hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
緑内障眼における視神経障害に関与する因子の検討

このような観点からわれわれは実験動物において障害の様態を研究し、さらに実際の臨床の場で緑内障患者の視神経乳頭の形態を分類し、異常視野の出現と対比することで個々の視神経の脆弱性を調べた。視神経乳頭の傾斜や回転の有無は下方神経線維層の易障害性と関係があり、小型の乳頭は多発性の欠損と相関し(文献3)、大型の乳頭は乳頭一黄斑線維の易障害性と相関がある(文献4)。一方視神経乳頭内の血管(特に動脈)は神経障害を軽減するように働くことが明かとなった(文献2)。これらの乳頭形態異常単に眼底カメラや検眼鏡で観察するだけはわかりにくい。従って新しい検査方法の研究が必須であるが、特に3次元的な画像解析による方法(文献1)やレ-ザ-走査眼底鏡による方法(文献5、6)などは今後発展の期待できる有望なものと考えられる。今後は従来の検査方法に加えて新しい検査方法も駆使することによって神経障害の理解をいっそう深めるよう努力すべきと考えられる。
超音速流中における白金触媒燃焼に関する研究

超音速流れ場における白金表面での触媒反応の機構を基礎的に理解し、スクラムジェットエンジンでの点火・保炎機構として触媒燃焼を応用することを目指すとともに、触媒燃焼を利用して超音速混合場を評価する手段を確立することを目的とした研究を行った。定温度型熱線風速計の原理を応用し、触媒反応発熱量と白金温度、雰囲気水素濃度の関係を明らかにした。白金線温度が十分に高い条件では、発熱量は白金線温度に依存しないことを実験的に明らかにした。発熱量は水素濃度が理論混合比のときに最大となり、酸素と水素の拡散係数の違いが白金表面への分子輸送の差にほとんど影響を及ぼさないことが判った。ほぼ全域の水素濃度において、熱伝達係数と物質伝達係数の相似性が実験的に示された。これを利用して、熱伝達係数から物質伝達係数を見積る手法が提案され、触媒反応発熱量から高精度で水素濃度を見積ることが可能であることが示された。超音速流中における水素-酸素の白金触媒反応の機構を明らかにすることを目的として,水素-空気予混合超音速小型風洞(流路断面積1cm^2,マッハ数1.81,予混合タンクから真空タンクへの吸い込み式)を制作し,実験を行った.白金線は長さ2mm,直径25μmで,流れに垂直に張られている.定温度型熱線風速計の原理を応用した制御回路により,白金線の温度は一定値に保たれている.このとき,白金線に供給される電力を測定する.同様の実験を,白金線の代わりにニッケル線を用いて行う.ニッケル線を用いた場合は触媒反応による発熱が無い分,供給電力は多くなる.すなわち,白金線を用いた場合とニッケル線を用いた場合の両供給電力の差が,大雑把には触媒反応による発熱量に相当する.詳細には,白金とニッケルの熱伝導率等物性値の差,および軸方向温度分布の差を考慮した熱収支方程式を解くことにより,発熱量を算出する.ニッケル線/白金線の設定温度,および超音速流(水素-空気予混合気)の水素濃度を変化させて上記実験を行った結果,以下の結果が得られた.白金線の温度が充分に高い条件(500°C以上)では,触媒反応による発熱量は白金線温度に依存しない.すなわち,白金線表面での触媒反応は律速段階とはなっておらず,白金線表面への化学種の輸送が律速段階になっていることが明らかとなった.また,混合気が理論混合比のときに発熱量は最大となる.白金線表面では,水素希薄の条件では水素濃度が0,水素過濃の条件では酸素濃度が0になると仮定して得られた物質伝達率と,熱伝達率との比は,混合気の組成に依らずほぼ一定であった.すなわち,熱伝達率と混合気の組成が明らかになれば,発熱量を予測することが可能であることが示された.超音速流れ場における白金表面での触媒反応の機構を基礎的に理解し、スクラムジェットエンジンでの点火・保炎機構として触媒燃焼を応用することを目指すとともに、触媒燃焼を利用して超音速混合場を評価する手段を確立することを目的とした研究を行った。
損傷脊髄での可塑性誘導に対するエネルギー供給に関する研究

脊髄損傷の治療標的である神経可塑性誘導の一種の再髄鞘化に対するグリコーゲンの寄与、髄鞘形成細胞であるオリゴデンドロサイトへの乳酸の効果を検討した。カプリゾンを用いたマウス再髄鞘化モデルにおいて、グリコーゲン分解酵素阻害剤は再髄鞘化を抑制した。さらに初代培養オリゴデンドロサイト前駆細胞において乳酸は細胞死を抑制し、増殖・分化を促進した。以上の結果より、グリコーゲンおよびその代謝物である乳酸はオリゴデンドロサイトに作用し、再髄鞘化に寄与している可能性が示唆された。損傷脊髄に認められる脱髄病変はリハビリテーションにより一部再髄鞘化することが認められるが、再髄鞘化に必要な因子の解明は未だ不十分である。髄鞘形成には大きな形態変化を必要とするため、本研究では神経組織のエネルギー源であるグルコースおよびアストロサイトに貯蔵されているグリコーゲンに着目し、再髄鞘化に影響する新たな因子の解明を目的とした。髄鞘はオリゴデンドロサイトにより形成されており、オリゴデンドロサイト前駆細胞から分化することで、成熟したオリゴデンドロサイトとなり機能を発揮する。そこでオリゴデンドロサイトの増殖および分化能を評価するために、in vitro実験系としてオリゴデンドロサイト前駆細胞の初代培養系を、in vivo系として初代培養オリゴデンドロサイト前駆細胞の移植とそれに伴う移植細胞の再髄鞘化評価系の構築を試みた。その結果、in vitro系であるオリゴデンドロサイト前駆細胞の初代培養系を確立し、グルコースの低下によりオリゴデンドロサイトの分化が抑制され、グリコーゲンの代謝産物である乳酸の添加により回復する傾向を得た。さらにin vivo系である移植実験系において、損傷脊髄での移植細胞の生着を認めた。また、マウス組織内でグリコーゲン利用に必要と考えられる遺伝子のオリゴデンドロサイトにおける発現を認め、さらに本遺伝子の発現ベクターおよびshRNAによるノックダウンベクターを作製した。一方アストロサイトへの介入として、GFAP-CreERT2マウスとPTENfloxedマウスを掛け合わせ繁殖している。以上より、再髄鞘化の評価に必要な実験系を概ね確立し、確立したin vitro系を用いて、オリゴデンドロサイトの分化に対するグルコースおよび乳酸の影響を一部評価した。今後、オリゴデンドロサイトおよびアストロサイトへの介入実験を行うことで、詳細なメカニズムの検討を予定している。髄鞘はオリゴデンドロサイトにより形成されており、オリゴデンドロサイト前駆細胞から増殖・分化することで、成熟したオリゴデンドロサイトとなり機能を発揮する。前年度にオリゴデンドロサイト前駆細胞の初代培養系を確立し、本培養系を用いて本年度はグルコースと乳酸の濃度とオリゴデンドロサイトの増殖・細胞死・分化の関係を検討した。増殖はBrdU陽性細胞率とcalcein AM陽性生細胞数により、細胞死は死細胞が放出する培養液中LDHを指標とし、成熟オリゴデンドロサイトへの分化は成熟オリゴデンドロサイトマーカーであるMBPのmRNA発現量とICCによる陽性細胞率により評価した。その結果、OPC細胞数およびBrdU陽性率は低グルコース条件下において低下し、乳酸添加により回復した。しかし死細胞の割合は低グルコース条件下においても乳酸添加によっても変化しなかった。以上のことから、乳酸は細胞死に影響することなく、増殖能に影響することで、細胞数に寄与することが示唆された。また、OPC分化能に対する影響を検討したところ、MBP陽性細胞数は低グルコース条件下において低下し、乳酸添加により回復した。また、MBP mRNA発現量においても同様の結果を得た。乳酸の利用経路を解明するために、レトロウイルスを用いてMCT1をノックダウンが、MBP陽性細胞率は、MCT1ノックダウンにより影響を受けなかった。また、アストロサイトへの介入として、タモキシフェン誘導性アストロサイト特異的PTEN欠損マウスを作製した。本マウスに対し脊髄損傷1週間後にタモキシフェン投与を行い、髄鞘を染色した。その結果当初の予想に反したものの、アストロサイト特異的PTEN欠損マウスにおいて脱髄部の拡大が認められた。この結果と一致し、歩行機能の回復経過が悪化する傾向を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。脊髄損傷の治療ターゲットである再髄鞘化促進のための新たな因子の解明を目指して、研究を推進した。平成25年の計画として、(1)グリコーゲンの利用経路の推定と遺伝子発現の評価、(2)標的のshRNAの作成、(3) in vitroおよび(4) in vivo再髄鞘化評価系の確立と髄鞘形成の評価をすることを目標とした。さらに次年度評価するために、(5) GFAP-CreERT2マウスとPTENfloxedマウスの掛け合わせと繁殖を行うこととした。

(1)として、免疫染色法によりオリゴデンドロサイトマーカーであるOlig2発現細胞において乳酸輸送に関与する遺伝子が発現することを認め、さらに(2)として本遺伝子に対するshRNAを作製した。再髄鞘化を評価するために、(3)髄鞘形成細胞であるオリゴデンドロサイトの前駆細胞の初代培養系を確立し、グルコース低下に伴い分化が抑制され、グリコーゲン代謝産物である乳酸の添加により回復する傾向が認められた。また、(4)損傷脊髄に対するオリゴデンドロサイト前駆細胞移植にともなう、移植細胞の再髄鞘化の評価系の確立については、移植2週間後における移植細胞の生着を観察した。今後再髄鞘化を評価する予定である。(5)としてのマウスの繁殖はおおむね良好に行われ、一定数のマウスが誕生している。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平成26年度は、まず初めにin vitro系において、グルコースおよび乳酸がオリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖および分化能に与える影響をさらに詳細に評価した後、作製したshRNA等を用いてメカニズムの解明を目指す。さらに確立しつつあるin vivo評価系を確立させ、移植細胞の再髄鞘化能の評価を行う。具体的には移植後6週後に成熟したオリゴデンドロサイトマーカーであるCC1陽性細胞の移植細胞に対する割合を評価する予定である。また前年度繁殖したGFAP-CreERT2; PTENfloxedマウスの解析を行う。本マウスの脊髄をIH impactorを用いて損傷させた後タモキシフェンを投与することで、アストロサイト特異的にAktシグナルを活性化させた際の、オリゴデンドロサイトの再髄鞘化への影響を評価する。さらにこのノックアウトマウスを用いて、運動機能などの行動解析を行うことを予定している。また、得られた結果については、適宜所属機関内外の研究者と議論を交わすとともに、学会における発表や専門誌への掲載を通じて、広く一般に発表する予定である。
冠動脈スパズムの機序におけるイノシトールリン脂質(PI)代謝の役割

1.冠動脈は過換気やアセチルコリン等の薬剤によって収縮することが知られているが、冠動脈スパズムの細胞内メカニズムは未だ十分には解明されていない。平滑筋収縮とイノシトールリン脂質(PI)代謝の間には直接的な関係があり、冠動脈では過換気やアセチルコリンはPI代謝を亢進させることが示唆される。今回の研究ではノルエビネフリンやクロニジン等の薬剤の平滑筋収縮反応やPI代謝への影響について検討した。2.方法:(1)平滑筋収縮反応をみるために収縮実験に必要なトランスジューサ-(岸本医科、京都)や記録計(セコニック、東京)を平成8年度の科学研究費補助金で購入した。(2)雄性ウイスターラットの胸部大動脈を取り出し、内皮を剥離しない群と剥離した群に分けたのち3mmのリング標本を作製し、上記装置を用い酸素95%、二酸化炭素5%で通気したKrebs-Henseleit液中で1.5gの静止張力を与え定常状態をえた。3.結果と考察:内皮を剥離しない群ではクロニジン1μMの投与で張力はほぼ0.2gであったが剥離した群では張力はほぼ1.5gの張力が得られた。この張力はプラゾシン0.1μMで完全に抑制されるが、アチパメゾル(α_2アンタゴニスト)では100μMでほぼ50%抑制された。以上のことからクロニジンによる血管平滑筋収縮反応はα_1受容体を介したものであり、内皮が損傷をうけた冠動脈ではクロニジンは収縮を起こすことが示唆される。
理論計算によるオリゴ糖の立体配座解析とそれに基づく作用機構の解明及び合成法の開発

糠タンパクや糖脂質は細胞間の認識に関わるマーカーとして動植物の細胞内で重要な役割を演じている。本研究では、植物防御機構上重要なファイトアレキシン合成のエリシター作用を有するHexa-β-Glucopyranosyl-D-glucitol(1)の活性発現の動的機構および特異な抗腫瘍活性から注目を集めているネオカルチノスタチンクロモフォア(NCS-chr)(2)のアミノ糖の役割を分子レベルで解明することを目的とした。まずオリゴ糖1の部分機構がある3糖7の立体配座解析に、新たにGB/SA溶媒和モデルを適用し、水溶媒効果を考慮に入れた分子力場計算を行った。実際に別途合成した3糖7の重水中のNMRを測定し、溶媒効果を考慮した分子力場計算が有効であることを明らかにした。また分岐糖合成の新手法として、5の分子内グリコシル化による3糖7の合成を検討した。その結果、分子力場計算による予測通り、糖鎖の4位に位置および立体選択的にグリコシル化が進行することが分った。12員環エーテル4の渡環的[2.3]Witting転位を用いて、アミノ糖導入に必要なトランスジオール機構を有するNCS-chr3の合成に成功した。
ステロイドホルモン合成酵素P450C21及びP450SCCの組織特異的発現機構

ステロイドホルモン合成の最初のステップで律速酵素であるP450scc遺伝子の転写に必須な領域について詳細な検討を行なった。P450scc遺伝子の転写調節領域の中に存在するCRE様配列とAd4配列のみを含む領域をPCR法によって調製し、cAMPによる誘導的転写の活性化を見せないP450scc遺伝子のプロモーター領域の他、HSVのチミジンキナーゼのプロモーター領域及びSV40のプロモーター領域の上流に結合した融合遺伝子を作製した。これらの融合遺伝子をリン酸カルシウム法によって副腎皮質由来のY-1細胞に導入したところ、いづれのものでもcAMPによる強い転写の活性化が見られた。さらに、この融合遺伝子上のCRE様配列とAd4配列に塩基置換を行なって転写活性の変化を調べたところ、CRE様配列(TGATGTCA)を完全なCRE配列(TGACGTCA)に塩化置換することで転写の活性化能は強くなり、また全くCRE配列と異なった塩基配列に置換すると転写の活性化は見られなくなった。このことは、明らかにCREB等の因子がこのCRE様配列に結合することで転写の活性化を行なっていることを示している。Ad4配列に塩基置換を行ない異なった塩基配列にした場合も、転写の活性化能は失われ、CRE様配列とAd4配列がそれぞれ単独では転写の活性化に十分に働かないことがわかった。同時に行なったウシの副腎皮質の核抽出物を用いたゲル電気泳動移動度シフト法によって、CRE様配列に結合している因子がAd4配列に塩基置換を加えAd4BPが結合しなくなっても変化なく結合していることがわかり、また、融合遺伝子上でCRE様配列とAd4配列の間に5塩基、9塩基の挿入をしても転写活性化能に変化を示さないことから、これら2つの塩基配列に結合する因子間の協調的な相互作用は存在せず、各々の因子が基本転写因子又はプロモーター配列結合因子と相互作用をしていると考えられる。また、ステロイドホルモンを産生しない組織由来の細胞であるHepa-1細胞(肝癌由来)やNeuro-2a細胞(神経芽腫由来)に作製した融合遺伝子を導入しても転写の活性化は見られないが、同時にAd4BPの発現プラスミドを導入し強制的に細胞内でAd4BPを発現させると転写の活性化を示すようになり、Ad4BPがP450sccの組織特異的な発現に強く関与していることがわかった。
国際家族法と渉外戸籍法実務の研究

わが国の戸籍制度における国際的な家族関係(氏等の問題を含む。)の取り扱いを国際私法理論に照らして評価し、より整合的な体型を提示することを目標に研究活動を続けてきた。研究対象は法務相の各種通達、回答、先例が中心であり、これらを丹念に読み解き、国際私法から見た枠組みの中にしかるべく位置づけて行くという作業を行ってきた。その研究過程は、すべて、研究会のホームページにおいて公表し(http://www.j.u-tokyo.ac.jp/ ̄dogauchi/shougaikoseki/)、メンバー以外の国際私法研究者からの評価に応えてきた。最終的なとりまとめは、「渉外戸籍法リステイトメント」という形式を採用した。これは、条文形式で「現行実務」をまとめ、理論上の批判に基づき必要な場合には「改正提案」をした上で、「解説」という項目において趣旨を説明するというものである。これは、判例法国であるアメリカにおいて不法行為法、信託法、抵触法などの分野ごとに全体像を示し、あるべき方向を示すというアメリカ法律協会の「リステイトメント」において採用されている方法であり、錯綜した実務の積み重ねを整理し、分析するには最も相応しい方法である。条文形式により暖昧さを排除し、実務に対して明確なメッセージを送るとともに、将来にわたって批判可能性を担保するものである。具体的な項目立ては、1.総則(適用範囲・戸籍簿・戸籍の記載・届出)、2.出生、3.認知・準正、4.養子縁組、5.婚姻、6.離婚、7.親権・後見、8.死亡・失踪宣告、9.氏、10.国籍、以上である。本年度は、戸籍法の構造を参考にして項目分担を決め、各項目に関する渉外戸籍法上の問題を担当者が報告し、それをめぐって議論するという形で研究を進めた。また、研究会の議事録等をすべてインターネット上で公開するため、ホームページの作成、データのアップロードという作業も行った(http://www.j.u-tokyo,ac.jp/dogauchi/shougaikoseki/)。特に重要な研究点は、戸籍法の国際的適用範囲(外国の日本人・外国人への適用の問題)、国際結婚等から日本・外国で生まれた子の出生届の問題、国際的な婚姻の戸籍への記載の問題、国際的な養子縁組に関する法例の適用の問題などである。研究分担:総則(適用範囲・届出・戸籍の記載):奥田、出生(嫡出):西谷、出生(非嫡出):出口、養子縁組・離縁:道垣内、婚姻:岡野、離婚:織田、親権・後見:佐藤、死亡・失踪宣告:青木、氏:北澤、国籍:佐野本年度は、全体の泊まりがけの研究会を3回開催した。2001年5月26日から27日、2001年8月3日から5日、2002年1月5日から6日である。これらの研究会においては、事前のE-mail等を通じた研究連絡に基づき、渉外戸籍法についての体系的項目立てに従って、各担当者が担当部分について、現状と問題点、あるべき方向をまとめたリステイトメントの原案について報告し、議論を行った。項目立てと分担者は次の通りである。総則(適用範囲・届出・戸籍の記載):奥田出生(嫡出):西谷出生(非嫡出):出口養子縁組・離縁:道垣内婚姻:岡野離婚:織田親権・後見:佐藤死亡・失踪宣告:青木氏:北澤国籍:佐野研究の進展は担当部分によって若干の違いはあるが、研究会における議論についての議事録は、本研究プロジェクトのためのウェブ・サイト(http://www.j.u-tokyo.ac.jp/dogauchi/shougaikoseki)において公表している。本年度は5月、7月、11月、12月と4回の合同研究会を開催し、各担当者の分担部分について、リステイトメント形式でのとりまとめを進めた。その他、今年度は、特に、人工生殖により出産した子と親との親子関係の準拠法につき検討を行った。

諸国の立法が異っているため、誰を親とするかが準拠法次第で変ってしまうという状況にある中、親となりたい者が法域を選んで出産するという例も生じてくることは想像に易く、今後、しっかりとした法理論に裏付けられた準拠法決定ルールを提案してゆきたい。この4年間,わが国の戸籍における国際的な家族関係の扱いを国際私法理論に照らして評価し,より整合的な体系を提示することを目標に,法務省の通達,回答,先例を丹念に読み,位置づけていくという作業を続けてきた。その結果は,順次,研究会のホームページにおいて公表してきた(http://www.j.u-tokyo.ac.jp/dogauchi/shougaikoseki/)。最終的な取りまとめの形は,「渉外戸籍法リステイトメント」として,条文形式で,「現行実務」,「改正提案」,「解説」という項目に沿って叙述することとなった。「現行実務」及び「改正提案」は,条文形式で既述することによって,曖昧さを極力排除し,実務に対して明確なメッセージを送るものである。そして,そのメッセージの理論的裏付けとして,「解説」において,将来にわたって各方面からの批判可能性を保てるようにするとともに,解説において,戸籍実務の紹介,その国際私法理論に照らした批判的考察を展開できるようにした。具体的な項目立ては以下の通りである。1.総則(適用範囲・戸籍簿・戸籍の記載・届出),2.出生(総則・嫡出子・非嫡出子),3.認知・準正,4.養子縁組,5.婚姻,6.離婚,7.親権・後見,8.死亡・失踪宣告,9.氏,10.国籍。2005年春には国際私法学会でのシンポジウム形式での発表を希望しており,その決定を待っている。
ペプチドアレイを利用したプロテイン検出チップの構築

立体構造をデザインした種々のペプチド配列を同時合成し、デバイス配置可能な最新技術であるペプチドライブラリ手法を駆使し、種々のタンパク質を機能的特徴により解析することが可能なプロテイン検出チップ(デザインペプチドチップ)の開発を行った。デザインペプチドライブラリ構築、ドライペプチドアレイ構築、デザインペプチドアレイのデータの処理、および金基板を利用する新規ラベルフリー解析において成果をあげた。本研究では、申請者が長年研究し得意とする立体構造をデザインした種々のペプチド配列を同時合成し、デバイス配置可能な最新技術であるペプチドライブラリ手法を駆使し、細胞内外の種々のタンパク質を機能的特徴により解析することが可能なプロテイン検出チップ(設計ペプチドチップ)の開発を行うことを目的とする。「プロテイン検出チップ」適合型立体構造制御ペプチドのデザイン・高効率合成:化合物の多様性もつプロテイン認識用ペプチドの開発を行った。ペプチドの結合の選択性および特異性を制御することを狙い、立体構造を、αヘリックス、βシート、ループ構造などに規制したペプチドを設計・合成した。「プロテイン検出チップ」適合型デザインペプチドライブラリの構築:細胞内のシグナル伝達に重要であるキナーゼや種々のリン酸関連酵素群などを対象にしたペプチド配列や配列上にリン酸基などを配置した種々のペプチドライブラリを作成した。また糖鎖を認識するレクチンなどのタンパク質検出を行うために糖鎖を有する複合ペプチドも種々合成した。ペプチドライブラリのマイクロ・ナノアレイ化による「プロテイン検出チップ」構築:作成した種々のペプチドライブラリを申請者が独自に設計したガラス製ウェルや平板ガラス上にマイクロアレイ化する。基板の表面化学についても検討を行った。ペプチドは基板上での乾燥状態でも問題が生じないタンパク質など他の捕捉剤よりも優れた特長をもつ。乾燥状態でもタンパク質捕捉・検出ができるドライアレイシステムに展開した。また新規のラベルフリー検出システムの開発も開始した。本研究では、立体構造をデザインした種々のペプチド配列を同時合成し、デバイス配置可能な最新技術であるペプチドライブラリ手法を駆使し、細胞内外の種々のタンパク質を機能的特徴により解析することが可能なプロテイン検出チップ(設計ペプチドチップ)の開発を行うことを目的とする。「プロテイン検出チップ」適合型デザインペプチドライブラリの構築:細胞内外で機能しているタンパク質ライブラリを機能別に分類し、濃度定量を行うことの可能な種々のペプチドライブラリの構築を平成18年度に引き続き実施した。糖鎖を認識するレクチンなどのタンパク質検出を行うために単糖複合ヘリックスペプチドを合成し、ペプチド部が糖のレクチンへの結合を補強できることを明らかにした。またヘリックスライブラリのタンパク質リガンドリガンドの検索分析系も作成した。ペプチドライブラリのアレイ化による「プロテイン検出チップ」構築:作成した種々のペプチドライブラリを用いたアレイ化を平成18年度に続き行った。基板の表面化学についてもさらに、検討を行い、ターゲットタンパク質を化学結合により捕捉できる光架橋型ペプチドアレイの構築を実施した。ラベルフリー検出システムの構築:構築チップを用いたタンパク質の検出において、ターゲットタンパク質の標識(ラベル)を必要としない金の異常反射法を利用した新規検出法の開発を実施した。デンドリマーによる3次元表面を作製し、2倍以上のタンパク質検出感度向上を達成した。またファージの検出にも成功した。「プロテイン検出チップ」適合型デザインペプチドライブラリの構築:細胞内外で機能しているタンパク質ライブラリを機能別に分類し、濃度定量を行うことの可能な種々のペプチドライブラリの構築を平成19年度に引き続き行い、3年間合計200種のヘリックスペプチドライブラリを構築した。糖鎖を認識するレクチンなどのタンパク質検出を行うために糖鎖(ガラクトース・マンノース等)を有する複合ペプチドをさらに10種合成した(3年間合計で26種)。ペプチドライブラリのアレイ化による「プロテイン検出チップ」構築:作成した種々のペプチドライブラリを用いたアレイ化を平成19年度に続き行った。上記の糖ペプチドと2種のレクチンタンパク質との相互作用解析に成功した。ターゲットタンパク質を化学結合により捕捉できる3種の光架橋型ペプチドアレイ構築および固定化ペプチドを光切断できるアレイの構築に成功した。ラベルフリー検出システムの構築:構築していくチップを用いたタンパク質の検出において、ターゲットタンパク質の標識(ラベル)を必要としない金の異常反射法を利用した。金基板の合金化に成功し、タンパク質検出感度向上を達成した。
胎児気管軟骨成熟に関する分子生物学的研究

目的気管軟化症は呼気性の気管狭窄であり、その成因により先天性と後天性とに大別されている。先天性のものは気管軟骨の形成不全が原因とされ、生下時すでに存在する。重篤な気管軟化症(気管支レベルの軟化症)には現在のところ具体的な治療法は無く治療に難渋しているのが現状である。今回我々は気管軟骨の治療を目的に、気管軟骨の成熟に関係する因子について検討した。方法兎の気管軟骨を細胞レベルにまで酵素で分離し気管軟骨モデルとして利用した。経口的に軟骨細胞モデルにpDGF(血小板由来増殖因子)、TGF-β(β型腫瘍増殖因子)、FGF(線維芽細胞増殖因子)、HGF(肝細胞増殖因子)、10g/ml、1g/ml、50ng/ml、5ng/ml、0.5ng/ml)の濃度に成るようにフィブロネクチン溶液、10%牛血清を添加、培養条件を変えて1.トルイジン青染色、2.電子顕微鏡、3.酸性ムコ多糖定量、4.コラーゲンII免疫染色、14の結果を指標を基に軟骨細胞の成熟度について、すなわち増殖因子、培養日数の違いを検討した。結果各、増殖因子、培養期間、等の条件によりトルイジン青染色でメトクロマジー、酸性ムコ多糖定量、コラーゲンII免疫染色に差がみられた。また電子顕微鏡所見においても同様の所見がみられた。結語兎気管軟骨の細胞を用いて気管軟骨細胞の成熟を経日的に軟骨細胞モデルにpDGF(血小板由来増殖因子)、TGF-β(β型腫瘍増殖因子)、FGF(線維芽細胞増殖因子)、HGF(肝細胞増殖因子)、フィブロネクチン、10%牛血清などを加え、培養条件を変えてトルイジン青染色、電子顕微鏡所見、酸性ムコ多糖産生、コラーゲンIIの合成を指標に検討した。増殖因子や培養期間により成熟に違いがみられ気管軟骨細胞の成熟に増殖因子、フィブロネクチンが関与していることが示唆された。(目的)気管軟化症は呼気性の気管狭窄であり、その成因により先天性と後天性とに大別されている。その中で重篤な換気不全発作で気管内挿管が必要な場合や呼吸困難を伴う哺乳障害を示す場合は大動脈胸骨固定術やステント療法等の手術療法の適応となる。しかし大動脈胸骨固定術は手術適応が狭く、気管支レベルの軟化症には効果が少ない。またステント療法にはシリコン製、金属メッシュや形状記憶合金製チタンなど様々の素材が用いられているが、いずれも長期の気管内留置には向かないなどこの病体を完治するわけではなく治療に難渋しているのが現状である。(方法)兎の気管軟骨を細胞レベルにまでコラゲナーゼで分離し気管軟骨モデルとして利用した。経日的に軟骨細胞モデルにpDGF(血小板由来増殖因子)、TGF-β(β型腫瘍増殖因子)、FGF(線維芽細胞増殖因子)、HGF(幹細胞増殖因子)、10%牛血清などを加え、培養条件を変えてトルイジン青染色、電子顕微鏡所見の指標を基に軟骨細胞の成熟度について、すなわち増殖因子、培養日数の違いを検討した。(結果)各、増殖因子、培養期間、等の条件によりトルイジン青染色でメトクロマジーの量に差がみられた。(結論)兎気管軟骨の細胞を用いて気管軟骨細胞の成熟を経日的に軟骨細胞モデルにpDGF(血小板由来増殖因子)、TGF-β(β型腫瘍増殖因子)、FGF(線維芽細胞増殖因子)、HGF(幹細胞増殖因子)、10%牛血清などを加え、培養条件を変えてトルイジン青染色、電子顕微鏡所見の指標に検討した増殖因子や培養期間により成熟どに違いが見られ気管軟骨細胞の成熟に増殖因子が関与していることが示唆された。

結語兎気管軟骨の細胞を用いて気管軟骨細胞の成熟を経日的に軟骨細胞モデルにpDGF(血小板由来増殖因子)、TGF-β(β型腫瘍増殖因子)、FGF(線維芽細胞増殖因子)、HGF(肝細胞増殖因子)、フィブロネクチン、10%牛血清などを加え、培養条件を変えてトルイジン青染色、電子顕微鏡所見、酸性ムコ多糖産生、コラーゲンIIの合成を指標に検討した。増殖因子や培養期間により成熟に違いがみられ気管軟骨細胞の成熟に増殖因子、フィブロネクチンが関与していることが示唆された。
射影演算子法の乱流への適用

1次元乱流における時間相関関数の構造を射影演算子法によって調べた.時間相関関数と記憶関数の相似形を仮定して,時間相関関数に関して閉じたモデル方程式を導いた.このモデル方程式の解析と,典型的な1次元乱流の支配方程式である蔵本・シバシンスキー方程式の直接数値シミュレーションによって以下のことを見出した. 1)時間差が小さいときには時間相関関数は代数型となる;2)時間差が大きいときには,時間相関関数は波数によって2種類の指数的減衰形(振動しながら減衰する場合と振動しないで減衰する場合)となる.1次元乱流における時間相関関数の構造を射影演算子法によって調べた.時間相関関数と記憶関数の相似形を仮定して,時間相関関数に関して閉じたモデル方程式を導いた.このモデル方程式の解析と,典型的な1次元乱流の支配方程式である蔵本・シバシンスキー方程式の直接数値シミュレーションによって以下のことを見出した. 1)時間差が小さいときには時間相関関数は代数型となる;2)時間差が大きいときには,時間相関関数は波数によって2種類の指数的減衰形(振動しながら減衰する場合と振動しないで減衰する場合)となる.本研究の目的はナビエ・ストークス方程式に射影演算子法を適用して,平均流に関するモテル方程式を導き,平均流を評価することでる.その準備的な研究として,平成21年度は1次元乱流である蔵本・シバシンスキー方程式で乱流の完結性に関する研究を行った.ここでは平均量の方程式を完結させるために,ある物理量の時間相関関数と記憶関数の相似性の仮定をした.この仮定は記億関数が含まれていることからもわかるように,射影演算子法に固有の仮定である.上記の仮定を行って蔵本・シバシンスキー方程式から得られた時間相関関数と直接計算によって数値的に評価された時間相関関数を比較した結果,両者はよく一致することがわかった.また,波数が無限大の極限においては,上記の相似性の仮定から導かれたクロージャー方程式はナビエ・ストークス方程式の一様等方性乱流における直接相互作用近似(DIA)のクロージャー方程式と一致することもわかった.射影演算子法ではモードカップリング理論が有名であるが,ここで行なった相似性という概念は完結の問題にはそれほど見かけないので,モードカツプリング理論に匹敵する理論になる可能性がある.このためにもナビエ・ストークス乱流にも同様の方法を適用してみて,既存の理論,直接数値計算の結果と比較する必要がある.これは現在進行中であり,来年度の中頃には射影演算子法によるナビエ・ストークス乱流のクロージャー方程式が得られる予定である.本研究の目的はナビエ・ストークス方程式に射影演算子法を適用して,平均流に関するモデル方程式を導き,乱流の平均流を評価することである.このモデル方程式は工学上よく用いられるK-eモデルなどとは違って未定パラメーターを含まないことを特徴とする.その準備的な研究として,平成21年度は1次元乱流である蔵本・シバシンスキー方程式において,ある物理量の時間相関関数と記憶関数の相似性の仮定をして,時間相関関数に関する閉じた方程式(相似近似方程式)を得た.この相似近似方程式から得られる時間相関関数と蔵本・シバシンスキー方程式を直接数値計算して得られる時間相関関数とは非常によく一致した.このことから,相似性の仮定の妥当性の高いことがわかった.平成22年度はナビエ・ストークス乱流に射影演算子法を適用にして,蔵本・シバシンスキー方程式の場合と同様の相似性の仮定をして時間相関関数に関する閉じた方程式(相似近似方程式)の導出を試みた.ここで,ナビエ・ストークス乱流として最も対称性の良い3次元一様等方性乱流を扱った.しかし,射影演算子を一様等方性乱流に適用したが,通常の射影演算子は一様等方性乱流の圧縮性条件により,うまく射影演算子を定義できないことがわかった.これを解決する二つの方法,1)小さいながらも圧縮性があるとして,最後にそれをゼロに近づけること,2)別の射影演算子を使うことを考えている.これらは平成23年度に実施する予定である.本研究の目的はナビエ・ストークス方程式に射影演算子法を適用して,平均流に関するモデル方程式を導き,乱流の平均量の性質を理解することである.このモデル方程式は工学上よく用いられるK-eモデルなどとは違って未定パラメーターを含まないことを特徴とする.その準備的な研究として,平成21年度から平成22年度までの研究によって,代表的な1次元乱流である蔵本・シバシンスキー方程式において,ある物理量の時間相関関数と記憶関数の相似性の仮定をして,時間相関関数に関する閉じた方程式(相似近似方程式)を得た.この相似近似方程式から得られる時間相関関数と蔵本・シバシンスキー方程式を直接数値計算して得られる時間相関関数とは非常によく一致した.このことから,相似性の仮定は妥当であることがわかった.平成23年度は蔵本・シバシンスキー方程式の時間相関関数の構造と原子の運動をモデル化した1次元ルビンモデルの時間相関関数の構造がよく似ていることを射影演算子法による定式化を使って調べた.両者の時間相関関数の初期領域,終期領域の関数形が同形であるだけでなく,その特性時間のパラメーター依存性までよく似ている.このことは時間相関関数の2重構造はかなり普遍的であることを示唆している.

さらに,もう一つの代表的な1次元乱流の方程式であるニコラエフスキー方程式のパワースペクトルの性質を数値的に調べた.低振動数では,モードに関するパワースペクトルはローレンチアンであるが,物理空間に関するパワースペクトルは発散する.また,物理空間に関する時間相関関数の漸近形は冪の指数をもつが,その指数は系の大きさが小さいときには2であり,系の大きさがある値を超えると3/2になることを示した.これは繰り込み群による結果と一致する.
高次特異値分解に基づくテンソルデータの圧縮と類似検索に関する研究

情報センシング技術の向上と計算機の情報処理能力の向上により,様々なデータ処理の可能性が広がる中,リモートセンシングデータ,マルチスペクトル画像,動画像,ボクセルデータなどのテシソルデータ処理への期待が高まっている.本研究では,テンソルデータ処理の基礎として,高次特異値分解に基づくテンソルデータの圧縮や検索の手法を開発することを目的として,平成17年度から平成19年度までの3年間にわたり,新手法の開発,検証等を行った.以下に,本年度の研究実績の概要を述べる.本年度は,昨年度に開発したテンソルデータの同時低ランク近似法と主成分分析とが,同一の目的関数を異なる制約条件の下で最適化する方法として関係付けられることを明らかにし,この関係性に基づいて,通常の方法では計算が困難なほど高次元かつ大量のデータの主成分分析をテンソルデータの同時低ランク近似法によって近似的に行う方法を提案した.また,同時低ランク近似の性能評価のための指標を提案し,それに基づいて,テンソルデータの同時低ランク近似法が主成分分析よりも有効になるための必要条件を導出した。更にその妥当性を検証するために,カラー画像の類似検索等で多用されるカラーヒストグラムの同時低ランク近似や,顔認識の実験を行い,良好な結果を得た.テンソルデータの同時低ランク近似と主成分分析との関係が,行列のクロネッカー積を用いて記述されることから,今後の課題として,テンソルデータ処理におけるクロネッカー積の重要性を指摘した.情報センシング技術の高度化や計算機の性能向上を背景として,様々な多次元配列データすなわちテンソルデータの情報処理への要求が高まっている.本研究では,テンソルデータを効率的に扱うための基礎として,行列の特異値分解を一般のテンソルに拡張した高次特異値分解に基づくデータ圧縮及び検索手法の開発を目的として,平成17年度から平成19年度までの3年間にわたり,高次特異値分解の理論的解析及び実験による有効性の検証等に取り組むものである.以下に本年度の研究実績の概要を述べる.本年度は,高次特異値分解の定式化と計算アルゴリズムの開発,圧縮率等の理論解析,実験による有効性の検証等を行なった.具体的には,高次特異値分解をテンソルデータの低ランク近似による復元誤差の最小化問題として定式化し,固有値問題に基づく直接解法を導出した.また,複数行列の同時低ランク近似と高次特異値分解の等価的関係性から,複数行列の同時低ランク近似問題の直接解法も導出した.更に,同問題の解析的アルゴリズムとして提案された従来手法の反例を実験的に示し,同時期に提案された複数の非反復アルゴリズムの等価性を示した.実験による有効性の検証では,画像データベースの圧縮を例として,圧縮率と復元誤差の関係を求め,従来手法との比較により,提案手法の有効性を示した.また,カラー画像データベースの検索や顔画像による個人識別などの実験も行なった.各種テンソルデータの収集も継続して行なっている.情報センシング技術の向上と計算機の情報処理能力の向上により,様々なデータ処理の可能性が広がる中,リモートセンシングデータ,マルチスペクトル画像,動画像,ボクセルデータなどのテンソルデータ処理への期待が高まっている.本研究では,テンソルデータ処理の基礎として,高次特異値分解に基づくテンソルデータの圧縮や検索の手法を開発することを目的として,平成17年度から平成19年度までの3年間にわたり,新手法の開発,検証等に取り組んでいる.以下に,本年度の研究実績の概要を述べる.本年度は,テンソルデータの圧縮に関して,複数の研究者によって提案されている2階テンソルデータの同時低ランク近似の非反復アルゴリズムの等価性を示し,解の近似精度,計算効率などの検証を行った.そこでは,最近提案された2階テンソルデータの同時低ランク近似問題の解析的アルゴリズムでも,同問題の大域的最適解は得られないことを実験で示した.更に同問題を一般の高階テンソルデータの同時低ランク近似問題に拡張し,その局所的最適解を求めるための反復解法と,近似解を求めるための非反復解法を提案し,近似誤差の上限式を示した.実験では,ハイパースペクトル画像の圧縮に応用し,その有効性を実験的に確認した.また,テンソルデータの多変量解析手法の一つとして,2次元線形判別分析の非反復アルゴリズムを提案し,顔画像による個人識別に応用し,短い計算時間で高い識別率を達成できることを確認した.情報センシング技術の向上と計算機の情報処理能力の向上により,様々なデータ処理の可能性が広がる中,リモートセンシングデータ,マルチスペクトル画像,動画像,ボクセルデータなどのテシソルデータ処理への期待が高まっている.本研究では,テンソルデータ処理の基礎として,高次特異値分解に基づくテンソルデータの圧縮や検索の手法を開発することを目的として,平成17年度から平成19年度までの3年間にわたり,新手法の開発,検証等を行った.以下に,本年度の研究実績の概要を述べる.本年度は,昨年度に開発したテンソルデータの同時低ランク近似法と主成分分析とが,同一の目的関数を異なる制約条件の下で最適化する方法として関係付けられることを明らかにし,この関係性に基づいて,通常の方法では計算が困難なほど高次元かつ大量のデータの主成分分析をテンソルデータの同時低ランク近似法によって近似的に行う方法を提案した.また,同時低ランク近似の性能評価のための指標を提案し,それに基づいて,テンソルデータの同時低ランク近似法が主成分分析よりも有効になるための必要条件を導出した。

更にその妥当性を検証するために,カラー画像の類似検索等で多用されるカラーヒストグラムの同時低ランク近似や,顔認識の実験を行い,良好な結果を得た.テンソルデータの同時低ランク近似と主成分分析との関係が,行列のクロネッカー積を用いて記述されることから,今後の課題として,テンソルデータ処理におけるクロネッカー積の重要性を指摘した.
大気境界層の激しい渦の発生機構・構造・力学及び乱流輸送に果たす役割の解明

塵旋風・蒸気旋風・竜巻の発生機構・構造・力学の理解を多様な手法で進め、以下のことがわかった。塵旋風は、対流混合層の中層で作られる循環が下降流で地表面近くに運ばれ、これが上昇流域に角運動量保存的に収束することにより発生する。湿潤対流混合層で生ずる蒸気旋風は降水の無い場合には塵旋風と似た機構で発生するが、降水がある場合は、隣接する降水域からの冷気プールの衝突が重要な役割を果たす。これら強い渦の接線速度分布には2つのレジームがあり、回転境界層が重要な役割を果たす。本研究は、一般風の弱い晴れた日に砂漠などの裸地に発生する塵旋風や、寒気の吹き出し時に暖かい水面上に発生する蒸気旋風などの大気境界層に生ずる小スケールの激しい渦の発生機構や構造と力学及びその乱流輸送に果たす役割を包括的に理解するため、ラージ・エディ・シミュレーション・モデルを用いて対流混合層内に塵旋風・蒸気旋風を再現し、2つの渦の相違点・類似点を比較対照すると共に、室内実験・理論による考察と併せて、これらの渦の発生機構や構造・力学を解明することを目的としている。本年度の成果は以下の通りである。LESモデルを用いて、日の出から日の入りまで日変化する(乾燥)対流混合層の中に生ずる塵旋風の再現実験を行った。この際、このような微細格子で表現できる乱流場に於ける適切な地表面フラックスの与え方についても検討した。再現実験では、環境風と地表面加熱の条件を変えて、塵旋風が最も発生しやすい環境を探ると共に、塵旋風の発生頻度・空間密度を調べた。室内実験では、最近の竜巻に対するドップラーレーダー観測では、接線風速が半径の-0.6乗に比例して減少するという報告があり、なぜ角運動量が半径方向に一様にならないのかが解明されていないことから、上空の渦と地表面近くの境界層の相互作用を明らかにする室内実験を開始した。室内実験では、円筒水槽内の側壁でゆるやかな回転を与えた流体を流入させ、中心軸上に開けた穴から同じ流量で流出させることにより強い渦を発生させ、接線速度の半径分布の回転と流量への依存性を調べる予定であり、平成21年度はこのための実験装置を作成し、予備的な実験を行った。理論的考察では、室内実験で得られた強い渦の速度分布の形成機構を、渦の底面に生ずる回転境界層との相互作用の観点から考察するために、境界層方程式に基づき、ランキン渦が存在するときの回転境界層の構造を求めた。昨年度完成させたLESモデルを用いて、日変化する(乾燥)対流混合層の中に生ずる塵旋風の再現実験を行い、塵旋風の発生機構と回転源を探った。特に、回転源の理解を進めるために、人為的に惑星の回転によるコリオリ力を変化させた実験を行うことにより、塵旋風が対流が生み出す鉛直軸回りの循環を回転源として発生することを突き止めた。次に、地表面からのダストの巻き上げと落下の効果を組み込み、一般風が弱いときの対流混合層に浮遊するダストの数値実験を行った。この数値実験の結果は弱風時の中国の沙漠地域における観測データをオーダーとして説明するものであり、その成果を報告した論文(Ito,Niino and Nakanishi:2010,SOLA)は日本気象学会SOLA論文賞を受賞した。また、湿潤過程を含んだLESモデルとしてRAMSを採用し、冬季の寒気吹き出し時の対流混合層のシミュレーションを行い、蒸気旋風の再現に成功した。更に、塵旋風や蒸気旋風に似た大気中の強い渦である竜巻の再現実験を行い、その形成機構を調べた。その成果を記述した論文(Noda and Niino:2010, Journal of the Meteorological Society of Japan)は日本気象学会気象集誌論文賞を受賞した。更に、昨年度に引き続き大気中の激しい渦に関する室内実験を行い、接線速度の半径分布の回転と流量への依存性を調べるた。また、LESモデル及び室内実験で得られる激しい渦の構造と力学に関する理論的考察を行った。ラージ・エディ・シミュレーション(LES)モデルにより、日変化する対流混合層の中に生ずる塵旋風の再現実験を行い、塵旋風に流入する流体粒子のバックワードトラジェクトリ解析から、塵旋風の回転源が、対流が作り出した鉛直軸回りの循環にあることを突き止めた。この循環は、乱流状態の対流に伴う対流混合層中層の水平渦度の鉛直流による立ち上げで作られ、対流の下降域で地表付近に運ばれ、対流の上昇域へと流入することにより強い渦が発生していることが示された。冬季の寒気吹き出し時の湿潤対流混合層のシミュレーションによる蒸気旋風の再現にも成功し、蒸気旋風の強さの環境場に対する依存性を調べた。

その結果、下層の乾燥混合層と上層の湿潤混合層という2層構造を持つ混合層のうち、下層の乾燥混合層の厚さが厚いときに、強い蒸気旋風が発生することや、その回転源が複数の対流セル間の冷気下降流の衝突に伴う水平シアにあることがわかった。これらは、最近の竜巻の成因に関わる数値実験の結果とも類似点がある。続いて、大気中の激しい渦の構造に関して、室内実験と力学理論、数値実験にもとつく解析を行った.緩やかに回転する円筒水槽の底面中心から、一定流量Qで水を流出させ、円筒容器の側面のスポンジを通して回転に馴染んだ等量の水を流入させる室内実験から、接線速度の半径分布は、すべての半径で角運動量保存的になる場合と、そうでない2つのレジームがあることがわかった。数値実験と理論的考察を行った結果、2つのレジームは、水槽内に生じる仮想的な(半径方向に角運動量一定の)ポテンシャル渦に伴う底面境界層が運べる流量とQとの大小により決まることがわかった。この結果は、現実の大気中の強い渦の半径分布がRankine渦からずれる原因を説明する可能性があり、興味深い。
エンドツーエンド暗号化通信の数理的安全性モデルに関する研究

H30年度の研究目的は、メッセージングサービスなどにおけるエンドツーエンド暗号化通信の既存方式の安全性評価である。研究実施計画に基づき、1主要な方式の仕様調査、2記号論的安全性の計算機自動検証、3計算理論的安全性の証明、4各方式の安全性・効率性の比較、に取り組んだ。エンドツーエンド暗号化通信に関連する実利用方式として、ICカード-リーダ/ライタ間の認証プロトコルについて安全性評価に取り組んだ。結果として、認証鍵交換としてプロトコルを利用した場合、過去のセッション鍵が漏洩することで、過去の認証結果を再利用する事が可能であることを示した。また、暗号理論的な認証鍵交換の安全性モデルであるBellare-Rogawayモデルにおいて、認証再利用がどのように定式化できるかを明らかにした。上記の結果より、本来の認証だけの用途で用いる場合には問題ないが、認証途中で生成されたセッション鍵を外部システムで利用するなどの運用を行った場合の危険性が明らかになった。また、代表的なエンドツーエンド暗号化通信方式であるLINE encryptionについて、H29年度の成果を発展させ、新たなリプレイ攻撃となりすまし攻撃を発見した。ICカード-リーダ/ライタ間の認証プロトコルについては、国内学会(電子情報通信学会情報セキュリティ研究会)で発表を行い、公知化した。また、LINE encryptionについては、国際会議(IWSEC 2018)で発表を行い、公知化した。実世界で実際に利用されているICカード-リーダ/ライタ間の認証プロトコルについて、利用方法によっては脆弱性につながることを検証し、安全性モデルに従った解析を予定通り遂行した。これまでの既存方式の解析結果をふまえて、漏洩耐性などの高安全性と効率性を両立した新しい次世代向け方式を設計する。提案方式は、定式化したモデルにおける最強の安全性と既存方式に伍する効率性を両立することを目指す。H29年度の研究目的は、メッセージングサービスなどにおけるエンドツーエンド暗号化通信の初めての数理的モデル化と実用されている既存方式の分類学的な安全性評価である。研究実施計画に基づき、1攻撃パターンの網羅的分類、2形式手法に基づく記号論的安全性モデルの定式化、に取り組んだ。特にエンドツーエンド暗号化通信の代表的な方式として、LINE encryptionを取り上げ、既知のなりすまし攻撃(spoofing)と再送攻撃(reply)を調査を行い、形式手法に基づく安全性を定式化した。定式化は一般的な中間者攻撃を捉えるため、Dolev-Yaoモデルに基づいて行った。さらに、長期鍵が漏れた後の安全性を保証するフォワード安全性についても、定式化を行った。ホワイトペーパーを用いてLINEencryptionの仕様を調査し、定式化した記号論的安全性モデルを満たしているかの検証を行った。自動検証ツールとしては、扱える安全性の汎用性を考慮し、ProVerifを用いた。なりすまし攻撃、再送攻撃、フォワード安全性についてそれぞれ検証を行ったところ、なりすまし攻撃と再送攻撃については既知の攻撃を検出した。またフォワード安全性については、既存研究では明示的な攻撃は示されていなかったが、ProVerifにより新たな攻撃を発見した。検証結果については、国内学会(暗号と情報セキュリティシンポジウム)で発表を行い、公知化した。国内で最も利用されているエンドツーエンド暗号化通信プロトコルであるLINE encryptionについて、既存の攻撃、およびフォワード安全性の記号論安全性に基いた定式化と自動検証を予定通り遂行した。記号論的安全性に引き続き、計算論的安全性のモデル化を進める。また、LINEencryption以外のエンドツーエンド暗号化通信プロトコルについても、検証を進める予定である。
付着生物膜法における付着生物濃度の操作と物質の変換に関する基礎的研究

1.平成2年度に作成した半水没型回転円板装置に取り付けた網目状導線への活性を持つ生物の付着実験を行った.1ー1.半水没型回転円板装置に取り付けた網目状導線へ微小電流を流し,活性を持つ回転円板最終沈殿池汚泥および反応槽内SSの本導線への付着実験を行った.1ー2.定状運転開始後に微小電流を流した網目状導線へ付着した有機物酸化細菌,硝化菌の菌体量と定状運転数週間経過後に微小電流を流した網目状導線へ付着したそれらとを比較した.いづれの実験においても,微小電流による明確なSSの付着の定量化は困難であった.むしろ,網目に対し垂直に流れるSSの付着により,従来用いられてきたエンビ板支持体よりステンレス性網状支持体に,短時間に生物膜が付着増殖することが明かとなった.また,単位面積当たりの付着生物量も多い.2.付着生物膜の合理的操作実験を行った.2ー1.付着生物膜の操作前の結果と比較しつつ半水没型回転円板装置に取り付けた網目状導線への剥離生物膜片等の付着時間と電流値,および付着生物膜内の有機物酸化の細菌・硝化菌の増殖,死滅速度を測定した.2ー2.付着生物膜の操作後の剥離過程と,増殖と剥離の平衡状態,基質除除速度を測定した.いづれの実験においても,電流値の定量化は困難であった.網状支持体付着生物膜は,液本体が貧栄養状態で1週間経過しても,約7割は付着している.3.上記の2の実験デ-タを基にコンピュ-タ-シミュレ-ションにより半水没型回転円板法の反応槽内付着生物濃度の操作(主に,支持体の網のメッシュの変動)による液本体基質濃度と生物膜内有機物酸化細菌,硝化菌の濃度分布の関係を明らかにし,より合理的な回転円板設計法の基礎デ-タを提示した.液本体有機物濃度が高くても,付着生物膜内に硝化菌が存在すると硝化は生ずる等の結論を得た.1.平成2年度に作成した半水没型回転円板装置に取り付けた網目状導線への活性を持つ生物の付着実験を行った.1ー1.半水没型回転円板装置に取り付けた網目状導線へ微小電流を流し,活性を持つ回転円板最終沈殿池汚泥および反応槽内SSの本導線への付着実験を行った.1ー2.定状運転開始後に微小電流を流した網目状導線へ付着した有機物酸化細菌,硝化菌の菌体量と定状運転数週間経過後に微小電流を流した網目状導線へ付着したそれらとを比較した.いづれの実験においても,微小電流による明確なSSの付着の定量化は困難であった.むしろ,網目に対し垂直に流れるSSの付着により,従来用いられてきたエンビ板支持体よりステンレス性網状支持体に,短時間に生物膜が付着増殖することが明かとなった.また,単位面積当たりの付着生物量も多い.2.付着生物膜の合理的操作実験を行った.2ー1.付着生物膜の操作前の結果と比較しつつ半水没型回転円板装置に取り付けた網目状導線への剥離生物膜片等の付着時間と電流値,および付着生物膜内の有機物酸化の細菌・硝化菌の増殖,死滅速度を測定した.2ー2.付着生物膜の操作後の剥離過程と,増殖と剥離の平衡状態,基質除除速度を測定した.いづれの実験においても,電流値の定量化は困難であった.網状支持体付着生物膜は,液本体が貧栄養状態で1週間経過しても,約7割は付着している.3.上記の2の実験デ-タを基にコンピュ-タ-シミュレ-ションにより半水没型回転円板法の反応槽内付着生物濃度の操作(主に,支持体の網のメッシュの変動)による液本体基質濃度と生物膜内有機物酸化細菌,硝化菌の濃度分布の関係を明らかにし,より合理的な回転円板設計法の基礎デ-タを提示した.液本体有機物濃度が高くても,付着生物膜内に硝化菌が存在すると硝化は生ずる等の結論を得た.1.回転円板法における付着生物膜内の有機物酸化細菌・硝化菌の増殖、死滅および剥離過程と、増殖と剥離の平衡状態、基質除去速度の定量化を行った。(1)直径30cm、円板枚数4枚、5槽直列の半水没型回転円板装置を用いた実験を行った。(2)定常運転(流入水量および基質濃度が一定)開始後の半水没型回転円板は液本体から有機物酸化細菌、硝化菌を含むSSが付着し、薄い膜を形成する。この膜内の有機物酸化細菌、硝化菌の活性度を菌体量として測定した。(3)定常運転数週間経過後は、付着生物は増殖、死滅しつつさらに液本体からSSが付着し、一部は剥離する。増殖と剥離が平衡状態になると、ほぼ一定厚さの付着生物膜が回転円板支持体に形成される。このときの空中部酸素分圧、液本体DOおよび基質(有機物、NH_4ーN)濃度を定量化した。2.コンピュ-タ-シミュレ-ションにより半水没型回転円板法の生物膜形成過程における液本体基質濃度と生物膜内有機物酸化細菌、硝化菌の濃度分布を定量化した。実験デ-タにもとずいた生物膜のモデルにより生物膜形成過程におけるプログラムを作成し、生物膜内有機物酸化細菌、硝化菌の濃度分布を定量化した。