hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組換えホットスポット活性化因子Ｐｒｄｍ９の機能解析と抑制因子の探索

本年は研究の最終年度として、「Prdm9 Knock In (KI)マウス作成による機能解析」と「相同組換え頻度検出マウス作成による抑制因子の探索」の2点について結論を出すことを目標とした。まずPrdm9 KIマウスについては繁殖率が悪く、個体数を増加させることに専念した。その後、低繁殖率と精巣の減数分裂進行の関連性を明らかにするため、免疫染色による精巣由来の精原細胞と減数分裂中の精母細胞の観察を行った。結果、KIマウスでは染色体の対合が不完全となり、減数分裂に異常が生じていた。この原因としてPrdm9タンパク質のC-末端に付加したタグ配列が、Zinc Finger Array (ZFA)領域と干渉している可能性が考えられた。また変異lox配列を利用したKIマウス受精卵に対するインジェクションによるZFAの入れ換えも試みたが失敗した。加えて、ヒト化Prdm9によるマウス生殖能の回復実験は競合するグループに先行されたため中止した。次に相同組換え頻度検出マウスの解析を行った。当初、プロモーターと、レポーターとなるEYFPをコードしている領域は分割されていると考えられたが、プロモーター配列がレポーター領域に部分的に残存していることが判明した。そこで精子蛍光による相同組換えの検出は困難と判断し、ゲノムDNAを用いたPCRによる検出を試みた。検出系統の精巣由来ゲノムDNAを用いたところ、大半の系統では相同組換えが検出されたのに対し、一部の系統では検出されなかった。この結果は同一の組換えホットスポット配列であっても、ゲノム上の位置次第でPrdm9以外の因子により組換え頻度が変化することを示しており、組換え抑制因子の存在を支持するものであると考えられる。今後は相同組換え検出マウスによる組換え頻度の測定法に改良を施し論文を作成する予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度までに本研究が達成した点として、野生マウス集団でのPrdm9遺伝子多型の全貌を明らかにし、論文として発表できたことがあげられる。この成果は国立遺伝学研究所に収集されているマウス標本とそのゲノムをもとに、組換えホットスポット活性化因子Prdm9の遺伝的多型を実験用マウス以外の個体にも拡大して調査することで、本遺伝子の集団内での動態を他の一般的な遺伝子や免疫関連の特殊な遺伝子などと比較し、既報の性質や機能が存在するのかを考察したものである。結果、本遺伝子は哺乳類の中でも最も多様的な部類に入ることが明らかとなったが、免疫関連遺伝子ほどの多型ではなく、亜種集団ごとに多型がまとまっている傾向もあったため、10万年を超える長い時間軸で見たときに集団内で多型的になる方向に選択圧がかかっていると考えられた。一方で、複数の亜種集団にまたがって分布しているような多型も散見されたため、既報の本遺伝子の「種分化遺伝子」的な性質には疑問点が残る結果となった。これらの多型解析は、本遺伝子の多型がタンパク質となったときのC-末端側Zinc fingerに集中し、かつその領域がゲノム上で単一エキソンにまとまっていることを利用して、ゲノムからPCR法を用いてクローニングを行うことにより配列決定したものであり、今後、多様な配列を導入した組換えマウスを作成しようとした際に、そのプラスミドクローンが使用可能である。現在そのコンストラクトが導入可能な配列をもった組換えマウスを作成中である。昨年度までに本研究は、哺乳類の組換えホットスポット活性化因子であるPrdm9の野生マウスにおける多様性を明らかにしており、この成果を生かしPrdm9の機能解析をすべく本年度は以下のアプローチで研究を行った。1. Prdm9ノックインマウスの作成による機能解析マウスPrdm9遺伝子内のDNA結合ドメインを決定するZinc Finger Array (ZFA)は非常に多様であることが知られており、Prdm9の機能に強い影響を与えていると考えられる。そこで我々はCre-loxシステムを応用し、ZFA領域のみを容易に改変可能なノックインマウスを作成した。結果、ZFA直後にエピトープタグ配列を付加したマウスでも改変していないマウスとほぼ変わらない表現型だった。この結果は抗体が入手困難なPrdm9の機能を解析する上で、既知の抗エピトープタグ抗体を用いた免疫沈降に代表される実験手法が適応できる可能性につながるものである。同時に、前々年度でクローニングを行ったマウスの多様なZFAやZFAなしのコンストラクトを導入することで、部分的に機能ドメインが欠失したPrdm9の機能解析や、ZFA領域の配列多様性への制約などを実験により示すことができる。2. Prdm9結合配列を用いた組換え検出マウスの作成による抑制因子の探索存在が予測されているPrdm9抑制因子の探索は、存在すると思われる染色体領域のリシーケンシングを保持系統マウスで行い結果を得たが大きな違いはなく、具体的な抑制因子候補の選定には至らなかった。そこで再度組換え頻度を求めるために、Psmb9遺伝子近傍のPrdm9結合配列と汎用プロモーター、EYFPを利用して、組換えが起こった精子で蛍光が観察され、その割合から組換え頻度を求めることができるマウスを作成している。現在、遺伝子型が完成型のマウスが得られておりその解析を行っている。

本年は研究の最終年度として、「Prdm9 Knock In (KI)マウス作成による機能解析」と「相同組換え頻度検出マウス作成による抑制因子の探索」の2点について結論を出すことを目標とした。まずPrdm9 KIマウスについては繁殖率が悪く、個体数を増加させることに専念した。その後、低繁殖率と精巣の減数分裂進行の関連性を明らかにするため、免疫染色による精巣由来の精原細胞と減数分裂中の精母細胞の観察を行った。結果、KIマウスでは染色体の対合が不完全となり、減数分裂に異常が生じていた。この原因としてPrdm9タンパク質のC-末端に付加したタグ配列が、Zinc Finger Array (ZFA)領域と干渉している可能性が考えられた。また変異lox配列を利用したKIマウス受精卵に対するインジェクションによるZFAの入れ換えも試みたが失敗した。加えて、ヒト化Prdm9によるマウス生殖能の回復実験は競合するグループに先行されたため中止した。次に相同組換え頻度検出マウスの解析を行った。当初、プロモーターと、レポーターとなるEYFPをコードしている領域は分割されていると考えられたが、プロモーター配列がレポーター領域に部分的に残存していることが判明した。そこで精子蛍光による相同組換えの検出は困難と判断し、ゲノムDNAを用いたPCRによる検出を試みた。検出系統の精巣由来ゲノムDNAを用いたところ、大半の系統では相同組換えが検出されたのに対し、一部の系統では検出されなかった。この結果は同一の組換えホットスポット配列であっても、ゲノム上の位置次第でPrdm9以外の因子により組換え頻度が変化することを示しており、組換え抑制因子の存在を支持するものであると考えられる。今後は相同組換え検出マウスによる組換え頻度の測定法に改良を施し論文を作成する予定である。「Prdm9の機能解析」はノックインマウスを作成できたため、Prdm9の重要と考えられるZFAの領域だけを1世代で自由に抜き差しできる構造をもった系統を手に入れたことになり、機能解析に向けたタンパクの実験を行う段階である。「抑制因子の探索」は、抑制因子が存在すると思われる領域の配列を解析したが、有望な多型などを発見することはできず、また解読の難しい繰り返し構造が一部にあったため完全な配列の比較はできていない。そこで、改めて精子を用いて組換え頻度を測定できる検出系マウスの作成を行っており、現在組換え頻度が精子の蛍光に反映されているかを確認している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は以上の2点を軸として進めているが、どちらもマウス系統の樹立と交配に予想以上に時間がかかり少し遅れている。しかし昨年度までで系統の樹立は完了しており、ここから免疫沈降など実際に発現したタンパク質に対する解析を行うことで、年度内に研究を完遂することができると考えられる。特にPrdm9タンパク質の機能解析に関しては、これまでに得られた結果や材料を利用することで、多様性という点で当初よりも厚みのある結果を期待することができると考えられる。計画に照合してみると、「Prdm9のノックインマウス」はDNAコンストラクトの設計などが終わり、ES細胞の組換えも行い、生体を得る最終段階である。「抑制因子探索」は再度、候補となる遺伝子を配列・多型解析から行うことにし、現在解析中である。
ERMファミリーを介した細胞膜とアクチンフィラメントの結合メカニズム

【ERMに直接結合する蛋白質の解析】BHK細胞から、エズリンの抗体で免疫沈降することにより、140kDの膜蛋白質にエズリンが結合していることが分かった。さらに、モノクローナル抗体の作製とcDNAクローニングにより、この膜蛋白質がCD44そのものであることが明らかになった。さらに、CD44のcDNAを単離し、そのミュータントを種々の細胞にトランスフェクトすることにより、ERMとCD44の相互作用をin vitroで詳細に検討した。【EMRファミリーの大量生産、精製、in vitroアッセイ】我々の研究室で単離したエズリン、ラディキシン、モエシンのcDNAを用いて、バキュロウイルスのシステムにより、エズリン、ラディキシン、モエシンのすべてを、大量生産することに成功した。これを用いて、以下のin vitro実験を進めた。(1)それぞれとアクチンフィラメントとの相互作用。また、この相互作用に脂質やイオンがどのように影響するか?(2)CD44の細胞質ドメインとの相互作用。CD44の細胞質ドメインは、大腸菌を用いて大量生産したものをまず用いた。この結合についても、脂質やイオンの影響を調べた。ERMのメンバーに直接結合する膜タンパク質の同定、特異抗体の作製、cDNAの単離をおこない成功した。京都大学薬学部河合教授のグループとの共同研究で、アクチンとERMのメンバーが狂犬病ウイルスに濃縮されているという、興味深い結果が得られていた。このことは、狂犬病ウイルスが細胞(BHK細胞)から発芽する際に、アクチン-ERMの系を利用していることを示していた。したがって、我々が同定しようとしているERM結合膜タンパク質もこのウイルスに濃縮されている筈であると考え、以下のような実験を行った。(1)BHK細胞表面をビオチン化してから可溶化し、抗ERM抗体で免疫沈降した。このような方法で、ERMと直接結合する膜タンパク質を電気泳動上でビチオン化された分子量140kDのタンパク質として同定できた。(2)BHK細胞が生きたままラットに注射し、表面抗原に対するモノクローナル抗体を多数作製し、その中から狂犬病ウイルスに反応する抗体を拾った。さらにその中から、(1)で同定された膜タンパク質を認識するモノクローナル抗体を同定することができた。(3)得られたモノクローナル抗体と発現ライブラリーを用いて、抗原をコードするcDNAを単離することに成功した。その構造解析の結果、このERM結合蛋白質はCD44であることが分かった。【ERMに直接結合する蛋白質の解析】一昨年の研究で、ERMに結合する蛋白質がCD44であるという結果を得た。本年度は、CD44のcDNAを単離し、そのミュータントを種々の細胞にトランスフェクトすることにより、ERMとCD44の相互作用をin vitroで詳細に検討した。【ERMファミリーの大量生産、精製、in vitroアッセイ】一昨年の研究で、バキュロウイルスを用いてエズリン、ラディキシン、モエシンのすべてを、大量生産することに成功した。
難病ケアラーのセルフナビゲーションを支援するためのツールの開発

平成30年度は難病ケアラーセルフアセスメントシートの開発に向けて、難病ケアラーの実態を把握するために適切な調査項目の開発を行った。本研究では、難病ケアラーを必要な支援に繋ぐためのツールとしてアセスメントシートの開発を目指しているが、単純な実態把握尺度とするのではなく、対象の状態を評価できる尺度として開発することとした。そのため、先行研究の精査、先行調査を再確認、関連周辺領域の尺度に関する文献調査を行った。先行研究の精査、先行調査内容の再確認に重点を置いたため。すでに開発されている各種尺度を確認し、難病ケアラーアセスメントシートを開発する。合わせて面談調査を行い、平成30年度に引き続き難病ケアラーのためのセルフアセスメントシートの原案作成を目標とする。平成29年度は難病ケアラーセルフアセスメントシートの開発に向けて、重症神経難病、ベーチェット病以外の希少疾患、難治性疾患及び小児難病のケアラーの実態を把握する活動を行った。具体的には、1難病カフェの開催、2難病カフェ主催者による集会への参加、3炎症性腸疾患患者のライフヒストリー聴取、4本研究推進に関わる研究会の関係団体への紹介、5福岡県難病相談支援センター及び北九州市難病相談支援センター、北九州市小児慢性特定疾病支援室との連携強化を行った。これらの活動により、難病に関する啓発と連携をテーマとした世界希少・難治性疾患の日のイベント(RDD2018 in北九州市)、1希少・難治性疾患に関する啓発パネルの展示(平成30年2月1日から2月28日まで)、2公開シンポジウム(平成30年2月12日)、3難病カフェ(平成30年3月3日)を行った。また、全国難病センター研究会(第29回研究大会(熊本)平成30年2月10日(土)から2月11日(日)まで)にて、難病患者とケアラー支援のための難病カフェ活動について報告した。以上より、活発に活動している患者会や当事者等を把握でき、面談調査対象者のリストを作成できた。同時に、活動の背景には難病やその支援、療養等に関する情報の乏しさがあり、情報にたどり着くまでの経緯とともにその間に当事者がエンパワーされていく実態を確認できた。関係者及び関連団体との連携と強化、難病全般に関わる啓発活動及び適切な面談対象者の発掘に重点を置いたため。当初計画では文献調査と面談調査を並行させて行う予定であったが、難病ケアラーの状態を特徴的に示す対象者を把握できたため、面談調査を先行させる。その後に、面談調査結果を文献調査にて実証する。このため、平成30年度は難病ケアラーのためのセルフアセスメントシート最終版作成を予定していたが、原案作成を目標とする。調査全般の遅れにより、文献資料収集経費、打ち合わせ等の経費が持ち越しとなっているため。調査全般の遅れにより、物品経費、打ち合わせ等の旅費が持ち越しとなっているため。持ち越した経費については、予定している機材の購入及び定期的な研究打ち合わせを行い執行を進める。
肺腺癌の発癌および分化におよぼすサーファクタント・アポ蛋白質の意義

今年度は肺腺癌の癌性胸膜炎患者より胸水を採取し,サーファクタントアポ蛋白質(SP)-AについてRT-PCRを行いmRNA検出の確立を試み,また,その結果と胸水中SP-A濃度測定・免疫細胞化学的検討との比較検討を行った.RT-PCRでSP-AmRNAは肺腺癌11例中9例に検出されたのに対し,他疾患32例では全て陰性であり,RT-PCR法の有用性が確認され,SPmRNA検出法が確立した.これら肺腺癌11例に対し免疫染色を行ったところSP-AはmRNA陽性9例中7例で陽性で,2例では陰性であった.この結果よりSPmRNAが発現していてもSPは必ずしも産生されるとは限らず,ある種の癌細胞においてSP産生経路での障害が存在することが示唆された.また,SP-AmRNAの検出されなかった肺腺癌例での胸水中SP-A濃度は平均38ng/mlに対し,検出された例では1611ng/mlと有意に上昇していた.しかし,免疫染色でSP-Aの発現が認められた例でも28.9ng/mlと低値のものがあり,細胞質からの分泌障害を有する細胞が存在する可能性も示唆された.現在,SP-B・SP-CおよびSP-Dについて免疫染色とRT-PCRの比較検討を行っている.今年度の研究でmRNAおよび蛋白質レベルでのSP発現の検出に対する実験系が確立された.今後は,当教室で確立された7種類の胸水由来肺腺癌細胞株を使用し,培養液中に種々のサイトカインおよび細胞外基質を加え,SPmRNAの発現の変動・SPmRNAからSP産生および細胞質からのSP分泌の経路に対する諸因子の関与を検討していく予定である.今年度は肺腺癌の癌性胸膜炎患者より胸水を採取し,サーファクタントアポ蛋白質(SP)-AについてRT-PCRを行いmRNA検出の確立を試み,また,その結果と胸水中SP-A濃度測定・免疫細胞化学的検討との比較検討を行った.RT-PCRでSP-AmRNAは肺腺癌11例中9例に検出されたのに対し,他疾患32例では全て陰性であり,RT-PCR法の有用性が確認され,SPmRNA検出法が確立した.これら肺腺癌11例に対し免疫染色を行ったところSP-AはmRNA陽性9例中7例で陽性で,2例では陰性であった.この結果よりSPmRNAが発現していてもSPは必ずしも産生されるとは限らず,ある種の癌細胞においてSP産生経路での障害が存在することが示唆された.また,SP-AmRNAの検出されなかった肺腺癌例での胸水中SP-A濃度は平均38ng/mlに対し,検出された例では1611ng/mlと有意に上昇していた.しかし,免疫染色でSP-Aの発現が認められた例でも28.9ng/mlと低値のものがあり,細胞質からの分泌障害を有する細胞が存在する可能性も示唆された.現在,SP-B・SP-CおよびSP-Dについて免疫染色とRT-PCRの比較検討を行っている.今年度の研究でmRNAおよび蛋白質レベルでのSP発現の検出に対する実験系が確立された.今後は,当教室で確立された7種類の胸水由来肺腺癌細胞株を使用し,培養液中に種々のサイトカインおよび細胞外基質を加え,SPmRNAの発現の変動・SPmRNAからSP産生および細胞質からのSP分泌の経路に対する諸因子の関与を検討していく予定である.
19世紀フランス体育書における運動記述の理論的特性に関する学説史的研究

1.体育書解題法に関する研究成果と今後の課題パ-ソナルコンピュ-タを利用してフランス語の体育書を文字列デ-タとして効率的かつ迅速に分析するソフトプログラムを作成した。1文献1メガバイトを超える大型デ-タのデ-タ形式変換、デ-タ入力、異語リスト、全単語コ-ドリスト、デ-タ校正、順検索・逆検索、検索結果リポ-ト形式、デ-タ比較、計量など一連の作業段階をシステム化し「ワ-ドアナライズ.システム」を完成することができた。このシステムを作動させての体育書の可能で精密解題によって、従来の欧文原書解題法では到達し得ない定量的全体的な傾向や実証的デ-タの直読・提示があり、体育史研究に新しい文献解題の領域を拓くことができたものと評価している。しかし、この方法の最大の問題点はデ-タの校正確度についてその完全性を実証する方法を持たないことである。この点について次年度以降の研究課題としたい。2.デ-タ分析の成果と課題作成したデ-タファイルの中からアモロス、ロンド、デムニ-の3著者を取り上げ、学説史に関わる仮説的用語選定によってキ-ワ-ドの順検索を行った結果、顕著な事実を明らかにすることができた。2著間異語リストのデ-タ比較を行うことができた。一定の閉じたデ-タ体系としての定量的比較によって学説史を構成する術語を特定できることが判明した。これをさらに発展させて3著間異語リストのデ-タ比較を試み、1著者から見た他の2著者の観点を客観的に数値デ-タとして表示できることを明らかにした。(別添報告書参照)1.体育書解題法に関する研究成果と今後の課題パ-ソナルコンピュ-タを利用してフランス語の体育書を文字列デ-タとして効率的かつ迅速に分析するソフトプログラムを作成した。(別添報告書参照)1.本研究の基本的条件の確立(1)試験システムプログラムの自作-研究の第二段階に向けて本格的作業の方式を確定するため、コンピューター入力作業の効率化を見通しながら、いくつかの汎用ソフトプログラムを入手しその実利性を実験した後、N88日本語BASIC、MS-DOS版コンパイラーの二つの基本システムを用いて取扱が簡便で作動の迅速なオリジナルサポートシステムの自作に成功した。この試験システムプログラムにより、任意の機種上で任意の入力形式によって作成される欧文文字の文字列データファイルを、特定の語彙検索・出力システムが要求する一定のフォーマットに変換でき、作業の集中化の基本的条件の一つが確立された。(2)史料調査と読み取り装置-すでに作成ずみのファイル史料からの入力作業はマイクロリーダーにフィルムを実装した状態でフィルムキャリッジと映像の円滑な操作を実験し成功した。これに平行して第二段階で分析対象となる史料について筑波大学図書館における調査を実行した。2.運動記述の語彙検索の試験的成果(1)少なくとも19世紀初期の運動記述は形容詞と副詞による力学的記述が支配的であり、このタイプの記述は運動訓練の倫理的意味内容と深く関わることが特徴的である。(2)実践家の運動記述のタイプと理論家のそれを比較検討するため、AMOROSと同時代の運動訓練の効果に関する医学博士論文CHALES LONDE,LA CYMNASTIQUE MEDICALE,PARIS,1820.の一部を検索システムにかけた結果、EXERCICB(-S)の概念ではこれを含むセンテンスの種別が判定できることが明らかになった。平成元年度の研究計画に沿ってデ-タの入力作業依託を進め、これと平行して、初年度(昭和63年度)から検討をつづけていたデ-タ処理システムの作成に大きな進展をみることができた。1.本研究に最も適したデ-タ処理方法として、伊藤治己『パ-ソナル・コンピュ-タによる英語教科書用例検索システムの開発』(昭和62年度科学研究費補助金、奨励研究(A)62710153の分担研究)を参考にし、この研究によって開発されたソフトプログラムの基幹部分をサポ-トする本研究独自のソフトプログラムを作成し、デ-タ処理の実験をくり返し行なった。

2.入力作業が進み、処理すべきデ-タの規模が大型化し、一著者の一文献全体をデ-タ処理する場合(特にアモロスの場合二巻にわたり1メガバイトから2メガバイトとなる)、これを一括して高速処理するための総合的システムを作成することが重要課題となった。この大型デ-タに対応するプログラムは、「二分岐選択法」と「ヒ-プ・ソ-ト法」を組み合せた単語検索ル-チンを持つ独自のプログラムである。その作成には本学工学部の協力を得ることができた。3.今後の体育史研究における文献講読に、このような分析方法を一般化することを考慮して、平成元年5月、日本体育学会体育史専門分科会定例研究会に『西欧体育史文献における運動記述研究ー分析の方法とその問題点ー』を口頭発表し、本研究の成果の中間報告を公表した。4.以上、デ-タ処理システム関係の研究作業は本年度を以ってほぼ完了をみたので、次年度はデ-タ入力作業と総合的分析の段階を迎えることができる。本研究の最終年度としてまとめを行なうために、アモロス、ロンドという二人の同時代の著者、ならびにデムニ-という19世紀末の著者の計3著書にしぼってそのデ-タの校正を念入りに繰り返した後、運動記述の理論的特性を導びき出すために必要な検索の方法として、ファイル比較を効率的に実行できるコンピュ-タプログラムを追加することにより下記の研究成果を挙げることができた。1、ファイル比較のために比較すべき単語数を減らすように比較のためのファイル作成の段階で約380語の除外語を設定、その妥当性を検討し、これにより高頻度語のうち不用語を特定し、ファイル量を減じた。2、予備実験としてあらかじめ(a)学術的語彙、(b)体育理論の語彙、(c)その他社会的価値観をともなう語彙の3グル-プ82種の語彙についてそれぞれ3著者の比較を行なった結果、語彙頻度の比較だけでも3著書に相異があることを確認した。(詳細は、本研究の報告書参販)3、3著書のセンテンス数と異語数を比較すると、センテンス数に対する異語数の割合はロンド、デムニ-の2著において約260%でありアモロスにおいて94%弱を示す。全語数に対する異語数の割合でもロンド24%、デムニ-27%に対してアモロス11%となり、アモロスの著書に特異性が見られた。(詳細は、本研究の報告書参照)4、2著書間の語彙の共有関係と排除関係では、共有関係は34000語でほゞ一定しているのに対して排除関係ではアモロス・ロンド・デムニ-の順となった。5、3著書間の語彙の共有関係を明らかにし、そのデ-タを一覧表として印刷した。(詳細は、本研究の報告書参照)
第二言語の習熟度が第二言語における単語分節方略に与える影響

本研究では、第二言語学習者(日本人英語学習者)がどのように第二言語を処理し、理解しているのか、またその分節方法が習熟度によって変化するのかを調査した。具体的には、日本人学習者は英単語を聞き取るときにモーラを用いて単語を分節しているのか、また英語の習熟度が上がると、モーラ分節から音節分節へと変化するのかを調査することにより、日本人母語話者のモーラ単位による言語処理仮説を検証し、異なった英語習熟度の第二言語学習者の分節方略を調査することで、言語処理能力の発達を検証した。本研究目的を達成するため、3つの探知課題を日本人英語上級話者16名、英語初中級学習者16名、および英語母語話者16名に行った。探知課題1では、子音母音(CV)および子音母音子音(CVC)からなる単音節語を目標単語として(音声提示)、2音節からなる語境界が明白な無意味語と曖昧な無意味語に埋め込み、どちらの音節構造の単語をそれぞれの文脈で速く正確に分節できるかを調査した。探知課題2では、モーラ分節仮説を検証するため、日本語の特殊拍である鼻音(N)を持つ目標単語を、CVCNとCVCNCを目標刺激単語として(音声提示)、語境界の明白な場合、曖昧な場合でどちらを速く正確に分節できるかを調査し、探知課題3では、文字(ローマ字)の影響を検証するため、探知課題2と同じ研究方法で、目標単語の提示を音声からローマ字に変えて調査した。本調の成果発表を、2019年度の国際学会で行う予定である(査読審査通過済み)。2018年度は実験音声刺激および実験プログラムを作成し、日本人英語上級者16名、初・中級者16名、および英語母語話者16名のデータを収集し、分析した。また、2019年度に行われる国際学会に研究成果発表申し込みを行った。2018年度に申し込んだ国際学会で本研究成果報告を行う予定である。
創造的問題解決における洞察の分析とモデル化

始めは解けなかった問題が突然の閃きによって解ける,という経験は誰しも持っていようが,この「閃き」のことを心理学では洞察(insight)と呼ぶ.本研究の目的は,この洞察という現象がどのように生じるのかを,帰納的な問題解決を例にとり,協同という観点から認知心理実験に基づき解明することにある.具体的には,二種類の図形と様々な数字の組み合わせにおいてある種の優劣を決める簡単なルールを実験者が想定し,被験者はルールの正例30を一つずつ見ながら,実験者が想定したルールに関する仮説を形成し,最終的にそのルールを当てることが求められる.被験者を,この課題に一人で取り組む群(単独条件,10人),二人で取り組む群(協調条件,10グループ),二人で取り組むが二人の協同の仕方に制約を与えた群(制約条件,10グループ)の三群にランダムに割り当てた.最後の群の各ペアに与えた制約とは,一人はルールの仮説を考えながらその検証も行うが,もう一人はそれを見ながらメタなサジェスチョンだけを与えて良い,というものであった.各被験者(グループ)から採取したデータは,各例を見たときに立てた仮説とその確信度,発話内容,回答時間である.最終的な回答(仮説)を正解ルールに対する近さと表現の簡潔性の観点から得点化した結果,有意差はないものの,協調条件と制約条件のパフォーマンスが単独条件のそれを上回り,協調条件と制約条件の間にはほとんど差が見られなかった,この結果から,二人が協同を行う際に,一方が他方に対してメタなサジェスチョンしか与えられないようなかなり制約の強い状況であつても,協調は洞察を必要とするような問題解決にプラスに作用することが示唆される.この協同の設定状況は,現役の研究者と(現役から退いてしまったような)その上司との間の協同を模しており,このような協同も洞察を必要とするよう問題解決に意味を持ち得ると考えられる.始めは解けなかった問題が突然の閃きによって解ける,という経験は誰しも持っていようが,この「閃き」のことを心理学では洞察(insight)と呼ぶ.本研究の目的は,この洞察という現象がどのように生じるのか,また洞察をもたらす要因とは何かを,帰納的な問題解決を例にとり,認知心理実験に基づき解明することにある.具体的には,二種類の図形と様々な数字の組み合わせにおいてある種の優劣を決める簡単なルールを実験者が想定し,被験者はルールの正例30を一つずつ見ながら,実験者が想定したルールに関する仮説を形成し,最終的にそのルールを当てることが求められる.被験者を,この課題に一人で取り組む群(10人),同じく一人で取り組むが予想する回答を毎回二つ以上挙げてもらう群(10人)、二人で取り組む群(10グループ)、の三群にランダムに割り当てた.各被験者(グループ)から採取したデータは,各例を見たときに立てた仮説とその確信度,発話内容,回答時間である.最終的な回答(仮説)を正解ルールに対する近さと表現の簡潔性の観点から得点化したが,各群の平均得点における有意差は認められなかった.それとは対照的に,各群の平均回答時間に関しては,二人で取り組む群の方が一人で取り組む群のいずれよりも回答時間が有意に短いという結果を得た.平均得点における群間の有意差が認められず,ほとんどの被験者が正しい仮説を形成していたので,課題が易し過ぎたのかも知れない.しかし,従来のコラボレーション研究では,単独で解く場合と比較してグループで解く場合には,回答パフォーマンスは上がるものの時間は余計にかかる場合が多く,本研究の結果はそれとは対照的だという点で興味深い.始めは解けなかった問題が突然の閃きによって解ける,という経験は誰しも持っていようが,この「閃き」のことを心理学では洞察(insight)と呼ぶ.本研究の目的は,この洞察という現象がどのように生じるのかを,帰納的な問題解決を例にとり,協同という観点から認知心理実験に基づき解明することにある.具体的には,二種類の図形と様々な数字の組み合わせにおいてある種の優劣を決める簡単なルールを実験者が想定し,被験者はルールの正例30を一つずつ見ながら,実験者が想定したルールに関する仮説を形成し,最終的にそのルールを当てることが求められる.被験者を,この課題に一人で取り組む群(単独条件,10人),二人で取り組む群(協調条件,10グループ),二人で取り組むが二人の協同の仕方に制約を与えた群(制約条件,10グループ)の三群にランダムに割り当てた.最後の群の各ペアに与えた制約とは,一人はルールの仮説を考えながらその検証も行うが,もう一人はそれを見ながらメタなサジェスチョンだけを与えて良い,というものであった.各被験者(グループ)から採取したデータは,各例を見たときに立てた仮説とその確信度,発話内容,回答時間である.最終的な回答(仮説)を正解ルールに対する近さと表現の簡潔性の観点から得点化した結果,有意差はないものの,協調条件と制約条件のパフォーマンスが単独条件のそれを上回り,協調条件と制約条件の間にはほとんど差が見られなかった,この結果から,二人が協同を行う際に,一方が他方に対してメタなサジェスチョンしか与えられないようなかなり制約の強い状況であつても,協調は洞察を必要とするような問題解決にプラスに作用することが示唆される.この協同の設定状況は,現役の研究者と(現役から退いてしまったような)その上司との間の協同を模しており,このような協同も洞察を必要とするよう問題解決に意味を持ち得ると考えられる.
脂質性シグナル伝達系の生理機能解析

シグナル伝達に重要な役割を果たしているリン脂質キナーゼのホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)にはα、β、γアイソザイムとγ635、γ661、γ687スプライシングバリアントが存在する。このPIP5Kの分子多様性を明らかにするために、それぞれのPIP5Kアイソザイムの活性調節機構と生理機能について解析を進めてきた。その結果、以下の知見が得られた。1.PIP5Kγ661はAP-2複合体と相互作用して、シナプス小胞のエンドサイト-シスを制御する:PIP5Kγ661はAP-2複合体と特異的に相互作用して活性化され、海馬神経細胞におけるシナプス小脳のリサイクリングに必要であることを明らかにした。2.PIP5KβはKIF2と相互作用して、海馬神経細胞における軸索伸長を負に制御する:PIP5KβはKIF2と特異的に相互作用し、PIP5Kβの脂質キナーゼ活性とKIF2のマイクロチューブル分解活性が共に増大し、その結果、マウス海馬神経細胞の軸索伸長を負に制御することを明らかにした。3.PIP5K活性化因子の低分子量G蛋白質ARF6はPIP5Kのキナーゼコアー領域(KCD)に結合する:申請者はPIP5Kの活性化因子としてARF6を同定したが、その結合部位は不明であった。この点を解析した結果、ARF6はPIP5Kアイソザイム間で相同性の高いKCDに結合することを明らかにした。PIP5Kβとγのノックアウトマウスは作製されており、前者はアレルギー反応を負に制御し、後者は神経機能に重要であることが明らかにされている。そこで、PIP5Kαのノックアウトマウスを作製したところ、本マウスは健常であり、生存に必須の分子ではないことが明らかとなった。我々は、細胞膜微量構成リン脂質のホスファチジルイノシトール4-リン酸のイノシトール環5位をリン酸化して多彩な機能を有するホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸を産生するホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)のそれぞれのアイソザイムに関して、それらの活性化機構と生理的役割についての解析を進めてきた。1.PIP5Kγ661はAP-2複合体と相互作用して、海馬神経細胞におけるシナプス小胞のエンドサイトーシスに重要な役割を果たす我々は、三種のPIP5Kアイソザイム、α、β、γ、と二種類のPIP5Kγスプライシングバリアント、PIP5Kγ635とPIP5Kγ661、のうち、PIP5Kγ661がAP-2複合体と特異的に相互作用することを見出した。すなわち、PIP5Kγ661に特有のC末端26アミノ酸領域にAP-2複合体のβ2サブユニットのEarドメインが結合することが明らかとなった。また、PIP5Kγ661がAP-2と相互作用すると、PIP5Kγ661の活性が顕著に増大することを見出した。さらに、PIP5Kγ661のAP-2複合体との相互作用は、マウス海馬神経細胞の神経終末におけるシナプス小脳のリサイクリングに必要であることを明らかにした。2.PIP5KβはKIF2と相互作用して、海馬神経細胞における軸索伸長を負に制御するIn vitroにおいて、PIP5Kβが特異的にKIF2と相互作用することを見出した。

この相互作用により、PIP5Kβの脂質キナーゼとしての活性およびKIF2のマイクロチューブル分解活性がお互いに増大することが明らかとなった。さらに、この相互作用は、マウス海馬神経細胞の軸索伸長を負に制御することが明らかとなった。我々は、細胞膜微量構成リン脂質のホスファチジルイノシトール4-リン酸のイノシトール環5位をリン酸化して多彩な機能を有するホスファチジルイノシトール4,5-二リン酸を産生するホスファチジルイノシトール4-リン酸5-キナーゼ(PIP5K)のそれぞれのアイソザイムに関して、それらの活性化機構と生理的役割についての解析を進めてきた。その結果、以下の知見が得られた。1.PIP5K活性化因子である低分子量G蛋白質ARF6はPIP5Kのキナーゼコアー領域(KCD)に結合する申請者はPIP5Kの活性化因子として低分子量G蛋白質のARF6を同定したが、PIP5KのARF6との相互作用部位は不明であった。本年度は、この点を解析した結果、ARF6はPIP5Kアイソザイム間で相同性の高いKCD領域中のアミノ酸244-285領域に結合することを明らかにした。興味深いことに、ARF6の全長PIP5Kγ661への結合はPIP5KαやPIP5Kβ、およびC末端を欠失したPIP5Kγ661変異体への結合と比較して顕著に弱かった。この結果から、PIP5Kγ661は分子内あるいは分子間で相互作用してC末端領域がKCD領域をマスクしており、特異的な三次元構造をとっていることが示唆された。PIP5Kβとγのノックアウトマウスについては報告されており、前者はアレルギー反応を負に制御し、後者は神経機能に重要であることが明らかにされている。そこで、PIP5Kαのノックアウトマウスを作製したところ、本マウスは健常であり、生存に必須の分子ではないことが明らかとなった。
咬合と姿勢からみた自己口腔管理―試作6分割体重計による動機づけ―

日本人の体格の向上は目覚ましいが、学童の頭痛、肩凝り、集中力の低下等が新たな問題である。その原因として姿勢の悪さ、咬合異常があげられている。足底にかかる体重配分量は、姿勢、咬合状態等を表現している。本研究では、足底にかかる体重配分量の変化を乳歯列の幼児と永久歯列の成人で比較した。方法:被験者は幼児185名(25歳、男100名、女85名)、成人97名(2084歳、男59名、女38名)である。6分割体重配分計を用いて、左右の足底6ケ所にかかる体重配分量を開脚、直立の状態で測定した。6分割の足底部位は左右の第1指部(内)、他の4指部(外)、踵部(踵)である。個々の被験者の体重を100%とし、6分割された足底での体重配分量を百分率に換算し体重配分率とした。結果:1.体重配分率の平均値は、幼児(成人)%で表すと、左内7.7(7.8)、左外14.2(18.4)、左踵29.0(25.8)、右内8.3(9.6)、右外12.7(17.3)、右踵28.1(21.2)であった。左内を除く全ての部位で、幼児と成人では有意差(P<0.001)がみられた。2.左右足の踵の和は57.1(47.0)で、幼児と成人では有意差(P<0.001)がみられた。考察:1.幼児と成人で足底での体重配分率が異なるのは、体の成長、咬合状態、筋力の低下等により、姿勢が変化することによると考えられた。2.成人の体重が幼児に比較し、前方に移動するのは、脊柱起立筋の発達により腰椎弯曲が強くなり、体が前傾姿勢をとるため重心の位置が前方に移動することによると考えられた。3.年齢及び咬合異常を考慮した足底での体重配分量を検索し、今後は、健康の指標としての正常値を求めたい。以上の研究実施にあたり、被験者へは調査・研究の趣旨等を説明の上、同意を得て、個人の人権等には十分配慮した。目的:日本人の体格は向上したが、頭痛、肩凝り、腰痛、集中力の低下等が問題視され、姿勢の悪さにも原因があるといわれている。姿勢の状態は、体重の分散として体重配分計の変化に表れる。本研究では、咬合・体重配分・姿勢の関連を6分割体重配分計を用いて検索した。方法:被験者は永久歯列の完成した男女33名で、6分割体重配分計を用いて、両足の足底6ケ所にかかる体重配分量を開脚、閉眼、直立で測定した。足底の6分割の部位は、両足の第1指部、他の4指部、踵部である。実験1では、被験者20名に対し、咬頭嵌合位での状態と、左右別に5mm厚のバイトブロックを臼歯部に咬ませた片側咬合挙上の人為的異常咬合の状態で、実験2では、被験者13名に対し、咬合異常者の咬合修正前後での体重配分量を測定した。個々の被験者の体重を100%とし、6分割された体重配分量を百分率に換算した。結果:実験1では、被験者の体重配分比の平均値を求め比較すると、左右差はわずかであった。実験2では、咬合修正後では、踵部にかかる体重の値が52.8%から48.9%へと減少した。また、第1指部(内)の値を1.0として他の4指部(外)、踵部(踵)それぞれの相対値を求めると修正前の左足1.0:1.3:2.8、右足1.0:1.3:2.3から修正後の左足1.0:1.8:2.8、右足1.0:1.9:2.6へと変化した。以上より咬合修正後は、左右足ともに体重配分比がモルトン比(足底の内、外、踵が1:2:3)に近似した。考察:実験1より、一時的に咬合異常が生じても直ちに姿勢の変化として表れにくい。実験2より、咬合修正により足趾にかかる体重の値が増加し、足趾にかかる体重の増加は体のバランスを保つのに有利に働くと考えられた。また、モルトン比が姿勢の状態を評価する基準になることが示唆された。

個々の被験者の体重を100%とし、6分割された足底での体重配分量を百分率に換算し体重配分率とした。結果:1.体重配分率の平均値は、幼児(成人)%で表すと、左内7.7(7.8)、左外14.2(18.4)、左踵29.0(25.8)、右内8.3(9.6)、右外12.7(17.3)、右踵28.1(21.2)であった。左内を除く全ての部位で、幼児と成人では有意差(P<0.001)がみられた。2.左右足の踵の和は57.1(47.0)で、幼児と成人では有意差(P<0.001)がみられた。考察:1.幼児と成人で足底での体重配分率が異なるのは、体の成長、咬合状態、筋力の低下等により、姿勢が変化することによると考えられた。2.成人の体重が幼児に比較し、前方に移動するのは、脊柱起立筋の発達により腰椎弯曲が強くなり、体が前傾姿勢をとるため重心の位置が前方に移動することによると考えられた。3.年齢及び咬合異常を考慮した足底での体重配分量を検索し、今後は、健康の指標としての正常値を求めたい。以上の研究実施にあたり、被験者へは調査・研究の趣旨等を説明の上、同意を得て、個人の人権等には十分配慮した。
モバイルユーザが生成する「人」センサデータの共有基盤システムの構築

本研究課題では、スマートフォンなどモバイル端末の利用履歴やセンサデータおよびTwitterを始めとするマイクロブログなど「人」が生成する情報を有効活用して、新たなサービスを創出するための、データ収集・解析・管理・共有技術の研究開発を行う。最終年度の平成30年度は、以下のように研究を推進した。まず、(1)「センサデータの収集・解析・管理のための基盤技術」として、前年度までの研究内容をさらに発展させて、より高度な検索技術の実現や、時系列データ(ストリーム)を対象とした新たな技術の開発を行った。考案した手法は、人工データや実データを用いた詳細な評価実験により、有効性を検証した。(2)「マイクロブログデータの収集・解析・管理のための基盤技術」として、前年度までの研究内容をさらに発展させて、マイクロブログデータから個人のライフイベント等を抽出する技術を開発した。また、マイクロブログなどの短文を効果的にクラスタリングする技術を開発した。さらに、マイクロブログデータの解析結果を社会センサデータ(「人」センサデータ)として共有するための基盤技術についても、外部データソースとの効率的な連携機構について研究開発を行った。(3)「ユーザの行動履歴データの収集・解析・管理のための基盤技術」については、ユーザの高度なコンテキスト情報とアプリケーション利用の関係性の分析について、前年度までの研究成果を有効利用し、次に使用するアプリケーションを推測する技術を開発した。また、アプリケーションの利用状況からユーザが自宅にいるかどうかを予測する技術を開発した。これらの研究成果は、データベースや自然言語処理などの分野で世界的に最も権威のある国際論文誌や、データベースや分散処理分野で最難関の国際会議に複数採択されるなど、学術的に非常に大きな業績を達成した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度の平成26年度は、センサデータおよびマイクロブログデータ、ユーザの行動履歴データを収集・解析・管理するための基盤技術について、以下のように個別に研究開発を推進した。まず、センサデータの収集・解析・管理のための基盤技術として、ユーザによる時空間の粒度を指定した検索を支援するためのGUIベースの検索機構と可視化機構を開発した。さらに、複数の情報源から発生する大規模データに対して範囲検索やk最近傍検索などを効率的に実行するための、インデックス機構について研究開発を行った。これらの機構は、シミュレーション評価やユーザ評価などによって有効性を確認した。次に、マイクロブログデータの収集・解析・管理のための基盤技術として、マイクロブログの解析により、ユーザの関心や話題などを抽出する機構の基礎的な研究を推進した。また、マイクロブログに位置情報を付与する機構についても、準備的な研究を行った。ユーザ評価などを実施し、これらの機構の有効性を確認した。ユーザの行動履歴データの収集・解析・管理のための基盤技術として、ゲームを用いてユーザの高レベルなコンテキスト情報(体調・気分がいいか、誰といるか、忙しいかなど)とアプリケーション利用履歴を収集する機構を開発した。また、開発機構を用いて収集した情報を解析し、高レベルなコンテキストとアプリケーション利用の関係について、調査を行った。これらの結果は、IEEEの論文誌やWWW分野で最高峰の論文誌を始めとして、論文誌3編、国際会議発表9件に公表されるなど、非常に大きな成果を達成している。2年目の平成27年度は、以下のように研究開発を推進した。まず、センサデータの収集・解析・管理のための基盤技術として、複数の情報源から発生する大規模データに対してTop-k検索やk最近傍検索、スカイライン検索などの高度な検索を実行する機構や、それらの派生形の様々な検索への対応、エラー(不確実性)を含むデータの検索への対応など、多角的に研究開発を行った。次に、マイクロブログデータの収集・解析・管理のための基盤技術として、マイクロブログデータから位置情報やトレンド、ユーザの興味を抽出する機構に付いて研究開発を行った。位置情報を抽出する機構としては、マイクロブログデータの投稿位置を推定するために有効なデータの特徴について調査を行い、その調査結果に基づく位置情報推定技術を開発した。さらに、ユーザの興味を表現するために適したデータ構造についても準備的な調査研究を行った。ユーザの行動履歴データの収集・解析・管理のための基盤技術として、前年までにゲームアプリケーションを用いて収集したユーザの高レベルなコンテキスト情報(体調・気分がいいか、誰といるか、忙しいかなど)とアプリケーション利用履歴に関するデータを解析し、いくつかの興味深い知見を得た。また、このゲームに対して、ユーザが正しいコンテキストを継続的に入力する動機付けの一種として、ライフログサービス機能を拡張した。これらの結果は、WWW分野や分散処理分野で最高峰の論文誌、国際会議を始めとして、論文誌7編、国際会議発表6件に公表されるなど、非常に大きな成果を達成している。全般として、研究開発は順調に進んでいる。今年度の計画範囲の内容は全て達成済みであり、さらにセンサデータの収集・解析・管理のための基盤技術については、当初の計画以上に進展し、一般的な高度検索技術以外にも、その派生形や不確実データへの対応などにも着手することができた。

論文誌や国際会議での研究成果の公表は予定よりも早めに進んでおり、特に、WWWや分散処理分野で権威のある論文誌や国際会議に多数の論文が採択されたのは、計画以上の成果と言える。本研究課題では、スマートフォンなどモバイル端末の利用履歴やセンサデータおよびTwitterを始めとするマイクロブログなど「人」が生成する情報を有効活用して、新たなサービスを創出するための、データ収集・解析・管理・共有技術の研究開発を行う。平成28年度は、以下のように研究を推進した。まず、(1)「センサデータの収集・解析・管理のための基盤技術」として、複数の情報源から発生する大規模データに対して多様な検索を実行する機構について研究開発を行った。特に、指定された大きさの領域内で、地理情報データがもつスコアの総数が最大となる位置を発見するMaxRS検索や、検索データの地理的な多様性を考慮したTop-k検索など、高度な検索について有効な手法を考案した。次に、(2)「マイクロブログデータの収集・解析・管理のための基盤技術」として、ノイズの多い短文に含まれる複合語の重要性を正確に見積もるための指標を考案した。さらに、マイクロブログデータからトレンドなどを抽出する機構について、平成27年度を継続して研究開発を行った。また、マイクロブログデータの解析結果と手順を共有するためのプラットフォームについて研究開発を進めた。(3)「ユーザの行動履歴データの収集・解析・管理のための基盤技術」として、平成27年度を継続し、ユーザの高レベルなコンテキスト(体調・気分、誰といるか、忙しいかなど)とアプリケーション利用の関連性を解析した。さらに、収集したコンテキストデータをライフログとして活用する機能について、効果の検証を行った。これらの結果は、情報検索分野と地理情報システム分野、分散処理分野で世界最高峰の論文誌や国際会議に採択されるなど、非常に大きな成果を達成している。平成28年度の全体としては、論文誌7編、国際会議発表10件において成果を公表済もしくは公表予定である。全般として、研究開発は順調に進んでいる。今年度の計画範囲の内容は全て達成済みであり、さらに課題(1)と(2)(センサデータの収集・解析・管理およびマイクロブログデータの収集・解析・管理のための基盤技術)については、当初の計画以上に進展し、予定外の技術開発などにも着手することができた。論文誌や国際会議での研究成果の公表は、想定していたよりも質・量ともに上回っており、特に、情報検索、地理情報システムや分散処理の分野で世界的に最も権威のある論文誌や国際会議に複数の論文が採択されたのは、計画以上の顕著な成果である。
歯根膜細胞と機械的力に関する基礎的研究

歯牙が咬合機能を失うと、歯根膜細胞の減少・配列の乱れなどが観察されることより、歯根膜組織の組織学的変化と歯根膜組織に加わる力との間に密接な関係があることが推察されている。最初に、培養細胞に機械的力を加える装置を開発した。この装置を用いて、犬の歯根膜細胞をコラーゲンゲルの中に培養し、間歇的にゲルを伸展させ、組織学的に検索をおこなった。力を加えずに静置培養した対照群に比較して、力を加えた実験群においては、細胞数・コラーゲン線維の増加、細胞・コラーゲン線維の力を加えた方向への配列が観察された。この実験方法は「機械的力が細胞機能に及ぼす影響」を研究する上での有力な手段となるものと考えられている。歯牙の萌出機序の一つとして、歯根膜の線維芽細胞が関与しているのではないかという仮説が提唱されている。そこで、コラーゲンゲルの中に犬の歯根膜線維芽細胞を入れて培養し、ゲルをstrain gageに接続し収縮力を測定したところ、10^4個の細胞あたり、約5×10^<-4>の力を出力することが判明した。この値は、歯牙の萌出力として充分な大きさであり、歯根膜の線維芽細胞の歯牙萌出現象への関与を支持する結果と考えられる。次に、この様な線維芽細胞の収縮現象への細胞骨格系の関与を明らかにする目的で、細胞骨格阻害薬を用いて実験をおこなった。アクチンの重合阻害薬であるcytochalasin Dは用量依存的に収縮を抑制し、8×10^<-7>Mの濃度において完全に収縮を抑制した。微小管阻害薬であるcolchicineは、収縮を阻害したものの、用量依存的ではなく、2.5×10^<-4>Mの高濃度においてもなお収縮現象が観察された。これらの結果より、線維芽細胞の収縮機構に細胞骨格系が密接に関与していることが推定されるが、微小管に比較してアクチンがより重要な役割を果たしていることが示唆された。
スキージャンプ・テイクオフ動作の数値流体解析

本研究の目的は、数値流体解析手法を用い、スキージャンプ・踏切動作中の空力特性を定量化することとした。計算結果の妥当性を検証するために、選手の体表面形状を計測し、風洞実験用の人体模型を製作して空力特性を実測した。異なる二動作の流体解析を行い踏切動作中の空力特性を定量化・比較した。両者の空気力には大きな違いが観察され、抗力は最大で2.2倍の差があった。また、技術レベルの高い選手の揚力は動作後半に急激に増加し、この時、左右上肢で形成される渦流れが後流に下方向の流れを形成していた。この結果から上肢の揚力への影響が比較的に大きいことが分かり、動作中の上肢の動作も空力的に無視できないことが示唆された。平成25年度には、風洞実験と数値流体解析(CFD)を行った。風洞実験では、前年度に作成したスキージャンプ模型(1/2サイズ)を風洞内に固定し、空力特性(揚力、抗力および表面圧力分布)の計測を行った。計測用の模型は2姿勢(助走モデル、踏切モデル)を準備した。風洞の計測断面2.8m×2.8mで、風速条件を10-40m/s(5m/sステップ)に変化させて計測した。また、模型表面に約80点圧力孔(φ1.1mm)を設け、圧力センサーを用いて、圧力分布の計測を行った。風洞実験で得られた空力特性は、CFD計算結果の妥当性の検証として用いた。CFDの計算領域は、風洞内の装置の配置を考慮して再現した。流体計算には、流れ場に計算格子を作成する必要があり、この格子が結果を左右するため、計算条件を変化させて、風洞実験で得られた空力特性に近づく条件を模索した。結果、最大で8000万要素の格子作成が必要とされた。この計算条件では、踏切モデルでは実験の空力特性に近い空力特性データを得る事ができた。しかし、助走モデルでは、揚力値が低く見積もられることが分かった。その原因として、背面頸部の凹部で起こる気流はく離がCFDで再現できないことが原因と考えられた。テイクオフ動作中のスキージャンパーの空力特性を明らかにするために、踏切モデルの計算条件を用いて、頭部、体幹、上肢を剛体セグメントとみなし、迎角変化中の空力特性を計算した。迎角変化の異なる2選手の動作について分析した結果、揚力や抗力に比べて、ピッチングモーメントに大きな差が現れることが分かった。平成24年度には、風洞実験用のスキージャンプ模型(1/2サイズ)を作成し、風洞実験のための加工を行った。模型の作成にあたっては、先ず3次元人体計測システム「ボディラインスキャナC9036(浜松ホトニクス)」を用いて、現役スキージャンプ選手の体表面形状のスキャニングを行った。選手には、スキー以外の装備品(ヘルメット、ゴーグル、ジャンプスーツ、グローブ、ブーツ)を装着させ、実ジャンプ中の形状に近いデータを取得した。次に、コンピュータ・グラフィックス(CG)技術を用いて、取得した3次元人体形状データの関節に可動性を与え、スキージャンプ・テイクオフ動作中の2つの姿勢を形作った。人体形状データを14体節に分割し、関節部には球状の形状データを当てはめ、関節可動性に自由度を与えた。姿勢の形成にあたっては、模型の基となった選手の実動作を撮影し、ビデオ分析によって姿勢を決定した。形成した姿勢は助走姿勢と踏切動作の最終姿勢の2つとした。最後に、形状データを基に風洞実験で空気力および表面圧力分布の計測を行うための固定方法について検討し、粉末造形手法を用いて1/2サイズのジャンパー模型を2体製作した。風洞実験では、空気力(揚力・抗力)と表面圧力分布の計測を行うことを目的とし、そのための加工を施した。空気力の計測には、風洞施設内の力覚センサへの模型の固定が必要であるため、模型とセンサを固定する治具を製作した。表面圧力分布の計測のために、模型表面に圧力孔(2mm径)を約80点設け、チューブで各孔から圧力センサまでの配管加工を施した。この後、風洞実験を行い、模型が受ける空気力と模型の表面圧力分布を計測する。実験で得られるデータは、この後のCFDの計算条件の決定および計算結果の検証に利用する。平成26年度には、数値流体解析(CFD)によるテイクオフ動作中の気流解析を行い、最適動作の考察を行った。流体解析に先立ち、2名の女子選手(世界トップクラスの選手Jumper Aとその同年齢の選手Jumper B)の協力を得て、実際のテイクオフ動作中のビデオ分析を行って計算対象の動作を得た。