hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
真空場を利用した単一光子スイッチ

この共振器を超高真空中に導入して再びフィネスを評価したところ47000±6000であり、誤差の範囲内で大気中での測定結果と一致した。これらの値は当初想定していた80000には及ばないものの、単一光子スイッチ実現のために共振器と原子を強結合させるには十分大きな値が得られた。3)についてはトラップレーザーを安定化させるための電子回路を作製し、試験共振器に対して安定化させることに成功した。これにより実験共振器中に原子を捕捉するための準備が整った。4)に関しては、ホログラフィック原子トラップと3)で構築したトラップを組み合わせることで共振器と原子の結合強度を可変にする機構を開発した。これにより、単一光子スイッチの基盤となる真空場誘起透明化(VIT)の現象についてより詳細な解析が可能になると期待される。実験共振器の超高真空中への導入は計画通りに進み、真空中においても十分に大きなフィネスが得られた。これにより、単一光子スイッチの実現に向けて原子と共振器を強結合させられる見通しが立った。実験共振器の超高真空中における安定化には至っていないが、安定化の鍵を握る要素技術について、これまでの方法が抱えていた問題点を明らかにし、大きく改良を加えることができた。これにより今後の実験をより円滑に進めることのできる環境が整備され、目標の達成に近づいたと考えている。また、実験共振器を安定化させていないため原子の観測と結合強度の評価は行わなかったが、その代わりに共振器モード中に確実に原子を捕捉するためのトラップレーザーの安定化を実現し、実験共振器が安定化され次第、容易に結合強度の評価を行うことのできる体勢を整えることができた。一方、単一光子スイッチの実現に向けては、真空場誘起透明化において原子と共振器の間の結合強度が果たす役割をより詳細に解析することが重要であると考え、当初の予定にはなかった、結合強度を可変にする独自の機構の開発を進めた。この機構を用いれば、VITの現象についての理解が深まるとともに、より理想的な形での単一光子スイッチの実現が可能になると期待される。平成28年度には、1)真空中における実験共振器の安定化に向けた原子の共鳴光の狭窄化および安定化、2)共振器中の原子と光子の結合強度可変機構の高精度化を行った。1)については、真空中における実験共振器の安定化に際し、まずは参照共振器を原子の吸収線に対して安定化させる必要がある。このとき安定化に用いるレーザーの線幅は、参照共振器の線幅である200 kHzと同程度かそれ以下でなければならない。そこで、光ファイバーを用いた光フィードバックにより原子の吸収線に共鳴するレーザー光の線幅の狭窄化を行った。その結果、当初1.2 MHz程度であった線幅を300 kHz程度まで狭窄化することができた。さらに、狭窄化の過程で室温変化に起因する中心周波数の長期安定性の低下が見られたため、光フィードバック系の温度安定化を行い、その温度変化を室温変化の1/10程度に抑えることに成功した。これにより光路長変化がピエゾ素子により補正可能な範囲に抑えられ、参照共振器の安定化の見通しが立った。2)については、前年度に開発した共振器と原子の結合強度を可変にする機構において制御アルゴリズムに改良を加えた結果、より高精度な制御が可能となった。具体的には、双極子トラップの形状を決定するホログラムの作製に際し、当初使用していた位相回復アルゴリズムに加え、CMOSカメラで撮像した実際のビーム形状を元に位相回復のターゲットに修正を加えるフィードバックを行った。
純スピン流伝導の光・電界制御

研究代表者が実証してきた「高性能ホイスラー合金薄膜」と「次世代半導体ゲルマニウム」の高品質接合作製技術をベースとし、ゲルマニウムへの光照射やゲート電圧印加状態におけるスピン信号の変調を試みる。具体的には、シリコンプラットフォーム上に作製した、各種スピンバルブ素子(縦型・横型・メタルチャネル型)などの中に、ゲルマニウムを光・電界変調層として組み込むことで、純スピン流伝導(拡散伝導)の(吸収)状態を制御し、電気的な測定によってとり出せる電圧(スピン信号)を外場を用いて変調する効果を観測する。この技術は、次世代純スピン流素子のための基盤技術の構築であり、スピントロニクス技術の応用の新たな道を開拓する。これまでの研究で、高品質なホイスラー合金/Geヘテロ界面を介したスピン注入・検出技術を確立し、横型素子及び縦型素子において世界初の室温スピン伝導の観測を実証することに至っている。今年度は、スピン信号の増大を図るため、ホイスラー合金/ゲルマニウムヘテロ界面の品質改善と横型スピン素子における光照射実験を行った。Ge(111)上に膜厚の異なるホイスラー合金薄膜を形成し、磁気特性を評価したところ、界面におけるGeの拡散により1nm程度の磁気不活性層が形成されていることが判明した。そこで、この不活性層の改質を行うことで磁気特性が大幅に改善した。この試料への光照射測定系の構築と光照射用の素子構造をシリコン基板上へ作製する素子加工プロセスの確立し、横型スピン素子への光照射時のスピン信号の変調を試みた。1.5micron波長の光照射下での応答を測定した結果、微小ではあったがスピン信号強度の変化を観測した。また、ゲート電界制御素子に関しても、すでに素子加工プロセスが固まりつつあり、原理実証の直前である。ホイスラー合金/Geヘテロ界面の品質改善による界面のスピン偏極率の改善、光照射測定系の構築と光照射用の素子構造を作製する素子加工プロセスを確立し、光照射実験を実施できた。光照射によるスピン信号の変調効果は小さかったが、課題の抽出はできた。したがって、おおむね順調に進展していると判断した。問題になった光照射時の光源パワー不足を解消するため、次年度に照射パワーの高い光源を導入し、高い変調効果の観測を目指し、素子構造の改善とともに効果の最大化を図る。また、ゲルマニウムチャネル層のキャリア濃度も一桁程度落としてスピン信号を観測し、光照射・電界印加の効果を高める予定である。電界印加に関しては横型素子構造を積極的に活用し、イオン液体を用いた簡易的な電界印加手法からゲート酸化膜を作製した電界印加の手法まで幅広く検証する。最終的に、スピン信号変調の有無や効率の良い変調手法に関する知見を得る予定である。研究代表者が世界で初めて実証している強磁性合金上への単結晶半導体ゲルマニウム(Ge)薄膜成長技術を、高性能スピントロニクス材料(ハーフメタル)を用いたスピン注入技術と融合し、これまで実現されたことのない『純スピン流伝導の光・電界制御素子』の創製に挑戦する。以下に、本年度に得られた研究成果を示す。Si基板上にMBE成長したCo2FeSi合金上にGe薄膜を従来の条件で形成したところ、結晶成長温度(TG)が250°C≦TG≦350°CではCo2FeSiとGeのヘテロ界面に非磁性反応物が形成されてしまい、結晶成長温度がTG<250°CではGeの結晶化が不十分なまま、正孔濃度が高い(10^19 cm-3以上)三次元島状成長結晶となることが判った。そこで本年度では、Ge/Co2FeSiヘテロ界面の化学反応を抑制しつつGeの二次元エピタキシャル成長を促進するために、半導体/金属ヘテロ界面における新しいサーファクタント誘起エピタキシーを検討した。本研究では、Si/SiホモエピタキシーやGe/Siヘテロエピタキシーなどの半導体ヘテロ接合において、低温結晶化を促すサーファクタントとして知られているSn(スズ)を、Ge/Co2FeSiヘテロ接合に適用した。Snの蒸着量やGe薄膜の成長温度を様々に変えて実験を行った結果、Co2FeSi表面上にSnを2ML蒸着した後、Ge薄膜をTG=250°Cで成長することで、Co2FeSi上にGe薄膜が二次元エピタキシャル成長することが判った。そのGe薄膜直上に、Co2FeSiをTG=室温で形成し、Co2FeSi/Ge/Co2FeSi縦型構造を実証した。我々はこれまで、p型Ge/強磁性ヘテロ構造を介した純スピン流伝導の観測に成功していたが、その実証温度は低温にとどまっていた。本年度は、スピン偏極率(P)が最大でP1になる可能性のあるハーフメタルホイスラー合金(Co2FeSi)上へのp型Ge薄膜およびGe/Co2FeSiヘテロ界面を実現した。今後の研究に重要となる結晶成長技術を構築できたため、「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。研究代表者が世界で初めて実証している薄膜成長技術と高効率スピン注入技術を融合し、これまで実現されたことのない『純スピン流伝導の光・電界制御素子』の創製に挑戦する。n-Ge(電子濃度10^19 cm-3)及びp-Ge(正孔濃度10^18 cm-3)を伝導チャネルとした横型スピンバルブ

素子構造を作製し、強磁性ホイスラー合金からのスピン注入を行うことで、非局所スピン信号の観測を試みた。n-Geの場合は8 Kで数mΩ、p-Geの場合は30 Kで0.1mΩ程度の非局所スピン信号を観測することに成功し、n-Ge層及びp-Ge層を純スピン流が伝導したという証拠を得た。これらのスピン信号の温度依存性を調査したところ、温度の上昇に伴ってスピン信号強度は減衰する傾向を示した。得られたスピン信号強度と一次元拡散モデルを用いた解析から、120 K以下の低温領域では、n-Geにおいてはスピン緩和時間に温度依存性がほとんど見られず、p-Geではスピン緩和時間が1桁以上減少する傾向を明らかにした。縮退系Geにおける電子スピンの緩和は、ドーピングした不純物元素の作るポテンシャルの影響で短距離スピン散乱が支配的となり、温度依存性が非常に小さいことが最近の理論で提案されており、実験結果はそれを支持するものであった。一方、正孔スピン緩和時間は、最近の光学的手法の発展により情報が得られ始めており、本研究で得られたスピン緩和時間の温度依存性は光学的手法から明らかにされている結果と概ね一致した。以上を考慮して素子構造を設計し、n-Geにおいては世界で初めてGe電子デバイス構造における室温スピン伝導を実証し、p-Geにおいては電気的手法を用いて室温スピン伝導の観測に成功した。研究実績でも述べたように、n型およびp型Geの両方で電気的手法を用いて室温における純スピン流伝導の観測に成功し、Ge中でのスピン緩和機構の詳細な理解ができた。デバイス応用を進めていく上で解決していかなければならない課題も明らかにすることができたので、「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。研究代表者が実証してきた「高性能ホイスラー合金薄膜」と「次世代半導体ゲルマニウム」の高品質接合作製技術をベースとし、ゲルマニウムへの光照射やゲート電圧印加状態におけるスピン信号の変調を試みる。具体的には、シリコンプラットフォーム上に作製した、各種スピンバルブ素子(縦型・横型・メタルチャネル型)などの中に、ゲルマニウムを光・電界変調層として組み込むことで、純スピン流伝導(拡散伝導)の(吸収)状態を制御し、電気的な測定によってとり出せる電圧(スピン信号)を外場を用いて変調する効果を観測する。この技術は、次世代純スピン流素子のための基盤技術の構築であり、スピントロニクス技術の応用の新たな道を開拓する。これまでの研究で、高品質なホイスラー合金/Geヘテロ界面を介したスピン注入・検出技術を確立し、横型素子及び縦型素子において世界初の室温スピン伝導の観測を実証することに至っている。今年度は、スピン信号の増大を図るため、ホイスラー合金/ゲルマニウムヘテロ界面の品質改善と横型スピン素子における光照射実験を行った。Ge(111)上に膜厚の異なるホイスラー合金薄膜を形成し、磁気特性を評価したところ、界面におけるGeの拡散により1nm程度の磁気不活性層が形成されていることが判明した。そこで、この不活性層の改質を行うことで磁気特性が大幅に改善した。この試料への光照射測定系の構築と光照射用の素子構造をシリコン基板上へ作製する素子加工プロセスの確立し、横型スピン素子への光照射時のスピン信号の変調を試みた。1.5micron波長の光照射下での応答を測定した結果、微小ではあったがスピン信号強度の変化を観測した。また、ゲート電界制御素子に関しても、すでに素子加工プロセスが固まりつつあり、原理実証の直前である。
科学技術の利用に対する倫理観の育成を目的とした後期中等教育科目「生物」の授業研究

本研究の目的は、次世代を担う若者が、科学技術の成果の社会的な利用について、倫理的な観点から評価できる力をつけるための後期中等教育における生物授業(生命倫理学)の開発である。高等学校の科目「生物」において倫理学的な視点から学ぶことができるテーマは複数ある。そのため、本研究では「生殖と発生」の単元で優生学や出生前診断という社会問題について触れることで命の意味や価値について学ぶことができる授業の開発を行った。具体的な方法として、次の3つの項目を取り入れて生徒の意識調査を行っていった。1点目は、通年で「障がい」や「社会福祉」について考える機会を設け、優生学などに通ずる社会学の視点を生物の授業内に取り込んだ。2点目は、私自身が大学や医療機関の専門家に直接取材を行い、その内容を授業へ還元した。3点目は、一部の授業をインターネット上で配信し、その授業を踏まえた内容を地域の人々や生徒の保護者と共に考えるシンポジウムを開催した。これらの授業開発の結果、次の点が明らかになった。1他教科をまたぎ授業を展開することで、生物学以外の教科への関心が深まっていた。2教科書の内容が教科「生物」の中で閉じており、生徒の中で社会問題との関連性が生まれていない。そのため、1年時に倫理学を学んでいるにも関わらず、生殖医療技術を紹介しても多くの生徒が技術面に対する評価に意識が集中し、倫理的な面からの評価ができない意見が多数あった。3授業の様子(教員の説明だけでなく、生徒の発言も公開する形式)をインターネット上に公開することで、受講者が自分の意見に責任を持ち、これまでより能動的な受講姿勢であった。4シンポジウムで普段の授業の内容を大人と共に考えることで、世代間での意識の違いを学ぶ機会となった。
末梢静脈穿刺困難時の看護援助プロトコールの構築

本研究は,末梢静脈穿刺困難時の看護援助プロトコールの開発であった.平成28年度から本研究に着手し,初年度は静脈穿刺時に実施されている看護援助の効果について研究分担者らと意見交換・情報収集を実施した.また,国内外の最新研究成果に関する文献を入手して今後の研究計画について再確認を行った.2年目(平成29年度)には,静脈穿刺時の援助効果(クレンチングやタッピングの効果)について研究分担者らと実験を実施した.さらに,サーモグラフィや非接触型静脈可視化装置を静脈穿刺時の援助に用いることでの有用性についても検討した.これらの成果については,関連学会等で成果発表を行うことが可能であった.静脈穿刺に関する様々な知見を蓄積するため,学会活動等を通して様々な研究者らと交流も深め,静脈穿刺時の看護援助プロトコールの構築に関する様々な知見を得ることが可能であった.特に,目視での視認が困難な(いわゆる穿刺困難者の)静脈に関しても非接触型静脈可視化装置やサーモグラフィを用いることで表在静脈の描出が可能でないかと期待された.さらに,平成29年度より国内で静脈穿刺関連の研究を実施している看護研究者らと静脈穿刺関連の研究会を開催し継続的に実施することが決定した.最終年度である平成30年度も静脈穿刺関連の研究会を開催し研究者,臨床看護師らと静脈穿刺に関する意見交換が行えた.課題研究を通して,静脈穿刺に関するネットワークが構築され,研究成果の共有やプロトコール構築に関してより多くの助言を得る体制を整えることが可能であった.研究課題である看護援助のプロトコールについては,今後も修正を行いながら構築を目指して継続して取り組む予定である.本研究は,末梢静脈穿刺困難時の看護援助プロトコールの開発である.初年度である平成28年度は,静脈穿刺時に実施されている看護援助の効果(クレンチングやタッピングの効果など)について研究分担者らと意見交換・情報収集等をおこなった.また,国内外の最新の研究成果や知見などの文献を入手して,今後の研究計画の焦点を改めて検討した.その中で新しい機器(サーモグラフィや静脈可視化装置)を用いた静脈の可視化を試みた.これにより,穿刺困難者の身体的・解剖学的特徴を踏まえ,効果的な援助用具の活用方法(非接触型静脈可視化装置等の活用方法)についての示唆を得ることができた.具体的には,非接触型静脈可視化装置を使用することでポピドンヨードなどを使用した場合でも目視効果を低下させないことを明らかにした.さらに非接触型静脈可視化装置を使用した表在静脈の静脈弁の同定方法を検討した.今回検討した静脈弁の同定方法はこれまで行われていた目視で静脈弁を視認するよりも高率に静脈弁を同定することが可能であった.この他にも,新しい技術としてサーモグラフィを用いた表在静脈の描出に取り組んでいる.現段階では,健常人での予備的検討ではあるものの,超音波診断装置を活用し表在静脈の血管径や血管の深さがサーモグラフィでの描出に及ぼす影響を確認している段階である.今後も最新の研究成果や新しい援助用具の動向などを注視しながら,プロトコールを構築していく予定である.研究分担者らと密に連携を取り,打ち合わせを行うことで今後の計画や新しい技術の開発にも取り組むことができている.平成29年度は穿刺困難者に対する看護技術の効果を検証していく予定である.本研究は,末梢静脈穿刺困難時の看護援助プロトコールの開発である.初年度である平成28年度には,静脈穿刺時に実施されている看護援助の効果について研究分担者らと意見交換・情報収集を実施した.また,国内外の最新研究成果に関する文献を入手して今後の研究計画について再確認を行った.2年目である平成29年度は,静脈穿刺時の援助効果(クレンチングやタッピングの効果)について研究分担者らと実験を実施した.さらに,サーモグラフィや非接触型静脈可視化装置を静脈穿刺時の援助に用いることでの有用性についても検討し,学会等で成果発表を行った.これらの成果を踏まえ,静脈穿刺時の看護援助プロトコールの構築に関する新たな知見が明らかになりつつある.特に,目視での視認が困難な(いわゆる穿刺困難者の)静脈に関しても非接触型静脈可視化装置やサーモグラフィを用いることで表在静脈の描出が可能でないかと期待している.さらに,平成29年度は国内で静脈穿刺関連の研究を実施している看護研究者らと岩手県立大学にて静脈穿刺関連の研究会を開催することができた.この研究会では,最新の研究成果やこれまでの知見,実験方法など様々な意見を交換することが可能であった.今後も研究会を定期的に開催していく予定であり,静脈穿刺に関するネットワーク形成を進め,研究成果の共有やプロトコール構築に関してより多くの助言を得ることが可能になると推察している.研究分担者らと密に連携を取り,今後の計画や新しい技術の開発にも取り組むことができている.平成30年度は前年度に構築できた国内の静脈穿刺関連研究者らとのネットワークを活用し,情報交換を密に行い,課題研究が達成されるように努めていく.本研究は,末梢静脈穿刺困難時の看護援助プロトコールの開発であった.平成28年度から本研究に着手し,初年度は静脈穿刺時に実施されている看護援助の効果について研究分担者らと意見交換・情報収集を実施した.また,国内外の最新研究成果に関する文献を入手して今後の研究計画について再確認を行った.

2年目(平成29年度)には,静脈穿刺時の援助効果(クレンチングやタッピングの効果)について研究分担者らと実験を実施した.さらに,サーモグラフィや非接触型静脈可視化装置を静脈穿刺時の援助に用いることでの有用性についても検討した.これらの成果については,関連学会等で成果発表を行うことが可能であった.静脈穿刺に関する様々な知見を蓄積するため,学会活動等を通して様々な研究者らと交流も深め,静脈穿刺時の看護援助プロトコールの構築に関する様々な知見を得ることが可能であった.特に,目視での視認が困難な(いわゆる穿刺困難者の)静脈に関しても非接触型静脈可視化装置やサーモグラフィを用いることで表在静脈の描出が可能でないかと期待された.さらに,平成29年度より国内で静脈穿刺関連の研究を実施している看護研究者らと静脈穿刺関連の研究会を開催し継続的に実施することが決定した.最終年度である平成30年度も静脈穿刺関連の研究会を開催し研究者,臨床看護師らと静脈穿刺に関する意見交換が行えた.課題研究を通して,静脈穿刺に関するネットワークが構築され,研究成果の共有やプロトコール構築に関してより多くの助言を得る体制を整えることが可能であった.研究課題である看護援助のプロトコールについては,今後も修正を行いながら構築を目指して継続して取り組む予定である.プロトコールを構築するために国内外の最新の研究についての情報収集を継続して行う予定である.そして,必要な追加実験等を実施し,科学的根拠に基づいたプロトコールが構築できるように努めていく.今後は,穿刺困難者を募集し,看護援助の効果を検証していく予定である.また,臨床看護師らとも意見交換を行い,看護実践で活用可能なプロトコールに修正していく予定である.国内の研究者らと密に連絡を取ることが可能なネットワークが構築されたため意見交換を行いながら課題研究を進めていく.そして,プロトコールを構築するために国内外の最新の研究についての情報収集を継続して行う予定である.必要な追加実験等を実施し,科学的根拠に基づいたプロトコールが構築できるように努めていく.また,臨床看護師らとも連携し看護実践で活用可能なプロトコールに修正していく予定である.本年度は,研究分担者らと打ち合わせをおこない,最新の研究成果などの情報収集に重点をおいた.そして,静脈穿刺に活用可能な新しい機器の効果も検証した.これら実験機器の多くは既に所有しているものを活用したたため,備品購入の経費を節減することが可能であった.そのため,今後の研究を円滑に行うために研究費を次年度へ繰り越しすることとした.本年度は,研究分担者らと打ち合わせをおこない基礎研究を実施した.これらの実験機器の多くは既に所有しているものを活用したたため,備品購入の経費を節減することが可能であった.そのため,今後の研究を円滑に行うために研究費を次年度へ繰り越しすることとした.今後は,静脈穿刺に活用可能な新しい機器の導入や効果検証も視野にいれ経費を有効活用したい.また,次年度も開催される予定である静脈穿刺関連の研究会への参加等に活用していく.対象者の募集や実験等の消耗品類,超音波機器やサーモグラフィなどの追加備品の購入を行い,計画が達成できるように努める.また最新の知見や様々な専門家らと意見交換や研究成果の発表等の旅費等に活用していく予定である.
A群レンサ球菌の経口感染と口腔咽頭粘膜細胞への付着・侵入と感染防御機構の分子解析

1.A群レンサ球菌はヒト咽頭上皮細胞に侵入する事が明らかとなり,本菌の莢膜ヒアルロン酸はM型にかかわらず宿主細胞への侵入を抑制する作用がある.2.フィブロネクチン結合タンパクであるFBP54遺伝子はすべてのA群レンサ球菌の染色体DNAに存在する.FBP54を抗原としてマウスに接種すると高い特異抗体価が得られ,A群レンサ球菌による感染に対して防御効果を示した.この結果より,同タンパクはA群レンサ球菌感染症に対する有望な感染防御抗原となりうる可能性が示唆された.3.A群レンサ球菌の細胞侵入によりアポトーシスが誘導された.これは,宿主細胞のミトコンドリアの機能異常によるものであり,サルモネラおよび赤痢菌などの細胞内寄生細菌によるアポトーシスとは異なるメカニズムが存在することが明らかとなった.4.新たに同定したフィブロネクチン結合タンパクであるFbaは34回のプロリンリッチ領域をもち,同領域はブドウ球菌のフィブロネクチン結合タンパクFnBPAに高い相同性を示した.さらに,fba遺伝子はM1,2,4,22,28,49型菌に存在し,Mgaレギュレーターの支配を受けることが示唆された.5.スーパー抗原であるSPE-AやSEBのマウスへの投与は,リステリアなどの細胞内寄生細菌による感染死を回避する働きが明らかとなった.この機能はCD4^+T細胞のリステリア特異的細胞傷害活性によるものであった.6.Lbpタンパクをコードするlbp遺伝子は先に同定したfba遺伝子の直下流に位置し,Mgaレギュレーターの支配を受けない.Lbpタンパクはラミニン結合活性をもち,細胞付着に関与していることが示された.A群レンサ球菌は化膿性疾患、リウマチ熱、糸球体腎炎等の原因菌であり、近年、壊死性筋膜炎を含む劇症型感染症を惹起することが注目されている。また、多様な病原因子を持ち、その一つに莢膜ヒアルロン酸が挙げられる。重篤な感染症ほど高頻度に莢膜保有株が分離されることから、組織侵入および食細胞に対する抵抗性に関して相関があると考えられる。そこで、莢膜ヒアルロン酸合成酵素(hasA)不活性変異株を作製し、野生株と比較して致死毒性および細胞への侵入性について検討した。変異株は染色体上のhasA遺伝子にカナマイシン耐性遺伝子を挿入し、不活化することにより作製した。電子顕微鏡による観察では、野生株では莢膜が確認されるが変異株では確認されなかった。寒天培地上のコロニーを観察すると、野生株はムコイド様の形態を示したが、変異株では示さなかった。ヒアルロン酸を定量した結果、野生株では1 cfu当たり21.5 fgのヒアルロン酸が確認されたが、変異株では認められなかった。また、マウスに対する致死毒性では野生株は変異株よりも毒性が高かった。次に、上気道感染のモデルとして、ヒト咽頭部由来上皮細胞HEp-2を用い細胞への侵入能について調べた。野生株変異株ともに細胞へ侵入し、変異株は野生株よりも10-1000倍多く侵入することがわかった。これは、菌体表面にはいくつかの付着因子が知られているが、莢膜ヒアルロン酸を取り除くことによりそれらの付着因子が菌体表面に露出し、細胞への付着が容易になり、結果として侵入した細菌の数が増えたためと考えられる。また、電子顕微鏡により細胞の微絨毛様構造物、細胞膜近傍の小胞形成などが確認され、菌の侵入は積極的なものであることがわかった。以上より、A群レンサ球菌はヒト咽頭部由来上皮細胞に対し積極的に侵入することがわかった。また、莢膜ヒアルロン酸は菌の細胞への侵入を妨げるが、侵入した後は食細胞による取り込みを抑制することが明らかになった。1.A群レンサ球菌はヒト咽頭上皮細胞に侵入する事が明らかとなり,本菌の莢膜ヒアルロン酸はM型にかかわらず宿主細胞への侵入を抑制する作用がある.2.フィブロネクチン結合タンパクであるFBP54遺伝子はすべてのA群レンサ球菌の染色体DNAに存在する.FBP54を抗原としてマウスに接種すると高い特異抗体価が得られ,A群レンサ球菌による感染に対して防御効果を示した.この結果より,同タンパクはA群レンサ球菌感染症に対する有望な感染防御抗原となりうる可能性が示唆された.3.A群レンサ球菌の細胞侵入によりアポトーシスが誘導された.これは,宿主細胞のミトコンドリアの機能異常によるものであり,サルモネラおよび赤痢菌などの細胞内寄生細菌によるアポトーシスとは異なるメカニズムが存在することが明らかとなった.4.新たに同定したフィブロネクチン結合タンパクであるFbaは34回のプロリンリッチ領域をもち,同領域はブドウ球菌のフィブロネクチン結合タンパクFnBPAに高い相同性を示した.さらに,fba遺伝子はM1,2,4,22,28,49型菌に存在し,Mgaレギュレーターの支配を受けることが示唆された.5.スーパー抗原であるSPE-AやSEBのマウスへの投与は,リステリアなどの細胞内寄生細菌による感染死を回避する働きが明らかとなった.この機能はCD4^+T細胞のリステリア特異的細胞傷害活性によるものであった.6.Lbpタンパクをコードするlbp遺伝子は先に同定したfba遺伝子の直下流に位置し,Mgaレギュレーターの支配を受けない.Lbp

タンパクはラミニン結合活性をもち,細胞付着に関与していることが示された.Streptococcus pyogenesの菌体表層には病原因子の1つである咽頭上皮細胞への付着および侵入に関与するフィブロネクチン結合タンパク(FBP)が数種類存在する.有効なワクチンを選択するため,数種類報告されているFBPの分布および発現の程度をM型の異なる菌株を用いて検討した.その結果,FBP54タンパクがすべてのM型菌に存在し,細菌表層に存在していることが明らかとなった.そこで,FBP54をターゲットとし,同タンパクの感染防御としての可能性を検討するため,組換えタンパク(rFBP54)を作製し,マウスへの投与による免疫応答を検索した.まず,実験室継代株のNY-5株からfbp54遺伝子をPCR法で増幅し,発現ベクターpTrc99に組み込み,rFBP54を作製した.同組換えタンパクをウサギに免疫し,抗血清を得た.rFBP54を6週齢のBALB/cマウスに2週間毎に4回コレラトキシンとともに経口投与し,あるいはフロイント完全アジュバントとともに皮下投与した.血清,唾液サンプル中の抗FBP54抗体価はELISA法により測定した.さらに,最終免疫日から3週間目に劇症型A群レンサ球菌感染症患者より分離した菌株をマウス腹腔内に感染させて,免疫群ごとの生存率を調べた.rFBP54の経口,皮下投与により血清中にFBP54特異的なIgG抗体が誘導された.経口投与群の唾液中には,特異的IgA抗体の誘導がみられた.劇症型菌株の感染実験では非免疫の対照群と比較して,rFBP54投与群が高い生存率を示した.これらの結果から,rFBP54投与はFBP54特異的な体液性免疫応答を強力に誘導し,感染防御に有効であることが示された.A群レンサ球菌(GAS)の菌体表層には,機能未知のタンパクが存在する.本研究ではM1型GASのゲノムデータベースをもとに,新規菌体表層タンパクを同定し,機能解析および病原性に及ぼす影響について検索した.グラム陽性菌の菌体表層モチーフをコードする遺伝子をGASゲノムデータベースから選出し相同性検索を行った結果,FbaおよびLbpタンパクを選出した.抗Fbaおよび抗Lbp抗体と菌体表層画分のウエスタンブロットの結果,FbaおよびLbpがGAS表層に局在していることが示された.また,FbaはM型に依存し,Lbpは全てのM型で発現していることが示唆された.各種ECMとの反応試験からFbaはFnとLbpはLmと結合することが示された.ヒト咽頭上皮由来のHEp-2細胞への付着率は,SSI-9株に比してfbaおよびlbp欠失株では有意に減少した.一方,侵入率はfba欠失株でのみ有意に低下した.欠失株を用いた皮下感染実験の結果,死亡率はfba欠失株でのみ有意に低下した.さらに,fbaおよびlbp上流のmga欠失株を用いたRT-PCRにより,fbaは調節因子Mgaによる正の転写制御を受けることが示され,fbaがMgaレギュロンを構成することが示唆された.以上より,FbaおよびLbpはGASの細胞付着に関与する菌体表層分子であり,Mgaから続くpathogenicity islandを形成している可能性が示唆された.
人とコンピュータの円滑な対話を実現する音声インタフェース

本研究は、対話音声中の言語的・非言語的情報を有効に利用することにより円滑で頑健な音声対話システムを実現することを目的として着手され、最終的に以下の成果を得た。1対話音声中の言語的・非言語的パターンの中から対話が円滑に行われるために重要な特徴を見出す手法を確立した。これは次のように細分される。(1)superwordモデルと名付けた対話音声のための新しい言語モデルを開発し、これにより円滑な対話の実現に寄与する表現が自動獲得でき、音声認識の高精度化が見込めるようになった。また、このモデルを対話制御アルゴリズムに応用し、システムが適切なタイミングで応答するための対話のキューを自動獲得できることを明らかにした。(2)非言語情報の自動獲得法の一環として、隠れマルコフ網に基づく環境音のモデル化法を考案し、自己組織化的な学習手法によって環境音の構造を獲得できることを明らかにした。2単一化文法に基づく発話単位の部分解析法を考案し、ユーザにとって負担の少ない自発的表現の多くを少数の文法規則でカバーできることを確認した。以上の成果により、音声対話プロセスの一般的原則に関連する言語的・非言語的情報をコーパスからの自動学習という統一的な枠組みで扱うことができるようになり、タスクに依存しない普遍的な対話システム実現のための方法論を具体化することができた。これにより、当初の研究目的を達成することができたと言える。平成11年度の研究では、(1)対話音声中の言語的・非言語的パターンの中から対話が円滑に行われるために重要な特徴を見出す手法の基礎的な検討、(2)音声対話システムのプロトタイプの作成、の2点を計画として挙げた。(1)については、現時点で研究目的に利用可能な音声対話コーパスが質・量共に満足行くものでないことが明らかとなったため、研究代表者が中心となって独自の対話データベースを新たに作成することとし、その設計を進めている。同時に、非言語情報の自動獲得法の一環として、隠れマルコフ網に基づく環境音のモデル化について研究を進め、自己組織化的な学習手法によって環境音の構造を獲得できることを明らかにした。現在、この手法を対話音声中のフィラーの獲得やパラ言語情報の獲得に応用すべく検討中である。(2)については、会議室予約をタスクとした音声対話システムの主要構成要素のうち、頑健な音声フロントエンドと意味理解モジュールの実装をほぼ終えている。意味理解モジュールについては単一化文法に基づく発話単位の部分解析法を考案し、ユーザにとって負担の少ない自発的表現の多くを少数の文法規則でカバーできることを確認した。この解析法は、計画段階で挙げた拡張容易な文法記述という目標をある程度達成したものと考えている。しかしながら、現在対話制御モジュールとユーザへのフィードバックに関する部分が不足しており、完成を急ぐ予定である。
脊髄反射路のシナプス結合形成に対するneurotrophin-3の影響

運動ニューロンに発現するニューロトロフィンの一種であるneurotrophin-3が、筋求心性線維の運動ニューロンへのシナプス終末形成あるいはシナプスの維持に関与する可能性について、平成11年度は以下の研究を行った。1)胸髄の肋間筋を支配する運動ニューロンあるいは下肢筋群を支配する運動ニューロンへのシナプス入力を解析するため、生後0日から生後7日の新生仔マウスの半切脊髄摘出標本を作製し、Krebs液の灌流下でその生体機能を維持した。胸髄あるいは腰髄の前根にガラス管吸引電極を装着し、運動ニューロンの膜電位変化の集合を細胞外記録した。記録部位と同節の脊髄後根の電気刺激あるいは神経伝達物質受容体作動薬の灌流投与により、運動ニューロンの活動(前根電位)を誘発した。刺激強度または投与物質の濃度に依存した前根電位が記録された。2)新生期の末梢神経切断は、それを支配する運動ニューロンに細胞死を誘導することが知られている。細胞死に至る過程の運動ニューロン膜特性の変化とそれに対するニューロトロフィンの効果を明らかにするため、肋間神経あるいは坐骨神経を生後0日に切断し、軸索切断後の運動ニューロンの変化を解析した。胸髄と腰髄の両部位において、術後7日までに多数の運動ニューロンが死滅することを形態学的解析により確認した。灌流投与したグリシンやγ-アミノ酪酸に対する坐骨神経運動ニューロンの応答(前根電位)は、坐骨神経切断の術後日数に関らず、手術群と対照群の間で明らかな違いは認められなかった。3)赤外微分干渉法を用い直視下で単一運動ニューロンからホールセル・パッチクランプによる記録法を確立し、運動ニューロンへのシナプス入力の空間パタンやシナプス強度の定量的解析を展開する。ニューロトロフィンが、正常発生過程や神経損傷後の運動ニューロンのシナプス機能に果たす役割を明らかにする。運動ニューロンに発現するニューロトロフィンの一種であるneurotrophin-3が、筋求心性線維の運動ニューロンへの軸索分枝形成、シナプス終末形成あるいはシナプスの維持に関与する可能性について、平成10年度は以下の研究を行った。新生仔マウスの胸髄の外肋間筋あるいは内肋間筋を支配する運動ニューロンへの末梢シナプス入力のパターンを解析するために、以下の実験系の開発と対照実験を行った。FITCで蛍光標識されたコレラ毒素サブユニット(FITC-CTB)を生後0日のマウス肋間筋に微量注入し、肋間筋運動ニューロンを逆行性に標識する。術後1-2日後の新生仔マウスから、半切脊髄摘出標本を作製し、Krebs液の灌流下でその生体機能を維持する。正立顕微鏡を用い、蛍光観察によりFITC-CTBで標識された肋間筋運動ニューロンを同定し、さらに赤外微分干渉法により直視下で肋間筋運動ニューロンからホールセル・パッチクランプ法による記録を行う。同名筋と拮抗筋に由来する一次求心性線維刺激により誘発される運動ニューロンの膜電位/電流変化の振幅、時間経過を観察し、シナプス入力の空間パタンとシナプス強度(応答特性)を解析する。本研究で対象としている胸髄中央部では、肋間筋群を支配する一次求心性線維と運動ニューロンが、ほぼ同一横断平面上に配置する。この同一構造は、胸髄中央部のおよそ10脊髄節に渡り存在する。蛍光二重染色による形態学的解析により、新生マウスの肋間筋求心性線維の側枝は少なくとも吻尾側合計3脊髄節に渡って隣接脊髄節の運動神経核まで投射していることを明らかにした。ある胸髄脊髄節から出た末梢神経の切断が、正常な隣接脊髄節に由来する一次求心性線維から標的運動ニューロンへの投射支配にどのような影響を与えるかについても解析を進める。

3)赤外微分干渉法を用い直視下で単一運動ニューロンからホールセル・パッチクランプによる記録法を確立し、運動ニューロンへのシナプス入力の空間パタンやシナプス強度の定量的解析を展開する。ニューロトロフィンが、正常発生過程や神経損傷後の運動ニューロンのシナプス機能に果たす役割を明らかにする。
アンコール遺跡バイヨン寺院の安定化と修復・保存に向けた地盤・岩盤工学的検討

本研究では,バイヨン寺院中央塔の安定化と修復・保存にむけて,以下に挙げる項目について検討を行った.すなわち,1地盤工学的調査,物理探査による基壇内部の地盤構造の把握および解析モデルの高精度化,2塔体・基壇の変状の現状把握,変状メカニズムの解明および変状要因の特定のための各種計測,3基壇内部の地盤に対する土質試験および地盤構成モデルの高精度化,4地盤解析技術を用いた基壇内部の地盤の応力ー浸透連成解析および基壇と塔体の連成挙動の把握,5塔体・基壇の構造安定化のための修復方法・対策工の設計およびその効果の検証,6対策工実施後の構造安定性評価のための各種計測・モニタリングシステムの構築である.本研究は,以下に列挙する6つの項目について検討を行う.すなわち,1.地盤工学的調査,物理探査による基壇内部の地盤・地質構造の把握および解析モデルの高精度化,2.体・基壇の変状の現状把握,変状メカニズムの解明および変状要因の特定のための各種計測,3.基壇内部の地盤に対する土質試験および地盤構成モデルの高精度化,4.地盤解析技術を用いた基壇内部の応力-浸透連成解析および基壇と塔体の連成挙動の把握,5.塔体・基壇の構造安定化のための修復方法・対策工の設計およびその効果の検証,6.対策工実施後の構造安定性評価のための各種計測・モニタリングシステムの構築である.以下に個々の検討項目について研究業績の概要を記す.「項目1」:崩壊・変状が最も著しい北テラス西側領域を中心に比抵抗探査を実施し,基壇内部の構造を明らかにするとともに,塔体の変状に大きく寄与すると考えられる基壇内部の水分量の分布を推定した.[項目2]:単写真を用いた石積みのクラック進展や目地開きの計測を実施し,基壇および塔体の変状の現状把握を行った.また,基壇における水分量のモニタリングにより雨水浸透挙動を把握した.さらに,GPSを用いて塔体の動態計測を実施した.[項目3]基壇内部の版築および原地盤においてブロックサンプリングを実施し,土試料を採取した.[項目4]マニフォールド法-不連続変形法連成解析(NMM-DDA)の解析コードに新たに下負荷面カムクレイモデルを導入するとともに,応力-浸透連成解析コードを開発し,1次元圧密解析における理論解により妥当性の検証を実施した.[項目5]数値シミュレーションにより,今後実施予定である塔中央部における基壇の掘削に伴う塔体の安定性を評価し,補強方法の検討を実施した.[項目6]塔体・基壇に設置した各種計測機器の一元化・無線化など観測システムの設計を行った.本研究は,地盤・岩盤工学分野からアンコール遺跡バイヨン中央塔の保存・修復に向けた検討を実施したものであり,以下に列挙する6つの項目,すなわち,(1)地盤工学的調査および物理探査による中央塔基壇内部の地盤・地質構造の把握及び解析モデル作成の高度化,(2)塔体・基壇の変状把握,変状メカニズムの解明および変状要因の特定を目的とした各種現場計測,(3)基壇内部の地盤に対する土質試験及び地盤構成モデルの高度化,(4)地盤シミュレーション技術を用いた応力ー浸透連成解析および基壇と塔体の連成挙動の把握,(5)塔体・基壇の構造安定化のための修復方法・対策工の設計およびその効果の検証,(6)対策工実施後の構造安定性評価およびそのための各種計測・モニタリングシステムの構築につて検討した.以下にそれぞれの検討項目について研究実績の概要を記す.[項目1]:中央塔基壇全体において比抵抗探査を実施し,基壇内部の構造を明らかにした.基壇内部には版築土の内部にラテライトブロックがおおよそリング状に分布していることが分かった.[項目2]:昨年度から引き続き,精密写真測量を用いた石積のクラックおよび目地開きの計測を定期的に実施した.その結果,いずれの計測地点においても変位は±1mm未満で変動しており,進行的な変状は見られないことが分かった.また,基壇内部の水分量のモニタリング・計測およびGPSによる塔体の動態計測を実施した.[項目3]基壇内部の版築および原地盤においてブロックサンプリングした土試料に対して,各種土質試験を実施した.[項目4]応力-浸透連成NMM-DDAを開発し,実問題への適用性を検討した.[項目5]数値シミュレーションにより,今後実施予定の塔中央部における基壇の掘削に伴う塔体および地盤の安定性を評価し,掘削方法・補強方法の検討を行った.[項目6]塔体・基壇に設置した各種計測機器による計測データの一元化・無線システムの構築を行った.基壇内部の物理探査,各種計測および塔体の動態計測では,昨年度より着実にデータの蓄積が行われており,塔体および基壇の変状に関する現状が把握できたものと考えられる.また,塔体と地盤を同時に解析できるシミュレーション技術の開発においては,地盤材料の構成モデルを組み込むことで高度化を図り,各種土質試験により得られた地盤物性を用いることで,より現場を忠実にモデル化することができ,今後様々な検討に用いることができる.また,予防保全という考え方に則り,塔体・基壇の計測・モニタリングシステムを構築し,運用を開始した.以上より,進捗は概ね順調に進展しているといえる.本研究は,地盤・岩盤工学的見地からアンコール遺跡バイヨン中央塔の保存・修復に向けた検討を実施したものであり,具体的に以下に挙げる6つの項目,すなわち(1)地盤工学的調査,物理探査による基壇内部の地盤・地質構造の把握および解析モデルの高精度化,

(2)塔体・基壇の変状の現状把握,変状メカニズムの解明および変状要因の特定のための各種計測,(3)基壇内部の地盤に対する土質試験および地盤構成モデルの高精度化,(4)地盤解析技術を用いた基壇内部の地盤の応力ー浸透連成解析および基壇と塔体の連成挙動の把握,(5)塔体・基壇の構造安定化のための修復方法・対策工の設計およびその効果の検証,(6)対策工実施後の構造安定性評価のための各種計測・モニタリングシステムの構築について検討した.以下に各項目の研究実績の概要を述べる.(1)中央塔基壇全体における比抵抗探査を実施し,基壇内部のラテライトブロックの分布を含む地盤構造を明らかにした.(2)精密写真測量に加え,拡張現実(AR)技術を用いた石積のクラック・目地開きの計測技術の開発を行い,3次元計測の精度検証を実施した.(3)版築および原地盤より採取した土試料に対し各種土質試験を実施し,弾塑性構成モデルに必要なパラメータの同定を行った.(4)新たに開発した応力-浸透連成NMM-DDAにより雨水浸透に伴う石積の安定性評価を実施した.(5)中央塔基壇内部に存在する弱部に対する地盤補強の方法について検討しその効果を数値シミュレーションにより検証した.(6)塔体・基壇内部に設置した各種計測機器を統合し,遠隔で監視できるシステムを構築した.本研究では,バイヨン寺院中央塔の安定化と修復・保存にむけて,以下に挙げる項目について検討を行った.すなわち,1地盤工学的調査,物理探査による基壇内部の地盤構造の把握および解析モデルの高精度化,2塔体・基壇の変状の現状把握,変状メカニズムの解明および変状要因の特定のための各種計測,3基壇内部の地盤に対する土質試験および地盤構成モデルの高精度化,4地盤解析技術を用いた基壇内部の地盤の応力ー浸透連成解析および基壇と塔体の連成挙動の把握,5塔体・基壇の構造安定化のための修復方法・対策工の設計およびその効果の検証,6対策工実施後の構造安定性評価のための各種計測・モニタリングシステムの構築である.基壇における物理探査,各種計測(土壌水分,亀裂進展・目地開き)および塔体の動態計測を実施し,概ね塔体および基壇の変状に関する現状が把握できたといえる.引き続き計測・モニタリングを実施し,変状を注視する必要がある.
超高圧・極低温での比熱測定法の開発

「超高圧・極低温での比熱測定法の開発」というテーマで研究を行ってきた。この2年間の成果を記述する。(1)クランプセルを希釈冷凍機と組み合わせ、T≧100mK, P≦1.5GPaからの極低温圧力下比熱測定法を開発した。今回開発した方法は断熱ヒートスイッチ法でないため、一般的な希釈冷凍機にも簡単に取り付け可能であり非常に汎用性がある。また超伝導磁石にも簡単に組み合わせることができ、多重極限環境下の比熱測定が可能である。これを用いて、希土類磁性体、有機磁性体、低次元磁性体など多様な物質における圧力下比熱測定を行ってきた。(2)希釈冷凍機温度領域でも使用可能な小型DAC(ダイアモンドアンビルセル)を開発した。これは比熱測定用DACへの応用だけでなく、試料と温度計間に温度差を作らない状態で極低温度域からの測定が可能となるため、帯磁率測定に応用することで有機強磁性体、磁性超伝導体などの加圧下帯磁率測定を行った。またこの技術を応用して市販のSQUID磁束計と組み合わせたミニチュアDACも開発した。(3)DACを用いた超高圧比熱測定については現在開発中である。測定には交流を用いるのだが、この測定法のポイントは試料と温度計の間の熱緩和時間τt帆が熱浴と試料との緩和時間τbより短いことである(τt<τb)。この条件を満足するには試料と温度計の熱接触を良好にする必要があり、これを克服するため試料空間内に取り付け可能な微少温度計の開発を行っている。またDAC実験用低温クライオスタットも製作した。一部の成果については昨年度・本年度の研究発表欄に記載している。ダイヤモンドアンビルセル(DAC)の普及によって比較的簡単に超高圧が実現できるようになってきた。超高圧発生にDACを用い、交流法比熱測定と組み合わせることにより超高圧下における比熱測定の開発することを目的に研究を進めている。本年度は低温実験用クライオスタットの整備、比熱測定に用いるための小型DACの設計・開発、液体ヘリウム温度における試料空間と温度計の熱平衡条件の模索などを中心に行った。その結果として、DACを用いた加圧下帯磁率測定については試料と温度計間に温度差を作らない状態で希釈冷凍機温度からの測定が可能となり有機強磁性体の加圧効果の研究などを行った。また、従来のクランプセルを用いた加圧下比熱測定についてもDACを用いた比熱の校正を行う上で非常に重要である。これについては最低温度T150mK、最高圧力P1.5GPa程度からの実験が可能になった。これを用いて希土類磁性体や有機磁性体の比熱を測定した。これらの実績は別表に記述している。またDACを用いた比熱測定についても予備実験を行い以下の条件で設計していくことにした。測定は交流法を用いる。この方法は微小量の試料の比熱測定等に幅広く応用されている。この測定法のポイントは試料と温度計の間の熱緩和時間τtが熱浴と試料との緩和時間τbより短いことである(τt<τb)。この条件を満足するよう小型のセルノックス温度計、マンガニン線をヒーターとして用い、それらを試料のすぐ近傍ガスケット部に取り付ける。また圧力媒体は低温でも試料と温度計間の熱伝導を良好な固体ヘリウム4を用いることで、試料と温度計間の熱接触を確保する。以上の方法で開発を進めている。
線虫の初期発生段階における遺伝子調節ネットワークの予測とシミュレーション

線虫C. elegansの最初の40分までの初期胚を対象に,ゲノムワイドな遺伝子発現の時系列データを10分間隔でDNAマイクロアレイを用いて計測した.そのデータを用いて,超高速シミュレータStarpackを基盤とする予測システムによって,初期胚における遺伝子調節ネットワークを予測した.線虫C. elegansの最初の40分までの初期胚を対象に,ゲノムワイドな遺伝子発現の時系列データを10分間隔でDNAマイクロアレイを用いて計測した.そのデータを用いて,超高速シミュレータStarpackを基盤とする予測システムによって,初期胚における遺伝子調節ネットワークを予測した.線虫のDNAマイクロアレイデータ実験について,線虫の同調精度を高める実験方法を確立し,10分間隔のゲノムワイドな遺伝子発現データの実験を2セット実施した.線虫C.elegansの初期胚発生について,このような短い時間間隔の発現データは見当らず,本研究によって計測された高精度なデータは,より詳細な遺伝子調節ネットワークの推測や,遺伝子間の相互作用関係の理解を探るために重要である.このマイクロアレイデータを用いて,遺伝子調節ネットワークのシミュレーションを行うために,線虫の遺伝子群で細胞分裂に関わると考えられる遺伝子群を文献およびデータベースから抽出した.これらの遺伝子群のデータベースを構築するために,遺伝子と調節関係の両側面から捉えると同時に可視化が可能な基本的なデータ構造を設計した.さらに,この構造は,本研究で用いる遺伝子ネットワークシミュレータのアーキテクチャに適しており,表現とシミュレーションが一体化されたモデルであるため,静的および動的な特徴が同時に表現できる利点を持つ.このモデルを用いて細胞分裂に関わる遺伝子群の既知の調節関係を表現し,遺伝子調節ネットワークのシミュレーション実験を行った.その結果,モデルの有効性を確認すると同時に,遺伝子間のより詳細な調節関係の表現が必要なことが判明したため,表現モデルの拡張を行った.また,遺伝子調節ネットワークの予測に重要であるシミュレーション速度についても確認を行った.線虫のDNAマイクロアレイデータ実験について,線虫の同調精度を高める実験方法を確立し,これまでの実験に加え,統計的な精度を増すために,10分間隔のゲノムワイドな遺伝子発現データの実験を2セット実施した.また,マイクロアレイデータの計測手法がより感度の高い方法となったため,これまでの計測手法との比較のための実験を行った.線虫C.elegansの初期胚発生について,このような短い時間間隔の発現データは見当らず,本研究によって計測された高精度なデータは,より詳細な遺伝子調節ネットワークの推測や,遺伝子間の相互作用関係の理解を探るために重要である.このマイクロアレイデータを用いて,遺伝子調節ネットワークのシミュレーションを行い,遺伝子調節関係を予測するが,予測ネットワークの候補数を絞るために,ネットワーク構造の尤もらしさを計算する方法を提案した.この尺度によって,必要とする精度に依存するが,遺伝子調節ネットワーク候補数を10%程度に絞ることが可能である.この尺度は,ネットワークの動的な特性を計測し,ネットワークに注入された刺激が時間とともに伝搬する様子を定量化する.一方,本研究のデータベースとシミュレーションの両者で用いる遺伝子調節関係の表現モデルを改良し,これまでは表現が困難だった遺伝子調節関係の表現に対応した.このモデルは,本研究で用いる遺伝子ネットワークシミュレータのアーキテクチャに適しており,表現とシミュレーションが一体化されたモデルであるため,静的および動的な特徴が同時に表現できる利点を持つ.線虫のDNAマイクロアレイデータ実験について,これまでに実施した2種類の実験手法によるデータを統合して解析可能かを調べるために分析した.これは,マイクロアレイの製造会社が計測の実験手法を変更したためである.この解析は,これまでに蓄積した遺伝子発現データを,今後の研究で得られるマイクロアレイデータと比較する際に重要である.特に,本研究で用いる手法では遺伝子発現量に基づいて調節関係を予測するため,その詳細は重要である.発現量の計測値の変動範囲を遺伝子毎に計算し,分類した.この結果は,異なる実験条件で得られたマイクロアレイデータの統合的な解析に応用できる.これまでに確立した線虫の同調精度を高める実験方法で得たマイクロアレイデータを用いて,遺伝子調節ネットワークのシミュレーションを継続して行い,遺伝子調節関係を予測した.その際に必要な予測ネットワークの候補数を絞る過程では,ネットワーク構造の尤もらしさを計算する方法を用いる.この方法を改良し,ネットワークの大局的な特徴と,局所的な特徴を併用して扱い,精度を向上させた.大局的な特徴は,これまでの信号伝搬パターンを用いる.局所的な特徴は,ノード間の結合密度に基づいて抽出するクラスタ毎に,信号伝搬パターンを用いる.さらに,これらの処理のアルゴリズムを改良し,計算速度を向上させた.本研究のデータベースとシミュレーションの記述は,同じ遺伝子調節関係の表現モデルを用いている.表現とシミュレーションが一体化されたモデルであるため,静的および動的な特徴が同時に表現できる利点を持つ.この表現モデルは,従来とは異なるモデルである.このモデルが既存のデータベースシステム上で動作するように,基本的な記述の一部を移植した.