hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝素因と環境因子による発癌病態の解明と創薬開発

遺伝素因や環境因子が原因となる癌発生機構の解明を行う新規細胞・分子解析技術を確立し、これにより新しい癌医薬品を開発することを目的として、複数の癌関連遺伝子候補の探索を行い、これらの遺伝子の発現を制御したヒト細胞株における細胞・分子レベルでの変化を解析した。その結果、癌関連遺伝子を介した固形癌の発症機構の解明や今後の創薬基盤情報を取得できた。これらの研究結果は複数の学会で報告し、国際学術雑誌に論文発表した。多数の固形癌患者の遺伝情報(一塩基多型:single nucleotide polymorphism(SNP)等の遺伝素因を含む)に基づく癌の分子病態解析研究で同定された癌関連遺伝子の発現制御や機能検証に必要となる複数の遺伝子変化やゲノム構造異常について、緻密かつ包括的にヒト細胞や組織を用いた系で分子シグナル及び細胞動態レベルで検証し、創薬開発に応用できる手法を確立するにはより一層の技術改良・革新が求められる。そこで(1)遺伝子発現・機能異常の解析に利用可能な遺伝子導入、制御技術を開発・発展させて、ゲノム構造異常や遺伝子多型(遺伝素因)と他の遺伝子異常及び外的要因(環境因子)に起因する癌発生機構の解明を行うこと、そして(2)この技術により複数の癌関連遺伝子の分子動態を制御する医薬品の創薬開発モデルを構築することを目的とした解析基盤の整備を行った。平成27年度は、最新の複数の癌関連遺伝子の発癌遺伝素因の保持と発癌環境暴露を介した肺癌をはじめとした固形癌の発症機構の解明や今後の治療法の開発に貢献する創薬基盤技術の開発を目指して、新たな肺癌関連遺伝子情報の取得を行うとともに、これまで蓄積した遺伝子組み換え技術等の広範な遺伝子と細胞株・組織への適用を念頭においた遺伝子制御やヒト細胞・組織での分子発現検出等の条件検討を複数の蛋白・遺伝子をモデルに行った。併せて各種のヒト由来細胞への遺伝子の導入、発現制御条件等の検討と分子動態制御に伴う細胞動態変化に関わる蛋白・遺伝子の発現プロファイルや経時的な細胞周期・形態変化等の検出系の検討を行った。新たな癌関連遺伝子情報の取得を行い、より正確な肺癌等の遺伝素因の情報を入手するとともに、広範な遺伝子と細胞株・組織への適用を念頭においた遺伝子制御やヒト細胞・組織での分子発現検出、分子動態制御に伴う細胞動態変化の解析基盤を整備できたため。固形癌患者の遺伝情報(一塩基多型:single nucleotide polymorphism(SNP)等の遺伝素因を含む)に基づく癌の分子病態解析研究で同定された癌関連遺伝子の発現制御や機能検証に必要となる複数の遺伝子変化やゲノム構造異常について、緻密かつ包括的にヒト細胞や組織を用いた系で分子シグナル及び細胞動態レベルで検証し、創薬開発に応用できる手法を確立するにはさらなる技術改良・革新が求められる。そこで(1)遺伝子発現・機能異常の解析に利用可能な遺伝子導入、制御技術を開発・発展させて、ゲノム構造異常や遺伝子多型(遺伝素因)と他の遺伝子異常及び外的要因(環境因子)に起因する癌発生機構の解明を行うこと、そして(2)この技術により複数の癌関連遺伝子の分子動態を制御する医薬品の創薬開発モデルを構築することを目的とした解析基盤の構築を行った。平成28年度は、前年度に引き続き、癌関連遺伝子の機能と発癌環境暴露を介した肺癌をはじめとする固形癌の発症機構の解明や今後の創薬基盤技術の開発を目指して、新たな癌関連遺伝子情報の取得を行い、複数の癌関連遺伝子候補を同定した。また、一部の癌関連遺伝子候補について、複数のヒト細胞株および多数の癌組織での分子発現検出を行い、ヒト細胞株での発現制御実験を行った。併せて各種のヒト由来細胞への遺伝子の導入、発現制御条件等の改良等を行った。新たな癌関連遺伝子候補を同定し、発癌に関わる分子病態情報を充実させるとともに、癌関連遺伝子候補についてヒト細胞株での発現制御実験を行い、技術改良を加えて、その細胞動態解析の基盤を整備できたため。平成29年度は、前年度に引き続き、複数の癌関連遺伝子候補について、複数のヒト細胞株および多数の癌組織での分子発現検出を行い、構築したヒト細胞株での発現制御系における表現型(細胞形態、増殖能、細胞動態、細胞死等)と分子経路の変化を各種の画像解析(蛍光免疫染色、イメージング、コロニーアッセイ等)と分子生物学的解析(オミックス解析等)を通じて明らかすることにより、癌関連遺伝子とその遺伝子産物の細胞・分子レベルでの動態と発癌環境暴露を介した複数の固形癌の発症機構の解明及び今後の創薬基盤アッセイ系の構築を実施した。

その結果、癌関連遺伝子を介した固形癌の発症機構の解明や今後の創薬基盤情報を取得できた。これらの研究結果は複数の学会で報告し、国際学術雑誌に論文発表した。遺伝子導入技術等の解析基盤の改良と整備を引き続き行うとともに、第2段階として解析可能な分子から各種遺伝子導入、発現制御系による遺伝子機能制御株における細胞動態の検討を行っていく。新たな肺癌関連遺伝子候補を同定する。癌関連遺伝子の発現制御系で樹立した細胞株を用いて表現型(細胞形態、増殖能、細胞動態、細胞死等)を観察するとともに、その分子経路を下流分子や相互作用分子の面から探索する。得られた情報から創薬スクリーニング系の構築に向けた基盤情報を得る。分子腫瘍学
トマト萎凋病菌の病原性関連遺伝子の起源に関する研究

本研究は、トマト萎凋病菌のみが保持する病原性関連遺伝子SIXの起源を明らかにすることで、非病原性菌からトマト萎凋病菌に至る病原性進化機構を解明することを目的としている。これまで、野生種トマトが生息するチリやエクアドル、移行期トマト(栽培化される過程にあるとされ、メキシコ固有のトマト)が生息するメキシコをフィールドとし、野生種トマト、移行期トマト、食用トマト(世界各国で栽培されている現代品種)を採集した。これらから分離した非病原性F.oxysporum 275菌株を用いて分子系統樹を構築したところ、移行期トマトおよび食用トマト由来の非病原性F.oxysporum 11株がトマト萎凋病菌に近縁であり、野生種トマト由来の株にトマト萎凋病菌と近縁な菌株は存在しないことを見出した。この結果から立てた、「メキシコにおけるトマト栽培化の過程でトマト萎凋病菌の祖先となる非病原性F.oxysporumが出現し、栽培化以降にトマト萎凋病菌が出現した」、というのがこれまでの仮説であった。しかし平成23年度では、これまで調査を実施したことがない、数多くの野生種トマトが生息することが知られているペルーで野生種トマトの組織および根圏土壌の採集を実施した。得られたサンプルからは159株と非常に多くの菌株を分離することができた。既に得られている275株に本年度分離した159株を併せた434株を分子系統解析に供試したところ、野生種トマトから分離された5株の非病原性F.oxysporumが得られ、「ペルーにトマト萎凋病菌の祖先が存在する」との新たな仮説を立てるに至った。また、平成20年に高知県で発生した新型レース3の発生状況並びに本菌の起源を探るべく、平成23年度においても現地調査を継続した。現地で採集した罹病植物サンプルから菌の分離、根圏土壌および分離菌からDNAを抽出し、DNA解析を行った。平成21年には新型レース3の他にも別タイプのレース3が高知県で発生していたが、現在では新型レース3しか高知県で発生していなかった。本課題では、トマト萎凋病菌が病原性関連遺伝子SIXをどのように獲得したのか、すなわちトマト萎凋病菌の病原性進化メカニズムの解明を目的としている。第1年度では、「栽培化が起こったメキシコがトマト萎凋病菌の起源である」をさらに追求するべく、現在保存しているサンプルのうち、メキシコおよびペルーの根圏土壌から新たに菌を分離し、病原性検定、交配型検定、分子系統解析を行った。その結果、得られた非病原性菌株約50株のうち、メキシコのサンプル由来の3株がトマト萎凋病菌に極めて近縁であり、トマト萎凋病菌と共通の祖先を持つことが示唆された。すなわち、仮説を支持するものであった。また、平成22年9月から11月までオランダ・アムステルダム大学に滞在し、SIXを発見したDr.Martijn Repの研究グループが用いているパルスフィールドゲル電気泳動の手法等を習得した。従来我々が用いていた手法とは異なる本技術を、今後はトマト萎凋病菌および非病原性菌の比較解析に利用していく。これまで採集した野生種、メキシコの移行期トマト、世界各国の現代トマト品種の根圏土壌からもDNAを抽出し、解析を開始できる状態である。また、病原性関連遺伝子SIXがトランスポゾンによって破壊されている新型レース3菌株が本課題解決のきっかけになると考え、第1年度では本菌株についても同時に解析を進めた。平成23年3月には新型レース3の発生圃場でトマト植物体および根圏土壌を採集した。今後はこのサンプルを用いて、新型レース3の起源(トランスポゾンに破壊されたSIXを保持するレース2)の探索を試みる。これらの成果は平成22年度日本植物病理学会大会、日本土壌微生物学会2010年度大会、平成23年度日本植物病理学会で公表し、うち平成22年度日本植物病理学会大会、日本土壌微生物学会2010年度大会でそれぞれ学生優秀発表賞、最優秀ポスター賞を受賞した。

既に得られている275株に本年度分離した159株を併せた434株を分子系統解析に供試したところ、野生種トマトから分離された5株の非病原性F.oxysporumが得られ、「ペルーにトマト萎凋病菌の祖先が存在する」との新たな仮説を立てるに至った。また、平成20年に高知県で発生した新型レース3の発生状況並びに本菌の起源を探るべく、平成23年度においても現地調査を継続した。現地で採集した罹病植物サンプルから菌の分離、根圏土壌および分離菌からDNAを抽出し、DNA解析を行った。平成21年には新型レース3の他にも別タイプのレース3が高知県で発生していたが、現在では新型レース3しか高知県で発生していなかった。
ウエスト・ベンガル地域の水環境改善による住民の福祉向上と女性の役割

平成21年度に行った研究実施項目を次に示す.・ジョソール(バングラデシュ)において,GPSを用いた対象村の地図の作成,フィールドテストキットによる対象村内のすべての井戸のヒ素検査(63基),対象村内の全世帯主の配偶者に対するアンケート(157サンプル)を行った.・アンケート結果をもとに,共分散構造分析により現地住民の水環境問題に対する改善意識構造を分析した.・SpaceSyntax理論を対象村の詳細な地図に適用することで,村の空間特性を分析し,水資源選択行動との関連について分析した.・昨年度,インドで行った同様の調査と比較することで,住民の改善意識の相違とその要因,村の空間特性(視認性)が女性の水資源選択行動に及ぼす文化的障壁の影響の相違とその要因を明らかにした.・分析結果から,水環境を自発的に改善するための開発援助の方法論について,地域間および地域内でも差異化を図る必要があり,集落の空間特性から開発援助の指針を選定するための知見を得た.研究計画において挙げた平成21年度の実施項目は概ね遂行され,昨年度までの研究成果は,論文1編,国内学会発表2回,国際学会発表1回によって公表した.今年度の研究成果は,国内学会において2編を発表済みであり,また研究助成期間3年間における研究成果は査読付き論文として2編を投稿予定である.平成19年度に行った研究実施項目を次に示す.・バングラデシュ,ウエスト・ベンガル(インド)において,現地NGOとのブレインストーミングにより,ネイティブ外部者としてのNGOスタッフの水環境・ジェンダー・福祉に関する問題認識をそれぞれ構造化した.・バングラデシュの研究フィールドの住民に対してワークショップを行い,現地住民の水環境・ジェンダー・福祉に関する問題認識を構造化した.・ウエスト・ベンガル地域の視察を行い,フィールドの選定を行った.・ウエスト・ベンガルの社会統計データの整備状況を確認し,一部を入手した.研究計画において挙げた平成19年度の実施項目は概ね遂行され,来年度のウエスト・ベンガル地域における社会調査のための環境を整えることができた.また,予てより行っていたバングラデシュのアンケート調査の結果を元に,査読付論文1編,国内学会発表1回,国際学会発表2回,共著書1冊によって研究成果を公表した.平成20年度に行った研究実施項目を次に示す.・ウエスト・ベンガル(インド)において,GPSを用いた対象村の地図の作成,フィールドテストキットによる対象村内のすべての井戸のヒ素検査(96本),対象村内の全世帯主の配偶者に対するアンケート(111サンプル)を行った.・アンケート結果をもとに,共分散構造分析により現地住民の水環境問題に対する改善意識構造を分析した。・SpaceSyntax理論を対象村の詳細な地図に適用することで,村の空間特性を分析し,水資源選択行動との関連について分析した.・ウエスト・ベンガル,カリヤニにおいて,ヒ素検査結果を地元自治体と住民の一部に公表するためのワークショップを開催した.・分析結果を学会,ワークショップ,研究会において発表し,関係者・関連研究者との研究討議を行い,来年度の課題を整理した.研究計画において挙げた平成20年度の実施項目は概ね遂行され,来年度のバングラデシュにおける同様の社会調査のための調査内容と手順が凡そ定型化された.また,今年度は,査読付論文2編,国内学会発表2回,国際学会発表1回によって研究成果を公表した.平成21年度に行った研究実施項目を次に示す.・ジョソール(バングラデシュ)において,GPSを用いた対象村の地図の作成,フィールドテストキットによる対象村内のすべての井戸のヒ素検査(63基),対象村内の全世帯主の配偶者に対するアンケート(157サンプル)を行った.・アンケート結果をもとに,共分散構造分析により現地住民の水環境問題に対する改善意識構造を分析した.・SpaceSyntax理論を対象村の詳細な地図に適用することで,村の空間特性を分析し,水資源選択行動との関連について分析した.・昨年度,インドで行った同様の調査と比較することで,住民の改善意識の相違とその要因,村の空間特性(視認性)が女性の水資源選択行動に及ぼす文化的障壁の影響の相違とその要因を明らかにした.・分析結果から,水環境を自発的に改善するための開発援助の方法論について,地域間および地域内でも差異化を図る必要があり,集落の空間特性から開発援助の指針を選定するための知見を得た.研究計画において挙げた平成21年度の実施項目は概ね遂行され,昨年度までの研究成果は,論文1編,国内学会発表2回,国際学会発表1回によって公表した.今年度の研究成果は,国内学会において2編を発表済みであり,また研究助成期間3年間における研究成果は査読付き論文として2編を投稿予定である.
放射線誘発組織障害の軽減に寄与する細胞外小胞の探索と被ばく医療への応用

血液や尿等の体液中には、感染性病原体や腫瘍に対する適応免疫応答の媒介や組織修復などの情報伝達を担う細胞外小胞の存在が相次いで報告され、バイオマーカーとしての活用が期待されている。放射線曝露においても、生体損傷への関与が示唆されているが、線量や産生・標的細胞の関係等未だその詳細は不明である。本研究では、こうした細胞外小胞の体内循環情報伝達物資としての性質を活用し、全身放射線曝露個体に組織障害軽減や致死回避をもたらす薬剤投与により血中で増加する細胞外小胞を探索・特定し、それら細胞外小胞の放射線障害軽減作用を評価する事で今後の新たな放射線リスクの防護に資する事を目的としている。まず本年度は、マウスにX線照射7Gy後、放射線緩和剤としてTPO受容体作動薬を照射直後から腹腔内投与し、経時的に生存マウスを麻酔下で採血後、骨髄、肝臓、脾臓、消化管の臓器摘出を行い、各種臓器の病理組織学的解析、造血組織中の多能性造血幹細胞や間葉系幹細胞数の変動解析、障害修復機構解析を含めた基礎的な評価に供した。照射非投与群は30日目までに全個体の死亡が確認された一方、照射投与群は全例が生存し、多臓器不全における血管内皮細胞障害の関与が報告されるプラスミノーゲン活性化抑制因子1の有意な抑制が認められた。さらに生存個体の脾臓には造血幹細胞、多能性前駆細胞、骨髄系及びリンパ系前駆細胞、間葉系間質/幹細胞数の増加が認められた。特に18日目では脾臓における巨核球造血、すなわち髄外造血が認められ、マウスの造血を司る肺においても単分化能性巨核球形前駆細胞数が有意に回復した。これらは急性放射線症候群で誘発される血小板減少の抑制に関与していると考えられる。本年度計画していた通り、マウスにX線照射7Gy後、放射線緩和剤としてTPO受容体作動薬を照射直後から腹腔内投与し、経時的に生存マウスを麻酔下で採血後、骨髄、肝臓、脾臓、消化管の臓器摘出を行い、各種臓器の病理組織学的解析、造血組織中の多能性造血幹細胞や間葉系幹細胞数の変動解析、障害修復機構解析を含めた基礎的な評価に供した。血液から細胞外小胞及びRNAを回収し、マイクロアレイ解析でmiRNA及びmRNAの発現プロファイル解析、リアルタイムPCRにより遺伝子の絶対定量解析を行い、放射線障害及びその障害軽減/致死回避応答に特異的な内在性分子の探索と同定を試みる。併せて、各臓器から細胞外小胞及びRNAを回収し、特徴的に発現した遺伝子の発生起源の特定を試みる。
薬学長期臨床実習におけるアミラーゼ活性を指標とした新規ストレス評価系の構築

平成30年度はこれまでに実施した少数学生を対象とした、唾液アミラーゼ活性測定およびPOMS2、職業性ストレス簡易調査について岩手医科大学附属病院および岩手県立中央病院で実務実習をおこなう学生を対象に調査を実施することとした。しかしながら、研究趣旨への同意者が5名と非常に少ない状況での実施となってしまった。毎日、12時前後に唾液アミラーゼ活性値の測定、および実習開始前、実習中期、実習終了時においてPOMS2および職業性ストレス簡易調査を用いたメンタルヘルスについて調査を実施した。結果、唾液アミラーゼ活性値の平均値は実習開始前では8kU/Lとほとんどストレスを受けていない状況であった。実習項目別における唾液アミラーゼ活性値は病棟業務13.6kIU/L、調剤13.58kIU/L、注射薬調剤(ピッキング)13.28kIU/L、無菌製剤10.18kIU/L、DI業務9.198kIU/Lであった。コミュニケーションの課題においてストレス値が高くなることが予想されたが、実務実習においてはむしろ調剤に関連した項目においてストレス値が高かった。これは、患者さんとの会話は業務時間において10分から15分ほどしか要しておらず、患者情報の収集や記録といった非コミュニケーションの時間が大半を占めていたことが考えられた。しかしながら、病棟業務において1006kIU/Lを超えていた学生が認められたことから学生個々の気質による影響が大きいことが考えられた。POMS2や職業性ストレス簡易調査の結果から実習開始前に高いストレスを受けていることが明かとなった。また、ストレスを受けていたとしても、やりがいを見いだしていることで、モチベーションが高まっていることも確認された。実務実習において受けるストレスは普段の生活に比べれば高い可能性はあるもの、身体的、精神的な影響を及ぼすものではないと考えられた。臨床実習中に受けるストレスの新規評価系の確立を目指して次の取り組みを行った。1岩手医科大学附属病院で実習する6名を対象に第2期実習期間中、毎日定時に唾液アミラーゼ活性値を測定するとともに、自身が現在感じてるいるストレスレベルを主観的ストレスとし1から10(10が最大)の数値で記録した。実習は大きく分けて6つの課題をローテーションすることから、1)実習時期2)実習項目による影響3)ローテーションによる影響について検討した。2Profile of Mood States:POMS2検査用紙を用いた気分感情状態の測定を併用することで客観的なストレス評価の指標とし唾液アミラーゼ活性値と比較検討を行った。ストレスは複合的な要因が複雑に絡み合っており、本研究では臨床実習中に受ける身体的ストレスと心理的ストレスについて測定することが出来た。主観的ストレスレベルと唾液アミラーゼ活性値に相関性は認められなかった。またPOMS2の解析結果から実習開始時は混乱-当惑や緊張-不安が認められるもの、主観的ストレスレベルと唾液アミラーゼ活性値に差は認められないことから実習項目とローテーションによる影響は少ないと考えられた。POMS2の結果からも実習時期におけるストレスに優位な差は認められなかった。実習項目と心理的ストレスの関係において高いストレスレベルの項目が認められたが、内容に難易度の高い実技内容が含まれていることが要因の一つと考えられた。また、臨床実習は病院のみならず保険薬局でも同様に実施されることから保険薬局1施設に協力を依頼し、パイロットスタディとして実施した。ここでは学生2名を対象としたが、指導薬剤師の受けるストレスレベルを評価するため指導薬剤師2名にも協力してもらった。結果については調査が3月末までとなったことから現在解析中である。平成28年度は臨床実習における唾液アミラーゼ活性値測定のタイミングとストレスの関係について把握することを第1の目的とした。当初、唾液アミラーゼ活性値を測定するタイミングは実習開始時、中間(67週目)、終了時と3点での評価を計画したが、唾液アミラーゼによるストレスは即時性が反映されていることから、日々の変動を記録するほうが適切と考え、実習期間中の昼休みに毎日測定した。その結果1日1回測定することは学生の負担となることはなく、対象とした全員がすべて測定し記録した。また、同一の実習項目が1週間程度継続して実施されることから、当該項目における日々の変動を確認することが出来た。当初10名程度の実習生を想定していたが、測定への協力が得られなかったことから今回6名となった。また、POMS2試験への記録は実習項目の開始時及び終了時の2点としたが、こちらの記録は不十分である学生がおり、開始時のみや記録を行わないなどがあり、POMS2試験への回答充実が課題となった。しかしながら、本研究における唾液アミラーゼ測定のタイミングが確立したと考えたことから概ね順調とした。平成29年度は平成28年度に実施した少数学生による、唾液アミラーゼ活性とPOMS2など既知のストレス評価系との関連性についておこなった調査をもとに調査の修正点を検討し、あらたに「職業性ストレス簡易調査」を加えて、岩手医科大学附属病院で薬学臨床実務実習を行う学生を対象に調査を実施した。結果については解析途中であるが、実習開始時は混乱-当惑や緊張-不安が認められるもの、主観的ストレスレベルと唾液アミラーゼ活性値に差は認められないことから実習項目とローテーションによる影響は少ないと考えられた。平成30年度は当初の計画ではスケールアップし、調査対象を拡大することでより詳細なデーターを集める予定であったが、今回の結果から同一施設のみでの調査を実施するだけではなく複数施設での調査実施をおこなうことで、施設環境が及ぼす影響など施設毎の影響についても検討をおこなう。

また、POMS2の実施時期についても検討をおこなったが、POMS2は鋭敏な結果を示すものではないことから、月1回の測定でもよいと考えられた。これまでの成果については論文として執筆中である。また、日本医療薬学会、日本薬学会等において発表する予定である。調査実施については、薬学臨床実務実習の時期が決められていることから、予定通りにすすんでいるもの、解析に時間を要している。特にPOMSの解析は臨床心理士だけが解析可能であること、さらには1例の解析に時間を要することが主な理由である。調査実施に際しての修正点などを共有するなど、今後についても十分な見通しがたっていることを考慮すると、概ね順調に進展していると評価できる。平成30年度はこれまでに実施した少数学生を対象とした、唾液アミラーゼ活性測定およびPOMS2、職業性ストレス簡易調査について岩手医科大学附属病院および岩手県立中央病院で実務実習をおこなう学生を対象に調査を実施することとした。しかしながら、研究趣旨への同意者が5名と非常に少ない状況での実施となってしまった。毎日、12時前後に唾液アミラーゼ活性値の測定、および実習開始前、実習中期、実習終了時においてPOMS2および職業性ストレス簡易調査を用いたメンタルヘルスについて調査を実施した。結果、唾液アミラーゼ活性値の平均値は実習開始前では8kU/Lとほとんどストレスを受けていない状況であった。実習項目別における唾液アミラーゼ活性値は病棟業務13.6kIU/L、調剤13.58kIU/L、注射薬調剤(ピッキング)13.28kIU/L、無菌製剤10.18kIU/L、DI業務9.198kIU/Lであった。コミュニケーションの課題においてストレス値が高くなることが予想されたが、実務実習においてはむしろ調剤に関連した項目においてストレス値が高かった。これは、患者さんとの会話は業務時間において10分から15分ほどしか要しておらず、患者情報の収集や記録といった非コミュニケーションの時間が大半を占めていたことが考えられた。しかしながら、病棟業務において1006kIU/Lを超えていた学生が認められたことから学生個々の気質による影響が大きいことが考えられた。POMS2や職業性ストレス簡易調査の結果から実習開始前に高いストレスを受けていることが明かとなった。また、ストレスを受けていたとしても、やりがいを見いだしていることで、モチベーションが高まっていることも確認された。実務実習において受けるストレスは普段の生活に比べれば高い可能性はあるもの、身体的、精神的な影響を及ぼすものではないと考えられた。平成29年度は平成28年度に行った内容に基づき、対象人数を拡大し調査を行うこととする。具体的には附属病院で臨床実習を行う学生を対象としてさらに人数を増やす予定である。
分泌顆粒膜蛋白質の合成、細胞内輸送の検索

分泌蛋白の合成,細胞内移動については従来多くの研究がなされ,ほぼ解明されたと考えられる。しかし分泌果粒膜蛋白の合成,細胞内輸送,他の細胞内膜系との関係は明らかではない。以下のことを明らかにすることを目的とし研究を行った。1)分泌顆粒膜に対するモノクロナ-ル抗体を作製し、すべての分泌顆粒膜に共通する抗原が存在することを証明する。2)分泌顆粒膜に共通する抗原の細胞内局在を免疫電顕で明らかにする。3)同抗原の細胞内の輸送経路、およびリサイクリングの過程を検索する。ウサギおよびラット耳下腺分泌顆粒膜を抗原としてモノクロナ-ル抗体を作製し、それぞれ分子量55ー60Kd,98ー63KdのN結合型糖鎖をもつ糖蛋白と反応するモノクロナ-ル抗体を得た。免疫組織化学による検索によりウサギおよびラットにおいて、それぞれすべての外分泌腺細胞、内分泌腺細胞の分泌顆粒が染色され、分泌顆粒膜の共通抗原が存在すことが証明された。免疫電顕法、TritonSー114による分画等の方法を用いて分泌顆粒膜共通抗原は膜結合蛋白であり分泌顆粒膜の内腔側に局在することが証明された。同抗原はゴルジ空胞、ライソゾ-ムにも存在した。ARー42Jラット膵臓外分泌腺腫瘍細胞を用いたペルオキシダ-ゼ標識抗体の取り込みの実験においては、ペルオキシダ-ゼ標識抗体は直ちに被覆小胞内に取り込まれ、15分以内にエンドゾ-ム内に入った。更に標識抗体はトランスゴルジネットワ-クおよびライソゾ-ム内に移動した。6ー9時間後、一部の分泌顆粒内に標識抗体が認められた。以上の結果により分泌顆粒膜共通抗原が分泌後、再利用されていることが明らかになった。標識抗体はゴルジ層板内にはとりこまれないことと免疫電顕の結果は分泌顆粒膜共通抗原のプ-ルはゴルジトランス側の小胞やトランスゴルジネットワ-クに存在することが強く示唆された。ウサギ耳下腺の分泌果粒膜蛋白に対するモノクロナ-ル抗体を作製しウサギの外分泌腺、内分泌腺細胞の分泌果粒に共通抗原が存在することはすでに報告した。今年度は、この共通抗原の物理、化学的性質の解析および免疫電顕法による局在の証明を主として行った。更に、ラット耳下腺の分泌果粒膜蛋白に対するモノクロナ-ル抗体を新たに作製し、ラットにおいても分泌果粒膜に共通抗原が存在するか否かを検索した。ウサギ:免疫電顕法により、耳下腺、膵臓外分泌腺細胞、下垂体前葉細胞において、共通抗原は主として分泌果粒膜に局在し、さらにライソゾ-ム、ゴルジ装置、外分泌腺細胞の管腔側の細胞膜にも弱い反応が認められた。この共通抗原は、分子量55-60KdのN^-結合型糖鎖を有する膜結合蛋白であることが判明した。更にこの共通抗原は分泌果粒の内腔側に局在することが明らかになった。酵素処理により糖鎖を切断した蛋白の分子量は42Kdであった。これらの結果は、Acta histochem cytochem.(1989)に発表した。ラット:作製したモノクロナ-ル抗体を用いた免疫組織化学的検索により、ラットにもウサギと同様に分泌果粒膜共通抗原が存在することが証明された。共通抗原はN^-結合型糖鎖をもつ糖蛋白質であり、分子量は約60-90Kdで、膜に結合していることが判明した。

免疫電顕により、耳下腺、膵外分泌腺細胞の分泌果粒膜、ライソゾ-ム、管腔側の細胞膜に局在することが明らかになった。モノクロナ-ル抗体を用いたアフィニティ-クロマトグラフィ-により、ラット耳下腺より本共通抗原を精製し、現在一次構造の解析を行っている。ラット耳下腺分泌顆粒膜を抗原としてモノクロ-ナ-ル抗体を作製し、そ分子量98ー63KdのN結合型糖鎖をもつ糖蛋白質と反応する1種類のモノクロナ-ル抗体(IgGl)を得た。以下の外分泌腺細胞、内分泌腺細胞の分泌顆粒が免疫染色され、ラットにおいても分泌顆粒膜の共通抗原が存在すことが証明された。a)外分泌腺細胞:唾液腺外分泌腺細胞、膵臓外分泌腺細胞、胃主細胞、腸パネ-ト細胞。b)内分泌腺細胞:甲状腺傍〓胞細胞、下垂体前葉細胞、副腎髄質細胞、消化管のEC細胞。c)培養細胞:ARー42J,ARー1P(ラット膵臓外分泌腺腫瘍細胞)、GH3(ラット下垂体前葉腫瘍細胞)。免疫電顕法により分泌顆粒膜共通抗原は耳下腺、膵臓外分泌腺細胞の分泌顆粒膜に沿って局在することが証明された。ゴルジ層板は反応陰性であったがゴルジ小胞は反応陽性であった。顆粒状および小管状のライソゾ-ムは強い陽性反応を示した。弱い反応が管腔側の細胞膜に認められた。ARー42J細胞においては、分泌顆粒膜に沿って反応が存在した。さらにintactな分泌顆粒のトリプシンによる消化実験、TritonXー114による分画により分泌顆粒膜共通抗原は膜結合蛋白であり分泌顆粒膜の内腔側に局在することが証明された。ARー42Jラット膵臓外分泌腺腫瘍細胞を用いたペルオキシダ-ゼ標識抗体の取り込みの実験においては、ペルオキシダ-ゼ標識抗体は直ちに被覆小胞内に取り込まれ、15分以内にエンドゾ-ム内に入った。更に標識抗体はトランスゴルジネットワ-クおよびライソゾ-ム内に移動した。6ー9時間後、一部の分泌顆粒内に標識抗体が認められた。以上の結果により分泌顆粒膜共通抗原が分泌後、再利用されていることが明らかになった。
降雪強度予測システムの開発

本研究では、デイジタルカメラおよびその画像処理ボードを用いて、地上付近を落下中の降雪粒子の粒径および落下速度を測定するシステムを開発し、冬季期間連続して1分毎に自動観測を行った。同時に気象7要素も連続して測定し、ハ-ソナルコンピュータに接続された光磁気ディスクに連続的に保存した。更に、電子天秤による降雪強度測定を1分毎に行い、これらを統合し、画像処理データから降雪粒子の体積、降雪強度より粒子の重量を求めることにより、降雪粒子の密度を測定するシステムを開発した。この密度を利用することにより、画像データのみから降雪強度を算出することが可能となり、従来の電子天秤による測定法と比較して90パーセントの一致が得られた。次に、気象要素と降雪粒子密度の相関解析をワークステーション上で行い、地上付近の気温および輪島の高層の気温データおよび気象衛星「ひまわり」の雲画像が降雪の有無を決める因子となり、地上付近の各気象7要素と降雪粒子の空間数密度、落下速度、密度の各データが降雪内容と密接に関係していることがわかった。従って、これらを予測因子として、ニューラルネットワークを用いた降雪強度予測システムを開発することが可能であることが示唆された。本システム構築し、気象レーダと併用することにより、グローバルおよびローカルな降雪予測が可能となり、除雪時の重機配備等に役立つことが期待される。また、気象レーダとの対比により雪雲内の降雪粒子生成のメカニズム解明に役立つと思われる。
沿岸植生を考慮した津波減災効果の評価と利用に関する研究

本研究では,沿岸でのマングローブ林・防潮林の津波減災に関する定量的な効果を評価することを目的とし,土地利用計画の中で現地において適用できる津波減災効果評価手法を提案することを目的としている.本年度は,資料に残された防潮林による被害軽減機能と効果の解析,実際の防潮林諸元の解析,実スケール防潮林の津波減衰効果の検討を行ったので,以下にその実績を報告する.まず,資料に残された防潮林による被害軽減機能と効果の解析について,過去の津波被害報告書や関連文献を整理することで,津波防災に役立つと考えられる項目をあげた.この解析より明らかになった点として,防潮林が津波に対して抵抗として働き津波自体を低減させる効果以外にも漂流物の抑止機能や人命救助の重要な機能を持つことがわかった.次に,実際の防潮林諸元について,現地調査結果と参考文献より樹林密度と胸高直径の関係について整理した.この結果,実際の防潮林の樹林密度は胸高直径の12倍以上の樹木中心間距離があることがわかった.これより,幹は独立した円柱として扱うことができることを示した.また,胸高直径と樹林密度には強い相関があることより,標準的な防潮林条件として10,30,50本/100m^2の樹幹直径がそれぞれ0.3,0.15,0.10mであることを示した.さらに,現地防潮林条件に基づいていくつかの防潮林を設定し,防潮林を抵抗として取り込んだ津波シミュレーションにより,実スケールにおける津波減衰効果について定量的に評価・検討を行った.その結果,浸水深だけでなく流速,水流圧力についても防潮林の幅および樹林密度の増加によりそれぞれ変化率が低下して行き,減衰効果が大きくなることを示すことができた.これにより,防潮林による津波減衰効果を定量的に評価することが可能になった.本研究では,沿岸でのマングローブ林・防潮林の津波減災に関する定量的な効果を評価することを目的とし,土地利用計画の中で現地において適用できる津波減災効果評価手法を提案することを目的としている.本年度は,資料に残された防潮林による被害軽減機能と効果の解析,実際の防潮林諸元の解析,実スケール防潮林の津波減衰効果の検討を行ったので,以下にその実績を報告する.まず,資料に残された防潮林による被害軽減機能と効果の解析について,過去の津波被害報告書や関連文献を整理することで,津波防災に役立つと考えられる項目をあげた.この解析より明らかになった点として,防潮林が津波に対して抵抗として働き津波自体を低減させる効果以外にも漂流物の抑止機能や人命救助の重要な機能を持つことがわかった.次に,実際の防潮林諸元について,現地調査結果と参考文献より樹林密度と胸高直径の関係について整理した.この結果,実際の防潮林の樹林密度は胸高直径の12倍以上の樹木中心間距離があることがわかった.これより,幹は独立した円柱として扱うことができることを示した.また,胸高直径と樹林密度には強い相関があることより,標準的な防潮林条件として10,30,50本/100m^2の樹幹直径がそれぞれ0.3,0.15,0.10mであることを示した.さらに,現地防潮林条件に基づいていくつかの防潮林を設定し,防潮林を抵抗として取り込んだ津波シミュレーションにより,実スケールにおける津波減衰効果について定量的に評価・検討を行った.その結果,浸水深だけでなく流速,水流圧力についても防潮林の幅および樹林密度の増加によりそれぞれ変化率が低下して行き,減衰効果が大きくなることを示すことができた.これにより,防潮林による津波減衰効果を定量的に評価することが可能になった.
中国古典にみる「語られた女」とその文学位相

この研究は、女性の視点から中国の古典文学を読み直すことに主眼をおいたものである。具体的には、古典文学の中で「女」がどのように描かれたか、どのような女性像が形成されたかについて、作品を分析した。個別の研究としては、筧久美子が主に清末の評論を、野村鮎子が宋・明・清の寿序や墓志銘を、林香奈は六朝の詩文を、成田静香は唐の詩文を中心にした。なお、研究メンバーが集まって、東京の中国女性史研究会が出版した『論集中国女性史』について批評を行い、その一部を研究主担者である筧が「書評『中国女性史』」(『女性史学』11号)として公表した。さらに筧は女性の称謂や『列女伝』についても考察をすすめ、「漢語称謂-女性語を中心に」(新村出記念財団報15号)、「『列女伝』という書物」(女性史総合研究会会報No.86)などを発表した。六朝時代を担当した林は、「妬婦」(嫉妬する女)に関する研究をすすめ「『妬婦』考補説-恐妻家の記録-」(『言語文化論叢』6号)を発表している。明・清時代を担当した野村は、女性の寿序についての研究をすすめ、明清時代に女性の寿序という新しい散文の文体が流行することを、当時の「孝」と「家」の思想から分析した。これは、中国から出版された『明清文学とジェンダー』に「明清女性寿序考」というタイトルで収められている。本研究は、古典文学を専門とする女性研究者から成り、女性の視点から古典文学を読み直すことに主眼をおいたものである。そこで、古典文学の中で「女」がどのように語られたかについて、文体と文学思潮の両面から考察を行った。平成13年度の研究は、研究分担者が各自、時代別に分かれて研究を行い、必要な時に京都で研究会を開催する形で行った。「語られた女」について、寛久美子が主に清末の評論を、野村鮎子が宋・明・清の寿序・墓志銘を、成田静香は唐の詩文を、林香奈は六朝の詩文を中心に研究した。なお、本年度、東京の中国女性史研究会が『論集中国女性史』を出版しており、これについても批評を行い、その一部を研究主担者である寛が「書評『中国女性史』」(『女性史学』11号)として公表した。さらに筧は女性の称謂についても考察をすすめ、「漢語称謂-女性語を中心に」(新村出記念財団報15号)を発表した。六朝時代を担当した林は、以前に行った「妬婦」に関する研究の続編の形で「『妬婦』考補説ー恐妻家の記録ー」(『言語文化論叢』6号)を発表している。現在、中国の編集局に「明清女性寿序考」を投稿中である。先方から掲載する旨の連絡はあったものの、現時点での詳細は不明である。来年度については、これらを統合する研究、すなわち、女性史と関わりのある中国文学研究論文リストを作成・整理することを計画しており、連携先を模索中である。この研究の目的は、古典文学の中で「女」がどのように描かれたか、どのような女性像が形成されたかについて明らかにすることである。平成14年度も前年に引き続き、筧久美子の研究統括のもと、清末の評論を、野村鮎子が宋・明・清の寿序や墓志銘を、林香奈は六朝の詩文を、成田静香は唐の詩文を中心に研究を行った。

唐を担当した成田は、「中国のうた」(『さまざまな角度からの中国論』晃洋書房)を発表している。明・清時代を担当した野村は、女性の寿序についての研究をすすめ、明清時代に女性の寿序という新しい散文の文体が流行することを、当時の「孝」と「家」の思想から分析した。これは、中国から出版された『明清文學與性別研究(明清文学とジェンダー研究)』に「明清女性寿序考」というタイトルで収められている。本研究の大きな特色は、古典文学の読みに中国女性史研究の新たな方法であるジェンダーの視点をとりいれたことにある。今後もこの研究手法を進展させていきたい。
胃腸疾患における脳消化器管ペプチドの免疫細胞化学的研究

1.ヒトでの研究(1)消化管壁には筋間および粘膜下神経叢にVIP,ガラニン,NPYが存在し、前二者は細胞体かアクソンを出して平滑筋細胞,上皮細胞に終末する。これらは副交感神経と共存するが、NPYは交感神経と共存する。(2)巨大結腸症の切除結腸の患部には神経細胞の欠如とともにVIP神経も欠如し、これが便秘の発現と密接に関係し、逆にその過多は過敏性腸症候群(下痢型)の結腸壁に観察されるが、これが分泌型の下痢の発現機序に関与する。これらのことは炎症性腸疾患の病態(下痢と腸管の狭窄-便秘)発現に際しても観察され、その発現機序にこれらのペプチドの関与することが判明した。(3)胃壁にはGRP,VIP,エンケファリンが存在し、胃の分泌,運動にこれらのペプチドの関与することが分かる。2.試獣での研究(1)ラット,モルモットの消化管壁には上述のペプチドがヒトと類似して神経叢に分布する。ハムスターの消化管壁の神経叢にはガラニンが豊富に分布する。(2)ラットの先天性巨大結腸症の狭窄部には神経細胞は欠如しVIP神経も同時に欠如する。このラットは強い便秘の状態にある。これに関連してラットの結腸壁の神経を部分的に障害するとVIP神経が欠如し腸管の一部が狭窄して便秘の状態になる。(3)ハムスターにデキストランを投与して急性潰瘍性炎症を作成したが、その腸管壁は高度の炎症性変化と部分的ではあるが腸管壁全層にわたる病変が発生する。この部の神経叢は欠如し、ガラニン神経も観察されない。(4)ラットに作成した虚血性腸炎においてその患部に壊死性の病変が発生するが、極く一部の変化であり、神経ペプチドの大きな変動は現在のところ観察していない。(5)今後は試獣の成績を更に追試確認する。
レーベンバーグ・マルカート法の高速化と安定化に関する研究

本研究は,非線形最適化の代表手法であるレーベンバーグ・マルカート法(LM法,LMM法)を高速化・安定化するため,従来の拘束条件(C1)[マルカート数×単位行列]を,(C2)[対角行列]及び(C3)[ヤコビ行列の積の平方根行列]へ拡張する方法を提案し,その有効性を明らかにした。同時に,本研究を開始した動機であり実際的な応用である,表面張力測定システムにおける効用を示した。表面張力測定システムへの適用では,従来法より310倍の高速化を実現して,その結果を論文発表し,手法の特許出願を行った。同時に,福岡県産業・科学振興財団からの援助により,測定装置の製品化を行った。本装置では,実用上十分な高速化を達成した。次に,提案法の幾何学的な解釈として,対象コスト関数の表面形状に適切に当てはまる制約条件を課すことによって収束の高速化と安定化を実現できることを明らかにし,多くの数値シミュレーションによりその効果を示した。特に拡張法(C3)はコスト関数の形状に添う滑らかな収束が可能であり,多重の局所最小値検索において,初期値による検索領域の制御のために有用なことがわかった。以上の研究成果を電子情報通信学会英文論文誌A分冊へ投稿(2004年1月5日)した。報告書の様式14に記したように,2名の査読者のうち1名は「大変興味深く論文として採録するのが妥当...」との意見だった。しかし他の1名は,「本方法は擬似ニュートン法と形式上は等しいLMM法である」という本論文の主張を根拠も無く「ただの擬似ニュートン法」と否定し,さらに過制約条件の1次方程式の解法に反する「LMM法の修正ベクトルを与える式の解がゼロ」という理由から,本手法が無効であると述べた。その結果,本投稿論文は不採録となった。上の理由は,従来のLMM法も全部無効とすることに等価で,明らかな誤りである。現在,担当編集委員と連絡を取り,再投稿を準備している。本研究は,非線形最適化における現行の代表的な手法の一である,レーペンバーグ・マルカート法(LM法)及び,モリソン氏を加えたLMM法の高速化と安定化を図る目的を持つ。そのために,パラメータの拘束条件を,従来の[マルカート数×単位行列]から,より一般的な[対角行列]または[正定値行列]へ拡張する手法を提案し,その理論的背景と数値演算的な有効性を明らかにすると共に,実際の物理的な最適化問題である表面張力測定法へ応用し,その装置を実現した。まず後者の表面張力測定法への応用では,理論曲線を与える微分方程式の解曲線を,測定対象の液滴における観測画像のエッジ曲線へ当てはめる際に,当てはめ誤差評価関数のヤコビ行列の列ノルムで構成した対角行列という拘束条件を用いることによって,約3倍から10倍の当てはめ誤差収束の高速化を達成した。この方法およびこれを実装した測定装置に関して,映像情報メディア学会誌に論文を発表すると共に,測定方式に関する特許の出願を行った。また,非線形理論とその応用に関する国際シンポジウムにおいては,この測定方法における提案法の詳しい特性を示すと共に,拡張ローゼンブロック関数に対する系統的な数値シミュレーションを行い,ヤコビ行列の列ノルムで構成した対角行列の拘束条件によって,非線形最適化問題がかなりの程度まで高速化されることを示した。

さらに,電子情報通信学会技術研究報告(非線形問題)においては,様々な拘束条件の選択にたいする数値実験を行い,理論的にも実験的にも,いわばヤコビ行列の2乗の平方根をとった行列を拘束条件として用いる方法が最も良い結果を与えることを明らかにした。現在,上記の後半の数値実験結果を補強して,論文の投稿を準備している。本研究は,非線形最適化の代表的手法である,レーベンバーグ・マルカート法(LM法)とLMM法(モリソン)の高速化と安定化を図るために,その拘束条件を,[マルカート数×単位行列](C1)から[対角行列](C2)および[正定値行列](C3)へ拡張する手法を提案し,その有効性を明らかにした。これと同時に,物理的な最適化問題である表面張力測定の方法と実際の装置に対する本方法の応用を示した。後者の表面張力測定への応用では,理論的な界面の曲線を液滴の観測画像へ最小2乗誤差で当てはめる際に,ヤコビ行列の列ノルムによる[対角行列]の拘束条件を用いて,従来法より310倍の高速化を達成した。この方法と装置に関して論文発表すると共に,特許出願を行った。同時に,福岡県産業・科学技術振興財団の援助により,本装置を製品(試作)化した。更に,対象液滴を従来の懸滴から静滴へ拡張し,そこでのLMM法による有効性も確認した。現在では,この製品の評価・改良,並びにメガピクセルカメラによる高精度化を行っている。多数の現存の数値計算ソフトウェアを調査した結果,対角行列の拘束条件を用いたLM法は一般に見られず,従来のソフト利用者は,自身でLM法の変数の理論的要件(等価ノルム性)を担保する必要があることが分かった。本研究の拘束条件(C2)は,この要件をソフトウェア側で担保して,収束の高速化と安定化を達成できる。更に,拘束条件(C3)では,コスト関数の形状へ沿った拘束条件とするために,ヤコビ行列の2乗の平方根行列を提案し,これが一種の擬似ニュートン法となることを示した。本方法の有効性を見るために,2次元の拡張Rosenbrock関数や多次元の曲線当てはめ問題など,従来の数種類の最適化問題に対する系統的な多数の実験を行った結果,C3の方法はC1やC2に比べ,コスト関数の形状に沿った滑らかな軌跡を描いて極小値へ到達できるので,収束までの平均的な反復回数も小さいことが明らかになった。また,同じ理由により,多数の局所最小値が存在する場合,検索領域を初期値により制御する目的にも,C3の方法は適することが分かった。以上の研究成果は,口頭発表を経て,電子情報通信学会英文論文誌A分冊へ投稿した(2004年1月5日受付)。
日本手話の抑揚の基礎的研

(1)前年度開発に着手した手指の動きの大きさや速度、顎、目、口などの動きを検出する手法を改良し、手話文の構造や対話状況におけるこれらの動きを観察する手法を開発した。しかし、顔を斜めに傾けた場合や、めがねやひげなどのある場合、たが顔にかぶさるような手話動作に対しては今後の課題として残された。また、NTSCのような通常のビデオ条件下で、上半身を写す場合の視線検出も今後の課題である。(2)同じ手話単語の系列でも、手話の抑揚が異なると意味が異なる例が確認された。たとえば、「私」「弟」という手話単語が並ぶ場合、両者の間でうなずいたり、後者が体の外側で表現さらた場合は「私と弟」、うなずきが無く、体の前で後者が表現された場合は「私の弟」となる。このように、抑揚に意味表現が異なる場合の機械処理手法や、記述手法の開発は今後の手話処理の研究にとって重要な研究課題である。また、早い手話表現では、音声の場合のように怠けが起こるとは限らず、むしろ表現が大きくなる例があるなどの新しい知見がえられた。副詞的表現も動作の大きさや回数など抑揚によりあらわす場合が多いことも確認された。(3)今後、これらの新しい課題を手がかりに手話の工学的研究開発を進めて行く計画である。(1)本補助金により手指情報の入力可能な設備を整備。手位置情報を計算機に取り込む為に、基本的ハードウェアとして磁気センサによるものを取得、パーソナルコンピュータと組み合わせ、その上にデータ収集のためのソフトウェアの整備を行った。(2)自然な対話手話データの予備的収集。既設の画像処理設備(自然物理解研究用)を活用し、顔表情情報など(非手指情報)について、実際の聴覚障害者などによる手話の抑揚情報を収録した。(3)手話の抑揚情報抽出手法の予備検討。(2)で集めたデータを用い、手指の動きの大きさや速度、顎、目、口などの動きを検出する手法と、手話文の構造や対話状況におけるこれらの動きを観察する手法の検討を開始した。将来パソコンなどを用いて広く利用できるように、従来の画像処理に基づく方法とは異なる、出来るだけ処理の軽い方法を検討している。対話型自然言語である話し言葉において文構造情報や対話制御情報として重要な役割を持つ抑揚に相当する情報の存在を日本手話にも仮定、その実験的検討をおこなった。これらの情報の推定を、語彙情報と同時になんらかの情報から実時間で行う必要がある。対話に於ては実時間処理が重要だからである。また、実時間理解を容易にするためには、自然な言語としてのリズムが備わっていることも重要である。本研究は、その手法探索を目的とし、(1)手話表現の自然なリズムの抽出と、(2)手話の抑揚情報としての顔、眉、口などの動きを検出する手法の開発を試みた。先ず聾者と健聴者併せて10名の手話をデータグローブを用いて分析した。聾者の手話ではその文中に45Hzの周期性があが、健聴者(手話を1.55年程度学習した者)ではその周期性が観測されなかった。このことは、聾者が健聴者の手話を不自然に感じる原因が、日本語対応手話の場合が多いというだけでなく、言語としてのリズムも不自然であることを示していると考えられる。手話のみならず音声言語を含め、言語のリズムに関しては最近幾つかの議論が持ち上がっており、それらの研究との関係をも含め、手話言語のリズムの本質を解明にする研究に発展させる必要があることが明らかになった。手話に伴う言語情報としての顔の動きが持つ抑揚抽出法としては、伝統的画像処理法とは異なる簡易な方法としてリレーDP法を提案し、顔の各部位の動きの追跡可能性を示した。今後は眼鏡などの装着時や、手が顔を遮るような手話表現での処理法などに拡張する課題が残されている。本研究の結果、手話にも抑揚に相当する情報があるとの仮定はほぼ妥当と結論して良かろう。また、そのための新しい観測手法の提案をすることが出来た。これらの成果の結果、今後更に本格的研究へと展開するための糸口が得られた。
ジャイロアクチュエータ駆動による自律走行ロボットバイクの開発

近年,自動走行する自動車が提案され,目的地を入力すれば無人でも目的地まで人や物を運ぶことが可能になりつつあり,これは,特に高齢者や障害者の運転をも可能とするものである。しかし,自動車の場合は,4輪であるため狭い道は通ることができない。本研究は,災害援助活動・人命救助・障害者の搬送及び一般社会での活用に大きく道を拓くものである。このような背景のもと,ジャイロアクチュエータとハンドル操作による自立走行を融合したシステムの開発を行った。またツインカメラを用いた視覚情報システムの開発を行った。視覚情報システムを用いたバイクの自律走行制御に関しては今後の課題である。ジャイロ効果は加速度センサなどセンサとしての利用が広く知られているが,本研究ではアクチュエータとしてのジャイロ効果を利用したロボットバイクの開発を目的とする。高速で回転するフライホイールは,外部から回転軸に力が加えられるとその力と直角方向に回転しようとする性質(プリセッション)がある。この性質を利用して,バイクが倒れるのを防止しようとするものであり,本研究では,回転系に関するオイラーの方程式と並進系に対するニュートンの方程式を結合して新たにロボットバイクのモデルを開発し,そのモデルに基づいてロボットバイクの設計・製作を行い,さらにモデルに基づいた非線形制御則の開発を行う。自立制御系の完成後は視覚センサを用いた視覚情報システムの開発を行い,眼を持ったロボットバイクの完成を目指す。旋回を伴わない場合のバイクに関する運動方程式は導出済みであり,実験においても効果を確認している。そこで,初年度は,これまでの経験を元に次の基本動作の確認を行った。1.既に開発した運動方程式に旋回要素を加えて新たな運動方程式を導出した。(運動方程式が複雑にならないようにジャイロの取付方法,寸法などを考量して運動方程式を開発した。2.1の運動方程式に基づいて,前進・後退・旋回が可能なロボットバイクの車体製作及びジャイロアクチュエータの製作を行った。3.2で製作したバイクに関する走行用モータ・旋回用モータ・フライホールの傾転用モータの選定,制御装置の製作を行った。4.実験による基本動作(起き上がり,静止安定,前後動作時の安定性)の確認を行った。そこで,本研究では自律走行が可能な2輪車の開発を目的とする。このような2輪車の実現により,狭い道も通行可能となり,しかも前進だけでなく自律して後退することもできるため,自動車のような切り返しにより駐車場に入れることが可能となる。さらに,この2輪車に人間の眼に知見を得た視覚装置を装備することにより,目的地までの無人走行が可能な自律走行ロボットバイクが実現する。このような背景をもとに,平成27年度は,無線操縦機能を追加した実験及び視覚情報機能の設計を行った。1.直線走行のみでなくカーブでの走行における旋回半径,前進時の速度などを変化させてロボットバイクの自立走行時の安定性を確認すした。2.車庫入れなど後進時の安定性についての実験を行った。3.実験に伴い発生する不具合に対して理論の修正を行い理論の完成度を上げた。4.視覚情報機能を持ったロボットバイクに関する調査を行った。ジャイロとステアリング機能を併用した自立走行が可能であることを確認した。研究目的(概要)※当該研究計画の目的について、簡潔にまとめて記述してください。このような背景のもと,本研究では,回転系に関するオイラーの方程式と並進系に対するニュートンの方程式を結合して新たにロボットバイクのモデルを開発し,そのモデルに基づいてロボットバイクの設計・製作を行い,さらにモデルに基づいた非線形制御則の開発を行った。自律制御系の完成後は広角中心窩センサを用いた視覚情報システムの開発を行い,眼を持ったロボットバイクの完成を目指した。これらの計画において,最終年度はジャイロアクチュエータとハンドル操作による自立走行を融合したシステムの開発を行った。

本研究は,災害援助活動・人命救助・障害者の搬送及び一般社会での活用に大きく道を拓くものである。このような背景のもと,ジャイロアクチュエータとハンドル操作による自立走行を融合したシステムの開発を行った。またツインカメラを用いた視覚情報システムの開発を行った。視覚情報システムを用いたバイクの自律走行制御に関しては今後の課題である。傾いた状態からの起き上がり,その後,自立して前進・後退・旋回動作を確認した。また平坦な場所だけでなく,坂道や段差も自立走行可能なことを確認できた。操舵機能のみでの走行について,検討を継続する。機械力学突発的な外乱に対して自立制御が効果を発揮するが,持続的な外乱に対してはジャイロがジンバルロックを起こすため倒れてしまうという問題が発生する。そこで,これらの解消法を検討する。バイクの自立走行制御において,高速旋回運動に関する理論を開発中である。そのためにジャイロセンサーなどの関連部品の購入が遅れたため。人件費・謝金の使用が少額であったため,次年度へ持ち越しとなった。高速旋回運動に関する関連部品を購入する予定。残額が少ないため,特に使用計画に変更はない。