hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大型鱗翅目昆虫の幼虫における行動に関する基礎的研究

そこで、これら系統を交雑したF_1において分散性を測定したところ、F_1の分散性は分散性の弱かった親とほぼ同程度であった。さらに、交雑F_1雌に分散性の強い系統あるいは弱い系統を戻し交雑したBF_1において、孵化直後の幼虫の分散性を調査した結果、分散性の高い個体と低い個体が分離していると考えられたので、分散性の大きかった個体と小さかった個体とを別々に飼育した。それぞれの区ごとに次代を得て次代における分散性を調査したところ、分散性に関して選抜効果が認められ、カイコ孵化直後幼虫の分散性は遺伝的形質であり、この形質を支配する主遺伝子の存在が示唆された。平成11年度は分散性に関わる主遺伝子を明確にするとともに遺伝子座の検索を行う予定である。カイコ孵化直後幼虫の暗中での分散性に関し、強く分散する系統と分散しない系統との交雑F_1にこのいずれかの親を戻し交雑したBF_1区における分散行動を測定し、拡散係数を求めた。約20蛾区の結果は、いずれの区においても理論比どおりの1:1に分離していると認められるものはなく、拡散係数も一定ではなかった。そのため、分散性に関し特徴があるとした4系統について蛾区毎の分散性を測定したところ、分散性は蛾区間でも大きな差異を示し、それぞれの系統内においてもかなり大きな変異が存在することが明らかとなった。これらのうち、系統内の変異が比較的小さいものとしては分散性強系統では拡散係数が8.7415.97のc440、弱系統では拡散係数が0.110.32のN71(大造)があげられた。c440系統で拡散係数が15.97であった蛾区の個体とN17系統のうち拡散係数が0.19であった蛾区の個体とを交雑したF_1における蛾区別の拡散係数は0.490.86となり、拡散係数から見た変異はこれまでの交雑におけるF_1に比べて大幅に小さくなっていた。現在、交雑BF_1区を採種したところである。分散性に関わる遺伝子支配機構を解析するためc440とN17系統において孵化直後幼虫の分散性と老熟幼虫の分散性について比較した。老熟幼虫の分散性においてもc440の分散性がN17より高い傾向にあったが、各蛾区における孵化直後幼虫の拡散係数の順位と老熟幼虫の拡散係数の順位は必ずしも一致することはなく、孵化直後と老熟期では分散行動に関係する遺伝子は同一ではないと推察された。カイコの分散行動に関するこれまでの研究結果から,孵化直後幼虫の暗中での分散行動には活発な行動を支配する劣性の主遺伝子が存在し,この遺伝子は老熟幼虫の分散行動とは無関係であると考えていた。しかしながら,孵化幼虫に関して4世代選抜育成を重ね,蛾区間における拡散係数の変異が小さくなった系統を用い,分散行動の活発な系統と分散行動の不活発な系統との交雑F_1雌に分散行動の活発な系統の雄を戻し交雑したBF_1区において,孵化直後幼虫の分散性の強い個体と弱い個体を繰り返し選抜し,それぞれの選抜区の老熟幼虫における拡散係数を調査した。結果は,分散性強個体選抜区の拡散係数の平均値は9.18,分散性弱個体選抜区で2.74となり.孵化幼虫における分散性に関する選抜が老熟幼虫の分散性に関係しており,孵化幼虫の分散性を支配する遺伝子は老熟幼虫の拡散性にも関与することが示唆された。さらに,それぞれの選抜区内で相互交雑を行った次代における孵化幼虫の拡散係数は分散性強個体選抜系で23.42,分散性弱個体選抜系で12.83であった。この結果は、BF_1世代において孵化幼虫の分散行動を活発にする劣性遺伝子をホモに持つ個体が分離し,それらが選抜によって区別されたことを示すものである。したがって.これまで不可能であった分散行動に関する遺伝子の解析が,本研究で用いた行動形質に関する分離モデルを用いることによって解析可能となり,さらに,現在開発されつつある分子的マーカーによる遺伝子解析を応用することによって分散行動に関する主遺伝子の同定が期待される。
α-ピロン環を有するメローテルペノイド類の薬化学的研究

申請者は、2つのa-ピロン環を有するメローテルペノイド類について、効率的で簡便な合成法の確立を行っている。コレステロールの代謝に関わる酵素であるアシルCoA:コレステロールアシル転移酵素(ACAT)を強力かつ選択的に阻害するピリピロペンAの全合成を達成した。すなわち、テルペン骨格であるa,b-不飽和酸クロリドとピリジノ-a-ピロン環とをルイス酸存在下カップリングさせることによりピリピロペンAの炭素骨格を立体選択的にしかも一挙に構築する非常に効率的で簡便な合成法を確立した。尚、テルペン骨格は、(+)-Wieland Mieschler Ketoneより立体選択的なホルミル化とカルボニル化反応を鍵反応とし、更に2つの立体選択的還元により合成した。またこの全合成における鍵反応であるカップリングについて詳細に検討した結果、ルイス酸として塩化アルミニウムが最もよく、またプロトン酸としてトリフルオロ酢酸が適していることを明らかにした。また、E,E-ファルネシルアセテートを出発原料としてSharplessの不斉ジヒドロキシル化とポリエン環化反応を鍵反応として、生合成類似の合成法によりピリピロペンEの全合成も達成した。一方、AchEを強力かつ選択的に阻害するもう一つのメローテルペノイドであるアリスガシンについても、別の鍵反応により分子骨格を構築する方法を確立した。すなわち、テルペン骨格であるラクトールとフェニル-a-ピロン環とをL-プロリン存在下カップリングさせることによりのアリスガシンの炭素骨格を立体選択的にしかも一挙に構築する効率的で簡便な合成法を確立した。現在、この鍵中間体より官能基変換を行いアリスガシンへの誘導を行っている。申請者は、コレステロールの代謝に関わる酵素であるアシルCoA:コレステロールアシル転移酵素(ACAT)を強力かつ選択的に阻害するピリピロペンAの全合成を達成した。すなわち、テルペン骨格とピリジノ-α-ピロン環とをルイス酸存在下カップリングさせることによりピリピロペンAの炭素骨格を立体選択的にしかも一挙に構築する非常に効率的で簡便な合成法を確立した。また、この全合成を利用して種々誘導体を合成してピリピロペンAの構造活性相関を明らかにした。その結果、ピリジン環とα-ピロン環はACAT阻害活性に必須であることが明らかになった。一方、4つの水酸基については、7位水酸基はバレリル基が最もよく、13位水酸基はフリーであることが活性発現に重要である事が明らかになった。更に、1位および11位をベンジリデンアセタールで保護したPR-109は最も強力なACAT阻害活性を示し、ピリピロペンAより15倍強力な阻害活性を示した。また、11位をメシル化したPR-86は、マウスを用いた動物実験においてピリピロペンAより約10倍強力にコレステロールの低下作用を示した。次に、ピリピロペンAの生合成を各種ラベル化された前駆体を用いて明らかにした。その結果、ピリジノ-α-ピロン環は2つの酢酸と1つのニコチン酸より形成され、一方、テルペン骨格は3つのメバロン酸より形成されることを明らかにした。

尚、テルペン骨格は、(+)-Wieland Mieschler Ketoneより立体選択的なホルミル化とカルボニル化反応を鍵反応とし、更に2つの立体選択的還元により合成した。またこの全合成における鍵反応であるカップリングについて詳細に検討した結果、ルイス酸として塩化アルミニウムが最もよく、またプロトン酸としてトリフルオロ酢酸が適していることを明らかにした。また、この全合成を利用して種々誘導体を合成してピリピロペンAの構造活性相関を明らかにした。その結果、ピリジン環とα-ピロン環はACAT阻害活性に必須であることが明らかになった。一方、4つの水酸基については、7位水酸基はバレリル基が最もよく、13位水酸基はフリーであることが活性発現に重要である事が明らかになった。更に、1位および11位をベンジリデンアセタールで保護したPR-109は最も強力なACAT阻害活性を示し、ピリピロペンAより15倍強力な阻害活性を示した。また、11位をメシル化したPR-86は、マウスを用いた動物実験においてピリピロペンAより約10倍強力にコレステロールの低下作用を示した。次に、ピリピロペンAの生合成を各種ラベル化された前駆体を用いて明らかにした。その結果、ピリジノ-α-ピロン環は2つの酢酸と1つのニコチン酸より形成され、一方、テルペン骨格は3つのメバロン酸より形成されることを明らかにした。
再エネ分野におけるエネルギー自立を目指す人材育成のための工学教育プログラム構築

平成28年度に開発された下記の教育プログラムの実施と実施後の評価のため、研究代表者と分担者所属の各高専において適切な導入形態を選択し授業を実施した。平成29年8月と平成30年3月に開催した研究会において、教育プログラムの実施結果を把握し、教育目標が達成されたか否かを評価し、評価結果をもとに研究代表者が改善活動を実施した。また、各研究会では研究分担者の個別活動についての報告と議論が行われた。(1)再生可能エネルギーについての知識を得る(知る)ため、考えるための教育プログラムを開発する。このプログラムの実施において「再生可能エネルギーの基礎」として一括して学習する場合、現行の授業科目に融合させて学習する場合が想定されることから、知識項目毎の独立性を保ち、半期15回のアクティビティ(教材)を開発する。(2)再生可能エネルギー普及のための様々な行動に結びつけていくための教育プログラムを開発する。学生が上記(1)項で得られた電源毎の発電方式の専門的知見をもとに、問題解決型学習により、事業プロセスを疑似体験できるアクティビティ(教材)を開発する。このプログラムは、現行カリキュラムにおける実験・実習・演習科目の一部として実施されることを想定している。(3)エネルギー自立のための様々な行動に結びつけていくための教育プログラムを開発する。住宅・建築物における省エネおよび再エネ、蓄エネ等の技術を適用することにより、地域の「ゼロエネルギー化」を試みる課題解決型学習教材を検討する。国内外における再生可能エネルギー施設や事業の調査のため、2年間で8か所の見学会を催し、授業担当教員(研究代表者および研究分担者)の技術スキルやヒューマンスキル向上を図った。また、平成28年度に作成した専用ホームページ(http://www.elec.nara-k.ac.jp/reep/)に研究活動の状況を逐次掲載した。下記の教育プログラムの開発を研究代表者が行った。研究分担者は、平成28年8月と平成29年3月に開催した研究会において、教育プログラムのレビューを行い、実現すべき事項が適切に実施され、目的とする品質が得られているかについて、成果物を中心に検証と確認を実施した。学生が上記の(1)項で得られた電源毎の発電方式の専門的知見をもとに、課題解決型学習により、事業プロセスを疑似体験できるアクティビティ(教材)を開発する。住宅・建築物における省エネおよび再エネ、畜エネ等の技術を適用することにより、地域の「ゼロエネルギー化」を試みる課題解決型学習教材を検討する。国内外における再生可能エネルギー施設や事業の調査のため、大和ハウス工業(株)総合研究所、三菱電機(株)中低圧直流配電システム実証棟、東京電力(株)丸守発電所、産総研福島再生可能エネルギー研究所などの見学会を催し、授業担当教員(研究代表者および研究分担者)の技術スキルやヒューマンスキル向上を図った。また、研究成果を逐次発信する専用ホームページ(http://www.elec.nara-k.ac.jp/reep/)を作成し、研究活動の状況を掲載した。平成28年度の研究実施計画の通リ教育プログラが開発され、その教育プログラムの実施が当初予定の通リ平成29年度に行うことができる状況になっている。

平成28年度に開発された教育プログラム実施と実施後の評価を、研究代表者と研究分担者がともに行う。研究分担者所属の各高専において、適切な導入形態を選択し実施する。教育プログラムの実施結果を把握し、教育目標が達成されたか否かを評価し、評価結果をもとに改善活動を行う。評価結果に基づく教育プログラムの改善を、研究代表者が行い、研究分担者は教材改善の各局面でレビューを行い、改善すべき事項が適切に実施され、目的とする品質が得られているかについて、成果物を中心に検証と確認を行う。平成28年度に引き続き、授業担当教員(研究代表者および研究分担者)の技術スキルやヒューマンスキル向上ののため、国内外における再生可能エネルギー施設や事業の調査を行う。平成28年度に作成した専用ホームページに研究成果を逐次発信する。国内外における再生可能エネルギー施設や事業の調査のための旅費における計画と実績に差異が生じたため。国内外における再生可能エネルギー施設や事業の調査のための旅費として次年度に使用する。
遺伝構造の空間パターン再現モデルの開発

遺伝的多様性は、生物多様性の重要な要素の1つである。しかし、保護区選定などの際には、種内の空間的な遺伝子の分布パターンである、遺伝構造はほとんど考慮されていないのが現状である。これは主に、遺伝構造に関する実測データが不足していることによる。遺伝構造の情報不足をモデル補完することをめざし、日本列島での植物の空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルの開発を行うとともに、遺伝構造のパターン類型化に必要な指標の開発と適用、さらに、保護区選択において、環境・地理変数が遺伝構造の代替指標となる可能性の検証を行った。空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルの開発では、H29年度に現実的な日本列島の地形と気温、および過去50万年間の気候変化を導入したシミュレーションによる挙動確認を実施しており、モデルの基本的な挙動は妥当であるものの、入手可能な古気候値の不足からレフュージア位置の推定にずれが生じることを確認したところである。古気候値が研究期間中に改善されることは期待できないため、遺伝構造の情報を補完する他の手段として、環境・地理変数による代替可能性の検証を行った。文献から収集した、日本の植物の遺伝構造の実測値を用いて、直接的に遺伝的多様性を最大化するように保護区選択を行った場合と、代替指標として、気温・降水量・地理的位置を用いてこれらの多様性を出来るだけ広くカバーするように保護区選択を行った場合を比較したところ、多くの種では、代替指標に基づく方法でもほぼ同等の遺伝的多様性をカバーでき、代替可能性が高いことが明らかとなった。しかし、一部、代替性が低い種が認められ、これらの種に共通する特性を把握することで、環境・地理指標を保護区選択における遺伝構造の情報の代替指標として使用可能な種であるかどうかを判定することが可能となると考えられた。モデルシミュレーションによる再現が古気候値の問題により困難であったため、方針転換を行った。また、研究期間中に研究代表者の所属機関内での異動により、半年間研究の中断があり、文献からの遺伝構造のデータ収集・整備に遅れが生じた。シミュレーションによる再現以外の、遺伝構造を代替する手段として、環境・地理変数による代替可能性の検証を行った結果、分析対象とした日本国内の種において、多くの種で代替可能性があることを明らかにすることができた。この成果は、不足する遺伝構造の情報を補完する手段を具体的に提案するものであり、大きな進捗である。ただし、どのような種で代替が可能であるのか、遺伝情報以外の生態特性など容易に入手可能な情報で事前に判断できなければ、この代替手法を遺伝構造が未知の種の保護区選択において実際に利用することができない。事前に判断できるようにするためには、出来る限り多くの種の文献情報に基づいて、環境・地理情報による代替可能性の比較検証と、それぞれの種の生態特性との関連付けを行うことが必要である。文献データの収集・整備に遅れが生じたことで、このような生態特性との関連付けがまだ十分に実施できていないため、やや遅れていると評価した。種ごとに、保護区選択において、環境・地理変数によって遺伝構造の情報を代替可能であるかどうか、事前に判別することを可能とするため、より多くの種の遺伝構造の情報に基づいて、生態特性ごとの代替可能性の整理を行う必要がある。この目的のため、文献および著者に直接依頼することによる遺伝構造のデータ収集・整備を継続し、分析対象とできる種数を増やす。また、整備を行った種について、生態特性・分布域等に関する情報整備を行い、遺伝構造に関するパターン類型化と、環境・地理変数による代替可能性の評価の結果と、生態特性との対応付けを行う。遺伝構造の情報不足をモデル補完することをめざし、日本列島での植物の空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルの基本構造の開発を行った。モデルの最も基本となる構造である、遺伝子散布プロセスに関わるプログラム、すなわち、集団内の遺伝子型の頻度等の記述方法、遺伝子の散布関数の形状などの設計を行った。また、遺伝子型と環境選好性との対応付けを導入し、現実的な幅での気候変動を与えたシミュレーション実験を行って、生育可能な環境の幅や移動分散力のパラメータの調整を行った。その結果、地理的距離にともなう遺伝的な隔離のパターンを生じること、気候変動に応答した形質や集団サイズの変化、遺伝的多様性の高さによる適応能力の違い、などの挙動が妥当であることを確認した。また、実測された遺伝構造に関する文献収集を日本の維管束植物を対象として行い、ほぼ文献の収集を終えた。収集した文献からのデータを電子化し、モデルとの比較検証を容易に行うことができるデータ形式の検討を行い、データ抽出・整形の手順を確立した。モデルにより生成された遺伝構造と収集した実測値との間で遺伝構造を比較するための、遺伝構造のパターン抽出指標の開発を行い、収集したデータの一部に適用した。当初の計画どおり、モデルの基本構造である移動分散プロセスおよび気候変動に応答した遺伝的な変化プロセスの構築を行い、変動する気候条件を与えたときの挙動が妥当であることを確認できた。また、実測データの収集も国内の維管束植物についてほぼ終了し、データの整形手法も確立した。遺伝構造の比較のための指標開発も、新たな共同研究者の参画の効果もあり、順調に進捗し、実データに適用するところまで実施できた。

遺伝的多様性は、生物多様性の重要な要素の1つである。しかし、保護区選定などの際には、種内の空間的な遺伝子の分布パターンである、遺伝構造はほとんど考慮されていないのが現状である。これは主に、遺伝構造に関する実測データが不足していることによる。遺伝構造の情報不足をモデル補完することをめざし、日本列島での植物の空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルの基本構造の開発を継続するとともに、試行的なシミュレーションを実施した。また、遺伝構造のパターン類型化に必要な指標の開発と適用を実施した。モデルの基本構造の開発では、より現実的な挙動を実現するため、突然変異と適応遺伝子をモデルの構造に組み込んだ。さらにシミュレーションの試行では、H28年度に仮想空間での挙動確認を行ったところであるが、H29年度には実際の日本列島の地形と気温、および過去50万年間の気候変化を導入し、モデルにより生成される遺伝構造のパターンや動態の妥当性の確認を行った。その結果、現実的な日本の地形でも、地理的距離にともなう遺伝的な隔離や気候変動への形質・集団サイズ等の応答はおおむね妥当であったが、寒冷期のレフュージアの位置に、想定とのずれがみられ、より現実的な古気候値が必要であると考えられた。日本の維管束植物で実測された遺伝構造に関する文献からのデータ抽出については、H28年度に確立したフローに基づいて、文献からの抽出と解析可能な形式への変換を進めた。整備が済んだデータに対し、H28年度に開発した遺伝構造のパターン抽出指標を適用して実測されたパターンの類型化を試みた。その結果、おおまかに遺伝構造が明瞭でないタイプ、北東から西南にかけての構造が明瞭なタイプ、その中でも特に糸魚川静岡線付近に境界があるタイプ、の3つを分けることができ、開発した指標の挙動の妥当性を確認することができた。ほぼ当初の計画どおり、モデルの基本構造の改善と、日本の現実の地形・気候変動を導入したシミュレーション実験を実施することができた。また、実測データの収集に関しては、国内の維管束植物について、データ整形がほぼ終了し、一部のデータでの解析を実施することができた。遺伝構造の情報不足をモデル補完することをめざし、日本列島での植物の空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルの開発を行うとともに、遺伝構造のパターン類型化に必要な指標の開発と適用、さらに、保護区選択において、環境・地理変数が遺伝構造の代替指標となる可能性の検証を行った。空間的遺伝構造のパターンを再現するシミュレーションモデルの開発では、H29年度に現実的な日本列島の地形と気温、および過去50万年間の気候変化を導入したシミュレーションによる挙動確認を実施しており、モデルの基本的な挙動は妥当であるものの、入手可能な古気候値の不足からレフュージア位置の推定にずれが生じることを確認したところである。
毛顎動物の系統とボディープランに関する分子進化学的研究

毛顎動物であるヤムシの系統的位置については古くから議論が多い。分子系統学的な見地から、後口動物の一員ではなく、前口動物に近いことが指摘されている。ヤムシの初期発生を特徴づけるものとして、生殖質の存在がある。分子系統解析を行うための1つの候補遺伝子として、生殖系列で発現し、多くの動物種で調べられているvasa関連遺伝子の単離を進めてきた。昨年度はPL10関連遺伝子のホモログであるPgPL10を得て、ヒドラのものと近縁性が高いという結果を得た。本年度はvasa関連遺伝子の断片を得ることでき、全長を得ることにも成功した。PgVAS1と名付けたこの遺伝子について分子系統解析を行った結果、プラナリアのそれとクラスターを作った。このことは、ヤムシが左右相称動物の祖先的な動物に近い可能性を示すものである。また、PgVAS1は始原生殖細胞に発現することが明らかになった。これと並行して、形態形成に関わることが知られている遺伝子のホモログを単離し、ヤムシではいかに活用されているか調べようとした。まずカエデイソヤムシ胚およびカエデイソヤムシ幼体のcDNAライブラリーを作成し、これをもとに、背腹決定に関わる遺伝子として知られるdppおよびsogのホモログの単離を試みた。縮重プライマーを設計し、現在、単離中である。近年の分子系統学的な見地から、後口動物の一員ではなく、前口動物に近いことが指摘されている。本研究では、まずミトコンドリアDNA(mtDNA)ゲノム配列を指標としてヤムシの系統解析を行った。私たちが行ったカエデイソヤムシEST解析から、ミトコンドリア由来の遺伝子断片を得ているため、これをもとにカエデイソヤムシのゲノムDNAからmtDNAを得た。その結果、1)ゲノム構造は非常に変わっており、他のどの動物とも違う、2)遺伝暗号は前口動物型に近い、3)アミノ酸配列での予備的解析でも前口動物であることを支持しそうであることなどがわかった。しかし、前口動物のうちどれに近いかは特定できていない。次に、形態形成に関わることが知られている遺伝子のホモログを単離し、ヤムシではいかに活用されているか調べようとした。まずカエデイソヤムシ胚からcDNAライブラリーを作成し、これをもとに、背腹決定に関わる遺伝子として知られるdPPおよびdorsalのホモログの単離を試みた。現在のところ単離できておらず、継続中である。また、これと平行して、ヤムシの初期発生に特徴的な生殖質の指標となるであろうvasa遺伝子の単離を試みた。これについてはvasaおよびPL10のホモログが得られた。PL10のホモログ(PgPL10)はヒドラのものと近縁性が高く、このことはヤムシが後生動物の祖先的動物に近いことを示唆する。PgPL10の発現パターンをみたところ、始原生殖細胞に発現することが明らかになった。毛顎動物であるヤムシの系統的位置については近年の分子系統学的な見地から、後口動物の一員ではなく、前口動物に近いことが指摘されている。昨年度、ミトコンドリアDNA(mtDNA)ゲノム配列を指標としてヤムシの系統解析を行った結果、前口動物型に属すが、他のどの動物とも違うことがわかった。前口動物のうちどれに近いか系統解析を進めている段階で、米国の研究者によりヤムシmtDNAの解析がなされ、本研究結果と全く同じ研究結果が昨年夏に発表されたことが秋にわかった(PNAS,101(29):10693-10643)。このため、別の分子種で系統解析を行うことにして、昨年度着手したvasa遺伝子について再度単離を試みた。その結果、vasaのホモログを得ることができ、これは始原生殖細胞で発現することを確認した。このvasa遺伝子はプラナリアのものと最も相同性が高かった。現在、全長を得るための作業を続けている。

また、昨年度、形態形成に関わることが知られている遺伝子のホモログを単離するために、背腹決定に関わる遺伝子として知られるdPPおよびsogのホモログの単離を試みたが、カエデイソヤムシ胚から作成したcDNAライブラリーからホモログを得ることができなかった。そこで、発生が進んだ段階でのcDNAライブラリーを作成した。このライブラリーを用いて、現在dppとsog,の単離を進めている。毛顎動物であるヤムシの系統的位置については古くから議論が多い。分子系統学的な見地から、後口動物の一員ではなく、前口動物に近いことが指摘されている。ヤムシの初期発生を特徴づけるものとして、生殖質の存在がある。分子系統解析を行うための1つの候補遺伝子として、生殖系列で発現し、多くの動物種で調べられているvasa関連遺伝子の単離を進めてきた。昨年度はPL10関連遺伝子のホモログであるPgPL10を得て、ヒドラのものと近縁性が高いという結果を得た。本年度はvasa関連遺伝子の断片を得ることでき、全長を得ることにも成功した。PgVAS1と名付けたこの遺伝子について分子系統解析を行った結果、プラナリアのそれとクラスターを作った。このことは、ヤムシが左右相称動物の祖先的な動物に近い可能性を示すものである。また、PgVAS1は始原生殖細胞に発現することが明らかになった。これと並行して、形態形成に関わることが知られている遺伝子のホモログを単離し、ヤムシではいかに活用されているか調べようとした。まずカエデイソヤムシ胚およびカエデイソヤムシ幼体のcDNAライブラリーを作成し、これをもとに、背腹決定に関わる遺伝子として知られるdppおよびsogのホモログの単離を試みた。縮重プライマーを設計し、現在、単離中である。
蛍光内視鏡を用いた消化器がん微小転移診断法の開発

腫瘍で特異的に増殖し、破壊するアデノウィルスの臨床応用が開始され、これまでのがん遺伝子治療を超えた効果が期待されている。このウィルスをベクターとして利用することにより腫瘍部で遺伝子発現を著明に増幅出来ることを見いだしたため、蛍光遺伝子を腹膜播種や肝転移など転移巣特異的に強発現させ微小転移の描出化を行い消化器癌の術前・術中診断への応用を目的として研究を続けている。まず変異アデノウィルスを作成するべく、1)gene subcloning,2)PCRによる変異導入、3)E1欠失アデノウィルスゲノムをもつcosmidへの組み込み、4)COS-TPC法による293細胞へのco-transfection、5)cloneのpick upとpropagation(293細胞)を行った。更に変異アデノウィルスの膵癌細胞に対する効果の解析とGFP遺伝子の組み込みの検討実験では樹立したウィルス株で変異アデノウィルスのin vitroでの増殖能を膵癌細胞株と正常繊維芽細胞とで比較した。(293-plaque法、ウィルス抗原に対する免疫組織化学)更にその変異アデノウィルスにGFP遺伝子発現カセットを組み込むことにより、GFP遺伝子発現制限増殖型アデノウィルスベクターを樹立した。これを膵癌培養細胞、正常線維芽細胞に導入後、蛍光の発現を蛍光顕微鏡にて観察した。今年度はin vivoの実験として担癌マウスを用いた実験を行った。すなわちSCID mouseにヒト膵癌細胞(AsPC-1)を腹腔内接種し、膵癌癌性腹膜炎モデルを作成した。腫瘍接種後約2週間で腹膜播種が成立することを確認し、接種後48時間後にアデノウィルスベクターを腹腔内投与した。ベクター投与後1,3,5,7,10日でマウスの腹腔内を蛍光内視鏡を用いて観察し腹膜播種の有無を診断した。観察後にマウスを犠牲死させ、播種巣におけるウィルス増殖を定量し、増殖の程度と実際の診断能とを比較し、比較的低量でも十分な診断能が確保されるという結果を得た。まず変異アデノウィルスを作成するべく、1)gene subcloning、2)PCRによる変異導入、3)E1欠失アデノウィルスゲノムをもつcosmidへの組み込み、4)COS-TPC法による293細胞へのco-transfection、5)cloneのpick upとpropagation (293細胞)を行った。更に変異アデノウィルスの膵癌細胞に対する効果の解析とGFP遺伝子の組み込みの検討実験では樹立したウイルス株で変異アデノウイルスのin vitroでの増殖能を膵癌細胞株と正常繊維芽細胞とで比較した。今後in vivo実験としての動物実験を予定している。

このウィルスをベクターとして利用することにより腫瘍部で遺伝子発現を著明に増幅出来ることを見いだしたため、蛍光遺伝子を腹膜播種や肝転移など転移巣特異的に強発現させ微小転移の描出化を行い消化器癌の術前・術中診断への応用を目的として研究を続けている。まず変異アデノウィルスを作成するべく、1)gene subclonig,2)PCRによる変異導入,3)E1欠失アデノウィルスゲノムをもつcosmidへの組み込み、4)COS-TPC法による293細胞へのco-transfection、5)cloneのpick upとpropagation(293細胞)を行った。更に変異アデノウィルスの膵癌細胞に対する効果の解析とGFP遺伝子の組み込みの検討実験では樹立したウィルス株で変異アデノウィルスのin vitroでの増殖能を膵癌細胞株と正常繊維芽細胞とで比較した。(293-plaque法、ウィルス抗原に対する免疫組織化学)更にその変異アデノウィルスにGFP遺伝子発現カセットを組み込むことにより、GFP遺伝子発現制限増殖型アデノウィルスベクターを樹立した。これを膵癌培養細胞、正常線維芽細胞に導入後、蛍光の発現を蛍光顕微鏡にて観察した。今年度はin vivoの実験として担癌マウスを用いた実験を行った。すなわちSCID mouseにヒト膵癌細胞(AsPC-1)を腹腔内接種し、膵癌癌性腹膜炎モデルを作成した。腫瘍接種後約2週間で腹膜播種が成立することを確認し、接種後48時間後にアデノウィルスベクターを腹腔内投与した。ベクター投与後1,3,5,7,10日でマウスの腹腔内を蛍光内視鏡を用いて観察し腹膜播種の有無を診断した。観察後にマウスを犠牲死させ、播種巣におけるウィルス増殖を定量し、増殖の程度と実際の診断能とを比較し、比較的低量でも十分な診断能が確保されるという結果を得た。今後更に細かな解析のため、より多くの動物モデルで実験予定である。腫瘍で特異的に増殖し、破壊するアデノウィルスの臨床応用が開始され、これまでのがん遺伝子治療を超えた効果が期待されている。まず変異アデノウィルスを作成するべく、1)gene subcloning,2)PCRによる変異導入、3)E1欠失アデノウィルスゲノムをもつcosmidへの組み込み、4)COS-TPC法による293細胞へのco-transfection、5)cloneのpickupとpropagation(293細胞)を行った。(293-plaque法、ウィルス抗原に対する免疫組織化学)
分子動力学法によるクラスレート水和物の生成・分解過程の研究

天然ガスの貯蔵・輸送手段は現在LNGの形態で行われているが,安全面や経済的有利性からLNGに代わりクラスレートハイドレート(以下ハイドレートと略記)の形態での貯蔵・輸送が思案されている.分子スケールの構造からなるハイドレートを利用するには,非平衡下におけるハイドレートの分解・生成過程のメカニズムを微視的に理解する必要がある.本研究においては,NPT(N:粒子数P:圧力T:温度)一定の分子動力学法を用いてメタンハイドレートの分解過程と生成過程のシミュレーションを行ない,これらの過程のメカニズムを分子レベルで解析し,微視的挙動を解明することが目的である.分解過程のシミュレーションの結果から,系が平衡に至るまでの過程を,(a)ハイドレートの構造の分解が起こるまでの過程,(b)ハイドレートの構造の分解が起こっている過程,(c)ハイドレートの構造の分解の終了後に系が平衡に至るまでの過程の3つの過程に分けられることを見いだした.また過程b,cでは,過程cの後の平衡状態と比べ多数のモノマーであるメタン分子や小さいサイズのクラスターに属するメタン分子の存在を確認した.分解過程の一時点から始めた生成過程のシミュレーションの結果より,ハイドレートのキャビティーの一部となる様な多数の水分子が,モノマーであるメタン分子の周りに存在していることを見いだし,キャビティーの生成を確認した.分解・生成過程の結果から,系内に存在するモノマーであるメタン分子や小さいサイズに属するメタン分子が記憶効果の原因となっていると考えられる.クラスレートハイドレートの分解・生成に関する議論の中で重要なものの一つである記憶効果の原因を分子レベルで明らかにするために,圧力一定下において分解過程の分子動力学シミュレーションを行った.記憶効果とは「ハイドレート生成の履歴を持つ系が,再度ハイドレート生成をおこす熱力学条件下におかれた場合,誘導時間が短縮される現象」であり,ハイドレートの分解過程に影響されていると考えられているものである.本年は,ゲスト物質としてメタンを用いた.メタンハイドレートの結晶状態を単位格子(メタン8分子,水46分子)3×3×3に配置し,P=50MPa,T=270Kで平衡化を行い,T=360K,380K,400Kの3通りの温度条件で分解した.境界条件には周期境界条件を用い,メタンの分子モデルにはOPLS-UA,水にはTIP4Pを用いた.また圧力一定の方法はAndersen法を用い,温度一定の方法はNose-Hoover法を用いた.シミュレーションは系が完全に分解するまでT=360Kの場合には1ns,T=380K,400Kは250ps行った.シミュレーション結果からシミュレーションセルの変化,平均二乗変位,動系分布関数,キャビティを形成する水5分子・6分子集合の生存確率などの解析を行い,分解過程を次の4つの過程に分けられることを見いだした.(a)分解が始まるまでの過程,(b)キャビティの崩壊を伴った分解が起こっている過程,(c)キャビティが崩壊した後に系が並行に至までの過程,(d)系が平衡状態にあり分解が完全に終了している過程.またそれぞれの過程は分解温度に依存しているが,確率的に決まるであろう(a)の過程を除くと,(c)は(b)の10倍ほど長く,(c)で起こっている相分離過程が誘導時間に何らかの影響を与えると考えられる.今後生成過程のシミュレーションよりさらに解析をすすめる予定である.天然ガスの貯蔵・輸送手段は現在LNGの形態で行われているが,安全面や経済的有利性からLNGに代わりクラスレートハイドレート(以下ハイドレートと略記)の形態での貯蔵・輸送が思案されている.分子スケールの構造からなるハイドレートを利用するには,非平衡下におけるハイドレートの分解・生成過程のメカニズムを微視的に理解する必要がある.本研究においては,NPT(N:粒子数P:圧力T:温度)一定の分子動力学法を用いてメタンハイドレートの分解過程と生成過程のシミュレーションを行ない,これらの過程のメカニズムを分子レベルで解析し,微視的挙動を解明することが目的である.分解過程のシミュレーションの結果から,系が平衡に至るまでの過程を,(a)ハイドレートの構造の分解が起こるまでの過程,(b)ハイドレートの構造の分解が起こっている過程,(c)ハイドレートの構造の分解の終了後に系が平衡に至るまでの過程の3つの過程に分けられることを見いだした.また過程b,cでは,過程cの後の平衡状態と比べ多数のモノマーであるメタン分子や小さいサイズのクラスターに属するメタン分子の存在を確認した.分解過程の一時点から始めた生成過程のシミュレーションの結果より,ハイドレートのキャビティーの一部となる様な多数の水分子が,モノマーであるメタン分子の周りに存在していることを見いだし,キャビティーの生成を確認した.分解・生成過程の結果から,系内に存在するモノマーであるメタン分子や小さいサイズに属するメタン分子が記憶効果の原因となっていると考えられる.
Ｒｏｒ１の発現誘導を介したアストロサイトの炎症応答制御

本研究により、Wnt5aの受容体として働くRorファミリー受容体型チロシンキナーゼ(Ror1、Ror2)が損傷を受けた脳内で発現誘導されることが分かった。Ror1が発現誘導される細胞は不明であるが、Ror2は損傷領域の活性化アストロサイトで発現誘導されていた。また、培養アストロサイトにおいて、Ror2はbFGF刺激により発現誘導され、静止期のアストロサイトが細胞周期を再開するために必要であることが明らかになった。すなわち、bFGFによるRor2の発現誘導は、損傷を受けた脳内のアストロサイトが増殖を再開するための分子機構として働いていると考えられる。アストロサイトは、脳内の恒常性維持に重要な役割を担っており、炎症反応を伴う様々な中枢神経傷害においては活性化され、反応性アストロサイトと呼ばれる形態および機能変化を示す。しかしながら、このような中枢神経障害時に見られるアストロサイトの変化をもたらす分子機構および意義については未だ不明な点が多い。我々は、これまでに培養アストロサイトを用いた解析から受容体型チロシンキナーゼRor1が反応性アストロサイトにおいて発現誘導される可能性を見出したことから、平成25年度における本研究では、実際に脳内炎症応答を伴う中枢神経障害時にアストロサイトにおいてRor1が発現誘導されるかどうかについて検証を行った。中枢神経障害モデルとして成体マウスの大脳皮質に外傷を与えた場合において、損傷部周辺の組織中でRor1の発現が誘導されることが示された。興味深いことにRor1のホモログであるRor2の発現も誘導されることが明らかになった。我々はこれまでにRor1とRor2がともに発生過程の神経幹細胞において高発現していることを見出しており、反応性アストロサイトが未分化な性質を再獲得(脱分化)する上でRor1およびRor2の発現誘導が重要な役割を担っているのではないかと考えられた。また、培養アストロサイトを用いた解析から、Ror1の発現は炎症性サイトカインのIL-1βおよびTNF-a刺激によって誘導されるのに対して、Ror2の発現は増殖因子のbFGFおよびEGF刺激によって誘導されることを見出した。これらの因子は損傷部周辺で発現上昇することから、脳損傷時においてもこれらの因子がアストロサイトでのRor1とRor2の発現誘導を引き起こすのではないかと考えられた。Rorファミリー受容体型チロシンキナーゼ(Ror1、Ror2)は、胎生期の大脳皮質神経幹細胞に高発現しており、Wnt5aの受容体として機能することで神経幹細胞の増殖を促進する働きをもつ。一方、成体の脳内では、Ror1とRor2の発現はほとんど認められないが、我々はこれまでに、外傷を受けた大脳皮質において、損傷部の組織中でRor1、Ror2およびWnt5aの発現量が上昇することを見出した。本年度は、Ror受容体の発現について免疫組織染色法を用いた解析を行い、損傷部周辺のアストロサイトにおいて、Ror2の発現量が上昇していることを明らかにした。そこで、このRor2発現誘導の役割を明らかにするために培養アストロサイトを用いて解析を行った。培養アストロサイトでは、Ror2の発現はほとんど認められないが、bFGFで刺激することで、その発現量は次第に上昇する。培養アストロサイトは細胞周期の静止期(G0期)にあり、すべての細胞が増殖を止めているが、bFGF刺激により、Ror2の発現誘導のタイミングと一致して、増殖を再開する細胞(G1/S期に移行した細胞)が出現する。siRNA処理によりRor2の発現を抑制したアストロサイトでは、bFGF刺激後に現れるKi67陽性の増殖細胞の割合が減少することから、bFGF刺激によるRor2の発現誘導はアストロサイトが増殖を再開するために必要であることが明らかになった。さらに、アストロサイトにおけるRor2の発現抑制によって、細胞周期進行促進因子であるCyclin D2の発現量が減少し、抑制因子であるp27の発現量が上昇することを見出した。したがって、Ror2はこれらの因子の発現制御を介して細胞周期のG0期からG1/S期への移行を促進することでアストロサイトの増殖を制御することが示唆された。分子神経科学当初の研究計画に準じて解析を行うことにより、Ror1およびRor2が中枢神経障害時に損傷部周辺で発現誘導されることを示すことができたため。平成25年度の研究結果を踏まえて、脳外傷時に見られた損傷部でのRor1およびRor2の発現誘導がアストロサイトで起こっているかどうかについて、アストロサイト特異的レポーター遺伝子発現トランスジェニックマウスを用いて解析を行う。アストロサイトで発現誘導されることが明らかになった場合には、平成25年度中に準備したアストロサイト特異的Ror1およびRor2コンディショナルノックアウトマウスを用いて、Ror1とRor2が反応性アストロサイトで発現誘導される意義について解析を行う。

また、Ror1とRor2のリガンドとして想定されるWnt5aの関与についても、アストロサイト特異的Wnt5aコンディショナルノックアウトマウスを用いて解析する。本研究では炎症病態時に反応性アストロサイトで誘導されるRor1の機能解明を目的として、アストロサイト特異的Ror1コンディショナルノックアウトマウスを用いた実験計画を立て、平成25年度に必要な当該助成金として計上した。しかしながら、炎症反応を伴う脳内では、反応性アストロサイト以外の細胞でもRor1の発現誘導が起こることが示唆されたため、脳内の反応性アストロサイトを同定する目的でアストロサイト特異的にレポーター遺伝子を発現するトランスジェニックマウスを用いる必要が生じた。これに伴い、平成25年度に行う予定であった実験の一部を平成26年度に行うことにしたため。翌年度分として請求した助成金については、当初の計画どおりに使用するとともに、次年度使用額については、アストロサイト特異的Ror1コンディショナルノックアウトマウスおよびアストロサイト特異的レポーター遺伝子発現トランスジェニックマウスなどの実験用動物の飼育・管理費とこれらのマウスを用いた分子・細胞レベルでの解析を行うための試薬等の経費として使用する。
ネパールにおける農業開発と開発援助-農業技術移転の視点から-

初年度はカトマンズ盆地の自然流下式潅漑による稲作を主として調査した。ケーススタディはカトマンズの東方20kmのサク-村である。ここではカトマンズ市場に近接しているため,潅漑施設は主として馬鈴薯と野菜の商品生産に利用している。次年度はインド国境に近いタライ平原の管井戸による潅漑の現状を調査した。この地域への日本からの援助は20年以前に終了し,その後はネパール政府の管理下にある。農家にとって深井戸の利用はディーゼル燃料が高価であること,共同利用上の管理の不十分であることが障害となって低い利用率にとどまっている。これに対して,個別農家単位で利用する浅井戸は小麦生産によく利用されている。日本のジャイカを通じての援助は,多額な投資を要する地下百メートル以上の深部の地下水をくみ上げる深井戸を主に,かつ乾季の稲作を期待したものであった。しかし,移管後は簡単な浅井戸によって,少量の潅漑水を追加することで飛躍的な増産が可能な乾季の小麦作に大部分が利用されている。技術援助は,純粋な技術指導だけではなく,援助対象地域の土地所有制度や技術導入が農民にとってどの程度の費用負担を要するものかについて分析する必要がある。最終年度は,両地域の細く調査をおこなった。サク-村の不在地主制度,ジャナクプルでの最貧層をなすインドから不法入国した土地なし農民が生存水準での無制限労働供給源となっていることが特徴的である。ネパールでは,化学肥料工場がなく,すべて輸入ないし海外援助に依存している。このため,政府関係機関としてのAIC(農業投入財公社)が化学肥料,農薬の流通を制御している。予備調査でも,この点について確認していたが,農村においてこれがいかなる意味をもっているかについて充分認識していなかった。実際には,財政資金の不十分なこと,農村での指定肥料取り扱い業者が政府の意図に反して供給に介在して闇市場を形成するため,政府の意図した価格の1.52.0倍の闇市場価格で購入する場合が多い。このような投入財市場の不完全性と灌漑施設整備のおくれのため,ネパールの稲作は他の東南アジア諸国に比して高収量品種の普及がおくれている。さらに,別の特徴としてカトマンズ盆地のような市場に近接する地域では,疏菜などの生鮮食品の供給が多く,調査対象としたサク村では水田裏作としての9月以の乾期に馬鈴薯の生産が積極的に行われている。しかし,これは政府や海外からの技術援助によるものではなく,過去20ほどの間に先駆的な農民による馬鈴薯試作が村内に普及して行く契機をなしている。乾期の灌漑水確保の条件が満たされれば,より集約的な疏菜の生産はさらに増加すると考えられる。今回の調査では,稲作技術普及と海外援助,技術移転を当初の研究課題としていた。しかし,実際に調査してみると,稲作以外に農家にとって重要な作目のあること,肥料の投入や品種選択のうえからも,より広汎に農業全般にわたる調査が必要であることを痛感した。次年度にはこの点に留意しつつタライ地方の農業を海外からの援助,技術移転の視点から調査する予定である。平成8年9月にネパールから3名の専門家を招いて,今年度の調査対象地域であるタライ地方の潅漑問題に関する研究会を開催した。この研究会では,井戸による潅漑で乾期の農業生産性が向上していること,特に野菜の生産増加と高収量品種の普及による稲作生産性の上昇について報告された。従来の研究成果に照らしても,潅漑による生産性の上昇は一般に認められていた。しかし,平成8年12月に実施した調査結果からは日本の技術援助による深井戸がネパール政府に移管された後の管理が不十分で,特に水路の決壊部分の修復が充分行われず,潅漑水を必要な時期に必要量を確保出来ない場合が多いことが明らかになった。

このため,農民は個別に浅井戸を掘削して対応する場合が多く,かつそれでも一般にいわれるほど野菜や高収量稲新種が急速に普及に普及してるとは言えなかった。少なくとも深井戸の場合は,大部分が小麦の潅漑に利用されている。この事実は,潅漑水を共同で利用することの難しさ,在来の農業技術から新しい農業技術への転換がそれ程容易になされるとは言えないことを示している。その経済的背景には,潅漑水利費が生産物に比べて相対的に高いこと,投入要素価格が農家にとり高価であることがあげられる。現状では、潅漑施設の整備は小麦の土地生産性向上への寄与がもっとも大きい。なお,今年度の調査では,本調査に先立ち昨年度の調査地であるカトマンズ盆地サク村の補足調査も行った。平成9年度は,最終年度であり,これまでの調査と補足と海外援助と農業技術移転のありかたに関する包括的な研究を行い本研究の取りまとめを行う予定である。本研究では,低開発地域の農業の生産性を技術移転による開発援助によって引き上げるうえで,何が隘路となっているのか,改善すべき点は何かを明らかにすることを課題としている。初年度は,小規模な自然流下式灌漑の効果を,カトマンズ盆地のサク村の実態調査によって検討した。従来の多くの研究では灌漑の稲作に及ぼす効果が論じられ,特に高収量品種の開発・普及を可能にする灌漑施設整備,化学肥料の低価格での供給の重要性が強調されてきた。この事例でも灌漑施設整備が稲作に及ぼす効果は認められた。が,それ以上に大きな効果は,乾季の馬鈴薯作と野菜生産にみられた。不在地主制のもとで米収穫量の多くが物納地代となり,乾季作の馬鈴薯等は地代徴収の対象外におかれているため,その収量をあげて現金所得を増加させようとする誘因が強く働いている。次年度に調査したタライ地方,ジャクナプル地域の日本の援助による井戸灌漑地域では,大規模な深井戸灌漑は,設置後の共同利用組織の運営が非効率的で,破損箇所の補修も不十分,中には設置後まもなく使用不能のまま放置されたままのものもある。これに対して,資金援助によって個別農家に導入された浅井戸は管理が行き届き,利用頻度も高くなっている。ただし,日本が当初期待した乾季の稲作は普及せず,多くは小麦作に利用され面積あたり収量は23割も引き上げられている。その決定的な理由は灌漑水の限界費用が小麦では限界収入と均衡するのに対して,稲作では水の限界費用が稲作の限界収入をはるかに上回ることにある。最終年度はこれら2調査地域の補足調査をおこなった。サク村では灌漑水路の詳細な地図化と利用方法の流域別分類を行なった。ジャクナプル地域では,浅井戸の利用方法,インドからの不法移住する土地なし農民の農作業実態と所得,消費水準に関する面接調査,バザ-ルの実態調査を行った。
眼球運動画像検出型コミュニケーションシステムの実用開発

本研究は,重度神経筋疾患者(児)に残存する随意的な眼球運動パターンを,非侵襲・非接触で検出可能なインターフェイスを構築し,コミユニケーション手段を支援するための機器開発を目的とした.また,開発機器の臨床試用状況と総合的なコミュニケーション支援方策について検証し,積極的な自立生活の拡大の可能性を引き出すことを最終目標として計画実施した.昨年度平成11年度までに,1:画像計測記録システムの整備と,患者,健常者の画像データ収集・編集,2:画像の解析と出力信号として有用な輝度情報の検討,3:インターフェイスの設計・作製と検出部の検討,4:頭頚部移動に伴う眼球の適性撮影範囲の捕捉機構を検討,の4つの研究目標にそって進めた.これによって試作検討してきた,CRT蛍光面上の角膜・瞳孔部と強膜部の輝度変位を任意固定したCdSセルで検出できる眼球運動画像検出装置のプロトタイプ(2ch)を完成させた.最終年度である12年度は,活用利用に協力が得られた重度神経筋疾患患者(患児)を対象とし,コミュニケーション周辺機器の操作性と眼球運動検出システムの臨床場面での有用性と課題について検証し,重度神経筋疾患者のコミュニケーション支援機器導入に際しての課題を考察した.本プロトタイプの試用を試みた結果,簡易操作と調整によって環境スペースや利用者の負担が少ない活用が可能であった.コミュニケーション支援にかかわる機器としての有用性が期待出来ると判断された.コミュニケーション支援にかかわる機器導入に際しては,機器特性や精度向上などの機器独自の改善点や留意点を考慮したプログラム策定が重要であり,病院内及び施設内利用に限定された支援機器の開発だけでなく,在宅生活を含めたできる限り拡大したADL自立支援と,在宅生活を支える家族の介護負担を軽減するための支援機器の開発を目指していく必要性があると判断された.本研究は,重度神経筋疾患者(児)に残存する随意的な眼球運動パターンを,非侵襲・非接触で検出可能なインターフェイスを構築し,コミユニケーション手段を支援するための機器開発を目的とした.また,開発機器の臨床試用状況と総合的なコミュニケーション支援方策について検証し,積極的な自立生活の拡大の可能性を引き出すことを最終目標として計画実施した.昨年度平成11年度までに,1:画像計測記録システムの整備と,患者,健常者の画像データ収集・編集,2:画像の解析と出力信号として有用な輝度情報の検討,3:インターフェイスの設計・作製と検出部の検討,4:頭頚部移動に伴う眼球の適性撮影範囲の捕捉機構を検討,の4つの研究目標にそって進めた.これによって試作検討してきた,CRT蛍光面上の角膜・瞳孔部と強膜部の輝度変位を任意固定したCdSセルで検出できる眼球運動画像検出装置のプロトタイプ(2ch)を完成させた.最終年度である12年度は,活用利用に協力が得られた重度神経筋疾患患者(患児)を対象とし,コミュニケーション周辺機器の操作性と眼球運動検出システムの臨床場面での有用性と課題について検証し,重度神経筋疾患者のコミュニケーション支援機器導入に際しての課題を考察した.本プロトタイプの試用を試みた結果,簡易操作と調整によって環境スペースや利用者の負担が少ない活用が可能であった.コミュニケーション支援にかかわる機器としての有用性が期待出来ると判断された.コミュニケーション支援にかかわる機器導入に際しては,機器特性や精度向上などの機器独自の改善点や留意点を考慮したプログラム策定が重要であり,病院内及び施設内利用に限定された支援機器の開発だけでなく,在宅生活を含めたできる限り拡大したADL自立支援と,在宅生活を支える家族の介護負担を軽減するための支援機器の開発を目指していく必要性があると判断された.本年度は以下の4つの項目に主眼を置いた研究を進めた.1:画像計測記録システムの整備と,患者,健常者の画像データ収集・編集研究の趣旨に賛同が得られた3名の患者(ALS患者2名,SCA患者1名)及び健常者を対象とし,眼球内外転時の画像記録をDVレコーダで整理した.パーソナルコンピュータに取り込んだ内外転時の静止画像を解析するシステムを構築した.2:画像の解析と出力信号として有用な輝度情報の検討得られた画像情報を基に,光ファイバーを介して得られる輝度情報を光パワーメータとデジタルオシロスコープを介してデータレコーダに記録して解析した.その結果,コミュニケーションシステム操作に有効な検出条件が確認された.3:インターフェイスの設計・作製と検出部の検討インターフェイスの回路設計を進めるにあたり,画像上の瞳孔・角膜部と強膜部の別を検出する光ファイバについてその材質・種類を検討した.システム開発上の実用検出部には扱いやすいCdSセルを試験的に用い,2ch検出が可能で2信号出力端子を設けた眼球検出装置を設計してプロトタイプを作製した.また吸盤を用いた検出先端部の試作検討を行った.4:頭頚部移動に伴う眼球の適性撮影範囲の捕捉機構を検討眼球撮影部位の正確な検出エリアを常時確保できるAuto Target Trachingの機構を応用し,追尾駆動機構について検討したが小型CCDの望遠機構に改良を加え,追尾速度の向上が課題となった.以上の結果から,CRT蛍光面上の角膜・瞳孔部と強膜部の輝度変位を任意固定した光センサで検出できる出力インターフェイスのプロトタイプが完成した.次年度は臨床場面において本装置を試用し,重症な障害を持つ神経筋疾患患者(患児)を対象としたコミュニケーション周辺機器の操作性とシステムの有用性を検討する考えである.