hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホスファチジルイノシトール3キナーゼを介した膜動態と生理機能解析

ホスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI3キナーゼ)は、動物細胞の癌化や小胞輸送、様々なシグナル伝達経路に関与している。一方、植物ではPI3キナーゼの変異体が単離されておらず、その機能解明は進んでいない。本研究ではPI3キナーゼの活性調節因子Atg6に着目し、モデル植物のシロイヌナズナでAtATG6遺伝子破壊株を作出した。その表現型解析を通して植物独自のPI3キナーゼの高次機能が次第に明らかになってきた。ホスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI3K)は細胞増殖やエンドサイトーシス、シグナル伝達など多様な生命現象に関与しているが、これまで高等植物ではその生理的意義の理解は遅れていた。酵母のオートファジー遺伝子の一つATG6はPI3Kと複合体を構成し、その機能調節に関わっていることがよく知られている。本研究は植物のATG6ホモログに着目し、ATG6-PI3K複合体が担う植物独自の高次機能を明らかにすることを目的とする。本年度はシロイヌナズナAtATG6の破壊株を単離し、野生株との戻し交雑による純化作業を行ったのち、詳細な表現型解析に着手した。atatg6変異体植物を栄養飢餓条件下で培養しても液胞内にオートファジックボディは蓄積しなかった。また、早期老化や過敏感細胞死の促進など、典型的なオートファジー変異体としての表現型を示した。atatg6変異体の老化促進は老化の分子マーカー遺伝子(DIN2, SAG12)の発現上昇によっても裏付けられた。さらに、オートファジー以外にどのような影響が出ているかを調べるため、マイクロアレイ解析および電子顕微鏡を用いた細胞内微細構造の形態観察の準備を進めている。一方、酵母ツーハイブリッドスクリーニングを用いて、AtAtg6と相互作用する新規因子の探索も開始した。まだ候補遺伝子の単離には至っていないが、次年度もスクリーニングを継続し、PI3K複合体としての多様な機能を使い分ける分子基盤を明らかにする。Atg6/Vps30はVps34とホスファチジルイノシトール3キナーゼ(PI3K)複合体を構成して、オートファジーや液胞タンパク質輸送など多様な膜動態を担っている。植物においてもPI3K阻害剤によりエンドサイトーシスやオートファジーが影響を受ける例が知られている。しかし、シロイヌナズナのAtATG6、AtVPS34遺伝子欠損株はいずれも雄性不稔となり、PI3Kのホモ変異体を用いた逆遺伝学による解析は困難であった。本研究ではatatg6の雄性不稔を回避することで、PI3K複合体の遺伝子破壊株を植物個体として得る系の開発に成功した。得られたatatg6変異体はオートファジー能を欠損し、過敏感細胞死や老化促進などオートファジー変異体(atatg)としての特徴を示した。ホスファチジルイノシトール3リン酸プローブであるYFP-2xFYVEの細胞内局在を観察したところ、2xFYVEの液胞膜への蓄積がatatg6変異体では失われていた。さらに、他のatatg6変異体と異なり、atatg6植物には著しい生育阻害など多面的な表現型が見られた。本年度実施したマイクロアレイ解析の結果、様々な遺伝子発現がatatg6変異体で誘導されることも明らかとなった。これらの結果より、植物のAtg6-PI3K複合体が花粉発芽やオートファジー以外に様々な生理機能を持つことが分子レベルでも示された。また、植物のAtAtg6結合因子として同定した遺伝子の欠損株でも同様の生育遅延や遺伝子発現の変動を確認することができた。
CD4陽性T細胞に認識される上皮性癌抗原遺伝子の同定と癌ワクチンへの応用

2.久留米大学で進行中である抗原ペプチドを用いた癌ワクチンの臨床研究では、患者によっては投与された癌抗原ペプチド(9-mer,10-mer)に対してIgG抗体が誘導される。申請者は、癌ペプチドワクチン療法を受けた癌患者を解析することにより、9-merであるUBE2V 43-51ペプチドを投与された肺癌患者に、UBE2V 43-51ペプチドをHLA-DRB1^*0403拘束性に認識するCD4陽性T細胞が誘導されることを確認した。3.申請者は、日本人の多くが発現するHLA-A^*2402分子に提示され前立腺癌に対する細胞傷害性T細胞を誘導できるペプチド同定を試み、prostate-specific antigen(PSA)152-160,PSA248-257ペプチドを同定した。また、PSA248-257ペプチドのワクチンを受け、このペプチドに対するIgG抗体が増加した前立腺癌の末梢血リンパ球よりPSA248-257ペプチドを含むlong PSAベプチドを認識するCD4陽性T細胞を確立した。しかしながら、確立したCD4陽性T細胞やワクチン後に増加したIgG抗体は、投与されたPSA248-257ペプチドを認識できないことから、癌ワクチンにより癌患者内でエピトープの拡大が生じたことが示唆された。クラスI分子に提示される癌抗原ペプチドを用いた抗癌ワクチン療法の治療効果を増強することを目的として、CD4陽性ヘルパーT細胞に認識されるヒト癌細胞の癌抗原をコードする遺伝子を新たに単離することを、また、既知の癌抗原に関しては、クラスII分子に提示されCD4陽性T細胞に認識される新たな抗原ペプチドを同定することを試みた。卵巣癌患者の癌性腹水よりクラスII分子を恒常的に発現しているアロ腫瘍であるB細胞系・単球系白血病細胞を自己HLA-DRB1^*04051拘束性に認識するCD4陽性T細胞(SA-1)を確立した。このCD4陽性細胞は自己末梢リンパ球にも反応し自己反応性を有することが判明した。cDNAライブラリー発現クローニングを行なうために、HLA-DRA1^*0101,-DRB1^*04051を恒常的に発現した293T細胞(293T-DR0405)を確立し、また、細胞内にクラスII抗原プロセッシングに必要な分子(IiやHLA-DM)を発現させるためにCIITA cDNAを準備しtransfectしたが、SA-1細胞はCIITAをtransfectしない293T-DR0405細胞にも反応した。また、クラスII分子を発現した上皮性癌細胞株を反応性確認のスクリーニングに用いることを目的に、CIITAを恒常的に発現した(内因性クラスII分子を発現することを意味する)上皮性癌の細胞株を作製した。さらに、既知の癌抗原で抗体が認識することを確認しているcyclophilin BとART4抗原のHLA-DRB1^*1501分子に結合が期待されるクラスIIペプチドを用いて健康人の末梢リンパ球をdendritic cellsを用いて刺激し、クラスIIエピトープの同定を試みたが、自己反応性CD4陽性T細胞の優位な増加のため未だ決定に至っていない。1.申請者は上記科学研究費補助金により、卵巣癌患者の癌性腹水よりクラスIIを恒常的に発現しているアロ腫瘍であるB細胞系・単球系白血病細胞を自己HLA-DRB1^*04051拘束性に認識するCD4陽性T細胞(SA-1)を確立した。それらはHLA-DRB1^*04051を発現している大部分の細胞、特に293T-DRB1^*0405細胞にも反応することからcDNA library expression法によるクローニングが困難であった。しかしながら、細胞内のクラスII pathwayに必要な分子であるinvariant chain (Ii)やクラスIIトランスアクチベーター(CIITA) plasmid cDNAを準備することができた。

2.久留米大学では、HLAクラスI分子に提示される癌抗原ペプチドを癌患者に投与する癌ワクチンの臨床治験が準行中であるが、患者によっては投与された癌抗原ペプチド(9-mer,10-mer)に対するIgG抗体が著明に誘導される場合があることを観察している。生体内で抗原特異的IgGが誘導されるためには、抗体を産生するB細胞にサイトカインを供給するヘルパーT細胞の存在が示唆されるが、実際に9-merであるUBE2V 43-51ペプチドを投与された肺癌患者の末梢リンパ球中に、UBE2V 43-51ペプチドをHLA-DRB1^*0403拘束性に認識するCD4陽性T細胞の存在を確認した。また、UBE2V 43-51ペプチドは6番目にシステインを有しており、酸化によりシスチン化や2量体化されやすいが、UBE2V 43-51ペプチドを認識するCD4陽性T細胞は、BE2V 43-51ペプチドを単量体としてのみでなく2量体としても認識することを証明した。3.申請者は、再燃前立腺癌に対するワクチン療法確立のため、日本人に多いHLA-A^*2402分子に提示され前立腺癌に対する細胞傷害性T細胞を誘導できるペプチド同定を試み、prostate-specific antigen(PSA)152-160,PSA24-257ペプチドを同定した。また、PSA 248-257ペプチドは、前立腺癌患者の約60%、健康人の約80%でこのペプチドに対するIgG抗体の存在が認められた。このことは、前立腺癌患者や健康人にPSA抗原を認識するCD4陽性T細胞が存在することを間接的に示唆していると考えられ、現在この可能性を検討中である。1.久留米大学で進行中であるHLAクラスI分子に提示される抗原ペプチドを用いた癌ワクチンの臨床研究では、患者によっては投与された癌抗原ペプチド(9-mer,10-mer)に対するIgG抗体が著明に誘導される症例があることを観察している。生体内で抗原特異的IgGが誘導されるためには、抗体を産生するB細胞にサイトカインを供給するヘルパーT細胞の存在が示唆されるが、実際に9-merであるUBE2V 43-51ペプチドを投与された肺癌患者の末梢血リンパ球中に、UBE2V 43-51ペプチドをHLA-DRB1^*0403拘束性に認識するCD4陽性T細胞の存在を確認した。また、UBE2V 43-51ペプチドは6番目にシステインを有しており、酸化によりシスチン化や2量体化されやすいが、UBE2V 43-51ペプチドを認識するCD4陽性T細胞は、UBE2V 43-51ペプチドを単量体としてのみでなく2量体としても認識することを証明した。(Harada M.et al.,J.Immunol 2004)2.申請者は、再燃前立腺癌に対するワクチン療法確立のため、日本人に多いHLA-A^*2402分子に提示され前立腺癌に対する紳胞傷害性T細胞を誘導できるペプチド同定を試み、prostate-specific antigen(PSA)152-160,PSA 248-257ペプチドを同定した。(Harada M et al.,Prostate 2003)また、PSA 248-257ペプチドは、前立腺癌患者の約60%、健康人の約80%でこのペプチドに対するIgG抗体の存在が認められた。
集積型マイクロプラズマを用いた高性能遺伝子導入法の開発

集積型マイクロプラズマジェットを用いて、標準的な細胞に緑色蛍光タンパク遺伝子を導入する実験を試み、照射後一日間培養した細胞内に遺伝子が導入されていることを確認した。その機構を解明するために、何種類かのプラズマ源を用いて実験を行った。その結果、遺伝子導入には電界のみではなく、プラズマで生成された荷電粒子の効果が大きいことが推定された。この知見に基づいて、電荷を効率的に供給できるエレクトロスプレー法を開発し、細胞の死滅率を抑制しながら比較的高い導入効率が得られる条件を見出した。本年度は、まず細胞を培養したり観測したりできる実験環境を整備した。その上で、大気圧動作マイクロプラズマジェットのバンドルを装着し、細胞に照射できる遺伝子導入装置を組み立てた。その装置を用いて、COS細胞(アフリカ緑サル腎細胞)にGFP(緑色蛍光タンパク)遺伝子を導入する実験を試みた。回転している培養シャーレに対して照射条件(時間や照射距離)を系統的に変化させて、照射の約1日後の細胞の状態を蛍光顕微鏡で観測したところ、細胞内にGFPが導入されていることがわかり、明らかにプラズマ照射の効果があることがわかった。しかし、ジェットの直下では細胞が気流による乾燥や直接的なプラズマ照射の影響で死滅しており、走査軌跡の両脇の方で導入の確率が高くなっていることがわかった。ジェットによるプラズマ照射では、主として、プラズマから輸送されるイオンやラジカルの効果が大きいと思われるので、電界の効果を顕著にさせてその違いを見るために、高電圧超短パルス(サブμ秒)のパルスパワー電源を導入して、誘電体被覆の並行導線間でコロナ放電をさせる方式のマイクロプラズマ源を製作し、近接配置での照射を試みた。こちらの方式でも遺伝子導入が可能であることがわかった。しかし、まだ照射条件の最適化が十分にできていないので、両者のプラズマ源での照射効果の差異を定量的に論じるまでには至っていない。今後は、後者の方式の改良とともに、液中に電極を敷設した方式も試みて、遺伝子導入におけるイオンやラジカル種の効果と電界による効果を分離して、遺伝子導入のメカニズムを明らかにしていく計画である。昨年度は、大気圧で作動できるマイクロプラズマジェットをプラズマ源として用いて、COS細胞(アフリカ緑サル腎細胞)にGFP(緑色蛍光タンパク)遺伝子を導入する実験を試み、照射後一定時間培養した細胞内にGFPが導入されていることを確認した。今年度は、その遺伝子導入のメカニズムを解明するために、何種類かのプラズマ源を用いて遺伝子導入の実験を行った。まず、プラズマジェットを用いた実験では、ジェットの下流にそれぞれ金属メッシュと絶縁体メッシュをを配置した場合の比較から、荷電粒子の照射効果が大きいことを確認した。次に、銅製極細管(キャピラリー)を上部電極とし、サンプルを入れたシャーレの下部に配置した線状電極との間で放電を生成する配置で実験を行った。印加電圧が放電開始電圧以下では遺伝子は殆ど導入されなかったが、それ以上では急激に導入率が上昇した。このことからも、遺伝子導入には印加電圧による電界のみの効果ではなく、プラズマによって生成された荷電粒子の影響が大きいと推定される。これらの実験結果に基づいて、電荷を効率的に供給できるエレクトロスプレー法を適用することにした。注射器のようにシリンジ部と中空金属針を有するヘッドをシャーレ上に配置して、金属針に高電圧を印加しながらシリンジ部から溶液を滴下させると霧状になった液滴が帯電して噴霧される。シリンジ部に入れる溶液として培養液以外に何を入れればよいかについて試行を重ねた結果、細胞の死滅率を抑制しながら比較的高い導入効率が得られる条件を見出した(詳細については,知財の出願に関係するので省略する)。本年度に行ったこれらの実験の結果から、プラズマを用いた遺伝子導入には,プラズマ中で生成された荷電粒子が細胞表面あるいは遺伝子のタンパク分子を帯電させ、それに起因する局所的な電界が細胞壁に作用しているのではないかと推論される。今後は、これらの解析結果に基づいて、より高効率で実用的な遺伝子導入法の開発を継続していく予定である。
膵臓がんの重症度と口腔内状態との関係

膵臓がん・胆管がん、胆嚢がん患者と診断された患者を追跡し、治療後の生命予後に口腔の疾患が関連しているか検討した。分析は、生命予後が1年未満の者と1年以上の者に分けて、臨床の指標を比較した。その結果、C反応性蛋白、肥満度(BMI)、および歯周病重症度が、生命予後と関連していた。また、血液中の腫瘍マーカーのみならず、唾液中にも強く発現する腫瘍マーカー(マイクロRNA)の存在が確認された。近年、がんと口腔内状態との関連について注目されている。われわれは、がんの重症度と歯周病の進行度との関連性について、酸化ストレスが関与していると推測している。本研究では、膵臓がんの重症度と歯周状態との関連性について、酸化ストレスを中心に横断研究を行った。重度歯周病群は軽度歯周病群と比較してdROM値が有意に高く(p=0.003)、DU-PAN-2値が高い傾向にあった。また、軽度歯周病群は全員GPS0であったが、重度歯周病群のうち4名にGPS1,2を認めた。一方、2群間においてOXY吸着値には差は認められなかった。本研究より、歯周組織での炎症により酸化ストレスが発生し、膵臓がんの重症化に関与している可能性が示唆された。膵臓がん、胆管がんは「予後不良ながん」として知られており、生存率は他臓器のがんと比較して短い。一方、消化器がん・呼吸器がんと口腔内状態との関連が、疫学的観察研究から指摘されている。そこで本研究では、口腔内状態と膵臓がんの生存率との関連について検討した。岡山大学病院消化器内科にて膵臓がん・胆管がんと診断された患者22名を対象に、がん治療開始前の口腔内状態を診査した。具体的な診査内容はう蝕の有無(DMF歯数、歯周ポケット深さ(PPD)、クリニカルアタッチメントレベル(CAL)、プロービング時出血の有無(BOP%)、動揺度、口腔清掃状態(O'LearyのPlaque Control Record)、歯周病重症度である。また、診療録をもとに、進行ステージ、BMI、血清中生化学的指標(CRP、HbA1c、アルブミン値、carcinoembryonic antigen (CEA)、carbohydrate antigen 19-9 (CA19-9))を記録した。統計処理でが、生命予後が1年未満の者(11名)と1年以上の者(11名)に分けて、変数を比較した。また、カプランマイヤー法、Cox比例ハザードモデルを用いて、生命予後に関連する因子を求めた。その結果、2群間でCRP、CEA、CAL、歯周病重症度に有意な差が認められた。カプランマイヤー法での分析では、BMI,CRP,歯周病重症度が1年後の生存率と関連していた。Cox比例ハザードモデルでは、CA19-9およびCRPが予後と有意に関連する因子であった。また、CRPは歯周病重症度と関連していた。以上のことから、歯周病が「炎症状態」を通じて、間接的に膵臓がん・胆管がんに影響している可能性が示唆された。(理由)がん患者の登録数が予想した数よりも少なかった。10歯以下の者は除外規定にいれたが、実際のがん患者には高齢者が多く、研究対象とはなりえなかった。膵胆管がん患者では健常者と比較して、いくつかのマイクロRNA(mRNA)の血清中レベルが高値であると報告されている。代表的mRNAはmiR-1246、miR-3976、miR-4306、miR-4644である。今年度は、血清の代わりに唾液を用いて、膵胆管がん患者において、これらのRNAが特徴的に現れているか検討した。年齢、性別に差の無い膵胆管がん患者12名と健常者13名から、非刺激唾液を採取した。唾液中エキソソームを分離し、そこに含まれるRNAを抽出した後に、RT-qPCR法を用いてmRNAを定量した。その結果、miR-1246とmiR-4644の発現が、膵胆管がん患者に有意に高く認められた。ROC曲線を用いて、特定された唾液中mRNAが、膵胆管がん患者と健常者をふるい分けできる能力があるかについて調べた。miR-1246が高く発現する場合、ROC曲線から得られたAUC(Area Under the curve)は0.814であった。一方、miR-4644の場合のAUCは0.763であった。さらに、miR-1246とmiR-4644を同時に高く発現している場合、AUCは0.833となった。また、膵胆管がん患者群では、C反応性蛋白(CRP)とがんのステージとの間に有意な正の相関(r=0.582)、アルブミンとHbA1cとの間に有意な正の相関(r=0.582)、アルブミンとCRPの間に有意な負の相関(r=-0.711)が認められた。さらに、既知の代表的な膵胆管がんマーカーであるCA19-9レベルとmiR-1246発現量との間に、有意な正の相関(r=0.818)も確認された。以上のことから、人数が少なく、パイロット的な研究の域ではあるが、唾液中エクソソームに含まれるmiR-1246とmiR-

4644は、膵胆管がんのバイオマーカである可能性が示唆された。膵臓がん・胆管がん、胆嚢がん患者と診断された患者を追跡し、治療後の生命予後に口腔の疾患が関連しているか検討した。分析は、生命予後が1年未満の者と1年以上の者に分けて、臨床の指標を比較した。その結果、C反応性蛋白、肥満度(BMI)、および歯周病重症度が、生命予後と関連していた。また、血液中の腫瘍マーカーのみならず、唾液中にも強く発現する腫瘍マーカー(マイクロRNA)の存在が確認された。本年度は、膵臓がんの重症度と口腔内状態との関連性について、酸化ストレスの観点から横断調査を行うことを目的としており、順調に進展していると考えられる。再度消化器内科と連携を強化して患者数の増加を図る。予防歯科学平成27年度も症例数を増やし、横断研究を続けるとともに、膵臓がんの進行、生存率についてコホート研究を行う予定である。当初購入を予定していた消耗品が見込み金額より安価に購入できたため。予定より物品を安価で購入できたため。平成28年度の研究に必要な消耗品の購入を計画している。生じた次年度使用額と合わせて研究遂行に必要な物品を購入する予定である。
精神障害者による犯罪を防ぐための施策について

本調査で、平成9年4月から11年9月までに筑波大学精神保健グループが行った刑事精神鑑定75例を通院状況に着目して「非接触」群「通院・相談」群に分類し比較検討し、さらに、後者の「通院・相談」群を「中断」群と「継続」群に分類し比較検討を行った。その結果、「非接触」群と「通院・相談」群との比較では、重大犯に限った前科と精神分裂病がそれぞれ「通院・相談」群で高い傾向を認めた。また、人格障害は「非接触」群で高い傾向を認めた。「中断」群と「継続」群との比較ては、罪状別において、放火においては「継続」群で高い傾向を認めた。前科の有無は「中断」群で高い傾向を認めた。精神遅滞は、「中断」群で高い傾向を認めた。結局、関係諸機関との接触状況に人口統計学的な差がない、重大犯罪をなした者は医療機関に繋がりやすい、精神分裂病者は関係諸機関と接触しやすいが人格障害者は接触しにくい、精神遅滞者は医療の適応とならないが逸脱行動を繰り返す、物質関連障害者が医療を中断しやすい、医療の中断が再犯と関わりがある、分裂病者の被害妄想が犯罪と関わりがあるという知見を得た。次に、事例を呈示し詳細な検討を行い、事例の持つ問題点を、1.患者側の問題、2関係諸機関の問題、の2つに大別しその中でさらに問題点を小分類した。最も多かった問題は、1患者側の問題における「治療コンプライアンスの悪さ」であった。その結果、現行制度の改善点として、前科・前歴のある障害者について危険性の伝達を徹底して行うこと、福祉機関との連携が重要であること、精神科救急の拡充、精神遅滞者を支援するための関係諸機関の連携の必要性、物質関連障害者に接する諸機関の連携と専門治療施設の必要性を述べた。また、3事例の検討から、現行制度の改善だけでは治療が困難であり、新たな制度として、非自発的な外来通院制度・粗暴な障害者を治療するための専門病棟の必要性を挙げた。一定地域(茨城県)、一定期間(1997.31999.9)に発生した精神障害者の犯罪事例で刑事精神鑑定を委嘱された75例の特徴を統計学及び事例検討を通して、明らかにし実効のある精神医療の施策を提言することを目的とした。精神鑑定は代表が嘱託され、他の分担者は鑑定助手として関与してきている。従って、対象となる鑑定事例の詳細を把握しており、犯行の要因についても把握しており、個人要因とともに周囲の関係者の対応(対応システム)も大きな要因となることも認識している。こうした状況の下に、平成14年度は次の研究を行った。イ)まず、項目を選択し、入力し、統計解析を行った。ロ)犯行の個人内要因として、性、年齢、職業、精神医学的診断、症状、病歴、前科前歴、犯行直前の行動・状況(受診状況など)、犯行内容等の項目を選択した。次に、ハ)事例毎にロ)での項目毎にチェックした。ニ)そして、個人内要因とシステム要因から解析し、前者の要因の高い群と後者の要因の高い群で比較した。現段階では、上記データから次の結果が予想されている。・精神分裂病の場合は、服薬の遵守、定期的通院、治療関係者の適切な関わりが欠けていること。・物質関連障害の場合、通院の中断、物質の再使用が挙げられる。今後、詳細な解析を行う予定である。

本調査で、平成9年4月から11年9月までに筑波大学精神保健グループが行った刑事精神鑑定75例を通院状況に着目して「非接触」群「通院・相談」群に分類し比較検討し、さらに、後者の「通院・相談」群を「中断」群と「継続」群に分類し比較検討を行った。その結果、「非接触」群と「通院・相談」群との比較では、重大犯に限った前科と精神分裂病がそれぞれ「通院・相談」群で高い傾向を認めた。また、人格障害は「非接触」群で高い傾向を認めた。「中断」群と「継続」群との比較では、罪状別において、放火においては「継続」群で高い傾向を認めた。前科の有無は「中断」群で高い傾向を認めた。精神遅滞は、「中断」群で高い傾向を認めた。結局、関係諸機関との接触状況に人口統計学的な差がない、重大犯罪をなした者は医療機関に繋がりやすい、精神分裂病者は関係諸機関と接触しやすいが人格障害者は接触しにくい、精神遅滞者は医療の適応とならないが逸脱行動を繰り返す、物質関連障害者が医療を中断しやすい、医療の中断が再犯と関わりがある、分裂病者の被害妄想が犯罪と関わりがあるという知見を得た。次に、事例を呈示し詳細な検討を行い、事例の持つ問題点を、1.患者側の問題、2.関係諸機関の問題、の2つに大別しその中でさらに問題点を小分類した。最も多かった問題は、1.患者側の問題における「治療コンプライアンスの悪さ」であった。その結果、現行制度の改善点として、前科・前歴のある障害者について危険性の伝達を徹底して行うこと、福祉機関との連携が重要であること、精神科救急の拡充、精神遅滞者を支援するための関係諸機関の連携の必要性、物質関連障害者に接する諸機関の連携と専門治療施設の必要性を述べた。また、3事例の検討から、現行制度の改善だけでは治療が困難であり、新たな制度として、非自発的な外来通院制度、粗暴な障害者を治療するための専門病棟の必要性を挙げた。
ジャイナ教のマンダラに関する基礎的な研究

インド各地を訪ねてジャイナ教のマンダラ図像を収集、画像データ化するとともに、ジナの生涯を戯曲的に再現するパンチャ・カリヤーナカの儀礼の調査を二度実施して、写真とビデオで記録した。これらのデータの整理・分析と、新たに入手した儀礼のテキストの解読を行ない、その成果の一部を学会等で報告・発表した。ヒンドゥー儀礼の影響が色濃いジャイナ教儀礼のなかで、パンチャ・カリヤーナカの儀礼はジャイナ教に固有のもので、とくにジナの開悟に伴う「聖なる集い」(サマヴァサラナ)の儀礼は、仏教のいわゆる尊像マンダラの対応物として注目される。祖師(ジナ)を中心に描くジャイナ教の図像資料を実施計画に従って収集し、画像データ化した。特に9月と2月に実施した調査旅行で、デリー、ラクノウ、マトゥラー、バローダ(旧名)、ムンバイの博物館を訪問するなどして、貴重な図像資料を多数入手し得たことは初年度の大きな成果である。このうちデリー国立博物館では、特別に閲覧を許可されて収蔵品リストから約300点の図像データを抜き出し、現像の申請を行って写真版を入手することに成功し、またラクノウ州立博物館では、地下収蔵庫に眠る多数のマトゥラー出土物を調査する機会を得て、画像データも持ち帰ることができた。初期の奉献板や四面像を始めとするいわゆるサマヴァサラナ(仏教のマンダラの一般的な対応物)関連の図像に限らず、ジャイナ教の歴史には数多くのマンダラ的な図像が現われていることを確認するとともに、後代には「マンダラ」の名を冠する図像もいくつか生まれ、またヤントラ図形をときにマンダラと呼称する例なども存在することがわかった。ジャイナ教の寺院や聖地の造営プランには、予想以上に広くサマヴァサラナの理念の影響が認められ、ジャイナ教の諸種のマンダラ的な図像の発生や歴史的な展開については、仏教のマンダラとの詳細な比較が求められる。たとえば、ギルナールやシャトゥンジャヤの聖地を描いたジャイナ教の細密画は、仏教の「参詣マンダラ」を彷彿とさせるものであり、両者の特徴や性格などの比較検討も今後の興味深い課題の一つとして浮かび上がってきた。計画書に沿ってインドへの調査旅行を二度実施した。一回目のグジャラート及びラージャスタン両州を中心とした調査旅行では、ウダイプル、ラーナクプル、アハル、ジャイプルなどの博物館やジャイナ教寺院を精力的に回り、多くの図像データを入手した。とくにラーナクプルでアーディナータ寺院の構造をめぐってインド人研究者と議論が行えたことと、小さいが重要なジャイナ資料を所蔵するアハル博物館を訪問できたことなどが成果として特筆できる。また二回目の調査旅行は、当初オリッサ州の遺跡を調査する予定であったが、チャッティースガルフ州の新寺院建立に伴うジナ像の安置式を取材できることとなったので、急遽予定を変更して同州のビラーイ市に調査に赴いた。ディガンバラバ寺院における安置式は、ジャイナ教の初祖アーディナータを祀る儀礼で、前後一週間に亘る儀礼の主要な部分をほぼ完全に記録することに成功した。儀礼にはジャイナ教の僧尼約十名と数千の在俗信者が参加し、受胎、誕生、出家、悟り、涅槃というジナの一生(五つの慶事)が戯曲的に再現されたが、なかでも悟りの慶事に付随するジナの最初の説法(サマヴァサラナ)について、儀式当日の早朝、儀軌に基づいて地面に設計図が描かれるところから、その中にジナの説法を聴く聴聞衆(神々・僧尼・男女の在家者・動物など)が次々と入場してそれぞれ所定の位置につく場面、また円の中央にチャトゥルムカ(四面像)が置かれ、そのジナに代わって高僧が(人間の言葉で)説法を行う場面など、<聖なる集い(サマヴァサラナ)>がシンボリックに再現される様子を目の当たりにできた。仏教のマンダラとの比較を行う本研究を推進する上で非常に大きな収獲であった。またその折にディガンバラ派の高僧とその弟子衆との交流の機会があり、さまざまな新知識を得た。また裸体で過ごす同派僧侶の生活実態について取材し、許可を得て写真・ビデオへの収録を行うこともできた。これらはジャイナ教を理解するためのきわめて貴重な資料となる。その他、デリー国立博物館を再訪して、前年度に入手した同館所蔵のジャイナ関係の図像データを公表することについて正式な許可が得られたこと、また上の儀礼の調査時に新たなマンダラ関係資料を多数入手し得たことなども成果として特筆したい。仏教のマンダラとジャイナ教の関連図像との比較研究を行う上で、本研究者は当該年度の研究を通してきわめて大きな成果を得ることができた。今後、収集した貴重なデータをもとに、研究の成果を順次公表することとしている。

3ヶ年に亘る研究の最終年度である22年度は、日本印度学仏教学会の学術大会で「ジャイナ教のマンダラは何を表わしているか」と題する発表を行なったほか、パーリ学仏教文化学会の学会誌に「インドの図像を読む見かけ上とじっさいの意味」と題する小論を寄稿するなど、研究の成果の公表に努めた。また当初の計画に従って、(1)収集した画像データの整理と(2)収集した文献資料の解読を、鋭意行なってきた。(1)については、22年12月にインド・ボーパールのジャイナ教寺院から招待を受けて儀礼を調査する機会を得たので、その画像データも加えて、ジャイナ教のマンダラに関する多くの貴重なデータが整えられた。その一部はすでに海外の学術雑誌に上記の発表の概要とともに紹介されている。ジャイナ教の図像の意味を知る上で、儀礼がきわめて重要であること、とくに極度に抑制されたジャイナ教のジナ像の意味を理解するのに、儀礼研究が不可欠であることを確認できたことは、本研究によって現地で儀礼調査を重ねてきた大きな成果である。(2)に関しては、とくにジャイナ教の儀礼に関する基本的なテキストである『プラティシュター・ラトゥナーカラ』を入手して、その読解を行なってきた。大部なテキストであるため、作業には時間がかかると思われるが、じっさいに現地で儀礼に立ち会ってきた経験がテキストの理解に大いに役立っている。ジャイナ教徒の間で日課として行なわれるプージャー儀礼の多くはヒンドゥ儀礼と共通するが、ジャイナ教独自の儀礼も数多く存在している。なかでもジナの生涯を再現するパンチャ・カリヤーナカの儀礼は、ジャイナ教に固有な極めて興味深い儀礼である。これまでにジャイナ教のマンダラに関する文献と図像と儀礼に関する多くのデータが蓄積されてきたので、今後はそれらを活かしながら、研究をさらに深めて行きたいと考える。
随意的な頭部水平性回転運動が下肢筋活動に及ぼす効果の筋電図学的解析

本研究は、頭部の急速随意回転運動の実行が、活動および安静状態にある遠隔筋(下肢筋:ヒラメ筋)運動ニューロンプールの興奮性と、それによる筋活動の変化に及ぼす影響を検討することを目的として行った。安静状態での観察はH反射法を用いて行った。活動状態での観察はH反射法と表面筋電図加算平均法を併用して行った。表面筋電図加算平均法の実施には背景筋活動が必要である。従って、安静と活動状態にある筋の運動ニューロンプールの興奮性の観察を比較するためにH反射法を用いた。また活動状態での観察に表面筋電図加算平均法を併用したのは、先に行った上肢での観察結果と比較検討するためであった。被験者は健康な成人5名であった。実験の結果、遠隔筋が安静状態でも活動状態でも、H波には全被験者で頭部回転運動の主動筋(胸鎖乳突筋:SCM)の筋電図活動開始とほぼ同時か直後に促通が観察された。変化発現のタイミングと方向から、随意筋収縮による腱反射・H反射の増強現象であるJendrassik効果の発現であると考えられる。表面筋電図では、主動筋筋電図活動の開始後に促通または抑制が観察された。この筋電図変化は被験者間には共通性はなかったが、同一被験者では再現性があった。この固有性と再現性は上肢筋活動でも観察された。よって頭部随意運動の運動プログラムの実行が、遠隔筋である下肢筋運動ニューロンプールの興奮性と筋活動の変化にも影響を及ぼしている。そしてその変化は各人に固有のパターンが形成されていると考察された。しかし複数の被験者で、H波と表面筋電図に現れた変化の方向が一致していなかった。H波で促通が観察されたのとほぼ同じタイミングで、表面筋電図には抑制が観察された。これまで、運動ニューロンプールの興奮性の変化はダイレクトに同じ変化として筋活動に現れる構造になっていると考えられてきた。しかし本研究結果から、シナプス前抑制のような現象を発現しうる仕組みが存在する可能性があると思われる。この問題については、今後さらに実験を重ね検証して行きたいと考えている。
衝撃的外力を受ける劣化したコンクリート構造物の残存耐荷性能評価

鉄筋腐食により劣化した防護構造物の残存耐荷性能を定量的に明らかにするために,電食により劣化したRC梁や版に対して,低速度及び中速度衝撃実験を実施した。その結果,低速度衝撃荷重下では静的荷重下よりも残存耐荷性能が著しく低下し,かぶりコンクリートの剥落に伴い破壊が脆性的になること,中速度衝撃荷重下では,腐食の影響で破壊過程が変化することが確認できた。また,腐食を考慮したモデル化により数値解析で同様の傾向を明らかにした。また,腐食の位置的ばらつきを考慮した解析をFEMにより実施し,その妥当性を検証した。橋梁などの構造物に比べて特に知見が不足している経年劣化により局所損傷を有するRC製防護構造物を対象に,自然災害で起こりうる衝撃的な外力に対する安全性や機能性の確保を目的とし,実験・解析の両面からその残存耐荷性能を力学的に明らかにし,さらに,維持管理技術に資する防護構造物の健全度評価法を確立することを最終的に目指している。その最終目標を達成するために,RC部材に着目した実験及び解析を実施した。具体的には,今年度は,まず,低速度衝突を受けるRC梁および版の繰り返し衝撃実験を実施し,鉄筋の腐食程度を表す腐食率と破壊までの繰り返し入力エネルギーで評価される残存耐衝撃性能の関係を明らかにした。なお,対象とした供試体は全て設計時に曲げ破壊型で破壊するものとした。その結果,腐食率12%程度において,静的の残存耐荷力は初期の80%ぐらいであるのに対し,衝撃荷重が作用する場合は20%にまで低下することなど,衝突などの衝撃荷重が作用した場合の残存性能は著しく低下することを明らかにした。また,それは,腐食により生じたひび割れと載荷によるひび割れが結合することで,かぶりコンクリートの剥落を助長することや,衝撃荷重による振動が付着性能の低下を早めることなどに起因していると考えられるが詳細については今後も検討が必要である。次に,FEM解析による再現のため,腐食の影響を,鉄筋の断面積減少,付着性能の低下,周辺コンクリートのひび割れの3項目のモデル化を提案し,それにより比較的精度良く実験を再現できることを確認した。ただし,腐食に伴い生じるひび割れによる剛性低下や動的付着性能については今後も検討が必要である。解析に関しては,当初の予定通り,FEM解析による再現のため,腐食の影響を,鉄筋の断面積減少,付着性能の低下,周辺コンクリートのひび割れの3項目のモデル化を提案し,その精度検証まで完了しているため,おおむね順調であるといえる。実験に関しては,現在,低速度衝突実験のみにとどまっており,当初計画で予定していた中速度衝突実験が完了していないが,年度末に試験装置・治具の設置を完了し,現在実施中である。橋梁などの構造物に比べて特に知見が腐食している経年劣化により鉄筋腐食などの損傷を有するRC製防護構造物を対象に,自然災害で起こりうる衝撃的な外力に対する安全性や機能性の確保を目的とし,実験・解析の両面からその残存耐荷性能を力学的に明らかにし,さらに,維持管理技術に資する防護構造物の健全度評価法を確立することを最終的に目指している。その最終目標を達成するために,基本的な部材であるRC部材を対象に実験及び解析による研究を遂行してきた。具体的に,今年度は,以下の3つの項目に関する研究を実施した。1鉄筋腐食を有するRC梁の耐衝撃性能に関する実験,2鉄筋腐食を有するRC版の耐衝撃性能に関する実験,3解析による検討。まず,1に関しては,昨年度からの継続実験という位置づけで,重量物が低速度でRC梁に衝突する場合を想定した実験であり,腐食程度と破壊までに許容可能な入力エネルギーの関係を明らかにした。さらに,鉄筋腐食程度によって,繰り返し衝突作用時のRC梁の破壊プロセスを明らかにした。次に,2に関しては,軽量物が中・高速度でRC版に衝突する場合を想定した実験であり,腐食程度と破壊までに許容可能な入力エネルギーの関係を明らかにした。さらに,腐食によって,破壊までの許容可能な入力エネルギーが低下するが,その一方で,付着性能低下によって破壊形式が異なることも明らかにした。最後に,3に関しては,昨年の解析モデルの中で,付着のモデル化を実現象(実験事実)をもとに改良するとともに,腐食ひび割れの剛性低下を考慮したモデルを考案し,そのモデルによってRC梁の衝撃実験のシミュレーションを実施した結果,非常に良い精度で再現できることを明らかにした。さらに,繰り返し衝突実験のシミュレーション時に重要となってくる繰返し衝突による圧縮破壊の進展を考慮したモデルを考案し,そのモデル化の妥当性を検証した。実験に関しては,当初の計画通り,RC梁に対する重量物の低速度衝突実験,RC版に対する軽量物の中・高速度衝突実験まで完了しており,さらに,耐荷性能に及ぼす影響把握のための実験や腐食程度を評価するための非破壊試験など様々な実験を終えていることから,当初計画していた通りに進んでいるといえる。さらに,解析に関してもモデル化についてはほぼ完了しており,現在までに実施した実験のシミュレーションや構造物への適用など,一部残されている項目はあるが,おおむね順調に進展しているといえる。経年劣化したインフラストックの増加や自然災害の多発といった我が国の現状を踏まえ,本課題では,橋梁などの構造物に比べて特に知見が不足している経年劣化により局所損傷を有するRC製防護構造物を対象に,自然災害で起こりうる衝撃的な外力に対する安全性や機能性の確保を目的とし,実験・解析の両面からその残存耐荷性能を力学的に明らかにし,さらに,維持管理技術に資する防護構造物の健全度評価法を確立することを目的としている。

具体的には,前年度までに促進劣化した部材を用いた衝撃実験により,局所損傷の種類と程度が耐衝撃性に及ぼす影響を把握し,それらの損傷程度を初期損傷として考慮できる力学モデルを考案することで高度な数値解析手法を構築した。上述の背景・目的・進捗状況を踏まえて,今年度は具体的に以下の3つの項目に関する検討を実施した。1腐食の位置的ばらつきを考慮したRC梁部材及び構造物の耐衝撃性能に関する解析的検討,2損傷程度と残存耐荷性能と非破壊検査出力値の相関性に関する検討,3鉄筋とコンクリートの動的付着特性に関する検討。まず,1に関しては,ばらつきを考慮したランダムモデルとばらつきを考慮していない一様モデルは平均腐食率が約10%程度であれば大きな差異は見られないことが確認できた。なお,ランダムモデルに関しては,鉄筋の腐食率がベータ分布に従うと仮定し,腐食率の取り得る範囲は平均腐食率から標準偏差の2倍までとした。2に関しては,研究機関内に得られた実験データや非破壊試験データを整理することで,実際の腐食程度(腐食率)と非破壊検査出力値(打音による振幅比)と耐衝撃性能(応答値や破壊に至る繰り返し衝突回数)の関係性を明らかにした。ただし,結果の一般化には至っていない。3に関しては,鉄筋の衝撃押し抜き実験を通して動的付着特性を明らかにし,その結果を解析モデルに反映した。鉄筋腐食により劣化した防護構造物の残存耐荷性能を定量的に明らかにするために,電食により劣化したRC梁や版に対して,低速度及び中速度衝撃実験を実施した。その結果,低速度衝撃荷重下では静的荷重下よりも残存耐荷性能が著しく低下し,かぶりコンクリートの剥落に伴い破壊が脆性的になること,中速度衝撃荷重下では,腐食の影響で破壊過程が変化することが確認できた。また,腐食を考慮したモデル化により数値解析で同様の傾向を明らかにした。また,腐食の位置的ばらつきを考慮した解析をFEMにより実施し,その妥当性を検証した。今後は研究計画通り,下記を実施予定である。1)代表者所属機関が所有しているエア加速式水平衝撃試験装置を用いて,質量3kg,衝突速度525m/sの低速中高速衝撃実験を実施し,損傷レベルに応じて,RC版部材の耐衝撃性能(時刻歴変形応答や破壊状況)が如何に変化するかを詳細に調べる。なお,質量3kg,衝突速度525m/sという衝突条件は自然災害で発生するレベルの範囲内であるが,過去にあまり実験結果が蓄積されていないため,本実験結果は非常に有用なデータになると考えている。なお,実験ケース数が膨大になる場合は,田口メソッドなどの実験計画法により実験ケースを厳選する。また,衝撃実験を実施する前に,損傷試験体に対して,打音法,赤外線法,自然電位法・分極抵抗法による非破壊検査をそれぞれ実施し,それらの出力値と損傷程度の関係を整理する。さらに,衝撃実験結果とこれらの関係を比較することで,“実際の劣化状況"と“非破壊検査出力値"と“RC版部材の残存耐荷(耐衝撃)性能"の相関性を明らかにする。2)腐食に伴い生じるひび割れによる剛性低下や動的付着性能について考慮したFEM解析モデルを構築し,実験の再現解析を実施する。今後は当初計画していた内容を踏まえて,以下を実施予定である。
老化による歯周病の病態メカニズムの解明-歯周病と活性酸素フリーラジカルの関連性-

本研究プロジェクトは,「ダウン症候群患者の早期老化による歯周病易感染性と活性酸素フリーラジカルとの関連性を検討すること」を目的として進められ,まず申請者はmatrix metalloproteinase (MMPs)と歯周病との関連に着目した。健常者に比べダウン症候群患者歯肉組織および歯肉由来線維芽細胞のMMP-2活性が高いことを報告した(Komatsu et al.,Oral Diseases,7:47-55.2001.)。さらにそのメカニズム解明のために標記プロジェクト課題に連関する活性酸素フリーラジカルの検出技術として電子スピン共鳴(electron spin resonance ; ESR)を駆使し,炎症性サイトカインであるIL-1β刺激によりダウン症候群線維芽細胞から産生される活性酸素フリーラジカルがIL-1βの濃度依存的に増大し,その産生量は健常者の線維芽細胞より高いことを見出した。これは先の申請者の報告に相関するものであり,「活性酸素フリーラジカルとMMP-2活性との関連性」を示唆するもので歯周病の発症メカニズムを理解するうえで興味深い知見と考えられる。さらに申請者は炎症性刺激の無い,無刺激のダウン症候群線維芽細胞から産生される活性酸素フリーラジカルが健常者の線維芽細胞より高いことを見出した。ダウン症候群患者はCu, Zn superoxide dismutase過剰産生により活性酸素フリーラジカルがその発症に付随しているといわれるが,直接的な証拠はないことから本研究において活性酸素フリーラジカルを直接検出,同定をしたことは国内外で画期的なものである。また,この結果は単に歯周病発症のメカニズムに活性酸素フリーラジカルが関与するというだけではなく,ダウン症候群の早期加齢のメカニズムの解明を導く可能性からも注目に値する。すなわち,これまで報告された神経変性疾患との活性酸素フリーラジカル相関を含めて中枢神経機能に対する活性酸素フリーラジカルの病態生理学的役割の解明につながるものと考えられる。これら成果については各学会(2^<nd> International Conferenceon Oxidative Stress and Aging, Modern Periodontology,第18回障害者歯科学会)で報告済みであり,現在論文として投稿準備中である。本研究プロジェクトは,[ダウン症候群患者の早期老化による歯周病易感染性と活性酸素フリーラジカルとの関連性を検討すること]を目的として進められた。matrix metalloproteinases(MMPs)と歯周病との関連性が知られている。まず申請者はこの背景から実験に着手し,健常患者よりダウン症候群患者由来歯肉組織および線維芽細胞のMMP-2活性が高いことを見出し,既にこれについては報告している(Komatsu et al.,Oral Diseases,2000,in press)。これに加えて活性酸素を特異的に検出可能な方法である電子スピン共鳴(electron spin resonance;ESR)法による解析技術を申請者は獲得した。この新しい技術を駆使し申請者は炎症性サイトカインであるIL-1β刺激により線維芽細胞は活性酸素フリーラジカルを産生することをESR法を用いて検出することに成功した。さらに検出された活性酸素フリーラジカルの信号強度はダウン症候群患者由来線維芽細胞において健常患者よりが高いことが観察された。またIL-1βとMMP-2活性との相関は知られていることから,これと平行してIL-1βにより惹起されたMMP-2活性がダウン症候群患者由来歯肉組織および線維芽細胞において健常患者より高いことを見出した。これらの結果からIL-1βにMMP-2活性を増強する機構に活性酸素フリーラジカルが関与している可能性が示唆された。これらの結果はダウン症候群患者がCu,Zn superoxide dismutase過剰産生により活性酸素フリーラジカルが恒常的に過剰に産生されている直接的な証拠を国内内外で初めて提供する意味で画期的である。これらの成果についてはSecond International Conference on Oxidative Stress and Agingにおいて発表予定である。さらにダウン症候群の早期老化に密接に関わる活性酸素フリーラジカルの役割,その種特異性をさらに検討することで申請者は今後の研究の進展を期している。

また,この結果は単に歯周病発症のメカニズムに活性酸素フリーラジカルが関与するというだけではなく,ダウン症候群の早期加齢のメカニズムの解明を導く可能性からも注目に値する。すなわち,これまで報告された神経変性疾患との活性酸素フリーラジカル相関を含めて中枢神経機能に対する活性酸素フリーラジカルの病態生理学的役割の解明につながるものと考えられる。これら成果については各学会(2^<nd> International Conferenceon Oxidative Stress and Aging, Modern Periodontology,第18回障害者歯科学会)で報告済みであり,現在論文として投稿準備中である。
生体微量必須元素の地球表層部でのサイクルと初期地球での生命、海洋の進化への影響

本年度は最終年次であり、過去二年間の実験データを基に、岩石熱水反応時の生体必須元素の挙動モデルを検討した。さらに、モデル化を通し不足しているデータの補足実験を行った。岩石、堆積物の熱水変質の程度と生体必須元素の分布状態を調べ熱水中の生体必須元素の起源及び濃度をコントロールするファクターを明らかにすることが目的である。伊豆小笠原弧水曜海山カルデラ内の熱水噴出孔直下から昨年度、掘削した岩石試料及び熱水性堆積物、微生物試料を用いて、薄片の顕微鏡観察、C, H, N, S元素、主要及び微量元素の定量分析、EPMAによる岩石内での元素分布分析を行った。熱水変質の程度を明らかにする為に、掘削岩石、熱水性堆積物から粘土鉱物を抽出しX線回折法によって同定した。また、粘土鉱物の酸素、水素同位体分析をアメリカ・ネバダ大学と共同で行った。抽出した粘土鉱物については、赤外吸収スペクトル分析を行いアンモニアの検出を試みた。極微少量の含有窒素試料中の窒素同位体分析は、東京都立大学と共同で行った。今回は、生体必須元素のうち、リンと窒素に注目している。その結果、リン、アンモニアは、噴出している熱水中には殆ど含まれていないが海底熱水域の地下では(1)著しく熱水変質を受けた岩石中において、リンは硫化鉱物と共にアパタイト鉱物として熱水から沈殿している事(2)アンモニアは、粘土鉱物の層間イオンであるカリウム交換し、熱水中から粘土鉱物へと取り除かれている事が明らかにされ、海底熱水系地下での好熱性微生物の生息条件を規定する判断材料が得られた。また、海底熱水系でのアンモニアに関する窒素同位体組成データは本研究が最初の報告例である。以上の成果を、地球惑星科学連合合同大会及びアメリカ地球物理学会において発表し様々な研究者と議論を行った。また、以上の成果は国際誌に論文投稿中である。
重度身障者の為のマルチセンサアレイを用いた個人特性適応型インターフェースの開発

マルチセンサーを用いた、安価、軽量で、重度の身体障害者でも容易に装着できる入力デバイスを開発した.入力信号には、呼気と歯音信号を用い、呼気検出にはピエゾフィルムセンサ、歯音の検出には骨伝導マイクを用いた.各センサで捉えた呼気信号と歯音信号を正確に検出するために新しい信号処理方法を開発し、信号処理アルゴリズムと外部機器との接続回路をICチップに実装した.デバイスのユーザビリティを評価した結果、通常のマウスと比較して2倍程度の操作時間を要するものの、十分実用性があることを示した.マルチセンサーを用いた、安価、軽量で、重度の身体障害者でも容易に装着できる入力デバイスを開発した.入力信号には、呼気と歯音信号を用い、呼気検出にはピエゾフィルムセンサ、歯音の検出には骨伝導マイクを用いた.各センサで捉えた呼気信号と歯音信号を正確に検出するために新しい信号処理方法を開発し、信号処理アルゴリズムと外部機器との接続回路をICチップに実装した.デバイスのユーザビリティを評価した結果、通常のマウスと比較して2倍程度の操作時間を要するものの、十分実用性があることを示した.ALSや頚椎損傷などで,頭部の運動機能しか残されていない重度の身体障害者ための「マルチセンサアレイを用いた個人特性適応型インターフェース」を開発するため,下記に示す項目について研究を実施した。研究成果は、ACM主催の国際会議「第25回ACMシンポジウム」並びに情報処理学会主催の「インターラックション2010」で研究発表を行った。(1)歯音,呼気信号の個人特性の解析インターフェース装着時に発生する,音声雑音やくしゃみや咳に起因する生理雑音,センサとの接触による接触雑音などの外来雑音は,インターフェースにとって誤動作の原因となる.それ故歯音や呼気信号をいかに正確に検出するかが鍵となる.また,歯を噛む強さや息を吹く強さと,それらのリズムには個人差がある.研究では、7名の学生についてこれらの信号を計測しFFT,ウェーブレット解析により信号の性質を明らかにすると共に、これらの信号を検出し、制御信号を発生するための信号処理法を開発した。(2)FPGAを用いたプロトタイプの試作(1)で得られた研究結果をもとに,歯音と呼気を検出するセンサを持つ頭部装着型の入力ユニットとFPGAを用いて信号処理回路と制御回路を実装した入力システムのプロトタイプを試作し、その基本動作を確認した。また、入力システムの応用として「呼気・歯音マウス」を試作し、ワードプロセッサを動作させることに成功した。ALSや頚椎損傷などで,頭部の運動機能しか残されていない重度の身体障害者ための「マルチセンサアレイを用いた個人特性適応型インターフェース」を開発するため,下記に示す項目について研究を実施した。(1)呼気・歯音マウスのユーザビリティの評価呼気・歯音マウスのユーザビリティは、インターフェース画面に依存する。研究では、呼気入力により選択メニューが回転する「ラウンド型メニュー選択方式」を採用し、既存のマウスとユーザビリティを比較した。評価の結果、メニュー数12の条件で、1メニューの平均選択時間は、既存マウスと比較して3倍程度であり、実用上問題のない性能を有することが明らかになった。(2)呼気・歯音マウスを用いた環境制御機器の試作(1)で得られた研究結果をもとに,開発したマウスと学習機能を有する赤外線リモコンを組み合わせ、テレビのリモコン制御システムを構築した。開発したシステムで、チャンネルの選択、音量制御など、容易にTVの基本的な制御ができることを確認した。(1)Fittsの法則を用いたインターフェースのユーザビリティの定量的評価これまでの研究で、開発したインターフェースは、呼気の強弱によりメニューが回転し、歯音信号でマウスをクリックする回転型メニュー式が適していることを明らかにした。本年の研究では、インターフェースのユーザビリティをより定量的に評価するため、Fittsの法則に則った評価実験を実施した。実験では、ディスプレイ画面上に2つの長方形のターゲットを作成し、呼気で、ポインタを右(左)から左(右)に移動し、歯音でクリックする動作を行った時のその動作に必要な所要時間を計測した。実験の結果、ターゲット間距離が短いときは、被験者によるばらつきは大きいもののFittsの法則に従い、通常のボール型マウスと比較すると、約4倍の操作時間を要することが明らかになった。(2)環境制御統合システムの構築開発したインターフェースと学習機能付き赤外線リモコンをパソコンのUSBに接続し、エアコンやテレビ、照明をパソコン画面から制御できるシステムを構築した。PCのインターフェース画面は、回転型メニュー式で、環境制御機器の制御の種類を割り当て、呼気によりメニューを回転させ、歯音信号により動作決定をおこなう。学習機能付き赤外線リモコンは、様々な環境制御機器に付属する赤外線リモコンの制御コードを学習する機能を持っている。開発した環境制御統合システムは、安定に動作することを確認した。