hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
皮膚苔癬反応におけるランゲルハンス細胞によるCD8 T細胞抑制機構の解明

また、OT-I細胞をOVA CD8エピトープペプチド提示細胞で刺激すると顕著な増殖反応を呈するが、この疾患モデルの皮膚をトリプシン処理して回収した表皮細胞から磁気細胞分離法Epidermal Langerhans cell Microbeads kit (Milltenyi Biotec)でランゲルハンス細胞を採取して、上述のOT-I細胞増殖系に加えると、この増殖反応を抑制するとともに、OT-I細胞のアポトーシスもより誘導されることが分かった。ランゲルハンス細胞は、皮膚組織局所にて自己反応性CD8 T細胞の増殖を抑え、細胞死を誘導することで、苔癬反応において疾患抑制的働きを持つことが明らかにされた。自己免疫性CD8 T細胞が制御する苔癬反応モデルマウスにて、免疫反応標的となっている表皮に常在するランゲルハンス細胞を、遺伝子組換え手法を用いて除去したところ、苔癬反応は増強し、皮膚組織に浸潤する自己反応性CD8 T細胞数が増加していた。抗原刺激したCD8 T細胞培養系にランゲルハンス細胞を共培養すると、CD8 T細胞のアポトーシスが増加し、増殖反応も抑えられていた。このことより、ランゲルハンス細胞は、活性化CD8 T細胞数を抑制することで、疾患制御に働いていると考えられる。ランゲルハンス細胞がCD8 T細胞が自己抗原反応性増殖を抑制する分子機構を解明する。ランゲルハンス細胞が自己反応性CD8T細胞死を誘導する機構を同定するため、アポトーシス誘導分子ブロック抗体や遺伝子的欠損細胞を用いて、上述のin vitroの実験系を行う。また、モデルマウスにおいて、ランゲルハンス細胞がその分子を発現していることを、免疫組織学的染色を用いて提示する。皮膚科
定位脳手術装置によるリニアックの集束照射治療法の開発

我々の研究目的は定位脳手術装置によるリニアックの集束照射療法の研究開発である。開発に当たっては既存のライナック装置が基本的にはそのまま使用可能なこと、正確に目的部位の集束照射が可能なこと、患者の肉体的負担が少ないこと等を目標とした。本法は放射線を目的部位に大量に集束照射する治療であるため、脳の深部の病変を選択的に治療することが可能であるが、正確さが絶対条件である。最近、他施設においてリニアックによる患者頭部の矢状面照射で、ベッドを水平方向に動かすことによりmulti-arcの照射を行う装置が開発されている。この方法では、ベッドを正確に動かす機械精度と広いスペースが必要となる。我々の照射方法は、冠状面照射であり、患者の頭部を前後屈させることにより、リニアックの照射面を変えることなくmulti-arcの照射が可能であり、ベッドも上下方向の動きのみでよい。研究開発は以下の4点について行った。リニアック装置が故障し更新しなければならなったため、開発は遅れを余儀なくされた。1)リニアック:本体はDigital Mevatron KD-2-50、パソコンはPower Mac9500/120を使用。リニアックの回転中心のズレが0.4mm以下の精度であることを確認した。10,20mmのコリメーターを用いRadiosurgery用照射線量測定を近日行う予定である。2)定位脳頭部固定枠:MRI対応杉田式定位脳手術装置SBD-04-Mを基本に幾つかの改良を行い、新たなものを開発した。フレーム厚は12から16mmにして強化した。マーカーを頭部に固定した状態でMR撮影ができるように頭部固定ピンを40から100mmと延長した。また、Localizerの改良をおこなった。3)頭部支持台:定位脳頭部固定枠を固定するための支持台を新たに開発した。強度を強化するため支持台の足は2本とし、この2本は同期して上下するようにした。4)Radiosurgery用照射線量分布計算ソフト:Radiosurgery用照射線量測定の結果より、照射計画の作成が行えるような照射線量分布計算ソフトの開発を行う。今後、動物実験に続き、臨床応用と研究を進める予定である。我々の研究目的は定位脳手術装置によるリニアックの集束照射療法の開発である。開発に当たっては既存のライナック装置が使用可能なこと、正確に目的部位の集束照射が可能なこと、患者の肉体的負担が少ないこと等を目標とした。平成6年度には患者の頭部を正確に固定するためのCTおよびMRI対応の定位脳手術装置と、これを確実に床に固定し、目標点を中心に回転させることができるリニアック照射用架台を作成した。定位脳手術装置は、以前、杉田式定位脳手術装置を開発を共同で行った東海理化電機製作所の協力を、リニアック照射用架台は瑞穂医科工業の協力を得た。これらの機器が完成し納入させた後、これにファントームを装着し、ファントーム内での照射線量、および分布を計測した。照射線量の計算はスカンジトロニクス線量計を使用し、照射線の分布はフィルム法での黒化度から測定した。

片面照射、120度回転、5Arcの場合と両面照射、120度回転、5ArcX2の場合で計測を行った。これらの計測によって満足のいく精度が得られることを確認した。今後、動物脳への照射、および照射後の脳の組織標本作成、臨床応用の開始という順で研究を進めて行く予定である。我々の研究目的は、定位脳手術装置によるリニアックの集束照射療法の研究開発である。開発に当たっては既存のライナック装置が基本的にはそのまま使用可能なこと、正確に目的部位の集束照射が可能なこと、患者の肉体的負担が少ないこと等を目標とした。本法は放射線を目的部位に大量に集束照射する治療であるため、脳の深部の病変を選択的に治療することが可能であるが、正確さが絶対条件である。最近、他施設においてニリアックによる患者頭部の矢状面照射で、ベッドを水平方向に動かすことによりmulti-arcの照射を行う装置が開発されている。この方法では、ベッドを正確に動かす機械精度と広いスペースが必要となる。我々の照射方法は、冠状面照射であり、患者の頭部を前後屈させるとにより、ニリアックの照射面を変えることなくmulti-arcの照射が可能であり、ベッドも上下方向の動きのみでよい。研究開発は以下の4点について行った。ニリアック装置が故障し更新しなければならなかったため、開発は遅れを余儀なくされた。1)ニリアック:本体はDigital Mevatron KD-2-50、パソコンはPower Mac9500/120を使用。リニアックの回転中心のズレが0.4mm以下の精度であることを確認した。10,20mmのコリメーターを用いRadiosurgery用照射線量測定を近日行う予定である。2)定位脳頭部固定枠:MRI対応杉田式定位脳手術装置SBD-04-Mを基本に幾つかの改良を行い、新たなものを開発した。フレーム厚は12から16mmにして強化した。マーカーを頭部に固定した状態でMR撮影ができるように頭部固定ピンを40から100mmと延長した。また、Localizerの改良をおこなった。3)頭部支持台:定位脳頭部固定枠を固定するための支持台を新たに開発した。強度を強化するため支持台の足は2本とし、この2本は同期して上下するようにした。Radiosurgery用照射線量分布計算ソフト:Radiosurgery用照射線量測定の結果より、照射計画の作成が行えるような照射線量分布計算ソフトの開発を行う。今後、動物実験に続き、臨床応用と研究を進める予定である。
一次視覚野情報からの視覚画像推定に付随する欠損値に関する研究

研究過程で,粗い観測画像から高精細な原画像を推定する超解像と呼ばれる問題がより本質的一般的な課題であると分かった.以後超解像について研究し,今まで長らく未解決であった,複層Markov確率場を画像モデルとするBayes推定手法について,初めて近似的に最適解を近似的に求める手法を開発することに成功した.本手法は推定精度において,特に低ノイズの場合に既存手法を上回る性能を示した.研究過程で,粗い観測画像から高精細な原画像を推定する超解像と呼ばれる問題がより本質的一般的な課題であると分かった.以後超解像について研究し,今まで長らく未解決であった,複層Markov確率場を画像モデルとするBayes推定手法について,初めて近似的に最適解を近似的に求める手法を開発することに成功した.本手法は推定精度において,特に低ノイズの場合に既存手法を上回る性能を示した.脳の1次視覚野の活動情報が計測できたという前提で,その時に被験者が見ているもの(視覚画像)を推定するアルゴリズムの開発に取り組んだ.まず,1次視覚野の各ニューロン群は特定の傾きの輪郭のみに対応しているため,全域にわたって全ての傾き情報が手に入るという従来手法を改善し,一部位について特定の傾き以外の情報は欠損しているというデータを扱えるように改善した.この問題に対しては,当初想定していたEMアルゴリズムは上手く定式化できず,確率の周辺化手法で上手く扱えることが分かった.また,このアプローチでは計算量が高次の多項式となるため,Fourier変換を経由する近似手法を開発して計算量の削減を図った.次に,輪郭抽出のモデルに用いているGaborフィルタの複素数の出力に関して研究した.欠損値が実数成分,虚数成分という場合は,上記の確率の周辺化手法がやはり有効であることが分かった.しかし,欠損値が絶対値成分,偏角成分という場合は,依然難しい問題であり,解けていない.実際の計測データは後者のタイプに相当すると思われる為,引き続きこの問題には取り組む必要があると考える.また一方,視覚画像推定問題は,近年著しく進展している超解像問題と相性が良いことが分かり,こちらの問題にも並行して取り組んだ.これにより特に,原画像として想定している画像に対してラインプロセスを取り込めること,また,推定手法に変分Bayes法を用いることでより複雑なモデルにも対応可能となること,などの利点があった.推定精度についてはまだ未評価であるが,向上することが見込まれる.脳の1次視覚野の活動情報が計測できたという前提で,その時に被験者が見ているもの(視覚画像)を推定するアルゴリズムの開発に取り組んだ.具体的には,昨年度の研究より,視覚画像推定問題は,近年著しく進展している超解像問題と本質的に同等ということが分かったため,量・質共に先行研究が充実している当該分野の研究に取り組んだ.視覚画像推定も超解像も,原画像モデル,観測モデル,推定の評価基準,最適化手法について分類される.本研究では原画像モデルに輪郭を上手く扱えるラインプロセスを用いた複層Markov確率場を採用した.観測モデルは,Gaborフィルタやボケ・ズレ・ダウンサンプリングなどは全て線形変換として統合できるため,これを採用した.これに加え,各画素に独立した正規ノイズが加算されるというAWGNを採用した.評価基準は,原画像と推定画像との平均二乗誤差に基づくピーク信号対雑音比(PSNR)を採用した。この基準から,推定画像に対する推定量はBayes推定の枠組みで,事後平均が最適であると証明できた.最適化手法については,様々な分野で安定した実績を持つ変分Bayes法を採用した.これらにより,既存手法と比較して優れた推定精度を持つ超解像手法を構築することができた.この手法の欠点は計算量で,既存の手法より多くの計算量,具体的には画素数の3乗のオーダーの計算量が必要となってしまうため,計算量の削減が今後の課題である.脳の1次視覚野の活動情報が計測できたという前提で,その時に被験者が見ているもの(視覚画像)を推定するアルゴリズムの開発に取り組んだ.具体的には,一昨年度の研究より,視覚画像推定問題は,近年著しく進展している超解像問題と本質的に同等ということが分かったため,量・質共に先行研究が充実している当該分野の研究に取り組んだ.また,昨年度画像に関する事前確率モデルとして,計算の点で扱い易い因果的ガウス-マルコフ確率場を採用したところを,本年度はこれを,伝統的に使われているより実視覚に近い複層ガウス-マルコフ確率場に拡張した.これにより,超解像の精度を部分的に更に向上させることに成功した.本結果は,IEEE International Conference on Acoustics,Speech,and Signal Processing(ICASSP2012)にて口頭発表した.また,画像の輪郭を表すモデルとして,これまで採用してきたラインプロセスの他に,各ピクセル毎に領域ラベルを付けるモデルがあるが,これを新たに導入した.上記の複層ガウス-マルコフ確率場と組み合わせて画像推定に応用したところ,画像の領域分割を従来手法よりもより正確に行え,それに伴って画像自体の推定精度も向上させることができることを確認した.上記以外に,手法において関連のある確率的情報処理に関するいくつかのテーマ,カーネルマシンによるMultiple InstancLearning問題へのアプローチ,制約充足問題の相転移現象の可視化,などに取り組み,計6件の学会発表を行った.
RNA代謝調節機構の破綻による疾患発症の分子機構解明

本研究は、RNAキナーゼ分子CLP1のキナーゼ活性欠損ノックインマウスと、ヒトCLP1変異をもつ橋小脳低形成患者より見出された異常なRNA断片が、実際に疾患発症に関与するか検証を行う。また、複数種のRNA断片が見出されているが、その中で最も疾患との関与が高いものはどれかを確認する。当初の計画では、RNA断片を発現する疾患モデルマウスの作成を目指していたが、RNA断片の細胞毒性のためかモデルの樹立に至らなかった。そこで、受精卵1細胞期より胚発生が観察可能であり、神経の発生異常を検討するうえで有益性の高いゼブラフィシュモデルの実験系を導入した。その結果、チロシンtRNA前駆体から生じる断片の1つに細胞毒性があることを発見した。この断片を神経細胞株やゼブラフィッシュ胚に導入すると、p53依存性の神経細胞死が誘導されることが判明した。現在、その分子機構を解明するため、本RNA断片に結合する分子の探索を行っている。CLP1と同様にRNAキナーゼ分子として知られているNOL9について、キナーゼ活性欠損ノックインマウスを作成し解析を進めている。本分子は核小体に存在することからリボソームRNAの生合成に関与すると考えられており、実際in vitroの研究からその関与が報告されている。しかしながら、これまでの我々の研究では、キナーゼ活性欠損ノックインマウスにおいて明らかな表現型を認めていない。今後さらに詳細な検討を行う。遺伝性神経変性症候群である橋小脳低形成の原因遺伝子はCLP1以外にも多数報告されている。その中の原因遺伝子とされるexosome複合体の構成分子EXOSC2, EXOSC8と、さらにVRK1分子の遺伝子ノックアウトゼブラフィッシュを作成した。今後、これらのモデル動物の解析をすすめることでRNA代謝異常と神経変性との関連性について研究をすすめる。CLP1変異により生じ神経変性を惹起すると予想されたRNA断片について、当初マウスモデルの作成に着手したが、その樹立が困難であったため、ゼブラフィッシュモデルに変更して解析を進めている。本モデルを用いて、疾患に関与するRNA断片種の同定に成功した。さらにこの結果をもとにプロテオミクスのエキスパートとの共同研究を行い、本RNA断片種に結合すると思われる候補分子の探索を行っている。また、CLP1以外の橋小脳低形成の原因遺伝子でありRNA代謝に関与する分子について遺伝子ノックアウトゼブラフィッシュモデルの作成を行った。CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集により順調にモデルが完成し、現在表現型および病態分子機構の解明を進めている。CLP1に関して、ヒト変異ではそのキナーゼ活性に影響を与えない部分に変異が生じている。CLP1はtRNA前駆体スプライシング酵素複合体中の一構成要素であり、そのヒト変異により酵素複合体中のタンパク質間結合に影響が生じると考えられているが詳細は不明である。そこで、我々はヒト患者と同様の遺伝子変異をもつマウスモデルを作成すべく、CRISPR/Cas9によるノックインマウス作成に着手し、樹立に成功した。今後、本モデルを用いてヒトCLP1変異と疾患発症との関連について検討を行う。NOL9について、現在キナーゼ活性欠損ノックインマウスの解析をすすめている。その解析にはin vitro RNA kinse assayが必須であるが、RI標識に変わり蛍光で標識されたRNAを用いることで簡便化したアッセイ系を樹立した。現在、NOL9のin vivoにおけるRNAキナーゼ活性の意義について解析を進めている。ヒトCLP1遺伝子変異による橋小脳低形成などの遺伝性神経変性疾患を解析する上で、受精卵1細胞期よりその発生が可視化できるゼブラフィッシュモデルは非常に有用であることがわかった。また、CRISPR/Cas9によるゲノム編集による遺伝子ノックアウト、さらにTol2トランスポゾンシステムによるトランスジェニックの作成についても実施可能な体制ができた。しかしながら、ゲノム編集による一塩基変異など実際にヒト疾患において認めるような遺伝子変異を導入する技術はまだ困難な状況である。本研究期間内にぜひともこの技術を確立したい。マウスモデルにおいても、ゼブラフィシュ同様に一塩基変異等のゲノム編集はまだ当方の研究室では不安定である。今回、様々な工夫をすることで高効率に一塩基変異マウスが作成できることを経験した。この成果をもとに、CLP1以外の遺伝性神経変性疾患症候群の原因遺伝子とされる分子についてマウスモデルの作成を積み重ね、本技術の確立を行いたい。申請者らはこれまでtRNA代謝異常に伴う神経変性疾患の原因としてtRNA断片の細胞内蓄積を提唱していたが、その原因となるtRNA断片種候補として3種類のRNAが報告されていた。本研究において、そのうちのどのRNA種が最も細胞毒性を示すのか、神経芽細胞腫細胞株に導入してp53の活性化と細胞増殖および分化に対する作用を調べた。その結果、Tyrosine tRNA 5'側断片が最も細胞ストレスを惹起し、神経変性疾患の原因と考えられることが判明した。さらに、このRNA断片が細胞ストレスを惹起する分子メカニズムを解明するため、本RNAに結合するタンパク質の同定を九州大学成体防御医学研究所松本雅記博士との共同研究において行なっている。また本研究では、in vivoにおいても神経変性等の原因となることをマウスモデルにより証明する計画であったため、tRNA断片を過剰発現させたトランスジェニックの作製を試みたが樹立に至らなかった。そのため、生体が透明であり卵ふ化後より発生段階が容易に追跡できるという特長を持つ小型魚類モデルを九州大学成体防御医学研究所石谷太博士との共同研究により立ち上げた。現在、受精卵に対し各RNA断片をマイクロインジェクションし、胚発生の評価を行っている。

本モデルにより、Tyrosine tRNA 5'側断片が真の神経変性の原因であることを証明し、関連疾患の全容解明を目指す。CLP1と同様、RNAキナーゼ活性を持つNOL9分子については、その生体内機能を解明するため、キナーゼ活性欠損ノックインマウスを樹立して解析を行なっている。本マウスは成長遅延傾向を示すことから、今後は代謝およびそれに関する疾患モデル(肥満モデル、脂肪肝モデル等)を作製し、生体内におけるNOL9のキナーゼ活性の意義について詳細に検討する予定である。おおむね順調に進展しているが、マウスを用いた研究において動物実験施設発生工学室でパスツレラ感染事故が発生したため、マウスのSPF化とSPF飼育室への導入が大幅に遅れた。そのため、マウス実験に遅延が生じた。現在は感染が終息し、順調に実験をすすめている。RNAキナーゼ分子CLP1のキナーゼ活性を欠損した遺伝子改変ノックインマウスの解析から見出された神経変性の原因となりうる複数のtRNA断片種について、どのRNA断片が最も疾患の発症に寄与するか確認するため、これまでマウスモデルを作製して検証することを目指していた。しかしながら、胎生早期におけるRNA蓄積のストレスが大きいためか疾患モデルマウスの樹立に至っていない。そこで、胎生早期における胚発生が視認可能なゼブラフィッシュの実験系を導入して、新たにRNA断片の細胞ストレス誘導性を調べた。細胞ストレスを惹起すると考えられるRNA断片種について、ゼブラフィッシュ受精胚に導入後胚発生を観察したところ、チロシンtRNA前駆体の5'側断片が最もストレスを誘導した。これを導入したゼブラフィッシュは小頭症を示し、神経細胞の膨大化と末梢神経の狭小化を確認した。また、このゼブラフィッシュは側湾および運動機能障害を呈した。今後、形態学的異常について詳細な解析を進める。CLP1と同様、RNAの5'端を直接リン酸化するRNAキナーゼであるNOL9について、このキナーゼ活性を欠損したノックインマウスを樹立して解析を進めている。NOL9のキナーゼ活性はリボソーマルRNAの合成に重要との報告がなされており、このマウスにおいてもリボソーマルRNA代謝異常あるいはこれに関連した疾患等の異常が予想されたが、これまでのところ明らかな異常を示していない。また、リボソーマルRNAも正常に合成されていることが確認された。今後、さらに詳細に解析を進める予定である。本研究は、RNA代謝異常による先天性神経変性疾患の分子メカニズム解明を目指して、疾患モデルを樹立した上で詳細な解析を進める予定であった。しかしながら、胎生早期に発症する病態であるため、胎生早期の胚発生の観察が困難なマウスモデルでは、詳細な解析が不可能であった。そこで、ゼブラフィッシュをモデル動物として新たに導入し、解析を進めた。
インフルエンザワクチンの効果を高める腸内細菌の同定

腸内細菌叢はインフルエンザウイルス特異的な免疫応答に役立っているが(Ichinohe et al. PNAS 2011)、そのメカニズムは不明である。低温環境下(6°C)でマウスを31日間飼育すると腸内細菌叢が変化するという報告もあり(Chevalier et al. Cell. 2015)、外気温が腸内細菌に影響を与えることでウイルス特異的な免疫応答に影響している可能性を考えた。そこでマウスを4°C、22°C、36°Cで一週間飼育した後、インフルエンザウイルスを経鼻的に感染させると、36°Cで飼育したマウスのウイルス特異的なCD8陽性T細胞応答が有意に低下することを見出した。次に各温度で飼育したマウスの盲腸内の糞便からDNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いて腸内細菌叢のメタ16S rRNA解析を行った。しかし36°Cで一週間飼育したマウスの腸内細菌の数や割合に顕著な変化は認められなかった。次に各温度で飼育したマウスの摂食量を調べると、室温で飼育したマウスと比較して36°Cで飼育したマウスでは摂食量が低下しており肺組織においてオートファジーが亢進していることが明らかとなった。そこで、22°Cで飼育したマウスの餌の量を自由摂食の半分量に制限したり、rapamycinの投与によってオートファジーを誘導するとすると、自由摂食のマウスと比較して、ウイルス特異的な免疫応答が有意に低下することが分かった。自由摂食のマウスと食事制限を受けたマウスを並体結合により血流を共有させて、インフルエンザウイルスを感染させると食事制限を受けたマウスのウイルス特異的な免疫応答が回復した。そこで腸内細菌由来代謝産物に着目し、酪酸、プロピオン酸、酢酸、グルコースを投与することにより36°Cで飼育したマウスで低下していたウイルス特異的な免疫応答が部分的に回復することを見出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。4種類の抗生物質(ネオマイシン、アンピシリン、バンコマイシン、メトロニダゾール)処理をしたマウスでは、インフルエンザウイルス感染後の肺のCTL応答に低下が認められることを確認できた。また通常の水を飲ませていたマウスと4種類の抗生物質を飲ませたマウスに、500, 250, 125 pfuのA/PR8インフルエンザウイルスを経鼻的に感染させた場合、4種類の抗生物質を飲ませたマウスでは、インフルエンザウイルス感染後の生存率が低下することを確認できた。ネオマイシン単独を4週間飲ませた場合、インフルエンザウイルス特異的なCTL応答にばらつきが認められた。CTL応答の高いマウスをhigh responders、CTL応答の低いマウスをlow respondersとして、両者のマウスに腸内細菌叢の違いを解析した。具体的には、ネオマイシン単独を4週間飲ませた後、非致死量のインフルエンザウイルスを感染させた。感染10日目の肺を採材すると同時に、それぞれのマウスの盲腸をサンプリングし、冷凍保存した。糞便懸濁液をガラスビーズを用いて粉砕し、バクテリアDNAを抽出した。今後、high responders/low respondersそれぞれの腸内細菌叢の割合に変化があるか、またhigh respondersの腸内細菌には存在していて、low respondersには存在しない腸内細菌が存在するかを、次世代シークエンサーを用いた16S rRNA解析を行っていく予定である。さらに4種類の抗生物質を飲ませたマウスで特異的に割合が増加していた腸内細菌を特定し、ATCCから菌株を購入できたので、これらを無菌マウスへ移植した際のウイルス特異的な肺のCTL応答についても解析していく予定である。

低温環境下(6°C)でマウスを31日間飼育すると腸内細菌叢が変化し、褐色脂肪細胞や小腸上皮が増殖することにより低温環境へ適応する能力を獲得することが報告されている(Chevalier et al. Cell. 2015)。このことから、外気温が腸内細菌に影響を与えることにより、インフルエンザウイルス特異的な免疫応答を制御する可能性が考えられた。そこでマウスを4°C、22°C、36°Cで一週間飼育した後、非致死量のインフルエンザウイルスを経鼻的に感染させると、36°Cで飼育したマウスのウイルス特異的なCD8陽性T細胞応答が有意に低下していた。インフルエンザウイルスは、36°Cで飼育したマウスの肺で効率よく増殖していたことから、36°Cで飼育したマウスはインフルエンザウイルスの感染に対する粘膜免疫応答のみが影響を受けていることが明らかとなった。次に各温度で飼育したマウスの盲腸内の糞便からDNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いて腸内細菌叢のメタ16S rRNA解析を行った。予想に反して4°Cや36°Cで一週間飼育したマウスの腸内細菌の数や割合に顕著な変化は認められなかった。次に各温度で飼育したマウスの摂食量を調べると、室温で飼育したマウスと比較して36°Cで飼育したマウスでは摂食量が約50%、体重が10%低下することがわかった。そこで、22°Cで飼育したマウスの餌の量を自由摂食の半分量に制限すると、自由摂食のマウスと比較して、食事制限を受けたマウスではインフルエンザウイルス感染に対する粘膜免疫応答が有意に低下することが分かった。興味深いことに、自由摂食のマウスと食事制限を受けたマウスを並体結合により血流を共有させて、インフルエンザウイルスを感染させると食事制限を受けたマウスのウイルス特異的な免疫応答が回復した。低温環境下(6°C)でマウスを31日間飼育すると腸内細菌叢が変化し、褐色脂肪細胞や小腸上皮が増殖することにより低温環境へ適応する能力を獲得することが報告されていたため(Chevalier et al. Cell. 2015)、H29年度には、抗生物質による腸内細菌叢の変化(dysbiosis)のみならず、外気温による影響を調べたところ、非常に興味深い予想に反する結果を得ることができた。具体的には、マウスを4°C、22°C、36°Cで一週間飼育した後、非致死量のインフルエンザウイルスを経鼻的に感染させると、36°Cで飼育したマウスのウイルス特異的なCD8陽性T細胞応答が有意に低下していた。
補聴システムの高性能化に向けた話者移動に頑健な残響抑圧処理の研究

本研究では、補聴システムの性能向上を目指し、まず、画像情報と音響情報を統合した音声強調手法を提案し、画像情報を組み合わせることでより音声強調性能が向上することを確認した。さらに、マルチチャネル非負値因子分解を用いて環境を学習し、音声と雑音・残響とを行列分解アルゴリズムで分離できないか実験的に検討を行った。その結果、初期値の設定法として位相変化に基づく初期値設定法を空間相関行列に与えると有効であることを確認した。昨年度の研究では, 1.話者位置をパラメータとする残響特性の測定システムの構築と測定および2.最適な基底関数の組み合わせ探索について検討を行った.各項目の主な成果は以下の通りである1.話者位置をパラメータとする残響特性の測定システムの構築構築する残響モデルが妥当かどうかを検証するためのデータとして、通常の残響時間(1秒程度)の部屋において、同一話者が移動する場合と複数話者が交代して発話する場合を想定して測定を行うための測定システムを構築した。部屋の残響特性は,市販のマルチセンサーに組み込まれたマイクロホンアレイを利用し,同時に4カ所のインパルス応答をTSP測定法で測定できる仕様とした。また,マルチセンサーに組み込まれたカメラと距離センサーを利用して音源位置の画像と距離も同時に撮影し,話者の位置も記録できる仕様とした。構築した測定システムを用いて,音源として話者を模擬したダミーヘッドの口元のスピーカから音声を発生し,複数話者が交代して発話する場合を想定して基準点を1mと3m離れた位置に設定し,前後左右に10cmづつ移動して測定した。平成26年度は,測定条件として残響時間や音源位置を変えてデータの充実を図る。2.最適な基底関数の組み合わせ探索音声信号を原音声,雑音,残響に分解するための基底関数について検討を行った。分解するアルゴリズムとしてマルチチャネル非負値行列因子分解を用いて基底関数による音声の分解の検討を行った。基底関数は,音源の性質に大きく依存し,また基底の数に対しても大きく依存することが分かった。特に初期値が乱数で与えられる場合は,分解の精度が基底関数の決め方により大きく変わってしまうことが分かった。平成26年度は,音源および空間的部屋の性質についての先験的知識を用いて,基底関数やその数を選定し,音声とそれ以外の成分に精度よく分解することを試みる。昨年度の研究では, 1.最適な基底関数の組み合わせ探索時における初期値の設定と拘束条件および2.部屋の特性を効率的に測定する同時多chインパルス応答測定法について検討を行った.各項目の主な成果は以下の通りである1.最適な基底関数の組み合わせ探索時における初期値の設定と拘束条件音声信号を原音声,雑音,残響に分解するための基底関数をマルチチャネル非負値行列因子分解により求めることを検討した。昨年度,基底関数は音源の性質に大きく依存し,また特に初期値に大きく性能が依存することが分かったため,初期値の与え方について検討を行った。初期値の与え方として,音源の位置に基づく空間情報を利用した与え方と尤度に基づく与え方を調査したところ,両方で性能の平均値が改善することが確認できた。ただし,やはり音源の種類に大きく依存し,性能のバラつきもあまり減少しなかった。次に,初期値や音源の種類への依存性は基底の自由度が大きすぎるからではないかと考え,事前知識によって拘束条件を付け基底の探索を行った。具体的には,音源から各マイクロホンへの平面波仮定と基底同士の独立性である。その結果,基底の同士の独立性については高めることはできたが,必ずしも性能は改善しなかった。今後,平面波仮定のアルゴリズムについて検討を進める。2.部屋の特性を効率的に測定する同時多chインパルス応答測定法検証データ測定のためのインパルス応答を効率的に行うために,複数の音源位置から複数の受音位置への多chインパルス応答を同時に測定する方法を検討した。実験の結果,従来法に比べ,インパルス応答の計算に必要な時間を約50%削減できた。最終年度の研究では, 1.カメラ画像から話者位置を検出し雑音・残響を抑圧するMV法の測定および評価、2.非負値行列因子分解を用いた最適な基底関数の反復的計算法における初期値の検討を行い、これまでの研究成果を国内会議および国際会議で発表した.各項目の主な成果は以下の通りである1.カメラ画像から話者位置を検出し雑音・残響を抑圧するMV法の測定および評価残響で音源位置が正確に検出できない場合でも動作するように、カメラと距離センサーを利用して音源位置を検出し、その画像から得られた情報とマイクロホンアレイで得た音情報を統合して雑音・残響抑圧を行った。マイクロホンアレイのフィルタ設計には目的音声に歪を許さないMV法を用いて実験を行い、性能を評価した。その結果、音情報のみで音源位置を検出する場合に比べ、より高精度で位置を特定でき、MV法の性能も向上することが確認できた。2.非負値行列因子分解を用いた最適な基底関数の反復的計算法における初期値の検討音声信号を原音声,雑音,残響に分解するための基底関数について、分解するアルゴリズムとしてマルチチャネル非負値行列因子分解を用いて基底関数による音声の分解の検討を行ってきた。基底関数は,特に初期値に対するばらつきが大きく、適切な初期値の設定が課題であった。様々な初期値について検討した結果、尤度に基づく初期値選択と空間相関行列に基づく初期値選択が性能向上に効果的であることが確認できた。

本研究では、補聴システムの性能向上を目指し、まず、画像情報と音響情報を統合した音声強調手法を提案し、画像情報を組み合わせることでより音声強調性能が向上することを確認した。さらに、マルチチャネル非負値因子分解を用いて環境を学習し、音声と雑音・残響とを行列分解アルゴリズムで分離できないか実験的に検討を行った。その結果、初期値の設定法として位相変化に基づく初期値設定法を空間相関行列に与えると有効であることを確認した。部屋の残響特性を測定するインパルス応答測定システムの引継ぎがうまくいかなくて,時間がかかった。音響信号処理部屋の残響特性を測定するインパルス応答測定システムの抜本的な効率化をはかる。また,最終年度となるので,研究成果の国際会議などでの発表にも力を入れる。測定システムの構築を学生と一緒に行っているが予想以上の時間がかかり,やや遅れている。手法の効果を確認するための部屋の特性を測定するインパルス測定システムの構築が遅れ,多chアンプ,スピーカの購入が間に合わなかった。平成26年度は,研究テーマとして担当する学生の人数を増やし測定システム構築の遅れを取り戻す予定。上期に多chアンプ,スピーカの購入を進める。また,台湾で開催される国際会議でこれまでの研究成果を発表するための旅費を支出する。測定システムの構築に予想以上の時間がかかり,計画が遅れているため。昨年度,購入が間に合わなかった装置類は,上期に購入予定。また,研究成果の発表のため秋の学会への旅費に使用する。
視覚に基づく強化学習による競技ロボットの多重タスク遂行のための協調行動

強化学習を多重タスクに応用する例としてサッカーを対象とし,初年度は,1 : 1のシュート行動について,次年度は,(1)初年度実施した多重行動の統合(切替え)再学習時間の短縮,(2)マルチエージェント環境での行動学習のための他エージェントの行動モデル同定について,各種シミュレーション及び実ロボットによる実験を行った.研究実績及び評価は以下の通りである.1.初年度:(1)強化学習の一つであるQ学習を用いて,個々のサブタスクに対応する行動を獲得した.(2)獲得された行動を組み合わせて協調行動を獲得するシミュレーションを実施した.統合方法として,種々の手法を試みたが,再学習による手法が,シュート率,シュートに要する平均ステップ数,ゴールキーパ-回避率で共に優れていた.(3)実ロボットを用いた基礎的な実験を行った.実時間によるカラー画像処理装置を用いて相手やボール,ゴールを検出し,シミュレーションで獲得した行動を実現した.2.次年度(1)各行動の学習結果得られた行動価値関数を基に,いずれかの行動が支配的で再学習を必要としない状態と,複数の行動が競合し,行動切替えに再学習を必要とする状態の二つのカテゴリに状態空間を分類し,再学習を必要とする領域のみを学習対象とすることで,学習時間の低減を図った.(2)統合によって生じる干渉状態は,学習データを情報量基準を用いて検出し,学習に適した状態空間を構成した.その結果として,前年度に比べ,学習時間を約1/3に短縮できた.(3)マルチエージェント環境での行動学習では,エージェントのモデル次数が既知でないと適切な学習が行えない.そこで,視覚情報から得られる画像特徴と学習者のモータコマンドとの関係をシステム同定の手法を用いて,各エージェントの次数を同定し,それらを基に状態空間を構成し,強化学習により協調行動を獲得した.(4)実機でパスされたボールをシュートする行動を獲得できた.強化学習を多重タスクに応用する例としてサッカーを対象とし,初年度は,1 : 1のシュート行動について,次年度は,(1)初年度実施した多重行動の統合(切替え)再学習時間の短縮,(2)マルチエージェント環境での行動学習のための他エージェントの行動モデル同定について,各種シミュレーション及び実ロボットによる実験を行った.研究実績及び評価は以下の通りである.1.初年度:(1)強化学習の一つであるQ学習を用いて,個々のサブタスクに対応する行動を獲得した.(2)獲得された行動を組み合わせて協調行動を獲得するシミュレーションを実施した.統合方法として,種々の手法を試みたが,再学習による手法が,シュート率,シュートに要する平均ステップ数,ゴールキーパ-回避率で共に優れていた.(3)実ロボットを用いた基礎的な実験を行った.実時間によるカラー画像処理装置を用いて相手やボール,ゴールを検出し,シミュレーションで獲得した行動を実現した.2.次年度(1)各行動の学習結果得られた行動価値関数を基に,いずれかの行動が支配的で再学習を必要としない状態と,複数の行動が競合し,行動切替えに再学習を必要とする状態の二つのカテゴリに状態空間を分類し,再学習を必要とする領域のみを学習対象とすることで,学習時間の低減を図った.(2)統合によって生じる干渉状態は,学習データを情報量基準を用いて検出し,学習に適した状態空間を構成した.その結果として,前年度に比べ,学習時間を約1/3に短縮できた.(3)マルチエージェント環境での行動学習では,エージェントのモデル次数が既知でないと適切な学習が行えない.そこで,視覚情報から得られる画像特徴と学習者のモータコマンドとの関係をシステム同定の手法を用いて,各エージェントの次数を同定し,それらを基に状態空間を構成し,強化学習により協調行動を獲得した.(4)実機でパスされたボールをシュートする行動を獲得できた.強化学習を多重タスクに応用する例としてサッカーを対象とし,本年は1:1のシュート行動について,各種シミュレーション及び実ロボットによる実験を行った.本年度の研究実績及び評価は以下の通りである.1.強化学習の一つであるQ学習を用いて,個々のサブタスクに対応する行動を獲得した.すなわち,シューティング行動と,ゴールキーパ-回避行動である.これらの手法に関しては既に学習法が確立しており,何の問題もなかった.2.獲得された行動を組み合わせて協調行動を獲得するシミュレーションを実施した.統合方法として,二つの行動価値関数の単純和による新たな行動価値関数による協調,ある条件による行動価値関数の切り分け(但し,条件設定は固定),矛盾する状態に対処すらための再学習法を比較検討した.その結果,行動価値関数の総和や単純な条件設定での行動切替えでは,矛盾する状態に対応できず,再学習による手法が,シュート率,シュートに要する平均ステップ数,ゴールキーパ-回避率で共に優れていた.但し,再学習は状態空間のサイズが増大し,多大な学習時間を必要としたので,学習法自体に工夫を施したが,更なる改善が必要と思われる.3.ゴールキーパ-は,最初,怠惰な行動をとるように設定し,協調行動が収束した時点で,徐々にゴールを阻止する行動をとるようにし,シューティング行動のスキル向上を図った.4.実ロボットを用いた基礎的な実験を行った.実時間によるカラー画像処理装置を用いて相手やボール,ゴールを検出し,シミュレーションで獲得した行動を実現した.問題点として,照明やノイズ,スリップなどの影響があり,これらにどう対処すべきかの課題が残った.

強化学習を多重タスクに応用する例としてサッカーを対象とし,本年度は,(1)前年度実施した1:1のシュート行動についての,多重行動の統合(切替え)再学習時間の短縮,(2)マルチエージェント環境での行動学習のための他エージェントの行動モデル同定について,各種シミュレーション及び実ロボットによる実験を行った.本年度の研究実績及び評価は以下の通りである.1.前年度実施した多重行動の統合の学習法では,強化学習による行動切替え再学習が,最もよい成績を修めたが,尚,多大な学習時間を必要とするので,学習時間短縮手法としてモジュラー学習による行動の統合実験を行った.1)サブサンプションアーキテクチャでは,事前に各行動モジュールの間の抑制条件(一般の行動ネットワークでは切替え条件または,行動遷移条件)は,事前にプログラマが設計する.しかし,多様な状況をすべて特定することはできず,自ずと限界がある.そこで,この切替え条件を強化学習によって求めることが考えられる.このとき,個々の行動に対する状態空間の直積をとれば,状態空間が膨大な大きさになり,非現実的な学習時間を要する.2)各行動の学習結果得られた行動価値関数を基に,いずれかの行動が支配的で再学習を必要としない状態と,複数の行動が競合し,行動切替えに再学習を必要とする状態の二つのカテゴリに状態空間を分類し,再学習を必要とする領域のみを学習対象とすることで,学習時間の低減を図った.3)統合によって生じる干渉状態は,学習データを情報量基準を用いて検出し,学習に適した状態空間を構成した.4)実験結果として,前年度に比べ,学習時間を約1/3に短縮できた.2.マルチエージェント環境での行動学習では,エージェントのモデル次数が既知でないと適切な学習が行えない.そこで,1)視覚情報から得られる画像特徴と学習者のモータコマンドとの関係をシステム同定の手法を用いて同定し,各エージェントの次数を同定する.2)同定された次数を基に状態空間を構成し,強化学習により協調行動を獲得した.3)実機でパスされたボールをシュートする行動を獲得できた.
DNAマーカーによる砂浜の生態系ネットワークの解明

地形図をもとに日本全国における砂浜の分布と浜幅を調査し、砂浜の生態系ネットワークの核となり得る19箇所の大規模砂礫浜を抽出した。4種の海浜生物についてDNAの地理的な変異を分析することで、これらの大規模砂浜間には海浜生物の遺伝的交流が抑制されているものもあり、特にハマエンドウに着目することで海流系よりも細かな空間スケールで砂浜の管理単位を把握することができることが示された。平成21年度は、砂浜の生態系ネットワークを解明するうえで必要な情報となる海浜生物の地理的な遺伝的集団構造についての研究を主におこなった。また、平成22年度以降に主に実施予定の、砂浜内における海浜植物の分布拡大過程(砂浜内における海浜植物のクローン解析)についての研究のための予備調査も実施した。まず、日本全国11海岸の海岸環境に関する既往の調査報告書を収集し、海浜生物の生息状況を整理したうえで、対象とする生物種として、ハマヒルガオ、ハマエンドウ、コウボウムギ、ハマボウフウ、ハマゴウ等を選定した。次に、これらの海浜生物を徳島県蒲生田海岸において採取し、標本からの粗全DNA抽出についての予備実験をおこなって、効率的な標本採集および処理方法を確立した。あわせて文献調査を実施し、分析に用いるDNA領域を決定して、DNAの部分塩基配列の増幅に使用するユニバーサルプライマーを設計した。これらの検討結果を踏まえて、仙台湾南部海岸、浜松海岸、伊勢湾西南海岸、宮崎海岸において標本採集をおこなった。伊勢湾西南海岸では、標本採取に加えて植生調査を4回実施し、海浜植生の分布変化・遷移過程についてのデータを取得した。上記の平成21年度に実施したのはいずれも予備実験的な内容が中心であったが、本研究では多くの調査地点で現地調査を実施し、膨大な数の標本を処理する必要があるため、初年度にこうした検討を綿密におこない、効率的な実施方法を確立しておくことが肝要である。次年度は本年度で確立した手法によって標本の採取と分析を進めていく。平成22年度は6海岸で海浜植物の種組成調査およびハマエンドウ等の海浜植物5種のDNA解析用標本の採取を実施するとともに、平成21年度から継続実施中の伊勢湾西南海岸における海浜植生の遷移過程に関する調査を実施した。本年度は植生帯に攪乱を与えるほどの高波浪が来襲しなかったことから種組成変化についての分析は次年度調査の結果を待って実施することとした。DNA解析については、平成21年度に4海岸で採取した海浜植物標本を用いて、予備解析として葉緑体DNAのうち34の領域の塩基配列を決定した。これにより例えばハマエンドウではpsbA-trnHとatpI-atpHの2領域の約1,100bp、コウボウムギでもrpL16の約1,000bpにそれぞれ多型が存在し、日本国内の地域的変異を分析する際のDNAマーカーとして有効であることが確認された。また、海浜生物の代表の一つとして選定したアカウミガメについて、研究代表者が過去に実施したmtDNA塩基配列および核DNAマイクロサテライト領域についての調査結果を解析し、母系遺伝するmtDNAについては雌個体の母浜回帰性によって砂浜間が遺伝的に隔離されている一方で、核DNAについては雄との交尾を通じて砂浜間の遺伝的交流が保たれていること示唆する結果を得た。新たな産卵場の形成が雌の砂浜選択に依存することを考えれば、mtDNAの結果を重視し、少なくとも吹上浜、屋久島、宮崎は別々の管理単位として保全する必要があると考えられた。なお、平成21年度に仙台湾南部海岸で実施した網羅的な海浜生物調査の結果の一部を公表した。奥尻島と宮崎県高鍋海岸で海浜植物の種組成調査およびDNA解析用標本採取を実施するとともに、伊勢湾西南海岸において海浜植生の遷移過程についての現地調査を実施した。伊勢湾西南海岸では新たに出現した砂浜のうち、波浪が遡上可能な区間でメヒシバ群落からハマヒルガオ群落への遷移や、ハマゴウの侵入が確認され、これら2種で種子散布による砂浜間の交流が特に頻繁であることがうかがえた。平成21年度からの3年間で取得した13海岸における9種の海浜生物の在・不在データをもとにクラスター分析を実施した結果、各砂浜は概ね3グループ(北方グループ、黒潮グループ、東シナ海グループ)に分類され、各海浜生物の分布状況は緯度だけでなく海流からも影響を受けていると考えられた。一方で、距離的に近い伊勢湾西南海岸と浜松海岸が別々のグループに分かれるなど、地理的な位置関係とは対応しない結果も見られ、これらの砂浜間に何らかの生態的な障壁が存在することが示唆された。DNAマーカーを用いた解析では、ハマゴウやコウボウムギでは明確な地理的変異は確認されなかったが、ハマエンドウでは在・不在データの解析で示された北方グループや黒潮グループに対応した変異が確認された。しかし、仙台や宮崎の個体群に特異なハプロタイプが出現するなど局所的にはさらに細かなグループの存在も示唆され、種子散布や移入による砂浜間の交流が、黒潮や親潮よりもさらに小スケールの流況に依存していることがうかがえた。

ハマゴウやコウボウムギでこうした地理的変異が明確でなかった原因について慎重な議論が必要ではあるが、本研究で実施した複数種の分析結果を総合すると、黒潮流域の砂浜は海流よりもさらに細かなスケールで交流が抑制されている可能性があること、新潟から北海道南部のかけては均一性が高いが、仙台と間には違いがあることが明らかとなった。海岸管理にあたってはこれらに留意する必要がある。
粘弾性材料に対する動的インデンテーション試験法の理論および実験解析

日本の高齢化社会において,高齢者の生活の質を極めて阻害する変形性関節症の主たる発生原因は関節軟骨の変性および摩耗である.関節軟骨は組成の大部分を水が占めており,粘弾性特性を有している.また,関節軟骨の働きとして,関節に加わる衝撃を緩和する役割を持つと言われている.そのため,ひずみ速度に伴う力学的特性の変化を同定する必要性があるが,関節軟骨などの生体組織の動的な力学的特性を評価する手法は確立されていない.研究目的は,関節軟骨などの生体組織を対象とした動的な力学的特性の評価手法を確立することである.本研究ではホプキンソン棒法(Split hopkinson pressure bar : SHPB)を用いた動的試験について,一次元波動伝ぱ理論に基づいた衝撃応答解析および実験的解析手法の確立を行った.従来のSHPB法では入・出力棒に金属材料(弾性体)が用いられている.しかし,本研究の試料は関節軟骨を対象とするため,試料と入・出力棒の音響インピーダンスの差が大きく,ひずみ波を計測することが困難であった.そこで,入・出力棒に比較的音響インピーダンスの小さい高分子材料を用いる必要があるが,入・出力棒内を伝ぱするひずみ波の減衰・分散特性を同定しないと試料である関節軟骨の動的力学的特性を評価できない.今年度においては高分子材料中を伝ぱするひずみ波のスペクトル解析と粘弾性波動伝ぱ解析を行うことによって減衰・分散特性を同定し,関節軟骨の力学的特性を評価することを可能にした.今年度においては入・出力棒である高分子材料中を伝ぱするひずみ波のスペクトル解析と粘弾性波動伝ぱ解析を行うことによって減衰・分散特性を同定し,関節軟骨の力学的特性を評価することを可能にした.交付申請書では,試験装置を作成し,入・出力棒内を伝ぱするひずみ波の減衰・分散特性を同定し,試料の動的力学的特性を評価可能にすることとしているため,当初の計画通りに進展していると考えられる.さらに,試料である関節軟骨を試験する前に,アクリル材を試料として予備試験を行った.結果として正しい動的な弾性率を計算できることを確認した.これにより,関節軟骨の動的な力学的特性を評価することが可能になったと考える.これまでの研究から関節軟骨の動的な力学的特性を評価することが可能になったと考える.そこで今後としては,関節軟骨の動的試験から力学的特性を評価する.また,変形性関節症においては関節軟骨の固形基質であるコラーゲン繊維とプレテオグリカンが変性すると言われている.そこで,関節軟骨の固形基質の約6割を占めているコラーゲン繊維を酵素処理によって人為的に変性させ,正常な軟骨とコラーゲンが変性した軟骨との力学的特性の変化を調査する.日本の高齢化社会において,高齢者の生活の質を極めて阻害する変形性関節症の主たる発生原因は関節軟骨の変性および摩耗である.関節軟骨は組成の大部分を水が占めており,粘弾性特性を有している.また,関節軟骨の働きとして,関節に加わる衝撃を緩和する役割を持つと言われている.そのため,ひずみ速度に伴う力学的特性の変化を同定する必要性があるが,関節軟骨などの生体組織の動的な力学的特性を評価する手法は確立されていない.研究目的は,関節軟骨などの生体組織を対象とした動的な力学的特性の評価手法を確立することである.本研究ではホプキンソン棒法(Split hopkinson pressure bar : SHPB)を用いた動的試験について,一次元波動伝ぱ理論に基づいた衝撃応答解析および実験的解析手法の確立を行った.従来のSHPB法では入・出力棒に金属材料(弾性体)が用いられている.しかし,本研究の試料は関節軟骨を対象とするため,試料と入・出力棒の音響インピーダンスの差が大きく,ひずみ波を計測することが困難であった.そこで,入・出力棒に比較的音響インピーダンスの小さい高分子材料を用いる必要があるが,入・出力棒内を伝ぱするひずみ波の減衰・分散特性を同定しないと試料である関節軟骨の動的力学的特性を評価できない.今年度においては高分子材料中を伝ぱするひずみ波のスペクトル解析と粘弾性波動伝ぱ解析を行うことによって減衰・分散特性を同定し,関節軟骨の力学的特性を評価することを可能にした.今年度においては入・出力棒である高分子材料中を伝ぱするひずみ波のスペクトル解析と粘弾性波動伝ぱ解析を行うことによって減衰・分散特性を同定し,関節軟骨の力学的特性を評価することを可能にした.交付申請書では,試験装置を作成し,入・出力棒内を伝ぱするひずみ波の減衰・分散特性を同定し,試料の動的力学的特性を評価可能にすることとしているため,当初の計画通りに進展していると考えられる.さらに,試料である関節軟骨を試験する前に,アクリル材を試料として予備試験を行った.結果として正しい動的な弾性率を計算できることを確認した.これにより,関節軟骨の動的な力学的特性を評価することが可能になったと考える.これまでの研究から関節軟骨の動的な力学的特性を評価することが可能になったと考える.そこで今後としては,関節軟骨の動的試験から力学的特性を評価する.また,変形性関節症においては関節軟骨の固形基質であるコラーゲン繊維とプレテオグリカンが変性すると言われている.そこで,関節軟骨の固形基質の約6割を占めているコラーゲン繊維を酵素処理によって人為的に変性させ,正常な軟骨とコラーゲンが変性した軟骨との力学的特性の変化を調査する.
妊娠期における日本型食生活の食育が授乳期の母親の心身の健康に与える効果

【目的】我々はこれまでに授乳婦を対象とした白米、発芽玄米の介入実験を行い、発芽玄米食が授乳婦の心を穏やかにし母乳中の免疫成分を高めることを報告した(Eur.J.Nutri.46(7):391-396,2007)。今回、日本型食生活を勧める食育が妊産婦の心身の健康に良い影響を及ぼすこと、並びにその効果を検証することを目的として研究を行った。【方法】同意の得られた妊娠2027週の健康な女性20名に食育を行い(食育群)、同条件で食育を受けない20名(対照群)に妊娠期2回出産後1回の計3回以下のデータをとった。(母乳関連データは出産後の1回のみ)「プロフィール」[行動指標]FFQg,4日間の食事記録、和食アンケート[心理指標]POMS(感情プロフィール検査)、SUBI(心の健康度)、VAS(Visual analogue scale)、PAI・MAI(母子愛着度)[生理学指標]身長、体重(BMI)[生化学指標]母乳:LTF(ラクトフェリン)、ポリアミン、s-IgA唾液:アミラーゼ活性、酸化還元電位〔食育教室プログラム〕『赤ちゃんとママの心とからだにおいしいごはん』というテーマで講義と調理実習を組み合わせた食育教室を、2週間間隔で妊娠期6回、出産後月齢14か月の間に1回の計7回実施した。【結果】食育群と対照群に顕著な差は見られなかったが、食育群は対照群に比べ和食の回数が増える傾向にあり、また、産後の体重の戻りが早かった。被験者の産後データから、SUBI疲労度が緑黄色野菜と正の相関がみられた。POMSの怒り敵意は麺類、嗜好飲料と正の相関があった。また砂糖摂取はミネラルと負の相関がみられた。【考察】以上の結果より、女性のライフステージにおいて重要な妊娠期に食育を行うことは、女性自身や家族の健康に良い影響を及ぼすと考えられるが、この時期は心身のバランスが変動しやすいので、食以外の要因による影響を考慮し、その効果を判定する時期や方法について特別な工夫が必要であることが示唆された。妊娠期67ケ月から12週間間隔で食育教室を6回実施し、「米飯を主食とした日本型食生活が心身の健康と出産後の母乳成分(免疫成分)に良い影響を与える事」について啓蒙を行った。さらにその前後で食事調査、心理、生理、免疫、ストレス生化学指標のデータ収集を行った。食育教室では参加者が自主的に食生活を改善するための効果的な方法として、各人が自らの目標を設定し、その目標達成に向かって情報収集を行い、どのような行動を具体的に行ったかを継続して記入していくポートフォリオの手法を採用した。その活用方法については、オリエンテーション時にレクチャーを行い、それぞれ自分だけのポートフォリオを食育教室参加時から出産後3,4ケ月まで作成してもらった。参加人数が必要数一度に集まらなかったので、19年度10月から3クールに分けて食育教室を実施し、20年度の6月迄継続中である。1クール目の参加者においては出産後の母乳を含めた全てのデータの収集を終了した。2クール目、3クール目は現在進行中である。さらに食育教室に参加しない同時期の妊婦をコントロールとして、データ収集を行っており、こちらも実施継続中である。今回の研究におけるデータの解析はまだ行っていないので、食育教室の効果については現時点で考察できない。ただ、この時期の女性に継続的に食育教室に参加してもらうこと自体大変難しく、その意味では当初考えていた条件でのデータ収集は順調と考える。【考察】