hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
縦置き大型円筒磁気シールドシステムの開発-電流重量による低磁界、零勾配磁界の実現

一方、シェイキング磁界の方向は磁化容易軸方向に限定されないこと、しかし、磁化困難軸に印加する場合は、シェイキング磁界強度を10倍ほど大きくする必要があることを示した。3.横方向のみならず、両開口のある軸方向に対しても十分なシールド比が得られるようにするために、横方向磁界のシールドを担うアモルファス薄帯をヘリカルに巻いたヘリカル構造磁気殻と、軸方向磁界のシールドを担う同薄帯を軸方向に配置したアキシャル構造を組み合わせることを提案した。シェイキング磁界の大きなアキシャル構造を最外殻、同磁界の小さいヘリカル構造をその内側、さらにシェイキング磁界の漏洩を防ぐために最内殻としてパーマロイ磁気殻を配置する、3重構造円筒磁気シールドを設計した。両開口端に設置する円電流を79Aとすることによって、地磁気垂直成分は4500分の1に低減されることを数値計算により示した。
日本手話・日本語バイリンガル児童生徒の読解力の向上と評価に関する研究

日本手話・日本語バイリンガル児童生徒(以下、「ろう児」という)の第二言語である日本語の読解力評価について、対話型アセスメントである「外国人児童生徒のためのJSL対話型アセスメントDLA(Dialogic Language Assessment for Japanese as a Second Language)」を、ろう児を対象として実施できるように改訂した。そして、実際に日本手話・日本語バイリンガル教育を実践するろう学校で学ぶ小学部児童に試行した。その結果、ろう児の「読む」行為の全体のプロセスがtranslanguagingとして可視化できる読解力評価になったのではないかと考えている。本研究では,まず,ろう児の読解力評価テストを開発し,ろう児の読解力のレベルを測定できるようにすることを目的とする。次にそのろう児の読解力レベルに応じた日本語多読読み物を開発・作成することを目的とする。つまり、研究内容としては大きく分けると(1)ろう児のための第二言語としての日本語読解力テストの開発と実施と(2)ろう児のための日本語多読読み物の開発と提供ということになる。初年度である平成27年度は、(1)ろう児のための第二言語としての日本語読解力テストの開発と実施としては、研究対象校の小学部児童の基本的な実態把握のために、レーブン色彩マトリックス検査(小学部1年6年児童30名)、絵本「Frog,where are you」の児童の日本手話による語りのビデオデータ収集(小学部1年6年児童30名・教員1名)、「Frog,where are you」の児童の日本語作文データ(小学部3年6年児童18名・中学部1年3年生徒12名)の収集を行った。また、(2)ろう児のための日本語多読読み物の開発と提供については、研究対象校の小学部児童30名に読書行動の特徴を知るために「あなたは読書が好きですか」「最近読んで興味をもった本の題名を教えてください」という質問項目で構成される半構造化インタビューを行った。さらに、研究対象校に附置されている「バイリンガルろう教育センター」の研究員と継続的に研究協議を行い、リライト文による読み物の作成やレベル分けについて助言を得ることができた。他にも筑波大学の研究グループによる年少者日本語評価科研ワークショップに参加して、評価に係る貴重な知見を得ることができた。(1)ろう児のための第二言語としての日本語読解力テストの開発と実施については、当初、先行研究の収集と分析のみを予定していたが、研究対象校附置の「バイリンガル教育センター」研究員との協議により、対象児童の実態把握を行うことになった。研究対象校の全面的な協力により、非言語性知能検査、第一言語である日本手話、第二言語である日本語のデータがそれぞれ30名分を収集することできた。これにより、読解力テストの開発の基礎データを得ることができたことは当初計画以上の進展であるといえる。これにより、日本語多読読み物(JGR;Japanese Graded Reader)の2級レベルまでを0級から設定してレベル分けを細かく設定する必要があることが分かった一方、(2)ろう児のための日本語多読読み物の開発と提供については研究対象校の小学部児童30名に読書行動の特徴を知るための「あなたは読書が好きですか」「最近読んで興味をもった本の題名を教えてください」という質問項目で構成される半構造化インタビューを行うにとどまった。この調査により、自発的な読書行動としては、ほとんどの児童がマンガを読み、そこから情報を得ていることや、図鑑や絵本といった図版が主となる本を好んでいることが分かった。よって、日本語多読読み物については、図版を中心にして、文章も初級レベルの語彙と文法で統制しておくことが示唆された。計画では、日本語多読読み物の作成の仮レベル設定と基本的考え方を策定することにしていたが、それはできていない。よって、総合的に考えて「(2)おおむね順調に進展している」とした。本研究では、第一にろう児の読解力評価テストを開発し、ろう児の読解力のレベルを測定できるようにすることが目的である。第二にろう児の読解力レベルに応じた日本語多読読み物を開発・作成することを目的とする。つまり、研究内容としては、(1)ろう児のための第二言語としての日本語読解力テストの開発と実施、(2)ろう児のための日本語読み物の開発と提供がある。二年目になる平成28年度は、(1)ろう児のための第二言語としての日本語読解力テストの開発と実施としては、日本語多読読み物の語彙数や文法のレベル分けを行うための客観的な基準を得るために、大阪教育大学の高橋登先生が開発された適応型言語能力検査(ATLAN)の語彙検査と文法・談話検査を、研究対象校の小学部第3学年以上の児童18名に対して実施した。また、インタビュー形式のアセスメント手法の調査として、Vineland-II、ADI-R、PARS-TR、感覚プロファイル等のワークショップに参加した。インタビュー形式のアセスメントにおけるプロトコルやアルゴリズムの設定について知見を得ることができた。さらに、小学部児童の第一言語としての日本手話の言語能力の基礎資料とするために、絵本「Frog, where are you?」の手話語りのデータを小学部児童30名から得ることができた。(2)ろう児のための日本語読み物の開発と提供については、研究対象校の小学部児童30名にインタビュー調査を行い、読書に対する態度や期待されるジャンルなどを調査した。また、「NPO多言語多読サイト」の「レベルの目安」を仮のレベル分けとし、研究対象校の教諭らに依頼して最終的に16種類の日本語多読読み物を試作した。

試作の段階で作成した多読読み物や市販の成人日本語学習者向けの読み物を、実際の研究対象校の日本語科において、多読授業として実践し、児童に対するアンケート調査を実施した。(1)ろう児のための第二言語としての日本語読解力テストの開発と実施については、研究対象校の全面的な協力により、第一言語である日本手話の発話データである「Frog, where are you?」の手話語りデータが小学部児童30名と第二言語である日本語の理解データであるATLANのデータが小学部児童18名得られている。日本手話の発話データについては、現在4名の児童の小学部2年から6年までの手話語りデータのトランスクリプトを作成し、動画データとともに縦断的に分析したところである。日本語の理解データについては、項目反応理論に基づいたデータであることから、理論を理解した上で分析に入る予定となっている。読解力テストの開発については、Vineland-II、ADI-R、PARS-TR、感覚プロファイルは自閉症スペクトラム障害等に対応するインタビュー形式のアセスメントであるが、医師の診断の根拠となっているアセスメントであることから、その妥当性と信頼性の担保やプロトコルとアルゴリズムの構成は読解力テストの参考になった。インタビュー形式の読解力テストを構成する基本とすることにした。基本構成が決まった段階で当初の進捗に比べると若干遅れている。(2)ろう児のための日本語多読読み物については、レベル分けについては当面「NPO多言語多読サイト」の「レベルの目安」を援用することにより、試作を優先することにした。市販の日本語多読読み物とあわせて研究対象校の教諭らに依頼し、月に1回程度「日本語科」の授業内で多読授業の実践を行い、児童に対してアンケート調査を実施し、実践上からくる知見を得ることができて、最終的に16作品(レベル0:15作品、レベル1:1作品)の多読読み物を作成したところである。授業実践までできているので若干進んでいる。よって、総合的に考えて「おおむね順調に進展している」とした。本研究は、第一にろう児の読解力評価テストを開発し、ろう児の読解力のレベルを測定できるようにすることが目的である。第二にろう児の読解力レベルに応じた日本語多読読み物を開発・作成することが目的である。つまり、研究内容としては、(1)ろう児のための第二言語としての日本語読解力テストの開発と実施、(2)ろう児のための日本語読み物の開発と提供がある。本研究の対象校としては、日本手話・日本語バイリンガル教育を実践している東京都の私立ろう学校小学部としている。我が国において、ろう教育におけるバイリンガル教育を全校的規模で組織的に実践しているのは本研究で対象とした学校しかないためである。
居住者の生活活動から発生する揮発性有機化合物発生量の定量化に関する研究

新築およびリフォームした住宅において、建材や内装材等から発生するホルムアルデヒド(HCHO)や揮発性有機化合物(VOC)等の化学物質が問題視されているが、実際に、室内で検出された揮発有機化合物が、建物の構成材自体から発生したものなのか、居住者の生活行為から発生したものなのかは明確ではない。そこで、使用された建材、内装材、塗装剤の資料収集が可能である住宅において揮発性有機化合物濃度の測定を行うことにより、VOCの発生源を把握することが本研究の目的である。空気質実測は、1999年夏季の5日間および秋季の一日、鹿児島市内の新築住宅二軒において行った。この二軒の住宅はO邸は機械換気システムをもつスチールハウス構造であり、M邸は機械換気設備をもたない在来木造である。夏季における入居前の実測は、内装工事が終了してから、入居までの連続した5日間にわたって行なった。その結果以下のような知見が得られた。1)夏季実測におけるホルムアルデヒドの濃度は、機械換気がされている住宅、機械換気設備のない住宅のどちらにおいても、WHOの基準値である0.08ppmを越えていた。2)機械換気のあるO邸では、夏季実測において、TVOC濃度が急上昇する日があったが、これは当日行われたペンキ工事の影響と考えられる。その日はトルエン、キシレン、TMB(トリメチルベンゼン)という塗料に含まれるVOC濃度が上昇していた。3)機械換気のないM邸では夏季実測においてHCHO濃度が機械換気のされているO邸の濃度よりも高かった。また夏季実測におけるTVOC濃度も、機械換気のあるO邸でペンキ工事のあった日以外は、M邸の濃度がO邸よりも高かった。また、M邸の秋季実測において、TVOC濃度が極端に高いのは、衣装ケース内の防虫剤から発生したパラジクロロベンゼンの影響と考えられる。建材や人間活動から放たれるホルムアルデヒドや、揮発性有機化合物が、室内空気環境へ及ぼす影響が近年、問題となっている。これらの化学物質の発生量を、温湿度・換気量が制御できる実験箱(以下チャンバー)を用いて算定し、データベース化する試みが欧米を中心に行われている。チャンバー内の化学汚染物質の濃度経時変化から、時系列の発生量を求めるのだが、そこでは、化学物質はチャンバー壁面には吸着しないことを仮定している。しかし、実際の居住空間では、様々な内装材が用いられており、その吸着性能ら異なると考えられる。そこで、本研究では、居住者の生活活動において発生する化学物質の内装材への吸着・脱着効果を考察することを目的とした。ホルムアルデヒド、デカンをチャンバーに発生させる空気汚染物質として選択し,内装材として、珪藻土パネル、ビニールシート、カーペット(45cm×30cmサイズ)を選び、チャンバー内に設置した。チャンバーの容積は0.28m^3であり、換気回数1回/時の換気を施した。ホルムアルデヒド、デカンは、チャンバーの外に設置したジャーから送掃ファン及びダクトを介して、一定量のガスがチャンバーへ供給される。ホルムアルデヒド濃度の測定は、AHMT法により、デカン濃度の測定は、活性炭チューブに吸着させ、GC/FID法により行った。空気汚染物質発生中及び、発生停止後の濃度減衰データから、米国環境保護庁の研究グループが用いている吸着・脱着モデルを用いて、各内装材の吸着係数、脱着係数を算出した。その結果、珪藻土パネル、カーペットは吸着係数が大きく、脱着係数が小さいため、ホルムアルデヒド、デカンに対する吸着性能が高いことがわかった。一方、ビニールシートは脱着係数も大きいため、吸着性能は低い結果となった。
新しい縫合法による屈筋腱修復と自動運動による術後療法について

切断屈筋腱の治療法はいまだ問題点が多い。近年の研究により、強固な初期固定と早期からの運動療法の適応が、治療成績を向上させることが明かとなりつつある。我々は新たな腱縫合法を開発し、犬屍体を用いた実験においてその強度が従来法を大きく上回ることを証明した(Kubota H et al.J OrthopSiec : 136-139,1996.,Kubota H et al.J OrthopSiec : 2 in press,1997.その他)。以上は他施設における研究報告。今回はこれまでのin vitroの実験をもとに、in vivoにおいて人体の疑似モデルとして認められている生犬を用い、屈筋腱を新たに開発した腱縫合法で再建し、術後運動療法として自動運動を行い、生体でのこの治療法の有効性を評価する研究を行っている。現在までに、11匹の生犬を用いた実験を行った。この実験は当施設における初めての生犬を用いた屈筋腱の実験であったため、生犬の取り扱いに難渋し最初の7匹においては出血などの術中管理の問題また術後固定装具の破損等で成績を評価するまでに至らなかった。8匹目からは、合併症なく手術及び術後療法を行うことが可能となり、術後3週目に屠殺、屈筋腱を観察したところ、従来とくに問題にされていた腱と腱鞘の癒着、修復腱間の間隙の発生等もなく良好な治癒経過を得ている。現在、標本数を増やし修復腱の力学的特性について統計学的評価が可能なように更に実験を進めている段階である。従って、また公表可能なdataがそろっていない。
神経管閉鎖不全症における早期胎内分子診断マーカーの確立

培養液や培養に必要な薬品一式,培養容器,抗体試薬を購入ずみであり,研究の進行状況(特に羊水由来幹細の培養の準備状況について)は、本学産婦人科医師に研究分担者として協力を仰ぎすでにサンプルが着々と集まってきた。また、現在、プロトコル改訂およびサンプルを増やし解析するため、倫理委員会へ申請した。プロトコルの中で次世代シーケンサーを用いて解析するため、サンプル対象を母体羊水・母体血液(全血)・母体尿、通常は廃棄してしまう臍帯血および胎盤組織の一部、新生児尿、をサンプルとして提供していただき、Whole genome sequencing、RNA sequencing、Epigenomics sequencing、Transmetabolome sequencing、Proteomicsを行うように変更した。また、羊水由来幹細胞を培養し、Whole epigenome sequencingを行うこととした。すでに同意を得てサンプルを取得した方へ、次世代シーケンサーを用いて解析する場合は、再同意を改めていただいてから行うことを確認した。期待される結果として、ShhやBMP4、他にWNT, FGF8のモルフォゲンなどのタンパク質の発現量を評価する。そのほかにも早期胎児診断マーカーとなるべき、タンパク質の異常発現、RNAやDNAの変異や発現量の変化を解析する研究方法へ変更した。次世代シーケンサーを用いて解析するサンプルを増やすため、プロトコル改訂や倫理変更申請が必要であったため、準備に時間を要した。すでに先行研究で示したように、母体羊水サンプルからの胎児由来幹細胞ニューロスフィアの形成方法が確立している(。先行研究ではヒトのNTDの原因についてエピジェネティクスの切り口で解明していく準備がなされた。本研究ではこれをさらに発展させ、早期胎内診断のための生物学的マーカーの確立を目指す。具体的には、脊髄髄膜瘤の胎児ではBMP4過剰であり、無脳症や葉酸不応性の髄膜瘤でShh過剰であることを確認する。また、これらの症例でヒストンH3K27やH3K9のメチル化の増加やH3K4のアセチル化の増加がみられることを確認する。このようなシグナル伝達の一部は小児脳腫瘍におけるエピジェネティクス機序にみられており、今後の展開が期待される分野である。このように本研究計画によって、ヒトのNTDの基礎研究から応用までの一貫した研究の基盤を確立できるものと考える。ヒトNTDにおける背腹側マーカーが確立されれば、より信頼性のある生物学的マーカーとして用いることができ、胎内早期診断が可能となる。さらに、ヒトNTDにおけるエピジェネティクス機序が解明されれば、その機序を標的にして、治療を行うことができる。このことはまさに我々が目指す、胎内薬物治療(エピジェネティック治療)を可能とする。次世代シーケンサーを用いた解析を行うことがより効率的でターゲットとする分子診断マーカーの確立のために非常に有用であると判断したため、倫理委員会での再審査が必要であると判断し、今年度は使用額が少なかった。症例からのサンプル(母体羊水・母体血清)は着々と集まっている。

倫理委員会での再申請が受理されしだい、母体羊水、母体血液、母体尿、通常は廃棄してしまう臍帯血・胎盤組織の一部、新生児尿、のサンプルを集め解析予定である。
植物の亜鉛恒常性維持に寄与するペプチドと受容体の機能解明

本研究では、シロイヌナズナの根において亜鉛欠乏特異的に発現量が上昇するシステインリッチ型の分泌ペプチドに着目し、ペプチドと相互作用する受容体タンパク質の探索と、その機能解析を目的とする。研究対象とするペプチドは、亜鉛欠乏時にmRNAおよびタンパク質発現が上昇し、他のミネラル欠乏には応答しない特徴をもつ。また成熟型ペプチドはシステイン68箇所の位置が高度に保存されており、機能未知の7種類のペプチドがファミリーを構成している。そこで、ペプチドの受容体タンパク質を同定することで亜鉛欠乏時のペプチド機能を解明する。
菌体内物質の選択的放出及び分離法の開発に関する研究

本科研費で購入した高圧剪断細胞破壊装置でパン酵母を破壊し,酵母内酵素を放出させた。各酵素の放出特性(最大放出量,放出速度)に及ぼす操作因子(破壊圧力,処理回数,分散媒の塩濃度)の影響を調べ,以下の結果がえられた。1)純水を分散媒とした場合の各酵素の放出量と処理回数の関係は,細胞壁周辺にある酵素ADH(アルコ-ル脱水素酵素),HK(ヘキリキナ-ゼ)は細胞内部にある酵素G6PDH(グルコ-ス6リン酸脱水素酵素),6PGDH(6リン酸グルコ-ス脱水素酵素)より少ない破砕回数で最大酵素放出量に達した。同様の傾向は操作圧力2080Mpaの範囲でみられたが,各酵素とも圧力の増大に伴い放出速度も増加した。2)放出速度に及ぼす操作圧力の影響は各酵素により異なり,40Mpa以上においては細胞壁周辺にあるADHおよびHKの放出速度は圧力の影響を受け易く,細胞内部の6PGDHなどはその影響は受けにくいことがわかった。3)放出速度に及ぼすNaClの影響は,Nacl濃度0.1mol/lの時ADH,HKの放出速度が最も大きいのに対して,G6PDH,6PGDHは塩濃度の増加と伴に減少した。また硫安に関しては濃度0.10.2mol/lの時ADH,HKの放出速度は最大値を示し,G6PDH,6PGDHはNaClの場合と同様に塩濃度の増加につれて徐々に減少した。すなわち,細胞壁周辺にある酵素は適量の塩を添加することにより破砕速度を増加させることが可能であり,逆に細胞内部にある酵素では放出を抑制できることがわかった。4)最大放出酵素量に及ぼす塩濃度の影響については,6PGDHは塩の添加により最大放出量は増加したが,他の酵素は塩濃度の影響をほとんど受けなかった。
現代島嶼民の生活と意識の変容に関する研究

宮城県には離島振興法指定の有人離島が9島存する。そのうち外海に位置する1島(江の島)を除く8島がいわゆる「内海・本土近接型」で、うち6島はさらに本土の都市への通勤・通学圏ともなっている。しかし、人口・世帯数はいずれも減少傾向にあり、しかも年少人口率が9島平均で15%と低く、逆に高齢化率が21%と高い。特に江の島と田代島は、高齢化率がそれぞれ30%、44%、年少人口率が2.7%、0%と、地域社会としての島の維持・存続を問うならば人口の再生産が不可能となっている。離島の産業は基本的には漁業が基幹であるものの、就業者割合では(平成2年国調)9島平均で46%である。それに対して第3次産業就業者が35%にも上る。大島や浦戸諸島に製造業やサービス業従事者が多い。つまり、産業としての漁業は高齢化が進行する中で「高齢専業漁家」がその中心となってきており、通勤圏離島においては非漁業化がみられる。特に、全体的に前者の特質を有しつつ、江の島に典型的な「挙家離島」や〈中高年層の残存→高齢化の進行→本土流出の子供との同居=離島〉、田代島において生じている中高年齢者の〈夏場=島暮らし、冬場=本土流出の子供との同居〉という、季節的な居住地移動の例が存する。同様の事例は、網地島においても生じていることが明らかとなった。高齢化、離村者の増加、季節的住み替え等々によって地域生活の変容=ぜい弱化が生じているが、同時に、伝統的な生活習慣・生活文化の消失をも結果している。従って、本土近接離島の住民意識としては、大島や出島、浦戸諸島のように架橋による本土化を強く望む傾向にある。それは、島内居住者の生活防衛(例えば、通院や生活物資獲得)意識のみならず、流出後継者層の島に残した老親との交流を実現するものとしての意識に基づくものであることが判明した。
母性mRNAの動員によるゲノムリプログラミングの調節機構について

成長卵では翻訳されていないが、減数分裂の再開あるいは受精後にポリA鎖が伸長して翻訳が開始される母性mRNAが存在する。リプログラミング因子はこのような種類の母性mRNAから翻訳されるものと考え、ポリA鎖が伸長するmRNAを同定し、そのリプログラミングへの関与を明らかにすることを計画した。研究の成果として、まず、ポリA鎖が伸長した母性mRNAを高い精度で分別するシステムを構築した。次いで、分別したmRNAについてRNAシーケンスを行い、リプログラミング因子の候補を絞り込んだ。その後、CRISPER/Cas9システムを用いて候補因子のノックアウトを行うことでリプログラミングへの関与を調べた。成長卵ではほとんど翻訳されていないが、減数分裂の再開と共に、poly-A鎖が伸長してポリゾームに動員されて翻訳が開始される母性mRNAが存在する。また、同様に未受精卵(MII期卵)においても、それまで翻訳されていないが受精を機に翻訳が開始されるものがある。リプログラミング因子はこのような種類の母性mRNAから受精後に翻訳されるものと考え、まず、受精あるいは減数分裂再開を機に動員される母性mRNAの網羅的探索を試みた。すなわち、成長卵、未受精卵および1細胞期胚についてRNAシーケンスを行い、受精あるいは減数分裂再開を機としてpoly-A鎖が伸長するもの、およびポリゾームへの取り込みが増加するものを網羅的に探索することにした。具体的には、次のような手順で行うことを計画し、現在順調に進行している。1まずpoly-A鎖伸長については、全RNAとオリゴdTカラムで抽出したRNAを用いてそれぞれRNAシーケンスを行い、それらの結果を比較することにより評価する。2次に、ポリゾームへの動員については、超遠心でポリゾーム分画を回収し、そこで得られたRNAと全RNAで行ったRNAシーケンスの結果を比較することによって評価を行う。現在は、上記1および2についてRNAシーケンスが終了し、その結果を解析している段階である。また、同時に受精卵に全能性を付与するリプログラミング因子は卵特異的に発現しているものと考えられることから、卵特異的に発現している遺伝子をRNAシーケンスのデータを用いて探索中である。成長卵ではほとんど翻訳されていないが、減数分裂の再開あるいは受精後に、poly-A鎖が伸長してポリゾームに動員されて翻訳が開始される母性mRNAが存在する。リプログラミング因子はこのような種類の母性mRNAから受精後に翻訳されるものと考え、減数分裂再開時および受精後に翻訳量が増加するmRNAをコードする遺伝子を同定し、そのリプログラミングにおける機能を明らかにすることを計画した。そこでまず、一般的に翻訳量増加の際に起こることが知られているpoly-A鎖の伸長に着目した実験を行った。すなわち、全RNAとオリゴdTカラムで抽出したRNAを用いてそれぞれRNAseqを行い、それらの結果を比較することでpoly-A鎖が伸長したmRNAを探索するというものである。前年度までにこのためのRNAサンプルを集め、RNAseqデータを得た。今年度はこのデータを解析し、リプログラミング因子の候補を探索した。その際、リプログラミング因子は卵特異的に発現していることが考えられたため、候補遺伝子についてRT-PCRにより卵巣を含む各組織、培養細胞、卵および初期胚での発現量の比較を行い、候補遺伝子を得た。本研究の計画当初は、上記によって得られた候補について、RNAiによるノックダウンの実験を計画していたが、最近、CRISPER/Casシステムにより効率の良いノックアウト作成が可能となったため、本研究においてもこの方法を導入することにした。そこで、まず本研究室でこのシステムが有効に利用できるかを検証するため、機能が既知の遺伝子(c-Mos)についてノックアウトを試みたところ、効率良くノックアウトできることが確認できた。そこで、現在は、CRISPER/Casシステムによる候補遺伝子のノックアウト作成を準備中である。ゲノムリプログラミングを調節する因子の探索を目的として、その転写産物が母性mRNAとして受精前の卵に大量に蓄積され、かつ卵特異的に発現する遺伝子に着目して研究を行うことを計画した。本年度は、特にクロマチン構造に着目し、その調節因子に関する探索を行った。まず、ゲノム全体のクロマチン構造を解析するため、GFPタグを付加したヒストンH2Bを卵、あるいは初期胚に強制発現させ、fluorescent recovery after photobleaching(FRAP)法を行った。その結果、全能性を有する1細胞期胚では、他のステージの着生前初期胚あるいはES細胞に比べて極端にクロマチン構造が緩くなっていることが明らかとなった。このクロマチン構造が緩い状態と全能性の関連を調べるため、体細胞核を移植した胚を用いてFLAP解析を行ったところ、移植後に著しくクロマチン構造が緩むことが明らかとなった。また、受精後に発生が進むのに従ってクロマチン構造が次第に締まっていくことが分かった。さらに、最終分化していると考えられる成長卵において、クロマチン構造は1細胞期胚よりは締まっているものの、他の発生時期の胚に比べて緩んだ構造であることが明らかとなった。そこで、緩んだクロマチン構造に関与する因子として、CHD9ファミリーに着目した。このファミリーの中で特にCHD9が卵特異的に大量に発現していることから、この遺伝子をターゲットとしてCRISPR/Cas9システムでノックアウトマウスを作成した。そして、ノックアウトマウスから得られた卵を用いてFRAP解析を行ったところ、ワイルドタイプに比べてクロマチン構造が締まっていることが明らかとなった。したがって、卵および受精直後の初期胚における緩んだクロマチン構造にCHD9が関与していることが明らかとなった。

本年度の計画は、研究実績の項で記したように、ゲノムリプログラミングのメカニズムを明らかにするために、母性mRNAとして卵に蓄積されているものの中からリプログラミング因子を探索するというものである。その前提として、まずゲノムリプログラミングとクロマチン構造の関連を調べるためにFRAP解析を行い、緩んだクロマチン構造が関与していることを明らかにした。そして、クロマチン構造を緩くする因子としてCHD9を同定することができた。本研究計画では、リプログラミング因子の候補として、卵特異的に発現し母性mRNAとして卵に蓄積されるものをターゲットとすることにしたが、Chd9はこれらのクライテリアにしっかりと当てはまるものであり、リプログラミング因子の有力な候補を得ることができたものと考えられる。また、今後の更なるリプログラミング因子探索のために、poly-A鎖の長さによって母性mRNAを分画するシステムの改良を行い、これまでよりも正確に検出できる処方を確立した。以上、本研究プロジェクトは、ここまでの結果で十分な進展があったものと考えられる。本研究においては、受精前の成長卵では翻訳されず、受精後にポリゾームに動員されて翻訳が開始する母性mRNAに着目することで、受精後に機能するリプログラミング因子の同定を行い、さらに同定された因子がどのようなメカニズムでクロマチン構造および遺伝子発現の変化を引き起こすのかを調べることで、ゲノムリプログラミングの調節機構を明らかにしていくことを目的とした。本年度は、受精あるいは減数分裂再開を機に翻訳が活性化、あるいは不活化される母性mRNAの網羅的探索を行うため、オリゴdTへの結合強度の違いによる選別実験の更なる改良を行い、poly-A鎖が伸長あるいは短縮するものを分画することに成功した。そして得られた分画ごとに増幅してRNAシーケンスを行った。その結果、減数分裂再開後、あるいは受精後にpoly-A鎖が伸長あるいは短縮するmRNAをコードする遺伝子を多数見つけることができた。それらの中にはクロマチン構造に関わる機能を持つ遺伝子があり、これらをリプログラミング因子の候補としてその機能解析を行うための基盤を形成することができた。また、ポリゾーム分画を回収することにより受精あるいは減数分裂再開時に動員される母性mRNAの候補を探索し、ここで得られた結果と上記のpolyAによる探索結果を総合することで、より精度の高い候補遺伝子の選定が可能になるものと考えられた。そこで、ポリゾーム分画を回収し、その増幅を試みた。その結果、RNAシーケンスを行うための十分な量のサンプルが得られたため、今後RNAシーケンスによる解析を行う予定である。成長卵では翻訳されていないが、減数分裂の再開あるいは受精後にポリA鎖が伸長して翻訳が開始される母性mRNAが存在する。
急速凍結置換固定法による食道過敏性亢進時の気道粘膜上皮細胞の微細形態学的研究

気道過敏性亢進時の気道粘膜の微細形態について、急速凍結置換固定法を用いて人工産物の発生を最小限に抑え、生体内で機能している状態を反映した像を得ることにより、これまで知られてきた所見を吟味し、また新たな特有の所見を見いだすことを目的として研究を行った。実験動物にはモルモットを用い、オゾン曝露によって、あるいは卵白アルブミンで経気道感作して得た喘息モデルを抗原で暴露して、気道過敏性を亢進させた。これらの群及びコントロ-ル群の気管および末梢気道を急速凍結置換固定法で処理し、それらの微細形態を群間で比較するとともに、従来の化学固定法で得られてきた所見とも比較検討した。急速凍結置換固定法で処理された試料は、凍結の良好な場所では膜構造や細胞内小器官の保存がよく、精緻な微細形態が得られたが、従来の化学固定法で得られた所見との間には明瞭な差異はなかった。オゾン曝露群では、いずれの方法でも、上皮細胞の剥離が随所にみられ上皮層は重層化していたが、上皮細胞自由表面近くのtight junctionの解離は認められなかった。剥離細胞や剥離しつつある細胞では、細胞質内に多数の空泡が認められる点、両方法に共通していた。喘息発作誘発群では、上皮細胞自由表面やその周囲の微細形態に特徴的な所見は得られなかった。上皮細胞層内及び気道腔浸潤細胞には、いずれの方法でも、また占める比率に差はあるもののいずれの群でも、好中球、好酸球、リンパ球が認められた。急速凍結置換固定法で処理された試料では、喘息発作誘発群で好酸球特異顆粒のcore部分のdensityがオゾン曝露群に比し高い傾向が認められたが、特異顆粒の微細形態に新しい所見は得られなかった。技術的な面では、気管や中枢気管支の急速凍結は、膜様部の粘膜面を液体He温度に冷却した純銅ブロックに圧着する方法を用いたとき、観察可能な凍結試料を得る上で最も効率が良かった。
矯正力による歯の移動時の歯槽骨改造速度の定量と最適矯正力の決定

最適矯正力を決定するために、力の大きさとその移動様式の違いについて検討した。そして、傾斜移動と歯体移動での最適矯正力を半定量した。その後、海綿骨骨密度と歯の移動との間の相関関係を調べたところ有意な相関を認めることに成功した。その後、マイクロCTの経時的な3D画像データを元にした3次元有限要素法解析を行う予定であったが、歯の移動後の複雑な歯槽骨形態から有限要素モデルを構築するのは容易でなく、現在も進行中である。10週齢ウィスター系ラット(オス)に矯正装置を装着し、経時的にマイクロCT撮影を行い、3D立体データを採得し歯の位置と歯槽骨の骨形態計測値を測定する。この経時的CTデータを用いて、各時間におけるデータを比較する。各矯正力をもちいたラットでの歯の移動量と共に歯槽骨改造量を定量することにより最適矯正力を決定する。さらに、経時的CTデータを用いた有限要素モデルを構築し、経時的な歯根膜と歯槽骨の応力分布変化、および微少変位を求める。これらのデータを元に歯槽骨改造速度と最適矯正力の関係を求めることができる経時的シミュレーションモデルの作成を行うことを目的としている。今年度は10週齢ウィスター系ラット(オス)に0,1,2,4,7,10gのTiNi超弾性複線鋼を上顎第1-第2臼歯間に装着し、10,25,50,100gのNiTi超弾性クローズド・コイルスプリングを上顎第1臼歯-切歯間に装着する。現在、本実験において利用できる弾性材料には機械的な性質が限られており、力の小さいものは複線鋼を用い、力の大きいものはクローズド・コイルスプリングを用いる。経時的にマイクロCT撮影(リガク社、r-mCT)を行う。装置装着後0-28日のデータを採得した。i-viewソフトウェア(モリタ社)を用いてCTデータから歯の移動量を計測し、骨形態計測ソフト(ラトック社)を用いて歯槽骨の骨形態計測値の変化を測定した。今年度はラットのデータ取得を行いおおむね順調に進展している。取得したラットのデータを用いて、有限要素モデル作成し取得したデータとの関連性を確認しながら、シミュレーションを行う。シミュレーションがうまくいかなかった場合は再びラットのデータの取得や有限要素法のパラメータ確認を行いながら対応する。有限要素解析を行うため有限要素解析ソフトの契約、実験用ラットおよびラットに取り付けるための矯正装置の費用、実験データ(有限要素ソフトのデータおよび骨形態計測ソフトのデータ)が膨大になるため記憶装置の費用等が想定される。また、情報収集および学会発表を行うための旅費も必要となる。
微小圧力センサーを用いての各種矯正装置がサル顎関節部に与える圧力測定

矯正歯科領域においては,顎関節症を有する不正咬合患者の治療機会が多くなってきた。その顎関節症の多くは,顎関節円板の転位を伴う顎関節内障と言われているが,異常な顎関節部荷重がその発症の重要な要因の1つであると推測されるのみで発症機序など不明な点が多いと思われる。そこで,この顎関節症の原因を究明し,ひいては原因除去療法への道を開くためには,下顎運動に伴う顎関節部荷重の状態を明らかにする必要があるのではないか。そこで本研究は,顎関節部,特に下顎頭表面に作用する荷重を直接測定するため,圧電体のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)焼結体と生体親和性の優れたHydroxyapatite(HAP)焼結体を電極をはさんで積層した微小圧力センサーを開発,製作し,サル下顎頭前上方部にこれを埋め込み,硬食物咀嚼運動中の下顎頭に作用する最大荷重および咀嚼周期の変化を測定,解析した。また,顎関節障害との関連性を考察するする上で重要であると考えられる片側咀嚼時および片側噛みしめ時における左右顎関節部の負荷様相についても各咀嚼サイクルについて咀嚼周期と最大圧力を求め,左右側咀嚼時での顎関節部荷重を測定し比較検討した。(微小圧力センサーの作製)製作した圧力センサーは,直径3m,厚さ0.15mmのPZT焼結体製圧電チップを配し,その両面を電極(りん青銅,厚さ20μm)ではさんみ,さらにHAP焼結体(直径3mm,厚さ0.5mm)でカバーした。なおHAPカバーは,湿式法で合成したHAP粉末を加圧成形後焼結し製作した。製作した微小圧力センサーは,直径3mm,厚さ約1.5mの構造である。この微小圧力センサーを用い,動物実験を行った。(動物実験)動物実験として体重10l2kgの日本猿(オス)3頭を用い,全身麻酔下にて下顎頭前上方部に圧力センサーを埋入した。そして,硬食物(サツマイモ)咀嚼運動中における顎関節部荷重を測定するため,圧力センサー出力を記録し最大荷重と咀嚼周期の変化を測定,解析した。なお,その顎関節部荷重の解析は,咀嚼側が左側で咀嚼運動を行っている場合,および右側で咀嚼運動を行っている場合と咀嚼側が変化した時の最大荷重と咀嚼周期の変化を解析し,その左右咀嚼側における顎関節部荷重の差異を検討した。なお圧力センサーのデータは,動物実験を考慮してテレメーターシステムを用いて無線計測にて行い,得られたデータを多用途生体情報解析プログラムにて解析した。
咀嚼・嚥下動作時の香気フレーバーリリース予測システムの構築と開発

食べ物の“おいしさ"を決める要因の一つ香りについて、香りの原因物質である香気化合物がどのように挙動するか、香気成分の放散量、食塊の特性、共存物の影響について検討した。香気化合物は脂溶性の化合物が多いことから、その指標LogP(水と油の分配比率を表す値)に関して、5056化合物を整理した。またモデル系ショ糖水溶液、ショ糖食塩混合液を用い、香気放散量と呈味性が共存する調味料成分によって影響受けることを確認した。人の咀嚼パターンに関しては、ガム試料を用いて咀嚼中の食塊が物性値によりどのように影響を受けるかを調べ、食塊特性と咀嚼特性の関連性を確認し、ガム咀嚼時のフレーバー知覚の経時変化を求めた。(1)香気化合物の基礎的物理特性値のデータ...香気化合物の基礎的物理特性値のなかでもLogPについて、過去文献、U.S. National Library of Medicineデータベース、ソフトによる計算値のデータを収集し、データ集約に漕ぎ着けた。(2)種々食品・食塊の特性値のデータ...種々食品の成分組成を把握し、咀嚼・嚥下時の食品の(食塊の)物性値を測定することを目的に、種々食品試料に人工唾液を加え、交付者考案の咀嚼モデル装置により模擬咀嚼して食塊を調製した。その際、これまで、食品圧縮破断時の咀嚼力のみしか計測モニターできなかった咀嚼モデル装置に、新たに、粘稠性を計測モニターできる機能を盛り込むことに成功した。模擬下歯下部に、微小荷重を感知するロードセルを組み込み、上歯が上昇する際、食塊が示す粘稠性の程度を力(単位ニュートン)で表すようにした。その結果、ゾル状食品や、咀嚼後期において粘性が増す食塊の特性値を連続して得ることが可能となった。(3)種々食品からの香気放散データ...種々食品試料からの香気放散データについては、人を使ったパネリスト実験および咀嚼モデル装置を使った模擬咀嚼実験を進め、パネリスト実験では、各パネリストの咀嚼特性(咀嚼頻度、咀嚼速度、咀嚼圧、呼気流量、唾液分泌量、嚥下頻度)や口腔内構造の把握がn=17まで進んだ。また、パネリスト咀嚼中の食品物性の官能評価において、パネリストの物性表現が異なると、フレーバーリリースの知覚程度も異なることが示唆されたことから、物性表現(食感表現、オノマトペなど)とフレーバーリリースとの関連性も探る必要があることが示唆された。(4)生体膜組織との相互作用データ...生体膜は脂質分子と膜タンパク質からなる多元系物質であり、そのモデル系としてリポソーム膜を使う方法の有用性が示唆された。初年度に引き続き、データ採取を継続して行った。(1)香気化合物の基礎的物理特性値のデータ...香気化合物の基礎的物理特性値(融点、沸点、溶解度、蒸気圧、ヘンリー定数、LogP、拡散係数)のデータ集約が終了したので、学会発表を行った。(2)種々食品・食塊の特性値のデータ...種々食品の成分組成を把握し、咀嚼・嚥下時の食品の(食塊の)物性値(圧縮・伸長特性、粘弾特性、表面張力、すべり摩擦係数)を測定した。種々食品試料に人工唾液を加え、交付者考案の咀嚼モデル装置により模擬咀嚼して食塊を調製した際、粘稠性の高い粒系食品やガムなどの粘弾性の顕著に高い食品の模擬咀嚼が困難であることも判明した。結果の一部は学会発表を行った。(3)種々食品からの香気放散データ...種々食品試料からの香気放散データについては、本年度も継続して行った。測定では従前どおり、人を使ったパネリスト実験および咀嚼モデル装置を使った模擬咀嚼実験を行い、パネリスト実験では、各パネリストの咀嚼特性(咀嚼頻度、咀嚼速度、咀嚼圧、呼気流量、唾液分泌量、嚥下頻度)や口腔内構造の把握がn=24まで進んだので、これも継続して行う(歯科医師道脇幸博氏-昭和大学口腔外科が分担研究者として担当)。なお、咀嚼中の食品物性の官能評価において、パネリストの物性表現が異なると、フレーバーリリースの知覚程度も異なることが示唆されていた点は、平成28年度挑戦的萌芽研究において展開することに相成った。(4)生体膜組織との相互作用データ...生体膜は脂質分子と膜タンパク質からなる多元系物質であり、そのモデル系としてリポソーム膜を使う方法を検討し、これを基に、データ集積を進めた。交付研究初年度(H26)に行なった校舎移転に伴い、実験計画の若干の遅れ(電気設備の再構築・研究室面積の減少に伴う機器設置場所の複数回の移動・新規官能評価室の建築の遅れなどによる)があったが、交付2年目(H27)にはようやく機器の稼働が順調にできるようになり、研究を進めることができた。

なお、一部校舎移転時に古い機器を廃棄せざるを得なかったが、他研究室で同種機器が設置されているものを使用できることになった。食べ物の“おいしさ"を決める要因の一つ香りについて、香りの原因物質である香気化合物がどのように挙動するかを予測するシステムを構築・開発することを目的とした。特に、人が咀嚼している時に鼻に抜ける香りがおいいしさの判断に大きく影響することが知られている。このことから、咀嚼過程における香気化合物の挙動の把握に焦点を当てた。香気化合物は脂溶性の化合物が多いことから、食品を構成する成分に油が多いか少ないかによって放散の挙動が変わってくる。この指標となるLogP(水と油の分配比率を表す値)に関して、5056化合物について過去の文献値を整理し、また、ソフトによりLogP値のシミュレーション算出を実施し、両者の一致性を検討した。過去文献値のうち、他の文献値および算出シミュレーション値と大きく異なる数値は削除し、今後の研究で採用できる値のデータベースを構築した。咀嚼パターンに関しては、人パネリストのべ40人のデータを解析した。各種食品試料を咀嚼させた際の咀嚼特性(歯列の状況、咀嚼速度、咀嚼頻度、咀嚼時間、途中嚥下頻度、唾液分泌量、呼気流速)の幅を計測確認した。また、各パネリストが各種食品試料を咀嚼した際の食塊の状況を、重量、粘稠度、粒度分布を計測することで、食塊特性を把握し、食塊特性と咀嚼特性の関連性を確認した。そして、人パネリストの各種食品試料咀嚼時の口腔および鼻腔からの香気化合物を捕集し、GC-MSおよびPTR-MSにより分析して、放散香気化合物の同定、放散量、経時的な変動を検討した。さらに、人の咀嚼を再現できる模擬咀嚼装置によるデータも合せて分析した。上記各測定項目を統合し、香気化合物の咀嚼中の放散挙動について、食品成分、食品組織、パネリストの咀嚼特性と食塊特性、香気化合物の種類による、咀嚼中の香気放散の挙動をまとめた。食べ物の“おいしさ"を決める要因の一つ香りについて、香りの原因物質である香気化合物がどのように挙動するか、香気成分の放散量、食塊の特性、共存物の影響について検討した。香気化合物は脂溶性の化合物が多いことから、その指標LogP(水と油の分配比率を表す値)に関して、5056化合物を整理した。またモデル系ショ糖水溶液、ショ糖食塩混合液を用い、香気放散量と呈味性が共存する調味料成分によって影響受けることを確認した。人の咀嚼パターンに関しては、ガム試料を用いて咀嚼中の食塊が物性値によりどのように影響を受けるかを調べ、食塊特性と咀嚼特性の関連性を確認し、ガム咀嚼時のフレーバー知覚の経時変化を求めた。2014(H26)年5月に学内での校舎移転作業があり、移転後に、機器の設定場所の何度かの変更や、電源設備の不備が発覚し、研究室内の整備に時間を要したため、実験活動そのものが計画通りにいかなかった。これまでに引き続き、データ採取を継続して行い、最終年として、取りまとめ作業を行う。(1)咀嚼モデル装置の弱点(粘稠性の高い粒系食品・ガムなどの粘弾性の非常に高い食品の咀嚼が難しい)を補強して、多くの食品に対応できる咀嚼パターンを構築する。特に、模擬歯の構造改革を実施し、これまでの固定型ではなく、2層構造による移動型で対応する予定である。(2)種々食品・食塊の特性値のデータ...種々食品の成分組成を把握し、咀嚼・嚥下時の食品の(食塊の)物性値(圧縮・伸長特性、粘弾特性、表面張力、すべり摩擦係数)を測定する。種々食品試料に人工唾液を加え、交付者考案の咀嚼モデル装置により模擬咀嚼して食塊を調製する。この食塊の各値を物性測定器により測定する。食塊粒径の分布測定用の画像分析システムを用い、食塊粒径とフレーバーリリースとの関係について、データ構築をする。(3)種々食品からの香気放散データ...種々食品試料からの香気放散データについては、本年度も継続して行う。測定では従前どおり、人を使ったパネリスト実験および咀嚼モデル装置を使った模擬咀嚼実験も行う。
都市の形態と景観

本年度は,各自の個人研究に加えて,他班との合同も含めて計7回の研究会を開催した。昨年度までの研究成果をひきついで,本年度の研究目標をつぎの3点に設定した。各研究目標とその成果とをあわせて示せば,以下のとおりである。1.昨年度の東および南アジアの「都城」論からする照射を,本年度もよりグロ-バルな視角から試みた。2回の研究会をこれにあてた。その結果,コスモロジ-のメタファ-としての都市という「都城」論的視点は,イスラ-ム圏都市において妥当しないことが明瞭となった。かわってイスラ-ム圏都市を,このような視角に対位させていかに概念化していくかという新たな問題が提起された。今後への課題である。2.〈制度・文化接触・技術〉と関連づけた景観の〈形成・維持・変容〉の研究を本年度も継続し,計2回の研究会をこれにあてた。これは,イスラ-ム圏都市の「近代化」の独自性とはなにかという問題に直結していった。それへの視角の一つとして,住戸・街区レベルでの相対的な安定性の持続という結論を得たが,これをどこまでイスラ-ムに帰しうるかについては議論が分かれた。今後の課題である。3.12月12日開催の全体集会において,O班と合同で「都市解析と空間構造」のセッションを主催し,トンブクトゥを事例として都市解析におけるハ-ドな分析とソフトな分析を統合する試みを提示した。これは同時に,都市の共時的研究におけるリモ-トセンシングなどの画像処理とフィ-ルドワ-クにもとづくデ-タ収集との統合の試みでもあった。これは十分に成功した結果を提示したとはいえないが,今後への研究の可能性の開示という意味があった。これも今後への課題である。また10月の公開講演会(於大阪)及び2月の第5回「大学と科学」公開シンポジウムにおいて,研究代表者応地が成果をもとに講演した。今後への課題である。今後の課題である。
カオス結合場としての身体性に基づくロボット行動行動創発の研究

本研究は,多自由度の身体を相互作用場とする大域カオス結合系を用い,秩序状態の発生・変化と身体・環境の状態との関連性を実験的に解明することで,行動の創発における身体性の情報論的意味を明らかにすることを目的とする.上記の目的に向けて、今年度は以下の研究成果をあげた。1.筋骨格系身体モデルと動作シミュレーション環境の構築・改良:筋肉モデルと骨格モデルを実装し、筋肉駆動関節モデル、および、多脚虫型モデルを構築し、それらが物理法則に従って動作する環境を完成した。また、身体性の変化と環境の変化による効果を実験するために、身体モデルの各種バリエーション、および環境構造の変更機能を実装した。2.カオス結合系と筋骨格系の結合定数の実験的決定:上記シミュレーション環境を用いて、カオス結合系との接続動作実験を行い、結合定数を系統的に変化させ、振る舞いを評価した。これにより、結合定数の値を具体的に決定した。有意味な振る舞いは、結合定数にさほど敏感でなく、比較的安定に発生することが明らかになった。3.行動創発・適応実験:上記の系が、身体・環境ダイナミクスの特性に従い、コンシステントな運動を自発的に発見・生成することを実験的に確認した。また、系のパラメータを系統的に変化させ、系のダイナミクスの状態の分布を明らかにした。さらに、身体構造の部分的変更や、障害物の出現・消滅、などの身体性変化に対する適応性も確認した。以上の成果により、この新たな運動創発パラダイムが原理的には有効であることを確認し、その適応能力を実験的に示した。(1)シミュレーション環境の構築:既存の動力学計算ライブラリを元に、任意のロボット身体を定義し、外部制御プログラムと双方向通信しつつ制御実験を行える実験環境を構築した。また、これと接続できるカオス結合系計算プログラムを構築した。(2)カオス結合系の基礎実験:ロボット身体との接続実験以前に、カオス結合系単独での振舞いに関するデータと解析結果を確保しておく必要がある。まず、50個のロジスティック写像の配列を構成し、(1)各写像の出力に適当な混合係数をかけて近隣の写像への入力に足し込む構造(CML:カオス結合格子)、および、(2)各写像の出力に適当な混合係数をかけて他の全ての写像への入力に足し込む構造(GCM:大域結合カオス写像)を構成した。ロジスティック写像のパラメタおよび混合係数を系統的に変化させながら、系の状態の動的な振舞いを観測し解析した。パラメタに応じて、時間経過と共に系の振動状態が完全なカオスになったり、数個のクラスタを形成し秩序状態となることが確認された。次に、GCMについて、平均場の時間的振舞いを3次元時間遅れ座標系を用いたアトラクタ再構成により解析した。パラメタに応じて、フラクタル構造を有するアトラクタが発生していることが確認された。(3)2次元多関節ロボットでのシミュレーション実験:2次元シミュレーション空間中で、数個の関節と直線リンクからなる蛇状のロボット、およびその両端を関節で結合しリング状にしたロボットを定義し、各関節を、独立なカオス写像(サークルマップ)によって駆動した。各写像の入力は対応する関節角とし、出力は対応する関節へのトルク指令とした。これによって、各写像の出力は、ロボットの身体を通して他の全ての写像入力に影響を及ぼし、その影響の度合いは、ロボットと環境との相互作用の状態に依存することになる。以上により、次年度に予定する行動創発実験の準備が完了した。
数値シミュレーションによる脳動脈破裂のメカニズムに関する研究

脳動脈瘤の破裂はくも膜下出血を起こす主要因であり、破裂のメカニズムを把握することは重要な課題である。くも膜下出血は起きた場合の到死率が大きく、現状では破裂の危険性を予知することができないため、瘤の発見された段階で手術を行うのが通常である。しかし、手術は患者にとって負担が大きく、危険を伴うため、本研究においては脳動脈瘤の破裂の危険性を予測できる手法として、数値シミュレーション・システムの構築を提案している。患者の個別診断に役立てるため、CT画像や超音波流速計を用いて得られる実際の血管形状や流速情報を用いて解析を行っている。特に本研究では血流の流体力学的な要因に着目し、血管や瘤形状が流速分布や壁面せん断応力にどのような影響を与えるのかを調べる。さらに、これらの医用画像や計算結果のアニメーションなどをデータベース化し、重回帰分析を用いた統計的な処理をすることにより、血管形状と血行力学の関係を考察する。また、現在は、壁面を剛体壁として扱っているため、弾性の影響を入れた血流-血管壁相互作用の数値解析のモデル化を行っている。以上より、本研究では以下の3つのテーマについて重点をおいて、研究を進行した。1)医用画像に基づく血流シミュレーションとデータベースシステムの構築2)血流-血管壁の相互作用に関する数値解析3)臨床データとの比較・検討1)では、実際に中大脳動脈の分岐部の19例に対して、医用画像に基づくシミュレーション解析を行った。形状パラメータを設定し、データベースを構築し、重回帰分析を用いて血管形状と最大せん断応力の関係を検討した。2)については曲がり管モデルと内頸動脈モデルについて解析を行った。その結果、壁面の弾性の影響による血管壁の変形は少ないものの、せん断応力分布に剛体壁と比較して違いが出ることが明らかとなった。3)については、帝京大学における臨床の過去20年に渡る疫学調査より、くも膜下出血と破裂動脈瘤の疫学的特徴を考察した。しかし、手術は患者にとって負担が大きく、危険を伴うため、半身不髄などの後遺症を引き起こすケースも見られる。そこで、本研究では、脳動脈瘤の破裂の危険性を予測できるような数値シミュレーション・システムの構築を目的としている。本研究では、血流の流体力学的な要因に着目し、数値解析コードの開発を行っている。その際に、患者の個別診断に役立てるため、CT画像や超音波流速計を用いて得られる実際の血管形状や流速情報を用いて解析を行い、血管や瘤形状が流速分布や壁面せん断応力にどのような影響を与えるのかを調べる。現在は、壁面を剛体壁として扱っているため、今後は弾性の影響を入れた血流-血管壁の連成問題を考慮し、さらに流入あるいは流出境界条件を再検討することにより、現実に近いシミュレーションを目指している。また、数値シミュレーションを多くの症例に適用し、臨床データと比較することにより、in vivoにおける脳動脈瘤破裂のメカニズムを解明していく。本年度は、1)流入および流出境界条件の検討と2)血管壁の弾性の影響について研究を行った。1)流入および流出境界条件の検討流入条件については、軸方向分布としてポアズイユとワーマスレー分布を与えて比較を行った。その結果、軸方向断面の分布は流れ場に影響を与えないことが確認された。