hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
聴覚障害者のためのリアルタイム字幕呈示システムにおける最適情報呈示に関する研究

復唱音声認識方式を用いたリアルタイム字幕システムにおいても精度100%の字幕の提供は困難である.そこで,字幕呈示過程において,誤認識を含む不完全字幕と話者の発話情報を最適な形で呈示することで内容理解を向上させる試みを行った.結果,不完全字幕に対し話者の顔を付加することで内容理解が向上する結果を得た.さらに,不完全字幕を話者の顔の呈示に対して先行呈示させることにおいても内容理解が向上する結果を得た.音声認識を用いたリアルタイム字幕呈示システムにおいて,現状では精度100%の字幕の生成は困難であり,字幕は誤認識を含む不完全な文章になる.しかしながら,重要なのは最終的な伝達内容に対する理解を100%に近づけることであり,そのためには不完全部分を補うための情報を内容理解の阻害なしに最適な状態で呈示することが重要となる.そこで本課題では,現在までに行ってきた字幕生成過程における精度向上のみならず,字幕呈示過程においてもヒトが阻害なく情報補完・統合を行うために,誤認識を含む不完全文と発話時のノンバーバル情報を呈示させる際に,どの様な顔の部位や情報間の呈示タイミングなどと言った,情報呈示に関する最適な方法を探る研究を行う.復唱音声認識方式を用いたリアルタイム字幕システムにおいても精度100%の字幕の提供は困難である.そこで,字幕呈示過程において,誤認識を含む不完全字幕と話者の発話情報を最適な形で呈示することで内容理解を向上させる試みを行った.結果,不完全字幕に対し話者の顔を付加することで内容理解が向上する結果を得た.さらに,不完全字幕を話者の顔の呈示に対して先行呈示させることにおいても内容理解が向上する結果を得た.音声認識を用いたリアルタイム字幕呈示システムの研究を行っている.現状では精度100%の字幕の生成は困難であり,字幕には誤認識を含む不完全な文章になる.しかしながら重要なのは伝達内容に対する理解を100%に近づけることであり,そのためには不完全部分を補うための情報を最適に呈示することが重要となる.本年度は,次の2つの小項目に関し初期検討を行った.不完全な文に対し話者の顔などのノンバーバル情報の活用による効果とその最適表示の方法1ノンバーバル情報として顔のどの領域を呈示するのが良いか.2ノンバーバル情報と字幕との呈示タイミングをどう制御するのが良いか.1では,不完全文からなる字幕のみの呈示(字幕のみ)を基準として,不完全文に対し話者の発話時の顔全体映像を付加した場合(字幕+顔),同状態における口元近接映像を付加した場合(字幕+口元)の3種で比較した.完全文(正解文)に対する回答文の正答率を文理解の向上の指標として健聴者と聴覚障害者に対し実験を行った結果,いずれの被験者群においても正答率は,「字幕のみ」<「字幕+顔」<「字幕+口元」となる傾向を示した.このことからノンバーバル情報を付加することで文理解が向上する傾向が確認された.聴覚障害者における傾向では統計的有意差が確認された.2では,ノンバーバル情報として話者の発話時の顔全体映像を用い,ノンバーバル情報に対して不完全文の呈示に時差(-5秒+5秒)を設けた試料に対し,いずれの時差が文理解の向上に貢献するかを比較した.先の実験と同様に正答率を聴覚障害者と健聴者で求めた結果,正答率は時差なし(±0秒)ではあまり向上が認められず,字幕先行側に1秒ずらした場合(-1秒(字幕先行1秒))が高くなる傾向を示した.また字幕先行側に外れるほど正答率が単調増加する傾向を示した.これらの傾向は,少ない被験者ながら聴覚障害者・健聴者を問わず確認された.音声認職を用いたリアルタイム字幕呈示システムにおいて,現状では精度100%の字幕の生成は困難であり,字幕には誤認識を含む不完全な文章になる.しかしながら,重要なのは最終的な伝達内容に対する理解を100%に近づけることであり,そのためには不完全部分を補うための情報を内容理解の阻害なししに最適な状態で呈示することが重要となる.本年度は, 2つの大項目の中の1つに関して,小項目を2つ設定し,各々の検討を行った.1.不完全な文に対し話者の顔などのノンバーバル情報の活用による効果とその最適表示の方法(1)ノンバーバル情報として顔のどの領域を呈示するのが良いか.(2)ノンバーバル情報と字幕との呈示タイミングをどう制御するのが良いか.(1)では,不完全文からなる字幕のみの呈示(字幕のみ)を基準として,不完全文に対し話者の発話時の顔全体映像を付加した場合(字幕+顔),同様に口元近接映像を付加した場合(字幕+口元)の3種で比較した.完全文(正解文)に対する回答文の正答率を文理解の向上の指標として健聴者と聴覚障害者に対し実験を行った結果,いずれの被験者群においても正答率は,「字幕のみ」<「字幕+顔」<「字幕+口元」となる傾向を示した.このことからノンバーバル情報を付加することで文理解が向上する傾向が統計的有意差として確認された.

(2)では,ノンバーバル情報として話者の発話時の顔全体映像を用い,ノンバーバル情報に対して不完全文の呈示に時差(-5秒+5秒)を設けた試料に対し,いずれの時差が文理解の向上に貢献するかを比較した. (1)の実験と同様に正答率をそれぞれの被験者群で求めた結果,正答率は時差なし(±0秒)ではあまり向上が認められず,字幕先行側に1秒ずらした場合(-1秒(字幕先行1秒))が高くなる傾向を示した.また字幕先行側に外れるほど正答率が単調増加する傾向を示した.これらの傾向は,何れの被験者群においても統計的有意差として確認された.音声認識を用いたリアルタイム字幕呈示システムにおいて,現状では精度100%の字幕の生成は困難であり,字幕は誤認識を含む不完全な文章になる.しかしながら,重要なのは最終的な伝達内容に対する理解を100%に近づけることであり,そのためには不完全部分を補うための情報を内容理解の阻害なしに最適な状態で呈示することが重要となる.現在までに,大項目の中の3つに関して検討を行った.1.不完全な文に対し話者の顔などのノンバーバル情報の活用による効果とその最適表示の方法(1)ノンバーバル情報として顔のどの領域を呈示するのが良いか.(2)ノンバーバル情報と字幕との呈示タイミングをどう制御するのが良いか.(3)ノンバーバル情報と字幕の同時呈示の際の認知的な同期精度(ヒトの時間ずれの検知限)(1)では,不完全文からなる字幕のみの呈示(字幕のみ)を基準として,不完全文に対し話者の発話時の顔全体映像を付加した場合(字幕+顔),同様に口元近接映像を付加した場合(字幕+口元)の3種で比較した.いずれの被験者群においても正答率は,「字幕のみ」<「字幕+顔」<「字幕+口元」となる傾向を示した.(2)では,ノンバーバル情報に対して不完全文の呈示に時差(-5秒+5秒)を設けた試料に対し,いずれの時差において文理解が向上するかを比較した.正答率は,時差なし(±0秒)ではあまり向上が認められず,字幕先行側に1秒ずらした場合(-1秒(字幕先行1秒))が高くなる傾向を示した.また字幕先行側に外れるほど正答率が単調増加する傾向を示した.(3)では,話者の顔情報と不完全字幕の呈示時差を意図的に設け,その呈示時差を被験者が検知できるかどうかを定量的に計測することを試みた.その結果,傾向は各被験者に依存する傾向を示したが,概ね呈示時差0+2秒の間に許容限があると推察される結果を得た.音声認識を用いたリアルタイム字幕呈示システムにおいて,現状では精度100%の字幕の生成は困難であり,字幕は誤認識を含む不完全な文章になる.しかしながら,重要なのは最終的な伝達内容に対する理解を100%に近づけることであり,そのためには不完全部分を補うための情報を内容理解の阻害なしに最適な状態で呈示することが重要となる.現在までに,大項目の中の3つに関して検討を行った.1.不完全な文に対し話者の顔などのノンバーバル情報の活用による効果とその最適表示の方法(1)ノンバーバル情報として顔のどの領域を呈示するのが良いか.(2)ノンバーバル情報と字幕との呈示タイミングをどう制御するのが良いか.(3)ノンバーバル情報と字幕の同時呈示の際の認知的な同期精度(ヒトの時間ずれの検知限)(1)では,不完全文からなる字幕のみの呈示(字幕のみ)を基準として,不完全文に対し話者の発話時の顔全体映像を付加した場合(字幕+顔),同様に口元近接映像を付加した場合(字幕+口元)の3種で比較した.いずれの被験者群においても正答率は,「字幕のみ」<「字幕+顔」<「字幕+口元」となる傾向を示した.(2)では,ノンバーバル情報に対して不完全文の呈示に時差(-5秒+5秒)を設けた試料に対し,いずれの時差において文理解が向上するかを比較した.正答率は,時差なし(±0秒)ではあまり向上が認められず,字幕先行側に1秒ずらした場合(-1秒(字幕先行1秒))が高くなる傾向を示した.また字幕先行側に外れるほど正答率が単調増加する傾向を示した.(3)では,話者の顔情報と不完全字幕の呈示時差を意図的に設け,その呈示時差を被験者が検知できるかどうかを定量的に計測することを試みた.
医療不信の実態と原因に関する研究

平成13年12月平成14年11月の期間に、合計25名の一般市民参加者(日常的に医療を受けている人々)に対して半構成的個人インタビューを行った。参加者の平均年齢は54歳(4268才)で、女性が54%を占めた。参加者の92%は医療機関に定期的に通院中、68%が入院経験を有していた。25名の参加者に対して行われたインタビューの総時間は1782分で、平均71分(37119分)であった。逐語録はA4用紙で586ページとなった。逐語録から関連する部分を抜書きし、コード化、カテゴリー化を行った。今回の質的研究では、様々な因子が医療を受ける人々の医師に対する信頼・不信に影響を及ぼしていることが明らかになった。抽出された医療における信頼と不信に関わるカテゴリーとサブカテゴリーはそれぞれ、(1)医学的能力:医学体験、伝聞、医師の特性による評価、(2)適切対応:妥当・不当、接し方、説明と納得、限界性、(3)情:アプリオリ、義理、情の表出、人格・人間性、斟酌・共感、心理的ケア、疎通性であった。十分な説明、医療の質と好ましい結果、医師の適切な態度などの他にも多くの影響因子が存在した。また患者の医療との関わりの深さによって、医師を信頼するにあたって外面的評価を重視する段階、医師の対応、技術を重視する段階、心のケアを重視する段階、関係の対等性と自己決定を重視する段階があることが示唆された。海外での研究と比較すると、文化の違いにかかわらず共通する部分と、わが国に独特な部分がある可能性も示唆された。特に「情」に関する部分や「信頼せざるを得ない」という心情的な部分、様々な医師患者関係を希望している点など独特な部分があった。また、医療機関の体制や医療制度の問題点に起因する医療不信もあることが示唆された。今後も信頼できる医療専門職と医療のあり方を模索する必要がある。平成14年3月現在、2ヵ年計画の途中で研究調査実施中であり、本調査からの直接的具体的な実績-学会発表や論文出版などは、まだ出ていない状況である。しかし関連研究から以下の実績が出ている(1、2)。以下に平成13年度に検討、実施した項目を挙げる。(1)平成13年度、研究開始と同時に、医療を受ける人々に対するインタビューを、どのような方法論を用いて実際行い、どのような手順で結果を分析するかを共同研究者間で検討した。その上で質的研究の専門家に何度かコンサルトして具体的な方法論と手順を決定した。(2)GroundedTheoryを用いてインタビュー分析を行う際の、実際的な手順と共同研究者の実際的な役割を決定した。また、医療不信と信頼に関して医療を受ける人々から、本当に考えていることを聞き出すためにはどのようなインタビュー参加者リクルート方法が適切かを再検討し、最も参加者の自発性が保障される方法を採用した。(3)参加者の属性やリクルート地域についてもリクルートを委託している調査会社と検討し、可能な地域を決定した。(4)この種の研究においても研究倫理委員会における審査が倫理的観点から見て不可欠と判断し、京都大学医学部、医の倫理委員会に研究プロトコールを提出(受け付け番号335番)した。そして、研究実施に関する指針書、承諾を得た。

現時点で、京都・大阪方面でリクルートされ研究参加を承諾してくださった10名の方に対する個人インタビューを終了しており、それらの逐語録を分析中である。4月には10名分の結果を集約し、それ以降のインタビューの方向性を決定する。平成14年5月より、上記以外の地域からの研究参加者を含め、月35名、計50名を目途として調査を続けていく予定でる。平成13年12月平成14年11月の期間に、合計25名の一般市民参加者(日常的に医療を受けている人々)に対して半構成的個人インタビューを行った。参加者の平均年齢は54歳(4268才)で、女性が54%を占めた。参加者の92%は医療機関に定期的に通院中、68%が入院経験を有していた。25名の参力者に対して行われたインタビューの総時間は1782分で、平均71分(37119分)であった。逐語録はA4用紙で586ページとなった。25名の逐語録から関連する部分を抜書きし、コード化、カテゴリー化を行った。今回の質的研究では、様々な因子が医療を受ける人々の医師に対する信頼・不信に影響を及ぼしていることが明らかになった。抽出された医療における信頼と不信に関わるカテゴリーとサブカテゴリーはそれぞれ、(1)医学的能力:医学体験、伝聞、医師の特性による評価、(2)適切対応:妥当・不当、接し方、説明と納得、限界性、(3)情:アプリオリ、義理、情の表出、人格・人間性、斟酌・共感、心理的ケア、疎通性であった。今までわが国で言及されてきた十分な説明、医療の質と好ましい結果、医師の適切な態渡などの他にも多くの影響因子が存在し、それぞれが相互に複雑に絡み合って医師患者関係における信頼・不信を形成していると考えられた。海外での研究と比較すると、文化圏の違いにかかわらず共通する部分と、わが国に独特な部分がある可能性も示唆された。特に「情」に関する部分や「信頼せざるを得ない」という心情的な部分、様々な医師患者関係を希望している点など独特な部分があった。また、医療機関の体制や医療制度の問題点に起因する医療不信もあることが示唆された。今後も信頼できる医療専門職と医療のあり方を模索する必要がある。
レーザアブレージョンで生成した衝撃波と強い渦輪,物体間干渉による圧縮性乱流の研究

本研究は,強いレーザ光を用いて,強い衝撃波と渦輪を生成し,それらの干渉現象やそれらと物体との相互作用によって生じる流れ場を,光学的可視化により観測し,圧縮性乱流現象の基本的な性質を明かにする目的で行われた.レーザアブレーションで衝撃波と渦輪を作るに先立って,まずレーザを集光してその近傍で起こるブレークダウンの様子を可視化し,放射された衝撃波やプラズマガスの状態を時間を追って観測した.またレーザアブレーションで放射される音を測定しその方向性等を調べた.衝撃波管によって生成した高速渦輪流れが小物体に接近したときに生じる物体周りの流れの様子も調べ,流れ場を作る物体形状の役割を明にした.以下に得られた知見を示す.(1)レーザビームを集光すると,その集光部を中心にレーザ照射方向に少し伸びた球状の強い衝撃波が外側に向って伝播する.球状衝撃波内部には,レーザビーム方向および後方へ進行する幾重にも重なった弱い衝撃波が生じ,これらは外側の球状衝撃波に追い付き吸収される.(2)レーザ集光部のプラズマ状態は,低密度の円盤状の層がレーザビーム軸方向に数層並び全体として球形に近い楕円形の構造を示している.層間は高密度で層の端からは小さな衝撃波が斜め後方に走っている.このプラズマ状態は長く続き,そこでは活発にエネルギーの放出や吸収が生じている.それは楕円形状の内側からガスが噴出したり,楕円形状部分が分裂して渦形状となって飛翔していることから分かる.この現象が起るときは強い衝撃波が生成され,また外側の球状衝撃波は大きく変動する.(3)高速渦輪流れが角を持つ小物体に衝突して行く過程で,物体側面には剥離泡が生じそれは渦輪に成長する.また物体前面の角と剥離渦を結ぶ面は剪断層が形成され小渦輪列が生じる.鈍頭物体の場合は剥離点からショックレットが形成された.これらの生成機構を明かにし,この相違には剥離泡が生じるときの先頭渦輪の位置が大きく関係することが分かった.本研究は,強いレーザ光を用いて,強い衝撃波と渦輪を生成し,それらの干渉現象やそれらと物体との相互作用によって生じる流れ場を,光学的可視化により観測し,圧縮性乱流現象の基本的な性質を明かにする目的で行われた.レーザアブレーションで衝撃波と渦輪を作るに先立って,まずレーザを集光してその近傍で起こるブレークダウンの様子を可視化し,放射された衝撃波やプラズマガスの状態を時間を追って観測した.またレーザアブレーションで放射される音を測定しその方向性等を調べた.衝撃波管によって生成した高速渦輪流れが小物体に接近したときに生じる物体周りの流れの様子も調べ,流れ場を作る物体形状の役割を明にした.以下に得られた知見を示す.(1)レーザビームを集光すると,その集光部を中心にレーザ照射方向に少し伸びた球状の強い衝撃波が外側に向って伝播する.球状衝撃波内部には,レーザビーム方向および後方へ進行する幾重にも重なった弱い衝撃波が生じ,これらは外側の球状衝撃波に追い付き吸収される.(2)レーザ集光部のプラズマ状態は,低密度の円盤状の層がレーザビーム軸方向に数層並び全体として球形に近い楕円形の構造を示している.層間は高密度で層の端からは小さな衝撃波が斜め後方に走っている.このプラズマ状態は長く続き,そこでは活発にエネルギーの放出や吸収が生じている.それは楕円形状の内側からガスが噴出したり,楕円形状部分が分裂して渦形状となって飛翔していることから分かる.この現象が起るときは強い衝撃波が生成され,また外側の球状衝撃波は大きく変動する.(3)高速渦輪流れが角を持つ小物体に衝突して行く過程で,物体側面には剥離泡が生じそれは渦輪に成長する.また物体前面の角と剥離渦を結ぶ面は剪断層が形成され小渦輪列が生じる.鈍頭物体の場合は剥離点からショックレットが形成された.これらの生成機構を明かにし,この相違には剥離泡が生じるときの先頭渦輪の位置が大きく関係することが分かった.本研究は,強い衝撃波と渦輪を生成し,それらの干渉現象やそれらと物体との相互作用によって生じる流れ場を,光学的可視化により観測し,圧縮性乱流現象の基本的な性質を明らかにする目的で行っている.本年度前半は衝撃波管を使用して生成した渦輪流れと3次元物体の相互作用現象を可視化観測し,後半は強い衝撃波,渦輪を作るための装置め製作を行った.以下に行った実験結果の概要を示す.小立方体に渦輪流れが接近し衝突していく様子の2つの側面像を,通常のシャドウグラフ法で,また斜め方向からの観測像を,奥行きが認知できるステレオ・シヤドウグラフ法によって可視化し観測した.立方体上の境界層の生成と成長、剥離渦輪の生成,ショックレットの生成およぴ両渦輪の相互作用運動などが観測された.得られた新しい知見は以下である.(1)立方体上には強い渦が生じ,剥離した生成直後の剥離渦輪は正方形である.(2)正方形渦輪は,自己誘導速度によって曲率の大きな角の部分は,他の部分より下流かつ渦輪の中心軸方向に移動する.即ち非粘性の場合の正方形渦輪の変形と同様な変形をしていることが分かった.(3)進行して来た円形め渦輪と正方形の剥離渦輪は互いに接近し相互作用を行う.

両渦輪は,時間経過とともに初期の正方形の軸から45度回転した形の軸を持つ1つの正方形渦輪へと変形していく.(4)剥離渦輪と進行渦輪が接近すると,それらの間に衝撃波が生成される.この生成原因は,両渦輪の間の流れが,ラバール管における衝撃波の生成時と同じ様な流れの状態になっていると考えられる.(5)剥離渦輪生成後には,正方形の辺から連続的に渦が生成される.これは渦輪後流の流れと境界層との境界面の不安定によって生じていると考えられる.以上はマッハ1.35程度の流れの結果である.来年度は、開発中の方法で生成した強い渦輪による実験を行う.本研究は,強い衝撃波と渦輪を生成し,それらの干渉現象やそれらと物体との相互作用によって生じる流れ場を,光学的可視化により観測し,圧縮性乱流現象の基本的な性質を明らかにする目的で行っている.本年度前半は衝撃波管を使用して生成した渦輪流れが,小平板に接近し衝突していく様子を,通常のシャドウグラフ法によって2つの異なる方向からの側面像を,また奥行きが認知できるステレオ・シャドウグラフ法によって斜め方向からの観測像を得た.小平板上の境界層の生成と成長,剥離渦ループの生成,ショックレットの生成および両渦輪の相互作用運動などが観測された.後半はレーザアブレーションによって生じた衝撃波の性質を調べた.以下に得られた実験結果の概要を示す.(1)小平板の側面上には強い剥離泡が生じ,それが側面から離れて生じた渦は正方形の渦ループとなっている.(2)正方形渦輪は,曲率の大きな角の部分は,他の部分より下流かつ渦輪の中心軸方向に向かって運動し,2次元平面上にあった渦ループは,時間と共に平面からずれて3次元的な変形をする.(3)正方形の剥離渦ループは進行して来た円形の渦輪に接近し相互作用を行う.両渦輪の衝突後には細い渦線が複雑に絡み合う.しかし全体として渦輪の形は保たれ,時間経過とともに初期の正方形の軸から45度回転した形の軸を持つ1つの正方形渦ループヘと変形する.(4)剥離渦ループと進行渦輪が接近すると,それらの間に衝撃波が生成される.(5)剥離渦ループ生成後に,小平板の前面の辺から連続的に渦が生成される.これは両渦輪の流れの間にできる境界層の不安定によって生じていると考えられる.(6)レーザアブレーションによって生じた衝撃波をマイクロフォンで測定し,方向分布を調べた.その強さには,方向性があることが分かった.また,使用した金属の種類にはあまり影響しないことも分かった.来年度は,レーザアブレーションによって生じた衝撃波を用いて生成した強い渦輪による実験を行う.本研究は,強いレーザ光を用いて,強い衝撃波と渦輪を生成し,それらの干渉現象やそれらと物体との相互作用によって生じる流れ場を,光学的可視化により観測し,圧縮性乱流現象の基本的な性質を明かにする目的で行っている.本年度は,Nd-YAG-レーザ光(波長1064nm,パルス幅47ns,出力エネルギー450mJ)を集光したときに生じる現象を調べた.強いパルスレーザを大気中で集光すると,集光点近傍の大気がブレークダウンされ衝撃波が生じる.この衝撃波の生成過程や様子また集光点近傍のプラズマガスの状態などはまだ良く調べられていない.そこで,まずレーザ集光後の状態の様子を可視化して観測した.焦点距離100mmの集光レンズでレーザ光を集光し,レーザ光の照射方向に対して垂直の方向から,色素レーザ光を光源に用いたシャドウグラフ法によって側面観測を行った.YAGレーザ光の照射後1μsおきに遅延をかけてフイルム上に記録し観測した.得られた画像から以下のような知見を得た.(1)レーザ集光によって大気ガスは発光する.
重合反応における分子量分布制御のための計算機援用制御システムの開発

本研究では、近年の高品質指向から重要性を増している製品重合物の重合度分布の制御問題をラジカル重合反応系を対象に考察している。希望する重合度分布を持つ重合物を1回の回分操作で得るためには、どのような反応操作をすればよいかを容易に求める方法論を探求し、ここでは、瞬間の重合度分布に着目して、バッチ反応終了時にポリマー転化率、製品重合物の平均値である平均重合度、および分散値に対応するポリディスパーシテイの値が希望する値に一致するような反応温度操作パターンを簡便に導出する手法を提案している。得られた温度操作パターンを実現するためより洗練された制御系の開発が必要になる。対象としているラジカル重合反応系は化学プロセスの中でも非線形性が強いシステムである。とりわけバッチ重合反応操作の場合、非定常操作であり内部状態値が時々刻々変化し、プロセスの特性もそれに伴って変化する。開発したAIMC,AICS,モデル予測制御の有効性をシミューレーション、および実験により検討している。本年度の研究実績として、次の4点が挙げられる。1.ゲル効果を考えた重合反応のモデル化スチレン溶液重合反応において、スチレンモノマー転化率、重合物の平均重合度等の実験データよりゲル効果をも考えたスチレン重合反応のモデルを構築した。2.分子量分布制御の為の方法論の確立回分式スチレン重合反応系における最終重合物の分子量分布の平均値と分散値を制御する問題に対して、1.で得られた数式モデルをもとに最適な反応温度パターンを決定する方法論を明らかにした。この方法論は複雑な連立微分方程式の2点境界値問題を解く必要はなく、簡単な連立代数方程式を解けばよい利点を持つ。3.反応温度制御の為の制御システムの開発2.で述べた方法論で決定された反応温度方策を実現する為の制御システムを開発した。即ち、反応器内温度及びジャケット温度をデータロガーで計測し、そのデータをマイクロコンピュータに取り込み、反応温度を希望の温度と一致させる為に必要な冷却水流量を計算し冷却水ラインの弁を開かせるといった制御システムを開発した。この反応温度制御の為の計算機援用制御システムは、カスケード制御の構造を持っており、その為被制御量である反応温度の制御精度は大変高いものとなっている。4.分子量分布制御の為の制御システムの開発2で述べた方法論より決定した反応温度パターンを3.で述べた制御システムを用いて実現することにより、希望の分子量分布を持った重合物が得られることを実験的に確かめた。本年度の研究実績として,次の2点が挙げられる.1.分子量分布のオンライン推定重合反応系一般に存在する不確定要素として,モノマー原料中に含まれる活性不純物があることがわかった.この活性不純物の存在下で製品重合物の分子量分布を制御するためには,まず不純物の影響で反応当初予想されていたものから変化していると考えられる分子量分布を,オンライン的に推定しなければならない.そこで,モノマー転化率のオンラインデータ値から活性不純物に起因した不確定なシステムパラメータを同定し,その同定値から反応途中の各時刻における製品重合物の分子量分布を推定する機構を開発した.これにより,重合反応系においてしばしば問題となる原料モノマー中の活性不純物の混入に対し,その影響を補償し設定通りの分子量分布を重合物に持たせることが可能になった.2.分子量分布のオンライン制御システムの開発1.で述べた分子量分布のオンライン推定機構により得られる情報を用いて,分子量分布制御を達成するための操作入力の合成を行なう制御システムを開発した.このシステムは,推定された分子量分布の値を新たな初期値として,反応終了時に分子量分布を希望値まで持っていくための反応操作条件を,簡単な連立代数方程式から求めてくるものである.これより決まってくる反応条件を実現するように実際の反応操作を行なっていけば,反応終了時には希望する分子量分布を持った製品重合物が得られることが,実験的にも確かめられた.前年度までに、重合反応系における重合度分布と反応温度パターンとの関連を、ラジカル重合系を具体例として検討し、瞬間の重合度分布に着目して、バッチ反応終了時にポリマ転化率、製品重合物の平均重合度、およびポリディスパーシティの値が、希望の値に一致するような反応温度操作法を開発した。得られた最適温度操作パターンを実現するためには、よりソフィスティケイトなアドバンスト制御系が必要となるが、対象としている重合反応系は強い非線形性を持つだけでなく、温度操作が非定常となり、しかも、反応進行中に多くの不確定性を伴なう、最も制御しにくい対象となっている。

従って、その制御系はロバスト性に富むものが要求される。本年度は特にこの点に力を注ぎ、前年度に開発したAIMC(Adaptive Internal Model Control)、AICS(Adaptive Inferential Control System)ならびに、モデル予測制御(Model Predictive Control)のロバスト性を安定性、操作性の両面から理論的に検討するのみならず、コンピュータ・シミュレーションによる数値実験も平行して行い、分子量分布を考慮した重合反応の品質制御のための計算機援用システムの構築に向けて、多くの有用な知見えた。また、最終年度に当たることから、3年間の成果を取りまとめ、重合反応系の計算機援用オペレーションシステム開発に役立てうる報告書を作成した。
一般住民における腎機能低下と無症候性脳血管障害の関連

近年、腎細小血管の解剖学的、機能的類似性から腎機能と無症候性脳血管疾患との関連が指摘され始めており、患者コホートからの報告ではその関連が報告されているが、一般住民からの報告はまだ少なく、その評価は分かれている。本研究では、40歳代から80歳代の850人の健常な日本人一般住民を対象として、腎機能およびその経年変化と無症候性脳血管疾患との関連、およびこの関連への循環器疾患発症因子の介在の程度を明らかにする。無症候性脳血管疾患は脳卒中および認知機能低下指標として注目されているため、本研究で得られた結果は、高齢社会における認知症・脳卒中の早期発見マーカーとして予防に繋がることが期待される。
細胞内共生成立過程の解析のための多元素同時マイクロイメージング質量顕微鏡法の開発

ミトコンドリアや葉緑体といったオルガネラを生み出した細胞内共生は、細胞の中に細胞が共生することにより新たな機能と構造を獲得する機会を生物にもたらす細胞進化の大きな原動力となっている。真核細胞の進化過程を解き明かす上で、細胞共生がどのように成立し、維持されているのかを分子レベルで詳細に理解することが求められる。ミドリゾウリムシとクロレラの共生メカニズムの解析の先行研究から酸化還元や抗酸化に関わるタンパク質の活性中心となる金属元素が、細胞内共生成立過程において細胞内で重要な役割を果たしているものと推測される。そこで本研究では、先端的多元素同時マイクロイメージング質量顕微鏡法による細胞内元素マッピング解析技術基盤を構築することを目指した。平成30年度は、前年度までに構築した細胞内元素マッピング解析のための、高分解能レーザーアブレーション(LA)装置と誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を組み合わせたmicroLA-ICP-MSシステムを活用して細胞内の主要元素を測定する際の、レーザーアブレーション用の専用試料台表面への細胞の整列化技術について検討した。従来、細胞を試料台に細胞を積載すると、無秩序に固定化されるため、連続して細胞を自動分析することが困難であった。そこで、多数の細胞を1細胞ずつに分画、整列させる新規なマイクロデバイスを新規に作製し、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計(LA-ICP-MS)を用いてマイクロデバイス上に配列させた細胞試料中の多元素同時検出を試みた。清浄なシリコンウェハー上にリゾグラフィ技術により細胞をトラップする微細構造を構築し、専用アプリケーターを用いることで細胞を試料台上に効率よく整列させることに成功した。本研究により考案した細胞捕捉デバイスとその応用質量分析技術について、特許として出願した。そこで本研究では、先端的多元素同時マイクロイメージング質量顕微鏡法による細胞内元素マッピング解析技術基盤を構築することを目的とした。さらに、細胞内共生成立過程における元素挙動解析へ応用して、金属元素が細胞共生に果たす役割の解明を目指している。平成28年度は、細胞内元素マッピング解析のための、高分解能レーザーアブレーション(LA)装置と誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を組み合わせたmicroLA-ICP-MSシステムを構築し、細胞内共生モデル生物ミドリゾウリムシの細胞内の主要元素について、そのイメージング方法について検討した。その結果、固定したミドリゾウリムシ細胞をレーザーで走査する間に取得されるLA-ICP-MSの連続データからリン、亜鉛、マグネシウムの二次元マッピングイメージを同時に取得することに成功した。また、これら元素毎に特長的な細胞内分布を示すことを見出した。平成28年度の研究で構築したmicroLA-ICP-MSシステムを用いて、ミドリゾウリムシの細胞内の主要元素についてイメージングを可能にした成果は、細胞内共生成立過程における元素の役割を解明する上で重要な技術的基盤になると考えられる。平成29年度は、前年度までに構築した細胞内元素マッピング解析のための、高分解能レーザーアブレーション(LA)装置と誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を組み合わせたmicroLA-ICP-MSシステムを活用して細胞内共生モデル生物ミドリゾウリムシの細胞内の主要元素についてイメージングする際の、レーザーアブレーション用のガラス試料台表面への細胞の固定化技術について検討した。従来、細胞を試料台に無固定で積載し、自然乾燥させる際に多くの細胞が急激な乾燥により破裂していた。そこで、細胞をグルタルアルデヒドで固定した後に、試料台に積載し、さらに油膜で覆うことで試料の乾燥を防いだ。その結果、試料をLA-ICP-MS分析時の試料環境を再現して、試料を窒素気流下に2時間に晒ししても細胞の形態を固定されたままの状態に維持することに成功した。前年度までに構築した高分解能レーザーアブレーション(LA)装置と誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を組み合わせた、細胞内元素マッピング解析のための、microLA-ICP-MSシステムを活用して、平成29年度は細胞内共生モデル生物ミドリゾウリムシの細胞内の主要元素についてイメージングする際の、レーザーアブレーション用のガラス試料台表面への細胞の固定化技術について検討した。

その結果、試料をLA-ICP-MS分析時の試料環境を再現して、試料を窒素気流下に2時間に晒ししても細胞の形態を固定されたままの状態に維持することに成功した。以上の成果は、今まで試料台上で細胞試料が急激な自然乾燥により、その多くが破裂しており元素イメージングを実施する上での問題となっていた点を改善し、より生きていた時と近い状態に固定化して細胞内元素をイメージングすることを可能にしたものと評価できる。ミトコンドリアや葉緑体といったオルガネラを生み出した細胞内共生は、細胞の中に細胞が共生することにより新たな機能と構造を獲得する機会を生物にもたらす細胞進化の大きな原動力となっている。真核細胞の進化過程を解き明かす上で、細胞共生がどのように成立し、維持されているのかを分子レベルで詳細に理解することが求められる。ミドリゾウリムシとクロレラの共生メカニズムの解析の先行研究から酸化還元や抗酸化に関わるタンパク質の活性中心となる金属元素が、細胞内共生成立過程において細胞内で重要な役割を果たしているものと推測される。そこで本研究では、先端的多元素同時マイクロイメージング質量顕微鏡法による細胞内元素マッピング解析技術基盤を構築することを目指した。平成30年度は、前年度までに構築した細胞内元素マッピング解析のための、高分解能レーザーアブレーション(LA)装置と誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を組み合わせたmicroLA-ICP-MSシステムを活用して細胞内の主要元素を測定する際の、レーザーアブレーション用の専用試料台表面への細胞の整列化技術について検討した。従来、細胞を試料台に細胞を積載すると、無秩序に固定化されるため、連続して細胞を自動分析することが困難であった。そこで、多数の細胞を1細胞ずつに分画、整列させる新規なマイクロデバイスを新規に作製し、レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析計(LA-ICP-MS)を用いてマイクロデバイス上に配列させた細胞試料中の多元素同時検出を試みた。清浄なシリコンウェハー上にリゾグラフィ技術により細胞をトラップする微細構造を構築し、専用アプリケーターを用いることで細胞を試料台上に効率よく整列させることに成功した。本研究により考案した細胞捕捉デバイスとその応用質量分析技術について、特許として出願した。平成28年度の研究で構築したmicroLA-ICP-MSシステムの分析感度および定量性の向上を目指す。具体的な研究計画としては、microLA-ICP-MSシステムの細胞の元素分析に最適なパラメータの探索、およびバックグラウンドノイズ低減のための細胞前処理プロセスの最適化を実施する。とくに細胞培養時に用いた培養液に含まれる塩類は分析時のベースノイズとなるため、細胞にダメージを与えない範囲で細胞の洗浄前処理するための最適な前処理法を模索して、定量性の向上に努める。
現象学および生態学的心理学における知覚システムの研究

現在的な知覚、過去的な想起、未来的な予期という、われわれの経験にかかわる三つの意識様態のうち、しばしばもっとも基礎的なものと見なされるのは知覚である。知覚がなければ想起や予期が成立しないという意味で、知覚の方が根源的だと思われるからであり、知覚によって与えられる経験と、想起や予期によって与えられる経験とを比べてみると、知覚経験の方が明証的であるように感じられるからである。本研究の目的は、こうした知覚のあり方について現象学が行なった主張を、19世紀後半から20世紀に提唱された知覚論と照らし合わせ、21世紀における議論の文脈に置き直すことにあった。そのためには、以下の3点から知覚論の諸タイプを整理した上で、現象学的な知覚論を、知覚の論理地図のうちに位置づけることが必要であった。第一に、知覚の本性にかんする伝統的な説明の基本タイプを、(1)物理的世界の形而上学的な基底性を認める(実在論)か否(非実在論)か、(2)知覚アクセスが直接的であると考える(直接性)か否(媒介性)かに応じて、(1)直接的実在論、(2)間接的実在論、(3)観念論の3つの立場に分類し、その基本特徴を抽出すること。第二に、知覚にかんする現代的な解釈の争点を、まず(I)表象主義VS.反表象主義、という対立軸のうちに見出し、20世紀においてそうした立場を代表するものとして、計算主義やコネクショニズムにおける表象主義的な知覚論と、ギブソンの生態学的心理学に見られる反表象主義的な知覚論とを、比較検討すること。第三に、知覚をめぐる解釈のもう一つの争点を、(II)実在論vs.観念論、という対立軸のうちに求め、実在論的な知覚論(直接的実在論、間接的実在論)とは対照的な、非実在論的な知覚論(観念論)のヴァリエーションを吟味すること。以上3つの観点から、知覚をめぐる論理地図を描き出し、そこに、フッサールらの知覚論を位置づけることにより、現象学における知覚理解が、狭義の観念論とは異なる新たな知覚論として、知覚のシステム的なあり方を強調する特徴をもっている、という事態を確認することが可能になった。こうした研究成果の一部は「知覚というシステム-現象学と知覚論-」(長滝祥司編『現象学と21世紀の知』(ナカニシヤ出版)第3章)として刊行された。平成14年度は、ギブソンによる知覚システム論とフッサールの空間知覚論を比較検討するための作業を行なった。(1)まず、ギブソンがその知覚システム論において行なった伝統心理学批判の内容を検討した。主としてギブソンの第二の主著『知覚システムとしての諸感覚』に依拠しながら、J.ミュラーの「特殊神経エネルギー説」から帰結する「間接知覚論」の内容を分析し、それを批判するためにギブソンが提唱した「直接知覚論」の意義について考察した。(2)次に、ギブソンの知覚システム論を現代の認知科学のうちに位置づける準備として、主要な知覚理論における認知モデルの特徴を抽出することを試みた。

そのために、ミュラー、ヘルムホルツ以来の伝統心理学と現代の古典的計算主義との共通点を「表象主義」的な「間接知覚論」という点に見出した。また、古典的計算主義とコネクショニズムの知覚モデルを比較し、内的表象が構文論的な構造をもつとみなす前者と、内的表象が構文論的な構造を欠く分散表象であるとみなす後者が、ともに内的表象にもとづく「表象主義」的なフレームワークに依拠する点で共通性をもつことを確認した。(3)さらに、以上のような「表象主義」と対立するものとして、ギブソンの知覚システム論を現代の認知科学諸派のうちに位置づける作業を行なった。具体的には、計算主義の立場からフォーダー=ピリシンが行なったギブソン批判と、それに対してギブソニアンのターヴェイ=リードが行なった反論の内容をあわせて吟味し、「表象主義(=古典的計算主義、コネクショニズム)」と「反表象主義(=生態学的アプローチ)」の対立構図を描き出すことを行なった。(4)最後に、ギブソンの知覚システム論とフッサールの空間知覚論との内在的関連の解明を試みた。その成果は「知覚というシステム-現象学と知覚理論-」(長滝祥司編『現象学と21世紀の知』(ナカニシヤ出版)所収、近刊)として平成15年度中に公表される予定である。本年度は、ギブソンによる知覚システムの分析とハイデガーの知覚世界論との関係を取り扱うための基礎研究を行なった。具体的には、両者の発想の源泉にまで遡って、その議論の基本構造を比較検討する作業を行なった。(1)まず、ギブソンの「知覚システム」概念を、科学史的な観点から捉え直すことを試みた。そのためには、G.L.ウォールズの動物生理学的な視覚論『脊椎動物の視覚系と適応放散』を検討することが必要となった。そして、特に<脊椎動物の眼が発生する過程についての進化論的分析>と<眼が環境へと適応する過程について生態学的分析>の2点が、ギブソンの直接知覚論に強い影響を与えたことを確認した。(2)次に、ハイデガーの「世界内存在」概念を、影響史的な観点から再検討することを試みた。すなわち、シェーラーを経由してハイデガーの「世界内存在」概念に影響を与えた、ユクスキュルの生態学的な「環境世界」論を分析した。その上で、ユクスキュルの「環境世界」概念が、19世紀の生理学者ヨハネス・ミュラーの「特殊神経エネルギー」説を動物の環境世界へ適用することによって成立していることを確認した。(3)最後に、(1)(2)の研究成果を比較検討することを行なった。以上の作業から明らかになったことは、ギブソンの知覚システム論とハイデガーの知覚世界論は、知覚を主体と環境との相互作用から捉える反表象主義的なアプローチを採用する点で類似性をもつものの、ミュラーの仮説に対する評価という点でまったく異なる要因に支配されている可能性がある、ということである。本年度の研究成果は「知覚の反表象主義-ギブソンとハイデガーを手がかりに-」として平成16年度中に公表される予定である。これまでの研究の完成年度として、本年度は主に二つの作業を行なった。まず、前年度からの継続的な研究として、(1)ギブソンによる知覚系分析とメルロ=ポンティの知覚論を取り上げ、ギブソンの知覚システム論とメルロ=ポンティの身体論の内在的関連の解明を行なった。心理学的な「恒常仮説」批判は両者に共通するものであるが、それ以外の観点からギブソンおよびメルロ=ポンティによる知覚分析の異同を探ることが課題となった。特に、ギブソンとメルロ=ポンティそれぞれの著作のうちに見られる感覚モダリティの相互連関にかんして、ギブソンにおける「知覚システム」の分析とメルロ=ポンティにおける「共感覚」や「肉(chair)」の分析とを比較検討することを試みた。
新規抗腫瘍薬の創製を指向したゲルセミウム属アルカロイドの合成研究

共通の中間体から同属化合物を、独自の反応条件を活用しつつ幅広く合成し、構造活性相関を行うことで、天然物をシードとした新規抗腫瘍薬を創製することを目的としている。Gelsemium属アルカロイドのうちHumantenine型、Gelsemine型、Gelsedine型に含まれる化合物は共通してスピロインドリノンを含む7員環骨格を持っている。近年、Gelsedine型の化合物の中には腫瘍細胞に対する細胞毒性を有するものも報告されており、同様な骨格を有するHumantenine型やGelsemine型も含め、天然物をシードとしたGelsemium系新規抗腫瘍薬の創製が期待できる。年度の初めにはGelsemium属アルカロイド合成の共通中間体より5つのGelsedine型化合物の合成に成功していた。本年度、その共通中間体を用いてさらに複雑な縮環様式を有するGelsemine型化合物の合成研究に着手した。結果として2つの炭素-炭素結合の形成を分子内反応の活用によって巧みに行うことで、Gelsemine型化合物の中心となる炭素骨格の構築を達成した。共通中間体がGelsedine型化合物の合成に加え、Gelsemine型化合物の中心骨格へと誘導可能であることを示すことができ、天然物を基軸としたライブラリー構築に適切な中間体の設定を行うことができていると言え、新規抗腫瘍薬の創製の可能性を持った合成経路を確立することができていると考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。このような目的のもとで研究を行った結果、今年度は昨年度達成していたGelsemoxonineに加え、さらに4種のGelsedine型化合物の不斉全合成を達成した。具体的にはラクタム構造を有するGelsedilam、ピロリジン環を有するGelsedine、さらに酸化度の高いGelsenicineや14-Hydroxygelsenicineの合成を行った。今年度の研究について3つの成果を挙げることができたと考えている。一つ目は、現在までに不斉全合成の報告がなかったGelsedine型化合物を5種類全合成したことである。二つ目は、中心骨格を有する化合物をあらかじめ合成し、それを用いて様々な同属化合物の合成を達成したことで、天然物を基軸とした化合物ライブラリー構築を指向した本合成経路の妥当性を示すことができた点である。三つ目は、Gelsemoxonine合成の際に見出したTMSCNおよびDBUを用いた分子内レドックス反応を活用した独自の変換を再び適用することで本反応の有用性を示すことができた点である。実際に5種類のGelsedine型化合物の不斉全合成を達成したことで、本合成経路の妥当性を示すことができ、天然物を基軸とした化合物ライブラリー構築が大いに期待できる成果を挙げることができたと考えているため。これまでに報告した通り、今年度5種類のGelsedine型化合物の全合成を達成することができたので、今後はGelsemine型化合物やHumantenine型化合物の合成を目指した変換を行っていきたいと考えている。さらに、Gelsemium系の新規抗腫瘍薬の創製を達成することを目標とし、合成した化合物について構造活性相関等を行い、構造の最適化を行うことを計画している。
鹿児島湾の水銀の濃縮についての研究ー桜島火山灰及び火山ガス、海水、プランクトン、魚介類からの人体への生物濃縮ー

本研究を遂行するために鹿児島湾を取り巻く環境中の水銀濃度を測定したが、鹿児島湾を取り巻く環境として、海水・火山灰・雨水・土壌・河川底質土・魚介類を選んだ。また、鹿児島湾沿岸住民の魚介類摂取量と尿中水銀レベルを把握する目的で、桜島町住民さらに対象としての鹿児島郡三島村硫黄島住民と鹿児島郡十島村宝島住民の血液と尿を採取した。総水銀の測定は、魚介類はマゴス法で、海水はジチゾンーベンゼンで抽出後、その他は乾燥後、直接硝酸ー過塩素酸ー硫酸を加え湿式分解後、塩化第一スズによる還元気化法で行なった。メチル水銀はECDガスクロマトグラフィ-で行なった。海水中の総水銀濃度は6.3ー19.7pptで、これまでに鹿児島湾海水中の水銀濃度についての坂元(1986)の報告とほぼ同程度であった。また、海水の総水銀濃度はpH値に依存してはいなかった。桜島周辺海岸の海水中の総水銀濃度は0.6ー7.4pptで、同時に測定した水俣百間港の6.2pptを越える地点もあった。メチル水銀濃度は0.12ー2.2pptで、水俣百間港の0.44pptより低値で、水俣湯ノ児の0.19pptとほぼ同程度か幾分高値であった。したがって、鹿児島湾水銀汚染が自然的汚染に加え、一部人為的汚染があることを示した。また、同時に採集した同地点の貝類中の総水銀及びメチル水銀濃度との間に有意の正相関関係がみられ、海水の総水銀及びメチル水銀が生物濃縮されていることが見出された。総水銀濃度は土壌中で6ー128ppb、河川底質土で4ー96ppbであったが、工場のある流域で高く、人家の散在する流域で低い傾向がみられた。また源流付近の水田地帯で高い川もあり、かっての水銀系農薬の水銀が残留していることも考えられた。魚類の総水銀濃度は、依然湾奥産の魚類で高値であったが、魚種間の総水銀濃度の差は、魚類の棲息場所の環境中(海水と底質)の水銀濃度と食性(食餌中の水銀濃度)に依存して生み出されていることが示された。本研究を逐行するために鹿児島湾を取り巻く環境中の水銀濃度を測定したが、鹿児島湾を取り巻く環境として、海水・土壌・河川底質土・魚類を選んだ。海水は鹿児島大学実習船南星丸を利用し、鹿児島湾の26地点の表層水(水面下1m)を採水した。土壌は電池等の焼却処理による水銀の環境への放出を考慮して鹿児島市広木麈芥処理場を中心として、0.5kmの同心円上に8方向、4地点の計33地点の地下10cmの土を採取した。河川の底質土として鹿児島市内の6河川の河口からの距離1km毎地点で、ほぼ源流に亙って採取した。魚類は湾岸の6地点で釣りにより採集した。総水銀の測定は魚類はマゴス法で、海水はジチゾンーベンゼンで抽出後、その他は乾燥後、直接硝酸ー過塩素酸ー硫酸を加え湿式分解後、塩化第一スズによる還元気化法で行なった。海水中の総水銀濃度は6.3ー19.7pptでこれまでに鹿児島湾海水中の水銀濃度についての坂元(1986)の報告とほぼ同程度であった。

また、海水の総水銀濃度はpH値に依存してはいなかった。土壌中の総水銀濃度は6ー128ppbであったが、麈芥処理場を中心とした方位や距離に依存した差はみられず、電池等からの水銀の放出はほとんど環境に影響していないと考えられる。河川底質土の総水銀濃度は工場のある流域で高く、人家の散在する流域で低い傾向がみられた。また源流付近の水田地帯で高い川もあり、かつての水銀系農薬の水銀が残流していることも考えられる。魚介類は6地点ともに採集できた3種の総水銀濃度を6地点別に示した。浅海砂泥に接して棲むネズッポ・シロギスでは新川と永田川で比較すると両地点の河川底質土の総水銀濃度の差を反映した結果が得られたが、岩礫上を離れて棲むクロホシイシモチはそうではなかった。地点別では牛根の平均値が最も高く、依然湾奥の魚類が高いことを示した。本研究では、鹿児島湾の環境中の水銀レベルを把握する目的で、鹿児島湾の海水、降下火山灰、雨水と貝類を採集し、各々の総水銀・メチル水銀濃度を測定した。海水は鹿児島大学実習船南星丸を利用し、鹿児島湾の26地点の表層水を、さらに桜島周辺海岸の9地点の表層水を採水した。降下火山灰と雨水は鹿児島大学医学部構内でそれぞれ降灰と降雨時に採取した。貝類は桜島周辺海岸岩礁地帯9地点で採集した。また、鹿児島湾沿岸住民の水銀レベルを把握する目的で、桜島町住民さらに対象としての鹿児島郡三島村硫黄島住民と鹿児島十島村宝島住民の血液と尿を採取した。総水銀の測定は、海水ではジチゾンーベンゼンで抽出の後、貝類および尿は直接硝酸ー過塩素酸ー硫酸を加え湿式分解後、塩化第一スズによる還元気化法で行なった。各地区住民の魚介類摂取量の指標として血清中のイコサペント酸濃度をガスクロマトグラフィ-で測定し、魚介類摂取量と尿中総水銀濃度との関係をみた。桜島周辺海岸の海水中の総水銀濃度は0.6ー7.4pptで、同時に測定した水俣百間港の6.2pptを越える地点もあり、メチル水銀濃度は0.12ー2.2pptで、水俣百間港の0.44ppカより低値で、水俣湯ノ児の0.19pptとほぼ同程度か幾分高値であった。同時に採集した同地点の貝類中の総水銀及びメチル水銀濃度との間に有意の正相関関係がみられ、海水の総水銀及びメチル水銀が生物濃縮されていることが見出された。また、火山灰と雨水からは2.7ー9.3ppbと20.1ー25.5pptの総水銀濃度が検出され、鹿児島湾海水中の水銀の自然界からの汚染源になっていることが考えられた。各地域住民の尿中総水銀濃度は平均値で2.5ppb/gクレアチニンが測定されたが、桜島町住民で硫黄島及び宝島の各住民のそれよりも高値を示し、魚介類摂取量を考慮してもなお高値を示したが有意ではなかった。また、現在の水銀レベルは過去の桜島町住民の汚染レベルではないと判断できた。
ヒトケラチノサイトの分化に特異的なHPV16遺伝子転写制御領域の同定

ヒトパピローマウイルス(HPV)のライフサイクルはHPVが感染したヒトケラチノサイト(HK)の分化と密接に関連しており、ウイルス遺伝子転写は未分化HKでは低くHK分化に伴い上昇する。本研究の目的はこの分化依存性転写における特異的HPV16型ゲノム領域を検出することであった。HPV16ゲノムを細胞内に持つ2種類のHK(HPV16によって不死化されたHK=HLEC16細胞とHPV16陽性乳頭腫細胞=HLP16(細胞)に対してカルシウムによって分化を誘導しウイルス遺伝子転写を解析した。HLEC16はHPV16ゲノムが宿主染色体に組み込まれて存在しており、HLP16のHPV16ゲノムは染色体外にエピゾームの形で複数存在していた。HLEC16、HLP16共に13番サイトケラチンの発現誘導(分化誘導)を伴ってカルシウム濃度増加に反応した。一方、ウイルスRNAレベル(E6+E7+E1 probe=nucleotides 57 to 866)はHLP16では分化誘導によって上昇したが、HLEC16では変化がなかった。E6 probeによるシグナル(nucleotides 112 to 498)はHLP16分化によって変化なく、E7 probeによるシグナル(nucleotides 621 to 879)は分化したHLP16で著明に上昇した。これらのデータはHK分化依存性に機能するプロモーター領域がnucleotides 498(the 3′end of the E6 probe)から879(the 3′end of the E7 probe)の間に存在することを示唆している。さらに、このプロモーターは分化したHK内にHPV16ゲノムがエピゾーマルな形で存在する場合にのみ活性化する可能性が高い(ウイルス遺伝子の宿主染色体への組み込みが分化に依存しないHPV16遺伝子転写を引き起こすために重要と思われる)。Human papillomavirus 16(HPV-16)型の遺伝子調節領域(Long control region:LCR)の5'側から種々の制限酵素で削ったDNA断片-CAT遺伝子プラスミドを数種類作製した。また、HPV-16型LCR上に変異を作製したDNA断片-CAT遺伝子プラスミドの提供を受けて現在確認している。ヒトケラチノサイトをヌードマウス皮下で重層化(分化)させる実験系は安定し、この系を使ってトランスフォームさせた上皮細胞の分化能力(あるいは分化異常)の相違を検出できる事が確認された(他施設との共同研究として発表;研究発表参照)。本研究の目的はHPV-16型LCR上にあるヒトケラチノサイトの分化に特異的な転写制御領域を同定する事であるが、現在、野生型のHPV16型LCR-CATプラスミドをneo耐性遺伝子と共にHPV16型不死化ヒトケラチノサイトに導入しG418で選択した細胞をヌードマウス皮下に移植し分化させ回収しCAT染色を行ったがCAT活性が検出できず(再構築上皮の分化匂配に伴ないCAT染色が異なる事を予想していた)困っている。一方、ヌードマウス皮下以外のヒトケラチノサイト分化の実験系としてのカルシウム誘導を使用したSuspension cultureの系が機能し、ヒトケラチノサイトのアポトーシス及び最終分化に関しての若干の知見を得た(他施設との共同研究として発表;研究発表参照)。本研究の目的は、HPV-16遺伝子の転写調節領域(LCR)上にはヒトケラチノサイト(HK)分化に特異的な転写制御領域が存在するという仮説を検討することである。この仮説は分化したHKでHPV転写・複製が活発になるという臨床病理学的観察(喉頭乳頭腫など)を基にしているが、昨年度の実績報告書にて報告したように、HPV16LCR-CATプラスミドをneo耐性遺伝子と共にHPV16不死化HKに導入しG418で選択した細胞をヌードマウス皮下に移植し分化させ回収しCAT