hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工股関節術後に生じる骨盤側骨萎縮に対する CT を用いた研究

一方、皮質骨密度の低下は僅かであった。さらに、骨密度減少の程度はカップから離れるほど小さいこともわかった。また、オステオライシスを認めた症例はなかった。手術後の荷重応力伝達パターンの変化により骨盤海綿骨の著しい萎縮を生じるが、一方で皮質骨は変化を受けにくいことがわかった。平成22年度より患者CTデータの収集を続けている。手術直後、手術後1年のデータ収集が行われ、解析を順次行っている。データ解析に適した症例数が当初の予測より少ないが、継続してデータを収集している。24年度が最終年度であるため、記入しない。手術に際しては、カップ固定のためにスクリューの追加を余儀なくされることがあり、スクリュリの設置位置によっては、アーチファクト混入を避けるために関心領域のアレンジが必要となっている。オステオライシスの有無の評価も行っているが、オステオライシスを認める症例はこれまでのところ見られていない。
飼料イネホールクロップのサイレージ調製加工ならびに給与技術に関する研究

アミノ酸発酵副産液は、アミノ酸を微生物発酵によって生産する過程で副生されるもので、日本標準飼料成分表にも記載されている副産物飼料である。本年度では、アミノ酸発酵副産液のひとつであるグルタミン酸発酵副産液が飼料イネサイレージ(イネWCS)の発酵品質、ならびに未消化籾排泄率、茎葉部、穀実部、ホールクロップ消化率改善効果を明らかにした。すなわち、飼料イネ専用品種のロールベールサイレージ調製でも、ボトルサイロやコンテナサイロと同様に、乳酸含量が高く酢酸とラク酸含量が少ない良好な発酵が促進され、イネWCSの粗タンパク質含量にも著しい改善が認められた。また、グルタミン酸発酵副産液を添加したイネWCSでは、副産液が籾内部の穀実に達してルーメン微生物分解が促進され、葉身表面でもクチクラやスベリンが膨軟化されて微生物分解が著しいことが観察された。一方、無添加(対照区)サイレージでは、サイレージ調製中の穀実表面の変化も少なく、穀実、籾、葉身の微生物分解もグルタミン酸発酵副産液添加サイレージよりも著しく劣った。その結果、イネWCSの穀実、茎部、葉身部、籾のin situ乾物消化率は、グルタミン酸発酵副産液添加によって著しく改善され、「葉鞘+茎部」の乾物消化率で10%ユニット、籾、穀実、葉身部でそれぞれ7%ユニットの向上が認められた。肉牛繁殖牛による未消化籾排泄率は無添加(対照区)イネWCS26.2%、グルタミン酸発酵副産液添加サイレージ14.5%に、泌乳牛の場合でもそれぞれ8.1%、3.6%と半減できることが認められた。従って、イネWCSを混合した飼料全体の乾物消化率ならびに中性デタージェント繊維消化率は、定量給与と自由給与を問わず、グルタミン酸発酵副産液によって有意に改善された。これは、in situ消化率に示されるように、イネWCSの消化率の向上を反映した結果であった。飼料イネは、その他の飼料作物と比較して付着乳酸数や可溶性糖類が少なく、また発達した中空組織のために踏圧密度も上がりにくいために、サイレージ発酵品質の低いことが技術的課題としてあげられている。本研究では、飼料イネを圃場から収穫後、直ちに細切して2%(w/v)程度の可溶性糖類(例えば、砂糖)を含む水道水に浸漬し、ポリタンク内で嫌気的に30°C前後に保温して23日間事前培養して、付着乳酸菌事前培養液(FJLB)を調製した。このFJLBを飼料イネサイレージ調製時に0.2%(v/w)、添加した場合の発酵品質、飼料特性に及ぼす影響について検討した。1リットル容ボトルサイロを用いた実験では、1)FJLBの培養は23日目のものが発酵品質を著しく改善し、57日目のFJLB添加はその改善効果が低下することが明かとなった。発酵品質における改善は、乳酸発酵の促進、酢酸,酪酸、エタノール、アンモニア態窒素生成の抑制、乾物損失の抑制など、全般にわたることが明かとなった。2)また、FJLB添加サイレージでは、穀実中に多く含まれるフィチン態リン含量が有意に低下し、その程度は発酵品質の改善程度と密接に関連することが明かとなった。従って、乳酸菌による可給態リンの増加など、飼料特性の改質効果は認められた。

200リットル容ドラム罐サイロを用いた実験では、3)上記と同様に発酵品質の改善のほか、自由摂取量の増加ならびリン出納の改善が認められた。4)その他、未消化で排泄される籾発芽性はきわめて微弱であることを明らかにして、未消化籾による品種混入などの懸念は必要ないことを示した。また、アミノ酸副生液を添加剤として用いた場合、飼料イネホールクロップサイレージの発酵品質は、事前培養の付着乳酸菌液よりも優れたものが得られること、茎葉部とモミ殻、穀実のルーメン内消化率を格段に改善するなどの作用効果があることを世界に先駆けて明らかにした。このように、従来型のサイレージ添加剤には見られなかった生物的作用と化学的作用を併せ持った添加剤として、国際特許を申請中である。アミノ酸発酵副産液は、アミノ酸を微生物発酵によって生産する過程で副生されるもので、日本標準飼料成分表にも記載されている副産物飼料である。本年度では、アミノ酸発酵副産液のひとつであるグルタミン酸発酵副産液が飼料イネサイレージ(イネWCS)の発酵品質、ならびに未消化籾排泄率、茎葉部、穀実部、ホールクロップ消化率改善効果を明らかにした。すなわち、飼料イネ専用品種のロールベールサイレージ調製でも、ボトルサイロやコンテナサイロと同様に、乳酸含量が高く酢酸とラク酸含量が少ない良好な発酵が促進され、イネWCSの粗タンパク質含量にも著しい改善が認められた。また、グルタミン酸発酵副産液を添加したイネWCSでは、副産液が籾内部の穀実に達してルーメン微生物分解が促進され、葉身表面でもクチクラやスベリンが膨軟化されて微生物分解が著しいことが観察された。一方、無添加(対照区)サイレージでは、サイレージ調製中の穀実表面の変化も少なく、穀実、籾、葉身の微生物分解もグルタミン酸発酵副産液添加サイレージよりも著しく劣った。その結果、イネWCSの穀実、茎部、葉身部、籾のin situ乾物消化率は、グルタミン酸発酵副産液添加によって著しく改善され、「葉鞘+茎部」の乾物消化率で10%ユニット、籾、穀実、葉身部でそれぞれ7%ユニットの向上が認められた。肉牛繁殖牛による未消化籾排泄率は無添加(対照区)イネWCS26.2%、グルタミン酸発酵副産液添加サイレージ14.5%に、泌乳牛の場合でもそれぞれ8.1%、3.6%と半減できることが認められた。従って、イネWCSを混合した飼料全体の乾物消化率ならびに中性デタージェント繊維消化率は、定量給与と自由給与を問わず、グルタミン酸発酵副産液によって有意に改善された。これは、in situ消化率に示されるように、イネWCSの消化率の向上を反映した結果であった。
先進複合材料の長期耐久性に及ぼす微少水分の影響と長期寿命の向上

「通常」と考えている湿度環境下であっても僅かな水がCFRPなどの高サイクル疲労破壊に強く影響する.高分子母材を用いた先進複合材料の長期耐久性を考えるとき,従来とは異なった視点、すなわち『微少水分と界面強度劣化』からその破壊メカニズムを考える必要がある.CFRPなどの先進複合材料では、母材クラック、界面はく離など繰り返し荷重下での損傷の発生とその蓄積状況を光学的にその場観察できない。耐久性を向上させるためには損傷の進展過程を詳細に把握する必要がある。本研究では、複合材料の熱弾性効果に注目し、その画像解析から疲労損傷過程を把握することも試みた。賦形性の優れた織物強化材では、織構造に由来する応力集中により通常は耐久性も他の他方向積層板に比べて劣る。いかに耐久性をあげるか、これまで誰も試みてはいない。これらを背景に本研究では、はじめに複合材料の水分の影響を把握するため、はじめに観察の容易な接着継手を対象として、その強度に及ぼす時間効果を調べ、それらが微小水分の吸収によりもたらされることを明らかにした。次に、先進複合材料、中でもカーボン繊維を強化材とするCFRPの耐久性に及ぼす微小水分の影響の把握とその影響を排除する方法、熱弾性による疲労劣化過程の把握とメカニズム解明、耐久性を向上させる方法を見出した。特に、先進複合材料の耐久性に及ぼす水分の影響では、特筆すべき以下の知見を得た。1.常環境下(相対湿度60%)でも,硬化前のEPは硬化後のEPより8倍も早く吸水する。2.通常環境下でも,成形工程での吸水を抑止できれば疲労寿命は大幅に伸びる。3.吸水抑止により,引張り強度も向上する。成形工程が完全乾燥状態でなくとも,20%RH以下の環境下で吸水は抑制できる。カーボン繊維などでは,2次極性結合やアンカー効果によりエポキシなどの高分子母材と接合しているが、界面強度は必ずしも高くない。しかし、「通常の環境」下(室温,湿度6070%)であれば、複合材料(PMC)の静的破面に大規模な繊維の引き抜けは見られず,繊維の優れた特性が発揮される。しかし,長期にわたる高サイクル疲労試験を行なえば,その破面に(繊維/母材界面のはく離による)繊維の露出が見出される.しかし,「なぜ疲労荷重下では上述のように通常環境下においても界面破壊が増すのか」についてこれまで疑問が呈されることは全くなかった.この界面疲労はく離がPMCの疲労限を低くしているが、これまでの研究では、単に破壊過程を記述するだけで、その理由を明らかにしようとする試みも全くなされていない。カーボン平織り布を強化材とし、エポキシ樹脂を母材とするCFRPを対象に、材料の製造から破壊に至るまでの環境(雰囲気)を変えて静的および疲労試験を行なった。環境条件は、絶乾および通常の2種類、また、成形プロセスは以下の3ステップに分け、これらを組み合わせて静的および疲労試験を行なった。(1)成形時:試験片は手積み法により製作(2)保管時:成形後、試験片は上記の条件下で一週間保管(3)試験時:疲労試験の場合は破断に至るまでの時間その結果、静的強度に関しては、通常の環境下であれば微小水分の影響は明確には認められないことがわかった。しかし、疲労強度に関して、特に高サイクル疲労で疲労寿命に及ぼす微小水分の影響は顕著であることがわかった。この場合、(2)成形時の環境条件の影響が極めて大きく、湿度が60%程度であっても硬化前空気中の水分が母材に吸収され、界面接着特性を悪くし、高サイクル寿命を低下させる要因となることがわかった。成形時、相対湿度を20%以下の環境下で成形する必要性のあることが指摘された。

「通常の環境」下(室温,湿度6070%RH)であれば,先進複合材料(ACM)の静的破面に大規模な繊維の引き抜きは見られず,強度も安定している.しかし,長時間を要する高サイクル疲労では,静的強度よりかなり低い繰り返し応力下でも破壊し,その破面には繊維の露出が見出される.疲労破壊は繊維/母材界面のはく離の成長によりもたらされる.しかし,「なぜ疲労荷重下では上述のように通常環境下においても界面破壊が増すのか」についてこれまで疑問が呈されることは全くなかった.本研究は,疲労破壊を支配していると考えられる界面疲労はく離に焦点を当て,静的荷重下での破壊モードの変化の理由を明らかにした。本研究では,その理由として通常の実験室環境下でも存在する僅かな水分に注目した.湿度60%の標準試験状態でも,ACMは吸水,僅かな水分が繊維/樹脂界面に到着し,界面の接着強度を低下させると考えた.このことを立証するため,カーボン平織り布を強化材とし、エポキシ樹脂(EP)を母材とするCFRPを対象に、材料の製造から破壊に至るまでの環境(雰囲気)を変えて静的および疲労試験を行なった。環境条件は絶乾および通常の2種類、また、成形プロセスは以下の4ステップに分け、これらを組み合わせて静的および疲労試験を行なった.(1)樹脂(主剤/硬化剤)混合時,(2)(手積法)成形時,(3)保管時,(4)試験時その結果、以下の結論を得た.1.常環境下(相対湿度60%)でも,硬化前のEPは硬化後のEPより8倍も早く吸水する.2.通常環境下でも,工程(1),(2)での吸水を抑止できれば疲労寿命は大幅に伸びる.3.吸水抑止により,引張り強度も向上する.4.成形工程が完全乾燥状態でなくとも,20%RH以下の環境下で吸水は抑制できる.
PISA型学力としてのコンピテンシー育成を目的とした統合カリキュラムの理論的研究

理科・技術・数学を統合したカリキュラムを構築する理論的枠組みを検討するとともに試案を開発し実践した。開発したカリキュラムの一つについては、新潟県三条市立下田中学校・長沢中学校・荒沢小学校の「ものづくり学習領域」として実践を行った。その結果、児童生徒に理科・技術・数学が相互に密接に関わっていることを理解させることができる等、PISA型学力の育成への有効性が示唆された。プロジェクト2061の取り組みの意義(AAAS,1989)をとらえるとともに,日本の教育の現状を踏まえて,科学,技術,数学3者の統合カリキュラムの構成原理や方法を検討した。ここでは,技術(ものづくり)として実践した小学校3年生を対象とした「ソーラークッカーをつくろう」と4年生を対象とした「「ザリガニロボットをつくろう」の内容について,算数・数学の立場で分析・検討した結果について述べる。科研採択の前年度の段階でそれぞれの教科の特徴や教育の現状等を共有するために,演繹的体系としての数学,算数・数学科における問題解決の過程等,算数・数学学習に固有な特徴を明らかにしている。また,算数・数学教育の側から,総合カリキュラムの構想に向けた基本的な考え方を内容領域(数と式,図形,数量関係)ごとに述べ,続いて,小学校理科教科書を分析した結果とそこからの課題をまとめている。平成19年度は,技術的素養の育成を目指した授業を対象にして,そこでの問題解決プロセスを算数・数学教育の視点から分析する。算数・数学の内容/方法の両側面から検討を行うことで科学,技術,数学の総合カリキュラム開発への視座を見いだすことを目的とした。その結果,「内容的関連」については,科学・技術科・数学科のそれぞれの内容を精査することで,いくつもの繋がりを見いだすことができる。しかし,内容的関連性を指摘しただけでは,これらの教科間の有機的・力動的関係性を示すには不十分であるとの結論を得た。この点は今後の課題であり,引き続き検討したい。中学生を対象に自然事象の変化に関わる従属変数及び独立変数の抽出等,変数への気づきに影響を及ぼすと考えられる要因の因果構造を明らかにすることを目的としてパス図を作成した。その結果,次の3点が明らかになった。(1)自然事象に関わる「変数への気づき」に影響を及ぼす要因として「身近な自然に関わる体験」,「数学への好感度」,「理科に対する自信」,「自然・科学技術への知的好奇心」,「科学的探究の経験」,「理科への好感度」,「物づくり体験」が要因として明らかになったが、その中で「身近な自然に関わる体験」と「数学への好感度」が「変数への気づき」に直接影響を与えていることが分かった。(2)「自然・科学技術への知的好奇心」と「理科への好感度」が「変数への気づき」に影響を与える構造の始めの段階に位置することが分かった。(3)「科学的探究の経験」と「物づくり体験」と「理科に対する自信」は「自然・科学技術への知的好奇心」と「理科への好感度」から影響を受け「変数への気づき」に直接影響を与える「身近な自然に関わる体験」と「数学への好感度」に影響を与えることが分かった。以上の知見から,算数・数学・技術・理科を統合するカリキュラムを開発するに当たって,共通となるキーワードは「変数」であり、表現を変えれば「関数」であることが示唆された。つまり、物作りであれ、自然事象をあつかう理科であれ、問題から変数を抽出し、関数として表現できる資質・能力の育成を目指して単元を構成することで,統合カリキュラムの開発が可能になるといえる。理科・技術・数学を統合したカリキュラムが目指す人間形成の理念を「豊かな感性と確かな学力に裏付けちれた「変化に対応する力」「経験から学ぶ力」「批判的立場で考え、行動できる力」を身につけた、良き民主主義社会の形成者」として捉えるとともに、学校教育の目的と役割を「21世紀の科学技術社会に生きる将来の市民育成のための学校教育(将来の科学者・技術者もまた市民である)(将来の政策決定者もまた市民である)」の視点で理論的検討を加え、21世紀型の新しいカリキュラムを構築する理論的枠組みと試案を開発・実践した。カリキュラムを構築する理論的枠組みの検討は、理科・技術・数学の各教科それぞれの目標と照らし合わせて教科固有の資質・能力と共通する次の6つの資質・能力((1)問題解決とデザイン(探究プロセス・数学的プロセス・デザインプロセス)、(2)意思決定能力、(3)コミュニケーション能力、(4)調和と制御に関わる知識・理解、(5)感性、(6)システムの調和と統制に関わる知識・理解)として捉え、これらを育成するための「内容選択の原理|と「活動導入の原理」を策定した。開発したカリキュラムの一つ、新潟県三条市立下田中学校・長沢中学校・荒沢小学校の「ものづくり学習領域」として実践され、児童生徒に理科・技術・数学が相互に密接に関わっていることを理解させることができる等、PISA型学力の育成への有効性が示唆された。
花器官の数と配置の決まり方：発生過程の数理モデルによる理解

萼片や花弁といった花器官の数は、被子植物門の大多数を占める真正双子葉植物では5個(五数性)であることが多い。四数性の花が次いで多く、六・七数性や、単子葉植物で多い三数性の花は真正双子葉植物では少ない。一方で、種によっては同一種・同一個体群でも花器官の数に大きなばらつきが見られる。大きさも形も違う多種多様な花で花器官数が同じであるのは、発生過程に特定の数になりやすい性質があるのではないだろうか。基本数は同じ五であるのに、ばらつきの大きさが異なるような状況は、どのような発生過程のパラメータが変化することで起こるのだろうか。本研究は、数理モデルを用いた花器官の数が決定する条件の探索と、実地観察による花器官数のばらつきの調査の二つの項目からなる。数理モデルについては過去二年の間に、花芽の発生過程を単純化して計算機上で再現し、花器官数が決まる条件を準解析的に解く方法を見出した。その結果として主要なモデルパラメータに対し四数性と五数性が六・七数性に比べ広い範囲で現れることを示した。当該年度においては、これらの結果を論文にまとめ、受理された。並行して、花器官数にばらつきがみられるキンポウゲ科植物(イチリンソウ属、キンポウゲ属、セツブンソウ属)について花器官数の調査を行った。当該年度を含む三年間の実地調査の結果、花器官数のばらつき方は多くの場合左右非対称(花器官数が増えることは多いが減ることは稀)であり、正規分布ではなかった。発生過程と対応付き、分布を再現するモデルとして花器官の発生運命の決定機構(ABCモデル)に基づく分布を提案し、統計的モデル選択により複数のモデルと比較した結果、最適なモデルであることが示された。これらの結果を論文にまとめて出版した。26年度が最終年度であるため、記入しない。数理モデルでは、花芽の発生過程を単純化して計算機上で再現し、花器官数がいくつになるかシミュレーションを行った。全モデルパラメータを植物の実態から外れない範囲で変化させてシミュレーションを行った。加えて解析的な計算(手計算)を行った結果、重要なパラメータを3個に集約できた。3個のパラメータとは、花芽分裂組織の大きさ、花器官原基が形成される時間および空間間隔に関するパラメータである。並行して、花器官数にばらつきがみられるキンポウゲ科植物、特にセツブンソウについて花器官数の調査を行った。現在、開花時期や個体群ごとに、ばらつき方に違いはあるか、萼片・花弁・雌蘂の間でばらつき方に相関はあるか、と言った点について解析を行っている。数理モデルについては昨年度、花芽の発生過程を単純化して計算機上で再現し、花器官数がいくつになるかシミュレーションを行った。当該年度においては、準解析的に解く方法を見出し、数値計算の結果と一致することを示した。また、定量的に測定されているナデシコ科コムギセンノウの花器官の配置を精度よく再現することができた。並行して、花器官数にばらつきがみられるキンポウゲ科セツブンソウについて花器官数の調査を行った。花器官数のばらつき方は多くの場合左右非対称(花器官数が増えることは多いが減ることは稀)であり、正規分布ではない。現在、分布を再現し、発生過程と対応付けられる最適な統計モデルの選択を進めている。

四数性の花が次いで多く、六・七数性や、単子葉植物で多い三数性の花は真正双子葉植物では少ない。一方で、種によっては同一種・同一個体群でも花器官の数に大きなばらつきが見られる。大きさも形も違う多種多様な花で花器官数が同じであるのは、発生過程に特定の数になりやすい性質があるのではないだろうか。基本数は同じ五であるのに、ばらつきの大きさが異なるような状況は、どのような発生過程のパラメータが変化することで起こるのだろうか。本研究は、数理モデルを用いた花器官の数が決定する条件の探索と、実地観察による花器官数のばらつきの調査の二つの項目からなる。数理モデルについては過去二年の間に、花芽の発生過程を単純化して計算機上で再現し、花器官数が決まる条件を準解析的に解く方法を見出した。その結果として主要なモデルパラメータに対し四数性と五数性が六・七数性に比べ広い範囲で現れることを示した。当該年度においては、これらの結果を論文にまとめ、受理された。並行して、花器官数にばらつきがみられるキンポウゲ科植物(イチリンソウ属、キンポウゲ属、セツブンソウ属)について花器官数の調査を行った。当該年度を含む三年間の実地調査の結果、花器官数のばらつき方は多くの場合左右非対称(花器官数が増えることは多いが減ることは稀)であり、正規分布ではなかった。発生過程と対応付き、分布を再現するモデルとして花器官の発生運命の決定機構(ABCモデル)に基づく分布を提案し、統計的モデル選択により複数のモデルと比較した結果、最適なモデルであることが示された。これらの結果を論文にまとめて出版した。26年度が最終年度であるため、記入しない。申請書では、研究の1年目である今年度にモデルパラメータの全探索と野外調査を行うとした。現状、花器官数に関わるモデルパラメータの全探索と整理に成功している。また、野外調査でもキンポウゲ科の複数の種についてデータを得た。モデルパラメータと植物において実測できる値との対応付けは不十分である。一方、当初の予定にはなかったが準解析的な理解をしたことで、数値計算結果に対する信頼性を上げることができた。よって全体としてはおおむね順調だと判断した。当初の計画通り、数理モデルと野外調査の結果を結びつけることが次年度の目標である。まず、数理モデルの妥当性を検証するため、モデルパラメータを実測できる値に変換する。本研究で得られた3個のパラメータのうち、花芽分裂組織の大きさは実測できる。花器官原基が形成される時間および空間間隔については、オーキシンという低分子の輸送によるパタン形成と、細胞分裂の空間分布に変換できると考えている。前者については先行研究があるため(Jonsson et al., 2006)、後者について、細胞分裂の頻度・空間分布・細胞の機械的性質と、原基形成の間隔との関係を数理モデルから見積もる。並行して、確率性がある条件のもとで発生をシミュレートし、花器官数にどのようなばらつきが表れるか分布を計測する。これまでキンポウゲ科とナデシコ科に限定して注目してきたが、今後は異なる料に属する花について再現できるパラメータを探索し、進化的な近さと一致するか検証する。現在の数理モデルでは花器官の原基が1個ずつ現れるとしているが、例えばマメ科などの花では2個から3個の花器官原基が同時に発生する。数理モデルを被子植物全体に適用できるように、原基の同時発生が可能なモデルに拡張する予定である。また、数理モデルで得られる配置の中には.同じ五数性であっても発生する順序が違うなど、多少の違いがみられる。
保健医療介護縦断データベース構築とケア継続性の長期的影響評価への応用

急速な高齢化が進展している我が国において、社会保障制度の持続可能性を保つためには、健康寿命延伸と社会保障給付適正化が必要不可欠である。そのため、継続的且つ効果的な医療・介護サービスを提供する必要がある。特に複数の慢性疾患を有する高齢者では継続したケアの提供が重要であるが、多数の保険者が存在する我が国では、制度別の保健・医療・介護情報が個人単位に統合されておらず、ケアの継続性の評価に利活用可能な情報基盤は存在しない。そこで、本研究では健診、医療・介護保険レセプトデータを連結可能な形で統合した保険者縦断データベースを構築し、ケアの継続性が長期予後及び医療・介護費に与える影響を明らかにする。
幹細胞特異的塩基性アミノ酸リン酸化の網羅的解析と治療への応用

塩基性アミノ酸のリン酸化は、古くからその存在が知られていたにも関わらずその不安定な性質からほとんど解析が試みられて来なかった。本課題では、遊離リン酸化塩基性アミノ酸が癌幹細胞ポピュレーションの増大とともに増加することを見いだした。特に、リン酸化アルギニンはピルビン酸キナーゼ活性を低下し好気性解糖系を亢進させることにより、癌幹細胞のエネルギー代謝の制御に深く関与することが明らかとなった。この好気性解糖系を抑制し酸化的リン酸化を誘導することにより癌幹細胞のstemnessは抑制された。一方、ヒストン・リジン残基のリン酸化によるエピジェネティックスへの影響は、アセチル化、トリメチル化との関連に何らかの影響を与えるものの、単純な競争阻害にはなっておらず、むしろアセチル化やメチル化の遷移状態に関連する可能性が示唆された塩基性アミノ酸リン酸化が癌幹細胞に果たす役割を検討するため、リン酸化アルギニン(pAgr)を用いて、大腸癌細胞株におけるその効果を検討した。CT26マウス大腸癌細胞をpAgrにより処理すると、濃度依存性にpyruvate Kinase活性が低下した。CT26細胞では、PKM2が主に発現しており、PKM1の発現はごく低レベルである。pyruvate Kinase活性の手化に伴い、乳酸発酵による乳酸の生成が増大した。一方、ミトコンドリアにおけるATP産生は低下し、同時にROSの産生も減少した。さらに、pAgr処理によりADHL陽性癌幹細胞数は増加した。このようにpAgrにより、癌細胞にaerobic glycoysisが亢進し、stemnessの増大が誘導される可能性が示唆された。一方、ヒストン・リジン残基のリン酸化によるエピジェネティックスへの影響は、アセチル化、トリメチル化との関連に何らかの影響を与えるものの、単純な競争阻害にはなっておらず、むしろアセチル化やメチル化の遷移状態に関連する可能性が示唆された1)がん幹細胞におけるリン酸化塩基性アミノ酸レベルの検討:大腸癌培養株を用いてspheroid assayによりがん幹細胞の比率が高い細胞を選別し生化学的方法によりリン酸化塩基性アミノ酸を測定したところ、pARG, pHIS, pLysいずれのレベルもspheroidを形成しない細胞群よりも2.54.8倍に増大していた。2)がん幹細胞におけるリジン残基リン酸化抑制の影響:水酸化リジンはリジンアミノ基へのリン酸化等の修飾が不能な安定体である。これをリジン(-)培養液に混じて投与し、大腸癌細胞の継代を行ったところ、経時的にがん幹細胞に特異的とされるアルデヒド・デヒドロゲナーゼ活性のレベルは低下し、増殖速度も低下した。4週培養後にspheroid assayを行うとspheroid形成能は約1/4に低下した。このように、リジンリン酸化抑制はがん幹細胞の抑制をもたらしたと考えられる。3)ヒスチジンリン酸化酵素群の大腸癌における発現:すでにヒスチジンリン酸化活性を持つことが報告されている、nm23H2, LHPP, PDK1などの発現をヒト大腸癌病理標本を用い免疫染色にて検討した。このうち、nm23H2は腫瘍内の限定的なポピュレーションに発現していたが、CD133陽性細胞よりも数倍の数の細胞に陽性であった。LHPPはほとんどのがん細胞で過剰発現を示していた。いずれも、がんにおいて何らかの役割を担っているが、がん幹細胞特異性は低いと見なされた。リン酸化リジン抗体の作成が技術的困難から遅滞を生じている。高塩基性条件によらずに安定化可能なリン酸化ポリリジンの生成に成功し、この抗原を用いてモノクロナル抗体を作成を試みたが、抗体タイターの上昇が認めれれなかった。今後、自己免疫疾患マウスを用いたモノクロナル抗体の作成を行う予定である。1)リン酸化リジン抗体作成を第一の目標とし、自己免疫疾患マウスやDNA抗原などの方法を用いた抗体作成に取り組む。2)リジンリン酸化抑制によるがん幹細胞の抑制メカニズムの検討は、今後の新規がん治療分子標的につながることが考えられるため、当初の研究計画のノックアウトマウス作成よりもこれを優先して検討する。当初の研究計画では、研究費は主としてノックアウトマウスの作成に用いる予定であったが、上記研究推進の方策に鑑みて、抗体作成およびリジンリン酸化阻害における遺伝子発現プロファイルの検討に研究費を用いる計画である。
D体アミノ酸に注目したうつ病の病態解明研究

D体とL体のアミノ酸を区別して定量し、うつ病のヒトの臨床検体(血液)とうつ病のモデル動物検体(脳)におけるアミノ酸異常を同定し、基礎研究によりうつ病関連候補アミノ酸の生理機能を明らかにして、新規のうつ病の病態解明、バイオマーカーの開発、治療法の開発を行う。
「腎結石の自然消失」という新しい概念の樹立と溶解療法の開発への応用

「腎結石が自然消失する」というこれまでの結石学にない新しい現象を、世界に先駆けて私たちは発見した。さらに、この現象には抗炎症性マクロファージ(M2型Mφ)の貪食作用が係わることを証明した。これらの結果を踏まえ、本研究は腎結石の溶解療法の開発に向け、M2型Mφ欠損マウスとヒト腎乳頭組織を用いたゲノムワイド発現解析を行った。M2型Mφ欠損マウスでは、野生型マウスと比較し結石形成が有意に多く、結石形成期において免疫・炎症に関連する遺伝子発現の低下が認められた。またヒト腎乳頭組織においても、結石形成部位であるRandall's plaque周囲組織においてM2型Mφ関連遺伝子群の発現低下を認めた。+/+およびop/opマウスにグリオキシル酸80mg/kgを連日腹腔内投与し、day0,3,6,9,12にて腎組織を採取してRNeasy mini kit(Qiagen)を用いてRNAを精製し、3'IVT Express kitにてaRNAを合成後、Mouse Genome 430 2.0 Arrayへのhybridizationを行った。DataはGeneSpring GX11.0を用いて解析した。その結果、グリオキシル酸投与前のop/opマウスの腎組織は+/+と比べて、Gene Ontology解析において、抗原結合,免疫複合体,液性免疫反応,貪食,免疫炎症反応のdown-regulationを認めた。結石形成期であるday3-6にかけて、op/opマウスでは血管内皮細胞の調整や炎症・細胞周期に係わる遺伝子群のup-regulationを認め、ケモカイン産生や顆粒球の活性化の促進やadenosine receptorの活性化に係わる遺伝子群のdown-regulationを認めた。結石消失期であるday9-12にかけては、op/opマウスではB細胞やリンパ球を介した免疫機構に係わる遺伝子群のup-regulationを認め、また細胞増殖や細胞周期に係わる遺伝子群のdown-regulationを認めた。これらの結果から、op/opマウスの腎では、免疫機構の破綻によって炎症・細胞障害が促進され、結石形成の増加と消失の低下を生じた可能性が示唆された。平成25年度に成果報告したop/opマウスにおける結石形成ならびにマイクロアレイ解析によって導き出された成果に基づき、骨髄由来マクロファージ(Mφ)を採取し、結晶貪食させるin vitro研究を行った。本研究は、平成26年度以降に行う予定の研究である「II.ヒト血液抽出Mφを用いた結晶貪食in vitroモデルの確立と貪食制御試験」を行うにあたっての準備実験として位置づけられる。マウス骨髄を採取し、マイクロビーズ用分離装置(VarioMACSTM Separation Unit)を用いてMφを分離培養した。これに対し、LPS・GM-CSFを投与しM1-Mφを誘導させ、IL-4・M-CSFを投与しM2-Mφを誘導させた。各細胞に対し、シュウ酸カルシウム一水和物(COM)結晶を暴露させたところ、M2-Mφが有意に多くのCOM結晶を貪食した。本年この成果を論文化した。さらに、ヒト血液抽出Mφを用いた結晶貪食in vitro研究の為の倫理審査申請を行い、承認された。現在サンプル血液を使用し、患者血液を使ったタイピングの準備を進めている。本研究では、「腎結石の自然消失現象」の要因となっているM2型Mφの「腎結石貪食機能」を制御するための遺伝子群を同定し、その成果を応用して新たな腎結石の予防治療のための創薬を目標として、遺伝子変異動物、共培養システムを用いて以下の3つの研究を行うものであった。1. M2型Mφ機能不全マウス(op/op)におけるゲノムワイド解析:腎結石防御能が減弱しているM2型Mφ機能不全マウス(op/op)において関連遺伝子群を同定する。2.ヒト血液抽出Mφを用いた結晶貪食in vitroモデルの確立と貪食制御試験:結石患者・健常者の血液Mφを用いた結晶貪食試験を行い、制御因子を同定する。3.動物を用いた腎結石防御in vivoモデルの確立と制御因子の機能解析:1.2.研究の成果に基づき、腎結石形成モデル動物(ラット、サル)に対し同定因子を投与し、結石形成抑制効果を観察するとともに、ヒト腎結石の治療に応用しうるデータを集積する。前年度までの報告の通り、op/opマウスにおけるゲノムワイド解析の成果に基づき、骨髄由来Mφを用いた結晶貪食in vitroモデルの確立を行い、分化誘導させたM2-Mφの貪食能亢進を報告した。本年度は、血液分離Mφの貪食研究を当初予定していたが、この近年欧米における腎乳頭粘膜下石灰化(Randall's plaque)が結石形成起点であるとの学説が主流となりつつあった、このため、まずは手術中に採取したヒト腎乳頭の生検組織の検討が必須と判断し、ヒト組織を用いたゲノムワイド解析とその結果に基づいた免疫組織学的解析を実施した。その結果、ヒト腎結石形成過程において初めてM1/M2-Mφの関与を示唆するデータが得られ、論文を作成し受理された。

M2型Mφ欠損マウスでは、野生型マウスと比較し結石形成が有意に多く、結石形成期において免疫・炎症に関連する遺伝子発現の低下が認められた。またヒト腎乳頭組織においても、結石形成部位であるRandall's plaque周囲組織においてM2型Mφ関連遺伝子群の発現低下を認めた。平成25年度研究の成果からM2マクロファージが結石形成防御に機能することは確認できていたが、ヒト血液分離Mφを用いた研究に移る前に、動物(マウス)のMφを用いて実験系の確立を行う必要があると判断された。この追加研究によって、in vitroでの貪食実験が可能であると判断されたため、倫理委員会への申請を行い、承認を得た。またやや研究が遅れた理由のひとつとして、ここまでの成果を論文化したことも挙げられる。尿路結石予定通り、ヒト血液抽出Mφを用いた結晶貪食in vitroモデルの確立と貪食制御試験を行う。また併行してラットへのM-CSF投与もしくはGM-CSF投与による結石防御研究へと勧めていく。また我々の最新の知見として、メタボリックシンドローム環境がMφのM1への分化を誘導し、結石形成を促進させる可能性を認めた。このことより、本研究の成果はメタボリックシンドローム環境下での尿路結石形成予防にも有効である可能性が示唆され、関連遺伝子群の解析を同時に行っていく。実験計画に基づき、マイクロアレイ解析を行った。現在は抽出された遺伝子発現を順次定量PCRなどの手段で確認している。ヒト血液分離Mφを用いた研究への移行前に、動物モデルのMφ実験系の確立を行ったため、本年は購入予定であったマイクロビーズ用分離装置・VarioMACSTM Separation Unitを購入せず、動物モデル研究試薬代が必要となった。次年度使用学はこれら経費の差によるものである。●ヒト血液抽出Mφを用いた結晶貪食in vitroモデルの確立と貪食制御試験(1)血液からのMφ分離と結晶貪食モデルの確立:腎結石患者及び健常者の採血を施行する。末梢血からマイクロビーズ用分離装置を用いてMφを分離培養する。また培養Mφにシュウ酸カルシウム1水和物(COM)結晶を添加し、結晶貪食率を測定する。(2)M-CSFおよび関連因子投与による結晶貪食能の変化についての解析:ヒト血液からの分離Mφに対し、ヒト組換え型M-CSF(hrM-CSF)およびI研究にて同定されたMφ関連因子で入手可能な物質を投与し、COM結晶貪食率の変化を観察する。研究に用いたMφからはRNA、蛋白を抽出し、定量PCR, Western blottingにて関連遺伝子発現の変化を確認する。最終的に、結石貪食率に有意な増加を認めた因子についてのみ、次段階の研究に採用する。●動物を用いた腎結石防御in vivoモデルの確立と制御因子の機能解析(1)ラット・サル動物モデルの確立:ラットに対しシュウ酸前駆物質であるエチレングリコール(EG)を投与すると、腎シュウ酸カルシウム結石が形成される。この手法を応用して、サルにおいても腎結石形成モデルを確立する。腎結石形成量の定量は、動物用CT装置をレンタルして用いる。EG投与後、麻酔下に腎を採取し、Pizzolato染色・偏光顕微鏡観察により結石形成を確認する。
順序ソート型理論に基づく知識表現と推論に関する研究

型間に順序構造を導入した順序ソート型理論はフレーム的知識表現構造と継承機構を形式化するために有用であることが指摘され,新しい言語や知識処理モデルが研究されている。本研究は,順序ソート型理論をベースに人工知能のためのフレーム構造知識表現と継承機構を備えた推論処理を形式化し実現する観点から考察を行った。まず,単純型付きラムダ計算体系を基に順序ソート型理論の定式化を行い,従来の非整合的な問題点をなくすために,新しく制限関数の概念に基づいた部分型関係を導入し,ラムダ計算の演算規則や代入法則などの基本的性質を明らかにすると共に,変数変換によって継承機構を整合的に実現するラムダ計算体系を定義した。また,型を概念に部分型関係を概念間の順序構造と見なす観点から階層的知識表現としての性質を考察し,部分型による型推論規則を与え,型継承に基づく推論処理ととしての性質を明らかにした.次いで,推論処理を自動化する上で高階単一化が重要な問題であるが,順序ソートの場合には確立されていない。一般の高階単一化は計算不能であり実用の観点からもあまりにも範囲が広すぎる.そのため,本研究では2階論理式のマッチングに焦点を絞り効率的アルゴリズムの設計の観点からの研究を行った.順序を考慮しない場合は多項式計算量のヒューリスティックを導入したアルゴリズムが得られた.更に順序構造を導入した2階述語マッチングへの拡張を行った。また,高階一般化についても多層型の概念を用いて,知識の抽象化や一般化の観点から一つの手法を与えた。これらの結果を用いて,順継承や型変換の機能を備えたモジュール理論などの考察も行い,人工知能基礎論における知識表現と推論に新しい理論展開を行った。型理論に順序構造を導入した順序ソート型理論によって,モジュール表現や継承機構を備えた論理型言語と推論処理の実現が期待できる.本年度の研究ではこの観点から,理論的な性質を明らかにする問題に焦点を絞って研究を行った.まず単純型付きラムダ計算体系を基に,順序ソート型理論の定式化を行った.従来の型推論では幾つかの非整合的な性質があることから,新しく制限関数の概念に基づいた部分型関係を導入し,ラムダ計算の演算規則や代入法則などの基本的資質を明らかにした.さらに,変数変換によって継承機構を整合的に実現するラムダ計算体系を定義した.ラムダ計算体系は,論理型を導入することによって自然に高階論理言語を定義可能であり,人工知能で有用な推論機構を明快に与えることが出来る.型を概念に部分型関係を概念間の順序構造と見なす観点から階層的知識表現としての性質を考察した.また,部分型による型推論規則を与え,型継承に基づく推論処理と証明論としての性質を明らかにした.推論処理を自動化する上で高階単一化,高階一般化が重要な問題であるが,順序ソートの場合には確立されていない。一般の高階単一化は計算不能であり実用の観点からもあまりにも範囲が広すぎる.そのため,本研究では2階論理式のマッチングに焦点を絞り効率的アルゴリズムの設計の観点からの研究を行った.順序を考慮しない場合は多項式計算量のヒューリスティックを導入したアルゴリズムが得られた.更に順序構造を導入した2階述語マッチングへの拡張を行っている状況である.型順序関係を用いた論理体系についてそのクリプケ可能世界意味論を与え,一つの可能世界を知識モジュールと見なすことによって,モジュール構造をもった論理プログラム理論としての意味付けが可能である.まだ,順序ソート型理論と論理体系,継承や型変換の機能を備えたモジュール理論との完全な融合は出来ていないが,人工知能基礎論における知識表現と推論に新しい発展をもたらす可能性を秘めており,今後も研究を推進する計画である.型間に順序構造を導入した順序ソート型理論はフレーム的知識表現構造と継承機構を形式化するために有用であることが指摘され,新しい言語や知識処理モデルが研究されている。
日本企業の戦略的提携に関する理論的・実証的研究

1980年代、わが国の半導体産業は、汎用製品であるメモリー分野において、世界市場で優位な競争ポジションを占めてきた。しかし、1990年代になって、インテルなどの米国メーカーが、高付加価値商品であるMPUを中心とした商品で競争力を回復し、汎用メモリーでも、韓国などのNIES諸国の台頭が激しい。これらの競争環境の変化に一企業単独で対処することは、ビジネスリスクが極めて高く、同時に日米貿易交渉などの政治的要因もあって、わが国の半導体産業は、内外の様々な企業と技術提携、共同開発、JV、M&Aなどの様々な形態の企業提携を通じて、高付加価値商品と汎用品の両面での競争力を確保しようとしている。本研究では、外国企業との提携について、わが国の半導体メーカーと提携相手の外国企業に面接調査を実施したが、いずれの場合も、自社単独事業のような一元的な管理統制ができず、どのような情報、ノウハウを互いに交換するのか、プロテクトするのかに試行錯誤していることが、確認された。特に、米国企業との提携の場合、相互の信頼関係の確立の重要さを指摘するが、様々な情報の獲得、学習の方法については、製造現場、研究開発チーム、経営陣などの職階、職能、個人によって考え方が、各社共、異なり模索中であった。本研究は、戦略的提携を企業が新たな経営資源(知識)の獲得と創造をはかるための仕組みと捉え、提携にまつわる期待や不安は、情報のもつ特性と資本のもつ特性、そして両者の相剋から生じ、「情報の論理」と「資本の論理」と表現するが、前者については、かなりのデータを蓄積することができた。今後、所有権あるいは支配権に由来する様々な権限や、それに基づく企業の行動や発言力、資本比率に代表される、「資本の論理」について、企業グループのあり方と関連して検討を続けたい。
ハウスダスト中エンドトキシン濃度とアレルギー有症率に関する研究

本研究では生物由来汚染要素であるエンドトキシンのダスト中濃度測定及びアンケート調査を通じて建築室内環境要素とアレルギー症との関係を調べた。ハウスダスト中ET濃度は数百から30,000EU/g以上までと幅広く定量され、室内環境における一般的な濃度は数千EU/gであった。また、ダスト収集の季節によるET濃度の違いがうかがわれた。ダスト中濃度とアレルギー有症住宅との相関分析からは負の相関傾向が見られたが、その相関に有意差は認められなかった。原因として、家族構成員にアレルギー症を持っている人が居る場合は、掃除や換気に気を付け、より清潔な環境を心がけていることが推察された。本研究では、居住者が室内で常に接しているハウスダストに含まれる「エンドトキシンの濃度と居住者のアレルギー有症率」との関連性を調べる。以下の研究から構成される。(1)都市住宅におけるハウスダスト中エンドトキシン濃度の実態調査(2)エンドトキシン濃度と居住者アレルギー有症率との関係(3)アレルギーに対するその他室内環境因子(アンケート調査)の寄与度分析(4)室内浮遊粒子状物質(PM2.5、PM10)濃度の実態調査調査のための、分析機器及び試薬準備、事前調査、分析方法の確立、倫理審査、設問票の作成が終了し、対象者の手配も順調に進んでいる。1年目はダスト中エンドトキシン濃度を測定するための前処理条件、分析条件、保管時間と濃度変化に関する試験を行い、次のような試験方法を確立した。濃度分析はToxinometerを用い、ライセート試薬と反応させたエンドトキシンのゲル化に伴う濁度変化をカイネティック比濁法で測定して作成検量線に基づいて定量化した。結果、エンドトキシン濃度は数千EU/mL(=EU/g)水準であり、分析に必要な適正希釈倍率は25,000倍であった。試料の常温保管では試料中微生物の急激な増殖によるエンドトキシン濃度の急増が確認された。前処理後の試料は4°C冷蔵保管であれば24時間まで濃度変化は現れなかったが、不確実要素を減らすため6時間以内に分析する。アンケートの作成が終了し、倫理審査承認を得ている。アンケート票は2種類、家庭全体に関する設問及びアレルギー症を持っている家族構成員用を作成した。居住形態、周辺環境、住宅構造、築年数など住居に関する一般事項に加え、喫煙・飲酒、ペット有無、掃除状況、換気、冷暖房方式、ダンプネスなどの室内環境因子及びアレルギーや慢性疾患など健康状態についての設問となっている。2年目は試料収集目標数を7080件とし、総数100件を目標とする。ハウスダスト中ETのアレルギー症との関連性を調べるため住宅内濃度調査及び居住者アンケート調査を行っている。ダスト収集には掃除機の集塵袋に集まっているものを採集瓶の郵送によって収集する方法と、現地に赴いて掃除機の吸引口に採取フィルタを装着して捕集する方法、2通りの採取法を用い、関東圏住宅(55件)及び京都府住宅(12件、13ヶ所)のダストを採取した。ダスト中ET濃度は約25035,000EU/g(平均7,405±6,885)と幅広く分布しており、室内環境中では数千EU/gが一般的であった。ダストの採取時期による違い(夏期・中間期>冬期)がうかがわれた。殆どの住宅は数千EU/g範囲でこれらが一般的なダスト中ET濃度であった。一方、数百EU/gの住宅も数件存在している。細菌は人間、土壌由来であり環境中にはどこにでも存在するため、濃度が高いだけでなく非常に低いことも問題があると考えている。これに関しては真菌濃度、化学物質濃度と比較しながら調べてゆく必要がある。ET濃度(Log(ET濃度))と家族構成員のアレルギー有症率との相関分析(有意水準5%)を行った結果、ET濃度が高くなるとアレルギー有症率が低くなる傾向が見られたが、その相関に有意差は認められなかった。アレルギー症の人がいる家庭は掃除、換気など室内環境により気を配る傾向があることが原因と考えられる。今後は、収集したアンケートデータの詳細解析を行うと共に、試料の母数を増やしてアレルギーとの関係を調べてゆく。調査のための、文献調査、分析機器及び試薬準備、事前調査及び予備実験、分析方法の確立、倫理審査、アンケート票の作成が終了している。また、ダスト中エンドトキシン濃度を測定するための前処理条件、分析条件、保管時間と濃度変化に関する試験を行い分析方法を確立し、国内住宅におけるハウスダスト中エンドトキシン濃度の水準を把握し、適切な既約倍率を確定した。調査対象者は首都圏在住の建築専門の大学生を主として手配も順調に進んでいる。本年度の試料収集目標数は7080件とし、総数100件以上を目標とする。

室内空気環境、化学汚染、換気調査のための、文献調査、分析機器及び試薬準備、予備実験、分析方法の確立、倫理審査、設問票の作成が終了している。調査対象者は首都圏在住の建築専門の大学生を主として手配も順調に進んでいる。本年度の試料収集目標数は7080件とし、総数100件以上を目標とする。今後は、国内住宅におけるエンドトキシン濃度の実態を把握するとともに、調査結果は統計解析ソフトSPSSを用いて多変量解析を行い、エンドトキシン濃度及び他室内環境因子のアレルギー症に対する寄与度を調べる。多変量解析に投入する独立変数の選定にあたっては、アレルギー症の有無と相関関係が高い変数を絞る。なお、アレルギーの主要症状(皮膚、鼻、目の症状など)と相関関係が高い独立変数も同様の手法で探索を試みる。室内浮遊粒子状物質(PM2.5、PM10)濃度の実態調査は希望者のみを対象としているため標本数が少なくなることが予想されるが、室内における実態把握の面で重要なデータになると考えている。可能であれば、1日間以上の連続測定による在室者行動と濃度変化の関係を調べる。研究結果は、今年度の室内環境学会大会及び次年度の日本建築学会などで発表するとともに、まとまった成果は本年度中に国内論文誌や国際学会誌に査読論文として発表する。更に、科学院で毎年行っている保健所や地方自治体職員を対象とした生活衛生健康関連研修で紹介する。当初計上した研究費の主な支出は、実験用試薬・実験器具、旅費、研究協力者への謝金である。ライセート試薬と薬品、ガラス実験器具、ピペットなどの消耗品は、競争入札により予想単価より安く購入できた。また、アンケート及び試料の郵送収集(年間50件)にかかる費用を計上していたが、初年度は事前調査の性格もあり、直接配布及び直接改修が殆どであった。旅費として現場測定、国内学会、海外学会を予定していたが、現場測定は2年目に行うことと変更していること、研究初年度は発表機会が少なかったことから旅費の支出が少なかった。また、アンケートデータの入力・処理、実測・実験補助のためアルバイト2名分を計上していたが、初年度はアンケート回収数が少なく研究代表者が作業した。人件費に関しては、本格的な回収が予定されている2年目に集中的に支出する予定である。分析装置及び実測機器は全て揃っているため備品や大きな機材の購入予定はない。研究費の主な支出はライセート試薬と薬品、ガラス実験器具、ピペットなどの消耗品であり、2年目の研究では分析試料数が増えるためこちらの使用額が増加する。加えて、マイクロピペットやバイアルチューブミキサーなどの小型実験機器を新しくする予定である。アンケート及び試料の郵送収集(7080件)にかかる費用、研究対象者への謝金(7080名分)、アンケートデータの入力・整理・実験補助のため人件費としては2名分(各200時間程度)を予定している。旅費としては現場測定、国内学会を予定している。
マイクロ多軸力センサを用いたハイブリッド型センサフュージョンシステムの試作研究

本年度は、前年度に作成した分散処理が可能なトランスピュータ・システムを中心として、人間が通常の世界にいながらにして微細な世界で多軸力情報を得ながら操作・加工できるシステムを構築することを行った。具体的には、(i)マイクロ・メートルからミリ・メートルの範囲において遠隔で加工や操作が可能なシステムの構築と、(ii)このようなシステムの操作性を向上させるため人間の五感情報のうち特に聴覚情報に着目して、多軸力情報を聴覚情報に変換して提示する手法の構築とを行った。本年度試作した遠隔微細操作加工システムは、次の各要素から成る:マイクロ・ハンドリング部、マスタ・マニピュレータ部、実体顕微鏡部、多軸力情報-聴覚情報変換提示部、コントローラ部。マイクロ・ハンドリング部は、人間の右手と左手に相当する2組の系から構成されており、各系は粗動部、微動部、多軸力センサ、エンド・エフェクタ部(工具)とから成っている。工具に作用する多軸力を測定するため右手と左手の両方に3軸の力センサが組み込んである。この多軸力センサは、今年度新たに製作されたもので平行平板構造をしている。その薄肉部に生じる歪を箔ゲージによって検出する。定格は、各軸方向ともに900mNであり、最小分解能は0.45mNである。検出された多軸力情報は歪増幅器によって増幅され、制御コンピュータ(トランスピュータ・システム)に取り込まれる。この信号は操作性を向上させる力帰還型バイラテラル・システムを構築すため、マスタ・マニピュレータに送られる。さらに多軸力情報を聴覚情報に変換するため、信号をDCアンプに出力し、スピーカに送る。多軸力センサからの力情報を並列に処理するトランスピュータ上で実行されるプログラムとマスタ・マニピュレータを制御する実時間コントローラとの間の通信ソフトウェアは、ワークステーションのSbusに結合されたルート・トランスピュータ上で実行される。試作したシステムを用いて作業者(被験者)にアルミ合金上に塗布した塗料(厚さ数100μm)を一定押し込み力で除去させる操作を行わせた。これは、プリント基板上の配線の修理を模擬したものである。この実験により多軸力情報を検出しそれを聴覚情報として操作者に提示することによって押し込み力をほぼ一定にしながら操作可能となったことが判り、システムの有効性が確かめられた。本年度は、まず、ハイブリッド型センサの基礎となる多点力覚センサを試作した。これは、48mm四方のブロック中に16×16=256個のセンサが含まれるものであり、しかもそれぞれの点で3軸力が測定可能である。3軸力の検出原理は、カンチレバ-の中央部と端部の裏側にレ-ザ反射部を設け、カンチレバ-の腕長さ方向(X軸方向)と反射部に対して垂直方向(Z軸方向)とにかかる力による中央部と端部のたわみ角の違いを利用してX、Z方向の力の検出を、端部のねじり角で第3の方向(Y軸方向)の力を検出するというものである。定格は、各軸方向に0.5N程度である。