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操作者の残存能力に適合した操作装置と操作支援機能を有する知的電動車椅子の研究

「操作装置は操作者の操作能力によって決まる」「走行能力は操作装置に依存する」「走行支援機能は操作能力と走行能力に依存する」という着眼が残存能力に適合した知的車椅子の開発に有用であることを示した.操作者の様々な操作能力に適合するレバー式操作装置の開発,操作装置が生成する走行能力に適合した車椅子の構造,走行能力に適合した操作支援システムの実装によって,少ない残存能力でも簡単な操作で安全に走行可能な知的電動車椅子を実現した.さらに,操作者の移動能力を向上させる全方向移動機器を試作した.「操作装置は操作者の操作能力によって決まる」「走行能力は操作装置に依存する」「走行支援機能は操作能力と走行能力に依存する」という着眼が残存能力に適合した知的車椅子の開発に有用であることを示した.操作者の様々な操作能力に適合するレバー式操作装置の開発,操作装置が生成する走行能力に適合した車椅子の構造,走行能力に適合した操作支援システムの実装によって,少ない残存能力でも簡単な操作で安全に走行可能な知的電動車椅子を実現した.さらに,操作者の移動能力を向上させる全方向移動機器を試作した.「押しボタンおよびレバー式操作装置」と「操作装置が取替え可能な電動車椅子」を試作し,走行実験によって,以下のような知見を得た:(1)操作指令の種類が同一である場合,押しボタン式操作装置とレバー式操作装置は同等の操作性を有する.(2)「前進とその場旋回のみ」から「ジョイスティヅクとほぼ同等の指令能力」まで,指令能力を変化できるレバー式操作装置を設計した.この操作装置は,使い慣れた操作装置の外観を変更することなく,操作性を向上させることができ,操作者のリハビリテーション効果を生み出す可能性がある.(3)当初,2つのレバーを同時に操作する入力も適切ではないかと考えたが,操作に熟練してきた場合,両手を同時に使用して操作する指令を含まず,片手のみですべての指令が可能な入力方法のほうが操作感覚がよい.試作電動車椅子本体設計時に「その場旋回時には障害物と衝突することのない」構造を実現して,安全性を向上させた.衝突回避機能として,障害物に接近したときに,衝突防止機能が「減速から障害物回避」と「減速から停止」の2種類のパターンを適切に使い分け,操作者の意思を必要以上に妨げることなく衝突を防止するアルゴリズムを提案した.たとえば,壁面にほぼ直角に接近した場合は,操作者は壁面に近づきたいと判断して,ゆっくりと壁面に近づき壁面の近傍で停止する.一方,壁面に接近する角度が小さい場合は,減速の後,回避動作に移行し,直進指令が入力される間,壁面に沿って移動することを実現した.2名の作業療法士の方に,試作機に対するご意見を伺い,「操作ボタンのレイアウト」「車椅子のシーティング」に関するアドバイス,「自力移動ができない障害児の補助装置による移動のリハビリテーション効果の有効性」「衝突防止の有効性」に関する示唆をいただいた.障害をもつ方に利用していただくために,押しボタン式あるいはレバー式操作装置を搭載することができる車椅子を試作した.本年度,レバー式操作装置を改良し,グリップの間隔・角度・高さなどを容易に調節可能な操作装置を作成することができた.このことにより,個別の操作者への対応能力を高めることができた.「操作者の残存能力」を考慮しながら,操作者の意思を必要以上に妨げることなく障害物との衝突を防止するための操作支援機能について検討し,「壁への安全な接近と回避の使い分け方法」「狭い通路の走行支援」「狭い出入り口の通過支援」などのアシスト手法を提案した.障害者が電動車椅子を利用される時の配慮事項,電動車椅子操作に使うことができる身体的能力(機能)・判断力などについて,滋賀県内の3つの福祉施設において作業療法士・理学療法士・看護士・カウンセラーの方々から,試作機を使用していただきながら聞き取り調査を実施した.この中で,発達障害を防止するための移動機器および移動経路が狭い日本家屋内において,試作機の利用の可能性があることがわかった.しかしながら,障害者の方々が生活空間としておられる施設内での使用には,既に施設を利用しておられる方との協調が難しいことがわかった.これらのヒアリングの中で,開発中の電動車椅子を利用する可能性のある方のご協力をいただくことができ,障害者の方に試作機を試用していただくことができた.また,操作装置と操作者の操作能力に適合した操作装置を適合させる手法を生み出す試みを行った.「操作者の操作能力および希望」と「操作機構の能力」を視覚化し,直感的に適合を判断する手法を構築中である.従来から電動車椅子操作に常用されているジョイスティックの操作が困難な方が,押しボタンあるいはレバー式操作インタフェースを用い,屋内を実用的に走行できる電動車椅子を試作した.押しボタンやレバーを用いて操作する電動車椅子においては,操作インタフェースから入力される操作指令が限定される.したがって,操作支援機能の補助がない状態では,走行経路の狭い屋内の移動において実用性に課題がある.「機体形状と走行機構を操作インタフェースに適した形態」とし,さらに,「操作者の操作能力と電動車椅子の走行能力に適応した操作支援機能」を付加することによって,試作した電動車椅子が屋内用移動機器として使用できることを示唆した.また,ファジィ理論を応用した操作指令と操作支援指令の融合によって,快適な走行を実現できた.これらの研究によって,「操作者の残存能力に適合した操作インタフェースの利用」,「操作インタフェースによって決定する“車椅子の走行能力"に適合した電動車椅子の形態の形成」,そして「操作者の操作能力と電動車椅子の走行能力に適合した操作支援機能の融合」という道筋によって操作者の残存能力に適合した知的電動車椅子の実現が可能となることを示すことができた.

重度障害児の治療を職務としておられる療法士との連携を進める中で,全方向移動機器の発達障害への応用の可能性を指摘された.全方向移動機器用の駆動ユニットを作成し,さらに,「膝立ち」,「椅子に座った姿勢」あるいは「立位」で操作するための操作インタフェースを試作し試験走行を実施した.立位での移動は,歩行しているときとほぼ同じ目線の移動体験を可能とするので,重要なインタフェースである,「通常の車椅子の運動モード」と「全方向運動モード」を切り替えなしで操作できる操作インタフェースを作成し,実機による走行実験によって,試作したインタフェースの有効性を確認した.
雲仙岳溶岩ドームの形成と崩落に関する総合的観測研究

国立大学火山観測機関を中心に、総合的合同観測を実施し、溶岩ドーム形成と崩落による火砕流発生の実態把握を行なった。分野別の主な成果は次のとおりである。〔地震観測〕地震活動は低調であるが、震源はドーム内または直下に集中し、各ローブ出現前後に、波形の変化が認められた。山体崩壊が懸念されている眉山一帯では皆無であった。〔傾斜連続観測〕検出される超長周期振動波形により、一日当りの溶岩供給量を推定する手法が確立されたのは最大の成果である。これによると、1991年の最盛期40万m^3から漸減し、1992年末には5万m^3以下、翌年2月に復活し、以後約30万m^3を最高に、5回の増減が見られた。〔地殻変動観測〕噴火開始以来、西海岸で最大66mm、あざみ谷で65mm沈降、平均的圧力源は、普賢岳西方4km、深さ7.5kmと推定された。〔地磁気観測〕地下浅部での高温領域の拡大が続いている。磁場は、93年夏までは、熱消磁による北側増加・南側減少傾向が続いた。しかしその後は、浅部での激しい地殻変動で新たな熱源が出現、全点で増加した。〔重力〕溶岩供給の蓄積に対応し、重力が最大120μ前後増加、ドーム直下12kmでの質量増加を反映している。〔火山ガス観測〕SO_2検出量は50200t/日で、溶岩供給量の増減との相関がみられ、溶岩噴出量50万m^3につき200370万tと見積もられた。またSO_2/HCL比は、0.71.8で、この2年間に有意の変化はなかった。〔溶岩ドーム観察〕これまでに12個のローブが形成され、全体として、比高200m(西側)400m(東側)、直径800m(南北)1km(東西)に達したローブの成長様式として、A.一方向成長、B.のり掛り成長、3.ドミの倒し成長の3つが認められた。また、ローブの外に、内成的成長もみられた。本研究は、平成2年に噴火を開始した雲仙普賢岳の溶岩ドームの形成とその崩落によって発生する火砕流の実態を把握するために,全国の大学火山測観機関を中心に,総合的合同観測を実施したものである。このような観測は,噴火開始直前より実施し,平成3年5月の溶岩噴出開始の予測に成功した。溶岩の噴出はその後も継続し今日に至っているが,大局的には徐々に減少しつつある。主な研究成果の概要を,以下項目別に述べる。[地震観測]地震活動は,溶岩噴出開始後低調である。微小地震が,溶岩ドーム内およびその直下浅部で発生してるが,200年前の噴火に関連して山体崩壊を起した眉山一帯では皆無である。[傾斜連続観測]マグマの共給にともなう山体膨張を把握するために実施してるが,長周期傾斜震動の振幅が,マグマ供給率に対応して変動することが明らかになった。その結果,最盛期の平成3年秋には30数万m^3/日であったが,平成5年1月初旬には12万m^3/日に減少,2月には1520万m^3/日に復活していることが伴った。

[地殻変動観測]マグマ溜りの潜在が相定されている西麓が,溶岩噴出開始以沈降を続けていたが,平成4年末頃には停滞した。しかし,山頂部の降起は続いている。[地磁気観測]依然として熱消磁傾向が続いている。[火山ガス観察]二酸化イオウ放出量は,最盛期約230t/日であったが,溶岩噴出率の減少に対応し,平成5年1月には約5t/日となった。[ドーム観察]本年度に第810溶岩ドームが出現,ドーム全体として直径約700m,比高180mに達した。局部崩落によって火砕流も頻発したが,自爆力は低下した。溶岩のSiO_2は,65%から64%に低下し,MgOが2.4%から2.7%に増加する等,苦鉄質化がみられるようになった。前年度に引き続き、国立大学火山観測機関を中心に、総合的合同観測を実施した。分野別の主な成果は次のとおりである。〔地震観測〕地震活動は低調であるが、震源はドーム内または直下に集中し、各ローブ出現前後に、波形の変化が認められた。山体崩壊が懸念されている眉山一帯では本年度も皆無であった。〔傾斜連続観測〕検出される超長周期振動波形に基づく、1日当りの溶岩供給量は、1991年の最盛期40万m^3から漸減し、1992年末には5万m^3以下に低下した。翌年2月に復活し、以後約30万m^3を最高に5回の増減が見られた。〔地殻変動観測〕噴火開始以来、西海岸で最大66mm、あざみ谷で65mm沈降、平均的圧力源は、普賢岳西方4Km、深さ7.5Kmと推定された。〔地磁気観測〕地下浅部での高温領域の拡大が続いている。磁場は、93年夏までは、熱消磁による北側増加・南側減少傾向が続いた。しかしその後は、浅部での激しい地殻変動で新たな熱源が出現、全点で増加した。〔重力〕溶岩供給の蓄積に対応し、重力が最大120mu前後増加、ドーム直下12Kmでの質量増加を反映している。〔火山ガス観測〕SO_2検出量は50200t/日で、溶岩供給量の増減との相関がみられ、溶岩噴出量50万m^3につき200370万tと見積もられた。またSO_2/HCL比は、0.71.8で、この2年間に有意の変化はなかった。〔溶岩ドーム観察〕これまでに12個のローブが形成され、全体として、比高200m(西側)400m(東側)、直径800m(南北)1Km(東西)に達したローブの成長様式として、A.一方向成長、B.のり掛り成長、C.ドミの倒し成長の3つが認められた。また、ローブの外に、内成的成長もみられた。
シスプラチン耐性に有効な白金錯体の化学特性と抗がん剤への応用

シスプラチン型白金抗がん剤の欠点である(1)耐性がんに効かない,(2)腎毒性が高い,といった副作用は,抗がん剤をイオン形にすることにより軽減できた.シスプラチン結合DNA-タンパク質会合体の芳香環スタックをモデル化したカチオン白金錯体はプロテアソーム活性阻害を新作用機構として有していた.カチオン,アニオン両錯体ともにシスプラチンより高いin vitro活性を示し,抗がん剤への応用が期待できた.シスプラチン型白金抗がん剤の欠点である(1)耐性がんに効かない,(2)腎毒性が高い,といった副作用は,抗がん剤をイオン形にすることにより軽減できた.シスプラチン結合DNA-タンパク質会合体の芳香環スタックをモデル化したカチオン白金錯体はプロテアソーム活性阻害を新作用機構として有していた.カチオン,アニオン両錯体ともにシスプラチンより高いin vitro活性を示し,抗がん剤への応用が期待できた.現在臨床で使用されているシスプラチン型白金抗がん剤の欠点であるシスプラチン耐性と腎毒性問題をクリアするため,電荷を有するカチオン,アニオン両白金・パラジウム錯体を合成し,インビトロ生理活性を検討したところ,一連の錯体に良好な抗がん活性を見出せた.数々のがん細胞に対する活性パターンは,シスプラチンやその他の抗がん剤とは大きく異なっており,シスプラチンや従来の抗がん剤とは異なる抗がん機構で働くことが示唆された.検討の結果,一連の錯体はプロテアソーム活性阻害等を有していることを見出すに至った.このようなタンパク質を標的とした抗がん作用はシスプラチン等では見られないことから,本錯体がシスプラチンとは異なる作用機構で働いていることが明確に示され,シスプラチン耐性抗がん剤として有望なことが期待された.本錯体の生理活性の源である化学特性について検討を加えた.カチオン錯体に特徴的な芳香環スタッキングは,置換基・金属を変えるだけで大きく変化することがプロトンNMRから認められ,スクッキングが軌道間相互作用であることが支持された.同時に,錯体の物性であるオクタノール/水分配比も大きく変化し,スタッキング構造が錯体の物性を決定していることが明確となった.リン酸基含有アニオン白金錯体は,ラングミアプロットにより得た吸着平衡定数から骨の無機成分であるヒドロキシアパタイトに高い親和性を有していることが示され,本錯体の骨への選択的デリバリーの可能性が示唆された.カチオンアニオン両錯体とも水溶性は高く,腎毒性が小さなことが期待された.現在,マウスを使った腎毒性について検討を行っている.白金錯体の,(1)副作用を軽減させる化学特性,(2)抗がん作用を強化させる化学特性,について研究を行った.マウス実験の結果,BUN,クレアチニン濃度に反映されたシスプラチン腎毒性はカチオン,アニオンいずれのイオン化合物についても観察することができず,シスプラチンとは違った容易に加水分解されない性質,イオンによる高い水溶性が腎毒性の小ささに反映されていることが推定された.カチオン白金抗がん剤の白金配位芳香環を大きくして芳香環スタッキングを強めたところ,培養がん細胞増殖抑制効果,プロテアソーム活性阻害作用ともに向上が見られ,抗がん活性とプロテアソーム活性阻害に直線関係が見られたことから,プロテアソーム活性阻害がカチオン白金抗がん剤の主な活性機構と判断された.シスプラチンにプロテアソーム活性は見られなかったことから核酸DNA配位以外の生理活性機構を有することがシスプラチン耐性がんに効く要因であることが明らかとなった.従って,当初予測されたシスプラチン結合DNA-HMGタンパク質がシスプラチン抗がん活性の源であることは,モデル錯体からは実証できず,新しい標的を見出した結果となった.白金と同様の配位構造を示すパラジウム錯体が白金錯体と同レベルの抗がん活性を示したことは,本研究の開発カチオン錯体の活性が配位子側の構造に依存しているとともに,白金にとってかわる新しい金属抗がん剤の開発が可能であることを示している.白金錯体の,(1)副作用を軽減させる化学特性,(2)抗がん作用を強化させる化学特性,について昨年に引き続き研究を行った.ラットvivo腎毒性実験の結果,33μg/kg投与でシスプラチン腎毒性が1日後の血液BUN,クレアチニン値の上昇として認められたが,水溶性がアップしたアニオン3核白金,カチオン白金錯体は全く変動せず,腎毒性は認められなかった.抗がん実験では,シスプラチン33μg/kg投与では経過観察中にラットが死亡し,実際のアッセイは血液データに腎毒性が認められにくい投与量となった.投与量は,シスプラチンは8.25μg/kgに対し,腎毒性を軽減させたアニオン3核白金,カチオン白金錯体は16.5μg/kgと投与量を増やせた.白金化合物に代表される化学療法剤は投与量を増やして大きな抗がん効果を得ることが多く,水溶性向上による副作用軽減,抗がん効果アップが期待できる。長い半減期を有するアニオン多核白金化合物,加水分解しないカチオン型白金,パラジウム錯体はシスプラチン耐性に関与するカチオンシスプラチン錯体部分を持たないため,シスプラチンとは異なる抗がん作用機構を有することが抗がんパネルパターンから示された.これらの新型白金およびパラジウム抗がん剤がシスプラチン耐性がんに効くことが細胞レベルからも示された.

抗がん活性の向上については,カチオン白金およびパラジウム錯体は特徴である芳香環スタッキングを強めることで,アニオン白金錯体は多核化により腎毒性を増やすことなく,それぞれ活性を向上でき,シスプラチンにとって代わる新規白金抗がん剤の開発に成功した.
アポトーシス抑制能を有する新しいプロテアーゼ抑制遺伝子のクローニング

同一白血病(FAB;M0)よりサイトカイン(IL3,SCF)依存性および自立性に増殖する白血病細胞2種類を樹立した。この2細胞の形態的は依存性細胞株では増殖するにもかかわらず全細胞の35%がアポトーシスの形態をとり死滅する。この2細胞間でmRNA発現程度に差がある遺伝子の同定をDifferential display(DD)法にて試み、自立性細胞に高発現を認めた遺伝子(R3-2)の一部(1.2kb)を同定しえた。このR3-2をプローブとして白血病細胞2種類につきNorthern法でも同様R3-2は自立性細胞に高発現(数100倍)を認めた。しかも、K562,HELおよびこの依存性細胞株はサイズが5.0kbであるが、自立性細胞株は4.5kbとサイズが変化していた。R3-2の一部(1.2kb)をホモロジー解析したところ、プロテアーゼインヒビターであるcalpastatinに62.3%ホモロジーを有していた。R3-2を既存のcalpastatinの塩基配列をもとにRT-PCRを行い塩基配列を随意時決定していったところ、一部エクソンがスプライシングアウトしているcalpastatinのアイソタイプであることがわかった。現在このcDNA全長をクローニングしており、このcalpastatinアイソタイプの機能をヒト白血病細胞K562,HL60等に遺伝子導入し、カゼイン蛋白分解活性抑制アポトーシスの比率などで検討中である。我々はヒト白血病の形成機構にアポトーシスの観点から研究を進めた。同一白血病(FAB;MO)よりサイトカイン(IL3,SCF)依存性および自立性に増殖する白血病細胞2種類を樹立するのに成功した。この2細胞は形態的に観察すると、依存性細胞株は増殖するにもかかわらず全細胞の35%がアポトーシスの形態をとり死滅する。従って、自立性細胞株より増殖能が劣っていることが明らかになった。この2細胞間でmRNA発現程度に差がある遺伝子の同定を試みた。Differential display(DD)法にて解析したところ、自立性細胞に高発現を認めた遺伝子(R3-2)の一部(1.2kb)を同定しえた。R3-2の一部(1.2kb)をホモロジー解析したところ,プロテアーゼインヒビターであるcalpastatinに62.3%ホモロジーを有していた。自立性細胞に高発現を認めたR3-2を既存のcalpastatinの塩基配列をもとにRT-PCRを行い塩基配列を随意時決定いていったところ、一部エクソンがスプライシングアウトしているcalpastatinのアイソタイプであることがわかった。現在このcDNA全長をクローニングしており、このcalpastatinアイソタイプの機能を検討中である。
脊髄後角のエンケファリン含有ニューロンの同定とその生理学的特徴の検討(パッチクランプ記録と単一細胞RT-PCR法による)

1.エンケファリン(Enk)mRNA含有ニューロンの電気生理学的特徴38例の脊髄後角表層Enk mRNA含有ニューロンのうち、20例では脱分極通電に対して、複数のスパイクを発生したが、比較的強いaccomodationを示した。10例では、一発のみスパイクを発生させた。また、8例では、accomodationが弱く、通電パルスの期間中スパイクの発生がtonicに持続した。後角表層Enk mRNA含有ニューロンから膜電位固定下に記録を行い、主としてカリウム電流について検討した。(1)(4)のカリウム電流が同定された。2.後角表層Enk mRNA含有ニューロンに対するバリブツレートの作用灌流投与したバリビツレー(nembutalおよびthiamylal)は過分極を誘発させ、また、脱分極通電により誘発される活動電位の発生を抑制した。後角表層Enk mRNA含有ニューロンのおよそ半数がセロトニン3型受容体を発現していた。また、後角深層Enk mRNA含有ニューロンのおよそ10%には2c型受容体が発現していた。ラットを用い、脊髄後角表層の組織からRNAを抽出し、PhotometryによってRNA溶液の濃度を測定した。抽出したRNA溶液の希釈列を作り、逆転写(RT)反応によってcDNAを合成した。遺伝子増幅(PCR)法によって増幅した後、アガロースゲル電気泳動によってcDNAを検出した。RNA溶液の希釈列の検討によって、一つのニューロンに含まれると考えられる1pg以下のオーダーのmRNAから、エンケファリン(Enk)のmRNAを検出できることを確認した。また、全てのニューロンに普遍的に発現していると考えられる代謝酵素であるG3-PDHのプライマーを作成した。これらのmRNAも十分な感度で検出することができた。次に、脊髄後角ニューロンを単離し培養した。この培養維持したニューロンから、形態などから後角表層ニューロンと考えられるニューロンを選択しパッチクランプ・ホールセル記録を行なった。その後、そのニューロンから細胞質を採取し、RT-PCR法によってEnk、G3-PDHのmRNAの同定を試みた。ほぼ全例でG3-PDHのmRNAが検出された。また、約8%のニューロンにEnkのmRNAが検出された。このEnk含有ニューロンの膜容量、膜抵抗およびK電流の性質を検討したが、Enk非含有ニューロンと比べて特異な差異は現在のところ見いだされなかった。今後、さらに、Enkのプライマーの設計に改良を加えて、感度の増強を試み、パッチクランプ・単一細胞RT-PCR法によるEnk含有ニューロン同定方法の確立を目指したい。脊髄後角のエンケファリン含有ニューロンの同定とその生理学的特徴について、パッチクランプ記録と単一細胞RT-PCR法による検討を引き続いて行った。以下の様な成果が得られた。1.単一細胞RT-PCR法の感度増強のための種々の改善を試み、後角表層の直径およそ10μmの極めて小型のニューロンから、3種類の遺伝子について単一細胞RT-PCR法による同定が出来るようになった。β-アクチン、メチオニン-エンケファリン(Enk)およびセロトニン3型受容体のmRNAの発現の有無を、同一の細胞において検討した。その結果、(1)後角表層に分布するニューロンのおよそ70%がEnk mRNAを発現しているが、後角深層に分布するニューロンではおよそ15%にしかEnk mRNAが検出できなかった。(2) Enk含有ニューロンのおよそ30%には、セロトニン3型受容体mRNAが発現していた。2.パッチクランプ法によって後角表層ニューロンの電気生理学的性質の検討を加え、単一細胞RT-PCR法によるEnk mRNAの発現の有無とを対応させることが出来た。その結果、(1) Enk含有ニューロンでは、脱分極通電によって誘発される活動電位の発生頻度が通電中に徐々に減少をして行く性質を示した。(2)脊髄後角表層ニューロンには、Delayed Rectifier、Ca^<2+>-DependentおよびA-typeのKu^+ currentが記録された。そして特にEnk含有ニューロンでは、A-type K^+ currentの比率が大きいことが観察された。今後さらに、Enk含有ニューロンのカルシウムチャネルの性質、バルビツレート等の薬剤に対する反応性などについて検討を加えて行きたい。1.エンケファリン(Enk)mRNA含有ニューロンの電気生理学的特徴38例の脊髄後角表層Enk mRNA

含有ニューロンのうち、20例では脱分極通電に対して、複数のスパイクを発生したが、比較的強いaccomodationを示した。10例では、一発のみスパイクを発生させた。また、8例では、accomodationが弱く、通電パルスの期間中スパイクの発生がtonicに持続した。2.後角表層Enk mRNA含有ニューロンに対するバルビツレートの作用潅流投与したバルビツレート(nembutalおよびthiamylal)は過分極を誘発させ、また、脱分極通電により誘発される活動電位の発生を抑制した。3.脊髄後角ニューロンにおけるセロトニン受容体(3型および2C型)mRNAとEnk mRNAのco-expression後角表層Enk mRNA含有ニューロンのおよそ半数がセロトニン3型受容体を発現していた。また、後角深層Enk mRNA含有ニューロンのおよそ10%には2C型受容体が発現していた。
腎再生に関与する幹細胞の同定とその制御に関する研究

本研究の目的は、内在する成体腎幹細胞を同定してその増殖・分化様式を明らかにすることにより、腎再生療法へ応用しようとするものである。組織幹細胞には「分裂速度が非常に遅い」という特徴があり、これは細胞分裂の際に起こりうるDNA変異を最小限にするための仕組みと考えられている。このような細胞、いわゆるSlow-Cycling Cell(SCC)は何らかの組織障害時に活性化され、急速に増殖した後、分化して組織の修復・再生を担うものと考えられる。近年このSCCが各組織で同定されつつあり、組織に内在する幹細胞候補として注目されている。最近我々は成体腎にもSCCが存在することを報告した(J Am Soc Nephrol 14: 3138-46,2003)。そこで本研究では、まずこのSCCの分離・培養法の確立を目指すとともに、SCCに特異的なマーカーの探索、活性化因子の同定を試み、最終的にはその増殖・分化様式を明らかにしたいと考えている。その目的を達成するために、SCCをHoechst33342(DNA結合蛍光色素)とFluorescent Activated Cell Sorter(FACS)を利用して選択的に分離する方法により、SCCの純度を90%近くに上げることに成功した。この純化したSCCは、コラーゲンの三次元培養条件において管腔構造を形成し、ラットの胎児腎に移植すると尿細管に組み込まれて分化することを明らかにした。さらに、SCCの数が加齢に伴い減少することを示し、老化による腎の再生能力の衰えのメカニズムを明らかにした。組織肝細胞には「分裂速度が非常に遅い」という特徴があり、これは細胞分裂の際に起こりうるDNA変異を最小限にするための仕組みと考えらている。このような細胞、いわゆる「Slow-Cycling Cell」は何らかの組織障害時に活性化され、急速に増殖した後、分化して組織の修復・再生を担うものと考えられる。近年このSlow-Cycling Cellが各組織で同定されつつあり、組織に内在する幹細胞候補として注目されている。最近我々成体腎にもSlow-Cycling Cellが存在することを報告した(J Am Soc Nephrol 14: 3138-46,2003)。そこで本研究では、まずこのSlow-Cycling Cellの分離・培養法の確立を目指すとともに、Slow-Cycling Cellに特異的なマーカーの探索、活性化因子の同定を試み、最終的にはその増殖・分化様式を明らかにしたいと考えている。その目的を達成するために、今年度は、Slow-Cycling CellをHoechst 33342(DNA結合蛍光色素)とFluorescent Activated Cell Sorter(FACS)を利用して選択的に分離する方法により、Slow-Cycling Cellの純度を90%近くに上げることに成功した。この純化したSlow-Cycling Cellは、コラーゲンの三次元培養条件において管腔構造を形成し、ラットの胎児腎に移植すると尿細管に組み込まれて分化することを明らかにした。組織幹細胞には「分裂速度が非常に遅い」という特徴があり,これは細胞分裂の際に起こりうるDNA変異を最小限にするための仕組みと考えられている。このような細胞,いわゆるSlow-Cycling Cell(SCC)は何らかの組織障害時に活性化され,急速に増殖した後,分化して組織の修復・再生を担うものと考えられる。近年このSCCが各組織で同定されつつあり,組織に内在する幹細胞候補として注目されている。最近我々は成体腎にもSCCが存在することを報告した(Am Soc Nephrol 14:3138-46,2003)。

そこで本研究では,まずこのSCCの分離・培養法の確立を目指すとともに,SCCに特異的なマーカーの探索,活性化因子の同定を試み,最終的にはその増殖・分化様式を明らかにしたいと考えている。その目的を達成するために,昨年度は,SCCをHoechst33342(DNA結合蛍光色素)とFluorescent Activated Cell Sorter(FACS)を利用して選択的に分離する方法により,SCCの純度を90%近くに上げることに成功した。この純化したSCCは,コラーゲンの三次元培養条件において管腔構造を形成し,ラットの胎児腎に移植すると尿細管に組み込まれて分化することを明らかにした。さらに今年度は,SCCの数が加齢に伴い減少することを示し,老化による腎の再生能力の衰えのメカニズムを明らかにした。
20世紀の形而上学(ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタイン

20世紀の思想を形而上学の視点から解明することができる。ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタインを形而上学者として描いた。20世紀の形而上学は、「形而上学(ハイデガー)対反形而上学(ウィトゲンシュタイン、アインシュタイン)」でなく、「20世紀の形而上学(ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタイン)」という枠組みとして捉えなければならない。何故ならウィトゲンシュタインは「哲学は論理学と形而上学から成り立っている」と言い、アインシュタインは自らを「形而上学者アインシュタイン」と呼んでいるからである。20世紀の思想を、ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタインを中心にして、形而上学という視点から捉え直す。形而上学という視点は、20世紀の思想をギリシア哲学以来の伝統のうちに位置づけることを可能にする。「20世紀の形而上学(ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタイン)」を解明するために、まずハイデガーから出発して、「形而上学」の意味を確定した。プラトン『国家』、アリストテレス『形而上学』、そしてカント『純粋理性批判』の解釈を通して、形而上学が「自然学を超えて」と「存在論-神学の二重性」という二つの基本的な意味をもっている。『存在と時間』は「存在論-神学」としての形而上学への一つの応答である。このテーゼを証明するために、1922年に書かれた「ナトルプ報告」(GA62,2005)、1924年夏学期講義『アリストテレス哲学の根本概念』(GA18,2002)、『存在と時間』の原型とされる1924年の論文『時間の概念』(GA64,2004)、そして『存在と時間』の執筆と平行してなされた1926/27年講義『トマス・アキナスからカントまでの哲学の歴史』(GA23,2006)を詳細に検討した。この検討を通して、『存在と時間』がアリストテレス哲学との格闘によって可能となったことを示した。その格闘はアリストテレス形而上学の二重性を範例的存在者の解釈によって存在論へ一元化することにおいて頂点に達する。これによって基礎的存在論の理念が成立するが、それは『存在と時間』が「存在論-神学」としての形而上学への一つの応答であることを示している。このことは、未刊の第三編「時間と存在」には三つのヴァージョンがあること、『存在と時間』が大幅に書き換えられたことの意味、存在論の範例的存在者と存在者的基礎との異同によって、確証された。研究目的は、20世紀の思想を、ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタインを中心にして、形而上学という視点から捉え直すことである。21年度はウィトゲンシュタイン『論考』が「自然学を超えて」と「存在論-神学の二重性」という二つの意味において形而上学であることを示した。「私が形而上学を軽蔑していると思わないで欲しい」(1930年)と語るウィトゲンシュタインは、ハイデガー『形而上学とは何か』に共感を感じる。「ハイデガーが存在と不安によって考えていることを、私は十分に思い描くことができる」(1929年12月)。ハイデガーもまた『論考』に形而上学という視点から言及している。さらにプラトン『テアイテトス』のうちに、ハイデガーは存在理解の次元を見出し、ウィトゲンシュタインは論じるべき問題を見出した(『探究』46、48、50、518、『心理学の哲学』180)。二人が相互言及をし、『テアイテトス』において出会うのは、形而上学という問題圏においてである。二人が出会う場の検討を通して、形而上学の意味、さらに「形而上学の克服」(ハイデガー)や「反形而上学」(ウィトゲンシュタイン)の真の意味が明らかになった。21年度はアインシュタインが語る形而上学が「自然学を超えて」と「存在論-神学の二重性」という二つの意味において理解できることを示した。アインシュタインは形而上学を「人間精神の自由な創造」のうちに見るが、それは「自然学を超えて」という基本性格に対応し、「自然の先行的な企投」という存在論に属する。さらにアインシュタインにとって物理学は「自然のうちで自己を顕現する理性」を理解することであるが、「理性」とはスピノザの神(神即自然(deus sive natura))である。

アインシュタインにとって物理学は二重の意味で、つまり「神が所有するのに最も相応しい学」と「神的なものを対象とする学」という意味で「最も神的な学」、アリストテレスの言う意味での「神学」である。「物理学は一種の形而上学である」と書いたアインシュタイン、「認識の領域では形而上学的な導きを欠くことはできない」と考えていたシュレディンガー(『わが世界観』)、「初めに対称性ありき」を『ティマイオス』のうちに読み取ったハイゼンベルク(『部分と全体』)を、「物理学と形而上学」という視点から考察した。20世紀の形而上学を解明するために、まず1930年のシュリックに定位した。シュリックはウィーン学団の指導者であり、論理実証主義の宣言書『科学的世界把握』はシュリックに捧げられた。1930年にウィーン学団の雑誌『認識』第一巻が出版され、シュリックの論文「哲学の転回」がその巻頭を飾る。シュリックは「形而上学の消滅」を宣言し、ウィトゲンシュタイン『論理哲学論考』のうちに「哲学の決定的な転回」(言語論的転回)を見、「偉大な探究者=哲学者」の典型をアインシュタインに見ている。しかしアインシュタインは1930年11月28日のシュリック宛の手紙において、シュリック「現代の物理学における因果性」の論理実証主義に対して、「『形而上学者』アインシュタイン」を対置している。その一か月後、シュリック宅においてウィトゲンシュタインはハイデガー形而上学への共感を語る。とすれば「形而上学(ハイデガー)対反形而上学(ウィトゲンシュタイン、アインシュタイン)」という対立構図でなく、「20世紀の形而上学(ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタイン)」という枠組みとして捉えることができる。このように捉えられた20世紀の形而上学に、ライプニッツ形而上学と不変量論から光を当てた。さらに改めて、ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタインをそれぞれ形而上学者として描いた。そして展望として20世紀の形而上学がカント哲学と深く結びついていることを指摘し、カント(コペルニクス的転回、超越論的哲学)に立ち返ることを試みた。その成果は研究報告書「20世紀の形而上学(ハイデガー、ウィトゲンシュタイン、アインシュタイン)」として提出した。
パルス強磁場下メスバウアー分光法の開発

本研究課題はパルス強磁場下でのメスバウアー分光測定法を開発するものであるが、メスバウアー分光測定を行うためには2つの技術的な障壁がある。その第一はパルス磁場は超伝導磁石で発生させる静磁場とは異なり、比較的短い時間で磁場の大きさが変化し、短時間間隔毎の磁場の大きさに同期させてメスバウアー分光測定を行う必要がある。第二にガンマ線のエネルギー変調にドプラー効果を用い、極めて超高感度の磁場検出を行っているため、パルス強磁場からの0.1%以下の漏れ磁場でもって影響を受けてしまう。本研究課題はこれらの問題点をクリヤーするための契機となることを目的として以下の順序で遂行した。(1)最大磁場3Tパルス幅約40msのパルス磁場発生コイルを作製し、液体窒素中にコイルを保持し既存の電源を用いて発生波形を確認した。(2)このコイルを保持する、ガンマ線透過用マイラー窓を有する液体窒素クライオスタットを設計・製作を行い、テスト稼働の直前である。(3)比較的短いパルス幅中を一定速度で駆動させることができる特別製メスバウアー分光用トランスヂューサー(電磁駆動速度発生器)を設計・注文した。さらにパルス波形中での透過ガンマ線計数の振り分けよう電子回路およびメモリーを設計・注文した。これらの開発した治具を用いて、実際のメスバウアー分光測定を現在開始せんとしていて継続した課題遂行が不可欠である。
桿体視細胞の暗ノイズ低減メカニズムの解明に向けた新規アプローチ

ロドプシンは非常に安定なタンパク質であり、それに含まれる発色団の熱異性化の頻度は極端に小さい。そのため、ロドプシンを含む桿体視細胞は1個の光子に応答できるほど高感度である。本研究で我々は生化学的手法でロドプシン発色団の熱異性化速度を測定する方法を新たに開発した。その結果、ロドプシンは錐体視物質からの分子進化過程で2つの鍵となるアミノ酸残基を獲得し、熱異性化速度を約1/1000に抑えていることがわかった。また、両生類の緑桿体に発現する青色感受性錐体視物質は、先の2つとは別の位置にアミノ酸変異を起こし、ロドプシンと同様の低い熱異性化速度を有することがわかった。交付申請書に記載した実験計画に沿って、ロドプシン発色団の熱異性化に由来するGタンパク質活性化量を測定する実験を行った。具体的には、1)実験試料として培養細胞系で発現させたロドプシン(オプシン)を用い、2)発現させたロドプシンを界面活性剤で抽出して精製し、3)オプシン活性を抑えるレチナールアナログとして7員環レチナールを用いて実験を行った。その結果、7員環レチナールと結合させたオプシンではGタンパク質の活性化は観測されず、天然のレチナールと結合させたオプシンからは活性化が有意に観測された。以上の結果から、上記の実験条件でロドプシン発色団の熱異性化の頻度を観測できることがわかった。また、同様の実験を異なる動物のロドプシンや錐体視物質を試料として行い、それぞれ、発色団の熱異性化の頻度を観測できることがわかった。興味深いことに、ロドプシンと錐体視物質では熱異性化の頻度に大きな違いがあり、両者の比は電気生理学的に観測されていた値に近いことがわかった。さらに、ロドプシンおよび錐体視物質の変異体の作製に取り組み、それらの一部については、発色団の熱異性化の頻度を測定することにも成功した。動物の視細胞の応答感度は、そこに発現する視物質の熱活性化に大きく依存することが分かっている。前年度は、培養細胞で作製した視物質のリコンビナント体を用いて、視物質によるGタンパク質の熱活性化頻度を評価する実験系を確立した。そして、視物質の熱活性化は発色団レチナールの熱異性化に由来することがわかった。本年度は、この実験系を用いて視物質の熱活性化頻度を制御するアミノ酸残基の特定を行った。1.桿体のロドプシンと錐体の錐体視物質では、ロドプシンの熱活性化頻度が非常に小さいことが確認できた。この熱活性化頻度の違いに関わるアミノ酸残基を探索したところ、2つの残基の関与が明らかとなった。そして、この2残基はロドプシンと錐体視物質の活性状態の寿命に関わる残基として既に同定していたものであった。つまり、暗状態と活性状態の両方の分子特性に大きく影響する残基であることがわかった。2.脊椎動物の中で、カエルは通常の桿体(赤桿体)以外に緑桿体をもち、ここには青色感受性錐体視物質が発現している。この2つの桿体のおかげで薄暗がりでも色弁別をしている可能性がある。このカエルの青錐体視物質を解析したところ、他の脊椎動物の青錐体視物質に比べて熱活性化頻度が低くなっており、ロドプシン様の性質であった。そして、変異体を用いた解析により、カエルの青錐体視物質の低い熱活性化頻度に重要な1つの残基を同定した。つまり、カエルは青錐体視物質の1アミノ酸変異により熱活性化頻度を下げ、高い応答感度をもつ特異な緑桿体を獲得したと考えられた。本年度は、ロドプシンおよび錐体視物質の発色団の熱異性化を測定するための実験条件の設定を試みた。当初は種々の条件を検討する予定であったが、特に7員環レチナールを利用する測定が十分に効果的であることがわかり、計画を前倒ししてロドプシンおよび錐体視物質の変異体の作製と測定にまで進むことができた。また、ロドプシンでは動物種が違っても熱異性化の頻度はそれほど変わらないが、錐体視物質ではかなり違うことがわかり、錐体視物質の違いを今後の研究計画に組み入れることを計画している。分子生理学当初の予定通り、発色団の熱異性化の頻度(速度)に関与するアミノ酸残基の特定を目指す。そのため、種々の変異体を作製して、それらにおける発色団の熱異性化の頻度を測定する。

また、同じグループに属する錐体視物質の間で発色団の熱異性化の頻度が大きく異なることがわかったので、これらについても、発色団の熱異性化の頻度を決定しているアミノ酸残基の特定を目指す。以上の実験をもとに、最終的に、ロドプシンの暗ノイズの低減メカニズムをアミノ酸残基のレベルから明らかにすることに挑戦する。
氷蓄熱におけるW/O型エマルションによる高機能氷スラリーの生成に関する研究

(1)平成16年度は,高機能氷スラリー生成するための新たな蓄熱材の開発を行なった.水-油混合液に加える添加剤としては,疎水性のアミノ変性油を使用した.その結果,2種類のエマルション(O/W又はW/O)が生成可能であった.油はシリコン油,軽油及び灯油を使用した.また,水と油の組成比は9:1,8:2及び7:3とした.蓄熱材としての性能を検討した結果,W/O型エマルションが潜熱蓄熱材として適応が可能であった.また,W/O型エマルションから氷スラリーを生成する場合,W/O型エマルションは水が油中に分散しているため,水が冷却壁面と直接接触し難いという特徴により,容器材質に影響されずに,壁面氷結を防止する効果があり,ステンレスの様な金属製の容器でも,良好な製氷が可能であった.そして,最も良好な製氷が可能なのは,シリコン油(7:3),軽油(7:3)及び灯油(9:1)であることを明らかにした.(2)平成17年度は,W/O型エマルション(油はシリコン油)の過冷却解消過程の特異性について検討した.そこで,過冷却解消の実験を行った.過冷解消方法については,0.1mlの水を凍らせた氷核を棒に固定し,氷核を容器の中心から45mm,深さ40mmの位置に設置し,過冷却の解消が開始したらそれを引き抜いた.氷核投入から過冷解消開始までと解消開始から終了までの,2つの時間について確率的に検討することで,解消過程の機構を検討した.実験は各組成で30回程度行った.その結果,組成比8:2は平均約13分,7:3は平均約7分の時間が氷核投入から解消開始まで要した.しかし,9:1では,平均約26分もの時間を要した.また,解消開始から終了までは,8:2が平均約31分,7:3が平均約18分の時間を要した.しかし,9:1では,壁面氷結により実験を中止した.即ち,エマルションの粘性が高いほど,時間を要していることが分かった.(1)平成16年度は,高機能氷スラリー生成するための新たな蓄熱材の開発を行なった.水-油混合液に加える添加剤としては,疎水性のアミノ変性油を使用した.その結果,2種類のエマルション(O/W又はW/O)が生成可能であった.油はシリコン油,軽油及び灯油を使用した.また,水と油の組成比は9:1,8:2及び7:3とした.蓄熱材としての性能を検討した結果,W/O型エマルションが潜熱蓄熱材として適応が可能であった.また,W/O型エマルションから氷スラリーを生成する場合,W/O型エマルションは水が油中に分散しているため,水が冷却壁面と直接接触し難いという特徴により,容器材質に影響されずに,壁面氷結を防止する効果があり,ステンレスの様な金属製の容器でも,良好な製氷が可能であった.そして,最も良好な製氷が可能なのは,シリコン油(7:3),軽油(7:3)及び灯油(9:1)であることを明らかにした.(2)平成17年度は,W/O型エマルション(油はシリコン油)の過冷却解消過程の特異性について検討した.そこで,過冷却解消の実験を行った.過冷解消方法については,0.1mlの水を凍らせた氷核を棒に固定し,氷核を容器の中心から45mm,深さ40mmの位置に設置し,過冷却の解消が開始したらそれを引き抜いた.氷核投入から過冷解消開始までと解消開始から終了までの,2つの時間について確率的に検討することで,解消過程の機構を検討した.実験は各組成で30回程度行った.その結果,組成比8:2は平均約13分,7:3は平均約7分の時間が氷核投入から解消開始まで要した.しかし,9:1では,平均約26分もの時間を要した.また,解消開始から終了までは,8:2が平均約31分,7:3が平均約18分の時間を要した.しかし,9:1では,壁面氷結により実験を中止した.即ち,エマルションの粘性が高いほど,時間を要していることが分かった.氷蓄熱システムの潜熱蓄熱材として,水又は水溶液を使用して氷スラリーを生成する場合,凝固点降下とそれに伴う潜熱の低下が起こり,また,冷却面への壁面氷結が起る等の問題点があり,これらの問題点の十分な解決は計れていなかった.そこで,氷スラリー生成過程における上記問題点を一挙に解決するための新たな蓄熱材の開発を行なった.水-油混合液に加える添加剤としては,凝固点降下とそれに伴う潜熱の低下起らないと推測される疎水性のアミノ変性油を使用した.その結果,水-油混合液に微量のアミノ変性油を加えたものからO/W又はW/O型の2種類のエマルションが生成可能であった.実験に当たり,使用した油はシリコン(10cSt at 20°C)と,実用化に向けてのコストを考慮して,軽油(3.5cSt at 20°C)及び灯油(1.75cSt)を使用した.

また,水と油の組成比は9:1,8:2及び7:3とした.生成された2種類のエマルションの構造の特定及び特性を解明すると共に,それらのエマルションを容器内で攪拌・製氷することで氷スラリーを生成し,IPF(氷充填率),壁面氷結の有無及び流動性などの観点から,蓄熱材としての性能を検討した結果,W/O型エマルションが潜熱蓄熱材として適応が可能であることを明らかにした.また,W/O型エマルションから氷スラリーを生成する場合,W/O型エマルションは水が油中に分散しているため,水が冷却壁面と直接接触し難いという構造上の特徴より,容器材質に影響されずに,壁面氷結を防止する効果があるので,従来は壁面氷結が避けられないと考えられているステンレスのような金属製の容器でも,良好な製氷が可能であった.そして,最も良好な製氷が可能なのは,W/O型エマルションのシリコン油(7:3),軽油(7:3)及び灯油(9:1)であることを明らかにした.平成17年度:W/O型エマルション(油はシリコン油)は,分散層の水の周囲に連続層である油が存在するという構造上の理由から,その過冷却解過程は非常に特異性がある.本研究では,その特異性について検討する.先ず静的状態での実験で,W/O型エマルションは水の過冷却解消速度の10002000倍以上遅く,極めてゆっくり過冷却の解消が伝播していくということが分かった.また,過冷却解消速度は含油率にも依存することが分かった.次に,氷スラリーを生成する過程でW/O型エマルションの過冷却解消の実験を行った.過冷解消方法については,0.1mlの水を凍らせた氷核を棒に固定し,氷核をPMP(ポリメチルペンテン)容器の中心から45mm,深さ40mmの位置に設置し,過冷却の解消が開始したらそれを引き抜いた.使用した水と油の組成比は,9:1,8:2及び7:3とした.氷核投入から過冷解消開始までと解消開始から終了までの,2つの時間について確率的に検討することで,解消過程の機構を検討した.実験は各組成で30回程度行った.実験の結果,組成比8:2は平均約13分,7:3は平均約7分の時間が氷核投入から解消開始まで要した.しかし,9:1では,平均約26分もの時間を要した.また,解消開始から終了までは,8:2が平均約31分,7:3が平均約18分の時間を要した.しかし,9:1の場合は粘性が高すぎるために壁面付近の流れがなく,過冷却解消が終了する前に壁面氷結を起こすために実験を終了した.以上より,W/O型エマルションの過冷却解消速度は粘性が高いほど遅く,より多くの時間を要していることが分かった.
モチーフのConservativityと有限次元性予想

多項式の零点として定義される図形を、代数多様体と呼ぶ。代数多様体の閉部分多様体もチャウ多様体と呼ばれる代数多様体によってパラメーターづけできるが、そのチャウ多様体のモチーフを係数としてベキ級数を作ると、トーリック多様体など重要な代数多様体の場合にA^1ホモトピーという関係式のもとで有理式になることを証明した。A^1ホモトピーは非可換モチーフという物理数学にあらわれる関係式であり、チャウ多様体と物理数学との関係を示唆する成果である。本年度の特筆すべき成果は、トーリック多様体のモチビックチャウ級数の、A^1-ホモトピーの元での有理性の証明、というJavier Elizondo教授との共同研究である。研究代表者のこれまでの主要成果であるモチーフの有限次元性は、モチビックチャウ級数の言葉で言えば0サイクルのモチビックチャウ級数の有理性とほぼ同値である。一方、Elizondo教授のこれまでの大きな成果として、一般のdサイクルに対して、モチビックチャウ級数の像であるオイラーチャウ級数の有理性を単体的トーリック多様性の場合に示した、というものがあった。これから自然に、単体的トーリック多様体の一般のdサイクルに対してモチビックチャウ級数は有理的であろう、と予想されるが、実はこれは成り立たないことが、Elizondo教授との共著の論文で示されていた。本年度の主結果は、モチビックチャウ級数をA^1-ホモトピーで割れば有理的になる、という定理である。なお、この定理はElizondo教授の「単体的」という仮定が不要な証明であり、オイラーチャウ級数の結果としても新しい結果を含んでいる。研究代表者は全ての射影的代数多様体に対してモチビックチャウ級数が有理的になるであろうと予想しているが、Elizondo教授は射影平面の10点ブロウアップの場合ですら有理的でないであろうと予想している。共同研究者の間でこのように予想がわかれるのは、この定理がこれまでの理論の枠を越えた新しい現象であることの証左であり、その一般化を追求する過程で新しい分野が生まれる可能性もある。(1)テンソル圏における有限次元射の理論についてPedro Luis del Angel教授と共同研究していたものが出版に至った。これまでテンソル圏の対象に対して有限次元性の理論を作ってきたが、次の意味で射の拡張された。(i)対象が有限次元的となるための必要十分条件は、その対象の恒等射が有限次元射となることである。(ii)有限次元射と任意の射との合成は、有限次元射になる。これらの性質によって、より広い範囲のモチーフに対して有限次元性が容易に証明できるようになった。(2)Murre教授との共同研究も、出版に至った。Murre教授は代数多様体Xに対し,そのPicard Motiveを定義したが、その構成には人工的なステップが含まれていたため、Picard Functorがある種のUniversalityを持てば、どのような構成方法を使っても必然的に同型なものができることを示す、というのがこの研究の目標であった。難所は、Xが代数曲線の場合ですらh(X)のsubmotiveとしてPic(X)は一意ではなく、Universalityをどう特徴づけるか、ということにあった。我々はsubmotivesの自然同型という概念を使うことによってこの困難を乗り越えた。議論の中で有限次元性の仮定を使うので、Picard motiveとAlbanese Motiveについてのみの証明となったが、Murre-Grothendieckの標準予想で予想された全てのモチーフの分解に対して、そのモチーフのコホモロジー群を固定すれば、submotiveが自然同型を除いて一意であることが示された。本研究課題では、モチーフの有限次元性予想、およびその周辺の問題について研究を行った。平成23年度の研究で大きく進展したのは、モチビックChow級数の有理性についてである。0次元Chow多様体のモチビック級数の有理性はモチーフそのものの有限次元性とほぼ同値であり、正しいと信じられているが、1次元以上のChow多様体のモチビック級数の有理性については、2次元以上の射影空間の余次元1の場合ですら有理的でないことを本研究の中で示していたが、A^1-ホモトピー、つまりモチーフMと、MにA^1のモチーフをテンソルしたモチーフとを同一視する、という同値関係で割ると、全てのトーリック多様体のモチビックChow級数が有理的になることを証明した(Elizondo氏との共同研究)。これは全く新しい現象であり、今後の大きな飛躍へのきっかけになる可能性を秘めている。その可能性の第1として、Colliot-Thelene教授に指摘されたことだが、A^1-ホモトピーの同一視をする、ということは、1元体F_1上で点の個数を数えることにあたること。つまり、1元体上ではChow多様体という高次元化のもとでWeil予想の一般化が期待できるのである。なお、トーリック多様体は一元体F_1上で定義されることが知られている。

一方、射影平面上で十分多くの一般的な点でBlow-upすると、そこでのモチビックChow級数が有理的にならないことを、最近の高橋宣能氏、黒田茂氏との共同研究で明らかにした(投稿準備中)ので、この成果はF_1上の幾何を扱っているのかもしれない。第2の可能性は、非可換モチーフを見ているのかも知れない、ということ。Chowモチーフの圏から非可換モチーフの圏への自然な射があるが、その射においてはA^1-ホモトピーは同一視されることが知られている。非可換幾何の視点からこの現象を説明することは、今後の重要な課題となる。