hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
園芸療法介入による心身機能の改善および心的外傷後ストレス低減の効果の実証

本研究の目的は、東日本大震災で甚大な被害を受けた被災地域住民を対象とした、園芸療法を用いた生活介入により、心身機能の改善や心的外傷後ストレス障害(PTSD)低減の効果を実証する事であった。園芸療法を用いた生活介入では、被災沿岸地域に在住の成人女性54名(介入研究A)と高齢女性39名(介入研究B)を対象とした2つの介入実験を行った。その結果、成人女性の介入研究では、介入群において左前帯状皮質膝下野、左上前頭回の灰白質量の増加、CAPS得点、PANAS PA得点、PTGI-J得点が有意に改善した。また、ストレスマーカーも介入後に有意に低下した。高齢女性対象の場合も介入群では同様の改善が認められた。本研究の目的は、東日本大震災で甚大な被害を受けた被災地域住民を研究対象とした、園芸療法を用いた生活介入(園芸介入)により心身機能の改善や心的外傷後ストレス(PTSD)低減の効果を実証することであった。園芸療法は日本では主に高齢者や障害者を対象に病院や施設で広く取り組まれており、植物に触れることによる心理的効果は示唆されているが、医学的な効果についてはまだ明確になっていない部分が多く存在する。そこで、(1)園芸療法を用いた生活介入による脳や心身機能への効果について、臨床心理学研究・MRI研究・免疫研究から解明し、最終的には、臨床心理学および神経科学を融合したアプローチから、(2)被害を受けた地域コミュニティ改善に向けた園芸活動を活かした被災地域の効果的なコミュニティ支援方法の提案を目指した。園芸療法を用いた生活介入では、被災地在住の成人女性54名(介入研究A)と高齢者女性39名(介入研究B)を対象とした2つの介入実験による園芸療法の実証研究を行った。その結果、成人女性の介入研究では、介入群において左前帯状皮質膝下野(-10, 22, -5)、左上前頭回(BA8) (-13, 16, 66)の灰白質量の増加が確認され、心理指標では対照群と比べ、介入群においてCAPS得点、PANAS PA得点、PTGI-J得点の3指標の変化量が有意に改善した。また、ストレスマーカー(唾液中コルチゾール、アミラーゼ)も介入後に有意に低下した。高齢女性では、介入群においてうつ症状や健康、QOLの改善、PTG(外傷後成長)の向上、および、ストレスホルモン(唾液中コルチゾール)の改善が認められた。この結果を元に、被災地域のコミュニティ再生の手段として園芸療法による生活介入を、宮城県沿岸部の被災地域である気仙沼市、石巻市、岩沼市、亘理町の社会教育施設(公民館)を核として実施した。本研究の目的は、生活介入前後でストレス指標にどのような変化があるのかを脳形態、心理指標、および唾液中コルチゾール濃度値に用いて、園芸療法の効果を学術的に実証することだった。24年度は、宮城県沿岸部在住の軽度PTSD症状を持つ60歳から75歳までの高齢女性39名(年齢:66.15±4.52歳; CAPS得点(生涯診断):38.46±19.40点; CAPS得点(現在症):23.21±5.51点)を対象とした園芸療法生活介入を実施した。インフォームド・コンセントによる参加同意を得た後、実験参加者を無作為に園芸介入群(20名)と対照群(19名)に割付し、2か月間の生活介入を実施した。その結果、園芸介入群において、CAPS得点(現在症)は介入前:23.50±6.03点→介入後:6.60±5.25点と有意に低下し(p<0.01)、対照群(介入後:11.24±8.80)と有意差があった(p<0.05)。また、園芸介入群において、うつ指標であるGDS、精神健康状態を評価するGHQ、生活の質を評価するQOL等において介入後に有意な改善が見られ、かつ対照群とも有意差があった(GDSとGHQはp<0.05。QOLは心理的領域、環境領域においてp<0.01、社会的関係においてp<0.05)。さらに、唾液中コルチゾール濃度値も介入前:2.29±2.45→介入後:1.52±1.63と有意に低下し(p<0.05)、対照群(介入後:2.95±2.19)と有意差があった(p<0.05)。これらの心理指標と唾液中コルチゾール濃度の結果から、軽度PTSD症状を持つ高齢女性に対する園芸療法は効果があることが実証された。当該年度の研究の進捗状況は、脳画像データの解析が途中段階であるが、その他の結果は解析が終了しており、現在、これらのデータを元に欧米雑誌への論文投稿に向けて執筆を進めている。

本年度は、研究計画に則って、地域コミュニティの再構築支援としての園芸介入を実施し、園芸活動を活かした被災地域の効果的なコミュニティ支援方法の提案を目指す。現在、実施に向けて準備を行っている段階である。昨年度の繰越分とを合わせて、本年度の研究参加者に対する謝金、研究で使用する消耗品の購入に充てる。
T2K実験によるニュートリノ混合パラメータの測定

T2K実験は、世界をリードする長基線ニュートリノ振動実験である。茨城県東海村にあるJ-PARC加速器において生成されたミューオンニュートリノ(ν_μ)を、295km離れた岐阜県飛騨市にある50ktonの水チェレンコフ検出器、スーパーカミオカンデ(SK)で観測する。T2K実験の主な目標は、SKにおいて電子ニュートリノ(ν_c)出現事象を観測してν_μ□ν_e振動を発見し、θ_<13>の値を確定することと、ミューオンニュートリノの消失を観測してθ_<23>を数%の精度で測定することである。T2K実験は2013年5月までに、ν_μ□ν_e振動からの電子ニュートリノ出現事象候補を28事象捕え(うちバックグラウンド予想値は4.92事象)、7σ以上の有意性でν_μ□ν_e振動を観測することに成功した。さらに、世界で初めてニュートリノの物質反物質の非対称性を表すCP位相に90%の信頼度で制限を与えることができた。一方、ミューオンニュートリノのニュートリノ振動による消失を、世界最高レベルの精度で観測し、それによりθ_<23>については世界一の精度で許容領域を得た。私は、上記結果を受けて、将来T2K実験の要求した実験期間に達成できる物理感度の見積もりを行い、さらなるデータ取得により、T2K実験のみでもCP位相についてより強い示唆を得ることができると分かった。これは、今後のT2Kの方向性を決める上で重要な結果である。さらに、将来計画であるハイパーカミオカンデ実験において、T2K実験での経験をもとに、より現実的な物理感度の見積もりを行っており、計画の実現を目指している。(抄録なし)本研究の目的は、東海-神岡間長基線ニュートリノ振動実験(T2K実験)によって、ニュートリノ振動を高統計、かつ高精度に観測し、全ニュートリノ振動パラメータの測定を行うことである。T2K実験は、3月までのデータ解析の結果、νμ→νe振動からのνe出現事象候補を世界で初めて6事象観測し、θ13≠0の兆候を捕えた(θ13=0である確率は0.7%)。この結果を出すにために、私は、東海村における前置検出器の運転責任者を務め、T2K実験のデータ取得が安定して行われることを実現した。一方で、将来の精密測定のために、系統誤差を抑えることが必須である。私はそのために、荷電π中間子の反応断面積測定を行った。T2K実験の信号は、ν,n→1,pで表せられる荷電カレント準弾性散乱である。この反応のバックグラウンとなるのが、終状態に荷電π中間子が生成される、ν,p→1,p,πという荷電カレント1π生成反応である。この反応で、終状態のπ中間子が吸収されて検出されないと信号と見間違えてしまう。この吸収確率は、ニュートリノエネルギーがΔ共鳴のエネルギー領域にあるために、比較的高く、吸収確率の不定性が大きければ、信号発見の不定性も大きくなってしまう。実際に、過去の実験の不定性は30%と大きいために、信号発見の不定性の最も大きな要因の一つとなっている。そこで、私はカナダTRIUMF研究所のπビームを使用して、新しい実験を行った。2011年8月のデータ取得のために、新しい検出器の設計、作成をおこない、無事にデータ取得を終えることができた。現在は取得されたデータ解析を行っており、24年度前半に結果をまとめて発表する予定である。本研究の目的は、東海一神岡間長基線ニュートリノ振動実験(T2K実験)によって、ニュートリノ振動を高統計、かつ高精度に観測し、全ニュートリノ振動パラメータの測定を行うことである。T2K実験は、2012年6月までのデータ解析の結果、νμ→νe振動からのνe出現事象候補を11事象観測し、2011年に世界で初めて観測したθ13≠0の兆候の証拠を示すことができた。また、ソμ→ソμ振動によるソμ消失現象については、世界で最も精度のよい結果が得られた。T2K実験の信号は、ν,n→l,pで表せられる荷電カレント準弾性散乱である。この反応のバックグラウンとなるのが、終状態に荷電π中間子が生成される、ν,p→l,p,πという荷電カレント1π生成反応である。この吸収確率は、ニュートリノエネルギーが△共鳴のエネルギー領域にあるために、比較的高く、吸収確率の不定性が大きければ、信号発見の不定性も大きくなってしまう。そのために、新しい検出器の設計、作成をおこない、無事にデータ取得を終えることができた。データ解析の結果、過去の実験と矛盾しない断面積の値を得ることができ、不定性は半分以上に抑えることに成功した。

T2K実験は、世界をリードする長基線ニュートリノ振動実験である。茨城県東海村にあるJ-PARC加速器において生成されたミューオンニュートリノ(ν_μ)を、295km離れた岐阜県飛騨市にある50ktonの水チェレンコフ検出器、スーパーカミオカンデ(SK)で観測する。T2K実験の主な目標は、SKにおいて電子ニュートリノ(ν_c)出現事象を観測してν_μ□ν_e振動を発見し、θ_<13>の値を確定することと、ミューオンニュートリノの消失を観測してθ_<23>を数%の精度で測定することである。T2K実験は2013年5月までに、ν_μ□ν_e振動からの電子ニュートリノ出現事象候補を28事象捕え(うちバックグラウンド予想値は4.92事象)、7σ以上の有意性でν_μ□ν_e振動を観測することに成功した。さらに、世界で初めてニュートリノの物質反物質の非対称性を表すCP位相に90%の信頼度で制限を与えることができた。一方、ミューオンニュートリノのニュートリノ振動による消失を、世界最高レベルの精度で観測し、それによりθ_<23>については世界一の精度で許容領域を得た。私は、上記結果を受けて、将来T2K実験の要求した実験期間に達成できる物理感度の見積もりを行い、さらなるデータ取得により、T2K実験のみでもCP位相についてより強い示唆を得ることができると分かった。これは、今後のT2Kの方向性を決める上で重要な結果である。さらに、将来計画であるハイパーカミオカンデ実験において、T2K実験での経験をもとに、より現実的な物理感度の見積もりを行っており、計画の実現を目指している。T2K実験は、νμ→νe振動の兆候を観測したことで、世界初の発見まであと一歩というところまできている。この兆候を捕えたデータ取得期間に、私は前置検出器の運転責任者を務め、実験を問題なく進行させること成功した。また荷電π中間子の反応断面積測定の新実験は、検出器開発、設計、製作、データ取得を予定通りに終えることができた。よって、計画通りに順調に進展している。このデータ取得期間に、私は前置検出器の運転責任者を務め、実験を問題なく進行させること成功した。また荷電π中間子の反応断面積測定の新実験は、検出器開発、設計、製作、データ取得を予定通りに終えることができ、これまでで最も精度の良い結果を得ることができた。よって、おおむね計画通りに順調に進展している。今年度は、昨年度に取得した荷電π中間子反応断面積測定データの解析を行う。夏の国際会議で発表できるようにそれらの結果を早々にまとめる。その後、得られた結果をT2K実験のデータ解析に反映させ、新しく取得されたデータと新しく見積もりなおした系統誤差を用いて振動解析を行い、昨年度に捕えた"兆候"から"発見"そして"精密測定"へと着実に進展させていく。今年度は、荷電π中間子反応断面積測定データの解析結果を論文にまとめて投稿する。その後、得られた結果をT2K実験のデータ解析に反映させ、新しく取得されたデータと新しく見積もりなおした系統誤差を用いて振動解析を行い、全振動パラメータの"精密測定"へと着実に進展させていく。(抄録なし)
大規模な現実世界の知的撮影による4次元映像空間の生成と配信

コンサートや演劇などの大規模な空間で行われるダイナミックなイベントを対象とし、1)イベントを的確に記録した多視点の映像を獲得するために多数のカメラを駆使して知的撮影を行う方法、2)多視点映像を加工して視点の3次元位置プラス時間軸の4次元の自由度を持つ映像空間を生成する方法、3)利用者の要求に応じて映像空間を編集し自由視点映像として配信する方法、の研究を行った。大規模空間における自由視点映像生成では、広大な範囲を移動する観察者に対して適切な見え方を再現・提示する必要がある。十分に高精細な3次元形状モデルが生成出来れば、これに対応することは可能であるが、大規模空間中に存在する対象物体全てを記述するためには、膨大な計算コストとデータ量が必要となり、実時間処理は現実的に困難となる。一方、処理速度向上のために3次元形状モデルの解像度を極端に低下させることは、生成映像の画質劣化の原因となる。本研究では、自由視点映像を生成するために必要な3次元形状データを、断面の集合によって効率的に表現する手法を提案し、生成画質と計算コスト・データ量の問題の解決を図った。これによって、表現力の高い自由視点映像提示が可能となった。さらに、多視点映像の撮影からネットワークを介した自由視点映像の配信・提示までをリアルタイムで行うことが出来るシステムを開発した。ここでは、対象物体を1枚の平面とそのテクスチャ情報で簡単化するため、自由視点映像の生成に必要な計算コストを著しく低く抑えることが可能となった。また、物体の記述に必要なデータ量が少ないという特性があるため、ネットワークを介した自由視点映像の配信が容易である。多視点映像の撮影、自由視点映像データの構築、ネットワークによる配信、ユーザが自由に選んだ視点の映像の生成・提示までを、ライブで実行可能である。実際にサッカースタジアムでの撮影実験、商用ブロードバンド回線による配信実験を行い、有効性を確認した。現時点においても実際に大規模空間を対象として自由視点映像の研究を進めているのは、世界的にみても我々のグループだけであり、他の追従を許さない独創的な研究実績であるといえる。コンサートや演劇などの大規模な空間で行われるダイナミックなイベントを対象とし、1)イベントを的確に記録した多視点の映像を獲得するために多数のカメラを駆使して知的撮影を行う方法、2)多視点映像を加工して視点の3次元位置プラス時間軸の4次元の自由度を持つ映像空間を生成する方法、3)利用者の要求に応じて映像空間を編集し自由視点映像として配信する方法、を明らかにする。以下の3つの研究項目について並行して研究を開始した。(1)イベントを的確に記録した多視点の映像を獲得するために多数のカメラを駆使して知的撮影を行う方法。(2)多視点映像を加工して視点の3次元位置プラス時間軸の4次元の自由度を持つ映像空間を生成する方法。(3)利用者の要求に応じて映像空間を編集し自由視点映像として配信する方法。14年度は、研究項目(1)に重点を置き、以下の2つの小項目の研究を進めた。(a)大規模空間をカバーするための撮影技術。(b)重要なイベントにシステム資源を重点配分するための選択技術。

コンサートや演劇などの大規模な空間で行われるダイナミックなイベントを対象とし、1)イベントを的確に記録し多視点の映像を獲得するために多数のカメラを駆使して知的撮影を行う方法、2)多視点映像を加工して視点の3次元位置プラス時間軸の4次元の自由度を持つ映像空間を生成する方法、3)利用者の要求に応じて映像空間を編集し自由視点映像として配信する方法、を明らかにする。以下の3つの研究項目について並行して研究を進めた。(1)イベントを的確に記録した映像を獲得するために多数のカメラを駆使して知的撮影を行う方法。(2)多視点映像を加工して視点について4次元の自由度を持つ映像空間を生成する方法。(3)利用者の要求に応じて映像空間を編集し自由視点映像として配信する方法。15年度は、研究項目(1)と(2)に重点を置き、以下の3つの小項目の研究を進めた。(a)重要なイベントにシステム資源を重点配分するための選択技術重要なプレーをしている選手や詳しく見せなくてはならない部分は高解像度で撮影し、変化の少ない部分、興味の対象になりにくい部分は低解像度で済ませる手法。(b)アピアランス指向方式による高画質の映像生成対象物体を可動カメラによってズームアップして撮影した映像情報を用いて、生成映像の画質を向上させる方法。(c)広視野の自由視点映像生成撮影範囲の異なる複数の映像ソース間の画質を整合させて融合することにより、大規模空間の臨場感を再現するのに必要な広視野の映像生成を行う方法。コンサートや演劇などの大規模な空間で行われるダイナミックなイベントを対象とし,1)イベントを的碓に記録した多視点の映像を獲得するために多数のカメラを駆使して知的撮影を行う方法,2)多視点映像を加工して視点の3次元位置プラス時間軸の4次元の自由度を持つ映像空間を生成する方法,3)利用者の要求に応じて映像空調を編集し自由視点映像として配信する方法,の研究を行った。本研究は,既存の映像メディアが頻繁に撮影対象とする,スポーツ,コンサート,演劇など,比較的大規模な空間で行われるイベントについて,視点の選択権を利用者に許す映像メディアの実現の可能性を実証した点に特色がある。実験室などの23m四方の空間を対象とする場合と異なり,数十100m以上の空間では,多視点映像の撮影・蓄積,自由視点映像の生成などにおいて全く新しい発想の技術開発が必要となる。我々のグループでは,数年前から現実の大規模空間を対象とした多視点映像撮影と自由視点映像生成の研究に取り組んでおり,広大な空間における多視点映像の撮影システム,カメラのキャリブレーション手法,大規模空間を前提とした自由視点映像生成手法など,多くの技術的な蓄積を得てきた。本研究では,これまでの技術的蓄積をベースに,1)大規模空間中で注目すべき事象に適切に撮影資源を配分する知的撮影手法,2)前景と背景のように特性の異なる被写体に応じて適切な撮影装置を配置して獲得した不均一な映像データを4次元映像空間として構成する手法,3)大規模空間の中で大きく移動する利用者の視点に追従して効率的に自由視点映像の生成と通信を行う手法,など,大規模空間を対象とした場合に初めて顕在化する重要な問題を取り上げて,その解決法を示した。現時点においても実際に大規模空間を対象として自由視点映像の研究を進めているのは,世界的にみても我々のグループだけであり,他の追従を許さない独創的な研究実績であるといえる。
高精度フォトニック結晶のシミュレーションと設計

<はじめに>:フォトニック結晶構造中を光が伝播するとき、ある特定の波長領域の光の伝播が禁じられるフォトンニック・バンドギャップ(PBG)が形成されることがある。フォトニック結晶から、誘導体や空孔の一部を選択的に取り除いたり、そのサイズを変えることで、フォトニック結晶に"欠陥"を導入してPBG中でも光が伝播したり、あるいは光が欠陥に局在したりする興味深い機能が実現できることが、最近分かってきた。更には、線形光分散がない媒質に周期的構造を導入すると、非線形光分散が生じることも分かった。これらの現象を利用して、サブミクロン・サイズ要素の作成を目指した研究開発をおこなっている。特に光集積回路、光メモリ、光スイッチ、パルス圧縮デバイスの開発を目指している。可視光や近赤外域のフォトニック結晶作製技術は既に存在しているが多大な費用を要するので実物作製以前に、その特性を予測することが重要になる。その予測には、Maxwell方程式を解く必要がある。無限に大きい完全結晶には解析的な手法があるが、これらは一般に使いにくく、任意の構造は取り扱えないので、数値的な手法が重要になる。時間領域差分近似(FDTD)法はMaxwell方程式を解くのに適切なアルゴリズムだが、既存のFDTDの精度は不十分であった。我々は新しい高精度FDTDを開発し、既存のFDTDの精度より10,000倍程度の向上を実現した。<成果>:高精度アルゴリズムを応用して、フォトニック結晶の特性を実際に計算にするには、よい計算モデルを作って、数値グリッド上にフォトニック結晶を表現する必要がある。有限な計算空間が無限に近い計算空間を擬似するためには、計算空間の境に吸収境界条件が必要となる。光がフォトニック結晶を出て、計算空間の境に到達すると、反射なしで、光が消える。多くの吸収境界条件が開発されているが、一般的によい吸収境界条件ほどより大きな計算量が必要になる。我々がは、新しく低コストで性能が高い吸収境界条件を開発した。本年度までに(1)計算モデルを完成(2)新しい低コスト、高精度二次吸収境界条件を開発(3)低コスト、高精度三次吸収境界条件を実験的に開発(4)実験的パルス圧縮デバイスのデザイン(5)アルゴリズム開発を完成して二次元の数値シミュレーションを完了(6)本格的三次元プログラムによる計算を完了した。新たに本研究を進展させて、様々なデバイスの設計を行おこなっており、マイナス屈折率を利用した高解像度デバイスや光学的生物構造の研究を行っている。<はじめに>フォトニック結晶とは、光の波長程度のスケールで屈折率が周期的にかわる構造である。たとえば誘電媒質中に空孔を格子状に並べた構造がこれにあたる。空孔の一部を選択的にとり除くと極微な光集積回路を作ることができる。光を導くことだけではなく、PCを使って光の特質を操ることもできる新技術である。このような光集積回路は、電子回路に比較して少なめに見積もっても2桁以上の高速で情報を処理したり、伝達したりできるようになると期待されている。

しかし、可視や近赤外域のフォトニック結晶を作成するのは、技術的にも難しく多大な費用もかかるので実際に作成する前にその特性を予測する事が重要となる。無限に大きな完全結晶には解析的な手法があるが、これらは一般に使いにくく、また任意の構造をした結晶は取り扱えないので、数値的な解法で優れたものが必要になる。時間領域差分近似(FDTD)法はこのような光伝播の問題を解くのに適した方法であり、我々はこれを利用してシミュレーションを実施した。<最近の成果>1.パルス圧縮デバイス。二次元計算ではフォトニック結晶の導波管は光パルスを圧縮できることをみつけた。光パルス圧縮デバイスが実現すると、光通信と情報処理の分野では画期的な貢献となる可能性をひめている。2.ナノメトル・サイズ光共振器。完全フォトニック結晶の中に一個の欠陥を存在させるとナノメトル・サイズ光共振器を作成できることが分かった。このような光共振器をつかって光データを保存できるデバイスが期待される。3.光スウィッチ(switch)。フォトニック結晶の回路で光が通る道は屈折率によって変わる。高精度数値シミュレーションの結果では、屈折率を変えるとピコ秒の単位で光の通る道を切り替えられることを発見した。現在、特許の申請を検討中である。<今後の方針>以上の研究をもとに事実的デバイスを作ることが可能かを調べる。<はじめに>:フォトニック結晶(Photonic Crystal)とは、光の波長程度のスケール屈折率が周期的に変わる人工構造である。たとえば誘電媒質中に空孔を格子状に並べた構造がこれにあたる。このような構造中を光が伝播するとき、ある特定の波長領域の光の伝播が禁じられるフォトンニック・バンドギャップ(photonic band gap = PBG)が形成されることがある。フォトニック結晶から、誘導体や空孔の一部を選択的に取り除いたり、そのサイズを変えることで、フォトニック結晶に"欠陥"を導入してPBG中でも光が伝播したり、あるいは光が欠陥に局在したりする興味深い機能が実現できることが、最近分かってきた。更には、線形光分散がない媒質に周期的構造を導入すると、非線形光分散が生じることも最近分かってきた。これらの現象を利用して、サブミクロン・サイズ要素の作成を目指した研究・開発をおこなっている。特に光集積回廊、光メモリ、光スイッチ、パルス圧縮デバイスの開発を目指している。可視光や近赤外域のフォトニック結晶を作製する技術は既に存在しているが多大な費用をかかえるので実物を作製する前に、その特性を予測することが重要になる。その予測ためには、Maxwell方程式を解く必要がある。無限に大きい完全結晶には解析的な手法があるが、これらは一般に使いにくく、また任意の構造は取り扱えないので、数値的な手法が重要になる。時間領域差分近似(FDTD)法はMaxwell方程式を解くのに適切なアルゴリズムだが、これまでよく使われているFDTDの精度は不十分であった。
高速ビデオ画像処理システムを用いた非線形自由表面流れ現象に関する研究

課題名に示される非線形自由表面流れ現象として、水平外乱を受ける液体貯糟の有限振幅液面動揺について理論と実験の両面から検討を行なった。理論解析では貯槽内流体について有限振幅動揺まで扱う場合の解析手法の確立を目的として、1)変分原理による方法、2)境界積分法による方法、の二つについて提案し、現象面からは、1)スロッシング現象、および、2)スワーリング現象、の両者を扱い、理論の妥当性と精度の検討を行なうために振動台実験を行なった。実験では新規に導入した高速度ビデオ撮影装置および画像処理装置によって構成される画像計測システムを製作し、グリッド投影法の利用により、実時刻対応の2次元計測手法の開発に成功している。供試体としては円筒形および球形のアクリル模型を製作し、理論解析結果との対応を吟味した。以上により得られた知見のうち主なものを列挙すれば次のようである。〈液面動揺について:1)貯槽内流体は供振点付近の振動数を持つ外乱に応答して容易に有限振幅スロッシング現象を呈し、その結果貯槽側壁には周方向展開次数n=0やn=2等の非線形的な動液圧が作用する、2)その応答は線形応答諸量と比べて同一のオーダーとなり、設計的な観点からも見逃すことのできないものとなり得る、3)貯槽模型を用いた振動台実験に頻繁に見られる応答波面の回転現象(スワーリング)は、自由表面境界条件の非線形性に由来するものである。〉〈デジタル画像処理システムについて:1)グリッドを投影して得られる変形した液面を高速ビデオカメラで撮影した画像は、後の画像処理段階での二値化などの処理に充分用いることのできる鮮明なもので、その解像度については撮影角度などの調節に工夫を施せば、通常の512×512の画素解像度で充分である、2)グリッド投影法により得られる写真から、デイジタイザを用いて採取された格子点座標データは、液面形状解析時に三次元データの復元に極めて有効である。〉課題名に示される非線形自由表面流れ現象として、水平外乱を受ける液体貯糟の有限振幅液面動揺について理論と実験の両面から検討を行なった。〉課題名に示される非線形自由表面流れ現象として,ここでは地震力による水平外乱を受ける液体貯槽の有限振幅液面動揺現象と,波浪による外乱を受ける海洋構造物の長周期漂流運動の2つを扱っている.これらのうち前者は流体が構造物の内部に,後者においては外部にあることから,それぞれ相互作用問題の観点から,内部問題,外部問題として区分される.本年度はこれらに関して主に理論解析を行い,画像処理システムを用いた実験システムの開発については,画像処理用ソフトの拡充と細部の調整を行った.理論解析結果から,計測実験において重点的に行う必要のある実験諸元の領域(振動数,外乱強度,測定箇所など)も明かとなっているが,これまでに得られた知見のうち主なものを列挙すれば次のようである.〈液体貯槽について1)貯槽模型を用いた振動台実験に頻繁に見られる応答波面の回転現象(スワーリング)は,自由表面境界条件の非線形性に由来するものであることを簡潔に説明できる.2)貯槽模型内容液面にアルミ微粉を散布することにより得られるグリッド画像は,デジタル画像処理が十分可能な鮮明度を保持している.〉〈長周期漂流運動について, 1)二次ボテンシャル理論に基くハイブリッド型有限要素法を用いれば,各種浮体の二次伝達関数を効率よく求めることができる.2)二次元問題として得られる伝達関数は三次元問題を解いて得られる結果を良く近似する.〉〈デジタル画像処理システムについて:

1)グリッド投影法により得られる写真から,デイジタイザを用いて採取された格子点座標データは,液面形状解析に極めて有効である.2)グリッドを投影して得られる変形した液面を高速ビデオカメラで撮影した画像は,後の画像処理段階での二値化などの処理に充分用いることのできる鮮明なものである.次年度はこれらの成果をふまえた計測実験を行う予定である.課題名に示される非線形自由表面流れ現象として、ここでは地震力による水平外乱を受ける液体貯槽の有限振幅液面動揺を扱っている。これらは流体が構造物の内部にあることから、相互作用問題の観点からは内部問題として区分されるものである。本年度は本研究課題最終年度であり、理論解析と振動実験の両面から表記の問題の検討を行なった。特に本年度の重点項目として、軸対称回転形の一般的な形状を持つ貯槽に対する理論解析手法の開発研究を行い、画像処理システムを用いた実験システムの開発についても、画像処理用ソフトの拡充と細部の微調整を行った。理論的研究で今回力点を置いた軸対称形状を持つ貯槽に対する解析手法については、おもに球形貯槽を解析するための手法確立の要請に答えたもので、境界積分法に基づく簡明な定式化に成功している。振動台実験による計測実験において力学的諸元の挙動(振動数、外乱強度、動液圧など)も明らかとなっているが、これらにより得られた知見のうち主なものを列挙すれば次のようである。〈液体貯槽について1)貯槽模型を用いた振動台実験に頻繁に見られる応答波面の回転現象(スワーリング)は、自由表面境界条件の非線形性に由来するものであることを簡潔に説明できる。2)貯槽模型内容液面にアルミ微粉を散布することにより得られるグリッド画像は、デジタル画像処理が十分可能な鮮明度を保持している。〉〈デジタル画像処理システムについて1)グリッド投影法により得られる写真から、デイジタイザを用いて採取された格子点座標データは、液面形状解析特に三次元データの復元に極めて有効である。2)グリッドを投影して得られる変形した液面を高速ビデオカメラで撮影した画像は、後の画像処理段階での二値化などの処理に充分用いることのできる鮮明なもので、その解像度については撮影角度などの調節に工夫を施せば、通常の512×512の画素解像度で充分である。
一般開業医の症例に基づく欠損拡大の関連因子の調査ならびに臨床データベースの構築

本研究は、一般開業医を対象に欠損補綴治療が終了した症例の残存歯の生存について臨床データを収集し、欠損拡大に関連する因子について検討することを目的とした。本研究では1000本近くの支台歯について検討した結果、カプランマイヤーの生存曲線を用いた検討により、支台歯の予後に関連した要因を明らかにした。また、シュミレーションモデルより、特定の条件の支台歯の生存率を予測できることが可能となり、「この歯は何年もつか?」という問いに回答することが可能となった。補綴処置ののち残存組織の健康を維持することは極めて重要である。しかし、実際の臨床では、補綴装置の支台歯が失われ、菌の欠損が拡大することも多い。では、なぜ欠損が拡大していくのか?この疑問を解決するためには、まず欠損がどういった要因で拡大していくかを実際の症例を基に調べる必要がある。そこで本研究は、一般開業医を対象に欠損補綴治療が終了した症例の残存歯の生存について臨床データを収集・蓄積し、データベースならびにインターフェイスを開発すること、また欠損拡大に関連する因子について検討することを目的とした。本年度は協力の得られた各医院よりデータ収集を依頼し、そのうち21医院よりデータを回収した。また、サーバーにより管理されたHDDに専用のスペースを設け、複数人によるデータの入力作業ができるようにデータベースを構築した。その後、本年度はその中から200症例の欠損の拡大に関連するデータについて分析を開始した。分析の結果、部分床義歯の支台歯はそうでない歯にくらべ、破折による抜歯の割合が高いことや上顎の支台歯は下顎の支台歯にくらべ、臼歯は前歯にくらべ、臼歯部の咬合接触がないものは咬合接触があるものにくらべ、同顎の残存歯数が少ないものは多いものにくらべ、失活歯は生活歯にくらべ抜歯される割合が高いことなどが明らかとなった。ただし、本年度のデータの中には義歯の設計などの詳細な情報が含まれていないため、今後さらなるデータの収集を進めていく予定である。しかし、、実際の臨床では、補綴装置の支台歯が失われ、歯の欠損が拡大することも多い。本年度は協力め得られた各医院に対して、追加調査を依頼し、より詳細なデータを収集した。また、サーバーにより管理されたHDDに専用のスペースを設け、複数人によるデータの入力作業によりデータベースを構築した。本年はデータ整理を行った後、欠損データを含まない、約300床の部分床義歯、ならびに1000本近くの支台歯についての予後について検討を行った。カプランマイヤーの生存曲線を用いた検討の結果、直接支台歯は間接支台歯や非支台歯に比べ生存率が悪くなること、歯周メインテナンスに来院されている群とされていない群では生存曲線に大きな違いが生じること、歯冠歯根比が1.5以上の群は生存率が大きく低下すること、また直接支台装置の種類は支台歯の予後にさほど関連が見られないことなどが明らかになった。本年度の結果は、歯周メインテナンスに来院しないことが、支台歯の予後に大きく関連しているといえるため,メインテナンスの重要性を示す重要な根拠を明らかにしたといえる。しかし、実際の臨床では、補綴装置の支台歯が失われ、歯の欠損が拡大することも多い。本年度は協力の得られた各医院に対して、追加調査を依頼し、より詳細なデータを収集し、欠損データをできるだけ含まないように再調査を行い、約1000本の義歯の支台歯についての予後について最終的な検討を行った。その結果、カプランマイヤーの生存曲線を用いた検討により、直接支台歯は間接支台歯や非支台歯に比べ生存率が悪くなること、歯周メインテナンスに来院されている群とされていない群では生存曲線に大きな違いが生じること、歯冠歯根比が1.5以上の群は生存率が大きく低下すること、また直接支台装置の種類は支台歯の予後にさほど関連が見られないことなどが明らかになった。

この結果は、歯周メインテナンスに来院しないことが、支台歯の予後に大きく関連しているといえるため,メインテナンスの重要性を示す重要な根拠を明らかにしたといえる。また、Coxの比例ハザードモデルの構築した後、スクリプトを用いて、シュミレーションプログラムの製作を行った。同スクリプトにより、患者や支台歯の情報を入力することにより、その支台歯の任意の年数の生存率を予測できることが可能となった。この結果により、「この歯は何年もつか?」という患者の問いに一つのエビデンスを持って回答することが可能となったと考えられる。症例数も徐々に増加しており、データ整理、分析も順調で、結果も有意義であると考えられるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後も本年度と同様にデータ数を増やすことを考えているが、データ数は相当数集まっていると考えられるため、特に来年度は欠損値の少ないデータシートを製作することが必要である。よって、欠損がみられる症例について、再調査を行う予定である。また、より細やかなデータ分析を行うために、新たな統計手法を取り入れることが必要であると考えている。そのため、統計手法について情報を収集、分析を行う予定である。
抗酸化剤の生体膜リン脂質代謝におよぼす影響

合成抗酸化剤、没食子酸プロピルは大腸菌の生育を阻止した。この時、リン脂質、ホスファチジルグリセロールの減少とそれに対応したカルジオリピンの増大がみられた。一方、大腸菌より得たリン脂質は二つの相転移温度を有していたが、没食子酸プロピルの添加によって低い方の転移温度は消失した。これは、没食子酸プロピルがより不飽和度の高いリン脂質種と強く相互作用することを示している。また、このことは、没食子酸プロピルの抗酸化作用と関係があることを示唆している。トコフェロールも不飽和脂肪酸と特異的に相互作用することが知られている。合成リン脂質、ジパルミトイルレシチンの流動性に対する影響を調べた。没食子酸プロピルの濃度の増加と共に、ジパルミトイルレシチンの転移温度は41°Cから除々に低下し、26°Cに収れんした。コレステロールやトコフェロールの場合は、その濃度の増加と共に相転移ピークは消失してしまうが、没食子酸プロピルの場合は、いったんはブロードになったが、再び鋭いピークを呈した。このことから、没食子酸プロピルはジパルミトイルレシチンと複合体を形成し、その複合体の転移温度が76°Cであると考えている。また、没食子酸プロピルは、レシチンのsubtransitionを消失させ、ホスファチジルエタノールアミンに対してはsubtransitionを誘導し、ホスファチジルグリセロールに対してはsubtransitionの転移温度を低下させた。このように、没食子酸プロピルは、リン脂質の極性基と特異的に相互作用をすることがわかった。以上の結果は、抗酸化剤および水酸基を有する両親媒性化合物の生体膜リン脂質の物性に対する影響を知るうえで重要な知見である。
位置情報の認識による領域の区画化とその形態形成における役割の解明

発生過程における基本的なメカニズムの1つは、モルフォゲン・シグナルによる位置特異的な転写因子群の発現の誘導による領域の区画化である。本研究では、ショウジョウバエの成虫肢の発生過程をモデルシステムとして、その具体的なメカニズムや各転写因子の下流についての解明を目指して研究した結果、以下の事を明らかにした。1)ショウジョウバエの肢の先端部分である先付節と付節領域は、aristaless, clawless, Lim1とBarといったホメオボックス遺伝子間の複雑な相互発現制御作用によって確立・維持される。昨年度までに、マイクロアレイ解析から先付節及び第5付節で発現する事が分かった、胚期の気管形成を支配するbHLH-PASタンパク質をコードするtrachealessは、aristaless/clawless/Lim1とBarの間の相互発現制御機構が正確に働くために必要である事を明らかした。今年度は、trachealessの機能解析をさらに詳細に行い、trachealessはもう一つのbHLH-PASタンパク質をコードするtangoと協調的に働いている事、先付節ではBarの発現を負に付節では正に制御するという、二つの領域にまたがりながらそれぞれの領域で反対の機能を果たす事により、先付節/付節領域の正確な境界形成を行っている事を明らかにした。2)3齢幼虫後期で第5付節特異的に発現することが知られているホメオボックス遺伝子nubbinについての解析から、nubbinは最初はBarの発現領域と先付節を含む広い領域で発現しているが、発生と共にその発現が第5付節に限局される事、先付節での発現の抑制はLim1による事、nubbinはBarの発現を正に制御している事、などが明らかとなり、先付節/付節間の領域化には想像以上に様々な転写因子の相互発現制御機構が重要である事が分かってきた。1)ショウジョウバエの肢の先端部分、先付節と付節領域は、aristaless, clawless, Lim1とBarといったホメオボックス遺伝子間の複雑な相互発現制御作用によって確立・維持されるが、これらの遺伝子はそもそもモルフォゲンシグナルであるEGFリセプター(EGFR)シグナルにより、その大まかな発現領域が決定されている。Barの発現制御領域の解析から、EGFRシグナルの下流転写因子であるPntが、やはり肢でのBarの発現に必須なホメオボックス遺伝子Distal-less依存的にBarの発現制御領域中の特異的な配列に結合できるようになり、このことが、Barのこの発現制御領域が肢原基で特異的に活性化されることに重要である事を見出した。2)マイクロアレイ解析から、胚期の気管形成を支配するbHLH-PASタンパク質をコードするtrachealessが蛹期の肢原基で、先付節及び第5付節で発現する事を見出した。trachealessの詳細な機能解析から、trachealessは、aristaless/clawless/Lim1とBarの間の相互発現制御機構そのものには必須ではないが、この機構が正確に働くために必要である事が明らかになった。
社会分析のための多階層ネットワーク可視化手法の開発

本研究では,ソーシャルネットワーキングサービスや電子掲示板といった時刻情報を持つソーシャルコミュニケーションの履歴データに対して,ネットワーク時系列分析,コミュニティ時系列分析,可視化分析を統合的に行うための基盤を与えることを目的とし,これまでにない自由度を持ったネットワーク分析ツールとして「s.o.c.i.a.r.i.u.m」を開発するとともに,それを用いた実証分析を行った.本研究では,ソーシャルネットワーキングサービスや電子掲示板といった時刻情報を持つソーシャルコミュニケーションの履歴データに対して,ネットワーク時系列分析,コミュニティ時系列分析,可視化分析を統合的に行うための基盤を与えることを目的とし,これまでにない自由度を持ったネットワーク分析ツールとして「s.o.c.i.a.r.i.u.m」を開発するとともに,それを用いた実証分析を行った.社会システムの遍歴を抽象化されたネットワークの時系列として階層的に可視化し,その視覚的変化から合理性の高いシナリオを発見するためのネットワーク分析ツールの開発に関する研究を進めた。本年は,ネットワークの時間変化にコミュニティ検出手法を組み合わせることで,個々のノードに着目したミクロなレベルの変化とコミュニティ構造に着目した粗視化されたレベルでの変化を同時に追うための枠組みを提案した。この枠組みは(1)各時刻におけるネットワークからのコミュニティ検出,(2)異なる時刻間のコミュニティ同士の同定,(3)コミュニティ集団が作る大規模構造を反映したレイアウトという3つの技術から構成される。1つ目の技術は対象とするネットワークから密に接続したサブネットワークを抽出する操作であり,これによってネットワークは一段マクロな意味のレベルに粗視化され,全体構造を俯瞰しやすくなる。2つ目の技術はコミュニティの存続や消滅を前後の時刻から推定する操作であり,これによって粗視化されたネットワークの連続的変化を見ることが可能となる。3つ目の技術はコミュニティ構造を視覚的に明確に表現するために、ミクロおよびマクロなレベルにおけるレイアウト操作を連携する技術である。これら3つの技術を統合し、さらにインタラクティブな操作インターフェースを実装することによって,注目するスケールを変えながら,時間軸に沿ってシステムダイナミクスを横断する視点を持つことが可能となった。この考え方は汎用性が高く,そこには複雑システムのダイナミクスが持つ有機的な因果関係を解明するための大きな可能性が潜んでいると期待できる。本研究では,ソーシャルネットワーキングサービスや電子掲示板といった時刻情報を持つソーシャルコミュニケーションの履歴データに対して,ネットワーク時系列分析,コミュニティ時系列分析,可視化分析を統合的に行うための基盤を与えることを目的とし,これまでにない自由度を持ったネットワーク分析ツールとして「s.o.c.i.a.r.i.u.m」を開発するとともに,それを用いた実証分析を行った.本年度実施した内容は以下の4点である.1)昨年までに構築した多階層可視化システムに加えて,コミュニティ集団の生成・消滅・分裂・融合といった時間変化をコミュニティ遷移ダイアグラムとして可視化する枠組みをデザイン・実装した,これによって,複雑な時空間パターンを伴うソーシャルネットワークのダイナミクスを詳細なスナップショットと俯瞰的な視点の両面から分析することが可能となった.2)ソーシャルネットワーキングサービス,電子掲示板動画共有サイト,株価のチックデータ等の多くの実データに対して本ツールを適用し,時刻情報を持ったコミュニティ分析と可視化の統合が複雑システムの理解に有効であることを実証した.3)ソーシャルネットワークの時系列分析の応用として,ソーシャルコミュニティに対するユーザーの参加傾向からユーザーの属性分析およびコミュニティの寿命予測を行うための新しいアプローチを提案した.4)以上の成果を国内会議・国際会議で発表するとともに(7件/その中で招待講演1件,受賞2件),分析ツールをソースコードも含めてウェブ上で公開し,ソーシャルネットワーク研究の広がりに寄与した.
肥満細胞におけるTRPチャネルの役割と活性化機構

肥満細胞からのヒスタミン等の放出によって即時型アレルギーが惹起される。この放出には細胞外からのCaイオン流入が不可欠であるが、このCa流入を媒介するCaチャネルの実体は明らかになっていない。ただし、細胞内のカルシウムストアの枯渇によって活性化されることは知られている。我々はその候補としてtrp遺伝子がコードするチャネル蛋白質(TRPチャネル)が肥満細胞に発現していることを突き止めた。本研究では、TRPチャネルの肥満細胞における役割を追究した。(1)TRPの発現及び能低下株のカルシウム動態アンチセンス法及びTRPのN末側TRPの導入によって、TRP1の発現を抑えた株(ノックダウン株)とTRPの機能を抑制した株(ドミナントネガティブ株)を得た。これらノックダウン株及びドミナントネガティブ株において、抗原刺激に伴なう細胞内カルシウム濃度変化を測定したところ、コントロールの野生株と比較して、特にカルシウム動態に変化は見られなかった。これらのことは、TRP1が肥満細胞の抗原刺激に伴なうカルシウム流入に関わっていないことを示唆した。そこで、肥満細胞のカルシウムチャネルの活性化機構を追究するために、ハプテンおよびIP3受容体の阻害剤の効果を調べた。(2)ハプテン及びIP_3受容体阻害剤の効果肥満細胞は多価抗原がIgE受容体を架橋することによって活性化するが、この架橋を1価のハプテン抗原で解除すると、細胞外からのカルシウム流入が阻害される。そこで、細胞内カルシウムストアをタプシガルギンで枯渇させた際のハプテンの効果を調べた。その結果、タプシガルギンによるカルシウム流入はハプテンでは阻害されないことが示された。また、IP_3受容体の阻害剤xestospongin Cの効果を調べた結果、カルシウムストア枯渇によって活性化されるカルシウムチャネルを阻害することが明らかとなった。この放出には細胞外からのCaイオン流入が不可欠である。しかし、このCa流入を媒介するCaチャネルの実体は全く明らかになっていない。我々はショウジョウバエのミュータントから見出されたtrp(transient receptor potential)遺伝子がコードするチャネル蛋白質(TRPチャネル)が肥満細胞に発現していることを突き止めている。そこで平成12年度は、TRPチャネルの肥満細胞における役割を追究した。(1)TRPのドミナントネガティブ株の作成TRPチャネルは4量体を作ってイオンチャネルとして機能する。この4量体形成にはTRPのN末の領域が必要であることがわかっている。そこで、このN末部分だけをもち、チャネルを形成する部分を強発現させ、N末領域のみを発現している細胞について抗原刺激後のカルシウム濃度動態を測定した。その結果、これらドミナントネガティブ株では肥満細胞のカルシウム動態に変化は見られなかった。(2)アンチセンス法によるTRP非発現株の作成すでに得られているTRP1の全長をpcDNA3ベクターにアチセンスの方向に組み込みRBL-2H3細胞に導入し、TRP1の発現を阻害した株を得た。ウエスタンブロットによりTRP発現が抑制されている株を複数得ることに成功した。(3)IP_3受容体阻害剤の効果IP_3受容体は肥満細胞をはじめとするカルシウムストア枯渇によって活性化されるカルシウムチャネルの活性化機構に関与していると考えられている。そこで、IP_3受容体の阻害剤xestosponginCの効果を調べた結果、カルシウムストア枯渇によって活性化されるカルシウムチャネルを阻害することが明らかとなった。この放出には細胞外からのCaイオン流入が不可欠であるが、Caチャネルの実体は不明である。

我々はその実体の候補としてTRPチャネルが肥満細胞に発現していることを突き止め、平成12年度には、TRPチャネルのドミナントネガティブ株、及び非発現株の作成に成功した。平成13年度は、これらの細胞株を用いて、カルシウム測定を行い、肥満細胞におけるTRPチャネルの役割を検討した。(1)TRPのドミナントネガティブ、アンチセンス株のカルシウム動態ドミナントネガティブ株、アンチセンス法による非発現株のどちらにおいても、抗原刺激によるカルシウム動態に変化は見られなかった。従って、TRPチャネルは肥満細胞に発現はしているが、抗原刺激に伴なうカルシウム濃度上昇には関与していないことが示唆された。従って、TRP以外にチャネルが関与していることになる。そこで、肥満細胞のカルシウムチャネルの性質を深追究するために、ハプテン添加によるカルシウムチャネルの阻害機構の研究を行った。(2)ハブテン投与によるカルシウム濃度変化肥満細胞多価抗原によってIgE受容体が架橋されることによって活性化されるが、1価の抗原(ハプテン)を多量に加えることで、架橋が解除され、その結果カルシウムチャネルが阻害され、細胞内カルシウム濃度が低下する。そこで、RBL-2H3細胞において、ハプテンの作用を調べた結果、ハプテン添加によって確かに多価抗原によるカルシウム濃度上昇は抑制されるが、タプシガルギンによるカルシウム濃度上昇は阻害されなかった。このことは抗原刺激によって活性化されるカルシウムストア枯渇依存性のカルシウムチャネルとタプシガルギンによって活性化されるストア枯渇依存性のカルシウムチャネルとでは、活性化経路が異なる可能性があることが示唆された。
オーキシンによる細胞壁ネットワーク構築の制御機構

エンド型キシログルカン転移酵素遺伝子(ext)の発現における器官特異性、細胞生長時期特異性、植物ホルモン作用およびゲノム遺伝子の解析を中心に研究を進め以下の知見を明らかにした。1.アズキ芽生えの上胚軸より精製したEXT蛋白質のN-末端アミノ酸配列を基にしてアズキ、アラビドプシスを含む6種の植物のEXT-cDNAsをクローニングし、その一次構造を解析しEXTが植物界に広く分布し、その構造がよく保存されていることを明らかにした。2.EXT-cDNAをプローブとしたノーザンブロット解析及び、抗EXT-ウサギ抗体をプローブとしたイムノブロット法により、EXT遺伝子は、アズキ植物の生長中の器官に於てのみ発現し、特に、伸長中の茎での発現が著しいことを明らかにした。また、様々な生長段階にあるアズキ茎の各部位での発現を解析し、EXTが細胞伸長の後期に最も盛んに転写されていることを明らかにした。更に、茎の基部の生長の停止した組織では、オーキシンとジベレリンがEXT-mRNAの転写を誘導することを明らかとした。以上の結果はオーキシン、ジベレリンがEXTによる細胞壁構築制御に関与していることを示している。3.アラビドプシスのゲノムDNAについては、12kbpのクローンを得、現在その塩基配列の解析の途上にある。本年度の研究により、植物ホルモン等の諸シグナルによる細胞壁構築の制御過程を分子水準で解析することが始めて可能となった。
NMR技術を用いた死体髄液からの頭蓋内傷病変の診断法の新規開発

我々は、死体髄液を用いて、頭蓋内損傷の有無を鑑別できる、核磁気共鳴(NMR)分析を用いたデータ解析手法を開発した。死体髄液を視覚的に観察し、くも膜下出血や脳内出血か否かを観察していた従来の方法と比べて、我々の技術により診断できる疾患の範囲や、診断の特異度・感度の点で、発展性が見込まれる。我々の方法は、頭蓋内損傷の詳細な診断を行うには不十分であるが、この技術を更に改善させ、死体検案における診断精度の向上を図りたい。死体検案で採取した死体髄液試料から,頭蓋内の傷病変の存否を識別する検査技術を開発することにより、検案診断の精度を高めると共に、解剖要否の判断根拠として活用できるようにすることを目的とした研究を行った。そこで,死体髄液をNMR計測し、我々が新規に開発した信号処理および独自のデータ解析技術を適用することにより、死因としての頭蓋内傷病変(内因性の脳出血・脳梗塞や外傷性頭蓋内出血・脳浮腫)と頭蓋外傷病変(心臓死など)が、法医学の診断実務上で鑑別できるかどうかを検討した。平成2425年に、死体検案・法医解剖の症例で、「頭蓋内傷病変」により死亡した事例を対象とし、「心臓疾患などにより」死亡した事例をコントロールとして扱い、検案あるいは解剖時に死体から髄液を採取した。併せて、死因、死後経過時間、生前の病歴や、主要な肉眼・組織所見・血液生化学検査結果などの剖検情報を取得し、後の解析で取り扱いが容易となるようにデータベース化した。採取した髄液をNMR計測し、専用の解析ソフトで、スペクトル処理した後、観測周波数範囲の信号強度分布としてデータを数値化した。その後、Unscrambler X ver10.3(camo)を用いて、主成分分析によるデータの可視化、PLS(Partial Least Squares)判別分析法による解析を行い、結果をクロスバリデーションで検証した。今回解析したデータでは、PLS判別分析による「頭蓋内傷病変」と「心臓疾患などにより死亡した事例」の識別が可能であることがわかった。今後、PLS判別分析で得られた識別モデルのブラッシュアップと、死体髄液のNMRデータとデータベース化した剖検情報を統合して、データマイニング法による解析を推進することにより、死体髄液のNMR計測値の死因究明に関する有用性について検証し、総合評価を行う予定である。医歯薬学
無限次元代数等の計算支援システムの開発

1)種々の係数空間上での多変数多項式の統一的因数分解法の考案(佐々木)。本算法で扱われる係数空間は、べき級数環、整数環、代数的数体(代数的閉体を含む)、および代数関数体である。計算機代数の分野では、代数関数体上の多項式因数分解は本論文が最初の扱いとなった。その方法は、本報告者らによる近似因数分解の算法を若干拡張したもので、計算効率も非常によいものである。2)多変数の代数方程式を解く方法の考案(加古、佐々木)。多変数多項式が与えられたとき、主変数に関する根を従変数に関する形式的べき級数あるいは分数べき級数として計算することを考える。従来は2変数の場合が専ら研究され、すでにピュイズー級数の美しい理論と効率的算法が完成されている。本報告者らは多変数(3変数以上)の場合を研究し、並列ヘンゼル構成を使うことにより、全根を同時に計算する算法を考案した。並列ヘンゼル構成法も従来の方法を若干拡張したものである。3)多重代数拡大体上でのKronecker-Trager法の改良(佐々木)。実際計算によく現われる多重代数拡大は各拡大が互いに独立なものである。この事実を利用することにより、Kronecker-Trager法を効率化した。