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希土類遷移金属カルコゲナイドの混合原子価状態と伝導性

希土類遷移金属カルコゲナイドとしてまずイッテルビウム(Yb)とイオウ(S)の二元系を選び、化学輸送法を用いて結晶の作成を行った。Ybは価数として通常3価、または2価をとるので、この系ではYb_2S_3,YbSができることが期待され、実際にこれらの単結晶が得られた。これらはS^2を考慮すると絶縁体(または半導体)であり、電気良伝導性は期待されない。そこでYbが2価、3価の中間をとる化合物の合成を試みた。様々な組成比で仕込み化学輸送法を試みた結果、Yb_3S_4の単結晶の合成に成功した。この物質中ではYbは単純には2.27価となり混合原子価状態となると思われるが、実際にはこの結晶は半導体でサイトで2価、3価とヘテロに分離した混合原子価状態となっていると考えられる。この系で電気伝導性を上昇させるためには、ホモジニアスな価数揺動状態を実現することが重要であり、そのための具体的な方法として、価数の異なる不純物を導入すること、イオウをセレン(Se)と置換していくことなどが考えられ現在検討中である。また、装置としては導入したワイドバンドパワーアンプとNMR用のデジタルメモリとを用いて既存のNMR装置をハイパワーな緩和時間の測定可能な装置へと改良を行った。この装置を用いて、(1)希土類Prを含む銅カルコゲナイドの銅の反強磁性NMR信号の観測、(2)希土類Ybの金属間化合物YbCu_<4-x>Ag_xでの銅の核四重極共鳴の観測を行った。(1)については、反強磁性NMRスペクトルを詳細に解析・検討することにより、Prの4f、銅の3dとカルコゲンの2pとの間に混成(ミキシング)が起こっていることを明らかした。(2)については、高濃度近藤効果が全系で起こり、低温はフェルミ液体状体となっていること、銀組成に従って、系統的に高濃度近藤効果の特性温度(近藤温度)が変化していることを見いだした。この装置を用いて研究を継続し、希土類遷移金属カルコゲナイドの混合原子価状態と伝導性の関係を検討していく予定である。遷移金属化合物では金属的電気伝導性を示すものにおいては混合原子価状態が実現されていることが知られている。希土類Prを含む銅カルコゲナイドの系で、金属伝導を示すべき混合原子価状態の組成で半導体になってしまう現象を調べるため、ク-ロメトリー法による価数測定やX線リ-トベルト解析によるボンド長から求められるバレンスボンド測定、銅の反強磁性NMR、核四重極共鳴測定を行った結果、Prの4f、銅の3dとカルコゲンの2pとの間に混成(ミキシング)が起こり、一種のフェルミ面効果(近藤効果)によって導入されたホールが局在化していることが明らかになってきた。また、希土類YbとCuを基本とする化合物系を調べた結果、Ybの金属間化合物YbCu_<5x>Ag_xでは全系にわたって高濃度近藤効果が観測され、その特性温度が系統的に変化することが明らかとなったが、同一構造のYbCu_<5x>In_xでは高濃度近藤系から価数転移を伴う価数揺動系へのクロスオーバーが起こり、中間組成では近藤絶縁体的振る舞いが現れることが見出された。また、磁気的なフラストレーションによる現象が強相関電子系のパイロクロア型化合物R_2V_2O_7、R_2Ru_2O_7、(Rは希土類)において観測された。装置としては導入したワイドバンドパワーアンプとNMR用のデジタルメモリとを用いて既存のNMR装置をハイパワーな緩和時間の測定可能な装置へと改良を行ったが、この装置に高い均一度を有した8テラスの超電導磁石を導入し、高分解能核磁気共鳴測定の可能な装置へと更に改良を行った。この装置を用いて、Ru系酸化物において^<17>Oをエンリッチすることによって酸素のNMRを行い、核磁気緩和の測定からRuの磁気モーメントの振る舞いを動的に調べた。
河川水汚染医薬品の生物影響解明に向けた細胞・行動薬理学的評価システムの確立

今年度は下水中の抗うつ薬の生理活性を検出する細胞試験法(抗うつ薬アッセイ)の開発に成功した。初めに、抗うつ薬の標準品を用いて試験法の開発を行った。抗うつ薬は大きく分けて、選択的セロトニン再取り込み阻害薬(SSRIs)セロトニン-ノルエピネフリン再取り込み阻害薬(SNRIs)、三環形抗うつ薬(TCAs)の3種類に分けられ、これらはそれぞれセロトニントランスポーター(SERT)、ノルエピネフリントランスポーター(NET)およびドーパミントランスポーター(DAT)に作用することで薬理活性を示すことが知られている。本研究の抗うつ薬アッセイではトランスポーターの蛍光基質を利用した。初めに、抗うつ薬の標準品を用いて、SERT,NET,DATに対する抗うつ薬の活性の強さを評価した。その結果、市販の抗うつ薬9種類の薬理活性の強さを比活性値として把握することができた。本研究で得られた比活性値は各々の抗うつ薬の特性とよく一致しており、本研究の抗うつ薬アッセイが抗うつ薬の生理活性の評価に有効であることが確認できた。SERTに対する抗うつ薬を混合した際の複合影響を検証した結果、抗うつ薬は相加作用を示すことが確認できた。下水処理水に対しても抗うつ薬アッセイを行った。水処理場放流水の抗うつ薬濃度をSertraline当量(ng-Ser/L)に換算した結果、19150(ng-Ser/L)と定量できた。医薬品が魚類の行動に影響を及ぼすか否かを検討するため、ジフェンヒドラミンをミナミメダカに暴露し、通常時の行動をビデオ観察した。その結果、ミナミメダカにジフェンヒドラミン塩酸塩を1μg/Lと10μg/Lとなるように暴露したところ、後者では暴露翌日より水槽のガラス面に衝突する行動が観察された。前者でも暴露3日目より同様の行動が観察された。このようにジフェンヒドラミンは魚類に異常行動を誘発することが分かった。当初の計画どおりに、抗うつ薬アッセイを開発することができた。また、当初計画していなかった、抗うつ薬の複合影響の検証も行うことができた。その結果、抗うつ薬は相加作用を示すことを確認できた。これは世界でも初の成果である。また、下水中の有機物が抗うつ薬アッセイの結果に与える影響の検証を詳細に行うことで、抗うつ薬アッセイを下水試料へ適用する際の注意点、適用制限を明確化することができた。この点も当初想定以上の成果である。本年度は、ジフェンヒドラミンを用いた暴露試験によって魚類の行動への影響を観察するための基盤を整えることを目的としたが、ミナミメダカを用いてその影響観察に成功した。また、ジフェンヒドラミンが魚類に異常行動を誘発することを明らかにすることが出来た。ビデオ解析手法等については、さらに検討する必要があるものの、今後研究を進めるための基盤は十分に整ったといえる。また、培養細胞試験で発現させるトランスポーターおよびGPCRは、現在はヒト遺伝子を用いているが、魚遺伝子を用いた培養細胞試験の実現を目的とする。具体的には、データベース上でメダカまたはゼブラフィッシュのトランスポーターやGPCR遺伝子の塩基配列情報を入手し、その遺伝子を発現するプラスミドを市販のサービスによって合成する。標準物質を用いて試験することで、魚遺伝子の抗うつ薬やGPCR標的薬に対する反応性を確認するとともに、ヒト遺伝子との違いを明確化する。この情報は、抗うつ薬やGPCR標的薬が魚等の水生生物に与える影響を評価する上で極めて重要な情報を提供してくれる。本年度はジフェンヒドラミンを用いてミナミメダカの通常行動への影響解析を実施したが、今後は産卵行動についても検討する予定である。また、より低濃度の暴露試験を実施し、異常行動を誘発するジフェンヒドラミンの閾値についても検討する。加えて、他の医薬品についても同様の検討を進める必要がある。さらに、アユやボラなどの稚魚を用いた試験を実施し、他の魚類への影響を検討する。

医薬品が魚類の行動に影響を及ぼすか否かを検討するため、ジフェンヒドラミンをミナミメダカに暴露し、通常時の行動をビデオ観察した。その結果、ミナミメダカにジフェンヒドラミン塩酸塩を1μg/Lと10μg/Lとなるように暴露したところ、後者では暴露翌日より水槽のガラス面に衝突する行動が観察された。前者でも暴露3日目より同様の行動が観察された。このようにジフェンヒドラミンは魚類に異常行動を誘発することが分かった。当初の計画どおりに、抗うつ薬アッセイを開発することができた。また、当初計画していなかった、抗うつ薬の複合影響の検証も行うことができた。その結果、抗うつ薬は相加作用を示すことを確認できた。これは世界でも初の成果である。また、下水中の有機物が抗うつ薬アッセイの結果に与える影響の検証を詳細に行うことで、抗うつ薬アッセイを下水試料へ適用する際の注意点、適用制限を明確化することができた。この点も当初想定以上の成果である。本年度は、ジフェンヒドラミンを用いた暴露試験によって魚類の行動への影響を観察するための基盤を整えることを目的としたが、ミナミメダカを用いてその影響観察に成功した。また、ジフェンヒドラミンが魚類に異常行動を誘発することを明らかにすることが出来た。ビデオ解析手法等については、さらに検討する必要があるものの、今後研究を進めるための基盤は十分に整ったといえる。また、培養細胞試験で発現させるトランスポーターおよびGPCRは、現在はヒト遺伝子を用いているが、魚遺伝子を用いた培養細胞試験の実現を目的とする。具体的には、データベース上でメダカまたはゼブラフィッシュのトランスポーターやGPCR遺伝子の塩基配列情報を入手し、その遺伝子を発現するプラスミドを市販のサービスによって合成する。標準物質を用いて試験することで、魚遺伝子の抗うつ薬やGPCR標的薬に対する反応性を確認するとともに、ヒト遺伝子との違いを明確化する。この情報は、抗うつ薬やGPCR標的薬が魚等の水生生物に与える影響を評価する上で極めて重要な情報を提供してくれる。本年度はジフェンヒドラミンを用いてミナミメダカの通常行動への影響解析を実施したが、今後は産卵行動についても検討する予定である。また、より低濃度の暴露試験を実施し、異常行動を誘発するジフェンヒドラミンの閾値についても検討する。加えて、他の医薬品についても同様の検討を進める必要がある。さらに、アユやボラなどの稚魚を用いた試験を実施し、他の魚類への影響を検討する。
血管内皮スカベンジャー受容体CL-P1の血管の恒常性維持についての役割の検討

1.ゼブラフィッシュを動物モデルとしたCL-P1の機能解析昨年度の研究成果でCL-P1が血管形成において重要な役割を担っていることを報告したが、このメカニズムを明らかにするために、血管内皮増殖因子VEGFおよびその受容体の動態について検討を行った。CL-P1のアンチセンスオリゴによりCL-P1の遺伝子発現を抑制したところ、VEGFの発現は抑制され、その受容体であるKDRの発現は亢進したことから、シグナル伝達系としてCL-Plの下流にVEGFがあるかあるいは、CL-P1の上流にあるがCL-P1のフィードバックを受ける可能性が考えられた。さらに、CL-P1の遺伝子発現を抑制するとともにVEGF mRNAを添加してその表現型の回復を試みたが、若干の回復のみであることから、CL-P1はVEGF以外の系により血管形成に働く可能性が示唆された。これらの検討から、CL-P1は血管内皮増殖因子VEGFとその受容体と密接に関連しあうことを明らかにし、他の関連する因子の存在も示唆した。2.CL-P1の内在性リガンドを検索するための予備的検討CL-P1の細胞外領城の組換えタンパク質を作成し、この組換えタンパク質が内在性リガンド検索に用いることができる活性を有しているか評価した。CL-P1の細胞外領域のN末端側にFLAGタグが結合した分泌型の組換えタンパク質を哺乳類細胞で遺伝子発現し、それを精製したものをイムノプレートに固相し、リガンドとの結合をELISA法により検出した。GalactoseやGalNAcとのカルシウム依存的な結合や酸性糖との電荷による結合、さらに、酸化LDLとの結合も検出することができた。この結果から、この組換えタンパク質を用いることにより、リガンド検索ができ、さらに血液中のリガンドなどを明らかにすることができ、生体における機能を明らかにできると考えている。ゼブラフィッシュ動物モデルとしたCL-P1の機能解析ゼブラフィッシュCL-P1(zCL-P1)遺伝子に対するアンチセンスオリゴを3種類作製し、各々受精直後の卵にマイクロインジェクションして遺伝子発現制御を行ったところ、何れのアンチセンスオリゴにおいても、CL-P1蛋白発現の抑制が確認でき、アンチセンスオリゴの濃度依存的な表現型の出現が明らかとなった。zCL-P1のネック領域から糖認識領域の部分蛋白を大腸菌により発現・精製し、ウサギに免疫することにより得られた抗zCL-P1抗体による発生段階における胚および幼魚の免疫組織染色、蛍光標識したデキストランの血管内注入による血流の確認、さらにアルカリフォスファターゼの基質による血管内皮染色による血管形成の有無の確認により、背部大動脈および体節血管の欠損あるいは形成不全が確認され、心嚢浮腫、体幹形成の著しい遅延が表現型として認められた。これらの結果から、発生においてCL-P1は血管形成に重要な役割があり、血管形成の不全により種々の表現型が誘導されたと考えられた。さらにアンチセンスオリゴにzCL-P1 mRNAを添加してマイクロインジェクションを行ったところ、mRNAの濃度依存的にCL-P1蛋白発現の上昇が見られ、表現型の回復が見られたことから、アンチセンスオリゴ特異的な表現型の出現、つまりCL-P1が血管形成に重要な役割があることを明らかにした。
地域在住高齢者のための歩行改善アドバイスシステムの開発

本研究では、高齢者の歩行能力を評価し、動作の改善に必要なトレーニングについて助言を行えるシステムを開発した。システムで用いる歩行能力の評価得点が虚弱高齢者に対して適用可能か、トレーニングによる得点の変化について検討し、システムが虚弱な高齢者に対しても有用であることを示した。本研究では、地域在住高齢者の歩行能力を多面的に評価し、動作の改善とそのために必要なトレーニングについて具体的な助言を行えるシステムの開発を目的としている。このシステムは、高齢者の歩行時の足のつま先と踵の接地・離地に関するパラメータ(接地パラメータ)をビデオ解析によって測定し、対象者の歩行能力の評価や改善のための助言を行うものである。システムの開発には、本研究が対象とする地域在住高齢者の接地パラメータ、及び握力、5m歩行時間、開眼片足立ち時間、膝伸展筋力などの体力測定項目の関係を明らかにすることが不可欠であり、平成20年度はこのために、体力測定データの相互関係についての予備的な解析に取り組み、接地パラメータの測定と評価・フィードバックを行うシステムの基本設計の構築を行った。その結果、区市町村における介護予防プログラム参加者の体力測定データの分布や、それらと生理学的な測定データとの関係を把握することができ、システムの基本設計を検討するうえで重要な基礎資料を得ることができた。さらに、この予備的な解析結果を踏まえて、システムに歩行改善のための助言をフィードバックできる機能を暫定的に組み込むことができた。システムにこの機能を付加したことで、これを用いて接地パラメータを採取し、フィードバックを行なって、システムの効果を検討することができるようになった。既に、区市町村においてデータ採取とフィードバックに取り掛かっているところであり、蓄積されたデータを再解析し、評価尺度の修正や助言をフィードバックする方法の改良などを引き続き行っていく予定である。平成21年度は、システムのプロトタイプを作成し、2自治体の介護予防特定高齢者施策の運動器の機能向上プログラム参加者60名を対象として試用試験を実施した。試用試験では、プログラム実施前後において、システムを用いて通常歩行における接地パラメータを測定し、接地パラメータ及びそれらを組み合わせて算出される歩行能力の評価得点(敏速性、接地安定性、対称性、離地安定性)を歩行映像とともに提示した。得られたデータから、本年度は特に、1)歩行能力の評価得点を介護予防事業参加者へ適用可能かどうか、2)プログラム参加によって接地パラメータがどのように変化するかの2点について解析を行った。その結果、介護予防事業参加者では敏速性が一般高齢者群と比較して低く、因子構造は敏速性と離地安定性が1つにまとまり、3下位尺度構成であることがわかった。従って、介護予防事業参加者へ評価得点を適用する際には、敏速性、安定性、対称性の構成とすることが妥当であると考えられた。プログラム参加前後の接地パラメータの変化については、プログラム参加によって敏速性や接地安定性の改善が見込め、歩行速度よりも顕著に歩行動作の変化を捉えることができることがわかった。このことから、プログラム参加者が自身の変化に興味を持つための効果的なフィードバック指標としても、評価得点が有用であることが示唆された。これらの知見によって、システムを介護予防事業に参加するような虚弱な高齢者に対しても適用できるようになった。
精神疾患患者死後脳単一神経細胞における体細胞変異解析の試み

神経細胞に生じている体細胞変異の生理的・病理的意義を評価するには、様々な脳神経系細胞において単一細胞レベルでの解析を精密に行い、頻度やパターン情報を取得する必要がある。本研究課題では、単一脳神経細胞における体細胞変異解析に必要な、脳試料の前処理、単一神経細胞核の取得、全ゲノム増幅、データ解析に至る一連の解析パイプラインの確立を行った。精神疾患の病因・病態との関連解明に向けて有用な技術であると期待される。本年度は、ヒト死後脳からの単一神経細胞核の単離と全ゲノム増幅の条件検討を主眼に検討を行った。ヒト死後脳試料は米国スタンレー財団より入手した健常者前頭葉試料を使用した。凍結死後脳前頭葉試料から粗細胞核成分を調整し、蛍光標識を行ったNeuN抗体、Olig2抗体で処理を行った。NeuN陽性/Olig2陰性群を神経細胞核、NeuN陰性/Olig2陽性群をオリゴデンドロサイト核、NeuN陰性/Olig2陰性群をその他非神経細胞群とした。今年度の検討は、AS One社のセルピッキングシステムを用いた。抗体標識後の細胞核を希釈し、マイクロウエルが存在するプレート上に展開した。マイクロウエルは単一核が存在できるような径で構成されており、透過光で形態やサイズを測定、蛍光で抗体標識の有無とその強度を測定した。展開した単一細胞核を個別に可視化・数値化した上で、高品質核の選択と取得を行った。抗体反応条件およびサンプル調整条件を複数検討し、単一の神経細胞核群、オリゴデンドロサイト核、その他非神経細胞核を明瞭に区別することができる条件を確立した。全ゲノム増幅は、Qiagen社のシングルセル全ゲノム増幅用のキットを用いて条件検討を行った。本年度は、細胞核を対象に全ゲノム増幅反応を行い、反応条件特に、反応時間と反応チューブの検討を主に行った。現在のところ確立した条件下で質・量とも良好な全ゲノム増幅が認められている。単一の神経細胞核、オリゴデンドロサイト核、その他非神経細胞核を分画する技術を確立できた。本年度は、ヒト死後脳前頭葉試料からの単一神経細胞核を利用したゲノム解析の条件検討を継続して行った。前年度検討を行った、細胞の品質を個々に評価しながら解析対象細胞を選択できるAS One社のセルピッキングシステムを用いた単一神経細胞核単離実験系に加え、ハイスループットで連続した化学反応が可能な、フリューダイム社のC1装置を用いた実験系の検討を行った。本年度は予備的検討として、死後脳前頭葉試料からNeuNマーカーでセルソーティングにより単離した単一神経細胞核をC1装置で分離後、C1装置でのプロトコールが既に確立している一般的なTaqmanプローブを用いたRT-PCR法による遺伝子発現解析を行った。細胞核におけるRNAは、品質評価が困難であり、収量が細胞全体を使用した場合よりも大幅に減少すると見込まれるが、解析した単一神経細胞核のほとんどで良好な遺伝子発現が確認された。また、体細胞変異解析の補助情報となると考えられるトランスポゾン関連配列の遺伝子発現量の定量を試み、予備的データの取得を行った。単一神経細胞核を利用した遺伝子発現解析では、スプライシングを受けていないpre-matureなRNAや核内RNAが主な解析対象となるため、測定する遺伝子のprimer配列のデザインや、比較のための内在性のコントロール遺伝子の選択に特に注意を払う必要があると考えられた。現在、C1装置を用いた単一神経細胞核のゲノム解析について、全ゲノム増幅条件の最適化を行っている。単一神経細胞核を用いたゲノム解析について、全ゲノム増幅までの最適なパイプラインの構築ができた共に、LINE-1挿入部位の検出方法についての確立ができた。本年度は、昨年度までに確立したヒト死後脳前頭葉試料からの単一細胞核の単離と全ゲノム増幅の条件をもとに、健常者前頭葉試料を用いた全ゲノム増幅と品質確認、および実際に増幅DNAを用いた全ゲノム解析データの取得を行った。高齢健常者由来凍結前頭葉試料から、NeuN陽性核ソーティングにより、陽性を示す単一神経細胞核を取得、フリューダイム社のC1装置を用い、単一細胞全ゲノム増幅反応を行った。その後、フリューダイム社のSNP評価システムを用い増幅産物のquality controlを行い、ヘテロSNPコールの保存状態を指標として、良好な増幅が認められた8サンプルについて全ゲノム解析を行った。また、同時に同じ検体の核ソーティングを行っていない凍結脳試料から抽出したゲノムDNA(バルクDNA)の全ゲノム解析を行った。全ての単一神経細胞サンプルおよびバルクDNAから良好なシークエンスリードが得られた。また、単一神経細胞のシークエンスデータに顕著な品質の差異は認められなかった。通常法に従いバルクDNAでのSNPコールを行いリスト化した後、単一神経細胞のサンプルごとに変異コールを行い、パターンをバルクDNAと比較したところ、それぞれのサンプルにのみ見られる変異や細胞間で共通しているがバルクDNAでは認められない変異を検出した。最終的なデータに関しては、体細胞変異候補から偽陽性を除くフィルタリングの精度を上げる必要があるが、一連の研究を通して、試料の前処理、単一神経細胞核の取得、全ゲノム増幅、データ解析に至る一連の解析パイプラインの確立に成功した。

精神疾患の病因・病態との関連解明に向けて有用な技術であると期待される。単一神経細胞核の採取条件をさらに詳細に検討する。ハイスループット化を図るため、複数の単一細胞解析機器および全ゲノム増幅試薬を検討する。確立したパイプラインを基に、全ゲノム増幅後サンプルのQCを行い、体細胞変異の検出系全体の確立を試みる。精神医学本年度は、単一神経細胞核単離の条件検討に多くの時間を費やし、全ゲノムDNA増幅のための詳細な条件検討を来年度以降に移行した。このため、全ゲノムDNA増幅試薬購入のための費用が未使用額として生じた。全ゲノムDNA増幅試薬の購入に充てる。具体的にはQiagen社あるいはGE社のシングルセル全ゲノム増幅キットを想定している。
ダイオードクランプ形線形増幅回路を応用したソーラーパワーコンディショナの開発

本研究の目的は,ダイオードクランプ形線形増幅回路の動作原理を応用した太陽光発電用ソーラーパワーコンディショナを開発することにある。ダイオードクランプ形線形増幅回路は,研究代表者が提案した回路方式であり,複数のパワーデバイスを直列接続した新しい線形増幅回路であり,スイッチングリプルやEMIをまったく発生することなく,約95%の高効率な電力変換が実現できる。したがって,ダイオードクランプ形線形増幅回路をソーラーパワーコンディショナへ応用することにより,交流フィルタを用いる必要がなく,システムの小型・軽量化と低コスト化を実現できる。本研究課題では,ダイオードクランプ形線形増幅回路を応用したソーラーパワーコンディショナを開発するために,ダイオードクランプ形線形増幅回路による電流制御法を確立し,系統連系時の動作特性を実験により確認する。まず,12直列ダイオードクランプ形線形増幅回路をフルブリッジ構成とし,単相200V,2kW,ソーラーパワーコンディショナを構築し,電流制御法と電圧制御法を適用した12直列ダイオードクランプ形線形増幅回路を併用して構成した。その結果,交流インダクタやフィルタ等を全く用いることなく電流制御が可能であることを確認した。また,電流ひずみ率2%の優れた電流制御特性と変換効率90%の高効率を確認した。さらに,三相ブリッジ構成を採用した2kWソーラーパワーコンディショナを構築し,95%の高効率動作を実験により確認した。平成18年度は,ダイオードクランプ形線形増幅回路の動作原理を応用したソーラーパワーコンディショナの基本設計を行い,実験装置の試作を行った。まず,電圧ひずみを補償できる出力電流フィードバック方式の新しいゲート制御回路を試作し,電流制御が可能な12直列ダイオードクランプ形線形増幅回路を開発した。その結果,交流フィルタをまったく用いることなく,電源電流をTHD2%の良好な正弦波に制御可能であることを実験により確認した。また,出力電流フィードバソク方式のゲート制御回路の動作確認を行い,これを用いることにより単相フルブリッジ構成のダイオードクランプ形線形増幅回路を構成可能であることを確認した。さらに上記の結果を踏まえて,新しいゲート回路・昇圧コンバータに適した新しい制御回路を開発し,単相200V,2kW,太陽電池電圧280Vのソーラーパワーコンディショナを設計した。さらに,三相ブリッジ構成を採用した
色素増感型太陽電池を題材とした体験型エネルギー教育のための教材開発

現代社会を維持するために、化石燃料の代替となる再生可能エネルギーの開発が求められており、今後の学校教育においても、再生可能エネルギーに関する理解を深めながら、その現代社会との関係を適切に評価する態度を養う必要がある。そこで本研究課題では、(1)最先端の再生可能エネルギーである色素増感型太陽電池を題材とし、体験的学習が可能な教材を開発すること、(2)新学習指導要領において色素増感型太陽電池を含む再生可能エネルギーに関する学習効果を高めるカリキュラムについて検討することを行った。高度に近代化された現代社会を維持するために、有限な資源である化石燃料の代替となる、再生可能な自然エネルギーの技術開発が求められており、今後の学校教育においても、これらの新しい再生可能エネルギーに関する理解を深めながら、その現代社会との関係を適切に評価する態度を養う必要がある。そこで、本研究では(1)再生可能エネルギーの中でも太陽光発電を題材とし、最先端の色素増感型太陽電池について児童・生徒に体験的に学習させる教材を開発すること、(2)開発した教材を活用して、学習効果を高める授業構成やカリキュラムを構築することを目的とする。平成22年度には、以下に示す各事項について実施した。(1)児童・生徒の実態把握及び新学習指導要領におけるエネルギー教育に関する題材の検討現行の学習指導要領における児童・生徒のエネルギー教育に関する実施状況並びに学習指導で活用される学習教材やカリキュラムを把握するとともに、新学習指導要領においてエネルギー教育が学習できる場面を抽出し、系統的な指導内容の検討を進めた。(2)色素増感型太陽電池を活用した体験的学習のための教材開発学校教育現場において製作可能な色案増感型太陽電池を活用した教材について、太陽電池としての性能の高効率化並びに低コスト化を意識して開発を行った。従来、優れた特性を有する色素増感型太陽電池を製作するためには、高価な貴金属であるIn(インジウム)やRu(ルテニウム)を含む錯材料を用いることが必要であると言われているが、本研究では、これらに代わる安価な素材を用いた色素増感型太陽電池の開発を目指し、より効率の良い製作プロセスに関する知見を得ることができた。平成23年度には、以下に示す各事項について実施した。(1)再生可能エネルギー教育に関する授業構成及びカリキュラムの構築に関する検討児童・生徒の実態把握及び新学習指導要領におけるエネルギー教育に関する題材の検討について、より発展的研究内容とするべく、色素増感型太陽電池の製作題材を含む再生可能エネルギー教育に関する授業構成及びカリキュラムの構築に関する検討を行った。その際、一つの単元中における製作実習と知識理解のバランスに留意した。(2)色素増感型太陽電池を活用した教材の発展的改良学校教育現場において製作可能な教材化を指向した色素増感型太陽電池の、電気的性能の高効率化並びに低コスト化を意識して発展的改良を行った。また、その電気的特性の測定をより簡便に実現するための電力量計の開発を行った。また、学校教育現場においてエネルギー学習に関する一単元内で製作が完了することに主眼を置いて、確実に児童・生徒に製作可能となるような教材の製作プロセスの確立を目指した。更に、製作プロセスのマニュアル化についての検討も行った。そこで、本研究では(1)再生可能エネルギーの中でも太陽光発電を題材とし、最先端の色素増感型太陽電池について児童・生徒に体験的に学習させる教材を開発すること、(2)開発した教材を活用して学習効果を高める授業構成やカリキュラムについて検討することを目的とした。平成24年度には、以下に示す各事項について実施した。(1)教材化を指向した色素増感型太陽電池の発展的改良学校教育現場において製作可能な教材化を目指し、電気的特性の向上並びに低コスト化を意識して色素増感型太陽電池の発展的改良を行った。複数個の色素増感型太陽電池を直列に接続することで、発光ダイオードを点灯させることができ、色素増感型太陽電池による発電を視覚的に提示することに成功した。また、色素増感型太陽電池の電気的特性を定量的に測定・評価するための直流電力量計の開発も行った。(2)エネルギー教育に関する授業構成及びカリキュラムの構築に関する検討小学校並びに中学校の新学習指導要領において、色素増感型太陽電池を題材として含む再生可能エネルギー教育に関する授業構成及びカリキュラムの構築に関する発展的検討を行った。

カリキュラム全体における知識理解と製作題材とのバランスに留意し、授業実践の在り方を模索した結果、小学校理科(第6学年)、中学校理科(第一分野)、中学校技術・家庭科(技術分野)などにおいて、色素増感型太陽電池を題材とする授業導入が検討された。教材としての活用を指向した色素増感型太陽電池の製作プロセスの開発については、その製作の過程で様々な条件が電気的特性の変化として影響を及ぼすものの、これまで継続してきた実験結果より、より良い電気的特性を得るための知見が蓄積されている。また、その電気的特性の測定をより簡便に実現するための電力量計の開発も行い、更に、それらのエネルギー教育への適用に関する教育場面の検討に関しても進捗しており、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。教材としての活用を指向した色素増感型太陽電池の製作プロセスの開発については、その電気的特性が向上したものが得られてきており、今後は単体(1セル)で電気エネルギーから光エネルギーもしくは運動エネルギーへのエネルギー変換を可能とする色素増感型太陽電池の製作に取り組む。また、そのエネルギー教育への適用に関しても、具体的実践を念頭に置いた授業構成並びにカリキュラムについて検討を進める。
分離表象に基づく自己の心的状態モニタリングと他者の心的状態推定の発達モデル

(1)【視点変換ネットワークに対する学習の影響】北大との共同研究で視点変換に関するfMRI実験を行い、視点変換に関わる脳部位を特定した。またこれらの結果を踏まえて、視点取得を実現するネットワークモデルを考案した。このモデルでは身体移動を脳内でシミュレーションすることにより他者視点取得を行っていると考えた。(2)【自他分離表象の形成と心的状態推定の発達過程のモデル化】心の理論の発達過程、信念、推定に関わる方略の発達的変化の具体的なメカニズムをベイズ決定理論およびモデル選択の枠組みからモデル化した。さらに、他者の誤信念の理解に遅れて可能となる自己の表象変化(過去の心的状態から現在の心的状態への変化)の理解についてもベイズモデルを構築した。これはFrontiers in Psychology誌に採択された。(3)【到達運動と指さしの発達モデル】なぜ赤ちゃんは(教えないのに)手で物を取ることができ、遠いところの物に指さしできるようになるかという問題に対する理論論文がDevelopmental Scienceに採択された。28年度が最終年度であるため、記入しない。「自己の心的状態モニタリング」および「他者の心的状態推定」の認知機能を、自他分離表象に基づいた心的状態のベイズ推定として定式化を行った。まず、本研究に対して日本神経回路学会最優秀研究賞を受賞した(2014年度日本神経回路学会最優秀研究賞)。さらに本年度はこの定式化をより厳密な形で行うことができた。また、高次の誤信念課題を解く機能が言語の階層的処理を解く機能と同じ脳部位によるものかどうかを実験的に検討し、それらが異なるプロセスであることを明らかにした(岩渕,乾2015)。他者視点取得および視点変換の学習過程のモデル化と実験的検証(北大との共同研究)。他者視点取得時における脳活動をfMRIを使用して調べた結果、右TPJ(側頭頭頂接合部)の顕著な活動がみられたほか、右下前頭回弁蓋部や右EBA(有線外身体領域)の活動がみられた。これは私自身の仮説である視点取得に他者の状態を推定する機能がミラーニューロンによって実現され、それを用いてイメージの変換を行っているという仮説を強く支持するものである。また、正確に言えばTPJの活動部位は前TPJであり前島の活動も見られた。この結果はMars(2011)の解剖学的結合と一致するものである。1)視点取得課題を用い,自己視点(ミラーシステム)を抑制して他者視点(理論説心の理論ネットワーク)を必要とする際の2つのネットワーク問の動的な切り替え機構をfMRIを使って解明する.2)多種感覚と運動指令の統合機能をベイズ最適計画の枠組みで定式化し、側頭頭頂接合部(TPJ)のモデル化を行う.また時系列情報に対する予測機能を持たせることにより他者視点取得課題における同様の統合過程のモデル化を行う.3)他者の多様な行動特性の学習と行動意図を惟定させる行動実験およびfMRI実験を行い,他者行動の内部モデルの学習と意図推定を実現する脳内基盤を明らかにする.また、心の理論の発達過程に関する行動実験の結果をベイジアンネットワークによる意図推定モデルを用いて解析する。4)これまで構築してきた自閉症モデルをより精緻なものとするとともに発達の時間軸を考慮したモデルの検討をおこなう。これらの課題に関してほぼ目標は達成された。ただし、1)のMRI実験の解析等はまだ問題が残されており、来年度の課題としたい。28年度は、視点変換ネットワークに対して、理論と実験を並行して進め、学習を含めた視点変換のモデル化を完成させる.さらにこれを、自己所有感と自己存在感の統合による自己イメージのモデル化に発展させる。自他分離表象の形成と心的状態推定の発達過程のモデル化を、階層的な運動の順モデルと逆モデルの同時学習(Takemura & Inui,2011)の観点から定式化する.28年度が最終年度であるため、記入しない。受賞:2015年9月4日日本神経回路学会最優秀研究賞西尾直也,朝倉暢彦,乾敏郎(2014)心の理論のベイジアンネットワークモデル.28年度が最終年度であるため、記入しない。
カーボンナノチューブが分散した絹成型体を用いた高熱伝導性新素材の創製

単層カーボンナノチューブとシルク粉末の目視上比較的均一な混合物から成形した場合、カーボンナノチューブを10、20、30mass%まで添加すると電気抵抗が8.1×10^<-3>、1.4×10^<-3>、9×10^<-4>Ω・mまで直線的に減少し、徐々に導電性が付与される傾向が確認された。また、レーザーフラッシュ法と定常法により熱伝導率を測定したところ、ポリ乳酸や汎用エポキシ樹脂を大きく凌駕し、高密度ポリエチレンにも匹敵する0.400.44W/(m・K)の熱伝導率が得られた。これまで明らかにしてきた高周波域における誘電特性と併せて、信号伝播速度の高速化と伝送損出の低減化のみならず、情報端末やデバイスの小型化・高性能化を可能にし、さらに機器内部で発生した熱の効率的な放熱を可能にする基板材料に応用できることを明確にした。この他、シルク成形体のTMAにより測定したガラス転移温度は180°Cに達し、耐熱性が要求される自動車内装材料や車載用電装品にも適したバイオプラスチックスであることが確認されている。また、シルク成形体のリサイクルの可能性についても検討した。最初の成形体を機械的粉砕した粉末から、(1)機械的粉砕した粉末を再びパルス通電焼結装置を用いて成形した他、(2)機械的粉砕した粉末を、中性塩の水溶液に溶解後、透析による脱塩、凍結乾燥を経て粉化した粉末を再びパルス通電焼結装置を用いて成形した。成形前のシルク粉末と最初の成形体や再成形体を中性塩の水溶液で溶解後のフィブロインフ水溶液の分子量を測定したところ、再成形体ほど分子量は減少するものの、その減少の割合は成形温度に大きく依存し、なかでも125150°Cの成形体の減少の割合が最も小さかった。しかし、それぞれの方法による再成形体の誘電特性は、最初の成形体のそれと同じであった。成形温度、成形圧力及び水分の添加がシルクフィブロインタンパク質の樹脂化に及ぼす影響を詳細に調査した。また、パルス通電焼結装置を用いた従来の成形に代わり、簡単な外部加熱によるホットプレス成形の可能性について検討した。成形圧力を20MPa、水分添加量を20mass%一定とした場合、目視による観察では353K以上の成形温度において完全な樹脂化が観察され、323K343Kではシルク粉末の固化物に樹脂が分散した様子が観察された。また、成形温度を313K、水分添加量を20mass%一定として、成形圧力を変化させたところ、成形圧力の増大とともに樹脂化の進行が確認された。全ての成形体のXRDスペクトルには成形温度、成形加圧、水分添加量の依存性は認められず、FT-IRによるアミド結合の吸収ピークにもそれらの依存性は見られなかった。DSC曲線では、今回、設定した最も高温の473Kで成形した成形体においてのみ583K付近で吸熱ピークが確認され、他の成形体では563K付近でこの吸熱ピークが確認された。次に、成形圧力を40MPa、水分添加量を20mass%一定とした場合、成形温度が343Kと473Kの成形体のEGA-MSスペクトルを比較した。その結果、343Kと553K付近で水分の蒸発が確認され、前者は水分の蒸発、後者は脱水をともなう硬化架橋反応によるものと考察した。また、成形温度が473Kの場合のみ、573K付近においてM/Z=1027の微量のガス放出が確認され、シルク成形体が分解し始めているものと推定した。この分解は成形体の曲げ強度に反映し、成形温度が高温ほど増加する筈の曲げ強度が473Kでは減少した。次に、ホットプレスを用いた成形では、成形圧力を20MPa、水分添加量を20mass%一定とし、323343Kの範囲で成形温度依存性のみを調査した。その結果、最も高温の473Kの場合のみ完全な樹脂化が確認された。その成形体のXRD、FT-IR、DSCの分析結果は、パルス通電焼結装置で成形したものと顕著な相違はなかった。最初の成形体を機械的粉砕した粉末から、(1)機械的粉砕した粉末を再びパルス通電焼結装置を用いて成形した他、

(2)機械的粉砕した粉末を、中性塩の水溶液に溶解後、透析による脱塩、凍結乾燥を経て粉化した粉末を再びパルス通電焼結装置を用いて成形した。成形前のシルク粉末と最初の成形体や再成形体を中性塩の水溶液で溶解後のフィブロインフ水溶液の分子量を測定したところ、再成形体ほど分子量は減少するものの、その減少の割合は成形温度に大きく依存し、なかでも125150°Cの成形体の減少の割合が最も小さかった。しかし、それぞれの方法による再成形体の誘電特性は、最初の成形体のそれと同じであった。
人事制度の複雑性の克服に関する実証研究―知識経済におけるポスト成果主義の探求―

本研究の目的は,高度な専門業務と人事管理業務を担うナレッジワーカーの管理職であるプレイング・マネジャーの負担軽減を目指した「ポスト成果主義人事制度」の内実を実証的に明らかにすることにある。分析結果の要点は,1人事制度の複雑化は人事担当者と現場の負担感を高めること,2多忙な管理職にとって一見評価しやすい数値評価はきめ細かな管理が必要なため,評価項目の数や種類をシンプルにする必要があること,3ナレッジワーカーのパフォーマンスを高めるには,成長的サポートと情緒的サポートを組み合わせることや,人事評価面接での質問に仮説や配慮を取り入れ,時間と質の両方を追究した工夫が管理職に求められることである。本研究は,知識経済における複雑性を低減する人事制度(ポスト成果主義的人事制度)の基本構造を理論的かつ実証的に解明しようとするものである。本年度は,下記の3つの研究を執り行った。1.定量調査に向けた質問項目設計のための先行研究レビューダイバーシティ・マネジメントや成果主義に関する先行諸研究を精査し,質問票調査における質問項目を作成した。2.パイロット調査関西生産性本部の定例研究会に参加している17名の人事担当者を対象に,1で作成した質問票を用いてパイロット調査を実施した。相関分析の結果,自社において(1)「多種類の人事制度が設計されている程度」と「人事制度のメインテナンス業務の程度」との間に正の関係,(2)「人事部のアイディアだけを重視して人事制度が設計される程度」と「人事部で制度導入効果に関する検討会を開催する程度」との問に負の関係,(3)「必要最小限の人事制度を設計する程度」と「人事管理業務が効果的に行われている程度」との間に負の関係が,統計的に有意な関係として見出された。(1)と(3)の結果から,人事制度の多様性が増すとメインテナンス業務が増加し,現場の運用負担増に繋がるが,逆に最小限の設計にとどめると,効果的な運用が見込めないことが推察される。したがって,人事制度の効果的な運用には,現場の要望をできる限り考慮に入れつつ,負担軽減を可能にする施策の検討必要性があることが窺われる。3.病院組織におけるアクション・リサーチと一般企業のケース・スタディアクション・リサーチを行っている民間病院において,管理職の負担軽減を目指した目標管理制度のソーシャル・サポート効果を測定した。初年度は,新制度導入前の状態を把握することが目的である。さらに,イオンのコミュニティ社員制度を題材に,多様な人材タイプに応じた人事制度が構築されるようになった変遷を分析した。本研究の目的は,ナレッジワーカーの管理職(プレイング・マネジャー)の負担を軽減する「ポスト成果主義的人事制度」の内実について,フィールド・ワークによって明らかにすることである。平成22年度の研究実績の概要は,以下の3つに大別できる。第1に,プレイング・マネジャーの疲弊問題とその解決策について,民間企業の人事担当者を集め、グループ・インタビュー形式でデータを収集した。特にプレイング・マネジャーの管理能力(部下の成長面や感情面への配慮)を再教育することが有能な部下を育成し,長期的にはプレイング・マネジャーの負担軽減に繋がることが見い出された。第2に,病院組織における人事評価面接の質的分析と管理職による部下への支援行動の量的分析である。第1の研究結果から導出された「部下に対する上司による配慮の実態解明」を目指して,人事評価面接の映像データを分析した。オープンとクローズドなクエスチョンの選択的活用など,上司が部下に提供する支援行動にはいくつかのパターンが確認された。また,そうした支援を受容している部下ほど,職務満足や組織コミットメントなど肯定的感情を高めていることが質問票調査から判明した。第3に、民間企業の人事担当者を対象に,人事制度の複雑化に関する量的調査を実施した。集めたデータを多面的に分析中であるが,現段階での主要な発見事実から,HRMの複雑度が高まると人事による他職種とのコミュニケーションの程度が増加し,ひいては人事の仕事が増えることに対するやりがい,HRMの部門内評価,人事の仕事への満足の程度がそれぞれ高まるものと解釈される。この結果より,他職種コミュニケーションを通じて,HRMの複雑度に対する人事の認知を変化させ,人事の肯定的感情が高まる可能性が示唆される。本研究の目的は,知識経済への移行に伴い複雑化した人事制度を運用するプレイング・マネジャーの負担を軽減する「ポスト成果主義的人事制度」について,実証的に明らかにすることにある。平成23年度の研究実績の概要は,以下の2つに大別できる。第1に,日本企業の人事担当者を対象に実施した入事管理の複雑化に関する質問票調査のデータ分析である。昨年度は暫定的な分析にとどまっていたが,今年度はより精緻な分析を行った。

主な発見事実として,1)人事管理の複雑化が進むと自社の人事管理の社外評価が高まる一方で,人事担当者のストレスが高まること,2)人事担当者と現場との密なコミュニケーションが人事担当者の仕事満足ややりがいなど心理変数にプラスの影響を与えること,などが見出されている。人事制度をある程度簡素化することで,人事担当者は現場の人事制度の運用実態に関する情報を積極的に収集することが可能となり,最終的にはプレイング・マネジャーの負担軽減につながる可能性が示唆された,本分析結果については,下記「研究発表」に記載の『JMAマネジメントレビュー』に公刊済みで,本雑誌は多くの日本企業の人事担当者の目に触れるものである。第2に,研究代表者と分担者がアクション・リサーチの形で携わっている病院組織における人事評価制度の改革プロジェクトで収集された映像データの分析である。シンプル化を図った人事評価の仕組みを運用して今年度で4年目となるが,結果的に評価面接の質がどのように改善したかを会話分析の手法を用いて解明することが目的である。看護師の評価面接をケースに分析を行ったところ,昨年度に見出された「閉鎖質問」には肯定的表現を用いた質問と否定的な質問を用いた質問の2種類が存在し,両者を組み合わせることで部下の成長的サポートを効果的に実践する場面が確認された。なお,昨年度から合わせて3本のケース集としてまとめることができている。本研究の目的は,知識経済への移行に伴い複雑化した人事制度を運用するプレイング・マネジャーの負担を軽減する「ポスト成果主義的人事制度」について,実証的に明らかにすることにある。平成25年度の研究実績の概要は,以下の2点に集約できる。第1に,日本企業の管理職766名を対象にした質問票調査データの分析の精緻化である。昨年度は管理職の1多忙さ,2役割,3スキル,4ジレンマ,5心理・態度,6人事管理に関して大まかな傾向を把握するに留まっていた。昨年度に今年度課題として挙げたように,研究代表者・分担者に加え,調査協力企業の人事担当者も交えて実務上関心の高い項目を重点的に分析および考察に関する検討会を行った。その結果の一部は下記「研究発表」に記載の『Working paper series 13(9)』で公刊し,理論的貢献に加え,実際に調査対象企業において分析結果を反映した形で新しい管理職研修が実施される予定である。第2に,研究代表者と分担者が毎年研修を担当している病院組織で継続的に実施している「上司が提供するソーシャル・サポートの効果に関する質問票」データの分析である。これまでの調査結果と同様,上司から成長面・感情面でのサポートを受けている部下ほど,短期的・長期的な心理変数にプラスの影響を与え,最終的な組織パフォーマンスの1つである離職を低減する効果があることが確認された。この結果を受け,調査対象の病院組織の研修において,成長・感情面での具体的なサポート事例についてディスカッションをしてもらったところ,特に重要となるサポートの具体的内容が定性的に明らかとなった。したがって,闇雲にサポートを提供するのではなく,絞り込みの工夫が必要となることが示唆された。なお,本研究の最終的な含意については,研究成果最終報告書で詳述する。
ランダムマスクと能動型フィルターを用いたコンフォーカル顕微鏡の試作

我々は落射型蛍光顕微鏡をベースにしてコンフォーカル系の特徴を活かした明るい光学系であるモアレ蛍光顕微鏡法を提案している。本研究はこの研究成果を基に、通常光源が使用可能な「明るい」コンフォーカル光学系の実現とビデオレートに迫る実時間再生の達成を主たる目的としている。第1年度にペトラーン型実時間コンフォーカル蛍光顕微鏡を対象としておこなった3次元光学伝達関数(3D-OTF)の解析から、明るさ改善のためのランダムマスクの使用は、明るいコンフォーカル結像成分が得られるが、一方通常結像成分(マスクの平均透過率に比例)がこれに重なるので、これを除く積極的な手段を取らねばならない事が示された。これについては実時間能動型3次元フィルター(3次元能動型コンボルバ-)が適用できる。第2年度においてはペトラーン型実時間コンフォーカル蛍光顕微鏡K2BIOをベースにして能動型フィルター機構とその駆動回路、および制御インターフェース回路を付加した実証用顕微鏡システムを試作した。結像特性の評価にはK2BIO付属のピンホールマスク(透過率1%)及びストライプマスク(透過率10%)を使用する。後者に付いては近似的ではあるが平均透過率の等しいランダムマスクに近いものと見なせる。3次元結像特性評価実験の結果、通常結像成分の混入によるストライプマスク使用時の光軸方向分解能の劣化が能動型3次元フィルターにより改善されることが確認された。しかし今回の3次元荷重関数の設定は必ずしもビデオレートでの処理には対応できない。この為、ニポ-円盤のマスクパターンをランダムパターンとそれに等しい一定透過率部分に空間分割し、ビデオレートで同期回転させ画像を連続減算する実時間通常結像成分除去法を提案した。本方式に付いてはその実現可能性を今回の実験で確認している。我々はすでに落射型蛍光顕微鏡をベースにしてコンフォーカル系の特徴を活かしたモアレ蛍光顕微鏡法を提案している。この目的にそって、まずペトラーン型実時間コンフォーカル蛍光顕微鏡を対象として、従来のニポー円盤のピンホールマスクに代えてランダムパターンをマスクとして使用する方式の3次元結像特性の理論解析を試み、3次元光学伝達関数(3D-OTF)の定量的表現式を得た。この結果、系全体の3D-OTFは、励起光投影マスクと蛍光再生マスクの透過強度分布のクロススペクトルに励起光投影系の3D-OTFを乗算し、さらに蛍光結像系の3D-OTFの間でコンボリューションしたもので与えられる。ピンホールマスクに代えて平均透過率が0に近くないランダムマスクを使用する場合、クロススペクトル高域成分は強められ、明るいコンフォーカル結像成分が得られるが、一方クロススペクトル直流成分による通常結像成分がこれに重なるので、この除去が重要であることが理解できる。今年度購入した米国テクニカルインストルメント社製共焦点走査光学系は、顕微鏡鏡体と組み合わせ実時間コンフォーカル顕微鏡として使用可能なものであり、現在各種の観察対象を用いて無改造状態での3次元結像特性評価実験を行い、理論解析の結果と比較検討している。並行して通常結像成分の除去を実時間でおこなう能動型3次元フィルタリングの具体的適用を検討している段階である。平成5年度の研究目標は、これらの知見に基づいて実証用システムを試作し、その3次元結像特性を求め、理論結果と比較検討することにある。さらに実用試料を用いた観察実験を積み重ねることで、本方式のコンフォーカル顕微鏡の実用性を評価する予定である。

本研究はこの研究成果を基に、通常光源が使用可能な「明るい」コンフォーカル光学系の実現とビデオレートに迫る実時間再生の達成を主たる目的としている。ペトラーン型実時間コンフォーカル蛍光顕微鏡を対象としておこなった3次元光学伝達関数(3D-OTF)の解析から、明るさ改善のためのランダムマスクの使用は、明るいコンフォーカル結像成分が得られるが、一方通常結像成分(マスクの平均透過率に比例)がこれに重なるので、これを除く積極的な手段を取らねばならない事が示された。これについては実時間能動型3次元フィルター(3次元能動型コンボルバー)が適用できる。第2年度においてはペトラーン型実時間コンフォーカル蛍光顕微鏡K2BIOをベースにして能動型フイルター機構とその駆動回路、および制御インターフェイス回路を付加した実証用顕微鏡システムを試作した。結像特性の評価にはK2BIO付属のピンホールマスク(透過率1%)及びストライプマスク(透過率10%)を使用する。後者に付いては近似的ではあるが平均透過率の等しいランダムマスクに近いものと見なせる。試作システムを用いた3次元結像特性評価実験の結果、通常結像成分の混入によるストライプマスク使用時の光軸方向分解能の劣化が能動型3次元フィルターにより改善されることが確認された。しかし今回の3次元荷重関数の設定は必ずしもビデオレートでの処理には対応できない。この為、ニポー円盤のマスクパターンをランダムパターンとそれに等しい一定透過率部分に空間分割し、ビデオレートで同期回転させるとともに画像を連続減算する方式の実時間通常結像成分除去法を提案した。本方式に付いてはその実現可能性を今回の実験で確認している。
双生児研究法を用いたフレイルにおける遺伝・環境要因の解明および予防法の開発

世界的な課題の一つであるフレイルに対し,効果的な予防策が求められている.本研究では,わが国唯一の成人・高齢双生児のレジストリを用い,フレイルの遺伝率を推計し,関連要因を明らかにすることを目的である.まずは,アンケート・検診データを用いて遺伝率を推計する.次に国内・海外の既存の双生児レジストリを用い,フレイルにおける遺伝/環境因子の影響度について国際比較を行う.さらに,在外日本人,在日外国人への調査を行い,地域環境・人種間比較を通じて,フレイルのより詳細な遺伝的要因,環境要因の影響度を明らかにし,わが国独自のエビデンスの強化につなげるともに,他国に適合できる形を検討し,効果的な予防策を開発する.世界的な課題の一つであるフレイルに対し,効果的な予防策が求められている.本研究では,わが国唯一の成人・高齢双生児のレジストリを用い,フレイルの遺伝率を推計し,関連要因を明らかにすることを目的である.まずは,アンケート・検診データを用いて遺伝率を推計する.次に国内・海外の既存の双生児レジストリを用い,フレイルにおける遺伝/環境因子の影響度について国際比較を行う.さらに,在外日本人,在日外国人への調査を行い,地域環境・人種間比較を通じて,フレイルのより詳細な遺伝的要因,環境要因の影響度を明らかにし,わが国独自のエビデンスの強化につなげるともに,他国に適合できる形を検討し,効果的な予防策を開発する.