hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
戦略的委託の可能性を考慮に入れた公共財供給メカニズムの設計

本年度得られた成果は、国内外で行われる学会において報告し、様々な研究者からフィードバックを得る予定である。これにより、研究成果の改善を図る。本課題により得られた成果は、このホームページから閲覧可能です。公共経済学、ミクロ経済学投稿中の複数の論文の英文校閲を本科研費から捻出する予定であったが、他の研究ファンドから支出したため、平成28年度へ繰り越すこととなった。平成28年度は、国内での学会報告を優先したため、海外学会で研究報告することができなかった。平成28年度に執筆予定の英語論文の校閲費として使用する。平成29年度は、海外学会での成果報告を予定しているため、その旅費として利用する。本課題の研究成果の一部は、次のウェブサイトから閲覧可能です。
カーバメイト系農薬の簡易検査キットの開発研究

【研究目的】自殺に用いられる農薬のうち比較的使用例の多いカーバメイト系農薬(CAR)について、救急医療や検視の現場で使用できる簡易検査キットの開発を行った。【研究方法】簡易検査キットは扱いやすい検知管方式とした。検知管はアルカリ条件でN-メチル-O-アリルエステル型CARが、薄層クロマトグラフィの発色試薬として用いられているρ-ニトロベンゼンジアゾニウムフルオロボレート(NBDF)と反応し発色することを利用し、ガラス管中にアルカリ層、NBDF層、発色確認層を有する構造とした。アルカリ層には水酸化ナトリウムを用いた。NBDF層にはNBDFを1%含有する担体を用い、アルカリ層との間に保護層を設けた。NBDF層の後にはCARが反応した色を確認し易くするための空間を設け、続け〓イ砂のみの層を配置し、溶液の色とケイ砂に着色した色の両方で確認できるようにした。使い方は次のように行う。検知管の両端をカットし出口側を吸引ポンプに接続する。入り口側を飲み残し等の試験溶液に浸しポンプのハンドルを引きながら溶液を吸引する。NBDF層通過後の溶液色を発色確認層で確認する。今回用いたN-メチル-O-アリルエステル型CARのうち、NACは青色系統、それ以外は赤系統に発色した。検出限界は約50μg/ml250μg/mlであった。しかし、O-アリルエステル型構造を持たないメソミルについては発色原理上、検知することはできなかった。そこで、メソミルがアルカリで加水分解されるとメチルアミンが発生することを利用し、今回開発した検知管の後ろにメチルアミン検知管を接続、メチルアミン検知管の変色を確認することにより、メソミル製剤であるランネートも検知できるようにすることができた。【研究成果】本簡易検査キットは、検知管方式で操作が簡便、短時間で結果が得られるため、救急医療や検視の現場での使用に適していると考えられる。
高精度磁気年代決定の基礎データとしての広域テフラの古地磁気測定

本研究の第一の目的は,高精度磁気年代決定のための基礎データとして,先史時代の日本列島における地磁気分布を明らかにすることである。今回は,約7千年前の鬼界アカホヤテフラ(K-Ah)に焦点を絞り,K-Ahの降下火山灰と火砕流堆積物を九州の30地点で採取した。火砕流堆積物の溶結凝灰岩と降下火山灰からは安定な磁化方位を抽出できた。各地点の磁化方位は地点内でよくまとまり,薩摩竹島,霧島地域,および湯布院・久住地域のK-Ahの磁化方位は地域間でよく一致していた。また磁化獲得機構の異なる火山灰と溶結凝灰岩の磁化方位はよく一致した。これらのことから,今回得られたK-Ahの磁化方位は,テフラ堆積時に獲得された一次磁化(堆積残留磁化)であると判断できる。そしてK-Ah噴出時の日本列島の地球磁場は,全平均VGP(38.1゚W,85.5゚N)の位置を地磁気北極とする地心双極子磁場で近似できると推定される。第二の目的は,広域テフラの上下の層準で連続して試料を採取し古地磁気測定を実施することにより,広域テフラにより確実に年代を推定できる先史時代の地磁気永年変化を明らかにすることである。今回は岡山・鳥取県と福井県で広域テフラを挟在する堆積層から連続して試料を採取し,その古地磁気測定によって地磁気永年変化を追求した。どちらも大山倉吉テフラ(DKP:約5万年前)より上位の層準の地層である。岡山・鳥取県では主に大山上部火山灰層から,また福井県下河原の河岸段丘堆積物ではDKPから約2.5万年前の姶良Tnテフラまでの層準で古地磁気方位の連続測定を行った。今回の連続測定と既報の広域テフラについての測定結果をあわせて,過去10万年間の日本列島における地磁気永年変化について考察した。本研究の第1の目的は,高精度磁気年代決定のための基礎データとして,先史時代の日本列島における地磁気分布を明らかにすることである。先史時代の同時間面を示す最良の指標となる広域テフラを利用する。本年度は約6300年前の鬼界アカホヤテフラに焦点を絞り,古地磁気測定を集中的に実施した。第2の目的は,上に述べたような広域テフラを挟む堆積層で,広域テフラの上下の層準で連続して試料を採取し,広域テフラが堆積した時代の地磁気永年変化を明らかにすることである。複数の異なる時代の広域テフラが挟まれる堆積層がねらいである。本年度は約2.5万年前の姶良Tnテフラと鬼界アカホヤテフラが挟まれている堆積層で古地磁気測定を実施し,時間の連続した地磁気永年変化の様子を明らかにした。

また磁化獲得機構の異なる火山灰と溶結凝灰岩の磁化方位はよく一致した。これらのことから,今回得られたK-Ahの磁化方位は,テフラ堆積時に獲得された一次磁化(堆積残留磁化)であると判断できる。そしてK-Ah噴出時の日本列島の地球磁場は,全平均VGP(38.1°W,85.5°N)の位置を地磁気北極とする地心双極子磁場で近似できると推定される。第二の目的は,広域テフラの上下の層準で連続して試料を採取し古地磁気測定を実施することにより,広域テフラにより確実に年代を推定できる先史時代の地磁気永年変化を明らかにすることである。今回は岡山・鳥取県と福井県で広域テフラを挟在する堆積層から連続して試料を採取し,その古地磁気測定によって地磁気永年変化を追求した。どちらも大山倉吉テフラ(DKP:約5万年前)より上位の層準の地層である。岡山・鳥取県では主に大山上部火山灰層から,また福井県下河原の河岸段丘堆積物ではDKPから約2.5万年前の姶良Tnテフラまでの層準で古地磁気方位の連続測定を行った。今回の連続測定と既報の広域テフラについての測定結果をあわせて,過去10万年間の日本列島における地磁気永年変化について考察した。
ホスホリパーゼCゼータ遺伝子置換・欠損マウスの機能解析

受精後の胚発生の開始には、精子ー卵融合後に起こるカルシウムオシレーションが必須である。このカルシウムオシレーションを誘導する因子として精子特異的に存在するホスホリパーゼCゼータ(PLCZ1)が最有力候補として考えられている。本研究でPLCZ1のカルシウムオシレーションの制御機構を明らかにするとともに、PLCZ1遺伝子改変マウスを用いて、卵活性化機構および配偶子形成におけるPLCZ1の役割を明らかにした。本研究は、PLCzeta遺伝子置換マウスおよび遺伝子欠損マウスを解析することにより、PLCzetaが哺乳類の卵活性化精子因子であることを最終的に証明することを目的としている。現在、PLCzetaの精子内局在および受精時の卵内分布を観察するためにPLCzetaに蛍光蛋白質Venusを付加した遺伝子置換マウスと、卵活性化能を検証するためのPLCzetaコンディショナルノックアウトマウス(conditional KO mouse)の作出に成功しており、これらのマウスを用いることにより、卵活性化機構のメカニズムの全容を明らかにするための実験を試みている。また同時に基礎的なPLCzetaの機能解析も行った。1)マウスPLCzetaにより誘導されたカルシウムオシレーションの停止メカニズムを、様々の濃度のcRNAをマウス卵に注入することにより検証した、その結果、PLCzeta誘導のカルシウムオシレーションはPLCzetaの核移行により停止していることを明らかにした。2)他の動物種のPLCzeta(ラット、ヒト、メダカ)の核移行能およびカルシウムオシレーション誘発能を検証した。その結果、マウス卵ではラット、ヒト、メダカPLCzetaは核移行しないこと、ラット卵においてもラットPLCzetaは核移行しないことを明らかにした。ラットの体外受精時のカルシウムオシレーションも前核形成時に停止することから、IP3のダウンレギュレーションなど他の因子がカルシウムオシレーションの停止に関与していることが示された。3)PLCzetaの精子内分布の観察:コンフォーカルレーザー顕微鏡を用いて、PLCzetaの精子内分布を蛍光を指標にして調べた。その結果、精子頭部に均一にPLCzが存在することを明らかにした。また先体反応後もこの局在が変化しないことが分かった。4)PLCzeta欠損マウスの表現型の解析:本年度は、ヘテロマウスの表現系の確認を行い、精子形成に異常が起こることを明らかにした。本研究は、PLCzetaが哺乳類の卵活性化精子因子であることを証明し、またその機能を明らかにすることを言的としている。そのために、PLCzetaの精子内局在および受精時の卵内分布を観察するためにPLCzetaに蛍光蛋白質Vbnusを付加したタンパク質を発現する遺伝子置換マウスと、卵活性化能を検証するためのPLCzeta欠損マウスを作出した。本年度はこれらのマウスの表現型解析を行った。1) PLCzeta欠損マウスの発現解析:ゲノミックPCR法により確認したPLCzeta欠損ヘテロマウス、ホモマウスにおける精巣でのPLCzeta mRNAの発現をRT-PCR法およびノザン解析により調べた。その結果ヘテロではPLCzetaの発現は激減し、ホモでは完全に発現が消失することを確かめた。また、PLCzetaタンパク質の発現をイムノブロティングにより解析した結果、野性型マウスの精巣上体尾部精子でのみPLCzetaが検出された。これらのことより、PLCzeta欠損マウスの作出に成功したことを明らかにした。2) PLCzeta欠損マウスの表現型解析:野性型と欠損マウスでの形態的な表現型の違いとして有意な精巣重量の減少が認められた。体重などを含む他の表現型に相違は確認できなかった。精巣および精巣上体尾部のHE染色を行ったところ、ホモでは管腔内に成熟精子が認められず、円形精子細胞様の細胞が多くあった。種々の精子形成ステージマーカーによるRT-PCR法により、この細胞が減数分裂を終了した円形精子細胞であることを明らかにした。3)ヘテロマウスの受精能の解析:尾部精子に3割程度の成熟精子が存在するヘテロマウスの受精能を自然交配および体外受精により検証した。その結果、産仔数は有意に減少し、体外受精においては4割程度の前核形成率であった。ヘテロマウスに認められる成熟精子は、カルシウムオシレーション誘発能が正常であることが示唆された。本研究は、胚発生を開始するために必要な卵活性化因子の候補であるホスホリパーゼCゼータ(PLCzeta)の機能解析を行うことで、受精のメカニズムを解明することを目的としている。これまでに、PLCzetaの機能を解析するためにPLCzeta欠損マウスを作出した。この遺伝子改変動物を用いて、PLCzetaおよびカルシウムシグナルの生殖機構における役割を明らかにするための実験を行った。1) PLCzetaの精子形成への関与:PLCzeta欠損マウスにおいて、精子形成が円形精子細胞で停止することを明らかにした。

そこで、円形精子細胞を成熟精子まで体外で分化誘導させることのできる体外精子成熟系を用いて、PLCzeta欠損マウス円形精子細胞が分化成熟しないこと、一方でPLCzeta発現ベクターの遺伝子導入によりこのarrestをレスキューできることを確かめるための実験を行った。本年度は体外精子成熟系の検討・構築を行うところまでできた。今後、伸長精子細胞への分化にPLCzetaが必須であることを証明する。2)トランスジェニックマウスによる相補性の検証:精子特異的にPLCzeta-Venusを発現するトランスジェニックマウスの作出したが、精子における発現解析を行ったところ、Venusの蛍光として検出することができなかった。ごく微量の発現であるためと考えられるが、相補性を維持しているかの検証を継続して行う。3) PLCzeta活性制御機構の解明:PLCzetaによって誘導されるカルシウムオシレーションの停止時間はPLCzetaの発現量に依存的である。これは、PIP2の加水分解により生じるDAGがPKCの活性化およびPLCzetaをリン酸化することで起こると考え検証した。RT-PCRにより成熟未受精卵にはPKCalpha, delta, epsilon, eta, lamda, mu, zetaが存在していることを明らかにした。次に、リン酸化される可能性が高い10箇所のアミノ酸残基にそれぞれ点変異を導入したRNAを作成し、マウス卵に注入することでオシレーション持続能を調べた。その結果、すべてのリン酸化を受けない点変異体でカルシウムオシレーションは停止した。このことから、過剰発現によるNegative feedbackには、PLCzetaのリン酸化は関与しないことを明らかにした。
培養口腔粘膜上皮細胞シートによる涙道再生治療の開発

年間約10万人に処方されているTS-1(経口抗癌剤)による不可逆的な涙小管閉塞が知られている。現在治療法として、ガラス管を眼の内側に挿入して眼表面から鼻腔内へと涙が流れるようにする手術が行われているが、合併症は多く、成功率は高くない。我々は今回の研究で口腔粘膜上皮細胞シートを利用して、涙道を再建する手術を確立するために、ウサギを用いた研究を行った。今回の研究成果として、1ウサギより口腔粘膜上皮細胞シート作成可能であること、2術式としてシート縫合は可能であること、3既存のステント素材は吻合孔の保持には不適であることが言えた。再建術の確立のために、ステント素材と形状を今後新たに考案する必要がある。研究1の正常ウサギを用いた口腔粘膜上皮細胞シートの作成を行った。ウサギはNew Zealand White、オスを使用した。ウサギに麻酔を行った後、6mm生検トレパンを使用してウサギの正常口腔粘膜組織を採取した。上皮細胞培養のフィーダー細胞として3T3細胞を使用した。温度応答性培養皿に、単離した口腔粘膜上皮を散布し、平面培養を行った。培養皿一面にシート状に上皮細胞が培養された事を確認し、低温処理により上皮細胞シートを回収した。上皮細胞シートの凍結切片を作成し、後日Hematoxylin-Eosin(HE)染色を行い、上皮細胞シートの観察を行った。上皮細胞が所々重層化しながら配列しているHE染色像を観察し、口腔粘膜上皮細胞シート作成に成功したことを確認した。本研究の目的は難治性涙小管閉塞、特にTS-1内服の副作用として生じる涙小管閉塞に対して口腔粘膜上皮シートを作成・移植し、涙道の再建を試みることであるが、研究1と並行して平成26年度の時点からウサギにTS-1を投与し、病理組織変化を観察する研究を行っている。こちらの結果は今年度内に研究成果を論文で報告予定であるが、TS-1投与により涙道上皮下に血管障害を強く認めた。よって、口腔粘膜上皮シートが結合組織に生着するまでに通常より時間がかかることが予想される。よって研究2に入る前に、上皮培養シートを管状に縫合した際に挿入するステント素材を準備している。研究1は成功しており、ステント素材が決定次第、研究2,3へと移行する予定である。口腔粘膜上皮細胞シートの作成に当初予想していたより期間を費やした。本年度の研究ではまず、研究1のプロトコールに従って、口腔粘膜上皮細胞シートを3枚作成を計画した。1枚はコンタミネーションのためシート完成にまでは至らなかったが、2枚の口腔粘膜上皮細胞シートを作成することに成功した。この2枚のシートで研究2を進めた。涙道再建術において、シートが皮下組織に生着し管腔を成すまでに管腔を保持するステント素材として、一般的にヒトの涙道手術で使用されるポリウレタン製のPFカテーテル(涙道シリコーンチューブ)を使用した。正常ウサギを2匹準備し、全身麻酔下で涙道再建術を行った。正常の涙点は焼灼、縫合して閉鎖した。内眼角に切開を加え、眼瞼結膜から涙嚢へと至る、本来の涙小管の走行とは異なる部位に吻合孔を作成し、口腔粘膜上皮細胞シートを敷いた。シート上にPFカテーテルを留置し、皮下組織を縫合、皮膚を縫合し終了した。しかし、1例は3日後にチューブが脱出し、その際にシートが断裂したため、継続不可能となった。もう一例に関しても10日後にチューブが脱出し、シートの断裂を一部認めた。2日後に通水を試みたが、逆流多く、さらに5日後の確認で完全閉塞したことを確認した。ヒト用のステント素材はウサギの涙道再建の吻合孔の確保には不適であった。今回の研究全体を通して、1ウサギから自家培養の口腔粘膜上皮シートの作成が可能であること、2術式としてシート縫合は可能であること、3既存のステント素材はウサギの吻合孔の保持には不適であることが言える。ウサギ用に吻合孔保持のためのステント素材と形状を新たに考案する必要がある。研究1は終了したので、研究2の眼瞼結膜から涙嚢への吻合孔作成と上皮シートの挿入を行い、研究3、研究4へと順次推進する予定である。眼形成研究は実験1までしか進んでおらず、発表や論文作成には至ってないため、旅費や人件費などで残りが生じた。発表や論文に作成に使用する
正則自己同型群による複素多様体の特徴付け

本研究の主要な目的は,複素多様体構造をその正則自己同型群の位相群構造から決定することであったが,この問題自体は非常に難しく,現時点で完全には解決されていない.しかし,多変数関数論の研究において重要な複素ユークリッド空間内の一般複素楕円型領域,及び一般型ハルトークスの三角形の正則自己同型群の構造が完全に解明された.また,非有界ラインハルト領域に関する重要な基本的な結果が得られた.複素多様体Mに対して,Aut(M)をコンパクト開位相を入れたMの正則自己同型全体のなす位相群とする.このとき,研究代表者児玉と研究分担者清水は正則自己同型群Aut(M)の位相群としての構造から複素多様体構造が決定されるかどうかという基本問題を研究してきた.この基本問題に関連して,今年度は研究代表者および研究分担者は次のような研究成果を得た.1.複素n次元ユークリッド空間内の,境界が滑らかであるとは限らない一般複素楕円型領域E対して,「その正則自己同型群Aut(E)の構造を具体的に決定せよ」という問題について研究し,完全な解答を得ることが出来た.これは,M. JarnikiとP. Pflugによるテキストにおいて提出された1つの問題に肯定的な解答を与えるものである.また,ハルトークスの三角形と呼ばれる複素2次元有界ラインハルト領域を自然な形で複素n次元ユークリッド空間内に拡張して定義された,一般ハルトークスの三角形Hに対して,その正則自己同型群Aut(H)の構造問題に関する研究をした.そして,Aut(H)の構造問題が上記の一般複素楕円型領域Eに関する研究と密接に関係していることが解明でき,現在Aut(H)の構造問題の研究は最終段階に入っている.2.非有界ラインハルト領域の正則同値問題,正則自己同型の研究の一環として,リュービル葉層構造と呼ばれるものに関する研究を行った.リュービル葉層構造は,一般の複素多様体Mに対して定まり,Mの双正則不変量を与えるという点で重要である.今年度は,Mの対数像に含まれる極大アフィン部分空間の次元が正の場合に,Mのリュービル葉層構造について考察した.そして,M上のリュービル葉層構造を決定するための基本的な原理を明らかにした.本研究の主要な目的は,複素多様体構造をその正則自己同型群の位相群構造から決定することであったが,この問題自体は非常に難しく,現時点で完全には解決されていない.しかし,多変数関数論の研究において重要な複素ユークリッド空間内の一般複素楕円型領域,及び一般型ハルトークスの三角形の正則自己同型群の構造が完全に解明された.また,非有界ラインハルト領域に関する重要な基本的な結果が得られた.複素多様体Mに対して,Aut(M)をコンパクト開位相を入れたMの正則自己同型全体のなす位相群とする.このとき,研究代表者児玉と研究分担者清水は正則自己同型群Aut(M)の位相群としての構造から複素多様体構造が決定されるかどうかという基本的な問題を研究してきた.特に,有界対称領域をその正則自己同型群から特徴付けることに成功し,その研究成果は論文として2010年に印刷公表された.今年度は,この結果から自然に起こる問題として「n次元複素ユークリッド内の対称とは限らない等質有界領域Dをその正則自己同型Aut(D)の構造から特徴付けることが出来るか?」を研究し,次のような定理を証明することが出来,論文として印刷公表されることが決定した:定理.V及びWをn次元複素ユークリッド内の第一種ジーゲル領域とし,それらの正則自己同型群Aut(V)とAut(W)はリー群として同型であると仮定する.このとき,ある種の条件を満たすような,VからWへの実解析的同型写像が存在する.この結果から「2つの第1種ジーゲル領域VとWが双正則同値である必要十分条件はVとWが線形同値である」という,良く知られた結果に別証明を得たえることが出来た.また,研究分担者清水は独自の研究として,チューブ領域上の完備多項式ベクトル場の決定に関する延長定理と呼ばれる結果,並びにそのチューブ領域に関する正則同値問題への応用結果を整理し,論文として発表した.そして,延長定理のさらなる応用として,チューブ領域T(Ω)で,その上の完備正則ベクトル場全体のなすリー環g(T(Ω))の各元が多項式ベクトル場であるものについての研究を進め,g(T(Ω))が可解リー環である場合にg(T(Ω))の構造を明らかにした.特に,g(T(Ω))に属する多項式ベクトル場の次数が必ず2以下であることを示した.複素多様体Mに対して,Aut(M)をコンパクト開位相を入れたMの正則自己同型全体のなす位相群とする.このとき,研究代表者児玉秋雄と研究分担者清水悟氏は「Aut(M)の位相群としての構造から複素多様体構造が決定されるかどうか?」という基本問題を研究してきた.この基本問題に関連して,研究代表者及び分担者は研究成果の主なものとして次のような結果を得た.これらは基本問題に対する最終結果ではないが,しかしこれらを得るために開発された種々のアイディアや手法は必ずや基本問題の解決に際して有用で重要なものになるであろうと確信するものである.1.複素n次元ユークリッド空間内の,境界が滑らかであるとは限らない一般複素楕円型領域E対して,その正則自己同型群Aut(E)の構造を完全に決定出来る.これは,M. JarnikiとP. Pflugにり提出された1つの問題に肯定的な解答を与えるものである.

2.非有界ラインハルト領域Mの正則同値問題,正則自己同型の研究の一環として,Mのリュービル葉層構造を研究し,特にMの対数像に含まれる極大アフィン部分空間の次元が正の場合に,M上のリュービル葉層構造を決定するための基本原理を明らかにした.3.最終年度において,研究代表者児玉秋雄は複素n次元ユークリッド空間内の一般ハルトークスの三角形Hに対して,その正則自己同型群Aut(H)の構造問題を完全な形で解決した.4.最終年度において,研究分担者清水悟氏は複素平面から原点を取り除いた空間のn個の直積空間内の非有界ラインハルト領域に関する正則同値問題に肯定的な解答を与え,同時にそのような領域上のn次元トーラス作用が互いに共役であることを示した.複素幾何学研究目的である「複素多様体の複素構造をその正則自己同型群の構造を用いて決定せよ!」という複素解析の研究における基本問題は非常に難解であり,短期間に完全に解決することは困難である.しかし,今年度の研究において,基本問題と関連する一般複素楕円型領域の正則自己同型群の構造を完全に決定することが出来,またこの結果が一般ハルトークスの三角形と呼ばれる有界ラインハルト領域の正則自己同型群の決定問題と深く関わっていることが解明され,近い将来に一般ハルトークスの三角形の正則自己同型群の決定問題が完全に解決される見通しが立ったことは今年度の大きな成果であり,またこれらの研究に用いられた手法が我々の基本問題の解決に大いに役立つものと思われる.このようなことから,本研究の目的は概ね順調に進展していると判断した.研究目的である「複素多様体の複素構造をその正則自己同型群の構造を用いて決定することが出来るか?」という複素解析の研究における基本問題は予想以上に難解であり,短期間のうちに完全解決することは非常に難しいと思われる.しかし,今年度の研究において等質有界領域の中で特別なクラスをなすものではあるが,第1種等質ジーゲル領域に関して非常に興味のある研究成果を得ることが出来,これらの研究成果を得るために開発した手法が,基本問題を解決する際に大いに役立つものになると思われる.このようなことから,本研究の目的はおおむね順調に進展していると判断した.今後の研究の進め方であるが,従来通りに,まずは我々の研究に関連して世界各国で行われている研究,特にその成果をあげる際に用いた研究手法を徹底的に吟味し,我々の研究に応用出来ないかどうかを調べる.しかし,本研究に関してここ数十年来行ってきた我々の研究経験からして,最後は我々自身の問題の本質をじっくりと考え抜き,試行錯誤で問題解決にあたるほかにないと思われる.まずは,一般ハルトークスの三角形の正則自己同型群の決定問題の完全解決に努力したい.このようなことから,本研究に際して,現在の研究計画を本質的に変える必要はないと思い,問題解決に邁進する.今後の研究の進め方であるが,従来通りに,まずは我々の研究に関連して世界各国で行われている研究成果,特にその成果をあげる際に用いた研究手法を徹底的に吟味し,我々の研究に応用出来ないかどうかを調べる.しかし,本研究に関してここ数十年来行ってきた我々の研究経験からして,最後は我々自身で問題の本質をじっくりと考え抜き,試行錯誤で問題解決に当たるほかにはないものと思っている.
ロングリードシーケンスによるフェージング解析に基づく複数遺伝子変異の役割の解明

10X Genomicsの合成的ロングリードシーケンス技術では、ハプロタイプレベルで長い配列(10 100 kb)を決定(=フェージング)することができる。本研究では、1マイクロ流路システムを介して個々の長鎖DNA分子をそれぞれ単一のバーコード付きアダプターを含んだゲルビーズ(GEM)に分配する、2各GEMに分配された1分子の長鎖DNAを利用して、バーコード付きアダプターが付加されたDNAフラグメントを作製する、3このDNAフラグメントを用いて、通常のショートリード・シーケンシング用のライブラリー作製と同様の処理を行い、シーケンシング反応を実施する、4付属ソフトウェアにより、得られたショートリードがそれぞれどのGEMに由来するかを判別することにより、合成的にロングリードを得る、というステップにより変異解析を行う手順を確立した。さらに、H1975肺がん細胞株(EGFR遺伝子に活性型変異であるL858Rおよび治療抵抗性に関連する変異であるT790Mを同じアレル(cis)に持つ)を用いて、同方法にてフェージング可能であるか検証した。2. ATLで認められる複数の異なるPLCG1変異のフェージング解析次に、ATL症例で認められる複数の異なるPLCG1変異のフェージング解析を行い、PLCG1変異がcis(同じアレル)あるいはtrans(異なるアレル)のどちらで存在するかを決定した。本解析の対象としては、申請者のこれまでの遺伝子解析により、このような複数のPLCG1遺伝子変異が存在していることを確認済みのATL症例のDNA検体を用いた。当初の予定の10X Genomicsによる合成的ロングリードシーケンス技術の変異解析への応用、および、ATL患者検体の解析を実施することが出来た。そのため、概ね順調に進展していると考えられる。平成29年度に引き続き、1. 10X Genomicsによる合成的ロングリードシーケンス技術の変異解析への応用、および、2. ATLで認められる複数の異なるPLCG1変異のフェージング解析、を実施する。3.異なる複数のPLCG1変異がもたらす機能的変化の検証上記の解析で異なるPLCG1変異がcisに生じていた場合は、複数の変異を同時に持つPLCG1変異体を作成し、レンチウイルスを用いてドキシサイクリン誘導性のJ.gamma1(PLCG1欠損細胞株)安定細胞株を作成する。逆に、transに生じていた場合は、異なるPLCG1変異体をそれぞれ同時にJ.gamma1細胞株に導入し、同様に安定細胞株を作成する。これらの細胞株と、1種類のPLCG1変異体を導入した細胞株を比較することにより、異なる複数のPLCG1変異がもたらす影響を検証する。具体的には、細胞増殖やアポトーシスなどの表現型に加えて、PLC-γ1リン酸化、IP3・DAGおよび細胞内Caの量、下流シグナル伝達分子のリン酸化状態およびプロモーター活性などのシグナル伝達状態を評価する。同時にCD3/CD28刺激の有無による違いも検討する。これらの結果、ATLの発症・進展において、異なる複数のPLCG1変異がもたらす機能的変化が明らかとなるのみならず、「同一遺伝子における複数の活性型変異の獲得」という現象の意義が明らかとなる。逆に、transに生じていた場合は、異なるPLCG

1変異体をそれぞれ同時にJ.gamma1細胞株に導入し、同様に安定細胞株を作成する。これらの細胞株と、1種類のPLCG1変異体を導入した細胞株を比較することにより、異なる複数のPLCG1変異がもたらす影響を検証する。具体的には、細胞増殖やアポトーシスなどの表現型に加えて、PLC-γ1リン酸化、IP3・DAGおよび細胞内Caの量、下流シグナル伝達分子のリン酸化状態およびプロモーター活性などのシグナル伝達状態を評価する。同時にCD3/CD28刺激の有無による違いも検討する。これらの結果、ATLの発症・進展において、異なる複数のPLCG1変異がもたらす機能的変化が明らかとなるのみならず、「同一遺伝子における複数の活性型変異の獲得」という現象の意義が明らかとなる。今年度は、当初の予定通り、経費を使用できた。翌年度分の使用計画に変更はない。
超音波後方散乱波制御による音速分布イメージングシステムの開発

生体中を伝搬する超音波(縦波)の音速は組織性状を反映しており、その分布を可視化できれば、疾病の検出や診断に役立つことが期待されている。臨床で広く用いられているハンドヘルド型プローブを用いて音速分布を可視化する試みがあるが、未だ実用化されていない。そこで本研究では、超音波後方散乱制御に基づいて音速分布を再構成する手法を開発する。ファントム(生体模擬材料)や実験動物を用いた実験的検討を通じて、高分解能・高コントラストな音速分布イメージングを可能とするアルゴリズムの確立及びシステムの完成を目指す。
神戸市の戦災復興過程における都市環境の変容に関する研究

本年度は、前年度に行った文献調査、図像資料調査、インタビュー調査などの成果の整理し、クロスリファレンスすることによって、占領下神戸における民衆、地方行政、GHQなど多様な主体によるポリティクスの空間的表象を検討することを目指した。第二次世界大戦末期の連合国軍による空襲は、日本の主要都市の風景を大きく変えた。終戦直後の焼け跡においては、あらゆる人々が空間や衣食への権利を要求し、密度を高めた都市の駅前空間は昭和初期までとはまったく異なる性格を持つ場所になっていった。変化が大きく混乱期と呼ばれるこの時期については、これまで情報が少なく不明点が多いとされてきたが、本研究においては進駐軍の動向を検討材料に含め、民衆の環境形成の初動によってヤミ市を中心とした戦後中心市街地がかたちつくられていくプロセス、その展開によって新興市場・商店街が発生し、営業の盛衰や再開発によって現在の都市が生まれる様相を描いた。この研究を進めるなかで、神戸という地域の独自性をあらわす在留外国人の戦後都市における台頭と、彼らを取りまく社会情勢の変化による自然発生的な市街地形成に着目して、三宮東地区の三宮国際マーケットの形成と変容について史的に明らかにする論文を発表した。また、大正昭和初期に神戸の中心地であった湊川新開地の変遷に着目して、近現代神戸の都市観光によって生まれた空間を取りあげ、地方行政の観光政策による影響や、戦前戦後の連続性と断絶性を検討した論文を発表した。前年度にすすめた史料調査で得られた成果を鑑みて、当初の計画の枠組みに若干の修正を加えつつも、研究内容を5件の学術論文として発表することができた。また前年から引き続いて参加した研究会における成果が共著の図書として出版され、これまでの研究をまとめて今後に臨む態勢が整えられたため。今後はさらなる展開として、他地域・他都市との比較研究を行い、これによって占領下日本の都市間の相違点を浮かび上がらせて地域・都市の独自性を明らかにすることを想定している。そのためにも、占領期日本の都市空間を写した映像・写真は有用であるが、人物に特化せずに都市風景を対象とした写真は、これまで十分には資料として収集・保存・活用されるに至らないままに時が経っている。そこで、戦後地域史の研究プロセスにおいて見つけた民衆の手によって残された戦後写真を、整理して目録化・画像デジタル化することで、地域に関する次代の記憶に繋げ活用できるように保存する必要があると考える。本年度は、神戸市内において戦後の中心市街地となった三宮地区の戦災復興初期過程から、近現代神戸のあゆみのなかに戦災復興期の都市形成のダイナミズムを位置づけることを目指し、復興初期の民衆の都市生活の実態や、行政の都市再建への営為やその関係性に着目して、調査・分析を進めた。文献史料の調査として、『神戸新聞』悉皆調査を継続的に行い、県報や市会・県会議事録や地域史料等の調査を行なうとともに、土地台帳と公図の調査・整理による近代市街地形成の分析から、当該地域における新興市場形成の社会的背景を明らかにした。さらに、1945年から1949年にかけての占領軍検閲体制下で発行された雑誌・図書と検閲資料を所蔵するメリーランド大学のゴードン・プランゲ文庫の調査を行なったほか、米国ワシントン州に位置する米国公文書館所蔵の日本占領関係資料の調査を行い、マイクロフィルム化され国立国会図書館に所蔵されていないフォルダーの特定や、視覚資料(地図・映像・写真)の収集に努めた。最終年度である来年度には、博士論文執筆と並行してその成果を発表できるよう、これらの収集史料の整理分析を早急に進めるものとする。前述した史料と地域住民へのインタビュー調査とを総合して、戦災都市神戸の戦後を象徴的に示す三宮東地区に関する論文を発表した。ヤミ市の形成・変容過程に関する研究を進めるなかで浮かび上がった問題領域として、その整理・移転後に形成された新興市場の変容過程と都市整備への影響が明らかになった。また、明治期に行われた湊川の付替えによって形成された湊川新開地の昭和初期までの盛り場としての繁栄と戦後の衰退について、三宮地区との関係の推移から考察を進めたほか、鉄道高架下の店舗形成経緯を実証的に明らかにする論文を発表した。

米公文書館とプランゲ文庫の原資料にあたる調査や当該期の県・市公文書や地域史料等の充実した文献史料の調査を進めることができた。これは、戦災復興過程における都市の変容過程を明らかにするうえで重要な成果であり、今後の研究を遂行するにあたり確かな足がかりとなった。前年度にすすめた史料調査で得られた成果を鑑みて、当初の計画の枠組みに若干の修正を加えつつも、研究内容を5件の学術論文として発表することができた。また前年から引き続いて参加した研究会における成果が共著の図書として出版され、これまでの研究をまとめて今後に臨む態勢が整えられたため。本年度の調査によって得られた文献史料(GHQ/SCAP文書、県庁文書)の整理、インタビュー調査の文字化と分析を進める。そして、これまでの種々行なってきた調査による文献史料・視覚資料・土地関連行政文書・フィールドワーク等の成果を踏まえて、総合的に神戸市の戦災復興過程における都市形成の実態を描きだす。戦災復興初期における都市の暮らしの急速な変化の影響で、戦後神戸の中心市街地や周縁的地域形成の基盤が生み出されていくダイナミズムについて考察する。また、最終年度の成果として、三宮地区で計画・実施した地域住民が戦後を語る座談会の記録を報告書としてまとめる。今後はさらなる展開として、他地域・他都市との比較研究を行い、これによって占領下日本の都市間の相違点を浮かび上がらせて地域・都市の独自性を明らかにすることを想定している。そのためにも、占領期日本の都市空間を写した映像・写真は有用であるが、人物に特化せずに都市風景を対象とした写真は、これまで十分には資料として収集・保存・活用されるに至らないままに時が経っている。そこで、戦後地域史の研究プロセスにおいて見つけた民衆の手によって残された戦後写真を、整理して目録化・画像デジタル化することで、地域に関する次代の記憶に繋げ活用できるように保存する必要があると考える。
シードフリー環境適合型クリーンＭＨＤ発電の実用化に向けた基盤構築

本研究では,MHD(電磁流体力学)発電において,これまで煩雑ながらも不可避とされてきた「シード」(作動気体への金属蒸気の微量添加)のフリー化という既成概念を大きく転換するブレークスルーを,本研究代表者の過去から最新にわたる一連の独創的な研究成果に立脚して達成し,「シードフリー環境適合型クリーンMHD発電」の実用化に向けた新たな突破口を開く基盤を構築することを目的としている。本研究課題でのこれまでの研究成果として,まず超音速流れでの高周波プラズマと境界層や衝撃波など流体挙動との相互作用を明らかにした上で,高周波電力による予備電離手法を実際のディスク形発電機に適用(高周波誘導コイルの実装)し,世界初の実証実験に着手することを可能とした。このことを受け,昨年度,作動気体温度3000Kでの発電実証に成功していたが,本年度は,当初の予定どおり,まず1)作動気体温度をさらに下げ,実用的な作動気体温度(2400K程度以下)での実証実験を行い,連続運転が可能な2200KにおけるシードフリーMHD発電を世界で初めて実証するとこに成功した(国際会議にて発表)。さらに2)数値シミュレーションによる性能評価と高性能化に向けた指針の明確化を目的として,発電機内プラズマの詳細なモデル化を進めるとともに,磁界に垂直な面(r-θ面)での2次元数値解析から発電機内のシードフリー希ガスプラズマの特異な挙動と発電特性に関する考察を行い,また磁界に平行な面(r-z面)での2次元数値解析から,特に発電機形状が予備電離電力ならびに発電性能に与える影響を考察し,発電システムの実現に向けて高性能化(等エントロピー効率の向上)と予備電離電力の低減を可能とする発電機の可能性を明らかにした(いずれも国内研究会にて発表済み)。本研究課題でのこれまでの研究を通して,まず高周波予備電離手法の実際のディスク形発電機への適用(高周波誘導コイルの実装)を図り,世界初のシードフリーMHD発電実証実験に着手することを可能とした。この準備のもと,作動気体温度3000Kでの発電実証に成功するとともに,さらに実用的な作動気体温度(2400K程度以下)での実証実験を行い,連続運転が可能な2200KにおけるシードフリーMHD発電を世界で初めて実証するとこに成功した。今後さらに詳細な検証が必要であるが,高周波電力の投入電力の増加とともに,プラズマがより均一になり(プラズマの電気伝導度が増加し),発電出力が増加すること,また作動気体温度の低下とともに必要となる高周波電力の投入電力は増加するが,大きくは増加しないことなど,有用な結果が得られている。これら本研究成果の学術的意義は大きいが,高周波予備電離手法の更なる高度化(プラズマの均一化,低予備電離電力化)に向けた検討が不可欠であることが明らかになりつつある。一方で,数値解析においては,発電機内プラズマの詳細なモデル化を進め,シードフリー希ガスMHDプラズマにおける電離,再結合過程の詳細な検討を行うともに,磁界に垂直な面(r-θ面)での2次元数値解析から発電機内のシードフリー希ガスプラズマの不均一構造の発生と発電特性との関係を明らかにした。また磁界に平行な面(r-z面)での2次元数値解析から,特に発電機形状(出口・スロート断面積比)が予備電離電力ならびに発電性能に与える影響を考察し,高効率発電システムの実現に向けて不可欠となるエンタルピー抽出率に対する等エントロピー効率割合の向上と予備電離電力の低減が同時に達成できる可能性を明らかにした。これらの研究成果は,確実に次年度以降の本研究の進展に資するものとなっており,「おおむね順調に進展している」と判断している。次年度(最終年度)は,これまでの4年間の成果を踏まえ,本研究課題「シードフリー環境適合型クリーンMHD発電の実用化に向けた基盤構築」の仕上げに向けて,実証実験による発電性能の把握ならびに数値解析からの考察を強力に推進する。具体的には,下記の大きく2点に焦点を絞って遂行し,本研究課題の総合評価を取りまとめるとともに,将来の発展研究に向けての具体的な課題を抽出する。1)高周波予備電離プラズマMHD発電実証の高度化上で述べたとおり,これまでの研究成果により,高周波予備電離手法を実際のディスク形発電機に適用(高周波誘導コイルを実装)し,連続運転が可能な作動気体温度2200KにおけるシードフリーMHD発電を世界で初めて実証した。今後は,すでに着手し検討を進めている予備電離電力の効率的注入を目指した高周波誘導コイルの実装方法(ターン数や設置位置)の方針を明らかにするとともに,運転条件(作動気体温度,圧力,印加磁束密度)や発電機形状(出口・スロート断面面積比)の依存性を実験的に明確にする。2)数値解析による性能評価と高性能化に向けた指針の明確化上記の実験と平行して,より実験に即した数値解析を遂行し,実験結果との比較から実験へのフィードバックをかける。すなわち,磁界に垂直な面(r-θ面)での2次元数値解析から発電機内プラズマの均一構造の維持条件を明らかにするとともに,磁界に平行な面(r-z面)での2次元数値解析から予備電離の非一様性が発電性能に与える影響を考察し,実験での発電機性能向上に向けての示唆を得る。また,将来の発電機の大型化を見据え,そのスケール則や高性能化(等エントロピー効率の向上)と予備電離電力の低減を可能とする発電機の可能性を探り,「シードフリー環境適合型クリーンMHD発電の実用化」に向けた開発ロードマップを明確にする。

これまでの研究実績は上の「研究実績の概要」で述べたとおりで,当初の予定どおり,初年度に達成すべき成果は得られており,本研究の目的の達成に向けてその基盤を確立している。具体的には,上記性成果論文(1)では,リニア形状ファラデー形MHD発電機におけるAr高温希ガスプラズマMHD発電で得られている発電性能(エンタルピー終出率12.9%)に対して数値計算からその妥当性や理論的裏付けを行い,それに基づいて,入口全温度の発電性能やプラズマの安定性・均一性への影響について詳細に検討し,高性能化に向けた指針を明確にしている。一方,成果論文(2)では,ディスク形状ホール形MHD発電機による高温希ガスプラズマMHD発電についてr-θ二次元解析からプラズマ挙動について検討を行い,入口全温度の増加により発電機内の電子はクーロン衝突を支配的とすることで発電機内プラズマは電離不安定の抑制された安定な状態となることや,ディスク形発電機では,ファラデー形発電機比べ,電子温度が増加しやすく,中性粒子との衝突断面積が大きくなることから,発電チャネル内でプラズマがクーロン衝突を支配的とし,安定化するために必要な入口電離度(入口全温度)は高くなることなどを指摘した。更に成果論文(3)では,Xeを作動気体とするディスク形MHD発電機による高温希ガスプラズマMHD発電実験を行い,Arを作動気体としたときには十分な電離度が得られずエンタルピー抽出率が1%未満であった入口全温度7000Kにおいて,Xeを作動気体流体とするとエンタルピー抽出率4.8%が得られ,Xeを作動気体とすることでの低い入口全温度での発電を実証した。これらの初年度おける主な研究成果は,確実に次年度以降の本研究の進展に資するものとなっており,「おおむね順調に進展している」と判断している。今年度(平成28年度)の成果により,「シードフリー環境適合型クリーンMHD発電」の実用化に向けて,その基礎技術となる予備電離手法の確立を念頭に置いた研究に発展させることができた。具体的には,1)リニア形状ファラデー形MHD発電機でのXe(キセノン)作動気体による低温度動作化実証実験ならび数値シミュレーションによる作動気体依存性の把握と高性能化指針の明確化まず初年度(平成27年度)に実証したディスク形状ホール形MHD発電機でのXeにおける低温度動作化をリニア形状ファラデー形MHD発電機において検証するとともに,プラズマの安定性,均一性の観点から検討を進め,ファラデー形発電機おいてもXeが低温度動作化に優位であることを明らかにした[上記成果論文(1)]。その一方で,同一運転条件,同一形状発電機ではXeはAr(アルゴン)に比べて達成できる最高性能が低下することが判明したことから,数値シミュレーションにより作動気体依存性ならびに高性能化指針を明確にした[上記成果論文(2)]。2)予備電離・プラズマ制御手法の基礎技術の構築シードプラズマ方式において研究代表者が独自に発案・開発し,多くの有用な実績を持つ高周波誘導加熱による予備電離手法の適応可能性を探ること目的とし,その基礎実験として,希ガスの亜音速,超音速流れに対して高周波電磁界を印加し,プラズマの生成を試み,そのプラズマの構造や挙動の基本的性質を明らかにした[上記成果論文(3)]。超音速流中での高周波プラズマ生成はほとんど研究例がなく,学術的にも意義深い。一方で,数値解析において,より詳細なプラズマ生成モデルを構築し,予備電離・プラズマ制御手法の基礎技術の構築に資する示唆を得た[上記成果論文(4)]。
IP_3/Ca^<2+>シグナリングの空間的制御機構の研究

IP_3受容体は細胞内小胞体からのカルシウム放出を担うチャネルの一つであり,その機能は時間的空間的に厳密に制御されている.IP_3受容体の局在がカルシウム放出の空間的制御に寄与していると予想されているが,カルシウムシグナルとIP_3受容体の局在を関連づけた研究はこれまで行われていない.MDCK細胞のIP_3受容体タイプ1は,sub-confluent状態では細胞全体のER膜上に存在しconfluent状態ではER膜から離れて細胞膜近傍に局在することが知られているので,IP_3受容体の位置変化にともなって"量子的IP_3依存的カルシウム放出"(Ca^<2+> puff)の位置もsub-confluentとconfluentで変化するか否かを,全反射顕微鏡を利用したカルシウムイメージング法で調べた.実験初期の段階で,MDCK細胞はconfluencyに関わらず自発的なカルシウム流入を常に行っていることを見いだした.このカルシウム流入は細胞外カルシウム濃度依存的であり,Ca^<2+> puffと同様量子的に観察された.Ca^<2+> puffをこの量子的カルシウム流入と区別するために,本研究では細胞外カルシウム非存在下でCa^<2+> puffの測定を行った.カルシウム指示薬にFluo-4,細胞膜のラベルにoctadecyl rhodamine B chlorideを用いることにより,Ca^<2+> puffの細胞の位置情報が得られる実験系を確立した.現在実験で得られたデータをもとに細胞膜とCa^<2+> puffがおこる場所との関係を解析し,sub-confluentとconfluentで差があるかどうかを統計的に検討している.また,MDCK細胞における自発的な量子的カルシウム流入は新しい知見であり,腎臓におけるカルシウムの再吸収に関わる可能性が考えられる.このためカルシウム流入を担うチャネルを同定するために,薬理学的実験を行っている.IP_3受容体は細胞内小胞体からのカルシウム放出を担うチャネルの一つであり,その機能は時間的空間的に厳密に制御されている.IP_3受容体の局在がカルシウム放出の空間的制御に寄与していると予想されているが,カルシウムシグナルとIP_3受容体の局在を関連づけた研究はこれまで行われていない.MDCK細胞のIP_3受容体タイプ1は,sub-confluent状態では細胞全体のER膜上に存在しconfluent状態ではER膜から離れて細胞膜近傍に局在することが知られているので,IP_3受容体の位置変化にともなって"量子的IP_3依存的カルシウム放出"(Ca^<2+> puff)の位置もsub-confluentとconfluentで変化するか否かを,全反射顕微鏡を利用したカルシウムイメージング法で調べた.実験初期の段階で,MDCK細胞はconfluencyに関わらず自発的なカルシウム流入を常に行っていることを見いだした.このカルシウム流入は細胞外カルシウム濃度依存的であり,Ca^<2+> puffと同様量子的に観察された.Ca^<2+> puffをこの量子的カルシウム流入と区別するために,本研究では細胞外カルシウム非存在下でCa^<2+> puffの測定を行った.カルシウム指示薬にFluo-4,細胞膜のラベルにoctadecyl rhodamine B chlorideを用いることにより,Ca^<2+> puffの細胞の位置情報が得られる実験系を確立した.現在実験で得られたデータをもとに細胞膜とCa^<2+> puffがおこる場所との関係を解析し,sub-confluentとconfluentで差があるかどうかを統計的に検討している.また,MDCK細胞における自発的な量子的カルシウム流入は新しい知見であり,腎臓におけるカルシウムの再吸収に関わる可能性が考えられる.このためカルシウム流入を担うチャネルを同定するために,薬理学的実験を行っている.
連続脳切片を用いた神経突起の三次元再構築のためのステ-ジ連動型描画装置の試作

電気生理学的に機能を同定した単一神経細胞の全体像を、側筒鏡付顕微鏡を用いて記録トレ-スすることが、従来より行なわれているが、この解剖学的な解析に余りにも多くの時間を要することが大きな問題であった。この時間を短縮し、三次元構造の解析に最も効率的に使える機械を作製することを試みた。本研究は顕微鏡のステ-ジ上の切片の動きに連動して移動する描画装置を開発することにより、単一神経細胞の形態の三次元的再構築の解析精度と効率を飛躍的に改善し、形態解析の新しい発展を目指すものである。本試作機はこの目的を達するに十分な性能を有することが確認された。その理由は第1に、広い範囲にわたる神経突起の分布の解析に適しており、従来の方法の1/21/3に時間を短縮することが可能となった。第2に、X、Y、Z軸方向の座標が解析できるようになったので、各切片ごとにX、Y軸の座標値はディジタル的にマウスで入力を行い、各点のZ軸は数値として入力すれば、コンピュ-タ-を用いて画像を描かせたり、定量的解析を行う事が可能となっている事による。神経細胞の神経突起の三次元的表示、及び、様々な角度から眺めた像を作る為のコンピュ-タ-グラフィクスのソフトウェアの作製は、今回の研究には含まれていなかったが、本試作機はこれらの目的の為にハ-ドウェアとしては必要な情報を取り出す事が十分可能となるように設計されている。今後、コンピュ-タ-プログラムを作製することにより、EURECシステムに匹敵する三次元コンピュ-タ-解析描画装置に発展させていくことが期待できる。従来のコンピュ-タ-システムでは、デ-タのインプットに膨大な時間が費やされたが、本方法では大幅にその時間が短縮されることになる。顕微鏡のZ軸移動部を改良し、X軸、Y軸と同様にモ-タ-でコントロ-ルできるようにして、Z軸座標の計測装置を内臓させると、さらに効率が上がる。申請書の設計図に従い、顕微鏡ステージを改良し、従来の光学顕微鏡に取り付け、さらにこのステージを電動で動かすためのステップモーターをステージのX軸、Y軸に取り付け、リモートコントローラーからの信号でパルスを与えモーターを制御するように回路を作製した。それに対応して顕微鏡ステージに追従して動く描画ユニットを備えた大型机を製作した。X軸及びY軸方向へ台を移動させるために、パルスモーターを用い、正確な移動のためボールネジを使用してスムースで遊びの少い移動を行いうる台が完成した。ステージの移動量と台の移動量が一定の比率で正確な比例関係を持ったまま移動させる点で、種々の改良と工夫を加えてほぼ誤差範囲で満足のいく対応関係を維持しながら連動して動くステージと描画ユニットが出来上った。この装置を用いて、単一神経細胞の樹状突起と軸索について再構築を試みたところ、期待通り従来の解析に比べて34倍時間の面で短縮することが出来た。さらに使用法に習熟すれば、5倍程度のスピードアップが可能であろう。本年度は主に前庭脊髄路細胞と小脳核細胞の形態解析をこの試作機を用いて行なった。いずれの細胞もその軸索形態についてこれまで全く報告がなかったが、驚くべき側枝を持ち広範囲に投射域が及んでいることが判明した。このように広い範囲にわたる軸索の再構築を行う上で、本試作機が極めて有効であることが証明された。現在使用しながら改良点をチェックしており、来年度の科研費でさらにそれらの点を改良し、より良く使い易い機械にしたいと思う。

電気生理学的に機能を同定した単一神経細胞の全体像を、側筒鏡付顕微鏡を用いて記録トレ-スすることが、従来より行なわれているが、この解剖学的な解析に余りにも多くの時間を要することが大きな問題であった。この時間を短縮し、三次元構造の解析に最も効率的に使える機械を作製することを試みた。本研究は顕微鏡のステ-ジ上の切片の動きに連動して移動する描画装置を開発することにより、単一神経細胞の形態の三次元的再構築の解析精度と効率を飛躍的に改善し、形態解析の新しい発展を目指すものである。本試作機はこの目的を達するに十分な性能を有することが確認された。その理由は第1に、広い範囲にわたる神経突起の分布の解析に適しており、従来の方法の1/21/3に時間を短縮することが可能となった。第2に、X、Y、Z軸方向の座標が解析できるようになったので、各切片ごとにX、Y軸の座標値はディジタル的にマウスで入力を行い、各点のZ軸は数値として入力すれば、コンピュ-タ-を用いて画像を描かせたり、定量的解析を行う事が可能となっている事による。神経細胞の神経突起の三次元的表示、及び、様々な角度から眺めた像を作る為のコンピュ-タ-グラフィクスのソフトウェアの作製は、今回の研究には含まれていなかったが、本試作機はこれらの目的の為にハ-ドウェアとしては必要な情報を取り出す事が十分可能となるよう設計されている。今後、コンピュ-タ-プログラムを作製することにより、EUTECシステムに匹敵する三次元コンピュ-タ-解析描画装置に発展させていくことが期待できる。従来のコンピュ-タ-システムでは、デ-タのインプットに膨大な時間が費やされたが、本方法では大幅にその時間が短縮されることになる。顕微鏡のZ軸移動部を改良し、X軸、Y軸と同様にモ-タ-でコントロ-ルできるようにして、Z軸座標の計測装置を内蔵させると、さらに効率が上がる。