hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オプティカルトラッカーを用いた高精度インプラント光学印象システムの開発

本研究で独自に考案したインプラント体の位置姿勢計測アルゴリズムを用いることで、計測機器や計測対象である患者の動きに依存せずに、また短時間で複数のインプラント体の位置関係を計測することが可能となった。さらに、製作したシステムを用いてインプラント対の位置関係を計測し再現した結果から、CAD/CAMにて臨床上許容できる精度で上部構造のフレームワークを製作することが可能となった。本研究の目的は、顎骨に埋入された口腔内のインプラントの位置関係を、オプティカルトラッカーにて非接触で光計測するシステムの開発である。本システムにより、印象採得、作業用模型製作を行わずに計測が行えるため、従来のインプラント印象法で生じる、印象材料の弾性ひずみ、石膏の硬化膨張などを原因とする「ひずみ」を回避できると考える。オプティカルトラッカー(Micron Tracker2 Sx60, Claron Technology)は、両眼カメラにより専用マーカーの位置姿勢を計測することができる。本年度は、はじめに、本システムの基盤となるMicron Tracker2 Sx60の計測精度の検証を行った。また、インプラント位置姿勢の計測ジグの製作を行った。計測ジグは、CAD/CAMによりチタンブロックを切削加工して製作し、専用マーカーを塗装した。さらに、製作したジグの精度検証を行った。さらに、本システムにより、インプラント位置関係を計測した結果をもとに、仮想空間上にインプラント位置関係を再現し、インプラント体の三次元画像を描画するソフトウェァの開発も行った。本システムと、従来の印象法との精度比較も行った。これらの成果を、国内外の学会にて発表した。本年度の研究の結果、模型上ではあるが、従来の方法に代わる高精度なインプラント光学印象法として、使用することができるようになった。来年度は、臨床応用を中心に研究を准め、さらには、既存のインプラント上部構造製作システムへの応用も試みる予定である。オプティカルトラッカー(Micron Tracker2 Sx60,Claron Technology)は、両眼カメラにより専用マーカーの位置姿勢を計測することができる。本年度は、はじめにインプラント位置姿勢の計測ジグの製作を行った。インプラントアナログを埋入した計測用石膏模型を製作し、本システムを用いて、インプラント位置関係を計測した。計測結果をもとに、本研究独自に開発したソフトウェアを用いて、仮想空間上にインプラント位置関係を再現した。このソフトウェアを使用することで、計測結果からインプラント体の相対的位置関係が算出できる。さらに、インプラント上部構造のフレームワークをCAD/CAMにて製作し、精度検証を行った。これらの成果を、国内の学会にて発表した。本年度の研究の結果、本システムを用いることで、作業用模型を製作せずに、すべてデジタルデータで上部構造のフレームワークを製作することが可能となった。また、その精度は臨床上許容できるものであることを確認した。今後は、光学印象精度を高め、臨床応用していくことを試みる予定である。
スーパハイビジョン用エンコーダＬＳＩの研究

スーパハイビジョン(7680x4320@60fps)は現行のハイビジョン(1920x1080@30fps)と比べ16倍の画素数と2倍のフレーム数を扱うこととなり、スループットでは32倍の速度向上を図る必要がある。エンコーダにおいては、演算量は100倍以上となり、現在の技術の延長では、1チップで実装することは極めて困難である。本研究では、画像符号化の新標準であるHEVC(H.265)方式を対象に、各コンポーネントのアルゴリズム、アーキテクチャ、論理回路設計までの研究を行い、チップとして300MHzで8kx4k画像を60fpsで動作させることが可能なことを確認し、当初の目標を達成することができた。スーパハイビジョン(7680x4320@60fps)は現在のハイビジョン(1920x1080@30fps)に比べ16倍の画素数と2倍のフレーム数を扱うこととなり、スループットでは32倍の速度向上を図る必要がある。特に、エンコーダにおいては、演算量は100倍以上、メモリバンド幅も50100倍となり、現在までに開発された技術の延長では、高スループットを保証した下で、1チップで実現することは不可能である。本提案では、300MHzで8kx4k@60fpsを動作させ、エンコード可能な1チップLSIが実現できることを目標に、アルゴリズムから回路実装までの研究を行った。本年度は、エンコーダの性能を決める主要な機能である、イントラ処理、動き予測処理、DRAMインターフェイスに関して、アルゴリスムとアーキテクチャの研究を行い、エンコーダの性能である(7680x4320@60fps)を画質を保証して実行できることを確認した。本年度は以下の成果を得た。49%の演算量削減を行った。ハードウエアに向いたアルゴリズムであり、回路設計を開始し、EVCのイントラ予測機能においては、エンコーダは最適な符号のモード選択のために、RDO(レートデストーションの最適化)を使用している。本研究ではハードウエア化に適し,約30%の計算時間を削減できるRDOアルゴリズムを開発した。HEVCのイントラ予測に対して、レベルとモードフィルタリングに基づくアルゴリズムを開発し、約55%の演算量削減を行った。現在、アーキテクチャ設計を完了し、回路設計中である。イントラ予測のモード判定に関して、オールゼロブロックの検出を行うことで高速化を行い、エンコーダの計算量を53%73%削減した。また、DRAMインターフェイスに関して、DRAMと動画エンジン間のデータ転送量削減のために、データ圧縮手法を新たに考案し、従来法と比べて、約13%のデータ量を削減した。特に、エンコーダにおいては、演算量は100倍以上、メモリバンド幅も50100倍となり、現在までに開発された技術の延長では、高スループットを保証した下で、1チップで実装することは極めて困難である。本研究では、画像符号化の新標準であるHEVC方式を対象に、300MHzで8kx4k画像を60fpsで動作させ、エンコード可能なLSIが実現できることを目標に、アルゴリズムから回路実装までの研究を行った。本年度は最終年度であり、エンコーダの性能を決める主要な要素である、イントラ予測処理、インター予測処理、インループフィルター、CABAC, DRAMとのインターフェイス処理に関して、新アルゴリスムの開発とハードウエア向けアーキテクチャの設計を行い、論理回路設計を行うことで、目標とする(7680x4320@60fpsを画質を保証して実行できることをシミュレーション上で確認した。

各コンポーネントの開発に基づき、8Kx4K@60fpsを400MHzで実行するエンコーダチップの見積ったところ、ロジック回路で約4500Kゲート、SRAMは約750Kゲートでエンコーダのチップを実装できる見込みを得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。電子機器26年度が最終年度であるため、記入しない。イントラ処理8k UHDTV向けのイントラ予測に対するアルゴリズムを開発し、とキーとなる機能(高速RDO処理、予測方向の絞り込み、予測処理)のハードウエア設計を行った。Hadamard Transform AbsoluteDifferenceベースのコストを用いることで、ブロックサイズを5種類から2種類に絞り込み、予測方向を34から9に絞り込む方法を開発した。この結果、平均符号量の増加率は2.5%未満であり、シミュレーションによる時間でも50%以上の高速化を達成した。(2)8KUHDTV (7680x4320@48fps)を実行できる動き予測処理処理に対して、IME(整数動き予測)とFME(小数動き予測)のアルゴリズムとアーキテクチャを開発した。IMEはサーチ領域を縦±211、横±106の範囲に設定し、PSNRもJMとほぼ同じ値を保ち1.59Gpixel/sで実行できることをチップ試作により確認した。チップは40nm/1.1Vで試作し、ロジック1639Kゲートとメモリ552KBであった。FMEはアルゴリズムとそのアーキテクチャを開発した。チップは65nm/1.2Vで試作し、回路規模は1183Kゲート(ロジック)と19.2KB(SRAM)であり、消費電力は198.6mW、0.2nJ/pixelであった。DRAMインターフェイスRAMとエンコーダエンジン間のデータ通信量を削減のために、DPCMに基づく高効率なロスレスなデータ圧縮法を考案した。データ通信量は約57%削減でき、データ圧縮率は2.49であった。8kx4k@30fpsのエンコーダを実現するに必要な論理回路は、54.2Kゲート(コンプレッサ)と46.0Kゲート(デコンプレッサ)の回路であった。本年度は計算機シミュレーションより最適なアルゴリズムとアーキテクチャ設計を行うことを目標として進め、当初の目的は達成した。QFTV(4kx2k)に対して、メモリバンド幅を従来技術と比較して、60%削減できる方式を提案してきたが、スーパハイビジョン(8kx4k)では、QFTVに比べて4倍の高スループットを保ちながら、更に50%削減する方式を考案せねばならない。そこで、以下の2つの大きな課題を解決し、メモリバンド幅を削減した高性能予測エンジンの開発を行った。(1)メモリバンド幅を削減した高性能動き予測エンジンの開発階層的探索手法を提案し、解決を図ることを考えた。階層的探索手法では、粗いピクセルから細かいピクセルレベルまでの階層的なサンプル画像を用意し、MEを段階的に実行することで、高速な処理が可能となる。具体的には(A)各階層における参照サンプル画像のデータの依存性と異なる階層間のデータの依存性を考慮して、参照サンプル画像の最適化を図る。DRAMには最適化されたデータを格納することで、約60%のメモリバンド幅削減が可能であった。(B)演算量とメモリバンド幅を更に削減するために、各階層に演算の打ち切り(ターミネート)手法を導入した。(C)小さな動きの画像や複雑な画像をもつフレームはレベル0の探索を、大きな動きのあるフレームは高位レベルの探索を行い、予測手法を導入することで、各階層での演算を早めに打ち切れることが可能となった。(D)
太陽風速度の発展過程の研究

1.SOHO/LASCO CMECatalogue中のリムCMEの加速度と速度との間の線形の関係を用い、太陽からおおよそ20太陽半径以内の「背景の」太陽風速度を推定した。得られた「背景の」太陽風速度の速度は、赤道面から20度以内の低緯度においてはおよそ100-700km/sの範囲に分布し、20太陽半径以内で太陽風は1AUでの値の近くまで加速されているものの、地球軌道付近の太陽風速度(約250-700km/s)に比べて遅い傾向があり、一部は20Rs(Rsは太陽半径)以遠でも追加の加速があることを示していると考えられる。近年「ひので」によって観測された、コロナの噴出し口で100km/sという速度とも整合している。得られた太陽風速度は高緯度に行くに連れ高速となる傾向が見られた。2.太陽風の加速に大きな役割を果たしていると考えられるMHD波の存在を、タイプIIIバーストの8MHz、23MHz、31MHz付近の複数のピークによって示した。これらの周波数に対応するプラズマ密度は、近年のシミュレーションによって示された、MHD波のエネルギーが熱と運動に変化する高度およそ1.7Rs,1.3Rs,0.8Rsのプラズマ密度と一致していた。これは圧縮性のMHD波によるプラズマ密度ゆらぎによってラングミュア波が効率的に電磁波に変換されたためと考えられる。3.軸がトーラス状のフラックスロープでモデル化されるCMEについて、ACE衛星および火星探査機「のぞみ」の2つの探査機による観測からモデルフィッティングを行った結果、太陽の北半球起源のCMEが赤道を越えて南半球に向かって広がっていることが示された。1.SOHO/LASCO CME Catalogue中のリムCMEの加速度と速度との間の線形の関係を用い、太陽からおおよそ20太陽半径以内の「背景の」太陽風速度を推定した。太陽から放出された直後のCMEについて加速度と速度との間に線形の関係がある場合を用い、太陽からおおよそ20太陽半径以内の「背景の」太陽風速度を推定した。使用データはSOHO/LASCO CME Catalogue中のリムCMEの速度と加速度である。信頼性の高い値を用いるため、位置の計測が5点未満のCMEやhalo CMEは解析から除外し、東か西の縁上の特定の緯度ごとに、ある一定の期間中(14日または7日)に発生したCMEについて、CMEの初速度に対する加速度の回帰直線を求め、「背景の」太陽風速を求めた。回帰直線を求めるに当っては、初速度、加速度それぞれの誤差を考慮し、観測値と理論式の差を自乗してそれぞれの誤差の自乗和(速度の誤差は一次式の係数をかけた後に自乗)で割ったものの総和が最小となるように決めた。この総和が自由度N-2(NはCME個数)のカイ自乗分布の信頼水準99%の信頼区間に入れば「線形の関係あり」と判定した。得られた「背景の」太陽風速度の誤差は自由度2のカイ自乗分布の信頼限界とした。誤差が100%を超える場合もあるが、こうして得られた太陽から20太陽半径以内の「背景の」太陽風速度は、1998年から2003年までの解析期間中、低緯度(赤道面から20度以内)ではおよそ100-700km/sの範囲に分布していた。これは地球軌道付近の太陽風速度(通常250-700km/s)に比べて低速側へ広がっていることがわかる。低緯度(20度以内)、中緯度(25-65度)、高緯度(65度以上)の結果を比べると、高緯度ほど高速となる傾向が見られた。同時期の惑星間空間(1AU)の観測と一致する場合もあるが、低速側へずれることも多かった。

これが太陽近くの太陽風速を正しく反映しているとするならば、20太陽半径以内で太陽風は1AUでの値の近くまで加速されており、一部は20太陽半径以遠でも追加の加速があることを示していると考えられる。太陽風の加速に大きな役割を果たしていると考えられるMHD波の存在を、太陽半径の数倍程度の距離におけるタイプIIIバーストの強度変動によって示した。東北大学惑星プラズマ大気研究センター飯舘観測所において0.5秒ごとに周波数分解能35.7kHzで観測された帯域15-40MHzのタイプIIIバーストのスペクトルから背景ノイズを差し引き、2秒平均してスペクトルの揺らぎを消すことにより、データ中から18MHz、23MHz、31MHz付近に複数のピークを検出した。これらの周波数に対応するプラズマ密度は、近年のシミュレーションによって示された、MHD波のエネルギーが熱と運動に変化する高度のプラズマ密度と一致していた。これらのピークのプラズマ周波数は太陽からの距離およそ1.7Rs、1.3Rs、0.8Rs(Rsは太陽半径)に対応する。ピーク周波数は現象ごとに異なっていた。タイプIIIバーストは、太陽フレアなどに際して加速された電子ビームによって励起されるラングミュア波の周波数がその場のプラズマ周波数またはその2倍となったときに電磁波に変換され放射される現象であり、電磁波への変換には波の進行方向に対し密度が増加する必要があるが、これは圧縮性のMHD波によるプラズマ密度の空間変化によって可能となると期待される。今般観測されたピーク周波数は、太陽風の加速に必要な大振幅のMHD波が圧縮波になって壊れてゆく姿を捉えていると考えられる。太陽出発時から惑星間空間に至るまで追跡が可能なCME(コロナルマスイジェクション)は、太陽風速度の発展を考える上で大きな役割を果たす現象である。中でも、太陽表面のプロミネンス消失等で発生するロープ状にねじれた磁場構造は、惑星間空間に放出された場合、フラックスロープと呼ばれる3次元的な構造を持ったマグネティッククラウドとして観測される。近年、軸がトーラス状のフラックスロープモデルが用いられるようになってきたが、パラメタの自由度が増えているため、1点観測でのフィッティングの妥当性を検討する必要があった。本研究では、1999年4月16-17日にACE衛星および火星探査機「のぞみ」の2つの探査機による観測から、トーラス型磁気ロープモデルの妥当性を調べた。この日の現象は、ACE衛星のみの観測によればトーラス南端を探査機が通過したものと解釈されていたが、今回のフィッティングの結果は、探査機がトーラスの北端を通過したと考えた方が、下端を観測したと考えるよりも観測とよく合うことを示していた。やや北よりに位置していた「のぞみ」がトーラス中心軸より外側の部分、南寄りだったACEがトーラスの内側寄りの部分を通過する形となったため、両者で磁場東西成分が逆向きであったことが説明できるようになった。また観測時間も2つの探査機による観測時刻をほぼ再現できた。探査機がトーラス北端を通過したと言うことは、トーラス中心は黄道面より南側にあったことになる。この磁気ロープの発生元と考えられている4月13日のフィラメント消失は北半球の現象であった。このような現象は太陽風と太陽面現象の対応付けに重要な情報を与えてくれるものである。
天然由来アミノ酸を用いた環境にやさしい3d-4f錯体磁気冷凍剤の創製

天然由来のアミノ酸を用い、アミノ酸により結合された異種金属を複数含む化合物(錯体)の環境にやさしい合成法を確立し、よりエネルギー効率が良く、環境にやさしい新規な磁気冷凍材となり得る化合物の創製を目指して研究を行った。グリシンがマンガンを架橋する錯体、グリシンが架橋する2つのニッケルと2つのガドリニウムを含む錯体、L-プロリンが架橋する3つの鉄と4つのガドリニウムを含む錯体の合成に成功した。しかし、X線回折装置が故障したため何れの化合物の構造も論文に発表できるほどの精密化が出来なかった。既に合成に成功したガドリニウム2ーニッケル6錯体が合成条件によって、対イオンとしてペンタニトラトガドリニウム陰イオンを含む結晶と過塩素酸イオンのみを含む結晶とが合成できることがわかったが、条件の制御には至っていない。磁気冷凍剤として用いる場合にはペンタニトラトガドリニウム陰イオンを含まない方が好ましいので、合成条件の制御を目指している。新たに、遷移金属イオンとして、存在量の多いマンガンを使用した錯体の合成を試みるために、グリシンを架橋配位子とするマンガンーグリシン錯体の合成を試み、3種類の鎖状錯体の合成に成功し、これらの構造をX線結晶構造解析により決定した。その結果、3種類の錯体は何れも6配位のマンガン二価がグリシンのカルボキシル基によりシンーアンチ型配位で架橋された鎖状構造であり、1つ目の錯体は単一グリシン架橋を持ち、残りの配位座を2つの塩化物イオンと2つの水分子が単座配位した錯体、2つ目の錯体は、二重グリシン架橋を持ち、残りの配位座を2つの塩化物イオンが単座配位した錯体、及び3つ目の錯体は三重グリシン架橋錯体であることが分かった。それぞれの鎖状錯体の磁気的性質を調べたところ、単一グリシン架橋錯体ではマンガンイオン間にほとんど磁気的相互作用がないこと、二重グリシン架橋錯体及び三重グリシン架橋錯体では弱い反強磁性的相互作用がみられ、その相互作用の大きさは三重グリシン架橋錯体の方がわずかに大きいことが分かった。また、マンガンイオンをLープロリナト配位子で架橋したマンガン7核錯体の合成にも成功し、現在、X線結晶構造解析を行っている。結晶解析の途中ではあるが、7核錯体陽イオンの価数から判断すると、この7核錯体のマンガンイオンは2価のマンガンイオンに加えて3価若しくは4価のマンガンイオンを含む混合原子価状態にある可能性があり、電気化学的測定及び磁気的測定を行う準備を進めている。マンガンイオンをLープロリナト配位子で架橋したマンガン7核錯体の合成に成功し、現在、X線結晶構造解析を行っている。結晶解析の途中ではあるが、7核錯体陽イオンの価数から判断すると、この7核錯体のマンガンイオンは2価のマンガンイオンに3価若しくは4価のマンガンイオンを含む混合原子価状態にある可能性があり、電気化学的測定及び磁気的測定を行う準備を進めている。また、以前に合成したニッケルイオンとガドリニウムイオンをLープロリナト配位子で架橋した4核錯体が強磁性的相互作用することは既に報告済みだが、この4核錯体がかなり大きな質量磁気エントロピー変化を示すことが分かり、この4核錯体の改良を試みている。質量磁気エントロピー変化の値を更に大きくするためには骨格構造は同じでモル質量の小さな4核錯体を合成する必要がある。そこで、Lープロリンよりもモル質量の小さなグリシンを配位子とする4核錯体の合成を試みた。ニッケルとガドリニウムを二つのグリシンが架橋するニッケル2ーガドリニウム2からなる4核錯体の合成に成功したが、X線結晶構造解析の結果、結晶中に一つのニッケルに水分子が配位した4核錯体と水分子の配位していない4核錯体が混在していることが分かった。また、この4核錯体では、水分子の配位していない4核錯体がディスオーダーしていることが分かった。結晶中に組成の異なる2種類の錯体が混在していることは磁気冷凍剤としては好ましくないので、単一の錯体のみを含む4核錯体の合成を試み、結晶中に1種類の4核錯体のみを含む結晶の合成にも成功したが、この錯体の構造にもディスオーダーが生じていることが分かった。現在、遷移金属イオンとランタノイドイオン及びアミノ酸配位子との種々の組み合わせによる遷移金属ーランタノイド異核多核錯体の合成を試みている。マンガンイオンをLープロリナト配位子で架橋したマンガン7核錯体の合成に成功し、X線結晶構造解析を実施したが、X線回折装置が故障し、解析は終了できなかった。不調のX線回折装置によるデータの解析では、7核錯体陽イオンの価数から判断すると、この7核錯体のマンガンイオンは2価のマンガンイオンに3価若しくは4価のマンガンイオンを含む混合原子価状態にある可能性があるが、7核錯体の中心に位置する金属がマンガンではなく、ルビジウムである可能性も出てきており、改めてデータ測定が必要である。また、以前に合成したニッケルイオンとガドリニウムイオンをLープロリナト配位子で架橋した4核錯体が強磁性的相互作用することは既に報告済みだが、この4核錯体がかなり大きな質量磁気エントロピー変化を示すことが分かり、この4核錯体の改良を試みた。質量磁気エントロピー変化の値を更に大きくするために、Lープロリンよりもモル質量の小さなグリシンを配位子とする4核錯体の合成を試み、

4核錯体の合成に成功したが、錯体の構造にディスオーダーが生じていることが分かり、この錯体に置いても改めてデータ測定が必要である。現在、鉄イオンとラガドリニウムイオン及びLープロリン配位子を含む異核多核錯体の合成に成功し、X線結晶構造解析を実施したが、解析は終了していない。不調のX線回折装置によるデータの解析では、3つの6配位鉄イオンと4つの9配位ガドリニウムイオンを含む新規異核多核錯体であり、3つの鉄イオンが正三角形を形成し、3つのガドリニウムイオンがその正三角形と60度回転して重なる位置に正三角形を形成し、4つ目のガドリニウムがガドリニウム正三角形の重心を貫く3階字句上に位置する興味深い構造であることが示唆されており、改めてX線結晶構造解析を行い、磁気的性質や電気化学的性質の測定を行う予定である。天然由来のアミノ酸を用い、アミノ酸により結合された異種金属を複数含む化合物(錯体)の環境にやさしい合成法を確立し、よりエネルギー効率が良く、環境にやさしい新規な磁気冷凍材となり得る化合物の創製を目指して研究を行った。グリシンがマンガンを架橋する錯体、グリシンが架橋する2つのニッケルと2つのガドリニウムを含む錯体、L-プロリンが架橋する3つの鉄と4つのガドリニウムを含む錯体の合成に成功した。しかし、X線回折装置が故障したため何れの化合物の構造も論文に発表できるほどの精密化が出来なかった。当初の計画ではガドリニウムと種々の遷移金属とを組み合わせて新規異核多核錯体を合成し、その構造及び性質を調べ、試料をスペインのバルセロナ大学や英国のマンチェスター大学に送り、磁気的性質の検討を行い、得られた結果を国内外の学会で発表する予定であったが、合成及び構造解析が大幅に遅れ、結果を学会で発表することが出来なかった。その原因は、平成25年度に、合成した化合物の確認に用いていたフーリエ変換赤外分光光度計と結晶構造を測定するためのX線回折装置が同時に故障してしまい、一時期、実験が完全に停止してしまったこと、更に平成26年度にもX線回折装置が故障し、加えて結晶構造解析に使用していたワークステーションが故障し新しい解析ソフトを導入しなければならなかったことによる。X線回折装置の修理及び解析ソフトの更新のために平成26年度も、予定していた国内外の学会発表を取りやめ、また、スペインのバルセロナ大学での研究打ち合わせも中止し、これらのために計上していた旅費をすべて修理費に充て、更に、消耗品費を節約して修理費とした。修理後に合成及び結晶構造解析を再開し、ニッケルとガドリニウムを二つのグリシンが架橋するニッケル2ーガドリニウム2からなる4核錯体の合成に成功し、X線結晶構造解析を行い、以前に合成したニッケルイオンとガドリニウムイオンをLープロリナト配位子で架橋した4核錯体と同じ骨格構造であることを確認した。今後は、遷移金属イオンとランタノイドイオン及びアミノ酸配位子との種々の組み合わせによる遷移金属ーランタノイド異核多核錯体の合成を行って構造及び性質を調べ、それらの試料をスペインのバルセロナ大学や英国のマンチェスター大学に送り、磁気的性質の検討を行う予定である。その結果に基づき、磁気冷凍剤としての性能を調べる予定である。錯体化学今後は、本研究課題申請書に記載した研究計画に基づき以下のように研究を行う。(1)種々の遷移金属ーアミノ酸錯体とランタノイドとを組み合わせた新規異核多核錯体の合成を行い、赤外吸収・可視紫外吸収分光光度計、核磁気共鳴装置、質量分析計などを用いて得られた錯体の同定を行う【研究代表者・大学院生】:
子どもの権利主体性を前提とした子どもの意見表明権を家族法の中でいかに定着させるか

当研究は、離婚、児童虐待など、子が家族紛争に巻き込まれた場合に、どのようにして子の利益を確実に保障するかを、子の意見表明権の視点から検討するものである。日本の家族法制には、子の意見表明権や子の意思を尊重する旨の規定がなく、子に関する家事事件において、家庭裁判所実務の中で家裁調査官に調査命令が出された場合に、子の意向調査という形で子の意思を聞き取ったり、限定された事件(子の監護、親権喪失等)において、15歳以上の子の意見聴取義務が規定されているにすぎない(家事審判規則54、70条)。しかし、子には成長段階に対応した判断能力がある。父母や周囲の者が子の能力を信頼し、その希望、思い、意見に配慮した紛争解決を目指す必要がある。具体的には、児童虐待など親権者の監護教育が不適切な場合において、子が祖父母や叔父伯母など父母以外の者による監護教育を希望し、それがまさに子の福祉に適うときには、児童福祉法制上の措置ではなく、民法766条を用いてこれらの者を子の監護者に指定できること、父母の別居・離婚後の親子の交流(面接交渉)については、面接交渉が子の権利であることを基礎に、同居親(監護親)には子と別居親との面接交渉を確保する義務があることを、これまでの判例・学説の検討から、解釈論として導き出した。また家庭裁判所においては、「父母教育プログラム」を実施して、面接交渉の義務性を父母が理解し、試行面接、合同面接、同席調停など子が当事者として手続に参加して、子の気持ちを父母に伝え、父母がこれを正面から受け止める実務を展開すべきことの有効性と可能性を指摘した。本年度は、主として、日本の家庭裁判実務において、子の意見表明権がいかに取り扱われているかを、家事審判官、家裁調査官、弁護士、研究者の文献およびヒアリングから、またこれまでの家事審判例から、調査した、まず家事審判規則54条、70条では、親権者、監護者の決定、変更、面会交流については、15歳以上の子の意見を聴取しなければならないとされているが、15歳未満の子でも、家裁調査官が子の意向調査をしている。低年齢の場合には、箱庭作りや家族の絵を描かせる等のことから、子の気持ちを推し量り、やや年齢が上がると、調査官が子と歩きながら、遊びながら、子のリラックスできる雰囲気の中で気持ちを聞いたりする。何らかの形で子の意思を反映させようとする努力が積み重ねられており、法規定にはない実務の運用による保障といえる。しかし、このような間接的な方法、心理解釈的方法が望ましいとはいえない。調査官、審判官の中には、これらの問題について、子と父母を同席させて、子の反応や意見表明から父母が自らを省み、自主的に合意に達するようにしたり、調停自体も、夫、妻を個別に呼んで意見を聞くのではなく、同席させ、双方の話し合いの中から合意が形成されるようにするなどの工夫をする人が見られる、弁護士にも、依頼者の利益、感情を優先するのではなく、カウンセラー的にかかわろうとする人もいる、当事者が暴力をふるわない、冷静に対応できることが前提ではあるが、こうした手法がもっと活用されてよいように思われる。これが普及しない理由はどこにあるのか、子の発達の過程で、こうした経験がどのような意義を有するのか、さらに追求していきたい。他方で、子の意見表明権を保障する規定を設けている国の運用と比較検討する必要もある。これらが次年度の課題となる。親権者が子を適切に監護教育していない場合に、子の権利を守る仕組みが欠けている。例えば、現行法制度は親子の分離を認めることに慎重である。

緊急の場合の一時保護を除き、養護施設への入所あるいは里親への養育委託の措置は、親権者の意に反して採ることができず、児童を虐待し、著しくその監護を怠り、その他保護者に監護させることが著しく当該児童の福祉を害する場合には、親権者の同意が得られなくても、家裁の承認を得て、こうした措置を採ることができるが、申立件数は、児童虐待防止法成立後、増加したといっても、01年で169件、承認件数は131件にとどまる。民法上の対処として、親権喪失宣告をして、後見人を選任する方法があるが、親権喪失宣告申立件数も01年で102件、認容件数は17件、極めて深刻なケースにしか用いられていない。他方で、児相で受け付けた児童虐待の相談件数は、01年で2万件を超えている(2万3274件)。相談事例のすべてが、親子分離の必要があるとはいえないだろうが、親権者の監護が客観的に見て不適切な場合には、子の利益を最優先にして、児童福祉機関だけではなく、父母以外の家族や元里親など第三者に子の監護を委ね、親権者の立ち直りを図る方法が、もっと工夫されてもよいと思われる。その一つとして、子の監護者指定および子の監護に関する処分を規定する民法766条を用いて、第三者を監護者に指定する方法がある。第一に、親権を喪失させるのではないことから、親権者にとって「制裁的」な受け止めをされにくい。関係者も申立てへの負担感が少なくてすむ。第二に、親権者の立ち直りの状況に応じて、第三者の監護権を優先し、親権者の監護権を事実上停止する段階から、定期的な面会交流など監護権の部分的行使を認める段階、さらには親権者と第三者が共同で監護する段階まで、柔軟に対応できる。第三に、児童福祉法上の措置をとった里親にも、監護権を保障することができ、里親家庭における養育の安定化を促進できる。以上のような長所がある。家裁実務では、結果を重視してこうした扱いをしている例があるが、法的根拠が必要であり、これを検討した。今年度は、昨年、資料収集したり、ヒアリング調査をした内容を原稿化する作業を中心に行った。主要なテーマは、子どもの権利主体性を前提とした子どもの意見表明権を家族法の中にいかに定着させるかであり、その具体的な展開として、子が親権者の親権行使が不適切である場合に、児童福祉法上の措置として里親に養育委託されていたり、子自身が親元から離れ、祖母や伯母など親族に引き取られている現実に対して、里親や父母以外の親族の監護を安定化させるために、子の監護者指定の規定を広く適用する理論的根拠を追求すると同時に、親権者の親権行使の適切さを判断する基準として、子の意向・意思・意見を位置づけることの可能性を追求した。子の監護者指定は、本来、離婚後に親権と監護権が分離する場合の規定であるが、分離の必要性は離婚の場合に限らないこと、親権者変更・親権喪失などの申立権が親族に認められていることなどから、父母以外の者に自らを監護者に指定することの申立権を認めることができるとした。監護者指定は、親権者の親権を喪失させたり、停止させるものではなく、親権者の適切な親権行使の可能性が回復すれば、親権者と監護者双方が監護教育義務を履行するなど柔軟な対応ができることに利点がある。子どもを権利主体と捉えるならば、親権についても、真の権利者は子であり、親は義務の主体となる。権利者の意思こそ義務履行の適切さを判断する基本であり、この優越性があって初めて、身体的、精神的、経済的優位にある親と対等な立場に立つことが可能になる。親との対抗関係を構築することが、子の利益を守る手段として有効であることを検討した。
口唇・口蓋裂発現と母体環境要因に関する全国調査-第2子発生予防の試み-

1.将来的な本症予防法確立に向け、本邦初の調査として、これまでの知見から可能な限りの母体環境改善指導を行った上での予防効果について検討を行うため、口腔外科医、産婦人科医、食物栄養学者の連携体制を整えた。2.班会議を重ね、原案をもとに意見交換を行い、参加同意書、家族歴や環境因子や出産児に関する調査用紙を作成した。研究協力を依頼する医療関係者ならびに調査参加者の理解を深めるため、妊娠一般、食生活、先天異常、口唇・口蓋裂等に関する解説書を、「まだ見ぬわが子のために-親としてできるだけのことをしたいという気持ちから-」(六法出版者)として出版し、ビデオも制作した。また、食生活記録用小冊子「食事メモ」も用意した。3.予防の試みとして母体環境改善を行うにあたり、計画妊娠を前提とし、妊娠前から産婦人科を受診し血液検査等、各種検査を受け、必要があれば貧血治療などを実施し、これと平行して食事記録より専門家から書面による個人指導を行うシステムを確立した。ビタミン剤等は簡便であるが、本症に対する予防効果が確証されていない現在、日常生活において特に問題のない参加者にこれらの服用を勧めることは、倫理的観点から研究分担者間で合意に至らなかった。そこで、特に葉酸400μg/日以上を目標としたバランスの良い食事を指導することとした。4.平成11年10月より、体制の整った施設より調査を開始した。平成13年10月現在、実際に食事調査を実施した参加者が28名、出産に至った症例が4例、妊娠中の症例が4例となった。参加者ならびに担当の産科医にアンケートを行い、問題点を検討した。5.班会議は年間2回ずつ、合計8回開催した。総括では、今後さらに症例数を増やすため、研究体制の維持について、研究分担者から同意を得た。6.本研究のこれまでの成果について、英文雑誌への投稿を準備中である。1、第1回班会議において、先に全国で実施した本症発現と母体環境要因に関する調査で得られたデータの報告を行うとともに、先天異常の予防や葉酸等に関する研究の現状について、産婦人科医ならびに製薬会社研究員より解説が行われた。また、本研究の目的を確認するとともに、調査の流れについて原案をともに意見交換を行った。2、各研究分担者がパートナーとなる産婦人科医に本調査への協力を依頼した。3、松本で行われた日本口腔外科学会総会の開催日と連動させて、第2回班会議を実施した。各研究分担者より途中経過が報告された。また、食事指導については食物栄養学者より、産科の対応については産婦人科医からそれぞれ説明が行われ、意見が交された。さらに、同意書、調査対象者用の指導書、家族歴や母体環境因子に関する調査用紙等の案について検討が行われた。4、調査対象者用の指導書ならびに調査対象者用記録用冊子の作成にあたり、口腔外科医、産婦人科医、食物栄養学者がそれぞれ分担執筆し、平成11年3月完成予定である。(それぞれ2000部)5、新たに平成11年度より研究分担者となる産婦人科医の登録を行った。6、実施可能な施設より本調査への参加を希望する調査対象者の仮登録を開始した。1.調査対象者用の指導者ならびに調査対象者用記録用冊子を各施設へ送付した。2.新たに子どもを望む口唇・口蓋裂を出生した母親、患者本人の中でこの前向き疫学調査への参加に同意するものを対象に産婦人科医と協力して妊娠準備のためのオリエンテーションならびに冊子による説明、個人指導を行い、今後の調査対象者として登録を行った。

3.各施設の資料をもとに、口唇・口蓋裂の家族内発現率等の調査を平行して行った。4.本調査実施状況ならびその途中進行等について、年間2回の全体会議を行った。1.平成11年度に引き続き、調査協力者の登録を行うと共に、登録者の口唇・口蓋裂の家族内発現率、血液検査、食事メモによる食事記録をもとにした食事指導を継続して行った。2.東京で行われた日本口蓋裂学会総会の開催日と連動させて、第5回班会議を実施した。各研究分担者より途中経過が報告され、調査の進行上発生した問題点を討議した。3.千葉で行われた日本口腔外科学会総会の開催日と連動させて、第6回班会議を実施した。各研究分担者より途中経過が報告された。4.研究分担者である口腔外科医と産婦人科医及び調査参加者向けに調査の内容をより理解するためのビデオを作成し、各研究分担者の施設へ送付した。5.厚生労働省より12月8日付けで正式に妊娠に対する葉酸の投与を勧める通知がされた「神経管閉鎖障害の発症リスク低減のための妊娠可能な年齢の女性等に対する葉酸の摂取に係る適切な情報提供の推進について」の資料を各研究分担者へ送付した。1.平成13年度に引き続き、調査協力者の登録を行うと共に、登録者の口唇・口蓋裂の家族内発現率、血液検査、食事メモによる食事記録をもとにした食事指導を継続して行った。2.第41回日本先天異常学会学術集会(7月3-5日)でのシンポジウム「先天異常モニタリングの現状と展望」において、研究分担者である夏目長門(愛知学院大学)の発表「口唇・口蓋裂の地域ベース疫学調査-原因究明・予防への試み-」の中で、本研究の経過についても報告した。3.横浜で行われた日本新生児学会の開催日と連動させて、7月16日に第7回班会議を実施した。4.これまで実施してきた調査の実態について検討を行うため、研究分担者等の産科医ならび、調査への参加者に対するアンケート調査を実施した。この結果は、プライバシーに配慮した上で、班会議資料として研究分担者全員に配布した。5.鹿児島で行われた日本口腔外科学会総会の開催日と連動させて、第8回班会議を10月24日に実施した。各研究分担者より成果ならびに反省点が報告された。また研究代表者が総括を行い、その中で、10月現在、実際に食事調査を実施した参加者が28名、出産に至った症例が4例(全て健常児)、妊娠中の症例が4例であったことが報告された。今後さらに症例数を増やすため、研究体制の維持について検討を行った。6.本研究のこれまでの成果について、英文雑誌への投稿を準備中である。
分子レベルでのタンパク質の配向制御による新しいバイオ素子の設計

酵素や抗体を電極、微粒子表面に固定化し、これを効率よく利用するためには、タンパク質分子が有効に機能する部位、方向に固定化・提示する必要がある。これまでの酵素や抗体の固定化では、タンパク質のアミノ酸残基を利用する方法が用いられてきた。しかしタンパク質は同種のアミノ酸を多数有しているため、部位特異的な固定化は難しい。そこで部位特異的親和性を持つペプチドを用いたタンパク質の配向制御により、タンパク質の配向性を分子レベルで制御して非生物材料表面上に提示する方法を開発することを目的とした。平成11年度は、目的タンパク質としてグルコースオキシダーゼ(GOx)を用い、GOxの52から58番目(GSYESDR)のアミノ酸配列に特異的親和性を持つ12merペプチドをファージ提示系ランダムペプチドライブラリーを用いてスクリーニングした。さらに、GOxと得られた12merペプチドとの親和性を表面プラズモン共鳴(SPR)測定装置により評価したが、その親和性は十分ではなく、解離定数が10-4Mオーダーであった。そこで12年度は、GOxの197から203番目(GVPTKKD)のアミノ酸配列に特異的親和性を持つ12merペプチドをファージ提示系ペプチドライブラリーを用いてスクリーニングした。次にSPR法により、これらのスクリーニングしたペプチドとGOxとの親和性を調べた。その結果、解離定数は10-5Mオーダーであった。また、GOxの52から58番目に結合するペプチドと197から203番目に結合するペプチドを、ペプチドリンカーを用いてつなぎ、単独のペプチドに比べてより親和性の高いハイブリッドペプチドの設計を試みた。その結果、リンカー長が3残基のハイブリッドペプチドが最も高い親和性を示した(解離定数は約10-6M)。
新しい機能性材料の設計・作製・物性制御

重点領域研究「機能性材料」の研究目的は、金属、セラミックス、高分子などの枠組を越え、原子・分子レベルに立ちかえって、基礎的立場から材料のもつ機能性の本質を解明することにあり、本年度は後期研究計画第1年次にあたり、前期3年間とは大幅に異なる新しい研究組織をもって、新しい材料が示す光・電気・磁気的特性や化学的・生物的機能を研究対象とし、各班員の独自の発想に基づいて設計・作製された材料について、構造と機能の相関性を基礎科学の立場から究明し、新しい機能性材料開発のための多くの知見を得た。本研究は重点領域研究「機能性材料」の総括班として、(1)小領域A半導体材料による光・量子物性の創出と制御、小領域B生体機能材料の合成と機能制御、小領域C機能性材料の作製プロセスと制御の3小領域の研究推進を図るとともに、小領域間の連携・協力態勢を深めるための方策を検討・企画し、推進した。(2)本重点領域研究に関する研究成果の評価ならびに集積を行い、また、研究班間および班外との情報交換、意見調整を行った。(3)本年度の研究成果のとりまとめを行うとともに、次年度以降の研究計画ならびに推進方法を審議した。以上の事項の遂行のために、平成2年7月27・28日大宮市において全体会議を主催し、また平成3年1月17・18日東京において機能性材料シンポジウムを開催した。この間7回の総括班会議のほか、6回の幹事会、検討班会議を行った。また各小領域ごとに小領域全体会議および各班会議が開かれ、研究成果の発表を中心に熱心な討論が行われた。これらの会合の内容はそれぞれ報告書としてまとめられ、また研究班内外の情報交換のために機能性材料ニュ-スを作成し配布した。本年度の研究成果は全研究班員の報告を集め、“平成2年度研究成果報告書"としてまとめた。
ミニマルインターベンションを確立するための根管内象牙質接着の解明

光強度が象牙質に対する支台築造レジンの接着性および支台築造レジンの物性及ぼす影響に関する検討を行った。また,照射器の光強度の変更が支台築造材レジンの硬化挙動に及ぼす影響について検討した。その結果,支台築造レジンの象牙質接着性,曲げ強さおよび重合挙動に影響を及ぼすことが判明した。歯冠崩壊が著しい失活歯症例は,印象採得後にメタルを用いた支台築造が用いられてきた。この方法は技工操作に伴う制約から便宜的な健康歯質の削除を余儀なくされている。また,装着には合着用セメントを用いるために応力集中により,歯根破折などの危険性が指摘されている。この歯根破折の報告は増加傾向にあることから,失活歯に対してMIの概念に基づき健全残存歯質を可及的に保存し,その機能の保持を目指した直接支台築造法が臨床で応用されている。しかし,直接支台築造用レジンを用いた歯冠修復法において,高い予知性を得るためのエビデンスは,十分とは言えないのが現状であることから,本研究は支台築造歯冠修復法の確立を目的とする。今回の研究においては,支台築造用レジンを用いて歯質接着性能および超音波を用いて材料の物性に対する検討を行った。根管内においては可視光線照射器の光線が十分に到達しない可能性があることを想定し,照射器の光強度を変更することによって,これが象牙質接着性およびレジン支台築造材の物性に及ぼす影響について検討した。象牙質接着性に関しては,剪断接着試験および試験後の破断面の観察を行い,物性に関しては超音波を用いて縦波音速を測定し評価した。その結果,象牙質接着性に関しては,光強度の低いもので接着強さは低くなる傾向を認めた。また,試験後の破壊形式も光強度の低いものは界面破壊が多くなる傾向を認めた。さらに,物性に関しては,光強度の低いもので縦波音速も低くなる傾向を認めた。しかし,その傾向は製品によって異なる傾向を認め,光強度によって縦波音速の低下が小さい製品も認められた。以上の結果から,デュアルキュアによる重合システムを採用しているレジン支台築造材は,可視光線照射器の光強度の影響を受けることが判明し,その傾向は製品によって異なるものであった。歯冠崩壊が著しい失活歯症例においては,根管治療後に間接法支台築造が行われていたが,技工操作を伴う多くの制約があるために,健康歯質の削除を余儀なくされていた。また,金属を用いた支台築造では,セメントを用いる必要があり,その適合性が劣る場合では応力集中によって歯根破折が生じ,抜歯に至ることもある。したがって,可及的に歯質を保存することによって,歯の延命を図る修復方法の確立が望まれている。そこで,歯質に近い物性を有し,歯質の削除量が比較的少なく,さらに残存根管歯質の構造的な強化を目指して,これまで歯冠修復材で蓄積された接着技法を応用した直接修復法のレジン支台築造に着目した。すなわち,レジン支台築造を用いることによって,根管治療を受けた歯質の可及的な保存ならびにこれを口腔内にて有効に機能させることを目的として,23年度はこれまで不明であった照射強度が支台築造レジンの象牙質に対する接着性に関する検討を行うこととして,初期の接着性に関しての詳細な検討を行った.その結果,支台築造用レジンに対する光線の照射強度よる差はシステムにより異なるものであった。光強度によって接着強さが変わらないもの,あるいは光強度の低下に伴って接着強さが低下するシステムがあることが確認された.また,電子顕微鏡観察においては,いずれの支台築造レジンシステムにおいて,異なる照射条件でも良好な接合状態を呈しており,明瞭な形態的な違いとしては観察されなかった.歯冠崩壊が著しい失活歯症例は,印象採得後にメタルを用いた支台築造が用いられてきた。現在までは,光線の照射強度が象牙質に対する接着性に及ぼす影響について接着試験および電子顕微鏡による接合界面の解析に関しては順調に進んでおり,学会での発表も既に行っていることから研究はおおむね順調に進展しているといえる.接着試験1)被着象牙質:被着根管内象牙質としては,ウシ前歯新鮮抜去歯の根管内象牙質とする。すなわち,接着試片の製作に際し,これを縦断し歯髄組織を除去した後,超音波洗浄を5分間行い,エアシリンジで乾燥したものを用いる。

2)接着強さ試験:接着強さ試験では接着耐久性について検討するため,各製造者指示条件に従って支台築造用レジンと接着させる。37°C精製水中に24時間保管した後に,サーマルサイクル(サーマルショックテスター,トーマス化学器械)を負荷する。接着強さの測定は剪断接着試験用治具に試片を取り付け,万能試験機を用いて,その剪断接着強さの測定を行う。また,接着強さを測定した試片については,走査電子顕微鏡を用いて詳細な破壊形式の判定を行う。3)接合界面の観察:象牙質と築造用レジンの接合界面の観察を行うために,接着強さ試験と同様に製作した試片をエポキシ樹脂に包埋した後,金蒸着後,走査電子顕微鏡を用いて処理面の観察を行う。形成された樹脂含浸象牙質についても同様に観察する。4)弾性率の測定:サーマルサイクルを負荷した支台築造用レジンに対する超音波の伝播時間の測定は,パルスレシーバーを用い,音響レンズ前面に先端直径3mmの超音波収束機構を有するコーン状チップを接続して行う。このチップ先端を試片に接触させ,試片中を伝播する送信波と反射波との時間的な差を求め,得られた値と理論式とから音速,音響インピーダンス,ポワソン比および弾性率を求め,劣化状況と測定された超音波特性および接着耐久性との関連性について検討を加える。今後の研究を遂行するために必要な研究費としては,昨年度と同様に接着試験及び接着耐久性試験にかかる材料の購入が必要である.すなわち,実験に関する材料費として接着試験関係では,被着体となるウシ歯および数種類の支台築造用レジン接着システム一式,さらに接着試片の作製に必要なモールドなどの消耗品を購入する.また,歯台築造用レジンと歯質の接合界面の電子顕微鏡観察に必要な研磨材および試料を包埋するために必要な樹脂材,さらに試料を固定するためのカーボンテープなどの物品も購入する.また,弾性率を超音波測定を用いて行うために必要な消耗品を購入する.さらに,研究成果を外国語論文で発表するために,アメリカ合衆国,ネブラスカ州にあるクレイトン大学で研究の打ち合わせを行うために,その旅費申請も併せて行う.
土木バッシング世論を形成する心理的メカニズムの実証的分析

1990年代以降の日本においては,土木バッシングが世論に支持されてきたが,それらは必ずしも建設的な批判ではなく,事実に基づかず理性的とは言えない非難も散見される.なぜそのような不合理な土木バッシングを世論が支持するのか,その心理的メカニズムを明らかにすることが本研究の目的である.本研究では,社会心理学の分野で論じられてきた自身を不安にさせる思考や衝動を誰かに帰属させる「スケープゴーティング」と呼ばれる心理現象に着目する.そして,1)報道における土木批判の論理構造を分析するとともに,2)心理実験により土木批判のメカニズムを実証的に明らかにし,3)バッシング意識低減に向けた知見を得ることを目指す.1990年代以降の日本においては,土木バッシングが世論に支持されてきたが,それらは必ずしも建設的な批判ではなく,事実に基づかず理性的とは言えない非難も散見される.なぜそのような不合理な土木バッシングを世論が支持するのか,その心理的メカニズムを明らかにすることが本研究の目的である.本研究では,社会心理学の分野で論じられてきた自身を不安にさせる思考や衝動を誰かに帰属させる「スケープゴーティング」と呼ばれる心理現象に着目する.そして,1)報道における土木批判の論理構造を分析するとともに,2)心理実験により土木批判のメカニズムを実証的に明らかにし,3)バッシング意識低減に向けた知見を得ることを目指す.
ゲノム環境ワイド関連解析GE-WASによる遺伝子環境相互作用の同定

初年度の平成29年度は、多因子疾患の一つである2型糖尿病における疾患関連遺伝因子と疾患関連環境因子の複雑な相互作用であるゲノム環境ワイド関連解析GE-WAS (Gene-Environment-Wide-Association-Study)について、解析プログラムの開発や方法論の検討を行った。具体的には、東北メディカル・メガバンク機構が実施しているコホート調査により収集されたデータを用いて、フェノタイプ、疾患関連遺伝因子、疾患関連環境因子についての分割表を作成し、Cochran-Mantel-Haenszelカイニ乗検定により糖尿病の罹患とのゲノム環境ワイド関連解析GE-WASを実施するための解析プログラムを開発した。平成30年度は、平成29年度に開発したゲノム環境ワイド関連解析GE-WAS解析プログラムの改良、GE-WAS解析に用いるフェノタイプの定義の検討とルールベースのフェノタイピング手法開発、平成29年度に引き続き次元圧縮方法について検討を行った。解析プログラムの改良には、プログラムの修正だけではなく、今後GitHub上で公開することを想定して改良を進めてきた。GE-WAS解析のフェノタイプとして、アンケート調査における糖尿病の罹患歴の回答状況を用いていたが、自己申告によるアンケート調査の回答精度という点に注目し、より適切な精度の高い表現型を取得するためのフェノタイピング手法について検討した。具体的には、2型糖尿病のフェノタイプを決定するために、本人申告の既往歴に加え、特定健診情報から治療薬と検体検査値を元にして、ルールベースによるフェノタイピングを行っている。また次元圧縮という点においては、主成分分析や独立成分分析だけではなく、最新の次元圧縮手法であるt-SNEやUMAPを用いることで、疾患関連遺伝因子、疾患関連環境因子の次元を削減することを進めている。平成29年度において、疾患関連遺伝因子・疾患関連環境因子・フェノタイプ(罹患歴)の3種類の組み合わせを用いて、Cochran-Mantel-Haenszelカイニ乗検定により得られたP値でGxEランドスケーププロットを描画した。平成30年度では、GxEランドスケーププロット描画プログラムを他者に公開できるように改良を行った。またフェノタイプとして使用した既往歴は、自己申告の調査票に記載されたものであり、これだけでは不十分と考え、電子カルテ情報などを元に表現型(フェノタイプ)を決定するフェノタイピング手法について検討した。本研究では、東北メディカル・メガバンク機構が収集する特定健診情報、保険診療情報(予定)、DPC情報を併せてフェノタイピングに利用することとしている。さらに医療情報との連携が進めば、より精度の高いフェノタイプの決定が行える見込みであり、おおむね順調に進展している。平成31年度には、1. GE-WAS手法を取り扱えるRライブラリの作成と2.家系情報を加味したクラスタリング手法の開発を計画している。Rライブラリの作成については、昨今ソフトウェア開発で用いられているGitHubを用いることにする。GitHub上でソースコードを共有することで、課題管理やバージョン管理を容易に行うことが可能であり、今後ソフトウェアを改良していくためにも、GitHubが最適であると考える。またクラスタリング手法の開発についても、最新の次元圧縮手法であるt-SNEやUMAPを応用することで、効率的なクラスタリングができないか検討を行う。疾患関連遺伝因子と疾患関連環境因子の相互作用の寄与度が少ない組み合わせを平滑化する仕組みについては、引き続き検討を行う。初年度の平成29年度は、多因子疾患の一つである糖尿病における疾患関連遺伝因子と疾患関連環境因子の複雑な相互作用であるゲノム環境ワイド関連解析GE-WAS (Gene-Environment-Wide-Association-Study)について、解析プログラムの開発や方法論の検討を行った。東北メディカル・メガバンク機構が実施しているコホート調査により収集されたデータを用いて、フェノタイプ、疾患関連遺伝因子、疾患関連環境因子についての分割表を作成し、Cochran-Mantel-Haenszelカイニ乗検定により糖尿病の罹患とのゲノム環境ワイド関連解析GE-WASを実施し、遺伝因子と環境因子の複雑な相互作用を抽出するための解析プログラムを開発した。GE-WASにより得られたP値について、ヒートマップや遺伝因子と環境因子の相互作用状態を三次元で表すGxEランドスケーププロットを描画する解析プログラムを開発した。フェノタイプとしてアンケート調査における糖尿病の罹患歴の回答状況、疾患関連遺伝因子として全ゲノムデータやSNPアレイデータ、疾患関連環境因子として生理学・生化学検査データ、眼科検査、口腔内検査、骨密度検査、呼吸機能検査、タブレットを用いたメンタルヘルス調査等さまざまなデータを用いた。また、得られた疾患関連遺伝因子と疾患関連環境因子の組み合わせ(G×E)は膨大となるため、高次元変数選択法により次元を圧縮し、フェノタイプである糖尿病罹患に大きく寄与する疾患関連遺伝因子と疾患関連環境因子の相互作用を抽出し、寄与度が少ない組み合わせを平滑化する方法論の検討を行った。ゲノム環境ワイド関連解析GE-WASを実施するため、1.フェノタイプとしてアンケート調査における糖尿病の罹患歴の回答状況、2.疾患関連遺伝因子として全ゲノムデータやSNPアレイデータ、3.疾患関連環境因子として生理学・生化学検査データ等さまざまなデータを用いて、Cochran-Mantel-Haenszelカイニ乗検定により3種類の組み合わせを得た。GE-WASにより得られたP値をもとに、ヒートマップや三次元GxEランドスケーププロットを描画する解析プログラムを開発するなど、おおむね順調に進展している。