hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写因子ＩＲＦ－４による骨リモデリング制御機構の解明

IFNは転写因子IRFsによって誘導され、このIFN-IRF系は主に免疫分野で注目・検討されている因子である。IRFsは感染症・炎症性疾患・癌化の制御等への関与が報告されているのだが、IRFsの一つIRF-8が破骨細胞形成抑制性に働くことが報告された。本研究では、破骨細胞形成におけるIRF-4の効果について検討した。マウス骨髄細胞をRANKL(またはTNF-α)存在下で培養し破骨細胞を形成したところNFATc1・IRF-4のmRNA発現量は共に有意に増加した。破骨細胞分化初期に発現するNFTc1と共にIRF-4の発現増加を認めることから、IRF-4が破骨細胞形成に関与する可能性が示唆された。破骨細胞は、RANKLやTNF-αによって誘導され骨吸収を引き起こし、誘導調節はIFNを含む様々なサイトカインによって行われることが確認されている。多発性骨髄腫は臨床的に骨症状を有し、また発症に関係していると報告されたIRF-4もまた骨代謝機構に影響を与えているのではないかと考えた。in vitroにおいて、マウスの骨髄細胞を培養し破骨細胞形成を行う方法で、IRF-4発現の状態を検討した。マウス骨髄細胞にRANKLとM-CSFを作用させ、経時的に細胞を回収。破骨細胞の形成に伴い、IRF-4、NFATc1のmRNA量が共に、有意に増加することを確認した。IRF-4は破骨細胞形成に対し作用を示すと考えられる。骨代謝に変調をきたす病気として骨粗鬆症や大理石病、骨Paget病などがある。骨の恒常性は骨吸収と骨形成のバランスで保たれており、バランスが崩れることでこれら疾病が生じる。すなわち、このメカニズムを解明すれば代謝性骨疾患の治療法開発に役立つと期待される。血球異常、炎症性皮膚病変など転写因子IRFs(interferon regulatory factor)が関与するとされる疾患で、骨症状を有することがある。本研究ではIRFsの一つIRF-4が骨代謝機構に与える影響を明らかにし、代謝性骨疾患の治療応用のための基礎的研究とすることを目的とする。本研究は具体的目的として以下の項目を挙げる。1IRF-4欠損時における骨形態の解析2IRF-4が骨芽細胞・破骨細胞形成に与える影響の検討と、メカニズムの解析3骨芽細胞・破骨細胞相互作用に対するIRF-4の関与4IRF-4機能不全時の生体内における刺激応答反応の検討以上の検討はIRF-4欠損マウスを用い、野生型マウスと比較することで行うこととした。しかしながら現在IRF-4欠損マウスの飼育が軌道に乗っていない為、データを得ることができていない。本年度は野生型マウスにおける骨標本作製・細胞採取手技の習得、また培養条件はほぼ決定した。比較時点のサンプルは8週齢マウスより採取した大腿骨・脛骨、骨髄細胞または胎生18.5日マウスの未熟頭蓋骨から採取した骨芽細胞を使用することとした。今後、IRF-4欠損マウスのサンプルを回収し次第、順次解析を進めていく予定である。IRF-4と骨代謝機構の相関・制御機構を明らかにすることを目的とし、期間全体を通して以下の項目について詳細な検討を行うこととしていた。1IRF-4の骨形成に対する影響の検討〈in vivo〉2培養骨芽細胞の分化・機能に対する検討〈in vitro〉3培養破骨細胞の分化・成熟・機能に関する検討〈in vitro〉4生体内における炎症刺激に対する反応の検討〈in vivo〉研究にはIRF-4欠損マウスと野生型マウスを使用し、以上の検討は両者マウスを比較することで行うこととした。そのため、野生型マウスにおいて手技・条件がほぼ確立できたとは言えIRF-4欠損マウスの飼育が軌道に乗っておらず、未だ実験に使用できる段階ではない現段階では「遅れている」と評価せざるを得ない。今後は飼育の条件も含めて検討を重ね、IRF-4欠損マウスのサンプルが充分量回収できることを念頭に進めていく所存である。第一にIRF-4欠損マウスのサンプルが充分量回収できるよう、飼育・繁殖状況の検討・改善を試みていく。飼育が順調に行えるようになった後、当初予定していた解析を順次進めていく予定である。1in vivoにおいてIRF-4の骨形成に対する影響の検討を大腿骨・頚骨を用いて骨形態の解析を行うことで確認する。IRF-4欠損によってどのような表現系を示すのか、野生型マウスとIRF-4欠損マウスの現状を把握し、細胞培養時の応答予測・解析・考察のベースとする。

この結果を受けて2IRF-4が骨芽細胞・破骨細胞形成に与える影響の検討と、メカニズムの解析をin vitroで試行する。各細胞に対する反応を検討したのち、同じくin vitroで3骨芽細胞・破骨細胞相互作用に対するIRF-4の関与を検討。その後可能であれば、生体に対して様々ある刺激から、病態を想定し炎症の誘導を刺激として使用した4IRF-4機能不全時の生体内における刺激応答反応の検討まで行いたい。本研究で使用する大型設備等はすでに完備されているため、設備備品は必要ない。しかしながら、研究はIRF-4欠損マウスのおよび野生型マウスを使用して行う。そのため、予備実験、確認実験を行うことを考慮すると主に必要な研究費は飼育費、試薬類などの消耗品費である。また、情報収集、成果発表のため年2回程度の国内学会、年1回程度の国際学会への出席を予定しているため旅費が必要である。その他、学会発表に伴う印刷費や論文投稿にかかる経費等が必要である。
上皮性卵巣癌における間質-腫瘍相互作用の臨床的意義の解明

標準治療を受けた表層上皮性卵巣癌を対象に、癌実質・間質毎に発現解析を施行した。再発の有無と関連する遺伝子を、実質50個を抽出した。実質で抽出された遺伝子は2ヵ所の染色体に集中しており、この部位の遺伝子増幅が再発の有無と関連していた。現在、RT-PCR法により、validation assayを施行中である。また間質については、現在、最終解析中を予定している。【目的】癌の性格を規定する因子は、癌細胞自体だけでなく癌周辺の問質細胞や炎症細胞からの影響(宿主因子)も重要であるが、間質に焦点を当てた報告は無い。本研究では発現解析により卵巣癌の癌実質および間質の両面から癌の抗癌剤感受性・進展に関与する遺伝子を探索する。対象:卵巣癌II-IV期症例(明細胞・粘液性腺癌を除く)で、初回術後化学療法としてcarboplatin+paclitaxel療法を施行した34例の凍結組織。【方法】(1)Leser cuptured microdissection(LCM):microdissection system pixcell IIにより癌実質および間質毎にmicrodissectionを施行し、PicoPure RNA Isolation KitにてRNAを抽出する。(2)T7 amplification法でRNAを増幅させ、全遺伝子を搭載したGeneChip(Affymetrics社製)で発現解析を施行。死亡例と生存例の間で、発現プロファイルを比較検討する。【成績】(1)LCM1回当りに抽出できた平均RNA量は実質・間質でそれぞれ68ng・9.4ngであり、発現解析に必要なRNA(100ng)を抽出するには、それぞれ2回、10回のLCMが必要であった。そして解析に必要なRNAを得るために、520回のLCMを施行した。(2)実質の発現解析:死亡例と生存例の間で発現が異なる50遺伝子を抽出した。そしてその多くは2カ所の染色体部位に集中して認められた。間質の発現解析:同様に発現が異なる52遺伝子を抽出したが、実質のような集中する染色体は認めなかった。【今後の計画】新たに90例の卵巣癌症例を対象に、抽出した遺伝子10個につき定量的RT-PCRを施行し、抗癌剤感受性・予後との相関を検討する。関連性が確認できた遺伝子に対し、抗体を作成し蛋白レベルでの解析を実施するとともに、機能の解析もあわせて施行する。【研究の目的】上皮性卵巣癌(EOC)の予後は婦人科悪性腫瘍の中では最も悪く、その対策は急務である。癌の治療戦略を考える場合、その生物学的特性を解明することが重要である。癌細胞の性格を規定する因子は、癌細胞自体の性格だけでなくその周囲の間質細胞や免疫細胞の影響も重要である。しかしEOCでは間質の作用に重点をおいて解析した報告はない。本研究では標準治療を受けたEOCの腫瘍実質および間質の発現解析を実施し、『腫瘍-間質相互作用』の観点から予後を規定する因子を探る。【方法】対象:標準治療を受けたII・IV期のEOC112例(34例はアレイ解析、78例はvalidation assay)。方法:1) microdissectionにて腫瘍の実質と間質を切り分け、RNAおよびDNAを抽出する。2) 34例を54675遺伝子を搭載したアレイチップ(Affymetrix Gene Chip HG-U133 plus2.0 array)で発現解析を施行。3)予後と関連する遺伝子を、実質と間質ごとに抽出する。4)抽出した遺伝子を、78例のEOCを対象に定量的PCRでvalidation assayを施行。【結果】1)実質と間質で、RNA抽出は可能であったが、間質RNAの抽出量は実質と比較し10%程度であった。2) p<0.001で抽出すると、無増悪生存(PFS)と関連する遺伝子が実質で50個、間質49個抽出できた。3)実質で抽出した遺伝子は8q24と20q13に集中しており、その部位の遺伝子異常がPFSに関連することが示唆された。4) 8q24および20q13の候補遺伝子を、78例のEOCを対象に定量的PCRでvalidation assay施行したが、同部の増幅が標準治療を受けたEOCのPFSと関連していた。5)間質遺伝子は、validation assayを施行中である。【結論】8q24と20q13の増幅が標準治療を受けたEOCのPFSを予測できる新しいバイオマーカーと考えられた。
乳業用乳酸菌の産生する莢膜性多糖の構造とその応用に関する研究

前年度迄にケフィール粒から分離することに成功した有莢膜乳酸桿菌は従来からの一般生理学的性状試験の結果、新規の乳酸菌の可能性が高くなったが、さらにこれらの成績に加えて、そのDNAホモロジーおよび全核酸塩基中のグアニンとシトシンのモル・パーセントを測定して、他の既知の類似乳酸桿菌との化学分類学的比較を行なったところ、この可能性を強く支持する結果がえられた。よって、本菌をケフィール産生の性質にちなみ、Latobacillus kefiranofaciensと命名し、ATCC43761として国際的に登録されることとなった。本菌がケフィール産生菌であることは、純粋培養した本菌から分離精製した多糖が、ガラクトース:グルコース(1:1)からなり、高速液体クロマトグラフィーによる溶出パターン、メチル化分析、^<13>C-NMR分析の結果が、ケフィール粒から調製したケフィランとよく一致したことから明らかである。このケフィランの水溶液は粘性を有しているが、ある濃度以上では熱水溶液を冷却することによってゲルを形成する。このゲル化はエチルアルコールの存在によって強くなるが、さらにカゼイン、リン酸塩などの存在下でゲル化傾向が増加することが示され、ケフィランが食品の増粘剤あるいは凝固剤、安定剤として利用される可能性をもつことが明らかとなった。また、ケフィランにカルボキシメチル化、硫酸化などの化学的修飾を加えることによって、その粘性にいちじるしい変化のおこることも確かめられた。莢膜性多糖を産生する乳用微生物として、ケフィール粒に生息する微生物が著名であるので、ケフィール粒から莢膜性多糖産生微生物の分離をまず検討した。その結果、除タンパクホエーをベースにして、これにポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、グルコース、ガラクトースおよびワインを少量加えた培地の使用によって、ケフィールから有莢膜桿菌を分離、培養することに成功した。本菌はグラム陽性、通性嫌気性、糖類からD(-)乳酸90% L(+)乳酸10%を生成するホモ型発酵乳酸菌で、糖類発酵性の点から未知の菌種と考えられた。現在は東大農学部光岡知足教授との共同で、本菌株のDNAの塩基組成の決定などによって、新種として確定して発表すべく努力中である。本菌の産生する莢膜性多糖は、ケフィール粒から分離した多糖と、グルコースおよびガラクトースの構成比の上で一致しており、本菌がケフィール粒の多糖の形成に関与する主原因であると推定されるに至った。ケフィール粒からは熱水抽出および酸性バッファー抽出によって、莢膜を分離し、これをエタノール沈殿法、ゲル濾過およびイオン交換クロマトグラフイーにより精製した結果、タンパク質フリーの多糖ケフィランがえられた。ケフィランはグルコース;ガラクトース=1:1からなる、分子量100万以上の多糖であるが、セルラーゼ処理によってえられたオリゴ糖の、還元末端分析、完全メチル化糖アルコールとしての質量分折、部分メチル化アルジトールアセテートとしてのガスクロマトグラフ・質量分析および【^(13)C】ーNMR分折などの結果から推定された化学構造は、かつてKoimanらが提出した推莢構造とは異なるものであった。前年度に引続き,ケフィール粒から熱水抽水によって分離し,エタノール沈殿法によって精製した多糖について,化学構造の検討を行なった.また,ケフィール粒から分離した〓膜性多糖生産性のLactobacillus Kefiroanofacieusによって産生される多糖を,同様の方法によって分離精製し,その化学構造を前記多糖のそれとの比較を試みた. L.Kefiranofacieusからえた多糖の分子量は100200万と推定され,^<13>CーNMRおよびメチル化分析の結果から,そのスペクトルおよび生成した部分メチル化アルジトールアセテートは,前者からえたされと同一であった.

Trichoderma reesei由来セルラーゼの消化によって,グルコース,ガラクトースおよび五糖がL.Kefiranofacieus由来の多糖から遊離したが,五糖の構造は^<13>ーNMRおよびメチル化分析の結果から,前記多糖からえられた五糖の構造と一致することが示された.さらに,両者のメチル化物からは6位置換がラクトース残基の存在を示唆する記掾もえられた.6位置換ガラクトースはL.Kefiranofacieusの培養期間(215回)に無関係で,ほぼ20%に保持され,本多糖の恒幸的な構成単位として6位置換ガラクトースの存在することが明白になるとともに,以上の諸結果から,L.Kefiranofacieusによって産生される多糖とケフィール粒を構成する多糖とは,本質的に同一であることが明らかとなった.また,本多糖の化学構造は,Kooimanが提唱したような,七糖からなる繰返えし単位だけから構成されるのではなく,七糖単位の置え末端あるいわ非置え末端に,6位置換ガラクトース残基の存在することが示唆されるに至った.ケフィール粒から分析した多糖の水溶液については,レオロジー的性質の検討を行ないつつある.前年度迄にケフィール粒から分離することに成功した有莢膜乳酸桿菌は従来からの一般生理学的性状試験の結果、新規の乳酸菌の可能性が高くなったが、さらにこれらの成績に加えて、そのDNAホモロジーおよび全核酸塩基中のグアニンとシトシンのモル・パーセントを規定して、他の既知の類似乳酸桿菌との化学分類学的比較を行なったところ、この可能性を強く支持する結果がえられた。よって、本菌をケフィール産生の性質にちなみ、Lactobacillus kefiranofaciensと命名し、ATCC43761として国際的に登録されることとなった。本菌がケフィール産生菌であることは、純粋培養した本菌から分離精製した多糖が、ガラクトース:グルコース(1:1)からなり、高速液体クロマトグラフィーによる溶出パターン、メチル化分析、^<13>C-NMR分析の結果が、ケフィール粒から調整したケフィランとよく一致したことから明らかである。このケフィランの水溶液は状性を有しているが、ある濃度以上では熱水溶液を冷却することによってゲルを形成する。このゲル化はエチルアルコールの存在によって強よくなるが、さよにカゼイン、リン酸塩などの存在下でゲル化傾向が増加することが示され、ゲフィランが食品の増粘剤あるいは凝固剤、安定剤として利用される可能性をもつことが明らかとなった。また、ケフィランにカルボキシメチル化、硫酸化などの化学的修飾を加えることによって、その規性にいちじるしい変化のおこることも確かめられた。
磁気刺激装置の生体に対する安全性の検討-骨端成長軟骨板への影響-

小児に対して本法を施行する場合、末梢神経の刺激部位はほとんどが間接近傍であるため、同時に骨端成長軟骨板を刺激することは避け得ない。そこで強力な変動磁場の影響を受け易いと考えられる骨端成長軟骨板に対する磁気刺激の安全性を検討するため以下の実験を行った。体重0.5Kg前後の成長期のウサギを用い、片側の膝関節に0.5,1.0,1.5,2.0テスラの強度でCadwell社製MES-10を用いて磁気刺激を行った。対側をコントロールは対側の膝関節とした。刺激法は、一日の刺激回数を30回とし、1週間から6ヶ月まで連日刺激を7グループにわけて検討した。1)短期的副作用調査として各個体について刺激終了後2日目に両側の大腿骨下端および脛骨上端の骨端成長軟骨板を採取し、HE染色した組織標本をコントロール側と刺激側を比較し成長軟骨各層の形態的変化を観察した。各群とも組織学的に細胞形態、配列等に異常所見は認められなかった。2)長期的副作用調査として磁気刺激終了後2.5Kgから3Kgの成熟ウサギになるまで飼育し、以下の2点を検討した。a)両側の大腿骨および脛骨のX線撮影を行い成長後のX線学的な骨の形態異常の有無を対側のコントロールと比較し検討した。最も刺激回数の多かった6ヶ月刺激群でもX線上形態異常は認められなかった。b)両側の大腿骨、脛骨を取り出し直視下の骨形態変化および計測上の低成長・過成長・の有無を観察した。その結果、左右で5mm以上の左右差が認められたのは4ヶ月群と6ヶ月群5匹中各1匹であった。左右差は4ヶ月群のものが7mm、6ヶ月群の者が6mmであったが、この左右差が有為なものであるかどうかは磁気刺激を行わない兎でのcontrol studyが必要と思われた。今回左右差を認めた2匹はいずれも磁気刺激側大腿骨が過成長していた。今後は症例数を増やすと共に電子顕微鏡での細胞内微細構造の変化も観察する予定である。
高温超伝導体における光ミキシング効果とジョセフソンプラズマ励起

ビスマス系に代表される異方性の大きな銅酸化物高温超伝導体は、超伝導を担う結晶面(Cu-O層)と絶縁性の結晶面(BiO層)が積層した構造を有しており、積層面に垂直な方向の電流輸送特性はCuO2面間のジョセフソン弱接合によって支配される。そのため、結晶自体が多数の極めて密に結合したジョセフソン接合積層系、いわゆる固有ジョセフソン接合になっている。15年度は、固有ジョセフソン接合におけるジョセフソン・プラズマをフォノンやボルテクスとの相互作用を利用して励起することで光ミキシングなどの新しい機能性を発現させることを目指して研究を行い、次のような成果を得た。(1)段差基板上にLPE成長させたBi_2Sr_2CaCu_2O_8単結晶薄膜を用いて固有ジョセフソン接合フラックスフロー素子(IJJFFD)を作製し、常伝導金属電極の影響を排除した磁束フロー特性の測定を可能とした。(2)フラックスフロー状態のIJJFFDの中で運動するジョセフソンボルテックスが、外部から照射したミリ波に応答することで、電圧-電流特性上にゼロ交差するステップが現れることを発見した。(3)ゼロ交差ステップの発現を数値シミュレーションにより解析し、この現象が接合内を伝播するミリ波にボルテックスが位相同期することによって引き起こされていることを明らかにした。(4)ゼロ交差ステップが発生しているIJJFFDの中では、ジョセフソン・ボルテックスの密度波(VDW)が生じている事を見出した。(5)フラックスフロー状態にあるIJJFFOに1.5mm帯の近接した2波長の赤外線レーザを照射し、電圧・電流特性に変化が現れることを確認した。この光応答のメカニズムとして光照射による熱の影響は排除できないが、パルス光を使った実験により、より詳しい知見が得られるものと期待される。酸化物高温超伝導体は、超伝導性を有する結晶面(CuO_2面)が積層した構造を持っているため、超伝導特性には異方性が現れる。CuO_2面に垂直な方向の超伝導電流輸送特性はCuO_2面間のジョセフソン弱接合によって支配されており、そのため、結晶自体を互いに極めて密に結合した多層ジョセフソン接合系と考えることが出来る。本研究では、フォノンやボルテクス格子を介して強結合多層ジョセフソン接合系におけるジョセフソン・プラズマを電磁波(光)によって励起することによって、ジョセフソン接合の強い非線形を利用した光ミキシングの実現を目指している。今年度は、固有ジョセフソン効果の顕著なBi_2Sr_2CaCu_2O_8高温超伝導体の単結晶を微細加工して固有ジョセフソン接合を作製し、接合のボルテクス流特性と、強い外部磁場によって導入された高密度ボルテクス格子の運動に与える高周波電磁場の影響について調査・検討した。その結果、固有ジョセフソン接合に1テスラの外部磁場と約100GHzの高周波を同時に印加したとき、直流電流だけを印加したときに比べてボルテクスの運動が大幅にダンピングされることを見出した。これは、固有ジョセフソン系におけるボルテクスと高周波電磁場の強い相互作用によるものと考えられ、ボルテクス格子の運動を介したジョセフソン・プラズマ励起の可能性を強く示唆している。この結果をもとに、現在、僅かに波長の異なる1.5μm帯のレーザー光を固有ジョセフソン接合に照射し、光ミキシング効果の発現を実証する実験を進めている。
ヒト血管の管腔形態形成と酸化ストレス下のVEGFとIL-8の発現

血管新生はリウマチ性関節炎、乾癬などの炎症性疾患、糖尿病、動脈硬化症や癌などの病態に密接に関与して極めて大切な研究課題である。これらの病態では活性酸素が発生していることが知られている。(1)過酸化水素による細胞内シグナル伝達と転写因子NFkB、AP-1の活性化機序。(2)炎症性サイトカインTNF-αによるIL-8の誘導のメカニズムの検索。を明らかにする目的で実験を進めた結果、1)過酸化水素により血管内皮細胞のコラーゲン内での管腔形成が劇的に促進されることを見出した。2)過酸化水素により転写因子NF-kB、AP-1の活性化及びIL-8、VEGFの発現の亢進を観察した。3)血管新生の亢進(ここでは血管内皮細胞による管腔形成の促進をみている)は転写因子NF-kBのアンチセンスオリゴヌクレオチドによりほぼ完全に、またJ-Junのアンチセンスオリゴヌクレオチドにより部分的に阻害された。またIL-8の抗体でも阻害された。IL-8遺伝子のプロモーターは、AP-1,NF-IL-6,NF-kBを含んでいることは、すでに報告されている。このことより、過酸化水素による血管新生の促進は、転写因子NF-kB,AP-1を介したIL-8の産生の亢進によるものであることを明らかにした。過酸化水素による管腔形成亢進は、VEGFの抗体により阻害されなかったことより、管腔形成には過酸化水素によるVEGFの関与はありそうもない。
運動情報の統合過程

空間的・時間的に局在する複数の運動信号の統合条件を明らかにするため,知覚される運動方向の異なる複数の窓を用い,運動信号の統合の指標として見えの運動方向を測定した.第一実験では同一の窓内または2つの窓のそれぞれに提示された傾きの異なる2本の直線の運動が一方向への運動として統合して知覚される確率を空間的・時間的オーバーラップを独立変数として測定した.実験の結果,提示時間のオーバーラップが100%,すなわち2本の直線が同期して窓端から現れる場合には,統合運動が知覚される確率は同じ窓内に提示されて空間的にオーバーラップする場合と同様別々の窓に提示された場合でも高かったが,同期しない場合には空間的オーバーラップの有無や窓間の距離に依存した.また,特徴点の効果は同期しない場合にのみ認められた.次に,空間的相互作用の限界を調べるために多義的な運動方向の知覚を生ずる多数の窓の中に一方向への知覚を生ずるスリット窓を配置し,多義的な窓でスリット方向に運動して見える確率を測定した.実験の結果,スリット窓までの距離(偏心度)の増大に伴って確率は減少することが示され,約1.5°で50%となった.統合によって生じる2次元パタンの空間的規則性が運動統合に与える効果については,窓および縞の配置についてそれぞれ一定・ランダムの条件を用いて比較したが効果は認められなかった.また,同期は一定でないが空間的には規則的な場合と同期が一定で空間的には不規則な場合に比較では後者で統合運動が知覚されやすいことが示されたが,調整法により見えの運動方向を測定した実験においては効果は明確でなかった.これらの結果から,運動が統合して知覚される条件として時間的同期が最も重要であり,続いて空間的条件すなわち空間的オーバーラップ,距離,そして特徴点の有無が重要であることが示されたが,刺激の空間的規則性については効果が認められなかった.空間的・時間的に局在する複数の運動信号の統合条件を明らかにするため,知覚される運動方向の異なる複数の窓を用い,運動信号の統合の指標として見えの運動方向を測定した.第一実験では同一の窓内または2つの窓のそれぞれに提示された傾きの異なる2本の直線の運動が一方向への運動として統合して知覚される確率を空間的・時間的オーバーラップを独立変数として測定した.実験の結果,提示時間のオーバーラップが100%,すなわち2本の直線が同期して窓端から現れる場合には,統合運動が知覚される確率は同じ窓内に提示されて空間的にオーバーラップする場合と同様別々の窓に提示された場合でも高かったが,同期しない場合には空間的オーバーラップの有無や窓間の距離に依存した.また,特徴点の効果は同期しない場合にのみ認められた.次に,空間的相互作用の限界を調べるために多義的な運動方向の知覚を生ずる多数の窓の中に一方向への知覚を生ずるスリット窓を配置し,多義的な窓でスリット方向に運動して見える確率を測定した.実験の結果,スリット窓までの距離(偏心度)の増大に伴って確率は減少することが示され,約1.5°で50%となった.統合によって生じる2次元パタンの空間的規則性が運動統合に与える効果については,窓および縞の配置についてそれぞれ一定・ランダムの条件を用いて比較したが効果は認められなかった.また,同期は一定でないが空間的には規則的な場合と同期が一定で空間的には不規則な場合に比較では後者で統合運動が知覚されやすいことが示されたが,調整法により見えの運動方向を測定した実験においては効果は明確でなかった.これらの結果から,運動が統合して知覚される条件として時間的同期が最も重要であり,続いて空間的条件すなわち空間的オーバーラップ,距離,そして特徴点の有無が重要であることが示されたが,刺激の空間的規則性については効果が認められなかった.
土壌水分量を考慮した山地災害警戒避難基準雨量の研究

九州大学附属演習林やメキシコ東シエラマドレ山地の森林斜面に雨量計および土壌水分計とメキシコには地上伸縮計を設置し、降雨に伴う土壌水分変動のレスポンス及び降雨終了後の時間変化や半減期ならびに斜面変位を観瀦した。同時に、インドネシア・スラウェシ島やネパールカトマンズ近郊を含む数箇所の現地斜面の土層サンプルを採取し、透水係数の計測を行った。また、対象地域ごとに土砂流出警戒避難雨量の解析を進めた。その結果、(1)インドネシアを含む各地において、森林斜面変位や崩壊・渓流への土砂流出が発生する降雨パターンの特徴が分かり、時間雨量・累加雨量または最大累積雨量を用いた警戒基準雨量の設定法が提示できた。(2)メキシコの試験地では福岡地域と比べて、透水係数が一桁小さく、特に土壌水分減少速度が遅いことを勘案した基準雨量解析を進めた。(3)福岡地区の森林斜面においては、表層土層が薄く、土壌水分の増加特性や降雨終了後の土壌水分減少傾向が早めで、既往研究で指摘されているように先行雨量の影響が小さいことが推定できた。(4)土砂流出に関しても、時間雨量と累加雨量を用いた警戒手法を提示し、この手法がメキシコやインドネシア・スラウェシ島の試験地でも有効であることが確認できた。ネパールでの現地調査と雨量データ収集によりネパールへの適応可能性を検討した。このように、究成果として、九州北部、メキシコ及びインドネシアの試験地において土壌水分量を勘案した土砂災害警戒・避難基準設定手法が提案でき、ネパールについても適応の可能性が検討できた。九州大学附属演習林やハリケーンの被害のある半乾燥地も含むメキシコ東シエラマドレ山地の森林斜面において(地形、地質、森林被覆面積率、樹種、森林施業形態の異なる)斜面7箇所に雨量計および土壌水分計を設置し、雨量と土壌水分量の降雨終了後の時間変化や半減期を、観測した。同時に、数箇所の現地斜面の土層サンプルを採取し、土壌水分量測定精度の確認も行った。その結果、メキシコのハリケーン災害の被災地においても、(1)森林斜面崩壊が発生する降雨パターンの特徴が分かり、警戒基準雨量の設定可能性があること、(2)福岡地域と比べて土壌水分量の減少速度が遅く、斜面が不安定化する可能性のあることなどが判明した。また、(3)福岡など九州地区の森林斜面においては、表層土層が比較的薄いことも分かり、降雨終了後の土壌水分減少傾向も把握しつつある。このように、土壌水分量を勘案した土砂災害警戒・避難基準設定技術の開発に向けての方向性が見出せた。来年度も同様の調査を九州とメキシコで継続し、更なるデータの蓄積と解析に勤める。本年度も九州大学附属演習林や豪雨被害のあるメキシコ東シエラマドレ山地の森林斜面において(地形、地質、森林被覆面積率、樹種、森林施業形態の異なる)斜面3箇所に雨量計および7箇所計14組の土壌水分計を設置し、降雨に伴う土壌水分変動のレスポンス及び降雨終了後の時間変化や半減期を観測した。同時に、数箇所の現地斜面の土層サンプルを採取し、土壌の成分分析と透水係数の計測なども行った。また、インドネシア・スラウェシ島での土石流発生地域における雨量データの分析も行った。その結果、九州北部のみでなくメキシコのハリケーン災害被災地においても、(1)森林斜面崩壊が発生する降雨パターンの特徴が分かり、最大累積雨量を用いた警戒基準雨量の設定法が提示できた、(2)メキシコの試験地では福岡地域と比べて、透水係数が一桁小さく、土壌水分量の増加・減少速度、特に減少速度が遅く、斜面が不安定化する可能性のあることなどが判明した。また、(3)福岡など九州地区の森林斜面においては、表層土層が比較的薄いことも分かり、土壌水分の増加特性や降雨終了後の土壌水分減少傾向も判明した。

(4)土砂流出に関しても、時間雨量と累加雨量を用いた警戒手法を提示できた上、この手法がインドネシア・スラウェシ島の試験地でも有効である可能性が確認できた。このように、九州北部、メキシコ及びインドネシアの試験地において、土壌水分量を勘案した土砂災害警戒・避難基準設定技術などの開発に向けて有効な手法が提案できた。来年度も同様の調査を九州、メキシコ、及びインドネシアで継続するとともに、他の試験地を含めた更なるデータの蓄積と解析に勤める。本年度も九州大学附属演習林やメキシコ東シエラマドレ山地の森林斜面4箇所に雨量計および8組の土壌水分計とメキシコには地上伸縮計2基を設置し、降雨に伴う土壌水分変動のレスポンス及び降雨終了後の時間変化や半減期ならびに斜面変位を観測した。同時に、インドネシア・スラウェシ島やネパールカトマンズ近郊を含む数箇所の現地斜面の土層サンプルを採取し、透水係数の計測を行った。また、スラウェシ島では土砂流出警戒避難雨量の解析を進めた。その結果、(1)インドネシアを含む各地において、森林斜面変位や崩壊・渓流への土砂流出が発生する降雨パターンの特徴が分かり、時間雨量・累加雨量または最大累積雨量を用いた警戒基準雨量の設定法が提示できた。(2)メキシコの試験地では福岡地域と比べて、透水係数が一桁小さく、特に土壌水分減少速度が遅いことを勘案した基準雨量解析を進めた。(3)福岡地区の森林斜面においては、表層土層が薄く、土壌水分の増加特性や降雨終了後の土壌水分減少傾向が早めで、既往研究で指摘されているように先行雨量の影響が小さいことが推定できた。(4)土砂流出に関しても、時間雨量と累加雨量を用いた警戒手法を提示し、この手法がメキシコやインドネシア・スラウェシ島の試験地でも有効であることが確認できた。また、ネパールでの現地調査と雨量データ収集によりネパールへの適応可能性を検討した。このように、研究成果として、九州北部、メキシコ及びインドネシアの試験地において土壌水分量を勘案した土砂災害警戒・避難基準設定手法が提案でき、ネパールについても適応の可能性が検討できた。
形状記述子としての距離集合とその改良

形状データの幾何学的な特性を考慮した解析を考える.幾何学的な特性を考慮した解析というのは,例えば,結果に形状の位置,向き,大きさが影響しないような解析のことである.最も有名なのはプロクルステス解析(Procrustes Analysis)と呼ばれる方法である.この方法では,形状データの特徴的な箇所にランドマークと呼ばれる点を配置し,それらの点の座標を並べた配置行列を構成する.配置行列間の距離として,通常プロクルステス二乗和(OSS, ordinary Procrustes sum of squares)を用い,その距離が形状の位置,向き,大きさに依存しないことを利用する.今年度はプロクルステス解析としての形状データのクラスタリングアルゴリズムの開発に取り組んだ.クラスタリングは,大別すると,確率モデルによるものとそうでないものに分かれるが,それぞれの代表的なアルゴリズムとしてEMアルゴリズムとk-meansアルゴリズムが広く知られている.そこで,それらをプロクルステス解析として用いることができるように,OSSをそれぞれのアルゴリズムに組み込んだ更新式を導出した.様々な種類の形状データベースを用いた計算機実験では,形状データの幾何学的な特性を考慮したこれらのクラスタリングがうまく機能することを示した.この成果は機械学習分野の国際会議であるICONIP 2018で発表し,それを発展させた成果を会議の特集号に投稿済みである.線描画,図形,物体の輪郭線などで表される形状を考える.局所記述子とは,形状のある注目点に対して,注目点周りの局所的な形状を表すためのものである.局所記述子は形状間の距離を計算するための整合コスト関数を定義するために使われる.このように,形状の整合は局所記述子に強く依存しており,それゆえに多くの局所記述子がこれまでに研究されている.その中でも,実用的な観点から言えば,距離集合(distance set)は最も用途の広い局所記述子の一つである.ある注目点についての距離集合は,その近傍点との単なる距離の集合で表される.従って,距離集合は,実装が簡単である,平行移動・回転・鏡映などの等長変換に対して不変である,形状を構成する点の順序の影響を受けないといった利点がある.その一方,距離集合を用いた形状の整合にかかる計算量は,他の局所記述子と比べて大きくなる傾向にある.形状の整合における基本的な操作は探索である.一般的に言って,距離集合の要素数が大きいほどその性能は高くなるが,探索にかかる計算量は要素数の階乗に比例する.つまり,距離集合の性能と計算量はトレードオフの関係にある.今年度はこのトレードオフの問題を軽減するために,新しい距離集合を提案した.新しい距離集合と従来の距離集合の異なる点は,距離集合の要素の選び方と並べ方のみであり,整合コスト関数は同じである.この要素の選び方と並べ方はヒルベルト距離(Hilbert distance)に基づいている.提案した距離集合を使った形状の整合では,従来の距離集合と比べて,整合にかかる計算量を大幅に削減できることを示した.線描画データを使った形状検索についての実験では,提案する距離集合は実行時間が大幅に短いにも関わらず,検索率が従来の距離集合に匹敵することを確認した.この成果はパターン認識分野の主要な国際会議であるICPR2016で発表した.当初の今年度の計画通り進んでおり,さらにその成果は国際会議で発表済であるから.ランドマークに基づく形状解析は,生物形態学,植物形態学,画像解析,化学,バイオインフォマティクスなど様々な分野で使われている.ランドマークとは,同じクラスの形状を表す輪郭線との対応がつけられた有限個の点のことである.形状検索にはランドマークに基づく形状間の距離を用いることが多く,フルプロクルステス(full Procrustes)距離は,そのような距離のうちで最も代表的なものである.フルプロクルステス距離はランドマークを平行移動に関して不変となるように中心化し,回転行列と等方的スケーリング係数についての最適化問題を解くことによって求められる.直観的に言うと,相似変換(平行移動,回転,等方的スケーリング変換)の下で,形状間を最も近づけたときのランドマーク間の距離に相当する.しかし,フルプロクルステス距離は等方的スケーリングしか考慮しないため,同じクラスの形状であっても,シアー(shear)変換のような非相似に歪んだ形状の間の距離は大きくなってしまい,形状検索において問題になることがある.この問題を解決するためには,非等方的スケーリングを考慮する必要があるが,非等方的スケーリング変換は自由度が高いために,上述の最適化問題の解が一意に定まらないという別の問題が生じる.今年度は,距離計量学習の枠組みを用いてこの問題を解決することにより,非等方的スケーリングに基づくフルプロクルステス距離を導出した.線描画データベースを用いた計算機実験では,導出した距離が従来の形状間の距離よりも検索性能という意味で優れていることを確認した.この成果はパターン認識分野の主要な国際会議であるACPR2017で発表した.いくつかの成果が国際会議で発表済であるから.形状データの幾何学的な特性を考慮した解析を考える.幾何学的な特性を考慮した解析というのは,例えば,結果に形状の位置,向き,大きさが影響しないような解析のことである.最も有名なのはプロクルステス解析(Procrustes Analysis)と呼ばれる方法である.

この方法では,形状データの特徴的な箇所にランドマークと呼ばれる点を配置し,それらの点の座標を並べた配置行列を構成する.配置行列間の距離として,通常プロクルステス二乗和(OSS, ordinary Procrustes sum of squares)を用い,その距離が形状の位置,向き,大きさに依存しないことを利用する.今年度はプロクルステス解析としての形状データのクラスタリングアルゴリズムの開発に取り組んだ.クラスタリングは,大別すると,確率モデルによるものとそうでないものに分かれるが,それぞれの代表的なアルゴリズムとしてEMアルゴリズムとk-meansアルゴリズムが広く知られている.そこで,それらをプロクルステス解析として用いることができるように,OSSをそれぞれのアルゴリズムに組み込んだ更新式を導出した.様々な種類の形状データベースを用いた計算機実験では,形状データの幾何学的な特性を考慮したこれらのクラスタリングがうまく機能することを示した.この成果は機械学習分野の国際会議であるICONIP 2018で発表し,それを発展させた成果を会議の特集号に投稿済みである.これまでの経験から,形状検索の結果は,形状の標本点の配置に影響を受けることが多い.形状の標本点を選ぶときによく使われる等間隔サンプリングが,従来の距離集合及び提案する距離集合に適当ではないこともありうる.その場合は,最適化によるサンプリングなども試す予定である.また,整合コスト関数についても,提案した距離集合に適した関数を見つける予定である.今年度は昨年度の研究結果から派生したテーマについて研究を行った.今後は、今年度の研究成果で得られたランドマーク、標本点のサンプリング、および形状のスケーリングに関する知見を生かし,本研究課題のテーマである距離集合に適した距離関数を見つける予定である.次年度使用額(差引額)は109円と少額であり,これについて特に理由はない.国際会議の開催地が広島から近い場所(南京、中国)であったため、海外旅費が当初思っていたよりも安く済んでしまったことが理由である。その分は、来年度の計測機器購入のための追加の物品費として使用する予定である。109円と少額なので,使用計画は特にない.
モーデル・ヴェイユ格子理論の展望と代数曲面論

楕円曲面のモーデル・ヴェイユ格子および特別な代数曲面に関する以下のテーマを中心に研究した:(1)K3曲面と球のつめこみ問題の相関関係,(2)ある種の楕円曲面の存在、有限性定理,(3)モーデル・ヴェイユ格子から生ずるガロア表現と代数方程式,(4)例外型の乗法的卓越族の構成と応用.(5)楕円曲面の整点の研究とグレブナ基底,(6)フェルマー曲面上の代数的サイクル.得られた研究成果と発表論文は下記4に記述する.以下のテーマを中心に研究、(1)K3曲面と球のつめこみ問題、(2)ある種の楕円曲面の存在、有限性定理と定義体の問題、(3)モーデル・ヴェイユ格子から生ずるガロア表現と代数方程式、(4)フェルマー曲面上の代数的サイクル、(5)楕円曲面の整点の研究とグレブナ基底楕円曲面のモーデル・ヴェイユ格子および特別な代数曲面に関する以下のテーマを中心に研究した:(1)K3曲面と球のつめこみ問題の相関関係,(2)ある種の楕円曲面の存在、有限性定理,(3)モーデル・ヴェイユ格子から生ずるガロア表現と代数方程式,(4)例外型の乗法的卓越族の構成と応用.(5)楕円曲面の整点の研究とグレブナ基底,(6)フェルマー曲面上の代数的サイクル.得られた研究成果と発表論文は下記4に記述する.交付申請書の「研究の目的」および「研究実施計画」に即していえば、そこで研究テーマとしてあげた次の二つの問題:(A)K3曲面と球のつめこみ問題、およびについての研究を完成させ、下記「研究発表」欄の第1、第2の論文として公表した。また、後者についての東京大学におけるレクチャーノートも出版された。(A)では、6以下の正整数nと2つの連続パラメータを持つ具体的なワイヤストラス方程式で定義される楕円K3曲面について、パラメータを固定したとき、曲面の超越格子の構造がnについてどう変化するか、を決定した。これからモーデル・ヴェイユ格子、ネロン・セヴェリ格子の構造も決定される。証明のキーの一つは、球のつめこみ問題と関係付けることにより、格子つめこみの密度の知見をK3曲面の幾何学に応用することであった。この結果の意義は、超越格子が決定できるK3曲面のリストを従来より大幅に増やすことに成功したこと、さらにこれらのK3曲面が具体的な定義方程式をもっていることにより、代数幾何的・数論的視点からより精細な研究を可能とする点にあると考える。(B)では楕円曲面を1変数多項式環のabc-定理との関係で考察した。とくに、abc-定理で等号が成立する場合に注目してBelyiの定理を適用するにより、一般の算術種数の場合に、射影直線上のsemi-stable extremalな楕円曲面の存在を確立した。さらに、それらの曲面の同型類の個数の有限性、および曲面の適当なモデルが有限次代数体上に定義されることも併せて証明した。これは、有理楕円曲面(算術種数1)やK3曲面(算術種数2)に関するBeauvilleやMiranda-Perssonの既知の結果を拡張したもので、今後の楕円曲面の研究にとって重要であると思う。交付申請書の「研究の目的」および「研究実施計画」において、本年度の主な研究テーマとしてあげた次の問題:(1)楕円曲面の整点の研究とグレブナ基底(2)フェルマー曲面上の代数的サイクル(3)モーデル・ヴェイユ格子から生ずるガロア表現についての研究をかなり大幅に進展させることができた。下記「研究発表」欄に記した発表論文を順に[1],[2],[3],[4]として引用する。(1)楕円曲面上の整点の有限性(ジーゲルの定理の類似)をモーデル・ヴェイユ格子のハイト公式を用いて確立した。これをもとに底曲線が射影直線の場合に「整点スキーム」の概念を導入し各整点の「重複度」を定義し、基本的な問題を提起した。そして有理楕円曲面の場合にはモーデル・ヴェイユ格子の構造と例外的ルート格子E_8についての知見を用いることにより、これらの問題を完全に解決した。とくに整点の重複度を完全に決定した。この結果は、整点のイデアルのグレブナ基底の計算などに、興味深い応用をもつ。[1],[2].(2)フェルマー曲面のネロン・セヴェリ群の生成元についての既知の結果「曲面の次数mが6と互いに素のときは、有理数係数では直線が生成元となる」ことを精密化して、本研究においては、「mが6と互いに素かつ100以下のとき、フェルマー曲面のネロン・セヴェリ群が直線達によって整数係数で生成される」ことを証明することに成功した。[3].(3)ワイル群W(E_8)をガロア群とする整数係数多項式の具体例を構成した。[4].1.モーデル・ヴェイユ格子から生ずるガロア表現および代数方程式について.半安定な有理楕円曲面の族に対応する乗法的理論を、E_6の場合に確立した。既知の加法的理論においては、ワイル群の基本不変多項式が有理楕円曲面の族のパラメータを与えるが、乗法的の場合は、ワイル群のローラン多項式の基本系を用いて族のパラメータ表示が与えられる。その結果は、数論的ないし代数幾何的応用とともに、昨夏ドイツ、オランダでのワークショップで発表した(次項〔学会発表〕を参照)。

古典的なトピックである「3時曲面と27本の直線」についての応用は、一方ではE_6のワイル群(位数51840の有限群で位数2の単純群をふくむ)をガロア群とする整数係数27次多項式の具体的構成を与え、他方では27本の直線すべてが有理数体上定義されるような3次曲面の一般的構成法を与えた。このようにして、代数幾何と数論にまたがる古典的話題に新たな知見をもたらすことができた。2.フェルマー曲面上の代数的サイクル。(1)マチアス・シュットおよびロナルド・ヴァン・ルイクとの共著論文(フェルマー曲面の次数が6と互いに素かつ100以下のとき、そのネロン・セヴェリ群が直線によって厳密に生成されることを証明した)が出版された。(2)またフェルマー曲面上の代数的サイクルが再び注目されていることをうけ、すべての次数について(有限個の例外的場合を除いて)、標準的なサイクルの構成を与えた青木-塩田(1983)の論文の一部訂正と拡張を含む論文を出版した。ともに、次項〔雑誌論文〕参照。3.楕円K3曲面の整点の問題については、有理楕円曲面の場合とは異なり、まだ全貌を把握する段階に達していない。整点の個数やその重複度の挙動について次年度も研究を継続したい。はじめに本年度の主な研究成果について述べる。交付申請書に記載した研究目的のうち、テーマ:「モーデル・ヴェイユ格子から生ずるガロア表現および代数方程式」について、とくに重要な進展があった。前年度に引き続き、半安定な有理楕円曲面の族に対応する乗法的理論の確立を目標としていたが、まずE_6の場合に、ワイル群の不変ローラン多項式のなす環が、曲面の族の定義式のワイヤストラス係数で生成される多項式環と同型になること、その同型写像を具体的に決定することに成功した。これは昨年度の研究結果を精密化するもので、最近学士院紀要で発表された([研究発表]の項参照)。さらに上記の結果は、より一般的な場合に乗法的理論の目指すべき方向を示唆するものであった。実際、その後の発展として、クマール氏(MIT)との共同研究により、E_7およびE_8の場合に乗法的理論の基本定理を確立できることが分かった。詳細は現在準備中であるが、次年度には完成する予定である。代数方程式の観点からいえば、古典的な「3次曲面上の27直線」をはじめとするデルペッツォ曲面とその上の例外曲線を具体的に定める代数方程式に関する最終的な結果を与え、整数論や楕円曲線の有理点の問題への応用に加えて、代数幾何的応用が可能である。次に研究実施について。科学研究費補助金の一部を海外旅費に充て、シュット氏(ハノーバー大学)をたずね、モーデル・ヴェイユ格子の特殊化写像を共同研究した。また、補助金でコンピュータを購入したが、これは研究計画上必要な計算を遂行のため、大変役立った。1モーデル・ヴェイユ格子がE_6型の有理楕円曲面の乗法的卓越族の構成を日本学士院紀要(2012)に公表したのに引き続き、本年度は申請者とA. Kumar (MIT)の共著論文において、E_7, E_8型の場合に拡張して、これらの型の乗法的卓越族の構成に成功した。この結果は数学雑誌Algebra and Number Theoryに受理された.これらのE_r (r=6,7,8)型の乗法的卓越族に関する結果を、以前に構成した有理楕円曲面の加法的卓越族に比較して言えば、以下の通りである.
ニューラルネットワークの対称、非対称構造における認知、記憶機構の計算論的研究

本研究では網膜、視覚系大脳皮質、MT野などに見られるミクロなネットワークの非対称性の構造および対称性の構造に注目し、視覚系運動情報との関連性を検討したい。視覚系運動情報として、FourierおよびNon-Fourier Movement Detectionが取り上げられている。Fourier Movementは従来、相関およびエネルギーモデルとしてReichardtなどのモデルを基礎として、研究がなされて来た。また、最近の研究では視覚での対象物の境界はコントラストばかりでなくテクスチュアによっても関与されることが示されている。R.Shapleyはこれらの説明として、2次性刺激に関与するニューロンは構造として二つの並行した経路が考えられ、一つが線形性の経路であり、他の一つが2次性の刺激に応答する非線形性の経路と見なされる等の報告がなされている。神経細胞の経路に並行した二つの経路が線形と非線形に分かれており、この非対称性を最初に指摘したJ.Victorは非対称回路が2次視覚運動を説明しうるモデルとしている。そこで、本研究ではJ.Victorらの非対称回路の能力を明らかにするため、解析を進めた。その結果、非対称回路の入出力の高次の時間相関の解析がこの非対称回路の能力を引き出すことを明らかにした。しかし、実際の神経回路で入出力の高次相関を計算していくことは考えにくいので、神経回路の空間的な高次相関がすでに解析した高次時間相関と対応しうるかどうかの検討を進めた。その結果、New York大学のNaka教授らが明らかにしたcatfishの網膜での非対称ネットワークが空間的高次相関を実現する回路として十分であることを示した。
RFIDを用いた重度障害者のための口腔内リモコン"舌マウス"の開発

四肢及び発語も不自由な重度障害者のための意思伝達装置として,「舌マウス」システムを開発した.具体的には,内蔵電源なしで駆動可能な口腔内コントローラーを開発した.また,本コントローラーを舌により操作し, PC上のマウスカーソルを動作させ,文字入力を行うシステムを構築した.本システムの有効性を確認するために,健常者10名により規定文章の入力実験を行ったところ,常識的な所要時間内に文章入力が可能であり,本システムの有効性が示唆された.四肢及び発語も不自由な重度障害者のための意思伝達装置として,「舌マウス」システムを開発した.具体的には,内蔵電源なしで駆動可能な口腔内コントローラーを開発した.また,本コントローラーを舌により操作し, PC上のマウスカーソルを動作させ,文字入力を行うシステムを構築した.本システムの有効性を確認するために,健常者10名により規定文章の入力実験を行ったところ,常識的な所要時間内に文章入力が可能であり,本システムの有効性が示唆された.上肢および下肢が不自由で発語も困難な重度障害者は,日常動作から家族とのコミュニケーションにまで不自由さを伴う.現在,障害者用の支援機器は数多く開発されているが,上記の様な重度障害者が容易に操作できる機器は殆どない.そこで,重度障害者においても随意的に動かせる「舌の動作」を利用して,PC用のマウスとして操作可能であり,重度障害者のコミュニケーション支援・文字入力支援機器として利用するための「舌マウス」の開発を目指している.2009年度の実施計画は下記の2項目であり,成果をそれぞれに記した.1)口腔内に設置可能なリモートコントローラーの開発歯科矯正用マウスピースの上顎部分に,操作用スイッチ(4個),RFタグのIC(4個)およびアンテナ(アンテナ長:約1m)を印刷した回路基板を設置することにより,口腔内に設置可能であり,駆動用の電池が不要なリモートコントローラーの試作を行った.尚,5chタイプのコントローラーの作成を試みたが,基板部分の省スペース化に問題があり4chタイプの製作に留まった.他方,当該口腔内コントローラーからの信号を送受信するための,受信アンテナの小型化についても併せて検討を行った.実験の結果,当該口腔内コントローラーと小型受信アンテナ(約50×50mm)を用いた場合,頬脇に受信アンテナを設置した状態であれば,十分安定した通信が得られ,本システムの実利用の可能性を認めた.2)コントロールソフトの開発当該研究で開発した口腔内リモートコントローラーを「舌マウス」として使用し,コミュニケーション支援や文字入力支援をするためのコントロールソフトの開発を行った.頸椎損傷や筋ジストロフィー,筋萎縮性側索硬化症(ALS)などによって,四肢が麻痺している他,発語も困難な重度障害者にとっては,日常動作や福祉機器の操作,家族や介護者との意思伝達にまで不自由さを伴う.現在,障害者用の支援機器は数多く開発されているが,上記の重度障害者が容易に操作できる機器は殆どない.そこで,重度障害者においても随意的に動かすことができる「舌の動作」によってPC用のマウスを操作し,文字入力などを行う,重度障害者用のコミュニケーション支援機器として「舌マウス」の開発を目指している.2010年度の実施内容と成果を下記に示す.1.口腔内に設置可能なリモートコントローラーの評価新たに製作した4chおよび5chタイプの口腔内リモートコントローラーの通信特性を明らかにするために,実利用環境を模して大気中,水中,肉塊内における安定的な通信が得られる最大通信距離の測定を行った.その結果,各測定条件において,いずれのタイプも最大通信距離は約71135[mm]であり,十分な通信特性を有していることが確認された.2.コントロールソフトの改良「舌マウス」システムのコントロールソフトの改良を図った.昨年度までの"自動文字入力機能"に加え,"クリック"や"ダブルクリック"の機能を追加すると共に,操作性の向上を図った.3.「舌マウス」システムの有効性の検討「舌マウス」システムの有効性を検討するために,規定した同一文章を異なる手法で入力し,それぞれの所要時間を計測した.入力手法は,通常のマウス,口腔内リモコンを手で操作した場合,口腔内リモコンを舌で操作した場合の3条件であり,"自動文字入力機能"を用いて行った.その結果,通常のマウス使用時を除くと,舌で操作した際の所要時間は,指で操作した場合の616%増にとどまり,本システムの実利用の可能性が示唆された.筋ジストロフィーや筋萎縮性側索硬化症などによって四肢が麻痺している上に,発語も困難な重度障害者にとっては,福祉機器の操作,介護者との意思伝達にまで不自由さを伴う.障害者用の支援機器は数多く開発されているが,上記の重度障害者が容易に操作できる機器は殆どない.