hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不確実性と多元的価値の中での順応的な環境ガバナンスのあり方についての社会学的研究

本研究は、不確実性をかかえ、多元的な価値が存在する現実社会の中で、いかに環境ガバナンスの構築を実現させるか、その要件を多数の事例調査から積み上げ式に明らかにすることを目的とする。具体的には、自然資源管理や野生生物管理などの多様な事例について、地域に分け入った詳細な調査を行うことによって、諸課題を抽出してモデル化し、さらにそこから、政策提言を行う。とくに、(i)地域の歴史を踏まえた多元的な合意形成の方策、(ii)順応的なプロセス・デザインの方策とその中での中間支援のあり方、(iii)多様な主体が使える社会評価ツールと社会調査法の開発、の3つに焦点を当てる。2018年度は、各自が調査研究を進め、さらに、2回の研究ミーティングを開催した。2回の研究ミーティングでは、アイルランドと日本のフットパスをめぐるガバナンス、順応的ガバナンスのための質的評価ツールの検証、都市部の環境ガバナンスの外部にあるもの、といったテーマについて報告がなされ、議論が行われた。同時に、研究ミーティングでは、メンバー各自の調査研究についての情報交換・意見交換もなされた。さらに、最終年度である2019年度の成果出版へ向け、その準備が行われた。成果は英語書籍として出版される予定であるため、その執筆構想を各メンバーが練り、研究代表者との間で頻繁なやりとりが行われた。都市部の里山保全、専門家の役割、河川管理のレジティマシー、再生可能エネルギーにおける共通目標の設定のしかた、森林のマルチステークホルダーによるガバナンスのあり方、地域主体の野生生物管理のあり方、地域再生のためのワークショップのあり方、などをテーマに、順応性、冗長性、プロセス重視のガバナンスといった論点が提示される予定である。ほぼ予定通りに順調に進んでいる。研究代表者が年度前半にサバティカルで海外在住だったため、研究ミーティングは2回にとどまったが、各自による調査は順調に進められ、多元的な価値の中での環境ガバナンスについて、さらなる知見が蓄積された。動画や報告ファイルをネット上で共有し(https://junnno.jimdo.com/なお、このページは公開されている)、いつでもプロジェクト内で参照できるようにして、問題意識や手法の統合を進めている。英語書籍による成果発表へ向けた準備も進んでいる。研究は順調に進んでいると言ってよい。今後は、各自の調査研究を継続的に進めるとともに、全体としてのアウトプットを大きな目標とする。各自が学会報告・論文執筆すると同時に、全体の研究成果を英語の書籍として出版を目指す。本研究は、多くの不確実性をかかえ、多元的な価値が存在する現実社会の中で、いかに環境ガバナンスの構築を実現させるか、その要件を多数の事例における社会学的調査から積み上げ式に明らかにし、さらにそれに基づく政策提言を行うことを目的としている。具体的には、自然資源管理、野生生物管理、再生可能エネルギー、災害・復興といった多様な事例について、地域に分け入った詳細な調査を行うことによって、ボトムアップでの環境保全に求められる諸課題を抽出してモデル化し、そこから政策提言を行うことを企図している。平成28年度は、4回の研究会を行った。第1回研究会は、研究代表者から研究全体のフレームワークについて提案したあと、3名のメンバーからプロジェクト全体にかかわる報告がなされ、議論が行われた。第2回および第3回研究会は、それぞれ「開発と環境ガバナンス」「自然再生と環境ガバナンス」というテーマのもとで開催した。うち、第3回研究会では、保全生態学分野でめざましい研究を進めつつある専門家をゲストスピーカーとして招聘し、報告をいただいたのち、議論を行った。最後の第4回研究会では、メンバー全員がそれぞれの研究の進捗状況と今後の予定について報告し合い、その中から、共通するテーマについて議論を行った。一方、研究メンバー各自においては、1年を通じ、自然再生、開発問題、再生可能エネルギー、獣害対策などのテーマで調査を進めた。これらの調査・研究会の遂行により、多元的な価値の中でどう環境ガバナンスを構築するかについて、鍵となるテーマが多く見いだされ、またそれらについてのフィールドにもとづく知見が蓄積しつつある。4回の研究会を行うと同時に、各自あるいはグループによる調査を進めてきた。4回の研究会では、それぞれの調査フィールドからの報告と議論がなされ、さらに関連分野のゲストスピーカーによる報告も受け、多元的な価値の中での環境ガバナンスについて、知見が蓄積されつつある。一方各分担者や研究協力者はそれぞれに調査を進めてきた。平成29年度は、4回の研究会を行った。

第1回研究会は、研究代表者からのフレームワーク提示のあと、東北における放射線と森林経営、「河川プール」の歴史と現状、自然保護地域をめぐる複数の視線について報告があった。第2回研究会は、都市近郊における森づくりとしごとづくり、水産資源をめぐる技術と近代史について、また、第3回研究会は、イギリス・マレーシア・日本の湿地再生の比較研究についての報告があった。最後の第4回研究会は、「支援」をテーマに、地域づくり支援、原発避難者支援について報告があった。一方、研究メンバー各自が、自然再生、開発問題、再生可能エネルギー、獣害対策などのテーマで現地調査を進めた。調査地は、北海道積丹地方、北海道占冠村、岩手県山間部、岩手県宮古市、宮城県石巻市、秋田県にかほ市、福島県尾瀬地域、東京都多摩地方、新潟県小千谷市、三重県英虞湾、インドネシア・スマトラ島、タンザニア・セレンゲティ国立公園など、20余の地域に及ぶ。これらの地域で各自が詳細なフィールドワークを行い、大量のデータを収集し、分析した。そこから、多元的な価値の中でどう環境ガバナンスを構築するかについて鍵となるテーマが多く見いだされた。ほぼ予定通りに順調に進んでいる。4回の研究会を行うと同時に、各自あるいはグループによる調査を進めてきた。4回の研究会では、それぞれの調査フィールドからの報告と議論がなされ、多元的な価値の中での環境ガバナンスについて、さらなる知見が蓄積されつつある。動画や報告ファイルをネット上で共有し(https://junnno.jimdo.com/なお、このページは公開されている)、いつでもプロジェクト内で参照できるようにして、問題意識や手法の統合を進めている。一方各分担者や研究協力者はそれぞれに調査を進めてきた。研究は順調に進んでいると言ってよい。本研究は、不確実性をかかえ、多元的な価値が存在する現実社会の中で、いかに環境ガバナンスの構築を実現させるか、その要件を多数の事例調査から積み上げ式に明らかにすることを目的とする。具体的には、自然資源管理や野生生物管理などの多様な事例について、地域に分け入った詳細な調査を行うことによって、諸課題を抽出してモデル化し、さらにそこから、政策提言を行う。とくに、(i)地域の歴史を踏まえた多元的な合意形成の方策、(ii)順応的なプロセス・デザインの方策とその中での中間支援のあり方、(iii)多様な主体が使える社会評価ツールと社会調査法の開発、の3つに焦点を当てる。2018年度は、各自が調査研究を進め、さらに、2回の研究ミーティングを開催した。2回の研究ミーティングでは、アイルランドと日本のフットパスをめぐるガバナンス、順応的ガバナンスのための質的評価ツールの検証、都市部の環境ガバナンスの外部にあるもの、といったテーマについて報告がなされ、議論が行われた。同時に、研究ミーティングでは、メンバー各自の調査研究についての情報交換・意見交換もなされた。さらに、最終年度である2019年度の成果出版へ向け、その準備が行われた。成果は英語書籍として出版される予定であるため、その執筆構想を各メンバーが練り、研究代表者との間で頻繁なやりとりが行われた。
微小血管からの酸素放出動態の2次元イメージングに関する研究

末梢組繊の徹小血管ネットワークにおける赤血球の酸素飽和度と赤血球の流動状態を示す二次元画像を作成するための装置を試作し、その応用を試みた。1.装置は、倒立顕微鏡、ビデオカメラ、干渉フィルター、画像処埋装置およびコンピュータで構成した。赤血球内ヘモグロビンの酸素化型と脱酸素化型の吸収スペクトルの差を利用し、画像演算を行い、微小血管を流れる血液の酸素飽和度ならびに赤血球の濃度分布状態の2次元画像を作成した。同時に、微小血管断面における各プロフィルを得た。2.本装置は、[ヘマトクリッツト,%]・[微小血管の内径,mm]<4.5の範囲(したがって、酸素放出の起こる微小血管領域)で、定量測定が可能であり、測定精度は±10%以内であった。3.微小血管網を流れる赤血球が細動脈から細静脈に到る過程で酸素を放出する様子が画像化された。微小血管網における赤血球の分布状態に関しては、血漿層の形成状態、ファーレウス効果ならびに逆ファーレウス効果の様子が表示された。4.微小血管を流れる赤血球流速の低下にともない赤血球からの酸素放出の促進が観察された。pHが酸性になるにつれて、赤血球からの酸素の放出は増大した。5.赤血球のレオロジー的性質の変化(ヘマトクリット、赤血球の変形能と集合現象)ならびに血管の弾性が赤血球の微小循環動態、特に血漿層ならびに灌流抵抗、に及ぼす影響ついて定量的に評価された。微小血管における赤血球からの酸素の放出への影響は今後の検討課題である。6.本装置の原理を応用して反射スペクトルによる解析を行い、脳表面の微小血管内を流れる赤血球の酸素飽和濃度2次元画像を得た。7.様々な生体組織への応用に向けて、ハードウエアならびにソフトウエアの改良が今後の課題である。本研究は、組織における血流動態をビデオカメラで観察し、その画像を処理することによって血管内から組織への酸素の移動を2次元のイメージ画像として捕らえ、組織における微小循環動態と酸素移動との関係を明らかにするものである。すでに微小血管領域でおこなってきた1点での測定を2次元の平面イメージに広げ、しかも時間的に連続した動画像をつくることで、酸素飽和度の変化を2次元的かつダイナミックに捕らえ、微小循環領域における酸素移動の動態をよりわかりやすく把握できる装置を開発することを目的とした。本年度は、この様な二次元画像を得るための計算ソフトの開発ならびに基礎実験に成功した。微小血管網を顕微鏡で観察し、同じ部位を波長の異なった6枚の干渉フイルターを通して計6枚の顕微鏡画像をビデオカメラで捕らえた。この画像を画像処理装置を用いてデジタル化し、一画像を512×480サイズでコンピュータ内に取り込んだ。これらの画像データをもとに6枚の吸光度2次元画像を作成した。6枚の画像の対応する各点(512×480点)について吸光度を求め、ついで各点の吸光度が微小血管内を流れる赤血球内の酸素化型と脱酸素化型ヘモグロビン量の和と散乱量からなることを利用して重回帰計算を行い、微小血管を流れる血液のヘモグロビン量ならびに酸素飽和度の2次元イメージを作成することに成功した。さらに、開発した装置を用いてウサギ腸間膜の微小血管網について実験を行い、微小血管内を流れる赤血球の脱酸素化にとおなう酸素飽和度の変化を2次元画像として表示することができた。

さらに、本研究を進める上での基礎実験として、微小血管内を流れる赤血球の動態を解析する目的で赤血球集合の影響を検討し、特異な赤血球流動と循環抵抗の緩和作用を観察した。本研究は、組織における微小血管内の血流動態をビデオカメラで観察し、一方では画像処理装置を用いて微小血管内から組織への酸素の移動にともなう血液の酸素飽和度のダイナミックな変化を2次元のイメージ画像として捕らえることにある。このことによって組織における微小循環動態と酸素移動との関係を明らかにする。昨年度の研究により、微小血管内を流れる血液の酸素飽和度の変化を2次元画像として得るための計算ソフトの開発ならびに基礎実験に成功した。本年度は、さらに測定精度を高める目的で、微小血管網を顕微鏡で観察するにあたって用いる干渉フィルターの波長について検討を行った。波長の異なる6枚の干渉フィルターを用いることで十分の精度が得られることを確信した。干渉フィルた-を通して得られた6枚の画像を画像処理装置を用いてデジタル化し、1画像、512×480点、をコンピュータに取り込み、各点の吸光度(赤血球内の酸素化型ヘモグロビン量+脱酸素化型ヘモグロビン量+散乱量)の重回帰分析を実行することにより、微小血管を流れる血液のヘモグロビン量ならびに酸素飽和度の2次元イメージを作成した。これまで方法論を確立するためにウサギ腸間膜の微小血管網を用いて実験したきたが、本年度で方法論はほぼ確立した。微小血管内を流れる赤血球の酸素飽和度は、微小血管の上流域から下流域に向かうにつれて酸素飽和度の低下するのが観察された。腸間膜の表面を酸素分圧の低い等張液を流すことによって酸素飽和度の著明な低下がみられた。さらに、ファーレウス効果、すなわち微小血管領域におけるヘマトクリットの低下を2次元イメージとして明瞭に表示することができた。これらのことによって循環動態と酸素の放出動態の関連をさらに定量的に表示することができ、この方面の研究の進展が期待できるものと考える。さらに、本年度は本研究と関連した基礎実験として、微小血管と毛細ガラス管内での赤血球の流動挙動の差異、微小血管壁の弾力性と赤血球流動挙動との関連性について興味ある知見を得た。末梢組織の微小血管ネットワークにおける赤血球の酸素飽和度と赤血球の流動状態を示す二次元画像を作成するために試作された装置を用いて、その応用を試みた。1.本装置(構成:倒立顕微鏡、ビデオカメラ、干渉フィルター、画像処理装置およびコンピュータ)は微小血管を流れる血液の酸素飽和度ならびに赤血球の濃度分布状態の2次元画像を作成することにあるが、詳細な解析のため任意の微小血管断面におけるプロフィルを随時得るようにした。2.本装置は、酸素放出の起こる全ての微小血管領域で、測定精度±10%以内で定量測定が可能であることが確認され、微小血管網を赤血球が細動脈から細静脈に流れる過程で酸素を放出する様子が画像化された。微小血管網における赤血球の分布状態に関しては、血漿層の形成状態、ファーレウス効果ならびに逆ファーレウス効果の様子が表示された。3.微小血管を流れる赤血球流速の低下にともない赤血球からの酸素放出の促進が観察された。pHが酸性になるにつれて、赤血球からの酸素の放出は増大した。4.血管の弾性が赤血球の微小循環動態(血漿層ならびに灌流抵抗)に及ぼす影響について、赤血球のレオロジー的性質を変化させて定量的に評価した。微小血管における赤血球からの酸素の放出への影響は今後の検討課題である。
血管新生作用を有するインターロイキン-8による子宮内膜症進展機序の解明

当教室では,子宮内膜症患者腹水中には高濃度のTumor necrosis factor α(TNFα)とInterleukin-8(IL-8)が優位な相関をもって存在すること,赤色の子宮内膜症活動性病変の拡がりがTNFαおよびIL-8濃度とも相関することを報告した.TNFαはサイトカイン誘導能を有することが知られている.子宮内膜症由来間質細胞におけるTNFαのIL-8誘導能を検索し,TNFαの細胞増殖及ぼす影響を検討した.患者の同位のもと,手術時に採取した卵巣チョコレート嚢胞壁(n=13)から間質細胞をOsteenらの方法を用いて分離培養し実験に供した。RT-PCRおよびSouthern blot法により内膜症由来間質細胞においてTNFα受容体typeIおよびtypeII遺伝子の発現を確認した.免疫染色により,内膜症間質細胞でのIL-8蛋白の発現が観察された.Northern blot法により0-100pg/mlのTNFαの添加はIL-8遺伝子の発現を増強し,培養上清中のIL-8濃度を添加濃度および時間依存性に増加させた.TNFα(20-100pg/ml)は内膜症間質細胞の(122%)増殖を有意に促進し,その促進作用は抗TNFα抗体のみならず抗IL-8抗体の併用添加でも中和された.以上の成績から子宮内膜症由来間質細胞においてTNFαはIL-8の遺伝子発現と産生を誘導した.IL-8を介するTNFαの間質細胞増殖促進作用は子宮内膜症の進展に関与する可能性はじめて明らかにした.子宮内膜症患者腹水中のinterleukin-8(IL-8)濃度は,110±10pg/mlであり非子宮内膜症患者の33±10pg/mlに比して高値であった.米国不妊学会の子宮内膜症臨床進行期分類とは相関がみられなかった.しかしながら,血管新生に富む初期の活動性の高い病変と考えられている子宮内膜症赤色病変について検討すると,その数と広がりはIL-8濃度と相関があることを明らかとなった.従って子宮内膜症の初期病変である赤色病変の進展は血管新生作用を有するIL-8と何らかの関連があることが示唆された.次に,患者の同意を得て手術時に摘出した卵巣チョコレート嚢胞から間質細胞を分離培養しRT-PCRおよびSourthern blot法によりIL-8受容体type B遺伝子の発現を認めた.間質細胞増殖はIL-8を添加し3H-thymidineの取り込みとMTT assayで検討した.IL-8を添加しなかったものに比してIL-8(100-200pg/ml)の添加は細胞増殖を有意に促進し,それぞれ最大1.8倍と1.3倍となった.そしてこの細胞増殖促進作用は抗IL-8抗体の添加で中和された.これらの成績から,IL-8は内膜症間質細胞の増殖促進作用を有していることが初めて明らかとなった.現在,子宮内膜症腹膜病変と卵巣チョコレート嚢胞におけるIL-8の局在とIL-8の細胞増殖促進作用における細胞内シグナル伝達に関して検索中である.当教室では,子宮内膜症患者腹水中には高濃度のTumor necrosis factor α(TNFα)とInterleukin-8(IL-8)が優位な相関をもって存在すること,赤色の子宮内膜症活動性病変の拡がりがTNFαおよびIL-8濃度とも相関することを報告した.TNFαはサイトカイン誘導能を有することが知られている.子宮内膜症由来間質細胞におけるTNFαのIL-8誘導能を検索し,TNFαの細胞増殖及ぼす影響を検討した.患者の同位のもと,手術時に採取した卵巣チョコレート嚢胞壁(n=13)から間質細胞をOsteenらの方法を用いて分離培養し実験に供した。RT-PCRおよびSouthern blot法により内膜症由来間質細胞においてTNFα受容体typeIおよびtypeII遺伝子の発現を確認した.免疫染色により,内膜症間質細胞でのIL-8蛋白の発現が観察された.Northern blot法により0-100pg/mlのTNFαの添加はIL-8遺伝子の発現を増強し,培養上清中のIL-8濃度を添加濃度および時間依存性に増加させた.TNFα(20-100pg/ml)は内膜症間質細胞の(122%)増殖を有意に促進し,その促進作用は抗TNFα抗体のみならず抗IL-8抗体の併用添加でも中和された.以上の成績から子宮内膜症由来間質細胞においてTNFαはIL-8の遺伝子発現と産生を誘導した.IL-8を介するTNFαの間質細胞増殖促進作用は子宮内膜症の進展に関与する可能性はじめて明らかにした.
先天性好中球減少症のＧ－ＣＳＦ受容体関連遺伝子異常の臨床的・生物学的意義

重症型先天性好中球減少例で好中球コロニー刺激因子(CSF3)受容体切断型遺伝子異常出現の前方視的解析を行った。研究期間中、新規症例及び以前からの解析継続症例にCSF3受容体遺伝子変異は観られていない。G-CSF受容体刺激伝達系関連蛋白についても一部遺伝子解析を行ったが、有意な変化は検出できなかった。解析患者さんに骨髄異形成症候群や白血病への進展といった臨床症状の変化も無かった。症例を前方視的に解析する進め方は、症例のリクルート数に限界があること、また追跡症例が白血病化前に造血細胞移植を施行され、解析症例から外れる場合が多いことから方法自体に限界がある。自施設及び、研究協力施設において先天性好中球減少症(SCN)と診断された例で、骨髄、末梢血検体を送付いただき、G-CSF受容体(CSF3R)切断型遺伝子異常の出現の有無と、その経時的変化の前方視的解析を引き続きおこなっている。白血病/MDS発症に付随して報告されている切断型遺伝子異常が同定された例は、未だ無い。切断型の遺伝子異常の合併頻度がそう多くないことにも由来すると考えられる。一方で、G-CSF投与中の1例に経過中、CSF3受容体膜貫通部直上のヘテロの遺伝子変異を特定した(c.1947C>T:Ala569Val)。この変異は骨髄細胞由来のmRNAからヘテロに同定され、口腔粘膜細胞由来ゲノムDNAからは検出されず、切断型異常と同様に後天的変異と考えられた。この患者さんは臨床経過上、症状は変化ないままで、その6か月後の骨髄からこの変異は消失した。このようなゲノム不安定性ともいうべき兆候は白血病化への多段階の変化を考えて行く上で非常に興味深く、この患者さんの継続的な解析を行っている。同様の事例がないかどうか、引き続き他の症例を含めて解析中であるが同様の事例はこれまでは出ていない。また、検索の経過で、SCNの病因解析を行い、通常乳児期から、精神・運動発達遅滞を認めるとされているHAX1変異を有する女児例を経験し、これを報告した。この女児は既報告と異なり、乳幼児期には発達障害を認めず、5歳時の急性脳症発症を契機に神経発達障害(退行)が顕在化した。HAX1遺伝子異常の神経障害の発症機序を考える上で興味深い症例である。引き続き、G-CSF受容体刺激伝達系関連蛋白の遺伝子配列解析とSCNの原因とされる遺伝子異常(ELANE、GFI1、HAX1)を有する患者の臨床像の解析を通じて、MDS/白血病化へ通じる生物学的意義を明らかにしていきたい。自施設及び、研究協力施設から先天性好中球減少症(SCN)と診断された例において、骨髄、末梢血検体を送付いただき、G-CSF受容体(CSF3R)切断型遺伝子異常の出現の有無と、その経時的変化の前方視的解析を引き続きおこなっている。白血病/MDS発症に伴い起こったと報告されている切断型遺伝子異常が同定された例は、未だない。そうした中で、G-CSF投与中の1例に経過中、CSF3受容体膜貫通部直上のヘテロの遺伝子変異を特定した(c.1947C>T:Ala569Val)。この患者さんは臨床経過上、症状には変化ないままで、その後、6か月後の骨髄からこの変異は消失した。このようなゲノム不安定性ともいうべき兆候は白血病化への多段階の変化を考えて行く上で非常に興味深く、この患者さんの今後の継続的な解析を行っている。同様の事例がないかどうか、引き続き他の症例を含めて解析中である。G-CSF受容体刺激伝達系関連蛋白のSHP2、Gab1、Gab2、Grb2、SOCS3、STAT3、STAT5、NRAS、KRAS2遺伝子配列解析については、できるものから行なってはいるものの、少ない検体量で全部の解析を行うことは困難なままである。また、行なった範囲では、これまでのところ異常所見は得られていない。SCN症例の原因遺伝子と報告されている他の遺伝子異常についても既存の報告にある遺伝子異常ELANE、GFI1、HAX1といった遺伝子異常の有無について解析を行っているが、1例において、HAX1のexonにこれまで報告のない遺伝子変異を同定した。現在その変異の生物学的意義を検討している。研究協力施設から引き続き、骨髄、末梢血検体を送付いただき、先天性好中球減少症と診断されたG-CSF (CSF3)受容体切断型遺伝子異常の出現の有無の経時的解析を行っている。これまでに特定したCSF3受容体膜貫通部直上のヘテロの遺伝子変異(c.1947C>T:Ala569Val)以外には新たな変異はみつかっていない。この変異はその後の検索で切断型異常と同様に後天的変異である事を確認したが、その後の経過中一過性で消失した。このようなゲノム不安定性ともいうべき兆候は白血病化への多段階の変化を考えて行く上で非常に興味深く、この患者さんの今後の継続的な解析をおこなっているが、今の所新たな変異や臨床的症状の変化は観察されていない。また他の検査を継続している症例では現時点で骨髄異形成や白血病への変化はみられていない。

G-CSF受容体刺激伝達系関連蛋白のSHP2、Gab1、Gab2、Grb2、SOCS3、STAT3、STAT5、NRAS、KRAS2について、それぞれに解析条件を整え、得られる臨床検体においてmRNAの配列決定を一部行っているが、これも今までの検体では特別な変化は検出できていない。また、検索を進める中、HAX1変異を有する先天性好中球減少症女児例を見いだした。従来HAX1遺伝子変異に合併する神経障害は先天性とされているが、興味あることにこの例において、神経障害は当初無かった。しかし、5歳時の急性脳症発症を契機に退行を認め神経発達障害が顕在化した。神経障害進行の機序を考える上で興味深い症例である。引き続き先天性好中球減少症例のG-CSF (CSF3)受容体切断型遺伝子異常出現の前方視的解析を行っているが、昨年同様、継続症例にCSF3Rの遺伝子変異は観られていない。G-CSF受容体刺激伝達系関連蛋白についても一部遺伝子解析を行っているが、特別な変化は検出できていない。この様に患者さんに現時点で新たな変異は検出されず、骨髄異形成症候群や白血病への進展のような臨床症状の変化も無いままである。解析症例のうちHAX1変異を有する女児は、HAX1遺伝子変異に合併する先天性の神経障害は観られず、5歳時の急性脳症発症を契機に退行を認め神経発達障害が顕在化した。従来神経障害は先天性とされており、HAX1の神経異常の機序を考える上で興味深い。我々の症例と同様HAX1変異を持っているものの神経症状の無い症例が、2016年報告された(Asian Pac J AllergyImmunol 2016;34:73-6)。神経障害発症との関連性についてその機序を考えるに重要な知見である。症例を前方視的に解析する進め方は、追跡症例のリクルート数に限界があること、また追跡症例が白血病化前に造血細胞移植を施行され、解析症例から外れる場合が多いことから方法自体に限界がある。このため、2015年度は既に白血病化した骨髄機能不全患者さんで、生存中であり血液細胞以外の体細胞由来ゲノムを得られる患者さんについて、各々のゲノムをexome解析で比較検討することで白血病化に関与する遺伝子変化を検出することとした。現在それぞれのexomeデータを抽出したところである。最終的に解析に進めた症例は、少数だが、bioinformatics解析を行ない何とか白血病化に関連する遺伝子を抽出し、その生物学的意義を解明していきたい。重症型先天性好中球減少例で好中球コロニー刺激因子(CSF3)受容体切断型遺伝子異常出現の前方視的解析を行った。研究期間中、新規症例及び以前からの解析継続症例にCSF3受容体遺伝子変異は観られていない。G-CSF受容体刺激伝達系関連蛋白についても一部遺伝子解析を行ったが、有意な変化は検出できなかった。解析患者さんに骨髄異形成症候群や白血病への進展といった臨床症状の変化も無かった。症例を前方視的に解析する進め方は、症例のリクルート数に限界があること、また追跡症例が白血病化前に造血細胞移植を施行され、解析症例から外れる場合が多いことから方法自体に限界がある。研究開始当初に分担者であった一人が病気により研究継続が不能となり、実務を担う研究者が減った。加えて、平成25年度の所属講座教授退官に伴い、代表者自身が科長に就任、その後、教授選考、平成26年11月の教授就任とこの1年にわたって、他の実務が増加、本研究に十分な時間をかけることが不能であった。
静電場に配列させた分子集合体の高効率光反応

1)ジブロモ桂皮酸塩の光増感脱ブロム化:テトラスルホナイトフェニルポルフィリン(ZnTPPS)光増感によるジブロモ桂皮酸の脱ブロム化の反応機構を解明し,その量子効率に及ぼすカチオンミセル効果を詳細に検討した.レーザーフラッシュ光分解法による反応中間体の動力学および化学反応の追跡によりi)励起三重項増感剤から基質への一電子移動が起きていること,およびii)臭素原子を連鎖種とするラジカル連鎖反応が起きていることを明らかにした.さらに,この反応をカチオンミセル系で行うと,反応効率が10数倍も加速される.基質と増感剤相方の親油性を制御することにより,ミセルへの相対的溶存位置を変動させることができる.溶存位置の反応効率への効果を検討したところ,最も脱ブロム化が起こりやすいのは,両者がミセル界面に共存する場合であり,逆に最も効率が低いのは両者がミセル内部に溶存したときであるという評価ができた.このミセル効果は,主に基質の電子移動過程に影響した結果であることが明らかとなり,生体膜系との比較で興味深い.2)逆ミセルを用いたイオン性オレフィンの立体選択的二量化:桂皮酸塩は水溶液中で光照射すると,シスートランス異性化を起こすのみである.しかるに,この酸をラウリルアミン四級塩の作る逆ミセルに配向させると,均一系とは全く異なる反応挙動をすることを見出した.すなわち,この系では,シスートランス異性化は制御されて環化二量化が主反応となる.さらに,各種二量体のうちβ-トルキシン酸(頭-頭型)を選択的に与えることを明らかにした.この結果から,ミセルによる基質相互の配置の制御は反応選択性の良い方法論となり得ることがわかった.水の添加などのミセル形成に影響する条件変化によっても反応選択性は大きく変化することを明らかにした.さらに,基質濃度変化に伴なう基質配向制御効果の低下も見い出すことができた.今後,この方法を改良して選択性向上を計る.1)ジブロモ桂皮酸塩の光増感脱ブロム化:テトラスルホナイトフェニルポルフィリン(ZnTPPS)光増感によるジブロモ桂皮酸の脱ブロム化の反応機構を解明し,その量子効率に及ぼすカチオンミセル効果を詳細に検討した.レーザーフラッシュ光分解法による反応中間体の動力学および化学反応の追跡によりi)励起三重項増感剤から基質への一電子移動が起きていること,およびii)臭素原子を連鎖種とするラジカル連鎖反応が起きていることを明らかにした.さらに,この反応をカチオンミセル系で行うと,反応効率が10数倍も加速される.基質と増感剤相方の親油性を制御することにより,ミセルへの相対的溶存位置を変動させることができる.溶存位置の反応効率への効果を検討したところ,最も脱ブロム化が起こりやすいのは,両者がミセル界面に共存する場合であり,逆に最も効率が低いのは両者がミセル内部に溶存したときであるという評価ができた.このミセル効果は,主に基質の電子移動過程に影響した結果であることが明らかとなり,生体膜系との比較で興味深い.2)逆ミセルを用いたイオン性オレフィンの立体選択的二量化:桂皮酸塩は水溶液中で光照射すると,シスートランス異性化を起こすのみである.しかるに,この酸をラウリルアミン四級塩の作る逆ミセルに配向させると,均一系とは全く異なる反応挙動をすることを見出した.すなわち,この系では,シスートランス異性化は制御されて環化二量化が主反応となる.さらに,各種二量体のうちβ-トルキシン酸(頭-頭型)を選択的に与えることを明らかにした.この結果から,ミセルによる基質相互の配置の制御は反応選択性の良い方法論となり得ることがわかった.水の添加などのミセル形成に影響する条件変化によっても反応選択性は大きく変化することを明らかにした.さらに,基質濃度変化に伴なう基質配向制御効果の低下も見い出すことができた.今後,この方法を改良して選択性向上を計る.
ホヤ初期胚で局在するRNA群の局在機構の解析

近年我々はホヤ卵内で局在するRNAを多数単離してきた。モザイク卵として知られるホヤ胚において、実際にRNAという局在機能分子が見出されたことは特筆に値する。解析した6つのRNAが局在するのは植物極側後方のポストプラズム領域で、胚の前後軸形成・不等分裂などに必須とされていることから、これらをポストプラズミックRNAと名づけた。詳細な分布パターンの解析をしたところ、その局在経路の違いから、それらがtypeIとIIのふたつのグループに分類されることを明らかにした。標識した合成RNAの未受精卵への顕微注入実験から、局在には両typeともに3'UTRの一部が必要十分であることが示唆された。そこには特に保存されている配列は見出されなかったため、各RNAの3'UTRを含む標識RNAの顕微注入によって50塩基程度まで配列を絞り込んだ。同時に、その責任配列の二次構造を解析し、どのような配列が局在を制御しているのかを明らかにしつつある。さらにその領域に結合するトランスの因子を単離精製することによって、ホヤの卵や胚におけるRNAの局在に関わる分子機構を明らかにするべく、判明したシス配列を用いたゲルシフト分析・East-Western分析・UVクロスリンク分析などを駆使して、卵内のタンパク質の中から配列特異的に結合するトランス因子を検出する系を確立し、そのタンパク質の性状を明らかにするとともに、そのタンパク質の生化学的単離精製やそのcDNAの単離を行っている。一方、電子顕微鏡を用いて、局在RNAは超微細構造上でタイプ毎に異なる分布をしていることが観察された。これらのことから、ホヤの卵内および初期胚内でRNAが局在する機構について総合的な知見が得られると思われる。

詳細な分布パターンの解析をしたところ、その局在経路の違いから、それらがtypeIとIIのふたつのグループに分類されることを明らかにした。標識した合成RNAの未受精卵への顕微注入実験から、局在には両typeともに3'UTRの一部が必要十分であることが示唆された。そこには特に保存されている配列は見出されなかったため、各RNAの3'UTRを含む標識RNAの顕微注入によって50塩基程度まで配列を絞り込んだ。同時に、その責任配列の二次構造を解析し、どのような配列が局在を制御しているのかを明らかにしつつある。さらにその領域に結合するトランスの因子を単離精製することによって、ホヤの卵や胚におけるRNAの局在に関わる分子機構を明らかにするべく、判明したシス配列を用いたゲルシフト分析・East-Western分析・UVクロスリンク分析などを駆使して、卵内のタンパク質の中から配列特異的に結合するトランス因子を検出する系を確立し、そのタンパク質の性状を明らかにするとともに、そのタンパク質の生化学的単離精製やそのcDNAの単離を行っている。一方、電子顕微鏡を用いて、局在RNAは超微細構造上でタイプ毎に異なる分布をしていることが観察された。これらのことから、ホヤの卵内および初期胚内でRNAが局在する機構について総合的な知見が得られると思われる。
金属錯体修飾不均一触媒による二酸化炭素の光化学的接触水素化反応

我々は、犠牲還元剤と[Ru(bpy)3]2+からなる水溶液中での光触媒反応系において、コバルトポルフィリンが二酸化炭素還元触媒として機能し、高選択的に一酸化炭素を生成することを見出している。この光化学的二酸化炭素還元触媒反応系においては、触媒分子であるコバルトポルフィリンは安定であるものの、光増感剤である[Ru(bpy)3]2+が分解することによって光触媒機能が失活してしまうことが明らかになっている。そこで本研究課題においては、[Ru(bpy)3]2+に代わる光増感剤として、より高い安定性が期待できる半導体である硫化カドミウム(CdS)に着目し、犠牲還元剤、CdS、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系において検討を行った。コバルトポルフィリンを含まない触媒反応系においては、二酸化炭素還元反応よりも水素生成反応が優先的に進行したのに対し、正電荷を持つコバルトポルフィリンを添加した場合においては、水素生成反応よりも二酸化炭素還元反応が優先的に進行した。一方、負電荷を持つコバルトポルフィリンを用いた場合においては、このような効果は一切観測されなかった。以上の結果は、正電荷を持つコバルトポルフィリンは、弱塩基性水溶液中において負に帯電したCdSに静電的な相互作用によって引き寄せられるため、CdSからの高エネルギー電子の移動が進行しやすいのに対して、負電荷を持つコバルトポルフィリンは、CdSとの静電反発によってCdS近傍に存在できないため、高エネルギー電子の移動に不利であり、触媒反応に関与できないということを示している。従って、犠牲還元剤、CdS、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系においては、光増感剤であるCdSと二酸化炭素還元触媒であるコバルトポルフィリンが静電的な相互作用によって近接していることが重要であることを明らかにした。本研究課題においては、高耐久かつ高選択的に二酸化炭素還元反応を駆動できる水溶液中での光触媒反応系を構築することを目的としている。この目的を達成するためには、高い耐久性を持ち、高効率かつ高選択的に二酸化炭素還元反応を駆動できる高性能な触媒を開発することが必要であるだけでなく、高い耐久性を持ち、優れた光増感機能を示す光増感剤を開発することも不可欠である。「研究実績の概要」で記したように、犠牲還元剤、[Ru(bpy)3]2+、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系においては、[Ru(bpy)3]2+の分解が主な失活理由であることが判明しているため、本年度は、広く一般的に用いられている[Ru(bpy)3]2+に代わる光増感剤として、高い耐久性が期待できる半導体である硫化カドミウム(CdS)を用いた水溶液中での光化学的二酸化炭素還元反応に関して検討を行った。犠牲還元剤、CdS、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系において検討を行った結果、CdSの高い耐久性によって光化学的二酸化炭素還元反応の触媒活性は6時間以上にわたって持続することが明らかとなった。一方、CdSを用いたことによって、水素生成反応も同時に進行してしまうため、触媒反応の選択性が著しく低下してしまうことも明らかとなった。従って次年度は、CdSを用いた光触媒反応系において、二酸化炭素還元反応の選択性を向上させることを目的として研究を進める必要がある。しかし、CdSを用いることによって光触媒機能の耐久性を大幅に向上させることに成功したことから、本研究課題は当初の計画通り順調に進んでいると考えられる。「これまでの進捗状況」に記したように、次年度は犠牲還元剤、CdS、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系において、水素生成反応の進行を抑制し、二酸化炭素還元反応の選択性を向上させるための研究を進める計画である。水素生成触媒反応はCdS表面において進行していることから、有機吸着剤によるCdSの表面修飾を検討する計画である。用いる有機吸着剤の分子量や被覆率を高度に制御することによって、正電荷を有するコバルトポルフィリンとの静電相互作用は阻害せずに、水分子の表面吸着のみを立体障害によって阻害し、水素生成反応の進行を抑制することができると期待している。一方、CdSを用いた光触媒反応系においては、触媒反応の進行に伴ってCdS粒子の凝集が徐々に進行し、光増感機能が低下してしまうことが判明している。上述の有機吸着剤を用いた表面修飾によって、CdS粒子の凝集を防ぐことも可能になると期待できることから、この研究を進めることによって、二酸化炭素還元反応の選択性を向上させるだけでなく、耐久性のさらに向上も可能であると期待できる。

一方、負電荷を持つコバルトポルフィリンを用いた場合においては、このような効果は一切観測されなかった。以上の結果は、正電荷を持つコバルトポルフィリンは、弱塩基性水溶液中において負に帯電したCdSに静電的な相互作用によって引き寄せられるため、CdSからの高エネルギー電子の移動が進行しやすいのに対して、負電荷を持つコバルトポルフィリンは、CdSとの静電反発によってCdS近傍に存在できないため、高エネルギー電子の移動に不利であり、触媒反応に関与できないということを示している。従って、犠牲還元剤、CdS、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系においては、光増感剤であるCdSと二酸化炭素還元触媒であるコバルトポルフィリンが静電的な相互作用によって近接していることが重要であることを明らかにした。本研究課題においては、高耐久かつ高選択的に二酸化炭素還元反応を駆動できる水溶液中での光触媒反応系を構築することを目的としている。この目的を達成するためには、高い耐久性を持ち、高効率かつ高選択的に二酸化炭素還元反応を駆動できる高性能な触媒を開発することが必要であるだけでなく、高い耐久性を持ち、優れた光増感機能を示す光増感剤を開発することも不可欠である。「研究実績の概要」で記したように、犠牲還元剤、[Ru(bpy)3]2+、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系においては、[Ru(bpy)3]2+の分解が主な失活理由であることが判明しているため、本年度は、広く一般的に用いられている[Ru(bpy)3]2+に代わる光増感剤として、高い耐久性が期待できる半導体である硫化カドミウム(CdS)を用いた水溶液中での光化学的二酸化炭素還元反応に関して検討を行った。犠牲還元剤、CdS、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系において検討を行った結果、CdSの高い耐久性によって光化学的二酸化炭素還元反応の触媒活性は6時間以上にわたって持続することが明らかとなった。一方、CdSを用いたことによって、水素生成反応も同時に進行してしまうため、触媒反応の選択性が著しく低下してしまうことも明らかとなった。従って次年度は、CdSを用いた光触媒反応系において、二酸化炭素還元反応の選択性を向上させることを目的として研究を進める必要がある。しかし、CdSを用いることによって光触媒機能の耐久性を大幅に向上させることに成功したことから、本研究課題は当初の計画通り順調に進んでいると考えられる。「これまでの進捗状況」に記したように、次年度は犠牲還元剤、CdS、およびコバルトポルフィリンからなる水溶液中での光触媒反応系において、水素生成反応の進行を抑制し、二酸化炭素還元反応の選択性を向上させるための研究を進める計画である。水素生成触媒反応はCdS表面において進行していることから、有機吸着剤によるCdSの表面修飾を検討する計画である。用いる有機吸着剤の分子量や被覆率を高度に制御することによって、正電荷を有するコバルトポルフィリンとの静電相互作用は阻害せずに、水分子の表面吸着のみを立体障害によって阻害し、水素生成反応の進行を抑制することができると期待している。
理科学習促進のための言語活動に関する研究-アーギュメント概念の導入を踏まえて-

学習における言語の重要性については,指摘されてきているものの,実際の授業場面においては,主に実験活動場面において様々な言語活動が行われているものの,その内容については実験の手続きに関する会話が中心的であり,生徒同士によって社会的に意味が構成される場面が少ないという現状がある。本研究では,授業場面で学習者同士の言語活動を促進させ,しかも,その内容を学習にとって有意なものへと変容させていくことを目的としている。本年度は,英国にて行われたIDEASプロジェクトを基礎にしつつ一連の探究活動の過程において活用可能なワークシートを開発し,実証的に検討を加えた。ワークシート開発の視点は,「アーギュメントのモデル化」,「アーギュメントの構成要素の表出」,「意見の分かれそうな学習課題の設定」である。これらの要素を踏まえたワークシートを用いて授業実践を行ったところ,アーギュメントの構成要素の一つである根拠の利用頻度が対照群と比べ有意に高くなることが明らかとなった。また有意差はないものの,実験の結果から得られたデータを踏まえて自身の意見を主張できる学習者も増加し,論理の筋の通った主張を行うことのできる学習者が増加した。これらのことから,上記ワークシート開発のための視点がアーギュメントの構成要素の一つである根拠の利用の促進のために有効に作用すると考えられる。本研究の目的は,argumentの機能と様式を明確にし,理科学習促進のためのargumentを実際の理科授業の中で生じさせる指導の方策を創出することである。この目的を達成するために採用1年目の年次計画として次の3点を設定していた。それらは,(1)argumentを指導する立場にある教師に対する教師用指導書であるIDEAS教材を分析対象にし,argument導入のための教授方策を明らかにすること,(2)上で得られた知見を踏まえて日本の理科学習にargumentを導入する際の教授方策を提案すること,(3)日本理科教育学会や日本科学教育学会で研究の成果を発表し,IDEAS教材におけるargument指導の特質の分析など,ある程度まとまった段階で学会誌へ投稿すること,である。(1)と(3)については,2011年11月に日本理科教育学会の学会誌である理科教育学研究に「理科教育におけるアーギュメント導入のための教授方略-IDEASプロジェクトに焦点をあてて-」と題して論文が掲載された。本論文は,IDEAS教材の作成者らの著した文献をもとに,IDEAS教材作成の背景や,教材にある要素が取り入れられた背景について分析を行ったものである。(2)については,2011年11月に(1)から得られた知見を踏まえ,試行授業を行った。対象は茨城県における公立中学校3年生である。本実践の報告については(3)とも関連するが,2011年12月に行われた日本理科教育学会の関東支部大会にて「アーギュメント促進のための教授ストラテジーに関する事例的研究-アーギュメントの構成要素を取り入れたワークシートの開発-」という題目にて口頭発表を行った。理由は次の通りである。前項に記載したように(1)から(3)を採用1年目の目標として設定しており,これらの計画について,(1)IDEAS教材を分析し,その背景とともに(3)論文として日本理科教育学会の学会誌である『日本理科教育学研究』に掲載されたこと,またそれを基に,(2)試行授業を行ったことからである。来年度は,試行授業のデータをもとに教授方略を精緻化していく。行った授業の評価は,具体的には,研究計画に基づき,(1)理科学習が促進されたかどうか,(2)argumentが生じたかどうか,また,これらの相互の関係について統計的処理を行い,argumentと理科学習との関連をより詳細に探っていく。さらに,この実証的検討を重ねることで教授方略を精緻化させていく。
高齢者向け食品開発への応用を目指した食品の力学特性と咀嚼プロセスの体系的関係解明

高齢者向け食品で多く用いられる軟らかいゲルからゾル状の食品を中心として、力学測定値とヒトの咀嚼計測値、官能評価値との対応関係を体系的に解析した。広範囲な物性を示すチーズを例として多くの変数の関係解明、蕎麦等に見られるすする食べ方と噛む食べ方との比較、嚥下時の食物の流速に対応する力学機器測定法、平成21年度から採用された「えん下困難者用食品」の基準の問題点提起等を行った。平成21年4月に厚生労働省は、旧「高齢者用食品」に含まれていた「そしゃく困難者用食品」と「そしゃく・えん下困難者用食品」を廃止し、「えん下困難者用食品」の評価方法と物性基準を新たに策定した。新採用された食品テクスチャー評価法は、基本的には古くから行われてきた2バイトテクスチャー解析法で、「硬さ」「付着性」「凝集性」を得るものであるが、10mm/sという速度条件は文献にほとんど見られないほど速い。2バイト法では試験機が連続的に上下運動するために、とくに運動方向が変わる際の速度が測定値に及ぼす影響が懸念された。そこで本法の適用性を、市販の介護食品、増粘多糖類を混合して調製した軟らかいゲル及びゾルに対して、4種の市販装置を用いて調べた。手持ちの試験機では正確に測定できないものもあったため、10mm/sが可能なように装置を改造し、10mm/sと文献で多く報告例の見られる1mm/sを比較した。力学センサが移動するタイプの装置では、10mm/sで運動の向きが変わる度にノイズを検出し、えん下困難者用食品」の基準を満たすような試料の場合、測定値に及ぼす影響は大きかった。また、等速に達するまでに加速時間がかかる装置、停止する位置が指定値よりも著しく進んでしまう装置、指定位置の近くで減速する装置等、特徴は異なるが、理想的な運動を行える機種は少ないことがわかった。これらの問題は1mm/sであれば、ほとんど無視できる程度に小さいと考えちれた。新厚生労働省の基準は、ヒトの咀嚼速度を考慮して10mm/sが採用されたものと思われるが、用いる機器によって数値が変わる方法で基準値を出すことは問題があると考えられた。医療用超音波画像解析装置を使用して、市販増粘多糖類からレオロジー特性の異なる試料を調製し、それを健常若年者が嚥下する際の咽頭部での運動速度を解析し、粘度との関係を明らかにした。近年の超高齢社会では、咀嚼・嚥下機能が低下し食べられる食品に物性上の制約が生じ、栄養不良から自立生活ができなくなる高齢者が増えており、咀嚼・嚥下しやすく、栄養的にも優れた食品の開発が必要である。本年度は、高齢者に必要な栄養素、特にたんぱく質やカルシウムが豊富で、エネルギーも高いチーズについて、テクスチャーに特徴のある市販品および試作したプロセスチーズのモデルを用いて検討した。試料のテクスチャーを2バイトテクスチャー試験、テクスチャー官能評価、及び咀嚼・嚥下時の閉口筋及び開口筋の筋電位測定から、咀嚼しにくさ、嚥下しにくさに関わるパラメータを得て、それらの相関関係を調べた。機器測定および官能評価で、かたさ値が高いチーズ試料は、咀嚼時間と閉口筋の筋電位振幅が大きかった。かたさ値が同程度の場合、付着性が高い試料の方が、咀嚼に必要な筋活動量が高値になった。また、口腔内に付着しやすいチーズは、咀嚼後半の開口筋活動量が大きく、律動的な閉口筋活動が消失してから最終嚥下が起きるまでの時間も長かったことから、食塊形成が困難であることが示唆された。また、かたいチーズを一口大の塊状と細かく刻んだもので比較したところ、刻むと、咀嚼時間が有意に短く、咀嚼回数が有意に少なくなり、食べやすくできることが示唆された。この変化は、咀嚼初期の閉口筋活動時間と筋活動量が小さくなることに由来し、咀嚼中期、後期においては、形状による筋活動の差異は認められなかった。このように筋電位測定から、機器測定では評価できない咀嚼中に変化する、離水・唾液の吸収、粉砕度、唾液への成分の溶解、あるいは体温による融解などを総合的に反映した指標が得られたと考えられる。近年の超高齢社会では、咀嚼・嚥下機能が低下した者のために物性を調整した食品ニーズが増加している。平成21年度に、新しい「えん下困難者用食品」の基準が策定され、2バイトのテクスチャー測定法による、「かたさ」「付着性」「凝集性」の数値が提示された。そこで、物性の異なる食品の自由な咀嚼挙動を以下の三方法で測定し、上記の機器測定値、テクスチャー官能評価値との対応関係を検討した。

1)閉口筋である左右の咬筋の筋活動は主に「かたさ」およびそれに関係する性質に影響され、咀嚼しやすさを反映すると考えられた。また開口及び舌運動を反映する舌骨上筋群の筋活動は、高齢者向け食品の「付着性」や「凝集性」に関係があった。とくに「付着性」が大きな食品では第一嚥下の後で現れる舌骨上筋群活動が大きく、食塊形成にかかるエフォートの大きさを示していると考えられた。2)液体の嚥下と固形状食品を咀嚼後に嚥下するときの喉頭部における振動音におけるパターンは異なった。3)医療用超音波画像診断装置を使用して、ゲル状食品や液体食品を嚥下中の、ヒトの咽頭部における食物の流速を計測した。また嚥下開始時における舌中央部の上下運動を観察し、舌の上昇の平均速度が食品によらず約40mm/sであり、下降の平均速度がそれよりも速くゾル状食品で最大になった。流動特性である嚥下時の特性も「かたさ」による影響が見られた。ヒトの歯や舌の平均運動速度は約40mm/sであったが、この速度は市販力学装置では正確に設定できなかったため、疲労試験機の利用を試みた。また、「凝集性」については、固体と容器に入れないと流れてしまうような液体では意味が異なり、後者の「凝集性」は、水や低粘度液体で最大値を示すなど、凝集性よりは流動性を示すものと考えられた。
敵対的生成ネットワークを用いたノイズ除去手法の開発と生体信号への応用

本研究は,生体信号入力インタフェースの認識精度低下の一因である「乾式電極に由来するノイズ」を除去するアルゴリズムを開発するものである.本手法は,敵対的生成ネットワークを基に,その構造や学習方法を変更したものであり,従来の深層学習によるノイズ除去手法よりも,生体信号に適した性質を持つと思われる.これまでにも数値実験を通じた検討が行われてきたが,まだ分散の大きいノイズや非定常のノイズを上手に除去できる構成・パラメータは見つかっていない.今回は,より幅広いノイズに対応できるモデルを開発するとともに,実際の生体信号に乗った乾式電極ノイズを対象にモデルを最適化,その有効性を応用面から評価する予定である.本研究は,生体信号入力インタフェースの認識精度低下の一因である「乾式電極に由来するノイズ」を除去するアルゴリズムを開発するものである.本手法は,敵対的生成ネットワークを基に,その構造や学習方法を変更したものであり,従来の深層学習によるノイズ除去手法よりも,生体信号に適した性質を持つと思われる.これまでにも数値実験を通じた検討が行われてきたが,まだ分散の大きいノイズや非定常のノイズを上手に除去できる構成・パラメータは見つかっていない.今回は,より幅広いノイズに対応できるモデルを開発するとともに,実際の生体信号に乗った乾式電極ノイズを対象にモデルを最適化,その有効性を応用面から評価する予定である.
セルオートマトンによる構造形態の自律的生成

種々の形態創生の問題を数学的に整理し,セルオートマトンをこれらの問題に対する最適化の数理モデルとして提案することができた。その結果として非線型最適化問題の解析法としてのセルオートマトンの近傍則の開発と幾つかの問題への応用を行うことができた。さらにここで開発された「ニューロンモデル」と呼ぶ近傍則を拡張し,周期外力のような時間的に変動する外力下の形状決定問題に有効性も明らかとなった。また,固有振動数あるいは固有振動モードを制御する問題の形状決定問題,さらには特別な機能を有する構造形態の設計問題等さまざまな問題への可能性を検討できた。以上を箇条書きにまとめると以下に示すとおりである。1)形態創生問題の数理モデル発見的手法によって解析することを前提として最小重量問題,最大剛性問題,固有振動数制御問題などを整理し,数理モデルを確立した。2)形態創生問題のセルオートマトンセルオートマトンの持つ自己組織化の性質を用いて,効率的に解析する手法を開発した。3)動的外力下の形態創生問題への適用ニューロンモデルによる近傍即を用いて動的外力下の形態創生問題を解析し,その適用性と有効性を示すことができた。4)動的境界条件下の形態創生問題への適用ニューロンモデルによる近傍即を用いて動的境界条件下の形態創生問題を解析し,その適用性と有効性を示すことができた。5)慣性を考慮する形態創生問題への適用加速度運動を伴う構造物の最適形状を求める問題への適用が可能であるあることがわかった。6)振動問題への応用固有振動数制御問題への近傍側の拡張を検討し,これらの問題へ適用可能性を検討した。本研究は,発見的手法としてのセルオートマトンを構造のフォルムの決定やシステムの制御に適用する手法について研究することを目的としている。今年度は,種々の形態創生の問題を数学的に整理し,セルオートマトンをこれらの問題に対する最適化の数理モデルとして提案することができた。4)振動問題への応用固有振動数制御問題への近傍側の拡張を検討し,これらの問題へ適用可能性を検討した。

また,固有振動数あるいは固有振動モードを制御する問題の形状決定問題,さらには特別な機能を有する構造形態の設計問題等さまざまな問題への可能性を検討できた。以上を箇条書きにまとめると以下に示すとおりである。1)形態創生問題の数理モデル発見的手法によって解析することを前提として最小重量問題,最大剛性問題,固有振動数制御問題などを整理し,数理モデルを確立した。2)形態創生問題のセルオートマトンセルオートマトンの持つ自己組織化の性質を用いて,効率的に解析する手法を開発した。3)動的外力下の形態創生問題への適用ニューロンモデルによる近傍即を用いて動的外力下の形態創生問題を解析し,その適用性と有効性を示すことができた。4)動的境界条件下の形態創生問題への適用5)慣性を考慮する形態創生問題への適用加速度運動を伴う構造物の最適形状を求める問題への適用が可能であるあることがわかった。6)振動問題への応用固有振動数制御問題への近傍側の拡張を検討し,これらの問題へ適用可能性を検討した。