hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アスパラギン結合型糖鎖による細胞膜受容体の機能及び分子間相互作用の制御機構

N-結合型糖鎖の生合成に関わる糖転移酵素であるGnTIII、GnT-VまたはFut8遺伝子を導入または欠損させることによって糖鎖リモデリング細胞を確立することと同時に、このような糖鎖リモデリングによるインテグリンなどの細胞接着分子やEGFレセプターまたはTGF-βレセプターなどの増殖因子受容体の機能へ影響を解析した。我々は、GnT-IIIがGnT-Vのアンタゴニストであろうと考えた。がん転移・浸潤と深く関わる標的分子インテグリンα3β1を用いて、その仮説を証明した。基底膜の主な成分であるラミニン-332上でのインテグリンα3β1を介したがん細胞浸潤は、細胞にGnT-III遺伝子を導することによって阻害されたが、逆にGnT-Vの発現によって促進された。このGnT-Vによるがん細胞浸潤の促進はGnT-IIIの発現によって著しく抑制された。また、インテグリン25鎖の12カ所N-結合型糖鎖付加サイトの中に3-5番が機能発現に重要であることを同定した。それに加えて4番に特異的にGnT-IIIの修飾を受けることを明らかにした。さらに、β1鎖の機能発現に重要な糖鎖付加サイトをも同定した。一方、インテグリンα3β1やα6β4の特異的なリガンドであるラミニン-332の機能については、GnT-IIIの修飾によってその機能が著しく阻害されることを初めて明らかにした。このような細胞接着分子におけるN-結合型糖鎖の機能解析は、生理的な分子間相互作用を含め細胞内シグナリングの調節、また炎症、感染、がん、さらにがん転移などの病理的な過程をより良く理解するのにとって不可欠と言える。今後、糖鎖構造の改変による複合体形成、またその複合体を介するシグナル伝達に関る研究は、より一層の研究の推進が必要である。インテグリンは細胞外マトリックスへの細胞の接着を媒介する膜貫通型糖蛋白質で、細胞内蛋白質のチロシンリン酸化や低分子量GTP結合蛋白質の活性化を通じて細胞内骨格系の再編成や増殖・分化のシグナル伝達に深く関わる。また、インテグリンと細胞増殖因子受容体との相互作用は、細胞の増殖・移動・生存などの生理的な過程のみならず、がん細胞の増殖・転移・浸潤など病理的な過程にも重要な役割を担っている。一方、細胞表面に発現するインテグリンはN-結合型糖鎖の主なキャリアータンパク質である。細胞に発現する糖鎖構造は糖転移酵素、糖鎖分解酵素などの糖鎖合成関連遺伝子(糖鎖遺伝子)の発現パターンにより決定される。これらの遺伝子をもちいて、糖鎖リモデリング、そしてグライコミクスの手法によって糖鎖の生理機能、癌転移への影響、疾患との関連などが明らかとなりつつある。基底膜の主な成分であるラミニン-5上でのインテグリンα3β1を介したがん細胞浸潤は、細胞にGnT-III遺伝子を導入することによって阻害されたが、逆にGnT-Vの発現によって促進された。また、申請者は、インテグリンα5の機能糖鎖部位を解析し、β-プロペラドメインにヘテロダイマーの形成と構造の維持に重要な糖鎖付加部位が存在し、特異的な構造を持つことを見出した。

N-結合型糖鎖の生合成に関わる糖転移酵素であるGnT-III、GnT-VまたはFut8遺伝子を導入または欠損させることによって糖鎖リモデリング細胞を確立することと同時に、このような糖鎖リモデリングによるインテグリンなどの細胞接着分子やEGFレセプターまたはTGF-βレセプターなどの増殖因子受容体の機能へ影響を解析する。インテグリンは細胞外マトリックスへの細胞の接着を媒介する膜貫通型糖蛋白質で、細胞内蛋白質のチロシンリン酸化や低分子量GTP結合蛋白質の活性化を通じて細胞内骨格系の再編成や増殖・分化のシグナル伝達に深く関わる。また、インテグリンと細胞増殖因子受容体との相互作用は、細胞の増殖・移動・生存などの生理的な過程のみならず、がん細胞の増殖・転移・浸潤など病理的な過程にも重要な役割を担っている。我々は、18年度にインテグリンα5鎖の12カ所N-結合型糖鎖付加サイトの中に35番が機能発現に重要であることを同定した。19年度では、それに加えて4番に特異的にGnT-IIIの修飾を受けることを明らかにした。さらに、β1鎖の機能発現に重要な糖鎖付加サイトをも同定した。一方、インテグリンα3β1やα6β4の特異的なリガンドであるラミニン-332の機能については、GnT-IIIの修飾によってその機能が著しく阻害されることを初めて明らかにした。
ヒト癌における癌遺伝子c-erbB-2(HER-2/neu)の発現と増幅の解析

1.乳癌:235例について、抗c-erbB-2抗体(ニチレイ社、ポリクローナル)を用いた免疫染色を行ったところ、52例(22.1%)にc-erbB-2蛋白の過剰発現(3+/2+)を認めた。この52例と代表的陰性例70例について、c-erbB-2遺伝子と染色体17のセントロメアに対するDNAプローブを用いて二色のfluuoresence in situ hybridization(FISH)を行ったところ、c-erbB-2の蛋白過剰発現と遺伝子増幅の一致率は95.7%であった。乳癌において、c-ebrB-2の蛋白過剰発現は大部分が遺伝子増幅によっておこると結論された。乳癌173例について、同様に免疫染色とFISHを行った結果、c-erbB-2の蛋白過剰発現と遺伝子増幅の相関は高く(p<.000001)、c-erbB-2の蛋白過剰発現と遺伝子増幅は浸潤乳管癌のintr aductal spreadingとに有意の相関がみられた(p<.0001)。2.胃癌:免疫染色では352例中29例(8.2%)にc-erbB-2蛋白の過剰発現を認め、FISHでは27例で高度の遺伝子増幅を確認した。ELISAによる術前患者の血清c-erbB-2蛋白断片(p105)の定量は過剰発現と高度遺伝子増幅の見られた11例について行い、肝転移のあった1例で有意の上昇を認めた。3.肺癌:169例について検索し、腺癌、大細胞癌各1例に過剰発現と高度遺伝子増幅を認めた。4.子宮体癌:105例について免疫染色とFISHを行い、4例の類内膜腺癌に蛋白過剰発現と高度遺伝子増幅を認めた。5.大腸癌:62例について免疫染色法によってc-erbB-2蛋白の過剰発現を調べたところ、3例に細胞膜上での蛋白の過剰発現をみとめた。6.膵癌:35例について免疫染色法によってc-erbB-2蛋白の過剰発現を調べたが、細胞膜上での蛋白の過剰発現をみとめた例はなかった。1.肺癌195例の肺癌(原発性肺癌182例、転移性肺癌13例)について抗c-erbB-2抗体を用いて免疫組織化学的検索を行い、原発性肺癌2例と乳癌の転移1例で癌細胞膜上にc-erbB-2蛋白の過剰発現を認めた。Fluorescence in situ hybridization(FISH)ではこれら3例に高レベルの遺伝子増幅がみられた。2.胃癌352例の胃癌について免疫組織化学的検索を行い29例(8.2%)にc-erbB-2蛋白の過剰発現を認め、FISHではhybridizationの成功しなかった2例をのぞいて全例で高レベルの遺伝子増幅がみられた。ELISAによる術前患者の血清c-erbB-2蛋白断片(p105)の定量はc-erbB-2蛋白の過剰発現と増幅のみられた11例について行い、肝転移のあった1例で優位の上昇を認めた。3.子宮体癌105例の子宮体癌(類内膜腺癌98例、漿液性腺癌2例、癌肉腫4例および扁平上皮癌1例)について免疫組織化学的検索を行い4例の類内膜腺癌で、c-erbB-2蛋白の過剰発現とc-erbB-

2遺伝子の高度増幅を認めた。4.乳癌173例の乳癌についてついて免疫組織化学的検索を行い52例(30.1%)にc-erbB-2蛋白の過剰発現を認めた。このうち25例についてFISHを行い、評価可能であった20例中19例で遺伝子増幅を認めた。1.山梨医科大学において手術された乳癌235例について、抗c-erbB-2抗体(ニチレイ社、ポリクローナル)を用いた免疫染色を行ったところ、52例(22.1%)にc-erbB-2蛋白の過剰発現(3+/2+)を認めた。この52例と代表的陰性例70例について、c-erbB-2遺伝子と染色体17のセントロメアに対するDNAプローブを用いて二色のfluorescence in situ hybridization(FISH)を行ったところ、c-erbB-2の蛋白過剰発現と遺伝子増幅の一致率は95.7%であった。乳癌において、c-erbB-2の蛋白過剰発現は大部分が遺伝子増幅によっておこると結論された。2.上記症例のうち新鮮標本の得られた35例について、塗沫細胞を用いたFISH法を行い比較したところ、大部分は一致したが、切片で軽度増幅とされた2例は塗沫細胞では染色体17のポリソミーであった。塗沫細胞を用いたFISH法は軽度増幅と染色体17のポリソミーによる見かけ上の増幅との鑑別に有用であると結論された。3.小松市民病院外科で手術された乳癌173例について、同様に免疫染色とFISHを行った結果、c-erbB-2の蛋白過剰発現と遺伝子増幅の相関は高く(p<.000001)、c-erbB-2の蛋白過剰発現と遺伝子増幅は浸潤乳管癌のintraductal spreadingとに有意の相関がみられた(p<.0001)。4.山梨医科大学において手術された大腸癌62例について免疫染色法によってc-erbB-2蛋白の過剰発現を調べたところ、3例に細胞膜上での蛋白の過剰発現をみとめた。5.山梨医科大学において手術された膵癌35例について免疫染色法によってc-erbB-2蛋白の過剰発現を調べたが、細胞膜上での蛋白の過剰発現をみとめた例はなかった。
ImPen:画像の検索・位置決めと再構成による新しいペン型インタフェース

本研究の目的は、紙への書き込みを電子文書にも反映させる手法を、特殊な紙を用いずに実現することである。具体的な手法は、次の通りである。ペンにカメラを取り付け、カメラで捉えた紙面に対応する電子文書とその位置をLLAHと呼ぶ文書画像検索法を用いて検索することにより、電子文書上の運筆情報として復元する。本年度は、精度や安定性を向上さえるための手法の開発に加えて、プロトタイプシステムを作成し評価実験を行った。具体的な成果は以下の通りである。(1)データベース拡張とクエリ拡張による精度や安定性の向上:文書画像検索の精度が低下する原因の一つは画像に加わる射影歪みである。そこで、射影歪みが生じた画像を予めデータベースに登録しておくこと(データベース拡張)と検索時に射影歪みを予測し正面からの画像に補正した上で検索する手法(クエリ拡張)の2つの手法を考案し、有効性を検証した。(2)文書画像検索とトラッキングの組み合わせによる白紙部分への対応:文書画像検索だけでは白紙への筆記に対応できない。そこで、別途開発した紙指紋(紙紋)の抽出手法とそれに基づくトラッキングの手法を文書画像検索に組み合わせることによって、この問題を解決した。(3)プロトタイプシステムの作成:以上の手法を動作させるためにカメラペンを試作し、動作実験を行った。照明変動やモーションブラーの問題が生じる場合があるものの、筆跡が復元できることを実験的に確認した。以上の成果を2010年11月にインドで開催されたICFHRにて発表したところ、最優秀論文賞を受賞することができた。本年度は,カメラペンシステムを構築する上で中心となる処理アルゴリズムの開発を行った,具体的な成果は以下の通りである.(1)紙指紋の利用:紙表面の凹凸を感知し,それに基づいてペン先の軌跡を復元する手法を考案した.具体的には,カメラで捉えたフレーム画像に対して,SURF(Speeded Up Robust Features)と呼ばれる特徴量を抽出し,それをフレーム間で照合することにより,軌跡を復元するものである.(2)文書画像検索の改良:もう一つの軌跡復元手法として,文書画像検索に基づくものがある.これは,ペン先のカメラで捉えた画像をクエリとして,文書画像データベース中のどの文書のどの場所なのかを特定する技術である.検索の安定性を増すため,連結成分の面積比の順位などの新しい特徴を導入した.(3)データベース拡張・クエリ拡張:検索の安定性を増すもう一つの方法は,カメラで捉えた画像の幾何学的歪みに対処することである.対処法として,データベース拡張,クエリ拡張の2つを提案した.データベース拡張とは,幾何学的歪みを受けた画像を予めデータベースに格納しておく手法であり,クエリ拡張とは,クエリの画像をデータベースに近づけるべく,種々の幾何学的変形を与える処理である.(4)処理の統合:紙指紋を利用した軌跡復元は,ペンの相対的な軌跡がわかるものの,どの文書のどの部分への書き込みかの手がかりを得ることはできない.一方,文書画像検索による軌跡復元では,文書の部分は特定できるものの,紙指紋では問題とならない空白への書き込みには対応できない.そこでこれらを統合することによって,問題を解決した.統合に際しては,トラッキング,モザイキング,再出現認識という3つの技術を導入した.(5)カメラペンシステムの試作:実際にカメラベンシステムを試作し,実験により有効性を検証した.本研究の目的は、紙への書き込みを電子文書にも反映させる手法を、特殊な紙を用いずに実現することである。
経時的変化を伴う柑橘系果実の材質感生成モデルに関する基礎的研究

柑橘果実は各々独特の形状をしており、またその微視的な凹凸構造により独特の光の反射特性を有している。さらに実を付けてから色付き、そして朽ちていくという生物ならではの経時的な形状及び色彩の変化を伴っている。本研究ではCGによる果実の色及び形の経時変化を表現するための基礎的実験を行った。(1)形状及び色特性の測定実験蜜柑などの柑橘系果実の形状を測定すると共に農協による完熟度を示すカラーチャートを利用し、CDモデル構築のためのデータ収集を行った。(2)CGモデルの構築(2.1)形状モデル基本形状を双3次Bスプライン曲面で表現し、表面の自然な揺らぎ形状をフラクタル手法により実現した。更に、柑橘系果実形状に独特の特徴を与えている表面の細かい凹凸を形成している油胞を正規分布の確立密度関数を用いて表現し、これをフラクタル処理された基本形状にバンプマッピングさせる方法を開発した。(2.2)色モデル柑橘系果実の色は生長に伴い、一般に緑から黄、そして橙へと変化していくが、変色は表面全体で一様に進行するのではなく、下方から上方へ、部分的にまだらに変化していく。この独特の変色過程を近似的に表現する色の経時変化モデルを開発した。考案したモデルにより、果実の生長過程をCGによる動画で表現することに成功した。
環境行政意思決定向上の為の法的枠組発展に公的オンブズマンが果たす役割に関する研究

本研究は、環境行政意思決定のアカウンタビリティを確保するための法的枠組の世界的な発展に対して、議会オンブズマンおよび環境オンブズマンを中心とする、公的オンブズマンは国境や法域の差を超えてどのような役割を果たすのが本旨なのかを解明することである。具体的には、まず、議会オンブズマンの国際組織である、国際オンブズマン機構が現在想定している欧州地域におけるそのような役割の本質を明らかにする。続いて、欧州以外の地域における役割の本質を明らかにする。そして、両者を比較し、地域差を超えて公的オンブズマンが上記法的枠組の発展に果たす役割の本質を明らかにする。
マラリア感染におけるオステオポンチンの発現とその病態的意義に関する研究

我々は、細胞外マトリックスタンパク質の一つであるオステオポンチン(osteopontin, OPN)とマラリア感染との関連について検討を行った。最初にOPN wild(WT)マウスとOPN KOマウスを用いP.chabaudiの感染経過を比較した。WTマウスは感染から回復したが、KOマウスでは感染率が上昇し続け、死亡した。この時のKOマウスとWTマウスでの各種サイトカインを比較すると、KOマウスでTh1関連サイトカインの有意な低下が認められた。次の検討として、ヒトのマラリア感染例においてもマウスでの結果と同様であるか検討した。検討対象はベトナムで熱帯熱マラリアと診断された症例の血液161検体とした。OPN mRNAは、161例中134例(83.2%)に認められた。OPN mRNAの発現とサイトカインとの関連において、OPN(+)症例のTh1関連サイトカインはOPN(-)症例のそれらに比べ有意に高かった。以上の結果から、OPNは熱帯熱マラリア感染においても細胞性免疫に関与していることが推測された。一方、OPNは感染防御機能以外に肉芽形成に関与することが報告されている。脳マラリア患者の脳組織内で見られる肉芽腫にOPNが関与しているか検討を加えた。脳マラリア患者の脳組織を免疫組織化学的手法でOPNを検出すると、マラリア原虫感染赤血球sequestrationが見られる血管周囲および肉芽腫に特異的局在が認められた。OPN陽性細胞は脳組織内に浸潤したマクロファージおよびグリア細胞であった。グリア細胞におけるOPN発現機構は、マラリア感染による脳関門障害部位からOPN陽性マクロファージおよび血中のTNF-αが脳内に浸潤し、そのTNF-α刺激によりOPを発現していることが認められた。以上、OPNは感染に対し、防御という面の他に、脳マラリアにおける肉芽腫形成の病因となっていることが示唆された。近年、細胞外マトリックスタンパク質の一つであるオステオポンチン(OPN)が種々の免疫現象に関与することが報告されるようになり、感染免疫におけるOPNの関連について研究されるようになってきた。しかし、マラリア感染におけるOPNの関与については報告がない。そこでマラリア感染におけるOPNの発現とその病態的意義について、C57BL/6(OPN+/+;wild)およびOPN-/-(C57BL/6バックグランド、F6;KO)マウスにP.chabaudiを感染させ検討した。P.chabaudi感染後のparasitemiaを比較すると、Wildマウスでは一峰性のカーブを示し感染から回復した。一方KOマウスでは低下することなく上昇をし、マウスは8日前後で全て死亡した。P.chabaudi感染によるwildマウスにおけるオステオポンチンの発現は、感染後48時間後から認められた。この時のKOマウス脾細胞中のサイトカインmRNAプロファイルならびに血清中のサイトカイン量をwildマウスと比較すると、Th1関連サイトカインおよびMCP-1、更に血清中一酸化窒素濃度の有意な低下が認められた。殊にKOマウスの感染初期におけるIFN-gammaの産生は全く認められなかった。また、他のサイトカインも低下傾向にあった。以上より、OPNはマラリア感染においても産生され、かつP.chabaudi感染に対する防御免疫に関与していることが示唆された。また、ヒト感染例での検討を実施する準備として、血液を濾紙に採取し、そこからサイトカイン等のmRNAを検出する方法を開発した。

これは、ヒト感染例の試料採取場所によっては患者血清を採取し、解析を行うことが不可能な場合が想定される。特にマラリア流行地では電源事情や検体の保存や輸送に困難な所がそれに該当する。そのために本方法を開発した。我々は、細胞外マトリックスタンパク質の一つであるオステオポンチン(OPN)とマラリア感染との関連について検討を行っている。これまでにOPN wild(WT)マウスとOPN KOマウスを用いP. chabaudiの感染経過を比較した。WTマウスは感染から回復したが、KOマウスでは感染率が上昇し続け、死亡した。この時のKOマウスとWTマウスでの各種サイトカインを比較すると、KOマウスでTh1関連サイトカインの有意な低下が認められた。そこで今回、ヒトのマラリア感染例においてもマウスでの結果と同様に、OPNが陽性であるとTh1系のサイトカインのレベルが高いのか検討した。検討対象はベトナムで熱帯熱マラリアと診断された症例の血液161検体とした。血液サンプルは指頭血を濾紙に採取、乾燥後室温で保存した。各種サイトカインとOPNの測定は、濾紙採取乾燥血から抽出した総RNAを用いたRT-PCRによった。OPN mRNAは、161例中134例(83.2%)に認められた。OPN mRNAの発現とサイトカインとの関連において、OPN(+)症例のIL-12 p40およびIFN-gamma mRNAの発現量はOPN(-)症例のそれらに比べ有意に高かった。一方、IL-4およびTGF-beta mRNA発現量はOPN(-)症例でより高かった。以上の結果から、OPNは熱帯熱マラリア感染においても細胞性免疫に関与していることが推測された。我々は、これまでマラリア感染における感染防御にはT helper 1 (Th1)系サイトカイン(IL-12およびIFN-γ)の発現が必須とされている。これらのサイトカインの発現にオステオポンチン(osteopontin, OPN)が必須であり、OPN欠損マウスでは感染を防御すことができなかった。このようにOPNとマラリア感染防御についてマウスモデルおよびヒト感染例で証明をしてきた。一方、OPNは感染防御機能以外に肉芽形成に関与することが報告されてきた。今年度は、脳マラリア患者の脳組織内で見られるmalaria granulomaにOPNが関与しているか検討を加えた。脳マラリアで死亡した患者の脳組織を免疫組織化学的手法でOPNを検出すると、マラリア原虫感染赤血球sequestrationが見られる血管周囲およびmalaria granulomaにOPN陽性細胞の特異的局在が認められた。これらOPN陽性細胞の同定を行ったところ、OPN陽性細胞は脳組織内に浸潤したマクロファージおよびグリア細胞であった。次に、グリア細胞におけるOPN発現機構を検討した。その結果、マラリア感染による脳関門障害部位からOPN陽性末梢マクロファージ(含単球)および末梢血中のTNF-αが脳内に浸潤し、浸潤したマクロファージから産生されるTNF-αおよび末梢血より浸潤したTNF-αによりグリア細胞が活性化し、OPNを発現していることが認められた。
モデル予測制御に基づく先制型の仮想モバイルネットワークの資源最適化の研究

移動端末の行動パターンに類似性があることに着目し、多量の軌道データをマイニングすることで、将来の軌道パターンを予測することを目標に、移動端末の軌道データを多量に蓄積し、マイニングし、頻出軌道パターンのデータベースを作成する方法を開発した。具体的には、各軌道データを時間軸と空間軸を離散化することで系列パターンに変換し、系列パターンマイニングアルゴリズムであるPrefixSpan法とBIDE法を適用し、マイニングに要する時間、抽出できる軌道パターン数を評価した。評価にあたっては北京エリアの人の移動データを用いた。本データは182人の5年半に及ぶ移動データで、約18,000の移動データで、総行程は120万km、総時間は48,000時間である。時間粒度を30分とした場合についてPrefixSpan法とBIDE法が抽出する頻出パターンを評価した結果、PrefixSpan法では150,000と5,300となるのに対し、BIDE法では60,000と4,800に抑えられることが明らかになった。また、将来の軌道パターンを予測するため、頻出パターンの類似度を評価するスコア値を計算し、直近のNステップに滞在したエリアが最も一致するものが最も高いスコア値になるようにスコア値の関数を設計した。予測精度を評価した結果、次の移動先を70%の確率で予測できることが明らかになった。人流移動の予測をもとに、モデル予測制御によるモバイル資源のエリア割当法を検討した。従来のトラフィック量の測定だけを用いた帯域割り当てを行うと、エリア内にユーザ数が大きく変化した場合に、帯域割り当てが追従できないことが問題であるが、エリアごとのユーザ数を正確に予測することで、問題を解決することが本研究の特徴である。指数平滑と分散を考慮した安全マージンを見込んだ帯域割り当てをすることで、短時間変動がある場合でも適切に資源割り当てを行いうることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。モバイル網の資源割当制御へ適用することを目的として、人流・交通流の時空間移動の予測モデルの構築とその推定法に取り組んだ。時空間移動の予測モデルを構築する際に、個々の移動体のこれまでの軌道データを基に将来の予測を行い予測結果を重畳することで、各エリアの移動体数の分布を予測する方法を検討した。具体的にはGPSにより得られる移動体の軌道データを空間的および時間的に離散化させPrefixSpanアルゴリズムを応用して移動予測する方法を提案した。個々の移動体の振る舞いが正確にモデル化できれば、精度良く予測できることが期待されるが、個々の移動体の振る舞いがどの程度正確にモデル化できるかを明らかにするため、時間軸と空間軸を離散化して、モバイル網のリソース割当制御に適した粒度で軌道パターンのマイニングを行う方法を検討し、北京地域の人流の公開データを用いて評価した。時間粒度を空間粒度を離散化するエリアの大きさを10km四方とし離散化する時間間隔を10、15、30、60分の4パターンで評価した。時間粒度が細かくなるにつれ、頻出軌道パターン数が増加していること、また、時間粒度を離散化する時間間隔を30分とし空間粒度を離散化するエリアの大きさを1、3、5、10km四方の4パターンで評価した。空間粒度が細かくなるにつれ、頻出軌道パターン数は増加することを確認した。当初H30年度に予定していたモデル予測制御によるモバイル資源割当について検討着手した。エリア毎に割り当てるCPUとメモリの資源量を各エリア毎の人口分布の予測を用いながら、予測誤差に対してロバストとなるようにモデル予測制御を取り入れた制御方法を考案し、ビジネス、住宅地、ターミナルの3つの人口の時間変動パターンのエリアが混在するモデルを用いて予備実験を行い、モデル予測制御の制御パラメータの適正値の見通しを得た。GPSにより得られる移動体の軌道データを空間的および時間的に離散化させ移動予測する方法を提案した。具体的には以下の手順からなる。(1)個々の移動体の軌道データを測定する。(2)測定した多量の軌道データを集めてPrefixSpanアルゴリズムにより頻出パターンを抽出する。(3)予測したい移動体のこれまでの軌道データが最も近い頻出パターンをもとに将来の軌道を予測する。(4)個々の移動体の軌道データを集合してエリア毎の人口分布を予測する。時間軸と空間軸を離散化することでモバイル網のリソース割当制御に適した粒度で軌道データから頻出パターンのマイニングを行う。頻出パターンの予測を行う際に、頻出パターン数と頻出パターンによりカバーされる人流のバリエーションが重要である。そこで、時間粒度と空間粒度と頻出パターン数の関係を評価した。マイクロソフト社が公開している北京地域の人流のGPSデータを用いて時間軸と空間軸のそれぞれの離散粒度と頻出パターン数の関係を明らかにした。空間粒度が細かくなるにつれ、頻出軌道パターン数が増加していること、また、空間粒度が細かくなるにつれ、頻出軌道パターン数は増加することを確認した。また、当初H30年度に予定していたモデル予測制御によるモバイル資源割当についても検討を進めた。エリア毎に割り当てるCPUとメモリの資源量を各エリア毎の人口分布の予測を用いながら、予測誤差に対してロバストとなるようにモデル予測制御を取り入れた制御方法を検討した。ビジネス、住宅地、ターミナルの3つの人口の時間変動パターンのエリアが混在するトイモデルを用いて予備実験を行い、一回の制御で割り当てる資源の変更量を抑えることで予測誤差に対してロバストな制御ができる見通しを得た。

移動端末の行動パターンに類似性があることに着目し、多量の軌道データをマイニングすることで、将来の軌道パターンを予測することを目標に、移動端末の軌道データを多量に蓄積し、マイニングし、頻出軌道パターンのデータベースを作成する方法を開発した。具体的には、各軌道データを時間軸と空間軸を離散化することで系列パターンに変換し、系列パターンマイニングアルゴリズムであるPrefixSpan法とBIDE法を適用し、マイニングに要する時間、抽出できる軌道パターン数を評価した。評価にあたっては北京エリアの人の移動データを用いた。本データは182人の5年半に及ぶ移動データで、約18,000の移動データで、総行程は120万km、総時間は48,000時間である。時間粒度を30分とした場合についてPrefixSpan法とBIDE法が抽出する頻出パターンを評価した結果、PrefixSpan法では150,000と5,300となるのに対し、BIDE法では60,000と4,800に抑えられることが明らかになった。また、将来の軌道パターンを予測するため、頻出パターンの類似度を評価するスコア値を計算し、直近のNステップに滞在したエリアが最も一致するものが最も高いスコア値になるようにスコア値の関数を設計した。予測精度を評価した結果、次の移動先を70%の確率で予測できることが明らかになった。人流移動の予測をもとに、モデル予測制御によるモバイル資源のエリア割当法を検討した。従来のトラフィック量の測定だけを用いた帯域割り当てを行うと、エリア内にユーザ数が大きく変化した場合に、帯域割り当てが追従できないことが問題であるが、エリアごとのユーザ数を正確に予測することで、問題を解決することが本研究の特徴である。指数平滑と分散を考慮した安全マージンを見込んだ帯域割り当てをすることで、短時間変動がある場合でも適切に資源割り当てを行いうることを明らかにした。頻出パターンの予測を行う際に、頻出パターン数と頻出パターンによりカバーされる人流のバリエーションが重要であると考えたため、今年度は、時間粒度と空間粒度と頻出パターン数の関係を評価した。今後は、今年度の検討を踏まえて、頻出パターンによる人流軌道の予測を行う予定である。予測に関しては、対象ユーザのそれまでの軌道と頻出パターンの類似度を評価するスコア値を計算し、直近のNステップに滞在したエリアが最も一致するものが最も高いスコア値になるようにスコア値の関数を設計する。対象ユーザと頻出パターンそれぞれについて、現時点からNステップ遡った時に滞在していた各エリア同士の距離の合計が最も小さくなるようにスコアを計算し、スコア値が最も良い頻出パターンを用いて人流軌道を予測する。今年度の検討においては、時間粒度と空間粒度と頻出パターン数の関係を評価するにあたり、PrefixSpanアルゴリズムの計算時間が長大化することが課題として顕在化した。また、時間粒度が細かくなるにつれ、頻出軌道パターン数が増加していることを確認したが、頻出軌道パターン数は増加していても、頻出軌道パターンの経路の長さが極端に短いものが考慮されてしまっていることが判明した。
毛包誘導能を有する毛乳頭細胞の長期継代培養と性状解析

毛乳頭細胞(dermal papilla)は毛包の基部にある間葉系由来の細胞で,上皮細胞と相互作用することで毛包を誘導する能力を持つ。Dermalsheath細胞は,同じく間葉系由来の細胞で,demal papilla細胞と同様に毛包を誘導する能力あることが知られている。近年,dermal papillaやdermal sheathが間葉系幹細胞のnicheであるという報告がなされており,細胞の多分化能についても調べられている。マウス体毛では,毛周期に従ってdermal sheathの細胞が毛乳頭の中に流出入することで毛乳頭が維持されていると考えられており,dermal sheath細胞はdermal papilla細胞のprogenitorである可能性が示唆されている。本実験では,マウス頬ひげ毛包のdermal papilla細胞とdermal sheath細胞をそれぞれクローニングし,それぞれの細胞の性質について調べた。Dermal papilla,dermal sheath共に,feeder細胞を使うことで,組織から直接クローニングすることが可能になった。クローン効率は,dermal papillaに比べて,dermal sheathの方が低かった。また,得られたクローンの毛包誘導能を,移植実験によって検討したところ,dermal papillaのクローンはほとんど毛包誘導能を有していたのに対して,毛包誘導能のあるdermal sheathクローンはほとんど得られなかった。本実験ではさらに,頬ひげ毛包でも,休毛と同様に,dermal sheathのdermal papillaへの移動があることを明らかにした。以上の結果から,1)dermal sheathはdermal papillaのprogenitorとしてdermal papillaの維持に関わっている,2)dermal sheathはdermal papillaとまったく同じ細胞ではなく,移動し上皮細胞と相互作用することでdermal papillaとして働く,ということが推測された。表皮細胞と毛乳頭細胞を混合して移植すると、毛を生体内で新規に誘導することができるが、相当量(>10^5個)の毛乳頭細胞が必要とされる。しかし、毛乳頭細胞は一般的な培養条件下(10%FBS-DMEM)での増殖が遅く、さらに長期継代を行うとその毛包誘導能が失われてしまうという問題がある。そのため、なるべく簡便かつ安定した毛乳頭細胞の培養系の確立が求められている。我々は、マウス頬ヒゲ毛包より毛乳頭を単離して、FGF2(10ng/ml)を含む10%FBS-DMEM中で静置培養をおこなうと、毛乳頭細胞の増殖が著しく促進されることを見出した。また、この増殖促進効果は継代培養においても維持され、これまでは難しいとされていた長期継代(30代以上)が可能になり、大量に培養毛乳頭細胞を得ることに成功した。次にこの細胞の毛包誘導能を調べるために、マウス胎仔または新生仔の上皮細胞と混合してヌードマウス皮下に注射して移植実験を行った。継代数の少ない毛乳頭細胞(4代以下)では、毛包の誘導が見られたが、継代が進んだ細胞では毛包は誘導されなかった。そこで、毛乳頭細胞を強制的に凝集させてスフェロイドを作成し、これを上皮細胞と共に移植したところ、継代の進んだ細胞(10代以上)でも毛包の誘導が認められた。また、毛乳頭で発現している遺伝子についてreal time PCRを行うと、スフェロイドを形成した毛乳頭細胞の方が接着培養した毛乳頭細胞に比べて発現が上昇していた。以上の結果より、FGF2の作用が毛乳頭細胞の長期継代に重要であり、スフェロイドを作ることにより、培養毛乳頭細胞が生体における毛乳頭細胞に近い形質を獲得し、毛包が誘導されやすくなると考えられた。この方法はヒト毛乳頭細胞にも応用可能と考えられ、毛の再生のみならず毛包の上皮-間葉系相互作用の機序解明に役立つものと思われる。以上の結果から,

1)dermal sheathはdermal papillaのprogenitorとしてdermal papillaの維持に関わっている,2)dermal sheathはdermal papillaとまったく同じ細胞ではなく,移動し上皮細胞と相互作用することでdermal papillaとして働く,ということが推測された。
肺移植後慢性拒絶反応における気道上皮のアポトーシスに関する研究

肺移植後の慢性拒絶反応である閉塞性細気管支炎(BO)は肺移植後の長期生存率が他の臓器移植より低い要因であるが、BOに関してはいまだに不明な部分が多い。今までは異所性気管移植モデルがBOの研究に多く用いられてきたが、気管内腔に空気は通過せず、臨床肺移植とかけ離れており、BOのモデルとしては不完全であった。今回、申請者が開発した同所性マウス肺移植モデルを用いて、拒絶反応における気道上皮とアポトーシスの関係について研究した。まずコントロールとして、Balb/cの左肺をB6に片肺移植を施行した。移植から7日後に移植肺を分析したところ、病理組織学的には血管周囲および気道周囲に強い拒絶反応を呈していた。移植肺をフローサイトメトリー法で分析すると、CD8陽性T細胞/CD4陽性T細胞の比は3.0±0.3であった。次に、Balb/cの肺をB6に移植し、周術期にCTLA 4IgとMRlを投与することによってCD28/B7とCD40/CD40Lの共刺激経路を阻害したところ、病理組織学的にわずかな炎症が存在するのみで、拒絶反応は強く抑制されていた。移植肺内のCD8/CD4比は1.0±0.1であった。次に、Balb/cをドナーとし、Bcl-2トランスジェニックマウス(B6)をレシピエントとし、左片肺移植を施行し、周術期にCTLA 4IgとMR1を投与した。7日目に犠牲死させ、移植肺を分析したところ、病理組織学的に移植肺は強く拒絶されており、免疫寛容は阻害されていた。CD8/CD4比も3.0±0.2に上昇していた。これらの結果から移植肺内のCD8/CD4比が拒絶反応と強く相関しており、肺移植後の拒絶反応および免疫寛容にCD8陽性T細胞が強く関与していると示唆された。また、Bcl-2がCD8陽性T細胞のアポトーシスを抑制し、拒絶反応が抑制されなかったと考えられた。Bcl-2トランスジェニックマウスを用い、CTLA 4IgとMR1を投与した群では、予想以上に強い拒絶反応が血管周囲および気道周囲にみられた。しかし、TUNEL染色で分析したところ、気道上皮細胞自体のアポトーシスに大きな変化はなかった。今後は引き続き、Bcl-2ノックアウトマウスを使用したり、アポトーシス誘導遺伝子を導入して気道上皮細胞のアポトーシスの研究を続ける必要があると考えられた。同系移植後の肺はほぼ正常な肺であったが、異系移植後の肺は7日目でも強い拒絶反応を呈していた。しかし、異系移植後から28日目の肺は壊死状で強い急性拒絶反応が存在したにもかかわらず、気道上皮はよく保たれていた。この気道上皮を分析したところ、気道上皮にはBc1-2が強く発現しており、拒絶反応に対する気道上皮の抗アポトーシス作用により気道上皮が保たれていたことが示唆された。さらに拒絶反応とアポトーシスの関係を分析するため、レシピエントにBc1-2トランスジェニックマウスを使用したが、Bc1-2トランスジェニックマウスでは肺は強く拒絶されており、これはCD8陽性T細胞のアポトーシスが抑制され、拒絶反応を抑制しなかったためであると考えられた。さらに、移植肺内のCD8/CD4陽性T細胞比は拒絶反応と強く相関しており、肺移植後の拒絶反応および免疫寛容にCD8陽性T細胞が強く関与していると示唆された。また、レシピエントにBc1-2トランスジェニックマウスを用い、免疫抑制剤を投与した群では、予想以上に強い拒絶反応が血管周囲および気道周囲にみられたが、病理組織学的分析では気道上皮細胞のアポトーシスに大きな変化はみられなかった。今後はさらに研究を重ね、BOモデルを確立し、またBOの研究の発展に貢献する必要があると思われる。
1.5μm帯光通信用半導体量子カスケードレーザの基礎研究

本研究は,将来の集積電子素子と光素子の融合を目指して、ユニポーラーキャリア動作に基づいた量子カスケード構成による1.5μm波長帯の半導体レーザを実現するための、半導体ヘテロ構造について、結晶成長技術および物理的基礎を中心に研究を行うことを目的としている。伝導帯において大きなバンド不連続性を実現することが可能なGaN/AlGaN系におけるサブバンド間遷移について研究に取り組んだ。まず、AlGaN/GaN単一ヘテロ構造をサファイア基板上に常圧MOCVD法により結晶成長を行った。電子移動度は室温で理論的限界といわれる2000cm2/V.secをほぼ達成した。これは、界面が良質であることを示すものである。この単一ヘテロ接合構造において、FTIRにより吸収測定を行ったところ、約270meVのところに吸収ピークが得られた。これは第1サブバンドと第2サブバンドのエネルギー差に対応しており、この値は、AlGaAs/GaAs単一ヘテロ接合においては約30meVであるのと比較すると、約一桁大きいものである。これはピエゾ分極の効果によるものである。さらに、AlGaN/GaN量子井戸において、井戸幅、量子井戸数を変えながら、サブバンド間吸収を測定した。量子井戸の数依存性においては、量子井戸の数が増大すると、歪の緩和が起こる様子が、吸収ピークのエネルギーシフトから明らかになった。また、井戸幅を狭くすることにより、吸収ピークが短波長にシフトすることを見出した。現時点で、最短の波長は1.7μmであり、光通信に適した波長にかなり近づけることが出来た。これらの結果は、光通信波長帯における量子カスケードレーザやスイッチの実現のの基盤技術の確立の向けてきわめて重要な結果である。本研究は,将来C-MOS等の集積電子素子と光素子の融合を目指して、ユニポーラーキャリア動作に基づいた量子カスケード構成による、1.5μm波長帯の半導体レーザを実現するための、結晶成長技術、物理的基礎から素子実現まで一貫して研究を行うことを目指している。本年度は、伝導帯において大きなバンド不連続性を実現する。技術系としてGaN系及びGaSb系を選びそれぞれについて、結晶成長の研究を進め次年度への整備を行った。まず、GaN系については、GaN上にInGaN量子ドットと形成することにMOCVD法において成功した。さらに、AlGaN/GaNの単一ヘテロ構造及び変調ドープ構造を作製し、その移動度の構造依存性を明らかにした。また、フォトルミネッセンス測定より、電子の閉じ込め効果の有効性を明らかにした。一方、GaSb系については、GaSbのバラファ層をGaAs条に成長し、良質なGaSbの表面を得ることができた。さらに、,GaSb条にInAsやInGaSbなどの量子ドットを形成することを試み、良好な結果を得ることができた。また、GaAs上にタイプIIGaSb量子ドットを成長することにも成功した。フォルトミネッセンスの時間分解測定から、タイプIIの効果が量子ドットにおいて実現されていることを立証することができた。これらの結果は、次年度以降の量子カスケードレーザ実現に向けた基礎研究として有用である。本研究は、将来C-MOS等の集積電子素子と光素子の融合を目指して、ユニボーラーキャリア動作に基づいた量子カスケード構成による、1.5μm波長帯の半導体レーザを実現するための結晶成長技術、物理的基礎から素子実現まで一貫して研究を行うことを目指している。本年度は、伝導体において大きなバンド不連続性を実現する。技術系としてGaN系及びGaSb系を選び、それぞれについて結晶成長の研究を進め、次年度への整備を行った。まず、GaN系については、GaN上にInGaN量子ドットを形成することにMOCVD法において成功した。

さらに、AlGaN/GaNの単一ヘテロ構造及び変調ドープ構造を作成し、その移動度の構造依存性を明らかにした。その結果、実験で1600m^2/V・sという高移動度を達成した。これは、ヘテロ共面の平坦性が優れていることを示すものである。また、フォトルミネッセンス測定より、電子の閉じこめ効果の有効性を明らかにした。窒化物GaN/AlGaN量子井戸構造を中心にして特に原子層オーダの界面ゆらぎを有する良質な量子井戸をMOCVD法で形成することに成功するとともに、遠赤外分光法により波長4μm帯において、サブバンド間遷移を観測することに成功した。一方、GaSb系については、GaSbのバラファ層をGaAs上に成長し、良質なGaSbの表面を得ることができた。さらに、GaSb上にInAsやInGaSbなどの量子ドットを形成することを試み、良好な結果を得ることができた。また、GaAs上にタイプIIGaSb量子ドットを成長することにも成功した。フォトルミネッセンスの時間分解測定から、タイプIIの効果が量子ドットにおいて実現されていることを立証することができた。これらの結果は、次年度以降の量子カスケードレーザ実現に向けた基礎研究として有用である。本研究は,将来の集積電子素子と光素子の融合を目指して、ユニポーラーキャリア動作に基づいた量子カスケード構成による1.5μm波長帯の半導体レーザを実現するための、半導体ヘテロ構造について、結晶成長技術および物理的基礎を中心に研究を行うことを目的としている。本年度は、伝導帯において大きなバンド不連続性を実現することが可能なGaN/AlGaN系におけるサブバンド間遷移について研究に取り組んだ。まず、AlGaN/GaN単一ヘテロ構造をサファイア基板上に常圧MOCVD法により結晶成長を行った。電子移動度は室温で理論的限界といわれる2000cm2/V.secをほぼ達成した。これは、界面が良質であることを示すものである。この単一ヘテロ接合構造において、FTIRにより吸収測定を行ったところ、約270meVのところに吸収ピークが得れれた。これは第1サブバンドと第2サブバンドのエネルギー差に対応しており、この値は、AlGaAs/GaAs単一ヘテロ接合においては約30meVであるのと比較すると、約一桁大きいものである。これはピエゾ分極の効果によるものである。さらに、AlGaN/GaN量子井戸において、井戸幅、量子井戸数を変えながら、サブバンド間吸収を測定した。量子井戸の数依存性においては、量子井戸の数が増大すると、歪の緩和が起こる様子が、吸収ピークのエネルギーシフトから明らかになった。また、井戸幅を狭くすることにより、吸収ピークが短波長にシフトすることを見出した。現時点で、最短の波長は1.7μmであり、光通信に適した波長にかなり近づけることが出来た。これらの結果は、光通信波長帯における量子カスケードレーザやスイッチの実現のためにきわめて有用な結果である。
他者の存在を知覚するメカニズムの解明ー聴覚と触覚のインタラクションー

他者の気配を知覚するメカニズムについて,気配知覚を聴ー触覚相互作用として捉え,心理物理学的に検討した。仮想3次元空間上の音を触覚刺激と独立して操作できるように遮蔽性の高いヘッドホンによる聴覚デバイスを構築し,触覚刺激が音知覚に及ぼす効果について検証した。実験の結果,触覚刺激を付加することで音の実在感が増し,聴取者近辺に音像が定位されることがわかった。ただし,この相互作用には音刺激の呈示位置や刺激の種類に選択性があることが示された。昨年度では,触覚刺激と独立して聴覚刺激を3次元空間上に操作できる聴覚ディスプレイを開発し,触覚刺激が聴覚に及ぼす影響について検討した。今年度は引き続き開発した聴覚ディスプレイを用いて,触覚刺激がもたらす影響について検証した。昨年度行った実験結果を鑑み,本年度ではデバイスとして扇風機を用いて触覚刺激を呈示し,触覚刺激が音の実在感や距離感に影響するか心理実験を行って検討した。その際,従来の研究では異種モダリティの相互作用には各刺激の呈示位置の空間一致性が重要であることから,実験では触覚刺激と聴覚刺激の空間一致性を操作した。また聴触覚相互作用については身体からの距離によって変化することから,音刺激の距離も操作した。加えて,音刺激として音の種類として人工的な音と有機的な音を用いた。実験の結果,触覚刺激を呈示することで(1)音の距離定位精度が高くなる,(2)音の呈示位置までの距離が近い場合には,音の実在感が高まることがわかった。ただし,(3)音の種類による効果の違いも認められた。これらのことから,触覚刺激を呈示することで,ヘッドホンを用いた音のバーチャルリアリティシステムにおいても,人の実在感を高めることができる可能性が示された。ただし,音の種類による効果の違いが認められたことから,音の種類を増やすなどして効果の普遍性について検討するとともに,相互作用が生じたメカニズムについても詳細に検討する必要がある。本研究の目的は,人間が他者の存在を知覚するメカニズムの一端を解明し,他者の実在感をも伝えるコミュニケーション技術を実現するための基礎的知見の得ることである。特に「気配」の知覚に焦点を当て,聴・触覚情報統合の枠組みから検討する。本年度では,まず聴覚情報と触覚情報を独立に操作できるように,遮音性の高いヘッドフォン型の聴覚ディスプレイを用いて実験装置を構築した。その際,聴覚刺激の外在化が聴触覚統合を促進すると考え,音源の方向や遠近をはっきり弁別できるように,聴取者の身体運動に応じて音情報を変化させて呈示する高精細の聴覚ディスプレイを構築した。また被験者の身体に局所的ではなく,比較的広範囲に触覚刺激を呈示するためにウーハーを用い,低周波の振動刺激を触覚刺激として呈示した。次に構築した実験装置を用い,仮想聴空間で触覚情報の提示が他者の「気配」に及ぼす影響について探索的検討を行った。実験では「気配」の1つの指標として自分から音源までの知覚された距離を用い,距離知覚が触覚刺激によって変容するか検討した。その際,音刺激の種類,聴覚刺激と触覚刺激の位置関係,および聴取者から聴覚刺激までの仮想的距離を操作して実験を行った。その結果,触覚刺激の有無によって仮想聴空間内の聴覚刺激までの距離が変化することがわかった。しかも,この効果はノイズなどの人工的な音については見られないが,音声や拍手など有機的な音に対してのみ見られた。また,触覚刺激が聴覚刺激と同側に呈示された場合と反側に呈示された場合で,効果の大きさが異なることがわかった。これらのことから,有機的な音刺激に関しては,聴触覚間で相互作用が生じ,聴覚刺激の距離知覚に影響を及ぼす可能性が示唆された。当初,2012年度では実験装置の構築および基礎的な心理実験の着手を予定していた。予定通り,実験装置の構築が完了し心理実験に着手したことで,触覚刺激の呈示は聴覚刺激の知覚に影響を及ぼすことがわかった。実際に実験を行った結果,聴覚刺激への影響は確認できるものの,ウーハーでの触覚刺激の呈示は問題点がある可能性が指摘された。ただし,計画当初からウーハーでの刺激提示は懸念事項であったため,他の触覚刺激を候補として計画をたてており,2013年度では触覚刺激を変更し実験を行う予定である。以上のことから本研究計画はおおむね順調に進展しているといえる。2012年度に引き続き,心理実験を行い,触聴覚間の相互作用について検討する予定である。まず,触覚刺激の種類が相互作用に及ぼす影響について検討する。今まで使用していた触覚刺激がウーハーによって呈示される低周波数の振動刺激であった。ウーハーによる刺激呈示は音も伴うため,触覚刺激の存在が聴覚刺激をマスクしていた可能性もある。そのため,風圧による触覚刺激など呈示に伴う音が比較的小さい触覚刺激に変更した場合にも,同様の効果が認められるかを確認する予定である。

次に,触覚刺激と聴覚刺激の統合が音の距離知覚に及ぼす影響について検討する。昨年度の研究によって触覚刺激と聴覚刺激の空間的な位置関係が相互作用に影響することが示された。従来の研究では,異種モダリティ情報の統合には(1)モダリティ間で刺激が呈示される位置の一致や(2)呈示タイミングの同時性が重要であることが示されている。そこで,本年度では触覚刺激と聴覚刺激の同時性を操作し,同時性が相互作用に及ぼす影響について調べる。空間的一致の効果と併せて同時性の効果を検証することで,聴触覚情報の統合が「気配」知覚に及ぼす影響についてまとめる。本研究で行った心理実験では「気配」の指標として音源の距離判断を用いた。知覚された距離の変化が実在感を直接的に反映するとは限らないため,今年度では実在感について主観的判断による測定法を用いる。直接的な判断は認知バイアスが含まれる可能性があるため,直接的測定法と併せて生理指標を用いた客観的指標で検討する。仮想音源であるにもかかわらず実在感が感じられればなんらかの驚愕反応が生じると仮定し,皮膚電気コンダクタンスや脈波などを用い,自律神経系の活動を測定する予定である。これら心理実験や生理実験で得られたデータを統合的に解釈することで聴触覚統合の観点から気配知覚のメカニズムの解明を目指す。2013年度では,触覚刺激の種類を変更し検討を行うため,風圧を操作できる新たな触覚デバイスを作成する為の費用を計上した。加えて引き続き心理実験・生理実験を行うために実験参加者への謝金を計上した。また研究を推進するために研究分担社が一同に会して打ち合わせを行うための旅費,および成果発表のための論文投稿費用ならびに英文校閲費用も計上した。
工科系学生の技能素養検定・向上教材の開発

本論文では、鋸を使用し木材を切断する作業の間に、作業者の掌と指に作用する力の変化の測定結果が、工科系学生の技術的素質と能力に関係していることを示している。この観点に立って、技術的素質と能力を伸長させている。熟練者・得意者及び初心者などについて手鋸を使って切断試験を実施している。得られた結果は次の通りである。1工学的技能の程度は道具使用時の掌や指に作用する力の分布と密接な関係にある。2熟練工の掌の力分布は恒常的な変化をしめす。しかし、初心者の力分布は規則性が無く突然に変化する。3熟練工の力の変化パターンを参考にしながら、初心者が訓練を繰り返すとその力変化や技能の程度が改善される。4開発した装置は、切断作業の技能をテストしたり訓練するためには有効である。工科系学生、特に工業高等専門学校の学生については、技能の習得が必須なことからいわゆる器用さが必用である。この能力は先天性ではあるものの、教育によっても助長できる。本研究は、簡単な道具を使用する場合にも見られる器用さを、比較的安価、簡単且つ定量的に把握する方法を開発すると共に、開発した測定システムを軽易な物づくりを通じ学生の技能適応性を向上させるシミュレータとして使用することを目的とする。平成12年度は教材のシステム設計を実施するとともに、システム構築に必用な機材・材料(デジタルデータレコーダ、画像撮影装置、連接装置センサ材料等)を調達し、センサーを開発することを実施した。(1)システム設計:既得成果を拡張しシステム設計を完了した。(2)センサー製作:市販センサーシステムが存在することを確認したが、高価であり本研究に関係する経費の範囲では調達できないため、計画通りで導電性ゴムを使用し、センサーを試作した。性能は期待値よりもやや不足するため、改善が必要である。(3)技術的性能の確認:性能を確認し、13年度に改善の処置を講ずる。本研究は、人間の素質ないし生来の手先の器用さが「物づくり」における素質の基になっているという前提の下に、工科系の学生の技能的素養を比較的軽易に計測し、その結果を基に技能向上を図る簡易なシミュレーターとしても使用できる教材の開発に関するものである。教材は、検出部、記録部及び表示部の各部から構成されてている。開発された教材は、被験者が簡易な道具(手鋸)で加工する場合の掌に分布する圧力変化を計測し、これを熟練工と認定されている標準者のそれと比較し測定時点の技能度を定義する。ついで、被験者に熟練工の圧力変化の様子を伝え道具使用の要領を教育し、事後の練習目標を与える。被験者は定期的に練習し、その途中で再計測と標準者のそれと比較して自らの技能進展度合いを把握する。目標が達成された被験者は満足感を享受する。一方、どのようにしても関係技能の向上が図れない被験者が、その後の進路に疑問を抱くようであれば、この試料を進路指導のカウンセリングの一資料として活用できる。