hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大量データ処理のための領域効率の良いアルゴリズム

本研究では大量データ処理のための領域効率の良いアルゴリズムの開発を行った.大量データ処理を行う際の問題点としては,処理時間だけではなく,データの格納やアルゴリズムの動作に必要な記憶領域の大きさがある.よって本研究では領域効率の良いアルゴリズムの開発に重点を置き,以下のアブローチを行った.(1)データを圧縮する:データ自身やデータ構造を圧縮して保存する簡潔データ構造を開発し,少ないメモリで大量のデータを扱えるようにした.(2)データの一部分のみをメモリに格納するアルゴリズム:全体のデータ量は多いが,同時にはその限られた部分のデータのみを使用するようなアルゴリズムならば限られたメモリでも動作する.本研究では特に,グラフの探索を行う省スペースアルゴリズムを開発した.その結果,大量データ処理のための基礎となるアルゴリズムとデータ構造を開発できた.全てのデータは文字列とみなす事ができる.その文字列の長さをn,文字のアルファベットサイズをσとすると,データの圧縮前のサイズはnlog_2 σビットとなる.通常のデータ圧縮法ではこの文字列をnH_k+o(n log σ)ビットに圧縮するが,その一部分のみアクセスしたい場合でも圧縮されたデータ全体を復元する必要がある.本研究の圧縮法では,圧縮された文字列の任意の部分を高速に復元できる.具体的には,文字列中の位置が指定されたとき,その位置から始まる部分文字列で長さがlog nビットのものを定数時間で復元することができる.圧縮サイズはnH_k+o(n log σ)ビットであり従来法と漸近的に等しい.大量データ処理のための領域効率のよいアルゴリズムとデータ構造の開発を行った.まず,文字列の高速検索を行うデータ構造として,すでに圧縮接尾辞配列が提案されているが,その拡張として,二次記憶での実装や分散環境に適したものを提案した.これにより,より大量のデータに対する検索を高速に行えるようになった.次に,複数の文字列の検索が可能なデータ構造を提案した.この問題はdynamic dictionary matchingと呼ばれ,複数の文字列パタンが与えられたときに,それに対する索引を作成し,問い合わせとしては1つの文字列に対してその中のどの位置にパタンが現れるかを求めるものである.この問題に対し,効率的な索引更新アルゴリズムおよび検索アルゴリズムを提案した.必要スペースはパタン長に比例する.また,Web検索の効率化のために,Webページのスコア付け法を考案した.Googleで用いられているスコア付け法は,Web全体に対するスコア付けとしては良いものであるが,1つのWebサイトの中のページのスコア付けとしてはうまくいかない.よってそのような場合にうまくスコアを定義する手法およびそのスコアの効率的な計算法を提案した.その他に,アドホック無線ネットワークにおける省エネルギーブロードキャストアルゴリズムや,並列計算における効率的な局所探索法,生物の進化系統樹の計算など,大量データ処理に関する研究を行った.省スペースなデータ構造について研究した.まず,文書検索において文書の重要度を定義する際に用いられるtf*idfスコアを高速に計算する省スペースなデータ構造を開発した。従来手法では特定の単語に対してしかスコアを計算することができなかったが,提案データ構造では任意の文字列に対するスコアを高速に計算できる.またデータ構造のサイズも文書データの約3倍以内と非常に小さい.このデータ構造は任意の単語が与えられたときにそれを含む文書を高速に列挙することもできる.次に,文書集合からの高速検索を実現するデータ構造で,文書の追加・削除も高速に行え,データ構造のサイズも小さいものを提案した。さらに圧縮接尾辞配列を構築する省スペースなアルゴリズムを開発した.無線アドホックネットワークにおいて,ある端末から全体に情報を送る際のエネルギー消費を最小化するアルゴリズムを開発した.送信端末は受信端末の総数は知っているがそれぞれの受信端末までの距離は分からない場合で,受信端末は情報を受信したら返事を送るときにそのエネルギー消費の総量を最小化する.この場合にどのような送信アルゴリズムを用いたとしても受信端末までの距離が既知の場合のアルゴリズムよりもエネルギー消費がある割合以上で多くなることを示し(競合比解析),さらにその競合比を常に達成できる送信アルゴリズムを開発した.DNAが形態変化を起こすには形態から決まるエネルギーがひつようである.DNAの2つの形態が与えられたときにそれらの間で構造が変化するために必要なエネルギーを求める高速アルゴリズムを開発した,このアルゴリズムは局所探索に基づいており,局所解の発見には貧欲法を用いている多くの問題で最適解が得られ,速度は従来法より高速であった.簡潔データ構造(succinct data structures)はある要素を情報理論的下界に近い大きさの空間に格納し,かつ,要素に対する多くの原始的操作を定数時間で行えるデータ構造である.我々は順序木に対する簡潔データ構造を提案した.このデータ構造は,知られている全ての基本演算を定数時間で実行でき,かつ,データ構造のサイズは順序木のある種のエントロピーを達成するものである.スケールフリーグラフとは,ノードの次数分布がべき乗則を満たすグラフのことであり,Webグラフのような実際に現れる大規模グラフのいくつかはスケールフリーであることが知られている.一般に,グラフのノードを探索する場合には同じノードを複数回訪れないように各ノードにフラグが必要である.しかし大規模グラフでは全ノードに対してフラグを用意することは計算機のメモリ量の制限により困難である.本研究ではスケールフリーグラフの性質を利用して,少ないメモリでノードの重複無くグラフを探索するアルゴリズムを提案した.探索アルゴリズムはAvis, Fukudaの逆探索に基づいている.あるノードの親ノードは,そのノードとその全隣接ノードのうち次数の最も大きいものとする.もしそのようなノードが複数ある場合はノードのIDの最も小さいものとする.

あるノードの次数がその隣接ノードのどれよりも大きい場合は,そのノードは親ノードを持たない.つまり木の根ノードとなる.この方法で親ノードを定義すると,根ノードが複数現れる.つまりグラフが木ではなく森として表現されることになる.そこで逆探索アルゴリズムを変更し,1つの木の中での逆探索と,複数の根ノード問の通常の深さ優先探索を行うようにする.深さ優先探索では各根ノードを既に訪れたかどうかのフラグを用いる.このアルゴリズムの必要とするメモリは,根ノードの数に比例する.ランダムに作成したスケールフリーグラフにおいて実験を行うと,100万ノードの場合に根ノードの数は平均して4ないし5個になる.つまり数十バイトのメモリのみを用いて全ノードを重複無く列挙することができる.本研究では大量データ処理のための領域効率の良いアルゴリズムの開発を行った.大量データ処理を行う際の問題点としては,処理時間だけではなく,データの格納やアルゴリズムの動作に必要な記憶領域の大きさがある.よって本研究では領域効率の良いアルゴリズムの開発に重点を置き,以下のアブローチを行った.(1)データを圧縮する:データ自身やデータ構造を圧縮して保存する簡潔データ構造を開発し,少ないメモリで大量のデータを扱えるようにした.(2)データの一部分のみをメモリに格納するアルゴリズム:全体のデータ量は多いが,同時にはその限られた部分のデータのみを使用するようなアルゴリズムならば限られたメモリでも動作する.本研究では特に,グラフの探索を行う省スペースアルゴリズムを開発した.その結果,大量データ処理のための基礎となるアルゴリズムとデータ構造を開発できた.全てのデータは文字列とみなす事ができる.その文字列の長さをn,文字のアルファベットサイズをσとすると,データの圧縮前のサイズはnlog_2 σビットとなる.通常のデータ圧縮法ではこの文字列をnH_k+o(n log σ)ビットに圧縮するが,その一部分のみアクセスしたい場合でも圧縮されたデータ全体を復元する必要がある.本研究の圧縮法では,圧縮された文字列の任意の部分を高速に復元できる.具体的には,文字列中の位置が指定されたとき,その位置から始まる部分文字列で長さがlog nビットのものを定数時間で復元することができる.圧縮サイズはnH_k+o(n log σ)ビットであり従来法と漸近的に等しい.
FasとSR-RSOX/CXCL16による感染免疫調節機構の解析

スカベンジャーレセプターとして我々がクローニングした分子SR-PSOXは、NKT細胞や活性化T細胞の遊送に関わる膜貫通型ケモカインCXCL16と同一分子であった。SR-PSOX/CXCL16の感染免疫における生理機能を明らかにすることを目的として、SR-PSOX/CXCL16のKOマウスを作製した。KOマウスでは、NKT細胞の肝臓へのホーミングが阻害され、肝臓のNKT細胞数が減少していた。さらに、肝臓のNKT細胞が関与するとされるConA誘導肝炎の発症がSR-PSOX/CXCL16のKOマウスでは抑制されることを示し、SR-PSOXがConA肝炎の発症に必須の役割を有することを明らかとした。また、NKT細胞のリガンドであるαGalCerの投与によって血中に産生されるIFN-γとIL-4を定量したところ、KOマウスではIFN-γの産生が特異的に阻害されることが明らかとなった。さらに、KOマウス由来またはワイルドタイプ由来抗原提示細胞(肝臓の樹状細胞)とワイルドタイプマウス肝臓由来NKT細胞をin vitroでαGalCer存在下に共培養したところ、NKT細胞によるIL-4の産生はKOマウス由来抗原提示細胞もワイルドタイプ抗原提示細胞と同じように支持できるが、IFN-γ産生誘導をKOマウス由来抗原提示細胞は支持できないことが明らかとなった。抗原提示細胞に発現するSR-PSOXがNKT細胞からのIFN-γ産生を促し、Th1タイプ免疫反応を誘導することに必要であることが明らかとなった。SR-PSOX/CXCL16の活性を制御することにより、細菌やウイルスの感染時等にTh1タイプの免疫反応を制御できる可能性が考えられる。我々がスカベンジャー受容体としてクローニングしたSR-PSOX/CXCL16は、スカベンジャー受容体活性と膜結合型ケモカイン活性を有する興味深い分子であり、活性化樹状細胞等に発現する。本研究では、SR-PSOXだけでなくケモカインファミリーに属する多種類のケモカインが細菌結合能を含むスカベンジャー受容体活性を有するか否かを明らかにすることを目的とした。そして、15種類のケモカインについて酸化LDLや細菌(E. coliおよびS. aureus)に直接結合できるかを解析した結果、15種類中12種類のケモカイン(グループAケモカインと命名:SR-PSOX/CXCL16,MIG/CXCL9,IP-10/CXCL10,SDF-1/CXCL12,RANTES/CCL5,eotaxin/CCL11,TARC/CCL17,ELC/CCL19,LARC/CCL20,SLC/CCL21,CTACK/CCL27およびMEK/CCL28)が強い結合活性を有するが、3種類のケモカイン(グループBケモカインと命名:fractalkine/CX3CL1,IL-8/CXCL8およびMCP-1/CCL2)は有意な結合能を示さないことを明らかとした。また、グループAケモカインの細胞遊送誘導活性をスカベンジャー受容体リガンドである酸化LDLやデキストラン硫酸が阻害することを示した。そして、グループAケモカインをSR-PSOXのムチンドメイン・膜貫通ドメインと融合させ、膜貫通型に変換した場合、その発現細胞が酸化LDLや細菌を貧食する活性を示すことを明らかとした。次に、SR-PSOX/CXCL16のケモカインドメインに存在する塩基性アミノ酸(6つ)を一つずつアラニンに置換した変異体を作成しケモカイン活性とスカベンジャー受容体活性を解析した結果、ケモカイン活性とスカベンジャー受容体活性に与える影響は基本的に同じであることが明らかとなり、ケモカイン受容体とスカベンジャー受容体リガンドに結合するドメインやモチーフが重なっていることを示した。ケモカインとスカベンジャー受容体という異なったファミリー間に予想外の関連性が存在することを示し、感染免疫系の全体像に新しい知見をもたらした。
等価拡散係数を用いたコンクリートの塩分浸透予測に関する基礎的研究

本研究は,干満帯や飛沫帯,海上大気中など変動する環境下におけるコンクリートへの塩分浸透予測手法を確立するための基礎的検討を目的としている.平成9年度は,コンクリートの品質と環境条件の両方の影響を含む「等価拡散係数」について,その値と経時変化特性を検討した.平成10年度は,拡散係数と同様に塩分浸透予測に必要とされる表面塩化物イオン濃度について以下のような視点から検討を加えた.(1)環境条件とコンクリートの品質が表面濃度の値とその経時変化特性に及ぼす影響(2)等価拡散係数と表面濃度の関係(3)表面濃度の予測方法その結果,以下のことが明らかとなった.(1)外部環境からの塩分供給量が多いほど,コンクリート内部における拡散係数が小さいほど,コンクリート表面における塩分濃度は,高くその増加速度も大きい.(2)等価拡散係数と表面濃度の値は互いに関連があり,両者の関係は双曲線式で表すことが出来る.(3)一度の測定でコンクリート中の塩分濃度分布を測定し,そこから等価拡散係数と表面濃度を求めれば,条件によってはそれ以降の等価拡散係数と表面濃度の経時変化特性が把握でき,本研究で提案する塩分浸透予測を実構造物に適用できる可能性が確認された.本研究は,干満帯や飛沫帯,海上大気中におけるコンクリートへの塩分浸透予測手法を確立するための基礎的検討として,コンクリートの品質と環境条件の両方の影響を含む「等価拡散係数」を求め,その経時変化を把握することを目的として,水セメント比45%,55%,65%のモルタル供試体を用いた乾湿繰り返し塩分浸透試験と水分移動の影響を考慮した塩分浸透予測モデルを用いたシミュレーションを行い,以下の点について検討した.(1)モルタルの品質と等価拡散係数の関係(2)乾湿繰り返し条件と等価拡散係数の関係(3)等価拡散係数の経時変化特性とそれに影響を及ぼす各種要因その結果,以下のことが明らかとなった。(1)乾湿繰り返し環境下におけるモルタルの等価拡散係数は,経時変化する.(2)等価拡散係数の値は,乾湿繰り返しのパターンに依存し,本研究で検討した範囲においては,湿潤期間が長いほど大きくなる.(3)等価拡散係数の経時変化量は,水セメント比によってことなるが、飽水状態における拡散係数で割って無次元化した値を用いると,その経時変化は水セメント比に依存しない.本研究は,干満帯や飛沫帯,海上大気中など変動する環境下におけるコンクリートへの塩分浸透予測手法を確立するための基礎的検討を目的としている.平成9年度は,コンクリートの品質と環境条件の両方の影響を含む「等価拡散係数」について,その値と経時変化特性を検討した.平成10年度は,拡散係数と同様に塩分浸透予測に必要とされる表面塩化物イオン濃度について以下のような視点から検討を加えた.(1)環境条件とコンクリートの品質が表面濃度の値とその経時変化特性に及ぼす影響(2)等価拡散係数と表面濃度の関係(3)表面濃度の予測方法その結果,以下のことが明らかとなった.(1)外部環境からの塩分供給量が多いほど,コンクリート内部における拡散係数が小さいほど,コンクリート表面における塩分濃度は,高くその増加速度も大きい.(2)等価拡散係数と表面濃度の値は互いに関連があり,両者の関係は双曲線式で表すことが出来る.(3)一度の測定でコンクリート中の塩分濃度分布を測定し,そこから等価拡散係数と表面濃度を求めれば,条件によってはそれ以降の等価拡散係数と表面濃度の経時変化特性が把握でき,本研究で提案する塩分浸透予測を実構造物に適用できる可能性が確認された.
シンプレクティック空間の幾何と種々の不変量の研究

研究代表者高倉は、鈴木太郎との共同研究により、3次の特殊ユニタリ群の余随伴軌道の直積からシンプレクティック商として得られる空間のシンプレクティック体積に対する明示的な公式を発表した。この体積はある種のコホモロジー交叉積の母関数とみなすことができ、また、既約表現のテンソル積の不変部分空間の漸近的次元とも本質的に等しい。さらに、任意のコンパクト単純リー群に対して同様の問題を扱い、不変部分空間の漸近的次元を有限和の形に表す一般的な公式を得た。この結果は、2次・3次の特殊ユニタリ群に対して既に得られていた結果の、大幅な一般化になっている。ただし、この一般化に際しては、すべての最高ウエイトが正則な場合のみを扱っている。それ以外の場合は今後の課題として残されている。また、公式に現れる各項はある超幾何積分として与えられ、完全に明示的な形とはいえない。しかし、その詳細を解明することは興味深い問題である。なお、上記の不変量を無限和の形に表す公式が数年前に得られていたが、その導出には、二重の極限に関わる困難が存在することが判明した。そこで、最高ウエイトが正則と仮定した上で、無限和公式の厳密な証明を与えた。この他に、研究分担者・三好は、サーストンの不等式と回転可能葉層構造についての結果を得た。また、研究分担者・落合は、擬リーマン対称空間上の不変超関数、非可換調和振動子のスペクトルゼータ関数の特殊値、多重ゼータ値の線形関係式(井原健太郎との共同研究)、双曲3次元錐多様体上の調和ベクトル場(藤井道彦との共同研究)、擬射影平面の数論構造(加藤文元との共同研究)、ミルナーの多重ガンマ関数およびマーラー測度(黒川信重との共同研究)、対称対に対するべき零軌道(西山亨・C.B.Zhuとの共同研究)、ある微分方程式の逐次近似(服部哲弥との共同研究)、についての結果を得た。研究計画調書に記したテーマである、シンプレクティック商の不変量の構造に関して、研究代表者高倉は、鈴木太郎との共同研究を行なった。その結果、任意の単連結コンパクト単純リー群の余随伴軌道の直積からシンプレクティック商として得られる多様体について、そのシンプレクティック体積やコホモロジー交叉積の母関数を有限和の形に表す一般的な公式が得られた。これは、2次元および3次元特殊ユニタリ群に対して以前に得られていた結果の、大幅な一般化になっている。ただし今回の公式は低次元特殊ユニタリ群の場合ほど明示的でなく、和に現れる各項は、ある超幾何型の定積分の形で与えられる。一方、これらの量を無限和の形に表す公式は前年度までに得られていた。しかしながら上記の有限和公式は、無限和公式が(現在のところ)存在しないような場合、すなわち極大トーラスや放物型部分群の作用によるシンプレクティック商の場合にも適用できるものになっている。なお、上記の公式の証明は、コンパクト・リー群の既約表現のテンソル積における自明表現の重複度およびその漸近挙動を、ワイルの指標公式および積分公式を用いて解析することによりなされる。この他に、研究分担者・落合は、マーラー測度についての結果(黒川信重との共同研究)、ある種の擬リーマン対称空間上の不変超関数についての結果、非可換調和振動子のスペクトルゼータ関数の特殊値に関する結果、対称対に対するベキ零軌道に関する結果(西山亨・C.B.Zhuとの共同研究)、ある微分方程式の逐次近似とその極限についての結果(服部哲弥との共同研究)、を本年度発表した。

研究代表者高倉は、コンパクト単純リー群の余随伴軌道の直積からシンプレクティック商として得られる多様体の不変量について研究を行なった(鈴木太郎との共同研究)。例えばそのシンプレクティック体積は、ある種のコホモロジー交叉積の母関数とみなすことができる。そしてそれは、既約表現のテンソル積の不変部分空間の漸近的次元と本質的に等しい。さて、任意の単連結コンパクト単純リー群に対して上記の不変量の表す公式として、2通りのもの(有限和公式・無限和公式)が存在する。有限和公式は昨年度得られたのであるが、そこでは最高ウエイトが正則であると仮定していた。それ以外の場合については、ワイルの指標公式の再検討および超幾何積分の評価が本質的であることが明らかになったものの、依然今後の課題として残った。なお、本年度発表した3次の特殊ユニタリ群に対する論文では、階数が小さいため詳細な議論が可能であり、上記の仮定がみたされない場合も含めて明示的な公式が与えられている。一方、無限和公式は数年前に得られていたが、その導出には二重の極限に由来する微妙な困難が存在することが判明した。そこで本年度、最高ウエイトが正則と仮定した上で、無限和公式の厳密な証明を与えた。さらに、同一の既約表現に対する対称テンソル積・交代テンソル積における不変部分空間の漸近的次元についても、類似の公式が存在することがわかった。特に後者の幾何学的意味は今のところ不明だが、より統一的な見地を示唆する結果と考えられる。この他に、研究分担者・落合は、多重ゼータ値の線形関係式の対称性についての結果(井原健太郎との共同研究)、双曲3次元錐多様体上の調和ベクトル場の超幾何関数による記述(藤井道彦との共同研究)、擬射影平面の数論構造についての結果(加藤文元との共同研究)、ミルナーの多重ガンマ関数についての結果(黒川信重との共同研究)、を本年度発表した。
磁性体を含む鉱山地域における磁界変動の地上・地中同時計測とその応用に関する研究

本研究では,鉱山地帯における磁界計測システム構築している。本システムの特徴は(1)センサにはフラックゲート磁力計を用いて,(2)地上・地中で同時観測し,(3)記録装置の時刻はGPSによって同期されている。本研究期間中の2008年6月に本観測地点からわずか26kmの地点での岩手・宮城内陸地震が発生した。本地震の発生時において,地震断層運動に伴うピエゾ磁気効果による磁界変化の観測に成功した。本研究では,まず鉱山地帯における地上・地中の磁界同時計測のための計測システム構築を行った。本システムは,機器のトラブルも無く無人観測を継続している。本観測システムの特徴は,以下の通りである。(1)センサには数10Hzより低い周波数成分に着目するため,フラックゲート磁力計を用いている。(2)フラックスゲート磁力計は,地上・地中とも全く同じものを用いている。(3)記録装置はそれぞれを独立の電源によって動作しているため,電源系からの同期したノイズの影響が除かれている。(4)記録装置の時刻はGPSによって同期されている。(5)磁界変動信号ともに,温度,湿度,大気圧,電界,加速度など多くの他の信号も観測しており,これらの信号との比較検討が可能である。本研究期間中の2008年6月に本観測システムの設置地点からわずか26kmの地点でマグニチュード7.2の岩手・宮城内陸地震が発生した。これまで,観測期間中に国内外でもこのような観測点から近距離における地震に遭遇したケースはほとんどなく,非常に貴重で重要な観測データとなった。すなわち,本地震の発生時において,観測点においてP波の到達前に発震時刻と同時に変化する磁界変化の観測に成功した。関連学会で発表し,地震発生時の磁界変動について報告を行うとともに,継続してこの地震時の観測信号を解析中である。また,この同時計測された磁界変動信号から得られる差分信号を利用する技術,地中内の磁界変化を明らかにするための大規模電磁界計算コードを開発中である。鉱山地帯における地上・地中の磁界同時計測システムを用いて観測を行った。本観測システムは機器のトラブルも無く,研究期間を通して無人観測を継続できている。本研究期間中に観測地点の直近で発生した岩手・宮城内陸地震の際の磁界変化(従来,国内外でもこのような観測点の近傍で発生した地震についての観測データは非常に稀で貴重な観測データといえる)について詳細な解析を行った.・磁界数値シミュレーションとの比較により,観測信号の定性的な妥当性を示した.・日本国内の他の観測地点との比較により,地震時に観測された信号がグローバルな変化ではなく,観測地点のみで発生したローカルな変化であったことを示した.・比較的遠距離で発生した大きな地震の時には,磁界の変化が発生しないことを示し,観測された信号が磁力計の揺れによるものではない,ということを示した.これらのデータは,地震発生時にピエゾ磁気効果によって断層近傍に磁界変化が発生することを示した地震電磁界観測の分野において重要な成果と言える.本観測地点では磁界変動信号ともに,気圧,電界など他の信号も観測しており,これらの信号との比較についても続けて研究を行っている。また,この地震のいくつかの余震についても磁界変化を解析した。余震についても同様の磁場変化が観測されている場合があることを示し,発生する磁場変化が地震発生地点と観測地点の位置関係に依存する可能性がわかった.今後,更に継続的な観測研究を行うことで,これらについては明らかになっていくと考える.
SPECT画像血流情報を用いた生体内温度分布の高精度3次元逆推定

本研究では,コンピュータ・シミュレーション手法を用いて,臨床加温時の体内温度分布を非侵襲的にしかも高精度で3次元的に推定する方法の開発を目指した.以下に主な成果を示す.1.SPECT画像の血流情報を利用した3次元温度分布の推定アルゴリズムの開発まず,臨床的に撮像した複数枚のSPECT画像の2次元相対血流量分布を利用して,3次元温度分布を推定するアルゴリズムを開発した.そして,コンピュータ・シミュレーション手法を用いてファントムの3次元温度分布解析を行い,本アルゴリズムによれば,誤差約0.2°C以内で温度分布推定できる可能性のあることを確認した.2.高速3次元温度分布シミュレータの開発上述の体内温度分布推定アルゴリズムに基づき,現有の高速ワークステーション(IBM375システム)を用いて高速3次元温度分布推定用シミュレータを開発した.このシミュレータの温度分布計算部には,3次元有限要素法プログラム(MARC/MENTAT)を利用し,これに今回開発した血流量による冷却項を考慮したサブプログラムをリンクすることにより,3次元温度分布解析を可能とした.また,温度分布解析用のモデル作成部には,本補助金により導入した入出力端末カラーステーション(画像入出力装置,高性能パソコン)を用いて高速化した.3.本システムの臨床的評価新潟大学脳研究所脳神経科グループの協力を得て,脳腫瘍治療時の温度分布解析を行った.その結果,推定温度と実測温度との詳細な比較までには至らなかったが,本手法による誤差1°C以内での体内温度分布推定の可能性が確認でき,本シミュレータの臨床応用への見通しをつけることができた.以上のことから,本研究目的をほぼ達成することができ,安全かつ効果的なハイパーサーミアの実施に対して大きく寄与できたものと考えている.本研究では,コンピュータ・シミュレーション手法を用いて,臨床加温時の体内温度分布を非侵襲的にしかも高精度で3次元的に推定する方法の開発を目指した.以下に主な成果を示す.1.SPECT画像の血流情報を利用した3次元温度分布の推定アルゴリズムの開発まず,臨床的に撮像した複数枚のSPECT画像の2次元相対血流量分布を利用して,3次元温度分布を推定するアルゴリズムを開発した.そして,コンピュータ・シミュレーション手法を用いてファントムの3次元温度分布解析を行い,本アルゴリズムによれば,誤差約0.2°C以内で温度分布推定できる可能性のあることを確認した.2.高速3次元温度分布シミュレータの開発上述の体内温度分布推定アルゴリズムに基づき,現有の高速ワークステーション(IBM375システム)を用いて高速3次元温度分布推定用シミュレータを開発した.このシミュレータの温度分布計算部には,3次元有限要素法プログラム(MARC/MENTAT)を利用し,これに今回開発した血流量による冷却項を考慮したサブプログラムをリンクすることにより,3次元温度分布解析を可能とした.また,温度分布解析用のモデル作成部には,本補助金により導入した入出力端末カラーステーション(画像入出力装置,高性能パソコン)を用いて高速化した.3.本システムの臨床的評価新潟大学脳研究所脳神経科グループの協力を得て,脳腫瘍治療時の温度分布解析を行った.その結果,推定温度と実測温度との詳細な比較までには至らなかったが,本手法による誤差1°C以内での体内温度分布推定の可能性が確認でき,本シミュレータの臨床応用への見通しをつけることができた.以上のことから,本研究目的をほぼ達成することができ,安全かつ効果的なハイパーサーミアの実施に対して大きく寄与できたものと考えている.
膜電位存在下におけるイオンチャネルの機能と構造変化の１分子同時計測

イオンチャネル蛋白質は細胞内外のイオンの通り道となっている蛋白質であり、機能する際に通り道が開閉する様は1分子電流計測法によって、1分子で計測できる。また、KcsAカリウムイオンチャネルは初めて原子分解能で立体構造が明らかになったイオンチャネル蛋白質である。研究代表者らはX線1分子動態計測法を用いてKcsAカリウムイオンチャネル蛋白質の構造変化を1分子で動画計測することに成功していた。本研究ではイオンチャネル蛋白質の機能と構造変化を同時計測することを目指して、同時観測チャンバー開発、観測プローブ開発に取り組んだ。本研究では1分子電流と1分子動態の同時計測を実現するため、次の2項目の開発を行うことを目的とする。(1)同時計測チャンバーの開発を行う:X線によるバックグラウンドノイズの低い窓材料と流路形成素材を組み合わせて、ノイズの小さい観測チャンバーを開発する。(2)観測プローブである金ナノ結晶のサイズ制御・表面修飾法の確立をする:溶液中での分散、および蛋白質との反応性(反応処理速度)の向上のため、金ナノ結晶の表面修飾方法を開発する。上記目標の達成のため本年度は流路形成素材の検討、および金ナノ結晶のサイズ制御法の検討を行った。流路形成材料については材料の厚みが放射光施設でのX線照射した際にどのような背景ノイズを生じるかについて、実験し、厚みとノイズ量の相関について、定量的な解析を行った。金ナノ結晶については、真空中で金をターゲット蒸着して薄膜を作製し、ナノ加工技術を用いてパターンニングする手法の応用を行った。この際に使用する基板材料と膜厚、加工プロセスを試行錯誤し、ナノパターンニングに成功した。これらの結果は、電気科学会バイオ・マイクロシステム研究会、および日本生物物理学会にて報告した。放射光施設で試作した流路形成材料およびその基板材料についてのノイズ計測実験を行った。観測光である白色X線の照射によって観測される背景ノイズは観測画像中央付近で高く、周辺付近で低い特徴がある。これらのノイズの定量的な評価システムを確立した。このシステムを用いて流路形成材料の厚みや素材によってどのようにノイズが変化するかを計測・評価することに成功した。また、金ナノ結晶については、パターンニング技術の試行錯誤を行い、目的のナノサイズでのパターンニングに成功した。また、その結晶特性の評価方法を1粒子単位および多粒子同時評価のシステムを確立することができた。以上のことから研究計画は順調に進展していると考えている。本研究ではイオンチャネル蛋白質の1分子電流と1分子動態の同時計測を実現するため、次の2項目の開発を行うことを目的として研究を遂行した。(1)同時計測チャンバーの開発:X線照射による散乱バックグラウンドノイズの低い材料を検討し、照射領域にあたる窓材料と流路を形成する素材の双方を確定し、ノイズの小さい観測チャンバーを開発する。(2)観測プローブである金ナノ結晶のサイズ制御・表面修飾法を確立する。:観測プローブである金ナノ結晶は蛋白質と反応させる際、溶液中での分散特性、および蛋白質との反応性が重要である。これらの向上のため、分散特性・反応特性のよい金ナノ結晶の表面修飾法を開発する。上記の目標達成のため、本年度は流路形成時における流路厚(水層の厚み)とX線バックグラウンドノイズの相関について計測した。その結果X線スペクトルに応じて最適な流路厚が変化することが分かった。流路形成のためのスぺーサー厚を変化させることによって、回折点を観測できる流路厚を決定することができた。金ナノ結晶については、ナノ結晶サイズと回折点の検出効率、およびX線スペクトルの相関についてデータを取得した。様々な金属アテニュエータを用いてX線の照射条件を変更し、金ナノ結晶からの回折像を計測することによって最適なX線照射条件を決定した。これらの結果はThe 30th EUROSENSORS (EUROSENSORS XXX)、日本生物物理学会、日本生理学会、日本ー台湾ナノメディシンシンポジウムで報告した。本年度は同時計測チャンバー開発・金ナノ結晶開発ともに、X線照射スペクトルとの相関という観点から計測を行い、それぞれ最適な条件を見出すことができ、次年度の開発へ向けて重要な指針が得られたため。本年度は、同時計測システムの構築を目指して、昨年度選択した素材・流路形成プロセスに加えて、電極の配置位置を検討する。電極材料・厚み、およびその配置位置と溶液抵抗の相関を検討することにより、適切な電極設置位置を決定することを目指す。金ナノ結晶については昨年度確立した評価システムを用いて粒子を作製し、1分子動態計測を行う。結果をフィードバックすることで、適切な作製プロセスを決定することを目標とする。昨年度に計測したX線スペクトルと観測チャンバー流路厚、金ナノ結晶サイズの相関データに基づいて、開発を継続する。観測チャンバーについては作成プロセスを一部変更して最適な流路厚で観測チャンバーを作製する。金ナノ結晶についてはサイズ制御法を用いてサイズを大きくし、表面修飾を行うことで観測プローブの分散特性を向上させる方法を見出す。
二次性血球貪食症候群におけるヘムオキシゲナーゼー1の研究

小児2次性血球貪食症候群は高い致命率を有する疾患であり病態の解明が必要である.血球貪食症候群は過剰な免疫反応が原因であるが,本研究ではヘムオキシゲナーゼ-1の免疫制御機構に着目し小児血球貪食症候群にけるヘムオキシゲナーゼ-1の研究を行った.小児血球貪食症候群では他の感染症より血清中ヘムオキシゲナーゼ-1は高値を示し,新たなバイオマーカーとして活用しうる可能性がある.小児2次性血球貪食症候群は高い致命率を有する疾患であり病態の解明が必要である.血球貪食症候群は過剰な免疫反応が原因であるが,本研究ではヘムオキシゲナーゼ-1の免疫制御機構に着目し小児血球貪食症候群にけるヘムオキシゲナーゼ-1の研究を行った.小児血球貪食症候群では他の感染症より血清中ヘムオキシゲナーゼ-1は高値を示し,新たなバイオマーカーとして活用しうる可能性がある.二次性血球貪食症候群は過剰な活性化状態に陥ったT細胞/単球・マクロファージがもたらす高サイトカイン血症が病態の主因であり,中枢神経症状,播種性血管内凝固症候群をきたす致命的症候群である.これまで二次性血球貪食症候群の発症機序について研究を進め,小児感染症関連血球貪食症候群におけるT細胞抑制性補助シグナルレセプターであるcytotoxic T lymphocyte-associated antigen4(CTLA-4)の遺伝子多型を解析し, 1)T細胞抑制作用が弱くなる多型が患者群で多いこと, 2)T細胞抑制作用が弱くなる多型で臨床症状・検査値が重症であること,を明らかにした.この結果から,発症機序解明のため,二次性血球貪食症候群における免疫応答制御機構のさらなる研究が必要であると考えた.近年,細胞を酸化ストレスによる細胞障害から守る細胞保護タンパクとして研究されてきたヘムオキシゲナーゼ(heme oxygenase ; HO)のなかで,その誘導酵素であるHO-1は細胞保護のみならず,炎症・免疫制御に関与していることが明らかになった.そこで二次性血球貪食症候群におけるHO-1について解析し,二次性血球貪食症候群におけるHO-1による炎症・免疫応答制御の関与について検討することとした。二次性血球貪食症候群におけるHO-1遺伝子GTリピート数の多型について明らかにする目的で正常コントロール群と患者群での遺伝子多型頻度を検討するとともに,臨床症状,臨床検査値との相関について解析中である。二次性血球貪食症候群は過剰な活性化状態に陥ったT細胞/単球・マクロファージがもたらす高サイトカイン血症が病態の主因であり,中枢神経症状,播種性血管内凝固症候群をきたす致命的症候群である.これまで二次性血球貪食症候群の発症機序について研究を進め,小児感染症関連血球貪食症候群におけるT細胞抑制性補助シグナルレセプターであるcytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4(CTLA-4)の遺伝子多型を解析し,1)T細胞抑制作用が弱くなる多型が患者群で多いこと,2)T細胞抑制作用が弱くなる多型で臨床症状・検査値が重症であること,を明らかにした.この結果から,発症機序解明のため,二次性血球貪食症候群における免疫応答制御機構のさらなる研究が必要であると考えた.近年,細胞を酸化ストレスによる細胞障害から守る細胞保護タンパクとして研究されてきたヘムオキシゲナーゼ(heme oxygenase; HO)のなかで,その誘導酵素であるHO-1は細胞保護のみならず,炎症・免疫制御に関与していることが明らかになった.そこで二次性血球貪食症候群におけるHO-1について解析し,二次性血球貪食症候群におけるHO-1による炎症・免疫応答制御の関与について検討することとした。本研究では小児血球貪食症候群の病態にヘムオキシゲナーゼ-1が関与しているという仮説を検証するためその遺伝子多型,血清ヘムオキシゲナーゼ-1値について検討した.ヘムオキシゲナーゼ-1遺伝子多型は従来検討されているリピート数について,患者群43例.正常コントロール群100例について検討した..また,血球貪食症候群39例の発症時血清についてヘムオキシゲナーゼ-1値を測定した.遺伝子多型については患者群と正常コントロール群に有意差はみられず,遺伝子多型と臨床症状,検査値に有意な相関はみられなかった.血清ヘムオキシゲナーゼ値は対照ウイルス感染症群(RSウイルス感染症,A型インフルエンザウイルス感染症)と比較しそ高値を示した.また.血清LDH値.可溶性IL2レセプター値と相関がみられた.検討した患者群に死亡例はなかったため予後と血清ヘムオキシゲナーゼ値との相関は明らかではなかったが,小児血球貪食症候群において血清ヘムオキシゲナーゼ値は臟器障害の程度と相関し,重症度の指標となる可能性が示唆された.小児血球貪食症候群の重症度は自然治癒するものから造血細胞移植を必要とするものまで様々であり,診断後治療方針の決定に重症度予測が必要である.現在までのところ小児血球貪食症候群の重症度マーカーとして血清フェリチン値,可溶性IL2レセプター値が報告されているが血清ヘムオキシゲナーゼ値も重症度の指標となり治療方針決定に有用であると思われた.
局所的構造変化と磁気状態および超伝導特性に関する研究

本研究では、μSR、核磁気共鳴法(NMR、NQR)を用いてCu,La-スペクトルの共鳴周波数、線幅、磁気暖和時間等を測定することにより、La_<2-x>Sr_xCuO_4系のx=0.12付近に見られる「狭い領域で超伝導のに消失」と「極めて狭いホール濃度範囲において出現する磁気秩序状態」についての微視的起源を解明することを目的とした。我々は、La-Sr系でx=0.115付近の狭い範囲で、La-Ba系と同様に超伝導抑制と磁気秩序状態が現れることを目的とした。しかし、この系では低温での構造転移は観測されず、一連の物質異常を構造相転移に伴うバンド分裂による電子状態密度の減少に求めるモデルでは難点があることを示唆した。この系での原子レベルでの局所的構造変化あるいは格子系のダイナミックスの変化があることをスピン相関らおよぼす効果、Cu-O面の電子状態が格子系のもたらす"disorderness"により、dスピン-軌道相互作用の変化の知見を得ることにより、強相関電子系の金属状態と高温超伝導波動関数の性格を議論した。結晶の乱雑さに起因するスピン軌道相互作用の増大は1軸性反強磁性状態を作るとの理論的考察があり、もしこの相互作用が十分大きい場合はd波超伝導を大きく抑制するので、磁気状態を明らかにすることにより、La系における超伝導波動関数の対称性を特定できる可能性が指摘されている。従って、低温構造転移あるいはフォノンのダイナミックスに異常と、μSR実験等で示された磁気秩序とその微視的相互作用の起源を明らかにすることが重要である。
地域のエネルギー効率向上に資する新規熱源システムの開発

本研究では、瀬戸内地域に点在する調整池や貯水池等の"貯留水"の持つ未利用熱を建物の空調用熱源として活用する新たなシステムの開発のため、特にその性能に対して影響が大きい"熱源温度"を予測するシミュレーションプログラムを作成した。これを用い、年サイクルでどのような運転を行うのがエネルギー消費量の削減に有効かを明らかにした。深さ5m程度の調整池や貯水池(貯留水と呼ぶ)の持つ未利用熱をヒートポンプの熱源として活用する新規熱源システム(RSHPシステムと呼ぶ)の開発を目指し、本年度はヒートポンプからの放熱を貯留水に与えた際の自然対流による鉛直混合現象のモデル化について取り組んだ。既往の研究により、自然状態の貯留水における上下方向の混合現象に対しては、「連行則」が適用できることがわかっている。これは、秋から冬にかけて温度成層から均一な温度場に移行する際に、水表面が冷却され発生する自然対流による混合の程度(連行係数)が、成層安定度に対する自然対流強度の比であるリチャードソン数の-1乗に比例することを意味する。本研究では、大気や水域の自然状態で実証されたこの関係がRSHPシステムの放熱過程に適用できるかを実験により検証した。1)模型実験システムの構築:底面積0.1m2、高さ2mの透明塩ビ板製の鉛直水柱模型を作成した。中には水を充填し、夏季の温度成層相当の低温/高温の二層構造を与えた状態で、ヒートポンプからの放熱を模擬した底部からのヒーター加熱を行う際の水温変化を詳細に測定するシステムを構築した。2)モデルの適用性の検討:実際の運用を想定した温度条件やヒーター加熱量を設定し、自然対流による鉛直混合の過程をリチャードソン数と連行係数の関係で示した。その結果、既往の研究では不明であったRi=100300の範囲についても連行則を適用できることが示された。本研究では、貯留水(瀬戸内地域に点在する深さ5m程度の調整池や貯水池を指す)の持つ未利用熱をヒートポンプの熱源として活用する新規熱源システム(RSHPシステム)の開発を目的とし、実使用時のシステム性能への影響が大きい「熱源温度」の変動を簡便に予測するシミュレーションプログラムを作成した。貯留水は基本的に流入/流出による交換が少ない停滞性水域であるため、建築物または街区の冷房/暖房用熱源の利用を想定した場合、河川水や海水等の移流性の熱源に比べ、ヒートポンプの運転および停止により熱源温度の変動が大きいと予想される。本研究では、自然状態の貯留水において、秋から冬にかけて発生する水面から下方向の自然対流による鉛直混合現象を相似則で表した「連行則」を、ヒートポンプの放熱により発生する自然対流に対して適用することでプログラムの簡略化を図った。具体的には、数条件のヒートポンプ運転/停止スケジュールを与えたときの熱源温度の変動を1時間毎に計算し、年間の熱源温度挙動を予測した。夏季に冷房、冬季に暖房を行う「基本条件」では、従来の空気熱源方式と比較した省エネルギー率は、暖房期間に負の値を示し、年間でも省エネルギー効果はほとんどみられなかった。これに対し、冬季にも冷熱利用を行う「冷熱源利用条件」では、年間の省エネルギー率は約12%まで向上した。今回の計算の範囲では、一日の運転・停止スケジュール、特に停止時間の違いによる熱源温度の回復力としては大差が現れなかった。今後の実システム化に向けては、地域性や貯留水のもつ回復力に応じた運用により、貯留水の省エネルギー効果の向上が期待できると考えられる。本年度は模型実験システムを構築し、当初予定した実験とその考察は全て終了した。ただし、実験では面ヒーターを用いて鉛直方向の放熱過程にのみ着目してきたが、実際のシステムにおいては熱交換器の設置間隔により水平方向への拡散も考慮する必要があるため、今後は発熱方法を変えるか、模型に改良を加えるなどして、より現実に即したデータの取得に取り組みたいと考える。建築環境・設備当初の研究計画とおり、次年度はまず熱源温度予測プログラムの構築に取り組む。貯留水温度に影響を与える要因は、1水面での短波・長波放射や潜熱・顕熱交換量等の熱授受、2短波放射の水中透過、3流出入、降水等の質量の授受、4風応力や自然対流による混合に大別できる。本研究では、RSHPシステム使用時の熱源温度を簡便な手法で予測することを目的に、14の各要素の他、5貯留水底部での放熱/採熱を考慮した数値計算プログラムを開発する。具体的には、鉛直一次元の温度成層モデルを考える。基本的には上記15の境界条件を与えたときの上下方向の熱移動と混合を解く。このとき、自然対流または風応力による乱れと重力安定度がつりあうように混合量を逐次算出し、各層の境界面位置を更新する。夏にRSHPから放熱するときの放熱層における混合量の算出にH26年度の模型実験で得たパラメータを使用する。

以上のプログラムを用いて、夏季に放熱、冬季に採熱を与えた場合の熱源温度の年間挙動を計算し、自然状態での温度と比較した放熱/採熱時の上昇/下降度を確認する。また、運転停止による温度回復の度合いについてもパラメータとなる気温や風速との関連性から考察する。また、地域に固有の条件(気象条件,貯留水深さ)や運用条件(放熱/採熱出力,日運転時間)をパラメータとして変更したときの年間熱源温度および熱利用ポテンシャルを算出し、RSHPシステムに適した立地条件を明らかにするとともに、空気熱源方式に比して高い効率で運転するためにはどのような運用が適切かを考察する。昨年度、追加で検討すべき事項が明らかになったが、時間的な制約により実験の実施には至らなかったため。昨年度の残金は、追加実験の実施のための準備費用、特に多点温度センサーの購入に充てる予定である。
スキー場を活用した半自然草原の保全・再生のための植生学的研究

スキー場には,在来の草原生植物を数多く含む良好な半自然草原だけでなく,コヌカグサなどの外来牧草が優占する草地など問題のある植生も広く認められた.良好な半自然草原は,草原(採草地)由来のスキー場,かつ,地形改変が行われていない部分に認められ,一方,外来牧草優占群落は地形改変が行われた場所に多かった.外来牧草群落の成立した造成法面において草原再生実験を予備的に実施したところ,自然侵入は期待できないが,人為的な播種によって導入可能であることが示唆された.スキー場には,在来の草原生植物を数多く含む良好な半自然草原だけでなく,コヌカグサなどの外来牧草が優占する草地など問題のある植生も広く認められた.良好な半自然草原は,草原(採草地)由来のスキー場,かつ,地形改変が行われていない部分に認められ,一方,外来牧草優占群落は地形改変が行われた場所に多かった.外来牧草群落の成立した造成法面において草原再生実験を予備的に実施したところ,自然侵入は期待できないが,人為的な播種によって導入可能であることが示唆された.スキー場を活用して「半自然草原の保全と再生」を実現するには,(1)良好な半自然草原を維持しているスキー場の分布およびその自然的/社会的な条件の把握,(2)好ましくない植生(牧草優占)をもつスキー場における半自然草原の再生手法の開発,以上の2点が必要である.本研究ではこの2点を目的として,兵庫県北部(但馬地方)のスキー場草原において植生等の調査と草原再生のための実験を行うものである.21年度は,現地の植生とフロラの把握,およびスキー場の自然的/社会的条件の把握を重点的におこなった.調査対象地は,良好な半自然草原を維持している「アップかんなべスキー場」と,かつては半自然草原であったが現在は地形改変を全面的に受けて牧草優占となっている「ミカタスノーパーク」とし,植生およびフロラ調査を実施した.調査時期は夏季秋季とした(春季は22年度に持ち越し).また,スキー場の来歴や管理手法を把握するために,聞き取り調査および地形図・空中写真の判読をおこなった.調査の結果,全面的に地形改変を受けたミカタスノーパークでも,立木周辺など,局所的に地形改変を免れた箇所があり,そこに草原生の希少植物が残存していることが確認された.このことは,大規模な地形改変を受けたスキー場であっても,草原再生のソースが得られる可能性があることを示すものである.また,ゲレンデ内の植物の分布と,ゲレンデ管理の方法(特に冬季の雪面硬化剤散布箇所)との間に対応がみられる可能性が示唆された.このことは,ゲレンデのどの位置で優先的に草原再生をおこなうかを検討する上で有益な知見につながる可能性がある.雪面硬化剤の影響は,土壌環境の変化を通じて植生に及ぼされると考えられ,今後,詳細な分析が必要である.21年度は,上記の調査と並行して,草原生植物の種子採取をおこなった.得られた種子は,22年度以降の実験に供する予定である.スキー場を活用して「半自然草原の保全と再生」を実現するには,(1)良好な半自然草原を維持しているスキー場の分布およびその自然的/社会的な条件の把握,(2)好ましくない植生(牧草優占)をもつスキー場における半自然草原の再生手法の開発,以上の2点が必要である.本研究ではこの2点を目的として,兵庫県北部(但馬地方)のスキー場草原において植生等の調査と草原再生のための実験を行うものである.22年度は,21年度に引き続き,良好な半自然草原を維持している「アップかんなべスキー場」と,かつては半自然草原であったが現在は地形改変を全面的に受けて牧草優占となっている「ミカタスノーパーク」において,現地の植生とフロラの把握のための調査を実施した.フロラ調査の調査時期は春季のみとし,21年度の調査と合わせて通年調査とした.植生調査は夏季から秋季に実施し,反複数を増やすとともに,21年度調査で雪面硬化剤等と植生との関連が示唆されていたことから,土壌のサンプリングをおこなった.フロラ調査の結果,新たにアップ神鍋スキー場において絶滅危惧種を数種確認した.現段階でまだ未同定の植物標本があるが,23年度夏までには同定を終了し,フロラリストを紀要等の媒体にて公表する予定である(公表を控えるべき絶滅危惧種を除く).植生調査結果と土壌調査結果については現時点では分析中のものがあるため,分析完了後にこれらのデータを解析し,植生と土壌環境(雪面硬化剤の影響等)を把握することとする.22年度は,播種実験が実施できなかったため,23年度にこれを行うこととする.スキー場を活用した「半自然草原の保全と再生」の可能性を検討するため,(1)良好な半自然草原(草原生の絶滅危惧種を含むススキ草原)を維持しているスキー場の分布およびその自然的/社会的な条件の把握,(2)好ましくない植生(牧草優占)をもつスキー場における半自然草原の再生手法の開発,の2点を目的として,兵庫県北部の3つのスキー場(A,B,C)において植生調査とフロラ調査を実施し,旧版地形図や空中写真の判読と聞き取り調査により植生と管理の来歴を調べた.目的(1)の「良好な半自然草原が成立し維持される条件」として,スキー場開設以前にも草地として利用されていた場所であること,かつ,重機による造成(地形改変)をうけていないことの2点が必要であることがあきらかとなった.

森林由来のスキー場Cでは草原生植物の種数が少なく,絶滅危惧種は含まれなかったのに対し,草地由来のスキー場AおよびBでは,多様な草原生植物が生育し,絶滅危惧種が数種ずつ含まれていた.ただし,全面的に重機による地形改変をうけているスキー場Bでは,絶滅危惧種は特定の局所に分布しているのみで,植生としての広がりがほとんどなかった.一方,未造成部分の多いスキー場Aでは,その範囲に良好な植生がひろがっていた.管理内容(草刈りや火入れの時期・頻度)と植生の関係については,スキー場Aでカヤ場と同様の管理が行われていることがわかったが,この管理が必須のものかを判断するには,より多くのスキー場において調査を実施する必要がある.雪面硬化剤と草原植生の関係についても十分な答は得られず,今後の課題となっている.目的(2)の「スキー場における半自然草原の再生手法」については,実験が大幅に遅れ,現段階では十分な知見は得られていない.今後も実験および調査を継続し,再生手法を確立する必要がある.
メタボリックシンドローム病態形成におけるチロシンホスファターゼ1Bの役割

チロシン脱リン酸化酵素の一つであるPPTP1Bは、インスリン受容体やIRS-1を脱リン酸化することで、インスリン抵抗性を引き起こす。我々は、高ブドウ糖および高インスリン培養肝細胞や、高果糖食負荷ラット肝臓において、PTP1Bの発現が亢進し、PTP1Bがインスリン抵抗性の原因として重要であることを報告してきた。さらに、PTP1BがPP2Aを活性化し、活性化したPP2AがSP1を活性化することで、SREBP-1の転写を刺激してSREBP-1発現を増加させることを奉告し、PTP1Bがインスリン抵抗性の原因としてだけでなく、高中性脂肪(TG)血症の原因にもなることを示した。PTP1BはそのC末端を介してendoplasmic reticulum(ER)に局在しており,この局在がPDGF受容体の脱リン酸化に重要と報告されている。しかし、我々の検討ではインスリン受容体の脱リン酸化に関してはPTPIBのER局在は必要なく、PTP1BのER局在の意義は不明である。そこで、PTP1BのSREBP-1発現刺激作用におけるER局在の意義について検討した。PTP1Bwild type(WT)、およびERに局在できないC末端欠損変異体(ΔCT)を発現するアデノウイルスを作成し、Fao肝細胞に過剰発現させ比較検討した。さらに、これらのウイルスをマウス尾静脈より注射し肝臓に発現させ、invivoにおいても検討した。Fao細胞およびマウスにおいて、3種のPTP1Bともインスリンシグナルを抑制し、インスリン抵抗性を惹起したことより、インスリンシグナルにおいては、PTP1Bの細胞内局在は重要でないと考えられた。WT過剰発現によりSREBP-1cの発現が増加したが、ΔCTでは増加しなかった。これらのSREBP-1発現増加作用は、PTP1BがPP2Aと結合しその活性を上昇させるかによると考えられた。さらにマウスのおける検討でも同様であった。GST融合タンパクを作成した検討では、GST-WTおよびGST-ΔCTはともにPP2Aをpull downし、PTP1BとPP2A.との結合部位は、C末端ではないと考えられた。そこでΔCTにCAAXmotifを付加し、細胞膜やERに局在させた変異体(ΔCT-CCAX)のアデノウイルスを作成し検討したところ、PP2Aと結合し活性を上昇させた。以上より、PTP1Bの細胞内局在が、PP2Aとの結合に重要であると考えられた。さらに、PTP1BがPP2Aを活性化し、活性化したPP2AがSP1を活性化することで、SREBP-1の転写を刺激してSREBP-1発現を