hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
個々の赤血球流動挙動に着目した溶血シミュレータの開発

赤血球の変形挙動を計算機上で再現する赤血球モデルを構築した.これにより,単純な定常平行流中においては,既存の溶血指標は赤血球の変形量とほぼ一対一の関係があるものの,非定常平行流や複雑な流れ場になった場合には赤血球変形量を全く反映しないことがわかった.また,溶血は赤血球膜面の面積ひずみを評価することで予測できる可能性が示された.以上より,赤血球変形の解析を考慮した溶血シミュレータの基盤を構築できた.赤血球の変形挙動を計算機上で再現する赤血球モデルを構築した.これにより,単純な定常平行流中においては,既存の溶血指標は赤血球の変形量とほぼ一対一の関係があるものの,非定常平行流や複雑な流れ場になった場合には赤血球変形量を全く反映しないことがわかった.また,溶血は赤血球膜面の面積ひずみを評価することで予測できる可能性が示された.以上より,赤血球変形の解析を考慮した溶血シミュレータの基盤を構築できた.平成19年度は単体で流路を流れる赤血球の変形挙動と溶血過程の解析を中心に研究を進めた.1.単純流路内を流れる単体赤血球の変形挙動シミュレーション赤血球膜を機械バネのネットワークで表現した赤血球モデルを作成した.T字管,バックステップ流路などの単純形状流路形状に赤血球モデルを流動させ,赤血球の変形挙動および応力状態について解析した.溶血は赤血球膜の局所的な過剰伸展によって生じると考えて,膜面上最大主ひずみによって溶血を評価し,それを既存の溶血指標と比較した.結果として,両者の間に一意の関係は認められず,溶血評価において,個々の赤血球変形を考慮することの重要性が示唆された.2.invitro実験による単体赤血球の流動速度計測および変形挙動の分析高速共焦点スキャナーとマイクロPIVとを組み合わせ,流動する赤血球の変形よび流速を計測した.変形を観察した結見,赤血球は大きく変形しながら流動していることがわかった.その一方で,赤血球近傍以外では巨視的な流れ場に赤血球がない場合と比較してほとんど変化がないことがわかった.3.赤血球の変形モデルのパラメータ同定赤血球を定常および非定常せん断流中に配置し,赤血球に作用するせん断応力と赤血球の伸び比とを比較した.結果として,赤血球膜面のせん断に対するバネを一定値とした場合には,赤血球モデルは実験値と比較して過大に伸張することがわかった.これを抑制するために,ばねの伸び率に対して指数関数的にバネ定数が増加する非線形ばねを導入したところ,赤血球変形を実験値と定性的に一致させることができた.最終的に最適パラメータを探索し,実験値を再現するパラメータを同定した.平成20度は赤血球の変形挙動に関連した溶血指標を構築することを目的として研究を進めた.1.赤流動する赤血球の変形解析とそれに基づく溶血指標の提案平成19年度に作成した赤血球モデルを用いて,定常せん断流,狭窄管路内, T字管内を流動する赤血球の変形解析を行い,変形に伴い赤血球に蓄積されるエネルギーの観点から,既存の溶血指標と赤血球京の面内変形および曲げ変形との関係について検討を行った.結果より,溶血の評価においては赤血球膜の面内変形だけでなく,曲げのような面外変形も評価する必要があることが示唆された.また,エネルギーの観点から面内変形および面外変形を比較・検討することは溶血が生じる力学的要因について同定する手段かなり得ると考えられた.マイクロPIVシステムにより,赤血球容積率0, 5, 10, 15, 20%における赤血球の流動状態を調べた.結果として,この程度の赤血球容積率では巨視的な流れ場には,赤血球変形の特性はほとんど反映されないことがわかった.また,赤血球膜が降下しても流れに与える影響ほとんどないことが分かった.3.多量の赤血球による赤血球流動解析生理学的赤血球容積率である35%になるように直円管内に赤血球を満たして,赤血球流動の計算を行った.結果として,せん断流により赤血球は全体として管中央に移動する傾向があり,それにより赤血球同士の衝突が起こることがわかった.この衝突により壁から中央に向かった赤血球は再び壁面方向に押し戻されて,赤血球が変形していく様子が観察された。平成21年度は溶血シミュレータの開発を目標に研究を進めた.1.単純流路内における溶血シミュレーション昨年度までに構築した赤血球モデルをY字分岐管内に流動させ,壁に衝突させる計算を行った.計算の結果,赤血球は初め紡錘形状をしていたが,壁に近づくにつれて赤血球下流側がへこみ,壁面と衝突した際には膜が完全に屈曲していた.赤血球膜面の面積ひずみを評価したところ,衝突時において最大で1.8と著しく大きな値となっていた.実際の赤血球を用いた実験においては衝突時に溶血が生じていること,また,分子動力学シミュレーションから面積ひずみが1.5になると赤血球膜に孔が生じることが示されていることから,面積ひずみを評価することにより,溶血をシミュレートできることがわかった.2.人工血液ポンプ内の溶血シミュレーション実際に使用されている人工心臓内にこれまでに構築した赤血球モデルを流動させた.流動につれて赤血球は激しく変形した.
インターネットの3次元仮想空間化手法に関する研究

平成7年度に開発した「大分大学工学部の3次元ウォークスルー機能」をもとに,以下の項目に関して設計,プロトタイプシステムの開発および実験・評価を行い,その有効性と実用性について実証的研究を行った。1.3次元モデルの分割定義および処理方式の開発:立体視用の液晶シャッターメガネと,視点検出のための磁気センサを利用し,描画対象物の形状と視点からの距離に応じてモデルを分割し,階層的に定義する手法を開発した。さらに本手法を,ネットワークを通して複数利用者間で共有し,使用するマシン性能やグラフィックス描画性能,ネットワークの帯域幅や同時利用者数等に応じて,動的に性能最適化を行うことができる分散仮想環境フレームワークとして拡張した。2.プロトタイプシステムの開発:上述の分散仮想環境フレームワークを実現するソフトウエアを設計・開発した。さらに,ネットワーク上で実験および評価を行うために,新作打上げ花火の設計,試作,製造および花火大会実施までの全プロセスを,仮想環境で行う事が可能な「3次元仮想打上げ花火システム」を,分散仮想環境フレームワーク上に実現した。3.インターネット上での実験と評価:3次元仮想打上げ花火システムのインターネット上での利用実験を行い,本研究で開発を行った手法が,従来のサーバ・クライアント型情報検索のみでなく,対等な関係にある複数ユーザ間での協同作業に有効であることを検証した。以上の研究成果を1996年7月のVRST'96(香港),1996年9月のVSMM(岐阜)および1996年11月電子情報通信学会「マルチメディア・仮想環境基礎研究会」(大分)にて発表した。今後は,大規模ネットワーク環境での評価および本システムの改良を行う予定である。
回折格子を用いたプラズモンバイオセンサの位相検出による分解能向上

金属回折格子に励振されるプラズモン表面波を利用して,7桁を超える分解能を持つ屈折率センサを開発する研究を行った.研究内容を理論解析と実験検証に分け,それぞれの成果を列記する.理論解析の知見:1格子はコニカルマウントで使用し,表面波の励振に伴うモード変換を利用すれば,反射光の効率測定のみによって6桁の分解能が得られる;2反射光の位相検出を併用すれば,広い屈折率範囲で8桁を超える分解能を達成できる.実験検証の成果:3上記1を実験によって確認した;4位相検出に光弾性変調器を用いたホモダイン検波を利用すれば,0.1°の分解能で参照波と位相比較できるので,2の分解能を達成できる見通しがついた.本研究計画の実施状況と達成度は,平成23年度の報告に記したように,諸般の事情のため当初の計画から多少遅れている.この理由については,項目11.で説明する.以下では,24年度の実績として,23年度に生じた遅れの回復状況と,24年度の計画並びにその実施状況を説明する.なお,(a)ないし(e)の番号は,補助金の申請書と共通である.(a)金属の屈折率測定(23年度課題):23年度には,光学系の不具合と回折格子の劣化のために,当初の目標が達成できなかった.24年度には新たな研究協力者(九州産業大学徐迅准教授)が実験環境を整備し,本課題に関する理論の実験検証に着手した.(b)位相検出法の決定(23年度課題):PEMとホモダイン検波を用いる位相検出法を用いることが適当であると判断し,この方法の開発者である浙江大学の銭准教授に準備を依頼している.(c)測定範囲に応じた最適なパラメータの決定(23ー24年度課題):この課題については,24年度まで継続する予定であったが,23年度中にほぼ完了した.光学系に変更があれば再度最適なパラメータの決定を行う必要があるが,そのための方法は確立したので,大きな問題ではない.(d)センサを実現するための光学系の決定(24ー25年度課題):課題(b)の方針は定まり,(c)は完了しているので,光学系のスキームのめどはついている.問題は実験検証であるが,このことについては11.に述べる.(e)損失試料に対する分解能の検討(24ー25年度課題):損失試料の屈折率測定は困難であるが,最近,格子と試料の配置を検討して損失の影響を避ける方法のめどがついた.このことについては,今後シミュレーションを行って検討する.本研究の目的は,金属で作られた回折格子に励振されるプラズモン表面波を利用して,7桁を超える分解能を持つ屈折率センサを実現することである.研究代表者は,この目的を達成するために,研究の内容を理論解析と実験検証に分け,理論は研究代表者と研究分担者のグループが,実験は研究協力者1(浙江大学,何教授)の主宰するグループがそれぞれ主として担当する体制を準備した.研究計画の最終年度には,中国における研究の進捗状況に鑑みて,研究協力者2(九州産業大学,徐准教授)にも実験検証の一部を依頼した.理論解析において得られた主要な知見は,以下のとおりである:1格子はコニカルマウントで使用し,プラズモン共鳴吸収に伴うモード変換を利用する;2このとき,反射光の効率測定だけで6桁弱の分解能が得られる;3反射光のTM成分の位相検出を併用すれば8桁を超える分解能が可能である(方位角を測定対象の屈折率に応じて調整する必要がある);4広い測定範囲を確保するために,屈折率範囲と適切な方位角の関係を調べ,ワークスペースとして提供した;5位相検出法には,PEM(光弾性変調器)を用いたホモダイン検波が適当である(この方法は,研究協力者1のグループで開発された).このように,理論解析の部分では,研究計画で課題としたほとんどの小目標を達成した.実験検証については,主として二つの問題1のために,一部の目標が達成されていない.特に,研究期間内に位相検出を含む屈折率センサのプロトタイプを構成してその性能を確認することができなかったことは,大変残念である.現在,光学系の構成(案)ができた段階であり,このまま放置すればこれまでの成果が失われかねないので,平成26年度以降も研究を継続したい.注1.大震災のために研究の開始が半年以上遅れたこと;日中間の問題のために,中国で研究代表者が参加するプロジェクトに大きな遅れが生じたこと.金属回折格子に励振されるプラズモン表面波を利用して,7桁を超える分解能を持つ屈折率センサを開発する研究を行った.研究内容を理論解析と実験検証に分け,それぞれの成果を列記する.理論解析の知見:1格子はコニカルマウントで使用し,表面波の励振に伴うモード変換を利用すれば,反射光の効率測定のみによって6桁の分解能が得られる;2反射光の位相検出を併用すれば,広い屈折率範囲で8桁を超える分解能を達成できる.実験検証の成果:3上記1を実験によって確認した;4位相検出に光弾性変調器を用いたホモダイン検波を利用すれば,0.1°の分解能で参照波と位相比較できるので,2の分解能を達成できる見通しがついた.平成23年度には,以下にあげる3項目について研究を行うことを計画していた.各項目について簡単に説明し,23年度の研究実施状況を述べる.

(a)金属の屈折率測定:これは,被測定物(試料)の屈折率を7ー8桁の分解能で決定するシステムを開発することを目的とした本研究計画の,付随的な課題である.目的を達成するためには,測定系に使用する金属格子の屈折率も,同程度の分解能で知っておく必要がある.我々が提案するシステムでは,このことは原理的に可能である.本測定は,実際の光学系でその可能性を実証することを目的としている.あいにく,23年度には以前から使用していた光学系に不具合が生じ,回折格子も劣化が進んだため,実験検証の実施に至っていない.(b)位相検出法の決定:我々のシステムでは,プラズモン共鳴吸収に伴う回折光の位相回転を利用して,高分解能を実現することを目指している.このため,光領域で回折光の位相検出が必要となる.いくつかの方法が知られているが,その中でPEMとホモダイン検波を利用する位相検出法が有力だと判断している.この方法は,研究協力者(浙江大学何教授)が主宰するセンターの銭准教授が開発したもので,角度分解能とコストの点で,従来の方法に勝っている.現在,浙江大学においてこの位相検出器を我々が提案するシステムに利用するための準備が行われている.(c)光学系の決定:被測定物(試料)の屈折率の大まかな値が分かっていれば,それに応じて光学系を適切に配置(入射光の方位角と天頂角)することで,プラズモン共鳴吸収に伴う位相回転を大きくし,分解能を向上させることが可能である.この知見を利用するために,想定する資料の屈折率範囲(たとえば1.2-1.6)を細分し,それぞれの小区間における最適な配置を系統的なシミュレーションで決定した.平成23年度に当初の計画から遅れた最大の原因は,地震および津波による各方面の遅滞と物品の欠乏にあった.また,24年度には,尖閣諸島の問題で日中間の円滑な交流に支障が生じたことも新たな問題になっている.本研究計画は,理論解析と予備的な実験を研究代表者が担当し,光の位相検出を含む本格的な実験検証は,研究協力者である何教授とそのグループ(浙江大学,華南師範大学,王立工科大学)に依頼することを前提としていた.何教授は,博士研究員と大学院生からなるプロジェクトチームを作り,本研究計画を全面的に支援してきた.24年9月の尖閣諸島国有化の後もチームは存続し,何教授の支援方針にも変わりはないが,このプロジェクトのための予算は大幅に削減された模様である.このため,華南師範大学に予定していた実験検証のための設備がいつ設置されるかは,今のところ見通しが無い.項目(a),(b),および(c)について個別に記す.なお,当初の計画から多少遅れた最大の原因は,地震および津波による各方面の遅滞と物品の欠乏にあった.(a)上でも記したように,所有する光学系の不具合と回折格子の劣化によって,実験を行える状況になかった.23年度後期から光学系の再構築に取り掛かり,年度末にようやく一応の完成をみた.(b)研究計画書に記したように,本研究の実験検証は,その多くを浙江大学および華南師範大学で行う予定である.この項目については,常に浙江大学の研究協力者と連絡を取り,順調に進行していると認識している.(c)この項目は,初期の目標を達成した.ただし,光学系の変更(回折格子の取り換え,入射光の波長変更)などがあれば,再度系統的なシミュレーションが必要である.本研究計画の主要項目で当初の予定から遅れが生じているのは,(b)および(d)の項目である.
地球極域上部電離圏・磁気圏領域プラズマ密度の長期変動モデルの構築

地球極域の上部電離圏から磁気圏にわたる領域は、オーロラ粒子加速、イオンアウトフローなど様々な物理過程が引き起こされる興味深い領域である。これらの領域の物理過程を理解する上で、背景プラズマ密度は基礎的な物理量であるが、極域では通常希薄であるためプローブ等による観測が難しく、プラズマ圏のようなプラズマ密度分布のモデルの構築もまだ十分には行なわれていない。本研究課題では、「あけぼの」衛星の16年以上にわたる長期の極域プラズマ波動観測データをもとに、極域における標準的なプラズマ密度分布モデルの構築を行った。2006年度は、2005年度に整備した電子密度読取ツールを使用して1993-1994年、1998-2005年分の極域ホイッスラー波動の上限周波数の読取作業を完了した。これらの電子密度データは既にネットワークで公開を開始している(http://stpp1.geophys.tohoku.ac.jp/Ne/)。さらにリクエストに応じて任意の期間の極域・プラズマ圏の電子密度データを提供する体制も整えられた。構築した電子密度データベースをもとに、地球極域夜側の電子密度分布の統計解析を実施し、太陽活動極大期・極小期及び日照・日陰のそれぞれのケースにおける電子密度高度分布の経験モデルを導出した。太陽活動極大期は極小期の10倍、日照時は日陰時の3倍程度の密度値を示し、かっスケールハイトの高度分布にも太陽活動・太陽天頂角依存性が見られた。また従来理論研究等に多用されてきた極域電子密度の近似式モデルが、本研究課題で得られた高度分布モデルのうち、特に太陽活動極小期・日陰のものに近いことも示された。これらの研究成果は国際会議(COSPAR 2006)、国内学会(2006年度JPGU連合大会、SGEPSS総会)並びに学術誌にて報告を行った。本研究課題では、「あけぼの」衛星の16年以上にわたる長期にわたる極域プラズマ波動観測データをもとに、極域における標準的なプラズマ密度分布モデルの構築を目指している。2005年度は、プラズマ密度導出作業を効率的に推進するため、既に整備されている「あけぼの」プラズマ波動データベースに、電子密度読取用のモジュールを付加し、1989年から1992年及び1995年から1997年分の極域ホイッスラー波動の上限周波数の読取作業を完了した。これらの電子密度データは現在ネットワークで試験的に公開を行なっている。またリクエストに応じて任意の期間の極域・プラズマ圏の電子密度データを提供する体制も整えられた。モデル構築に先立って、2005年に読取作業を行なった電子密度データをもとに、地球極域夜側の電子密度の高度分布について統計解析を実施した。その結果、電子密度及びそのスケールハイトの高度分布に顕著な太陽活動・太陽天頂角依存性が認められ、極域電離圏の長期変動の影響が数千kmの高度の磁気圏領域にまで及び、オーロラキロメートル電波などオーロラ活動に関連する諸現象の長期変動にも寄与していることが示唆される。これらの初期の研究成果は国際会議(IAGA 2005)並びに国内学会(2005年度SGEPSS総会)にて報告された。2006年度は電子密度の読取・データベース化を更に推進していくとともに、統計解析の結果をもとに電子密度モデルの構築に着手する予定である。
状況意味論に基くコンピュータ・アニメーションの視野モデルの研究

マルチメディアの普及とともに,コンピュータ・アニメーション製作技術の発展は,学問的にもまた社会的にも強く望まれている.しかし,その自動化は大きく遅れており,特に,仮想的なカメラを(1)どの位置から,(2)どの方向に向けるか,また(3)何を写すか,を時間毎に決定する問題はほとんど未着手である.本研究は,状況とよばれる部分世界を用いる自然言語の意味論である状況意味論を動画像の自動生成に応用し,位置と方向さらに視野の範囲を決定するモデルを構築し,システムの試作を通してその有効性を検証することを目指している.本年度は,以下の課題に取り組んだ.1.モデルの拡張:前年度に作成したモデルでは,単純な時間順の物語から比較的単調なカメラ動作を生成する場合しか適用できなかった.そこで,ある程度の想像,回想のシーンなどが扱えるようにモデルを拡張した.2,隠蔽の除去:昨年度のモデルでは,見えるべき表示対象が視野内に入っていても他の物体に隠蔽され実際には表示されない場合が生じていた.同様の現象は,Scientific Visualization等の分野でも大きな問題となっている.そこで,この隠蔽を検出し,仮想カメラの位置と方向を調整する手法を開発した.3.時間的制約に基くアニメーションシステムの実現:上記手法の実験のため、昨年度開発したプラットフォームアニメーションシステムを拡張し,時間的制約に基づくアニメーションシステム(昨年11月のMMM93で発表)を実現した.これにより,本手法が広くマルチメディア一般に適用できる可能性が示せた.マルチメディアの普及とともに,コンピュータ・アニメーション製作技術の発展は,学問的にもまた社会的にも強く望まれている.しかし,その自動化は大きく遅れており,特に,仮想的なカメラを(1)どの位置から,(2)どの方向に向けるか,また(3)何を写すか,を時間毎に決定する問題はほとんど未着手である.本研究は,状況とよばれる部分世界を用いる自然言語の意味論である状況意味論を動画像の自動生成に応用し,位置と方向さらに視野の範囲を決定するモデルを構築し,システムの試作を通してその有効性を検証することを目指している.本年度は,以下の課題に取り組んだ.1.モデルの拡張:前年度に作成したモデルでは,単純な時間順の物語から比較的単調なカメラ動作を生成する場合しか適用できなかった.そこで,ある程度の想像,回想のシーンなどが扱えるようにモデルを拡張した.2,隠蔽の除去:昨年度のモデルでは,見えるべき表示対象が視野内に入っていても他の物体に隠蔽され実際には表示されない場合が生じていた.同様の現象は,Scientific Visualization等の分野でも大きな問題となっている.そこで,この隠蔽を検出し,仮想カメラの位置と方向を調整する手法を開発した.3.時間的制約に基くアニメーションシステムの実現:上記手法の実験のため、昨年度開発したプラットフォームアニメーションシステムを拡張し,時間的制約に基づくアニメーションシステム(昨年11月のMMM93で発表)を実現した.これにより,本手法が広くマルチメディア一般に適用できる可能性が示せた.
人間の創造力(Creativity)を引き出す空間に関する研究

本研究では、人間に対する物理的、環境的、情報的働きかけにより知的活動を支援するための知能化空間を構築し、人間の創造力を引き出すことを目指している。本年度は知的作業を支援するインタフェースとして提案した空間メモリを構築し、その有効性について検討した。さらに、人への能動的な働きかけを実現するためには、知能化空間が自律的にある環境における人の行動を認識する必要がある。そのため、昨年度までに構築した分散感覚知能デバイスによる空間理解システムを用いて、人の移動経路の観察とその観察結果に基づく環境情報の抽出について検討を行った。・空間メモリの利用における空間位置の忘却性の検討と作業効率に関する検討知能化された空間における新たな情報空間として、三次元座標を埋め込み、実空間における身体動作を介して情報(ディジタルコンテンツ)の蓄積と取り出しを可能にする空間メモリを提案している。空間メモリは実環境を情報蓄積のための目印とできることから、配置位置の忘却性の低さと身体を用いることによる直接的な情報の蓄積と取り出しに特徴がある。そのため、三次元空間に配置したディジタルコンテンツの忘却性について検証し、コンテンツを使用し続けない(20日間利用しなかった)場合にも配置位置を忘却せずに円滑な利用ができることを示した。さらに、空間メモリを使用した場合とPCを使用した場合の作業効率を作業時間の観点から定量化し、比較した結果、空間メモリを使用した場合の方が、コンテンツの蓄積、取り出しなどの時間が約20%減少し、タスク遂行のための本質的な作業時間が増加することが確認できた。・人の移動経路の観察とその観察に基づく環境情報の抽出空間に分散配置された視覚センサを用いて人間の移動経路を獲得した。さらに得られた経路情報から停留点や出入口といった重要点を抽出するとともに、人間がよく利用する主要経路の導出を行った。本研究は、センサ・認識・通信をインテグレーションした新たな技術である空間知能化Intelligent Space(iSpace)に関する研究について述べたものである。iSpaceは、空間全体に知的センサを分散配置してロボット/メカトロニクス機器の行動を支援し、人間に対する物理的なサービス、また人間に意識させない形で提供される知能的なサービスを実現することにより人間の創造力を引き出し、知的活動を支援することを目指している。本年度は、まず人間とロボット及びコンピュータとの知的インタラクション実現のため、分散感覚知能デバイスによる空間理解システムの改善と人間にとって自然で直感的操作が可能なヒューマンインタフェースの構築を行なった。・分散感覚知能デバイス(CCDカメラ)による空間理解知能化空間では、対象物体のカラーモデルを動的に更新して未知の物体に対してもロバストなトラッキングが実現されている。本年度は、複数の分散感覚知能デバイスにより得られたカラーモデルからグローバルカラーモデルを生成し、分散感覚知能デバイス間において対象物体情報を共有することにより、広範囲な空間での対象物体の特定とトラッキングを実現できるように改善された。・空間メモリを用いたヒューマンインタフェース人間の知的活動を支援する方策として、人工システム操作時における人間の作業ストレスを軽減することに着目した。知能化空間はコンピュータによる計算機力だけでなく、ロボットや空間といった身体性を有する対象との間にインタラクションが発生する点に特徴がある。そのため、身体を利用したインタフェースを構築することにより、複数のロボットや機器,データの直感的操作が実現されると考える。本年度は、三次元空間を空間的なメモリ領域として扱うことにより、人間は身体や手先の位置などの身体動作を用いてメモリへのアクセスを実現する空間メモリを構築した。
微小パターンを有する複合型ハイドロゲル材料の作製と細胞の高度組織化

微小なパターンを有する複合型ハイドロゲル材料を作製するための,マイクロ流体デバイスを利用した新規手法を提案した。複合型ファイバー,ストライプ状シート,極微小粒子,平板状パターンなどの作製を行い,たとえば非実質細胞との高密度共培養による初代肝細胞の機能向上や,微小ECM粒子を含むヘテロスフェロイドの形成,個別のゲル材料の複合化などを行った。さらに,ハイドロゲルによって形成された流路構造を利用し,血管組織モデル作製法の開発を行った。本年度は昨年度に引き続き、物理・化学的性質の異なるマイクロメートルスケールのパターンによって構成された複合的ハイドロゲル材料の開発・改良を行い、またその応用展開を行った。初代肝細胞および非実質細胞を高密度かつ位置を制御して包埋したファイバー状のハイドロゲル材料については、共培養による機能維持を遺伝子発現解析によって詳細に解析した。また、ECMによって構成された数ミクロン程度の微粒子を作製し、細胞と混合して集塊を形成することによって、複合型の細胞集塊を形成し、その評価を行った。また、ストライプ状のパターンを有するハイドロゲル材料について、作製条件を詳細に検討することによって、アレイ状の線形組織体の構築が可能となった。さらに、親疎水性のパターンを利用した基板上へのハイドロゲルパターニング法について、性質の異なる複数種のゲル材料をパターン化することで、接着の性質の異なる細胞であっても形態を制御して培養できることを実証した。また、これらのハイドロゲル材料を単位材料として利用し、より複合的な組織体を構築するための組織工学的展開を試みた。ゼラチンあるいはコラーゲンによって形成された薄層平板状のハイドロゲル材料を積層化し、酵素によって架橋することで、比較的サイズの大きい3次元的細胞培養環境の形成を試みた。また、細胞を包埋あるいは接着させたハイドロゲルファイバーを束ねて微小な流路内で潅流培養を行うことによって、生体の組織をより高度に模倣した培養系の構築を行った。さらに、血管内皮細胞を接着させたハイドロゲル部材を多種のハイドロゲル基材中に包埋することで、血管網を内包する組織体の形成を行ったほか、多層の血管構造を模倣したゲル材料を作製するためのプロセス開発を行った。本年度は、物理・化学的性質の異なるマイクロメートルスケールのパターンによって構成された複合的ハイドロゲル材料の開発を行った。まず断面が複数の部分によって構成される複合ファイバーおよびリボン状シートを作製するための新規手法の開発を行い、細胞培養系への応用を試みた。具体的には、アルギン酸ナトリウムとアルギン酸プロピレングリコールの混合溶液を用い、それらの濃度を変化させたゾル溶液を流路内でゲル化することによって、ゲル化後に物理的強度の異なる部分を有するファイバーを作製し、また、部分的にコラーゲンを含有したハイドロゲル材料の作製を行った。また、初代肝細胞および非実質細胞を高密度に内包したハイドロゲル材料を作製し、細胞を培養することによって、線形のオルガノイドの作製に成功し、肝細胞機能を長期に渡って維持可能であることを確認した。さらに、神経様細胞であるPC12を用いて、細胞成長および神経突起の伸長方向の制御に成功した。また、機能的ハイドロゲル粒子として、内部への効率的な酸素・栄養分の供給を可能とする毛糸玉状の複合ハイドロゲル粒子を作製するための流路システムを提案し、細胞培養担体としての利用可能性を評価するために細胞培養実験を行った。直径100300ミクロン、ファイバー径数十ミクロンの毛糸玉状粒子の作製を行い,操作パラメーターが粒子形状に与える要因の評価を行った。また,異なる複数のファイバー成分からなるハイドロゲル粒子を作製した。また、成分の異なる部分がストライプ状あるいは積層状に配置されたリボン状のハイドロゲル材料を作製するための新規手法を提案し、異種細胞の高密度包埋および複合組織の形成を行ったほか,親疎水性のパターンを利用した基板上へのハイドロゲルをパターニング法の開発を行った。初年度の目標としていた機能性・複合型ハイドロゲル構造の作製については,主にアルギン酸を用いて、ファイバー状、粒子状、リボン状のハイドロゲル構造体の作製手法を確立し、またそれらに細胞を包埋することによって、新規3次元細胞培養基材としての応用可能性を示すことができた。組織の単位モデルとして、肝組織・神経網・血管構造等を作製する予定であったが、まず肝組織については、肝細胞と非実質細胞を内包することによって、複合型肝組織体の形成を行い、アルブミン産生・尿素合成などの肝機能が長期に渡って維持されることを確認することができた。現在は、より詳細な培養実験の最適化を行うとともに、肝細胞の持つ他の機能について、遺伝子発現解析を行っている段階である。神経組織については、モデル細胞PC12を用いた系で実験を行うことによって、複合ファイバー内で神経突起伸長方向の制御が可能であることを実証し、実際の神経束構造を模倣した構造の作製を行った。また、機能的粒子・リボン状粒子についても、当初の計画通り、作製のための基盤技術の確立を行うことができた。

以上の結果より、当初の計画に対し全体的に概ね順調に実験研究が進捗したと言える。なお、単位構造としての血管構造については、複合型ファイバーを利用して作製する予定であったため、実際に血管内皮細胞および平滑筋細胞を用いた組織体構築を試みたものの、十分な試行回数が確保できず、細胞培養時の条件検討が不十分であり、再現性のとれるデータを得られるには至っていない。そのため,この件については2年度目に引き続き詳細な検討を行う予定である。最終年度にあたる本年度は、個別のハイドロゲル材料の更なる機能化を行い、ゲルに内包した細胞機能の詳細な評価を引き続き行うとともに、これらの個別材料を複合化・組織化することによって、より大きな組織体の作製を目指す。個別の単位材料・組織としては、肝組織体についてはCYP活性の測定やmRNAの定量解析を行い、その機能維持の向上を図るほか,神経様組織についてはより長く高密度な細胞ネットワークの形成を試みる。また、異方的なハイドロゲル内部にて筋芽細胞の培養と分化制御を行うことにより、筋組織形成を試み,物理・化学的刺激を加えることによってそれらの影響を評価する予定である。また毛糸玉状ハイドロゲル粒子については,複数種の細胞を個別に内包した複数のハイドロゲルファイバーから形成されるハイドロゲルの開発を行う。さらに微小ハイドロゲル粒子に関しては,これまでに作製を行ってきたアルギン酸のみならず,コラーゲン・ゼラチン等の生体親和性のより高い材料を用いて微粒子を作製した上で,ヘテロ細胞集塊の形成や細胞培養担体としての応用可能性を追求する予定である。そしてこれら個別材料の複合化については,ビオチン・アビジン相互作用や静電的相互作用等を利用して,複合型ハイドロゲルシートに対しハイドロゲル粒子を配置するための方法論の確立を行うほか,他のシート状・表面パターン化・ハイドロゲルブロック構造等の個別材料,さらにはハイドロゲルを含まない複合型細胞集塊等を用い,それらを組み合わせるための新規手法の開発を目指す。主に細胞実験用試薬(培地,血清,増殖因子,ゲル材料等),細胞実験用器具類(シャーレ,フラスコ,ピペット等),ファブリケーション試薬・器具類(マスク,シリコンウエハ,ポリマー基材,レジスト等),細胞機能評価試薬類(PCR試薬,免疫染色・分析用試薬等)などの消耗品の購入を主とし,一部,研究成果発表のための学会参加費・旅費としての支出を計画している。研究備品の購入については現時点では計画していない。
ブラウン運動と非線型境界値問題

本年度の研究実績は、以下の4つの研究テーマに分類される:1.まず、確率論における「拡散過程の境界値問題」に偏微分方程式的手法を適用し、退化する楕円型微分方程式の場合について、一般のヴェンツェル境界条件の下でのフェラー半群の存在定理を証明した。さらに、確率論におけるマルコフ過程構成の問題から派生した楕円型積分微分作用素の境界値問題に対する古典解の一意存在定理を証明した。2.次に、数学的に未開拓な分野である数理生態学の「人口動態論」を非線型境界値問題と捉えて、詳しく考察した。特に、空間的に不均一な生息環境において生物がランダムに振る舞うと仮定して、時間とともに個体が分散して分布が空間的に広がる生物拡散現象について、拡散過程の境界値問題の研究に有効であった手法及びアイデアを用いて研究を行なった。これは、古典的なマルサス及びフェアフルストの人口動態論を数学的な立場から説明する試みである。3.また、アレニウスの法則とニュートンの冷却の法則をみたす「化学反応物に対する燃焼問題」を考察した。特に、活性化エネルギーが十分小さい場合及び活性化エネルギーが十分大きい場合について、断熱状態の化学反応現象の時間的な安定性の問題を、解の分岐理論を援用して、数学的に考察した。4.最後に、微分幾何学と関連して、古典的なホッジ・小平の調和積分論を相対的ドラームコホモロジー群の場合に拡張し、指数定理を解析的手法によって証明した。最も本質的な点は、指数公式が成り立つような作用素とカレントの関数空間を如何に定義するかである。このような研究の最大の利点は、「拡散粒子の運動」という具体的なイメージを通じて、微分トポロジー的性質を直観的に解釈することができる点にある。本年度の研究実績は、以下の4つの研究テーマに分類される:1.まず、確率論における「拡散過程の境界値問題」を解析学の偏微分方程式論、関数解析学、確率論の“三分野の接点"の問題として捉え、最新の偏微分方程式的手法及び関数解析的手法を援用することに依り、従来の確率微分方程式的手法よりも一般の境界条件の場合についての詳しい研究を行なった。2.次に、ディリクレ問題とノイマン問題を特別な場合として含む「非線型楕円型混合型境界値問題に対する解の一意存在定理」を、解の分岐理論を使って統一的に証明し、1980年代の楕円型境界値問題の研究を退化型境界条件の場合に一般化した。さらに、ブルガリアのパラガチェフ教授及びポピバーノフ教授との共同研究において、確率論におけるマルコフ過程構成の問題から派生した「楕円型積分微分作用素の境界値問題に対する解の一意存在定理」を証明した。3.上記の研究の応用として、梅津健一郎との一連の共同研究において、アレニウスの法則とニュートンの冷却の法則をみたす「化学反応物に対する燃焼問題」を考察した。本研究では、活性化エネルギーが十分小さい場合には、化学反応は連続的であって爆発現象が起こることはないが、活性化エネルギーが十分大きい場合には、酸素と化学反応物の比率に応じて、不連続に爆発が起きたり、起こらなかったりするという化学実験データの数学的な証明を与えた。4.最後に、偏微分方程式論の手法と結果を用いて、「相対的ドラームコホモロジー群に対する指数公式」を定式化し、その解析的な証明を与えた。証明には、ホッジ・小平の古典的な調和積分論の“内部境界値問題版"を有効に使った。このような研究の最大の利点は、拡散粒子の運動という具体的なイメージを通じて、微分トポロジー的性質を直観的に解釈することができる点にある。

さらに、確率論におけるマルコフ過程構成の問題から派生した楕円型積分微分作用素の境界値問題に対する古典解の一意存在定理を証明した。2.次に、数学的に未開拓な分野である数理生態学の「人口動態論」を非線型境界値問題と捉えて、詳しく考察した。これは、古典的なマルサス及びフェアフルストの人口動態論を数学的な立場から説明する試みである。3.また、アレニウスの法則とニュートンの冷却の法則をみたす「化学反応物に対する燃焼問題」を考察した。特に、活性化エネルギーが十分小さい場合及び活性化エネルギーが十分大きい場合について、断熱状態の化学反応現象の時間的な安定性の問題を、解の分岐理論を援用して、数学的に考察した。4.最後に、微分幾何学と関連して、古典的なホッジ・小平の調和積分論を相対的ドラームコホモロジー群の場合に拡張し、指定定理を解析的手法によって証明した。最も本質的な点は、指数公式が成り立つような作用素とカレントの関数空間を如何に定義するかである。
TLRによるRaclとNoxlの活性化を介した消化管粘膜上皮細胞の自然免疫応答

胃粘膜上皮細胞と管腔内病原菌との相互作用の研究から、消化管粘膜固有の自然免疫応答を制御するあらたな機構として、TLRファミリーを介する新規活性酸素産生酵素NADPHoxidase1(Nox1)の活性化と、Nox1由来の活性酸素によるNF-κBの活性化経路を見いだした。胃表層粘液細胞のNox1は、LPS-TLR4を介して誘導され、腸上皮細胞は、flagellin-TLR5を介してNox1が活性化されることを明らかにし、管腔内の環境に応じてTLR分子を巧妙に使い分けていることを示した。胃粘膜細胞においては、LPS-TLR4がNox1遺伝子と新規アダプタータンパク質Nox organizer 1(NOXO1)遺伝子の転写を活性化すること、及びPI3 kinase依存性にRac1を活性化し、この両者がそろって初めてNox1が活性化されることを示した。腸上皮細胞においては、Nox1の誘導より、むしろNOXO1の誘導によりNox1の活性が制御されていることをつきとめ、さらに、TNF-αは腸上皮細胞株(T84細胞)のNOXO1を強力に誘導することを見いだした。本年度は、NOXO1遺伝子の上流4.8kbpをクローニングし、NOXO1の基本転写活性とTNF-αによる転写活性化のメカニズムを中心に検討した。T84細胞のNOXO1遺伝子の基本転写活性には、EtsとSP1が重要であること、及び、TNF-αによる転写活性化にはAP1が重要であることを、プロモーターセグメントの転写活性とそれぞれのシス領域のミュータントを用いて明らかにした。さらに、TNF-αのシグナル伝達経路とAP1の活性化も検討し、TNF-αがc-JUN,c-FOSの活性化とAP1のDNA結合活性を誘導することを証明した。本研究は、消化管におけるNox1研究の先駆的な研究成果を挙げてきた。TLRによるNox1の活性化、その分子機構、Nox1及びNOXO1遺伝子の転写活性化機構、の研究成果は全て初めての報告となった。これらの研究成果は、Nox1を介する消化管粘膜固有の自然免疫応答の新しい経路を確立し、炎症性疾患と発がんの病態解析に新たな可能性を提供した。代表者は、胃粘膜上皮細胞と管腔内病原菌との相互作用の研究から、消化管粘膜固有の自然免疫応答を制御する新たな機構として、TLRファミリーを介する新規活性酸素産生酵素NADPHoxidase 1(Nox1)の活性化と、Nox1由来の活性酸素によるNF-κBの活性化経路を見いだした。胃表層粘液細胞のNox1は、LPS-TLR4を介して誘導され、マクロファージに匹敵する大量のO_2^-を産生する。平成16年度は、大腸上皮細胞(T84細胞)においては、flagellin-TLR5を介してNox1が活性化されること、また、p47-phoxとp67-phoxの新規ホモログであるNOXO1とNOXA1がT84細胞のNox1の活性化に必要であることを報告した(J Immunol, 2004)。胃粘膜細胞のLPS-TLR4によるNox1の活性化の分子メカニズムについては、TLR4の活性化がPI3 kinase依存性にRac1の活性化すること、Nox1及びNOXO1遺伝子の転写活性化を誘導すること、この両者がそろって初めてNox1の活性化が引き起こされることを明らかにした(Am J physiol,2005)。さらに、INF-γがT84細胞のNox1遺伝子の転写を活性化することを発見し、その分子機構についても明らかにすることが出来た。まず、Nox1遺伝子の上流-4.8kbpをクローニングし、各セグメントを用いたルシフェラーゼアッセイにより、3.8kbpのGASエレメントがINF-γによるNox1遺伝子の転写活性化に必須であることを証明した(論文投稿中)。このように、平成16年度は胃及び大腸上皮細胞のNox1活性化のメカニズムを世界で初めて明らかにすることが出来た。これらの結果により、Nox1由来の活性酸素種は消化管粘膜固有の自然免疫応答と炎症に重要な役割を果たす可能性を示し、大きな成果を挙げた。

本年度は、NOXO1遺伝子の上流4.8kbpをクローニングし、NOXO1の基本転写活性とTNF-αによる転写活性化のメカニズムを中心に検討した。T84細胞のNOXO1遺伝子の基本転写活性には、EtsとSP1が重要であること、及び、TNF-αによる転写活性化にはAP1が重要であることを、プロモーターセグメントの転写活性とそれぞれのシス領域のミュータントを用いて明らかにした。さらに、TNF-αのシグナル伝達経路とAP1の活性化も検討し、TNF-αがc-JUN,c-FOSの活性化とAP1のDNA結合活性を誘導することを証明した。本研究は、消化管におけるNox1研究の先駆的な研究成果を挙げてきた。TLRによるNox1の活性化、その分子機構、Nox1及びNOXO1遺伝子の転写活性化機構、の研究成果は全て初めての報告となった。これらの研究成果は、Nox1を介する消化管粘膜固有の自然免疫応答の新しい経路を確立し、炎症性疾患と発がんの病態解析に新たな可能性を提供した。
術後高次脳機能障害(POCD)と酸化ストレス：抗酸化物質は治療薬になるか

本研究の目的は、術後高次脳機能障害(POCD)と酸化ストレスの関連を調べ、抗酸化物質の投与によりPOCDを予防できるか検討することである。高齢化社会を迎え、手術を受ける高齢者が増加した結果、POCDを発症する患者が増加している。しかし、POCDの予防や治療の方法は確立されていない。近年、POCDと酸化ストレスの関連が示唆されている。申請者は、手術前から抗酸化物質を投与することでPOCDの発症を予防できるとの仮説を立てた。この仮説を検証するため、術後モデル動物の酸化ストレスを評価することにした。また、術後モデル動物に抗酸化物質を投与し、認知機能の低下が抑制できるかを検討する。本研究の目的は、以下の二つである。1酸化ストレスがPOCDの発症に関与しているかを調べる2抗酸化物質にPOCDの予防効果があるかを調べる。運動によるPOCD抑制を示唆した報告からヒントを得た本研究は、POCDと酸化ストレスという新しい切り口で予防法を開発するための試みである。食事に含まれる抗酸化物質を利用できるため、仮説通りのPOCD予防効果があれば、臨床的・社会的意義は大きい。申請者は、1POCDは酸化ストレスと関連があるか、2抗酸化物質はPOCDを抑制できるか、3どの抗酸化物質がPOCDを抑制するか、の三点を検証する。以下の実験は、6週齢雄性SAMP8(日本SLC)の開腹肝臓切除モデルを用いて行う。酸化ストレスは、SODと活性酸素量のマーカーである8-ニトログアノシンの測定により計測する。SODの減少と8-ニトログアノシンの増加により、酸化ストレスの増大を判定する。現在、引き続き加齢促進動物術後モデルの実験を行っている。引き続き、過酸化物質がPOCDに有用であるかを検討する。ほぼ予定通り使用している。
知能型機械要素を用いた超精密ダイヤモンド正面旋盤の試作研究

現在、アルミニウム磁気ディスク基板や金属ミラー等を高精度に加工する目的で超精密ダイヤモンド切削の研究開発が活発に行われている。超精密ダイヤモンド切削における鏡面創成の原理は、高い運動精度の加工面への転写であるということができる。そこで本研究では超精密ダイヤモンド正面旋盤をさらに高性能化するために、まず高機能を有しながらも従来は使用されていない機械要素を組み込んでその適用性を検討した。次に、精度の転写を損なわせる要因となるチャックについての検討を行った。さらに、運動精度を制御により維持するための基準をレーザー光の真直性に求めた真直度測定法について検討を加えた。これらの結果から次のような結論を得た。(1)スピンドルやスライドの軸受けとして空気静圧軸受けを使用した旋盤では0.2μm程度の運動精度を得られたが、その運動精度は加工面に微小うねりとなって現れた。(2)リニアモータの超精密旋盤への適用を検討した結果、摩擦の小さい状態では真直度の劣化のない好ましい結果を得たが、切削力の変動による速度変動が生じ制御系の剛性を高める必要が明らかになった。(3)プラスチック多孔質体を使用した真空チャックの素材としては、切削性・真空吸引時の変形・摩擦係数の点から弗素樹脂が好ましいことが判明した。弗素樹脂の多孔質真空チャックを加工実験に使用した結果、加工物表面の半径真直度やアウター真直度はヤング率の高いハードチャックに近い好ましい結果を示した。(4)レーザの真直性を利用した真直度測定法では、高精度で広範囲の2次元真直度測定が実現できたが、レーザ光源の不安定とレーザ光伝播経路の空気のゆらぎが原因となる出力のゆらぎが観察された。以上のように、まだ個々には問題点を有しているが、本研究にて検討を行った機械要素の超精密旋盤への適用に関して可能性の大きい結果を得た。昭和62年度においては、旋盤を構成しする各機械要素および計測・制御系の電気回路の設計を完了させ、制作、組立を行った。次に、リニアモータドライブによる工具台の運動精度とプラスチック多孔質体真空チャックの吸引保持性能について個々に性能試験を行った。昭和63年度はこれらの結果を受けて、試作した精密旋盤で実際に切削実験を行った。さらに、4分割フォトダイオードを応用した、低コストで従来並の精度が得られるレーザ測長法の開発を行った。これらの結果から以下の結論を得た。(1)スピンドルやスライドの軸受として空気静圧軸受けを使用した旋盤では0.2μm程度の運動精度を得られたが、その運動精度は加工面に微小うねりとなって現れた。
プロセス依存の神経基盤に関する研究

病的賭博に代表されるなんらかの行為の対する依存は「プロセス依存」と呼ばれ、物質への依存症と共通する病態機構を持つのではないかと推測されている。プロセス依存の基盤となる認知過程・脳内過程の解明を目的とし、病的賭博群に対して、報酬予測や意思決定課題を用いた機能的神経画像研究を実施した。結果、病的賭博群において報酬予測時における報酬系関連脳領域の神経活動の低下を認め、さらにその賦活の程度と罹病期間の関連が見出され、同神経活動が病的賭博の臨床指標になりうる可能性が示唆された。平成24年度に引き続き、病的賭博群および対照群の行動データと機能的MRI画像のデータを収集し、結果の解析・報告を行った。とりわけ、非特異的報酬(依存対象以外の全般的報酬)に対する報酬系の活動を評価する課題として既に確立されているmonetary incentive delay task: MIDT (Knutson et al., 2000)を用いたfMRI研究は順調に進み、23名の病的賭博群および年齢・性別などをマッチさせた対照群の解析を終了した。結果、本課題での報酬予測時点において、病的賭博群では島皮質、帯状皮質を含む領域で、対照群に比して神経活動の低下が認められた。特に島皮質においては、この神経活動は、罹病期間と逆相関がみられ、同部位の報酬関連課題関連の神経活動が、病的賭博の病態の進行のマーカーとなりうることが示唆された。本研究成果は、現在、学術論文として投稿中である。加えて、病的賭博を特徴づける「損失の深追い」にも着目し、行動経済学の観点からの「埋没費用効果(sunk cost effect)」にあたるのではないかと解釈の下に、sunk cost effectが生じている際に意思決定を行う際の脳活動をfMRIにて評価した。結果として、結果、病的賭博群では同課題実施時の賦活領域が健康被験者群と異なることが明らかになった。同じ課題を行うときに動員される認知プロセスの違いから、本結果の解釈を進めており、学術論文として投稿準備中である。平成24年度は神経経済学的課題の妥当性を検討しつつ、病的賭博(PG)群のデータを収集し結果の解析・報告を行った(PG: 20名、ギャンブル愛好家群2名および対照群)。またインターネット依存に関しては全ての群においてその程度を評価したが、インターネット依存症と診断に至る被験者はいなかった。さらにPGを特徴づける「損失の深追い」に着目し、これはPGが損失に過敏で損失を取り返そうとしているために発生しているのではないかと考えた。これを行動経済学の観点から説明すると「埋没費用効果(sunk cost effect)」にあたるのではないかと解釈し、sunk cost effectが生じている際に意思決定を行う際の脳活動をfMRIにて評価した(Sunk Cost課題)。結果として、MIDTを用いた実験では非特異的報酬予測時にPG群は対照群と比較して腹側線条体や島皮質において活動が低下していることが明らかになった。これはつまり報酬に対して広い意味で感受性が低下していることを示している。Sunk Cost課題に関しては対照群において機能画像データを解析し、埋没費用の発生する際に脳の島皮質や前頭葉内側部といった後悔や葛藤と関係する領域が活動することが明らかになった。PG群はコントロール群と行動データ上は有意な差を示さなかったが、脳活動は異なり、側頭頭頂接合部を利用していることが明らかになった。つまりPGは対照群と比べて近視眼的な思考に基づき意思決定していることが示唆された。神経経済学的課題の妥当性を対照群で検討することが当初の平成24年度目標であった。MIDTはすでに確立された課題であるためこの作業は省略した。Sunk Cost課題については新規の課題であったためこれを行い、十分な妥当性が得られた。そのため両課題をPG群を対象に行いデータを収集、前述の結果を得られるまでに至っており予想を上回る進捗状況である。臨床研究を行う際に進捗スピードのボトルネックとなりえた被験者のリクルートに関しては、一ヶ月で4名程度のペースで継続的に行うことができておりこれも順調である。一方、インターネット依存に関しては解析が不十分であるものの、これまでリクルートした被験者の中には依存度の高い群を含むことができていない。以上より、総じて、研究はおおむね順調に進展していると判断した。年齢、性別等がPG群とマッチしたコントロール群をリクルートする必要がある。これがちょうど健康な中年男性に相当するが、画像検査実施可能な平日にリクルートすることに困難が生じている。被験者募集方法を再考し、これらの群を集中的にリクルートすることが急務である。さらにPGの行動特性を表すような別の行動経済学的課題を新たに作成し病理と関係した脳機能との関係を探索したい。ギャンブル愛好家やインターネット依存度の高い者に関しては、それぞれの愛好家が集まるコミュニティー(同好会等)から被験者をリクルートすることも検討したい。

解析については、fMRIの結果が臨床指標(罹病期間や重症度)や脳構造(灰白質体積、白質統合性)とどのように関係するかについて検討する予定である。学術論文化はもとより、これらの結果から何らかの社会政策的提言が行えるまでまとめることが次年度の目標である。当初の計画通り、被験者募集に伴う人件費、解析に要するコンピュータやソフトウェア、MRIの保守点検費、研究打ち合わせ、成果を発表するために国内外の学会への参加、論文作成の際の英文校正、その他紙やトナーといった消耗品に用いる予定である
ヘッドマウンテドディスプレイを使った人工実感とその客観的評価基準の作製

反射研究施設は前庭神経の中枢機序を研究することを目的としている。その研究の一環として、“宇宙酔い"の基礎的なメカニズムを明らかにしようとしている。“宇宙酔い"を地上でシミュレートする方法は幾つかが考えられている。遠心加速器を使用すること、飛行機を使用すること、自由落下を使用すること、回転刺激と視覚刺激を使用することである。現在、視覚刺激として多用されているものは白黒の縦縞模様を水平方向に回転させ(回転ドラム)、吐気などを起こさせる方法である。しかし、回転ドラムは大きな場所を必要とする。もし、これを小型の機械で置換えることができれば飛行機、自動車等、動く狭い空間でも使用可能である。今年度はこの視覚刺激にヘッドマウンテドディスプレイ(HMD)を使うことを試みた。本年度は初年度でもあるので、回転ドラムの白黒パターンをビデオに撮り、これをHMDに投影する事を行った。この方法を用いて小型ジェット飛行機(MU-300;DAS、小牧)を使い三人の被験者に使用してENG(眼振図)等を記録した。結果としては回転ドラムに比較すると、また不十分である将来的には使用可能であるとの感触を得た。データーの一部は発表済みである(業績1)。現在、工学部の少鹿研究室の援助を得て、ビデオでなく、コンピュータの映像を直接、HMDにディスプレイする事を試みているが、パソコンのクロックが遅く、意外な点でトラブルが生じている。これを克服していくのが現在の課題であろう。