hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放線菌のゲノム解析を応用した有用物質生産系の構築

産業微生物であるS.avermitilisのゲノム再編成により構築したSUKA株の種々の化合物に対する物質生産性試験を行った。SUKA株はアミノグリコシド、ポリケチド、ペプチド、テルペン化合物において生合成遺伝子の供給元の微生物を超える顕著に高い生産性を示した。よって、SUKAは生産性が低い有用な二次代謝産物生産のため異種発現宿主として利用することが期待される。本研究は放線菌S.avermitilisを用いた有用物質生産のための汎用宿主を構築することを目的とし、当該年度は、本来宿主が保持する二次代謝経路を欠失させたSUKA5株における種々の化合物に対する生産性を検討した。SUKA5へstreptomycin(SH)、kasugamycin(KSM)、ribostamycic(RBM)生合成遺伝子群を導入し、当菌が本来生産しないアミノグリコシド抗生物質の生産性を検討した。SUKA5のSM生産量は0.2mg/mlであり、WTと本来生産菌であるS. grriseusの約6倍と約3倍であった。KSMとRBMについては、WTは全く生産しなかったが、SUKA5では微量の生産性が認められた。また、ポリケチド化合物であるpladieaolideの生産性について検討した結果、WTは生産しなかったが、SUKA5株では本来生産菌であるS. platensisと比較しても、主成分とその他誘導体を含めると約1/2程度と非常に高い生産性を示した。以上の結果は、WTから目的化合物の生合成には不要な宿主自身の二次代謝産物生合成遺伝子群を欠失させたことにより、一次代謝系から得られる前駆体やエネルギーが導入した各生合成経路へ積極的に供給されたことを明確に示している。また、SUKA5におけるそれら化合物の生産性は予想以上に高く、培地組成等を含む詳細な培養条件の検討や各生合成遺伝子群特異的な転写調節因子のプロモーター置換による人為的な強制発現によって生産性を更に向上させることができると推測され、次年度において更に検討を加える。当該研究成果は、これまで行われてきた生産菌への変異導入によって行われてきた生産性の向上に加わる新たな次世代菌株育種法として非常に重要である。また、近年のゲノム情報の蓄積により、未知の二次代謝産物生合成遺伝子群が大量に見出されている中で、本来の生産菌での生産物の検出が困難な場合、SUKA5を宿主としてその高い物質生産性を利用することで、生合成遺伝子の導入のみで目的化合物の大量生産や生合成研究などに適用でき、応用研究のみならず、基礎研究分野においても重要な一端を担うものと期待される。(研究目的)産業微生物であるS.avermitilisのゲノム再編成により構築したSUKA株の種々の化合物に対する物質生産性試験を行い、その有用性を立証する。前年度において、SUKA5がアミノグリコシドやポリケチド化合物に対する十分な生産能力を有していることを示した。本年度においては、更にアミノグリコシド化合物(ribostamycin)、ポリケチド化合物(oxytetracycline)、ペプチド化合物(echinomycin)、インドロカルバゾール化合物(rebeccamycin)、βラクタム化合物(cephamycin)、テルペン化合物(cyslabdan)についてSUKU5ならびにSUKA17を宿主としてその生産性試験を行った。(結果) Ribostamycin, oxytetracycline, rebeccamycin, cephamycin, cylabdanにおいて各生合成遺伝子クラスターの導入のみでその生産が確認された。生合成遺伝子の供給元の微生物を超える充分な生産性を示したものは、cephamycinのみであったが、本来の生産菌の2倍程度(0.2mg/mL)の顕著に高い生産性を示した。一方、echinomycinに至っては、生産は全く観察されなかった。生産性が低いものの内、cyslabdanに関しては、その生合成遺伝子全体を制御するプロモーターをS.avermitilisで利用可能な構成的強発現プロモーターに置換することによって、本来の生産菌の生産量(0.001g/L程度)の200倍と著量のcyslabdanを菌体内に蓄積した。(意義・重要性)本研究において、我々が開発した、S.avermitilis SUKAは種々の異種微生物由来の有用物質の生産に充分に応用できることが示された。また、生産性が低いあるいは全く観察できない場合においても、プロモーター置換等の遺伝子工学的手法を用いることにより、生産性を改善することが充分に可能であり、また、その生産量は本来の生産菌を超える顕著に高い生産能力を保持していることが改めて示された。この様に生産性が低い化合物に対してSUKAを異種発現宿主として利用すれば、充分な生産性を確保することができる。さらに未知化合物等に応用することによりその生合成研究にも利用することが可能である。SUKAは今後の医薬品開発等における強力なツールとして利用することが期待できる。
極限酵素の環境適応機構の解明

生体分子の一つである蛋白質のほとんどは水溶液中で働くので、その構造や機能は水との相互作用で決まる。従って、好熱菌や低温菌の酵素がどのような機構で高温環境や低温環境に適応したのかを明らかにすることができれば、水と蛋白質の相互作用に関しても新たな知見の得られることが期待される。本年度は以下の成果を得た。1.超好熱菌リボヌクレアーゼHIIの安定性が、オスモライト存在下で大きく向上することを見いだした。このことから、超好熱菌の細胞内には様々な安定化因子の存在することが示唆された。また、活性中心変異体の安定性が大きく向上することを明らかにした。このことから、超好熱菌酵素でも活性中心は不安定化されていることが示唆された。さらに、好熱菌リボヌクレアーゼHIIIの結晶構造を決定した。2.超好熱菌サチライシンは、他の中温菌由来サチライシン同様プロ体からプロペプチドが切断されて活性型の成熟体になる。しかし、これらのサチライシンとは異なり、超好熱菌サチライシンの成熟化にはプロペプチドではなくCa^<2+>が必須であることを明らかにした。また、成熟体の構造がCa^<2+>の結合により大きく変化することを明らかにした。3.低温菌FKBP22は、ペプチジルプロリルシストランスイソメラーゼ(PPIase)活性部位を含むC末端ドメインと2量体の形成に必要なN末端ドメインから成る。これらのドメインと部分変性した蛋白質の相互作用を解析することにより、N末端ドメインはPPIaseの蛋白質基質との結合に必要であることを明らかにした。4.アミロイドβペプチド(Aβ_<28-42>)を超好熱菌リボヌクレアーゼHIIのC末端領域に導入した変異体を作製し、その結晶構造を解析した。その結果、野生型酵素ではαヘリックス構造を形成しているC末端領域が、変異体では逆平行βシートに近い構造を形成していることを明らかにした。低温菌や好熱菌が生産する極限酵素の温度特性はこれらの微生物の生育温度特性を反映する。しかし、その分子機構はまだ解明されていない。極限酵素の環境適応機構を明らかにするためには、極限酵素と非極限酵素の安定性や活性を比較し、その違いをもたらす構造因子を同定することが有効と考えられる。本研究では、リボヌクレアーゼH、FKBP22、サチライシン等をモデル蛋白質として低温菌や好熱菌由来酵素の環境適応機構について研究し、以下の成果を得た。1.荷電性アミノ酸の増加が好熱菌蛋白質の安定化の主要因であることが提案されている。実際、高度好熱菌由来Tt-RNaseHIの荷電性アミノ酸含量は大腸菌由来Ec-RNaseHIより高い。しかし、分子表面の荷電性アミノ酸の割合を増加させたEc-RNaseHI変異体は野生型酵素よりむしろ不安定化していた。この結果は、荷電性アミノ酸の増加が必ずしも蛋白質の安定化をもたらすとは限らないことを示唆する。2.超好熱古細菌(始原菌)由来Tk-RNaseHIIの変性速度実験を様々な温度で行い、温度とΔGの相関曲線を描くことにより、本酵素の熱力学的安定性を解析した。その結果、Tk-RNaseHIIの曲線はTt-RNaseHIと比べると高温領域に平行移動していること、その安定性は40°C付近で最大になることを明らかにした。この結果は、Tk-RNaseHIIはTt-RNaseHIより平衡論的にも速度論的にも安定化していることを示す。3.超好熱古細菌(始原菌)由来サチライシンは、プロ体からプロペプチドが切断されて活性型の成熟体になること、この成熟化は高温によく適応していることを明らかにした。また、低温で発現が誘導される低温菌由来FFBP22が安定性の異なる二つのドメインから成ること、そのペプチジルプロリルシストランスイソメラーゼ活性は低温によく適応していることを明らかにした。

これらのドメインと部分変性した蛋白質の相互作用を解析することにより、N末端ドメインはPPIaseの蛋白質基質との結合に必要であることを明らかにした。4.アミロイドβペプチド(Aβ_<28-42>)を超好熱菌リボヌクレアーゼHIIのC末端領域に導入した変異体を作製し、その結晶構造を解析した。その結果、野生型酵素ではαヘリックス構造を形成しているC末端領域が、変異体では逆平行βシートに近い構造を形成していることを明らかにした。
リスクと会計情報の関連性に関する分析

本研究課題では会計情報とリスクとの関連性に関して検証を行った。企業外部のステークホルダーに対しては会計情報がリスクと関連性のある情報を提示していることをアーカイバルデータを用いた実証研究で明らかにした。また会計情報作成の際に内部統制システムや会計情報システムを通して、リスクに対応した情報作成を行っている現状を明らかにした。平成24年度も引き続き、証券市場における企業のリスクと会計情報との関係について検証を行った。証券アナリストジャーナルに掲載された「税効果会計アノマリー:法人税等調整額と株式リターン予測」においては税金等調整額が市場に正しく評価されていないことを示す証拠を提示した。特に、繰越欠損金を抱えていると想定される企業に関しては、この傾向が顕著であった。この検証結果は、会計情報を市場が評価できていないというリスクの一つの例を提示したと考えている。次に企業の税務リスクと関連して、企業の税務戦略に関する研究も行い、大阪学院大学流通・経営学論集に「長期カレント実効税率の連単比較」として公表した。当該論文では、連結と単体のカレント実効税率を比較することで、企業のグループ税務戦略を明らかにした。連結と単体、双方のカレント実効税率の規定要因に大きな差は見られなかったものの、カレント実効税率の差を分析したところ、子会社を通じて税務戦略を実施しているとの証拠を見いだせた。さらに企業のリスクマネジメントに関して、「内部統制システムと監査の質の決定要因」を発表した。この中では内部統制構築の積極性や監査の質が事業構造やコーポレートガバナンスにより決まっていることを明らかにした。この他に、資本市場に関するリスクとしては、負債コストと繰延税金との関係についての検証を行い、学会報告を行い、会計上の負債と負債コストが正に相関していることが明らかにした。また、会計不正の決定要因についても分析を行った。モデル分析の結果、会計不正を行うのは、生産性を高める努力を行った経営者であり、かつバイアスをかけにくい会計制度にすればするほど、会計不正のリスクが高まることも示した。本年度は企業の抱えるリスクをマネジメントするためのシステムとして、内部統制システムの構築が資本市場でのリスクに与える影響についてとどのような要因でシステム構築がすすむのかについて検証した。リスクに与える影響を検証の結果、基本方針についての適時開示によって個別リスクが総じて低減するとの証拠を提示している。特に、開示によって企業の内部統制システムの構築にかかわる情報の質が改善される度合いが大きいと期待される場合に、開示による個別リスク低減効果が大きいことを明らかにしている。また、内部統制を容易にするとしばしば指摘されているERPパッケージの導入が実際に内部統制の質を向上させているか否かも検証した。くわえてCOSOフレームワークでは経営者は内部統制の目的を達成するためのシステムを構築する責任と権限があるべきとされている。よって、経営者の関与と内部統制の有効性や監査の質との関係性も同時に分析した。検証の結果、双方とも内部統制の評価や監査の質に正の影響を与えていることが分かった。また、後者の影響が大きいことも分かった。最後に、内部統制を行う上で必要不可欠と思われる会計情報システムがどのように構築されているかについての検証を行った。その結果、特に単体レベルでは過半数の回答企業がリアルタイムないしは即日で売上や売掛金、買掛金の仕訳を行っていることが判明した。これに加えて、棚卸資産も1/3超の回答企業が即日で仕訳を行っていることが判明した。また頻度は情報システムの統合が進めば進むほど頻繁に行われていることが明らかになった。昨年度はリスクに関する研究成果を2本公表できた。「わが国の会計制度改革期における利益の質と個別リスクとの関係について」においては、利益の質と個別リスクの関係について考察した。公表情報の質が高ければ、企業と投資家との情報の非対称性が減少し、その結果リスクが減少すると考えられる。もし利益の質が公表情報の質の代理変数であり、かつ先述の仮説が成り立てば、利益の質が高ければ、株式のリスクは小さいと考えられる。その他の変数もコントロールして検証した結果、利益の質と株式リスクは負に相関していることがわかった。これは先述の仮説通り、利益の質たかければが経営者と投資家の情報の非対称性を減少することを示唆する結果であるといえよう。また、会計制度変革期以降、この傾向は年々強まっている。つまり、会計制度変革により、利益の質に対して市場がより重きを置いている可能性があることを示唆する結果となっている。当該論文は査読付きである。次に「残余利益モデルによる株価の過剰分散制約の検証」では実際の株価変動と残余利益モデルによる理論株価の変動を比較した。もし市場が効率的であれば、前者より後者の方が分散が小さいはずである。なぜならば、理論株価の変動は各会社の期待キャッシュフローの期待値の分散で決定されるのに対して、実際株価の変動は、期待キャッシュフローの実現値で決定されるからである。検証の結果、日本の市場では概ね実際の株価変動の方が理論のそれよりも上回っていることが確認できた。ただし、いわゆるバブル期とネットバブル期においては後者の変動の方が上回っていることが確認できた。つまり、この時期に市場が非効率であったとの検証結果が導かれた。

この検証結果は、直感と相違するものではない。つまり、過剰分散制約の検証が市場の効率性の検証として利用可能であることを示唆するものであろう。当該論文は査読付きである会計学研究計画において、資本市場におけるリスクと、企業のリスクマネジメント双方と会計情報の関連について検証することを目的としていた。資本市場におけるリスクと会計情報の関連について、個別リスクや証券市場の非効率性、負債市場と会計情報の関連の検証を進めることが出来た。従来、会計の資本市場研究であまり注目を集めていなかった概念であるリスクについて、いくつもの視点から取り組んだことで、会計研究において資本市場のリスクに注目することの意義を示せたと考えている。企業のリスクマネジメントについても、内部統制という昨今話題になっている課題や、会計不正という会計上最大のリスクについて考察を深めることが出来た。これにより、会計不正にどのように対処すべきかという問題の理解を深めることが出来たと考えている。さらに情報システムの統合や税務戦略を企業が実施しているのかについての考察を進めることが出来た。これにより企業の具体的なリスクマネジメントについて理解を深めることが出来た。これらとあわせて、企業を取り巻く多様なリスクと会計情報との関連についての考察を深めることが出来た。こういった研究を進めた結果、前年度において査読付論文1本、査読無し論文2本を執筆し、学会報告を5回実施した。さらに、今年度既に数回の学会発表を予定している。このように、考察結果が、業績として実りつつあることから研究が成果となりつつあると表して問題ないであろう。よって、現時点での研究はおおむね順調に進展していると自己評価している。昨年度には査読付き論文を2本公表することができた。そのうちの一本が「わが国の会計制度改革期における利益の質と個別リスクとの関係について」である。これは証券アナリストジャーナルに掲載されている。証券アナリストジャーナルは広く実務家にも購読されている雑誌であることから、成果を広く世間に知らしめることもできたと考えている。また、会計利益の質をかなり包括的に検証しており、学術的にも十分な貢献があると自負している。「残余利益モデルによる株価の過剰分散制約の検証」に関しては証券市場の効率性の検証方法として、会計分野ではあまり用いられていない手法を用いたものである。ただ、経済学や金融分野ではしばしば用いられてきた方法を用いているので、発展可能性は十分であり、残りの研究期間により発展させることが可能な業績であると考えている。さらに、このほかにもリスクに関する実証研究を進めつつ有り、今年度において公表予定の論文を執筆することができた。よって、昨年度は業績の公表をきちんと行うことができたのみならず、今年度、そして次年度以降の研究の進展につながる布石を打つこともできたと考えている。
膜蒸留法による血液からの除水および透析液の再生

本研究は膜蒸留法による血液からの除水および透析液の再生を試みた。この研究の主な結果を、以下に示す。1.PTFE膜を用いた撹拌型回分式平膜装置において水蒸気透過流束に対する温度分極層の影響を境膜伝熱係数を用いて解析し、その透過機構のモデル化に成功した。水-水系の膜の水蒸気透過係数は、膜の構造因子である空孔率と膜厚の比に比例することが明らかとなった。膜の水蒸気透過係数を空孔率と膜厚の比に対して点綴した傾きからPTFE膜の曲路率を求めたところ、1.27となった。2.撹拌型回分式平膜装置を用いてエチレングリコ-ル水溶液、牛血液および牛血漿の温度および濃度分極層の挙動を検討した。膜面温度は熱収支式より、膜面濃度は熱収支式と濃度分極層での物質移動の収支式を組み合わせることによって算出した。その結果、撹拌回転数の上昇とともに高温側膜面温度は上昇し、膜面濃度は低下した。3.透過液の組成分析よりNa^+,K^+,Cl^-の透過率は0.03%以下であり、透析液の再生の可能性が示唆された。4.気-液系膜蒸留用の試作PTFE中空糸膜モジュ-ルの開発に成功し、牛血漿および牛血液からの除水において良好な結果が得られた。3.22gmol/kgエチレングリコ-ル水溶液系で熱効率を算出した結果、75%(空気流量40.4l/min)となった。一方、撹拌型回分式平膜装置を用いた液-液系膜蒸留の熱効率は、3.22gmol/kgエチレングリコ-ル水溶液系で55%(撹拌回転数16.7s^<-1>となった。これより空気-液系膜蒸留はエネルギ-効率が高いことが示唆された。当初の研究計画に従い実験を行った結果、昭和63年度の研究目的はおおむね達成された。すなわち、PTFE膜を用いた撹拌型回分式平膜装置により温度および濃度分極層を検討すること、ならびに試作PTFE膜中空糸モジュールを用いて、膜蒸留法により牛血漿および牛血液からの除水について十分な成果を挙げることができた。その結果、得られた知見を以下に示す。(1)PTFE膜を用いた撹拌型回分式平膜装置において水蒸気透過流束に対する温度分極層の影響を境膜伝熱係数を用いて解折し、その透過機構のモデル化に成功した。温度分極層を完全に破壊したときの膜の水蒸気透過係数は、膜の構造因子である空孔率と膜厚の比に比例することが明らかとなった。膜の水蒸気透過係数を空孔率と膜厚の比に対してプロットした傾きからPTFE膜の曲路率を求めたところ、1.27という妥当な値が得られた。(2)撹拌型回分式平膜装置を用いて牛血液および牛血漿の濃度分極層の発達による膜面蛋白質濃度を検討した。その結果、濃度変化に伴う温度分極層の変化が無視できないため、限外濾過におけるゲル分極モデルが完全に適用できないことが明らかとなった。(3)膜蒸留用のPTFE膜中空糸モジュールの開発に成功し、牛血漿および牛血液からの除水において良好な結果が得られた。(4)試作PTFE膜中空糸モジュールにおいて、透過側に空気を用いた場合、水蒸気透過流束は空気温度に依存しないことが解った。

空気ー液系の膜蒸留では、空気側および液側の膜面近傍に温度および濃度分極層が存在しないことが解った。透過側に空気を用いることにより液ー液系の膜蒸留よりもエネルギー効率が大幅に向上することが明らかとなった。当初の研究計画に従い実験を行った結果、元成元年度の研究目的はおおむね達成された。すなわち、PTFE膜を用いた撹拌型回分式平膜装置により温度分極層を考慮して濃度分極層を検討すること、ならびに試作PTFE膜モジュ-ルを用いた空気ー液系膜蒸留法によりエチレングリコ-ル水溶液からの除水について十分な成果を挙げることができた。その結果、得られた知見を以下に示す。(1)撹拌型回分式平膜装置を用いてエチレングリコ-ル水溶液、牛血液および牛血漿の濃度分極層の発達による膜面濃度の変化を検討した。その結果、撹拌回転数の上昇とともに膜面濃度が低下した。(2)試作PTFE膜モジュ-ルの透過液側に空気を用いた空気ー液系膜蒸留実験を行った。空気側出入口の湿度および液側出入口の温度と水蒸気圧関係から対数平均蒸気圧差で整理した結果、水蒸気透過流束と対数平均蒸気圧差の間に直線関係が得られ、空気ー液系膜蒸留における駆動力も水蒸気圧差であることが示唆された。(3)試作PTFE膜モジュ-ルを用いた空気ー液系膜蒸留実験において伝熱の式より膜の水蒸気透過係数を算出した結果、0.055m^3m^<-2>Gs^<-1>Pa^<-1>となった。(4)試作PTFE膜モジュ-ルを用いた空気ー液系膜蒸留実験において熱効率を算出した結果、3.22g-mol/kgエチレングリコ-ル水溶液系で75%(空気流量40.4l/min)となった。一方、撹拌型回分式平膜装置における熱効率は、3.22g-mol/kgエチレングリコ-ル水溶液系で55%(撹拌回転数16.7s^<-1>)となった。これより空気ー液系膜蒸留はエネルギ-効率が高いことが示唆された。
明確な直鎖構造を有する次世代多価フェノール樹脂の創成

本研究では、構造が明確な直鎖状フェノール性高分子の合成に成功した。第一に位置選択的なメチレン結合の開裂を伴う超原子価ヨウ素によるユニットの酸化により、直鎖状フェノール性高分子の合成に成功した。第二に多価フェノール化合物の分子構造を設計し、直鎖状フェノール性高分子の合成に成功した。得られた直鎖状フェノール性高分子の光学特性について検討したところ、空間的にπ共役系が拡張することで、蛍光発光を示すことが分かった。明確な直鎖構造を有するフェノール樹脂の合成明確な直鎖構造を有するフェノール樹脂を合成するために、パラジメトキシベンゼンをモノマーとして重合を行った。その結果、オルト位でのみ重合したポリマーが得られた。得られたポリマーはメトキシ基で保護されているため、メトキシ基の脱保護を行った。脱保護により、ヒドロキノンのパラ位でメチレンが連結した新規フェノール性ポリマーの合成に成功した。明確な直鎖構造を有した新しいフェノール樹脂であるといえる。直鎖構造を有するフェノール樹脂の酸化によるネットワークポリマー化得られたポリマーを酸化すると、ヒドロキノンがキノンへと変化した。酸化剤の量が少ない場合は、沈殿は見られなかったが、酸化剤の量が多くなると沈殿を生成した。ヒドロキノンは酸化により、ベンゾキノンへと変換される。ベンゾキノンはヒドロキノンと非常に強い電荷移動錯体(キンヒドリン)を形成するために、酸化剤の添加によってネットワークポリマーが形成されたと考えられる。ネットワークポリマー化することにより、炭素化率が50%から60%まで向上した。また酸化により得られるネットワークポリマーは、ネットワーク化により、窒素ガスを吸着することのできる細孔を有していることが分かった。酸化剤により、ネットワークポリマーの架橋度を変化させることができ、適度な架橋度の時に最も窒素ガスを吸着することが分かった。フェノール樹脂を架橋するには、架橋剤を加えて共有結合により架橋を進める必要があるが、本研究の手法では、酸化剤の量を調節するのみで、ネットワークポリマー化の度合いを自在に調節することが可能であることが分かった。パラジメトキシベンゼンを重合したして得られたパラ位で架橋位置が制御されたフェノール樹脂について、光学特性測定を行った。その結果、液体中において青色白色発光を示すことが分かった。モノマーであるパラジメトキシベンゼンは、溶液中では可視光で発光しないために非常に興味深い発光特性であると言える。さらに溶媒によって、発光特性が大きく変化することが分かった。このことを明らかとするために。分子量による発光特性の変化を調査した。パラジメトキシベンゼンをメチレン結合で連結した、ダイマー、トリマー、テトラマー、ペンタマーの合成に成功した。興味部いことに、固体状態において、ダイマーは青色発光、トリマーは緑色発光を示すことが分かった。さらにトリマーの緑色発光は、遅延蛍光が確認された。もともとのパラジメトキシベンゼンでも、H会合体を形成することで遅延蛍光が観測されることが近年報告されたが、トリマーではその遅延蛍光が明らかに大きく遅延しており、良好な緑色蛍光を示した。そのため、トリマーの固体状態での構造について明らかとするために、単結晶X線構造解析を行った。その結果、トリマーは階段状のジグザグ構造を形成していた。さらに、そのジグザグ構造が分子間で緻密にスタックした構造を形成していた。階段状構造を形成することで、モノマーよりもH会合体を形成しやすく、それによりモノマーよりもよりも遅延蛍光を示し、良好な緑色蛍光を示したと考えられる。テトラマー、ペンタマーになると、固体状態での蛍光は確認できなかったが、液体状態において青色白色蛍光を示すことが明らかとなった。ポリマーにおいて見られた蛍光と同様であり、4量体以上の分子量から液体中において蛍光を示すことが明らかとなった。新たな直鎖構造を有するフェノール樹脂の合成に成功した。さらに、得られたフェノール樹脂の酸化により、ネットワークポリマー化が可能であることが見出された。合成のみではなく、新しいフェノール樹脂の架橋方法が見出されたため、本研究は、当初の計画以上に進展しているといえる。超分子化学、高分子合成ネットワークポリマー化により、窒素ガスを吸着することから、酸化剤の量をチューニングして、もっとも効率的に窒素ガスを吸着できる組成を決定する。さらには、還元反応を進行させることで、脱ネットワークポリマー化を試みる。これにより、ネットワークポリマーと直鎖状ポリマーを酸化・還元によりリバーシブルに変換できるといえる。また、得られたネットーワークポリマーは非常に高い炭素化率を示したため、炭素化を行う。炭化後にも窒素ガスを吸着することができれば、新しいポーラス炭素材料の合成法になると期待される。試薬代、ガラス器具代が一部未使用であったため。試薬代、ガラス器具代として使用する。
ミャンマー連邦共和国村落部における衛生的水供給システム普及に関する実践的研究

本研究の目的は、飲料水が質・量共に厳しい環境にあるミャンマー中央乾燥地域において水供給上の課題と健康上の問題を調査し、実証試験により解決策を提案することである。特に電気がない貧困地域において、安全な飲料水の供給を持続可能な形で進めるための実践的研究を行うことである。研究成果をミャンマーにおける衛生状況の改善に活かすと共に、他の途上国における水供給分野のODA案件の質の向上に資することも目的としている。平成30年度は、現地のカウンターパートであるブリッジ・エーシア・ジャパンが、深井戸を設置しているミャンマー国内(マグウェ地域マグウェ郡ウェットー村、カレン州パアン郡パアン市内、カレン州パアン郡エイヘイ村、カレン州ラインブウェ郡ティサーエーミャイン村にて井戸の揚水に太陽光パネルを使用している現場のモニタリングを実施し、耐久性・維持管理のための費用などを聞き取る。調査項目は井戸基本情報、揚水量(井戸建設時と現在比較)、運営体制、井戸水料金、これまでの修理履歴と費用、満足度アンケート、その他のトラブルなどについて調査を実施した。さらに水管理委員会を対象に水供給に関するヒアリングも実施した。この調査は平成29年度からの継続調査であり、「給水施設の状態」「運転管理」「財務管理」などに関する項目についてもデータを収集している。本調査結果は2019年4月現在分析中であり、今後論文を執筆を行う予定である。また国際開発学会への発表や研究代表者が務める東洋大学国際共生社会研究センターにてニュースレター等を発行し情報の公開を追次行っていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究「ミャンマー連邦共和国(以下、ミャンマー国)村落部における衛生的水供給システム普及に関する実践的研究」は、約5年前に民主化されたミャンマー国における村落部での水衛生問題に対し、適正綱技術などを用いて問題改善を目指すために、日本技術の比較や適正な普及方策を提案することを目的としている。今年度の調査研究は初年度であったため、現地調査を主とし村落対象村の選定や、その周辺の村々の基礎データを積極的に収取してきた。特に中央乾燥地域であるマグウェーやニャンウー村落部住民の基礎データから水使用形態やトイレ使用度、村内の商品の物流システムなどのデータを収取した。さらにヤンゴン市内では、本研究のカウンターパートであるBAJと現在のミャンマー村落部における水衛生関係の先行研究の整理やJICA等の先行プロジェクトの整理をおこなった。またJICAミャンマー事務所を訪問しミャンマー国内における問題点についてなどデータ収取や議論をおこなった。文献レビュー調査結果としては、現在アジア各国に普及している水と衛生分野の装置や製品等が国の補助金政策、先進国によるODA、国内外のNGOなどによる支援を経て普及した成功事例を整理に加え、地下水利用に関する専攻文献調査、海外でのヒ素分野の進歩についておこなった。さらに現在の潮流である民間の商業活動やソーシャルビジネスとして普及しつつある事例(特にJICAのBOPビジネス事業)を分析し、成功要因と課題を整理している平成27年度の研究はミャンマーの中央乾燥地域の社会問題解決のために、現地調査を実施した。特に無電化地域と深井戸から揚水している地域を対象とし、電化製品ニーズ調査、価格、使用方法、サプラチェーンなどの調査を実施した。6村を対象地域とし、そのうちの4か村にて、上記の調査項目を明らかにするためにワークショップを実施し、現地住民と話し合いを実施した。主に無電か地域では、炊飯器にニーズがあり、冷蔵庫や洗濯機に対するニーズは低かった。さらに、価格の調査では中国メーカーやインド、タイで生産された電化製品が多くあり、住民からの支持は大きかった。これらのデータを取りまとめたものは国際開発学会のポスターセッションで発表済みであり、今後学会誌などにも投稿する予定である。今年度はおおむね順調に研究を実施できている。実績の概要にも記したが、研究代表者と分担者にて、ミャンマー中央乾燥地域において現地調査を実施した。この現地調査では4つの村落において水と電化の普及による効果に関するワークショップを実施し、データを収集することができた。これらのデータを分析し、学会誌へ投稿する準備をしている。本研究では、ミャンマー研究対象地にて特定非営利活動法人ブリッジエーシアジャパン(以下、BAJ)と協同して調査研究を実施した。特にミャンマー中央乾燥地域における村落給水事業に着目して調査を実施した。深井戸を適切に維持管理し持続可能性を見出している村落の実態を明らかにし、井戸による村落開発のモデル化を行っている。さらに他村の井戸経営診断、及び事前に持続可能性が担保されるか検証を実施している。この結果対象村の2002年から2014年までの会計帳簿によると380万円相当の井戸水売り上げをうみだし、これまで200万円相当の支出を行ってきており、うち井戸修繕に関する支出は10%にあたっていたことが明らかになった。残りの180万円相当の積立金は、村落に必要な教育や社会開発目的、小学校建設、クリニックで使用する薬代、植林活動、井戸完成10周年記念式典費用、電化に投資されており、深井戸に使用による影響を調査することができた。さらに乾期も村の中で給水できることで水運搬労働時間が軽減し各世帯家計へも正の影響を与え生活が豊かになり、天秤棒で水運搬する貧困層のほうが牛車で水運搬する富裕層より機会費用の減少が大きく貧困層により裨益する結果が明らかになった。本研究ではおおむね順調に進展いている。

しかしながら本研究はミャンマー側から移動許可を必要とする地域において調査を実施しており、今年度から移動許可の取得が困難になっていることから、今後の活動への影響が懸念される。本研究の目的は、飲料水が質・量共に厳しい環境にあるミャンマー中央乾燥地域において水供給上の課題と健康上の問題を調査し、実証試験により解決策を提案することである。特に電気がない貧困地域において、安全な飲料水の供給を持続可能な形で進めるための実践的研究を行う。研究成果をミャンマーにおける衛生状況の改善に活かすと共に、他の途上国における水供給分野のODA案件の質の向上に資することも目的とする。平成29年度は、現地のカウンターパートであるブリッジ・エーシア・ジャパンが深井戸を設置している86ヵ村を対象に水供給に関するヒアリングを実施した。その結果、調査対象の86本中、稼動しているのは76本。残りの10本は使用されていないことが明らかになった。稼働していない井戸については、運転維持管理が実施されていないことが原因であることがヒアリングより明らかになっており、より具体的な原因を解明するために、他村の利用されていない井戸との現状を比較分析を実施している。また、深井戸の管理を行っている水管理委員会を対象に「給水施設の状態」「運転管理」「財務管理」などに関する56の項目についてヒアリング調査結果も取得している。現在、適切な深井戸の建設費回収や経済的に妥当な水販売価格についても分析・計算式の構築を行っている。平成29年度は、これまでの研究成果を取りまとめたものを、国際開発学会にて既に発表済みである。また、ニュースレター等にも調査報告などを追次行っている。本研究では、ミャンマー中央乾燥地域において86ヵ村を対象にヒアリング調査を実施した。現在これらのデータの取りまとめを実施しており、おおむね順調に進展している。しかしながら、現地国側の外国人による村落部訪問への規制が強まっており、移動許可が発行が困難であった。特に電気がない貧困地域において、安全な飲料水の供給を持続可能な形で進めるための実践的研究を行うことである。研究成果をミャンマーにおける衛生状況の改善に活かすと共に、他の途上国における水供給分野のODA案件の質の向上に資することも目的としている。平成30年度は、現地のカウンターパートであるブリッジ・エーシア・ジャパンが、深井戸を設置しているミャンマー国内(マグウェ地域マグウェ郡ウェットー村、カレン州パアン郡パアン市内、カレン州パアン郡エイヘイ村、カレン州ラインブウェ郡ティサーエーミャイン村にて井戸の揚水に太陽光パネルを使用している現場のモニタリングを実施し、耐久性・維持管理のための費用などを聞き取る。
処理単位ワークフローによる協同作業支援に関する研究

ワークフローに基づくマルチバージョンデータベースの並行処理制御の研究では、ワークフローというグラフ形式で表される作業手順を、データベースが一貫するための統一的な判断基準と見なし、マルチバージョンデータベースの一貫性管理のための形式的な定義を与えた。この一貫性情報を利用することによって、並行実行の一貫性の管理は、各々の処理単位の変更結果の一貫性と検索結果の一貫性として形式的に表現できた。変更結果の一貫性は、各々の変更操作を一貫性情報の活用によって能動的にワークフローに従う変更操作に変換することよって保証できる。並行処理制御では、検索結果と変更結果の一貫性は、効率的な判定方法を与えた。これによってマルチバージョンデータベースにおいては、処理単位を後退復帰させることなく、検索結果の一貫性を保証できる。さらに、ワークフローで表される一貫性情報の利用は、最新のバージョンを利用したいというような協同作業の立場からの要求に対応するためにも役立つ。トランザクショナルワークフローの並行処理制御の正当性基準については、反復処理も表現できるワークフローモデルを定義した上、ワークフロー内の作業の流れを表す制御フローに対して、表現式による記述方法を導入した。それによって、ワークフローに従う実行は簡単に記述できるようになった。また、'単独実行されるトランザクション中のデータが満たされる性質を分析し、並行実行の正当性基準を提案した。さらに、データベースの処理単位モデルをCADシステムに導入し、プロトタイプシステムを構築した上、その検証を行った。ここでは、CADデータをマルチバージョンデータベースで記憶すると同時に、CAD設計の作業手順(ワークフロー)をデータベースの一貫性制約として定義し、これによるCAD設計の協同作業を制御している。デジタルライブラリにおける協同作業環境については、利用者の多種多様なニーズと協同作業の要求に対応するため、統合学習管理システムの設計と構築にXML関連技術を導入し、XML技術を活用したコンテンツの統合と複数のシステム間の協調作業・利用の可能性を検討し、協同教材開発・相互学習などの協同作業を管理するためのWEB型協同学習システムも開発した。開発されたシステムは、実際の教育現場で実際に利用されている。移動オブジェクト間の協同作業に関する研究の面では、基本的な要素によるムービングポイントのモデル化について検討し、ベクトル空間と微分幾何を利用したモデルを提案した。ベクトル空間、速度ベクトルと加速度ベクトルによって、移動オブジェクト間の距離、相対移動方向、距離の変化、相対速度の変化率などの各種の関連を、直接に表現できることになった。本年度では,次の二つのステップに分けて研究を行った.「ワークフローに基づくマルチバージョンデータベースの一貫性」ワークフローというグラフ形式で表される作業手順を,データベースが一貫するための統一的な判断基準と見なし,マルチバージョンデータベースの一貫性管理のための形式的な定義を与えた,すなわち,マルチバージョンデータベースまたはバージョン集合が一貫しているとは,ワークフローに従って行われる作業結果を記憶している場合に限る.それによって,データベースの一貫性は判定可能となり,従来のような直列可能性基準に基づく並行処理制御方式による管理方法から脱出できた.

「ワークフローに基づくマルチバージョンデータベースの並行処理制御」一貫性情報を利用できれば,並行実行の一貫性の管理は,各々の処理単位の変更結果の一貫性と検索結果の一貫性として形式的に表現できる.変更結果の一貫性は,各々の変更操作を一貫性情報の活用によって能動的にワークフローに従う変更操作に変換することによって保証できる.一方,ワークフローというグラフの形で表される一貫性情報に対して,検索結果の一貫性は,効率的な方法で判定できる.マルチバージョンデータベースにおいては,処理単位を後退復帰させることなく,検索結果の一貫性を保証できる.さらに,ワークフローで表される一貫性情報の利用は,最新のバージョンを利用したいというような協同作業の立場からの要求に対応するためにも役立つ.以上の研究成果に基づくプロトタイプシステムも構築しており,検証とフィットバックを行っている.本年度では,次の3つの部分で研究を行った.1.「マルチバージョンデータベースにおける並行処理制御方式に関する研究」前年度に引き続いて,ワークフローによって表される作業手順が,協調型データベースの並行処理制御で果たす役割について検討した.協同作業では,修正前のデータも残す,各処理単位の検索できるバージョンに対する制限を設けない,処理単位の後退復帰を避けるといった要求がある.このため,データのバージョンを記憶するマルチバージョンデータベースにおいて,ワークフローに従って作成されたデータ集合は一貫していると定義し,そのようなマルチバージョンデータベースにおける並行処理制御は,処理単位を後退復帰させることなく実用的な方法で実現できることやワークフローで表される一貫性情報は利用者の各種の検索に対する要求を支援するためにも役立つことを示した.2.「ワークフローに基づく協同作業環境の構築」1のデータベースの処理単位モデルの検証とフィッドバックをはかるため、DesignLabという論理回路CADシステム上に協同作業支援環境の構築を試みた.この協同作業環境では,CADデータのマルチバージョンを記憶できるとともに,CAD設計の作業手順(ワークフロー)をデータベースの一貫性制約として定義し,それに基づいて協同作業に対する制御を行う.実装されたシステムを通して,1の方法では,グループレベルの協同作業とワークフローに基づく一貫性の管理という2つの要求とも支援できていることを確認できた.3.「デジタルライブラリにおける協同作業に関する研究」デジタルライブラリにおける協同作業環境について,協同教材開発・相互学習などの協同作業を支援するためのWEB型協同学習環境管理システムの構築を行っていた.このシステム自身は,すでに実際の教育現場で利用できるようになっている.教材の拡張や共用の可能性を向上するため,各種デジタルライブラリの統合が必要となる。
有機溶媒を用いるナノ結晶光触媒の新規合成とその評価

近年、酸化チタン光触媒を用いて環境汚染物質を分解除去したり、水を水素と酸素に分解する試みが精力的に行われているが、反応を効率よく進行させるためには触媒自身の高活性化が必要不可欠となってくる。光触媒反応の速度論的考察から、高活性な触媒がもつべき物性は高表面積と高結晶性であると提案されていたが、沈殿法などの従来の手法で調製することは困難であった。本研究では、有機溶媒中で金属酸化物を結晶化させるという、常法とは根本的に異なる新規な手法2法を開発した。具体的には、チタンアルコキシドを不活性な有機溶媒中で熱分解させる手法、および、溶媒に用いたアルコールから均一に生成する水を用いて、アルコキシドを加水分解する手法により酸化チタンなどのナノ結晶性酸化物が容易に合成できることを見いだいした。また、これらナノ結晶を各種光触媒反応に用いると、市販の高活性触媒を越えるきわめて高い活性を示すことを見いだした。これは、本手法で合成された触媒が大表面積と高結晶性の両物性を満足しているためであると考えられる。つまり、大表面積は基質の吸着量を増やし、光照射で生成する電子-正孔対の捕捉を効率よく進行させ、また、高結晶性は電子-正孔対の再結合確率を低下させる効果があるということで説明できる。さらに、後焼成により物性を変化させた触媒・を各種光触媒反応に用いて、触媒の物性と活性の相関を解析した。反応が完結するのに必要な電子(あるいは正孔)の数(反応電子数)が増えるにしたがって、触媒の結晶性(再結合確率)が重要になることを見いだした。このような知見に基づいて、水の完全分解反応に適した触媒を設計、調製して、水分解反応に用いると、期待通り、最も活性が高いと考えられているP-25(Degussa)の性能を越える高い水素および酸素生成速度を示した。有機溶媒中に溶け込む少量の水を用いて、アルコシキドを加水分解すると同時に水熱結晶化させる手法(HyCOM法)により酸化チタン(TiO_2)のナノ結晶を合成した。これを空気中で焼成することにより表面積などの物性を広い範囲で制御できることがわかった。また、このHyCOMTiO_2を空気存在下、溶液中の酢酸の光触媒分解反応に用いると、市販高活性TiO_2であるP-25(日本アエロジル)の約23倍の活性(二酸化炭素(CO_2)生成速度)を示すことを見いだした。HyCOMTiO_2がきわめて高い光触媒活性を示す理由および活性に支配する因子について明らかにするため、焼成による酢酸吸着量および光触媒活性の変化を調べるとともに、両表面積は穏やかに低下したが1073K焼成後も17m^2g^<-1>という十分な表面積を維持した。表面積の低下にほぼ対応して酢酸吸着量も低下した。酢酸吸着量の減少に対応したCO_2生成速度も低下し、この反応系は基質吸着量が支配的であることがわかった。最もCO_2生成速度の大きかった未焼成のHyCOMTiO_2とP-25の酢酸吸着量等温線はともにラングミュアー型を示したが、飽和吸着量をみるとHyCOMTiO_2が約二倍大きかった。CO_2生成速度を吸着量に対してプロットすると、低吸着量側で直線関係が、また、高吸着量側で速度が飽和する現象がみられた。このプロットの傾きはそれぞれ31.6および38.9で、同じ吸着量でみるとP-25のほうが効率よく分解されることを示しているが、低吸着量で速度が飽和する。これに対し、同じ初期濃度で比較するとHyCOMTiO_2は吸着能が高いため分解速度が大きくなったと考えられる。
電磁誘導コイルによる小型鳥類卵の心拍数無侵襲計測

ソレノイドの中で磁束が変化すると電磁誘導起電力がコイルに発生するというファラデーの法則を応用し、胚が内部で成長している卵の殻に小さい永久磁石をはりつけ、胚の心拍動に伴う卵の心弾動を磁束変化に変え、誘導超電力を検出する方法について数値解析を行い、それに基づいて計測システムを設計開発して、心弾動の計測を行った。数値解析:卵に付けた磁石を磁気モーメントで近似すると、卵の心弾動変位と角周波数(心拍数に比例)に依存する卵の回転角の関数として与えられる。磁気モーメントからコイルまでの距離も卵の回転角の関数となり、更に、球体に近似した卵とコイルの半径は依存する。磁気モーメントのベクトルポテンシャルはこれらの変数によって与えられ、磁束はベクトルポテンシャルの線積分により得られる。この磁束の時間変化が誘導超電力を生ずるので、コイルの形状、卵の半径及び心弾動変位、角周波数(心拍数)及び磁束密度の変化に対する誘導起電力の理論解析を行った。コイルの半径、長さ及び単位長さ当たりの巻数をそれぞれ5cm、4cm及び250回/cmとし、半径2.5cmの卵が0.5μm動くと、半径5mm、磁束密度1Tの円形磁石をコイルの中心に置いた場合、約1.5μVの誘導起電力が生じ、磁石をコイルに近づける程大きい起電力が誘導される。システム構築と計測:数値解析結果に基づいて計測システムを構築し、心弾動計測を鶏卵を用いて行った。レーザー変位計と同時計測を行い、コイルにより得られる波形が変位波形の微分と一致することを確認した。鶏卵の場合、孵卵10-12日頃から検出は可能で15日以降は全ての胚の心弾動計測ができた。心弾動信号を周波数50Hzでサンプリングしコンピュータに取り込み、sinc関数で波形再現後、心拍数を計数するシステムを作り、心拍数の無侵襲計測を行った。
高等動物G1/S期移行を制御する遺伝子群の単離と発現制御に関する研究

1 G1サイクリンcDNAのクローニングG1サイクリンは細胞周期の特にG1/S移行に重要な働きを担っており、種々の細胞内シグナルの最終ターゲットであると考えられている。我々は高等動物におけるG1/S移行の分子構造を研究する一環として、プロラクチン(PRL)依存性に細胞増殖を示すラットTlymphoma Nb2細胞からG1サイクリンcDNAのクローニングを行った。フローサイトメトリー解析から、GO/G1期に同調させたNb2細胞をPRL刺激すると、812時間後にS期に進行することが判明した。G1後期のmRNAをテンプレートしてRT-PCR反応を行い、サイクリンD2,D3をコードするcDNA断片を単離した。G1後期のNb2細胞mRNAから常法により二種類のgt10cDNAライブラリーを構築した。サイクリンD2,D3のcDNA断片をプローブとしてスクリーニングを行い、サイクリンD2,D3の前駆体をコードするcDNAをクローン化した。細胞周期の進行に伴うサイクリンmRNA量の変動をノーザンブロット法により解析した。サイクリンD2の発現はG1中期に上昇し、S期以前に急速に減少した。一方サイクリンD3の発現はG1後期からS早期にピークに達した後徐々に減少した。これら二つのサイクリンは互いに異なる役割を担っていることが示唆された(投稿中)。サイクリンC,E並びにE2F1についてもcDNA断片を単離し、発現様式の解析を行った(未発表)。さらに、二種類のラットcdc2関連キナーゼのcDNAをクローン化した(投稿準備中)。現在、サイクリンのゲノムDNAの単離を行い、その発現調節機構の解析が進行中である。2プロラクチンにより発現誘導される遺伝子のクローニング我々はPRLのシグナル伝達機構並びにT細胞機能制御の機構を解析するために、differential screening法を用いてPRLにより発現誘導される遺伝子のクローニングを行った。PRLはほぼall or noneにそしてドラマチックにT cell receptor chainの発現を誘導した。さらに、この発現誘導はチロシンキナーゼを介していない(投稿準備中)。今後T細胞の成熟、分化におけるPRLの役割が明らかとなることが期待される。
剛直棒状ポリラジカル高分子の合成と高次構造制御による分子性強磁性体の構築

磁気特性を有する有機物質を設計することは新しい機能性物質の創世にもつながる重要な基礎課題である。本研究の目的は、安定ラジカル構造を規則的に導入した新規な共役高分子、水素結合連鎖を合成設計し、π電子系または水素結合を介したラジカルスピン間の磁気的な多重相互作用を目指した。本年度は剛直棒状なスピン連鎖の構築法の確立、連鎖の配列様式の解明を重点的に実施し以下の知見を見出した。(2)イミダゾールがプロトン供与性部位と受容性部位を具有することに着目して、2-位にラジカル中心として4,4,5,5-tetramethy limidazoline-3-oxide-1-oxylおよび4,4,5,5-tetramethy limidazoline-1-oxylを導入した誘導体、lm-NNとlm-INを合成した。(3)単結晶X線構造解析より、lm-NNはb軸方向に水素結合連鎖を形成していた。ラジカル部位とイミダゾール環は大きく捻れ(48 deg)連鎖間でNO結合が接近していた。lm-NNのモル磁化率は、110K付近で極大を示しスピン間には反強磁性的相互作用が存在した。(2J=_-123cm^<-1>)。この磁気的相互作用はNO結合間の直接的な軌道の重なりで説明され、水素結合連鎖を介してスピン伝達の効果は認められなかった。lm-NN中で不対電子密度がNN部位に局在分布しているためと考察された。(4)プロトン受容性にイミノ基を2つ有するlm-INは、lm-NNに比べ結晶化しにくく構造の詳細は不明であるが不対電子間の相互作用は反強磁性的であった。以上を総合して、水素結合を利用した有機ラジカルの自己組織体の構築法を確立した。
ニューラルネットワークを用いた高速・高精度脳信号源推定とその脳診断への応用

頭部電位分布(脳電図、EEG)および滋界分布(脳磁図、MEG)からその原因となる信号源を推定することは一種の生体逆問題と考えられる。この逆問題を解くことは脳機能医学診断および脳機能解明にとって重要な研究課題である。特に近年の高齢化に伴なう障害患者の増加により、ベッドサイドでかつリアルタイムに患者の脳機能診断ができることが要求されるようになった。また脳機能解明の立場からも、バイオフィードバックを行いながら脳の働きを調べるためには、信号源推定に対してリアルタイム性が要求されるようになってきている。本研究はこれらの問題点を解決するためにニューラルネットワークを用い、高速度リアルタイムかつ高精度で脳内信号源推定を行うことを目的としている。ここでは主にEEGを用いた信号源推定を行っているが、これは現在どの病院でもEEGが脳診断に用いられているためである。MEGからの信号源推定も同様の方法で可能である。本研究ではこれに関する下記の課題について検討している。1.ニューラルネットワークの最適構造と学習方法2.電極数、基準電極と推定精度との関係3.脳のモデルと推定精度との関係4.1および2信号源の推定5.臨床データへの適用以上の結果、EEG計測システムとパソコンを組み合わせることにより、5ms以内の短時間で、かつ24%の高精度で信号源推定ができることが明らかにされた。またてんかんなどの臨床データへ適用した結果、本システムの有用性が確かめられた。したがって、本提案システムは高速・高精度の脳信号源推定に有用であることが分かった。これまで研究を進めてきたニューラルネットワークを用いたEEG(脳波)からの脳信号源推定において、実際に臨床の場で多用されている16電極のEEGから信号源推定を行うシステムの開発を行った。ニューラルネットワークの構造の検討、構造最適化、学習方法の工夫、基準電極の検討等を詳細に行い、3%程度の推定精度を得ることができ、臨床的にも十分に利用可能である精度が得られた。システムハード開発においては、既成の電波暗室・無響室において、多チャンネル生体アンプ、EEG電極、各種刺激装置(科研補助)およびワークステーションを組み合わせたシステムを構築した。現在これらのハードシステムと上記ニューラルネットワークアルゴリズムを結合し、リアルタイムでEEG信号源推定ができるシステムを製作中である。また臨床的にはてんかん患者に本方法を適用した結果、他の方法(例えばMRI等)でてんかん発生部位が分かっている症例において、本手法が正確にその部位を推定していることが確かめられ、本手法が有用であることが分かった。現在、2以上の信号源に対して、ニューラルネットワークを用いた信号源推定アルゴリズムを開発中である。現在10%程度の精度であるため、これを向上させる必要がある。また脳、頭部モデルをより実際に近いモデルを用い、有限要素法等でニューラルネットワークの学習に必要なデータ作成がほぼ完了した。今後、これらのデータを用いて、より実際的な、臨床に有効な脳機能解析のための信号源推定を行う予定である。頭部電位分布(脳電図、EEG)からその原因となる信号源を推定することは一種の生体逆問題であるが、この逆問題を解くことは脳機能医学診断および脳機能解明にとって重要な研究課題である。昨年度本補助金で製作を開始したリアルタイム信号源推定システムが本年度に完成し、健常者の誘発電位信号源推定を行い、本システムの性能を評価した。また本システムは視覚系をとおしてバイオフィードバックができるようになっている。

信号源推定を行うニューラルネットワークの学習アルゴリズムを改善し、単一信号源の場合は2%程度の精度で位置推定ができるようになった。また2信号源の場合も推定精度が向上し、昨年度まで10%程度であったものが、4%程度にすることができた。臨床的にはてんかん患者のスパイク源の推定に本システムを適用し、本システムが有用であることが確かめられた。以上の結果、EEG計測システムとパソコンを組み合わせることにより、5ms以内の短時間で、かつ24%の高精度で信号源推定ができることが明らかにされた。したがって、本提案システムは高速・高精度の脳信号源推定に有用であることが分かった。