hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PKCetaを分子標的とした新規抗炎症治療法の開発

PKCηを分子標的とした新規抗炎症治療法の開発を目標とし、その基礎的実験を行った。特に難治性皮膚疾患であるアトピー性皮膚炎を対象とした。アトピーモデルマウスの病態は、ドミナントネガティブ型PKCηによりPKCη活性を抑制することで著しく改善された。またPKCηの遺伝子発現を極めて有効に抑制しうるsiRNA配列を見出した。更に、PKCη活性化の上流シグナルとして、創傷刺激や活性酸素刺激が存在することを見出し、これらの刺激がPKCηを介して、アトピー性皮膚炎等の皮膚炎症性疾患の増悪に関与していることが推定された。PKCetaを分子標的とした炎症性疾患の新規治療法の開発非増殖性アデノウイルスベクターは染色体への組み換えがないため安全で、また広汎な細胞種に高効率に遺伝子導入が可能な優れた特質を持つ。このベクターに下記の遺伝子を挿入し、PKCetaの酵素活性を特異的に抑制するベクターを構築(K384をアラニンに置換したキナーゼ活性欠損型PKCetaベクター)し、ハプテン誘導性にアトピー性様皮疹を生じるマウス:NC/Ngaマウス皮膚に導入し、その効果を1)臨床的診断(掻痒行動、皮膚症状スコアリング:Leungのclinical skin conditionscoreを使用)、2)免疫学的診断(血漿IgE値、好酸球数)、3)病理学的診断(HE染色、LTB染色、各種マーカー抗原を利用した白血球、肥満細胞等の免疫組織染色)の観点から検討した。その結果、投与後数日で形態的・臨床的に皮膚の炎症状態が改善され、また病理的解析の結果、著しい炎症の抑制が、HE染色や炎症マーカーに対する免疫組織染色により明らかとなった。またRNA干渉(RNAi)を利用した遺伝子発現抑制による治療法も検討した。PKCeta内の適切な配列を選択し、shRNA発現レンチウイルスベクターを構築した。培養細胞内(マウスケラチノサイト)において、PKCetaの蛋白質発現が抑制されることを確認した。今後、このベクターの作用も検討し、更に臨床応用可能な抗炎症治療法の構築を目指す。RNA干渉(RNAi)を利用した遺伝子発現抑制による治療法を検討した。培養ヒト及びマウスケラチノサイトにおいて、PKCetaの蛋白質発現が抑制されることを確認した。このベクターをハプテン誘導性にアトピー性様皮疹を生じるマウス:NC/Ngaマウス皮膚に導入し、その効果を1)臨床的診断(掻痒行動、皮膚症状スコアリング:Leungのclinical skin conditionscoreを使用)、2)免疫学的診断(血漿IgE値、好酸球数)、3)病理学的診断(HE染色、LTB染色、各種マーカー抗原を利用した白血球、肥満細胞等の免疫組織染色)の観点から検討した。しかしながら、レンチウイルスベクターの皮膚への感染・浸透性はアデノウイルスベクターに比べて非常に低く、効果的なin vivoでの遺伝子発現抑制が認められなかった。また、レンチウイルスは染色体への挿入が生じるため、臨床上・倫理上の問題も伴う。従って、レンチウイルスベクターによる抗炎症療法の試みは中止した。次にPKCeta siRNAを用いた遺伝子発現抑制効果を検討した。複数の動物埋め込み用drug delivery基材(メドジェル粒P19,E50等)にsiRNAを加え、皮膚患部へ接触させることでsiRNA導入を試みた。しかしながら、その効果は限定的であった。この今後、アテロコラーゲンを利用したsiRNA導入基材を用いて、同様な実験を検討する。またPKCetaの偽基質配列(pseudosubstrate)ペプチドの効果を併せて検討する。protein kinase C eta(PKCeta)は、皮膚等の上皮組織に高発現するCキナーゼであり、この遺伝子の過剰発現によって、マウス皮膚には著明な炎症性病態が誘導される。そこで、PKCetaを分子標的とし、その発現或いは酵素活性を阻害することで炎症を抑制する新規抗炎症治療法の開発を目指した。特に皮膚に生じる炎症性疾患である乾癬、アトピー性皮膚炎に対する新規分子標的治療法の開発を目的とした。本年は、キナーゼネガティブ型PKCetaアデノウイルスベクターによって、極めて有効にアトピー性皮膚炎モデルマウスNC/Ngaの炎症病態が改善することを見いだした。また、初代培養ケラチノサイトやヒト不死化ケラチノサイトHacaTを用いて、PKCetaをターゲットとしたsiRNA配列のスクリーニングを行い、その発現を15%以下に抑制する配列を見いだした。また、その配列を標的としたshRNA発現レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクターを構築し、ケラチノサイトでPKCetaの発現抑制が可能である事、PKCeta shRNAアデノウイルスベクターがNC/Ngaマウスの炎症症状を減弱させることを確認した。更に、PKCeta mRNA転写活性を指標として、遺伝子発現抑制物質の網羅的探索を行った。

現在のところ、特異的抑制物質の発見には至っていないが、今後更に対象を広げ、抗炎症作用を有する低分子物質を見いだしたい。本研究の最重要ポイントは、PKCeta遺伝子の発現抑制によりアトピー様皮膚炎の症状が減弱する、即ち分子標的としてPKCeta遺伝子が適切であることを証明することであり、それは達成されている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの成果はウイルスベクターを用いた発現抑制方法であり、現実的な治療へは適応しがたい。そこで、今後はより臨床応用が可能な方法を探索し、検討することを目標とする。
雇用社会の持続可能性と労働法のパラダイム転換

2017年度から研究の柱に「労働法と社会保障法の連携および持続可能性」を据えた研究を行ってきた。2017年2月にドイツでこのテーマでシンポジウムを開催し、その成果が要約図書としてドイツで出版された。昨年度は、これを基にして、日本法の論考の加筆・修正を行った。また、ドイツからWalterman教授を招聘し、ハルツ改革以降の労働法と社会保障法の課題について、Seifert氏らを招聘し、労働時間法改革についてのセミナーを行った。日韓労働法共同研究が進展している。日本ではアベノミクスの働き方改革が、韓国では文政権の新たな労働法改革が進んでおり、以前の朴政権との比較も踏まえながら、改革法の分析を行った。日本からの報告などは、アベノミクスの改革法の限界や課題を指摘する者が多かった。日本と台湾の共同研究の再開として、和田が台湾に招待され、労働法改革についてのセミナーを行った。そこで今後の共同研究の進め方が再確認された。日本法研究は、労働法理論研究会を中心に進められたが、昨年度は、最高裁判決が相次いだり、新たに多くの訴訟が提起されたこともあり、非正規雇用と均等処遇、不合理が差別禁止の検討が中心となった。この検討には、多くの実務家が参加しており、また裁判の意見書等もこの研究会を通じて出されている。非正規雇用問題は、先進国の共通の課題となっている。和田を中心に、立法政策論の研究が進められている。これは、現在進められようとしている各種の労働立法政策が、その目的を達しているかという視点から分析し、改革の方向性を模索するものである。労働法の基礎理論についての著書1冊、日本の労働法と雇用社会の現状と課題、今後の在り方についての著書がそれぞれ1冊、これらの韓国語訳、ドイツ労働法の研究書2冊、労働者派遣法に関する著書1冊、日独労働法共同研究に関する著書1冊が出版され、これについての書評が相当数出されるなど、研究の成果について高く評価されている。労働法と社会保障法の持続可能性について、それをまとめた日独共同研究書が出版された。この中では、労働法と社会保障法の連続性と持続可能性の分析が行われている。昨年度は研究論文が、約50本出されている。後述の業績については、科研費での研究であることを明記しているものに限定している。国際共同研究としては、日韓についてこの10数年間行ってきた国際シンポが開催された。特に昨年度は、文政権下での労働改革分析が、それを実際に担っている研究者から行われている。日独共同研究についても、幾人かの研究者と労働法改革の現状と課題についての日独の共通性と異別性を意識した報告がなされている。これらすべて雑誌で(外国文献は翻訳で)公刊されている。また、セミナーはすべて公開で実施されている。ただし、日本と台湾の共同研究は再開されたが、若干遅れている。なお、国際共同研究の新たな展開として、本研究グループの何人かが韓国での在外研究を遂行し、日本側からの研究水準が高まってきている。日本での韓国労働法研究者は、すべてこの共同研究に属している。日本法の分析としては、非正規雇用裁判の分析・検討、意見書の執筆、判例研究等が進展した。これは弁護士も含めた共同研究である。労働時間法についても、生活主権の確保という視角からの分析が行われた。これには日独共同研究の成果も大きく貢献している。研究の最終年度であるので、全体のまとめの研究を行う。2020年1月を目途に、これまでの研究のいくつかの論考をまとめて、「労働法と社会保障法の持続可能性」として公刊する。また、2015年以降に行ってきた「日韓・韓日比較労働法シンポ」の既発表論文をまとめ、2019年11月に『日韓比較労働法3・韓国労働法の展開』を公刊することを予定している。国際共同研究として、第14回日韓比較労働法シンポ(テーマは「最近の労働時間法改革」)を本年9月に韓国の済州大学で開催する。本年12月に、関西学院大学の横田伸子教授の科研費及び韓国労働研究院との共催で、「日韓非正規労働フォーラム」を龍谷大学で開催予定である。このシンポは、法学の枠を超え、経済学や社会学にも及ぶ学際研究でもある。韓国側からは、文政権下での新たな非正規雇用政策についての報告が行われる。日独の国際共同研究として、本年9月10月にドイツ・ボッフム大学のWank名誉教授を招いて、「有期・パート法の新たな動向」をテーマとした共同研究を、同11月にドイツWSI元所長(現研究員)のSeifert氏を招いて、「働き方の日独比較」(仮)というテーマで市民向け公開セミナーを東京、名古屋、京都で開催する。2020年1月には、ドイツ・ボン大学のWaltermann教授らを招き、「多様な働き方と労働者概念」(仮)を名古屋大学で開催する予定である。本年10月11月に、台湾から研究者(林良栄・国立政治大学准教授ら)を招き、シンポジウム「日本・台湾の働き方改革と労働時間法」を名古屋で開催する予定で、準備を進めている。これまでと同様に、研究の大きな柱として、国際共同研究を位置づけている。そのテーマは、雇用社会と労働法・社会保障法の持続可能性である。定例の労働法理論研究会を45回開催する。

この研究会を通じて、2019年1月の研究成果公表への準備をする。研究の最初の年度であるが、以下の柱に沿って順調に研究実績を上げた。非正規雇用の雇用問題が深刻化し、多くの裁判が提起されている。この年度の研究は、こうした問題に取り組んでいる弁護士や実務家とコラボしながら、共同研究を行った。そのうちのいくつかは鑑定意見書の執筆につながっている。外国法研究が旺盛に展開された。定期的に行われてきた日韓労働法フォーラムが、「労働法の規制緩和と規制改革」をテーマとして開催された。そこでは1990年代以降における両国の規制緩和政策と現政権で進められている労働法改革であり、両国の状況の類似性と相違性に関心が集中したが、いずれも雇用社会の危機という状況にあり、労働法の課題が明らかにされた。韓国女性研究員と韓国国会議員団の共同開催で、「雇用におけるハラスメントの法的問題」をテーマとしたシンポジウムが開催され、和田が招待講演を行っている。日本台湾比較労働法研究が開始され、今日的課題をテーマとするシンポジウムを開いた。また、日独比較労働法研究が、和田とボン大学のWaltermann教授との共同で開始され、Waltermannを招聘し、ドイツの法定最低賃金制度について、日独比較研究を行った。また、2回公開シンポジウムを開催している。和田と共同研究者の西谷敏の2冊の著書の出版準備が行われた(なお、出版は2016年5月と6月である)。以下のような成果を上げた。とりわけシンポジウムを開催するだけでなく、その成果を雑誌において公表し、社会還元ができた。1労働法理論研究会:年5回開催(2015年4月8日、6月10日、8月21日22日、12月12日、2016年2月13日、参加者は2530名)。この研究会では、非正規雇用(パートタイム、有期雇用、労働者派遣)に関する裁判例、外国法(韓国法)、公務員法に関する研究が中心に検討された。2日韓比較労働法研究:第9回日韓労働法フォーラムが、「労働法の規制緩和と規制改革」をテーマとして、2015年12月18日19日に金沢大学を中心に開催された(参加者は韓国13名、日本18名であった)。成果は、労働法律旬報1865号に掲載されている。同年5月12日に「雇用におけるハラスメントの法的問題」をテーマとして韓国国会議員会館内でシンポジウムが開かれている(公開シンポで参加者は約100名であった)。成果は、労働法律旬報1858号に掲載されている。3日本台湾比較労働法研究:2015年9月4日5日に名古屋大学で開催された(参加者は台湾側12名、日本側24名であった)。成果は労働法律旬報1860号に掲載されている。4日独比較労働法研究:ドイツ・ボン大学のWaltermann教授を招聘し、2015年11月16日に日本弁護士会館で、18日に大阪弁護士会会館でセミナーを開催している(参加者は、各140名、80名であった)。成果は、労働法律旬報1859号に掲載されている。5こうした国際共同研究とともに、共同研究参加者が旺盛に論文を執筆している。(1)労働法理論研究会を6回開催した(2016年4月、6月、8月、12月、2017年3月)。各会2名の報告、3月のみ合宿研究会で4名の報告。(2)日韓比較法研究、シンポジウムの開催15月28日(土)に、「日韓比較労働法セミナー」を龍谷大学で開催。韓国側研究者2名の報告。近日中に労働法律旬報誌で公表予定。
新規アジュバントの粒子設計と癌ワクチン療法への応用

癌治療の最適化を充たすワクチン療法を確立するためには、癌関連抗原を抗原提示細胞上のMHC class I、II両分子に提示させ、細胞性・体液性免疫共に効率よく誘導しなければならない。特に抗腫瘍細胞の中心を担うCTLの誘導には、抗原を抗原提示細胞質内に導入し、内在性抗原として認識させ、MHC class I分子とともに発現させなければならない。本研究では、有用性・安全性が確保された次世代型癌ワクチン療法の創出を目的に、リポソームにセンダイウイルスの膜融合能を付与することにより、リポソーム内に封入した如何なる物質をも直接効率よく細胞質内に導入できる膜融合リポソーム(FL)を駆使して、細胞性・体液性免疫共に効率よく誘導できる新規アジュバントの確立を試みた。その結果、FLは、in vitroにおいて封入抗原を直接細胞質中に導入し、MHC class I抗原提示経路に送達できることが明らかとなった。また、in vitroにおけるFLの抗原送達能を反映して、FLはフロイント完全アジュバントよりも強い細胞傷害性T細胞誘導能を有していた。また、FLは、細胞傷害性T細胞のみならず抗体産生の誘導能をも示した。この効果は、抗原をFL中に封入した際においてのみ誘導されたことから、リポソームにセンダイウイルス由来のエンベロープ蛋白質を付与し、センダイウイルスの生体内挙動を模倣させること、すなわち抗原の体内挙動を制御することが重要であると示唆された。さらにFLは、in vitroにおいてリンパ球に対し増殖促進作用を示したことからimmunomodulatorとして機能し得る可能性が示唆されアジュバント効果の一端を担っていると考えられた。現在、モデル腫瘍を用いてFLの癌ワクチン効果を検討中ある。
乱流の予測制御と乱流要素渦

乱流要素渦を理解し,それらを工学的に応用することを目的として,宮内は,種々の乱流場の直接数値計算結果から,要素渦の特性が乱流場の種類やレイノルズ数に依存しないこと,高レイノルズ数乱流中ではクラスターを形成することを明らかにした.また,要素渦による微細スケールでのスカラー輸送機構とフラクタル特性を明らかにした.三宅・辻本は,壁乱流の大規模な直接数値計算により,壁近傍場が遠方場とは独立に普遍的性質を持つこと,遠方場は大規模なストリーク構造で特徴づけられることを明らかにするとともに,スパン方向に狭隘な領域の数値実験では横渦しか存在し得ないことを示した.笠木は,壁乱流フィードバック制御システムの実現に向けて,DNSを用いて研究開発を行った.乱流制御のレイノルズ数効果の評価し,実際のアプリケーションにおいても制御効果がほとんど劣化せず,また,円管内乱流でも既存の制御アルゴリズムが有効であることを示し,現在の測定技術でも壁乱流制御が可能である制御アルゴリズムを開発した.また,せん断応力センサ群,壁面変形アクチュエータ群からなる制御システムのプロトタイプを試作・評価を行った.梶島・太田は添加物または壁面操作,圧力勾配などによって変調を受けた乱流場の渦構造を直接数値計算によって調べ,固体粒子群の分布や回転,壁面植毛の効果,空間発展乱流場(拡大・縮小流路)の影響を要素渦の視点から明らかにした.店橋は,高レイノルズ数一様等方性乱流の直接数値計算結果から乱流要素渦の階層構造及びスケール間のエネルギー輸送機構を明らかにするとともに,SGSモデルの評価を行った.乱流要素渦の理解と工学的応用としての乱れ制御を研究目標とし,大規模な直接数値シミュレーションと高度な画像処理計測を実施するとともに,独自のデバイスによる検証実験に着手した。「要素渦群の構造と乱れの研究」(三宅)は,壁乱流の大規模な直接数値計算により,壁近傍場が遠方場の乱れに無関係な普遍的性質をもっこと,遠方場は大規模なストリーク構造で特徴づけられることを明らかにし,高レイノルズ数乱流では壁面操作による制御には限界があることを指摘した。「熱物質輸送を伴う乱流要素渦の諸特性の解明」(宮内)では,基本的な3つの乱流場(一様等方性乱流,乱流混合層,平行平板間乱流)に対して高レイノルズ数の直接数値計算を行った結果,個々の乱流要素渦のレイノルズ数依存性は比較的弱いが,高レイノルズ数では要素渦がクラスターを形成することが明らかになった。「剪断乱流とスカラー輸送の知的制御」(笠木)では,最適制御理論,遺伝的アルゴリズムによる制御則,および乱流準秩序構造のダイナミクスに基づくフィードバック則を通じて,壁乱流に適用可能な制御規範の定式化と直接数値シミュレーションを用いた制御効果の評価,ならびにマイクロマシン技術を応用して制御デバイス(センサおよびアクチュエータ)の試作研究を行った。「抵抗削減された壁乱流における要素渦の解析」(梶島)では,長鎖状ポリマーを模擬する球・バネ系のマクロ要素モデルについて,パラメーターを調整して抵抗削減効果を評価する予備計算を実施した。以上,本年度は分担者間で連携しつつ,既存データの解析とともに,コード開発ならびに測定装置や制御装置の構築を行った。乱流要素渦を理解し,それらを工学的に応用することを目的として,宮内は,種々の乱流場の直接数値計算結果から,要素渦の特性が乱流場の種類やレイノルズ数に依存しないこと,高レイノルズ数乱流中ではクラスターを形成することを明らかにした.また,要素渦による微細スケールでのスカラー輸送機構とフラクタル特性を明らかにした.三宅・辻本は,壁乱流の大規模な直接数値計算により,壁近傍場が遠方場とは独立に普遍的性質を持つこと,遠方場は大規模なストリーク構造で特徴づけられることを明らかにするとともに,スパン方向に狭隘な領域の数値実験では横渦しか存在し得ないことを示した.笠木は,壁乱流フィードバック制御システムの実現に向けて,DNSを用いて研究開発を行った.乱流制御のレイノルズ数効果の評価し,実際のアプリケーションにおいても制御効果がほとんど劣化せず,また,円管内乱流でも既存の制御アルゴリズムが有効であることを示し,現在の測定技術でも壁乱流制御が可能である制御アルゴリズムを開発した.また,せん断応力センサ群,壁面変形アクチュエータ群からなる制御システムのプロトタイプを試作・評価を行った.梶島・太田は添加物または壁面操作,圧力勾配などによって変調を受けた乱流場の渦構造を直接数値計算によって調べ,固体粒子群の分布や回転,壁面植毛の効果,空間発展乱流場(拡大・縮小流路)の影響を要素渦の視点から明らかにした.店橋は,高レイノルズ数一様等方性乱流の直接数値計算結果から乱流要素渦の階層構造及びスケール間のエネルギー輸送機構を明らかにするとともに,SGSモデルの評価を行った.壁遠方の乱流場におけるコヒーレント構造を調べるため、溝乱流のスパン方向スケールを縮小するDNSを行った結果、溝半幅程度に制限された領域では縦渦(ロール渦)が存在し得なくなり、主たる構造は横渦に変化することがわかった。両者は乱れに対するエネルギー供給の効率が大きく異なることから、壁乱流制御の指標となる重要な構造変化が見出された(三宅・辻本)。前年度に実施した高レイノルズ数のDNS結果から乱流要素渦を抽出した結果、スケールの最頻値は長さがコルモゴロフスケールの約8倍、速度がコルモゴロフ速度の約1.2倍でありレイノルズ数に依存しないことを示した。

また、剪断乱流の非等方性と要素渦の空間分布の関係、要素渦による微細スケールでのスカラー輸送機構を明らかにした(宮内)。剪断乱流のアクティブ・フイードバック制御システムの実現を目的として、DNSを用いて要素デバイスであるコントローラの研究開発を行うとともに、流れ方向壁面剪断応力をセンシングする制御アルゴリズムをGAの手法によって構築した。これらを円管内乱流に適用し、レイノルズ数の効果を評価するとともに、壁指標で3075に位置する構造の寄与の重要性を示した(笠木)。変調を受けた乱流構造の研究では、添加物の影響については粒子クラスター(高濃度領域)間の相互作用まで視野に入る大規模計算を実現するとともに、粒子の回転が自身の運動と乱流場に及ぼす影響を解析した。また拡大・縮小流路における空間発展型の壁乱流DNSを実施し、ストリーク構造と縦渦構造の圧力勾配に対する応答の違いを示した(梶島・太田)。乱流中には流れ場やレイノルズ数に依存しない普遍的な微細渦構造(乱流要素渦)が存在することが明らかにされている.乱流要素渦は散逸スケール程度の直径を持ち,速度乱れ強さ程度の強い回転運動を伴っている.本年度は,熱・物質移動を伴う場での要素渦の解明と制御,壁面近傍における要素渦の制御アルゴリズムの構築と評価,制御を受けた流れ場の機構解明及び要素渦に基づく乱流モデルの検証を行った.宮内は自由せん断乱流における混合遷移現象と乱流要素渦の関係を明らかにするために,スカラー混合を伴う乱流混合層の直接数値計算を行った.乱流中のスカラー等値線のフラクタル次元はレイノルズ数に依らず約2.5であり,理論値とほぼ一致することを明らかにした.また,フラクタル特性を示すスケールの下限は,乱流中に存在する乱流要素渦の直径と良く一致し,その上限は自由せん断流の大規模構造の大きさと同程度であること等を明らかにした.笠木は壁乱流フィードバック制御システムの実現に向けて,乱流の直接数値計算を用いて研究開発を行った.乱流制御のレイノルズ数効果をKL展開を用いて評価し,高Re数では壁近傍の縦渦構造だけでなく20<y+<100に位置する構造を制御対象とするアルゴリズムが効果的であることを示した.また,壁面変形が局所的な壁面吹き出し・吸い込みと同程度の制御効果を与えることを示し,せん断応力センサ群,壁面変形アクチュエータ群からなる制御システムのプロトタイプを試作・評価を行った.梶島は添加物や外力により変調を受けた乱流の構造を解明することを目的とし,固体粒子の回転が粒子分布に及ぼす影響,壁面植毛の効果のスケール解析,空間発展乱流場(拡大・縮小流路)のデータベース構築等を行った.店橋は,一様等方性乱流の直接数値計算結果にフィルター操作を施し,乱流要素渦の階層構造及びスケール間のエネルギー輸送機構を明らかにするとともに,SGSモデルの評価を行った.
MEMS式熱量計によるナノ粒子表面比熱の検証と比熱法則拡張への挑戦

MEMS(Micro Electro Mechanical System)のような微細デバイスは、主に圧力、加速度等のセンサーとして数多く用いられているが、微小な熱を検出するセンサーとしての応用例は数少なく、さらなる研究が必要な状況である。本研究ではMEMSを用いた熱量計を開発し、ナノ粒子の直接的な微小熱容量測定を実現することにより、バルク材の比熱容量としてはこれまで考慮されていなかった表面比熱の影響を系統的に検証することを目標としている。今年度は、熱量計の設計・作製を完了し、さらに測定系の整備を行った。熱の差異を検出するには示差式の測定が有意であるため、今回開発したMEMSセンサーは双子形の構造とした。MEMSセンサーの基板は、11mm×9mm×t1mmの単結晶シリコンに、厚さ25μmのシリコン酸化膜をつけたものである。酸化膜は、シリコン基板への熱流出を防ぐため、厚さ25μmとした。その酸化膜上に、チタン膜(50nm)をつけ、その上に、試料加熱用ヒーター、試料温度測定用センサー、熱補償用ヒーターのパターンを白金膜(100nm)により形成した。さらに微小な示差熱を検出するため、白金とクロムを用いた複数の熱電対によるサーモパイル構造を形成した。MEMSセンサーの外枠のソケットについては、測定中の試料の様子を観察できるように、試料設置場所の上部空間を開け、顕微鏡が試料に近づくことができる構造とした。また、コンタクトプローブを使用することにより、測定の簡便化を図った。測定系については、測定に必要な計測器(温度コントローラ、ナノボルトメータ、DC電源等)を準備し、測定が実施できる環境を整えた。研究成果としては、MEMS熱量計のマクロなモデルとなる示差走査熱量計を用いた微粒子の比熱容量測定評価に関する内容で、関連学会でのポスター発表を行った。本研究では、MEMS ( Micro Electro Mechanical Systems )技術を用いた示差熱測定式熱量計を開発し、ナノ粒子の直接的な微小熱容量測定を実現することにより、バルク材の比熱としてはこれまで考慮されていなかった表面比熱の影響を系統的に検証することを目的としている。今年度は、MEMS熱量計に関する調査研究を行うと共に、示差熱測定式MEMS熱量計の設計に着手した。本研究で開発する示差熱測定式MEMS熱量計は、二つの試料が置ける双子形状をしており、二つの測定対象の微小熱量差を検出することに特化した構造となっている。従って、バルクとナノ粒子、又はサイズが異なる二種類のナノ粒子を同時測定することにより、その微小な熱容量の差異を抽出することができる。設計は、シリコン基板に厚さ20μmの熱酸化膜をつけることにより、基板と試料の熱接触をできるだけ抑える構造とした。基板上に作製する構造は、主に試料ホルダー、試料加熱用ヒーター、試料温度測定用センサー、熱補償用ヒーター、基板温度測定用センサーとし、全体で10×20mm角の大きさを予定している。さらに、コンタクトプローブを用いたMEMS熱量計用のソケットを試作し、その構造について検討を行なった。ナノ材料について、測定の現状を把握するため、従来の示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimeter)を用いた比熱容量測定を実施した。測定試料は、mgオーダーの多層カーボンナノチューブであり、室温から800 Kの広い温度範囲での比熱測定より、今後の本研究に有用な結果を得ることができた。示差熱測定式MEMS熱量計の設計に時間がかかり、試作完了までを目標とした実施計画を達成できなかった。早急に試作を終えて、次年度の研究実施計画を遂行する予定である。本研究では、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を用いて、示差熱測定式の熱量計を開発し、ナノ粒子の直接的な微小熱容量測定を実現することにより、バルク材の比熱としてはこれまで考慮されていなかった表面比熱の影響を系統的に検証することを目的としている。本研究で開発する示差熱測定式MEMS熱量計は、二つの試料を置くことができる双子形状をしており、二つの試料の微小熱量差を検出することに特化した構造となっている。したがって、バルクとナノ粒子、又はサイズが異なる2種類のナノ粒子を同時測定することにより、その微小な熱容量の差異を抽出することができる。今年度は、昨年度に引き続き、MEMS熱量計に関する調査研究を行うと共に、示差熱測定式MEMS熱量計の設計・製作及び測定システムの整備、測定プログラムの改修を進めた。熱量計の設計は、シリコン基板上に厚さ20μmの熱酸化膜を付けることにより、基板と試料の熱接触をできるだけ抑える構造とした。基板上に作成する構造は、試料ホルダー、試料加熱用ホルダー、試料温度測定用センサー、熱補償用ヒーター、基板温度測定用センサーとし、全体で10×20mm角の大きさとした。配線には、コンタクトプローブを用いたソケットを使用することにより、測定の簡便化を図った。今年度は、温度コントローラを購入するなど、温度制御についての整備を行った。さらにLabviewによる測定プログラムに関しての検討を行った。さらに昨年度に引き続き、MEMS熱量計のマクロなモデルとなる示差走査熱量計を用いた多層カーボンナノチューブの比熱容量評価を実施し、関連学会での成果発表を行った。MEMS熱量計を設計する過程で、材料の選定や構造に関わるミクロな熱流入の影響等の課題が生じたため、設計の再検討を行った結果、計画が遅れている。

予算としては、1設計しか発注できないため、慎重に設計すると共に、速やかに発注を行いたいと考えている。一方、測定プログラム、解析プログラムに関しては、十分な検討を行えたので、次年度の測定が円滑に行えると期待される。MEMS(Micro Electro Mechanical System)のような微細デバイスは、主に圧力、加速度等のセンサーとして数多く用いられているが、微小な熱を検出するセンサーとしての応用例は数少なく、さらなる研究が必要な状況である。本研究ではMEMSを用いた熱量計を開発し、ナノ粒子の直接的な微小熱容量測定を実現することにより、バルク材の比熱容量としてはこれまで考慮されていなかった表面比熱の影響を系統的に検証することを目標としている。今年度は、熱量計の設計・作製を完了し、さらに測定系の整備を行った。熱の差異を検出するには示差式の測定が有意であるため、今回開発したMEMSセンサーは双子形の構造とした。MEMSセンサーの基板は、11mm×9mm×t1mmの単結晶シリコンに、厚さ25μmのシリコン酸化膜をつけたものである。酸化膜は、シリコン基板への熱流出を防ぐため、厚さ25μmとした。その酸化膜上に、チタン膜(50nm)をつけ、その上に、試料加熱用ヒーター、試料温度測定用センサー、熱補償用ヒーターのパターンを白金膜(100nm)により形成した。さらに微小な示差熱を検出するため、白金とクロムを用いた複数の熱電対によるサーモパイル構造を形成した。MEMSセンサーの外枠のソケットについては、測定中の試料の様子を観察できるように、試料設置場所の上部空間を開け、顕微鏡が試料に近づくことができる構造とした。また、コンタクトプローブを使用することにより、測定の簡便化を図った。測定系については、測定に必要な計測器(温度コントローラ、ナノボルトメータ、DC電源等)を準備し、測定が実施できる環境を整えた。研究成果としては、MEMS熱量計のマクロなモデルとなる示差走査熱量計を用いた微粒子の比熱容量測定評価に関する内容で、関連学会でのポスター発表を行った。現時点での研究計画の変更はない。測定系の準備を進めると共に、設計を再検討しているMEMS熱量計の作製を速やかに行い、測定計画を実行する。MEMS熱量計の設計に時間がかかり、試作の発注まで至らなかったため。今年度計画していたMEMS熱量計の作製が遅れたため、次年度、当該作製費への使用を計画している。MEMS熱量計の試作費
上皮成長因子受容体のシグナル伝達におけるSHC及び関連蛋白の機能解析

シグナル蛋白ShcはチロシンキナーゼによるRas活性化に関与すると考えられている。本研究では、上皮成長因子(EGF)受容体からのシグナル伝達におけるRas活性化以外のShcの機能を、新しいShc結合蛋白を同定することにより明らかにしようとした。Glutathion S-transferase (GST)との融合蛋白として大腸菌で発現させたShcには、ウシ脳ライセ-ト中の115,110,100,50,17-kDaの蛋白が結合した。アミノ酸シークエンスの結果、100-kDaの蛋白はβアダプチン、110,115-kDaの蛋白はαアダプチンのアミノ酸配列に一致した。抗αおよびβアダプチン抗体による免疫ブロットによっても、GST-Shcへのアダプチンの結合が確認できた。さらに、PC12、KB、COS細胞ライセ-トを抗Shc抗体で免疫沈降するとアダプチンが共沈し、Shcとアダプチンの結合はintact cellにおいても見られた。そこで、Shc分子内のアダプチンの結合部位を明らかにするために、種々の改変GST-Shc融合蛋白を作成した。Phosphotyrosine binding (PTB)、collagen homologous (CH)あるいはSH2の各ドメインだけを発現させた改変GST-Shcおよび各ドメインを欠失させた改変GST-Shcを用いた検討で、ShcのCHドメインがアダプチンの結合部位であると考えられた。ShcのCHドメインにさらに種々の変異を導入して検討した結果、Shcのアミノ酸346-355位(RDLFDMKPFE)がアダプチンの結合部位であることが明らかになった。アダプチンはcoated pitやcoated vesicleの構成蛋白であり受容体のインターナリゼーションに関与していることや、ShcはEGF依存性にEGF受容体と結合することから、Shcがリガンド依存性の受容体のインターナリゼーションに関与する可能性が示唆された。
正常子宮内膜及び子宮内膜癌の血管新生におけるVEGFとSemaphorinの役割

【目的】Semaphorin(SEMA)はVEGFとreceptor(Neuropilin : NRP)を競合することでVEGFと拮抗し、血管新生に対して抑制的に作用すると考えられている蛋白familyである。我々は、血管新生組織である正常子宮内膜及び内膜癌におけるSEMA、VEGF、NRPの発現を検討した。【方法】正常子宮内膜の増殖期、分泌期、及び内膜癌の各々8例についてRT-PCRを行い、SEMA3B、VEGF_<165>及びNRP1のmRNA発現を3群で比較した。また増殖期9例、分泌期21例、及び内膜癌24例(G1、G2、G3それぞれ8例)においてSEMA、VEGF、NRPの蛋白発現を免疫組織学的に比較・検討した。【結果】RT-PCRでは、SEMA3Bは増殖期内膜に発現が強く、分泌期及び内膜癌で発現が減弱する傾向が認められた。一方、VEGF_<165>発現は増殖期よりも分泌期内膜で強く、内膜癌では正常内膜よりも増強する傾向が認められた。NRP1発現は3群間で差は認められなかった。免疫染色ではいずれも上皮細胞での発現が主体であり、SEMA発現は増殖期内膜で強く、分泌期及び内膜癌で発現が減弱する傾向が認められた。VEGF発現は正常内膜に比し内膜癌で増強する傾向が認められた。NRP発現は3群間で差は認められなかった。また、内膜癌のgradeによる発現の差異は明らかでなかった。【結論】正常子宮内膜においてはSEMA・VEGF発現が性周期により変化し、血管新生・透過性亢進に対し相反する働きをしている可能性が示唆された。また内膜癌では正常に比しSEMA発現の減弱、VEGF発現の増強、NRP発現の維持がみられ、このような3者の関連が内膜癌の血管新生亢進に関与している可能性が示唆された。【目的】正常子宮内膜の月経周期における血管新生調節機序はいまだ解明されておらず、内膜におけるVEGFの周期性変化の有無についても結論は得られていない。また子宮内膜癌の腫瘍血管密度が癌の増殖と関連することは知られているが、血管密度とVEGFがどのような相関を示すかについても解明されていない。そこで我々は、VEGFと受容体を競合することで拮抗し、血管新生に対して抑制的に作用するSemaphorin(SEMA)に着目し、VEGFとSEMA、両者の発現を捉えることでこれらの疑問を説明することを試みた。【方法】正常内膜55例、内膜癌66例の蛋白発現を免疫組織学的に検討し、特にVEGF/SEMA比に着目した。正常内膜においては血管内皮細胞のKi67標識率を、内膜癌においては微小血管密度を求め、血管新生の指標とした。【結果】(1)正常内膜では内膜間質のVEGF/SEMA比が増殖期で高く、分泌初期・中期で低下しており、血管内皮細胞のKi67標識率と同様の傾向を示した。さらにはSEMAおよびVEGFそれぞれの受容体であるNRP1、VEGFR2発現も血管内皮細胞において同様の発現傾向であった。(2)内膜癌では組織gradeが高くなるに従い腫瘍細胞のVEGF/SEMA比は高くなり、微小血管密度も上昇していた。【結論】正常内膜においては間質細胞のVEGF/SEMA比が重要であり、血管内皮細胞の受容体発現とも同調し血管新生を調節していると考えられた。また内膜癌では腫瘍細胞のVEGF/SEMA比が癌の血管新生亢進に関与していることが示唆された。

また内膜癌では正常に比しSEMA発現の減弱、VEGF発現の増強、NRP発現の維持がみられ、このような3者の関連が内膜癌の血管新生亢進に関与している可能性が示唆された。
在宅高齢者介護用具の最適化に関する研究-ホームヘルパーの介護労働の軽減・効率化を目指して-

ホームヘルパーの労働軽減・効率化に向かう在宅高齢者介護用具の最適化に関し、京都市内の介護実態(食事・排泄介護、手動リフトによる移動・入浴介護、車椅子による移動介護、シャワーキャリーによるシャワー介護、身体介護と家事援助)について、デジタルビデオ撮影、インタビュー調査、間取り調査を実施した。それらのデータをもとに、ビデオ画像解析手法を用いてヘルパーの介護作業を介護シーンに分節化し、それぞれについて道具、情報、環境、介護技術、精神的負荷、社会制度、家族負担などの視点から問題点の抽出を行った。その結果、道具(機能・サイズ・使いやすさ・安全性・美しさ・快適さ・バリエーション・自力能力誘導性)、情報(コミュニケーション・その気にさせる情報)、環境(間取り・段差・安全性)、介護技術(使い方・接し方・道具選択・介護姿勢)、精神的負荷(恐怖心)などの点で在宅介護における問題の所在が明らかにされた。また、ホームヘルパーへのアンケート調査(18名・50%回答)を実施し、ヘルパーの半数以上が腰痛に苦しみ、普段の介護の中では移動介護や移乗を伴う介護に最も負担が大きいことが明らかになった。さらに、在宅高齢者介護用具の「最適化評価」の視点(設計指針)として、1)適正介護姿勢誘導性デザイン、2)自助能力誘導性デザイン、3)要介護者の介護参加性デザイン、4)一連介護合理性デザイン、5)介護用具が浮いていることのデザイン問題、6)「癒し・心の安寧」デザイン、7)十分なヘルパー介護技術、8)介護用具購入・レンタルの制度的・経済的合理性について、介護シーンや具体的提案イメージに対応させながら、そのあり方について検討した。ホームヘルパーの労働軽減・効率化に向かう在宅高齢者介護用具の最適化に関し、京都市内の介護現場5件(食事・排泄介護、手動リフトによる移動・入浴介護、車椅子による移動介護、シャワーキャリーによるシャワー介護、身体介護と家事援助)について、デジタルビデオ撮影、インタビュー調査、間取り調査を実施した。それらのデータをもとに、ビデオ画像解析手法による在宅高齢者介護用具の最適化に関する要素の検討を行った。すなわち、ヘルパーの介護作業を介護動作(介護シーン)に分節化し、それぞれについて道具、情報、環境、介護技術、精神的負荷、社会制度、家族負担などの視点から問題点の抽出を行った。その結果、道具(機能・サイズ・使いやすさ・安全性・美しさ・快適さ・バリエーション・自力能力誘導性)、情報(コミュニケーション・その気にさせる情報)、環境(間取り・段差・廊下幅・安全性)、介護技術(使い方・接し方・道具選択・介護姿勢)、精神的負荷(恐怖心)などの点で在宅介護における問題の所在が明らかにされた。次年度は、1)個々の介護の問題ではない、「一連の介護作業」における介護用具・環境の最適化検討とモデル化、2)ヘルパー研修に有効な介護現場における介護=用具・環境情報の提供などの最終的成果を踏まえながら、介護現場調査ならびに介護用具・環境の最適化の検討を進めていく。

また、ホームヘルパーへのアンケート調査(18名・50%回答)を実施し、ヘルパーの半数以上が腰痛に苦しみ、普段の介護の中では移動介護や移乗を伴う介護に最も負担が大きいことが明らかになった。さらに、在宅高齢者介護用具の「最適化評価」の視点(設計指針)として、1)適正介護姿勢誘導性デザイン、2)自助能力誘導性デザイン、3)要介護者の介護参加性デザイン、4)一連介護合理性デザイン、5)介護用具が浮いていることのデザイン問題、6)「癒し・心の安寧」デザイン、7)十分なヘルパー介護技術、8)介護用具購入・レンタルの制度的・経済的合理性について、介護シーンや具体的提案イメージに対応させながら、そのあり方について検討した。
ウェファサイズ高ドープ有機半導体単結晶の作成と熱電応用

ドープした有機半導体の結晶の育成法とその熱電効果を実験的に研究した。常温で固体であるアントラキノン(AQ)と、融点を持たない銅フタロシアニン(CuPc)を混合して加熱することにより溶解させ、同系の融点-組成曲線を得た。また、溶媒AQを昇華させることにより結晶成長を試み、CuPcのmmサイズの単結晶を得た。さらにFeCl3をドーパントとして加えて多結晶試料を作製した。XPSと近赤外分光により電荷移動度が組成に依存することを明らかにした。ドープした試料は純粋なCuPcに比べて電気伝導度とゼーベック係数の両方が向上した。本研究は、フラックス法による有機半導体単結晶の新しい成長法を探索するとともに、有機半導体結晶への高濃度ドーピング法を開発して、我々が理論的に予測している有機半導体の大きな熱電効果(Appl.Phys.Exp.4,061601(2011))を実現することを目的として研究を進めた。まず、フラックス法による単結晶成長については、アントラキノン(AQ;融点279°C)が多くの有機半導体を溶かすフラックスになることを見出した。融解しない銅フタロシアニン(CuPc)との混合比を変えて融点測定を行い、濃度10%までは溶解可能であることがわかった。CuPc-AQ融液を徐冷することによって単結晶成長を試みたが、包晶反応が起こった。そこで、融液から蒸気圧の高いAQを蒸発させることにより、幅2mm×長さ15mm×厚さ0.5mm程度の薄片状β-CuPc結晶を得ることができた。次に、有機半導体に正孔をドープできるFeCl3をCuPcにドープすることを試みた。単結晶を得ることはできなかったが、SEM-EDSの分解能で均一にFeが分布した多結晶を得ることができた。粉末X線回折はCuPcでもFeCl3でもない構造を示すパターンが得られ、さらにピークの位置がFeCl3の濃度によっても変化した。また、粉末の拡散反射スペクトルを測定したところ、近赤外域に幅広い吸収を示し、吸収のピーク波長は濃度が高くなると低波長側にシフトした。また、真空中での電気伝導度はFeCl3濃度に応じて高くなった。これらの結果から、CuPcに対するFeCl3のドーピングに成功したものと考えられる。上記試料について大気中および真空中で電気伝導度とゼーベック係数を測定した。室温・真空中におけるゼーベック係数は、FeCl3 : CuPc = 1 : 1(モル比)で1.4mV/Kと大きな値を示した。本研究では、高ドープした有機半導体の単結晶をウェファサイズで育成し、応用物性研究を行うことを目標としている。特に、我々が計算化学的に見出した熱電効果の可能性を追求する。単結晶成長法としては、我々が見出したフラックス(融剤)を用いた装置を開発するため、様々な方法を探索した。まず、銅フタロシアニンとC60に対してフラックスであるアントラキノンへの溶解度を示差熱分析によって明らかにした。溶解度が10%以下と小さいためか包晶ができるため、フラックスに溶けた300°Cの溶液から冷却固化させる方法では結晶がmmサイズ以下と小さいものや針状結晶しか得られなかった。2温度式の容器を用いて容器の上端を冷却することにより、溶媒が先に凝縮することによって溶液濃度を徐々に上昇させることが可能であり、単結晶を得ることができた。まだ2mm程度のサイズであるが、端緒をつかんだので大型化を試みている。この方法は、溶媒の蒸気圧が高いもの(ナフタレンなど)や溶解度が小さい分子についても適用可能であると予想している。現在開発中の装置を用いれば、数cm程度にできると考えている。ドーピングについては、FeCl3がアントラキノンに溶けてドーパントとして有機物に取り込まれることを明らかにした。特徴的なX線回折が得られているので、その解析から構造を決めるとともに、電子物性を明らかにしたい。熱電効果については、電導度が高い単結晶が得られていないのでまだ測定できていない。最大の困難は、これまで作られたことのない有機半導体のウェファサイズ単結晶の作成法を工夫するところにある。昇華性の有機半導体をフラックスを用いて析出させることにより単結晶成長を試みたが、昇華を抑えるために完全に封止した容器全体を加熱する必要があった。しかも、ブリッジマンやゾーンメルティングのような加熱冷却のみでは包晶ができるためか、大きな単結晶は得られなかった。様々な試みの結果、封止容器の一部を冷やすことにより、昇華した溶媒を徐々に凝結させることができ、その結果溶液の濃度が上がって溶質が結晶成長することを見出した。この方法では、溶液の温度は変わらないので包晶ができにくいと考えられる。この方法を見出したので、もうすぐ結晶は得られると考えている。

2011年度に開発した、フラックスを徐々に凝結させ除去する方法を改良し、cmスケールの単結晶を作れるようにする。ドーピングについては、X線回折を詳細に行ってドーパント位置やその濃度の可変性を調べる。熱電効果については、熱電能、熱伝導度、電気伝導度などを正確に評価する。<23年度未使用額の発生理由>年度末多忙につき、予定していた消耗品発注が行えなかったため。<上記未使用額の24年度での使用予定>年度初めに必要な消耗品を購入して使用する予定である。<24年度の研究費の使用計画>単結晶育成のための装置を大型化するのに用いる。単結晶が得られたら、熱電能、熱伝導度、電気伝導度など、熱電材料としての性能を正確に評価する。そのための測定装置(少額の物品で構成する予定)を作っていく必要がある。また、ドーパントの位置や電子状態を分析するために大学共通分析機器の使用料が必要である。
同期的脳活動パターンと会話情報に基づくコミュニケーション支援BMIの開発

本研究の目的は、日常生活空間において居住者の同期的脳活動パターンと会話情報からコミュニケーション支援を促すブレイン・マシーン・インタフェース(BMI)の開発を行うことである。そのためには、携帯型脳活動計測器による脳活動計測と動作や会話などの行動情報を計測する必要がある。これらの情報を活かし、ユーザの要求に対して適切な環境を提供する実環境BMIの開発を行った。さらに、携帯型での情報量の少ない脳活動データから時空間パターンを抽出する解析手法の開発を行った。本研究の目的は、二者間の自然なコミュニケーションにおける脳活動の同期的パターンに会話情報から抽出されるトピックや感情などのタグを付与した会話タグ付き脳活動データベースを構築することである。初年度の平成26年度は、EEG-NIRSの同時計測システムを構築し、単純なコミュニケーション課題でのデータ計測を行い、脳活動の機能的結合から被験者の心的状態の識別法の確立およびシステム全体の妥当性について評価を行うために、以下の2つのことを重点的に遂行した。1EEG-NIRSの2人同時計測システムの構築:NIRSおよびEEGの同時計測を2人の被験者に対して行い、複数被験者の実験で用いられる、協調・競合課題を用いた二者間コミュニケーション中の脳活動を計測するシステムの構築が当初の計画であった。しかし、複数人でのより自然な状態での脳活動を計測するために、実環境実験設備において、携帯型NIRS-EEG脳活動計測器を用いた実験環境の構築を試みた。2協調・競合課題を用いた二者間コミュニケーションとシステム全体の妥当性の評価:日常的なシーンでの円滑なコミュニケーションを対象としているため、一般住宅を模した日常生活実験設備にて実験を行った。実環境における協調・競合課題として、オセロ、ジェンガ(積み木)、調理を行っている際の脳活動(NIRS)計測と同時に、その時の行動をウェアラブルカメラを用いて撮影し、行動ラベルを付加したタグ付き脳活動データベースを構築した。動作に基づく脳活動からの動作識別を行い、実環境内の機器を制御するBMIを開発した。この研究成果については国内・外での学会発表、ならびに国際会議への論文投稿を行った。本研究の目的は、二者間の自然なコミュニケーションにおける脳活動の同期パターンに対し、会話の内容や感情を脳情報に付加したタグ付脳活動データベースを構築することである。コミュニケーションを円滑にするための脳情報抽出法を開発し、ブレイン・マシン・インタフェースへの応用を目指す。その意義は、日常生活支援を促す工学的な目標に加え、生活支援のコミュニケーションに関わる脳活動のパターンを探索的に解析することで、コミュニケーションに関する脳内メカニズムの研究の端緒を開くことにある。今年度は一般住宅を模した日常生活実験設備(BMIハウス)にて行った、二者間の協調・競合課題をオセロやジェンガなどの課題中の脳活動と一人称視点動画の情報から、行動タグ付き脳活動データベースを構築した。これを基に本研究を進める予定であったが、機器の故障により携帯型脳活動計測器が1台しか使用できなくなったことに加え、携帯型脳活動計測器で得られる情報量は非常に限定的であることが判明した。そこで、今年度は高次的なコミュニケーションである会話情報を直接用いるのではなく、基礎的な脳情報(情動・日常動作)を用いて日常生活のコミュニケーション支援を行うことを目的とした。これを達成するために、2種類のデータベース、1実環境における日常的な情動変化に伴う生体情報と脳情報の同時計測により得られた生体情報・脳活動情動データベース、2日常生活動作を解読し生活支援に活用するための生活動作脳活動データベース、を構築した。これらの大規模データの解析を行うため、フィンランド・ヘルシンキ大学のHyvarinen教授と共に、解析法に関する具体的な議論を行い、解析を進めた。今年度は、当初予期していなかった機器の故障により、複数人での同時計測実験を進めることができなくなったが、日常生活のにおける基礎的な脳活動情報に着目することにより、日常生活のコミュニケーション支援実現のための基礎データの取得およびデータベースの構築を行うことができた。生活動作脳活動データベースにおいては27人分のfNIRSデータをBMIハウスにて計測し、データベースを構築することができた。解析を進めていくための環境整備を行うことができたため、今後の研究計画を順調に進めることが出来ると期待される。生体情報・脳活動情動データベースについては、4種類の情動(快・不快・中性・混合)を喚起する刺激バッテリーを作成し、BMIハウスにおいて、25人分の脳波と生体情報(心電・呼吸・皮膚抵抗)を取得することができた。このデータに対し、刺激動画のラベルを付加してデータベースを構築した結果、快・不快の2通りの判別であれば約75%の精度で識別できることがわかった。日常的に起こりうる情動を脳情報から解読することができる可能性を示唆するものであり、情動に関する日常生活のコミュニケーションBMIの解読器のプロトタイプを作成に向けて、大きく進展することができた。本研究の目的は、日常生活空間にて二者間のコミュニケーション支援を行うために、同期的な脳活動と会話情報に基づいて可視化するブレイン・マシン・インタフェースを開発することである。その意義は、日常生活支援を促す工学的な目標に加え、生活支援のコミュニケーションに関わる脳活動パターンを探索的に解析することで、コミュニケーションに関する脳内メカニズムの研究の端緒を開くことにある。最終年度は、昨年度に計測された2種類のデータベース、1実環境における日常的な情動変化に伴う生体情報と脳情報の同時計測により得られた生体情報・脳活動情動データベース、2日常生活動作を解読し生活支援に活用するための生活動作脳情報データベースを基に、脳情報の解読方法の提案と、取得データへの適用可能性について精査した。

1のデータベースに登録されている情動変化に伴う脳活動(脳波)の解読については、スパース性を仮定した独立成分分析(ICA)を導入し、被験者個人間での感情状態の解読制度の違いが何から生じるのかについて明らかにすることができた。2での脳活動(近赤外分光計測:NIRS)からの日常生活動作の解読については、時空間情報の基底を抽出する辞書学習を用いて解読することにより、他人の脳活動データを含めた場合においても、日常生活動作の解読が可能となる学習アルゴリズムを開発した。時空間情報の基底を抽出することにより、脳活動と計測時のアーチファクトとの弁別も可能になることが考えられる。また、個人の認知機能や個人特性に関して、fMRIで計測した安静時脳活動の大規模データベースを用いて、日常的な問題解決に必要な脳内ネットワークについて解明した。これらの研究成果は、国内・国際会議にて発表を行った。また、アウトリーチの一環として中学生・高校生向けの講演会やワークショップを行い、脳科学やBMIついて関心や興味をもたせることができた。本研究の目的は、日常生活空間において居住者の同期的脳活動パターンと会話情報からコミュニケーション支援を促すブレイン・マシーン・インタフェース(BMI)の開発を行うことである。そのためには、携帯型脳活動計測器による脳活動計測と動作や会話などの行動情報を計測する必要がある。これらの情報を活かし、ユーザの要求に対して適切な環境を提供する実環境BMIの開発を行った。さらに、携帯型での情報量の少ない脳活動データから時空間パターンを抽出する解析手法の開発を行った。当初予定していた実験環境の構築が、計測器の不具合などによって計画通りに行うことが出来なかったが、別途、構築した複数台の携帯型脳活動計測器を用いる環境に変更して実験環境を構築し、実験を実施ことが出来た。また、実環境におけるコミュニケーション課題の実験設計を行い、それに基づく計測実験の実施と、その際の脳活動に行動のタグを付与したデータベースを構築することができたため、おおむね順調に進展していると考えられる。被験者個人の主観的視点情報としてウェアラブルカメラの画像をもとに行動のタグ付けを行っているが、音声も同時に計測できているため、コミュニケーションに関わる会話情報の抽出も行うことが出来ると考えられる。また、脳活動のラグを含む時空間パターンを特徴量としてSVMで識別する手法を用いて少々の時間的誤差も吸収できる動作識別のためのBMIシステムを開発した。この手法をコミュニケーション中の脳活動にも適用することが可能であることが考えられる。最終年度は、2種類のデータベースを用いて、実生活空間における二者間コミュニケーション支援に役立つ情動・日常動作の脳情報からの解読を試みる。研究を遂行するために解決しないといけない課題は、1最適な特徴量の選択および抽出方の確立、2未学習ユーザのBMI導入コストの削減の二つである。