hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経回路網モデルに基づく高次視覚機構に関する研究

高次の脳機能のモデル化には,ボトムアップ的な情報処理に留まらず,トップダウンな「知識」主導型の機構を内在した神経回路網モデルを想定する必要がある.神経回路網利用システムにトップダウン処理を組み込む幾つかの手法のうち,脳の高次機能の実現には,トップダウン情報(自他の系の処理結果)を入力に加えるフィ-ドバック相互結合型回路網が適切であるといえる.本年度は,高次視覚機能の一つとして3次元画像理解を取り上げ,実験システムを作成し,その有効性を確認した.[1]線画の3次元解釈のための相互結合型神経回路網の実現線画の各頂点に神経回路網のノ-ド(解釈ノ-ド)を,頂点間の拘束にノ-ド間結合を対応させることにより,線画の3次元解釈問題を相互結合型神経回路網に写像した.多面体を対象に,直交性や平行性など幾何学的拘束を用いて神経回路網のエネルギ-を定義し,これを回路系の動作を通じて最小化することにより,良好な形状復元結果を得た.[2]神経回路網による物体の幾何形状の仮説生成機構の実現[1]では形状復元のみを神経回路網の計算機構により実現し,拘束条件は人間の手で与えた.しかし,人間は末知の対象に対しても拘束条件の決定も含めた処理により,単眼画像からでもその形状を推測することができる.このような画像解釈には,対象物の形状に関する仮説生成の機構を有し,形状復元をその検証機構とする仮説検証機構が要求されるとみなしうる.このような機構を神経回路網による実現するため,局所特徴(角,面方向等)に対する拘束条件(直角,水平,鉛直等)を表すノ-ド(仮説ノ-ド)を用意し,解釈ノ-ドと仮説ノ-ドの状態値によって神経回路網の全エネルギ-を再定義し,これを最小化する実験により良好な動作が確認できた.高次の脳機能のモデル化には,ボトムアップ的な情報処理に留まらず,トップダウンな「知識」主導型の機構を内在した神経回路網モデルを想定する必要がある.神経回路網利用システムにトップダウン処理を組み込む幾つかの手法のうち,脳の高次機能の実現には,トップダウン情報(自他の系の処理結果)を入力に加えるフィ-ドバック相互結合型回路網が適切であるといえる.本年度は,高次視覚機能の一つとして3次元画像理解を取り上げ,実験システムを作成し,その有効性を確認した.[1]線画の3次元解釈のための相互結合型神経回路網の実現線画の各頂点に神経回路網のノ-ド(解釈ノ-ド)を,頂点間の拘束にノ-ド間結合を対応させることにより,線画の3次元解釈問題を相互結合型神経回路網に写像した.多面体を対象に,直交性や平行性など幾何学的拘束を用いて神経回路網のエネルギ-を定義し,これを回路系の動作を通じて最小化することにより,良好な形状復元結果を得た.[2]神経回路網による物体の幾何形状の仮説生成機構の実現[1]では形状復元のみを神経回路網の計算機構により実現し,拘束条件は人間の手で与えた.しかし,人間は末知の対象に対しても拘束条件の決定も含めた処理により,単眼画像からでもその形状を推測することができる.このような画像解釈には,対象物の形状に関する仮説生成の機構を有し,形状復元をその検証機構とする仮説検証機構が要求されるとみなしうる.このような機構を神経回路網による実現するため,局所特徴(角,面方向等)に対する拘束条件(直角,水平,鉛直等)を表すノ-ド(仮説ノ-ド)を用意し,解釈ノ-ドと仮説ノ-ドの状態値によって神経回路網の全エネルギ-を再定義し,これを最小化する実験により良好な動作が確認できた.
個別化治療のためのDNA修復遺伝子メチル化を分子マーカーとした血清診断法の構築

本研究では、DNA修復遺伝子MGMT, hMLH1さらには細胞分裂関連遺伝子CHFRのメチル化が、アルキル化剤およびチューブリン作用剤による抗癌剤治療の感受性マーカーとなることを前提に、血清メチル化解析を行うことで手術不能患者も含めた癌個別化治療戦略の可能性を解析・検討した。尚、血清の採取においては充分なインフォームドコンセントのもと、本学の倫理委員会にて承認されている同意書に基づいて行った。まず、血清DNAメチル化が癌組織DNAメチル化を反映しているか否かについて以下の実験を試みた。術前に血清が得られた胃癌23例(手術例14例),肝癌19例(手術例10例),胆道癌3例(手術例2例)を対象とした.MGMT, hMLH1遺伝子メチル化は胃癌,肝癌,胆道癌に対して,CHFR遺伝子メチル化は胃癌に対して解析を行った.方法は、腫瘍組織および血清中DNAを申請したBioRobot EZ1(QIAGEN)を用いて抽出後、Bisulfite化学処理を施し,Methylation-specific PCR (MSP)法あるいはMethyLight法にて微量であることが予測される血清中メチル化の検出を行った.このMethyLight法により,通常のMSP法に比べ10100倍のメチル化検出感度が得られることを確認した.【結果】1)血清におけるMGMT高メチル化は,胃癌0例,肝癌2例(11%),胆道癌1例(33%),hMLH1高メチル化は胃癌3例(13%),肝癌2例(11%),胆道癌0例,CHFR高メチル化は胃癌1例(4%)であった.血清中の高メチル化検出例は全例,高度進行による手術非施行例もしくは腫瘍組織の高メチル化症例であった.血清中DNAメチル化同定法は検出感度は低いものの,癌細胞由来の特異的メチル化DNAであることが示され、手術不能な癌患者に対しても、抗癌剤感受性予測を行い至適抗癌剤の選択を行い得る可能性が示唆された.今後さらなる症例の蓄積を行い、解析を継続していく予定である。
循環変動のスペクトル解析を用いた自律神経活動とストレス評価

歯科治療中に患者が受ける精神的・身体的ストレスの程度は,直接測定することが難しく,今までvisual analogscale(VAS)や行動の状態の定性的評価によってなされてきた.脳性麻痺患者は,ストレスに対する予備力が著しく低下していることが多く,歯科治療中に受けるストレスも健常者と比べ大きいと考えられる.そこで歯科治療時のストレスに対する心臓交感神経活動,心臓副交感神経活動を推定した.安静仰臥位にした対象の心臓副交感神経活動の指標となる高周波(HF:0.15-0.4Hz)成分の積分値,相対的な心臓交感神経活動の指標となる低周波(LF:0.04-0.15Hz)成分と高周波(HF:0.15-0.4Hz)成分の積分値の比(LF/HF比)を求めたところ,LF/HF比が一般に正常といわれている範囲を超えており交感神経系の緊張が示唆された.またストレスとして歯科治療のために用いた局所麻酔後では,対象の各個人差はあるもののHFの増加傾向とLF/HF比の増加傾向がみられ自律神経活動の増加が増加していることが推察された.以上から脳性麻痺における自律神経活動は交感神経活動優位になっており,歯科治療におけるストレスにより自律神経活動の乱れが生じる可能性が示唆され,心拍変動スペクトル解析による自律神経活動がストレス評価に応用できると考えられた.寝たきり者は,ストレスに対する予備力の著しい低下を来していることが多く,歯科治療中に受けるストレスにより偶発症発生の危険性も高いと考えられる.そこで寝たきり者と同年代の健常者を対象に非侵襲的に測定した心電図R-R間隔の変化である心拍変動のスペクトル解析から歯科治療時のストレスに対する心臓交感神経活動,心臓副交感神経活動を推定した.安静座位にした寝たきり者では,健常者に比べ自律神経活動の低下傾向が見られたが,それぞれの自律神経活動をみると,ともに心臓副交感神経活動の指標となる高周波(HF:0.15-0.4Hz)成分の積分値が大きく,相対的な心臓交感神経活動の指標となる低周波(LF:0.04-0.15Hz)成分と高周波(HF:0.15-0.4Hz)成分の積分値の比(LF/HF比)が小さいことから,心臓副文感神経活動が促進され,心臓交感神経活動が抑制されていると考えられた.今回痛みストレスとして用いた局所麻酔を行った後では,健常者でLF/HF比の増加傾向が認められ,心臓交感神経活動が促進されたと考えられた.寝たきり者では安静時と同様に心臓自律神経活動自体は低いが,安静座位に比べHFの増加とLF/HF比の低下傾向がみられ,局所麻酔により心臓副文感神経活動の促進,心臓交感神経活動の抑制傾向が推測された.以上のように寝たきり者に対する局所麻酔ストレスにより健常者の自律神経活動と異なる変化を示したことから,心拍変動スペクトル解析による自律神経活動にストレス評価に応用できると考えられた.歯科治療中に患者が受ける精神的・身体的ストレスの程度は,直接測定することが難しく,今までvisual analogscale(VAS)や行動の状態の定性的評価によってなされてきた.脳性麻痺患者は,ストレスに対する予備力が著しく低下していることが多く,歯科治療中に受けるストレスも健常者と比べ大きいと考えられる.そこで歯科治療時のストレスに対する心臓交感神経活動,心臓副交感神経活動を推定した.安静仰臥位にした対象の心臓副交感神経活動の指標となる高周波(HF:0.15-0.4Hz)成分の積分値,相対的な心臓交感神経活動の指標となる低周波(LF:0.04-0.15Hz)成分と高周波(HF:0.15-0.4Hz)成分の積分値の比(LF/HF比)を求めたところ,LF/HF比が一般に正常といわれている範囲を超えており交感神経系の緊張が示唆された.またストレスとして歯科治療のために用いた局所麻酔後では,対象の各個人差はあるもののHFの増加傾向とLF/HF比の増加傾向がみられ自律神経活動の増加が増加していることが推察された.以上から脳性麻痺における自律神経活動は交感神経活動優位になっており,歯科治療におけるストレスにより自律神経活動の乱れが生じる可能性が示唆され,心拍変動スペクトル解析による自律神経活動がストレス評価に応用できると考えられた.
アメリカ合衆国における教職員の免許資格と初任者研修の対応に関する実証的研究

(1)各州における教員・校長の免許資格要件、特に最初に発行される免許状の有効期間と初任者研修の対応関係、初任者研修終了後に発行される免許状の性格(更新制・上進制の有無と現職研修の対応)等について分析を行った。(2)教員・校長の免許資格と連結した初任者研修内容(特に学校内における履修内容)、指導教員・指導校長の措置・力量、校内での指導体制、新任教員・校長の職務遂行能力の評価方式、受講者の研修効果意識等の実態を検討した。(3)更に、「校長免許資格と初任者研修」の対応について先駆的な州といわれているケンタッキー州、ルイジアナ州については、新任校長(教頭含む)に対する初任者研修(Intern)プログラムの特質について若干事例的分析を試みることができた。(4)以上の研究成果について、わが国における初任者研修制度の実態との若干比較した。私が研修プロジェクトでまとめたわが国の初任者研修制度の課題として、校内における協同的風土づくり、指導教員のあり方、研修負担、個々のニーズ、特性に応じたプログラムのあり方等について比較することができた。(5)今後の課題として、わが国でも今日、教職経験等に応じた適切な内容・方法による研修の体系的整備の必要性が指摘されているのも事実である。このようなことから、日本における教職経験者研修の特徴、課題との比較をも念頭に置きつつ、アメリカにおける教職員の免許資格と教職経験者研修の対応関係について、各州教育当局における教職員免許規定、研修プログラム等の入手により、体系的に探求することが残されている。
骨粗鬆症発症要因に関する前向き(コホート)研究

骨粗鬆症のような退行性変性疾患発症要因の究明には前向き(コホート)研究が不可欠となる。しかし一疾患のみの発症要因調査のためにコホートを設定することは受け入れ難い。和歌山県美山村(人口2,639人、65歳人口割合23.1%)では総合的な健康管理を実施することによりコホート設定が可能となった。住民台帳をもとに美山村の40-79歳の全住民1,543人(男716人、女827人)を対象に既往歴、食習慣、運動習慣、飲酒、喫煙、職歴、ストレス、精神心理、婚姻歴など123項目におよぶ「健康と生活習慣に関する質問調査票」の留置調査を実施し、1,369人(男619人、女750人)から回答を得ることができた。美山村では毎年総合健診として循環器、がん検診を実施しているが採取した余剰血清で骨粗鬆症関連の骨代謝マーカーを測定している。更に本コホートの40、50、60、70歳代の各年代別に男50人、女50人、計400人を抽出し、骨密度計(DEXA)を用いて腰椎(L_2-L_4)と大腿骨頸部の骨密度を測定した。「健康と生活習慣に関する質問調査項目」、総合健診の各種データに骨密度測定結果をレコードリンケージさせ今後追跡調査を継続的に実施できるようなシステムを構築することができた。初回の断面調査の成績ではあるが、骨密度は加齢とともに低下し、女性は男性に比べて低いこと、閉経が骨密度低下に影響を与えること、運動習慣は高齢女性の骨密度維持に有効であることが認められた。骨形成マーカー(アルカリフォスターゼ、オステオカルシン)、骨吸収マーカー(尿中ピリジノリン、デオキシピリジノリン)ともに50歳代の女性で著名な変化がみられた。しかし一疾患のみの発症要因調査のためにコホートを設定することは人間集団では受け入れ難い。そこで和歌山県美山村でTotal Healthを目標に地域健康管理を実施することによりコホート設定が可能となった。美山村(人工2,639人、65歳以上人工割合23.1%)は和歌山県の山間部に位置する農村である。美山村の4079歳の全住民1,543人(男716人、女827人)を住民台帳をもとにコホートを設定した。このコホートを対象に既住歴、食習慣、運動習慣、飲酒、喫煙、職歴、ストレス、精神心理、婚姻歴など123項目に及ぶ「健康と生活習慣に関する質問調査票」の留置調査を実施し、1,369人(男619人、女750人)から回答を得ることができた。更に本コホートにより40、50、60、70歳代の各年代別に男50人、女50人、計400人を抽出し、Dual Energy X-ray Absorptiometry(DEXA)を用いて腰椎(L_2-L_4)と大腿骨頚部の骨密度を測定した。また総合健診として循環器検診を行っているが採取した余剰血清で骨代謝マーカーとして血清オステオカルシン、尿中ピリジノリン、尿中、血中のカルシウム、リン、アルカリフォスターゼを測定した。まず前述した「健康と生活習慣調査」で骨密度に影響を与える危険因子のあり、なし別に骨粗鬆症との関連について検討した。横断調査成績ではあるが骨密度は加齢とともに低下し、女性は男性に比べて低いこと、運動習慣は高齢女性の骨密度維持に有効であることが認められた。

他の因子や、骨代謝マーカーとの関連についても解析中である。骨粗鬆症のような退行性変性疾患発症要因の究明には前向き(コホート)研究が不可欠となる。しかし一疾患のみの発症要因調査のためにコホートを設定することは受け入れ難い。和歌山県美山村(人口2,639人、65歳人口割合23.1%)では総合的な健康管理を実施することによりコホート設定が可能となった。住民台帳をもとに美山村の40-79歳の全住民1,543人(男716人、女827人)を対象に既往歴、食習慣、運動習慣、飲酒、喫煙、職歴、ストレス、精神心理、婚姻歴など123項目に及ぶ「健康と生活習慣に関する質問調査票」の留置調査を実施し、1,369人(男619人、女750人)から回答を得ることができた。美山村では毎年総合健診として循環器、がん検診を実施しているが採取した余剰血清で骨粗鬆症関連の骨代謝マーカーを測定している。更に本コンホ-トの40、50、60、70歳代の各年代別に男50人、女50人、計400人を抽出し、骨密度計(DEXA)を用いて腰椎(L_2-L_4)と大腿骨頚部の骨密度を測定した。「健康と生活習慣に関する質問調査項目」、総合健診の各種データに骨密度測定結果をレコードリンケージさせ今後追跡調査を継続的に実施できるようなシステムを構築することができた。初回の断面調査の成績ではあるが、骨密度は加齢とともに低下し、女性は男性に比べて低いこと、閉経が骨密度低下に影響を与えること、運動習慣は高齢女性の骨密度維持に有効であることが認められた。骨形成マーカー(アルカリフォスターゼ、オステオカルシン)、骨吸収マーカー(尿中ピリジノリン、デオキシピリジノリン)ともに50歳代の女性で著明な変化がみられた。
チロシン水酸化酵素単独免疫陽性ニューロンの生後変化に関する免疫組織学的研究

生後0日目から11ヵ月迄のddY系マウスを用いて、三叉神経脊髄路核におけるチロシン水酸化酸素,GPTシクロヒドラーゼ1、L-ドーパ、芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素の各抗体で免疫組織化学を行った。今回の結果、マウスの三叉神経脊髄路核において、GPTシクロヒドラーゼ1、L-ドーパ、芳香族L-アミノ酸脱炭酸酵素各抗体陰性で、チロシン水酸化酵素抗体のみ陽性であるチロシン単独水酸化酵素陽性ニューロン(以後、TH単独陽性ニューロン)を発見した。TH単独陽性ニューロンは生後0日目より認められ、その数は増加傾向を示し8日目より13日目にピークに達した。その後、漸減し21日目以後には認められなかった。また、形態的には内側部には大型、外側部には小型の二種類のTH単独陽性ニューロンを認めた。これらのことより、今回確認した三叉神経脊髄路核におけるTH単独陽性ニューロンはL-ドーパニューロンではなく、他の何らかの作用に関与していると考えられる。また、形態的に外側部小型ニューロンはインターニューロンの特徴が認められ、TH単独陽性ニューロンは三叉神経脊髄路核の投射ニューロンの成長、分化に何らかの作用をしている可能性が考えられる。そして、今回の研究結果は、従来の“一過性TH単独陽性ニューロンはL-ドーパニューロン"との予測に対して、他の関与(作用)があることを示唆できる意味深い内容であった。
鳥類空間記憶の研究-海馬の機能は普遍的か-

鳥類大脳尾側背内側部の解剖学的研究から当該部位が哺乳類鳥類海馬に相当することが示唆され、また鳥類空間記憶容量と海馬体積の間に相関関係があることが示されている。本研究では以下の海馬損傷の実験を行った。実験1:空間自動弁別形成は海馬損傷で障害されるが、色光自動弁別形成は障害されない。また空間弁別形成後の海馬損傷は弁別維持を障害しない。実験2:Repeatedacquisionの手法により空間弁別獲得に対する海馬損傷の効果を検討したところ、障害効果がみられた。また、この障害は色手がかりを付加すると消失した。実験3:DRL10秒のスケジュール統制行動にたいする海馬損傷の効果を検討したが、遅延8秒であったも障害は見られなかった。実験5:条件性空間弁別への海馬損傷効果を検討したが、障害は認められなかった。実験6:Negativepatterning弁別への海馬損傷効果を検討したが、課題自体の学習が困難であり、損傷効果は検出できなかった。以上のことからハト海馬は空間弁別の獲得の特化した機能を持つと考えられる。ハトの海馬損傷によって障害が見られなかった課題は以下のものである。1)DRLスケジュール:反応間時間の分布を検討したところ損傷の前後で差がみられなかった。2)遅延交替反応:遅延時間8秒での損傷はほとんど効果を持たなかった。3)自動色弁別形成:赤と緑の自動弁別は海馬を損傷しておいた個体でも、統制個体と同様に弁別が形成された。4)自動位置弁別の維持:2つのキイを使った自動位置弁別形成後に海馬を損傷してもその効果は認められなかった。他方、次の課題では海馬損傷によって顕著な障害が現れた。5)自動位置弁別形成:2つのキイを使った自動位置弁はあらかじめ海馬を損傷しておくと形成できなかった。以上のことからハト海馬は短期記憶には関係せず(1、2)、また色の長期記憶にも関係せず(3)、位置記憶の維持にも関係しないが(4)、位置記憶の獲得には深く関与していることが示唆された。1)ハト空間認知の行動的研究オペラント箱の正面パネルに3つのキイをつけ、ハトに位置弁別を獲得させた後、後方パネルの3つのキイを点灯させるテスト試行を挿入したところ、ハトは自分の体を参照枠としたキイの選択、つまり正面に向かって右のキイが正しい位置なら、後方でも後方に向かって右を選択した。次にハトの体を吊るし、床面の2つのキイの位置弁別を行わせた後、モーター駆動により、ハトをキイの反対側に回転移動させるテスト試行を行った。この場合もハトは自分の体に対しての相対的な左右選択をしめした。2)ハト連続位置弁別獲得におよぼす海馬とLPO損傷の効果3キイからなるオペラント箱でどれか1つのキイか正位置となる弁別をつぎつぎと行わせるrepeated acquisition課題を訓練し、海馬とLPO(lobus paraolfactorium)の損傷を試みた。その結果、LPO損傷においてよりより強い障害が検出された。3)ハトconfigurational discriminationにおよぼすかいば損傷の効果A,Bどちらの刺激も正刺激であるが、AB同時提示は負刺激となる弁別課題は、ラットにおいては海馬損傷によって障害を受けることが知られている。ハトで同様の訓練をおこなったところ、海馬損傷は顕著な障害を生ぜしめなかった。ただし、この課題の獲得そのものに多くの訓練日数を要した。1)海馬損傷が連続位置弁別獲得におよぼす効果昨年度と同様な仮題に色手がかりを付加するすることにより、海馬損傷の効果が空間学習に特異的であるかどうかを検討した。その結果、色手がかり付加によって損傷効果が全く見られなくなることがわかった。一方LPO損傷では色手がかりがあっても学習障害が見られた。以上の知見から海馬が空間学習の獲得に選択的に関与していることが分かった。2)鳥類海馬と空間記憶-展望-これまでに報告された鳥類海馬に関する研究を総括し、海馬構造、空間記憶、海馬体積と空間記憶、および海馬損傷実験についてまとめた。その成果は日本心理学会の雑誌に展望として掲載される予定である。
アーク現象を利用する3次元造形法の研究

平成6年度は,センサなしで3次元造形を行うと積層が進むにつれ不都合が生じ,複雑な形状を作成するためにはセンサによるインプロセスの計測と積層条件の修正が必要であることが明らかとなった。本年度は,まず3次元造形中の積層条件を常時監視するためのリアルタイム画像処理装置の製作と,その画像処理結果に基づいて市販の産業用ロボットにより溶接ト-チを最適に動かすための制御アルゴリズムを製作した。製作したリアルタイム画像処理装置は,最新のプログラマブルな論理素子(Field Programmable Gate Array)と市販の画像処理ボードを組み合わせて構成され,毎秒60回のリアルタイム画像処理を実現することができた。さらに積層途中のワークの3次元形状を計測する目的で,スリット状のレーザ光を照射しその光切断面を製作したリアルタイム画像処理装置で処理する3次元センサを実現し,このセレンサ信号で得られる3次元情報に基づいてロボットを動作させることを行った。実験では,3次元センサで積層物と溶接ト-チとの位置関係を測定し,常時溶接ト-チが積層物に対して指定された位置と姿勢関係を保って積層を行えることを評価した。その結果極めて良好に相対的な位置姿勢を保って積層を行えることを確認した。現在,この装置を用いて積層実験を行っているが,現状では肉厚1.2mm,高さ300mmの製品」を製作可能である。現在も,より良い積層条件を求めて実験中である。本年度には、アーク溶接を利用した3次元造形に関して次の知見が得られた。1.アーク溶接の際のアークの積層方法について、各種の条件下で実験を行った。その結果、アーク溶接用ト-チを動かすのみでは、重力の影響で、急勾配の面が造形できない。しかし、そのような場合には、ワーク(アークを積層する板)を動かすことにより造形が可能となる。2.産業用ロボットを使って、溶接ワークを動かすことが極めて効果的である。その際、溶接ト-チとワークとの相対的な動きが目的とする形状を形作る必要があること、またト-チとワークとの相対速度が目的とする速度になることが必要で2台のロボットのための協調動作制御方式が、有効に利用できることが明らかとなった。3.円形断面を持つ対象物の造形には、産業用ロボットと専用の回転台を用いることが有効であった。4.溶接熱には十分な注意が必要である。熱の影響を考慮した専用の回転台を製作した。また、風を送ることにより熱の影響をが、容易に押さえられるこが明らかとなった。5.微細加工の可能性を探るために、静電加工と同様に絶縁オイル中での積層を試みた。溶接電流の制御により、微細な加工が可能でないかとの結果が得られた。平成7年度の研究により、微細加工についての、より掘下げた取り組みを行う。6.3次元造形用の専用溶接電源の設計と試作を行った。本電源は、日立製のRISCプロセッサを利用して作るもので、溶接電流と電圧、周波数さらに交流の正負電圧の比率の切り替え等が自由に設定できるものとした。本電源は、平成7年度に実施する画像信号による積層状態をリアルタイムでモニタリングする装置に欠かせないものである。これまでの試作に引き続き最終的な電源を平成7年始めに完成予定である。昨年度は、センサなしで3次元造形を行うと積層が進むにつれ不都合が生じ、複雑な形状を作成しようとすると、センサによる積層条件の修正が必要であることが明らかとなった。本年度は、まず3次元造形中の積層状態を常時監視し、最適にロボットを制御するためのリアルタイム画像処理装置の製作と、その画像処理結果にもとずいて3次元計算とロボット制御を行うシステムを製作した。画像処理は、最新のプログラマブルな論理素子(Field Programmable Gate Array)と市販の画像ボードを組み合わせて構成され、当初予定の毎秒60回の画像処理を実現することができた。さらに、積層途中の3次元形状を計測する目的で、板状のレーザを照射しその光切断面を本画像処理装置で計測する3次元センサを実現し、目的とする3次元造形物を積層させる板を複雑に動かす産業ロボットに組み込んだ。

また、このセンサで積層物を検出し、溶接ト-チが積層物に一定距離だけ離れて移動するように積層板を制御するアルリズムを製作し、動作実験を繰り返した。その結果、極めて良好にト-チと積層板の相対的な動きが実現できた。この装置を用いて、これまで積層実験を繰り返している。現状では、肉圧1.2mmで高さ300mmの製品は製作可能である。現在も、より良い積層条件を求めて実験中である。
都市生活者の地域活動への参加指向と「防災意識」とのギャップの改善に関する研究

1.「防災意識」に関する既往研究、代表的事業の事例の分析本研究の基礎資料として、地方自治体等が実施した既往研究の代表例を収集・分析し、行政が市民の「防災意識」をどのように捉えているかを整理した。また、全国主要自治体における防災担当課を対象としたアンケート調査を行い、最近の防災啓発事業の事例を収集した。これらのうち住民参加型事業の代表例を調べた結果、その対象者は、行政からの呼びかけで参加した市民(町内会役員等)が非常に多く、その属性に一定の偏りがあることがわかった。2.「防災意識」に関するアンケート調査の実施1.の結果を考慮して「防災意識」に関するアンケート調査を2回実施した。対象者は、最初の調査では公立の小学校へ通う児童のいる世帯、次の調査では協力の得られた地域の居住者および対象自治体の全町内会長とした。主な対象地域は東京都北区である。3.調査結果の分析1-個人属性の影響アンケート調査結果より個人属性と「防災意識」との関連を検討した。個人属性の指標は、年齢、性別、「家族に町内会役員がいるか否か」の3種とした。この結果、性別以外では一定の傾向がみられることがわかった。4.調査結果の分析2-グラフィカルモデリングを用いた意識構造の検討次に、「防災意識」の一般的な構造を把握するために、グラフィカルモデリング等、統計的因果分析の手法を用いて調査項目間の直接的な関連を抽出し「防災意識」の因果モデルを作成した。この結果、地縁的組織に属するか(町内会役員であるか等)ではなく、「近所づきあいの程度」や「地域に愛着を感じるか」等が「防災意識」と直接関連することがわかった。5.結論以上の結果を統合して、多様な市民層を効果的に取り込むことのできる防災啓発事業のアプローチのあり方をまとめた。(1)「防災意識」に関する既往研究の収集・分析行政が市民の「防災意識」をどのように捉えているかを把握するため、自治体や消防庁等が最近実施した市民の「防災意識」に関する既往研究の代表例を収集・分析した。(2)住民参加型の防災啓発関連事業の代表的事例の分析1)防災啓発関連事業の代表的事例全国主要自治体(人口5万人以上)における防災担当課を対象としたアンケート調査を行い、最近の住民参加型の防災啓発関連事業の事例を収集した。結果は、事業内容・対象者別に分類・整理した。2)その他の分野の代表的事例主な新聞記事の文献データベースを検索し、防災以外の分野における住民参加型事業の最近の代表例を収集し、事業内容・対象者別に分類・整理した。(3)住民参加型事業への参加実績による市民の属性の分類(2)の結果から、行政からの呼びかけで参加した市民、および一般公募で自主的に参加した市民の属性を再分類した。この結果、前者には町会・自治会役員が多く、後者にはより多様な層が含まれていることがわかった。(4)「防災意識」等に関するアンケート調査の実施(1)、(2)の結果を考慮して、「防災意識」に関するアンケート票を作成し、配票調査を行った。対象者は、(3)における前者・後者の両方を含む層として、公立の小学校へ通う児童のいる世帯とした。対象地域は、大都市地域の代表的事例として、東京都北区(JR京浜東北線を境に、西側は専用住宅地、東側は住工混在地域)とした。(5)調査結果の分析(4)の結果を多変量解析等の手法で分析し、市民の属性(地緑的組織に属するか否か等)と「防災意識」や地域活動への参加指向等との関係について考察した。

(1)過去の調査結果の分析による「防災意識」に関わる概念の整理前年度は、「防災意識」に関するアンケート調査等より、個人属性等と「防災意識」との関係を検討した。この結果、当初の目的であった「地縁的組織に属するか否か」という個人属性だけでなく、「地域に愛着を感じるか」等の居住環境評価項目等が「防災意識」と直接関連していることが示唆された。そこで、本年度は、前年度調査を含む一連の防災アンケート調査結果を再度分析して、「防災意識」と直接関連する項目の抽出、および全項目間の因果関係の把握を試みることとした。まず、過去の調査で用いた主な調査項目を整理し、これらを「防災意識」という視点から、さらに数種類に大別した。この分類を基本に、前年度調査等の結果を数値化して、因子分析や変数群の統合等を行い、少数個の合成変数を作成し、内容に見合う名称(「地域活動参加意向」等)をつけた。(2)グラフィカルモデリングを用いた調査結果の総合的分析(1)で整理された合成変数間の「直接的な」因果関係を見るために、「グラフィカルモデリング」という新しい多変量解析手法を用いた。この手法は、変数間の偏相関係数を可能な限り0とおいたモデルを用いて、観測された相関係数行列がどれだけ再現できるかをモニタリングすることにより、「直接的な」因果関係のみによる因果モデルを得ようとするものであり、他の研究事例では、10以下と少ない変数の場合に用いられている。今回得られた合成変数はー調査につき4050と多かったが、結果的に、各調査結果とも、あてはまりの良いモデルを得ることができた。現在、本年度の結果から「防災意識」の総合的な因果モデルを作成するとともに、年度を超えた形で、過去に調査を行えなかった市民層を対象とした新しいアンケート調査を行う。
水と水溶液系の緩和過程と振動解析

電解質水溶液系において、粘性が濃度ともに増加する水溶液(正の水和)と、減少する水溶液(負の水和)について、低振動数ラマンスペクトルの温度変化と濃度変化を測定し、これらを比較することにより、水の動的構造を検討した。測定に用いた水溶液は、NaCl、KCL、RbCl水溶液である。各水溶液の濃度は、モル比(mXCl/nH_2O,X=Na,K,Rb)で0.02から0.08であり、測定温度範囲は約260K(過冷却状態)から約340Kである。測定振動数領域は-50-250cm^<-1>である。低振動数ラマンスペクトルを、ポ-ズ因子で補正することで、系の動的感受率の虚部χ"(ω)を得る。水と水溶液系の補正ラマンスペクトルには、約180cm^<-1>と50cm^<-1>付近にピークが、10cm^<-1>付近にショルダーが観測され、これらは温度/濃度で大きく変化する。補正されたラマンスペクトルを2個の減衰振動モードと1個のコール・コール型の緩和モードの重ね合わせとしてフィッティングを行った。解析より得られた各水溶液中の水の緩和時間の逆数(g_1=1/2πcτ)の温度変化を純水の緩和時間の逆数の温度変化と比較検討した。得られた緩和時間は、過冷却状態より高い温度領域では、各水溶液とも、どの濃度においても水の緩和時間より遅くなっている。過冷却状態の温度範囲(270K以下)では、NaCl水溶液を除いて、KCLとRbCl水溶液の緩和時間は水の緩和時間より短くなっている事が、濃度が高いときにはっきり現れている。このことは、粘性に観測される水和の違いを表していることが明らかになった。
有機半導体の占有・非占有ギャップ準位の直接計測と電気物性の解明

有機半導体のHOMO-LUMOギャップ内に存在するギャップ準位は、種々の有機エレクトロニクス素子の特性の鍵を握る重要な因子であるが、直接観測することができず、なんらかの素子動作モデルを仮定して電気特性から推測するしかできなかった。最近、我々は、元来サブ%レベルの感度しかない光電子分光・光電子収量分光装置を高感度化して、ギャップ内占有準位の直接検出に成功した。本研究では、電気物性を議論するに必要なサブppmレベルの超感度化を実現するとともに、可視吸収分光などと組み合わせることでギャップ内空準位もあわせて検出できる測定手法の開発をすすめた。平成30年度は,前年度から引き続き,吸収分光と高感度光電子分光の結果から空ギャプ準位を求める手法の開発を引き続き進めた。デコンボリューションプログラムについては,一部負の状態密度がでてくるものの,計算プログラムとしては概ね出来上がってきた。比較検討するためのデータの取得が鍵となっており,in-situでの光電流測定では光源の強度が不足することが明らかになったので方針を変更して,ex-situでの高感度吸収分光測定を行うこととし,Cambridge大学のStranks教授のグループと連携してPhotothermal Defletion Spectroscopy測定の準備を進めた。また,空準位を見る別手法として,オペランド光電子収量分光,負イオンの高感度光電子分光測定もすすめ,HATCNを始めとする有機薄膜に補足された電子の観測も行った。とくに,Operando光電子収量分光については,前年度は単に"新しいピーク"が観測されたというレベルであったが,逆光電子分光の結果との差を理論的に説明することにも成功した。また,光子のエネルギーを変えたながら測定する高感度光電子分光で得られたスペクトルから状態密度に換算する際の規格化法についても"包絡線法"などの有効な手法を見出した。高感度吸収分光と高感度光電子分光を組み合わせて,空ギャップ準位を計測するという目的に関しては,予定よりはかどっていない。これは,我々の試料と対応する高感度吸収分光スペクトルがうまく測定できていないことによる。この点に関しては,Cambridge大学との共同研究を新たに開始し,Photothermal Defletion Spectroscopy(PDS)を行うことで解決に向かっている。(すでに,予備測定を終えており,早期にデータを入手する予定である)これと並行して進めている,高感度光電子分光と負イオン高感度光電子分光を用いることで,空ギャップ準位を計測する研究に関しては大きく進展した。特に,測定されたイオン化しきい値に関して,逆光電子分光の結果との違いを理論的にある程度解釈することに成功したり,高感度光電子分光の強度解析法を見出すなどの大きな進展が見られたことから,全体としては概ね順調に進展していると判断した。高感度吸収分光測定に関しては,すでに予備実験を終えたa-IGZOのPDS測定をすすめ,早期にデコンボリューション処理による空ギャプ準位の解析を進める。さらに,a-Si, GaNなどの無機半導体とペンタセン,C60などの有機半導体を対象に実験を進める予定である。負イオン高感度光電子分光については,終状態を固定して励起光のエネルギーを掃引して解析する"一定終状態法"をベースにスペクトルの規格化法を検討し,ギャプ準位の状態密度解析を確立する。また,オペランド光電子収量分光については,適応分子を広げてデータを蓄積し,LUMO準位の研究を進めていく予定である。本研究では、電気物性を議論するに必要なサブppmレベルの超感度化を実現するとともに、可視吸収分光などと組み合わせることでギャップ内空準位もあわせて検出できる測定手法を開発する。開発した装置を利用して,有機半導体の微弱準位に基づいてデバイス特性を解明するとともに、擬フェルミ準位や移動度端などの電気物性の鍵を握るエネルギー準位を実験的に決定し、素子特性向上に必要なデバイス物理を解明する。平成28年度は、吸収スペクトルと光電子スペクトルから空準位の状態密度を導出するデコンボリューションのプログラムの開発を行った。実験面では、励起光のエネルギーを掃引しながら電子分光測定を行う、"hν-dependent high-sensitivity photoemission法"を確立し、占有ギャップ内準位の計測実験をすすめ、無機半導体のIGZOや有機EL材料薄膜ならびに絶縁性高分子薄膜の実験を先行して行った。また、空準位を計測する別のアプローチとして、トランジスタ構造を利用して有機層に電子を注入して、アニオン状態にした上で光電子収量分光測定を行う手法も平行して実施した。高感度紫外光電子分光(HS-UPS)で求めた占有準位の状態密度情報と、光学吸収スペクトルを組み合わせて、非占有準位の状態密度を導出し、各種の電子材料の電子構造と電気特性の相関を解明する研究を進めた。HS-UPSについては、励起光を掃引しながら測定することで10のー15乗cm-3eV-1レベルの極めて微弱な準位を観測することに成功した。この手法を、無機のIGZO薄膜にも応用し、指数関数的に減衰するギャップ内状態密度の観測に成功した。

有機材料においては、有機EL素子のホスト材料として用いられているCBPの状態密度を求めると共に、エキシトン由来の光電子の検出にも成功した。また、倒立型有機EL素子で着目されているPEI/Bebq2界面の電子構造を測定し、フェルミ準位より浅い準位を発見した。また、接触帯電を示すナイロンー6,6の状態密度を求め、帯電機構の検討も行った。このほか、空準位のギャップ内準位を決定するために、吸収スペクトルをデコンボリューションする計算手法の開発も進めた。いくつかのアルゴリズムを比較検討し、エネルギー領域に制限があるものの大まかに空準位の状態密度を求めることに成功した。また、微弱空準位を計測する別のアプローチとして、トランジスタ構造を利用したオペランドPYS測定法を開発し、C60トランジスタに適用したところ、C60アニオンの電子脱離エネルギーを実測することに成功した。有機半導体のHOMO-LUMOギャップ内に存在するギャップ準位は、種々の有機エレクトロニクス素子の特性の鍵を握る重要な因子であるが、直接観測することができず、なんらかの素子動作モデルを仮定して電気特性から推測するしかできなかった。最近、我々は、元来サブ%レベルの感度しかない光電子分光・光電子収量分光装置を高感度化して、ギャップ内占有準位の直接検出に成功した。本研究では、電気物性を議論するに必要なサブppmレベルの超感度化を実現するとともに、可視吸収分光などと組み合わせることでギャップ内空準位もあわせて検出できる測定手法を開発する。H29年度はH28年度に試作したデコンボリューションのプログラムを改造しながら、実際のデータにあてはめて、解析を進めた。その結果、1)一般の可視紫外吸収スペクトルでは微弱な空ギャップ準位を検出するには感度が十分ではないこと、2)信頼性のある空準位情報を得るには可視より長波長側の吸収スペクトルも必要である、ことなどが判明した。そのため、H30年度では吸収分光に代わって光伝導測定を行うことで、高感度な吸収スペクトルを得ることを目指すこととした。(この点に関しては、光電流測定による高感度測定の実績がある京都大学のリチャード・マーディ博士に協力を仰ぎ、すでに準備を進めている)空準位情報を得る別のアプローチとして進めているトランジスタ構造のOperando光電子収量分光と高感度光電子分光に関しては、C60に加えてペンタセントランジスタにおいてもLUMOに注入された電子の直接観測に成功し、空準位の直接観測に成功した。これらの2通りの空準位評価法を組み合わせることで、有機トランジスタ、太陽電池、有機EL素子などのデバイス物理の解明が進展するものと期待している。本研究で当初から提案していた「高感度高電子分光で実測した状態密度と吸収分光スペクトルから空準位状態密度を求める」という方向に関しては、実際に進めていく中で課題が明らかになってきた。吸収スペクトルの感度が十分ではないこと、近赤外領域のスペクトル情報が不足していることの2点については、光電流測定で打開できるめどを得ることができた。
酸素起因性アナフィラキシー病態におけるマスト細胞の酸素受容機構

アナフィラキシーは、アレルゲン侵入の他、運動や温度もトリガーとなる全身性アレルギーで、マスト細胞が主要な役割を担う。特に免疫学的機序を介さないマスト細胞の活性化によるアナフィラキシーは原因が不明瞭である。相対的低酸素刺激が非免疫学的機序に基づくアナフィラキシーのエフェクターであり、急性高山病や呼吸器系疾患における純酸素療法はアナフィラキシーを誘導し得る。そこで相対的低酸素による生体内物理化学的変化がマスト細胞を活性化させるプロセスを明確化し、高山病などの酸素起因性疾患の新たな病勢増悪化機構を解明することで、酸素起因性アナフィラキシーに対し新規視点に基づく治療法開発の基礎的知見の獲得を目指す。
ナノメトリック分子膜界面の電子的構造の解析と分子膜整流素子の試作

ほぼ当初の計画を達成できたと考えている。具体的な研究成果を要約すると以下のようになる。[1]分子膜界面のナノメットリック空間電荷分布に関する研究(1)仕事関数の異なる金属上に機能性ポリイミドLB膜を層数を変えて作製し、膜間に発生する電位を計測し、金属から電極への電荷の移動に伴う過剰電子の存在を明らかにする事ができた。また、表面電位の飽和値と金属の仕事関数の間には直線関係があることを、各種ポリイミド材料に対して示す事ができた。(2)分子膜と電極界面のナノメットリックな領域(厚さ方向)の空間電荷分布を決定する手法を開発した。(3)表面電位の温度特性、光照射した後の特性についても、同様に界面空間電荷分布を求めることができた。[2]分子膜界面のナノメットリックな領域の電子的エネルギー構造の決定に関する研究(1)各種金属上にポリイミドLB膜を層数を変えて作製し、膜間に発生する電位を計測し、温度特性を利用して、分子膜と電極界面のナノメットリックな領域(厚さ方向)のエネルギー的な電子構造を評価する手法を確立し、分子膜界面のナノメットリックな領域(厚さ方向)のエネルギー的な電子構造を評価した。[3]分子膜整流素子の試作(1)界面の電子状態を考慮して、C-V特性についてのモデルにもとづいた解析を行い、ポリイミド30層膜では、界面から5層程度の領域で電荷の授受があれば容量変化として観測できるという解析結果を得た。また、2層の膜を移用して、電極間にサンドイッチされた膜構造を持つ素子の作製を行い、そのI-V,C-V特性の評価を試みた。本研究では、電極と分子膜界面、異種分子膜界面の電子的構造をナノメトリックなオーダで明らかとする技術の確立を第一の目的とした。また、第二の目的として、第一の目的で得られた成果に基づき、機能性分子(分子間に挿入する分子)を選びだして分子膜整流素子を試作し、そのI-V特性が分子レベルの構造により機能していることを確認する。以上の研究目的に添い、以下のような研究成果を得ることができた。1)電極界面上の分子膜の空間電荷分布測定及び界面電子準位密度分布測定仕事関数の異なる各種金属上に層数の異なる機能性分子であるフタロシアニンLB膜を積層し、その表面電位の温度依存性を計測した。その結果、表面電位の飽和値と電極金属の仕事関数が直線関係にあることから、金属とフタロシアニン分子膜の界面では、金属のフェルミ準位と分子膜の表面フェルミ準位が一致するように電荷の授受が発生し熱平衡状態に到達していることを明らかとした。さらに、電荷密度は界面で約10^<+6>C/m^3のオーダに達していることから、フタロシアニン分子数100個に1個が過剰な電荷を電極より受け取っいること、金属から分子膜に侵入する電荷は界面から約5nmの領域で集中していることを明かとした。また、界面電子準位のエネルギー分布を表面電位の測定結果より導出し、フタロシアニンLB膜のHOMO,LUMO準位の間に電子供与性と電子需要性の準位が拡がっていることを明かとした2)分子膜整流素子の試作1)の結果をふまえ,フタロシアニンLB膜を異種分子間に挿入した電子トンネル型の分子整流素子を試作し、その電気特性を測定した。その結果、電流の飽和現象が現れるなどの結果を得ているが、実際にI-V特性が予想した通りの現象であるかについては今後の検討が必要である。
他系列の細胞への分化能を持つ造血幹細胞のアッセイ方法の確立と遺伝子治療への応用

近年、造血に関与すると考えられてきた、骨髄中の(造血)幹細胞が、肝細胞、筋細胞、神経系細胞、上皮系細胞へと分化する可能性を持つことが示唆され、この「他の系列の細胞へと分化しえる(造血)幹細胞」は、遺伝子導入の標的細胞の有力な候補として遺伝子治療への応用が考えられている。このことを確認するとともに、肝細胞での遺伝子発現に優れたレトロウイルス・ベクターの改変を目指して研究を行った。(1)骨髄中の(造血)幹細胞の分化に関してレトロウイルス・ベクター(FMEVタイプ)に制がん剤耐性遺伝子(MGMT/P140K)を挿入し、導入された細胞が、in vitroで濃縮できることを確認し、濃縮によって、末梢造血細胞のほぼ100%の細胞が遺伝子導入された細胞で置き変わることが確認された。一方、移植後のマウスより肝臓を取出し、肝臓へ分化しえた細胞の頻度を検索した結果、極めて低い頻度であることが分かった(100,000-1,000,000細胞あたり数個の細胞)。このことから、マウスの骨髄中の造血幹細胞が、肝細胞へ分化する頻度は、極めて低いものであることが確認された。(2)肝細胞で最適化されたレトロウイルス・ベクターに関して従来用いられてきたモロニー白血病ウイルス由来のベクターに比して、FMEVタイプのベクターが、肝細胞での遺伝子発現に優れていることを確認し、更に、このベクターの改変により、より高い遺伝子発現をもたらすベクター(SF-Hep3、SF-Hep5)を作成した。近年、種々の組織における幹細胞が、かなりの可塑性を持ち、他の系列の細胞へと分化しえることが明らかとなってきた。従来、造血に関与すると考えられてきた、骨髄中の(造血)幹細胞も、肝細胞、筋細胞、神経系細胞、上皮系細胞へと分化する可能性を持つことが示唆されている。この「他の系列の細胞へと分化しえる(造血)幹細胞」は、再生医学のみならず、遺伝子導入の標的細胞の有力な候補として遺伝子治療への応用が考えられている。本年度においては、FMEVタイプのレトロウイルス・ベクターを用いて、ヒトの「肝臓の細胞(他の系列の細胞)へと分化しえる(造血)幹細胞」へ遺伝子導入を試み、遺伝子の導入効率、発現効率に関して以下の知見を得(1)FMEVタイプのベクターが、この細胞で充分な遺伝子発現をもたらすことを確認した。(2)FMEVタイプのベクターに制がん剤耐性遺伝子(MGMT/P140K)を挿入し、導入された細胞が、in vitroで濃縮できることを確認した。現在、生体内で再濃縮出来るかを検討中である。(3)マウスの骨髄中の造血幹細胞が、肝細胞へ分化することを確認した。また、導入された遺伝子が、肝細胞への分化後も発現されることを確認中である。このことを確認するために、レトロウイルス・ベクター(FMEVタイプ)を用いて、骨髄中の(造血)幹細胞へのマーカー遺伝子導入を試み、以下の知見を得た。1。骨髄中の(造血)幹細胞分画を、MGMT/P140K・luciferaseを発現するFMEVベクターに感染させて、遺伝子を導入することが出来た。2。遺伝子導入後、マウスへの移植・アルキル化剤投与をすることで、遺伝子導入された細胞の濃縮をが可能であった。3。

末梢の造血細胞中のほぼ100%の細胞が遺伝子導入された細胞で置き変わったことが確認された。一方、移植後のマウスより肝臓を取出し、肝臓へ分化しえた細胞の頻度を検索した結果、極めて低い頻度であることが分かった(100,000-1,000,000細胞あたり数個の細胞)。このことから、マウスの骨髄中の造血幹細胞が、肝細胞へ分化する頻度は、極めて低いものであることが確認された。以上のことから、間葉系幹細胞などの細胞などと比べ、骨髄中の(造血)幹細胞が肝細胞、筋細胞、神経系細胞、上皮系細胞などの他の系列の細胞への分化しえる頻度は、低いと推測された。
哺乳動物受精時の精子由来の卵活性化蛋白質の同定

哺乳類成熟卵は第二減数分裂の中期に停止しており,受精により分裂を再開し,第二極体形成,雌雄前核形成に至る.この卵活性化は卵細胞内Ca^<2+>濃度の反復性の上昇(Ca^<2+>オシレーション)で誘発される.本研究はマウス卵にCa^<2+>オシレーションを誘起する精子の卵活性化蛋白質(Egg Activating Protein;EAP)を同定することを目的とし,以下の結果を得た.1)精子又は精巣の抽出物を各種クロマトで分離し,各画分を卵に注入してCa^<2+>オシレーション誘起活性を記録し精製を進めた.EAP活性は喪失し,相補性の2成分の存在が示唆された.2)卵表面蛋白CD9欠損卵では精子一卵融合が起らずCa^<2+>オシレーションが起らない.CD9を強制発現するとこれらの機能が回復することを示した.3)マウス精子を卵内に注入しても卵活性化が起るが円形精子細胞では起らず,EAPが円形精子細胞から精子に分化する際にEAPが発現することを示した.受精卵では精子由来のEAP活性は,卵細胞質から前核に集積することを示した.4)精子一卵融合から精子の取込みにはアクチンフィタメントが関与し,その制御には小分子G蛋白質の中のRhoが関与していることをClostridium difficile毒素Bを用いて証明した.5)イノシトール3リン酸(IP_3)産生酵素の新タイプphospholipase C zeta(PLCζ)がEAPの有力候補であるという報告があり,PLCζと蛍光蛋白質を結合したRNAをマウス卵に注入して発現させるとCa^<2+>オシレーションを誘発すること,前核に集積することを見いだした.6)バキュロウイルス/Sf9細胞系でPLCζを合皮し,マウス卵に注入してCa^<2+>オシレーションを誘発できた.PLCζの酵素活性は非常に低いCa^<2+>濃度で活性があることを明らかにした.哺乳類成熟卵は第二減数分裂の中期に停止しており,受精により分裂を再開し,第二極体形成,雌雄前核形成に至る.この卵活性化は卵細胞内Ca^<2+>濃度の反復性の上昇(Ca^<2+>オシレーション)で誘発される.本研究はマウス卵にCa^<2+>オシレーションを誘起する精子の卵活性化蛋白質(Egg Activating Protein;EAP)を同定することを目的とし,以下の結果を得た.1)精子又は精巣の抽出物を各種クロマトで分離し,各画分を卵に注入してCa^<2+>オシレーション誘起活性を記録し精製を進めた.EAP活性は喪失し,相補性の2成分の存在が示唆された.2)卵表面蛋白CD9欠損卵では精子一卵融合が起らずCa^<2+>オシレーションが起らない.CD9を強制発現するとこれらの機能が回復することを示した.3)マウス精子を卵内に注入しても卵活性化が起るが円形精子細胞では起らず,EAPが円形精子細胞から精子に分化する際にEAPが発現することを示した.受精卵では精子由来のEAP活性は,卵細胞質から前核に集積することを示した.4)精子一卵融合から精子の取込みにはアクチンフィタメントが関与し,その制御には小分子G蛋白質の中のRhoが関与していることをClostridium difficile毒素Bを用いて証明した.5)イノシトール3リン酸(IP_3)産生酵素の新タイプphospholipase C zeta(PLCζ)がEAPの有力候補であるという報告があり,PLCζと蛍光蛋白質を結合したRNAをマウス卵に注入して発現させるとCa^<2+>オシレーションを誘発すること,前核に集積することを見いだした.6)バキュロウイルス/Sf9細胞系でPLCζを合皮し,マウス卵に注入してCa^<2+>オシレーションを誘発できた.PLCζの酵素活性は非常に低いCa^<2+>濃度で活性があることを明らかにした.本研究は,哺乳動物卵受精時の精子-卵接着・融合から卵細胞内カルシウムイオン(以下Ca^<2+>)濃度増加反応に至る卵活性化の分子機構を明らかにする.具体的には精子細胞質に存在すると考えられる卵活性化蛋白質(Egg Activating Protein, EAP)を精製・同定することを目的とする.EAPは受精時に起こる反復性のCa^<2+>増加(Ca^<2+>オシレーション)を誘発する蛋白質であるという想定のもとに,EAPを精子あるいは精巣から分離し,マウス卵内に注入してCa^<2+>オシレーション誘発活性をCa^<2+>画像解析を用いて検定した.ブタ精巣をワーリングブレンダで破砕し,不溶性画分を遠心除去し細胞質画分を抽出.硫安沈殿処理後疎水性クロマトグラフィーで分画し,種々のクロマト(陰・陽イオン交換クロマト,ゲル濾過等電点電気泳動,Cibacron Blue等各種アフニティークロマト)を組み合わせてEAPを精製を進めている.EAPの至適pHは6.5-7.5,分子量は40100kDaで不均一な分布を示し,複数の特異的な結合蛋白質を含む複合体として存在することが推測された.精子形成過程におけるEAPの発現時期を調べるため,幼若精子細胞をマウス卵に注入してCa^<2+>オシレーション誘発活性を調べた.