hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近接場光アンテナ励起局所円偏光生成による次世代高速度・高密度磁気記録

どのように近接場光を活用するかがキーポイントとなるため、表面プラズモンアンテナの特質を見極め、両者を融合する従来の限界を打ち破る超高速・超高密度の新規な記録原理を実証することを目的としいる。Finite-Difference Time-Domain(FDTD)法を用いた円偏光モードの解析により、光直接記録に適した近接場アンテナ形状の検討を進めた結果、4回対称性の十字型開口およびクローバー型開口において、粒子記録材料に円偏光を生成可能であることを見いだした。記録粒子と近接場光用開口との位置関係に対する記録マージンの検討も併せて行った。また、直線偏光を照射して円偏光を生成する十字型アンテナの検討も行った。効率よく実証実験を行うために、磁気記録媒体上に直接近接場光アンテナを積層する構造を発案した。電磁界計算及び熱伝導計算により検討した結果を踏まえ、媒体にアンテナを積層した構造において、10μsのパルス光によりCoPtCrグラニュラ媒体を用いた熱アシスト磁気記録の検証実験を行い、反転磁区が形成することを確認した。反転磁区直径は1μm程度とまだ十分大きいため、パルス時間幅の短縮を進める。フェムト秒オーダーのプラズマ共鳴による応答の電磁界・熱解析を開始した。本研究では、シミュレーションによる解析だけでなく、実験的に微細構造アンテナを作製し、さらにフェムト秒レーザでの記録実験まで行う事が非常に重要であった。これらの電磁界解析、電子ビーム露光による微細構造作製、光学実験の全てを独立に動作でき、総合的な基礎的動作実験も確認できた。これにより、最終年度に予定しているフェムト秒での熱アシスト磁気記録の実証実験が実現できる見通しである。研究計画通り、局所円偏光の生成を可能とする表面プラズモンアンテナについて、Finite-Difference Time-Domain(FDTD)法を用いた検討において、実現の見通しを得た。アンテナ構造を4回対称性の十字型開口やクローバ型開口とすることにより、開口中心部に局所的な円偏光を生成可能であることを示した。さらに、媒体を孤立粒子媒体とすることにより、媒体内部に進行する円偏光を閉じ込めることを示した。孤立微粒子を配列した媒体構造では、他の粒子に意図せず記録してしまうことが問題となるため、記録粒子と隣接する粒子との円偏光強度比を評価した。アンテナ構造をクローバ型として開口中心部近傍での隣接粒子と開口との過渡な重畳を回避することで、円偏光と隣接粒子との強度比の拡大が可能であることを示した。さらに、当初の予定以上の範囲として、本クローバ型開口構造において、開口中心と記録粒子の中心位置ずれに対する許容範囲も評価も進めた。一方、実際に実証実験を行うためにアンテナを媒体に直接積層する構造を提案し、シミュレーションで示すと同時に、直線偏光のレーザ光をCoPtCrグラニュラ媒体上に作製したぷずモンアンテナに照射することで記録磁区が形成可能であることを示した。高密度化に向けた微小磁区形成のため、前年度までの表面プラズモンアンテナの検討を継続し、そのフェムト秒応答について検討を重ねる。光利用効率向上のための表面プラズモンポラリトンを活用した導波路構造について継続して検討する。昨年度の表面プラズモンアンテナ実現の継続検討に加え、プラズモン共鳴のフェムト秒応答について検討を行う。まずシミュレーションレベルで過渡応答を検討し、実証実験につながる研究を進めて光の利用効率についての検討する。
高等教育の教授学習言語様式の新理論に向けてートランス・ランゲージ理論を援用してー

(1)昨年度の研究成果を国際会議(ICMME18)で発表し,マルチリンガル教育や社会言語学等で用いられている多様な理論装置の中で,日本の大学理系教育での教授学習言語様式を読み解く理論的枠組として適用可能なものに関して専門家と意見交換を行った.その結果,日本の実態を明確に説明できる単一の理論装置はなさそうだが「言語(ランゲージ)」ではなく「言語実践(ランゲージング)」に焦点化することが実態解読の手がかりとなるのではないかという仮説にたどり着いた.(2)現代の大学理系教育の教授学習言語様式の実態を知るために,理系大学教員を対象としたWebアンケートを実施した.調査目的は,大学教員が学生時代に受講した学部専門講義と彼らが現在行っている学部専門講義で,教授学習言語様式にどのような違いがあるかを対比的に把握することと,専門領域によって教授学習言語様式に差異があるかどうかを明らかにすることであった.その結果,学生時代に受講した講義と現在自分自身が行っている講義の間で教授学習言語様式に大きな違いはみられなかったが,専門分野によっていくつかの特徴や違いはみられた.(3)昨年度の台湾での調査に続いて,本年度はデンマークの大学で教授学習言語様式に関するインタビュー調査を実施した.教授言語としての母語と英語との関係性は,日本や台湾と比較的類似性が高いが,教員が多民族・多国籍であること,海外からの留学生が多いという点で,日本や台湾ほどクリアな言語の使い分けがなされにくい状況であることがわかった.(4)昨年度・本年度の研究成果をとりまとめてモノグラフとして執筆し,広島大学高等教育研究開発センターが毎年刊行しているモノグラフ・シリーズ「高等教育研究叢書」の1冊として『理系学部講義の教授学習言語様式のリアリティ』のタイトルで2019年3月末に刊行した.(1)初期大学理系教育の典型事例として札幌農学校を取り上げ,その歴史的資料,先行研究群を収集・精査し,当時の講義ノートコレクション(北大・大学文書館蔵)を許可を得て閲覧・分析した.講義,板書,図表,ノート,試験といった場面での教授学習言語様式(英語対日本語の関係性)の変遷を解読した.その結果,専門用語は英語のままで教授言語としては日本語が中心であったことがわかった.成果の一部は,日本科学教育学会研究会で口頭発表を行い,プロシーディングスに論文を発表した.(2)台湾の大学教育でも,教授学習言語様式は英語対母語(中国語)の関係性は日本と変わらないことが予想されたので,予備的に4名(台湾大2名,台湾師範大2名)のシニア教授(名誉教授を含む)にインタビューを行った(インフォームド・コンセント済).その結果,分野や年代は異なっているものの,教授学習言語様式は,自身が学生の時代も自分自身が行っている(行ってきた)講義と変わらず,専門用語は英語のままで教授言語としては中国語が中心であることが明らかとなった.(3)本研究で取り扱う教授学習言語様式を読み解くための理論枠組として,当初,トランス・ランゲージング理論のみを想定していたが,検討を進めるなかで,多面的な理論枠組を模索する必要が出てきたので,バイリンガル教育,マルチリンガル教育,社会言語学といった,より広範囲な理論研究群に関する著書や文献を収集・読解し,そこで開発・使用されている,役立ちそうな理論装置を分析・収集した.これらの理論装置を手掛かりにして,日本の大学理系教育での教授学習言語様式を読み解く理論的枠組を模索した.この成果は,平成30年5月末にカナダで開催される国際会議においてポスター発表(査読後採択済)し,海外の研究者との意見交換を図る予定である.理論装置として当初予測していた,トランスランゲージ理論だけでなく,バイリンガル教育,マルチリンガル教育,社会言語学で開発・利用されてきた他の理論装置も本研究の分析ツールとして同じように有用であることが,広範な著書・文献の渉猟によって明らかになってきたので,視野を広めて,理論枠組みを考えることが可能となってきた.また,台湾での事例研究を通して,その新しい理論枠組みが日本だけでなく東アジア諸国での大学理系教育の現状分析への適用可能性が高まってきており,より一般性のある理論的枠組を提案できそうである.(1)昨年度の研究成果を国際会議(ICMME18)で発表し,マルチリンガル教育や社会言語学等で用いられている多様な理論装置の中で,日本の大学理系教育での教授学習言語様式を読み解く理論的枠組として適用可能なものに関して専門家と意見交換を行った.その結果,日本の実態を明確に説明できる単一の理論装置はなさそうだが「言語(ランゲージ)」ではなく「言語実践(ランゲージング)」に焦点化することが実態解読の手がかりとなるのではないかという仮説にたどり着いた.(2)現代の大学理系教育の教授学習言語様式の実態を知るために,理系大学教員を対象としたWebアンケートを実施した.調査目的は,大学教員が学生時代に受講した学部専門講義と彼らが現在行っている学部専門講義で,教授学習言語様式にどのような違いがあるかを対比的に把握することと,専門領域によって教授学習言語様式に差異があるかどうかを明らかにすることであった.その結果,学生時代に受講した講義と現在自分自身が行っている講義の間で教授学習言語様式に大きな違いはみられなかったが,専門分野によっていくつかの特徴や違いはみられた.

(3)昨年度の台湾での調査に続いて,本年度はデンマークの大学で教授学習言語様式に関するインタビュー調査を実施した.教授言語としての母語と英語との関係性は,日本や台湾と比較的類似性が高いが,教員が多民族・多国籍であること,海外からの留学生が多いという点で,日本や台湾ほどクリアな言語の使い分けがなされにくい状況であることがわかった.(4)昨年度・本年度の研究成果をとりまとめてモノグラフとして執筆し,広島大学高等教育研究開発センターが毎年刊行しているモノグラフ・シリーズ「高等教育研究叢書」の1冊として『理系学部講義の教授学習言語様式のリアリティ』のタイトルで2019年3月末に刊行した.(1)現代の大学理系教育の教授学習言語様式に関する調査研究近年,各大学で詳細なシラバスが公開されるようになっており,また,一部の大学や講義ではあるが,オープンコースウェアが公開され,講義そのものの録画が自由に閲覧できるようになっているので,各講義の教授学習言語様式を容易に知ることができるようになっている.これらをリソースとして,教授学習言語様式を解読する方法を模索し,一部,試行を行ってみる.(2)講義での教授学習言語様式と学会活動での言語様式との比較検討これまで,教授学習言語様式について,日本語か英語かといった言語様式の問題と考えていたが,近年のバイリンガル教育で主流となっている,Language Practiceあるいは,Languagingといった言語実践に焦点をあてると,学会活動(学会発表,論文執筆等)で共有されているLanguage Practiceと大学の講義という場でのLanguage Practice,学生たちが講義に持ち込んでくる高校までの学習の場でのLanguage Practiceといった複数のLanguage Practicesのせめぎ合いとして,大学の講義の教授学習言語様式を捉え直す可能性について,検討を行う予定である.物品費(消耗品)の未使用分(7,173円)は,翌年分の物品費と合算して,有効に使用する予定である.
植物成長型アクチュエータの探究とそのレスキューおよび医療機器への展開

本研究では、植物の根が先端付近の分裂組織(成長点)を伸長させながら地中に到達する現象に着目し、先端から生えながら目標方向に方向操舵できるアクチュエータの駆動原理を構築した。そして、当該原理に基づいて試作したアクチュエータを利用して、配管の亀裂検査や災害現場の情報収集作業のための狭隘湾曲地形を移動する探査ロボットや、介護現場で臥床中の人体とベッドとの間に進入し、人体を柔軟に抱きかかえる人体把持用マットなどを開発し、「植物成長型アクチュエータ」の有用性と発展性を示すことができた。本研究では、自らホースのようなトンネル体を構築しながらその内部を移動することにより、劣悪な凹凸狭隘空間内部でも迅速な探査作業を行える移動ロボットを検討した。その最大の特徴は、1)外部の凹凸移動面と全く摺動せずにトンネルを構築でき、なおかつ、2)外部環境条件に左右されることなくトンネル内を移動できる点にある。考案したロボットは、長いチャック構造を有する帯状シート、円筒体、円筒体内部に装備する無限回転型アクチュエータから構成されている。回転型アクチュエータがファスナーを円筒体外周上で円運動させることにより、チャックが連結されながら螺旋形状のトンネルを形成する。同時、円筒体もトンネル内を螺旋のピッチ分だけ移動する。さらに、帯の幅を変えることにより、湾曲したトンネルを構築することも可能となる。災害現場での劣悪狭隘な瓦礫内探査と延命作業への応用を想定し、試作機の瓦礫環境における動作実験を行い、上記に提案した設計手法の有効性を検証した。試作機によるトンネル構築式移動実験を行い、移動面と摺動することなく前進後退動作を行えることを確認した。先頭に取り付けた有線カメラにより探査を行うことも可能となった。また150mm程度の隙間ならば乗り越えてトンネルを形成することができた。さらに、液状樹脂を温度制御して固める手法を用いて方向操舵として優れた特性を生成できることが確認できた。その実現方法として、複数対向して配置したチューブを繰り出しながら推進し、チューブ内の圧力差を利用して湾曲する方法と1本のチューブを繰り出しながら推進し、チューブ両側の長さに差を設けることにより湾曲する方法の2通りの方法について検討および実験を行った。その結果、後者の方法を利用することにより、推進経路が1通りしかないような3次元的に湾曲した狭隘管路内で管路の形状に合わせて受動的に湾曲しながら管路内奥まで侵入していくことが確認できた。また、あらかじめチューブの周囲の拘束を一部分だけなくしておくことで、その個所を起点にチューブが能動的に湾曲することが確認できた。この結果から、複数の選択肢のある推進経路において操縦者が推進方向を選択的に決定することができるという可能性を示すことができた。また、任意の箇所でチューブを湾曲させる方法として、水溶性フィルムと熱可塑性樹脂の2つの素材について検討した。実験の結果、どちらの素材を利用しても任意の箇所で湾曲させることが可能であることが確認できたが、湾曲までの応答が速く、可逆的な利用の可能性のある熱可塑性樹脂を用いることとし、熱可塑性樹脂で覆われたチューブの繰り出し湾曲実験を行った。その結果、熱可塑性樹脂の固さにより繰り出しは困難であったが、任意の貨車での湾曲は実現することができた。また、垂直方向にヘッドユニットを持ち上げながら湾曲したことから、湾曲する際のチューブの剛性およびチューブが出力する力は十分なものであることを確認した。本研究では、「植物成長型アクチュエータ」を狭隘湾曲地形内の移動探査に適用することを検討した。その実現方法として、柔軟チューブ内の流路を遮断しつつ流体圧で遮断部をスライドさせる「遮断部スライド駆動」に着目し,高変位率・湾曲経路上における高速な運動性能・複数の出力ポートの存在,という特徴を備えた新たなアクチュエータの開発により、高速な植物成長型動作の生成に成功した。その具体的な手法は、チューブの屈服座屈により流路遮断しながら推力を生成するA-drive(ラムダドライブ)と名付けた駆動原理に基づくものである。今年度は、チューブの座屈点で流路を遮断する現象や条件を解明し,その条件を満たしつつ安定な駆動を持続するために必要なスライダの構成要素やその設計方法を明らかにした。また、座屈点に生じる推力を導出したのち,座屈点とスライダ間との接触状態に応じて力の伝達経路が変化するため,スライダに生成される駆動力に差異が生じることも明らかにした.さらに、A-driveの出力ポートの選び方として,スライダとチューブ双方を駆動する選択方法に着目し,探査機付きスライダをチューブに沿って搬送する繰り出し推進式移動探査機を開発した。

そして、偏平チューブ3本を対向配置して各チューブ内の圧力を制御することにより、摺動摩擦を軽減させながら複雑湾曲経路内に探査機を搬送できるアクチュエータを開発し、その妥当性を検証することができた。
大規模ウェブデータを用いたうわさと流行の伝播解析とデマ拡散の制御方法の構築

本課題では、ブログ・ツイッターデータから観測される流行の経験則を確立し、それらを再現するエージェントベースモデルを構築することで、エージェント間にどのような相互作用が存在すると流行が創発するかを明らかにした。また、モデルを理論的に解析することにより、流行の時間発展を記述する「流行のライフサイクル方程式」の提案を行なった。さらに、これらの結果を利用して、デマ情報の早期発見や制御の方法を構築した。これまでは,詳細なデータがなかったため観測が難しかった,うわさや流行の伝播過程を,ウェブ上に書き込まれた約5000万記事の大規模ブログデータを用いて詳細に観測することにより,うわさや流行の伝播に関する経験則を確立し,それらの経験則を再現するエージェントベースモデルを構築した.1.大きく盛り上がるうわさや流行に関する単語の使用頻度は指数関数的に上昇し,その後減衰する.減衰後は,完全に忘れられるわけではなく,一定の割合で使用される.また,ブログ上で流行語を使った累積人数は,ロジスティック曲線に従う.情報の伝播に対してロジスティック曲線を用いてフィッティングする試みは古くからあるが,データ数が少ないなど統計的な精度に問題があった.本研究では,大規模データの特性を活かし,統計的に十分な精度で検証を行うことができた.2.1の経験則を再現するエージェントベースモデルを構築した.モデルはインフルエンザなど感染症の流行のモデルとして数理生物学の分野でよく知られるSIR(Susceptible-Infected-Recovered)モデルを基礎とした.しかしSIRモデルには,ブログを書き込む過程は含まれていない.また,既存のSIRモデルでは,流行後に一定割合で流行語が使用される点を再現することはできない.そこで,SIRモデルを拡張し,ブログの書き込み過程や流行後にも一定割合で使用されるモデルを構築した.さらに,モデルを解析することにより,ブロガーというミクロな構成要素がどのように振る舞うと流行というマクロな現象が創発するのかを明らかにした.これまでに構築したうわさや流行の伝播を再現するエージェントベースモデルに対して,実データからシステマティックにパラメータ推定するアルゴリズムを構築した.これまでエージェント間の相互作用は平均場であったが,新たに複雑ネットワーク上での相互作用するモデルを構築した.東日本大震災後に見られた間違ったうわさ(デマ)の伝播のデータ解析を行い,エージェントモデルによるシミュレーションを行った.1.約5000万記事のブログデータから1日あたりの出現頻度が指数関数的に増加した単語(「KY」「食べるラー油」など)を流行語と定義し,数理生物学の分野でよく知られるSIR(Susceptible-Infected-Recovered)モデルを基礎としたエージェントベースモデルによって時系列の再現を行った.また,与えられた実データとシミュレーション結果の距離を最小にすることにより,最適パラメータを推定するアルゴリズムを構築した.また,複雑ネットワーク上でエージェントが相互作用するモデルを構築した.2.140字の制限がありマイクロブログと呼ばれるツイッターの約1億8千万記事を解析することにより東日本大震災後に見られた間違ったうわさ(デマ)の伝播も流行語のように指数関数的な上昇が見られることを確認し,エージェントモデルによって再現を行った.また,公共機関によるデマ訂正のアナウンスがリリースされると,デマ訂正のツイート数が急速に増えることをデータから確認した.これらの結果を応用して,もしも公共機関によるデマ訂正のアナウンスが2時間早くリリースされた場合にデマ拡散がどの程度抑えられたかをシミュレーションによって示した.本年度の代表的成果は下記の2点である.1.人々の複雑な相互作用(コミュニケーション)から生み出される,うわさや流行の伝播もブログやtwitterなどのウェブ上の大規模書き込みデータを解析することで定量的に計測できるようになった.うわさや流行語では,書き込み数が指数関数的成長→減衰→収束と時間変化する特性が見られる.この特性を再現する,エージェントベースモデルをこれまでの研究で提案したが,さらにこのエージェントベースモデルを連立常微分方程式で近似したモデルの理論的解析を基に,流行のライフサイクル方程式を提案した.これまでの研究で観測されたうわさや流行語の書き込み頻度の時間発展は,流行のライフサイクル方程式のパラメータを変化させることでよく表現され,実データからこの方程式の最適なパラメータを推定するアルゴリズムも同時に考案した.また,この方程式は,デマなどのうわさや流行の早期発見や予測に応用が可能である.2.前年度までに構築したうわさや流行語の伝播を再現するエージェントベースモデルは,エージェント間で情報交換が行われ,うわさや流行語が徐々に広がっていくモデルであった.しかし,ブログデータを観測すると,書き込み数が上昇している時に突発的に書き込み頻度が大きく上昇する現象が見られる.これは,新聞やテレビなどマスコミなどに取り上げられ急激に伝播が加速することが原因であることが分かった.これを再現するために既存モデルのエージェントよりも情報伝播能力が高いマスコミエージェントをエージェントモデルに導入することでこの突発的な上昇を再現し,より現実の書き込み頻度時系列を再現するモデルを構築した.研究計画時のプランを予定通り実行し、計画時には予定していなかった流行のライフサイクル方程式の提案も行えたため。1.昨年度提案した流行のライフサイクル方程式のシステマティックなパラメータ推定方法を構築した。昨年度までは、グリッドサーチによって与えられた範囲からパラメータを推定していたが、時系列の上昇・減衰速度や最大値などを用いて効率的に推定する方法を構築した。これによって、パラメータ推定にかかる時間が大幅に短縮された。

2.大規模なブログデータセットから日々の単語の出現頻度を観測すると、定常的な振る舞いをする「日常語」、指数関数的な上昇後、下降する「流行語」、ニュース時に急激に上昇し、その後、べき関数で減衰する「ニュース語」、バレンタインデーなどある特定日に向けてべき関数に従って上昇し、その後べき関数で減衰する「季節語」という4つの代表的なクラスが存在する。国語事典の単語やWikipediaの見出し語など、様々な単語の出現頻度の時系列に対して上記の4つのクラスに「その他」を加えた5クラスへ分類するアルゴリズムの基礎を構築した。このアルゴリズムはデマの早期発見などに活用が可能である。本課題では、ブログ・ツイッターデータから観測される流行の経験則を確立し、それらを再現するエージェントベースモデルを構築することで、エージェント間にどのような相互作用が存在すると流行が創発するかを明らかにした。また、モデルを理論的に解析することにより、流行の時間発展を記述する「流行のライフサイクル方程式」の提案を行なった。さらに、これらの結果を利用して、デマ情報の早期発見や制御の方法を構築した。計画したエージェントベースモデルは,ほぼ計画通りに構築できた.また,次年度に予定していたデマ拡散の制御への応用研究にも取り組むことができたため.これまでは、経験的に蔓延したまたは流行したと思われるうわさや流行語に単語に対して、エージェントベースモデルやライフサイクル方程式を用いたパラメータ推定や再現を行ってきた。しかし、うわさや流行の伝播の統計的性質を明らかにするためには、サンプル数を増やす必要がある。そこで、国語辞典の単語やWikipediaの見出し語を含む数百万種の単語の書き込み頻度を観測し、流行のライフサイクル方程式に当てはまる単語を自動的に抽出するアルゴリズムを構築する。さらに、流行のライフサイクル方程式でよく近似された単語のパラメータの統計的性質を明らかにする。統計科学より現実のデータに合うように,ニュースの効果など外生的な要因をモデルに加える.また,複雑ネットワーク上でエージェントが相互作用するモデルの解析を進める.これまの研究結果を基に,流行やデマの早期発見や予測を行うアプリケーションを構築し研究結果をより多くの人々が利用できる環境を構築する.当初の目標であったデータ解析に加えて,エージェントベースモデルによるモデル化まで研究が進んだため.計画時よりも予想外に進展した、流行のライフサイクル方程式に関する内容を学会発表や論文出版するために次年度へ繰り越す。当初予定していた海外出張が授業のため参加できなくなってしまったため.学会発表、論文出版に使用する。現在のエージェントベースモデルは,ウェブの世界を通して全てのエージェントが繋がっている平均場のモデルである.
特許制度が有効に機能するもとでの科学技術政策及び国際的技術移転

本年度初めは,昨年から継続していた販売地域制限の技術移転促進効果に関する理論的な研究を行なった。技術ライセンスの際にライセンシーの販売地域を制限することは競争法上違法になりうるが,経済学的には技術移転を促進するので,消費者・権利者双方の利益になることが明らかになった。5月以降は,中古ゲームソフトなどの中古著作物に対する著作権保護のあり方を理論的に検証した。ゲームソフトメーカーは中古ゲーム取引からロイヤルティを取る権利を要求している。これは中古ソフト市場の制度化という側面があり,流通業者への間接的な中古取引妨害を繰り返すより望ましい可能性がある。しかしながら,私の研究では,中古ゲームソフトからロイヤルティを企業に与えると,企業は財の価格を上昇させる誘引を持つ。結局,厚生改善するのは,企業が課すにロイヤルティが低く,中古流通量が大きくなる場合に限られることが分かった。つまり,中古ソフトへの著作権保護を認めるとしても,「政府は何らかの形で」ロイヤルティが高率にならないようにする必要があるのである。このような現実的な結論以外には経済理論固有の技法的な貢献として,財に対する選好の弱い消費者が中古品を利用するような市場において,中古取引が行なわれるための前提条件を整理して示した。この研究はCopyright Protection on the Second-hand Game Softwareという論文として完成しており現在発表の為の準備を行っている。
長期透析に伴う各種合併症の分子遺伝学的発症機序解明

本研究の目的は、長期透析症例に発生する各種の合併症を分子遺伝学的に予測し、その対策法のターゲットを特定することと、透析長期生存例の遺伝学的な背景を明らかにすることである。申請者らの関連する新潟県内の施設では、約4,500名の患者が血液透析を受けており、特に20年以上の長期透析患者は300名以上(8.5%)と、世界的に見ても際だっている。これは本県の透析医療の充実を反映するものではあるが、一方では、長期透析症例の増加、透析患者の高齢化に伴い、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、動脈硬化による心血管疾患などが増加するという問題点がある。私共は、本研究のなかで県内の透析症例の詳細な臨床データと遺伝子を収集し、データーベースを作成し、同時に炎症性サイトカイン、脂質代謝、血管作動性物質などの遺伝子について多型を解析した。生命予後、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、心血管疾患などに関する詳細なデータを経年的に収集し、透析開始時の臨床データ、治療内容、遺伝子多型データとともにデーターベース化した。様々な遺伝子多型が、非透析患者で心血管疾患や骨・関節疾患と関連することが報告されており、また透析アミロイドーシスでは炎症性サイトカインや糖化最終産物(AGE)化、カルボニールストレスの影響が指摘されている。これらの生体反応に関連する分子をコードする遺伝子について、遺伝子多型を解析し、臨床データとの関連解析を行った。特に透析掻痒症が透析患者のQOLだけでなく、生命予後にも関連することを報告した(Kidney Int2006)。また、10年未満と10年以上の透析歴を有する長期透析患者の前向き疫学研究を行い、それぞれの集団における予後因子を解析し報告した(Clin J Am Soc Nephrol. in press)。申請者らの関連する新潟県内の施設では、約3,700名の患者が血液透析を受けており、特に20年以上の長期透析患者は300人以上(8.5%)と、その比率はわが国で最も高く、世界的に見ても際だっている。これは、本県の透析医療の充実を物語るものと思われるが、一方では、長期透析症例の増加、透析患者の高齢化に伴い、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、動脈硬化による心血管疾患などが増加している。本研究では、県内の透析症例の詳細な臨床データと遺伝子を収集し、データーベースを作成し、同時に炎症性サイトカイン、脂質代謝、血管作動性物質などの遺伝子について多型を解析する。生命予後、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、心血管疾患などに関する詳細なデータを経年的に収集し、透析開始時の臨床データ、治療内容、遺伝子多型データとともにデーターベース化する。これらの生体反応に関連する分子をコードする遺伝子について、遺伝子多型を解析し、上記の臨床データとの関連の解析を開始した。これと併行して本年度は、主に透析症例に特有な脂質代謝異常について報告し、その詳細なメカニズムを解析中である。また、二次性副甲状腺機能亢進症に対する新たな注射型活性型ビタミンD製剤の臨床使用についての多施設共同研究を行い、その成果を発表した。

本研究の目的は、長期透析症例に発生する各種の合併症を分子遺伝学的に予測し、その対策法のターゲットを特定することと、透析長期生存例の遺伝学的な背景を明らかにすることである。申請者らの関連する新潟県内の施設では、約3,700名の患者が血液透析を受けており、特に20年以上の長期透析患者は300名以上(8.5%)と、世界的に見ても際だっている。本県の透析医療の充実を物語るものと思われるが、一方では、長期透析症例の増加、透析患者の高齢化に伴い、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、動脈硬化による心血管疾患などが増加している。まず、本県内の透析症例の詳細な臨床データと遺伝子を収集し、データーベースを作成し、同時に炎症性サイトカイン、脂質代謝、血管作動性物質などの遺伝子について多型を解析の解析を開始した。生命予後、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、心血管疾患などに関する詳細なデータを経年的に収集し、透析開始時の臨床データ、治療内容、遺伝子多型データとともにデーターベース化している。様々な遺伝子多型が、非透析患者で心血管疾患や骨・関節疾患と関連することが報告されており、また透析アミロイドーシスでは炎症性サイトカインや糖化最終産物(AGE)化、カルボニールストレスの影響が指摘されている。これらの生体反応に関連する分子をコードする遺伝子について、遺伝子多型を解析し、臨床データとの関連解析を開始した。さらに、主に透析症例に特有な脂質代謝異常について報告し、その詳細なメカニズムを解析中である。また、二次性副甲状腺機能亢進症に対する新たな注射型活性型ビタミンD製剤の臨床使用についての多施設共同研究を行い、その成果を発表した。また、透析歴30年以上の超長期透析症例100例以上の臨床的な特徴を解析した。申請者らの関連する新潟県内の施設では、約4,000名の患者が血液透析を受けており、特に20年以上の長期透析患者は300名以上(8.5%)と、世界的に見ても際だっている。これは本県の透析医療の充実を反映するものではあるが、一方では、長期透析症例の増加、透析患者の高齢化に伴い、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、動脈硬化による心血管疾患などが増加している。私共は、本年度までに県内の透析症例の詳細な臨床データと遺伝子を収集し、データーベースを作成し、同時に炎症性サイトカイン、脂質代謝、血管作動性物質などの遺伝子について多型を解析の解析を開始した。生命予後、透析アミロイドーシス、骨・関節の合併症、心血管疾患などに関する詳細なデータを経年的に収集し、透析開始時の臨床データ、治療内容、遺伝子多型データとともにデーターベース化した。
ゲノム研究基軸放線菌における抗生物質生合成遺伝子機能の網羅的解析

本研究はゲノム研究基軸放線菌Streptomyces coelicolor A3(2)の生産する抗生物質アクチノロジン(ACT)並びにこれと類縁の他のベンゾイソクロマンキノン(BIQ)系抗生物質に注目し,その生合成遺伝子のうち生合成後期過程を司る構造遺伝子群の機能・制御を解析し,二次代謝制御を通じた遺伝子ネットワーク解明さらには生命現象の網羅的理解に資することを目的にしている。本研究で掲げた4つの観点(遺伝子破壊と表現型;再構築遺伝子群の同時発現;構造遺伝子の個々の過剰発現と合成基質を用いた酵素化学的検討;比較ゲノム解析)からの検討のうち,本年度はBIQ系抗生物質生合成における立体化学制御の解明について以下のような顕著な研究成果をあげることができた.既にACT生合成に関与する立体化学制御遺伝子としてactVI-ORF1遺伝子の機能証明に組換え遺伝子発現系を用いて成功しているが,ACTとは逆の立体配置を有するBIQ系抗生物質グラナティシン(GRA)に注目し,S.coelicolor actVI-ORF1変異株の相補性を指標にGRA生産菌から立体化学制御遺伝子を探索し,gra-ORF6を見出すことに成功した.actVI-ORF1とgra-ORF6は互いに有為な相同性のないケト還元酵素遺伝子であり,それぞれBIQ生合成中間体DNPAの段階で(S)-体と(R)-体に立体化学が決定されることも遺伝子発現とDNPAの両エナンチオマーを分離精製し円二色性スペクトルを解析することにより解明した.この結果は,抗生物質のみならず二次代謝系一般ではユニークな立体化学制御の発見であると考えている。
レーザー核融合による天体プラズマの研究

本科研費は、研究会、作業会を通して、天文学分野の研究者と、レーザー核融合分野の研究者の表題に関するネットワーク作りに力点を置いた。本年度、6月に国立天文台で約40人が参加して、ワークショップを作った.ここで、宇宙物理の問題点の整理と、レーザー側の可能な計測、実験方法の理解を深めた。ここで、ネットワーク作りの必要性と、将来重点化を進めるべしとの意見で一致した。12月には東海村・関西原研セーザー施設見学を兼ねたワークショプを行った。相対論プラズマの実験可能性に力点を置き、ガンマ線バースト等との関連を議論した。1月には阪大レーザー見の浮上光刈号を宇宙物理の人に見るする機会を兼ね、ワークショップを行った。具体的モデル実験について流体、輻射関連を中心に議論した。
脂肪細胞内におけるぺリリピンの脂肪分解制御機構と肥満・代謝疾患

定常状態での脂肪細胞の脂肪貯留と分解の程度や脂肪細胞の大きさについて、それらの制御に関与していると考えられる3種類の蛋白(ぺリリピン、HSL、ATGL)の相対的寄与度と相関性を分子学的手法を用いて明らかにし、英文雑誌に掲載された。また、ぺリリピンを過剰発現させた遺伝子改変マウスを作成し、それが痩せていて糖代謝改善などを来すことを発見し、ぺリリピン量の変化が生体内での様々な代謝変化と関係することを明らかにした。脂肪細胞内の脂肪分解律速酵素であるATGLとHSL、脂肪滴上でそれらの働きを制御するペリリピン、3者における脂肪滴サイズ決定への相対的寄与度とそれら相関について、ペリリピンノックアウトマウスから作製した培養脂肪細胞と、ペリリピン、ATGL、HSLのアデノウイルス、各shRNAを導入したアデノウイルスを用いて研究を行った。その中でATGLが脂肪滴サイズのコントロールに最も大きな影響を与え、ATGLのその作用がPKA刺激時のペリリピン依存的な作用とは異なり、PKA非刺激時ではペリリピン非依存的作用であることが明らかになった。英語論文として執筆を終え、投稿直前の状況にある。また、我々が作成した脂肪特異的ヒトペリリピン過剰発現マウスの解析を進め、ペリリピン発現量の違いによる、フェノタイプの違い、特に生体内での代謝変化の違いを明らかにしてきた。トランスジェニックマウスの脂肪組織は約半分に縮小し、脂肪細胞が特にメスの高脂肪食負荷で著しく小さいことがわかっていたが、糖代謝の改善、脂肪分解の抑制といった代謝変化も観察された。その機序解明のための実験が進行中で、血中アデイポサイトカインや各臓器(内臓白色脂肪組織、皮下白色脂肪組織、褐色脂肪組織、肝、骨格筋)、また単離培養脂肪細胞の代謝に関わる蛋白のメッセージレベル、蛋白レベルの変化を評価中である。代謝変化についての機序解明の途中であるが、ペリリピントランスジェニックマウスの報告はこれまでにないので、本マウスの興味深いフェノタイプまでの結果を論文化にむけて作業し始めたところである。脂肪滴サイズ決定やカテコラミン刺激のない定常状態(basal)での脂肪分解反応について、脂肪細胞内の脂肪分解律速酵素であるATGLとHSL、脂肪滴上でそれらの働きを制御するペリリピンの3者の相対的寄与度とそれら相関について研究を行った。その中でbasalではペリリピンの発現は脂肪分解反応を著しく抑制し貯留の方向に進めるが、脂肪滴サイズや脂肪細胞内中性脂肪貯留の制御に関してはATGLの発現の方がより大きく影響することが明らかになった。また、脂肪滴サイズや中性脂肪貯留の決定、basalでの脂肪分解反応に関して、脂肪分解律速酵素としてのHSLの作用は乏しく、ATGLがおもに担当していること、ATGLのbasalでの脂肪分解作用は、カテコラミン刺激時と異なりペリリピンの存在に依存していないことが本研究により明らかになった。この結果は、2008年J Cell Biochemに掲載された。また、我々が作成した脂肪特異的ペリリピン過剰発現マウスが、摂餌量は変化しないが、脂肪組織が約半分ほどに縮小し脂肪細胞が著しく小さいこと、インスリン抵抗性や糖代謝の改善、酸素消費量や熱産生の亢進、脂肪分解の抑制といった代謝変化を起こしてくることが明らかになり、現在英文雑誌に投稿中である。その機序解明のための各臓器(内臓白色脂肪組織、皮下白色脂肪組織、褐色脂肪組織、肝、骨格筋)でのDNAチップアッセイはじめ多くの検討により、各脂肪組織での脂肪酸酸化の亢進や、脂肪合成遺伝子の発現低下、アディポカインの変化といった痩せの際に一般的に考慮される結果のほかに、最近興味深い新知見を得たので、論文化にむけて準備しているところである。
ヒト腎細胞癌(淡明細胞癌)における急速進行症例特異的遺伝子変化の研究

腎細胞癌は成人に発生する腎悪性腫瘍としてはもっとも頻度の高いものであるが、現在のところ手術療法が唯一の確立された治療法であり難治性癌の一つである。殊に体重減少や急性炎症反応(血沈、CRP陽性)を伴ったいわゆるparaneoplastic inflammatory syndromeを呈する症例では急速な転帰をとることが多く予後不良症例が多いとされる。しかし腎細胞癌で何故高頻度にparaneoplastic inflammatory syndromeをおこし、さらに同タイプの腎細胞癌が何故予後不良で急速進行型のものが多いかについてはまったく解明されていないのが現状であった。腫瘍DNAでのLOHの解析では8p,9q,14qのLOHがhigh grade, high stage群において優位に高頻度にみられるとの報告があるが、いずれもparaneoplastic inflammatory syndrome発症のメカニズム解明という観点では行われていない。われわれは発熱、CRPやESRの上昇を伴った淡明細胞型腎細胞癌20例を対象とし、コントロール群として発熱、CRPやESRの上昇を伴わない淡明型細胞型腎細胞癌(手術時転移を有する進行腎癌症例18例、非進行腎癌症例25例)を選び広範なマイクロサテライト解析(1q,3p,4q,6p,6q,7q,8p,9p,9q,11p,14q,17p)を行ったところparaneoplastic inflammatory syndromeを伴った腎癌症例では3qLOHと14qLOHが必要条件(18/20)となっているが、発熱、CRPやESRの上昇を伴わない腎癌では転移を伴った進行症例であっても14qLOHを認めないこと(1/18)が明らかになった。このことは第14番染色体長腕欠失が腎細胞癌の臨床症状としての不明熱発生や特異的悪性進展に関与している可能性を示唆するものである。現在第14番染色体長腕に存在する標的遺伝子の同定に向けて解析を継続中である。近年の遺伝子レベルでの解析に伴い腎細胞癌はその組織形態と遺伝子変化が密接に関連していることがよく証明されてきた。すなわち非乳頭状の大部分をしめる淡明細胞癌では3番染色体の短腕の欠失が高頻度にみられ、またVHL遺伝子の変異が高率に認められる(Gnara et al.1994、Shuin et al.1994)。これらは組織学的悪性度や臨床ステージに関係なく淡明細胞癌に高頻度に認められること、比較的悪性度の低い淡明細胞癌の好発するVon Hippel Lindau病の患者でのGerm line mutationが認められることより腎癌発生に関わる比較的初期遺伝子変化と推測される(Gnara et al.,1994)。われわれは腎細胞癌に頻度の高いparaneoplastic syndromeを呈する原因遺伝子を検索すべく以下の項目について検討中である。すなわち手術時摘出され当研究室で-80度に保存されているヒト腎細胞癌のうち組織学的に淡明細胞癌を含む腫瘍に限定してretrospectiveにみて急速な転帰をとった淡明細胞癌(急速進行症例)と体重減少や急性炎症反応を伴なわず少なくとも5年間にわたって再発のない淡明細胞癌とのグループ各15例を選別し腫瘍、正常周囲腎組織よりDNA抽出を完了した。病理学的解析ではこれらの急速進行症例グループの腎癌症例では肉腫型腎癌の部分はほとんど含まれておらずまた逆に肉腫型腎癌の多くでは発熱・体重減少を伴った症例はむしろ少なくこれらは個々に独立した遺伝子変化が関与していると推測された。

DNA解析にては少なくとも3p,6p,6q,8p,9p,9q,11p,14q,17pにおけるマイクロサテライトマーカーを用いてPCR法によりLOHの解析を行っているが現在のところ急速進行症例特異的な欠失部位は判明していない。平成12年度はマーカー領域を広げるとともにTaqmanPCRによるrealtime-PCRによる検索の迅速化を試みるとともにSAGE法による発現面からの解析をする予定である。腎細胞癌は成人に発生する腎悪性腫瘍としてはもっとも頻度の高いものであるが、現在のところ手術療法が唯一の確立された治療法であり難治性癌の一つである。殊に体重減少や急性炎症反応(血沈、CRP陽性)を伴ったいわゆるparaneoplastic inflammatory syndromeを呈する症例では急速な転帰をとることが多く予後不良症例が多いとされる。しかし腎細胞癌で何故高頻度にparaneoplastic inflammatory syndromeをおこし、さらに同タイプの腎細胞癌が何故予後不良で急速進行型のものが多いかについてはまったく解明されていないのが現状であった。腫瘍DNAでのLOHの解析では8p,9q,14qのLOHがhigh grade,high stage群において優位に高頻度にみられるとの報告があるが、いずれもparaneoplastic inflammatory syndrome発症のメカニズム解明という観点では行われていない。われわれは発熱、CRPやESRの上昇を伴った淡明細胞型腎細胞癌20例を対象とし、コントロール群として発熱、CRPやESRの上昇を伴わない淡明細胞型腎細胞癌(手術時転移を有する進行腎癌症例18例、非進行腎癌症例25例)を選び広範なマイクロサテライト解析(1q,3p,4q,6p,6q,7q,8p,9p,9q,11p,14q,17p)を行ったところparaneoplastic inflammatory syndromeを伴った腎癌症例では3pLOHと14qLOHが必要条件(18/20)となっているが、発熱、CRPやESRの上昇を伴わない腎癌では転移を伴った進行症例であっても14qLOHを認めないこと(1/18)が明らかになった。このことは第14番染色体長腕欠失が腎細胞癌の臨床症状としての不明熱発生や特異的悪性進展に関与している可能性を示唆するものである。今後は第14番染色体長腕に存在する標的遺伝子の同定に向けて解析を進める予定である。
幾何図形の列挙のための同型性に関する研究

列挙アルゴリズムは、与えられた制約条件を満たす解を、漏れなく、重複なく、すべて求めるための技術である。本研究課題では、幾何図形を扱う様々な列挙問題において、グラフの部分構造を列挙する問題として研究対象をモデル化し、さらに、列挙した部分構造の間に同型性を定義することで、同型なものを排して非同型な(つまり、本質的に異なる)ものを列挙するアルゴリズム設計の基盤を構築することを目的とする。同型性の除去は、計算量理論の観点からは計算困難な問題であるが、分野横断的に現れる重要な課題である。本研究では、さまざまな分野で現れる同型性の除去の必要な問題に対し、それらへの個別の対応を考えるのではなく、それらに共通して必要となる要素を抽出する。(A)同型性の除去のためのアルゴリズム設計の基盤を構築、(B)同型性の除去手法の各分野への応用、この2つのアプローチを連携させ、基礎から応用へとつなげている。(A)では、列挙した部分構造の間に定義した同型性に基づき、それぞれの同値類から代表元を定め、個々の部分構造が代表元であるかを判定する必要がある。従来法では、この処理に膨大な計算時間や記憶容量を要している。そこで、本研究では、扱う問題における同型の定義に立ち返り、同型を定義するもととなる個々の置換について、同型性の除去を行いつつZDD (Zero-Suppressed Binary Decision Disgrams;零抑制型二分決定グラフ)をtop-downに構築する手法を提案した。この手法は、同型性の除去が必要な問題に広く適用可能であるため、(B)の観点から、多面体や多胞体の展開図について同型なものを取り除きつつ列挙する問題に適用した。従来からの手法を組み合わせた場合に比べ、300倍の高速化と3,000倍の省メモリ化を達成するなど、計算機実験は本手法の有効性を如実に示している。本研究で提案した、同型を定義するもととなる個々の置換について、同型性の除去を行いつつZDD (Zero-Suppressed Binary Decision Disgrams;零抑制型二分決定グラフ)をtop-downに構築する手法は、同型性の除去を必要とする問題に広く一般に適用可能である。3次元の多面体やd次元の多胞体の展開図を列挙する問題においては、従来法では、apply演算を組み合わせて全域木を列挙し、列挙結果のZDDから全域木を1つずつ取り出して、それが代表元(同値類の中で辞書順で最小のもの)であるかを逐次的に判定していた。第1ステップの全域木の列挙については、解となる全域木すべての集合を表すZDDをtop-downに構築する枠組みとして、フロンティア法が提案されている。本研究の提案手法は、上記の第2ステップの同型性の除去を行うZDDをフロンティア法の要領で構築するものであり、全域木すべての中から同時並行的に(つまり、1つずつ逐次ではなく)同型性の除去を行う。これにより、従来法をもとに、第1ステップをフロンティア法で実行した場合に比べて、提案手法は300倍の高速化と3,000倍の省メモリ化を達成している。具体的には、たとえば、5次元超立方体の展開図を求める問題において、従来法の組み合わせによる同型性の除去が1166.52秒の計算時間を必要としたのに対し、提案手法では3.96秒で完了している。また、従来法が36 GBのメモリ使用量だったのに対し、提案手法は10 MBである。このように、計算機実験は本手法の有効性を如実に示している。以上のように、概要に示した(A)と(B)の2つのアプローチが有機的に結びつき、良好な結果が得られている。本研究では、各分野で現れる同型性の除去が必要な問題に対して個別に対応を考えるのではなく、それらに共通して必要となる要素を抽出し、同型性をうまく扱うためのアルゴリズム設計の基盤を構築する。こうして同型性をうまく扱えるようになれば、この手法を各分野の個々の問題へと応用し、その応用過程で得られた知見をアルゴリズム設計の基盤構築に還元する。このサイクルを繰り返すことで、アルゴリズム設計技法を核とした分野横断的な連携を図る。上記の観点を基本方針とし、まずは、本研究で提案した同型性の除去手法を、さまざまな分野の問題に適用する。たとえば、多面体や多胞体の展開図における同型性の除去は、これまでに良好な結果を得ているが、適用範囲のさらなる拡大を図る。また、避難所の割当ての問題や、選挙区の区割りの問題は、グラフの分割問題としてとらえることができるが、これもまた、同型性の除去が重要な役割を果たす問題であることが分かってきた。このため、このグラフの分割問題への適用を検討する。さらに、アルゴリズム基盤の構築と応用のサイクルを繰り返す観点からは、同型性の除去手法の見直しを図る。たとえば、現在は同型性を定義する置換ごとにZDDの構築を考えているが、この点の効率化を図ることなどが挙げられる。

本研究では、さまざまな分野で現れる同型性の除去の必要な問題に対し、それらへの個別の対応を考えるのではなく、それらに共通して必要となる要素を抽出する。(A)同型性の除去のためのアルゴリズム設計の基盤を構築、(B)同型性の除去手法の各分野への応用、この2つのアプローチを連携させ、基礎から応用へとつなげている。(A)では、列挙した部分構造の間に定義した同型性に基づき、それぞれの同値類から代表元を定め、個々の部分構造が代表元であるかを判定する必要がある。従来法では、この処理に膨大な計算時間や記憶容量を要している。そこで、本研究では、扱う問題における同型の定義に立ち返り、同型を定義するもととなる個々の置換について、同型性の除去を行いつつZDD (Zero-Suppressed Binary Decision Disgrams;零抑制型二分決定グラフ)をtop-downに構築する手法を提案した。この手法は、同型性の除去が必要な問題に広く適用可能であるため、(B)の観点から、多面体や多胞体の展開図について同型なものを取り除きつつ列挙する問題に適用した。従来からの手法を組み合わせた場合に比べ、300倍の高速化と3,000倍の省メモリ化を達成するなど、計算機実験は本手法の有効性を如実に示している。本研究で提案した、同型を定義するもととなる個々の置換について、同型性の除去を行いつつZDD (Zero-Suppressed Binary Decision Disgrams;零抑制型二分決定グラフ)をtop-downに構築する手法は、同型性の除去を必要とする問題に広く一般に適用可能である。3次元の多面体やd次元の多胞体の展開図を列挙する問題においては、従来法では、apply演算を組み合わせて全域木を列挙し、列挙結果のZDDから全域木を1つずつ取り出して、それが代表元(同値類の中で辞書順で最小のもの)であるかを逐次的に判定していた。第1ステップの全域木の列挙については、解となる全域木すべての集合を表すZDDをtop-downに構築する枠組みとして、フロンティア法が提案されている。本研究の提案手法は、上記の第2ステップの同型性の除去を行うZDDをフロンティア法の要領で構築するものであり、全域木すべての中から同時並行的に(つまり、1つずつ逐次ではなく)同型性の除去を行う。これにより、従来法をもとに、第1ステップをフロンティア法で実行した場合に比べて、提案手法は300倍の高速化と3,000倍の省メモリ化を達成している。具体的には、たとえば、5次元超立方体の展開図を求める問題において、従来法の組み合わせによる同型性の除去が1166.52秒の計算時間を必要としたのに対し、提案手法では3.96秒で完了している。また、従来法が36 GBのメモリ使用量だったのに対し、提案手法は10 MBである。このように、計算機実験は本手法の有効性を如実に示している。以上のように、概要に示した(A)と(B)の2つのアプローチが有機的に結びつき、良好な結果が得られている。本研究では、各分野で現れる同型性の除去が必要な問題に対して個別に対応を考えるのではなく、それらに共通して必要となる要素を抽出し、同型性をうまく扱うためのアルゴリズム設計の基盤を構築する。
ラット視床下部情報制御系におけるCa・カルモジュリンの役割について

実験動物として日本ウズラ(鳥類)及びラット(哺乳類)を用いて、また異なる外的刺激として明暗と寒冷を用い、共通する中枢レベルの変化としてCa^<2+>・カルモジュリンの変動を捉えた。寒冷刺激での代謝変化に着目したとき、動物は寒冷初期の全身の消耗を省みないエネルギ-消費による熱産生からエネルギ-ロスを極力抑えた熱産生へと転換させていく。この指令は、まず視床下部腹内側核ー視交又上核から発せられ、次いで室旁核ー背内側核へと伝わることを、電気的及び化学的破壊法によって証明した(Am.J.Physiol.投稿中)。そして、この生理学的変化の本体の一つは、Ca^<2+>の細胞内流入であることをカルシュウムチャンネル阻害剤の適用並びに電気生理学手法から明らかにしたとともに、このCa^<2+>シグナルはカルモジュリン分布の変動をもたらすという仮説は、定量的に実証された(Naturc投稿予定)。また、上記仮説は別の角度から証明されつつある。超微小粒子(高吸水性ポリマ-)注入により視床下部特定領域のCa^<2+>・カルモジュリン分布を変化させたとき、代謝調節に関わる殆どすべてのホルモン分泌が一次的に、あるいは二次的に素早く変動することが明らかとなった(Am.J.Physiol.投稿中)。これら既に得られた知見を基に、現在新たに免疫応答と中枢連関に関する研究の初段階として、異種脾臓細胞移入を検討しつつある。ラットを用いて、異種細胞移入後の拒絶反応を中枢レベルの変化として検討しようという試みである。この外的侵襲に対して、対応する視床下部レベルの神経核は、極めて寒冷刺激による反応と類似していることが判明した。すなわち、移入後7日目には、室旁核ー背内側核のカルモジュリンレベルが明らかに高くなる。つまり、外的あるいは内的刺激に応答して発現される多種多様な生体現象は、共通した物質的基盤と普遍的制御系の組み合わせの上に成立しているという仮説はその概要が明らかにされつつある。