hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関節リウマチの関節病変、骨粗鬆症および筋肉減弱症におけるミオスタチンの関与

また、上記で判明した結果をもとに、RA関連骨粗鬆症および筋肉減弱症、さらには関節病変進行の危険性の層別化および治療薬剤選択による病変進行の予防的治療法の立案につなげることで、実臨床にフィードバックすることで治療への貢献が得られることを目標とする。特に生物学的製剤治療の有無および種類の選択、ステロイド治療の影響について重点的に検討を行う予定である。ータの解析とともに、国内外への成果発表の整理・準備を平行して行う。横断研究の結果の論文化、および前向き研究のデータ収集を引き続き行う。
日本中近世移行期における国内鋳造銭の研究

当研究の目的は、15世紀から17世紀初頭の日本国内における銭鋳造の実態を、政策面・実態面双方から明らかにすることにより、近世初頭の銭使用秩序の統一政策までの経緯の展望を得ることにある。地域としては九州・中国地方を主な対象として事例検出を行った。また法制史料を中心に関連史料のデータベース化を行った。総じて、この研究の当初の目的である、先行研究で言及されていない関連史料の検出に多数成功した。またその具体的な研究計画は、方法論的には、日本中近世移行期の国内鋳造銭関連の文献資料・考古資料に関する情報の検索ならびにデータベースの構築にある。また年度別計画としては、23年度に畿内・中国地方、24年度に四国・九州地方を対象とした資料調査を行う、としていた。結果、九州北部とくに豊後・筑後地方における国内鋳造銭の生産・流通を示唆する事実上の新出史料を検出することができた(23年度に雑誌論文として発表済)。データベースの構築については、その構築した一部を雑誌論文として24年度中に発表した。加えて、16世紀後半出雲の銭使用状況を示す史料につき、先行研究で言及があるもの以外のものを多数検出した。銭の階層化と複数カテゴリの併用(基準銭以外の銭の使用を排除しない)と基準銭との比価設定に基づく通用銭使用ならびに通用銭基準銭化の傾向の近隣地域との共時性と、出雲の銭使用秩序の個性を明らかにした。このことにつき雑誌論文として24年度中に発表した。また、中世日本の主要都市の経済・貨幣(とくに銭生産)にかかる状況の比較を行う機会を得た(24年度学会発表。なお25年度中に図書1(共著)として発表予定)。加えて、畿内(とくに京都外)についてもデータベースの構築がほぼできており、25年度中にも学会発表または雑誌論文の形で成果を公開できる見込みである。また年度別計画としては、23年度に畿内・中国地方、24年度に四国・九州地方を対象とした史料調査を行う、としていた。23年度の研究は当初予定より早く進展し、畿内・中国のみならず四国・九州北部までも対象とした資料調査を実施した。結果、データベースの構築に並行して、九州北部とくに豊後・筑後地方における国内鋳造銭の生産・流通を示唆する事実上の新出史料を検出し、銭生産上の九州の地域特性について新たな知見を得ることができた。これについては「研究発表ー雑誌論文」1として23年度内に発表した。また最新の研究状況の把握という点で、近年発表された日本中近世移行期貨幣史研究に関する著書の合評に際し、第一発表者として報告する機会を得た(「研究発表ー学会発表」参照)。この著書は伊勢を主たるフィールドとするものである。この合評会における報告により、畿内と東国との境界地域における状況への認識を深めることができ、西日本における状況との比較の観点を明確に持つことができた。このことは「研究発表ー雑誌論文」1・2に反映させた。また文献史学的知見と考古学的知見の集積を総合したデータベースの構築作業を進めている。その中で、銭生産の地域差とくに都市間格差についての知見を得た。これについては24年度中に論文を発表する見込みである。・得られた知見/含意:ビタへの展望予想以上に資料検索が進んだ。研究目的に、政策面・実態面の分析を行う、としていたが、双方ともに有益な史料を検出することができた(「研究発表ー雑誌論文」1に反映させた)。検索対象時期を15世紀後半から17世紀前半(寛永通宝発行時点)までに絞ったことが、作業を円滑ならしめた要因であると評価している。当初この研究は西日本を主たる対象とするとしていたが、検索対象が予定よりも早く進んだため、対象地域を拡大できる見込みである。このことにより畿内と東国との境界地域から東国までを含んだ資料検索が可能になる見込みである。また「研究実績の概要」にも記したが、23年度の当研究により銭生産の地域差とくに都市間格差の問題について知見を得た。これを24年度の研究にフィードバックする所存である。文献資料・考古資料双方から得られる情報の総合、という点では、現在データベースの構築作業を進めている。この課題に関し、24年度中に論文を発表する予定である。日本中近世移行期の国内鋳造銭に関する文献資料・考古資料に関する情報検索を継続して実施する。

また文献資料・考古資料双方の検索から得られた情報の総合を行う。24年度はとくに九州南部・畿内東日本の史料検索を実施する予定である。申請書にも記載したが、当該時期の国内鋳造銭につき、どこにどのような文献資料があるのかがわかっていないのが研究の現状である。その状況を打開すべく、当該問題に関し情報を提供する資料の検索を今後も進める。あわせて既知の史料(法制史料等)についても、当研究で構築したデータベースから得られる知見をフィードバックしての再解釈の可能性を探る。また幸いにも24年に入り考古学的知見の現状の成果の概要がまとめられた(「特集出土銭貨をめぐる最前線」『考古学ジャーナル』626、2012)。この成果を文献史学的分析にフィードバックすることにより考古学的知見と総合する作業を進める予定である。資料調査のための旅費と日本中世経済史関係の図書の購入を中心とする。当研究の特徴をなすのは、各地に所在する文献資料ならびに考古資料の実見にある。これは、刊行されていない文献資料が多く、各地の史料収蔵・公開機関に赴く必要があることによる。以上のことから、調査旅費を中心に研究費を使用する計画である。また現勤務先の図書館は当該問題に関する図書が少ないため、研究費による購入により充実をはかる。
複素信号処理のための低電圧動作アナログ信号処理回路

アナログ複素信号処理を微細CMOSプロセスLSIで行う際に必須の,低電源電圧で動作する全差動演算増幅器を実現した.電源電圧が1Vおよび0.5Vで動作する2種類の全差動演算増幅器を0.18μm CMOSプロセスで設計・試作し,それぞれ82dBおよび35dBの電圧利得と約10MHzおよび30MHzの帯域幅を,200μWおよび300μWの低消費電力で実現した.また,3相アクティブ複素フィルタの構成法を研究し,必須とされていた同相抑圧が不要な回路形式を見出し,2次の同フィルタを想定の1/4の270μWで実現した.これらの成果により,各種アナログ回路がより低電圧・低消費電力で実現可能になる.アナログ複素信号処理を微細CMOSプロセスLSIで行う際に必須の,低電源電圧で動作する全差動演算増幅器を実現した.電源電圧が1Vおよび0.5Vで動作する2種類の全差動演算増幅器を0.18μm CMOSプロセスで設計・試作し,それぞれ82dBおよび35dBの電圧利得と約10MHzおよび30MHzの帯域幅を,200μWおよび300μWの低消費電力で実現した.また,3相アクティブ複素フィルタの構成法を研究し,必須とされていた同相抑圧が不要な回路形式を見出し,2次の同フィルタを想定の1/4の270μWで実現した.これらの成果により,各種アナログ回路がより低電圧・低消費電力で実現可能になる.本年度は3相複素フィルタの回路構成法について以下の項目を検討した.1.従来1入力1出力の回路についてのみ定義されていた相対素子感度の概念を,3相を含む多相交流回路に対して拡張した.多相交流信号を構成する対称成分に対する相対素子感度の計算法を提案し,既存の回路シミュレータでその計算を可能にする方法も示した.その結果,単にある端子の電圧が内部素子値の変動によってどう変化するかではなく,多相交流信号を構成する対称成分がどう変動するかを調べなければ適切な相対素子感度が得られないことを明らかにした.2.これまでに提案されている周波数シフト法による3相複素フィルタの構成法(ジャイレータを用いる方法,タウ-トーマス回路を用いる方法,複素リープフログ回路を用いる方法)を対称成分に対する応答の観点から比較し,ジャイレータを用いる方法では信号処理の上からは抑圧すべき零相成分が全く抑圧されないので,応用上好ましくないことを明らかにした.3. 3相信号増幅用の低電圧動作OTAの回路構成を検討し,CMOSインバータを用いた構成によって,電源電圧約0.5Vまで動作するというシミュレーション結果を得た.以上の結果より,零相信号成分を抑圧することのできる3相複素フィルタを0.5V動作で実現できる見通しを得た.そのフィルタ回路について概略設計を行った.本年度は昨年度に実施した回路設計の検討結果に基づき,LSIの詳細回路設計とレイアウト設計,およびLSIの試作を実施した.試作したLSIの内容を下記する.1.3相アナログ複素フィルタLSI:昨年度の解析により判明した,複素リープフログ回路で実現すると零相抑圧回路が省略できることを実証するため,そのLSIを設計・試作した.本フィルタを設計するために必要な,高利得のCMOSインバータによるOTAを,3段構成で設計して使用している.シミュレーション上は約90dBの利得が得られている.2.4相可変RCポリフェーズフィルタLSI:可変素子としてMOSキャパシタを利用したRCポリフェーズフィルタを設計・試作した.さらに,MIMキャパシタの下部電極にdriven shield技術を適用した,従来の設計で問題たった高域での利得低下を避けることができるRCポリフェーズフィルタも石器絵・試作した.3.0.5Vで動作する全差動OTA:CMOSインバータを用いた2段構成の全差動OTAを設計・試作した.0。5V動作を実現するため,CMOSインバータのバックゲートを0.5Vの順バイアスにし,実効的に閾値電圧を下げる工夫をした.さらに,入力をバックゲートから加えるタイプのCMOSインバータを使って構成したOTAも同時に設計・試作した.このように,0.5Vないし1.OVの低電源電圧で動作する全差動OTAを設計し,それを用いて無線通信に必要な3相および4相のアナログ複素フィルタLSIを設計・試作した'(0,18umCMOSプロセスにて試作).なお,試作したLSIチップは3月下旬に入手しており,最終年度(H24)はそのLSIを測定・評価する予定.全体として,当初の目的である「アナログ複素信号処理を行うために必要な要素回路ブロック(OTA,4相複素フィルタだけでなく3相増幅器,3相複素フィルタ等)の回路実現法を研究し,実際にLSIとして試作実証まで行う」ことはほぼ予定通り達成できた.今年度は,前年度に設計・試作したLSI(A)0.5V動作全差動OTA,(B)1V動作する3相能動複素フィルタ,(C)可変4相RCポリフェーズフィルタの測定・評価を行った.設計・試作は全て0.18umCMOSプロセスで行った.(A)に関して:電源電圧0.5Vの全域にわたる同相入力範囲を有する全差動OTAを実現するため,要素回路としてバックゲート入力型CMOSインバータを用いる設計を採用し,試作チップを評価した結果,ほぼ設計どおりの特性が得られた.

電源電圧の全範囲を同相入力範囲とするOTAでは0.5V動作は,現状におけるチャンピオンデータと思われる.(B)に関して:当初,3相増幅器を用いて実現する予定であったが,回路構成の工夫により,単相の増幅器でも零相抑圧効果を有する回路が構成可能であることがわかり,最も単純な3段縦続のCMOSインバータで3相複素能動フィルタを設計・試作した.評価の結果,ほぼ設計どおりの特性が得られ,消費電力を当初案の1/4以下に低減できた.(C)に関して:抵抗と容量を同時に可変する方式を提案し,これに基づいた設計・試作を行った.また,可変・非可変に関わらず,従来からRCポリフェーズフィルタで問題となっていた寄生容量による高域における利得低下をキャンセルする回路を発案し,設計・試作した.評価の結果,可変機能は確認できたが,本体以外の測定用に組み込んだ回路の性能不足で,高域の利得低下キャンセルの効果は確認できたものの十分に実証できなかった.この他,RCポリフェーズフィルタの厳密設計手法に関する総説的論文を発表した.当初の目標である,LSIの設計・試作が完了したこと.LSIに搭載した回路には0.5Vで動作するOTAなど,野心的なものが含まれている.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は試作LSIチップを評価し,提案した回路の有効性を実証する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
無限自由度の可積分系と関連する幾何学

無限自由度の可積分系と関連する幾何学として、3・4次元多様体の不変量および代数多用体と数論多様体の研究の2つを重点として取り上げ研究を行ってきた。研究課題に関する公開講演会を開催したほか、幾何学と数理物理、サイバーグ・ウィッテン理論、4次元多様体等に関する研究会や機動的な研究連絡を行った。深谷は3次元ホモロジー球面の連結和のフレア・ホモロジーを与え、モ-スホモトピーとチャーン・サイモン摂動論の関係を明らかにし、小野と共にア-ノルド予想と解いた。森田はリーマン面の写像類群の構造を詳しく調べ、キャッソン不変量との関係を与え、モデュライ空間の特性類の構成を行った。河野は3次元多様体の不変量を共形場理論におけるモノドロミ-表現によって調べ、バシリエフ不変量を種々の方法で検討した;とくに純組み紐群に対してバシリエフ不変量は完全不変量である。村上はキャソン不変量を量子不変量で書き表す方法を与え、これは大槻・村上順・レ-によって普遍不変量に発展した。古田はサイバーグ・ウィッテン方程式の解空間を用いて、4次元多様体の第2ベッチ数と符号数の比の絶対値が11/8以上であろうという予想の部分的解決(10/8)を与え、佐伯は特異点理論を用いて3・4次元多様体を研究した。松本は結び目・多様体とL-Sカテゴリーの関係を明確にしたほか、不変量で区別できないものを考察している。桂は鏡多様体のコホモロジーの考察のほか、正標数の代数多様体の符号理論への応用を展開した。江口は超対称ゲージ理論を研究し、4次元N=2超共形場理論を決定し、そのADE分類を提案した。上野・清水は共形場理論を数論幾何的に扱うことを目指しており、正標数還元問題に直面しながら、共形ブロックのKZB方程式による表示を与えた。加藤は岩沢理論の拡張を目指し、種々の重要な結果を得るとともに、代数多様体の退化に関する対数構造理論を展開した。無限自由度の可積分系と関連する幾何学として、3・4次元多様体の不変量および代数多様体と数論的多様体の研究の2つを重点として取り上げ研究を行ってきた。結び目や絡み目の不変量ならびに3次元多様体の不変量を共形場理論、リーマン面の写像類群、反復積分等を用いて定義しその性質を調べるのが共同研究の重要なテーマであるが、さらにフレア・ホモロジーとの関連も明らかにできつつある。森田はリーマン面の写像類群の代数構造を詳しく調べ、一つの応用としてその特性類によってキャソン不変量を表示した。河野は共形場理論におけるモノドロミーとして現れるリーマン面の写像類群の射影表現の構造を決定し、これを用いて3次元多様体のウィテン不変量のヘゴード分解による記述を与え、応用としてヘゴード種類やトンネル数などを下から評価した。村上はキャソン不変量をウィテン不変量で書き表す方法を与えた。深谷は一般の3次元多様体に対するフレア・ホモロジーを、さらに境界付きの場合に適用できるようにしたばかりでなく、余次元2の位相場の理論をモース理論を用いて展開し新しい境地を開いている。4次元多様体の不変量に関しては古田・松本の研究があり、松本は不変量で区別できない場合についても考察をはじめている。A班大栗はカラビ・ヤウ多様体と湯川カプリングの研究を行い、内部リーマン面の数を物理的に数えるなど多大な貢献をした。桂は正標数の世界で考え、超特異曲線の数を数論的に意味深いものとして捉えた。江口は2次元位相場の理論に重力が結合した系の相関関数を周期積分で表示し、2次元ブラックホールがリュービル理論に与える影響を明らかにした。上野・桂・清水は共形場理論を数論幾何的に扱うことを目指しており、加藤は対数アーベル多様体の概念を導入し、モデュライ空間の新しいコンパクト化を示唆している。城崎ワークショプは無限可積分系とその周辺と題し、他分野との交流と若手研究者の育成を目指した。絡み目不変量、頂点作用素代数等の研究集会や機動的な研究討論も行なった。結び目や絡み目の不変量ならびに3次元多様体の不変量を共形場理論、リーマン面の写像類群、反復積分、組み合わせ等を用いて調べるのが共同研究の重要なテーマであるが、フレア・ホモロジー、ド・ラーム複体との関連も明らかにしつつある。森田はリーマン面の写像類群の構造を詳しく調べ、キャソン不変量との関係を与えたほか、ヤコビ多様体の族を位相幾何学的に構成した。河野はチャーン・サイモン摂動論の立場から、結び目全体のなす空間のド・ラーム複体を調べ、ファイマン図形に対応して得られる位相不変量の積分表示に応用した。村上はキャソン不変量を量子不変量で書き表す方法を与えたほか、絡み目の多項式不変量のグラフによる初等的な定義を与えた。深谷は位相場の理論をモ-ス理論の立場から再構成し、角付き4次元多様体のゲージ理論を展開しつつある。関連して、古田は正則写像のモデュライのトポロジーを論じた。松本は結び目とカテゴリーの関係を明確にしたほか、不変量で区別できない多様体についての考察を行っている。桂は鏡多様体のコホモロジーの研究を行い、凸体等の符号理論への応用も始めている。

江口は任意の種数のリーマン面上に定義された位相的射影直線模型等を調べ、その理論が戸田ヒエラルキーで支配されること、分配関数が行列モデルの積分で表示できることを示した。上野・桂・清水は共形場理論を数論幾何的に扱うことを目指しており、加藤は代数多様体の退化に関する新しい対数構造の理論を用いて、特異点をあたかも存在しないようにして扱う方法を与えた。無限自由度の可積分系と関連する幾何学として、3・4次元多様体の不変量および代数多様体と数論多様体の研究の2つを重点として取り上げ研究を行ってきた。広島大学で公開講演会を開催したほか、幾何学と数理物理セミナー、Seiberg-Witten方程式研究会、4次元多様体の研究、ミラー対称とその周辺等の研究会や機動的な研究連絡を行った。結び目等の不変量ならびに3次元多様体の不変量を共形場理論、リーマン面の写像類群、組み合わせ論等を用いて調べるのが共同研究の重要なテーマである。深谷はモ-スホモトピーとフレア・ホモロジーの関係を明らかにし、3時限ホモロジー球面の連結和のフレア・ホモロジーを与えた。森田はリーマン面の写像群類の構造を詳しく調べ、キャッソン不変量との関係をはじめ、モデュライ空間の特性類の構成を行っている。河野は3次元多様体のチャーン・サイモン摂動論に関連してリーマン面上のファイマン図形が作る代数のポアソン構造とその量子化・不変量を記述した。村上はキャソン不変量を量子不変量で書き表す方法を与えたほか、その一般化の索理論による計算方法を与えた。古田はサイバーグ・ウィッテン方程式の解空間を用いて、4次元多様体の第2ベッチ数と符号数の比の絶対値が11/8以上であろうという予想の部分的解決(10/8)を与えた。松本は結び目とカテゴリーの関係を明確にしたほか、不変量で区別できないものを考察している。桂は鏡多様体のコホモロジーの考察のほか、正標数の代数多様体の符号理論への応用を展開している。江口は種々のケーラー多様体を対象空間にもつ位相的シグマ模型を調べ、その可積分構造と重力的グロモフ・ウィッテン不変量の行列積分表示を研究した。上野・清水は共形場理論を数論幾何的に扱うことを目指しており、KZB方程式の表示を与えた。加藤は代数多様体の退化に関する対数構造理論を展開し、数論幾何への応用を試みている。無限自由度の可積分系と関連する幾何学として、3・4次元多様体の不変量および代数多用体と数論多様体の研究の2つを重点として取り上げ研究を行ってきた。研究課題に関する公開講演会を開催したほか、幾何学と数理物理、サイバーグ・ウィッテン理論、4次元多様体等に関する研究会や機動的な研究連絡を行った。深谷は3次元ホモロジー球面の連結和のフレア・ホモロジーを与え、モ-スホモトピーとチャーン・サイモン摂動論の関係を明らかにし、小野と共にア-ノルド予想と解いた。森田はリーマン面の写像類群の構造を詳しく調べ、キャッソン不変量との関係を与え、モデュライ空間の特性類の構成を行った。河野は3次元多様体の不変量を共形場理論におけるモノドロミ-表現によって調べ、バシリエフ不変量を種々の方法で検討した;とくに純組み紐群に対してバシリエフ不変量は完全不変量である。村上はキャソン不変量を量子不変量で書き表す方法を与え、これは大槻・村上順・レ-によって普遍不変量に発展した。古田はサイバーグ・ウィッテン方程式の解空間を用いて、4次元多様体の第2ベッチ数と符号数の比の絶対値が11/8以上であろうという予想の部分的解決(10/8)を与え、佐伯は特異点理論を用いて3・4次元多様体を研究した。
FISH法による植物病原糸状菌染色体の物理的地図作成

1.パルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)用のプロトプラスト包埋アガロースブロックとPFGE分離の染色体DNAバンドからDNAファイバー標本を作製する方法を確立した。2.ファイバーFISHの手法を確立し,エンドウ根腐病菌の1.6-Mb CD染色体についてコスミドクローンをプローブとしたcontigの作成が可能であることを示した。3.トウモロコシごま葉枯病菌相互転座染色体の転座点近傍にあるRFLPマーカー間の物理的距離をファイバーFISHによって解析し,遺伝的地図距離と比較した。その結果,減数分裂時に転座点近傍では交叉抑制は起きていないこと,従来予測されていた転座点近傍への大きい断片の挿入の可能性は低いこと等を明らかにした。4.間期核を用いたFISHによる物理的マッピングの可能性について,エンドウ根腐病菌のコスミド及びプラスミドクローンをプローブに用いて検討した。いずれのプローブでもシグナルは検出されたが,ファイバーFISHに比べマッピングの解像度は劣った。なお,間期核内でのCD染色体の挙動やテリトリーの解析は可能と考えられた。5.トウモロコシごま葉枯病菌の前中期中期染色体に対する2色FISHを行いT-toxin生合成遺伝子PKS1とDEK1がそれぞれ異なる染色体上に座乗すること,第6と第12染色体間の相互転座を細胞学的に証明した。1.DNAファイバー標本作製法の確立パルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)用に作製したプロトプラスト包埋アガロースブロックとPEGEで分離した染色体DNAバンドを切り出したアガロースブロック(いずれも低融点アガロース使用)の両方からDNAファイバー標本を作製する方法を確立した。ただし、後者の方が蛍光抗体染色時の非特異的バックグランドが低く、また目的とするDNA領域が高密度に存在するので、DNAファイバーの材料としてより適していることがわかった。contigを形成するcosmid cloneから代表的なものプローブとして選び、3色く(FITC,ローダミン,FITCとローダミンの混合色)ファイバーFISHによって物理的地図の作成が可能であることを確認した。ハイブリダイゼーションの検出は、2次抗体によるシグナル増幅、トリプルバンドパスフィルターによる蛍光観察、ISO800カラーフィルムによる写真撮影の組み合わせで可能であった。間期核を用いて予備的マッピングが可能かどうかを、コスミド及びプラスミド(挿入断片は2.7kb)クローンを用いて検討した。プラスミドクローンでもシグナルは検出され、染色体領域全体のペインティングと併用することにより、クローンの連鎖関係の解析は可能であると考えられた。2.相互転座染色体12;6の転座点近傍に位置するDFK1とRFLPマーカーB88、及び6;12の転座点近傍に位置するPKS1とRFLPマーカーB149p4の物理的距離をファイバーFISHを用いて解析した。B88とB149p4のシグナルサイズ/塩基配列数を基準値とすることにより、DEK1-B88とPKS1-B149p4の物理的距離をそれぞれ25-46、65-91kbと推定した。この距離と遺伝地図から推定した距離を比較することにより、減数分裂時に転座点付近で交叉の抑制は起きていないこと、及び従来予測されていた大きい断片の転座点近傍への挿入の可能性は低いことが明らかとなった。3.トウモロコシごま葉枯病菌で確立した転座解析技術が他の糸状菌にも適用できることをモデル生物であるアカパンカビ(Neurospora crassa)の相互転座系統を用いて実証した。
野菜中グリコシダーゼ活性の一斉分析法および同酵素活性を指標とする品質管理法の開発

野菜の鑑別法として、バイオメトリックス(生体認証)技術に基づくグリコシダーゼ活性プロファイリング/多変量解析法を開発した。本法を適用することで、30個のキャベツを6品種に、22種の米を5品種に鑑別でき、また、米の産地も特定された。また、毒キノコや放射線照射ニンニクにも適用することができた。近年、食物や食品に関する諸問題が国民の大きな関心事になった時代はない。例えば、米や野菜の産地偽装に関する事件がマスコミ等をしばしば賑わしているが、これら事例は氷山の一角との見方がある。これら違法行為を未然に防ぐには違法行為の抑止力と成りうる簡便で有効性の高い品質管理法の開発が重要と思われるが、ほとんど手付かずのままとなってきた。現在、食材の鑑別で最も有力な方法として遺伝子解析法(DNA鑑定)とミネラル分析が挙げられる。前者は品種の鑑別、後者は産地の特定に用いられている。しかし、品種と産地を同一方法で鑑別はする方法は未開発である。私達は、植物性作物に広く共通して存在している糖加水分解酵素(glycosidase)活性に着目した品質管理法の創製を目指すことにした。本法は、作物に含まれる複数種のglycosidase活性を健康診断のように個別に行い、産地や品種特有の酵素活性パターンを調査することにより、最終的に作物品種や産地の同定を行う方法である。作物の持つ酵素活性はおそらく遺伝的特性と環境要因の影響を受けて発現量、発現する酵素のパターンに差異をもたらすと考えている。以上のような背景から、本年度は野菜中の酵素活性測定手順の確立から開始した。まず、市販のクマリン誘導体を蛍光酵素基質として全7種類(内1種類は、本研究室で化学合成)と、キュベット式蛍光高度計を用い測定法の最適化を行った。次に、測定効率を改善するため、96-well蛍光プレートリーダによる測定法の移行も行った。以上の測定法を用い、異なる10種類の野菜中酵素活性を測定比較したところ、予想通り異なる酵素活性プロファイルが得られた。次に、愛知県豊橋産キャベツ6品種を測定し、得られた結果より酵素活性プロファイリング/多変量解析を行うことで、一度に6品種の区別が可能であることを示唆する結果が得られた。昨年度、Glycosidase活性プロファイリング/ケモメトリックスによる食品鑑別法の操作プロトコールを作成し、愛知県豊橋産キャベツをモデル野菜として試したところ、全6品種を一度に鑑別することができた。この成果を基に本年度は、次の項目について実施し、同手法の有効性を検討した。(1)国産米の品種鑑別:コシヒカリ(11品目)、きぬひかり(5品目)、こしいぶき(2品目)、あさひの夢(2品目)、あいちのひかり(2品目)を全国の個別農家から取り寄せ実験に供与した。鑑別は昨年度と同様、国産米5品種22品目中の酵素活性(α-glucosidase, β-glucosidase, β-galacotosidse, α-mannosidase, β-xylosidase, β-glucuronidase, N-acetyl-β-glucosamidase)を測定し、個別に酵素活性プロファイルを作製。得られた結果を統計解析用ソフト「SPSS Statistics 17.0」で多変量解析を行った結果、キャベツ同様に全5品種を一度に鑑別することができた。(2)国産米の産地鑑別:福島県勝山市産コシヒカリ(20検体)、愛知県岡崎市産コシヒカリ(20検体)、岐阜県恵那市産(20検体)、宮城県仙台市産(20検体)を個別農家から取り寄せ実験に供与した。今回の実験に当たっては、酵素活性プロファイリングにα-L-arabinosidaseを追加した。同酵素測定用の基質となる4MU-α-L-arabinofuranosideを化学合成し、NMR、MS、元素分析並びにα-L-arabinosidaseによる確認も併せて行った。得られた結果は、仙台市産コシヒカリは他の3地域産コシヒカリと判別が可能であったが、愛知、岐阜、福井産の鑑別は困難であった。(3)毒キノコと食用キノコの判別:誤食しやすい毒キノコに、クサウラベニタケ(3地域15検体)、ツキヨタケ(3地域8検体)、ニガクリタケ(1地域3検体)、オオワライダケ(1地域5検体)。食用キノコとして全9種(32検体3地域)を採取した、それぞれ実験に供与した。得られた結果は、今回用いた食用キノコと誤食しやすい4種類の毒キノコで、全て判別することができた。食品に放射線を照射することで農産物やその加工品の「芽止め」、「殺菌」、「殺虫」などが世界各国で行われている。日本ではジャガイモの芽止め以外は認められていないため、輸入食材を含むこれら放射線照射食品類の検査(検知)が必要となる。しかし、これら放射線照射食品の検知法として幾つかの方法が検討されてきたが、デファクトスタンダードとなりうる検知法は確立されていない。一方、本研究課題では、これまでGlycosidase活性プロファイリング/多変量解析法を持いて野菜を中心とする:(1)キャベツの品種鑑別、

(2)日本国産米の品種鑑別と産地判別、(3)食用キノコと誤食しやすい毒キノコとの判別などの適応可能性を示唆する成果を得てきた。引き続き今年度(最終年度)では、前述した放射線照射ニンニクの検知を試みた。平成23年7月、愛知県岡崎市額田町営農センターより入手した愛知県岡崎市産ホワイト六片(1.5kg)に日本原子力研究開発機構にてCo-60γ線150Gyを照射した放射線照射ニンニク群、比較には芽止として50°C、6時間による熱処理ニンニク群、未処理ニンニクの計3群(各群8球)で試験を実施した。全試料は93日の室温保存期間中、2°Cで1ヶ月間保存することで発芽を促した。保存開始前後で、各群各試料中グリコシダーゼ活性(全8種類:alpha-glucosidase, beta-glucosidase, beta-galacotosidse, alpha-mannosidase, beta-xylosidase, beta-glucuronidase, N-acetyl-beta-glucosamldase, alpha-L-arabinosidase)を蛍光マイクロプレートリーダー(FLx800型)で一斉分析した。得られた酵素活性プロファイルは統計解析ソフトPASW(Vl8.0)で多変量解析を行った。その結果、保存期間前後で放射線照射ニンニク群は熱処理群、未処理ニンニク群と100%判別され、検知することができた。
RNA結合蛋白CIRPによる細胞増殖の抑制機序と臨床的意義

本研究は、低温ショック蛋白質CIRPの結合する相手方のmRNAを同定し、細胞増殖の抑制機序を明らかにすること、ヒトCIRP遺伝子は第19番染色体の短腕に存在し、同部位は卵巣がんでしばしば欠失がみられる部位であるので、CIRPが卵巣がんで不活性化されている癌抑制遺伝子であるがどうかを検討することを主目的とした。1. CIRPに特異的に結合するRNA分子の同定。報告されている方法に従い、ランダムな配列の35-40マーRNA集団をリコンビナントCIRPのカラムに通して、CIRPに結合するRNAを濃縮した。これを繰り返し残ったRNAのcDNAをベクターに組み込み、各クローンの塩基配列を決定したところ、すべてに共通する塩基配列はなかったが、2種の候補が得られた。その配列を含むRNA分子との結合を解析中である。2.ヒト卵巣がん組織を12例Northern解析した。CIRPのmRNA発現が6例では明らかに低下していた。残り6例ではいろいろな程度に発現を認めたが、臨床所見との相関は不明であった。また、5例でCIRP遺伝子の欠失が認められた。これらの例で残存Cirp遺伝子の塩基配列を決定したが、変異は明らかではなかった。さらに解析予定である。3.マウス脳でCIRPのmRNAと蛋白の発現レベルに日内変動がみられたが、精巣や肝臓ではみられなかった。大脳皮質や視交叉上核の神経細胞で発現は夕方に高く、夜中に低かった。CIRPは概日リズムに関係する働きをしている可能性がある。4.マウスで神経系の発生過程におけるCIRPの発現を調べた。神経細胞の増殖停止、分化の時期に発現がみられた。培養神経系細胞ではCIRP発現を抑制すると分化も抑制され、発現亢進する条件では分化も促進された。CIRPは神経細胞の増殖を抑制し、分化を促進するようだ。3.とともに、ノックアウトマウスにより解析予定である。
摩耗低減剤としての硬質多孔性炭素粒子活用による先進的複合材料の開発と応用

本研究では,低摩擦及び飛躍的な耐摩耗性の向上を同時に付与することが可能な,摩耗低減剤という新しい概念の添加剤を配合することにより先進的複合材料を開発し,しゅう動材料への応用を目指した.具体的には,鉄道集電用すり板材料に用いられる銅及びコークス・ピッチからなるカーボンに,摩耗低減剤として,米ぬかを原料とする硬質多孔性炭素材料であるRBセラミックス粒子を種々の粒径・配合率において混合・焼結した,銅/カーボン/RBセラミックス複合材料を開発した.また,同複合材料の大気中無潤滑下,水潤滑下,通電環境下におけるピンオンディスク摩擦試験及びブロックオンリング摩擦試験を行った.その摩擦試験の結果,同複合材料は,従来の鉄道集電用すり板材料に比べ,低摩擦,50倍以上の極めて優れた耐摩耗性,飛躍的に低い相手材料攻撃性を示すことを明らかにした.さらに,セラミックスの摩耗形態を表すウェアマップに基づいて,RBセラミックス粒子の配合による耐摩耗性発現メカニズムを明らかにするとともに,ウェアマップに基づく無次元パラメータを用いた同複合材料の摩耗予測式を提案し,その妥当性を明らかにした.これらの結果により,摩耗低減剤としてRBセラミックス粒子を配合することにより,鉄道集電用すり板材料の飛躍的な寿命向上が期待されるとともに,さらなる耐摩耗性向上のための設計指針が得られた.本研究では,低摩擦及び飛躍的な耐摩耗性の向上を同時に付与することが可能な,摩耗低減剤という新しい概念の添加剤を配合することにより先進的複合材料を開発し,しゅう動材料への応用を目指した.具体的には,鉄道集電用すり板材料に用いられる銅及びコークス・ピッチからなるカーボンに,摩耗低減剤として,米ぬかを原料とする硬質多孔性炭素材料であるRBセラミックス粒子を種々の粒径・配合率において混合・焼結した,銅/カーボン/RBセラミックス複合材料を開発した.また,同複合材料の大気中無潤滑下,水潤滑下,通電環境下におけるピンオンディスク摩擦試験及びブロックオンリング摩擦試験を行った.その摩擦試験の結果,同複合材料は,従来の鉄道集電用すり板材料に比べ,低摩擦,50倍以上の極めて優れた耐摩耗性,飛躍的に低い相手材料攻撃性を示すことを明らかにした.さらに,セラミックスの摩耗形態を表すウェアマップに基づいて,RBセラミックス粒子の配合による耐摩耗性発現メカニズムを明らかにするとともに,ウェアマップに基づく無次元パラメータを用いた同複合材料の摩耗予測式を提案し,その妥当性を明らかにした.これらの結果により,摩耗低減剤としてRBセラミックス粒子を配合することにより,鉄道集電用すり板材料の飛躍的な寿命向上が期待されるとともに,さらなる耐摩耗性向上のための設計指針が得られた.
バイオリン演奏ロボットにおける自動弓付けアルゴリズムの構築

本研究では,バイオリン演奏ロボットの表現力向上を目指し,楽譜から弓の運動方向を自動的に決定する「弓付け」アルゴリズムの構築を中心に研究を行った.構築したアルゴリズムは,(1)楽譜情報から演奏実現可能性を判断,(2)弓速の上昇による弓付けパターンの減少,(3)演奏者が用いる弓付けルールの適用,という段階を踏んで弓付けを行った.4小節の3種類の楽譜に適用したところ,2種類で弓付けが可能となった.そのうちの1つでロボットによる演奏を実現した.また,演奏者の演奏音の解析を通して,音量変化によって意図する印象の音を生成しようとしていることがわかった.加えて,ロボットハードウエアの向上にも取り組んだ.弓付けアルゴリズムについては平成25年度より開発を進めており,これまでに,「むすんでひらいて」の4小節の弓付けに成功した.このアルゴリズムは,演奏中の弓圧や弓速等のパラメータが一定の条件で,以下のように弓付けを行うものである.まず,楽譜そのままでは弓付けのパターンはほぼ無限大あることになる.そこで,これを減少させる方法を考案した.まず,弓速を上げることにより弓の切り返しを多くし,弓付けパターンを減少させた.しかし,これのみでは一つの弓付けにすることはできなかった.そこで,アマチュア演奏家のインタビュー結果を基に,弓付けのルールを導出し,これを用いると共に,複数の弓付け方法を評価する評価関数を設定し,弓付けパターンを決定することに成功した.その後,残りのパラメータである弓圧とサウンディングポイント(駒と弦と弓との接触点との距離)を決定することが必要となる.これまでに行われてきた他研究を参考に,設定した弓速に適切なパラメータを設定することができた.人間型バイオリン演奏ロボットのハードウエア開発についても重点的に行った.その結果,双腕のハードウエアはほぼ完成した.更に,弓圧の調整にも挑戦し,腕の内外旋角度を調整することにより弓圧を調整することに成功した.なお,クレッシェンドやデクレッシェンドのような変化についても検討したが,用いたボーイング専用装置では十分な音量変化が得られないことが判明したので,完成した人間型ロボットを用いて,今後検討することとしたい.平成27年度は,演奏者の意図が演奏動作にどのように反映されるかを,熟練者を対象とした演奏実験を通して明らかとした.弓付けにおいて,音量をどのように決めれば良いかという指針がなかったためである.具体的には,「明るい」と「暗い」の2種類の音色を指定して,2種類の楽譜について演奏をしてもらい,その際の演奏音および弓付けを調査した.楽譜は,「チューリップ」「さくらさくら」の2つとした.これは,長調と短調の曲を1つずつ選んだためである.分析においては,特に音量に着目した.これは,現状のバイオリン演奏ロボットが弓圧を変化させることで,音量を調整可能と考えたためである.その結果,音量は楽曲を通じて一定ではなく,絶えず変化していることがわかった.また,「明るい」の音量が,「暗い」よりも大きいことがわかった.そして,音量の変化量が,「明るい」の方が小さいことがわかった.これは,「明るい」では大きな音量であまり変化させずに弾いていることを示している.更に,「暗い」の演奏において,楽譜の中盤に向けて音量を上げ,後半に行くに従って音量を下げる場合があることもわかった.このことは,熟練者は音量を動的に変化させていることを示唆している.もちろん,今回の結果がすべての楽譜に適用できるわけではないが,その一旦は明らかになったものと考える.音量に加え,テンポについても調べたが,明るいの方が,暗いよりもテンポが早いことも明らかとなった.以上の結果を基に,音量を決めるアルゴリズムを構築した.しかし,ロボットの演奏による評価までには至らなかった.クレッシェンドやデクレッシェンドについての実験が,専用演奏装置の性能面の問題からできなかったが,それを補うため,熟練者による演奏実験を行い,演奏パラメータの分析を行うことができたため.本年度は,右ハンドについて,人間と同等の5指による演奏を目指した.また,弓付けに影響を与えると考えられるビブラートについて,被験者による実験とハードウエアによるビブラート音の実現を目指した.現在の右ハンドは弓を固定するのみの機構であり,人間の形状とは大きく異なっている.弓付けする際,こうしたハードウエアの違いが実際に生成されるボーイング動作に影響を与えると考えられる.そこで,5指を有する右ハンドによるボーイングを目指した.5指の関節すべてを駆動させるのは現実的ではないと考え,駆動すべき関節を選択し,それらをケーブルとワイヤー通してDCモータにより駆動させた.その結果,弓を把持して演奏することは可能だったが,いくつかのハードウエア上の問題から,生成された演奏音の質は低いものとなった.ビブラートに関しては,アマチュア演奏家1名を被験者として被験者実験を行った.自由にビブラートを付けて演奏してもらい,その際の演奏音を分析した.その結果,ビブラート音が音程だけでなく,音量も10dB程度変化していることがわかった.また,ビブラートの周期も23Hzであった.次に,それを実現するための左指の機構を試作した.試作したのは,振動モータを用いた方法と,スライダクランク機構を用いた方法である.実験の結果,クランク機構は,音量に関しては人間のビブラート音と同程度の変化を与えることができたが,振動モータではトレモロのような音になった.これは,振動モータの振幅が小さすぎたためと考えられる.しかし,スライダクランク機構も寸法が大きくなるため,実機への搭載にはより詳細な検討が必要である.

本研究では,バイオリン演奏ロボットの表現力向上を目指し,楽譜から弓の運動方向を自動的に決定する「弓付け」アルゴリズムの構築を中心に研究を行った.構築したアルゴリズムは,(1)楽譜情報から演奏実現可能性を判断,(2)弓速の上昇による弓付けパターンの減少,(3)演奏者が用いる弓付けルールの適用,という段階を踏んで弓付けを行った.4小節の3種類の楽譜に適用したところ,2種類で弓付けが可能となった.そのうちの1つでロボットによる演奏を実現した.また,演奏者の演奏音の解析を通して,音量変化によって意図する印象の音を生成しようとしていることがわかった.加えて,ロボットハードウエアの向上にも取り組んだ.ロボットのハードウエアと一定パラメータを対象としたアルゴリズムはほぼ完成しており,おおむね順調に進展していると考えている.ただし,こクレッシェンドやデクレッシェンドという,パラメータの変化について検討したかったが,ボーイング専用装置では十分なパラメータ変更ができなかったため,これのみ検討ができていない.しかし,今後用いる人間型バイオリン演奏ロボットでは音量の変化を実現できると考えている.これまでに蓄積したアルゴリズムや演奏についての知見を基に,楽譜から自動的に弓付けを行い,弓圧を決めるアルゴリズムの構築を行い,人間型ロボットへ適用し,生成された音を評価したいと考えている.ロボット工学まず,バイオリン演奏ロボットで,デクレッシェンドやクレッシェンドといった,音量や音質の変化を伴う場合のアルゴリズムについて検討する.これは,音を計測し,それを基に音の物理的な側面を検討すると共に,音の評価のために生成された音に関するアンケート調査も行いたいと考えている.それを基に,一定パラメータでのアルゴリズムを拡張する方策を検討する.当初予定していた音の評価実験が,音を生成するバイオリン演奏専用装置の性能の関係でできなかったためである.また,人間型バイオリン演奏ロボットの補修に大きな金額が必要なかったためである.そして,予定していた国際会議での発表を見送ったためである.予定しいた,アマチュア音楽家を対象とした,音の印象に関する予備実験が実施できなかったため.昨年度末より,ロボットのサーボアンプの更新の必要性を感じており,その分に充てたい.また,もう少し被験者を使った実験をしたいとも考えているので,それに充てることも予定している.更に,国際会議への旅費にも使用する予定である.今年度は,本年度分と合算することによりアンケート実験を実施する予定である.また,ハードウエアの細かい修正のため,機械部品や電気部品を購入する予定である.
17q領域に着目した卵巣明細胞腺癌の悪性形質獲得に関与する遺伝子の探索

癌関連遺伝子活性化の分子機構のーつとして特定遺伝子の増幅現象が広く知られている。しかしながら卵巣癌の中でも特に予後不良であるといわれている卵巣明細胞腺癌に特異的な増幅遺伝子については一定の見解が得られていない。申請者らは現在までに卵巣明細胞腺癌における潜在的遺伝子増幅を網羅的に検索する目的で、CGH (Comparative genomic hybridization)法を用い、17q23. 2領域に存在する2遺伝子、APPBP2とPPM1Dが明細胞腺癌の予後関連バイオマーカーになりうることを突き止めた。また同領域に座位するHNF-1βが明細胞腺癌特異的に高発現し、当該遺伝子をターゲットにした分子標的治療の可能性を指摘した。さらに、近年開発され、少量のDNA検体で一塩基単位から染色体レベルまで幅広い領域のゲノム変化を多領域同時に効率良く解析可能な遺伝子検査法であるMLPA (Multiplex Llgation-dependent Probe Amplification)法を用いて、従来型のシークエンス等によっても検出困難であった卵巣癌遺伝子大領域欠失や重複の検出を試みた。本法にて遺伝子増幅が知られている72種類の癌関連遺伝子につきゲノムコピー数の多寡を測定した結果、全例で何らかのゲノムコピー数の変化を認めた。さらに本法を用いることにより、卵巣癌における一定の遺伝子増幅プロファイルの作製に成功した。以上の結果よりMLPA法によるゲノム増幅プロファイルの作製は、分子標的医療を含めた個別化治療導入に際して、重要な解析ツールとなりうる可能性を指摘した。癌関連遺伝子活性化の分子機構の一つとして特定遺伝子の増幅現象が広く知られている。申請者らは現在までに卵巣明細胞腺癌における潜在的遺伝子増幅を網羅的に検索する目的で、CGH(Comparative genomic hybridization)法を用い、17q23.2領域に存在する2遺伝子、APPBP2とPPM1Dが明細胞腺癌の予後関連バイオマーカーになりうることを突き止めた。さらに、近年開発され、少量のDNA検体で一塩基単位から染色体レベルまで幅広い領域のゲノム変化を多領域同時に効率良く解析可能な遺伝子検査法であるMLPA(Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification)法を用いて、従来型のシークエンス等によっても検出困難であった卵巣癌遺伝子大領域欠失や重複の検出を試みた。
人工神経代替装置によるニューロリハビリテーション法の開発

本研究は脊髄損傷や脳梗塞等で失った神経経路を代替する人工神経接続装置の開発とその臨床応用を目指した。下肢麻痺をきたした慢性期脊髄損傷患者を対象とし、上肢筋ー腰随間の人工神経接続による腰椎への磁気刺激が歩行機能を再建できるか検討した。上肢筋活動に依存した磁気刺激を行うことで脊髄歩行中枢を駆動し、完全麻痺患者であっても下肢の歩行様運動の開始・停止、その歩調を随意制御することに成功した。また、同様に上肢に応用したところ、被験者は人工神経接続を有効利用し、新規の神経結合に適応できた。これらの結果から、同法は障害された神経経路機能を補完する革新的な神経リハビリテーションとして提案できる。本研究は記録された生体電気信号を刺激波形に変換し、その波形により大脳皮質・脊髄・末梢神経を刺激する事で人工的な神経接続を形成し、脊髄損傷や脳梗塞等で失った神経回路・経路を代替する非侵襲的なclosed-loop型の携帯Brain-Computer Interface装置の開発とその臨床応用を目的とする。平成23年度で得られた主な成果は以下である。1)人工神経接続への適応可能な組み合わせについて以下の2点について有望な結果を得た。○筋活動-脊髄間の人工神経接続:上肢筋の活動パターンに依存した腰髄磁気刺激により上肢筋-腰髄間の人工神経接続を形成することで、人工神経接続による下肢歩行運動の開始・停止及びその歩調を随意制御出来る事を健常被験者にて明らかにした。この結果は人工神経接続が脊髄損傷患者さんの腰髄に残存する歩行中枢への下行性入力を代替し、随意的歩行再建の可能性を示した。○筋活動-末梢神経間の人工神経接続:手関節屈筋群の筋活動パターンに依存した電気刺激を正中・尺骨神経へ行う事により、随意的な手関節屈曲を促進する事が可能であった。さらに人工神経接続を数十分続ける事により少ない下行性入力で目的の運動を達成できるようになった。これらの結果は脳梗塞・脊髄損傷などで脳からの下行性入力が不十分なため麻痺が生じる患者さんの運動促進が可能である事を示した。これらの結果はこれまで実現していなかった自身の四肢をclosed-loop型のBCIにより神経経路を代替し、随意制御を可能にしたという点で学術・臨床双方に高いインパクトを持つ。2)人工神経代替装置は135×75×35mmの筐体に2chの生体アンプ、2chの電気刺激、及び記録波形-刺激波形変換を行うためのマイクロコンピュータを搭載し、人工神経接続を実現するための機能を実装する事に成功した。また、我々はこの装置によって記録された生体信号を用いてマウスカーソルを動かすためのマウスエミュレータを開発し、生体電気信号操作によるリハビリテーショントレーニングが実施可能な状況である。これらの機器は全て無線で相互接続し、自由行動下のヒトで試験を行う段階である。本年度の目標であった脊髄損傷患者に対して人工神経接続により随意歩行の機能再健の実験を行った。下肢の運動・感覚麻痺と呈する2名の完全脊髄損傷患者に対して、上肢の筋活動で様髄への磁気刺激をすることにより、損傷した大脳皮質と腰髄間の神経結合を代替したところ、自在に下肢の歩行運動の開始、歩行サイクルを随意的に制御できた。本成果は世界で初めて、完全脊髄損傷患者に対して、失った神経経路をBCIで代替し、随意歩行機能の再掲に成功した。健常人の人工神経接続による歩行機能再健の論文は投稿し、査読中である。脊髄刺激の安全性を検討する目的で、脊髄刺激による自律神経応答を健常人20名及び脊髄損傷患者2名で検討した。健常人では脊髄刺激による循環器系応答に影響が観られなかった。一方、脊髄損傷患者では脊髄刺激後の一過性の心拍数と血圧の上昇が見られ、脊髄損傷患者に対する脊髄刺激をする際には注意が必要であることが明らかになった。本研究は脊髄損傷や脳梗塞な等で失った神経回路・経路を代替する非侵襲的なClosed-loop型の携帯Brain-computer interface装置の開発とその臨床応用を目的とする。23年度、1)上肢筋ー腰髄間の人工神経接続により下肢歩行運動を随意制御可能であること、2)上肢筋ー末梢神経間の人工神経接続により、随意的な手関節屈曲運動を促進可能であることを報告した。平成24年度においてこれら二つの人工神経接続で得られた成果及びこれらの人工神経接続を実現する3)小型の人工神経代替装置開発で得られた成果は以下である。1)上肢筋ー腰髄間の人工神経接続による歩行運動の誘発は腰髄への磁気刺激により実現される。本年度は歩行を誘発することに最適な腰髄磁気刺激の刺激部位を検討した。

その結果、腰椎の第1ー3椎間上を刺激することによって、高確率(10名中7名)で下肢の歩行運動を誘発することに成功した。これらの結果は歩行運動に関わる神経回路網が第1ー3腰椎の直下にあることを示唆している。2) 23年度は手関節屈曲の協働筋である長掌筋ー尺骨神経間の人工神経接続により手関節の屈曲運動を促進することに成功した。本年度は手関節屈曲の主動筋である尺側手根屈筋ー尺骨神経間においても人工神経接続適用し、手関節の屈曲動作を促進することに成功した。異なる筋で人工神経接続が実現できるという成果は、患者さんの残存する機能に合わせて筋を選ぶことができるという点で、臨床応用の可能性を広げる成果であった。3)23年度、小型の筐体に2chの生体アンプ、2chの電気刺激装置を搭載することに成功していた。本年度は記録波形ー刺激波形変換を行うプログラムを開発し、その機能を実装することに成功した。この記録ー刺激変換は無線でPCと交信が可能であり、PCで設定した刺激波形を自由行動化でヒトの末梢神経へ適用することが可能になった。本研究は脊髄損傷や脳梗塞等で失った神経回路・経路を代替する非侵襲的なClosed-loop型の携帯Brain-computer interface装置の開発とその臨床応用を目的とする。最終年度は重度の両下肢麻痺をきたした慢性期(発症後半年以上)脊髄損傷患者5名を対象とし、上肢筋ー腰随間の人工神経接続による経皮的腰椎磁気刺激(Trans-Vertebral Magnetic stimulation:TVMS)が歩行機能の再建に寄与するかどうかを検討した。上肢筋活動に依存したTVMSを行うことで脊髄歩行中枢を駆動し、完全運動麻痺の患者であっても側臥位姿勢で下肢の歩行様運動の開始・停止そしてその歩調を随意制御することができた。また刺激によって誘発される下肢の歩行運動パターンは刺激部位依存的に変化することを明らかにした。この人工神経接続を利用して、下肢の随意運動がわずかに可能な不全運動麻痺の患者においてトレーニングを数ヶ月間続けることで、人工神経接続によって生じる歩行運動の歩幅が著明に大きくなることを観察した。また、このTVMSは血圧や脈拍数といった生命兆候に及ぼす影響が軽度であることが同時に確認された。人工神経接続を用いたTVMSにより重症脊髄損傷患者であっても歩行運動を随意制御することができたという結果は、この手法が歩行再建に有用であることを示している。更に人工神経接続の繰り返しにより誘発される歩行運動が増大することから、腰髄にある歩行に関わる神経回路内にシナプス可塑性が誘導され強化された可能性がある。同法は障害された脊髄下行路の機能の補完のみならず、脊髄損傷後の新しいリハビリテーションの方法として発展する可能性を持っている。26年度が最終年度であるため、記入しない。神経生理学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度で人工神経接続への適応可能な組み合わせ及び刺激パラメータをラックマウント式の実験システムで明らかにし、筋-脊髄間、及び筋-末梢神経間の人工神経接続による運動機能再建に成功した。また、携帯型の人工神経代替装置のプロトタイプを開発した。当初最終目標であった完全脊髄損傷患者での人工神経接続による機能再健に成功した。