hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フレネル数が減少した軟X線高倍率光学系の結像特性の解明

波長1ー10nm程度の軟X線は、数10nmの高い空間分解能での元素分布イメージングへの応用が期待できる。研究代表者は軟X線顕微鏡用の高倍率対物鏡の開発の過程で、その結像特性が従来の低倍率光学系と異なることを見出した。本研究では、高倍率対物鏡の振る舞いを実験的に明らかにし、また、その結果を援用し、対物鏡の結像理論を新たに構築することを目的とし研究を行った。その結果、高倍率光学系では、像面のデフォーカス特性に非対称性が存在することが観測された。また、非対称性は、像側のフレネル数の低下で生じる固定位相項に起因し、ガウス像面の光強度分布には影響を与えないことが明らかとなった。波長3-30nm程度の軟X線領域において、生体や磁性材料などナノ構造が動的に変化する試料をCCD検出器(画素径10μm)で実時間観察するには、顕微鏡の心臓部となる対物鏡に1000倍を超える高い結像倍率が求められる。代表者は凹凸球面ミラーで構成したSchwarzschild光学系に凹面鏡を付加した2段結像による超高倍率対物鏡を独自に考案した。新型対物鏡では、高倍率(x1400)に加え、軸外収差も補正による広い視野(直径160μm)が期待できる。代表者は高倍率対物鏡の開発の過程で、その結像特性が従来の低倍率光学系と異なること発見し、その原因がフーリエ結像論が仮定する平面波近似の破綻によることを見出した。高倍率対物鏡の結像特性を正しく理解するためには、結像理論を新たに構築する必要がある。そのため、本研究では、高倍率対物鏡の結像特性を、実験的に検証するとともに、得たデータを援用し、フレネル数が減少した結像光学系の結像特性を定式化することを目的とする。25年度は、微小点物体や周期格子等のテストパターンを対物鏡で観察し、その結像特性を実験的に確認するためのテストベンチの構築を行った。これまでの研究より、フレネル数減少の効果は、主に物体面や像面(観察面)を光軸方向に移動した場合に顕著に現れることがわかっている。このためテストベンチでは、物体面上のテストパターンを光軸方向に焦点深度の1/10以下精度で微動する精密ステージが必要となる。精密ステージは、光軸垂直方向を真空用パルスモータで、光軸方向をピエゾ素子で駆動するものを多元研技術室と共同で開発した。予備実験の結果、開発した精密ステージでは、光軸垂直方向で1μm、光軸方向で30nm程度の高精度が得られることを確認した。波長3-30nm程度の軟X線領域において、生体や磁性材料などナノ構造が動的に変化する試料をCCD検出器(画素径10μm)で、実時間観察するには、対物鏡の倍率を大幅に向上する必要がある。研究代表者は、2面の多層膜ミラーで構成したSchwarzschild光学系に凹面鏡を付加した2段結像による超高倍率対物鏡を独自に考案した。この新型対物鏡では、高倍率(x1400)に加え、軸外収差も補正できる。このため、直径160μmの広視野で、空間分解能30nmのビデオ観測が期待できる。研究代表者は、上述した高倍率対物鏡の開発の過程で、その結像特性が従来の低倍率光学系と異なることを見出し、その原因が結像の記述に広く用いられるフーリエ結像論における平面波近似の破綻にあることを見出した。そのため、本研究では、顕微鏡で得られる軟X線像を正しく解釈するため、高倍率対物鏡の結像特性を新たに記述することを目的とする。これまで、25年度に、高倍率対物鏡の結像特性を実験的に検証するための顕微鏡システム(テストベンチ)の構築を行った。26年度は、作製したテストベンチを用いて、種々のテストパターンを観察し、また、その実測値をもとに、結像特性の定式化を試みた。結像特性の定式化では、点物体が対物鏡の光軸近傍に存在する状況を仮定して、モデルを構築した。一般に、光学系の結像特性は、物体-光学系瞳、および、光学系瞳ー像面の2回の回折積分を用いて定式化できる。検討の結果、1高倍率対物鏡では、物体-光学系瞳の回折では平面波近似が十分に成立するものの、光学系瞳ー像面の回折では、フレネル数が1以下にまで減少し平面波近似が破綻すること、2光学系瞳ー像面の回折積分を球面波展開により記述すれば、実験結果を概ね良好に再現すること、が明らかとなった。波長3-30nm程度の波長域で動作する軟X線顕微鏡において、生体、高分子や磁性材料などナノスケール構造が動的に変化する試料をCCD検出器でリアルタイム観察するには、顕微対物鏡に1000倍を超える高い結像倍率が求められる。代表者は、2面の多層膜ミラーからなる主光学系の像面近傍に、凹面多層膜ミラーを付加した2段拡大による高倍率光学系を独自に考案し、開発の過程で、高倍率光学系の結像特性が、従来の低倍率光学系と異なることを見出した。軟X線リアルタイム観察で得られる像を正しく解釈するには、高倍率光学系の結像特性を明らかにする必要がある。

本課題では、高倍率光学系の特異な結像特性は、光学系射出瞳から像面へ光波が回折する際にフレネル数が減少し、平面波近似が破綻することが原因と考え、軟X線用の低フレネル数光学系の結像特性の定式化を目的に研究を行った。H26年度までに、フレネル数減少の効果が顕著となる像面側のデフォーカス特性のモデル構築を行い、射出瞳から像面へ回折を球面波で表現すれば、実験結果を良好に再現する事がわかった。一方で、試料には厚みがあり、観察される像は、光軸方向の厚みの範囲で得られる像の重ね合わせとなる。このためH27年度は、像解釈を行う上で重要となる、物体側のデフォーカス特性の解明を行った。実験により、物体側のデフォーカスでは、点像の中心強度は試料位置に対して偶関数的に対称に変化し、フレネル数の大きい通常の光学系と同じ振る舞いであることが分かった。最後に、物体側のデフォーカス特性の定式化を試みた、その結果、高倍率かつ低フレネル数光学系で生じるデフォーカス収差は、フレネル数の大きい低倍率光学系と同様な一方で、フレネル数の低下の影響は、検出器上に重畳する固定位相項にのみあらわれ、像の光強度分布には影響を与えないこと明らかとなった。波長1ー10nm程度の軟X線は、数10nmの高い空間分解能での元素分布イメージングへの応用が期待できる。研究代表者は軟X線顕微鏡用の高倍率対物鏡の開発の過程で、その結像特性が従来の低倍率光学系と異なることを見出した。本研究では、高倍率対物鏡の振る舞いを実験的に明らかにし、また、その結果を援用し、対物鏡の結像理論を新たに構築することを目的とし研究を行った。その結果、高倍率光学系では、像面のデフォーカス特性に非対称性が存在することが観測された。また、非対称性は、像側のフレネル数の低下で生じる固定位相項に起因し、ガウス像面の光強度分布には影響を与えないことが明らかとなった。本研究では、高倍率対物鏡の結像特性を実験的に検証し、また、結像特性を定式化することを目的とする。26年度は、結像特性の実験的な検討と定式化が、概ね順調に進展しているため。応用光学27年度は、高倍率対物鏡の結像特性の定式化をさらに進める。これまでは、解析の簡単のため、点物体が対物鏡の光軸近傍に存在する状況を仮定した。高倍率対物鏡が広い視野を持つことを考慮すれば、物体が対物鏡の光軸から有限距離離れた場合も考慮する必要がある。テストベンチによる実験データの集積と平行して、高倍率対物鏡の結像特性を実用的な精度で近似できる解析モデルの構築を目指す。本研究では、高倍率対物鏡の結像特性を、実験的に検証することを第1の目的としている。25年度は、その実証実験に必要となるテストベンチの構築が概ね順調に進展しているため。高倍率対物鏡の結像特性の定式化では、近似表現に工夫により、研究開始時の想定と比べより簡便な表現で、結像特性を記述できることが新たに明らかとなった。このため、数値計算用のワークステーションの導入が不要となったため。26年度以降は、構築したテストベンチにより得た実験データをもとに、フレネル数が減少する高倍率対物鏡の結像特性を定量的に表現できるモデルを構築する。従来のフーリエ結像論では、光学系で生じる2回の回折(物体面から入射瞳、および射出瞳から像面)でともに平面波近似が成り立つことを仮定している。高倍率対物鏡では、物体面から入射瞳への回折では平面波近似が成り立つ一方で、射出瞳から像面への回折では、上述したように、回折球面波の曲率が無視できなくなる。結像の定式化には、2回目の回折積分に球面波の影響を取り込む必要がある。テストベンチで集積した実験データを援用し、球面波の位相効果を十分な精度で近似する実用的な解析表現を見出す。27年度には、結像実験用テストベンチの動作に必要となる(光学部品・機械部品)を消耗品として購入する。
ガンマナイフが三叉神経痛に対して治療効果を発現する機序の解析

慢性疼痛モデルラットの末梢神経にガンマナイフを照射する方法を確立し、ガンマナイフ照射が疼痛行動に与える影響を検討した。本研究により、慢性疼痛モデルラットへのガンマナイフ照射でのみ、照射後2週間ほどで鎮痛効果が現れることが明らかとなった。また、ガンマナイフ照射により照射部位にマクロファージが集積することから、この集積したマクロファージが何らかの形で鎮痛効果に関与している可能性があることが予測された。本研究は慢性疼痛モデルラットを用いて、ガンマナイフの三叉神経痛に対する治療効果発現の機序を明らかにし、非侵襲的なガンマナイフの難治性疼痛治療の基盤を確立することが目的である。ラットの三叉神経は直径1mm以下と細く、ガンマナイラ照射(照射領域4mm^3)をラット三叉神経で行うのは困難である。一方、坐骨神経はラット坐骨神経が直径2mm程度と比較的大きく、神経因性疼痛モデルも確立している。そこで本研究では、坐骨神経部分結紮モデルを用いて検討した。まず、モデルラットの機械的痛覚反応をUgo Besile 37400を用いて測定したところ、結紮後3目目から械刺激性アロディニアが誘発され、7週後までは維持されることを確認した。このモデルラットを用いて、結紮1週間後の坐骨神経にガンマナイフ(90Gy)を照射し、機械的痛覚反応を経時的に測定した。坐骨神経へのガンマナイフの照射は、MRI対応ラット専用フレームにてラットを定位置に固定し、MRIとモデルC-APS(Automatic positioning system:自動照射位置設定システム)を用いて照射部位のターゲッティングを行った。照射部位は結紮部より末梢側の坐骨神経に設定した。結紮を行わないコントロール群にガンマナイフを照射しても機械的痛覚反応には変化が認められなかったのに対し、モデルラットでは照射後2週間から非照射群と比較して顕著なアロディニアの軽減が認められた。このことから90Gyのガンマナイフ照射は正常な神経には影響を与えず、損傷神経のみ痛覚反応に影響を与えることが明らかとなった。今回、坐骨神経部分結紮モデルラットにおいてガンマナイフの効果が得られたことから、今後は免疫染色法・ウエスタンブロット法により、タンパク質レベルでの脊髄、後根神経節及びガンマナイフ照射部位の変化を検討し、治療効果の機序解明を目指す予定である。本研究は、慢性疼痛モデルラットの末梢神経にガンマナイフ(GK)を照射し、GK照射が疼痛行動に与える影響を検討し、末梢神経の組織学的変化を同時に解析する事で、ガンマナイフの三叉神経痛に対する治療効果発現のメカニズムの解明の手がかりを得る事が目的である。昨年度は、慢性疼痛モデルラットにおけるガンマナイフ照射方法を確立した。さらに、行動学的解析において、正常な神経へのGK照射は疼痛反応に影響を与えず、損傷神経への照射のみ鎮痛効果を示すことを明らかにした。本年度は、ウエスタンブロット法及び免疫染色法によりガンマナイフ照射後の坐骨神経の影響を組織学的に検討した。まず坐骨神経において、LigationによりマクロファージのマーカーであるIba1タンパク質が増加することを確認した。免疫染色においてもIba1陽性のマクロファージのLigation部への集積が認められた。Ligation7日後にGKを照射し、2週間後の坐骨神経のIba1発現量を検討したところ、Ligation群へのGK照射ではさらにIba1タンパク質が増加することが明らかとなった。また、免疫染色法によりLigation部よりdista1側のマクロファージが顕著に増加することが明らかとなった。一方、sham群へのGK照射では、マクロファージは増加しないことが明らかとなった。本研究において、正常な神経にGKを照射した場合と、損傷した神経にGKを照射した場合とでは、行動学的にも、組織学的にもGK照射による応答が異なることが明らかとなった。損傷神経でのみGK照射により鎮痛効果が得られ、マクロファージが顕著に増加することから、マクロファージが鎮痛効果に何らかの形で関与している可能性が考えられる。また、損傷神経でのGK照射の影響を詳細に検討することは、ガンマナイフの鎮痛効果のメカニズム解明へと繋がると考えられる。
複数財オークションにおける収益単調性についての研究

本研究では他の望ましい性質を満たす唯一のオークションルールであるVickrey-Clarke-Grovesルールが,どんな場合にも財に関する収益単調性を満たすことは不可能であるということを明らかにし,財に対する選好が似通っているオークション参加者が複数存在するという限られた場合のみ,財に関する収益単調性を満たすことがわかった.オークション参加者が増加すればするほどこの条件を満たしやすくなるため,政府が周波帯などの公共財をオークションで配分する際には,参加者を広く募り,参加しやすい環境を整えることが非常に重要であることがわかった.本研究では他の望ましい性質を満たす唯一のオークションルールであるVickrey-Clarke-Grovesルールが,どんな場合にも財に関する収益単調性を満たすことは不可能であるということを明らかにし,財に対する選好が似通っているオークション参加者が複数存在するという限られた場合のみ,財に関する収益単調性を満たすことがわかった.オークション参加者が増加すればするほどこの条件を満たしやすくなるため,政府が周波帯などの公共財をオークションで配分する際には,参加者を広く募り,参加しやすい環境を整えることが非常に重要であることがわかった.平成24年度は,3つの他の望ましい条件(効率性,戦略的操作不可能性,個人合理性)を満たすオークションルールのなかで,どんなときに財に対する収益単調性(Goods Revenue Monotonicity, GRM)問題が発生するのかを明らかにすることが主な研究の目的であった.どのような財のオークションに対しても,これらの3つの望ましい条件EFF, SP, IRを満たす唯一のオークションルールとしてVickrey-Clark-Groves(VCG)ルールが知られている.さらにこのVCGルールは財が代替的なときは参加者の数に対する収益単調性も同時に満たすことが知られている.財が代替的であるとは,2つの財があっときにそれぞれ単独に得た場合の効用の和が,同時に手に入れたときの効用よりも大きいような財のことである.今年度の研究により,まず,どんな場合であっても3条件と本研究が着目するGRM条件を同時に満たすオークションルールは存在しないことが分かった.さらに財が代替的ある場合には,VCGルールが非常に特殊なケースでしか4条件を同時に満たさないことが示せ,広範囲なケースでVCGルールはやはり上記の4条件を満たさなないことが分かった.しかし,さらに研究を進めた結果,財が補完的であることが既知である場合においては,4条件を満たすルールが設計可能である場合があることが分かった.これらの結果は,現実のオークション問題において財に関する収益単調性を考える理論的基礎を与えられたと考えられる.今年度はまず,昨年度に引き続き,オークションルール設計に関して理論研究を行った.前年度の研究より,これまで考えられてきた望ましい性質を満たす唯一のルールであるVCGルールは財に関する収益単調性を,限られた場合にのみ満たし,広範囲な場合に満たさないことがわかった.今年度は,その判明した限られた場合のさらなる特徴付けを行った結果,社会余剰の人数に関する平均値がサブモデュラー性をみたしているときにVCGルールが財に関する収益単調性を満たすことがわかった.さらにオークションに参加する人数が増加するにつれて,このサブモデュラー性が満たされやすくなることも明らかにした.またこの収益単調性の研究が,独占企業の過小供給問題とも関連していることが明らかになった.独占企業は,需要関数の価格弾力性が1未満であるときに過小供給を行い,1より大きいときには行わないことが知られている.今,売り手が収益単調性問題によりオークションに財を戦略的に減らすことを行わないための条件を考えると,それは過小供給問題と同様に見なすことができる.つまり,需要関数の価格弾力性が1を超えるときに,財に関する収益単調性も満たされるということが判明した.以上2点より,オークションにおいて財に関する収益単調性問題は,十分大きな数の参加者がいれば発生しにくいことがわかった.よって現実に電波等のオークションを行うときには,広範囲に参加を呼びかけることが非常に重要であることが判明した.またこのような問題は産業組織論における独占の弊害についての研究と非常に関連していることがわかったため,本研究がそちらにどのような貢献をできるか今後考えていきたい.平成24年度の研究目的であった,3つの他の望ましい条件(効率性,戦略的操作不可能性,個人合理性)を満たすオークションルールであるVCGルールにおいて,どんなときに財に対する収益単調性(GRM)問題が発生するのかを明らかにすることに対して,おおむね研究結果を得られることができた.これらの結果は,現実のオークション問題を考えるうえで重要な理論的な基礎づけとして次年度の研究に対して有益な結果と言える.しかし,VCGルールにおいて4条件が同時に満たされる,財に関する一般的な条件に付いては,これからさらに研究を進めていかなくてはならない.25年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,まず,平成24年度の研究を引き続き行う.これまでの理論研究において分かったことを整理して,さらにVCGルールがGRM条件を満たすことができる財の性質についてさらに一般的な特徴を明らかにする.次に,今年度の研究目的である,周波数オークション等の現実に行われているオークション問題において,その他の望ましい上記の3条件と同時に,財に対する収益単調性を満たすルールが設計可能かどうかを検証する.もし可能であれば,既存のオークションルールをどのように修正し設計すればよいのかを理論的に検証し,また不可能であれば,収益単調性を満たす範囲で3条件を緩めることにより設計可能か検証する.最後に,これらの研究をまとめ論文として国際ジャーナルに掲載するために執筆を進め,また具体的なオークションルールを提言していくことによって成果を社会に還元していきたい.25年度が最終年度であるため、記入しない。
音声の分節的・韻律的特徴を包含する発音の構造的表象に基づく外国語教育・学習支援

外国語発音の分析精度の向上を目的として,音声の構造的表象に基づいた発音スコアの算出,発音エラーの検出,及び,発音の様態に基づく学習者分類について検討した。構造表象に基づいて発音を表象すると,音と音の関係性のみを捉えることになるが,この関係性と従来の音の絶対性に基づく特徴とを組み合わせることでスコア算出・エラー検出の精度,向上を測ることができた。学習者分類の妥当性も実験的に示すことができた。音声が運ぶ情報は大きく,言語的情報,パラ言語的情報,非言語的情報に分かれる。我々は音声から非言語的情報に相当する音響特徴量のみを分離する方法を提案している。年齢・性別による音声の音響的変形,収録機器・伝送機器による音声の音響的変形はいずれも,静的な空間写像として数学的にモデル化できる。よって,写像不変量でもって音声を表象・モデル化することで,静的な変形(変換)に不変な音声情報処理が可能となる。我々は分布間の距離尺度であるf-divergenceが如何なる変換に対しても不変であることを証明しており,発声中の全ての音響事象を分布として捉え,任意の二分布間(事象間)距離を計測し,距離行列として音声を(話者不変的に)表象する手法を提案している。距離行列は一つの幾何学的形態を規定するため,これを音声の構造的表象と呼んでいる。本研究では,この構造表象を用いて外国語学習者の発音を表象することで,学習者の年齢・性別に影響を受けない発音表象が得られる。既にこの構造表象に基づいて英語・米語母音群を構造的に表象し,学習者毎に母音構造を取得し,それに基づいて発音習熟度の推定,発音診断を行う方法を検討してきた。本年度は,子音までを含めた構造表象を得ること,また,文音声からその文に対応する構造表象の抽出することを目的として,実験的検討を重ねてきた。子音までを含めた構造表象の場合,話者による声の変形は母音と(無声)子音とは異なるため,これらの音群を分けて構造化するころが望ましい。また,一発声からの構造化は既に構造表象に基づく音声認識で検討していたが(MAP推定に基づくHMMパラメータ推定を通して行う構造化),これをそのまま利用するだけでは発音の差異を十分に反映した形での構造化は困難であることが示された。次年度以降,一発声からの構造化は異なる要素技術の開発が必要である。本研究では,音声の構造的表象に基づいて外国語発音をモデル化し,教師と学習者間でこれを比較することで,外国語教育・学習の支援環境の構築を試みた。音声の音響的特徴は話者の体格,年齢,性別などによって異なるため,同一の発音も異なる音響事象として観測される。音声の構造的表象は発音評価と無関係なこれらの要因に基づく音響的(かつ静的な)バイアスを取り除いた後に残る情報のみを表象する技術であり,これに基づいて外国語発音を表象し,モデル化する。先行研究において,英語母音(単母音)郡を対象としてこれらを構造的に(母音体系として)表象することを試みている。本研究ではこれに引き続き,二重母音まで含めた構造的表象の応用,および,子音を含む構造的表象の応用について検討した。前者では,ライミング学習を念頭に置き,二重母音を含めた全母音群を構造的にモデル化した。この場合,強勢,弱勢などの韻律的特徴も自ずと含まれてくる。二重母音を対象にした場合,母音内でスペクトル遷移が生起するため,母音を前後に分割し,2ノードとして構造表象に組み込むことで対処した。実験の結果,良好な結果を得ることができた。後者では,子音への対象を検討した。子音の場合,その音色が話者によって異ならない音もある(無声破裂音,無声摩擦音など)。即ち,言語音の中には,構造的に音と音の関係をとらえるべき音と,音そのものをとらえるべき音の両方が存在すると考え,従来の音の絶対的特性を処理する手法と,筆者らの音の相対的特性を(構造的に)処理する手法との融合を考えた。構造的に発音を表象すれば,学習者,教師ともに(音素間,音響イベント間)距離行列として表現される。この行列間の差異でもって教師・学習者間距離を定義することになるが,ここでは,行列差異の要素に対して重みを導入することで,各学習者の発音習熟度を予測する回帰分析の枠組みを導入した。と,同時に,音そのものをとらえて評定する従来技術(GOPスコア,Goodness Of Pronunciation)も同様に説明変数として導入し,相対的スコア,絶対的スコアの両者を重みをつけて足し合わせる形をとった。その結果,全音素を対象として,話者の体格,年齢,性別に依存しないきわめて頑健な発音評定が可能となった。音声の音色・声色は,発話者の発声器官サイズや形状の違いに依存するため,同一内容の発声であっても,音としては異なる。

外国語発音の評価を教師・学習者間で行なう場合,彼らの声をそのまま比較すれば,それは発音の評価ではなく,声帯模写の評価となる。発音の評価をするためには,各話者の声に不可避的に混入する体格や性別による声色のバイアスを取り除いた上で発音を比較する必要がある。声色の違いは空間写像として捉えられるため,写像不変の計量を導出し,それのみを用いて発音を表象すれば,任意の写像(即ち,話者による違い)に対して頑健な発音比較が可能となる。本研究では,f-divergenceが如何なる写像に対しても不変であることに立脚し,音ではなく,音と音のコントラストを用いた発音評価系を構築し,更には従来の音の絶対的特性に着眼した評価技術と組み合わせることで,高い頑健性と高い発音評価精度の両方を満足する技術を構築した。昨年度までは母音を中心に検討してきたが,本年度は子音までを考慮に入れ,母音,子音全体を考慮した発音評価技術を実装した。その一方で,韻律的側面に対しては予備的検討に留まった。学会発表に関しても積極的に行い,筆者等の提案する発音評価方法やその技術的実装は,音声工学的にも英語教育的にも高い評価を受けた。具体的には,デモシステムを用いた英語発音教育指導などの実践も行なうに至っている。更には,外国語学習に関する国内外の会議にて多くの招待講演をする機会を得た。
トンネル掘削時脚部補強パイル工の地盤沈下抑制メカニズムの解明とその設計基準の提案

本研究では,模型実験と模型実験に対する数値解析,実現場の施工条件を取り入れた数値解析を行い,未固結地山に小土被りトンネルを掘削する際,脚部補強パイル工の地盤・トンネル沈下抑制効果について検討し,長さ・設置位置・設置角度など主要なパラメータがその効果に及ぼす影響と,そのメカニズムについて議論した.また,現場で脚部補強パイル工と数多く併用されている事前地山改良工の効果について検討を行った.本研究では,模型実験と模型実験に対する数値解析,実現場の施工条件を取り入れた数値解析を行い,未固結地山に小土被りトンネルを掘削する際,脚部補強パイル工の地盤・トンネル沈下抑制効果について検討し,長さ・設置位置・設置角度など主要なパラメータがその効果に及ぼす影響と,そのメカニズムについて議論した.また,現場で脚部補強パイル工と数多く併用されている事前地山改良工の効果について検討を行った.本研究の目的は,NATMを用いて未固結地山に小土被りトンネルを掘削する際に,地盤沈下対策として使用された脚部補強パイルIの有効性とそのメカニズムの解明し,弾塑性理論に基づいた設計方法を提案することである。H22年度は主に,パイルを水平方向に設置するサイドパイル工を対象に,実際のトンネル掘削過程を模擬する数値解析を行った。具体的には,地山改良工法との併用の有無の両パターンに対し,パイルの長さ,設置位置などが地盤およびトンネルの沈下に及ぼす影響について検討した。その結果,サイドパイル工の効果はトンネル掘削により生じるすべり線の位置に大きく関連することが分かった。地山改良の有無にかかわらず,サイドパイルは覆工からすべり線までの距離より長くなると,せん断補強効果および荷重再配分効果を発揮し,地盤およびトンネルの沈下を抑制することができる。また,パイルが長くなるほどその効果は大きくなり,一定の長さに達するとその効果は頭打ちになる結果が得られた。設置位置に対する検討結果では,サイドパイル工の設置による地盤とトンネルの沈下抑制効果のほとんどは,上半掘削時に設置するパイルにより得られることが分かった。すなわち,下半に設置するサイドパイルはほとんど効果を発揮せず,設置する必要がないと判断できる。これは,トンネル掘削により発生する沈下の大部分が上半掘削時に発生するためであると考えられる。また,地山改良工と併用する場合と比べ,単独に使用するほうがより大きい地盤沈下抑制効果が得られることが分かった。これは,地山改良工を併用しない場合,非常に大きい地盤とトンネルの沈下が発生するため,相対的に効果が大きくなったような結果になったと考えられる。本研究の目的は,NATMを用いた未固結・小土被り地山でのトンネルを掘削における,脚部補強パイル工の有効性とそのメカニズムを解明し,弾塑性理論に基づいた設計方法を提案することである。H22年度は,実際のトンネル掘削過程を模擬する数値解析を行い,脚部補強工の効果と各パラメータの影響について検討した。H23年度は,トンネルの掘削過程を模擬できる覆工模型を開発し,模型実験により脚部補強パイル工の効果について検討した。また,実トンネルの掘削過程を模擬した数値解析を行い,脚部補強パイル工と頻繁に併用されている事前地山改良工の効果とそのメカニズムについて検討を行った。模型実験では,断面を縮小することでトンネル掘削による地盤の緩みを再現できるトンネル覆工模型を開発した。同模型をアルミ積層体による模擬地盤に設置した後,徐々にその断面を縮小させることでトンネルの掘削過程を再現し,脚部補強パイルの長さ,設置位置,設置角度,材料剛性等が地盤およびトンネルの沈下に及ぼす影響について調べた。結果,脚部補強パイルが長いほど,設置位置が低いほど,設置角度が大きいほど,材料剛性が大きいほど地盤とトンネルの沈下が大きく抑制されるという傾向が確認できた。一方,脚部補強パイル工は事前地山改良工と併用される場合が多く,脚部補強パイル工の設計方法を提案するためには,事前地山改良工の効果とそのメカニズムも明確にする必要がある。そこで本研究では,現場で実際に採用された様々な改良パターンの効果について検討し,改良深さ,改良幅等がその効果に及ぼす影響について調べた。結果,事前地山改良工は,周辺地盤の強度増加,せん断補強効果,荷重再配分効果等を発揮することで地盤沈下を抑制でき,その効果は改良深さと幅が増加するにつれ高くなることが分かった。さらに,同じ改良範囲を考慮した場合は,深さを増やすほうがより高い効果が得られるという結論を得た。
ウシ乳線組織培養における上皮小体ホルモン関連タンパクの分泌

上皮小体ホルモン関連タンパク(PTHrP)は悪性腫瘍のみならず、皮膚、胎盤、平滑筋、泌乳期乳腺など正常各組織ににおいてその局在が報告され、PTH様作用以外に胎子期の細胞の分化と増殖を調整しているものと考えられている。本研究では、泌乳期のホルスタイン乳牛の乳腺細胞をコラーゲン・ゲル上で培養し、培養乳腺細胞がPTHrPを産生・分泌するかを明らかにする目的で行われた。乳腺細胞は培養24時間以内にゴラ-ゲン膜上に付着し、46日目にシート状に充満した。培養6日目に2.5mm厚のコラーゲン・ゲルをプレートより剥離したところ、剥離14時間で収縮が明らかとなり、剥離後24時間でその直径は1/3に減じた。組織学的には収縮コラーゲン・ゲル上の上皮細胞は円柱状あるいは立方状を呈していた。免疫組織化学的に乳腺上皮細胞はPTHrP、サイトケラチン、ケラチンの各抗体に強陽性に染まった。PTHrP産生は培養2日目では低値(<0.5ng/ml)であったが培養68日目に最高値(2-4ng/ml)に達し、培養14日目までほぼ一定の値で推移した。培養液中の免疫活性PTHrPと生物活性PTHrPは良く相関していた。PTHrP産生は2.5mm厚の浮遊コラーゲン培養の方が1.0mm厚の固定コラーゲン培養法より高い傾向にあったが有為差は認められなかった。またラクトフェリン産生は高値(500-3,000ng/ml)で、αs1-カゼインは低値(<14-77ng/ml)で推移した。PTHrP産生はプロラクチンにより培養614日まで約50%刺激された。またEGF(10ng/ml)添加によりPTHrP産生は、2日間でほぼ2倍に増加した。今回の研究成績より泌乳期の乳牛由来の初代培養乳腺細胞は、細胞培養下でPTHrPを分泌・産生していることが、またその産生はコラーゲン支持膜の厚さおよび収縮により影響されないが、成長因子や乳汁分泌を促進させるホルモンにより調整されていることが明らかとなった。
児童虐待予防強化のための新たなシステム開発をめざしたフィンランドとの国際比較研究

本研究では、児童虐待の発生が極めて稀であるフィンランドの育児環境と、虐待による死亡事例も多発している日本の育児環境を比較分析することにより、日本の育児環境の問題点と特徴を明らかにし、児童虐待予防を強化するための日本に適した新たな母子保健システムを開発することを目的として研究に取り組んでいる。フィンランドのネウボラは、妊娠期から就学前にかけての子どもと家族を支援するための地域拠点であり、担当保健師が中心となって支援にあたっている。母子保健サービスを担う妊産婦ネウボラや子どもネウボラは、各自治体が設置している。妊産婦ネウボラや子どもネウボラでは、専属の保健師が配置されており、母子やその家族への支援を行っている。妊産婦ネウボラや子どもネウボラは、地域ごとに設置されており、保健センター内に開設されている場合もあるが、保健センター以外の場所にも設置されていることもある。保健センター以外に設置された妊産婦ネウボラでは、毎週産科専門医が巡回して、医療面での診察を実施し、精密検査が必要であれば地域の公立病院へとつないでいる。これらの母子保健サービスは無料で提供されている。今年度は、以上のような概要を分かりやすく、フィンランドの母子保健の概要について共同研究者とともに、学会のシンポジウムやワークショップで報告し、かつ論文としてもまとめ、さらに著書も出版した。また、フィンランドの母親と日本の母親の健康状態を比較した研究においては、フィンランドの母親の方が日本の母親に比べ主観的健康感がよいことが判明し、これらの研究成果はEuropean Journal of Public Healthに掲載された。本研究については、昨年度、学会のシンポジウムやワークショップで報告し、かつ論文や著書にまとめることができたため。計画通りに推進する。児童虐待は,アメリカやヨーロッパ等の先進諸国や発展途上国でも多発しており,しかも多くの国々で増加傾向にある。わが国においても,児童虐待の相談件数は統計データを公表し始めた1990年度から比較すると2012年度には約60倍に膨れ上がっており,死亡事例も多発している。虐待行為は,被虐待者の後の人生においても深刻な影響を及ぼし,ひきこもり,うつ状態,自傷行為,暴力行為,薬物乱用,さらには自殺をも誘発させることが報告されている。また,虐待の影響は被虐待者への影響に止まらず,被虐待者が親になった時には,その子どもに自らが虐待行為をするといった虐待の連鎖が生じやすいことも指摘されている。このような児童虐待に対しては未然に防ぐことの重要性が指摘されており,児童虐待予防対策の検討が急務となっている。一方,フィンランドでは児童虐待に関する事件はほとんど発生していない。フィンランドは,妊娠中から出産後の学齢期に至るまで頻繁かつ継続的な支援がなされるなど,WHOも注目する優れた母子保健システムが確立している。本研究では,児童虐待の発生が極めて稀であるフィンランドの育児環境と,虐待による死亡事例も多発している日本の育児環境を出生人口に基づいた疫学研究の手法を用いて比較分析することにより,日本の育児環境の問題点と特徴を明らかにし,児童虐待予防を強化するための日本に適した新たな母子保健システムを開発することを目的としている。今年度の研究では,4か月児をもつフィンランドの母親の健康状態と日本の母親の健康状態を比較検討した。その結果,フィンランドの母親の方が、日本の母親に比べ,主観的健康感が有意によいことが判明した。また,それに関連する要因として,保健師の育児情報が関連していることが示された。この研究結果に基づき,日本の自治体において適用可能な母子保健システムについて検討した。比較研究については,European Jounal of Public Healthに掲載された。本研究に基づき,学会でのシンポジウム等で報告も行った。また,本研究結果に基づき,日本の自治体において適用可能な母子保健システムについて検討した。

研究協力自治体(日本は大阪市)において,基礎調査と並行し,構築した母子保健師システムの有効性について,個人情報を全て削除した健診データと調査データをもとに疫学的観点から分析する。また,海外の共同研究者を日本に招聘し,フィンランドの母子保健システムについて評価方法を含めたシンポジウムを計画し,日本における評価方法についても検討する予定である。計画通りに推進する。共同研究者が次年度に繰り越したため。共同研究者の都合により、予算の使用計画を次年度に回したため。
感性的なかかわり合いを援助するための概念空間分節化エージェントに関する研究

本研究において,学習エージェントは自らの学習のための探索空間を自らの試行錯誤の過程の中で徐々に分節化していく(分割,統合,軸のぶれ等を繰り返す).この自動的な分節化の方法についていくつか提案,実験,検討した.さらに派生的な研究として,鎖型強化学習と名付けた手法を開発し,目標状態につながる状態と行動の組をつなげていくように保存する学習アルゴリズムにより, Q学習と比較して大幅にメモリ使用量を減らすことに成功した. PSOの学習への応用,複素強化学習の改良,主成分分析による転移学習への影響調査, CO2排出量を検討するための都市シミュレータの開発なども行った.本研究において,学習エージェントは自らの学習のための探索空間を自らの試行錯誤の過程の中で徐々に分節化していく(分割,統合,軸のぶれ等を繰り返す).この自動的な分節化の方法についていくつか提案,実験,検討した.さらに派生的な研究として,鎖型強化学習と名付けた手法を開発し,目標状態につながる状態と行動の組をつなげていくように保存する学習アルゴリズムにより, Q学習と比較して大幅にメモリ使用量を減らすことに成功した. PSOの学習への応用,複素強化学習の改良,主成分分析による転移学習への影響調査, CO2排出量を検討するための都市シミュレータの開発なども行った.本研究はエージェントが学習の中で自らの概念空間を分節化し,学習の効率化に役立て,その適応的なプロセスを視覚化することによって共感的な人間-エージェント間の関係や新しい(マルチ)エージェントモデルを構築するものである.本研究はそのような共感的なコミュニケーションを支援するエージェントを設計し,実装することを目標とする.本研究のエージェントの持つ一番大きな特性は,エージェントが自らの学習のための探索空間を自らの試行錯誤の過程の中で徐々に分節化していく点(分割,統合,軸のぶれ等を繰り返す)にある.これにより,分解能が足りず通常では全く学習が進まないような状況においてさえ,同等の条件で適切な行動を獲得していくことを確認している.本研究で提案するエージェントは概念空間の分割の自由度と処理できる情報量,メモリの制限を適度に組み合わせる.強化学習エージェントとしての性能を上げるためのマルチエージェントシステムの設計,自律移動ロボットシミュレーターの環境をプログラミングを行い,国際会議,国内,国際学術誌(予定)で発表,投稿した.本研究はエージェントが学習の中で自らの概念空間を分節化し,学習の効率化に役立て,その適応的なプロセスを視覚化することによって共感的な人間-エージェント間の関係や新しい(マルチ)エージェントモデルを構築するものである.本研究はそのような共感的なコミュニケーションを支援するエージェントを設計し,実装することを目標とする.本研究のエージェントの持つ一番大きな特性は,エージェントが自らの学習のための探索空間を自らの試行錯誤の過程の中で徐々に分節化していく点(分割,統合,軸のぶれ等を繰り返す)にある.前年度から引き続き,粒子群を用いた探索空間の分割について研究を進め,従来手法を学習用にアレンジし,少ない粒子数を保持しつつその粒子の多様性を失わないための方法を提案し,発表した.認知的な仕組みを保持する強化学習エージェントのマルチエージェントシステムの設計,何種類かの倒立振子シミュレータのプログラミングを行い,国際会議,国内,国際学術誌で発表,投稿した.本研究はエージェントが学習の中で自らの概念空間を分節化し,学習の効率化に役立て,その適応的なプロセスを視覚化することによって共感的な人間-エージェント間の関係や新しい(マルチ)エージェントモデルを構築するものである.本研究はそのような共感的なコミュニケーションを支援するエージェントを設計し,実装することを目標とする.本研究のエージェントの持つ一番大きな特性は,エージェントが自らの学習のための探索空間を自らの試行錯誤の過程の中で徐々に分節化していく点(分割,統合,軸のぶれ等を繰り返す)にある.今年度は新しく学習を極限まで簡素化することによって,強化学習における認知的な負担を軽減するアルゴリズムを開発した.鎖型強化学習と名付けたこの手法は目標状態につながる状態と行動の組をつなげていくように保存する学習アルゴリズムで,Q学習と比較して大幅にメモリ使用量を減らすことに成功した.また,当初検討予定だった転移学習では,エージェント間のコミュニケーションをその伝達される情報の情報量を必要最低限の状態にまで削減することの学習に対する影響を調査し,発表した.特に,主成分分析によって得られた大まかな情報を利用し,単純な2次元グリッド上の迷路問題で,設定次第では学習時間を半分程度に減らすことが可能となった.双方とも国際会議で発表し,国際学術誌,国内学術誌での査読が終わり,掲載が決まっている.さらに,社会シミュレータとして学習エージェントによるCO2排出量を検討するための都市シミュレータを開発した.これは国内会議,国際会議での発表が決定している.
まちの中で暮らす：沖縄のコミュニティにおける高齢期の地域居住システム

高齢期、介護が必要になっても暮らし続けることができる地域居住を実現するためには、公的サービス・施設だけでなく、地域居住を支える資源が存在すること、支え合う関係性(つながり)があることが条件となるが、地域資源、公共サービスの協働システムの提案を目的とした。コミュニティを類型化し、取り組み事例から分析・検討を行ったが、介護保険制度上の地域密着型サービスと同時に、地域住民の関係性をつなげるためのインフォーマルな資源の役割も大きく、自然なつながりが希薄な地域においては、政策的な社会資源の醸成と共に、コミュニティカフェや居場所などの「サードプレイス」の機能が重要であることが明らかになった。平成25年度は、地域居住(エイジング・イン・プレイス)を可能にするコミュニティの条件を検討するためのフィールド調査を沖縄県内のいくつかの地域で実施した。沖縄市においては、高齢単身化がすすむ市営住宅に設置された交流室およびLSA相談員による住民交流促進機能および社会福祉協議会が実施している高齢者居住支援モデル事業の調査を行った。高齢や障害があるために居住が困難になっている状況に対する民間を含めたサポート体制は非常に重要な取り組みであることが明らかになった。糸満市においては、ある農村集落において、認知症高齢者の介護を行っている家族のインタビュー調査を行った。背景には戦争による家族の離別があり、戦争の傷跡がいまだに影響している中で、地域居住が可能になるためには、住民の認知症に対する理解と見守り体制が必要であることが明らかになった。2つめには、沖縄における地域包括ケアの具体的な事例調査を行った。県内5つの地域をとりあげ、支援困難事例を中心に、地域包括支援センターがどのように地域の人的なネットワークを構築しながら、支援を行っているのか、個別支援・地域支援両方の観点から、包括ケア機能のコミュニティの特質に合わせたあり方について、地域社会にかかわる専門職としてのコミュニティソーシャルワーク機能との関連を含めて分析を行った。3点めには、基本的な文献・言説分析であるが、歴史的に地域居住の前史となる施設ケアから地域ケアに転換するに至る施設解体・脱施設思想の生成・転換過程の文化史的考察を行った。さらに、東アジアに位置する沖縄のコミュニティと高齢者ケアの特性を相対化するため、香港のコミュニティと高齢者地域ケアの現状についての調査を行った。社会保障制度の違いが大きいものの、社会的孤立が深刻化している状況など、日本・沖縄の特徴を相対化しうる視点を得ることにつながった。平成24年度は、コミュニティの地理的な範囲を特定し、分析の指標を検討、コミュニティの特徴を明らかにし、コミュニティの類型化を行うことを目的とし、沖縄県内の地理的コミュニティの基礎データを収集し、それに加えて社会資源および住民意識、自治会加入率、居住タイプ、祭礼・行事等の福祉文化関連データの収集を行った。その中で、県内市町村のすべてに設置されている高齢者の相談支援機関、地域包括支援センターおよび在宅介護支援センターの働きに着目し、地域ネットワークづくりおよび連携に関する実態調査を行った。その結果、沖縄県内の在宅介護支援センターは、地域巡回や訪問に対する意識が高いが、地域のケアマネジャーや社会福祉協議会との連携は相対的に弱く、また全般的にボランティア・NPOとの連携の割合が低く、橋渡し型の地域資源が少ないことが明らかになった。また、新たに住環境としての集合住宅に注目し、県内の市営・県営、公社による団地における地域居住、コミュニティ活動の実態に向けた調査に着手した。県内には、本土のような大規模な公団団地は存在しないものの、高度経済成長期に公営住宅がつくられ、またその団地における地域見守り活動等に注目に値する取り組みがみられる。さらに、団地のみならず、高齢期の地域居住において非常に重要な要素として浮上してきた「孤立」と「見守り」の実態について市町村社会福祉協議会の取り組みから資料収集を行った。また、一時的なコミュニティにおける地域居住の実態について、東日本大震災後に設置された仮設住宅におけるコミュニティづくりについて調査を行った。これらの基礎調査の中から、前提としていたソーシャルキャピタルの分類、都市部/農村部=アソシエーション/コミュニティ、結合型(bonding)/橋渡し型(bridging)を援用したコミュニティの類型化に向けての示唆を得ることができた。高齢になって介護が必要になっても住み慣れた地域で暮らし続けることができる地域居住(エイジング・イン・プレイス)を実現するための条件を検討することを目的とした。基本的な枠組みとして、国家・市場・家族にコミュニティを加える福祉レジーム論を採用している。その上で、公の介護保険サービスや施設だけでなく、コミュニティに地域居住を支える資源が存在すること、また支え合う関係性(つながり)があることが重要な条件となるが、地域居住が可能となるようなコミュニティ、地域資源、公共サービスの協働システムの実証的研究から、政策インプリケーションが得られた。(1)地域居住を可能にするコミュニティの条件を分析指標から類型化し、1都市部、2基地周辺、3農村、4移住者地域、5離島、6集合団地について比較研究を行い、コミュニティ特性に合わせた地域包括ケアの有効性について検討を行った。

(2)地域包括ケアの事例研究からは、コミュニティカフェや自宅開放型の常設居場所づくり、職員配置による見守り支援システムも効果をあげており、自宅や職場以外のゆるやかな関係がつくられる「サードプレイス」を地域社会の場として政策的に位置づけていく有効性が示唆された。(3)居住の主体である高齢者本人からは、ライフヒストリーとコミュニティにおける関係性が生活のスタイルを決定する側面が強い影響をもつことが明らかになり、コミュニティの特性を踏まえた居住継続支援策としての地域包括ケアの重要性が浮き彫りにされた。あわせて、(4)地域居住の前史となる施設ケアから在宅ケア、さらに地域ケアに至るケアの史的、言説分析については、施設解体・脱施設思想の生成・転換過程の文化史的検討を行い、さらに比較の対象として、東アジアの家族主義とケアサービスの社会化の状態を福祉レジーム論に基づき分析を行い、地域居住政策の展望について若干の提案を行った。社会福祉地域地図の作成に至るフィールド調査を対象地域については、想定したモデル地域すべてをカヴァーするには至っていないが、地域居住の歴史文化研究や、東アジアの家族・ケアとの比較研究の視点を加えており、当初の研究の目的の段階については、おおむね順調に進展していると思われる。基礎調査の範囲の広さと整理、研究成果の集約については課題があるものの、当初の研究の目的の段階については、おおむね順調に進展していると思われる。研究最終年度にあたり、高齢者の地域居住を可能にするコミュニティモデルについては、設定したコミュニティの類型化を基本に、住民の関係性を創出する機能、地域居住を支える機能などに関係する、あるべき社会資源のモデルを提起する方向でまとめを行いたい。その際、2025年を目途にした地域包括ケアの働きとの関連を明らかにすると同時に、地域居住を支える社会資源として、グループホーム・小規模多機能型居宅介護などの地域居住を支える介護資源、入所施設のほかに、関係性をひらく、コミュニティカフェや自宅開放などの事例も踏まえて、自宅や職場以外のゆるやかない関係がつくられる可能性のある場を「サードプレイス」としてとらえ、そのコミュニティに対しての機能のあり方を考察する。また、日本の中の沖縄のコミュニティの特質を相対化するためにも、共通するケアの価値観を共有する東アジア諸地域との比較の視点を導入し、家族・地域・国家・市場のベストミックスがどのように可能になるのかという視点を加えて、コミュニティケアのあり方を模索する。そのうえで、公共の福祉政策がどのようにコミュニティの力を活用しつつ、高齢者の地域居住を可能にするのか、福祉政策のあり方への政策インプリケーションを得るための研究を行っていく。高齢者の地域居住を可能とするコミュニティの類型化については、本島都市部、基地周辺、農村地域、移住者コミュニティ、離島等に分類を行うが、新たに団地(集合住宅)を加えることとする。
養育行動発現に向けた分界条の分類と内側視索前野入力シナプス機能の解明

交尾未経験の雄マウスは仔マウスに対して攻撃することが多く観察される一方で、雌との交尾をはじめ一定期間の同居を経験すると仔マウスに対して母親マウスと類似した養育行動を取るようになる。しかしこのような行動変化のメカニズムについては不明な点が多い。養育行動および仔マウスに対する攻撃抑制について内側視索前野が中心的な役割を果たしていることが知られている。近年トレーサー実験により内側視索前野の上流神経回路が報告されているが、それぞれのシナプス入力元がどのような機能を持つのか、明らかにすることが課題となっていた。本研究では内側視索前野に対するシナプス入力元のうち、養育行動への寄与が知られるオキシトシン受容体を高密度に発現する扁桃体海馬について検討を行い、以下のような結果を得た。(1)扁桃体海馬野に存在する内側視索前野に投射する神経細胞のうち、養育行動および仔マウスに対する攻撃行動によって神経活動マーカーc-Fos陽性となるものが多く存在した。(2)内側視索前野に投射する扁桃体海馬野細胞からホールセル記録を行い、オキシトシンを添加すると、自発的抑制性シナプス後電流の発生頻度が増加した。また交尾未経験マウスに比べ、父親マウスでは増加率が大きかった。(3)マウス内側視索前野に逆行性にCreを発現することが可能なアデノ随伴ウイルスを注入し、扁桃体海馬野にCre依存的に人工GPCRを発現させた。このマウスに雌との交尾・同居を経験させ、仔マウスを受け入れるまでの中間状態とした。さらに人工GPCRのリガンドであるクロザピン-N-オキシドを腹腔内投与することで内側視索前野投射型の扁桃体海馬野細胞を活性化した。この状態で仔マウスに対する行動様式を観察したところ、仔マウスに対する攻撃行動が促進された。既に論文を投稿し、査読ではおおむね良好な評価を得ている。指摘された部分について追加実験を行っている。交尾未経験マウスおよび養育行動を経験済みの父親マウスの扁桃体海馬野細胞の活性化した時の仔マウスに対する行動様式を調べる。これによって仔マウスに対する攻撃および養育後に扁桃体海馬野で見られるc-Fosの生物学的意義について考察する。また扁桃体海馬野細胞を人工GPCRを用いて抑制することで養育行動が促進されるか検討する。一方で扁桃体海馬野がどの脳領域から投射を受けているのかについて報告が少ない。そこで本研究では内側視索前野に投射する扁桃体海馬野細胞への入力元を調べる。そのために逆行性に輸送されCreを発現させることができるアデノ随伴ウイルスと改変狂犬病ウイルスを用いたc-TRIO法による検討を行う。さらに周辺に存在する扁桃体内側核の各亜核についてもc-Fosの発現様式解析や人工GPCR、光遺伝学手法等を用いた生理学的解析を加える。

そのために逆行性に輸送されCreを発現させることができるアデノ随伴ウイルスと改変狂犬病ウイルスを用いたc-TRIO法による検討を行う。さらに周辺に存在する扁桃体内側核の各亜核についてもc-Fosの発現様式解析や人工GPCR、光遺伝学手法等を用いた生理学的解析を加える。節約や共同研究の開始により研究費の効率的な使用に努めた結果、次年度使用額が生じた。しかし2019年度には現在投稿中の論文の査読によって必要となった追加実験や、論文掲載料での支出が予想されている。
コロイドフォトニック結晶を基盤とした高効率光デバイスの研究開発

本研究の目的は、コロイド結晶薄膜を基盤として微小な光共振器を作製し、高効率に発光特性を増幅させるための方法論を開拓することである。近年、サブマイクロからマイクロメートル程度の微粒子が形成する三次元的規則配列構造、すなわち「コロイド結晶」が注目されている。なぜならば、この規則構造を集積するために、特別な装置を必要としないからである。粒子の直径が数百ナノメートルのコロイド結晶に白色光を当たると、隣接粒子間と材料の屈折率で決定される波長の光を反射し、可視波長域で反射光を観察できる。この反射光がフォトニックバンドに相当する。これまで本申請者らは、高分子コロイド結晶薄膜を用いて微小な光共振器を作製し、光励起によるレーザー発振に関する研究を取り組んできた。二枚のコロイド結晶膜の間に発光層を設けた単純な構造である。本研究では、高分子コロイド結晶を用いた微小光共振器の作製と光学特性の増強現象を達成するために、高い反射率を示す高品質コロイド結晶膜と光効率の良い光共振器構造の作製手法を模索する。本申請者らが開発した高分子コロイド結晶膜は、ポリスチレン微粒子の三次元規則配列構造をポリシリコンエラストマーで固定化した構造をしている。反射率をさらに向上させるためには、材料の屈折率コントラストを高める必要がある。本研究では、微粒子のポリスチレンを選択的に取り除いてインバースオパール構造に変換したり、もしくは微粒子部分を高屈折率の酸化チタンに置換して、コロイド結晶膜の反射率の向上を達成する。
クロイツフェルト・ヤコブ病の発症因子と発症機序の解明

本研究はクロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)の発症因子および発症に伴って変化するマウス脳タンパク質を解明することが主目的である。予定した3つの実験計画の中の1課題と新たに計画した1課題に著しい成果が得られた。(1)CJD感染マウス脳タンパク質の二次元電気泳動解析(交付申請書記載):本年度は新たに非平衡PH匂配電気泳動(NEPHGE)法を取入れ、CJD感染能が濃縮されるミクロソーム画分のタンパク質を病症因子接種から発症に至る全過程で経時的に解析した。CJD北里1株接種後4,8,15,20,23週目に一個体ずつのマウス脳からミクロソームを調製した。非接種群も同様に処理した。タンパク質の電気泳動は一次元目を等電点電気泳動およびNEPHGE、二次元目をSDS-PAGEにより行った。分離したタンパク質スポットをコンピューターで計量化し、経時的に変動するスポットを解析した。その結果、塩基性タンパク質12種の動態を以下の3群に分類することができた。Type1:対照群(C)では経時的に一定であるが接種群(I)で増加が顕著で、かつ経時的変化を示す。Type2:CとIがほぼ平衡して経時的変化を示す。Type3:CとIの間に差が無く、経時的変化も無いもの。現在、発症との関連が示唆されるType1タンパク質についてアミノ酸配列などの解析、同定を遂行中である。(2)CJD罹患妊婦臓器における発症因子の分布(交付申請書提出後実験計画に追加):本症例は世界で2例目、自然発症例としては最初である。本患者の分娩時および剖検時に採取した試料をマウス脳に接種して、発症因子の分布を調べた結果、患者臓器のほかに母乳、斉帯血および胎盤にも感染性が検出された。妊婦試料を用いた接種実験は世界で最初である。本実験結果は母体内感染および授乳感染の可能性を示唆した(New Eng.J.Med発表)。本実験に関連して、雌マウスが感染により生殖能力を失うことを明らかにした(Arch.Virol発表)。