hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
WT1特異抗原を標的としたiPSDCs癌ワクチン療法の基礎研究

これまでは遺伝子導入はiPSDCsへ分化誘導してから,adenovirus vectorにて遺伝子導入をしていたため,導入効率が低く,長時間の遠心操作のため生存率も低く,多くの導入遺伝子を発現しているDCsを得ることはとても困難であった.しかし本研究ではWT1特異抗原を導入したiPS細胞からiPSDCsを分化誘導することで,理論上は100%導入したWT1特異抗原を発現しているiPSDCsを得ることができる.これによりより強力な抗腫瘍効果を得ることができると考えられる.そこで当科にて所蔵しているWT1特異抗原遺伝子をcarryするadenovirus vectorより制限酵素にてWT1特異抗原遺伝子を切り出し,PCRにて鋳型DNAを調製する.そしてIn vitro transcriptionにてsgRNAを合成し,PCRにて切断確認用のターゲットDNA調製し,sgRNAとCas9でターゲットDNAを切断する.そしてLipofectamineを用いてリポフェクション法にてWT1特異抗原遺伝子の導入を試みたが,サイレンシングが起こり導入に成功しなかった.そこでこれまでの遠心法で,分化誘導したヒトiPSDCsにvirus vectorを用いてWT1特異抗原遺伝子導入を行った.担癌患者由来のヒトiPSDCsでも導入に成功した.そしてそれぞれの遺伝子導入iPSDCsの成熟能を,細胞表面マーカーの発現率をFACSにて測定し,サイトカイン分泌能をELISA法にて測定することにより,これまでに当科で蓄積してきたiPSDCsのデータと比較検討した.その結果,これらのiPSDCsはPBMCDCsと同等の腫瘍抗原細提示細胞としての機能を有している可能性があると考えられた.いわゆるCRISPR/Cas9を用いて,ヒトiPSDCsにでターゲットDNAを切断する.そしてLipofectamineを用いてリポフェクション法にてWT1特異抗原遺伝子の導入を試みたが,サイレンシングが起こり導入に成功しなかった.そこでこれまでの遠心法で,分化誘導したヒトiPSDCsにvirus vectorを用いてWT1特異抗原遺伝子導入を行った.担癌患者由来のヒトiPSDCsでも導入に成功した.これ以外の実験については、ほぼ予定通り進行した。健常人末梢血単核球(PBMCs)にセンダイウィルスベクターより山中4因子を導入し,iPS細胞の樹立に成功した.そしてそのiPS細胞から,これまで当科が行ってきたサイトカインを用いた分化誘導法により,樹状細胞を分化誘導することに成功した.そしてのヒトのnaiveな樹状細胞である健常人末梢血単核球(PBMCs)由来樹状細胞と,表面マーカーの発現状態や,サイトカインの分泌能,遊走能などの抗原提示細胞としての機能が同等であることを確認した.次に当科にて所蔵しているWT1特異抗原遺伝子をcarryするadenovirus vectorを用いて,遠心法により,ヒトiPS細胞由来樹状細胞,健常人末梢血単核球(PBMCs)由来樹状細胞のどちらにも遺伝子導入を行った.その結果,その導入効率は同等であり,WT1特異抗原を発現するヒトiPS細胞由来樹状細胞を得ることには成功した.現在,このWT1特異抗原を発現するヒトiPS細胞由来樹状細胞の抗原特異的な抗腫瘍効果について,同様にWT1特異抗原を発現する健常人末梢血単核球(PBMCs)由来樹状細胞と比較しながら検討を進めている.これには健常人由来のもだけではなく,担癌患者由来のものでも検討を進めていく.しかし,当初の目標であった,WT1特異抗原を恒常的に発現するiPS細胞の樹立については,成功しておらず,現在は導入のツールを再度検討し,その実現を目指している.ヒトのnaiveな樹状細胞である健常人末梢血単核球(PBMCs)由来樹状細胞と,抗原提示細胞としての同等の機能を有する,WT1特異抗原を発現するヒトiPS細胞由来樹状細胞を得ることには成功した.そして現在このWT1特異抗原を発現するヒトiPS細胞由来樹状細胞の抗原特異的な抗腫瘍効果について,同様にWT1特異抗原を発現する健常人末梢血単核球(PBMCs)由来樹状細胞と比較しながら検討を進めている.これには健常人由来のもだけではなく,担癌患者由来のものでも検討を進めていく.しかし,当初の目標であった,WT1特異抗原を恒常的に発現するiPS細胞の樹立については,成功しておらず,現在は導入のツールを再度検討し,その実現を目指している.これまでは遺伝子導入はiPSDCsへ分化誘導してから,adenovirus vectorにて遺伝子導入をしていたため,導入効率が低く,長時間の遠心操作のため生存率も低く,多くの導入遺伝子を発現しているDCsを得ることはとても困難であった.しかし本研究ではWT1特異抗原を導入したiPS細胞からiPSDCsを分化誘導することで,理論上は100%導入したWT1特異抗原を発現しているiPSDCsを得ることができる.これによりより強力な抗腫瘍効果を得ることができると考えられる.そこで当科にて所蔵しているWT1特異抗原遺伝子をcarryするadenovirus vectorより制限酵素にてWT1特異抗原遺伝子を切り出し,PCRにて鋳型DNAを調製する.そしてIn vitro transcriptionにてsgRNAを合成し,PCRにて切断確認用のターゲットDNA調製し,sgRNAとCas9でターゲットDNAを切断する.そしてLipofectamineを用いてリポフェクション法にてWT1特異抗原遺伝子の導入を試みたが,サイレンシングが起こり導入に成功しなかった.そこでこれまでの遠心法で,分化誘導したヒトiPSDCsにvirus vectorを用いてWT1特異抗原遺伝子導入を行った.

担癌患者由来のヒトiPSDCsでも導入に成功した.そしてそれぞれの遺伝子導入iPSDCsの成熟能を,細胞表面マーカーの発現率をFACSにて測定し,サイトカイン分泌能をELISA法にて測定することにより,これまでに当科で蓄積してきたiPSDCsのデータと比較検討した.その結果,これらのiPSDCsはPBMCDCsと同等の腫瘍抗原細提示細胞としての機能を有している可能性があると考えられた.いわゆるCRISPR/Cas9を用いて,ヒトiPSDCsにでターゲットDNAを切断する.そしてLipofectamineを用いてリポフェクション法にてWT1特異抗原遺伝子の導入を試みたが,サイレンシングが起こり導入に成功しなかった.そこでこれまでの遠心法で,分化誘導したヒトiPSDCsにvirus vectorを用いてWT1特異抗原遺伝子導入を行った.担癌患者由来のヒトiPSDCsでも導入に成功した.これ以外の実験については、ほぼ予定通り進行した。高率にWT1特異抗原を発現しているiPSDCs-WT1の分化誘導これまでは遺伝子導入はiPSDCsへ分化誘導してから,adenovirus vectorにて遺伝子導入をしていたため,導入効率が低く,長時間の遠心操作のため生存率も低く,多くの導入遺伝子を発現しているDCsを得ることはとても困難であった.しかし本研究ではWT1特異抗原を導入したiPS細胞からiPSDCsを分化誘導することで,理論上は100%導入したWT1特異抗原を発現しているiPSDCsを得ることができる.これによりより強力な抗腫瘍効果を得ることができると考えられる.そこで再度iPS-WT1の樹立を目指し,前述の当科のプロトコールにより分化誘導し,iPSDCs-WT1を得る.このプロトコールは5 Stepから成り,Step1ではBMP4を用いてiPS細胞からstreak-like cellを誘導する.Step2ではVEGF,basic FGF,SCFを用いて血管芽球様細胞への分化誘導を行う.Step3では造血サイトカインにより造血細胞への分化を行う.Step4ではFlt-3 ligand,GM-CSF,M-CSFによる単球への分化を行う.Step5ではCD14陽性細胞からimmature-iPSDCsへの分化誘を行う.そしてGM-CSF,IL-4,TNF-α,LPSによりmature-iPSDCsを得る.それぞれの遺伝子導入iPSDCsの成熟能を,細胞表面マーカーの発現率をFACSにて測定し,サイトカイン分泌能をELISA法にて測定することにより,これまでに当科で蓄積してきたiPSDCsのデータと比較検討する.予定していた1抗体の購入を、使用時期を考慮し、来年度に移行したため予定していたiPSDCsの分化誘導の一部を次年度に持ち越したため、サイトカインおよび抗体の一部の購入を次年度に持ち越したたため
電場ベクトル制御技術を駆使した超高速スピン輸送制御

本研究課題は光の持つ物理量である(a)偏光方向制御、(b)周波数制御、(c)位相制御、全てを駆使することで、伝導電子の(A)スピン、(B)電子速度、(C)局所電子濃度に直結させ、究極的な光-キャリア制御を目指す試みである。本研究で開発中の顕微鏡は直行した2成分のフェムト秒パルスの周波数、位相をそれぞれ独立に操作し光の持つヘリシティを制御することで、物質のヘリシティにアクセスできる特徴を持つ。まず空間位相変調器を用い近赤外域フェムト秒パルスの瞬時偏光方向を制御し、半導体量子井戸内の伝導帯におけるスピン状態の操作を行った。さらに空間位相変調器をマイケルソン干渉計に置き換え、光学系をハイパワー化しテラヘルツ波の電場ベクトルを制御した。さらにトポロジカル絶縁体中の表面スピンバンドの操作を見据え、電場ベクトルの制御されたテラヘルツ波をダブルパルス化しポンププローブ測定が可能な顕微鏡へと拡張した。Ti:Sapphireレーザー、再生増幅器を経て得られた3 mJ、35 fsの近赤外域フェムト秒パルスを回折格子対で延伸しマイケルソン干渉計に導いた。この干渉計はエンドミラーに接続されたステージにて直行する電場2成分の遅延時間が調整され、λ/4板の通過後、直線偏光の回転周波数、回転方向が制御されたねじれ偏向パルスを生成することができる。この仕組みをさらに発展させ干渉計のエンドミラー手前にペリクルビームスプリッターをそれぞれ配置することで、ポンププローブ測定に必要なダブルねじれパルスを生成した。この設計により、2つのねじれパルスの回転方向、周波数、遅延時間がそれぞれ独立に調整できる。またダブルねじれパルスをGaP[111]結晶の光整流作用によって円偏光テラヘルツ波に変換した。円偏向テラヘルツ波の瞬時電場をEOサンプリング法によって観察し円偏光テラヘルツパルスが生成されていることを確認した。ペリクルビームスプリッターによるテラヘルツダブルパルス-ポンププローブ顕微鏡の開発は台湾国立交通大学と連携を取り共同開発しおおむね完了した。本研究室ではマイケルソン干渉計のエンドミラーにアクチュエータを配置したテラヘルツパルスの位相変調技術を開発している。また国立成功大学にてフェルミエネルギーがディラックポイントをまたいで調整可能なトポロジカル絶縁体試料を開発している。これらの開発を同時進行で進めているため本研究はおおむね順調に進展している。本研究を進めるにあたり、ダブルテラヘルツパルスの相対位相がトポロジカル絶縁体試料のポンププローブ測定に大きく影響を与える可能性が示唆された。検証の結果、相対位相の安定性が重要であり、さらに相対位相を変調することで試料のコヒーレンスな波動関数が観測可能であるとの結論に至った。そこで干渉計のエンドミラーにアクチュエーターを配置し、円偏光ダブルテラヘルツパルスの位相変調を試みる。本実験に必要なディラックポイント付近でフェルミエネルギーが調整可能なトポロジカル絶縁体試料は台湾国立交通大学、台湾国立成功大学の協力のもと開発することになった。位相変調システムの導入は並行して進め、最終的に開発されたトポロジカル絶縁体試料のスピン状態の操作を実現する予定である。

これらの開発を同時進行で進めているため本研究はおおむね順調に進展している。本研究を進めるにあたり、ダブルテラヘルツパルスの相対位相がトポロジカル絶縁体試料のポンププローブ測定に大きく影響を与える可能性が示唆された。検証の結果、相対位相の安定性が重要であり、さらに相対位相を変調することで試料のコヒーレンスな波動関数が観測可能であるとの結論に至った。そこで干渉計のエンドミラーにアクチュエーターを配置し、円偏光ダブルテラヘルツパルスの位相変調を試みる。本実験に必要なディラックポイント付近でフェルミエネルギーが調整可能なトポロジカル絶縁体試料は台湾国立交通大学、台湾国立成功大学の協力のもと開発することになった。位相変調システムの導入は並行して進め、最終的に開発されたトポロジカル絶縁体試料のスピン状態の操作を実現する予定である。本実験に必要なテラヘルツパワーメーターや検出結晶の選定に予想以上の時間を要し、納期が次年度に超えてしまう可能性があったため繰り越した。次年度にこれら高額な物品を購入する予定である。
インターネット上での分散データ解析システムに関する研究

交付申請書に記した通り、平成12年度は以下のような方針に則った形での、Java言語による既存システムの再構築を目標とした。1.解析作業の並列化を意図した複数プロセスの並行動作(スレッド)導入2.データ、解析手法、視覚的インタフェースのそれぞれに関する、オブジェクト指向に基づいたクラス構築3.解析部分のみ、あるいは視覚的環境のみを、流用可能な「部品」とするためのクラス構成、コーディングの調整うち、1および2,3の一部については成果を得、国際会議にて研究発表、意見交換を行なった。さらに、研究の進行過程において、主に項目1に関して子細に考察したところ、Java言語単独でのデータ解析システムの構築そのものは可能だが、Java仮想マシンの現状において実行速度の低下は不可避であり、例えば実習教材など、比較的軽微な解析を行なうには充分であるが、本格的な解析を行なうエンジンとしては適当ではない、との考察に至った。そこで、既存データ解析ソフトウェア以上のパフォーマンスを得るべく、また、Javaのスレッド機能を充分に活用することを視野に入れ、年度後半より、代表者所属先が有する1200台余のパーソナルコンピュータをTCP/IPネットワークにより仮想的に結合して並列計算機として動作させる、いわゆる「仮想並列計算機エンジン」を援用する形態のシステム開発にも取り組んだ。以上を要するに、(1)Javaによる比較的低負荷の「簡易」解析エンジンとGUI、(2)データ量や計算量の多い解析対象にも対応可能な「主」解析エンジンとしての仮想並列計算機、の2要素で構成される、柔軟なデータ解析システムの構築に関し、本研究によって一定の知見が得られた。交付申請書に記した通り,今年度の本研究の目標を「既研究によって構築されている視覚的データ解析環境のJavaへの移植」とし,特に以下の2点に関し重点的に取り組むこととした。・解析作行の並列化を意図した複数プロセスの並行動作(スレッド)導入・データ,解析手法,視覚的インターフェースのそれぞれに関する,オブジェクト指向に基づいたクラス構築平成11年度はこれらに先んじ,他に機会を得たため,データ解析に係るインターネットの親和性等を検証すべく,日本統計学会では本研究に関連する部分を含めた形での研究発表を,日本計算機統計学会ではパネルディスカッションの実行委員をそれぞれ行い,各々の機会での意見交換,討論を行った。その結果を踏まえて,本研究の必要性,需要,統計科学におけるインターネットの可用性について,一定の見解に達したところである。また,視覚的インターフェースに関するオブジェクト指向に基づいたクラス構築を概ね終え,各手法,データとの整合性について,検討,実装を始めつつある。代表者の異動に伴い,研究費支出に若干の空白を余儀なくされたこともあり,並行動作と,一部のクラス構成の実装には至っていないが,次年度中には概ね予定通りに計画を遂行できる見込みである。なお,本研究の一部について計算機統計学関連の代表的国際会議であるCOMPSTAT 2000(2000.8)において,Short Paperとして発表予定である。
ユニバーサルデザインに配慮した住宅設備機器・福祉用具表面の快適性の解明

福祉用途への木材利用を推進するために、福祉分野での木材利用の現状とニーズについて調査・分析するとともに、利用者が福祉用具の材料として木材に求める因子を明らかにした。また、福祉用具利用者が木材に求める重要な因子の一つである材料の接触感のうち、快適性に強く影響を与える接触温冷感および材料表面性状について、被験者による実験および物性値により評価するとともに、金属やプラスチックと比較し、福祉用具材料としての木材の優位性を明らかにした。ユニバーサルデザインに配慮した居住環境を構築する上で、住宅の設備機器や福祉用具には快適性が必要不可欠となる。本研究では、現状では快適性評価が未だ十分に行われていない機器・用具表面の触覚(接触感)に着眼し、実際の使用状況に即した抽出分析を行い、それを用いて物理量に基づいて指標化を行うことにより、福祉用途に使用する材料選択の科学的根拠を与えるとともに、接触快適性の指標を提案することを目的とする。本年度は、福祉機器メーカーを対象として、カタログ調査および大規模福祉械器展示会での聞き取り調査、福祉工学分野の学協会での研究動向調査を実施し、住宅の設備機器や福祉用具の研究・開発および利用の実態に関する情報を収集した。また、介護・福祉の現場に対する調査として、千葉県A市において、行政担当者(地域包括支援センター等)、ケアマネージャー、居宅介護サービス事業者に対して面談での聞き取り調査を行った。これらの調査の中で、福祉分野での木材利用の現状とニーズについての聞き取りも行った。調査の結果、介護保険制度に基づく住宅改修で設置される屋内用手すりは水回りを除いてほぼ木製あるいは集成材であること、家庭用レンタル福祉用具のうち最も多く流通している介護用ベッド、車いすに関して、現行では木材は一部の高級志向の製品の部材として採用されているに留まっているが、メーカー側ユーザー側ともに、必要な性能が確保されるのであれば、木材を使いたいというニーズが大きいことなどが明らかになった。また、用具を使用する際のヒトの手の基本操作は「握る」(つかむ)と「触れる」(触る、沿わせる)の2種類に集約できることが明らかになった。両方の基本操作が必要となる福祉用具である「手すり」の使用を想定し、立ち上がりの際につかむ「縦手すり」、床移動の際に沿わせる「横手すり」双方の使用感を測定できる装置を試作した。本研究課題では、この快適性のうち、現状では快適性についての評価が未だ十分に行われていない機器・用具表面の触覚(接触感)に着眼し、実際の使用状況に即した抽出分析を行い、それを用いて物理量に基づいて指標化を行うことにより、福祉用途に使用する材料選択の科学的根拠を与えるとともに、接触快適性の指標を提案することを目的としている。高齢者施設において、施設を利用する高齢者および施設職員である幅広い世代の健常者を調査対象として、実際に普及している手すり(メープル製材、タモ集成材、ステンレス-中空、アルミ-中空、金属芯-表面プラスチック被覆、プラスチック製-中空、各1種類ずつ、いずれも直径32mm、長さ約60cm)の使用感(温冷感、快適感、フィット感、安心感など)について聞き取り調査を行い、得られた形容詞をKJ法により分類した。その結果、利用者が手すりに対して抱いているイメージは、(1)視覚的・概念的なイメージ、(2)清潔・嗜好性に関するイメージ、(3)安全性に関するイメージ、(4)触覚によるイメージからなることが明らかになった。これらのうち、触感に関しては、「冷たさ」、「やわらかさ」、「肌触りの良さ」、「ざらざら感」が、安全性と関係する表面性としては、「すべりやすさ」が抽出された。抽出された表面性・接触感因子のうち、「やわらかさ」、「肌触りの良さ」、「ざらざら感」、「すべりやすさ」を左右していると考えられる材料の表面形状について、マイクロからミリオーダーで測定し、触感との関連付けによる指標化に着手した。手すりに対して抱いているイメージとして昨年度KJ法により分類した、(1)視覚的・概念的なイメージ、(2)清潔・嗜好性に関するイメージ、(3)安全性に関するイメージ、(4)触覚によるイメージの4つのカテゴリーについて、2カ所の高齢者デイケア施設に手すり使用感評価装置を施設に持ち込み、金属製、プラスチック製、木製の手すりについて施設職員および施設利用者を被験者とした使用感に関する質問紙調査を行い、これらの重要度を明らかにした。

触感に関しては、「冷たさ」、「やわらかさ」、「肌触りの良さ」、「ざらざら感」、安全性と関係する表面性として「すべりやすさ」が抽出された。抽出された表面性・接触感因子のうち、「やわらかさ」、「肌触りの良さ」、「ざらざら感」、「すべりやすさ」を左右していると考えられる材料の表面形状について、顕微鏡レベルの微細な構造を非接触方式で、またミリオーダーの表面性状を触針方式で測定し、得られた結果を基に評価した。
神経特異的に発現する新規SRタンパク質、NSSR1および2の機能と生理的役割

神経特異的スプライシング機構の解明を目的として、神経に高い発現がみられる新規SRタンパク質NSSR1および2遺伝子を単離した。NSSR1と2は共に核内にスペックル状に存在し、またin vitroおよびin vivoでスプライシング活性を有することから新規のスプライシング因子であると推定された。これら遺伝子は脳と睾丸に多く発現しているが他の臓器にはほとんど発現がみられず、また神経やグリアへの分化が可能なP19細胞の系で調べたところNSSR2には恒常的な発現が見られたがNSSR1は神経細胞でのみで発現していた。さらに詳細な発現部位を調べるため、in situ発現解析を行って確かめたところNSSR1、2のいずれも神経系、特に視神経に多く発現していることが示された。この結果はNSSR1および2の生理的機能が視神経でのスプライジングの制御機構に関与していることを示唆している。次にNSSR遺伝子の発現調節機構解明のため、ゲノム遺伝子の構造の解析を行った。その相同性等の知見より、NSSR1と2は同一ゲノム遺伝子由来であると推定されたが、FISH解析の結果、本遺伝子はマウス染色体の4qD3のみにシグナルが見られ、単一の遺伝子であることが強く示唆された。また、NSSR1遺伝子ORFのすべてが一つのexonより成ることが明らかとなった。最近、本遺伝子のカウンターパートと考えられる遺伝子がArabidopsisからも発見されており、本遺伝子は進化上でよく保存されていると考えられた。塩基配列を解析した結果、本遺伝子上流にはc-myb結合部位が7つ存在していた。CAT遺伝子の上流にNSSRゲノム断片を挿入して反応を確かめたところ、c-mybのtransfectionによってCAT活性の上昇が見られ、NSSR遺伝子の発現調節にc-mybが関与していることが示された。
グリア産生因子からみた神経難病病因論の一測面

神経難病や神経変性疾患の神経細胞死は、何らかの神経発育因子(NTF)の低下あるいは過剰産生によるものかもしれない。とくにニュ-ロンを保護するアストロサイトや軸索を取り巻くシュワン細胞からニュ-ロンに作用する多くのNTFが産生されていることが分かってきた。研究者は、シュワン細胞起源のヒト神経線維種がニュ-ロン性細胞(ヒト神経芽腫細胞、ラット皮質ニュ-ロン)の増殖あるいは、分化を促進する2種類の新しいNTFを産生していることを見いだした。その一つは神経芽腫細胞の増殖促進活性をもつNBGFで、化学的にはウリジンあるいはアデノシン誘導体であった(論文投稿中)。他の一つはグリアの増殖抑制作用とNTF活性を併せ持つグリア細胞増殖抑制因子(GGIF:グリオスタチン)であることを証明した。とりわけ本年度は、グリオスタチンを中心に研究を進め、以下の結果を得た。神経線維腫から5種類のカラム(ブル-トヨパ-ル、DEAEセファセル、ブチルト-ヨ-パ-ル、ハイドロキシルアパタイト、MonoQカラム)を用いて精製したグリオスタチンは、SDSーPAGE上では、分子量の50kの単一バンドとして泳動された。グリオスタチンはグリアによって産生され、グリア自身に作用するいわゆるオ-トクリン形成で作用するユニ-クな因子である。さらに、大脳皮質ニュ-ロンの生存維持や神経突起伸展作用を併せもつことは、脳神経の発育過程や神経機能修復過程で重要な機能を果たしていることを予想させるだけでなく、グリオスタチンの将来的な臨床応用(脳腫瘍、神経疾患の治療)を考える上で、重要な知見である。
超小規模回路網を用いた大脳皮質回路の計算論的機能解明

大脳皮質局所回路構造に関して、ネットワークモチーフとして知られる超小規模回路特性、特に強いシナプス結合で有意に観測されるクラスタ構造の性質と、その大脳皮質の神経活動への影響の解明に成功した。特に、大脳皮質の基礎的な計算原理の可能性が高い確率的な情報処理を実現する重要な要因と考えられる低頻度非同期不規則な自発発火活動とクラスタ構造との関連を明らかにすることに成功した。具体的には、クラスタ構造と持続的自発発火活動の共存には、抑制性シナプス結合強度の強い不均一性が重要であることを発見し、またクラスタ構造は互いに独立しておらず、大域的スモールワールド構造の一部として存在する可能性が高いことを発見した。大脳皮質局所回路網での基礎的な計算原理を解明するための研究を行った.特に,自発発火状態と,そこでの情報処理に回路構造が与える影響を検討する理論研究を行った.これまでの研究により,大脳皮質局所回路網での興奮性後シナプス電位(Excitatory postsynaptic potential, EPSP)の振幅分布が,大脳皮質自発発火活動と,そこでのスパイク情報伝達に重要なことが明らかになっていた.しかし,統計的な振幅分布を超える,さらに詳細な皮質局所化色構造が自発活動と皮質情報処理に与える影響は未解明であったため,両者の関連を明確にする研究を行った.具体的には,局所回路に関して,実験的に報告されているネットワークモチーフ(小規模ネットワーク構造)に着目し,ネットワークモチーフの分布や,それに伴う結合の高次構造を再現する大脳皮質内の微小部分の局所回路モデルを作成し,その挙動を理論解析及び数値計算によって明らかにした.この研究では,微小回路内にクラスタ構造を持つ神経回路が含まれるという仮定が実験と整合的な神経回路ネットワークを実現することを示し,その仮定によって理論上可能となるネットワークを制限して数値計算を実施した.その結果,クラスタ構造の存在によって自発発火状態の発火率に多様性が生じ,複数の異なる発火率の自発状態が多安定状態として実現することを示した.この多安定状態は,神経情報処理上での作業記憶に対応する可能性がある事も指摘した.さらに,回路内の高次構造に着目した研究において,これまで考慮されていなかった抑制性神経細胞における局所回路での抑制性シナプス後電位(Inhibitory postsynaptic potential, IPSP)の振幅分布に着目した研究も行い,IPSP振幅の歪んだ分布によって,自発発火状態が安定化することを発見した.大脳皮質局所回路網において、興奮性および抑制性神経細胞間のネットワーク様式が、神経回路網の発火ダイナミクスおよび局所回路網における神経情報処理に与える影響を研究した。本年度はとくに、興奮性神経細胞間の興奮性シナプス後電位(Excitatory post-synaptic potential, EPSP)の振幅相関と、結合の非対称性が引き起こす発火状態の不安定性について研究を行い、これらの興奮性神経細胞間の相関に基づく発火不安定性が、興奮性神経細胞群への抑制性神経細胞群からの入力によって安定化されうることを示した。特に重要なことは、抑制性神経細胞群からの抑制性シナプス後電位(Inhibitory post-synaptic potential, IPSP)の振幅が、対数正規分布を含むロングテール分布に従うという性質が、発火状態の安定化に極めて重要な役割を果たしていることを見出したことであり、興奮性神経細胞と抑制性神経細胞の相互の結合不均一性の統合的理解が重要な事を明らかにした。さらに、比較的おおきなゆらぎをともなう感覚神経細胞からの入力について、興奮性神経細胞群とfeedback inhibition型の抑制性入力を与える抑制性神経細胞群との超小規模ネットワークを構成単位とする回路網によって、入力の確率的推定が生物学的に妥当な神経細胞モデルによって可能なことを発見することに成功した。大脳皮質局所回路の神経結合は、結合強度の強い不均一性、相互結合相関と結合強度の正の依存関係、モチーフと呼ばれる超小規模回路結合パタンの不均一性、クラスタ構造などの性質を示す。本研究では、数値シミュレーションとネットワーク解析を含む理論研究により、大脳皮質局所回路の超小規模構造に関する、2つの重要な特性を明らかにした。まず、これまで局所的な実験に基づいて存在が示唆されていたクラスタ構造の大域的特性を解明することに成功した。この目的のために、本研究では昨年報告された初期視覚野の実験データに着目した。この実験は、初期視覚野の神経細胞ペアで、それらの受容野相関と、そのペア間のシナプス結合確率およびシナプス結合強度に正の相関がある事を示している。この結果を利用すれば、シナプス結合の大域的なネットワーク特性を統計的に解明することが可能になると考え、各神経細胞モデルに仮想的な受容野を割り振り、実験データの再現に成功した。さらにそのように構成されたネットワークの統計的な解析を行い。局所的クラスタ構造と考えられていたものが、実際はスモールワールドネットワーク構造の一部である可能性が極めて高いことを発見した。さらに、このスモールワールド構造は、シナプス結合強度が数ミリボルトという強い結合に着目した場合にのみで有意に見出され、大多数の弱いシナプス結合に対しては、ネットワークはほぼランダムのままであるという、二重構造の存在を発見した。次に、クラスタ性やスモールワールド性で特徴づけられる神経ネットワーク上での、神経発火活動の調整メカニズムを解明した。このような特徴的な超小規模回路構造の存在は、異常な同期発火を引き起こすが、そのメカニズムが抑制性神経細胞の活動にある事を発見し、抑制性シナプス結合強度の不均一性によって同期調整が可能なことを発見した。

大脳皮質局所回路構造に関して、ネットワークモチーフとして知られる超小規模回路特性、特に強いシナプス結合で有意に観測されるクラスタ構造の性質と、その大脳皮質の神経活動への影響の解明に成功した。特に、大脳皮質の基礎的な計算原理の可能性が高い確率的な情報処理を実現する重要な要因と考えられる低頻度非同期不規則な自発発火活動とクラスタ構造との関連を明らかにすることに成功した。具体的には、クラスタ構造と持続的自発発火活動の共存には、抑制性シナプス結合強度の強い不均一性が重要であることを発見し、またクラスタ構造は互いに独立しておらず、大域的スモールワールド構造の一部として存在する可能性が高いことを発見した。大脳皮質神経回路網において、興奮性神経細胞と抑制性神経細胞の小規模回路網がもつ、安定性や同期特性などのダイナミックは特性を解明し、さらにそれらの超小規模回路網がもつ計算論的な意味合いについても部分的に明らかにし始めることに成功した。脳情報科学抑制性神経細胞との関係に加え、さらに興奮性神経細胞集団間の超小規模回路構造に着目する。具体的には、興奮性神経細胞間のネットワークが持つクラスタ性などを考慮に入れた少し大きめのネットワークモチーフを対象にして、その構造によって細胞集団の動的特性が、推定問題等の計算論的な課題に与える影響を解明する。とくに、超小規模回路構造と自発活動との関連に重点を置き、その機能的役割を解明する。脳内,特に大脳皮質の局所回路構造に関して,興奮性細胞群がつくる小規模ネットワーク構造(ネットワークモチーフ)に着目した研究を行い,その構造の有無によって,自発活動のダイナミクスおよびそのアトラクター構造が変化することを解明できた点は計画通りの順調な進展であるといえる.さらに抑制性神経回路の局所回路でのIPSP振幅分布の不均一性に着目した研究も進展しており,特に自発状態の安定性と,noise correlationに関して強い影響をあたえることを明らかに出来た点も,現在論文発表準備中ではあるが順調な計画進展だといえる.noise correlationについては,脳内での注意のメカニズムとの関連から,近年その重要性に注目が集まっており,その観点から神経情報処理機能との関連が明らかにできる可能性があるため,重要な成果だと考えられる.平成26年度研究が準量に進展したため、研究成果の国際会議発表と国内外の研究者との発展的な議論が特に重要となり、平成27年度分からの前倒し使用を行ったため。
カリックスアレーン化合物の分子、イオン認識機能の利用による高度分離システムの開発

1)26,26,27,28tetrakis(carboxymethoxy)5,11,17,23tetrakis(1,1,3,3tetramethylbutyl)calix〔4〕areneならびにそのモノマー体であるp-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenoxyacetic acidを合成し、様々な金属イオン、特に鉛(II)イオンに対しての抽出挙動を比較した。モノマー体では鉄(III)イオンが鉛イオンよりも遥かに選択的に抽出されるのに対して、前者のカリックスアレーン化合物ではこれが逆転して鉛の方が鉄よりも選択的に抽出されるという興味深い結果が得られた。様々な抽出データより2個の鉛イオンが1分子の抽出剤に抽出されることが明らかとなった。これは鉛イオンの抽出前後の^1H-NMRのケミカルシフトのデータからも実証された。2)有機リン酸系配位子及びカリックスアレーン化合物と水と配位したランタノイド錯体との新しい分子力場をHOMEC上で構築した。ここで構築した分子力場をランタノイド錯体の構造計算から得られる立体エネルギーと抽出平衡定数との定量的構造物性相関(QSPR)へ応用したところ、両者は、良好な直線的相関関係が得られた。これによりこの分子力場は、ランタノイドを選択的に抽出することができる新しい有機リン酸系配位子を分子設計するために有効な分子モデリング法であることが示された。3)カテコールアミン(CA)の溶媒抽出法による分離精製の基礎研究として、ドーパミン(DA)、アドレナリン(Ad)およびノルアドレナリン(NA)の塩酸水溶液中からの抽出および逆抽出のメカニズムを解明することを試みた。リン酸型のカリックスアレーン化合物による抽出との比較および基礎データを得るという目的で本研究では同じ官能基を有する非環状の抽出剤であるビス(2-エチルヘキシル)リン酸(D2EHPA)を用いて実験を行った。全てのCAは、D2EHPAによってイオン交換機構でCA:D2EHPA=1:4の錯体として抽出されることを明らかにし、抽出平衡定数を求めた。得られた抽出平衡定数について、連続媒体型の溶媒効果を考慮した半経験的分子軌道法を用いた分子モデリングによる定量的構造物性相関(QSPR)による考察を行った。4)既往の方法により25,26,27,28-テトラキス(カルボキシメトキシ)カリックス〔4〕アレーンを合成し、これをトリオキサンを用いて架橋重合して樹脂化した。第2鉄と鉛イオンに対しての高い選択性が見られ、鉛の飽和吸着容量は2.44mol/kgと市販のキレート樹脂並の高い値が観測された。この樹脂を充填したカラムを用いて亜鉛と鉛の分離を行ったところ鉛の選択的分離・濃縮が達成された。

(1)カルボン酸型p-tert-オクチルカリックス[4]アレーンの金属イオン認識機構の解明上記抽出剤を用いて鉛(II)、銀(I)、マンガン(II)等の一連の金属イオンの抽出における量論関係を連続変化法やロ-デイングテストにより調べた。その結果、鉛以外の金属は金属:抽出剤が1:1の量論比で抽出されるのに対して鉛では2:1の比率で抽出されることが分かった。このことはH-NMRによっても調べられ、カリックスアレーンの環内で2つの鉛イオンが錯形成している可能性もありうるという興味深い結果が得られた。さらに6600ppmの大過剰の亜鉛中から13ppmの鉛を選択的に認識可能なことも明かとなり、鉛の優れたイオン認識物質であることを見出した。(2)4級アンモニウム塩型カリックスアレーン化合物の合成と希土類元素の抽出特性の研究upperrimにtriethylmethylammonium nitrateの官能基を導入したカリックスアレーン化合物を合成し、硝酸アンモニウム水溶液中からの希土類元素の抽出を行い、他の4級アンモニウム化合物と同様にランタン等の軽希土に対して高い選択性を有することを見出した。しかし有機溶媒に難溶性であるため、抽出試薬よりも樹脂にして使用すべきことが分かった。(3)混合アルキル型カリックス[4]アレーンカルボン酸誘導体の合成upperカリックスアレーン化合物の油溶性を高めるため、rimにtert-オクチル基、-ブチル基、-アミル基を非対称に導入した数種のカリックス[4]アレーンカルボン酸誘導体の合成を行い、クロロホルム、トルエン、ヘキサン、ケロシンに対する溶解度を測定した。その結果ブチル基とオクチル基を有するものが最も高い油溶性を示すことが分かった。カリックスアレーン化合物は環構造に由来する特異なイオン認識および分子認識機能を有し、他の抽出剤では見られない特異な抽出挙動を取ることがこれまでの研究で見出された。本研究においてはこのような特異な認識現象メカニズムを計算機化学の手法による予測と実際の実験との両面から調べることにより解明することを試みる。このために平成10年度においては以下の研究を行った。1)計算機による定量的構造-物性相関(QSPR)の予測計算の研究上記のように計算機化学の手法によりカリックスアレーン化合物の分子構造と特異な認識機構との相関関係を明らかにするための第1段階として定量的構造-物性相関(QSPR)の手法を確立するためにカリックスアレーン化合物よりも分子構造が簡単で理解が容易な様々な酸性燐化合物を用いて以下の研究を行った。(1-1)各種の酸性有機燐化合物の構造と希土類金属イオンの選択的抽出特性の相関に関する分子力場計算;各種の酸性有機燐化合物および水と配位した希土類金属錯体の新しい分子力場をMOMEC上で構築した。この分子力場を希土類金属錯体の構造計算から得られる立体エネルギーと抽出平衡定数とのQSPRへ応用したところ、良好な直接的相関関係が得られた。このことにより、この分子力場は希土類金属を選択的に抽出することができる新たな酸性有機燐化合物を分子設計するための有効な分子モデリング法であることが示された。(1-2)ビス(2-エチルヘキシル)
新規な複合金属アルコキシド単結晶の創製

本研究では、ベンゼン、トルエンなどの有機溶媒中で、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシなどの各種アルコキシル基をもつBaTi(OR)_6、SrTi(OR)_6、(Ba,Sr)Ti(OR)_6、PbTi(OR)_6などの新奇な複合金属アルコキシド単結晶の創製を試みた。溶媒やアルコキシル基の種類がこれら複合金属アルコキシド単結晶の生成に及ぼす影響を調べた。1.金属Ba,Sr,Ti(O-i-Pr)_4,,Pb(O-i-Pr)_2などを原料として用い、各種金属アルコキシド/有機溶媒溶液を調製した。調製した溶液は、Ba-Ti系では赤色透明、Sr-Ti系およびPb-Ti系では黄色透明であった。これら溶液を冷却して、結晶の析出を行った。2.Ba-Ti系では、(1)Ba(OR)_2のアルコキシル基をi-プロポキシとし、溶媒としてベンゼン、トルエン、c-ヘキサン、n-ヘキサンを用いた場合、溶媒により四角板状、柱状状、平行四辺形板状などの異なる形態をもつ1mm10mm程度の無色透明の結晶が得られた。結晶の密度は溶媒により異なっているが、Ba/Ti比はいずれも1であり、化学組成はBaTi(O-i-Pr)_6・yC_nH_mと推定された。(2)トルエンを溶媒とし、Ba(OR)_2のアルコキシル基をメトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、i-プロポキシとした場合、メトキシでは粒状、それ以外では柱状の結晶が得られた。i-プロポキシ以外のアルコキシル基では、Ba/Ti比が1あるいは2の結晶が得られた。炭素数の少ないアルコキシル基ほどBa/Ti比が2の結晶の生成量が多いことが分かった。
説明的文章の読解に関わる小学校入学期児童の認知発達の解明と入門期教材の開発

上記の研究課題を達成するために、平成1314年度の二年間にわたり、下記の通り研究を進め、成果を得た。1.説明的文章の読解に関わる児童の認知発達の様相をとらえる指標とするために、大学生が説明文を構成する際に用いる説明方略を調査し、説明の開始部、締めくくり部、および内容の論理構成に関わる方略を明らかにした。2.戦後から現在までの国語科教科書の説明的文章教材の展開構造を調査し、入門期説明文教材への導入過程に特色が認められるものとして、「どうぶつえん」(東京書籍・昭和2751年)、「のりもの」(光村図書・昭和3342年)の2例を見出した。これらの教材には、説明文教材へと導入する執筆者の明確な意図と説明文指導観がうかがえた。3.小学校入学期の説明文教材の指導の実体を探り、次の二点を明らかにした。(1)入学期の説明文教材が教師の研究的な授業やその教材研究の対象になることはきわめて少ないこと(2)入学期の説明文教材は「本格的な説明文」とは認められておらず、音読、構文、絵本から文章主体の読み物への「橋渡し教材」などの指導に用いられていること4.読書環境と説明文スキーマの発達の関係を明らかにするために、幼児雑誌『キンダーブック』の説明文の展開構造を調査し、文章の導入部には、小学校の説明文教材と変わらないさまざまな方略が用いられており、説明という行為の中で、「説明の受け手を説明世界に参加させる」ことの重要性が確認された。この結果からは、大学生が用いる説明方略との多くの共通点も認められた。上記の「研究課題」を達成するために、本年度は次の研究を進め、成果を得た。1.説明的文章の読解に関わる児童の認知発達の様相をとらえる指標とするために、大学生が説明文を構成する際に用いる説明方略を調査した(山梨大学教育人間科学部紀要3巻2号に研究成果を掲載)。2.読書環境と子どもの説明文スキーマの発達との関わりを明らかにするために、2000年版『キンダーブック1・2・3』、平成14年版小学校国語教科書(光村図書、教育出版、東京書籍)を調査し、幼児読み物から小学校教材に至る説明的文章の展開構造が、その対象とする読者の年齢に応じて、どのように変化しているのか、記述した。3.戦後から現在までの国語科教科書の説明的文章教材の展開構造を調査し、入門期説明文教材への導入過程に特色が認められるものとして、東京書籍・昭和2751年版「どうぶつえん」、光村図書・昭和3342年版「のりもの」の2例を見出した。上記の研究課題を達成するために、本年度は次の研究を進め、成果を得た。1.小学校入学期の教科書に掲載されている説明文教材が、どのように指導に用いられているかを探るために、市販国語教育雑誌『教育科学国語教育』創刊号から2002年3月号までの43年間に見られる実践報告・教材研究を調査し、(1)入学期の説明文教材が研究対象になることはきわめて少ないこと(2)入学期の説明文教材は「本格的な説明文」とは認められておらず、音読教材、構文指導の教材・絵本から文章主体の読み物への「橋渡し教材」などとして用いられていることの二点が明らかになった。2.読書環境と子どもの説明文スキーマの発達との関わりを明らかにするために、2000年版『キンダーブック』の年長児向け、年少児向けの展開構造を調査した結果、文章の導入部には、小学校の説明文教材と変わらないさまざまな方略が用いられており、説明という行為の中で、「説明の受け手を説明世界に参加させる」ことの重要性が確認された。
若年者の顎関節症に関する研究

平成12年度の疫学調査は、亜寒帯の北海道東部の小都市(紋別市と北見市)で実施し、平成13年度は亜熱帯の沖縄県の小都市(宮古島の平良市)の12才18才までの小児の顎関節症の発症頻度の調査を行った。対象は、中学生と高校生6093名で、その内訳は北海道(男子:1699、女子:1486)と沖縄(男子:1430、女子:1478)であった。その結果、北海道の発症頻度(高校生:11.4%、中学生:7.0%)と沖縄県(高校生:12.2%、中学生:5.4%)と殆ど同程度で地域差はないと考えられた。また、北海道と宮古島の調査の時に顎関節症症状と心理的要因との関連性を評価するため、C.D.SpielbergerのSTAIによる不安の評価を併せて実施した。徴候の診査によって顎関節症症状ありと診断された生徒481人を対象とした。比較対照群として、顎関節症症状がなく、臨床的咬合状態も正常な生徒54名も対象として、STAIを実施した。その結果、STAIと顎関節症症状との関係では、特性不安(性格特性としての不安)・状態不安(測定時点での不安の強さ)ともに、疼痛群のほうが雑音時に比べ有意に高い値を示した。顎関節症症状の自覚の有無とSTAIとの関係では、女子で自覚症状有り群が、特性不安・状態不安とも有意に高値を示した。男子では有意差はないもののその傾向が認められた。さらに、我々は標準的な顎顔面形態や顎関節形態の特徴を持った3次元有限要素モデルを構築した。このモデルの目的は咬合支持域の変化もしくは下顎頭の形態的相違により顎関節部負荷にどのような影響を及ぼすのかを検討することである。このモデルから得られた結果は、生体から得られた計測値と同様な傾向が認められ、妥当性が示されたので、咬合下顎頭長軸角が変化した時の顎関節部負荷の影響を調査した。その結果は、咬合支持域や下顎頭長軸角の変化は顎関節部負荷にきわめて大きな影響を及ぼす事が分かった。平成12年度に北海道で実施する疫学調査は,小都市である紋別市と北見市で行う。調査時期は学校歯科検診の時に一緒に実施するため,学校側と学校歯科医の了解とその日程を決定する必要があるが,平成12年6月6日6月17日に行えるように交渉中である。紋別市と北見市で調査に協力してもらえる学校は,北海道紋別北高等学校,北海道紋別南高等学校,北海道北見緑陵高等学校,北海道北見工業高等学校,北海道北見商業高等学校である。現在,紋別市教育委員会および北見市教育委員会にも連絡し交渉中なのが,紋別市立潮見中学校,北見市立小泉中学校,北見市立小泉小学校である。なお,すでに北海道教育委員会には,調査を実施する意義などの説明を終了した。平成13年度に行う沖縄地方の離島は,宮古島なので準備を行っている。一方臨床的研究では,思春期の顎関節症患者126名(男子20,女子106)の臨床症状とMRI所見との関係について評価した。MRIにて関節円板の前方転位が確認された症例は89.7%であり,Joint effusionが確認された症例は40.5%であった。

疼痛とMRI所見との関係については,復位を伴わない前方転位群は,正常群および復位を伴う前方転位群と比較して,顎関節疼痛を認める頻度が有意に高かった。また,Joint effusion有り群は無し群と比較して,顎関節疼痛を認める頻度が有意に高かった。さらに,矯正治療(マルチブラケット,チンキャップおよびFKO)を受けて矯正治療を終了した患者に顎関節症症状のアンケート調査を行った結果,次のような事が解った。顎関節症症状の既往は,矯正患者全体では25%であり,一般若年者に対するアンケートの結果と比較して差はなかった。症状別では雑音20%開口障害と疼痛は各々12%であった。平成12年度の疫学調査は、北海道の小都市である紋別市と北見市で実施した。調査は、学校歯科検診と一緒に実施するため、平成12年6月5日6月16日に行った。協力してもらえた学校は、小学校1校、中学校2校、高等学校5校で、在籍者計3345名を対象に資料収集を行った。北海道の対照地区として平成13年度に行う沖縄地方の離島は、宮古島の平良市で平成13年5月21日28日に実施出来るよう平良市歯科医師会と日程を調整中である。平良市で調査に協力してもらえる学校は、平良市立久松小学校、平良市立平良中学校、平良市立北中学校、沖縄県立宮古高等学校、沖縄県立宮古農林高等学校、沖縄県立翔南高等学校である。なお、すでに沖縄県教育庁保健体育課と平良市教育委員会にも調査を実施する事の報告と了承を得ていることを書き添えておく。一方、臨床的研究においては、慢性関節リウマチ(RA)患者72名と若年性関節リウマチ(JRA)患者20名を対象に顎関節の臨床症状の発現頻度および咬合状態を調べ、次のような結論を得た。RAおよびJRA患者とも正常咬合群より不正咬合群において顎関節の臨床症状の発現頻度は高かった。また、不正咬合群の中では、上顎前突と開咬の発現頻度が高い傾向を示した。なお、RA患者の咬合の特徴は上顎前突の発現頻度が高く、JRA患者の咬合の特徴は開咬の発現頻度が高い傾向が認められた。さらに、顎関節の臨床症状と咬合状態の分布は、RAおよびJRA患者間での有意差は認められなかった。その他の臨床的研究としては、顎関節症患者の心理学的対応やMRIの撮影および治療前後の採血を継続しているので来年度にはそれらを発表することが出来ると考えている。平成12年度の疫学調査は、亜寒帯の北海道東部の小都市(紋別市と北見市)で実施し、平成13年度は亜熱帯の沖縄県の小都市(宮古島の平良市)の12才18才までの小児の顎関節症の発症頻度の調査を行った。対象は、中学生と高校生6093名で、その内訳は北海道(男子:1699、女子:1486)と沖縄(男子:1430、女子:1478)であった。その結果、北海道の発祥頻度(高校生:11.4%、中学生:7.0%)と沖縄県(高校生:12.2%、中学生:5.4%)と殆ど同程度で地域差はないと考えられた。また、北海道と宮古島の調査の時に顎関節症症状と心理的要因との関連性を評価するためC.D.SpielbergerのSTAIによる不安の評価を併せて実施した。徴候の診査によって顎関節症症状ありと診断された生徒481人を対象とした。比較対照群として、顎関節症症状がなく、臨床的咬合状態も正常な生徒54名も対象として、STAIを実施した。その結果、STAIと顎関節症症状との関係では、特性不安(性格特性としての不安)・状態不安(測定時点での不安の強さ)ともに、疼痛群のほうが雑音時に比べ有意に高い値を示した。顎関節症症状の自覚の有無とSTAIとの関係では、女子で自覚症状有り群が、特性不安・状態不安ともに有意に高値を示した。男子では有意差はないもののその傾向が認められた。
空間に分散配置された知的デバイスによる環境情報の構造化

本研究は、環境に多数のセンサを埋め込み、観測した情報を基にアクチュエータを介して人間に物理的・情報的支援を行う「知能化空間」に関するものである。本年度は、前年度に行った観測基盤の構築においてさらなる検討が必要となった要素に関して研究を行うとともに、実システムを構築し提案フレームワークの検証を行った。・レーザレンジファインダ(LRF)によるモデルベーストラッキング知能化空間の最も基本的な情報である位置情報の精度を向上させるため、LRFを用いたモデルベースのトラッキング手法の研究を行った。パーティクルフィルタを用いた物体中心位置推定手法を提案するとともに、いくつかのターゲット形状に関し中心位置計測結果の比較を行った。さらに、パンユニットを併用することでLRFの計測角度分解能を向上させる手法を提案し、遠方においてデータ点が減少することによって推定精度・確度が低下する問題を解決できること、近距離・中距離推定においても測定点の増加により推定結果が改善できることを実験によって示した。・知能化空間フレームワークの検証のための実システムの構築-建築現場への知能化空間の適用これまでに提案してきた知能化空間を構築するためのフレームワークを検証するため、建築現場における位置情報の提供を主なサービスとして実システムの構築を行った。本システムは産業技術総合研究所が開発を行っているRTミドルウエアOpenRTM-aistを用いて、本研究課題で提案してきた知能化空間フレームワークに基づいて構築されている。これにより、複数のLRFを利用することによる位置計測精度の向上や、複数位置を同時に計測することによる作業の効率化を実現した。実システムの構築を通して、新たな環境にも容易に知能化空間を構築できること、また一度構築したシステム構成の変更が行いやすいことなど、提案フレームワークの有効性を示した。本研究は、環境に多数のセンサを埋め込み、観測した情報を基にディスプレイや移動ロボットといったアクチュエータを介して人間に物理的・情報的支援を行う「知能化空間」に関するものである。本年度は、知能化空間を効率的に構築していくための方法に関して検討を行った。・RTミドルウエアによる知能化空間の構築以前に提案した知能化空間のフレームワークに基づき、知能化空間の基本要素となるセンサ、情報処理機能、情報統合機能及びアクチュエータのそれぞれに関してコンポーネントの設計指針を議論した。そして、これらを産業技術総合技術研究所で開発が行われているRTミドルウエアOpenRTM-aistを用いて、RTコンポーネントとしてモジュール化した。さらに、実装したコンポーネント群により知能化空間を構築するとともにシステムの検証実験を行い、空間知能化のための観測基盤の構築に必要となる機能を実現した。・分散センサの自動キャリブレーションこれまでに提案されてきた空間内に存在する移動物体の追跡手法を利用し、移動体の追跡結果から空間に分散配置されたデバイスの位置・姿勢の関係を自動的に獲得する手法を提案した。本手法では、異なるセンサの観測領域の重なりを利用し、予めID情報を持たない一般の物体を利用することが可能である。提案手法と従来手法でキャリブレーションを行った場合の比較を行い、提案手法が従来手法と同程度の推定結果が得られることを確認した。