hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
炎症微小環境ニッチとしてのヒアルロン酸ーＳＨＡＰ複合体の形成機構の研究

constructを配列確認済みであることや、コントロール発現は問題なくできたことから、発現系自身にミスがある可能性は低い。候補分子の塩基配列又はペプチト配列の特徴によって、DNA又は蛋白質が不安定で、分解された可能性も考慮に入れて、原因を追究中である。(2)two-hybrid法による酵素因子の探索:酵素因子がIaIのカラムに結合し、高塩濃度で溶離されることから、IaIの重鎖(HC1、HC2、HC3)と親和性を持つと考えられる。この結果から、Two-Hybrid法で酵素因子のクローニングを計画した。ヒトHC1とHC2をBaitとし、GAL4蛋白質の結合ドメインとの融合蛋白質として酵母細胞株AH109に発現させた。それに、HLF細胞由来のcDNAライブラリーとpreyベクター(GAL4 activating domainを含むベクター)とともに導入し、ヒスチジン欠失培地で陽性クローンをスクリーニングした。得られた陽性クローンからHLF細胞由来のcDNAを増幅し、塩基配列を決定した。3回の実験のうち、2回以上スクリーニングされたcDNA4個を得た。これらのcDNAを発現ベクターに組込み、蛋白質発現と酵素活性の確認を行っている。(1)酵素因子の解析:質量分析またはtwo-hybrid法で見出した酵素因子候補のcDNAを複数の発現ベクター(pCold-GST、pBFX-CMV3、pFLAG-CMV3、pFLAG-CMV14)に組込み、融合蛋白質の作製を鋭意、行った。効率が低いものの、融合蛋白質が発現できた。しかし、試験管反応系においては、様々な活性発現条件を試みたが、SHAP-HA複合体の形成反応を触媒する酵素活性を確認できなかった。従って、酵素因子の精製は不成功で、計画したノックアウトマウス作製は断念せざるを得ない。(2)前年度に、生薬糖質ライブラリーから酵素活性阻害剤のスクリーニング実験を行ったが、部分精製画分を用いたため、酵素活性抑制以外の原因を否定出来なかった。近年、TSG6が同様な酵素活性を持つとの報告があったため、TSG6融合蛋白質を用いたスクリーニング実験も行った。融合蛋白質は動物細胞で効率よく発現し、試験管反応系で酵素活性を示した。スクリーニング実験から、強抑制活性を示す生薬糖質成分が数個見つかった。その殆どは前年度の結果と一致した。この結果は、これらの糖質成分が酵素活性阻害剤である可能性を示すと伴に、酵素因子はTSG6と似た機構で触媒作用を持つことを示唆した。現在、これらの生薬糖質成分の純化と構造解析を進めている。(3)炎症微小環境における機能研究:手術に伴う筋や関節および周囲組織の瘢痕形成は、腰背部の難治性慢性疼痛の原因の一つである。マウス足底慢性疼痛モデルを樹立し、マイクロアレイを用いて創傷治癒過程における遺伝子発現変化を網羅的に解析したところ、SHAP-ヒアルロン酸関連遺伝子の発現変化が確認された。発現変化する遺伝子には酵素因子も含まれるはずであるので、解析を進めている。今後、得られる情報をもとに、それらの創傷治癒と慢性疼痛形成との関連の分子反応機序を解析していきたい。細胞外マトッリクス、プロテオグリカン蛋白質発現系に問題がある。おそらく強い分解系の働きにより、候補分子の組換蛋白質の調製がうまく行かず、その改善に時間をかけたため、予定より研究の進行が遅れている。
HTLVの母児間伝達(母乳を中心として):疫学的および実験ウイルス学的研究

成人T細胞白血病リンパ腫(ATLL)は九州に多発するが、その原因は病原ウイルス(HTLV-【I】)の地域内流行による。HTLV-【I】の地域内流行を維持する感染経路の解明とその断絶を目的として、母児感染の有無、感染時期と経路を把握するため、長崎市周辺の妊婦のスクリーニングおよびキャリア母が出産した児の調査を行った。キャリア妊婦の出現率は約4%で、その児のキャリア出現率は約20%であった。長崎市周辺における未成年者のキャリア出現率は約1%であり、キャリア母の児がこの地域のキャリア児の大部分を占める計計となった。さらに、未成年キャリアから母親を逆行性に調査したところ、12/13(92%)の母親はキャリアであった。これらは母児感染が地域内流行の主役であることを示す。キャリア母の出産した児の臍帯血の調査ではほぼ全例にIgG移行抗体を検出してが、子宮内感染を示すHTLV-【I】保有細胞やIgM抗体を梓明できたものは皆無であった。これら児には生後12月以上で抗体陽転者が出現し、生後感染が疑われた。HTLV-【I】感染の主役が細胞間接触感染であることより、生後発生する生細胞移入の主役として母乳を疑った。キャリア母の母乳中のHTLV-【I】保有細胞は【10^3】細胞1ml程度であったので、離乳前に移入されるHTLV-【I】保有細胞は【10^8】程度と計算された。3匹の成獣コモンマーモセットに、短期間培養により抗原陽性となったATLL患者末梢Tリンパ球またはキャリア母より得た新鮮母乳細胞を経口投与したところ、初回投与より2.5月後に抗体は陽転し(2/3)、抗原保有細胞も検出され、感染の成立を認めた。投与したHTLV-【I】保有細胞数の推定値はそれぞれ6×【10^7】,7×【10^5】であった。これらの事実から、HTLV-【I】の地域内流行の主役は母児感染で、その経路であることが強く示唆された。現在キャリア母の授乳停止による介入試験を開始したが、その結果を得るには2年間を要する。
6員キレート環を有するルテニウム錯体の合成と光ラセミ化反応

3.光ラセミ化反応[Ru(Hdpa)_3]^2+および[Ru(bpy)_2(Hdpa)]^2+の光ラセミ化反応の量子収率を温度、照射波長等の諸条件を変化させて測定し[Ru(Hdpa)_3]^2+の場合と比較しそれぞれの反応および発行に関与する励起状態を推定した。4.今後の展開へのプロジエクト光ラセミ化反応はRu(II)錯体の光化学的研究には極めて興味あるしかも有益な情報を与える現象である可能性を示している。測定に必要な光学異性体試料の合成法が確立できたので、これらについて蛍光寿命の温度効果もあわせて測定し、光ラセミ化反応機構および励起状態についての解明に努める計画である。1.ジ-2-ピリジルケトン(dpk)錯体の合成。[Ru【(bpy)_2】(dpk](【CLO_4】)を合成し、そのキャラクテリゼーションを行なった。これに関連し2次元NMR法により'Hおよび【^BC】NMRのスペクトルを完全に帰属することができた。電気化学的測定により、【Ru^(III)】/【Ru^(II)】について、E1/2=-1.20V(25°C、アセトントリル溶媒,Ag/Agcl【O_4】0.1mol【dm^(-3)】基準)の値を得た、これは【Ru^(II)】のビピリジン,ジ-2-ピリジルアミン錯体に比して大きく正電位側にシフトし、dpk配位子の還元されやすさを示すものと推論した。なおこの他の【Ru^(II)】-dpk錯体合成の出発物質となりうる【[Ru(OH)_2(dpk)_2]^+】塩を合成した。2.【[Ru(bpy)_n(Hdpa)_(3-n)]^(2+)】(Hdpa=ジ-2-ピリジルアミン)の光学分割【[Ru(Hdpa)_3]^(2+)】はカラムクロマトグラフィーおよびジベンゾイルーレ-酒石酸ナトリウム(【Na_2】dbt)とのジアステレオマー沈殿法によって光学分割を行ない、両法からΔΕの値が一致する光学異性体が得られた。また【[Ru(bpy)_2(Hdpa)_2]^(2+)】はジアステレオマー沈殿法、【[Ru(bpy)_2(Hdpa)]^(2+)】はクロマトグラフ法によりそれぞれ光学分割することができた。3.【[Ru(Hdpa)_3]^(2+)】の光ラセミ化反応水溶液の超高圧水銀燈による照射を行ないラセミ化の量子収率を測定し、照射光の波長,温度,酸素の存在等の効果をしらべた。一例として360nmの光による照射におけるラセミ化の量子収率(Φ)はΦ/10=3.81(40°C),7.38(50°C),8.91(60°C),9.87(70°C)となった。これらの値は【[Ru(bpy)_3]^(2+)】,【[Ru(phen)_3]^(2+)】、のそれと比べて約1/10と小さく、【[Ru(Hdpa)_3]^(2+)】の発光スペクトルが観測されないことと関連して、励起状態の寿命が上記2種の錯体に比して短かいと推論される。SPーSephadexカラムクロマトグラフィーを用いた.酒石酸ナトリウム塩化ナトリウムを溶離剤とし,溶離を34サイクルくりかえすと殆ど完全に分割できる.これにより前年度より高い純度の光学異性体を得た.△体の方が先に溶出された.△E(△,355nm)=9.4なおジベンゾイル酒石酸ナトリウムを用いるとジアステレオマーが沈殿することを見出した.これによる分割法は現在検討中である.前項とほぼ同一の方法で光学分割できた.この錯体も△体の方が先に溶出される. △E(△,387nm)=9.2またジベンゾイル酒石酸ナトリウムを用いるジアステレオマー沈殿法も可能である.dpmをdpkの還元により合成した.これを用いて標記錯体を合成し, NMR,電子スペクトル等によって同定した.標記錯体の塩酸溶液を光照射すると, cisー[Ru^<III>Cl_2(Hdpa)_2]Cl・H_2Oを合成することができる(収率40%).

この反応は暗反応では進行しない.以上現在までに得られた結果を概括すると1.6員キレート環を作る配位子,Hdpa,dpk,dpm(Lと線称)を持つbpyとの混合配位子錯体[Ru(bpy)_2L]^<2+>はすべて合成された.2.[Ru(bpy)_2(Hdpa)_<3ーr>]^<2+>(n=03)で表わされる一連の錯体および[Ru(bpy)_2(dpk)]^<2+>の光学分割はすべて可能となった.この際カラムクロマトグラフィー極めて有効である.1.ジ-2-ピリジルメタン(dpm)錯体の合成[Ru(bpy)_2(dpm)]X_2(X=PF_6,ClO_4)は前年度において合成に成功していたが、その後の研究によりこれがかなり酸化されやすい性質を持つことが明らかになり吸収スペクトル、NMRスペクトルなどの再測定および酸化生成物の同定などを行ない次の諸点を明らかにした。a)酸化生成物はdpmのメチレン水素が水酸基に酸化されたジ-2-ピリジルメタノール(dpmOH)が配位した[Ru(bpy)_2(dpmOH)]^<2+>塩であることを見いだした。この酸化反応は光により促進される。また遊離の配位子についてはこのような酸化は起こらない。2.ジ-2-ピリジルケトン錯体前年度において合成したRu(III)錯体はdpkが水和した形のジ-2-ピリジル-gem-ジオールからプロトンが解離して生ずる陰イオン(dpkOH^-)が配位した[Ru(dpkOH)_2]X(X=Cl,Br,ClO_4)であることが明らかとなった。この場合dpkOH^-は3座配位子として結合していると推定される。水溶液における光ラセミ化反応についての量子収率を温度、照射光の波長、遊離配位子の共存等の条件を変化させ測定した。ラセミ化反応は配位子置換を伴わず分子内機構で進行する。また[Ru(bpy)_3]^<2+>についての同様な測定の結果と比較してラセミ化反応は^3LF励起状態より、また発光は^3CT(Ru→bpy)より起こると推定される。
立位時の下腿における循環と代謝に関する研究

スポーツ用のタイトなウエアおよびサポーターの着用が、末梢筋組織の循環に及ぼす影響を明らかにするために、皮膚に密着しない通常の被服を着用した場合(コントロール条件)、スパッツを着用した場合(スパッツ着用条件)、および膝関節用のサポーターを装着した場合(サポーター装着条件)について長座位安静時、立位安静時、つま先立ち運動時およびそれに続く立位安静時での下腿における総ヘモグロビン量、酸素化ヘモグロビン量、脱酸素化ヘモグロビン量、心拍数および血圧を測定した。得られた主な結果は以下のようである。1.スパッツ着用時に大腿部に加わる被服圧はいずれの部位においてもほぼ10mmHg以下であったのに対して、サポーター着用時には全ての部位で20mmHg以上の圧力が加わっており、最大値は膝上部での48.8mmHgであった。2.サポーターを着用すると長座位安静時でもΔtotal-HbおよびΔdeoxy-Hbが増加し、鬱血の生じることが示された。3.立位安静時ではいずれの条件においても時間経過にともなってΔtotal-HbおよびΔdeoxy-Hbが増加し、Δoxy-Hbは逆に増加した。立位姿勢保持によるΔtotal-HbおよびΔdeoxy-Hbの増加量は、コントロール条件およびスパッツ着用条件ではほぼ同様であるが、サポーター着用時では低値を示した。4.つま先立ち運動を継続して行なうことによって、Δtotal-Hbは減少する傾向にあった。運動によるΔtotal-Hbの減少量はコントロール条件で最も大きく、サポーター着用条件で最も小さかった。5.立位安静時および運動時の収縮期血圧、拡張期血圧および心拍数の変化には被服の違いによる差が認められなかった。以上のことから、スパッツ着用時に生じる10mmHg程度の被服圧は立位時および運動時の筋組織での循環にはほとんど影響を及ぼさないことが考えられる。それに対して、サポーターによって膝関節近辺に20mmHg以上の圧を加えると重力の影響が少ない座位においても鬱血が生じ、さらに鬱血に対して筋収縮によるポンプ作用も抑制される。したがって、筋を強く圧迫するようなサポーターの着用は必要最小限の時間にとどめることが望ましいと考えられる。
日本のISO健康教育システムの構築：アジア3か国への普及とネットワークの確立

研究代表者らは、タイ(マヒドン大学)・インドネシア(ウダヤナ大学)・フィリピン(サウスウェスタン大学)に、行政と大学機関の連携により、若年シニアの育成を目的とした健康教育プログラムに認知症予防を取り入れ、取り組みの様子を図表化し、“見える化"することにより、根拠に基づいた包括的な健康教育を行ってきた。本健康教育は国際規格となるISO9001:2008を取得し、今まで培ってきた日本での健康教育を基に、さらに教材・プログラム及び指導法を見直し,新たに開発した健康教育を導入し、次の3つを実施してきた。(2)国内外の健康教育の実態調査に基づく、健康教育の教材・プログラム及び指導法の系統的開発を行い、国際的に活用できる健康教育を構築してきた。(3)タイ・インドネシア・フィリピンが直面する高齢化問題に本ISO健康教育の導入を各地域にて行い、国際貢献してきた。更に2017年9月には、日本の信州大学教育学部にて第2回国際シンポジウム健康教育アジアネットワークを日本、タイ、インドネシア及びフィリピンの4ヵ国の大学機関の研究者を中心に招いて開催した。日本からの演題では,長野県松本市の健康教育プロジェクトである“松本市熟年体育大学"、箕輪町の“みのわ健康アカデミー"及び、木島平村の“木島平村ためして実践アカデミー"の成果について、それぞれ発表が行われた。2017年9月に日本の信州大学教育学部にて第2回国際シンポジウム健康教育アジアネットワークを日本、タイ、インドネシア及びフィリピンの4ヵ国の大学機関の研究者を中心に招いて開催できた。4か国の健康教育に関する問題点がそれぞれ発表され、これから取り組むべき課題が整理でき、有意義であった。同時にこの4ヵ国で共通して使用できる健康教育テキストをマヒドン大学、ウダヤナ大学、サウスウェスタン大学、信州大学の共同で作成することになり、現在執筆中である。フィリピン(サウスウェスタン大学)において行政と大学機関の連携により、健康教育プログラムに認知症予防を取り入れ、取り組みの様子を“見える化"することにより、根拠に基づいた包括的な健康教育を現在展開中である。今まで培ってきた日本・タイ・インドネシアでの健康教育を基に、さらに教材・プログラム及び指導法を見直してフィリピンに合致した健康教育を実施していき、フィリピンが直面する高齢化問題に取り組み国際貢献していく。4ヵ国で共通して使用できる健康教育テキストをマヒドン大学、ウダヤナ大学、サウスウェスタン大学、信州大学の共同での作成を完成させていく。研究代表者らは,日本の長野地域及びタイ,インドネシア,フィリピンの地域に,行政と大学機関の連携により,若年シニアの育成を目的とした健康教育プログラムに認知症予防を取り入れ,取り組みの様子を図表化し, “見える化"することにより,根拠に基づいた包括的な健康教育を行う。本健康教育は2014年10月に国際規格となるISO9001:2008を取得し,今まで培ってきた日本での健康教育を基に,さらに教材・プログラム及び指導法を見直し,系統的健康教育を新たに開発した健康教育をアジア諸国に導入していくため,1Plan, Do, Check, Actionのサイクルに則ったISO健康教育を実践するための組織とソフトウェアの整備。2国内外の健康教育の実態調査に基づく,健康教育の教材・プログラム及び指導法の系統的開発。3中進国であるタイ,インドネシア,フィリピンが直面する高齢化問題に本ISO健康教育の導入を行うことで国際貢献した。そのため、日本で行われているISO健康教育システムの整備・改善を行い,再度日本の地域で試験実施した。同時に国内外の健康教育の実態調査を行い,アジア3か国で試験的に少人数による健康教育を行った。また、実態調査及びISO健康教育のアジアへの試験的導入により,教材・システムの課題と改善点を見出し,アジア諸国に普及するための指導法の確立とスタッフ養成・研修に関するプログラム開発を行った。今後は、新しく開発・改善されたISO健康教育システムを日本で実践し,その検証を行なった後,日本で新しく開発・改善されたISO健康教育システムを本格的にタイ,インドネシア,フィリピンに運用していく。さらに第2回国際会議を開催し,新しく開発・改善されたISO健康教育システムを世界に普及していくための足掛かりとなるアジアネットワークの確立していく。日本で行われているISO健康教育システムの整備・改善を行い,再度日本の地域で試験実施でき、同時に国内外の健康教育の実態調査を行い,タイで試験的に少人数による健康教育を行うことができた。また、実態調査及びISO健康教育のアジアへの試験的導入により,教材・システムの課題と改善点を見出し,アジア諸国に普及するための指導法の確立とスタッフ養成・研修に関するプログラム開発も進み、新しく開発・改善されたISO健康教育システムを日本での実践も終え,その検証を行なった。

更に2017年9月には、日本の信州大学教育学部にて第2回国際シンポジウム健康教育アジアネットワークを日本、タイ、インドネシア及びフィリピンの4ヵ国の大学機関の研究者を中心に招いて開催した。日本からの演題では,長野県松本市の健康教育プロジェクトである“松本市熟年体育大学"、箕輪町の“みのわ健康アカデミー"及び、木島平村の“木島平村ためして実践アカデミー"の成果について、それぞれ発表が行われた。2017年9月に日本の信州大学教育学部にて第2回国際シンポジウム健康教育アジアネットワークを日本、タイ、インドネシア及びフィリピンの4ヵ国の大学機関の研究者を中心に招いて開催できた。4か国の健康教育に関する問題点がそれぞれ発表され、これから取り組むべき課題が整理でき、有意義であった。同時にこの4ヵ国で共通して使用できる健康教育テキストをマヒドン大学、ウダヤナ大学、サウスウェスタン大学、信州大学の共同で作成することになり、現在執筆中である。今後は、日本で新しく開発・改善されたISO健康教育システムを本格的にタイ,インドネシア,フィリピンに運用し、第2回国際会議を2017年9月に開催し,新しく開発・改善されたISO健康教育システムを世界に普及していくための足掛かりとなるアジアネットワークを確立していく。フィリピン(サウスウェスタン大学)において行政と大学機関の連携により、健康教育プログラムに認知症予防を取り入れ、取り組みの様子を“見える化"することにより、根拠に基づいた包括的な健康教育を現在展開中である。今まで培ってきた日本・タイ・インドネシアでの健康教育を基に、さらに教材・プログラム及び指導法を見直してフィリピンに合致した健康教育を実施していき、フィリピンが直面する高齢化問題に取り組み国際貢献していく。4ヵ国で共通して使用できる健康教育テキストをマヒドン大学、ウダヤナ大学、サウスウェスタン大学、信州大学の共同での作成を完成させていく。
視床皮質軸索が投射する大脳皮質錐体細胞のシナプス形成の解析

大脳皮質と視床を結ぶ神経回路のうち視床皮質路投射の視床の後腹側核(VP)ニューロンの軸索終末は主として大脳皮質体性知覚野の第III層深部、第IV層、それに第V層浅部に分布しバレル野を作ることを、今まで成長円錐などの軸索先端までの標識が十分とは言えなかったが、Biocytinにより私達は軸索先端まで標識し、視床皮質軸索の伸長と皮質内分布を明らかにした。また視床皮質軸索は、生後3日目ですでに視床皮質軸索がGABA抗体陽性細胞の近傍まで達していることとGABA抗体陽性細胞の生後形態変化を三次元マニュピレターによりLucifer Yellowを細胞内注入することにより明らかにした。すなわち大脳皮質第IV層内のGABA抗体陽性細胞の形態はほとんどが多極性細胞であるが、生後3-7日目では紡錘形の細胞体から尖端と基底側に比較的太い細胞質突起をもつ双極性様細胞も認められた。生後14-21日目では、多くは球状の細胞体とそれらから放射状にでている多数の樹状突起を持つことを明らかにした。また、視床皮質軸索の皮質脊髄路起始ニューロンである大脳皮質第V層の錐体細胞への投射及び大脳交連軸索起始ニューロンである大脳皮質II/III層の錐体細胞への投射を明らかにするために、Biocytin(あるいはAlexa546結合Biocytin)を視床に注入し、ローダミン・アビジンDを反応させ視床皮質軸索を順行性に先端まで標識し、同時にFluoro Goldを反対側頚髄あるいは大脳に注入し、第V層あるいは第II/III層のそれぞれの錐体細胞の細胞体を逆行性に標識し、それらにLucifer Yellowを細胞注入して視床皮質軸索の投射を受ける錐体細胞の樹状突起の広がりを視察した。それらの電顕標本を作製しシナプス結合を明らかにすることの実験は進行中である。大脳皮質と視床を結ぶ神経回路のうち視床皮質路投射の視床の後腹側核(VP)ニューロンの軸策終末は主として大脳皮質体性知覚野の第III層深部、第IV層、それに第V層浅部に分布しバレル野を作ることを、今まで成長円錐などの軸策先端までの標識が十分とは言えなかったが、Biocytinにより私達は軸策先端まで標識し、視床皮質軸策の伸長と皮質内分布を明らかにした。また視床皮質軸策は、生後3日目ですでに視床皮質軸策がGABA抗体陽性細胞の近傍まで達していることとGABA抗体陽性細胞の生後形態変化をLucifer Yellowを細胞内注入することにより明らかにした。さらにBiocytinを用いて皮質視床軸策は生後23日目で標的部位である視床網様核、後腹側核、後核群で分枝を開始し、生後7日目までには終末分枝群を形成することを明らかにした。そこで現在視床皮質軸策の皮質脊髄路起始ニューロンである大脳皮質第V層の錐体細胞への投射及びシナプス形成について明らかにしようとしている。すなわち生後各齢のラット左側頚髄にFluoro Goldを注入し、大脳皮質第V層の錐体細胞を逆行性に標識する。同時にBiocytinを後方から右側視床の後腹側核(VP)に注入して、視床皮質軸策を順行性に標識する。1-2日生存後、潅流固定し、能脊髄を摘出する。350μmの厚さに薄切し、ロ-ダミン-アビジンDを反応させる。

本年度購入した落射蛍光装置のついたアーム上下動生物顕微鏡上においてマニュピレターで、ロ-ダミン標識された視床皮質軸策の終末の認められる部位のFluoro Gold陽性の大脳皮質第V層内細胞体にLucifer Yellowを注入し、共焦点レーザー走査顕微鏡と画像解析装置を使い錐体細胞の樹状突起の三次元的広がりと視床皮質軸策の皮質脊髄路起始ニューロンへのシナプス接合を観察している。さらにそれらの電顕標本を作製し視床皮質軸策と錐体細胞樹状突起のシナプス結合を明らかにする。大脳皮質と視床を結ぶ神経回路のうち視床皮質路投射の視床の後腹側核(VP)ニューロンの軸索終末は主として大脳皮質体性知覚野の第III層深部、第IV層、それに第V層浅部に分布しバレル野を作ることを、今まで成長円錐などの軸索先端までの標識が十分とは言えなかったが、Biocytinにより私達は軸索先端まで標識し、視床皮質軸索の伸長と皮質内分布を明らかにした。また視床皮質軸索は、生後3日目ですでに視床皮質軸索力がGABA抗体陽性細胞の近傍まで達していることとGABA抗体陽性細胞の生後形態変化を本年度購入した三次元マニュピレターによりLucifer Yellowを細胞内注入することにより明らかにした。すなわち大脳皮質第IV層内のGABA抗体陽性細胞の形態はほとんどが多極性細胞であるが、生後3-7日目では紡錘形の細胞体から尖端と基底側に比較的太い細胞質突起をもつ双極性様細胞も認められた。生後14-21日目では、多くは球状の細胞体とそれらから放射状にでている多数の樹状突起を持つことを明らかにした。現在視床皮質軸索の皮質脊髄路起始ニューロンである大脳皮質第V層の錐体細胞への投射及びシナプス形成と大脳交連軸索起始ニューロンである大脳皮質II/III層の錐体細胞への投射及びシナプス形成を明らかにする。すなわち、Biocytinを視床に注入し、ローダミン・アビジンDを反応させ視床皮質軸索を順行性に先端まで標識する。同時にFluoroGoldを反対側頚髄あるいは大脳に注入することにより第V層あるいは第II/III層のそれぞれの錐体細胞の細胞体を逆行性に標識し、それらにLucifer Yellowなどを細胞内注入することにより視床皮質軸索の投射を受ける錐体細胞の樹状突起の広がりとそれらの胞体部、樹状突起へのシナプス接合を観察する。それらの電顕標本を作製しシナプス結合を明らかにすることの実験については進行中である。
文化遺産地区における地すべり災害予測の研究

21世紀における歴史的な文化遺産の継承が国際的に大きな関心を集めている.災害発生前の地すべり防災対策立案に必要な信頼されうる地すべり危険度評価と災害予測法を確立することを目的として,ユネスコ・IUGS-IGCP-425国際共同研究として研究を実施し,以下の結果を得た.(1)中国西安市の華清池に設置し、現在、西安市臨憧地すべり観測所の職員が観測を行っているペン書き式伸縮計に電磁パルス式伸縮計を併設し,データロガーを経由してPCに入力する高精度自動観測にシステムに切り替え、電話回線を介して驪山地すべり観測所までデータ転送を行う試験を行った.(2)岡山県高梁市の国史跡・備中松山城の変形し始めている基礎岩盤に差動トランス型伸縮計とクラック変位計を開発・設置し,岩盤変位の精密計測を開発したところ,3ヶ月間で最大数ミリの変位を観測した.またDEMによるシミュレーションを実施して崩落の条件を調べた.(3)パリ・ユネスコ本部において会議(1999年9月)を組織し、危険にさらされた世界的な文化遺産と地すべり災害予測及びその被害軽減対策について総合的な検討を行った.(4)ユネスコ世界遺産の中で最も著名で,大規模な岩盤崩壊の地形の真上に位置し,クラックや小崩壊などの危険な兆候を示しているペルーのマチュピチュのインカの遺跡において、文化庁,自然資源庁,地球物理研究所他の協力を得て、予測調査として2000年3月に綿密な地質・地形踏査と空中写真判読を実施した.その結果に基づき簡易型伸縮計10台と自記式伸縮計を2000年11月に設置し予備観測を開始した.(5)研究代表者とユネスコ地球科学部が中心となって組織した自然・文化遺産の危険度軽減と保護に関するシンポ(於:日本学術会議,2001年1月15日19日)において,マチュピチュ遺跡の予備観測結果および華清池地すべりの観測システムについて発表を行った.21世紀における歴史的な文化遺産の継承が国際的に大きな関心を集めている.災害発生前の地すべり防災対策立案に必要な信頼されうる地すべり危険度評価と災害予測法を確立することを目的として,ユネスコ・IUGS-IGCP-425国際共同研究として研究を実施し,以下の結果を得た.(1)中国西安市の華清池に設置し、現在、西安市臨憧地すべり観測所の職員が観測を行っているペン書き式伸縮計に電磁パルス式伸縮計を併設し,データロガーを経由してPCに入力する高精度自動観測にシステムに切り替え、電話回線を介して驪山地すべり観測所までデータ転送を行う試験を行った.(2)岡山県高梁市の国史跡・備中松山城の変形し始めている基礎岩盤に差動トランス型伸縮計とクラック変位計を開発・設置し,岩盤変位の精密計測を開発したところ,3ヶ月間で最大数ミリの変位を観測した.またDEMによるシミュレーションを実施して崩落の条件を調べた.(3)パリ・ユネスコ本部において会議(1999年9月)を組織し、危険にさらされた世界的な文化遺産と地すべり災害予測及びその被害軽減対策について総合的な検討を行った.(4)ユネスコ世界遺産の中で最も著名で,大規模な岩盤崩壊の地形の真上に位置し,クラックや小崩壊などの危険な兆候を示しているペルーのマチュピチュのインカの遺跡において、文化庁,自然資源庁,地球物理研究所他の協力を得て、予測調査として2000年3月に綿密な地質・地形踏査と空中写真判読を実施した.その結果に基づき簡易型伸縮計10台と自記式伸縮計を2000年11月に設置し予備観測を開始した.(5)研究代表者とユネスコ地球科学部が中心となって組織した自然・文化遺産の危険度軽減と保護に関するシンポ(於:日本学術会議,2001年1月15日19日)において,マチュピチュ遺跡の予備観測結果および華清池地すべりの観測システムについて発表を行った.本研究は、大規模な断層崖斜面の脚部に造られた西安市の華清池(楊貴妃の宮殿)、大規模地すべり斜面を登りきった山頂に造られたマチュピチュのインカの都市遺跡は、近年の都市化・観光開発などの影響も受けて、地すべりによる崩壊が懸念されている.本研究は、斜面防災対策の基礎として、この両試験地を対象として、移動計測・強度測定など数値に基づいた信頼しうる地すべり災害予測法を確立することを目的としている.研究実施内容1.中国西安市の華清池に設置し、現在、西安市臨憧地すべり観測所の職員が観測を行っている伸縮計、三次元せん断変位計、地震計、雨量計をデータロガーへ入力する自動観測システム(自動化の機種と数量は概算要求の採択の有無による)に切り替えるための第1段階として、2台の伸縮計を電子伸縮計に替え、華清池斜面から臨憧地すべり観測所及び防災研究所まで電話回戦を通じてデータ転送を行い、常時、斜面の監視を行えるようにした.2.ユネスコ本部においてIGCP-425(文化遺産と地すべり災害予測)の会議を主催した.この会議での議論に基づいて、世界的な文化遺産と地すべり災害予測の研究を一層発展させるための中核として、ユネスコ事務局長と防災研究所長の間で「地すべり危険度軽減と文化・自然遺産の保護」に関する研究協力覚え書きを交わした.

3.ペルーのマチュピチュのインカの遺跡では、地球物理研究所、ペルーの不安定斜面保全委員会の協力を得て、これらの定量的観測・調査の予備調査として、ヘリコプターによる空影と観察、地上踏査、地球物理研究所内への電子伸縮計の試験設置を実施した.21世紀においては過去の人々から受け継がれてきた歴史的な文化遺産の子孫への継承が大きなテーマとなっている。地すべり発生前に多額の防災対策を実施するために必要な地すべり危険度評価と災害予測が必要であり,信頼されうる地すべり災害予測法は確立することを目的として,IGCP-425の国際共同研究の一環として以下の研究を実施し,以下の成果を得た.(1)中国西安市の華清池に設置し、現在、西安市臨憧地すべり観測所の職員が観測を行っているペン書き式伸縮計に電磁パルス式伸縮計を併設し,データロガーを経由してPCに入力する高精度自動観測システムに切り替え、電話回線を介して驪山地すべり観測所までデータ転送を行う試験を行った.(2)岡山県高梁市の国史跡・備中松山城の変形し始めている基礎岩盤に差動トランス型伸縮計とクラック変位計を開発・設置し,岩盤変位の精密計測を開始した.(2)パリ・ユネスコ本部において会議(1999年9月)により、危険にさらされた世界的な文化遺産と地すべり災害予測及びその被害軽減対策について総合的な検討を行った.(3)ユネスコ世界遺産の中で最も著名で,大規模な岩盤崩壊の地形の真上に位置し,クラックや小崩壊などの危険な兆候を示しているペルーのマチュピチュのインカの遺跡において、文化庁,自然資源庁,地球物理研究所他の協力を得て、予備調査として2000年3月に綿密な地質・地形踏査と空中写真判読を実施した.その結果に基づき簡易型伸縮計10台と自記式伸縮計を2000年11月に設置し予備観測を開始した.(4)研究代表者とユネスコ地球科学部が中心となって組織した自然・文化遺産の危険度軽減と保護に関するシンポ(於:日本学術会議,2001年1月15日19日)において,マチュピチュ遺跡の予備観測結果および華清池地すべりの観測システムについて発表を行った.
PCR法を用いた小児期感染症の迅速診断と臨床医学的研究

小児科領域においては、感染症の症状が非特異的かつ進行が速いことから、微量の遺伝子検出法であるpolymerase chain reaction(PCR)法の高感度・迅速性は極めて有意義な利点である。本研究においては、ヒトT細胞白血球ウイルスI型(HTLV-I)、結核菌、肺炎マイコプラズマ(Mp)、麻疹ウイルス(MV)、の4病原微生物につき、各種臨床検体を材料として、PCR法による検出を試みた。9例のHTLV-Iキャリアー妊婦から得られた臍帯血単核球DNAを用いたPCRの結果、3例においてgag、pol、いずれのプライマーによっても陽性結果が得られた。本ウイルスが臍帯血中に存在する可能性の有ることを示唆する所見である。本研究期間中、臨床的に結核症と診断され、かつPCRにて陽性所見が得られた小児例は14例であった。このうち培養は3例のみ陽性であった。反対に、便から培養にて結核菌が検出されたが、PCRでは陰性であった例は1例のみであった。PCR診断の高感度を示す所見である。脳炎症状を呈して発症し、血清学的にMp感染症と診断された19例中10例の脳脊髄液から、MpDNAが検出された。Mp脳炎発症においては、本病原体の中枢神経系内の存在が重要な役割を演じていることを示唆する所見である。麻疹による急性脳炎4例から得られた脳脊髄液を用いたPCRの結果、中枢神経系症状発症1日以内に得られた脳脊髄液からは、4例中3例においてMVゲノムが検出された。通常の急性脳炎においては、本ウイルスは極めて早期に中枢神経系から排除されていると考えられた。以上PCR法を用いることにより、HTLV-Iの母子感染、結核症の迅速診断、Mp、MVの中枢神経系感染において、重要な所見が得られた。本法は感染症の臨床研究において、重要な情報を提供する手段であると結論された。MV感染症の診断は、血清学的方法やウイルス分離により行なってきたが、いずれも迅速性、感度の点で制約を受け、retrospectiveに診断する場合が多かった。これに対し、RT-PCR法を行なう事により以下の知見が得られた。1)通常麻疹では、ウイルス血症が従来考えられていたよりも長期間存在し、発疹出現後8日目にも検出された。2)麻疹脳炎と診断された4例中3例の脳脊髄薄(CSF)からMVが検出された。検出時期は中枢神経系(CNS)症状の出現日および翌日に限られ、それ以後は検出されなかった。3) 1才未満の乳幼児あるいは、ガンマグロブリン投与を受けた児に発症した非定型麻疹の迅速診断が可能であった。4)巨細胞性肺炎患者肺組織、SSPE患者脳組織などのホルマリン固定標本からもMVゲノムの検出が可能であった。以上の所見は、MV感染症の診断・検索に本法の有用性を示すものである。肺炎マイコプラスマ感染症に種々のCNS症状が合併した。16例の血清及び脳脊髄液からの病原体DNAの検索をPCR法で実施した。明らかな脳炎症状に髄液細胞増多を伴なった9例中7例のCSFあるいは血清中から、本病原体DNAが検出された。このことから、髄膜炎を伴なう中枢神経系合伴症では、マイコプラスマの脳組織への直接侵襲の可能性が示唆された。

情報、検体を得る機会の限定される中枢神経系感染症の診断及び発症機構の解明に、PCR法の有用性が示された。本年度の研究においては、主に結核菌、肺炎マイコプラズマ、麻疹ウイルス感染症診断におけるPCR法の応用に関して、成果が得られた。1.結核については、1例のRFP、INH耐性菌感染症において、治療法の選択における本法の有用性が示された。本例は肺結核で、RFP、INHの投与により一時臨床所見・検査所見の寛解を見たが、経過中赤沈の再上昇を認め、その時点で胃内吸引物を用いた、PCR法による結核菌の検出が当教室に依頼された。その結果本法により結核菌DNA陽性の所見が得られたため、治療にPZAを加え、以後検査所見も正常化し、PCRによっても結核菌は検出されなかった。本法を用いて早期に結核菌の残存を確認し、より強力な治療法を選択した成果と考えられた。2.肺炎マイコプラズマについては、胸水合併症例に関する知見が得られた。すなわち、積極的な排除を要する大量の胸水貯留を合併した5症例が得られ、このうち1例は、入院期間を1ヵ月間要し、退院時にも器質化した肺陰影を残した重症型であった。胸水を用いたPCRにより、本例のみから肺炎マイコプラズマのDNAが検出された。このことから他の4例のいわゆる異型肺炎に胸水を伴った病態とは機構の異なる、マイコプラズマ膿胸とも呼ぶべき病態の存在が示唆された。3.麻疹については、麻疹生ワクチン接種歴を有する修飾麻疹に脳脊髄炎を合併した症例において、脳脊髄液中からPCR法にて麻疹ウイルスゲノムが検出された。この結果から、従来軽症に経過すると考えられていた修飾麻疹においても、通常の麻疹と同等の、中枢神経系にウイルスが到達する程度のウイルス血症が起こる場合の有ることが示唆された。以上、症例を中心に本年度の研究成果を述べた。これらの症例におけるPCRによる結果は、本法の有用性を示すものと結論された。
原子シミュレーションと実験データベースの相互連結による照射下クリープ現象解明

国内において商用炉として使用されている軽水炉における照射下クリープを予測する上で重要となる集合体方位決定メカニズムについて、無ひずみ条件、一定速度でのひずみ印加、定ひずみ条件の3つの段階を内包する新たに設計した系を用いた解析を行った。この解析においては、様々な温度、様々な集合体サイズにおける格子間原子集合体方位変化を分子動力学法により再現した。この結果、無ひずみ下においては方位変化がほぼ見られない条件においても、ひずみを印加することで顕著な方位変化が確認されたケースがあり、応力・ひずみ印加による方位変化の促進効果の存在が明確な形で示された。また、高温の条件における小さいサイズの集合体は頻繁に方位変化を起こす一方で、サイズ37以上の大きいサイズの集合体は方位変化の確率が著しく低く、1200Kの高温で単軸ひずみを1%加えた条件においてすら方位変化が確率は小さいことが明らかになった。昨年度から、原子力研究開発機構との共同研究において原子間ポテンシャルの構築を行えることとなったため、改めて構築計画を見直した。原子力研究開発機構において改めてFCC-Fe、BCC-FeにおけるFe-Fe問相互作用、およびFCC-Feを母相として微量のCrやNiを周期的に含む系におけるFe_Cr-およびFe-Ni間相互作用について実際にフィッティングを行った原子間ポテンシャルと、様々な配置におけるFe-Cr-Ni系の第一原理計算の結果を比較した結果、これらの間に無視できない誤差が存在することが確認され、Fe_Cr-Ni系に対して直接的に原子間ポテンシャルをフィッティングする必要性が示唆された。これに加え、照射材料内のミクロ組織発達、とりわけ本研究で対象としている照射下クリープ現象のモデル化において重要となる欠陥の形成エネルギーについて、母相の元素配置をランダムに変化させた複数のケースにおける第一原理計算を行った結果、格子間原子型の欠陥の形成エネルギーに対して母相の影響が表れることが明らかになった。新たに設計した系における解析において、600Kで温度条件制御を行った場合の解析結果は、1200Kで温度条件制御を行わない場合の解析結果と同等であることが明らかになった。温度条件制御を行わずに初期温度を2倍とした場合、熱振動の運動エネルギーとして与えられたエネルギーの半分は、原子が格子点からずれることによる系のポテンシャルエネルギー上昇に使われた状態で安定する。すなわち、温度制御を用いずに1200Kの熱振動に対応する運動エネルギーを与えられた系は、その半分にあたる600Kで安定することとなる。このため、600Kで温度条件制御を行った場合の解析結果は、1200Kで温度条件制御を行わない場合の解析結果と同等であることは、1200Kから600Kに温度条件が安定するまでの影響や、600Kで温度条件制御を行うことによる影響が無視できることを示している。これに加え、集合体初期方位に対する依存性を新たな系で改めて解析した。この結果、高温において小さいサイズの格子間原子集合体は無ひずみ条件においても容易に方位変化を起こし、初期方位によらず、同等の解析結果が得られることが確認された。これらの解析結果により、改良された新たな系の妥当性が示され、応力下における格子間原子集合体方位変化挙動の詳細を明らかにすることが可能となった。
放射線に対するミトコンドリアエネルギー代謝適応応答を標的とした新規がん治療法開発

申請者はこれまでに、X線照射によってがん細胞のミトコンドリア電子伝達系(ETC)が活性化し、この活性化は放射線に対する適応応答である可能性を明らかにしたが、この現象は正常細胞でも起こることが示唆されている。本研究では、がん特異的な新規放射線治療法の開発のために、ミトコンドリア代謝の基質となる代謝経路に着目し、(1)種々の細胞に特異的な代謝経路およびその代謝経路の放射線応答の解明、(2) (1)で明確になった代謝阻害時の放射線感受性の評価、(3) In vivoにおける移植腫瘍への代謝関連酵素阻害剤と放射線照射の併用効果およびそのメカニズムの解明の3点を目的とし、研究を行う。
機能化を指向したSPMを用いたロタキサン類化合物合成法の開発

環の中に軸が入って抜けない状態にある分子をロタキサンと呼び、これまで多くの合成法の開発が試みられてきた。ロタキサンに機能を付与するためには、これまで多くのロタキサンにおいて環成分に用いられている軟らかい構造の環を堅い構造とすることで分子全体の構造を規定でき、デザインがしやすくなるのではないかと考え、その合成法確立を目指した。その結果、堅い構造かつ非対称な環(SPM)の合成法確立に成功し、さらに環の中で嵩高い置換基をもった軸同士をクリック反応によりつなげることで堅い環構造をもったロタキサンの合成を行った。ダンベル状分子が環内に貫通した形のロタキサンや、分子が知恵の輪のように絡み合った構造をしたカテナンなどのインターロック化合物群はその特殊な構造より機能性分子、とりわけスイッチング機能をもつ分子としての応用研究がすすめられていて、実用化される日もそう遠くはないといわれています。一方でこれまではこれらの分子には環として軟らかい構造をしたものが使われた研究例が多く、より多彩な機能をもつ分子をデザインしていくためには構造を規定化された、すなわち堅い構造をもつ環を用いることが一つのアプローチであると私は考えています。そこで本研究では、近年開発された大環状金属錯体をもちいた遷移金属触媒カップリング反応によるインターロック化合物合成法を活用することで、主に芳香環とアルキンより構成されて剛直な環構造を有するSPM(Shape Persistent Macrocycles)を環としたロタキサンを合成することをまずは目指します。平成21年度は、まず2つの金属配位部位をもち、かっ対称な構造をもっSPMの合成法を確立して必要量の合成を達成しました。次に、これを用いてこれまでに大環状フェナントロリン-銅錯体によるロタキサン合成で報告されているアルキンのホモカップリング反応を試みました。SPMとモデルとする基質を用いたカップリング反応は進行し、SPM由来の化合物を回収しましたが、構造を決定するには至りませんでした。このことは反応部位(金属配位部位)を環内部に複数有すること、また環分子の安定性が原因と考えて、金属配位部位を環内部に一つだけもち、さらに安定性を高めた第二世代のSPMの合成をおこないました。この第二世代のSPM合成の開発により、以降の研究計画が順調に進捗するものと考えています。ダンベル状分子が環内に貫通した形のロタキサンや、分子が知恵の輪のように絡み合った構造をしたカテナンなどのインターロック化合物群はその特殊な構造より機能性分子としての応用が期待されています。一方でこれまではこれらの分子には軟らかい構造をした環が使われた研究例が多く、より多彩な機能をもつ分子をデザインしていくためには構造を規定化された、すなわち堅い構造をもつ環を用いることが一つのアプローチであると私は考えました。そこで本研究では、近年開発された大環状金属錯体をもちいた遷移金属触媒カップリング反応によるインターロック化合物合成法を活用することで、主に芳香環とアルキンより構成されて剛直な環構造を有するSPM (Shape Persistent Macrocycles)を環としたロタキサンを合成することをまずは目指しました。平成22年度は、金属配位部位を1つだけもつSPMの合成法を確立しました。手法としては銅をもちいないSonogashiraカップリングタイプの反応により合成を試みました。高希釈下、基質をシリンジポンプで滴下するなどの条件下、半円コンパートメント同士をカップリングすることで、非対称な半円部位を有するSPMをまずますの収率で得ることができました。つづいて、このSPMをもちいて、アルキンの酸化的二量化反応や、アルキンとアジドのクリック反応が進行するか確かめたところ、カップリング体が得られることがわかりました。そこで末端に環から抜け出すのをふせぐためかさだかいトリスビフェニルの誘導体をもつ基質を軸前駆体として利用して反応を行ったところ、アルキンの酸化的二量化では反応軸のカップリング体が得られるのみでしたが、クリック反応の場合にはロタキサンらしい生成物を得ることができ、現在構造を解析中です。
仮想実験室システムの開発

仮想空間の中で疑似体験が可能な環境として,磁場中の導体をマウスで触ってその中の電子の運動の仮想実験,自分の脈拍と同期して動く心臓の表示, GPSを用いて古代遺跡を再現し鑑賞できる仮想現実システムなどを作成し,教育利用に向けての評価を行った.またそれらの作成過程でUSB-IOを用いた制御教材およびImageJを用いた画像解析による運動解析の方法を提案し,教材としての有用性を示した.仮想空間の中で疑似体験が可能な環境として,磁場中の導体をマウスで触ってその中の電子の運動の仮想実験,自分の脈拍と同期して動く心臓の表示, GPSを用いて古代遺跡を再現し鑑賞できる仮想現実システムなどを作成し,教育利用に向けての評価を行った.またそれらの作成過程でUSB-IOを用いた制御教材およびImageJを用いた画像解析による運動解析の方法を提案し,教材としての有用性を示した.1.画像解析によるミックスドリアリティシステムマーカーを配した空間をWEBカメラで撮影し,キャプチャした画像を解析してカメラの視点を決定した.そしてマーカー位置にCG画像を表示して目視像と重ねることで,簡易なミックスドリアリティシステムを開発した.視点位置の決定は,画像解析によって得たマーカーの主軸長およびマーカー間距離を用いた.そしてShadeで作成したVRMLをJava3Dに読み込み,マーカー位置にCGを配置するミックスドリアリティシステムを構成した.このシステムはヘッドマウントディスプレイ以外に特別な装置を必要としないため,広範な応用が考えられる.またカメラ画像にCGを重ねる場合は,目視像を透過させる半透明ディスプレイも不要であり,教育現場などに導入しやすい簡便なシステムとなる.特にネットワークカメラやテレビ会議システムなどネットワークを用いる遠隔教育に適している.このシステムのためのいくつかの教育コンテンツを準備した.2.USB-I0制御教材の開発USBをインターフェイスに用いた加速度センサによる視点決定や力覚デバイスの制御に伴う最初のステップとして,簡単ないくつかの制御教材を開発した.USB-I0を用いたライントレーサロボットでは,動きを伴う直感的なビット操作が,制御プログラム作成に極めて有効に働くことを,中学生高校生を対象にした教育実践で確かめることができた.この教材の特徴は,VBAでUSBを制御しているため,プログラミングの結果がその場で確認できることにあり,初心者でも動きや光の点滅をリアルタイムで確認しながら容易に制御アルゴリズムを作成することができている.その他,Excelオシロスコープ,多関節ロボットなど,教育現場で容易に扱える制御教材を製作した.1.教育用ミックスドリアリティシステム(1)マーカーを用いた簡易視点決定4つの赤い円からなるマーカーの画像をImageJで解析して,マーカーとカメラとの位置関係をリアルタイムで求めた.そしてマーカー位置にJava3DによってCGを表示してミックスドリアリティシステムの簡易視点決定法とした.この視点決定法は画像解析の処理過程がステップごとに表示されるため,視覚的にわかりやすい特徴を持つ.(2)センサを用いた視点決定GPS,加速度および磁気センサを用いて視点決定を行うミックスドリアリティシステムを作成した.汎用センサを用いているため教育現場で導入しやすく,GPSの誤差が問題にならない大型の構造物の仮想体験に適している.お城など歴史建造物のCG作成を行い疑似体験の試行を行った.またGPSの位置精度を向上させるため無線LANを用いた差動型GPSのミックスドリアリティシステムを試作した.2.体験型制御教材(1)USB-IOインターフェイスを用いた制御教材を作成し,動きや光を体験することによって直感的に制御アルゴリズムを作成できるプログラミング教育環境を提案した.(2)近赤外光を用いた加速度脈波の測定回路を作成し教育現場で試用した.1.ミックスド・リアリティによる遺跡再現現野外の風景のビデオ画像の中に遺跡CGを表示して古代遺跡を仮想体験できるミックスドリアリティ・システムを作成した.帽子につけたカメラの位置・方位・傾きを, GPS・磁気・加速度の各センサで検出し,観察者は歩きながら実風景画像の中の古代遺跡を鑑賞できる.加速度センサのノイズを避けるため平均化処理を行い,カメラの視野の中で自然に見えるように磁気センサからの方位データの補正パラメータを求めた.またCG表示の初期設定はカメラ視線の10m先とし,マウスで表示調整を行うため,操作性に優れたシステムとなった.2.血脈流の表示と鼓動する心臓の表示指先に当てたセンサで血脈流を表示する教材を作成した.血脈流の検出には近赤外の反射強度を利用し,血脈流波形のグラフ表示とともに血流量に比例して大きさの変化する簡単な図形も付け加え授業実践を行った結果,生体情報による動機付けに有効であった。また,同様なセンサを用いて,血脈流に同期して鼓動する心臓を表示するARToolKitベースのミックスド・リアリティシステムを作成した.観察者はビデオ画像のマーカー上に自分の血流量と変化と同期して鼓動する心臓を観察することができ,強い関心を呼ぶことができた.3. ImageJによる力学運動の解析斜め上からビデオカメラで運動体を撮影して, ImageJによって精度よく力学運動の解析ができることを示した.教室など狭い場所で,水平・垂直面内の運動解析に適する.
鳴き砂の量産プロセスの開発

本研究は一度汚染された鳴き砂の復元を目的に,石英砂表面の洗浄の機構を解明し,より効率の良い鳴き砂の量産プロセスの基本設計をすることにある。石英砂に発音特性を発現させるための洗浄方法は種々考えられるが,洗浄後の処理のしやすさ等を考慮し,本研究では水平旋回運動機構を有する回分式の洗浄機を試作し,水による洗浄実験を種々の条件で行った。洗浄効果は石英砂の発音特性を調査し評価した。得られた主な結果は次の通りである。1)洗浄時間の経過と共に,石英砂は倍音構造の発音特性を示すようになる。2)洗浄時間の短縮法として,超音波照射や煮沸等の前処理および微量の界面活性剤の添加が有効である。3)洗浄効果に対する石英砂の濃度には最適値が存在する。4)石英砂の粒子径は,約600μm程度で比較的サイズの揃っている方が鳴き砂になりやすく,約300μm以下の石英砂は鳴き砂の発音特性をほとんど示さない。5)洗浄によって脱離する微粒子のほとんどが0.2100μmの範囲の粘土粒子であるが,洗浄時間によって脱離する微粒子のサイズが異なる。6)本洗浄機の回転数は大きい方が,洗浄効果が大きく,より短時間で鳴き砂までの洗浄が達成される。7)石英砂の洗浄は,スラリの流動に伴い生ずる石英砂と水との速度差によるせん断力による付着微粒子の剥離ばかりではなく,石英砂同士の接触による除去効果も大きい。8)鳴き砂の量産には,回分式の洗浄法ではなく,石英砂スラリに旋回運動を生じさせ,石英砂の分級も同時に行えるような水流式洗浄機がより効果的である。石英砂に発音特性を発現させるための洗浄方法は種々考えられるが,洗浄後の処理のしやすさ等を考慮し,本研究ではまず水平旋回運動機構を有する回分式の洗浄機を用いて,水による洗浄実験を行った。実験は水に対する石英砂の濃度および水の交換回数を変化させて行い,洗浄時間と石英砂の発音特性の関係等を検討した。また,同時に石英砂に付着している微粒子のキャラクタリゼーションも行った。1)洗浄時間の経過と共に,石英砂は発音特性を示すようになり,およそ144時間で鳴き砂の発音を呈する様になる。その時の周波数スペクトルは13kHzに顕著なピークが現れる。2)洗浄効果に対する石英砂の濃度には最適値(4060wt%)が存在する。3)水の交換回数は1日12回程度が最も効率的である。3)洗浄時間の短縮法として,陰イオン性界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム5mmol/L程度の添加が極めて有効である。4)X線分析および粒度分析結果,洗浄によって脱離する微粒子のほとんどが0.2100μmの範囲の粘土粒子であるが,24時間程度の洗浄では比較的粒径の大きい40μmの粒子が脱離し,96192時間で粒径1μmの粒子が脱離する。5)本実験装置内のスラリーの混合状態を観察した結果,粉体層下部にいくに従って混合速度が遅く,容器全体の混合が達成されるのは,184rpmの回転数では約3時間後であった。今後,回転数の影響を調査し,最も効果的な洗浄作用を与えるスラリーの運動方式を検討することで,大型の洗浄機の基本設計が十分可能となるものと思われる。