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大学院生に対する学際型STEMプログラムの教育効果の基礎研究

2018年度は国内出張、論文と本の単著執筆に取り組んだ。12月に大学教育学会が長崎国際大学で開催され、日本のリーディング大学院における文理融合教育の課題と実態について、同志社大学大学院生の竹永啓悟君と共同でポスター発表を行った。また12月にアメリカ大使館による主催で「STEM教育における女性の促進教育」をテーマとした研究会に招かれ、アメリカのSTEM及び女性研究をおこなっている研究者のジョアン・ジョンソン・フリーズ氏(米海軍大学教授)、ステファニー・フォスター氏(女性の活躍支援Smash Strategies社設立パートナー/元米国国務省))の両氏と共に、東京・福岡・沖縄など3カ所に出向き講演を行った。まず東京を皮切りに、大使館主催でアメリカセンターにおいて講演を行った。また福岡女子大学で講演会を催し、最後に沖縄を訪ね、スーパーサイエンスハイスクールと認定されている球陽高校を訪問し講演をし、「てぃるる」という男女共同参画センターに行き同内容について講演を行った。11月にIntehOpen出版から、『Active Learning』と題する本が出版されたが、本書の一章として、"The New Movement of Active Learning in Japanese Higher Education: The Analysis of Active Learning Case in Japanese Graduate Programs"を執筆した。この論文は主に日本のSTEM大学院プログラムにおいて、アクティブ・ラーニング型スタイルの授業の実態や成否、そしてアウトカムについて論じるものである。2018年度は主に日本のSTEM並びにSTEAM教育の実態や、実際の教育課程における現状などについて、学会や講演会で実体験を即した知見を報告し、また論文化に取り掛かった。訪問調査では、国内では早稲田大学、工学院大学、同志社大学、阪南大学、国外では、Stanford, UCLA, SFU, MIT, UBC,シンガポール国立大学、南洋理工大学に訪れ、数多くの研究所、研究室に訪れ、また研究者と面談を行い、インタビュー調査を行った。主な研究方法として採用する手法は訪問調査、インタビュー、研究対象の観察などであるため、本年度は多くの大学や研究センター、また国内外の研究者と意見交換などを行った。視野の裾野は国内にとどまらず、シンガポール(シンガポール国立大学、南洋大学)、アメリカ(スタンフォード、UCLA,MIT)、カナダ(UBC, SFU)など海外の諸大学にも訪問調査で訪問した。そこで得た知見を元に、国内と海外での学会発表にも積極的に参加し、成果として合計四本もの論文及びチャプターを執筆した。また台湾の国立嘉義大学からも招聘を受け、基調講演として自身の研究について講演することができた。一年目の最初の目標である、論文執筆、掲載、学会発表、ネットワークと人脈の育成など数多くの目標を達成できたと認識している。一年で数多く行った訪問調査で得た情報を元に、すかさず論文作成という具体的成果に反映させ、いずれも英語で執筆し、内外の学会発表を経て論文がジャーナルに掲載されたことも、大きな成果の一つだと考えれる。来年は引き続き英語または日本語による論文執筆を継続して取り掛かりたいと考えている。2017度の二年目は主に訪問調査とそこから得た情報をもとに論文執筆に取り掛かった。英語による論文を二本、パルグレイブマックミラン出版本の中から一章、また日本の国内論文一本を書き上げることもできた。シンガポールSUTD大学、台湾国立嘉義大学、台湾台中師範大学とハワイ大学のSTEM関連の研究者にも直接センターを訪れインタビューをすることができ、また今後の研究にも積極的に関わってもらえることになった。今年度の2017年度は前半に海外訪問調査を行い、後半に論文執筆に取り掛かった。また国内のSTEMの教育研究者である、同志社大学、北海道大学、桜美林大学、九州大学のSTEM研究者との勉強会と報告会にも三度参加し、自身の研究を発表してきた。一年目に国内と海外へ多くの調査訪問を実施したが、これまでの人脈や繋がりを踏まえつつ、新規に研究機関・大学などの訪問先や新しいネットワークを開拓し、さらにその成果を論文執筆に取り込みたいと計画している。

主に高等教育・比較教育・国際教育などの教育の学会で研究発表を行い、関連分野の専門家の人脈を構築してきたが、今後は科学教育、STEMなどの理系教育をテーマとして前面に打ち出す学会にも参加し、自身の研究内容を発表して新たな分野で論文執筆に取り掛かりたいと考えている。また同じSTEM研究を行っている日本、そして海外の研究者たちと共同研究を行い、さらなる視野の広がりを目標とする。2017度の二年目は主に訪問調査とそこから得た情報をもとに論文執筆に取り掛かった。英語による論文を二本書き上げることもできた。シンガポールSUTD大学、台湾国立嘉義大学、台湾台中師範大学とハワイ大学のSTEM関連の研究者にも直接センターを訪れインタビューをすることができ、また今後の研究にも積極的に関わってもらえうことになったため、2018年度は更に訪問調査の場所を拡張し、違う国のSTEM研究の機関や高等教育機関に訪れ、また学会にも国内と国外で参加する予定である。去年訪問調査で訪れた台湾の教育研究者とは台湾だけではなく、日本にも招聘し、一緒に学会に参加もし現段階で新たな英語による論文を執筆している。今年度の5月にもまた台湾の国立嘉義大学に自身の研究を発表するために招聘された。また国内の協力研究者である先生方とこまめな研究発表会・報告会に参加しており、6月に筑波大学で開催される大学教育学会でもSTEM研究について発表をし、学会の運営も行う予定である。産休・育休に入ったため、翌年に繰り越す予定である。10月18日に出産をし、2018年度の四月から復帰した。2018年度の使用計画費用としては1)国際学会(今のところ台湾、香港)の参加と交通、滞在における費用、2)論文校正費用(英文論文校正と英文論文を和訳する)、また3)研究訪問調査(UCLA大学, Stanford大学)にあてようと計画している。
免疫制御可能な機能性ペプチドの網羅的創製と創薬展開

本研究は、免疫機能を正負に制御可能な独自の機能性ペプチドを駆使し、画期的な「感染症に対する新規ワクチン開発」および「アレルギー疾患・炎症疾患を根治可能な治療薬開発」を目指すものである。特に2018年度は、「免疫改変に基づくアレルギー疾患・炎症疾患治療法の開発」に注力し、1)抗原に付与したうえでアジュバントを併用することで、Th1型免疫を極めて効率的に誘導可能な機能性ペプチド、2)エンドトキシンなどの炎症刺激を抑制可能な機能性ペプチドなどを見出した。1)については、これまでに同定した樹状細胞標的化ペプチドに抗原を付与したうえで、CpG核酸などのアジュバントと併用することで、抗原特異的IgG2を選択的に誘導可能なシステムの確立に成功した。本戦略を用いて、2019年度には、Th2型有意なアレルギー疾患の予防・治療戦略を構築する予定である。また2)については、特許申請の都合で詳細は記載できないものの、ある種の免疫細胞に特異的に結合する機能性ペプチドを新規に同定したうえで、本ペプチドの炎症性疾患に対する治療効果を検討したところ、エンドトキシン投与による敗血症モデルに対して、顕著な治療効果を発揮することを見出した。本ペプチドが結合する免疫細胞は非常にマイナーな組成であり、これまでに敗血症モデルでの役割も不明な点が多いことから、本成果は、新たな治療戦略の確立と共に、敗血症モデルの新規メカニズム解明にも直結するものと期待される。2019年度には、1)および2)をより推進することで、「アレルギー疾患・炎症疾患を根治可能な治療法の新規開発」を図る。2018年度には、当初の交付申請書の予定通り結果が得られていることから、予定通りに研究は進展していると考えられる。現在、大きな問題もなく順調に進んでいることから、今後も、当初の予定通り研究を遂行する予定である。本研究は、免疫機能を正負に制御可能な独自の機能性ペプチドを駆使し、画期的な「感染症に対する新規ワクチン開発」および「アレルギー疾患を根治可能な治療薬開発」を目指すものである。具体的には、免疫機能を活性化もしくは抑制可能な機能性ペプチドを独自に創成したうえで、「新規インフルエンザワクチンの開発」および「免疫寛容誘導に基づくダニアレルギー治療法の開発」を図る。平成29年度には、既に創成済みの機能性ペプチドを用いて研究推進した。「新規インフルエンザワクチンの開発」について、樹状細胞活性化ペプチドのインフルエンザワクチンへの展開を目指した。その結果、抗原蛋白質を用いた場合、アジュバントと併用しても全く免疫応答が誘導されなかった。そこで、抗原蛋白質の作製法を改良し、アジュバントと併用することで、ワクチン効果を誘導可能とした。さらに、本抗原蛋白質と樹状細胞活性化ペプチドを融合した融合蛋白質も作製済みであり、現在、そのワクチン効果を検証中である。また、「免疫寛容誘導に基づくダニアレルギー治療法の開発」について、樹状細胞抑制ペプチドとモデル抗原との融合蛋白質が、抗原特異的免疫寛容を誘導可能であることを確認した。そこで、他のモデル蛋白質との融合蛋白質を作製し、有用性を評価した結果、免疫寛容誘導効果が十分ではなく、最適化が必要な状況であることから、平成30年度も引き続き、治療効果を検討する予定である。また、ダニ由来抗原も作製可能な状況であることから、平成30年度には、ダニ抗原を用いた検討も開始する。平成29年度には、当初の交付申請書の予定通り結果が得られていることから、予定通りに研究は進展していると考えられる。
骨髄に由来し脈絡叢を経由して脳に供給される免疫系細胞の動態と神経変性への関与

脳のミクログリアは胎生期卵黄嚢に由来し、頭部間葉に集積するPrimitive myeloid progenitorsが起源である。Progenitorsが脳内に進入して後、ミクログリアは自己複製によって維持され、骨髄造血系からの供給は受けないことは、骨髄キメラを用いた我々の研究結果からも証明された。一方、脈絡叢付着部近傍の脳の小領域には骨髄に由来するミエロイド系譜細胞が存在することを発見した。そこで、ミエロイド系譜細胞は脈絡叢間質あるいはそれと解剖学的に連続する髄膜空間を経由して脳に進入すると考え、マウスの生後発達段階で、脈絡叢間質や髄膜の幼若組織である頭部間葉に存在するマクロファージと脳実質内のミクログリアとの関係を組織学的に検討した。その手法として、頭蓋骨・硬膜・髄膜の全てを温存したまま、脈絡叢間質が閉塞してしまわないような条件下で、生後1日齢から成体に至るまでの各段階におけるマウスを経心臓的にザンボニ液にて灌流固定し、頭蓋吊るし法にて後固定を行うのが最善であることが判明した。組織学的検討の結果、生後1日齢(P1)では間脳・中脳から脳幹にかけての領域限定的にミクログリアが存在すること、小脳および大脳領域の実質内にはP7前後からミクログリアが急激に増加し始め、P14にかけて盛んに脳内へと進入することを確認した。脈絡叢付着部では間質から脳実質へと移行するミエロイド細胞が、また、脈絡叢上皮を貫いて上皮表層に出現した後に脳室上衣へと移動し、脳室周囲の髄質領域から脳実質へ進入すると思われるミエロイド細胞が認められた。脈絡叢がミエロイド系譜細胞が脳実質へと進入する際の経路になり得ることを証明するために、当初は骨髄キメラの成体マウスを作製することを第一に考えていた。これに対し、本年度は生後発達の段階で脳外のミエロイド系譜細胞が脳実質へと進入する際に利用する可能性がある経路を見出すことが出来た。とくに、頭部間葉およびそれと解剖学的に連続する脈絡叢間質に集積したミエロイド系譜細胞は、脈絡叢付着部で間質から脳実質へと移動していると考えられた。また、脈絡叢間質から上皮を貫いて上皮表層に出現した後に脳室上衣へと移動し、髄質領域の脳実質へ進入すると思われる像も認められた。これらの過程で、生後発達段階にある頭蓋内組織を、頭蓋骨・硬膜・髄膜を温存した状態で組織学的標本とする技術を確立し得た。これにより、成体マウスを用いて骨髄キメラマウスを作製する以外にも、本課題における仮説を検証する方法の幅が広げられたと考えている。今後は、成体マウスを利用した骨髄キメラを作製することに加え、生後発達段階にあるマウスにおいて、脈絡叢間質および頭部間葉に集積したミエロイド系譜細胞が、ミクログリアに分化するために脳実質へと進入する証拠をつかむ実験を並行して進めたい。その方法として、新生仔マウスの腹腔にリポ多糖を投与して全身炎症を惹起し、炎症急性期に頭蓋内組織の組織学的標本を作製する。脈絡叢間質および頭部間葉のミエロイド系譜細胞がインターロイキン1βなどの発現を伴う炎症性応答を示しながら、48時間程度の経過で脳実質へと移動するか否かを明らかにしたい。

とくに、頭部間葉およびそれと解剖学的に連続する脈絡叢間質に集積したミエロイド系譜細胞は、脈絡叢付着部で間質から脳実質へと移動していると考えられた。また、脈絡叢間質から上皮を貫いて上皮表層に出現した後に脳室上衣へと移動し、髄質領域の脳実質へ進入すると思われる像も認められた。これらの過程で、生後発達段階にある頭蓋内組織を、頭蓋骨・硬膜・髄膜を温存した状態で組織学的標本とする技術を確立し得た。これにより、成体マウスを用いて骨髄キメラマウスを作製する以外にも、本課題における仮説を検証する方法の幅が広げられたと考えている。今後は、成体マウスを利用した骨髄キメラを作製することに加え、生後発達段階にあるマウスにおいて、脈絡叢間質および頭部間葉に集積したミエロイド系譜細胞が、ミクログリアに分化するために脳実質へと進入する証拠をつかむ実験を並行して進めたい。その方法として、新生仔マウスの腹腔にリポ多糖を投与して全身炎症を惹起し、炎症急性期に頭蓋内組織の組織学的標本を作製する。脈絡叢間質および頭部間葉のミエロイド系譜細胞がインターロイキン1βなどの発現を伴う炎症性応答を示しながら、48時間程度の経過で脳実質へと移動するか否かを明らかにしたい。購入した備品がキャンペーン価格となり、予定よりも低い額で入荷できたため。次年度分として請求した直接経費は1,400,000円であり、本年度未使用分である25,165円と合わせても、大きく使用計画を変更することはない。必要試薬のうち抗体を1本分多く購入することで、実験条件検討をより余裕をもって実施できる。
乾癬の発症に関与する皮膚バリア障害

皮膚バリア機能維持には角層細胞間脂質が重要な機能を担う。我々は角層細胞間脂質の構成脂質の1つであるセラミドの合成酵素(serine palmitoyl transferase: SPT)遺伝子を表皮特異的に破壊したマウスにおいて、バリア破綻とともに乾癬類似の皮膚病変を自然に発症し、IL-17, IL-22を産生するγδ-T細胞が誘導され、さらに抗IL-12/23p40抗体投与によって皮膚病変誘導が抑制されることを示し、皮膚バリア破綻が乾癬病変を誘導することを報告した(J Invest Dermatol 2013; 133: 2555)。平成24年度に、セラミド合成経路の律速酵素であるserine palmytoltransferase (SPT)を表皮特異的にノックアウトしたマウス(K5.SPT KOマウス)の皮膚に自然発症する病変が乾癬様であったこと、IL-17、IL-22の産生するgd-T細胞が皮膚病変に出現していることを報告した。本年度は、このK5.SPT KOマウスにUC-7 (抗gd-T細胞抗体)を投与し、皮膚病変とバリア障害誘導が抑制されるか否かを確認しようとしたが、UC7は皮膚所属リンパ節におけるgd-T細胞の誘導は抑制したが、皮膚病変におけるgd-T細胞の誘導を抑制することはできず、UC7投与によって皮膚病変の誘導は抑制されなかった。次に、生後3日目からK5.SPT KOマウスにLIQUID CRYSTA Ceramide 2(天然セラミドクリーム)塗布したところ、経皮水分蒸散量(TEWL)の低下および皮膚病変におけるIL-17A、IL-17F、IL-22、100A8、BD3遺伝子発現の低下を認めた。アトピー性皮膚炎、乾癬病変においてceramideの発現量の低下を認めることはよく知られているが、ceramideの発現低下が皮膚炎症発症の誘因であるか、あるいは結果の現象であるかは明らかではない。我々は、まず、人の乾癬病変において角層水分量が低下していること、ceramideの発現が低下していること、経皮水分蒸散量(trans-epidermal water loss)の値が高値であることを示し、バリア障害を認めることを確認した。次に、角化細胞特異的にceramide合成経路の律速酵素であるserine palmytoltrasferase(SPT)をノックアウトしたマウス(K5.SPT KO mice)を作製し、交付申請書の中では平成25年に施行予定であった、このマウスにおけるバリア障害と免疫変調について検討した。K5.SPT KO miceの皮膚病変はバリア障害と乾癬様の病理組織所見を示し、皮膚所属リンパ節と皮膚病変部では、IL-17, IL-22を産生するγδT細胞の増加を認めた。また、K5.SPTKOマウスの皮膚病変では、IL-12/23p40, IL-23p19の遺伝子発現の増加を認めたが、IL-12p35の発現は変わらなかった。生後数日のK5.SPT KOマウスに抗IL-12/23p40抗体を投与したところ、皮膚病変の改善とgd-IL-17細胞の減少を認めた。我々は、表皮特異的にSPTが欠損した皮膚において、IL-23依存性γδーIL-17細胞の増加とともに乾癬様病変が誘導されることを明らかにした。これは、ceramide欠損がバリア障害のみならず、表皮の変化および免疫変調を誘導する要因であり、バリア障害は病態の結果ではなく原因である可能性を示すことができた、と考えている。1)表皮細胞特異的にセラミドがノックアウトされた乾癬モデルマウスにおいてIL-17,IL-22を産生するgd-T細胞が皮膚所属リンパ節および皮疹部において増加しており、gd-T細胞の転写因子であるRoR-gt阻害薬のよる病変誘導抑制について検討したが、RoR-gt阻害剤投与後に皮膚所属リンパ節のgd-T細胞は減少しなかった。引き続き、生体内でgd-T細胞の誘導を阻止できる薬剤投与を予定している。2)表皮細胞特異的にStat3が活性化した乾癬モデルマウス(K5.Stat3Cマウス)ではテープストリッピングによって乾癬様病変が誘導されるため、このマウスにおいてはバリア障害が誘導されやすいのではないかと考えたが、新生児K5.Stat3Cマウスにテープストリッピング施行時のバリア障害の程度およびバリア修復能は正常マウスと比較して有意差を認めなかった。今後は、乾癬病変を誘導しうる程度のテープストリッピングを施行し、バリア障害と乾癬病変の誘導について経時的に検討する。3)乾癬の病態においてランゲルハンス細胞は何らかの働きをすると考えられるが、K5.Stat3Cマウスの皮膚所属リンパ節においては乾癬病変誘導以前にもランゲルハンス細胞の遊走が増加していることを示し、表皮細胞におけるStat3の活性化はランゲルハンス細胞の活性化に関与する可能性を示した。今後は、表皮細胞Stat3活性化とランゲルハンス細胞の活性化について詳細に検討する。

4)LIQID CRYSTA Ceramide2を1名の乾癬患者皮膚に10日間塗布したところ、角層水分量の上昇を認めたが、紅斑の肉眼的所見には変化を認めなかった。今後は、LIQID CRYSTA Ceramide 2を、乾癬病変に3-4週間外用する予定である。皮膚免疫バリア障害に引き続き乾癬様病変を誘導するマウスにおいて、セラミドクリームを塗布することによって病変の改善を確認することができた。今後、人の乾癬病変におけるセラミドクリームの効果について検討する。我々の研究の目的は、乾癬の発症における皮膚バリア障害の関与についてモデルマウスおよび乾癬患者を用いた解析を行うことである。本年度は、ceramide合成経路の律速酵素であるserine palmytoltrasferase(SPT)を表皮特異的にノックアウトしたマウスは、生後2週目頃より、バリア障害とともに皮膚炎を自然発症することを示した。その皮膚炎の病理組織所見は乾癬の特徴を全て満たし、人の乾癬病変と酷似したものであり、乾癬樣皮疹と判断した。さらに乾癬樣皮膚病変での免疫学的異常は、γδーIL-17細胞の増加を認め、これは抗IL-12/23p40抗体投与によって制御することが可能であり、人の乾癬病変と同じ傾向を示した。この研究により、乾癬におけるバリア障害は病態の引き金となっている可能性を示すことができたと考えている。LIQUID CRYSTA Ceramide2(天然セラミドクリーム)の尋常性乾癬患者への外用効果についての臨床研究を高知大学倫理委員会に申請し受理されたため、人の乾癬病変におけるLIQUID CRYSTA Ceramide 2(天然セラミドクリーム)の効果を検討する。さらに、研究実施報告書に記載したK5.Stat3乾癬モデルマウスにおけるバリア障害などについても検討する。1)自然発症バリア破壊に伴う、自然免疫(抗菌ペプチド、TLRなど)の変化をreal time PCRで解析する。また、このマウスに生下時よりセラミドクリームを外用することによって、皮疹の改善、サイトカインの発現、バリア障害の程度に変化をもたらすか否かを検討する。マウスの飼育費、消耗品の費用、リアルタイムPCRを施行する費用に使用する予定である。
NMR顕微鏡、赤外線放射温度計等による植物の凍結挙動の可視化と凍害回避機構の解析

植物の最大成分は水のため、凍結温度下での生存には組織の凍り方(凍結挙動)とその制御要因が重要な耐寒性機構となっている。しかし、果樹等組織は複雑でどの組織がどのように凍結するのか正確に把握する手法がなかった。本研究により、植物組織の凍結可視化法が二つ開発され、多数の新知見が発見され、本分野に新領域を拓いた。本法の耐寒性や霜害機構解明への応用が期待される。1.NMR顕微鏡は、医療用MRIの高解像度版である。本装置を用いて20-100μmで水の分布を画像化し、複雑な植物組織の凍結挙動を可視化解析手法を確立した(世界初)。水が凍結すると分子運動が極端に遅くなるため、コントラストが消失し、組織中の凍結部位と未凍結部位を画像化できた。2.本法を用いて、越冬時発育段階の異なる花芽(ナニワズ、ウメ、ナシ、リンゴ等)の凍結挙動の可視化に成功し新規の凍結挙動を見出す一方(半数体世代の過冷却等)、花芽の凍結挙動の多様性を明らかにし、その再分類を行った。更に、本法にて組織の凍結部分と未凍結部位の境界の位置を同定した。なぜ隣接する組織で凍結が伝播しないか明らかにするため、バリア部位の組織学的解析を行った(維管束発達度合い等)。また、組織の氷核活性を測定したところ、凍結部位は高い氷核活性を示し、過冷却部位は氷核活性が殆どない事も判った。3.シュロ葉の微細凍結挙動を本法により解析し、葉肉細胞が-15°C付近まで過冷却状態を保ち、-17°C-22°Cでの凍結が葉の傷害を起こすこと等、過冷却状態で耐寒するシュロ葉の詳細な凍結挙動が判った。シュロ葉からは、その過冷却能力に関連すると考えられる抗氷核活性画分が発見された。4.ササ類葉の凍結挙動を冷凍顕微鏡にて解析し、各組織の詳細な凍結挙動や深過冷却機構について新知見を得た。5.赤外線サーモビュアを利用した植物の凍結可視化研究は、15年ほど前から米国等で行われてきたが、生の熱画像観察のため感度が悪く、凍結伝搬の詳細は良くわからなかった。本機器がデジタル化され、パソコン上での高度な画像解析が可能になり各種差引き画像を得ることで、植物の凍結伝搬の詳細を画像化することに成功した。本法により、冬の枝等、含水率の低い組織の凍結伝播も解析可能になり(世界初)、枝の凍結はこれまでの通説と異なり、皮層部から凍結が開始されることや複雑な伝搬をすることが判った。1.NMR顕微鏡を用いた越冬時発育段階の異なる花芽の凍結挙動の可視化と再分類

1)越冬時の花原基の発育段階が発達したエゾナニワズ、ジンチョウゲの各組織の凍結挙動をNMR顕微鏡を用いて観察した。これにより、花組織では、おしべだけが過冷却することが判った。また、めしべのほとんどの組織は凍結するが、胚嚢だけが過冷却し、緩やかに脱水されることがわかった。2)アメリカハナミズキの花芽の凍結挙動をNMR顕微鏡で解析した。これまで、小花全体が過冷却すると報告されていたが、おしべと胚珠が過冷却していることがわかった。これらの凍結温度は、これらの組織の傷害温度と一致していた。これら2種の花芽の凍結挙動は、これまで報告のない新規のものであった。2.凍結部分と、未凍結部分の境にあるバリアとその制御の解析1)NMR顕微鏡による解析により、凍結がどの部分で止まっているか、カエデ、ツツジ、Abiesなどの冬芽を用いて、解析した。その結果、いずれの冬芽でも過冷却部位と凍結部位の間に明瞭な境界を持っていることがわかった。-15°Cでは、境界部分から過冷却部位の水分が緩やかに脱水されていく様子も観察された。2)安定して過冷却する組織と細胞外凍結をする組織の違いを氷核活性の測定により、解析した。その結果、過冷却する組織の氷核活性は低い(-13-18°C)が、細胞外凍結する組織では、-2-7°C程度の氷核活性を有することが判った。3.赤外線サーモグラフィを用いた解析の条件検討サーモグラフィによる解析法を検討するため、2社のサーモグラフィ装置を用いて、ツバキ葉の凍結挙動の予備的解析を行った。残念ながら、これらの装置では、葉の詳細な凍結挙動を可視化することはできなかった。しかし、枝の凍結伝播はかろうじて観察することができた。一方、肉眼による凍結挙動の観察から、ツバキ葉の凍結挙動が季節的に変化することが示唆された。耐寒性の高い植物組織は、凍結融解の反復に耐える。氷は特定の部位だけにでき、細胞の中は決して凍らない。全く凍らないで安定して過冷却する組織もある。このような植物の凍り方(凍結挙動)は種や組織に固有で、耐寒性、凍害回避の重要な機構の一つである。平成17年度は、W.S.Price氏らと共同で既に確立したNMR顕微鏡を用いた水の密度画像解析法により、果樹等の花芽の微細凍結挙動を解析した。また、シュロなど過冷却で耐寒する葉の凍結挙動を詳細に解析し、その機構を解析した。1.NMR顕微鏡を用いた越冬時発育段階の異なる花芽の凍結挙動の可視化と再分類ウメは冬季花芽が発達し、開花するが、凍結挙動の解析例は殆どない。2月初旬の発達中のウメ花芽の微細凍結挙動をNMR顕微鏡を用いて観察した。これにより、雄蕊と花弁は安定して過冷却することが判った。また、がく、花托、花梗から枝の皮層にかけての組織は-7°Cまでに凍結していた。がくは氷晶が蓄積し、IceSinkになっていた。雌蕊は全体が過冷却したが、不安定で-7°C以低で凍結した。これは冬季雌蕊だけが凍害を被る原因と考えられる。ウメ花芽の凍結挙動は、新規のものであった。雄蕊やその変形である花弁が過冷却する点は、ナニワズやアメリカハナミズキに似るが、雌蕊全体が過冷却する点が異なる。2.シュロの葉における深過冷却をDTAにより解析した。深過冷却の程度は凍結融解や乾燥復水処理やメタノール抽出などにより低下した。メタノール抽出画分には、抗氷核活性が検出され、過冷却を安定させる作用があった。このような活性が構造要因の他にシュロ葉の深過冷却に関与する可能性が高い。3.赤外線サーモグラフィによる凍結挙動解析12月初旬の鉢植え植物体の凍結挙動を低温室人工環境下で、サーモグラフィにより解析した。サーモグラフィの感度が不十分なため、含水率の高い時期の枝を選んだ。
透過物体画像からの映り込み/背景成分分離と映り込み物体の光学特性モデル化

窓を通して見るとき、窓ガラスの後ろの物体がもう一方の物体の反射により妨げられて見えにくいことがよくある。また、バーチャル美術館の実現のために必要な技術の一つとして、ガラスケースの中にある作品をガラスケースから取り出すことなく計測することが挙げられる。これらの問題に対し、我々は、二重画像分離手法、多重画像分離手法、照度差ステレオ手法を新たに開発した。最初の二重画像分離手法では、混合係数を未知として任意枚数の画像の線形混合の集合から元の画像を分離する。本手法では、まず、一枚の画像と複数枚の画像の集合との間の重相関を導入する。次に、この重相関に基づき、各混合画像を更新するための連立一次方程式を導く。そして、この方程式を解く操作と混合画像の循環的な置換からなる反復計算により、元の画像を復元する。次の多重画像分離手法では、透過物体のシーンの一枚の画像から反射を分離する。本手法では、入力画像のエッジを帰属するレイヤ画像で分類し、反射分離問題をこの分類に基づく最適化問題として定式化したうえで、ピラミッド構造と確定的アニーリングを用いて最適化問題を解くことにより、各レイヤ画像を推定する。この結果、一枚の画像のみから低次レベルの処理で反射を分離することが可能となる。最後の照度差ステレオ手法では、ガラスケースの中にある作品の形状と反射率を推定する。一般に、作品に向けて光を照射するとガラスケースで反射してしまい、古典的な照度差ステレオ法をそのままでは適用することができない。本手法では、ガラスケースに光が映り込んでいる状況下で、鏡面反射も発生するような物体の形状と反射率を推定するfive-light照度差ステレオ法を採用している。我々の生活空間には窓ガラスやアクリル板といった透過物体が数多く存在しており、そこで観察されるシーンの画像は透過物体前方の物体から放射された光の反射光による反射画像と透過物体後方の物体から放射された光の透過光による透過画像の線形和として表される。本年度は、このように映り込みを生じた透過物体の画像を反射画像と透過画像の2つのレイヤ画像に分離する手法を開発した。一枚の画像のみから反射分離を行う手法として、1)反射分離の問題をエッジとコーナ点の総数に関する最小化問題として定式化して解く手法と、2)各レイヤ画像に属する特徴点の位置を既知としたうえで反射分離問題を比較的簡単な最適化問題に帰着させて解く手法が知られている。しかし、これらの従来手法は、自然画像からなるデータベースもしくは各レイヤ画像に属する特徴点の入力画像における位置という学習データを必要とするため、手作業によるデータ入力に手間がかかり、また分離結果が学習データの選び方に大きく依存するという問題が存在した。以上の問題を解決すべく、今年度は、学習データを用いることなく一枚の透過物体の画像のみから反射を簡便に分離する手法を開発した。本手法では、まず、透過物体画像の各エッジ画素がどちらのレイヤ画像に属するかを示すレイヤ情報を抽出する。次に、このレイヤ情報に基づき、一枚画像を入力とする反射分離の問題を比較的解きやすい最適化問題として定式化する。最後に、この最適化問題を解像度ピラミッドおよび連続変形法を用いて解くことにより、各々のレイヤ画像を推定する。本手法を合成画像と実画像にそれぞれ適用し、その有効性を確認した。本年度は、バーチャル美術館・博物館を構築するための展示物のデジタル化手法について検討した。具体的には、透明なガラスケースの中に設置された展示物をガラスケースから取り出すことなく非接触にその三次元形状と反射率を同時に推定する手法を開発した。まず、複数の個々の光源で物体を照らした画像を撮影する。撮影された画像には、物体や背景だけでなく前景の映り込みや光源の映り込みも含まれてしまう。従来手法では、独立成分分析や視点の違いを利用して前景と背景を分離することが多い。

これに対し、本手法ではより簡便な方法で前景と背景を除去することを目標としている。このとき得られる画像には物体のほかに光源の映り込みも残るため、古典的な照度差ステレオ法を適用することはできない。そこで、four-light照度差ステレオ法を利用することを考える。本研究では、ガラスケース内の物体を計測するためには、five-light照度差ステレオ法、すなわち5つの光源下で撮影された画像を使って計算すればよいことを示した。本手法は作品がガラスケースに入っている状態でもガラスケースから取りだした状態でも計測が可能である。また、照度差ステレオ法をガラスケースに入っている作品の計測に適した形状復元手法に拡張したものと位置づけられる。今後の課題として、鏡面反射パラメータの推定があげられる。提案手法は、物体表面の鏡面反射成分とガラス面での反射を区別することなく表面法線を推定することができるという利点がある。しかし、その一方で鏡面反射パラメータを推定するためには、物体表面の鏡面反射とガラス面の反射を区別する必要があり、その判定が今後の課題である。本年度は、重一般化正規化相関と巡回置換を用いて混合係数が未知の多数の画像の線形混合の集合から元の画像の集合を復元する手法を新たに開発した。この混合画像分離の問題では、独立成分分析(Independent Component Analysis:ICA)を利用することが多いが、視覚的に良好な分離結果がなかなか得られなかった。また、独立成分分析を陽に用いることなく種々のアプローチを用いて良好な画像分離結果が得られているものの、これらはいずれも二枚の画像からなる混合の分離に制限されているという問題があった。そこで、本研究では、Sarel-Iraniの最近の研究に着目し、彼らの混合画像間の情報交換を用いて二枚からなる画像の混合を分離する手法を任意枚数からなる画像の混合の分離に拡張することを試みた。本手法は、まず、Sarel-Iraniによって導入された二枚の画像間の相関を一枚の画像と複数枚の画像との間の重相関に拡張する。次に、この重相関に基づき、各混合画像を更新するための連立一次方程式を導く。そして、この方程式を解く操作と混合画像の循環的な置換からなる反復計算によって、元の画像を復元するというものである。本年度は、画像分離アルゴリズムを導出するとともに、実画像からなる混合画像を用いた実験をおこない、本手法が任意枚数の画像の混合を良好に分離できることを確認した。また、本手法は、今回の混合画像分離のみならず、画像復元、文書画像解析、反射成分分離や画像暗号化・復号などにも応用することが期待できる。
WWWアクセス行為の限定合理的特徴に基づく情報関連度推定理論の構築と実証研究

インターネット,WWW等,成長する情報ネットワークはランダムに発展しているのではなく,情報伝達能力,耐故障性などの観点から最適な構造に自己組織しているものと考えられる.このような内部構造を有するネットワーク上を探索するユーザは,自分なりに最大限の効率性を発揮してシステム操作・情報アクセスをしているわけであるから,ユーザをプロファイリングの上,アクセス履歴とネットワーク的構造特性から情報関連度を定義すると,効率的な情報アクセス経路・情報関連度マップが得られると考えられる.本研究は,ネットワークの構造特性と人間の限定合理性に基づく振舞いから情報の価値・関連度を推定する理論を構築し,情報推奨システムへの適用を通して実証することを目的としている.本年度は,以下の課題を通じて研究を行った.・ユーザの情報アクセスログ解析によるプロファイリングユーザの嗜好をプロファイリングするために,インターネットオークション等,Web上の各種サービスを利用するログを収集した.特に,タグ情報などの局所的情報を,ネットワークトポロジーという大域的特性に反映させて特徴を抽出する手法を構築し,リアルデータによって提案手法の検証を行った.・ネットワーク特徴量計算理論の最適化一般的に,複雑ネットワークのコミュニティ分割計算法は,静的なグラフ構造のスナップショットを必要とする.しかしながら,WWWは間断なく進化を遂げる動的なシステムであり,既存手法には限界がある.そこで,リアルタイムにコミュニティ分割を行う計算手法を開発した.本研究は,ネットワークの構造特性と人間の限定合理性に基づく振舞いから情報の価値・関連度を推定する理論を構築し,情報推奨システムへの適用を通して実証することを目的とする.情報過多時代を迎えつつある現在,新たな情報システムの動作メカニズム実現をめざし,本年度は以下の基礎的課題について研究を行った.1.成長する複雑ネットワークの一般化理論モデルの構築様々なネットワーク構造の普遍的性質を追究することを目的に,包括的に構造生成が可能なモデルを提案し,ネットワーク構造生成と構造の遷移過程について議論を行った.本提案モデルは,既存の複雑ネットワークモデルを組み合わせ,一定ノード数,一定リンク数のもとリンクをつなぎ替えることによってネットワークを生成する.このとき,リンクのつなぎ替え確率とその試行回数という二つのパラメータによって,スケールフリーネットワーク,スモールワールドネットワーク,ランダムネットワークなどの異なる特徴的な構造を持つネットワークが生成されることが示された.また,制御パラメータを軸とした平面上にパラメータ値の網羅的探索結果からネットワークの構造生成遷移マップを作り,ネットワーク構造間の関係を明らかにした.この研究成果は,情報処理学会論文誌や国際学会での発表に結実している.2.インターネット,www等の情報ネットワークに関する構造特性調査近年急速な普及が著しいブログを取り上げ,その情報伝播ダイナミクスを解析した.Webクローラーシステムを開発することで,現実の情報伝播プロセスの実データを収集し,ネットワークトポロジ解析装置による情報伝播様の分析を行っている.その結果,ブログユーザの膨大な局所的行為から,大局的にはベキ法則が成立していることが明らかになった.インターネット,WWW等,成長する情報ネットワークはランダムに発展しているのではなく,情報伝達能力,耐故障性などの観点から最適な構造に自己組織しているものと考えられる.このような内部構造を有するネットワーク上を探索するユーザは,自分なりに最大限の効率性を発揮してシステム操作・情報アクセスをしているわけであるから,ユーザをプロファイリングの上,アクセス履歴とネットワーク的構造特性から情報関連度を定義すると,効率的な情報アクセス経路・情報関連度マップが得られると考えられる.本研究は,ネットワークの構造特性と人間の限定合理性に基づく振舞いから情報の価値・関連度を推定する理論を構築し,情報推奨システムへの適用を通して実証することを目的としている.本年度は,以下の課題を通じて研究を行った.・ユーザの情報アクセスログ解析によるプロファイリングユーザの嗜好をプロファイリングするために,インターネットオークション等,Web上の各種サービスを利用するログを収集した.特に,タグ情報などの局所的情報を,ネットワークトポロジーという大域的特性に反映させて特徴を抽出する手法を構築し,リアルデータによって提案手法の検証を行った.・ネットワーク特徴量計算理論の最適化一般的に,複雑ネットワークのコミュニティ分割計算法は,静的なグラフ構造のスナップショットを必要とする.しかしながら,WWWは間断なく進化を遂げる動的なシステムであり,既存手法には限界がある.そこで,リアルタイムにコミュニティ分割を行う計算手法を開発した.
AIに基づく外科医の術中技能の定量化による次世代低侵襲手術手技訓練システム

当該研究は,腹腔鏡下手術の安全性・確実性の向上を目指し,申請者が有する実時間有限要素解析システムと,術中内視鏡画像を融合することで,手術中の外科医の手術手技と,それに伴う人体組織の振舞いを計測し,それに基づいた次世代の低侵襲手術手技訓練システムの開発を目的とする.このシステムでは,術中の術具の動きと,それに伴う患者指向臓器・組織の形状変形を再現し,それを用いて応用技術を訓練・評価できる.これにより,術中と同様の判断や手術手技の訓練を術前に行え,低侵襲手術の安全・正確性の飛躍的な向上に寄与できる.当該研究は,腹腔鏡下手術の安全性・確実性の向上を目指し,申請者が有する実時間有限要素解析システムと,術中内視鏡画像を融合することで,手術中の外科医の手術手技と,それに伴う人体組織の振舞いを計測し,それに基づいた次世代の低侵襲手術手技訓練システムの開発を目的とする.このシステムでは,術中の術具の動きと,それに伴う患者指向臓器・組織の形状変形を再現し,それを用いて応用技術を訓練・評価できる.これにより,術中と同様の判断や手術手技の訓練を術前に行え,低侵襲手術の安全・正確性の飛躍的な向上に寄与できる.
ハイスループットモノクローナル抗体取得法に関する研究

これまで抗体分子で無細胞タンパク質合成系による報告があるものは、L鎖とH鎖の可変領域(Fv)を人工的なリンカー配列で結合させた単鎖Fvだけであった。本萌芽研究の成果により、無細胞タンパク質合成系の反応条件を最適化することで、H鎖L鎖の定常領域をするFab断片の合成に成功した。用いたFabはエステラーゼ活性を有する触媒抗体であり、無細胞系で合成されたものは、L鎖とH鎖との間で分子間のジスルフィド結合を有し、ハイブリドーマより合成されたものと同等の結合認識能力および触媒活性をしていた。一般にモノクローナル抗体を組み換え微生物で発現させる場合、単鎖Fv化すると本来の機能が損なわれることがあること、またFabの方が単鎖Fvより構造的に安定であることが知られている。今回2本のペプチド鎖をコードする遺伝子から、直接活性を有する抗体断片を試験管内の反応で合成できたことの意義は大きい。一方マウスのL鎖cDNAを大部分増幅できるような縮重プライマーを設計した。これを用いて上記Fab遺伝子の転写mRNA約1分子からのRT-PCRによる増幅に成功した。さらに全く別の抗体を産生するハイブリドーマ1細胞より、逆転写反応とPCR反応を連続的に行い、抗体のL鎖遺伝子(cDNA)を増幅することに成功した。今後ハイブリドーマ細胞ではなく、B細胞からの増幅や、L鎖H鎖の同時増幅が可能になれば、ハイブリドーマ法に代わる手法となることが期待される。大腸菌の無細胞転写・翻訳系では、合成されたタンパク質が内在性プロテアーゼによりしばしば分解される。これを軽減するため、3種類のプロテアーゼ(DegP,OmpT,Lon)の様々な組み合わせの欠損変異株を作製し、それらの株からS30抽出液を調製した。これらの抽出液を用い、2種類の一本鎖抗体遺伝子を無細胞系で発現させた。その結果、抗ヒト血清アルブミン一本鎖抗体に対しては、どの抽出液も効果を示さなかったが、抗gp120一本鎖抗体は、LonとOmpTの欠損変異株由来の抽出液を用いた場合、プロテアーゼによるとみられる分解が抑制されていた。またLonとOmpTの2重変異株由来の抽出液でより顕著であった。このことより、無細胞系で抗体遺伝子を発現させる場合、このようなプロテーゼ欠損変異株より調製したS30抽出液を用いることは、非常に有効であることがわかった。次にマウスL鎖可変領域をRT-PCR法により選択的に増幅させる、プライマーを以下のように設計した、CK-1:5`-ACT GGA TGG TGG GAA GAT-3`,VK:5`-GAY ATT GTG MTS ACM CAR WCT MCA-3`,CK-2:5`-GGA TAC AGT TGG TGC AGC ATC-3`。マウスのトランスグルタミナーゼに対するモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ細胞2種類より、mRNAを抽出し、それを鋳型として逆転写反応を行い、cDNAを合成した。逆転写反応時に用いるプライマーとして一般によく用いられるOligodTと、L鎖CH領域特異的なプライマーCK-1を比較したところ、CK-1を用いた方が、その後のVKとCK-2を用いたPCR反応での特性が増大していた。増幅DNAの長さはおよそ500bpであり、データーベースから想定させる長さと一致していた。このことより設計したプライマーはL鎖可変領域を特異的に増幅できることが示唆された。さらにPfuTurbo,ExTaq,AmpliTaqGoldなど数種類の耐熱性DNAポリメラーゼを用いてこの反応を行ったところ、AmpliTaqGoldが特異性、収量ともに優れていることがわかった。さらに低鋳型濃度からの増幅を検討するため、上記VK、CK-2プライマーの5'末端側に同一のタグ配列をもつプライマーを新たに設計し、このタグに対するプライマーをもう一種類増やして増幅を試みた。しかしながら特異的な増幅DNA断片は得られなかった。これはこのプライマーが40塩基以上と長く、非特異的に鋳型に会合してしまうためであろうと考えられた。
1次元2×2保存則方程式系のエントロピー解

本年度では,前年度に引き続き,不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題についての研究を行い,また,その研究の応用として,滑らかな流束をもつ保存則方程式の初期値問題についての研究も行った.以下でその概要について述べる.まず,ある不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題について研究し,初期値に関してL^1-縮小性をもつ解を得るために必要となる衝撃波許容条件を導入した.実際,その条件を満足するように波面追跡法などを用いて近似解を構成し,Liu and Yang(Comm. Pure Appl. Math. 52(1999))の滑らかな流束をもつ保存則方程式系に関するwell-posedness theoryを用いると,その近似解は初期値に関してL^1-縮小性をもつ解に一意的に(すなわち,部分列の意味ではなく,その近似解の列そのものが)収束することがわかる.次に,不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題を議論する際に導入した手法を応用することで,滑らかな流束をもつ保存則方程式の初期値問題の波面追跡法から構成される近似解は初期値と流束に関してL^1の意味で連続的に依存していることを示した.この結果により,波面追跡法から構成される近似解はL^1の意味でコーシー列となることが直接的にわかる.従来の方法では,Kruzhkov(Math. USSR Sb.10(1970))の結果を用いることで,波面追跡法から構成される近似解がL^1の意味でコーシー列となることを示しているが,本研究での方法では,その結果を必要としない.最後に,滑らかな流束をもつ保存則方程式の初期値問題のエントロピー解が初期値と流束に関してL^1の意味で連続的に依存していることを示した.また,流束を滑らかな関数からリプシッツ連続な関数に一般化し,同様の結果が得られるか考察し,ある一定の成果を得た.保存則方程式の初期値問題の弱解は,一般に一意でないので,適切な解を選ぶためにエントロピーの概念を導入する必要がある.このエントロピーの概念によって選出された弱解をエントロピー解という.様々なエントロピーが多くの研究者によって提案されてきたが,その中で最も有名なものは,1970年にKruzhkovによって提案されたKruzhkovタイプのエントロピーである.本年度では,1次元保存則方程式の初期値問題に対するエントロピー解の一意可解性についての研究を行うための準備として,Kruzhkovタイプのエントロピーをある不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題に対して拡張することを試み,ある一定の成果を得た.特に,流体力学などにおける相転移を表す方程式において相転移が起きている区間の幅を0に収束させた場合を表す保存則方程式のリーマン問題に対して,本研究課題で得られたエントロピーを適用することで,その一意可解性を示した.さらに,本年度では,より一般の初期値をもつ保存則方程式の初期値問題に対して,そのエントロピーが適用できるように,2005年にDias-Figueira-Rodriguesによって導入された解の概念の拡張を試みた.そのような試みの中で,ある特別な場合の保存則方程式の初期値問題に対して,希薄波とよく似た性質をもつ擬似的な希薄面が出現することを発見し,その性質についての詳細な解析とその概念の数学的な一般化を行った.本研究課題の目的の一つであるKruzhkovタイプのエントロピーの概念の拡張については,おおむね順調に進展していると言える.また,保存則方程式の初期値問題に対する新たな解の概念もいくつか見出すことができたため,総合的観点からおおむね順調に進展していると言える.本年度では,流体力学などにおける相転移を表す不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題の一意可解性についての研究を行った.以下でその概要について述べる.不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題の一意可解性を議論するためには,まず,弱解の概念を拡張する必要がある.そこで,本年度では,Dias-Figueira-Rodriguesによって導入された弱解の概念の拡張を行った.次に,弱解の一意性を得るためには,L^1-縮小性をもつ解を探す必要がある.そこで,本年度では,Oleinikによる衝撃波許容条件を不連続な流束をもつ保存則方程式に対して一般化を行い,その許容条件を満足する衝撃波を用いた波面追跡法を新たに提案することで,流体力学などにおける相転移を表す不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題の可解性を示した.最後に,Liu-Yangの滑らかな流束をもつ保存則方程式系の初期値問題に対するwell-posedness theoryを不連続な流束をもつ保存則方程式に対して適用できるように一般化を行った.

その一般化された方法を用いることで,流体力学などにおける相転移を表す不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題の弱解のL^1-縮小性に関する評価式を得ることができる.もちろん,その証明において一般化された衝撃波許容条件は重要な役割をしており,その許容条件は弱解のL^1-縮小性を得るための十分条件を与えていることがわかる.本年度では,より一般の不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題の一意可解性についての研究も行う予定であったが,不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題の解析は思った以上に難しく,また,大学業務も多忙で研究時間に限りもあり,当初の予定通りには研究が進展しなかった.本年度では,前年度に引き続き,不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題についての研究を行い,また,その研究の応用として,滑らかな流束をもつ保存則方程式の初期値問題についての研究も行った.以下でその概要について述べる.まず,ある不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題について研究し,初期値に関してL^1-縮小性をもつ解を得るために必要となる衝撃波許容条件を導入した.実際,その条件を満足するように波面追跡法などを用いて近似解を構成し,Liu and Yang(Comm. Pure Appl. Math. 52(1999))の滑らかな流束をもつ保存則方程式系に関するwell-posedness theoryを用いると,その近似解は初期値に関してL^1-縮小性をもつ解に一意的に(すなわち,部分列の意味ではなく,その近似解の列そのものが)収束することがわかる.次に,不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題を議論する際に導入した手法を応用することで,滑らかな流束をもつ保存則方程式の初期値問題の波面追跡法から構成される近似解は初期値と流束に関してL^1の意味で連続的に依存していることを示した.この結果により,波面追跡法から構成される近似解はL^1の意味でコーシー列となることが直接的にわかる.従来の方法では,Kruzhkov(Math. USSR Sb.10(1970))の結果を用いることで,波面追跡法から構成される近似解がL^1の意味でコーシー列となることを示しているが,本研究での方法では,その結果を必要としない.最後に,滑らかな流束をもつ保存則方程式の初期値問題のエントロピー解が初期値と流束に関してL^1の意味で連続的に依存していることを示した.また,流束を滑らかな関数からリプシッツ連続な関数に一般化し,同様の結果が得られるか考察し,ある一定の成果を得た.今後についても,引き続き,エントロピーの観点から保存則方程式の初期値問題に対する一意可解性の研究を行う予定である.また,その研究にさらなる進展が見られたならば,それらのエントロピーの概念を保存則方程式系に対して適用できるか考察し,保存則方程式系の初期値問題の一意可解性の解決への糸口を探る.今後についても,引き続き,不連続な流束をもつ保存則方程式の初期値問題の一意可解性についての研究を行う予定である.また,研究に進展が見られたならば,そこで得られた方法が不連続な流束をもつ保存則方程式系に対しても適用可能かどうか考察し,不連続な流束をもつ保存則方程式系の初期値問題の一意可解性の解決への糸口を探る.大学の改組等もあり,当初の予定よりも大学業務が多忙であったため,研究打合せや研究集会への参加の時間が取れず,未使用金が生じた.昨年度に引き続き,当初の予定よりも大学業務が多忙であったため,研究打合せや研究集会への参加の時間が取れず,未使用金が生じた.次年度は当初計画以上に研究打合せや研究集会への参加を行うことで,本研究のさらなる進展を図りたい.次年度は当初計画以上に研究打合せや研究集会への参加を行うことで,本研究のさらなる進展を図りたい.