hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本型SFMを指向した適応型人工林管理システム(AFMS)の構築

本研究では、日本型のSFMを指向した新たな適応型人工林管理・経営システムAFMS(Adaptive Forest Management System)を構築すべく、滋賀県及び三重県両県の公社造林森林を対象とした実証的研究を行った。具体的には、(1)ランドスケープエコロジーの概念による森林モザイク・パッチ構造の計量化と最適配置評価、(2)GIS・画像処理による空間属性情報のデータベース化と機能別ゾーニングの自動化、(3)GISを援用した収穫量配分モデル(HARVEST)の改良等、「森林機能区分、収穫管理、合意形成・意思決定」の3システムを統合した適応型人工林管理システムAFMSの構築を目指した。まず、三重県宮川村の緑資源機構管理森林250haを対象に、森林生態系・水土保全機能も視野に入れた長伐期育成循環型人工林の収穫計画・配分モデルの基礎部分について検討した。すなわち、HARVESTとGISを援用して、伐採規整条件に相応した伐採箇所の自動判定・収穫量の推定、森林モザイク構造の時系列分析等を中心に議論した。次に、HARVESTの改良、及び評価基準・指標の重み付けによる意思決定・合意形成システムについてモデル森林を対象に検討した。HARVESTは、本来、収穫計画に基づいた伐採パッチの配置から将来の森林の空間構造を予測することを目的に作成された収穫量配分・配置モデルであるため、林道からの到達距離や地形などの制約条件は考慮されていない。そこで、前処理として制限林地や生態系保護区域、水源・山地保全区域等を除外し、さらに、林道・作業道からの到達距離やDTMから推定した地形傾斜分布による情報を組み込んだゾーニングマップを作成することで、実際の施業計画や収穫計画に準拠した、許容伐期齢、伐採パッチサイズ、目標伐採量、隣接林分間の伐採規制等をパラメータとするモデルに改良することが可能となった。本年度は、三重県宮川村の緑資源機構管理森林250haを対象に、森林生態系・水土保全機能も視野に入れた長伐期育成循環型人工林の収穫計画・配分モデルの基礎部分について検討した。当該森林のスギ・ヒノキは、その林齢が7-8齢級に集中しているため、最近の木材需要や材価、生産費の厳しい状況を反映して、伐期の延長やこれに伴う契約の見直し等の対策が講じられつつある。基礎データ作成には、津水源林整備事務所管内の事業地経営図・森林現況簿、DTM解析用として国土地理院の数値地図、カラー航空写真等を用いた。スギ、ヒノキの長伐期育成循環型施業、針広混交林分による森林のモザイク化を想定して、分期、樹種、許容伐期齢、目標伐採面積、伐区面積、伐採方式、シミュレーション期間等をパラメータとした12タイプのシミュレーションを行った。その結果、伐区の大きさ、伐採方式、許容伐採齢や目標伐採量等の諸条件に相応した伐採個所や量が的確に推定されこと、分期ごとの伐採強度を高めることで目標とする伐採面積確保が容易となり伐採面積分布の適正化が図られること、最終分期において法正的な林分構造に漸近すること等が考察された。一方、緑被期間や隣接林分へのバッファリング等の生態学的な条件を考慮した伐採規整のパラメータを組み込むことで、伐採面の分散と小面積化が図られ、現状の比較的単純な大面積パッチ優占の構造から大小様々な大きさのパッチからなる多様なモザイク状の森林空間が形成されることも認められた。造林地の立地条件や更新・保育技術に関する側面、林内路網や搬出方式に関する技術的側面、労働力やコストに関する側面等を本システムにどのように組み入れていくかが次年度の主要な研究課題である。

最終年度に当たる本年度は、GISを援用した収穫量配分・配置モデル(HARVEST)の改良、及び評価基準・指標の重み付けによる意思決定・合意形成システムについてモデル森林を対象に検討した。HARVESTは、伐採パッチの面積規模、総伐採面積量、最低輪伐期齢等をパラメータとして、森林被覆タイプや遷移段階などの制約条件を考慮しながら、林齢情報を持つグリッド内にピクセル単位で伐採パッチを空間的・時間的に配置し、収穫量の配分を調整することが可能である。ただし、本来、収穫計画に基づいた伐採パッチの配置から将来の森林の空間構造を予測することを目的に作成された収穫量配分・配置モデルであるため、林道からの到達距離や地形などの制約条件は考慮されていない。そこで、GISとの互換性を利用することで、前処理として制限林地や生態系保護区域、水源・山地保全区域等を除外し、さらに、林道・作業道からの到達距離やDTMから推定した地形傾斜分布による技術的収穫可能区域等についての情報を組み込んだゾーニングマップをGIS上で作成することで、実際の施業計画や収穫計画に準拠した、許容伐期齢、伐採パッチサイズ、目標伐採量、隣接林分間の伐採規制等をパラメータとするシミュレーションモデルに改良することが可能となった。一方、HARVESTで出力された解析結果は、GIS上で視覚的に地図化することが可能であるため、森林管理者を含む様々な利害関係者にも理解しやすいものとなる。このことは、策定された管理計画について広範な意見を求める機会が増えることを意味し、かつそれらの意見を利害関係者にフィードバックすることで、管理計画の妥当性や客観性を高められる。モデル森林の利用-保全機能区分・ゾーニング法、渓流域や河畔域のバッファリング等を事例として本方式による適応性を検証した結果、合意形成や意思決定に際して効果的であることが認められた。
現代若者の再帰的ライフスタイルの諸類型とその成立条件の解明

本研究は、若者の再帰的ライフスタイルの構造と諸類型およびその可能性と問題点を解明しようとするものだ。そのために、本研究グループが1992年以来10年ごとに行ってきた3回の若者調査をふまえ、以下の三種類の調査を行う。すなわち、1)都市若者調査(2012年に続き4回目)、2)都市中高年調査(2012年に続き2回目)、3)全国若者調査(今回初実施)である。調査結果は、自己意識・関係性・文化・社会意識等の領域について、時間軸(経年比較・世代間比較)、空間軸(都市部・非都市部比較)の観点から分析される。1992年から10年ごとに、これまで3回実施されてきた若者調査研究の蓄積を継承しながら、若者のライフスタイル、意識、社会関係のあり方を、その社会経済的条件と、世代、時代および年齢による変化、都市と地方による違いを考慮しながら解明しようとする研究である。このため、3つの大規模調査を実施し、実証的な分析を行う。若者を対象とし、総合的な視点から継続的に行われる学術調査は他に例がなく、学術的な意義が大きい。これによって30年という長期にわたる若者の変化と、かつて若者だった世代の加齢による変化が社会学的に解明されると期待される。また若者の社会・政治参加の規定要因を解明することを通じて、社会的に有用な成果も期待できる。
サル側頭皮質内の視覚記憶関連部位間をコヒーレントに伝達する記憶情報の研究

視覚記憶課題遂行中のサル下部側頭葉サブ領域である36野クラスターから単一ユニット活動を記録し、同時にTE野から局所フィールド電位を記録することで、記憶課題遂行中に36野-TE野間を伝達する記憶情報を解析した。周波数ドメインのコヒーレンス解析を行ったところ、遅延期間中にβ周波数帯域でクラスター間がコヒーレントに活動していることが明らかになった。またこのコヒーレントな活動は、視覚刺激に選択的であることも明らかとなった。またクラスター間の局所フィールド電位同士の因果性解析を行ったところ、遅延期間中に36野からTE野へベータ帯域の信号が伝達されていることが明らかとなった。視覚記憶情報を想起する際に、サル下部側頭皮質内のサブ領域である36野とTE野間でどのような情報が伝達されているか調べるために、平成21年度に以下の研究を行った。2頭のマカクサルに対して、2つのフーリエ図形を図形対として記憶させる視覚長期対連合記憶課題を訓練した。麻酔下にて頭部固定具を取り付け、課題遂行中のサル下部側頭皮質から単一ユニット記録を行った。課題に関連した活動を示すニューロンの分布を調べたところ、課題関連活動を示すニューロンが密に集まっている部位(以下クラスター)を36野で1つ、TE野で複数同定した。同定した36野クラスターから単一ユニット活動を記録し、同時にTE野クラスターから局所フィールド電位を記録することで課題遂行中に36野-TE野間を伝達する記憶情報を解析した。周波数ドメインの相関解析を行ったところ、遅延期間中にβ周波数帯域でクラスター間がコヒーレントに活動していることが明らかとなった。またクラスター間の局所フィールド電位同士の相関解析を行ったところ、遅延期間中に複数の周波数帯域(β、γ周波数帯域)でコヒーレントな活動が見られた。これらの結果は、下部側頭皮質内のサブ領域間で記憶の想起情報が特定の周波数帯域で伝達されていることを示唆している。視覚記憶情報を想起する際に、サル下部側頭皮質内のサブ領域である36野とTE野間でどのような情報が伝達されているか調べるために、平成22年度に以下の研究を行った。2つのフーリエ図形を図形対として記憶させる視覚長期対連合記憶課題を学習した2頭のマカクサルを用いて電気生理学的記録を行った。前年度と同様に、同定した36野クラスターから単一ユニット活動を記録し、同時にTE野クラスターから局所フィールド電位を記録することで、課題遂行中に36野-TE野間を伝達する記憶情報を解析した。またクラスター間の局所フィールド電位同士のグランジャーの因果性検定を行ったところ、遅延期間中に複数の周波数帯域(β、γ周波数帯域)でコヒーレントな活動が見られた。
水流中の鼻内手術を利用した細径探触子による3D(立体)超音波画像診断の開発

我々が独自に開発してきた"鼻腔内の超音波細径探触子"と"顔面上にマーカーをおき、手術器具の位置をCT画像上に表示するナビゲーションシステム"とを併用して「細径探触子による超音波立体表示」の技術を確立することを目的として研究を行ってきた。つまり、ナビゲーターによって超音波探触子の位置・方向を知り、それと同時に得た超音波画像を再構成することで立体化への処理を行うシステムを構築してきた。これまでナビゲーションシステムの周辺装置の開発と平行して、顔面に固定し直線方向のみに可動性を限定した細径探触子の装置の改良を行い、このシステムによる立体表示の精度をさらに向上させている段階である。また我々の研究方法は以下の点で有利である。l)顔の骨というしっかりした枠組みをもつためナビゲーションの位置決めをしやすい。2)鼻孔より無侵襲で挿入できる。3)柔軟な探触子だけでなく、硬性の探触子まで幅広く自由に使える。4)超音波伝播に理想的な水で満たされた空間をもちいる。5)水、鼻腔粘膜、鼻腔内の骨(中鼻甲介骨、下鼻甲介骨、鼻中隔軟骨など)と、超音波画像濃度がはっきり異なる組織が対象であるため超音波解析が単純である。これらの利点を生かして細径探触子の可動制限を少なくして、自由に動く中での立体画像表示ができるようにするためには、まず、直線上に運動制限をせずに自由に動くが、彎曲しない棒状の細径探触子による立体画像の作成を試みている。現在の問題点は、同じ部位でも細径探触子からの距離や方向が変わるとエコー強度が異なることである。例えば、細径探触子と測定部位の間に高エコー域が多ければ、その背後のエコー強度は小さくなる。同じ測定部位で異なるエコー強度のデータが得られるが、平均化し整合性のあるエコー強度として処理していくソフトが必要である。最終的には、自由に動き彎曲する細径探触子による立体画像の作成を行いたい。
K3曲面の周期による新しい保型形式の構成

Kneser条件を満足する超越格子を持つようなK3曲面の周期写像を考え,周期写像の逆写像による保型形式の構成と,保型形式の環の構造の決定を行った.これは次数2のSiegelモジュラー形式をK3曲面の視点に立って拡張したことに相当する.次数2のSiegelモジュラー形式とは,主偏極Abel曲面のモジュライ空間に付随した保型形式である.Siegelモジュラー形式を,主偏極Abel曲面の代わりに,K3曲面のモジュライ空間に付随した保型形式と捉え,K3曲面の逆周期写像で構成した研究としては,2008年のA.Kumar氏,2012年のA.Clngher氏-C.Doran氏,2015年の本研究者-志賀弘典氏の研究がある.本研究者は本年度にClingher氏-Doran氏の研究結果をK3曲面の視点に立って自然に拡張した.即ち,超越格子がKneser条件という整数論的な条件を満たすような格子偏極K3曲面を考えて,その逆周期写像によって保型形式の構成を行った.このようなK3曲面は楕円曲面の構造を持ち,それは小平の記号でII*,IV*という特異ファイバーを持つ.このK3曲面の周期写像は,K3曲面のTorelli型定理と周期写像の全射性及びI.Dolgachev氏の結果を今回の場合に応用することによって,複素4次元のIV型Hermite対称領域への全射となることがわかる.この周期写像の逆写像を考えると,Hermite対称領域上の保型形式を得ることができる.この結果は論文(arXiv:1903.01282)にまとめられた.この論文で用いたKneser条件の手法は,ミラー対称性の研究で重要な特異点の半普遍変形に由来するK3曲面の研究にも用いることができると期待される.この可能性を追求するため,ミラー対称性の専門家の植田一石氏(東京大),橋本健治氏(東京大)との研究打ち合わせを行った.この計画の初年度の目標は,Siegelモジュラー形式をK3曲面の視点に基づいて自然に拡張することであった.本年度本研究者は,Kneser条件という二次形式の整数論的な条件に注目することによって,その目標を達成することができた.したがって研究はおおむね順調に進捗していると判断する.Siegelモジュラー形式は類体の明示的な構成に使えるなど強力な数論性を持つことが知られている.今回得られた保型形式も,やはり強力な数論性があると予想される.今後はこの数論性の考察を行いたい.まずは保型形式をテータ関数などの具体的な特殊関数で表示することを目指している.この際,今回得たK3曲面が非常に簡明な方程式で定義されることが大きな長所になると期待している.また,代数的組合せ論の専門家である大浦学氏(金沢大)との議論により,この保型形式のなす環は,Shepherd-Toddによる分類の33番目の複素鏡映群の不変式の環の構造との非自明な関係があると予想されるに至った.これはHirzebruchによって与えられた,Kleinの正二十面体群の不変式(すなわちShepherd-Toddの分類における23番目の群に対応する)とHilbertモジュラー形式との関係の,自然な高次元化を与えると予想される.今後この方針を追求したい.今回得た保型形式はLie群SO(2,4)に対応する.このことから,最近Langlandsプログラムの研究で重要性を増しているBianchiモジュラー形式という実モジュラー形式の明示的な構成をする際に今回の結果を利用することができる可能性が高い.この予想に基づき,本年度Bianchiモジュラー形式の専門家であるH.Sengun氏,T.Berger氏(英国,Univ.Sheffield)を訪問し,この予想について討論を行い,幾つかの見通しを得ることができた.今後,Bianchiモジュラー形式の明示的な構成に向け,この研究協力関係を発展させたい.Kneser条件を満足する超越格子を持つようなK3曲面の周期写像を考え,周期写像の逆写像による保型形式の構成と,保型形式の環の構造の決定を行った.これは次数2のSiegelモジュラー形式をK3曲面の視点に立って拡張したことに相当する.次数2のSiegelモジュラー形式とは,主偏極Abel曲面のモジュライ空間に付随した保型形式である.Siegelモジュラー形式を,主偏極Abel曲面の代わりに,K3曲面のモジュライ空間に付随した保型形式と捉え,K3曲面の逆周期写像で構成した研究としては,2008年のA.Kumar氏,2012年のA.Clngher氏-C.Doran氏,2015年の本研究者-志賀弘典氏の研究がある.本研究者は本年度にClingher氏-Doran氏の研究結果をK3曲面の視点に立って自然に拡張した.即ち,超越格子がKneser条件という整数論的な条件を満たすような格子偏極K3曲面を考えて,その逆周期写像によって保型形式の構成を行った.このようなK3曲面は楕円曲面の構造を持ち,それは小平の記号でII*,IV*という特異ファイバーを持つ.

このK3曲面の周期写像は,K3曲面のTorelli型定理と周期写像の全射性及びI.Dolgachev氏の結果を今回の場合に応用することによって,複素4次元のIV型Hermite対称領域への全射となることがわかる.この周期写像の逆写像を考えると,Hermite対称領域上の保型形式を得ることができる.この結果は論文(arXiv:1903.01282)にまとめられた.この論文で用いたKneser条件の手法は,ミラー対称性の研究で重要な特異点の半普遍変形に由来するK3曲面の研究にも用いることができると期待される.この可能性を追求するため,ミラー対称性の専門家の植田一石氏(東京大),橋本健治氏(東京大)との研究打ち合わせを行った.この計画の初年度の目標は,Siegelモジュラー形式をK3曲面の視点に基づいて自然に拡張することであった.本年度本研究者は,Kneser条件という二次形式の整数論的な条件に注目することによって,その目標を達成することができた.したがって研究はおおむね順調に進捗していると判断する.Siegelモジュラー形式は類体の明示的な構成に使えるなど強力な数論性を持つことが知られている.今回得られた保型形式も,やはり強力な数論性があると予想される.今後はこの数論性の考察を行いたい.まずは保型形式をテータ関数などの具体的な特殊関数で表示することを目指している.この際,今回得たK3曲面が非常に簡明な方程式で定義されることが大きな長所になると期待している.また,代数的組合せ論の専門家である大浦学氏(金沢大)との議論により,この保型形式のなす環は,Shepherd-Toddによる分類の33番目の複素鏡映群の不変式の環の構造との非自明な関係があると予想されるに至った.これはHirzebruchによって与えられた,Kleinの正二十面体群の不変式(すなわちShepherd-Toddの分類における23番目の群に対応する)とHilbertモジュラー形式との関係の,自然な高次元化を与えると予想される.今後この方針を追求したい.今回得た保型形式はLie群SO(2,4)に対応する.このことから,最近Langlandsプログラムの研究で重要性を増しているBianchiモジュラー形式という実モジュラー形式の明示的な構成をする際に今回の結果を利用することができる可能性が高い.この予想に基づき,本年度Bianchiモジュラー形式の専門家であるH.Sengun氏,T.Berger氏(英国,Univ.Sheffield)を訪問し,この予想について討論を行い,幾つかの見通しを得ることができた.今後,Bianchiモジュラー形式の明示的な構成に向け,この研究協力関係を発展させたい.本研究者は本年度において,所属研究機関を移動した.この移動のために,予定していた幾つかの国内出張計画を見合わせざるをえなかった.これが次年度使用額が発生した理由である.次年度使用額は2019年度の前半に,見合わせてしまっていた研究出張計画を改めて遂行するために使用する予定である.
活発な子どもを育むネットワーク支援策の開発に向けた研究

本研究は,活発な子どもを育むネットワーク支援の開発に向けた研究である。対象者は,東日本大震災による被災地の子どもとした。震災からの復旧は,我が国における喫緊の課題であり,本研究では,被災した子どもの健康支援となるところも目指した。縦断調査の結果,被災地の子どもは,活発に動けておらず,その傾向は,2年後,仮設住宅に住まう子どもにみられるようになった。その支援策として,ネットワークによる遠隔教育が考えられ,その効果を被災地以外で検討し効果が認められた。被災地では,社会環境が変化し,帰宅後の外出,外遊びが難しいため,遠隔教育は被災地域の子どもを活発にする一手段となり得る可能性がある。本研究の目的は,活発な子どもを育むことに焦点をあてた健康支援策を検討することである。その支援策として,ICT活用の有用性を模索することを目標に進行している。当該年度は,東日本大震災による子どもを対象に,身体活動状況について継続的に調査を行った。調査活動は,縦断的に自記式質問票とオムロン社製活動量計を用いて行っており,既に3回の調査を行った。当該年度の研究の成果は,国内外の論文に投稿し,3本が掲載されるに至った。震災後,半年後の子どもの心身状況について,その傾向を提供することができた。現在も,縦断データを分析し論文を投稿中であり,さらに成果を国内外へアウトプットするため分析を行っている。他の成果のアウトプットとして国内外学会,シンポジウム,地域セミナーなで発表を行った。当該年度の研究成果の意義は,ICTを活用した身体活動による健康支援策への発展に向けた身体活動の現状把握である。子どもの身体活動の現状を把握することは,ICTによる介入を模索する上で貴重な資料となる。子どもの身体活動状況に関する資料は未だ不足しており,子どもの現状を把握することは活発な子どもを育む支援策を考える上で重要である。本研究では,国内外で着目されている最新の身体活動に関する評価機器である加速度計を利用して子どもの状況を調査し,子どもの健康支援策の開発に向けて継続している。被災地では,未だ復旧作業が行われている。これら子どもの心身状況を継続して調査することは,今後生じることが懸念されている地震など災害後の状況を推察するのにも役立つ。これら調査活動は被災地への健康支援策にもなっている。その支援策として,ICT (Information and Communication Technology)活用の有用性を模索することを目標に進行している。当該年度は,東日本大震災による子どもを対象に,身体活動状況の継続調査,及びこれまでの調査データの報告を行った。震災から3年が経過したが,被災地では未だ復旧作業が継続されている。このような状況の中,子どもの座位時間に変化がみられ,研究全体を通じたこれまでの子どもの活動状況に関する縦断データでは,仮設住宅に住まう子どもの座位時間が,住まわない子どもに比べて増加していた。このことは,仮設に住まう子どもへの支援策を充実させることの必要性が考えられた。仮設住宅によってもその状況は異なり,仮設格差による活動状況の違いも考えられた。これら仮説に住まう子どもの活動状況を推進されるにあたって,町内外に数十仮設ある仮設を対象とすることは難しく,ICTによる遠隔教育を活用することが重要かもしれない。これら研究の意義として,まず被災地という特殊環境ではあるが,子どもの身体活動について縦断的に評価できたことは,子どもの体力向上,身体活動指針等を考える我が国の課題に少なからず貢献できると考える。次に,災害など子どもの遊びの環境が変化した時に,子どもの活動支援策を講じる上で貴重な資料となり得る。最後に,ICTにおける遠隔教育を活用する場面として,これら災害時を想定することが必要だと考えられた。本研究の目的は,子どもの身体活動に着目した健康支援策を検討することである。本年度は,未曾有の大震災が発生し,被災地では子どもの活動状況が大きく変化していることが推測され,被災地域からの要請もあり,またそれら子どもの健康支援策が急務であると考え,被災地の子どもを対象に活動した。調査は,縦断的に自記式質問票とオムロン社製活動量計を用いて行っている。既に,2回の調査を行った。これら活動は,親(PTA),学校現場,行政,研究機関等の協力による子どもを元気にする健康支援プロジェクトの一部として行われている。このプロジェクトは,さらに数か年,継続して行われていくことが計画されている。現在,自記式質問調査の結果は入力済みで分析等に至っている。

非活動時間について,程度が異なる3地域の中学生で比較すると,東北地方沿岸部の中でも極めて被災の程度が高い地域の子どもは,地震・津波による被害(人的被害)が最小限だった地域の子どもより非活動時間が高まっていることが明らかとなった。これら成果は,国内外で発表し,優秀賞を受賞するに至っている。学術論文にも現在投稿中である。被災地の子どもは,1年後の現在においても,津波で壊滅状態となった仮設住宅に住み,学校は複数が合併した中で授業が行われるなど,活動が制限された環境で生活をしている。これら環境で,子どもたちがどのような活動を行っているのかを明らかにすることは,国内外で少なく,その意義は高い。また,縦断的に評価するための協力体制は整い,ICT活用等の新しい健康支援策を検討することも可能である。被災地では復旧作業が継続して行われており,ICT利用のためのインフラ整備が未だ整備されていない。さらに,人口の流出が想定外に多く,学校が統合されるなど,学校現場は安定しているとは言いがたく,これら状況の中,子どもの心身状況を調査することが優先であったため要請もあり,被災地を対象とした健康支援策を考えていく必要性が生じたため本研究課題の今後の推進方策について,現在,対象地域では人口流出が著しく,学校の統合が行われ新しい組織が編成されたため,教育委員会,教職員,親(PTA),行政等と連携して進めていくことである。本研究課題の今後の推進方策について,対象としている被災地の子どもは今までにない環境下で生活しており,子どもを取り巻くソーシャルキャピタルである教職員,親(PTA),教育委員会,行政等と連携を高めていくことである。次年度に使用する研究費は,物品費用として活動量計電池等,成果を発表するための旅費,その他として,故障した機器の修理費用,データ入力委託費用,ICT機器レンタル費用,英文校正,別刷費用など研究成果発表費用等に充当することを予定している。次年度に使用する研究費は,活動量計の電池等物品費,成果を発表するための旅費,論文添削費用等に充当することを予定している。
新規な濾胞樹状細胞株を用いる抗体の親和性成熟機構の解明とその応用

新規に樹立したマウスの濾胞樹状細胞の細胞株FL-Yを用いて、抗体の親和性成熟過程を胚中心におけるB細胞の選択機構に焦点を当てて解析した。FL-Y細胞は、ヘルパーT細胞由来のサイトカインIL-21存在下で、B細胞死を誘導した。この細胞死には、FL-Yの産生するPGE2が関与することを明らかにした。IL-21とPGE2によるB細胞死は胚中心におけるB細胞の新規な負の選択機構を示唆するものである。1) FDC上での高親和性B細胞の選択機構の解明:胚中心内でFDCとの相互作用を介して、変異して多様化したB細胞から高親和性B細胞のみが選択される機構には、撰択に関与するサイトカインや細胞表面分子などに関して、不明な点が多い。本研究では、抗原特異性の明確か抗体可変部遺伝子ノックインマウスのB細胞を用い、FL-Y細胞との共培養系で、胚中心で進行している高親和性B細胞の選択過程をin vitroで再現できる実験系の構築を行った。その結果、IL-21単独ではB細胞の生存は促進されるが、FL-Y由来の低分子可溶性因子の共存下では、B細胞はアポトーシスに陥ること、FL-Y由来の可溶性因子はプロスタグランジンE2であることを発見した。これは胚中心B細胞の新規な負の選択機構を示唆するものである。2) B細胞のセントロブラストへの分化と急速な増殖反応の誘導胚中心でB細胞は急速に分裂し、高頻度に抗体遺伝子に変異を導入するセントロブラストに分化するが、どのような刺激によってこのような過程が進行するかは良く分かっていない。我々は、FL-Y細胞との共培養系で脾臓の前駆細胞から分化する新規な骨髄系細胞FDMが、B細胞のセントロブラストへの分化を強く促進することを見いだした。3)培養B細胞を用いる抗体作製システムでの効率的な高親和性抗体クローンの取得方法の開発:我々は、AID依存性に抗体遺伝子を変異させる能力を保持したニワトリB細胞株DT40-SWを用いて、個体への免疫を行うことなく培養細胞ライブラリーから効率的に抗体を取得できるin vitro抗体作製システムを開発している。上記1)、2)より得られた成果に基づき、点突然変異頻度を向上させ、高親和性抗体産生クローンを効率よく誘導する方法を開発することに成功した。株化濾胞樹状細胞(FDC)FL-Yを用いる独自のin vitroB細胞選択系を構築し、親和性成熟の基本的機構である胚中心におけるB細胞の生死を決定する機構を解析した。さらにこれらの研究成果に基づき、抗体を効率的よく取得できる抗体作製システムの開発も行った。主な検討項目は以下の3点である。1)FDC上でのB細胞の選択機構の解明:マウスB細胞とFL-Y細胞との共培養系で、胚中心での高親和性B細胞の選択過程を再現できる実験条件を確立した。その結果、IL-21単独ではB細胞の生存は促進されるが、FL-Y由来の低分子可溶性因子プロスタグランジンE2がB細胞にIL-21と同時に作用すると細胞死を誘導することを見いだした。この細胞死(アポトーシス)にはBimタンパクとそれを誘導する転写因子Foxo1が関与することを明らかにした。2)B細胞の増殖促進とセントロブラストへの分化誘導機構の解析胚中心でB細胞は活発に分裂し、抗体遺伝子に変異を導入するセントロブラストに分化するが、この過程を指令するメカニズムはほとんど分かっていない。我々は、FL-Y細胞と共培養した脾臓の非B非T前駆細胞から分化する新規な骨髄系細胞FDMが、B細胞のセントロブラストへの分化や活性化B細胞の増殖を促進することを見いだした。また、FDMの分化にはFL-Y由来のサイトカインIL-34が主要な役割を果たすことを見いだした。3)培養B細胞を用いる抗体作製システムの開発:我々は、抗体遺伝子を変異させる能力を保持した新規ニワトリB細胞株DT40-SWを用いて、培養細胞のライブラリーから効率的に抗体を取得できるin vitro抗体作製システムを開発しつつある。上記1)、2)より得られた成果に基づき、点突然変異頻度を向上させ、高親和性抗体を産生するクローンを効率よく単離する方法を確立した。濾胞樹状細胞(FDC)の細胞株FL-Yを用いてin vitroB細胞選択系を構築し、親和性成熟の基本的機構である胚中心B細胞の変異と選択の機構を解析した。さらにニワトリB細胞株DT40を用いてAIDによる変異導入機能について重要な新事実を発見した。概要は以下の3点である。T細胞由来のIL-21単独ではB細胞の生存は促進されるが、FL-Y由来の低分子可溶性因子プロスタグランジンE2がB細胞にIL-21と同時に作用すると細胞死が誘導されることを見いだした。この細胞死(アポトーシス)にはBimとそれの誘導に関与する転写因子Foxo1の発現促進が重要であることを明らかにした。

2)IL-34依存性新規単球系細胞FDMCによる、B細胞の増殖促進とセントロブラストへの分化誘導機構の発見;我々は、FL-Y細胞と共培養により脾臓中のc-kit陽性前駆細胞から分化する新規な骨髄系細胞FDMCが、B細胞のセントロブラストへの分化,増殖を促進することを見いだした。また、FDMCの分化にはFL-Y由来のサイトカインIL-34が必須であることを見いだした。3)DT40細胞を用いる抗体遺伝子への変異導入機構の解析;
がん・炎症病態におけるマクロファージの活性化―新たなメカニズムの解明に向けて

CD163はマクロファージに特異的に発現している分子であり、癌や様々な炎症状態で発現が増加することが知られている。Th2タイプのサイトカインでも誘導されることから、M2本研究ではCD163遺伝子欠損マウスを用いて、腫瘍および敗血症、肥満モデルを作成し、それぞれ野生型マウスとの病態の違いを解析した。また、培養マクロファージを用いて、それぞれの刺激に対する反応性の違いなどを解析した。CD163はマクロファージの好腫瘍性活性化、特にIL-6の産生に関与していることが明らかとなった。更に、敗血症ではCD163は炎症性反応を抑制していた。CD163遺伝子欠損マウスは肥満になりにくいことがわかった。敗血症性ショックにおけるCD163の役割を解明するために、大腸菌由来のLPSをマウスの腹腔内に投与し敗血症性ショックモデルを作成した。LPS投与により約3割のマウスが死亡した。生き残ったマウスの組織を調べると脾臓マクロファージにおけるCD163の発現増加が認められた。培養実験でも、マクロファージをLPSで刺激するとCD163の発現が有意に増加した。CD163ノックアウトマウスでLPS投与実験を行うと死亡率が約2倍に増加した。血中のサイトカインを測定するとCD163ノックアウトマウスでは抗炎症性サイトカインであるIL-10の濃度が低く、炎症性サイトカインであるIL-6やIL-1βの濃度が有意に高かった。CD163が敗血症性ショックで重要な役割を果たしていることが示唆されたが、今後詳細なメカニズムを解析する予定である。腎細胞癌における癌幹細胞と、マクロファージの重要性についても検討を行っている。癌幹細胞マーカーであるCD44の陽性部位では、CD163陽性マクロファージの浸潤が高く、CD163陽性マクロファージが癌幹細胞を誘導している可能性が考えられた。癌細胞とマクロファージを共培養すると癌細胞におけるCD44の発現が増加した。CD163ノックアウトマウスにおいて癌の発育を調べたところ、CD163ノックアウトマウスでは野生型に比べて、癌の大きさが小さい傾向があった。このことからCD163がマクロファージと癌細胞の細胞間相互作用に関与していることが示唆された。以前から、CD163ノックアウトマウスを導入し、敗血症モデルや腫瘍モデルでの実験を行っている。敗血症ではLPSを腹腔内に注射し、生存率を観察している。数日で半数以上がショックにより死にいたる。腫瘍モデルでは、LM8やMCA205などの腫瘍細胞を皮下に注射し、その発育や肺転移を観察する。CD163ノックアウトマウスでは、敗血症ショックの感受性が高いことや、IL-1やTNFなどの炎症性サイトカインの産生が増加していた。細胞培養実験でも同様の結果が得られた。CD163ノックアウトマウスでは、腫瘍の発育が抑制されていた。肺転移モデルでは、ノックアウトマウスでは転移巣の数が著しく低下しており、生存率も高かった。以上より、CD163が敗血症や腫瘍発育と関連性があることを突き止めた。ヒトの未分化肉腫を用いた検討では、組織内に多数のCD163陽性細胞数を認めた。CD163陽性マクロファージが多い症例ほど細胞の増殖や細胞分裂像が多く認められた。CD163はマクロファージに特異的に発現する受容体で有り、これまでヘモグロビンハポトグロビンの複合体を認識する受容体と報告されてきたが、我々の研究では、それ以外に未知のリガンドがあるのではないかと考えられた。マクロファージの活性化についても同遺伝子が発現していることで、免疫抑制性の分子などが産生されやすくなるようである。腫瘍モデルに関しては自然発症モデルを使用してみることも検討に入れている。CD163遺伝子欠損マウスでは、LPS投与後の死亡率が高い傾向であり、血中のIL-1bやTNF-aなどの炎症性サイトカインが増加していた。腹腔マクロファージを用いて、LPS刺激後のサイトカイン産生を調べたところ、やはりCD163遺伝子欠損マウスでは炎症性サイトカイン産生が増加していた。マイクロアレイ解析の結果からは、CD163遺伝子欠損マウスではiNOS産生が亢進しており、Arginase 1の発現が低下していた。CD163関連シグナル伝達経路を調べたところ、これといったはっきりしたシグナル伝達経路の同定には至らなかった。MCA205, LM8はいずれもCD163遺伝子欠損マウスで腫瘍の発育、進展が抑制されていた。また、共培養実験では、CD163遺伝子欠損マウス由来マクロファージと癌細胞を共培養しても、癌細胞の活性化誘導は野生型マウス由来マクロファージと比較して有意に弱い傾向にあった。CD163遺伝子欠損マウス由来マクロファージではIL6の産生が抑制されていた。ヒトの細胞を使った実験でも同様のデータが得られており、CD163はマクロファージにおける好腫瘍性活性化に関与していると考えられた。

CD163はマクロファージの好腫瘍性活性化、特にIL-6の産生に関与していることが明らかとなった。更に、敗血症ではCD163は炎症性反応を抑制していた。CD163遺伝子欠損マウスは肥満になりにくいことがわかった。上記二つの研究とも、H27年度中には一流の英文雑誌に投稿する予定である。CD163ノックアウトマウスでは、腫瘍の発育が抑制されていた。肺転移モデルでは、ノックアウトマウスでは転移巣の数が著しく低下しており、生存率も高かった。以上より、CD163が敗血症や腫瘍発育と関連性があることを突き止めたが、これらは新規の知見である。ヒトの未分化肉腫を用いた検討では、組織内に多数のCD163陽性細胞数を認めた。CD163陽性マクロファージが多い症例ほど細胞の増殖や細胞分裂像が多く認められた。CD163はマクロファージに特異的に発現する受容体で有り、これまでヘモグロビンハポトグロビンの複合体を認識する受容体と報告されてきたが、我々の研究では、それ以外に未知のリガンドがあるのではないかと考えられた。実験病理学細かなメカニズムを明らかにし、論文としてまとめる予定である。CD163ノックアウトマウスを用いた実験が主体であるが、敗血症モデルの検討や発癌モデルの検討など、予定計画の70%程度は達成出来た。前年度に到達出来なかった部分も急ぎで仕上げると共に、当初の予定通り研究を遂行する。大幅な予定変更はない。
Luminex法を用いた臓器移植後抗HLA抗体の慢性拒絶反応における役割の解明

移植後抗HLA抗体のスクリーニングを小児肝移植患者を対象として広く行い、その頻度やリスク因子を解析し明らかにした。抗HLA抗体陽性となるリスク因子について検討を行い、移植時年齢が3歳未満の症例ではドナー特異的抗HLA抗体の陽性率が高いことを明らかにした。このことにより、幼児期に肝移植を受けた患者には、積極的に抗体スクリーニングを行うことが妥当であると考えられた。さらに、スクリーニング範囲を小児肝臓移植患者全体に広げ、多変量解析を行うことにより、移植時年齢と抗HLA抗体出現が関連を認めた機序として、免疫抑制剤の維持量が独立したリスク因子として認められた。平成26年度においては、研究計画通り、当施設通院中の臓器移植患者に対し横断的に血清サンプルを採取・保存し、その一部の検体に対してLuminex法を用いた抗HLA抗体測定を行った。引き続き血清サンプルの採取・保存を継続するとともに、残りの検体の解析も進めていく予定である。当初の研究計画からの変更点としては、抗HLA抗体測定を他施設に依頼したことと、支給された研究費に合わせて肝・膵・腎移植患者のうち小児肝移植患者を優先的に対象とした2点が挙げられる。前者変更の最も大きな理由は、限りある研究費で可能な限り多くの測定を行うため、既に抗体測定に習熟している施設に依頼することにより検査にかかる費用を抑えることである。後者変更は、期間内に研究を遂行するために優先順位を付けたことによるが、今後、研究進行状況に合わせて膵・腎移植患者においても検討を進めていくことを予定している。現在までに8割程度に当たる56名分の解析を既に終えている状況である。測定結果の詳細な解析は平成27年度に行う予定としているが、対象患者からの同意の取得、血清サンプルの適切な採取・保存、さらには抗HLA抗体測定に関連する施設間の契約を含め、いずれにも問題は認めておらず、概ね予定通りと言える状況である。抗HLA抗体の経時的変化や慢性拒絶を始めとする臨床経過との関連に関する解析については平成27年度以降の課題であるが、小児肝移植後長期経過例における抗HLA抗体保有率に関しては既に得られた結果を集計・解析することにより、十分情報発信していけるものと考えている。平成26年度に引き続き、平成27年度においても研究計画通り、当施設通院中の肝移植患者より採取し保存した血清サンプルを用いて、Luminex法にて抗HLA抗体測定を行った。当初の研究計画からの変更点として、昨年度同様、抗HLA抗体測定を他施設に依頼したことと、支給された研究費に合わせて肝・膵・腎移植患者の中で小児肝移植患者を優先したことが挙げられる。前者変更の最大の理由は、限りある貴重な研究費で可能な限り多くの解析を行うために、既に抗体測定に習熟している施設に依頼することにより検査手技習得に要する費用を抑えることである。後者変更の理由も同様に、限りのある研究費と研究期間で研究を遂行し情報発信をしていくために優先順位を付けたことによる。研究期間内に対象となる患者に慢性拒絶反応は認めておらず、抗HLA抗体測定結果との関連は解析できていないが、小児肝移植後長期経過中の移植患者におけるドナー特異的抗HLA抗体解析の意義等について平成27年度に国際学会で発表を行い情報発信を行った。また、同様の内容を移植関連の英文誌に投稿し、アクセプトされるに至っている。研究目的の1つであった抗HLA抗体の経時的変化や慢性拒絶反応を始めとする臨床経過との関連に関する解析については平成27年度においても十分行えておらず、平成28年度以降の課題であるが、ベースとなる抗HLA抗体測定が概ね予定通り行われており、今後様々な視点から臨床経過との関連についての解析を進め、さらなる情報発信をしていけるものと考えている。平成26年度に引き続き、検査を委託した施設にて契約に基づいた抗HLA抗体測定が行われ、その結果を既に国際学会で発表することにより情報発信を行っている。また、英文誌への投稿にも至っており、予定された研究が概ね順調に進行していると考えている。平成27年度に引き続き最終年度である平成28年度においても、当初の研究計画通り、当施設通院中の肝移植患者より採取・保存した血清検体を用いて、Luminex法にて抗HLA抗体測定を継続した。また、これまで蓄積してきた抗HLA抗体の測定結果と診療情報との関連を解析することにより、ドナー特異的抗HLA抗体出現に影響するリスク因子を明らかにし、昨年度に引き続き、国内外の学会・研究会での発表や英文誌への論文投稿により情報発信を行った。研究目的の1つであった抗HLA抗体の経時的変化の解析については、患者の受診頻度の問題やモニタリング対象の決定のための解析に時間を要したことにより、現時点では解析に足る十分なデータは集まっていない。しかし、広くスクリーニングを行い、リスク因子の解析が十分行われたことにより、今後経時的変化の解析を速やかに開始できる準備が整ったと考えている。さらに、慢性拒絶反応の診断に関しては、肝移植においては病理組織学的な診断がいまだ困難な状況であるが、諸報告により肝線維化が慢性拒絶の有力なマーカーとなると期待されており、当施設でも抗HLA抗体が陽性かつ高度の肝線維化を認める患者を認めてきていることから、抗HLA抗体と肝線維化の関連を詳細に解析していくことで、重要な知見が得られるものと期待される。

研究期間全体では、当初の目的であった臓器移植後抗HLA抗体の意義の解明に寄与する知見が得られたと考えられ、国内外の多くの学会・研究会で情報発信を行いつつ、論文投稿も2編アクセプトされ、現在さらに1編投稿予定中となっている。さらに、小児肝移植患者に対し広くスクリーニングを行うことができ、今後詳細な解析を継続することで、さらに多くの知見が得られるものと考えている。移植後抗HLA抗体のスクリーニングを小児肝移植患者を対象として広く行い、その頻度やリスク因子を解析し明らかにした。抗HLA抗体陽性となるリスク因子について検討を行い、移植時年齢が3歳未満の症例ではドナー特異的抗HLA抗体の陽性率が高いことを明らかにした。このことにより、幼児期に肝移植を受けた患者には、積極的に抗体スクリーニングを行うことが妥当であると考えられた。さらに、スクリーニング範囲を小児肝臓移植患者全体に広げ、多変量解析を行うことにより、移植時年齢と抗HLA抗体出現が関連を認めた機序として、免疫抑制剤の維持量が独立したリスク因子として認められた。倫理委員会における研究承認、患者からの同意取得、さらには抗HLA抗体測定に関する契約が速やかに行われたことにより、予定された研究が概ね行われたと考えている。平成28年度以降の課題として、ドナーHLA抗体に関するより詳細な解析を行うことにより、さらなる情報発信に繋げていくことを考えている。また、ドナーHLA抗体のより詳細な解析のために、移植ドナーからの血液サンプルを採取し、詳細なHLAタイピングを追加することも検討中である。臓器・細胞移植平成27年度以降の課題として、当科外来への受診頻度が低い患者における同意の取得および血清サンプル採取・保存が挙げられ、未採取となっている患者も一定数いるが、平成26年度と同様、丁寧に同意を取得しつつ検体採取を進めていく予定である。また、一部の患者においては、ドナーHLA抗体のより詳細な解析を行うために、移植ドナーからの血液サンプルを採取することも検討している。今年度に測定した検体数が当初の予定より若干少なくなったことで、助成金の一部が未使用となり次年度に使用することとなった。抗HLA抗体測定に要した費用の端数として次年度使用額が生じた。翌年度分の助成金と併せて、当初の予定通り抗HLA抗体の測定や学会発表、論文投稿のための費用に使用する。引き続き抗HLA抗体測定のために使用することを予定している。
固液界面反応の赤外分光イメージング

本研究は、固液界面で二次元的なパターンを形成しながら進行する反応(Chemical wave)を赤外分光法でリアルタイムに追跡する新しい手法を開発することを目的とした。他の光学顕微鏡と異なり、特定官能基の吸収の強弱をイメージ化すれば、時々刻々と変化する分子の分布と反応の広がりが観察できると期待される。ただし、対象は単分子以下の超微量であり、溶媒の吸収に妨害されるので、通常の赤外顕微分光では実現が難しい。本研究では、内部反射配置の表面増強赤外分光法(ATR-SEIRAS)でこの問題を解決することとし、光源、球面鏡2枚、波長可変赤外フィルター、チャンネルマルチチャンネルMCT検出器からなる最大限に簡素で明るい赤外分光イメージング装置を製作した。通常の透過条件での測定では何ら問題がないことを確認した。また、パターン化した電極を用いた固液界面の測定でも、20μmの空間分解能が得られた。これと並行して、Chemical waveがもっとも形成されやすいと考えられるPt電極表面でホルムアルデヒド酸化の(空間平均での)電気化学振動を高速スキャンFT-IRで検討し、振動がフォルメート種を中間体とする主反応経路と、被毒種COを経る副次経路の相互作用の結果生じることを明らかにした。この測定から、COが何らかの空間パターンを形成することが示唆されたので、最終段階として、製作した赤外分光イメージング装置を用いた電極表面の観察を行い、実際にPt電極表面上の吸着COが不均一な分布をしていることを見出した。ただし、装置上の制約のため、当初計画したビデオレートでの高速イメージングには到達できなかった。その他、イメージングの基礎として、基板となる電極の新しい作製法を開発した。また、その他種々の反応解析を行い、それぞれにおいて新しい知見を得たが、いずれも空間パターンの形成は認められなかった。本研究は、固液界面で二次元的なパターンを形成しながら進行する反応(Chemical wave)を赤外分光法でリアルタイムに追跡する新しい手法を開発することを目的とする。ただし、対象は単分子以下の超微量であり、溶媒の吸収に妨害されるので、従来の通常の赤外顕微分光では実現が難しい。本研究では、内部反射配置の表面増強赤外分光法(ATR-SEIRAS)で補う。FT-IRに64x64チャンネルのMCTマルチチャンネル検出器を用い、数mm角の領域を同時に観察した。モデル系としてパターン化したPt電極を用い、必要に応じてそれぞれのパターンの電位を独立して制御し、ギ酸から生じるCOとフォルメート種の分布をイメージ化することができた。FT-IRでは検出器の64x64チャンネルの素子に4,096個のスペクトルが埋め込まれており、測定後のデータの加工で様々な情報を引き出すことができるが、その反面、一つのイメージを得るために数10秒を要し、膨大なデーター(2GB)の転送に時間を要するために、分子の二次元分布の時間的変化を追跡することが困難であった。そこで、分散型分光器にビデオフレームで観察可能なマルチチャンネル検出器を組み合わせた新しい分光システムを構築することを計画した。この検出器は軍事転用が可能なため、アメリカ政府の輸出許可を得るのに6か月を要し、納入が3月中旬にずれ込んだため、現在システム構築の最中である。このシステムが完成したときに最初に観察する対象として、Pt電極表面でのホルムアルデヒドの電気化学振動を選び、通常のFT-IRを用いて振動現象が起こる機構を明らかにした。

本研究は、固液界面で二次元的なパターンを形成しながら進行する反応(Chemical wave)を赤外分光法でリアルタイムに追跡する新しい手法を開発することを目的とした。他の光学顕微鏡と異なり、特定官能基の吸収の強弱をイメージ化すれば、時々刻々と変化する分子の分布と反応の広がりが観察できると期待される。ただし、対象は単分子以下の超微量であり、溶媒の吸収に妨害されるので、通常の赤外顕微分光では実現が難しい。本研究では、内部反射配置の表面増強赤外分光法(ATR-SEIRAS)でこの問題を解決することとし、光源、球面鏡2枚、波長可変赤外フィルター、チャンネルマルチチャンネルMCT検出器からなる最大限に簡素で明るい赤外分光イメージング装置を製作した。通常の透過条件での測定では何ら問題がないことを確認した。また、パターン化した電極を用いた固液界面の測定でも、20μmの空間分解能が得られた。これと並行して、Chemical waveがもっとも形成されやすいと考えられるPt電極表面でホルムアルデヒド酸化の(空間平均での)電気化学振動を高速スキャンFT-IRで検討し、振動がフォルメート種を中間体とする主反応経路と、被毒種COを経る副次経路の相互作用の結果生じることを明らかにした。この測定から、COが何らかの空間パターンを形成することが示唆されたので、最終段階として、製作した赤外分光イメージング装置を用いた電極表面の観察を行い、実際にPt電極表面上の吸着COが不均一な分布をしていることを見出した。ただし、イメージのコントラストが十分でなく、予想されているパターンと異なっているので、真にChemical waveを観察したかどうかまだ確認できていない。イメージ取り込みの高速化、コントラストの改善方法など、まだ技術的に克服すべき問題が残されているので、今後も検討を継続していく予定である。
自然リンパ球による新規造血調節機構の探索

全ての血液細胞の元である造血幹細胞は、我々の骨の中にある骨髄で、一生に渡り血液細胞を作り続けます。この造血幹細胞の活動には特別な環境が必要であることがわかっており、これをニッチと呼びます。造血幹細胞を理解するためにはこのニッチを詳しく知ることが必須です。これまでの研究で様々な細胞がニッチを調節していることがわかっています。本研究では、新しく発見されたリンパ球であり、アレルギーや腫瘍などの病態に関わることがわかってきている自然リンパ球に着目し、自然リンパ球の造血における役割を明らかにします。
操作力情報の可視化とその特性評価

作業者の身体負荷を正確に推定するため,人がものに対してどのような操作力を発揮したか,という操作力情報を正しく抽出することが必要となる.本研究では,操作力データから操作特性を抽出するための波形解析手法と,抽出した操作特性をわかりやすく表現する可視化手法をそれぞれ提案することを目的とした.平成25年度は,ウェーブレット変換を用いた波形解析システムの構築と,操作力特性を直感的にわかりやすくシステム上で表現する手法について検討した.本年度では,はじめにプッシュスイッチの押し操作力に着目し,スイッチの高さと設置面の角度が変わった際の操作力を計測した.そして,ウェーブレット変換を用いて元の信号を複数の周波数帯域に分解し,低周波数帯にある人の操作力成分を抽出することで波形の平滑化を行った,この手法の効果を検証するため,本手法と従来の平滑化手法による違いを比較した結果,本研究で提案したウェーブレット変換を用いたフィルタは,操作力波形のピーク部分における減衰が従来手法より小さく,また操作時間の変化もなかった.このことから,本手法は操作力波形のノイズ除去に適していることを示した.この成果は,当初の計画通り学会誌に掲載された.また操作力情報の可視化手法として,操作力ベクトルの頂点間を結んだ多角形を作図し,それを人体CADモデルと共に可視化する手法を提案した.本年度は,生データの他に,ウェーブレット変換により平滑化された波形を図示し,結果のわかりやすさを比較した.その結果,生データを提示したものに比べ,平滑化後の図形のほうが,ノイズが軽減されたことで操作力の変化の様子がわかりやすくなることが示された.このことから,波形の平滑化と可視化手法を組み合わせることで,操作力情報の理解が促されることが示された.操作力波形の解析手法の提案については,ウェーブレット変換を用いた平滑化手法とその解析プログラムの構築を行うことができた.また,提案手法と従来手法の比較結果から,提案手法の有用性を示すことができた.可視化手法の提案については,可視化のアルゴリズムと実際のシステムの提案について,十分に成果を得ることができた.また本研究の成果として, 1件の学術論文掲載と3件の学会発表を行うことができた.本研究で提案された操作力解析手法は,人の身体負担や製品のユーザビリティを評価する上で広く利用することのできる知見である.そのため今後の応用として,作業現場における工作機械使用時や介護場面など,特定の場面に着目した評価が考えられる.それによって安全な作業行動の評価や,身体負担の少ない介護作業環境設計の評価等を行える可能性がある.また操作力データの可視化手法については,作業中の取扱い物のポリゴンと人の操作力データの干渉や,複数のデータを表現した際の見やすさについて改良の余地がある.今後は上記項目について検討し,さらに直感的に表現可能なシステムの検討を進める.これまでは操作力データから機器の操作性や操作の特徴などの操作特性を読み取ることは困難であり、操作力発揮の様子をイメージしにくかった。そこで本研究では、操作力データから人の操作に由来する力成分を抽出し、その情報を直感的にわかりやすく表現できる可視化手法を提案することを目的とする。操作特性の直感的理解を促すことで、操作パターンの分類や操作力の体系的整理が行われ、操作しやすい環境構築や製品設計に寄与する。平成24年度は以下のような研究成果を得た。1)操作力データ実測と操作力変動因子の評価作業現場や日常生活場面における操作を対象とし、代表的な操作力データを実測した。はじめに、工業機械の操縦を想定したレバー操作時の操作力を実測した。また平成24年度より以前に計測した、生産ラインの組み付け作業を想定した下方押し込み操作力データと、ATMや券売機などを想定したプッシュスイッチ操作力データについて解析した。各実験ではそれぞれ、対象物の高さや面角度、基準押し力などの作業環境因子を実験条件とした。また作業環境を模したモックアップを自作し、力覚センサを組み込んで操作力を計測した。2)操作力データからの操作特性抽出パルス信号の検出に優れたウェーブレット変換を用いた操作力データの特徴抽出手法を提案した。はじめに離散ウェーブレット変換によって元の信号を複数の周波数帯の近似波と変動波に分解した。次に変動波の変曲点位置を求め、変曲点位置と時間的に同期する近似波のサンプル点のみを抽出し、これを特徴点抽出波形とした。本手法はエッジ位置に時間的ずれがなくピーク点での減衰が小さいため、波形全体の形状を保ちつつ微細な変動のみ省略できるという特徴を持つ。本手法を用いることで操作力波形の形状を単純化でき、人の操作に由来する力成分の波形パターンを抽出することが可能となった。