hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分布圧覚および触知覚呈装置によるマン・マシンインタフェースの高度化に関する研究

本研究では,触覚ディスプレイの呈示能力を補うことと,力覚と触覚の融合呈示に関する基礎データを得ることを目的として,次の2種類のダイナミック形ディスプレイ装置を新しく開発した.一つは,コンピュータのマウスに分布圧覚を用いた触覚ディスプレイであり,他方は,多関節マニピュレータに分布圧覚呈示機構を搭載したディスプレイである.これらを用いて心理物理実験を行い,分布圧覚ディスプレイを開発していくために必要不可欠な情報である触知ピン間隔の最適値や触知ピンストロークの最小値などを求めた.また,膨大な時間を必要とする心理物理実験を効率よく行うために,調整法を取り入れた実験方法を新しく提案し,その有効性なども検討した.本研究の成果を以下に要約する.(1)ピン径300μmの触知ピンを8x8のマトリクス状に配置した分布圧覚ディスプレイを設計製作し,パソコンのディスプレイに映し出された仮想テクスチャを触察できるシステムを開発した.(2)知ピン間隔が1.0mmと1.8mmの触覚ディスプレイでは,仮想テクスチャ認識の特性はほぼ一致していた.したがって,テクスチャ認識の精度は,1.8mm以下のピン間隔で飽和しており,ピン間隔を1.8mm近傍まで拡張しても十分であることがわかった.(3)触覚ディスプレイの評価実験を効率的に実施できる新しい実験手法として調整法を提案し,本方法により得た閾値とより精度の高い恒常法から求めた閾値がほぼ一致することから,調整法の有効性を明らかにした.(4)触知ピンストロークと弁別閾の関係を実験データより算出し,250μm以下になると弁別閾が大きくなることが明らかになった.このことから,仮想テクスチャを認識できる触知ピンストロークの最少値は250μm近傍にあることがわかった.(5)力制御可能な2リンク・マニピュレータに前述の分布圧覚ディスプレイを搭載した装置を開発し,被験者に格子状仮想テクスチャを呈示してその交差角を調整させる実験を実施した.その結果,マウス搭載形ディスプレイ同程度の閾値を得たことから本システムが十分な呈示性能があることがわかった.本研究では,触覚ディスプレイの呈示能力を補うことと,力覚と触覚の融合呈示に関する基礎データを得ることを目的として,次の2種類のダイナミック形ディスプレイ装置を新しく開発した.一つは,コンピュータのマウスに分布圧覚を用いた触覚ディスプレイであり,他方は,多関節マニピュレータに分布圧覚呈示機構を搭載したディスプレイである.これらを用いて心理物理実験を行い,分布圧覚ディスプレイを開発していくために必要不可欠な情報である触知ピン間隔の最適値や触知ピンストロークの最小値などを求めた.また,膨大な時間を必要とする心理物理実験を効率よく行うために,調整法を取り入れた実験方法を新しく提案し,その有効性なども検討した.本研究の成果を以下に要約する.(1)ピン径300μmの触知ピンを8x8のマトリクス状に配置した分布圧覚ディスプレイを設計製作し,パソコンのディスプレイに映し出された仮想テクスチャを触察できるシステムを開発した.(2)知ピン間隔が1.0mmと1.8mmの触覚ディスプレイでは,仮想テクスチャ認識の特性はほぼ一致していた.したがって,テクスチャ認識の精度は,1.8mm以下のピン間隔で飽和しており,ピン間隔を1.8mm近傍まで拡張しても十分であることがわかった.(3)触覚ディスプレイの評価実験を効率的に実施できる新しい実験手法として調整法を提案し,本方法により得た閾値とより精度の高い恒常法から求めた閾値がほぼ一致することから,調整法の有効性を明らかにした.(4)触知ピンストロークと弁別閾の関係を実験データより算出し,250μm以下になると弁別閾が大きくなることが明らかになった.このことから,仮想テクスチャを認識できる触知ピンストロークの最少値は250μm近傍にあることがわかった.(5)力制御可能な2リンク・マニピュレータに前述の分布圧覚ディスプレイを搭載した装置を開発し,被験者に格子状仮想テクスチャを呈示してその交差角を調整させる実験を実施した.その結果,マウス搭載形ディスプレイ同程度の閾値を得たことから本システムが十分な呈示性能があることがわかった.触覚のバーチャル・リアリティの呈示性能を向上することを目的に,ヒトの触覚受容器の分布密度に対応した分布圧覚を呈示できる装置と,指,手首,腕を動かす腱や筋に含まれる感覚器に刺激を与える装置を組合せたシステムを開発する.本年度は,主としてPHANToMに分布圧覚呈示装置を組み入れたシステムを開発する,並びに呈示密度の向上と呈示面積の増大を実現するように分布圧覚呈示装置の改良を実施した.成果を以下に要約する.(1)前年度までに開発した4×4形の分布圧覚呈示装置をPHANToMに装着するとともに,PHANToMのプログラミング技術を習得した.単独の動作確認はできたが,両者を同時に動作させる実験には至らなかった.来年度の早い時期にプログラミングできるように対処する予定である.(2)KGS社製の触覚呈示モジュールSC5をベースにして8×8形の分布圧覚呈示装置を開発した.この開発では,直径0.3mmのタングステン線を触知ピンとして使用し,放電加工機SC5の触知ピン間隔2.5mmを1mmまで狭める変換機を設計製作した.これをSC5に組み入れて新しい触覚呈示装置として完成させるとともに,動作実験によりすべての触知ピンが正常に上下運動できることを確認した.

(3)仮想テクスチャや仮想図形を被験者がどのように感じているか明らかにするための実験方法について検討した.その結果,1)仮想空間上に2枚のテクスチャ面を呈示し,片方を出題テクスチャとしてこのテクスチャを固定しておく,2)もう片方を再構成テクスチャとし,被験者はキーボードのカーソル調整キーを押すことで再構成テクスチャを任意に調整できる,3)被験者は,2枚の呈示面のテクスチャを交互に触り,両者が同一となるようパラメータ調整させ,得られた両者の差が小さいほど被験者は呈示されているテクスチャを正確に感じとっているとする.という方法を考案しこの方法に基づいて実験プログラムを製作した.触覚のバーチャル・リアリティの呈示性能を向上することを目的に,4数類のヒトの触覚受容器に刺激を与えるように,分布圧覚呈示装置と滑り覚呈示装置を組み合わせたシステムを開発する.本年度は,前年度開発した8×8形分布圧覚呈示装置の性能評価を行うとともに,分布圧覚・滑り覚同時呈示装置を新しく設計製作した.成果を以下に要約する.(1)前年度開発した触覚呈示装置の評価方法,すなわち,1)仮想空間上に2枚のテクスチャ面を呈示し,片方を出題テクスチャとしてこのテクスチャを固定しておく,2)もう片方を調整テクスチャとし,被験者はキーボードのカーソル調整キーを押すことで調整テクスチャを任意に調整し,3)両者が同一となるように被験者はパラメータを調整し,最終的に得られた両者の差が小さいほど被験者は呈示されているテクスチャを正確に感じとっているとする調整法,の有効性を確認するため,従来の恒常法や正答率法と本手法を比較した.同じ精度の閾値を得るために必要とする時間が約半分になるなど,本手法の有効性を明らかにした.(2)テクスチャ呈示において,触知ピン間隔が判定精度に与える影響を調べるために,ピン間隔が1.8mmの実験装置も新しく設計製作した.前年度製作した1mm間隔の呈示装置と比較検討を行った結果,1.8mmでもテクスチャ呈示の判定精度は変わらないことがわかった.1.8mmは,二点弁別閾に近いため,テクスチャ呈示においても2点弁別閾以下までピン間隔を狭める必要がないことがわかった.(3)圧覚・滑り覚同時呈示装置を用いてテクスチャ識別実験を行った.縞模様呈示の場合には,滑り力のみの呈示でも格子模様以外の正答率が70%以上と高かったため,せん断力の変動も仮想テクスチャ呈示に役立ち得る可能性があることがわかった.また,一般のテクスチャ呈示では,サンドペーパーのようにランダムな凹凸感の表現が必要な場合には,圧覚とせん断力呈示が有効となり得ることがわかった.触覚のバーチャル・リアリティの呈示性能を向上することを目的に,4数類のヒトの触覚受容器に刺激を与えるように,分布圧覚呈示装置と滑り覚呈示装置を組み合わせたシステムを開発する.本年度は,前年度開発したマウス搭載形圧覚・滑り覚同時呈示装置における分布圧覚呈示部のアレイ規模を4×4から4×6へ増加するとともに,滑り覚呈示の効果を検証するために被験者に仮想図形の外形を探索させてマウスポインタの軌跡を計測する実験を実施した.また,前年度までに開発した3リンクマニピュレータに,ピッチ1.8mm,アレイ規模8×8の圧覚呈示装置を搭載した触・力覚呈示装置新しく設計製作するとともに,仮想テクスチャ呈示実験を実施した.さらに,仮想ペグ・イン・ホール作業を実施するたあに,新しく把握力呈示装置を設計製作した.成果を以下に要約する.
対話を取り入れた授業を実現する熟練教師の「わざ」の可視化と修練方法の確立

本研究の主目的は、教え手と複数の学び手とのあいだの"対話群"に注目した定量的な指標に基づき、対話を客観的に評価する手法を開発し、対話を取り入れた授業を行う教師を育成するために、伝統芸能での熟達化の知見を踏まえた修練方法を開発することである。本年度は、当初の計画通り、学会発表などは行わず、教師や子ども一人ひとりの知識観(個人の認識論)によって、対話の捉え方が異なるという理論的枠組みを示し、授業中の創造的な対話の前提には知の社会構成主義的な認識論があることを研究論文として発表した。これと並行しながら、身体運動や間の協調関係に基づく新たな指標の開発に着手した。具体的には、複数の小型無線加速度計を購入し、測定値の同期の程度や測定の精度を確認した。この上で、小型無線加速度計を用い、大学生が対象ではあるが、ディスカッションの最中の動作を測定し、協調関係を検討する予備を行った。この結果、対話場面での動作の大きさや量にはかなりの個人差が見られることが明らかになった。このことは、個人内で標準化した(無次元化した)上で動作解析を行った方がよいことを示唆する。この一方で、現実の小学校での授業中に示す動作における教師-児童間の協調関係を検証する準備を進めた。現実の状況では、教育実践を大きく阻害して、たび実験を行うことはできない。また、測定の面でも同時に測定できる人数や身体の部位は限られている。これらの制約の中で実験を行うことになるため、事前に小学校で行われた話し合い活動(対話場面)を撮影したビデオ映像を観察し、教師・児童の双方の動作について入念に検討を行った。その結果、児童の大域的な運動の傾向は体幹部分に着目することで把握できるであろうと考えられる。一方、局所的な運動は授業の状況によって大きく変化していたため、本研究の手法では、指標として利用とするのは難しいであろうと思われる。現時点では、定量的指標開発という観点から見たとき、まだ十分とは言えない。だが、教師と児童の協調という観点はきわめて独創的であり、新たな教育実践支援を行ううえで、重要な視点と基礎的な情報を提供した点で意義がある。今後は、学会発表やウェブサイトを通じて研究成果を公表していきたい。
樹木を利用した地下水中の硝酸イオンの吸収・浄化

硝酸性窒素による地下水汚染は、農業的な活動(施肥)が主な汚染源となっているため台地などで広範囲に認められ、これまでの点源的浄化対策では対応することができていない。窒素に対する自然の浄化機能は、谷地や水田などの湿地で発揮されるとされ、いわゆる土地利用・地形連鎖(畑地と水田、台地と谷地)として認められ、硝酸性窒素に汚染された地下水が台地から谷地へ湧出する際に浄化されている。しかし、台地部の汚染を浄化するための方策が求められており、その可能性として植物浄化、とくに樹木による硝酸栄養塩の吸収・浄化が期待できる。本研究では、「どのような条件下で樹木が硝酸性窒素の浄化帯として機能できるのか」を現地での調査・観測と数値シミュレーションにより明らかにし、実用化の可能性の検討を目的とした。研究対象地域として、つくば市の台地末端部の谷地の谷壁緩斜面に生育する樹齢数十年と推定されるムクノキを選定し、周辺に多数のピエゾメータを設置することにより、高濃度に硝酸イオンで汚染された地下水の挙動を追跡した。地下水面は地表面下1m程度にあり、着葉期には吸水の影響と考えられるコーン状の水位低下が確認され、落葉期の汚染プルームの分布と窒素同位体比の比較から、吸収による浄化と根系域での脱窒が示唆された。また、樹林帯上流域で放出された家畜排せつ物の挙動を追跡し、樹林帯の浄化能を評価した。この樹林帯では地下水面が深かったこともあり、吸収による減少よりも浸透した雨水による希釈効果が有効であることが判明した。東広島市の河川沿いの樹林帯において、評価のために観測ネットワークを構築し、観測を行い、ハイポレーイック効果による堆積物中での浄化(植生による吸収を含む)を確認した。また、樹木による吸水により、地下水流動系が修飾され、浄化を促進することも明らかとなり、量的にもこの効果が大きいことが推察された。これらの成果をもとに、数値シミュレーションモデルによる検討を行っている。硝酸性窒素による地下水汚染は、農業的な活動(施肥)が主な汚染源となっているため台地などで広範囲に認められ、これまでの点源的浄化対策では対応することができず、発想の転換が求められている。しかし、台地部の汚染を浄化するための方策が求められており、その可能性として植物浄化、とくに樹木による硝酸栄養塩の吸収・浄化に期待できる。本研究では、「どのような条件下で樹木が硝酸性窒素の浄化帯として機能できるのか」を現地での観測と数値シミュレーションにより明らかにし、実用化の可能性の検討を目的としている。地下水面は地表面下1m程度にあり、着葉期には吸水の影響と考えられるコーン状の水位低下が確認され、落葉期の汚染プルームの分布との比較から、吸収による浄化が示唆された。東広島市の河川沿いの樹林帯において、評価のための観測ネットワークの構築を行ない、観測を開始した。また、樹林帯の評価をするための調査地を検討した。さらに、数値シミュレーションモデル・FEFLOWによる検討を行うための基礎的データの収集を行った。硝酸性窒素による地下水汚染は、農業的な活動(施肥)が主な汚染源となっているため台地などで広範囲に認められ、これまでの点源的浄化対策では対応することができていないのが現状である。また、樹林帯の浄化能を評価するため、つくば市内において新たな試験地を設定し、ボーリングにより高密度の観測井を設置し、樹林帯上流域で放出された家畜排せつ物の挙動を追跡し始めた。樹林帯での吸収によると見られる現象が観測されている。東広島市の河川沿いの樹林帯において、評価のために観測ネットワークを構築し、観測を行い、ハイポレーイック効果による堆積物中での浄化(植生による吸収を含む)を確認できた。さらに、数値シミュレーションモデル(FEFLOW)による検討を行うための基礎的データの収集をもとに、予備的なシミュレーションを行った。

なお、樹種としてユーカリの適性を検討し始め、室内実験の準備を行った。硝酸性窒素による地下水汚染は、農業的な活動(施肥)が主な汚染源となっているため台地などで広範囲に認められ、これまでの点源的浄化対策では対応することができていない。窒素に対する自然の浄化機能は、谷地や水田などの湿地で発揮されるとされ、いわゆる土地利用・地形連鎖(畑地と水田、台地と谷地)として認められ、硝酸性窒素に汚染された地下水が台地から谷地へ湧出する際に浄化されている。しかし、台地部の汚染を浄化するための方策が求められており、その可能性として植物浄化、とくに樹木による硝酸栄養塩の吸収・浄化が期待できる。本研究では、「どのような条件下で樹木が硝酸性窒素の浄化帯として機能できるのか」を現地での調査・観測と数値シミュレーションにより明らかにし、実用化の可能性の検討を目的とした。研究対象地域として、つくば市の台地末端部の谷地の谷壁緩斜面に生育する樹齢数十年と推定されるムクノキを選定し、周辺に多数のピエゾメータを設置することにより、高濃度に硝酸イオンで汚染された地下水の挙動を追跡した。地下水面は地表面下1m程度にあり、着葉期には吸水の影響と考えられるコーン状の水位低下が確認され、落葉期の汚染プルームの分布と窒素同位体比の比較から、吸収による浄化と根系域での脱窒が示唆された。また、樹林帯上流域で放出された家畜排せつ物の挙動を追跡し、樹林帯の浄化能を評価した。この樹林帯では地下水面が深かったこともあり、吸収による減少よりも浸透した雨水による希釈効果が有効であることが判明した。東広島市の河川沿いの樹林帯において、評価のために観測ネットワークを構築し、観測を行い、ハイポレーイック効果による堆積物中での浄化(植生による吸収を含む)を確認した。また、樹木による吸水により、地下水流動系が修飾され、浄化を促進することも明らかとなり、量的にもこの効果が大きいことが推察された。これらの成果をもとに、数値シミュレーションモデルによる検討を行っている。
骨髄由来表皮細胞を用いた再生医療

骨髄幹細胞由来の分化した臓器細胞を用いた臨床応用に向け、種々の分野で疾患モデルマウスを用いた研究も行われている。本研究課題において、有効な治療方法の無い表皮水疱症の治療の開発として、骨髄幹細胞を用いた方法の基礎研究を行った。骨髄由来の細胞が皮膚の細胞へと分化するには表皮細胞が分泌する因子が重要な役割を果たしていることが確認でき、実際に表皮水疱症モデルマウスの1つであるBP180(XVII型コラーゲン)ノックアウトマウスに対し、正常マウスから骨髄移植を行ったところ皮膚において欠損タンパクの産生が認められ、またBP180ノックアウトマウスの皮膚の症状など臨床経過は改善を認められた。以上から骨髄移植は有効な治療方法の無い表皮水疱症の治療の一つになり得ると考えられた。これまで再生医学領域の研究により、種々の体細胞成分が骨髄幹細胞から分化可能であることが明らかとなった。本研究の目的は、表皮水疱症(先天性基底膜構造タンパク欠損症)に対して、同種骨髄移植を行い、ドナー骨髄由来表皮細胞から欠損基底膜タンパクを産生させることにより治癒させることである。本研究課題において、1)骨髄細胞からの表皮細胞への分化の同定、2)骨髄細胞由来表皮細胞の表皮への効率的遊走機序の検討、3)骨髄細胞由来表皮細胞に特異的なケモカインを用いた創傷治癒への関与の検討、4)骨髄由来表皮細胞の表皮細胞特異的機能の確認、5)表皮構成タンパク欠損マウスにおける骨髄幹細胞由来表皮細胞の分化の同定、を行った。それぞれにおいて、1)In vitroにおいて骨髄細胞に種々の液性因子を添加することで、表皮細胞分化が促進されるか検討したところBMP-4など数種の候補が同定できた。2)骨髄由来表皮細胞遊走促進させる特異的ケモカインを同定した。3)同定したケモカイン局所投与にて創傷治癒は有意に促進した。4)ヒト基底膜タンパク発現マウスから正常マウスへの骨髄移植で、移植されたマウスの創傷部に、ヒト基底膜の発現を認めた。5)基底膜タンパク欠損マウスに正常マウスから骨髄移植を行ったところ、欠損マウス皮膚創傷部に、正常骨髄由来のタンパクの発現を認めた。以上のように当初予定した研究計画をほぼ施行でき、かつ結果も得られた。これまでの検討から、1)In vitroにおいて骨髄細胞に種々の液性因子を添加することで、表皮細胞分化が促進されるか検討したところBMP-4など数種の候補が同定できた。さらに臨床症状改善もみられた。

2)骨髄由来表皮細胞遊走促進させる特異的ケモカインを同定した。3)同定したケモカイン局所投与にて創傷治癒は有意に促進した。4)ヒト基底膜タンパク発現マウスから正常マウスへの骨髄移植で、移植されたマウスの創傷部に、ヒト基底膜の発現を認めた。5)基底膜タンパク欠損マウスに正常マウスから骨髄移植を行ったところ、欠損マウス皮膚創傷部に、正常骨髄由来のタンパクの発現を認めた。さらに臨床症状改善もみられた。以上のように当初予定した研究計画をほぼ施行でき、かつ結果も得られた。
原始星星雲の生成環境

今年度は、暗黒星雲中のアイラス赤外線点源方向の分子ガスの柱密度と分布を調べることを目標として観測を行なった。観測には名古屋大学の4メートル短ミリ波望遠鏡を用いており、^<13>CO、C^<18>O分子のJ=1-0回転スペクトルが観測された。おうし座、セフェウス座を中心として約100個のアイラス赤外線点源を観測対象として選択した。主な結果は次のように要約される。1)おうし座について約40個のアイラス点源を観測した。^<13>COから求めた分子ガスの柱密度と、アイラス点源の色温度との間に、有意な相関のあることが分かった。即ち、色温度の低い点源は例外なく分子ガスの柱密度の高い領域に存在している。この結果は、波長12ミクロンと25ミクロンで定義された色温度が赤外線点源の進化の段階に対応するという考え方と矛盾がない。2)セフェウス座については約30個のアイラス点源も観測した。12ミクロンにおいてフラックスの上限値しか得られていない点源も含んでおり、特に初期の原始星の進化に注目して^<13>COの観測データを解析した。その結果、12ミクロンで検出されていない点源のかなりの部分が分子雲コアを伴っていることが分かった。また、分子ガスの柱密度と色温との相関も1)と同様に見出された。以上、1)、2)の結果は原始星進化の初期を探る上で貴重な知見である。
機能性水を用いた加工野菜の品質向上に関する研究

研究目的:カット野菜の需要が増加しているが、これの品質向上を求める要望が増加している。カット野菜の原料には多くの微生物が付着しており、短時間で品質が低下する。これを防ぐためにカット野菜の殺菌が必要なる。カット野菜の殺菌に加熱殺菌方法を採用することは不可能であり、これまでは薬剤(主に次亜塩素酸ソーダ)を利用してきたが、消費者の嗜好から今後は使用が困難になると予想される。そこで、本研究は機能性水の一種である強酸性電解水の殺菌能力を利用したカット野菜の殺菌法の確立を目的として行なった。研究方法:5種類のカット野菜を対象として各種条件下で殺菌を行ない、菌数の変化、品質保持期間および野菜成分(L-アスコルビン酸)の変化を測定した。研究結果:強酸性電解水は13分間の短時間で殺菌効果を示し、初期菌数を1/1001/1000程度まで低下させることを明らかにした。殺菌効果を高めるためには、殺菌に先立って超音波洗浄が有効であり、初期菌数を更に1/10程度に減少させる効果があった。殺菌を行なうことによって、カット野菜の品質保持期間を10°Cの温度条件で約2日間延長することが可能になった。殺菌による材料の品質低下は少なく、色調の変化は認められず、L-アスコルビン酸の減少は1020%程度に止まった。L-アスコルビン酸の変化は試料の切断方法によって異なり、断面積が多い場合は減少量が増加した。今後は、試料別に切断方法と殺菌効果および品質変化について究明する必要がある。1.研究目的:加熱殺菌の適用が困難な加工野菜の殺菌に「機能性水」を用いた新殺菌法を確立し、品質向上を図る事が主な目的である。2.研究方法:機能性水の内、低濃度食塩水を電気分解し、陽極側に発生する酸性水の殺菌効果を検討した。まず、酸性水の調整方法とその諸特性および酸性水の貯蔵方法と特性値の変化について検討し、その後、各種加工原料野菜を用いて殺菌実験を行った。さらに殺菌後の鮮度変化についても検討した。3.研究結果:(1)酸性水の調整方法と諸特性値添加する食塩量は1%程度で十分であり、低濃度食塩水を1015分間電気分解することによって、pHが1.92.7程度の強酸性状態であり、酸化還元電位値(ORP値)が1,100mV以上の強い酸化力を持ち、その上、次亜塩素酸ソーダを50mg/L程度含む酸性水が調製する事が可能である事を確認した。(2)酸性水の貯蔵中の変化pH値およびORP値は比較的安定しており、各種貯蔵条件下で調整後3日程度は調製直後の値をほぼ維持していた。次亜塩素酸ソーダの濃度は開放容器に貯蔵した場合は短時間で低下し、2日間程度でほぼゼロになった。(3)酸性水の殺菌効果材料として、レタス、キャベツ、ニンジン、ゴボウ、キュウリ等を取り上げ、殺菌時間、酸性水と試料の割合等を変化させて実験を行った結果、殺菌効果は材料の種類によって異なり、根菜類のニンジン、ゴボウの殺菌が比較的困難であるが葉菜類の殺菌は25分間で終了する事を明らかにした。多くの試料の初発生菌数は1g当たり10^610^7個であったが酸性水による殺菌によって10^3個程度まで減少した。殺菌効果は大腸菌群に対して非常に効果的であり、葉菜類に対してはほぼゼロにすることが可能であった。1.研究目的:微生物の付着が多く、品質保持が困難な加工野菜の殺菌に、電解水(陽極側に生成)を用いたシステムを構築することが主な目的である。2.研究方法:電解水を用いて5種類のカット野菜について各種条件下での菌数変化及び殺菌直後の品質、並びに貯蔵中の品質変化を測定し最適殺菌条件を提示する。3.研究結果:(1)電解水の殺菌要因;電解水はpH

1.92.4の強酸性、ORP1,1001,200mVの強酸化力を示すと同時に、60ppm程度の次亜塩素酸ソーダを溶存させている。これらの要因と殺菌力との関係を確認した、その結果、殺菌はまず次亜塩素酸ソーダから生成される・0H(OHラジカル)が直接の原因となり、pHが低いことは、次亜塩素酸イオンの生成を進行させるとともに高ORP状態との総合効果によって殺菌が進行することを明らかにした。(2)二種類の電解水による複合殺菌方法;陽極側に生成する電解水が殺菌能力を持つことは、平成89年度の研究で明らかになったが、平成9年度は陰極側に生成する電解水水との複合殺菌法について検討した。陰極側に生成する電解水を陰極水と呼ぶと、これの特性は強アルカリ(pH:1112)、強還元力(ORP:-800mV程度)を持っていることである。これを単独で使用しても殺菌力は非常に低かった。しかし、陽極水との組み合わせで殺菌を行うと陽極水単独の場合に比較して強い殺菌効果を示した。陰極水を前処理に用いて、その後陽極水を用いる殺菌方法が好ましく、初発菌数を1/10,000程度に減少させることに成功した。1.研究目的:カット野菜の需要が増加する中で、これの品質向上を求める意見が多く出されている。カット野菜の原料には土壌由来の微生物が多く付着しており(10^510^8/g)、切断することによって微生物の増殖が進み、流通可能期間が極端に短い。カット野菜の品質向上のために、初発菌数を低下させることが必要になるが、製品の性格上加熱殺菌法は利用できない。そこで、本研究は、機能性水の一種である「強酸性電解水」を用いたカット野菜の殺菌法を確立することを目的とした。2.研究方法:5種類のカット野菜を対象に、各種条件下で殺菌を行い、菌数の変化および有効成分の変化を測定した。有効成分として、「L-アスコルビン酸」を取り上げて殺菌条件との関係を明らかにした。3.研究結果:強酸性電解水が短時間(13分間)強い殺菌力を示すことはすでに確認しており、本年度は、強アルカリ電解水との組み合わせおよび荊処理としての超音波処理が菌数減少に効果があることを確認した。具体的には、強アルカリ電解水で前処理することによって菌数を1/10に、また超音波処理を殺菌と平行して行うことによって対照区と比較して、菌数を1/10にそれそれ減少させることが可能であることを確認した。L-アスコルビン酸(ビタミンC)をin vitroで強酸性電解水と反応させると、電解水の有効塩素濃度によって異なるが、25分間で初期の4060%が分解した。5分後の有効塩素濃度を測定するとほぼゼロを示しており、L-アスコルビン酸は有効塩素によって分解されることを確認した。in vivoではレタスとキャベツを用いて測定した結果、2分間の殺菌期間にL-アスコルビン酸はタスで10%、キャベツで20%低下し、その後、殺菌時間を延長してもL-アスコルビン酸の量には大きな変化を認められなかった。これは別に行った、水道水中に浸漬した場合の結果を勘案すると、カット野菜中のL-アスコルビン酸の強酸性電解水殺菌による変化は、切断面からの溶出および切断面での分解が原因と考えられ、組織内に含まれるL-アスコルビン酸には影響を与えないと結論づけた。すなわち、強酸性電解水を用いたカット野菜の殺菌は、品質を良好に保ちつつ、有効な殺菌を行なうことが可能な殺菌法であることを究明した。
製品のリサイクルと廃棄ステージにおける有害化学物質の挙動と環境影響評価

製品に含まれる化学物質のライフサイクル評価を目指し、使用から廃棄・リサイクルステージにおけるプラスチック添加剤の挙動とリスクを解析した。まず、プラスチック添加剤の情報を網羅的に収集し、データベース化した。次いで、プラスチック・リサイクル事業所、および廃棄物の中間処理施設や最終処分場でヒアリング調査を行い、フローをとりまとめた。さらに、臭素系難燃剤の代替として利用が増加しているリン系難燃剤を対象として、自動車室内における人への曝露と健康リスクについて検討した。現段階では健康リスクは低いとの結果であったが、代替の進行や、難燃剤の不純物や分解産物への留意が必要と見られた。本研究は、製品のリサイクルと廃棄ステージを考慮した包括的な環境影響評価の手法を提案することを目的としており、初年度である本年度では大きく3つの課題に対し着手し以下にあげる成果が得られた。リサイクル・廃棄ステージの処理プロセスとフローを調査するため、家電リサイクル工場、塩ビリサイクル工場、プラスチックリサイクル企業、廃棄物最終処分場などの見学およびヒアリング調査を行った。また、同時に工場内での作業環境についての簡易的な調査も行った。プラスチックリサイクルにおける剪断加工工程にて発生する摩擦熱により、プラスチック製品中の添加剤の作業環境中への放散が促進されることが予想された。作業環境は騒音対策として閉鎖されているため、十分な換気量が確保されているかなど、さらなる調査が必要である。主要な工業製品の素材としてプラスチックを選定し、その添加剤についての網羅的なデータベースの作成を行った。添加剤の種類として難燃剤、可塑剤、硬化剤など8種類に分類し、合計222の化学物質に対してオクタノール・水分配係数や環境中での半減期、生物蓄積性などの物性値をまとめた。本データベースで得られた物性値に加え、臭素系難燃剤からの代替により近年使用量が増加しているという社会的背景から、リン系難燃剤を今後の調査の対象物質として選定した。リン系難燃剤は車室内の内装材などに使用されているということに加え、車室内の特徴(空間に対して表面積が大きい、日射により高温になりやすい)から、車室内環境を対象にリン系難燃剤の存在実態を調査した。また、リン系難燃剤のような準揮発性有機物質の重要な暴露媒体の一つであるダストについても着目し、ダスト中のリン系難燃剤の含有量についても調査を行った。気相中のリン系難燃剤と比較し、ダスト中からはより多くの種類のリン系難燃剤が検出された。本研究では、製品のリサイクルと廃棄ステージを考慮した包括的な環境影響評価手法の確立に寄与することを目的として、初年度に引き続いて検討を進め、本年度は以下の成果が得た。リサイクル・廃棄ステージの処理プロセスとフローを調査するため、家電リサイクル工場、塩ビリサイクル工場、プラスチックリサイクル企業等の調査結果のとりまとめを行った。主要な工業製品の素材としてプラスチックを選定し、その添加剤について網羅的データベースの作成を行った中から、特に本研究で取り上げる化学物質として有機リン系難燃剤を選定した。プラスチック等の難燃剤としては、近年まで臭素系難燃剤が主流であったが、ポリ臭素化ジフェニルエーテル類やヘキサブロモシクロドデカンがストックホルム条約の対象物質に指定され、生産・使用の廃止や制限がなされている。その代替として有機リン系難燃剤の使用が増大している。しかし、有機リン系難燃剤は比較的分解等の影響を受けやすく、その変換産物は親化合物より毒性が上昇する可能性がある。本年度は、新素材とリサイクル素材の両方が内装材として利用されている自動車の車室内について、揮発生有機化合物の吸引リスク評価を実施し、また車内ダスト中の有機リン系難燃剤とについて測定し、その由来の探索を試みた。ダストを試料とした電界放出型電子プローブマイクロアナライザの応用では、ダストの固定化方法を提案し、指標となる元素マッピングにより、難燃剤と重金属類の同時スクリーニングが可能であることを示した。質量分析装置の操作とスペクトルデータ解析の専門能力を有する研究協力者が異動したため、一部進捗の遅れを生じた。製品のリサイクルと廃棄ステージを考慮した環境影響評価手法の確立に寄与することを目的として、引き続き検討を進め、本年度は以下の成果を得た。新規とリサイクルのプラスチック等の多様な部材によって囲まれた比較的狭い空間である自動車の車室内は高温になることから、製品由来の化学物質に曝される点では厳しい環境である。そこで、車室内の調査を行い、高濃度になりやすい揮発性有機化合物としてホルムアルデヒドなど、比較的水溶性の高い化合物を特定した。さらにそれら化合物の健康リスクが高いことも示した。この対策として、自動車に既に備わっているウインドー洗浄水貯槽と空調を利用した除去システムを考案し、高い効果が期待できることをシミュレーションにより示した。廃棄物処分場における廃棄物から溶出する化合物の挙動を把握するため、埋立処分場においてヒアリング調査を実施した。さらに実態調査を目的として、有機リン系難燃剤と、その分解産物の分析法を検討した。ガスクロマトグラフ分析において、対象物質が熱分解し、分析誤差を生じ易いことが判明したため、注入口やオブンの温度と分析値の関係について詳細な検討を行い、注入口温度とオブン昇温プログラムの最高温度を最適化することで、多くのリン系難燃剤の正確な定量が可能になることを示した。これによって、製品や浸出水の分析が可能になった。

次いで、プラスチック・リサイクル事業所、および廃棄物の中間処理施設や最終処分場でヒアリング調査を行い、フローをとりまとめた。さらに、臭素系難燃剤の代替として利用が増加しているリン系難燃剤を対象として、自動車室内における人への曝露と健康リスクについて検討した。現段階では健康リスクは低いとの結果であったが、代替の進行や、難燃剤の不純物や分解産物への留意が必要と見られた。おおむね計画に従い進行しているが、予定していた製品中の添加剤分析や放散の測定に関して専門的知識を有する科学研究費研究員については、先方の都合により参画を得られなくなったため、車室内環境中のリン系難燃剤の存在実態の調査において一部遅れが生じた。このため「3)やや遅れている」とした。検討対象の中心とした有機リン系難燃剤については、その分析法を確立した上で、プラスチック等の部材中の分析や、廃棄物埋立処分場における挙動の解析に展開し、対象物質に加えて含有不純物や分解産物も含めた把握を試みる。有機リン系難燃剤は分解により毒性が高まる可能性もあるので、分解産物等も含めた把握によりリスク評価への影響を明らかにする。27年度が最終年度であるため、記入しない。環境リスク管理本年度に作成したプラスチック添加剤のデータベースをWEB上への公開準備を進める。蛍光X線分析を用いた汚染物質のスクリーニングおよび起源解析手法の開発を行う。蛍光X線分析は有機、無機問わず、定性定量ができるため、スクリーニングに向いている。また、蛍光X線分析により元素分析を行うことにより、得られた含有元素組成データから汚染物質の起源解析が可能であると考えられる。また、質量分析装置(GC-MSMS、LC-MSMS)により、より詳細なプラスチック添加剤の定性定量を行う。対象物質としては車室内の内装材、家電製品などを予定している。家電製品は家電リサイクル法によりリサイクルを義務付けられているため、一部、リサイクルプラスチックが使用されている。これにより、身近な家電製品中に含まれるリサイクルプラスチックとバージンプラスチックとの違いについて考察を行う。
疾患特異的iPS細胞を用いた若年性骨髄単球性白血病の病態解析と治療法の開発

恒常的活性化RASが若年性骨髄単球性白血病(JMML)の特異な病態を惹起するメカニズムを解明するために、NF1遺伝子のヘテロ変異を有する1型神経繊維腫症患者の体細胞からiPS細胞(NF1-iPS細胞)を作製することを試みたが、その樹立は困難であった。今後、センダイウイルスベクターの使用、さらには導入遺伝子の変更などによりNF1-iPS細胞の樹立を目指していく予定であるが、今回の結果は、NF1遺伝子変異が核のリプログラミングが起こりにくい状況を形成している可能性を示唆しているのかもしれない。若年性骨髄単球性白血病(JMML)は、乳幼児期に特有の造血器腫瘍で、骨髄異形成症候群(MDS)と骨髄増殖性疾患(MPD)の性状を併せ持つ特異な病態を呈し、予後は極めて不良で、新たな治療法の開発が切望されている。大部分のJMML患者の腫瘍細胞において、NF1遺伝子などのGM-CSF受容体-RASシグナル経路に係る分子をコードする遺伝子の変異により恒常的に活性化されたRASが認められるが、恒常的活性化RASがJMMLの特異な病態を惹起するメカニズムについては全く解っていない。そこで我々は、NF1遺伝子のヘテロ変異を有する1型神経繊維腫症患者の体細胞から樹立したNF1遺伝子ノックダウン1型神経繊維腫症患者由来iPS細胞から造血/血液細胞を分化誘導することにより、JMMLの病態発生を再現し、これを解析することを計画した。我々は、まず1型神経繊維腫症患者の骨髄ストローマ細胞に、レトロウイルスベクターを用いて、Oct3、Sox2、Klf4の3遺伝子、あるいはOct3、Sox2、Klf4、c-Mycの4遺伝子を導入して、iPS細胞の樹立を試みたが、いずれの遺伝子の組合せでもiPS細胞は樹立されなかった。さらに、播種細胞数やウイルス量を変更するなど、様々な条件でiPS細胞の樹立を試みたが、やはりiPS細胞の樹立は困難であった。今後、センダイウイルスベクターの使用、さらには導入遺伝子の変更などによりiPS細胞の樹立を目指していく予定であるが、今回の結果は、NF1遺伝子変異が核のリプログラミングが起こりにくい状況を形成している可能性を示唆しているのかもしれない。
連続測定可能なタイムプロジェクションチェンバーの開発

本研究はタイムプロジェクションチェンバー(TPC)からのデジタル化された信号を連続的に読みだし,高速論理回路を用いて,連続事象に対して選択的データ収集を可能にしようとするものである.まず,昨年度,デジタルオシロスコープを購入し,測定器からのデジタル信号を長い範囲にわたって連続的に,計算機に記憶させ,その性質をみた.本年度は,その蓄えられた信号に高速論理処理を施し,本研究の目的である,連続信号からの事象判別を試みた.当初,この判別を,小型計算機へ信号を高速転送し,そこで行うことを計画していたが,本年度にはいり,実用的な高速高性能の並列処理用CPU(中央演算処理装置)を搭載したボードが市場に出回るようになり,これらをもとに回路を一部自作し,信号処理を行うこととした.大量信号の高速転送が必要であるので,その目的にはVME-busに接続できる汎用CPUを用い, CPU間の情報伝達には並列処理用CPUを用いた.測定器からの信号はリングバッファを用いて貯蔵し,一つのCPUは一連の信号を解析し,別のCPUは別の系列の信号を解析する.このようにして,信号は連続的に読み出す事が出来る.論理処理にCPUを用いたことにより,この課題で述べているタイムプロジェクションチェンバーの信号のみならず,一般的に測定器,若しくは測定器系の信号処理に使用することが可能で,連続的に信号を捉え,そのなかから必要のある信号パターンのみを選び出して記録する必要のある測定,例えば宇宙線の測定等の分野で応用可能であると考えられる.本研究はタイムプロジェクションチェンバー(TPC)からのデジタル化された信号を連続的に読みだし,高速論理回路を用いて,連続事象に対して選択的データ収集を可能にしようとするものである.まず,昨年度,デジタルオシロスコープを購入し,測定器からのデジタル信号を長い範囲にわたって連続的に,計算機に記憶させ,その性質をみた.本年度は,その蓄えられた信号に高速論理処理を施し,本研究の目的である,連続信号からの事象判別を試みた.当初,この判別を,小型計算機へ信号を高速転送し,そこで行うことを計画していたが,本年度にはいり,実用的な高速高性能の並列処理用CPU(中央演算処理装置)を搭載したボードが市場に出回るようになり,これらをもとに回路を一部自作し,信号処理を行うこととした.大量信号の高速転送が必要であるので,その目的にはVME-busに接続できる汎用CPUを用い, CPU間の情報伝達には並列処理用CPUを用いた.測定器からの信号はリングバッファを用いて貯蔵し,一つのCPUは一連の信号を解析し,別のCPUは別の系列の信号を解析する.このようにして,信号は連続的に読み出す事が出来る.論理処理にCPUを用いたことにより,この課題で述べているタイムプロジェクションチェンバーの信号のみならず,一般的に測定器,若しくは測定器系の信号処理に使用することが可能で,連続的に信号を捉え,そのなかから必要のある信号パターンのみを選び出して記録する必要のある測定,例えば宇宙線の測定等の分野で応用可能であると考えられる.本年度は本研究の初年度にあたり、物の設計、製作、購入及びそれらの組立、接続テスト等をおこなった。本研究ではタイムプロジェクションチェンバー(TPC)からの信号を連続的に読み込む必要があるため、テストに適した大きさの小型TPCの設計製作・及び高速アナログ・ディジタル回路の購入組立、計算機との接続テストを行う必要があった。テスト用TPCは既に設計が終わり、現在組立が完了している。またTPC用のガス容器も準備が出来ており、今後TPCをガス容器に入れ信号の取り出し試験を行うことになっている。一方、読みだし系の回路については、当初記憶素子を持った高速アナログ・ディジタル変換回路を購入し、計算機との接続回路は別に設計製作する予定であったが、本年になって計算機との交信用の回路を内蔵したディジタルオシロスコープが市販されるようになり、これを購入して計算機との接続テストを行った。また、これらの信号のかなりの程度の処理はパーソナルコンピュータで十分行えるのであるが、処理した大量のデータをいかにしてホスト計算機に送るかが問題であった。この点に関しては、本年度あたりから従来小型計算機同志の局所ネットワークに用いられてきたイーサネット用の回路がパーソナルコンピュータ用にも開発され市販されるようになってきた。本年度これを購入し、ディジタル化した信号をパーソナルコンピュータで読みだし簡単な処理を行った後、小型計算機で読みだす試験も行った。以上、本年度は各部分の組立、個別テストをほぼ予定通り終了し、来年度、本研究の目的である、TPC自身による事象選別のテストを行う準備ができた。昨年度,デジタルオシロスコープを購入し,測定器からのデジタル信号を長い範囲にわたって連続的に,計算機に記憶させ,その性質をみた.本年度は,その蓄えられた信号に高速論理処理を施し,本研究の目的である,連続信号からの事象判別を試みた.当初,この判別を,小型計算機へ信号を高速転送し,そこで行うことを計画していたが,本年度にはいり,実用的な高速高性能の並列処理CPU(中央演算処理装置)IC(集積回路)が市場に出回るようになり,我々も,これらをもとに回路を一部自作し,信号処理を行うこととした.並列処理用CPUーICを用いることにしたことにより,個々の処理能力は極端に高速である必要はなくなった反面,従来の論理処理と異なる方法を開発する必要が生じ,また,並列処理に付随するCPU間の通信に対するテストも必要となった.これらはいずれも本年度内に開発テストされ,従来の小型計算機で処理する程度,若しくはそれ以上の性能を得ることができた.

また,論理処理にCPUを用いたことにより,この課題で述べているタイムプロジェクションチェンバーの信号のみならず,一般的に測定器,若しくは測定器系の信号処理に使用することが可能で,連続的に信号を捉え,そのなかから必要のある信号パターンのみを選び出して記録する全ての分野で応用可能であると考えられる.本研究は,現在まとめの段階に入っているが,実際的な応用として,高エネルギー物理学研究所の陽子シンクロトロンの実験,また東京大学宇宙線研究所との共同研究,超新星からの高エネルギーγ線の観測に用いることを計画中である.
計算代数とテンソル代数に基づくロバスト多重スペクトル推定に関する研究

本研究は行列とテンソルの疎表現と凸最適化による復元手法を研究している.以下主要成果を2つ紹介しておく.第1の成果は,低ランク行列が疎行列で表現された加法雑音を伴って観測される状況を想定し,観測行列から低ランク行列を復元する問題を検討したものである.この問題は主成分分析の非自明な拡張として注目されてきたが,大規模な行列に対する実用的なアルゴリズムは知られていなかった.本研究ではこの問題とその凸緩和問題の各々に対してアルゴリズムを提案している.まず,貪欲アルゴリズム(greedy algorithm)を提案し,このアルゴリズムによって所望の低ランク行列が十分な精度で推定されることを数値実験で明らかにしている.次に,凸緩和問題として「"行列のl_1ノルム(l_0ノルムの凸緩和)"と"行列の特異値の総掬(ランクの凸緩和)"の重み付き和を最小化する問題」を直積空間上で定式化し,Douglas-Rachford splittingを適用した低計算コストなアルゴリズムを提案している.このアルゴリズムは予め所望の行列のl_0ノルムやランクの情報を必要とせず,既存のアルゴリズムに比べ優れた収束性能を持っていることを明らかにしている.さらに,2つの提案アルゴリズムを複数の顔画像から鏡面反射や陰影を除去する問題に応用し,優れた効果を確認している.以上の結果はJournal of Math-for-Industryに発表している.第2の成果は,テンソルのランクとして,複数のモードで各々展開された行列を用いて定義される「n-ランク」を採用し、線形テンソル方程式の最小ランク解を求める問題とその凸緩和問題を検討したものである.この問題は高次元データの復元問題のモデルとして注目されてきたが,大規模なテンソルに対して所望のn-ランク情報を必要としない実用的なアルゴリズムは知られていなかった.本研究ではこの凸緩和問題にDouglas-Rachford splittingとADMを適用することにより,低計算コストなアルゴリズムを2つ提案し,これらが,いずれも所望のテンソルのn-ランクの情報を必要とせず,優れた収束性能を持つことを明らかにしている.さらに2つのアルゴリズムを医用画像や多重分光画像の復元問題に応用し,優れた効果を確認している.以上の結果はInverse Problemsに発表している.近年,Compressed Sensing(線形方程式の解となるベクトルの中で非ゼロ成分の数が最小になるスパースなベクトルを近似推定する問題)やMatrix Completion(線形行列方程式を満たす全ての行列の中で最も小さなランクを持つ行列を近似推定する問題)に関する知見が急速に進んでおり,ブレークスルーとして注目を集めている.これらの研究動向に触発され,本研究では高次元データ中に潜む本質的な低次元情報を引き出し,これを効果的に利用する新しい方式を開発することを目的にしている.これまでに以下のような成果を得ている.まず,ロバスト主成分分析(与えられたデータ行列を低ランク行列とスパースな行列の和に近似分解する問題)に対して,大規模な問題に対しても応用できる優れたGreedyアルゴリズムを開発している(IEEE ICASSP2010,Dallas,March2010で発表).また,最近,Tensor Completion(Matrix Completionをテンソルの場合に一般化した問題)の解法として,テンソルの一部の成分情報から残りの成分を近似復元するアルゴリズムを開発している.提案アルゴリズムは,復元対象のテンソルが低階数で既知の成分が全てのモードに広く分布している場合には,完全なテンソル情報の復元を実現するため,高次元のテンソル値データ解析を必要とする多くの分野(例えば,心理測定学や生体信号処理等)で重要な役割を果たすことが期待される.本研究は行列とテンソルの疎表現と凸最適化による復元手法を研究している.以下主要成果を2つ紹介しておく.第1の成果は,低ランク行列が疎行列で表現された加法雑音を伴って観測される状況を想定し,観測行列から低ランク行列を復元する問題を検討したものである.この問題は主成分分析の非自明な拡張として注目されてきたが,大規模な行列に対する実用的なアルゴリズムは知られていなかった.本研究ではこの問題とその凸緩和問題の各々に対してアルゴリズムを提案している.まず,貪欲アルゴリズム(greedy algorithm)を提案し,このアルゴリズムによって所望の低ランク行列が十分な精度で推定されることを数値実験で明らかにしている.次に,凸緩和問題として「"行列のl_1ノルム(l_0ノルムの凸緩和)"と"行列の特異値の総掬(ランクの凸緩和)"の重み付き和を最小化する問題」を直積空間上で定式化し,Douglas-Rachford splittingを適用した低計算コストなアルゴリズムを提案している.このアルゴリズムは予め所望の行列のl_0ノルムやランクの情報を必要とせず,既存のアルゴリズムに比べ優れた収束性能を持っていることを明らかにしている.さらに,2つの提案アルゴリズムを複数の顔画像から鏡面反射や陰影を除去する問題に応用し,優れた効果を確認している.以上の結果はJournal of Math-for-Industryに発表している.第2の成果は,テンソルのランクとして,複数のモードで各々展開された行列を用いて定義される「n-ランク」を採用し、線形テンソル方程式の最小ランク解を求める問題とその凸緩和問題を検討したものである.この問題は高次元データの復元問題のモデルとして注目されてきたが,大規模なテンソルに対して所望のn-ランク情報を必要としない実用的なアルゴリズムは知られていなかった.

本研究ではこの凸緩和問題にDouglas-Rachford splittingとADMを適用することにより,低計算コストなアルゴリズムを2つ提案し,これらが,いずれも所望のテンソルのn-ランクの情報を必要とせず,優れた収束性能を持つことを明らかにしている.さらに2つのアルゴリズムを医用画像や多重分光画像の復元問題に応用し,優れた効果を確認している.以上の結果はInverse Problemsに発表している.
恙虫病リケッチアの宿主細胞への吸着・侵入機構の検討

偏性細胞寄生菌である恙虫病リケッチアの宿主細胞への吸着・侵入機構はリケッチアの病原因子を解明するうえで重要である。そこで本研究は、フローサイトメータ、共焦点レーザ顕微鏡、および電子顕微鏡を利用して恙虫病リケッチアの宿主細胞への吸着・侵入機構を検討するとともに、吸着・侵入に関わる分子機構解明の手がかりを得ることを目的とした実験を行い以下の結果を得た。1.リケッチア感染細胞を免疫染色しフローサイトメータを用いて解析することによりリケッチアの増殖状態を測定する方法を開発した(投稿中)。2.リケッチア接種細胞に対してロ-ダミン標識ファロイディンとFITC標識抗-恙虫病リケッチア抗体による二重染色を行い、共焦点レーザー顕微鏡で観察した結果、接種後4時間目では細胞表面に吸着したリケッチア粒子の直下にアクチンの重合がみられ、24時間後にはリケッチア粒子の後方にアクチン繊維の束状重合を示す“コメットテイル"の形成が確認された。これらのことから恙虫病リケッチアの吸着・侵入にはアクチンの重合が関与していることが明らかとなった(投稿準備中)。現在、さらに電子顕微鏡的に検討中である。3.リケッチアの吸着・侵入に伴ってアクチンの重合を引き起こす分子機構を解明する目的で、赤痢菌、サルモネラ菌、およびリステリア菌において報告のあるvirG,mxiA,invAおよびactA遺伝子と相同性のある塩基配列をPCR法により検索したが、恙虫病リケッチアにおいては検出できず、これらの細菌とは異なった分子機構が関与している可能性が示された。なお、本研究ではリケッチア株、および操作の各段階で得られる試料の保存のために超低温槽を使用した。