hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
データ駆動型医療用超音波診断システムによる心機能の自動評価

本年度は超音波検査システムの知能化を目指して,適切な被検査者・プローブ情報を無拘束で取得するシステム構築,プローブガイドを行うための座標変換システム,心疾患に関する細胞レベルでの動態を理解するための培養心筋による基礎実験を行った.併せて病態モデルとしてマウス心不全モデルを樹立している.以下にそれぞれについて述べる.適切な超音波自動診断手法を構成するためには,適切なプローブのガイドを行うことに加えて被検査者の呼吸および体動に関する情報を取得・解析する必要がある.そこで,今年度は被検査者の生体情報(心電,呼吸,体動)およびプローブ情報と連動した超音波画像取得・解析システムを構築した.はじめにプローブの位置および角度を無拘束で取得するために,適切なカメラおよびマーカ位置を探索した.その後,被検査者の位置取得のために必要なマーカ位置の選定を行った.これらのシステム構築により,モーションキャプチャおよび呼吸検知ベルトを用いて検査者の心電,呼吸,体位,プローブ位置を拘束することなく取得した.また,今後ロボットあるいは非熟練者が同等の操作を再現できるようにすることを目標に,記録したプローブ位置と現在の位置の差をリアルタイムに表示してガイドするシステムを構築した.位置・角度情報を提示するにあたり,絶対座標系,被験者位置に起因する座標系,プローブ位置に起因する座標系,の3つが挙げられるが,これらの間の座標変換のシステムを実装し,プローブ操作に必要な情報提示手法の検討を行った.さらに,不整脈の発生機序の解明における細胞レベルでの情報処理のための基礎実験として,ラット心筋細胞培養系に対して電気刺激によるペーシング実験を行った.それによって,電気刺激あるいは薬剤を用いた不整脈誘発および徐細動のための実験系を構築し,基礎的な知見を得た.基本的なシステムの構築を進めている段階である.超音波自動診断を行うにあたり,プローブ位置,エコー画像などの情報を同期して取得し,リアルタイムで解析する必要があるが,各センサ情報をリアルタイムに受け取り解析するインタフェースの構築が順調に進展しているため.今後は,構築したシステムをさらに発展させ,自動診断に向けて開発を進める.まず,前年度構築したシステムを用いて,情報解析として被検査者に動きがある中で最適なプローブ位置を確定するための必要な計測項目の洗い出しを行う.そして,専門家の手技による正解画像と学習用の不正解画像をデータセットをして取得していく.また,画像解析のために,シミュレーションを用いて心臓の動きと血流の流れから拍出の特徴を抽出する数理解析手法を提案し,その妥当性を検証する.さらに,駆動系を構築して検査においてリアルタイムでのデータ解析によって探索,評価を行う超音波診断システムへと開発を進める.特にファントムを用いて正解位置,角度が既知の状況でロボットが誤差のない画像を計測できるための駆動アルゴリズムを構築する.動物実験に関しては引き続きマウス心不全病態モデルを用いた解析を継続する.特に心臓リモデリングの過程で心筋組織に集積する炎症細胞の挙動に着目し,心機能および心臓線維化における役割を明らかにする.既に炎症細胞特異的な低酸素シグナル欠損マウスの樹立を完了しており,in vivoレベルでの詳細な解析に着手している.これらのアプローチを通じて心筋組織における無菌的炎症と組織リモデリングにおける役割を明らかにする.これらの情報取得と駆動系の開発,病理的な原因究明を並行して行うことで,より詳細な情報に基づいたリアルタイムでの超音波駆動機構の開発と検査データ取得システムの開発を進める.本年度は超音波検査システムの知能化を目指して,適切な被検査者・プローブ情報を無拘束で取得するシステム構築,プローブガイドを行うための座標変換システム,心疾患に関する細胞レベルでの動態を理解するための培養心筋による基礎実験を行った.併せて病態モデルとしてマウス心不全モデルを樹立している.以下にそれぞれについて述べる.適切な超音波自動診断手法を構成するためには,適切なプローブのガイドを行うことに加えて被検査者の呼吸および体動に関する情報を取得・解析する必要がある.そこで,今年度は被検査者の生体情報(心電,呼吸,体動)およびプローブ情報と連動した超音波画像取得・解析システムを構築した.はじめにプローブの位置および角度を無拘束で取得するために,適切なカメラおよびマーカ位置を探索した.その後,被検査者の位置取得のために必要なマーカ位置の選定を行った.これらのシステム構築により,モーションキャプチャおよび呼吸検知ベルトを用いて検査者の心電,呼吸,体位,プローブ位置を拘束することなく取得した.また,今後ロボットあるいは非熟練者が同等の操作を再現できるようにすることを目標に,記録したプローブ位置と現在の位置の差をリアルタイムに表示してガイドするシステムを構築した.位置・角度情報を提示するにあたり,絶対座標系,被験者位置に起因する座標系,プローブ位置に起因する座標系,の3つが挙げられるが,これらの間の座標変換のシステムを実装し,プローブ操作に必要な情報提示手法の検討を行った.さらに,不整脈の発生機序の解明における細胞レベルでの情報処理のための基礎実験として,ラット心筋細胞培養系に対して電気刺激によるペーシング実験を行った.それによって,電気刺激あるいは薬剤を用いた不整脈誘発および徐細動のための実験系を構築し,基礎的な知見を得た.基本的なシステムの構築を進めている段階である.

超音波自動診断を行うにあたり,プローブ位置,エコー画像などの情報を同期して取得し,リアルタイムで解析する必要があるが,各センサ情報をリアルタイムに受け取り解析するインタフェースの構築が順調に進展しているため.今後は,構築したシステムをさらに発展させ,自動診断に向けて開発を進める.まず,前年度構築したシステムを用いて,情報解析として被検査者に動きがある中で最適なプローブ位置を確定するための必要な計測項目の洗い出しを行う.そして,専門家の手技による正解画像と学習用の不正解画像をデータセットをして取得していく.また,画像解析のために,シミュレーションを用いて心臓の動きと血流の流れから拍出の特徴を抽出する数理解析手法を提案し,その妥当性を検証する.さらに,駆動系を構築して検査においてリアルタイムでのデータ解析によって探索,評価を行う超音波診断システムへと開発を進める.特にファントムを用いて正解位置,角度が既知の状況でロボットが誤差のない画像を計測できるための駆動アルゴリズムを構築する.動物実験に関しては引き続きマウス心不全病態モデルを用いた解析を継続する.特に心臓リモデリングの過程で心筋組織に集積する炎症細胞の挙動に着目し,心機能および心臓線維化における役割を明らかにする.既に炎症細胞特異的な低酸素シグナル欠損マウスの樹立を完了しており,in vivoレベルでの詳細な解析に着手している.これらのアプローチを通じて心筋組織における無菌的炎症と組織リモデリングにおける役割を明らかにする.これらの情報取得と駆動系の開発,病理的な原因究明を並行して行うことで,より詳細な情報に基づいたリアルタイムでの超音波駆動機構の開発と検査データ取得システムの開発を進める.
成長板を発生起点とする骨髄造血ニッチ形成メカニズムの解析

本研究課題の目的は、成長板軟骨から作用を受けた特定の細胞(Hhシグナル受容細胞)が、造血幹細胞ニッチの発生起源であることを、成長板由来の細胞集団に着目したGLT法をベースとする組織系譜解析によって明らかにすることである。特に、1)成長板由来の細胞に連なる細胞系列が造血ニッチにコミットする際の組織系譜とその細胞特性は?2)それらは造血に資する機能を有しているか?3)それらを造血ニッチの細胞系列へと選択的に分化させる分子カスケードは?の以上3つのポイントを、本研究課題のspecific aimとしている。1)に関しては、成長板由来のHhシグナル受容細胞が骨髄中に長期間存在しうることを、fate mappingによって確認した。また、大部分の標識細胞が、造血系細胞に直に接触していることも判明した。2)については、成長板由来のHhシグナル受容細胞特異的なジフテリア毒素受容体(DTR)強制発現系を応用した選択的細胞ノックアウト法を遂行中である。3)についても、成長板由来のHhシグナル受容細胞についてのRNAシークエンスを遂行中である。研究実績の概要に記載した本研究課題のspecific aimと掲げた3つの項目のうち、一つは達成、残り2つは遂行中であり、期間内に研究成果を得ることが多いに期待される。研究は順調に進行している。当初の計画に従い、研究を遂行する予定であり、現時点での計画変更は考えていない。前年度の未使用金として、13,492円が生じた。この繰越し金は、次年度の物品購入費(主に消耗品)に充てる予定である。
相対論的フェムト秒電子線パルスを用いた新しい電子線結晶学の挑戦

フォトカソード高周波電子銃を用いてエネルギーが3.1MeV、パルス幅が100fsの高輝度・高強度電子線パルスを発生し、世界最高性能を有する「フェムト秒電子線結晶構造解析装置」を開発した。この装置を用いて電子回折測定により、金単結晶、合成フッ素マイカ結晶等の物質における優れた分解能で広い運動量空間情報を獲得することに成功した。また、単一フェムト秒電子線パルスを用いた電子回折像の観測(シングルショット測定)にも成功し、これにより、有機高分子等の様々な物質における構造相転移、電荷移動メカニズムや重要な生命機能を担うタンパク質結晶構造解析と構造ダイナミクス等の研究に大きく貢献することが期待できる。平成28年度は、タンパク質などの生体高分子結晶構造解析可能な大強度フェムト秒超短パルス電子ビームの発生方法を確立すると共に、電子回折測定器を高度化し、相対論的フェムト秒電子線パルスによる結晶構造解析装置を構築した。1)高周波(RF)電子銃に寿命が長く、時間応答性が高い無酸素銅カソードを利用して、カソードを励起するレーザーの高密度化を行い、タンパク質結晶構造解析可能な電子数が10の7乗個、パルス幅が100fsの短パルス電子ビームの発生方法を確立した。また、カソード交換可能な機能を設計しており、今後に量子効率が高いカソード材質を交換することにより、必要に応じて更に1桁高い大強度電子線パルスの発生が期待できる。電子ビームのエネルギーについては、RF電子銃に入力するRFパワーを調整することにより、14.5MeVの範囲で可変であり、物質結晶構造を応じた電子回折の測定が可能となった。2)エネルギーが高い電子線を利用する場合(特に相対論的電子線パルスの場合)、シンチレータを経由して電子回折図形の測定が必要である。本研究では、今まで開発に成功したTlをドープしたCsIシンチレータを高度化し(素子のサイズ、シンチレータの厚さの最適化)、単一フェムト秒電子線パルスによる電子回折図形を観測可能な検出器を製作した。更に、試料の下流に投影レンズを製作・設置し、回折図形の拡大より面間隔が大きい結晶構造の解析も可能となった。この装置を用いて、エネルギーが3MeV、パルス幅が100fs、電子数が10の5乗個の単一電子線パルスによる金、シリコン及び合成フッ素雲母の結晶構造解析に成功した。1)単一相対論的なフェムト秒電子線パルスによる電子回折図形の観測に成功。この成果は結晶の損傷を受ける前に結晶の電子回折図形を撮影できることを示しており、これにより、重要な生命機能を担うタンパク質や生体超分子複合体の構造解析が損傷の影響なく実現可能であることを示唆している。また、このシングルショット電子回折測定技術は不可逆な構造変化の観測やダイナミクスの解明に必要不可欠な技術であり、これを用いた今まで不可能であった不可逆な構造変化ダイナミクスの研究が可能となる。2)14.5MeVの広い範囲での照射電子エネルギーが可変できる技術と実験装置は、金属酸化物、有機高分子、タンパク質などの生体超分子複合体などの様々な物質における電子照射による損傷や自己修復メカニズムの研究にも大きく貢献する。1)RF電子銃に照射するレーザーのスポットサイズとRF空洞の加速位相の最適化を行い、今まで最高輝度の2 ×10^10 e-/mm^2mrad^2の相対論的フェムト秒電子線パルスの発生に成功した。この電子線パルスを用いて、目標であるフェムト秒時間分解構造変化測定を適した「フェムト秒電子線結晶構造解析法」を開発した。実証実験では、単一電子線パルス(シングルショット)による金と合成フッ素マイカ単結晶の電子回折図形の観測に成功し、タンパク質や生体超分子複合体の結晶構造解析可能な0.02 A^(-1)の高空間分解能を実現した。2)金やマイカ単結晶サンプルを用いて、フェムト秒短パルス電子線回折図形の明瞭さと電子線エネルギー、電子線パルス数の依存性を明らかにし、エネルギーが14.5 MeVの広い範囲でのフェムト秒電子線パルスを用いた超高速電子線回折測定可能な装置を開発した。この測定技術と実験装置は、構造解析と構造ダイナミクスの測定だけではなく、金属酸化物、有機高分子、タンパク質などの様々な物質における電子照射による損傷や自己修復メカニズムの研究にも大きく貢献する。3)ニワトリ卵白リゾチーム蛋白質結晶を製作し、開発したフェムト秒電子線結晶構造解析装置を通して、エネルギーが2 MeVのフェムト秒電子線パルスを用いた電子回折図形の測定を試みた。タンパク質結晶の格子定数が高いため電子回折図形の拡大や分解能の向上などの課題が残されているが、これまでの装置開発と実証実験の結果により、相対論的フェムト秒電子線パルスを用いて損傷の影響を回避できる、重要な生命機能を担うタンパク質や生体超分子複合体の構造解析が実現可能であることを示唆している。

1)フェムト秒電子線パルスを用いて、結晶が損傷を受ける前にシングルショット電子回折図形を撮影する方法を確立する。そのために、結晶をいろいろな角度に傾斜させて電子回折図形を撮影し、結晶構造を決定する構造因子の振幅や位相などの情報を算出し構造解析を試みる。タンパク質などの試料の選定、製作、構造解析については、大阪大学産業科学研究所生体分子研究分野の専門家の協力やアドバイスを得て有機的に研究を進める。2)フェムト秒電子線パルスを用いて、時間分解電子回折の測定により、構造変化ダイナミクスの研究を推進する。そのために、フェムト秒電子線パルスを時間同期したフェムト秒レーザーを試料に照射し、光励起による結晶構造変化の時間発展を、フェムト秒電子線パルスを用いて時間分解電子回折で測定する。また、励起レーザーの波長、偏光や強度への依存性を調べて、構造変化のメカニズムを研究し、機能の解明と応用への展開を目指す。加速器科学、電子顕微鏡、ビーム物理物品費の余り端数。未使用額の18円を国に返還します。
羊水塞栓症の救命法と予知・予防法の開発

羊水塞栓症の主な臨床所見として心肺虚脱型とDIC先行型の2つがあることが判明した。また羊水塞栓症ではC3、C4が低値をとることを見出した。C3、C4を調節している因子としてC1インヒビターがあり、羊水塞栓症発症のkey moleculeではないかと推定した。羊水塞栓症発症直後のC1インヒビター値を測定すると、正常妊婦と比較し有意に低値であることが判明した。C1インヒビターは遺伝性血管浮腫の治療薬としても保険採用されており、羊水塞栓症の新しい治療法としてC1インヒビター投与が有望であることが示唆された。また妊娠後期にC1インヒビターを測定することは羊水塞栓症の予知・予防に繋がることが予想された。羊水塞栓症は日本における妊産婦死亡の最大の原因であることが種々の調査で明らかになっている。しかし羊水塞栓症の病因、病態は未だに不明で有効な治療法、予知・予防法がないのが現状である。昨年度は過去の臨床情報の解析、血清の解析データ入力も昨年末には終了しデータ解析を開始した。組織解析も全国から順調に検体が集まっており、20例近くになった。また臨床解析の結果から種々の病理学検討及び基礎的検討も開始した、今までの解析結果および基礎的検討から下記のことが明らかになった1)羊水塞栓症は臨床的に心肺虚脱型羊水塞栓症とDIC先行型羊水塞栓症に分類される。2)羊水マーカーは心肺虚脱型羊水塞栓症では高頻度に陽性になるが、DIC先行型羊水塞栓症は検出される例が少ない。3)羊水塞栓症ではフィブリノーゲン値が早期より低値となり、フィブリノーゲンの測定が早期診断の補助になることが明らかとなった。4)組織的には心肺虚脱型羊水塞栓症は従来の羊水塞栓症であり、DIC先行型羊水塞栓症は子宮弛緩症と子宮の血管への羊水流入が特徴的である。後者を子宮型羊水塞栓症と命名することがよいことを提案した。5)羊水塞栓症では子宮の組織で肥満細胞が活性化していることを見いだした。羊水塞栓症の多くにアナフィラキシー様反応が発生していることを組織学的にも発見した。6)Clインヒビター低値例が羊水塞栓症に多く、特に死亡例は検出感度以下の極端な低値例が多いことが判明した。Clインヒビター測定は羊水塞栓症の予後を判定するよいマーカーであることを突き止めた。7)in vitroの系で羊水混濁の羊水は補体を減少させることが見いだした。羊水塞栓症のリスク因子として羊水混濁がることが示唆された。浜松医科大学には全国から羊水塞栓症の臨床情報、血清、組織が送付されている。これらを解析することにより羊水塞栓症の病因・病態を解明し、羊水塞栓症の救命法、予防法を見出すことが本研究の目的である。平成25年度の成果を以下に示す。1)羊水塞栓症の新しい分類を提唱した。臨床的羊水塞栓症で剖検のないものは心肺虚脱型羊水塞栓症とDIC先行型羊水塞栓症に分類する。臨床的羊水塞栓症で剖検のあるもので肺に羊水成分を認めるものを羊水塞栓症、臨床的羊水塞栓症であるが肺に羊水成分を認めず、子宮に子宮弛緩症、子宮血管に羊水成分を検出、アナフィラクトイド反応を認めるものを子宮型羊水塞栓症と呼ぶ。2)臨床情報の解析から心肺虚脱型羊水塞栓症はDIC先行型羊水塞栓症より経過が急激で予後が不良であった。3)羊水塞栓症の子宮組織を解析すると子宮弛緩症、DIC、補体の活性化が特徴でありアナフィラクトイド反応が起こっていた。この特徴はDIC先行型羊水塞栓症により顕著であった。子宮弛緩症、DIC、補体活性化を抑制することが羊水塞栓症の病態改善の鍵であることがわかった。4)羊水塞栓症の子宮弛緩、DIC、補体活性化を惹起する原因として生体防御反応物質であるC1インヒビターに着目した。C1インヒビターを測定すると羊水塞栓症では正常産婦に比較し有意に低値であった。C1インヒビターの低下が顕著の症例ほどアナフィラクトイド反応が強く、死亡例が多くなった。

C1インヒビターの測定は羊水塞栓症の病態把握に有用であることが判明した。妊娠後期にC1インヒビターが低値例は羊水塞栓症のリスク因子であることが推測された。C1インヒビターは遺伝性血管浮腫の治療薬として保険収載されている。このC1インヒビターを羊水塞栓症に投与することにより羊水塞栓症の病態を改善させる可能性があることが示唆された。浜松医科大学には全国から羊水塞栓症の臨床情報、血清、組織が送付されている。これらを解析することにより羊水塞栓症の病因・病態を解明し救命法、予防法を見出すことが本研究の目的である。1、平成26年度までに90例に子宮組織、10例の肺組織が全国から送付された。それらの肺・子宮病理を肉眼的、組織学的に検討、以下のことが判明した。1)肺の肉眼所見:肺は浮腫状変化を示していることが多い。濡れ雑巾を絞ったように水分が貯留していることもある。2)肺の組織所見:「1羊水成分の検出」両側各葉から最低1個ずつの肺組織標本を採取する。肺血管内に羊水成分を見出すことが診断に重要であり、1つの染色法では羊水成分が検出されないこともあり複数の染色法で検討することが望ましいことが判明した。「2浮腫状変化」HE染色やアルシャンブルー染色で肺胞や間質の浮腫状変化を認める。「3アナフィラクトイド反応の検出」C5a受容体染色の陽性像が多数認められる。3)子宮の肉眼所見:子宮の所見としては子宮の血管浮腫すなわち子宮弛緩症である。血管浮腫の指標として子宮重量がある。子宮重量の情報が得られた34症例で平均子宮重量は1013.3gであった。羊水塞栓症では子宮が重いことが明らかになった。4)子宮の組織所見:子宮の組織所見は以下の3点がポイントであることが明らかになった。1子宮の静脈に羊水、胎児成分が検出されること。2子宮血管にDICの所見を認める。3間質浮腫HE染色やアルシャンブルー染色で間質浮腫像アナフィラトキシン陽性細胞を子宮間質に多数認める。2,羊水塞栓症の新規治療法と予知予防法の検討C1インヒビターが羊水塞栓症で減少していることを見出した。C1インヒビターの測定は羊水塞栓症の病態把握に有用であること、そしてC1インヒビターを投与することにより羊水塞栓症の病態を改善させる可能性があることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。産婦人科学26年度が最終年度であるため、記入しない。過去の臨床情報の解析、血清の解析データ入力も昨年末には終了しデータ解析を開始した。組織解析も全国から順調に検体が集まっており、20例近くになっている。各種染色法により鋭意解析中である。アナフィラキシー様反応のマーカーとしてはC1インヒビターが優れていることが明らかになってきた。C1インヒビター低値が羊水塞栓症のリスク因子である可能性を見いだした。さらにC1インヒビターとそれが制御する補体系を中心に基礎的研究も進行している。C1インヒビターは羊水塞栓症の病態に関連マーカーであることが見出された。羊水塞栓症においてC1インヒビター低値例は死亡例が多いことも明らかになった。C1インヒビターは羊水塞栓症の病態を適切に表すマーカーであることが明らかになった。またC1インヒビターは遺伝性血管浮腫の治療薬として保険収載されていることから、羊水塞栓症においてC1インヒビター投与は羊水塞栓症の救命に寄与することが予想された。平成25年度以降も引き続き全国の羊水塞栓症の血清、組織を解析し羊水塞栓症の病因、病態、治療法、予防法を検討する。平成24年度の研究から羊水塞栓症の病態が明らかになり、平成25年度は羊水塞栓症の病型分類を産婦人科学会に提案する。
非線形シグマ模型のダイナミクスとリトル・ヒグス模型への応用

従来、標準模型を超える模型の候補としてテクニカラー模型や超対称性模型などが提案されてきた。このうちテクニカラー模型は、近年のLEPやTevatronでのZ,Wの精密測定でほぼ完全に排除されている。また、超対称性模型においても、模型が予言する数多くの超対称性粒子は未だひとつも観測されていない。このような状況のなか、最近、リトル・ヒッグス模型や脱構築されたヒッグスレス模型と呼ばれる第3の模型の枠組みが提唱され注目を集めている。両者の模型とも非線形シグマ模型に基づく素粒子模型であるが、くりこみ不可能な模型であるため、電弱精密測定の最新成果を用いて輻射補正まで含めて模型を制限する試みはあまり進んでいなかった。本研究では、これら非線形シグマ模型に基づく標準模型を超える模型に対し、カイラル摂動論の立場から電弱精密測定への影響を系統的に調べた。ヒッグスレス模型については、1)フェルミオン非局所化という効果がない場合には、どのようにパラメータを選んでも理論がユニタリティー条件を満たす限り電弱精密測定の制限と矛盾してしまうこと。2)フェルミオン非局所化の効果を取り入れると電弱精密測定と矛盾しない模型を構築することは容易であること。3)とくに「理想的なフェルミオン非局所化」を仮定するとツリーレベルでは電弱精密測定パラメータへの影響が消えると。4)この場合、LEPにおける電弱ゲージボソン3点結合の測定が模型に制限を与えること。5)カイラル摂動の高次の効果として輻射補正の影響を実際に計算した。上述の成果は、リトル・ヒッグス模型やヒッグスレス模型など非線形シグマ模型を用いた標準模型を超える模型をLHCなどの高エネルギー加速器で直接検証する上で、強い指針を与えるものである。現在の素粒子標準模型では、ひとくみの基本スカラー場(ヒグス場)が真空期待値を持つことにより、電弱ゲージ対称性の自発的破れを引き起こすと考えられている。しかしながら、標準模型の予言するヒグス粒子は未だ発見されていない。また理論的にも、基本スカラー場の真空期待値が電弱対称性の自発的破れに関与していることを示す強い証拠はない。電弱対称性の破れの起源、つまり、素粒子の質量の起源は未だ謎に包まれている。この間題に関連し、最近、ヒグスレス模型という新しいアプローチが提案されている。この模型では、TeVスケールにコンパクト化された余剰次元を導入し、電弱ゲージ場は余剰次元方向に広がっていると考える。さらに、余剰次元方向の境界条件をうまく選ぶことによって、基本スカラー場(ヒグス場)を導入することなく、4次元の電弱ゲージ場に質量を持たせることが可能になる。標準模型では、縦波のWの散乱振幅を摂動論的に保つのに、ヒグス粒子の交換が必要であったのに対し、ヒグスレス模型では、電弱ゲージ場のカルッツア・クラインモードの交換によって縦波Wの散乱振幅が摂動論的に保たれている(縦波散乱振幅のユニタリティー)。今年度は主として、脱構築(デコンストラクト)されたヒグスレス模型について、その電弱補正と、現在の精密測定との整合性に関する研究を行った。脱構築、つまり、余剰次元方向の座標を格子にして離散化することにより、ヒグスレス模型のような余剰次元ゲージ理論の解析を、4次元の非線形シグマ模型のダイナミクスの解析に帰着させることができる。われわれの脱構築ヒグスレス模型の解析によって、クオーク・レプトンがブレーン上に局所化された通常のヒグスレス模型は、縦波W散乱振幅のユニタリティーを保つ限り、LEPなどでなされた精密測定による制限に矛盾することが示された。

これは、ヒグスレス模型のパラメータのとり方に依らない非常に一般的な結論であり、現実的なヒグスレス模型を構築する上での強い制限となる。今年度は、素粒子標準模型を超える模型の候補として、ヒグスレス模型について詳細な研究を行なった。ヒグスレス模型にはスカラーヒグスの自由度は導入されないにもかかわらず、この模型は、電弱ゲージ粒子散乱のユニタリティー条件をきわめて高エネルギーまで満たすことができる。ヒグスレス模型は、5次元ゲージ理論を用いて記述されることが多いが、5次元方向を「脱構築」(deconstruction)することにより、ほぼ等価な4次元のゲージ化された非線形シグマ模型とみなすことができる。ヒグスレス模型の現象論的研究をおこなうには、対応する非線形シグマ模型のダイナミクスを正しく理解することが極めて重要である。前年度の研究でわたしたちは、フェルミオン自由度がブレーン上に局在化しているタイプのヒグスレス模型はすべて、電弱ゲージ粒子の性質の現在の精密測定に矛盾するか、あるいはユニタリティー条件が極めて低いエネルギーで破れていることを示した。今年度はこの研究を拡張し、フェルミオン自由度がバルク上に拡がっている場合について詳細な研究をおこなった。きわめて面白いことに、フェルミオン自由度がバルク上に拡がっている(fermion delocalization)場合は、電弱精密測定に矛盾しない模型をつくることが可能であることを示すことができる。われわれはさらに、バルク上にどのようにフェルミオン自由度が拡がっていれば電弱精密測定と矛盾しない模型が構築できるかという問題に取り組み、この問題への解答をideal delocalizationという形で与えた。このideal delocalizationの場合、通常の電弱精密測定では模型への実験的制限をうる事はできない。また、この場合、ヒグスレス模型にあらわれる重いゲージ粒子がいわゆるfermiophobicとなるため、CDFなどにおける重いゲージ粒子探索による制限もきわめてゆるいものとなってしまう。われわれはこのケースについてより詳細な研究を行ない、LEP2などによる電弱ゲージ粒子3点結合の測定がideal delocalizationヒグスレス模型にノントリヴィアルな制限を与えることを指摘した。脱構築ビッグスレス模型について、余剰次元方向の粗視化を考察し,対応するブロックスピン変換を見出した。また、このブロックスピン変換が、連続極限においては余剰次元方向の座標変換と深く閲係していることを示した。さらに、縦波W散乱振幅と等価定理を通じて関係している南部ゴールドストン粒子の散乱振幅について、各種の和則を導き、散乱振幅のユニタリティー限界を求めた。ブロックスピン変換の手法を用いると、余剰次元ヒッグスレス模型の現象論を、非常に小さな脱構築ヒッグスレス模型で記述することが可能となる。そのような模型としてスリーサイト模型を提案し、そのスペクトラムと性質を調べた。スリーサイト模型は非線形シグマ模型で記述される簡単な模型であり、散乱断面積の自動計算ツールに模型をインプリメントすることは容易である。これは将来のLHC実験の結果を解析する上で非常に有用である。また、スリーサイト模型について、現在の実験データからの制限を考察した。スリーサイト模型について、1ループレベルでのSパラメータ、Tパラメータへの幅射補正を、ファインマンゲージを用いて計算した。
強靭オ-ステンパ-型球状黒鉛鋳鉄の開発と実用化

昭和63年度はNi(2.5%),Mn(0.8%)含有低合金球状黒鉛鋳鉄を基礎材料とし,その最適な溶製・製造・熱処理条件を各種の試験(静的引張試験,計装化シャルピ-衝撃試験,静的及び動的破壊靭性試験)結果より評価・確定した。また機械的性質に及ぼすミクロ組織,特に炭化物等の変態析出組織の影響を明確にするため,TEM(透過型電子顕微鏡)によるミクロ組織観察を行った結果,オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄ではχ炭化物等の遷移炭化物が析出すること及びオ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄の靭性劣化の原因はFe_3C等の炭化物の析出より,二次黒鉛の析出による影響が大きい等の重要な知見を得ることができた。平成元年度は前年度に確定した溶製・製造・熱処理条件によって作成した強靭オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄を疲労き裂伝播試験した結果,従来のオ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄に比べて下限界応力拡大係数範囲ΔKth値が約45%増加し,パリス領域のき裂進展抵抗も著しく向上しており,疲労き裂発生及び伝播の両方に対して優れていることがわかった。更にその理由が,残留オ-ステナイトの応力誘起変態によるき裂生成エネルギ-の上昇及びそれに伴う破面粗さ誘起き裂閉口挙動に起因していることを明らかにした。また強靭オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄で歯車を作製し,プラッキング試験(耐久性試験)及び騒音測定試験を行った結果,現行品(SCM材製)に比べ,優れた耐久性(約25%増加)と低騒音化(約13%減)が認められた。平成2年度は,本強靭オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄歯車及び現行品(SCM材製)を電動機用減速機に組み込み,電動機の始動ー制動を1サイクルとした実機耐久性試験を行い,減速機が使用不可能となるまでの回数及び歯面摩耗について測定を行った。その結果,減速機が使用不可能となるまでの回数は現行品(SCM材製)と遜色はなく,また歯面摩耗も10μmで,現行品(SCM材製)とほぼ同程度の耐久性があること,更に歯切後に熱処理を行うという製造工程により耐久性が損なわれないこと等を確認することができた。これらの結果より,本強靭オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄を歯車構成材として実用化できるとの確信を得ることができた。歯車材料に、研究者らが提案した強靱ADI鋳鉄を実用化するためにNi(2.5%)・Mn(0.8%)低合金球伏黒鉛鋳鉄を基礎材料とし、実際での溶製・製造・熱処理条件を各種の機械的試験(引張試験・シャルピー衝撃試験・破壊靱性試験)によって、ほぼ確定した。さらに、強靱ADI鋳鉄の優れた強靱性のメカニズムを明らかにするため、また機械的特性に及ぼす炭化物等の変態析出組織の影響を明確にするため、透過型電子顕微鏡(TEM)による観察を行った。

その結果、本鋳鉄では、X炭化物をはじめとする遷移炭化物が析出することを初めて明らかにすることに成功した。また、従来よりADI鋳鉄での靱性の劣化はFe_3C等の炭化物の析出が原因とされてきたが、オーステンパー処理中に析出する二次黒鉛による影響が大きいという極めて重要な結果を得ることができた。この点については、今後、さらに検討を行う予定である。以上の実績に加えて、実機歯車として試運転を行うに先立って、予備試験(プラッキングテスト・騒音測定試験)を行った結果、現行品(SCM材)に比較して、優れた耐久性(約25%増)と騒音の低減化(約13%減)が認められた。この結果により、本鋳鉄を歯車の構成材料として実用化できるとの確信が得られた。今後は、強靱ADI鋳鉄製歯車の実機による試験を行うとともに、本鋳鉄を歯車に適用する上で不可決な特性と考えられる疲労特性を各種の疲労試験(平滑試験・き裂伝播速度試験・衝撃疲労試験)を行うことによって、重点的に評価する予定である。さらに、強靱ADI鋳鉄を歯車に適用する際の加工条件、特に切削性または歯切条件を検討する。提案した強靱オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄を歯車の構成材料に実用化するために、Ni(2.5%)、Mn(0.8%)含有低合金球状黒鉛鋳鉄を基礎材料とし、その実際での溶製・製造・熱処理条件を各種の機械的試験(静的引張試験、シャルピ-衝撃試験、静的・動的破壊靱性試験)によってほぼ確定することができた。この強靱オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄の疲労き裂伝播試験を設置した油圧サ-ボ式疲労試験機を用いて行った結果、従来のオ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄に比べて、下限界応力拡大係数範囲ΔK_<th>値が高く(約45%増)、パリス領域のき裂進展抵抗も著しく向上していることが明らかになった。これは、強靱オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄鋳鉄が優れた強靱性を有しているために、き裂の発生特性を表しているΔK_<th>が上昇し、また残留オ-ステナイトの応力誘起変態によるき裂生成エネルギ-の上昇およびそれに伴う破面粗さ誘起き裂閉口挙動が生じ、き裂進展速度が遅延されたためであると結論できた。さらに、この強靱オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄を構成材料に用いた実機歯車は、プラッキング試験(耐久試験)、騒音測定試験を行った結果、現行品(SCM材)に比べ、優れた耐久性(約25%増)と低騒音化(約13%減)が認められ、本鋳鉄を歯車に実用化できるとの確信が得られた。また、機械的特性に及ぼすミクロ組織、特に炭化物等の変態析出組織の影響を明確にするため、TEM(透過型電子顕微鏡)によるミクロ組織観察を行った結果、オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄では、xー炭化物をはじめとする遷移炭化物が析出することを初めて明らかにすることに成功した。また従来よりオ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄での靱性の劣化はFe_3C等の炭化物の析出が原因とされてきたが、二次黒鉛の析出による影響が大きいという極めて重要な結果を得た。Ni(2.5%),Mn(0.8%)含有低合金球状黒鉛鋳鉄を基礎材料とし,その最適な溶製・製造・熱処理条件を各種の試験(静的引張試験,計装化シャルピ-衝撃試験,静的及び動的破壊靭性試験)結果より評価・確定した。そして確定した溶製・製造・熱処理条件によって作成した強靭オ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄を疲労き裂伝播試験した結果,従来のオ-ステンパ-球状黒鉛鋳鉄に比べて下限界応力拡大係数範囲△K_<th>値が約45%増加し,パリス領域のき裂進展低抗も著しく向上しており,疲労き裂発生及び伝播の両方に対して優れていることがわかった。また強靭オ-ステンパ-
繰り返し利用可能な非分離血中抗体測定法の開発

迅速な検査を可能にするためには、その場にて血液中から直接測定を可能とするような技術が望まれる。本研究課題では、蛍光増強免疫測定法を用いた血中物質の直接測定を目的とする。血液中での測定を可能にするため、側面の一面に蛍光試薬を固定化した片面反射型の測定法を開発した。本手法では、ウシ血液中における測定対象と蛍光試薬の結合による蛍光増強が観測され、血液中の生体分子を蛍光増強免疫測定法によって、直接測定することが可能であることが示された。本研究課題では、蛍光増強免疫測定法を用いた非分離血中抗体測定法の開発を目的とする。平成22年度では、血中測定を可能にする測定系の開発を目指し、懸濁溶液中の抗体濃度が測定できるよう、片面反射型の蛍光強度測定可能な装置系を構築した。測定用基板に、蛍光試薬としてフルオレセインイソチオシアネート(FITC)を修飾したプロテインA(FITC標識プロテインA)を固定化した。このFITC標識プロテインAの固定化したガラス基板の片面が測定溶液に接するようにした蛍光測定用セルを作製した。このセルに試料溶液として抗体(免疫グロブリンG,IgG)を添加したときの抗体濃度と蛍光強度の関係について検討した。その結果、緩衝溶液系において試料溶液中のIgG濃度とFITC標識プロテインAの蛍光強度の増加率の間に相関性が得られた。また、自動化および連続測定を可能とするため、既存の装置系をもとにフローセルを試作し、抗体濃度変化と蛍光強度の応答および解離溶液を用いた再利用について検討した。その結果、セル内抗体濃度に依存した蛍光強度の増加を得た。またリン酸緩衝溶液(PBS)-塩酸(HCl)、およびグリシン-HClの酸溶液にて抗体とプロテインAの解離、およびその後の再結合が確認された。これらの結果から、平成22年度において血液などの懸濁溶液での測定を可能とする実験系の構築を達成した。また、FITC-プロテインAを固定化した本測定系においてIgG濃度の繰り返し測定が可能であることが示された。これらの成果を発展、組み合わせることで、全血中抗体濃度の非分離繰り返し測定が期待される。平成23年度では、血液中でも測定可能な片面反射型の蛍光増強測定系を応用したフローセルを開発した。測定用のガラス基板に、蛍光試薬としてフルオレセインイソチオシアネート(FITC)を修飾したプロテインA(FITC標識プロテインA)を固定化した。このFITC標識プロテインA固定化ガラスを側面の一面に配置した片面反射型の蛍光増強測定を用い、まず、血液中での測定対象モデルとして免疫グロブリンG(IgG)測定についてバッチ法にて検討した。その結果、得られた蛍光強度をバックグラウンド補正することで、血液中でのFITC標識プロテインAとIgGの結合による蛍光増強が測定された。また蛍光増強は溶液中のIgG濃度と相関し、血液中IgGの非分離測定が可能であることが示された。次に、片面反射型の蛍光測定基板を用いてフローセルを作製した。このフローセルに緩衝溶液系にてIgGを送液したときの蛍光増強を測定した結果、高流量条件においてはバッチ式と同程度の10分でほぼ最大に近い増強が得られた。続いて、ウシ血液を溶媒として血液中物質のフロー式蛍光増強免疫測定を行った。まず、ウシ血液を用いた蛍光増強測定によって、血液中IgG濃度に依存した蛍光増強が測定された。また、血液に含まれるアルブミンが影響しないこと、FITC標識プロテインAを固定化していない基板を用いた場合は蛍光増強が起こらないことを確認した。そして、作製したフローセルを用い、血液中のIgGと固定化したFITC標識プロテインAの結合により蛍光増強することが確認できた。以上より、蛍光増強免疫測定法を応用することで、血液中の生体分子を非分離にて測定することが可能であることが示された。
骨髄間葉系幹細胞による歯肉上皮細胞増殖抑制のメカニズム

歯周炎で失われた歯周組織を再生させ、機能的・審美的にも回復させることは歯周治療の最終的な目標である。また、超高齢化社会が進行する中で、歯周組織再生は感染病巣を消失させ、再感染リスクの低下、全身疾患リスクの低下に繋がる。これまでに、申請者らは、骨髄間葉系幹細胞(MSC)が歯周組織構成細胞へ分化し、歯周組織再生を担える細胞であることを明らかにした。本研究では、MSC移植による歯周組織再生の臨床応用にあたり、より確実性・予知性の高い歯周組織再生療法として確立するために、歯肉上皮細胞(HGEC)深部増殖・侵入抑制という点からMSC移植の歯周組織再生メカニズムを明らかにすることを目的としている。MSCによるHGECの機能(細胞付着、増殖)に及ぼす影響について検討を行った。血清を除いたHGECの培養上清(CM-E)とMSCの培養上清(CM-M)、および、血清を含むcontrolを用いて、HGECの培養を行い、その増殖能と細胞接着能に関して検討を行った。MSCの培養上清は有意にHGECの細胞増殖能を抑制した。また、CM-Mで培養したHGECとCM-Eで培養したHGECの培養ディッシュへの接着細胞数を比較したところ、CM-Mで培養したHGECは有意に接着が少ない細胞数であった。
エストロジェン欠乏依存性唾液腺アポトーシスにおけるインターフェロンの役割

自己免疫疾患の多くは閉経期以後の女性優位に発症するという特徴を持つが、シェーグレン症候群はその中でも最も女性患者の発症率が高い自己免疫疾患である。シェーグレン症候群の標的臓器である唾液腺細胞に対して、抗エストロジェン薬であるタモキシフェンが乳がん細胞と同様にInterferon regulatory Factor-1(IRF-1)を誘導することを見いだし、免疫系制御において非常に重要な分子であるインターフェロンの動態を主にエストロジェン欠乏状態の唾液腺を中心に解析し、女性ホルモン欠乏による自己、免疫疾患発症の機序を明らかにすることを目的とした。エストロジェン欠乏に依存して唾液腺細胞にアポトーシスが誘導されることから唾液腺組織はエストロジェン欠乏に非常に感受性の高い組織と言える。唾液腺細胞にタモキシフェンと同時にインターフェロンγを低濃度加えると相乗的にアポトーシスが増強され、さらにルシフェラーゼレポータアッセイ法により、インターフェロンγによって誘導されるIRF-1の転写活性もタモキシフェンが増強することを見いだした。唾液腺細胞においてインターフェロンγによって特異的に強く誘導されるIRF-1の転写がエストロジェン欠乏状態ではさらに増強され、MHC classIIの発現やIP-10などのインターフェロンγ誘導性ケモカインもエストロゲン欠乏により誘導増強されることを見いだした。エストロジェン欠乏状態においてインターフェロンγ産生量や機能発現にエストロジェンが関与しており、エストロジェン欠乏が免疫寛容の破綻に繋がるジェーグレン症候群発症に重要な役割を担うことが示された自己免疫疾患の多くは閉経期以後の女性優位に発症するという特徴を持つが、シェーグレン症候群はその中でも最も女性患者の発症率が高い自己免疫疾患である。シェーグレン症候群の標的臓器である唾液腺細胞に対して、抗エストロジェン薬であるタモキシフェンが乳がん細胞と同様にInterferon regulatory Factor-1(IRF-1)を誘導することを見いだし、免疫系制御において非常に重要な分子であるInterferonの動態を主にエストロジェン欠乏状態の唾液腺を中心に解析し、女性ホルモン欠乏による自己免疫疾患発症の機序を明らかにすることを目的とした。エストロジェン欠乏に依存して唾液腺細胞にアポトーシスが誘導されることをin vivo、in vitroで既に確認報告しており、唾液腺組織はエストロジェン欠乏に非常に感受性の高い組織と言える。唾液腺細胞にタモキシフェンと同時にインターフェロンγを低濃度加えると相乗的にアポトーシスが増強されることを見いだした。さらにルシフェラーゼレポータァッセイ法により、インターフェロンγによって誘導されるIRF-1の転写活性もタモキシフェンやICIが増強することを見いだした。インターフェロンγによって特異的に強く誘導されるIRF-1の転写がエストロジェン欠乏状態ではさらに増強される際のIRF-1の標的分子を探索したいと考えている。エストロジェン欠乏状態においてインターフェロンγ産生量の増減が変化するだけではなく、インターフェロンγの機能発現にもエストロジェンが関与しておりエストロジェン欠乏が免疫寛容の破綻に繋がる球エーグレン症候群発症に重要な役割を担うことが示された。エストロジェン欠乏状態においてインターフェロンγ産生量や機能発現にエストロジェンが関与しており、エストロジェン欠乏が免疫寛容の破綻に繋がるジェーグレン症候群発症に重要な役割を担うことが示された
活動的な市場を支えるユビキタスODR(オンライン紛争解決)基盤の研究開発

本研究の目的は,活動的な市場が必然的にもたらす各種の紛争を,ICT(情報通信技術)を用い,何時でも何処からでもすぐアクセスできるユビキタスなODR(Online Dispute Resolution;オンライン紛争解決)として処理するためのシステム基盤の研究開発であり,そのためにまず,ODRを含む国内外の情報化社会について調査した.その結果,情報システム基盤がユーザーフレンドリーなものであることを目指すのは当然としても,やはり,ユーザー側にも一定の情報リテラシー(スキルとモラル)が必要なことがわかり,システムの開発と同時に,それを教育に流用してODRを利用するユーザーにとってどのような情報リテラシーが必要なのかを探求し,同時にそれを通じてODRにとってユーザーフレンドリーなシステム開発の参考にした.そのことにより,ユーザーインターフェイスや,プログラムのコーディングをも含み,誰でも使える情報コミュニケーションシステムの開発の一つのあり方が明らかになった.また,ODRも本質はコミュニケーションであり,こうした手軽に設置運用でき,またユーザーフレンドリーなシステムは充分実用的であることが実験で明らかになった.今日の高度情報化社会においては,商品の販売だけでなく,医療や法律サービスも,ICT化されていくものと予想され,その意味でも,サービス提供側にも消費者ユーザー側にも簡便でやさしいこうしたコミュニケーションシステムはますます有用なものとなっていくであろう.本研究の目的は,活動的な市場が必然的にもたらす各種の紛争を,ICT(情報通信技術)を用い,何時でも何処からでもすぐアクセスできるユビキタスなODR(Online Dispute Resolution;オンライン紛争解決)として処理するためのシステム基盤の研究開発であり,そのためにまず,ODRを含む国内外の情報化社会について調査した.その結果,情報システム基盤がユーザーフレンドリーなものであることを目指すのは当然としても,やはり,ユーザー側にも一定の情報リテラシー(スキルとモラル)が必要なことがわかり,システムの開発と同時に,それを教育に流用してODRを利用するユーザーにとってどのような情報リテラシーが必要なのかを探求し,同時にそれを通じてODRにとってユーザーフレンドリーなシステム開発の参考にした.そのことにより,ユーザーインターフェイスや,プログラムのコーディングをも含み,誰でも使える情報コミュニケーションシステムの開発の一つのあり方が明らかになった.また,ODRも本質はコミュニケーションであり,こうした手軽に設置運用でき,またユーザーフレンドリーなシステムは充分実用的であることが実験で明らかになった.今日の高度情報化社会においては,商品の販売だけでなく,医療や法律サービスも,ICT化されていくものと予想され,その意味でも,サービス提供側にも消費者ユーザー側にも簡便でやさしいこうしたコミュニケーションシステムはますます有用なものとなっていくであろう.第一に,システム研究として,既に一定程度の発達を見,実用的なレベルまで発達しているe-learningの実態と開発,設計を調査した。これは,ODR(Online Dispute Resolution)もe-learningも本質的にIT技術による人間のコミュニケーション能力の拡張,補完にその意義があるからであり,情報システムとしてはe-learningの技術や研究が,ODRシステムに流用できる可能性が高いからである。この点では,法整備支援システム,法コミュニケーションシステムを研究,開発している名古屋大学の研究グループとの密接な関係の下,システムコンセプトの構築に従事している他,特に米国におけるシステム開発や実態を調査した。第二に,ODRシステムの需要を計るため,例として北海道江別地方の法律紛争解決について実態調査を行なった。そして,その結果,ODRが有用となる地域においては,まず住民のITリテラシー,ネットワークリテラシーが重要であり,そうした情報教育の側面もまたODRシステムに取り込むべきことが明になったので,そうした分野の調査,研究も行なった。この点については,民間のIT企業との連携により,実験,開発への協力を得ている。第三に,具体的なシステム開発として,研究用サーバに,電子メールや,掲示板システム,インターネットTV会議などを利用した,法律相談システムのプロトタイプを実験的に作成した。これらについても,他大学の研究協力者の協力を得ている。この分野では特に,相談の類型化と典型化に配慮し,可能な限りの自動化を考慮して,その研究,開発を行なっている。第一に,システム研究として,前年度に引き続き,既に一定程度の発達を見,実用的なレベルまで発達しているe-learningの実態と開発,設計を調査した。これは,ODR(Online Dispute Resolution)もe-learningも本質的にIT技術による人間のコミュニケーション能力の拡張,補完にその意義があるからであり,情報システムとしてはe-learningの技術や研究が,ODRシステムに流用できるからである。第二に,ODRが有用となる地域においては,まず住民のITリテラシー,ネットワークリテラシーが重要であり,そうした情報教育の側面もまたODRシステムに取り込むべきことが明らかになったので,これも前年に引き続き,その分野の調査,研究を行なった。また,e-learningそのものによるODR人材育成,さらにそれによるサービスの拡大の検討に着手した。第三に,具体的なシステム開発として,前年度実験的に研究用サーバに作成した法律相談システムのプロトタイプ(電子メール,掲示板システム,インターネットTV会議などを利用)をさらに高度化,実用化するため,システム工学研究者の特任研究員を投入し,システムに一部実用的な部分を実装した。この分野では特に,相談の類型化と典型化に配慮し,可能な限りの自動化を考慮して,その研究,開発を行なった。

第一に,システム研究として,本質的にIT技術による人間のコミュニケーション能力の拡張,補完にその意義があるODR (Online Dispute Resolution)には情報システムとしてはe-learningの技術や研究が,ODRシステムに流用できるe-learningがあり,既に一定程度の発達を見,実用的なレベルまで発達しているe-learningの実態と開発,設計を前年度まで調査したが,それに基づき実用的なレベルにまでいたるシステムエンジンを開発した。第二に,ODRが有用となる地域においては,まず住民のITリテラシー,ネットワークリテラシーが重要であり,そうした情報教育の側面もまたODRシステムに取り込むべきことが明らかになったので,前年度に引き続いて,分野の調査,研究を行なった。また,e-learningそのものによるODR人材育成,さらに民間のIT企業との連携をも含み,それによるサービスの拡大の検討を行った。第三に,具体的なシステム開発として,研究用サーバに,電子メールや,掲示板システム,インターネットTV会議などを利用した,法律相談システムのプロトタイプを,システム工学研究者の特任研究員と共同してさらに高度化した。これらについても,他大学の研究協力者の協力を得ている。この分野では特に,相談の類型化と典型化に配慮し,可能な限りの自動化を考慮して,その研究,開発を行なった。
コムギにおける深播耐性の生理機構

乾燥地では限られた降雨と激しい土面蒸散という気象条件のため、表層土の土壌水分が不足し植物の初期生育に大きな影響をおよぼす。そこで乾燥地では、乾燥し易い表層土を避け、比較的水分含量の高い作土層下部に播種し、安定した出芽および定着を図ろうとする深播栽培が行われる。本研究は、この深播栽培に適した品種(紅芒麦)を他の品種と比較することにより、深播耐性の特性について検討した。実験には、乾燥地で深播栽培に用いられている紅芒麦を含む、由来の異なる春コムギ7品種を用いた。本研究の主な結果は以下の通りである。1.各品種内より選び出した3段階(大粒、中粒、小粒)の重さの異なる種子を、圃場に15cmの深さに播種し出芽率を比較した。大粒種子は、いずれの品種においても常に中粒および小粒種子よりも高い出芽率を示した。2.同じ重さの種子を圃場に15cmの深さに播種した。品種間に有意な差が認められ、供試品種中紅芒麦が最も高い出芽率を示した。3.水分を均一に調節したバーミキュライトの深さ25cmに播種し各品種の形態を比較した。出芽率の高かった品種(紅芒麦、ハルユタカ、ハルヒカリ)の最終鞘葉長は他の品種に比べ有意に大きかった。品種間の乾物生産効率に差は認められなかったが、種子養分消費速度および単位乾物重当たりの長さに有意な品種間差がみられ、この傾向は、低水分条件下においてより顕著であった。4.紅芒麦の幼芽抽出力は他の品種よりの有意に大きかった。以上の結果から深播耐性には種子重が大きいことに加え、品種固有の能力の差が深く関与していた。深播耐性品種は最終鞘葉長が大きく、それは種子養分消費速度と単位重当たりの長さに起因するものであることが明らかとなった。紅芒麦の幼芽抽出力が他の品種よりも有意に大きいことより、幼芽の抽出力もまた深播耐性に関与する一つの要因であると推察された。
イチゴ果実内のインベルターゼの種類と活性が糖蓄積に及ぼす影響について

イチゴ果実における糖の蓄積機構を明らかにするため、果実内の糖含量とインベルターゼ活性との関係を調査し、その後インベルターゼ遺伝子の単離・解析を行った。さらに,イチゴ葉片培養におけるシュート形成条件を明らかにした.1.'麗紅'では、果実の成熟に伴うGlcおよびFruの増加はほとんどみられなかったが、Sucは直線的に増加した。'とよのか'では、SucよりもGlcとFruの量が成熟初期から大きく、その後も果実の成熟に従い、GlcとFruは増加した。次に、'麗紅'および'とよのか'のインベルターゼ活性を比較したところ、細胞壁結合型インベルターゼは完全着色期を除いては両品種でほとんど差異がなかった。一方、液胞遊離型インベルターゼは'麗紅'で各成熟段階を通してほとんど変化がなかったが、'とよのか'では果実の成熟に伴い増加する傾向にあり、全段階を通して'麗紅'よりも大きかったことから、液胞遊離型インベルターゼの活性は、還元糖の増加と密接な関係があることがわかった。2.インベルターゼ遺伝子のクローニングを行ったところ、2種類の遺伝子断片(invIおよびinvII)が単離され、相同性検索の結果から、invIは液胞遊離型インベルターゼmRNAの一部(520bp)、invIIは細胞壁結合型インベルターゼmRNAの一部(471bp)であった。さらに、invIをもぐに作成した抗体を用いたウェスタンブロッティングの結果から、タンパクの発現においても、'とよのか'の液胞遊離型インベルターゼは'麗紅'よりも多く発現し、特に果実成熟初期に多く発現していることから,イチゴにおける糖の蓄積型を決定する要因として、液胞遊離型インベルターゼの働きが大きく関与していると考えられた。3.'女峰'と'麗紅'は2.4DとCPPUあるいはTDZを添加した1/2MS培地に葉片を置床し,25°Cの暗黒条件でシュート形成率が60%以上となった.しかし,'とよのか'はこの条件でもシュートが5%しか形成しなかった.イチゴ果実における糖の蓄積機構を明らかにするため、果実内の糖含量とインベルターゼ活性との関係を調査し、その後インベルターゼ遺伝子の単離・解析を行った。3.'女峰'と'麗紅'は2.4DとCPPUあるいはTDZを添加した1/2MS培地に葉片を置床し,25°Cの暗黒条件でシュート形成率が60%以上となった.しかし,'とよのか'はこの条件でもシュートが5%しか形成しなかった.イチゴ果実における糖の蓄積機構を明らかにするため、糖代謝関連酵素の一つであるインベルターゼに着目して、スクロース(Suc)蓄積型品種'麗紅'と、グルコース(Glc)およびフルクトース(Fru蓄積型品種'とよのか'を用いて、果実内の糖含量とインベルターゼ活性との関係を調査し、さらにインベルターゼ遺伝子の単離・解析を行った。1.'麗紅'では、果実の成熟に伴うGlcおよびFruの増加はほとんどみられなかったが、Sucは直線的に増加した。一方、液胞遊離型インベルターゼは'麗紅'で各成熟段落を通してほとんど変化がなかったが、'とよのか'では果実の成熟に伴い増加する傾向にあり、全段階を通して'麗紅'よりも大きかったことから、液胞遊離型インベルターゼの活性は、還元糖の増加と密接な関係があることがわかった。