hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
UAV/MAV搭載用小型オートパイロットユニットの開発

本年度は、昨年度の研究において試作された小型オートパイロットユニットの信頼性向上と更なる小型化を目指したハードウェア改良を行うとともに、本研究の主目的である機体規模や回転翼の特性に依存しない適応制御アルゴリズムの構築を行った。まず、本年度上半期には小型オートパイロットユニット試作機のプリント基板化を行い,これまで手作業で製作していた電子回路の信頼性を向上させるとともに、ユニットの更なる小型化を実現した。プリント基板化されたオートパイロットユニットはセンサ類を含めた重量が150[g]程度となり、如何なるUAV/MAVにも搭載可能なサイズになったと考えられる。続いて、クォータニオンフィードバックによる姿勢制御器を拡張し、どのような機体規模、すなわちどのような慣性モーメントを持つ機体に対しても制御パラメータのチューニングなしで適用可能な適応姿勢制御系の構築を行った。具体的には、機体の慣性モーメントを未知パラメータとして扱い、適応型バックステッピング制御を用いることによって適応姿勢制御器の設計を行った。また、ロータ及びスタビライザのダイナミクスに関しては、ハイゲインフィードバックによってその影響を最小化した。最後に、設計された適応姿勢制御器を用いた屋外での飛行制御実験を行った。1[kg]規模の電動ヘリコプタと5[kg]規模のエンジンヘリコプタという機体規模の異なる2機のヘリコプタを対象とし、制御パラメータの調整なしで同様の性能で姿勢制御を行うことに成功を収めた。この実験によって汎用オートパイロットユニット実現の可能性が示されたといえる。UAV/MAVへの搭載を目的とした小型かつ汎用的なオートパイロットユニットの実現を目指す本研究の初年度にあたる本年度は、主に航法・制御装置試作機の開発と小型電動ヘリコプタの姿勢制御系の構築を行った。まず、航法・制御装置の試作機の開発について報告する。試作機は、計算用CPU、姿勢センサ、GPS、無線モジュールから構成されており、重量は102[g]と軽量であり、小型機にも十分搭載可能である。特に、姿勢センサに関しては重量約15[g]の非常に軽量なものをヒロボー株式会社と共同開発し用いた。つづいて、研究のプラットフォームとして採用した小型電動ヘリコプタの姿勢制御系の構築に関して報告する。小型ヘリコプタの場合、風外乱等の影響を受けやすいため、メインロータが発生する推力ベクトルの方向を大きく変化させ、風外乱等を相殺する必要がある。ヘリコプタの構造上、推力ベクトルの方向を大きく変化させるためには大きな目標姿勢へと機体姿勢を追従させることが求められる。従来本研究グループで行ってきた姿勢制御は、線形SISOモデルをベースとした線形制御であるが、ヘリコプタの姿勢ダイナミクスは本来、非線形のMIMOシステムであるためその適用範囲には限界がある。本研究では、3次元空間中の全ての姿勢を表現可能な非線形MIMOモデルを構築した。その際、人工衛星等の制御に多く用いられているクォータニオンを機体姿勢の表現方法として採用した。続いて、構築されたモデルに対して非線形適応制御の一手法であるバックステッピング法を適用し、大きな目標姿勢への追従を補償する姿勢制御系を実現した。バックステッピング法を用いた理由は、次年度以降の機体規模に依らない汎用的な制御アルゴリズムの構築の足がかりとなると考えたためである。
看護学生のシビリティー（civility）を育むアクションリサーチ

本研究のデザインはアクションリサーチである。学習者と教育者の相互作用によるシビリティやインシビリティを認識する機会として、3つのアクションに取り組む。文献抄読会、ゲストスピーカーの招待、およびシビリティやインシビリティの典型例の作成である。研究期間は4年間とし、学年進行をふまえた縦断的な取組とする。1年目は講義、2年目は演習・実習、3年目は卒業研究、そして4年目は就職1年目に置かれる状況、立場、期待に焦点を当てる。本研究により、シビリティな教育学習環境の認識を高める直接効果、波及効果を明らかにする。
アルツハイマ-病モデルラットの脳ニコチン性アセチルコリン受容体遺伝子発現の解析

〔目的〕高次脳機能は円滑な神経細胞間のシナプス伝達によって成立し、脳機能障害を招く一因としてシナプスの神経伝達物質受容体の減少に起因する伝達高率低下があげられる。事実、アルツハイマ-型痴呆では大脳皮質ニコチン性アセチルコリン受容体(nAChR)数が減少している。本研究ではnAChR発現調節機構を解明する第一歩としてnucleus basalis magnocellularis(nbm)破壊により大脳皮質への入力を断ち学習障害に陥ったラットのコリン作動性神経機能の変化を受容体発現という観点から解析した。〔方法〕ラット左nbmを脳定位手術にてイボテン酸を注入破壊後、1週と4週に断頭し前頭頭頂葉皮質を切除。同部の1.コリンアセチルトランスフェラ-ゼ(chAT)活性を^<14>CーアセチルCoAを基質とし2.nAChR含量を^3HーLーニコチンをリガンドとし3.nAChRサブユニット(α3,α4,β2)mRNA発現量を各cDNAの相同性の低い3'側約500bpをプロ-ブとして、ノザンブロット法およびドットブロット法で解析した。〔結果及び考案〕1.破壊側ChAT活性はnbmからのコリン性脱神経支配により非破壊側の65%に低下した。2.Scatchard分析では大脳皮質は単一の高親和性ニコチン結合部位を有した。nbm破壊によるKd、Bmaxの変動はなかった。3.各nAChRmRNA発現量はノザンブロットで各プロ-ブで交叉反応がないことを確認後、ドットブロットで測定した。nbm破壊1週後、破壊側皮質のα4とβ2mRNAの発現量は非破壊側のそれぞれ1.8、1.2倍に増加したが、4週後には非破壊側と同レベルであった。この増加はβアクチンmRNA発現に変動がないことから特異的なものであり、脱神経後早期の除神経性過敏が存在を示唆する。α3mRNA発現はnbm破壊に影響されなかった。以上より本研究はリガンド結合法では検出できなかったnbm破壊の皮質nAChR発現に対する影響を遺伝子発現レベルで明らかにし、nbmから前頭葉皮質へのニコチン性コリン作動性神経投射を脳nAChR mRNAの変化をもって証明した。
低温創製バイオマス炭吸着タンパク質の熱安定化特性

エネルギーや機能性材料へのバイオマスの利活用は、循環型社会を構築していくための重要な挑戦の一つである。植物バイオマス廃棄物から低温熱分解・炭化処理により調製されたバイオマス炭が、タンパク質の耐熱化担体として大変有効であることを見出した。バイオマス炭はタンパク質を効果的に吸着することができた。バイオマス炭吸着タンパク質の熱安定性は遊離タンパク質よりはるかに高く、また水溶液pHやイオン強度、温度などの吸着条件に強く依存した。さらに、タンパク質構造の観点から耐熱化のメカニズムも明らかにした。他方、タンパク質変性剤である有機溶媒中においてもバイオマス炭はタンパク質の変性を抑えることが判明した。植物バイオマス廃棄物として廃棄竹材から窒素雰囲気下、450°C以下の低温で熱分解・炭化処理を行うことにより得られた低温創製バイオマス炭に吸着されたタンパク質の熱安定化特性における低温創製バイオマス炭タンパク質吸着条件の効果に関して検討を行った結果、以下の知見が得られた。1、90°C加熱処理後の低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの残存活性は、低温創製バイオマス炭吸着リゾチーム調製時における水溶液pHに強く依存することが明らかとなった。2、90°C加熱処理後の低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの残存活性は、低温創製バイオマス炭吸着リゾチーム調製時における塩濃度により影響され、塩濃度の増加にともない減少傾向にあった。3、90°C加熱処理後の低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの残存活性は低温創製バイオマス炭吸着リゾチーム調製時における25°Cから50°Cの温度範囲においてほとんど変わらなかった。さらに低温創製バイオマス炭へのα-キモトリプシンの吸着挙動に関して検討した結果、以下の知見が得られた。1、低温創製バイオマス炭へのα-キモトリプシンの吸着はFreundlich型吸着等温式で相関できた。さらに、バガス炭は小豆炭に比べてより優れた吸着性能を示した。2、低温創製バイオマス炭へのα-キモトリプシンの吸着量は水溶液pHに強く依存し、弱酸性付近で最大吸着量が得られた。3、低温創製バイオマス炭へのα-キモトリプシンの吸着量は溶液含有塩濃度すなわちイオン強度の影響を受け、塩濃度上昇とともに吸着量は減少した。4、低温創製バイオマス炭へのα-キモトリプシンの吸着量は吸着温度に強く依存し、25°C付近で最大吸着量が得られた。5、低温創製バイオマス炭の細孔特性に関して検討した結果、細孔径ピークが2.6 nm未満であることが明らかとなった。一方、α-キモトリプシンの大きさは細孔径ピークよりはるかに大きい。植物バイオマス廃棄物として北海道規格外廃棄小豆ならびに廃棄竹材から窒素雰囲気下、450°C以下の低温で熱分解・炭化処理を行うことにより得られた低温創製バイオマス炭への卵白リゾチームの吸着挙動に関して検討を行った結果、以下の知見が得られた。1、低温創製バイオマス炭へのリゾチームの吸着はFreundlich型吸着等温式で相関できた。さらに、小豆炭は竹炭に比べてより優れた吸着性能を示した。2、低温創製バイオマス炭へのリゾチームの吸着量は溶液pHに強く依存し、中性付近で最大吸着量が得られた。3、低温創製バイオマス炭へのリゾチームの吸着量は溶液含有塩濃度すなわちイオン強度の影響を受け、塩濃度の上昇とともに吸着量は減少した。4、低温創製バイオマス炭へのリゾチームの吸着量は吸着温度に強く依存し、25°C付近で最大吸着量が得られた。5、低温創製バイオマス炭をζ電位やラマンスペクトル、固体CP/MAS 13C-NMR、X線光電子分光により分析を行った結果、低温創製バイオマス炭表面で酸性官能基の存在が確認できた。したがって、吸着特性はリゾチームと低温創製バイオマス炭表面間の静電相互作用に起因すると考えられる。6、低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの最適活性は生のリゾチームに比べてアルカリ側にシフトした。このことは低温創製バイオマス炭表面の静電力に起因することを示している。7、低温創製バイオマス炭吸着リゾチームは生のリゾチームに比べて低温保存安定性が優れていることを見出した。8、低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの熱安定性は吸着量にほとんど依存しないことを明らかにした。9、90°Cにおける低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの熱失活曲線から得られた半減期は生のリゾチームに比べて7倍大きい値を示した。低温創製バイオマス炭のタンパク質熱安定化因子を抽出し、さらに低温創製バイオマス炭のタンパク質熱安定化作用のメカニズムを解明する目的で、低温創製竹炭に吸着される卵白リゾチームの立体構造の赤外吸収スペクトル測定と円二色性スペクトル測定を行い、残存活性に対するタンパク質の立体構造の効果を検討した。

その結果、吸着条件は吸着されたリゾチームの立体構造に強く影響を与えることを見出した。また、吸着されたリゾチームの立体構造が天然構造に近いほど、より高い熱安定化能を発揮することができることが判明した。さらに、吸着されたリゾチームの立体構造が同様の場合、リゾチームと竹炭表面の電荷に起因した静電相互作用が大きいほど熱安定化に優れていた。次に、低温創製バイオマス炭のタンパク質熱安定化作用の一般的特性を明らかにするために、モデルタンパク質としてα-キモトリプシンを用いて、低温創製バイオマス炭吸着α-キモトリプシンの熱変性曲線と熱失活曲線を調査した。その結果、低温創製バイオマス炭にα-キモトリプシンを吸着させることにより優れた熱安定化能が得られることを見出した。また、リゾチームの場合と同様にα-キモトリプシンにおいても吸着条件を調整することにより熱安定化能を向上させることができることが判明した。さらに、低温創製バイオマス炭への吸着はα-キモトリプシンに有機溶媒耐性を賦与することができることを見出した。酵素工学当初の計画で本年度予定していた低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの熱安定性に対する吸着条件の効果に関する研究成果を得ることができた。さらに来年度行う予定であったバイオマス炭へのα-キモトリプシンの吸着特性の評価を今年度推進することができた。また前年度は低温創製バイオマス炭の表面化学特性に関して検討したが、本年度は細孔径分布を測定した。前年度用いたリゾチームと本年度用いたα-キモトリプシンの低温創製バイオマス炭への吸着の実験結果と低温創製バイオマス炭の表面化学特性ならびに細孔特性を合わせて考察した結果、タンパク質は主に静電相互作用と水素結合により低温創製バイオマス炭に吸着していることを明らかにすることができた。当初の計画では低温創製バイオマス炭へのタンパク質の吸着挙動に関して検討するため、吸着量に対する吸着操作時の物理的ならびに化学的諸条件の効果を検討する予定であったが、さらに低温創製バイオマス炭のキャラクタリゼーションを各種分析により検討することにより、低温創製バイオマス炭へのリゾチーム吸着の主要因子を限定することができた。また、実用触媒性能として重要な低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの触媒活性に対する水溶液pHや反応温度の効果を明らかにした。さらに、低温創製バイオマス炭吸着リゾチームは生のリゾチームに比べて優れた低温貯蔵安定性を発揮することを見出した。低温創製バイオマス炭吸着タンパク質の熱安定化特性に対するタンパク質吸着量の影響に関する検討は当初平成25年度に予定していたが、種々のリゾチーム吸着量を有する低温創製バイオマス炭吸着リゾチームを調製して所定加熱処理後の残存活性を測定した結果、残存活性はリゾチーム吸着量に対して特別な影響が見られないことが判明した。低温創製バイオマス炭吸着タンパク質の熱失活曲線の解明は平成26年度に研究を予定していたが、所定加熱処理温度における低温創製バイオマス炭吸着リゾチームの残存活性を測定し、残存活性と加熱処理時間の関係から熱失活曲線を求めた。得られた熱失活曲線を解析することにより半減期を求め、生のリゾチームと比べて定量的に熱安定化能の優位性を評価することができた。
自然肺転移ラット胃癌に対するモノクローナル抗体結合制癌剤の治療効果の研究

1)細胞融合により得られたモノクローナル抗体の免疫学的分析を行ない,制癌剤のキャリアーとして最も適当な抗体を選択する計画について,前年度にひき続き, ABC法により腫瘍に反応を示すモノクローナル抗体を更に3種(前年度も3種)得た.選択されたモノクローナル抗体を用いてWBN/KOBラットの胃粘膜・腸粘膜・肺・肝等の正常組織を酵素抗体法で染色したところ,そのいづれとも反応をおこしたため,前年度とあわせて6種の抗体には腫瘍特異性はないと判断された.したがって現在も細胞融合をくりかえしつつ,特異的なモノクローナル抗体を分離抽出すべく,多数の検体を検索中である.2)抗体と制癌剤(マイトマイシン,ネオカルチノスタチン)を結合させる計画について.得られた6種の抗体には明らかな腫瘍特異性は認められなかったが,性癌剤との結合は容易に施行された.3)2)で得られた結合体をモデルラットに投与し,肺転移率の抑制を計り,検討する計画について.得られた結合体を,背部皮下に肺転移巣を細切し,移植した担癌ラット尾静脈より注入し,結合体を投与しなかった担癌ラットと肺転移単数を比較したところ,前者には明らかな転移抑制傾向は認められず,アイリトープ標識した結合体を用いて臓器内の分布を調べても,肺転移巣以外の正常肺実質,背部の腫瘍移植部,胃腸粘膜,肝などにも一様に分布した.さらに特異的なモノクローナル抗体の抽出を目的として研究の発展が望まれる.1.当教室で樹立した自然肺転移ラット胃癌をマウスに免疫し、その脾細胞を採取する計画について。自然肺転移系のラットの肺転移巣をとりだし、マウスの腹腔内に投与することにより免疫マウスを作製し、その脾細胞をとりだした。これは容易に施行された。2.マウス脾細胞とマウスミエローマ(UI細胞)をPEGを用いて融合させる計画について。作製された融合細胞を限界希釈法でクローニングし、多数のモノクローナル抗体が得られた。この過程にも特に問題なく、容易に施行された。3.上記ラット腫瘍に特異的なモノクローナル抗体を2.より分離抽出する計画について。自然肺転移系ラットの肺転移巣標本に対し2.で得られたモノクローナル抗体を1次抗体とし、これにペルオキシダーゼ結合の抗マウス抗体を2次抗体として作用させ、ABC法により腫瘍に反応を示すモノクローナル抗体を選択した。この過程で得られるモノクローナル抗体の数は少なく、現在迄に3種のモノクローナル抗体が得られた。4.3.で選択されたモノクローナル抗体の腫瘍特異性を確かめる計画について。3.で選択された3種のモノクローナル抗体を用いて上記ラットの胃粘膜,腸粘膜,肺,肝等の正常組織を酵素抗体法で染色してみたところ、そのいずれとも反応をおこしたため、この3種のモノクローナル抗体には腫瘍特異性がないと判断された。従って、現在、自然肺転移系ラットの肺転移巣に対して特異的なモノクローナル抗体は得られておらず、くりかえし細胞融合を施行し、特異的なモノクローナル抗体を分離抽出すべく多数の検体を検索中である。1)細胞融合により得られたモノクローナル抗体の免疫学的分析を行ない,制癌剤のキャリアーとして最も適当な抗体を選択する計画について,前年度にひき続き, ABC法により腫瘍に反応を示すモノクローナル抗体を更に3種(前年度も3種)得た.選択されたモノクローナル抗体を用いてWBN/KOBラットの胃粘膜・腸粘膜・肺・肝等の正常組織を酵素抗体法で染色したところ,そのいづれとも反応をおこしたため,前年度とあわせて6種の抗体には腫瘍特異性はないと判断された.したがって現在も細胞融合をくりかえしつつ,特異的なモノクローナル抗体を分離抽出すべく,多数の検体を検索中である.2)抗体と制癌剤(マイトマイシン,ネオカルチノスタチン)を結合させる計画について.得られた6種の抗体には明らかな腫瘍特異性は認められなかったが,性癌剤との結合は容易に施行された.3)2)で得られた結合体をモデルラットに投与し,肺転移率の抑制を計り,検討する計画について.得られた結合体を,背部皮下に肺転移巣を細切し,移植した担癌ラット尾静脈より注入し,結合体を投与しなかった担癌ラットと肺転移単数を比較したところ,前者には明らかな転移抑制傾向は認められず,アイリトープ標識した結合体を用いて臓器内の分布を調べても,肺転移巣以外の正常肺実質,背部の腫瘍移植部,胃腸粘膜,肝などにも一様に分布した.さらに特異的なモノクローナル抗体の抽出を目的として研究の発展が望まれる.
多相型ラムダ計算の構造とその数学的特徴付けの研究

不動点演算子を持つ多相型線型ラムダ計算は、不動点演算子を持つ多相型ラムダ計算の重要なメタ言語である。Girardによって研究がはじめられた相互作用の幾何学(Geometry of Interaction)は多相型線型ラムダ計算の意味論の一つである。相互作用の幾何学は、多くの言語に対しての完全抽象性を満たす意味論を与えているゲーム意味論との類似性がある一方で、その圏論的背景がゲーム意味論に比べてよく研究されている。平成22年度はこの相互作用の幾何学の不動点演算子を持つ多相型線型ラムダ計算の意味論としての側面の研究を行った。相互作用の幾何学による不動点演算子の解釈に関する研究はGirardによるものとHackieによるものの二つがあるが、いずれも与えた解釈が適切性(adequacy)を満たすかについての議論を行っていない。適切性を満たす意味論は、ラムダ計算の性質を調べる上で非常に強力な道具である。本研究者は標準的な相互作用の幾何学が不動点演算子をもつ多相型線型ラムダ計算に対して適切性を満たさないことを指摘し、その問題を実現可能性解釈を用いることで解決した。まず相互作用の幾何学から構成されるlinear combinatory algebraといわれる代数を用いて実現可能性解釈から多相型線型ラムダ計算の圏論的意味論を構成しその適切性を証明した。この圏論的意味論から相互作用の幾何学の多相型線型ラムダ計算に対する新たな解釈を与えた。ここで与えた新たな解釈が適切性を満たす事は実現可能性解釈から構成した圏論的意味論の適切性から従う。この研究で用いた手法は他のラムダ計算に対しても適用可能なものである。多相型線形ラムダ計算の観測的同値を特徴付ける圏論的モデルの構成を目指し、Girardによって提唱された相互作用の幾何(Geometry of Interaction, GoI)の研究を行った。GoIはゲーム意味論とよく似た特徴を持つ古典線形論理のモデルである。GoIからは線形実現可能性解釈を与える代数が得られることが知られている。またAbramskyによってその代数具体例の一つに基づいた実現可能性解釈が多相型ラムダ計算のML-typeに対するfull completeなモデルを与えることが示されている。このことからGoIから多相型線形ラムダ計算の観測的同値を与える線形実現可能性解釈が得られるのではないかと考えた。GoIのアイデアは証明を試みる側とそれを反証しようとする側の対話であり、その構造はトレース付モノイダル圏とInt構成という形で圏論的に与えられている。当年度はこのトレース付モノイダル圏とInt構成がそれら以外の圏論的構造、特に双積といわれる構造との間にどのような関係があるのかを研究した。その結果、Int構成はトレース付モノイダル圏が半双積を持つ場合に半双積を持つコンパクト閉圏を与えることが明らかになった。またこの応用として古典線形ラムダ論理の加法的乗法的部分論理に対する圏論的GoI解釈の枠組みを提案した。双積は多相型線形ラムダ計算のlinear exponential comonadの構成に用いることができると考える。双積に基づいたlinear exponential comonadの構成はGoIではまだ研究されていない一方でその構成自体は線形ラムダ計算の研究においては重要なものである。また(半)双積を持つコンパクト閉圏は量子計算の圏論的モデルとして用いられる構造であり量子計算への応用も考えられる。
理論計算を基盤とする金の特性を活用した新規合成反応の開拓

研究代表者は理論計算で明らかにした反応経路をもとに、先行研究において金触媒存在下、プロトン源を添加することで反応を大きく加速させることを見出しています。本研究ではプロトン源での安定化による反応加速効果を武器に低求核性化学種を付加させることで、その効率的合成が困難であった機能性分子の骨格群の構築を標的に、金触媒を用いた単工程効率的な新規合成法を開発しました。本合成法により、機能性分子だけでなく、複素環を有する複雑な多環式生理活性天然物を新たなアプローチで合成できることが期待されます。また、生理活性を有する天然有機化合物や機能性分子などに含まれる骨格単位であるベンゾカルバゾールの金触媒を用いた連続的環化反応において、その反応機構の詳細について理論計算により明らかにしました。本反応はインドール環形成、N2の脱離に伴う大きな安定化エネルギーが得られること、ピロールの分子間付加段階、続く6-endo環化、芳香族化と想定した反応経路で進行することがわかりました。さらにアクトミオシンATPace抑制活性を誘導するポリエーテル系マクロライド天然物、ゴニオドミンAのDE環部の合成を行いました。従来多段階を要する5員環、及び6員環エーテル骨格部分の構築を向山酸化、Prins環化反応を駆使することでそれぞれ短段階で構築し、市販の化合物から13工程で合成しました。今後残りの環構造を開発した金触媒での環化反応を駆使して合成する予定です。提案目標課題の一つである低求核性化学種の付加による機能性分子の創製の基盤である蛍光分子の合成を集中的に検討した結果、合成法を確立しました。今後基質適用範囲と物性の評価を進める予定です。また理論計算によって低求核性化学種の付加における反応機構を明らかにしました。さらに天然物の部分合成を行い、続く金触媒の反応検討の行える状態にあります。新規機能性分子の創出を狙い、本反応を用いた様々な低求核性化学種の付加反応の検討を進めます。また合成した蛍光分子の基質適用範囲と物性の評価を進める予定です。さらに天然物合成を並行して行い、反応条件の検討を行う予定です。
酸化ハフニウム(HfO2)基強誘電体の圧電定数の解明

酸化ハフニウム(HfO2)は新規圧電材料の有力な候補になり得るが、これまで膜厚が数十ナノメートル程度の極薄膜でしか強誘電相を示さなかった。そのため膜と基板のクランプや、膜厚が薄いことで測定値が小さく精度が悪いことから圧電性の正確な評価は困難であった。研究代表者は従来より1桁大きい1マイクロメートル程度の膜厚で圧電性を示すHfO2膜の作製に成功している。そこで本申請ではこのHfO2厚膜を用い、基板とのクランプの低減や測定値の絶対値を大きくすることで、圧電デバイス設計に必要不可欠なHfO2の圧電定数の正確な値を明らかにする。
徳川後期農民のライフコースと直系家族世帯形成のメカニズム

本研究は、2つの地域(東北日本:6か村、中央日本:6か村)の宗門改帳を史料とし、徳川後期農民のライフコースを、人口学的指標から明らかにし、彼らのライフイベントが直系家族世帯形成にどのような影響を及ぼしているのかを見出し、2つの地域の共通点と各地域の独自性を明らかにし、直系家族形成のメカニズムを解明することを目的とした。しかし、実際には、東北日本4か村の分析に留まってしまった。その理由は、史料整理、史料批判、データペース作成に膨大な時間が費やされてしまったことが原因である。効率の良いデータベース作成を今後の課題としたい。本研究では、主に会津山間部4か村の史料を用いて分析を行なった。観察の結果をまとめると、まず、世帯構成は、直系家族世帯に回帰するサイクルが見出され、それらを合計すると30%を超えることから、この地域に関しては、直系家族世帯を典型的な世帯構成だということが出来た。次に、個人を単位として、個人が経験した世帯構成を年齢階級別に観察すると、直系家族世帯の割合に波動がみいだせた。第3に、その波動は男女で異なる。第4は、それぞれの波の底をつく年齢階級は、上位世代と同居しているものの割合が、同居していないものの割合と逆転する時点である。第5は、直系家族世帯の割合が底をつく年齢階級は、家族内の位座の移行期にあたっており、各波の底を経験した次の年齢階級で位座の移行がほぼ完了する。これらの観察からでは、地域類型が可能であるかどうかはわからない。本研究をおこない、研究は途中であるが、当初考えていたよりも世帯の形成メカニズムは、確固たるものがあるわけではないのではないかという作業仮説を構築するに至った。本研究は、2つの地域(東北日本6か村・中央日本6か村)の宗門改帳を史料とし、徳川後期農民のライフコースを人口学的指標から明らかにし、彼らのライフイベントが直系家族世帯形成にどのような影響を及ぼしているのかを明らかにする。2つの地域の共通点と独自性から、直系家族世帯形成のメカニズムを解明することが目的である。本年度は、主に、従来の研究成果を整理し、関係資料の収集をおこなった。関係資料の確認を通し、ライフコース研究と世帯研究に必要な指標について検討し、会津4か村の史料整理とデータクリーニング、中央日本2か村の史料整理をおこない、データベース構築を開始した。主な作業は、以下のとおりである。1現地調査:歴史的・地域的特徴を明らかにするために、岐阜県安八郡周辺をフィールド調査し、大垣市図書館・郷土史料館等で、関係資料の収集をおこなった。2データベースの作成:世帯研究の指標を作成するために、麗澤大学東京研究センターに赴き、基礎シート(BDS)の確認作業をおこなう。すでに申請者がデータベース化した会津4か村を例とし、ライフコース研究と世帯研究に要な分析指標を検討し、データベース作成のデザインを決定した。会津4か村のデータベースは、既存のものを利用し、再構築をおこない、データクリーニングをおこなっている。中央日本の史料については、データベースの構築を開始した。3成果報告:本研究では、世帯構成の分類に、歴史人口学で最も利用されているハメル・ラスレットモデルを修正して用いることにする。一連の研究を整理し、ハメル・ラスレットモデルの限界と修正可能性について、さらに、具体的な修正方法についてまとめ、論文として発表した。本年度は、データベースの構築方法の検討に時間を費やし、分析にはいたらなかった。この点が課題として残った。

2つの地域の共通点と独自性から、直系家族世帯形成のメカニズムを解明することが目的である。本年度は、会津4か村の史料整理とデータクリーニング、中央日本3か村の史料整理、及びデータベース構築をおこなった。主な作業は、以下のとおりである。1史料整理:各村の史料に書かれている内容が異なるため、内容チェックをおこなう。2データベースの作成:世帯研究の指標を作成するために、昨年に引き続き、麗澤大学東京研究センターに赴き、基礎シート(BDS)の確認作業をおこなう。会津4か村についてはデータクリーニングをおこなっている。中央日本の史料については、データベースの構築をおこなっている。3成果報告:2004年10月23日比較家族史学会第46回研究大会、10月28日日仏会館主催「比較家族史討論会」において速水融先生とのジョイントで本研究の成果の一部を報告した。この報告は2005年度中にFamily Historyに掲載される予定である。本年度は、現地調査を中心におこなう予定であったが、分析作業に費やされる時間を逆算し、データクリーニングとデータベース構築にほとんどの時間を費やすことになり、現地調査は断念せざるを得なかった。データ構築の作業は、最終年の来年度も引き続きおこなわなければならない課題として残った。本研究は、2つの地域(東北日本:6か村、中央日本:6か村)の宗門改帳を史料とし、徳川後期農民のライフコースを、人口学的指標から明らかにし、彼らのライフイベントが直系家族世帯形成にどのような影響を及ぼしているのかを見出し、2つの地域の共通点と各地域の独自性を明らかにし、直系家族形成のメカニズムを解明することが目的である。1データベースの構築:昨年度に引き続き、会津4か村のデータクリーニングを引き続きおこなった。研究初年度に作成したライフコース研究と世帯研究用のデータベースデザインに基づき、中央日本6か村のデータ入力を引き続きおこなっている(作業途中)。また、麗澤大学東京研究センターに赴き、随時史料整理・基礎シート(BDS)の確認作業をおこなった。2分析:データクリーニングが終了した会津の村から、人口指標について観察し、世帯構成に関しては、修正ハメル・ラスレットモデルを用いた世帯構成のサイクルの分析をおこなった。3成果報告:会津4か村の世帯構成に関しては、著書『近世村落社会の家と世帯継承』(知泉書館2006)として出版した。平成17年夏までに分析を終了した本研究成果の一部を、2005年6月日本人口学会、11月ポートランド(オレゴン州)で開催されたSSHA(社会科学・歴史協会学会)、帝京大学文学部社会学科の紀要『帝京社会学19号』に発表した。本研究の成果報告書については、現在検討、作業中である。
血管平滑筋細胞の蛋白ケロシンリン酸化反応とその機能

1、ラット大動脈由来単離培養血管平滑筋細胞(SMC)をG0期に同期させた後に、PDGF(1-10ng/ml)を添加し、^3H-thymidineの取り込みを測定することによりSMCの増殖能を評価したところ、その取り込みは濃度依存性に増加した。また抗リン酸化チロシン単クローン抗体によるウエスタンブロット分析によりSMCの蛋白チロシンリン酸化反応(PTP)を評価したところ、PDGFの添加はSMCに22、25、160kDの分子量のPTPを引き起こした。2、phosphotyrosine phosphatase inhibitorであるvanadate(1-10μM)の添加によっても^3H-thymidineのSMCへの取り込みは濃度依存性に増加した。さらにPDGFとvanadateを同時添加すると、おのおの単独投与に比較し相乗的な細胞増殖作用を示した。またvanadateはPDGFによるSMCのPTPを促進した。3、tyrosine kinase inhibitorであるgenistein存在下で上記と同条件の反応を検討したところ、これらの単独及び同時添加による細胞増殖作用はいずれもgenistein添加により濃度依存的に抑制された。さらにgenisteinはSMCのPTPも濃度依存的に抑制した。4、またvanadateは平滑筋増殖抑制作用を有するPGI2やnitric oxide(NO)の産生を増加させ、genisteinにより抑制された。この結果から、平滑筋におけるチロシンリン酸化反応は、増殖促進機構だけでなく生理活性物質の産生調節による増殖抑制機構にも関与しており、平滑筋増殖調節に密接に関与していることが示された。
シリコン系スーパーアトムの超高密度配列と量子物性制御

本年度は、PをデルタドーピングしたGeコアを有するSi量子ドットを形成し、Geコア内へのイオン化不純物添加が発光特性に及ぼす影響を評価した結果、GeコアSi量子ドットからのPLは、Geコアでの電子ー正孔再結合が支配的であり、GeコアへのPのデルタドーピングにより、Pドナー準位を介した発光再結合が顕著に増加することがわかった。さらには、Si系量子ドットの6層集積構造からの電子放出において、電子放出エネルギー分布を測定した結果、2eV付近にピークを有し高エネルギー側に裾を引いたスペクトルが得られ、エネルギーバンド図を用いた解釈から、上層2層目の放出が支配的であることが分かった。本年度は、SiH4とGeH4のLPCVDにおいて、反応初期過程を交互に精密制御することによって、熱酸化膜上にスーパーアトム構造(Ge核を有するSi量子ドット)を高密度形成した。さらには、GeH4のCVD中にHe希釈1% PH3をパルス的に導入し、Pのデルタドーピングを行い、Geコア内へのドナー不純物添加が発光特性に及ぼす影響を調べた。作成した試料の表面形状像において、ドット(面密度:10^11cm^-2、平均ドット高さ:8.0nm)の形成が認められた。また、各LPCVD後における表面形状像において、ドットの面密度に変化は認められず、第一段階目のSiH4-LPCVDおよびGeH4-LPCVDを行った後では、個々のドット高さが2nm増大し、その後、SiH4-LPCVDを行った結果、ドットサイズの増加が確認されたことから、GeコアSi量子ドットが高密度一括形成できていることが示唆される。尚、Geコア形成時におけるPデルタドーピングの有無によるドット面密度およびサイズの違いは認められなかった。形成した真性GeコアSi量子ドットの室温PL測定をした結果、Siクラッドからの発光に起因した近赤外領域の室温発光が認められず、GeコアからのPL成分が観測された。一方、PドープGeコアSi量子ドットでは、真正Geコアからの発光に加えて1780nm近傍に新たな発光ピークが確認された。これらの結果は、GeコアSi量子ドットでは光生成キャリアの空間分離の顕在化で解釈でき、GeコアへのP添加では、Pドナー準位を介した発光が顕在化したことが分かった。SiO2表面に局所的にSi-OH結合を形成することで、SiおよびSiGe量子ドットの配列を試みた。具体的には、p-Si(100)基板上に1000°Cで膜厚10nmのSiO2膜を形成後、EBリソグラフィーおよびHFによるwetエッチングにより、膜厚5nm、線幅50100nmのSiO2ラインパターンを形成した。その後、0.1%HF処理を行うことで、SiO2ライン表面をOH終端、Si表面をH終端した後、O2中雰囲気において800°Cで熱酸化した。800?Cの熱処理においては、表面Si-OH結合は安定保持される一方、H終端Si表面にはSi-O-Si結合で終端された膜厚1nmのSiO2膜が形成される。これにより同一基板内にライン状にOH終端したSiO2パターンが形成される。その後、同一チャンバー内で大気に曝すことなく、10%Si2H6のLPCVDによる初期核形成およびpure SiH4ガスのLPCVDによるSi量子ドットの自己組織化形成を行った。Si2H6-LPCVDによる初期核形成を行わなかった場合、SiH4圧力100および20mTorrでは、酸素終端領域のドット密度は7x10^9/cm^2に抑制されているものの、表面OH終端したSiO2ライン上でのドット密度も10^11cm-2には達してない。これに対して、400?C Si2H6- LPCVDによる初期核形成を行った場合、SiH4圧力を10mTorrに低減することで、選択性を大幅に向上して、SiO2ライン上で1x10^11/cm^2のドット密度が得られた。これは、反応活性なOH終端表面には高密度に核形成されるが、酸素終端領域では、低温でのSi2H6-LPCVDにおいて核発生が抑制されることに加え、その後の低圧力SiH4-LPCVDでのドット成長において、臨界サイズに達しない初期核が熱解離するためと考えられる。最終年度では、P添加ドット(基板側)とB添加ドット(上部電極側)を積層したP/N制御Si量子ドット構造において、P/N制御Si量子ドット多重集積構造からの室温EL特性を真性Si量子ドットあるいは不純物添加Si量子ドット多重集積構造と比較することで、Si量子ドットの価電子制御が発光効率に及ぼす影響を評価した。得られたELスペクトルの積分強度を投入電力でまとめた結果、EL強度は、べき乗則に従うものの、その傾きは、PおよびB添加Si量子ドットは真性Si量子ドットと同様に0.9であるのに対し、P/N制御Si量子ドットでは約2倍に増大することが分かった。

また、P添加ドットのEL強度は、真性ドットに比べ大幅な増大は認められないものの、B添加では同じ投入電力では、約3倍に増大する。しかしながら、P、B添加ともに、真性ドットに比べ低電力で発光が観測されることが分かった。これらの結果から、P添加では基板側からの電子注入効率が向上し、B添加では上部電極側からの正孔注入効率の促進が示唆され、P/N制御Si量子ドットにおける発光効率の増大には、電子および正孔両者の注入効率の向上が相乗していると解釈できる。尚、積分球を用いて発光効率を算出した結果、P/N制御Si量子ドットにおいては電子及び正孔の注入効率向上に起因して、発光効率が0.15%改善することを明らかにした。さらには、PをデルタドーピングしたGeコアを有するSi量子ドットを形成し、Geコア内へのイオン化不純物添加が発光特性に及ぼす影響を評価した結果、GeコアSi量子ドットからのPLは、Geコアでの電子ー正孔再結合が支配的であり、GeコアへのPのデルタドーピングにより、Pドナー準位を介した発光再結合が顕著に増加することを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。半導体工学26年度が最終年度であるため、記入しない。本申請では、シリコン系スーパーアトム構造における電子相関現象と機能を実験的に探索することを目標・目的としており、本年度は、スーパーアトム構造の高密度形成技術を確立し、光照射時におけるスーパーアトム構造内でのキャリアダイナミックスを明らかにしており、おおむね順調に進展していると言える。本研究では、シリコン-ゲルマニウム系半導体量子ドットの多重連結によって生じる電子相関現象と機能を実験的に探索するため、量子ドットの一次元、二次元および三次元に高密度・近接規則配列するためのプロセス技術を開発することをことを目標・目的としている。本年度は、SiO2膜表面のOH結合終端領域に、Si量子ドットを同一基板内の酸素終端領域に対して選択比58で選択成長させることができ、さらに50nm幅のOH終端領域において、SiGe量子ドットを一次元配列することに成功しており、概ね順調に進んでいると言える。今後は、スーパーアトムを一次元、二次元および三次元に高密度規則配列し、多重連結スーパーアトム系のキャリア輸送やダイナミックスを精査して、孤立した量子ドットにはみられない電子相関機能を明らかにする。これにより、従来理論検討に留まっているセルオートマトンに代表される量子情報処理デバイスの開発指針を得る。今後は、新たに原子状水素ビームやナノインプリント技術を活用して、極薄シリコン酸化膜表面を高空間精度で局所的に化学修飾改変することで、初期核発生位置の高精度制御を試みる。さらには、多重連結スーパーアトム系のキャリア輸送やダイナミックスを精査して、孤立した量子ドットにはみられない電子相関機能を明らかにする。
不完全観測を含む事象時間データのセミパラメトリック推測の理論的基盤と応用

本研究では,生存時間データ(典型的には寿命など)の統計分析において汎用されるCox回帰モデルのさらなる適用の拡大を意図して,いくつかの不完全な観測が生じるもとで得られた時間事象データを分析するためのセミパラメトリック推測法の基盤理論と統計的応用のより有益な展開を研究した.そして,実地において有意義な現象を扱う,Cox回帰モデルの拡張形や計数過程モデルをとりあげて,各モデルの特徴にあわせ,データ解析のために有益なツールの開発を行った.研究目的は,Cox回帰モデルの様々な状況下での適用拡大を意図して,いくつかの不完全観測メカニズムのもとで生じる事象時間データに対するセミパラメトリック推測法の基盤理論と応用の有益な展開を創出することである.本年度は,これまでに得られた統計理論と方法論を基づいて,不完全観測データを伴う事象時間データのセミパラメトリック推測に関連する理論と方法の研究を行った.方法の研究では,相対生存モデルについてのSurvival回帰樹木法と生存関数のセミパラメトリック推定法の研究を進めた.また,二つの事象時間データが相関構造をもつときのセミ競合リスクまたはフル競合リスク問題での2変量ログランク統計量の性質の研究を行った.これらの方法論の研究に並行し,本研究に関係する統計理論の基礎研究も進めた.とくに,周辺部分尤度とセミパラメトリック・周辺プロフィール尤度を結びつけるものとして核となるハザード関数上の無限次元積分に対するLaplace原理とその精緻化の研究を行った.ここでのLaplace原理は,無限次元積分の形式となるが,いくつかの工夫を行う必要があったが,残余項の評価計算の大部分を終えることができている.この理論を検証するためのシミュレーション方法の着想も得ることができたので,これらの理論と数値結果を纏め上げ,現在,標準的ツールとして利用されているセミパラメトリック・プロフィール尤度法の別の側面を提示し,より有益な方法論の展開に繋げたいと考えている.研究目的は,Cox回帰モデルの様々な状況下での適用拡大を意図して,いくつかの不完全観測メカニズムのもとで生じる事象時間データに対するセミパラメトリック推測法の基盤理論と応用の有益な展開を創出することである.本年度は,昨年度までに得られた統計理論と方法論に基づいて,不完全観測データを伴う事象時間データのセミパラメトリック推測法の研究を進めた.とくに,周辺部分尤度とセミパラメトリック・周辺プロフィールを尤度を結び付けるものとして重要となる,ハザード関数上の無限次元積分からなる周辺部分尤度を,Laplace原理にしたがって近似するための理論と方法の研究を行った.この研究では,通常のLaplace原理とは異なり,ガウス積分近似に対する分散項が発散するための難点があり,通常のアプローチを超えた理論的な工夫を行う必要があった.この理論を検証するために,高次元の特異値分解を必要とするモンテカルロ・シミュレーション方法を考案し,これらの理論と数値結果をまとめた.このモンテカルロ法により,周辺部分尤度のより一般的な計算原理を得ることができた.また,2変量相関構造をもつ,ノン競合リスク,セミ競合リスク,およびフル競合リスク問題での2変量ログランク統計量の性質の研究を行い,必要標本サイズ公式を導出と関係するシミュレーション研究を行った.さらに,相対生存モデルに対する予測指標として,Brierスコアの推定値を導出するための理論と方法の研究を行った.研究計画のうち,予想外の問題が生じて計画を変更する部分もあったが,6割程度の内容は,概ね計画通りに進むことができた.予想外の変更を行った研究内容も,結果としては,有意義な副産物や研究の新しい方向を生むことにつながったため,全体として,おおむね順調に進展していると評価できると思われる.平成28年度は,これまでに得られた統計理論と方法論に基づいて,本研究に関連する理論と統計的方法の開発を行った.方法論の研究では,相対生存モデルについてのSurvival回帰樹木法と生存関数のセミパラメトリック推定法の研究を進め,候補となるモデルを絞り込むための予測指標としてのBrierスコアの推定法を検討し,いくつかのシミュレーション研究を行った.また,二つの事象時間データがコピュラ型の相関構造をもつ場合において,フル競合リスク問題,およびセミ競合リスク問題としての中途打ち切りが生じる場合に実施される2変量ログランク統計量がどのような標本挙動をもつかという統計的問題に関する研究を行った.この研究では,一方の死亡イベントが発生すれば,他方の事象時間データが不完全観測となるため,独立でない中途打ち切りが起き,インフォーマティブ・センサリングになるという問題がある.そのような状況において,2変量ログランク統計量の相関構造の漸近理論の研究を行い,その大標本結果に基づいて,例えば,ランダム化臨床試験における標本サイズの決定といった問題について,いつくかの提案をまとめ,論文として発表した.さらに,前述のような方法論の研究に並行して,本研究に関係する重要な統計理論の基礎研究も進めた.とくに,周辺部分尤度とセミパラメトリック・周辺プロフィール尤度を結びつけるものの理論として重要なるハザード関数上の無限次元積分に対するLaplace原理に関する理論研究を行い,次の展開につながる興味深い結果を得ることができた.本研究では,生存時間データ(典型的には寿命など)の統計分析において汎用されるCox回帰モデルのさらなる適用の拡大を意図して,いくつかの不完全な観測が生じるもとで得られた時間事象データを分析するためのセミパラメトリック推測法の基盤理論と統計的応用のより有益な展開を研究した.そして,実地において有意義な現象を扱う,Cox回帰モデルの拡張形や計数過程モデルをとりあげて,各モデルの特徴にあわせ,データ解析のために有益なツールの開発を行った.

半分程度は計画通り進んだ部分だが,予想外の問題が生じて研究計画を変更をした部分もあった.ただし,その予想外の変更を行った研究の部分も,結果として,意外な副産物や研究の新たな方向性を生むことにつながっているので,全体として,おおむね順調に進展していると評価できる.本年度までの研究成果をより多くの人に納得した結果として提示するために,シミュレーション研究などの数値結果をまとめ,より確固たる結果にすることが重要である.理論とその数値検証を繰り返すことで,より精緻化された結果にしたいと考えている.統計科学本年度までに研究した理論的成果としていくつかの興味深いものを得ることができた.ただし,これらの成果をより多くの人に納得した結果として提示するためには,シミュレーション研究が必要である.また,出版に向けても,理論の裏付けのためであったり,また,より確固たる結果にしていくために,シミュレーション研究などの数値検証を行い,その成果をまとめることが重要である.
タウオパチーにおけるタウ蛋白リン酸化をともなう神経細胞死のメカニズム

アルツハイマー病(AD)脳の病理学的特徴として神経原繊維変化(NFT)が知られているが、これは異常にリン酸化したTauが重合蓄積した産物である。昨年度我々は、2本鎖RNAが細胞外から神経系細胞に発現するTLR3により細胞内情報伝達系を通してタウ蛋白リン酸化を誘導することを報告した。今年度は細胞内の2本鎖RNAがTauの機能にどのような影響を与えるかを検討した。ヘパリンなどのグリコサミノグリカンはTauによる微小管の重合を抑制しかつTauの繊維化を促進することが知られているが、これと同様に直鎖状で負に荷電している2本鎖RNAにも同様の作用があるかどうかについて検討をおこなった。人工的2本鎖RNAであるPoly(I ; C)との結合を調べたところ、内因性の2本鎖RNA結合蛋白であるGST-StaufenΔtubおよびTauはこれと結合したが、ActinやTubulinなどの他の細胞骨格蛋白との結合は認められなかった。次に、微小管重合における2本鎖RNAの影響を調べるために冷却し脱重合させた微小管タンパクに、0.2mg/mlのPoly(I ; C)存在及び非存在下で微小管の重合を測定したところ、2本鎖RNA存在下では非存在下に比べ著しく微小管の重合が低下することが確認された。最後にTauの線維形成に対する2本鎖RNAの影響を調べるために、TauとPoly(I ; C)(0.8mg/ml)をbuffer中で混ぜ、37°Cで48時間培養し、電子顕微鏡で観察したところ、直径が約2030nmの直線的な繊維状の構造物が多数確認できた。以上のことより、細胞外の2本鎖RNAはTLR3を介した細胞内情報伝達系を通してタウ蛋白リン酸化を誘導し、細胞内の2本鎖RNAはTauと結合し、微小管重合を阻害し、そしてTauのフィラメント形成を促進することが示唆された。タウオパチーの1種である亜急性硬化性全脳炎ではウイルス感染によって神経神経原線維変化が引き起こされるが、この現象に注目して擬似的ウイルス感染モデルのためによく使われているpolyinosinic-polycytidylic acid(pI-pC)を用いて、2本鎖RNAとタウ蛋白リン酸化の関係について検討した。まず、タウ蛋白と2本鎖RNAモデルであるpI-pC、および1本鎖RNAモデルであるpAとpUとの結合アッセイでは、pI-pCにより強く結合が観察された。このことより、タウ蛋白と2本鎖RNAが結合することが示唆された。次に、SY5Y神経芽細胞腫にpI-pCを添加すると、培地添加後時間とともににタウ蛋白のリン酸化とp38 MAPRの活性化は亢進しており、それはpI-pCの濃度に依存していた。そして、タウ蛋白のリン酸化に対するp38 MAPKの活性化の関与の有無を調べるためにその阻害剤であるSB203580を同時に添加すると、pI-pC添加により認められていたタウ蛋白リン酸化亢進は抑制された。次に、このpI-pCと結合して細胞内シグナル伝達に関与し結果的にp38 MAPKの活性化を引き起こすことが最近報告されたTLR3について検討をおこなった。SY5Y細胞にはTLR3の発現が認められ、さらに、siRNAを用いた蛋白発現抑制をおこなうと、培養細胞へのpI-pCの添加をおこなってもp38 MAPKの活性化およびタウ蛋白リン酸化亢進は抑制された。

以上より、2本鎖RNAは直接にタウ蛋白と結合することと、2本鎖RNAが細胞外から神経系細胞に発現するTLR3により細胞内情報伝達系を通してタウ蛋白リン酸化を誘導することが示唆された。アルツハイマー病(AD)脳の病理学的特徴として神経原繊維変化(NFT)が知られているが、これは異常にリン酸化したTauが重合蓄積した産物である。昨年度我々は、2本鎖RNAが細胞外から神経系細胞に発現するTLR3により細胞内情報伝達系を通してタウ蛋白リン酸化を誘導することを報告した。今年度は細胞内の2本鎖RNAがTauの機能にどのような影響を与えるかを検討した。ヘパリンなどのグリコサミノグリカンはTauによる微小管の重合を抑制しかつTauの繊維化を促進することが知られているが、これと同様に直鎖状で負に荷電している2本鎖RNAにも同様の作用があるかどうかについて検討をおこなった。人工的2本鎖RNAであるPoly(I ; C)との結合を調べたところ、内因性の2本鎖RNA結合蛋白であるGST-StaufenΔtubおよびTauはこれと結合したが、ActinやTubulinなどの他の細胞骨格蛋白との結合は認められなかった。次に、微小管重合における2本鎖RNAの影響を調べるために冷却し脱重合させた微小管タンパクに、0.2mg/mlのPoly(I;C)存在及び非存在下で微小管の重合を測定したところ、2本鎖RNA存在下では非存在下に比べ著しく微小管の重合が低下することが確認された。最後にTauの線維形成に対する2本鎖RNAの影響を調べるために、TauとPoly(I ; C)(0.8mg/ml)をbuffer中で混ぜ、37°Cで48時間培養し、電子顕微鏡で観察したところ、直径が約2030nmの直線的な繊維状の構造物が多数確認できた。以上のことより、細胞外の2本鎖RNAはTLR3を介した細胞内情報伝達系を通してタウ蛋白リン酸化を誘導し、細胞内の2本鎖RNAはTauと結合し、微小管重合を阻害し、そしてTauのフィラメント形成を促進することが示唆された。
衛星データおよびGISによる湿原域植生環境評価システムの開発

本研究では、人工衛星からのリモートセンシング画像データおよびGIS(地理情報システム)を用いて、湿原域の植生分布およびその周辺土地被覆、土地利用分布を計測、評価し、両者の空間分布の関係を調べる空間情報処理手法を開発することを目的としている。本年度では、昨年度に続きリモートセンシングにより精度良く湿原域の植生面積を推定する手法と湿原域に流れ込む水質を評価する手法の開発を行った。現在までに空間およびスペクトル分解能の異なった人工衛星の画像データを用いて数多くの植生分布図が作成されている。しかしながら、植生の現状およびその変化を高精度に評価しているとは言い難い。現在の衛星の中では、比較的空間分解能が高いLANDSAT TMでも国土の狭い日本においては、充分な分解能とは言えない。したがって、植生域の面積を精度良く評価するためには、リモートセンシング画像の一画素に含まれている様々なカテゴリーが混在したミクセルを分解しなければならない。さらに、リモートセンシングにより湿原に流れ込む水質を評価するためには、クロロフィル濃度、SS濃度が高い水域を対象にしなければならない。したがって高濃度水域において、リモートセンシングにより精度良く水質を評価する手法を確立する必要がある。本研究では、(1)湿原植生に進出しているハンノキ林に注目し、その分布面積をミクセル分解法により評価する手法を開発した。また、(2)リモートセンシング技術により植生の被覆率と活性度を分離するための手法を提案した。さらに、(3)高濃度の水域を対象に、クロロフィル濃度をリモートセンシング技術より評価する手法を手案し、この手法が有効であることを示した。本年度では、リモートセンシングにより精度良く湿原域の植生面積を推定する手法と湿原域に流れ込む水質を評価する手法の開発を行った。したがって、植生域の面積を精度良く評価するためには、低空間分解能両像の一画素に含まれている様々なカテゴリーが混在したミクセルを分解しなければならない。本研究では、(1)LANDSAT TM画像データとGISデータを組み合わせ、湿原植生に進出しているハンノキ林の分布面積をミクセル分解法により評価する手法を開発した。さらに、(2)高濃度の水域を対象に、クロロフィル濃度、SS濃度をリモートセンシング技術より評価する手法を手案し、この手法が有効であることを示した。