hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
データマイニングの応用によるソフトウェア開発プロセスの改善手法の提案

本研究では,ソフトウェア開発プロジェクトを円滑に進めるために,実際のソフトウェア開発現場でも通用するソフトウェアプロセスの改善案の提示手法の開発とその実装を目標としている.本年度の目的は,データの欠損率と予測精度の関係を調査することである.(1)データの欠損率と予測精度の関係調査:データの欠損率を変化させながら,予測精度の向上の実現(及び、そのための最適なメトリクスの選択)を目指した.まず,欠損率が0%,5%,10%,15%,20%の5組のデータセットを作成した.次に,各データセットに対して相関ルールマイニングを適用し,プロジェクトの成否と関係があるメトリクスを絞り込んだ.最後に,ベイズ識別器に基づく予測モデルを作成し,予測精度を評価した結果,欠損率を10%とした時に,7つのメトリクスによって82.8%の最高精度を達成した.(2)データの欠損とバランスの改善:(1)に関する検討の過程で,利用しているデータセットに含まれる成功プロジェクトの総数と失敗プロジェクトの総数に大きな偏りがあることが分かった.そこで,成功と失敗の総数のバランスに十分に配慮しつつ,欠損の多いプロジェクトを段階的に削除することにした.その結果,69個のメトリクスを利用して90%の予測精度を達成した.(3)他のデータセットへの適用検討:(1)および(2)の研究では,情報処理推進機構ソフトウェア・エンジニアリング・センター(IPA/SEC)から提供されたソフトウェア開発プロジェクトデータを利用していた.本年度はThe International Software Benchmarking Standards Groupが提供しているISBSGデータへの適用も検討した.その結果,ISBSGデータでは(2)と異なるバランス改善手法(例えば,オーバーサンプリングなど)が必要であることが明らかになった.現在,大規模なソフトウェアが動作する複雑な情報システムが我々の社会生活のインフラとして利用されている.そのため,こうしたソフトウェアを開発するプロジェクトを円滑に進めることが極めて重要である.本研究では,実際のソフトウェア開発現場において有効なプロセス改善案を提示するシステムの提案と実装を目標としている.今年度の目的は,ソフトウェア開発プロジェクトを混乱させるリスク要因と,そのリスク要因間の関連をデータマイニングの手法を用いて明らかにすることである.なお,下に示す具体的な成果(1),(2)は,いずれも独立行政法人情報処理推進機構のソフトウェア・エンジニアリング・センターから提供を受けたソフトウェア開発プロジェクトのデータに対して適用した結果である.(1)すべてのデータを対象とした分析:ソフトウェア開発プロジェクトのデータに対して相関ルールマイニングを適用し,その結果に対して,引き続きクラスタ分析を行った.その結果,ソフトウェアの品質に問題が発生するようなプロジェクトの状況を把握することができた.ただし,多くのプロジェクトに共通して成立するような特性を導くには至らなかった.(2)記入率の低いデータを削除した後の分析:記入率の低いデータの削除を行った後に,相関ルールマイニングを適用した.その結果を分析して,ソフトウェアの稼働後に発生する不具合と関連があるメトリクスを特定する事に成功した.さらに,特定したメトリクスを用いてベイズ識別器によるプロジェクトの成否予測を行った結果,高い精度で予測が可能であることがわかった.本研究では,ソフトウェア開発プロジェクトを円滑に進めるために,実際のソフトウェア開発現場において有効であると判断されるソフトウェアプロセスの改善案を提示する手法の提案と実装を目標としている.本年度の目的は,ソフトウェア開発プロジェクトの成否と関連が強いメトリクスの特定,およびプロジェクトの成否を予測する手法の開発である.なお,以下の研究1,2はいずれも情報処理推進機構ソフトウェア・エンジニアリング・センターから提供されるソフトウェア開発プロジェクトデータを利用した.1.プロジェクトの成否と関連が強いメトリクスの特定:ソフトウェア開発プロジェクトデータから欠損データの削除を行った後に,相関ルールマイニングを適用した結果,ソフトウェアの品質と関連が強い6つのメトリクスを特定することができた.また,得られた6つのメトリクスを用いて高い精度でプロジェクトの成否が予測できることを明らかにした.さらに,その精度については,従来の統計的手法(ロジスティック回帰分析)を用いてメトリクスを特定した場合よりも高いことを確認した.2.プロジェクトの成否を予測する手法の開発:選択した6つのメトリクスを用いたプロジェクトの成否の予測手法について,代表的な幾つかの手法の性能評価を行った.その結果,ベイズ識別器を改良した手法であるAODEを利用する手法が,最も高い精度を達成することがわかった.本研究では,ソフトウェア開発プロジェクトを円滑に進めるために,実際のソフトウェア開発現場でも通用するソフトウェアプロセスの改善案の提示手法の開発とその実装を目標としている.本年度の目的は,データの欠損率と予測精度の関係を調査することである.(1)データの欠損率と予測精度の関係調査:データの欠損率を変化させながら,予測精度の向上の実現(及び、そのための最適なメトリクスの選択)を目指した.まず,欠損率が0%,5%,10%,15%,20%の5組のデータセットを作成した.次に,各データセットに対して相関ルールマイニングを適用し,プロジェクトの成否と関係があるメトリクスを絞り込んだ.最後に,ベイズ識別器に基づく予測モデルを作成し,予測精度を評価した結果,欠損率を10%とした時に,7つのメトリクスによって82.8%の最高精度を達成した.(2)データの欠損とバランスの改善:(1)に関する検討の過程で,利用しているデータセットに含まれる成功プロジェクトの総数と失敗プロジェクトの総数に大きな偏りがあることが分かった.そこで,成功と失敗の総数のバランスに十分に配慮しつつ,欠損の多いプロジェクトを段階的に削除することにした.

その結果,69個のメトリクスを利用して90%の予測精度を達成した.(3)他のデータセットへの適用検討:(1)および(2)の研究では,情報処理推進機構ソフトウェア・エンジニアリング・センター(IPA/SEC)から提供されたソフトウェア開発プロジェクトデータを利用していた.本年度はThe International Software Benchmarking Standards Groupが提供しているISBSGデータへの適用も検討した.その結果,ISBSGデータでは(2)と異なるバランス改善手法(例えば,オーバーサンプリングなど)が必要であることが明らかになった.
擬軌道尾行性をもつベクトル場の分岐に関する研究

本研究は,閉多様体上の擬軌道尾行性(shadowing property)をもつベクトル場を研究対象とし,その分岐現象を解明しようというものであった.以後,簡単のために擬軌道尾行性をSPと表すことにする.本研究を進めて行く上で,SPをもつ微分可能ベクトル場全体における内点(C^1-位相)を微分幾何学的に特徴付けすることが不可欠であるが,平成13年度の終了の時点ではその完成には至っていなかった.平成14度は,引き続き力学系理論の立場でSPをもつベクトル場を特徴付ける幾何学的構造を見出し,分岐現象解明に努力してきた.SPをもつベクトル場全体の集合をSPで表し,ベクトル場全体の中でのC^1-位相に関するSPの内点集合をintSPで表す.この内点を幾何学的に特徴付けるときに大きな障害となっていたのが特異点の存在である.平成14年度の研究では,Axiom Aと強横断性条件を満たすベクトル場Xから生成されるフロウX_tの特異点周りにおける振舞いを詳細に解析した.その結果,特異点の近傍においてX_tはある特別(ではあるが極自然)な性質を満たすことを発見した.ここでは,その性質を(*)と呼ぶことにする.さらに研究を推進することにより,「X∈intSPが(*)をもつ」ことと「XがAxiom Aと強横断性条件を満たすこと」が同値であることを解明した.これにより,多少条件付ではあるが平成13年度の研究目的が達成できたことになる.現在は,この結果を基礎としてSPをもつベクトル場を含む1-パラメーター族に対し,パラメーターと共にその軌道構造がどのように変化するかを調べそのメカニズムの解明を行っており,全体として7割程度は目的が達成されたと言える.本研究は,閉多様体上の擬軌道尾行性(shadowing property)をもつベクトル場を研究対象とし,その分岐現象を解明しようというものであった.以後,簡単のために擬軌道尾行性をSPと表すことにする.本研究を進めて行く上で,SPをもつ微分可能ベクトル場全体における内点(C^1-位相)を微分幾何学的に特徴付けすることが不可欠であるが,平成13年度の終了の時点ではその完成には至っていなかった.平成14度は,引き続き力学系理論の立場でSPをもつベクトル場を特徴付ける幾何学的構造を見出し,分岐現象解明に努力してきた.SPをもつベクトル場全体の集合をSPで表し,ベクトル場全体の中でのC^1-位相に関するSPの内点集合をintSPで表す.この内点を幾何学的に特徴付けるときに大きな障害となっていたのが特異点の存在である.平成14年度の研究では,Axiom Aと強横断性条件を満たすベクトル場Xから生成されるフロウX_tの特異点周りにおける振舞いを詳細に解析した.その結果,特異点の近傍においてX_tはある特別(ではあるが極自然)な性質を満たすことを発見した.ここでは,その性質を(*)と呼ぶことにする.さらに研究を推進することにより,「X∈intSPが(*)をもつ」ことと「XがAxiom Aと強横断性条件を満たすこと」が同値であることを解明した.これにより,多少条件付ではあるが平成13年度の研究目的が達成できたことになる.現在は,この結果を基礎としてSPをもつベクトル場を含む1-パラメーター族に対し,パラメーターと共にその軌道構造がどのように変化するかを調べそのメカニズムの解明を行っており,全体として7割程度は目的が達成されたと言える.本年度は、擬軌道尾行性をもつ多様体上の微分可能ベクトル場を力学系理論の立場で特徴付けし、そのベクトル場が所有する微分幾何学的構造(微分力学的構造)解明を目的として研究を行ってきた。擬軌道尾行性をもつベクトル場全体の中でのC^1位相に関する内点集合をint{\cal SP}で表せば、int{\cal SP}の要素Xに対し、その近くのベクトル場もすべて擬軌道尾行性をもつ。このような状況を「Xはopen conditionを満たす」という。このopen conditionは、位相的性質からそのベクトル場のもつ微分幾何学的構造を導くのに大変有効であることが知られている。最近解決されたベクトル場の安定性予想に関する結果を用いることにより、本研究代表者によってint{\cal SP}はAxiom Aを満たしサイクルをもたないベクトル場の集合に含まれることが解明されている。本年度は、上記の結果とopen conditionをもう一度利用しXの安定多様体と不安定多様体の交差の仕方の解明に努力した(これら2つの多様体の交差の仕方を解明することは、力学系の大域的な構造を理解する上で不可欠であることが知られている)。しかし、残念ながら特異点の存在という大きな障害があり、その十分な解明には至らなかった。本年度における大きな収穫の一つは、(擬軌道尾行性よりも強い)Lipschitz-擬軌道尾行性をもつ微分可能ベクトル場(のC^1位相に関する内点集合)についてはその特徴付けが完了し、安定多様体と不安定多様体の交差の仕方の解明も含め、微分幾何学的構造が完全に解明されたことである(これについては、2001年6月に北京大学(中国)で開催された力学系理論国際会議にて成果発表を行って来た)。

昨年度までの研究では,「擬軌道尾行性をもつベクトル場を力学系理論の立場で特徴付けする」という13年度の目的は残念ながら達成できなかったものの,擬軌道尾行性よりも強いLipschitz-擬軌道尾行性及び位相安定性をもつベクトル場の内点集合については大局的な微分構造も含め完全に解明され,ある程度満足のいく結果を得ることができた.今年度は,引き続き力学系理論の立場で擬軌道尾行性をもつベクトル場を特徴付ける微分幾何学的構造を見い出し分岐現象の解明に努力してきた.擬軌道尾行性をもつベクトル場全体の集合をSPで表し,ベクトル場全体の中でのC^1位相に関するSPの内点集合をintSPで表す.この内点集合を特徴付けるときに大きな障害となっていたのが特異点の存在である.14年度の研究では,Axiom Aと強横断性条件を満たすベクトル場Xから生成されるクロウX_tの特異点周りにおける振舞いを詳細に解析した.その結果,特異点の近傍においてX_tはある特殊な性質を満たすことを発見した.ここでは,その性質を(*)と呼ぶことにする.さらに研究を推し進めることにより,今回,「X∈intSPが(*)をもつ」ことと「XがAxiom Aと強横断性条件を満たすこと」が同値であることを解明した(XがAxiom Aと強横断性条件を満たせば,XはintSPに属することはすでに知られている).これにより,多少条件付ではあるが13年度の研究目的が達成できたことになる.現在は,上記結果を基礎として擬軌道尾行性をもりベクトル場を含む1-パラメーター族に対し,パラメーターと共にその軌道構造がどのように変化するかを調べそのメカニズムの解明を行っている.
行動生態学的解析を用いた現生および化石介形虫感覚子の機能形態に関する研究

本研究は萌芽的研究として、申請し採択された。本研究の当初の目的は、介形虫の背甲に見られる感覚子の機能を、その形態と行動パタンの観察とを通して推定することにあった。介形虫の運動パタンと行動様式とを観察するために、交付された補助金によって、ヴィデオ観察装置を購入した。この装置の中には暗視撮影装置も含まれたが、試みに夜間に野外でウミホタル(介形虫の一種)の発光パタンを観察してみたところ、興味深い事実を見いだした。それは、ウミホタルの雄が求愛シグナルとして、海底から海水表面に泳ぎあがってきて、螺旋旋回をしながら発光するというものであった。そこで、感覚子の機能形態に関する研究の一環として、ウミホタルの感覚受容器にみられる性的二型現象の研究を始めた。本種では、第一触角の剛毛の数に、性的二型が顕著にあらわれているが、第一触角または化学受容器でもあり(近年、他の甲殻類でも化学受容器の機能形態学的研究が進展をみせている)、水槽内で餌を与えると、第一触角をぴんと前方に張り出して化学的刺激を受容しようとするのが見られる。剛毛の数の差は、受容能力にも影響を与えると推察されるため、摂餌行動に雌雄の差が見られるかもしれない(今後の課題のひとつ)。ウミホタル生物発光の同種内シグナルとしての生態学的意義は、本研究費により実現した瀬戸内海・九州地方の介形虫採集調査旅行の過程で明らかにすることができた。またウミホタルの場合には、生物発光と心臓の発達との間に思わぬ関係があることが分かった。これらの成果は、アメリカ動物学会、日本古生物学会での講演、および論文と著書によってその一部を報告した。
環境保全を重視したキャピラリー電気泳動・オンライン濃縮法の生体内薬物分析への応用

当該研究者らは、環境保全性に優れたキャピラリー電気泳動法を用い、数種類のキャピラリー内オンライン濃縮法を駆使することによって生体内薬物濃度測定の高感度化を目的とした。今回はキャピラリー内オンライン濃縮法として、ダイナミックpHジャンクション法を検討した。本法は、泳動液を成分が解離するpH、試料溶液を解離しないpHに設定し加電すると、試料ゾーンは界面から徐々にpHが上昇しイオンとなって陽極に動き界面付近で濃縮される原理を応用したものである。電気泳動条件は内径75μm、長さの56cmのSilicaコーティングキャピラリーを用い、加電条件(Positive 25kV、20分)、注入条件(20sec, 50mmHg)は従来法と同様で、泳動液は従来の100mMBorate Buffer(pH8.8)から50mMPhosphate buffer(pH8.8)に変更した。また試料を溶解する液は泳動液に類似した50mM Phosphate buffer(pH3.0、pH4.0、pH5.0、pH6.0、pH7.0、pH8.0)の6種類を調製し、サリチル酸Naをそれぞれ0.1μg/mL、0.2μg/mL、0.3μg/mL、0.4μg/mL、0.5μg/mLの5種類の濃度になるように溶解し泳動した。その結果、pH3.0の緩衝液に溶解した場合、サリチル酸の検出限界濃度が0.2μg/mLとなり、従来法より約5倍検出感度が上昇した。従って本法を用いることにより、キャピラリー電気泳動法を臨床におけるサリチル酸血中濃度測定に導入でき、環境保全にも貢献できることが示唆された。
テロメア四重鎖を構造モチーフとする核酸アプタマーの構造と安定性の研究

核酸アプタマーとは、特異な高次構造をもつRNAやDNAオリゴマーのことであり、様々な機能を持つことが知られている。この核酸アプタマーの代表的な構造モチーフにテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖構造がある。そのテロメアDNAオリゴマーが形成する四重鎖は、グアノシン(G)またはシチジン(C)残基に富んでおり、それぞれ、Gカルテット、i-motifと呼ばれる。本研究の目的は、このGカルテットやi-motifの構造と安定性を評価し、四重鎖を構造モチーフとする核酸アプタマーの分子設計指針を確立することである。本年度に得られた知見は以下の通りである。テロメアーゼの標的配列であり、核酸アプタマーのリード配列であるd(TTTTGGGG)nを合成・精製し、相補鎖を含めたGカルテットの構造と安定性について核磁気共鳴分光法を用いて研究を進めた。その精密な構造について多次元NMR法を用いて解析した結果、従来のトポロジーとは異なるGカルテット構造が形成することを見出し、テロメアの構造と機能に関する重要な知見が得られた。また、応用研究への展開を考慮して、核酸アプタマーへホスホロチオエート基を導入する研究もおこなった。HIVウィルスの増殖を抑制することが知られているCの連続した配列が形成するi-motif構造へホスホロチオエート基を導入し、その構造と安定性を円二色性分光法によって評価した。ホスホロチオエート基の立体異性によってi-motifの融解温度は変化することを見いだした。核磁気共鳴法で構造解析した結果、i-motifを形成するC残基の糖のコンフォメーションがC3'-endoから変化していることを見出し、Cアプタマーの構造と安定性の相関が得られた。その結果、従来のトポロジーとは異なるGカルテット構造が形成することを見出し、現在、その精密な構造について多次元NMR法を用いて解析中である。また、応用研究への展開を考慮して、核酸アプタマーヘホスホロチオエート基を導入する研究もおこなった。HIVウイルスの増殖を抑制することが知られているCの連続した配列が形成するi-motif構造ヘホスホロチオエート基を導入し、その構造と安定性を円二色性分光法によって評価した。ホスホロチオエート基の立体異性によってi-motifの融解温度は変化することを見いだし、現在、核磁気共鳴法で構造解析中である。
動物はどうやって「判断」するのか:線虫行動から分子機構を解明する

情動、認識、判断などの人間の活動は、従来、主に心理学者や認知科学者によって研究されてきたが、分子メカニズムに迫るには、別の研究アプローチが必要である。そこで、本研究では、神経細胞のネットワークが、全生物を通じて、ほぼ唯一、個々のニューロンの結合のレベルで明らかになっている線虫の温度に対する応答行動(温度走性)において観察される行動可塑性を指標として、動物が「意思決定をする」際に、一体、神経系はどのように活動しなければならないかに関して、分子レベルで探ることを目的とした。線虫が餌を充分に与えて飼育された後、餌の無い温度勾配上に移されると、まず、過去の飼育温度に移動するが、長時間そのまま餌のない状況におかれると、その飼育温度領域から分散していくという現象が観察される。この「飼育温度へ移動する」状態から「温度勾配上全体に分散する」状態へ移行する現象が、どのような分子機構によって規定されているかを解明することは、意思決定の分子機構の解明に通じると考えた。長時間餌のない温度勾配上に置かれても、「分散しない」複数の突然変異体系統について、どの遺伝子に異常が起きているかについて解析した結果、そのうちの1系統において、OBG superfamilyに属するGTPaseをコードする遺伝子に突然変異が起きていることがわかった。この遺伝子は、種を超えて高度に保存されており、他の生物種における研究から、翻訳制御に関与していることが報告されている。今後は、線虫の温度走性における意思決定において、翻訳制御がどのように関与しているかを解析する予定である。線虫は同神経系を通じ、外界からの様々な刺激を受容し、記憶・学習することができ、さらには複数の異なる刺激を統合し、連合学習行動を示すことが知られている。過去に、この連合学習行動の機構については多くの研究がなされてきたが、既に維持されている記憶情報と外界からの新たな刺激との統合の機構については未だ明らかにされていない。本研究では、既に維持されていた記憶が外界からの新たな刺激によって改変されることで、行動を変化させる意思決定(Decision making)の機構を明らかにすることを目的とした。線虫は餌を充分に与えて飼育した後、餌の無い温度勾配上に移すと過去の飼育温度に移動するという温度走性行動を示すことを利用して、Decision makingに異常を示す変異体をスクリーニングした結果、IK766系統は、単一の外部刺激に対しては正常な応答をするが、スクリーニングに用いた行動パラダイムにおいて異常を示した。さらに、既知の行動異常変異体を調べたところ、誘因性匂い物質と忌避性銅イオンを同時に与えられた時の応答行動に異常を示す、LDL receptor motifを持つ分泌性タンパク質(HEN-1)の変異体と、cGMP依存性プロテインキナーゼの変異体であるegl-4においても、同様の行動異常を示した。今後は、これらについて、意思決定機構に関与しているかどうか解析を進めるとともに、新しいスクリーニング法を開発する予定である。飢餓刺激と記憶の統合に関する突然変異体の分子行動遺伝学的解析本研究において提案した行動パラダイムを用いて、Decision making(意志決定)に異常を示す変異体候補をスクリーニングした結果、IK766系統が単離された。この系統は、単一の外部刺激に対しては正常な応答をするが、スクリーニングに用いた行動パラダイムにおいて異常を示すことを確認した。また、既知の行動異常変異体を調べたところ、誘因性匂い物質と忌避性銅イオンを同時に与えられた時の応答行動に異常を示す、LDL receptor motifを持つ分泌性タンパク質(HEN-1)の変異体と、cGMP依存性プロテインキナーゼの変異体であるeg1-4においても、同様の行動異常を示した。本年度は以下の研究成果を得た。1)IK766系統において、異常をもたらしている原因遺伝子を同定する目的で、イギリス由来とハワイ由来の野生型系統間の一塩基多型(SNP)を利用して、突然変異のマッピングを試みた。現在のところ、IK766系統の突然変異は、一番染色体の右腕である+14.0と+20.0の間の約6m.u.のDNA領域に存在することが明らかになった。今後も、さらに詳細なマッピングを続ける予定である。2)ショウジョウバエ由来であるMos1トランスポゾンの挿入によって、本研究行動パラダイムに関する変異体を単離を試みた。その結果、目的とする行動異常を示した変異体が、2系統得られた。今後、これらの系統について、Mos1のDNA配列の挿入部位を特定することによって、原因遺伝子をクローニングする予定である。

長時間餌のない温度勾配上に置かれても、「分散しない」複数の突然変異体系統について、どの遺伝子に異常が起きているかについて解析した結果、そのうちの1系統において、OBG superfamilyに属するGTPaseをコードする遺伝子に突然変異が起きていることがわかった。この遺伝子は、種を超えて高度に保存されており、他の生物種における研究から、翻訳制御に関与していることが報告されている。今後は、線虫の温度走性における意思決定において、翻訳制御がどのように関与しているかを解析する予定である。
血友病B^-症例における異常第IX因子遺伝子の解析

血友病BはX染色体上の血液凝固第IX因子(以下F.IX)遺伝子異常に基づく伴性劣性遺伝疾患であり、個々の遺伝子異常の解析はF.IX蛋白の機能、分泌機構や遺伝子レベルでの発現のメカニズムを知る上で極めて有用である。血友病B患者の遺伝子異常を見い出だすべく今回は、血友病B^-患者(F.IX抗原陰性患者)19名および対照として血友病B^+患者(F.IX抗原陽性患者)1名についてスクリーニングを開始した。まず、F.IX遺伝子のエクソン・イントロン領域を含み各エクソンを挟むオリゴヌクレチオドを作製し、PCRにより増幅したDNAフラグメントをSSCP(Single-Strand Conformation Polymorphism)にてハンドの移動度を観察した。SSCPを用いたスクリーニングで、症例M.T・(11歳男児、F.IX活性〈1%、F.IX抗原〈1%)のエクソンhにおいて、また、症例T.F.(16歳男性、F.IX活性22%、F.IX抗原80%)のエクソンbにおいて正常バンドと異なる移動度のバンドを認めた。エクソンhはF.IX蛋白のカタリティクドメインを、エクソンbはGlaドメインをコードしておりdideoxy法を用いて塩基配列の決定を試た。症例M.T.のエクソンhには塩基配列に異常を認めなかったが、症例T.F.のエクソンbにおいて6398A→Gの点突然変異を認め、この結果Glu^8 (GAG)→Gly(GGG)のアミノ酸置換が生ずることが判明した。Glu^8はF.IX蛋白Glaドメインを構成する中心的アミノ酸残基であり、この部位でアミノ酸置換が生じれば症例T.F.の如き血友病B^+患者となることが予想される。今後は、本患者から採取した血漿よりモノクローナール抗体を用いてF.IXを純化し、Glu^8→Gly置換を確認する予定である。今回の研究では血友病B^-患者において異常遺伝子は検出されていないが、本教室ではさらに10例程度の症例があり、新たにスクリーニングにとりかかる所存である。
タンパク質必要量と可欠アミノ酸の代謝制御に関する研究

メチオニンがタンパク質栄養のシグナルとなり肝臓の可欠アミノ酸(セリンとアスパラギン)代謝酵素のタンパク質必要量に応答した発現を制御する可能性が示された。また、新しい栄養環境への適応にはシグナルの継続性(同じ食環境が継続する)が必要であることが示された。さらに、タンパク質栄養への応答性には臓器特異性が有り、可欠アミノ酸の必要量が臓器によって異なることが示された。本研究は「可決アミノの代謝は、制限アミノ酸の充足率に応答して制御される」と言う仮説を、アミノ酸合成酵素(PHGDH;セリン合成の律速酵素3-ホスホグリセリン酸脱水素酵素、AS;アスパラギン合成酵素)とアミノ酸分解酵素(SDH;セリン脱水酵素、ASNase;アスパラギナーゼ)の発現量を指標に実証すると共に、この制御に対し、アミノ酸飢餓シグナルを伝達するアミノ酸応答(AAR)経路の関与も合わせて検討することを目的としている。平成22年度はカゼインと組成が同じアミノ酸混合食を調製し、メチオニンとアスパラギン含量を変化させ成長期ラットに与え、ASとPHGDHの発現応答を検討した。また、カゼイン加水分解物を胃管投与し、発現制御機構を検討した。カゼインはメチオニンが第1制限アミノ酸で12%カゼイン食では最大成長を示さないがメチオニンを添加すると最大成長を得ることが出来る。つまり、12%カゼイン食はメチオニンを除き、他のアミノ酸は充足しているか、必要量に満たない可決アミノ酸を合成するに充分なアミノ基窒素を含んでいることになる。この知見を基に12%カゼイン食相当のアミノ酸混合物に、メチオニン含量だけを変化させ、AS,PHGDH mRNAの発現を測定したところ、予想に反して、メチオニンの有無にかかわらず、それらの発現量に大きな変化は認められなかった。一方、メチオンニを十分含む混合食にアスパラギンの濃度を変えて与えると、アスパラギン濃度の増加と共にAS mRNAの発現量は減少したが、PHGDH mRNAの発現量に顕著な変化は認められなかった。次に無タンパク食質で飼育したラットにカゼイン加水分解物を投与したところ、加水分解物の量に依存し、AS,PHGDH mRNAが減少し、それと平行してAAR経路の主要因子であるATF4 mRNAも減少することが示された。以上の結果はこれらの酵素の発現がアミノ酸を認識してなされることを初めて示したものであり、それにAAR経路が寄与する可能性をin vivoで初めて示したものでもある。しかし、申請者の仮説を実証するには至っていない。成長期ラットにタンパク質含量の異なる餌を与えて飼育し、各臓器における代謝酵素のmRNAと酵素タンパク質の発現量を測定したところ、その発現が餌のタンパク質含量に応答して変動する臓器(肝臓など)と、変動はしないが、常に発現量が高い臓器(精巣など)と低い臓器(腎臓など)に別れることが明らかとなった。つまり、臓器の可欠アミノ酸の要求量に応答して発現制御されることが示唆された。また、無タンパク質食で飼育したラットの餌を必要量のタンパク質を含む餌に切り替えると、肝臓におけるPHGDHとASの発現が摂食後わずか1時間で抑制されることを見出した。そこで、門脈にカニュレーションを施し、フリームービングで門脈血から経時的に採血してアミノ酸濃度を測定したところ、摂食開始10分でメチオニンやロイシンなどの濃度が上昇し30分でプラトーになることが明らかとなった。ついで、メチオニンまたはロイシンを欠失させたアミノ酸混合食を与えたところ、メチオニンを欠失させた餌では抑制効果が認められなかった。つまり、摂食直後の門脈血におけるメチオニンの濃度変化が肝臓における代謝酵素の発現制御のシグナルの一つであることが示唆された。さらに、mRNAの発現量の変化は摂食直後から始まるが、酵素タンパク質量が変化するには24時間以上要することをつきとめた。これは、門脈血中のアミノ酸濃度の変化がシグナルとなるが、異なるタンパク質栄養に適応して代謝が変動するには継続したシグナルが必要であることを示しており、結果としてタンパク質必要量に応答した代謝酵素の発現変動を導き出すものと考えられた。ラット肝臓のセリン合成の律速酵素である3-ホスホグリセリン酸脱水素酵素(PHGDH)とアスパラギン合成酵素(AS)の発現は必要量以下の低タンパク質で誘導され、必要量に達すると抑制される。アミノ酸混合食を用いてこの機構を検討し多ところ、メチオニンを欠失したアミノ酸混合食ではこの抑制効果は認められなかった。逆に低タンパク質にロイシンを加えたところ発現は抑制された。これらの効果はメチオニンとロイシンに特異的で、かつ摂食開始とともにmRNAの減少が始まり、門脈血中の濃度も変化することから、これらのアミノ酸がシグナルとなり必要量に応答してこれらの遺伝子の発現が制御されることが示唆された。また、この制御にアミノ酸応答(AAR)経路が関与するか否かを核抽出液中の転写因子ATF4の発現を測定することで検討したが、検出することが出来なかった。加齢による栄養要求性の変化と各組織におけるPHGDHとASの発現をタンパク質栄養の条件を同じにした成長期及び成熟ラットを用いて比較検討した。

その結果、脾臓、骨髄、心筋で、AS、PHGDHの発現が成熟ラットで減少していた。また、精巣では両酵素の極めて高い発現が認められたが、ASの発現は成熟ラットでさらに亢進していた。一方、腎臓での両酵素の発現は弱かったが、成熟ラットでPHGDHの発現が亢進していた。脳では加齢による変化は認められなかったが、ASの発現は極めて弱く、PHGDHの発現は極めて高かった。本課題は、アミノ酸代謝とタンパク質必要量との関連、特に可決アミノ酸の供給がどのように担保されているかと言う観点に立った初めての研究であり、肝臓では必要量に応答し発現制御されるとともに、臓器によって発現のパターンが異なることを初めて示し、臓器の特性によってその要求量が異なる可能性を示した。今後、これらの知見を元に、臓器特性に合ったアミノ酸栄養への展開が期待できる。成長期と成熟期ラットの各臓器における代謝酵素の発現量と各臓器におけるアミノ酸含量を測定する予定であったが、アミノ酸分析機の不調により、解析が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。メチオニンがシグナルとなる可能性は見出したが、その他のアミノ酸についても検討を行い、シグナルとなるアミノ酸を特定する。さらに、アミノ酸飢餓応答のマスターレギュレーターであるATF4の関与をクロマチン沈降法を用いて検討し、制御の分子機構を明らかにする。
無限次元力学系のヘテロクリニック軌道の分岐と数値解析

藤井宏は、脳認知系の情報符号化の機構について相関コーディング理論に基づく新しい仮説-動的細胞集成体仮説を提唱し、その生理学的・数理的な検証の必要性を提起した。その本質的な主張は、神経スパイクの時系列の1次統計(本質的に、スパイクの平均発火率)が情報のcarrierである、という古典的主張に対して、2次統計(本質的に、スパイク時系列間の発火タイミング-相互相関)が情報のcarricrであるとする。脳内ダイナミクスの力学系としての数学的枠組みの確立するための、基礎的考察を行った。辻幹雄は、相対性理論におけるEinstein方程式の解の大域的理論の展開を動機として、Monge-Ampere方程式の解の特異性の構造を研究。方程式が退化していない場合に、或るクラスに対して解の特異性の構造の決定に成功した。細野雄三は、感染者と非感染者の2つの個体群に分類された集団の中で発生した伝染病の空間的な伝播の様相をモデル化したKermackとMcKendric反応拡散方程式系に対して、進行波解の存在と解の漸近挙動を明らかにした。辻井芳樹は、Mauldin-Williamsによるランダム・フラクタルを一般化した新しい定式化の下でランダム・フラクタル上の消滅問題を考察した。
多チャンネルEMGによる多機能動力義手の制御法に関する研究

1.双線形可変構造を有する義手制御方法本研究では、双線形構造を義肢制御のインターフェースに取り入れることを試みた。模擬義手を使った位置・力制御実験では、ステップ入力・連続不規則入力実験とも単なる比例制御方式に比べて、制御成積が大幅に向上することが示され、人間一義肢系の位置・力制御の改良に双線形インタフェースが有効であることを確認した。このような双線形を利用した制御方式は、義手制御以外にもマヒ肢の電気刺激(FES)やマニピュレータの制御などの問題に対しても有効な手段となり得ると考えられる。2.多チャンネルEMG動作識別法本研究で堤案した手法は、多次元ARモデルと代表的なパターン識別法の一つである判別関数を組み合わせたものである。多次元ARモデルにより電極間のクロス成分を含む周波数情報が、判別関数によりEMGの振幅パターンが動作識別に利用できる。判別関数は、ARモデルの予測誤差の分散をもとに構成した。手首の掌屈、背屈、回内、回外、手の握り、開きの6動作に対して、4対の電極を肘関節から7cmの前腕部に90°ずつ離して取り付けて採取したEMGをもとに、動作識別実験を行った。識別結果を逐次、制御者にフィードバックしてその学習能力を利用するという条件で、平均96%の識別率を挙げることができた。しかも、識別に必要なEMGは動作発生直後の100msecとすることが可能となった。運動制御ではインピーダンス調節が鍵となる。本研究で堤案した双線形制御方式をさらに発展させ、より広範囲のパラメータ調節機構を、しかもフィードフォワードにより構成することが、"natural"な義肢制御系を実現する上で重要な課題であろう。
シャトルウォークテストによる簡便な高齢者の全身持久力評価(より広範な人々への適用)

全身持久力は,生理学的には最大酸素摂取量(Vo_2max)が最も適切な評価指標とされている。しかし,その測定には,特に高齢者の場合安全性に問題がある他,特定の設備と技術を必要とし,多人数を同時に行うことも困難である。一方,全身持久力は,全身的な運動の“できばえ(performance)"をもって評価することができ,若齡者では持久走テストがフィールドテストとしてよく用いられている。しかし,これも長年「走る」ことに馴染みの少ない一般の高齢者にとっては無理な課題である。そこで,我々は,安全かつ簡便にフィールドでも測定可能な高齢者の全身持久力評価方法の開発を目的とし,共同研究者の金子が提案するシャトル・スタミタテスト(SST:3分間10m折り返し走)の「走り」を「歩き」に応用したシャトル・スタミナ・ウオ-クテスト(シャトル・ウオ-クテストあるいはSSTWと称す)を高齢者に試みている。今年度は,SSTwの信頼性・妥当性を検討することを課題として,テストの再現性や運動中の身体負担度,テストの適応年齢などを中心に解析した。1)SSTwの成績には,Test(初回時)、Re-test(3ヶ月後)間にr=0.853の相関が認められた。2)予測最大心拍数に対するテスト中のピーク心拍数の割合は平均86.3%であり、男女差、年齢差は認められなかった。3)運動時の自覚的な身体負担度として、全体の73.7%が「まあまあ普通fairy light」「どちらかといえばきついsomewhat hard」と回答し、「きついhard」との回答は高齢者ほど少なかった。4)SSTwの加齡変化は40歳未満と40歳以上で異なることが認められた。40歳以上ではVo_2maxで報告されている数字と同程度の低下率を示すが、40歳未満ではそれより明らかに低かった。5)主観的な全身持久性を評価する項目「やや急ぎ足で30分間は歩ける」、「やや急ぎ足で1時間でも歩ける」、「ゆっくりなら15分間走れる」に「できる」と回答した者のSSTwの成績は、「できない」者に比べ有意に優れていた。以上より、SSTwは再現性に優れ、40歳以後の中高齢者、特に後期高齢者や低体力者を含む広範囲な高齢者にとって安全で、屋内で多人数を同時に短時間に測定できる簡便な全身持久性評価法として有用なことが示唆された。
QOL向上をめざした在宅ケアのための看護職の連携に関する研究

昨年の研究であった病院から保健婦への退院連絡の要因分析の結果、退院連絡票の存在が退院連絡の実施に影響を与えることが明らかになった。本研究では、現在活用されている退院連絡票が退院連絡を効果的に実施できるものであるか等を調査した。介護保険等の制度の移行にあわせ、地域と連携しやすい退院連絡票を開発した。対象は、静岡県内の病院146カ所、保健所・市町村保健センター(以下行政機関とする。)93カ所である。郵送による質問紙調査と各病院で使用している退院連絡票(以下票とする。)の収集を行った。行政機関へは、退院連絡の際に欲しい情報をたずねた。さらに行政機関が必要な情報として考えられるものについて記載程度を病院と行政機関へたずねた。行政機関が特に必要と考えている情報は、「病状」「具体的な依頼内容」「対応してほしい時期」「介護状況」であった。「病状」はほとんどの票に項目立てがされていて、行政機関が必要としている情報が記載されていた。「具体的な依頼内容」は票に項目はないが、ほとんどの票に記載できる形式になっていた。「対応してほしい時期」は票には項目はなく、具体的な時期が記載しにくいかった。「介護状況」は介護者の名前等を記載する項目はあるが、介護について詳細な内容を記載する項目は少なかった。これらについて項目立てをし記載内容について、病院と行政機関とで検討する必要がある。これらの結果と制度改正の現状とあわせて票を開発した。1目的病院看護職から保健所・市町村保健婦に行われている退院連絡の実態とその実施に与える要因の分析および退院連絡を受けた保健婦の現状を明らかにした。2方法対象は静岡県内の146病院の病棟看護職、全保健所・市町村の合計93カ所の保健婦の各1名とし、それぞれに郵送による質問紙調査を行った。退院時の情報発信側である病院と受信側である保健婦との退院連絡の実態が明確になるような調査内容とし、病院看護職に対しては病床数、訪問看護室の有無、MSWの有無、病棟における退院後の看護援助の検討の有無とその検討方法、退院連絡票の有無、保健婦からの入院連絡の有無等を調査した。保健婦に対しては退院連絡の有無とその方法、連絡されるケースの概要、文書による情報交換の必要性、病院への入院連絡の有無等である。分析方法は上記の調査内容について、保健婦へ退院連絡を行っている病院と行っていない病院とで分け、分割表を用いてχ^2検定を行った。3成績病院看護職は80ヵ所(回収率54.8%)、保健婦は77ヵ所(回収率82.8%)から回答を得た。退院連絡を行っているいないにかかわらずほとんどの病院看護職と保健婦が文書による情報交換を必要としていた。しかし保健婦へ退院連絡を行っている病院は27ヵ所(33.8%)であった。退院連絡の実施の有無と病床数の多寡、訪問看護室の有無、MSWの有無、病棟での退院後の看護援助方法の検討の有無及び保健所・市町村からの入院連絡の有無とでは有意差が認められず、退院連絡の実施率に影響を与えなかった。しかし退院連絡票が備わっている病院では退院連絡の実施率が48.1%、退院連絡票が無い病院では実施率8.0%であった(p<0.001)。4結論以上のことから退院連絡票が備わっていることが、病院看護職が保健婦へ退院連絡を行う重要な要因と考えられた。)93カ所である。)の収集を行った。
糖類の高立体選択的合成法の開発

1.研究目的糖類は生物界に広く分布し多岐に亘り重要な役割を演じており、その純粋化学合成は今後の重要な研究課題である。本研究は独自に開発した有機ケイ素化合物を用いた新型の酸素官能基導入反応を、天然および非天然型糖類の合成に応用することを目的としている。2.研究結果(1)ポリオールの立体選択的合成αーヒドロキシエノールエーテルの白金触媒分子内ヒドロシリル化が高立体選択的に進行し、生成したケイ素ー炭素結合の過酸化水素酸化によりアルコールに導けることを見出した。本手法により、1,2,3ートリオール骨格を高立体選択的に合成することが可能となった。光学活性グリセルアルデヒドに対し本手法を適用することにより、光学活性5炭糖類、ペンチトールの合成を行った。(2)光学活性糖類の触媒的不斉合成光学活性ホスフィンを配位子とするロジウム錯体を触媒として用いることにより、触媒的分子内不斉ヒドロシリル化を行った。1,3ージオールおよび1,2,3ートリオール合成のいずれにおいても80%以上の対掌体過剰度をもって不斉合成に成功した。光学活性糖類合成への展開を今後行ってゆく計画である。当初予定していたCーヌクレオシドの立体選択的合成については予備的研究に入った状態であり、次年度以降、重点的に取り組みたい。
歯の喪失リスク評価に関する研究

歯を喪失する要因について,歯科医院継続患者を被験者に,基礎疾患および口腔衛生指導、歯科治療による継続管理に際して喪失歯発生のリスクを定量的に判定することを目的にコホート調査を行った.被験者数56名に対し,得られたデータをコホート期間中に歯の喪失が1本以上発生した群(管理中MT≧1歯群)とそうでない群(管理中MT=0群)を目的変数とし、性別、初診時年齢、各種口腔衛生習慣、基礎疾患情報、コホート期間中の変化等21項目を説明変数とするロジスティックス回帰分析を行った.その結果,基礎疾患の有無,性別,調査開始時の喪失歯数,歯磨き回数の増加数,間食の規則性の有無が喪失歯のリスク要因であることが分かった.歯の喪失リスク要因を明らかにするために,5軒の歯科診療所を選択し,過去5年間に2回以上来院した患者カルテから,資料収集し,分析を行うことを目的とした研究である.まず初年度に,資料採取を手書きで行い,情報センターに送付すると研究計画では記載したが,このやり方の手間,労力が多大であり,ミスも起こることから,調査会社に依頼する予定の情報収集の方法を取りやめ,iPADに自作ソフトをインストールし,これに直接,研究協力歯科医師が問診項目の記入をしてもらい,情報をホストコンピューターに送信する方法を採用することを決断し,ソフト開発から取り組むことから開始するように研究計画を変更した.そこで,情報センターに依頼する情報チェックや初期分析費用を,ソフト開発に振り替えた.このような研究計画の大幅な変更ため,初年度は,問診のソフト開発に時間を要し,また,開発ソフトのiPADへの搭載に際し,Apple社への申請,許可が必要となり,このことにも時間を要したため,ソフト搭載iPADの完成したのがH26年1月であった.同時に,このiPADには専用の付属カメラを試作装着固定し,画像採得ができるようにした.倫理審査委員会の審査は,大阪歯科大学で受け,許可を受けた.そこから,協力歯科診療所を5軒から6軒に増やして選択し(金沢,新潟,浦和,浦和,大阪,西宮),研究内容の概要説明,機器の使用説明,文書の配布を,新潟,東京,大阪の3箇所で行い,H26年4月から資料採得を開始することにした.その前に,予備使用の際における疑問や修正点,確認事項に関して,ネット会議で解決するよう試みた.歯の喪失リスク評価に関する研究に関し,1年目携帯電話による口腔内写真撮影用の付属光源装置の作成,データ収集用データベース(画像を含む)の作成とこれら装置の各歯科診療所への説明を行った.6歯科診療所にて協力をお願いした結果,データー収集を2年目行ったが,患者の同意を得ることに苦労している現状で,新規患者に対するデータの収集は難しく,長年メインテナンスに通われている患者に偏るためデーター集数が確保できないようであった.そのため,想定したデーター数が収集できていないのが現状である.データベースに収集されたデータは,現在100件前後である.そのため,2年目にデジタルデータだけでなく,紙ベースでも可能なように,患者基本データ,診療録,口腔内診査情報等必要な書類を各診療所に枚数分送付した.これによるデータ収集数の確認は未だ出来ていないので,新年度夏過ぎまでに確認する予定である.その結果に従い,さらにデータ収集が必要であれば,各診療所に強力にお願いをし,秋頃までに集まったデータを用いて分析に移る予定である.なお,1歯科医療診療所から,辞退届が提出された.歯科医院における長期継続患者50歳以上80歳未満患者の初診時の生活習慣、基礎疾患および口腔衛生指導の歯科治療による継続管理中の喪失歯発生のリスクを定量的に判定することを目的にコホート調査を行った.歯科医院は6診療所,対象者は56名(男性21名,女性35名)であり,そのカルテからPC入力し解析評価した.解析は,コホート期間中に歯の喪失が1本以上発生した群(管理中MT≧1歯群)とそうでない群(管理中MT=0群)を目的変数とし、性別、初診時年齢、各種口腔衛生習慣、基礎疾患情報、コホート期間中の変化等21項目を説明変数とするSPSS-V2.1の二値ロジスティックス回帰分析(最大尤値による変数減少法、変数入出力p=0.15)を行った.結果:1.対象者の性別と年齢では,男女別平均年齢が64.17歳と64.56歳で統計的有意差はなかった.2.対象者のコホート期間は,男女別で3.64年と4.46年で統計的有意差はなかった.3.コホート期間中の性別喪失歯数は,男性の喪失歯が平均値で約1本分有意(p=0.0458)に多かった.4.二値ロジスティック回帰分析(変数の計数の有意水準の入出力基準をp=0.15とした変数減少法(尤度比)で21変数のうち下記の5変数)1)調査開始時に基礎疾患(心臓疾患,肝臓疾患,糖尿病,高血圧症,その他)があるとコホート期間中の喪失歯が有意に多くなる傾向( p=0.003 )がみられた.2.女性が男性に比してコホート期間中の喪失歯が有意に少ない傾向( p=0.04 )であった.3)調査開始時に喪失歯数が多いとその後の喪失歯が多くなる傾向( p=0.10 )がみられた.4)歯磨き回数が増加すると喪失歯が少ない傾向(p=0.10)であった.5)間食の規則性が向上すると喪失歯が少ない傾向(p=0.15)であった.

歯を喪失する要因について,歯科医院継続患者を被験者に,基礎疾患および口腔衛生指導、歯科治療による継続管理に際して喪失歯発生のリスクを定量的に判定することを目的にコホート調査を行った.被験者数56名に対し,得られたデータをコホート期間中に歯の喪失が1本以上発生した群(管理中MT≧1歯群)とそうでない群(管理中MT=0群)を目的変数とし、性別、初診時年齢、各種口腔衛生習慣、基礎疾患情報、コホート期間中の変化等21項目を説明変数とするロジスティックス回帰分析を行った.その結果,基礎疾患の有無,性別,調査開始時の喪失歯数,歯磨き回数の増加数,間食の規則性の有無が喪失歯のリスク要因であることが分かった.6歯科診療所にてデーター収集協力をお願いした結果,なかなか収集が難しいようである.そのため,患者の同意を得ることに苦労している現状で,新規患者に対するデータの収集は難しく,長年メインテナンスに通われている患者に偏るためデーター集数が確保できないようであった.その結果,ネット上のデーターベースでのデータ集積状況は,100件程度である.口腔保健以上述べたように,ネットを使ったデータ収集が難しいため,紙ベースでも可能なように,患者基本データ,診療録,口腔内診査情報等必要な書類を各診療所に枚数分送付した.これによるデータ収集数の確認は未だ出来ていないので,新年度夏過ぎまでに確認する予定である.その結果に従い,さらにデータ収集が必要であれば,各診療所に強力にお願いをし,秋頃までに集まったデータを用いて分析に移る予定である.手書きでの入力から,新たにiPADを利用した問診入力方式及び画像採得方式に計画を変更したため,そのソフト開発およびカメラの開発に時間を要したため,初年度に企画した患者からの資料採得はできなかった.この試作装置の開発に当たり,患者情報取得項目の検討,とくに全身情報と口腔保健情報については,日本歯科医師会地域保健委員会再生の内容およびFDIでのOral Health Improvement Card情報を参考にした.しかし,初年度で,ソフト開発,iPADへのインストール,付属カメラの開発は完了した会議をネットを使用して実施したため、旅費が不要になった。初年度に資料および画像採得システムの開発が終了したため,本年度は協力歯科医院からの患者情報の蓄積を行う予定である.これにより,データ分析の段階にすすめるものと考えている.なお,途中に4ヶ月に1度の割合で,ネット会議を開催し,実施上の問題点について検討する予定である.学会参加および論文投稿に使用する予定である。ネット会議で会議を行ったため,旅費の使用が少なかった.会議を実施する機会があれば,会議に使用する予定である.
電位・電流分布の可視化によるセラミック被覆の診断

核融合炉ブランケット用に開発を進めているセラミック材料の診断への、発光もしくは蛍光材料の適用可能性を調べた。電気特性の分布を直接観察する手法として、1x10^<-6>S/mおよび1x10^<-2>S/mの異なる電気伝導度を示す2種類の焼結SiC板を対象に無機EL材料を適用し、これら電気伝導度の違いを発光の有無としてとらえることが可能であることが分かった。また、蛍光タンパク質GFPおよび電位感受性蛍光色素DiBAC4(3)については電界の向きに応じて発光領域が変化することが分かり、セラミック材料近傍における電位分布の変化をとらえる手法として適用できる可能性がある。このうち、DiBAC4(3)を金属基板上のセラミック被覆領域の検知に適用したところ、被覆されていない領域で発光が弱まった。セラミック被覆の分布を反映した電位もしくは電流分布がDiBAC4(3)蛍光色素の分布を変化させ、被覆領域分布の検知が行えたと考えられる。製作手法および材料入手の容易さの観点から、当初H21年度に予定していた有機EL膜に替えて、無機EL膜をセラミック材料の電気特性分布の可視化に適用する試みを実施した。一般に無機EL発光膜は、透明電極-金属電極間に無機EL層及び電気絶縁用誘電体層を積層形成させ、400Hz・100V程度の交流電圧を印加することで発光させる。本課題の試みにおいては、絶縁用誘電体層を省き、さらに無機EL層を一般的な使用の半分程度の厚みで対象試料の表面に形成し、透明電極を置いた。金属基板上に無機EL層を形成して透明電極を置いた発光条件の試験では、印加電圧16V程度から発光を確認した。この無機EL層を ̄1x10^<-6>S/mおよび ̄1x10^<-2>S/mの異なる電気伝導度を示す2種類の焼結SiC板(10x10x1mm^3)の表面に形成して400Hz・20Vを印加した場合には、後者の試料のみに対して発光が確認され、対象試料の電気伝導度の違いが発光強度の違いとなって現れることを確認した。今回印加した電圧範囲では厚み数十μm程度のセラミック試料に対しては、絶縁破壊を起こさずに適用できると考えられる。発光強度は印加する電圧周波数とともに増強することを確かめており、無機EL層厚みの低減と合わせて、特性分布の可視化に必要な印加電圧の低減が期待できる。また、特性分布観察時のみに無機EL層と対象試料表面を均一に接触させて発光させ、観察後には無機EL層を取り除くことにより、試料表面への損傷や汚染を抑える方法について検討し、可能性のある手法を見出した。セラミック電気絶縁材料中の電気特性の分布を蛍光材料および発光材料を用いて可視化する新しい手法を試みている。H21年度に試みた無機EL材料による電気伝導度分布評価手法は、EL材料が塗布された位置の電気伝導度に従って発光、非発光の違いが表われる手法である。これに対して、H22年度は、電位分布(電界)に従って発光物質そのものが移動する電位感受性試薬の特性を調べた。試薬は、細胞機能の研究に使用されるGFP蛍光たんぱく質、DiBAC4試薬の2種類を選択した。特にGFPについては、本来、染色体等に組み込んで細胞の特定部位を発光させるものであるが、タンパク質が両性イオンの性質を持つとの情報収集から、その電位感受性を調べた。GFPについては蒸留水で希釈し、また、DiBAC4については粉末をDMSO用液に溶解させて使用した。2mm間隔の正・負のPt電極を各々の溶液に浸し、最大4Vの電圧を印加して、蛍光領域の変化を観察した。GFPでは2.5V(1.2V/mm)印加した際に、正極周辺の発光がほとんどなくなり、極性を入れ変えると、追随して発光・非発光領域は入れ替わる。DiBAC4では、-3.0V印加した負極近傍の発光強度が弱まり、極性の反転に追随した発光領域の変化を示した。ともに、水の電気分解と考えられる気泡が発生する4Vよりも低い電圧で上記の応答が観察された。GFPの方が、発光・非発光領域の境界がはっきりと観察されたが、極性を入れ替える毎に全体としての発光強度は落ちており、何らかの化学変化や通電による変質が生じている可能性がある。一方、DiBAC4では観測中の発光強度低下は見られない。以上の電界に応じた応答を、不均一な電気絶縁特性分布を持つセラミック試料に適用し、材料周囲の電界分布の可視化を行うことで、セラミック材料の特性分布評価に結び付けることが考えられる。