hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＨＩＶ増殖阻害活性を有する海藻由来生理活性物質の探索

後天性免疫不全症候群(エイズ)はヒト免疫不全ウイルス(HIV)が免疫細胞に感染することにより,免疫細胞を破壊して免疫不全を起こす疾患である。本邦ではHIV感染者1.9万人,世界では2017年現在で3,690万人に昇る。現在では,逆転写酵素阻害剤の発見,その後の新薬の開発により治療が可能になった。しかしながら,エイズを根治する治療法は未だ確立されていない。本研究では,新たな治療薬の開発のため,抗HIV活性を有する海藻由来生理活性物質の探索を行った。市販のアオサ,コンブ,ヒジキ,ノリをサンプルとし,水抽出(水溶性画分)とエタノール抽出(脂溶性画分)をそれぞれ抽出した。その後,HIV-1 (R9)とTZM-bl細胞を用いて抗HIV-1活性を検討した。水溶性画分では,アオサ,コンブ,ヒジキにおいてHIV-1の初期感染を有意に抑制した。脂溶性画分において,コンブのみ初期感染を抑制した。これまでの報告により海藻由来多糖類であるフコイダンは抗HIV-1活性を有することから,海藻由来多糖類であるアスコフィラン,アルギン酸,フコイダン,ポルフィランの抗HIV-1活性を比較検討した。アスコフィラン及びフコイダンではHIV-1 (R9およびJR-FL)の初期感染を強く阻害した。一方で,アルギン酸,ポルフィランは弱い抗HIV-1活性を示した。しかしながら,HIV-1感染細胞内ウイルス量への影響が無かったことから,これら多糖類はHIV-1の初期感染を抑制すると考えられた。さらに,硫酸基を持つ化合物が血中のアルブミン(BSA)により抗HIV-1活性が阻害された報告より,10%FBSおよび50%FBS存在下でHIV-1初期感染を検討した。アスコフィラン,フコイダンの抗HIV-1活性が50%FBSにおいて低下したことから,これら海藻由来多糖類の抗ウイルス活性は非特異的であると考えられた。海藻の水溶性・脂溶性画分にはHIV-1の初期感染を抑制することを見出した。しかしながら,どちらも粗抽出液であるためさらなる分画が必要である。また,水溶性画分には水溶性多糖類が含まれている可能性があり,高分子生理活性物質を取り除く必要がある。また,得られた水溶性・脂溶性画分はHIV-1の初期感染を抑制するものの,HIV-1感染細胞内ウイルス量への効果を検討しておらず,細胞内ウイルスの増殖抑制作用を有する生理活性物質を探索しなければならない。一方で,アスコフィラン,ポルフィランのHIV-1の初期感染を抑制することを見出した。さらに,HIV-1の他,B型肝炎ウイルス(HBV),C型肝炎ウイルス(HCV)の初期感染を抑制することも見出した。興味あることに,ポルフィランは細胞内HCVを抑制することが示唆されており,抑制機構は不明であるが,何らかの細胞内情報伝達経路を活性化させていると考えられる。得られた粗抽出液をゲルろ過クロマトグラフィー等によりさらに分画し,抗HIV-1活性を検討する。特に,HIV-1感染細胞内ウイルスの増殖抑制作用を有する生理活性物質を探索する。ウイルス増殖抑制作用を示した生理活性物質については,その抑制メカニズムを明らかにする。また,HIV-1感染細胞を排除する免疫細胞を活性化する生理活性物質を探索するため,得られた生理活性物質のマクロファージやTリンパ球に対する免疫賦活作用を検討し,その活性化機構を遺伝子解析等により明らかにする。エイズ関連疾患である原発性滲出性リンパ腫(PEL)は,エイズ発症者や臓器移植を受けた患者に発症しやすい。原因として,免疫不全に陥りヒトヘルペスウイルス8 (HHV-8)に感染しやすくなるからである。エイズ発症者の約3割で悪性リンパ腫が発症し,その中で5%をPELが占める。CHOP療法と呼ばれる多剤併用療法が試みられるが,予後が非常に悪く,発症後約6か月で死亡するため, PELの化学療法耐性が原因と考えられている。そこで,上記の多糖類のPELに対する抗がん作用を調べたところ,ポルフィランはPELに対して,濃度ならびに時間依存的に細胞増殖を抑制した。詳細な抑制機構は未だ不明であるが,これら海藻由来生理活性物質にはPELに対する抗がん作用を有することが示唆されている。そのため,得られた生理活性物質のPELに対する抗がん作用も検討する。

これまでの報告により海藻由来多糖類であるフコイダンは抗HIV-1活性を有することから,海藻由来多糖類であるアスコフィラン,アルギン酸,フコイダン,ポルフィランの抗HIV-1活性を比較検討した。アスコフィラン及びフコイダンではHIV-1 (R9およびJR-FL)の初期感染を強く阻害した。一方で,アルギン酸,ポルフィランは弱い抗HIV-1活性を示した。しかしながら,HIV-1感染細胞内ウイルス量への影響が無かったことから,これら多糖類はHIV-1の初期感染を抑制すると考えられた。さらに,硫酸基を持つ化合物が血中のアルブミン(BSA)により抗HIV-1活性が阻害された報告より,10%FBSおよび50%FBS存在下でHIV-1初期感染を検討した。アスコフィラン,フコイダンの抗HIV-1活性が50%FBSにおいて低下したことから,これら海藻由来多糖類の抗ウイルス活性は非特異的であると考えられた。海藻の水溶性・脂溶性画分にはHIV-1の初期感染を抑制することを見出した。しかしながら,どちらも粗抽出液であるためさらなる分画が必要である。また,水溶性画分には水溶性多糖類が含まれている可能性があり,高分子生理活性物質を取り除く必要がある。また,得られた水溶性・脂溶性画分はHIV-1の初期感染を抑制するものの,HIV-1感染細胞内ウイルス量への効果を検討しておらず,細胞内ウイルスの増殖抑制作用を有する生理活性物質を探索しなければならない。一方で,アスコフィラン,ポルフィランのHIV-1の初期感染を抑制することを見出した。さらに,HIV-1の他,B型肝炎ウイルス(HBV),C型肝炎ウイルス(HCV)の初期感染を抑制することも見出した。興味あることに,ポルフィランは細胞内HCVを抑制することが示唆されており,抑制機構は不明であるが,何らかの細胞内情報伝達経路を活性化させていると考えられる。得られた粗抽出液をゲルろ過クロマトグラフィー等によりさらに分画し,抗HIV-1活性を検討する。特に,HIV-1感染細胞内ウイルスの増殖抑制作用を有する生理活性物質を探索する。ウイルス増殖抑制作用を示した生理活性物質については,その抑制メカニズムを明らかにする。また,HIV-1感染細胞を排除する免疫細胞を活性化する生理活性物質を探索するため,得られた生理活性物質のマクロファージやTリンパ球に対する免疫賦活作用を検討し,その活性化機構を遺伝子解析等により明らかにする。エイズ関連疾患である原発性滲出性リンパ腫(PEL)は,エイズ発症者や臓器移植を受けた患者に発症しやすい。原因として,免疫不全に陥りヒトヘルペスウイルス8 (HHV-8)に感染しやすくなるからである。エイズ発症者の約3割で悪性リンパ腫が発症し,その中で5%をPELが占める。CHOP療法と呼ばれる多剤併用療法が試みられるが,予後が非常に悪く,発症後約6か月で死亡するため, PELの化学療法耐性が原因と考えられている。そこで,上記の多糖類のPELに対する抗がん作用を調べたところ,ポルフィランはPELに対して,濃度ならびに時間依存的に細胞増殖を抑制した。詳細な抑制機構は未だ不明であるが,これら海藻由来生理活性物質にはPELに対する抗がん作用を有することが示唆されている。そのため,得られた生理活性物質のPELに対する抗がん作用も検討する。
社会的に排除されたホームレスの自立支援における社会関係資本の構築に関する研究

本研究は、社会的に排除されたホームレスの自立支援における「生」を支える社会関係資本の構築について考察し、そのモデルを提示することを目的として行われた。そのための分析視点として、労働と家族の関連に着目し、彼/彼女らがどのような経過で路上生活を余儀なくされたか、その職歴や家族関係を中心に調査・分析を行った。結果、「男性稼ぎ主」モデルの視点でホームレス問題をみると、明らかに近代家族を形成し得なかった階層が一定程度存在していることがわかる。つまり、近代家族の形成は二重構造をもって展開したことが明らかである。本研究の目的は、社会的に排除されたホームレスの自立支援における「生」を支える社会関係資本の構築について考察し、そのモデルを提示することである。そのための分析視点として、職歴と家族関係に着目した。なぜなら、これまでのホームレス調査から、失業による生活基盤の喪失と自己有用感の喪失が家族関係の喪失と密接に関連していること、さらには、日雇いや派遣労働など不安定な就労のために家族をも持ちえない層が確実に増加していることが明らかだからである。したがって、平成21年度は以下の調査研究を行った。(1)名古屋調査を実施し、聞き取りデータのまとめとして報告書を作成した。(1)平成21年7月9-10日に予備調査、8月17-21日に本調査として25名(男性20名、女性5名、30代から70代の野宿者、生保受給者、就労自立者)の聞き取り調査を実施した。(2)結果、中卒の集団就職者や炭鉱離職者家族のその後、バブル崩壊後の労働状況、派遣労働の実態など、産業構造の変化の中に彼/彼女らの職歴と家族関係を位置づける中で、家族の脆弱性が明らかとなった。(2)仙台調査を実施した。(1)平成21年7月22-24日に予備調査、平成22年3月4-7日に本調査として17名(男性17名、30代から60代の野宿者、生保受給者、就労自立者)の聞き取り調査を実施した。(2)農業従事者の変遷を追いたかったが、農業従事者はほとんどいなかった。多くが30代・40代の「派遣切り」による野宿化で、就労問題が深刻であった。(3)平成22年度は、名古屋・仙台との比較分析のため、北九州/石炭産業の調査を予定している。研究計画2年目の平成22年度は「生」を支える社会関係資本の構築のためのモデルを考察するため、以下の調査研究を行った。(1)当事者の「居場所」としての「サロン・ド・カフェこもれび」(NPO法人自立生活サポートセンター・もやい;東京・新宿区)への参与観察と、「こもれび」コーディネーター(現事務局長)・うてつあきこ氏へのインタビューを実施した。(2)ホームレス支援の先駆的事例であるイギリスの社会的企業の調査(2010年11月17日水曜日24日水曜日)を実施した。(1)18日(木)inニューポート;Seren group代表Amanda Davies他4名にヒアリング。Seren groupは、貧困者への住宅供給を柱にコミュニティ構築・再生とホームレス施設を運営している。(2)19日(金)inカーディフ;SOLAS訪問(Seren groupが運営するホームレスの入所施設)。職員・入所者へのヒアリングを行った。ここでは、入所者への精神的ケアを重視していた。(3)22日(月)inロンドン・ルイシャム区;St.Mungo's訪問・ヒアリング。ホームレスの入所施設。(4)23日(火)inロンドン;cardboard citizensディレクターKathrineヒアリング。参加型演劇活動を通してホームレスの自尊心を回復することを目的としている。以上、イギリス調査はホームレスの生きる意欲を支える実践例として有意義であった。(3)自立支援センター北九州退所者への追跡調査を開始した。2007年調査62名中37名に連絡し、退所3年後の生活・関係性の実態調査を半構造的インタビューの手法を用いて開始した。最終年度の平成23年度は、以下の調査を実施し、報告書を作成した。(1)自立者へのパネル調査を実施した。就労自立もしくは生活保護受給による自立後の生活実態と関係構築の現状を調査することによって、社会的に排除された人々の社会的包摂のための支援とシステムの考察を行った。2007年、就労自立を目的とした「自立支援センター北九州」の退所者62名にヒアリング調査を実施したのだが、うち12名にパネル調査を実施。62名中、死亡・行方不明入院などの理由で連絡不能のものが25名。

連絡可能の37名も、体調不良などの理由で実際にヒアリングが実施できたのは12名であった。調査項目は、2009年の名古屋調査・2010年仙台調査と比較するために、職歴と家族関係の項目を合わせた。その結果、(1)2007年の就労自立直後よりも就労率は低下し、(2)生活保護受給率が増加していた。また、(3)人間関係に拡がりは見られなかった。対象者が高齢化したこと、就労自立後の職が不安定就労であったことなどが理由に考えられるが、自立後も継続した支援が必要であることが改めて明らかになった。(2)当事者と支援者で形成するコミュニティ当事者組織「なかまの会」と支援者で共催する事業「ゴーイング・ホーム・デー」の分析から、自立後の継続した支援を通して、既存の地域コミュニティではない新たなコミュニティを創出していることがわかった。(3)3年間の調査研究の成果を報告書にまとめた。
KL展開と情報幾何学に基づく壁乱流の普遍的速度スケーリングに関する研究

申請者は壁乱流における普遍則として対数領域の存在を仮定し、PDF方程式から半理論的に対数則を導くことを報告してきた。これは変動速度の確率密度関数型の相似性(不変仮説)から導かれる結果である。実験で計測された速度データからPDFを計算し、対数領域の妥当性を不変仮説に基づき確認した。実験データの解析ではPDFの形状を判断するために、情報幾何学で用いられるダイバージェンスを利用し、滑面乱流境界層について、6つのレイノルズ数(U_0/v=3.14,5.27,7.38,9.49,11.6,13.9×10^<-5>)について上述のことを確認した。これまでの定説では、対数領域の上限は境界層厚さの20パーセントとなっていたが、本解析法で導いた対数領域はレイノルズ数の関数となり、レイノルズ数が十分大きくなると従来の値に漸近することが明らかとなった。砂粒粗面境界層に付いても、同種の実験及び解析をおこなった。従来から報告されている粗面における対数速度分布の存在範囲では、滑面におけるPDFの不変仮説は成立せず、速度場の不変速度分布は、乱れ構造を含めた普遍性を反映するものではない事が明らかになった。また、24chのI型プローブの同時測定をおこない、組織構造は対数則の関連について考察した。経験的固有直交展開に基づく解析から、組織構造は対数則の成立に必要な条件ではないが、必要条件であることを明らかにした。本年度は新たに作成した測定部(滑面および砂粒粗面)におけるI型及びX型プローブによる測定をおこなった。滑面はベークライト製(全長2000mm)であり、これまで問題となっていた壁面での熱線(タングステン線)との干渉が緩和され、壁近傍での速度分布の計測データに信頼性が得られた。砂粒粗面に付いては、平均粗さk_8=1.71,0.6mmを作成した。流れ方向壁面静圧の分布を±0.5%以内に調整し、単位レイノルズ数U_0/ν=3.14,5.27,7.38,9.49,11.6,13.9×10^<-5>に設定し測定をおこなった。申請者は壁乱流における普遍則として対数領域の存在を仮定し、PDF方程式から対数則を導くことを報告している。これは変動速度の確率密度関数型の相似性から導かれる結果である。実験で得られる速度データからPDFを計算し、対数領域の妥当性を理論解析に基づき確認した。実験データの解析ではPDFの形状を判断するために、情報幾何学で用いられるダイバージェンスを利用し、滑面乱流境界層について、6つのレイノルズ数について上述のことを確認した。砂粒粗面に付いても、対数領域内でPDFは相似構造を有することがわかり、申請者の提案した方法は、壁乱流について一般に成立することを確認した。実験で計測された速度データからPDFを計測し、対数領域の妥当性を不変仮説に基づき確認した。

実験データの解析ではPDFの形状を判断するために、情報幾何学で用いられるダイバージェンスを利用し、滑面乱流境界層について、6つのレイノルズ数(U_0/ν=3.14,5.27,7.38,9.49,11.6,13.9×10^<-5>)について上述のことを確認した。これまでの定説では、対数領域の上限は境界層厚さの20パーセントとなっていたが、本解析法で導いた対数領域はレイノルズ数の関数となり、レイノルズ数が十分大きくなると従来の値に漸近することが明らかとなった。砂粒粗面境界層に付いても、同種の実験及び解析をおこなった。従来から報告されている粗面における対数速度分布の存在範囲では、滑面におけるPDFの不変仮説は成立せず、速度場の普遍速度分布は、乱れ構造を含めた普遍性を反映するものではない事が明らかになった。また、24chのI型プローブの同時測定をおこない、組織構造と対数則との関連について考察した。経験的固有直交展開に基づく解析から、組織構造は対数則の成立に必要な十分な条件ではないが、必要条件であることを明らかにした。
グラム陰性細菌の外膜の薬剤透過性を高める外膜不安定化剤の探索

グラム陰性細菌の外膜透過障壁性による薬剤の流入制限は薬剤耐性の主因の一つである。外膜安定化因子Tol-Palの複合体形成を阻害することで外膜透過障壁性を解消する分子を取得し、その効果を明らかにすることを目的として研究を開始した。Tol-Pal相互作用ペプチドであるコリシン(抗菌ペプチド)の存在下における大腸菌の生育の可否を指標としてTol-Pal複合体形成を阻害する候補化合物のスクリーニングを試みた。しかし、創薬機構保有の化合物コアライブラリー(9600化合物)の中から目的とする化合物を得ることは出来なかった。そこで、以後の研究では方針を変更し、ターゲットを定めずに外膜高透過性化を引き起こす化合物を得ること目的とした。新スクリーニング法では、外膜高透過性化の指標としてchlorophenolred-β-D-galactopyranoside (CPRG)を利用した。外膜透過性が上昇した時に限りCPRGは大腸菌外膜を通過し、細胞質中のβガラクトシダーゼと反応して黄色から赤色に変化する。本スクリーニング系により化合物コアライブラリーから外膜透過性を高める化合物の探索を行ったところ、6化合物がヒットした。さらに、化合物による薬剤耐性の低下効果を検証するため、化合物の存在下での大腸菌におけるampicillin、vancomycin、rifampicinの最小生育阻害濃度を評価した。その結果、6化合物のうちcompound 1及びcompound 2で顕著に薬剤耐性の低下が見られた。以上のことから、compound 1, compound 2は大腸菌外膜の薬剤透過性を高める作用を有し、薬剤感受性化効果を持つことが明らかとなった。本成果は、グラム陰性細菌の外膜透過障壁性を解消する化合物を明らかとした、数少ない報告の1つである。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
転倒リスクのバイオマーカーを検出するための脳と運動のカップリング機構の解明

我が国の高齢者対策として予防の観点から「健康寿命の延伸」がある。この取り組みで鍵となるものの一つに転倒予防が挙げられる。転倒のリスクを未然に検知することは、医学的な視点のみならず社会的に見ても重要な意義を持っている。現在、転倒予防に向けて取り組みは積極的に行われているが、転倒の発生リスクの検出には至っていない。ヒトの姿勢調整や運動は、脳と運動が協調し合いながら制御されている。本研究では、VRをなど用いた種々の視覚的情報の有無における立位保持時の筋電図と脳波および重心動揺を同時に計測し、若年者群と高齢者群のデータを比較し、転倒しやすい状態であるかどうかを示す指標の特定を試みることを目的とする。
精神疾患および発達障がいにおける樹木画の特徴の類型化とイメージ形成の研究

初学者の樹木画(Baumtest)の査定能力を高めるために、熟練者などの査定形成についての分析を行った。また、熟練者を含めた樹木画を中心としたケースカンファレンスを重ねることにより、査定能力の向上が図れることがわかった。精神疾患および発達障がいにはそれぞれ特徴的なサインがみられることがわかった。1)精神疾患および発達障がいにおける樹木画の特徴の類型化の試みの分析対象としては、研究代表者の所属する心理教育相談センターでの初回面接等で得られた樹木画を用いることとしている。来談者の臨床データを(樹木画についてはスキャンをかけて、電子データ化して保存する)データベース化する作業にかかっている。しかし、臨床的データと樹木画をセットにした、いわばカルテのようなものを作成するのだが、そのデータベースのデザインは現在まだできていない。そのため,とりあえず,データをまずエクセルに取り込んでいるが、その作業は順調に進んでいる。データベースデザインは北海道大学の小野芳彦の協力をあおいでいる。2)本年度は、3回の研究会を開いた。研究会は、それぞれ、3ケースの樹木画について、検討を試みた。この3ケースは本大学院での卒後研修を兼ねた研究会(現役の大学院1、2回生と研究生および卒後の臨床心理士)で,検討したケースであり、それを臨床経験5年未満のもの、ベテラン臨床心理士、精神科医、宗教研究者などにより、検討をおこなった。その研究会は、すべて録音し、それを文章に立ち上げ、分析を継続しておこなっている。とくにその着目点やイメージ形成が、経験やそれぞれの立場で、どのように異なるかについて着目しながら、分析をおこなっている。分析方法はKJ法に習い、現在、臨床経験が長いほど、診断的、総括的になること、宗教研究者による指摘が、臨床心理士による分析と重なる部分が、あることなどがわかっている。2、3回目は、特に母子の樹木画に注目し、母子間の類似や相違について、その病理とともに検討した。母子両者の樹木画を取ることにより、子どもだけのものだけで、解釈するよりもより、家族力動が理解しやすくなることにより、子どもの病理がより明瞭に、理解できることが指摘され、本年度の日本心理臨床学会で発表することとなっている。樹木画法(Baumtest)において、熟練者はどこに注目し、どのようにその樹木画の印象・イメージを読み解いていくのかを分析すること、つまり、熟練者の樹木画のイメージの形成過程を分析することにより、樹木画の心理査定としての信頼性・妥当性を確保して行くこと、及び、初学者の学びの助けとなる情報を分析することを第1の目的としていた。現在熟練者の評価表現と初学者の評価表現は大きな相違があり、それは初学者がどうしても見るべきポイントをまんべんなく見ることができず、どうしても全体の印象に左右されるからであるらしいことがわかってきている。それゆえ、分析評価のチェックリスト化なども有効であるかもしれないと考えている。それについても検討していく。熟練者のイメージ形成過程についてはまだまだ検討の余地があるので引き続き調査、検討を続ける。また、発達障がいや精神疾患によって、樹木画がどのような特徴・イメージを持つかを定量的・定性的に分析するための類型化の基準作りが検討され、Kochの分類方法を基準にしてデータを集積している。集積データのうち発達障がいのデータ数がまだ少なく次年度調査を行いたいと考えている。最終的分析については北海道大学の小野芳彦氏を次年度招聘し検討する。本年度はそれに加えて、病理の検討のなかで母子間の樹木画の類似と相違が母子の関係を検討する上の有用であるとの知見が得られたので、母子間の樹木画の関係性と母と子の関係ついて、心理面接過程での変遷を含め、検討したいと考えている。1)精神疾患および発達障がいにおける樹木画の特徴の類型化については、本年度の段階で255のデータが分析対象として入力された。指標についてはKoch,C(1957)のものを中心に分析した。それぞれの精神疾患及び発達障碍に特徴的と言えるものが57項目にわたって抽出された。とくに、うつ病群についての幹に間する特徴(根元の広がり、くびれ)や大地線が神経症群より多くかかれるなどの特徴は、これまで指摘されたことのないものであり、非常にその意義は高いものと思われる。また、発達障がいの子どもたちの樹木画の特徴については、とくにその運筆(滑らかでない、塗るようね、えぐるような、引っ掻き回すような、震えた)などの特徴的なものが見られることがわかった。また、幹の表面や枝の切断などにも特徴があり、この後の臨床的指標として意義あるものと思われる。今後、研究業績書としてまとめるとともに、学会発表、論文発表していきたい。2)イメージ形成の研究については、本年度は初学者と数年程度の経験者、ベテラン臨床心理士のイメージの形成の違いに加えて、初学者が1年、2年と経験を経ることによってどのように変わっていくかという調査も行い、イメージ形成とその表現の変化について検討した。その結果、初学者と経験者、ベテランの臨床心理士がひとつの場を共有して、樹木画の査定の検討をケースの治療経過の報告を通じて行なうことにより、初学者の査定能力、イメージ形成能力は格段に進歩することがわかった。本結果は、2012年度の箱庭療法学会において発表した。

つまり、初学者の樹木画(バウムテスト)のイメージ形成能力や査定能力は、ケースの治療経過の報告とともにさらにその樹木画を見直すことによって、進歩することがわかり、検査に習熟することは検査のみについて習熟することではなく、臨床と結びついて初めて、検査の習熟が図れると言えることがわかった。イメージ形成の研究のための研究会は前年度に3回行われた。これらの研究録音記録を文字化し、その分析を行っているが、現在進行中である。本来ならは23年度にも引き続き研究会を開催する予定であったが、それが諸般の事情で、次年度にこの研究会の開催の継続をすることとなり、分析が若干遅れている。また、類型化のためのデータが膨大であることと、そのデータの分類基準を決めるための検討に時間がかかったため、データ処理が若干遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究の推進については、研究自体はまとまりを見せてきたので今後は順調に進むものと考えている。研究計画の大きな変更は考えていない。しかし、樹木画の分析過程から、母子の樹木画の類似と相違と母子関係との関連および、その心理療法過程での変化について、新たな視点が得られたため、これについても検討していく。国際会議での発表も予定していたが、まず、国内学会での発表とシンポジウムの開催を予定している。
スペックルを用いた狭隘長尺構造物内部の高精度３次元計測

本研究では,油圧機器や配管のような長尺狭隘構造を有する工業製品内部の3次元形状を高精度に計測するシステムの構築を目的とする.提案システムでは,狭隘構造内部の情報を取得するために内視鏡先端に全周ラインレーザとスポットレーザを配置した小型計測器を利用し,取得画像から3次元復元を行う.テクスチャや凹凸などの特徴が少ない環境においてラインレーザによる局所的な3次元形状を統合して全体形状を復元するために,スポットレーザの照射により環境中に発生する干渉パターンであるスペックルを利用する.スペックルを特徴とした高精度な位置・姿勢推定手法を新規に提案することにより高精度な3次元計測システムを実現する.本研究では,油圧機器や配管のような長尺狭隘構造を有する工業製品内部の3次元形状を高精度に計測するシステムの構築を目的とする.提案システムでは,狭隘構造内部の情報を取得するために内視鏡先端に全周ラインレーザとスポットレーザを配置した小型計測器を利用し,取得画像から3次元復元を行う.テクスチャや凹凸などの特徴が少ない環境においてラインレーザによる局所的な3次元形状を統合して全体形状を復元するために,スポットレーザの照射により環境中に発生する干渉パターンであるスペックルを利用する.スペックルを特徴とした高精度な位置・姿勢推定手法を新規に提案することにより高精度な3次元計測システムを実現する.
実験的網脈絡膜新生血管に対する生体防御因子の抑制効果

実験計画書に基づき、Sprague-Dawley (SD) rat(68週齢)を用い、ketamin,xylazineにて全身麻酔のあと、眼科用手術顕微鏡下にラット用前置レンズを用い眼底を観察しながら、30G針でHpODE30μg (2μl)を強膜側からのアプローチで注意深く網膜下に注入した。注射後21日目に走査型レーザー検眼鏡にて、蛍光眼底造影(フルオレセインとインドシアニングリーン)を行いCNVを確認した。コントロール群として、ホウ酸緩衝液を2μl網膜下注射して同様に観察した。HpODE注射群30眼中21眼(70%)、コントロール群30眼中5眼(16.7%)にCNVを確認した。次に、CNV発生部位およびコントロール群の網膜下注射部の組織学的検索を行ったところ、HE染色ではHpODE注射群・コントロール群ともにCNVが発生した部分は神経線維層より外側の網膜層構造は乱れ、神経線維層に向かって盛り上がるような変化を認めた。CNVが発生しなかったものについては層構造の多少の乱れは認めるものの、神経線維層に向かい盛り上がるような変化は認めなかった。次に、oil red O染色では、コントロール群においては網膜下・網膜内に脂肪は染色されなかったが、HpODE注射群では、脈絡膜新生血管周囲では網膜下だけでなく、網膜内まで脂肪を含んだ細胞を多数認めた。1.実験的脈絡膜血管新生モデルでのTRXの血管新生抑制効果についての検討は実験的脈絡膜血管新生モデルラットを以下の3群に分けて行った。A群:生理食塩水を網膜下注射直前/3/6/9/12/15/18日目に投与する群(コントロール群)12眼、B群:rhTRX 0.5mgを網膜下注射直前/3/6/9/12/15/18日目に投与する群14眼、C群:rhTRX 1.0mgを網膜下注射直前/3/6/9/12/15/18日目に投与する群16眼、解析は注射後21日目に走査型レーザー検眼鏡にて、蛍光眼底造影を行いCNVの有無を確認し、TRX濃度と脈絡膜血管新生の抑制の関係を観察したところ、A群6/12眼=50.0%、B群4/14眼=28.6%、C群6/16眼=37.5%にCNVを確認した。2.硝子体液・網膜組織液の酸化度と脈絡膜血管新生との関連を検討眼科学HpODE網膜下注射による脈絡膜新生血管発生率が70%とあまり高くなく、コントロール群との差を明らかにするため、実験頭数を20眼ずつから30眼ずつに増やしたため。また、網膜下注射に適した注射器はオーダーメードで米国で生産されており、また注射針が細いため、注射する脂肪が詰まったり等のトラブルのため予想以上の本数が必要で、その度、実験が中断せざるを得ないことが生じたため。まず、実験的脈絡膜血管新生モデルでのTRXの血管新生抑制効果についての検討を計画書どり行い、それぞれの群に関して網膜下注射後21日目に走査型レーザー検眼鏡にて、蛍光眼底造影(フルオレセインとインドシアニングリーン)を行いCNVを確認し、それぞれのCNV発生率の差を比較する。また、網膜組織を採取し、酸化度を測定し、それぞれの群で比較する。酸化度の測定には、フリーラジカル分析装置FREE (Wismerll社)を使用する予定であったが、血液以外の組織の測定は不可能のためOxyBlot Protein Oxidation Detection Kit(Millipore社)を使用して測定するよう変更する。初年度より、学会発表を行う予定であったが、諸々の理由のため実験に遅れが生じたため、学会発表できず、旅費未使用で残ったが、実験頭数の増加によりHpODE購入量が増加し、その購入費に充てたため、その差額が次年度使用額として生じた。次年度の学会発表の費用に充てる予定である。
大学生の運動習慣形成を促進させる体育授業が体力・健康・生活習慣に与える効果の検討

本研究は、大学生の運動習慣促進を意図した体育授業の効果を健康度、生活習慣および体力・体格について検証することを目的として行われた。学期始めに運動頻度が週1回未満の非活動的な男子新入生を対象にして、体育受講群と体育を受講しない対照群を設定し、両群を統計的に比較した。運動頻度が向上した体育受講群では、健康度の全側面(身体的・精神的・社会的)、生活習慣の全側面(運動・食事・休養)ならびに体力の一部の項目(長座体前屈、上体起こし、握力)において向上する効果が認められた。本結果から、定期的な運動は、成人前の若者においても、健康、生活習慣および体力等に対する多面的な効用を有することが確認された。本研究は、大学新入生を対象として体育授業を通じ運動習慣を奨励し、その授業効果を体力、健康度および生活習慣の側面から検討することを目的としている。平成25年度においても、研究対象となる体育授業(「トリムスポーツI」)の履修者に対して、平成24年度と同様に、当初の研究計画通りに、4月の学期始めと7月の学期末に体力測定および健康度・生活習慣調査を実施した。また、当該授業受講前の運動習慣レベルの調査(想起法)ならびに受講期間中の運動実施回数の記録(受講群)・運動習慣レベルの調査(対照群:想起法)を実施した。平成25年度の測定・調査においても、昨年度と同様に東京電機大学ヒト生命倫理委員会の承認を得て、受講群・対照群ともに必要事項の説明後に同意書をとり実施した。その結果、全ての測定・調査項目に欠落なく得られた受講群の数は399人であった(平成24年度:435人)。一方、対照群となる実験協力者の募集は、学生ポータルサイトや掲示物、印刷物の配布によって行い、4月の測定・調査(プレテスト)に参加した者は93人(平成24年度:96人)であり、最終的に7月の測定・調査(ポストテスト)にも参加した者は. 77人(平成24年度:81人)であった。平成24年度に得られたデータのうち健康度と生活習慣に関しては、受講群と対照群の比較検討を統計学的に行い、体育授業の効果を予備的に検証してみた。その結果、身体的・精神的・社会的健康度に加えて、運動面、食生活面および休養面など、生活習慣全般にわたり、一定の授業効果があることが確認できた。なお、この検討結果は、東京電機大学総合文化研究第11号(2013)に掲載した。本研究は、大学新入生を対象として、体育授業を通じて運動習慣を奨励し、その効果を体力、健康度および生活習慣の側面から検討することを目的としている。研究対象となる体育授業(平成24年度前期開講)の受講者数は約450人であった。この受講群に対して、当初の研究計画通りに、4月の学期始めと7月の学期末に体力測定および健康度・生活習慣調査を実施した。また、当該授業受講前の運動習慣レベルの調査ならびに受講期間中の運動実施回数の記録・運動習慣レベルの調査を実施した。一方、対照群となる実験協力者の募集は、学生ポータルサイトや掲示物、印刷物の配布によって行い、初回申込み時点においては116人の応募があった。この内4月の測定・調査に参加した者は96人であり、最終的に7月の測定・調査にも参加した者は81人であった。これら測定・調査は、東京電機大学ヒト生命倫理委員会の承認を得て、受講群・対照群ともに必要事項を説明した後同意書をとり実施した。測定・調査データは、現在、統計的分析の準備を行っている状況にある。当初の計画通り、平成26年度も体育受講群に対して、4月の学期始めと7月の学期末に体力測定、健康度・生活習慣調査、運動習慣レベル調査を実施した。授業期間中、体育授業以外にも自主的に身体活動量を増やすように3週後毎に合計3回の奨励・指導を行った。これらの測定・調査を2回とも実施した体育受講群の数は416人であった。3年の研究期間に得られた体育受講群の総数は、男女合わせて1250人(25年:399人,24年度:435人)となり、当初想定した規模のデータを収集することができた。一方、対照群に対しても同時期に体育受講群同様の測定・調査を2回実施した。今年度に両測定・調査に参加した対照群の数は68人であった。3年の研究期間に得られた対照群の総数は男女合わせて226人(25年度:77人,24年度:81人)であった。

なお、これらの測定・調査は、過年度同様、東京電機大学ヒト生命倫理審査委員会の承認を得て、両群とも書面を用いて説明した後同意書を取得し実施した。平成24年度のデータを分析した結果、体育受講群の運動習慣レベル、体力、健康度および生活習慣は、対照群に比べて統計的有意に向上することが確認された(東京電機大学総合文化研究第11号に掲載)。この結果は、本年6月より東京電機大学人間科学系列スポーツ健康科学部分野のHP(http://www.kg.dendai.ac.jp/sport/index.html)への掲載に向け準備作業中である。また、現在3年分のデータをまとめ、統計的分析を行っている状況にあるが、当初計画通り、3年分のデータがまとまり次第、HP上の掲載内容の更新を行うとともに、年度内には関連学会の学会誌に投稿する予定である。身体教育学平成25年度においても受講群・対象群ともに測定・調査自体は支障なく実施することができた。また、受講群のデータ数については、ほぼ想定通りの規模を得ることができた。しかし、対照群については、4月のプレテスト参加者が7月のポストテストに不参加となる例が少なからず発生し(脱落率:17.2%)、最終的に得られたデータは想定数よりも少ない規模となっている。今年度は、昨年度同様新入生全員に対して学生ポータルサイトを通じて実験協力を個別メールにより周知し、これに加え、その約半数にあたる500人の学生個別に印刷物を配布した。さらには掲示による周知も行った。このように実施可能なあらゆる周知手段は用いて対照群被験者の参加を求めたが、得られた対照群のデータ数は昨年度と同程度であった。そのため、謝金の金額も含めて、この収集方式による新入生の対照群データは、上述の規模以上に集めることは困難である可能性が窺われた。今後は、ポストテストにおける脱落率を抑制する何らかの方策を検討したいと考えている。受講群・対象群ともに測定・調査自体は支障なく実施することができた。受講群についてはほぼ想定したデータ数を得ることができたが、対照群については、最終的に得られたデータは、当初計画における想定数よりもやや少ない数となった。これは、実験協力者が、初回申込み時点から、4月測定時点と7月測定時点のそれぞれにおいてドロップアウトする者が幾分(1518%)生じたためである。次年度以降は、この点について改善してゆく必要がある。次年度は、対照群となる実験協力者のデータ数を確保するために、25年度同様に実験協力を複数の通知手段により行い、加えて7月の測定・調査における脱落率を抑制する必要がある。4月の測定・調査参加者に対して、7月の測定・調査日(ポストテスト)の周知は前年度までは1週間前に1回のみ行っていたが、これを次回は、当該測定・調査日の1か月前、2週間前、1週間前の3回にわたって行い、データの脱落を抑えたいと考えている。対照群データ数をより多く確保するために、実験協力者募集の周知時期を可能な限り早めたり、実験協力者への謝金を幾分増額するなどして対応したいと考えている。また、測定日の時間帯を選択する自由度を実験協力者に可能な限り与えデータの脱落を抑制してゆきたいと考えている。実験協力者(対照群の被験者)の数が想定したほど得られなかったため、残金が生じた。これまでに生じた残金については、健康度・生活習慣の調査票(DIHAL.2)を購入するために使用する予定である。実験協力者や実験補助者への謝金、あるいは調査票の購入費用に充てたいと考えている。
電磁場教育・機器設計に有用な視覚触覚情報併用3次元対話型バーチャルシステムの開発

現状の可視化システムは視覚情報のみを駆使するものであった。一般に電磁現象は、その空間の中に鉄心などを挿入すると電磁力が働く。また、3次元空間中に表示した磁束線に沿っても力が働いており、これらを観察者が触覚により認識できれば、視覚情報、触覚情報の両面から電磁現象を体感できることになり、研究者、学生への感性の刺激はさらに向上する。本研究代表者は、以前から触覚情報を併用する2次元システムの開発を行い、視覚と触覚情報の併用が有効なことを確認した。本研究では、観察者の感性を視覚、触覚の両面から刺激するインターラクションシステムを3次元VR空間に実現するために下記の研究開発を行った。(1)3次元触覚機能を活用した3次元空間分布情報とのインターラクションシステムの開発:バーチャル電磁空間内における電磁力を観察者に感知させる一方法として、空間中の鉄心をPhantom触覚センサーにより操作することにより、鉄心が受ける電磁力を直接観察者の手に感ずるシステムの開発を行った。さらに、観察者が鉄心を操作することにより、空間の物理量分布(磁束密度分布・磁束線)が変化する状況をステレオで実感できるインターラクティブシステムの開発を行った。(2)電磁力計算アルゴリズムの開発:3次元空間に分布する電磁場内に挿入された鉄心や電流には電磁力が働く。この電磁力計算とそのベクトルにより触覚センサーを動作させるアルゴリズムを開発した。(3)インターラクションシステムのGUIの開発:3次元空間に分布する物理量の観察において、視覚による情報のみでなく、触覚による情報を加味したインターラクションシステムを開発するには、観察者に親切なユーザーインターフェースが完備されることが必要であり、その開発を行った。(4)リアルタイム応答を実現するためのアルゴリズムおよびデータ構造の開発:(2)の電磁力を観察者が触覚により認知するためには、バーチャル3次元空間内で観察者のアクションに応答して、リアルタイムに反応しなければならない。すなわち、インタラクティブに電磁空間にアクセスしながら、思考の中断が起きないように高速度でかつ正確に応答する必要があり、そのためのアルゴリズムとデータ構造の開発を行った。また、3次元空間中に表示した磁束線に沿っても力が働いており、これらを観察者が触覚により認識できるようであれば、視覚情報、触覚情報の両面から電磁現象を体感できることになり、研究者への感性の刺激はさらに向上する。申請者は、一昨年から触覚情報を併用する2次元システムの開発を行い、視覚と触覚情報の併用が有効なことを確認した。さらに、観察者が鉄心を操作することにより、空間の物理量分布(磁束密度分布・磁束線)が変化する状況をステレオで実感できるシステムの開発を行った。(2)電磁力計算アルゴリズムの開発:

3次元空間に分布する電磁場内に挿入された鉄心や電流には電磁力が働く。この電磁力計算とそのベクトルにより触覚センサーを動作させるアルゴリズムを開発した。(3)インターラクションシステムのGUIの開発:3次元空間に分布する物理量の観察において、視覚による情報のみでなく、触覚による情報を加味したインターラクションシステムを開発するには、観察者に親切なユーザーインターフェースが完備されることが必要である。すなわち、グラフィカルユーザーインターフェースの開発が必要であり、一部分の開発を行った。現状の可視化システムは視覚情報のみを駆使するものであった。一般に電磁現象は、その空間の中に鉄心などを挿入すると電磁力が働く。また、3次元空間中に表示した磁束線に沿っても力が働いており、これらを観察者が触覚により認識できれば、視覚情報、触覚情報の両面から電磁現象を体感できることになり、研究者、学生への感性の刺激はさらに向上する。本研究代表者は、以前から触覚情報を併用する2次元システムの開発を行い、視覚と触覚情報の併用が有効なことを確認した。本研究では、観察者の感性を視覚、触覚の両面から刺激するインターラクションシステムを3次元VR空間に実現するために下記の研究開発を行った。(1)3次元触覚機能を活用した3次元空間分布情報とのインターラクションシステムの開発:バーチャル電磁空間内における電磁力を観察者に感知させる一方法として、空間中の鉄心をPhantom触覚センサーにより操作することにより、鉄心が受ける電磁力を直接観察者の手に感ずるシステムの開発を行った。さらに、観察者が鉄心を操作することにより、空間の物理量分布(磁束密度分布・磁束線)が変化する状況をステレオで実感できるインターラクティブシステムの開発を行った。(2)電磁力計算アルゴリズムの開発:3次元空間に分布する電磁場内に挿入された鉄心や電流には電磁力が働く。(3)インターラクションシステムのGUIの開発:3次元空間に分布する物理量の観察において、視覚による情報のみでなく、触覚による情報を加味したインターラクションシステムを開発するには、観察者に親切なユーザーインターフェースが完備されることが必要であり、その開発を行った。(4)リアルタイム応答を実現するためのアルゴリズムおよびデータ構造の開発:(2)の電磁力を観察者が触覚により認知するためには、バーチャル3次元空間内で観察者のアクションに応答して、リアルタイムに反応しなければならない。すなわち、インタラクティブに電磁空間にアクセスしながら、思考の中断が起きないように高速度でかつ正確に応答する必要があり、そのためのアルゴリズムとデータ構造の開発を行った。
還流系を用いた中立的生態系実験の実現とその統計力学的解析

平成30年度は、主に「広域化した還流系における二集団競合過程の観察」「高密度菌集団の垂直化の発見」「異種菌集団の観察」「チャネル内の菌集団競合過程の数値計算」を行った。広域化した還流系における二集団競合過程の観察:昨年度開発した、広域化した還流系を用いて、菌集団の観察を実施した。その際、新たに用いた多孔質膜により蛍光バックグラウンドが上がってしまったため、より高強度の蛍光タンパク質を多く産生する株を形質転換によって作製した。結果、小規模な系で観察していた二集団競合ダイナミクス、特に座屈等によるフラクタルパターンの出現が大規模系でも確認でき、柱など障害物に影響されない観察が実現した。高密度菌集団の垂直化の発見:非運動性の株をドレイン付の還流系で培養すると、高密度状態では、菌が観察系に対して垂直方向に向きを変える現象を見出した。同様の結果は、菌同士が数珠状に連なる性質のあるコレラ菌では報告があるが、大腸菌では未報告である。垂直化が起こる領域は、基板コーティングなどの実験条件によって異なることもわかり、生態系ダイナミクスへの影響を調査中である。異種菌集団の観察:運動性菌株と非運動性菌株を混合して培養したところ、非運動性の菌集団が運動性の菌を取り囲むような形でクラスター化が発生するなど、同種の菌集団とは異なるダイナミクスを見出した。チャネル内の菌集団競合過程の数値計算:昨年度に考案した、チャネル内の菌集団競合過程のモデルに、遺伝子変異と異種間攻撃の要素を新たに加え、数値計算を行った。結果、変異や攻撃の頻度をパラメータにして、二集団が共存する相と、一方が優勢になる相の相転移が生じることが明らかになった。昨年度見出したvoterモデルの挙動は、相転移点直上のダイナミクスに対応する。以上の結果は、モデルの理論解析によっても説明できた。以上の成果は論文にまとめ、出版した。今年度は、計画通り、広域化した還流系における観察条件の検討と改善を行い、特に蛍光強度を高めた菌株作製などによって、菌集団観察を実現することができた。これにより、柱など障害物に影響されない生態系ダイナミクスの観察が実施できるようになった。高密度菌集団の観察に関しては、高密度化に伴い、菌が観察系に対して垂直方向に向きを変える「垂直化」が起こることを見出した。また、異種菌集団の観察も実施し、興味深い現象を観察した。これらの観察には、年度初めの計画時には想定していなかった結果もあったため、当初の実施計画を一部変更し、その検証等に時間を費やすこととした。これまでの研究により、広域化したマイクロ還流系においても、従来のマイクロ還流系と類似の二集団競合ダイナミクスが起こることが確認できた。また、ドレインを設けることで、菌密度を定常に保った観察も行うことができた。ただし、菌の発する蛍光強度を高める必要が生じたため、高強度の蛍光タンパク質を多く産生する株を形質転換によって作製したが、その培養条件確立が十分ではない。また、ドレイン付きの系では、排出された菌を効率よく取り除く一方で観察領域内の生態系ダイナミクスには影響を及ぼさないように、流量や基板設計を改善する必要がある。今後、これらの課題に取り組み、ドレインの有無や競合させる菌株の選択など、様々な条件で安定的に生態系ダイナミクスの観察を実施して、結果を解析する。観察結果は、本年度実施した中立的二集団の競合ダイナミクス数値計算の結果をはじめ、関連理論研究とも比較し、フラクタル次元やクラスター分布の時間発展や、スケーリング則など、統計物理学的な特徴を抽出する。得られた結果を再現できるような機構を考案し、必要に応じて数値計算などの手法も活用して実験結果の理解を目指す。また、今年度の研究により、本課題で扱うような高密度な菌集団では、高密度化に伴って菌体が基板に対し垂直に向きを変える、垂直化と呼ぶ現象が起こることを見出した。今後は、それが生態系ダイナミクスに及ぼす影響を評価する。さらに、本年度は運動性株・非運動性株の異種二集団の競合過程を観察し、巨大なクラスター形成など顕著な違いが出現することを発見した。今後は、こうした異種二集団の生態系ダイナミクスについても実験を継続し、中立的二集団との差異の理解を深める。以上を総括して、本課題で取り組んできた、還流系を用いた中立的生態系実験の実現とその統計力学的解析の結果をまとめ、論文や学会発表などの成果普及に努める。平成28年度は、空間的・時間的に均質な条件下での大腸菌集団の観察のための還流系の構築をはじめに行った。研究代表者(竹内)の研究室に微生物実験に必要となるオートクレーブやインキュベータ等の各種装置類を導入したのち、研究分担者(若本)および大学院生、技官と連携して、還流系に用いるガラス基板の設計と製作、その他微小流路の製作に必要な部品の準備等を行い、動作試験を完了した。また、実験に用いる菌株として、標準的な大腸菌株に蛍光タンパク質を発現させた菌株を用意した。以上の準備のもとで、大腸菌集団のタイムラプス観察を行い、基板形状、培地の流量、観察温度等を調整して、適切な実験条件を模索した。また、液体培地の代わりにモーティリティバッファを用いた場合の試験観察も行った。さらに、運動能や鞭毛の有無等の異なるいくつかの大腸菌株を用い、それが集団ダイナミクスの違いにどのように現れるかを観察した。

以上の調査の結果、大腸菌の増殖により密度が上昇するにつれて、混み合い効果が重要な影響を与えることが判明した。そこでその定量的調査を行うため、粒子画像流速測定法によって混み合い効果が形成される際の時空間ダイナミクスを測定した。また、流路内での大腸菌の統計的特徴、特に配向秩序や密度ゆらぎが、アスペクト比等の流路形状に依存するという理論の先行研究を受けて、その様相を実験的に測定するガラス基板を製作し、試験観察を行った。また、二つの大腸菌集団の競合過程を模した単純なモデルを用いて、その時空間ダイナミクスのシミュレーションを行った。これにより、流路のアスペクト比が集団ダイナミクスに与える影響等について予見を得た。本年度はじめの計画で取り組むこととしていたのは、研究代表者(竹内)の研究室に本研究課題の遂行に必要な各種装置類を揃え、微生物実験に取り組む準備を行うこと、ガラス基板等の試作、観察に用いる大腸菌株の用意等を行い、還流系の構築とそれによる大腸菌集団の試験観察を行うこと、各種実験条件に対する観測結果の依存性などを比較検討して、適切な実験条件の絞り込みを行うこと、大腸菌株の運動能や増殖能を変化させたときの集団ダイナミクスへの影響を調査すること等であった。これらは全て実行することができたので、本研究課題は計画通り、順調に進捗していると言える。平成29年度は、「構造物のない広域還流系の製作」「高密度菌集団における混み合い効果の定量」「二つの菌集団の増殖過程の観察」「チャネル内の二集団増殖過程の数値計算」を実行した。支柱のない還流系の製作:セルロース膜を用いた従来の還流系では、柔らかな膜を支えるため、観察領域内に数十μm程度おきに支柱を立てる必要があり、菌集団を測定するうえでは障害物となっていた。そこで本年度は、セルロース膜に多孔性の金属膜や合成繊維膜を組み合わせることで、障害物のない広域の観察領域をもつ還流系を開発した。これにより、障害物の影響を排除した菌集団測定が可能となった。高密度菌集団における混み合い効果の定量:前年度の研究で、大腸菌集団を非常に高密度まで増殖させると、混み合い効果により菌の運動が阻害されることを我々は見出していた。本年度は、画像解析による運動性の評価と時空間パターンの抽出、蛍光ビーズを用いた菌集団遊泳効果の計測、また蛍光蛋白質を発現した菌のトラッキングによる個体運動の計測を実行し、混み合い効果による運動阻害の定量評価に成功した。二つの菌集団の増殖過程の観察:閉じた観察領域の還流系を用いて、中立的な力関係にある二つの大腸菌株を培養し、二集団が作る時空間パターンを観察した。特に、座屈不安定性により発生する境界線のフラクタルパターンを見出し、その特徴を定量した。また、観察領域の形状や還流方法を変え、パターンへの影響を評価した。チャネル内の二集団増殖過程の数値計算:二集団増殖過程で期待される統計的特徴の予見を得るため、微小流路チャネル内の二集団競合過程を模したモデルを考案し、数値計算によってその統計的性質を測定した。結果、菌の増殖だけを考慮したモデルでは、自発的なレーン構造が出現し、チャネル断面ではそれがvoterモデルの特徴的秩序化過程を示すという非自明な事実を見出した。