hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢者宅内での生活音計測による見守りシステムの開発

本研究は,日常を元気に生活している独居高齢者が安心して在宅で暮らせるために,家庭内で発生する音を計測することで,普段とは異なった状況を検知する見守りシステムを開発することを目的としている.本年度は,昨年度開発した生活音収集システムを利用して,実際の被験者による長期計測実験を行い,生活音計測の見守りシステムへの応用の可能性について検討した.実験は,2名の30代被験者宅で4週間,1名の80代独居高齢者宅で3ヶ月間行った.分析は,マイクロフォンセンサが検知した音圧データを1日単位にまとめ,その音圧の変動パターンを解析した.まず,各マイクロフォンセンサの信号をA/Dコンバータにて1KHzでサンプリング後,100ms毎にその中での最大値を求め,さらに,その最大値を10分単位で積分し,1日の室音パターンとした.この室音パターンを元に生活音計測による音圧パターンが日頃の行動状態を反映しているか,日々の室音パターン間同士の類似度を求め,曜日や行動別の類似性を調査した.結果として,平日の行動パターンがある程度規則的な若年被験者では,曜日の類似性が検出でき,独居高齢者では,定期的にデイサービスにいく行動パターンなどの類似性を検出することができた.したがって,室音から,生活の行動パターンがある程度把握できることが示唆された.また,台所で発生する音を検知することで食事の準備などの様子,夜間の無音状態検知により就寝状態の様子なども推測できることが示唆された.さらに,トイレで発生する水の流れる音などを検知することで,生理的な現象も把握でき,その回数や間隔を求めることで健康状態の推測に利用できることが明らかになった.音圧を計測する見守りシステムは,これまで開発されていないが,本研究によりマイクロフォンセンサを利用して室音を計測することで独居高齢者の見守りが行える可能性があることが明らかとなった.本研究は,日常を元気に生活している独居高齢者が安心して在宅で暮らせるように,家庭内で発生する音や振動を計測することで,家庭内事故などの異常事態を検知する見守りシステムを開発することを目的としている.本年度は,研究の初年度にあたり,生活音収集システムの開発および生活音・振動データの収集,分析を目標に研究を行った.まず日常生活の見守りのための生活音収集システムの設計・開発を行った.音・振動のセンシングには,小型のマイクロフォンセンサを用い,床の音圧計測用と空間の音圧計測用の2種類のものを作成した.そして,マイクロフォンセンサにより計測した信号を8chのセンサ接続装置を介してA/Dコンバータによりコンピュータに蓄積するようにした.次に開発した音圧収集システムを用いて,若年者を対象に計測実験を1週間被験者宅にて行い生活音データの収集を行った.センサを,玄関,居間,台所,トイレ,寝室,脱衣所の床および壁に設置し,生活の中で発生している床や空間の音を収集した.計測したデータの分析は,プライバシーの問題に配慮し,人間の耳で聞くことはせず,音圧レベル波形の信号処理により行った.その結果,一定時間(期間)の音圧レベルの積分値を蓄積することで,宅内での行動パターンの指標として利用できる可能性があることがわかった.しかし,瞬間的に発生する異常と考えられる音(例えば物を床に落とす等)などの分析については,日常生活上で発生する他の音(ドアを閉めるなど)と区別することが現段階で困難であることがわかり,現在分析手法の検討をしている.さらに,来年度の高齢者実験に向け,システムが有線の場合,配線作業に手間がかかるだけでなく設置場所にも多少の制約がでるため生活音収集システムの無線化について検討したが,ノイズ,セキュリティ,費用などの面で現段階では課題が多いことが判明した.本研究は,日常を元気に生活している独居高齢者が安心して在宅で暮らせるために,家庭内で発生する音を計測することで,普段とは異なった状況を検知する見守りシステムを開発することを目的としている.本年度は,昨年度開発した生活音収集システムを利用して,実際の被験者による長期計測実験を行い,生活音計測の見守りシステムへの応用の可能性について検討した.実験は,2名の30代被験者宅で4週間,1名の80代独居高齢者宅で3ヶ月間行った.分析は,マイクロフォンセンサが検知した音圧データを1日単位にまとめ,その音圧の変動パターンを解析した.まず,各マイクロフォンセンサの信号をA/Dコンバータにて1KHzでサンプリング後,100ms毎にその中での最大値を求め,さらに,その最大値を10分単位で積分し,1日の室音パターンとした.この室音パターンを元に生活音計測による音圧パターンが日頃の行動状態を反映しているか,日々の室音パターン間同士の類似度を求め,曜日や行動別の類似性を調査した.結果として,平日の行動パターンがある程度規則的な若年被験者では,曜日の類似性が検出でき,独居高齢者では,定期的にデイサービスにいく行動パターンなどの類似性を検出することができた.したがって,室音から,生活の行動パターンがある程度把握できることが示唆された.また,台所で発生する音を検知することで食事の準備などの様子,夜間の無音状態検知により就寝状態の様子なども推測できることが示唆された.さらに,トイレで発生する水の流れる音などを検知することで,生理的な現象も把握でき,その回数や間隔を求めることで健康状態の推測に利用できることが明らかになった.

音圧を計測する見守りシステムは,これまで開発されていないが,本研究によりマイクロフォンセンサを利用して室音を計測することで独居高齢者の見守りが行える可能性があることが明らかとなった.
運動視における運動方向の弁別と判断に関与する脳内機構の研究

本研究は、サルの脳のどの領域がどのレベルの運動視覚の処理に関与しているか、また、それらの領域がどのような様式で運動視覚の情報を処理しているかの解明を目指して行われた。その目的のため、日本側では、サルの運動視の様式を心理物理学的にテストし、運動視の知覚、認知、方向判断に関与する脳内部位をPET計測によってマッピングした。PET計測に際して、運動視の課題の開発と訓練を支援するため、米国スタンフォード大学医学部のニューサム教授の研究室からスタックが3回に渡り来日した。また、研究方法と研究結果の打ち合わせを、日本で3回、米国で4回行った。このため、日本での打ち合わせのため、ニューサムから3回来日するとともに、日本側も4回渡米した。米国内での打ち合わせの最終回はPET研究ではパイオニアの1つであるセントルイスのワシントン大学で行い、PETデータの処理法、データの解釈などを巡って貴重な情報が得られた。一方、米国側では、PET計測の予備的結果を受けて、神経細胞レベルでの研究を頭頂連合野を中心に実施した。日本側、米国側の一連の研究の結果、運動視覚の情報処理に関与することの知られている上側頭溝後部のほか、頭頂葉後部が重要な役割を果たすこと、また、頭頂葉後部の神経細胞が、運動方向の判断に関連した活動を示すことが明らかになった。これらの研究成果は日本側、米国側の密接な連携によってはじめて実現できたものである。物が動くとき、その動きの方向やスピードを判断したり、回転、縮小、拡大など複雑な動きを見分ける視覚機能(運動視)は、重要な視覚能力のひとつである。サルの脳では、MT野(第5次視覚野)が運動視に重要な役割を演じていることが知られている。しかし、運動視に関連する領域はMT野以外にも複数個存在し、それらの役割は十分わかっていない。本研究では、サルの運動視の様式を心理物理学、脳の局所破壊による脱落症状の行動学的解析、脳の局所刺激による行動変化の解析、ニューロン活動の解析、脳の活動部位の機能マッピングなどの手法を用いて解明し、脳のどの部位が運動視のどのレベルの処理に関連するか、さらに脳のどの部位が動きの方向の判断を行うかを明らかにすることを目指している。本年度は、まず知覚レベルで運動視がどのように扱われているかを調べる目的で、注視課題(1点を数秒間見続け視線を動かさない課題)の逆行中に、動くランダム・ドットおよび静止したランダム・ドットを呈示し、サルの脳のどこが活動するかをPETを用いて計測した。ランダム・ドットの表示のノウハウはスタンフォード大学のニューサムが提供し、PET計測は日本側で、ニューサムの参加を得て行った。MT野の他、上側頭溝前壁、頭頂連合群、前頭連合野、小脳などに活動部位を同定した。本年度の後半は、平成8年度に向けての準備を行った。その1つは弁別条件(運動方向の判断を要求する学習課題)の導入で、この課題の訓練に熟練したニューサムの研究室のスグルが来日し、サルの訓練を行った。また、運動視のコントロールとして色視覚のテストを行うためのパラダイムを開発するため、ニューサムの研究室のデ-アンジェルスが来日し、プログラムの開発に当った。次年度は弁別課題遂行時の脳内活動部のマッピングとニューロン活動の解析を行う予定である。本研究は、サルの脳のどの領域がどのレベルの運動視覚の処理に関与しているを、その情報処理様式とともに解明することを目指している。この目的のため、サルの運動視の様式を心理物理学的にテストし、運動視の知覚、認知、方向判断に関与する脳内部位をPET計測によってマッピングし、マッピングした脳領域からニューロン活動を記録解析している。初年度は、米国側、日本側で2回のミーティングを持ち研究方法などについて打合わせをおこなった。また、ニューサムの研究室のスタッフが来日し、日本側のプログラム開発とサルの訓練を支援した。今年度は、日本側では、訓練を終了したサルで、暗い画面の中央の赤い点を注視するとき、ランダムドットを受動的に見ているとき、ランダムドットの動きの方向を判断し目を動かして答える課題の3条件でPET計測した。

その結果、運動視覚の情報処理に関与することの知られている上側頭溝後部のほか、頭頂葉後部、前頭葉眼窩部、尾状核などに活動を見いだした。PET計測実験の一部にはニューサムが来日して参加し、データ解析を行った。運動視覚のデータとの比較のため色の弁別課題遂行中のサルの脳内部位のマッピングも行い、色の弁別では、第4次視覚野、TEO野、TE野、海馬などに活動点があり、全体として運動視覚で背側の脳が、色視覚の場合は腹側の脳の活動することを示した。これらのデータの一部は、11月の北米神経科学会および3月の日本生理学会で発表した。米国側では、日本側の支援のもとに立体視条件で呈示して運動視覚の脳内機構を、PETで活動の見いだされた頭頂葉後部からニューロン活動を記録することによって解析した。渡米した三上、長谷川、山根、田仲はこの実験の一部に参加するとともに、研究成果について意見交換を行った。この研究成果の一部は11月の北米神経科学会で発表した。本研究は、サルの脳のどの領域がどのレベルの運軌視覚の処理に関与しているか、また、それらの領域がどのような様式で運軌視覚の情報を処理しているかの解明を目指している。その目的のため、今年度は日本側では、サルの運動視の知覚、認知、方向判断と、その情報を使って眼球運動を行うときに働く脳内部位をPET計測によってマッピングした。まず、三上らは、平成8年度の研究成果を11月にニューオリンズで行われた北米神経科学会で発表するとともに、その後、スタンフォードに立ち寄って研究の進捗状況について打ち合わせを行った。つぎに、サルのPET計測の研究支援のため、ニューサムらが1月に来日し、共同実験を行うとともに、得られたデータについて意見交換を行った。さらに、2月に三上が渡米し、ヒトで同様の実験を行っているセント・ルイスのワシントン大学で、ヒトのデータとの比較のための意見交換を行った。ここではまた、ニューサムに参加してもらい、サルのPETデータの解析方法についても討議した。つぎに、チンパンジーのPET計測を行っているジョージア州立大学を訪れ、チンパンジーでのPET計測についても意見交換した。これらと平行してニューサムらは、PET計測のデータを参考に頭頂連合野からニューロン活動を記録し、運軌視との関連を解析した。本研究によって、日本側では、視覚ターゲットヘの眼球運動とターゲットなしの眼球運動で異なる脳部位の働くことを明らかにした。一方アメリカ側では、運軌視の方向判断に伴い頭頂連合野のニューロンの働くことを明らかにした。これらの成果は平成10年度の北米神経科学会で発表の予定である。本研究では、日本側とアメリカ側とが密接な情報交換のもとにお互いの成果をそれぞれの研究計画に生かしつつ効率的な研究を進めることができた。
サービスシステムの客観的分割表現と受給者の個人的特性の分離手法の構築

研究代表者・分担者が過去に考案したサービスの表現手法における要素選定作業をより客観的・体系的にするため,(1)サービス提供プロセスの分割記述,(2)サービス機能の分割記述,および(3)機能と提供プロセスの接続を対象に取り組んだ.具体的には,条件分岐や同期などの構造が予め定義されたWorkflow PatternsをISM法を用いて階層化し,提供プロセスモデルの構成支援法を提案した.計算機へと実装し,評価実験を行った結果,提供プロセスモデルの構築に関する知識や経験に乏しい設計者に対する有効性が示された.特に多種多様な条件分岐を含む提供プロセスモデルの構築において効果的であることが明らかとなった.研究代表者・分担者が過去に考案したサービスの表現手法における要素選定作業をより客観的・体系的にするため,(1)サービス提供プロセスの分割記述,(2)サービス機能の分割記述,および(3)機能と提供プロセスの接続を対象に取り組んだ.具体的には,条件分岐や同期などの構造が予め定義されたWorkflow PatternsをISM法を用いて階層化し,提供プロセスモデルの構成支援法を提案した.計算機へと実装し,評価実験を行った結果,提供プロセスモデルの構築に関する知識や経験に乏しい設計者に対する有効性が示された.特に多種多様な条件分岐を含む提供プロセスモデルの構築において効果的であることが明らかとなった.新たなグローバル競争力のあるサービスの創出支援には、サービスに対する科学的・工学的研究が強く求められている。研究代表者・分担者らはこれまでに要素分解を基本としてサービスを表現する手法を確立した。しかしながら、その要素選定作業は属人的であり、科学的客観性の導入が求められている。本研究では、経験と勘に極度に依存しない体系的なサービスづくりを目指し、サービスシステムの客観的な分割表現と、特性の数値解析手法の開発を目標としている。具体的には、本年度は(1)サービス提供プロセスの分割記述、(2)サービス機能の分割記述および(3)サービスの機能と提供プロセス記述の接続について中心的に取り組んだ。提供プロセスおよび機能という異なるモデルを協調して統合的に用いるためには、それらの間の対応関係をまず明らかにしなければならない。仮に一方の機能モデルが事前に設計済み(固定化)されていたとしても、もう一方の提供プロセスの記述に慣れていない設計者にとっては、条件分岐、繰り返し、例外処理などを含むプロセスの複雑な構造を、各機能要素と対応づけた上で、どのように、またどの程度まで詳細に構成すれば良いかを理解することは容易ではない。本年度は、機能モデルの機能要素から提供プロセスへの展開(分割表現)について、プロセスの構造パターンに着目した支援が有効と考え、Workflow Patternを用いた機能モデルから提供プロセスへの構造的な展開の支援法について提案した。これは、本研究が目指している、VTR画像という客観情報を基にしたサービスシステムの分割表現を実現していく上での基礎となる内容である。また、Workflow Patternから設計者ができるだけ容易に、かつ適切なパターンを選択できるよう、ISM法によってWorkflow Patternの構造化を行った。さらに構造化したWorkflow Patternから適切なパターンを選択可能となるように対話形式による選択支援を提案した。本研究が目的とする客観的な提供プロセスの分割およびシミュレーションを実現するためには、その前提となるモデル化の妥当性が担保されていなければならない。この様な視座に立ち返り、本年度は一者が単独で行う業務フローを記述したパターン集「ワークフローパターン」を用いた提供プロセスの客観的なモデル化についての基礎研究を推し進め、その有効性を示すことに努めた。具体的には、昨年度提案した手法を用いて、(a)ワークフローパターンによるモデル化支援を用いない場合、(b)ワークフローパターンの一覧をそのまま提示したモデル化支援を用いた場合、(c)目的に応じて選択がし易い様に、ISM法を用いてワークフローパターンを分類・構造化したモデル化支援を用いた場合、の3つの条件下において被験者実験を行い、検証を行った。評価実験の結果、提供プロセスモデルに関する知識や経験に乏しい設計者に対して提案手法の有効性が示され、以下の結論が得られた。・条件分岐は、多種多様な派生形があるとともに、その使用方法が多様であり、設計者の知識や経験に強く依存する。ワークフローパターンを用いることは、こうした条件分岐を含むべき提供プロセスモデルの構築において、特に効果的に働く。・ISM法により階層化した結果を利用した支援(先述の(c))によって、設計者の理解度が高まり、かつ使用目的・状況に合わせた利用が促される。これは、プロセスの標準化を図る上で有効である反面、設計者はパターンの選択と配置のみに注力してしまいがちであり、パターン間の結合や個別カスタマイズなどのその後の設計操作が十分に行われなくなる危険性もあるため、注意が必要である。最終年度は、ワークフローパターンに限らず、サービス利用者と提供者間のやりとりなどを対象とした別のパターン集「インタラクションパターン」へと既存の提案手法を拡張することを行う。新たなグローバル競争力のあるサービスの創出支援には、サービスに対する科学的・工学的研究が強く求められている。(a)本年度はまず、昨年度までに取り組んだ、Workflow Patternを用いた機能モデルから提供プロセスへの構造展開支援に関する成果の投稿論文化を行った。投稿論

文化の過程においては、サービスの業務プロセスを扱った関連研究との差異の明確化、提案手法の妥当性に関する論理的記述の強化、および多重比較検定を用いた被験者実験のデータの分析・考察を行った。(b)次に、これまで所与のものとしていた機能モデルについても、提供プロセスの分割記述や提供プロセスとの統合利用を見据えた形でその構築方法を精緻化した。具体的には、研究代表者・分担者らの既存成果に対して、吉川によるサービス工学研究(機能研究)の視点とマーケティング分野におけるサービスドミナントロジック研究の視点を統合した。潜在機能と顕在機能、交換価値と使用価値、機能と使用、価値提案と価値共創などの諸概念を整理し整合を取ることで、提供者の提供プロセスおよび受給者の使用プロセスを経てサービスの機能がどのように変容をしていくかを計算機上にモデル化するための手法を考案した。今後、(a)(b)の成果を統合することで、本研究が当初より掲げていた、機能と提供プロセスの客観的要素選定とそれらの統合利用に基づいた、より体系的なサービス設計方法の構築を期待できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。サービス工学26年度が最終年度であるため、記入しない。VTR画像の解析による、提供動作の自動分割および行動要素の抽出についてはやや遅れている。解析のための基本的な環境および計算機処理は整っている一方で、研究実績の概要で述べた様に、サービス機能と提供プロセスとの対応関係が本研究の本質的なテーマであるため、本年度はそちらに注力した。研究室の学生が取り組む研究テーマとの兼ね合いから、今年度は基礎的な手法構築とその検証に注力せざるを得なかった。そのため、交付申請書に記載したサービスシステムの時間特性の定量解析および実験環境の構築が遅れている。当初の研究計画にあるVTR画像の記録・解析についての小テーマを進め、それを、本年度に達成したサービスの機能表現に基づいた提供プロセスの構造的記述支援と結びつけることが、今後の研究の主な推進方策である。後は当.初の研究計画に記した内容から変わりない。来年度は、研究代表者が過去に開発してきた手法を積極的に取り入れながら、交付申請書に記載した当初計画を踏襲する形にて、本研究課題を推進する。具体的には、以下の3項目である。(a)受給者の立場からみたサービスの構造的特性の定量解析(b)サービスシステムの時間特性の定量解析(c)実験環境の構築とシステム統合26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに述べた様に、「VTR画像の解析による提供動作の自動分割および行動要素の抽出」のテーマの実施時期を後ろにずらし、その一部を次年度に行うこととした。
温度感受性リポソームを用いた網膜微小循環動態評価システムの開発

ダイオードレーザー及び温度感受性リポソームを用いた網膜微小循環動態評価システムを用いて、サルにおける局所的な網膜循環を評価した。立体眼底カメラを用いることで網膜毛細血管での3次元的な循環動態を観察し評価した。核染色蛍光色素であるアクリジンオレンジ及び走査型レーザー検眼鏡を用いてサル及びラットの生理的条件下及び種々の病態における白血球網膜循環動態を観察した。サルに実験的網膜静脈分枝閉塞症(BRVO)を作製し白血球動態を観察した結果、白血球は閉塞側の静脈や毛細血管を低速度でとまりながら逆流し網膜浮腫近傍の細静脈に多く集積していた。これによりBRVOでの無血管域の発生や網膜浮腫の継続への白血球の関与が示唆された。ラットにインターフェロンを投与すると、網膜血管への白血球粘着や網膜毛細血管床での白血球捕捉が観察され、インターフェロン網膜症の微小循環障害に白血球が関与している可能性が示唆された。さらにこの変化に対する種々の薬剤の効果を検討した。用いた薬剤はステロイド、血小板活性因子拮抗剤、スーパーオキシドジムスターゼで、そのすべてにおいてインターフェロンによる白血球の網膜毛細血管床への捕捉は軽減された。これにより臨床的な応用とともに、薬物による循環障害に白血球と血管内皮との相互作用が関与している可能性が示された。フルオレセインナトリウムを用いた色素希釈法にて、自然発症糖尿病モデルであるGK(後藤-柿崎)ラットの網膜微小循環の長期変化を検討した。その結果、GKラットは対照群に比べ糖尿病発症後1カ月の時点から網膜循環血流量の有意な減少がみられ、その傾向は3カ月、5カ月の時点でも同様であった。網膜主幹動静脈径に有意な変化がみられなかったことから、GKラットの網膜循環異常には、毛細血管を中心とする微小循環レベルにおける変化が関与していると推察された。脈絡膜循環動態を観察するための蛍光色素であるインドシアニングリーン(ICG)を用いて、ラットの生理的条件下における白血球の脈絡膜循環動態を検索した。ICGをラットに静注すると、通常のICG蛍光造影が観察された後、脈絡膜血管内に多数の過蛍光点が観察された。末梢血染色標本の蛍光顕微鏡での観察によりこの過蛍光点が白血球であることが示唆された。この過蛍光点をマーカーとしてラット脈絡膜静脈における白血球動態を定量的に評価し得た。立体撮影可能な眼底カメラに光凝固の為のダイオードレーザーを組み込み、レーザー照射後0.10秒から5秒の間隔で眼底を蛍光撮影できる装置を作製した。これにより眼底を観察しながらレーザーを発射することで、標的とする血管で温度変化を起こすことの可能なシステムを完成させた。

相転移温度が41度であるdipalmitoylphosphatidylcholine(DPPC)とdipalmitoylphosphatidylglycerol(DPPG)の脂質を用い、5,6-carboxyfluorescein(CF)を封入した約200ミクロンのsmall unilamelar vesicle(SUV)を逆相蒸発法およびエクストルーダーを使用して作製することに成功した。薬剤を加えて脂質膜を破壊しCFの含有量を算定し、ほぼ有効量が封入されていることを確認した。作製したCF封入SUVの温度感受性を調べ、ほぼ42度に脂質の相転移のピークがあることを確認し、生体を損傷せずに生体内で脂質内の含有薬物を放出できる温度であることを確認した。作製したCF含有リポソームをサルの下肢静脈から注入し、眼底を上記のシステムにて観察しながら網膜静脈にレーザーを照射した。照射した場所から下流にのみ蛍光色素が流出するのが認められた。従来の蛍光眼底撮影とは異なり脈絡膜からの蛍光はなく、またレーザーを何度も照射することで繰り返し目的とする場所にのみリポソーム封入内のCFを投与することができた。レーザーを照射後異なる間隔で立体蛍光眼底撮影を行い、網膜微小循環を評価した。レーザーを照射した血管や周囲の網膜には明らかな異常は認められなかった。網膜微小循環を評価する全く新しい方法として、核染色蛍光色素であるアクリジンオレンジをサルに静注し、走査型レーザー検眼鏡を用いて白血球の生体内染色を行い、網膜微小循環における白血球動態を観察できる方法を開発し現在その評価を行っている。これにより微小循環内の白血球の役割について明らかにされるものと思われる。昨年完成させたダイオードレーザー及び温度感受性リポソームを用いた網膜微小循環動態評価システムを用いて、サル網膜における局所的な網膜循環を評価した。立体眼底カメラを用いることで網膜毛細血管での3次元的な循環動態を観察し評価した。網膜微小循環を評価する新しい方法として、核染色蛍光色素であるアクリジンオレンジを用いて、サルおよびラットで白血球の網膜循環動態を観察した。網膜を観察する為に走査型レーザー検眼鏡を用いた。まず、サル及びラットにおける生理的条件下にて網膜白血球動態を研究した。サルにおいて黄斑部における白血球動態を観察した結果、白血球は一過性に止まりながら毛細血管内を流れ、後毛細血管細静脈では血管壁に沿いながら流れることが観察された。ラットでは細動脈分岐部で白血球は速度の速い枝へ流れ込みやすく、毛細血管網では白血球が不均等に配分され、白血球の短絡路が示唆された。次に、サルにおいては実験的網膜静脈分枝閉塞症(BRVO)を作製し白血球動態を観察した。白血球は閉塞側の静脈や毛細血管を低速度で止まりながら逆流し、網膜浮腫の近傍の細静脈に多く集積していた。これらのことより、白血球がBRVOにおける無血管域の発生や網膜浮腫の継続に関与していることが示唆された。ラットにおいては、インターフェロンを投与した後、網膜血管に白血球が粘着していたり、網膜循環に白血球が捕捉されているのが観察され、インターフェロン網膜症における微小循環障害に白血球が関与している可能性が示された。一昨年完成させたダイオードレーザー及び温度感受性リポソームを用いた網膜微小循環動態評価システムを用いて、サル網膜における局所的な網膜循環を評価した。フルオレセインナトリウムを用いた色素希釈法にて、自然発症糖尿病モデルであるGK(後藤-柿崎)ラットの網膜微小循環の長期変化を検討した。
核融合装置における密結合超伝導コイルの電流最適制御の研究

核融合実験装置では、プラズマの平衡維持と位置制御等から、複数の接近したコイルの電流を独立に制御する必要がある。プラズマの動的変化に伴い磁場には擾乱が生ずるため、電流制御に於いてはこれを打ち消すような動的な電流制御が要求され、この擾乱に対して制御系が常に高い安定性を保持するロバスト性が要求される。本研究では、相互に強く結合し、外部から強い擾乱を受けるコイル群に対して、各々コイル電流値をそれぞれ独立且つ速やかに高精度で目標値に整定させると共に、外部擾乱による影響を受けにくい電流制御系を開発することを目的としている。平成9年度は、全て超伝導コイルで構成される大型ヘリカル実験装置(LHD)のコイル電流最適制御に対しての応用を試みた。先ず、6ケの密結合の超伝導コイルのインダクタンスマトリックスの評価(理論値超伝導状態での実測値の比較検討)、電圧リップル低減のためのL-Cフィルタとこれに伴う制御遅れの最適化、電流制御に必要な演算処理容量と計算機システムの構成、等である。一方、閉ループを形成する極低温支持構造物に対しては、超伝導コイルの端子から観測される等価インピーダンスの周波数応答から推測している。電流制御アルゴリズムとしては、インダクタンスマトリックスを用いた状態方程式を直接計算し、電源電圧の指令値を決定する方法を用いている。LHDの冷却は平成10年2月より冷却を開始し、超伝導状態を確認した段階である。実機LHDでの電流制御特性の実証、H∞制御理論の適用等による完全干渉電流制御は今後の課題とする。磁気閉じ込め型核融合実験装置では、複数の接近したコイル電流を独立に制御する必要がある。プラズマ実験に伴い磁場には擾乱が生ずるため、電流制御に於いてはこれを打ち消すような動的な電流制御が要求され、この擾乱に対して制御系が常に高い安定性を保持するロバスト性が要求される。平成8年度は、完全ディジタル制御方式による電流制御アルゴリズムの検討とその有効性を検証するための実験装置の製作を行った。電流制御アルゴリズムにはサイリスタの不等時間サンプル系での高次の項を省略しない理論の検討と、それを実現するために32ビットの制御計算機(VME)とサイリスタ変換器との間のインターフェースドライバーソフトウエアの開発を行った。一方、実験的検証のためのハードウエアとしては、1.洩れ磁束型の鉄心付リアクトルを用いた核融合実験装置の密結合模擬負荷コイル、2.既存のサイリスタ電源2台のアナログ制御の完全ディジタル制御化、等を整備し、実験のための環境を整備した。平成9年度は、VME計算機システムと本年度整備した実験装置を結合し、テストプログラムにより動作確認を行う。次に、サイリスタ電源の電流値を独立且つ速やかに高精度で目標値に整定させる制御プログラムの最適化を実験装置を用いて行う。更に、実験結果の纏めと、大型核融合実験装置用コイル電源システムへの適用性を更に追及する。
多層コラーゲン膜を用いた真皮結合組織再生の研究

ウイスターラットの背部に約2センチ×2センチの全層皮膚欠損部を作成し、多層牛コラーゲン膜を縫合固定する。その後1週、2週、3週、4週、と経時的に同部の組織標本を作成し、HE染色の後、光顕での観察を行った。1週目では牛コラーゲン線維はほとんど存在しており、その間隙に多数の炎症細胞とともに線維芽細胞の遊走が観察された。2週目では牛コラーゲン線維の吸収がみられ、また多数の線維芽細胞の中にコラーゲン線維が不規則な配列で存在していた。3週目では、牛コラーゲン線維はほとんど吸収され観察されなかった。また線維芽細胞に代わり、コラーゲン線維が増生しコラーゲン膜とほぼ同程度の厚さになっていた。4週目では3週と余り変化はなく、コラーゲン線維がさらに密に不規則に入り組んで増生していた。またこのころになると最上層のシリコンシートは完全に浮き上がっていた。以上のことから、牛コラーゲン膜を用いた場合には良好かつ生体に近いコラーゲン線維の増生が獲得できると考えられた。
過剰2型免疫応答に対するフェイルセーフシステムとしての好塩基球活性化制御

好塩基球は、そのIL-4産生能から2型ヘルパーT(Th2)細胞応答やアレルギー反応に重要であり、その頻度やIL-4などのサイトカイン産生能の制御異常は、非感染時において自発的なTh2バイアス、SLE様自己免疫疾患を引き起こすことが知られている。本研究では、IL-3によって刺激した活性化好塩基球とは対照的にIL-3非存在下で同時間培養(starvation)した"starved"好塩基球はFceRI架橋に対するIL-4産生応答を示さず、好塩基球はFcεRI架橋に応答するためには活性化状態に無ければならない。抗アポトーシス因子Bcl-X_Lをレトロウイルスベクターを用いて導入した好塩基球についても同様な解析を行い、IL-3除去によるアポトーシスは応答性には無関係であることを見いだした。ミクロアレイ解析によって様々な遺伝子がstarvationによって低下することが明らかになっており、これら遺伝子のうちBcl6やSOCS-1などがFcεRI応答性制御に関与している可能性を見いだし、検討を加えている。一方、好塩基球のIL-4産生を誘導することが知られているプロテアーゼアレルゲン、パパインに対するセンサーのシグナル伝達についても検討を行った。パパイン刺激にもFcRγ分子が必要であるが、FcεRI応答と同様にパパインに対する応答も"starved"好塩基球では見られないことが明らかとなった。さらに、FcεRIを細胞表面に発現できないFcεRIβ鎖を欠損するマウス由来の好塩基球のパパイン応答性は、野生型好塩基球に比較して約50%に低下していることが見いだされた。従って、FcεRIはパパインセンサーとしての機能を持つが、それ以外の分子もまたセンサーとして機能しており、それらの応答性もFcεRIと同様な制御の下にあることが明らかとなった。1L-3によって刺激した活性化好塩基球とIL-3非存在下で同時間培養した"starved"好塩基球よりそれぞれRNAを調製し、ミクロアレイ解析を行った。IL-3除去によるアポトーシスの影響を避けるために、抗アポトーシス因子Bcl-XLをレトロウイルスベクターを用いて導入した好塩基球についても同様な解析を行った。その結果、これまでに知られているIL-3誘導遺伝子以外にも、転写因子、フォスファターゼ、キナーゼを含む多くの遺伝子についてその発現が上昇、もしくは下降することが明らかになった。これらのうち、いくつかの遺伝子について、培養好塩基球に強制発現、もしくはノックダウンすることによってFcεRI架橋に対する応答に影響があるか否かを検証しているが、未だにIL-3依存的にFcεRI架橋刺激に対する応答性を付与する遺伝子の発見には至っていない。上記と並行して、paired Ig-like receptor-B(PIR-B)欠損好塩基球がどのようにしてIL-3に対して高応答となっているのかを明らかにする為に、昨年度作成し、抑制作用に変化が見られたPIR-B分子細胞内ドメインの欠失変異体をPIR-B欠損好塩基球へ導入し、IL-3で刺激し、細胞内シグナル伝達分子(アダプター、キナーゼ等)の活性化(リン酸化、核移行など)の検討を行っている。現在の所、PIR-B作用の直接の標的分子の同定には至っておらず、探索を継続している。
肝と周辺臓器の肝再生調節に関する研究-移植過小グラフトの至適門脈血行動態の解明-

ブタを用いた肝切除ならびに部分肝移植の実験においては、適切なサイズの門脈・下大静脈シャントを形成したグループでの肝再生が最も良好であり、門脈圧と門脈血流のバランスが重要であることが判明した。同時に、シャントを形成しないグループにおいては過度の門脈圧のために小腸粘膜に障害が生じていることが証明された。さらに、ラットを用いた肝切除モデルで肝臓周辺臓器からの肝再生促進因子の遺伝子発現状態を観察すると、小腸と脾臓でHGF,VEGF,HGFAのメッセンジャーRNA発現が亢進していることが確認され、良好な肝再生をえるためには肝臓だけでなく、周辺臓器の環境の設定が重要であることが確認された。一方で、生体肝移植の臨床においては、レトロスペクテイブ臨床研究で生体肝移植後の門脈圧が20mmHg未満であることが移植された部分肝の再生に重要であることが発見された。この成果をプロスペクテイブ臨床研究として発展させ、生体肝移植後の門脈圧を20mmHg未満にして、なおかつ十分な門脈血流を確保する(脾臓摘出、下腸間膜静脈・左腎静脈シャント作成、あるいは側副血行路の遮断を利用)ことによって、レシピエント生存率を90%以上に向上させた。研究代表者が平成18年度に京都大学に異動してからは、上記の三重大学での成果を京都大学での生体肝移植に応用し、平成18年度19年度のレシピエント生存率を90%以上に改善した。さらに、門脈圧を17mmHg未満までにコントロールしながら十分な門脈血流を維持することによって、過小グラフト(graft-recipient weight ratio;GRWRが0.80.6)であっても良好なレシピエント生存率を達成できたことから、それまでのGRWRの安全下限であった0.8を0.7まで下方に設定し、できるだけドナーの負担の少ない左葉を使用する生体肝移植を推進している。【目的】臨床症例における成人生体肝移植の至適門脈血行動態につき検討した。【対象と方法】成人間生体肝移植27例を対象とした。移植肝は左葉グラフト(LG)6例、右葉グラフト(RG)12例、中肝静脈付右葉(MHV+RG)9例で、全例移植時に門脈圧(PVP)<20mmHgとなるよう側副血行路の処理を調節あるいは脾摘(n=2)を施行。手術終了時のPVP並びに門脈血流(PVF)を次につき検討した。(1)PVF, PVF/移植肝重量ならびにPVF/PVPと(a)移植肝機能(b)腹水量(2)PVF/PVPに影響を与える因子。【結果】移植肝血流再開後のPVP、PVF、PVP/移植肝重量、PVF/PVPは心拍出量,中心静脈圧と相関せず、PVPとPVF間にも相関なし。(1)(a)PVFとPVF/PVPは、術後血清ビリルビン濃度の最高値と強い逆相関(r=-0.63:r=-0.60,P<0.01)、1ヶ月目のINRとも逆相関(r=-0.41:r=-0.51,P<0.05)を示し,PVF, PVF/PVPが大きいほど術後肝機能は良好であった。(b)PVF/PVPと術後3日間及び7日目の腹水量は逆相関(r=-0.45:r=-0.41,P<0.05)を示し、PVF/PVPが高いほど腹水量は低値を示した。

(2)PVF/PVPはMHV+RGが高く、PVF/PVP/移植肝重量はLGとMHV+RGが高かった。【結論】(1)移植肝を良好に保つ為にはPVP<20mmHgとした上でPVF、PVF/PVPを高く保つことが有効と考えられた。(2)移植肝単位重量あたりのPVF/PVPはLG=MHV+RG>RGである為、同じ肝重量であるならばLGやMHV+RGを用いた方がPVF/PVPは良好と考えられた。ブタを用いた部分肝移植を行い、至適な肝再生を得るための門脈圧と門脈血流量のバランスについて検討した。30%の部分肝を同所性に移植し、門脈・下大静脈シャントを作成しない群(NS群)、大きなシャント群(LS群:シャント直径10mm)、小さなシャント群(HS群:直径5mm)の3群に分け、生存率、移植肝の各種パラメーター、および小腸粘膜の組織像を比較した。閉腹前の門脈血流量(ml/min)/門脈圧(mmHg)は、NS群、HS群、LS群でそれぞれ772/18.4、411/12.0、645/13.7であった。術後7日目の生存率はそれぞれ、83%、0%、83%であった。NS群とLS群で移植後7日目の肝組織を比較すると、肝細胞の壊死、バルーニング、脂肪沈着すべてにおいてNS群で悪化していた。また、7日目の小腸粘膜もNS群で明らかに障害が進行していた。以上のデータは、昨年度の臨床研究で得られた新しい知見、すなわち生体肝移植後の肝再生は門脈圧と門脈血流の微妙なバランスの上に成立しているという仮説を客観的に支持するものであり、さらに過度な門脈圧は移植肝のみならず小腸粘膜にも障害をおよぼすことが証明され、生体肝移植の臨床応用に大いに貢献するデータであると考える。次にラットを用いた肝切除モデルで、肝臓周囲の臓器の肝再生促進因子の遺伝子発現状況を観察した。肝臓以外の小腸と脾臓で、肝切除によりVEGF、HGF、およびHGFAのmRNA発現が亢進していることを見いだし、良好な肝再生を得るためには小腸を含む肝臓周囲の環境も重要であることを示唆した。生体肝移植臨床においては、上記の動物実験からの成果を駆使し、門脈圧と門脈血流量のバランスをとることを心がけ、昨年度1年間にグラフト/レシピエント体重比が0.8%未満(0.57-0.79、平均0.72)のsmall-for-sizeグラフトの移植を13例に行ったが、生存率85%の良好な成績を達成した。
共有結合性有機骨格構造の設計と高速イオン伝導機能の開拓

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度の研究では、細孔サイズの大きな共有結合性有機骨格構造体を系統的に合成し、1次元チャンネルサイズと伝導との相関を明らかにし、最適な細孔サイズを定めることを検討する。平成30年度の研究では、ヘキサゴナール構造以外に、四角や三角、菱形など様々なトポロジーを有する共有結合性有機骨格構造体を合成し、細孔トポロジーによる伝導機能の発現を検討する。1.四角や三角、菱形のトポロジーを有する一連の共有結合性有機骨格構造体を合成し、そのガス吸着特性を評価する。2.優れた多孔性を有する共有結合性有機骨格構造体を選出し、イオンキャリアを導入して複合体を合成する。3.伝導度を検討し、伝導活性化エネルギーを算出する。4.構造と伝導との相関を明らかにし、最適な分子トポロジーを決める。
乾燥加熱を利用した糖リン酸化によるホエータンパク質の高機能化・多機能化

チーズの生産量は年々増加し、その副産物であるホエーの有効利用は重要な課題になっている。ホエーからホエータンパク質分離物(WPI)が製造され、食品加工素材として利用されているが、更なる用途拡大のため、高付加価値化が望まれている。本研究では、メイラード反応を利用してWPIにマルトペンタオース(MP)を結合させた後、リン酸塩存在下での乾燥加熱によりリン酸化することにより、WPIの高機能化・多機能化を目指した。そのために、WPIと迎を重量比1:0.3、pH8.0で溶解(2%WPI濃度)し、凍結乾燥後、50°C、相対湿度65%で3日間乾燥加熱し、メイラード反応によってMP-WPI複合体を調製した。次に、このMP-WPI複合体を0.1Mピロリン酸緩衝液(pH4.0)に2%濃度(WPIとして)で溶解し、凍結乾燥後、85°C、15日間乾燥加熱して糖リン酸化WPIを調製した。得られたリン酸化MP-WPIのリン含量は1.05%になった。糖リン酸化によるWPIの中性pH域での溶解度の減少は認められなかったが、pH4.0における溶解度はやや減少した。リン酸化WPIの電気泳動を行ったところ、構成タンパク質の移動度の増大が認められ、リン酸化によるマイナスチャージの増大が確認された。また、ゲル濾過モードHPLCの結果から、リン酸化によるタンパク質の重合や分子性状の変化が認められた。加熱処理後の試料溶液の可溶性タンパク質量から熱安定性を評価したところ、糖リン酸化WPIをpH7.0、90°Cで10分間加熱してもほとんど不溶化せず、糖リン酸化によってWPIの熱安定性が著しく向上することが明らかになった。糖リン酸化によりリン酸カルシウムの可溶化能が付与され、糖リン酸化WPIはカルシウム吸収促進作用を有することが示唆された。WPIの構成成分であるβ-ラクトグロブリンおよび牛血清アルブミンもWPIと同様に糖リン酸化され、糖リン酸化による構造変化も小さいことが分った。また、糖リン酸化により、β-ラクトグロブリンおよび牛血清アルブミンの抗原性が減少した。ホエーからホエータンパク質分離物(WPI)が製造され、食品加工素材として利用されているが、ホエーの更なる利用のため、,ホエータンパク質の高付加価値化が望まれている。本研究は、メイラード反応を利用してWPIにマルトペンタオース(MP)を結合させた後、リン酸塩存在下での乾燥加熱によりリン酸化することにより、WPIの高機能化・多機能化を目指した。そのために、WPIとMPを重量比1:0.3、pH8.0で溶解(2%WPI濃度)し、凍結乾燥後、50°C、相対湿度65%で3日間乾燥加熱し、メイラード反応によってMP-WPI複合体を調製した。

WPIにMPを結合した後ピロリン酸塩存在下で乾燥加熱すると、日数依存的にリン含量が増加し、5日間乾燥加熱したもので1.05%となり、機能特性改善に十分なリン酸基がWPIに導入されているものと考えられた。糖リン酸化によるWPIの中性pH域での溶解度の減少は認められなかったが、pH4.0における溶解度はやや減少した。リン酸化WPIの電気泳動を行ったところ、構成タンパク質の移動度の増大が認められ、リン酸化によるマイナスチャージの増大が確認された。また、ゲル濾過モードHPLCの結果から、リン酸化によるタンパク質の重合や分子性状の変化が認められた。加熱処理後の試料溶液の可溶性タンパク質量から熱安定性を評価したところ、糖リン酸化WPIをpH7.0、90°Cで10分間加熱してもほとんど不溶化せず、糖リン酸化によってWPIの熱安定性が著しく向上することが明らかになった。チーズの生産量は年々増加し、その副産物であるホエーの有効利用は重要な課題になっている。ホエーからホエータンパク質分離物(WPI)が製造され、食品加工素材として利用されているが、ホエーの更なる利用のため、ホエータンパク質の高付加価値化が望まれている。本研究は、メイラード反応を利用してWPIにマルトペンタオース(MP)を結合させた後、リン酸塩存在下での乾燥加熱によりリン酸化することにより、WPIの高機能化・多機能化を目指したものである。前年度において、メイラード反応を利用して、WPIにMP結合させると、その機能特性が著しく向上することを明らかにした。本年度は、WPIの主要成分であるβ-ラクトグロブリン(β-Lg)を糖リン酸化して、その構造変化と機能特性の変化を調べた。β-Lgとマルトペンタオース(MP)を重量比1:0.3、pH8.0で溶解し凍結乾燥後、50°C、相対湿度65%で3日間加熱してMP-β-Lgを調製した。これをピロリン酸緩衝液(pH4.0)に溶解し凍結乾燥後、85°Cで1、3日間乾燥加熱してリン酸化し、PP-MP-β-Lgを調製したところ、β-Lgの有機リン(PO)含量は乾燥加熱の日数に依存して増加し、3日間乾燥加熱したもののPo含量は0.87%であった。β-Lgの2次構造の変化をCDスペクトルで調べたところ、糖リン酸化による2次構造の変化は小さいことが示唆された。また、示唆走査熱分析の結果、糖リン酸化による変性温度の変化は小さいことが分かった。糖リン酸化によって、β-Lgのレチノール能の低下が認められた。β-Lg溶液は90°C、10分間の加熱でほぼ不溶化したが、糖リン酸化β-Lgでは79%が可溶性で、糖リン酸化により著しい熱安定性の向上が見られた。β-Lgの免疫原性は糖化によって有意に減少したが、リン酸化による影響は認められなかった。また、リン酸化によりβ-Lgにリン酸カルシウム可溶化能が付与された。一昨年度はメイラード反応を利用してWPIにMP結合させると、その機能特性が著しく向上することを、昨年度はWPIの主要成分であるβ-ラクトグロブリン(β-Lg)の糖リン酸化による構造変化と機能特性の変化を調べた。
低速高トルク駆動を可能とする磁気浮上回転機の高性能化に関する研究

本研究では,構造的に高トルクを発生可能なバーニアモータをベアリングレスモータと組み合わせたベアリングレスバーニアモータを提案している。本研究課題では,特に永久磁石の利用によるトルク密度向上を狙い,コンシクエントポール型の回転子構造を有するベアリングレスバーニアモータを提案し,その試作機を作成した。提案構造は,先行研究で提案したリラクタンス型と比べ,同一体格において,同程度の磁気支持力を維持しつつ2倍以上のトルク密度を達成できることを明らかにした。本研究では,構造的に高トルクを発生可能なバーニアモータをベアリングレスモータと組み合わせ,低速高トルク駆動と磁気浮上による完全非接触駆動を両立するベアリングレスバーニアモータを提案している。本研究課題では,研究期間内に特に永久磁石の利用による更なるトルク密度向上・高性能化を狙い,1.永久磁石によるトルク密度向上と電磁気力発生を両立する電動機構造の提案,2.三次元有限要素法解析を用いた試作機の設計・製作,3.実機試験による性能の評価,の実施を予定している。平成28年度においては,項目1と項目2を実施した。項目1については,トルク密度8 N m/lを目標として永久磁石型ベアリングレスバーニアモータの構造を検討し,高いトルクと軸支持力とを両立する「コンシクエントポール型ベアリングレスバーニアモータ」の構造を提案した。提案構造は,先行研究で提案した永久磁石を用いないリラクタンス型と比べ,同一体格において,同程度の電磁気力を維持しつつ2倍以上のトルク密度である11.6Nm/lが達成できることを明らかにした。項目2については,三次元有限要素法解析ソフトウェアのJMAGを用いて,提案構造の詳細な解析を実施した。具体的には,電動機の極数,固定子と回転子の歯数,その他の構造的な寸法比が,トルクや浮上のための電磁気力に対してどのように影響するのか等を調査した。しかし,調査項目が当初の想定以上に多くなってしまったために,わずかに遅れが生じ,年度末までに完了を予定していた試作機の設計は未完了である。平成29年度の初期において,早急に試作機の設計を完了するとともに,試作機の製作に取り掛かりたい。平成28年度は,永久磁石型ベアリングレスバーニアモータの構造の提案と,提案構造の詳細の電磁界解析による設計指針の確立および試作機の設計が,主な実施内容であった。進捗の遅れた理由は,後者の提案構造の電磁界解析において,調査項目が当初想定していた分量から増加したためである。従来型のコンシクエントポール型ベアリングレスモータでは,電動機の極数と回転子の磁極数が等しく,極数が4以上であるときに脈動のない電磁気力を発生することが知られている。今回,提案した構造では,電動機の極数と回転子の磁極数が異なるが,回転子の磁極数は20程度と大きかったために,安定に電磁気力を発生できると考えていた。しかし,解析を進めると,実際には回転子と固定子の歯数の組み合わせによって同じ極数でも電磁気力の特性が大きく異なることが明らかになった。そのために,解析条件の組み合わせが当初想定していた分量を大きく超え,特性の調査に時間を要する結果となった。本研究課題では,構造的に高トルクを発生可能なバーニアモータに着目し,ベアリングレスモータと組み合わせることで磁気浮上の非接触という特長を維持したままに高トルクが発生可能な低速高トルク用途向けの磁気浮上回転機「ベアリングレスバーニアモータ」(以下,VBelM)を提案した。特に,トルク密度の向上と大きな磁気支持力の両立を目的として,永久磁石を使用したコンシクエントポール型の回転子構造を採用した,コンシクエントポール型VBelMを提案した。申請時の計画では,1高いトルク密度と磁気浮上を両立する構造の提案,2三次元有限要素法による試作機の設計・製作,3実機試験による性能の評価,の3項目を実施予定であったが,本報告時点で1および2は達成したが,3については未達成である。以下に詳細を述べる。ベアリングレスモータの設計において,磁気浮上のための磁路の確保が重要である。コンシクエントポール型の回転子構造では,回転子の磁石間鉄心部を磁気浮上のための磁束が通過するため,トルク密度の向上と磁気浮上のための電磁力確保を両立することが可能となることが明らかとなった。提案するコンシクエントポール型と従来型の永久磁石を用いていない同体格のリラクタンス型VBelMを比較すると,提案するコンシクエントポール型ではトルク密度は2.3倍に向上することができた。一方で,磁気浮上のための電磁力は0.54倍に低下した。今後,根本的な構造などの改善策を検討していきたい。本報告時点で,試作機の製作は完了しているが,実機試験の実施には至っていない。これは,試作機の機械設計を実施する際に,既存の設備を使用するために設計変更が生じ,その修正作業に時間を要したこと。さらに,試作機を製作した際に,外注した業者の手違いで完成した試作機の永久磁石配置や巻線構成に不備があり,その修正作業に時間を要したためである。

当初の計画では,平成28年度末までに試作機の設計を完了し,平成29年度において試作機の実機試験による特性の調査および,試作機を簡易ロボットアームに組み込んで実機試験を実施する予定であった。現状では,前述の磁気浮上特性に関する新たな事実の調査に時間を割いている状況である。しかしながら,磁気浮上特性の構造に対する依存性は,本研究課題で提案するコンシクエントポール型ベアリングレスモータ特有の現象である。また,その結果は今後,他の構造を検討する際にも非常に重要な情報になると考えられるため,十分な調査を行う必要があると考えている。そのため,平成29年度の研究計画の変更を考えいる。具体的には,年度末に予定していた簡易ロボットアーム試験の中止である。平成29年度の前半において,現状の解析結果を用いて試作機の設計・製作を行い,後半において完成した試作機による実機試験を実施する。これらの作業と並行して,提案構造の磁気浮上特性の解析を継続して進める。磁気浮上特性の調査を行うための時間を,簡易ロボットアーム試験の時間をもって充てる予定である。磁気浮上前述の研究の遅れにより,平成28年度に計画していた試作機の製作に取り掛かることができなかった。そのため,試作機の製作費等を次年度使用額として翌年に繰り越した。次年度使用額については,当初の予定通り試作機の製作費に充てる。
キク科ブラキスコ-ム属の染色体進化と分子進化

ブラキスコ-ム属29種および種複合体145集団の染色体数を算定した。6種で初めての染色体数を、2種で新しい細胞型を、2種で新たにB染色体を報告した。体細胞分裂中期の核型を30分類群で、前中期の核型を25分類群で分析した。半数染色体全長で、2倍の違いがある2群を識別できる。それぞれが単系統であるか否かは、今後の検討課題である。この2群間では、染色体サイズが2倍も異なるにもかかわらず、容易にF_1の雑種が得られる。この雑種では染色体凝縮が非同調的で、一方の親から由来した大型染色体は、全長に渡って早期凝縮がおきた。染色体凝縮のパタ-ンが異なる雑種でも、組合せによっては、高いゲノム間の親和性を示した。2群のそれぞれについて、染色体数はn=9から2まで変化しているにもかかわらず、半数染色体全長は一定で、ほとんど変化はみられなかった。核型の異同に基づいて、いくつかの分類群の整理が可能であった。染色体の腕比の変化は、本属の進化傾向と特別な関係を見い出せなかった。葉緑体DNAのRFLP解析は、19分類群を12種類の制限酵素で切断し、アガロ-ス電気球動法により、DNA断片長変異のデ-タを得た。17個の共有派生的突然変異を検出し、ノコンギク属を外群として最大節約法で系統樹を作成した。半数染色体異数系列の中で、n=3が4より由来した例を除き、むしろn=5、6、9(一部)の染色体数はn=4から由来したことが示唆された。これらのデ-タは、1)ブラキスコ-ム属ではn=9から急激にn=4までの減少がおこり、減少過程の分類群は絶減している。2)n=4レベルで、多数の種を分化させる二次的種分化がおきた。3)現存するn=5,6,7,8,9(一部)をもつ種は、染色体数が増加する過程で生じた可能性が高い。等を示唆しており、本属の染色体進化が予想をこえて、はるかにダイナミックにおきていることが明らかになった。キク科ブラキスコ-ム属はオ-ストラレイシア地域に固有で約70種からなる植物群であるが、本属の染色体基本数には被子植物で最も少ないX=2から15に亘る著しい異数系列が見つかっており、染色体進化の研究対象としてきわめて興味深い材料である。本研究は、n=2を含む群の系統関係を分子系統学的手法を用いて解析すると同時に、従来の細胞遺伝学的手法で得られた情報と総合することで、少数染色体数が生じた過程とそこに働いた機構を明らかにしようとするものである。一昨年の採集で十分量の材料が得られた本属15種の植物を育成し、CTAB法により全DNAを抽出した。それらのDNAを20種の制限酵素で切断し、アガロ-ス電気泳動法によりDNA断片を分離した後、葉緑体DNAをプロ-ブとしたフィルタ-交換法によりDNA断片長変異のデ-タを得た。