hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞サイズのリポソームを用いたマイクロファクトリー

この実験を通じて、光トラップされたコイルDNAの状態を蛍光顕微鏡で一分子観察し、その経時変化を解析した。概要を簡潔に説明すると、トラップされたDNAは焦点上で圧縮されてトラップされているが、このトラップされた状態がきつく折りたたまれたグロビュール状態なのか、コイル状態のまま圧縮されているかを確認した。解析の結果、レーザーをOFFにした後の膨張過程が、コイル状態の膨張と定性的に一致しており、レーザー焦点に閉じ込められたDNAはコイル状態を保ったまま圧縮されている事が確認された。次に、フリーのDNAとトラップされたDNAを比較して、運動モードに変化があるかを測定した。これは、最近発表された理論の論文に対する検証実験となっており、傾向が定性的に説明できるという結果を得た。このDNAの光操作の研究に関して論文を投稿・査読中である。
眼球運動関連領野による空間的注意の制御機構

われわれは視野内の複数の場所にむかって次々に、あるいは移動する物体に伴って連続的に、随意的に注意をむけることができる。こうした空間的注意のトップダウン制御には、前頭および頭頂葉の眼球運動関連領野が密接に関与すると考えられている。本研究では独自に考案した注意の移動を要する行動課題(Covert tracking課題)をサルに訓練し、その神経機構を単一ニューロンのレベルで調べた。この課題では視野内を動き回る複数の視覚刺激のうち1つを選択し、眼を動かさないでそれを内的に追跡する必要がある。前頭眼野およびその数ミリメートル前方の外側前頭前野領域からデータを収集し、解析をおこなった。前頭眼野ニューロンの多くは、受容野内にtargetが入ったときにdistractorが入ったときと比べて視覚応答が増強した。ところがさらに前方の前頭前野からはこれらとは異なった興味深い神経活動が記録された。一部のニューロンでは受容野内にdistractorが提示されたときに活動が上昇し、また、別のニューロンではtargetが受容野内にあるだけではなく、同時にdistractorが受容野外め特定の場所にあると発火し、"conditional modulation"の様相を示した。これらのニューロンが混在していることから、こうした神経活動を統一的に説明できる神経機構が存在することが示唆された。今後は、本研究で見出された神経活動の定量的な解析と、電気刺激実験などを組み合わせることで研究の大きな進展が見込まれる。また、大脳皮質の情報処理には視床を介した皮質下からの情報が必須であることから、視床や大脳基底核などの神経活動との関連も視野にいれて研究を進める必要がある。空間的注意と眼球運動には密接な関係があると考えられている。本課題では注意の移動(attention allocation)に眼球運動領野がどのように関与しているのか、単一ニューロンレベルで調べている。平成18年度はサルにcovert tracking課題を訓練し、前頭前野、前頭眼野、運動前野の広い範囲から神経活動を記録し、注意による神経活動の変化を調べた。まだデータが少なく、定性的な解析しか行っていないが、これまでに以下の結果が得られている。2)Smooth pursuitに応じるニューロンの中にもcovert trackingの際にまったく発射しないものと活動を示すものの両方があった。これらの多くは視覚刺激の位置に対する明らかな選択性を示さない。3)前頭前野にも眼球運動応答をもたずにattention fieldを有するものが多数存在する。今後はさらに多くのニューロンから記録を行い、より詳細な解析を進める。また、記録部位の微小電気刺激による行動への影響、とくにcovert tracking後のターゲット選択への影響を定量的に解析する予定である。なお、大脳皮質の情報処理には視床を介した皮質下からの情報が必須であり、視床の神経活動との関連も視野にいれて研究を進める必要がある。
エコな自走式渡り廊下屋根清掃機の開発

本研究は、幅2.2m、長さ41mの平面でガラス製屋根板を自動で清掃する機械を設計開発する目的で以下の研究活動を行った。1.構造開発と試作を繰り返し次の内容で完成させた・筐体構造:屋根の幅に合わせて幅2200mm、奥行き630mmのサイズとした。50×50mmと50×30mm厚さ2.0mmのアルミ角パイプを組み合わせた構造で、内部に清掃ユニットが移動するスペースを有している。・清掃方法:直径120mm、長さ340mmの円筒形のナイロンブラシ(家庭用スイーパーの部品)をベルトドライブのギヤドモーターで回転させる清掃ユニットを開発した。・走行方法:屋根の上を自走するにあたり、幅30mm、高さ15mm、長さ4000mm、厚さ1.5mmのコの字形アルミ製チャンネルをレールとして用いた。車輪は、台車用の直径70mmの車輪を4個用いた。駆動方法は、オフロード車の模型に使われている直径120mmのゴム製タイヤをギヤドモータに取り付け台車の中心の前後に駆動輪として配置した。・清掃ユニットの駆動と往復運転:清掃ユニットの駆動は、2000mmのボールネジをモーターで回転させスライドレール上の清掃ユニットを駆動している。往復運転制御は、走行系と同様仕様である。・走行制御・清掃ユニット制御:ともに動作制御は、FETを用いた正・逆転可能なモーターコントローラを用い速度はPWM方式で設定可能とした。往復運転は、筐体の前後および清掃ユニットの可動範囲の両端にリミットスイッチを取り付け端に来たら逆転する仕組みとした。・動力源: 50Wのソーラーパネルと12V-9AHの鉛蓄電池を組み合わせた動力源を用いたが、ソーラーパネルは本体には組み込まずに本体待機時に接続し充電とした。2.実用性評価について本体の走行、清掃ユニットの動作について確認した。但しlm清掃するのに5分程度要するので今後の課題として清掃ユニットの運転方式も含めた高速化が望まれる。
顎関節症における関節雑音の客観的な診断法に関する研究-顎関節雑音の音響特性の検索-

本年度は臨床的に顎関節症の症状が認められない無症状者について関節円板のMR所見と開閉口時に産生される顎関節雑音の音響特性との関連について検討した。対象は顎関節雑音採取とともにMRI検査を行うことのできた7名14関節で、このうち5関節ではMR画像上で異常はなく(健常所見群)、9関節においては関節円板の前方転位が認められた(復位なし群:5関節、復位あり群:4関節)。顎関節雑音採取および分析は既に報告したわれわれの方法で行った。その結果、開口時の顎関節雑音の持続時間についてはマンホイットニ-U検定で健常所見群と復位なし群、復位あり群と復位なし群の間に統計的有意差が認められた。同様に閉口時の顎関節雑音の持続時間では健常所見群と復位なし群、復位あり群と復位なし群の間に有意差を認めた(P<0.01)。周波数特性については500Hz帯域ごとの平均音圧レベルを検討したところ、開口時では健常所見群と復位あり群においては3帯域(0.51k、22.5k、2.53kHz)で有意差を認め、健常所見群と復位なし群では2.53kHzの帯域に、閉口時雑音では健常所見群と復位あり群においては3帯域(1.52k、22.5k、2.53kHz)に、健常所見群と復位なし群においては2帯域(22.5k、2.53kHz)に統計的有意差を認めた(マンホイットニ-U検定:P<0.01)。また1オクターブ分析による検討では、開口時雑音については健常所見群と復位あり群においては2帯域(31Hz、4kHz)に、健常所見群と復位なし群においては2帯域(31、62Hz)に有意差を認め、同様に閉口時雑音については健常所見群と復位あり群において7帯域(31、62、125、2k、4k、8k、16kHz)に、健常所見群と復位なし群においては7帯域(31、62、125、250、500、1k、2k、4k、16kHz)に有意差を認めた(マンホイットニ-U検定:P<0.01)。1.顎関節雑音分析システムの開発についてデジタルオーディオテープレコーダ(DAT)を用いてデジタル録音した顎関節雑音の信号を音響分析システムに取り込む際に、従来のわれわれのシステムでは録音したデジタル信号をもう一度アナログ変換し、分析システムに付属したA/D変換器にて再びデジタル化して取り込んでいた。すなわち、従来のシステムではアナログ信号をデジタル化する際に生じる丸めの誤差が二度起こる機会があった。また、音響信号の取り込み時間長ならびに分析プログラムも顎関節雑音の分析に十分対応できるものではなかった。平成4年度にDATインターフェースボードを付属させた記憶容量の大きなマイクロコンピュータシステムを購入し、新規に音響信号分析プログラムを開発したことにより、デジタル録音した音響信号をアナログ変換することなく、しかも十分な時間長でコンピュータに取り込こむことができるようになり、分析に関しても周波数領域、時間領域において音響信号をより多角的に検討できるようになった。

2.顎関節雑音の分析結果について顎関節雑音の2つのTypeであるclickingとcrepitusの音響特性について、以下の知見を得た。(1)時間波形上の最大振幅レベルはclickingがcrepitusに比べ有意に大きかった。(2)周波数特性では、clickingは500800Hzに最大レベルがみられるサンプルが多く、一方crepitusでは周波数軸上レベルが100Hzから1KHzにかけて減衰するサンプルが多く認められた。(3)無症状者と顎関節症患者の比較では、開口時のcrepitusについて顎関節症患者の方が時間波形上の振幅レベルが無症状者のレベルよりも大きかった。今年度はまず、顎関節雑音分析システム(現有)の分析精度を向上させる目的でソフトウェアの大幅な改良を行った。すなわち、具体的には同期信号のレベル監視による顎関節雑音取り込み開始機能、Short time spectrumのピーク値の時間軸方向への追跡描画機能、オクターブ分析の各帯域レベルの数値表示機能、ケプストラム分析を応用した周波数包絡表示機能、サンプリング周波数チェック機能、分析開始点表示機能などを従来の分析システムに追加する事により分析精度の向上とともに分析操作の簡便性の向上も試みた。次に、本システムを用いて以下の研究を行った。まず、無症状者6名および顎関節症患者28名について顎関節雑音の分析を行い、時間領域、周波数領域における音響特性を比較検討した。さらに顎関節症患者16名については、単純X線検査に加えMRI検査を行い、得られた顎関節の画像所見と顎関節雑音の音響特性とを比較検討した。また、高速度ビデオを利用した医用動画像解析システム(現有)を用いて無症状者2名および顎関節症患者5名の顎運動を三次元的に解析し、顎運動と同期的に記録した顎関節雑音の音響特性と比較検討すると共に、画像所見とも比較検討を行い、顎関節雑音の発生メカニズムについて考察を行った。本年度は臨床的に顎関節症の症状が認められない無症状者について関節円板のMR所見と開閉口時に産生される顎関節雑音の音響特性との関連について検討した。対象は顎関節雑音採取とともにMRI検査を行うことのできた7名14関節で、このうち5関節ではMR画像上で異常はなく(健常所見群)、9関節においては関節円板の前方転位が認められた(復位なし群:5関節、復位あり群:4関節)。顎関節雑音採取および分析は既に報告したわれわれの方法で行った。その結果、開口時の顎関節雑音の持続時間についてはマンホイットニ-U検定で健常所見群と復位なし群、復位あり群と復位なし群の間に統計的有意差が認められた。同様に閉口時の顎関節雑音の持続時間では健常所見群と復位なし群、復位あり群と復位なし群との間に有意差を認めた(P<0.01)。周波数特性については500Hz帯域ごとの平均音圧レベルを検討したところ、開口時では健常所見群と復位あり群においては3帯域(0.51k、22.5k、2.53kHz)で有意差を認め、健常所見群と復位なし群では2.53kHzの帯域に、閉口時雑音では健常所見群と復位あり群においては3帯域(1.52k、22.5k、2.53kHz)に、健常所見群と復位なし群においては2帯域(22.5k、2.53kHz)に統計的有意差を認めた(マンホイットニ-U検定:P<0.01)。また1オクターブ分析による検討では、開口時雑音については健常所見群と復位あり群においては2帯域(31Hz、4kHz)に、健常所見群と復位なし群においては2帯域(31、62Hz)に有意差を認め、同様に閉口時雑音については健常所見群と復位あり群において7帯域(31、62、125、2k、4k、8k、16kHz)に、健常所見群と復位なし群においては7帯域(31、62、125、250、500、1k、2k、4k、16kHz)に有意差を認めた(マンホイットニ-U検定:P<0.01)。
肺内ガス不均等分布測定のための計測システムの開発

中高年者の「生活習慣病」の原因としては、遺伝的素因・外部環境要因の他、食習慣・運動習慣・喫煙・飲酒等の生活習慣が中心となっている。これらの生活習慣に共通しているものは酸素消費であるので、酸素消費に注目して生活習慣の管理を主体とする機能管理をすすめていくと、健康管理に有効と考えられる。健康度指標として、呼吸機能、特に、ガス交換・輸送機能検査に着目して、肺内の不均等分布の測定を確立した。連続呼吸法によるN_2ガス洗いだし法により肺胞のもつ換気能力に対する肺気量の分布を連続的に算出表示でき換気能力の不均等分布の状況を一目で把握することができるようになったが,測定データに含まれるノイズに対する過敏さにより、実用に供するには不十分であった。赤池によるベイズ手法を導入することにより解決する糸口を見つけ、データに含まれる測定誤差の大きさと肺内ガス不均等分布パターンの再現能力の関係を明らかにした。臨床応用への本手法の有効性等について検討し、今後の保健領域での活用の供する可能性を示した。肺内ガス不均等分布を高い精度で簡便な測定できる装置開発とその理論を明らかにする段階まで達した。すなわち、従来の連続呼吸による窒素洗い出し法により肺内ガス不均等分布を定量することである。これまでの装置では、窒素ガスや、酸素ガスのセンサーが働くまでの時定数が大きく、ポリグラフに描出する呼気窒素ガス濃度にノイズを生じていた。肺の基本単位である肺胞が連続的に分布するとして、肺胞の換気能力を0.005から10.0の間を対数目盛りで50個の等区間になるように区切った50個の値と、1個の死腔で代表されるコンパートメントより構成されるとした肺内ガス不均等分布を計算する上で、ノイズが大きな障害となってきた。そこで、肺内ガス不均等分布描出のための肺機能測定装置の開発にあたり、ノイズを除去あるいは、最小化するために、赤池のベイズ型情報量基準最小化法を用いて、ほぼ解決した。一峰性の場合は、再現性があるが、2峰性ではまだ十分な再現性が得られていない。ポリグラフに描出する呼気窒素ガス濃度は安静時に呼気量がほぼ一定となった時点から40呼吸のレベルの濃度であるので、この間での濃度を正確に計測するセンサーの時定数を短くするなどの装置開発が後半の主要な研究となろう。すなわち、パーソナルコンピュター(日本電気PC-98シリーズ数値演算プロセッサー登載)上に窒素ガス濃度を高い信頼度で描出するために、呼気窒素ガス濃度をアナログからデジタルに迅速に変換することがポイントとなる。健康余命をのばすことが健康づくりの上で当面の課題となってきた。そのため中高年者の「生活習慣病」、特に循環器疾患発症予防が重要である。この原因としては、食習慣・運動習慣・喫煙・飲酒等の生活習慣が中心となっている。これらの生活習慣に共通しているものは酸素消費であり、これに注目して機能管理をすすめていくことが、課題解決に有効と考えられる。健康度指標として、呼吸機能、特に、ガス交換・輸送機能検査に着目して、肺内の不均等分布の測定装置の開発を行った。ポリグラフに描出する呼気窒素ガス濃度の減衰曲線を、肺に分布する肺胞機能の連続した機能として、肺胞の換気能力を0.005から10.0の間の50個の値と、1個の死腔で代表されるコンパートメントより構成される分布として描出できた。複雑な肺内不均等分布を示す2峰性の分布も再現性を上げられた。これまで、一酸化炭素肺拡散能力検査がガス拡散能力・換気血流比不均等性を代表する呼吸機能検査であったが、高価であり臨床領域で使われることがほとんどであった。今回開発した方法は、測定の手技・解析等が簡便となったため、今後は保健領域等での活用が可能と思われる。
道徳的判断を高める「個に応じた情報モラル学習」教材・指導法の開発・実践

本研究の目的は,「個に応じた情報モラル学習」の教材及び指導方法を開発し,実践することである。これまでの研究で,学習者の個人内特性が情報モラル意識形成に影響することを明らかにした。そこで,第一の課題として学習者の個人内特性を把握するための図る情報モラル学習のフレームワーク構成,第二構成としてフレームワークに基づく情報モラル学習に関する授業実践の開発を設定した。第一の課題に対しては,近畿圏の公立小学校の6年生106名を対象として,質問紙調査を行った。共分散構造分析を用い,小学生における情報モラル意識と個人内特性との関連性を分析したところ,自他の権利尊重については他者理解力の効果が認められなかったものの,情報の安全な利用については社会的自己制御,健康維持については自己効力の効果が認められた。この結果に基づき,小学生を対象としたスクリーニング尺度を構成した。第二の課題に対しては,近畿圏の公立小学校の5年生107名を対象として,試行授業を実践した。個人内特性が情報モラル意識形成に影響することを考慮した学習モデルのうち,本実践では援助モデルを取り上げて,その効果を検証した。実践授業前にスクリーニング尺度により,個人内特性を把握し,学習グループを編成した。学習活動の流れの概要は1. MextChannelの動画教材の視聴, 2.グループでのロールプレイ, 3.気づきの共有であった。本実践の事後評価を分析した結果,異なる個人内特性を組み合わせたグループでは,新たな視点を獲得できるように話し合い活動に取り組んだこと,友だちの意見を聞いて,自分の考えを深められたと実感できたことが本実践の成果であった。本研究の結果,情報モラル意識形成には個人内特性の影響が見られること,焦点化したい情報モラル意識の内容に応じた個人内特性の状況を考慮した話し合い活動を設計することで情報モラル学習の効果が高められることが明らかとなった。
子牛の放牧時エネルギー代謝の推定とそれに基づく成長の地域間差の解析

肉用子牛を放牧飼育するとき,その成長が地域により,また季節により大きく変動する。その要因を解析してきた代表者らのグループは,放牧草地の植生の草種構成が子牛の成長に大きく影響していること,その影響は,太陽エネルギー流が変換される3つの段階に分けて考えられ,草種の影響は,供給量採算量ばかりでなく,摂取消化量から代謝エネルギー量への変換と,代謝エネルギーから体重増加(成長)のエネルギー量までの変換の,両方のエネルギー効率にも大きく及んでいることを寒地型牧草の放牧地と暖地型牧草の放牧地との比較実験から明らかにしてきた。この知見をさらに実証的なものとする目的で,亜熱帯である沖縄で,主にバヒアグラスとパンゴラグラスの放牧草地で,放牧時のエネルギー代謝を比較するとともに,やや冷涼な温帯である神奈川県北部山間地でも,レッドトップとトールフェスクの放牧草地においても,同様な測定を行なった。これらの結果,代表者らの仮説として,イネ科に属する放牧地植物を,4つの亜科のレベルで区分するとき,子牛の代謝エネルギーから増体までのエネルギーの変換効率が草種の亜科の違いによって先ずその高低が決まってくる,という想定の一部が検証されたと考えられた。また,その亜科のなかでは,ウシノケグサ亜科(温帯性,寒地型草種)の効率がもっとも高く,ついでキビ亜科(亜熱帯性,暖地型牧草種,パンゴラグラスなど)が高く,スズメガヤ亜科がそれに次ぎ,タケ亜科が低い,という代表者らの想定のうち,タケ亜科に属するネザサ草地の放牧子牛とネザサの放牧に対する反応をみたところ,ネザサは上記効率としては低いが,草地の持続性からみたときは,高い能力を持つことが示唆された。放牧飼育下の家畜の成長(増体)は、草地の植生で大きく変わる。草地植生の型は、イネ科で代表されるが、その内、家畜に利用されるイネ科草種を亜科レベルで分けると、ウシノケグサ亜科(Festucoideae)、スズメガヤ亜科(Eragrostoideae)、キビ亜科(Panicoideae)、タケ亜科(Bambusoideae)のように4区分できる。代表者(大久保)らの従来までの研究結果を整理すると、増本を単位土地(草地)面積当たりで表したとき、それはウシノケグサ亜科>キビ亜科>スズメガヤ亜科の順になる例が多かった。上述の意味の増体を地域間の気象条件を補正する意味も含めて2次生産光エネリギ-利用効率で表しても、1次生産力(植物生産力)の高い後者の亜科2つはウシノケグサ亜科に及ばなかった。これらに加えて、タケ亜科の場合を比較に加えるとともに、キビ亜科でも良質のパンコラグラスの例を調査したのが、本年度の研究である。本年度までの成果から言えることは、ネザサの放牧の影響と、キビ亜科内の比較で、(1)タケ亜科で放牧に適するネザサの植物生産量の季節的推移を、放牧を受けない対照区と放牧を受ける放牧区とで比較して、生産力を評価した結果、僅か6か月の保護(非放牧)によってネザサが34cmの草高を50cm前後の草高にし、かつ葉量(乾重)を放牧区の3倍とした。しかし、地下部重量では、放牧期間中の放牧区の減少は禁牧区の5%程度であった。従って放牧の影響が明瞭に出たのは、地上稈長と地上稈重であった。(岐阜での実験)(2)キビ亜科内の比較では、バヒアグラスに比べてパンゴラグラスへの放牧時の増体が高く、その原因をして、植物体可食部への糖蓄積の差と消化率の差によることを明らかにした。(沖縄での実験)

肉用子牛を放牧飼育するとき,その成長が地域により,また季節により大きく変動する。その要因を解析したきた代表者らのグループは,放牧草地の植生の草種構成が子牛の成長に大きく影響していること,その影響は,太陽エネルギー流が変換される3つの段階に分けて考えられ,草種の影響は,供給量採草量ばかりでなく,摂取消化量から代謝エネルギー量への変換と,代謝エネルギーから体重増加(成長)のエネルギー量までの変換の,両方のエネルギー効率にも大きく及んでいることを寒地型牧草の放牧地と暖地型牧草の放牧地との比較実験から明らかにしてきた。この知見をさらに実証的なものとする目的で,亜熱帯である沖縄で,主にバヒアグラスとパンゴラグラスの放牧草地で,放牧時のエネルギー代謝を比較するとともに,やや冷涼な温帯である神奈川県北部山間地でも,レッドトップとトールフェスクの放牧草地においても,同様な測定を行なった。これらの結果,代表者らの仮説として,イネ科に属する放牧地植物を,4つの亜科のレベルで区分するとき,子牛の代謝エネルギーから増体までのエネルギーの変換効率が草種の亜科の違いによって先ずその高低が決まってくる,という想定の一部が検証されたと考えられた。また,その亜科のながでは,ウシノケグサ亜科(温帯性,寒地型草種)の効率がもっとも高く,ついでキビ亜科(亜熱帯性,暖地型牧草種,パンゴラグラスなど)が高く,スズメガヤ亜科がそれに次ぎ,タケ亜科が低い,という代表者らの想定のうち,タケ亜科に属するネザサ草地の放牧子牛とネザサの放牧に対する反応をみたところ,ネザサは上記効率としては低いが,草地の持続性からみたときは,高い能力を持つことが示唆された。
シリコン中の新しいサーマル・ドナーの光学的研究

1.PをドープしたCzochralski(CZ)シリコン結晶を470°Cで長時間熱処理し,4Kで赤外吸収測定を行った.その結果,前年報告したように,何種類ものthermal donor(TD)の浅い方のレベルの基底状態から励起状態への電子遷移による鋭い吸収ピークが観測された.本年の実験は,これらのTDピークの長時間熱処理による消滅挙動とnew thermal donor(NTD)の生成との関連およびそれに対する炭素の効果を明らかにし,さらにTDとNTDの形成・消滅機構と電気的活性化の機構を考察する目的で行った.2.実験の結果,以下のことが明らかになった.赤外吸収測定により得られたTDのピーク波数は炭素密度にかかわらず同じであった.したがって,炭素密度の違いによらず同じTDが形成される事がわかる.TDの吸収係数のアニール時間依存性より,炭素の多い結晶でTDの形成が抑制される事がわかった.さらに特徴的なことは,この結晶においてTDの消滅が異常に速く起こる事である.このTDの消滅に対応して炭素密度も減少し,さらにこれらの変化とNTDの形成が密接に関係している事が明らかになった.3.以上の結果より,次のような機構が考えられる.まず,TDは拡散係数の高い酸素以外の不純物のクラスターによるものか,または酸素の拡散が他の不純物の存在により高速化されて形成された酸素クラスターがTDとして働くと考えられる.このTDの形成に伴って発生したself-interstitialが炭素原子を格子間位置に押し出し,この格子間炭素が速く拡散してTDと反応し,それを電気的に不活性化する.この電気的不活性なクラスターがNTDの核として働く.すなわち,この核へ酸素が拡散しクラスターを形成することにより電気的に活性化しNTDを生ずると考えられる.1.PをドープしたCzochralski(CZ)シリコン結晶を470°Cで長時間熱処理し,4Kで赤外吸収測定を行った.その結果,前年報告したように,何種類ものthermal donor(TD)の浅い方のレベルの基底状態から励起状態への電子遷移による鋭い吸収ピークが観測された.本年の実験は,これらのTDピークの長時間熱処理による消滅挙動とnew thermal donor(NTD)の生成との関連およびそれに対する炭素の効果を明らかにし,さらにTDとNTDの形成・消滅機構と電気的活性化の機構を考察する目的で行った.2.実験の結果,以下のことが明らかになった.赤外吸収測定により得られたTDのピーク波数は炭素密度にかかわらず同じであった.したがって,炭素密度の違いによらず同じTDが形成される事がわかる.TDの吸収係数のアニール時間依存性より,炭素の多い結晶でTDの形成が抑制される事がわかった.さらに特徴的なことは,この結晶においてTDの消滅が異常に速く起こる事である.このTDの消滅に対応して炭素密度も減少し,さらにこれらの変化とNTDの形成が密接に関係している事が明らかになった.3.以上の結果より,次のような機構が考えられる.まず,TDは拡散係数の高い酸素以外の不純物のクラスターによるものか,または酸素の拡散が他の不純物の存在により高速化されて形成された酸素クラスターがTDとして働くと考えられる.このTDの形成に伴って発生したself-interstitialが炭素原子を格子間位置に押し出し,この格子間炭素が速く拡散してTDと反応し,それを電気的に不活性化する.この電気的不活性なクラスターがNTDの核として働く.すなわち,この核へ酸素が拡散しクラスターを形成することにより電気的に活性化しNTDを生ずると考えられる.設備備品である赤外用連続フロ-式クライオスタットは10月に納入され,その立ち上げは11月に終了した.その後,この時点までに熱処理の終了した試料に対して低温での赤外吸収測定を行い,以下のような結果を得た.1.Pをド-プしたCzochralski(CZ)シリコン結晶を470°Cで短時間熱処理し,6.6Kで赤外吸収測定を行った.その結果,400500cm^<-1>の波数領域に多数の鋭い吸収ピ-クが観測された.これらは何種類ものdouble donorのfamilyであるthormal donor(TD)の浅い方のレベルの基底状態から励起状態への電子遷移によるものである.2.これらのTDのピ-クは長時間の熱処理によりすべて消滅し,代わりにnew thermal donor(NTD)によると考えられるブロ-ドな吸収バンド(NTD°)が低波数側に現れた.3.測定温度が高くなるにつれてNTD°バンドはその強度が弱くなり,それと共に新しい吸収バンド(NTD^+)が高波数側に現れた.以上より,NTDに関して以下のような新たな知見が得られた.NTDはTDと同様に基底状態のエネルギ-が少しずつ異なるdouble donorのfamilyであり,NTD°バンドとNTD^+バンドはそれぞれ多数のdouble donorの浅いレベルと深いレベルの基底状態から励起状態への吸収線の重ね合わせから生ずる,これらのdouble donorは多種類の大きさの異なった酸素クラスタ-がら生じ,大きいクラスタ-ほど浅いドナ-といて働く.TDと異なる点は,クラスタ-のサイズが大きくクラスタ-の内部の誘電率が母体より大きくて,その結果基底状態および励起状態のレベルが浅くなる点である.1.BをドープしたCzochralski(CZ)シリコン結晶を470°Cで短時間熱処理し,4Kで赤外吸収測定を行った.

その結果,前年報告したPをドープしたCZ結晶の場合と同様,何種類ものthermal donor(TD)の浅い方のレベルの基底状態から励起状態への電子遷移による鋭い吸収ピークが観測された.今回実験したBをドープした結晶の場合は、さらに高波数側の6001000cm^<-1>の領域にも多数の吸収ピークが観測された.これらはTDの深い方のレベルの基底状態から励起状態への電子遷移によるものであり、TDがdouble donorのfamilyであることが確認された.これらのTDのピークは長時間の熱処理によりすべて消滅し,代わりにnew thermal donor(NTD)によると考えられるブロードな2つの吸収バンド(NTD^O,NTD^+)が現れた.この結果は,前年報告したPをドープしたCZ結晶の場合と同様である.2.炭素の多い結晶を用いて同様の実験を行った結果,TDの形成は抑制されたがNTDの形成は影響を受けなかった.このことから,炭素はTDの形成には関与するがNTDの形成には関与しないことが明らかになった.3.以上より,TDとNTDの形成の機構は以下のように考えられる.TDの形成速度は酸素原子の移動速度よりもはるかに大きいので単純な酸素の拡散では説明できず,TDは拡散係数の高い酸素以下の不純物のクラスターによるものか,または酸素の拡散が他の不純物の存在により高速化されて形成された酸素クラスターがTDとして働くと考えられる.そして,この拡散過程に対して炭素が抑制作用を持つと考えられる.これに対して,NTDの形成はTDよりも遅く,酸素の通常の拡散で説明できる.しかがって,酸素の拡散は炭素の影響を受けず,このようにして形成された酸素のクラスターがNTDを生ずると考えられる.1.PをドープしたCzochralski(CZ)シリコン結晶を470°Cで長時間熱処理し,4Kで赤外吸収測定を行った.その結果,前年報告したように,何種類ものthermal donor(TD)の浅い方のレベルの基底状態から励起状態への電子遷移による鋭い吸収ピークが観測された.本年の実験は,これらのTDピークの長時間熱処理による消滅挙動とnew thermal donor(NTD)の生成との関連およびそれに対する炭素の効果を明らかにし,さらにTDとNTDの形成・消滅機構と電気的活性化の機構を考察する目的で行った.2.実験の結果,以下のことが明らかになった.赤外吸収測定により得られたTDのピーク波数は炭素密度にかかわらず同じであった.したがって,炭素密度の違いによらず同じTDが形成される事がわかる.TDの吸収係数のアニール時間依存性より,炭素の多い結晶でTDの形成が抑制される事がわかった.さらに特徴的なことは,この結晶においてTDの消滅が異常に速く起こる事である.このTDの消滅に対応して炭素密度も滅少し,さらにこれらの変化とNTDの形成が密接に関係している事が明らかになった.3.以上の結果より,次のような機構が考えられる.まず,TDは拡散係数の高い酸素以外の不純物のクラスターによるものか,また酸素の拡散が他の不純物の存在により高速化されて形成された酸素クラスターがTDとして働くと考えられる.
透過電子顕微鏡3次元解析システムの開発

本研究は透過型電子顕微鏡が本来もっている材料内部組織の3次元解析能力をコンピュター・トモグラフィの技法を応用することにより透過電子顕微鏡の基本的解析手法の1つとして実用化することを目的としている。厚い試料の透過観察をその特徴とする超高圧電子顕微鏡に本研究費で購入した画像処理・計算システムを組み合せ、この解析に適した3次元像解析プログラムを作成した。試料としては(1)アルミニウムマトリックス中に球状のβ錫粒子が分散している3次元解析が有意義なAl-Sn液相急冷合金,(2)転位網目を内部に持っていて問題なドープ処理したGap単結晶,(3)ヘリウムイオン照射や水素チャージで導入された欠陥組織が問題なステンレス鋼、および(4)トリチウム透過電顕オートラジオグラフィ試料において上にかぶせた乳剤膜中の銀粒子と薄膜試料中の欠陥との位置関係の解析を行なった。あとの2件はいずれも核融合炉壁材の開発と関連した基礎研究である。いずれも同一視野に関し複数個の写真をサイドエントリ型ゴニオメーターにより試料を±60度傾けて撮影しこれをデイジタイザーで読みとり解析するというオフライン方式による成果である。画計の後段に予定していたオンライン処理は当初予定していた超高電圧電子顕微鏡側の整備上の問題があってまだ続行中である本解析の基礎となる研究として(1)結晶方位関係の解析法,(2)弱ビーム共通回折法による組織解析法,(3)弱ビーム像,格子像,チャンネリングパターンなどの画像処理法等も研究した。弱ビーム像は微細組織を高いコントラストで示せるので3次元解析に適している。とくに回転軸を回折ベクトルと平行にして行う方式は界面微細構造のα像解析と条件が合致し有利なので、この技法を用いた研究を多数行った。別刷にある弱ビーム解析の多くはこれである。これら成果のうち未発表のものはできるだけ早い機会に論文化し学会誌等に公表する予定である。本研究の目的はコンピュータ・トモグラフィの技法によって透過電子顕微鏡により得られた像を3次元解析する技法を開発することにある。薄膜透過型電子顕微鏡像は本年3次元の透過観察をしたものであり、計算機画像処理の力を借りればその3次元立体の微細な組織を把握する事ができる。昨年度は写真からとり込んだイメージより、より明瞭な像を得るための高速フーリエ変換を中心にした手法の開発が中心であった。本年度は画像処理演算ボード及びMTシステムを購入し、画像処理の速度の向上とデータの蓄積を容易になるようにした。システム全体を用いる基本プログラム作成は進行中である。透過電子顕微鏡による試料観察としては粒界転位の3次元的微細構造の把握を中心としている。これは一方向凝固によって任意の方向関係の粒界を有するアルミニウム双結晶を作成しその方位関係の相違による粒界転位の配列の相違を求める事が目的となる観察であるが、3次元的な配列そのものが重要である事、試料厚さによる等厚フリンジと粒界の等厚フリンジが転位像に重なり、これを取り除いて明瞭な像を得る事が当研究のテーマに合致しているものであるためこの観察を中心とした。等厚フリンジを除去するためであるため最初は粒界のフリンジが生じない共通回折の条件での撮影を行った。回折波が弱く励起されている条件で得た暗視野像では粒界の部分で等厚フリンジがずれており、画像処理によってこのずれ成分を求めて整理したところ粒界における双方の結晶の並進成分によるものである事が明らかになった。当初の目的とは少し離れているが複次的な成果としては価値の高いものであるので記しておく。

このようにして転位のみのイメージを取り出す手段はほぼ完成したので現在はこのイメージをもとに3次元立体とするプログラムを開発している。これらの成果のうちいくつかは昨11月水上で開催された金属学会国際シンポジウムにおいて発表された。
医学教育のためのマルチメディアテキストブックの作成

当研究で作成するマルチメディアテキストブックのテーマには、医学生および研修医が実際に利用できるように、「基本的な骨疾患のX線サイン」を取り上げた。画像診断におけるサインは特徴的形態を有し視覚的な理解が重要である。よって高品質画像が得られるコンピューターテキストブックが有効と考えた。またサイン集というファイル形式のテキストであれば、限定された研究期間に合わせてテキストのボリュームを調整でき拡張も容易である。パーソナルコンピューター(Macintosh:アップルコンピューター製)を用い、各サインの説明文(サインの定義、診断的意義、疾患名)をワープロソフトを用いてtext fileで作成した。サインの典型例と思われる画像(X線写真、CT、MRI)をデジタル化し、光磁気ディスク上にPICT file形式で貯蔵した。またサインの模式図は、描画ソフトを用いて作成した。作成した複数のメデイア(textおよびPICT file)を、編集ソフトで各サインごとにまとめ挙げ、表紙、目次を付加した。できあがったマルチメディアテキストブックの画質は期待通りであった。またこの作業を通じて従来の書物の作成作業と異なり、簡便でかつ著者の意向に添ったテキスト作りが可能であった。実際の作業では、各種メディアの収集、デジタル化にかなり時間を費やすことがわかった。必要とされる画像が入手できデジタル化できる手段が整えば、設備は安価であり、一般病院でもテキスト作成可能であると思われる。今後の問題点としては、1)メディアのデジタル化を容易にすること。このためには、どの医療関係者にも利用できるようある程度専門業者への委託も考慮する必要があるかもしれない。2)できあがったマルチメディアテキストブックの配布。だれでも使用できるためには、CD-ROMによる出版とInternetを用いた情報の提供が現実的であろう。
冷蔵米飯の表面劣化メカニズムの解明

炊飯直後の米の表面は滑らかで光沢があるが,冷蔵保存するとその光沢は失われる。本研究は,冷蔵保存中の炊飯米表面の構造変化を定量的に捉え,光沢が減少するメカニズムを明らかにすることを目的とした。SEM画像の解析から,冷蔵保存中の炊飯米表面には数百nmの大きさの凹凸が生じていた。SEM画像からフラクタル次元を算出することで,表面構造の変化を定量的に評価でき,その変化は光沢と相関があった。XRD測定から,冷蔵保存開始初期から澱粉の再結晶化が進行し,さらにSAX測定から,冷蔵保存時間の経過に伴い凝集体が形成され,成長していくことが示唆された。このことが表面形状の変化に影響していると推定された。炊き立ての炊飯米表面には光沢があるが,時間の経過とともに光沢は失われることが知られている。特に冷蔵保存では,澱粉の再結晶化の進行とともに急速に光沢が失われる。炊飯米の光沢変化に表面構造の変化が関与していると予想されるが,その詳細は捉えられていない。本研究では,表面構造変化を定量的に捉えることで,光沢減少および澱粉の再結晶化との関係性を明らかにすることを目的とした。炊飯米の光沢を表面光沢度計により測定したところ,冷蔵開始から12時間までの間に顕著に減少し,その後は緩やかに減少した。SEMによる表面微細構造の観察から,保存0時間の試料では平滑であった表面が,保存時間の経過とともに表面構造が変化し,複雑化していくことが確認された。画像解析による表面構造の数値化から,冷蔵保存開始6時間から12時間の間に顕著な構造変化があることが推定された。XRD測定の結果,表面近傍において6時間から12時間の間に17°回折ピークの顕著な増強が認められた。表面近傍ではこの期間に澱粉の再結晶化が急速に進行していると示唆された。これらの結果から表面近傍の澱粉の再結晶化に従い,澱粉が凝集体を形成することで表面の凹凸が増加し,光沢が減少したと考えられる。SEM観察においては冷蔵開始から12時間までの間の表面構造の変化が十分にとらえられなかったことから,小角X線散乱により冷蔵開始から12時間までの間の澱粉凝集挙動の解析を行っている。本研究は主に2つの項目がある。1つめは,米飯冷蔵保存時の表面形状をフラクタル解析により定量的に評価することである。2つ目は,アミロース,アミロペクチンの段階的な凝集構造を数十nmから数百μmより大きなスケールまで,幅広いサイズスケールで解析し,表面形状との関係を明らかにすることである。28年度は,冷蔵保存における表面光沢度変化の把握,表面形状変化の観察及び数値化,表面同組成モデルを用いた冷蔵保存時の凝集挙動の解析を行う計画となっていた。28年度の研究では,炊飯米表面のSEM観察と画像解析から,表面形状の変化を数値化することができ,光沢度の変化が数百nmの構造変化に起因していることを明らかにした。米は,炊飯時,内部の澱粉が表面に溶出し,その溶出した澱粉が表面を覆うことで層が形成される。炊飯直後の表面は,溶出した糊化澱粉が均一に分散しているため,滑らかで光沢がある。しかし,冷蔵保存するとその光沢は失われる。昨年度,炊飯米を冷蔵保存することにより,炊飯米の表面に数百ナノメートルの大きさの凹凸が生じ,光沢が失われることを明らかにした。凹凸の出現は,表面近傍の澱粉が再結晶化に伴い凝集し,不均一化することで生じると予想されたため,本年度は冷蔵保存中の糊化澱粉の凝集挙動を明らかにすることを目的とした。炊飯米の表層だけを分析することは難しいことから,表層のモデルとして,アミロペクチン,アミロース,米粉をそれぞれ糊化させたものを試料とし,冷蔵保存したときに生じる構造体の変化を極小角および小角X線散乱測定にて解析した。極小角X線散乱測定において,アミロペクチン試料では,冷蔵保存時間の経過に伴いq値が0.02付近にブロードな極大が出現したのち,冷蔵保存時間の経過に伴いそのピークが低角側へとシフトした。小角X線散乱測定では,冷蔵保存により,q値が0.3付近にブロードな極大が出現し,このピークも時間経過とともに低角側へシフトした。これらの結果から,冷蔵保存時間の経過に伴い,凝集体が形成され,その大きさが成長することが明らかになった。また,表面形状に顕著な変化のなかった冷蔵保存開始から6時間のあいだにも澱粉ゲルの内部では,凝集体が形成され成長していることが示唆された。

28年度の研究では,炊飯米表面のSEM観察と画像解析により表面形状の変化を数値化することができ,光沢度の変化が数百nmの構造変化に起因していることを明らかにした。しかしながら,表面構造と光沢度が顕著に変化した冷蔵開始から12時間の変化はとらえられなかった。このことから,表面に凹凸構造が形成される前の表面近傍の微細な澱粉凝集挙動をとらえる必要があると考えられる。そこで,29年度は,小角X線散乱を用いて,冷蔵保存時の澱粉凝集挙動を把握し,光沢度低下との関係を明らかにする。食品加工学
可変インピーダンス制御に基づく人間とロボットの協調力制御

本研究では,人間と力伝達を伴って協調するためのロボットの可変インピーダンス制御を提案し,その有用性を検討した.まず,協調して物体を移動する人間どうしの実験から可変インピーダンス制御の構造とそのパラメータを求め,可変インピーダンス則をロボットに組み込み,人間とロボットの協調実験を行い,その有効性を検証した.以下に当研究により得られた結果をまとめる.1.人間の動作計測システムをレーザー変位計及び6軸力センサを用いて作成し,人間どうしが協調物体移動動作を行うときの位置及び力を計測した.これらのデータを受動性の観点から解析し,人間どうしでは,動作開始及び終了時に受動性が大きく,動作中は小さくなっていることがわかった.これより人間に協調するロボットの制御法は従来の一定パラメータのインピーダンス制御法ではなく,パラメータを変化させる可変インピーダンス制御でなければならないことが確認できた.2.インピーダンスパラメータをどのようなときにどのように変化させればよいか,人間どうしのデータより求めた.その結果,インピーダンスパラメータのうち粘性係数を速度の大きさに反比例するように変化させ,それ以外の慣性,剛性係数を一定にすればよいことがわかった。.3.以上の特性を産業用ロボットPUMA561に組み込み,人間とロボットの協調実験を行った.その結果,提案した可変インピーダンス制御法を組み込んだロボットに対して,人間は安定性及び即応性ともに従来の一定インピーダンス制御法より良好な協調作業ができることがわかった.本研究では,人間と力伝達を伴って協調するためのロボットの可変インピーダンス制御を提案し,その有用性を検討した.まず,協調して物体を移動する人間どうしの実験から可変インピーダンス制御の構造とそのパラメータを求め,可変インピーダンス則をロボットに組み込み,人間とロボットの協調実験を行い,その有効性を検証した.以下に当研究により得られた結果をまとめる.1.人間の動作計測システムをレーザー変位計及び6軸力センサを用いて作成し,人間どうしが協調物体移動動作を行うときの位置及び力を計測した.これらのデータを受動性の観点から解析し,人間どうしでは,動作開始及び終了時に受動性が大きく,動作中は小さくなっていることがわかった.これより人間に協調するロボットの制御法は従来の一定パラメータのインピーダンス制御法ではなく,パラメータを変化させる可変インピーダンス制御でなければならないことが確認できた.2.インピーダンスパラメータをどのようなときにどのように変化させればよいか,人間どうしのデータより求めた.その結果,インピーダンスパラメータのうち粘性係数を速度の大きさに反比例するように変化させ,それ以外の慣性,剛性係数を一定にすればよいことがわかった。.3.以上の特性を産業用ロボットPUMA561に組み込み,人間とロボットの協調実験を行った.その結果,提案した可変インピーダンス制御法を組み込んだロボットに対して,人間は安定性及び即応性ともに従来の一定インピーダンス制御法より良好な協調作業ができることがわかった.
医学・生物学分野のテキスト処理のための知識体系の構築に関する研究

高次の生物知識の抽出と体系化を行うためには、適切な意味タグが付与されたコーパスや最低限の専門用語を登録した辞書など言語リソースの整備が不可欠であるが、これまでに一般に公開された質の良いこれらのリソースは存在しない。そこで、本研究ではこういったリソースの整備を行い、ゲノム情報研究分野の共有資源として公開することを一つの目的としてきた。また、専門用語の自動認識や構文解析技術などの自然言語処理の基礎技術を用いると共に大規模コーパスからの学習を行うことで、これまでの自然言語処理研究の対象とされてきた新聞記事などの分野に比べて格段に難易度の高いゲノム・サイエンス分野のテキストに適用できるような、統合的なシステムの開発を行ってきた。最終年度にあたる本年度は、以下の項目を中心として研究を実施した。1.リソースの整備:現在公開しているタグ付コーパスのエラー、特に、タグ境界のエラーや改行エラー等の構造的なエラーを中心に修正し、公開した。また、品詞や構文木などの付加的な情報を加えていくことにより質的な向上を図ると共に、生体内でのイベントに関する情報を抽出することを目的として、テキスト中に出現するイベント情報の試験的なマークアップを開始した。2.オントロジーの拡張:タグ付コーパス中の専門用語を整理することにより分野の概念を再構築し、オントロジーの拡張を行った。また、コーパス中での言語現象を解析することにより、生体内でのイベントなど更に高次の知識概念の体系化を試みた。3.統合システムの構築:これまでに作成してきたリソースやツール、自然言語処理プログラム等を効率よく利用するためのインターフェースとして、総合システムをデザインした。
紛争解決学で読み解く認知症者の対人間葛藤－認知症との共生社会のために

2018年度は、主に下記の3つを実施した。1.宮城県で、認知症当事者による当事者のための相談窓口(認知症の当事者が当事者の気持ちを引き出し、対話し、支援する活動)である「オレンジドア」や類似のグループ活動、当事者による当事者に向けた講演活動などを観察調査し、(1)当事者の抱える葛藤、(2)当事者の力を引き出すエンパワーのカギについて参与観察を行った。また、宮城在住の若年性認知症の当事者で日本認知症本人ワーキンググループ(JDWG)のメンバーでもある丹野智文氏へのインタヴュー調査も行った。2.2018年9月26日に、熊本大学で、認知症当事者、家族、支援者、その他関心のある市民を対象とした研究キックオフシンポジウムとワークショップを行った。研究代表者から、紛争解決学の視点から認知症研究に貢献できることに関するプレゼンテーション、分担研究者から認知症へのパーソンセンタードケアの視点からのアプローチについてプレゼンテーションし、その後、グループに分かれて、認知症をめぐる葛藤に関するグループディスカッションや、認知症者の葛藤事例について対話のロールプレイなどを実施した。紛争解決トレーニングでもよく用いられるロールプレイについては、認知症をめぐる様々な関係者の視点から改めて起こっていることを見つめなおす機会となるという参加者からの意見が得られた。3.2019年1月に、宮城県で、主に分担研究者を中心として、宮城の「オレンジドア」の活動について、ポジティブ・デビアンス(PD)の視点から検討をするというワークショップを、PDの世界的リーダーであるアービンド・シンハル博士、日本のリーダーである河村洋子博士を招いて実施した。2018年度は、研究代表者が年度の初めから妊娠期間にあり、12月からは産休に入っていたため、研究の進捗は当初の予定より遅くなった。本年度は、紛争解決学を専門とする研究代表者と、神経内科と精神科の各方面から認知症の臨床・研究を行う分担研究者・連携研究者らが協働して、認知症の本人と周りの人の関係性やコミュニケーションの「葛藤事例」と「工夫事例(成否事例)」を収集する。観察調査は昨年度の調査を継続し、インタヴュー調査は、ア)認知症本人、イ)家族、ウ)医療・ケアワーカー、エ)その他(認知症の方とも接する店舗等の人、行政職員、その他)に、コミュニケーション上の「葛藤事例」と「工夫事例(成否含め)」についてインタヴューし、事例を収集する。特に当事者がエンパワーされるような葛藤解決のためのキーファクターは何かという視点で研究を行っていく。研究の第1年度と第2年度の成果を論文や学会等で発表も行っていく。2018年度は、研究代表者が年度の初めから妊娠期間にあり、12月からは産休に入っていたため、研究は元の計画通りには進行できず、遅れが生じた。研究期間を1年間延長することで(延長の申請、承認済み)、全体の研究スケジュールをスローダウンする形で実施していく。
ビタミンKの骨粗鬆症治療薬としての新しい作用メカニズムの解明

退行期骨粗鬆症は加齢にともなう骨量の減少が病的に元進した状態とそれに基づく腰背痛や骨折などの臨床症状からなる症候群である。本症はとくに高齢者の生活の質を著しく低下、病態の解明と治療法の確立が強く望まれている。最近ビタミンKが、骨粗鬆症治療薬として有効であることが日本独自の臨床研究により発見された。ビタミンKの作用は、(1)ビタミンK依存性蛋白を介する作用と、(2)骨への直接作用を含むそれ以外の作用から成り立っている。その作用を解明するためには、(1)と(2)の作用を分離する必要があり、その目的で(1)の作用を改変させたモデル動物を作製して解析する。昨年度はビタミンK依存性蛋白のマウスcDNAを、単離し同定した。このcDNAを用いて、マウスゲノム上の遺伝子を構造決定し、ビタミンK依存性蛋白遺伝子を欠失もしくは過剰発現させるためのDNAベクターを設計し、本年度には遺伝子改変を起こしたES細胞を得た。遺伝子改変動物が生まれたのち、それら動物を用いて、ビタミンKの骨作用を解析し、骨粗鬆症治療薬としての作用のメカニズムを明らかにしていく。一方、ビタミンKが豊富に含む納豆を食べることが骨粗鬆症によい影響を及ぼす可能性を疫学的に示し、Nutrition誌に出版した。さらに、SNPを活用して、ビタミンK作用経路に関連する遺伝子多型と骨量との相関を解析し遺伝子診断への応用を目指した。これらの研究は、骨粗鬆症におけるビタミンK作用の標的を解明するために有意義なものであり、診断/治療への応用の基盤となる。遺伝子改変動物モデルの骨代謝の生体内解析にくわえ、今後この動物由来の骨組織、骨細胞を用いてビタミンKの基本的作用メカニズムを解明してゆく。退行期骨粗鬆症は加齢にともなう骨量の減少が病的に亢進した状態とそれに基づく腰背痛や骨折などの臨床症状からなる症候群である。本年はビタミンK依存性蛋白のマウスcDNAを、単離し同定した。このcDNAを用いて、マウスゲノム上の遺伝子を構造決定した。さらに、ビタミンK依存性蛋白遺伝子を欠失もしくは過剰発現させるためのDNAベクターを設計し、すでに遺伝子改変マウスを作製中である。今後作製された動物を用いて、ビタミンKの骨作用を解析し、骨粗鬆症治療薬としての作用のメカニズムを明らかにしていく。具体的には、ビタミンKの骨への作用を知るために遺伝子改変動物での骨量、骨形態計測、骨代謝マーカーおよび各種遺伝子発現の変化を測定する。各種ビタミンK及びその誘導体、側鎖、ならびにビタミンKの拮抗薬の作用を比較検討する。同時に動物モデル由来の骨組織、骨細胞を用いてビタミンKの基本的作用機構を解明してゆく。