hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多系統萎縮症における早期診断マーカーの開発：神経回路解析を中心に

多系統萎縮症(MSA)では早期から認知機能低下を認めうることが指摘されている.ただその病態は十分に分かっていない.そこで明らかな認知機能低下を認める症例を含めたMSAに脳容積、脳内回路解析を認知機能別に施行、健常群と比較し萎縮、脳内回路障害の有無を確認しMSAにおける認知機能からの早期診断マーカーの開発を行った.結果:疾患群では健常群と比較し認知機能が有意に低下していたが萎縮部位は小脳主体で大脳皮質は保たれていた.一方認知機能低下群で広範な脳内回路障害を左優位の脳梁に認めた.以上からMSAでは萎縮より解剖学的脳内回路の変化が出現しており、認知機能低下に関連している可能性が示唆された.方法:当院で評価した連続MSA 29例のうち、頭部MRIや認知機能評価が病状のため不能な2例を除いた27例を、年齢・性別で統計学的に有意差のない健常群27例(63.2±7.8歳、男/女16/11)と比較検討した.当病院倫理委員会の承認の上、MSA全例でunified MSA rating scale(UMSARS)を評価し、認知機能の評価にはAddenbrooke's Cognitive Examination Revised(ACE-R)を用いた.MSA-C群は15例(64.0±7.0歳、男/女9/6)、MSA-P群は12例(62.7±10.0歳、男/女7/5)であった.画像は3.0T MRIを用いて3D-T1、拡散テンソル画像、安静時脳機能MRIを施行し、解剖学的な容積や皮質下の白質回路解析であるVBMやTBSSと機能的な回路解析である独立成分分析(ICA)にて萎縮部位の確認と脳内神経回路解析を行った(FDR, P<0.05).結果:VBMにおいてMSA-P群は健常群と比較し明らかな萎縮は認めなかった.一方MSA-C群では小脳萎縮は認めるものの大脳萎縮は認めなかった.安静時脳機能MRIではMSA-C、MSA-Pともに全般的には良く保たれていた.一方、TBSSではMSA-C群とMSA-P群を比較しともに小脳及び前頭葉の異常を認めた.VBMにおいてMSA-C群では小脳萎縮を認めるものの大脳萎縮は認めなかった.またMSA-P群は健常群と比較し明らかな脳萎縮は認めなかった.安静時脳機能MRIではMSA-C群、MSA-P群ともに全般的には良く保たれていた.一方、TBSSではMSA-C群とMSA-P群を比較しともに小脳及び前頭葉の異常を認めた.つまりMSA群では健常群と比較し萎縮の程度が目立たない時期でも前頭葉中心に解剖学的神経回路障害を認めた.病型別の解析では両群ともに前頭葉中心に認め病型別では有意な差はなかった.A.研究目的:多系統萎縮症(MSA)では認知機能低下を認めうることが指摘されている。特に我々はMSAで遂行機能を主体とした認知機能低下を認め、前頭葉の血流低下が病態と関係していることを見出している.しかし、MSAでは遂行機能障害以外にも記憶、視空間機能も障害されることがしばしば報告されている.ただしその病態は十分に分かっていない.そこでMSAで認められる認知機能低下について頭部MRIを用いて病態解明(多系統萎縮症で認められる認知機能低下の病態解明)を目的にした。C.研究結果:MSAの認知機能低下群では小脳萎縮は認めるものの大脳萎縮は認めなかった.一方、安静時脳機能MRIでも軽微な異常を認めたものの全般的には良く保たれていた。しかしながら解剖学的神経回路解析であるTBSSでは認知機能正常のMSAでは小脳脚や橋横線維の異常は認めるものの大脳の異常はなかったが、認知機能低下群では小脳脚や橋横線維に加えて前頭葉中心とした広範な異常を認めた。またMSAの認知機能低下には白質線維、特に脳梁が重要であった。D.結論:脳梁がMSAの高次脳機能障害に関連している可能性があり、アルツハイマー病やレビー小体型認知症とは異なった病態、つまり多系統萎縮症の高次脳機能障害においては解剖学的神経回路障害、特に脳梁の障害が重要と考えられた。多系統萎縮症(MSA)では早期から認知機能低下を認めうることが指摘されている.ただその病態は十分に分かっていない.そこで明らかな認知機能低下を認める症例を含めたMSAに脳容積、脳内回路解析を認知機能別に施行、健常群と比較し萎縮、脳内回路障害の有無を確認しMSAにおける認知機能からの早期診断マーカーの開発を行った.結果:疾患群では健常群と比較し認知機能が有意に低下していたが萎縮部位は小脳主体で大脳皮質は保たれていた.一方認知機能低下群で広範な脳内回路障害を左優位の脳梁に認めた.以上からMSAでは萎縮より解剖学的脳内回路の変化が出現しており、認知機能低下に関連している可能性が示唆された.今回の研究で症例数は少ないもののMSA群と健常群を比較検討することでMSA群での神経回路障害を明らかにした.また病型別で明らかな神経回路障害に違いはなかった.ただし症例数が少ないため更なる症例の蓄積が必要である.また神経回路において前頭葉中心に障害を認めており、その点から前頭葉機能を評価する認知機能評価との関連を確認すべきと考える.本研究は横断研究の群間比較である.当施設では健常高齢者における認知機能、画像評価の縦断研究が進行中である.

そこでの大規模な健常高齢者データからMSAの症例の個別解析また今後は運動機能障害や認知機能障害と神経回路障害の経時的な変化を明らかにすることが出来ると思われる.そのため更に症例の継時的な蓄積は欠かせない.次に現在既にMSA群27例を蓄積しているため画像を活用したパーキンソニズムの鑑別に使用できる可能性がある.そのため今後パーキンソン病や進行性核上性麻痺・大脳皮質基底核変性症など他のパーキンソニズムを呈する変性疾患も症例蓄積することが重要である.一方過去の報告で機能的神経回路障害を認めるアルツハイマー型認知症やパーキンソン病とはMSAは明らかに結果が異なっている点は非常に興味深く認知症を呈する疾患とも比較検討していく予定である.神経内科学3月に予定していた検査の支払いが平成28年度になる。本年度より翌年度にかけて予定している検査の支払いに充当する。
19世紀後半以降における中国の在来金融機関の同業間貸借市場の動向分析

本研究は、開港以降の中国における在来の金融機関の銭荘の組織した同業間貸借市場である銭行に着目し、その運営の実態や、金利の動向を実証的に解明することで、法規と市場の自律的な活動の如何なる相互関係によって、金融市場の秩序が形成されたのか、その一端を明らかにすることを企図したものである。具体的な枠組みは、(A)銭行の運営の実態解明、(B)銭行の金利の変動要因の分析、の2つである。
植物の鉄欠乏特異的遺伝子発現制御に関する研究

イネ科植物の鉄欠乏時の遺伝子発現制御機構を明らかにすることを目的として研究を行っている。これまでにオオムギのムギネ酸類の生合成系の酵素遺伝子であるIDS2遺伝子の上流解析からイネ科植物の鉄欠乏の根で特異的に遺伝子発現を引き起こすシス因子であるIDE1、IDE2を見いだした。本研究では、このIDE1,IDE2に結合するトランス因子の単離、あるいはイネとオオムギのムギネ酸類による鉄獲得機構に関与する遺伝子の発現を支配する因子の単離をめざして研究を行った。これまでに明らかにしたIDE1、IDE2を用いて酵母のOne-hybridを行うことによってオオムギ、イネそれぞれから特にIDE2に結合する可能性の高い転写因子を単離することができた。この遺伝子について詳細な解析を行った。まず、ゲルシフトアッセイを行い、結合への配列特異性の検定を行った。また、この遺伝子を過剰に発現するイネあるいはRNAi法もしくはCRES-T法によって発現を抑制したもの、もしくは機能を欠損させた遺伝子導入イネを作成した。この遺伝子導入イネの鉄欠乏への応答性を見ることで得られた転写因子の鉄欠乏への関与を見る予定である。また、マイクロアレイ解析から鉄欠乏で発現の誘導されるイネ科に特有のbHLH型転写因子IRO2についてその発現の特異性、結合配列の決定を行い、その結合配列の存在割合などから、このIRO2がイネ科植物のムギネ酸類による鉄の獲得に関する遺伝子群の発現に関与していると考えられる重要な転写因子である可能性を示した。イネ科植物の鉄欠乏時の遺伝子発現制御機構を明らかにすることを目的として研究を行っている.これまでにオオムギのムギネ酸類の生合成系の酵素遺伝子であるIDS2遺伝子の上流解析からイネ科植物の鉄欠乏の根で特異的に遺伝子発現を引き起こすシス因子であるIDE1,IDE2を見いだした.本研究では,このIDE1,IDE2に結合するトランス因子の単離,あるいはイネとオオムギのムギネ酸類による鉄獲得機構に関与する遺伝子の発現を支配する因子の単離をめざして研究を行った.明らかとなった鉄欠乏応答性シスエレメントIDE1とIDE2を用いて,市販の酵母のone-hybridスクリーニングキットでトランス因子のスクリーニングを行った.スクリーニング用のライブラリーには,鉄欠乏のイネとオオムギの根から抽出したRNAを元に作成したcDNAプールを用いた.Bait配列としては,IDE1,IDE2を単独で複数回繰り返したもの,もしくはIDE1とIDE2を接続したものなどを用いた.その結果,特にIDE2を繰り返し用いたものからはこの配列に結合すると考えられる有望なクローンを得ることができた。この詳細については引き続き検討を行っている.シスエレメントIDE1とIDE2を含むIDS2プロモーター領域の一部を増幅し,この際に5'端をビオチンでラベルした.鉄欠乏栽培したオオムギの根から核抽出物をとり,ビオチンラベルされたDNAといろいろな条件下で結合させた.これをストレプトアビジン結合樹脂カラムを通し,ビオチン-ストレプトアビジンの結合によってシスエレメント結合性のタンパク質を精製する,という計画で研究を行った.いくつかのタンパク質の配列を決定したが,有望な配列は得られていない.イネ科植物の鉄欠乏時の遺伝子発現制御機構を明らかにすることを目的として研究を行っている。
状態監視センサ用マイクロピエゾジェネレータシステムの研究

国際規格ISO 10816-1「回転機械の非回転部分の振動」のクラスI機器(15kW以下の電動機)で新設時の振動許容値上限(7.1×10-4(m/s RMS))に対応する振動レベルにおいて、90μWの電力を常時発電できる振動発電機構(マイクロピエゾジェネレータ)を開発した。発電量は微小であるが、超低消費電力の電子回路とMEMSセンサを組み合わせることで、無線方式の回転機械状態監視システムの動力源として応用可能である。片持ちはり型の共振機構に圧電素子を貼り付けてバイモルフ構造とした振動発電機構(マイクロピエゾジェネレータ)のプロトタイプを設計・試作し、以下の成果を得た。(1)回転機械の運転中に常時発生する振動をエネルギ源とするため、三相誘導電動機の不つり合い振動を振動源と想定し、振動発電機構のプロトタイプの共振周波数は、30(Hz)とした。(2)振動発電機構のプロトタイプへの振動入力は、国際規格ISO 10816-1「回転機械の非回転部分の振動」のクラスIの機器(15kW以下の電動機)で新設時の振動許容値の上限(7.1×10^<-4>(m/s))に対応する振動レベルであるとして、片持ちはり型の共振機構を設計した。(3)回転機械の運転中に常時発生する振動による疲労破壊を回避するため、圧電素子は日本製が普及している圧電セラミックス振動板の替わりに、スマートマテリアル社(ドイツ)製の圧電コンポジット(マクロファイバーコンポジット)を片持ちはり型の共振機構に貼り付けてバイモルフ構造を構成した。振動試験装置での定常加振で、圧電セラミックスより耐久性があることが示された。(4)振動発電機構のプロトタイプを試作し、振動試験の結果、圧電素子を貼り付けたバイモルフ構造で、共振周波数26(Hz)で減衰比約0.008の共振機構が実現できた。(5)平成19年度の成果は、平成20年10月末開催のアメリカ機械学会スマート材料・適応構造・統合システム国際会議(SMASIS08)他国内外で発表予定である。平成19年度に試作した片持ちはり型の振動発電機構(マイクロピエゾジェネレータ)の振動発電性能の実験的評価を完了し、以下の成果を得た。1.国際規格ISO10816-1「回転機械の非回転部分の振動」のクラスI機器(15kW以下の電動機)で新設時の振動許容値上限(7.1×10^<-4>(m/s))に対応する振動レベルを振動入力とみなし、片持ちはり型の振動発電機構の発生電力を評価した。2、平成19年度に試作した振動発電機構は共振周波数26(Hz)で減衰比約0.008の共振特性を有していて、上記振動レベルで26(Hz)の定常加振条件で、18μWの電力発生を実現した。3、微小電力を生成する本振動発電は、発電量を測定する計測機材の内部抵抗が影響する。そこで本研究では、計測機器の内部抵抗を加味して電力測定を行うと共に、計測機器の内部抵抗を含めた発電シミュレーションモデルを構築し、計測結果とシミュレーション結果が良好に一致する成果を得た。構築した発電シミュレーションモデルを用いることで、今後、振動発電機構を状態監視システムに組み込むことが容易になる。4、上記の平成20年度の成果は、平成21年9月末開催のアメリカ機械学会スマート材料・適応構造・統合システム国際会議(SMASISO9)他国内外で発表予定である。
中国都市環境の改善および環境科学技術発展促進の研究ー四川省成都市を中心としたケーススタディー

成都市の環境を把握するために、まず、基礎的データの収集を行った。1)環境汚染の経済的検討を行うための基礎資料を得るために、成都市政府の環境保護局の援助を得て、産業連関表をはじめとする生産関係のデータを入手し、現在、更にその充実を図りつつある。2)成都市の住民の健康状態を調査するために現地に置けるアンケートを行い、男女各年齢層の者から健康に関する詳細な聴取を行った。このために、工業地区、商業地区および対照地区の小学校を中心として、児童、父兄および家族に加えて更に高年齢層の住民を含めた約2万人の人達の調査を行った。回収率は100%、データの有効率は96.4%であった。これらのデータは大部分がすでに処理され、一部分は現在処理中である。これらのデータは、空気質の調査結果と対照して解析されるはずである。3)大気調査は、成都市のみならず東アジア全般の大気汚染状況を比較するために、北京、成都、包頭、蘭州、烏魯木斉の5地点の大気試料を定期的に捕集して分析を行い、分析を行った。分析項目および分析方法は国設大気測定網のものに準じ、更に改善を行った。その結果、成都市の大気質を中国各都市のものと比較することができ、また、国際的な比較も可能となった。4)室内空気の調査は、使用燃料、家の構造、家族構成ならびに生活時間などの配慮の下に16家族について行われた。調査項目は硫黄酸化物、窒素酸化物、ニコチンなどで、冬期および夏期の比較も行った。その結果、大気との間にかなりの質的な差異があることが分かった。5)大気汚染を制御するための社会的手段として法的規制を行うことについて検討中であるが、現地住民の習慣、感情をも含めた総合的な検討が必要であるばかりではなく、政治的な配慮も必要であるので、現在、成都市の市民生活および工業活動に精通した人達との交流を通して、現地の事情を慎重に考慮した対策を検討中である。
情報手段を活用した新学力観に沿う学習活動の実現方法及びその測定評価に関する研究

この研究の最終年度でもあり、3つの柱から研究を行った。1)情報および情報手段を活用した新しい学力観に沿う授業の実践教科実践研究部会は小学校国語、社会、算数、理科、音楽、中学校の英語と6教科あり、研究協力者を追加してさらに授業実践を多数行った。各教科での議論を通して、小学校で主体的に興味関心を持って学習活動を行うための工夫を研究した。2)測定評価の研究授業の設計・準備から意図した学習活動になったか否かの検討とそれを次の授業に反映する方法など、授業を具体化する一連の活動の中で測定することおよび考察のための情報に変換することを研究した。本研究では評価者(授業者、学習者、観察者)と対象(授業者、学習者、学習集団)の3×3のマトリックス分類を行い、各セルの中でどのような情報を測定したらよいかを明確にする方法を提案した。また、本研究では測定評価を意図した授業設計を行い、実際に授業を行った。詳細は報告書に記載した。さらに、現在行われている測定評価の方法を収集して整理し、報告書に記載した。3)横断的・総合的な学習に関する研究第15期中央教育審議会の第1次答申で出された考え方であるが、それをどのような課題と展開で実現できるのか、明確ではなかった。本研究では、小学校で具体的にどのようにすれば可能になるのか、意味があるのかを検討して、12の大課題からなる課題集を作成した。どれも長期にわたって行われる研究で、複数の教科にまたがる学習展開を想定している。ディベートやペットボトルプロジェクトなど実際に授業を行って、探求活動、表現・発表活動などで得られた情報、発生した情報および情報手段が有効に使えることを確認した。1)教科実践研究部会は小学校国語、社会、算数、理科、音楽、中学校の英語と5教科あり、研究協力者を追加したために、研究分担者と研究協力者を合わせて35名の大きな研究班となった。各教科で全学年にわたる学習内容に対応した情報手段活用場面の検討と、そのなかのいくつかについて授業実践が行われた。中間報告書に概略を紹介した。実践の結果、特に社会科では教科の枠に留まった実践では限界があり、複数の教科にわたる実践の必要性が指摘された。また、情報活用能力の育成も意図した授業を行った。2)測定評価研究部会は授業の設計段階で教師の意図を記述しておかないと具体的な評価は不可能という指摘から、学習指導案を作成するときに形式や項目を検討し、来年度の教科実践研究部会で利用してもらうこととなった。また複数教科でしかも長時間にわたる実践を記述することについて、課題として残された。学習の記録については10項目を最多として、実践内容やねらいに応じて記録することとなった。(1)事前アンケート、(2)自動の学習特性、(3)事前テスト、(4)学習記録、(5)作品、(6)プリント・ワークシート、(7)VTRでの記録、(8)事後アンケート、(9)授業者のアンケート、(10)事後テストである。それらの処理法については論理とソフトウェアについての検討を行った。実際の授業に対応した記録と分析は来年度の活動となった。購入したノートパソコンは研究協力者の学校にすでに設置されているパソコンと組み合わせての利用が主な利用法であった。場所に拘束されない利用や、移動して利用したものを持ち帰ってグループで利用されるなど、活用の多様性を生み出すのに効果的であった。

各教科での議論を通して、小学校で主体的に興味関心を持って学習活動を行うための工夫を研究した。2)測定評価の研究授業の設計・準備から意図した学習活動になったか否かの検討とそれを次の授業に反映する方法など、授業を具体化する一連の活動の中で測定することおよび考察のための情報に変換することを研究した。本研究では評価者(授業者、学習者、観察者)と対象(授業者、学習者、学習集団)の3×3のマトリックス分類を行い、各セルの中でどのような情報を測定したらよいかを明確にする方法を提案した。また、本研究では測定評価を意図した授業設計を行い、実際に授業を行った。詳細は報告書に記載した。さらに、現在行われている測定評価の方法を収集して整理し、報告書に記載した。3)横断的・総合的な学習に関する研究第15期中央教育審議会の第1次答申で出された考え方であるが、それをどのような課題と展開で実現できるのか、明確ではなかった。本研究では、小学校で具体的にどのようにすれば可能になるのか、意味があるのかを検討して、12の大課題からなる課題集を作成した。どれも長期にわたって行われる研究で、複数の教科にまたがる学習展開を想定している。ディベートやペットボトルプロジェクトなど実際に授業を行って、探求活動、表現・発表活動などで得られた情報、発生した情報および情報手段が有効に使えることを確認した。
電子正孔対の高効率輸送とこれを利用した光学非線形性の研究

半導体中の励起子を高効率に長距離輸送するために、試料内部に励起子に対するポテンシャル勾配を作り込む方法の開発を、前年度に引き続きおこなった。まず、GaAs-AlGaAs量子井戸構造にGa収束イオンビーム照射をおこない、その後の熱処理における相互拡散をとおして、量子井戸準位のシフトを引きおこすことを試みた。相互拡散の強さは、イオン注入に伴う欠陥生成量に依存するので、照射量に重みをつけることによって量子井戸準位の勾配を実現できる筈である。適切な照射量と熱処理条件を研究した結果、10^<12>/cm^2程度の照射量によって、約30meVもの準位シフトが引きおこされることがわかった。しかし、照射量をそれ以上としてもシフト量は僅かしか増加せず、この照射量にてシフトは既に飽和状況にあることもわかった。当研究で利用可能なイオン照射器の最低照射単位は1×10^<12>/cm^2なので、現状では、シフト量の制御は困難となった。上記の結果は700°Cの熱処理によって得られたが、この温度では、イオン照射による結晶の損傷を充分に回復することができず、蛍光強度の回復は充分ではなかった。ところが、これ以上の温度では、脱離過程により新たな欠陥が生成され、却って蛍光は見られなくなってしまう。結局、量子井戸構造が試料のごく表面付近にあるため、欠陥回復と相互拡散の双方を満足させる熱処理は困難であることがわかった。また、同様の実験を、InGaN-GaN量子井戸構造に対しても試みた。照射量は10^<12>10^<14>/cm^2とし、熱処理温度は800°C1000°Cとしたが、準位のシフトも欠陥回復の良い条件も発見されなかった。準位のシフトが見られない理由は、元来、利用可能な量子井戸の不均一幅が大きかったためであると考えられる。熱処理の条件については、950°C以下では欠陥が回復せず、それ以上では新たな欠陥の生成を避けることが出来なかった。1.試料作製法の開発電子正孔対を高効率輸送するためには、電子正孔対にとってのポテンシャル勾配を用意する必要がある。このための要素技術として、構成原子を収束イオンビーム注入することにより混晶半導体における局所的な化学量論的組成比を操作する技術の開発をおこなった。具体的には、Gaイオンビーム注入によって、Al_<0.4>Ga_<0.6>As-Al_<0.7>Ga_<0.3>As量子井戸構造のうち、井戸部分のGa組成比を増大させることを試みた。様々な条件で試みた結果、この方法では、再現性良く試料を作製することが困難であることがわかった。結晶性を回復するために熱処理をおこなうと、相互拡散によって量子井戸構造が破壊されてしまうためである。そこで、ポテンシャル勾配を実現するための別の方法を考案した。これは、イオン照射時に発生する格子欠陥が相互拡散を強める性質、を積極的に利用する方法である。このために、組成比が大きく異なる井戸・障壁層からなる量子井戸構造(GaAs-Al_<0.7>Ga_<0.3>As)を準備した。収束イオンビームのドーズ量に比例して、障壁層のAlと井戸層のGaが交換されるために、量子井戸内の局所的な準位エネルギーを操作することができる見込みである。現在、実験が進行中である。2.測定系の開発電子正孔対のドリフトを、実空間上で観察するための、共焦点顕微分光システムを組み上げた。励起光位置とフォトルミネッセンス観察位置とを、独立に操作することできる。3.理論電子正孔対の高効率輸送によって可能となる応用技術について、理論面からの検討をおこなった。その結果、数10ミクロンの輸送によって、(a)著しい励起子非線形性の増大が見込めること、(b)インコヒーレントな長波長光を短波長光へと高効率に変換できる可能性があること、を示した。

照射量は10^<12>10^<14>/cm^2とし、熱処理温度は800°C1000°Cとしたが、準位のシフトも欠陥回復の良い条件も発見されなかった。準位のシフトが見られない理由は、元来、利用可能な量子井戸の不均一幅が大きかったためであると考えられる。熱処理の条件については、950°C以下では欠陥が回復せず、それ以上では新たな欠陥の生成を避けることが出来なかった。
発生システムを応用した創造的最適設計法の開発

1.発生システムによる概念設計の創造法の開発発生システムを取り入れた概念設計法の開発にあたり,生体の骨組織において細胞が発生・分化し骨構造を周囲の環境に適応させ再構築していく現象に注目し,これを計算機上でシミュレートするアルゴリズムを作成した.ここでは,発生した骨再構築を司る骨芽細胞の活動を,人工生命システムの1つであるセルオートマトンを用いて表現し,発生してきた細胞が自律的に力学的環境に適応して骨組織を構築していくようにプログラムしている.これを力学的負荷を受ける骨構造の実際の問題に適用したところ,従来の数理的最適化の考え方では得ることが困難な,骨再構築が創造的に行われることを確認した.2.遺伝的アルゴリズムによる発生システムの最適化法の開発上記のアルゴリズムにおいてセルオートマトンが自律的に状態変化を行うためのルールを,記号情報として表現し,これを遺伝的アルゴリズムにより最適化することで,最適化を実行するシステムそのものの最適化を試みた.幾つかの数値実験の結果,記号化された自律規則を変化させることで,構造要素の力学的特性を有効に変化させることが可能であることを確認した.3.創造的構造最適設計システムの開発と実用的問題への適用以上の研究から得られた知見をもとに,人間の大腿骨骨頭部で行われている自律的適応再構築のシミュレーションを行い,実際の現象と比較してその有効性を確認した.また,遺伝的アルゴリズムを利用したトラス構造の形態設計手法の開発を行い,この手法に上記の創造的要素の組み込みが可能との確信を得ることができた.1.発生システムによる概念設計の創造法の開発発生システムを取り入れた概念設計法の開発にあたり,生体の骨組織において細胞が発生・分化し骨構造を周囲の環境に適応させ再構築していく現象に注目し,これを計算機上でシミュレートするアルゴリズムを作成した.ここでは,発生した骨再構築を司る骨芽細胞の活動を,人工生命システムの1つであるセルオートマトンを用いて表現し,発生してきた細胞が自律的に力学的環境に適応して骨組織を構築していくようにプログラムしている.これを力学的負荷を受ける骨構造の実際の問題に適用したところ,従来の数理的最適化の考え方では得ることが困難な,骨再構築が創造的に行われることを確認した.2.遺伝的アルゴリズムによる発生システムの最適化法の開発上記のアルゴリズムにおいてセルオートマトンが自律的に状態変化を行うためのルールを,記号情報として表現し,これを遺伝的アルゴリズムにより最適化することで,最適化を実行するシステムそのものの最適化を試みた.幾つかの数値実験の結果,記号化された自律規則を変化させることで,構造要素の力学的特性を有効に変化させることが可能であることを確認した.3.創造的構造最適設計システムの開発と実用的問題への適用以上の研究から得られた知見をもとに,人間の大腿骨骨頭部で行われている自律的適応再構築のシミュレーションを行い,実際の現象と比較してその有効性を確認した.また,遺伝的アルゴリズムを利用したトラス構造の形態設計手法の開発を行い,この手法に上記の創造的要素の組み込みが可能との確信を得ることができた.
癌抑制遺伝子Tscl産物の機能解析

本研究では、結節性硬化症の原因遺伝子であり、腫瘍抑制遺伝子であるTsc1の産物(hamartin)が果たす生理機能を明らかにすることを目的とし、酵母two-hybrid法と免役共沈降法の二つの方法を用いて、Tsc1結合蛋白の検索を行った。まず進化的に保存性の高いアミノ末端領域をbaitとし、酵母2-ハイブリッド法によりマウス胎仔由来のライブラリーから一つの結合蛋白の候補cDNAを単離した。同定したクローンはEST解析により既に明らかにされているcDNAクローンに一致していた。その予想される遺伝子産物には明らかな既知の機能ドメインは見出されなかったものの、一部にコイルド・コイルを形成する可能性のある領域を含んでいた。培養細胞中でタグを付加した強制発現を行った後、免疫沈降法を用いて、単離したクローンの全長の産物と全長のTsc1産物が結合することを確認した。同時に発現させた細胞の免疫染色の結果から、両産物が核の辺縁を中心とし、細胞質内に顆粒状に一致して存在する様子が確認された。相同性検索の結果、同定した遺伝子は、少なくとも3種類の異なる遺伝子を含むファミリーを形成していることが明らかとなった。一方、抗Tsc1抗体を利用し、ラット腎臓の組織抽出液を用いた免疫沈降法を行い、分子量約30kDaの複数の結合蛋白の候補を見出すこともできた。これらの両解析により得られた結合蛋白の候補は分子量が類似しており、同一のものである可能性がある。現在その可能性を追求している。またTsc1-ECFP(EYFP)融合蛋白を用い、生きた細胞内におけるTsc1産物の挙動を解析した。Tsc1産物が細胞質に顆粒状に分布しており、Tsc2産物と挙動を共にする様子が観察された。本研究で得られた知見や実験系はTsc1産物の機能解明に有用なものであり、今後さらに解析を進めたいと考えている。
１９世紀英領植民地世界における「家族の標準化」とその限界

1780年代から1830年代にかけて反奴隷制運動が進行する中で西インドの英領植民地で、奴隷や元奴隷たちの家族に求められていた家族観やその変化とその意味を検証した。検証した時期を通じて奴隷制プランテーションが地域経済の核となっていた西インド世界にでは、労働力としての黒人奴隷人口の維持に関心が高まり、女性の奴隷たちの出産能力を最大化するための様ざまな努力が行われた。さらに、子どもの奴隷たちの成育環境にも大きな関心が払われるようになった。結果的に出産数は増加しなかったが、それを促すために奴隷たちに普遍的とされた(非国教会も含めた)キリスト教的なモラルや家族規範の普及がはかられた。2014年度は西インドの奴隷制ブランテーションやシエラレオネにおける「家族」構築に関連する先行研究の把握に努めた。また、その一環として、反奴隷制運動の言説なかで「家族」がどのように扱われているのかについてトマス・クラークソンやジェイムズ・スティーヴンの著作を中心に調査した。この成果の一部は、口頭発表として以下の学会で研究報告を行っている。「反奴隷制運動のネットワークとメディア戦略」、『大西洋奴隷貿易史研究の新地平ーデータベース、ネットワーク、アボリッションー』社会経済史学会近畿部会2014年度夏季シンポジウム、大阪市立大学文化交流センター、2014年8月22日。さらに当時の反奴隷制運動のなかで、奴隷人口の維持のために奴隷の女性たちの出産および育児について関心が高まりを見せていく中、奴隷たちの日常生活全般にどのような変化が見られたのかについて先行研究を調査した。この点については、2014年度に開催されたシンポジウムにあわせて来日したカナダ、マニトバ大学のアデル・ペリー教授と最新の研究動向や研究の方向性について討論したことを踏まえて、今年度も引き続き考察を進めていく予定である。2014年度末にロンドンのBritish Libraryにて西インドの奴隷制プランテーションにおける家族関係に関連する文献、シエラレオネ地域における同様の資料および両地域で活動した女性宣教師たちを派遣した団体についての記録などを集中的に調査収集したので、これらの文献について今年度は前年度収集した資料や先行研究の動向を踏まえて特に西インド関連の論点整理を行い、中間報告として論文を執筆する予定である。また、『イギリス宗教史』の翻訳を進め、イギリス本国のみならずイギリス領植民地世界の宗教的状況とその歴史的背景について日本に紹介する機会を得た。・7月に来日した研究協力者、ロンドン大学のShihan氏と、インド洋世界とカリブ海世界における反奴隷制運動期の奴隷の家族の状況について比較検証の方法などについて議論。インド洋世界の奴隷とその子孫たちの社会生活の状況についての報告会を神戸市外国語大学で開催。・研究代表者の並河はイギリス領西インド植民地の奴隷の家族の実態についての文献を調査。フランス領やスペイン領西インド植民地、つまりカトリック世界の奴隷とイギリス領西インド世界では奴隷の生活や法的な位置づけが大きく異なっていたことが明らかになった。また、研究のなかで、奴隷に対するキリスト教化において聖書協会と学校の連携が重要な役割を果たしていたことが史料的に裏付けられた。成果を「イギリス領西インド植民地における「奴隷制改善」と奴隷の「結婚」問題」(『史林』第99巻1号(特集号「家族」)(2016年1月)、146-176頁)として発表。この研究成果の一部は青山学院大学で開催された世界子ども学研究会で報告(「イギリス領西インド植民地における奴隷の女性と子どもたち」世界子ども学研究会第16回研究例会、青山学院大学、2016年3月29日)・反奴隷制運動に端を発する近代的な価値規範が19世紀後半以降に世界化するプロセスについて検証するため、Professor Joyce Goodman (University of Winchester)を迎えた国際セミナー、「イギリスにおける教育史研究の潮流ージェンダー・トランスナショナリズム、エージェンシー」を科研基盤(C)「欧米大学間における女性の教育研究交流に関する歴史的研究」(代表香川せつ子)と共同で開催し、女性宣教師が果たした役割について、反奴隷制運動とのつながりを踏まえてコメント。反奴隷制運動の時期に確立する新たな家族や道徳の規範が19世紀を通じて世界化するプロセスが具体的を提示できた。イギリス領西インドと西アフリカのシエラレオネ植民地における奴隷の家族について比較検証することが研究の大きな柱であるが、西インド植民地については一定の成果を論文のかたちで公表することができた。シエラレオネ植民地については、次年度研究する方向で、文献の収集などに着手している。研究協力者との意見交換により、次年度以降の研究協力の具体的な方向性について議論が進んでおり、奴隷の家族のかたちがそれぞれの社会でどのように異なっているのかについて、具体的な検証ポイントの絞り込みを行うことができた。また、反奴隷制運動以後にこの運動が与えた影響について、19世紀後半から20世紀初頭の女子教育ネットワークの検討、分析を行うセミナーを企画し、19世紀全体を通して近代的な価値規範がどのように世界化したのかについて、具体的なプロセス、価値規範の内容についてのディスカッションを他の研究者を交えて進めることができた。・今年度購入した資料、Empire onlineやイギリスおよび西インド大学図書館から入手した資料を使い、西インドおよびシエラ・レオネにおける反奴隷制運動期の奴隷の家族、とりわけ女性と子どもの奴隷たちの生活実態についての分析を進めた。

・昨年度、2月に19世紀後半から20世紀初頭におけるイギリスを中心とした女性たちの社会改革運動のイギリスを越えた広がりについて、女子教育ネットワークに注目した国際セミナーについて、女子宣教師が果たした役割、とりわけ家族規範についての考え方のイギリス内外への普及について、整理し、『女性とジェンダーの歴史』に寄稿した(印刷中)。・イギリスにおける奴隷貿易の展開と反奴隷制運動が政治運動として展開するなかで新たに形成されてきた道徳規範や価値規範をイギリス内外に広く普及させようとした人びとの活動がイギリス帝国の形成にどのような意味を持っていたのかを検討した。・上記3点は、いずれも、イギリスが新しい「帝国」を形成するうえで、このような動きが何を意味していたのかについて、西インド、アジア、シエラレオネにおいて宣教師たちが現地で生活する人びとにどのように働きかけていたのかについて把握しようとするものである。これは、イギリスのソーシャル・リフォーマーたちにとって「普遍的」とされていた価値規範を世界化する試みの意義を問うという、本研究が検証しようとする試みの一環である。これにより、それぞれがイギリスという国、あるいはイギリス帝国にどのような意味を持っていたのかを考えながら、「近代性」について再検討を進めた。・西インドにおける新しい家族規範の普及の試みについては、前年度の成果をもとにさらに検討を加えた。また、比較するためにシエラ・レオネ植民地の状況についての分析を進めるための資料収集を行い、分析に着手している。・イギリス的な家族規範の世界化に大きな影響を及ぼした女性宣教師たちの活動については女性教師のネットワークとの比較について、前年度のセミナーの成果をもとに、その意義について、研究を進展させることができた。・イギリス本国における女性たちの家族観について、ミドル・クラスの側からワーキング・クラスへの働きかけの実態をアジア世界や西インド、シエラレオネの奴隷制社会のそれと比較するためにイギリスの実態について分析を進めているエセックス大学のパメラ・コックス氏、名古屋市立大学の奥田伸子氏などと意見交換し、この点について平成29年度初頭にセミナーを開催してその意義について広く研究者と検討する機会を持つと同時に、これまでの研究成果を還元する準備を進めた。研究課題である19世紀英領植民地世界における家族の変容について、今年度はとくに西インドの奴隷制社会の子どもに注目して研究を進めた。アメリカ独立戦争後にイギリス社会で本格化する反奴隷制運動期に西インド社会では奴隷制改善運動が展開されるが、その中で女性の奴隷たちに対する出産奨励策や子どもたちの子育て環境について、当時の西インド社会について記された出版物から分析を進めた。奴隷制改善運動においては、奴隷貿易が禁止された場合を見越して西インド社会の中で奴隷の人口を維持する必要性がプランターたちに認識されるようになり、奴隷の女性たちの処遇が変化しただけではなく、奴隷の子どもたちを育てる環境も変化したことが明らかになった。女性の奴隷は労働力であると同時に次世代を生む存在でもあった。
門脈系循環動態を標的とした血糖値調整機能分子の探索と活性評価

本研究では門脈血流量を変化させることで栄養成分の吸収量を変化させる食品素材を見出すことを目指し、マウスにおける血糖値上昇抑制作用を示す食品素材の探索、ならびに、超音波血流計を用いてマウス門脈血流量を測定する評価方法の確立を行った。探索研究では、天然由来粗抽出物から4種類の活性成分を単離して、その作用と構造とを明らかにした。これまでに見出した活性成分を評価した結果、門脈血流量を低下させることで血糖値上昇を抑制する成分は見出せなかったが、本方法は様々な消化器系疾患の評価にも応用できることが期待できる。本年度は、主に評価サンプルの調達・調製と、機器導入による動物試験系の確立とを実施した。試験系を用いた探索研究に先立って、新しく国内外において候補となる食品素材30種類のサンプル調達と抽出物の調製を行った。また、これまでの研究において作用を見いだして化学構造を明らかにした食品由来成分(3種)についても、市販されていないために粗抽出物からの精製を実施した。これらの成分についても、ここでの試験系を用いて、血液中での作用を再確認する予定である。マウス用プローブを備えた超音波血流計を導入したシステムを用いることで、麻酔下においてマウス門脈の血流量を経時的に測定することが技術的に可能であることが確認できた。検討すべき点が残るものの、本システムにより標準的な生理状態を示す基礎データを得ることができた。本年度は超音波血流計を持ちいて麻酔下のマウス門脈血流量をモニターする方法を確立した。アンジオテンシンIIを経口投与した場合には濃度依存的な血流量の増加が認められ、ロサルタンの併用によりその増加が抑制されることが確認された。この動物試験系をもちいて、これまでに収集した天然素材サンプルの抽出物を経口投与した場合の血流量変化を一定用量で評価したが、現時点で有為な変化を示すものは見つかっていない。血流量を変化させる物質探索の評価系として利用するために、適した方法と基準について検討を進める必要がある。本研究で確立したin vivo評価試験法を用いて、門脈血流量を変化させることで血糖値上昇を抑制する成分の機能性を評価した。これまでのスクリーニング研究から見出した、血糖値上昇抑制作用を有する8種類の天然由来粗抽出物と4種類の精製化合物を、麻酔下のマウスに腸管内投与して30分間門脈血流量をモニターすることで血流量に及ぼす変化を調べた。各々顕著な血糖値上昇の抑制を示したが、門脈血流量に顕著な変化をおよぼす素材は見出せなかった。今回見出した血糖値上昇抑制成分の作用メカニズムを検討したところ、血流量変化を介するものではなく、いずれも吸収阻害であることがin vitro試験などを通して明らかとなった。しかし一方でこの血中成分濃度と同時に消化管の血流量をモニターする評価試験方法は、さまざまな消化器系疾患の評価にも利用できると考えられたため、脂質代謝異常モデルマウスや炎症性疾患モデルマウスにおいても本方法を試みた。測定部位の最適化は必要であるが、疾患部位の血流量が測定できることから応用が期待できる。本研究期間内に新たに見出した血糖値上昇抑制作用を示す成分、ならびに炎症性疾患や脂質代謝異常などを改善する成分については、作用メカニズムと化学構造が明らかとなっており、学会発表を済ませた部分については論文投稿を準備中である。麻酔下のマウス門脈血流量をモニターする方法を確立し、いくつかの食品素材の活性を評価する段階に入った。現時点では評価基準の最適化が不十分な面もあり、有為な血流量変化をもたらす成分は見いだされていないが、研究期間内にはこれまでに同定した血糖値上昇抑制成分の評価が実施される見通しとなった。また、マウスにおいて血糖値上昇抑制作用を示す成分についてのスクリーニングでは、あらたに2つの食品素材にその作用を見いだした。これらについても、その活性成分の特定を進めている。食品機能学血流量を変化させる物質探索の評価系として、門脈血流量の変化を利用するための検討を行う。サンプルの用量や投与方法、ならびに血流量の変化の提訴を評価する基準について追加検討する。これまでに見いだして同定している血糖値上昇抑制作用を示す成分を優先的に評価する。また、新たに見いだした天然素材から、動作用を示す成分を単離して、化学構造を明らかにする。本年度は、門脈系循環動態を変化させる天然成分の探索を計画していた。探索研究のためには評価サンプルの調達と評価試験系の確立との2つの項目が必須であるが、試験系の確立については、適切なポジティブコントロールが定められていないなど、いくつかの課題が残っている。評価系を用いての探索が滞る場合には、これまでに解明している食品由来の機能性成分を用いての評価を実施する目的で、各成分の精製による供給を試みる旨を研究計画書に記している。予定よりもサンプル調達に力を入れた結果、今後の試験に十分な量を確保した。両項目を平行した形で進めることができており、全体としての進捗状況は概ね予定どおりである。

実験に用いた一部の血液検査試薬の使用量が予想よりも少ないものがあり、定期購入の時期を数週間遅らせたため、年度を超えての執行となった。評価系におけるポジティブコントロールについては、試験方法の微調整を行うとともに再度検討することで、試験系の完全な確立を26年度早期に目指す。平成25年度に採集したサンプルの抽出物調製が完了したものから試験に供する。また、精製により得られた食品由来成分についても、血糖値や血圧に作用することを明らかにしているため、本試験系においてなんらかの作用を示すかどうかを確認する。予定どおり、平成27年度の始めに執行する。平成25年度においては、試験評価系の実施とサンプル調製との比率が計画とは異なったため、動物試験の回数が計画よりも少なくなった。平成25年度に実施できなかった動物試験を平成26年度に実施する予定であるため、消耗品(動物関連)として使用する予定である。
円環パッチアンテナを用いた2層構造セルフダイプレクシングアンテナ

小形軽量の移動体衛星通信用アレーを実現するため、円環パッチアンテナを用いてアンテナ自身にフィルタの機能を持たせた2層構造円偏波セルフダイプレクシングアンテナを開発している。2層構造アンテナでは、下層の受信アンテナは上層アンテナに給電路を確保するため,中央部に円形の穴を装荷している(円環パッチアンテナ)。まず、円環パッチアンテナの周波数特性、内径の大きさと周波数の関係、および利得と指向性の全般的なアンテナ特性を究明し、電子情報通信学会で3編の論文を発表した。この研究について、マイクロ線路給電回路も開発でき、従来のHybrid給電回路と比べて、低価格化・小型化を実現した。また、セルフダイプレクシングアンテナの特性を究明するため、セルフダイプレクシングアンテナは、1)円偏波の性質2)送受信アンテナ間の共振周波数差3)送信アンテナのパターン、などによってアイソレーション量を和で得ることが分かった。この各々の性質を検討するため、実験材料であるテフロン板とSMAコネクタを利用し、試作し、アンテナの反射損失、指向性など特性を検討した。その結果、円環パッチアンテナの場合、等価比誘電率が0.67とき、パッチアンテナの最大利得を得た。また、関連研究で、導波管スロットアンテナの応用が可能であり、WINDS通信網衛星送受信用アンテナとして、利用可能の新モデルに発展した。それについて、電子情報通信学会で2編の論文を発表した。研究の最後の成果として、動体衛星通信用アクティブアレーに利用するため、セルフダイプレクシングアンテナの特性を究明し、結果を外国の学会APMCに1編の論文を発表した。この結果は今後も有用な資料と海外のSCIで引用されると考える。移動体衛星通信用アクティブアレーでは送受信のアイソレーション量を確保するため、素子毎にフィルタが必要となる。まず、円環パッチアンテナの周波数特性、内径の大きさと周波数の関係、および利得と指向性の全般的なアンテナ特性を究明し、2002年9月に電子情報通信学会で3編の論文を発表した。それは、2003年3月に電子情報通信学会で1編の論文を発表した。それについて、2003年3月に電子情報通信学会で2編の論文を発表した。現在、動体衛星通信用アクティブアレーに利用するため、セルフダイプレクシングアンテナの特性を究明し、結果を外国の学会に発表する予定である。
大学等研究機関における有害物質の管理システム

本研究は,環境汚染物質を総合的に把握し管理する新しいシステムを,大学等研究機関で構築することを目的として,現在,各大学で有害廃棄物処理,環境と安全に関わる実務に携わっている教官が調査研究を行なったものである。具体的には,OECD等で提唱され,日本でも法制化が検討されているPRTR(Po11utants Release and Transfer Resister:環境汚染物質排出移動登録)システムの手法を,大学等で扱っている化学薬品およびその廃棄物の挙動に適用し,有害化学物質の適正管理を行なおうとするものである。本年度はまず,各大学で有害化学物質の処理実態の整理と,排出・移動の推定を行った。そして併せてPRTR制度の適用に関して,その可能性と問題点を整理することを行なった。その結果,各大学とも実験等に使用した化学物質のうち,環境汚染の恐れのある物質で,すでに法的規制を受けているものについては,それなりに適正処理が行われているが,未規制物質については,対応が十分でないことが明らかになった。その意味で,数百種類に及ぶと予想されるPRTR対象の化学物質の適正管理には,体制整備の面で少々時間が必要であると思われる。特に大気側への排出動態の把握は,測定体制や検出方法などに問題が多く,これからの重要な課題と思われた。また一方,いくつかの研究機関では,コンピュータを用いて化学物質の使用状況を管理するシステムを導入している先駆的な事例も明らかとなった。
分子システムを用いた群ロボットの研究

受け入れ研究者のグループでは,合成DNA分子と3種類の酵素から構成される反応系において,振動やスイッチングなど,複数の状態を取ることが可能な分子計算システム(DNA Tool Box)の開発を手掛けてきた.本研究では,マイクロ粒子をエージェントとし,粒子表面にDNAを固相化,粒子間の相互作用(通信)をDNA Tool Boxによって制御し,エージェントの群行動を発現させることを試みた.H27年度は,多数の双安定性エージェント群をマイクロ流路のほぼ全域に,少数(数百から数千)の単安定性エージェント群をマイクロ流路の端に導入し,単安定性エージェントの自己触媒反応と反応産物がカスケード的に近隣の双安定性エージェントへON状態を伝達する機能を利用し,マイクロ流路内で空間的に動的なDNA増幅パターン(進行波や同心円的な拡がり)を形成することに成功した.加えて,4つのエージェント(1種類の単安定状態エージェントと2種類の双安定状態エージェントとそれを接続するための変換エージェント)から編成される系で,進行波の往復パターンを実現することに成功した.さらに,これらの技術を超高感度microRNA検出に応用することについても検討を行った.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。受け入れ研究者の研究グループでは、人工的に設計したDNA分子と酵素から構成される反応系において、たとえば振動やスイッチングなど複数の状態をとることが可能な分子計算システム(DNA Tool Box)の開発を手がけており,本システムを用いてある種の情報処理を行うことが可能である。これまでの実験系では、システムを構成するDNA分子の量的な変動をモニターすることによって、たとえばPredator-Preyシステムのようなダイナミクスをモニターするなど、分子レベルでの動的変化を創出することに成功してきた。これに対し、本研究では、多数の人工のマイクロあるいはナノサイズ粒子の表面にDNAを固相化し、粒子間の相互作用を、DNA Tool Boxによって制御することによって、粒子の群行動を発現させることを試みている。今年度は,まず,DNAがエンコードされたマイクロ粒子(DNAを固相化した多孔質のマイクロ粒子,直径30um)を用い,従来のマイクロチューブ内の溶液系と,マイクロ粒子の系とでDNA Tool Boxの反応の振る舞いの違いについての検討を行った.続いて,マイクロ粒子とpseudo-infinite reactorとしてのマイクロ流路(幅約2mm x長さ約2cm x高さ200um)を組み合わせた系の中で,自己触媒反応を実装しうることを確認した.さらに,この系を用いて,双安定回路(休止状態:自己触媒状態)を実装することにも成功している.また、本系を用いて,具体的にどのような群行動が実現可能か理論的な検討を行い,どのような実装系(反応系ならびに固相化分子)が必要となるかを明らかにすることを通じて,群ロボットシステムの設計指針を得た.受け入れ研究者のグループでは,合成DNA分子と3種類の酵素から構成される反応系において,振動やスイッチングなど,複数の状態を取ることが可能な分子計算システム(DNA Tool Box)の開発を手掛けてきた.本研究では,マイクロ粒子をエージェントとし,粒子表面にDNAを固相化,粒子間の相互作用(通信)をDNA Tool Boxによって制御し,エージェントの群行動を発現させることを試みた.H27年度は,多数の双安定性エージェント群をマイクロ流路のほぼ全域に,少数(数百から数千)の単安定性エージェント群をマイクロ流路の端に導入し,単安定性エージェントの自己触媒反応と反応産物がカスケード的に近隣の双安定性エージェントへON状態を伝達する機能を利用し,マイクロ流路内で空間的に動的なDNA増幅パターン(進行波や同心円的な拡がり)を形成することに成功した.加えて,4つのエージェント(1種類の単安定状態エージェントと2種類の双安定状態エージェントとそれを接続するための変換エージェント)から編成される系で,進行波の往復パターンを実現することに成功した.さらに,これらの技術を超高感度microRNA検出に応用することについても検討を行った.これまでに開発されてきたDNA Tool Boxは、バルクの溶液系における反応を前提としているため、粒子や表面に固相化されたDNAとの反応を想定した調整は行われてこなかった.このため研究初年度である平成26年度は、DNA Tool Boxの改良と粒子の群行動に関わる理論的な検討のみを行う予定であった。しかしながら,今年度は上記の理論的な検討に加え,実際にDNAを固相化した多孔質のマイクロ粒子を用いた実装に関する研究も実施できたため,当初の計画以上に進展していると判断した.また,平成26年度中に,DNA Tool Boxとマイクロ粒子を用いて具体的にどのような群行動が実現可能か、またその際には、どのような反応系ならびに固相化分子が必要となるかなどについて明らかにし、群ロボットシステムの設計指針とする予定であったが,来年度に実施予定の群行動を選択し,その実装系について見通しを得たたため,おおむね順調に進展していると判断した.以上より,全体の達成度としては当初の計画以上に進展している,と判断した.27年度が最終年度であるため、記入しない。研究2年度目である平成27年度は、平成26年度に開発したマイクロ粒子とマイクロ流路を組み合わせた系とDNAの反応系を発展させ,生物の群行動を模擬したいくつかの行動パターンを想定して、多数の粒子が入力(DNA分子)に合わせて動的かつ群としての状態変化を起こさせることを試みる。

これを通じて,2次元に配置されたプログラム化されたエージェントとしてのマイクロ粒子がどのようにマイクロ粒子間で情報を交換するのかについて検討を行い,この系が細胞内や生物および生態系において生じている生物学的ダイナミクスを模擬できるのかについて議論する.特に生態系モデルでは,DNA鎖を病原体とし,マイクロ粒子を宿主とし,罹患から伝染までのダイナミクスを模擬する感染症のモデル(In vitro感染症モデル)の構築を目指す.この反応系では,病原体の病原性を,マイクロ粒子の機能化や酵素濃度ならびに反応温度などで調節可能となるようにし,可能であれば免疫系のダイナミクスも系に組み込むことを目指す.加えて,生物モデルでは,脊椎動物の胚形成プロセスにみられるclock and wave frontモデルの実装を試みる.これらの実装には,双安定性を持つマイクロ粒子,DNA振動子,進行波が鍵となる.27年度が最終年度であるため、記入しない。