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網羅的視野から解き明かす四脚動物の多様な歩容の発現機序

本研究では,四脚歩容の発現機序解明のため,四脚動物の多様な歩容に対して網羅的な視野から発現機序の体系的理解を試みた.具体的には,あらゆる歩容を再現可能なロボットを構築することを通して,四脚ロボットの身体構造および制御系の設計論を構築することを目指した.四脚ロボットを用いて,低速歩行から高速走行への歩容を,各脚のコントローラ間の神経的結合を用いることなく移動速度に応じて自発的に遷移させることに世界で初めて成功した.さらに,歩容遷移過程における力学構造の変容を,3次元動作解析データに基づき解明することに成功した.四脚動物は,状況依存的に多様な運動パターン(歩容)を発現するため,生物の多様な振る舞いの発現機序を解明する上で適切なモデル生物である.この機序解明を目指した研究は多数存在するが,それらは単一の歩容や限られた歩容間の遷移のみを議論していた.その結果,個別論的な考察に終始し,多様な歩容の発現発現機序の理解を阻害していた.本研究では,この現状を打破するために全く逆方向のアプローチを採る.すなわち,網羅的な視野から四脚動物が発現する多様な歩容の発現機序の体系的理解を目指す.具体的には,あらゆる歩容を再現可能なロボットを構築することを通して,四脚ロボットの身体構造および制御系の設計論構築を目指す.H25年度は,目標である「あらゆる歩容の再現」のために,身体構造に着目した.制御則は,申請者らが提案した身体特性に応じて歩容生成が可能なCPGモデルを用いた.具体的な身体構造として,(1)移動速度に応じた背骨の変形を可能とする背骨構造の開発,(2)高速移動に必要な跳躍運動を生み出すための脚構造の開発を並行して行った.さまざまな身体パラメータを改変し実験するため,脚長,重量分布,弾性特性など容易に変更可能な仕様のロボットを製作した.実機実験の結果,低速のwalkから,中速のtrot,さらには高速のboundへと,神経的結合パターンを用いなくても移動速度に応じた歩容遷移を再現した.さらに興味深いことに,実際のウマなどにおいて,中速のtrotから高速のboundへの遷移過程に見られるcanterという非対称な3拍子の歩容も再現されている事実が確認された.さらに,実験データを解析した結果,分岐理論により説明しうる力学構造が歩容遷移の背後に内在することが明らかになりつつある.四脚動物は,状況依存的に多様な運動パターン(歩容)を発現するため,生物の多様な振る舞いの発現機序を解明する上で適切なモデル生物である.この機序解明を目指した研究は多数存在するが,それらは単一の歩容や限られた歩容間の遷移のみを議論していた.その結果,個別論的な考察に終始し,多様な歩容の発現発現機序の理解を阻害していた.申請者は,この現状を打破するために全く逆方向のアプローチを採る.すなわち,網羅的な視野から四脚動物が発現する多様な歩容の発現機序の体系的理解を目指す.具体的には,あらゆる歩容を再現可能なロボットを構築することを通して,四脚ロボットの身体構造および制御系の設計論構築を目指す.H26年度は,前年度に再現生の低かった歩容を中心に,前後の脚構造の非対称性などを考慮した機構系の再設計を行った.さらに,単一の歩容の再現のみならず,歩容遷移過程に内在する力学構造についての議論を行った.ハイスピードカメラによる3次元動作解析装置を用い,歩容遷移過程の実時間データを計測し解析を行った.特異値分解(SVD)を用いた解析の結果,歩容遷移過程には4つの基本モード(trot,pronk,bound,pace)が内在し,その寄与度に応じて歩容遷移(walk→trot→canter→gallop)が発現していることが分かった.本結果は最終年度の歩容発現機序の体系的理解のための重要な結果である.H27年度は,運動学データのみならず動力学的データも併せて計測し,提案する制御則と再現された歩容および歩容遷移に内在する力学構造について解析することを通して,歩容発現機序の体系的理解を試みた.具体的には,(1)さまざまな初期に対する歩容の収束性,(2)リターンマップに基づくポテンシャル関数を用いた安定性解析,(3)歩容遷移の再現性およびヒステリシス,について解析を行った.(1)の結果,ωの大きさに応じて,walk, trot, half-bound, canter, gallopへと歩容が収束していることが確認された.さらに,trotとhalf-boundの2つの歩容の中間の速度領域においては,2つの収束する歩容を有する双安定なパラメータが存在することが確認された.(2)では,(1)のデータに基づき各歩容に対する安定性解析として,リターンマップを用いた解析を行った.さらに,得られたリターンマップの近似曲線から,収束する歩容近傍のポテンシャル関数を導出した.得られたポテンシャル関数の構造から,上記の2つの収束する歩容が存在するパラメータ(ω)ではポテンシャル構造が2峰性であることが明らかとなった.(3)では,ωの変化パターンに応じた歩容遷移実験の特性を検証した.具体的には,ωの増加および減少の条件での歩容遷移について検証した.その結果,ωの変化の方向(増加あるいは減少)によってヒステリシスに相当する現象が確認された.このヒステリシス現象の発現の背後には,(2)で得られたポテンシャル構造の変容に基づく力学構造に応じた歩容遷移が発現していることが確認された.

本研究では,四脚歩容の発現機序解明のため,四脚動物の多様な歩容に対して網羅的な視野から発現機序の体系的理解を試みた.具体的には,あらゆる歩容を再現可能なロボットを構築することを通して,四脚ロボットの身体構造および制御系の設計論を構築することを目指した.四脚ロボットを用いて,低速歩行から高速走行への歩容を,各脚のコントローラ間の神経的結合を用いることなく移動速度に応じて自発的に遷移させることに世界で初めて成功した.さらに,歩容遷移過程における力学構造の変容を,3次元動作解析データに基づき解明することに成功した.非対称な歩容(canter, transverse gallop, rotary gallop)が歩容遷移過程に発現していることを明らかにした.さらに,特異値分解(SVD)を用いた解析から,(1)歩容遷移の背後には4つの基本モード(trot,pronk,bound,pace)が内在していること,(2)これらのモード間相互作用により多様な歩容が発現していること,を明らかにした.この結果は最終年度の歩容発現機序の体系的理解のための重要な知見となる.27年度が最終年度であるため、記入しない。ロボティクス以下のの2つのアプローチを採用し,網羅的な視点から歩容生成の本質的な要因に関して身体構造および制御則の両側面から考察する:(1)Schonerらと同様に数学の群論を用い,歩容の対称性と非対称性に着目することで,身体構造を含めたモデルにおける歩容の生成機序の解明を試みる.(2)情報理論のTransfer entrophyを用い,歩容生成のための神経的および身体を介した力学的な「情報の流れ」を定量化することで,身体構造および制御系の設計論を構築する.さらに,真の環境適応性を有する歩容生成のために,推進に寄与する推進方向の反力をも積極的に活用する脚間協調モデルの構築を試みる.非対称なRotary gallop, Transverse gallopを除く歩容はすべて再現した.これらの非対称な歩容は,身体特性の非対称性から生成される可能性が示唆されており,H26年度に再現に成功する見込みである.さらに,歩容遷移の背後に内在する力学構造についても,その構造が徐々に明らかになりつつあり,最終年度の歩容発現機序の体系的理解のためにも重要な知見となると期待する.27年度が最終年度であるため、記入しない。歩容遷移に関する実機実験および動作計測・解析が順調に進んだため,消耗品費を中心に次年度に繰り越した.27年度が最終年度であるため、記入しない。H25年度に開発したロボットを基に,再現性が低い歩容などを中心に,前後の脚構造の非対称性などを考慮し機構系の再設計を行う.また,アクチュエータの候補として,空気圧人工筋を導入することも並行して計画する.より動物に類似した筋骨格系を構築するため,様々なアクチュエータを候補として再設計を行う.これらのアプローチで計画通りに進まない場合は,脚間協調のみならず脚内協調制御(脚内の関節間の運動協調)の必要性についても議論する.さらに,単一の歩容の再現のみならず歩容遷移を中心に議論する.前年度までの成果から,あらゆる歩容を再現することで,歩容の全解空間内での歩容を決定するパラメータ(移動速度,身体パラメータ等)が確定している.
非線形楕円型微分方程式における分岐、不完全分岐の大域的解明

次に、一意性の成り立たない、不完全分岐が明確に起こる場合を考察し、不完全分岐が定数解の周りでどのようにして起こるかという起こり方と、可算無限個存在する不完全分岐枝相互の関係を、第三種境界条件の符号と絡めて解明し(符号の正負により不完全分岐の方向が異なる)、その成果をNonlinear Analysis誌において公表した。不完全分岐した分岐解の漸近挙動に関しても考察を加え、爆発の挙動とスケール変換後の解の漸近形状についての成果を得、Funkcialaj Ekvacioj誌において公表した。また、Brezis-Nirenberg型とは少し異なる松隈型と呼ばれる、球状星団の重力ポテンシャルの満たす楕円型微分方程式も研究し、解の漸近挙動の解明(特に爆発と消滅に関する解のエネルギーノルムと最大値ノルムの挙動の違いの解明)と、それから派生的にわかる解の大域構造を解明し、その成果をJournal of Mathematical Society of Japan誌において公表した。今年度の科学研究費補助金により、楕円型方程式の大域構造について以下のことが解明できた。まず、松隈型方程式といわれる、球状星団の重力ポテンシャルを記述する楕円型方程式について研究を行った。この方程式にある非線形項の係数関数の無限大での挙動が、解の構造に影響を与えることを解明し、その解の漸近挙動を解明することに成功した。また、ソボレフ臨界指数の周辺での挙動も明らかにし、これにより松隈方程式の大域構造が明らかにされた。この結果は、日本数学会欧文学会誌Journal of the Mathematical Society of Japanに掲載予定である。また、不完全分岐に関わる問題に関しては、3次元のBrezis-Nirenberg型方程式についての解の挙動を解明し、第三種境界条件の係数により解の挙動が異なることが解明でき、大域構造をより詳細に解析できた(日本数学会函数方程式分科会誌Funkicialaj Ekvacioj[エスペラント語で「函数方程式」の意]に掲載予定)。さらに、基礎的な構造研究として球対称解の構造研究を行った(Communications on Pure and Applied Analysis 1巻1号に掲載)。今後の展開として、松隈型方程式の解構造の完全分類、Brezis-Nirenberg型方程式とスカラーフィールド方程式を統合したうえでの不完全分岐の解明を目指している。
日本と西ドイツと米国とにおける防衛政策の決定程度に関する比較研究

本研究は,戦後日本と西ドイツの防衛政策の展開を,アメリカ政府の軍事政策との関連を一つの焦点におきながら研究する計画の一環である.二年度にわたる今回の研究では,両国の再軍備とその展開過程を実証的に分析し,相互に比較することが中心となった.とくに,日本の再軍備に関しては,インタビューや資料発掘を通じて,これまで明きらかにされていなかった再軍備政策の様々な側面が解明できたと考える.報告諸第一部では,その成果として,一九五〇年七月のいわゆるマッカーサー指令の背景はなんであったか,それが日本政府にいかに受け取られたか,また,マッカーサーや吉田の長期的再軍備構想はいかなるものであったか,その構想が警察予備隊から保安庁へ改組にどう実現したか,などを明らかにした.さらに,第二部では,これまで研究者に利用されたことのない山本善雄文書を主として使いながら,旧海軍グループが海上自衛隊の再建にいかなる役割を演じたかを詳細に検討した.続いて第三部では,保守党政治家による積極的再軍備論の主張の登場の背景とその展開を分析した.ここでは,とくに芦田,石橋,鳩山などいわゆる「リベラリスト」がなぜ,再軍備論を通じて日本政治の最右翼に位置することになったかを詳しく検討した.ついで,野党,即ち日本社会党とドツ社会民主党の再軍備政策の比較を研究成果としてとりまとめた.即ち,第四部では,一九五〇年代におけるドイツ社会民主党の防衛,経済政策上の「転換」を日本社会党との比較を通じて検討した.さらに,第五部では,日本の右派社会主義者の防衛論を検討し,西ドイツと同様の「転換」に失敗したのはなぜかを分析した.以上のことから明らかなように,本研究は,もう一つの特色として,再軍備を単なる防衛政策の問題としてではなく,広い政治対立の一側面としてとらえ,その対立のイデオロギー的,政治文化的背景を検討したところに特徴があろう.本研究は,戦後日本と西ドイツの防衛政策の展開を,アメリカ政府の軍事政策との関連を一つの焦点におきながら研究する計画の一環である.二年度にわたる今回の研究では,両国の再軍備とその展開過程を実証的に分析し,相互に比較することが中心となった.とくに,日本の再軍備に関しては,インタビューや資料発掘を通じて,これまで明きらかにされていなかった再軍備政策の様々な側面が解明できたと考える.報告諸第一部では,その成果として,一九五〇年七月のいわゆるマッカーサー指令の背景はなんであったか,それが日本政府にいかに受け取られたか,また,マッカーサーや吉田の長期的再軍備構想はいかなるものであったか,その構想が警察予備隊から保安庁へ改組にどう実現したか,などを明らかにした.さらに,第二部では,これまで研究者に利用されたことのない山本善雄文書を主として使いながら,旧海軍グループが海上自衛隊の再建にいかなる役割を演じたかを詳細に検討した.続いて第三部では,保守党政治家による積極的再軍備論の主張の登場の背景とその展開を分析した.ここでは,とくに芦田,石橋,鳩山などいわゆる「リベラリスト」がなぜ,再軍備論を通じて日本政治の最右翼に位置することになったかを詳しく検討した.ついで,野党,即ち日本社会党とドツ社会民主党の再軍備政策の比較を研究成果としてとりまとめた.即ち,第四部では,一九五〇年代におけるドイツ社会民主党の防衛,経済政策上の「転換」を日本社会党との比較を通じて検討した.さらに,第五部では,日本の右派社会主義者の防衛論を検討し,西ドイツと同様の「転換」に失敗したのはなぜかを分析した.以上のことから明らかなように,本研究は,もう一つの特色として,再軍備を単なる防衛政策の問題としてではなく,広い政治対立の一側面としてとらえ,その対立のイデオロギー的,政治文化的背景を検討したところに特徴があろう.1.1950年から1980年に至る日本の再軍備およびその後の防衛政策の展開に関する公刊資料を、古書店を通じて、あるいは国会図書館、東京大学図書館、防衛研究所等を訪ねて、体系的に収集した。また、国会図書館新聞資料室の切り抜きを通読、複写した。2.自民党、社会党、民社党などの防衛関係委員会、防衛庁、自衛隊、経済団体、ジャーナリズム等の防衛担当者にインタビューを行うと同時に、資料の提供を受けた。本年度は、1950年代および1970年代、とくに吉田内閣と三木内閣時代の関係者へのインタビューに大きな成果を収め、貴重な一次資料を入手しえた。3.アメリカン・センター(札幌)、米国大使館情報文化部、ドイツ文化センター等から米国および西ドイツの防衛に関する最近の資料を入手した。また、本年1月に西ドイツ政府の招きで2週間ほど同国を訪問した際、西ドイツの防衛政策に関する著書、パンフレットを入手した。アメリカの防衛政策については、東京大学の五十嵐武士教授の協力を得た。4.以上の資料にもとずき、とりあえず、再軍備過程についての論文を二編執筆、公刊した。一編は、西ドイツと日本の再軍備の比較に関するもので、他の一編は、吉田内閣の再軍備政策に関するものである。他に、社会党とドイツ社会民主党の再軍備に対する政策につき、三編の論文を執筆したが、間も無く公刊する予定である。5.以上の調査の結果、未公刊の資料を多数収集しえたので、資料の編纂を企画し、三一書房の内諾を得た。ガリ版ずりの資料やインタビューのテープを速記によって起こしたものを中心に、刊行する予定である。
Ecco_2R適用を目的とした高性能炭酸ガス除去人工肺の開発

急性呼吸不全の治療を目的としたECMOを成功させるためには、性能の高い模型人工肺が必要である。特にkolobowらによって提唱されたECCO_2R(Extracorporeal CO_2 Removal)の手法が急性呼吸不全治療に対して有用であることがわかり、炭酸ガス除去性能の高い膜型肺が必要とされている。そこで本研究では、微孔性膜(微孔性テフロン膜、微孔性ポリプロピレン膜)の使用により膜抵抗を減少させ、種々の曲がり管内に生ずる2次流の対流効果によって血液側抵抗を低下させて性能改善を図ることを目的とする。まず曲り管として蛇行管型を採用して、イヌを用いたex vivo実験、牛血を用いたin vitro実験により酸素付加量及び炭酸ガス除去量を測定した。炭酸ガス除去量は、蛇行円弧部に対する中心角の増大と共に増加した。血液流量が大きい場合には、小さな中心角の場合でも大きな炭酸ガス除去量を示した。血液流に拍動を加える事によって炭酸ガス除去量は増加した。血液を動脈血の状態にするのに要する管長は、直管の場合の1/5程度になることがわかった。さらに長時灌流の場合には、微孔性膜から血漿が流出するPlasma Leakageの現象が臨床上問題となっており、炭酸ガスの膜抵抗が増加する原因となるのできわめて重要である。そこで微孔性膜の濡れ特性を調べた。濡れ特性の指標として、固体ー液体の界面での接触角をキャピラログラフ法によって測定し、同時に水及び血液における炭酸ガス除去効率を実験的に求め、濡れ特性と炭酸ガス除去性能との関連を調べた。接触角が低下し、濡れやすくなれば孔内への液体の浸入がより低い圧力によって可能となり、孔内に浸入した液体の存在が膜抵抗の増加になっていると考えられる。その結果、微孔性ポリプロピン膜を用いた人工肺では、有限な膜抵抗が存在し、血液側の平均圧力を350400mmHgにまで高めると、CO_2除去効率が1/3程度まで低下した。孔内への液体の浸入を防ぐ工夫が必要である。Kilobowらによって提唱されたECCO_2R(Extracorporeal CO_2 Removal)の手法が急性呼吸不全治療に対して有用であることがわかり、炭酸ガス除去性能の高い膜型肺が必要とされている。そこで本研究では、微孔性膜(微孔性テフロン膜、微孔性ポリプロピレン膜)の使用により膜抵抗を減少させ、種々の曲り管内に生ずる2次流の対流効果によって血液側抵抗を低下させて性能改善を図った。62年度では主として2次流の対流効果による酸素付加性能及び炭酸ガス除去性能の改善について実験をおこなった。63年度ではさらに微孔性膜の見かけの膜抵抗について検討を加えた。まず微孔性膜のホローファイバーを用いた人工肺ユニットを試作し、膜界面での物理化学的性質を明確にするため、膜表面の漏れ特性を調べた。漏れ特性の指標として、固体一液体界面での接触角を、キャピラログラフ法によって測定し、同時に水及び血液における炭酸ガス除去効率を実験的に求め、漏れ特性と炭酸ガス除去性能との関連を調べた。接触角が低下し、漏れやすくなれば孔内への液体の浸入がより低い圧力によって可能となり、孔内に浸入した液体の存在が膜抵抗の増加になっていると考えられる。そのためさらにエチレングリコールによって人工肺のCO_2除去性能を測定し、漏れ特性とCO_2輸送との関連を確認した。その結果以下の点が明らかになった。

(1)微孔性ポリプロピレン膜を用いた人工肺では、有限な膜抵抗が存在し、血液側の平均圧力を350400mmHgにまで高めると、CO_2除去効率が1/3程度まで低下する。(2)微孔性ポリプロピレン膜の血液に対する接触角は水の場合より約7度低くなり血液が水よりも漏れやすい。PTFE膜では血液に対する接触角は約3度低くなる。(3)微孔性ポリプロピレン膜の表面では、液体の接触角低下のために漏れやすくなり、孔内への液体の浸入が容易となって膜抵抗の増大の原因となる。
グリア細胞の情報発信制御メカニズムと脳の可塑性に関する研究

グリア細胞は、電気的には非興奮性の細胞だが、ATP等のグリア伝達物質放出能を有し、これにより脳機能を制御する。これまで、グリア伝達物質放出メカニズムが不明であったが、ニューロン等と同じ開口放出という高度な方式を用いていること、このメカニズムに小胞型ヌクレオチドトランスポーター(VNUT)が必須であることを明らかとした。特に種々脳疾患時には、グリア細胞はVNUT依存的なATP開口放出系を亢進することにより、きわめて積極的に脳機能を制御していることが明らかとなった。グリア細胞、特にアストロサイトが脳機能に果たす役割の重要性が指摘されている。アストロサイトは、情報を受容し、応答し、ATP等の所謂グリア伝達物質を放出することが知られている。しかし、その放出メカニズムに関しては殆ど解っておらず、各種ATP透過性チャネルを介して、細胞内のATPが漏れ出る「自由拡散」による放出であるとの報告が多い。本研究では2008年に本分担研究者の森山らによって発見されたVNUT(vesicular nucleotide transporter)を切り口として、アストロサイトのATP放出が、調節性及び積極性に富んだ「開口放出」であること、またこの開口放出による情報発信が脳機能、特に脳の可塑性に与える影響を明らかとする。本年度は、先ず、アストロサイトにVNUTが豊富に存在することをanti-VNUT抗体を用いた、免疫組織学的手法及び免疫電顕にて明らかとした。また、VNUTは、比較的大型の小胞に局在し、またchromogranin A等の分泌タンパクと共局在した。また、VNUTをRNA干渉法によりノックダウンしたアストロサイトでは、ATPの放出が減少し、またアストロサイトからのグルタミン酸刺激及び機械刺激により惹起されるATP放出は、Ca^<2+>依存的及びSNAREタンパク依存的であった。以上、アストロサイトには、細胞内小胞にATPをパッキングするATPトランスポーターであるVNUTが存在すること、アストロサイトからのATP放出には開口放出成分が含まれていること、さらにVNUTはATPの開口放出に必須であることが明らかとなった。グリア細胞が脳機能に果たす役割の重要性が指摘されている。これまで「静かな脳細胞」と考えられていたグリア細胞は、種々の化学伝達物質に応答し、ATP等の所謂グリア伝達物質を放出する。このグリア伝達物質ATPの放出メカニズムについて不明な点が多かったが、2008年、本分担研究者森山らによるVNUT(vesicular nucleotide transporter)の発見により、開口放出である可能性が強く示唆されるようになった。昨年度は、グリア細胞にVNUTが存在すること、VNUT小胞にATPが含まれていること、アストロサイトからのATP放出には開口放出成分が含まれていること、を明らかとしてきた。本年は、以下の点を明らかとした。1.アストロサイトからのATP放出は、カルシウム依存的であった。2. RNA干渉法によるVNUTノックダウンにより、アストロサイトのATP放出能は抑制された。3.開口放出に必須のSNARE蛋白を抑制することにより、ATPの放出は抑制された。4.自発的及び刺激依存的ATP放出のどちらにもVNUTは関与していた。5.ミクログリアにもVNUTが存在していた。6. VNUT欠損動物の作成が最終段階となった。以上、アストロサイトからのATP放出がカルシウム依存的かつVNUT依存的である、ことが明らかとなった。これは、グリア細胞の化学情報発信能が、高度に制御された開口放出であることを示唆するものであり、グリア細胞の積極的な情報発信が脳機能で重要な役割を果たしていることを強く示唆するものである。さらに、他のグリア細胞においても、同様のATP発信機構が存在している可能性が示唆された。これまで「静かな脳細胞」と考えられていたグリア細胞の化学情報の発信機能、特にATPの化学情報発信メカニズムとその生理学・病態生理学的意義の解明を行った。ATP放出は、特に、本分担研究者森山らが発見したVNUT(vesicular nucleotide transporter)に注目し、開口放出に注目して解析を行った。前年までに、アストロサイトがVNUTを介してATPを細胞内小胞に取り込むこと、そのATP含有小胞からカルシウム依存的にATPが放出されることを明らかとしてきた。1.ミクログリアにもVNUT mRNA及び蛋白質が存在した。2.ミクログリアからのATP放出は、カルシウム依存的であった。3.RNA干渉法によるVNUTノックダウンにより、ミクログリアのATP放出能は抑制された。4.開口放出に必須のSNARE蛋白を抑制することにより、ミクログリアのATPの放出は抑制された。5.アストロサイトのATP開口放出は、シナプス伝達のダイナミックな抑制性制御に必須であった。6.VNUT欠損動物が完成した。7.細胞種・時期依存的にVNUT発現をON/OFFできる遺伝子改変動物の作成が最終段階となった。以上、アストロサイトだけでなく、ミクログリアからのATP放出がカルシウム依存的かつVNUT依存的である、ことが明らかとなった。

これは、グリア細胞の化学情報発信能が、高度に制御された開口放出であることを示唆するものであり、グリア細胞の積極的な情報発信が脳機能で重要な役割を果たしていることを強く示唆するものである。さらに、アストロサイトからのATP開口放出は、シナプス伝達制御に必須であった。今後は、遺伝子欠損動物を用い、これらの生理・病態生理学的意義の解明を進める。静かな細胞と考えられていた脳内グリア細胞の動的な側面、特に「グリア伝達ATP」による情報発信、に焦点を当て、グリア依存的な脳機能制御様式の解明を行った。1.VNUT-KO(遺伝子欠損)動物のATP放出能:VNUTは細胞内ATPを分泌小胞に取り込む装置であり、アストロサイトのATP放出に必須の分子であった。VNUT-KO動物を用いた解析により、アストロサイトのATP放出能が低下していること、これによる興奮性シナプス伝達抑制機能が低下していることを見出した。2.ミクログリアのVNUT:前年までに、ATPを受容して種々の脳機能を制御しているミクログリアもまた、VNUTを発現していることを見出した。ミクログリアがATPをVNUT依存的に放出していること、さらにこのVNUT依存的ATP放出は、炎症及び外傷等の脳疾患時に特に顕著になることが明らかとなった。VNUT-KOミクログリアは、その遊走脳・貪食能で正常とは異なるフェノタイプを呈し、これらが種々の脳疾患の分子病態と関連する可能性が示唆された。3.脳虚血とグリアのATP放出:VNUT-KO脳虚血に脆弱であった。通常では障害を誘発しないような、軽度な中大脳動脈閉塞モデルによっても、VNUT-KO動物では顕著な障害が認められた。これは、1で前述した、VNUT-KOの興奮性シナプス伝達抑制作用の低下、に起因していた。ATP/adenosine拮抗薬でも同様の効果は再現できた。この様に、アストロサイトのVNUT-ATPは、脳の安全装置装置として働き、種々の外傷・ストレスに対する抵抗性獲得に関与していることが示唆された。以上、グリアのATP発信能が、自身の機能、ひいてはグリアー神経細胞連関に重要であること、さらにこれにより脳の情報処理・発信が制御されていることが明らかとなり、脳機能における「グリア伝達」の重要性が強く示唆された。もう一方のグリア細胞である、ミクログリアのATP放出能についてもVNUTとの関連性で明らかとすることができた。また、VNUT欠損動物(VNUT-KO)の作成・繁殖に成功したことは、大きな進展であった。さらに、細胞種・時期特異的にVNUTの発現をON/OFFできるコンディショナルVNUT-KO動物の作成の作成も最終段階に来た。これらの基盤技術・知見が蓄積されたために、研究の進展のさらなる加速が可能となる。24年度が最終年度であるため、記入しない。
自己回帰モデルを用いた頭蓋内動脈、頚動脈および動脈管の血流波形の要素波解析

〔目的〕多次元自己回帰解析を用いて、頚動脈血流量波形(以下CABFW)の日令による発達特性を明らかにすることを目的とした。〔対象〕正常満期産新生児35名(男16名、女19名)で、第5生日まで解析した。〔方法〕静睡眠期において超音波血流量測定装置DFM-4500(林電気)を用いてCABFWと心電図を得て、データレコーダーに磁気記録した。パーソナルコンピュータmodel216(YHP)を用い、この記録をR波をトリガーとしてサンプリング間隔10msec、データ長が平均RR間隔である離散時系列にAD変換した。これに多次元自己回帰モデルを当てはめ、要素波解析を施し、心拍からのインパルス応答とその構成要素波の減衰周波数、パワーを求めた。〔結果〕CABFWのトータルパワーは、日令発達と共に有意に増加した(p<0.0001)。全例で、CABFWは9あるいは10個の要素波に分解され、その中で減衰周波数がOHz(C1)、15Hz(C2)、712Hz(C3)である3個の要素波が、CABFWの発達に影響を及ぼした。C1のパワーは、第1生日から第2生日にかけて有意に減少し(p<0.05)、その後徐々に増加した。C2のパワーもC1と同様の日令発達を示した。また、第1生日では全例で動脈管血流が認められた。C3のパワーは、日令発達と共に有意に増加し(p<0.0001)、前大脳動脈のPulsatility Indexの増加と共に有意に減少した(p<0.0001)。〔結論〕第1生日におけるC1とC2のパワーの増加は、動脈管血流による左心拍出量増加の影響を受けており、C3は脳末梢血管抵抗と関連していることが示唆された。今後は、先天性心疾患、仮死、脳血管障害などの疾患例を対象にCABFWの研究を行い、さらに要素波特性を明らかにし、治療開始時期および治療法を検討する。
日本人のポリフェノール含量データベースの構築とポリフェノール摂取状況の把握

日本で食される食材の総ポリフェノール含有量を測定し、データを蓄積した。そのデータをもとに、日本人のポリフェノール摂取量などを調べたところ、(1)日本人成人のポリフェノール摂取量のおよそ80%は飲料から摂取され、コーヒーと緑茶が主要なポリフェノール摂取源であること、(2)ポリフェノール摂取量は年齢によって大きく異なるであろうこと、(3)ポリフェノール摂取量調査はその個人内、個人間変動を考慮し調査目的ごとに適する調査方法を選択すべきこと、(4)ポリフェノール摂取量とγGTPとの関連が認められたことを報告した。初年度には、ポリフェノール定量値の蓄積と、飲料からのポリフェノール摂取量の年次推移や季節差の検討を行った。ポリフェノール定量値の蓄積では、日本食品標準成分表に掲載される食品を網羅することを目指し、主要なものから可能な限り測定することを目指し、初年度中に計112食材のポリフェノール含有量を測定した。推定可能な食材に関しては推定値を定めるために原材料からの計算などを行った。次年度以降も引き続き測定を継続して定量値を蓄積していく予定である。飲料からのポリフェノール摂取量の検討では、1996-2013年の18年間(各年10,000人以上)を対象に行われた飲料摂取量調査からポリフェノール摂取量を推定し、その年次推移や年齢差、性差、季節差についての検討を行った。各年の飲料からのポリフェノール摂取量の平均値は18年間で増減は見られず、子どもは中年成人の1/7程度とポリフェノール摂取量は少なく、59歳までは年齢が上がるにつれて増加すること、性別では成人男性は成人女性よりも摂取量が多く、また、季節による差は大きくはないものの冬に多く夏に少ないことを報告した。このことより、日本人の飲料からのポリフェノール摂取量は、性差や季節差よりも年齢の影響を大きく受けており、時代の推移による増減は少なくとも1996年以降は見られないことが示唆された。また、ポリフェノール摂取の実態把握として初年度以前より取り組んでいた高齢者のポリフェノール摂取量調査結果をまとめ、論文発表を行った。ポリフェノール定量値の蓄積では目標としていた食材数のポリフェノール含有量を測定した。飲料からのポリフェノール摂取量の検討では、成果をまとめ、論文発表、学会発表をした。2年目の2016年度には、ポリフェノール定量値のさらなる蓄積と、ポリフェノール摂取量の季節差の検討として野菜や果物からのポリフェノール摂取量に関する研究、さらにポリフェノール摂取量の個人内変動や個人間変動を調べてポリフェノール摂取量調査方法に関する検討を行った。ポリフェノール定量値の蓄積では、初年度中に測定した112食材に加え、本年度中に32食材のポリフェノール含有量を測定した。季節差が大きいと考えられる野菜や果物に着目したポリフェノール量の季節差の検討では、家計調査の2015年月報データに掲載された生鮮野菜・生鮮果物の購入量データからポリフェノール摂取量を算出し、摂取量ならびに摂取源の季節差をみた。その結果、生鮮野菜からのポリフェノール摂取量の季節差はほとんどみられず、全ての月でたまねぎが摂取源の一位であった。生鮮果物からのポリフェノール摂取量は夏に少なく12月が最も多く、その季節差にはみかんやいちごの関与が大きかった。野菜と果物から摂取しているポリフェノール量にはある程度の季節差が存在することが示唆された。これらの結果は学会発表、論文発表を行った。ポリフェノール摂取量調査に関する検討では、詳細な食事記録を実施し、ポリフェノール摂取量の個人内変動、個人間変動について調べた。ポリフェノール摂取量の個人内変動係数は43.6%と比較的大きく、個人間変動係数は45.9%で27種の栄養素等のそれと比べて最大であった。集団内での摂取量ランク付けに必要な調査日数は相関係数0.9として4日以上、習慣的な摂取量の推定に必要な調査期間は誤差範囲±10%として19日間であった。これらの結果は、学会発表、論文発表(印刷中)を行った。ポリフェノール定量値の蓄積はおおむね目標通りに進んでいる。ポリフェノール摂取量の季節差については、初年度に日本人の飲料からのポリフェノール摂取量は夏に少なく冬に多いことを報告し、本年度に野菜と果物から摂取しているポリフェノール量の季節差はわずかではあるものの夏に少なく冬に多く可能性が高いことを報告し、これらの結果から、食事全体においても夏にポリフェノール摂取量が少ないことが推察された。また、ポリフェノール摂取量調査方法の検討として、これまでにわかっていなかったポリフェノール摂取量の日間変動を求め、ポリフェノール摂取量推定の目的に応じた必要な調査日数に関する知見を得ることができた。初年度、本年度ともに学会発表、論文発表にて成果をまとめることができ、日本人のポリフェノール摂取量の実態を把握する研究は順調に進んでいる。3年目の2017年度には、ポリフェノール定量値のさらなる蓄積と、ポリフェノール摂取量の個人内変動や個人間変動を調べてポリフェノール摂取量調査方法に関する検討に加え、ポリフェノール摂取量と関連する血液パラメーターの探索を行った。ポリフェノール定量値の蓄積では、これまでの実施できなかった食材のポリフェノール含有量を測定し、さらに推定可能な食材に関しては推定値を定めるために原材料からの計算などを行った。ポリフェノール摂取量調査方法に関して個人内変動、個人間変動を調べた研究では、ポリフェノール摂取量は人による差が大きく、ポリフェノール摂取量を推定する際にはその個人内変動、個人間変動を考慮すべきことが示され、論文発表した(Taguchi C et al. J. Nutr. Sci. Vitaminol.)。

ポリフェノール摂取量と関連する血液パラメーターの探索では、健診を受診した日本人男性7960名を対象に研究を実施した。その結果、ポリフェノール摂取量はいくつかの血液パラメータと関連がみられ、特にポリフェノール摂取量が多いほどγ-GTPの値が低いことを見出し、第11回日本ポリフェノール学会年次大会にて「ポリフェノール摂取量と血清γ-glutamyltransferase濃度との関連性の検討」を一般演題発表し、論文発表した(Taguchi C et al. Eur. J. Nutr.)。また、初年度からこれまでの研究成果を含め、第15回日本機能性食品医用学会総会のシンポジウムにおいて「日本人のポリフェノール摂取状況に関する知見」と題した内容で講演した。日本で食される食材の総ポリフェノール含有量を測定し、データを蓄積した。そのデータをもとに、日本人のポリフェノール摂取量などを調べたところ、(1)日本人成人のポリフェノール摂取量のおよそ80%は飲料から摂取され、コーヒーと緑茶が主要なポリフェノール摂取源であること、(2)ポリフェノール摂取量は年齢によって大きく異なるであろうこと、(3)ポリフェノール摂取量調査はその個人内、個人間変動を考慮し調査目的ごとに適する調査方法を選択すべきこと、(4)ポリフェノール摂取量とγGTPとの関連が認められたことを報告した。初年度に続き、ポリフェノール含有量を測定し、データを蓄積する。ポリフェノール摂取量を推定するための調査方法を明らかにするため、日間変動の大きさを調査し、どのような方法で何日間の食事調査を行うのがポリフェノール摂取量推定には最適なのかを検討する。また、飲料のみならず食事全体から摂取するポリフェノール量に季節差が存在するかどうかを調査するため、同一の対象者に季節を変えて年に4回食事調査を行う。初年度、本年度に続き、ポリフェノール含有量を測定し、データを蓄積する。それに加え、最終年度はデータのとりまとめを行う。ポリフェノール摂取量の季節差の検討では、これまで飲料、野菜・果物のみの検討であったため、食事全体から摂取するポリフェノール量に季節差が存在するかどうかを調査するため、同一の対象者に季節を変えて年に4回食事調査を行い(実施中)、その結果の解析を行う。また、ポリフェノール摂取量と関連する因子の検討として、ポリフェノール摂取量と健康診断で得られる血液マーカーとの関連を検討していく予定である。食生活学測定試薬を効率的に使用することができたため。測定試薬を効率的に使用することができたため。残りは試薬購入に使用し、予定よりも多くの測定を行うこととしたい。
自己組織化による有機半導体の分子配向制御と高性能塗布型電子デバイスの創製

塗布製膜可能であり高移動度かつ大気安定という特徴を有する新規な有機半導体材料を開発し、構造とキャリア輸送性能に関する知見を得る一方、これらを用いることで高性能な有機トランジスタデバイス、さらに、有機CMOS回路やディスプレイの作製に成功した。本研究では、分子配向制御に着目し、単結晶X線構造解析などの結果とともに、材料の物性・量子科学計算・デバイス特性の関係を検証した。その結果、分子間相互作用や結晶性の改善がデバイスの高性能化に非常に重要であることも明らかにした。機能発現の主要な過程が分子構造、電子構造および分子間での相互作用に強く依存するという観点の下、ヘテロアトムの電子的効果や分子間相互作用を考慮し、種々の可溶性有機半導体を合成し、構造と物性の関係を調べた。また、これら新規化合物を活性層とする有機薄膜トランジスタを作製した。全ての有機半導体は、溶液プロセスによりデバイスが作製できる溶解度を持つように設計した。低分子化合物については、単結晶X線構造解析により分子構造や相互作用を明らかにした。また、電気化学的測定や分子軌道計算により物性を評価した。薄膜構造は、XRDならびにAFM測定で明らかにした。複素環を有するルブレン類縁体は、ルブレンに比べ溶液中での安定性が向上し、また、ルブレンと異なり簡便な塗布法で作製したデバイスにおいても良好なホール移動度を示した。一方、n型有機半導体については、可溶化の新しい分子設計指針として、メタまたはオルト位に置換したトリフルオロメチル基もしくはトリフルオロメトキシ基が有効であることを見出した。これらを用いた誘導体では、高い結晶性を維持しながら溶解性が大幅に向上する。結果として、一般的に用いられているパラトリフルオロメチル基を有する誘導体に匹敵する高い電子移動度を塗布型デバイスで達成した。また、強いアクセプタ性のベンゾビスチアジアゾールをコア骨格として組み合わせることで、塗布製膜可能な高移動度かつ大気安定な実用的材料の創出に成功した。これら新規化合物を活性層とする有機薄膜トランジスタを作製し、基礎物性を明らかにするとともに、高性能な新規材料を用いて相補型回路の作製やディスプレイへの応用まで行った。低分子化合物については、単結晶X線構造解析により分子構造や相互作用を調べ、量子科学計算法を組み合わせ実際のデバイス性能と比較を行うことで、構造と物性の詳細な議論を行った。目的とする化合物の合成およびエレクトロニクスデバイスの評価を行った結果、高性能な材料の創出に成功している。また、これらの成果を国際誌に発表している。機能材料・デバイス次年度も当初の計画どおり研究を遂行する。新たな有機半導体の開発研究を続行するとともに、デバイス構造の最適化を行う。メタトリフルオロメチル誘導体として、幅広いコア骨格に適用させ、その汎用性について実証する。これまでに得られた材料の太陽電池デバイスの評価を行う。
過去600万年間にわたる大気中二酸化炭素濃度と気候の相互作用の解明

温室効果は地球表層の温度を決める重要な要素であり,過去の大気中CO2濃度を復元することは,地球の気候の歴史を考えるうえで極めて重要であるが,80万年前以前のCO2濃度の精密復元は行われていない.本研究では,ベンガル湾の堆積物コアに含まれる長鎖脂肪酸の安定炭素同位体比を測定し,600万年前から150万年前の大気中CO2濃度を復元する.得られたデータにもとづき,鮮新世における気候感度(CO2濃度と気温の関係)を推定する.さらに,過去600万年間のCO2濃度と海洋深層水温度・気温・氷床量変動との関係から,CO2濃度変動の原因を考察し,CO2と気候の相互作用を解明する.温室効果は地球表層の温度を決める重要な要素であり,過去の大気中CO2濃度を復元することは,地球の気候の歴史を考えるうえで極めて重要であるが,80万年前以前のCO2濃度の精密復元は行われていない.本研究では,ベンガル湾の堆積物コアに含まれる長鎖脂肪酸の安定炭素同位体比を測定し,600万年前から150万年前の大気中CO2濃度を復元する.得られたデータにもとづき,鮮新世における気候感度(CO2濃度と気温の関係)を推定する.さらに,過去600万年間のCO2濃度と海洋深層水温度・気温・氷床量変動との関係から,CO2濃度変動の原因を考察し,CO2と気候の相互作用を解明する.
不均一・均一反応場における反応分子ダイナミック解析と活性発現機構の研究

代表者等はメタンの酸化カップリング反応において、エタン、エチレンへの選択率は、活性な触媒については比表面積の小さい程大きいことを見出し、その原因が不均一・均一反応によるためであることを研究してきた。650°C800°Cの高温において初めて活性点が生成し反応を開始させ、更にこの条件下で生成したラジカルは気相にあると考えられる。このような特殊な反応場での反応分子のダイナミクスは十分研究されておらず、これを知って初めてC_2化合物を高選択的に生成できる触媒の形態を設計できる。メタン酸化カップリング反応用触媒の活性点発現の機構及び反応において生成する気相メチルラジカルの反応モデルの検討を行った。(A)650800°Cで生成する活性点構造の研究を行った。MgO系触媒は微量の水を含み、それが650800°CでH_2を放出し、残された過剰酸素は陽イオン格子欠陥とO^-等の電子不足酸素イオンを生じると仮定している。これを実証するためにTPD測定をガスクロマトグラフィーで行うと共に^<18>O交換反応を行った。XPSによりO-の同定も試みた。(B)メタンの酸化カップリングにおいて生成するメチルラジカルを含む反応機構のモデルを研究した。モデルO-とメタンとが1対1で反応すること、MgO上では室温でメタノールとメトキサイドが生成することをFTIRで確かめた。
「察するコンピュータ」を実現するフレームワークの構築

本研究の目的は,「察するコンピュータ」を実現するフレームワークを構築することであり,人間の無意識的な反応や入力の裏に隠れた意図の推測が重要となる.そのため,簡易脳波センサによる脳波解析,心拍センサや発刊センサによる状態認識,座圧センサによる着席者の状態把握,動作検出センサや加速度センサによる動作認識,また,利用者の行動履歴データからの行動予測を実施した.その結果,緊張や集中,さらには疲労といった無意識的な状態の把握,そして,動作解析や行動分析による利用者の行動予測に成功した.本研究の目的は,「察するコンピュータ」を実現するフレームワークを構築することである.「察するコンピュータ」の実現のためには,人間の無意識的な反応や入力の裏に隠れた意図を推測する必要があり,どのようなセンサ情報に対して,どのような要素の解析が可能かを明らかにする必要がある.本年度は実際のタスクにおいて,必要なセンサを準備し,具体的なデータ収集と解析を行った.本年度に実行したタスクと,それらから得られた実績は次の6つである.1履歴データからの不在者予測を行った.教員の普段の行動履歴を収集し,それらのデータから教員の状況や居場所の解析を行った結果,90%以上の精度で場所や状況の予測が可能であった.2座圧センサによる着席者の状態認識を行った.椅子に取り付けられた座圧センサによって,正座状態,リラックス状態,書き作業,キーボード作業などの着席者の状態の解析を行い,100%の精度で認識可能である結果が得られた.3キネクトセンサを利用した行動認識を行った.キネクトセンサによって利用者の行動を記録し解析することで,ジェスチャーや歩行動作の認識が95%以上の精度で可能であった.4加速度センサによる歩行動作の認識を行った.携帯端末に搭載された加速度センサを利用して,歩行者の歩行動作の解析を行った結果,95%の精度で,停止,ゆっくり,早いといった歩行動作の区別が可能であった.5脳波によるロボット制御を行った.簡易型脳波センサからの脳波を解析することで,利用者の集中度の解析が可能であり,集中度に応じたロボット制御が可能であることを示した.6スポーツ時における集中度の解析を行った.簡易型脳波センサを利用してバスケットボールにおけるフリースロー時の脳波を定性的に解析し,シュート成功時には,集中度の変化が一定化するといった特徴を明らかにした.本研究の目的は,「察するコンピュータ」を実現するフレームワークを構築することである.「察するコンピュータ」の実現のためには,人間の無意識的な反応や入力の裏に隠れた意図を推測する必要があり,どのようなセンサ情報に対して,どのような要素の解析が可能かを明らかにする必要がある.本年度は,昨年度に準備した様々なセンサ装置を利用し,昨年度までに実行したタスクに対して,さらなる実験や拡張を行い,その有効性の検証を行った.本年度に実行した内容と,それらから得られた実績は次の5つである.1.昨年度に行った履歴データからの不在者予測に対して,大きなスケジュール変更が行われた場合でも対応できるように拡張を行った.2.昨年度に実施した座圧センサによる着席者の状態認識に対して,授業中やレポート作成時,携帯ゲーム利用時において,どのように座圧の変化が生じるかといった時間的な変化を検証した.その結果,利用者の疲労状態の把握を実現した.3.昨年度にキネクトセンサを利用した歩行動作の認識を行ったが,本年度は,歩行動作からそれぞれの利用者の個人識別が可能であるかどうかの実験を行った.その結果,5人の被験者において90%以上の精度で利用者個人を特定することに成功した.4.昨年度に携帯端末による加速度センサによる歩行動作の認識を行ったが,本年度は,利用者の興味の判断のために携帯端末の操作に着目した解析を行った.5.昨年度は,バスケットボールにおけるフリースロー時の脳波による集中度の定性的な解析を行ったが,本年度は,ダーツにおけるルーティーンに対しての解析を行った.ルーティーンにおいてもフリースロー同様に,集中度の変化が一定化するといった特徴を明らかにした.本年度の計画は「モデル検証フェーズ」であった.初年度に得られたセンサデータとそれぞれのタスクから得られる特徴との関係性を表現したモデルに対して,どの程度の正当性があり,また,現実の様々なデータに対して,どの程度解釈することができるのかを検証する.そして,それらの検証をもとに修正を加え,より実用的で汎用的なモデルを構築していくといった計画であった.そのために,本年度は,初年度に準備した様々なセンサ装置を利用し,昨年度までに実行したタスクに対して,さらなる実験や拡張を行うことでその有効性の検証を行った.履歴データからの不在者予測では,システムが提示した予測と実際の利用者の操作を比較するモデルに拡張することで,スケジュール変更などのより現実的な状況への対応を可能にした.座圧センサによる着席者の状態認識では,時間的な変化をモデル化し,ある一定時間が経過すると,座圧の変化が顕著に現れ,それによって利用者の疲労度を解釈することに成功した.携帯端末による利用者の興味の解析では,加速度センサによるモデルを,利用者が情報閲覧の操作がない場合に,利用者の興味がなくなったと判断するモデルに拡張を行った.

さらに,バスケットボールのフリースローにおける集中度の変化が一定化するといったモデルは,実験よりダーツにおけるルーティーンに対しても拡張できることを明らかにした.本研究の目的は,「察するコンピュータ」を実現するフレームワークを構築することである.「察するコンピュータ」の実現のためには,人間の無意識的な反応や入力の裏に隠れた意図を推測する必要があり,どのようなセンサ情報に対して,どのような要素の解析が可能かを明らかにする必要がある.本年度は,昨年度までに実行したタスクで得られた検証結果に対して,さらなる被験者での実験や,他のセンサ等を利用した多角的な実験を行うことで,その応用可能性の評価を行なった.本年度に実行した内容と,それらから得られた実績は次の4つである.(1)これまで脳波センサによる集中度の解析を行なってきたが,多角的な実験として,心拍センサと発汗センサを利用した利用者の状況把握の実験を実施した.その結果,脳波センサ同様に,緊張やリラックスした状態の把握が可能であることを明らかにした.(2)昨年度に実施した座圧センサによる着席者の疲労状態の把握において,さらなる被験者による実験を実施した.その結果,疲労の現れ方には個人差があるが,そうした個人差に関係なく,疲労の状態を把握可能であることを明らかにした.(3)昨年度に利用者の興味の判断のために,携帯端末の操作に着目した解析を行った.それをドローンを利用した構内案内システムに応用し,案内情報の閲覧時の利用者の興味の判断に利用した.(4)昨年度に,ダーツにおけるルーティーン時の集中度の解析を行ったが,本年度は,集中度の状態を被験者に提示した場合の評価を行なった.その結果,若干の効果が現れる結果となり,今後のルーティーンのトレーニングツールへの応用可能性を明らかにした.本研究の目的は,「察するコンピュータ」を実現するフレームワークを構築することであり,人間の無意識的な反応や入力の裏に隠れた意図の推測が重要となる.そのため,簡易脳波センサによる脳波解析,心拍センサや発刊センサによる状態認識,座圧センサによる着席者の状態把握,動作検出センサや加速度センサによる動作認識,また,利用者の行動履歴データからの行動予測を実施した.その結果,緊張や集中,さらには疲労といった無意識的な状態の把握,そして,動作解析や行動分析による利用者の行動予測に成功した.本年度の計画は「モデル構築フェーズ」であった.これは,いくつかのセンサ装置を準備し,データを収集し,それぞれのデータの変化の特徴を解析することで,どのようなセンサデータに対して,どのような特徴が解析可能であるかといった関係性を明らかにすることである.そのためには,本年度は,実際のタスクを通じてデータを収集する必要があり,簡単なものからより複雑なものへと段階的にタスクを実行することで,その関係性を明らかにしていくといった計画であった.それに対して,本年度は6つのタスクの実行を行った.静的な履歴データ,比較的動きの少ない着席者の座圧データや利用者のジェスチャーデータ,時系列的な動きを伴う歩行時のデータや曖昧さを含む脳波データ,そして,スポーツ時における動的なデータへと,静的なものから動的なものへと段階的にタスクを実行し,それぞれタスクにおいて,非常に高い精度でセンサデータとの関係性を明らかにすることができた.今後は当初の計画通りに,「モデル応用フェーズ」である.これまでに構築してきたモデルを,様々なタスクに応用することで,利用者の状態や意図との関連付けを行い,モデルに対して,どの程度,利用者の状態や意図を反映することができるかを明らかにする.
新規に同定したCD44細胞質内ドメインに会合するタンパク質の機能解析

3.CD44分子の炎症調節における機能を解析するため、CD44ノックアウトマウス(KOマウス)を用いて、Zymosanを用いた関節リウマチ類似関節炎モデルを作成した。KOマウスではWild typeマウスに比較し、より強い関節炎反応が生じることを見出した。この差異はCD44KO細胞を解析した結果、Toll-like receptor signalingの増強により生じていると考えられた。CD44分子が炎症反応の抑制に重要な分子である可能性を示唆しており、さらに解析を進めている(manuscript in preparation)。
子育てコミュニティの構築に資する保育施設整備・運営の方法

研究背景;近年、日本における保育ニーズは大きく変化している。こうした保育ニーズの変化に伴い、その受け皿となる保育施設の設置状況も変化している。都市部では、増大・多様化する保育ニーズを受け止めるために、新たな保育施設の開設が進んでいる。保育ニーズが減っている地域では、公立の保育施設を統廃合する等して新たな保育施設を開設する計画もみられる。その一方で、こうした保育施設の開設を巡っては、地域社会からの反対の声がでるケースがみられる。地域社会と保育施設の良好な関係は、子どもが社会の一員として健やかに成長していくためにも重要である。子どもの育成環境の確保や充実について、地域の多様な主体と相互理解が形成され連携的な活動が行われ、子ども・保育者・保護者・地域が共に育ち合う「子育てコミュニティ」の構築に資する保育施設の整備の方法が求められている。研究目的:本研究は、子育てコミュニティの構築に資する保育施設の整備の方法を検討するものである。その一環として、近年保育施設の開設を巡って、地域社会から反対の声があがっている現状を踏まえ、その全国実態を明らかにすることを目的とする。具体の内容:2010年1月から2016年12月までの全国3紙(朝日・読売・毎日)の全国版と地域版に掲載された事例のうち、新築や建て替え、増改築、改修を伴う事例(以下、整備事例)に関して、自治体担当者のみならず、事業者や地域住民などの主体にインタビュー調査を行った。また、合わせて現地踏査も行なった。具体的には、1)公園の転用、2)集合住宅の空き住戸の転用、3)施設の集約、4)その他公有地の転用、5)住宅市街地内の民有地への立地、に事例を分類し、当該年度はこのうち1)と5)について調査を実施し、その実態を明らかにした。当初は、開設反対事例の調査を2017年度に終え、2018年度は都市(東京都世田谷区)・地方(岡山県岡山市)にある保育園を対象に、立地・整備プロセス・建築・運営の面で地域社会とどのような関係づくりを行っているのか、悉皆的に実態を明らかにする、という研究内容を想定していた。しかし、開設反対事例の調査を進め、深めるにあたり、当初の想定以上に時間がかかってしまい、当該年度はその調査研究に終始してしまった。開設反対事例の調査まとめが一部残っているが、それを早急に作業した上で、当初の研究計画を進める予定である。ただし、都市(東京都世田谷区)・地方(岡山県岡山市)にこだわらず、むしろ開設反対事例の調査で協力を得られた自治体に調査協力を依頼することも考えている。当初予定していた東京都世田谷区内などの保育施設を対象としたアンケート調査を実施することができなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は、アンケート調査などを実施し、使用する予定である。