hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形適応学習システムの動力学理論構築に関する研究

具体的には,ニュ-ロダイナミックス研究の現状と動向に関する基調報告,組合せ問題等の最適化問題とニュ-ロダイナミックス,非平衡相転移理論と非対称結合のニュ-ラルネットワ-ク,連想記憶設計のためのヒステリシス系の平衡点問題,ニュ-ラルネットによる時間波形の適応学習等の講演が行われ,熱心な共同討議が行われた.本総合研究の達成期間は、2か年であり、第2年度の平成3年度では、様々な分野に広くまたがっている非線形適応学習システム研究の関連研究者が参加する公開の研究集会を以下のように2回開催した。(1)本総合研究の分担者を主要メンバとして、平成2年度から10ヶ年計画で電子情報通信学会に組織した「非線形問題とその応用学術研究集会」との共催で、7月福岡で研究集会を開催した。その研究集会では、本総合研究の主題であるニュ-ロダイナミックスを中心課題として、若い研究者向け応用数理に関するパネル討論や、第一線で活躍されている研究者による招待講演を通じて、ニュ-ラルネットワ-クに関する徹底的な議論を行った。具体的には、H.Ritter助教授(Bielfeld大)を招聘し、迫江教授(九大)、来日中のK.Judd氏(東京電機大、文部省在外研究員)、篠本助教授(京大)、有本教授(東大)の参加を得て、総合研究のテ-マに関して熱心な共同討議及び意見交換を行った。これらは、当日の論文集の他に、本年5月刊行予定の電子情報通信学会の英文論文特集「非線形ダイナミックスー適応、学習およびニュ-ラルシステムー」として纏め、国内外の研究者に公表することとした。(2)第2回の公開研究集会は、公開のワ-クショップ形式で平成4年1月に東京で実施された。すなわち、研究分担者による講演の他、電子情報通信工学、計算機工学、物理、生物、数学等の諸分野における非線形適応学習システムに関する研究状況の基礎研究調査結果の報告及び各分担者の本研究に関わる研究討議が行われた。具体的には、光増幅機構による複素ニュ-ロン場、来日中のT.Roska教授(ハンガリ-アカデミ-)によるセルラ-ニュ-ラルネットワ-ク,超並列計算機、2値非対称結合ニュ-ラルネットワ-クの統計的性質、シリコン網膜における双対理論と正則化問題等の講演が行われ、熱心な共同討議が行われた。
接触動作の運動学的・力学的特徴抽出に基づく技量の理解の研究

物の持ち運び動作やプロセス動作(物体の最終位置だけでなく、ツール扱いのような途中の動きも重要な動作)の基本的レパートリを列挙し整理した。その結果動作は、物体の位置姿勢を変えたり結合状態を変える動作、道具(容器)の動作を介してを液体や粉体のような集合体を扱う動作、道具(工具)を使って加工を行う動作、柔軟体を扱う動作に分類できることを示した。代表的動作に関して、人間による動作実験を行い技量に関する運動データと力学データを収集するために、センサインタフェースを購入し、力センサ等のデバイスをワークステーションに接続した。また接触データを収集するために、超小型マイクロフォンを導入し、パソコンに接続した。接触時に発生するノイズから接触状況を検出するための音信号処理の基礎実験を行った。またマイクを多数使用し接触分布を得る方式を検討した。ロボットや作業対象物の運動を実時間(33msecに1回)で計測するための視覚装置として、マークベーストビジョンを開発した。これは運動物体に円状のマークを貼付することで、物体の発見を容易にし、半径方向に白黒のコーディングを施すことで、物体の同定を可能にするものである。それを用いて、ロボットの反応時間の精密測定や、動いている物体を追跡把握する実験に成功した。この実時間視覚と力センサそして超小型マイクという異種センサからの情報を統合して、技量の実現するために、センサ情報からの特徴抽出を行う方式について検討した。
細胞間コミュニケーションにおけるセリン光学異性体に関する研究

我々の研究グループでは、以前より骨関節組織を構成する骨芽細胞、破骨細胞および軟骨細胞の分化段階を制御する因子の探索を行っているが、近年中枢神経系において興奮性情報伝達物質として機能するグルタミン酸(Glu)が、これらの細胞において情報伝達物質として機能することを世界に先駆けて報告した。我々は、Gluシグナリング機構に関連する因子が骨関節組織においても存在するのではないかとの仮説に基づき、中枢神経系のGlu受容体の一種であるNMDA受容体の機能制御を行うD-Serの軟骨細胞分化に与える影響について解析を始めた。現在までのところ、培養骨芽細胞および軟骨細胞において、D-Ser合成酵素であるSRのmRNAおよびタンパク質の発現を認めており、またラット脛骨の組織切片を用いたin situ hybridization法においても骨芽細胞および軟骨細胞におけるSR mRNAの局在性を確認している。前軟骨細胞株であるATDC5細胞にSRを強制的に安定発現させた結果、軟骨細胞分化の指標であるアルシアンブルーの染色性が有意に抑制され、これが軟骨細胞分化過程において重要な役割を果たすSOX9の細胞内タンパク質の安定性に対して影響を与えることが明らかとなった。これらの結果より、D-Ser合成酵素であるSRが軟骨細胞の分化過程を制御する可能性は充分に高いことが予想され、更なる研究計画の効率的実施により、D-Serの軟骨細胞分化における生理学的役割の解明、およびその機能制御を通じた骨折やリウマチ性疾患の新規治療理論構築が可能であると思われる。我々の研究グループでは、以前より軟骨細胞の分化段階を制御する因子の探索を行っているが、近年中枢神経系において興奮性情報伝達物質として機能するGluが、これらの細胞において情報伝達物質として機能することを世界に先駆けて報告した。我々は、Gluシグナリング機構に関連する因子が軟骨組織においても存在するのではないかとの仮説に基づき、中枢神経系のNMDA受容体の機能制御を行うD-Serの軟骨細胞分化に与える影響について解析を始めた。現在までのところ、培養軟骨細胞および軟骨組織切片を用いて、軟骨細胞におけるSRの発現を遺伝子および蛋白質レベルで認めており、さらに肋軟骨由来初代培養軟骨細胞および中足骨を用いた軟骨器官培養系において、D-Ser添加により軟骨細胞の分化段階が抑制される事実を明らかにした。また、前軟骨細胞株であるATDC5細胞にSRを強制的に安定発現させた結果、軟骨細胞分化の指標であるアルシアンブルーの染色性が有意に抑制された。さらに、軟骨細胞分化過程における重要な転写因子の一つであるSOX9の転写活性能については、野生型SRの56番目のリジンをグリシンに変異させD-Ser合成活性を欠失させたSRは、著明な変化を与えないのに対して、野生型SRは、SOX9の転写活性能を有意に抑制させることを解明した。これらの結果より、SRの代謝産物であるD-Serが軟骨細胞の分化過程を制御する可能性は充分に高いことが予想され、更なる研究計画の効率的実施により、D-Serの軟骨細胞分化における生理学的役割の解明、およびその機能制御を通じた骨折やリウマチ性疾患の新規治療理論構築が可能であると思われる。
手話における非手指動作の機能の分析とその手話画像への導入効果

本研究代表者らが研究を進めている日本語・手話相互翻訳システムにおいて日本語から手話への翻訳結果の表示に用いる手話画像の画質は表現される非手指動作によって大きく左右する。これは手話が手指動作のみならず頷き・瞬き・表情・身振りなど身体の多くのモードを駆使して話させるマルチモーダルな言語であることに起因する。非手指動作に関する文法書は存在しないため、中間型手話を話す手話通訳者一人に注目してこの手話通訳者の動作を分析することとした。非手指動作の手話文中での生起箇所と生起確率の分析結果から、大きく分けて頷き・瞬きは文末や主部などの文構造を明示する機能を、その他の非手指動作については意味明示の機能を持つことが推定された。そこで、幾つかの生起ルールを作成し、手話画像の規則合成を行い、手話のわかる被験者を対象にその評価を行った。手話画像の評価では、(画像A)非手指動作なし手話画像(画像B)非手指動作あり手話画像(画像C)手話通訳映像、の三種類の画像を用意し、一文を二回づつ提示して、読み取れた手話単語や読み取れた文章の意味などを答えさせ、併せて主観評価も行わせた。その結果、手話単語の認識率は画像Aで42.6%、画像Bで54.8%、画像Cで62.9%で、手話通訳映像でも約60%で非手指動作あり手話画像と非手指動作なし手話画像の間でに統計的有意差が見られた。これは導入した非手指動作が手話の単語認識に効果があることを示している。しかし主観評価の結果ではいずれの項目においても手話画像は手話通訳映像に及ばず、品質の点ではまだまだ改善の必要があることがわかった。今後はさらに精微な非手指動作の表現が可能となる手話画像の合成を目指したい。本研究は手話通訳者によって表現される手話における非手指動作の分析と手話画像の合成、非手指動作の手話画像への導入並びに導入効果を明らかにすることを目的としている。本年度では,まず手話通訳者によって表現される非手指動作の機能の分析にあたり、日本語話者の発話内容を手話通訳する場面の映像データの収集を行った。次に日本語コーパスと手話コーパスからそれぞれで話されている単語列を抽出する作業を行っている。日本語と手話では文法構造が異なり、かつ手話では空間の利用によって単語の変形が起こることから、それらについても考慮することとした。また非手指動作については、視認性の高い頷き・瞬き・頭部運動についてその生起箇所を記録した。これと並行して細かい表情の表現を可能にするための手話画像のモデリングを試みた。これには表現の高速化を狙って変形のしない剛体部分と変形を伴う頂点管理部分を組み合わせることでの表現を目指している。同時に、手指動作や腕の表現などに関しても人間の動きに近いものを表現できるように工夫している。来年度の課題としては、まず収集したデータから非手指動作における構文解析・意味解析を行い、幾つかの非手指動作の文法規則の抽出を試み、それらの規則を導入した手話画像を合成すること、手話に堪能な聴覚障害者を被験者としてある非手指動作の文法規則・表現規則を導入した画像と導入しない画像を提示し、手話単語の正答率・手話文の理解率・見やすさなどに関する主観評価などを組みあわせた評価実験を行うこと、実験結果をさらなる非手指動作の機能の分析と手話画像の質の向上にフィードバックするための知見を得ること、が挙げられる。
小児特発性ネフローゼ症候群におけるマイクロRNA発現の検討及び治療法の開発

ステロイド抵抗性ネフローゼ症候群(SRNS)の責任遺伝子として45遺伝子がすでに報告されている。海外からの報告ではSRNS患者の約30%において、何らかの遺伝子異常を有し、その場合、各種免疫抑制療法に抵抗性で腎不全へと至る一方、腎移植後のSRNSの再発を認めないことを特徴とすることが報告されている。私たちは次世代シークエンサーを用いた既知の45遺伝子の網羅的診断体制を確立した。その結果これまで63家系の新規SRNS患者の解析を施行し、28%に遺伝子異常を同定し、全例で各種治療抵抗性であることを見いだした。今後、さらに日本人SRND患者の病態を明らかとしていく。小児特発性ネフローゼ症候群(小児INS)は小児期における代表的な難治性腎疾患である。小児INS患者においては循環血漿中に存在する未知の蛋白尿惹起因子によってpodocyte障害が発生し、蛋白尿漏出防止機構が破綻することで疾患を発症すると推測されているが、未だ病態の全容は解明されていない。近年、マイクロRNA(miRNA)と小児INSの関連については、一部のmiRNAがpodocyte関連遺伝子を標的とするため、その過剰発現によりpodocyte障害を起こすことが報告された。そこで、本研究では小児INSにおけるpodocyteでのmiRNAの発現プロファイルを明らかとし、未だ明らかでないmiRNA発現を介した小児INSの病態を解明することを目指す。さらにその結果をもとに、未だ存在しないmiRNAを用いた疾患バイオマーカー、miRNAを標的とした特異的治療法の開発を目的する。本年度はpodocyte障害の評価を目的に、小児INS患者血清を添加して細胞障害を誘導した培養podocyteにおけるpodocyte関連蛋白(WT1、ネフリン、ポドシン)の発現解析を行った。方法としては免疫蛍光染色により細胞形態および各種蛋白の発現動態と細胞内局在の変化を確認した。寛解時および再発時の巣状分節性糸球体硬化症(FSGS)および微小変化型(MGA)の患者血清を添加した場合、ネフリン、ポドシン染色には大きな変化は認めず、健常者血清とほぼ同一であった。一方で、WT1の発現は再発時のFSGS患者血清を添加したpodocyteではその発現が低下している傾向にあった。現在、症例数を増やして確認を行うとともに、定量リアルタイムPCRとウェスタンブロットを用いてmRNAおよび蛋白レベルでの発現動態を解析中である。小児特発性ネフローゼ症候群(小児INS)は小児期における代表的な難治性腎疾患で、podocyte障害が発生し、蛋白尿漏出防止機構が破綻することで疾患を発症すると推測されている。これまでその発症機序として、1.podocyte関連蛋白をコードする遺伝子の異常、2.リンパ球から何らかのpodocyteを傷害する因子が産生されることによる免疫学的発症機序の2つの発症機序が考えられており、これまで以下のような成果を出すことに成功した。1.podocyte関連遺伝子の網羅的解析技術の確立:これまでに小児INSを発症する可能性のある遺伝子は30近く報告されている。私たちは次世代シークエンサーを用いたターゲットシークエンス解析により、これらの遺伝子を網羅的に解析する診断体制を確立した。それにより、TRPC6遺伝子やLAMB2遺伝子の異常により発症した小児INS患者の診断に成功している。これらの遺伝子異常に伴い発症する小児INSは治療への反応性に乏しく、副作用の強い治療は避けるべきと考えられていたが、その診断体制の整備が大幅に遅れていた。今回その体制整備に成功した。2.免疫学的機序による小児INS発症機序の解明:その発症機序の解明のために患者血清を用い、podocyteの培養を行った。その結果、患者血清とともに培養した場合、小児INS発症に大きく関与するとされているnephrin、podocinなどのスリット膜関連蛋白が細胞膜表面に発現せず、そのほとんどが核周囲にとどまることを見いだした。今後、このような変化の起こる機序につき、研究を進める予定である。昨年度は上述のように小児INSの発症機序の解明を行った。その結果、特発性ネフローゼの発症機序においては、1.podocyte関連遺伝子の網羅的解析技術の確立および2.免疫学的機序による小児INS発症機序の解明に関する研究に着手した。患者血清を用いたpodocyteの培養実験により、上述の遺伝子異常による発症機序ではpodocyteのスリット膜関連蛋白の発現に大きな影響を及ぼさなかったが、免疫学的機序における発症の場合、大きく変化することが分かった。これにより、今後、同実験系により、遺伝子異常によるものか免疫学的機序によるものかを鑑別できる可能性があり、非常に意義のある研究を行っている。小児特発性ネフローゼ症候群(小児INS)は小児期における代表的な難治性腎疾患であり、その発症機序には以下の2つがあると考えられている。1.リンパ球により産生される血液中を循環する何らかの因子によりpodocyteが障害され、蛋白尿漏出防止機構が破綻するすることで発症する。2.podocyte関連蛋白を産生する遺伝子異常により発症する。上記1に関しては、患者血清を培養podocyteに添加する研究を行った。その結果、患者血清とともに培養した場合、小児INSの発症に大きく関係しているとされているnephrin、podocinなどのスリット膜関連蛋白が細胞膜表面に発現せず、そのほとんどが核周囲にとどまる現象を発見した。現在、マイクロRNAの発現につき解析を進めている。上記2に関して、これまで海外からはステロイド抵抗性ネフローゼ症候群においては約30%において遺伝子異常を認めることが示された。

また、その場合、各種免疫抑制療法に抵抗性を示し末期腎不全へと進行する物の、移植後のネフローゼ症候群の再発を認めないことが示されている。しかし日本人におけるこれらの網羅的遺伝子診断体制は確立しておらず、その臨床像や遺伝子型は不明であった。私たちはこれまでに報告されている45種の遺伝子に関して次世代シークエンサーを用いた網羅的診断体制を確立し、これまで63家系において解析を行った、その結果、28%において原因遺伝子異常を同定し、それらの患者では治療抵抗性であることを明らかとした。今後、日本人における遺伝子異常を伴うステロイド抵抗性ネフローゼにおけるその全貌を明らかとしていく予定である。ステロイド抵抗性ネフローゼ症候群(SRNS)の責任遺伝子として45遺伝子がすでに報告されている。海外からの報告ではSRNS患者の約30%において、何らかの遺伝子異常を有し、その場合、各種免疫抑制療法に抵抗性で腎不全へと至る一方、腎移植後のSRNSの再発を認めないことを特徴とすることが報告されている。私たちは次世代シークエンサーを用いた既知の45遺伝子の網羅的診断体制を確立した。その結果これまで63家系の新規SRNS患者の解析を施行し、28%に遺伝子異常を同定し、全例で各種治療抵抗性であることを見いだした。今後、さらに日本人SRND患者の病態を明らかとしていく。本年度は計画していた研究のうち、podocyte障害の評価を目的に、小児INS患者血清を添加して細胞障害を誘導した培養podocyteにおけるpodocyte関連因子(WT1、ネフリン、ポドシン)の発現解析に着手した。免疫蛍光染色により細胞形態および各種蛋白の発現動態と細胞内局在の変化を確認した。また、定量リアルタイムRT-PCRとウェスタンブロットを用いてメッセンジャーRNA(mRNA)と蛋白レベルでの発現動態も定量的に解析中である。ただし、小児INSの病態に関与しているmiRNAのスクリーニングを目的とした、miRNA PCR arrayによる網羅的解析に着手できていない。今後、新規INS患者に於いて、私たちの実験系により発症機序を解明することができるか検討を行う。それにより、治療抵抗性が疑われる遺伝子異常による小児INS患者を早期に検出し、余分な治療を行わずにすむように検査体制の確立を目指す。小児腎臓病策定した研究計画に基づき研究を進める。まずは本年度に着手できなかった小児INS患者の血清、尿および腎組織におけるmiRNAの発現プロファイルを明らかにする。具体的には小児INSの病態に関与しているmiRNAのスクリーニングを目的に、miRNA PCR arrayを用いて現在までに明らかとなっている全てのmiRNAの発現量を網羅的に定量化する。そして、小児INS患者において有意に発現が増加・減少しているmiRNAを早期に選別する。また、並行して臨床検体(血清、尿、腎組織)を当院のみならず、関連施設を中心に全国の施設に研究協力を依頼し精力的に収集する。
硫化水素産生不全を伴う硫黄転移酵素ノックアウトマウスに関する網羅的研究

知能発達遅延を伴う遺伝性疾患・メルカプト乳酸システイン尿症のモデルとして、メルカプトピルビン酸硫黄転移酵素ノックアウトマウスを作成した。奇形は伴わないが、著明な不安様行動を認めた。脳内ドーパミン含量の変動はないが、セロトニンと5-ヒドロキシインドール酢酸は増加傾向を示した。また、セロトニン1A受容体の発現量に変化はないが、セロトニン2A受容体の発現量は海馬で増加していた。硫化水素やポリスルフィドとの関連について研究を進めている。また、海外(ギリシャとアメリカ)とMST-KOマウスにおける血管内皮細胞の生理的な変化と、それに伴う循環動態の変化およびの病態に関して共同研究を進めている。従来、交配の効率が極めて悪かったヘテロマウス同士の交配でホモMST-KOマウスの作成に最近成功したため、同腹の野生型マウスが得られるようになった。系統維持と繁殖を行っている。メルカプトピルビン酸硫黄転移酵素ノックアウト(KO)マウス(null、ホモ型)を知能発達遅延を伴う遺伝疾患・メルカプと乳酸システイン尿症(MCDU)のモデルとして作成した。当初はヘテロ型同士で交配を行い、5ヶ月間繁殖を試みたが、♂のホモ型マウスは0.25匹/1組の親の割合で極めて繁殖の効率が悪いため、再度マウスの作成ストラテジーを変更したが同様の結果であった。そこでホモ型同士で交配をおこない、24年末に予備実験を始められた。一方、大学の動物センターにおいて、ヘテロ同士の交配を行い繁殖を試みている。24年は1)ノックアウトマウスを安定的に繁殖すること(永原・秋元)、2)病理形態的研究を進めること(伊藤)、3)行動学的研究を進めること(永野)、4)医化学的研究を進めること(永原)を目標に研究を行った。ノックアウトマウスを安定的に繁殖させるまでに時間を費やしたため、医化学的研究は次年度に行う。病理形態的研究は全身の臓器において行われた。ヘテロKOマウス(Cre/loxP+)の♂において低精子形成が確認されたが、ホモKOマウス(Cre/loxP-)においては、形態的異常を認めなかった。熊本大学・発生研脳分野・嶋村教授のご協力を得てKOマウスの脳、特に海馬を中心に詳細な観察を行った結果、異常は認めなかった。行動学的研究では、KOマウスに有意に不安行動が認められた。知能発達遅延を伴うMCDUと同様に高度脳機能障害が認められた事は、疾患モデルマウスとして意義が大きいものと考える。以上、MST欠損により高度脳機能障害が認めらた。脳の形態に異常が認められないため、レセプターあるいは神経の機能異常が考えられる。解明は次年度以降の課題にする。1)平成26年度に引き続きホモマウス同士の交配によるMST-KOマウスの系統維持および繁殖を行った。本学と業者の両動物センターで行っている。また、バッククロスを開始した。昨年度の行動学的実験では不安行動が観察されたが、コントロールとして同腹マウスを使用して、再現性を確認するため、ヘテロマウス同士の交配による系統維持作業を薬理学教室で開始した。前頭葉と海馬において、HPLCを用いたドーパミン分析ではコントロールと有意な差は認められなかったが、セリトニンと5ーヒドロキシインドール酢酸は前頭葉で有意に増加していた。この原因として前頭葉と海馬でセロトニン1A受容体の発現量はRT-PCRを用いて定量すると有意の差は認めなかったが、前頭葉ではセロトニン2A受容体の発現量が有意に増加していた。以上の結果を学会(3rd Interbational Congress on H2S Biology and Medicine(招待講演)、第87回日本生化学会大会)等で発表した。2)海外(アテネ大学)と国内(明治薬科大学)にMST-KOマウスを提供して、血管内皮細胞が関与する循環不全の病態および脳内レセプターの異常と統合失調症との関連について共同研究を開始した。また、脳内のポリスルフィドの半定量を試みているが、結果が一定していない。病態生化学、環境医学MST-KOマウスを予定通り作成し、ホモマウス同士の交配による繁殖に成功した。さらに行動学実験や脳のセロトニンや受容体に関する分析を行い結果が得られ、その研究成果を学会、招待講演、論文で発表した。また、最近、ヘテロ同士の交配に成功したため、同腹の野生型が得られ、行動学実験を再度施行する準備を行っている。同時に行動異常の原因となる脳における病態の解明を行っている。さらに国内外との共同研究に発展し、特に硫化酸化物や硫化水素の循環動態における生理的作用の一つを解明するために実験の準備を進めている。24年は4つの課題を設定したが、医化学的研究は、KOマウスの作成法を見直したことと、研究室を移籍したため分析機器に不備が生じたため、医化学的研究は次年度以降にせざるを得なかった。

1)KOマウスを安定的に繁殖する計画に関してはほぼ達成したが、ヘテロKOマウス同士の交配による繁殖は軌道に乗っていない。2)病理形態的研究を進める計画は達成した。初頭に計画していた通常の形態観察の他、特殊染色を用いた脳の形態観察も行った。3)行動学的研究においては、不安行動という高度脳機能障害が認めらた。MCDUの知能発達遅延との関連およびその病態の解明は今後の課題であるが、MCDUモデルマウスの作成は成功したと考える。ヘテロ同士の交配は困難であったため、従来はホモマウスを交配してMST-KOマウスを繁殖させていた。最近、ヘテロマウス同士の交配に成功し、繁殖を行っている。同腹の野生型が得られるため、それらを実験に供する。今後、ホモマウス同士を交配して得たMST-KOマウスと、ヘテロマウス同士を交配して得たMST-KOマウスを用いて、以前に行った行動学実験を含め新規に比較実験を行い、両者の差異を明らかにする。行動異常の病因となる脳内のセロトニン代謝異常やそれらの受容体の発現異常の確証を得るための実験を計画している。また、ヘテロ同士の交配とホモマウス同士を交配して得られたMST-KOマウスでは、本病態において差異が予想されるが、それらを明らかにする実験も計画している。ホモマウス同士を交配して得られたMST-KOマウスを用いて、以下のシステムにおける症状の有無の検証と病態の解明を行う実験を計画している。対象は小脳経由の記憶システム、心血管系および消化器系であり、国内外の研究者と共同実験を進めている。また、他のシステイン異化酵素のKOマウスにおいて、薬物等で刺激を与えて初めて症状が現れる事が証明されている。MSTは抗酸化タンパク質でもあるため、MST-KOマウスに薬物投与で酸化ストレスを与えて、予測される病態を観察する一連の実験を計画している。以上、MSTの欠損による硫化水素や硫黄酸化物の産生低下あるいは欠損に伴う病態の網羅的な解明を行う研究を継続する。また、従来より組織内における微量の硫黄酸化物や硫化水素を測定する微小電極の作成を試みてきたが、最終年度はその完成を目指す。KOマウスに不安行動という高度脳機能障害が認めらた。MCDUの知能発達遅延との関連および不安行動の発症機序を解明することを今後の研究方針とする。行動学的研究として具体的には、脳の各部位におけるモノアミン(ノルエピネフリン、ドーパミン、セロトニン)の測定やセロトニンレセプターの定量など、医化学的、薬理学的分析を分析機器の整備を行いつつ進めていく。また、行動異常、さらに記憶異常に関しても実験を行う。さらに小脳の機能にも言及する。また我々はMSTが周産期に発現が多くなることを見い出した。今後は発生時期を考慮してレセプターの発現に関する研究を展開する。MCDUの病態として、MSTの抗酸化作用のみならず、硫化水素および硫黄酸化物の関与が考えられるため、組織内の硫化水素および硫黄酸化物の定量が必須である。現在、これらの超微量定量法の開発を行っている。この研究の成果を合わせ、MST欠損であるMCDUの病態解明を推進する。次年度の使用額は本年度残額と翌年度分として請求した助成金の合算である。残額が生じた理由として、本年度に使用した研究費の支払いの処理が間に合わず次年度の支払いになったためである。
遺伝子導入法を応用した新しい免疫抑制療法の開発-HVJリポゾーム法を用いた移植臓器・大動脈の拒絶耐性獲得-

本研究の目的は、拒絶反応に関与するリンパ球の働きを抑制したり、免疫担当細胞の攻撃を受けても移植臓器・組織が容易にアポプトーシスに陥らないように、移植心に各種の遺伝子を導入・発現させ、拒絶反応を予防するとともに、移植心に対する遺伝子導入法を用いた免疫抑制療法を確立することである。本研究はリンパ球に移植心が攻撃を受けても、心筋細胞がアポプトーシスに陥りにくくする(bcl-2の発現)ように遺伝子を導入し、その効果を検討した。具体的にはconcordant異種移植心に対するBcl-2遺伝子の導入による拒絶反応抑制効果・移植後冠動脈硬化症(GCAS)抑制効果を実験的に検討した。対象と方法: HJVリポゾーム法を用いてBcl-2遺伝子をGolden Hamster摘出心に遺伝子を導入し、Lewis ratの腹部に異所性移植した。ratには移植前にコブラ毒とFK506を投与し、細胞性拒絶反応と補体を介した液性拒絶反応を抑制した。生着期間を観察するとともに、移植後定期的に移植心を摘出し、組織学的所見とBcl-2の発現を検討した。群として、Bcl-2を遺伝子導入した群(導入群)、導入しなかった群(非導入群)とした。結果:両群間の生着期間に有意差を認めなかった。Bcl-2導入群において、移植後急性期23週間以内には移植心の冠動脈壁にBcl-2が発現していたが、遠隔期(移植後4週間以降)は発現していなかった。Bcl-2の導入に関わらず、移植後急性期、遠隔期共に細胞浸潤、心筋壊死を認めた。GCAS scoreについては、移植後急性期(Bcl-2発現時期)には導入群のGCAS scoreは非導入群より有意に低値であったが、遠隔期(Bcl-2非発現時期)にはGCAS scoreは両群共に有意に増加し、両群で差はなかった。考察:以上の結果より、HJVリポゾーム法を用いてBcl-2遺伝子を導入することにより、concordant異種移植心の冠動脈病変を軽減できる可能性があることが示唆された。本年度はリンパ球に移植心が攻撃を受けても、心筋細胞がアポプトーシスに陥りにくくする(bcl-2の発現)ように遺伝子を導入し、その効果を検討した。具体的にはconcordant異種移植心に対するBcl-2遺伝子の導入による拒絶反応抑制効果を実験的に検討した。対象と方法:HJVリポゾーム法を用いてBcl-2遺伝子をGolden Hamster摘出心に遺伝子を導入し、Lewis ratの腹部に異所性移植した。

結果:両群間の生着期間に有意差を認めなかった。Bcl-2導入群において、移植後急性期には移植心の血管内皮細胞にBcl-2が発現していたが、遠隔期(移植後3週間以降)は発現していなかった。Bcl-2導入群において、移植後急性期、遠隔期共に細胞浸潤、心筋壊死を認めた。また、移植後急性期には血管は構造が保たれていたが、遠隔期には血管壁の肥厚を認めた。非導入群では、いずれの時期においても、細胞浸潤、心筋壊死、血管壁の肥厚を認めた。考察:以上の結果より、HJVリポゾーム法を用いてBcl-2遺伝子を導入することにより、concordant異種移植心の冠動脈痰変を軽減できる可能性があることが示唆された。本研究の目的は、拒絶反応に関与するリンパ球の働きを抑制したり、免疫担当細胞の攻撃を受けても移植臓器・組織が容易にアポプトーシスに陥らないように、移植心に各種の遺伝子を導入・発現させ、拒絶反応を予防するとともに、移植心に対する遺伝子導入法を用いた免疫抑制療法を確立することである。本研究はリンパ球に移植心が攻撃を受けても、心筋細胞がアポプトーシスに陥りにくくする(bcl-2の発現)ように遺伝子を導入し、その効果を検討した。具体的にはconcordant異種移植心に対するBcl-2遺伝子の導入による拒絶反応抑制効果・移植後冠動脈硬化症(GCAS)抑制効果を実験的に検討した。対象と方法: HJVリポゾーム法を用いてBcl-2遺伝子をGolden Hamster摘出心に遺伝子を導入し、Lewis ratの腹部に異所性移植した。ratには移植前にコブラ毒とFK506を投与し、細胞性拒絶反応と補体を介した液性拒絶反応を抑制した。生着期間を観察するとともに、移植後定期的に移植心を摘出し、組織学的所見とBcl-2の発現を検討した。群として、Bcl-2を遺伝子導入した群(導入群)、導入しなかった群(非導入群)とした。結果:両群間の生着期間に有意差は認めなかった。Bcl-2導入群において、移植後急性期23週間以内には移植心の冠動脈壁にBcl-2が発現していたが、遠隔期(移植後4週間移行)は発現していなかった。Bcl-2の導入に関わらず、移植後急性期、遠隔期共に細胞浸潤、心筋壊死を認めた。GCAS scoreについては、移植後急性期(Bcl-2発現時期)には導入群のGCAS scoreは非導入群より有意に低値であったが、遠隔期(Bcl-2非発現時期)にはGCAS scoreは両群共に有意に増加し、両群で差はなかった。考察:以上の結果より、HJVリポゾーム法を用いてBcl-2遺伝子を導入することにより、concordant異種移植心の冠動脈病変を軽減できる可能性があることが示唆された。
高品質豚肉生産の技術開発に関する総合的研究

高品質の豚肉生産を目指して、LWD3元交雑種に給与する飼料内容や肥育期間を調整し、発育成績・枝肉成績等への影響を検討した。また、LWD交雑種改良のためのデュロック種系統造成を行った。これらの食肉の保水性・肉色・脂肪酸組成・一般成分・硬さ・呈味成分・食味等を測定した。(1)魚油添加試験では、枝肉生積はいずれの試験区とも差は認められなかった。高DHA魚油添加区のロース脂質には、DHAやEPAなどのn-3系高度不飽和脂肪酸の含有量が顕著に高まり、かつコレステロール値が低下したが、食味試験では有意差が認められなかった。(2)酒米粉添加区では、脂質性状、呈味成分および食味試験とも大きな差はなかった。(3)不断給餌区を対照区とし、不断給餌区の飼料摂取量の80%および60%を給与する区を設けた。制限区の105kg到達日齢がそれぞれ約30日および60日延びたが、日齢に応じてロースの硬さが増すことが明らかになった。飼料制限区ではロース脂肪含量が低下したが、コレステロール含量は増加した。ロース飽和脂肪酸の割合が低下し、不飽和脂肪酸とくにリノール酸が増加した。(4)未利用資源である緑茶粉末、海草粉末、パン粉を投与した。枝肉成績やロース全脂質、コレステロールおよびビタミンEの含量には差はなかった。緑茶投与のロース全脂質脂肪酸組成では対照区と比較して、パルミトオレイン酸は低下、ステアリン酸は増加し有意差が得られた。海草粉末、パン粉の給与では飼料要求率が低下し、ロース全脂質および中性脂質の多くの脂肪酸に有意差が認められた。(5)デュロック種第一世代の枝肉成績で優秀な成績を修めた中から第二世代を選抜した。枝肉成績では、去勢豚の背脂肪厚は第一世代よりも薄くなった。第二世代のロース全脂質含量は雌、去勢ともにほぼ同じ値となった。コレステロールは雌、去勢間でやや差があったが有意差は認められなかった。ロース全脂質の脂肪酸組成では、雌のオレイン酸がやや高い値を示した。LWD肉用豚に対して、高DHA魚油または酒米粉を添加した飼料を与え、発育成績・枝肉成績・赤肉の割合・屠殺時の体重の影響・飼料の影響等を追求した。理化学的な調査では、保水性・肉色・脂肪色・脂肪融点・脂肪酸組成・一般成分・肉の硬さ・呈味成分・官能試験等を行った。魚油添加試験および酒米粉添加試験では、枝肉のカタ、セ、コシの平均皮下脂肪厚について区間差が認められたが、他の枝肉形質では有意差は認められなかった。肉質、保水性、理化学的測定値においては、いずれの試験区とも有意差は認められなかったが、部位間では差がある区もあった。一方、高DHA魚油添加の精肉脂質には、DHAやEPAなどのn-3系高度不飽和脂肪酸の含有量が顕著に高まり、かつコレステロール値が低下したが、官能試験では差が認められなかった。酒米粉添加区では、脂肪性状、呈味成分および官能試験とも大きな差はなかった。

以上のことから、飼料内容を変えても産肉能力や肉質には影響を与えないこと、脂肪含量が高い肉は肉が軟らかく、保水性が良い肉であることが明らかになった。また、魚油添加により、体に良いとされる高級不飽和脂肪酸が精肉に蓄積し、味に影響を与えないことから脂質の改良効果が上がったと考えられる。宮城県畜産試験場で生産したLWD三元交配豚二腹から去勢9頭、雌9頭の計18頭を供試した。豚はすべて単飼で飼育し、週一度体重測定をした。不断給餌区を対照区とし、体重に基づき不断給餌区の飼料摂取量の80%および60%を給与する区を設け、3つの区それぞれ去勢、雌を3頭ずつ配置し、体重が105kgに到達後、24時間絶食しと殺した。枝肉を24時間4°Cで放冷後枝肉重量、皮下脂肪厚などの枝肉形質と肉色を測定した。肉質形質(pH、肉色、保水性、やわらかさ、脂肪含量、水分等)を測定するためのロースを採取した。その結果、制限区の日齢が約30日ずつ延びたが、日齢に応じて柔らかさの値が大きくなり硬さが増すことが明らか(P<0.05)になった。飼料の制限により制限区では脂肪含量が減少した。また、異なるロース部位(各胸椎)と殺後の冷蔵保存の影響では、冷蔵保存することで明らか(P<0.05)に柔らかさは増すが、加熱損失率が高まり水分のロスが多くなることが示された(P<0.05)。この傾向はロースの採取部位によって異なった。一方、肉質形質だけでなく、ロースおよび筋肉間脂肪と皮下脂肪の脂肪酸組成とコレステロール含量も測定した。前述したように、飼料制限により筋肉内脂肪含量は低下したが、コレステロール含量は増加した。脂肪酸組成では、飽和脂肪酸の割合が低下し、不飽和脂肪酸、とくにリノール酸が増加した。この傾向は、摂取エネルギーが不足したことにより、飽和脂肪酸が消費されて不飽和脂肪酸が残ったものと考えられ、軟脂豚の発生要因の一つとなっている。以上のことから、総合的により高品質の豚肉生産を目指した場合、軟脂豚にならないように注意する必要があるが、不断給餌よりもある程度飼料のエネルギーを制限した方が肉中の不飽和脂肪酸が増加するため、栄養的に改質できると考えられた。未利用資源である緑茶粉末、海草粉末、パン粉をLWD交雑種肉用豚各5頭ずつに投与した。枝肉成績やロース全脂質、コレステロールおよびビタミンEの含量には差はなかった。緑茶投与のロース全脂質脂肪酸組成では対照区と比較して、パルミトオレイン酸は低下、ステアリン酸は増加し、有意差(P<0.05)が得られた。ロース極性脂質でもオレイン酸が増加し有意差(P<0.01)が認められた。過酸化脂質は、対照区より投与区の方が、わずかに抑制されたが、明確な結果は得られなかった。食味試験でも、緑茶投与による風味の変動はあまり認められなかった。海草粉末、パン粉の給与では、ロース全脂質脂肪酸組成および中性脂質のステアリン酸やパルミトオレイン酸など多くの脂肪酸に有意差(p<0.010.05)が認められ、飼料の違いにより脂肪酸組成が変化することが明らかであった。極性脂質でも海草・パン区のステアリン酸が著しく増加するなど単独給与より海草とパンを混合給与すると脂肪酸に与える影響が著しく変化することが認められた。デュロック種第一世代の枝肉成績で優秀な成績を修めた中から第二世代を選抜し、生体重が105kgを超えるまで飼育した。雌豚15頭および去勢豚30頭の枝肉成績やロース全脂質含量、コレステロール含量および脂肪酸組成について分析し、性の違いや第一世代の結果と比較した。枝肉成績では、去勢豚の背脂肪厚は1.95cmと第一世代よりも薄くなった。
単位根及び共和分関係の検定に与える変数変換の影響について

理論的研究成果:変数変換が単位根や共和分関係の検定に与える影響については、Granger and HallmanやErmini and Grangerが、モンテ・カルト実験やエルミート多項式を利用した研究を行っている。しかし、これらの研究の目的は、誤った特定化が変数変換によって発生する場合に従来の検定方法がどのような影響を受けるのかを分析するもので、真の変換を求め単位根や共和分関係を検定するという接近方法ではない。よって、回帰分析で用いられるボックス・コックス変換の係数推定法の有効性や求められた係数のもとでの単位根や共和分関係についての検定の有効性を検証する事は未解決の問題となっている。理論的研究では、現在のところ検定統計量の分布を求める事は難しく、モンテ・カルロ実験を用いて分析する以外にないことが明かとなった。モンテ・カルロ実験による成果:実験により検定方法の有効性は、推計時における説明変数にドリフト及びトレンドがあるかないかに大きく依存していることが明かとなった。まず、ドリフトやトレンドをいれない場合には、少なくとも小標本では最尤法もベイズ法も正しく変換の係数を推計することができず、極端に大きな値や小さな値を推計し、検定ができないことがわかった。ドリフトやトレンドをいれない場合には、概ね正しい係数を推計することができるが、検定のサイズがやや異なっており、パワーも高くないことが分かった。標本の大きさに応じた具体的な棄却域を求めるには、更に高速な計算機を用いて大がかりな実験が必要であるが、これについては時間的制約のため、現在進行中である。日本の経済時系列データについても適用したが、上記の問題のためはっきりとした結果を得ることができなかった。今後の展望と成果の発表について:実験の結果は従来の研究に対して非常に示唆的であるので、海外の雑誌に投稿すべく実験結果のみをまとめた英文の論文を準備中である。
ゲージ理論と局所化

4次元多様体の上のゲージ理論は物理学に由来する。物理学の理論では通常は、事象が生じる確率などの数がアウトプットとして最終的な目標である。数学的な扱いにおいて、数よりも複雑だが豊富な内容をもつ情報を扱う手段が開発されている。本研究は後者の数学的なアプローチをとる。目標は、その情報を用いて逆に4次元多様体の形状の性質を解明することであった。主な結果として、4次元多様体をその内部の3次元多様体によって切断するとき、その切断面の性質(Floer K群)と、4次元多様体を特徴づけるひとつの数(符号数)とが関連することが示された。○成果の具体的内容(1)古田幹雄はTian-Jun Li氏との共同研究によって3次元スピン有理ホモロジー3球面に対して、Pin(2)同変Seiberg-Witten Floerホモトピー型およびSeiberg-Witten Floer Pin(2)同変Kコホモロジーを定式化した。さらにその応用として境界のある4次元コンパクトスピン多様体に対して、10/8タイプの不等式を得た。(2)中村信裕はPin(2)構造に対するSeiberg-Witten方程式の応用として新しいnon-smoothable4次元多様体の族を構成し、また10/8タイプの不等式をスピン構造をもたないある種の4次元閉多様体に拡張した。(3)福本善洋と古田幹雄との共同研究においてDonaldon理論の応用として複数のレンズ空間の間の同境についての命題が得られた。○各々の成果の意義、重要性(1)について:Donaldson理論、Heegaard-Floer理論においてはFloerホモロジーの安定ホモトピー的精密化であるFloerホモトピー型は構成されていない。一方SW理論においてはManolescuが有理ホモロジー3球面に対してFloerホモトピー型を構成し、さらにスピン有理ホモロジー3球面においてはPin(2)同変Floerホモロジー群をZ/2係数において構成していた。Manolescuは後者の著しい応用としてtriangulation予想の否定的解決を与えた。しかしこれらの構成では10/8タイプの不等式の拡張は得られない。この欠落を埋める構成が上記(1)である。(2)について:スピン多様体に付随する荷電共役を、非スピン多様体においても二重被覆の存在のもとで拡張する可能性が数年前に古田によって指摘された。中村の一連の仕事はこの可能性が実際に4次元トポロジーにおける新しい位相的帰結を導くものを示すものである。(3)について:Seiberg-Witten理論、Heegaard理論などの他のゲージ理論的手段によっては現在アプローチの方法が見いだされないものである.今年度の主たる成果は次の3つである。(1) Tian-Jun Li氏との共同研究を古田がミネソタ大学において行い、Floer homotopy typeの定式化として圏を関手を用いた基礎理論を構築した。ManolescuによるSeiberg-Witten Floer homotopy typeの定式化を再考し、well-definednessの根拠を、第一に、ふたつの圏の間の関手の構成、第二に、モノドロミーの概念の定式化、に分解して再構成した。それによって、Floer homotopy typeの構成が、Seiberg-Witten理論に限らずより抽象的な状況に一般化可能となった。(2)松尾信一郎氏(大阪大学)を協力者とし、解析的側面に関する共同研究を行い、LeBrunの不等式の別証明と拡張を得た。Seiberg-Witten理論の基盤となる、モジュライ空間のコンパクト性の根拠において、Weitzenbock公式の役割を根底から再考することにより、Seiberg-Witten方程式の形を大幅に変形しても同じ不変量が得られるという考察に基づく。微分幾何的な不等式を得るために適切な方程式の形を手で作ることが可能になり、既存のLeBrunによる議論の著しい簡易化と、一般化がなされた。(3) Seiberg-Witten不変量の考察のために亀谷・古田の共同研究で用いられた不変量が、トポロジカル絶縁体の理論に現れるとの知見を得て、これと関連した考察を行い、その結果バルクエッジ対応の議論の一部が「指数の同境不変性」によって数学的に与えられることが示された。今年度の主たる成果は次の4つである。(1)Bott周期性の新しい証明を得た。Bott周期性の証明の数多くあるが、Bott要素を掛ける操作の逆を指数写像によって構成するタイプの証明と、準ファイバー束の構成によってホモトピー完全系列を示すタイプの証明との間の相互の関係が、この新しい証明によって明示的に見て取ることができる。(2)底空間にinvolutionがある場合のK群の変種として、KRを含むある閉じた一連の変種を統一的に扱う枠組みをつくった。この枠組みはトポロジカル絶縁体の分類への応用の可能性が主要な動機のひとつである。(3)小谷元子(AMRI)、佐藤浩司(AMRI)、松尾信一郎(阪大)、林晋(東大D)、窪田陽介(東大D)の諸氏との共同研究として、バルクエッジ対応の数学的なひとつの理解を得た。(4)中村信裕(学習院大学)との議論によりPin(2)Seiberg-Witten理論におけるモジュライ空間の向きが、あるmod2指数によって記述されることが示された。今年度の主な成果は「3次元多様体のspin

c$構造に伴うある障害類が消えているとき、Floerホモとピータイプの新しい構成のプログラムを与えたこと」である(T. Khandhawit笹平史裕の両氏との共同研究)。4次元多様体の不変量であるSeiberg-Witten不変量の改良がBauer-Furutaによって与えられていた。4次元多様体がそれに含まれる3次元多様体によって2個のピースに切断されているとき、それらのピースの情報から4次元多様体のSW不変量を再現する方法(張り合わせ公式)が、特別な場合にManolescuによって与えられていた。我々の研究は、どのようなときに張り合わせ公式が存在するのかについて、最終的な解決を与えるための本質的なステップとして位置づけられる。4次元多様体の上のゲージ理論は物理学に由来する。物理学の理論では通常は、事象が生じる確率などの数がアウトプットとして最終的な目標である。数学的な扱いにおいて、数よりも複雑だが豊富な内容をもつ情報を扱う手段が開発されている。本研究は後者の数学的なアプローチをとる。目標は、その情報を用いて逆に4次元多様体の形状の性質を解明することであった。主な結果として、4次元多様体をその内部の3次元多様体によって切断するとき、その切断面の性質(Floer K群)と、4次元多様体を特徴づけるひとつの数(符号数)とが関連することが示された。研究実績の概要における(1)(2)は、楕円型線形方程式の考察において、予期を超える成果であった。(3)(4)は、昨年度の研究の延長上に予期される成果であった。一方、Floerホモトピー型についての研究は、Tirasan Khandhawit,笹平裕史(名古屋大)の両氏との研究連絡により、知見を深めるに留まった。27年度が最終年度であるため、記入しない。幾何学K. Khandhawi,笹平裕史との研究連絡による知見は、Tian-Jun Li(ミネソタ大)との共同研究の、保留となっていた事項の解決に結びつく。これの遂行を核として他のプロジェクトを整理することを計画している。Seiberg-Witten Floer K埋論について当初の予想を超えた進展と発見があった。そのため当初の計画を修正し、この進展と関わるTian-Jun Li氏との共同研究に重点を置いた研究を行なっている。結果として、当初の計画そのものについては想定された地点までは到着しなかった。主な成果において、(1)は予期された成果である。(2)は予期を超える成果である。また(3)は当初の想定を越えた発展における成果である。一方、研究の目標のひとつであった、Sieberg-Witten理論のPin版についての研究に十分のリソースを割くことができなかった。購入予定であった洋書書籍の金額について予測が十分つかず、当初購入予定であったものを次年度の購入に切り替えたため。Seiberg-Witten Floer K理論について重点をおいた研究計画へとシフトする。そのためSeiberg-Witte nFloerホモトピー群に造詣の深い若手研究者との研究協力をより密接に行う。今年度得られた成果の発展について:
教職員の働き方改革における管理職の関与と指導方略の最適化について

近年、「働き方改革」についての議論が盛んとなり、教職員においても、その対応が喫緊の課題となっている。それは、部活動を含む学校勤務体系の特殊性だけでなく、管理職の関与の在り方や教職員自身の意識という点に、様々な課題があると考えており、知見(調査や整理)に基づいた「最適化」が重要であると考えている。本研究では、管理職の関与に何が必要かという点に着目し、教職員への心理的な面や改善(指導)の在り方などを最適化するため、『教職員の働き方改革における管理職の関与と指導方略の最適化について』の研究を行う。
造園設計CADの構築・標準設計に関する研究

1.平成3年度には、以下の研究項目を行い成果を得た。(1)造園CAD開発事例調査、(2)造園設計業務とCAD機能との比較検討、(3)造園CADの機能・構成原理の解析・設計、(4)造園CADシステムの構築、(5)運用試験これより、造園設計機関におけるCAD開発、利用事例調査を行なった結果、不定形な植物材料の扱いがシステム化の障害になっており、普及に至っていない。造園設計プロセスでは、デザインシミュレーションが重要であり、植物材料を含む予測手法がCADにリンクされる必要がある。造園材料のビジュアル化と、デザイン・景観評価知識の検索とがCADに反映される必要がある。植物材料の可視化はパソコンでは速度的に無理であった。2.平成4年度には、以下の研究項目を行い成果を得た。(1)実用化試験、(2)造園CAD近未来プロトタイプ設計、(3)研究成果取りまとめこれより、実用化については、現在の造園CADシステム機能は、造園設計の図面管理について最も実用的と考えたが、民間での実際の設計作業においては、コストパフォーマンスの点で問題が明らかになった。造園CADに求められる機能は、ビジュアルなデザイン操作性である。この点を明らかにし、その機能の実現性について調査・検討を深め、プロトタイプを設計した。2年度に渡る研究成果の取りまとめを行った。3.造園設計CADの構築・標準設計に関する研究成果2年間にわたる研究の結果、造園設計のドラフティングを主体とするCAD化は困難であること。CGや植物成長モデルを応用したデザイン性の高いシステムが有効であるとの結論を得た。CAD(Computer Aided Desin)を用いた造園設計システムの構築・標準化を進めるため本年度は、事前調査および造園CAD機能の設計とシステム構築、運用試験を行い、以下の研究成果を得た。1.造園CAD開発事例調査:造園設計機関におけるCAD開発、利用事例調査を行なった結果、不定形な植物材料の扱いがシステム化の障害になっており、普及に至っていない。2.造園設計業務とCAD機能との比較検討:造園設計プロセスでは、デザインシミュレ-ションが重要であり、植物材料を含む予測手法がCADにリンクされる必要がある。3.造園CADの機能・構成原理の解析・設計:造園材料のビジュアル化と、デザイン・景観評価知識の検索とがCADに反映される必要がある。4.造園CADシステムの構築:ビジュアライゼ-ションと、知識ベ-ス検索、造園設計が同時に稼働できるCADシステムを構築した。植物材料の可視化は、パソコンでは速度的に無理であった。5.運用試験:システム稼働試験の結果、当該システムは速度面に問題はあるが、機能的には実用的な造園設計CADシステムとなることが分かった。ビュジュアライゼ-ションについては、ワ-クステ-ションなど高速なコンピュ-タ-とネットワ-クで接続して処理速度を補完する事が実用化に不可欠であり、次年度の実用化試験には、ネットワ-クでの分散処理によってシステムを完成させる。本年度は2年間にわたる本研究の最終年度であり、昨年度構築した造園CADシステムの実用化試験を行い、その成果を検討して近未来のプロトタイプの機能設計を行い研究成果の取りまとめを行った。以下はその研究成果である。(1)実用化試験実用化については、現在の造園CADシステム機能は、造園設計の図面管理について最も実用的と考えたが、民間での実際の設計作業においては、コストパフォーマンスの点で問題が明らかになった。これは、デザイン意匠や植栽設計での自然材料の知識など、図面化に要する知識が多く、図化されたものが定式化されないため、CAD化のメリットが低いためであった。同時に、現在用いられている造園設計図面のうち、マスタープランレベルのものはフリーハンドが多用されており、標準化が困難で、この点も実用化を妨げているっことが明らかになった。(2)造園CAD近未来プロトタイプ設計造園CADに求められる機能は、ビジュアルなデザイン操作性である。

特に、植物材料の可視化機能について具体的に検討し、ビジュアルなデザインツールとその図面化についての機能設計が重要であるとの結論を得た。(3)研究成果の取りまとめ2年度に渡る研究成果の取りまとめを行った。