hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多次元マイクロ・プロセス・トモグラフィー法によるバイオ流体チップの開発と計測

MEMS技術を駆使し80個のセンサからなるセンサを備えたマイクロ流路を完成させた。そのマイクロ流路は、積層させた石英とプラチナ電極からなる。そして、5個の断面計測可能な多次元マイクロ・プロセス・トモグラフィー(MPT)法を構築し、多次元MPTセンサを完成させた。製作したマイクロ流路内で、高濃度細胞を模擬した微粒子濃度分布の多次元可視化計測を行い、精度を検討した。シミュレーションには、オイラー・ラグランジュ法を用いた。実験結果とシミュレーション結果とは適切に一致していることを確認した。微粒子濃度分布の多次元計測を行い、超微小・高濃度細胞適用可能な多次元フローサイトメトリーやリアルタイム遺伝子解析の実現性を検討した。◆実施項目1多次元MPTバイオ流体チップの詳細設計:前年にすでに実施した基本設計を元に、今までにない120個もの大多数の電極をマイクロ流路に配置したセンサを設計し、MEMSセンサを応用したMPTを製作して固液二相流のインピーダンスを測定した。ナノ粒子の三次元的な分布を求めることができた。◆実施項目2:多次元MPTバイオ流体チップの製作:基本設計に従い、自作にて制作し、その製造ノウハウも蓄積することができた。電気的な処理、AD変換器後のソフトウェア的処理なども、自作にて行った。◆実施項目3:多次元MPT用感度マップの計算:マイクロ流路断面マイクロ粒子位置の全パターンについて感度マップを計算した。本研究代表者が開発したIPTにおいて実績の有る一般化ベクトル・サンプルドパターンマッチングを用いた画像再構成法のパラメータを、多次元MPT用に最適に調整した。インピーダンス値の特徴成分のみを抽出できた。静止した一様分散液体をセンサ内に挿入し、インピーダンス・アナライザーにより周波数特性を把握し、そのインピーダンス値の妥当性を定量的に検討し、センサの各周波数条件を変化させ、精度が高くなるように周波数およびセンサを調整した。12個のセンサへの交流周波数は100Hz100MHzまで可変とした。センサ出力は大幅にノイズが含まれていたので離散ウェーブレットによるノイズ処理法を適用した。多次元MPTバイオ流体チップ内に、実際にナノ粒子を供給し、濃度の初期条件をパラメータとし、静止状態でその粒子濃度分布を可視化計測した。これらのデータを元に、データーベースを構築した。80個の断面計測可能な多次元MPTセンサからなるマイクロ流路を完成させて、その画像再構成のソフトウェアを多次元MPTセンサ用にアレンジすることができた。本年度はフェーズ2「多次元MPTバイオ流体チップによるナノ粒子濃度分布の多次元計測」を行った。昨年度製作した多次元MPTにより、流量の初期濃度をパラメータとし、ナノ粒子の濃度分布を、マイクロ流路断面二次元+時間の分布画像として可視化計測し、ナノ粒子混相流の多次元フローサイトメトリーを開発した(詳細な実施項目は下記参照)。本研究代表者の武居昌宏は、全項目についての統括と指導的な立場として関わり、マイクロ粒子に特化した動的なマイクロ電気計測の専門的なアドバイザーとして、中国Yanshan大学のLiu Yonghong氏を日本大学客員研究員として迎えた。クリスチャン・バサリオ君(本学大学院博士後期課程2年)も、実験担当の崔さんの引き継ぎとして、随時実験を担当した。◆実施項目:(1)超高速スイッチング装置のプログラミングと調整:120個の電極間の超高速スイッチングと電位印加の同期を取るために、マトラボを用いてプログラミングを行った。静止一様分散液体を用い、作成したプログラムを調整しつつ、その精度の評価を行った。(2)マイクロシリンジポンプからの定量供給における画像再構成の調整:次の段階として、粒子濃度分布を可視化計測するために、マイクロシリンジポンプから多次元MPTバイオ流体チップ内に、実際にナノ粒子を供給する。(3)マイクロ流路内のナノ粒子挙動の多次元MPTによる可視化計測実験:さらに段階を進め、多次元MPTバイオ流体チップを用い、流量、供給量をさまざまに変化させる。これにより多種の濃度分布画像を取得しデータベースを構築する。(4)まとめ:集められた実験データの精度の確認を行った。さらに以上の(1)から(3)の実施項目について、フェーズ2の結果として評価しまとめた。本年度はフェーズ3「多次元MPTバイオ流体チップにおける微粒子の濃度分布の多次元計測とシミュレーション」を行った。主な、実施項目は、次の通りである。(1)濃度分布アルゴリズムの開発:相関法を用いた濃度分布の計算のためのアルゴリズムを開発した。(2)マイクロ流路内の微粒子挙動の多次元MPTによる可視化計測実験:マイクロシリンジポンプから多次元MPTバイオ流体チップ内に、流量、供給量を変化させて、その粒子濃度分布を可視化計測し、データベースを構築した。

(3)実験結果を検証するために、オイラー・ラグラジュアン法のプログラミングとシミュレーションを行った。(4)まとめ:全実験データを基にして、実験結果とシミュレーション結果の精度の確認を行った。より具体的には、1年目(フェーズ1)で製作した管路断面に12個の5断面、合計60個の電極からなる流体チップを用いて、流体チップのひとつ入口から微粒子を挿入し、他の入口から脱イオン水を流入させ、微粒子の濃度分布を3次元的に可視化計測した。その結果、入り口付近では、管路中心に高い濃度分布を表し、急峻な濃度分布が確認された。そして、下流側に移行するに当たり、微粒子が拡散していき、その濃度勾配はフラットになっていく過程を3次元的に可視化計測した。その結果を踏まえて、実験条件と同じ条件で、混相流のオイラー・ラグラジュアン法を用いたシミュレーションを行い、微粒子の3D濃度分布を計算し、実験結果の検証を行った。その結果、入口付近では、誤差は1%以下であり、下流に行くほど両者の誤差は5%程度であった。サフマンカとマグヌスカとの計算を省略しており、その影響が高いとの結論を得た。最後に、微粒子混相流の多次元フローサイトメトリーの実現可能性を検討した。
包条虫(エキノコックス)終宿主の代替動物の作出とその利用

プレドニゾロンで処置したゴールデンハムスターとスナネズミ小腸から多包条虫の成虫が回収され、感染力の有する虫卵が排泄された。次に北米産の齧歯類10種を用いて多包条虫代替宿主としての可能性を調べた所、カンガルーラット、ポケットマウスにおいて未熟虫体が回収されたが、成虫は回収されなかった。ゴールデンハムスターの可能性をさらに検討するため、5系統の近交系のハムスターに感染実験を試みた、AN系が若干優れていることが示された。多包条虫感染初期における小腸の組識学的研究により、マウス、ハムスターおよびスナネズミの比較を行ったところ杯細胞の活性化がみられ、感染初期の虫体定着の阻害と粘液の関係が示唆された。また、プレドニゾロン投与群と非投与群の比較では粘膜肥満細胞の増加に差が認められ、長期間の寄生阻止に肥満細胞が関与するものと思われた。多包条虫の再感染防御を調べるために、ハムスターを用いて再感染実験を行ったところ、明瞭な獲得性の免疫が示された。胆汁のコレステロールと多包条虫感受性の関連がプレドニゾロンで処置した動物やハムスターの実験から示唆された。南米産齧歯類(Akodon,Oryzomys)、ハムスターおよびスナネズミへの単包条虫の感染実験を試み、コーチゾン処置方法の検討(経口もしくは皮下注)も加えた。単包条虫の生残は感染後10日まで認められたが、それ以降虫体は腸管内から検出されず、多包条虫のような性成熟は全く認められなかった。この代替モデルを利用してエキノコックス感染犬の診断法を確立した。実験感染犬およびハムスターの糞便内寄生虫抗原に関する研究を行い、熱処理した糞便に対しても有効なモノクローナル抗体を用いたサンドイッチELISAを開発した。プレドニゾロンで処置したゴ-ルデンハムスタ-とスナネズミの小腸で多包条虫が成虫に発育し、虫卵を産生することを明らかにした。さらに後者から得られた虫体は本来の中間宿主であるエゾヤチネズミに感染性を有し、これらのげっ歯類間のみで生活環を維持することが可能となった。また、北米から導入した10種げっ歯類を用いてエキノコックス代替終宿主動物としての可能性を検討したところ,カンガル-ラット(<Dipodomys>___ーsp.)、ポケットマウス(<Perognathus>___ーspp.)、ウッドラット(<Neotoma>___ーsp.)などにおいて、感染初期に自然終宿主・イヌに匹敵する回収率と一部虫体の発育が認められた(未発表デ-タ)。次に近交系のハムスタ-5系統(ACN系、AN系、APG系、CBN系およびCN系)を用いて高感受性系統の選択を行った。原頭節10,000個経口投与後8日目における小腸からの回収虫体数を指標にした。AN系とAPG系はともに抵抗性で、AN系は最も平均回収虫体数が多かったが、個体差が大きく中間的な感受性のCBNおよびCN系との有意差は認められなかった。最後にAN系ハムスタ-を用いて獲得抵抗性を調べるために、原頭節10,000個投与後における小腸からの中体排除数を初感染群と再感染群(チャレンジ前14日に1回感染されている)で比較した。全体的に回収虫体数は少なく、チャレンジ感染後2.5日における差は低く認められなかった。5日では初感染群からの回収虫体数がやや多かったが、再感染群との有意差は認められなかった。

齧歯類を代替終宿主として用い、実験室内における多包条虫の全生活環の確立に初めて成功したが、本年度は、特に代替終宿主と本来の終宿主を比較し糞便内抗原の検出を試み、代替モデルの有用性について検討した。エキノコックス抗原の検出にはサンドイッチELISAを用い、多包条虫の排泄・分泌物(ES抗原)で免疫したウサギより得たポリクロ-ナル抗体と多包条虫成虫に対するモノクロ-ナル抗体(EmA1ー11)を使用した。まず、他種寄生虫の感染糞便との交差反応で特異性を、さらにES抗原の2倍段階希釈により検出感度を調べ、以降特異的で感度の優れたモノクロ-ナル抗体EmA9を用いた。次に、多包条虫を実験的に感染されたイヌの糞便より経時的に抗原の検出を試みた。抗原は感染初期(感染後3ー5日)より剖検時(感染後21日目)まで検出された。抗原量は剖検日まで上昇し続けた。プラジクアンテルで駆虫した例ではその後抗原が検出されなくなったことから、この方法は感染の有無を正確に反映すると考えられる。また、寄生虫体数の多い個体の糞便ではELISAの吸光度が高く、宿主体内の虫体数を反映することが示唆された。さらに安全性の面から冷凍保存し、熱処理した糞便を用いてELISAを行ったところ、検出感度に影響はないことがわかった。同時に行った循環抗体の検出による診断では、感偽僞陽性と検出時期の遅さが指摘された。以上の結果より、糞便内抗原の検出は検出時期、宿主体内感染状況の把握、安全性などの点で従来の診断法より優れていることが示唆された。また、代替終宿主ゴ-ルデンハムスタ-の感染糞便からも抗原が検出され、代替終宿主としての有用性が高まった。本年度は多包条虫の代替終宿主作出のため、様々な種の北米産齧歯類および各種実験小動物への感染実験を試みた。北米産齧歯類の一種であるPerognathusからは感染後25日でも虫体が回収されたが、ハムスターおよびスナネズミからの虫体より発育が不良であった。多包条虫感染初期における小腸の組織学的研究により、マウス、ハムスターおよびスナネズミの比較を行ったところ杯細胞の活性化がみられ、感染初期の虫体定着の阻害と粘液の関係が示唆された。また、プレドニゾロン投与群と非投与群の比較では粘膜肥満細胞の増加に差が認められ、長期間の寄生阻止に肥満細胞が関与するものと思われた。ハムスターおよびスナネズミでは他の実験小動物より多包条虫の発育がよく、さらにこれらの動物をプレドニゾロン処置するにより、多包条虫が長く生残するようになる。この機序を調べるために、各動物種の胆汁の成分の差を文献的に調べたところ、ハムスターでは自然界の終宿主の犬と同様にコレステロールが多いことが判った。さらに、我々の実験においてもプレドニゾロン処置により胆汁中のコレステロールがさらに増加することが判明し、胆汁のコレステロールと多包条虫感受性の関連が示唆された。南米産齧歯類(Akodon,Oryzomys)、ハムスターおよびスナネズミへの単包条虫の感染実験を試み、コーチゾン処置方法の検討(経口もしくは皮下注)も加えた。単包条虫の生残は感染後10日まで認められたが、それ以降虫体は腸管内から検出されず、多包条虫のような性成熟は全く認められなかった。特に、南米産齧歯類では感染後24時間ですでに虫体は腸管内より回収されなかった。多包条虫および単包条虫に加えて、包条虫に近縁な有鉤条虫および豆状条虫のハムスターおよびスナネズミへの実験感染を試みたところ前者では成熟虫体が、後者では10日以降まで腸管内で生残した。
コーパスに基づく自然言語の曖昧性解消に関する研究

本研究では英語の前置詞句の係り先の曖昧性に関する問題を取り上げ,コーパスから自動的に得られた知識を利用してこの曖昧性を解消する手法の提案を行なった.本研究でアピールする点,特に関連する研究との差異に注目した特徴は,以下の3点である.1.品詞づけされたテキストから解消に必要な情報の抽出を行っている.大量のテキストから曖昧性の解消に役立つ情報の抽出を行う場合,多くの研究は構文解析されたテキストを用いて,情報の抽出を行っている.しかし既存の構文解析システムが解析に必要な知識を十分に備えていないことから,コーパスの種類が限定されたり,また人手により構文解析結果を作成している.本研究では,品詞づけされたコーパスの入力とし,そこから解消に必要な知識の抽出を行っているため,これらの問題を回避できる.2.語の頻度数が少ない語に関しては類推を行うことにより意味的な関係の抽出を行っている.曖昧性の解消を行う際,コーパスに出現する頻度が少ない語は,抽出した知識が適用できない場合がある.そういった語に対しては類推,つまりその語と最も意味的に近い語を,抽出した知識から選び出すことで,曖昧性の解消を行っている。この手法の提案により,正解率が、40%増加するという結果が得られた。3.本手法は,関係代名詞節のスコープの曖昧性の問題や名詞句の係り先の問題にも適用可能である.コーパスから情報の抽出を行う場合,意味的な関係の強さを計算するための尺度として2語間の意味的な関係を抽出する手法が従来より多く提案されている.しかしこの尺度では曖昧性の解消には不十分であることからN語の意味的な関係を計算する計算式を提案した.この手法の提案により前置詞句の係り先の曖昧性の解消率が上がるだけでなく,さらに多数の語の情報を必要とする関係代名詞節のスコープや,名詞句の係り先といった複雑な問題にも適用可能となる.実験では,前置詞として`for',`in',`with'を用い,曖昧性の解消に用いる情報として2語の意味的な関係と3語の意味的な関係を用いた場合とで比較実験を行った結果,前者が49%の正解率であるのに対し,後者は70.1%の正解率が得られた(論文1参照).また類推の比較としてDaganが提案したsmoothing methodと本手法との比較実験を行った結果,前者は57.6%の正解率に対し,本手法は,63.5%の正解率が得られた(論文2参照).本研究では英語の前置詞句の係り先の曖昧性に関する問題を取り上げ,コーパスから自動的に得られた知識を利用してこの曖昧性を解消する手法の提案を行なった.本研究でアピールする点,特に関連する研究との差異に注目した特徴は,以下の3点である.1.品詞づけされたテキストから解消に必要な情報の抽出を行っている.大量のテキストから曖昧性の解消に役立つ情報の抽出を行う場合,多くの研究は構文解析されたテキストを用いて,情報の抽出を行っている.しかし既存の構文解析システムが解析に必要な知識を十分に備えていないことから,コーパスの種類が限定されたり,また人手により構文解析結果を作成している.本研究では,品詞づけされたコーパスの入力とし,そこから解消に必要な知識の抽出を行っているため,これらの問題を回避できる.2.語の頻度数が少ない語に関しては類推を行うことにより意味的な関係の抽出を行っている.曖昧性の解消を行う際,コーパスに出現する頻度が少ない語は,抽出した知識が適用できない場合がある.そういった語に対しては類推,つまりその語と最も意味的に近い語を,抽出した知識から選び出すことで,曖昧性の解消を行っている。3.本手法は,関係代名詞節のスコープの曖昧性の問題や名詞句の係り先の問題にも適用可能である.コーパスから情報の抽出を行う場合,意味的な関係の強さを計算するための尺度として2語間の意味的な関係を抽出する手法が従来より多く提案されている.しかしこの尺度では曖昧性の解消には不十分であることからN語の意味的な関係を計算する計算式を提案した.この手法の提案により前置詞句の係り先の曖昧性の解消率が上がるだけでなく,さらに多数の語の情報を必要とする関係代名詞節のスコープや,名詞句の係り先といった複雑な問題にも適用可能となる.実験では,前置詞として`for',`in',`with'を用い,曖昧性の解消に用いる情報として2語の意味的な関係と3語の意味的な関係を用いた場合とで比較実験を行った結果,前者が49%の正解率であるのに対し,後者は70.1%の正解率が得られた(論文1参照).また類推の比較としてDaganが提案したsmoothing methodと本手法との比較実験を行った結果,前者は57.6%の正解率に対し,本手法は,63.5%の正解率が得られた(論文2参照).
抗ヌクレオカプシド蛋白質抗体によるインフルエンザウイルス感染防御メカニズムの解明

抗ヌクレオカプシド蛋白質(NP)抗体によるインフルエンザウイルス感染防御メカニズムの解明を目的として本研究を実施した。これまでの研究において得られた抗NPモノクローナル抗体は、様々な亜型のインフルエンザウイルスに対する感染防御効果をマウスに付与する一方、ウイルス中和活性を示さないことから、その防御メカニズムは抗体依存性細胞障害活性もしくは補体依存性細胞障害活性であることが予想された。そこで、抗体依存性細胞障害活性および補体依存性細胞障害活性に重要である領域に変異を入れたイムノグロブリン(IgG)遺伝子を導入したトランスジェニックマウス系統の樹立を試みた。その結果、抗体依存性細胞障害活性を欠損したIgG抗体を発現するマウス系統を2系統樹立することに成功した。これらトランスジェニックマウスの血清中には、様々な亜型インフルエンザウイルスのヌクレオカプシド蛋白質と結合する抗体が恒常的に発現することを確認した。インフルエンザウイルス感染実験を実施した結果、本研究で作製した抗体依存性細胞障害活性欠損モノクローナル抗体を発現するトランスジェニックマウスは、インタクトな抗NPモノクローナル抗体を発現するトランスジェニックマウスと同様に非常に高い感染抵抗性を示した。以上の結果から、本研究に用いた抗NPモノクローナル抗体は、抗体依存性細胞障害活性以外のメカニズムでウイルスに対する感染防御効果をマウスに付与していることが示唆された。抗ヌクレオカプシド蛋白質(NP)抗体を利用したインフルエンザウイルス感染防御およびそのメカニズムの解明を目的として本研究を実施した。ヒト由来抗NPモノクローナル抗体発現トランスジェニックマウスに致死的感染量のH5N1亜型高病原性鳥インフルエンザウイルスおよびH1N1亜型インフルエンザウイルスを接種した結果、いずれのウイルス株に対しても非常に高い生存率を示した。次に、免疫沈降法および蛍光抗体法を用いて、この高い感染防御効果を示す抗NP抗体のエピトープも同定した。また、ウイルス中和試験およびトランスジェニックマウス胎児線維芽細胞を用いたウイルス感染試験を実施し、本研究で使用した抗NPモノクローナル抗体は、感染中和能を示さない抗体(非感染中和抗体)であることを確認した。非感染中和抗体が関わる主な感染防御メカニズムとして抗体依存性細胞障害(ADCC)および補体依存性細胞障害(CDC)が考えられる。そこで、これら細胞障害活性に重要とされるアミノ酸を置換した変異型抗NP抗体発現プラスミドを作製した。細胞内において、作製したプラスミドからNP抗原との結合活性を有する変異型抗NPモノクローナル抗体が良好に発現する事を確認した。当初の計画通り進捗しているため。これまでの研究により、H5N1亜型高病原性鳥インフルエンザ患者由来抗NPモノクローナル抗体は、様々な亜型のインフルエンザウイルスの致死的感染からマウスを防御し、その防御メカニズムは抗体依存性細胞障害活性および補体依存性細胞障害活性であることが予想された。そこで本抗NPモノクローナル抗体の感染防御メカニズムの解明を目的として、抗体依存性細胞障害活性および補体依存性細胞障害活性に関わることが報告されているアミノ酸を置換させた変異型抗NPモノクローナル抗体を発現するトランスジェニックマウスの作製を試みた。マイクロインジェクション法により複数のトランスジェニックマウスを作製し、そのうち3匹では導入遺伝子が生殖系列細胞に導入されており、マウス系統の樹立に成功した。そのうち2系統のマウス血清中には、抗原結合活性を有する抗NP抗体が発現している事をウエスタンブロテッティングおよびELISAにより確認した。マイクロインジェクション法を用いて、抗体遺伝子を含むDNA断片をマウス受精卵に導入する事を試みているが、予想以上にトランスジェニックマウスが得られていないため。これまでに作製した変異型抗NPモノクローナル抗体発現トランスジェニックマウスを作製し、複数のマウス系統を樹立する。系統化されたマウスを用いて、ウイルス感染実験等を実施し、本研究で用いた抗NPモノクローナル抗体の感染防御メカニズムにおけるADCCおよびCDCの関わりを明らかにする。トランスジェニックマウスの作製を継続する。また、樹立した系統のマウスに発現する抗体が変異抗NPモノクローナル抗体であることを明らかにするための遺伝子解析を実施する。さらに、樹立したトランスジェニックマウスのインフルエンザウイルス感染抵抗性を明らかにする。マウス飼育管理費用(その他)の支出が予定より少なかった。

平成29年度は予定していた学会に参加しなかったため、旅費を使用しなかった。マウスの飼育費用に使用する今年度はマウスを使用する実験を計画しているため、昨年度繰り越したマウス飼育管理費用を使用する。また、平成29年度の日本獣医学会への参加旅費に使用する。
食道運動機能障害に対する内視鏡的筋層切開術（POEM）の確立と普及

論文掲載は「診療実績の概要」に記載したごとく、複数の英文論文報告をおこなっている。現在も、POEMの日本の多施設での前向き共同研究(2015-2017)はGutに投稿中である。また日本の全国多施設(12施設)後ろ向き研究2000例も投稿準備をすすめている。POEMの日本の多施設(12施設)での前向き共同研究の投稿とその掲載に向けてのやり取りを進める。今後さらに、専門施設での手技の標準化のための指針作りを進めたい。当院で施行したPOEM1000例の解析から、食道運動機能障害に対する治療の面からの新分類を策定した。Category Iは、「筋層切開をLESの開放のみに限定するもの」とした。この対象となるものが、「Chicago分類のType IのすべてとType IIのなかで胸痛のないもの」である。Ver, 3を含めた検討で、EGJOO(Esophago-gastric junction outlet obstruction)も含まれることが判ってきた。Category IIは、「筋層切開をLESと食道体部の両方に連続的に置くもの」であり、「Type IIのなかで胸痛のあるもの、あるいはType III」である。Category IIIは、「食道体部の筋層切開のみ」で、「びまん性食道攣縮、Nutcracker食道、Jack Hammer食道、初回POEM後の体部の異常収縮により、嚥下障害や胸痛のあるもの、先天性食道狭窄」である。この1年間で約270例のPOEMを経験して、研究開始時から、分類の詳細に変更をおこなった。すなわち、Category IにEGJOOを加えて、Category IIからhypertensive LESを削除した。またCategory IIIに先天性食道狭窄を追加した。これらの知見に基づき、さらに前向きに検討を進めたい。平成28年度にひきつづき、国際会議POEM conferenceを米国で主催しており、国際的コンセンサスに至りたい。POEMの立場からの食道運動機能障害の分類の提案、それに基づくPOEM治療ガイドラインの策定、POEMの英文教科書の出版などを手掛けていく予定である。POEM治療ガイドラインは、日本消化器内視鏡学会のプロジェクトとして、すでに進行中である。英文教科書はすでに出版社に打診中である。また、POEM conferenceは国際会議として、米国消化器病週間、および欧州消化器病週間のなかで、会議を連続的に開いている。現在、この治療戦略をもとに前向きに約200例POEMの治療評価を行っている。有害事象はなく、治療効果も良好で、この治療戦略に変更なくデータの蓄積を継続している。この研究の成果は、日本消化器内視鏡学会ワーキンググループによるPOEMガイドライン作成にも重要な引用文献となり、国内全国学会、国際学会および年2回のPOEM international conferenceでの報告も引き続き行われている。今後は、前向き調査をすすめ、国際会議でのコンセンサスを得る予定となっている。POEMの立場からの食道運動機能障害の分類の提案、それに基づくPOEM治療ガイドラインの策定、POEMの英文教科書の出版などを手掛けていく。すでに論文化し、国際的な提案が終了したため、今後は症例をひきつづき重ねて前向き調査の結果を報告する。その結果を報告し、最終的には国際会議であるPOEM international conferenceにて国際的コンセンサスを得る予定。研究初年度で入金までに時間を要することから、学内の研究費で対応していたため、予定額より余った。バリウム透と同時に記録・解析が可能な新しいシステムの構築を目指いしている理由:学会費用の残がありそれで対応予定より余った使用計画:今年度使用する予定です。繰り越した分は平成29年度に使用する予定です。
光受容から筋肉の駆動まで-光情報ダイナミック・システムの作動原理の解明

ホヤ幼生は明刺激では停止し、暗刺激で遊泳行動を開始する。本研究の目的は「光受容から筋肉の駆動まで-光情報ダイナミックス・システムの作動原理」を明らかにすることである。ホヤ幼生の光受容器官の構造をオプシン抗体、アレスチン抗体で染色した結果、眼杯の内側に第1群、縁に沿って第2群、平衡器近くに第3群の光受容器が存在することが明らかとなった。レーザー細胞破壊実験によりに1群、第2群の光受容器が光応答に関与する。眼杯の第1群、第2群の光受容細胞はグルタミン酸陽性、GABA陽性であることから光受容細胞は明、暗刺激で抑制性、興奮性の神経伝達物質を放出し、遊泳行動を支配していることが示唆された。光受容器で受容された刺激が如何にして筋肉を駆動するかの生体システムを明らかにするため神経特異的抗体、そのプロモーターを用いたGFP、WGAにより特異的神経回路の可視化を行った。5対10個のアセチルコリン陽性の細胞の内、第1、2、4、5番目の神経軸索は筋肉の方に投射しておりモーターニューロン、第3番目の2対の細胞は脳胞の方に軸策を伸ばしていることから、モーターニューロンでは無いと結論された。この4対のアセチルコリン陽性のモーターニューロンに対して2対4個のGABA陽性ニューロンがこれらモーターニューロンを側抑制し、尾部運動に至るモデルを提唱した。視細胞からモーターニューロンに至る特異的神経経路を特定するため、経シナプストレーサーであるWGA遺伝子を視細胞特異的遺伝子のプロモーターに融合させ、視細胞から脳胞の2次ニューロンを経て4番目の1対のモーターニューロンに投射することを明らかにした。これらの結果から視細胞で受容された光信号が脳胞の2次ニューロンに伝えられ、さらに特定のモーターニューロンに投射され、幼生のリズミカルな遊泳行動を制御している中枢パターン発生器を駆動することを明らかにした。感覚受容から行動に関わる遺伝子の機能を評価する手法として、モルフォリノオリゴによる遺伝子ノックダウン法を導入した。まず視物質ロドプシン遺伝子(Ci-opsin1)をノックダウンし、眼点でのロドプシンの発現が阻害されることを抗体で示し、さらにノックダウン幼生が光に対する応答を失うことを示した。この手法により黒色色素細胞のメラニン合成酵素チロシナーゼと関連タンパク質(Ci-tyr, Ci-tyrpA, Ci-tyrpB)のノックダウンを試み、Ci-tyrをノックダウンした場合のみメラニンの合成が阻害され、且つ幼生の重力感受性が失われることを示した(2004年生物物理学会発表:論文投稿中)。これら感覚器で受容された刺激が如何にして筋肉を駆動するかの生体システムを明らかにするため神経特異的抗体、そのプロモーターを用いたGFPにより神経回路の可視化を行った。アセチルコリン特異的抗体により、5対10個のモーターニューロンの神経終末が第1節の筋肉細胞に投射していることを明らかにした。更にGABA陽性ニューロンがこれらモーターニューロンを側抑制し、尾部運動に至るモデルを提唱した。

これらの結果から視細胞で受容された光信号が脳胞の2次ニューロンに伝えられ、さらに特定のモーターニューロンに投射され、幼生のリズムカルな遊泳行動を制御いている中枢パターン発生器(CPG : central pattern generator)を駆動することを明らかにしたホヤの幼生の頭部には二つの黒色色素胞があり、後方黒色色素胞は視覚器の眼胚であることを証明した。視細胞の構造を明らかにする目的で、視物質をオプシン抗体、視細胞の細胞体をアレスチン抗体で染色し、共焦点顕微鏡で観察し、立体構築をしたところ、眼パイに約20個の外節、眼パイに沿って約10個の外節のあることを明らかにした。更に前方黒色色素胞の平衡器付近に7つの外節を有する光受容器の存在を明らかにした。これらの3つの群の視細胞をレーザーで破壊し、幼生の光に対する応答を観察したところ、平衡器付近の光受容器は光応答行動に関与しないことを明らかにした。光受容器で受容された刺激が如何にして筋肉を駆動するかの生体システムを明らかにするため神経特異的抗体、そのプロモーターを用いたGFPにより神経回路の可視化を行った。アセチルコリン特異的抗体により、5対10個のモーターニューロンの神経終末が第1節の筋肉細胞に投射していることを明らかにした。更にGABA陽性ニューロンがこれらモーターニューロンを側抑制し、尾部運動に至るモデルを提唱した。視細胞からモーターニューロンに至る特異的神経経路を特定するため、経シナプストレーサーであるWGA遺伝子を視細胞特異的遺伝子のプロモーターに融合させ、視細胞から脳胞の2次ニューロンを経て4番目の1対のモーターニューロンに投射することを明らかにした。これらの結果から視細胞で受容された光信号が脳胞の2次ニューロンに伝えられ、さらに特定のモーターニューロンに投射され、幼生のリズムカルな遊泳行動を制御いている中枢パターン発生器(CPG : central pattern generator)を駆動することを明らかにしたホヤ幼生は明刺激では停止し、暗刺激で遊泳行動を開始する。本研究の目的は「光受容から筋肉の駆動まで一光情報ダイナミックス・システムの作動原理」を明らかにすることである。ホヤ幼生の光受容器官の構造をオプシン抗体、アレスチン抗体で染色した結果、眼杯の内側に第1群、縁に沿って第2群、平衡器近くに第3群の光受容器が存在することが明らかとなった。レーザー細胞破壊実験によりに1群、第2群の光受容器が光応答に関与する。眼杯の第1群、第2群の光受容細胞はグルタミン酸陽性、GABA陽性であることから光受容細胞は明、暗刺激で抑制性、興奮性の神経伝達物質を放出し、遊泳行動を支配していることが示唆された。光受容器で受容された刺激が如何にして筋肉を駆動するかの生体システムを明らかにするため神経特異的抗体、そのプロモーターを用いたGFP、WGAにより特異的神経回路の可視化を行った。5対10個のアセチルコリン陽性の細胞の内、第1、2、4、5番目の神経軸索は筋肉の方に投射しておりモーターニューロン、第3番目の2対の細胞は脳胞の方に軸策を伸ばしていることから、モーターニューロンでは無いと結論された。この4対のアセチルコリン陽性のモーターニューロンに対して2対4個のG佃A陽性ニューロンがこれらモーターニューロンを側抑制し、尾部運動に至るモデルを提唱した。
大学院の組織と運営に関する日米比較

本研究では、米国の研究大学を主な対象として、研究学位と専門職学位の違いを基本的な視座として、日本の大学院との比較を踏まえながら、大学院がどのように組織化され、運営されているのかを分析した。その結果、大学院教育に関わる組織の基本的な構成、グラジュエト・スクールとプロフェッショナル・スクールという二元モデルの限定性、全学の大学院管理のパターン、カレッジやスクールの分野ごとに異なる学位プログラムの構造とその運営パターンの多様性、カレッジやスクールの分野ごとにで異なる大学院戦略の多様性を明らかにした。平成24年度は、以前に行った米国の研究大学の個々のスクールに対する訪問調査の再分析を行った。米国の東海岸、中西部、西海岸のいくつかの研究大学における大学院関連組織の構造的な特徴に関する分析を行い、内部組織のタイプ整理を行い、大学院教育の運営に関してもパターンを探った。その結果、大学の学内の組織の構造的な特徴を把握し、そうした大学内部の組織と大学院教育との関係を把握することができた。また、組織と学位との関係について、「大学院には、文理大学院とプロフェッショナル・スクールの大きく二つがあり、それぞれが研究学位と専門職学位に対応する」という「二元モデル」について、その妥当性と限界を明らかにし、さらに個別スクール内部への考察の必要性が明らかにされた。また、そのデータと、個別大学のウェブサイトのデータや資料から、個々の研究大学における機関レベルの大学院関連組織、全学的な大学院の管理運営について、その構造的な特徴、その機能の整理と機能の限界について検討し、大学院の全学的管理のパターンを抽出した。このほか、米国の大学院の成立に関する歴史学的な検討を行い、とりわけその組織的側面について検討を行い、論文を作成した。また、本研究の基本的な枠組みの一つである、研究者養成と専門職養成との違い(研究学位と専門職学位との違い)について、その枠組みの歴史的な背景、妥当性や限界について検討を行い、論文として公表した。平成25年度は、以前に行ったアメリカの研究大学に対する訪問調査で得られたデータの再分析を行った。とくに大学院教育にかかわる全学的な管理組織について、その管轄する範囲を検討し、また個別スクールについては大学院教育がどのように組織化され、どのように運営されているのかを検討した。その結果、全学的な大学院管理組織の管轄範囲については、一般に研究学位プログラムを中心に専門職学位プログラムの一部を管理しているが、研究学位と専門職学位の区別の曖昧さから、かなりのバリエーションがあることが分かった。また、スクールレベルにおいては、大学院教育はプログラムとして組織化されるが、プログラムには大学院教育の特性が反映され、統合型プログラムと分化型プログラムの大きく2つのプログラムがあり、中心的なプログラムがそのどちらかであることがスクールの組織構成(デパートメントの有無など)に影響し、そうしたプログラム構造とスクールの組織構成が大学院プログラムの運営を規定していることが分かった。さらにスクール内部で多様な大学院教育を運営するためにマトリクスが生じていること、そのマトリクスにも大きな多様性があることが明らかになった。また、大学院にかかわる組織の形成に関する歴史的な検討も行い、デパートメントの形成、上級デパートメントによるPh.D.プログラムの開始、デパートメントからグラジュエト・スクールへの発展プロセスを検討した。以上の分析結果を著書の一部に掲載した。初年度は、実施計画の中で、文献のレビュー、本研究の分析枠組みの構築のため資料の収集・整理、大学のHPより得られるデータと資料の整理を行った。大学組織に関わる研究の全般をレビューし、大学院の組織的基盤の特徴をつかむことを目指した。その把握をベースにして、大学院の組織や運営の多様なパターンを想定し、現実の大学院を分析するための枠組みを検討した。また、各大学のWEBサイト、大学院プログラムのガイドブックなどを利用して、可能な限り個別大学院の組織に関わる情報を入手した。さらに個別大学や大学院レベルではなく、大学院教育の規模や機能の違いに着目して、いくつかの州を題材に、高等教育システムレベルでの機能分化のパターンも整理した。こうした検討を行ったが、米国の大学院へのパイロット的な訪問調査は行わなかった。その代わりに今年度は、アメリカの大学院の成立の歴史について検討を行った。従来大学院の形成といえば、もっぱらPh.D.など研究学位プログラムの成立に目が向けられがちであったが、専門職学位プログラムの成立の歴史についても検討を加え、大学院の形成全体を19世紀のユニバーシティ化の中に位置づけた。その分析を通じて大学院に関連する組織的基盤の歴史的な形成プロセスを整理することができた。大学院にかかわる組織の制度的な構造は経路依存的なものであり、次年度以降の大学院の組織の現状分析にとって必要な知見が得られた。最終年度においては、アメリカの研究大学への訪問調査で、資料とデータを収集するとともに、これまで収集したデータや文献をもとに、大学院の組織や運営に関する分析を進めた。第一に、大学院教育に関わるデパートメント、グラジュエト・スクール、プロフェッショナル・スクール(とくに大学院プログラム)の歴史的な形成と展開についてまとめた。

第二に、大学院の全学的な管理組織であるグラジュエト・スクールその他の組織に関して整理を行い、大学院教育の全学的な管理のパターンを整理し、大きく3つのパターン(アンブレラGS型、文理大学院型、個別スクール型)があることを明らかにした。第三に、大学院教育の観点から、アメリカの研究大学を構成する教育研究組織のパターンの整理を行った。第四に、法律、文理学、医学、ビジネス、教育のカレッジやスクール別に、大学院学位プログラムの構造がどのように異なり、どのように運営されているのかを分析した。とくに学位プログラムに分散型のプログラムと統合型のプログラムの違いがあることを明らかにし、それらがデパートメントの有無などの組織構成の違いを踏まえて、どのように運営されているのかを明らかにした。第五に、カレッジやスクールの中で学位プログラムとデパーメントがマトリクスを構成していること、そしてそのマトリクスの形態が法律、文理学、医学、ビジネス、教育のカレッジ・スクールでかなり異なることを示すことで、組織的なマトリクスの多様性を明らかにした。第六に、大学院教育の財政的な基盤も考慮しながら、法律、文理学、医学、ビジネス、教育のカレッジやスクール別に、どのような大学院戦略が採られているのかかを明らかにした。高等教育論本研究の目的は、大学院の先進国であり、研究学位から専門職学位まで大学院教育の多様化が進んでいると考えられる米国の大学院教育の組織的基盤を明らかにし、それによって、将来の日本の大学院の組織や運営の改革への基礎的な知見を得ることであるが、それに対して、現在までのところ、米国の大学院の組織や運営の多様なパターンの整理はかなり進んだが、まだ不十分なところが多い。また、日本との比較をしながら、日本の大学院の組織や運営における構造的な問題を明らかにするところまでは至っていない。本研究の目的は、大学院の先進国であり、研究学位から専門職学位まで大学院教育の多様化が進んでいると考えられる米国の大学院教育の組織的基盤を明らかにし、それによって、将来の日本の大学院の組織や運営の改革への基礎的な知見を得ることであるが、それに対して、現在までのところ、米国の大学院の組織や運営の多様なパターンの整理はかなり進んだが、まだ不十分なところが多く、訪問調査も遅れている。さらに、日本との比較をしながら、日本の大学院の組織や運営における構造的な問題を明らかにするところまでは至っていない。現状分析を行ううえで以前より引っかかっていた歴史的な背景を検討することで、経路依存の傾向の強い組織構造を分析するための基礎が得られた。今後は、第一に、前年度までに行った機関レベルの大学院組織・運営に関する研究を踏まえて、部局であるスクール・カレッジの内部組織の分析と、スクールが運営する大学院プログラムのレベルまで踏み込んで、調査と分析を行う。第二に、米国のプロフェッショナル・スクールに関して歴史的な分析を行う。第三に、日本の大学院の組織や運営についての資料やデータを収集し、日米の大学院の組織的基盤に関するラフな比較研究を行う。
胚様体の表層はなぜ原始内胚葉に分化するのか

我々は、マウスES細胞において、インテグリンを介した細胞外マトリクスとの接着と、カドヘリンを介した細胞間の接着が、液性因子と協調して未分化状態維持シグナルを入力しているとの仮定の下に、これらの接着分子の機能解析を試みた。まず、インテグリンの細胞内シグナル伝達経路を遮断する目的で、integrin-linked kinase(ILK)の競合阻害変異体を強制発現させたところ、ES細胞は分化抑制因子LIFの存在下でも分化傾向を示した。一方、ES細胞の凝集塊を浮遊培養すると、その表層は原始内胚葉に分化する。このとき、可溶型E-cadherin細胞外ドメインを添加すると、この分化が阻止されたことから、この凝集塊表層における原始内胚葉分化は、ここに位置した細胞における細胞接着総量の減少が関与していることが示唆された。これらの細胞外シグナルは、最終的には転写因子の発現調節を介して、分化運命の決定を制御する。我々は、マウスES細胞で転写因子Gata6を強制発現させることによって誘導される原始内胚葉細胞が、初期胚から樹立されるXEN細胞と同等の細胞生物学的特性を示すことを証明した。また、転写因子による分化運命決定モデルとして、栄養外胚葉分化に関わる転写因子Cdx2と、多能性維持転写因子Oct3/4の相互抑制機構を明らかにするとともに、もう一つの多能性維持転写因子Sox2の機能を解明することにも成功した。これらの結果は、今後Gata6による原始内胚葉分化誘導調節機構の解析に大きく資するものであると考えている。マウスES細胞の二次元培養においては、ゼラチンコートした表面に接着した状態でのサイトカインLIFの添加が未分化状態維持に十分であることが知られている。この状態において、細胞接着分子からのシグナルが未分化状態維持に関与しているかどうかを検討するために、ゼラチンへの接着に関与するインテグリンの細胞内ドメインに結合し、そのシグナル伝達に関与していることが知られているIntegrin-linked kinase(ILK)に着目した。ILKのキナーゼドメインに変異を導入あるいはこれを欠失させた機能阻害型変異体を作製し、均一な発現が保証される染色体外発現システムを用いてこれらの分子をマウスES細胞で強制発現させ、その効果を検討した。この結果、いずれの変異体においても、これらを発現した細胞は未分化状態を維持できなくなり、LIFを除去したときと同様の原始内胚葉様細胞へと分化した。従って、LIFによるES細胞の未分化性維持には、細胞接着に由来するシグナルの入力が必須であると考えられた。一方で、浮遊培養系における表層の細胞の分化への細胞間接着シグナルの関与を検討するために、マウスES細胞の主要な細胞間接着分子であるE-Cadherinの細胞外ドメインとIgG-Fc領域を融合した遺伝子を作製し、これをCOS細胞に導入して可溶型分子の産生を行った。この培養上清をマウスES細胞の浮遊培養系に添加すると、表層における原始内胚葉の分化が、部分的に阻害された。現在、より高濃度の可溶型分子を得るために、昆虫細胞を用いた大量生産を進めている。我々はこれまでに、胚様体の表層における原始内胚葉の分化を規定する転写因子として、GATAファミリーに属するGata6に注目して解析を進めてきた。本年度はまず、ES細胞はGata6の強制発現により、胚由来胚体外内胚葉細胞であるXEN細胞と同等の細胞に分化することを、これらES由来XEN様細胞を胚盤胞に注入して、XEN細胞と同様に胚体外内胚葉系譜にのみ寄与することを確認することによって証明した(論文作成中)。また、このような外来遺伝子の誘導発現を簡便に行う為のRosa-tetシステムを開発した(Masui, et al.,Nucleic Acids Res,2005)。

一方、位置情報に基づき細胞分化が制御される例として、胚発生過程における栄養外胚葉分化過程を解析し、Cdx2とOct3/4の相互抑制作用を用いて、内-外の位置情報が分化運命決定因子として機能しうることを証明した(Niwa et al.,Cell,2005)。同様の分子機構は、胚様体の表層における原始内胚葉の分化においても機能していると考えられることから、Gata6の転写活性化能を干渉しうる、未分化状態特異的に発現する転写因子を探索したところ、Oct3/4のパートナー分子であるSox2がそのような機能を有することを見いだした。興味深いことに、原始内胚葉への分化に伴い発現が誘導されるSoxファミリーの転写因子Sox7はGata6と協調的に転写活性化を促進することから、Sox因子のスイッチによるfeedforward制御が、原始内胚葉の分化に関与していることが示唆された。また、Sox7単独の強制発現でもES細胞をXEN様細胞に分化誘導でき、このときGata6の発現が誘導されていたことから、従来想定していたGata6-Gata4の相互活性化に、Sox7も関与していることが想定され、現在解析を進めている。これまでに、ES細胞から原始内胚葉への分化は、分化抑制因子LIFの除去で誘導されることが知られている。我々は本年度において、これまでES細胞における機能が詳細には解析されていなかった2つの液性因子について、その機能解析結果を報告した。まず、Wntシグナルは、これまでにそのES細胞の未分化性維持機能が報告されていたが、実はこれがLIFによる未分化性維持を促進する協調的作用に限定されることを明らかにした(Ogawa, K.et al.,Biochem.Biophys.Res.Commun.,2007)。また、内胚葉分化への関与が知られているActivin/Nodalシグナルは、マウスES細胞に対しては、LIF存在下では分化誘導効果を示さず、寧ろその未分化状態での増殖を促進することを明らかにした(Ogawa, K.et al.,J.Cell.Biol.,2007)。一方、これらの解析と並行して行った転写因子の機能解析においては、原始内胚葉系幹細胞であるXEN細胞に於いて、Zn-finger転写因子Gata6の発現が自己複製に必須であることを証明した(Shimosato, D.et al.,論文投稿中)。また、Sry関連転写因子Sox7が、原始内胚葉に由来する2つの細胞腫、壁側内胚葉と臓側内胚葉の分化運命決定に関与していることを強く示唆するデータを得た。この点については、今後発生過程における役割を詳細に解析することにより、原始内胚葉への分化運命決定が、さらにその系譜における最終分化形質の獲得とどのようにカップリングしているのか、追求していきたい。
特異点理論による幾何学の新展開

この研究により得られた結果は以下の通り。1,波面の幾何学に関して昨年、梅原雅顕氏と山田光太郎氏と共同で、波面の特異点に関して曲率を導入し、その性質を調べた。その後、ルジャンドル多様体への写像として定式化されていた波面の概念を内在的な概念に定式化し、ピークという非常に弱い条件の特異点のみを許した内在的な波面に対して、重要な特異曲線の上組・下組の概念を発見し、それによりガウス・ボンネの定理を証明した。また、高次元の波面のA型と呼ばれる特異点に関して、使いやすい判定法を証明した。2,ユークリッド空間内の波面の曲率と、波面を平面へ射影したときに出来る特異点の像の曲率との関係を明らかにした。これにより平面に射影して出来る特異点の数を数えることによって波面の曲がり具合をあらわす大域的な不変量を計算できるようになる可能性が高い。3,双曲空間内の曲面に関して、泉屋周一氏と高橋雅朋氏と共同でホロ球との近さを量る幾何学を研究した。そのような意味での曲率が消える曲面を定義し、それをユークリッド空間の線織面の研究と対比させて締活線の存在や特異点について論じた。また、波面のくちばし、くちびると呼ばれる特異点に関して使いやすい判定法を証明した。双曲空間と光錐内の曲面間の双対性を論じ、特異点を持つ点は対応しており、その性質が対になっていることを発見した。4,波面のA4分岐と呼ばれる特異点に関して使いやすい判定法を証明した。同次元間の写像のモラン型と呼ばれる特異点に関して使いやすい判定法を証明した。また、他の特異点(モンド型)等に関しては判定法は得られなかったが、判定法を得るための足がかりをいくつか得た。これらの判定法は様々な場面で有用であり、今後はこれらの応用を考えていきたい。円織面の研究について。円織面にジェネリックに現れる特異点は交差帽子のみであることを示した。また、様々なクラスの円織面を定義し、それらにジェネリックに現れる特異点を決定した。特に、ローラーコースター曲面については微分幾何学的な研究を行い、様々な特徴付けを得た。元々、ローラーコースター曲面は、古典的な線織面における接線曲面に対応する円織面として導入したものであったが、特異点理論的な性質や微分幾何学的な様々な性質が接線曲面ときれいに対応していることが分かった。波面の幾何学について3次元空間内の特異点をもつ波面の微分幾何学を研究した。波面は特異点においても法線ベクトルが定義されている対象で、この法線ベクトルを古典的な微分幾何学における法線ベクトルのように扱うことによって、特異点では通常は曲率は定義できないが、特異点において曲率を定義し、様々な研究を行った。この曲率を考慮に入れて広いクラスの波面に対してもガウス・ボンネの定理が成り立つことを示した。特異点において曲率は一般には無限大になるが、これが有限になるときは特異点の形は大きく制限を受けることになる。このことについて深く研究し、有限になるときは特異点において極限として定義される接平面と特異曲線の展直平面が一致することが必要十分であることを示した。カスプ角とツバメの尾特異点に関しては特異点の周りでの曲率の振る舞いを精密に調べた。模様つき写像について模様つき写像という概念を通常の写像にたいして定義域多様体からさらに低い次元の多様体への写像を組にした発散図式として定義し、この組にジェネリックに現れる特異点を研究した。1.線織面の特異点の研究について、線織面の線を曲面上の模様ととらえ、模様付き特異点として研究を行い、曲面の場合のジェネリックな特異点の分類を得た。これらの特異点の数に関して、多様体のトポロジー的な量と関係する合同式を得た。さらに線叢の場合、法線叢とは限らない場合でも焦曲面に対してイソロトピックリフトが構成できることを示した。円織面の特異点に関しても微分幾何学的な見地から研究を行い、ある円の全ての点が臍点となる場合の円織面の特異点はカスプ的交叉帽子となることなどがわかった。2.ボロノイ図の分岐の研究に関して、可微分写像の開折の理論を応用し、ボロノイ図のドロネー・サドルグラフが変化するための条件を得た。3.波面の特異点に関して、イソトロピックリフトを持つが波面にはならない写像がカスプ的交叉帽子を持つための必要十分条件を得た。これを応用し、ミンコフスキー空間内の特異点付きの極大曲面のジェネリックな特異点と、ド・シッター空間内の平均曲率1の特異点付きの曲面のジェネリックな特異点はカスプ辺、スワローテイル、カスプ的交叉帽子であることを示した。高次元の波面に関して、これまで得られていたカスプ辺とスワローテイルの判定法を一般化し、n-特異、n-非退化という概念を導入し、これらを利用することにより、ある関数の写像の退化方向に関する高階の微分の項を見ていき、初めて0にならない項が現れた階を見るだけでよいというA型の特異点を持つための計算が容易な必要十分条件を得た。

1,波面の幾何学に関して昨年、梅原雅顕氏と山田光太郎氏と共同で、波面の特異点に関して曲率を導入し、その性質を調べた。その後、ルジャンドル多様体への写像として定式化されていた波面の概念を内在的な概念に定式化し、ピークという非常に弱い条件の特異点のみを許した内在的な波面に対して、重要な特異曲線の上組・下組の概念を発見し、それによりガウス・ボンネの定理を証明した。また、高次元の波面のA型と呼ばれる特異点に関して、使いやすい判定法を証明した。2,ユークリッド空間内の波面の曲率と、波面を平面へ射影したときに出来る特異点の像の曲率との関係を明らかにした。これにより平面に射影して出来る特異点の数を数えることによって波面の曲がり具合をあらわす大域的な不変量を計算できるようになる可能性が高い。3,双曲空間内の曲面に関して、泉屋周一氏と高橋雅朋氏と共同でホロ球との近さを量る幾何学を研究した。そのような意味での曲率が消える曲面を定義し、それをユークリッド空間の線織面の研究と対比させて締活線の存在や特異点について論じた。また、波面のくちばし、くちびると呼ばれる特異点に関して使いやすい判定法を証明した。双曲空間と光錐内の曲面間の双対性を論じ、特異点を持つ点は対応しており、その性質が対になっていることを発見した。4,波面のA4分岐と呼ばれる特異点に関して使いやすい判定法を証明した。同次元間の写像のモラン型と呼ばれる特異点に関して使いやすい判定法を証明した。また、他の特異点(モンド型)等に関しては判定法は得られなかったが、判定法を得るための足がかりをいくつか得た。これらの判定法は様々な場面で有用であり、今後はこれらの応用を考えていきたい。