hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管内膜透過性に対するニューロキニン１受容体スプライスバリアント発現の影響の検討

痛み伝達物質サブスタンスP(SP)による血管内膜アルブミン透過性の調節機構を解明するため本研究は計画された.血液凝固因子トロンビンは内膜透過性を増加した.SPは内膜透過性を単独では増加しなかったがトロンビンによる透過性増加を亢進した.血管内凝固は周術期に宿命的な現象だが,その結果として発生するトロンビンによる透過性亢進は抗トロンビン活性をもつ試薬でブロックすることができた.ニューロキニン1受容体NK1R阻害薬もこの透過性亢進を抑制したが,その効果はSPがなくとも発揮された.内皮細胞はヘモキニン遺伝子を発現しており,これとNK1Rを介した情報伝達が内皮細胞機能を自己調整していることが示唆された.本研究の目的は,培養血管内皮細胞で作成された血管内膜モデルを利用し,サブスタンスPが惹起するアルブミン透過性亢進を定量することで,神経原性浮腫の実験モデルを確立することである.また,血管内腔側に存在する白血球(特に単球)の内膜透過性への影響も併せて観察することも目的としている.平成25年度は,凍結保存していた初代ブタ血管内皮細胞を培養し,内皮細胞単層膜を作成した.蛍光試薬FITCで標識したアルブミンの内腔側から外腔側への移行を蛍光強度の測定により定量化できることを確認した.続いて,無限寿命化したヒト血管内皮細胞株であるEA.hy926を継代培養し,これらの細胞が内皮細胞膜を形成することを確認した.また,血管内膜モデルの作成と並行してヒト単球系細胞THP-1の培養を行い,ニューロキニン1受容体ならびにサブスタンスPの遺伝子発現をmRNAレベルで確認し,受容体の存在をサブスタンスPに対する細胞内カルシウム濃度の変化により確認した.ニューロキニン1受容体のスプライスバリアントをレポーター蛍光タンパクと共発現させるためのプラスミドを作成し,THP-1への導入と受容体の発現を確認した.本研究は痛み伝達物質サブスタンスP(SP)による血管内膜アルブミン透過性の調節機構を解明するために計画された.血管内皮細胞はわずかではあるが完全長ニューロキニン1受容体(full-length NK1R)のmRNAを発現していた.この細胞はリポ多糖(LPS)などの刺激に応じて組織因子(TF)を発現し,凝固活性を持つ小胞(procoagulant vesicle, PV)を発生させた.このPVが実際に凝固活性を持つことはフローサイトメトリーで確認されているため,全血中に同mRNAが検出されることは,内皮細胞由来のPVの発生を反映している可能性が示唆された.われわれは全血中に認められるfull-length NK1Rの遺伝子発現は血栓傾向を示すバイオマーカーであると提唱を行ってきたが,実験で得られた上記の所見は,臨床データをもとにわれわれが提唱した概念を部分的に支持する所見である.神経原性浮腫の原因として知られているSPは,少なくとも今回の実験系では単独で血管内膜透過性を亢進するほどの強い刺激物質ではないことが示された.SPは血管内凝固の結果発生するトロンビンと共同して透過性を亢進することが示された.今回の実験系において,NK1R阻害薬は驚くべきことにSPの添加に関係なくPV発生刺激や内膜透過性を抑制することが示された.今回の研究により,血管内皮細胞がNK1Rリガンドのひとつであるヘモキニンの遺伝子を構成的に発現していることが示されたことから,両者を介した情報伝達経路が内皮細胞の活性を自己調整(autocrine regulation)している可能性が示唆された.痛み伝達物質サブスタンスP(SP)による血管内膜アルブミン透過性の調節機構を解明するため本研究は計画された.血液凝固因子トロンビンは内膜透過性を増加した.SPは内膜透過性を単独では増加しなかったがトロンビンによる透過性増加を亢進した.血管内凝固は周術期に宿命的な現象だが,その結果として発生するトロンビンによる透過性亢進は抗トロンビン活性をもつ試薬でブロックすることができた.ニューロキニン1受容体NK1R阻害薬もこの透過性亢進を抑制したが,その効果はSPがなくとも発揮された.内皮細胞はヘモキニン遺伝子を発現しており,これとNK1Rを介した情報伝達が内皮細胞機能を自己調整していることが示唆された.周術期管理医学,麻酔科学,疼痛治療研究代表者のエフォートの過半は所属機関における診療行為であるが,平成25年度には所属する診療科の同僚医師に急な退職があった.このことにより,研究代表者のエフォートのバランスが数か月間にわたり大きく診療行為に傾かざるを得なかったため,研究に若干の遅延が発生した.当初の予定通り,サブスタンスPが惹起するアルブミン透過性亢進を定量することが可能な培養血管内皮細胞で作成された血管内膜モデルを作成する.仮に,サブスタンスPによる刺激だけでは,透過性を大きく変化させる実験系が確立できなかった場合,共刺激薬としてLPSを用い,敗血症病態における血管透過性の変化を観察する病態モデルへと課題を修正し,実験を進めていく.「11.現在までの達成度」の項で説明したように,平成25年度は,研究代表者の当該研究課題に対するエフォート比が縮小したため,課題採択時に平成25年度に実施する計画だった遺伝子発現レベルの解析が遅延している.そのため,消耗品購入に充てる予定だった金額が平成26年度に繰り越しとなった.
超高速スピンドル搭載工作機械のプリント基板穴あけ用CAMシステムに関する研究

本研究では,16万rpm以上の回転を可能とする超高速スピンドルで,直径200μm以下のマイクロドリルによる超高密度回路LSIプリント基板の穴あけに取り組んだ.本条件下で高い加工能率を維持するためには,送り軸の送り加速度を考慮しながら時間TSP(巡回セールスマン問題)を穴あけ順の決定に応用する手法が有効であることがわかった.さらに,加工時の蓄熱を考慮した穴の周辺温度のモニターにより,適当なドリル加工条件を見いだすこともできることがわかった.これらの結果より,本手法は新しい高速ドリルCAMシステムに有効であり,その導入により高密度プリント基板の高速で高品質なマイクロドリル加工を遂行できることを示した.16万rpm以上の超高速スピンドルを搭載した高速工作機械を中心にしたプリント基板業界向けの次世代の生産システム・CAMシステムの構築を行う.特に超高速回転するドリル工具を用いるため,加工熱のドリル蓄熱現象,送り軸の高加速減速に伴う工作機械のテーブルやスピンドルの振動などの現象を解明して,当該工作機械の性能を十分に生かすための生産技術を研究する.本研究では,16万rpm以上の回転を可能とする超高速スピンドルで,直径200μm以下のマイクロドリルによる超高密度回路LSIプリント基板の穴あけに取り組んだ.本条件下で高い加工能率を維持するためには,送り軸の送り加速度を考慮しながら時間TSP(巡回セールスマン問題)を穴あけ順の決定に応用する手法が有効であることがわかった.さらに,加工時の蓄熱を考慮した穴の周辺温度のモニターにより,適当なドリル加工条件を見いだすこともできることがわかった.これらの結果より,本手法は新しい高速ドリルCAMシステムに有効であり,その導入により高密度プリント基板の高速で高品質なマイクロドリル加工を遂行できることを示した.超高速スピンドル(16万回転以上)を搭載したプリント基板穴あけ機における加工対象はφ0.2mm以下の極小径ドリルを用いた電気接続用の穴あけである.そのような極小径穴が多数配置されたプリント基板回路では穴間距離も極めて短く,工作機械に求められる性能としては加工能率の向上のために送り軸の加速度の向上が不可欠であることがわかった.特に穴がランダムに配置されているような場合に,送り軸加速度の向上と時間問題TSP(加速減速時間も考慮して最短時間問題として定式化する手法)による穴あけ順の決定を組み合わせる手法が有効であることがわかった.一方,多数の穴が格子状に配置されている場合,時間問題TSPでは最適な穴あけ順が決定できない.そこで加工時の穴周辺の温度を一定化する基準を設けることで,最適な穴あけ順を決定する手法を考えた。その第一歩として,プリント基板の高速穴あけ時の加工において穴周辺の温度をモニター「する手法を考案した.すなわち高い応答性を有する赤外線サーモグラフィをスピンドル上部に設置し,鉛直方向から4560度でドリル加工時のプリント基板穴周辺の温度をモニターした,その結果,穴あけ順により穴周辺温度が大きく異なることが判明した.さらに樹脂の変質温度をしきい値として,加工穴の品質が極めて悪化することが判明した.すなわち,これらのしきい温度を基準として,その温度を超えないように穴あけ条件を設定することで,加工能率と穴品質の両立が可能な条件設定ができる可能性を示した.プリント基板業界向け工作機械メーカ各社が,超高速回転エアスピンドルを搭載し超高加速減速送り軸性能を具備した最新鋭の工作機械を開発している.しかしながら,これらの工作機械の性能を十分に生かすCAMシステム技術に関する研究は殆どなされていない.そこで本研究では,次世代の最新鋭の超高速プリント基板穴あけ用工作機械(主軸エアスピンドル回転数が160krpm以上,送り軸加速減速加速度が1.5G以上の性能を有する)を中心とした生産技術・新しいCAMシステムの構築を目指すものである.プリント基板上に配置される回路接続用の穴の配置は,(1)ランダム穴配置(回路設計において立体配線により決まるもの)(2)格子状穴配置(LSI部品などが実装される箇所に規則正しく配置されるもの)に大別される.プリント基板用CAMにおいては与えられた品質確保の制約条件下において,穴あけ順およびドリル加工時の送り速度の決定法が最重要な課題である.本年度は,LSIなどのパッケージ基板の高密度に集積した格子状穴配置の場合を対象に研究を遂行した.その結果,超高速スピンドルで穴あけした場合には,加工熱がドリル工具先端および隣接穴間に蓄熱することで,加工穴周辺に熱損傷域が発生することがわかった.さらに加工板厚が増大すると,ドリル加工中の切り屑つまりなどの影響で穴位置精度の悪化も起こり,加工条件の決定に大きな制約事項となることも判明した.近年,プリント基板業界向け工作機械メーカ各社が超高速回転エアスピンドル(回転数16万rpm以上)を搭載し,さらに超高加速減速送り軸性能(加速度1.5G以上)を具備した工作機械を開発して市場に投入している.しかしながら,これらの工作機械の性能を十分に生かすCAMシステム技術に関する研究は十分になされていない.そこで本研究では,次世代の超高速プリント基板穴あけ用工作機械を中心とした生産技術・新しいCAMシステムの構築を目指すものである.本年度は,極小径ドリル(工具直径0.2mm以下)において,深穴(貫通プリント基板厚さ/ドリル直径=8以上)加工を対象に取り組んだ.特にステップドリルサイクルに着目して,ドリルが加工材と接触している区間以外は早送り動作を行う高速ステップドリルサイクルを提案した.

サブミリオーダのストロークでZ軸送りの高速上下運動の繰り返しが必要で,当該軸の送りモータに大きな負荷が加わることが判明したため,Z軸送りモータの容量を考慮して早送り動作の組合せを導出する手法を提案した.その結果,本手法を用いることで,極小径ドリル加工においても高い加工能率を維持しながら,十分な品質が確保できることが判明した.プリント基板業界向け工作機械メーカ各社が,16万rpm以上の超高速回転エアスピンドルを搭載し1.5G以上の超高加速減速送り軸性能を具備した最新鋭の工作機械を開発している.しかしながら,これらの工作機械の性能を十分に生かすCAMシステム技術に関する研究は殆どなされていない.そこで本研究では,これら最新の超高速プリント基板マイクロドリル穴あけ用工作機械を中心とした生産技術・新しいCAMシステムの構築を目指すものである.プリント基板上に配置される回路接続用の穴の配置は,(1)ランダム穴配置(回路設計において立体配線により決まるもの)(2)格子状穴配置(LSI部品などが実装される箇所に規則正しく配置されるもの)に大別される.プリント基板用CAMにおいては与えられた品質確保の制約条件下において,穴あけ順およびドリル加工時の送り速度の決定法が最重要な課題である.前者の場合,送り軸加速度の向上と時間問題TSP(加速減速時間も考慮して最短時間問題として定式化する手法)による穴あけ順の決定を組み合わせる手法が有効であることがわかった.後者の様に多数の穴が格子状に配置されている場合,時間問題TSPでは最適な穴あけ順が決定できない.そこで加工時の穴周辺の温度を一定化する基準を設けることで,最適な穴あけ順を決定する手法が有効であることがわかった.そこで以上の手法を統合システム化して,プリント基板穴あけ用CAD/CAMまたは工作機械CNC固定サイクル機能として実装することで,新しいプリント基板製造システムの構築ができることを示した.
呼吸器疾患患者に対するリハビリテーション方策（電気刺激療法）の新規開拓

本研究では運動療法の適応が困難な呼吸器疾患患者に対する電気刺激療法の効果を検証するため,平成30年度は対象患者に電気刺激療法を行う予定であったが,対象患者の取り込みが進まず,実際に結果を得るには至らなかった.しかしながら,電気刺激療法の対象となり得る重度呼吸器疾患(肺リンパ脈管筋腫症)患者について,重度の呼吸機能障害,身体機能の低下を認め,複数回の入退院を繰り返し,さらに運動耐容能(6分間歩行距離)や筋力(握力,膝伸展筋力),QOLは低下したが,低強度の運動療法により膝伸展筋力は維持および向上する傾向を示す知見を得た.この知見は国内学会誌にて報告した。また,慢性閉塞性肺疾患患者においては,運動療法を含めた外来での呼吸リハビリテーションによって,身体機能(呼吸機能,骨格筋量)や運動機能(6分間歩行距離,呼吸筋力,下肢筋力),活動量(歩数)が改善する結果をえ,関連学会にて発表した.一方,疾患は異なるものの,侵襲が大きく,術後に長期入院を強いられ,身体機能や運動機能の低下を認める肝臓や胆嚢,膵臓の手術患者において,術前に運動と栄養療法を行うことで運動耐容能や骨格筋量は向上し,さらに術後在院日数が短縮する知見も得るに至り,国際誌にて報告した.これらより,運動療法により身体機能や運動機能が向上することを改めて示す知見を得ることができ,筋収縮を惹起する電気刺激療法の効果につながる情報を提供するには至った.本研究では運動療法の適応が困難な呼吸器疾患患者に対する電気刺激療法の効果を検証するため,平成28年度は電気刺激療法を行う上での至適条件などを検索する予備的な検討を行ってきた.そこで,まずは対象となる患者の身体機能や運動機能の特性を把握するため,これまでの研究で得てきた情報の統合,解析を行った.評価指標には本課題と同様に,肺機能,握力,等尺性膝伸展筋力(下肢筋力),6分間歩行試験における歩行距離(6MWD),生活の質(QOL)を評価する質問票のSF-36 ver2,COPDアセスメントテストを用いた.その結果,慢性閉塞性肺疾患(COPD)を有し食道亜全摘術を施行された症例においては,術後に握力や下肢筋力,6MWが低下することを示し,COPD合併例では術前のQOLが低いことを明らかとした.同様に,生体肝移植を施行された症例においても術後に握力や下肢筋力が低下することを示した.加えて,両報告において握力,下肢筋力と6MWDとの関連を認め,いかに筋力が重要であるかをあらためて示した.また,術前の6MWDが400m未満の症例では400m以上の症例に比べ,肝胆膵臓に関連する手術後の合併症発生リスクが高いことを明らかとした.対象とした症例はすべて高度な侵襲を受け,一定期間の安静が強いられており,安静臥床の弊害として筋力低下が惹起されることが明確になり,電気刺激療法の効果を検証するための基礎的な情報を得るに至っている。平成28年度の計画は,呼吸器疾患を有する患者を対象に電気刺激の各種パラメータを設定し,実際に介入を行った前後での患者の状態変化を検討する予定であったが,対象となる症例の取り込みに難渋し,データの収集が十分には進まなかった.本研究では運動療法の適応が困難な呼吸器疾患患者に対する電気刺激療法の効果を検証するため,平成29年度は電気刺激療法を行う上での至適条件などを検索する予備的な検討を行った.そこで,様々な呼吸器疾患を有する患者の身体機能や運動機能の特性を把握するため,後方視的な解析を行った.評価指標には本課題と同様に,肺機能,握力,等尺性膝伸展筋力(下肢筋力),6分間歩行試験における歩行距離(6MWD),生活の質(QOL)を評価する質問票のSF-36 ver2,COPDアセスメントテストを用いた.その結果,胸腺腫により全摘出術を施行された症例においては,術前の6MWDが498m以下のものは以上のものに比べて術後の初回歩行施行までの日数が遅延することを明らかとした.また,肺切除術施行患者において,術前の6MWDが450m以下のものはそれ以上のものに比べ術後肺炎を合併する割合が高いことを明らかにした.両報告より,6MWDによって示される運動耐容能が術後合併症発生リスクに関連することを示し,6MWDの有用性をあらためて示した.これら対象とした症例はすべて呼吸器疾患患者であり,呼吸器疾患患者の運動耐容能についての基礎的な情報を得るに至っている.また,入院COPD患者や重度呼吸器疾患(リンパ脈管筋腫症,閉塞性細気管支炎,肺動脈内膜肉腫)患者においては,運動療法を含めた呼吸リハビリテーションによって,身体機能や運動機能が改善する結果を得た.COPD患者の身体機能や運動機能,QOLの情報を得るに加え,研究対象の一部となる疾患患者における運動療法の効果についての情報を得るに至っている.平成29年度の計画は,呼吸器疾患を有する患者を対象に電気刺激の各種パラメータを設定し,実際に介入を行った前後での患者の状態変化を検討する予定であったが,対象となる患者の取り込み,実施環境の整備に難渋し,データの収集が十分には進まなかった.

本研究では運動療法の適応が困難な呼吸器疾患患者に対する電気刺激療法の効果を検証するため,平成30年度は対象患者に電気刺激療法を行う予定であったが,対象患者の取り込みが進まず,実際に結果を得るには至らなかった.しかしながら,電気刺激療法の対象となり得る重度呼吸器疾患(肺リンパ脈管筋腫症)患者について,重度の呼吸機能障害,身体機能の低下を認め,複数回の入退院を繰り返し,さらに運動耐容能(6分間歩行距離)や筋力(握力,膝伸展筋力),QOLは低下したが,低強度の運動療法により膝伸展筋力は維持および向上する傾向を示す知見を得た.この知見は国内学会誌にて報告した。また,慢性閉塞性肺疾患患者においては,運動療法を含めた外来での呼吸リハビリテーションによって,身体機能(呼吸機能,骨格筋量)や運動機能(6分間歩行距離,呼吸筋力,下肢筋力),活動量(歩数)が改善する結果をえ,関連学会にて発表した.一方,疾患は異なるものの,侵襲が大きく,術後に長期入院を強いられ,身体機能や運動機能の低下を認める肝臓や胆嚢,膵臓の手術患者において,術前に運動と栄養療法を行うことで運動耐容能や骨格筋量は向上し,さらに術後在院日数が短縮する知見も得るに至り,国際誌にて報告した.これらより,運動療法により身体機能や運動機能が向上することを改めて示す知見を得ることができ,筋収縮を惹起する電気刺激療法の効果につながる情報を提供するには至った.平成29年度は対象の取り込みを行い,実際に電気刺激療法を用いた介入を施行し,運動療法との併用効果の検証を進める.とりわけ,電気刺激療法を用いた介入を優先的に行い,得られた情報の解析を順次行っていく.平成30年度は実施環境の整備を進め,対象の取り込みを行い,実際に電気刺激療法を用いた介入を施行し,運動療法との併用効果の検証を進める.電気刺激療法を用いた介入を優先的に行い,得られた情報の解析を順次行っていく予定である.平成28年度に対象症例の取り込みを進め,採血後の残存血清を用いてMyostatinの血中濃度測定を行うことや,胸部CT画像を用いた脊柱起立筋の横断面積の計測を行う予定で,測定キットや解析用パソコン,ソフトウェアの購入を計画していた.しかしながら,症例の取り込みが十分に進まなかったため,上記の物品の購入を行わず,平成29年度に繰り越すこととしたためである.(理由)平成29年度に対象症例の取り込みを進め,採血後の残存血清を用いてMyostatinの血中濃度測定を行うことや,胸部CT画像を用いた脊柱起立筋の横断面積の計測を行う予定とし,測定キットや解析用のソフトウェアの購入を計画していた.しかしながら,対象症例の取り込みが十分に進まず,前述の物品の購入を行わずに平成30年度に繰り越すこととした.(使用計画)平成30年度には対象症例の取り込みを進め,Myostatinの血中濃度測定用キットの購入や解析ソフトウェアの購入を予定している.また,成果公表のために関連学会への参加,発表や,海外雑誌への論文投稿に使用することを予定している.平成29年度にはMyostatinの血中濃度測定用のキットの購入や解析用パソコン,ソフトウェアの購入を予定している.また,成果公表のために関連学会での参加・発表や海外雑誌への論文投稿に使用することを予定している.
東アジア産淡水生アナイボゴケ科地衣類の生育地調査・分類学的検討

東アジアにおいて淡水生アナイボゴケ科とみられる種の記録が多い中国雲南省において、生育地調査を行い、収集した標本の分類学的検討を行った。その結果、カワイワタケ属Dermatocarponを1種、ミドリゴケ属Endocarponを1種、ミドリサネゴケ属Staurotheleを3種1、マルミゴケ属Thelidiumを4種、アナイボゴケ属13種を淡水生あるいは半淡水生種として認めた。葉状および鱗片状の属であるカワイワタケ属とミドリゴケ属は日本と全く同一種であったが、他の痂状属の種組成は、日本とは大きく異なった。ミドリサネゴケ属では1新種(Staurothele honghensis H.Harada & Li S.Wang)、マルミゴケ属では3新種:(Thelidium luchunense H.Harada & Li S.Wang, T.sinense H.Harada &Li S.Wang, T.yunnanum H.Harada & Li S.Wang)を記載した。アナイボゴケ属では7新種(疑問種を含む)が認められた。また、台湾から記載されていたミドリサネゴケ属の一種Staurothele fauriei de Lesd.について、台湾北部の基準産地周辺における現地調査を行った。その結果、淡水生ミドリサネゴケ属として1種を認めた。これは地衣体の色調等、多少の違いはあるが、日本から記載されたS.iwatsukii H.Haradaと同一種と結論付けた。いっぽうS.faurieiのタイプ標本が見つからないため、その実体はいまだ不明である。そこでS.iwatsukiiを、今回認められた淡水生種に対する学名としての使用を提案した。分類学的解明が遅れている東アジア産の淡水生アナイボゴケ科地衣類のうち、Zahlbruckner(1940)に見られるようにこれまでの報告が集中している雲南省を調査対象地域に選定した。調査地の選定にあたっては、Zahlbruckner(1940)によるアナイボゴケ科(のうち淡水生と見られる種)の報告の基となったHandel-Mazettiによる採集地をリストアップし、このうち本年度内に実施可能な地点を絞りこんだ。この作業にあたっては、現地雲南省の研究者(中国科学院昆明植物研究所隠花植物標本館王立松氏)と協議の上、雲南省北部とした。主な調査地は以下のとおりである。(1)雲南省内怒江流域北部(貢山周辺、六庫周辺)(2)雲南省北部山岳地帯(白馬雪山周辺、大雪山周辺、老君山)(3)雲南省昆明近郊(普渡河流域、石林周辺)現地調査中においても、調査ルート・調査箇所の見直しを随時行った。現地調査においては、各調査地点で産地情報を記録のうえ、地点ごとに確認できるアナイボゴケ科等を採取した。試料は分割し中国科学院昆明植物研究所隠花植物標本館に納め、片割れについて輸入し、標本作製を行った。収集した標本について、外部形態および内部形態について、精査を開始した。外部形態については、主として実体顕微鏡による観察をおこなった。内部形態については、標本の縦断切片を作製し、プレパラートにしたのち、光学顕微鏡による観察を行った。調査地の選定にあたっては、15年度に調査した北西部以外で従来報告のあった南部を中心とし、実施可能かつ淡水生種の生育が期待できる地点を絞りこんだ。この作業にあたっては、現地雲南省の研究者(中国科学院昆明植物研究所隠花植物標本館王立松氏)と協議した。

(1)雲南省南部河口県蔓耗・大囲山、遠陽県、緑春県黄連山等(2)雲南省西部景東県無量山・哀牢山、昌寧県現地調査中においても、調査ルート・調査箇所の見直しを随時行った。現地調査においては、各調査地点で産地情報を記録のうえ、地点ごとに確認できるアナイボゴケ科等を採取した。試料は分割し中国科学院昆明植物研究所隠花植物標本館に納め、片割れについて輸入し、標本作製を行った。収集した標本(昨年度収集分を含む)について、外部形態および内部形態について、精査を開始した。外部形態については、主として実体顕微鏡による観察をおこなった。内部形態については、標本の縦断切片を作製し、プレパラートにしたのち、光学顕微鏡による観察を行った。前年度収集した雲南省北西部等産の標本について検討した結果、アナイボゴケ科として、マルミゴケ属Thelidiumを1種(新種として発表済み)、ミドリサネゴケ属Staurotheleを1種、カワイワタケ属Dermatocarponを1種、アナイボゴケ属Verrucariaを11種認めた。また、これらと同所の淡水環境に出現する被果地衣類等についても併せて分類学的検討を進めている。分類学的解明が遅れている東アジア産の淡水生アナイボゴケ科地衣類のうち、Bouly de Lesdain (1921)によって台湾から報告されているミドリサネゴケ属の一種Staurothele fauriei de Lesd.について、タイプ産地である台湾北部を中心に、本種の生育地と考えられる河畔など淡水環境を調査した。収集した標本(昨年度収集分を含む)は輸入し、標本化の後、外部形態および内部形態について、精査を開始した。また、国内での補足調査として高知県において淡水生地衣類の調査を行い、これ以前に収集した雲南省北西部等産の標本についても合わせて分類学的検討を行っている。更に、化学成分の検討、培養株を用いての生理・分子に関連した研究の可能性について、専門家との意見交換を行い、研究の方向性を探った。
キーフレーズ認識とその信頼度計算に基づく柔軟な音声対話理解

キーフレーズの検出・検証の高精度化のために、ドメインに独立な語彙・言語モデルの構成方法について研究した。このフィラーモデルは、キーワードやキーフレーズ以外の区間を近似することにより、検出や検証のためのスコアの正規化を行うものである。そのためには、できるだけ小さいサイズで十分なカバレージを持つことが望ましい。また、話題やキーワード語彙の変化に対して頑健であることが望ましい。そこで、ドメインに依存した語彙やコーパスを前提とする代りに、会話スタイル(講演調、情報検索対話など)に依存したモデルを考える。例えば講演調スタイルモデルは、講演の内容に関わらず講演というスタイルに固有の話し言葉の特徴をとらえる。これにより、同一のスタイルからなる大規模なコーパスを利用して学習できる。話題(ドメイン)独立性の尺度として、単語wと話題集合T{t_1,...,t_n}との相互情報量I(T;w)を定義し、この値が小さい単語集合を抽出する。このモデルにより,従来の音節連接モデルに基づく手法に比べて、はるかに高い発話検証性能を得ることができ、講演をしながら音声で操作できるスライドプロジェクタを設計・実装できた。対話環境における柔軟な音声理解を実現するために,キーフレーズの検出と検証の組合せに基づくアプローチを研究した。キーフレーズには意味タグが付与されており、その検出が直接的に頑健な理解を実現する。検出の湧き出し誤りを抑制するために、サブワードベースの発話検証手法を導入する。これは、認識結果に信頼度を付与するものである。信頼度を定義するいくつかの関数について比較・検討を行った。複数の音声対話タスクのフィールドデータに適用した結果、本手法が、(1)定型的な発話に対して精度を維持した上で、(2)非定型な発話に対する理解率を向上し、(3)タスク外発話の棄却率も改善することが示された。さらに、頑健なキーフレーズの検出・検証のために、タスクに独立なフィラーモデルの構成法について研究した。本モデルは、タスク固有の語彙を前提とするかわりに、会話のスタイルに依存したフレーズを抽出するものであり、類似の異なった(大規模)コーパスから学習することが可能である。情報検索対話スタイル依存モデルをATISコーパスを用いて学習し、異なった情報検索タスクの音声理解におけるフィラーモデルとして利用することで、認識精度が向上することを示した。
高精度3次元画像処理技術を用いた遠隔操作支援システムに関する研究

ワークステーション上でのリアルタイム処理を実現するために,コンピュータグラフィックス生成および立体画像処理等のプログラム開発を行い3次元画像処理の基礎的検討を行った.また,液晶シャッタメガネを用いた立体表示装置を利用して,3次元画像の表示パラメータの違いによるヒトの立体視や視覚への影響についての実験的評価を行い.立体映像を用いた仮想現実感システムを構築する際の基礎データ.を得ることができた.さらに,コンピュータネットワークを利用した画像データの伝送および遠隔操作の基礎実験を行い,3次元映像データなど大容量の映像信号を伝送する場合のデータ圧縮について検討を行い,実験室内のネットワークを用いて簡易な遠隔操作システムを構築し,実際のシステムで求められるユーザーインターフェイスについての基礎特性を得た.また,ビデオカメラ等の映像入力と立体表示装置を組み合わせて簡易な仮想現実感システムを構築するとともに,仮想現実感システムで提示される仮想空間内でのユーザとシステムとの指差しによるインターフェイスの実現性について検討を行い,指差しによるインターフェイスを構築するための指先位置の検出には,カメラ1台からの画像のみで,仮想空間内での位置が特定でき,簡易な構成でユーザとシネテムとのインターフェイスを実現できることが確認できた.ワークステーション上でのリアルタイム処理を実現するために、コンピュータグラフィックス生成および立体画像処理等のプログラム開発を行い、3次元画像処理の基礎的検討を行った。また、液晶シャッタメガネを用いた立体表示装置を利用して、3次元画像の表示パラメータの違いによるヒトの立体視や視覚への影響についての実験的評価を行い、立体映像を用いた仮想現実感システムを構築する際の基礎データを得ることができた。さらに、コンピュータネットワークを利用した画像データの伝送および遠隔操作の基礎実験を行い、3次元映像データなどの大容量の映像信号を伝送する場合のデータ圧縮について検討を行った。実験室内のネットワークを用いて簡易な遠隔操作システムを構築し、実際のシステムで求められるユーザーインターフェイスについての基礎特性を得た。また、ビデオカメラ等の映像入力と立体表示装置を組み合わせて簡易な仮想現実感システムを構築するとともに、仮想現実感システムで提示される仮想空間内でのユーザとシステムとの「指差し」によるインターフェイスについて検討を行い、指差しによるインターフェイスを構築するための指先位置の検出には、カメラ1台からの画像のみで、仮想空間内での位置が特定でき、簡易な構成で、インターフェイスを実現できることが確認できた。ワークステーション上でのリアルタイム処理を実現するために,コンピュータグラフィックス生成および立体画像処理等のプログラム開発を行い3次元画像処理の基礎的検討を行った.また,液晶シャッタメガネを用いた立体表示装置を利用して,3次元画像の表示パラメータの違いによるヒトの立体視や視覚への影響についての実験的評価を行い.立体映像を用いた仮想現実感システムを構築する際の基礎データ.を得ることができた.さらに,コンピュータネットワークを利用した画像データの伝送および遠隔操作の基礎実験を行い,3次元映像データなど大容量の映像信号を伝送する場合のデータ圧縮について検討を行い,実験室内のネットワークを用いて簡易な遠隔操作システムを構築し,実際のシステムで求められるユーザーインターフェイスについての基礎特性を得た.また,ビデオカメラ等の映像入力と立体表示装置を組み合わせて簡易な仮想現実感システムを構築するとともに,仮想現実感システムで提示される仮想空間内でのユーザとシステムとの指差しによるインターフェイスの実現性について検討を行い,指差しによるインターフェイスを構築するための指先位置の検出には,カメラ1台からの画像のみで,仮想空間内での位置が特定でき,簡易な構成でユーザとシネテムとのインターフェイスを実現できることが確認できた.
シリコン系混晶半導体のグローバル成長制御

本研究においては、Siと同じIV族材料であるGeやCと、Siとの混晶材料が、格子不整合は存在するものの、結晶構造や物理的・化学的性質において最もSiと整合性に優れ、かつヘテロ構造の緻密な設計により、広範な物性制御が可能な材料として注目し、量子構造作製による電子帯制御、歪みの精密制御のための混晶バルク結晶の作製技術などについて研究を進めてきた。特に、広範な物性制御を可能とするためには、シリコン系混晶半導体の組成制御を、新たな半導体基板として供給できるような巨視的に均一な結晶から、微視的スケールで意図的に組成分散を導入したような結晶まで、自在に実現する技術を確立することが重要である。そこで、本年度は、我々が、これまでにSiGeバルク結晶の成長に利用してきた固液界面の位置・温度の「その場観察」が可能な既存設備の「溶質元素補給高温ゾーン成長装置」において、固液界面の位置を自動認識し、常に固液界面位置(すなわち固液界面温度)を一定に保つように結晶の引き下げ速度をフィードバック制御するシステムの開発に取り組んだ。界面位置の自動認識は、CCDにより取り込んだ画像を、二値化、微分などの処理を施すことにより実現し、最適な引き下げ速度の決定に利用した。この新たに開発したシステムを、実際にSiGeバルク結晶作製に適用することにより、極めて組成均一性に優れたSiGeバルク結晶を実現することに成功した。しかしながら、得られた結晶内は、単結晶ではなく、少傾角粒界を多数含むことがX線回折により明らかとなった。エピタキシャル成長用の基板として利用するには、炉内の温度勾配や、坩堝との濡れ性などを最適化し、結晶性を向上させることが必要となる。
疣贅状表皮発育異常症に伴う皮膚がんにおけるヒトパピローマウイルス遺伝子発現の解析

疣贅状表皮発育異常症(EV症)に伴う皮膚がんや、子宮頸がん発生における最大の危険因子は、ヒトパピローマウイルス(HPV)の感染であると考えられている。我々はEV症皮膚がんの、SCIDマウスへの移植を試み成功した。SCIDマウスで増殖した皮膚がん細胞は、組織学的に原発巣の特徴を維持しており、現在まで34ヶ月、10代に渡り継代している。これらのがん細胞には、原発巣と同様47型HPV DNAが複製維持されている。ウイルスDNA量は継代により多少変動するものの細胞当り10^<2-4>コピーの範囲で維持されていた。これらの細胞中におけるウイルス遺伝子の発現をRNAレベルで調べたところ、主たるウイルスmRNAは2.3kbおよび1.4kbであり、それぞれ、E6蛋白、E7蛋白の産生を担っていることが示唆された。さらに、SCIDマウスを経由して各継代より同皮膚がん培養細胞株の樹立にも成功しているが、株化によりウイルスDNAの存在様式は大きく変化しないものの、細胞当たりのコピー数は減少することが分かった。これらの培養細胞株にCa^<2+>、TPAにより分化誘導したが、ウイルスDNAのコピー数は変化しなかった。分化程度の異なるがん細胞間でウイルスDNAのコピー数が異なるか否かを検討するため、in situハイブリダイゼーションを行なった。これまで、高分化細胞においてウイルスDNAのコピー数が高くなる傾向を観察した。以上の実験結果から、EV症由来皮膚がん細胞におけるHPV遺伝子の発現を転写レベルで明らかにした。特に、in vitroでトランスフォーム活性を担うE6遺伝子が、in vivoのがん細胞においても発現しており、E6遺伝子がウイルスのがん原性、がん細胞の維持に必要であることが示唆された。
神経幹細胞における新規中心体制御機構の解析

RNA結合因子のY14は、EJCと呼ばれる複合体の一員で、mRNAの分解や輸送に必要な因子と考えられてきた。しかし、同時に細胞分裂装置である中心体へ局在し染色体の正確な分配にも関与することが明らかになってきた。EJC構成因子全てが複合体を形成して中心体へ局在するのか、それとも一部が移動するのか、あるいはmRNAを伴って局在するのか否かといった詳細については未だに明らかにされていない。また、Y14はリン酸化制御を受けることが報告されてきたが、具体的に細胞内で修飾される部位や、リン酸化の生物学的な意義は明らかにされてきていない。以上の点について培養細胞を用いた解析を行った。ヒト細胞増殖におけるMagohとY14(RBM8A)の役割を明らかにするために、それぞれの因子をsiRNAによるノックダウンを用いて細胞から除いた際に与える効果を明らかにした。腫瘍細胞由来培養細胞を用いてsiRNAによるMagohとY14のノックダウン実験を行い、細胞への影響を解析した。ノックダウンには同一遺伝子内で複数の配列を認識するsiRNAを準備して行い、確実な結果を得た。細胞周期進行はフローサイトメーターにより経時的に解析した。さらに染色体標本を作製し、Mitotic indexおよび染色体安定性について解析してみた。ダブルチミジンブロック法により細胞周期をG1/S期に集積してから培地を交換して細胞周期進行をリリースさせることによって、G2/M期進行を特異的に解析した。さらに、単純な免疫染色やDuoLink法を活用することにより、培養細胞内における局在と集積の様子を形態学的に明らかにした。次に、ノックダウン細胞における中心体および微小管形成を観察することにより、両方の因子が中心体の成熟にかかわることを明らかにした。また、次年度以降の研究を迅速に進めるために、様々なY14変異体発現ベクターの構築を開始し、siRNAライブラリーによるスクリーニング系構築などの予備実験を開始している。また、ヒト神経幹細胞モデルを導入し、これまで観察されてきた事象が神経細胞においても観察できることを確認した。ヒト細胞におけるRBM8A(Y14)の役割を分子レベルで明らかにすることを目的として研究を行ってきた。25年度には同分子や結合因子のノックダウンが細胞周期の中でもM期における停止を誘発すること、さらに中心体へ局在することを報告してきた。さらに、26年度は中心対局在へのメカニズム解明を目指して、RBM8A分子のリン酸化修飾に着目して解析を行った。方法としては、タンパク質がリン酸化を受けると泳動度が極端に遅くなるPhosTagゲルを利用してリン酸化の検出を行った。従来のアイソトープの取り込みを利用した解析手法と比較しても、簡便であり、なおかつ修飾を受けたタンパク質の割合をウエスタンブロットで検出できる点でも優れた手法であった。その結果、細胞内においてはRBM8A分子の大部分がリン酸化修飾を受けていること、リン酸化部位は166および168番目のセリンであること、166のリン酸化には168のリン酸化が必要であること等が明らかになった。さらに、試験管内リン酸化系を構築し、結合因子のMagohがリン酸化に阻害的に働くことを明らかにしてきた。以上の実験結果は、RBM8Aはタンパク質として合成された直後にリン酸化修飾を受け、その後Magohと複合体を形成して核内へ移行することを示唆すると考えられる。さらに、リン酸化を受けるセリンをアラニンに変えた変異体を細胞内に発現させて局在を観察したところ、中心体への局在が観察されたことから、リン酸化は中心体局在の必須なシグナルとはならない可能性が示唆された。本研究ではRNA結合もチーフを持つRBM8Aタンパク質について細胞内の役割を検討した。既に、中心体への移行とその役割については腫瘍細胞と神経幹細胞で確認したので、このタンパク質のリン酸化制御と中心体局在との関わりについて詳細な解析を行った。この点を明らかにするために、リン酸化セリンをアラニンに置換した変異体発現ベクターを構築し、細胞内で強発現させて免疫染色を行った。その結果、野生型を発現させた時と同様に変異体においても中心体への局在を明らかにすることができた。以上の結果は、RBM8Aの中心体移行にリン酸化制御は関与していないことを示唆すると考えられる。一方で、これまで中心体局在を解析してきた実験系は免疫染色が主であったために、密度勾配遠心法によって調製した中心体画分を解析した。その結果、RBM8A自身と結合して複合体を形成する因子群が中心体画分に検出された。この過程で、従来細胞質のみに存在するとされてきたUpf2が、核内に存在することも明らかにした。また、複合体構成因子のひとつをゲノム編集によりノックアウトしたが、RBM8Aは中心体へ局在したことから、複合体構成因子の全てが中心体成熟に関与する訳ではないことを明らかにしてきた。この実験結果は、複合体の中でこの因子のみがノックダウンで細胞死が引き起こされなかった結果とも一致する。さらに、RBM8Aのリン酸化を行うキナーゼのスクリーニングを試みたが、siRNAライブラリーを用いた検索等を行ったものの特定できなかった。これまでキナーゼ本体と考えられてきたSRPKファミリーキナーゼを阻害できる阻害剤でもリン酸化を阻害できなかったことから、これら以外の複数のキナーゼが関与している可能性が高いと考えられる。

しかし、同時に細胞分裂装置である中心体へ局在し染色体の正確な分配にも関与することが明らかになってきた。EJC構成因子全てが複合体を形成して中心体へ局在するのか、それとも一部が移動するのか、あるいはmRNAを伴って局在するのか否かといった詳細については未だに明らかにされていない。また、Y14はリン酸化制御を受けることが報告されてきたが、具体的に細胞内で修飾される部位や、リン酸化の生物学的な意義は明らかにされてきていない。以上の点について培養細胞を用いた解析を行った。本研究において、25年度にノックダウンによる細胞病態の解析を行い、26年度にリン酸化修飾の解析を行う予定としてきたが、概ね実行できたと考えている。両成果ともそれぞれ査読付き国際誌に発表した。しかし、2つの課題が解けずに残っている。ひとつはリン酸化修飾の生物学的な意義であり、もうひとつは中心体局在のメカニズムである。RBM8A分子内の2カ所がリン酸化されることは、別のグループの実験結果と合わせても確実なことと思われる。しかし、リン酸化部位をアラニンに変えた変異体を発現させると、多少アポトーシスを誘導する効果は観察されたが、中心体への局在は正常なクローンと同様に観察された。従って当初の予想に反して、リン酸化は中心体への局在シグナルとして機能していないと考えられる。そこで、RBM8Aをリン酸化するキナーゼの検索を行うこととした。27年度の研究計画を前倒しして、siRNAライブラリーによるキナーゼのスクリーニングを行った。トランスフェクション後、細胞のライセートを回収してPhosTagゲルによる解析を行ったところ、リン酸化が阻害されてバンドがシフトするsiRNAはひとつも発見できなかった。複数のキナーゼがお互いに補い合いながらリン酸化を行っている可能性が考えられる。中心体局在については、免疫沈降法により共沈殿してきたタンパク質の質量分析による同定を試みたが、確信のもてる結果は得られなかった。そこで、実験計画の記載に従って、免疫染色の一手法であるProximity ligation in situ法による解析を行った。その結果、中心体局在因子のひとつであるPLKファミリー分子との共局在を検出することができた。ここから、中心体局在への分子メカニズムを探っていけるかもしれないと考えている。細胞生物学キナーゼの検索については頓挫してしまったが、複数のキナーゼによってリン酸化されていると考えれば無理のない結果と考えられる。しかし、試験管内のリン酸化アッセイにはSRPK1が使われており、複数の研究室でRBM8Aをリン酸化しうることが示されている。キナーゼの性質から考えてもSRPK1は細胞内でRBM8Aのリン酸化を担う可能性は高いと考えられる。しかし、SRPK1単独のノックダウンではリン酸化を抑制することはできなかった。実はSRPK1には配列が高度に保存された2および3が報告されており、これらが相補し合いながらRBM8Aを高効率にリン酸化している可能性が考えられる。しかし、ライブラリーの検索時には2も3も効果は観察されなかった。
動脈波解析によるFrank-Starling 心機能曲線予測アルゴリズムの構築

平成30年度は、平成29年度に取得した実測値からの推測でFrank-Starling曲線の基本となる近似関数SV=log10(LVEDVa)、そしてlog10(SVV)-SVI直線回帰から、実測値がどれだけ乖離するのかについて検証を加えた上で、平成29年度からの継続としてオフポンプ冠動脈バイパス術を受ける患者100名を目標としてデータサンプリングを行い、幅広い体格、性別、心機能、対処に関わる変動のデータを蓄積することで、経験値による修正アルゴリズムを組んで、より精度の高いFrank-Starling曲線の推測が可能となるようにした。最終的には、確立したアルゴリズムに基づくプログラムをARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ(Raspberry Pi)に組み込んで、各種APWAデバイス(FloTrac/Vigileo system, Edwards Lifescience; PICCO、プルシオンメディカルシステムズ社)や体表インピーダンス法にて心拍出量やSVVを算出できるより低侵襲性のモニタデバイス(Starling AV,IMI社)に汎用化して接続できるようにすることで、術中におけるFrank-Starling曲線の変動と現在の循環動態を表示できるモニタデバイスの開発を進めた。平成29年度は、全身麻酔下にオフポンプ冠動脈バイパス術を受ける患者から、手術中ならびに術後集中治療室において、APWA法による循環動態パラメータのオンライン測定とイベントデータ記録を実施する。患者は、橈骨動脈より観血的動脈圧測定、並びに肺動脈圧カテーテル挿入によるCO、PCWP測定、経食道超音波診断検査が行われるが、本研究に対して協力の同意を得た患者を対象にAPWA法による循環動態パラメータの測定導入を並行して行う。患者の年齢、性別、体重、身長等の情報に加えて、経食道超音波診断装置からのデータ(LVEDV、EF、SV等)の情報を記録する。すべてのデータをオフラインにて、コンピューター解析を行い、log10(SVV)-SVIプロット情報、回帰関数を求めて、Frank-Starling心室機能曲線近似予測アルゴリズムを作成する。オフラインデータを元に、Frank-Starling曲線を推測するアルゴリズムをコンピュータ解析にて組む。プログラミングには、Javaを基本とするマサチューセッツ工科大学(MIT)で開発された情報視覚化言語Processingを用いて、APWAモニタリングデバイス(FloTrac/Vigileo system,Edwards Lifescience等)からのon-lineでの計測が可能となるようにする。上記の計画予定であったが、研究遂行に必要な時間を十分に確保できなかったため、研究の遂行が難しい状況であった。臨床業務に時間を取られたため、研究を遂行するための時間十分に取ることができなかったため。平成29年度の予定であった計画を実施する。全身麻酔下にオフポンプ冠動脈バイパス術を受ける患者から、手術中ならびに術後集中治療室において、APWA法による循環動態パラメータのオンライン測定とイベントデータ記録を実施する。平成29年度は、臨床業務が多忙であったため、研究を実施する時間が確保できなかった。従って、平成29年度に実施予定であった研究を平成30年度に行う。
音速度測定によるDNAとナトリウムイオンとのイオン結合に関する研究

本研究は、上記研究課題に基づきDNAとナトリウムイオン(Na^+)とのイオン結合に関する知見を音速度と密度から得られる断熱圧縮率から求めることにある。本研究の成果の一つは、従来の音速度測定装置を改良し20ml程度のDNAなどの生体高分子溶液の音速度が1cm/sの精度で測定可能となったことである。DNAとNa^+の相互作用をより明らかにするためにリン酸基のみからなるポリリン酸に対するNa^+のイオン結合度を音速度測定から求めた結果、約0.250.30となった。またイオン雰囲気的なイオン結合を与える活量の解析から得られたイオン結合度は、0.3程度であった。音速度から得られるイオン結合度は高分子イオンの水和層に進入したNa^+の割合を与えることから、ポリリン酸では、高分子自身非常に電荷密度が高くイオン結合に関与するNa^+は大部分ポリリン酸の水和層を乱す程度まで近づいていることがわかる。DNAにNa^+を加えた場合の溶液の音速度は、水にNa^+を加えた場合と同様に塩濃度に対し直線的に変化した。この結果は、DNA溶液に加えられたNa^+は、DNAのリン酸基の周りの水和層に特別な変化をもたらしていないことを示している。また、DNAのNa^+の活量の測定から、イオン雰囲気的な結合が約30%存在することが明らかとなった。すなわちDNAのリン酸基はアデニンなどの塩基に取り囲まれポリリン酸に較べ電荷密度が低く、Na^+はDNAの水和層を乱すほど進入できないと考えられる。今後の課題としてポリイオンと対イオンの相互作用をさらに詳しく検討するためには、DNA及びポリリン酸などの高分子イオンの水和層を定量的に評価することが必要である。さらにポリリン酸水溶液で観測したNa^+低濃度域での音速度の低下から予測される高電荷密度を有する高分子イオン水溶液の溶液構造の変化を調べることも今後の課題である。本研究は, DNAとナトリウムイオンとのイオン結合に関する知見を音速度と密度より得られる断熱圧縮率より求めることにある.市販の小牛胸線DNAを新たに試作した超音波照射装置により低分子化し,分子量30万程度のDNAを測定試料とした.さらにRecordらの方法に従いテトラブチルDNA水溶液を調製した.DNA濃度は,本年度の補助金により購入した可視紫外分光光度計を用い260nmに吸収を持つリン酸基の定量により決定した.本研究では,希薄水溶液の音速度をできる限り少量の試料を用い高精度で測定する必要がある.このため,音速度の測定には従来のシングアラウンド方法による装置の試料容器を改良し用いた.両端に直径8mmのPZT振動子を張り合わせた長さ60mm直径15mmの円筒型ガラスセルを用いることにより, 20cm^3の試料溶液について測定精度±1cm/secで音速度測定が可能となった.0.01mol/lDNA水溶液に2.0mol/lのNacl水溶液をマイクロビュレットを用い添加し,溶液の音速度の添加塩濃度依存性を測定した.テトラブチルDNA水溶液に加えられたNa^+は,テトラブチルアンモニウムイオンと置換される.この時Na^+とリン酸イオンとの間に強い相互作用が働きリン酸イオンの水和層を乱すものであれば,音速度の添加塩濃度依存性を直線的に変化しない.本実験結果では, DNA溶液の音速度は, Nacl濃度に対し直線的に変化した.

このことは,リン酸イオンとNa^+との相互作用はイオン近傍の水和体積変化をともなわないイオン零囲気に基づくイオン結合が支配的であることを示している. Na-DNAにMgcl_2を添加した場合にも同様の結論が得られた.上記の結果をさらに検証するためにDNAの濃度変化及びポリリン酸系での実験を計画している.本研究は、62年度に引き続きDNAとナトリウムイオン(Na^+)とのイオン結合に関する知見を音速度と密度から得られる断熱圧縮率から求めることにある。DNAのリン酸基とNa^+の相互作用をより明らかにするためにリン酸基のみからなるポリリン酸に対するNa^+のイオン結合度を音速度測定から求めた結果、そのイオン結合度は約0.250.30となった。Na^+イオン電極を用いたNa^+のEMF測定から求められる活量の解析は、イオン結合度の上限と考えられるイオン雰囲気的なイオン結合度を与える。ポリリン酸ナトリウム溶液のNa^+の活量から得られたイオン結合度は、約0.3であった。音速度から得られたイオン結合度は高分子イオンの水和層に進入したNa^+の割合を与えることから、ポリリン酸では、イオン結合に関与するNa^+は大部分ポリリン酸の水和層を乱す程度まで近づいていることがわかった。また、DNAのNa^+の活量の測定から、イオン雰囲気的な結合が約0.3存在することが明らかとなった。昨年度得られたDNAにNa^+を加えた場合の溶液の音速度の結果は、水にNa^+を加えた場合と同様に塩濃度に対して直線的に変化することを示している。以上の結果は、DNAのリン酸基はアデニンなどの塩基に取り囲まれNa^+はDNAの水和層を乱すほど進入できないと考えられる。今後の課題としてポリイオンと対イオンの相互作用をさらに詳しく検討するためには、高分子イオンの水和層を定量的に評価する必要がある。これまでカルボキシメチルセルロースなどの糖誘導体について水和量の置換度依存性を明らかにしてきた。DNAなどの生体高分子について同様の知見を得るためには、多量の試料が必要となるため現在の測定装置の改良も今後の課題である。
特異代数曲面のプリュッカー型公式の探求とその応用

研究目標の中の最も大きな柱の一つであった,巡回被覆から得られる曲面の孤立特異点についての,ミルナ-束の符号数の負値性に関するダ-フィー予想は,本研究期間のあいだに肯定的に解決することができた。この成果は,40ページからなる論文にまとめ,現在投稿を準備しているところである.ただし,すでにユタ大学(アメリカ)及び国内の代数幾何学のいくつかのシンポジュームでその内容は講演発表させていただいている.解決のアイデアは,研究計画でも示したとおり,特異代数曲面のプリュッカー型公式を用いるのであるが,さらに,問題になっている特異点より少しだけ構造の異なる新しい特異点をある方法で定義し,不変量をこめてもとのものと比較するというアイデアが本質的であった。この方法自体,今までにない新しい方法論を含んでいると筆者自身自負しており,今後はこれを発展させて,さらに一般の被覆写像から得られる特異点について考案を広げたいと思っている。