hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時系列統合による運動物体のための能動的3次元センシング

本研究課題の目的は、運動・変形中の物体形状をリアルタイムに取得し得るセンシング技術の確立とその応用展開である。特に、高精度形状復元のためのセンシング情報処理やインターフェースへの応用展開に重点を置いた。まず、3次元センシングの高解像度化技術を開発した。これは、時系列に取得される運動物体の低解像度形状データから、高解像度の形状を復元するものである。次に、非剛体変形の推定を高精度に行う手法を開発した。これは、対象物体の変形に関する物理的特性の数理モデルを推定問題に取り込むことで、計測ノイズや低解像度による取得データの劣化を解消するものである。また、高速3次元センシングを基盤として、インタラクティブなディスプレイシステムを開発した。これは、変形可能なスクリーンを介在物として、仮想空間の3次元物体を操作する機能を提供するものである。さらに、高速な3次元センシングによって、ユーザのめくり動作中に紙面情報をスキャンする技術を開発した。各ページの紙面の変形を連続的に捉え、書籍情報の歪みを3次元の非剛体モデルによって自動補正することが可能であることを実証した。本研究では、運動・変形中の物体形状をリアルタイムに取得し得るセンシング技術の確立とその応用展開を目的としている。研究代表者は、このようなリアルタイムセンシングのためのプロトタイプを開発し、基礎的な実現可能性を実証した。一方、応用展開に向けて、センシング技術の高精度化・高機能化が必須の課題であることがわかった。平成20年度は、3次元センシングの高解像度化と本センシングシステムが新たに可能とするアプリケーションの開発に従事した。高解像度化は、運動物体の3次元センシングの主要な問題となる。そこで、本研究では、時系列統合による高解像度化の手法を提案した。提案した手法は、剛体運動推定による位置合わせと3次元曲面の復元を同時最適化するものである。本手法の利用によって、計測機器によって制限されていた解像度を超えて、高い解像度の形状情報を取得できることを実証した。また、メディア応用に向けた展開の具体例として、リアルタイムに取得される3次元変形情報を利用して、映像制御を行うインタラクションシステムを構築した。これは、変形可能なスクリーンを介在物として、仮想空間の3次元物体を操作するインタラクションを生み出す技術である。3次元情報のフィードバックによって、スクリーン変形による映像の歪みが補正され、ユーザはあたかもスクリーンの向こう側に物体が存在し、触れているかのような感覚を得ることができるデザインとなっている。本研究課題では、運動・変形中の物形状をリアルタイムに取得し得るセンシング技術の確立とその応用展開を目的としている。特に、高精度形状復元のためのセンシング情報処理やインターフェースへの応用展開に重点を置いている。平成21年度は、3次元センシングの高解像度化に関して、前年度に開発した手法の拡張に着手した。前年度には、時系列統合による高解像度化を提案し、そのための位置合わせ手法を構築したが、形状曲面が点集合として表現されており、復元精度に限界がある点が問題であった。そこで、連続曲面モデルを同時に推定する手法を構築し、その検証を行った。その結果、センサ系のハードウェア限界を超える高解像度なデータが復元可能であることが分かった。一方、提案した高解像度化の手法は、剛体にのみ適用可能なものであった。そこで、非剛体変形の推定に関して、高精度化をデータ取得後に達成可能な手法の開発に着手した。開発した手法は、対象物体の変形に関する物理的特性に関する数理モデルを推定問題に取り込むことで、計測ノイズや低解像度による取得データの劣化を解消するものである。具体的には、可展面と呼ばれる特性を用いて、微分幾何モデルを3次元データの解析において利活用する非線形最適化問題の枠組みを構築した。その結果、変形の高精度化とともに、変形によって歪んで観測された非剛体曲面上の画像を高精度に補正することも可能であることが分かった。さらに、このような高速・高精度3次元センシングの技術を用いた応用展開に関しても、精力的に研究開発を行った。本年度は、書籍の電子化に関する技術に取り組んだ。書籍電子化のニーズが高まっているが、大量の本を手軽かつ高速にスキャンする技術がないことが問題となっている。これを解決する新技術として、Book FlippingScanningを提案した。これは、高速な3次元センシングによって、ユーザのめくり動作中に紙面情報をスキャンする技術である。
世界食糧需給問題の洞察的研究

戦後農業技術の進歩と耕地の拡大は世界の農業生産の成長に貢献してきた。しかし80年代から人口爆発、経済成長と食糧需要構造の変化、耕地・水など自然資源の制約、環境破壊(土壌劣化、温暖化、森林破壊など)、農業政策やその他経済・政治的・社会的要因は、地球上の南と北に膨大な飢餓人口とかなりの食糧過剰摂取人口の並存の問題を持続させてきた。食糧需給の将来に関しては(1)研究代表者を含む大部分の日本の農業経済学者やL.ブラウン博士は世界の食糧不足問題は将来さらに悪化すると考え、(2)アメリカ農務省、世界銀行,MOIRAやIFPRI(国際食糧政策研究所)は21世紀初期に世界穀物需給はかなり緩むと予測し、(3)FAO(農業食糧機構)や日本農水省はこれらの中間的立場をとる。(2)と(3)の予測はすべて計量経済学的予測であり、この機械的予測が食料需給予測に硬直性と偏りをもたらしている。本研究は世界の食糧需給の単なる数値的予測ではなく、研究代表者による食糧需給の諸要因に関する内外の諸研究の経済学的評価と日本内外での聴取調査やフィールド・サーヴェイを通じた洞察を知的に統合しようとする作業である。単純な数値予測も整合性チェックのために行うが、基本的には洞察と知的統合を方法とした。研究代表者は本研究と関係の強い他の研究プロジェクトで多くの海外調査を実施しており、そこでの洞察や観察、聴取を援用した。本研究は3年間のアジアに重点をおいた研究を基礎に最終報告書を出版した。しかし80年代から人口爆発、経済成長と食量需要構造の変化、耕地・水など自然資源の制約、環境破壊(土壌劣化、温暖化、森林破壊など)、農業政策やその他経済・政治的・社会的要因は、地球上の南と北に膨大な飢餓人口とかなりの食糧過剰摂取人口の並存の問題を持続させてきた。この食料需給の将来に関しては主体によって意見をことにしている。(1)研究代表者を含む大部分の日本の農業経済学者やL。ブラウン博士は世界の食糧不足問題は将来さらに悪化すると考える。しかし、(2)アメリカ農務省、世界銀行,MOIRAやIFPRI(国際食糧政策研究所)は21世紀初期に世界穀物需給はかなり緩むと予測している。(3)FAO(農業食糧機構)や日本農水省はこれらの中間的立場をとる。(2)と(3)の予測はすべて計量経済学的予測であり、この機械的予測が食料需給予測に硬直性をもたらしている。本研究は世界の食糧需給の単なる数値的予測ではなく、研究代表者による食糧需給の諸要因に関する内外の諸研究の経済学的評価と文献的研究や日本内外での聴取調査やフィールド・サーヴェイを通じた洞察を知的に統合しようとする作業である。単純な数値予測も整合性チェックのために行うが、基本的には洞察と知的統合を方法とする。研究代表者は他のしかし本研究と関係の強い研究プロジェクトで多くの海外調査を実施しており、そこでの洞察や観察、聴取を援用する。本研究は3年間の研究期間の最後に英文の書物を出版する計画である。研究目的構造は、第1に2020年まで爆発がピークを維持する途上諸国の人口の食糧需要に及ぼす影響を検討することである。第2に途上諸国の早い経済成長、そして最近の金融危機が食糧需要の構造変化を通じて食糧需要にいかなる影響を及ぼすかを検討する。第3に高所得諸国での人口と食糧消費行動が同諸国での食糧需要に与える影響を検討する。第4に水・農地・森林など自然資源の利用可能性を検討する。第5に土壌劣化、温暖化、森林破壊が食糧供給に及ぼす影響を検討する。第6の目的は伝統・近代・新農業技術の食糧供給への影響を検討する。第7に、各国の食糧政策・制度と国際食糧貿易政策・制度が世界食糧需給に与える影響を検討する。

第8に、以上の諸要因の世界食糧需給への影響の検討を知的に洞察的に統合し、21世紀の世界食糧を予測する。平成11年度は第1から第4の研究目的を追求し、人口爆発、経済成長、金融危機、食料消費行動変化、自然資源の枯渇化が世界の食料需給に大きな影響を与えることを明らかにした。戦後農業技術の進歩と耕地の拡大は世界の農業生産の成長に貢献してきた。しかし80年代から人口爆発、経済成長と食量需要構造の変化、耕地・水など自然資源の制約、環境破壊(土壌劣化、温暖化、森林破壊など)、農業政策やその他経済・政治的・社会的要因は、地球上の南と北に膨大な飢餓人口とかなりの食糧過剰摂取人口の並存の問題を持続させてきた。この食料需給の将来に関しては主体によって意見を異にしている。(1)研究代表者を含む大部分の日本の農業経済学者やL.ブラウン博士は世界の食糧不足問題は将来さらに悪化すると考える。しかし、(2)アメリカ農務省、世界銀行,MOIRAやIFPRI(国際食糧政策研究所)は21世紀初期に世界穀物需給はかなり緩むと予測している。(3)FAO(農業食糧機構)や日本農水省はこれらの中間的立場をとる。(2)と(3)の予測はすべて計量経済学的予測であり、この機械的予測が食料需給予測に硬直性をもたらしている。本研究は世界の食糧需給の単なる数値的予測ではなく、研究代表者による食糧需給の諸要因に関する内外の諸研究の経済学的評価と文献的研究や日本内外での聴取調査やフィールド・サーヴェイを通じた洞察を知的に統合しようとする作業である。単純な数値予測も整合性チェックのために行うが、基本的には洞察と知的統合を方法とする。研究代表者は他のしかし本研究と関係の強い研究プロジェクトで多くの海外調査を実施しており、そこでの洞察や観察、聴取を援用する。本研究は3年間の研究期間の最後に英文の書物を出版する計画である。平成12年度は第(1)から第(3)の研究目的を追求した。第(1)伝統・近代・新農業技術の食糧供給への影響を検討する。第(2)に、各国の食糧政策・制度と国際食糧貿易政策・制度が世界食糧需給に与える影響を検討する。第(3)に、以上の諸要因の世界食糧需給への影響の検討を知的に洞察的に統合し、21世紀の世界食糧需給を予測する。自然資源・環境、政策・制度が世界の食料需給に大きな影響を与えることを明らかにした。しかし80年代から人口爆発、経済成長と食糧需要構造の変化、耕地・水など自然資源の制約、環境破壊(土壌劣化、温暖化、森林破壊など)、農業政策やその他経済・政治的・社会的要因は、地球上の南と北に膨大な飢餓人口とかなりの食糧過剰摂取人口の並存の問題を持続させてきた。食糧需給の将来に関しては(1)研究代表者を含む大部分の日本の農業経済学者やL.ブラウン博士は世界の食糧不足問題は将来さらに悪化すると考え、(2)アメリカ農務省、世界銀行,MOIRAやIFPRI(国際食糧政策研究所)は21世紀初期に世界穀物需給はかなり緩むと予測し、(3)FAO(農業食糧機構)や日本農水省はこれらの中間的立場をとる。(2)と(3)の予測はすべて計量経済学的予測であり、この機械的予測が食料需給予測に硬直性と偏りをもたらしている。本研究は世界の食糧需給の単なる数値的予測ではなく、研究代表者による食糧需給の諸要因に関する内外の諸研究の経済学的評価と文献的研究や日本内外での聴取調査やフィールド
携帯GPSを利用した身体活動及びDLW法を活用した生体情報の定量的解析について

本研究を遂行することにより、GPSで得られるより精度の高い身体活動の効果をえられることが可能となった。このことはDLW法の使用により可能になりえたことである。近年、ICの小型化により、より軽量な携帯GPSレシーバーが開発されるようになり、人が身につけられるようになってきている。昨今、子供や老人の位置情報をえることが、防災や防犯の観点から必要になってきた。GPSによる身体活動量の測定では、ポイントリサーチ社のGPS受信機を使用した。また、本件では、米ハネウエル社のポイントマンDRMも合わせて使用し、データの取得をおこなった。この機械の精度は、われわれが今まで使用した中で、一番誤差が少なく、データの取得が簡便であった。大きさは約110×84×38mm255グラムで最大20時間の運用が可能である。また、人体の傾斜などの影響は自動補正している。この機械は地磁気を使用しているところに特長がある。この地磁気はまた屋内やビル街でも有効なことがGPSレシーバーと異なるところがある。今までのGPSレシーバーとこのポイントマンを併用して、ヂータの取得を行い、比較検討したところ、ポイントマンのデータの変動が少ないことが、明らかになった。このことから、両者を併用しながら、身体活動の定量的評価する機器をして使用した。一方、DLW法であるが、これは、機械の精度がなかなか安定しないという傾向があり、データを取得するための基礎的なデータの取得ということになり、身体活動量の測定評価には、十分なデータ数がえられないことが現状である。このDLWに関しては、エネルギー代謝の分野では、golden methodとして知られているように、非浸襲的な方法として、将来各研究分野で、利用されよう。本研究は、10月に追加で認められたため、研究会議を開催して、本年度と、次年度の研究計画について検討をおこなった。その結果、本年度で研究遂行可能な事柄と次年度の研究計画に関する検討をおこなった。その結果、DLWを利用したデータ取得が現在では、約1週間から10日かかる。そのための基本的なデータ収集をおこなうことになった。分析も一人の被験者に関して言えば、丸1日かかる。実際のデータは、N数を3にしてデータの取得をおこなった。このDLWに関しては、データの処理が現在のその結果、エネルギー消費量の測定のデータの妥当性について検討をおこなった。DLWに関しては、尿からの検査のため、そのデータの信憑性が問われることになる。実験を行った結果からは、かなり、エネルギーのデータに関していえばばらつきがみられた。この方法は、現在、世界でのゴールデンスタンダードになりつつある。しかしながら、われわれのデータ取得のスキルを向上させなければならないとの結論に達した。まだ、データの取得の方法論についても検討を要することがわかった。また、検査結果について、先行研究との検討をすることが、研究会議で話し合われた。ばらつきはあったもののデータの先行研究データとの、著しい差ではなかった。この点は、評価されうるかもしれない。今後、携帯GPSを使用したデータ取得も諸技術の進展に伴い、DLWのデータの取得が以前にくらべ、かなり容易に行えるようになった。今後は、DLWと携帯GPSのデータの付き合わせについて検討をおこなう。更に実験を積み重ねて行い、その結果を検討し、報告の予定である。我々は、これまでに、携帯GPSレシーバーを利用して、日常の身体活動量の定量化を試みてきた。地図上に、携帯GPSレシーバーから得られた位置情報より、地図上に描かれた軌跡をもとに、人の身体活動量をデータとして提示してきた。

本年度は、今までの研究に、人のエネルギー消費を加えて、簡便にその身体活動量とそのエネルギー代謝を比較することにより、精度の高い身体活動量を推定するを目的としている。方法としては、DLW(二重標識法)を用いることとした。この方法は、人のエネルギー消費量を非侵襲的に推定するもので、被験者を器具等を装着することなしにおこなえるものである。エネルギー消費量を測る画期的な方法とされている。本年度は、被験者4名を選び、GPS携帯レシーバーを装着させ、また、心拍メモリーも同時に装着させた。DLW法では、尿を分析するため、実験を開始する前に、O18を飲料させ、実験対象である5日間の尿を採尿した。また、本人に行動記録も記述させた。その5日間は、被験者は、日常活動をおこなわせた。尿は、分析装置にかけ、データを取得した。GPSレシーバーによる身体活動量の推定値とDLW法によるエネルギー消費量と心拍メモリーによる身体活動の強度を比較した。やはり、GPSレーシーバーによる推定値では、かなりデータの変動がみられた。DLW法では、4人の被験間の値も行動の自己記述にかなり、相違はなかった。DLW法と比較して、9から18%の変動誤差が生じていた。心拍メモリーによる活動度の推定では、DLW法のエネルギー消費量と推定値では、5から11%の範囲内であった。この結果から、DLW法による方法は、人の身体活動量を推定する方法として、いままで、我々がおこなってきたGPSレシーバーより、精度がたかいことが示され、DLW法の有効性が示された。
宇宙用通信システムの小型軽量高効率化に向けた次世代半導体の研究開発

本研究は衛星通信に用いる電力増幅デバイスの性能向上を目的とする。具田的には窒化アルミニウムインジウムAlInNと窒化ガリウムGaNの界面に生じる高密度・高移動度の電子を利用した高出力・高周波動作に優れたデバイス構造を提案する。このデバイスの実現のためには結晶成長成長が困難であるGaN基板上AlInNの高品質化が必要不可欠な課題となる。通常、結晶成長の条件最適化は経験やノウハウに依存する面が多く、最適化のための決定的な指針は不明確である。我々は理論的アプローチによって結晶成長の物理を解明し、高品質AlInN結晶を得られる実験条件の指針を作成することでデバイスの開発を加速させる。
ファジ-数量化理論に基づく破損事故固子の定量解析に関する研究

構造物の破損事故解析手順の多くは非定型であり,専門家の経験に依存する部分が多い.現在,知識の共有が可能なエキスパートシステム化が必要とされているが,専門家の知識には判断・認識の曖昧さが含まれており,その定量解析手法の確立が望まれる.本研究では,ファジ-数量化理論を用いて事故解析因子の定量解析を図った.専門家は,破損の種類→事故原因→事故対策の順で推論を行っている.そこで,ファジ-数量化理論第II類を適用することにより,破損の種類から事故対策に至るアルゴリズムの構築を図った.破損の種類と破損原因,破損原因と事故対策の各因子には,関係なし,関係あり,大いに関係ありなどの定性的関係がある.これを質的情報のファジ-集合と考え,推論過程を集合間のファジ-写像でモデル化する.破損の種類と事故原因の関係は質的関係を有するカテゴリー空間を形成し,事故原因と事故対策の関係は外的基準空間を形成するとして,両空間の写像をFとする。写像Fは専門家の意識に潜在的に存在するが,カテゴリーと外的基準の両データは判断と認識の曖昧さを含むので,写像Fは陽には把握できない。本研究では,外的基準空間の構造が最も保持されるという制約条件下で,潜在写像Fの数量化(カテゴリー空間から実空間への写像の評価)をファジ-数量化理論第II類により行った.この解析によりメンバーシップ関数が陽な形で決定でき,曖昧さを伴う実データに修正を施すことが可能である.そして,実空間への写像関数の感度解析から,破損の種類の各因子の事故対策に対する寄与度が定量的に評価されることを明らかにした.また,たとえ破損の種類が特定できなくとも,事故対策でどの可能性が増加あるいは減少するかを定量的に示した.構造物の破損事故解析手順の多くは非定型であり,専門家の経験に依存する部分が多い.現在,知識の共有が可能なエキスパートシステム化が必要とされているが,専門家の知識には判断・認識の曖昧さが含まれており,その定量解析手法の確立が望まれる.本研究では,ファジ-数量化理論を用いて事故解析因子の定量解析を図った.専門家は,破損の種類→事故原因→事故対策の順で推論を行っている.そこで,ファジ-数量化理論第II類を適用することにより,破損の種類から事故対策に至るアルゴリズムの構築を図った.破損の種類と破損原因,破損原因と事故対策の各因子には,関係なし,関係あり,大いに関係ありなどの定性的関係がある.これを質的情報のファジ-集合と考え,推論過程を集合間のファジ-写像でモデル化する.破損の種類と事故原因の関係は質的関係を有するカテゴリー空間を形成し,事故原因と事故対策の関係は外的基準空間を形成するとして,両空間の写像をFとする。本研究では,外的基準空間の構造が最も保持されるという制約条件下で,潜在写像Fの数量化(カテゴリー空間から実空間への写像の評価)をファジ-数量化理論第II類により行った.この解析によりメンバーシップ関数が陽な形で決定でき,曖昧さを伴う実データに修正を施すことが可能である.そして,実空間への写像関数の感度解析から,破損の種類の各因子の事故対策に対する寄与度が定量的に評価されることを明らかにした.また,たとえ破損の種類が特定できなくとも,事故対策でどの可能性が増加あるいは減少するかを定量的に示した.
透過型砂防ダムの渓流生態系保全機能に関する実証的研究

一定規模の自然攪乱を許容し平時の無害な土砂や渓流生態系を循環する様々な物質を流下させ環境保全と土砂制御の両立を目的とした透過型砂防ダムの採用が進んでいるがら,透過型砂防ダムが渓流環境保全に資する機能については不明である。本研究では透過型砂防ダムの渓流生態系保全機能を検証し以下の結果を得た。(1)不透過型砂防ダム区間では渓床の単調化に伴って水深の浅い平瀬や湿地等特定の環境に適応した特定種が異常繁殖するが透過型砂防ダム区間ではこの傾向は小さい。(2)摩擦速度と限界摩擦速度との比により渓床砂礫の移動のし易さを評価し水生昆虫相と対比した結果,砂防施設立地状況(砂防施設の規模・密度)に起因する河床砂礫の脆弱さと水生昆虫相との対応様式が確かめられた。(3)透過型砂防ダムは水生昆虫相に及ぼす影響が少ないことが,砂防施設立地状況を従属変数,季節・水生昆虫の種属別密度・生活型毎密度等を固定因子とした分散分析から,統計的に裏付けられた。(4)不透過型砂防ダム区間では河床の単調化に伴って止水域が卓越するため,リターの滞留・分解が促進されることを現地調査で確認した。さらに河畔に優占する植物には,その落葉がリターとなって渓流に供給され水中での分解が進むと多量のK^+(タラヨウ,ヤマビワ),Ca^<2+>(ガクアジサイ,イヌビワ)を溶出するものがあることが実験的に確かめられた。従って不透過型砂防ダム区間では,地質条件のみならず河畔植生も渓流水質を規定する要因として重要であることが示唆された。(5)不透過型砂防ダム区間では河床の単調化に伴って,浮き石区間が激減し水生昆虫幼虫の重要生息場は消失されるため,不透過型砂防ダム区間では新たな生息場所を求めることを目的とした形態の水生昆虫幼虫の流下移動(drift)が確認されたが,河床の変質が小さい透過型砂防ダム区間ではこの形態でのdriftはない。本研究は,防構造物の立地状況が異なる渓流区間-透過型砂防ダム施工区間(名貫川水系袋谷川),不透過型砂防ダム施工区間(一ツ瀬川水系竹尾川),砂防施設未施工区間(名貫川水系名貫川)-を対象として,これまで十分に確認されていない透過型砂防ダムの渓流生態系保全機能を明らかにするものである。本年度調査では以下の諸点を明らかにした。1)対象区間の現況砂防構造物の立地状況と過去の地表変動履歴を対応付けた結果,不透過型砂防ダム施工区間においては30年前と60年前の土砂移動を契機として,8基の不透過型砂防ダムによる砂防工事が展開されてきた。2)上記の50年以上に及ぶ不透過型砂防ダムによる渓床土石の固定は,河床堆積物の粒度組成・形状・大きさ等の底質特性に影響を及ぼしていることが,扁平率や摩擦速度u_*と平均粒径の0.4倍の粒径を持つ砂礫の限界摩擦速度u_<*c1>との比(u_<*c1>/u_*)など,水理学的な指標から裏付けられた。

3)各対象区間の瀬・淵・サイドプールを選定し,そこに生息する水生昆虫群集の構成種,現存量,季節変化を調べた結果透過型砂防ダム区間においては水生昆虫相に著しい差異はダム上下流間で認められなかったが,不透過型砂防ダム区間では,底質との依存度が強い葡萄型生物(ヒラタカゲロウ属など)の減少傾向が認められた。さらに,これまで渓流生態系の復元要素として考慮されてこなかった成虫段階での生活史を補償するための基礎調査としてマレーズトラップによる水生昆虫の羽化行動を観測した結果,不透過型砂防ダム区間では河床型の均一化が羽化環境に反映し,良好な羽化環境が維持されていないことが推察された。渓床土砂移動の抑止と下流域への土砂供給低減を目的とした不透過型砂防ダムによる従来の砂防手法が渓流環境の維持上好ましくないという反省から,一定規模の自然撹乱を許容し平常時の無害な土砂や渓流生態系を循環するさまざまな物質を流下させ環境保全と土砂制御の両立を目的とした透過型砂防ダムの採用が進められている。しかしながら,透過型砂防ダムが渓流環境保全に資する機能については不明な点が多い。本研究は,昨年度に引き続き本学近傍の渓流から砂防構造物立地状況の異なる渓流区間(砂防施設未施工区間,透過型砂防ダム区間,不透過型砂防ダム区間)を対象として透過型砂防ダムの渓流生態系保全機能を検証したものであり,定期的現地調査および室内実験より以下の結果を得た。(1)不透過型砂防ダム区間では河床の単調化に伴って止水域が卓越するため,リターの滞留・分解が促進されることを現地調査で確認した。さらに河畔に優占する植物には,その落葉がリターとなって渓流に供給され水中での分解が進むと多量のK^+(タラヨウ,ヤマビワ),Ca^<2+>(ガクアジサイ,イヌビワ)を溶出するものがあることが実験的に確かめられた。従って不透過型砂防ダム区間では,地質条件のみならず河畔植生も渓流水質を規定する要因として重要であることが示唆された。(2)不透過型砂防ダム区間では河床の単調化に伴って,浮き石区間が激減し水生昆虫幼虫の重要生息場は消失される。このため,不透過型砂防ダム区間では新たな生息場所を求めることを目的とした形態の水生昆虫幼虫の流下移動(drift)が確認されたが,透過型砂防ダム区間では河床がほとんど変質しないのでこの形態でのdriftはない。
7T-MRIを用いた「MRI陰性新皮質てんかん」の焦点可視化に関する学際的検討

本研究の目的は、世界トップレベルの画像研究チームや7テスラMRIを始めとした設備・施設と連携して、最新の方法論を駆使し「MRI陰性新皮質てんかん」の潜在的な焦点の可視化を目指し、その実態を把握することである。研究初年度である平成29年度は、当初の計画通りに:1)臨床研究実施計画書を作成し、倫理委員会の承認を得た。2)西新潟中央病院を中心とした関連施設の「MRI陰性新皮質てんかん」として保存的加療を行っている非手術患者の実態を把握した。3)てんかんの焦点探索プロトコール(7T-MRI、脳磁図、256チャンネル高密度電極脳波計、SPECT、FDG-PET)の最適化を行った。研究2年目となる平成30年度は、計画通りに:1)確立したプロトコールを実践して、西新潟中央病院を中心とした関連施設の「MRI陽性新皮質てんかん」患者にデータ収集を開始した、2)それと並行し、「MRI陰性新皮質てんかん」患者の評価を開始した。最終年度である平成31年度(令和元年度)は、1)引き続き、「MRI陽性新皮質てんかん」患者にデータ収集を行う、2)前年度に引き続き「MRI陰性新皮質てんかん」患者の評価をおこなう、3)最終的に「MRI陰性新皮質てんかん」患者データ解析を総括する予定である。現時点において、症例が若干少ないこと以外には、大きな問題なく計画通りに進捗している。研究計画の3年目である平成31年度(令和元年年度)は、前年度に継続して、確立したプロトコールを実践して、「MRI陽性新皮質てんかん」患者にデータ収集と並行し、「MRI陰性新皮質てんかん」患者の評価を行い、解析データを総括する予定である。研究に参加する患者数が少ない場合には、関連病院等に広く患者を募る予定である。それでも、症例の集積が十分ではない場合には、1年間の延長も検討する。研究所年度である平成29年度は、当初の計画通りに以下のことを行った:1)臨床研究実施計画書を作成し、倫理委員会の承認を得た。その後、2)西新潟中央病院を中心とした関連施設の「MRI陰性新皮質てんかん」として保存的加療を行っている非手術患者の実態を把握した。3)てんかんの焦点探索プロトコール(7T-MRI、脳磁図、256チャンネル高密度電極脳波計、SPECT、FDG-PET)の最適化を行い、正常コントロールおよび「MRI陽性新皮質てんかん」患者のデータを獲得した。次年度(平成30年度)は、確立したプロトコールを実践して、「MRI陽性新皮質てんかん」患者にデータ収集と並行し、「MRI陰性新皮質てんかん」患者の評価を開始する。現時点において、問題なく計画通りに進捗しているため。研究計画の2年目である平成30年度は、次年度(平成30年度)は、確立したプロトコールを実践して、「MRI陽性新皮質てんかん」患者にデータ収集と並行し、「MRI陰性新皮質てんかん」患者の評価を開始する。焦点が同定された場合には、焦点切除の必要性を慎重に検討し、適切と判断された場合に、焦点を手術的に切除し、病理学的および生化学的に検討を行う。本年度に行った研究は、実質的な支出を伴わずに遂行が可能であった。また使用を予定していた解析装置の購入が、本年度ではなく、次年度に持ち越されたため。この事によって、研究遂行に支障は無い。

最終年度の予定となる次年度で必要が見込まれる学会発表や論文作成のための脛腓が多くなることが見込まれるため、本年度は、当初の予定であった学会参加やそこでの情報収集に本研究費を使用せず、意図的に繰り越したため。
高温における分散強化機構の新理論の構築とその実験的検証

本年度(平成2年度)は本研究の最終年度に当たるため、理論モデルの実験的検討を中心に研究をまとめることにつとめた。第一は分散粒子のサイズ効果の検討である。分散強化における転位と粒子の相互作用はOrowanのモデルで考える限り、転位がバイパスする粒子間隔が強度の支配要因となり、粒子の大きさには関係しない。これに対し転位と粒子の相互作用に拡散緩和が寄与して相互作用が引力型となる場合は、粒子と転位の分離過程で最大の応力を必要とする分離完了の段階は活性化面積が比較的小さくなるため熱活性化過程となると考えられる。したがって粒子体積分率を一定として粒子径を減少させるとOrowanモデルでは降伏応力は単調増大となるが、引力型相互作用のモデルでは小さい粒子に対しては熱活性化過程の寄与が大きくなり、ある粒子径で降伏応力が極大となるような挙動が期待されることになる。この点を実験的に検証するためCuーAl合金単結晶の内部酸化において粒子径を変えたモデル機の作成を試みた。通常の粉末埋没方式で温度を変化させる方法では均一な内部酸化が困難であったため、酸素分圧と拡散処理温度を独立に変化させる方式でやっと微細粒子分散(粒子直径15nm)試料を得ることができた。しかし当初の計画の一連の粒子径の変化した試料を調えるには時間が不足した。この平均粒子径15nmの試料は粒子径100nmのものに比較してflow stressは大きく低下した。この実験結果は注目される結果ではあるが、結論づけるには更に検討する必要がある。第二の注目点としている回復過程に対する分散粒子の影響を知ることを目的とした加工硬化hと回復速度rの測定では、測定結果にかなりの分散があるため明確ではないが、低温変形ではrの増大、高温変形ではrの減少の傾向が認められた。分散強化合金の高温における強化機構は粒子間での転位の張り出しを考えるOrowan機構によるとするものが確証のないままに定説化している。本研究は拡散が活発となる高温では転位と粒子の相互作用は引力型で、運動転位は粒子に引きつけられると考えることの合理性を基盤としたもので、転位のglide motionに対する粒子の抵抗は相互作用を反撥型と考えても、引力型と考えても大きな差異は生じないが、climb motionに注目するとOrowanモデルでは促進、引力型では大きな遅滞となり、回復過程に大きな差異は生じることになる。このことが高温における強化機構の本質であることを実証することを目指している。昭和63年度は本研究の第一年度で単結晶分散強化合金試料の作成と精密型速度急変引張装置の調整を中心に研究を実施した。単結晶分散強化合金の作成は直径30mmのCu-Si合金をブリッジマン法により単結晶化し、この丸棒より厚さ1.2mmの板状試料を無ひずみで切り出し、Al_2O_3+Cu_2O+Cu粉末中で10731273Kに加熱し内部酸化を行なった。試料の組織観察で試料中心部に転位が導入され、亜粒界が形成される予期しない結果が見られた。この原因の検討の結果、内部酸化により、体積膨脹が生じるため表層からの内部酸化により試料中心部に引張変形が生じるためと結論され、本研究の主題ではないが新知見として日本金属学会春期大会('89)で報告する。速度急変型引張試験装置については島津サーボパルサーED05形をベースに特殊仕様のサーボバルブを持ち油圧式サーボ機構と機械式サーボ機構とを具えた装置を製作し、現在精密調整が修了し、実験手法確立のための予備実験を進めている。なお、平行して、高温引張試験も進められている。高温における分散強化合金の強化機構としては、粒子間での転位の張り出しを考えるOrowanの機構が確証のないままに定説化している。本研究は、拡散が活発となる高温では、粒子の弾性率がmatrixよりも大きい場合でも、転位と粒子の相互作用は拡散緩和により引力型となり、拡散緩和の生じない低温における反発型とは異なる基礎として分散強化合金の強化機構を再検討するものである。転位のglide motionに対する粒子の抵抗は、相互作用を反発型と考えても引力型と考えても大きな差異は生じないが、climb motionに注目すると、Orowanモデルでは促進、引力型では大きな遅滞となり、回復過程に大きな差異を生じる。この事が高温における分散強化合金の変形・回復挙動を特徴づけることを単結晶分散強化合金によって実証する実験を進めている。平成元年は本研究の第二年度で昨年に引き続き単結晶分散強化合金試料の作成と高温引張試験および加熱による静的回復挙動を中心とした実験を進めた。Cu-Si合金をブリッシマン法により単結晶化し、これを1.2mmの板状試料としてAl_2O_3+Cu_2O+Cu粉末中で10731273Kに加熱し、中部酸化を行なった。この過程で試料中心部に転位が導入され亜粒界が形成される予期しない結果が得られた。この原因を検討した結果内部酸化により体積膨張が生じたものと結論され、本研究の主題ではないが新知見として平成元年4月の金属学会大会で報告した。引張試験では分散強化合金は初期から急速な加工硬化を示し、容易すべり領域を示さないが、変形に伴う主すべり系の活動が優先していることを示した。

Orowan機構によると考えられる低温で変形した試料での静的加熱による回復と高温変形後の静的回復挙動は大きく異なり前者では100400°Cにかなりの回復が生じるのに対し、300°Cの高温変形では600°Cの加熱に対してもほとんど回復せず引力型相互作用の粒子が転位の上昇運動を大きく遅滞させることを示した。本年度(平成2年度)は本研究の最終年度に当たるため、理論モデルの実験的検討を中心に研究をまとめることにつとめた。第一は分散粒子のサイズ効果の検討である。分散強化における転位と粒子の相互作用はOrowanのモデルで考える限り、転位がバイパスする粒子間隔が強度の支配要因となり、粒子の大きさには関係しない。これに対し転位と粒子の相互作用に拡散緩和が寄与して相互作用が引力型となる場合は、粒子と転位の分離過程で最大の応力を必要とする分離完了の段階は活性化面積が比較的小さくなるため熱活性化過程となると考えられる。したがって粒子体積分率を一定として粒子径を減少させるとOrowanモデルでは降伏応力は単調増大となるが、引力型相互作用のモデルでは小さい粒子に対しては熱活性化過程の寄与が大きくなり、ある粒子径で降伏応力が極大となるような挙動が期待されることになる。この点を実験的に検証するためCuーAl合金単結晶の内部酸化において粒子径を変えたモデル機の作成を試みた。通常の粉末埋没方式で温度を変化させる方法では均一な内部酸化が困難であったため、酸素分圧と拡散処理温度を独立に変化させる方式でやっと微細粒子分散(粒子直径15nm)試料を得ることができた。しかし当初の計画の一連の粒子径の変化した試料を調えるには時間が不足した。この平均粒子径15nmの試料は粒子径100nmのものに比較してflow stressは大きく低下した。この実験結果は注目される結果ではあるが、結論づけるには更に検討する必要がある。第二の注目点としている回復過程に対する分散粒子の影響を知ることを目的とした加工硬化hと回復速度rの測定では、測定結果にかなりの分散があるため明確ではないが、低温変形ではrの増大、高温変形ではrの減少の傾向が認められた。
難民となった牧畜民の生存にかかわる経済活動の人類学的研究

国家の周辺地域におかれた牧畜社会は、生態・経済・政治資源をめぐる民族間の対立が頻繁におきている。本研究は、難民化した牧畜民の生存にかかわる経済活動について研究した。南エチオピアで避難生活をおくるガブラ人を対象に調査を行い、ラクダ交易が彼らの生存に重要な役割を果たしていることを明らかにした。ラクダ交易には、南エチオピアで飼育している肥ラクダを海外に輸出する交易と、北ケニアで飼育されている痩ラクダを南エチオピアに輸入する交易の二つが存在する。それぞれの経済的インパクトについて実証的な研究をおこなった。本研究の目的は、難民問題の解決手段として「地域に恒久的な安定をもたらす開発のありかた」の提示を試みることである。とくに施設建設などの「場所の価値」を高める開発ではなく、地域のなかに、複数の民族にまたがる相互依存の関係を作りだす経済活動が、民族紛争を減少させる可能性を高めると考え、そのような事例研究に取り組んだ。昨年度は、エチオピア連邦民主国オロミア州スルパ町周辺地域にすむ牧畜民ガブラ・ミゴを対象に、約4週間の現地調査を実施した。ガブラ・ミゴはスルパ町周辺で牧畜を営んでいるが、これとは別に、同じ地域に住む農牧民グジとともに、互いが得意とする分野を上手く組み合わせることによってラクダ交易を行っていた。ガブラ・ミゴとグジは2006年に大規模な紛争を起こしているが、彼らは憎悪と恐怖を乗り越えてビジネス関係を構築していたのである。ラクダ交易では、ラクダの扱いを得意とするガブラ・ミゴが、商人の指示でラクダを市場で買い求めたり、購入したラクダを肥育させたり、トラックに積み込んだりする作業に従事していた。一方、商業活動も活発におこなうグジは、トラックの手配などをおこなっていた。これは経済学のいう「比較優位」に基づいた分業といえ、民族を越えた相互依存の関係がつくりだされていた。本研究の最終的な目的は、難民問題の恒久的手段として「地域に恒久的な安定をもたらす開発のありかた」の提示を試みることである。UNHCRは「難民と現地住民との双方に同時に利益をあたえる開発」を提唱しているが、この研究では、井戸を掘るといった「場所の価値」を高める開発でなく、地域のなかに、複数の民族にまたがる相互依存の関係を作りだす経済活動に着目する。なぜならば、「場所の開発」は、その場所を稀少な資源へと変換してしまい、あらたな紛争の原因にもなりかねないのである。平成23年度は、南エチオピアにおける半ば難民的状況にある牧畜民が、自らが置かれた家族・社会・経済状況のなかから創造しつつある新たな経済活動を記述するために、約1ヶ月間の現地調査をおこなった。とくに、現地協力者による記録をもとに、ラクダの交易活動の実態を詳細に再現していった。さらに交易活動に参加した現地の人びとの記録をもとにインタビュー調査をおこない、ガブラ・ミゴとグジの両民族の共同関係を詳細に復元していった。その結果、ラクダ交易のメカニズムを詳細に解明することができた。その成果の一部は、11月にモントリオール市で開催されたアメリカ人類学会で発表し、東アフリカの牧畜社会における有効な開発のあり方として提示した。南エチオピアでは1964年、74年、91年、2005年に大規模な民族紛争が起き、多くの難民・避難民を産み出した。こうした紛争は、牧畜生産を大きく阻害してきた。本研究は、難民問題の解決として「地域に恒久的な安定をもたらす開発のありかた」の提示を試みることを目的に実施された。平成25年度は、エチオピア連邦民主国、オロミア州スルパ町周辺地域にすむ牧畜民ガブラ・ミゴを対象とした30日間の現地調査を実施した。ガブラ・ミゴは家族を放牧セクターと難民セクターに二分している。放牧セクターはスルパ町周辺地域で家畜の管理をおこなっている。一方、難民セクターは約200km離れたモヤレ町周辺にある。本年度は、牧畜セクターを中心に(1)難民の生存を可能にする諸生業活動の詳細として、1諸生業活動の網羅的記述、2新規の経済活動の仕組みの解明、3諸生業活動における収入のサンプル調査を実施した。

成果の一部は、5月に東京大学で開催されたアフリカ学会で発表したほか、11月にシカゴ市で開催されたアメリカ人類学会で発表し、東アフリカの牧畜社会における有効な開発のあり方として提示した。本研究の最終的な目的は、難民問題の恒久的手段として「地域に恒久的な安定をもたらす開発のありかた」の提示を試みることである。UNHCRは「難民と現地住民との双方に同時に利益をあたえる開発」を提唱しているが、この研究では、井戸を掘るといった「場所の価値」を高める開発でなく、地域のなかに、複数の民族にまたがる相互依存の関係を作りだす経済活動に着目する。なぜならば、「場所の開発」は、その場所を稀少な資源へと変換してしまい、あらたな紛争の原因にもなりかねないのである。平成24年度は、南エチオピアにおける半ば難民的状況にある牧畜民が、自らが置かれた家族・社会・経済状況のなかから創造しつつある新たな経済活動を記述するために、約2週間の現地調査をおこなった。とくに、現地協力者による記録をもとに、ラクダの交易活動の実態を詳細に再現していった。さらに交易活動に参加した現地の人びとの記録をもとにインタビュー調査をおこない、ガブラ・ミゴとグジの両民族の共同関係を詳細に復元していった。その結果、ラクダ交易のメカニズムを詳細に解明することができた。分析を進めると、ラクダの交易活動が難民生活をおくるガブラ・ミゴの人々の生計に重要な意味をもつことが明らかになってきたが、その反面、異民族グジとの協力関係は進んでいないことも明らかになってきた。この経済活動にも、あらたな紛争の原因となる潜在的危険性が認められる。異民族の相互依存の関係については、より詳細に検討する必要がある。平成23年度に入手したデータの分析も進め、その結果をまとめて5月に開催された日本アフリカ学会で発表することができた。平成23年度は、当初、東日本大震災の影響で授業期間が延び、長期調査ができなくなったため、調査が遅れることが懸念されていたが、現地で家畜交易の記録をとってくれている協力者とskypeを通じて緊密に連絡を取り続けた結果、質量共に予想を遙かに上回るデータを取得することができた。これにより研究を大きく進展させることができ、アメリカ人類学会でも最新のデータを入れた発表が可能になった。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、平成23年度に入手したデータの分析も進め、その結果をまとめて5月に開催された日本アフリカ学会で発表することができた。また、調査に関しては、現地調査の日程を十分確保できなかったことから、調査が遅れる懸念があったが、現地協力者と緊密に連絡をとることで、平成23年度をうわまわる高い質・量を備えたデータを入手することができた。現在、その分析を進めているが、今年度も5月に開催される日本アフリカ学会で発表を予定しているほか、11月にはアメリカ人類学会での発表も予定している。以上のように、調査は順調に進んでいる。平成23年度の成果をもとに、平成24年度も現地調査ばかりでなく、現地協力者と緊密に連絡を取りながら、調査を進めていく。また、平成24年度にはケニアの国会議員選挙が計画されており、選挙後には社会的混乱も予想されるので、選挙前を中心に重点的な調査をおこなう。
一貫性情報を用いた高水準データベースの並行処理制御に関する研究

並行処理制御の目的は、処理単位の原子性、整合性、隔離性、耐久性というACID特性と呼ばれる性質が成り立つことを保証するためである。従来では、直列可能性基準に基づいていたが、データベースの応用分野がCAD/CAMなどに拡大するにつれ,並行処理制御上で多くの新しい課題が生じている.それらに対処するため,われわれは,独立化可能性という一貫性情報を利用した並行処理制御基準を提案している.本年度は,1)一貫性情報に基づく処理単位のACID特性の分析、2)並行処理制御方式と回復制御方式の導入と3)動的再構成機能の検討、を中心に研究を推進した。1)については、一貫性情報を利用できると、整合性と隔離性が形式的に表現できるようになり、直列可能性に依存する必要がなる結果が得られた。それによって、原子性と耐久性が部分処理単位レベルに短縮できた。2)については、協同作業環境を支援できる並行処理制御方式と回復制御方式を導入した。それによって、高水準データベースにおける相互参照要求が満たされ、回復制御に関する問題も大きく緩和できた。3)については、整合性を保証する処理単位集合上の拡張施錠方式スケジュールに対する動的再構成機能およびその性質について検討した。それによって、高水準データベースにおける回復制御や予測不能などの問題に対処できることを示した。データベースの応用分野がCAD/CAMなどに拡大するにつれ,並行処理制御上で多くの新しい課題が生じている.それらに対処するため,われわれは,独立化可能性という一貫性情報を利用した並行処理制御基準を提案している.本年度は,(1)協同作業における一貫性情報の抽出,(2)独立化可能クラスの特徴分析,を中心に研究を推進した.(1)については,協調作業における手順や制約を分析し,それらを完全に記述するには一階述語論理の節を必要とする結果が得られた.ただし,一階述語論理の節で表される一貫性情報を用いた場合は,制御がNP完全という現実的時間内で行えない問題になる.このため,一貫性情報を特殊の節に限定した場合に関する研究を行っていた.(2)については,定性的な分析と定量的な分析という二つの角度から並行に研究を行っていた.一貫性情報を特殊の節に限定した場合の定性的な分析からは,独立化可能クラスが従来の直列化可能クラスより,検索操作に対する制限を緩和できたという結論が得られた.協同作業支援における従来の直列可能基準の最大の問題点は,互いに最新の作業結果を参照する協同作業を許可できないことにある.このため,本研究の意義が確認されたことになる.また,シミュレーションによる定量的な分析からも,独立化可能性基準に基づく制御方式が従来の直列可能性基準に基づく方式より,並行性の向上,応答時間の短縮,無駄な作業の減少などに有効であることが確認できた.並行処理制御の目的は、処理単位の原子性、整合性、隔離性、耐久性というACID特性と呼ばれる性質が成り立つことを保証するためである。
金属人工格子の物性と機能

本研究班は金属人工格子にのみ存在する新しい物性の探究を目標としているが、本年度はまず品質の良い試料作成技術の確立を目指した研究が進められた。京大化研では超高真空中での交互蒸着法によって人工格子試料を作成しているが、反射電子回折法を組み入れることにより、膜生成中に原子レベルで層状成長が平坦に行われていることの確認が可能になった。広島大ではスパッタ法においてバイアス電圧制御によって高品質試料作成条件を求めた。東北大ではクリ-ンル-ム中での試料作成を開始した。名大ではスパッタ法と蒸着法の比較によりそれぞれの長所を明らかにした。物性測定については、京大では膜面内方向に強磁場を与えつつメスバウア-測定が行えるようになり、希土類/鉄人工格子の異方性の検討がより定量的に進められた。東大では核磁気共鳴法によって、界面の構造を明らかにする手段が進められ、新たに白金やアンチモン核が利用され始めた。神戸大では超強磁場中の測定を行い、Fe/Gd人工格子などにおいて強磁場中では二方向のねじれ現象が起こることを見出した。新しい物性としては京大で発見した二種類の磁性層を含む人工格子の磁気抵抗効果が注目すべきものである。室温かつ弱い磁場によって大きな変化が起こりセンサ-としての機能を備えることがわかった。弱い磁場によって容易に強磁性とフェリ磁性間を移行させることが出来るので、種々の物性量に対してスピンの影響を観測することは新しい物性分野の開拓に結び付く。すでに熱起電力については二つの状態で大きな差があることが見出されており、その他についても今後の検討が待たれる。巨大な磁気抵抗効果は人工格子にしか存在し得ない新しい物性であることが本年度の研究で明らかになった。
妊娠高血圧腎症が生後1年未満の児の発達及び母親の心身の健康状態に与える影響

2018年9月に長崎大学熱帯医学研究所にて本研究について倫理審査委員会の承認を得た。2017年7月から2019年3月の間、ベトナム、ニャチャン市にあるカンホア市総合病院で妊娠期の高血圧症と診断され、当該病院で出産した母親の数は約130名であった。この130名の妊娠高血圧症の母親と、妊娠高血圧症と診断されていない母親約260名の対象者リストを作成し、病院カルテより必要医療情報を収集した。児の発達を測定する尺度Infant Behavior Questionnaire (IBQ)veryshort versionとEarly Childhood Behavior Questionnaire (ECBQ) very short versionについて開発者との最終的な確認作業に時間を要しているが、対象者のリストアップはすんでおり、おおむね順調に進展しているといえる。2019年6月には、各コミュニティヘルスケアセンターに勤める現地スタッフ10名に対してフィールド調査に関するワークショップを行う。2019年7月から対象者リストに該当した母親に連絡を取り家庭訪問時、計測、母親の健康状態や子供の発育発達に関する質問紙調査を実施する予定である。得られた紙媒体のデータはカンホア保健局内でデータ入力を行う。研究計画当初前向きコホート調査を予定しており、2018年度に調査を開始する予定としていたが、妊娠高血圧症の妊婦が予想よりも少ないことなどがわかり後ろ向きコホート研究へと研究デザインを変更した。このことにより、2018年度に予定していたフィールド調査が2019年度に移動したため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は2019年度のフィールド調査に用いる予定である。
大腸菌の付着・定着過程における宿主一寄生体相互作用の分子機構の解析

組識細胞は細菌の非特異的侵襲を阻止する各種の細胞表層構造物を保有しているが、細菌はこれらの障壁を特異的なリガンド-レセプタ-相互作用により突破して定着を成し遂げる。本研究課題では、細菌の宿主細胞への付着・定着過程を細胞側のリガンド(線毛)と宿主側のレセプタ-の両面から解析を加えることを目的として研究を遂行してきた。本年度は、単一のタイプ1線毛レセプタ-糖鎖を含有するリポソ-ムまたはラテックスを用いて、タイプ1線毛の認識する最適のレセプタ-構造に解析を加えた。その結果、ダイマンノ-ス構造が良好なレセプタ-となることが明かになると共に、これら糖鎖の中でもMan(1ー2)Manの認識において疎水基を有するpNPーManに対する親和性の強弱で2群に、Man(1ー3)Manの認識においてはマンノ-スに体する親和性の強弱で2群に分類された。この事より、タイプ1線毛リガンドは少なくとも4種類存在する事が明らかになった。また、Man(1ー3)Manの認識においては、大腸菌の分離疾患間でもタイプ1線毛リガンドの特異性の差が認められた。一方、宿主細胞、特に正常マウス膀胱に注入されたタイプ1線毛保有大腸菌は、レセプタ-糖鎖が膀胱上皮最外層細胞に存在するにもかかわらず菌の付着を起こさない事が見いだされた。しかし、この最外層細胞の除去により、タイプ1線毛保有大腸菌の膀胱上皮への付着・定着が成立し、膀胱炎を発症することを明かにした。さらに、このマウス膀胱炎モデルを用いた解析から、膀胱上皮最外層細胞はタイプ1線毛保有菌の付着に低抗性を示す機構を有する事も明らかになった。組織細胞は細菌の非特異的侵略を阻止する各種の細胞表層構造物を保有しているが、細菌はこれらの障壁を特異的なligandーreceptor相互作用により突破して定着を成し遂げる。一方、菌の付着を受けた宿主細胞は、菌の定着にともない種々の細胞機能の障害を受け、炎症状態へと移行していく。初年度の研究においては、科学研究費の配分に半年間の遅れがあったために蛍光分光光度計の納入が平成3年2月にずれ込んでしまったので、今年度は主として感染実験を行い以下の成績を得た。1)Type1線毛保有大腸菌の宿主細胞への付着には、宿主細胞の生死が重要であることが、付着実験とその形態観察により明らかとなった。2)グリコネオリピドを用いたリポソ-ム凝集実験およびオ-バ-レイアッセイ法により、大腸菌の各種線毛のレセプタ-認識能にかなりのバリエ-ションが存在し、これらの違いが菌の病原性と深く係わる可能性が示された。3)Type1線毛保有大腸菌を外尿道口より注入する膀胱感染実験から、これまで報告されていたような膀胱ムチンへの菌の付着は全く観察されず、菌の付着する細胞にレセプタ-の分布および細胞機能に著しい差異を有することが明らかとなった。組織細胞は細菌の非特異的侵襲を阻止する各種の細胞表層構造物を保有しているが,細菌はこれらの障壁を特異的なリガンド-レセプタ-相互作用により突破して定着を成し遂げる。本研究課題では,細菌の宿主細胞への付着・定着過程を細菌側のリガンド(線毛)宿主側のレセプタ-の両面から解析を加える事を目的として研究を遂行してきた。本年度は,単一のタイプ1線毛レセプタ-糖鎖を含有するリポソ-ムまたはラテックスを用いて,タイプ線毛の認識する最適レセプタ-構造に解析を加えた。その結果,ダイマンノ-ス

構造が良好なレセプタ-となる事が明らかになると共に,Man(1ー2)Manの認識において疎水基を有するpNPーManに対する親和性で2群に,Man(1ー3)Manの認識においてはマンノ-スに対する親和性で2群に分類された。この事は,タイプ1線毛リガンドが少なくとも4種存在する事が明らかになった。また,Man(1ー3)Manの認識においては,大腸菌の分離疾患間でもタイプ1線毛リガンドの差が認められた。一方,宿主細胞,特に正常マウス膀胱に注入されたタイプ1線毛保有大腸菌は,レセプタ-糖鎖が膀胱上皮最外層の細胞に存在するにもかかわらず菌の付着を起こさなかった。しかし,この最外層の細胞をトリプシン処理により除去する事により,タイプ1線毛保有大腸菌の膀胱付着・定着が成立し,膀胱災の発症が明らかになった。このマウス膀胱災モデルを用いた解析から,膀胱上皮最外層の細胞には付着抵抗性を示す機構の存在が明らかになった。