hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アラキドン酸代謝酵素遺伝子改変マウスを用いた環境化学物質の新奇毒性発現機構の解析

環境化学物質の新たな毒性発現機構を明らかにするために、その生体影響としてアラキドン酸代謝反応への影響に焦点を絞り、代謝酵素遺伝子変異マウスを用いた解析を行った。その結果、化学物質による雄性生殖毒性、神経毒性、水腎症発症、発がんなどへのアラキドン酸代謝系の関与を明らかにした。さらに遺伝子変異マウスの多くの表現型を明らかにし、様々なアラキドン酸代謝酵素が化学物質の毒性発現標的となりうる可能性を示した。本研究では、アラキドン酸代謝酵素遺伝子改変マウスを用い、環境化学物質の生体内標的としてアラキドン酸代謝酵素に注目するという、これまでの研究とは異なる視点で、環境化学物質の新たな毒性発現機構を明らかにすることを目的としている。本年度は以下の点を明らかにした。1.環境化学物質の雄性生殖毒性の標的としてのsPLA_2-Xの解析sPLA_2-X遺伝子欠損マウス由来の精子では、自発性アクロソーム反応に加え、Ca^<2+>依存的なアクロソーム反応が減弱していることがわかった。この減弱は反応系にリゾホスファチジルコリンを添加することにより回復した。また、すでに申請者らがsPLA_2-Xの阻害を介して精子の受精能を低下させることを明らかにしているフタル酸エステル類の代謝物MEHPは、このCa^<2+>依存的なアクロソーム反応を抑制することを見出した。2.環境化学物質に対する毒性防御因子としてのiPLA_2-γの解析マウス小脳顆粒細胞を調製し、申請者らが過酸化脂質の除去に関わることを見出したiPLA_2-γの阻害剤であるBELで前処理するとメチル水銀に対する感受性が高まることがわかった。現在、iPLA_2-γ遺伝子欠損マウス由来の小脳顆粒細胞を調製し、遺伝子欠損がメチル水銀に対する感受性に及ぼす影響を検討している。さらに本年度はiPLA_2-γ遺伝子欠損マウスの新たな表現型として、ADP刺激に伴う血小板活性化の低下、止血反応の減弱および血栓形成の抑制を見出した。3.新たに樹立したmPGES-1/PGIS二重遺伝子欠損マウスの表現型の解析新たに樹立したmPGES-1/PGIS二重遺伝子欠損マウス由来の卵巣、腎臓などの組織、腹腔マクロファージでは、PGE_2およびPGI_2、いずれのプロスタグランジン類の産生も低下していた。しかし、当初予測していた雌性生殖系の異常は観察されなかった。1.環境化学物質の生殖毒性の標的としてのsPLA2-Xの解析:sPLA2-X遺伝子欠損マウス同士を交配すると、産仔数の顕著な減少が観察される。精子に発現しているsPLA2-Xがアクロソーム反応に関わることを昨年度までに明らかにしたが、本年度、マウスにおけるsPLA2-Xの遺伝子欠損はアクロソーム反応より前の精子の活性(運動能など)には影響を及ぼさないことを明らかにした。また、sPLA2-Xは卵母細胞、子宮の管腔側上皮細胞にも発現しており、本酵素は雄性生殖系のみならず雌性生殖系にも深く関わることを示した。2.環境化学物質に対する毒性防御因子としてのiPLA2の解析:iPLA2βおよびγの阻害剤であるBELで前処理すると、生後1日目のマウスから調製した小脳顆粒細胞だけでなく、生後46日のマウスから調製したより分化した神経細胞をメチル水銀に曝露した際に見られる神経細胞も亢進されることを明らかにした。また、ラセミ体のBELだけでなく、iPLA2β、γをそれぞれより選択的に阻害するs-BEL、R-BELのいずれもが神経細胞死を亢進させることから、iPLA2β、γのいずれもがメチル水銀の神経毒性に対する防御因子として働くことを明らかにした。3. mPGES-1/PGIS二重遺伝子欠損マウスの表現型の解析:本研究で新たに樹立したmPGES-1/PGIS二重遺伝子欠損マウスでは、明らかな腎臓障害が観察された。また、酢酸ライジング反応を検討したところ、リポ多糖前投与によりCOX-2を誘導した場合、COX-2を誘導しなかった場合、いずれにおいても、疼痛応答の減弱が観察された。1.環境化学物質ダイオキシンの毒性発現におけるmPGES-1の関与:出産後1日目の母マウスにTCDDを経口投与し、産仔に経母乳曝露したところ、野生型マウスの新生仔では重篤な水腎症が発症したが、mPGES-1遺伝子欠損(KO)

マウスの新生仔では発症しなかった。mPGES-1を介し産生されるPGE2がTCDDの毒性発現に深く関わることが明らかとなった。2.化学発がんにおけるmPGES-1およびPGISの関与:化学発がん物質であるアゾキシメタンを、mPGES-1、PGISの単独KOマウスならびに両酵素の二重欠損(DKO)マウスに投与したところ、mPGES-1 KOマウスでは大腸化学発がんが抑制されるのに対し、PGISKOマウスでは発がんが逆に促進されること、DKOマウスではその中間の表現型を示すことを見出した。環境化学物質による化学発がんにおいて、mPGES-1とPGISが逆の作用を示すことが明らかとなった。3.sPLA2の生体内機能解析:sPLA2アイソザイムのうち、IID、III、VのKOマウスの表現型について検討を行い、それぞれの酵素が炎症応答の寛解、マスト細胞の分化、リポタンパク質を介した脂質代謝に深く関わることを見出した。4.iPLA2の生体内機能解析:iPLA2γKOマウスの表現型についてさらに検討を行い、本酵素が脂肪細胞分化に関わることを見出した。本研究では、アラキドン酸代謝酵素遺伝子改変マウスを用い、環境化学物質の生体内標的としてアラキドン酸代謝酵素に注目するという、これまでの研究とは異なる視点で、環境化学物質の新たな毒性発現機構を明らかにすることを目的としている。本年度は以下の点を明らかにした。1. sPLA2の生体内機能解析:高脂肪食を与えたときに見られるメタボリックシンドローム様病態が、sPLA2アイソザイムのうち、VおよびXのKOマウスでは増悪化、IIIのKOマウスでは改善されることを見いだした。sPLA2分子群が全身性の代謝制御に多様に関わることが強く示唆された。また、XIIAのKOマウスを用い、本酵素がマスト細胞の活性化に関わることを見出した。2. iPLA2の生体内機能解析:iPLA2γKOマウスの表現型についてさらに検討を行い、本酵素が血小板活性化、マスト細胞活性化に関わることを見出した。また、iPLA2γの全身性過剰発現マウスは、胎生致死になることも明らかにした。3. mPGES-1、PGISの生体内機能解析:mPGES-1およびPGISについては、昨年度までに引き続き、化学発がんへの関与について検討を進め、発がんの多くの段階で、mPGES-1が促進的、PGISが抑制的にはたらくことを明らかにした。4.新たな酸化脂肪酸の検出系の構築:環境化学物質の中には酸化ストレスを惹起し、脂質過酸化を亢進することで毒性を発揮すると考えられるものも少なくない。生じた酸化脂肪酸を代謝するACSL-4という酵素をノックダウンすると、酸化ストレスにより生じる今まで検出できなかった新たな酸化脂肪酸が検出できることを見出した。環境化学物質の標的となると考えられる各々のアラキドン酸代謝酵素の生体内機能・化学物質の標的としての機能については、それぞれの酵素の遺伝子改変マウスを用い、多くの知見を得ることができた。中でも、環境化学物質の毒性のうち特に重要な化学発がんとの関連については当初の計画以上に進展した。しかし、各酵素に対する化学物質の直接的な毒性については、未だ不明な点が多く、より詳細な検討が必要であると思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。
脊椎動物の肺の獲得プロセスに関する進化発生学的研究

上記の各動物の各遺伝子に関してWISH法を用いてその発現パターンを解析した。ニワトリ、ゼブラフィッシュ、ツメガエル類に関しては方法が確立されているが、トラザメ、オーストラリアハイギョに関しては方法が確立されていない。ツメガエル用およびメダカ用プロトコールを参考にして条件検討を行ってきたが、現在のところ残念ながら結果を得ることができていない。当初本研究計画においては、ニワトリ胚を四足動物胚として実験に用いる計画であったが、ゲノム・遺伝子情報が豊富で、発生が早く、トランスジェニック動物の作成が可能で、1細胞期に外来遺伝子を導入したり、モルフォリーノを用いた遺伝子機能阻害が可能であるツメガエル類(Xenopus)を、肺を有する四足動物の代表として実験に用いることが可能であるかの検討を始めた。マウス・ニワトリで明らかとなった肺芽形成遺伝子ネットワークがツメガエル類にも保存されているかを確かめるために、アフリカツメガエル(Xenopus leavis)のNkx2.1、Tbx4、Tbx5のcDNAを国内外の研究者から提供を受け、ニシツメガエル(Xenopus tropicalis)のNkx2.1、Tbx4、Tbx5、Fgf10の各cDNAをRT-PCR法で単離し、発現パターンの解析を行った。
先進的イメージング技術を用いた、てんかん病態解明および予後予測に関する研究

先端的拡散強調像解析による神経突起イメージング(NODDI)を用いて、33名の側頭葉てんかん(TLE)群と同数の健常群からデータを取得し、MRI陰性・FDG-PET陽性のTLE群での焦点側側頭葉先端部における神経突起密度(ND)低下と、片側海馬硬化群での焦点側ND低下および焦点側海馬に限局した神経突起分散指数(ODI)低下を認めた。特に従来のMRIで病変を認めないTLEでの有意なND低下所見は、今後FDG-PETに並ぶ新たなバイオマーカーとなり得ると考えられ、臨床的にも重要と考えられた(Sone D, et al. Neuroimage Clin. 2018)。グラフ理論を用いた脳画像解析については、特発性全般てんかん(IGE)33例のMRI画像から得られた灰白質ネットワークを健常対照群と比較し、IGE群でネットワークの脆弱性が認められ、かつ複数のアトラスで一貫した結果が得られた。今後のIGEの病態理解へと寄与することが期待される(Sone D, et al. PLoS One. 2019)。更に、27名のTLEにおけるArterial Spin Labeling (ASL)を用いたMRI灌流画像とFDG-PETによる糖代謝画像を発作間欠期で比較し、FDG-PETの方がより広範囲かつ程度の強い異常を検出できることを示した。今後の脳血流・代謝画像の臨床応用(難治性てんかんの焦点同定など)への一指標となり得ると推察された(Sone D, et al. Front Neurol. 2019)。今回の研究によって、様々な先端的な脳画像解析技術がてんかん臨床および病態理解に貢献できることが示唆されたと考える。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。複数のプロジェクトを含むため一概には区分し難いものの、現時点でサンプル数はフォローアップ期間の必要なもの以外は概ね目標に達している。解析と結果のまとめを行い、公表へ向かう段階である。また、既に受理された論文や投稿中の結果もあり、概ね順調に進展していると考えられる。進行状況としては概ね順調であり、現在のやり方を継続して行っていく予定である。
高周期典型元素の異常な結合の定性的理論構築

ケイ素やゲルマニウムは同じ14族の炭素と同形式の化合物をつくるが、その結合と構造の特徴は、炭素の化合物と著しく異なっていることが多い。ケイ素など高周期典型元素の特異な構造と結合の特徴を定性的に理解し、有用物質の設計、合成に活用するためには、炭素化学の理論を超えた一般性と予見性に優れた定性的理論を構築することが必要である。この目標に向けて、未解明な構造化学的問題に対して、定性的分子軌道法とモデル化合物の理論計算を併用して幾つかの重要な解析原理を得た。近年、高周期典型元素化合物の構造や反応性が、対応する同族の第二周期典型元素化合物とは著しく異なる場合のあることが多くの例で示されるようになってきた。これらの特異な構造上の特徴は、高度な理論計算を用いて再現することは可能であり、高周期典型元素の固有の電子的特性であることは明らかである。しかし、これらの特異な結合を定性的に理解し、表現する一般的方法は知られていない。本研究では、高周期典型元素の一見異常な結合を理解し、高周期典型元素化合物の結合と構造の一般性と予見性に優れた定性的理論を構築することを目的とする。すでに、トリシラアレンなどの高周期典型元素不飽和結合の理解に、π-σ^*混合モデルが有効であることを見出し、高周期典型元素の異常な結合の理解に有効であることを提案した。本年度は、このモデルの適用の一般性を明らかにする目的で、もっとも基本的な、ジメタレン[H_2M=MH_2;ジシレン(M=Si),ジゲルメン(M=Ge)]およびそのアニオンラジカルが平面から変形する3つの様式、トランスおよびシス折曲がりおよびねじれ、について、π-σ^*混合モデルを用いて考察した。また、密度汎関数法による精密分子軌道計算によって、モデルの妥当性を検証した。このモデルでは、π-σ^*混合に関与するσ^*軌道として、従来のσ^*(M-M)軌道だけでなく、対称許容のσ^*(M-H)軌道の関与も取り入れており、これによって、(1)中性分子ではトランス折れ曲がりとシス折れ曲がりが許容されるが、その程度は小さい。(2)一方、アニオンでは3つの変形様式がいずれも許容され、とくにトランスおよびシス折れ曲がり構造の安定化が大きいなどの変形の特徴が明らかになった。これまで限定的に取り入れられていたπ-σ^*混合の重要性が、より般一的なものであることを明らかにできた。前年度までに、(1)トリシラアレンなどの高周期典型元素不飽和結合の理解に、π-σ^*混合モデルが有効であることを見出し、さらに、(2)基本的なジメタレン[H_2M=MH_2;M=Si,Ge]およびそのアニオンラジカルの平面からの変形に、従来よりも一般性の高いπ-σ^*混合モデルを提唱することができた。本年度は、主として、ビシクロ[1.1.0]テトラシラン系の異常な異性体の生じる原因について考察した。この系では、長結合異性体、短結合異性体(架橋ケイ素-ケイ素結合の長い異性体と短い異性体)および一重項1,3-ビラジカル異性体の存在が理論的に知られているが、その原因は明らかになっていない。この問題を密度汎関数法計算と摂動分子軌道論を組み合わせて考察し、従来の説とは異なり、異性体の存在にπ-σ^*混合が重要な役割を演じていることを明らかにした。π-σ^*混合モデルは不飽和ケイ素化合物の結合と構造の異常性を理解するうえで、一般性の高い原理であることが明らかになった。高周期典型元素化合物の特異な構造と結合の特徴を定性的に理解し、表現する一般性と予見性に優れた定性的理論を構築することを目的として、いくつかの特異な構造を持つケイ素および関連化合物の結合と構造の支配因子を明らかにする研究を継続した。

前年度までに、(1)トリシラアレンの折れ曲がり構造の原因や(2)炭素ー炭素二重結合周りが平面構造であるのとは異なり、ケイ素ーケイ素二重結合周りは、トランス折れ曲がり構造を取る原因として、π-σ*軌道混合の重要性を指摘し、詳細に解析した。また、テトラシラビシクロ[1.1.0]ブタンの架橋ケイ素ーケイ素結合が異常に長くなる(すなわち、短結合異性体より長結合異性体が安定である)原因として、やはり、π-σ*軌道混合に着眼し、DFT計算を用いてその重要性を明らかにした。今年度は、当初の計画通り、初年度に購入したワークステーションを用いて、その他の高周期元素を含むビシクロ[1.1.0]ブタン系、すなわち、1,3-ジシラビシクロブタンや1,3-ジシラ-2,4-ジアザビシクロブタン系に解析を拡張して、興味深い知見を得た。すなわち、我々は以前に、1,3-ジシラビシクロブタンの系では長結合異性体が安定であるが、そのアニオンラジカルでは置換基が互いにアンチである平面構造を取ることを実験的に明らかにしたが、この原因として、π-σ*軌道混合の優先モードの違いによるものであることを、詳細なDFT計算によって明らかにした。また、1,3-ジシラ-2,4-ジアザビシクロブタン系でも同じ原理が働いていることを示した。これらの結果は高周期典型元素の構造化学の質的向上させ、高周期典型元素の特性を生かした新規物質の設計・創製や反応制御の指針を与えることに貢献するものと考えられる。高周期典型元素の構造論の体系化には至っていないが、一歩近づいたと思える。ほぼ計画通り進行し、興味深い成果が得られているが、単独の研究であるため、大きく展開できないことが悩みである。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画の変更は特に必要ない。
自閉性スペクトラム障害の認知基盤：情報体制化能力の評価とその臨床的意義

本研究の目的は、自閉症スペクトラム障害(ASD)及び統合失調症患者における、情報体制化の障害の様相を明らかにすることであった。特に、ASD児の全称量化表現の理解、及び統合失調症患者の知識構造について検討した。その結果、1)ASD児は全称量化表現に対し特異的な応答を示すこと、2)統合失調症患者の意味記憶構造は健常者に比べ構造化が弱いことわかった。これら結果は、情報の体制化の障害が両疾患の認知表現型であることを示唆する。さらに、本研究データを臨床的に活用してゆくために、機能的転帰評価バッテリ・尺度の開発、及び語流暢性課題発話データのコーパス作成にも努めた。目的・内容本研究の目的は、自閉症スペクトラム障害(Autistic Spectrum Disorder;ASD)の症状の認知基盤について、健常同胞まで含めて明らかにすることである。具体的には、情報体制化の観点から「入力・保持・出力」の各処理段階にわけ、以下の認知処理について調べることを目的としている。入力:情報の即時的体制化保持:保持情報(知識)の構造化出力:体制化能力を反映する言語行動平成23年年度は、上記の出力段階に着目し、まずASDの対照群として、健常児の全称量化表現運用について実験研究を行った。結果46歳の健常児を対象に、語彙発達課題と全称量化表現理解課題を施行した。全称量化表現課題の達成度について、語彙発達高・中高・中低・低群に分け調べたところ、語彙高・中高群と低群との間に差がみられた。この結果は、全称量化表現に認知・論理能力は必須だが、文法・語彙的理解がより重要であることを示唆する。しかし一方で、自閉性障害児に特有だと考えられている数量指示応答が、本研究の健常児においてかなりの頻度で観察された。このことから、全称量化表現理解の達成には、注意の制御や、計数能力の発達も深く関与していると推察された。意義本年度の実験研究により、住吉(200*)らの研究で報告された発達障害児における「数量指示応答」が、認知機能の障害によるのではない可能性が示された。また全称量化表現が語彙発達と関連することが分かり、今後、発達障害児における全称量化表現理解を調べる上で、有効な言語発達指標が得られたと考える。本研究の目的は、自閉症スペクトラム障害(Autistic Spectrum Disorder ; ASD)児・者の情報体制化能力について、「入力・保持・出力」の各処理段階にわけ調べることである。20102011年にわたり、主に出力段階の情報の体制化について、ASD児の全称量化表現の理解・応答能力を調べた。2011年度は、ASD児の情報の保持段階における情報の体制化を分析するために、全称量化表現理解の実験と併せて収集したカテゴリ流暢性検査課題の発話データの整理を行った。同時に、ASD児の比較として健常児、及び自閉症スペクトラム障害との連続性が指摘される統合失調症患者も対象に含め、カテゴリ流暢性検査課題の発話データの収集及び整理に努めた。これらデータは、今後コーパス(言語データベース)化し、多次元尺度法やクラスタ分析などによる知識構造の解析に活用してゆく予定である。さらに2011年度は、発達障害者、統合失調症の情報の体制化の障害と機能的転帰との関連について検討するために、評価手法の開発に着手した。特に生活技能遂行レベルと社会機能・適応レベルに焦点を絞り、前者については、UCSD日常生活技能簡易評価尺度(UCSD Performance-based Skills Assessment-Brief version ; UPSA-B)、後者については、社会機能・社会適応尺度(Social Functioning Scale・Social Adaptation Scale ; SFS-SAS_J)の日本語版を作成した。これら検査バッテリ・評価尺度について、予備的研究を行いその実用性を確認した。現在、統合失調症患者を対象としたデータ収集、及び標準化のために健常者データを収集中である。本研究の目的は、統合失調症患者と自閉症スペクトラム障害(Autistic Spectrum Disorder; ASD)児・者の高次認知機能、特に情報の体制化に類似した障害がみられる可能性を検討することである。もし両臨床群に類似した情報体制化の低下が見られるならば、この障害は、両疾患の神経的・遺伝的基盤に由来する認知的中間表現型である可能性があり、統合失調症の発達障害仮説を裏付けるものと推察される。情報の体制化について具体的には、入力段階は「情報の即時的体制化」、保持段階は「保持情報(知識)の構造化」、出力段階は「体制化能力を反映する言語行動」に焦点を絞り、ASD児・者の情報の体制化能力が健常児・者と異なる可能性について検討を行っている。

現在までに、体制化能力を反映する言語行動について、全称量化表現の理解に着目し、発達障害児の健常児の応答の相違について分析を行った。そして応答行動が健常児と異なる可能性を見出し、情報の体制化の障害がASDの認知表現型である可能性を見出した。2012年度以降は、保持情報の構造化段階について取り組んでいる。現在、知識構造の分析に必要な語流暢性データベース(コーパス)の作成を進めている。今後発話データを用いた知識構造の解析を行ない、統合失調症とASD児・者の知識構造の様相について、健常者の構造化を参照しつつ、比較分析を行う予定である。本研究の目的は、自閉症スペクトラム障害(Autistic Spectrum Disorder; ASD)児・者と統合失調症患者の高次認知機能、特に情報の体制化が、両疾患の神経的・遺伝的基盤に由来する認知的中間表現型である可能性を検討することである。2013年度までに、ASD児の体制化能力を反映する言語行動について焦点を絞り、研究を進めた。そして全称量化表現(「○○はみんな」や「どの○○も」のように∀を表す表現)に対する応答が健常児と異なる可能性を示し、情報の体制化の障害がASDの認知表現型である可能性を見出した。2013年度以降、発達障害児同様、情報の体制化に特異的な障害を示す統合失調症患者も対象に含め、保持情報の体制化の障害について調べた。また、この分析に必要な語流暢性データベース(コーパス)作成も進めた。統合失調症の情報保持機能を評価するために、語流暢性データベースから、ドウブツカテゴリの発話を抽出し、その知識構造を推定した。具体的には、カテゴリ流暢性課題の発話順序データを非類似度値・行列へ変換し、多次元尺度法やクラスタ分析により、クラスタの抽出・心的カテゴリ構造を推定した.【研究の目的】本研究の全体的目的は、情報体制化の特異性が、自閉症スペクトラム障害(Autistic Spectrum Disorder; ASD)及び、統合失調症における認知表現型(cognitive phenotype)である可能性を追究することである。2012年度までは、主に発達障害児・者を対象として、1全称量化表現の理解といった体制化能力を反映する言語能力が健常児と異なること、また、2語流暢性課題の発話パタンから推察される知識構造が特異であることなどを明らかにし、情報の体制化の障害がASDの認知表現型である可能性を見出した。2013年度からは、ASD児・者と同様に、情報の体制化に特異的な障害を示す統合失調症患者も対象に含め、この障害が発達障害児・者及び精神疾患患者に共通する認知表現型である可能性を検討している。さらに2013年度から、情報の体制化機能と発達障害児・者や精神疾患患者の社会適応との関連についても検討を行っている。本年度は、2013年度に整備した機能的転帰評価のための検査バッテリや尺度日本語版を用いて、機能的転帰の階層性について検討を行った。【成果】26年度が最終年度であるため、記入しない。「研究実績の概要」で述べた知識構造の解析の結果、統合患者群では健常者群における共起関係やクラスタ構造(一般的な意味記憶構造と推定される)が現れず、意味記憶構造が変性、すなわち情報を体制化して保持することが困難であることが示唆された。
人物動態モニタリングにおける時空間異常検知手法の開発と制御理論との統合

【異常検知のための潜在状態手法の整理】本申請課題の目的である人物動態モニタリングにおける異常検知を行うためには、人物動態の潜在状態推定に着目することが必要である。潜在状態推定手法についてレビュー・整理するとともに、基本フレームワークの検証として状態空間モデルによるデータ同化的アプローチの検証、および、隠れマルコフモモデルによる潜在状態推定を実施した。【メッシュ全域での時空間異常検知手法の開発】メッシュ全域での時空間異常検知手法の開発を行った。さらに提案手法と従来手法を用いて複数のデータソースに対して提案手法を適用するなど、適用可能性の検証を実施し、提案手法の頑健性を確認した。【推定された人物動態の潜在状態の解釈の深化】制御理論との統合を実施するためには、検知された異常状態がいかなる異常や変化であるのかという潜在状態の把握手法が必要である。今年度はトピックモデルに基づく潜在的意味解釈アプローチをメッシュ人口データに対して適用し、そのアプローチ手法の適用可能性の検証を行うとともに、東京23区内の移動の観点から見る人口特性を明らかにした。また、潜在的意味解釈による異常検知手法を開発し、検知された異常の原因が解釈可能なことを、実データによる検証を通じて明らかにした。また、この提案手法は複数の入力データの統合を許す拡張性の高いモデリング手法である。近年、メッシュ人口データのみならず、日々記録される車両交通量や鉄道利用者数など大量の既存データの活用や、カメラ画像を用いた交通状況モニタリングなどの取り組みが行われている。これらを念頭に、衛星写真や航空写真などから車両検知を行うための手法を開発、適用可能性検証および精度検証を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。(1)人物動態モニタリング手法の精度改良人物動態モニタリングにおける異常検知手法の精度向上のため事前分布の設定およびパラメータチューニングを試みた。また、状態推定時の不安定性を考慮するため状態変数の事後確率分布の比較を利用した手法を開発した。これら結果より、人物動態モニタリングにおける異常検知の更なる精度向上が実現できた。また、この度新たに開発した手法では逐次観測される観測値に対して状態変数の事後確率を逐次的に推定することが可能である。そのため、この枠組みを利用することによってオンライン異常検知への拡張も容易に可能となった。(2)メッシュ全域での時空間異常検知手法の開発メッシュごとに独立に存在していた事前分布を共有したモデル構造を構築することで、メッシュ全域において状態を共有できる構造を構築した。また、本手法を多メッシュで構成される広範囲データに対して適用し、現実的な計算時間・マシンコスト下で適用可能であることを確認した。これにより空間全土を対象に時空間異常検知ならびに推定された潜在状態の意味解釈を行うことが可能となった。(3)データ統合を用いた人物動態の潜在状態の解釈の深化へのロードマップ作成推定された人物動態の潜在状態の解釈の深化のため、交通関連データを統合することを研究計画に追加した。近年、日々記録されるメッシュ人口に関するデータや車両交通量、鉄道利用者数など大量の既存データの活用や、カメラ画像を用いた交通状況モニタリングなどが行われている。これらの多種多様なデータを統合することで人物動態の全体像を把握することが可能となると考えられる。そこで昨年度については、衛星写真や航空写真などに代表される高度撮影画像から車両検知を行うための手法を開発、適用可能性検証および精度検証を行った。上記(1)人物動態モニタリング手法の精度改良、および(2)メッシュ全域での時空間異常検知手法の開発、の成果をまとめた内容を土木学会論文集D3に掲載した。さらに、従来手法との精度比較に関する分析内容を加えた研究成果をIEEE ITSに投稿し、掲載が受理された。(3)データ統合を用いた人物動態の潜在状態の解釈の深化へのロードマップ作成、に関する具体的な成果としては、車両検知手法について適用可能性を検証した結果をまとめた内容を、チェコで行われたISRPS国際学会にてポスター発表を行った。さらに、深層学習に基づく車両認識手法を開発し、その適用可能性について検証した成果をまとめた内容を、日本写真測量学会にて口頭発表を行った。以上、(1)(2)に関しては当初予定していた通りに順調に進展している。(3)に関してはデータ統合を行うことが今後の研究成果に大きな影響を与えることが考えられるため、当初計画以外の研究内容についても追加的に実施している段階である。

また、潜在的意味解釈による異常検知手法を開発し、検知された異常の原因が解釈可能なことを、実データによる検証を通じて明らかにした。また、この提案手法は複数の入力データの統合を許す拡張性の高いモデリング手法である。近年、メッシュ人口データのみならず、日々記録される車両交通量や鉄道利用者数など大量の既存データの活用や、カメラ画像を用いた交通状況モニタリングなどの取り組みが行われている。これらを念頭に、衛星写真や航空写真などから車両検知を行うための手法を開発、適用可能性検証および精度検証を行った。1.データ統合手法の適用交通データを複数統合する上で、トピックモデルに基づく方法が有用であると考えられる。今後、SNSデータやメッシュ人口データ、統計調査データを整備するとともに、上記手法への適用を図る。2.制御手法との統合制御手法との統合においては制御項の定式化を行い,プログラムの実装を行う.そして,潜在状態の事後分布サンプリング結果が安定化しているかに着目することで,制御項の追加の優位性を確認する.3.実用に向けた適応可能性の検証適用する実データとして,例えば東日本大震災など既往研究によって人物動態解析が行われたデータを用い,潜在的な異常状態を検知することよって震災の影響が特に顕著であった地点・時刻を把握できるか等,他の研究結果と比較することにより本研究の独自性を明示的にする.最終的には,提案手法の実務展開への展望を含めて,研究成果をまとめる.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。
膵癌に対する鉄キレート剤を用いた抗癌剤感受性向上と浸潤・転移抑制機構の基礎研究

鉄はDNA合成に必須な元素で、鉄代謝をコントロールすることは有効な癌治療につながる。経口投与可能な次世代型鉄キレート剤デフェラシロクス(DFX)はリボヌクレオチドリダクターゼ活性を低下させるため、既存の抗癌剤であるゲムシタビンとGEMを併用することで相乗的な抗腫瘍効果を示すことを我々は報告した。この作用機序は、他の抗癌剤との併用でも相乗効果が期待できるため画期的な治療法になりえる。また、膵癌細胞株にDFXを投与することで、転移に関与する浸潤、遊走能の低下を示すことも確認している。本研究の目的は膵癌に対する鉄キレート剤を用いた抗癌剤感受性向上と浸潤・転移抑制機構を明らかにする。
咽頭弓分節による頭部神経軸索と鰓弓動脈の束化・配線分け機構

咽頭弓は、脊椎動物の胎児期に一時的に咽頭部に現れる分節構造で、その分節パターンが正常に形成されることが、その後の様々な器官形成に重要である。咽頭弓は前側から順に57対形成され、第13咽頭弓は主に下顎や舌を形成する。また、各神経節から第1咽頭弓に三叉神経、第2咽頭弓に顔面神経、第3咽頭弓に舌咽神経、第4咽頭弓には迷走神経といった脳神経の軸索が走行し、咽頭弓分節がそれらの束化・配線分けに深く関与していると考えられる。つまり、咽頭弓の分節性は、鰓弓動脈の走行や脳神経軸索の伸長ルートを規定する構造的、分子的インフラとして機能している可能性が示唆される。その分子基盤を解明するため、これまで第3、4咽頭弓に形成異常を示すRipply3ノックアウト(KO)マウスにおいて舌咽神経の走行が異常になることを明らかにした。さらに発生が進むと、本来舌咽神経が投射するはずの舌後方には、全く軸索が到達していないことを見出した。平成24年度は、舌咽神経の伸長異常の結果、舌後方の味覚受容器官である有郭乳頭が低形成となり、味蕾細胞の分化が完全に阻害されることを発見した。マイクロアレイとin situ解析の結果、Ripply3 KOマウス胚では、Ngn2やStmn2といった鰓上板由来の神経節(IX)のマーカーに異常が見られた。さらに、Ripply3プロモーター配列にcreをつないだトランスジェニックマウスとRosa26R-LacZマウスを交配し、Ripply3発現細胞の発生運命を追跡した。その結果、第2、3咽頭嚢(内胚葉由来)と鰓上板由来の神経節(外胚葉由来)が標識されるという新たな知見を得た。以上の解析から、咽頭弓外胚葉と内胚葉のRipply3発現細胞は、直接的あるいは間接的に舌咽神経節の形成および軸索伸長を制御するだけでなく、咽頭嚢といったスリット構造の維持に関与していると示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。咽頭弓は前側から順に57対形成され、各咽頭弓には鰓弓動脈が走行する。また、第1咽頭弓に三叉神経、第2咽頭弓に顔面神経、第3咽頭弓に舌咽神経、第4咽頭弓には迷走神経が伸長する。このように、咽頭弓の分節性は鰓弓動脈の走行や脳神経軸索の伸長ルートを規定したり、またそれらを束化・配線分けするための構造的、分子的インフラストラクチャとして機能すると考えられる。それゆえ私は、咽頭弓を血管-神経のワイヤリング現象解明のひとつのモデルとして研究を進めている。平成23年度は、咽頭弓の形成異常を引き起こすRipply3ノックアウトマウスを用いて、咽頭弓分節に伴う頭部神経の形成過程について形態学的解析を行った。その結果、Ripply3ノックアウトマウスでは、胎生9.510.5日にかけて第3咽頭弓の形成異常により、舌咽神経の走行が異常になることを明らかにした。さらに発生が進むと、本来舌咽神経が投射するはずの舌後方には、全く軸索が投射していないことを見出した。また、舌咽神経節の形成、および神経軸索の伸長に関わる神経成長因子(BDNF,NT3)や他のシグナル分子、その受容体遺伝子の発現について解析を行った。一方、Ripply3ノックアウトマウスとは異なる咽頭弓の形成異常を示すTbx1ノックアウトマウスについても形態学的な検討を行い、神経軸索の走行異常を見出した。さらに、咽頭弓形成に関わる候補遺伝子を組織特異的に遺伝子操作するため、マウスRipply3遺伝子のプロモーター配列にcreをつないだトランスジェニックマウスを作製した。さらにRosa26R-LacZマウスとの交配により、creの活性を検討し、2ラインまで絞り込んだ。

さらに、Ripply3プロモーター配列にcreをつないだトランスジェニックマウスとRosa26R-LacZマウスを交配し、Ripply3発現細胞の発生運命を追跡した。その結果、第2、3咽頭嚢(内胚葉由来)と鰓上板由来の神経節(外胚葉由来)が標識されるという新たな知見を得た。以上の解析から、咽頭弓外胚葉と内胚葉のRipply3発現細胞は、直接的あるいは間接的に舌咽神経節の形成および軸索伸長を制御するだけでなく、咽頭嚢といったスリット構造の維持に関与していると示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。Ripply3ノックアウトマウスの解析から、舌咽神経の走行異常を見出した。この結果は、舌の後方を支配する舌咽神経の発生および投射組織の分化に咽頭弓の正常な分節化が必須であることを示唆している。この観点から、咽頭弓の分節異常にともなう鰓弓動脈と神経軸索の走行異常について、今後シグナル分子等の発現に注目して研究を進めていく基盤が整った。また、マイクロアレイの結果も合わせて、咽頭弓分節に関与する新たな分子の探索が進行している。さらに咽頭弓特異的な遺伝子操作のためのcreマウスができつつあることから、計画がおおむね順調に進んでいると考えられる。Ripply3ノックアウトマウスの舌咽神経節の形成、および神経軸索の伸長に関わる神経成長因子(BDNF,NT3)や他のシグナル分子、その受容体遺伝子の発現について詳細な解析を進める。Tbx1ノックアウトマウスについても舌咽神経軸索の走行や舌の組織形態学的に検討を行う。これらの解析から咽頭弓分節の機能的役割を明らかにしていく。さらに、咽頭弓形成に関わる候補遺伝子を組織特異的に操作(欠損)するため、マウスRipply3遺伝子のプロモーター配列にcreをつないだトランスジェニックマウスを用いたコンディショナルノックアウトマウスを作製する。これらの解析から、咽頭弓において鰓弓動脈や神経軸索を束ね、走行ルートを規定する構造的・分子的基盤を明らかにする。
「オムツの取れない」年代での排尿測定システムの臨床応用

ヒトの乳幼児期の正常排尿発達および疾患の影響を非侵襲的にとらえた研究は少ない。尿流測定は秒あたりの排尿量を計測して一回排尿量、排尿時間、最大尿流率、平均尿流率など排尿効率のパラメーターを求める方法で、学童期から成人まで第一選択の非侵襲的な排尿機能検査である。しかし現在使用されてる機器はなんらかの容器に対して排尿する必要があるため「オムツの取れない」乳幼児には使用できない。我々は、尿のしみこみをおむつ内のインピーダンスの変化として捉えることで排尿測定を行うプロトタイプシステムを作成し、ウエアラブルな尿流量測定装置を「おむつの取れない」年代を対象として臨床応用するべく本研究を実施している。平成29年度は、研究分担者の所属機関である熊本大学において引き続き試作品の作成と問題点の検討を重ねてきた。最初の試作品は2次元基盤の一角からの尿のしみこみを計測するものであったが、現在はモデル系を実際のオムツ内での排尿のように一点から四方に分散するもので検討している。具体的な検討点は以下の3点である。1)2次元的なしみこみパターンの検出システム問題の解決、2)流速・総吸水量の換算方法、3)吸水剤の性状のちがいによるしみこみ度の差。同研究で熊本大学4年生の木村幸来が第34回センシングフォーラム,(2017.8.319.1,熊本大学)にて優秀賞を受賞した。これはトップレベルの計測研究者が集まるフォーラムである,研究の意義と独自性について専門家が「見込み」ありと評価していると考えている。具体的な理由は以下の通りである。1)2次元的なしみこみパターンと流速・総吸水量の換算方法:この過程で当初想定していなかった誤差が発生していることが判明したが、これは測定領域の重なり合い現象のためであることが明らかとなり、それを補正する方法を開発した。また、測定回路そのものにも出力信号が測定対象の電極以外へ回り込む現象があることが判明したために、それを解決した。2)吸水剤の性状のちがいによるしみこみ度の差:吸水材として主に晒を使用していたが、吸水する際にしわを生じて電極への接触が不安定であったため吸水してもしわを生じにくい羊毛フェルトに変更した。最終的にはフェルトよりも吸水性の良いものを検討する必要がある。実験では滴下点からの距離に応じたアドミタンス分布をリアルタイムで監視した。滴下流量と吸水層内のアドミタンス分布には関係性があると考えられ、吸水層内の尿拡散モデルを定式化できると予想される。今後は滴下流量とアドミタンス分布の拡散速度の関係を明らかにし、予想される拡散モデルから流量推定法を確立する予定である。また、干渉補正後のセンサーにて隣り合う電極の測定範囲の重なり合いを明らかにする予定である。

また、干渉補正後のセンサーにて隣り合う電極の測定範囲の重なり合いを明らかにする予定である。本研究が試作品作成のスモールスケール実験段階にある。次年度において消耗品の購入などに使用する予定である。
生体親和性咬耗特性を有する修復材料開発のための歯の生理的咬耗と咬合力に関する研究

歯冠修復物は天然歯と同じ量で咬耗磨耗していくことが理想と考えられ、そのためには天然歯の生理的な咬耗量を知ることは不可欠である。本研究の目的は、エナメル質の咬耗磨耗と調和する歯冠修復材の開発をめざすための基礎データを得るために、ウ蝕未経験者の天然歯列におけるエナメル質の咬耗量を測定して生理的なエナメル質の咬耗量を明らかにし、さらに咬合力との関係を調査することである。新潟大学新入生歯科検診において、ウ蝕未経験者と診断された学生を19名選定し、選定した学生に研究の主旨説明を行ない、同意を得て協力を依頼し、天然歯列における咬耗量を測定し咬合力との関係について3年間にわたり調査したところ、咬耗量および咬合力は個人差が大きく、両者の間に正の相関関係があった。また、1924歳の若者では、調査した3年の期間においては咬耗量が経時的に直線的に増加する傾向があった。本研究では、さらに当初の3年以降にも同意を得られた被験者4名に協力を依頼し、ベースラインから711年後における接触滑走面の咬耗量を測定し、咬合力および咬合接触面積との関係を調査した。4名の咬合力は381N850Nであり、咬合接触面積は概ね経時的に増加傾向であった。4名の咬耗量はそれぞれ110225μm(7年)、200350μm(9年)、150325μm(10年)、160315μm(11年)であり、年間平均咬耗量はそれぞれ1632μm、2239μm、1533μm、1529μmと推定された。この被験者4名では,咬合力の大きさに関係なく接触滑走面の年間咬耗量は1539μmであった。本研究は、10年を超える長期にわたるエナメル質の咬耗磨耗量を明らかにしたという点で、他に追随を許さない成果を得た。今後は、天然歯の隣接面の磨耗量を測定する方法を確立し、調査する必要がある。歯冠修復物よ天然歯と同じ量で咬耗磨耗していくことが理想と考えられそのためには天然歯の生理的な咬耗量と隣接面の磨耗量を知ることは不可欠である。本研究はエナメル質の咬耗磨耗と調和する歯冠修復材の開発をめざすための基礎データを得るために、ウ蝕未経験者の天然歯列における、エナメル質の咬耗量を測定して生理的なエナメル質の咬耗量を明らかにし、さらに咬合力との関係を調査することを目的としている。本研究では、当初の3年以降にも同意を得られた被験者に協力を依頼し、ベースラインから8年後における咬耗量を測定し、咬合接触面積との関係を調査している。現在、シリコン印象、咬合力測定、口腔内写真撮影などの試料採取を終了し、模型を作製し咬耗量の測定を行っている。また、当初の3年間の試料について隣接面の磨耗量を測定するとともに、8年間の長期における隣接面の磨耗量について調査を行っている。

本研究は、10年を超える長期にわたるエナメル質の咬耗磨耗量を明らかにしたという点で、他に追随を許さない成果を得た。今後は、天然歯の隣接面の磨耗量を測定する方法を確立し、調査する必要がある。
MEMS技術を用いた新材料探索用コンビナトリアルCVD・高速評価システムの構築

新材料・新物質の発見は新たな科学技術,およびイノベーションの源泉である。新材料・新物質の発見は,蓄積された知見や経験に基づく探索,多くの試行錯誤,そして時には偶然によってなされる。1つの有用物質の発見が国際産業競争力上も極めて重要になっている現在,新材料・新物質の探索を助けるツールの開発が望まれている。最近,材料の高速探索の手法としてコンビナトリアル・テクノロジーが注目されている。コンビナトリアル・テクノロジーとは材料合成,ハイスループット評価,データの高速解析や材料設計を併せた材料開発技術のことであり,既に創薬では広く用いられている。また,近年,無機・固体物質の探索にも適用され,これによって青色発光体が見出されるなどの成果が上がっている。並列化・集積化を得意とするMEMS技術とコンビナトリアル・テクノロジーとの相性はよい。そこで,材料探索の新しいツールとなるMEMS技術を用いてコンビナトリアルシステム,およびハイスループット評価システムを構築することを目的とする。まず,携帯機器電源としてマイクロ固体酸化物燃料電池(SOFC)が注目されているが,マイクロSOFCが低温で高出力を得るためには固体酸化物電解質膜の材料開発が重要となる。そこで,固体酸化物電解質膜について材料探索を行った。本年度は400600°Cで高出力が得られると報告のあったY添加BaZrO_3に注目し,材料探索,特性評価を行った。さらに,実際の高出力マイクロセルを作製するためには,表面積の広い3次元構造を有する電解質膜が必要であるが,これを得るために,付き回りの非常によい原子層堆積(ALD)装置の開発を行った。本年度は400600°Cで高出力が得られると報告のあったGdドープCeO_2に注目し,材料探索,特性評価を行った。さらに,開発した電解質膜を用いてマイクロSOFCの作製を行った。さらに,燃料電池の構成要素のひとつである数百度でも安定な多孔質構造を持った触媒電極についても材料探索を行った。

そこで,材料探索の新しいツールとなるMEMS技術を用いてコンビナトリアルシステム,およびハイスループット評価システムを構築することを目的とする。まず,携帯機器電源としてマイクロ固体酸化物燃料電池(SOFC)が注目されているが,マイクロSOFCが低温で高出力を得るためには固体酸化物電解質膜の材料開発が重要となる。そこで,固体酸化物電解質膜について材料探索を行った。本年度は400600°Cで高出力が得られると報告のあったY添加BaZrO_3に注目し,材料探索,特性評価を行った。さらに,実際の高出力マイクロセルを作製するためには,表面積の広い3次元構造を有する電解質膜が必要であるが,これを得るために,付き回りの非常によい原子層堆積(ALD)装置の開発を行った。
ネパール・ゴルカ地震後の社会再編に関する研究

2015年4月、ネパール中部でM7.8の地震が発生し、9,000人以上が死亡、70万棟以上が倒壊するなど、大きな被害が出た。地震発生直後、政府による災害対応は限定的だったが、一方で、被災者自身による対応が種々の草の根のネットワークを活用して行われた。その後、震災をきっかけに民主憲法が制定され、地方選挙を経て、強力な権限を保持する地方自治体が誕生した。一方で、緊急期に主要な役割を果たした草の根ネットワークも機能し続けている。本研究では、この新たな地方自治体と草の根ネットワークの相互作用を具体的な事例をもとに描出することを通じ、ネパール社会における権力の新たなバランスを明らかにするものである。
超高感度MIセンサを用いた非接触携帯型脳波計の開発と医療診断への応用

非接触で脳波を計測する携帯型システムの構築を目指して、超高感度MIセンサによるグジオメータの試作開発を行った。試作機による実証実験により、日常の環境下における超高感度MIセンサを用いた非接触脳波(Magnetoencephalography :MEG)計測の有用性を裏付ける結果を得た。医療診断への超高感度MIセンサ応用の信頼性の確立に向けて、モルモットから摘出した、細胞組織を用いた実験により電気信号と磁気信号の関係を調べた。脳神経細胞の電気的活動指標として頭部表面での電位計測(脳波検査)が行われる。この脳波リズムは周波数で分類されており、脳の機能状態を反映する。即ち、脳波の周波数は加齢や覚醒・睡眠、リラックス・ストレス状態によって変化したり、特殊な認知症では特徴的脳波を呈することも知られている。また、左右差が見られる場合には脳の部位的障害が疑われる。このように健康評価や診断に、脳波検査は重要である。しかし従来用いられている脳波計では、電極を頭皮に設置する作業が煩雑であること等から、その使用において制限が多い。本研究では、超高感度MIセンサを用いた磁気による非接触で簡便な脳機能評価装置の開発を目的とする。本装置は小型化が可能であり、SQUIDでは困難な頭部接線方向の磁気活動を簡単に計測できる。本研究では、脳の神経細胞の活動に伴うピコテスラレベルの磁気(電気)活動を計測できる、パルス励起型MIセンサ技術を応用し、在宅や職場の環境で手軽に診断できる、非接触携帯型脳波計のプロトタイプ機の試作開発を行った。超高感度MI磁気センサの最適化、生活環境下での微小磁界計測技術の確立、および細胞組織を用いた計測空間分解能の検討を行い、マルチチャンネル用小型電子回路の開発、非接触携帯型脳波計の試作を行った。試作プロトタイプ機を用いた実験として、開閉眼による自発性脳波の変化に対応する磁気活動および、外部刺激に対して誘発される脳波(p300)に相当する大脳皮質神経の磁気活動を計測を行った。複数の被験者に対して実験を行うことにより、超高感度MIセンサを用いた非接触で簡便且つ汎用な脳機能評価装置実用化のための基礎データを取得した。またモルモットから摘出した細胞組織により、坐骨神経の電気活動により生ずる生体磁気の計測を試作機により行った。(1)MIセンサー回路の改良および微小磁界計測技術の確立コモンモードノイズによる影響を効率的に除去する回路および磁気センサヘッドの構成ついて研究を行った。すなわち、コモンモードにノイズによる影響を効率的に除去するためには、計装用アンプの入力側に高周波ノイズが加わらないための回路構成を工夫し直線導体中に流れる数μAの電流の非接触検出を可能とした。これは磁界にして、10pT程度以下の磁界の検出に対応する。また、センサヘッドの構成としては、1本の直線状のアモルファスワイヤに2つのコイルを組み付けて測定用と参照用の受信部とする、勾配磁界検出(グラジオ)方式のセンサヘッドを製作し、磁気シールドを用いない状態での、微小磁場の計測方法を確立する見込みを得た。(2)非接触脳波計測用MIセンサシステム全体のデザイン非接触脳波計測用のMIセンサシステムを多チャンネル化するための基礎実験を行った。今年度は、磁気センサヘッド間のクロストークについて検討を行い、2個のセンサヘッド間が4cm以上の場合にほとんどクロストークが生じないことを確認した。また、左後頭部および右後頭部における2チャンネル同時磁気計測の結果からは、その信号波形の相関関数が0.70.8と評価された。この値は同一の被験者に対して行った、電極による脳波計測と同程度であった。(3)細胞組織を用いたセンサ空間分解能の実証実験モルモットから摘出した平滑筋の各種の細胞組織(Stomach musculature、taenia caeci、bladder detrusor)について、生体組織からの磁気信号の検出を試作したMI磁気センサにより行った。組織の種類に応じて、センサ信号の波形が異なることが示された。また、センサ信号波形により組織の機能を評価するための解析方法についてヒストグラムを用いる方法を検討した。試作開発した高感度MIセンサにより、磁気シールドレスで10pT以下の微小磁気計測を可能とする成果が得られ、小型の磁界センサを用いた磁気計測システムとして、世界的にも最高レベルを達成したと考えられる。また、試作MIセンサを用いた後頭部磁気の2チャンネル同時計測により、計測システムの信頼性の評価を行い、従来の電極による脳波計測と同程度の信頼性を得ている。さらに、後頭部における磁気計測では、被験者の閉眼および、開眼による検出信号の変化についても実験を行い、時系列信号の変化だけでなく、スペクトル解析によって、α波(8-13Hz)およびβ波(14-30Hz)の信号成分の変化が顕著に得られることを確認している。

また、α波やβ波などの背景脳波だけでなく、事象関連電位に対応した磁気信号が得られるかどうかについて、予備的な実験を行い、MIセンサによる非接触脳波計測法でも、p300に対応する磁気信号が得られる可能性が示唆された。細胞組織を用いた空間分解能の実証実験では、モルモットから摘出した1cm程度の各種平滑筋組織(Stomach musculature、taenia caeci、bladder detrusor)について、その各種組織の機能に対応すると考えられる検出磁気信号が試作開発したMIセンサを用いた実験により得られた。したがって、当該年度の研究の成果から、生体組織の1cm平方以下の領域で、組織の機能を反映する磁気信号を検出できる可能性が示唆されたと考えられる。これまでに、MIセンサによる非接触脳波計測装置の開発がおおむね順調に進んでおり、今後は非接触脳波計測システムの複数チャネル化や、医療診断への応用を目的とした脳波計測実験を主に行う。非接触脳波計測システムの複数チャネル化に関する開発は、複数のセンサヘッド間のクロストークなどが問題となると考えられる。MI素子駆動のための通電電流をセンサヘッド毎に時間差を設けて供給することや、3次元の電磁界シュミレーションにより、クロストークが生じないセンサヘッド間隔や配置を検証してそれをシステムの設計・製作に反映する等の工夫によりその課題に対応する。医療診断への応用に関しては、α波やβ波などの背景脳波を利用した診断方法を検討するとともに、事象関連電位に対応する磁気信号が検出できるかどうかについて系統的に研究を行う。特にブレインマシンインターフェース(BMI)技術においても注目されているp300信号についての検出の信頼性について重点的に実験を行う。MIセンサにより細胞組織を評価する基礎実験については、複数チャネル化した超高感度MIセンサシステムを利用して、その空間分解能について実証的な研究を進める。3次元の電磁界シュミレーションにより細胞間を流れる電流と細胞外部の磁界との関係を解析し、空間分解能について実験結果との整合性を検証する。使用する予定の研究費を繰り越す計画となったが、これは当初の実験計画にあった、実験補助に関する謝金の額に相当するものである。この状況は計画の遅れによって生じたものでなくて、むしろ非接触脳波計測についての試作機器の開発については、順調に進んだため、装置試作に関する実験補助に謝金を充てるよりも、開発装置を用いた脳波計測実験の補助に関して充てる方が適当であると考えた結果である。次年度の研究費については、MIセンサによる非接触脳波計測システムの複数チャンネル化に関する試作費および、MIセンサによる非接触脳波計測システムによる事象関連電位に対応する磁気反応の検証実験に関する経費、および複数チャンネル化したセンサシステムによる細胞組織の機能評価に関する基礎実験に使用する計画である。具体的には、複数チャンネル化に関する試作費については、センサヘッド用の精密コイルの部品費、プリント回路基板、アモルファスワイヤ磁性体、多チャンネルの高精度A/Dコンバータなどを物品費・消耗品として計画している。また、MIセンサによる非接触脳波計測システムによる事象関連電位に対応する磁気信号の検証実験に関する実験については、被験者に対する謝金を主な経費として計画している。