hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
三級アミドの立体特性を活かした芳香族アミドオリゴマーの創製と分子認識への応用

本研究課題では、芳香族第三級アミドのcis型優先性という独自の立体特性を利用することで、らせん状、環状オリゴマーを創製し、その立体挙動の解析および分子認識能の検討を行うことを目的としている。本年度は、らせんオリゴマーについて昨年度までに得られた結果をまとめ、学術雑誌に発表した。環状オリゴマーについても、環状5量体の結果を学術雑誌に発表し、国内学会1件、国際学会1件において研究成果を発表した。また環状オリゴマーについては、共同研究先のヨーロッパ化学・生物学研究所において4か月間滞在し、研究を行った。8量体以上の大環状化合物を得ること目的として、8, 12量体オリゴアミドを種々合成したが、目的の環状化合物は得ることができなかった。オリゴアミドの鎖長が長くなればなるほど、導入する第三級アミド結合の数、位置の選択肢も増えるため、最適なオリゴアミドの設計が困難であった。環化前駆体である鎖状オリゴアミドの立体構造を予測し、精査することが必要であると考えられた。その他、これまでに得られた環状化合物の立体構造解析を行った。結晶中では2巻きのらせん部分を持つ構造を安定にとり、溶液中では溶媒に応じて複数の異なる構造をとる環状7量体に対し、溶液中の動的挙動を観察するため、フッ素原子を導入した。温度可変・2次元NMRを測定し、より詳細な解析を行った。また単結晶X線構造解析の結果、環化類縁体はフッ素非含有の環状7量体と同様の結晶構造をとっており、フッ素原子は7つのキノリン環のうち3カ所に見られたことから、可動性が高いことが明らかとなった以上、本研究では芳香族第三級アミド結合のcis型優先性を活かすことで、分子包接能をもつ新規らせんオリゴマーの創製やこれまで合成が困難であった環状オリゴマーの合成を初めて達成し、それらの立体特性を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、芳香族三級アミドのcis型優先性という独自の立体特性を利用することで、らせん状、環状オリゴマーを創製し、その立体挙動の解析および分子認識能の検討を行うことを目的としている。本年度は、らせんオリゴマーについて、二級アミド結合と三重結合をリンカーにもつ2種類のオリゴマーの分子認識能を解析した。また、環状オリゴマーについては、新規大環状オリゴマーを創製し、その立体構造解析を行った。らせんオリゴマー:これまでゲスト分子の包接現象は、誘起CDの測定により評価していたが、CD測定は低濃度で行うため包接していても観測できていない可能性があると考え、NMR測定により評価することとした。二級アミド結合をリンカーにもつタイプ1のオリゴマーに対しては、水素結合による包接を期待し、糖誘導体やアニオンを添加した。アミド結合のNHと何らかの相互作用をしていることは化学シフトの変化より示唆されたが、糖誘導体ではその変化が小さく、またアニオンの場合も会合様式は解明できなかった。三重結合をリンカーにもつタイプ2のオリゴマーに対しては、アニオン、カチオン、テルペン類を添加し、NMR測定を行った。その結果、アニオンを添加した際、化学シフトの変化が起こり、1.5巻きしていると考えられる4量体のオリゴマーで最も強く相互作用していることが示唆された。環状オリゴマー:三級アミド結合の導入位置と数を検討し、2量体から7量体までの種々のオリゴアミドを合成した。その環化縮合反応の結果、新たに環状5, 6, 7量体を得ることに成功した。X線結晶構造解析より、それらは全て部分的にらせん構造を持ち、環状分子という構造の自由度が制限されている状況にも関わらず、らせん構造を最大化するような立体構造をとることが明らかとなった。当初の予定通り、二級アミドと三重結合をリンカーにもつらせんオリゴマーのゲスト分子の探索を行った。また、エーテル結合と二重結合をリンカーにもつオリゴマーの創製も行う予定であったが、先のらせんオリゴマーの包接現象の結果を踏まえて、再設計することとした。環状オリゴマーは、新規化合物を3つ創製することができ、その全てにおいて立体構造解析に成功し、今後の研究方針に役立つ結果が得られている。以上のことから、概ね順調に進展していると考えられる。

その他、これまでに得られた環状化合物の立体構造解析を行った。結晶中では2巻きのらせん部分を持つ構造を安定にとり、溶液中では溶媒に応じて複数の異なる構造をとる環状7量体に対し、溶液中の動的挙動を観察するため、フッ素原子を導入した。温度可変・2次元NMRを測定し、より詳細な解析を行った。また単結晶X線構造解析の結果、環化類縁体はフッ素非含有の環状7量体と同様の結晶構造をとっており、フッ素原子は7つのキノリン環のうち3カ所に見られたことから、可動性が高いことが明らかとなった以上、本研究では芳香族第三級アミド結合のcis型優先性を活かすことで、分子包接能をもつ新規らせんオリゴマーの創製やこれまで合成が困難であった環状オリゴマーの合成を初めて達成し、それらの立体特性を明らかにした。環状オリゴマーについて、環状5, 7量体がキラルであったことから、まずはその光学特性を調べるべく、光学分割とCD測定を試みる。また分子認識については、どの環状オリゴマーも予想に反し、十分な内部空間をもってはいなかったが、ゲスト分子との相互作用によりコンフォメーションを変化させることを期待して、水素結合能による様々なゲスト分子の包接を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
無限次元Lie群の表現論と経路積分

有限次元Lie群の余随伴軌道の上のFeynman経路積分を計算することにより有限次元Lie群の既約ユニタリ表現が得られることが知れているが、この手法を無限次元Heisenberg群に適用した。すなわち、無限次元Heisenberg群のFock表現(=無限個の変数からなる多項式環の上の表現)からVirasoro代数の表現が同じFock空間の上に実現されるという事実を用いて、無限次元Heisenber群の余随伴軌道上のFeynman経路積分を計算することにより、Virasoro代数の各基底の表現作用素(=Virasoro作用素)の生成するone-parameter群を構成した。ここで我々はFeynman経路積分を累次積分の極限で定式化する。またこのone-parameter群はもとのVirasoro代数の作用と両立する、すなわちintegrableであることもわかった。(次の論文で発表する予定)有限次元Lie群の余随伴軌道の上のFeynman経路積分を計算することにより有限次元Lie群の既約ユニタリ表現が得られることが知れているが、この手法を無限次元Heisenberg群に適用した。(次の論文で発表する予定)
火山灰による太陽光発電量の減少を利用した降灰量推定モデル開発と降灰予報モデル検証

平成30年度の主要な項目は、火山灰降灰量推定モデルの開発と検証が主な解析である。平成29年度に設置した鹿児島県大隅半島における5つの太陽光発電施設の発電所のインターバルカメラによるモニタリングを2018年12月まで実施し、2019年1月に撤去を完了した。また、降灰量に対する発電量の低下率評価を現地で実施するのは、上記のモニタリングデータだけでは困難であった。前年度に引き続き、現地に堆積している降灰を収集し、降灰実験を新たに実施した。公開実験は産業技術総合研究所の屋上にて、実験用モジュールを用いて降灰量と発電量低下率を評価した。その結果、複数の日射条件においてデータを収集したことにより、発電量低下率から降灰量推定式を構築できた。ここで使用した火山灰は、インターバルカメラのメンテナンス時に太陽電池モジュール上へ多量に堆積していた火山灰を利用した。インターバルカメラによるモニタリング画像から降灰量を評価するためには、火山灰の粒径分布情報が必要となる。そこで、現地で収集した火山灰の特性を調べるため、走査型電子顕微鏡(SEM)を研究協力者の気象研究所にて実施し、粒径分布を得た。この粒径分布を元にインターバルカメラで撮影した画像を加工した。データが大量であるため、今年度は大規模な噴火事例の一部の時間のみとし、より多くの事例の整備は次年度とすることとした。また、インターバルカメラで撮影した画像は汚れも多く、利用可能な時期についても整理する必要がある。加えて、鹿児島における太陽光発電量のデータについて、インターバルカメラによるモニタリングしている5地点に加えて、小規模な太陽光発電施設の発電量データ約300地点の品質管理・データの整備を実施した。平成30年度の実施項目は、平成29年に引き続き1、火山灰降灰量推定モデルの開発と、2、降灰予測モデルの実施である。前年度に引き続き、鹿児島県大隅半島の5つの太陽光発電施設の発電に、設置された2つのインターバルカメラ(計10個)を3か月に一度、現地にてデータ回収と測器メンテナンスを実施し、約1年間のデータ収集を実施した。その後、2019年1月にインターバルカメラの撤去を実施し、原状復帰を行った。この1年間における桜島の噴火回数やその規模は例年と比べ少ないものの、十分なデータ量を蓄積できた。また、小規模な太陽光発電量のデータについて、時刻ずれや設置条件(角度や方位)の不備によるデータからの推定などを実施した。また太陽電池モジュールの過積載による低格容量・出力との違いの補正など、多くの品質管理が必要であった。また前年度に引き続き、降灰量推定モデルの構築のための追加観測を実施した。前年度は太陽高度が低く、日射量・気温が低い12月のみだったため、太陽高度の高い6月も同様の実験を実施した。その結果、これまで鹿児島県霧島市で実施されてきた太陽電池モジュールと日射量の測定値から評価した降灰量と発電量低下率の関係に近い値が確認できた。しかし、12月と6月で外気温が大きく異なるため、モジュールの温度補正の必要性も示唆された。平成31年度は、構築した降灰量推定モデルを利用して、実際の桜島噴火事例を対象に降灰量推定を実施する。使用データは平成30年度に整備した鹿児島県の降灰量観測データ、本研究で実施したモニタリングデータから評価した降灰量、太陽光発電量データを利用する。さらに、降灰量推定のために、衛星推定日射量、気温・降水量データが必要となるため、これらについては、それそれ太陽放射コンソーシアム、メソ解析値からデータを整備する。その後、いくつかの噴火事例を選択し、太陽光発電量データより推定降灰量分布を評価する。ただし、雨天時や強風時は推定誤差が大きくなる可能性があるため、第一には晴天時の噴火事例に着目する。推定誤差の評価には、鹿児島県の降灰量観測値と比較を実施する。これらのデータはどちらも地点データであるため、空間内挿した上で評価する。また、モニタリングデータの精度が想定より低いこと、強風時は太陽電池モジュールへ堆積した火山灰が吹き飛ばされるなどの影響がインターバルカメラより確認されたため、晴天時と強風時でどの程度推定誤差が生じるかについても、評価するなど、本研究で開発した手法の適用可能範囲についても追加調査する予定である。この数年において桜島の降灰量観測は気象レーダーやライダー等で量的な推定が可能となってきているため、太陽光発電量から推定した降灰量との整合性評価のため、関係者と意見交換なども実施を検討している。平成29年度の主要な項目は、火山灰降灰量推定モデルの開発である。そのために、鹿児島県大隅半島における5つの太陽光発電施設の発電所に、インターバルカメラを設置した。それぞれ、太陽電池モジュール上の降灰状況のモニタリングと降灰量簡易推定のための画像を5分間隔で平成29年8月より取得を開始し、現在も継続してデータ取得を継続中である。太陽電池上の降灰と、その降水による洗い流し、強風による火山灰の吹き飛ばし状況がインターバルカメラにより明瞭に見ることができた。これまで、1つの太陽電池モジュールに着目して表面の汚れの遷移を詳細に見た研究はほとんど無く、降灰による発電量低下率の評価と合わせて、その原因の調査においても有益な情報となる。一方、インターバルカメラの画像を用いた降灰量簡易推定は、誤差が想定より大きく見込まれたため、別途、産業技術総合研究所に設置されている太陽電池モジュールにおいて、人為的に火山灰を堆積させその発電量低下率を評価させる実験を実施した。

その結果、過去の降灰による発電量低下率と同程度であることがわかったため、降灰量推定モデル構築のための基礎データとして利用することとした。そのために、次年度も継続して様々な天候時に人為的な火山灰堆積実験を継続して実施することとする。また、平成29年度は桜島だけでなく、霧島山も複数回噴火するなどしたため、上記の5つの太陽光発電施設において霧島山による降灰が観測されていればそちらについても同様に解析を進める予定である。平成29年度の実施項目は、1、火山灰降灰量推定モデルの開発、2、降灰予測モデルの実施環境の整備である。1のために鹿児島県大隅半島の5つの太陽光発電施設の発電に、2つのインターバルカメラを設置し(計10個)、それぞれ太陽電池モジュール上の降灰状況のモニタリングと降灰量簡易推定のための画像の取得を平成29年8月より開始した。桜島噴火時における上記5つの太陽光発電施設の発電量と日射量の関係を見たところ、いくつかの地点で降灰時に発電量が大きく低下していることが確認できた。しかし、降灰量簡易測定手法の精度が想定より低く、後輩量推定モデルの開発には不十分であったため、追加観測を実施した。追加観測は、既存の太陽電池モジュール上に人為的に火山灰を堆積させ、発電量低下率と降灰量の関係を見た。その結果、これまで鹿児島県霧島市で実施されてきた太陽電池モジュールと日射量の測定値から評価した降灰量と発電量低下率の関係に近い値が確認できた。2のために、研究協力者2名の協力のもと、本年度における桜島噴火事例において、降灰予測実施のためのデータ等の整備を実施した。また降灰予測のデータ検証のための、降灰量観測データ(鹿児島県による観測)と本研究で実施している発電量と日射量データの整備が完了した。加えて、1の降灰量推定モデルの適用先である鹿児島県内の太陽光発電データの整備についても調査を開始した。上述の通り、追加実験の実施が必要が生じたため、降灰量推定モデルの構築は平成29年度において完了していない。また、追加実験のための費用捻出のため国際学会における研究成果の発表も実施できなかったため、次年度において成果発表を実施予定である。平成30年度の主要な項目は、火山灰降灰量推定モデルの開発と検証が主な解析である。平成29年度に設置した鹿児島県大隅半島における5つの太陽光発電施設の発電所のインターバルカメラによるモニタリングを2018年12月まで実施し、2019年1月に撤去を完了した。また、降灰量に対する発電量の低下率評価を現地で実施するのは、上記のモニタリングデータだけでは困難であった。前年度に引き続き、現地に堆積している降灰を収集し、降灰実験を新たに実施した。公開実験は産業技術総合研究所の屋上にて、実験用モジュールを用いて降灰量と発電量低下率を評価した。その結果、複数の日射条件においてデータを収集したことにより、発電量低下率から降灰量推定式を構築できた。ここで使用した火山灰は、インターバルカメラのメンテナンス時に太陽電池モジュール上へ多量に堆積していた火山灰を利用した。インターバルカメラによるモニタリング画像から降灰量を評価するためには、火山灰の粒径分布情報が必要となる。
単一電子入力・単一電子出力型記憶素子の研究

平成13年度は、有機金属気相成長(MOVPE)選択成長法により高密度量子ナノ構造の形成技術を確立すること、それを利用した単電子トランジスタの基本的特性や物理を解明すること、および、それらを回路へと応用することを目的として、以下の研究を行った。1.MOVPE選択成長のマスクパターンを適切に設計することにより、高密度GaAs量子ドットアレイや、高密度の量子ドット-量子細線結合構造アレイの形成を試みた。作製された構造のカソードルミネセンス測定から、量子ナノ構造が設計通りに形成されていることが確認された。2.上記の形成技術を基盤として、量子ドットによる単電子トランジスタを形成し、その伝導特性を極低温において詳細に測定した。明瞭なクーロン振動・クーロンダイアモンドが確認されるとともに、ある条件下では、非常に強い量子ドットにおける近藤効果が観測された。特に、強磁場中で観測された近藤効果においては、その微分コンダクタンス特性の零バイアス付近に特異なディップ構造を観測し、それが2段階近藤効果に起因していることを明らかにした。3.相補型インバーター回路への応用を目的として、上記の単電子トランジスタを、2個同一基板上に集積化し、直列接続した回路を試作した。2つの単電子トランジスタの相補的動作を確認し、相補型単電子インバーター回路実現への見通しを得た。
グリオーマにおける上皮間葉転換の機序解明とマイクロRNAによる制御

グリオーマは、予後不良な疾患であり、その高い浸潤性が治療上の問題である。我々は、同一細胞が、上皮系から間葉系に形態及び機能が変化する現象である上皮間葉転換に着目した。この中で、ZEB1/ZEB2が、グリオーマにおける浸潤に関与しているという仮説に基づき、その関連性を検討した。その結果、グリオーマ細胞において、ZEB1/2が高発現し、浸潤能に相乗的に関与とヒトグリオーマ組織検体におけるZEB1/2の発現と病理学的悪性度との相関を明らかにした。上皮間葉転換の転写因子であるZEB1/2が、悪性グリオーマの治療上の重要な標的になる可能性が示唆された。4つのヒトグリオーマ細胞株を対象に定量的PCRにてZEB1を含むEMT制御因子と細胞外基質であるVimentin,fibronectin, E-cadherin, N-cadherinの発現及びTGF-beta刺激による発現の変化を検討した。ZEB1高発現細胞株を対象にRNA干渉にてZEB1をノックダウンし,transmigration assayにより浸潤能の影響を検討した。【結果】EMT制御因子の中でZEB1 m-RNAの相対的な発現量は、いずれの細胞でも高発現を示し、TGF-betaの刺激により発現が上昇した。また、N-cadherinがE-cadherinに比べ優位に発現していた。また、TGF-betaによるtransmigration assayによる浸潤能の亢進が認められた。ZEB-1ノックダウン細胞では、有意に浸潤能が低下した。【考察】グリオーマでは、ZEB1が高発現を示し、E-cadherinが抑制され、浸潤能が亢進した状態であると考えられた。ZEB1は、グリオーマの浸潤能に対する有力な治療ターゲットになる可能性が示唆された。悪性グリオーマにおいて上皮間葉転換により細胞が間葉系に形質転換している仮説に基づき、間葉系の形質発現に関与している転写因子であるZEB-1, ZEB-2に着目して検討をおこなった。1.ヒト膠芽腫の細胞株U87において、ZEB-1, ZEBー2をShRNAの手法によりダブルノックダウン細胞を樹立した。2.ZEB-1,ZEB-2ダブルノックダウン細胞では、増殖能には、有意差を認めなかった。3.この細胞において、transmigration assayによる浸潤能は、この転写因子をノックダウンすることにより抑制され、ダブルノックダウンによる相乗効果も認められた。4.この細胞をヌードマウスの頭蓋内に移植した。(各n=5)有意差はないものの、ダブルノックダウン細胞群で、生存期間が長い傾向を認めた。5.ヒトグリオーマ摘出標本における免疫染色を施行し、ZEB-1, ZEB-2の発現とWHO gradeとの相関を検討した。悪性群でZEB-1, ZEB-2の発現が高い傾向を認めた。以上より、上皮間葉転換の転写因子であるZEB-1, ZEB-2は、浸潤能に関与して悪性グリオーマの進展に関与している可能性が示唆された。悪性グリオーマにおける上皮間葉転換を制御する転写因子が、グリオーマ細胞で高発現し、さらに組織学的悪性度と相関していることが明らかになった。細胞を使用した浸潤能の実験においても、これらの転写因子をノックダウンすることで浸潤能が抑制された。頭蓋内移植における動物実験と再発グリオーマにおける免疫染色における結果が揃えば、論文投稿が可能である。悪性腫瘍の悪化促進機構のひとつとして近年、上皮間葉転換(epithelial mesenchymal transition, EMT)が注目されている。上皮間葉転換は、上皮細胞がより運動性の高い間葉系細胞に変化する現象で、胚形成や創傷治癒に関し提唱された概念であり近年、EMT誘導転写因子と制御ネットワークが明らかになりつつある。一方、EMTが各種の癌細胞における接着、浸潤に加えて化学療法抵抗性や腫瘍幹細胞性維持との関連性が報告され、悪性腫瘍の予後や治療戦略を考える上で極めて重要である。しかし、グリオーマの浸潤への関与について十分に解明されていない。本研究の目的は、グリオーマにおけるEMTの関連遺伝子の発現と浸潤能への関与を検討した。まず、複数のヒトおよびマウス悪性グリオーマ細胞株におけるEMT関連遺伝子の発現を検討した。normal condition medium培養下に、ZEB1およびZEB2の発現がいずれも過剰発現していた。次に、この発現とヒトグリオーマ組織の悪性度との相関を検討すると、組織学的な悪性度とZEB1およびZEB2の発現の相関が認められた。次に、マウスおよびヒトグリオーマ細胞株におけるZEB1/2の発現をsiRNAおよびshRNAを使用してノックダウンした細胞株を作成した。ノックダウンした細胞における増殖能には差がみられなかったが、transmigration assayによる浸潤能では、これらの発現を抑制することで、浸潤能が相乗的に抑制された。以上より、悪性グリオーマにおけるZEB1とZEB2の過剰発現は、相乗的にグリオーマの浸潤能に関与している可能性があり、有望な治療ターゲットになり得ると考えられた。

この中で、ZEB1/ZEB2が、グリオーマにおける浸潤に関与しているという仮説に基づき、その関連性を検討した。その結果、グリオーマ細胞において、ZEB1/2が高発現し、浸潤能に相乗的に関与とヒトグリオーマ組織検体におけるZEB1/2の発現と病理学的悪性度との相関を明らかにした。上皮間葉転換の転写因子であるZEB1/2が、悪性グリオーマの治療上の重要な標的になる可能性が示唆された。ヒト悪性グリオーマ細胞株において上皮間葉転換に関与している標的転写因子の高発現とその抑制により、浸潤能が低下したことが確認され、さらなる実験の遂行が可能である。現在、ShRNAによるZEB1とZEB2のノックダウン細胞の樹立に成功している。次にこれらの細胞を使用して網羅的にmicroRNAの発現を調べ、主に上皮間葉転換に関連していると考えられているmicroRANの増減をコントロール細胞と比較し解析したい。これにより、標的microRNAが同定されれば、これをヒトグリオーマの血清、髄液及び組織においても検討し、バイオマーカーとしてのmicroRNAについて検討していきたい。脳神経外科現在のその他の転写因子をターゲットにしてin vivo及びin vitroにおける蛋白発現を検討している。マイクロRNAの検討についての必要性があるため。また、転写因子の確実なノックダウンの目的で、クリスパーによる方法を検討中である。初年度は、主に培養細胞を主体とした研究を行ったため。クルスパーによるノックダウン細胞の樹立のため、クローニングを行う。研究次年度では、マウスを使用した動物実験を行うため、マウスの購入費用や維持費および抗体などの経費が初年度よりかかる見込みである。
顕微内視鏡による頭頚部腫瘍の新しい光学生検法の開発

我々は細胞レベルの解像度をもつ顕微内視鏡システムを作成し、頭頸部腫瘍、特に扁平上皮癌の迅速診断における有用性について検討した。対象は神戸市立中央市民病院頭頸部外科にて手術した扁平上皮癌例で、摘出標本を手術室内に設置したシステムで迅速評価する形で行った。扁平上皮癌組織では高率に青色(473nm)レーザー励起に対する緑領域(500-550nm)の自家蛍光の低下を認めた。さらにアクリフラビン滴下による迅速蛍光染色では、正常粘膜領域と扁平上皮癌領域とで核の均一性、分布等に明確な差が認められる例が多く、頭頸部外科領域に於ける顕微内視鏡のリアルタイム光学生検による組織学的評価の有用性を示唆した。本研究は、申請者らが脳研究のために開発してきた顕微内視鏡を頭頸部腫瘍例の光学生検に応用するというものである。頭頚部腫瘍例の摘出標本を対象とし、摘出直後に手術室で自家蛍光、各種蛍光色素、さらに特異的抗体染色を行い、リアルタイムで顕微内視鏡により組織像を得る。さらに通常の病理診断プロセスを経て得られる最終病理結果との対比を経て、臨床的に最も効率的な光学生検法の確立とシステムの開発を行うと言うものである。本年度は頭頸部腫瘍のなかでも特に扁平上皮癌の迅速診断における有用性について検討した。顕微内視鏡は、市販の光ファイバー束を部材として使用し、一端を平面に、反対側を竹槍状に研磨し、平面側を試作した共焦点レーザー走査光学系で走査する形で竹槍状先端部周辺の組織像を可視化した。対象は神戸市立医療センター中央市民病院頭頸部外科にて手術した扁平上皮癌症例で、手術により摘出された標本を手術室内に設置したシステムで迅速に評価する形で行った。扁平上皮癌組織では該当する正常組織に比べて高率に青色(473nm)レーザー励起に対する緑領域(500-550nm)の自家蛍光の低下を認めた。一方、561nmレーザー励起に対する自家蛍光に関しては、正常組織、がん組織で明確な差を見出すことはできなかった。また、アクリフラビン滴下による迅速蛍光染色では、正常粘膜領域と扁平上皮癌領域とで核の均一性、分布等に明確な差が認められる例が多く、頭頸部外科領域に於ける顕微内視鏡のリアルタイム光学生検による組織学的評価の有用性を示唆する結果を得た。特に表在癌に於いては、正常咽頭粘膜ではカエルの卵ように細胞が配列しているが、癌領域では細胞密度が高く、明らかに正常組織と見え方が異なっていた。しかし、表面以外の領域では、正常組織でも細胞密度が高くなる領域があり、アクリフラビン単色の核染色のみでは癌組織の確定診断は困難に思われた。すでに10例以上の扁平上皮癌症例の摘出標本について検討することが出来、これらについて、国際学会等で発表を開始している(Shinohara et al, AsianHead and Neck Surgery, Indonesia, March, 2017)。これらを通じて現時点までに、癌特異的な抗体等でラベル出来るようなものが必要であることが明らかになった。そのためのHardwareの変更、具体的には多色レーザー光源と複数の光検出器の用意はすでに終了している。現在、癌特異抗体に関しては、市販品(ProteoGreen,五稜化学)をはじめ、いくつか入手し、準備を始めている。また同時に理化学研究所CLST内で、2色の蛍光を発することで、細胞周期を可視化出来るFucci5という遺伝子を発現させた各種腫瘍モデル(大腸がん、乳がん、グリオーマ)を作成し、多色蛍光の同時、半同時検出と細胞レベルの解析が顕微内視鏡画像から出来るようにプログラムを作成した。これら結果についても昨年、分子生物学会で発表した。(Nakano et al,日本分子生物学会、横浜、2016)本年度は、昨年度からの引き続きで、頭頸部腫瘍、特に扁平上皮癌の迅速診断における有用性について検討した。アクリフラビン滴下による迅速蛍光染色では、正常粘膜領域と扁平上皮癌領域とで核の均一性、分布等に明確な差が認められる例が多く、頭頸部外科領域に於ける顕微内視鏡のリアルタイム光学生検による組織学的評価の有用性を示唆する結果であった。しかし、表在限定のCIS(carcinoma in situ)症例では、励起用レーザー光(青色473nm)によるnarrow band imaging(NBI)のようなマクロ観察で同様に腫瘍病変と正常粘膜との差が明瞭であり、これらを超える情報は核を中心とした単色の染色組織像から得ることは難しい印象を持った。また、進行癌等では、正常組織と比べて組織構造が大きくことなり、リンパ球、好中球等の各種免疫細胞が多く浸潤した炎症性組織との鑑別には注意を要すると考えられた。同時に我々は、顕微内視鏡の癌微小環境の可視化への有効性を検討した。具体的には、がん細胞の細胞周期により蛍光を変化させるFucci5(理研BSI宮脇研より分与)を発現したヒト肉腫細胞をNudeマウスにXenograftして確立した腫瘍モデルを用いて、週に2回、顕微内視鏡による観察を繰り返し3週間に渡って行った。結果、腫瘍の増大とともに腫瘍周辺部では細胞分裂の盛んな細胞が多く見られたが、腫瘍の中心部では、すべての細胞が細胞分裂の休止期に入っていることが明らかとなった。上記結果は、Ficciと顕微内視鏡の組み合わせによりin vivoで個々の細胞の細胞周期が可視化できることを意味する。

また、各種抗がん剤の投与にて、腫瘍周辺部の細胞もすべて分裂休止期に入り、抗がん剤投与終了後より、再び、細胞分裂が盛んになる様子を可視化することに成功した。我々は細胞レベルの解像度をもつ顕微内視鏡システムを作成し、頭頸部腫瘍、特に扁平上皮癌の迅速診断における有用性について検討した。対象は神戸市立中央市民病院頭頸部外科にて手術した扁平上皮癌例で、摘出標本を手術室内に設置したシステムで迅速評価する形で行った。扁平上皮癌組織では高率に青色(473nm)レーザー励起に対する緑領域(500-550nm)の自家蛍光の低下を認めた。さらにアクリフラビン滴下による迅速蛍光染色では、正常粘膜領域と扁平上皮癌領域とで核の均一性、分布等に明確な差が認められる例が多く、頭頸部外科領域に於ける顕微内視鏡のリアルタイム光学生検による組織学的評価の有用性を示唆した。蛍光を用いた腫瘍組織の可視化に関しては、現在様々な試みがなされている(例;Mizushima T et al, BMC Cancer, 2016, Onoyama etal, Sci Rep, 2016)。これらはすべてマクロでの可視化であるが、我々の顕微内視鏡システムを用いれば、内視鏡先端からの励起光により、マクロレベルの検討が出来るだけでなく、内視鏡先端と組織を接触させることでそれをミクロレベルで行なうことが出来ると考えられるため、これら腫瘍の特異的ラベリングの有用性が更に高くなるものと期待される。このため、今年度は広くこれら特異的抗体のラベリングを試みる予定にしている。また、近赤外線領域の蛍光プローブが多く開発されている現状を踏まえて、今年度はより波長の長いプローブに対応した光学系も用意し、それらの可能性も探求する予定である。さらに理化学研究所で行っているFucci5を用いた担癌モデル動物でのin vivo観察結果(すでに2016年度日本分子生物学会で発表済み)を論文化する。脳計測科学抗体購入や成果発表等で本年度により多くの研究費を残す必要があったため繰り越しました。抗体購入の為、6月末までには繰越した研究費は使用し、年度末までに、すべての研究費を使用する予定です。
げっ歯類パルボウイルスのNS遺伝子導入マウスの作製とその解析

パルボウイルスは小型DNAウイルスで、その非構造タンパク(NS)がウイルスのキャプシド(VP)や宿主遺伝子の発現を調節し、自己免疫疾患との関連が疑われている。また、多量発現したNSの細胞傷害性や癌化細胞での特異的なウイルス増殖からその癌抑制機構も注目されている。そこで、このNS遺伝子を導入したトランスジェニック(Tg)マウスを作製し、生体におけるNSタンパクの発現と自己免疫疾患の発症や発癌抑制との関連を明らかにすることを目的として研究を実施した。NSを過剰発現するTgマウスはNSの細胞障害性により作製できない可能性があったため、時期特異的に発現制御できるテトラサイクリン発現制御システムを応用した。まず、reverse tetracycline transactivator(rtTA)遺伝子をC57BL/6マウスの受精卵に注入、胚移植することにより、4匹のファウンダーマウスを得た。一方、rtTAと相互作用し下流の遺伝子発現を誘導するtetracycline responsiveelement(TRE)とNSを連結した融合遺伝子(TRE-NS)を導入したTgマウスも作製し、3匹のファウンダーマウスを得た。現在、これらのマウスを元に系統化を進めており、今後、両者を交配することにより両遺伝子を持ったTgマウスを作製する予定である。また、NS遺伝子の過剰発現による病態を予測するため、NSの細胞傷害性および細胞内で相互作用する宿主因子の探索を平行して行い、NSの細胞傷害性にはアポートーシスの誘導が関与していること、種々の転写因子にコアクチベータ-として作用するCBP(CREB biding protein)とNSが細胞内で結合することが明らかとなった。げっ歯類パルボウイルスの非構造蛋白(NS)の機能を解析することを目的として、以下の研究を実施した。1.遺伝子導入用コンストラクトの作製と細胞レベルでの発現の検討MMTVのLTRを制御領域とし、これにminute virus of mice (MVM)のNS1/2構造遺伝子を連接した融合遺伝子を作製し、NIH3T3細胞へリポフェクション法にて遺伝子導入を行い、得られた細胞をdexamethasone添加培地で培養することによりNSの過剰発現を図った。しかし、導入直後からのNSの微弱な発現が細胞毒性を示し、結果的に安定な導入細胞が得られず、このコンストラクトでのNSの発現調節が不十分であることが判明した。次に、NSの発現調節をより厳密に行うため、tetracycline発現制御システムを利用し、tetracycline存在下でのみNSが発現するような導入遺伝子を構築した。このコンストラクトの細胞でのNSの発現制御、遺伝子導入マウスの作製を実施中である。3.実験感染個体におけるNSの免疫組織学的検討パルボウイルス感染における胎児や胚への影響、変異ウイルス株の感染におけるウイルス増殖部位、NSの発現部位を明らかにするため、免疫組織染色を行い、胎生中期の器官形成を一部阻害すること、NSの発現、ウイルスDNAの複製が抑制された変異株の存在が明らかにされた。また、ある種の培養細胞では、NSの発現に伴い、apoptosisが生じることが示唆された。今後、tetracycline発現制御下でNSを過剰発現する遺伝子導入マウスの作製を行うと共に、NS発現時のapoptosis誘導を関連遺伝子のRT-PCRで解析する予定である。

まず、reverse tetracycline transactivator(rtTA)遺伝子をC57BL/6マウスの受精卵に注入、胚移植することにより、4匹のファウンダーマウスを得た。一方、rtTAと相互作用し下流の遺伝子発現を誘導するtetracycline responsiveelement(TRE)とNSを連結した融合遺伝子(TRE-NS)を導入したTgマウスも作製し、3匹のファウンダーマウスを得た。現在、これらのマウスを元に系統化を進めており、今後、両者を交配することにより両遺伝子を持ったTgマウスを作製する予定である。また、NS遺伝子の過剰発現による病態を予測するため、NSの細胞傷害性および細胞内で相互作用する宿主因子の探索を平行して行い、NSの細胞傷害性にはアポートーシスの誘導が関与していること、種々の転写因子にコアクチベータ-として作用するCBP(CREB binding protein)とNSが細胞内で結合することが明らかとなった。
高いセルフメディケーションサポート能力を持つ薬学生育成のための実習プログラム開発

平成18年度の実習評価を元に実習プログラム並びに教材の改変を行った。「薬局製剤実習」では、症例検討の時間を確保するため、一部既製品を利用することにより包装作成の簡略化を図った。また「一般用医薬品実習」においては、実習で扱う薬効群を"解熱鎮痛薬"と"感冒薬"に絞り症例検討の時間を確保する一方、受診勧奨が必要な症例も取り入れ、症例検討の質の向上を図った。改変後の実習プログラムは平成19年9月12月の間に行われた学内臨床実習の一環として実施し、その評価のためアンケート調査を行った。アンケートには平成18年度の実習レポート内容を元に作成した質問項目を用い、実習により得られた学びの構造を探るとともに、実習による学びが実習満足度にどのような影響を与えているかを解析した。アンケート結果を元に探索的因子分析を行ったところ、学生の学びは「薬剤師の必要性」、「知識・情報の必要性」、並びに「薬剤師のやりがい・責任」の3因子からなることが明らかとなった。さらに、共分散構造分析により実習満足度と学びの関係を探ったところ、「知識・情報の必要性」は「薬剤師の必要性」と「薬剤師のやりがい・責任」に、「薬剤師の必要性」は「薬剤師のやりがい・責任」に、「薬剤師のやりがい・責任」は「実習満足度」に影響を及ぼすモデルが「学生の学びと実習満足度の因果モデル」として妥当であることが示された。この結果は現在「医療薬学」に投稿中である。一方、実習プログラム実施前にセルフメディケーション導入講義を行う必要があると考え、新たに1年生に対して「OTC薬のTVCM」を利用した講義を実施した。アンケート解析から、本講義はOTC薬に対する学習意欲を引き出し、OTC薬販売に関わる薬剤師に興味を持たせるうえで有用であることが明らかとなった。この結果は、日本薬学会第128年会においてポスター発表し、同会のハイライトに選定された。平成18年度は,「薬局製剤」および「一般用医薬品」実習プログラムおよび教材の開発とその評価を行った.薬局製剤実習プログラムは「基本事項の確認→インドメタシン外溶液,感冒剤13号Aの製造→包装および添付文書作成→症例検討」から,一般用医薬品実習プログラムは「解熱鎮痛薬,感冒薬,胃腸薬に関する調査並びに症例検討→全体討議→販売ロールプレイ」から構成し,これに沿って実習書や症例を作成した.実習後にアンケートを実施したところ,実習全体の満足度,実習への動機付け,実習後の変容に関する項目についての評価は両実習ともに高かったが,実習の内容量,実習時間については多いあるいは長いとする意見がみられた.重回帰分析を行ったところ,薬局製剤実習に関しては"進行方法","学習意欲の向上","今までに得た知識の深まり"および"実習目的の理解"の4項目が,一般用医薬品実習に関しては"実習の進行方法","学習意欲の向上","実習目的の理解"および"内容量"が"実習全体の満足度"に対して有意に影響を与えていた.ドラッグストアの薬剤師に興味があるとした学生は,実習前は51.5%であったのに対し,実習終了後は88.5%と有意に上昇していた.実習試験(14点満点)の結果は,実習前が平均5.35点だったのに対し,実習後は10.42点と有意に上昇していた.以上より,本実習はセルフメディケーションサポート能力養成に有用であるだけでなく,セルフメディケーションに関わる薬剤師の重要性についての気づきや今後の学習の動機付けのためにも有効であることが示された.今後解析結果をもとに実習プログラム及び教材を改変するとともに,本実習に参加した学生に関する追跡調査を行い,研究成果について論文発表を行う予定である.なお,平成18年度の研究内容については,「日本薬学会第127年会」においてポスター発表を行った.平成18年度の実習評価を元に実習プログラム並びに教材の改変を行った。
セラミックスの熱衝撃強度の関する研究

新素材としてのセラミックスは耐熱性,耐腐食性,耐摩耗性などに優れており,高温部材への応用が期待されている.しかし,ぜい性材料であるために衝撃に弱く,特に高温での使用を目的とする場合は耐熱衝撃性に難点があり,強度部料として実用に供するためには耐熱衝撃性を評価する必要がある.本研究は,一般にばらつきが大きいセラミックス材料の耐熱衝撃強度について,液中急冷法による実験と理論解析により耐熱衝撃強度に及ぼす各種因子の影響について研究したもので,本年度に実施した研究内容は以下の通りである.1.熱衝撃試験装置を製作し,耐熱衝撃強度のばらつきの原因となる因子について実験による検討を行なった.(1)試験片を単体で自由落下させると冷却媒体中での落下方向が定まらず,耐熱衝撃温度がばらつく.(2)試験片の形状や落下高さ,および冷却媒体の粘性などによっては,冷却媒体突入時に雰囲気ガスの取り込みが起き,耐熱衝撃温度差が大きく評価される傾向がある.(3)冷却媒体の沸点が低い場合には試験片落下時に媒体が沸騰を起こし,耐熱衝撃温度差にばらつきが生じる.(4)冷却媒体の熱伝率が高くなると,耐熱衝撃温度差が小さくなる傾向がある.2.試験片の冷却曲線の測定結果から冷却媒体と試験片との間の非定常熱伝達率を同定し,これに基づいて有限要素法による熱衝撃応力解析を行なって,理論的な面から熱衝撃強度に及ぼす各種因子の影響について検討した.(1)試験片落下時の雰囲気ガスの取り込みは,冷却媒体と試験片との間の熱伝達に極めて大きな影響を及ぼす.(2)本研究で使用した試験片の熱衝撃時の応力は,冷却媒体突入後数十msecで最大値に達する.(3)試験片表面の熱衝撃時の軸方向応力と円周方向応力は,ほぼ同程度の引張応力になる.新素材としてのセラミックスは耐熱性,耐腐食性,耐摩耗性などに優れており,高温部材への応用が期待されている.しかし,ぜい性材料であるために衝撃に弱く,特に高温での使用を目的とする場合は耐熱衝撃性に難点があり,強度部料として実用に供するためには耐熱衝撃性を評価する必要がある.本研究は,一般にばらつきが大きいセラミックス材料の耐熱衝撃強度について,液中急冷法による実験と理論解析により耐熱衝撃強度に及ぼす各種因子の影響について研究したもので,本年度に実施した研究内容は以下の通りである.1.熱衝撃試験装置を製作し,耐熱衝撃強度のばらつきの原因となる因子について実験による検討を行なった.(1)試験片を単体で自由落下させると冷却媒体中での落下方向が定まらず,耐熱衝撃温度がばらつく.(2)試験片の形状や落下高さ,および冷却媒体の粘性などによっては,冷却媒体突入時に雰囲気ガスの取り込みが起き,耐熱衝撃温度差が大きく評価される傾向がある.(3)冷却媒体の沸点が低い場合には試験片落下時に媒体が沸騰を起こし,耐熱衝撃温度差にばらつきが生じる.(4)冷却媒体の熱伝率が高くなると,耐熱衝撃温度差が小さくなる傾向がある.2.試験片の冷却曲線の測定結果から冷却媒体と試験片との間の非定常熱伝達率を同定し,これに基づいて有限要素法による熱衝撃応力解析を行なって,理論的な面から熱衝撃強度に及ぼす各種因子の影響について検討した.(1)試験片落下時の雰囲気ガスの取り込みは,冷却媒体と試験片との間の熱伝達に極めて大きな影響を及ぼす.(2)本研究で使用した試験片の熱衝撃時の応力は,冷却媒体突入後数十msecで最大値に達する.(3)試験片表面の熱衝撃時の軸方向応力と円周方向応力は,ほぼ同程度の引張応力になる.
高分解能衛星画像を利用した都市3次元空間データ基盤の自動構築手法の開発

本年度は以下の研究を行った。唯一市販されている高分解能衛星画像イコノス(解像度:オフナディア(垂直下方からの角度)26度の角度で撮影の場合は1m)を利用して、建物と道路の自動抽出の可能性について検討を行い、以下の結論を得た。1.建物の抽出について建物抽出できるかどうかが基本的に建物のサイズおよび密度に左右されることが分かった。定量的な結論をいえば、密度が低く(建物と建物の間8m以上離れている)、幅が4mを超える建物は抽出される可能性が高い。また、建物が大きくても密度が高い場合(建物と建物の間4m以下離れている)は抽出ができない場合もよくある。また、抽出方法の検討も行った。特徴に基づく手法(エッジ情報を利用する手法)と領域拡張法(領域情報に基づく手法)の比較研究では、1mレベルの画像から建物を抽出する場合は、特徴に基づく手法より領域拡張法のほうが効率よいことが分かった。2.道路の抽出について市街地道路の抽出はかなり難しいことが検証により分かった。主な原因は以下の二つあげられる。1)市街地の道路が狭く、街路樹などの"ノイズ"が多いこと;2)イコノス画像は垂直下方からある角度で撮影することが多いため、道路、特に狭い道路の一部分またはほとんど隠される可能性が高いこと。一方、郊外の場合は、建物などの影響が少ないため、抽出の可能性が高いことも分かった。3.GISデータベースの更新について高分解能衛星画像の特徴を分析した上で、いくつかの実例を利用して、GISデータベースの更新への適性などについて検討を行った。これから、インタネット技術の進歩により、データの標準化・共有化が実現されつつある。その結果として、Web GISやモバイルGISなどIT関連技術が普及され、GISの従来の概念もすこしずつ変わっていくだろう。そのなか、衛星画像、特に高分解能衛星画像がGISの進歩に大きな役割を果たすことは間違いない。1)建物の抽出について、特徴に基づく手法と領域拡張法による閉領域抽出法により建物抽出の実験を行い、抽出率の比較研究を行った。以下の結論を得た。(1)特徴に基づく手法は0.5m以上の解像度の画像に対して相対的に有効であるが、1m-2m前後の解像度の画像から建物の抽出に関しては半分以下になるケースが多い。また、2m-3m画像の場合は、建物の抽出きわめて困難である(とても大きな建物を除く)。一方、領域拡張法は解像度にかかわらず、一定な抽出率が可能である。(2)上述の両手法により建物を抽出する場合、建物抽出可能かどうかは解像度や建物のサイズと関係が深いだけではなく、建物の密度にも大きく依存する。また、領域拡張法は特徴に基づく手法より密度からの影響を受けやすいことも検証により分かった。(3)ステレオ画像を利用して、左右画像に二つの方法をそれぞれ適用し、建物抽出の可能性について検討を行った。その結果では、左右画像を利用する場合は、単画像の場合より建物抽出の可能性が画像によって10-20パーセントをアップすることが可能であることが分かった。(4)特徴に基づく手法と領域拡張法はそれぞれ適用できる条件が違うため、高分解能衛星画像から建物抽出の抽出率を向上させるために、二つの手法を併用するのが有効ではないかと考えられる。2)これから3次元データへのニーズが増えていくのが確実である。特に、3次元データの表現(可視化)に関する研究が盛んに行われている。高分解能衛星画像から抽出された地物、特に建物の3次元可視化も大きな課題の一つである。本研究では、VRMLを利用した3次元表現の試みを行った。しかし、より高効率で3次元データを構築のために、自動テクスチャのマッピング方法の開発が必要である。3)GISを普及するには、データベース更新の効率かつコストが大きなポイントとなる。そこで、従来の航空写真より「ダイナミック」となった高分解能衛星画像(イコノスの場合)への期待が大きい。本研究の将来への応用として、画像とGISデータベースとの重ねあわせ方法について検討を行った。

3.GISデータベースの更新について高分解能衛星画像の特徴を分析した上で、いくつかの実例を利用して、GISデータベースの更新への適性などについて検討を行った。これから、インタネット技術の進歩により、データの標準化・共有化が実現されつつある。その結果として、Web GISやモバイルGISなどIT関連技術が普及され、GISの従来の概念もすこしずつ変わっていくだろう。そのなか、衛星画像、特に高分解能衛星画像がGISの進歩に大きな役割を果たすことは間違いない。
原理から理解する体験型シーケンス制御実験装置の開発と試作

2008年度の科研費により、メカニカルシーケンスボードの設計・試作を行い、2009年度の電気電子工学実験において、メカニカルシーケンスボードを使用した体験型実験によりシーケンス動作の理解・習得することを行い始めた。学生たちが一人一台シケーンスボードを使用して、メカニカルリレー、ランプ、モータ、タイマなどの電気部品を使用して、事前に解いてきた課題の動作確認を行う実験である。今回、ソフト(プログラム)による制御を原理から理解でき、体験できる実験装置の開発・試作を目指した。制御機器はPLC(Programable Logic Controller)を用いた。ノートパソコンによりラダー図を作成し、PLCにファイル変換したものを読み込ませ、プログラムによる制御を行うことができる。PLCに接続している電気パーツを目的に応じて動作することができる。ボードの試作を行い、動作を確認し、使い易さ、既存のメカニカルシーケンスボードの電気部品の活用ができるかなどの検討を行い、学生実験に採用されることができた。一回の学生の人数+予備を含め15台のPLCボードを作成した。また、学生実験用のテキストとして、目的、図による動作原理の説明、ボード図、課題などの構成により作成した。PLCを含めたシーケンス制御実験を5時間/週X3回を実施することができている。アンケートの結果、アナログとソフトの制御比較ができる、完全動作ができた時の達成感とそれまでの緊張感があったなど好評であった。このことより学生は原理から理解をし、意識を高く持って実験を行っていると思われる。無線LANを利用した技術とメカニカルシーケンスボードを活用し制御を行う実験の事前として、最近急速に普及しているシングルボードコンピューターRaspberry Piとタブレットと無線ルータを使用して試作と実験を行った。タブレットよりWi-Fi機能を経由して、WebIOを利用することにより、Raspberry Piに接続したボードにあるLEDの点滅制御をする。HTMLにより操作ボタン(ON/OFF)を作成し、制御ソフトをJavaScriptにより記述し、Raspberry Pi上にあるLEDの点滅を行った。動作はスムーズであった。学生実験で扱う実験課題として、学生達のプログラムミングカがどの程度の制御プログラムを記述できるのか、初めて2種類の言語を使いこなすことができるか、完全動作するためのプログラムを作るのにどれ位の時間を要するかなど上げられ、今後検討する必要がある。上述の成果を総合技術研究会で発表した。
測地線の定性的振る舞いの研究

リーマン多様体上の測地線の振る舞いの研究は、古典微分幾何学においても盛んに研宋されていた分野である。もちろん古典微分幾何学では、最小跡の概念は無かったので、そのような観点から研究はなされていなかった。20世紀初頭に、ポアンカレが、最小跡の概念を導入したが、1950年代になりクリンゲンバーグらが最小跡に着目することにより、重要なリーマン幾何学における結果が発表されたことにより、この概念の重要性が明らかになった。平成11年度から平成13年度において、最小跡の観点からみた測地線の振る舞いに関する我々の主存結果は、以下の2つである。定理1 Nを完備リーマン多様体Mの閉部分多様体とする。Nの単位法束上で定義されたNの最小跡までの距離関数は、局所リプシッツ関数である。次の定理2は、定理1の応用として得えられた。定理2 Nを完備リーマン多様体Mの閉部分多様体とする。もし、Mの次元が4次元以下ならば、Nからの距離関数に関する臨界値のつくる集合は、測度ゼロであ瓦とくに、ほとんど全てのt>0年対して、Nからの距離がtとなる集合は、位相的超曲面となる。具体的な回転面においては、シンクレア氏との共同研究により、楕円回転面上のある点における最小跡は、分岐点を持たないことを証明した。裏面に記入してあるように、2編の論文が掲載予定である。論文では、以下の結果を得た。n次元完備滑らかなリーマン多様体のある部分多様体に関する最小跡のハウスドルフ次元が局所的にも整数であり、この次元は、0以上n未満であり、この部分多様体における各直交する単位ベクトル方向に沿った最小点これらの成果の(幾何学的)応用を現在考えている。さらに、投稿中の論文だが、次の結果(熊本大学教育学部助教授伊藤仁一氏との共同研究による成果)も得た。3次元完備多様体M内に埋め込まれた閉部分多様体Nからの距離関数に対してSardの定理が成立する。特に、ほとんど全ての正数cに対して、Nからの距離がcであるようなMの点のなす集合は、2次元位相多様体となる。平成11年9月の九重で開催された研究集会と、平成12年1月に熊本大学で開催された研究集会において、最近の研究成果を発表した。リーマン幾何学では、最小跡と呼ばれている幾何学的量が他の分野(例えば、応用数学やコンピューターグラフィックスの分野)においても幾何学で扱われているより特殊な場合において、研究されている事を上記の熊本大学で開催された研究集会において知った。最小跡は、medial axisやskeltonと呼ばれており応用上の観点から100年ほど前から研究されている。今後は、他分野における研究成果を調べる事の必要性を感じている。韓国の研究者が、ある雑誌に、コッホ曲線の最小跡のハウスドルフ次元は、1より大きいことを発表した。しかし、実際には、コッホ曲線の最小跡のハウスドルフ次元は、1であることを証明した。2000年8月にデンマーク工科大学で、次の定理(熊本大学教育学部助教授伊藤仁一氏との共同研究による成果)の発表を行った。定理Nを4次元以下の完備リーマン多様体Mの閉部分多様体とする。このとき、Nからの距離関数の臨界値全体の集合は、ルベーグ測度ゼロである。故に、ほとんど全ての正数cに対して、Nからの距離がcであるMの点のつくる集合は、Mの超曲面である。この結果は、前回報告した結果を改良したものである。以下は、デンマーク工科大の研究者シンクレア(Sinclair)助教授との共同研究による結果である。z=√<1+px^2+y^2>(ただし、p>0は、パラメータ)で定義される曲面上の極のつくる点の集合の形状をコンピュータで描くことができ、いくつかの予想を立てることができた。また、Kokkendorff(デンマーク工科大の大学院生)による予想の解決ができた。定理点pを2次元完備リーマン多様体Mの一点とする。このとき、点pにおける単位接円上上で定義されたpの最小跡までの距離関数ρは、最小値をとる点で、微分可能である。

回転面をモデル空間として、比較定理を使うことにより、塩濱勝博氏(佐賀大学理工学部)との共同研究により、次の結果を得たが、これは、回転面の最小跡と測地線の振る舞いが我々の研究が役立つことを表している。定理M^^^2をR^2と微分同相な回転面とし、頂点からの距離がtの点におけるガウス曲率は、K(t)であるとする。Mを基点pをもつ完備非コンパクトn次元リーマン多様体とする。さらに、Mのpからの半射断面曲率は、曲率関数Kで下から抑えられているとする。もし、この回転面がをみたせば、Mはn次元モデル空間M^^^nと等長である。ただし、f(t)は、M^^^2内の半径tの円の弧の長さを表す。また、最小跡までの距離関数が微分できる点であるための同値条件を与えることができた。この結果はまだ本論文としては印刷されていないが、この結果の報告は、東海大学理学部紀要に発表予定である。