hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ストリームデータに対する匿名化処理の情報損失低減と高速化に関する研究

ストリーミングデータのk匿名化の効率的な実現には、高次元データ集合を対象とした近似最近傍探索手法が不可欠である。このため、2018年度は高次元データ集合を対象とした近似最近傍探索手法の研究開発に注力した。本研究では、近似最近傍探索手法としてFlexible Distance-based Hashing (FDH)に着目した。FDHは高次元データ空間をアンカー集合と呼ばれるk個のデータ点からの距離によって2^k個の部分空間に分割し、それぞれの部分空間にビットマップと呼ばれる2進数を割り当て、ビットマップをハッシュ値とすることで与えられたクエリに対する近傍部分空間に含まれるデータ点集合を高速に探索する近似最近傍探索手法である。本研究では従来のFDHに2種類の拡張を導入することで、計算時間の短縮と探索精度の向上を実現した。1つ目の拡張は最遠δ近傍を導入することにより、探索精度を保ちながらクエリに対する探索部分空間を制限することで計算時間の短縮を実現した。もう1つの拡張は、従来のFDHではアンカー集合は1種類であり、与えられたクエリによっては最近傍データを見逃す可能性があったが、アンカー集合を複数個に拡張することで最近傍データを見逃す可能性の低減を図った。提案した拡張FDHをプログラムとして実現し、計算機実験により従来のFDHとの比較を行った結果、提案手法は計算時間の増加を防ぎながら探索精度の向上を可能にすることがわかった。また、最遠δ近傍を導入したFDHをハードウェアとして設計し、FPGA上に専用回路として実現した。さらに、シミュレーションにより提案ハードウェアの性能を評価し、ソフトウェア実現よりも効率よく最近傍探索を実現できることを示した。提案した拡張FDH、および最近傍探索専用ハードウェアについては、2回の国際会議と1回の国内シンポジウムで発表した。本研究では、ストリーミングデータのk匿名化をテーマとしているが、k匿名化を実現するためには効率がよく探索精度の高い近似最近傍探索手法が不可欠である。このため、2018年度はFlexible Distance-based Hashing (FDH)に基づく近似最近傍探索手法に着目し、その改良を行うことに注力した。当初の研究計画とは若干、進捗が異なっているが、近似最近傍探索手法の改良は本研究において非常に重要であるため問題はないと考えている。2018年度においてFDHに基づく近似最近傍探索手法については一定の研究成果が得られたため、2019年度においては、改良した近似最近傍探索手法に基づいてストリーミングデータのk匿名化を実現することを予定している。また、他のデータと属性値が大幅に異なるデータ(特異データ)が入力された場合、特異データを通常どおりに匿名化すると情報損失の大幅な増大を招くため、特異データを検出する処理を匿名化処理に組み込むことも予定している。さらに、提案手法をマルチコアCPUを用いて実現することで,提案手法の高速実行を可能にする。得られた研究成果は国内外の学会等で発表すると共に、学術雑誌に論文として投稿することを予定している。本研究では、ストリームデータに対する匿名化処理に対し、データ管理にLSH(Locality Sensitive Hashing)を応用することで、情報損失の低減と匿名化処理の高速化を同時に実現する匿名化手法を開発する。提案手法においては、入力されたデータを一度バッファに格納し、匿名化処理を行った上で、入力順に匿名化データを出力する。バッファ内のデータに対する匿名化処理を前方匿名化、すでに出力された匿名化データに基づくデータの匿名化を後方匿名化と呼ぶ。提案手法ではこれら2つの匿名化をLSHに基づく手法で高速に実行する。本年度の研究においては、LSHの一種であるFDH(Flexible Distance-based Hashing)に基づく近傍データ探索をk-匿名化手法に組み込むことで計算時間の短縮を実現する手法を提案し、提案手法をC言語を用いてプログラムとして実装し、計算機実験によってその有効性を示した。また、FDHに基づく近傍データ探索手法のハードウェア化について研究を行い、パイプライン処理と並列処理に基づく近傍データ探索ハードウェアを開発した。開発したハードウェアはFPGA上の専用回路として実現し、回路規模と計算時間の高速化についてシミュレーション実験により評価を行った。さらに、挿入や削除が行われる動的データセットの再公開においてプライバシを保護する方法として、先行研究ではm-不変性が提案され、その安全性を評価する方法として全射関数を用いて確率的に評価する方法が提案されている。しかし、この安全性評価方法では、攻撃者に再公開表を作成したときの情報を与えることで、安全性評価値が上昇することがあることがわかった。本研究ではm-不変性を満たす時の動的データセットの再公開における安全性を厳密な確率によって評価する方法について考察し、その妥当性について検討した。提案手法のマルチコアCPU上でのマルチスレッド実装までは行うことができず、シングルスレッドでの実装となったが、匿名化手法の情報損失に関する提案手法の有効性は確認できた。また、当初は平成30年度以降の予定としていたハードウェア実装については、匿名化手法の中心である近傍探索アルゴリズムのハードウェア実装を行い、評価まで行うことができたのは、当初の計画以上の進展である。これらのことから、研究はおおむね順調に進展していると判断した。

FDHは高次元データ空間をアンカー集合と呼ばれるk個のデータ点からの距離によって2^k個の部分空間に分割し、それぞれの部分空間にビットマップと呼ばれる2進数を割り当て、ビットマップをハッシュ値とすることで与えられたクエリに対する近傍部分空間に含まれるデータ点集合を高速に探索する近似最近傍探索手法である。本研究では従来のFDHに2種類の拡張を導入することで、計算時間の短縮と探索精度の向上を実現した。1つ目の拡張は最遠δ近傍を導入することにより、探索精度を保ちながらクエリに対する探索部分空間を制限することで計算時間の短縮を実現した。もう1つの拡張は、従来のFDHではアンカー集合は1種類であり、与えられたクエリによっては最近傍データを見逃す可能性があったが、アンカー集合を複数個に拡張することで最近傍データを見逃す可能性の低減を図った。提案した拡張FDHをプログラムとして実現し、計算機実験により従来のFDHとの比較を行った結果、提案手法は計算時間の増加を防ぎながら探索精度の向上を可能にすることがわかった。また、最遠δ近傍を導入したFDHをハードウェアとして設計し、FPGA上に専用回路として実現した。さらに、シミュレーションにより提案ハードウェアの性能を評価し、ソフトウェア実現よりも効率よく最近傍探索を実現できることを示した。提案した拡張FDH、および最近傍探索専用ハードウェアについては、2回の国際会議と1回の国内シンポジウムで発表した。本研究では、ストリーミングデータのk匿名化をテーマとしているが、k匿名化を実現するためには効率がよく探索精度の高い近似最近傍探索手法が不可欠である。このため、2018年度はFlexible Distance-based Hashing (FDH)に基づく近似最近傍探索手法に着目し、その改良を行うことに注力した。当初の研究計画とは若干、進捗が異なっているが、近似最近傍探索手法の改良は本研究において非常に重要であるため問題はないと考えている。k-匿名化手法の中心となるのは大規模高次元データ集合に対する近傍探索手法であり、平成29年度の研究において、優れた研究成果を得ることができたので、得られた研究成果をより発展させ、平成30年度もこの問題に対して研究を優先的に進めていきたい。その後、研究成果をオンライン匿名化手法に応用する予定である。2018年度においてFDHに基づく近似最近傍探索手法については一定の研究成果が得られたため、2019年度においては、改良した近似最近傍探索手法に基づいてストリーミングデータのk匿名化を実現することを予定している。また、他のデータと属性値が大幅に異なるデータ(特異データ)が入力された場合、特異データを通常どおりに匿名化すると情報損失の大幅な増大を招くため、特異データを検出する処理を匿名化処理に組み込むことも予定している。さらに、提案手法をマルチコアCPUを用いて実現することで,提案手法の高速実行を可能にする。
エトリンガイトの遅延生成によるコンクリートの劣化現象の解明

DEF(Delayed Ettringite Formation :エトリンガイトの遅延生成)について、そのメカニズム、評価方法、抑制方法の把握を目的に研究を行った。DEFの生起条件については、70°C以上の高い温度での蒸気養生、十分な内部硫酸塩の量、供用時十分な水分供給の三条件が重なった場合に生起すること、蒸気養生前にエトリンガイトの生成が多い配合や前養生の場合に、DEFが生起しやすいこと、硫酸塩の種類としては、硫酸アルカリでは起こりやすく、石こう(二水・半水・無水)では、加熱速度が急激でなければ、DEFは緩和できること、膨張挙動が応力解析より評価できること、ASRとDEFは同時に生起しないことを見出した。DEF(Delayed Ettringite Formation:エトリンガイトの遅れ生成)について、そのメカニズム、評価方法、抑制方法の把握を目的に研究を行う。申請者は、これまで、同研究を実施し、モルタルにおける再現実験を実施し、再現試験方法を把握し、生起するための材料条件、養生条件などについても検討を行っている。得られた結果を総合して、DEFの発生メカニズム、DEFの発生予測と防止策の評価などの方法を提案する。21年度は、(1)DEF現象の生起条件の精密な検討、(2)コンクリート製品の蒸気養生条件の影響、(3)モルタル及びコンクリートのDEFの劣化の類似性と相違性、(4)コンクリートのDEFによる膨張挙動及び応力解析の検討を行った。試験は継続しているが、得られた結果として、DEFには蒸気養生条件の影響が極めて大きい。生起する蒸気養生条件や材料条件を把握することができた。具体的には、コンクリート製品の蒸気養生における最高温度や加熱速度の条件が重要であり、70°C以上で、加熱速度が大きいほど、DEFは早期に大きな膨張として現れる。硫酸塩の種類としては、硫酸アルカリでは起こりやすく、石こう(二水・半水・無水)では、加熱速度が急激でなければ、DEFは緩和できることを見出した。これらの知見を総合し、蒸気養生前後でのコンクリート中エトリンガイトの生成量、分解量、分解後の硫酸イオンの形態が重要になることを見出した。ASRとDEFの劣化現象を比較し、それらが各々独立な現象であることを提案し、どちらの劣化現象が先行するのかなどについて考察した。21年度の研究成果の一部を、2010年5月開催の学会FRAMCOS(韓国)にて報告する予定である。21-22年度として・DEF現象の生起条件の検討、・コンクリート製品の蒸気養生条件の影響、・モルタル及びコンクリートのDEFの劣化の類似性と相違性、・コンクリートのDEFによる膨張挙動及び応力解析の検討、DEFとアルカリ骨材反応の関連性についての検討を行った。検討は継続しているが、得られた成果として、DEFの生起条件については、ほぼ把握でき、70°C以上の高い温度の蒸気養生、内部硫酸塩の十分な量、供用時十分な水分供給の三条件が重なった場合に生起すること、蒸気養生前にエトリンガイトの生成が多い配合や前養生の場合に、DEFが生起しやすいこと、硫酸塩の種類としては、硫酸アルカリでは起こりやすく、石こう(二水・半水・無水)では、加熱速度が急激でなければ、DEFは緩和できること、膨張挙動が応力解析より評価できること、ASRとDEFは同時に生起しないことなどを見出した。得られた結果の一部は、日本コンクリート工学協会年次大会(H22.6)及び2010年5月開催の学会FRAMCOS(韓国)にて論文発表を行った。21-23年度として・DEF現象の生起条件の検討、・コンクリート製品の蒸気養生条件の影響、・モルタル及びコンクリートのDEFの劣化の類似性と相違性、・コンクリートのDEFによる膨張挙動及び応力解析の検討、・DEFとアルカリ骨材反応の関連性に加え、蒸気養生前後のアルミネート水和物量の定量を行い、DEF膨張とそれらの間の関係について検討を行った。21-22年度の結果に加え、23年度では、蒸気養生温度が高くなるにつれ、エトリンガイトは、モノサルフェート水和物に変化し、さらには非結晶質のものへと変化する。

蒸気養生前にエトリンガイトが多く、蒸気養生後に非結晶質に変化したものほどDEF膨張を起こすことを明らかにした。蒸気養生前後のアルミネート水和物の状態を把握することで、将来のDEF膨張が生起する可能性について評価でことを見出した。この結果により、混合セメント、中庸熱セメント等でDEF膨張が起こりにくいことなどが整理できる。得られた結果の一部は、硫酸協会学会誌への投稿(2012.6月を発行予定:投稿済)及びRILEM-JCI国際ワークショップConCrack3(2012.3.15-16,Paris)にて論文発表を行った。
匂い源の左右方向感知機能に関わる嗅皮質領域ならびに投射経路の解明

嗅覚情報は左右嗅上皮で別々に受け取られ、高次中枢で統合される。しかし、その統合様式の意義は不明である。同側嗅上皮(記録側)から興奮性入力を受け取り、対側嗅上皮からは抑制性入力を受け取る細胞群は、前嗅核吻外側領域に局在していた。この特性は、音源定位機能に関わる聴覚系の外側上オリーブ核細胞の応答特性に似ていた。前嗅核細胞は、左右嗅上皮からの匂い入力の差分を検出し、匂い源の同定に関わると予想される。1.前嗅核吻外側領域細胞は、同側嗅上皮から興奮性入力を受け取り、対側嗅上皮からは抑制性入力を受け取る(最終年度成果)。嗅皮質細胞の左右嗅上皮刺激に対する応答特性を明らかにすることを目的に、同側(記録側)嗅上皮ならびに対側嗅上皮刺激に対する神経応答を嗅皮質細胞から記録した。その結果、同側嗅上皮への匂い刺激に対しては興奮性応答を示し、対側嗅上皮刺激に対しては抑制性応答を示す特徴を持った細胞群が、前嗅核吻外側領域に局在することを見つけた。この応答特性は、左右音源定位機能に関わる聴覚系の外側上オリーブ核細胞の応答特性と似ていた。さらに嗅皮質は解剖学的に細分化されているが、個々の嗅皮質領域は、匂い情報の異なる側面をコードし、機能分化している可能性が示唆される。2.新生嗅細胞は嗅覚入力依存的に再生・成熟する。新生嗅細胞の分化・成熟過程に、嗅覚入力がどのような影響を及ぼすのかを明らかにするために、嗅上皮障害後の再生過程を継時的に観察した。障害後14日以降で、鼻閉側の嗅上皮が薄く、鼻閉側の嗅細胞数が開放側と比較して減少していた。さらに、成熟嗅細胞の指標となるOMP陽性細胞数も鼻閉側で減少していた。嗅細胞が嗅覚入力依存的に再生・成熟すると考えられる。3.嗅上皮の組織学的な不完全再生は「新生嗅細胞の細胞死」によって引き起こされる。鼻閉側での嗅上皮Caspase3陽性細胞数は、開放側でのそれと比較して有意に増加することを明らかにした。したがって、嗅上皮の組織学的な不完全再生は「新生嗅細胞の細胞死」によって引き起こされ、嗅上皮障害後の再生過程には、嗅覚入力が重要な役割を果たしていると考えられる。今後、非侵襲的かつ効率的に嗅上皮再生を促進させるために嗅覚刺激を用いた新しい治療法の開発が期待できる。目的:嗅上皮傷害後の再生過程における嗅覚入力の影響を検討すること。方法:成体マウスにメチマゾールを腹腔内投与することで左右嗅上皮を傷害した。傷害後、片鼻にシリコンチューブを挿入し、片側鼻閉のマウスを作成した。開放側と閉塞側で嗅上皮の組織学的な回復過程(嗅上皮の厚み、細胞数)を経時的に比較し、嗅上皮傷害後の再生過程における嗅覚入力の影響について検討した。結果:嗅上皮傷害がない場合には、片鼻を閉じても約1か月後の嗅上皮の厚みや細胞数に閉塞側と開放側で有意な差は観察されなかった。しかし、メチマゾール傷害群+片鼻閉じ群では開放側と閉塞側で再生過程に次のような違いが観察された。1)傷害後3日後では閉塞側と開放側で有意差なく、同等の嗅上皮傷害が観察された。2)傷害後1014日後には開放側の嗅上皮の回復程度に比較して閉塞側のそれは遅れていた。3)傷害後30日後には開放側の嗅上皮は傷害前の状態に組織学的に戻ったが、閉塞側の嗅上皮では依然として回復が不十分な箇所も観察された。以上から1か月程度の"鼻閉"は生理的嗅神経再生サイクルには組織学的に影響を与えないが、いったん嗅上皮が傷害を受けると、"鼻閉"環境は「傷害からの回復遅延」を引き起こすことを明らかにした。結果の意義:嗅覚入力は嗅上皮傷害後の正のフィードバック機構に重要な役割を果たし、嗅覚入力が途絶えた状況下では、傷害後の嗅覚機能の回復が嗅上皮レベルで不完全に終わると予想される。嗅上皮傷害後の再生過程における嗅覚入力の影響を調べる中で、HE染色による嗅上皮での組織学的な変化を初年度に明らかにした。この組織学的な検討は、本プロジェクトにおいて中核となるデータであり、単一年度の達成状況として満足できるレベルである。また、初年度に、次年度以降に必要なマウス作成もほぼ済んであり、今年度得られた知見をさらに発展させ、免疫組織学的ならびに機能イメージング解析を行う上での基盤研究が推進できた。今年度は主に下記項目について検討し結果を得た1.片鼻閉じマウスにおける嗅

上皮での組織学的検討(嗅細胞数、嗅上皮の厚み、支持細胞数)2.メチマゾール投与による可逆的嗅上皮障害マウスおける嗅上皮での組織学的検討(嗅細胞数、嗅上皮の厚み、支持細胞数)3.片鼻閉じ+メチマゾール投与マウスおける嗅上皮での組織学的検討(嗅細胞数、嗅上皮の厚み、支持細胞数)嗅上皮障害後、鼻閉環境下でおこる嗅上皮再生遅延に関わる因子を検討し、再生遅延が嗅覚機能の損失を招くかどうかを検討する。具体的には次の項目を検討する。1)障害後の嗅上皮再生遅延に関わる因子を検討するために、障害+片鼻閉後1週間、2週間、4週間で嗅上皮のカスパーゼ3陽性細胞数、OMP陽性細胞数、Ki67陽性細胞数を計測する。2)障害後の嗅上皮再生遅延が結果として、嗅覚機能障害を伴うかどうかを検討するために、嗅球での機能イメージング解析を行う。具体的には、メチマゾール障害+片鼻閉マウスにおいて、障害から4週間後に(メチマゾール単独投与後、OMP陽性細胞数が非障害マウス嗅上皮のOMP陽性細胞数と同じレベルまで回復するには少なくとも4週間を要するため)、鼻閉側嗅球での匂い刺激に対する応答が開放側嗅球での応答と比較して有意に低下しているかどうか検討する。3)行動学的にメチマゾール障害+片鼻閉マウスでは、嗅覚機能が低下していることを証明する。組織標本を作り、免疫組織学的検討をするために多くの試薬、解析用ソフトが必要である。行動実験用のHDDや解析用PCが必要である。さらに研究成果を公表し、最新知見を得るために、主要な学会で発表予定であり、そのための経費が必要である。また海外誌に投稿、掲載するための費用も必要である。
Heisenberg 描像に基づく量子測定理論の新展開

最終年度である今年度は,リー群の(射影的)ユニタリー表現論に基づく測定過程の研究を行った。リー群論的な方法を採用した理由は,単一の測定過程による測定のモデルではなく測定モデルの族を一括して扱えるようにすることにあり,リー群およびその(射影的)ユニタリー表現を指定することにより関与する物理的自由度の範囲が定まる。被測定系と測定系の合成系におけるダイナミクスをリー群論的に扱う試みとも言うことができ,計画にある微分方程式論的な手法を導入するきっかけづくりができた。一般のvon Neumann代数で記述される量子系での不確定性関係を証明した。この結果は,作用素の定義域の障害がない有界作用素に対して証明し,研究代表者が共同研究者とともに研究した一般のvon Neumann代数でのCP instrumentの理論に基づいている。また,新しい誤差と擾乱に対する不確定性関係の研究を行った。有限個のスペクトルをもつ物理量の組に対し,Branciard-Ozawa型の不等式を証明した。そして,前年に引き続き「ドレスト光子」に対する測定理論の研究を行った。これはドレスト光子のモデリングの困難解消に挑戦する研究でもある。具体的なドレスト光子のモデリングのため,離散化した空間における(非可換)微分代数を用いるアプローチを採用した。ここで用いた微分代数は多様体上の微分形式の代替物であり,これを用いることでゲージ構造の導入も可能になる。離散空間上でのゲージ場と物質場の間の相互作用の検討を行った。近年の精密技術・量子情報技術の進展により量子測定理論は量子論の基礎付けの観点並びに工学的・情報理論的要請と密接な研究がなされており,理論的にも数理的な観点から更なる発展が期待されている。本研究の目的はHeisenberg描像での量子測定理論を展開し,更なる応用を理論的基盤をつくることにある。Heisenberg描像を考える利点は異時刻物理量の相関関数を扱えることにある。これまで測定の特徴づけはSchroedinger描像に基づいており,完全正値インストルメント(CP instrument)により物理的に実現可能な測定を記述してきた。CP instrumentとは測定で得られる出力の確率分布と測定により生じる状態変化を記述する写像である。CP instrumentのHeisenberg描像における対応物の定義および数学理論の展開が本研究の中核的テーマである。今年度はCP instrumentのHeisenberg描像における対応物-「測定相関の系」と名付けた-の定義を行いその数学的構造を解析した。系の物理量代数がHilbert空間上の有界作用素全体である場合に,測定相関の系と「測定過程」(の統計的同値類)が一対一対応するという結果を得た。これはCP instrumentに対する同様の有名定理の拡張である。他にもSchroedinger描像からHeisenberg描像への移行可能性に関わる2つの定理(CP instrumentの測定相関の系への拡張可能性およびCP instrumentの測定過程による近似的実現可能性)を証明した。以上の結果からHeisenberg描像での定式化がこれまでの測定理論の自然な延長上で整合的に構築されたことになる。今後も研究実施計画通りに研究を推進する予定である。今年度は順調に予定通りの成果を得られた。すなわち,Heisenberg描像での測定理論を今後展開する上で足がかりとなる結果を得た。具体的には,CP instrumentのHeisenberg描像における対応物-「測定相関の系」と名付けた-の定義を行いその数学的構造を解析した。系の物理量代数がHilbert空間上の有界作用素全体である場合に,「測定相関の系」と「測定過程」(の統計的同値類)が一対一対応するという定理を得た。ここで,「測定過程」は測定装置の量子力学的モデリングに対する数学的定式化を意味し,先行研究を参考にして測定相関の系に合わせ本研究で改めて定義したものである。また,CP instrumentがいつ測定相関の系へと拡張できるのかという問題に取り組み,全てのvon Neumann代数において肯定的に解決した。そして,任意のvon Neumann代数上で定義された任意のCP instrumentは超弱位相による近似で任意の精度で測定過程により実現されることを示した。尚,von Neumann代数が単射的な場合には,より良い性質をもった近似が可能であるという定理を証明している。したがって,Schroedinger描像に基づくこれまでの測定理論の自然な延長上でHeisenberg描像での量子測定を記述する体系が整備された。以上の成果をまとめた論文を執筆し,現在は投稿中である。本研究課題2年目は量子測定理論の枠組みを拡張する研究が進展した。量子測定理論の研究は定性的なものから定量的なものまであり,量子情報技術での実装や実証研究においては具体的な対象を扱うため,後者すなわち定量的な解析が中心となって研究されている。一方で,理論的枠組みの適用範囲に関わる研究においては抽象的で定性的な議論が物理を記述する言語を提供するうえで欠かせないものとなる。今年度は量子測定理論の適用領域を広げる上で重要な「測定により対象系が変化する状況の取り込み」および「C^*-代数での測定理論の枠組み整備」をすることができた。「測定により対象系が変化する状況の取り込み」については「ドレスト光子」と呼ばれる対象を目標にした解析を行った。測定行為自体が系の動力学や境界条件に常時多大な影響を与える状況はこれまで量子測定理論では明確な意識はされてこなかった経緯がある。

そのような状況での測定理論の枠組みの(完全ではないが一定の範囲で)定式化に成功した。一方の「C^*-代数での量子測定理論の枠組み整備」であるが,これまではC^*-代数の部分クラスであるvon Neumann代数での研究が中心で,研究代表者もvon Neumann代数での量子測定理論の枠組み整備で貢献してきた。けれどもC^*-代数においては明確に物理的根拠のある一般的定式化はされていなかった。代数的量子論においては,小嶋泉氏により導入された「セクター」を考慮する必要がある。今回,確率論的に意味のある「σ有限な」表現(と対応する双対空間の中心部分空間)を利用してC^*-代数におけるSchroedinger描像およびHeisenberg描像での測定理論の定式化を行った。今年度は本研究課題に設定しなかった方向において大きく研究が進歩した。今回得られた成果は本来,より将来的に取り組むべき問題の解決であり,その意味では当初の計画以上に進展している。ドレスト光子を対象に,測定により対象系が変化する状況での測定を定式化した。量子系では測定により対象が乱される事実はよく知られているが,測定装置を用意した時点で系の動力学や境界条件に多大な影響を与える状況はこれまで明確な意識はされてこなかったため,そのような状況の存在を明確にしたことに大きな意義がある。数理モデル構築を吟味しつつ,論文の執筆準備中である。C^*-代数での量子測定理論の枠組みを,セクターの考慮をしてSchroedinger描像・Heisenberg描像の双方において定式化した。「測定スキーム(measuring scheme)」の概念を導入し,量子確率過程論およびC^*-代数の表現論に基づいてHeisenberg描像での測定による系の変化を記述可能にした。C^*-代数に定義を拡張した測定相関の系の表現定理により測定スキームが再構成できることも証明した。当初の研究計画では今年度は逐次測定および連続時間測定の研究であった。予定から外れてしまっているためこちらの研究については遅れている。逐次測定を測定相関の系の観点から扱うアプローチにより現在研究を進行中である。最終年度である今年度は,リー群の(射影的)ユニタリー表現論に基づく測定過程の研究を行った。リー群論的な方法を採用した理由は,単一の測定過程による測定のモデルではなく測定モデルの族を一括して扱えるようにすることにあり,リー群およびその(射影的)ユニタリー表現を指定することにより関与する物理的自由度の範囲が定まる。被測定系と測定系の合成系におけるダイナミクスをリー群論的に扱う試みとも言うことができ,計画にある微分方程式論的な手法を導入するきっかけづくりができた。一般のvon Neumann代数で記述される量子系での不確定性関係を証明した。
リモートセンシングによる着心地のダイナミックスな計測法の確立と評価システムの開発

本研究は衣服に対する主観的であいまいな着心地を客観的に定量化するための方法を確立することを目的としている。リモートセンシング技術を用いた着心地のダイナミックスな計測法の確立と評価システムの開発を行い、それによる衣服内環境の長期的な連続モニタリングによるデータの収集、解析後、それらの情報を着心地情報に変換し、衣服の着用者に着心地改善のための必要な情報を発信する。まず応答性の高い湿度センサの開発および改良を行い、日常生活における衣服内環境の連続的な変化を計測する可能性、およびリモートモニタリングシステムについて検討した。次に衣服の通気抵抗を変化させたときの衣服内温湿度を数時間単位で連続モニタリングし、着衣量や気温の変化に伴う衣服内環境の動的な計測法について検討した。さらに健常者の衣服内環境を24時間連続モニタリングすることにより日常生活時の身体活動と精神活動の変化に伴う衣服内温湿度の挙動とその評価について検討を行った。本モニタリング手法を用いた計測結果から、健常者の日常生活時の衣服内環境は着衣の通気抵抗や環境気温だけでなく身体活動と精神活動の影響を受けて大きく変動することがわかった。衣服内温湿度は身体活動による産熱や発汗に加え、精神活動や不快のレベルにも影響されると考えられた。また、寝たきりで自身では主観的要求の表現が不可能な人に対する本システムの適用について検討した。身体的・知的活動がほとんどみられない重度の複合障害を持つ寝たきりの重症心身障害児の衣服内環境について48時間連続計測を行ったところ、健常者と同様の衣服内温湿度の挙動が観察された。これより、健常者だけでなく障害者においても衣服内環境の変動が精神的ストレスやその度合いを客観化する指標となり得ることが示唆された。本研究にて衣服内環境の長時間連続計測法が確立され、これにより着心地のダイナミックスな評価が可能となった。本研究では衣服の着心地を定量化し、今まで曖昧であった着心地の指標の作成を可能にするために、リモートセンシング技術を用いた着心地のダイナミックスな計測法の確立と評価システムの開発を目的としている。この目的を達成するためには、第一に衣服内環境の測定に適した長期連続モニタリングシステムの開発が必要である。そこで、研究の初年度である平成13年度は、このモニタリングシステムに関する最初の検討として、まず従来のセンサー技術を衣服内環境(温度・湿度)の測定に用いることで、次年度以降に必要なデータの蓄積を開始した。すなわち、市販の温・湿度センサーのうち、長期的な連続測定用に開発された小型センサーにより、日常生活における衣服内環境の連続的な変化の計測が可能であるか検討した。この場合、得られたデータがロガーに蓄積できるタイプのもの2種について検討した。この結果、変動する衣服内環境を長期的に捉えるためには、従来より応答性の高い湿度センサーの開発、改良が必要であることがわかった。リモートモニタリングについては、市販のロガー付きセンサーに無線を導入したシステムによる伝送が可能であることをまず確認した。次に、実際のモニタリングを考えた場合に双方向にかつより長距離に伝送可能なシステムが必要になることから、市販の無線付きロガーシステムに変わる方法として、テレメトリーの採用について検討したところ、通常回線で軽量ロガーからのデータの転送は可能であり、このシステムの衣服内環境のモニタリングへの応用が確認された。本研究では主観的な衣服のあいまいな着心地を客観的に定量化するための方法を確立することを目的としている。すなわち、リモートセンシング技術を用いた着心地のダイナミックスな計測法の確立と評価システムの開発を行い、それによる衣服内環境の長期的な連続モニタリングによるデータの収集、解析後、それらの情報を着心地情報に変換し、衣服の着用者に着心地改善のための必要な情報を発信する。

昨年度は、応答性の高い湿度センサーの開発および改良を行い、日常生活における衣服内環境の連続的な変化の計測の可能の検討と、リモートモニタリングシステムについて検討した。今年度は、これらの計測法により、衣服の通気抵抗を変化させた場合の衣服内温湿度を連続モニタリングし、着衣量や環境気温の変化に伴う衣服内環境の変動について検討した。室内における生活行動として被験者に、椅座位での日常的な会話を行わせ(精神的な活動)、地階から4階まで階段を昇らせ(身体活動)、その後室内にて椅座位安静を行わせた。このときに、通気抵抗の異なる袖無しのシャツ型の衣服(A;ダブルコード無地0.007kPa・s/m, B;8コースメッシュ0.045kPa・s/m,綿56.8%ポリエステル43.2%)を着用し、衣服内上腹部と外気の温・湿度について、1分間隔で連続的にモニタリングした。このとき、湿度変化に対して時定数の異なる2種の携帯用温湿度センサー(A;時定数19秒,B;時定数0.6秒)により計測を行った。夏季における建物内にて実施したモニタリング例では、着用衣服の通気抵抗の大小に関わらず、またいずれのセンサーを用いた計測でも、発汗が促される外気における衣服内環境の相対湿度は精神的な活動・運動を伴う身体活動により変動した。より正確に衣服内環境の動的な湿度変化を捉えるためには、時定数の小さいセンサーを用いる必要があることがわかった。本研究は衣服に対する主観的であいまいな着心地を客観的に定量化するための方法を確立することを目的としている。平成13年度は応答性の高い湿度センサの開発および改良を行い、日常生活における衣服内環境の連続的な変化を計測する可能性、およびリモートモニタリングシステムについて検討した。平成14年度はこれらの計測法を用いて衣服の通気抵抗を変化させたときの衣服内温湿度を数時間単位で連続モニタリングし、着衣量や環境気温の変化に伴う衣服内環境の変動について検討した。今年度は健常者の衣服内環境を24時間連続モニタリングすることにより、日常生活における身体活動と精神活動の変化に伴う衣服内環境の挙動について検討した。加えて、寝たきりで身体活動がほとんどない重度の知的障害を持つ重症心身障害者の日常生活時の衣服内環境と生体情報について48時間の連続モニタリングを行い、健常者との相違について検討した。健常者の場合、日常生活時の衣服内温湿度は着衣量と外部環境だけでなく身体活動と精神活動の影響を受けて大きく変動した。同時に記録された行動記録から衣服内温湿度の変動幅は同程度の身体活動時でも異なることが観察され、精神活動や不快のレベルに影響されていると考えられた。また、室内温熱環境や着衣量、寝具が一定に維持された寝たきりの重症心身障害者においても健常者と同様の衣服内温湿度の変動がみられ、重度の知的障害を持つ障害者の場合も精神活動が衣服内環境に反映されていることが予測された。個々の障害の程度により生体リズムに特徴がみられ、それが衣服内環境の挙動にも影響を与えている現象が観察された。
電子・正孔対から発光中心へのエネルギー移動を利用した酸化物ＥＬの開発

本年度は,昨年度提案した発光メカニズムの検証とクラッド層となりうる物質の探索を行った.まず,発光メカニズムの検証のため,Ca0.6Sr0.4Ti0.9Al0.1O3-d:Pr蛍光体薄膜をIn2O3:Sn透明導電体薄膜とSnO2:Sb透明導電体薄膜で挟んだ酸化物エレクトロルミネッセンス(EL)素子を作製し,In2O3:Snを正極,SnO2:Sbを負極として直流電圧を印加し,電流と輝度の時間依存性を測定した.電圧印加直後,電流は小さな値を示したが輝度はほぼ0であった.その後,電流と輝度は時間とともに増大し,最大値を示した後,低下していった.電流と輝度の増大は以下のように解釈できた.蛍光体薄膜はAlをアクセプターとしたp型半導体であり,電圧印加直後はホールが注入されるため,電流が流れる.しかし,電子は注入されないため,電子とホールの再結合が起こらず素子は発光しない.時間が経過すると,ドナーである酸素欠損が移動して,正極側に負電荷,負極側に正電荷が蓄積し,高電界が形成される.その結果,負極側から電子が注入されるようになり,正極からのホール注入量も増えるため,時間とともに電流と輝度が増大する.次に,クラッド層となりうる物質の探索を行った.クラッド層とは,発光層よりも大きなバンドギャップをもつ物質であり,発光層をクラッド層で挟み込むことで電子とホールを発光層に閉じ込め,再結合確率を向上させる役割をもつ.探索の結果,CaTi0.5Al0.5O3-dが,電子閉じ込めの機能を持ち,なおかつ,ホールや酸素欠損の移動を阻害しないクラッド層となることを見出した.具体的にはIn2O3:Sn正極とCa0.6Sr0.4Ti0.9Al0.1O3-d:Pr発光層の間にCaTi0.5Al0.5O3-d薄膜を挿入すると,電流効率が5倍程度上昇した.本年度は,サファイヤ基板上に酸化物EL素子を作製し,その電気・発光特性を調査した。まず,サファイヤ基板上にIn1.95Sn0.05O3(ITO)透明導電体薄膜をゾルゲル・スピンコート法により400 nm程度製膜した。ITO表面に希塩酸を滴下しながら10000番のラッピングフィルムで表面を研磨した。この上に,(Ca0.6Sr0.4)0.998Pr0.002TiO3(CSTO:Pr)蛍光体薄膜をゾルゲル・スピンコート法により200 nm程度製膜し,その上に,Pt薄膜をDCスパッタリング法で30 nm程度製膜した。ITO表面の研磨により,直流抵抗が100 Mohmを超える素子が作製可能となり,素子の耐電圧も向上した。この素子を950°Cでアニールすると,Ptを負,ITOを正に分極したときの電流が著しく減少し,発光強度は増大した。しかし,逆の分極ではそのようなアニール効果は起こらなかった。このアニール効果の原因は,CSTO:Prの酸素欠損量の変化であると考え,アニール温度を変えるなどの実験を行ったが,その考えを指示する結果は得られなかった。次に,ITOとCSTO:Prの界面で何らかの化学反応がアニール中に起こると考え,X線回折実験を行ったが,新しい相の形成は確認できなかった。そこで,ITOとCSTO:Prが反応したときに形成されるであろう化合物をいくつか想定し,ITOとCSTO:Prの間にその化合物の薄膜を挿入した素子を作製したところ,その化合物がCaIn2O4とSrIn2O4のとき,上述のアニール効果と同様の結果が,アニールなしに得られた。このことから,ITOとCSTO:Prの界面にX線回折では検出できない薄いCaIn2O4やSrIn2O4が形成されることが示唆された。研究計画調書では,平成28年度の研究計画として,(1)熱履歴と電気・発光特性の関係の解明,(2)不純物添加と電気・発光特性の関係の解明,(3)電子・正孔対を閉じ込めるクラッド層導入の試み,の3つを上げた.以下に述べるように,(2)については本年度の成果は得られていないが,(1),(3)については当初の計画通りまたは計画以上の成果が得られているため,上記の区分とした.(1)の調査は終了した。また,その原因の解明は平成29年度以降の計画であったが,本年度の研究によりITOとCSTO:Prとの化学反応により, CaIn2O4やSrIn2O4が形成していることが,その原因であることが示唆された。その相の検出は研究室レベルのX線回折実験では不可能であったことから,これを検証するには放射光等の利用が必要と考える。(2)の調査は,本年度は行っていない。平成29年度以降に行う予定である。(3)についてはCaIn2O4やSrIn2O4がクラッド層の役割を果たしていることが示唆された。この化合物をITOとCSTO:Prの間に挿入することにより,Ptを負に分極したときの電流が著しく減少し,発光強度も増大したからである。

すなわち,Ptから注入された電子が,CaIn2O4層やSrIn2O4層でブロックされるため,電流が減少し,ITOから注入される正孔と結合する確率が増えたと理解できる。ゾルゲル焼成法により,サファイヤ基板上に,In2O3:Sn透明電極,Ca0.6Sr0.4TiO3:Pr蛍光体,SnO2:Sb透明電極の薄膜を製膜したエレクトロルミネッセンス(EL)素子を作製した.昨年度までは,SnO2:Sbではなく,Ptをスパッタリングで取り付けていたが,この素子は電圧を印加するとしばしば破壊した.しかしながら,PtをSnO2:Sbに変えることで素子がほぼ破壊しなくなった.上記の素子に交流電圧を印加し,オシロスコープを用いて,電流と輝度の時間分解測定を行った.その結果,時間とともに電流は減少するにもかかわらず,輝度は上昇するという,異常な緩和現象を発見した.その時間依存性から,以下のメカニズムを提案した.Ca0.6Sr0.4TiO3:Pr薄膜に電圧を印加すると,酸素欠損が正極側から負極側へ移動し,正極側がp型半導体,負極側がn型半導体に分離する.この分離により,電子とホールの両方が電極から注入できるようになる.注入された電子とホールは結合し,そのエネルギーがとPrへ移動することで,Prが励起・発光する.この研究成果はすでにJ. Luminescence誌に報告している.また,AlまたはLaをCa0.6Sr0.4TiO3:Prに添加した蛍光体のEL素子を作製し,その電気・発光特性を調査した.その結果,Al添加により発光特性が飛躍的に上昇した.すなわち,発光開始電圧は15 Vから6 Vにまで低下し,発光効率は34倍程度になり,上で述べた異常な緩和減少がほぼ起こらなくなり,応答速度が飛躍的に向上した.この原因は,上で述べたメカニズムによって矛盾なく説明できた.のこの研究成果は,セラミックス協会等で報告し,現在論文にまとめている.本研究の実施計画は,(1)熱処理により電気・発光特性を制御する方法を確立する.(2)不純物添加により電気・発光特性を制御する方法を確立する.(3)クラッド層による電子・正孔対の蛍光体層への閉じ込め効果を検証する.(4)高輝度・低消費電力を実現する.(1)は平成28年度に終了している.本年度は,まず,発光メカニズムについて重要な提案を行った.さらに,このメカニズムに基づいて蛍光体を設計することで,発光特性が飛躍的に向上した.この設計とは,(2)の不純物添加である.また,このメカニズムに基づくと,(3)のクラッド層として,ITO側だけでよいことが期待される.本年度は,(3)の調査を進めることで,(4)の目的が達成できることが期待される.以上のことから,現在までの進捗状況を上記の区分とした.本年度は,昨年度提案した発光メカニズムの検証とクラッド層となりうる物質の探索を行った.まず,発光メカニズムの検証のため,Ca0.6Sr0.4Ti0.9Al0.1O3-d:Pr蛍光体薄膜をIn2O3:Sn透明導電体薄膜とSnO2:Sb透明導電体薄膜で挟んだ酸化物エレクトロルミネッセンス(EL)素子を作製し,In2O3:Snを正極,SnO2:Sbを負極として直流電圧を印加し,電流と輝度の時間依存性を測定した.電圧印加直後,電流は小さな値を示したが輝度はほぼ0であった.その後,電流と輝度は時間とともに増大し,最大値を示した後,低下していった.電流と輝度の増大は以下のように解釈できた.蛍光体薄膜はAlをアクセプターとしたp型半導体であり,電圧印加直後はホールが注入されるため,電流が流れる.しかし,電子は注入されないため,電子とホールの再結合が起こらず素子は発光しない.時間が経過すると,ドナーである酸素欠損が移動して,正極側に負電荷,負極側に正電荷が蓄積し,高電界が形成される.その結果,負極側から電子が注入されるようになり,正極からのホール注入量も増えるため,時間とともに電流と輝度が増大する.
癌細胞自爆ベクターとその効率的遺伝子導入法の開発

テロメレース活性の高い癌細胞では、そのプロモーター活性も高いことが知られている。癌細胞が持つ自らの高いテロメレース・プロモーター活性により、癌細胞に自殺遺伝子を強発現させるベクターを作製した。自殺遺伝子としては単純ヘルペスウィルスチミジンキナーゼ<HSV-TK)組み換え遺伝子の他に、Galエピトープを発現させるα1-3ガラクトシルトランスフェラーゼ(α1-3GT)組み換え遣伝子を作製した。ヒトやサル以外の細胞表面には異種抗原としてαGa1抗原が存在する。ヒトではこれを合成する糖転移酵素であるα1-3転移酵素(α1-3Gr)が偽遺伝子となっており、αGa1が発現していない。代わりにヒト血清中にはαGa1抗原に対する自然抗体が存在し、その割合は全免疫グロブリンの1%を占める。異種移植では血液再潅流直後にαGa1抗原とヒト血中の自然抗体が結合し、補体の活性化による細胞傷害と超急性拒絶反応が起こる。すなわち癌細胞特異的に超急性拒絶反応を誘導するようなベクターを作製した。(1)ウシα1-3GTCDNAとテロメレースプロモーター遺伝子を連結させたベクターをクローンテック社のPEGFP1ベクターで作製した。(2)エレクトロポレーションないしカチオン脂質を使い、各種癌細胞株に遺伝子導入後、G418を使い安定した遺伝子導入細胞の選択を行った。(3)遺伝子導入細胞をヒト血清を含む培地に移し替え、細胞傷害活性をPI/Annexinv-FITCで染色してアポトーシス細胞の割合をフローサイトメーターで測定し、確実に自殺遺伝子が癌細胞中で作用することを確認した。2.動物実験での確認単純ヘルペスウィルスチミジンキナーゼ(HSV-TK)組み換え遺伝子を安定して発現する細胞株を樹立後ヌードマウスに移植し、ガンシクロビル投与により自爆遺伝子の効果を確認した。自殺遺伝子としては単純ヘルペスウィルスチミジンキナーゼ(HSV-TK)組み換え遺伝子の他に、Galエピトープを発現させるα1-3ガラクトシルトランスフェラーゼ(α1-3GT)組み換え遺伝子を作製した。ヒトやサル以外の細胞表面には異種抗原としてαGal抗原が存在する。ヒトではこれを合成する糖転移酵素であるα1-3転移酵素(α1-3GT)が偽遺伝子となっており、αGalが発現していない。代わりにヒト血清中にはαGal抗原に対する自然抗体が存在し、その割合は全免疫グロブリンの1%を占める。異種移植では血液再潅流直後にαGal抗原とヒト血中の自然抗体が結合し、補体の活性化による細胞傷害と超急性拒絶反応が起こる。すなわち癌細胞特異的に超急性拒絶反応を誘導するようなベクターを作製。(1)ウシα1-3GTcDNAのクローニングとCMVのプロモーターに連結したα1-3GTcDNAによるαGal抗原の発現については既に報告済みである。(2)α1-3GTcDNAとテロメレースプロモーター遺伝子を連結させたベクターをクローンテック社のPEGFP1ベクターで作製。(3)エレクトロポレーションないしカチオン脂質を使い、各種癌細胞株に遺伝子導入。(4)G418を使い安定した遺伝子導入細胞の選択。(5)遺伝子導入細胞をヒト血清を含む培地に移し替え、細胞傷害活性をPI/AnnexinV-FITCで染色してアポトーシス細胞の割合をフローサイトメーターで測定し、確実に自殺遺伝子が癌細胞中で作用することを確認。テロメレース

活性の高い癌細胞では、そのプロモーター活性も高いことが知られている。癌細胞が持つ自らの高いテロメレース・プロモーター活性により、癌細胞に自殺遺伝子を強発現させるベクターを作製した。自殺遺伝子としては単純ヘルペスウィルスチミジンキナーゼ(HSV-TK)組み換え遺伝子の他に、Galエピトープを発現させるα1-3ガラクトシルトランスフェラーゼ(α1-3GT)組み換え遺伝子を作製した。ヒトやサル以外の細胞表面には異種抗原としてaGal抗原が存在する。ヒトではこれを合成する糖転移酵素であるα1-3転移酵素(α1-3GT)が偽遺伝子となっており、αGalが発現していない。代わりにヒト血清中にはαGal抗原に対する自然抗体が存在し、その割合は全免疫グロブリンの1%を占める。異種移植では血液再潅流直後にαGal抗原とヒト血中の自然抗体が結合し、補体の活性化による細胞傷害と超急性拒絶反応が起こる。すなわち癌細胞特異的に超急性拒絶反応を誘導するようなベクターを作製した。(1)ウシα1-3GTcDNAとテロメレースプロモーター遺伝子を連結させたベクターをクローンテック社のPEGFP1ベクターで作製した。(2)エレクトロポレーションないしカチオン脂質を使い、各種癌細胞株に遺伝子導入後、G418を使い安定した遺伝子導入細胞を選択した。(3)遺伝子導入細胞をヒト血清を含む培地に移し替え、細胞傷害活性をPI/Annexin V-FITCで染色してアポトーシス細胞の割合をフローサイトメーターで測定し、確実に自殺遺伝子が癌細胞中で作用することを確認した。2.動物実験での確認単純ヘルペスウィルスチミジンキナーゼ(HSV-TK)組み換え遺伝子を安定して発現する細胞株を樹立後ヌードマウスに移植。腫瘍が成着後、ガンシクロビル投与により自爆遺伝子の効果を検討した。
LECラットを用いた肝炎の発癌プロモーション・プログレッション作用の研究

1.低銅飼料によるLECラット肝炎の抑制LECラットは、慢性肝炎を伴って全例に肝癌の発生をみることから、肝癌の発生機序を解析し、肝癌克服の方策を探る疾患モデルとして注目される。最近LECラットの肝炎(肝細胞障害)が、大量の銅蓄積によっておこることが明らかにされた。我々は肝臓の銅が食餌に由来し、排泄障害によって肝細胞内に蓄積することをつきとめたので、食餌中の銅量を変化させて肝炎を抑制する条件の設定を試みた。その結果、生後3ヶ月令から0.05mg/100gの低銅飼料で飼育することによって、肝炎の発生が完全に抑制された(肝炎0/15匹)。一方逆に、肝炎発症前のLECラットに銅を負荷すると、全例肝炎を発症した。これらの結果から、LECラットの肝災発症は銅量で調節し得ることが明らかになった。2.肝炎の抑制による肝前癌病巣の抑制3.肝炎と発癌物質高感受性の分離LECラットは化学発癌物質に対して高い感受性を示す。LECと他の系統との交配実験によって、高感受性は肝炎と異なる遺伝子形式をとること、高感受性は肝炎遺伝子(hts)と異なる遺伝子によって支配されていることが示唆された。この結果は、肝炎のプロモーション作用を解析する上で重要と思われる。
「老人痴呆」の早期発見を組み入れた健診体制の開発

1.班研究会の発足本研究の目的を理解する研究協力者・支援者のネットワークづくりをした。(1)実施上の問題点の洗いだし(2)パイロットスタディの骨格づくり(3)スクリーニングとその評価の予備研究平成7年10月12日第1回の班会議を開催し、引き続き問題点の堀下げを実施している。2.実態調査各種の老人痴呆の確診にいたる端緒を調査し、それら疾患の早期発見に資する情報の確実な入手とそれに伴う問題点のほり起こしのため、実態調査を計画、実施の準備に入った。3.高齢者の呆け防止のための基礎調査地域におけるグループ活動の一環として行われている老人会などのグループ活動で呆け防止に効果を上げているものを選び、その原因を明らかにし、さらに改善を加えてパターン化し、全国への普及を試みるための準備を行った。4.予備調査用アンケートの作成パイロットスタディを目的としたアンケートを作成、集団健康診断の場で回答を得、統計学的解析を試みることで傾向の把握と本調査に向けての研究方針の確立に寄与する。5.リスク要因の決定各精神疾患のリスク要因を調査し、これをキーワードとしたアンケートづくりを試みる。
オリゴ糖の亜鉛吸収促進作用を利用した味覚障害の治療法の開発:動物モデル

血清ACE活性比の測定方法につき、ACE活性測定キットによるマニュアル測定からHPLCによる測定に変更した。しかし、血清のACE活性は測定できるものの、無機亜鉛を血清に添加するとACE活性が不安定になったり測定不能になったりした。マニュアル測定の条件設定時にも同様の問題があり、リン酸バッファーのpHを変化させてpH8.3で至適条件を得た。しかし、HPLCでの測定では、至適pHを得ることはできなかった。亜鉛欠乏モデル動物については、体重200gのウイスター系ラットに亜鉛欠乏食餌を与えた。亜鉛欠乏食餌は、Corn starch 447g/kg、Sucrose 223g/kg、Egg white 200g/kg、Soybean oil 50g/kg、Cellulose20g/kg、Vitamin mix 10g/kg、亜鉛フリーmineral mix 50g/kgを混合して作成した。平成18年度の研究より、この亜鉛欠乏食餌を2週間から4週間、連続して投与することにより、血液中の亜鉛濃度とACE活性比が次第に低下することを明らかにしており、4週間連続投与ラットを用いてツイントースの検討を行った。平成18年度の研究から。摘出したラットの小腸の粘膜上皮における亜鉛の吸収がツイントースによりが促進することを明らかにした。しかし、ラットに亜鉛欠乏食餌を4週間、連続した後に、亜鉛を含む通常のmineral mixを混合した食餌与える時に、ツイントースを添加したラットと添加しないラットの、血中亜鉛濃度とACE活性比の変化を検討した。しかし、ツイントースが、血中亜鉛濃度の上昇とACE活性比の低下を促進するという結果は得られなかった。摘出したラットの小腸と大腸の粘膜上皮におけるカルシウム、マグネシウム、亜鉛の透過性を検討したところ、オリゴ糖の一種で、フルクトースが2つ結合した構造をしているツイントースが亜鉛の吸収を促進することがわかった。そこで、亜鉛欠乏モデルラットに亜鉛を投与する時に、ツイントースを添加したところ、血中亜鉛濃度の上昇とACE活性比の低下を促進するという予備データーを得た。
有用微生物共生系における植物生体防御機構の解明

本研究では、主要なアーバスキュラー菌根菌種であるGlomus mosseaeと植物生育促進菌類のうち病害抑制効果の高いPhomaGS8-2を単独、同時および時間差接種したときのキュウリ立枯病に対する病害抑制効果を調べた。また、それぞれの病原および有用微生物の植物根への定着と植物体における防御関連遺伝子の転写活性を調べた。その結果、G. mosseaeとGS8-2を組合せて同時に接種した場合、単独接種よりも高い防除効果が得られることが明らかとなった。また、それぞれの有用菌を時間差で接種した場合、同時に組合せ接種した場合より、防除効果が低下した。このときの植物根への有用菌の定着は、GS8-2を予め接種したキュウリにG. mosseaeを接種してもG. mosseae単独接種の場合と同等の定着率を示したのに対し、G. mosseaeを予め接種したキュウリにGS8-2を接種するとGS8-2の定着率は単独接種の場合よりも低下した。G. mosseaeを接種したキュウリに苗立枯病菌を接種した場合、再分離される苗立枯病菌の割合が低下した。有用菌を接種した植物体における防御関連遺伝子の転写活性を調べた結果、G. mosseaeおよびGS8-2を接種した植物体において活性化が強く認められた。特に、basicchitinaseとβ-1, 3-glucanaseの発現が強く認められた。また、G. mosseaeとGS8-2を組合せ接種した場合、これらの転写活性はさらに強まった。以上のことから、G. mosseaeとGS8-2の組合せ接種における発病抑制効果の増強は、植物体における防御関連遺伝子の転写を活性化することによるものと考えられた。本年度は,つる割病菌と非病原性Fusariumをキュウリに共接種したときの発病抑制効果を調べたとともに,根内での両者の感染動態を,それぞれの菌株にGFPを組み込んだ形質転換株を用いて蛍光顕微鏡下で観察した。無菌的に栽培したキュウリ(齢10日)の根につる割病菌(10^5spore/ml,5μl)のみを接種した場合,接種部位を中心とする導管褐変が認められたが,非病原性Fusarium(10^6spore/ml,5μl)を共接種した場合,導管褐変長の抑制が認められた。また,病原菌のみを接種した場合,侵入菌糸は維管束にまで到達していたのに対し,非病原菌のみを接種した場合,侵入菌糸は細胞間隙を伸長したが,維管束には到達しなかった。また,両者を共接種した場合には,根面における病原菌の菌糸伸長が抑えられた。また,根内への病原菌の感染は認められたものの,侵入菌糸は維管束に到達しなかった。さらに,病原菌を接種する24時間前に非病原菌を接種した場合,根内で増殖する病原菌量の低下が認められた。病原菌の接種部位と非病原菌の接種部位を離して接種したにもかかわらず,病原菌の根面および根内における菌糸伸長の抑制がみられたことから,非病原性Fusariumによるキュウリつる割病の抑制には,根内においては競合よりも抵抗性の誘導が大きく関与していることが示唆された。