hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力・触覚ディスプレイ装置によるリハビリテーションに関する研究

本研究では,脳の機能回復のために,脳に適度な刺激を与えることを目的として,力覚だけでなく触覚呈示装置により圧力分布も指先に伝達できる新しいハプディック・ディスプレイ装置を開発することを目的としている.本装置は,3リンクマニピュレータおよび分布圧覚呈示機構を搭載するハンドから構成されている.これにより,指先と仮想物体あるいは把持した仮想物体と環境が接触したときに生じる接触力・モーメント,仮想物体表面の凹凸情報が,それぞれハンド・マニピュレータ部および分布圧覚呈示機構によって呈示される.実験では,4人の被験者に対して,本装置を用いて仮想ペグの直径を識別する,あるいは仮想ペグを穴に挿入させる作業を行わせた.圧覚呈示がある場合とない場合で,直径の識別精度および挿入精度を比較した.その結果,触覚呈示があるほうが直径の識別精度と挿入精度が向上することがわかった.とくに,把握物体の大きさを知覚する精度が2倍程度向上するという事実は,ピック・アンド・プレースを頻繁に行う組み立て作業に有効と考えられる.しかし,本装置においてはペグの姿勢変化を刺激ピンの突き出し分布の回転情報で知るため,ペグと指の接触面間で生じる回転滑りを知覚することは必ずしも容易でなく,クリアランスが小さい場合で穴にペグを食い込ませてしまうケースがあった.仮想ペグ差しのアルゴリズムでは,穴にペグが食い込むことを許しているため,一度食い込んでしまうと力覚だけの情報では抜け出せないことがわかった.本研究の結果を踏まえて,せん段方向の触覚呈示を可能とするように改良を進める予定である.なお,主として安全性確保の問題から,研究期間中にリハビリテーションによる検証を実施することを見送った.今後,安全設計の立場から機器設計の見直しを行い,フィールドテストへと移行したい.本研究では,脳の機能回復のために,脳に適度な刺激を与えることを目的として,力覚だけでなく触覚呈示装置により圧力分布も指先に伝達できる新しいハプディック・ディスプレイ装置を開発することを目的としている.本装置は,3リンクマニピュレータおよび分布圧覚呈示機構を搭載するハンドから構成されている.これにより,指先と仮想物体あるいは把持した仮想物体と環境が接触したときに生じる接触力・モーメント,仮想物体表面の凹凸情報が,それぞれハンド・マニピュレータ部および分布圧覚呈示機構によって呈示される.実験では,4人の被験者に対して,本装置を用いて仮想ペグの直径を識別する,あるいは仮想ペグを穴に挿入させる作業を行わせた.圧覚呈示がある場合とない場合で,直径の識別精度および挿入精度を比較した.その結果,触覚呈示があるほうが直径の識別精度と挿入精度が向上することがわかった.とくに,把握物体の大きさを知覚する精度が2倍程度向上するという事実は,ピック・アンド・プレースを頻繁に行う組み立て作業に有効と考えられる.しかし,本装置においてはペグの姿勢変化を刺激ピンの突き出し分布の回転情報で知るため,ペグと指の接触面間で生じる回転滑りを知覚することは必ずしも容易でなく,クリアランスが小さい場合で穴にペグを食い込ませてしまうケースがあった.仮想ペグ差しのアルゴリズムでは,穴にペグが食い込むことを許しているため,一度食い込んでしまうと力覚だけの情報では抜け出せないことがわかった.本研究の結果を踏まえて,せん段方向の触覚呈示を可能とするように改良を進める予定である.なお,主として安全性確保の問題から,研究期間中にリハビリテーションによる検証を実施することを見送った.今後,安全設計の立場から機器設計の見直しを行い,フィールドテストへと移行したい.本研究では,脳の機能回復のために,脳に適度な刺激を与えることを目的として,力覚だけでなく触覚呈示装置により圧力分布も指先に伝達できる新しいハプディック・ディスプレイ装置を開発することを目的としている.本年度では,3リンクマニピュレータおよび分布圧覚呈示機構を搭載するハンドから構成されるシステムを試作した.本システムの分布圧覚呈示機構は,点字セル(KGS社製,型式:SC9)に独自開発した変換アダプタを組み合わせたものである.変換アダプタによって,ピン間隔は等間隔に変換されるとともに,最小厚さ25mmまでの仮想物体の呈示を可能にした.触知ピンアレイ規模とピン間隔は,それぞれ6×4と2mmであり,バイモルフ形PZTアクチュエータにより各触知ピンは最大1mmの上下動が可能である.本研究では,本装置のリハビリテーションへの応用研究を進める前段階として,仮想物体の操作における触覚と力覚の役割について,調査するため次の2種類の予備実験を実施した.実験A:コンプライアンスの異なる4種類の仮想ペグについて,与えた仮想ペグの直径とペグを把持したときに得られる最終的な指間隔の差ΔDを計測する実験,および実験B:ペグの挿入作業を行い,接触力,物体と手先の位置などを計測する実験,という2種類の実験を行った.実験AとBでは,2種類の条件,すなわち1)力覚のみの呈示および2)力覚と触覚同時呈示で,4人の被験者に対して呈示実験を行った.その結果,実験Aでは,条件1)と2)で得られたΔDを比較すると,力覚のみ呈示の条件2)の方がΔDが大きくなり,両者の差はペグのコンプライアンスが大きいほど顕著になったが,実験Bでは,2つの条件間で有意な差は認められなかった.以上の結果から,仮想物体を持つ/離す瞬間に触覚の効果が大きく現れることがわかった.作業療法においては,持つ/

離す動作を頻繁に繰り返すため,本システムの適用が有効であるものと思われる.本年度では,前年度の設計製作したマスタ・ハンドを改良し,一連の心理物理実験を実施して力覚・触覚の融合呈示がバーチャルリアリティのリアリティ度を向上させ,また三次元の作業にも対応するため,三次元マニピュレータの設計・製作も併せて実施することを目指して研究を進めた.前年度では,1組の触覚呈示装置とマスタ・ハンドを設計・製作し,それらを以前の研究で既に製作した2次元マニピュレータシステムに実装して力覚と触覚の融合ディスプレイを完成した.また予備実験として2次元のペグ・イン・ホール実験を実施し,システムの動作特性を確認した.しかし,ピンの不揃による違和感や,アクチュエータ駆動系のノイズが起因となる不必要な振動が呈示面に発生するなどの問題があった.また,手首には1自由度しかないため,ペグがハンド内でヨー方向に回転する実験に限定されていた.ピッチ方向の回転についても触覚呈示が有効となるものと思われるので,その効果を確かめることができるように手首の自由度を増加させる必要があることがわかった.そこで本年度では,呈示面上でのピンの高さをそろえるためピンの組み立て精度が向上できるようにピンの組み立て構造を改良して製作した.また,ノイズによる振動を抑えるために,ノイズの発生原因を調査し電源回路の安定化を図ることによってノイズの低減に成功した.また,把持力発生用モータの摩擦力を低減するためにモータの選定とリンク長さの最適化を実施した.さらに,ペグの縦掴みと横掴みを可能とするように手首の自由度を追加するように設計変更も施した.一方,リハビリテーション用ソフトウェアについては,触覚呈示方式並びに力呈示方式を改良して前年度より触覚と力覚の感覚の更新レートを向上するなど改良を進めた.ハードウェアについては,組み立て・調整を完了し,制御系の動作の不安定性改善をほぼ完了し,上述のソフトウェアと併せて仮想物体の把握実験など基本的な動作確認を現在進めている.前年度までに,1組の触覚呈示装置とマスタ・ハンドの改良設計および製作を行い,マニピュレータシステムに実装して力覚と触覚の融合ディスプレイを完成した.その際に,ピンの不揃による違和感や,アクチュエータ駆動系のノイズが起因となる不必要な振動が呈示面に発生するなどの問題の解決を図るなど主に改良を進めた.しかし,制御回路が手作りであるために動作が安定しないことを主な原因として十分な実験を行うことができなかった.特にPZTアレイとボードを接続するコネクタ部などの半田付け部については,自作による回路製作はほぼ限界に近づいていると思われる.そこで,回路設計を見直して,ドライバボードとコネクタ部分の回路設計を実施し,設計データを外注業者に引き渡すことによっで両者を製作した.実験では,本装置のリハビリテーションへの適用性を検討する目的から,リハビリテーションの現場で実施されているペグ差し運動を被験者に実施させて性能評価を行う.この実験は,患者の自立の基礎となる食事行動の中から仮想の食品を掴み所定の場所におく作業の基礎にもなっている.仮想ペグ差し運動は,健常者の被験者4名により実施した.一連の実験では,触覚呈示の効果を確認するため,力覚呈示だけの場合と触覚・力覚同時呈示の場合を比較した.その結果,クリアランスの大きい場合には,触覚呈示を組み合わせても嵌めあい精度の向上は顕著ではなかったが,クリアランスが小さくなるほど嵌めあい精度が向上したことから,触覚呈示の有効性が確認できた.
摩擦面微細構造分析によるセラミックスの微視的摩耗機構の解明

アルミナセラミックスは高い耐摩耗性が期待される材料である。アルミナセラミックスのボールオンディスク式摺動摩耗では、摩擦条件によって、比摩耗量が10^<-6>mm^3/Nm以下の摩耗がきわめて低く表面粗さが小さく保たれる状態(マイルド摩耗)と、10^<-3>10^<-5>mm^3/Nmの摩耗粉を多量に発生させて粗面化する摩耗(シビア摩耗)が起きる。これらの摩擦面の微細構造の違いを明らかにし、マイルド摩耗からシビア摩耗への遷移メカニズムを解明することを目的として、微細構造と表面状態(平滑面と粗面)の異なる焼結アルミナ(純度99.9%及び99.5%)のディスクとボールを用いて、荷重、温度、摩擦距離を変化させた摩耗試験を実施し、マイルド摩耗状態とシビア摩耗状態の摩擦面の走査(SEM)及び透過電子顕微鏡(TEM)観察を行った。室温においては荷重が40N以下ではマイルド摩耗で、荷重を50Nとすると粒界破壊によるシビア摩耗となり、この傾向は微細構造にはあまり依存しなかった。試料を200°C以上に加熱すると、5Nの軽荷重でも比摩耗量が増大するシビア摩耗となり、500°C程度まではマイルド摩耗状態は得られなかった。マイルド摩耗状態の摩擦面の表面近傍は層状構造となっており、最表層にはアモルファス状の物質が観察され、電子線回折によるとγ-アルミナに近い結晶構造を示した。この物質は母材のα-アルミナより低硬度であり、摺動面で潤滑機能を示すことが示唆された。シビア摩耗の摩擦面は、微細粒で非常に大きなひずみを有する層があり、その下には転位とマイクロき裂を含む塑性変形層がみられた。表面微細粒の層はα-アルミナであり、マイルド摩耗とは異なった。母材より低硬度であることにより潤滑性を示す表面層を保持できる摺動条件において、非常に摩耗量が低く、かつ平滑な表面が得られるマイルド摩耗状態が発現すると考えられる。高い耐摩耗性が期待されるアルミナセラミックスについて、摩擦面での塑性挙動に着目し、塑性変形と亀裂発生の微視的メカニズムの解明を試みた。これらの摩擦面の微細構造の違いを明らかにし、マイルド摩耗からシビア摩耗への遷移メカニズムを解明することを目的として、焼結アルミナ(純度99.9%及び99.5%)のディスクとボールを用いて、荷重、温度等を変化させた摩耗試験を実施し、マイルド状態の発現領域を調べた。室温においては荷重が40N以下ではマイルド摩耗で、この状態は摩擦距離を最大6,000mまで摺動させても保持されたが、50Nでは粒界破壊によるシビア摩耗となった。試料を加熱すると100°C以上で5Nの軽荷重でも比摩耗量が増大するシビア摩耗となり、マイルド摩耗状態は得られなかった。典型的なマイルド摩耗状態の摩擦面とシビア摩耗状態の摩擦面について、断面を含む試料を作製して透過電子顕微鏡(TEM)観察を行った。

シビア摩耗の摩擦面は、表面に微細粒で非常に大きなひずみを有する層があり、その下には転位とマイクロき裂を含む塑性変形層がみられた。一方、マイルド摩耗状態の摩擦面の表面近傍も層状構造となっており、1結晶粒程度の厚さの塑性変形層がみられたが、シビア摩耗の表面とは異なり、最表層にはアモルファス状の物質が観察され、この層が何らかの潤滑機能を示すことが示唆された。高い耐摩耗性が期待されるアルミナセラミックスについて、摩擦面での塑性挙動に着目し、塑性変形と亀裂発生の微視的メカニズムの解明を試みた。アルミナセラミックスのボールオンディスク式摺動摩耗では、摩擦条件によって、比摩耗量が10^<-6>mm^3/Nm以下の摩耗がきわめて低く表面粗さが小さく保たれる状態(マイルド摩耗)と、10^<-3>10^<-5>mm^3/Nmの摩耗粉を多量に発生させて粗面化する摩耗(シビア摩耗)が起きる。これらの摩擦面の微細構造の違いを明らかにし、マイルド摩耗からシビア摩耗への遷移メカニズムを解明することを目的として、微細構造と表面状態(平滑面と粗面)の異なる焼結アルミナのディスクとボールを用いて、荷重、温度、摩擦距離を変化させた摩耗試験を実施し、マイルド状態の発現領域を調べた。また、マイルド摩耗状態の摩擦面とシビア摩耗状態の摩擦面について、断面を含む試料を作製して透過電子顕微鏡(TEM)観察を行った。室温においては荷重が40N以下ではマイルド摩耗で、微細構造にはあまり依存しなかった。荷重を50Nとすると粒界破壊によるシビア摩耗となった。この遷移は、試料を加熱すると100°Cと200°Cの間で軽荷重でもシビア摩耗に移行した。マイルド摩耗状態の摩擦面の表面近傍は、層状構造となっており、最表層にはアモルファス状の物質が観察され、電子線回折によるとγ-アルミナに近い結晶構造を示した。この物質は母材のα-アルミナより低硬度であり、摺動面で潤滑機能を示すことが示唆された。シビア摩耗の摩擦面は、表面に微細粒で非常に大きなひずみを有する層があるが、これはα-アルミナであった。母材より低硬度であることにより潤滑性を示す表面層を保持できる摺動条件において、非常に摩耗量が低く、かつ平滑な表面が得られるマイルド摩耗状態が発現すると考えられる。
合成生物学のアプローチを導入したプロトン駆動力ネットワークの解明

光合成は過剰光による傷害を回避しながら、光を効率的に利用するという難しい課題を抱えている。その調節の核心部は、チラコイド膜ルーメンの酸性化を介して行われる電子伝達の抑制である。一方で、プロトン濃度勾配の形成は、膜電位とともに、プロトン駆動力としてATP合成(光合成のアクセル)に寄与する。植物の過酷な光環境への適応は、このアクセルとブレーキの調整であり、それはプロトン駆動力の大きさと成分の調節に他ならない。植物の進化の中で、この制御戦略について、後戻りのできない選択が何度か行われた。本研究は、被子植物が選ばなかった戦略を実験的に再現し、現在の装置が選ばれた理由を明らかにすることを目指す。光合成は光の効率的な利用と光傷害からの回避のバランスの上に成立する。本研究では、進化の過程で被子植物が選択した戦略が、光合成の最適化に叶っていたか否かを問う。研究では、人工的な光合成経路をもつ植物体を作出し、様々な制御戦略を検証する。自然界に存在しない光合成制御機構を持つ植物を作成することで、それぞれの装置の役割を解明し、現在の制御機構が進化で選ばれた理由を明らかにするものである。本研究は植物の光合成機構について、合成生物学的アプローチにより光合成制御機構を改変し、様々な制御戦略を検証することで、現存の制御機構が進化で選ばれた理由とその意義を明らかにする研究であり、基盤研究としてユニークで意義深い。さらに、光合成装置を改変し、光合成制御機能を最適化あるいは最大化した植物の創生をも目指しており、より効果的なエネルギー利用の可能な植物の創生も期待される。
オピオイドレセプターの細胞内情報伝達系に関する研究

オピオイドレセプターの細胞内情報伝達機構について,アフリカツメガエル卵母細胞翻訳系を用いて調べた。ラット脳poly(A)+RNAを注入した卵母細胞において,μ,δ,κの各オピオイドレセプターサブタイプに特異的なアゴニストは,いずれも細胞内Ca2+振動の活性化に基づくCl^-電流応答を惹起した。分子クローニングされたラットκオピオイドレセプターのみを発現させた場合も同様なCl^-電流応答が見出され,百日咳毒素感受性GTP結合タンパク質(G蛋白)がその応答に介在していることが明らかになった。次に,κオピオイドレセプターと細胞内cAMP系および電位依存性Ca^<2+>チャネルとの共役について,それぞれ嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御タンパク質(CFTR)およびBIタイプCa^<2+>チャネルとの同時発現を試みた。κアゴニストはCFTR応答を増強,すなわち細胞内cAMP量を増大させ,またCa^<2+>チャネル応答を抑制した。これらの細胞応答にはいずれも百日咳毒素感受性G蛋白が介在しており,κオピオイドレセプターが細胞に発現している分子によって多彩な情報伝達様式をとる可能性を示唆している。μおよびδオピオイドレセプターの細胞内情報伝達様式についても現在さらに解析を進めているが,共役に類似性はあるが,脱感作様式などに差異が認められた。
CPを破る素粒子模型とバリオン生成

この研究においては、CPを破る素粒子模型の研究と、それらを用いた宇宙のバリオン生成機構について研究した。CPを破る素粒子模型としては、標準模型、超対称性模型、第4世代にベクトル型クォークを持つ模型を取り上げた。バリオン生成機構の研究と共に、CPの破れに密接に関係する、中性子の電気双極子能率、B中間子の各種の崩壊過程、電子・陽電子衝突によるウィークボソン対生成過程をも併せて研究し、標準模型を越えた素粒子模型のシグナルを探った。又、陽電子・陽子衝突型HERA加速器での「異常現象」を研究した。その他、光子-光子衝突型加速器の物理を研究したが、これは将来につなげてゆく計画である。具体的に述べると、1.ベクトル型クォーク模型や超対称性模型に特有のCPの破れを用いたバリオン生成機構を研究し、バリオン数の観測値を善く再現できた。超対称性模型では宇宙のバリオン数を再現するCPの破れが、中性子の電気双極子能率の測定精度を1桁上げれば観測に掛かる事も解かった。2. B中間子の準レプトン崩壊率及びハドロン崩壊率の評価を行い、これを用いたCP非対称性の検証を行った。特にB中間子のKとエータプライムへの崩壊率を非傍観者模型で計算し、予想外に大きく出た実験結果を再現した。4.超対称性模型では、電子・陽電子衝突によるウィークボソン対生成過程を用いて、CPの破れを将来観測できる可能性を指摘した。5. HERAの「異常現象」をR-パリティを破る超対称性模型を用いて説明する際の、他の実験からの制限を調べた。6.光子-光子衝突過程で中間状態として生成される、重いスカラーヒッグス粒子と偽スカラーヒッグス粒子の干渉効果を調べた。1)研究代表者の菅本は院生上杉智子、理研研究員の山口あづさと共に、標準模型を拡張した、ベクトル型のアップタイプのクォークと一重項のヒッグス粒子を持つ素粒子模型を用いてバリオン生成問題を研究した。ヒッグス・ポテンシャルを工夫するとCPの破れを表す位相を自発的に、電弱相転移で生じたバブルの壁の内部で変化させることが出来る。このバブルの壁によって数百Gev程度のベクトル型のクォークがトップ・クォークに変化する過程を用いてバリオン生成する模型を研究した。この時CPが逆のバブルからの効果を抑えるために、余分の小さなCPの破れをもとの作用に入れる必要が生じた。結果はバリオン数の観測値を再現する。2)更に研究代表者は非常勤講師の大下範幸、院生の青木真由美と共に、超対称性をソフトに破った、いわゆる「極小超対称性模型」を用いて、電弱相転移によって生じたバブルの壁からの、電荷を持った超対称性粒子であるゲージ-ノやヒッグジ-ノの散乱過程を用いてバリオン生成を行った。この時CPの破れとしては、超対称性模型に特有のゲージ-ノ、ヒグジ-ノの質量行列に導入可能な複素位相を用いた。この位相に対する中性子の電気双極子能率の実験的な制限を加味すると、宇宙のバリオン数の観測値を再現するCPの破れが、中性子の電気双極子能率に対する次世代実験の射程距離にあると言う、非常に興味深い結果が得られた。(1)宇宙のバリオン生成に閑して、ベクトル型の重いクォークを有する模型を用いて、ヒッグスポテンシャルによる自発的なCPの破れのある場合に、宇宙のバリオン生成を研究した。300GeV-500GeVの質量を持つ、重いアップタイプのベクトル型クォークが存在する場合、バブルの壁から生成されるバリオン数とエントロピーの比は10^<-10>-10^<-11>となった。

この様な自発的なCPの破れを伴う場合には、CPの偶と寄の2種類のタイプのバブルが生じる。一方のタイプのバブルのみを残すためには、10^<-16>程度のCPの破れを直接導入しする必要が生じた。又この模型の電弱相転移を検討した。(2)超対称模型を用いたバリオン生成模型として、この模型に特有の粒子である、チャージノあるいはスクォークを用いた機構を考察し、宇宙のバリオン数を自然に説明した。CPの破れとしては、チャージノあるいはスクォークの質量行列の質量行列に含まれる超対称模型に特有のものを用いたが、この様に宇宙のバリオン数を自然に説明するCPの破れは、一方では中性子の電気双極子能率の測定実験において、その精度を1桁上げると観測可能であることが解かった。これは超冷中性子を用いる実験家を刺激する成果であった。(3)インフレーションによって、宇宙初期にあった量子揺らぎがどうのようにして、古典化するのかを、環境の摩擦拡散効果を取り入れて議論した。その結果、最終的に得られる揺らぎのスペクトルは、この古典化機構の詳細に依存することが解った。先ず始めに、CPを破る相互作用を電子・陽電子衝突過程を用いて調べた。ゲージボソン3点相互作用は、非可換ゲージ理論に特有のもので、理論を検証するのに非常に重要である。この研究では、拡張された標準模型がWWZ相互作用に及ぼす影響を調べた。特に、CPを破る3点結合は、標準模型では高次の量子補正にのみ現れ、観測不可能だと考えられている。ところが、拡張模型によっては、1ループのグラフからCPの破れが生じ得る。そこで、超対称性模型およびベクトルライク・クォーク模型を仮定して、実際に1ループでCPの破れが生じる事を示し、その大きさを評価した。超対称性模型の場合、WWZに生じる結合の大きさは、近い将来の電子・陽電子散乱実験で、Wボソン対生成過程を調べる事により検出が可能になる程、大きい値であった。一方、ベクトルライク・クォーク模型の場合には、超対称性模型に比べて、残念ながら小さな結合しか引き起こさない事も分かった。次に、HERAで観測された、いわゆる「HERAアノマリー」の理論的解析を行った。この現象を、R-パリティーを破る超対称性模型のスカラートップ粒子の生成で説明するシナリオを、テバトロン実験と原子を用いたパリティーの破れの実験の双方から、より強い制限を付けた。本年度からフェルミ加速器研究所のビーム強度が上昇する事を考慮しても、このシナリオは生き残った。更に、光子-光子衝突型加速器の物理を研究した。この加速器ではスカラー粒子が直接生成できるので、超対称性模型の重い方のスカラー・ヒッグス粒子と偽スカラー・ヒッグス粒子の質量が近い場合に、その干渉効果を研究した。この方向の研究は、われわれのグループとしても、将来更に発展させてゆく計画である。
古墳時代木棺の系統論的研究

平成10年度は、遺存木棺材のデータの蓄積を継続し、古墳時代前期の資料を中心に木棺材の遺存例約120例を集成することができた。そのうち、栃木県栃木市栃木高校所蔵木棺、同下都賀郡大平町七廻り鏡塚古墳出土木棺、茨城県結城市中央公民館所蔵木棺、奈良県天理市天神山古墳出土木棺、同御所市宮山古墳出土木棺、福岡県筑紫郡那珂川町妙法寺古墳群出土木棺等の調査を実施し、平成9年度とあわせて保存良好な木棺資料の大半については実見調査を終えたことになる。現在は新規出土資料、遺漏資料の収集につとめながら、研究のまとめを行っている。具体的には、遺存木棺材の観察結果と棺内遺物出土状況の再検討結果をもとに前期古墳の長大な木棺の棺内構造について復元的に考察した論文を作成中である。遺存木棺材のデータ収集に際しては、材の樹種についても極力留意したが、その結果木棺の形態や構造と材の選択には地域性や階層性に根ざした一定の相関関係があるとの見通しを得ている。今回の作業を通じて新たに提起されたこの問題についても、今後分析科学的分野の研究者と連携しながら研究を深化させていきたいと考えている。平成9年度では、遺存木棺材のデータの蓄積に重点を置いて作業を行った。その結果何らかのかたちで木棺材が遺存した実例97例を集成することができた。この集成作業は現在のところ古墳時代前期の資料を中心としたものであり、来年度も引き続き作業を継続する必要がある。遺存木棺材および木棺痕跡の実見調査については、愛媛県松山市葉佐池古墳、福島県郡山市大安場古墳等で発掘調査中の良好な資料を調査することができた。また、奈良県天理市下池山古墳出土木棺は今年度保存処理が終了したこともあり、出土時の記録との照合作業を再度実施した。遺存木棺材のデータ収集に際しては、材の樹種についても留意しているが、今年度は発掘調査を担当した黒塚古墳の木棺材の樹種に関連して、分析科学的分野からの貴重な知見を多く得ることができた。今後は、形態論的視点に加えて、木棺の形態や構造を一定程度規定する要素になったと考えられる材の選択の問題についても、いっそうの注意を払う必要を痛感する。来年度はさらなるデータの蓄積に努めるとともに、これに実見調査にもとづく知見を加え、遺物論的な視点による古墳時代木棺の実態把握に努めたい。
投薬量最適化のための免疫抑制剤血中濃度モニタリングを目指した連続式センサの創製

本研究の目的は、臓器移植治療や自己免疫疾患治療などに用いられる免疫抑制薬による副作用の軽減・効能の最大化を実現するために、表面プラズモン共鳴(SPR)バイオセンサを利用した血中免疫抑制剤モニタリングシステムの要素技術を構築することである。免疫抑制薬の血中濃度変化を連続的に捉えることで、個別に薬剤投与量の微調整が可能となり、免疫抑制薬による副作用と薬効が最小かつ最大化された安全で有効な治療法へ繋がる技術にむすびつくと考え、研究を進めてきた。2018年度は(1)繰り返し免疫測定が可能なSPRバイオセンサの構築を行った。励起波長633 nmのHeNeレーザーを光源とし、SPRをクレッチマン配置により励起した。ガラス基板上にそれぞれ約3 nm、45 nmの膜厚でチタン、金を製膜することでSPR用チップとした。なお免疫抑制剤は非常に低分子であることから、屈折率を利用した非標識は難しいと判断し、蛍光を利用した測定法を採用した。表面プラズモンを用いた蛍光検出系では、プラズモンによる増強電場が高効率に蛍光分子を励起する(surface plasmon-enhanced fluorescence, SPF)。蛍光検出器は、SPR用装置をベースに、小型かつ高感度なMulti-Pixel Photon Counter(MPPC)を追加することで構築した。蛍光検出系の基礎特性評価として、濃度の異なる蛍光溶液を負荷したところ、濃度に応じた蛍光の増加(センサ出力)が確認された。また更なる高感度化のために、広範囲の蛍光を集光するためのライトパイプを作製した。以上のように、当該年度に予定していた(1)の研究目的を達成した。申請課題の目的は、臓器移植治療や自己免疫疾患治療などに用いられる免疫抑制薬による副作用の軽減・効能の最大化を実現するために、表面プラズモン共鳴(SPR)バイオセンサを利用した血中免疫抑制剤モニタリングシステムの要素技術を構築することである。特に2018年度では(1)繰り返し免疫測定が可能なSPRバイオセンサの構築と改良を計画していた。これに対し申請者は、SPFを利用した蛍光検出系の構築や、高感度化のためのライトパイプの作製を行うなどの改良を加え、さらにその蛍光検出系の基礎特性評価も行い、2019年度の目標を概ね達成した。2019年度で得られた結果を基に、まずは(2)の標準免疫抑制剤サンプルによるセンサの評価・最適化を行っていく。特に免疫抑制剤は低分子であることから、効率的に抗体へ結合する条件(pHや濃度など)を最適化する必要がある。その後は(3)光学系・流路・表面修飾・測定法の改善による測定法の改善による更なる感度・再現性の向上を図っていく。将来的には、本研究で確立した3つの要素技術を基礎とし、免疫抑制薬の血中濃度変化を連続的に捉えるモニタリングシステムの構築、またその小型化へと移行し、血中の免疫抑制剤濃度の時間情報に基づく安全で有効な治療法につながる技術の確立へ応用・展開していきたいと考えている。

その後は(3)光学系・流路・表面修飾・測定法の改善による測定法の改善による更なる感度・再現性の向上を図っていく。将来的には、本研究で確立した3つの要素技術を基礎とし、免疫抑制薬の血中濃度変化を連続的に捉えるモニタリングシステムの構築、またその小型化へと移行し、血中の免疫抑制剤濃度の時間情報に基づく安全で有効な治療法につながる技術の確立へ応用・展開していきたいと考えている。理由:試薬などの消費量が想定より少なかったため。使用計画:主に試薬やガラスなどの消耗品、学会参加のための旅費へ支出する。
数値解析による生体内超音波の性質に関する基礎的検討

まず,生体軟組織中の音波を数値解析するため、その方法として蛙飛び差分法を選んだ。この手法は,陽的な定式化が可能,式がシンプル,境界条件の設定が簡単などの特徴を有し,時間領域の解析に向いている。蛙飛び差分法の固体内弾性波への適用は,著者が最初である。次いで,生体軟組織の横波弾性波,弾性表面波の発生・伝播を,数値解析により予測した。代表的なオーダーの弾性定数,減衰率を選んで解析した。その結果,数10kHzで縦波に近い伝播特性があると確認した。しかし、生体軟組織の媒質定数は,周波数分散性がある。そこで,実験による確認を行った。実験は,ゼラチンゲルを対象とした。バイモルフ振動子をゼラチンゲルの自由表面に斜めに挿入し,測定物の表面を励振したとき発生する表面波の伝播速度と減衰定数をレーザードップラー振動計で測定した。100[Hz]から1[kHz]程度の周波数範囲で,速度は13[m/s],減衰定数は0.1[mm^<-1>]程度であった。また,観測波形には速度分散性,非線形性が見られた。数値解析では数10[kHz]付近で計算したが,その周波数では信号が微弱で正確に観測はできなかった。次いで,超音波診断装置のシミュレーションを試みた。同じ蛙飛び差分法を使い,生体内の弾性波と診断装置とを一緒に解析できれば,有効と考える。ここまで,圧電体で作られた探触子の応答を解析するプログラムを完成させた。更に,超音波顕微鏡のシミュレーションを行うプログラムの作製も行った。生体組織は,その不均一性,非線形性等により,正確な媒質定数が把握できないのが現状である。その点,計測スポットの小さい超音波顕微鏡は,精度よく測定できる可能性がある。しかし,解析的扱いでは,測定量の正確な考察は難しいと考える。そこで,本研究では、集束超音波が固体試料から反射する様子を時間軸上で数値解析するプログラムを作製した。まず、数値解析の定式化を行った。解析対象は,粘性を持つ個体の弾性波の非定常問題である。ここでは,弾性定数,粘性係数が周波数に依存しないと仮定した。解析手法は,差分法の陽公式を使った。これは,大きな連立方程式を解かなくても良いようにと考えたからである。定式化は,フックの法則と運動方程式に直接かえる飛び差分を適用して行った。これは,境界条件の設定が容易であること,定式化が簡単であることなどの理由による。基本的な例題で,解析結果の妥当性を確かめた。次いで,具体的な解析対象の取り掛かりとして,生体の横波弾性波,弾性表面波の発生,伝搬について検討した。一般に,超音波診断,治療では縦波が利用され,横波は無視される。しかし,低い周波数では,伝搬する可能性があり,縦波との相互利用がはかれれば,医療手段の広がりが期待できる。最初に,「固体」を数値解析の定式化の対象にしたのはこのためである。まず解析的手法により“横波平面波,弾性表面波は,数10kHz付近で,縦波に近い伝搬が可能である"ことを確認した。更に,開発した数値計算法で励振及び伝搬特性を解析したところ,先の解析通り伝搬可能であることがわかった。従って,治療への応用の可能性が示されたと考える。

これは,他に例のない研究と考えたので,関係する学術発表会にて発表した。ところで,この解析では,弾性定数・粘性係数が周波数に依存しないなど多くの理想化をしている。従って,実験的な検討が欠かせないと思う。そこで,その準備を行っている。更に今後,より様々な角度から,生体内の弾性波の挙動に対して,数値解析の可能性と有効性を模索したい。例えば,媒質の不均一性の影響,超音波顕微鏡による生体組織の観測特性,非線形性の影響といった事項を考えている。生体超音波解析のための独自の数値解析法を確率できた。蛙飛び差分を利用した,陽的差分法である。計算式がシンプル,計算量が少ない,電気的類推が可能といった特徴を持つ。境界条件の設定などを吟味した。次いで,その数値解法が生体に適用できるか検討した。生体は流体に近い性質を持ち,粘性も大きい。計算の結果,解析可能なことが確かめられた。その過程で,低周波では横波弾性波も縦波と同様に伝播することを確認した。横波を利用できれば,超音波医療診断の幅が広がる可能性がある。そこで,現在実験的検証を進めており,測定系の構築はほぼ完了した。しかし,まだ横波の検出には至っていない。具体的な解析の前に,どのような波形の超音波パルスがどのような形で送出されるか検討することにした。そこで,超音波診断装置のプローブの解析プログラムの作製を試みた。現在,2次元の任意形状の超音波振動子の解析が可能である。今後整合層や音響レンズ部分が解析できるようにしたい。更に超音波音場も一緒に解析できるようにすれば,送出波形の解析だけでなく,診断装置の設計に有用なシミュレーションソフトウェアとなると考える。生体の音響特性は,数多く測定されているけれども,ばらつきが多く真に明確になっているとは言えない。それには,小さなスポットで測定できる超音波顕微鏡が有効と考える。しかし,その映像が音響特性をどう反映しているかはまだ明確になっていない。そこで,超音波顕微鏡の動作シミュレーションを試みている。現在までに,直線集束ビーム超音波顕微鏡に対して,集束ビームが固体表面で反射する様子をシミュレートすることが出来た。この後,点集束ビームについて同様のシミュレーションプログラムを作製したい。完成後は,詳しい波動解析を行う予定である。平成6,7年度に,生体軟組織の横波弾性波,弾性表面波の発生・伝播を,通知解析により予測した。本年度は,その実験による確認を目指した。実験は,ゼラチンゲルを測定対象とした。バイモルフ振動子をゼラチンゲルの自由表面に斜めに突き刺し,測定物の表面を励振して、その際発生する表面波の伝播速度と減衰定数をレーザードップラー振動計で測定した。100〔Hz〕から1〔k-Hz〕程度の周波数範囲で,速度は,13〔m/s],減衰定数は,0.1〔mm^<-1>〕程度の範囲であった。この測定は,他の研究者も同時期に行っており,大差はなかった。また,観測波形には,速度分散性,非線形性が見られた。数値解析で利用の可能性を予測した数10[kHz]付近では,信号が微弱で本実験系で正確に観測はできなかった。実験した100〔Hz〕から数〔kHz〕の範囲では,縦波と同様の減衰であり,利用可能と考える。今後,生体軟組織に対する横波や表面波の有効利用を考えたい。利用した数値解析法は,蛙飛び差分法である。
日系企業と現地NGO協働のBOP戦略と持続可能なビジネス生態系に関する研究

この研究では、第一に、アジア新興国における所得構造の「ピラミッド型」から「ダイヤモンド型」への転換を具体化し、貧困の削減と格差の是正を実現しうるビジネスモデルの開発。そして第二は、「開発経営学」の理論基盤を開発し、新興国を始めとする諸国の大学の講義科目として導入されることを通して、貧困削減型ビジネスモデルの理論的指針とし位置づけられていくことを目指している。本研究はそのための理論的基盤とビジネスモデルの提起を目指している。
臨床試験をめぐる倫理的・法的諸問題の比較法的研究

1.本研究では,わが国における臨床研究の実情について認識を得た後,合衆国における規制のあり方を検討するとともに被験者への補償などについて欧米の実態を把握し,それらの知見を踏まえて,わが国での研究倫理指針の経緯と内容の検討を行った。2.合衆国での規制に関しては,現在までの経緯と,現在の規制体制の把握に努めた。連邦レベルの規制には,各省庁が実施・補助する研究に適用されるものと,新薬等の臨床試験に適用される食品医薬品局による規制とがある。そのうち主導的であったのは,前者のうち厚生省による規制であり,今日ではそれに基づいて作られたCommon Ruleが関係全省庁によって適用されている。その特徴は,(1)実効性確保の手段として,研究施設に対して被験者を保護することを確約する書面の提出を求め,(2)現実に被験者保護の責任を担う機関として,施設内審査委員会の設置を求め,(3)被験者保護の要として,インフォームド・コンセントの要件をおくこと,に求めることができる。3.わが国の指針については,「遺伝子解析研究に付随する倫理問題等に対応するための指針」,「ヒトゲノム研究に関する基本原則」,「ヒトゲノム・遺伝子解析研究に関する倫理指針」などについて,策定に参画した経験を踏まえて,その内容を検討した。共通する重要な論点として,(1)既存資料及び包括的同意,(2)遺伝情報の開示の許容性・義務性,の問題があり,合衆国の資料等の検討を踏まえた研究の結果,(1)については,再同意取得が原則で,例外的取扱いには厳しい要件を課すべきで,包括的同意については,提供者が同意の対象を理解できるように配慮することを条件に認める余地があるが,そのためには研究活動の実情の周知が不可欠であること,(2)については,わが国の指針・原則が,開示を許容する態度を取る方向にあることを確認するとともに,開示の義務を肯定すると読める合衆国の判決を紹介した。本年度は,わが国における臨床研究の実情を把握した上で,アメリカにおける臨床研究に対する規制を研究し,また,ヨーロッパ評議会のConvention on Human Rights and Biomedicine(1996)の検討に着手した。1.わが国における臨床研究の実情に関しては,「乳がん術後補助療法研究」のプロトコル・説明文書の入手,同研究委員会委員長からの聞き取り,臨床腫瘍研究会など臨床研究をテーマにした研究会への出席,民事訴訟になっている事件の記録入手などを通して,その把握に努めた。また,新GCP関係の資料入手や研究者の反応の把握も行った。注目されたのは,新GCPの厳格な要件に対する当惑や臨床試験の空洞化を恐れる声であった。2.アメリカにおける臨床研究に対する規制に関しては,(1)現在の規制体制(その多くがタスキジ-事件など過去の問題事例の発生に対処するためのものであった)に至るまでの経緯の把握,(2)現在の規制体制の把握に努めた。その概要を報告すると,連邦レベルの規制には,各省庁が実施・補助する研究に適用されるものと,新薬等の臨床試験に適用される食品医薬品局(FDA)による規制とがある。そのうち主導的であったのは,前者のうち厚生省による規制であり,今日ではそれに基づいて作られたCommon Ruleがすべての関係省庁によって採択されている。また,FDAの規制も,1970年代後半以降,可能な限り厚生省の規制ないしCommon Ruleに合わせるようになってきている。

合衆国の規制の特徴は,(1)規制の実効性をを確保する手段として,研究施設に対して被験者を保護することを確約する書面の提出を求め,(2)現実に被験者の責任を担う機関として,施設内審査委員会(IRB)の設置を求め,(3)被験者保護の要として,インフォームド・コンセントの要件をおくこと,に求めることができる。本年度は,アメリカにおける臨床研究規制に関する研究を活字化するとともに,以下の内容の研究をした。1.ヨーロッパ諸国については,イギリスを中心に研究した。そこでの規制は,医薬品開発に関しては,97年以降,米欧日が合意したICHGCPの適用を受ける。一般的な規制は,NHS管理局から出された「研究倫理委員会(Research Ethics Committees)」という標題のガイドラインに基づいている。規制の中心となるのは,地域の保健当局ごとに設置される研究倫理委員会で,これが,すべての医学的研究の審査に当たる。この審査は,NHSの職員の行う研究だけでなく,NHSの患者に関わる研究およびNHSの施設内で行われる研究も対象となる。なお,他の欧州諸国のうち,フランスでは,被験者保護の具体的要件を定める法律が1988年に制定されている。2.臨床研究による有害事象に対する補償に関しては,ヨーロッパ評議会の勧告(1990),イギリス王立内科医協会の勧告(1990)などは無過失責任を唱える。国際医科学機関協議会=CIOMSのガイドライン(1993)やイギリス製薬工業会のガイドライン(1990)は,治療に関わらない研究に限ってそのような補償を求める。他方,アメリカ厚生省の規則のように,過失責任からの免責を定めるインフォームド・コンセント文言を禁じるという手続的規制にとどめるところもある。わが国では,新薬治験については無過失責任の補償が用意されているようであるが,治療に関わる場合には,責任が限定される傾向にあるようである。3.アメリカで97年秋以降議論が沸騰した,(抗ウイルス剤投与〔1人当り800ドルかかる〕のHIVウイルス母子感染防止への有効性の確認と,アフリカ諸国の財政状況・人工栄養の普及の低さに鑑みた)より短期少量投与の有効性を調べる研究がそれら諸国においてプラシボ対照で実施されたことの倫理性をめぐる問題を研究した。本年度は,前半,アメリカおよびヨーロッパ評議会の規制を踏まえながら,精神障害者を対象とする研究などの具体的問題を研究したが,後半は,厚生科研垣添班の『遺伝子解析研究に付随する倫理問題等に対応するための指針』の作業委員会委員,および,科学技術会議ヒトゲノム研究小委員会の『ヒトゲノム研究に関する基本原則』の原案を作成する「ヒトゲノムの研究開発動向及び取扱いに関する調査」委員会委員に委嘱されたため,基本原理を研究しながら,それを応用するという機会を得た。両委員会に共通する重要論点として,(1)包括的同意の許容性,(2)既採取試料の遺伝子解析研究の要件,(3)研究結果を求める試料提供者の権利,(4)遺伝的危険を負う血族に遺伝情報を知らせることの許容性・義務性,(5)同意能力が不十分な者からの試料採取の許容性および代諾の問題,があげられる。
シナプス内分子数揺らぎが可塑性誘起に与える影響

記憶形成の最小単位であるシナプスの後端を形成するスパインは直径0.3ミクロン程度の微小領域である。このような環境では各種分子数および活性のゆらぎが機能に大きく影響する筈であると考えた。そこで揺らぎと機能の関係を調べるため、新規光応答型のタンパク質キナーゼの開発を行った。特にCaMKIIに着目し、この分子の活性を青色光照射で、“ミリ秒レベルの時間分解能"と“マイクロメートルの空間分解能"で制御できるようにするため、植物タンパク質であるphototropin1のLOV2ドメインをCaMKIIのキナーゼ領域と結合ドメインの間に遺伝子工学的手法により挿入した。これをプロトタイプとして、様々なリンカー配列や変異の導入を行った。このようにして多数の変異体を作製し、光照射依存的に構造変化が起こるかどうかを調べるため、各変異体にEGFPとEYFP変異体を融合させてFRETイメージングを行った。光照射依存的に構造変化を起こす変異体については、さらにウエスタンブロッティングによる生化学的なアッセイにより、自己リン酸化が起こるかどうかを確認した。このようにして光依存的に構造変化とそれによる自己リン酸化を惹起できる光応答性のCaMKIIの作製に成功した。さらに、この光応答性CaMKIIを遺伝子銃を用いて、海馬スライスの神経細胞に導入し、2光子励起によってスパイン内でCaMKIIを活性化させたところ、スパインの形態変化を引き起こすことができた。今後は、電気生理計測により、光依存的にシナプス長期増強を惹起できるかどうかを調べる。25年度が最終年度であるため、記入しない。記憶形成の最小単位であるシナプスの後端を形成するスパインの体積は0.1フェムトリッター程度と非常に小さいため、1個のスパインには各種分子が平均10分子程度ずつしか存在しない。このような微小領域では、各種分子数および活性のゆらぎが機能に大きく影響する筈であると考え、揺らぎの程度を精度高く測定するための光応答型のタンパク質の開発を行っている。本年度は、シナプス長期増強にとって重要な働きをしていると考えられるCaMKIIに着目し、この分子の活性を青色光照射で、“ミリ秒レベルの時間分解能"と“マイクロメートルの空間分解能"で制御できるように様々な遺伝子改変を行った。光受容タンパク質であるPhototropin1のLOV2ドメインを用いて、青色光照射依存的に構造変化をおこし、活性化するCaMKII分子を様々なリンカーや点変異を導入することで作製した。作製したさまざまな変異体をHeLa細胞に発現させて青色光照射によって構造が変化するかどうかをモニターしており、これまでに、EGFPとEYFP変異体を融合させたプロトタイプの光応答型CaMKIIにおいて、光照射によって構造変化が起こることをFRETイメージングにより確認した。今後は、この分子の性能評価を生化学的に調べていく予定である。本年度の目標であった光応答型のシグナル分子の開発に成功しつつある。これまでに、EGFPとEYFP変異体を融合させたプロトタイプの光応答型CaMKIIにおいて、光照射によって構造変化が起こることをFRETイメージングにより確認した。これまでに、プロトタイプの光応答型CaMKIIにおいて、光照射によって構造変化が起こることをFRETイメージングにより確認することができた。今後は、光照射によってこの分子のキナーゼ活性が変化するかどうかを生化学的に調べていく予定である。
もやし残渣を活用したダイズシストセンチュウ防除法の開発

もやし残渣の土壌施用がダイズシストセンチュウ(SCN, Heterodera glycines)に及ぼす影響をポット試験で評価した。もやし残渣を土壌に対して重量で1%施用すると、土壌中のSCNの二期幼虫の密度が2週間後には顕著に増加し、35日後には急激に減少していた。この結果から、SCN卵の孵化がもやし残渣中に含まれる孵化促進物質により促進され、孵化した二期幼虫が宿主植物不在下で餓死したと考えられた。もやし残渣を4回施用し、7週間後にSCN密度をリアルタイムPCR法で評価したところ、対照区ではSCNの密度が変化しなかったのに対し、もやし残渣施用区では施用前と比べて70%以上減少した。SCNの孵化促進効果はもやしの水抽出液でも見られ、部位別では根の部分に高い孵化促進効果が認められた。これらの結果から、もやし残渣の土壌施用は環境負荷の少ないSCN防除法であることが明らかにされた。もやし残渣をエダマメ移植の3週間前に土壌施用すると、効果的にSCN被害を軽減できることを圃場試験で確認した。問題点として、孵化促進は土壌温度25°C前後の時に限り見られるため、もやし残渣施用のタイミングが限定されることが挙げられた。東京都内のエダマメ栽培圃場において、ダイズシストセンチュウによる被害が広がりつつある。多くの消費者が減農薬を要望するため、薬剤に頼らない防除法の確立が求められている。一方、食品製造廃棄物の有効利用も重要な課題となっている。"もやし"生産過程で生じる廃棄物が未利用となっていることから、この資源を用いてセンチュウ被害を効果的に防除する方法を確立することが、本研究の目的である。室内試験において、もやし残渣およびもやし残渣の水抽出液をダイズシストセンチュウ(SCN)汚染土壌に添加し培養したところ、1週間後にはシストの孵化促進が確認され多数の二期幼虫が観察された。この増加した二期幼虫は培養2ヶ月後にはほとんど見られなくなったことから、宿主不在下で飢餓により死滅したと推察された。そこで、土壌からDNAを抽出しリアルタイムPCRによりSCN密度を求めたところ、無添加の対照区と比べ約1/10に低下していることがわかった。つまり、もやし廃棄物を土壌に施用することで、SCN密度を低下させ、被害を軽減できる可能性が明らかとなった。ついで、もやし残渣および残渣抽出液を実際のSCN汚染圃場に施用したところ、7月9月に施用した際には表層土壌のSCN密度を1/4に低下させたことがわかった。しかし、下層土壌への密度低減効果は表層ほど顕著ではなかった。また、10月以降の施用では有意な密度低減効果は認められず、シストの孵化を促進するには土壌温度が重要な要因であると推察された。次年度以降、施用時期、施用方法を再検討する必要がある。ダイズシストセンチュウ(SCN)汚染圃場に、もやし残渣の水抽出液を添加したところ、土壌中の密度を20g土壌当たり230卵程度まで低下させることができた。対照として水を添加した処理区では1450卵であった。この圃場でエダマメを栽培したところ、対照区では10アール当たり200kgであった収量が、もやし残渣区では750kgと顕著に増加した。

これらの結果からSCNの要防除水準は土壌20g当たり約200卵であることが推定された。一方、もやし残渣を直接施用した処理区では、対照区の20g土壌当たり1340卵密度を960卵まで低下させることができたが、エダマメの収量には顕著な違いはなく、どちらも約1000kgの収量であった。水抽出液添加区と残渣添加区の違いは初期の無機態窒素濃度にあり、残渣添加区では200mgNH4-N/kg土壌と、水抽出液添加区の40mgと比べて約5倍であった。これは標準施肥量の3-4倍程度に相当することから、SCN汚染圃場においても過剰施肥により収量の改善が見られることが明らかとなった。以上より、もやし残渣を適切に施用することで土壌20g当たりのSCN密度を200卵以下に低下させること、これ以上のSCN密度の場合には、窒素施肥量を慣行の3倍程度に増肥することでエダマメ収量を維持できることがわかった。東京都内のエダマメ栽培圃場において、ダイズシストセンチュウ(SCN)による被害が広がりつつある。多くの消費者が減農薬を要望するため、薬剤に頼らない防除法の確立が求められている。一方、食品製造廃棄物の有効利用も重要な課題となっている。“もやし"生産過程で生じる廃棄物が未利用となっていることから、この資源を用いてセンチュウ被害を効果的に防除する方法を確立することが、本研究の目的である。圃場において5月9月にかけて、もやし廃棄物を添加し、SCN密度への影響ならびにエダマメ収量への影響を評価した。前年度の結果より土壌温度が20°C以下ではSCN卵は孵化しないことがわかったため、5月の施用時には土壌表面を透明ビニールでマルチした。その結果いずれの施用時期でももやし廃棄物施用によりSCN密度は減少した。一方、もやしを添加していない対照区では、平均地温が18.9°Cであった5月では減少しなかったが、6月以降は対照区でも減少した。5月の施用時にはマルチにより土壌温度が平均3.5°C増加しており、この土壌温度の上昇がSCN卵の孵化を促進したと考えられた。5月8月の施用区において、引き続きエダマメを栽培し収量への影響を見たところ、いずれの時期でも2割4割の増収が見られた。また、各反復ごとに移植時の密度とエダマメの収量との関係を見たところ、土壌20g中SCN密度が200頭を超えると、収量低下が見られることがわかった。もやしによりエダマメ被害を回避するには、初期密度を200頭以下に抑えることが重要である。本研究により、もやし廃棄物はその施用時期に制約はあるものの、SCNの密度を効果的に減少させエダマメの安定生産につながる有用未利用資源であることが明らかにされた。圃場試験において、もやし残渣によるダイズシストセンチュウ被害に対する顕著な抑制効果を確認できた。おおむね順調に進展していると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。圃場試験において再現性を得るだけでなく、様々な圃場にも応用したい。なお、問題点としては地温によりシスト艀化効率が大きく異なり、条件によってはもやし残渣の効果が見られなくなってしまう。そのため、有効な施用方法と時期を明確にしていく。
骨再生を目指した転写因子Osterixの機能調節機構の解明

昨年度に引き続き、Osterix転写活性化領域の詳細を同定するために、GAL4-binding sitesと連接させたルシフェラーゼreporter plasmidを用いたGal4融合システムレポーター分析を行い、Osterixの転写活性を調べた。その結果、Osterixの転写活性領域がプロリンとグリシン残基に富んでおり、哺乳類とイーストの細胞における活性の特性を持っていることを認めた。GST-pull down分析および免疫沈降法では、TBPではなく、基本転写因子であるTF-IIBが転写活性領域に結合することを示した。さらに、Osterix相互作用因子を探索するために、FLAG-tagを付加したOsterix発現plasmidを培養細胞に導入し、αFLAG抗体を用いた免疫沈降法を行ったところ、in vivoとin vitroにおいて、OsterixがそのC末端Zinc-Finger領域を通して、クロマチンリモデリング因子Brg-1および癌抑制遺伝子p53と相互作用することを見つけた。Osterixにより発現制御される遺伝子群の検索するために、G418耐性遺伝子を有したOsterix発現plasmidを作製し、薬剤選択によりOsterix遺伝子をstableに過剰発現するSaOS2細胞を樹立し、その遺伝子発現について解析した。RT-PCR法により骨芽細胞特異的遺伝子群の発現について検討したところ、Osterix導入により、親株のSaOS2細胞に比べてオステオカルシンmRNAの亢進が確認できたが、アルカリ性ホスファターゼmRNAの発現には影響がみられなかった。さらに、網羅的遺伝子発現解析を行った結果、Osterix導入により発現亢進また抑制される遺伝子が多数検出された。Osterix全長を3分割したOST-A,OST-B,OST-C領域を比較したところ、middle領域のOST-Bに強力な転写活性化能が確認された。さらに、OST-B領域をOST-B1からB5までのdeletion変異体を用いて解析したところ、プロリンリッチなOST-B1領域が転写活性化最小領域であることが明らかとなった。また、OST-B1領域の転写活性化能は各種組織由来動物細胞(HeLa,293T,HepG2,MG-63)および酵母細胞において機能することが確認された。