の基準値を設定する目的で,健常歯列者の各音節における音声認識率について分析し,従来の報告の義歯装着者のデータと比較,検討した.その結果[チ]では有意差は認められなかったが,[シ],[キ]では健常歯列者の方が義歯装着者より有意に適正ラベル出現率が高かった.したがって本システムにて[シ][キ]等を被験音とし,健常歯列者のデータを基準値に設定すれば,義歯装着者の発語機能の評価に有用であることが確認された.発音はコミュニケーションを図るために必要不可欠な口腔機能だが,歯科診療時の簡便な客観的評価は困難なため,筆者らは音声認識プログラム(東芝DME社製)を適用し,チェアサイドで補綴処置効果の判定可能な評価システムを開発した.本システムでは発音時の音声を音響分析し,複合音響特徴平面(MAFP)と呼ばれる時間・周波数方向の局所的変化を強調する手法により,2文字の符号(音声セグメントラベル)に変換し,被験音節の適正ラベルの出現率を分析,評価する.被験語には有床義歯装着時に影響されやすい音節を2番目に含むイ[シ]カワ,オ[キ]ナワ,イ[チ]ロー等を選択した.本研究では義歯装着者の発語機能評価時の基準値を設定する目的で,健常歯列者の各音節における音声認識率について分析し,従来の報告の義歯装着者のデータと比較,検討した.その結果[チ]では有意差は認められなかったが,[シ],[キ]では健常歯列者の方が義歯装着者より有意に適正ラベル出現率が高かった.したがって本システムにて[シ][キ]等を被験音とし,健常歯列者のデータを基準値に設定すれば,義歯装着者の発語機能の評価に有用であることが確認された.発音はコミュニケーションを図るために必要不可欠な口腔機能で,多くの客観的な評価法があるが,揚所,時間,人員等の制約があり診療時の評価は困難である.そのため診療時の発音の判定は未だに患者の話しやすさ,術者の聴覚による主観的評価が多い.そこで簡易型マイクロフォンとノートパソコンを用いて発語時の音声パターンを符号に変換し,ラベル表示してその明瞭度を数値化し,チェアサイドで補綴処置の効果を判定可能な評価システムを開発した.本システムでは発語音声を音声認識プログラム(東芝メディカル社製)にて,複合音響特徴平面と呼ばれる時間・周波数方向の局所的変化を強調する手法で,音声セグメントラベルと呼ばれる横文字2文字の符号に変換して,対象音節の適正ラベルの出現率を分析,評価する.被験語は義歯装着時に発音障害の生じやすい摩擦音[シ]音を第2音節に含む「石松」,「石川」を選択し,[シ]の子音部を分析した.今年度は本システムを用いて健常歯列者の[シ]音の音声認識率を分析し,義歯装着者の発語機能評価の際の基準値となるかを検討した.被験者として本学学生臨床実習として来院の健常歯列者29名(男性6名,女性23名)の[シ]音の適正ラベル出現率を分析したところ90%を越え,義歯装着者の約75%よりも高い数値を示した.したがって本システムにて健常歯列者のデータを基準値に設定し,義歯装着者の発語機能を評価することの有用性が示唆された.発音はコミュニケーションを図るために必要不可欠な口腔機能で,多くの客観的な評価法があるが,場所,時間,人員等の制約があり診療時の評価は困難である.そのため診療時の発音の判定は未だに患者の話しやすさ,術者の聴覚による主観的評価が多い.そこで簡易型マイクロフォンとノートパソコンを用いて発語時の音声パターンを符号に変換し,ラベル表示してその明瞭度を数値化し,チェアサイドで補綴処置の効果を判定可能な評価システムを開発した.本システムでは発語音声を音声認識プログラム(東芝メディカル社製)にて,複合音響特徴平面と呼ばれる時間・周波数方向の局所的変化を強調する手法で,音声セグメントラベルと呼ばれる横文字2文字の符号に変換して,対象音節の適正ラベルの出現率を分析,評価する.被験語には有床義歯補綴時に影響されやすい[シ]を含むイシカワ,[キ]を含むオキナワ,[チ]を含むイチローを選択した.今年度は本システムを用いて健常歯列者29名(男性6名,女性23名)の音声認識率を分析し,義歯装着者67名のデータと比較,検討した.その結果適正ラベル出現率において健常歯列者では[シ]93%,[キ]79%となったのに対し,義歯装着者では[シ]76%,[キ]30%となり,健常歯列者が有意に高い認識率を示した.一方,[チ]では健常歯列者58%,義歯装着者48%となり有意差は認められなかった.

したがって本システムにて[シ][キ]音における健常歯列者のデータを基準値に設定し,義歯装着者の発語機能を評価することの有用性が示唆された.また[チ]については被験語の選定,母集団の増加等再検討が必要と考えられた.発音はコミュニケーションを図るために必要不可欠な口腔機能だが,診療時の簡便な客観的評価は困難なため,音声認識プログラム(東芝DME社製)の適用による,チェアサイドで補綴処置の効果を判定可能な評価システムを開発した.本システムでは2文字の符号(音声セグメントラベル)に変換して,被験音節の適正ラベルの出現率を分析,評価する.被験語には有床義歯装着時に影響されやすい音節を2番目に含むイ[シ]カワ,オ[キ]ナワ,イ[チ]ロー,エ[ヒ]メケン,オ[リ]ガミ,コ[ニ]シキ等を選択した.本システムを用いて被験者数を増やし,健常歯列者46名(男性17名,女性29名)を分析し,義歯装着者67名のデータと比較すると,健常歯列者の適正ラベル出現率は[シ]92%,[キ]79%となったが,義歯装着者では[シ]76%,[キ]30%となり,健常歯列者が有意に高い認識率を示した.また[チ]では健常歯列者56%,義歯装着者48%となり有意差は認められなかった.さらに健常歯列者10名に対して実験用上顎大連結子として,前・中・後・前後パラタルバー,馬蹄形・斜走行バーの6種類を装着し,[シ][キ][チ][ヒ][リ][ニ]の発音について分析した.その結果,中パラタルバーは全被験音で未装着と装着時とで有意差はなく,発音に影響の少ない装置と分かった.また前・前後パラタルバー,馬蹄形バーでは[シ][チ][ヒ][リ]で装着時に有意に低い認識率を示し,後・前後パラタルバーでは[キ]で装着時に有意に低い認識率を示した.以上より[チ]のような健常歯列者でも認識率の低い音節においても,補綴装置の違いを識別できたことから,本システムにて各音節における健常歯列者のデータを基準値に設定し,義歯装着者の発語機能を評価することの有用性が示唆された.
歴史的建造物と現代建築のデザインの融合-フランスにおける再構築事例に関する考察-

今日フランスでは、歴史的建造物に現代建築の要素を積極的に加えながら、新たな建築に再生させた作品が高く評価されている。本研究では、歴史的建造物の竣工から近年の改修までの経緯を明らかにする歴史学的考察と、現代建築の融合という新たな建築手法に関する意匠学的分析を通して、歴史的な建造物であっても大胆な改修が繰り返されている場合が多いこと、「歴史性」を尊重する建築保存と「将来性」を確保する新要素の付加のバランスが重要であることを明らかにした。本研究はフランスで高く評価されている歴史的建造物の再構築において、現代建築の要素を積極的に導入した作品の企画及び造形の特徴を明らかにするために計画された。初年度、パリ及び地方都市において実施した実地調査および文献調査で明らかとなった成果は以下の3点である。第1点目は歴史的に価値のある建造物の再構築にも、今日要求される高度な機能や環境を満たすための建築設備やインテリアのみならず、そのレベルを超えて建築そのものの構造や造形に深く関わる部分にも、現代建築特有の要素やデザインが積極的に導入された作品を確認した点である。第2点目はこうした建築の再構築では保存、修繕、増築、減築、復元、転用などの建築操作のあらゆる手法を組み合わせつつ、歴史的建造物が有する潜在的な価値や魅力を掘り起こすとともに、現代の技術や美観に基づいた新たな意匠を付加することによって、これまでの建築保存に留まっていたもの、または単なる新築の建築とも異なる新たな建築が生まれている点である。第3点目は建築の再構築の基本が柱や梁などの構造体から、絵画や彫刻に至る装飾まで幅広い部位や作品が保存の対象となっていることには全く変わりがないため、度重なる再構築の繰り返された建築が、各時代特有の様式や造形を兼ね備えた作品に生まれ変わっている点である。したがって今日、歴史的建造物の再構築の際、将来の再構築において保存の対象となるものを積極的に導入することが求められている。本年度は再構築の実施された鉄道駅舎に着目した。近代初期に建設された鉄道駅舎が点在するヨーロッパでは、欧州統合や観光政策の影響で鉄道を利用する旅客数が増加し続けており、高速鉄道の導入や路線網の拡大、鉄道システムの更新、国際鉄道旅客輸送の拡張などに対応した駅舎の改善が、各主要都市において次々に実施されている。その中心国のひとつであるフランスも、歴史的建造物に指定された主要な駅舎の改良を継続している。こうした駅舎の再構築を各時代ごとに考察すると、次の3点の特徴が明らかとなった。(1)歴史的建造物に指定された駅舎の改善においても、今日要求される嗜好や機能性や利便性に対応するために、建築意匠と建築設備の両面に新たな要素を積極的に取り入れることが試みられている。(2)駅舎の改良は、単に鉄道の発展のみならず、都市再開発や地域計画などによる総合的な都市計画の中で検討され、駅舎そのものの再構築は各時代に整備された自動車、バス、路面電車、地下鉄などの都市交通の再整備と合わせて実施されている。(3)駅舎の再構築は、各時代の要請に対応してきたが、その中でも鉄骨造による主要な駅舎や、石造による代表的な立面は修復・保全が図られ、新たに必要となった建築は隣接地に増築される場合が多い。つまり、近代化の象徴のひとつであるフランスの鉄道駅舎では、歴史的・文化的価値のある建築の保存・修繕と、時代の要請に基づいた新たな建築造形の導入によって、建築デザインの融合した作品が高く評価されている。フランスでは、歴史的建造物の潜在的な価値や魅力を最大限に引き出しつつ、現代建築の利点や快適性や機能性を加える再生事業が興隆を成している。こうした建築の再生が単なる構造や設備の改善にとどまらず、現代建築特有の要素の付加などによる意匠の向上によって、更地に新たに建築を建設する「新築」にはない、良い意味での「意外な」可能性を有した建築が各地で生まれている。さらに、こうしたタイプの建築が、環境負荷の軽減、遺産保全の推進、不動産価値の向上、観光事業の促進、産業移転対策、人口移動の改善、空洞化した都市への対応、軍事施設の転用などの先進国が抱える諸課題に柔軟に応える形で実現しており、これまでのデザインの流行や建築の潮流とは異なる新たな力強い動向を形成しつつある。こうした事業の基本は、歴史的建造物の修復や修繕を中心とした保存にあり、その建築の竣工当時あるいは繁栄期などの最も高く評価された形に可能な限り近づくよう、改善が実施されている。こうした時代の後に増築された不相応な要素は減築または破壊の対象となり、その後の風化や劣化などで欠落した部分は増築または復元される。しかし高く評価されている作品は、このような保存のみに留まらず、意匠の面においても新たな要素が加えられたものであった。歴史的建造物と現代建築の融合に不可欠なのは、既存部の「保存」による「歴史性」の尊重と、新要素の「付加」による「将来性」の確保を偏りなく検討することである。
界面制御による新しい歯科用合金の開発に関する基礎的研究

本年度はAu-55.2at%Cu-17.4at%Ag合金の時効硬化特性について硬さ試験、X線回折、電子線回折、電子顕微鏡明視野・暗視野法により検討した。得られた結果は以下の通りである。(1)時効温度に依存して、次の3つの時効硬化特性に区別された。(i)時効初期における変調構造の出現とその後に生ずるCu_3Au規則化に対応して673K以下では2段階の硬化が見られた。(ii)675693Kの温度範囲では時効初期に急激な硬化を生じ、スピノーダル分解の結果導入される変調構造が硬化の原因であった。(iii)693773Kの温度範囲では核生成・成長による二相分離析出によって硬化することが判った。(2)773K以下の全温度範囲にわたって顕著な過時効が認められ、この過時効軟化は層状構造を有する粒界析出物の形成に対応していた。(3)長周期構造を有するCu_3AuII規則相は623633Kの温度範囲において、層状構造を持つ粒界析出物のCu-rich相中にのみ検出された。等原子比AuCu合金に3、6、9、14原子百分比のAgを固溶した擬二元系のコヒーレント相図の決定は昭和63年度科学研究費海外学術研究(共同研究)の交付を受けて、アントワープ大学において高分解能電子顕微鏡観察により行った。AuCu-3at%Ag合金では長周期構造を有するAuCuII規則相と共存する不規則相は双晶化に伴って導入されること、AuCu-9atAg合金では八角形のAuCuII規則相に周囲をとりかこまれた4角形の不規則相が共存することなどが判った。これらの結果は現在、論文にまとめているところであるが、この研究課題は平成元年度科学研究費海外学術研究(共同研究)への採択が内定しており、アントワープ大学において実施する予定である。本研究は歯科用合金を構成する成分のうち,優れた機械的性質を得るためには必要であるが,生体内へは溶出して欲しくない成分元素を合金結晶内の界面に封じ込めることの可能性を検討することを目的として行われた.等原子比AuCu合金に3.034.0原子パーセントのAgを固溶させる合金のうちAuCu-6.0at.%Ag合金について透過電子顕微鏡観察と高分解能電子顕微鏡観察を行い,次の結果を得た.1.本合金は573Kにおいて{100}に平行に板状のAuCuI規則格子相と面〓立方晶不規則固溶体α相が共存した. 2.603KではAuCuI規則格子相と長周期構造を有するAuCuII規則格子相およびα相が共存した. 3.613KではAuCuIIの領域中に10×2nm程度の微細なα相が共存していた.4.AuCuII長周期規則格子相内に形成された逆位相境界は特徴的な波状構造を呈しており,この界面付近では規則度が低下していると推論した.以上の結果のうち,高分解能電子顕微鏡観察に関する項目はベルギー国アントワープ大学のアメリンクス教授の研究グループとの共同研究によるもので, J.Less-Common Metals,135巻(1987)に発表した.また, Au-Cu-Ag三元系状態図のAux(Ag_<0.24>Cu_<0.76>)_<1-x>断面について,コヒーレント状態図の作成を透過電子顕微鏡観察および電子回折法によって行った.この断面でAu濃度30原子パーセント付近ではL1_2型のCu_3Au規則格子相がAg濃度の高い不規則面〓立方晶α_2相と共存していたが,クラスター変分法を応用してコンピュータ計算したコヒーレント状態図とよく一致していることが判った.この結果もJ.Less-Common Metals 138巻(1988)に発表した.このCu_3Au規則格子相は633K付近の温度で長周期構造を呈し,しかも粒界析出物中にのみ観察された.この結果はPhysica Status Solidiに投稿中である.本年度はAu-55.2at%Cu-17.4at%Ag合金の時効硬化特性について硬さ試験、X線回折、電子線回折、電子顕微鏡明視野・暗視野法により検討した。

AuCu-3at%Ag合金では長周期構造を有するAuCuII規則相と共存する不規則相は双晶化に伴って導入されること、AuCu-9atAg合金では八角形のAuCuII規則相に周囲をとりかこまれた4角形の不規則相が共存することなどが判った。これらの結果は現在、論文にまとめているところであるが、この研究課題は平成元年度科学研究費海外学術研究(共同研究)への採択が内定しており、アントワープ大学において実施する予定である。
企業と消費者間の環境コミュニケーションに関する商品学的実証研究

本研究の目標として、短期的には、企業側ならびに消費者側からみた環境配慮型商品の商品特性を明らかにすることを目標とし、中期的には、商品が持つべき社会的品質(対環境品質)を明らかにすることを目標として研究を行った。これらを明らかにすることにより、環境配慮型商品に対する企業ならびに消費者の捉え方について、二者間にギャップが存在することを実証的に指摘することが可能となる。平成19年度は、平成18年度に引き続き、研究実施計画に従い、これから行う一連の研究のための土台作りの期間と位置づけ、以下の研究を実施した。具体的には、これまで社会科学的および自然科学的な視点から行われてきた「環境」と「商品」、「環境コミュニケーション」についての既存研究を徹底的に再調査し、「双方向的環境コミュニケーション」に向けて、既存研究の整理を行った。また、この作業と同時並行的に、消費者に対するアンケート調査実施のための予備調査を行うことにより、様々な商品群の商品特性において、商品購買時に環境特性をどれほど重視するか、すなわち、種々の商品特性の中での環境特性のポジショニングを明らかにするための調査票設計に向けての検討を行った。この結果を受けて、平成19年度は、本格的なアンケート調査のための調査票の作成を行い、近日中に実施する予定である。なお、その成果は、平成20年8月に開催される国際商品学会において公表し、その後、論文として発表する予定である。平成17年度は、研究実施計画に従い、これから行う一連の研究のための土台作りの期間と位置づけ、以下の研究を実施した。また、この作業と同時並行的に、消費者に対するアンケート調査実施のための予備調査を行うことにより、様々な商品群の商品特性において商品購買時に環境特性をどれほど重視するか、すなわち、種々の商品特性の中での環境特性のポジショニングを明らかにした。この事前のアンケート調査を基に、今後の比較検討に耐え得るものにするために、綿密なアンケート設計を行ったうえで、平成18年度は、本格的なアンケート調査を実施したい。その後、統計的な分析を行い、先に示したように、商品特性の中での環境特性のポジショニングを実証的に明らかにする予定である。これらを明らかにすることにより、環境配慮型商品に対する企業並びに消費者の捉え方について、二者間にギャップが存在することを実証的に指摘することが可能となる。平成18年度は、平成17年度に引き続き、研究実施計画に従い、これから行う一連の研究のための土台作りの期間と位置づけ、以下の研究を実施した。また、この作業と同時並行的に、消費者に対するアンケート調査実施のための予備調査を行うことにより、様々な商品群の商品特性において、商品購買時に環境特性をどれほど重視するか、すなわち、様々な商品特性の中での環境特性のポジショニングを明らかにするための調査票設計に向けての検討を行った。この結果をうけて、平成19年度は、本格的なアンケート調査を実施したい。その後、統計的な分析を行い、先に示したように、商品特性の中での環境特性のポジショニングを実証的に明らかにし、論文として発表したい。
３Ｄ－ＣＡＤ／ＣＡＥを利用した次世代型ビートタッパの高速高精度化に関する研究

テンサイ収穫のビートタッパは作業速度が増すとタッピング機構の追従性が低下するため,高速高精度なビートタッパの開発が望まれている。本研究は3D-CADとCAEを利用して新たなビートタッパを開発することを目的とした。慣行機の3DモデルをCAD上に構築し,CAEを利用してタッピング機構の運動解析を行った。また,慣行機の動作は模擬走行シミュレータと高速ビデオカメラで求めた。その結果、CAEは慣行機の動作をある程度計算できることを確認した。そこで,慣行機の構造をCAD上で変更し,CAEでその有効性を確認した。さらに,改造機を試作し,室内と圃場実験で評価した結果,高速作業に対応できることを検証した。北海道のテンサイ収穫は晩秋に行われるため,高能率な機械作業が求められ,その際不要な茎葉を除去するタッピング作業が必要である。慣行のビートタッパは,フィラーホイールがテンサイの根部地上高に接触して高さを検出し,リンク機構によってタッピングナイフを上下させて適切な高さで切断を行う。しかし,作業を高速化した場合,根部地上高の高さ変化に対してタッピングナイフの追従性が低下するため,高速化の障害となっている。そこで,本研究は3D-CADとCAEを利用してコンピュータシミュレーションによって高速・高精度作業に対応する新たなビートタッパを開発することを目的とする。1)供試したCAEソフトの運動機構シミュレーションの解析性能を検証するために,昨年度製作したタッピング動作シミュレータを利用して供試したビートタッパの地上高変化に対するタッピングナイフの動作をハイスピードカメラで撮影し,その挙動を数値化した。また,供試したビートタッパの3Dモデルを利用し,CAEソフトで運動機構をシミュレーションしてその追従性を解析した。シミュレーション結果と供試した実機の挙動を比較した結果,作業速度によってCAEに設定する反発係数を考慮するなどの検討が必要であるものの,供試した3D-CADとCAEの妥当性が検証できた。2)供試した実機の高速化の障害となっているタッピング機構の問題点をCAEソフトで明らかにするために,種々の作業速度,反発係数およびバネ定数などの機構部品のパラメータを変化させ,コンピュータシミュレーションによってその影響を解析した。その結果,慣行のビートタッパのタッピング機構は主に4節リンクとバネによって構成されるが,これに新たにダンパ等の機構を追加することで,追従性が向上する知見が得られ,高速高精度化に対応する次世代型ビートタッパをバーチャル的に改良・開発する方向が示された。北海道のテンサイ収穫は高能率な機械作業が要求され,その際ビートタッパによるタッピング作業が必要である。しかし,高速で作業を行う場合,タッピング精度が低下することから,高速高精度なビートタッパの開発が望まれている。そこで本研究は,3D-CADとCAEの運動機構解析ソフトを利用し,コンピュータシミュレーションによって高速作業を可能にする新たなビートタッパを開発することを目的とする。これまでに,慣行のビートタッパを供試し,その3DモデルをコンピュータのCAD上に構築し,CAEを利用してタッピング機構の性能を評価してきた。そこで本研究は,高速化のための改良としてフィーラホィールの軽量化やダンパを追加し,CAEによる評価と実際に改造機を試作してその効果を室内実験と圃場実験で評価した。1.改造機のCAEと室内実験による評価フィーラホィールを慣行の炭素鋼製からアルミ製に変更して55%軽量化した結果,テンサイの地上高に対する追従性が向上した。さらに,軽量化と共にダンパを追加した改造を行ったところ,CAEのシミュレーションや室内実験でもその改造の効果が確認された。2.改造機の圃場実験による評価改造機のタッピング精度を農家圃場で作業速度1.252.25m/sの条件で評価した結果,アルミ製フィーラホィールとダンパ(減衰定数5N/mm/s)を組み合わせた改造機では通常の作業速度1.3m/sから1.75m/sに増速しても十分なタッピング精度が得られることが判明し,本研究の成果が圃場実験でも確認できた。本研究はビートタッパの高速・高精度化を目的に3次元CADとCAEを利用した新たな開発手法について提案し,実際に改造機を試作して圃場実験で実証したものである。今後,さらに種々の検討を行う必要があるものの,本研究は農業機械の新たな開発手法の基礎となる有意義な研究であると言える。北海道のテンサイは,高能率な機械収穫作業が要求され,その際不要な茎葉を除去するタッピング作業を必要とする。ビートタッパのフィラーホイールはテンサイの地上高に追従して上下に動き,それにリンク機構で取り付けられているタッピングナイフで茎葉を切断する。

したがって,作業機が高速化すると追従性が低下し,高速化の障害になっている。近年,北海道農業は規模拡大が進み,高速高精度なビートタッパの開発が望まれている。そこで本研究は,パソコン用の3D-CADソフトとCAEの運動機構解析ソフトを利用し,コンピュータシミュレーションによって高速高精度作業を可能にする新たなビートタッパを開発することを目的とする。1)慣行のビートタッパはテンサイの地上高をフィラーホィールによって機械的に検出し,リンク機構によってタッピングナイフを上下に動かし,タッピングを行う。そこで,市販のビートタッパを供試して各部の構造や寸法を実測し,3次元CADソフトを用いてタッピング機構の3Dモデルをコンピュータ上に構築した。2)実際の圃場でテンサイの生育状態や作業速度等を調査し,CAEによるコンピュータシミュレーションを行う場合の各種パラメータを明らかにした。また,欧州の農業機械展および農業博物館等を視察し,ビートハーベスタの発達過程や最新の高性能収穫機についての資料を収集した。3)本研究では,実際のビートタッパのタッピング機構の動作とCAEが出力するシミュレーション結果を比較してその妥当性を検証する必要がある。そこで,ビートタッパが実際の圃場で作業している状態を再現できる機械的なシミュレータを製作し,実際のタッピング機構の挙動をハイスピードムービーカメラで撮影し解析する手法を開発した。また,CAEによる基本的な動作シミュレーションを行い,コンピュータシミュレーションが可能であることの知見を得た。わが国の砂糖原料の約8割を占めるテンサイは北海道で生産され,収穫はビートタッパで茎葉を除去した後,ビートハーベスタで根部を掘り取る。しかし,ビートタッパが高速作業するとタッピング精度が低下することから,高能率なビートタッパの開発が望まれている。そこで本研究は,3D-CADとCAEの運動機構解析ソフトを利用し,コンピュータシミュレーションによって高速作業を可能にする新たなビートタッパを開発することを目的とした。研究の概要は,慣行のビートタッパを供試し,その3DモデルをコンピュータのCAD上に構築し,CAEを利用してタッピング機構の運動機構解析の性能を評価した。つぎに,高速化のための改良としてフィーラホィールの軽量化やダンパを追加し,CAEによるシミュレーション評価と実際に改造機を試作し,室内実験と圃場実験で評価した。フィーラホィールを慣行の炭素鋼製からアルミ製に変更して55%軽量化した結果,テンサイの地上高に対するタッピング機構の追従性が向上した。さらに,軽量化と共にダンパを追加したところ,CAEの評価や室内実験でもその改造の効果が確認できた。また,改造機を実際の圃場実験でタッピング精度を評価したところ,改造機では慣行機の作業速度である1.3m/sから1.75m/sに増速しても十分なタッピング精度が得られることが判明し,本研究の成果が確認できた。以上のように,本研究はビートタッパの高速・高精度化を目的に3次元CADとCAEを利用した新たな開発手法について提案し,実際に改造機を試作して圃場実験で実証したものである。今後,さらに種々の検討を行う必要があるものの,本研究は農業機械の新たな開発手法の基礎となる有意義な研究であると言える。
バーチャルリアリティ(VR)をもちいたX線撮影実習システムの試作

歯科において口内法X線撮影は最もよく利用されるエックス線検査法であり、その撮影の良否によって診断が左右されることもある。しかしその画像の善し悪しは撮影者の技量に大きく影響される性質のものであり、歯学部学生の臨床実習時に正しい口内法撮影を修得することは重要である。そこで本研究では現在急速に進歩しているバーチャルリアリティ(VR)の技法を応用して、撮影技術の習得のため患者の口腔内を模した仮想空間上で撮影のシミュレーションをするためのシステムを考案することを目的とした。このために、研究は次の3つの段階に分けて行った。1.シミュレーションに使用する口腔の歯や顎骨のデータとして最も適切なものを検討すること。2.X線画像をシミュレートするプログラムを構築しその精度を明らかにすること。3.シミュレーションに使用する仮想空間の使用感について明らかにすること。口腔や歯のデータとしてはコーンビームCTによるものが空間分解能が高く、他の一般のCTやNIHのVisible human projectのものより適切であった。X線画像をシミュレートするプログラムはVisual Basicを用いて作製した。比較的高精度のシミュレーション画像が得られた。これをもとにボランティアの歯学生に使用してもらいその感想を求めた。仮想空間の立体感については比較的良好な結果であった。問題点として画像が作製されるまでの時間が約5分と長いこと、シミュレーションで作成された画像が荒いことが挙げられた。これを解決するにはさらに高能力のコンピュータシステムが必要と考えられた。そこで本研究では現在急速に進歩しているバーチャルリアリティ(VR)の技法を応用して、撮影技術の習得のため様々な患者の口腔内を模した仮想空間上で撮影のシミュレーションをするためのシステムを構築することを目的とした。このうち本年度は次の2点について検討を加えた。1.バーチャルリアリティにおける仮想空間内での撮影者の動きのシミュレーションの信頼性についての検討。仮想空間(VR)内で撮影者の位置提示用ヘッドトラッカーを取り付けた専用のヘッドマウントディスプレーをVR画像用ワークステーションに接続し、撮影者の視線の移動や操作によりVR空間内の患者が移動するようなインタラクティブなプログラムを作成した。この状態で撮影者の様々な動きが仮想空間内での動きに反映されているか検討した。結果は十分実用に耐えるものであった。2.撮影時のX線管の角度を様々に変えた場合に得られる口内法X線画像をシミュレーションで作製した。これにはCTを用いて撮影したファントームのボリュームデータを用い計算にはAVS/Expressというソフトを用いた。その結果、実際の撮影にほぼ近いシミュレーション画像を得ることができた。次年度はこれら別個に行ったシミュレーションを統合してバーチャルリアリティによる撮影実習システムの有効性について検討する。このうち本年度は次の点について検討を加えた。撮影時のX線管の角度を様々に変えた場合に得られるX線画像をシミュレーションで作製するプログラムを構築した、開発言語にはVisual Basicを用いた。この構築したプログラムが十分な精度であるかを、幾何学的ファントームを用いて検討した。これより十分な精度があった。また、コーンビームCTを用いて撮影したファントームのボリュームデータを用いて口内法のシミュレーション画像を作製した。

この計算にも前述のプログラムを用いた。その結果、実際の撮影にほぼ近いシミュレーション画像を得ることができた。これらシミュレーションによる画像をボランティア学生に使用してもらい使いやすさを検討した。その結果、一番の難点は画像作成に時間がかかることであった。この点はさらなる改良が必要と考えられた。
フランスにおける雇用制度の「柔軟化」に関する実証的研究

本研究は,雇用制度の「柔軟化」にかかわる二つの主要な論点,すなわち就業構造の「女性化」が「柔軟化」を必然化していること,かかる「柔軟化」が雇用創出のうえでも積極的な効果をもつこと,以上についてフランスの商業及び銀行の両部門を対象に実証的に吟味することを直接の課題にする.本研究によると,就業構造の「女性化」は,すでに19世紀後半以降にフランスの専門研究者によっても指摘されてきた事態であり,その場合,雇用・労働条件の最低規制と個別的な選択権とを法・協約上に制度化する背景として作用してきたという理解が,重要である.それゆえ,かかる「女性化」をもって最低規制の無賞味さを説く議論は,事態を正確に理解しているとは評しがたい.他方,雇用創出効果についても,むしろ時間当りの労働支出量の上昇をとおして雇用削減の傾向を強めることになる.本研究は,以上の実証分析によりながら,次の政策方向,すなわち就業構造の「女性化」が,雇用・労働条件の最低規制と個別的な選択権の拡充,これを提示している.しかも,この方向は,雇用創出効果のうえでもみるべき成果をもつのである.本研究は,以上の成果に加えてとりわけ雇用制度「柔軟化」の一焦点というべきパートタイム問題について,フランスを含む欧米諸国で形成されてきた分析視角とそれをめぐる主要な論争点について整理している.ここにいう視角とは,女性の二重の役割論,二重の労働市場論,不安定就業労働論,これらによるパートタイム分析である.この作業は,フランスにおける雇用制度の「柔軟化」について一段進んだ分析を今後におこなうためのごく基礎的なそれである.本研究は,雇用制度の「柔軟化」にかかわる二つの主要な論点,すなわち就業構造の「女性化」が「柔軟化」を必然化していること,かかる「柔軟化」が雇用創出のうえでも積極的な効果をもつこと,以上についてフランスの商業及び銀行の両部門を対象に実証的に吟味することを直接の課題にする.本研究によると,就業構造の「女性化」は,すでに19世紀後半以降にフランスの専門研究者によっても指摘されてきた事態であり,その場合,雇用・労働条件の最低規制と個別的な選択権とを法・協約上に制度化する背景として作用してきたという理解が,重要である.それゆえ,かかる「女性化」をもって最低規制の無賞味さを説く議論は,事態を正確に理解しているとは評しがたい.他方,雇用創出効果についても,むしろ時間当りの労働支出量の上昇をとおして雇用削減の傾向を強めることになる.本研究は,以上の実証分析によりながら,次の政策方向,すなわち就業構造の「女性化」が,雇用・労働条件の最低規制と個別的な選択権の拡充,これを提示している.しかも,この方向は,雇用創出効果のうえでもみるべき成果をもつのである.本研究は,以上の成果に加えてとりわけ雇用制度「柔軟化」の一焦点というべきパートタイム問題について,フランスを含む欧米諸国で形成されてきた分析視角とそれをめぐる主要な論争点について整理している.ここにいう視角とは,女性の二重の役割論,二重の労働市場論,不安定就業労働論,これらによるパートタイム分析である.この作業は,フランスにおける雇用制度の「柔軟化」について一段進んだ分析を今後におこなうためのごく基礎的なそれである.
フォトニック結晶における光の量子局在と非マルコフ的発光過程

光の波長程度の周期で屈折率が大きく変化する人工結晶(フォトニック結晶)を利用すると,輻射場の固有モードの存在しない周波数領域(フォトニックバンドギャップ)が実現できる。フォトニックバンドギャップの周波数に近い遷移周波数をもつ原子(あるいは分子)は,フォトニック結晶に固有の量子電気力学効果によって,光の量子局在状態やそれに関連した非マルコフ的な発光現象を引き起こすことが理論的に予想される。本研究では,フォトニック結晶に導入した希土類原子や色素分子による超放射を利用することにより,このような全く新しい量子電気力学効果の実証を目指した。そこで,まず,従来のFDTD法(時間領域差分法)と包絡線近似によるフォトニック結晶の超放射の解析では評価が難しかった大きなフォトニックバンドギャップの場合について,包絡線近似を用いない数値計算プログラムを作成し,誘電体球と高分子ゲルから成る面心立方コロイド結晶を想定して超放射を解析した。レーザービームによる筒状の光励起の場合,超放射光は励起ビームと同じ方向に放射されること,したがって2次元・3次元フォトニック結晶の場合でも,超放射の非マルコフ的振舞いに関係するのは1次元的なバンドギャップと状態密度であることが分かった。他方,希土類のキレート化合物による超放射についてパルス色素レーザーを励起光源とし,ストリークカメラを検出器として検討を進めた。さらに,極低温に冷却した量子ドットを発光体に用いる可能性や,フォトニック結晶の局在モードによる異常な状態密度の利用を検討し,その過程でGaAs量子ドットの光励起レーザー発振の実験観測,2連微小球共振器による真空ラビ分裂の第1原理計算,マイケルソン干渉計による単一量子ドット発光スペクトル線幅の精密測定,2重量子リングの電子準位計算とマイクロフォトルミネッセンス測定,などの研究成果を上げた。本研究では,フォトニック結晶に導入した希土類原子や色素分子による超放射を利用することにより,このような全く新しい量子電気力学効果の実証を目指す。本年度はまず,フォトニック結晶中で超放射を起こし得る発光体を探索する目的から,希土類イオンのキレート錯体などを多数作製して吸収・発光スペクトルを調べ,既設のパルスレーザーの発振波長ならびに時間分解分光装置(ストリークカメラ)の検出波長帯との整合性を調べた。また,パルス色素レーザーを本科研費で購入し,励起光として利用可能な波長帯を大幅に広げた。さらに,従来のFDTD法(時間領域差分法)と包絡線近似によるフォトニック結晶の超放射の解析では評価が難しかった大きなフォトニックバンドギャップの場合について,包絡線近似を用いない数値計算プログラム,ならびに,超放射パルスの可視化プログラムを開発中である。今後は新しく設置したパルス色素レーザーを用いて超放射の特性評価に重点を移す予定である。

そこで,まず,従来のFDTD法(時間領域差分法)と包絡緑近似によるフォトニック結晶の超放射の解析では評価が難しかった大きなフォトニックバンドギャップの場合について,包絡線近似を用いない数値計算プログラムを作成し,誘電体球と高分子ゲルから成る面心立方コロイド結晶を想定して超放射を解析した。レーザービームによる筒状の光励起の場合,超放射光は励起ビームと同じ方向に放射されること,したがって2次元・3次元フォトニック結晶の場合でも,超放射の非マルコフ的振舞いに関係するのは1次元的なバンドギャップと状態密度であることが分かった。他方,希土類のキレート化合物による超放射についてパルス色素レーザーを励起光源とし,ストリークカメラを検出器として検討を進めた。さらに,極低温に冷却した量子ドットを発光体に用いる可能性や,フォトニック結晶の局在モードによる異常な状態密度の利用を検討し,その過程でGaAs量子ドットの光励起レーザー発振の実験観測,2連微小球共振器による真空ラビ分裂の第1原理計算,マイケルソン干渉計による単一量子ドット発光スペクトル線幅の精密測定,2重量子リングの電子準位計算とマイクロフォトルミネッセンス測定,などの研究成果を上げた。
糖尿病網膜症における毛細血管障害・脱落予防と正常血管の再構築

平成17年度細胞レベルでの検討:網膜血管細胞死抑制-安定血管の再構築に必要なシグナルが明らかとした。1.網膜血管内皮細胞、周皮細胞によるin vitroの系で高血糖・過酸化水素などの酸化ストレスを負荷することによりAktなどの細胞内生存シグナルとJNKなどの細胞死シグナルがどのように修飾されるかを2次元電気泳動、リン酸化特異的抗体を用いたwestern blot,ラジオアイソトープを用いた酵素活性測定により検討した。2.網膜血管周囲を形成する網膜ミュラー細胞、神経節細胞、視細胞、色素上皮細胞などによるin vitroの系で高血糖、酸化ストレスを負荷することにより血管に作用するVEGF, PDGF, IGFなどの増殖因子、Fasなどの細胞死誘導因子、Ang, ephrinなどの血管安定化因子のRNAレベルでの発現をAffymetrixマイクロアレイ解析装置でスクリーニングし結果をApplied Biosystemsリアルタイム定量PCR装置にて確認した。同時に蛋白レベルでの細胞外への放出をELISA, Western blotにて検討した。3.高血糖・酸化ストレスの血管内皮細胞・周皮細胞の増殖、遊走、管腔形成、アポトーシスに及ぼす影響を検討した。増殖は細胞内DNA濃度測定か3H-thymidine取り込み能にて測定し、遊走能はboyden-chamber法、管腔形成はマトリジェルをもちいたin vitroの管腔形成、アポトーシスはDNA断片化・TUNEL法により検討した。4.高血糖・酸化ストレスのタイトジャンクションなど血管細胞間の接着に関与する分子の発現量に対する影響をReal time quantitative PCR, Northern blot解析やWestern blot解析により検討する。またそれらの分子のチロシン、セリンースレオニンリン酸化を抗リン酸化抗体を用いた免疫沈降-western blotにより解析した。さらにIn vitroの透過性を電気抵抗およびアルブミン透過率等を測定する事により検討した平成17年度細胞レベルでの検討:網膜血管細胞死抑制-安定血管の再構築に必要なシグナルが明らかとした。さらにIn vitroの透過性を電気抵抗およびアルブミン透過率等を測定する事により検討した
PI3キナーゼを標的とするがん治療

がんの増殖・生存に関わるPI3Kは、がん治療の有力な標的と考えられる。我々は、新規PI3K阻害剤ZSTK474を開発し、世界に先駆けPI3K標的がん治療の有効性を証明した。本研究では、PI3K阻害剤の臨床開発に向け以下の知見を得た。1) PI3K遺伝子変異の解析:クラスIPI3Kの触媒サブユニットp110には4種のアイソフォーム(α、β、δ、γ)があり、各々PIK3CA、-B,-Dおよび-G遺伝子によってコードされている。PIK3CA変異のみ注目されているが、他の3種の変異は報告がない。そこで39種類のがん細胞株(JFCR39)でPIK3CB、-D,-G遺伝子の全塩基配列を決定し、ミスセンス変異を初めて同定した(PIK3CBに5箇所、PIK3CDに3箇所、PIK3CGに8箇所)。これらが機能獲得型変異かどうかは興味深い。2) PI3K遺伝子変異を持つがんに対する効果:JFCR39におけるPI3K変異プロフィルとZSTK474に対する感受性に相関があるかどうかを細胞レベルならびに動物レベル(ゼノグラフト)で調べたが、有意な相関は認められなかった。よって、PI3K阻害剤の抗がん効果は、PI3K変異状態には無関係と考えられた。3) PI3Kスーパーファミリー(クラスI、II、III、PI4KおよびPI3K関連キナーゼ)への効果:ZSTK474はクラスIPI3Kへの特異性が高いことが判明した。4)脳腫瘍への効果:脳腫瘍同所移植モデルにおいてZSTK474は経口投与で有効性を示したことから、脳腫瘍治療への応用が期待された。5)他の薬剤との併用効果:ヌードマウス移植ヒトゼノグラフトに対しZSTK474は、mTOR阻害剤ラバマイシンとの併用で効果増強を示した。PI3K経路を2箇所で阻害する治療は有望と考えられた。PI3キナーゼ(PI3K)はがんの増殖・生存に関わるキーエンザイムであり、がん治療の有力な標的であると考えられている。我々は、新規PI3K阻害剤ZSTK474を開発し、PI3Kを標的とする治療の有効性を証明した。本研究では、PI3Kを標的とするがん治療の発展的問題として、以下の研究を推進した。1)PI3K遺伝子変異の解析:クラスIPI3Kの触媒サブユニットのうちp110αをコードするPIK3CA遺伝子について、これまでに39種類のがん細胞株(JFCR39)における変異解析を終了している。そこで、HTRFアッセイを用いた定量的な活性評価系を構築し、見出した変異体について活性評価をおこなった。その結果、既知のホットスポット変異体の他に新たに機能獲得型変異体を見出した。2)PI3K変異体に対するPI3K阻害剤の感受性の検討: JFCR39をPIK3CA遺伝子に機能獲得型変異をもつ7細胞株と、変異を持たない32細胞株に分け、ZSTK474を含む3種のPI3K阻害剤の感受性の違いを検討した。その結果、いずれのPI3K阻害剤も両群においてその感受性に大きな違いは認められなかった。一方、PI3Kの機能獲得型変異体に対するPI3K阻害剤の有効濃度を酸素レベルで検討したところ、野生型と同程度の濃度で抑制された。このことから、ZSTK474を含むこれらのPI3K阻害剤は、PI3K変異体に対して野生型と同程度に有効であることが、細胞レベルおよび酸素レベルで示された。血管新生に対するPI3K阻害剤の効果:ヒト腎がん細胞RXF-631Lをヌードマウスに移植し、ZSTK474を投与したところ、血管新生を顕著に抑制した。そのメカニズムとして、血管内皮細胞への直接作用に加え、がん細胞に対するHIF1α発現抑制を介したVEGF分泌抑制が関与していることが考えられた。

5)他の薬剤との併用効果:ヌードマウス移植ヒトゼノグラフトに対しZSTK474は、mTOR阻害剤ラバマイシンとの併用で効果増強を示した。PI3K経路を2箇所で阻害する治療は有望と考えられた。
老人性骨粗鬆症の病態解析：加齢モデルにおける破骨細胞分化因子発現制御

H27-29年度基盤研究(C)を受けて、加齢で付加されるCpGメチル化による破骨細胞分化因子RANKLと受容体RANKの発現制御と、酸化的ストレスによる老化Phenotype (P16INK4a, RANKL増加/ Wnt低下)影響下での制御を検討する。申請者らがクローニングした遺伝子プロモータの「RANKL発現をpin-pointで規定する特定部位のCpG」が、穏やかな加齢と代謝毒による老化促進とでは逆方向に働くのではないかという作業仮説に関する研究計画である。さらに骨巨細胞腫のRANKL中和抗体投与後の「間質細胞→骨芽細胞→骨細胞」の分化に着目して治療戦略に繋がる知見の集積を目指す。
行動中マウスの膜電位イメージングによる能動的嗅覚受容機構の解明

現在まで、鼻腔に取り込まれた匂い物質は、嗅神経細胞に発現している嗅覚受容体を“活性化"した後、嗅球で糸球体の“活性化"パターンを形成すると考えられてきた。ところが実際、二光子カルシウムイメージングにより嗅神経細胞軸索末端の活動計測を行ったところ、匂い刺激によって25%の糸球体が活性化されたのに対し、5%の糸球体は“抑制化"されることを発見した。そこで報告者は短軸索細胞による糸球体間の前シナプス抑制が、抑制性応答に関与している可能性を考え、嗅神経細胞特異的にGABAB/ドーパミンD2受容体をノックアウトしたマウスを作製した。しかしながらこのノックアウトマウスにおいて、軸索末端における抑制性応答は無くならなかった。また未知の前シナプス抑制が関与している可能性を考え、嗅神経細胞特異的にテタナス毒素の軽鎖を発現する遺伝子組み換えマウスも作製した。このマウスでは、全ての嗅神経細胞からのシナプス伝達は遮断されているはずであるが、依然として抑制性応答は見られた。以上の実験から、軸索末端における抑制性応答は、前シナプス抑制によるものでは無いことが分かった。そこで報告者は嗅球よりもさらに末梢の領域で抑制が起こっている可能性を考え、嗅上皮において嗅神経細胞細胞体の活動を計測した。その結果、細胞体においてすでに抑制性応答が起こっていることが確認された。嗅上皮では側方抑制は存在しないことから、匂い物質と嗅覚受容体の結合そのものが、嗅神経細胞の自発活動を抑制することが示唆された。今回得られた結果は、従来、生体において作動薬としてのみ機能すると考えられてきた匂い物質が、逆作動薬としても機能することを示唆する結果であり、非常に興味深い。嗅神経細胞からの興奮性と抑制性シグナルの混在した入力は、嗅球における匂い情報の表現をより豊富で複雑なものにしている可能性がある。報告者はプロジェクト開始当初、嗅球の膜電位イメージングを行うため、その準備として嗅神経細胞のカルシウムイメージングを行った。その過程で、予想外なことに匂いを受容すると、多くの糸球体(嗅神経細胞軸索末端)において興奮性のみならず抑制性応答が観察されることが判明した。これは、全く未知の現象であり、既存の知見やモデルでは説明がつかない現象であった。そのため更に検討を行ったところ、前シナプス抑制の結果ではなく、嗅上皮に位置する嗅神経細胞細胞体のレベルで既に抑制応答が見られることが判明した。これまで、匂い物質は嗅覚受容体に結合すると、嗅神経細胞を「活性化」させると考えられてきたが、実際には多くの受容体が感覚ニューロンのレベルで「抑制」されることを示している。これは、多くの匂い物質が逆作動性活性を持つためであると考えており、更なる実験を行っている。現在まで、嗅神経細胞から嗅球への入力は、匂い物質と嗅覚受容体の結合親和性を反映した単純な興奮性シグナルのみであると考えられていた。しかし興味深いことに報告者は、興奮性シグナルだけではなく、“抑制性"シグナルも同様に、嗅神経細胞から嗅球に入力されることを発見した。今年度得られた結果は、単純なシステムであると考えられてきた嗅覚神経回路の末梢部分において、実際は複雑なコーディングが行われていることを示唆しており、嗅覚受容機構に関する理解を大きく塗り替える可能性がある。報告者が以前申請してた研究計画と方向性が異なってきているが、上記の点において、報告者が得た結果の意義は大きい。よって当該年度における研究は、期待を上回る進展があったと評価できる。今年度得られた結果により、匂い物質が鼻腔に取り込まれた後、嗅上皮において嗅神経細胞の活動が活性化されるのみならず、「抑制化」されることを発見した。この結果は、匂い物質が逆作動薬として働くため、嗅覚受容体との結合自体が嗅神経細胞の自発活動を抑制している可能性を示唆している。そこで報告者は、培養細胞を用いたin vitro実験系を用いることで、匂い物質による逆作動薬効果を証明することを考えている。具体的には、嗅覚受容体を発現したHEK293細胞において、cAMP応答配列を利用したルシフェラーゼ発現アッセイを行い、匂い刺激による細胞内cAMP濃度の変化を計測する。cAMP濃度と嗅覚受容体の活動には正の相関があるので、このシステムを用いてハイスループットなスクリーニングを行うことで、どの嗅覚受容体ー匂い物質の組み合わせが、逆作動薬効果が示すのかを、大量の組み合わせの中から調べることが可能である。組み合わせの同定後は、匂い物質との結合親和性や反応速度といった詳細な解析を、蛍光cAMP指示薬を用いて行う予定である。また嗅神経細胞の抑制性応答が、匂い受容にどの程度貢献しているか調べる必要がある。そのためアデノ随伴ウイルスを用いて、光により神経活動を抑制可能な光遺伝学ツールを嗅神経細胞特異的に発現させ、例えば単一糸球体を光刺激した際に匂いを感じることが可能か、マウスの行動実験で調べる予定である。

そこで報告者は短軸索細胞による糸球体間の前シナプス抑制が、抑制性応答に関与している可能性を考え、嗅神経細胞特異的にGABAB/ドーパミンD2受容体をノックアウトしたマウスを作製した。しかしながらこのノックアウトマウスにおいて、軸索末端における抑制性応答は無くならなかった。また未知の前シナプス抑制が関与している可能性を考え、嗅神経細胞特異的にテタナス毒素の軽鎖を発現する遺伝子組み換えマウスも作製した。このマウスでは、全ての嗅神経細胞からのシナプス伝達は遮断されているはずであるが、依然として抑制性応答は見られた。以上の実験から、軸索末端における抑制性応答は、前シナプス抑制によるものでは無いことが分かった。そこで報告者は嗅球よりもさらに末梢の領域で抑制が起こっている可能性を考え、嗅上皮において嗅神経細胞細胞体の活動を計測した。その結果、細胞体においてすでに抑制性応答が起こっていることが確認された。嗅上皮では側方抑制は存在しないことから、匂い物質と嗅覚受容体の結合そのものが、嗅神経細胞の自発活動を抑制することが示唆された。今回得られた結果は、従来、生体において作動薬としてのみ機能すると考えられてきた匂い物質が、逆作動薬としても機能することを示唆する結果であり、非常に興味深い。嗅神経細胞からの興奮性と抑制性シグナルの混在した入力は、嗅球における匂い情報の表現をより豊富で複雑なものにしている可能性がある。報告者はプロジェクト開始当初、嗅球の膜電位イメージングを行うため、その準備として嗅神経細胞のカルシウムイメージングを行った。その過程で、予想外なことに匂いを受容すると、多くの糸球体(嗅神経細胞軸索末端)において興奮性のみならず抑制性応答が観察されることが判明した。これは、全く未知の現象であり、既存の知見やモデルでは説明がつかない現象であった。そのため更に検討を行ったところ、前シナプス抑制の結果ではなく、嗅上皮に位置する嗅神経細胞細胞体のレベルで既に抑制応答が見られることが判明した。これまで、匂い物質は嗅覚受容体に結合すると、嗅神経細胞を「活性化」させると考えられてきたが、実際には多くの受容体が感覚ニューロンのレベルで「抑制」されることを示している。これは、多くの匂い物質が逆作動性活性を持つためであると考えており、更なる実験を行っている。現在まで、嗅神経細胞から嗅球への入力は、匂い物質と嗅覚受容体の結合親和性を反映した単純な興奮性シグナルのみであると考えられていた。しかし興味深いことに報告者は、興奮性シグナルだけではなく、“抑制性"シグナルも同様に、嗅神経細胞から嗅球に入力されることを発見した。今年度得られた結果は、単純なシステムであると考えられてきた嗅覚神経回路の末梢部分において、実際は複雑なコーディングが行われていることを示唆しており、嗅覚受容機構に関する理解を大きく塗り替える可能性がある。報告者が以前申請してた研究計画と方向性が異なってきているが、上記の点において、報告者が得た結果の意義は大きい。よって当該年度における研究は、期待を上回る進展があったと評価できる。今年度得られた結果により、匂い物質が鼻腔に取り込まれた後、嗅上皮において嗅神経細胞の活動が活性化されるのみならず、「抑制化」されることを発見した。この結果は、匂い物質が逆作動薬として働くため、嗅覚受容体との結合自体が嗅神経細胞の自発活動を抑制している可能性を示唆している。