hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核酸分子を用いた水銀イオントラップデバイスの開発

本研究課題では近年問題とされている、自然環境中の水銀を補足・除去するためのデバイス開発を行った。本研究の着想は研究代表者の行ってきた核酸-金属相互作用解析、特に、水銀イオンとDNAチミン塩基の塩基対形成に端を発している。本研究代表者はDNA二重らせん分子中にチミン-チミン(T-T)ミスマッチが存在した場合、このミスマッチが水銀イオンの特異的結合ポケットとなることを報告している(J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 2172-2173.)。さらに前年度の研究によりチミン塩基がどのような構造で水銀イオンを認識しているかを明らかとした(J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 244-245.)。従って本年度の研究では、DNA分子の本性質を利用した水銀イオン除去回収デバイスの開発を行った。具体的には水に不溶性の固相ポリマー樹脂上にT-Tミスマッチを含むDNAオリゴマーを結合担持した水銀イオントラップ樹脂(水銀イオントラップデバイス)を化学的に合成した。ICP発光分光法を用いて本デバイスの水銀イオン除去能力を評価したところ、本デバイスは水溶液中から水銀イオンを補足・除去する能力があることが証明された。さらに興味深いことに本デバイスは水銀イオンに対する特異性が既存のデバイスより高いことが示された。本性質は自然環境中のような多くのミネラル成分が共存している環境下でも本デバイスが機能することを示しているデータと考えられる。このように基礎研究に根差したデバイス開発の結果、高機能かつ高精度の水銀イオン除去デバイスの開発に成功した。
阪神・淡路大震災における被災建物の再建過程からみた地域の復興支援方策の効果分析

本研究では、被災地内のケーススタディ地域を対象として、震災後から概ね5年間にわたって被災建物の再建状況について継続的に定点調査を行うとともに、住宅・店舗の再建過程に関して被災者への意識調査を実施してきた。そして得られた調査結果をもとに、地域の復興の進捗度を評価し再建を阻害する要因を明らかにした上で、復興にともなう生活環境の変化に対する地域住民の評価意識についても分析した。さらに復興都市計画や様々な支援方策が住宅・店舗の再建に及ぼした効果について考察した。最後にこれらの成果を踏まえて、今後の復興支援方策のあり方を検討した。得られた成果は、以下の通りである。(1)対象地域の街区単位に、復興状況を示す指標(定点調査による更地率、再建率など)と各街区の特徴を示す指標(木造家屋の比率、狭幅員道路率、狭小建物率、建蔽率、接道条件など)との関連を分析し、復興が遅れている要因を街区ごとに抽出した。(2)個々の住宅・店舗の再建阻害要因として、再建資金難、都市計画・建築基準法などの法的規制への抵触、複雑な土地・家屋の権利関係の調整、新たな計画・事業内容への合意形成の遅れなどの要因を抽出した。(3)再建されるべき建物はきわめて多数であり、それらはプレハブ化や高層化が進んでいる。また一方で、撤去されたものの建物が再建されないままの更地も数多く残されている。そこでこうした復興にともなう住環境変化に対する住民の評価意識を明らかにした。(4)復興都市計画における地域区分の違い、「重点復興地域(土地区画整理の実施地区、協議会方式によるまちづくりの推進地区)」および自力復興が期待されているこれら以外のいわゆる「白地地域」による復興の形態の違いや特徴を明らかにした。(5)被災地区の復興には多大の労力と長い時間を要することから、災害に備えてあらかじめ危険地区を抽出しておくとともに、そうした地区で平常時からソフト、ハードの両面から対策を施す事前復興の必要性を検討した。本研究では、被災地域内の数カ所をケーススタディ地域として定め、震災後から概ね5年間にわたって被災建物の再建状況について継続的に定点調査を行うとともに、住宅・店舗の再建過程に関して被災者への意識調査を実施することによって、地域の復興の進捗度を評価しまた再建を阻害する要因を明らかにする。そして、主として都市計画、住宅政策の観点から復興都市計画や支援方策の住宅・店舗再建への効果を分析し、さらに復興にともなう生活環境変化についても評価を試みる。これらの成果を踏まえて、今後の都市災害時における復興支援方策のあり方を提言する。本年度は、以下の点について成果を得た。(1)定点調査の実施と調査結果のGIS化/定点調査を継続して実施するとともに、個々の建物属性や地域の杜会経済属性のデータを体系的に蓄積し、データベース化を行った。また、こうしたデータベ一スを用いて効果的かつ効率的に復興過程を分析できるようにGISの導入を図った。(2)復興進捗度の評価/ゾーン(町丁目)別に、復興状況を示す指標(定点調査からの本再建率や人口の回復率など)、また各ゾーンの特性を示す指標(狭幅員道路率、木造家屋の比率、都市計画による規制など)を取り上げ、復興進捗度を判定するとともに、進捗度とゾーン特性との関連を考察した。

(3)住宅・店舗再建プロセスと再建阻害要因の分析/再建資金難、都市計画・建築基準法などの法的規制への抵触、複雑な土地・家屋の権利関係の調整などの困難さ、新たな計画・事業への住民の合意形成の遅れなどの要因が、被災者が住宅・店舗の再建を行う上でどのような影響を与えたかについて、意識調査結果をもとに明らかにした。次年度は、これまでの成果を踏まえて以下の点、すなわち、(4)復興支援方策の効果分析、(5)復興アセスメントの実施、(6)復興支援方策のあり方への提言、について研究を進めていく予定である。本研究では、被災地内のケーススタディ地域を対象として、震災後から概ね5年間にわたって被災建物の再建状況について継続的に定点調査を行うとともに、住宅・店舗の再建過程に関して被災者への意識調査を実施してきた。そして得られた調査結果をもとに、地域の復興の進捗度を評価し再建を阻害する要因を明らかにした上で、復興にともなう生活環境の変化に対する地域住民の評価意識についても分析した。さらに復興都市計画や様々な支援方策が住宅・店舗の再建に及ぼした効果について考察した。最後にこれらの成果を踏まえて、今後の復興支援方策のあり方を検討した。得られた成果は、以下の通りである。(1)対象地域の街区単位に、復興状況を示す指標(定点調査による更地率、再建率など)と各街区の特徴を示す指標(木造家屋の比率、狭幅員道路率、狭小建物率、建蔽率、接道条件など)との関連を分析し、復興が遅れている要因を街区ごとに抽出した。(2)個々の住宅・店舗の再建阻害要因として、再建資金難、都市計画・建築基準法などの法的規制への抵触、複雑な土地・家屋の権利関係の調整、新たな計画・事業内容への合意形成の遅れなどの要因を抽出した。(3)再建されるべき建物はきわめて多数であり、それらはプレハブ化や高層化が進んでいる。また一方で、撤去されたものの建物が再建されないままの更地も数多く残されている。そこでこうした復興にともなう住環境変化に対する住民の評価意識を明らかにした。(4)復興都市計画における地域区分の違い、「重点復興地域(土地区画整理の実施地区、協議会方式によるまちづくりの推進地区)」および自力復興が期待されているこれら以外のいわゆる「白地地域」による復興の形態の違いや特徴を明らかにした。(5)被災地区の復興には多大の労力と長い時間を要することから、災害に備えてあらかじめ危険地区を抽出しておくとともに、そうした地区で平常時からソフト、ハードの両面から対策を施す事前復興の必要性を検討した。
代数的整数論、特に類数およびイデアル類群の研究

本研究においては、まずKが有理数体Qの2^m次のアーベル拡大でそのガロア群G(K/Q)が型(2,2...,2)をもつ場合に、そのイデアル類群C_Kの構造を明確にし、またその広義の類数h_Kの計算法を確立するなどの成果を得た。すなわち次の定理を証明することができた。定理1.Kは有理数体Qの2^m次のアーベル拡大で、そのガロア群G(K/Q)は型(2,2,...,2)をもつとする。t=2^m-1として、k_1,k_2,...,k_tはKの相異なる2次部分体とする。さらにi=1,2,...,tについてC_i(2)はk_iの2-類群として、k_iのイデアル類群をC_i(2)×B_iとおく。もしKの類数h_Kが奇数であるならば、Kのイデアル類群C_Kはのように直積分解される。したがってB_iの位数をb_iで表すならず、Kの類数h_Kは、h_K=b_ib_2...b_tと表される。次に本研究では上記の定理1を用いて(2,2)型の4次体、(2,2,2)型の8次体および(2,2,2,2)型の16次体の類数を具体的に計算するために、それらの類数が奇数となるための条件をいくつか求めた。次の定理はその条件の一つを示す。定理2.K=Q(√<p>,√<q>,√<r>)は8次体とする。ただしp、q、rは相異なる。さらに(q/p)=1そして(p/r)=(r/q)=-1と仮定する。そのときもし4次部分体k=Q(√<p>,√<q>)の類数が奇数ならば、Kの類数h_Kも奇数である。最後に、数多くの4次体、8次体および16次体について、その類数を実際に計算し、それを表にまとめた。このことも本研究の成果である。本研究の結果は日本数学会で1988年秋の総合分科会と1989年春の年会でそれぞれ口答発表を行った。また裏面のように雑誌に発表の予定。
大腸菌HU蛋白質の機能と生産調節の分子論的研究

大腸菌LE392株よりHU-1とHU-2の遺伝子(それぞれhupBとhupA)をクローニングし,それぞれのDNA塩基配列を決定した.hupBは2つのプロモーターを, hupAは1つのプロモーターをもつことが, in vitro系での転写実験とin vivo系での転写実験によって確認された.hupBはGTGで, hupAはATGで開始されるコード領域を持ち,翻訳終結コドンはいずれもTAAであった.翻訳開始コドンの上流には7塩基(hupB)と6塩基(hupA)からなるリボゾーム結合配列(SDseguence)が認められた.hupBとhupAは大腸菌染色体上のそれぞれ10分と90分の位置に座位することが判明した.これらの遺伝学的な知見にもとづいて,変異株の作成を試み,現在複数の大腸菌株についてhup欠失変異株が分離されている. hupBはクロラムフェニュール耐性遺伝子DNAを挿入することによってHU-1コード領域を分断欠失させ, hupAにはカナマイシン耐性遺伝子を挿入させてHU-2欠失株を構築した.hupBとhupAの両遺伝子の欠失株も分離された.このような株では,種々の表現形質に変化が認められ, Muファージなどは増殖することができないことが観察された.現在,他にもHU欠失によって増殖が不可能になったプラスミドなどが検出されており,これらを用いたHU-DNA相互作用の解析が可能であると考えされている.大腸菌はhupBとhupAの両遺伝子の欠失によって比較的低温では増殖できなくなり,いわゆるcold sensitvityの性質に変わっていることが認められた.それとともに,細胞がsnakig状態になることが認められた.大腸菌LE392株よりHU-1とHU-2の遺伝子(それぞれhupBとhupA)をクローニングし,それぞれのDNA塩基配列を決定した.hupBは2つのプロモーターを, hupAは1つのプロモーターをもつことが, in vitro系での転写実験とin vivo系での転写実験によって確認された.hupBはGTGで, hupAはATGで開始されるコード領域を持ち,翻訳終結コドンはいずれもTAAであった.翻訳開始コドンの上流には7塩基(hupB)と6塩基(hupA)からなるリボゾーム結合配列(SDseguence)が認められた.hupBとhupAは大腸菌染色体上のそれぞれ10分と90分の位置に座位することが判明した.これらの遺伝学的な知見にもとづいて,変異株の作成を試み,現在複数の大腸菌株についてhup欠失変異株が分離されている. hupBはクロラムフェニュール耐性遺伝子DNAを挿入することによってHU-1コード領域を分断欠失させ, hupAにはカナマイシン耐性遺伝子を挿入させてHU-2欠失株を構築した.hupBとhupAの両遺伝子の欠失株も分離された.このような株では,種々の表現形質に変化が認められ, Muファージなどは増殖することができないことが観察された.現在,他にもHU欠失によって増殖が不可能になったプラスミドなどが検出されており,これらを用いたHU-DNA相互作用の解析が可能であると考えされている.大腸菌はhupBとhupAの両遺伝子の欠失によって比較的低温では増殖できなくなり,いわゆるcold sensitvityの性質に変わっていることが認められた.それとともに,細胞がsnakig状態になることが認められた.
保健師と共に作るタイ地域保健活動支援システムの開発

新興国では効果的な健康政策の策定や、作業負荷軽減のために、地域の健康情報のデジタル化が求められている。本研究の目的は、コミュニティの健康情報と看護実践を効果的に収集管理するための持続可能なデータベースを開発することであった。第1段階では、データベースシステムの開発を行い、第2段階では、開発されたシステムの実際の運用試験を実施した。開発したシステムには、地域の主要な健康問題のテンプレートが含まれる。テンプレートは、手書きの記録よりも詳細な情報を、標準化されたフォーマットで管理することができた。これにより、各看護師の能力のばらつきの影響を受けにくいデータを蓄積することが可能になった。今年度は、現地調査において5つのターゲットグループのデータセットを完成させたのつち、同意が得られた1地域のコミュニティヘルスナース4名にデータベースに情報を蓄積するためのデータエントリシステムを組み込んだタブレット端末を配布し、実際に通常業務の中で使用してもらい、操作性・有用性を評価した。第1段階:データベースおよびデータエントリシステムの使用方法の講習会開催およびSUS調査票(1回目)調査<終了>第2段階:データベースおよびデータエントリシステムの通常業務での実利用による操作性有用性調査、およびその使用状況の非参加型観察(期間中1週間程度)<終了>第3段階:フォーカスグループインタビューおよびSUS調査票(2回目)<終了>【結果評価手法】(1)現在、データベースおよびデータエントリシステムのLog解析を行っている。データ入力と参照に関し、統計的に利用状況を明らかにしていく予定である。(2)参加者自身にデータベースに蓄積されたデータを参照してもらい、住民に関わる情報の地図上の描出、地域保健上の統計学的抽出を行ってもらったが、調査時間に限界があったため、次回現地調査時にその保健活動への有用性を参加者と共に評価する予定である。(3)講習会後および操作性・有用性調査終了後にSystem Usability Scaleを用い、システムの操作性評価を実施している。(4)対象者へシステムの実用可能性に関するフォーカスグループインタビューを行い、システムの利活用、感想あるいは要望を聴取した。今年度末から長期実証実験をする予定であったが、5つのターゲットグループに関するデータセットが早期に完成できたこと、および参加協力がスムーズに得られたため、27年10月末から28年3月までの5か月におよぶ長期運用試験をすでに終了することができた。しかし、調査対象は2か所を予定していたが、当初の想定よりもセットアップやフォローアップに多くの時間が必要であったため、調査対象は1か所のみとなっている。今年度は前年度に実施した現地実証実験で得られたLogデータの解析を国内で実施、入力された住民情報の集約を現地にて参加者主導で実施した。5か月間でテンプレート総入力数は391件であった。このシステムが適用されたのは101名であり、個人詳細情報テンプレートの入力数は101件であった。システムのイベントLog解析の結果、テンプレートの入力および閲覧時間を含む総使用時間は33時間25分50秒であった。各テンプレート使用時間はおおむね3分6分前後であった。Logを元にもう少し具体的に使用状況を見ると、糖尿病患者の初回訪問であれば、まず個人詳細テンプレートの使用に約6分、続いて糖尿病サマリーテンプレートの使用に約4分、最後に糖尿病デイリーテンプレートの使用に約5分でトータル15分程度を1回の訪問で使用するといった状況であった。テンプレートは保健師が本当に必要とする最小限の項目に絞っているため、入力時間は約310分で必要な情報を負担なく入力できることも確認できた。便利と感じる機能に関して、カメラ機能による画像記録を残すことができること、GISを用いた地図表示などの機能はタブレット端末ならではの機能である。日常慣れ親しんでいるモバイル端末が新たな操作法を習得する必要が少なく、その優位性が示されていることからも、今回のタブレット端末を用いたシステムの有用性が示唆されると同時に、今までは書き写していた情報も画像として残すことで転記の時間が削減することができ、タブレット端末の機能を生かすことができたと考える。記録様式の標準化によって保健師個々の能力やスキルに左右されにくいデータが蓄積できるようになる。さらに、テンプレートに示された項目は訪問時における保健指導項目のチェックリストとしても機能しており、保健師の活動の質の向上にもつながると考える。今年度は、実証実験で得られたデータの解析、特にシステムLogの解析に予定よりも時間がかかった。また、研究成果の公表も期間内に十分に行うことができなかった。本研究では、タイ東北部の地域保健活動の詳細を明らかにし、その活動をサポートするデータベースシステムを現場の保健師の参加によりボトムアップ型のシステムを開発し、開発したデータベースシステムの5か月間の運用試験を現場で実施した2段階調査であった。参加者はシステムを導入して実際の保健活動を行ったが、従来の紙媒体への記録を伴う訪問時間と、システムへの入力を伴う訪問時間に差はなく、負担なくシステムが運用できることを確認した。また、システムに搭載されたテンプレートのデータセットは現場のCHNsに必要な項目であると同時に、現場でどのような看護活動を実施しているかを見える化することができる項目であった。

選択式項目とフリーテキスト欄で構成したテンプレートは、筆記で記録を残す場合より、詳細に、しかも統一書式で記録を残すことができるものであり、蓄積したデータの今後の活用に大いに貢献すると考える。参加者は既存のデータベースと連携させたいなど、より実情に即した機能の改善も求めていた。ユーザが便利に使えてこそ、業務の効率化、ひいては質の向上につながるものであり、ユーザとともに、現場の実情を十分に考慮したデータベース改良が今後とも必要であることが示された。今回開発したシステムは、今後タイの全土および周辺国において汎用性、実現可能性を段階的に調査していく予定である。新興国では効果的な健康政策の策定や、作業負荷軽減のために、地域の健康情報のデジタル化が求められている。本研究の目的は、コミュニティの健康情報と看護実践を効果的に収集管理するための持続可能なデータベースを開発することであった。第1段階では、データベースシステムの開発を行い、第2段階では、開発されたシステムの実際の運用試験を実施した。開発したシステムには、地域の主要な健康問題のテンプレートが含まれる。テンプレートは、手書きの記録よりも詳細な情報を、標準化されたフォーマットで管理することができた。これにより、各看護師の能力のばらつきの影響を受けにくいデータを蓄積することが可能になった。5か月間の長期実証実験で得られたLogデータを解析し、参加者のデータベースシステムの使用頻度を明らかにしていく。また、住民情報が記されている入力されたデータは国外への持ち出しができないため、研究者は28年度に現地に渡航し、現地の研究協力者および参加者と入力されたデータの分析を行い、データベースシステムからどのような地域保健上の課題が抽出できたかを明らかにしていく。28年度中はこれらの分析した情報を研究成果として積極的に学会発表および国際学術雑誌に投稿していく予定である。構築したデータベースシステムの実証実験は2か所を予定していたが、1か所で長期間の実証実験を行うことになった。研究結果より、本システムはタイ国内のその他の地域、および周辺国に応用可能であると考えている。そのため、次年度は国際学術誌に研究成果を公表するとともに、まずはタイ国内で地域を変えた実証実験の準備を進め、本研究の発展形としてデータベースの汎用性を高める研究を継続していく。看護情報学今年度は研究協力者が本予算を使用せずに調査を実施したため、研究協力者分の旅費が未使用となり、旅費の使用が大きな減額となった。前年度から引き続き、研究協力者の旅費が、本研究費以外での支払いとなったため、調査費が大幅に減額できた。また、研究成果の公表が遅れており、今年度に国際学会での研究発表および論文投稿が間に合わなかったためその費用が未使用となっている。次年度は長期実証実験で入力されたデータの解析を参加者とともに実施するため、現地への渡航費用に充てる。国際学会発表旅費、国際学術誌への論文投稿費用、研究発展のための調査費用に充てる。
海水魚は過剰な硫酸イオン・ホウ酸イオンをいかに排出し毒性から逃れているか

海水中には硫酸イオンとホウ酸イオンが比較的多く含まれるので,これらのイオンの排泄系は海水魚にとって不可欠である.濃度が高くなると有毒なこれら陰イオンは腎臓から排泄されると推定されていたが,それを担う輸送体は不明だった。私たちは,海水適応したメフグの腎臓で誘導のかかるクローンをRT-PCRで網羅的に調べ,それらの発現部位をInsituhybridizationによって細胞レベルで決定し,抗体染色で細胞膜のApicalに局在するかそれともBasolateral側かを明らかにし,最終的に活性を測定することにより,目的の輸送体を同定することに成功した。特殊機能を発達させた生物の研究によってブレークスルーがもたらされることが多い。私たちは,淡水と海水の両方に適応できる特殊なフグ(メフグ)を実験生物として初めて記載した。このフグを用いて海水適応に欠くことのできない硫酸イオンとホウ酸イオンの排泄機構を明らかにするべく分子生理学的な研究を行い以下の成果を得た。海水には過剰摂取すると毒性のある硫酸イオンとホウ酸イオンが多く含まれており,これらイオンの排泄機構の解明は重要課題となっている。(1)硫酸イオン輸送体の海水による発現誘導機構の解明:メフグを淡水から海水に移すと硫酸輸送体Slc26a6Aの腎臓における発現が強く誘導される。この誘導が硫酸イオンによるものか否かを明らかにするために硫酸イオン濃度を変えた人工海水を用いて調べたところ,驚いたことに,硫酸イオン依存的ではないことが判明した。海水誘導に関係するこれまでの研究を精査すると,塩素イオンによる調節を受けている可能性が高くなった。(2)ホウ酸イオン輸送体の局在部位の決定:すでに私たちが同定しているホウ酸イオン輸送体の有力候補Slc4a11を遺伝子工学的に大腸菌で発現し,それを抗原として抗体を作製した。これらの抗体を用いて海水メフグの腎臓切片を染色したところ,ホウ酸イオン輸送体Slc4a11は腎の近位尿細管細胞の頭頂部Apicalに存在することが明らかになった。この位置関係からSlc4a11が長い間捜し求められてきたホウ酸イオン排泄分子である可能性が極めて高くなった。本年度もこのメフグを用いて海水適応に欠くことのできない硫酸イオンとホウ酸イオンの排泄機構を明らかにするべく分子生理学的な研究を行い以下の成果を得た。(1)ホウ酸輸送体Slc4a11の活性を詳細に検討するために,Xenopus oocytesの発現系を利用し,外液のイオン組成を変えて電気生理学的な測定を繰り返した。その結果,Slc4a11はホウ酸輸送体であることが確かめられたが,当初の予想とは異なり,きわだったNa+依存性は見られなかった。そこでNa+依存性の根拠となっていたヒトのホウ酸輸送体の活性と同一条件下で比較するために,ヒトのホウ酸輸送体NaBCを入手し,Xenopus oocytesの発現系で同様の解析を試みたが,ヒトのNaBC活性すなわちNa+/borate cotransporter活性が測れず,米国のグループによる前報の再検討が必要になっている。ヒトのNaBCがアフリカツメガエル卵の膜表面に移行していない可能性等を考えて,フグとヒトの輸送体のキメラ分子を作製中である。(2)人尿細管上皮細胞によるホウ酸排出にはApical膜に存在する輸送体Slc4a11の他にBasolateral膜に存在する輸送体が必要である。後者に関しては,これまで全く不明だった。私たちはアクアポリンのサブファミリーがホウ酸を輸送する可能性があると考え,フグの腎臓で発現するアクアポリンをPCRで探索し,候補分子としてAQP3,AQP7を同定した。1.ホウ酸イオン輸送体の機能解析ホウ酸イオン輸送体Slc4a11のイオン輸送特性:入手済みの候補分子Slc4a11の活性をアフリカツメガエル卵での発現系を用いた電気生理学的な解析により調べたところ,これまで考えられていたNa+/borate cotransporter活性は検出されず,むしろホウ酸チャネルであることが明らかになった。ホウ酸輸送系を欠く酵母にSlc4a11を発現させ,ホウ酸の輸送活性を測定した結果からもこの事実は支持された。抗体染色の結果,Slc4a11は近位尿細管の管腔側(Apical)に局在することも明らかになった。2.ホウ酸の排泄機構ホウ酸輸送活性を有するアクアポリンAQPの同定とホウ酸輸送モデルの構築:私たちが注目しているホウ酸輸送体

Slc4a11は,メフグ腎臓の尿細管上皮細胞の管腔側(Apical)に存在し,起電性のB(OH)4-輸送体として働き,過剰のホウ酸を排泄していると考えられる。これとペアで働く輸送体,すなわち腎尿細管上皮細胞の血管側(Basolateral)で働くホウ酸輸送体の有力候補として,AQP3, 7, 8を同定し,ホウ酸排出機構をほぼ説明できるようにした。特に,AQP8は強いホウ酸輸送活性を有した。昆虫等に比べ哺乳動物が低濃度のホウ酸に対し比較的耐性であるのは,哺乳動物の場合は腎臓から排泄されるからだと考えられており,本研究を通してヒト等の生理学にも大きく貢献することができた。交付申請書に記載した研究計画(1.ホウ酸イオン輸送体Slc4a11の性質(電気生理),2.イオン選択性,及び3.協働分子の同定)をすべて実施し,興味深い結果を得た。24年度が最終年度であるため、記入しない。私たちが同定・解析中のフグのホウ酸輸送体Slc4a11はこれまで予想されていた以上に興味深い活性を持つことが明らかになりつつあるので,そのことを証明するべくより詳細な解析を行う。さらに,絞り込んだ協働分子が実際にホウ酸輸送に関与するかどうかも明らかにしていく。
カムランド禅での世界最高感度のニュートリノレス２重ベータ崩壊の探索研究

本研究では136Xe核を用いてニュートリノのマヨラナ性(粒子=反粒子)を検証するカムランド禅実験において、キセノン含有液体シンチレータを保持するバルーンをよりクリーンかつ容積2倍のものに交換し、外部検出器の再建を行った。また背景事象を解明しマヨラナ性に対し世界で最も厳しい制限を与えることに成功した。しかし導入したバルーンにリークが判明したため本計画を終了し新規採択課題により再挑戦を行うことを決定した。本年度は計画の初年度であり、実験データを解析し、0νββ事象に影響する背景事象を調べつつ(1)新型ミニバルーンの設計、製作工程の洗い出しを行い、次年度の製作への準備を完了させ、(2)外水槽光検出器システムの補強のための目標性能のスタディーと外水槽の水漏れ対策の検討を行うことであった。実験は前年度から継続中のキセノン含有液体シンチレータの純化が終了し、0νββ探索が再開し、その結果信号領域の背景事象が一桁減少し高品質のデータが得られた。そしてこれまで支配的であった放射化銀(110mAg)の背景事象が大きく減少し、ミニバルーン由来の背景事象がさらに明らかとなり新型ミニバルーンの製作上の新たな知見として活かし得ることが判明した。たとえばミニバルーンの表面に付着した埃に含まれる放射性不純物が重要で、製作環境の徹底的な埃対策、特に静電気対策が極めて重要であることがわかった。また膜の溶着線部分で背景事象が多いことも明らかとなり、溶着作業の改善が必要であることもわかった。一方で放射化銀が福島原発事故由来なのかキセノンの宇宙線による被爆なのか特定はできていない。これらを追求しミニバルーンの製作に活かすためにも高品質データの採取を継続することが最も重要であることが明らかとなった。外水槽光検出器については、耐水性能の優れた光電子増倍管(PMT)を選定し、シミュレーションによるPMT数と配置を検討した。特に宇宙線由来の背景事象の除去や高信頼度の反ニュートリノ検出など物理からの要請を満たすよう最適化を行った。一方外水槽の水漏れ防止のための対策は見い出すに至っていない。さいわい漏水量は長期にわたり安定しており、予想外の増大がなければ純水供給装置の増強でしのげるが検討を続ける必要がある。前年度行ったキセノン含有液体シンチレータの純化により背景事象が約1/10に減少し、今年度は高品質のデータ採取を行うことができた。検出器は安定に稼働し、この1年間で蓄積された高統計データによる解析により0νββ探索のより厳しい制限を与える結果が期待される。一方背景事象の詳細な解析が進展しそれらの位置と数、時間変化などの解析から性質が明らかになってきた。ミニバルーンフィルム上の放射性不純物の他、検出器上部から落下侵入する塵に由来すると思われる微弱放射性不純物の可能性も高まった。これらの結果は本研究計画の柱の1つである新型ミニバルーン製作を行う上でのより高度なクリーン化を実現するための重要な基礎データであり、新年度にミニバルーン製作を行う目処が立ったと言える。外水槽検出器補修については納入された20インチ光電子増倍管(PMT)の性能検査を行いゲイン、暗電流の長期安定性、温度依存性についてチェックを行い、所期の性能を確認した。またPMT位置での磁場について地磁気補償コイルによる影響の評価を行いシールド対策についても確認した。また球形タンク赤道部は岩盤までの距離が小さいため環境放射線による背景事象を防ぐ為の対策を検討した。詳細なシミュレーション解析を行った結果、赤道部近傍ではPMTの光電面を赤道面に向け、高反射率のシートを追加することで検出効率を大幅に向上させ背景事象の除去を図る案が決まった。また外水槽検出器内部をモニターカメラで直接確認し、光反射シートを始めPMTの状態を調査した。その結果補修工事に大きな影響を与える問題はないものの、水中での光反射シートに光を透過するまだらな領域が多数生じており光反射率が空気中での測定に比べ低いことがわかった。なお外水槽の水漏れ防止について効果的な止水法を調査し有力な候補が見つかった。成功すれば純水装置による負担の大幅な低減が期待される。この1年間でカムランド禅実験での当初見つかった、予想外の背景事象の解明が進み、今後の計画の進め方について種々の検討を行うことができた。前年度行ったキセノン含有液体シンチレータの純化に時間を要したため、当初の計画からやや遅れたものの、その後の高品質データの解析の結果、本計画の目的である新型ミニバルーンの導入と外側検出器の高感度化に必要な種々の対策が検討され、それらがほぼ固まったと言える。本研究計画の最終目標である、高感度0νββ探索実験の一層の高感度化の実現に向け大きく進展したと言える。蓄積されたデータの解析により背景事象が解明され、それらへの対策が明確となり新型ミニバルーンの製作に向けて方針が固まった。すなわち最も支配的な110mAgが純化により1/10に減少し、替わってミニバルーン表面からの214Biの寄与が支配的となった。それ以外(10Cと2νββ崩壊)の寄与は小さくかつミニバルーン製作と直接関係はない。すなわち製作環境のチリや埃を極力排除しミニバルーンへの付着を防ぐことが最重要であることが改めて認識された。方策として製作場所に埃の可視化装置を導入し、作業者からの埃の発生と振る舞いを詳細に調べ以下の改善を行った;

2段階の更衣室およびクリーンウェアの導入、ミニバルーン保護フィルムの付加、フィルム自動溶着機の導入、作業用具の微量分析、静電気除去装置の改良などである。そして適正な湿度が可能となる夏場を中心に行った作業は順調に進展し本体部の製作を終了した。また既存のミニバルーンの検出器からの撤去も無事終了した。引き続き外水槽検出器の再建工事を行い、光電子増倍管(PMT)の撤去と高量子効率型を含む新PMTの設置、赤道部の検出効率向上のための改良を行った。後者はPMTの光電面を赤道部に向けることと、光反射効率の高いタイベックシートの導入である。さらに水漏れ対策として水槽内面の防水膜の補修を行った。またカムランド検出器球形タンクの安全性についてタンク板厚の測定と専門家による目視チェックも行った。今年度行った以上の項目は本研究計画が目指す0νββ崩壊探索実験カムランドの高感度化への要である。次年度に予定する新ミニバルーンの検出器への設置によるキセノン量の倍増と、新たなPMTおよび新型タイベック反射膜導入による大幅な検出効率の向上が実現すれば世界中で発見を目指してしのぎを削る0νββ探索において他の追随を許さぬ最高感度となることが期待される。これまでに蓄積されたデータの分析を行った結果、昨年度行ったキセノン液体シンチレータの蒸留純化により、信号領域で主要な背景事象であった110mAgが10分の1に減少したことの他、背景事象の位置や時間的変化について詳細な分析を行うことができた。その結果214Biの除去が重要であり新たにクリーンなミニバルーンと交換する以外に感度の向上は望めないこと、ミニバルーン製作上で最も重要なことは環境のクリーン化、すなわち徹底的な埃の排除が最重要であることが改めて理解され、対策を検討し製作に入ることができ予定通りミニバルーン本体の製作が終了した。引き続き行った検出器からのキセノン回収とミニバルーンの取り出しも無事修了し、外水槽再建工事も順調に進捗し予定通り終了した。これにより新年度はミニバルーンの投入と、外水槽検出器の稼働による高品質データの取得を行うことが可能となった。計画は順調に進捗していると言える。本研究の期間を含むカムランド禅実験の全データの解析を行い136Xe核の0νββの崩壊半減期に対して>1.07×10^26年を与えた。これは世界のどの探索実験をも凌ぐ厳しい制限である。この結果は学術雑誌に掲載され、申請者によりニュートリノ物理国際会議(Neutrino2016、ロンドン)で発表され注目を浴びた。また本研究計画で克服すべき4種のバックグラウンド(110mAg, 214Bi, 10C, 136Xe2νββ)の内、支配的であった110mAgが液体シンチレータおよびキセノンの蒸留純化によりほぼ完全に消滅し、その他のバックグラウンドについても定量的な解明に成功した。これにより本計画で行う新型ミニバルーンの導入が実現すればマヨラナニュートリノ有効質量の逆階層領域に初めて踏み込む超高感度の探索が可能になることが明らかとなった。以上の解析上の成果に加え、ハードウェア面では懸案であった外水槽チェレンコフ検出器の光センサー(旧カミオカンデ実験の20インチ光電子増倍管(PMT))の撤去と新型20インチPMTへのとりかえ、そして赤道部の感度向上を施した一連の再建作業が終了し、宇宙線ミュー粒子の検出感度が大きく向上した。
ビルディング内の電磁ノイズ障害発生機構の解明とその診断技術の研究

本年度はビルディング内の通信線や電源線における電磁ノイズの進入経路や放射経路を推定するための計測技術およびノイズ軽減対策技術を明らかにすることを目的に研究を実施した。計測技術としては、平衡型メタル通信線を用いて不要電波放射源を探索できないかどうかの基本検討を行い、正弦波放射源であれば線間の位相特性を測定することにより放射源の位置を推定できる可能性を把握した。また、ノイズ軽減技術として、帰路が不明確な建物内に敷設されたメタル導線から侵入する高周波伝導ノイズを簡易に軽減する技術を明らかにした。以下に概要をまとめる。(1)平衡型メタル通信線を用いた不要放射源位置推定法位相特性の異なる2本の平衡型メタル通信線に発生した誘導電圧の位相差を測定することにより、正弦波の不要放射源位置を推定する方法を検討した。極めて良好な平衡度を有するメタル通信線を用いて、端末で不平衡となる処置を実施することにより位相差による位置推定が可能となる知見が得られた。(2)高周波伝導ノイズの簡易な軽減技術建物内のメタル通信線における伝導ノイズは特に100MHz以上になるとコモンモードチョークコイルやフィルタなど通常の素子による軽減対策がとりづらくなる。そこで、装置に妨害を与える潜在的な能力である伝導ノイズの有効電力を軽減するとの考え方で2次の2種類の方法を検討した。一つは併設導線の存在により伝搬するノイズ有効電力が周波数選択的に軽減できる原理を利用する方法であり、他方はこの併設導線を面積の広い金属箔シートに拡張しメタル導線に接近させる方法である。その結果、建物の床上に配線されたメタル通信線やAC電源線のように帰路の実体がつかみづらく仮想アース面を考慮せざるを得ない環境において、金属箔シートを使用する方法は簡誇で有効な高周波伝導ノイズ軽減対策に成りうること、さらにケーブル長手方向と垂直のスリットを細かく入れることによりできるだけ面積の少ない金属箔シートで対策効果が得られる可能性があることを実験により明らかにした。今後は、上記知見を、具体的な診断・対策技術に取り込んでいく。その際、当初のアイデアである、人体の病原菌に対する自己防護、自己治癒過程などにヒントを得た電磁ノイズ対策、言い換えると電磁ノイズ問題にソフトコンピューティングの技術を取り込んだ研究への展開が課題と言える。本年度はビルディング内の通信線や電源線における電磁ノイズの進入経路や放射経路を推定するための計測技術およびノイズ伝搬特性を明らかにすることを目的に研究を実施した。その結果、従来の電流、電圧による評価とは異なり、電磁ノイズの有効電力に着目して伝搬特性を検討し、進入経路を特定するための計測指針や電磁ノイズ低減対策指針を得た。さらに、メタルペア通信線における電磁ノイズのコモンモード有効電力とノーマルモード有効電力の変換特性を明らかにし、本結果を利用してビルディング内に敷設されたメタル導線のコモンモード帰路となる仮想ア-ス面の推定技術を考案した。以下にその概要をまとめる。(1)併設導線間の誘導における有効電力伝搬特性の把握とその応用2本の導線が併設されている場合、電磁ノイズの有効電力は起誘導線と被誘導線間でお互いに授受しながら伝搬することを理論と実験により明らかにした。このことから、特定の周波数であれば被誘導線に有効電力を吸収させることにより伝導ノイズの低減設計が得られる可能性があることが示唆された。(2)ペア通メタル信線のコモンモード/ノーマルモード有効電力変換特性の把握とその応用メタルペア線長の約6倍の波長に相当する周波数まで変換量は単調に増加しそれ以上の周波数では増加傾向がなくなること、モード変換された有効電力のケーブル長手方向の量は周期的に増減するなどの知見が得られた。これらは、伝導ノイズの有効な対策技術や試験技術に反映しうる。また、銅板上のTVフィーダ線のノーマルモード/コモンモード有効電力変換特性が帰路となる銅板からの高さ依存性を著しく有することを利用すると、メタル導線敷設場所でTVフィーダ線のノーマルモード/コモンモード変換量を測定し、銅板上の変換特性と比較することにより仮想ア-ス面が特定できることを理論と実験により明らかにした。上記結果は、ビルディング内の電磁ノイズ障害発生機構の解明とその診断技術を確立する上での一助となる成果である。今後は電磁ノイズ波形パターンや伝搬特性パターンなどを識別しつつノイズ発生原因や進入経路などを特定する技術を研究する。

そこで、装置に妨害を与える潜在的な能力である伝導ノイズの有効電力を軽減するとの考え方で2次の2種類の方法を検討した。一つは併設導線の存在により伝搬するノイズ有効電力が周波数選択的に軽減できる原理を利用する方法であり、他方はこの併設導線を面積の広い金属箔シートに拡張しメタル導線に接近させる方法である。その結果、建物の床上に配線されたメタル通信線やAC電源線のように帰路の実体がつかみづらく仮想アース面を考慮せざるを得ない環境において、金属箔シートを使用する方法は簡誇で有効な高周波伝導ノイズ軽減対策に成りうること、さらにケーブル長手方向と垂直のスリットを細かく入れることによりできるだけ面積の少ない金属箔シートで対策効果が得られる可能性があることを実験により明らかにした。今後は、上記知見を、具体的な診断・対策技術に取り込んでいく。その際、当初のアイデアである、人体の病原菌に対する自己防護、自己治癒過程などにヒントを得た電磁ノイズ対策、言い換えると電磁ノイズ問題にソフトコンピューティングの技術を取り込んだ研究への展開が課題と言える。
下垂体前葉の内分泌細胞の特性を活用したゴルジ装置の構築維持機構の解析

本研究では下垂体前葉の内分泌細胞におけるゴルジ装置と微小管の大局的構築を免疫組織化学および電子顕微鏡観察により解析し、典型的な内分泌細胞である性腺刺激ホルモン産生細胞では、ゴルジ装置が球状で微小管はその内側に位置する中心小体から等方性に細胞周辺部に伸びることを明らかにした。この空間対称性の高いゴルジ装置と微小管の構築は内分泌細胞の細胞極性の乏しさを反映しているものと思われた。ゴルジ装置の構築は、その上流(粗面小胞体)や下流(細胞膜、リソソーム、分泌顆粒など)の細胞内小器官との間の膜輸送機構によって動的に維持されているが、生体における分化した細胞での詳細に関しては未だに不明の点が多い。そこで、本研究では、刺激と応答の関係が明快であるペプチド性内分泌細胞に着目して、そのゴルジ装置の微細構造や細胞骨格の構築の特殊性や実験内分泌学的処置によって生じる変化を解析している。平成22年度には、まず下垂体前葉の性腺刺激ホルモン産生細胞のゴルジ装置の構築の特徴について免疫組織化学法および電子顕微鏡観察で解析し、その結果、同細胞のゴルジ装置が球形で、その外壁がシス側、内壁がトランス側であることを明らかにした。この球状のゴルジ装置の中心近傍にはγ-チュブリン陽性の中心小体が存在し、微小管はここを起点として細胞周辺部に向かって等方的に伸びていた。この所見は、内分泌細胞におけるゴルジ装置が、細胞極性の明瞭な外分泌細胞で見られるようなカップ状の構築ではなく、等方的な細胞骨格の構築を反映して高い対称性を有する球状の特異な構築をとることを意味しており、ゴルジ装置の極性に関しても、微小管の方向性やモーター蛋白の使い分けに関する従来の知見と良く合致する合理的なものであることが示唆された。この所見をもとに、さらに、去勢手術やLHRH誘導体持続投与で同細胞の機能状態を変化古せたラットから経時的に組織標本を作成し、この特異なゴルジ装置の構築や極性がどのように変化するか、現在解析を進めている。以上の研究成果の一部は、第88回日本生理学会大会/第116回日本解剖学会全国学術集会・合同大会(東日本大震災のため、J Physiological Sciences誌(61巻Supplement 1、2011年)上での開催)で報告した。ゴルジ装置の構築は、その上流(粗面小胞体)や下流(細胞膜や分泌穎粒など)の細胞内小器官との間の膜輸送機構によって動的に維持されているが、生体で分化した細胞での詳細に関しては未だに不明の点が多い。本研究では、平成22年度までに、下垂体前葉の性腺刺激ホルモン産生細胞のゴルジ装置が、内分泌細胞の細胞極性の乏しざを反映して、対称性の高い球状の構築を呈することを明らかにした。この知見を踏まえて、さらに平成23年度には、去勢手術やGnRH誘導体持続投与で同細胞の機能状態を変化させ、この特異なゴルジ装置の構築や極性がどのように変化するか解析した。その結果、同細胞のGnRH受容体に強い刺激が加わると球状に統合されたゴルジ装置の構築が一過性に乱れることが明らかになり、同受容体下流の情報伝達経路の活性化が誘因となってGRASP55/65などゴルジ装置の構築維持に関わる分子のリン酸化修飾が生じる可能性が示唆された。このような実験内分泌学的動物モデルの解析と並行して、内分泌細胞由来の培養細胞株AtT-20細胞で分泌顆粒形成に重要な役割を果たすセクレトグラニンIII(sgIII)の発現をsiRNA法でノックダウンした際に生じるゴルジ装置の微細構造変化を解析したところ、TGNが著明に空胞化する所見を得た。この所見は、ゴルジ装置の構築維持にもSgIIIが重要な役割を果たしていることを示唆しており、同分子によるTGNへのコレステロール集積機能を視野に入れて、その分子細胞生物学的背景を解析しているところである。以上の研究成果のうち、去勢手術やLHRH誘導体持続投与によるゴルジ装置の構築の変化に関しては第117回日本解剖学会全国学術集会で、AtT20細胞でグラニン蛋白をノックダウンした時のゴルジ装置の変化に関しては第57回日本解剖学会東北北海道連合支部学術集会で報告した。ゴルジ装置の構築は、他の細胞内膜系小器官との間の膜輸送機構により動的に維持されている。本研究では、平成23年度までに、下垂体前葉の性腺刺激ホルモン産生細胞のゴルジ装置が細胞極性の乏しさを反映して球状の構築を呈することを明らかにし、ゴルジ装置の構築維持機構を解析するうえで同細胞が優れた実験系となる可能性を示してきた。そこで、平成24年度には、膜輸送機構に深く関与する微小管の破壊が同細胞のゴルジ装置構築にどのような影響を与えるか、微小管破壊効果のあるコルヒチンをラット腹腔に投与し、下垂体前葉の同細胞の微細構造と分子局在を経時的に解析した。その結果、コルヒチン投与から1時間後までに、まずゴルジ装置cis側に局在するp

23分子が細胞周辺部に散逸するのが観察された。一方、ゴルジ装置cis側とtrans側にそれぞれ局在するGM130分子とTGN38分子は、この時点では対照群と同様に環状に配列し局在していた。電顕観察では、内腔はやや虚脱しているものの対照群と同様に積層し環状に配列したゴルジ層板が観察されたが、p23はゴルジ装置を離れ新たに細胞周辺部に出現した多数の空胞に移行していた。さらに、コルヒチン投与8時間後には、GM130分子もTGN38分子も細胞内に散在し、ゴルジ装置は著明に断片化した。以上の所見から、微小管を破壊すると、ゴルジ装置に局在していたp23、GM130、TGN38分子のうち、まずp23分子だけが細胞周辺部に出現した多数の空胞様構造に移行し、その後、少し遅れてゴルジ装置の側方連続性が失われて断片化することが明らかになった。この二つの現象の時間差は、微小管および微小管依存性モーター蛋白が、少なくとも二つの異なる機構でゴルジ装置の大局的な構築の維持に関わっていることを示唆するものと思われた。以上の研究成果は、第58回日本解剖学会東北北海道連合支部学術集会で報告した。研究の目的に記載した「内分泌細胞のゴルジ装置構築の特徴の解明」に関しては、性腺刺激ホルモン産生細胞の詳細な観察から新知見を得て、その知見について日本解剖学会の学術集会で発表するとともに、原著論文を下記の国際学術誌に投稿した。また、同細胞の機能状態をGnRH誘導体持続投与や去勢手術で変化させた際のゴルジ装置構築の変化や、siRNAを用いて培養細胞における分泌顆粒構成蛋白の発現を抑制した際のゴルジ装置の微細構造変化についても既に所見を得ており、学会で報告するとともに現在原著論文をまとめている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに得た生理的な状態での性腺刺激ホルモン産生細胞のゴルジ装置の構築の特性を踏まえて、今後は同細胞で微小管が破壊された時にゴルジ装置がどのように変化するかについてさらに所見を積み重ねて、微小管構築がゴルジ装置の大局的構築の確立に果たしている役割を解明していく予定である。また、実験内分泌学的な刺激が加わった際のゴルジ装置の微細構造変化に関しては、性腺刺激ホルモン産生細胞以外の細胞種を標的として特異的な刺激を加えた動物モデルの下垂体組織標本も既に作製してあるので、今後はこの材料を用いて解析を進め、異なる内分泌細胞間で知見を比較することで、各細胞固有の細胞内情報伝達経路とゴルジ装置の構築維持機構の関連性について理解を深めていく計画である。
細菌性中耳炎におけるアポトーシスによる中耳粘膜肥厚の分子制御とその治療

中耳炎は小児が抗生剤投与を受ける最もありふれた疾患である。急性中耳炎より移行する慢性中耳炎および癒着性中耳炎において、伝音難聴および感音難聴を患い、小児期より様々な悪影響が指摘されている。言語取得のおくれ、学業不振、回復不能な中耳疾患などである。中耳炎において中耳粘膜の肥厚は特有のものであるが、その分子制御に関しては不明な点が多い。Haemophilus influenzaeを中耳に注入して、中耳炎モデル動物の作成に成功している。また、そのモデル動物を用いて分子生物学的手法及び組織学的手法を用いて、MAPキナーゼの一つであるc-junNH_2 terminal kinase(JNK)による中耳粘膜肥厚の分子制御の解明をしてきた。JNKは増殖、分化、アポトーシスなどの様々なシグナル伝達に関与していることが明らかになってきている。本研究の独創的特色は、細菌性中耳炎において引き起こされる中耳粘膜肥厚の分子制御を世界に先駆けて解明する事である。更にアポトーシスの早期誘導により中耳粘膜肥厚の治療を可能にし、癒着性中耳炎等の回復不能な中耳疾患に対する治療を世界に先駆けて開発することである。研究成果は2)XIAP inhibitor1396-12(10μM)で中耳粘膜培養細胞の成長の阻害が確認された。XIAPinhibitorを1日間加えた細胞をTUNEL法で観察するとアポトシスの誘導が見られた。1.中耳炎モデル動物の作成を作成した。ラットに手術を施行し、両側中耳にHaemophilus influenzae10^5個を注入した。術後1日より中耳炎を発症した。術後8日より中耳炎は治癒してきた。
内部動画解析法による設計上流段階における製品ユーザビリティ総合評価技術の構築

本研究では、製品モックアップ操作時のユーザの手指動作、筋負担、製品外観に対する感性的印象評価や使いやすさに関する事前、事後の印象を統計的に解析し、製品ユーザビリティの総合的評価を設計上流段階で行なうことを目的として研究を行なった。その結果、外見の美的評価、使いやすさの事前、事後評価および客観的指標の間の相関関係の有無、および、形状特性と使いやすさの事前、事後評価の関係を明らかにした。製品のユーザビリティの要因の一つとして,ボタンやダイヤルなど入力インタフェースの配置位置による,ユーザによる操作のための力の適用の容易性,困難性を評価する必要がある。また,筐体の立体形状の適否により,安定して把持するために強く握らなければならない形状と軽く握るだけで安定する形状などの差が生じうる。このような問題を評価するために,本研究ではユーザが把持や操作の際に製品筐体に作用させる力の大きさや分布を計測する二つの方法を試みた。一つは,微弱な力学的エネルギーを直接目に見える発光に変換する応力発光材料としてアルミン酸ストロンチウムをモックアップに塗布し,発光領域である緑色領域の発光を内部動画解析法で検出することにより,作用する応力分布を計測する方法である。もう一つは,モックアップ内部に棒状の突起を格子状に配列し,力によるモックアップ各部の変形を棒の先端の変位として拡大し,それを内部動画解析法で検出する方法である。前者は塗布のみでよいが安定した検出が行なえず,後者は形状に変更を加える必要があるが安定した検出が行なえたことから,19年度は後者の方法を採用した。一方,本研究で購入した生体アンプにより,製品やモックアップを使用する際にユーザの手指などに発生する筋電を計測し,筋負担の情報を得るための実験環境を整備した。以上を用いて,押しボタンを配列しリモートコントローラを模したモックアップの形状と,ユーザがモックアップに作用させるカ,その際にユーザの手指に生じる筋負担の関係を実験により計測した結果,形状や押しボタンの位置により「作用する力/筋負担」の比に違いがあること,またその違いは個人による相違があることが計測できた。研究代表者は、製品モックアップ操作時のユーザの手指動作に関する詳細なデータの自動計測や入力インタフェース動作模擬を、製品モックアップ内部に設置した小型ビデオカメラのリアルタイム動画解析によって行なう、内部動画解析法を提案している。本研究では、手指動作に加え、ユーザの手指に生じる筋負担、製品外観に対する感性的印象評価や使いやすさに関する事前、事後の印象を統計的に解析することにより、製品ユーザビリティの総合的な評価を設計上流段階で行なうことを目的として研究を行なった。まず、内部動画解析法によるユーザ手指動作のデータに加え、筋電計による製品モックアップ使用時のユーザ筋負担のデータ、製品外観に対する感性的印象評価や使いやすさに関する事前、事後の印象のアンケートデータを取得し、その関係を分析する手法およびシステムを試作した。次に、多様な形状が可能で、ユーザビリティ設計の必要性が高く,身近なツールであるという観点から、マウスを対象製品として設定した。直線的/曲線的、縦横均等/縦長、中央凸/中央平/中央凹、左曲がり/直線/右曲がり、という形状特性の組合せによる11種類の形状バリエーションのモックアップを製作した。被験者10名によりモックアップ11種類の使用実験を実施し、外観に対する事前の印象評価、画面に表示される点を順番にクリックするタスク実行時の所要時間、ミスクリック数、筋電計による筋肉負担、内部動画解析法を用いた把持状態の観察、およびタスク中の使いやすさの評価を行った。その結果、外見の美的評価、使いやすさの事前、事後評価および客観的指標の間の相関関係の有無を明らかにした。形状特性と使いやすさの事前、事後評価の関係を明らかにした。また、応力発光材料を用いた内部動画解析法による製品モックアップに作用する力の分布計測技術について、検討、試行を行なった。
Bi-CMOS構成による電流モード回路を用いた高基数・集積化多値論理回路

高基数・多値論理回路への応用を考えた場合、基本素子である電流ミラーの精度が非常に重要になってくる。そこで、提案したBi-CMOS構成の電流ミラーにおいて、精度に最も影響すると思われるバイポーラ・トランジスタ間のミスマッチに関して、詳細に検討した。また、有効な解決策を示した。具体的には、エミッタに抵抗を挿入しない電流ミラーでは、ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との関係が指数関数で表されることから、ベース・エミッタ間電圧のミスマッチに対しては、高感度になる。一方、バイポーラ・トランジスタにおいて考慮すべき、もう一つのパラメータであるエミッタ接地電流増幅率のミスマッチに対しては、電流入力・電流出力の構成であるため、低感度である。そこで、この特徴を活かして、MOSトランジスタ・アレーの電流バッファとしてエミッタ共通バイポーラトランジスタ・アレーを使用することで、エミッタ接地電流増幅率のミスマッチに対する低感度化を実現した。これにより、低電源動作時でも、トランジスタ間ミスマッチに低感度で、電流ミラーに求められる理想特性(低入力抵抗、高出力抵抗、正確なミラー比など)を実現する多出力電流ミラーを実現できた。また、バイポーラトランジスタでは、コレクタ・エミッタ間電圧の飽和点が十分低いことから、低電圧動作が期待されている。そこで、提案した電流ミラーにおいて、低電圧動作の限界点を詳細に検討して、十分小さな電源電圧で動作させるための設計法を示した。また、この設計法に従って、1V電源で動作するアナログ-ディジタル変換器を構成して、その動作を回路シミュレーションによって確認した。構成したアナログ-ディジタル変換器は、簡単な変更で高基数・多値論理回路へ応用することが可能である。