hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視物質と視細胞の機能多様化メカニズム

動物の光受容システムを用いて、細胞応答や生理機能の多様化に結びつく分子メカニズムを明らかにすることを目的とした。脊椎動物の桿体・錐体視細胞の応答特性の違いをもたらす視物質の分子特性の違いを、遺伝子組換えマウスと精緻なin vitro実験系を駆使して明らかにし、その違いをもたらすアミノ酸残基の同定に成功した。また、分子系統的に独立に多様化した非視覚機能を担うオプシン類を含めて分子特性の違いとそこに関わるアミノ酸変異を明らかにした。視物質は視細胞の光シグナル伝達系で最初に光を受容する機能性タンパク質であり、その分子特性の多様化は、視細胞機能の多様化の一つの要因となると考えられている。視物質の分子特性をin vitroで比較検討すると、それぞれが含まれる視細胞の生理的反応とは直接関係のない分子特性の違いも観測される。そこで、どのような分子特性の違いが実際の細胞機能の違いを生み出しているのかが重要な課題となっていた。また、視物質を含むオプシン類は分子進化の過程で様々に多様化し、種々の機能を果たしていると考えられていたが、それらの分子メカニズムの解析が今後の問題として残されていた。そこで本研究では、桿体視物質(ロドプシン)と錐体視物質について、視細胞応答に直接関わる分子特性を比較解析により決定することを目指し、また、種々のオプシン類の分子特性を解析し、生理機能との相関を検討することを目的とした。これらを通じて、進化や多様性の原因となる機能性タンパク質の機能進化メカニズムを理解する。本研究では、視細胞の応答特性を変化させる視物質の分子特性をアミノ酸残基のレベルから解析し、視物質の多様化のメカニズムから生物機能の多様化を理解することをめざす。特に、錐体視物質から分子進化してきた桿体視物質ロドプシンが桿体を単一光子計測器として機能させるのにどのようなアミノ酸残基の置換が蓄積したのかを検討し、また、その機能発現メカニズムを明らかにする。現在の進展状況は以下の通りである。1.錐体視物質の光反応過程を生理的温度で解析するため、これまで研究室に設置していた微弱光測定装置に、100マイクロ秒の時間分解能を持つCCD検出装置を設置し、350nm700nmの領域で連続的に吸収スペクトルを測定できる装置を開発した。現在、光反応性の高い視物質試料を用いてS/Nよく測定できるように改良を行っている。2.桿体が単一光子計測器として機能するためには、ロドプシンの暗ノイズが低いことが重要である。非常に小さい視物質の暗ノイズを測定するため、蛍光ラベルを施した視物質1分子の構造変化に由来するシグナルを検出する実験系の構築を行った。また、放射性標識したGTPγSを用いて、視物質のG蛋白質の活性を測定し、暗ノイズを含む活性を検出した。現在は、暗ノイズを定量的に検出できるように両実験系を改良している。3.視物質の違いが、桿体・錐体視細胞の応答特性の違いにどのように影響を与えるのか解析するため、ロドプシン遺伝子のプロモーター下流に錐体視物質遺伝子を、エキソン・イントロン構造を保持したままつなぎ、トランスジェニックしたマウスの作製を計画した。現在、BACクローンからトランスジェニックコンストラクトの作製を行っており、完成次第マウスの作製に取りかかる。また、錐体視細胞にロドプシンを発現させるノックインマウスを作製するため、ノックインコンストラクトの作製にもとりかかっている。交付申請書に記載の実験計画に沿って、下記の実験を行った。1.マイクロ秒の時間分解能を持つCCD検出装置を組み込んだ微弱光測定装置について、バクテリオロドプシン、ウシロドプシンを実験試料としてS/N比の改善を検討した。その結果、0.01Absの吸収変化量を信頼性よく測定でき、また、測定光によるウシロドプシン試料の退色を1%/100scanに押さえることができるようになった。また、桿体・錐体の視物質のトランスデューシン活性化効率をミリ秒の蛍光測定により検証し、両者で違いがないことを明らかにした。また、リン酸化したロドプシンとアレスチンとの結合過程を時間分解吸収・蛍光測定により解析した。2.ロドプシン1分子の挙動観測を継続し、ロドプシンの活性状態MIIとその前駆体MIの熱平衡状態の観測に成功した。一方、現在のシステムでは蛍光色素を励起する波長でロドプシン試料の退色をなくするのは難しいことがわかり、退色させない条件の検討を続けている。また、培養細胞で発現させたロドプシン類の測定に向けて、リポソーム作製条件を検討している。3.トランスジェニック技術を用いて、錐体視物質を桿体に発現するマウスの作製を試みている。現在、BACを用いたトランスジェニック用のコンストラクトをマウスに導入して、トランスジェニックマウスの作製に努力している。

4.ロドプシン類の機能進化において、発色団との共有結合の重要性、および、ヘリックス5と6に存在し、ロドプシン類がGタンパク質を活性化するのに必須なアミノ残基の同定に成功した。交付申請書に記載の実験計画に沿って、下記の実験を行った。1.昨年に完成した微弱光測定装置を用いて、錐体視物質(マウス緑)の生理温度での反応過程を測定した。その結果、マウス緑の活性状態の寿命は約40ミリ秒であることがわかった。マウス緑をノックインしたマウス桿体視細胞の光感受性は約1/3なので、上記の活性状態の寿命により1/3の光感受性の違いが生じるためには、誌細胞内でのリン酸化の時定数が約80ミリ秒であると推定できた。2.視細胞の暗ノイズの原因となる視物質の熱活性化を生化学的手法で観測することを試みた。その結果、視物質に由来する暗ノイズとそれらが活性化するGタンパク質へのGTPγSの取り込み量に相関がみられることがわかった。また、1分子観測法を最適化するために、ロドプシンをナノディスクに包埋して分子を分散させることを試み、この試料を用いてシグナルを観測することに成功した。3.イントロンを含む錐体視物質遺伝子をロドプシンプロモーター下流につないだBACコンストラクトを利用してトランスジェニックマウスを作製した。現在、作製済みのノックインマウスと掛け合わせることで桿体視細胞に異所的に発現する錐体視物質の量の多いマウスをスクリーニングしている。4.オプシン類は7つのグループに分けられるが、その中でOpn5と名付けられたグループだけがタンパク質の性質が明らかでない唯一のものとして残っていた。本研究において、ニワトリのOpn5について初めてリコンビナント体の作製に成功した。Opn5はこれまでの予想と異なり、紫外線感受性を有し、GiタイプのGタンパク質を活性化することがわかった。1.精製ロドプシンをナノディスクに組み込み、光反応過程をマイクロ秒の時間分解能を持つ微弱光測定装置を利用して測定した。その結果、Gタンパク質を活性化する状態の生成・崩壊の時定数が界面活性剤で可溶化した試料に比べて視細胞外節膜中での値に近くなった。また、錐体視物質をナノディスクに組み込むことにも成功した。その結果、視物質に由来する暗ノイズとそれらが活性化するGタンパク質へのGTP・Sの取り込み量に相関がみられることがわかった。また、発色団の異性化を起こさないアナログを利用することにより、視物質の暗ノイズと分子のゆらぎを区別して測定する可能性が示唆された。なお、1分子観測法に比べて生化学的手法のほうがより早く目的に近づけることが明らかになってきた。3.錐体視物質遺伝子をノックアウトしたマウスモデルの作製に成功した。また、マウス緑錐体視物質を桿体視細胞に異所的に発現するトランスジェニックマウスを作製し、作製済みのノックインマウスと掛け合わせることで、桿体視細胞に発現する錐体視物質の量の多いマウスをスクリーニングしている。4.Opn5類の中でほ乳類には存在しないOpn5L2について、その反応性と細胞内局在を検討した。その結果、Opn5L2は光受容体として以外にレチナールをリガンドとするホルモン受容体として働く可能性が示唆された。
着花量の少ないスギ品種の非赤枯性溝腐病の抵抗性について

サンブスギは千葉県山武地方のスギで通直完満で雄花が非常に少く、挿し木により繁殖が行われている。しかし、非赤枯性溝腐病の被害が多く見られることが大きな問題となっている。東京大学千葉演習林では本病の対策として1961年にサンブスギにジベレリン処理を行い着花した雌花に人工交配を行いサンブスギ系で本病に抵抗性の実生スギの開発が試みられ、雄花が少なく、本病の発病の見られない3個体を確認した。今回の調査は着花が少ない個体より2005年度に採取し挿し木で育苗したものを用い、当該挿し木クローン(5年生)、地スギ挿し木クローン(5年生)、地スギ実生(5年生)、サンブスギ挿し木クローン(2年生)に対し非赤枯性溝腐病菌糸を接種し、患部の拡大を千葉演習林札郷苗畑において追跡した。菌糸接種部から上下に5cmの長さで切り、デジタルスキャナーを使用し接種部をデジタル画像化し、菌糸の成長測定を行った。今回の調査からは、菌糸を接種したことによる抵抗性は認められなかった。また、雄花着花量は、夏期の気温とつながりがあるとされており、東京大学愛知演習林(白坂)、東京大学千葉演習林(郷台)、東京大学富士演習林(山中湖)に2007年に植栽した当該挿し木クローン(5年生)、地スギ実生(5年生)について、ジベレリンを接種し雄花を観察した。植栽地の2009年7月における平均気温は、白坂28.4°C、郷台26.8°C、山中湖22.6°Cと気温差が有り、対象苗木の樹高は白坂>郷台>山中湖となった。雄花着花数も白坂>郷台>山中湖となり、顕微鏡により花粉1粒の大きさを測定したが、地域による花粉の大きさの違いは見られなかった。このことから、調査に使用した家系については、苗木の樹高が大きくなることで陽樹冠が大きく着花数も増えたのではないかと考えられる。着花数の多い白坂の花粉量が多く、着花数の少ない山中湖は花粉量が少ないことが分かった。
微生物を固定したハイブリッドフィルターを用いたトリチウムガス除去装置の開発

大量のトリチウム(T)が核融合炉では燃料として使用される。安全を確保するためにトリチウム除去システムが必要であるが、本研究は水素ガス酸化能力を持つ水素細菌を用いる全く新しいシステムの開発を目指した。【結果の概要】土壌から水素酸化能力を有する微生物を、1週間程度の純粋培養により取り出すことに成功した。この乳黄色の菌の凝集物を含む培養液は、冷蔵保存が可能で、継代培養を行うことができた。バッチ法で水素ガスの酸化能力を菌の増殖期、定常期で調べたところ、酸化活性に差はあるが、いずれの期でも有効な活性を示した。トリチウムガスに対する菌の酸化性を調べたところ、トリチウムガスも速やかに水に変化されたことから、これらの菌はトリチウムガスを含む水素をエネルギーとして利用する独立栄養細菌と考えられる。トリチウム除去システムでは、回収したトリチウム水を含む液相とトリチウムガスを含む気相が分離されていると相互の汚染がなく有効なシステムとなる。そこで、シリコン膜などのチューブを介して、液相と気相を接触させ、気相のトリチウムガスを液相に拡散除去するシステムについて検討した。シリコン、テフロン、ポリエチレンではシリコンが最も早い除去速度を示した。以後はシリコンチューブについて検討した。チューブの本数を多くすると、接触面積が増加し除去速度は大きくなった。速度は面積に比例した。チューブの厚みは除去速度に違いを与えなかった。これは、チューブへのトリチウムガスの溶解が透過を支配しているためと考えられる。すなわち、液相面でトリチウムガスは速やかに微生物により酸化除去されるので、シリコンへのトリチウムガスの溶解量が主因子となっている。気相の流速は除去速度を変化させた。流速が遅いと除去速度は低下し、流速が大きくなると除去速度は増加し、飽和する傾向を示した。これは気固界面(気相-シリコン)におけるトリチウムガスの拡散が溶解速度を規定しているためと思われる。流速が早いと乱流層が発達し効率よくトリチウムガスがシリコン面に到達するためと考えられる。高濃度のトリチウムガスの除去には従来の高温酸化型の除去システムが利用されるであろうが、湿分が高い、広い空間(例えば核融合炉の建屋)のトリチウムガスの除去に本システムは有効と言える。本システムの特徴は室温で反応が進むことと、ポンプを駆動させるだけの少量の電力を必用とすることである。核融合炉ではトリチウム(T)を燃料として使用するので、安全を確保するためトリチウム除去システムが必要とされる。本研究では水素ガス酸化能力を持つ水素細菌を多孔質担体に固定した新しい水素ガス酸化触媒の開発を目指している。【実験】九大構内松林表層土壌から土壌細菌を抽出した。土壌抽出液と滅菌済の無機培地とフラスコに入れ、気相をH2:O2:CO2=7:2:1の混合ガスを充填して純粋培養を行った。気相中の水素を測定し増殖の様子を調べた。微生物を固定する多孔質担体としてセラミック、マイクロキャリア、陰イオン交換樹脂などを検討した。今年度は、各種担体が菌増殖に与える影響を調べた。

【結果と考察】1週間程度の純粋培養により、乳黄色の菌の凝集物を含む培養液が得られた。培養液はある程度冷蔵保存がきき、継代培養に用いることが可能であった。担体と純粋培養で得た菌を混合して培養したところ、培地のみよりも担体を加えた方が水素消費速度は速くなることがわかった。これは担体が菌増殖のための場所を提供するためと考えられた。担体を酸で洗浄して使用すると消費速度は遅くなった。酸洗浄により担体表面が酸性化し菌増殖に不利な環境に変化したためと推定される。陰イオン交換樹脂のように正の表面電荷を持つものは水素消費速度が速くなる傾向が見られた。しかし、陰イオン交換樹脂はマイクロキャリアほど担体表面の状態は菌増殖に適していないと判断される。培地のpHは培養が進むと酸性側に傾き酸性物質が生産されていることを示した。しかし、担体を加えて培養すると培地のpH減少は小さくなることから、緩衝剤として担体が働いていると考えられる。検討した担体のなかではマイクロキャリアが水素細菌の担体として適していると判断された。今後は使用方法と絡めて担体の形状などについて研究を進める。核融合炉ではトリチウム(T)を燃料として使用するので、安全を確保するためトリチウム除去システムが必要とされる。本研究では水素ガス酸化能力を持つ水秦細菌を多孔質担体に固定した新しい水素ガス酸化触媒の開発を目指している。【実験】昨年度の成果を引き継ぎ、継体培養による菌種の作成を行い、菌体の担体への吸着の大きさを吸光光度法により測定した。また、担体表面での菌の活動をビデオカメラにより観察し、担体と菌の相互作用の様子を明らかにした。培養液のpHが培養と共に酸性側に変化していくことから、何らかの酸性物質が菌により生産されていることが昨年度の研究から示されていた。この物質の特定を液体クロマトグラフで行った。【結果と考察】継体培養して得られた菌の懸濁液に担体を入れてからの液相の吸光度変化を追跡した。担体を加える前の吸光度が担体を加えることにより減少し、菌が担体に固定されることを示している。しかし、吸光度の減少速度と平衡に達したときの吸光度は担体により違いが見られた。マイクロキャリアーと陰イオン交換樹脂では速やかに吸光度は減少し20分程度で平衡に達した。しかし、セラミックスではわずかに減少が観察されただけであった。ビデオによる担体表面での菌の観察では、吸着が少なかったセラミックでは菌が表面に繁殖し、担体周辺での移動が確認された。一方、マイクロキャリアーでは表面に菌は確認されなかった。これはマイクロキャリアーの空孔(30μm)内で菌が繁殖しているためと考えられる。表面構造の違いが菌の固定および繁殖状況を規定していることが確認された。イオンクロマトにより酢酸のピークが確認された。ギ酸に相当するピークは見られなかったことから、継体培養で得た菌は水素エネルギーから酢酸を生産していると考えられる。微生物活動を継続させるためには生産された酢酸を中和するなどの対策が必要となる。
超高透磁率の新素材を用いた陽子シンクロトロン大強度化の新展開

高勾配加速空胴の開発研究昨年度、加速空胴への応用のために、高透磁率金属薄膜磁性体(FINEMET)の諸特性の測定を行った。その結果、大きな高周波電界下においてもその特性が変化しないとの結果を得た。これをもとに、まず、大型コア(外径60cm、内径70cm、厚さ2.5cm)1枚を使用したモデル加速空胴を開発した。その結果、コア単位で220kV/mという大きな電場勾配を得た。この成果にもとづき、本年度、実際のシンクロトロンリングに設置するための加速空洞の開発を行った。この加速空胴は、コア数最大8コアで構成されており、一つの加速間隙を有する全長は40cmである。この開発した空胴を300kVプッシュプル型高周波増幅器により駆動することで周波数2-3MHzにおいて最大20kVの高周波加速電圧を得ることができた。これは実効的加速電場勾配で50kV/mである。この値は従来のフェライトコアを用いた加速空胴の45倍の実効的加速電場勾配に相当する。また、この空胴のQ値は1程度と小さいので、極めて広帯域(18MHz)である。この開発された加速空胴を、放射線医学総合研究所のシンクロトロンに設置したビーム加速実験を行った。その結果、ビーム加速を問題なく行えることがわかり、本空胴が期待された性能を充分発揮することが確認された。本年度に行った研究の概要と成果は以下のとうりである。1加速空胴高透磁率金属薄膜磁性体(FINEMET,METGLAS)を陽子加速器の加速空胴へ応用するために、まず、磁性体の諸特性の測定を行った。その結果、こうした薄膜型鉄系金属磁性体磁性体はその飽和磁束密度が高い(2T)ことから、大きな高周波電場下においてもその特性が変化しないという特長を有することが判明した。これは加速空胴を実現する上で最も重要な高加速電場勾配の発生の点で極めて優れた性質である。磁性体測定の結果、これまでのファライト等の磁性体に比し、10倍以上の大きな高周波電界下においても、Q値の低下等の特性の劣化はまったくみられなかった。これらの実験結果より、外径60cm、内径25cm、厚さ2.5cmの磁性体コア一枚を用いたテスト加速空胴を開発し、これを用いて得られる加速電場勾配の最大限界を明らかにするための研究を行った。その結果、この空胴で5.5kVの加速電圧の発生を達成した。これは、長さ当たりに換算すると、220kV/mという高加速電場勾配に相当する。これは、これまでのフェライトを用いた場合の加速電場勾配(1020kV/m)のほぼ10倍である。以上の基礎開発研究により、従来のものの10倍の高加速電場勾配を得ることが可能な加速空胴の実現の目途がたった。さらに、バリアバケツ型高周波空胴もこの磁性体のQ値が比較的低いという特性を利用することだ可能となることを実験的に明らかにした。またこの加速空胴はビームからみたインピーダンスが極めて低いという特性を有するので、結合バンチ等のビーム不安定性を回避できることもシミュレーション計算により明らかとなった。インピーダンスチューナー金属磁性体の高透磁率特性を利用して、ビームのもつ空間電荷効果による発散力を低減させるインピーダンスチューナーの設計を行った。これに基づき、テスト機を製作し高エネルギー加速器研究機構の陽子シンクロトロン内に設置しビーム実験を行った。その結果、ほぼ所定の性能どうりビーム空間電荷効果を低減させることが可能なことを明らかにした。

これをもとに、まず、大型コア(外径60cm、内経70cm、厚さ2.5cm)1枚を使用したモデル加速空胴を開発した。その結果、コア単位で220kV/mという大きな電場勾配を得た。この成果にもとづき、本年度、実際のシンクロトロンリングに設置するための加速空洞の開発を行った。この加速空胴は、コア数最大8コアで構成されており、一つの加速間隙を有する全長は40cmである。この開発した空胴を300kVプッシュプル型高周波増幅器により駆動することで周波数2-3MHzにおいて最大20kVの高周波加速電圧を得ることができた。これは実効的加速電場勾配で50kV/mである。この値は従来のフェライトコアを用いた加速空胴の45倍の実効的加速電場勾配に相当する。また、この空胴のQ値は1程度と小さいので、極めて広帯域(18MHz)である。この開発された加速空胴を、放射線医学総合研究所のシンクロトロンに設置したビーム加速実験を行った。その結果、ビーム加速を問題なく行えることがわかり、本空胴が期待された性能を充分発揮することが確認された。
環境複合汚染の生体影響と関連要因

本研究においては、微量かつ長期にわたる環境汚染物質の健康影響について、(1)同時曝露される他の汚染物質、(2)環境要因、(3)人体側生理的要因、の3つの複合要因の影響について解析を進めている。本年度の研究において以下の点が明らかにされた。1.最近、超伝導体素材として繁用されているイットリウムについて、その毒性および体内動態に関する研究を開始し、まずその急性毒性を明らかにした。2.無機砒素化合物の発ガン性発現の機構についてヒト肺培養細胞を用いて解析した結果、この化合物が細胞内でO_2^ーを生成するとともに、自らはジメチル過酸化砒素ラジカルとなり、これらが、DNAの化学修飾を引き起こすことを明らかにした。3.体内に取り込まれる水銀の供給源として、口内アマルガムが考えられ、アマルガム量と尿中水銀濃度との関連を調べた結果、一部相関が見い出された。また、都市河川域や、カドミウム汚染地域での地域調査も行った。4.グルタチオンベルオキシダ-ゼの動物種差および組織特異的発現について検討し、モルモットの肝、腎、心臓において本活性が著しく低く、カタラ-ゼがこれを補っていることが示唆された。5.酸化的障害を受けると、生体成分の免疫機構による認識が変化することを、赤血球膜糖タンパク質を用いて裏付けた。また、障害臓器において、リン脂質加水分解酵素が活性化されており、これが酵素誘導と基質側の変化によるものであることが示された。6.解毒代謝に関与するチトクロ-ムPー450の含量変動機構について内分泌ホルモンとの関連を検討したところ、あるPー450分子種は、甲状腺ホルモンによって抑制的に調節されること、更にセレンの過剰摂取は、このホルモンの産生能に働いて、Pー450の変動に寄与していることが明らかにされた。
原子力プラントの外乱解析システムに関する研究

本研究は,昭和60年度以前から行っていた研究を継続的に発展させたものであるため, 60年度以前に行った研究も一部含めて,その概要をまとめる.BWRプラントでは,観測信号と異常外乱の間に近似的に線型関係が成立することに着目し,射影作用素を応用して,多重発生した小さな異常外乱の種類や大きさを,プラントの計装信号を用いて同定する方法を提案した.この方法をさらに発展させ,計装信号の一部を非線型特性と関係の深い別の計装信号を用いて非線型処理することにより,非線型特性をもつPWRプラントの外乱同定に適用する方法を導出し,さらに, AFC運転を行っているプラントから得られるランダムな変動を含む計装信号を, AFC信号を用いて補正することにより,外乱による変動分を分離して抽出する方法を導びいた.これによりAFC運転を行っているプラントの外乱同定も可能になることを示した.PWRの1次系配管の中小破断や, SG細管の破断を対象とし,計装信号を用いて,配管破断の場合は事故条件を与える破断口径,破断場所をオンライン推定する方法,細管破断の場合は破断流量の時間的変化を実時間推定する方法および,いずれの事故においてもSGの1次側から2次側への伝熱量の時間的変化を実時間推定する方法を提案した.このようにして得られた推定結果および,安定系の作動条件などのプラント計装から直接的に得られる情報を外部入力として,実時間でプラントの内部状態と追跡計算する実時間事故追跡シミュレータを開発した.また実時間推定器と,事故追跡シミュレータを効果的に統合し,有効な情報を提供するための, AIマネージャーシステムの構想を提案した.なお異常状態や事故状態にあるプラントの将来予測法の研究は現在進行中で,未だ十分な成果を得ていない.本研究は,昭和60年度以前から行っていた研究を継続的に発展させたものであるため, 60年度以前に行った研究も一部含めて,その概要をまとめる.BWRプラントでは,観測信号と異常外乱の間に近似的に線型関係が成立することに着目し,射影作用素を応用して,多重発生した小さな異常外乱の種類や大きさを,プラントの計装信号を用いて同定する方法を提案した.この方法をさらに発展させ,計装信号の一部を非線型特性と関係の深い別の計装信号を用いて非線型処理することにより,非線型特性をもつPWRプラントの外乱同定に適用する方法を導出し,さらに, AFC運転を行っているプラントから得られるランダムな変動を含む計装信号を, AFC信号を用いて補正することにより,外乱による変動分を分離して抽出する方法を導びいた.これによりAFC運転を行っているプラントの外乱同定も可能になることを示した.PWRの1次系配管の中小破断や, SG細管の破断を対象とし,計装信号を用いて,配管破断の場合は事故条件を与える破断口径,破断場所をオンライン推定する方法,細管破断の場合は破断流量の時間的変化を実時間推定する方法および,いずれの事故においてもSGの1次側から2次側への伝熱量の時間的変化を実時間推定する方法を提案した.このようにして得られた推定結果および,安定系の作動条件などのプラント計装から直接的に得られる情報を外部入力として,実時間でプラントの内部状態と追跡計算する実時間事故追跡シミュレータを開発した.また実時間推定器と,事故追跡シミュレータを効果的に統合し,有効な情報を提供するための, AIマネージャーシステムの構想を提案した.なお異常状態や事故状態にあるプラントの将来予測法の研究は現在進行中で,未だ十分な成果を得ていない.1.PWR型原子力発電所の1次系ループに、配管の中,小破断が発生したとき、破断発生後数10秒間のプラント計装信号を用いて、破断口面積および大凡の破断場所を推定する手法を開発した。これらの推定結果と、60年度に開発した蒸気発生器の1次側から2次側への伝熱量の実時間推定結果を、実時間事故追跡シミュレーション・コード、TOKRAC(60年度以前に開発)の入信号として、事故プラントの観測できない内部状態変数の時間的振舞を、実時間で追跡計算できるようになった。2.PWR型原子力発電所の蒸気発生器細管破断事故を対象として、破断口の面積,破断流量,蒸気発生器細管の伝熱と破断流による熱移動を合せた、1次側から2次側への熱の移行量を、プラント計装信号を用いて実時間推定する方法を完成した。3.これ迄の実時間事故追跡シミュレーション・コード,TOKRACは、1次系の配管を1ループで近似していたが、蒸気発生器の細管破断のように破断口面積が小さく、2次側の操作も破断ループと健全ループで異なるような場合は、1次側についても破断ループと健全ループを分離して模擬する必要がある。このため、これ迄のTOKRACモデルを、2ループモデルに改良した。4.PWR型原子力発電所が将来負荷追従運転を行うようになることを想定して、このような運転状態でで、警報レベルに達しないような小さな異常が発生したとき、異常外乱の種類や大きさをプラント計装信号を用いて実時間推定する方法を研究し、一応の見通しを得た。これについては62年度にも研究を継続し、手法の完成を期したい。5.事故プラントの内部状態変数の将来の振舞を予測する手法の研究は、62年度に計画している。
Ｓｉ，Ｇｅ表面反転層サブバンド構造の異方性と歪みによる物性制御

Si、Geのバンド異方性と印加した種々の歪みの方向、伸縮のシナジー効果により、バンド構造が顕著に変化する。Si価電子帯について、歪みにより誘起されるバルクバンド、表面サブバンドの異方性を解析し、ホール移動度の向上に寄与する歪みを探索した。また、結晶単位胞内の2つの原子の相対変位(内部歪み)がバンドに及ぼす顕著な効果を明らかにした。Geの間接-直接バンドギャップ転移を起こす1軸伸張の方向、2軸伸張の面方位を見出し、転移が起こる歪み量を評価した。角度分解光電子分光法でSi価電子帯を測定し、2軸伸張により小さい面内ホール有効質量を持つバンドが価電子帯頂上に持ち上がることが分かった。代表者の理論的研究では、現代版k・p法を用いて、Siバルクバンドに対する歪みの効果を研究し、歪みを加えると伝導帯底が移動し、間接バンドギャップの大きさが著しく変化することが分かった。これらの変化は、帯間光学間接遷移に大きな影響を与える。来年度は、擬ポテンシャルを用いた第一原理計算により、これらの結果をより定量的に検証し、現代版k・p法の有効性と限界を把握する。また.k・p法によるサブバンド計算に歪みの効果を組み込む方法を用いて、Si(001)表面ホールサブバンド(HSB)に対する歪みの効果を調べ、以前研究したSi(111)表面とは歪みの効果が異なることが分かった。キャリア伝導で重要となる第1HSBに注目し、例えば1軸性圧縮歪みを加えると、Si(001)表面では歪みの方向と垂直な方向での有効質量が低下するのに対し、Si(111)表面では、歪みの方向と平行な方向での有効質量が低下する。この有効質量の低下は、ホール移動度の向上に寄与する。来年度は、面方位により歪みの効果が異なる原因を明らかにする。本研究を補強するものとして、Si表面の金属シリサイド層の電子励起を解析した。Si(001)微傾斜表面に形成された1単位格子厚さのDyシリサイドナノワイヤーについて、幅28A,40Aの2種類のワイヤーのうち、幅の広い方のみが金属的であり、1次元プラズモンに寄与することが分かった。分担者の実験的研究では.Si(110)表面上に鉛を吸着させp型反転層を作製することに成功し、この反転層中のサブバンドの特異な光電子強度の変調を見出した。また、無歪み及び2軸引っ張り歪み印加のSi(001)のバルクバンド分散を測定し、面内に軽い有効質量を持つホールバンドと重いホールバンドの「点での縮退の様子が、歪みの有無で異なることを明らかにした。今後は、n型反転層にて2軸歪みの歪み量を変えた実験及び1軸歪みによるバンドの変化を測定する実験を行う。理論的研究では、圧縮および引っ張り歪みがSiのバルク価電子帯構造に及ぼす効果を解析した。[100]、[110]各方向の1軸歪み、[100]、[010]両方向の2軸歪みを加えて、第1価電子帯のホール有効質量比m^*/m_eが低下する方向を探索した。1軸、2軸のいずれの歪みについても、圧縮歪みの場合は歪みと平行なm^*が、引っ張り歪みの場合は歪みと垂直なm^*が顕著に低下した。m^*が最も低下したのは[110]方向に1軸圧縮を加えたときで、歪みと平行なm^*/m_e=0.12(歪み量2%)であった。Si(110)表面反転層価電子サブバンドに及ぼす歪みの効果を解析した。面内[001]方向に圧縮歪み、あるいは面内[110]方向に引っ張り歪みを加えると、第1価電子サブバンドの面内分散における異方性が増加した。しかし、他の面方位と比べて、全般的に歪みの効果が小さかった。有効質量が-番低いのは面内[110]方向であり、m^*/m_e=0.12であった。Si(557)表面に形成されたPbナノワイヤー配列に生ずる低次元プラズモンを解析した。Pbの被覆度に依存して、少数のサブバンドで構成される帯状電子系の幅が変化することが分かった。n型InSb表面にCsを吸着させてできる表面2次元電子系(2DES)について、InSbの非放物型分散を組み込んだ局所密度汎関数計算により、走査トンネル分光で得られた2DESのサブバンド端エネルギー、サブバンド分散を定量的に説明することができた。実験的研究では、2軸引っ張り歪みSi/SiGeについて角度分解光電子分光(ARPES)を用いて価電子状態の精密測定を行い、更にラマン分光にて歪み量の見積りを行った。

ARPES測定に必要な表面清浄化の過程で、歪みが緩和することが危惧されていたが、歪みが残っていることが分かった。歪み印加によって、軽い面内有効質量を持つ正孔バンドが重い面内有効質量を持つ正孔バンドより上へつきだすこと、また其々のバンドの面内有効質量も歪みによって変化することが判明した。第一原理計算により、Siの結晶単位胞内での2つの原子の相対変位、すなわち内部歪みが歪みSiの価電子帯構造に及ぼす効果を解析した。1軸圧縮の歪み方向、あるいは2軸伸張の歪みと垂直の方向([111]あるいは[110])では、ホール有効質量m*が著しく小さい価電子帯が他の価電子帯の上に突き出す分散が現れる。内部歪みを考慮して安定な原子配置を求めると、上記のm*の小さい第1価電子帯と第2価電子帯のエネルギー間隔が顕著に広がり、m*の小さいバンドが低エネルギー側に伸びて、高いホール移動度が期待される。第一原理計算により、内部歪みを考慮して、伸張歪みにより起こるGeの間接-直接バンドギャップ転移を解析した。室温での[001]、[111]方向1軸伸張では、それぞれ歪み量4.2%、3.7%で、(001)、(110)面内2軸伸張では、それぞれ歪み量1.5%、2.3%で転移が起こる。[110]方向1軸、(111)面内2軸伸張では転移は起こらない。SiGe上に成長した2軸伸張Siの価電子帯の分散を測定して解析し、Si結晶単位胞の一様な歪みだけなく、内部歪みを考慮して解析していく必要があることがわかった。Ge(001)清浄表面及び鉛吸着表面の表面近傍の価電子帯バンド分散を角度分解光電子分光で明らかにした。清浄面で価電子帯頂上付近に現れる3本のバンドは、Geのバルクバンドに由来すると考えられる。鉛吸着面では新たにもう1本のバンドが現れ、上述の3本のバンドとバンド反発を起こす。4本目のバンドは、鉛由来ではなく、表面近傍のGe層に存在することがわかった。その他、半導体サブバンド、有機半導体と関連して、有限温度交換・相関補正を用いて極低密度の強相関2次元伝導電子系のプラズモンを、ファン・デル・ワールス相互作用を考慮した第一原理計算により、alpha型亜鉛フタロシアニン結晶のバンド構造を解析した。現代版kp法と第一原理計算を相補的に用いて、[100]、[111]、[110]、[11-2]方向の1軸歪み、(001)、(111)、(110)面内の2軸歪みの各歪みにより誘起されるバルクSi価電子帯の異方性を解析した。キャリア伝導では第1価電子帯のホール有効質量m*が重要であるが、1軸圧縮での歪みと平行な方向、2軸伸長での歪み面と垂直な方向でのm*が顕著に下がる。また、1軸圧縮(伸長)とこれに垂直な面内での2軸伸長(圧縮)は、価電子帯に同じ効果を及ぼす。さらに、垂直応力ゼロの条件下で2軸伸長歪みに伴う垂直圧縮の効果も調べた。(論文印刷中)現代版kp法を用いて、種々の1軸、2軸伸長歪みによるGeの間接バンドギャップから直接バンドギャップへの転移を解析した。1軸伸長の方向、あるいは2軸伸長の歪み面が、注目するL点での等エネルギー面の長軸方向と平行あるいは平行に近いとき、小さい歪み量で伝導帯Gamma点のエネルギーE_Gが伝導帯L点のエネルギE_Lよりも低くなる。E_GがすべてのL点のE_Lよりも低くなるとき、転移が起こる。この研究は次年度に継続。本研究と関連して、吸着によりn型InAs表面に誘起されるキャリア蓄積層形成過程におけるサブバンドの変化を解析した。
肝細胞癌におけるスタチンによる抗腫瘍効果の分子メカニズムの検討

肝細胞癌は、ウイルス性肝炎、アルコール性肝炎、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)肝疾患(NAFLD)、などの背景肝より発症する疾患であるが、その発癌・進展に関しては不明な点が多い。本研究では特にNASH、NAFLD症例を中心とし、肝細胞癌の発癌リスクや予後不良に関わるバイオマーカーを同定し、予後を改善する可能性のある薬剤(特にスタチン)を検索した。既知の186 gene signatureがNASH,NAFLD症例の予後予測に有用であることが確認された。またスタチン内服により肝細胞癌無再発生存期間の延長を認めること、肝細胞癌細胞株において増殖抑制、アポトーシスの誘導が確認された。肝細胞癌は、C型肝炎、B型肝炎、アルコール性肝炎、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)、非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)などによる線維化を伴う背景肝より発症する疾患であるが、その発癌・進展に関わるメカニズムは不明な点が多い。本研究では特にNASH、NAFLD症例を中心とし、肝細胞癌の発癌リスクや予後不良に関わるバイオマーカーを同定するとともに、予後を改善する可能性のある薬剤(特にスタチン)を検索することを目的とする。ウイルス性肝炎に対する発癌予防は抗ウイルス治療の発展により効果が得られているが、NAFLD/NASH肝癌に対する発癌予防を目的とした治療法は未だ開発段階であり本研究が果たす役割は大きいものと考える。我々は、米国のMount Sinai医科大学の星田Labとの共同研究で、肝細胞癌の切除標本を提供している。臨床検体を用いたDNAマイクロアレイによる遺伝子解析を行い、発癌リスクや予後不良に関わるバイオマーカーを同定した。これらを用いた肝細胞癌の発癌・予後・治療効果の予測を行うワールドワイドなデータベースを作成し、臨床応用することを目標としてきた。近年欧米諸国を中心に肥満やメタボリックシンドロームに伴うNAFLD、及びNASHより発症する肝細胞癌が増加しており、日本においても今後増加することが予想される。我々は主にC型肝炎より発症した肝細胞癌術後の再発・予後を予測するPrognostic genesignature (186-gene signature)を提唱し、現在臨床応用へ向けた取り組みを行っているが、NAFLDおよびNASHにおいても適応可能かどうかその有用性は明らかでは無い。今研究では、高脂血症治療薬であるスタチンの抗腫瘍効果を検討するとともに、薬剤感受性に関わるPathwayの同定を行うことを目的とする。肝癌リスク遺伝子シグネチャーをより臨床適用しやすくなるように、まずは186遺伝子から32遺伝子に限定し、263例のB/C型肝炎、飲酒、脂肪肝による肝癌治癒切除症例の独立コホートにおいて検証を行った。肝癌リスク遺伝子シグネチャーにより、57例(22%)、148例(56%)、58例(22%)がそれぞれ高、中、低リスク群に分類され、新規再発および全死亡に有意に相関していた(p<0.001)。遺伝子シグネチャーの予後との相関は、各病因、病期においても有意であった。2)スタチンによる肝細胞癌細胞株の増殖抑制効果の検討2種類の肝細胞癌細胞株を使用し、4種類のスタチンによる抗腫瘍効果を検討するとともに、Hippo pathwayとの関連を検証した。SimbastatinおよびFluvastatinは間葉系の性質をもつHLF,HLE細胞株の増殖を有意に抑制した。また同スタチン添加にてHippo pathwayの下流に局在するYAP/TAZ(特にTAZ)の発現が著明に抑制されていた背景、目的:肝細胞癌(HCC)は、ウイルス性肝炎、アルコール性肝炎、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)、非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)などによる線維化を伴う背景肝より発症する疾患であるが、依然その発癌・進展に関わるメカニズムは不明な点が多い。特に、NASHを背景としたHCCの約50%は、背景肝が肝硬変に至っていない。今後、NASHを背景とした肝細胞癌は増加することが確実であり、そのメカニズムの解明は喫緊の課題である。本研究では特にNASH、NAFLD症例を中心とし、HCCの発癌リスクや予後不良に関わるバイオマーカー(Signature)を検索することを目的とした。結果:米国のMount Sinai医科大学の星田Labとの共同研究として、当科よりHCCの切除標本を提供している。FFPEより抽出したRNAを用い、RNA sequenceを行い、遺伝子発現パターンから発癌リスクや予後不良に関わるバイオマーカーを同定した。現在、HCCの発癌・予後・治療効果の予測が可能な遺伝子Signatureを作成している。またより簡便で、低侵襲な方法を目標に、同Signatureが血清サンプルでも利用可能とできるよう研究を続けている。考察:我々は主にC型肝炎より発症したHCC術後の再発・予後を予測するPrognostic genesignature (186-gene signature)を提唱してきたが、NAFLDおよびNASHにおいても適応可能かどうかその有用性は明らかでは無いのが現状であった。近年欧米諸国を中心に肥満やメタボリックシンドロームに伴うNAFLD、及びNASHより発症するHCCが増加しており、日本においても今後増加することが予想され、本研究結果が果たす役割は大きいと考える。最後に、本研究ではやや進捗が遅れ後一年ほどで論文作成、投稿が行えるものと考える。

本研究では特にNASH、NAFLD症例を中心とし、肝細胞癌の発癌リスクや予後不良に関わるバイオマーカーを同定し、予後を改善する可能性のある薬剤(特にスタチン)を検索した。既知の186 gene signatureがNASH,NAFLD症例の予後予測に有用であることが確認された。またスタチン内服により肝細胞癌無再発生存期間の延長を認めること、肝細胞癌細胞株において増殖抑制、アポトーシスの誘導が確認された。3)同定された遺伝子学的な特性と糖代謝、肥満(BMI、内臓脂肪量)、などの他の臨床因子との関係を研究すると共に、多変量解析を行い、予後予測因子としての有用性を比較・検討する。肝細胞癌、発癌予測、化学療法感受性医局内保管の試薬、消耗品をしようすることが出来たため。NAFLD,NASHの予後を予測する新たなgene signatureの解析、同定や、スタチンを含む種々の薬剤で体外培養を行い、gene expression patternの変化を確認するため、多くの試薬、消耗品をしようする予定である。また、共同研究を行っている米国への研究打ち合わせのための旅費、実験データの管理にかかる事務補佐員の雇用経費にも充てたいと考える。
マイクロドーズ手法のTDMへの応用

近年、新薬開発のPhase0と位置づけられるマイクロドーズ(MD)臨床試験が脚光を浴びている。そこで、MD手法を薬物血中濃度モニタリングに応用し新たなテーラーメイド医療を実現するために、繁用性の高い液体クロマトグラフ質量分析計(LC-MS/MS)を用いた超高感度分析系の開発に着手した。検出器にMSを用いるために、LCの分離で保持時間が同じであっても、安定同位体で標識した化合物を内部標準物質として用いれば、少量の血液で、感度に優れ、再現性のよい測定が可能となる。我々は、白金族不均一系触媒存在下、水素ガスを活性化剤および重水(D_2O)を溶媒兼重水素源としたH-D交換反応を利用してクロバザムへ2個の重水素を導入し標準物質(CLB-d_2)を合成した。この合成は効率よく、また純粋な同位体標識化合物を与え、内部標準物質として用いることができることを検証した。次に、高極性対応ODSカラム(粒子径3 μm,10×2 mm, Imtakt製)と重水素標識標準物質CLB-d_2を用いることで、クロバザムとその高極性代謝物を高感度、省溶媒かつハイスループットに定量できるLC-MS/MS分析系を確立した。本測定系の再現性と回収率は優れており、分析手法として用いることが十分可能であることを明らかにした。更にメタボノミクス手法を用いた代謝プロファイルの検討をマトリックス支援レーザー脱離(MALDI)-TOF/TOFを用いて行った。サンプルターゲットプレートを用いたMALDI-TOF/TOFの定量性の確保にも、重水素標識標準物質が有用であるという知見を得た。近年、無作用量(薬効発現量の1/100を超えない用量又は100μgのいずれか少ない用量)をヒトに投与するマイクロドーズ(MD)臨床試験が脚光を浴びている。MDを薬物療法開始前に実施することにより"患者の究極の薬物動態学的情報"を得ることが可能となる。本研究の目的はMD手法を薬物血中濃度モニタリングに対して応用しテーラーメイド医療の精度を飛躍的に上ることにある。平成23年度は、MDに有用なマトリックス支援レーザー脱離(MALDI)-TOF/TOF(Ultraflex TOF/TOF、Bruker Daltonics社))による測定方法の開発を試みた。薬物血中濃度モニタリング対象薬物である抗てんかん薬クロバザムおよびその代謝物N-デスメチルクロバザムをモデル化合物として検討を行った。内部標準物質として申請者らが合成した重水素標識化合物を用いた。抽出方法として固相抽出(Oasis HLB、Waters社)、マトリックス溶液には2,5・ジヒドロキシ安息香酸を用いた。コントロール血漿中で1-100μg/mLの範囲で良好な直線性(r^2=0.992)が得られた。ラット肝ミクロソームを用いたクロバザム代謝実験でN-デスメチルクロバザムの生成が定量できたことから、MALDI-TOFの高い質量精度に基づく測定法が有用であることが示された(第21回日本医療薬学会年会にて発表)。平成24年度は、液体クロマトグラフィー(LC)の優れた選択性と高い質量精度を兼ね備えた液体クロマトグラフ/イオントラップ飛行時間型質量分析計(LCMS-IT-TOF)をMDの血中濃度パラメータおよび代謝プロファイルを算出に応用し、その超高感度測定系が臨床応用可能であることを実証する。探索的臨床試験において無作用量(薬効発現量の1/100を超えない用量又は100μgのいずれか少ない用量)をヒトに投与するマイクロドーズ(MD)臨床試験が注目されている。本研究の目的は、MD手法を薬物血中濃度モニタリング(TDM)に応用した新たなテーラーメイド医療を実現することである。そのため申請者は液体クロマトグラフ質量分析計(LC-MS)による高感度血中濃度分析法を開発し、患者個々のTDMに適応する。MDを薬物療法開始前に実施することにより“患者の究極の薬物動態学的情報"を得ることが可能となる。その結果、投与方法(薬物選択、用量、用法)の決定および薬物中毒リスクの予測精度が飛躍的に向上し、テーラーメイド医療の質を高めることとなる。既に申請者らは、LC-MS/MSを用いて種々の薬剤に対してMD試験に対応可能な超高感度測定系を開発している。本年度は、さらにこの技術を発展させ、MD試験に対応した超高感度分析法を、MALDI-TOF/TOFやLCMS-IT-TOFを用いて開発・検証した。安定同位体標識化合物は、非標識化合物と化学的に極めて類似した挙動を示すことから、MSによる微量定量では対象化合物の重水素標識体が内部標準物質として理想的であるとされている。申請者らの研究グループは、重水素標識化にH-D交換反を用いて内部標準物質を合成している。すなわち、MDにおけるMS分析に安定同位体標準物質用いることで、少量の血液で、感度に優れ、再現性のよい測定が可能となった。今後、MD法の有用性を動物実験で確認し、さらに、MD法で得られる血中濃度パラメータおよび代謝プロファイルを用いた臨床用量予測プログラムの開発、最後に、MD法の臨床での有用性の実証が期待される。平成22年度に、ハイスループットカラムによるLC-四重極タンデム型質量分析装置(LC-MS/MS)を用いた定量法、および重水素標識化合物による内部標準物質合成法を確立した。

平成23年度は、LC-MS/MSに比して極めて高い質量精度をもつ融LDI-TOF/TOFによる薬物およびその代謝物の定量法を開発した。MDによるTDMへの臨床応用可能性を示し学会発表を行った。平成24年度は、高い定量感度および質量精度を兼備するLCMS-IT-TOFおよびLC-MS/MS法を開発し動物実験等に応用する。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の最大の技術的課題は、MDに応用可能な生体マトリクス中の超高感度、高選択性を有する薬物濃度定量法にある。この目的を達成するために、申請者はMS測定技術に着目し、研究実施機関に有するLC-MSIMS、MALDI-TOF/TOFおよびLCMS-IT-TOFを用いる。
感性の非線型性を取り扱う手法の基礎的研究

感性工学は代表者の長町三生によって開発された新製品開発技術であり,消費者の感性を把握しそれを設計ベースへ写像することで消費者の感性にフィットした製品を開発することができ,これまで自動車・家庭電気・建設機械・衣服・化粧品などでいずれもヒットして評判の高い技術である.ところが人間の感性は元来非線形性の特質を持っているといわれており,これまでは正規分布を仮定した統計分析手法により設計要素を決めていた.本研究では,(1)二次元図形(長方形)の一辺を変数としたときの感性評価,(2)三次元図形(直方体・紙パツク,コーヒー缶,冷蔵庫)の一辺を変数としたときの感性評価,(3)ヘアの長さを変数とした女性の顔の感性評価,という3種の実験を実施し,感性データの分析形状,回帰分析による検討,因子分析及び数量化理論I類による分析などにより感性の非線形性について分析した.結果は,(1)感性の因子として,物理因子(大きい-小さい,重い-軽いなど),記憶・体験因子(知的な-知的でない,使えそう-使いにくそうなど),価値印象因子(美しい-美しくない,上品な-上品でないなど)に分かれ,それぞれの因子に関連する感性ワード群ごとに分類してみると,物理因子に相当する感性ワードは線形性を表し,あとの2つの因子は非線形を表していることが判明した.つまり,結論として,感性の線形性-非線形性は感性ワードそのものに依存して評価対象には独立であることがわかった.感性工学は代表者の長町三生によって開発された新製品開発技術であり,消費者の感性を把握しそれを設計ベースへ写像することで消費者の感性にフィットした製品を開発することができ,これまで自動車・家庭電気・建設機械・衣服・化粧品などでいずれもヒットして評判の高い技術である.ところが人間の感性は元来非線形性の特質を持っているといわれており,これまでは正規分布を仮定した統計分析手法により設計要素を決めていた.本研究では,(1)二次元図形(長方形)の一辺を変数としたときの感性評価,(2)三次元図形(直方体・紙パツク,コーヒー缶,冷蔵庫)の一辺を変数としたときの感性評価,(3)ヘアの長さを変数とした女性の顔の感性評価,という3種の実験を実施し,感性データの分析形状,回帰分析による検討,因子分析及び数量化理論I類による分析などにより感性の非線形性について分析した.結果は,(1)感性の因子として,物理因子(大きい-小さい,重い-軽いなど),記憶・体験因子(知的な-知的でない,使えそう-使いにくそうなど),価値印象因子(美しい-美しくない,上品な-上品でないなど)に分かれ,それぞれの因子に関連する感性ワード群ごとに分類してみると,物理因子に相当する感性ワードは線形性を表し,あとの2つの因子は非線形を表していることが判明した.つまり,結論として,感性の線形性-非線形性は感性ワードそのものに依存して評価対象には独立であることがわかった.感性工学は、新製品開発をはじめとした各種分野に適用されている。しかし、"感性"そのものについてこれまで十分に検討されているとはいえなかった。ここで、感性の意味空間は非線形をもっているものも少なくないが、これまでは統計的に線型モデルとして取り扱っており、現在まで活発な議論はされてなかった。本研究では、色彩、形状の丸み・比率といった基本的なものはもとより、化粧品容器などの製品に対してSD評価データをもとに多変量解析を行ったところ、感性によって線形と非線形とに分類できることが判明し、感性のなかでも線形的特性か非線形的特性であるかが理解できた。一例をとして、「スリムな」や「スマートな」の感性は一次式で表現できるが、「地味な」は非線形な特性をもっている。「地味な」という感性は、相関は高くなく円形的なきれいな相関関係をもち、逆にスリム-スマート相関は線型の高い相関をもっている。基本的形状の分析でも、感性ワードごとに線型と非線型とに分類できる性格があることがわかり、非線型主成分分析で扱えることが判明した。今後は、(1)感性に係わる多種の素データから感性ワードの特性を明確にする、(2)非線型モデルの構築を行う、(3)非線型性感性から設計への写像の非線型性の取扱を理論化する、などの課題に取り組む。感性工学は代表者の長町三生によって開発された新製品開発技術であり,消費者の感性を把握しそれを設計ベースへ写像することで消費者の感性にフィットした製品を開発することができ,これまで自動車・家庭電気・建設機械・衣服・化粧品などでいずれもヒットして評判の高い技術である.ところが人間の感性は元来非線形性の特質を持っているといわれており,これまでは正規分布を仮定した統計分析手法により設計要素を決めていた.

本研究では、(1)二次元図形(長方形)の一辺を変数としたときの感性評価、(2)三次元図形(直方体・紙パック,コーヒー缶、冷蔵庫)の一辺を変数としたときの感性評価、(3)ヘアの長さを変数とした女性の顔の感性評価、という3種の実験を実施し、感性データの分析形状、回帰分析による検討、因子分析及び数量化理論1類による分析などにより感性の非線形性について分析した.結果は,(1)感性の因子として、物理因子(大きい-小さい,重い-軽いなど)、記憶・体験因子(知的な-知的でない、使えそう一使いにくそうなど)、価値印象因子(美しい-美しくない,上品な-上品でないなど)に分かれ、それぞれの因子に関連する感性ワード群ごとに分類してみると、物理因子に相当する感性ワードは線形性を表し、あとの2つの因子は非線形を表していることが判明した.つまり,結論として、感性の線形性-非線形性は感性ワードそのものに依存して評価対象には独立であることがわかった.