hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
数学教育における問題解決の構えに関する研究

本研究課題である数学教育における問題解決の構えについて、次の2つの点に焦点を合わせて、本年度の研究を進めた。1つ目は、問題解決の構えをブレイクして思考することのタイプについての研究であり、2つ目は、問題解決の構えをブレイクして思考することの過去の経験の効果についての研究である。1つ目の研究については、問題解決の構えをブレイクして思考することのタイプとして、くり返しの慣れによる問題解決の構えをブレイクすることと、ひらめきや洞察により問題解決の構えをブレイクすることの、2つのタイプについて、先行研究をもとに、思考の様相を考察した。また、中学生と大学生への調査を実施し、その結果から、2つのタイプの問題解決の構えをブレイクして思考することの実態を調べた。2つ目の研究については、くり返しの慣れによる問題解決の構えについての2つの問題を準備し、中学生と大学生に2つの問題を行わせる場合と1つたけ問題を行わせる場合の調査を実施した。その結果、中学生も大学生も2つの問題を行った被験者の方が、1つの問題を行った被験者よりも、問題解決の構えをブレイクして思考する傾向があることを見出すことができた。すなわち、くり返しの慣れによる問題解決の構えをブレイクして思考することについては、過去の経験の効果があり、これは数学教育実践への適用が可能であることを示している。これら2つの観点からの研究結果の知見をもとに今後さらに発展させていきたいと考えている本研究課題である数学教育における問題解決の構えについて、次の2つの点に焦点を合わせて、本年度の研究を進めた。これら2つの観点からの研究結果の知見をもとに今後さらに発展させていきたいと考えている
水平動下で柱の回転運動を伴う伝統木造建物の動揺現象発生メカニズムの解明

地震動を受ける石場建て伝統的木造建築物の円柱を想定した加振実験で観察された加振方向のロッキングから鉛直軸回りの回転挙動への運動遷移が、これまで報告されていない臨界挙動であることを理論的に明らかにした。着目した回転挙動の発生は、加振直交方向の斉次方程式の非自明解の存在条件で表すことができ、異なる運動への遷移過程を説明する理論展開の妥当性を数値解析的に検証し得た。これらの成果は、重要文化財を含む伝統的木造建築物の耐震設計に資する。本研究では、水平動下で柱が鉛直軸回りに回転する伝統木造建物の動揺現象の発生メカニズムを解明することが目的である。研究代表者の既往の研究より、水平調和加振された円柱はロッキング後、転倒もしくは鉛直軸回りの回転運動に至ることが実験で確認されている。平成21年度は、異なる柱断面形状である角柱の水平加振実験を行い、円柱と同じ動揺現象が生じるのか、円柱に見られない特異な運動が生じるのかを調査した。その結果、円柱と同様、ロッキング後に転倒する場合と鉛直軸回りに回転する動揺現象が確認された。しかし角柱の場合、加振方向とずれた方向に転倒する場合があり、また鉛直軸回りの回転は円柱とは異なる不連続な動きを呈する。これら実験で新たに観察された角柱の運動を解析的に検討するには、回転中心が点であり、回転中心を通る鉛直軸回りの回転自由度を持つ力学モデルが必要となることを指摘した。指摘した自由度を持つ解析モデルとして、個別要素法による解析モデルを提案した。角柱を直方体の剛体とし、柱と振動台との接触点にばねとダッシュポッドを設けた。実験結果と提示した解析モデルによる解析結果とを比較し、ロッキング開始時刻、柱と振動台との加速度応答の位相とがよく対応することを確認し、モデルの有効性を検証した。また、ばねとダッシュポッドのパラメトリックスダディを実施し、ロッキング開始時刻への影響を述べている。平成21年度の最終目標としている円柱の動揺現象発生メカニズムを明らかにするための解析基礎式の提示とその解析的検討をまとめる段階にある。本研究の目的は、水平動下で柱が鉛直軸回りに回転する伝統木造建物の動揺現象の発生メカニズムを解明することである。平成22年度は、一方向の水平調和地動を受ける円柱単体に対して、鉛直軸回りの回転挙動が発生する数理構造を明らかにするための解析的研究を実施した。円柱底面が初期位置からずれないことを前提とすれば、円柱は加振方向と加振直交方向の並進変位を独立変数とする二自由度系の動力学モデルで表すことができる。運動方程式に調和バランス法を適用し、加振方向と加振直交方向に対して、周波数ごとの定常応答解の方程式を導出した。着目している鉛直軸回りの回転運動の発生メカニズムは、加振直交方向の変位成分がいかにして現れるかという問題に置き換えることができる。加振直交方向の方程式は斉次方程式となり、その非自明解の存在条件から、鉛直軸回りの回転が発生する条件式が導かれる。その条件式は、局所座標でのロッキング量が振動数と質量から定まる定数に達する加振振幅のとき、回転が発生することを意味している。以上の解析的検討の結果、実験で観察された鉛直軸回りの回転挙動が臨界現象であることを理論的に明らかにし、回転挙動の発生条件の妥当性を数値解析的に検証した。次年度は、水平調和地動を受ける剛体円柱の定常応答に対する臨界点後の応答解析を行い、新たな動揺現象が存在するかを理論的に明らかにする。更に、柱単体の解析モデルを拡張し、架構の限界状態に対する入力エネルギーの評価法を提示し、研究の総括とする。平成22年度までの研究結果から、実験で観察された剛体円柱の鉛直軸回りの回転挙動が、これまで報告されていない臨界現象であることを理論的に明らかにした。回転挙動の発生は、加振直交方向の斉次方程式の非自明解の存在条件で表すことができ、この現象の遷移過程を説明する理論展開の妥当性を数値解析的に検証し得た。この成果は、本研究の主題の一つを解決したことに相当し、今後の石場建て伝統的木造建築物の耐震設計に資すると考えられる。本研究で着目した回転運動の発生は、ロッキングという周期運動から別の安定な周期運動への移行である。この現象移行過程は、既往の分岐理論でいう周期解が分岐する超臨界Hopf分岐の可能性がある。これまでに用いた理論展開が、既往の分岐理論に対応しているかを確認するためには、厳密な解析的定式化を経た検討が必要である。

その第一段階として、静的釣合経路に対する定式化を示し、その解析解を導出した。円柱に対し一方向の強制水平変位を与えたときに生じる柱の分岐挙動について検討した。釣合経路解析の結果、変位振幅が剛体の転倒限界に達した時、不安定対称分岐点が現れる。分岐経路に対する速度解を積分すると、柱重心の軌跡(解析解)は円軌道を描く鉛直軸回りの回転運動が現れる。また分岐後の釣合経路は、常に接線剛性行列の行列式が零となるため、臨界点の軌跡を表す。最初に現れる転倒限界位置のみが分岐点であり、その他の釣合状態では極限点である。以上より、剛体円柱に関する釣合経路の定式化を示し、鉛直軸回りの回転と分岐とが明確に対応することを解析的に明らかにした。この結果を動的安定問題に適用し、厳密な数理構造を再検討する必要がある。
高性能協調無線システムの開発と研究

MIMO(複数送受信アンテナ利用)無線通信システムは,高速かつ高品質の高性能通信できる。このシステムの実現に重要な鍵となる技術は,時空間符号化と復号化である。数多くのアンテナに対応できる高いスループット,低い誤り率の送信信号の生成法と受信信号の検出法を提案と検証した。MIMO性能がアンテナ数に関わり,端末受信機(携帯等)に数多くのアンテナを設置できないため,協調無線通信が提案された。即ち,端末同士が互いに協調しあって,仮想的にアレーアンテナを構築することにより高性能の無線通信が創出できる。本研究は基地局と中継局間の新しいプロトコルと最適電力配分について独創的な技術を研究・開発した。MIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が高速かつ高品質な無線通信に使われている。しかし,MIMOには幾つかの限界(端末に複数アンテナの設置困難,電力制限,高速移動時の電波干渉等)がある。このような限界を突破するために,近年beyond 4Gの技術として,協調無線通信(Cooperative Communication Systems)が注目されている。端末同士が互いに協調することで,仮想的なアレーアンテナを構築し,単一アンテナの端末でも,MIMOと同等の性能が得られるため,高性能(高速・低電力・高信頼性)の無線通信が実現できる。H26年度,高速かつ高品質のMIMOシステムを実現する送信側の理論研究と実験検証を行い,直交時空間ブロック符号を協調無線通信に応用するため,適応性をもつ時空間符号CDEF-DSTC(Distributed Space-Time Coding)を開発・研究し,その性能の良さがシミュレーション結果で明らかになった。また,時空間符号の設計規範に関わる高速アルゴリズムを用いて,開発した符号と既存の符号と比べ,高ダイバーシチかつ高レートであると分かった。H26年度の研究成果は,高い品質を保ったまま高速な通信速度で通信可能な符号を生成することができるようになり,今後の研究である高性能協調無線システムの開発と研究に資することが大きい。H26年度の主な研究成果として,適応技術を用いる時空間符号は,通信のシンボル誤り率を大幅に改善し(信号雑音比SNR=20dBのとき,およそ1/9000から1/40000に),瞬断率も1/10程度減らし,通信速度を3倍以上向上させた。研究成果の主要部は,学術誌の論文2編,及び審査付き国際学会論文6編,国内学会論文5編としてすでに公表している。平成27年度では,協調無線通信とは,基地局及び宛先局(モバイル端末)以外の無線局(近傍の複数端末)を中継局として用い,空間ダイバーシチ利得を得る技術である。中継局との複数の相互通信により送信信号を共有し,仮想的に一組のアンテナアレーとして動作させることにより,高品質な通信を行える。この方式では,仮想的な複数のアンテナを用いて信号を送信するため, MIMOシステムとなり,マルチビーム伝送を行うことにより伝送効率の向上が期待できるから,協調無線通信のプロトコルには,AFとDFがある。研究実績として,AFとDFは各端末間のチャンネル情報CSIを利用していないことに着目し,HADFを提案した。AFとDFの性能はチャンネル情報hSR(S→Rの転送性能)の影響を受けることで左右される。HADFは,hSRを考慮したチャンネル特性ISRを閾値として用いることで,基地局→中継局間のチャンネル情報hSRが比較的良い場合には中継局でDF方式をとり,悪い場合にはAF方式をとるものとする。シミュレーションの結果により,HADFプロトコルを使用することで,AFとDFをそれぞれ単独に用いると比べ,符号誤り率と瞬断率が減少されたことが検証された。また,協調無線通信システムの最適電力の割当に関しては,周波数フラット(FF)フェージングチャンネルと周波数選択性(FS)フェージングチャンネルの両環境において, 2ホップDF中継システムの情報伝送速度の最大化を目的とし,基地局と中継局の全アンテナへの連合電力配分問題について検討した。FFフェージングチャンネルにおいては,閉形式の解を示し,FSフェージングチャンネルにおいては,最適な電力配分を得るために,低複雑度の二分法を提案した.シミュレーションを通じて,最適電力配分法が等電力配分法よりも優れた性能であることを示した。本研究は予定通りに進んでいる。協調無線通信システムはMIMOの拡張技術として注目されている。協調無線通信の研究と開発にあたっては,理論的に新しいプロトコルの開発と検証はすでに済んでおり,特に数多くのリレーを用いるために,リレーのマネジメントに関する技術を提案し,通信の高速化と高信頼化を実現することが可能になりました。また,研究成果は,熊本大学のホームページに公開しており,国際国内の学会で発表しました。MIMO無線通信技術は,同じ時間に同じ周波数を用いて異なる情報を伝送することができるため,送受信機間のマルチパス伝搬路により,無線通信システムのチャネル容量を増大させ,空間と時間のダイバーシティにより,通信の信頼性を高くさせることができる。即ち,本研究の目標は,速く正しく無線通信できるシステムの創出である。このシステムの実現に非常に重要な鍵となる技術は,時空間符号化と復号化の技術である。時空間符号は複数のアンテナに高いスループットと高い信頼性の送信信号を生成し,ダイバーシチ利得が得られ,高品質が実現できる。また,復号化の検出技術は高速通信の最も重要部分である。H26年システムの符号化と復号化に研究し,理論的に成果を得た。しかし,MIMOシステムを実用化するために,端末の受信機に数多くのアンテナを設置することが物理的に困難であるため(アンテナの間隔は>1/4の波長),協調無線通信の技術が注目される。

H27年度,協調無線通信における基地局及び宛先局(モバイル端末)以外の無線局(近傍の複数端末や携帯)を中継局として用い,相互通信により送信信号を共有し,仮想的に一組のアンテナアレーとして動作させることにより,空間ダイバーシチ利得を得る技術を実現するために,新しいプロトコル(通信規約)HADFを提案と検証した。H28年度では,H26年度とH27年度の実績を踏まえ,実際には無線端末同士が互いに協調して,仮想的にアレーアンテナを構築し,マルチビーム伝送を行うことにより伝送効率の向上を計画した。実用化に向けて,中国南京郵電大学と共同研究し,理論と実環境で実験(電波暗室で2GHz6GHzの実験用電波)を行い,システムの性能を実際に測定および評価した。実環境の実験データにより,システムの全体的な性能が検証され,幾つ科の改善点が残され,今後の研究課題として論文にまとめた。MIMO(複数送受信アンテナ利用)無線通信システムは,高速かつ高品質の高性能通信できる。このシステムの実現に重要な鍵となる技術は,時空間符号化と復号化である。数多くのアンテナに対応できる高いスループット,低い誤り率の送信信号の生成法と受信信号の検出法を提案と検証した。MIMO性能がアンテナ数に関わり,端末受信機(携帯等)に数多くのアンテナを設置できないため,協調無線通信が提案された。即ち,端末同士が互いに協調しあって,仮想的にアレーアンテナを構築することにより高性能の無線通信が創出できる。本研究は基地局と中継局間の新しいプロトコルと最適電力配分について独創的な技術を研究・開発した。4G技術が予想より早く普及しており,Beyond 4G(5G)技術が著しく注目されている。このような社会ニーズにおいて,研究は当初予定よりやや早めに順調に進んでいる。H28年度では,実電波による実験測定において,中国南京郵電大学の研究協力で,行う予定で,実環境の実験データをフィードバックして,実際に使える最先端無線通信技術の協調無線通信システムを実現する。無線通信システムにおける信号処理協調無線通信とは,基地局及び宛先局(モバイル端末)以外の無線局(近傍の複数端末)を中継局(リレー)として用い,空間ダイバーシチ利得を得る技術である。今後の研究内容は,中継局管理の技術(リレーマネジメント)である。中継局を基にした協調ダイバーシチをいかに求め得るかが非常に重要な課題である。注目される中継プロトコルとしては,AFやDF,compress-and-forward (CF)などが挙げられる。本研究では,新しい中継プロトコルを導入し,最適な(伝送速度を最大となる)電力配分法を用いた中継技術を提案する。当初の提案した2ホップのシステムモデルを改良し,マルチホップのシステムにおける中継局との複数の相互通信を,仮想的に一組のアンテナアレーとして動作させることにより,高品質な通信が行える。
フトモモ科樹木Melaleuca cajuputiのアルミニウム耐性機構の解明

フトモモ科樹木Melaleuca cajuputiは、従来研究されてきた草本作物と比べ極めて高いアルミニウム(Al)耐性を持ち、その耐性機構は、根からの有機酸の分泌など既知の機構ではないことが明らかになっている。M.cajuputiが持つ新規かつ強力なAl耐性機構が発揮されるレベル(個体レベルあるいは細胞レベル)とその存在部位(細胞壁あるいはプロトプラスト)を明らかにすることを目的として、個体とプロトプラストの二つ状態でAlに対する反応を同属の感受性種M.bracteataと比較した。M.cajuputiとM.bracteataの根を、1mMのAlCl_3を含む溶液に浸す処理をした。M.bracteataでは、処理開始から3時間後には根の伸長が阻害され、根端にカロースが蓄積した。一方M.cajuputiでは、根の伸長が阻害されず、根端にカロースが蓄積しなかった。これらのことから、Alによるカロースの蓄積がM.cajuputiとM.bracteataの耐性の違いを示す指標となることが明らかとなった。従来法を改変し、M.cajuputiとM.bracteataの根端からプロトプラストを単離する手法を確立した。単離したプロトプラストを1mM Alの等張液で3時間処理した。処理終了後に、いずれの樹種、処理ともプロトプラストが生存していることを蛍光指示薬FDAによって確認した。アニリンブルーを用いてカロース生成の検出したところ、蛍光強度が小さく処理や樹種による違いを明確に示すには至らなかったものの、M.cajuputiよりもM.bracteataでカロース蓄積が大きい傾向が見られた。M.cajuputiのAl耐性は、細胞レベルで発揮され、プロトプラストにその機構が存在する可能性がある。
ラット神経障害性痛モデルにおけるカンナビノイド再取込み阻害薬の中枢神経作用

坐骨神経絞扼により神経障害性疼痛モデル(CCI)を作製した。Bennett and Xieの方法により、雄Sprague-Dawleyラットを三種混合薬の腹腔内投与による麻酔下に大腿骨上の皮膚を切開し、片側の坐骨神経を4.0-silk糸で4箇所緩く結紮すると処置後4日目から患肢に機械・熱・冷痛覚過敏が出現した。対照には坐骨神経を剥離・露出のみを行うsham手術を施し、痛覚過敏の出現が坐骨神経の結紮によることを確認した。薬物を髄腔内に投与するため、大槽から尾側にポリエチレンカテーテル(PE-10)を8cm挿入した。処置から7日後に30Gマイクロシリンジで4種類のカンナビノイド取込み阻害薬(AM404、VDM11、UCM707、OMDM1)溶液(各10-100μg)、またはコントロール群では溶媒の50%DMSO溶液をカテーテルから10μL投与した。30分後から180分後(AM404は240分後)まで、1フォン・フライ試験(機械痛覚過敏を評価)、2プランター試験(熱痛覚過敏を評価)、3コールドプレート試験(冷痛覚過敏を評価)を行った。AM404は用量依存性に1で痛覚閾値を上昇させ、3で逃避反応潜時を延長したが、2の逃避反応潜時には影響を与えなかった。一方、VDM11、UCM707、OMDM1は123のいずれの試験でも有意な作用が見られなかった。4種類のカンナビノイド取込み阻害薬のうち、AM404は髄腔内で機械痛覚過敏と冷痛覚過敏に対して抗痛覚過敏作用があることが分かった。一方、VDM11、UCM707、OMDM1は脊髄で抗痛覚過敏作用が無いことが示唆された。薬物により作用が異なる理由は不明だが、AM404の抗痛覚過敏作用が特有の薬理作用によるか、或いはVDM11、UCM707、OMDM1の投与量が少なかった可能性が考えられる。4種類のカンナビノイド取込み阻害薬(AM404、VDM11、UCM707、OMDM1)の髄腔内投与での抗痛覚過敏作用の有無について検討できたため。AM404の髄腔内投与による抗痛覚過敏作用について、2つのカンナビノイド受容体(CB1/CB2)の関与を検討するため、CB1受容体阻害薬とCB2受容体阻害薬をAM404と併せて髄腔内投与する予定である。VDM11、UCM707、OMDM1については投与量を増やして髄腔内投与による抗痛覚過敏作用の有無について再検討する。その後、4種類のカンナビノイド取込み阻害薬(AM404、VDM11、UCM707、OMDM1)を脳室内に投与し、脳内での薬理作用を検討する。

VDM11、UCM707、OMDM1については投与量を増やして髄腔内投与による抗痛覚過敏作用の有無について再検討する。その後、4種類のカンナビノイド取込み阻害薬(AM404、VDM11、UCM707、OMDM1)を脳室内に投与し、脳内での薬理作用を検討する。ラットと薬物の購入に所属機関の研究費を用いたことと、老朽化している複数の実験装置が故障せず今年度は修理費や再購入費がかからなかったため、未使用額が生じた。次年度は全てのラットと試薬に加え、脳室内投与に必要な材料の購入に使用する。
廃棄物処分場浸出水中の未知毒性化学物質のLC/MSによる検索に関する研究

昨年度,水中の変異原性物質のバイオアッセイ,水中の有機化学物質のGC/MSによる一斉分析および水中の内分泌撹乱化学物質のLC/MSによる分析方法の開発について検討した。本研究の完成にあたって,昨年度,未解決であった課題は,(1)水中内分泌撹乱化学物質のLC/MSによる確実な分析方法の開発,(2)水中変異原性物質のLC/MSによる分析方法の開発および(3)水中内分泌撹乱化学物質のバイオアッセイ,である。本年度は,これらの課題のうち,(1)水中の内分泌撹乱化学物質のLC/MSによる確実な分析方法の開発について検討した。主として得られた成果は以下のとおりである。・内分泌撹乱作用が疑われるテトラブロモビスフェノールAをはじめとする臭素系難燃剤のLC/ES-MS/MSによる分析方法を開発した。・さらに,この方法を,他の既知の水溶性内分泌撹乱化学物質(エストラジール,エストロン,ビスフェノールA,エストリオール等)と併せてLC/ES-MS/MSにより一斉同時分析する方法を開発した。・イオン化に影響するマトリクスの影響を取り除き,安定したイオン化を実施できるようにカラムスィッチング法を用いた試料の濃縮およびクリーンアップ方法を開発した。また,Sep-Pakカラムを用いた抽出方法および濃縮方法等の前処理方法について検討した。本研究の研究成果をまとめると,廃棄物処分場浸出水の未知毒性化学物質を発見するには至らなかったが,毒性化学物質のLC/MSによる検索に貢献する研究成果が複数得られた。これにより,本研究の最終目標であった,廃棄物処分場浸出水の未知毒性化学物質の発見に関して,今後の更なる進展が期待できるものと思われる。本年度は,水中の変異原性物質のバイオアッセイ,水中の有機化学物質のGC/MSによる一斉分析および水中の内分泌撹乱化学物質のLC/MSによる分析方法の開発について検討した。●水中の変異原性物質のバイオアッセイについては,サルモネラ菌を使用したエームズ試験を適用した。●水中の有機化学物質のGC/MSによる一斉分析については,ジクロロメタンによる抽出と窒素吹きつけ濃縮によるを組み合わせた方法で前処理を行い,GC/MS分析を行った。多数の化学物質が検出され,ライブラリー検索により変異原性物質および内分泌撹乱化学物質が同定された。●水中の内分泌撹乱化学物質のLC/MSによる分析方法の開発については,抽出方法および濃縮方法等の前処理方法について検討した。しかしながら,LC/MSにおける化学物質のイオン化は,標準試料では問題がないものの,水試料では失敗することがみられた。これは,共存物質の影響によるものではないかと推察された。なお,本研究を完成させるにあたって未解決の課題は,水中内分泌撹乱化学物質のLC/MSによる分析におけるイオン化の安定性,水中変異原性物質のLC/MSによる分析方法の開発および水中内分泌撹乱化学物質のバイオアッセイである。これらの課題について今後順次検討を行う。さらに,今後,これらの課題の検討結果と本年度の研究成果を併せて廃棄物処分場浸出水に適用し,具体的に未知毒性化学物質の検索を行う。
膜を横切る情報交換素子-GTP結合蚕白の構造と機能

細胞は己に発信された情報を受容し、それを正確に細胞の内側に伝えなければならない。最近の研究によれば受容体で受けた信号の変換分子としてG蚕白質が多くの細胞で見出だされた。本研究では無脊椎動物(タコ)視細胞を用いて、G蚕白質のキャラクタリゼーションとその機能について研究した。さらに光受容体ロドプシンの構造をもとに、G蚕白質との相互作用、ロドプシンのリン酸とその機能について調べた。無脊椎動物視細胞のG蚕白質は1980年我々のグループにより発見された。その後おおくの試みにもかかわらずG蚕白質の単離が困難なためその分子量、性質が不明であった。本研究ではすでに内分泌細胞、脊椎動物視細胞のG蚕白質キャラクタリゼーションに用いられてきた百日咳毒素、コレラ毒素によるADPリボシル化の方法をタコ視細胞に適用した。単離した視細胞では百日咳毒素により特異的にADPリボシル化される41KDa蚕白質、コレラどにより特異的ADPリボシル化される46KDaはアデニレートシクラーゼ系のGIに、46KDa蚕白はGsと同じ性質である。このうち光によりADPリボシル化が影響されるのは41KDa蚕白質のみであり、タコ視細胞の光情報伝達に関与するのはこのG蚕白質(Gip)と同定された。インタクトな網膜ではこれらの代わりに34KDaの蚕白質が光依存的にADPリボシル化されるがヌクレオチドの効果が無く、その機能は不明である。タコロドプシンは光受容にともなってリン酸化されるが、脊椎動物の場合と異なりcGMP、cAMP依存性であることが明らかにされた。視細胞では視物質ロドプシンで受容した光信号がGー蛋白質で変換され後に続く膜内の情報伝達系を駆動する.脊椎動物視細胞のGー蛋白質(トランスジューシン)は単離されていることからその性質は詳細に研究されている.一方無脊椎動物(タコ)のGー蛋白質は膜結合型であり,未知である.本年度は百日咳毒素及びコレラ毒素によるADPリボシル化により,分子量の同定,その性質を調べた.その結果タコ視細胞ではGip,Gspと性質の異なる2種類のG蛋白質が存在すること,このうちGipが光による活性化することを見い出した.次にGTPのG蛋白質への結合過程をそのケイ光アナログMantーGpp(NH)pによる調べた.このアナログのウシG蛋白質への結合定数は4×10^<-7>Mと求められ,すでに研究されている放射化GppNHpと同様の値を持つことより,その有用性が証明された.タコ視細胞膜へのMantーGpp(NH)pがGTP特異性であることを証明すべく種々のヌクレチドによる阻害実験を行ったところ,GTPrs,GppNHpなどGTP型が選択的に阻害することを見い出した.MantーGpp(NH)pの膜への結合量はMg^<++>により大きく影響を受ける.タコの場合Mg^<++>が濃くなるほどその結合量は低くなりウシの場合と反対である.シカシスキャッチャード・プロットにより種々のMg.ナ^<++>

濃度における結合定数を調べると低Mg^<++>ではその結合定数は高いことがわかった.タコの視細胞は感桿型であるが精製の段階でロドプシンを主とする微小管部位と他の蛋白の混在する基部のフラクションに分けられる.百日咳毒素によるリボシル化によれば,後者のフラクションにより多くのG蛋白のラベルがみられた. Gー蛋白の抗体により,タコ視細胞におけるGー蛋白の局在を明らかにする目的で細織免疫法を適用し,光学顕微鏡レベルでその局在が外節にあることが明らかとなった.G蛋白質は受容体で受けた信号を膜内の情報伝達体に受けわたす情報変換素子である。最近の研究によれば、G蛋白質は多くの情報伝達細胞に見い出され、それらの一次構造の高い相同性によりG蛋白質ファミリーと称されるに至った。本研究では情報伝達細胞のモデルとも言える無脊椎動物(タコ)視細胞を用いて、ロドプシンで受容された光信号のG蛋白質への変換過程、オプシンキナーゼによるロドプシンのリン酸化とG蛋白質の相互作用に関して研究をした。すでにタコ視細胞G蛋白質の存在はGTPアーゼ活性により明らかにしたが、本研究ではそのキャラクタリゼーションを百日咳毒素、コレラ毒素によるADPリボシル化によった。百日咳毒素では暗所、GDPβSの存在下で41kDaの蛋白質がADPリボシル化されることを見い出した。明所ではこの蛋白質はADPリボシル化が抑制される。暗所でもGTPrS、GppNHp存在下ではラベルされない。この41kDa蛋白質はウシG蛋白質(39kDa)と同じふるまいをするため、無脊椎動物の光情報伝達に関与しているG蛋白質と考えられる。39kDaのウシ蛋白質はコレラ毒素によってもラベルされるが、タカ41kDa蛋白はラベルされない。一方タカ視細胞では46kDaの蛋白質がGTPrS、GppNHp存在下でラベルされる。しかしこの蛋白質のラベルは光に依存しないため光情報伝達系には関与していないと考えられる。我々はこのG蛋白質を活性化するタコロドプシンの一次構造を決めた。この構造をもとに膜中でのロドプシンのトポロジーを推定し、光信号の受容とG蛋白質の活性化について考察した。さらに視細胞のリセット機構に関与する光受容ロドプシンのリン酸化について研究した。タコロドプシンのキナーゼは脊椎動物視細胞と異なりサイクリックヌクレオチド依存性であることを見い出した。
「儒教美術史」構築のための発展的研究―東アジア文化圏の構造解釈と研究資源化

本課題は、東アジアに共通する倫理観の形成に、美術がどのように作用したのかを解明するものである。具体的には、儒教に基づき制作された美術を対象に、その成立地と波及地における様式的変容について、「時代・地域・国家統制」の三視点を中心に、全体像を追究する。また、これまでの儒教に関する美術主題の事例研究の成果を発展的に統合し、本課題の成果を研究資源として運用することで、新たな「儒教美術史」という領域を構築する。
近世水運史の研究-海運と河川水運の統一的な把握をめざして-

本研究は、今後とも継続されるべき研究の第一段階として、まず現地調査に基づく関係史資料の収集に最大の力点を置いた。その一つが、東廻海運と関東河川水運との連結という観点から、常総地域に的を絞った調査となり、原史料のマイクロフィルムによる収集となって結実した。千葉県佐原市の伊能忠敬記念館収蔵史料や千葉県立大利根博物館所蔵・奈良屋文書など、これまでその存在は知られていたものの、一部を除いて本格的な研究にはほとんど利用されてこなかった貴重な史料を収めることができた。また、茨城県側では水戸藩の輸送機構を藩の職制の中に位置づけて考察すべく、海老沢津役奉行について調査した。今回は収集史料の分析を完了するまでには至らなかったが、これまでの研究の継続性において、次の二点を展望することができた。一つは、近世初頭の利根川改修工事を、大型船を就航させるための水深確保といった観点からのみ捉えるのではなく、帆船の走行上、広さ・川幅の拡張という観点からも追求すべき点であり、もう一点は、三都と仙台城下町商人をつなぐ遠隔地間交易に果たした海運と河川水運の一体的な輸送機構についてである。他方で、東日本の広い視野の中で海運と河川水運の接続を考えようとする視点は、県史・市町村史など各種自治体史を網羅的に調査する結果となった。その一部を今回は、日本海沿岸諸地域における海運と河川水運に基づく地域間交流のあり方として、概略的にまとめることができた。海運と河川水運とを統一的に把握しようとする本研究は、まだその端緒についたばかりである。この二年間にわたる調査研究は、水運史を陸上交通とも絡めた総合的な交通システムとして捉えるべき視点を明確にさせた。と同時にまた、近代化過程における連続面と断絶面についても考察すべき新たな分析視角を浮かびあがらせてくれた。今後、さらに研究の深化をはかりたい。本年度は、海運と河川水運の関連が探れる史資料の所在状況について東日本の広い範囲にわたって調査した。千葉県より北海道に至る太平洋沿岸部を中心に、主に県レベルの図書館・文書館等を尋ね、公刊されている各種自治体史から海運や河川水運に限らぬ陸上交通を含めた交通史関係の史資料、さらには流通や文化の交流という広い観点から史資料の所在状況について確認した。その結果、学界での研究以上に、各地で特色ある自治体史が編まれ、新しい史料が発掘されたり、あるいは旧来より知られていた史料群に整理の手が施されて利用可能な状態になるなど、研究の基礎作業が着実に進められているということが判明した。本年度は、東廻海運と利根川舟運の連続性という視点に立って、大熊孝編著・平凡社叢書『近代日本の技術と社会』第4巻『治水と利水』に「舟運路の開発と舟運技術」(1993年4月刊公予定)をまとめてみた。これは、私のこれまでの研究で進めてきた、東廻海運の廻船が近世前期においては霞ヶ浦の南端潮来にまで廻着していたことに基づき、この海上を航行する廻船に大きな技術的影響を受けて利根川舟運のかくも大型な高瀬船が形成されていったこと、および、それの航行に適合する形で利根川が改修されていったことを予測した上でまとめたものである。しかしながら海運と河川水運をつなぐ史料については、むしろ河川水運を利用して三都市場につながっていくような内陸部の在方商人、あるいは三都を含めた都市商人の側に関連の史料が見い出せるのではないか、との予測も得られた。

次年度は、今年度確認できた史資料の収集に務めると共に、上記の反省点に立って、内陸部についても、また本年度末着手に終った日本海側の諸地域についても調査の範囲を広げていきたい。本研究は、今後とも継続されるべき研究の第一段階として、まず現地調査に基づく関係史資料の収集に最大の力点を置いた。その一つが、東廻海運と関東河川水運との連結という観点から、常総地域に的を絞った調査となり、原史料のマイクロフィルムによる収集となって結実した。千葉県佐原市の伊能忠敬記念館収蔵史料や千葉県立大利根博物館所蔵・奈良屋文書など、これまでその存在は知られていたものの、一部を除いて本格的な研究にはほとんど利用されてこなかった貴重な史料を収めることができた。また、茨城県側では、水戸藩の輸送機構を藩職制の中に位置づけて考察すべく、海老沢律役奉行について調査した。今回は収集史料の分析を完了するまでには至らなかったが、これまでの研究の継続性において次の二点を展望することができた。一つは、近世初頭の利根川改修工事を大型船を就航させるための水深確保といった観点からのみ捉えるのではなく、帆船の走行上、広さ、川幅の拡張という観点からも追求すべき点であり、もう一点は、三都と仙台城下町商人をつなぐ遠隔地間交易に果した海運と河川水運の一体的な輸送機構についてである。他方で、東日本の広い視野の中で海運と河川水運の接続を考えようとする視点は、各種自治体史を網羅的に調査する結果となった。その一部を今回は、日本海沿岸諸地域における海運と河川水運に基づく地域間交流のあり方として概略的にまとめることができた。海運と河川水運とを統一的に把握しようとする本研究は、まだその端緒についたばかりである。この二年間にわたる調査・研究は、水運史を陸上交通とも絡めた総合的な交通システムとして捉えるべき視点を明確にさせた。と同時にまた、近代化過程における連続面と断絶面についても考察すべき新たな分析視角を浮かびあがらせてくれた。今後、さらに研究の深化をはかりたい。
化石から見たヒト上科の出アフリカとユーラシアへの拡散

本研究では、人類の前史である中新世類人猿の進化、特にアフリカからユーラシアへの拡散の時代に焦点を当てて研究をおこなった。アフリカにおいては、研究代表者である国松は、従来からケニヤにおいて中新世化石霊長類の研究をおこなってきており、その延長線上に、中新世中期初頭のヒト上科化石や共産するオナガザル上科化石の解析をおこなった。ユーラシアにおいては、特にアジアの中新世類人猿化石の研究に重点をおいた。従来、アジアでは、インドとパキスタンの国境地帯から発見されたSivapithecusと、中国南西部の雲南省から見つかったLufengpithecusが知られていたが、現在、アジア産類人猿が生息している東南アジアでは、中新世の類人猿化石研究は進んでいなかった。しかし、近年、タイ王国において、この時代の類人猿化石が発見され、この地域での研究が進みはじめている。古脊椎動物学、古地磁気学、堆積学など他の分野の研究者との連携を取りつつ、アジアの中新世類人猿化石の解析を進めた。アフリカとユーラシアのあいだでおきた類人猿の拡散に密接に関連すると考えられるものに、ギリシアの後期中新世から知られている大型化石類人猿Ouranopithecus macedoniensisがある。Ouranopithecusは、現生アフリカ大型類人猿との関係も指摘されている。テッサロニキ大学のGeorge Koufos教授の許可を得る事がきたため、同教授の管理下にあるOuranopithecus標本を検討し、東アフリカの中新世化石類人猿との比較を実施した。また、化石を解釈する上で、現生霊長類における形態的変異の理解が重要であるため、我が国が世界に誇るニホンザル標本コレクションを利用して、ニホンザルをモデルにした現生種ないでの頭骨や歯牙の形態的変異の検討も実施した。これらの成果の一部は裏面リストのように雑誌論文として発表され、一部は発表準備中である。ケニヤ国立博物館所蔵の中新世化石類人猿の形態学的分析をおこなった。中新世は2400万年前から500万年前まで2000万年近く続く地質学的時代区分である。ケニヤを中心とした東アフリカ地域は20世紀前半より類人猿をはじめ多くの中新世霊長類化石を産出しており、アフリカにおけるこの種の研究のメッカである。本研究ではこの地域の中新世前期から後期初頭までの各種化石類人猿を視野に入れつつ、特にケニヤ北部のナチョラ地域で産出した比較的大型の化石類人猿であるNacholapithecus kerioiの形態学的分析に重点をおいた。というのも、この時期のアフリカ類人猿についてはまだデータが少なく、また年代の上からも、ちょうど現生オランウータンにつながる系統が他の大型類人猿と分岐したと推定されている時期だからである。歯牙や上下顎骨の形態を中心に分析を続けた。Nacholapithecusはその少し前の時代の代表的な化石類人猿であるProconsul類にも見られるような原始的な特徴を残しつつ、前顎骨の形態や硬口蓋との位置関係などにおいて、現生大型類人猿の萌芽とも解釈しうる特徴も備えていた。これに加えて、タイ王国北部と東北部において、中新世類人猿化石の研究とそれに関連した古生物学的な調査を実施した。タイ北部のチェンムアン炭坑産出の大型類人猿化石は現生オランウータンに近いサイズの動物であり、共産する哺乳類化石と予備的な古地磁気層序学的研究にもとづくと、中新世中期と後期の境界附近の時代に生息していたものと推定される。

東北部からは、ごく最近、フランス・タイの研究グループが記載した化石類人猿の下顎が知られている。ラジャバット学院ナコンラチャシマ校においてその類人猿化石の模型を観察するとともに、同じ地域から産出した哺乳類化石の調査をおこなった。昨年度から継続して、ケニヤ国立博物館所蔵の中新世化石類人猿の形態学的分析をおこなった。中新世は2400万年前から500万年前まで2000万年近く続く地質学的時代区分である。ケニヤを中心とした東アフリカ地域は20世紀前半より類人猿をはじめ多くの中新世霊長類化石を産出しており、アフリカにおけるこの種の研究のメッカである。本研究ではこの地域の中新世前期から後期初頭までの各種化石類人猿を視野に入れつつ、特にケニヤ北部のナチョラ地域で産出した比較的大型の化石類人猿であるNacholapithecus kerioiの形態学的分析に重点をおいた。というのも、この時期のアフリカ類人猿についてはまだデータが少なく、また年代の上からも、ちょうど現生オランウータンにつながる系統が他の大型類人猿と分岐したと推定されている時期だからである。歯牙や上下顎骨の形態を中心に分析を続けた。Nacholapithecusはその少し前の時代の代表的な化石類人猿であるProconsul類にも見られるような原始的な特徴を残しつつ、前顎骨の形態や硬口蓋との位置関係などにおいて、現生大型類人猿の萌芽とも解釈しうる特徴も備えていた。下顎についての研究を進めた。タイ王国北部と東北部から産出した中新世類人猿化石の研究とそれに関連した哺乳類化石を研究した。タイ北部のチェンムアン炭坑産出の大型類人猿化石は現生オランウータンに近いサイズの動物であり、共産する哺乳類化石と古地磁気層序学的研究から時代は中新世中期と後期の境界附近と推定される。タイ東北部から報告されているKhoratpithecus piriyaiの下顎骨と現生・化石類人猿との形態学的比較をおこなった。ヨーロッパから知られているDryopithecusの下顎に関しても、アフリカとアジアの他の化石類人猿との比較を念頭において調査した。平成17年度には次のような研究をおこなった。1)タイ王国出土の中新世化石類人猿の形態的研究を進めるとともに、産地のひとつであるタイ北部チェンムアン炭坑において野外調査を実施し、イノシシ科、マメジカ科など、類人猿と同時代に生息していた哺乳類化石の追加標本を採集した。また、タイ北部においてチェンマイ盆地からナン盆地の間の地域を広域的にまわり、各地の露頭の状況を調べた。2)東南アジア更新世から報告されているオランウータン化石のうち、インドネシア産出の化石標本を中心に検討を加えた。また、東南アジアの原人化石産地では、咬耗した遊離大臼歯はしばしばヒトかオランウータンか判別が困難だという問題があるため、今回、ジャワ島のサンギラン遺跡から知られている遊離歯標本を詳細に調べ、個々の標本についてヒトかオランウータンかの推定をおこなった。3)アフリカとユーラシアのあいだでおきた類人猿の拡散に密接に関連すると考えられるものに、ギリシアの後期中新世から知られている大型化石類人猿Ouranopithecus macedoniensisがある。Ouranopithecusは、現生アフリカ大型類人猿との関係も指摘されている。
有機金属化合物の溶媒和と反応性に関する理論的研究

本研究は、溶液内での分子の電子状態を研究する新しい理論的方法であるRISM-SCF法を発展させ、実験的に興味深い有機金属化合物の基本的な反応の機構の解明に適用することを目的としている。今年度は、RISM-SCF法により求められる溶媒和自由エネルギーをエンタルピー項とエントロピー項に分割する方法論の開発を試みた。また、生体内反応で重要な役割を果たすピロリン酸の加水分解熱に対する溶媒効果について研究を行った。前者では、水、DMSO、四塩化炭素溶媒中でのアセチルアセトンの構造変化について理論計算を行い、ケト-エノール互変異性体間の安定性についての溶媒効果を論じると共に、ケト体の極性溶媒中で見られる大きな構造変化の起源について解析を行った。結果、アセチルアセトンの構造変化は、水中ではエンタルピー支配、DMSO中ではエントロピー支配によって引き起こされることが分かった。また、ピロリン酸の加水分解熱にはピロリン酸とオルソリン酸の水和エネルギーが極めて重要な役割を果たすと共に、溶媒和に伴う構造変化が重要であることを明らかにした。
パイエル板濾胞随伴上皮（FAE）の機能制御を行う微小環境の解明

前年度得られた結果を踏まえ、IL-22BP欠損マウスの表現型解析を行った。野生型マウスではIL-22を投与してもパイエル板上皮細胞層(FAE)においてIL-22シグナルは活性化されないが、IL-22BP欠損マウスではFAEにおいてもIL-22シグナルが活性化する。そこでIL-22BP欠損マウスおよび陽性対照マウス(IL-22BPヘテロ欠損マウス)よりFAEを採取し、遺伝子発現を比較した。M細胞関連遺伝子やFAEマーカー遺伝子の発現に目立った変化は見られなかったが、IL-22シグナルの標的遺伝子であるMuc3、Reg3gやFut2の発現がIL-22BP欠損マウスFAEにおいて亢進することが確認された。これらの遺伝子は細菌抗原に対して防御的に作用する分子の発現を調節する。そこでこれらの遺伝子の発現がパイエル板への細菌抗原の取り込みを阻害すると仮定した。M細胞を介してパイエル板へ取り込まれるネズミチフス菌(S. typhimurium)のパイエル板への取り込みを調べたところ、パイエル板へ取り込まれる菌数がIL-22BP欠損マウスでは減少する傾向がみられた。またパイエル板常在菌であるAlcaligenes spp.のパイエル板内の菌数も減少することが観察された。これらの結果からIL-22BPによってFAEのIL-22シグナルが阻害され、FAEにおけるMuc3、Reg3gやFut2の発現が抑制されることがパイエル板への抗原取り込みを円滑にしていることが明らかとなった。本研究によって生体内におけるIL-22BPの役割、またパイエル板への抗原取り込みの調節機構が新たに明らかとなった。28年度が最終年度であるため、記入しない。パイエル板を覆う上皮細胞層(FAE)には抗原取り込みを行うM細胞が存在することから、腸管免疫応答において重要な部位である。FAEにおけるM細胞の割合は5-10%程であり、その他は吸収上皮細胞で構成されている。M細胞を含むFAEの分化はパイエル板のSED領域(FAEの直下)の微小環境の影響を大きく受ける。例えばSED領域に分布するストロマ細胞はRANKLをこう発現し、このRANKLはM細胞分化に必須な因子であることが報告されている。申請者の所属研究室では、他にもFAEに影響を及ぼす因子を探索しており、SEDに分布する樹状細胞においてIL-22結合タンパク質(IL-22BP)が高発現することを見出している。本研究ではIL-22BPがFAEの分化や機能に影響を与えると仮定し、研究を進めた。はじめにIL-22BPを発現する樹状細胞の特定を行った結果、SEDに分布するCD11b+CD8a-樹状細胞であることが明らかとなった。CD11b+CD8a-樹状細胞は脾臓や末梢リンパ節で確認できるサブセットである。しかしながら脾臓に分布する同サブセットにおいてはIL-22BPの発現はほとんど検出されなかった。このことはSED領域の微小環境がCD11b+CD8a-樹状細胞のIL-22BP発現能に大きな影響を与えることを示唆する。次にIL-22BP欠損マウスを用い、IL22BPのFAEの性状に与える影響を解析したところ、FAEにおけるIL-22シグナルの亢進が観察された。IL-22BPがFAEの性質を規定する微小環境の構成因子の一つとして作用することを見出した。また、IL-22BP産生細胞を同定することに成功した。また、IL-22BP欠損マウスを用いた解析も開始している。よって次年度の研究項目を順調に進められる見通しがたった。本年度の研究成果により、IL-22BP欠損マウスのFAEにおいてIL-22シグナルが亢進することが確認された。

次年度はこのIL-22シグナルの亢進がFAEの性状(M細胞やその他のFAE細胞の分化や機能)にどのような影響を与えるか解析する。また、同時に腸管免疫系を及ぼす影響も解析する予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
脳実質内薬物送達システムの開発

中枢神経疾患の治療として脳実質内への有効な薬剤投与法の確立をテーマに実施した。当科で注目して研究を進めてきたConvection-enhanced delivery(CED)法を基盤とし、投薬後の薬剤分布を予想するシュミレーションシステムの開発と独自の新規注入システムの開発を目指した。まず、画像モニタリング下薬剤投与システムの構築を行い、MRI造影剤を抗癌剤に混入することでMRIガイド下の投薬を可能とした。続いて、薬剤分布をシュミレーションするシステムの構築を進め、特に脳幹部への投薬をシュミレーションするシステムを構築した。一方でCEDによる薬剤分布をさらに効率良いものとする新規薬剤注入デバイスの開発も行った。(1)CED法における脳内薬剤分布シュミレーションソフトウエアの開発東北大学大学院医学研究科神経外科学分野と流体科学研究所の共同研究として以下の研究を行った。まず東北大学大学院医学研究科神経外科学分野にて正常カニクイザルを使用し定位脳手術装置を用いてカテーテル挿入後、CED法による薬剤注入を行った。薬剤として、MRI用造影剤Megluminegadoterate20ulを用いた。得られたDICOMデータを用い流体科学研究所に設置されているスーパーコンピューターで解析をおこなった。既存のシュミレーションの数式を用いると、カテーテル周囲にほぼ球形の分布が得られるが、実際の薬剤分布と比較し一致率が低いことが明らかとなった。一方で、カテーテル穿刺部への逆流を考慮し、流路として穿刺部を設定すると、より一致率が高くなることが明らかとなった。(2)CED注入システムの研究開発東北大学大学院医学研究科神経外科学分野と医工学系研究科の共同研究として以下の研究を行った。現在使用されているCED用カテーテルは外径1.5mm程度であるが、実際の留置には外径2.1mmの挿入用ニードルを使用しており、薬液の逆流を生じる大きな原因となっている。そこで挿入用ニードルを使用せずに脳内への留置が可能なカテーテルを開発するために、CEDカテーテル専用のニードルを作製することとした。ただしニードルを使用し挿入する際、ニードル抜去後のAirが薬剤注入の妨げになる可能性が危惧されるため、専用のAir抜きシステムを採用することとした。外径は1.2mmの金属針に0.2mmの溝を20cmにわたり加工し、ニードルを作製した。今後作製したカテーテルを用い分布実験を行う予定である。(1)CED法における脳内薬剤分布シュミレーションソフトウエアの開発東北大学大学院医学研究科神経外科学分野と流体科学研究所の共同研究としてCED法による薬剤投与の薬剤分布シュミレーション方法の開発をおこなった。まず医学研究科神経外科学分野にて正常カニクイザルを使用し定位脳手術装置を用いてカテーテル留置後、化学療法剤ACNUとMRI造影剤(Gd-DTPA)のCED法による注入を行った。これをMRIでリアルタイムにモニターし、得られたDICOMデータを用い流体科学研究所のスーパーコンピューターで解析した。カテーテル先端部に注入のベクトルを与え、さらに穿刺部への逆流を考慮し、流路として穿刺路を設定することにより、一致率高くシュミレーションできることを示した(論文投稿中)。現在さらに臨床研究例のシュミレーションを実施している。そこで挿入用ニードルを使用せずに脳内への留置が可能なカテーテルを開発した。ニードルを使用し挿入する際ニードル抜去後のAirが薬剤注入の妨げになるため、専用のAir抜きシステムを採用し、外径は1.2mmの金属針に0.2mmの溝を30cmにわたり加工し、ニードルを作製した。作製したニードルを用いてアガロースゲルモデルでair抜きが可能であることを確認した。さらにニードル先端から超音波を出すように工夫することでより有効な薬剤分布が得られる可能性があり、超音波印加のニードル開発を進めている。正常カニクイザルを用いて脳へのConvection-enhanced delivery(CED)法による薬剤投与を行った。この際に投与薬剤にGd-DOTA(MRI造影剤)を混入して注入を可視化することでリアルタイムモニタリングのシステムを構築した。また薬剤とガドリニウム造影剤を混合投与したあとに脳組織内の薬剤濃度を測定、それをモニタリングしたMRIのデータと比較することでMRIでのモニタリングが薬剤分布を反映していることを示した(この結果に関しては現在英文誌投稿中)。さらにこの研究にて得られたMRIdataを基に薬剤分布のコンピュータシュミレーションシステムの開発を実施。

東北大学流体力学研究所に設置されているスーパーコンピュータを用いて3次元的な薬剤分布を解析し、特に脳幹部への投薬に関して、注入針に沿った薬剤の逆流も考慮したシュミレーションプログラムを作製した(このシュミレーションに関して、英文誌投稿中)。シュミレーションと現実の投薬の違いを検討することで、薬剤をCED法にて投与後に局所に起こる変化を見出し、それを詳細に観察することで、血液脳関門の透過性亢進を発見し論文報告した。また、これらの一連の研究で得られた知見から臨床応用に結びつけ、脳幹部へ薬剤を投与する技術を確立。脳幹部再発神経膠腫症例に有効性を示し、論文報告した。この脳幹部再発神経膠腫に対する臨床試験は現在Phase Istudyを進めている。さらに、新規CED注入システムとして超音波印加注入デバイスの開発を進め、作製に成功した。通常のCED法に超音波を印加することでさらなる薬剤分布の促進を得ることができることを示した。このデバイスに関しては、現在特許申請の準備を進めている。