hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチエージェントシステムによる循環型社会モデルの構築

本研究では、マルチエージェントシステム(MAS)を用い、循環型社会モデルのサブモデルとなる幾つか社会経済モデルを構築した。そのシミュレーション結果の検証などをとおし、循環型社会モデルの構築要件や、MASの有用性を明らかにした。また、空間的広がりを持つモデルとして地理情報システム(GIS)の利用や、広域の資源環境情報収集手段としての衛星画像の利用などについても検討し、幾つかの分析手法を明らかにした。資源や環境情報の把握のため有用である衛星画像の分析法について検討した。高解像度衛星画像とLidarデータを併用した土地被服分類法について検討した結果、反射輝度、NDVI、反射輝度のテクスチャー、凸凹量、凸凹量のテクスチャーなどの変数値を算出し分類に用いると有用であることがわかった。画像データとLidarデータの併用は詳細な分類に有用であり、今後対象を変え更に検討していく必要があることがわかった。また、高解像度衛星写真の分類では、高解像度がゆえに生じる隣接画素の輝度値の大きな変化が、分類の連続性や隣接画素の分類の差異として顕著に表れ問題となっている。この問題を解決するため、従来のクラスター分析法に「確からしさの指標」を導入することを提案し、検証した。その結果、ある程度緩和できることがわかり、この指標が有用であることがわかった。エージェントによる循環型社会シミュレーションモデル構築のため、この手法の有用性について検討した。対象は森林資源の持続的管理を目指した人工林の活性化と施業放棄林分の広葉樹林としての再生をおこなうモデルである。高知県で実施されている森林環境税を主なる財源とする施策を模したものである。それぞれの戦略と制約条件を持たせた森林所有者、事業体、行政エージェントを配しモデルを作成した。そのシミュレーションの結果、行政戦略の違いにより放棄林分や経営林分の異なった面積変化が得られ、この手法の有用性が確認できた。今後はエージェントに学習機能を持たせ、自律的な働きをもたる方向で検討していく。森林の持続的管理に現在急務とならている人工林の間伐について、マルチエージェントシミュレーション手法を適用し、循環型社会シミュレーションモデルを構築した。このモデルは森林所有者・素材生産者・木材加工業者のエージェントを、森林資源情報を持たせたGIS上に配し、それぞれの戦略と取引価格や経営意識などを制約条件にシミュレーションするモデルである。そのシミュレーションの結果、木材加工業者の買取価格はある程度間伐の促進に影響をあたえるが、価格に上昇に伴いその影響に限度があった。今後の検討課題でもあるが、経営意識や基盤整備の条件が制約になるためと考え、総合的な対策が必要であると考える。マルチエージェントシミュレーションがこのよう社会経済システムの分析手法として有用であることがわかった。今後、行政やNPO等もエージェントに加え、森林バイオマス資源の循環型利用モデルとして改良していきたい。一方、最新の地球観測衛星ALOSの衛星画像を用いた、資源や環境情報収集法について検討した。AVNIR2は解像度が10mとランドサットなどに比較し高解像度であり、資源や環境情報把握に有用であり、今後の衛星画像データの蓄積に伴い一層有用になると考える。PALSARは平坦地における土地利用解析に有用であることが判った。これらの衛星画像の分析には従来の手法がほぼ踏襲できることが判った。また、昨年度に引き続きイコノス等の高解像度の画像に対する有効な分析手法として、確率的な分類手法の有用性について検討した。前年度構築した人工林の間伐に関するマルチエージェントシミュレーションモデルの検討・改良をおこなうとともに、間伐材生産システムに関わるマルチエージェントシミュレーションモデルを構築した。間伐材生産システムはいわゆる「低コスト林業3点セット」を対象とした。列状の間伐や定性間伐をおこなうチエンソーによる伐倒と道路上の集材機(スイングヤーダやタワーヤーダ)による集材、プロセッサによる集材した全木の造材、フォワーダ等の作業車によるトラック土場までの運材、の3つの作業形態からなる。これらの作業は連携しておこなわれる。そのため、このモデルは様々な作業条件や作業標準功程をパラメータとして入力し、それぞれの条件下での適切な作業配分や、コストを考慮した合理的な作業計画を検討できるようにした。これにより合理的な作業計画について意思決定支援ができるようになった。また、このシステムは森林バイオマス資源の循環型利用モデルの一部として組み込まれる。一方、衛星画像などの利用による資源や環境情報収集法については、イコノス画像とライダーデータを統合した分析手法について検討をした結果を論文としてまとめ発表した。また、前年度に引き続き、最新の地球観測衛星ALOSの衛星画像を用いた資源や環境情報収集法について検討をおこなっている。特に社会問題化している、耕作放棄地や手入れ不足人工林のモニタリングの可能性について検討している。これは循環型社会モデルを中山間地域に適用するためであり、文献収集や調査と並行しておこなっている。中山間地域を対象とした循環型生産モデルに必要な要件として、耕作放棄地の取り扱いを中心に検討できるシステムを構築した。このシステムはシステムダイナミックスとAHPの手法を取り入れたものである。各農家の将来の収支や耕作面積の推移などをシステムダイナミックスで予測し、営農形態ごとにシミュレーションがおこなえる。また農家の営農に対する意思決定支援にはAHPの手法を用いた。

専門家の意見及び当事者の判断をもとに、営農方針について検討できる。また参考資料として各種データベースを参照できる。一方、森林バイオマスに関しては、その生産及び流通に関するMASによるシミュレーションモデルを構築し検討をおこなった。その結果、生産に関しては適切な作業機械の組合せが重要であることが再確認された。また、流通コストの削減には直送が有利であるが、その生産契約における価格交渉では、販売者(山元)及び購入者(製材工場など)双方の自己価格への固執の強弱がキーとなることを明らかにした。双方ともに固執が強ければ、売買契約の成立が少なく、全体としての経済的な余剰が少なくなる。双方の固執が弱く、相手価格を考慮して価格の改定をおこなえば余剰が大きくなる。合意形成支援に関しては、各種情報の提示、ステークホルダーの意見集約などが重要であるとの立場から、それを支援するシステム要件について検討した。合意形成ができなくとも、意見の一致点及び相違点を関係者がともに共有することが大事であるとの結論を得た。
不分岐コホモロジーと高次元の数論的体上の代数曲面に関する研究

本研究では,対角的な定義方程式を持つ代数多様体の不分岐コホモロジーについて考察し, Brauer群(2次不分岐コホモロジー)について,次の結果を得ることができた。1.アフィン対角的2次曲面について, 3つの係数をパラメーターとしてもつような族を考えたときに,統一的生成元,すなわち,個々のアフィン対角的2次曲面のBrauer群の生成元を与えるような,代数的にパラメトライズされた生成元の明示公式,が存在しないことを示した。2.対角的3次曲線の特別な場合である3次フェルマー曲線のBrauer群について,その3-ねじれ部分群の生成元の明示的な表示を求めた。1.論文On the Brauer group of affine diagonal quadricsが修正ののち,欧文誌Journal of Number Theoryに採録されることとなった.この論文では, 3次元空間内で, x*x+b*y*y+c*z*z+d=0という方程式で定義される曲面(アフィン対角的2次曲面)X_{b,c,d}について,そのBrauer群の構造や,生成元の表示について,考察したものである.Brauer群の生成元の具体的な表示は,曲面の方程式に現れる係数b,c,dを変えるごとに変化するが,本論文では,その変化が,係数b,c,dにより,代数的には書き表せないことを証明した.この事実は,曲面の性質がb,c,dに依存して,大きく変化することを示唆するものであり,対角的2次曲面の様相をBrauer群(2次の不分岐コホモロジー)を通して明らかにした,意義ある結果である.2.対角的3次曲面の3次不分岐コホモロジーについて,研究を行った.(1)エタールコホモロジーや不分岐コホモロジーを計算する手法の一つである,スペクトル系列を用いた, 3次不分岐コホモロジーの計算を進めた.計算の途中で,構造が分かっていない群や解析の困難な対象が現れ,不分岐コホモロジー自体の詳しい構造に迫ることはできなかった.(2) 1.に述べた論文の修正の過程で得られたコホモロジーのカップ積や剰余写像に対する理解から,対角的3次曲面の3次不分岐コホモロジーの明示的な元を見いだすことができた.しかしながら,その元が, 3次不分岐コホモロジー群の中で,非自明でないことを示すことができておらず,その問題について,検討中である.アフィン対角的2次曲面のBrauer群について,研究成果をまとめ,採録決定に至ったことは,評価できるものと考えている.一方,高次の不分岐コホモロジーについては,いくらか解析は進んだものの,まだ十分な成果はあげられていない.以上より「(3)やや遅れている」とした.本研究の目的は,多様体に付随し,その多様体の幾何や整数論への応用が見込まれる不変量のひとつであるBrauer群とその一般化である不分岐コホモロジーを対角的曲面という具体的な対象に対して計算し,その応用を目指すことにある.平成28年度は前年度に引き続き,対角的3次曲面の不分岐コホモロジーについて,研究を行った.3次以上の不分岐コホモロジーの計算の理解の助けとするため,また,不分岐コホモロジーを用いた多様体の有理性問題への応用を目的として,多様体上の対角的3次曲面の族を考えたときに,その全空間の2次不分岐コホモロジー,すなわちBrauer群の構造を調べる問題を考察した.この族の一般ファイバーは,底空間の関数体という高い次元の体上の対角的3次曲面として捉えることができるため,一般ファイバーのBrauer群については,すでに構造や生成元が分かっている.そのBrauer群の元が全空間に延長されるかということを,コホモロジーの元の因子上の分岐を調べることで考察した.分岐が0でないような因子が存在する,すなわち不分岐コホモロジーが自明になるような対角的3次曲面族の例は,分岐の計算から容易に構成でき,双有理幾何的にもよく知られているものであるが,目標であった非自明な不分岐コホモロジーを持つような曲面族の構成には至らなかった.また,前年度より考察していた,不分岐コホモロジーの元が非自明かどうかを判定する方法についても,大きな進展はなかった.研究開始当初と比較すれば,不分岐コホモロジーの計算における困難の所在やアプローチについて理解は深まったと考えているが,具体的な結果として結実しておらず,前年度の研究の遅れを取り戻すことはできなかった.このため「(4)遅れている」と評価した.本研究は対角的な方程式で定義される多様体のBrauer群,より一般に不分岐コホモロジー群と呼ばれる不変量について,その具体的な構造を調べ,幾何や整数論への応用を目指すものである.平成29年度の研究においては, 4変数3次形式から定まる多様体である対角的3次曲面だけでなく,より少ない変数の3次形式にも焦点を当てて研究を進めた.これは2次形式の理論において,部分形式を調べることが重要であったり,また, 1-Pfister形式のような原始的な形式が,基本的な役割を果たしていることからみても,意味のある考察であると考えられる.対角的な3変数3次形式から定まる多様体,すなわち対角的3次曲線のうちで,最も単純な場合である全ての係数が1の3次Fermat曲線Cを考察の対象とした.曲線Cの2次不分岐コホモロジー群,つまり, Brauer群をGとする.このとき,得られた結果は, Gの3-ねじれ部分群の生成元を明示的なシンボルとして求めることができた,というものである.

この結果をManinによる対角的3次曲面のBrauer群に関する結果と比較することで,群Gの3-ねじれ部分群のすべての元が,曲線Cを閉部分多様体として含むようなあるクラスの対角的3次曲面のBrauer群に由来するものであることが観察できた.本研究期間終了後も, 3次Fermat曲線Cだけでなく,一般の対角的3次曲線のBrauer群に対して,継続して研究を行い,論文として成果を発表する予定である.対角的曲面に対する3次以上の不分岐コホモロジー群の明示的な計算や構造決定については,今年度も形ある成果をあげることはできなかった.本研究では,対角的な定義方程式を持つ代数多様体の不分岐コホモロジーについて考察し, Brauer群(2次不分岐コホモロジー)について,次の結果を得ることができた。1.アフィン対角的2次曲面について, 3つの係数をパラメーターとしてもつような族を考えたときに,統一的生成元,すなわち,個々のアフィン対角的2次曲面のBrauer群の生成元を与えるような,代数的にパラメトライズされた生成元の明示公式,が存在しないことを示した。2.対角的3次曲線の特別な場合である3次フェルマー曲線のBrauer群について,その3-ねじれ部分群の生成元の明示的な表示を求めた。1.研究実績の概要の2.で述べた問題に対する考察を進める.いずれも, Brauer群の場合の議論を再度検討し,比較しながら行っていきたい.2.対角的2次曲面,対角的3次曲面といった具体的対象への研究を念頭に置きながらも,一般論,とくに,それらの曲面を含むより広い多様体のクラスである有理的多様体のBrauer群や不分岐コホモロジーに対する理解を深める.3.関係する領域,特に代数的K理論や代数的サイクル,モチーフなどについても,文献を購入したり,また研究集会に積極的に参加するなどして,情報収集を行う.引き続き,不分岐コホモロジーの構造決定に関する研究を進める.今年度と同様に, Brauer群における考察との比較を中心に据え,またシンボルで表されるような,明示的な元を活用して,計算を行う.当該研究課題に大きく関連する2次形式論や,双有理幾何などの周辺領域についても知見を深めて研究遂行に活かしていく.代数学研究発表に伴う旅費が発生しなかったため.研究計画に掲げた課題について,形のある成果をあげることができず,研究発表に伴う旅費が発生しなかったため.引き続き,研究に関連する研究集会やセミナー等への旅費,研究上必要となる文献の購入などにあてる予定である.研究遂行に必要となる書籍の購入,研究に関連するセミナー等への参加,成果発表のための旅費として,使用予定である.この他,平成29年度は研究代表者の所属変更が予定されており,利用できなくなる機器や書籍の購入など,研究環境を整える上で必要となる物品の購入費用にも充てる予定である.
機械振動の伝達関数解析による焼結材料の材料特性評価

FFTアナライザーを用いて高次(n=3)の共振周波数が正確に測定できることに着目しFe焼結体ならびに2024系Al合金焼結体の空隙率、弾性率ならびに内部摩擦の測定を行ない,つぎのような結果を得た.(1)曲げ振動法により第1次から3次までの3本の共振振動スペクトラムが観測された.これら共振振動数と焼結体密度との間には直線関係があり,第3次共振周波数に関する直線の勾配が最も大きくなった.(2)第1次3次までの共振周波数を用いてFe焼結体の見掛けの弾性率を求めたところ,従来報告されている結果とは異なり,低くなる傾向を示した.(3)2024系Al合金焼結体について、焼結のみ,およびさらにT6処理した試料ともに最大歪振幅ε_<max>が約1x10^5より高い範囲で,ε_<max>依存性が観察された.(4)歪振幅依存性のない低ε_<max>域でQ^<-1>を比較すると,Al-(3-6)%Cu-0.5%Mg-0.8%Si焼結合金のQ^<-1>は1.58.1x10^3でFe焼結体の約10倍,Pb溶浸Fe焼結体の約4倍の大きさであり,本Al系焼結合金における防振性の高いことが確認できた.(5)本実験で用いた焼結のみ,およびT6処理した試料のQ^<-1>はCu含有率依存性を示し、Cu含有率が増加するとともに,両者ともQ^<-1>は低下した.(6)焼結体をT6処理すると、引張強さは密度比93%の場合,Cu含有率に応じて150200MPaから250^280MPaに増加するが,低ε_<max>域ではQ^<-1>もT6処理することにより若干大きくなる傾向がみられた.(7)本Al-Cu-Mg-Si系焼結合金の防振機構は,転位型に加えて複合型であると考えられるが,詳細は不明である.(8)2024系Al合金焼結体のQ^<-1>は交番応力の繰返し数Nに対し,初期の段階でほぼ一定値を示した後,破壌直前に急増する.この変化は共振周波数f_Rの変化とほぼ対応しておりf_Rの測定によって,より正確に疲労挙勤を検討することが可能と思われる。金属焼結体には必然的に空隙を内包する。このような多孔質体の疲労挙動には亀裂発生部が多く含まれることになる.

本研究ではFast Fourier Transform(FFT)Analyserを採用して周波数応答関数の解析、および内部摩擦の測定により疲労初期の材料特性を検討する事が主な目的である.疲労試験機、PC制御による電磁駆動共振法による片持ち梁法を試作し、これを採用した.すなわち,試料の振動振幅をレーザー変位形で測定し,GP-IBを介してPCで自動制御することにより,共振振動数を測定し、振幅を一定に保つことができ、さらにレーザー変位計の出力をFFTアナライザーに取り込み、対数減衰率を測定することにより内部摩擦を算出できる構成になっている.(1)ここで試作した疲労試験機は,電磁駆動式により300MPaの応力付加が可能であり、また自動制御による共振振幅は±10^<-5>mで一定に保持することが可能である.(2)交番応力が5kgf/mm^2における共振周波数(fr)および内部摩擦(Q-1)の変化は、交番応力付加の回数が増加するとともに、疲労破断するまでの早い段階でfrおよびQ-1は変化し始め、局部的疲労欠陥の発生とその進展が推定される.疲労試験に関する本方法は、1、コンピューター制御による完全自動化、2、従来の疲労試験法と異なって周波数が比較的に高いので、試験の時間を短縮することが可能である、3、試験機の軽量化が可能である、等の利点がある.また機械振動の解析により材料特性の新しい評価法としても有望な実験結果を得た.本年度は,FFT(Fast Fourier Transformation,高速フーリェ変換)アナライザーを用いて材料中の欠陥などの定量化ならびに弾性率測定への適用の可能性を検討した。すなわち,1.金属焼結体中における内部欠陥として空隙を取り上げ,その定量化への適用を試みる。本実験では原料粉末として粒度が種々異なる噴霧および電解Fe粉を用い,さらに燒結条件を変えて空隙量ならびに空隙の形状を変化させたものについて実験と検討を行った。2.弾性率測定法適用への可能性についても実験と検討を行なう。ここでは上記1.で得られたFe燒結体ならびに熱処理を施した2024系燒結Al合金について実験と検討を行った。得られた主たる結果は次の通りである;(1)Fe燒結体に関して曲げ振動法により共振振動スペクトルを測定したところ,第1次から3次までの3本の振動スペクトラムが観測された。これら共振振動数と焼結体密度との間には直線関係があり,第3次共振振動に関する直線の勾配が最も大きくなった。(2)第1次3次までの共振周波数を用いてFe焼結体の見掛けの弾性率を求めたところ,従来報告されている結果とは異なり,低くなる傾向を示した。(3)2024系燒結Al合金の時効処理によって、硬度は時効にともない上昇し、ピークを示す。また、時効初期に内部摩擦の上昇が認められるが、その後、ほぼ一定になる。この原因はGP(1)ゾーンによって、内部摩擦が上昇したものと予想されるが、その機構は現段階では明らかでない。(4)本実験により測定された弾性率は動的なものと考えられ、硬度とは、無関係にほぼ一定であるが、一般に報告されている静的弾性率(75GPa)よりも低い値となった。この原因については,本実験で採用した弾性率評価法を弾性論から考察する必要があると思われる。
口腔の難治性感染症の発症機序:好中球アポトーシスへの酸化ストレスの影響

1.口腔外科領域の手術患者の術前、術後の末梢血好中球及び血清中のFas抗原、Fasリガンドの変化について検索した。患者好中球の膜Fasリガンドは手術翌日に有意に増強した。また、これらの発現は手術5日目では、術前値に低下した。一方、血清中のFas抗原量は経過中に変化しなかった。末梢血好清中球数と好中球発現のFas抗原、Fasリガンドは相関した。以上の結果から、Fas-Fasリガンドによるアポトーシスシステムは、術後炎症状態における局所からの末梢血好中球の消去に関与していることが示唆された。2.好中球のFas誘発アポトーシスに対する走化性因子(FMLP、PAF、LTB4、IL-8)の影響について検討した。いずれの走化性因子も好中球のFas抗原、Fasリガンド発現に影響を与えなかった。しかし、走化性因子は好中球アポトーシスに対して促進あるいは遅延を示した。その結果は、GTP結合タンパクやチロシンキナーゼを介することが示唆された。3.HL-60白血病細胞の分化誘導(DMSO、ビタミンA、ビタミンD)に伴うFas抗原、Fasリガンド及びBcl-2発現について検討した。HL-60はDMSOあるいはビタミンAによる好中球への分化誘導でFas、Fasリガンドの発現は増加し、Bel-2タンパクは減少した。その結果、分化誘導によってFas依存性アポトーシスの感受性も亢進された。他方、ビタミンDによる単球への分化誘導では好中球への分化誘導と同様な傾向を示したが、その程度は軽度であった。以上の傾向は、mRNAレベルにおいても確認された。1.末梢血好中球のアポトーシスの指標として、ライトギムザ染色、アガロース電気泳動法、フェニレンジアミンによるDNA定量を用いて、抗Fas抗体の濃度依存的にアポトーシスが誘導されることを確認した。2.顎変形症患者の術前術後の末梢血を採取し、分離した好中球の膜Fas抗原の発現について検討した。方法は抗Fas抗体を用いて、flow cytometryで測定した。患者好中球は手術翌日で、有意にFas抗原の発現を増強していた。その後、手術5日目では術前値に減少した。Fas抗原の増減は、末梢血中の好中球数の推移と相関していた。しかし、血清中の可溶性Fas抗原の量については変化なかった。3.また、好中球は抗Fasリガンド抗体を用いて、自らがFasリガンドを発現していることをflow cytometryで確認した。好中球のFasリガンドは急性炎症状態でその発現を増加した。以上の結果は、好中球は非感染状態ではFasリガンドによってオートクラインにアポトーシスに至り、局所から消去されることが示唆された。4.末梢血好中球に、種々の刺激因子;PMA、FMLP、ザイモザン処理血清を添加するとアポトーシス、ネクローシスとは異なる細胞死の変化が観察された。5.白血病細胞HL-60をDMSOあるいはビタミンAで好中球に分化誘導すると、Fas抗原の発現を相加し、抗Fas抗体によってアポトーシスに陥ることがわかった。現在まで、上記の内容について明らかにしたが、今後は好中球細菌能に関与する活性酵素、中性プロテアーゼのアポトーシスへの関与、また、血清成分中の炎症メディエーターの影響について検討する予定である。患者好中球の膜Fas抗原とFasリガンドは手術翌日に有意に増強した。

また、これらの発現は手術5日目では、術前値に低下した。一方、血清中のFas抗原量は経過中に変化しなかった。末梢血好中球数と好中球発現のFas抗原、Fasリガンドは相関した。以上の結果から、Fas-Fasリガンドによるアポトーシスシステムは、術後炎症状態における局所からの末梢血好中球の消去に関与していることが示唆された。2.好中球のFas誘発アポトーシスに対する走化性因子(FMLP、PAF、LTB4、IL-8)の影響について検討した。いずれの走化性因子も好中球のFas抗原、Fasリガンド発現に影響を与えなかった。しかし、走化性因子は好中球アポトーシスに対して促進あるいは遅延を示した。その効果は、GTP結合タンパクやチロシンキナーゼを介することが示唆された。3.HL-60白血病細胞の分化誘導(DMSO、ビタミンA、ビタミンD)に伴うFaS抗原、Fasリガンド及びBc1-2発現について検討した。HL-60はDMSOあるいはビタミンAによる好中球への分化誘導でFas、Fasリガンドの発現は増加し、Bc1-2タンパクは減少した。その結果、分化誘導によってFas依存性アポトーシスの感受性も亢進された。他方、ビタミンDによる単球への分化誘導では好中球への分化誘導と同様な傾向を示したが、その程度は軽度であった。以上の傾向は、mRNAレベルにおいても確認された。
海嶺沈み込みの時空変遷とその地質学的意義に関する研究-クラ-太平洋海嶺を例として-

クラ-太平洋海嶺の沈込みの時期を特定するという目的で,以下のような研究を行った.鹿児島県奄美大島に分布する名瀬層について野外調査を行った.現地性と考えられる緑色岩と黒色頁岩の産状の記載を行うとともに,黒色頁岩と緑色岩の間での反応関係を調べるための化学分析用試料の採集を行った.化学分析は共同研究者である山口大学理学部君波助教授のもとで行い,黒色頁岩と緑色岩の間での反応関係を示す結果が得られている.また,名瀬層分布域から広く放散虫化石分析用の試料を採取して,分析を行った.その結果従来より詳細な年代決定が行えることが明らかになった.これらは現在論文の作成中であり,近く公表する予定である.一方北海道の日高帯において,これまでの研究で陸源砕屑物と現地性の関係にある緑色岩が知られている下川地域・トムラウシ地域・紋別地域において年代決定のために放散虫化石分析用の試料の採取を行った.試料については現在分析を進めている段階であるが,紋別地域については若干の試料から年代決定に有効な放散虫化石が得られた.しかし下川地域・トムラウシ地域からは年代決定に有効な放散虫化石は十分に得られていない.北海道日高帯の年代の決定は単に海嶺の沈み込みの時期の特定だけでなく,日高帯全体のテクトニクスを議論するためにも重要な意義を持っている.日高帯のより詳細な年代論の議論が可能となるように,今後も継続して研究を進める必要がある.クラ-太平洋海嶺の沈込みの時期を特定するという目的で,以下のような研究を行った.鹿児島県奄美大島に分布する名瀬層について野外調査を行った.現地性と考えられる緑色岩と黒色頁岩の産状の記載を行うとともに,黒色頁岩と緑色岩の間での反応関係を調べるための化学分析用試料の採集を行った.化学分析は共同研究者である山口大学理学部君波助教授のもとで行い,黒色頁岩と緑色岩の間での反応関係を示す結果が得られている.また,名瀬層分布域から広く放散虫化石分析用の試料を採取して,分析を行った.その結果従来より詳細な年代決定が行えることが明らかになった.これらは現在論文の作成中であり,近く公表する予定である.一方北海道の日高帯において,これまでの研究で陸源砕屑物と現地性の関係にある緑色岩が知られている下川地域・トムラウシ地域・紋別地域において年代決定のために放散虫化石分析用の試料の採取を行った.試料については現在分析を進めている段階であるが,紋別地域については若干の試料から年代決定に有効な放散虫化石が得られた.しかし下川地域・トムラウシ地域からは年代決定に有効な放散虫化石は十分に得られていない.北海道日高帯の年代の決定は単に海嶺の沈み込みの時期の特定だけでなく,日高帯全体のテクトニクスを議論するためにも重要な意義を持っている.日高帯のより詳細な年代論の議論が可能となるように,今後も継続して研究を進める必要がある.
被嚢動物オタマボヤを用いたセルロース結晶多形が生じるしくみの解析

セルロース生合成における結晶形成過程を理解するべく、海洋性動物プランクトンであるワカレオタマボヤのセルロース合成酵素の解析を行った。ワカレオタマボヤは、結晶の単位胞が異なるセルロースを合成し、その際、別個のセルロース合成酵素を用いる。変異導入したメッセンジャーRNAを胚に注入して影響を評価する方法は効果的に機能しなかったため、異種発現系(大腸菌・ピキア酵母・昆虫細胞)を用いた天然型分子の調製に取り組んでいる。ワカレオタマボヤは、幼生期と成体期において、それぞれ単位胞の異なるセルロースを合成し、その際、別個のセルロース合成酵素遺伝子(Od-CesA1とOd-CesA2)を用いる。Od-CesA1とOd-CesA2はアミノ酸配列上約7割が共通しており、残りの3割がそれぞれに特有の立体構造ひいては結晶形成過程における働きに効いているという仮説のもと、これらOd-CesAに変異を人為的に導入し、セルロース結晶特性にどのような違いが生じるかを検証することを目的とした。当初の計画では、Od-CesAのmRNAをワカレオタマボヤ胚に顕微注入し、発生後の生体中のセルロースを評価する予定であったが、新たな所属先におけるワカレオタマボヤの飼育に問題が発生し、かつ、顕微注入後の胚の発生率が悪かったため、結果的に、効率が悪い作業でありながら意図した影響を評価することが難しいと結論づけられた。計画時に、このような事態への対策として、異種発現系によるセルロース合成酵素の機能評価を準備していたため、二年目は異種発現系を用いることにした。準備した異種発現系ホストは、大腸菌・酵母・昆虫細胞の3種類である。大腸菌はコールドショック誘導プラスミドを基本とした系が機能しているため、これを用いて発現を試みたがOd-CesAの発現を誘導することは困難であった。現在、ピキア酵母ならびに昆虫細胞Sf9を用いた発現を調整しているところである。ピキア酵母に関しては、発現していることを示すデータが得られているため、押し進めて当初の目的を果たしたい。セルロース結合タンパクを用いた免疫染色によってワカレオタマボヤの尾部に見出した新規の鱗様構造について、詳細な記述を行い、学術総合誌Naturwissenschaftenに発表した。同構造は変態前後の尾部の形態変化に伴い、個々の表皮細胞内に層状に蓄積され、さながら外骨格のように尾部全体の形態を支持すると同時に、各種の尾部運動を可能とする弾性を有していた。微量成分分析EDXの結果、硫黄分が検出されたことから、グリコサミノグリカンか難溶性タンパク成分との複合的な構成をしている可能性が示唆されている。このように興味深い素材特性を示す新規構造物の解析をおこなうことによって、新しい機能を実現するための素材に関する基礎的な知見が得られることに意義がある。上記の鱗様構造が、深海性の新種オタマボヤの尾部表皮に存在することを明らかにした。同オタマボヤ種について、ハウスを構成するセルロースの結晶解析を行い、ワカレオタマボヤ同様に純度の高いIβアロモルフ構成をしていることを明らかにした。オタマボヤは分類システムにおいて「綱」として遇される生物群(昆虫と同じレベル)であり、その鱗様構造やハウスのセルロース形態に多様性が認められることが予想される。しかし、現実にはワカレオタマボヤの近縁種以外のデータは報告されていないため、他種の記述を行うことは現象を理解するために重要な知見となる点が意義深い。ワカレオタマボヤ胚にRNAならびにモルフォリノ試薬を顕微注入する試みは、飼育・発生結果が芳しくないことから難航している。すなわち、コントロール群の発生が不良であるため、実験結果の解釈が難しく、更なる工夫が必要な状況にある。研究計画において、主たる対象として用いる予定であったワカレオタマボヤの生育・発生状況が芳しくないためである。すなわち、本研究における胚への顕微注入において、表現型への影響の真偽を判定するためには、コントロール群における通常発生が最低限求められるが、それだけの質を備えた検体を必要量安定してそろえることができない状況にあるため。今後も計画通りに飼育ならびに顕微注入に努める。飼育状況は年によって好不調の波が避けがたいため、不調が続く事態に備えて、飼育を介さずに済むアプローチ、すなわち固定試料のセルロース結晶解析や異種発現系によるセルロース合成酵素機能解析の準備を行う。上述の通り、顕微注入実験がやや遅れているため、高価なモルフォリノ試薬の使用量が予定より抑えられ、その分の予算が2年目(H24年度)に持ち越しならびに使用予定となった。
マイクロ流路の流動挙動解析に基づいた次世代連続操作型分離技術の開発

水平型蒸留装置では、内部の撹拌翼の形状を変化させて実験を行った。1段あたりの分離に必要な長さ、および蒸気の圧力損失が回転数のみならず、形状によって変化する様子が確認されており、それらの知見に基づいた装置の最適化の指針を検討した。数値シミュレーションの結果からテイラークエット流れ中では結晶周りの物質異動速度をよりおおきくできることが確認されているので、その知見に基づき、新しい形式の晶析装置を構築した。実際に装置を作成し、L-アラニンの冷却晶析を行って性能を評価したところ、撹拌槽よりも微細でかつCV値の小さい粒子が得られ、テイラークエット流れによって物質移動を促進させた効果が確認された。スラグ流に関する検討では、流路内で確実に結晶を析出させる手法を基に、結晶粒子群品質について着目した。結晶相の析出では、粒子群製造と目的物質の精製が同時に生じるので、粒子群としての性質を評価することが必要となる。反応晶析系を用いた。結晶粒子群の品質として粒径と粒径分布、形態について詳細に検討した結果。結晶粒子群の品質、特に均質性に容積のpHが強く関与していることが示され、連続化する際にも、重要なパラメータとなることが示された。反応晶析での操作条件と粒径や結晶形態との関係、ならびに装置の連続運転に関わる操作条件の設定等を実験的に検討した。結晶粒径や形態などの均一性を結晶品質として評価する手法を提案して、pH条件や過飽和条件を考慮しながら品質制御との関係を整理した。連続晶析装置における重要な装置パラメータが分離性能に及ぼす影響を明らかにすることができた。テイラークエット流れを利用する新しい晶析装置を提案した。結晶粒子群を総合的に評価する手法も新たに開発し、操作条件との関連性を見いだしてきている。結晶の凝集などの評価も行える体制を構築した。それらの成果を学会等で発表するなど、計画通りに研究が進んでいる。蒸留装置についてはさらなる装置形状の最適化を進めていく。また数値シミュレーションによる気液接触の様子の解明を試みる。テイラー流を利用する晶析装置においても、装置形状のパラメータが性能に及ぼす影響の解明を進めて行く。スラグ流による晶析では、冷却速度と析出速度の関係が結晶粒子群品質に影響するように、混合による反応速度すなわちpH変化速度と析出速度との関係が品質に影響することが明らかになりつつある。そこで、それらの機構をより明確にするため、今後、結晶化の推進力である過飽和とpHとの関係などを整理しながら、粒子群品質に及ぼす操作や溶液条件の影響を実験的に検討する。反応晶析系を用いた。水平型の蒸留装置を設計、製作し、基礎的な性能評価実験を行った。開発した装置は内径1.5cm、長さ20cmであり、内部の気液接触を撹拌によって強化できる構造となっている。メタノール-エタノール混合物を対象として、性能評価実験を行った。蒸気流量のほか、使用する回転体やその回転数に性能が変化するが、一段の分離に必要な長さは最小で4cmを下回るケースが見られた。本装置の構造をさらに最適化することでコンパクトな連続蒸留装置を構築できる可能性があると結論された。晶析に関しては、スラグ流やテイラー・クエット流れの応用に注目して検討を進めた。スラグ流に関しては、エタノールを用いた貧溶媒晶析によってL-グルタミン酸の結晶を得る実験を行った。流量や滞留時間を制御することで得られる結晶のメジアン径やCV値を制御できることが示された。

一方のテイラー・クエット流れに関する検討では、数値シミュレーションによってせん断支配の流れが結晶周りの物質移動に及ぼす影響について調査した。せん断支配の条件では、流体から結晶に対する溶質の物質異動速度を強化できる可能性の有ることが示された。さらに、次世代連続操作型分離技術の固相(結晶相)析出に関して、流路内で結晶粒子群を確実に作成できるための必要条件を確定することを目標に、共結晶製造を対象に、結晶の核化・成長現象などを晶析の考えを取り入れ整理した。過飽和の生成方法や速度、消費速度、また攪拌によるせん断応力などを考慮しながら結晶粒径や形態などの結晶品質を結晶化現象と関連付けて評価した。蒸留の研究に関しては、撹拌の方式が装置性能に及ぼす影響の解明が順調に進んでいる。晶析に関する検討も、セグメント流を利用するケースについては粒子径やCV値の制御に関する知見が得られていることや、テイラークエット流れについては流れと物質移動の関係が明らかになりつつある。複数の実験系を対象にして包括的に晶析実験およびその解析と評価、操作条件と品質の関連を検討して、本研究課題の完成に関わる学会等で発表できる成果が得られている。蒸留装置についてはさらなる装置形状の最適化を進めていく。また数値シミュレーションによる気液接触の様子の解明を試みる。テイラー流を利用する晶析装置においても、装置形状のパラメータが性能に及ぼす影響の解明を進めて行く。スラグ流による晶析では、冷却速度と析出速度の関係が結晶粒子群品質に影響するように、混合による反応速度すなわちpH変化速度と析出速度との関係が品質に影響することが明らかになりつつある。そこで、それらの機構をより明確にするため、今後、結晶化の推進力である過飽和とpHとの関係などを整理しながら、粒子群品質に及ぼす操作や溶液条件の影響を実験的に検討する。蒸留の研究では、本年度の知見を活用して新しい装置、回転体を構築し、その上で装置性能を評価する。HETPや圧力損失をより小さくできる技術の開発を目指す。晶析については流路内で確実に結晶を析出させる手法が確定しているので、次年度は生成される結晶粒子群品質について着目する。結晶相の析出では、粒子群製造と目的物質の精製が同時に生じるので、粒子群としての性質を充分評価することが必要となる。すなわち、結晶粒子群の品質としては粒径と粒径分布、形態について詳細に検討する。
感温性高分子ゲル／空冷式吸着器による低温再生対応デシカント調湿システムの開発

本研究は,下限臨界溶液温度(LCST)を境に親水性と疎水性がスイッチする感温性高分子ゲルの利用により,60 °C以下での低温再生ならびに狭い温度スイング幅での大容量除湿を可能とするデシカント調湿システムの構築を目指している。平成30年度は,平成29年度に引き続きデシカント調湿用感温性高分子ゲルの調製および水蒸気吸着特性の把握を行った。具体的には,昨年度からのメタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル(DMAEMA,LCST=40 °C)に加えてN-イソプロピルメタクリルアミド(NIPMA,LCST=44 °C)を主量体,N,N'-メチレンビスアクリルアミドを架橋剤として,種々の条件で感温性高分子ゲルを調製した。さらに調製した高分子ゲルの水蒸気吸着特性を,飽和塩法を用いて吸着温度3060 °C,相対湿度3085 %の範囲で測定した。まず,高分子ゲルの安定な調製条件について,主量体,架橋剤,重合開始剤,重合促進剤それぞれの濃度,重合温度を変化させて検討したところ,主量体濃度を1,000 mol/m3とした場合,架橋剤濃度が200600 mol/m3(重合温度50 °C)であることを明らかにした。また,高分子ゲルの感温性について,NIPMAゲルは吸着温度の上昇に伴い水蒸気吸着量が単調に減少したことから,気相系では明確な感温性を持たないことを示した。さらに,デシカント調湿システムへの適用性を評価したところ,感温性高分子ゲルでは再生時の吸着量が極めて小さくなり,有効水蒸気吸着量の増大に有効であることを明らかにした。この他,デシカント調湿システムの動的性能を支配する水蒸気吸着速度の定量把握を行うための試験装置の構築を完了した。平成30年度は,高環境温度に対応するため,平成29年度に検討したメタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチルに加えてN-イソプロピルメタクリルアミドを主量体とする高分子ゲルの調製も行い,安定な調製条件の決定,水蒸気吸着特性の把握に成功したが,実用上十分な有効水蒸気吸着量を持つ感温性高分子ゲルの調製に至らなかったため。平成31年度は,これまでの検討により気相系においても感温性を示したN-イソプロピルアクリルアミド,メタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチルの有効水蒸気吸着量の増大,特に除湿時の水蒸気吸着量の増大に取り組む。また,平成30年度に構築した試験装置により,各感温性高分子ゲルの水蒸気吸着速度を定量的に明らかにする。さらに,これらの検討により得られた感温性高分子ゲルの水蒸気吸着に関する静的・動的特性を組み込んだ数値解析モデルを構築し,デシカント調湿システムの性能予測を行う。本研究では,デシカント調湿システムの低温再生時における除湿性能の向上ならびに顕熱・潜熱分離型空調の省エネルギー性向上の同時実現を目的としている。このために,下限臨界溶液温度を境に親水性と疎水性がスイッチする感温性高分子ゲルの利用に着目し,60 °C以下の低温再生かつ狭い温度スイング幅での大容量除湿の達成を目指している。さらに,感温性高分子ゲルを空冷式吸着器に組み込んだデシカント調湿システムの構築により,システムの省エネルギー化の実現を目指している。平成29年度は,デシカント調湿用感温性高分子ゲルの調製および水蒸気吸着特性の把握を試みた。今年度は感温性高分子ゲルの主量体としてN-イソプロピルアクリルアミドおよびメタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチル,架橋剤としてN,N'-メチレンビスアクリルアミドを用い,主量体濃度(5001,500 mol/m3),架橋剤濃度(25100 mol/m3),重合促進剤,開始剤濃度,重合温度(1050 °C)を変化させて,ラジカル重合法により感温性高分子ゲルを調製した。さらに調製した高分子ゲルについて,水蒸気吸着等温線の測定による水蒸気吸着特性の把握と感温性の確認,SEMによる形態観察,窒素吸着等温線の測定による微細構造の把握などを実施した。この結果,調製した高分子ゲルは下限臨界溶液温度を境に水蒸気吸着量が大きく変化する傾向が見られ,液相系のみならず気相系である水蒸気吸着においても感温性を示すことが確認された。本結果から,感温性高分子ゲルの利用により,わずかな温度スイングでもデシカント調湿システムを駆動できる可能性が示された。また,水蒸気吸着量は主量体濃度の減少,架橋剤濃度の増加に伴い増大する一方,重合促進剤濃度,開始剤濃度,重合温度には依存しないことが明らかになり,感温性高分子ゲルの水蒸気吸着性能向上に対する指針が得られた。平成29年度の研究実施により,感温性高分子ゲルの調製ならびに水蒸気吸着特性の基礎的な把握には成功したが,水蒸気吸着等温線測定装置のトラブルなどにより高分子ゲルの評価に遅れが出たため,高分子ゲルの最適調製条件の決定にまで至らなかった。具体的には,昨年度からのメタクリル酸2-(ジメチルアミノ)

エチル(DMAEMA,LCST=40 °C)に加えてN-イソプロピルメタクリルアミド(NIPMA,LCST=44 °C)を主量体,N,N'-メチレンビスアクリルアミドを架橋剤として,種々の条件で感温性高分子ゲルを調製した。さらに調製した高分子ゲルの水蒸気吸着特性を,飽和塩法を用いて吸着温度3060 °C,相対湿度3085 %の範囲で測定した。まず,高分子ゲルの安定な調製条件について,主量体,架橋剤,重合開始剤,重合促進剤それぞれの濃度,重合温度を変化させて検討したところ,主量体濃度を1,000 mol/m3とした場合,架橋剤濃度が200600 mol/m3(重合温度50 °C)であることを明らかにした。また,高分子ゲルの感温性について,NIPMAゲルは吸着温度の上昇に伴い水蒸気吸着量が単調に減少したことから,気相系では明確な感温性を持たないことを示した。さらに,デシカント調湿システムへの適用性を評価したところ,感温性高分子ゲルでは再生時の吸着量が極めて小さくなり,有効水蒸気吸着量の増大に有効であることを明らかにした。この他,デシカント調湿システムの動的性能を支配する水蒸気吸着速度の定量把握を行うための試験装置の構築を完了した。平成30年度は,高環境温度に対応するため,平成29年度に検討したメタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチルに加えてN-イソプロピルメタクリルアミドを主量体とする高分子ゲルの調製も行い,安定な調製条件の決定,水蒸気吸着特性の把握に成功したが,実用上十分な有効水蒸気吸着量を持つ感温性高分子ゲルの調製に至らなかったため。平成29年度に引き続き,より幅広い主量体,重合条件で感温性高分子ゲルを調製するとともに,調製した高分子ゲルの水蒸気吸着等温線の測定を速やかに実施する。得られた等温線に基づいて有効水蒸気吸着量を算出し,低温再生対応デシカント調湿システムに対して平衡論的に適した感温性高分子ゲルの最適調製条件の決定を早急に行う。この最適調製条件の決定と並行して,デシカント調湿システムの動的性能を支配する水蒸気吸着速度の定量把握を行うための試験装置の試作・構築を進める。これにより,感温性高分子ゲルの最適調製条件が確立された後,速やかに感温性高分子ゲルの水蒸気吸着速度の測定を可能とし,研究を推進する。平成31年度は,これまでの検討により気相系においても感温性を示したN-イソプロピルアクリルアミド,メタクリル酸2-(ジメチルアミノ)エチルの有効水蒸気吸着量の増大,特に除湿時の水蒸気吸着量の増大に取り組む。また,平成30年度に構築した試験装置により,各感温性高分子ゲルの水蒸気吸着速度を定量的に明らかにする。さらに,これらの検討により得られた感温性高分子ゲルの水蒸気吸着に関する静的・動的特性を組み込んだ数値解析モデルを構築し,デシカント調湿システムの性能予測を行う。
情報の三次元表示・操作手法に関する研究

1.順序付き階層構造を持つ情報の視覚化手法の提案と評価Windowsのファイルシステムや図書館の書誌情報のような階層構造情報の3次元視覚化手法として,同一階層のノードを一周分の螺旋上に配置し,階層内の順序情報の利用を促進する新しい視覚化手法Spiral Treeを考案し,これを実装した.また,Spiral Treeが従来手法に比べて情報の探索時間を短縮することを確認した.2. CRTと透過型HMDを組合せた重畳立体視表示の提案と評価3次元視覚化などの工夫をしても,多くの情報を提示するとCRTが煩雑になる.そこで,拡張現実感の概念を利用して,CRTの画面外にあふれた情報をHMD上に重畳提示することで情報の利用可能領域を拡大する,新しい情報提示方法を考案し,実装した.また,評価実験を行い,重畳表示環境の有効性を確認した.3.階層構造を持つ情報の拡張現実環境における生成と操作手法の提案と評価拡張現実環境を利用して3次元環境における情報の生成や加工が可能な新しい3次元視覚化・操作手法を考案し,実装した.本手法は,画像や手書き文字などの実環境のデータも扱えるように,小型カメラを用いて実環境中の画像をカード型情報として拡張現実環境に取り込み,階層構造情報を付与して管理を行う.また,評価実験を実施し,3次元操作環境でのメニューの提示手法について空間固定のポップアップ型が優れることを明らかにした.4. 3次元ユーザインタフェースツールキットの実装多大な労力を必要とする3次元ユーザインタフェースの開発を支援するため,入力装置制御部,表示装置制御部,インタフェース部から成る3次元ユーザインタフェースツールキットを設計,実装した.本ツールキットでは,拡張性と記述性に優れるオブジェクト指向を採用し,種々の入出力装置を仮想化して装置の機種に依存しないプログラム開発が可能である.1.順序付き階層構造を持つ情報の視覚化手法の提案と評価Windowsのファイルシステムや図書館の書誌情報のような階層構造情報の3次元視覚化手法として,同一階層のノードを一周分の螺旋上に配置し,階層内の順序情報の利用を促進する新しい視覚化手法Spiral Treeを考案し,これを実装した.また,Spiral Treeが従来手法に比べて情報の探索時間を短縮することを確認した.2. CRTと透過型HMDを組合せた重畳立体視表示の提案と評価3次元視覚化などの工夫をしても,多くの情報を提示するとCRTが煩雑になる.そこで,拡張現実感の概念を利用して,CRTの画面外にあふれた情報をHMD上に重畳提示することで情報の利用可能領域を拡大する,新しい情報提示方法を考案し,実装した.また,評価実験を行い,重畳表示環境の有効性を確認した.3.階層構造を持つ情報の拡張現実環境における生成と操作手法の提案と評価拡張現実環境を利用して3次元環境における情報の生成や加工が可能な新しい3次元視覚化・操作手法を考案し,実装した.本手法は,画像や手書き文字などの実環境のデータも扱えるように,小型カメラを用いて実環境中の画像をカード型情報として拡張現実環境に取り込み,階層構造情報を付与して管理を行う.また,評価実験を実施し,3次元操作環境でのメニューの提示手法について空間固定のポップアップ型が優れることを明らかにした.4. 3次元ユーザインタフェースツールキットの実装多大な労力を必要とする3次元ユーザインタフェースの開発を支援するため,入力装置制御部,表示装置制御部,インタフェース部から成る3次元ユーザインタフェースツールキットを設計,実装した.本ツールキットでは,拡張性と記述性に優れるオブジェクト指向を採用し,種々の入出力装置を仮想化して装置の機種に依存しないプログラム開発が可能である.今年度は,従来からCAD/CAMの分野であつかわれているような3次元物体の構造情報ではなく,UNIXのファイルシステムや組織の構成図などのような階層構造をもつ情報/計算機ネットワークの相互接続図や電力供給系統図のような網構造をもつ情報/分散アルゴリズムの実行状況のような動的に変化する網構造情報などを3次元的に視覚化し操作する手法の研究開発の第1段階として,次の項目について研究を実施した.また,これらの研究を効率良く実施するための3次元ユーザインタフェースツールキットのプロトタイプの設計を実施した.1.順序つき階層構構造を持つ情報の視覚化手法の提案とその実装と評価階層内に順序関係が存在する階層構造情報を効果的に視覚化する手法として,Spiral Treeを実装し,実験的評価を実施した.その結果,階層内の順序関係が明確に提示されるため,情報検索作業の作業時間が短縮されることなどを明らかにした.2.CRTと透過型HMDを組合せた重畳立体視表示の提案と評価従来のCRTによる情報提示の欠点を補いつつキーボードやマウスといった入力装置との併用が可能な表示方法として,CRTと小型の透過型HMDを組み合わせて用いる手法を提案し,その有効性を実験的に評価した.

その結果,このような組合せによる利用が可能で,表示面の光学的な位置合わせを正確に行なえば,従来手法と整合性を保った表示領域の拡大手法として有望であるとの知見を得た.今年度は,昨年度に引き続いて,UNIXのファイルシステムや組織の構成図などのような階層構構造をもつ情報/計算機ネットワークの相互接続図や電力供給系統図のような網構造をもつ情報/分散アルゴリズムの実行状況のような動的に変化する網構造情報などを3次元的に視覚化し操作する手法の研究開発のとして,拡張現実感を用いた階層構造情報の管理手法についての研究と3次元ユーザインタフェースツールキットのプロトタイプを試作を実施した.1.階層構造を持つ情報のAR空間における生成,操作手法の提案と評価実環境と仮想環境を用いた視覚化の統合による新たな情報の3次元視覚化・操作手法の研究として,拡張現実環境における階層構造情報を構成し操作できる環境を試作した.提案手法は,実環境中の画像をカード型情報として拡張現実環境に取り込み,階層構造情報を付与して管理を行うものである.実際に実装した環境を用いて,提案手法の有効性の検討を進めた.また,同時に3次元操作環境でのメニューの提示手法について実験的評価を実施した.その結果,空間固定型のポップアップメニューが視点追従型のポップアップメニューより操作性に優れることなどを明らかにした.2.3次元ユーザインタフェースツールキットの試作高度な3次元インタフェースを効率よく開発するためのソフトウェアライブラリとして,昨年度設計した3次元ユーザインタフェースツールキットの実装を行った.本ツールキットを用いることで,CRT,HMD,マウス,3次元トラッカなど種々の入出力装置を仮想化し,物理的な入出力装置に依存しないプログラム開発が可能となる.また,3次元メニュー・ボタン・ダイアログボックスなどの基本的な3次元インタフェース部品を用意することで,従来の2次元GUIの特徴を生かした3次元インタフェースの提供がなされている.さらに,オブジェクト指向基づくクラスライブラリとして構成されているため,拡張性と記述性に優れている.本年度は,研究の成果を広く公開し今後の3次元グラフィカルユーザインタフェース(GUI)の普及・発展を促進することを目的として,前年度までの研究を総括する作業を行った.具体的に行った作業は以下の2点である.1.ソフトウェアの統合前年度までに,3次元GUIを利用するアプリケーションの開発を支援するための3次元ユーザインタフェースツールキットや,具体的なアプリケーションとしての階層構造情報の3次元視覚化Spiral Treeなど,数々のソフトウェアを構築してきた.本年度では,ツールキット開発以前に開発されたソフトウェアをツールキットを用いたバージョンに移植する作業を行い,ツールキットを基盤とする,ソフトウェアの統合をすすめた.2.ソフトウェアの配布準備これまでに開発してきたソフトウェアは,研究室内のみの利用に留まっていたため,ドキュメントの整備などがすすんでいなかった.そこで,3年間の研究の成果を広く社会に広報し,3次元ユーザインタフェースの普及・発共に資するために,ドキュメントの整備を行った.ドキュメントはWWW上にも公開することを目指し,HTMLによって作成するよう検討をすすめた.また,3次元ユーザインタフェースツールキットをはじめとする成果物として,ソースプログラム,バイナリ,付属データ,ドキュメント等を取りまとめ,CD-ROMによる配布が可能なよう,準備をすすめた.
精製ガングリオシドによる実験的自己免疫性ニューロパチーの作成

自己免疫性ニューロパチーでは、血中にしばしば抗ガングリオシド抗体の上昇がみられ、診断マーカーとして有用である。またガングリオシドは細胞表面の膜光源であることから抗体が神経障害性にはたらき発症因子のひとつとなっている可能性もある。この可能性を検討するため、動物にガングリオシドを免疫してあきらかな症状を伴ったニューロパチーを作成することを目的とした。ガングリオシドの分布には著名な種差があり、抗原と動物種の選択が重要である。ヒトでは後根神経節(DRG)細胞は抗ガングリオシドGD1b抗体で免疫染色され、一方GD1bのジシアロシル基に結合する1gMM蛋白はDRGが病変の主座と考えられる感覚失調性ニューロパチーに伴うことから、抗GD1b抗体が感覚失調性ニューロパチーの発症因子と考えられる。一方ウサギDRG細胞もGD1b抗体で染色されることが確認された。そこでウサギ6羽にGD1bを免疫したところ、全例の血中に高力価の抗GD1b抗体の上昇がみられ、うち3羽には神経症状の出現をみた。アジュバントのみを与えたウサギは発症しなかった。発症したウサギは四肢を大きく広げてばたつかせ、筋力低下ではなく深部感覚障害により有効に四肢を動かせないものと考えられた。病理学的解析では座骨神経・脊髄後根・後索に軸索変性がみられ、一部のDRG神経細胞の脱落・変性がみられたが脊髄前根には異常はみられなかった。脱髄や細胞浸潤はみられなかった。従って深部感覚を伝える一次知覚ニューロンの障害であることが病理学的にも確認され、おそらくは抗体依存性の機序によると考えられた。従来ガングリオシドの免疫ではあきらかな神経症状はきたさないとされてきたが、本研究によりガングリオシドに対する免疫反応がニューロパチーを引き起こすことが示された。今後この動物モデルの発症機序を詳細に検討していくことが、ガングリオシド抗体を伴うニューロパチーの病態解析と治療法の開発に重要であると考えられる。