hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小型ロボット群による動的作業分担を基盤とする分散協調芝刈システムの研究開発

本研究は,安価で簡単な機構の自律ロボットを複数台協調動作させることで,屋外での広い領域の作業を,効率よく信頼性が高く,かつコストを抑えて実現するような,ハードウエアとソフトウエア技術について開発するもので,作業タスクとして屋外芝刈りタスクを対象としている.自律ロボットの基本的な機能として,人手を介さずに作業を開始終了させるための装置の開発を行い,初年度,自動シャッターと充電ステーションへの自動ホーミング機能を備えたガレージからなる,自律チャージステーションを2基作成した.これらは屋外の敷地へ設置され,自律芝刈りロボット上に実装した誘導のためのシステムにより,自動帰還と自動充電を実現する技術を開発できた.次に,作業の動的な分割に向けたマルチロボットの自律分散協調システムの研究開発を行い,任意のロボットの配置から,動的に各ロボットが互いに作業領域を割り当てしあう手法を考案した.Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータにより設計と評価を行い,ロボット間で頻繁な通信による情報共有を行うことなく,バランスの取れた芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,ロバスト性を実現できることを確認した.また,GISベースの協調作業モニタ,および通信による作業分担実現のための通信プロトコルとして,アドホックネットワークによるプロトコルを開発実装した.これにより,ロボットの制御情報の交換,現在のロボットの位置のデータベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった,多様なデータ内容を通信するための標準プロトコルとして有効なことを確認した.簡単な機構のロボットを前提とすることから,作業中に多くのロボットがスタックなどの移動障害を頻繁に起こす可能性がある.このため,作業負荷分散によるロス解消に加えて,スタック状態などの異常状態からの自立的な高速復帰が技術として必要なことを明らかにし,強化学習手法を用いて,脱出の成功失敗経験を利用して効率化する技術を開発した.本研究は,安価で簡単な機構の自律ロボットを複数台協調動作させることで,屋外での広い領域の作業を,効率よく信頼性が高く,かつコストを抑えて実現するような,ハードウエアとソフトウエア技術について開発するもので,作業タスクとして屋外芝刈りタスクを対象としている.自律ロボットの基本的な機能として,人手を介さずに作業を開始終了させるための装置の開発を行い,初年度,自動シャッターと充電ステーションへの自動ホーミング機能を備えたガレージからなる,自律チャージステーションを2基作成した.これらは屋外の敷地へ設置され,自律芝刈りロボット上に実装した誘導のためのシステムにより,自動帰還と自動充電を実現する技術を開発できた.次に,作業の動的な分割に向けたマルチロボットの自律分散協調システムの研究開発を行い,任意のロボットの配置から,動的に各ロボットが互いに作業領域を割り当てしあう手法を考案した.Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータにより設計と評価を行い,ロボット間で頻繁な通信による情報共有を行うことなく,バランスの取れた芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,ロバスト性を実現できることを確認した.また,GISベースの協調作業モニタ,および通信による作業分担実現のための通信プロトコルとして,アドホックネットワークによるプロトコルを開発実装した.これにより,ロボットの制御情報の交換,現在のロボットの位置のデータベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった,多様なデータ内容を通信するための標準プロトコルとして有効なことを確認した.簡単な機構のロボットを前提とすることから,作業中に多くのロボットがスタックなどの移動障害を頻繁に起こす可能性がある.このため,作業負荷分散によるロス解消に加えて,スタック状態などの異常状態からの自立的な高速復帰が技術として必要なことを明らかにし,強化学習手法を用いて,脱出の成功失敗経験を利用して効率化する技術を開発した.本年度は,自律芝刈りロボットを人手を介さずに作業を開始終了させるための装置として,自動シャッターと充電ステーションへの自動ホーミング機能を備えたガレージからなる,自律チャージステーションを1基作成した.ステーションは未来大学内敷地へ設置した.また,自律芝刈りロボット上にはチャージステーション誘導のためのシステムを実装した.これらを用い,まず障害物回避機能,目標地点への自動到達機能について改善し,自動シャッター充電ガレージへのアプローチ等の基本動作確認を行った.次に,動的協調作業に向けたマルチロボットの自律分散協調システムの研究開発を行い,以下の成果を得た.(1)マルチエージェントによる作業戦略の柔軟性を実現する方法として,任意のロボットの初期配置から,各ロボットが自己の作業領域をボロノイダイアグラムにより局所的に生成し,非同期に領域再割当を行い,対象領域全体の作業を遂行する協調方式を考案した.評価のため,Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータを作成し,ロボットの個別プラン生成と協調プラン生成に関するスキーマの設計とその評価を行った.この方式によりロボット間で頻繁な通信による情報共有を行わずとも,またロボットが故障を起こしても,芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,そしてロバスト性を実現した.(2)GISベースの協調作業モニタ,および通信による作業分担実現のための準備として,ロボット間通信用アドホックネットワークプロトコルを開発した.アドホックネットワーク上に,OpenSOAPを用いたプロトコルにより,XML形式のデータ交換を実装した.SOAPを用いることにより,ロボットの制御情報の交換,データベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった様々なデータ内容の通信を柔軟に実行できるものとなった.(3)多様な状況に対する柔軟性を発現させる手段として,ロボットが窪み等でスタックした場合の脱出動作を強化学習を用いて学習する手法を開発した.

具体的には,脱出に成功した場合の行動の系列を,センサ系列と共に記憶し,その結果を解析して,より効率的な系列を自動発見させ,同様な状況で再生できるような学習を設計した.実機への適用の前段階として,キャスタ部分を含めた詳細なシミュレータを作成し,特に長い系列を学習できるよう工夫した強化学習を用いて学習アルゴリズムを実装した結果,シミュレーション上でさまざまなスタックの状況を仮想的に起こさせた場合においても,良好な学習性能を得ることができた.本研究は,安価で簡単な機構の自律ロボットを複数台協調動作させることで,屋外での広い領域の作業を,効率よく信頼性が高く,かつコストを抑えて実現するような,ハードウエアとソフトウエア技術について開発するもので,作業タスクとして屋外芝刈りタスクを対象としている.この研究の成果としては,まず自律ロボットの基本的な機能である,人手を介さずに作業を開始終了させるための装置の開発を行い,初年度においては,自動シャッターと充電ステーションへの自動ホーミング機能を備えたガレージからなる,自律チャージステーションを2基作成した.これらは屋外の敷地へ設置され,自律芝刈りロボット上に実装した誘導のためのシステムにより,自動帰還と自動充電を実現する技術を開発できた.次に,作業の動的な分割に向けたマルチロボットの自律分散協調システムの研究開発を行い,任意のロボットの配置から,動的に各ロボットが互いに作業領域を割り当てしあう手法を考案した.Open Agent Architectureエージェントプラットフォームを用いたシミュレータにより設計と評価を行い,ロボット間で頻繁な通信による情報共有を行うことなく,バランスの取れた芝刈タスクを遂行できるという非集中制御,ロバスト性を実現できることを確認した.また,GISベースの協調作業モニタ,および通信による作業分担実現のための通信プロトコルとして,アドホックネットワークによるプロトコルを開発実装した.これにより,ロボットの制御情報の交換,現在のロボットの位置のデータベース化,障害物のスナップショットの保存,タスク遂行のためのプランニング情報の共有・変更,分散処理といった,多様なデータ内容を通信するための標準プロトコルとして有効なことを確認した.簡単な機構のロボットを前提とすることから,作業中に多くのロボットがスタックなどの移動障害を頻繁に起こす可能性がある.このため,作業負荷分散によるロス解消に加えて,スタック状態などの異常状態からの自立的な高速復帰が技術として必要なことを明らかにし,強化学習手法を用いて,脱出の成功失敗経験を利用して,脱出を自動的に効率よく行わせるような技術を開発した.
バキュロウイルスディスプレイ法を用いた免疫担当細胞膜蛋白質間相互作用の解析

近年、バキュロウイルス感染昆虫細胞培養上清中に産生される発芽バキュロウイルス(BV)上に種々の外来性膜蛋白質が発現することが明らかになっている。このバキュロウイルスディスプレイ法は、ヒトを始めとする真核生物の膜蛋白質およびその複合体を、生理機能を保持した状態で発現させることができるという点で、優れたシステムである。今回、この系を用いて、受容体とそのリガンドの関係にある膜蛋白質間の相互作用検出法を開発した。1.GITRL及びGITR発現組み換えバキュロウイルスの作成と遺伝子発現の確認すでに単離されているマウスGITRL cDNAにエピトープタグを付加し、バキュロウイルス用トランスファーベクターに組み入れたコンストラクトを作成した。このプラスミドを用いてGITRLを発現する組み換えウイルスを作成した。マウスGITR cDNAをPCR法でcDNAライブラリーよりクローニングし、GITRLと同様の方法でGITR発現組み換えバキュロウイルスを作成した。GITRL及びGITRの発芽型バキュロウイルス(BV)画分での発現を、抗タグ特異抗体を用いたWestern Blotで確認した。2.cDNA発現ライブラリースクリーニングシステムの開発抗原提示細胞の膜蛋白質を発現するBVと抗ウイルスエンベロープ蛋白質gp64抗体、及び抗マウスIgG結合磁気ビーズを用いて、cDNA発現ライブラリーのスクリーニングを行い、BV上に発現させた膜蛋白質の生理的リガンドを発現する細胞の濃縮に成功した。3.クラスII MHC cDNA保有組み換えバキュロウイルスの作製とclass II MHCヘテロダイマーのBV上での再構成マウスclass II MHC I-A^dα鎖、β鎖cDNAをcDNAライブラリーより単離し、これらを各々、バキュロウイルス用トランスファーベクターに組み入れたコンストラクトを作成した。1と同様にして、α鎖、β鎖のcDNAを各々保有する組み換えバキュロウイルスを作成した。α鎖組み換えウイルスとβ鎖組み換えウイルスをSf9細胞に共感染させ、培養上清よりBVを回収して、BV画分でのclass II MHC蛋白質の発現を、抗エピトープタグ抗体を用いたWestern Blot及び抗class II MHC抗体を用いたELISAにより確認した。プレートに固相化したGITRディスプレイ発芽型バキュロウイルス(BV)へのGITRligand(GITRL)ディスプレイBVの特異的な結合を、抗GITRL抗体を用いたELISA法により検出することに成功した。同様に、固相化GITRLディスプレイBVと、溶液中のGITRディスプレイBVの相互作用も抗GITR抗体を用いて検出することができた。更に、GITR発現T細胞へのGITRLディスプレイBVの結合を、抗ウイルスエンベロープgp64抗体を用いたFACS法により検出した。この結合が、GITR・GITRL相互作用によるものであることを、可溶型リコンビナントGITRLによる阻害実験で確認した。2.cDNA発現ライブラリースクリーニングシステムの開発既に膜蛋白質CD58ディスプレイBVと抗gp64抗体、及び抗マウスIgG結合磁気ビーズを用いたMACS法によりcDNA発現ライブラリーのスクリーニングを行い、CD58の生理的リガンドであるCD2発現細胞の濃縮・単離に成功している。このシステムをリガンド未知の膜蛋白質のリガンド探索に応用する目的で、ターゲットとしてマウス脾細胞で発現する2種類の膜蛋白質cDNAの組み換えバキュロウイルスを作製した。3.class II MHC・抗原ペプチド複合体ディスプレイBVを用いた抗原特異的T細胞検出系の開発モデル実験系として、全てのclass II MHC分子が単一の抗原ペプチドを提示するBVを作製する目的で、class II MHCβ鎖N末端に卵白アルブミン由来ペプチドを共有結合した融合蛋白発現用DNAコンストラクトを作製した。(1)GITR-GITRligand (GITRL)相互作用検出システムの至適化と応用GITR (glucocorticoid-induced TNF receptorfamily-related gene)とそのリガンドGITRLはT細胞の活性化制御に重要な膜蛋白質である。プレート固相化GITRLディスプレイ発芽型バキュロウイルス(BV)とGITRディスプレイBVおよび抗GITR抗体を用いたELISA法によるGITRとGITRLの相互作用検出系の至適化を検討し、ノイズの少ない条件を確立した。このシステムで、GITRとGITRLの相互作用が、抗GITRL抗体で特異的にブロックされることを確認し、ブロッキング抗体や化合物のスクリーニング系への応用の道を開いた。(2)classII MHC・抗原ペプチド複合体ディスプレイウイルスの作成と抗原特異的T細胞との結合の検出卵白アルブミン(OVA)由来のペプチドが共有結合したclass II MHC I-Adβ鎖を発現する組み換えバキュロウイルスを作成した。このウイルスとすでに作成しているclassII田CI-Adα鎖を発現する組み換えバキュロウイルスを昆虫細胞Sf9に共感染させて、培養上清よりBVを回収した。BV上に抗原ペプチドとclass II MHCヘテロダイマーの複合体がディスプレイされていることをclass II MHCに対する特異抗体を用いた肌ISA法で確認した。このBVとバキュロウイルスエンベロープ蛋白gp

64に対する抗体を用いて、BVのOVAペプチドー1-Ad特異的なT細胞ハイブリドーマへの結合のフローサイトメーターによる検出を行った。
2段抵抗ろう接法によるマイクロ構造部材の接合

金属製マイクロ構造部材を用いてマイクロ接合した継手の品質を高めるために,新しい抵抗ろう接法,すなわち2段抵抗ろう接法を提案した.2段抵抗ろう接法の適用分野としては,医療用微小器具あるいはマイクロマシンの作製が想定される.2段抵抗ろう接法では,接合が2段階の通電操作を行うことで完了する.第1段抵抗ろう接では,比較的小さな電気的エネルギーが入力される.この操作の目的は,母材端面にメッキしたろう材構成金属どうしの局所的接触箇所で融解・凝固を生じさせ,これらの電気的接触状態を均一化することと,通電時に測定した電流値を用いて第2段抵抗ろう接時の最適通電条件を決定することにある.2段抵抗ろう接法が金属製マイクロ構造部材の接合に対して有用であることを示すために,直径100μmのSUS304ステンレス鋼棒の突合せろう接を行った.接合する2本のステンレス鋼棒の接合端面には,ろう材構成金属として,それぞれ金と銅のメッキを施した.これらのろう材構成金属は,通電時に継手部で発生するジュール熱によって合金化し,母材問に中間層を形成した.引張試験で母材破断した継手は,すべて母材間に金を多量に含む合金の中間層が形成され,さらには中間層内にデンドライト晶が分散していた.引張試験で母材破断した継手の引張強さは600800MPaであった.このことは,2段抵抗ろう接法を用いて接合することで継手部での適正な加熱が実現され,母材の劣化が少なかったことを反映している.金属製マイクロ構造部材を用いてマイクロ接合した継手の品質を高めるために,新しい抵抗ろう接法,すなわち2段抵抗ろう接法を提案した.2段抵抗ろう接法の適用分野としては,医療用微小器具あるいはマイクロマシンの作製が想定される.2段抵抗ろう接法では,接合が2段階の通電操作を行うことで完了する.第1段抵抗ろう接では,比較的小さな電気的エネルギーが入力される.この操作の目的は,母材端面にメッキしたろう材構成金属どうしの局所的接触箇所で融解・凝固を生じさせ,これらの電気的接触状態を均一化することと,通電時に測定した電流値を用いて第2段抵抗ろう接時の最適通電条件を決定することにある.2段抵抗ろう接法が金属製マイクロ構造部材の接合に対して有用であることを示すために,直径100μmのSUS304ステンレス鋼棒の突合せろう接を行った.接合する2本のステンレス鋼棒の接合端面には,ろう材構成金属として,それぞれ金と銅のメッキを施した.これらのろう材構成金属は,通電時に継手部で発生するジュール熱によって合金化し,母材問に中間層を形成した.引張試験で母材破断した継手は,すべて母材間に金を多量に含む合金の中間層が形成され,さらには中間層内にデンドライト晶が分散していた.引張試験で母材破断した継手の引張強さは600800MPaであった.このことは,2段抵抗ろう接法を用いて接合することで継手部での適正な加熱が実現され,母材の劣化が少なかったことを反映している.1.マイクロ構造部材の接合に用いる2段抵抗ろう接システムを構築した.本システムの特徴は,(1)2個の小型マイクロ・スコープとX-Y-Z軸ステージを組み合わせた精密位置決め機構,(2)微小バネとマイクロ・メータを組み合わせた微小加圧機構(3)ホール素子電流検出器を用いた抵抗ろう接時の高速応答型電流モニター部(4)FET制御式定電圧印加型電源部を備えている点にある.2.線径100μmのステンレス鋼の間に箔状の銀ろうを挟み込み,2段抵抗ろう接を行った.1回目の抵抗ろう接時には,設定電圧まで3msで直線的に通電電圧を増加させた後,3msで直線的に通電電圧を降下した.2回目の抵抗ろう接では,2Vまで3msで直線的に通電電圧を増加させた後,2.8Vで5msの間通電した.1回目の抵抗ろう接時の設定電圧を1Vと適切にすることで,ろう材と母材との初期電気的接触状態がより均一になり,その結果2回目の抵抗ろう接時に継手に流れる電流のバラツキが低減し,かつ良好な形状のろう接継手が得られた.しかしながら継手強度のバラツキは大きく,強度の低い継手の破断面には酸化物の存在が認められた.継手強度のバラツキを低減し,強度の低い継手の出現を抑制するには,ろう材を変更し,かつ不活性ガス雰囲気中で抵抗ろう接を行う必要がある.3.2段抵抗ろう接時の継手部加熱状態を予測するために,熱解析プログラムを作成した.熱解析シミュレーションから,継手部の加熱過程はろう材と母材との初期電気的接触状態に影響を受け,母材の局部的な融解を避けるには,ろう材と母材との初期電気的接触状態の均一化が重要なことが判明した.直径100μm,長さ20mmのSUS304ステンレス鋼シャフトの一端をバフ研磨後,それぞれの端面に厚さ6.5μmの金メッキと厚さ3.5μmの銅メッキを施したステンレス鋼シャフトを突合せて,2段抵抗ろう接を行った.抵抗ろう接時には,加重22gfでシャフトを加圧し,かつ突合せ部にアルゴン・ガスを流量3.5L/minで吹き付けて酸化の軽減を図った.

1段目の抵抗ろう接時には,設定電圧の1.5Vまで3msで直線的に通電電圧を増加させた後3msで直線的に通電電圧を降下させる操作を2度行った.この操作の目的は,(1)局所的な接触箇所を通電加熱によって融解し,シャフト端面に施したメッキ層間の電気的接触状態の均質化を図ることと,(2)2段目の抵抗ろう接時に適切な加熱を実現するために,シャフト端面に施したメッキ層間の接触抵抗値Rを得ることにある.接触抵抗値Rは,ピーク電圧値(設定電圧値:1.5V)をホール素子型電流検出器で測定したシャフト間に流れた電流の最大値Ipで除した値とした.2段目の抵抗ろう接時には,設定電圧Vhまで3msで直線的に通電電圧を増加させた後,設定電圧Vhで時間thの間保持し,0.5msで直線的に通電電圧を降下させた.時間thは,4.25,4.75,5.50msの3通りとした.設定電圧Vhの値は,1段目の抵抗ろう接で得られる接触抵抗値Rと時間th,および継手部で発生させるジュール発熱量Hを基にした設定電圧Vhの予測式を用いて決定した.時間thを4.25msとして2段抵抗ろう接を20回実施した.そのうち17本の継手で引張試験が行え,平均引張強さは1029MPaであった,時間thが4.75msの場合は,20本のうち17本の継手で引張試験が行え,平均引張強さは872MPa,時間thが5.50msの場合は,20本のうち15本の継手で引張試験が行え,平均引張強さは901MPaであった.
外来化学療法におけるオンコロジーエマージェンシーの安全ケア質保証統合システム開発

本研究では、外来がん化学療法看護におけるoncology emergencyの安全性改善をめざす<ケア質保証統合システム>を開発した。<ケア質保証統合システム>として、1ケアの質指標(QI)の開発、2静脈ラインあるいはポートからの抗がん剤安全投与ガイドラインの作成と公開、および3[理解の再確認]、[意向の表出と選択]、[相談]の要素で構成した「経口抗がん剤のアドヒアランス促進服薬自己管理支援プログラム」を開発した。エビデンスレベルの高い成果を得るために服薬自己管理支援プログラムを用いた無作為化比較試験を実施した。[目的]外来がん化学療法看護におけるオンコロジーエマージェンシーの安全性改善をめざす<ケア質保証統合ステム>を開発し、feasibilityとvalidityを検証する。平成23年度<第1段階>は、ケアの質評価指標(QI)の開発とベストプラクティスケアの検討を行った。1.専門家パネルによるケアの質評価指標(QI)の検討1)専門家パネルの組織化:致死的有害事象の予防、安全性のモニタリング等、ケアの質に関連するエビデンスを包括的に抽出し、専門家による調和のとれた質評価指標の合意形成を得るために、日本がん看護学会理事、委員会より任意にパネルメンバーを組織化した。2)質評価基準(QI)の設計:ドナベディアンによる<構造・プロセス・アウトカム>で構成される医療評価モデルに基づき、外来化学療法看護における安全ケア質評価の枠組み、構成要素を検討した。併せて、国際学会においてケア質評価の動向・最新知見を得、医療評価モデルの要素について洗練した。その結果、構造変数として、外来看護師配置、専門職者との連携・協働の仕組みがケアの質評価に重み大と考えられた。2.専門家パネルによるベストプラクティスケアの検討1)専門家パネルによる安全ケアの優先度評価:複数回のパネルにおける専門家の意見を統合し、外来がん化学療法の安全ケアの優先的課題として、<静脈ラインあるいはポートからの抗がん剤安全投与>、<経口抗がん剤の安全管理とアドヒアランス>を焦点化した。2)上記優先課題についてベストプラクティスケアのエビデンスをシステマティックレビューにより分析・統合した。その結果、<静脈ラインあるいはポートからの抗がん剤安全投与>では、ポートによる抗がん剤安全投与・管理について、感染管理に対する患者へのセルフケア指導、個別性に対応した機器選択・操作法等の管理のアウトカムへの影響が示唆された。外来がん化学療法看護におけるオンコロジーエマージェンシーの安全性改善をめざす「ケア質保証統合ステム」について、優先的開発が必要とされている<静脈ラインあるいはポートからの抗がん剤安全投与><経口抗がん剤の安全管理とアドヒアランス促進>に焦点化し、ベストプラクティスケアの標準化を行った。<静脈ラインあるいはポートからの抗がん剤安全投与>に関しては、レビューチームを組織し、システマティックレビューを行い、エビデンスの集積・統合により「外来がん化学療法看護ガイドライン1」を作成した。その構成要素は、抗がん剤投与のための安全な実施環境、血管外漏出の予防、早期発見、対処のためのアセスメント、治療やケア、セルフケア推進、中心静脈留置カテーテルや皮下埋め込みポートからの安全な投与などの8つの要素が含まれた。本ガイドラインは、日本がん看護学会ガイドライン委員会による外部評価を受け妥当性の検証が認められた。<経口抗がん剤の安全管理とアドヒアランス促進>に関しては、multicenter surveyによる経口抗がん剤の安全管理とアドヒアランス促進に対するベストプラクティスとその関連要因を分析した。分析結果と文献レビューに基づき、「患者の意向に基づく服薬自己管理プログラム」を作成した。その介入内容は、1経口抗がん剤治療の目的、計画に関する患者の理解を看護師が再確認することにより、正確な知識の獲得と服薬行動への動機づけを促進する(teach back)こと、2患者が個々の生活パターンに基づき、各自の意向(preference)を取り入れた服薬管理方法(一つ)について看護師と話し合い、最も時機を得た手段を取り入れる、ことを目的とする。本プログラムの妥当性を評価するために、多施設共同無作為化比較試験を計画し、プロトコールの作成を行った。今後、介入研究を進める予定である。本研究の目的は、外来がん化学療法看護におけるオンコロジーエマージェンシーの安全性改善をめざす<ケア質保証統合ステム>を開発し、feasibilityとvalidityを検証することである。平成24年度は、第2段階として下記の研究成果を得た。1.外来化学療法室における安全ケアの優先的課題に対する医療者の認識と実態調査<経口抗がん剤の安全管理とアドヒアランス>を中心に、安全ケアの優先的課題に対する看護師の認識と実態を全国規模(がん診療連携拠点病院と一般病院、計597施設)で調査した。その結果、1一次調査に回答した247施設(回収率41.37%)のうち、「二次調査に不参加」と回答した180施設の理由は「外来化学療法室では経口抗がん剤治療を行っていない」105施設(58.3%),「外来化学療法室では、経口抗がん剤を受ける患者への看護実践を行っていない」32施設(17.8%)であった。2二次調査の協力を得た60施設において<1週間の経口抗がん剤アドヒアランス促進の看護実践>を調査した。系統的抽出法により60施設から計882名の患者が抽出され、経口抗がん剤を受ける患者は237名であった。看護実践の実態は「この患者の有害事象について患者と話し合っている」

203名(85.7%)、「生活と経口抗がん剤治療との両立を妨げる要因について患者と話し合っている」171名(72.2%)、「この患者は自宅で経口抗がん剤の服薬管理ができていると思う」220名(92.8%)と高率であった。一方で「この患者の残薬を確認している」は107名(45.1%)と半数を割っていた。2.専門家パネルによる安全ケアに関する改善案の策定専門家パネルを組織し、調査結果及びシステマティックレビューに基づいて<経口抗がん剤アドヒアランス促進の看護実践>改善策を策定し、ケアガイドラン、ケアモジュール等の検討を進めている。【目的】外来がん化学療法看護における<経口抗がん剤の安全管理とアドヒアランス促進>に焦点化した服薬自己管理支援プログラムを開発する。そのために、多施設共同ランダム化比較試験を実施し、経口抗がん薬治療を受ける転移・再発乳がん患者に対する「服薬自己管理支援プログラム」の服薬アドヒアランス向上への効果を検証する。【経過および成果】第4段階:多施設共同ランダム化比較試験1.プロトコルの作成と承認:3施設におけるランダム化比較試験と質的研究によるMixed Method前向き/介入有/非盲検のプロトコルを作成し、慶應義塾大学および3施設における研究倫理審査委員会の承認を得た。2.介入プログラムの内容の精錬と看護師を対象とした研修:介入プログラムは、全国調査の分析結果および文献レビューに基づき、<経口抗がん剤の安全管理とアドヒアランス促進>を目的とした3つの介入<理解の再確認><意向の表出と選択><相談>で構造化した。介入の内容を標準化するために、各施設で介入(服薬自己管理支援プログラム)を担当する看護師に研修を実施した。研修内容は1経口抗がん薬の基本的知識と適正管理の理解、2経口抗がん薬の服薬自己管理の基盤となるconcordance、shared-decision makingの概念の理解、3情報提供の技法(teach back)と効果的なコミュニケーション技法の習得、で構成した。20名の看護師が研修を修了した。3.3施設におけるランダム化比較試験:独立行政法人国立国際医療研究センターの臨床研究センター医療情報解析研究部内にあるJCRACデータセンターに本研究のデータセンターを置き、3施設におけるランダム化比較試験(略称:SSPC)をすすめている。外来通院している転移・再発乳がん患者(20歳以上、90歳以下)で、経口抗がん薬治療を開始する者200名を予定している。外来がん化学療法看護におけるオンコロジーエマージェンシーの安全性改善をめざし、「経口抗がん薬の服薬自己管理支援プログラムの有効性:ランダム化比較試験と質的研究によるMixed Method」を実施した。成果の概要を記す。
コウモリのアクティブ超音波センシングによる実時間空間探索アルゴリズムの解明

本研究は,コウモリもつ高度に発達した超音波センシングの実態解明を目的とし,室内及び野外においてコウモリの音響行動を計測した.まず室内での障害物回避や標的捕獲中のエコーロケーション行動から,1超音波のビーム幅を状況に応じてアクティブに変化,2ビーム幅の狭いコウモリは視野を補償するためより頻繁に放射方向のシフトを行う,3重要な障害物の方向にパルスを放射する,などがわかった.野生コウモリの採餌飛行では,1コウモリが直近の獲物だけでなく,その次の獲物も視野に捉えていること,また2flight attentionも先を予測する方向に向けられていること,などを見出した.本研究は,コウモリもつ高度に発達した超音波センシングの実態解明を目的とし,室内及び野外においてコウモリの音響行動を計測した.まず室内での障害物回避や標的捕獲中のエコーロケーション行動から,1超音波のビーム幅を状況に応じてアクティブに変化,2ビーム幅の狭いコウモリは視野を補償するためより頻繁に放射方向のシフトを行う,3重要な障害物の方向にパルスを放射する,などがわかった.野生コウモリの採餌飛行では,1コウモリが直近の獲物だけでなく,その次の獲物も視野に捉えていること,また2flight attentionも先を予測する方向に向けられていること,などを見出した.本研究は,標的探索や障害物回避などにおけるコウモリの効率的な超音波センシングの仕組みと,その合理的な運用方法を実験及び理論に基づいて明らかにし,生物が有する機構や設計思想に基づいた新しいナビゲーションアルゴリズムとして提案することを目的としている.具体的には,コウモリが選択する飛行経路と,コウモリの"視線"(コウモリの超音波音声(以下パルス)の放射方向)やアクティブセンシングのタイミングなどの関係を,(1)室内人工環境下,および(2)野生コウモリの高度な飛翔採餌中の音響行動の分析を通じて,実験的に明らかにするための実験を行った.その結果,1)コウモリのパルス放射方向と飛行の旋回率には相関性があり,視覚動物が移動時において行う視線変化と同様の関係を,音によるセンシングでも行っていることを明らかにした.2)超音波の指向性の異なる3種類のコウモリ種を用いてパルス放射方向の計測を室内で行ったところ,視野(ビーム幅)に応じたパルス放射方向の調整を適宜,飛行中に行っていることがわかった.また障害物を配置したような複雑な回避飛行では,飛行経路の選択に重要となる障害物方向にパルス放射方向を向けていることを確認した.3)野生コウモリの飛行軌跡及びパルスの放射方向を大規模マイクロホンアレイを用いた計測した.また飛行軌跡とパルス放射方向の関係を,新しく構築した数理モデルを用いて分析することによって,動態からもコウモリのattentionの変化を定量的に分析することが可能となった.本研究は,複雑な飛行を伴う障害物回避行動中などにおけるコウモリの効率的な超音波センシングの合理的な運用方法を明らかにし,新しいナビゲーションアルゴリズムとして提案することを目的としている.具体的には,コウモリの飛行経路とパルス放射方向,及びセンシングのタイミングなどの関係を,1室内人工環境下,および2野生コウモリに対する屋外実験,の双方から実験的に検討し,さらに数理モデルを用いた分析と合わせて解明を進める.本年度の主な研究成果を以下に挙げる.1)障害物回避時におけるコウモリの特徴的なパルス放射方向制御に関して,行動実験より得た知見の一部を,試作した自律走行車のセンシング制御のアルゴリズムに搭載し,実機を用いた検証を行った.シンプルな構成で障害物を回避するルールとして有用であることを確認し,同時に音響的な新たな課題もいくつか出てくる結果となった.2)野生コウモリの飛行軌跡及びパルスの放射方向を計測するためのマイクロホンアレシステムを,これまでの水平から垂直方向へも拡張し,3次元データの取得に成功した.その結果,複数の連続する捕食では,事前に超音波パルスの3次元ビーム内に先のターゲットを捉えていることを,実験的に確認することができた.また昨年度から検討している数理モデルを用いた飛行軌跡の分析を,垂直方向にも適応し,コウモリが飛行方向を水平と垂直とを独立に制御している可能性が見出された.本研究は,コウモリの効率的な超音波センシングの仕組みと,その合理的な運用方法を実験及び理論に基づいて明らかにし,生物が有する機構や設計思想に基づいた新しいナビゲーションアルゴリズムとして提案することを目的としている.具体的には,1室内人工環境下における障害物回避飛行,および2野生コウモリの高度な飛翔採餌中の音響行動の動態計測を行い,その行動分析を行う.さらにコウモリの行動実験の結果に基づき,簡単な実機による超音波センシングの実証実験の取り組みも行う.当該年度の成果としては,1室内に障害物環境を構築し,未知から既知の空間へとセンシング行動を変化させる過程を計測した.その結果,飛行経路が安定化と,センシングの回数の低下,またパルス放射方向の変化などを捉えることができた.これより,コウモリが空間マップを形成し,障害物回避などの飛行ルートには,何らかのルールがある可能性も示唆された.現在投稿に向けて執筆中である.また2野外実験では,垂直方向に拡張したマイクロホンアレイを用いて,パルス放射方向を軌跡とともに3次元で計測することに成功した.また連続した採餌の際のパルス放射方向がどこに向けられていたのか,ビーム幅の計測と同時に詳細に捉えることができた.さらに,これまで飛行ルートの分析に用いていた数理モデルを拡張することでacoustic attentionの分析を行い,飛行と音響の両者の相互関係について考察を行うことができた.

こちらも投稿に向けた執筆を進めている.またコウモリの行動に基づき簡易な超音波センシングを搭載した自律走行車に関して,複数物体検知のアルゴリズムを搭載し,さらに障害物回避の数理モデルを組み込んだ試作機を作成した.研究の統括として,当初計画していた室内,野外での行動実験の解析を深化することができ,かつ数理モデルを用いた行動分析の試みも順調に開始することができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。生物音響工学26年度が最終年度であるため、記入しない。コウモリを用いた行動実験の他,あたらしく本申請で提案している数学的なアプローチを取り入れた分析が,おおむね順調に進んでいる.実験に必要なコウモリの確保や,計測装置の構築等も,予定通り行うことができた.昨年度より開始した数理モデルを用いたコウモリの行動分析が,引き続き順調に進んでいる.またさらに,工学的応用に向けて,自律走行車の製作にも取り掛かることができ,コウモリの行動実験で得られた知見を実際の超音波センシングのアルゴリズムとして,組み入れることができた.これまで目標にしていた工学的応用に近づくことができたと考えている.26年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,数理モデルを用いた理論的な考察と合わせて,ロボットへの展開を目指し,簡易型の自律走行車を作成し,コウモリとの対比を進めていく予定である.今後は,現在進行中の自律走行車のさらなる改良を進めていき,より多くのコウモリの知見を組み入れて,障害物回避などの課題を通じた実機の検証を進めて行く.その中で見出された,センシングの課題について検討するために,コウモリを用いた行動実験や,また数理モデルを用いたシミュレーションを活用する.26年度が最終年度であるため、記入しない。協力研究者(学生)の国際学会への旅費補助および,実機の作成に必要な電子回路部品類等に使用する.なお残高が発生した理由としては,当初予定していた装置(フィルタおよび測量機器)の購入を見送ったことが主な原因である.購入に関しては現在進行中の実験の状態に応じて再度,検討する予定である.研究実施者である代表者本人が,年度途中に出産のため,産前産後休暇を取得したことから,一時的に,研究遂行のスピードが減速した.そのため,実験に必要な消耗品等の購入のペースが若干遅くなった.また休暇前に本来購入予定であった計測用PC数台の購入を,選定のための調査やその他の準備ができないことから,研究に復帰できる次年度に持ち越すことなどにした.合わせて,予定していた海外出張や国内の出張も妊娠を理由にキャンセルしたことから,旅費に関しても当初の計画よりも支出が少なくなり,これらのことから次年度使用額が発生した.前年度に購入を予定していた計測用PC数台については,すでに購入の手続きを開始している.また最終年度としての研究総括を目的に,今年度は学会等への発表参加もすでに多く予定している.そのため,国内・国際学会への旅費としての使用を多く見込んでいる.また昨年度,実験室の改装を行い(別予算から支出),飛行室が広くなった.そのため,本研究計画を実施するのに必要な,照明装置やマイクロホンや電子部品類などを,いくつか新調する必要がある.
反応染色した綿織物の汗堅ろう度及び汗光複合堅ろう度試験に関する研究

平成7,8年度では、主として銅錯塩アゾ染料染色物をヒスチジン(His)溶液に浸漬した時の特異的な変色挙動について詳細に研究し、汗堅ろう度及び汗光堅ろう度試験にHisを用いることの問題点を報告した。今年度は、それらの結果を踏まえて、銅錯塩アゾ染料の光退色に及ぼすHisの影響を調べ、種々の堅ろう度試験法の検討を行った。7種のモノクロロトリアジン系、3種のビニルスルホン系、及び4種の二官能型反応染料で染色した綿布に対して、耐光堅ろう度試験(耐光堅ろう度と水-光堅ろう度(初期湿潤、常に湿潤))、及び各種の汗光複合堅ろう度試験(JIS法L0888(pH5.5と8)、ATTS法(pH3.5と8)、Mizuno法、乳酸法)を行い、これらの試験法が染料の性質を評価できているかどうかを検討した。汗光複合堅ろう度試験法の中では、JIS法は基質が少ないため、最も高い堅ろう度を、Mizuno法は基質が多いため、最低の堅ろう度を与えるが、この二つの方法では供試染料の選別が十分ではない。一方、ATTS法(pH8)と乳酸法は良く供試染料を等級分けできる。また、綿布上の銅錯塩アゾ染料は、湿潤、乾燥には無関係にHisが存在しなければ、露光してもわずかな退色しか示さない。His溶液にこの染色物を浸漬すると、露光によるよりも大きな変退色を示す。Hisが存在すると、この染色物は湿潤時に特に大きな退色を示す。染料によっては、His溶液への浸漬によるよりも露光による方が大きな変退色を示すものもある。しかし、露光による変色には、Hisを単独で用いた時には、Hisによる黄変の影響が大きい。この黄変はHis溶液の濃度とpHの増大と共に大きくなり、露光前に乾燥するとかなり小さくなる。このように銅錯塩アゾ染料に対するHisの影響は非常に例外的である。このように、銅錯塩アゾ染料以外の染料に対するHisの影響は、乳酸など多くの基質の影響と同様で例外的ではない。未染色セルロースフィルム及び銅錯塩アゾ染料、C.I.Reactive Red 22,銅フタロシアニン染料、ホルマザン染料で染色したセルロースフィルムをヒスチジン水溶液を浸漬し、紫外吸収スペクトルによりヒスチジンのフィルムへの吸着量を測定した。その結果、銅錯塩アゾ染料で染色したフィルムの場合だけ、染料中の銅にヒスチジンが配位したためと推定される付加的な吸着が観測され、その他の場合はすべて未染色フィルムと同じ吸着挙動を示した。通常の吸着も付加吸着もすべてヒスチジン溶液のpHに依存し、pH6で最大吸着を示し、両側で減少した。セルロースに吸着したヒスチジンは、水で洗うと速やかに脱落した。しかしヒスチジンが銅に一旦配位した染料は、リガンド交換が起こるので、再浸漬したとき染料中のこの交換で生ずる水酸基が解離するため、溶液のpHに依存したスペクトル変化を生じたリガンド交換だけを受け、銅が引き抜かれていない染料は、過炭酸ナトリウム溶液で酸化すると元の染料に戻った。しかし、EDTA溶液に浸漬すると、染料中の銅は引き抜かれた。この場合は過炭酸ナトリウム溶液処理で元には戻らず、硫酸銅溶液処理で基に戻った。

次に、ビニルスルホン系のC.I.Reactive Red23とC.I.Reactive Violet5及びモノクロロトリアジン系の1:1型(Blue-1Cu)及び2:1型(Blue-2Cu)銅錯塩アゾ染料で反応染色したセロハンをヒスチジン溶液とEDTA溶液に浸漬し、銅原子の引き抜かれ易さ、引き抜かれた後の染料中の解離基の酸解離定数などを調べた。その結果、銅原子の引き抜かれ易さは、Blue-2Cu>Violet5>Blue-Cu>Red23の順であった。2-ナフトールのリガンドをもつRed23は、他の1-ナフトールをもつものより大きな安定性を有することがわかった。以上のように、セルロースフィルムに銅錯塩アゾ染料を反応染色したものを、種々の条件のヒスチジン溶液に浸漬した後の吸収スペクトル変化を測定することにより、染料中に生ずる構造変化を調べることができる研究方法も確立した。5種の銅錯塩反応染料C.I.Reactive Red23,C.I.Reactive Violet 5,ビニルスルホン系1:1(Blue-Cu),モノクロロトリアジン系1:1(Blue-1Cu)、1:2(Blue-2Cu)銅錯塩アゾ染料で染色したセルロースフィルム及び綿布をヒスチジン(His)水溶液に浸漬し、フィルムへのHisの吸着量を紫外吸収スペクトルより、また、綿布への吸着をHisの銅への配位により生ずる主波長のシフトより測定した。その結果、フィルムでは、Blue-2Cuを除いて銅が引き抜かれるまでは、銅にHisが配位したためと推定される付加的吸着が観測された。Blue-2Cuは銅が引き抜かれる速度が非常に速いため、付加的吸着は見られなかった。フィルムを長時間浸漬し、銅が引き抜かれると、吸着量は未染色のものと同じまで減少した。Violet5の吸着量はRed23、Blue-Cuに比べると少なかった。次に、綿布では、フィルムに比べて速やかな吸着が観測された。Blue-1Cu、Blue-2CuはHisの吸着が速く、色相の変化も少なかった。色相変化の速度はBlue-2Cu Blue-1Cu≫Blue-Cu【approximately equal】Violet5≫Red23の順であった。更に、綿布をHis溶液に短時間浸漬後、60°CRH100%の条件で熱処理を行うと、長時間浸漬した時と同じ色相変化が観察され、熱処理は、長時間浸漬と同じ効果をもたらすことがわかった。色相変化はHis溶液のpH5.6,7.6,9.0では、pHの高い方が速く、大きかった。次に、Blue-Cu,Blue-2Cuの布を未処理、水、His溶液に浸漬、浸漬後水洗いした状態で、露光試験を行った。未処理、水に浸漬したものに比べ、His溶液に浸漬したものは、非常に大きな退色を示した。水洗いして、Hisを落としたものは、退色が抑制された。これらの結果を踏まえて、JISの汗・光試験法を考えると、JISのHisを含む人工汗液に30分浸漬する方法では、反応染料染色物の試験法としてはあまりに穏やか過ぎるし、銅錯塩染色物へのHisの効果を調べているのに過ぎないこと平成7,8年度では、主として銅錯塩アゾ染料染色物をヒスチジン(His)溶液に浸漬した時の特異的な変色挙動について詳細に研究し、汗堅ろう度及び汗光堅ろう度試験にHisを用いることの問題点を報告した。今年度は、それらの結果を踏まえて、銅錯塩アゾ染料の光退色に及ぼすHisの影響を調べ、種々の堅ろう度試験法の検討を行った。
非接触プラスチック磁石軸受に関する基礎的研究

本研究はクリ-ンル-ムや宇宙など極端に塵やほこりを嫌う環境下で使用される軸受を従来にない永久磁石を利用した非接触プラスチック磁石軸受の開発を目的としたものである。本研究は平成2年度、平成3年度に渡る研究であり、本年度は最終年度として下記の実験研究を行い、研究実績を上げた。(1)前年度のプラスチック磁石軸受の外輪の表面磁束密度分布が不安定であったので、着磁実験をやり直した。実験は住友ベ-クライト(株)で行った。(2)前年度試作を内輪、外輪用表面磁束密度測定機を改良してさらに、専用の変位計を取り付け、表面磁束密度の測定を行った。かなり円周方向で安定した値を示した。(3)前年度試作の動的軸受試験機を改良、2台のロ-タリ-エンコ-ダでの角度をパソコンに入力、同時にディスプレ-に位相差としてグラフ化するシステムを作り、デ-タの信頼性とスピ-ドアップ化を行った。(4)プラスチック磁石軸受として、外輪と内輪を組み立てたときの磁力線分布などのシミュレ-ションを住友ベ-クライト(株)で行った。(5)成果報告を日本機械学会全国大会講演会(名古屋大学)で報告、さらに、続報を日本機械学会プラスチック機能部品の設計と加工に関するシンポジウム(東京)で発表予定。(1992年6月)以上、本研究におけるプラスチック磁石軸受の開発は初期の目的を達成し、非接触軸受として十分可能なことが分かり、動的試験でも角度位相がほとんどなく、クリ-ンル-ムや宇宙などでの計測機器を中心とした軽負荷用軸受としての応用が可能となった。本研究は平成2年度、平成3年度に渡る研究であり、本年度は下記の実験研究を行い、研究実績を上げた。(1)プラスチック磁石軸受としての外輪、内輪を射出成形で加工するための金型用キャビティの設計を行い、住友ベ-クライト(株)に製作依頼した。(2)射出成形プラスチック磁石軸受の精度・応用について打ち合わせのため、工学院大(東京)、シチズン(田無市)および、流動シミュレ-ション解析のため日立製作所(土浦市)に出張。(3)射出成形プラスチック磁石軸受としての外輪と内輪の射出成形と着磁を行うため住友ベ-クライト(尼崎市)へ出張,および流動シミュレ-ションの解析のためダイキン(堺市)へ出張。(4)外輪と内輪の表面磁束密度測定機を宮城高専実習工場で試作。本試験機を使って円周上の表面磁束密度を測定。その結果、着磁をやり直した。外輪の内側と内輪の外側で同極性となり反発し、非接触状態となる。この場合、円周上で表面磁束密度が安定しているかである。(5)動的試験機を宮城高専実習工場で試作した。測定原理は2個の購入したロ-タリ-エンコ-ダとデジタルカウンタからパソコンに入力し、原動軸と従動軸の回転角度を読み込み、グラフに比較して表し、その回転角度の精度を検討した。軸受に使用した軸は鉄心をプラスチックで覆った非磁性軸、鉄製の強磁性軸と真鍮製反磁性軸を使用して回転角度の精度を比較した。その結果、使用軸の材質が回転角度の精度に影響することが分かった。

(1)前年度のプラスチック磁石軸受の外輪の表面磁束密度分布が不安定であったので、着磁実験をやり直した。実験は住友ベ-クライト(株)で行った。(2)前年度試作の内輪、外輪用表面磁束密度測定機を改良してさらに、専用の変位計を取り付け、表面磁束密度の測定を行った。かなり円周方向で安定した値を示した。(3)前年度試作の動的軸受試験機を改良、2台のロ-タリ-エンコ-ダでの角度をパソコンに入力、同時にディスプレ-に位相差としてグラフ化するシステムを作り、デ-タの信頼性とスピ-ドアップ化に行った。(4)プラスチック磁石軸受として、外輪と内輪を組み立てたときの磁力線分布などのシミュレ-ションを住友ベ-クライト(株)で行った。(5)成果報告を日本機械学会全国大会講演会(名古屋大学)で報告、さらに、続報を日本機械学会プラスチック機能部品の設計と加工に関するシンポジウム(東京)で発表予定。(1992年6月)以上、本研究におけるプラスチック磁石軸受の開発は初期の目的を達成し、非接触軸受として十分可能なことが分かり、動的試験でも角度位相がほとんどなく、クリ-ンル-ムや宇宙などでの計測機器を中心とした軽負荷用軸受としての応用が可能となった。
植物の可塑的な生長・分化を支える分子機構

○植物生長機構の解明と制御植物の生長に必須な物質の探索・機能解明およびその制御を通して、植物の生産性向上を目指した。植物成長ホルモンであるジベレリンに関しては、その受容体を単離しその生化学的性質を明らかにした。さらに、サイトカイニンの受容体遺伝子を同定するとともに、花芽におけるサイトカイニン量がイネの収量決定に重要な役割を果たすことを明らかにした。また、この機構を利用して、コシヒカリの収量を増加させることに成功した。植物の開花・結実を制御する重要な因子である概日リズムを生み出す植物時計の新奇な構成因子を発見し、シロシヌナズナに関する新しい時計機構モデルを提唱した。新規の植物ペプチドホルモン,ファイトスルフォカイン(PSK)を同定しその受容体を明らかにした。さらに、気孔開口を制御する物質として,植物ホルモンジャスモン酸の生合成前駆体であるOPDAを同定した。○植物の外環境応答機構の解明と制御植物による栄養無機イオンの集積機能にCa^<2+>/H^+交換輸送体が重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに液胞膜亜鉛輸送体が存在し、過剰亜鉛による毒作用を回避する機能を担っていることを発見した。また、塩害や高浸透圧等の環境ストレス耐性にはNa/K輸送系が重要な役割を担っていることを示した。本輸送系は、Naを取り込んで塩ストレスに適応する輸送系であり、これまで他の生物において提唱されていた概念とは異なるものであった。硝酸イオンの吸収・同化に関しては、硝酸イオン・亜硝酸イオンを介した複雑な正の制御と、グルタミンを介した負の制御が存在することを明らかにした。さらに、水ストレス防御応答は、リン酸リレーを介した制御系の下流に位置するSAPKがABA応答エレメント結合因子をリン酸化・活性化することを明らかにした。1、植物生長物質の情報伝達機構の解明とその利用(1)ジベレリンシグナル伝達系において、正の制御をしている因子としてGID1遺伝子を負の制御因子としてSLR1を単離し、それらのタンパク質化学的な性質を明らかにした。さらに、これらのタンパク質は直接相互作用をすることにより、ジベレリンシグナルを伝達していることが分かった。(2)シロイヌナズナのゲノムから互いに高い相同性を示す3種の新規ヒスチジンキナーゼ遺伝子(AHK2,3,4)を同定し、一次構造ならびに発現解析を行った。AHK4のノックアウト変異体の遺伝学的解析ならびに出芽酵母の系での解析から、AHK4がサイトカイニン応答の正の制御因子であり、サイトカイニンの受容体として機能していることを見出した。(3)植物分野の数十年来の懸案であった植物ホルモンであるサイトカイニンに応答した情報伝達機構に二成分制御系が深く関わっていることを明らかにした。具体的には、サイトカイニンシグナルのセンサーがヒスチジンキナーゼであることを示唆するとともに、サイトカイニンを直接検知する受容体であることを証明した。この過程で、サイトカイニン応答能を大腸菌を用いて再現するという画期的な手法を確立した。(4)ペプチド性植物増殖因子ファイトスルフォカインの前駆体をコードする遺伝子をクローニングした。さらにファイトスルフォカインのレセプターをニンジン培養細胞より精製し、その部分アミノ酸配列を明らかにすることができた。メンバーの一員である水野教授と協同して、ヒスチジンキナーゼ型オーファンレセプターに対するリガンドの探索を行い、リガンドを豊富に含むと考えられる植物を特定し、リガンドの精製方法について検討している。2.植物における物質輸送メカニズムの解明とその利用(1)ダイコンを材料に細胞膜、液胞膜水チャネル

6種を分析し、遺伝子発現、タンパク質蓄積のレベルは若い細胞と維管束周辺細胞で高いことを明らかにし、恒常的に発現している分子種と細胞成熟、浸透圧ストレス、ホルモン応答にともない増減する分子種(細胞膜PAQ2型)のあることを見出し、さらに個別細胞の水透過率測定法を確立し、データを得た。最も重要な無機イオンの一つCa^<2+>の細胞内動態を規定するCa^<2+>/H^+交換輸送体として、イネから3種のクローンを得、酵素機能を検定した。(2)植物のNa^+感受性に関与していると考えられるArabidopsisのNa^+/K^+トランスポーターAtHKT1の膜貫通構造トポロジーを大腸菌、動物培養細胞およびイヌの膵臓由来の膜小胞を用いて決定した。この結果、AtHKTlはK^+チャネルの基本構造であるmembrane-pore-embraneが4回重複した8回膜貫通構造を有すること証明した。植物のK^+チャネルとトランスポーターの構造的類似性を見出した。3.外環境応答メカニズムの解明とその利用(1)シロイヌナズナやイネの解析から光周的花芽誘導に関わると予想される複数の遺伝子について、そのホモログ断片を長日及び短日ウキクサから多数クローニングした。さらにそれらの遺伝子の中に、花芽形成と発現に相関の見られるものを確認した。(2)シアノバクテリアでの概日時計機構の解明Kai蛋白質の細胞内での局在性・複合体形成パターン明らかにし、これらが概日リズムの発現に極めて重要な要因であることを強く示唆する結果を得た。また、リズム発振に必須の自己抑制ループの主要因子と考えられるKaicが、kaiBCのみならず殆どすべての遺伝子の発現にも抑制的に働くことを明らかにし、Kaicの作用機構・概日時計によるゲノムワイドな時間制御機構に関する重要な手がかりを得た。4.栄養環境応答メカニズムの解明とその利用植物による窒素源の吸収、蓄積、同化の制御機構を逆遺伝学を駆使して解析するため、シロイヌナズナの葉内硝酸イオンの簡便測定法を開発するとともに、ヒメツリガネゴケでの関連遺伝子の発現制御解析系の構築を進めた。亜硝酸還元酵素(NiR)の全長cDNAおよび遺伝子、硝酸還元酵素(NR)と硝酸イオン輸送体(NRT)のcDNA断片をクローン化して、これらの遺伝子の窒素による発現調節を調べた結果、硝酸イオンとアンモニアに対してヒメツリガネコゲが高等植物と本質的に同じ応答を示すことがわかった。1.植物生長物質の情報伝達機構の解明とその利用(1)ジベレリン(GA)の信号伝達において負の分子スイッチとして働いているSLR1タンパク質は、GAシグナル依存的に分解され、その結果、抑制されていた下流の信号伝達が脱抑制されることでGA反応が引き起こされる。本年度は、このGA依存的なSLR1タンパク質の分解機構について解析を行った結果、分解にはSCF複合体を介したタンパク質分解機構が関与していることが判明した。すなわち、SLR1分解が異常になった変異体gibberellin insensitive dwarf2 (gid2)の原因遺伝子を単離してその構造を調べたところ、GID2はF-boxドメインを持つタンパク質をコードしていることが解った。