hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環境転写因子Nrf1による基礎抗酸化力の底上げと加齢トレンド変換

環境応答転写因子Nrf1と老化の関連について個体を主体として解析を進めてきた。特に老化モデルマウスKlothoにおいて、Nrf1の発現量を是正すると、生育寿命が変化することを見出した。昨年度に整備した、小型魚類システムでこれまでに見出した9つの老化サロゲート遺伝子について過剰発現、および欠失体の作出を試みてきた。過剰発現体すなわちトランスジェニック魚については、野生型よりも発現は上昇していることが確認できたが、寿命制御の効果については、個体差が大きく、さらなる解析が必要である。欠失体については、すべての遺伝子について、遺伝子重複の問題を解決できておらず、完全欠失体を得られたのは、2つの遺伝子のみについて樹立した。これらの欠失体は著名な体幹形成に支障を生じており、現在、代謝物の解析を進めている。また、Nrf1の発現調節で介入したKlothoマウスと3年以上飼育した加齢マウスの低分子代謝物の変動解析を実施した。共通して変動が観察されたのはポリアミン代謝経路であり、本研究では、アクロレインに着目した解析をした。その結果、どちらもアクロレインタンパク質が蓄積していることが明らかになった。詳細な遺伝子発現変動解析の結果、KlothoマウスにおいてはSmoxの寄与が大きいことが明らかとなってきたが、加齢マウスにおいては、Smoxの発現変動によらない経路で、アクロレインが変動していることが明らかとなった。現在、遺伝子発現変動解析を通して経路の同定を試みている。また、Nrf1調節化合物についても、寿命延伸効果があることが予備的試験で明らかになってきたが、腎毒性が観察されるので、側鎖を変更した化合物の導入して再解析中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。環境応答転写因子Nrf1の蓄積が老化に関与することを個体で明らかにするため、老化モデルKlotho-/-マウスにNrf1発現量を遺伝的に調節できる複合遺伝子改変マウスを樹立した。平成28年度に解析が完了した個体数は限られているが、先行して遺伝子発現解析および低分子代謝物のメタボローム解析を実施した。その結果、すでに老化との関連が明確になりつつあるプロテアソーム関連の遺伝子群に加えて、9つの老化サロゲート遺伝子候補を取得した。プロテアソーム関連遺伝子群はすでNrf1によって転写活性化を受けることが明確であるので、後述の9つの遺伝子に着目して、すでに実施したNrf1クロマチン免疫沈降DNA配列の解析結果も加えて、老化個体において細胞の老化や代謝変化に関連するかについて検証を進めている。また、低分子代謝物の変化についてはすでに報告した細胞内チオール含量が著名に変化することが観察されたが、他の経路において劇的な変化をとらえきれておらず、個体数を増やした解析で微小変化についても明確にできるように進める。また、Nrf1を薬理学的にコントロールするために、Nrf1の活性化物質を既存薬ライブラリ(約2000化合物)や天然物ライブラリ(約5000化合物)から単離を試み、8種類の化合物を得ることができている。これらの化合物を培養細胞に投与して、すでにNrf1の安定化に関連するプロテアーゼDDI-2やフリッパーゼのVCPなどの活性に影響を与えるのか検証を進めている。さらに、細胞において活性が認められた化合物については、動物個体に投与してNrf1のタンパク質挙動が変動するか検証を進めている。環境応答転写因子Nrf1の蓄積が老化に関与することを個体で明らかにするため、老化モデルKlotho-/-マウスにNrf1発現量を遺伝的に調節できる複合遺伝子改変マウスを樹立し、解析をスタートすることができた。またNrf1を薬理学的にコントロースルスための化合物スクリーニングを実施して、候補化合物を得ていることからも順調に進捗できたと評価する。環境転写因子Nrf1と老化の関与について個体で解析を進めている。老化モデルマウスKlotoにおいてNrf1の発現量を上下させることで寿命に変化をきたすことを発見した。現時点では現象論にとどまっているため、生化学的な裏づけを取るために、本年度は1)小型魚類システムを導入して、9つの老化サロゲートマーカーの過剰発現および欠失構築の作出を完了した。2)遺伝子改変マウスのコロニーを増強し、代謝物解析の個体数を増加させた。3)低分子代謝物解析からポリアミン代謝経路の変化を見出し、老化介入方策について培養細胞で検証した。近年、Nrf1がプロテアソームの構成因子を統一的に誘導することが明らかとなっているため、多くの研究者の注目を集めている。最近ではnrf1がコレステロール含量のセンサーとなることや、低温ストレスを感知して安定化することなどが報告されている。本年は、nrf1と老化の関連にこれらの結果を導入するために、検証実験をおこない、培養細胞で確からしい結果を得た。今後は、抗老化方策にも導入するために個体での実証研究も行う予定である。Nrf1の活性化化合物の探索においては、ほぼ全てのライブラリのスクリーニングを完了し、特に東北大学化合物ライブラリから新規の骨格を持つnrf1の安定化化合物を取得しており、最適化化合物について検証を進めた。一つの化合物は、プロテアソームの阻害活性を示したので除外した。その他の化合物については、プローブ化の検討を依頼している。加えて、Nrf1の阻害活性を持つ化合物の探索のために、DDI-2の遺伝子改変Nrf1モニター細胞を樹立した。現在、S/Nの向上について検証中である。

微生物感染による清浄化が必要となったため、各種Nrf1マウスおよび老化モデルマウスの交配が一時停滞したため、十分かな遺伝子改変マウスを得ることができない状態にあったが、現在は順調にコロニーが回復している。その代換手法として小型魚類を用いた解析手法を立ち上げた。現時点で遺伝子過剰発現およびCRSPR/CAS9システムを活用した、遺伝子欠失手法を導入済みであり、今後老化サロゲートマーカーの検証に役立てていく予定である。このうち、老化に関与すると予想される場合には、マウスにおいて遺伝子改変マウスを樹立することを視野に入れている。また、nrf1の抑制化合物のスクリーニング系の樹立を試み、大規模化合物スクリーニングを実施可能となりつつある。すでに取得したnrf1活性化化合物については、最適化を進めるとともに、標的タンパク質を同定するため、nrf1活性化合物をプローブ化して探索するように化合物の改変を進めた。以上の理由から、順調に進展していると評価する。環境応答転写因子Nrf1と老化の関連について個体を主体として解析を進めてきた。特に老化モデルマウスKlothoにおいて、Nrf1の発現量を是正すると、生育寿命が変化することを見出した。昨年度に整備した、小型魚類システムでこれまでに見出した9つの老化サロゲート遺伝子について過剰発現、および欠失体の作出を試みてきた。過剰発現体すなわちトランスジェニック魚については、野生型よりも発現は上昇していることが確認できたが、寿命制御の効果については、個体差が大きく、さらなる解析が必要である。欠失体については、すべての遺伝子について、遺伝子重複の問題を解決できておらず、完全欠失体を得られたのは、2つの遺伝子のみについて樹立した。これらの欠失体は著名な体幹形成に支障を生じており、現在、代謝物の解析を進めている。また、Nrf1の発現調節で介入したKlothoマウスと3年以上飼育した加齢マウスの低分子代謝物の変動解析を実施した。共通して変動が観察されたのはポリアミン代謝経路であり、本研究では、アクロレインに着目した解析をした。その結果、どちらもアクロレインタンパク質が蓄積していることが明らかになった。詳細な遺伝子発現変動解析の結果、KlothoマウスにおいてはSmoxの寄与が大きいことが明らかとなってきたが、加齢マウスにおいては、Smoxの発現変動によらない経路で、アクロレインが変動していることが明らかとなった。現在、遺伝子発現変動解析を通して経路の同定を試みている。また、Nrf1調節化合物についても、寿命延伸効果があることが予備的試験で明らかになってきたが、腎毒性が観察されるので、側鎖を変更した化合物の導入して再解析中である。環境応答転写因子Nrf1の蓄積が老化に関与することを個体で明らかにするため、老化モデルKlotho-/-マウスにNrf1発現量を遺伝的に調節できる複合遺伝子改変マウスの安定供給を進めるとともに、他の老化モデルの導入でコンセプトの一般化を進める。特に小型魚類で実施することで研究成果を最短時間で得ることができると考えている。
大量肝切除および肝硬変肝切除ラットにおける“ADF/チオレドキシン"の意義

術後肝不全予防および治療への適応を目的として、酸化還元酵素であるチオレドキシンに着目した。本年度の研究結果に関しては以下の通りである。(1)すでに開発済みの人血清チオレドキシン定量用のELISAシステムを使用し、正常人(65例)、肝がん非合併慢性肝疾患患者(38例)、肝がん患者(38例)、の血清を測定した。正常人(88.9±35.8ng/ml)やがん非合併患者(90.6±45.6ng/ml)に比べ、肝がん患者(159.0±103.3ng/ml)では有意に高値を示した。また、抗チオレドキシン抗体を用いた免疫組織染色にて、正常の肝より肝がん部においてチオレドキシンの発現が増強していることを確認した。このことより肝がん患者においてはがん部でのチオレドキシンの産生が増加した結果、血清中のチオレドキシンが上昇している可能性が示唆された。このことは第54回日本癌学会において発表した。また現在、投稿中である。(2)肝がん患者のうち13例の手術症例については、術前、術後1週間、術後6ヶ月における血清チオレドキシンを測定した。13例中、10例においては術前に比べ、術後1週間で血清チオレドキシンの上昇を認めた。しかし、術前に我々が正常上限と考えられている150ng/ml以上の値を示した5例中、追視し得た4例すべてが術後6ヶ月には、正常範囲まで低下した。以上のことより術後早期においては肝切除後の肝再生に伴い、血清チオレドキシンが上昇している可能性が示唆され、さらにその後、低下していることより、(1)の現象をより指示している結果となり、血清チオレドキシンの腫瘍マーカーとしての可能性をも示唆した。ただし、このことはさらに追加および動物実験において確認する必要があると思われる。(3)当初、動物実験においてはラットを使用する予定であったが、マウスチオレドキシンの塩基配列がわかっていることより、そのN末端およびC末端のペプチドをうさぎに免疫し、マウスチオレドキシンに対するポリクローナル抗体を作製した。現在、その活性を確認するため、リコンビナントマウスチオレドキシンの作製を予定している。
不死化ヒト肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓の作製

【目的】初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓の研究開発が進んできている。しかし初代培養肝細胞は、通常の培養条件では数週間程度しか維持させることができず、次々と死滅していく。また初代培養肝細胞は安定供給も難しく、これらのことが初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人工肝臓作製にあたっての大きな制限となっている。私は、アデノウイルスベクターを用いるとラットおよびサル初代培養肝細胞にSV40初期遺伝子を導入、形質転換させうること、長期培養、不死化さらに大量培養が行えることを見いだした。今回同様の方法によりヒト肝細胞の不死化(平成7年度)およびこれを用いたハイブリッド型人工肝臓の作製を試みた。【方法および結果】1.組替えウイルスベクター感染後のSV40T抗原一過性発現率:T抗原陽性率はMOI 100では約20%,MOI 10では約4%、MOI 1では0.5%以下であり、MOIに依存性であった。2.組替えウイルスベクター感染後の形質転換コロニー形成率:MOI 100で組替えベクターをヒト肝細胞に感染させ、この状態で3-4週間培養を続けると10^6個に対して約100個の形質転換コロニーが出現した。3.長期継代培養と不死化:SV40初期遺伝子導入ヒト肝細胞をbulk状態で長期継代培養したところ12ケ月以上にわたって良好に増殖を示しており不死化したと考えられる。このようにして継代培養した肝細胞にSV40T抗原の免疫染色を施行したところ、殆どの細胞でSV40T抗原が陽性であった。またアルブミンの免疫染色では細胞質に局在が観察された。4.Urea合成能・チロシンアミノトランスフェラーゼ(TAT)活性:長期継代培養していくと、経時的にurea合成能およびTAT活性の低下が認められた。【結語】組替えウイルスベクターを用いると効率よくヒト肝細胞へのSV40初期遺伝子導入、形質転換が可能であり、不死化および大量培養が行えた。【今後の展開】単層培養では経時的に肝細胞機能が減弱していくことが、Urea合成能およびTAT活性を測定することにより明かとなった。そこで今後は、機能をよりよく温存する可能性が高い3次元培養を試み、これを用いたハイブリッド型人工肝臓の作製を試みたい。今回同様の方法によりヒト肝細胞の不死化(平成5年度)およびこれを用いたハイブリッド型人工肝臓の作製を試みた。【方法および結果】1.組替えウイルスベクター感染後のSV40T抗原一過性発現率:ヒトアデノウイルス5型のE1A, E1B遺伝子を複製能欠損SV40初期遺伝子と組替えたアデノウイルスベクターを種々のMOI (multiplicity of infection)でヒト初代培養肝細胞に添加し37°Cにて2時間培養、さらに48時間培養後にエタノール固定し、抗SV40T抗原抗体を用い免疫染色を行った。T抗原陽性率はMOI 100では約20%,MOI 10では約4%,MOI 1では0.5%以下であり、MOIに依存性であった。2.組替えウイルスベクター感染後の形質転換コロニー形成率:MOI 100で組替えベクターをヒチ肝細胞に感染させ1x10^6/flask (25cm^2)となるようにplatingした。この状態で3-4週間培養を続けると10^6個に対して約100個の形質転換コロニーが出現した。3.長期継代培養と不死化:SV40初期遺伝子導入ヒト肝細胞をbulk状態で長期継代培養したところ8ヶ月以上にわたって良好に増殖を示しており不死化したと考えられる。【結語】組替えウイルスベクターを用いると効率よくヒト肝細胞へのSV40初期遺伝子導入、形質転換が可能であり、不死化が行えた。2.組替え

ウイルスベクター感染後の形質転換コロニー形成率:MOI 100で組替えベクターをヒト肝細胞に感染させ、この状態で3-4週間培養を続けると10^6個に対して約100個の形質転換コロニーが出現した。3.長期継代培養と不死化:SV40初期遺伝子導入ヒト肝細胞をbulk状態で長期継代培養したところ12ケ月以上にわたって良好に増殖を示しており不死化したと考えられる。このようにして継代培養した肝細胞にSV40T抗原の免疫染色を施行したところ、殆どの細胞でSV40T抗原が陽性であった。またアルブミンの免疫染色では細胞質に局在が観察された。4.Urea合成能・チロシンアミノトランスフェラーゼ(TAT)活性:長期継代培養していくと、経時的にurea合成能およびTAT活性の低下が認められた。【結語】組替えウイルスベクターを用いると効率よくヒト肝細胞へのSV40初期遺伝子導入、形質転換が可能であり、不死化および大量培養が行えた。【今後の展開】単層培養では経時的に肝細胞機能が減弱していくことが、Urea合成能およびTAT活性を測定することにより明かとなった。そこで今後は、機能をよりよく温存する可能性が高い3次元培養を試み、これを用いたハイブリッド型人工肝臓の作製を試みたい。【目的】初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人口肝臓の研究開発が進んできている。しかし初代培養肝細胞は、通常の培養条件では数週間程度しか維持させることができず、次々と死滅していく。また初代培養肝細胞は安定供給も難しく、これらのことが初代培養肝細胞を用いたハイブリッド型人口肝臓作製にあたっての大きな制限となっている。私は、アデノウイルスベクターを用いるとラットおよびサル初代培養肝細胞にSV40初期遺伝子を導入、形質転換させうること、長期培養、不死化さらに大量培養が行えることを見いだした。今回同様の方法によりヒト肝細胞の不死化(平成7年度)およびこれを用いたハイブリッド型人工肝臓の作製を試みた。【方法および結果】1.組替えウイルスベクター感染後のSV40T抗原一過性発現率:T抗原陽性率はMOI 100では約20%,MOI 10では約4%,MOI 1では0.5%以下であり、MOIに依存性であった。2.組替えウイルスベクター感染後の形質転換コロニー形成率:MOI 100で組替えベクターをヒト肝細胞に感染させ、この状態で3-4週間培養を続けると10^6個に対して約100個の形質転換コロニーが出現した。3.長期継代培養と不死化:SV40初期遺伝子導入ヒト肝細胞をbu1k状態で長期継代培養したところ12ケ月以上にわたって良好に増殖を示しており不死化したと考えられる。
機能的・構造的樹木モデルを利用した稚樹の生態の統合的理解

常緑広葉樹稚樹の機能的構造的樹木モデルを構築するため,葉の形質(クロロフィル濃度・窒素濃度)を非破壊的に測定する方法を開発した。葉齢・季節にともなう稚樹の葉の形質の時系列変化をモデル化した。地上部シュート構造の詳細な測定にもとづき,当年シュートの特徴を明らかにした。稚樹地上部構造の発達動態を把握するため,一次枝の成長を一次枝および個体全体の環境から説明するモデルを構築した。一次枝を基礎単位として,ボクセル分割した3次元森林空間の中で一次枝・個体・林分の光合成量を計算する機能的・構造的植物モデルを開発した。また,個葉を小さなポリゴンの集合として表現する機能的・構造的植物モデルを開発した。東京大学千葉演習林・秩父演習林で樹木稚樹の測定を行い,樹木形状や成長の基礎情報を取得した。機能的・構造的植物モデル(FSPM)の基礎となる樹木構造の動的発達モデルの構築のため,暖温帯林の広葉樹4種(スダジイ,ヤブニッケイ,タブノキ,シロダモ)の被陰された稚樹における樹形の違いを明らかにした。次に,上記の暖温帯林広葉樹4種の既存の一次枝が成長に関して,成長するするのか否か(成長の有無),成長するとしたらどの程度成長するのか(成長量)を,一次枝の相対的な高さ・一次枝の齢・一次枝の角度・一次枝の光環境・個体の光環境との関係で解析した。また,LiDARデータから判読した樹木一次枝構造を基礎として樹木や森林を再現し,その中で一次枝・個体・森林の光合成を計算するコンピュータシミュレーションモデルを作成した。さらに、モデル推定値の検証データとなる蒸散速度を計測する樹液流センサーの作成、およびその試用を行った。またモデルで使用するサブモデルのうち、葉面熱収支および光合成蒸散サブモデルについて、これまで行った研究のデータを用いて実施及び実測値を用いた検証を行った。千葉大学実験圃場で樹木稚樹の形態と生理の測定を行い,機能的・構造的植物モデルの基礎情報を取得した。機能的・構造的植物モデル(FSPM)の基礎となる樹木構造の動的発達モデルの構築のため,暖温帯林の広葉樹4種(スダジイ,ヤブニッケイ,タブノキ,シロダモ)の被陰された稚樹の形態を測定した。また,上記の暖温帯林広葉樹4種の既存の一次枝の成長に間する次の2つを応答変数とする解析を行った:1)既存の一次枝が成長するのか否か(成長の有無),2)成長するとしたらどの程度成長するのか(成長量)。それぞれの解析で,一次枝の相対的な高さ・一次枝の齢・一次枝の角度・一次枝の光環境・個体の光環境を説明変数として用いた。光学的機器を使用して簡易に葉の窒素含量・クロロフィル含量が測定できる技術を開発し,窒素含量・クロロフィル含量が葉齢と季節にともなって変化する仕方を解明した。さらに、蒸散速度を計測する樹液流センサーを作成し、千葉大学実験圃場の稚樹で測定を開始した(測定継続中)。樹液流センサーの測定値は,FSPMによるモデル推定値の検証データとなる。また,FSPMで使用するサブモデルのうち、光合成速度(葉齢・季節によって変化する光ー光合成曲線)をモデル化した。光学的機器を使用して,常緑広葉樹5種(スダジイ,ヤブニッケイ,タブノキ,シロダモ,ヒサカキ)の葉の窒素含量・クロロフィル含量を簡易に測定できる技術を開発し,窒素含量・クロロフィル含量が葉齢と季節にともなって変化する仕方を解明した。窒素含量・クロロフィル含量の時系列データの解析にあたっては,葉齢にともなう直線的な変化と季節にともなう周期変動を分離する統計手法を開発した。窒素含量・クロロフィル含量は,季節変動を繰り返しつつ,葉齢にともなう変化を示したが,窒素含量・クロロフィル含量は必ずしも葉齢にともなって減少せず,明瞭な減少傾向を示す光合成能力とは平行しない結果となった。個葉を小さなポリゴンの集合として表現する機能的・構造的植物モデルを開発した。このモデルを使用すると,受光量が個葉内で異なる場合の光合成量の計算が可能になる。さらに,このモデルで,開葉から落葉までの葉の位置・向き・光合成特性の変化を考慮しつつ,光合成量が計算できるようにした。機能的・構造的植物モデルによる光合成速度・蒸散速度推定値の検証データとなる蒸散速度を計測する樹液流センサー(熱収支法)を作成し、千葉大学実験圃場の稚樹11個体に設置した。2014年8月22日から測定を開始し,10月上旬に測定機器の調整をして,2015年5月までデータを蓄積した。得られたデータを解析したところ,熱電対データに入るノイズが大きく(夕方の直射光や冬の強光の影響が考えられる),作成・構築した計測システムでは,千葉大学実験圃場の稚樹の個体蒸散速度が測定困難であることが判明した。個体蒸散速度の実測値によって,機能的・構造的植物モデルの精度検証が困難となっため,葉の配置と向きが稚樹のガス交換に及ぼす影響の評価をモデル計算によって行った。

地上部シュート構造の詳細な測定にもとづき,当年シュートの特徴を明らかにした。稚樹地上部構造の発達動態を把握するため,一次枝の成長を一次枝および個体全体の環境から説明するモデルを構築した。一次枝を基礎単位として,ボクセル分割した3次元森林空間の中で一次枝・個体・林分の光合成量を計算する機能的・構造的植物モデルを開発した。また,個葉を小さなポリゴンの集合として表現する機能的・構造的植物モデルを開発した。樹木構造のモデルの基礎がモデル化できた。モデル化できたものは,常緑広葉樹4種の樹形,一次枝の成長,クロロフィル含量と窒素含量の葉齢と季節に対応した変化,葉齢・季節・光強度に対応した光合成速度である。これらを統合して機能的・構造的植物モデル(FSPM)を作成する。FSPMを検証するためのデータ(個体蒸散速度)も蓄積しつつある。しかし,過去のデータを使用した機能的・構造的植物モデルパラメータの整備が若干遅れている。植物生態学光合成モデル・気孔コンダクタンスモデル・葉のエネルギー収支モデルを統合し,これまでに作成した機能的・構造的植物モデルに組込む。また,幹熱収支の樹液流センサーを用いた個体蒸散速度の測定を継続し,得られたデータを作成したモデルを検証するために使用する。また,暖温帯林の広葉樹4種(スダジイ,ヤブニッケイ,タブノキ,シロダモ)で測定した葉の窒素含量を解析し,窒素利用・分配・収支をモデル化する。樹木構造のモデルの基礎がモデル化でき,モデル化された一次枝・樹木・森林で光合成が計算される機能的・構造的植物モデルの枠組みが作成された。光合成モデル・気孔コンダクタンスモデル・葉のエネルギー収支モデルを統合し,これまでに作成した機能的・構造的植物モデルに組込む。また,作成したモデルを検証するため,幹熱収支の樹液流センサーを用いて個葉・個体蒸散速度を測定する。また,暖温帯林の広葉樹4種(スダジイ,ヤブニッケイ,タブノキ,シロダモ)で葉の窒素含量を季節ごとに測定し,窒素利用・分配・収支をモデル化する。未使用分は、商用の樹液流センサーの購入に計上していた。本課題を遂行するに当たり、研究材料のサイズなどの事情から、そのセンサーを試用した計測について問題点が発覚し、購入を見合わせたために未使用分が発生した。新たに作成した樹液流センサーでのデータの読み取り機材の購入、およびそのためのメンテナンスでの試験地への移動費用として使用する予定である。
動的光散乱法による毛細管血液流れ測定装置の研究

体の中で、血液総量のわずか数パーセンとだけが組織の中の毛細血管の中にあるにすぎないが、血液から組織へ酸素、栄養素が、また、組織から血液へ炭酸ガスをはじめとする老廃物が交換され人間の生理的活動の根源的役割を果たしているのはこの毛細血管だけである。本研究は、この毛細血管の血液の動態に関する情報をレーザの特性を利用した動的レーザ散乱法を使って無侵襲で入手できる方法を確立することである。この方法によれば、従来、サンプルされた血液の性状でしか判断できなかった筋肉組織内の血液内の血液の流速、血液量、赤血球の性状などについての情報を入手できて、血液に関する病態の診断ないしは病態をモニターすることができる。本研究はまず、皮膚組織表面からの入射したレーザ光の散乱光のスペクトルを解析することで、ランダムなネットワークを作る毛細血管中の血液の平均流れ速さに関する情報は散乱光パワスペクトルの一次のモーメントに密接に関係することを理論的に明らかにし、この理論的解析に基く情報の入手をポリスチレン球を赤血球のモデル物質としてモデル的流れ場を作って散乱光のパワースペクトラムを観測しその解析から流れ早さの大きさとパワースペクトルとの間に明確な相関のあることを明らかにした(FULCOM88において発表)また、赤血球の数密度に関する情報は、散乱光バワスペクトルの平均強度と密接に関係してることを理論的に明らかにし、この理論的解析に基く情報を、同じく赤血球のモデル物質とモデル的流れ場を作って散乱光のパワースペクトラムを観測しその解析から赤血球の数密度に対応する情報が得られることを実験的に明らかにした。(SICE学術講演会において発表予定)体の中で、血液総量のわずか数パーセンとだけが組織の中の毛細血管の中にあるにすぎないが、血液から組織へ酸素、栄養素が、また、組織から血液へ炭酸ガスをはじめとする老廃物が交換され人間の生理的活動の根源的役割を果たしているのはこの毛細血管だけである。(SICE学術講演会において発表予定)
Dual energy CT を用いた食道癌の新たな画像バイオマーカーの確立

術前化学療法・化学放射線療法を施行後に、外科的切除が行われた食道扁平上皮癌患者17例を対象に、治療前後に造影DECTを撮像した。腫瘍のヨード密度(iodine concentration: IC)および実効原子番号値(Z effectiveness:Z値)を測定した。外科切除後の病理組織学所見をもとに治療奏功群と非奏功群に分類し、各群の治療前・後の平均ICと比較した。同様の検討をZ値でも行った。また、それぞれの治療前後の変化(ΔIC=治療前IC-治療後IC、ΔZ=治療前Z値-治療後Z値)と治療効果の比較も行った。IC、Z値ともに治療前と比べて治療後で有意に低下していた(p=0.0127、p=0.0149)治療前の平均ICは奏功群2.38±0.55、非奏功群2.02±0.61で両群間に有意差を認めなかった(p=0.304)。治療後の平均IQは奏功群1.61±0.42、非奏功群1.71±0.50で両群間に有意差を認めなかった(p=0.728)。治療前の平均Z値は奏功群8.52±0.24、非奏功群8.34±0.26で両群間に有意差を認めなかった(p=0.26)。治療後の平均Z値は奏功群8.17±0.18、非奏功群8.20±0.27で両群間に有意差を認めなかった(p=0.843)。ΔICの平均は奏功群0.78±0.54、非奏功群0.31±0.62で奏功群においてより変化が大きい傾向があったが、有意差は認めなかった(p=0.201)。ΔZの平均は奏功群0.35±0.21、非奏功群0.14±0.30で奏功群においてより変化が大きい傾向があったが、有意差は認めなかった(p=0.24)。組織学的にESCCと証明された20症例25病変を対象に治療前検査の造影CTをDual energy CT(80kV / 135kV Dual energy mode)で撮像し、画像処理で従来の表示に近い120kV再構成画像およびヨード強調画像を作成した。(1)120kV再構成画像単独による読影、(2)ヨード強調画像を併用した読影での病変局在診断能に関してROC解析を行った。ROC下曲線下面積は(1)0.709±0.084、(2)0.824±0.068でヨード強調画像を併用した場合が有意に高い結果であった(p=0.026)。ESCCの検出感度、特異度、陽性予測値、陰性予測値は、(1)38.9%、97.2%、90.5%、76.2%、(2)55.6%、91.6%、77.8%、80.7%であった。従来の画像表示にDual energy CTヨード強調画像を追加することで病変の正確な局在や範囲、深達度の評価が可能となることが示され、化学療法や放射線化学療法の治療効果判定に関する有用性が期待される。症例の収集、画像解析が順調に進んでいるため。当科にて食道癌に対する治療前検査としてDual Energy CTを施行した後、放射線治療を行った25症例30病変に関する治療成績を解析した。男:女=22:3、年齢49ー82歳(平均68.2歳)、PSは01。全例が扁平上皮癌で臨床進行期は0期3例、I期9例、II期5例、III期4例、IV期4例であった。治療は全縦隔に10MVX線前後対向2門41.4Gy/23Fr、斜対向2門24Gy/12Frを照射する。化学療法は腎機能などに問題なければCDDP70mg/m2+5FU 700mg/m2を治療1週目に、可能であれば4週目にも併用した。初期治療効果として25例中22例がCR(CR率88%)となった。症例全体の1年生存率は80%であった。治療後再発もしくは転移を36%に認めた。grade(日本癌治療学会)3以上の副作用は,貧血が1例,白血球減少症が8例,血小板減少症が4例にみられた。7例にGCSFが投与された。治療前のDual Energy CTの画像データから作成したヨード密度画像を用いた奏功群と非奏功群の視覚評価による比較を行ったが、両郡間に有意差は認めなかった。観察期間が短く、症例数も少ないことが結果に影響した可能性があると考えた。さらなる症例の蓄積、観察期間の延長、定性評価に加えて定量評価による検証が必要と思われた。放射線治療症例において、患者要因、合併症などにより事前に予定してた治療スケジュールを外れる例や化学療法ができていない例が見られる。また、治療後の観察期間が不十分であり、奏功群と非奏功群の画像所見の比較解析、予後予測に関する検討が十分に行えていない現状である。術前化学療法・化学放射線療法を施行後に、外科的切除が行われた食道

扁平上皮癌患者17例を対象に、治療前後に造影DECTを撮像した。腫瘍のヨード密度(iodine concentration: IC)および実効原子番号値(Z effectiveness:Z値)を測定した。外科切除後の病理組織学所見をもとに治療奏功群と非奏功群に分類し、各群の治療前・後の平均ICと比較した。同様の検討をZ値でも行った。また、それぞれの治療前後の変化(ΔIC=治療前IC-治療後IC、ΔZ=治療前Z値-治療後Z値)と治療効果の比較も行った。IC、Z値ともに治療前と比べて治療後で有意に低下していた(p=0.0127、p=0.0149)治療前の平均ICは奏功群2.38±0.55、非奏功群2.02±0.61で両群間に有意差を認めなかった(p=0.304)。治療後の平均IQは奏功群1.61±0.42、非奏功群1.71±0.50で両群間に有意差を認めなかった(p=0.728)。治療前の平均Z値は奏功群8.52±0.24、非奏功群8.34±0.26で両群間に有意差を認めなかった(p=0.26)。治療後の平均Z値は奏功群8.17±0.18、非奏功群8.20±0.27で両群間に有意差を認めなかった(p=0.843)。ΔICの平均は奏功群0.78±0.54、非奏功群0.31±0.62で奏功群においてより変化が大きい傾向があったが、有意差は認めなかった(p=0.201)。ΔZの平均は奏功群0.35±0.21、非奏功群0.14±0.30で奏功群においてより変化が大きい傾向があったが、有意差は認めなかった(p=0.24)。これまでに得られたデータをもとに、放射線化学療法が行われた症例の画像所見の解析、予後調査を進める予定である。症例収集、治療後経過の解析を継続する。切除例を対象に病理結果と画像所見の対比、解析を行う。免疫染色等の病理学的な評価の追加に関しては準備段階までに留まった。また、諸事情で研究分担者の学会参加があまり行えなかったことが、次年度使用額が生じた理由である。切除症例に関して十分な症例数を確保できず、免疫染色等の病理学的な評価の追加に関しては準備段階までに留まった。(使用計画)今後、免疫組織学的評価では、免疫組織化学染色用の抗体、研究に必要な試薬類やプレパラート、ピペットなどの消耗品などが必要である。関連する文献のコピー、参考書の購入、学会発表を行う際の旅費にも使用予定である。今後データ解析のためのソフトウェア、データ記録媒体の購入を予定している。また、免疫組織学的評価では、免疫組織化学染色用の抗体、研究に必要な試薬類やプレパラート、ピペットなどの消耗品などが必要である。
磁気圏プラズマの自己組織化―磁場によって歪むメトリックの非線形効果

「渦」は宇宙に遍在する構造でありながら,その生成・維持のメカニズムには未解明な点が多い.そのために渦が関与する自然現象の理解や科学技術への応用には多くの課題が残されている.渦が自己組織化されるメカニズムを明らかにできれば,渦に係わる様々な事象の理解,解析,予測,制御の方法,最適化などが可能になる.本研究では,天体磁気圏のプラズマを具体例として,その渦構造が生成するメカニズムを「時空の幾何学」の観点から明らかにした.理論的に予測された自己組織化原理が実験的に検証され,先進的核融合に応用できる新たな高性能プラズマ閉じ込め方式の科学的実証が得られた.天体磁気圏は宇宙に遍在する典型的な構造でありながら,そこに閉じ込められるプラズマには多様な構造や運動が現れ,未解明のものが多い.とくに密度が高い内側へ向けて粒子が逆拡散し「自発的な閉じ込め」が起こることが知られており,そのメカニズムが解明されるならば,高性能の核融合プラズマ閉じ込め,とりわけD-3Heの燃焼を可能にする先進的核融合の研究に道が開かれる.RT-1実験装置は真空装置の中で磁気浮上させた超伝導マグネットをもちいて天体磁気圏を模したプラズマの自発的閉じ込めを行うことができる.本研究計画は,RT-1においてイオンの直接加熱を行い,イオン圧力の上昇とそれによって生まれる渦動現象を解明しようとするもので,これによって先進的核融合の科学的可能性を明らかにすることを目的としている.初年度であるH23年度は,計画の主要なテーマであるプラズマのイオンサイクロトロン加熱(ICH)のための基礎技術開発と予備実験を行った.アンテナを高磁場側に設置し,スローモードで電磁波を入射し,その伝播特性を明らかにした.その結果を理論解析と比較し,アンテナ近傍の高磁場側でプラズマ密度上昇させる必要があることが明らかになった.実験的スケーリング則に基づき,高磁場側に電子サイクロトロン共鳴点をもつ8.2GHz電子サイクロトン波入射系の増力を行うことにした.そのためのマイクロ波入射系とサーキュレータを増力・改造した.またイオンエネルギー計測器を開発した.これらの基本的な装置開発を経て,イオンのICH加熱を確認する段階に達した(未だプラズマ端部の計測に限られているが,イオン温度が5eV程度から30eV程度まで加熱された).一方,理論研究では,逆拡散によるプラズマの自発的閉じ込めを,磁化した粒子のハミルトン力学の葉層構造として説明することができた.この理論は更に時空の非正準性・特異性の理論に一般化され,渦を時空の構造としてみる新しい視点が開かれた.本研究は,自然界において自発的に形成される天体磁気圏プラズマの自己組織化メカニズムと内部構造を明らかにすることを目的とした実験・理論の総合的なプロジェクトである,第2年度目にあたるH24年度には,電子サイクロトロン共鳴加熱(ECH)系の増強と改善によって,プラズマパラメタの大幅な改善に成功し,これにともなってプラズマの渦運動に関する初期的なデータが得られるようになった.また,プラズマの構造を時空の幾何学的構造として読み解こうとする理論でも重要な進展があった.H24年度の実験研究の主要な目標であったECH増強による電子密度上昇に関しては,マイクロ波導波路を改造して入力パワーを最大25kWから40kWへ増加させることに成功し,これによって電子密度は5×1017 m-3に達した.またプラズマの局所ベータ値も100%に達したと考えられる(この値については,今後さらに詳細なデータ解析が必要である).また,H23年度から実施しているプラズマのイオンサイクロトロン共鳴加熱(ICH)については,イオンのエネルギー分布のより詳細な計測を行い,とくに中性粒子との荷電交換損失について,分光計測とシミュレーションとの比較から,基本的なパラメタ依存性について理解が進んだ.ICHのプラズマ中での伝播特性に関しては磁気プローブによる直接計測が可能になり,今後はプラズマパラメタの変化との関係を詳細に分析し,イオン加熱効率の改善に結びつける計画である.理論研究では,プラズマの自己組織化を位相空間の葉層構造に結び付けて説明する理論を構築した.とくに無限次元ハミルトン力学系の特異点の数理解析について重要な進展があり,研究論文としてまとめた.またプラズマのトポロジーを相対論的4次元時空の幾何学で捉える理論でも新しい結果が得られた.本研究は,自然界において自発的に形成される天体磁気圏プラズマの自己組織化メカニズムと内部構造を明らかにすることを目的とした実験・理論の総合的なプロジェクトである,第3年度目にあたるH25年度には,プラズマの内部構造を解明するための計測器開発とイオンの直接加熱の実験を行った.理論面では,プラズマを非正準無限次元ハミルトン力学系として記述する幾何学的研究において大きな成果をあげた.H25年度の実験研究の主要な目標であったICHによるイオン加熱に関しては,プラズマとアンテナとの結合が十分でないことが明らかになった.その原因を調べるために電子密度の空間分布を綿密に調べ,その結果アンテナ近傍の密度が低いことが明らかになった.この計測結果は,イオン加熱という目的のためには好ましくないものであるが,一方で物理的には極めて興味深い現象を示唆するものであった.すなわち,天体磁気圏の放射帯(バンアレン帯)の構造に酷似しており,磁気圏の自己組織化メカニズムを実験的に研究するうえで極めて有用な情報をあたえている.プラズマ中の粒子輸送のメカニズムを解明するためのエネルギー分析器の開発にも成功した.これを用いた実験によってプラズマ中のイオン及び電子の速度分布の歪みが計測された.また多チャンネルの分光計測によってイオン温度の非等方性が明らかになった.

理論研究では,プラズマのトポロジーを位相空間の葉層構造と結びつける研究が進展し,プラズマ粒子の拡散を記述する精密な方程式を導出した.数値シミュレーションとあわせた研究を進めつつある.本研究は,自然界において自発的に形成される天体磁気圏プラズマの自己組織化メカニズムと内部構造を明らかにすることを目的とした実験・理論の総合的なプロジェクトである,第4年度目にあたるH26年度には,プラズマの内部構造と粒子輸送現象を解明する実験およびイオンの圧力効果を調べるためのイオン直接加熱の実験を行った.理論面では,プラズマのトポロジー束縛に関する幾何学的研究と数値シミュレーションを行った.H26年度の実験研究の主要な目標であったICHによるイオン加熱に関しては,依然としてプラズマとアンテナとの結合が十分でないことが明らかになった.そこでアンテナの構造を抜本的に変えて,実験を開始した.また,新しいアンテナ構造におけるイオンサイクロトロン波伝播と吸収特性を数値解析で調べて,昨年度開発した高周波電場計測器を用いた実験との比較を行っている.プラズマ中のイオン温度分布の計測からは,イオン温度に顕著な異方性があることが明らかになった.これは天体磁気圏の放射帯(バンアレン帯)における観測に酷似しており,磁気圏の自己組織化メカニズムを実験的に研究するうえで極めて有用な情報をあたえている.われわれが理論的に提唱している内向き拡散に伴うベータトロン加速の効果であると考えられ,プラズマの密度や不純物温度との関係をつめて,分析中である.理論研究では,プラズマの自己組織化理論を実験と比較するための数値シミュレーションを行い成果をあげた.本研究は,自発的に形成される天体磁気圏プラズマの自己組織化メカニズムと内部構造を明らかにすることを目的とした実験・理論の総合的なプロジェクトである,エネルギーによって形成される局所構造(星に代表される重力閉じ込め)と対極にあるもう一つの典型的な構造として「渦」を位置づけ,それを「時空の特異性によって形成される構造」として特徴付ける研究を行った.プラズマ内部で自発的に起こる粒子加速現象,回転流の生成,外部からの加熱によって起こる温度や回転流の変化を実験的に分析した.理論研究では,スカラー量に積分できないトポロジー束縛を,位相空間を拡張して積分する方法を開発して,これまでのカシミール元に関する理論を大きく拡張することができた.研究プロジェクトの最終年度にあたり,これまでの主要な成果を以下のように総括した.1、非正準Hamilton力学系の位相空間はCasimir不変量によって葉層化されており,その葉の上に多様な構造が分岐する.Casimir不変量は,トポロジー束縛をスカラー量によって表現する運動の第1積分であり,これを変分原理に組み込んで,構造の分岐を表現できる.2、Casimir不変量は断熱不変量として解釈できる.すると,トポロジー束縛された系のBoltzmann分布はグランド・カノニカル平衡となり,構造分岐を熱力学的に特徴付けることができる.その熱力学特性は実験的に検証された.
耐凝着性および耐アブレシブ性に優れた切削工具用被膜の開発

平成29年度で使用した2種類の(Al、Cr、W、Si)合金ターゲットを使用し、超硬合金ISO K10種母材に、PVDコーティング法によって、バイアス電圧が異なる(Al、Cr、W、Si)N被膜を成形させ、バイアス電圧が被膜特性、工具摩耗に及ぼす影響を調べた。(1)(Al58、Cr24.8、W7.2、Si10)合金ターゲットを使用した場合、バイアス電圧が、-80V、-150V、-300Vの硬度は、それぞれ、2970、2950、2960HV0.25Nであった。また、密着強度は、バイアス電圧が、-80、-150Vの場合は130N以上であったが、-300Vの場合は120Nでやや低かった。しかし、一般に、密着強度は100N以上あれば切削工具用被膜として使用できるので、いずれのバイアス電圧も、実用的な密着強度が得られたと考えられた。(2)(Al53、Cr23、W14、Si10)合金ターゲットを使用した場合、バイアス電圧が、-80、-150、-300Vの硬度は、それぞれ、2870、2900、2500HV0.25Nであった。また、バイアス電圧が、-80V、-150V、-300Vの密着強度は、それぞれ、85N、102N、108Nであった。このため、(Al58、Cr24.8、W7.2、Si10)合金ターゲットを使用した方が、優れた特性(硬度、密着強度)を有する被膜が得られることが分かった。(3)(Al58、Cr24.8、W7.2、Si10)Nコーテッド超硬合金工具で、焼入れ鋼SKD11の旋削を行い、工具摩耗を調べた。この結果、切削速度0.55m/s,1.25m/sではバイアス電圧-300Vのコーテッド超硬合金工具の摩耗進行が遅かった。これに対し、切削速度0.83m/sではバイアス電圧-150Vのコーテッド超硬合金工具の摩耗進行が遅かった。計画通りに進行している。本研究の完成年度であるため、2種類の(Al、Cr、W)合金ターゲット、および2種類の(Al、Cr、W、Si)合金ターゲットを使用し、超硬合金ISO K10種母材に、PVDコーティング法によって2種類の複層被膜を形成させ、被膜耗性、工具摩耗を明らかにするとともに、単層被膜との比較を行う。(1)複層化の状態が被膜特性(被膜硬度、密着強度)に及ぼす影響を調べる。(2)複層化被膜コーテッド超硬合金工具で、焼入れ鋼SKD11、焼入れ焼結鋼の旋削を行い、工具摩耗を調べる。(3)平成30年度に行った単層被膜の研究成果も踏まえ、一部の複層化被膜コーテッド超硬合金については、工具摩耗面の詳細観察(SEM観察、EDS元素分析)を行い、工具被膜の摩耗機構を解明する。(4)上記の実験結果から、新しい切削工具用被膜を開発するための有用な情報を得る。本研究では、(Al、Cr、W、Si)系切削工具用被膜の有効性を明らかにすることを目的とする。平成29年度に得られた主な結果は、以下の通りである。(3)(Al60、Cr25、W15)(C、N)被膜と(Al53、Cr23、W14、Si10))(C、N)被膜を複層被膜したコーテッド超硬合金バイトで焼入れ焼結鋼の旋削を行った結果、これら2種類の被膜を積層化することによって工具摩耗が抑制された。(4)(Al60、Cr25、W15)(C、N)被膜と(Al53、Cr23、W14、Si10))(C、N)被膜を複層被膜したコーテッド超硬合金エンドミルで焼入れ鋼SKD11のエンドミル切削を行った結果、これら2種類の被膜を積層化することによって工具摩耗は抑制された。

また、バイアス電圧が、-80V、-150V、-300Vの密着強度は、それぞれ、85N、102N、108Nであった。このため、(Al58、Cr24.8、W7.2、Si10)合金ターゲットを使用した方が、優れた特性(硬度、密着強度)を有する被膜が得られることが分かった。(3)(Al58、Cr24.8、W7.2、Si10)Nコーテッド超硬合金工具で、焼入れ鋼SKD11の旋削を行い、工具摩耗を調べた。この結果、切削速度0.55m/s,1.25m/sではバイアス電圧-300Vのコーテッド超硬合金工具の摩耗進行が遅かった。これに対し、切削速度0.83m/sではバイアス電圧-150Vのコーテッド超硬合金工具の摩耗進行が遅かった。計画通りに進行している。(1)平成29年度で使用した2種類の(Al、Cr、W、Si)合金ターゲットを使用し、超硬合金K10種母材に、PVDコーティング法によって、バイアス電圧(-80、-150、-300V)が異なる(Al、Cr、W、Si)N被膜を成形させ、バイアス電圧が被膜特性に及ぼす影響を調べる。(2)バイアス電圧の異なる(Al、Cr、W、Si)Nコーテッド超硬合金工具で、焼入れ鋼SKD11、焼入れ焼結鋼の旋削を行い、工具摩耗を調べる。(3)平成29年度に行った研究結果について考察を行い、(Al、Cr、W、Si)の組成割合の検討を行う。必要に応じて、新たに組成割合の異なる(Al、Cr、W、Si)合金ターゲットを外注により製作する。新たな(Al、Cr、W、Si)合金ターゲットを使用し、超硬合金K10種母材に、PVDコーティング法によって、(Al、Cr、W、Si)系被膜を成形させる。(4)上記(3)で成形された被膜について、被膜特性(被膜厚さ、被膜硬度、付着強度)の測定を行い、工具摩耗を調べる。(5)上記(4)の実験結果から、切削工具用被膜として使用可能かどうかの判断を行う。本研究の完成年度であるため、2種類の(Al、Cr、W)合金ターゲット、および2種類の(Al、Cr、W、Si)合金ターゲットを使用し、超硬合金ISO K10種母材に、PVDコーティング法によって2種類の複層被膜を形成させ、被膜耗性、工具摩耗を明らかにするとともに、単層被膜との比較を行う。(1)複層化の状態が被膜特性(被膜硬度、密着強度)に及ぼす影響を調べる。(2)複層化被膜コーテッド超硬合金工具で、焼入れ鋼SKD11、焼入れ焼結鋼の旋削を行い、工具摩耗を調べる。(3)平成30年度に行った単層被膜の研究成果も踏まえ、一部の複層化被膜コーテッド超硬合金については、工具摩耗面の詳細観察(SEM観察、EDS元素分析)を行い、工具被膜の摩耗機構を解明する。(4)上記の実験結果から、新しい切削工具用被膜を開発するための有用な情報を得る。物品(消耗品)が、年度末までに納入されないため。平成30年度に購入予定。予定した切削工具が当該年度に納品されないため、翌年度に持ち越して発注・納品することにした。また、この切削工具を使用したPVD処理の実施も、切削工具が納品されないため翌年度に持ち越した。翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画は、翌年度早々に、切削工具の発注・納品、および納品された切削工具を使用したPVD処理の発注・納品を実施することとした。
出血性壊死性膵炎実験モデルにおける活性酸素の関与についての研究

研究実績の概要急性浮腫性膵炎モデルであるcaerulein膵炎モデルにtrypsinを付加した独自の壊死性膵炎モデルを用いて、活性酸素スカベンジャーの関与について検討したところ、膵組織中の活性酸素スカベンジャーは作成後30分からCu、Zn-SOD、GST、CATの低下とLPOの上昇を認め、膵炎発症初期に活性酸素が関与することが示唆された。また急性壊死性膵炎に対しSOD、CAT、SOD+CATをそれぞれ皮下注入し、活性酸素スカベンジャー投与について検討したところ、SOD、CATの投与により血中膵酸素は若干の抑制をみたが膵組織中のスカベンジャーの動態からは膵炎抑制効果は認めず、また病理組織所見では初期変化である間質浮腫は若干の抑制を認めたが、病態の主体となる壊死巣についての効果は認めなかった。以上の結果より、壊死性膵炎の初期に活性酸素が関与することは明らかとなったが、壊死性膵炎に対する活性酸素スカベンジャー投与は病態進展の防止には十分ではなかった。膵炎治療における活性酸素スカベンジャー投与の有効性については、スカベンジャーの投与量、投与方法等など今後さらに検討すべき事項は残されているものの、今回の検討で膵炎発症に活性酸素が関与しているにも拘らずスカベンジャー投与における効果が十分でなかった背景には、膵腺房細胞が壊死となるような強い侵襲には活性酸素のみならず膵酵素活性化、各種サイトカインによる傷害など多因子による多元的な関与があることが考えられ、膵炎重症化機序の十分な解明が必要であると考えられた。
認識・思考ならびに行動過程に基づく言語概念の形成と発話に関する研究

人工知能の種々の要素技術を統合するために,認知,思考,情緒,表出,学習,言語など,知的並びに情的処理を構成する要素の役割とそれらの間の関係を明確化し,それに基づいて心の計算機モデルを構築し,実際に計算機シミュレーションを行うという研究に3年間取り組んだ.具体的には,イソップ物語を素材に,主人公が自然な環境の中で願望を持ち,実現のため計画を立て,周囲を認識しながら行動し,ときには感情的になり,状況に適応し,一連の過程を言語で発話する,というエージェント(主人公)システムの構築を目指した.本年度は,本研究課題の最終年度として,以下の課題に取り組んだ.1.プランニングの改良:従来のテンプレート方式の常套的手段ならびにIF-THEN規則による深い推論によるプラン生成に加え,条件反射的緊急処理および単純条件チェック方式を導入し,状況適応型のプランニングを可能にした.2.プログラムのフレーム構造化:一連のプログラムとその引数を1つの動作とその格要素とみなすことにより,プログラムを動詞の格フレームとして扱い,同時にその振る舞いと結果をそれぞれ述語で表現した.これにより心的状態や過程の記述機能が向上した.3.統合シミュレーション:3年間に開発した各サブシステムを統合し,イソップ物語に沿った主人公の一連の動作をシミュレーションした.これにより,3つの研究課題の実現が一応確認された.人工知能の種々の要素技術を統合するために,認知,思考,情緒,表出,学習,言語など,知的並びに情的処理を構成する要素の役割とそれらの間の関係を明確化し,それに基づいて心の計算機モデルを構築し,実際に計算機シミュレーションを行うという研究に3年間取り組んだ.具体的には,イソップ物語を素材に,主人公が自然な環境の中で願望を持ち,実現のため計画を立て,周囲を認識しながら行動し,ときには感情的になり,状況に適応し,一連の過程を言語で発話する,というエージェント(主人公)システムの構築を目指した.本年度は,本研究課題の最終年度として,以下の課題に取り組んだ.1.プランニングの改良:従来のテンプレート方式の常套的手段ならびにIF-THEN規則による深い推論によるプラン生成に加え,条件反射的緊急処理および単純条件チェック方式を導入し,状況適応型のプランニングを可能にした.2.プログラムのフレーム構造化:一連のプログラムとその引数を1つの動作とその格要素とみなすことにより,プログラムを動詞の格フレームとして扱い,同時にその振る舞いと結果をそれぞれ述語で表現した.これにより心的状態や過程の記述機能が向上した.3.統合シミュレーション:3年間に開発した各サブシステムを統合し,イソップ物語に沿った主人公の一連の動作をシミュレーションした.これにより,3つの研究課題の実現が一応確認された.