hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
第五世代の統計解析による品質情報の抽出に関する研究

ひとつの母集団から得られたデータが層別される状況を分類することができた.そのひとつは,Meredith(1964)が学科誌The Psyckometrikaにおいて初めて研究成果を公開し,その後の同誌における研究の発端となった"selection"による場合であり,今ひとつはLittle(1972,Biometrika)やDempster et al.(1984,JRSS)がEMアルゴリズムの発表によって動機付けを与えた欠測値による場合である.本研究では,因子分析法を含む線形構造方程式モデルあるいは共分散構造分析モデルに研究対象を集中することによって,これらのアプローチで発生する事後層別による品質情報の抽出に関する研究を行ってきた.研究成果の一部は,すでに第13回と第14回アジア品質管理シンポジウムにおいて発表し,昨年度開催された国際計量心理学会(IMPS2001)においも発表を行ってきた.具体的には,Muthen et al.(1989:Psychometrika)やMereidth(1964)のアプローチにしたがって,観測ベクトルXの一部の値によって母集団を分類したとき,全体の母集団において因子分析モデルが成立しているならば,事後層別された母集団においても因子分析モデルが成立する条件を明確にすることができた.しかも,適当な条件が成立するならば,その因子分析モデルは不適解を伴うモデルとはならないことを明らかにした.さらに,この考え方を線形構造方程式モデルに適用し,商品パッケージの最適設計を行うための実験計画法と融合した解析方法を提案した(現在論文投稿中である.)現在は,欠測値によるアプローチとselectionによるアプローチの異質性および同質性について研究を行っている.この研究によって,事後層別されたデータの解析方法に対するひとつの回答が得られるものと期待している.多母集団からのデータに対する線形構造方程式モデルの不変性に関する研究の第一歩として、平成10年度から取り組んできたL_<27>直交表による実験計画法と因子分析法との融合による解析について研究してきた。従来は、直交表によって生成された27枚の商品試作パッケージの各々に対する12個のアンケート項目を110名の被験者によって評価させることで得られた平均値データ行列(27×12)を因子分析法によって解析することで、12変数(項目)の相関関係を説明する構成概念(潜在因子)を抽出し、得られた27個のパッケージの因子得点を直交表の実験データと考えることで、構成概念(ここでは、ユーザーニーズと考えている)に対する設計因子の効果を把握する方法を提案してきた。本年度は、異なる2種類の商品群に対して、すなわち異なる2母集団に対して上記の方法を適用した場合の因子構造の不変性、因子パターン行列の不変性を研究対象とし商品群が異なった場合にも因子構造や因子パターン行列は不変に保たれるが、商品群によって有意となる設計因子が異なることを明らかにした。次年度は、この実験を2母集団の異なる時刻における調査に拡大し、横断的且つ縦断的データにおける因子構造の不変性などについて研究を拡大することを考える。さらに、これまでMeredith(1964)に始まり、Skinner(1983)、Bloxom(1989)、Meredith(1993)などによって研究が進められてきた事後層別データに対する因子分析モデルの不変性について、観測変数ベクトルの一部の内部変数によって生じる部分母集団において因子分析モデルが不変性を保持するための返要条件と十分条件を解析的に明らかにすることに成功すると同時に、得られた因子分析モデルの誤差分散が不適解(負値)となる可能性を明らかにした。ひとつの母集団から得られたデータが層別される状況を分類することができた.そのひとつは,Meredith(1964)が学科誌The Psyckometrikaにおいて初めて研究成果を公開し,その後の同誌における研究の発端となった"selection"による場合であり,今ひとつはLittle(1972,Biometrika)やDempster et al.(1984,JRSS)がEMアルゴリズムの発表によって動機付けを与えた欠測値による場合である.本研究では,因子分析法を含む線形構造方程式モデルあるいは共分散構造分析モデルに研究対象を集中することによって,これらのアプローチで発生する事後層別による品質情報の抽出に関する研究を行ってきた.研究成果の一部は,すでに第13回と第14回アジア品質管理シンポジウムにおいて発表し,昨年度開催された国際計量心理学会(IMPS2001)においも発表を行ってきた.具体的には,Muthen et al.(1989:Psychometrika)やMereidth(1964)のアプローチにしたがって,観測ベクトルXの一部の値によって母集団を分類したとき,全体の母集団において因子分析モデルが成立しているならば,事後層別された母集団においても因子分析モデルが成立する条件を明確にすることができた.しかも,適当な条件が成立するならば,その因子分析モデルは不適解を伴うモデルとはならないことを明らかにした.さらに,この考え方を線形構造方程式モデルに適用し,商品パッケージの最適設計を行うための実験計画法と融合した解析方法を提案した(現在論文投稿中である.)現在は,欠測値によるアプローチとselectionによるアプローチの異質性および同質性について研究を行っている.この研究によって,事後層別されたデータの解析方法に対するひとつの回答が得られるものと期待している.アンケート調査による母集団構造の解析は、新商品開発や各種の新戦略・戦術企画に際して最も多く用いられる手法の一つであり、特に因子分析法に代表される線形構造方程式モデルや共分散構造分析法が頻繁に活用されている。

これらの手法やモデルは、活用される標本は単一母集団あるいは多母集団からにランダムサンプリング法によって得られていることを前提条件の一つとしているが、現実には、得られたサンプルを特定の質問項目に対する応答のあり方や項目源に対する応答のあり方によって標本を幾つかのグループに層別し、各層間での構造の比較を行うことがなされる場合がある。その場合、活用されたサンプルは各層(あるいは各グループ)から標本のサンプリングを行う前に計画的にサンプリングされたもの、すなわち事前層別によるランダムサンプルとは成り得ないことは明白である。このことは統計解析者にとっては周知の事実であるが、適当な解析方法が存在しないこと、ランダムサンプルであるとの仮定に基づく慣習的な解析によるデメリットが定量的に明らかにされていないことなどを主たる理由として軽視(無視)されてきた。本研究では、解析対象の標本が一組のランダムサンプルから事後層別によって構成されていることを前提条件とした上で、(1)従来から慣習的に行われている方法がどのような悪さをもつかを明らかにすること、具体的には推定量のバイアスや誤差分散がどのような影響を受けるか、(2)元の母集団で成立していた因子分析モデルなどの統計モデルが層別後の母集団においてどのように影響を受けるか、などということを研究してきた。本年度は、こうした事後層別が主成分分析法に対してどのような影響を及ぼすかを研究すると同時に線形構造方程式モデルにおける事後層別の影響について研究してきた。その結果、因子分析モデルに関しては、ある種の条件が成立する場合、事後層別された母集団においても因子分析モデルは成立するが、得られる因子構造は各層毎に影響を受けていることを明らかにした。具体的には、Muthen(Psychometrika[1992])およびSkinner(Psychometrika[1984])が得ている事実と同等であるが、一部の観測変数による事後層別では、事後草月された母集団においても因子分析モデルは成立するが、事後層別の基準となった変数対する因子構造は変化し、その他の変数は影響を受けないことを明らかにした。線形構造方程式モデルに関する理論的な研究成果を得るには至っていないが、実データの解析を通じて幾つかの知見を明らかにし、アジア品質管理シンポジウムにおいて山来寧志君(博士後期課程3年)との共同研究の形で研究発表を行った。また、主成分分析法に関しては、同シンポジウムにおいて抽出されるべき主成分数が影響を受けることを経験データで指摘すると同時に、若干の理論的考察を行った。ある母集団から無作為に抽出された観測個体について,観測ベクトルXについては全観測個体に関する情報が役立つが,観測ベクトルyについては特定の観測個体に関してだけデータが収集されている場合は,Anderson(1954,JASA)による正規集団での議論を延長した形で議論できる.あるいはMuthen他(1989,Psychometrika)による欠測値の考え方を適用することも可能である.
自動走行車両システムの作動状態を人に伝えるためのロボットアクション

H30年度は,「危険感の指標に基づいた注意を促すロボットアクションの開発」及び「実車を用いた実験環境の準備」として,(1)人の注意を促すモーションの開発及び分析(2)人の注意を促すアクションタイミングの開発及び分析,(3)危険感指標に基づいた衝突回避制御の実装を行った.(1)車載ロボットとしてSotaを用いて,人の注意を促すモーションを複数作成した.基本的に,首の動き,身体の向き,手の動きの組み合わせでモーションが構成される.特に首の動きは,着座位置からは判別しにくく,注意を促す上で余り適さないことが明らかとなった.(2)人の注意を促すアクションタイミングを推定するために,車両の計測情報からスパイキングニューラルネットワークを用いて,ロボットがアクションすべきタイミングの推定を行った.また,自動走行モードを用いて異なる速度・回避タイミングでの障害物回避実験を行い,人が危険と感じやすい状況に関して基礎調査を実施した.(3)自動走行により障害物回避を実現するためのシステム開発を行った.自動走行を実現するために速度制御,操舵制御を実装し,自動で障害物回避可能な実験システムを構築した.一方,センシングが不安定であったため,再現性の高い障害物回避制御は実現できていない.代替案として,シミュレーションとリアルタイムに連動して仮想障害物への接近を入力として,実車の速度・操舵を自動制御するシステムを構築し,動作確認まで実施した.H30年度の計画(1)人の注意を促すモーションの開発及び分析(2)人の注意を促すアクションタイミングの開発及び分析,(3)危険感指標に基づいた衝突回避制御の実装について概ね順調に伸展していると考えている.(1)人の注意を促すロボットノモーションとしては,Sotaを用いて,人の注意を促すモーションを複数作成した.簡易的な評価を行った結果,手の動きと身体の向きを変えることで,人が無意識にロボットの意図を推測しようとする傾向を見出した.一方,首の動きは,ドライバーの着座位置からは判別しにくく,注意を促す上で余り適さないことが明らかとなった.(2)人の注意を促すアクションタイミングを推定において,車両の計測情報からスパイキングニューラルネットワークを用いて,ロボットがアクションすべきタイミングの推定を行った.また,自動走行モードを用いて異なる速度・回避タイミングでの障害物回避実験を行い,人が危険と感じやすい状況に関して基礎調査を実施した.(3)自動走行により障害物回避を実現するためのシステム開発を行った.自動走行を実現するために速度制御,操舵制御を実装し,自動で障害物回避可能な実験システムを構築した.一方,センシングが不安定であったため,再現性の高い障害物回避制御は実現できなかった.代替案として,シミュレーションとリアルタイムに連動して仮想障害物への接近を入力として,実車の速度・操舵を自動制御するシステムを構築し,動作確認まで実施した.当初計画と手段を変更した部分もあるが,今年度は概ね順調に進んでいると考えている.現在,概ね計画通り進んでいるため,H31年度はロボットコミュニケーションを通して,自動走行車両システムの作動状態を認識できる事を検証する.具体的には,障害物回避時の走行を例として,状況に応じてロボットがアクションを行い,搭乗者が車両システムの認識状態を適切に推測できるか,自動運転車両の制御意図を適切に推測できるか検証を行う.H29年度は,全周囲の自車に接近する物体に対して人の感じる危険感を表す指標を表現することを目的として,(1)画像中の物体の移動ベクトルから接近する物体の検出方法の確立,(2)自車に接近する物体に対する危険感を表す指標の構築,そして(3)人に注意を促すためのロボットのモーション開発を行った.(1)画像中の物体の移動ベクトルから接近する物体の検出方法として,全天球カメラを用いて,画像中の物体の面積変化及び画像上における物体の移動ベクトルを検出した.本研究では,周辺の任意物体の色を検出する事で物体の面積とし,認識した色の重心移動量を用いて物体の移動ベクトルとした.(2)自車に接近する物体に対する危険感を表す指標の構築として,(1)で検出した物体の面積変化と移動ベクトルを用いて,従来からある接近感指標KdBを拡張し,全方向から接近する物体の接近度合を表現するモデルの構築を行った.物体の面積変化からKdBを求め自車への接近ベクトルとみなし,移動ベクトルを自車から離れるベクトルとみなし,その合成ベクトルから自車への接近度合を感覚量として定義した.その結果,自車を横切る軌道を通る物体等に対して,危険感が上昇すること無く人の感覚と一致する値の変化を示すことができた.(3)人に注意を促すためのロボットのモーション開発として,人型ロボットSotaを試験車に搭載し,(2)の結果に基づいて危険を促すモーションを開発した.実際に搭載すると,細かい動きは認識が困難であったため,ややオーバーアクションと感じるモーションを作成した.一方,動作や発話においてコマンド送信から動作まで遅れが生じており,現状のシステムではタイミング良く所定のモーションを実行する事が困難である事が分かった.今後,ロボットの変更を含め検討する必要があると考えている.H29年度の計画(1)画像中の物体の移動ベクトルから接近する物体の検出方法の確立,(2)自車に接近する物体に対する危険感を表す指標の構築,(3)人に注意を促すためのロボットのモーション開発について,概ね順調に進んでいると考えている.(1)画像中の物体の移動ベクトルから接近する物体の検出方法の確立については,当初オプティカルフローを用いて検出する予定であったが,オプティカルフローは計算時間がかかりすぎてリアルタイムでの処理が困難であった.

そこで,球面画像上の物体の面積変化及び物体の移動量の二つを用いることで,現実的な処理時間で画像中の物体の接近度合と移動量の表現ができ,当初必要とする情報を得ることができた.(2)自車に接近する物体に対する危険感を表す指標の構築については,当初TTCを算出する事を考えていたが,相対速度が0である時に適切な指標値を出力できない問題があった.そこで,接近離間状態評価指標KdBを適用することで,この問題を解決できた.また,物体の移動を接近ベクトルと離れるベクトルの合成ベクトルとして表すことで自車に接近する物体に対する危険感を表現できた.(3)人に注意を促すためのロボットのモーション開発について,人が認識しやすいようややオーバーアクションと感じるモーションを複数作成した.一方,動作や発話においてコマンド送信から動作まで遅れが生じており,現状のシステムではタイミング良く所定のモーションを実行する事が困難である事が分かった.今後,ロボットの変更を含め検討する必要があると考えているが,今年度については概ね順調に進んでいると考えている.H30年度は,「危険感の指標に基づいた注意を促すロボットアクションの開発」及び「実車を用いた実験環境の準備」として,(1)人の注意を促すモーションの開発及び分析(2)人の注意を促すアクションタイミングの開発及び分析,(3)危険感指標に基づいた衝突回避制御の実装を行った.(1)車載ロボットとしてSotaを用いて,人の注意を促すモーションを複数作成した.基本的に,首の動き,身体の向き,手の動きの組み合わせでモーションが構成される.特に首の動きは,着座位置からは判別しにくく,注意を促す上で余り適さないことが明らかとなった.(2)人の注意を促すアクションタイミングを推定するために,車両の計測情報からスパイキングニューラルネットワークを用いて,ロボットがアクションすべきタイミングの推定を行った.また,自動走行モードを用いて異なる速度・回避タイミングでの障害物回避実験を行い,人が危険と感じやすい状況に関して基礎調査を実施した.(3)自動走行により障害物回避を実現するためのシステム開発を行った.自動走行を実現するために速度制御,操舵制御を実装し,自動で障害物回避可能な実験システムを構築した.一方,センシングが不安定であったため,再現性の高い障害物回避制御は実現できていない.代替案として,シミュレーションとリアルタイムに連動して仮想障害物への接近を入力として,実車の速度・操舵を自動制御するシステムを構築し,動作確認まで実施した.H30年度の計画(1)人の注意を促すモーションの開発及び分析(2)人の注意を促すアクションタイミングの開発及び分析,(3)危険感指標に基づいた衝突回避制御の実装について概ね順調に伸展していると考えている.(1)人の注意を促すロボットノモーションとしては,Sotaを用いて,人の注意を促すモーションを複数作成した.簡易的な評価を行った結果,手の動きと身体の向きを変えることで,人が無意識にロボットの意図を推測しようとする傾向を見出した.
各種の齧歯類動物顎下腺の分泌性分節細胞における機能的特異性に関する研究

ラット、マウス、ハムスターおよびモルモットの各齧歯類動物の顎下腺分泌性分節細胞に含有する糖蛋白分子種の分泌特性について、自律神経薬〔(ピロカルピン、PIL;1mg/kg)(フェニレフリン、PHE、8mg/kg)(イソプロテレノール、IPR;20mg/kg)〕の腹腔内投与およびタチキニン類〔フィサラミン、PHY;エレドイシン、ELE;サブスタンスP、SP;サブスタンスK、SK〕の20μg/kgの静脈内投与による顎下腺分泌唾液を用いて検討した。結果;1.腺湿重量当りの唾液総分泌量は、PILおよびPHEでラット》ハムスター>マウス>モルモット、IPRでラット=マウス>ハムスター》モルモットの順であった。タチキニン類では、PHY>ELE>SP>SKの順でラットとモルモットの顎下腺からの唾液分泌がみられたが、他の動物でみられなかった。2.唾液の蛋白濃度は、ラットおよびハムスターでIPR>PHE>PIL、マウスでPHE>IPR>PIL、モルモットでPHE>IPRの順であった。しかし、タチキニン類は、いずれの動物種とも薬物間で有意な差異がみられなかった。一方、分泌総蛋白量は、自律神経薬ではいずれの動物種ともPHE>IPR>PILの順で、タチキニン類ではラットとモルモットでPHYが多く次にELEであった。3.顎下腺刺激分泌唾液の糖蛋白泳動像では、(1)ラットは、PIL、IPRおよびタチキニン類でいずれも腺房由来(130KDa、21.5KDa)、PHEで顆粒管由来(31KDa)、(2)マウスは、PILおよびIPRで腺房由来(130KDa)、PHEで顆粒管由来、(3)ハムスターは、PIL、PHEおよびIPRで顆粒管由来(31KDa)より腺房由来(130KDa、24KDa)、(4)モルモットは、PIL、PHE、PHYおよびSPで腺房由来(53KDa、31KDa、26KDa)の糖蛋白分子種がそれぞれ主体であった。以上の成績より、齧歯類動物の顎下腺からの唾液および分泌性細胞からの糖蛋白の分泌に対する自律神経薬およびタチキニン類の作用は、動物種で異なることが明らかとなった。今年度は,ラット,マウス,ハムスターおよびモルモットの顎下腺の分泌性機能分節(腺房および顆粒管)の分取〓とそれぞれの分節の糖蛋白分子種の検索を行った.結果;1.分節分取に最適な0.1%コラゲナーゼによる顎下腺の消化時間は,ラットおよびハムスターで約2時間,マウスおよびモルモットで約1.5時間であった.また, microdissection法で分析可能な量の分泌性分節を得るのに要する時間は,動物種により腺に占める分節の割合と大きさが異なるため,モルモットで最も短かく,次いでハムスター,ラット,マウスの順であった.2.顎下腺の腺房と顆粒管の可溶化試料を10u1ガラスキャピラリーに充填した. 4-40%連続濃度勾配SDS-ポリアクリルアミドディスクゲルにアプライし,同時に糖蛋白泳動像を比較する場合は, 1カラム当り蛋白として1μgが適量であった. 3.これらの方法を用いて各種動物の腺房試料の糖蛋白泳動像をみた結果は,ラット,マウスおよびハムスターでは,泳動パターンが類似しており,いずれも染色性の最も強い130KDa,やや染色性の劣る21.5KDaのBand,および染色性のかなり弱い2本のBandがみられた.しかし,モルモットの像は,著しく異なり31KDaのBandとその両側に1本づつそれより染色性の高いBand(分子量検討中)および染色性の弱い3本のBandがみられた.一方,顆粒管試料の糖蛋白泳動像についてみると,ラット,マウス,ハムスターおよびモルモットの泳動パターンは,ほぼ類似しており,いずれも31KDaのBandが最も強い染色性を示し,その他に染色性の弱い2-4本のBandがみられた.以上の成績より,〓歯類動物の顎下腺の腺房を構成する糖蛋白分子種は,ラット,マウスおよびハムスターで類似しており,モルモットはこれらに比べ明らかに異なること,また,顆粒管のそれは,いずれの動物種でもほぼ変わらないことが明らかとなった.ラット、マウス、ハムスターおよびモルモットの各齧歯類動物の顎下腺分泌性分節細胞に含有する糖蛋白分子種の分泌特性について、自律神経薬〔(ピロカルピン、PIL;1mg/kg)(フェニレフリン、PHE、8mg/kg)(イソプロテレノール、IPR;20mg/kg)〕の腹腔内投与およびタチキニン類〔フィサラミン、PHY;エレドイシン、ELE;サブスタンスP、SP;サブスタンスK、SK〕の20μg/kgの静脈内投与による顎下腺分泌唾液を用いて検討した。

一方、分泌総蛋白量は、自律神経薬ではいずれの動物種ともPHE>IPR>PILの順で、タチキニン類ではラットとモルモットでPHYが多く次にELEであった。3.顎下腺刺激分泌唾液の糖蛋白泳動像では、(1)ラットは、PIL、IPRおよびタチキニン類でいずれも腺房由来(130KDa、21.5KDa)、PHEで顆粒管由来(31KDa)、(2)マウスは、PILおよびIPRで腺房由来(130KDa)、PHEで顆粒管由来、(3)ハムスターは、PIL、PHEおよびIPRで顆粒管由来(31KDa)より腺房由来(130KDa、24KDa)、(4)モルモットは、PIL、PHE、PHYおよびSPで腺房由来(53KDa、31KDa、26KDa)の糖蛋白分子種がそれぞれ主体であった。以上の成績より、齧歯類動物の顎下腺からの唾液および分泌性細胞からの糖蛋白の分泌に対する自律神経薬およびタチキニン類の作用は、動物種で異なることが明らかとなった。
新しいナノ材料を目指したセルロースファイバーへの生体高分子の固定化

ユニークな時空間機能を示す材料を開発するには、生物機能の場合と同じく、マイクロ・ナノの精密さをもつ構成要素を使わなくてはならない。ナノサイズの厚みをもつ有機・無機超薄膜に着目した材料開発を行ってきた。それらの成果は、将来の環境・エネルギー・情報技術につながり、非生物型の時空間機能を生み出すと期待できる。継続的な地球温暖化対策として、クリーンなエネルギー源を利用して、炭酸ガスを減少させるということは、近年大きな需要がある。高誘電性フィルムとイオン伝導性ナノ膜の電気的性質はナノ膜の可能性を大きく拡げた。ゾルゲル法で作成した均一な複合金属酸化物の薄膜は、CVD法で作成した薄膜に劣らない優れた高誘電性を示した。良く知られたNafion膜に劣らぬ高いプロトン伝導性を示すナノ膜を得ることを目的とした。このようなプロトン伝導性膜は多くの複合酸化物ナノ膜から生じることをベースに、当該研究では革新的な燃料電池技術と二酸化炭素分離システムを探ることを目的とする新しい炭酸塩-導電材料(薄膜の型式で)を開発した。1)イオニキ液体-金属酸化物複合膜:イオニキ液体化合物は室内条件に近づいている温度で融解した塩類であり、そして、それらには高いイオン伝導率がある。炭酸塩が陰イオンでありえるならば、炭酸塩伝導率はこのように予想される。金属酸化物とイオン液体の構成要素を含んでいる複合型薄膜は製作した。2)イオンの交換ベースの金属酸化物炭酸塩複合膜:炭酸アニオンはイオン交換方法によって超薄金属酸化物膜の中に引き起こされる。得られた膜のイオン伝導の特性は分析した。3)リチウム珪酸塩の薄膜:リチウム珪酸塩は新しいCO_2吸収剤であることを証明された。リチウム珪酸塩の薄膜は製作した、そして、それのイオン伝導の特性は研究した。1.固体基板のタンパク質分子の固定することは生理活性の機能的な表面を与える。我々が開発した方法論に基づいて、濾紙の中の各々の繊維は精確に生物学的適合性の表面を与えるためにナノメートル厚い酸化チタン層でおおわれていた。そして、それはビオチン化された;その後、タンパク質(streptavidin)分子は高い親近感特定のビオチン-streptavidinインタラクションを通して定着した。この多能なアプローチで、固体の表面におけるタンパク質固定は簡単な形態がある二次元平坦な基板とナノで構造化されたマトリクスに制限されていない。セルロースの階層的な多孔性の構造と高い表面積のために、得られたタンパク質シートは様々なアプリケーションのためのユニークな生体機能材料であるかもしれません;そして、バイオセンサである能力はテストされた。2.新しいナノ管状酸化チタン/ポリマー複合材料は多孔質アルミナ膜の完全でナノメートル正確な形態的な複製を通して合成される。得られた酸化チタン/ポリマーナノコンポジット管材料を物理的に柔軟性であり、新しいタイプの軟質の材料と考えることができる。ラテックスのコロイド性の小球体は、ユニークな独立したマイクロ豆の鞘コロイド性のアセンブリを形成するためにナノチューブにカプセルに入れられる。低温酸素プラズマ処置によるナノチューブからのポリマー成分の除去は多孔質壁でチタニアナノチューブを得される。結果として生じる孔は金のナノ粒子の化学構成のためのテンプレートとして使われる。そして、新しいナノ粒子-ナノチューブ複合材料が得される。ここに示されるナノ構造方法は、いろいろな金属酸化物-ポリマーナノチューブ複合材料とナノ粒子-ナノチューブハイブリッドの合成に適用できる。
分子イメージングを応用した内部被ばく核種の生体内ダイナミクスの解析

本研究は内部被ばく核種が生体内でどのような挙動をしているかを、分子イメージング技術を用いて視覚的・定量的に解析することを目指すものである。研究対象とするヨウ素-131(I-131)とセシウム-137(Cs-137)はウランの主たる核分裂生成物である。I-131およびCs-137に由来するガンマ線は、一般的に用いられるsingle photon emission computed tomography (SPECT)用核種に比べ比較的高いエネルギーを有している。これらを当施設の小動物用SPECT装置で画像化するためには機器のセッティングが不可欠である。初年度は「イメージング装置のセッティングおよび撮像法の最適化」に注力し、収集するため、SPECT装置に搭載されているマルチチャンネルアナライザ設定の最適化、および検出器のノーマライゼーションを実施した。一方、positron emission tomography (PET)装置は高いエネルギーを有する光子を検出しているが、同時計数回路によって信号を取捨選択している。ポジトロン核種でないI-131およびCs-137をPETで検出するためには同時計数回路の調整が必要となる。そこで、PET装置の同時計数ゲートタイムの調整を行い、取捨選択される前の信号であるシングルイベントを用いた単光子放出核種の画像化を実験的に試みた。SPECTで得られた画像に多少のアーチファクトや歪みが生じるものの、おおよその形状が把握できることに加え、定量に必要なカウントは得られている。PET装置を用いた検討では、再構成の際に予期せぬエラーが発生しており、この原因を究明中である。SPECTの収集に必要な感度は得られているが、十分な分解能を得るには更なる調整が必要である。これはコリメーターの遮蔽能力が不足に起因しており、撮像視野内の放射能を減らすなどの対策を検討している。装置の調整についてはメーカーとの協力体制を構築できたので、引き続き実施する予定である。消耗品等で既に所有していた物や、追加購入が不要な物が多かったため。想定よりもアイソトープの購入費を抑えることが出来たため。次年度の動物実験や試薬代として有効利用する他、研究成果を公表するホームページの作成なども視野に入れていきたい。
ブタにおけるアドレナリンβ受容体遺伝子多型の探索と皮下脂肪厚に対する効果の検討

平成17年度は、梅山豚種、デュロック種ランドレース種のブタよりゲノムDNAを調製し、3種類のアドレナリンβ受容体(ADRB1、ADRB2、ADRB3)で全アミノ酸翻訳領域をカバーする塩基配列を決定した。決定した塩基配列はADRB1が1453bp、ADRB2が1650bp、ADRB3が1224bpであり、複数の塩基置換が3品種の間で認められた。塩基配列における多型は、ADRB1で1カ所の非同義置換と1カ所の同義置換、ADRB2で2カ所の非同義置換と1カ所の同義置換、ADRB3で3カ所の非同義置換と7カ所の同義置換および1カ所の1塩基挿入が認められた。品種間の違いは梅山豚種とランドレース種の間で大きく、デュロック種は両品種の中間的な塩基配列を示した。18年度は、これらの非同義置換が皮下脂肪厚に与える効果を検討するため、デュロック種と金華豚種のF2集団を用いて関係を調査した。204頭から構成されるF2集団の中から平均背脂肪厚が40mm以上の厚脂グループ24頭と背脂肪厚30mm未満の薄脂グループ24頭を選び、アドレナリンβ受容体多型の発現頻度を比較した。ADRB1にはArg458Proの多型が存在し、交雑種の遺伝子頻度を調べるとPro型とArg型の比率は厚脂グループで0.54:0.46、薄脂グループで0.40:0.60となり、両グループ間で頻度が異なる傾向が認められた。また、厚脂グループおよび薄脂グループ内それぞれで、Pro型とArg型の背脂肪厚を比較するとPro型はArg型よりも約1mm厚い値を示した。ADRB2ではアミノ酸変異を伴う2カ所の多型が存在し、厚脂グループでは薄脂グループに比べ29Asn、30Gluの頻度が高い傾向が認められたが、有意な差異とはならなかった。ADRB3は試験グループ内でほとんど多型が認められず、頻度比較の結果を得ることができなかった。アドレナリンβ受容体は、動物の生体内で脂質分解およびエネルギー代謝に関連するシグナル伝達系の一部として働き、ヒト遺伝子における変異は肥満を引き起こすことが知られている。ブタの脂肪量とアドレナリンβ受容体遺伝子多型との関連を検討するため、梅山豚種、デュロック種、ランドレース種のブタよりゲノムDNAを調製し、アドレナリンβ受容体遺伝子の塩基配列を決定した。ゲノムデータベースに発表されているブタのアドレナリンβ受容体遺伝子および他種動物のアドレナリンβ受容体遺伝子配列よりPCRのプライマーを設計し、そのPCR産物をダイレクトシーケンシングすることで3種類のアドレナリンβ受容体(ADRB1、ADRB2、ADRB3)の塩基配列を決定した。これらの塩基配列はブタアドレナリンβ受容体遺伝子の全アミノ酸翻訳領域をコードしており、ADRB1は469アミノ酸、ADRB2は418アミノ酸、ADRB3は407アミノ酸の配列であった。塩基配列における多型は、ADRB1で1カ所の非同義置換と1カ所の同義置換、ADRB2で2カ所の非同義置換と1カ所の同義置換、ADRB3で3カ所の非同義置換と8カ所の同義置換および1カ所の1塩基挿入が認められた。なかでも、ADRB2における非同義置換はヒトにおける肥満関連変異の置換アミノ酸部位に近く、ブタの皮下脂肪厚と関連する遺伝子変異である可能性が示唆された。

品種間の違いは、梅山豚種とランドレース種の間で大きく、デュロック種は両品種の中間的な塩基配列を示した。アドレナリンβ受容体(ADRB1、ADRB2、ADRB3)は脂質分解およびエネルギー代謝に関連するシグナル伝達系の一部として働き、ヒト遺伝子における変異は肥満を引き起こすことが知られている。本研究課題では、このアドレナリンβ受容体の変異がブタの皮下脂肪の厚さを決定する因子となりうるかを検討した。前年度に決定した塩基配列の多型の内、アミノ酸変異を引き起こす多型について、遺伝子型と皮下脂肪の厚さの関係をデュロック種と金華豚種のF2集団を用いて調査した。試験に用いたデュロック種と金華豚種の交雑種は静岡県においてQTL解析用に作成されたF2集団で、204頭から構成され、様々な形質の測定が行われた。この中から平均背脂肪厚が40mm以上の厚脂グループ24頭と背脂肪厚30mm未満の薄脂グループ24頭を選び、グループ間でアドレナリンβ受容体多型の発現頻度を比較した。ADRB1にはArg458Proの多型が存在し、交雑種の遺伝子頻度を調べるとPro型とArg型の比率は厚脂グループで0.54:0.46、薄脂グループで0.40:0.60となり、両グループ間で頻度が異なる傾向が認められた。また、厚脂グループおよび薄脂グループ内それぞれで、Pro型とArg型の背脂肪厚を比較するとPro型はArg型よりも約1mm厚い値を示した。以上のことから、ADRB1における多型はブタの皮下脂肪厚に影響する候補遺伝子になりうると考えられた。ADRB2においてもアミノ酸変異を伴う2カ所の多型が存在していた。この多型は連続しており、試験に用いたF2集団では、Asn29AspとLys30Gluの変異であった。厚脂グループでは薄脂グループに比べ29Asn、30Gluの頻度が高い傾向が認められたが、統計的には有意とならなかった。ADRB3は試験グループ内でほとんど多型が認められず、頻度比較の結果を得ることができなかった。
乳幼児を持つ母親の就業継続過程における葛藤・ストレスモデルの構築

研究の目的は、仕事と育児を両立する過程における母親の葛藤・ストレスを明らかにし、そのモデルを作成することである。研究成果の概要は以下のとおりである。1.女性の仕事と家庭の両立に関する研究動向をまとめるため、医中誌WEBで抽出した1995年から2000年までの原著論文21件を分析した。研究の数は、2001年2005年に多く、当時、家庭生活・職業生活のあり方や男女の役割が大きく注目され、様々な施策が整備され始めたことが影響したと考えられた。また、研究による知見は、(1)働くことへの意識、(2)両立する上での葛藤や困難、(3)両立葛藤に関連する要因、(4)多重役割の関係性が心理的健康に及ぼす影響、(5)両立を可能にする要因、に区分できることが明らかとなった。2.仕事と育児を両立する母親の葛藤やストレスの経験を明らかにするため、母親10名に対してインタビューを行った。質的分析法をもちいて分析した結果、「仕事を休むことへの葛藤」「夫のサポートについての苛立ち」「自分または子どもの体調不良や忙しさによるつらさ」「仕事を続けていけるかとの不安」「自分の持つ育児観との葛藤」「親や職場への気がね」の6カテゴリーが明らかとなった。3.乳幼児を持つ働く母親の葛藤・ストレスおよびその要因を明らかにすることを目的として、公立保育園に子どもを預けている母親822名を対象に質問紙調査を行った。有効回収数は602(有効回収率73.2%)であった。フルタイムで働ける母親は、核家族世帯・三世代世帯に比べ、母子単独世帯では少なかった。母親のうち約9割は、親と同居または近くに住み、親を重要な育児の支援者として位置づけていた。また、就業を継続しながら乳幼児を育てる母親の葛藤・ストレスモデルを作成した。今後、さらにモデルの改善をめざした研究に取り組む予定である。本研究の目的は、就労を継続しながら乳幼児を育てる母親の葛藤・ストレスを明らかにし、その要因も含めたモデルとして視覚化することである。本年度は、以下のとおり研究を実施した。1.文献検討女性、就労、育児等のキーワードを用いて検索した文献を検討し、仕事と家庭を両立する女性をめぐる現状を把握するとともに、インタビュー計画立案時の参考とした。2.インタビューの実施働きながら子育てをする母親の葛藤やストレスの経験を明らかにする目的で、就労を継続している母親5名に対して、半構成的インタビューを行った。対象者には、乳幼児を持つ母親だけでなく、後方視的に乳幼児期の育児を概観できるとの観点から、学童を持つ母親も含めた。インタビューに際しては、研究目的の他、倫理的配慮を明記した文書を用いて、対象者に調査概要を直接説明・依頼し、書面で協力の同意を得た。インタビューの主な内容は、「結婚前に考えていたライフコース」「退職を考えた経験や状況」「育児と仕事を両立してくる過程でストレスと感じた経験」「仕事を続けてきた・続けられた理由」「職場の状況」である。対象者の許可を得て録音したインタビュー内容は逐語録におこした上で、1つのまとまりをもった文章毎にコードを付し、それをカテゴリー化する手順で質的分析を行った。その結果、「急に仕事を休まなければならないことへの葛藤」「夫や周りの人と自分との認識のずれへの苛立ち」「自分の体調不良時や忙しさによるつらさ」「仕事を続けていけるかとの不安」「自分の持つ育児観との葛藤」「親や職場への気がね」が抽出された。

現在、結婚・出産を機に仕事を退職あるいは中断した母親にも対象範囲を拡げながらインタビューを継続している。平成17年度は、インタビュー結果をもとに、就業継続過程における葛藤・ストレスモデル案を作成し、質問紙調査によりその妥当性を検証する計画である。本研究の目的は、就業を継続しながら乳幼児を育てる母親の葛藤・ストレスを明らかにし、その要因も含めたモデルとして視覚化することである。平成17年度は、以下のとおり研究を実施した。1.文献検討16年度に引き続き文献検討を行い、仕事と育児を両立する女性の現状および研究動向を把握し、質問紙調査計画時の参考とした。2.質問紙調査の実施働きながら子育てをしている母親の葛藤・ストレスおよびその要因を明らかにすることを目的として、平成18年1月下旬2月上旬に、A市の公立保育園11ヶ所に子どもを預けている母親822名を対象に質問紙調査を行った。保育園を通じて自記式質問紙を配布し、回答後の調査票は封入の上、保育園の回収箱に持参してもらう方法で回収した。回収数は620、有効回収数は602(有効回収率73.2%)であった。実施にあたり、研究目的、任意性、匿名性、調査結果利用の限定など、倫理的配慮を記した文書を付して対象に調査を依頼した。フルタイムで働ける母親は、核家族世帯で46.7%、三世代世帯で50.9%に対し、母子単独世帯では37.8%であった。働く母親のうち約9割は、親と同居または近くに住み、親を重要な育児の支援者として位置づけていた。また、約3割の人は「健康状態が思わしくない」と答えているが、「子どもを預けるための調整を考えると、自分は病気になどなっていられない」「子どもの教育費などを考えると、仕事は辞められない」と答えた人が全体の8割以上を占めていた。乳幼児を育てる母親の就業継続に向けて、家族形態や経済状態をより考慮した支援策が必要であることが明らかとなった。3.葛藤・ストレスモデルの作成共分散構造モデリングにより、就業を継続しながら乳幼児を育てる母親の葛藤・ストレスモデルを試作した。その妥当性について、家族形態等を考慮しながら検討を重ねているところである。
軸索興奮性測定を用いた糖尿病性神経障害、慢性疼痛の客観的評価と至適治療の確立

神経障害性疼痛の客観的評価として末梢感覚神経軸索の持続性Na電流測定と痛覚線維選択的刺激による大脳誘発電位の有用性を示した。軸索Na電流は神経障害性疼痛か患者で増大しており、Naチャネル阻害剤である塩酸メキシレチン投与により有意に抑制された。また正常対照における痛覚刺激脳電位測定を施行し正常値を確立した。慢性疼痛患者において痛覚刺激による脳反応が亢進する患者が存在することを確認した。軸索持続性Na電流測定と痛覚刺激脳電位によって慢性疼痛の末梢性、中枢性機序の解析と疼痛の客観的評価が可能であるものと思われた。研究実績の概要は以下のように進んでいる。(1)痛覚線維選択的刺激による脳誘発電位:正常対照45名、疼痛患者35名において施行した。疼痛患者における痛覚誘発脳電位の一部が亢進する場合があり、末梢神経障害による痛覚伝導路の障害による痛覚過敏・疼痛に対応していると考えられる所見が得られている。(2)コンピューター制御軸索興奮性測定による末梢神経のイオンチャンネル評価:正常対照100名、疼痛患者35名において施行した。末梢神経障害性疼痛患者では軸索持続性Na電流が増加しており、これによる軸索興奮性増大のために疼痛が惹起されていることが示された。Na電流亢進を示す患者10名に対してNaチャネル阻害剤による治療効果を検討中である。(3)脳血流SPECTによる大脳辺縁系の変化:正常対照10名、疼痛患者5名で施行した。正常対照が20名になると、統計的画像解析が可能になるため現在症例を集積中である。慢性疼痛の初期イベントは末梢神経におめるNaチャネネルの強発現と軸索興奮性増大であり、慢性経過中に脳の感作が進展していることが予想される。この所見を確かめるべく、末梢神経から脳の機能変化について総合的に検討を進めている。(1)痛覚線維選択的刺激による大脳誘発電位:表皮内電気刺激法により小径有髄線維と無髄線維をそれぞれ選択的に刺激して頭頂部から大脳誘発反応を記録した。正常対照50名において施行し、小径有髄線維刺激、無髄神経刺激に対してそれぞれ独立した痛覚誘発電位が導出されることを確認し、正常対照における反応パターンと潜時、振幅の正常所見を確立した。慢性疼痛を有する患者を含めて40名の末梢神経障害患者において同様の痛覚刺激誘発脳電位を記録した。慢性疼痛を有する患者では痛覚刺激による脳反応が亢進することを確認した。疼痛患者において小径有髄線維刺激誘発電位の振幅は低下するが、無髄線維刺激誘発電位の振幅は相対的に保たれ、結果として無髄神経を介する反応が小径有髄線維による活動に対して優位となり、これが疼痛発現の機序の一つとなっている可能性を示した。小径線維刺激による誘発反応の振幅と臨床的な疼痛スケールが相関したことから、慢性疼痛には無髄神経を介する疼痛伝達系が関与していることが示された。(2)コンピューター制御軸索興奮性測定によるイオンチャネルの変化:正常対照100名、慢性疼痛を有する患者を含む末梢神経障害患者50名で施行した。慢性疼痛患者では軸索持続性ナトリウム電流が亢進している所見が得られ、疼痛の末梢性機序を反映しているものと思われた。(3)脳血流SPECTによる大脳活性化の検討:正常対照15名、疼痛患者7名で施行した。正常対照が20名に達すると統計解析が可能となる。現時点で大脳辺縁系の血流増加を呈する慢性疼痛患者が存在することを確認し、慢性疼痛における中枢性感作を反映するものと思われた。疼痛の客観的評価に関する研究実績の概要は以下のように進んでいる。(1)痛覚線維選択的刺激による脳誘発電位:正常対照30名、疼痛患者25名において施行した。疼痛患者における痛覚誘発脳電位は遅延・低下と亢進の二つのパターンがあり、末梢神経障害による痛覚伝導路の障害による機能低下と痛覚過敏に対応していると考えられる。(2)コンピューター制御軸索興奮性測定による末梢神経のイオンチャンネル評価:正常対照100名、疼痛患者30名において施行した。末梢神経障害性疼痛患者では軸索持続性Na電流が増加しており、このために軸索興奮性増大・自発発射によって疼痛が惹起されていることを指示する結果であると思われる。現在、Naチャネル阻害剤による治療効果を検討中である。

正常対照が20名になると、統計的画像解析が可能になるため現在症例を集積中である。慢性疼痛の初期イベントは末梢神経におめるNaチャネネルの強発現と軸索興奮性増大であり、慢性経過中に徐々に中枢の感作が進展することが予想される。この仮説を確かめるべく、末梢神経から脳の機能変化について体系的検討を進めている。研究実績の概要は以下に示すように、概ね順調に進んでいると考える。(1)痛覚線維選択的刺激による脳誘発電位:正常対照40名、疼痛患者35名において施行した。目標症例数は正常対照40名、疼痛患者50名であり、目標症例数に近づいている。順次解析を進める予定である。(2)コンピューター制御軸索興奮性測定による末梢神経のイオンチャンネル評価:正常対照100名、疼痛患者35名において施行した。目標症例数は正常対照100名、疼痛患者50名であり、既に正常対照における検討は目標症例数に達しており、疼痛患者における検索も半数に達している。(3)脳血流SPECTによる大脳辺縁系の変化:正常対照10名、疼痛患者5名で施行した。統計的画像解析のために必要な正常対照の目標症例数は20名、疼痛患者における症例を集積中である。上記検討にける現在の所見の集計では疼痛における中枢性感作の作業仮説を支持する結果が得られている。疼痛の客観的評価に関する研究実績の概要は以下に示すように、概ね順調に進んでいると考える。(1)痛覚線維選択的刺激による脳誘発電位:正常対照30名、疼痛患者25名において施行した。目標症例数は正常対照40名、疼痛患者40名であり、既に目標症例数の半数に達している。(2)コンピューター制御軸索興奮性測定による末梢神経のイオンチャンネル評価:正常対照100名、疼痛患者50名において施行した。目標症例数は正常対照100名、疼痛患者40名であり、既に正常対照における検討は目標症例数に達している。また疼痛患者における検索も半数に達している。この結果は今年度中に公表予定である。統計的画像解析のために必要な正常対照の目標症例数は20名であり、現在半数に達している。疼痛患者における症例を集積中である。疼痛の客観的評価に関する研究のさらなる推進は以下のように予定している。(1)痛覚線維選択的刺激による脳誘発電位:正常対照、疼痛患症例を目標症例数まで増やし、疼痛患者における痛覚誘発脳電位の亢進が、末梢神経障害による痛覚伝導路の障害による痛覚過敏に対応していることを示す所見が得られつつあり、これをさらに多数症例で検証する。(2)コンピューター制御軸索興奮性測定による末梢神経のイオンチャンネル評価:末梢神経障害性疼痛患者では軸索持続性Na電流が増加しており、このために軸索興奮性増大・自発発射によって疼痛が惹起されている。疼痛患者に対してNaチャネル阻害剤による治療効果を検討中である。次年度中に持続性Na電流定量による治療効果の客観的判定について一定の結論を出すことを予定している。(3)脳血流SPECTによる大脳辺縁系の変化:主例を増やし、統計的解析が可能になるため現在症例を集積中である。
周辺環境による膵β細胞新生誘導機構の解明

蛍光顕微鏡において新生β細胞の位置情報を解析した結果、全ての新生β細胞は、1膵管に近接した“βduct細胞"と、2膵管領域から離れ血管に近接した“βvessel細胞"のいずれかに分類され、膵管・血管両者から離れた領域に新生β細胞は検出されなかった。またnew Insulin-Timerマウス胎生膵の凍結切片において抗Mafa抗体,抗Mafb抗体を用いた免疫染色を行ったところ、Mafa陽性細胞はβvessel細胞に、Mafb陽性細胞はβduct細胞に多く認められた。また膵管に近接した新生β細胞(βduct)と膵管領域から移動し血管に近接した新生β細胞(βvessel)をE14.5から経時的に定量した結果、観察した全ての発生段階でβduct, βvesselともに観察され、膵管・血管両者から離れた領域に新生β細胞は検出されなかった。さらにnITマウス胎生膵の凍結切片において抗Mafa抗体を用いた免疫染色を行ったところ、βvessel細胞におけるMafa陽性率はβduct細胞に比し、有意に高値であった。以上の結果は、βvessel細胞とβduct細胞はともにインスリンプロモーターがonになってからの時間経過に関しては均質な新生β細胞、即ちtemporally immature beta cellsでありながら、機能面の成熟度に関しては不均質な細胞集団である可能性を示唆している。申請時に記載したpreliminary dataが異なる発生段階でも同様の結果であることを確認できた。さらにlive imaging画像を得るための撮影条件を至適化することに成功した。現在の方法ではlive imaging時に血管や膵管の位置を同定することが困難であるため、migrationの軌道を明らかにするためには、血管や膵管を標識する新たなレポーターマウスと交配する必要がある。また膵管に近接した新生β細胞(βduct細胞)と膵管領域から移動し血管に近接した新生β細胞(βvessel細胞)をE14.5から経時的に定量した結果、観察した全ての発生段階でβduct, βvesselともに観察され、膵管・血管両者から離れた領域に新生β細胞は検出されなかった。さらにnew Insulin-Timerマウス胎生膵の凍結切片において抗Mafa抗体を用いた免疫染色を行ったところ、βvessel細胞におけるMafa陽性率はβduct細胞に比し、有意に高値であった。以上の結果は、βvessel細胞とβduct細胞はともにインスリンプロモーターがonになってからの時間経過に関しては均質な新生β細胞でありながら、機能面の成熟度に関してはheterogeneousな細胞集団である可能性を示唆している。Mafa mRNAはいずれの分画においても検出されなかったため、βvesselに相当する分画を同定することはできなかった(cDNA合成過程でMafa cDNAのamplificationが充分に行われなかった可能性がある)。[1]成体マウスにおいてβ細胞新生誘導するモデルマウス、例えばGLP-1 analogue + gastrin投与モデル(Sasaki, Miyatsuka et al. Diabetologia 2015)を用いてβ細胞新生が成体膵のどの領域で起こるか解析する。[2] nITマウス胎生膵をVEGFR2 kinase inhibitor存在下で培養することにより、血管からのシグナルがβ細胞新生にどのような影響を及ぼすのか明らかにする。single-cell RNA-seqデータを詳細に解析し、新生β細胞内の特定の細胞分画にのみ高発現する遺伝子群を抽出する。これにより抽出された遺伝子の空間的発現パターンを明らかにするため、new Insulin-Timerマウス胎生期膵臓の凍結切片を用いて、免疫染色あるいはin situ hybridizationを行う。これにより、ある遺伝子が血管近傍の新生β細胞にのみ高発現していることが確認されれば、Mafaに代わるβvesselに高発現するマーカーを見出すことにつながる。