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エクソームシーケンスを用いた新規高比重リポ蛋白代謝制御因子の発見とその機能解析

動脈硬化症予防を目的に、症例に立脚した高比重リポ蛋白(HDL)代謝異常症の病態解明を目指した研究を引き続き行った。発端者は1著明な高HDLコレステロール血症(170mg/dL)と2著明な低HDLコレステロール血症2例である。まず、2低HDLコレステロール血症2例(症例1:28歳女性、HDLコレステロール値2mg/dL、症例2:35歳女性、同6mg/dL)とその家族を全エクソームシーケンス法で解析した。症例1はABCA1遺伝子c.6230C>A/c.6137G>Aのコンパウンドヘテロ接合体、症例2もABCA1遺伝子c.2842G>A/c.1130C>Tのコンパウンドヘテロ接合体と診断された。いずれも既知の遺伝子異常によることが判明したため、機能解析は見送った。次に、1著明な高HDLコレステロール血症の原因「分子X」遺伝子の機能解析に取り組んだ。HEK293細胞へ遺伝子導入を行い、遺伝子発現を確認した。HEK293細胞をアイソトープラベルしたコレステロールと24時間共培養し、さらにアポA-Iを添加し24時間共培養し、コレステロール引き抜き能の検討を試みた。コントロールと比較し、「分子X」遺伝子導入細胞のコレステロール引き抜き能に有意差を認めなかった。この結果は、症例1の高HDLコレステロール血症が「分子X」のコレステロール引き抜き能亢進によらない可能性を示唆する。しかしながら、本研究はin vitroの検討であり、生体内の状況を必ずしも反映していない可能性があり、更なる検証が必要である。動脈硬化症予防を目的に、症例に立脚した高比重リポ蛋白(HDL)代謝異常症の病態解明を目指した研究を試みた。発端者は1著明な高HDLコレステロール血症(170mg/dL)と2著明な低HDLコレステロール血症(2、6mg/dL)症例である。全エクソームシーケンス法で著明な低HDLコレステロール血症(2、6mg/dL)2例の遺伝子解析を終了した。新規遺伝子ではなかったため、機能解析は見送ることにした。動脈硬化症予防を目的に、症例に立脚した高比重リポ蛋白(HDL)代謝異常症の病態解明を目指した研究を引き続き試みている。2低HDLコレステロール血症患者2人(症例1:28歳女性、HDLコレステロール値2mg/dL、症例2:35歳女性、同6mg/dL)と2人の両親(HDLコレステロール値37mg/dL、41mg/dL)、4人の非血縁正常者(平均HDLコレステロール値107mg/dL)の計8人を対象に全エクソームシーケンスを行った。305,202個の遺伝子多型が見出され、SnpEffを用い良性変異を除外した結果、21,708個のナンセンス変異、ミスセンス変異、スプライス部変異が同定された。さらに1%以上の頻度を認める変異を除外した結果5,192個の変異に絞られ、劣性遺伝に合致する変異、C-スコア10点未満の変異を除外した結果、ABCA1遺伝子変異c.6230C>A、c.6137G>A、c.2842>A、c.1130C>Tが残り、症例1はc.6230C>A/c.6137G>A、症例2はc.2842>A、c.1130C>Tのそれぞれコンパウンドヘテロ接合体(Tangier病)と診断された(Tada H, KawashiriM etal. Atherosclerosis 240:324-329;2015)。劣性遺伝性疾患の遺伝子診断に、全エクソームシーケンス法は有用であった。新規遺伝子ではなかったため機能解析は見送った。著明な高HDLコレステロール血症(170mg/dL)症例に見出された新規候補「分子X」の機能解析に着手した。遺伝子改変動物を用いた検討は技術的に困難であり、培養細胞を用いたコレステロール引き抜き研究を先行させることにした。

さらに1%以上の頻度を認める変異を除外した結果5,192個の変異に絞られ、劣性遺伝に合致する変異、C-スコア10点未満の変異を除外した結果、ABCA1遺伝子変異c.6230C>A、c.6137G>A、c.2842>A、c.1130C>Tが残り、症例1はc.6230C>A/c.6137G>A、症例2はc.2842>A、c.1130C>Tのそれぞれコンパウンドヘテロ接合体(Tangier病)と診断された(Tada H, KawashiriM etal. Atherosclerosis 240:324-329;2015)。1著明な高HDLコレステロール血症の原因「分子X」遺伝子を培養細胞に導入し、コレステロール引き抜き能を解析する予定である。全エクソームシーケンス法で著明な低HDLコレステロール血症(2、6mg/dL)2例の遺伝子解析を終了した。新規遺伝子ではなかったため機能解析は見送った。著明な高HDLコレステロール血症(170mg/dL)症例に見出された新規候補「分子X」の機能解析に着手した。遺伝子改変動物を用いた検討は経済的に困難であり、培養細胞を用いたコレステロール引き抜き研究を優先し着手した。動脈硬化症予防を目的に、症例に立脚した高比重リポ蛋白(HDL)代謝異常症の病態解明を目指した研究を引き続き行った。発端者は1著明な高HDLコレステロール血症(170mg/dL)と2著明な低HDLコレステロール血症2例である。まず、2低HDLコレステロール血症2例(症例1:28歳女性、HDLコレステロール値2mg/dL、症例2:35歳女性、同6mg/dL)とその家族を全エクソームシーケンス法で解析した。症例1はABCA1遺伝子c.6230C>A/c.6137G>Aのコンパウンドヘテロ接合体、症例2もABCA1遺伝子c.2842G>A/c.1130C>Tのコンパウンドヘテロ接合体と診断された。いずれも既知の遺伝子異常によることが判明したため、機能解析は見送った。次に、1著明な高HDLコレステロール血症の原因「分子X」遺伝子の機能解析に取り組んだ。HEK293細胞へ遺伝子導入を行い、遺伝子発現を確認した。HEK293細胞をアイソトープラベルしたコレステロールと24時間共培養し、さらにアポA-Iを添加し24時間共培養し、コレステロール引き抜き能の検討を試みた。コントロールと比較し、「分子X」遺伝子導入細胞のコレステロール引き抜き能に有意差を認めなかった。この結果は、症例1の高HDLコレステロール血症が「分子X」のコレステロール引き抜き能亢進によらない可能性を示唆する。しかしながら、本研究はin vitroの検討であり、生体内の状況を必ずしも反映していない可能性があり、更なる検証が必要である。著明な高HDLコレステロール血症(170mg/dL)症例に見出された新規候補「分子X」に関し、機能解析を行う予定である。具体的には、遺伝子過剰発現マウス・遺伝子欠損マウスを樹立し、脂質値を検討し、アポE欠損マウスと交配し、遺伝子改変マウスの動脈硬化病理組織を検討する予定である。遺伝子導入細胞を用いたコレステロール引き抜き研究を展開する予定である。本研究は防衛医科大学校の研究グループが過去に行っている。研究がやや遅れており、共同研究を視野に研究を進める方針である。遺伝子導入培養細胞を用いたコレステロール引き抜き研究を展開する予定である。
司法制度改革の本質とプロセスの再検討

過去の司法制度改革に関する歴史的記録の調査;司法制度改革審議会の2001年の意見書を中心とした最近の一連の司法制度改革に関する基礎資料、データ、文献等の調査;同審議会の委員、事務局や関連検討会の関係者、そして実務家、裁判官、裁判員経験者その他司法制度改革関係者とのインタビューおよび話し合いを通じて、今回の一連の改革の歴史的背景、改革を行う理由・動機、改革の実質、プロセス、インパクト、そして残る課題や問題点の再検討を行った。21年度において、司法制度改革の政治的背景と起源に加えて、法曹養成、法曹人口、司法支援、裁判員制度を含む刑事制度、裁判制度、ADRおよび国際化の各改正を中心に研究した。関連研究および関連資料の渉猟を行い、改革審議会の会長と委員および法曹養成検討会座長に対する面接結果をまとめた。さらに、法曹養成改正関係者、現・元裁判官を含む裁判制度関係者、裁判員経験者を含む刑事制度関係者、法曹制度およびADR関係者との面接・話合いを行った。カリフォルニア大学ロスアンゼルス校(UCLA)より、(日本研究の著名専門家招待のための)Terasaki Chair in US-Japan Relationsとなるよう招待を受け、21年8月から22年3月まで同大学で研究・教育活動を行った。その間、本研究の最終目的の一つである、すなわち司法制度改革の再検討を通じて日本の司法制度全般を分析し、英語で刊行する著書に向けて様々な研究活動を行った。具体的に、ロースクールで行った講義において司法制度改革の中心的な課題を媒体として日本の法制度の重要な側面を取り上げた。また、政治科学研究科の演習において司法制度改革の政治的側面その他司法と政治のテーマを取り上げた。それぞれの科目において歴史的背景、比較の観点、理論的議論等を取り入れた。新たに作成した資料や新たに翻訳した資料を含めて、それぞれの科目のために作成した教材(前者1200頁超、後者800頁超)は計画している著書の土台となる。論文・著書として、日本の刑事制度に関する論文および裁判官制度に関する論文を刊行し、法曹養成改革の再検討の観点からハーバード・ロースクールの教訓に関する著書(共著、有斐閣から2010年11月刊行)の作成・修正を行った。平成22年度において、法曹養成制度、刑事司法、裁判制度、労働審判制度、国際化、ADR関連のそれぞれの改革を中心として、司法制度改革関係者とのインタビュー、同改革関連の資料の調査、実務家、裁判員経験者、裁判官等との話し合いにより改革の実際のインパクトおよび問題点についての調査を通じて、司法制度改革の本質とプロセスについてより豊かな情報と知見が得られた。さらに、今回の一連の改革の歴史的背景を明らかにするため、カリフォルニア大学ロスアンゼルス校(UCLA)にある占領期新聞・雑誌データベースを利用して、刑事制度、法曹制度、裁判制度等の戦後改革について調査を行った。その研究活動で得られた情報と知見を盛り込んで、刑事制度改革の歴史的背景および今;回の改革の内容と影響についての英文の論文、裁判制度改革の背景・内容・影響についての英文の論文、そして法曹養成制度改革の様々な側面を取り上げた和文の著書(共著)を刊行した。その他に、ハーバード・ロースクールを含めてアメリカ合衆国の名門ロースクール3校での招待講演において、司法制度改革の本質とプロセスの背景、内容および影響について論じ、学者、裁判官、実務家等との意見交換を行った。それらの活動を通じて、司法制度改革の本質とプロセスに関する再検討を行い、日本国内における司法制度改革の行方に関する議論に貢献するとともに、海外における日本の法制度に関する理解の向上に努めた。さらに、それらの活動が、本研究の最終的な目標の一つ、すなわち司法制度改革を手がかりとして日本の法と社会の特徴を英文の著書で外国人に紹介することにより海外での日本法の理解を高める、という目標の重要な準備となった。平成23年度において、前年度に引き続き、法曹養成、刑事司法、裁判、民事司法、そして労働審判の各制度および国際化とADR関連のそれぞれの改革について、司法制度改革関係者とのインタビュー、同改革関連の資料の調査、実務家、裁判員経験者、裁判官等との話し合いにより改革の実際のインパクトおよび問題点についての調査を通じて、司法制度改革の本質とプロセスについてより豊かな情報と知見が得られた。また、前年度に引き続き、今回の改革の歴史的背景を明らかにするため、戦後の司法制度改革上および明治、大正時代の刑事制度改革上について調査を行った。さらに、東日本大震災による被害への司法制度の対応を調べるために、被災地で活動している弁護士とのインタビューおよび原子力損害賠償紛争解決センターの関係者とのインタビューを行い、関連する資料,統計等を調査した。その調査を通じて、被災地対応で法曹・司法制度の改善すべき点を明らかにするとともに、司法制度改革の重要なテーマである法曹制度、民事司法制度、ADR制度に関して改革の具体的なインパクトおよびいまだに残っている問題点をより明確にした。研究活動で得られた情報と知見を取り入れて、日米比較法曹養成について詳細な論文、刑事司法、民事司法、ADR、そして法曹養成制度の各改革に関する講演を行った。それらの講演を通じて学者、実務家、政治家、裁判官等との意見交換を行った。

そして論文、講演等の研究活動を通じて、司法制度改革の本質とプロセスに関する再検討を行い、日本国内における司法制度改革の行方に関する議論に貢献するとともに、海外における日本の法制度に関する理解の向上に努めた。さらに、それらの活動が、本研究の最終目標の一つ、すなわち司法制度改革を手がかりとして日本の法と社会の特徴を英文の著書で外国人に紹介するという目標の重要な準備となった。
微量重金属イオンの特異的捕捉・検出能を備えた通電式フロー形計測システムの開発

1.研究の目的(1)本研究は金属酵素から形成されるアポ酵素が特定の重金属イオンに対して特異的捕捉能を保持していることに着目し、アポ酵素への金属イオンの添加に起因する触媒機能の回復を計測利用することで、重金属イオンの新規計測法(アポ酵素活性化法)の確立を目的とした。(2)この目的を果たすため、高感度・高選択性・迅速性に富む操作性に優れたフローインジェクション分析(FIA)システムを構築することとした。備品としての高性能プランジャーポンプやフロー式紫外・可視光検出器の調達が、システムの構築並びに再現性のある計測の実現に役立った。(3)アポ酵素への温和な物理的変換のため、酵素固定化物充填リアクターの出入り口に白金製の細管を取り付け、定電流を印加できるようにした。2.研究実施計画との対応(1)平成16年度では、キレート化剤によるアポ酵素への化学的変換法を適用し、通電法によるアポ酵素への変換法との比較検討を行った。ピリジンジカルボン酸塩(PDC)やEDTAを使用すると、大腸菌由来のアルカリホスファターゼ(ALPと略記)では、前者によって効率的に触媒活性が示されなくなり、一方、仔牛小腸由来のALPでは、EDTAが有効であることが確認された。また、アポ酵素とポロ酵素(天然に取得される金属酵素の状態で、活性部位に重金属イオンが配位している)間の相互変換過程を詳細に検討した結果、PDCではそれ自身が酵素表面に吸着するため、見かけ上、基質が活性部位に配位出来ず、触媒活性が発現できなくなるためと示唆された。(2)平成17年度では、マスキング剤としてルジメチルカルボキシサルコシン(DTCS)をマスキング剤として適用し、コバルト(II)イオンが共存しても、亜鉛(H)イオンを選択的に計測できることを確かめた。さらに通電法に基づくALPのアポ酵素への変換は定量的に進行し、また酵素カラムには著量の亜鉛(II)イオンが酵素カラム中に吸着されることも判明した。そこで、過剰量の金属イオンの吸着を避けるため、担体を微細孔性ガラス粒子(通称CPG)から金メッシュ(商品名:金の網状成型加工物)に換え、しかも固定化と通電とを同時にできるデバイスを創案し、計測精度の飛躍的向上に成功した。この成果は本計測法の今後の実用化研究の展開に決定的な知見をもたらすものである。I.大腸菌由来のアルカリホスファターゼの固定化と識別素子への適用(1)アルカリホスファターゼの固定化と性能評価アルカリホスファターゼ(ALP,比活性70 U/mg)を微細孔性ガラス(粒子径、120-200メッシュ、孔径約24nm)上に定量的に固定化し、プラスチック製のカラムに充填した。このカラムを亜鉛(II)イオンの識別素子として用いるために、フローインジェクション分析システムを構成し、特性評価を行った。酵素触媒活性の性能の評価用にフロー式可視・紫外分光検出器を用いた。

その結果、酵素の触媒部位が全て亜鉛(II)イオンで飽和された状態(ホロ酵素)では、2.0mMのリン酸p-ニトロフェニルを0.1mL注入すると、カラム流出液について0.1%精度で吸光度の変化を追跡、っまり生成物であるp-ニトロフェノールを検出でき、ひいては触媒活性を評価できることが示された。(2)アポ酵素への通電による変換と亜鉛(II)イオンの計測への適用酵素カラムの出入り口にそれぞれ白金管を取り付け、これらを両極として2.0mAを通電した。その結果、5分間以上、pH 4.5で通電することにより、触媒活性が全く発現されなくなることが認められ、アポ酵素に変換されたものと見なした。これは、化学試薬を用いることなしに、物理的方法で簡易にアポ酵素を取得できる方法を例証したものである。アポ酵素の状態にあるカラムに対して、種々の濃度に調製した亜鉛(II)イオン液を注入すると、それらの濃度に対応した触媒活性の発現が観察され、0.1μM-1.0mMの範囲で計測できることが示された。II.仔ウシ小腸由来のアルカリホスファターゼの固定化と識別素子への適用(1)アルカリホスファターゼの固定化と性能評価起源が異なるALPを上記と同様に固定化することができ、また遜色ない性能を示すことを確認できた。(2)アポ酵素へのキレート化剤による変換と亜鉛(II)イオンの計測への適用通電に代わり、キレート化剤として20 mM EDTA液(pH 4.0,5.O mL)を通液するだけで見かけ上、活性が認められなくなり、アポ酵素に変換されたものと見なした。さらに亜鉛(II)イオンの計測を試みたところ、1.0μM-0.5mMの範囲で定量可能なことが認められた。1.研究の目的(1)本研究は金属酵素由来のアポ酵素が特定の重金属イオンに対して捕捉能を保持していることに着目し、アポ酵素に対する金属イオンの添加に伴う触媒機能の回復を利用することで、重金属イオンの新規計測法(アポ酵素活性化法)の確立を目的としたものである。(2)この目的を達成するため、高感度・高選択性・迅速性に富む簡易なフローインジェクション分析(FIA)システムを構築することとした。備品としての高性能プランジャーポンプやフロー式紫外・可視光検出器の購入がシステムの構築、再現性に優れた結果を得ることに貢献した。(3)アポ酵素への温和な物理的変換を果たすため、酵素固定化物充填リアクターの出入り口に白金製の細管を取り付け、定電流を通じることとした。2.研究実施計画との対応(1)平成16年度には、キレート化剤を用いた化学的方法を適用し、通電法に基づくアポ酵素への変換法との比較検討を試みた。ピリジンジカルボン酸塩やEDTAを用いると、大腸菌由来のアルカリホスファターゼ(ALPと略称)では、前者によって効率良く、触媒活性が示されなくなり、これに対して仔牛小腸由来のALPではEDTAが有効であることを確認することができた。また、アポ酵素への変換並びにホロ酵素(天然に取得される金属酵素の状態で、活性部位に重金属イオンが配位している)への相互変換過程を詳細に検討した結果、PDCではキレート化剤それ自体が、酵素表面に吸着するため、見かけ上基質が活性部位に配位できず、触媒活性が発現されなくなると示唆された。(2)平成17年度は16年度の結果を追試、確認した。さらに通電法によるALPのアポ酵素変換はほぼ定量的に進行し、また酵素カラムには著量の亜鉛(II)イオンが酵素カラム中に吸着されることも判明した。
タンパク質リン酸化にフォーカスした情報伝達系プロテオーム解析の新規システム開発

構築したリン酸化物を特異的にトラップする2D-HPLCシステム(Anal Biochem.350,292-297,(2006)Hata,K.,et al.)による、モデルケース分析では良好な結果が得られたが、酵母抽出液のような実サンプルのケースでは、タンパク質分離を含む前処理過程が非常に重要となる事が判明した。そこで、複雑な実サンプル中から、モデルケースと同等純度のタンパク質を精製できる前処理システムを構築し、これと前述のシステムを接続することにより、タンパク質リン酸化にフォーカスした情報伝達系プロテオーム解析の新規システム構築を目指した。さらに、この接続も考慮した上で、モノリスカラムを用いたHPLCによるタンパク質の高速・高性能分離を検討した。そこで、昨年度に引き続き、タンパク質分離を目的としたワイドポアを有するモノリスカラムを調製し、タンパク質分離条件の最適化を行った。蓄積したサンプル回収率、検出限界、定量性のダイナミックレンジ等の基礎データをもとに、最終目標システムに適した分析メソッドを開発した。これにより、多次元分離技術を利用したタンパク質分離が可能となったので、タンパク質分離2D-HPLCシステムを構築した。標準タンパク質サンプルを用いた分析により、タンパク質の2次元分離を行った結果、現在一般的に用いられている2D-PAGE法と比較して、分析時間、再現性、システム拡張性等、このシステムの利点を確認した。さらに、酵母抽出液、シロイヌナズナ抽出液等、実サンプルを用いた分析でも、良好なタンパク質分離が確認できた。このシステムと上記のシステムをオンライン接続させ、リン酸化に焦点をあてた情報伝達系の新規プロテオーム解析システムを構築した。これまでに構築したチタニアカラムを用いたリン酸化物を特異的にトラップする2D-HPLCシステム(Anal Biochem. 2006 Mar 15;350(2):292-7.)を用いて、モデルケースとしてリン酸化タンパク質であるカゼインの分析を行い、リン酸化に焦点をあてた定量分析を確認した。次に本研究の目的である情報伝達系のプロテオーム解析を目指し、酵母抽出液をサンプルとし上記システムによる分析を行った。その結果、HPLC及び質量分析計によりリン酸化ペプチドのトラップは確認されたが、非常に多くのペプチドが競合するのでモデルケースと比較して、定性・定量性が著しく低下した。そこで、前処理としてタンパク質分離が必要であると判断し、さらにシステムに組み込む際にはフロー系が必須である、一般的に使用されているゲル電気泳動と比較して分離の多様性やスループットの向上を付加させたい、といった点を考慮し、モノリスカラムを用いたHPLCによるタンパク質の高速・高性能分離を検討した。そこで、タンパク質分離を目的としたワイドボアを有するモノリスカラムを調製し、タンパク質分離を行った。その結果、市販モノリスカラムと比較してタンパク質分離が大きく改善されたことを確認した。また、標準タンパク質を用いてサンプル回収率、検出限界、定量性のダイナミックレンジ等の基礎的なデータを蓄積した。さらにモノリスカラムの特徴である高速分離を確認し、これを応用し2D-HPLCシステムへ展開し、このカラムの有効性を確認した。さらに、細胞抽出物を分析し、基礎データを参考に分析メソッドの最適化を検討した。このワイドポアモノリスカラムと上記のシステムを融合させ、リン酸化に焦点をあてた情報伝達系の新規プロテオーム解析システムの構築を検討中である。
レーザー時間・空間位相制御による超高強度加速電場の時間・空間強度の制御

本研究は、今まで制御することが難しかった超高強度レーザーと薄膜との相互作用において重要な役割を果たす、超高強度電場の生成を時間・空間的に積極的に制御を試みることが目的である。2017年度に取得されたJ-KARENレーザーシステムと銀の薄膜との相互作用の結果を、ハイドロシミュレーションとParticle In Cellシミュレーションによるハイブリッドシミュレーションを行い、レーザーの、特に時間波形の及ぼす加速電場への影響の結果を論文投稿し、現在査読中である。さらに、本年度は、超高強度レーザーシステムと薄膜との相互作用を決定する、メインパルス近傍10psにおける時間波形を成形し、薄膜との相互作用を試みた。QST関西研にあるJ-KARENレーザーシステムを使用し、ステンレスターゲット5ミクロン上に5x1021Wcm-2で45度の角度から集光し、ターゲットの裏面方向に加速される陽子、炭素、酸素のそれぞれの価数のイオンのエネルギースペクトルをトムソンパラボラにて計測した。その結果、時間位相の3次分散を変化させることで加速される炭素の価数、及びエネルギーが如実に変化することが分かった。現在、変化させた時間波形によって、形成された加速電場がどのように変化し、計測データを説明できるのかをデータ解析、及びシミュレーションから検討中である。今年度において、昨年度の実績報告時には執筆中だった、2017年度に取得されたデータを基にしたレーザー時間波形と加速されるイオンの結果の論文の投稿を行い、現在査読中の状態にまでこぎつけたこと。さらに、2018年度には、上記のように積極的に時間波形を成形することで、加速されたイオンの価数毎のスペクトルの違いが如実に表れたデータの取得に成功し、現在詳細について解析を進めているが、これらのデータは超高強度レーザーを用いたイオン加速実験において、医療応用などの魅力的な応用先があるにもかかわらず、未だにそれに必要な陽子線、および炭素線の最高エネルギーが到達できない理由を示している。すなわち、超高強度レーザーのパルスの立ち上がり成分が既に加速電場を形成し、それらによってメインパルスがターゲット上に加速電場を生成する前に、陽子線や炭素線が加速されてしまって、ターゲットから離れてしまい、陽子線や炭素線の効率的な加速が行われていないために、陽子線や炭素線の加速エネルギーが延びない、という重要な実験的事実と知見をもたらした。このような知見は、超高強度レーザー業界においてはほぼ知られていないことであり、ピーク強度さえあげれば加速イオンのエネルギーが延びると考えられているため、波及効果は非常に大きい。2017年度に取得したデータによる論文を通すこと、さらに、2018年度に取得したデータの解析を進め、効率の良い加速を行うために必要な時間波形を明らかにすることを行う予定である。ターゲットの種類によって、最適な時間波形は変化することが期待されるため、ターゲットの厚みの依存性、かつターゲットの原子番号依存性について、実験的なデータを取得し、それらを包括的に説明するモデルを構築する予定である。本研究では、今まで制御することが難しかった超高強度レーザーと薄膜との相互作用によって圧制する超高強度電場の時間・空間的な形状を積極的に制御することを試みる。この電場はレーザー駆動イオン加速ビームの「多価電離過程および加速過程」の両者をつかさどるため、発生するビームの質を大きく左右する。レーザーの時間・空間位相を制御することで、時間・空間的にフラットトップな形状を持つレーザーパルスを形成し、薄膜ターゲットと相互作用させ、時間・空間的に一定な電場を形成することで、「単一電荷分布」、「準単色化エネルギースペクトル」を持つ「コリメートされた」イオンビームを生成することを目的とする。量研機構・関西研におけるJ-KAREN-Pレーザーを用いて、時間位相をおよびレーザーの波面をacoustic optics (dazzler)およびデフォーマブルミラーを用いることで制御を試みた。特に時間位相を制御することで、レーザーのパルス波形を変化させ、固体薄膜ターゲットと相互作用させることで、レーザー駆動電子線、およびイオン線の発生の違いを、特にエネルギースペクトルに対して計測することに成功した。これらのデーターに関しては現在解析中であり、特にレーザーが固体薄膜と相互作用し、吸収されるメカニズムを議論できるデータセットとなっており、論文化に値すると考えている。本研究において、今まで制御することが難しかった超高強度レーザーと薄膜との相互作用において重要な役割を果たす、超高強度電場の生成を時間・空間的に積極的に制御を試みる。この電場自体の空間及び時間発展によって、被加速粒子の電荷分布及びエネルギーが大きく変化するために、この電場の空間及び時間発展の制御は非常に重要である。最終的には如何に単一電荷分布、及び、準単色化エネルギースペクトルを持つコリメートされたイオンビームの生成に向けて、最適化されたレーザーの時間空間分布を決定することを目的とする。前年度の引き続き、量研機構・関西研におけるJ-KAREN-Pレーザーを用いて、時間位相及びレーザーの波面をacoustic optics (dazzler)及びデフォーマブルミラーを用いて積極的に制御し、レーザー駆動電子線、及びイオン線の発生の違いが分かるデータセットを取得し解析を行った。実験データをより深く理解するために、ハイドロシミュレーションとParticle In Cellシミュレーションによるハイブリッドシミュレーションを行い、レーザーの、特に時間波形の及ぼす加速電場への影響が明らかになりつつあり、現在論文を執筆中である。

2017年度に取得されたJ-KARENレーザーシステムと銀の薄膜との相互作用の結果を、ハイドロシミュレーションとParticle In Cellシミュレーションによるハイブリッドシミュレーションを行い、レーザーの、特に時間波形の及ぼす加速電場への影響の結果を論文投稿し、現在査読中である。さらに、本年度は、超高強度レーザーシステムと薄膜との相互作用を決定する、メインパルス近傍10psにおける時間波形を成形し、薄膜との相互作用を試みた。QST関西研にあるJ-KARENレーザーシステムを使用し、ステンレスターゲット5ミクロン上に5x1021Wcm-2で45度の角度から集光し、ターゲットの裏面方向に加速される陽子、炭素、酸素のそれぞれの価数のイオンのエネルギースペクトルをトムソンパラボラにて計測した。その結果、時間位相の3次分散を変化させることで加速される炭素の価数、及びエネルギーが如実に変化することが分かった。現在、変化させた時間波形によって、形成された加速電場がどのように変化し、計測データを説明できるのかをデータ解析、及びシミュレーションから検討中である。今年度において、昨年度の実績報告時には執筆中だった、2017年度に取得されたデータを基にしたレーザー時間波形と加速されるイオンの結果の論文の投稿を行い、現在査読中の状態にまでこぎつけたこと。さらに、2018年度には、上記のように積極的に時間波形を成形することで、加速されたイオンの価数毎のスペクトルの違いが如実に表れたデータの取得に成功し、現在詳細について解析を進めているが、これらのデータは超高強度レーザーを用いたイオン加速実験において、医療応用などの魅力的な応用先があるにもかかわらず、未だにそれに必要な陽子線、および炭素線の最高エネルギーが到達できない理由を示している。すなわち、超高強度レーザーのパルスの立ち上がり成分が既に加速電場を形成し、それらによってメインパルスがターゲット上に加速電場を生成する前に、陽子線や炭素線が加速されてしまって、ターゲットから離れてしまい、陽子線や炭素線の効率的な加速が行われていないために、陽子線や炭素線の加速エネルギーが延びない、という重要な実験的事実と知見をもたらした。このような知見は、超高強度レーザー業界においてはほぼ知られていないことであり、ピーク強度さえあげれば加速イオンのエネルギーが延びると考えられているため、波及効果は非常に大きい。J-KAREN-Pレーザーによって取得されたデータセットを解析することで、論文化につなげる。さらに、レーザーのパルス波形を制御した際のイオンおよび電子のスペクトルだけではなく、空間分布を計測することを試みる。さらにレーザーの波面を制御した際にも同様のスペクトル、空間分解された、イオンおよび電子のスペクトルを計測することで、当初の目的としている、レーザー駆動イオン線のスペクトル、発散角度、を制御することを試みる。J-KAREN-Pレーザーによって引き続き実験を行う。特にレーザーの空間波面に制御を積極的にかけることを試みる。
薬用ゲルセミウム属植物含有アルカロイド類の生合成ル-ト類似の化学合成研究

ゲルセミウム属植物含有アルカロイドは40種に及ぶ化合物群からなり、複雑で骨格的に変化に富んだ構造を有している。これらは生合成的考察により大きく五つのグル-プに系統的に分類可能である。我々は今回の研究を通じて、以下に述べる4種の異なった骨格のバイオミメティックな合成に成功した。1.Sarpagine類;多量に入手可能であり更に生合成仮想中間体に化学的に対応するAjmalineを出発原料として、Koumidine,19ZーAnhydrovobasinediolの合成に成功した。これによってエチリデン側鎖の配置の決定も行った。2.IIumantenine類;上記1にて合成した19ZーAnhydrovobasinediol及びGardnerineを用い、新たに開発したOsO_<24>を用いる立体選択的なオキシインド-ルへの酸化的転位反応により、NーDesmethoxyrankinidine,NーDesmethoxyhumantenirineの合成を行った。これによりIIumantenine類の絶対配置が明かとなった。3.Gelsedine類;21位の炭素が欠如した形のオキシインド-ルアルカロイド,Gelsedine類に関しては、当初AjmalineよりDーNorsrpagine型化合物を合成し、これを用いて、オキシインド-ル体を得たが、7位が天然と逆の化合物であった。そこで生合成ル-ト再考し、IIumanntenine型化合物から21位の炭素を脱離させ、ここに初めてGelsedine骨格の構築に成功した。4.Koumine類;7位と20位が結合した籠型骨格を有するKoumineに関しては、18ーIIydroxygardnerine及びその11ーdesmethoxy体を用い、Pd触媒による分子内カップリング反応で、その生合成的合成に成功した。以上のように我々が提出した生合成仮説を化学的に実施することにより4つのタイプのゲルセミウムアルカロイドを合成することに成功した。なお、Gelsmineの合成及びN_<2a>ーMethoxyoxindoleの一般的合成法の開発が今後の課題として残された。1。種々のゲルセミウムアルカロイド類の生合成共通中間体と考えられる19-(Z)-Taberpsychine(1)の合成を、Ajmaline及びGardnerineを用いる2種のル-トにより達成した。即ち、1)Ajmalineの18、19位のZ型のオレフィンを導入し、更にインドリン部の酸化を経て、16位の異性化を防ぎながらインド-ルへと変換し(1)とした。2)Gardnerineのベンゼン環部のメトキシ基の除去と、パラジウム触媒を用いたオレフィンの反転により(1)とした。2。19-(Z)-Taberpsychine(1)のOsO4による酸化により選択的にC7(S)配置を持つオキシインド-ルへと転位させることにより天然物であるDes-N(a)-methoxyrankinidineを合成し、Humantenine型アルカロイドの絶対配置を初めて決定した。3。18-Hydroxygardnerineを出発原料として選び、ベンゼン環部のメトキシ基の除去の後、C/D環解裂により生合成仮想中間体18-Hydroxytaberpsychineを得た。これをパラジウム触媒を用いてC20位とインド-ル環のβ位の分子内カップリング反応を起こさせ、Koumineのバイオミィメテイックな合成に成功した。4。

Gelsedine類は、生合成過程においてまず21位の炭素が脱離してD-Norsarpagine型化合物となり、これのオキシインド-ルへの酸化により生成すると考えられるので、この生合成仮想中間体の合成を試みた。Stricto-sidineと合成的にほぼ等価と考えられるAjmalineを出発原料として選び、20位に酸素官能基を残す形で、酸化的に21-ホルミル基を除去した。続いて、19-(Z)-Taberpsychine(1)合成のときと同様に、インドリン環をインド-ルへ導き、最後に20(S)アルコ-ル体を用いてN(b)との再閉環を行い目的としたD-Norsarpagine型化合物を得ることができた。1.前年度に引続き、オキシインド-ルアルカロイドであるゲルセジン類のバイオミメティックな合成研究を行った。ゲルセジン類はその生合成過程においてまず21位の炭素が脱離してDーNorsarpagine型化合物となり、このオキシインド-ルへの酸化的転位により生成すると考えられた。そこでアジマリンを出発原料として20余段階を経て、生合成仮想中間体のDーNorsarpagine誘導体を合成し、このC/D環開裂とO_SO_4による酸化反応でオキシインド-ルへの変換を行った。しかしながら、オキシインド-ルのスピロの位置において天然と逆の配置を有する化学物が得られるのみであった。本実験事実と通常のサルパギン型アルカロイドの転位反応の結果等を基に、ゲルセジン類の生合成ル-トを再考し、これに基づいて新たに別途ル-トによる合成研究に着手した。GardnerineからC/D環開裂とそれに続く天然型オキシインド-ルへの転位の後、19、20位の二重結合を手がかりに21位の炭素を脱離させた。これによりN(a)ーdesmethoxygelsemicineを立体選択的に得、ここに初めてゲルセジン骨格の構築に成功した。2.最近20位に水酸基を持つフマンテニン型新ゲルセミウムアルカロイド、20ーhydroxydihydrorankinidineが報告された。現在までに、アジマリンより10段階を経て、重要合成中間体である20ーhydroxydihydrokoumidineの合成に成功している。3.ゲルセミウムアルカロイドの合成研究の過程において得たアジマリンに関する化学的知見を生かし、マクロリン型アルカロイド,talcarpineとalstonerineの合成に功功した。これによりtalcarpineの19位の配置を明かにすることができた。
うつ高齢者における会話量が認知機能に及ぼす影響

会話を適切に実施するためには聞き取りと発話が適切に行われる必要がある。主観的聴覚障害(聞き取りにくさ)は認知機能低下のリスクの一つであり、聴覚に異常がない高齢者においても、聞き取りの能力と短期記憶との間に強い相関があることが認められた。また、他者との社会的交流において会話は認知機能と強い関連があることが報告されているが、会話や社会的交流の程度を客観的に評価できる指標は未だ開発されていない。さらに、日常生活における会話量が認知機能とどのような関係性を有しているかは明らかになっていない。また、うつ高齢者は社会的交流の機会が減少し、認知機能が低下しやすい状況にあり、認知症のリスクとなることが知られている。そこで、本研究の目的は、日常生活における会話量を客観的に測定し、社会的交流を評価できる指標として測定し、うつ傾向を加味して認知機能との関連を検討することとする。平成30年度は、対象者への研究の説明を実施し、87名に同意を得ることができた。同意を得た対象者にGeriatric depression scaleスコアを用いてうつ傾向を評価した結果、14名(16%)がうつ症状を有していることが分かった。すべての対象者に対しては、タブレッド型PCによる認知機能検査であるNational Center for Geriatrics and GerontologyーFunctional Assessment Toolを用いて認知機能を評価し、活動量計(Silmee W20)を用いて2週間にわたる会話時間を測定することで、データを得るところまで到達した。調査の実施や解析の進捗状況を踏まえ、進捗状況としては当初の計画通りおおむね順調に進展していると考えられる。今後は、事前調査で得られた会話量と認知機能データを用いて解析を行い横断的関係性について検討することを予定している。事前調査から1年後経過した時点で対象者に周知の連絡および事後調査における参加同意を得て、認知機能検査の実施を進めることで会話量と認知機能との縦断的解析を行い、その関係性を明らかにする予定である。また、それらの成果をまとめ、学会や論文での発表を行う予定である。
喀痰材料を用いた肺癌発見率の向上への試み

喀痰細胞診は被験者に対して、非侵襲的な検査方法であり、特に肺門部肺癌の発見に有用な方法の1つである。そのため、各自治体では重喫煙者や血痰などの症状があるまたは過去にあったことがある検診受診者に対して、喀痰細胞診による検診を行っている。また、医療機関でも血痰、喀痰の増加、継続する咳嗽などの症状を有する患者に対して、肺癌のスクリーニングなどを目的に喀痰検査が行われる。喀痰には、細胞診で発見される腫瘍細胞以外にもその産物、破壊物が含まれていると考えられ、被験者の肺内の環境を表している貴重な試料である。一方、我が国の肺癌検診では喀痰細胞診は胸部X線検査と併用で有用性が認められているものの喀痰細胞診単独でのがん発見率は平均0.1%程度に留まっている。そこで、喀痰を細胞診断のみの診断材料として用いる他に、喀痰中の癌細胞関連核酸を用いた安価でかつ簡易な診断法を開発し、肺癌高危険群の抽出や、癌そのものの発見率向上を目指し、効果的なスクリーニングや分子標的薬のための再生検に代わる方法としての一助も担いたいと研究を計画した。茨城県内の国立病院機構茨城東病院(茨城県那珂郡東海村)と筑波大学附属病院(茨城県つくば市)の2施設の肺癌および非肺癌患者よりサコマノ法での蓄痰による喀痰検査の診断後の残余喀痰検体を用い、肺癌の発生、発癌、増悪にかかわる遺伝子変異の探索が次世代シーケンサ(NGS)を用いて可能かどうかを選べる。肺癌危険群の抽出に応用できる程度の異常を明らかにできれば、喀痰材料を用いたNGS解析を実用化し、肺癌の早期発見に役立てる。現在までに茨城東病院の残余喀痰件数は79例、筑波大学附属病院の残余喀痰件数は68例であり、サコマノ法で収集し、そのままサコマノ液に入れて4°Cで保存した。これらの検体に対して、性別、年齢、臨床診断、細胞診断および組織が採取されているものは組織診断、組織での遺伝子診断があるものの遺伝子診断結果を臨床情報として得た。収集した喀痰1500ulを遠心し、沈渣すべてと上清180ulにpro K 20ulを加え、56度で90分加温してからPrecision Sciencesystemの全自動核酸抽出、精製システムでDNA抽出、精製を行い、Nanodropで抽出濃度を測定した。抽出されたDNAは解析までの間-80度で保存中である。結果、国立病院機構茨城東病院の喀痰から抽出した検体79例中76例でDNAの抽出が行えた。Nanodropで測定したDNA量は2ng/ul1057ng/ulであり、A230/260も76例中67例は1.702から2.010であり、良質なDNAの抽出が行えた。筑波大学附属病院の喀痰から抽出した検体68例中66例でDNAの抽出が行えた。Nanodropで測定したDNA量は0.6ng/ul 1218ng/ulであり、A230/260も66例中51例は1.702から2.069であり、良質なDNAの抽出が行えた。これらのDNAから組織で腺癌、扁平上皮癌が確認できた検体をそれぞれ5例ずつ、悪性腫瘍が臨床的に確認できなかった症例5例の計15例をついて、Ion AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2を用いてAmpliconシークエンシングした。現在、予想以上の遺伝子異常を検出できており、今後どのようにvalidationしてくかを検討中である。Ion AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2を用いたAmpliconシークエンシングで得られた結果を詳細に検討し、発癌に密接に関わる遺伝子や転移、増殖に関わる遺伝子で、主として癌症例に発現しているものを選別し、対応する組織でも同様の遺伝子が抽出されるか検討する。さらに、癌症例の10例で喀痰の残余検体から標本を作成し腫瘍細胞をMicro dissectionで選択し、その腫瘍細胞からDNAを抽出し、先にえられたAmpliconシークエンシングの結果と同様の遺伝子が得られるか解析する。陰性喀痰(腫瘍なし)と陽性喀痰(腫瘍あり)の間で最も異なって検出される遺伝子異常をいくつか抽出し、これらをターゲットとした喀痰専用のパネルを作り、実際の喀痰材料を用いてパネルを用いたスクリーニングの実用性を検証する。

一方、我が国の肺癌検診では喀痰細胞診は胸部X線検査と併用で有用性が認められているものの喀痰細胞診単独でのがん発見率は平均0.1%程度に留まっている。そこで、喀痰を細胞診断のみの診断材料として用いる他に、喀痰中の癌細胞関連核酸を用いた安価でかつ簡易な診断法を開発し、肺癌高危険群の抽出や、癌そのものの発見率向上を目指し、効果的なスクリーニングや分子標的薬のための再生検に代わる方法としての一助も担いたいと研究を計画した。茨城県内の国立病院機構茨城東病院(茨城県那珂郡東海村)と筑波大学附属病院(茨城県つくば市)の2施設の肺癌および非肺癌患者よりサコマノ法での蓄痰による喀痰検査の診断後の残余喀痰検体を用い、肺癌の発生、発癌、増悪にかかわる遺伝子変異の探索が次世代シーケンサ(NGS)を用いて可能かどうかを選べる。肺癌危険群の抽出に応用できる程度の異常を明らかにできれば、喀痰材料を用いたNGS解析を実用化し、肺癌の早期発見に役立てる。現在までに茨城東病院の残余喀痰件数は79例、筑波大学附属病院の残余喀痰件数は68例であり、サコマノ法で収集し、そのままサコマノ液に入れて4°Cで保存した。これらの検体に対して、性別、年齢、臨床診断、細胞診断および組織が採取されているものは組織診断、組織での遺伝子診断があるものの遺伝子診断結果を臨床情報として得た。収集した喀痰1500ulを遠心し、沈渣すべてと上清180ulにpro K 20ulを加え、56度で90分加温してからPrecision Sciencesystemの全自動核酸抽出、精製システムでDNA抽出、精製を行い、Nanodropで抽出濃度を測定した。抽出されたDNAは解析までの間-80度で保存中である。結果、国立病院機構茨城東病院の喀痰から抽出した検体79例中76例でDNAの抽出が行えた。Nanodropで測定したDNA量は2ng/ul1057ng/ulであり、A230/260も76例中67例は1.702から2.010であり、良質なDNAの抽出が行えた。筑波大学附属病院の喀痰から抽出した検体68例中66例でDNAの抽出が行えた。Nanodropで測定したDNA量は0.6ng/ul 1218ng/ulであり、A230/260も66例中51例は1.702から2.069であり、良質なDNAの抽出が行えた。これらのDNAから組織で腺癌、扁平上皮癌が確認できた検体をそれぞれ5例ずつ、悪性腫瘍が臨床的に確認できなかった症例5例の計15例をついて、Ion AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2を用いてAmpliconシークエンシングした。現在、予想以上の遺伝子異常を検出できており、今後どのようにvalidationしてくかを検討中である。Ion AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2を用いたAmpliconシークエンシングで得られた結果を詳細に検討し、発癌に密接に関わる遺伝子や転移、増殖に関わる遺伝子で、主として癌症例に発現しているものを選別し、対応する組織でも同様の遺伝子が抽出されるか検討する。さらに、癌症例の10例で喀痰の残余検体から標本を作成し腫瘍細胞をMicro dissectionで選択し、その腫瘍細胞からDNAを抽出し、先にえられたAmpliconシークエンシングの結果と同様の遺伝子が得られるか解析する。陰性喀痰(腫瘍なし)と陽性喀痰(腫瘍あり)の間で最も異なって検出される遺伝子異常をいくつか抽出し、これらをターゲットとした喀痰専用のパネルを作り、実際の喀痰材料を用いてパネルを用いたスクリーニングの実用性を検証する。今後は昨年度使用した喀痰に対応する組織でも同様の遺伝子が抽出されるかをIon AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2を用いたAmpliconシークエンシングで検討する。
太陽フラウンフォーファ線のスペクトル差分を利用する植物蛍光の画像化装置

「太陽光誘起の植物蛍光を指標とする植物生育の精密画像診断装置」の開発と実証試験を行った。1)画像情報取得装置ハードウェアの改良・開発(野村)平成18年度の結果からC線の使用は不適であることが判明したため、今年度では新たにA線の使用を検討し装置の改良を行った。新装置ではA線に同調した干渉フィルター(波長760.7nm、半値幅lnm)と、近傍に同調した干渉フィルター(波長758.2nm、半値幅1nm)を用いた。画像検出にあたりピクセル単位の解析が必要で、フィルター交換時による二波長画像検出時の機械的(動き)ずれによる影響が懸念されたてめ、新装置同時画像観測では二台のCCDカメラを使用する構成とした。2)画像情報取得装置のソフトウェア開発(斉藤)次の二つのソフトウェアを用意(開発)した。a)FLD(Fraunhofer Line Discriminator)法を適応した、蛍光変換プログラムを作成した。植物葉からのA線信号強度、近傍信号強度、または両者の面積スペクトル値、標準反射板からのそれぞれの信号強度による補正、等が含まれた。b)画像化プログラムを作成した。ニ画像位置調整・位置ずれ補正・画像エリアの設定(位置基準)、ピクセル毎の画像変換、強度(リニア関数および対数関数の準備)・色変換と表示、等が含まれた。3)植物蛍光検出野外観測実験(野村・斉藤)屋外生育樹木葉を対象とした、原理確証実験、システム評価実験、画像検出実験を行った。植物生育の基本である光合成活動に関わるクロロフィル色素情報の蛍光画像からの抽出観測を試みた。斑入りポトス葉の蛍光画像は、クロロフィル濃度分布と非常に良い一致を示した。本研究の大きな成果である。太陽光に誘起された植物からの蛍光を指標とした、植物生育の精密画像診断装置の開発を目標にして研究を行っている。平成18年度は、1)太陽フラウンフォーファー線を利用するスペクトル差分計測法の提案と、2)太陽スペクトルの精密差分計測、および3)植物蛍光のシミュレーション実験を行った。1)太陽フラウンフォーファー線を利用するスペクトル差分計測法の提案:植物蛍光は微弱であるが生理学的情報を含み、非破壊・非接触で生きたままの植物の生育診断できる可能性を持つ。太陽背景光に埋もれる微弱な植物蛍光を検出するには、フラウンフォーファー線と呼ばれる太陽スペクトルの暗線を利用するのが効果的である。暗線の近傍波長との差分を取れば、蛍光以外の要素が除去できるはずであり、目的とする微弱蛍光を検出できるはずである。2)太陽スペクトルの精密差分計測:光入力ファイバ、分光器、CCDラインセンサからなる、太陽スペクトル計測システムを構築した。屋外での太陽観測結果から、地球大気酸素の吸収暗線A線とB線、太陽大気水素の吸収暗線C線の利用が有効であることが解った。またA線とB線のスペクトル幅はそれぞれ2nmと1nm、C線のものは0.8nmであった。3)植物蛍光のシミュレーション実験:植物蛍光スペクトルを理解するためのシミュレーション実験として、植物葉を用いたレーザー誘起蛍光計測の実験を行った。蛍光ライダーを製作し、屋外約15mに自然生育しているケヤキの葉を測定対象とした。その結果、A線付近ではクロロフィル分子の長波長側の蛍光ピークが見られた。B線付近では同分子の短波長側の蛍光ピークが現われた。またC線付近の蛍光は他のものよりも小さな値となった。以上の結果は、平成19年度に予定している装置設計・製作についての重要な指針を与えるものである。
高齢者・障害者を考慮した聴覚情報環境の評価方法と情報提示手法の開発

本研究により,以下の3点について成果が得られた。1.聴覚の加齢効果が音声聴取に及ぼす影響音声聴取に関する加齢による影響をより詳細に調べ,聴力低下で説明できる要因と認知的な要因について解明した.特に単語了解度と聴き取りにくさはSN比と聴力レベルの関数で予測できることを明らかにした。また,音声情報提示時の記憶に対する負荷を求め,若齢者と高齢者は同じ3つまでのキーワードを記憶できることを明らかにした。さらに遅すぎる話速は高齢者にとっても助けにならないことを示し,適切な話速の範囲を明らかにした。また,騒音の影響を考慮した音量の設定について最適音量と最大音量を明らかにした。2.音声聴取環境の予測と評価室内音響の物理的要因について予測方法を提案し,日本建築学会音声伝送WG作成のデータベースを用いて,その予測精度を明らかにした。実用的には音源から受音点までの距離と残響時間により予測が可能であることが明らかとなった。また,公共空間の代表例として鉄道駅と空港の音環境評価を試みた.3.視覚障害者移動支援用音響信号の現状評価現状用いられている移動支援用音案内信号について,どの程度の方向指示性能があるのか,及びその評価方法について視覚障がい者と健常者を被験者として用い明らかにした。その結果,音案内信号により方向定位精度が異なること,方向が同定されるまでに要する時間が異なること,残響と騒音では音信号の設計を変化させなければならないこと,特に時間パターンが重要であることを明らかにした。本年度の研究成果は以下の通り.1.空間の騒音と反射音の測定・解析不特定多数の利用者が想定されかつ相当数の高齢者の利用が見込まれる代表的な公共空間として駅舎をとりあげ,騒音並びに反射音特性の測定を行った.その結果,騒音レベルは60-80dB,残響時間は2秒程度であり,聴覚情報を有効に活用する工夫が必要であることがわかった.空間的な音響状態を把握するためのマルチマイクロホン集音については開発途上であり,ダミーヘッドを用いたバイノーラル測定を行った.2.幾何音響プログラム及び実音場データベースを用いた実験音場の作成幾何音響プログラムにより教室をモデルとした検討を行い,吸音材の効果について検討を行った.また実音場データベースの分析を行い,音声聴取実験の実験条件を設定した.3.音声聴取実験本年度は騒音の存在する音場において単語了解度試験及び聴き取りにくさ測定,並びに連続単語を聴取させたときの再生試験について若齢者と高齢者を被験者として用いて実験を行った.単語了解度は聴力とSN比の関数として表現できること,聴き取りにくさは平均聴力レベル30dBHL以上の聴取者は常に聴き取りにくいと感じる度合いが高いこと,短期記憶には加齢効果によるパフォーマンスの低下があることを示した.現在は騒音と反射音のある音場において連続単語の提示間隔,話速,提示個数をパラメータとして実験を開始している.4.サイン音聴取実験及び音の提示方向と反射音及び背景騒音盲導鈴による安全で円滑な移動支援を確実にするために,現在使われている盲導鈴について定位実験を行い,その有効性について基礎的な検討を行った.盲導鈴の全体が聞こえる音圧レベルでも前後誤判定が見られること,暗騒音レベルが高い場合,前後誤判定率が増すことを示した.本年度の研究成果は以下の通り.1.空間の騒音と反射音の測定・解析不特定多数の利用者が想定されかつ相当数の高齢者の利用が見込まれる代表的な公共空間として空港をとりあげ,騒音特性の測定を行った.その結果,場所による分布もあるが空間として聴覚情報を有効に活用する工夫が必要であることがわかった.2.実音場データベースを用いた実験音場の作成実音場データベースの分析を行い,音声コミュニケーションという観点から音環境の設計・評価に用いることができるSpeech Transmission Indexについて検討を行い,残響時間とSTIの関係を様々な公共空間を対象として示した.3.音声聴取実験本年度は騒音と反射音のある音場において連続単語の話速,呈示個数をパラメータとして実験を行った.