hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本語とカクチケル語の比較研究による言語の普遍性と多様性の神経基盤の解明

本研究では、日本語とマヤ諸語のひとつであるカクチケル語の母語話者に対して機能的磁気共鳴画像法(fMRI)実験を行い、語順変化に伴う脳活動の共通点・相違点を明らかにすることを目指した。カクチケル語話者と日本語話者に共通して、かき混ぜ操作で語順を変化させると左下前頭回の活動が上昇した。この脳領域は文法処理に特化した文法中枢と提案されており、かき混ぜ操作に伴い文法処理の負荷が上昇したと考えられる。さらにカクチケル語話者では、主題化操作を含まない文で、両側のヘッシェル回、上側頭回で活動が上昇した。以上の結果から、かき混ぜ操作と主題化操作が言語野に対して異なる影響を与えることが明らかとなった。中米グアテマラの少数言語であるカクチケル語の母語話者を対象に、機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging, fMRI)による脳活動の計測および解析を実施した。カクチケル語の基本語順はVOSであるが、かき混ぜ操作や主題化操作により、SVO、VSO、OVSなどの様々な語順を文法的に許容する。実験では、文の意味と絵の内容が一致するかどうかを判断する「文-絵マッチング課題」を用い、かき混ぜ操作と主題化操作によって脳活動が変化する領域を2要因の共分散分析により調べた。その結果、かき混ぜ操作を含む文では、左下前頭回と左外側運動前野を中心とする領域の活動が上昇することが明らかとなった。これらの脳領域は文法処理に特化した文法中枢であると提案されており、これらの脳活動は文法処理の負荷を反映していると考えられる。また、主題化操作を含まない文では、両側のヘッシェル回および上側頭回で脳活動の上昇が見られた。主題化に伴って語順やプロソディが変化することで文の理解が容易になると考えられるため、両側の側頭葉の脳活動は意味処理や音韻処理の負荷を反映していると考えられる。以上の結果は、文法処理と意味処理・音韻処理が脳の異なる領域で処理されることを示していた。カクチケル語母語話者における語順変化に伴う脳活動の変化について、国内学会(第38回日本神経科学大会)および国際学会(Seventh Annual Society for the Neurobiology of Language Conference、Experimental Approaches to Arabic and other understudied Languages)にて発表した。現在、査読付き論文として国際誌に投稿する準備を進めている。当初の予定通り、カクチケル語母語話者のfMRIデータの収集・解析を中心に実施した。また、日本語を母語とする右利き成人24名を対象にfMRIデータの収集も行った。カクチケル語母語話者のデータに関して、当初の想定通り、語順変化に伴って脳活動が変化する複数の領域を特定した。さらに、かき混ぜ操作と主題化操作という語順変化を伴う2種類の統語操作に関して、ブローカ野とウェルニッケ野という言語処理に関わる異なる脳領域が、それぞれ選択的な脳活動の変化を示すことも明らかにした。特に、かき混ぜ操作を行う語順では、左下前頭回および左外側運動前野に局所的な脳活動の増加が観察されたが、これは日本語のかき混ぜ語順で観察された脳活動の変化と一致するものであった。また、主題化操作を行わない語順のほうが意味処理や音韻処理の負荷が高くなるという、実験開始前に予想していない結果も得られた。現在、これらの結果を投稿論文としてまとめており、これは当初の想定通りの進捗状況である。カクチケル語母語話者のデータに加えて、すでに日本語母語話者のfMRIデータを収集しているが、引き続きデータの収集を進めるとともに、脳活動の解析も順次進めることを予定している。特に、カクチケル語母語話者と日本語母語話者のfMRIデータを比較することで、両者で共通した脳活動の変化を示す領域を特定することを目指す。これにより、自然言語に普遍的な階層的な統語構造を処理する脳領域を明らかにすることができると考えている。また、カクチケル語母語話者と日本語母語話者で異なる脳活動を示す領域も特定することで、各言語に固有の語順を処理する脳領域を明らかにしたいと考えている。本研究の目的は、言語に見られる文構造の普遍性と語順の多様性の神経基盤を解明することである。そこで本研究では、日本語とマヤ諸語のひとつであるカクチケル語の母語話者に対して機能的磁気共鳴画像法(fMRI)実験を行い、語順変化に伴う脳活動の共通点・相違点を明らかにすることを目指した。昨年度に引き続き、カクチケル語母語話者と日本語母語話者に対するfMRIを用いた脳活動の解析を進めた。カクチケル語では基本語順のVOS(動詞-目的語-主語)に加えて、SVO、VSO、OVSなどの様々な語順を文法的に許容する。言語学では、これらの語順変化はかき混ぜ操作や主題化操作の結果であると主張されてきた。文の意味と絵の内容が一致するかどうかを判断する「文-絵マッチング課題」を用い、かき混ぜ操作と主題化操作によって脳活動が変化する領域を調べた結果、かき混ぜ操作を含む文では、左下前頭回と左外側運動前野の活動が上昇することが明らかとなった。

主題化に伴って語順やプロソディが変化することで文の理解が容易になると考えられるため、両側側頭葉の活動は意味処理や音韻処理の負荷を反映していると考えられる。以上の結果は、文法処理と意味処理・音韻処理が脳の異なる領域で処理されることを示していた。また、日本語母語話者に対する「文-絵マッチング課題」を用いたfMRI実験も行った結果、やはり、かき混ぜ操作に伴って左下前頭回を中心とする領域の活動が上昇することが明らかとなった。カクチケル語母語話者に関する成果は査読付き国際誌に掲載予定である。日本語母語話者に関する成果は、現在、査読付き論文として投稿中である。本研究では、日本語とマヤ諸語のひとつであるカクチケル語の母語話者に対して機能的磁気共鳴画像法(fMRI)実験を行い、語順変化に伴う脳活動の共通点・相違点を明らかにすることを目指した。カクチケル語話者と日本語話者に共通して、かき混ぜ操作で語順を変化させると左下前頭回の活動が上昇した。この脳領域は文法処理に特化した文法中枢と提案されており、かき混ぜ操作に伴い文法処理の負荷が上昇したと考えられる。さらにカクチケル語話者では、主題化操作を含まない文で、両側のヘッシェル回、上側頭回で活動が上昇した。以上の結果から、かき混ぜ操作と主題化操作が言語野に対して異なる影響を与えることが明らかとなった。引き続き、カクチケル語母語話者の実験成果を論文として投稿する準備を進める。また、日本語母語話者のfMRIデータを収集するとともに、日本語母語話者とカクチケル語母語話者のfMRIデータの比較を行うことを予定している。解析はSPM12というソフトウェアを用いた標準的手法で行う。脳活動の解析は、参加者グループの主効果(日本語母語話者vs.カクチケル語母語話者)×言語内の語順の主効果(日本語、カクチケル語ともに4種類の文を使用)の2要因の対応のある共分散分析によって行う。具体的には以下の検討を行う予定である。1.まず日本語話者の中で、1「SがOをVする」、2「SはOをVする」、3「OをSがVする」、4「OはSがVする」の各々で、語順の効果による脳活動の変化を、対応のある分散分析によって調べる。日本語の語順はSOVまたはOSVであるのに対して、カクチケル語の実験で使用した語順はVOS、SVO、VSO、OVSであり、これらの言語を合わせると可能な6種類の語順の全てを網羅することができる。さらに、両言語間で語順は完全に異なるため、語順の違いを処理する領域は、日本語話者とカクチケル語話者の間で異なり、脳活動のパターンもそれぞれで異なると考えられる。2.日本語とカクチケル語の文構造は、基本的に左右対称のミラーイメージであるため、文の統語構造の違いに伴う脳活動の変化は、日本語とカクチケル語で共通すると考えられる。日本語母語話者とカクチケル語母語話者で、脳活動が同じように変化した領域を調べることで、全ての自然言語に共通すると考えられる、文の統語構造を処理する神経基盤を明らかにする。言語脳科学、心理言語学次年度使用額が生じた理由は、主に以下の2点のためである。1.実験参加者の数が当初の予定よりも少なかったために謝金の支払額が減少したこと、2.当初想定していたよりも海外旅費の支払が少額だったこと。
アンチセンスを用いた腫瘍の放射線感受性増強に関する基礎的研究

昨年度はPI3-kinaseのサブユニットであるp85のミュータントを細胞内に導入することにより、放射線・抗癌剤感受性上昇が得られたので、p85に対するアンチセンスSオリゴヌクレオチドを作成した。本年度は、本オリゴヌクレオチドを用い放射線および抗癌剤感受性に対する影響を検討した。FITCでラベルしたS-オリゴのアンチセンス(5'-GTACTGGTAC CCCTCAGCACTCAT-3')、センス(5'ATGAGTGCTGAGGGGTACCAGTAC-3')(10nmol)をT98細胞にリポフェクション法で導入し、フローサイトメトリーを用いて取り込みを調べたところ、2日目まで取り込みは両群とも良好であった。しかし、ウエスタンブロット法で、アンチセンスによるp85の発現の抑制を検討したが、アンチセンスを導入した群で明らかなp85の発現抑制は見られなかった。次に、S-オリゴのアンチセンス、センスをT98細胞に導入2日後に6Gyを照射し12時間後、24時間後にPI(propidium iodide),annexin V-FITCで染色し、フローサイトメトリーで細胞死を解析した。S-オリゴの導入されていない群に比べ、アンチセンス、センスの導入群でややアポトーシスの増強が見られたが、ほぼ同等であり、アンチセンスによるアポトーシスの増強は見られなかった。また、S-オリゴを導入2日後に細胞を播種、6Gyを照射し、コロニーフォーメーションアッセイを行ったが、S-オリゴのアンチセンス、センス両群で対照群に比べ若干の細胞生存率の低下が見られたが、両群ほぼ同等で、アンチセンスによる生存率の低下は見られなかった。本研究では、PI3-kinaseのサブユニットp85に対するアンチセンスが細胞内に取り込まれていることは確認できたが、p85の発現は抑制できず、放射線感受性の増強をアンチセンス達成できなかった。今後、この原因を明らかにする必要があると考えられた。PI3-kinase familyを特異的にブロックするワルトマニンが、細胞の放射線感受性を増強する事が報告されている。我々は、PI3-kinaseのサブユニットであるp85のミュータントを細胞内に導入する事により、細胞の放射線感受性が上昇することを明らかにした。これは、ミュータントp85がdominant negativeに作用しPI3-kinaseを特異的にブロックすることが原因と考えられた。もし、簡単にPI3-kinaseを簡単に阻害する方法が開発されれぱ、放射線効果の増強が期待できると考えられた。本研究は、放射線感受性に影響する遺伝子に対するアンチセンスDNAを用いることにより細胞の放射線感受性を制御する事を目的とし、PI3-kinaseのサブユニットであるp85にたいするアンチセンスを中心に検討した。まずミュータントp85を発現ベクターに導入し、これを強勢発現するヒト膠芽腫細胞(T98およびA172細胞)、ヒト悪性黒色腫細胞(G361)の発現クローンを得た。ミュータントp85を過剰発現するクローンは、親株より放射線・抗癌剤に対し著しい高感受性を示した。放射線照射後では、細胞生存曲線の直線化が認められ、分割照射によるsublethal damage repairの著明な減少も認められた。細胞死分画では、ほとんどアポトーシスを起こさない細胞株に、アポトーシスを強力に誘導できた。また、放射線照射後も細胞周期停止をほとんど示さない細胞株に、G1アレスト、G2アレストを誘導できた。次にp85に対するアンチセンスSオリゴヌクレオチドを用いてp85の発現を抑えることによって、同様の増感が見られるか検討するために、同アンチセンスを作成した。アンチセンス設定に際しては、アンチセンス自体の二次・三次構造、塩基配列の特徴、分子内・分子間での相互作用、交差相同性を考慮したコンピュータによる最適領域の設定を行った。今後、同アンチセンスを用いて細胞に対する放射線および抗癌剤の効果を検討する。

本研究では、PI3-kinaseのサブユニットp85に対するアンチセンスが細胞内に取り込まれていることは確認できたが、p85の発現は抑制できず、放射線感受性の増強をアンチセンス達成できなかった。今後、この原因を明らかにする必要があると考えられた。
球状トカマクによるプラズマ閉じ込めの研究

球状トカマク、TST(Tokyo Spherical Tokamakの略)が設計、製作された。球状トカマクでは、プラズマの断面形状が自動的に楕円形に変形し、プラズマの体積が大きくなる、高いベータ値のプラズマを安定に閉じ込めできる、電磁流体力学的(MHD)不安定性に対して強い抑制効果を持ち、放電停止に至るようなプラズマの主崩壊を起こしにくくなるなどの通常のトカマク装置よりも優れた点が理論的に予想されている。本研究では、以下の結果を得た。1)球状トカマクTSTを設計、製作した。直径1.8m、高さ1.6mの円筒形の真空容器内にトロイダルコイルの一部とオーミックコイルを設置している。2)トロイダル、オーミック、垂直磁場コイルを設計、製作した。トロイダル磁場は真空容器中心で0.2T、リップルは2%である。オーミックコイルのFlux swingは15mVsである。3)最大プラズマ電流、45kAのプラズマ放電に成功した。プラズマ電流は、オーミックコイル充電電圧、トロイダル磁場に比例する。4)PINダイオードアレイによるプラズマからの放射計測によってプラズマ形状の時間発展を調べた。放電開始から70μsでアスペクト比1.3に達していることがわかった。楕円度は90μsで1.8になっている。5)電流銃による電流駆動の初期実験を行った。電子銃からは1.7kA、1.5msの電子ビームがとれることがわかった。この電子銃をTSTに取り付けた結果ブレークダウンに必要なFlux swingが7分の1に減ることがわかった。主半径51cm、プラズマ半径40cm、アスペクト比1.275、縦長比2.0の極低アスペクト比の非円形断面・球状トカマクREPUTE-1Pを建設する。真空容器を厚さ2.0cmのアルミ合金で作り、シェル及びトロイダルコイルを兼ねさせる。通常のトロイダルコイルが無いため、計測器のアクセスは大変良い。真空容器を上下に2分割し、真空容器内への計測器取り付けを容易にする。既存の電源を使い、極低アスペクト比・球状トカマクのプラズマ形成の基礎実験を行う。最重点課題は、このような極低アスペクト比トカマクに十分プラズマ電流を流し、安定なプラズマ生成を行い、その電磁流体不安定性を調べることにある。補助的には、オーミックコイルを置くが、helicity injection、Lower Hybrid、電子サクロトロン共鳴などによる高周波電流駆動、中性粒子ビーム入射電流駆動を考える。以上の計画で極低アスペクト比トカマクの詳細設計に移ったところ、当初の2.0cmのアルミ合金の真空容器を作り、シェル及びトロイダルコイルを兼ねさせるMST型は装置の組み上げに難点があることが判明した。設計変更をし、トーラス型でなく円柱状の真空容器をつくり、トロイダルコイルの中心部を真空容器内に貫く方式に変更した。この設計変更のため、約2ヶ月計画は遅れたが、当初計画より素晴らしい、真空容器が完成し、到達真空度も十分低い領域が確保できた。24本のトロイダルコイルと4個のバ-ティカルコイルを作成し低アスペクト比トカマクを完成した。トロイダルコイルのセンターポスト部は直径8mmの銅材のまわりにMgOを厚さ1mm、ステンレスのシース厚さ1mmを配した直径12mmのMIケーブル24本の外側に厚さ1.5mm、幅35mmのオーミックコイル50ターン巻き、さらにその外側に厚さ5mmのアルミ合金を被せたシェルからなる。オーミックコイルとトロイダルコイルの通電試験を終わり、シェルとリミターをとりつけ、プラズマを点ける段階に到達した。トロイダル磁場2kGで、20-40kAのプラズマ電流が期待されるが、200kAにあげるために、Helicity Injectionを行う予定である。

当初の研究テーマは、低アスペクト比トカマクのMHD安定性、到達縦長度があげられる。以下に、装置のパラメターを記す。主半径:42cm、従半径:36cm,アスペクト比:1.2、縦長度:2.0、トロイダル磁場:2kG,コンデンサ電源:130kJ,真空容器:直径1.8m、高さ1.6mの円筒型、材質SUS310S,厚さ上下15mm、外側8mmステンレス製の真空容器、24本のトロイダルコイル、50ターンのオーミックコイル、2組4本のバ-ティカルコイルからなるトカマク装置で、低アスペクト比トカマクの実験を行っている。真空容器内にはシェルとリミター、及び計測用のロゴスキーコイル、磁場測定コイル、フラックスループを設置した。またトリプルプローブ、16チャンネル軟X線検出器、マイクロ波干渉計、分光器により、生成したプラズマの電子密度、電子温度の測定を開始する段階に到達した。プラズマ電流200kA、放電時間2msecを得るための、電流駆動実験としてヘリシティ入射を行っている。現在プラズマガンによって行っているが、さらにプラズマ中に電極を挿入する方法を追加する予定である。以下に現在得られているプラズマのパラメータを示す。トロイダル磁場:1kG最大プラズマ電流:45kA放電時間:400μsecプラズマ大半径:340mmプラズマ小半径:280mmアスペクト比:1.3非円形度:1.8
光渦による量子ホール・カイラルエッジ状態の電子励起と制御

らせん状の等位相面をもつ光渦は、中心軸に電場ゼロの特異点を有し、その周りの放射状電場や中心軸を周回する方向の回転電場が発生するキラリティを持った光であり、光の軌道角運動量を有する特異な電磁波である。このため、光渦が半導体に吸収されたときに生じる励起電子の状態は、通常の光励起によるものとは異なることが期待されるが、光渦による半導体中の電子励起の際に、光渦の角運動量および円偏光成分による角運動量が電子系にどのように転写されるのかは自明ではなく実験的にも未解明である。さらに、電子系自身がキラリティを持つ量子ホール電子系に対する光渦励起の研究は今まで報告が無い。量子ホール系は強磁場によるスピン分離したランダウ量子化にあるとき、電子系の軌道角運動量やスピン角運動量は明確になっており、光励起によって生じたキャリアによる伝導やスピン状態を計測することで光渦との相互作用を明らかにできるものと期待される。本研究は、光渦による電子遷移が電子系に対してどのように角運動量を転写するのか、特に電子系がキラリティを有する場合にどうなるのかという、全く未解明の現象に対して実験的に調べるものである。平成30年度は光渦の軌道角運動量と円偏光による角運動量が量子ホール電子系や、関連する電子励起に対してどのように影響を及ぼすのかを解明するため、光渦の顕微照射実験系の構築を行った。現有の光学窓付き超伝導電磁石内にセットされたGaAsヘテロ構造2次元電子系試料に対して、チタンサファイア波長可変レーザーを光源として空間位相変調器を用いたホログラム法により光渦を生成し照射する。この照射系を構築し、光渦および円偏光特性の制御された励起光照射による電気伝導度変化および光起電力の変化について調べた。本研究はこれまで報告が全くない、量子ホール電子系と光渦の相互作用を初めて実験的に研究するものであるので、研究開始年度である平成30年度は特に、光渦の軌道角運動量成分および円偏光成分が量子ホール電子系に及ぼす効果について、それぞれの寄与を明確に分離して調べることができる実験系を構築することを目指した。PCから制御された空間位相変調器を用いてホログラム法により光渦を生成するが、周期的にホログラムを変化させて光渦状態を変調し、その変化に同期したロックイン計測を行う事で光渦に対する伝導度や起電力の変化のみを抽出することに成功した。また、同時に円偏光成分を液晶リターダーによりPC制御することで、光渦のトポロジカルチャージと左右円偏光状態を制御・周期変調された励起光を生成する実験系の構築を行った。また、半導体2次元電子系試料(GaAs/AlGaAsヘテロ接合)に対して、微細加工を行い、光渦の照射領域と試料の形状がマッチングするように円形ディスク構造試料を作製しこれを用いて伝導度変化および光起電力計測を行えるように実験系を整備した。量子ホール状態の試料端におけるエッジ状態に対する光渦照射の効果を調べるため、様々なスポットサイズの光渦やトポロジカルチャージの大きな光渦の生成が必要であるが、実験的には様々な制約があるため思っていたほど容易では無いことが実際に実験を行って分かってきた。これに関しては、研究協力を頂いている尾松孝茂教授のグループからの助言を得て解決を図っている。これにより、光渦と円偏光の角運動量の電子系への転写に関する詳細を調べることができるものと考える。平成30年度に行った光渦状態および円偏光状態の制御・変調可能な光照射系をさらに改良して、光照射位置をガルバノミラーにより精密走査可能な光渦の顕微照射系を構築する。これにより光渦照射による電気伝導度・光起電力効果の変化やポンプ・プローブ法による磁気光学Kerr効果で電子のスピン状態計測を位置分解して行える実験系へと整備する。これを用いて以下の実験研究を推進する。・光渦の照射位置依存性とエッジ状態:光渦の影響に関して試料上での顕微マッピングを行い、特に光渦を試料端に照射したときの伝導度変化を詳細に調べてエッジ状態のカイラリティとの関連を探る。・光渦による量子ホール電子系の伝導度変化と励起スペクトルの計測:量子ホール系では、電子濃度と磁場値によりランダウ準位の占有数が容易に求められ、また、電子励起に必要な光のエネルギー(励起波長)も磁気光吸収の実験から正確に得ることができる。これらの情報をもとに、励起波長、光渦のトポロジカル・チャージおよび円偏光度(左・右)のパラメータの様々な組み合わせの際の電気伝導度の変化を詳細に計測する。同時に、光磁気Kerr回転計測による電子スピン偏極度の励起スペクトル測定も行い、円偏光と光渦での励起がカイラリティをもつ強磁場中の量子ホール電子系に対してどのように異なるのかを実験的に分離して調べる。・電子スピンのスカーミオン励起などの集団励起に対する光渦の影響についても調べる。

さらに、電子系自身がキラリティを持つ量子ホール電子系に対する光渦励起の研究は今まで報告が無い。量子ホール系は強磁場によるスピン分離したランダウ量子化にあるとき、電子系の軌道角運動量やスピン角運動量は明確になっており、光励起によって生じたキャリアによる伝導やスピン状態を計測することで光渦との相互作用を明らかにできるものと期待される。本研究は、光渦による電子遷移が電子系に対してどのように角運動量を転写するのか、特に電子系がキラリティを有する場合にどうなるのかという、全く未解明の現象に対して実験的に調べるものである。平成30年度は光渦の軌道角運動量と円偏光による角運動量が量子ホール電子系や、関連する電子励起に対してどのように影響を及ぼすのかを解明するため、光渦の顕微照射実験系の構築を行った。現有の光学窓付き超伝導電磁石内にセットされたGaAsヘテロ構造2次元電子系試料に対して、チタンサファイア波長可変レーザーを光源として空間位相変調器を用いたホログラム法により光渦を生成し照射する。この照射系を構築し、光渦および円偏光特性の制御された励起光照射による電気伝導度変化および光起電力の変化について調べた。本研究はこれまで報告が全くない、量子ホール電子系と光渦の相互作用を初めて実験的に研究するものであるので、研究開始年度である平成30年度は特に、光渦の軌道角運動量成分および円偏光成分が量子ホール電子系に及ぼす効果について、それぞれの寄与を明確に分離して調べることができる実験系を構築することを目指した。PCから制御された空間位相変調器を用いてホログラム法により光渦を生成するが、周期的にホログラムを変化させて光渦状態を変調し、その変化に同期したロックイン計測を行う事で光渦に対する伝導度や起電力の変化のみを抽出することに成功した。また、同時に円偏光成分を液晶リターダーによりPC制御することで、光渦のトポロジカルチャージと左右円偏光状態を制御・周期変調された励起光を生成する実験系の構築を行った。また、半導体2次元電子系試料(GaAs/AlGaAsヘテロ接合)に対して、微細加工を行い、光渦の照射領域と試料の形状がマッチングするように円形ディスク構造試料を作製しこれを用いて伝導度変化および光起電力計測を行えるように実験系を整備した。量子ホール状態の試料端におけるエッジ状態に対する光渦照射の効果を調べるため、様々なスポットサイズの光渦やトポロジカルチャージの大きな光渦の生成が必要であるが、実験的には様々な制約があるため思っていたほど容易では無いことが実際に実験を行って分かってきた。これに関しては、研究協力を頂いている尾松孝茂教授のグループからの助言を得て解決を図っている。これにより、光渦と円偏光の角運動量の電子系への転写に関する詳細を調べることができるものと考える。平成30年度に行った光渦状態および円偏光状態の制御・変調可能な光照射系をさらに改良して、光照射位置をガルバノミラーにより精密走査可能な光渦の顕微照射系を構築する。これにより光渦照射による電気伝導度・光起電力効果の変化やポンプ・プローブ法による磁気光学Kerr効果で電子のスピン状態計測を位置分解して行える実験系へと整備する。これを用いて以下の実験研究を推進する。・光渦の照射位置依存性とエッジ状態:光渦の影響に関して試料上での顕微マッピングを行い、特に光渦を試料端に照射したときの伝導度変化を詳細に調べてエッジ状態のカイラリティとの関連を探る。
視床下部オレキシン転写制御因子の探索

睡眠覚醒制御に深く関与する神経ペプチドオレキシンの遺伝子発現制御因子を視床下部より同定しようと試みた。オレキシン発現制御領域(OE1-II3)への結合因子を複数同定し、発生期視床下部に発現するクローン111(c111)が得られた。OE1-II3とc111との結合を確認した。in vitroでc111がオレキシンプロモーター活性を変化させた。成獣マウスにおけるc111がオレキシン神経細胞に共存していた。GWASによるナルコレプシーとの強い相関は得られていない。今後、c111ノックアウトを作成し、実際にオレキシン細胞数または転写量が変化していることを確認する必要がある。昨年度同定したクローン111に関し機能解析をおこなった。1)c111遺伝子の胎生期での発現をin situ hybridizationにより検討した。胎生期13日目のオレキシンのシグナルは陥入部と視床原基に挟まれた視床下部領域でのみ発現が観察された。c111プローブにて胎生期13日目の同一層の矢状断切片を染色した結果、同一とみなされる部位にてシグナルが観察された。胎生期13日目以前の胎児脳を染色した結果、c111のシグナルはventral hypothalamic sulcusと呼ばれる視床と視床下部の間溝に沿うように観察された。2)c111遺伝子がII-3'ならびにOE1-II配列に結合するのかをProtein-DNA binding assay(TAKARA Bio)を用いて検討した。OE1-II配列、c111コンセンサス配列、p53コンセンサス配列(Negative control)、トリプレットII-3'配列との結合を検討し結合を確認した。3)c111がオレキシン上流の転写活性の制御に関与するか否かをレポーターアッセイにて検討した。マウスオレキシン遺伝子上流473bp配列、各種欠損変異配列を導入し反応性を検討した。C111への反応性がdel5変異体でのみ観察された。オレキシン上流配列はファミリータンパクへの反応性を有していなかったが、del2変異体では反応性が観察された。このことからオレキシン上流配列自体がdel2領域を含む配列にて転写活性を抑制することにより、見かけ上の反応性の消失が観察されたものと考えられる。さらにその抑制をdel2変異体にて除去することによりファミリータンパクへの反応性を見ることが可能であると考えられた。本研究により同定したオレキシン転写制御因子候補c111の機能解析を継続した。1)昨年度のレポターアッセイにおいてプロモター領域の欠損変異体は欠損により本来ありえない配列を作り出してしまうため間違った結果を導く可能性が考えられた。そこでc111結合部位特異的に変異を導入し検討した。結果、9bpのc111コンセンサス配列のうち4番目から6番目の配列を別の塩基に置換することにより転写活性の変化が観察された。2)子宮内電気穿孔法による胎生11日目の第3脳室へのインジェクションにより視床下部へのc111強制発現を試みたが、現在の所成功していない。異所性発現による効果を検討する意味で胎生13日目の側脳室へのインジェクションを行い、大脳皮質でのc111発現を確認した。しかしながら、この際の大脳皮質でのオレキシン発現は確認できていない。3)成獣マウスにおけるc111発現を検討し、オレキシン神経細胞に共存していることを確認した。視床下部においては弓状核においてもc111は発現していた。そこで、睡眠覚醒への関与と摂食への関与を検討したが、それらの条件によるc111陽性細胞数の変化や細胞内局在は観察されていない。4)今回同定したc111およびそのスーパーファミリー、ならびにその他の制御候補に関してオレキシンが原因となるナルコレプシーへの関与を検討した。GWASにより遺伝子領域±200KB内のSNPを検討した。一番低いP値が1E-03オーダーで、遺伝子領域内のSNPも存在したが強い関連とは言えず、ナルコレプシーの原因にはオレキシンの転写制御異常が関与することを肯定する結果は得られなかった。睡眠覚醒制御に深く関与する神経ペプチドオレキシンの遺伝子発現は脳内視床下部外側野に限局される。その発現はオレキシンプロモーター領域内に含まれるOE1-IIと呼ばれる57bpの配列により制御される(1)。OE1-IIの5`側より15bp程度ずつ区切り、それぞれの配列を順番に欠損させた結果、4部位全てにおいて外側野でのオレキシン発現が減弱する。この結果はそれぞれの部位

特異的な結合因子の存在が示唆されるが、このOE1-II領域における遺伝子発現制御因子は未同定である。1)57bpすべてを用いた酵母One-hybridスクリーニングでは酵母内在性因子の結合による偽陽性が確認された。そのため、進化的に保存されている配列部位をゲノム中に組み込んだ酵母株を作成したのち、その配列が酵母内在性因子により認識されるを検討し、認識されない配列を見出した。2)この配列及び我々が先に見出しているオレキシン発現開始時期のマウス脳cDNAライブラリーを用いた酵母One-hybridスクリーニングを行い複数出現かつ独立したスクリーニングにおいてどちらにも出現したクローンをいくつか同定した。3)その中のクローン111は我々がすでに同定し報告していた「後天的にオレキシン神経細胞が脱落するよう改変されたTGマウスの視床下部において発現低下する転写因子」のひとつであった。この遺伝子はもともと唾液腺多形腺腫にて発現上昇する遺伝子の相同遺伝子として同定されている。6つのC2H2型Zincフィンガーモチーフを持ち核内転写制御因子として知られる。ヒトの一過性新生児糖尿病においてこの遺伝子の異常なインプリンティングが報告され、TGマウスにおいても同様の症状が発現する。この遺伝子が何をターゲットとしてこの新生児疾患を引き起こしているのかは同定されておらず、オレキシン神経細胞のグルコースセンサーとしての役割からも興味深い。本年度、実際に同定したc111が実際にオレキシンの発現制御に関与する可能性が高いデータを取得しており、概ね当初の予定通り研究は進展している。本年度、新たにオレキシン発現制御にとって重要OE1-II領域に結合する因子を探索するためのシステムを開発することが出来た。実際にこのシステムによっていくつかの候補を見出すことが可能となった。胎生期9日目における脳室近傍のシグナルがどのように移動していくのか、またいつの時期、どこの部位へ移動した後からオレキシンが発現し始めるのかを今後検討していく必要がある。レポーターアッセイにおける欠損変異体では他の重要な部位まで欠損してしまうことにより実際の反応とは違うものを観察している可能性が高いため、今後OE-1-IIに変異を入れ、配列の長さを変えない条件において検討する必要があると考えられる。実際に生体内で働くかどうかは示しておらず、今回同定した候補遺伝子を胎児期の脳に強制発現させオレキシン神経細胞の発現が誘導されるか否かを検討していく必要がある。また、オレキシン近傍でのシグナルを確認したのみで留まっており、2重染色による共存の証明が必要となってくる。さらには候補遺伝子のノックアウトマウスや過剰発現マウスにおけるオレキシンの発現パターンの検討が必要である。今後、新たに同定した候補遺伝子のオレキシン発現制御への関与を検討していく。具体的には以下に挙げる項目を進める。1)発現時期と局在の確認2)転写因子と標的配列との結合の確認3)培養細胞での発現制御の検討4)マウス生体内での発現制御の検討上記の研究計画を遂行するにあたり消耗品として、ハイブリ関連試薬10万円、抗体20万円、ルシフェラーゼ試薬20万円、実験動物20万円、その他試薬5万円を必要とする。
網膜色素上皮に発現するG蛋白共役受容体遺伝子の網膜変性症例での変異とその機能

これまでに網膜色素上皮に発現し、ヒトで網膜色素変性症の原因遺伝子と同.定されているRGRというG蛋白共役受容体遺伝子の変異蛋白の機能を解析するために、培養細胞にヒトで報告されているS66R変異遺伝子を導入し、研究を行った。野性型RGRを遺伝子導入した293細胞ではa11-trans retinalを11-cis retinalに500nmの光照射により変換できたが、S66R変異RGRを導入した細胞ではその機能は著しく低下し、11-cis retinalの生成量は5分の1以下であった。また、蛋白の発現量をwestern blotにより解析したところ、野性型RGRに比較してS66R変異RGRの発現は5分の1以下であった。これらの結果よりS66Rの点変異による網膜色素変性症発症の機序は変異蛋白の発現量低下による機能低下と考えられる。日本人の網膜色素変性症患者を対象とした変異検索では、RGR遺伝子には新たな変異を見出すことはできなかった。またRGRと同様にG蛋白共役受容体で網膜色素上皮に発現しているPeropsin遺伝子について検討を行った。まずヒトゲノムライブラリーをスクリーニングし、得られた遺伝子断片の塩基配列を決定することによりこの遺伝子が7つのエクソンよりなることを発見した。この情報をもとに網膜色素変性症患者を対象に変異検索を行った。L2l4Iの置換を網膜色素変性症患者でのみ認めた。正常コントロールではこの置換は認められなかった。家系調査につき現在検討中である。さらにRGRは網膜色素上皮でビタミンAの代謝に関与しているが、この代謝に含まれる酵素のうち近年眼底白点症の原因と同定されたRDH5遺伝子についても眼底白点症患者で変異検索を行った。その結果、日本人においても新規の変異V264G、L310EVを発見した。これらの変異は家系調査により劣性遺伝形式をとっていた。これまでに網膜色素上皮特異的に発現しているペルオプシン遺伝子に着目し、Gene Bankの情報より3'末端の350bpのPCR産物を生成した。これをプローブにヒトゲノムライブラリーをスクリーニングすることにより、ペルオプシンゲノム断片を含むP1ベクターを得た。これをsequenceすることによりその遺伝子が7つのエクソンよりなることを明らかにした。またその各エクソン及びその周囲のイントロンの塩基配列を決定し、SSCPを行うためのPCRプライマーを作成した。これを基に網膜色素変性症患者95例を対象に変異検索を行った。これまで、IVS2+14T/C,Leu153Leu(CTG->CTA),Thr174Thr(ACG->ACA),IVS5+8A/Gの多型性変化と1例のLeu214Ile(CTA->ATA)の変化を見出した。Leu214Ileの変化については現在家系の調査中である。網膜色素上皮に特異的に発現している11-cis retinol dehydrogenase遺伝子についても当科受診中の白点状網膜症を対象に変異検索を行った。我々はこれまでにVal264Gly,Leu310GluValの新規変異を発見し、これらはそれらの家系を分離されていることを確認した。この結果はInvest.Ophthalmol.Vis.Sci.(2000)vol.41;3933-3935に発表した。網膜色素変性症の原因と報告されている網膜特異的G蛋白共役受容体,RGR(Nat.Genet.(1999)23;393-394)については変異が蛋白発現、機能にどのような影響を与えているか調べるために変異蛋白を生成し、それを培養細胞にトランスフェクションすることにより一過性に発現させ、その発現レベル、レチナールの異性化反応について研究中である。これらの成果については2001年ARVO meetingに発表の予定である。

さらにRGRは網膜色素上皮でビタミンAの代謝に関与しているが、この代謝に含まれる酵素のうち近年眼底白点症の原因と同定されたRDH5遺伝子についても眼底白点症患者で変異検索を行った。その結果、日本人においても新規の変異V264G、L310EVを発見した。これらの変異は家系調査により劣性遺伝形式をとっていた。
イネrbcS遺伝子組換え体にみる個葉光合成能力の改善にむけての分子的基盤

イネRBCS遺伝子組換え体を用いて、個葉光合成能力の改善とバイオマス生産の向上をめざした。RBCS遺伝子の増強はRubiscoタンパク質量増にはむすびついたが、光合成速度やバイオマス生産向上の効果はなかった。ただし、低CO2(28Pa)や低温(19oC)栽培には効果があった。複数種あるRBCS遺伝子は第12染色体に座乗するOsRBCS2からOsRBCS5が発現していて、分子種別のRBCS-RNAi体を作製したところ、互いの遺伝子発現には相補関係がなかった。それらの分子種RNAi体は高CO2条件のみで野生種を越える光合成を示した。イネに5種あるRRCS遺伝子のうち第12染色体に座乗する4分子種の相同性が高く(シグナルペプチド配列を除くアミノ酸配列では完全に同一)、発現量もその4種が圧倒的に高かった。各器官別発現量は葉身ではOsRBCS3の発現量が多く、続いておおよそOsRBCS94、OsRBCS5、OsRBCS2の順であった。葉鞘でのOsRBCS2の発現量は非常に少なかった。第1染色体に座乗するOsRBCS1の発現は各器官で非常に少ないものであったが、葉鞘・茎では僅かに認められた。逆に非緑色組織の根ではOsRBCS1のみ発現が認められ、他の分子種の発現は認められなかった。しかし、totalのRRCSの発現量では、当然、葉身で圧倒的に多いのもであった。RNAi形質転換体は作製中で、得られた当代について解析を行った。現在の段階ではwild-typeイネにおいて発現量が相対的に少なかったOsRBCS2とOsRBCS5のRNAi形質転換体の中にはRubiscoタンパク量が減少している系統は見つかっていない。それに対して、もっとも発現量の多いOsRBCS3のRNAi形質転換体で、Rubiscoタンパク量が20から30%減少したものが数系統、OsRBCS4の転換体ではRubiscoタンパク量が10から20%減少したものが数系統独立して得られている。さらなる解析が必要とされる。OsRBCS1とOsRBCS3の遺伝子破壊系統に関してPostechから入手、現在4葉期まで成長している。これらについては、今後、コピー数、分子種別とtotalのmRNA量およびRubiscoタンパク質量の定量や光合成測定など等の基礎的なデータを得ていく予定である。イネのRBCS遺伝子導入により、Rubiscoを増強し、現在より低CO_2レベルでの光合成機能の向上をねらった。Rubiscoは葉緑体と核遺伝子の両方にコードされるが、核コードのRBCS遺伝子導入のみでRubisco量の増強には成功した。しかし、葉内では部分的な不活性化を伴い光合成機能の向上には結びつかなかった。現在のCO_2レベルでのバイオマス生産や成長パーラメータにもwild-typeとの差は認められなかった。現在は、Rubiscoの葉内での活性化を制御するRubisco activaseの遺伝子RCA4の破壊系統とアンチセンス体を入手し、Rubiscoの生体内での活性化機構を解明中である。さらに、コムギをモデルとした北方適応型の光合成の特徴を理解し、イネとコムギのRBCL遺伝子のタバコ葉緑体導入を目指した。イネの光合成の至適温度は30から35°Cの範囲にあり、コムギは25から30°Cにあった。それは、低温下の光合成がRubisco活性に強く律速されることと、コムギRubiscoのkcatがもともと高いことによった。また、その光合成の温度応答と生体内の活性化率の変化にも種間差あるがわかった。総じて、Rubiscoの活性化率の変化は葉緑体ストロマの還元状態の指標となるNADPリンゴ酸脱水素酵素(MDH)の活性化状態と相関があったが、両種のNPQ(チラコイド膜δpHの指標)の温度応答には明確な差は見いだせなかった。RBCS遺伝子導入イネでは、Rubisco量を増強することにより、低温環境や現在より低いレベルでのCO_2分圧下での光合成機能の改善と個体レベルでのバイオマス生産の向上をねらった。昨年度までの結果で、Rubisco量の増強は現在のCO_2レベルでの光合成機能の改善には結びつかず、バイオマスの増産の効果もなかった。要因は、Rubiscoの量的増加分だけ、生体内ではRubiscoの不活性化が生じていることであった。本年度の結果では、63日目の個体レベルでのバイオマス生産では、RBCS過剰生産イネが低温環境および低CO_2分圧下でWild-type系統のバイオマス生産を有意に越えることがわかった。特に低温条件での差が大きかった。

このことは、Rubisco量の増強が、冷涼な環境でのバイオマス確保に有力な手段であり、北方適応型高バイオマスイネの一つのモデルになることを示した。光合成解析は現在進行中である。また、RBCS過剰生産イネのRubiscoの活性化低下の要因を探るため、メタボローム解析を行ったところ、3-PGA、FBPおよびS7Pの1.4から1.5倍程度の増加が認められた。RuBPには変化がなかったが、CO_2同化の初期産物(3-PGA)の蓄積、カルビン回路鍵酵素、SBPaseの産物であるS7Pの蓄積はRuBP再生産系の律速が強くなっている結果を示唆した。Rubisco量を減少させRubiscoの律速性を高めたイネではまったく逆の関係が認められた。なお、ATPとADPおよびNADPHとNADP+には有意な差は見られなかった。一方、Rubisco activase量を増減させたRCA遺伝子のセンスおよびアンチセンスイネの15°Cと25°Cの光合成速度に与える影響について調べたが、差はなかった。このことはRubisco activase量が光合成速度の温度応答に影響するものではないことを示した。
テトラベンゾポルフィリン及びフタロシアニン類の新規合成と機能開発

テトラベンゾポルフィリン(TBP)及びフタロシアニン(Pc)は、平面性の高い有機半導体であり、これまでに真空蒸着によって各種の電子デバイスに応用されてきた。我々は、これら顔料の薄膜を真空を使わず塗布によって作成する研究に取り組んできた。ビシクロ[2.2.2}オクタジエン(BCOD)で縮環したポルフィリンは、加熱により定量的にTBPに変換できることを見出していたので、このBCOD縮環ポルフィリンのクロロホルム溶液をスピンコートして薄膜を作成し、熱反応によりTBPの薄膜の作成に成功した。この方法により、TBPを半導体とした電界効果型トランジスタ(FET)や太陽電池のデバイスを塗布により作成可能になった。BCOD縮環ポルフィリンは、塩素系溶媒には可溶であるが、炭化水素系溶媒には、難溶である。そこで、より溶解性が向上した前駆体として、BCOD環にジメチル基を導入したポルフィリンを合成した。このポルフィリンは、優れた溶解性を示し、塗布によるTBP薄膜の優れた前駆体であることが分かった。次にPcの可溶な前駆体の合成とそれを利用した塗布によるPc薄膜の作成を検討した。ポルフィリン合成と比較して、Pc前駆体の合成は、100°C以上の温度が必要なので、環化の反応中に熱反応により、Pcが生成するために困難である。この困難を克服するために、逆Diels-Alder反応の高いビシクロ環を用いて、Pcの可溶な前駆体の合成に成功した。この前駆体を用いて、塗布により有機FETのデバイス作成に成功した。また、同様にナフタロシアニン(Nc)の可溶な前駆体の合成にも成功し、塗布により、Ncを半導体としたFETの作成に成功した。本研究により、Pc及びNc半導体の太陽電池が塗布で作成できる可能性が開かれた。フタロシアニンで代表される平面共役拡張分子は、有機顔料としてのみならず有機半導体として重要である。しかし、フタロシアニン類は、有機溶媒に不溶(顔料)のため、精製が困難であり、半導体デバイス作成も真空蒸着が必要である難点があった。この問題を解決する方法として、我々は、可溶な前駆体を用い、精製後塗布する方法を考案し研究を実施してきた。本年度の研究成果として、この可溶な前駆体を用いる方法により、フタロシアニン類似の構造のテトラベンゾポルフィリンの金属錯体を塗布した有機薄膜トランジスタの開発及び塗布による有機薄膜太陽電池の開発に成功した。さらに、ナフタロシアニン及びその金属錯体の可溶な前駆体(染料)の合成と加熱による顔料への変換に成功した。この前駆体を用いて塗布による有機薄膜トランジスタを作成し、その性能を検討した。トランジスタの移動度は、0.02cm^2/SV on/off比も高く、フタロシアニン系で始めて塗布によるトランジスタの開発に成功した。さらに、ナフタロシアニンのベンゼン環の炭素を一部Nで置き換えたキノキサリン環を用いたところ、塗布によるn-型半導体の開発に成功した。これらの可溶な前駆体は、塗布によりアモルファスな薄膜が生成するが、加熱による結晶性の薄膜に変換される。変換温度と加熱時間と結晶の成長など、原子間力顕微鏡で観察したところ、トランジスタの性能とグレインサイズの関係が判明した。高温で長時間加熱すると結晶は成長してグレインサイズが大きくなるが、割れ目も大きくなり電荷の移動が困難になった。今後、これらの成果をもとに、未だ成功していないフタロシアニンそのものの塗布による薄膜作成を検討する予定である。有機半導体として、金属フタロシアニンは電子写真やゆうきELで広く利用されている。

しかし、金属フタロシアニンは平面構造であり、難溶な顔料であるため精製が困難であり、薄膜作成にも真空蒸着が必要である。この難点を克服する方法として、可溶な前駆体から熱反応で金属フタロシアニンに変換する方法の開発を目指して検討を行った。類似の構造のテトラベンゾポルフィリン(TBP)は、ビシクロ[2.2.2]オクタジエン(BCOD)で縮環したポルフィリンを加熱すると定量的にTBPに変換されることを見いだしていたので、BCOD縮環テトラアザポルフィリンからの熱反応による変換を試みた。ポルフィリン合成は、低温で行えるのに対してアザポルフィリンの合成には加熱が必要であったため、BCOD環が加熱条件で逆Diels-Alder反応を起こし目的の前駆体を合成することは非常に困難であった。この問題を解決するために、(1)逆Diels-Alder反応の反応温度の高いビシクロ環の開発(2)逆Diels-Alder反応を起こさない二重結合の保護基の開発(3)100°C以下での環化の検討をした。それぞれの方法で可溶なフタロシアニン前駆体の合成に成功したが、材料としての評価は、(1)の方法で得られた前駆体で実施した。塗布により、p-型半導体の薄膜の作成に成功し、移動度0.06cm^2/Vs、on/off=1.8×10^4の電界効果型トランジスタ(FET)特性が得られた。これは、塗布で作成されたナフタロシアニンの最初のOFETである。フタロシアニンの薄膜を真空を使わずに塗布で作成できることを示したことができたので、意義深い。(2)(3)の方法で合成された前駆体については、サンプルが少量であること及び純度に問題があり、トランジスタ評価に至っていない。
ステレオビジョンによる超軽量・超小型飛行体の完全自律制御

本研究は世界に類例を見ないμフライングロボット、すなわち、超小型・超軽量飛行体を対象とすることで世界のトップを目指した研究を行い世界で始めて12.3gの飛行体の画像処理を用いた自律制御に成功した。とくに、小型無人ヘリとは比べようもないくらい小さな飛行体、重量比で千分の一以下の飛行体を完全自律制御で飛ばすことに成功した。機体は共同研究先の企業で製作し、3次元空間で飛行する実験を行うため、飛翔体の3次元位置を測定する「マーカー位置検出法」を独自に開発した。飛翔体に2cm×2cmのマーカーを付け、1つのCCDカメラのみを利用してマーカーの検出により、飛翔体の3次元位置を計測する。そして、高度制御の実験により自律制御の有効性を検証している。本研究においては、実際に12.3gの飛行体を製作して、飛行体はリチウムイオンポリマー電池により自律制御を達成した。姿勢制御用アクチュエータは2つの錘で、これらの移動により姿勢制御を行う。全体重量は約12.3gで、2重反転の発泡スチロール製プロペラとこれらを回転する超音波モータ、錘の移動を行う超音波モータと錘から構成されている。すでに、周辺ハードウエアとインタフェースは開発済みで、独自のシステム同定の方法によりモデリングと制御技術の開発を行った。センシングはCCDカメラを固定空間に設置して、飛行体のx、y、zの各位置と姿勢を計測して、フィードバック制御を行った。とくに、制御はH∞制御を適用した。そして、室内での空中停止のホバリングや任意の飛行を実現して滞空時間3分程度の成果を上げることができた。
遠隔診療システムの構築法に関する研究

本研究では,「遠隔診療システムの構築法に関する研究」を行なった.本研究で提案する遠隔診療システムとは,単なる診断画像や計測データのやりとりだけでなく,専門家の手技スキルを取り込んで,専門家めように優しく人体に接触動作することにより,質の高い医療サービスをネットワークを介して遠隔地に存在する患者にも提供しようとするものである.本年度の採用期間においては,上記に関連して,以下の2つの研究を実施した.i)タスクに応じて制御系を中心とする操作環境を動的にカスタマイズする手法の研究ii)超音波技術による人体の粘弾性評価法に関する研究i)については,超音波医療診断において,プローブ操作の目的に応じて好適な制御系は異なる.しかしながら,従来型のシステムでは作業開始から終了まで制御系は固定されていた.そのため,タスクによっては使いにくいシステムになっていた、実際に,遠隔超音波診断においてこの問題が医師にストレスを与えるとともにタスクの遂行にとって大きな障害になっていた.そこで,本研究では,プローブ操作タスクに応じて制御系を動的に切り替えることにより診断全体を通しての操作性を高度に維持する機能を本システムに実装し,診断実験によりその有効性を実証した.ii)については,肌弾性と皮下組織構造の関係を解明することを目的とした.皮下組織構造の解析には超音波装置を用いた.超音波画像から解析可能な皮下組織構造として,その量的構成と質的構成がある.今回の報告では,このうち,筋厚,脂肪厚といった皮下組織の量的構成に着目し,これらと肌弾性の相関を調査した.本研究の結果から,超音波画像により明らかにされた皮下組織構造から肌弾性を評価できる可能性が示唆された.今回の報告では,皮下組織の量的構成と肌弾性について調査したが,筋や脂肪の質的構成と肌弾性の間にも互いに関連があるのではないかと推察しており,今後明らかにしていきたい.本研究では,「遠隔診療システムの構築法に関する研究」を行なった.本研究で提案する遠隔診療システムとは,単なる診断画像や計測データのやりとりだけでなく,専門家の手技スキルを取り込んで,専門家めように優しく人体に接触動作することにより,質の高い医療サービスをネットワークを介して遠隔地に存在する患者にも提供しようとするものである.本年度の採用期間においては,上記に関連して,以下の2つの研究を実施した.i)タスクに応じて制御系を中心とする操作環境を動的にカスタマイズする手法の研究ii)超音波技術による人体の粘弾性評価法に関する研究i)については,超音波医療診断において,プローブ操作の目的に応じて好適な制御系は異なる.しかしながら,従来型のシステムでは作業開始から終了まで制御系は固定されていた.そのため,タスクによっては使いにくいシステムになっていた、実際に,遠隔超音波診断においてこの問題が医師にストレスを与えるとともにタスクの遂行にとって大きな障害になっていた.そこで,本研究では,プローブ操作タスクに応じて制御系を動的に切り替えることにより診断全体を通しての操作性を高度に維持する機能を本システムに実装し,診断実験によりその有効性を実証した.ii)については,肌弾性と皮下組織構造の関係を解明することを目的とした.皮下組織構造の解析には超音波装置を用いた.超音波画像から解析可能な皮下組織構造として,その量的構成と質的構成がある.今回の報告では,このうち,筋厚,脂肪厚といった皮下組織の量的構成に着目し,これらと肌弾性の相関を調査した.本研究の結果から,超音波画像により明らかにされた皮下組織構造から肌弾性を評価できる可能性が示唆された.今回の報告では,皮下組織の量的構成と肌弾性について調査したが,筋や脂肪の質的構成と肌弾性の間にも互いに関連があるのではないかと推察しており,今後明らかにしていきたい.