hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モチーフのL関数と一般超幾何関数および一般多重対数関数の研究

フェルマー・モチーフのレギュレーターを一般超幾何関数の特殊値で表し,ベイリンソン予想に関して肯定的な結果を得た.また,フェルマー曲線に付随するチェレーザ・サイクルのアーベル・ヤコビ写像による像を一般超幾何関数の特殊値で表し,ヤコビ多様体のグリフィス群の非自明な元を得た.フェルマー・モチーフのレギュレーターを一般超幾何関数の特殊値で表し,ベイリンソン予想に関して肯定的な結果を得た.また,フェルマー曲線に付随するチェレーザ・サイクルのアーベル・ヤコビ写像による像を一般超幾何関数の特殊値で表し,ヤコビ多様体のグリフィス群の非自明な元を得た.本研究の目的は,モチーフのL関数と一般超幾何関数,多重対数関数の関係を調べることである.今年度は主に,フェルマー曲線のヤコビ多様体のアーベル=ヤコビ写像(ホモロジー的に自明な代数的サイクルに対する,Deligneコホモロジーへのレギュレーター写像とみなせる)と,一般超幾何関数の特殊値の間の関係について研究した.アーベル=ヤコビ写像はL関数の関数等式の軸における零点の位数と関係があると予想されており(Birch=Swinnerton-Dyer),このような不変量が超幾何関数と関係するという発見は重要である.曲線のk回対称積は,Ceresaサイクルと呼ばれるホモロジー自明な代数的サイクルをそのヤコビ多様体上に定めるが,k=1の場合,そのアーベル=ヤコビ像はB.Harrisによる調和体積という反復積分で定義される不変量と関係する.これは一般には計算が難しいが,フェルマー曲線の場合にそれを一般超幾何関数(Barnesの3F2,またはAppellのF3)の特殊値で表した.また,kが一般(k<g-1,gは種数)の場合にもk=1の場合に帰着することでアーベル=ヤコビ像を計算した.ある特別なホッヂ構造をもっ微分形式上でその値を見ることで,Ceresaサイクルが代数的同値に関しても非自明であるための十分条件を与えた.この条件は計算機で検証可能であり,実際に計算を行うことで多くの具体例を与えることができた.このような例は(k=1でも)あまり知られておらず,新しい例を与えることには意義がある.また,曲線そのもののレギュレーターと一般超幾何関数の特殊値との関係との比較の点からも,数論的な新しい現象を示唆していると期待できる.本研究の目的は,モチーフのL関数と一般超幾何関数や多重対数関数の関係を調べることである.L関数という数論幾何学の中心的な対象に新しい具体的な結果を与えることは非常に有意義であり,そこから新しい理論的な展開を探ることは重要である.本年度は,それまでに得られた結果(フェルマー曲線に付随するモチーフのレギュレーターと一般超幾何関数の関係について,または,アーベル・ヤコビ写像と一般超幾何関数の特殊値について)を国際研究集会などで発表し,専門家らと議論を重ねた.特に,レギュレーターに関しては,そのp進類似やクライン曲線の研究への応用について前進することができた.また,クライン曲線のL関数および代数的K群を,7次のフェルマー曲線およびある虚数乗法をもつ楕円曲線との関係を用いて計算した.この場合のベイリンソン予想の証明に前進したといえる。2011年3月に訪問したJussieu数学研究所のBruno Kahn氏とは,代数的K理論とイデアル類群について議論を深めた.円分体のイデアル類群の偶数成分の性質は有理整数環の代数的K群と関係があることが分かっているが,それを岩澤理論を用いてヤコビ和の(局所単数としての)微分と関係づけ,その結果,有限体の新しい性質が導かれた.これは新しい数論的現象であると思われ,引き続き研究する重要性があると思われる.当研究では、モチーフのL関数と一般超幾何関数や一般多重対数関数の間の関係を調べることが目的である。とくに、ベイリンソン予想、ブロック・加藤予想という最も重要な問題の具体例を与えることには大きな意義があると考えられる。今年度はとくに、クライン曲線(7次のフェルマー曲線の商)のモチーフ的コホモロジー群(代数的K群)、L関数、および対応していると予想される一般超幾何関数について研究をすすめた。L関数と一般超幾何関数の関係はまだほとんど知られていないが、虚数乗法をもつ楕円曲線の場合に申請者によって得られた結果と、保型形式論的な方法で解析的に得られたRogers-Zudilinによる結果を比較し、クライン曲線の場合への応用を研究した。また、これらと算術幾何平均の一般化との関係を探った。一方、フェルマー多様体のL関数はヤコビ和のヘッケ指標のL関数であり、古くから重要な研究対象である。今年度は、ヤコビ和の(局所体の単数としての一意化元に関する)微分を計算した。この値は、岩澤理論によって、円分体(pを素数として、有理数体に1のp乗根を添加した体)のイデアル類群の位数を記述するものである。一方、円単数のべき剰余指標による像を計算し、それらとヤコビ和の微分との間の簡明な記述を得た。これらはクンマー・ヴァンディヴァーと密接な関係があり興味深い。上の結果によって、この予想の原始根を用いた新しい判定法が得ることができたし、この予想の正否に関する新しい視点を得ることができたといえる。当研究の目的は、モチーフのL関数と一般超幾何関数や一般多重対数関数の間の関係を調べることである。

ベイリンソン予想、ブロック・加藤予想といった中心的な問題を、数論的に重要な具体的な場合に考察してきた。とくに、フェルマー・モチーフのモチーフ的コホモロジーとそのレギュレーター、およびそれらとL関数の特殊値について研究を進めてきた。フェルマー・モチーフはヤコビ和のモチーフと言うことができるが、ヤコビ和は19世紀以来、代数的整数論、とくに円分体論の中心的な研究対象であり、その性質を知ることは円分体論の進展に重要な意味を持つ。今年度はとくに、ヤコビ和の局所単数としての(その一意化元に関する)対数微分についての研究を行った。これはコーツ・ワイルズ写像の一部であるクンマー写像を計算するということである。円単数の対数微分は本質的にベルヌイ数であり、p進L関数(リーマン・ゼータ関数のp進類似)の一部である。この研究で分かったことは、ヤコビ和の対数微分は原始根を用いて定義されるあるベルヌイ数の類似物(のシステム)で書けるということ、またそれらは円単数のべき剰余記号と関係があること、さらに、それらベルヌイ数の類似物の間には「モチーフ的」な相互関係が存在するということである。得られた結果は東北大学で発表し、参加者と、とくにその岩澤理論的な側面について議論を行った。また、2013年2月に行ったパリ出張ではブルーノ・カーン氏(ジュシュー数学研究所)と研究打合せを行い、とくに上記のベルヌイ数の類似物のモチーフ的な側面について議論を行い、新たな視点を得ることができた。円単数とヤコビ和の微分という、より代数的な方向に研究が広がったことにより、より幾何的な方向のp進的な研究が遅れている。一方、L関数と一般超幾何関数の関係については、問題解決への糸口が見えてきており、その意味では進展しているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。円単数とヤコビ和の微分について得られた結果を発表し、専門家の意見を参考にし、さらに研究を進める。とくに、岩澤理論との関係を深く調べる予定である。L関数と一般超幾何関数の関係については、今まで通り保型形式論を用いた、解析的な研究をすすめる。まずはクライン曲線に対応する場合に明らかすることを目標とする。今まで行ってきたBruno Kahn氏らとの研究連絡を継続し、国内外の研究集会に参加するなど、最新の動向を吸収して研究に役立てる。
対流渦の直接数値計算による惑星CO_2大気の光化学安定性に関する研究

今年度はこれまでの火星大気二次元対流計算の延長線上に計算領域の拡張と放射・光化学プロセスの導入を試みた.計算領域の拡張は,分解脳100mを維持したまま,まず鉛直方向に高度100kmまで拡張することを行い,ついで水平方向にできるだけ広い領域を並列計算技術等を用いて確保することとした.これまでの計算により,対流圏の鉛直対流によって生成される重力波は高度とともにその卓越波数が小さくなることがわかっており,高高度領域での内部重力波による混合の影響を計算するためには同時に水平方向にも十分な計算領域が必要となる.領域拡張において判明したことは,これまで我々が用いてきた非弾性方程式系の問題点である.非弾性系では音波を含まないため,圧力を求める際には楕円型の微分方程式を解く必要があったが,これは並列化計算における効率を低下させる要素となる.我々は数値コードを再検討した結果,基礎方程式系の見直しを行い新たに音波を考慮した準圧縮方程式系に基づく対流数値モデルの開発を行うことにした.開発中のモデルと関連文書はhttp://www.gfd-dennou.org/arch/deepconv以下に公開している.放射・光化学プロセスの導入に関しては極めて単純な二酸化炭素の吸収射出ならびに二酸化炭素の光分解過程を組み込み,高高度での物質分布の時間発展を追うことにした.高高度領域を確保するべく水平32kmの狭い領域に限定し,非弾性系モデルを用いた予備的な計算を実行した.残念ながら,二酸化炭素の光分解に対して重力波の砕破混合が働き分解を阻害する傾向を見極めるための十分なパラメタ実験を行うまでには到らなかった.今後準圧縮方程式系によるモデルを用いて計算を継続する予定である.本年度は,これまで我々が開発してきた火星大気二次元対流数値シミュレーションコードを用いて,本研究が目標とする数値計算の実行可能性を検討するべく予備的数値実験を行った.放射に駆動される鉛直対流を表現するためには100m程度の空間分解能が必要となる.一方,この鉛直対流を起源とする重力波が上方伝搬し砕波に至るまでを表現するためには十分な高度領域と分解能を確保しなければならない.分解能の確保と高度領域の確保とをどのように両立させれば良いかは利用できる計算機の性能に依存している.いくつかの数値実験の結果,高度50kmまでは100m程度の空間分解能のまま計算領域を単純に延長することにより,鉛直対流とそれによって励起される重力波の計算が可能であることを確認した.計算された重力波の水平波長は1520km程度,鉛直波長は10km程度,温位振幅は高度40km付近で10K前後となった.計算結果から波による鉛直熱輸送を計算し,これを温位勾配にともなう拡散によってなされたものとして鉛直渦拡散係数を見積もると,その値は鉛直1次元光化学モデルにおいて用いられている渦拡散係数と同程度の値であることがわかった.京都大学大型計算機センターのスーパーコンピュータ(富士通VPP800)を用いて上記の計算を1モデル日実行するのに必要なCPU時間は約8時間である.これより本研究が目標とする高度100kmまで計算領域を拡大するためには,数値モデルの並列化が望ましいことが確認された.これは次年度の新たな課題である今年度は昨年度に引続き,これまで我々が開発してきた火星大気二次元対流数値シミュレーションコードを用いて,鉛直対流とそれによって励起される重力波の計算と運動エネルギーの空間スペクトル解析を行なった.計算領域は水平に51.2km,鉛直に50km,水平格子間隔は200mとした.計算領域の大きさと空間分解能は昨年度に行なった予備的数値実験の結果に基づいている.計算された重力波の水平波長は1520km程度,鉛直波長は10km程度,温位振幅は高度40km付近で10K前後となった.対流セルの空間スケールが日射の日変化とともに変化するのに対し,対流によって励起された内部重力波の空間スケールはあまり変化しない.運動エネルギーの空間スペクトル解析を行なったところ,エネルギーの卓越波数は高度とともに低波数側に移動することがわかった.現在,水平・鉛直方向に計算領域をさらに拡張した計算にとりかかっている.目標とする鉛直計算領域は100kmである.計算領域の拡大とともに数値データ解析の労力が増大すると予想されるため,申請者が他の共同研究者と開発中のネットワーク透過なデータハンドリングライブラリであるgtool4/Fortran90(http://www.gfd-dennou.org/arch/gtool4/)を利用したデータ入出カプログラムの組み込みを行ない,データ解析効率の向上を図る予定である.今年度はこれまでの火星大気二次元対流計算の延長線上に計算領域の拡張と放射・光化学プロセスの導入を試みた.計算領域の拡張は,分解脳100mを維持したまま,まず鉛直方向に高度100kmまで拡張することを行い,ついで水平方向にできるだけ広い領域を並列計算技術等を用いて確保することとした.これまでの計算により,対流圏の鉛直対流によって生成される重力波は高度とともにその卓越波数が小さくなることがわかっており,高高度領域での内部重力波による混合の影響を計算するためには同時に水平方向にも十分な計算領域が必要となる.領域拡張において判明したことは,これまで我々が用いてきた非弾性方程式系の問題点である.非弾性系では音波を含まないため,圧力を求める際には楕円型の微分方程式を解く必要があったが,これは並列化計算における効率を低下させる要素となる.

我々は数値コードを再検討した結果,基礎方程式系の見直しを行い新たに音波を考慮した準圧縮方程式系に基づく対流数値モデルの開発を行うことにした.開発中のモデルと関連文書はhttp://www.gfd-dennou.org/arch/deepconv以下に公開している.放射・光化学プロセスの導入に関しては極めて単純な二酸化炭素の吸収射出ならびに二酸化炭素の光分解過程を組み込み,高高度での物質分布の時間発展を追うことにした.高高度領域を確保するべく水平32kmの狭い領域に限定し,非弾性系モデルを用いた予備的な計算を実行した.残念ながら,二酸化炭素の光分解に対して重力波の砕破混合が働き分解を阻害する傾向を見極めるための十分なパラメタ実験を行うまでには到らなかった.今後準圧縮方程式系によるモデルを用いて計算を継続する予定である.
人と機械の組織形成による問題解決法の研究

本研究の目的は、人と機械の組織形成による問題解決という観点から、多様性予測定理を基礎に、予測多様性の維持・拡大、平均個人誤差を削減する方法の考案である。本目的を達成するため、(1)予測多様性維持法の考案:感染モデルに基づく最適予測者集団の選択、(2)予測多様性拡大法の考案:報酬支払いによる多様性の拡大制御、(3)平均個人誤差削減法の考案:認知バイアスの除去、を実施する。人と機械の協働を組織形成による問題解決と捉え、集団的誤差の削減を実現する点に独自性があり、また、人と機械の協働に関する理論の深化、および、予測問題における精度改善する点に創造性がある。
“不可逆的光反応”を自己組織化の推進力とする新規な機能性球状ミセルの創製

自己組織化の推進力としてこれまであまり認識されてこなかった“不可逆的な光反応"を用いた新奇なミセル形成法を見出した。自己組織化能を持たないブロック共重合体に対して、その構造の1部を光分解、光転位、もしくは光塩形成させることによって自己組織化を誘発し、ナノサイズの球状ミセルを形成させることに成功した。また、光重合を自己組織化の推進力に用いて、両親媒性ブロック共重合体の生成と同時に自己組織化を起こさせることにより、マイクロサイズのジャイアントベシクルを合成し、新しい生体膜モデルになり得ることを実証した。自然界に見られる多くの生体組織は、分子の自己組織化により形成されており、その構造形成は機能発現と密接に結びついている。この自己組織化による分子集合体の形成は、多くの最先端技術における材料設計に利用されている。本研究課題は、自己組織化の推進力としてはこれまであまり認識されてこなかった“不可逆的な光反応"を推進力に用いることで、その自己組織化によって形成される分子集合体に光反応特有の機能を付与することを通して、新規な材料設計法の構築を目的としている。平成25年度は、“光重合"を推進力とする自己組織化法を確立した。光重合に誘発される自己組織化は、自己組織化が温度に左右されず、かつ集合体形成の間も自己組織化する分子が“生長する"という、従来にはない特徴をもつ高次構造体の形成法である。ポリメタクリル酸を親水部とし、メタクリル酸メチルとメタクリリル酸のランダム共重合体を疎水部とする両親媒性ランダムブロック共重合体について、光重合に誘発される自己組織化を検討した。光ラジカル重合の分子量制御剤が末端に結合したポリメタクリル酸を開始剤として、アルコール/水系混合溶媒中で、メタクリル酸メチルとメタクリル酸のランダム共重合を光ラジカル重合により行った結果、共重合の進行とともに、ブロック共重合体中の疎水部が自己組織化し、マイクロメートルサイズのジャイアントベシクルを形成することがわかった。また、ランダム共重合体中のモノマーユニット組成により、ミセルからジャイアントベシクルを経由して膜状に形態変化が起こることや、共重合の進行に伴うジャイアントベシクルの形態変化、その形成メカニズムの解明等、重要な研究成果を挙げることができた。これらの研究成果は、材料設計法の確立に留まらず、生物学的にも多くの知見を与えるものとして高く評価され、米国で開催された国際学会での招待講演につながった。自然界に見られる多くの生体組織は、分子の自己組織化により形成されている。その構造形成は機能発現と密接に結びついていることから、形成のメカニズムを解明し模倣することにより、新規な高機能・高性能材料を創製する試みがなされている。本研究課題は、自己組織化のドライビングフォースとしてはこれまであまり認識されてこなかった“不可逆的な光反応"をドライビングフォースに用いることで、それによって形成される分子集合体に光反応特有の機能を付与することを通して、新規な材料設計法の確立と応用を目的としている。平成26年度は、不可逆的な光反応の1つである“光重合"に誘発される自己組織化法について、この光重合過程に含まれる光分解と光電子移動のメカニズムを明らかにし、光重合に誘発される自己組織化を確立するとともに、この方法を新規な生体膜モデルの創製に応用した。ポリメタクリル酸を親水部に、メタクリル酸エステルとメタクリル酸とのランダム共重合体を疎水部にもつ両親媒性ランダムブロック共重合体は、光重合誘発型の自己組織化により、マイクロメートルサイズのジャイアントベシクルを形成することを前年度に見出している。このベシクルの形態を、光重合の生長末端濃度や溶媒極性、撹拌の回転速度により制御できることを明らかにした。また、ベシクルの形成および崩壊過程で、細胞の飲食作用の際に見られる出芽分離や細胞分裂と同様の形態が観察されたことに基づき、このジャイアントベシクルが生体内のオルガネラや細胞の生体膜と多くの類似性を持つことを実証し、新しい生体膜モデルを構築した。さらに、共重合体中の疎水性セグメントのモノマー組成比によって疎水性セグメントの親水ー疎水性のバランスをコントロールし、ベシクルの球状からフィルム状への形態変化を疎水自由エネルギーの算出により解明した。自然界に見られる生体の多くは分子の自己組織化によって形成されており、その機能発現は自己組織化と密接に結びついている。この自己組織化の形成方法や機能発現メカニズムを模倣して、高機能・高性能な材料を創製する試みが以前からなされている。本研究課題は、自己組織化のドライビングフォースとしてこれまであまり認識されてこなかった“不可逆的な光反応"を用いることで、この自己組織化によって形成される高次構造の分子集合体に、不可逆的光反応に特異的な機能を付与することを通して、新規な高分子材料の確立と応用を目的としている。平成26年度に引き続き平成27年度は、不可逆的な光反応の1つである“光重合"に誘発される自己組織化法を用いて、両親媒性ブロック共重合体を構成単位とする新規な生体膜モデルの確立を行った。

ポリメタクリル酸を親水部に、メタクリル酸メチルとメタクリル酸とのランダム共重合体を疎水部にもつ両親媒性ランダムブロック共重合体について、この光重合誘発型の自己組織化によって形成されるマイクロメートルサイズのジャイアントベシクルの形態を光重合の条件により制御できることを前年度までに見出しているが、今年度は特に、生体膜の脂質二重膜を構成している脂質の臨界充填形に着目し、両親媒性ブロック共重合体のモノマー組成比やブロック鎖長によりブロック共重合体の臨界充填形の制御を通して、特異的な臨界充填形の脂質によって形成される生体内の絨毛組織やバクテリアの形態などを人工的に作り出すことに成功した。また、生体膜の物質透過機能に着目し、ブロック共重合体の疎水ブロックに極めて親水性の高いユニットを導入することで、物質透過の際に生体膜中に形成される細孔様の構造を、ブロック共重合体の人工膜中に形成させることにも成功した。さらに、生体膜の外部刺激応答性と同様の挙動をブロック共重合体の人工膜に発現させることができた。当初計画では、平成27年度は光オニウム塩形成をドライビングフォースとする自己組織化の確立と球状ミセルの機能化を行う予定であり、光重合誘発型の自己組織化は平成28年度に遂行する予定であったが、光オニウム塩形成をドライビングフォースとする自己組織化は、すでに著者がその概念を確立しており、本年度中に本として出版されるため、光重合誘発型の自己組織化を優先させた。一方で、この光重合誘発型自己組織化は、ラジカル重合開始剤の光分解や光感受性オニウム塩の光励起状態での重合促進過程を含むため、光オニウム塩形成をドライビングフォースとする自己組織化とも関係している。これらの観点から総合的に判断すると、本年度は研究計画以上に進展しているといえる。特に、光重合誘発型の自己組織化法によって形成される分子集合体を、新規な人工生体膜モデルの確立に発展させたことは、生体膜の分子生物学的な解明に新たな知見を加えるものであり、その研究の意義は大きい。一方で、この方法で得られる人工生体膜の確立には、膜の物理的性質の側面からの解明がさらに必要であることから、現時点では研究の進捗状況を「概ね順調に進展している」と評価した。生体内に見られる機能の多くは、その機能の組織を構成している分子の自己組織化の仕組みと密接に関係している。このような生体内の自己組織化の形成方法や機能発現メカニズムを模倣して、多くの高機能・高性能材料が作り出されいる。本研究課題は、自己組織化の推進力としてこれまであまり認識されてこなかった“不可逆的な光反応"を用いることで、これを推進力とする自己組織化により形成される高次構造の分子集合体に、不可逆的光反応特有の機能を付与することを通して、新規な高分子材料の創製とその応用を目的としている。平成28年度は、不可逆的光反応の1つである光重合を自己組織化の推進力として、この不均一光重合系で引き起こされる両親媒性高分子の自己組織化により形成される種々のジャイアントベシクルの形態について、その形成メカニズムと形態変化について検討を行った。両親媒性高分子として親水部にポリメタクリル酸を、疎水部にメタクリル酸メチルとメタクリル酸のランダム共重合体を持つ両親媒性ジブロック共重合体について、その形成をメタノール水溶液中の光精密ラジカル分散重合により行った結果、マイクロサイズのワーム状ベシクルが得られた。この生成メカニズムを、重合の進行に伴って生長する疎水セグメントの鎖長に基づいて検討した結果、鎖長の生長に伴いベシクルの形態がカップ状ベシクルから球状ベシクルに変化し、さらに球状ベシクル同士の凝集によってワーム状ベシクルに変化することがわかった。
植物生活環の中での液胞膜輸送ネットワークの機能調節

液胞膜タンパクのカタログ化シロイヌナズナ緑色植物体から液胞膜濃縮画分を調製し、強膜結合タンパク質に対するプロテオーム解析を行った結果、96個の遺伝子が特定された。これらの分子の正確な細胞内局在と機能解析を行うために、約50分子に対する抗ペプチド抗体を作製した。自らの研究に使用するだけでなく、抗体を膜タンパク質研究者の実験ツールをして広く利用してもらうために、作製した抗体の検定を詳細に行っている。すなわち、抗体の特異性をELISA,生体膜試料との反応性、抗原ペプチドとの競合、抗体の使用濃度による反応性の変化などで検定している。一部の分子は既に抗体をオルガネラ膜分画に反応させ細胞内局在を調べた。その結果、液胞膜、細胞膜および小胞体膜に局在する分子が特定された。液胞膜Ca^<2+>/H^+対向輸送体植物液胞へのCa^<2+>、Cd^<2+>、Mg^<2+>、Mn^<2+>等の金属イオン集積機構を解明するために、イネ液胞膜Ca^<2+>/H^+対向輸送体の5種(OsCAX1a,1b,1c,2,3)をcDNAクローニングした。いずれも411453個のアミノ酸で構成され11個の膜貫通推定領域をもつ。機能検定をするため、酵母に個々の遺伝子を導入し発現させ、各種イオン耐性を検定した。その結果、Ca^<2+>のみを輸送する分子種、Mn^<2+>とCa^<2+>の両方を輸送する分子種があることが明らかになった。さらに、イオン選択性を司る機能ドメインについて、部位特異的変異導入法により、分子内繰り返し配列内のアスパラギン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン残基が必須であることが明らかにされ、それらの膜内配置も検定した。ダイコン水チャネルの水輸送機能の解析ダイコンの液胞膜水チャネルの機能を検定するために、その遺伝子を酵母に導入して膜を調製し、ストップドフロー法で膜の水透過率を測定した。その結果、液胞膜型2種での水輸送活性を検出することができた。*Arabidopsis液胞膜タンパク質の分子カタログの作成のために、Arabidopsisより液胞膜を含んだ画分を分取し、高度に精製した液胞膜の調製を行っている。また、二次元電気泳動についても現在方法を検討中である。*セイヨウナシ果実から液胞膜を調製し、液胞膜に特異的であると思われる数個のポリペプチドを特定することが出来た。このポリペプチドのN末端アミノ酸配列から糖輸送体の候補者を捜す。*セイヨウナシ果実から液胞膜を調製し、H^+-ピロホスファターゼを単離・精製することが出来た。そしてそのcDNAをクローニングし塩基配列を決めた。*植物(ヤエナリ)H^+-ピロホスファターゼのcDNAを酵母で発現させる系を確立し、部位特異的変導入およびランダム突然変異誘発の2つの方法でアミノ酸置換を行い酵素機能への影響を解析した。その結果、生物種間で保存されている特定の酸性・塩基性アミノ酸が活性に必須であることを明らかにした。全体像を得るには、より体系的な変異解析と、これとは別に三次元構造の解明も課題となってきた。*セイヨウナシ果実から液胞膜を調製し、H^+-V-ATPaseを単離・精製し,11個のサブユニットの存在を確認した。そのうち5つのサブユニットにつきネズミ抗体を作成することが出来た。*ダイコンを材料に細胞膜型8種、液胞型2種の水チャネルcDNAの配列を決定し、植物体での器官別、生育段階別の発現レベル、水チャネルのタンパク質量を解析し、それらが器官及び生育に伴って顕著に変化することを明らかにした。*シロイヌナズナ液胞膜タンパク質の分子カタログ作成のために、シロイヌナズナより蔗糖密度勾配遠心などにより液胞膜を精製、単離することに成功した。今後は、液胞膜タンパク質を二次元電気泳動によって分離した後、TOF-MS解析を行い、ゲノム情報とリンクし液胞膜タンパク質の解析を行う。*セイヨウナシ果実の液胞膜のタンパク質を二次元電気泳動で展開し、それらのスポットの中で既知のタンパク質を免疫ブロットで特定した。それら以外のスポットで、界面活性剤処理でもはずれない、いくつかのタンパク質の部分アミノ酸配列を決定した。*糖の輸送体を見つけだすために、セイヨウナシ液胞膜の二次元電気泳動に糖輸送体の保存領域に対する抗ペプチド抗体を作成し反応させたところ、いくつかのスポットを検出できた。*ダイコン組織に存在する8種類の水チャンネルアイソフォームの構造・機能を解析し、多くの器官でそれらが協調的に発現していること、そして形成層などで局所的に多く水チャンネルが蓄積していることを明らかにした。*植物液胞膜の物質輸送システムに関連して、Ca^<2+>/H^+対向輸送体の一次構造を解明し、高い分子活性を持つこと、そして組織特異的な発現に発現することを明らかにした。さらに本対向輸送体が、液胞に加えゴルジ体にも存在することを明らかにした。*液胞膜プロトンピロホスファターゼの分子構造と機能との連関をアミノ酸置換法で分析し、機能部位を明らかにした。1.液胞膜タンパク質の分子カタログの作成*Arabidopsisから調製した液胞膜に複数の可溶化処理を行い、膜タンパク質をクラス分けした。

それらの膜タンパク質をSDS-PAGEで分離し、タンパク質バンドをプロテアーゼで消化し、逆層カラムで分離した。分離ペプチドのアミノ酸配列を決定し、水チャンネル、H^+-PPase、GTP-binding protein、ras-related proteinなどの同定に成功した。*セイヨウナシ果実から液胞膜を単離し、二次元電気泳動で展開した。免疫ブロットやアミノ酸配列の決定により、メジャーなスポットのプロファイリングを行った。その結果、液胞膜プロトンポンプであるH^+-ATPaseとH^+-PPase、水チャンネル、HSP90、Tubulin、Bipなどのスポットを特定できた。2.液胞膜輸送分子の個別解析*液胞膜輸送系素子としてH^+-PPaseの構造-機能相関を部位得意変異導入により基質結合・触媒部位を特定し、基質分解・H^+輸送共役部位を推定し、さらに、植物H^+-PPaseを酵母で発現させ、その液胞を対象にパッチクランプ法により野生型構造の酵素および変異導入酵素のH^+輸送を直接測定し、Km値、最大電流などを実測した。*液胞膜Ca^<2+>/H^+対向輸送体の機能、器官特異的発現を検証した。これに関連して、液胞内Ca^<2+>結合タンパク質の発見、構造と機能の解析、器官特異性、生育Ca^<2+>濃度に依存した発現などの特質を明らかにした。あわせて、液胞膜水チャンネルにも明確な細胞特性のあることを明らかにした。液胞膜タンパク質のカタログ化シロイヌナズナ緑色植物体から、密度勾配遠心法により液胞膜濃縮画分を調整した。液胞膜濃縮画分に、塩や界面活性剤を処理し膜表在性タンパク質を除去して、膜に強く結合したタンパク質を集めた。このタンパク質をSDS-PAGEで分離し、バンドを分子量ごとにプロテアーゼ消化、逆層HPLCで分離し、各ペプチドのアミノ酸配列を決定した。その結果、合計96個の遺伝子が特定され、その半数が輸送体関連分子であった。その中には、既知の液胞膜タンパク質の他に、他のオルガネラ局在が報告されているもの、また機能や局在が不明な分子が含まれた。これらタンパク質が本当に液胞膜に局在するかを検定するために、50分子に対する抗ペプチド抗体を作製中である。液胞膜Ca^<2+>/H^+対向輸送体植物細胞Ca^<2+>ホメオスタシスに関与する液胞膜Ca^<2+>/H^+対向輸送体cDNAを、イネから3種(OsCAX1、OsCAX2、OsCAX3)単離し、Ca^<2+>輸送活性を酵母発現系で確認した。このうちCa^<2+>選択性の高いOsCAX1についてイネの根と葉でタンパク質量を比べると、葉で顕著に多く、しかも光照射で酵素量が減少し、培地Ca^<2+>により発現が促進されることを見出した。水チャネルの植物ホルモン応答性ダイコンの液胞型水チャンネルの発現を、細胞膜水チャネル(PAQ1型、PAQ2型)とともに調べた。細胞膜水チャネルは、実生根の中心柱と内皮、生長塊根では篩部で発現が高く、水ストレスおよび植物ホルモンへの応答性はPAQ2型のみで見られた。液胞膜型はどちらかといえば、恒常的にどの組織でも一定レベル以上発現した。以上のように水チャネルが、構成的発現グループと、環境応答型グループに2分されることを見出した。液胞膜タンパクのカタログ化
社会的ジレンマによる進化的分岐とその反復様式の解明：社会進化と種分化の接点を探る

本研究では,進化生物学の主要な概念である社会進化と種分化の両理論を橋渡しする実証系を確立することを目標とし,社会性昆虫の一種アミメアリの同種内社会寄生者(裏切り系統)に着目した.集団遺伝学的な証拠から,裏切り系統は宿主たる協力系統から同所的に分化したと推定されたため,本年度はこの同所的な進化的分岐現象が可能となる生態学的・遺伝学的条件の理論的検討を主眼とした.報告者が作成したコロニーベース格子モデル(格子点には個体ではなくコロニーが入る;Dobata et al. in prep.)を発展させて,個体の協力形質の度合いが突然変異によって連続的に変化する進化シミュレーションを行った.コロニー内の個体数動態には,コロニー内の協力系統頻度に応じた公共財の利益,協力形質の程度に応じた個体へのコスト,コロニーサイズに応じた(負の)密度効果の線形結合で適応度を記述する一般化線形モデルを用い,階層ベイズ法を用いて野外データからパラメータを推定することで,計算が現実的な条件を反映するようにした.個体のコロニー間移出入,突然変異率とその表現型への効果については不明であるため,感度分析を行った.シミュレーションの結果,協力系統から裏切り系統が進化的分岐するかどうかは,コロニーの世代あたり分裂率,個体の世代あたりコロニー間移動分散率に大きく影響されることが明らかとなった.また,初期集団の協力形質の程度も進化的分岐の発生を左右するという結果が得られた.さらに,とりうる表現型の区切り幅(1回の突然変異で変化できる表現型の大きさ)を小さくするほど,進化的分岐が生じにくくなる傾向が得られたため,アミメアリの系においては,協力系統・裏切り系統の共存は何らかの断続的な表現型変化が関与している可能性が残された.モデルの単純化,解析的な取扱いが今後の課題であり,感染症のモデルを応用することを検討している.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。
企業間関係の中のリスク分散・共有と産業競争力:ベトナム繊維産業の研究

平成16年度は、ベトナム国内アパレル産業の生産・流通組織に関する調査研究を行った。平成15年度に開始した、ホーチミン市および周辺都市部における民間アパレル企業調査を継続実施し、その生産と流通における役割に関する経済分析を行った。日本やアメリカ、イタリアといった先進国のアパレル産業において、縫製品の企画を決定し、生産と流通を組織化し統括するのは「アパレル企業」と呼ばれる商業的企業である。一方ベトナムではこのような商業的主体としての生産・流通コーディネーターが不在であり、実質的な縫製品生産の担い手は、極めて零細な生産主体である民間縫製企業である。詳細な経営分析の結果、国内市場向け縫製品の生産を担っている零細民間企業の利潤率は、より大きな輸出向け縫製企業のそれを上回っていることが明らかとなった。その理由として考えられるものが、1)製品企画における付加価値分、2)加工賃の低い下請企業の存在、3)インフォーマルな信用供与に含まれる実質的高利子の三つが上げられる。また、近年新たに出現しつつある、独自ブランドを垂直的に統合された生産・流通組織の元で展開する振興のアパレル企業に関する経営調査も行った。これらの振興アパレル企業の生産方式は、旧来の国内アパレル企業と比較して後進的であり、生産性もまだ低いものの、その集積は顕著であり、今後の展開を注視する必要が大きい。平成14年度は、ベトナム国内市場および輸出市場向け繊維・縫製品の生産と流通構造について調査研究を行った。ハノイ市およびホーチミン市において国有企業・民間企業調査を実施し、生産形態の類型化とそれにまっわるリスクを明らかにした。輸出向け市場の繊維・縫製品の生産と流通の主要な担い手である国有企業は、資材を海外から輸入し、安い労働力を使って縫製品を生産し、完成品を輸出するという賃加工ベースの委託加工輸出が主要な生産・流通形態である。一方、国内の縫製品市場は著しく未発達であるが、南部のホーチミン市を中心に中小の民間企業による資材の自己仕入による縫製品の生産と流通が行われており、その活動は拡大しつつあることも明らかとなった。このような状況下で、ベトナム政府は上流への積極的な資金投資による付加価値の増大を目指している。しかし、この政策が成功するのが難しいと考える。その主な理由としては、縫製品の付加価値増大は上流部門の強化によるのではなく、下流部門(縫製部門)それ自体の強化にあるべきであり、その意味では委託加工を中心とした縫製品の輸出に従事する国有企業の、付加価値上昇に必要なリスク吸収力が未発達であることは決定的である。また、輸出市場に対応が出来るほど、国内の繊維縫製産業にリスクを分散し、共有するシステムが育っていないという点も重要であり、その点から言えば国内市場の開拓こそが重要な政策課題である。上記の研究成果は、2003年3月に日本評論社より刊行された『ベトナムの工業化戦略:グローバル化時代の途上国産業支援』(大野健一・川端望編著)に「第5章:繊維・縫製産業-流通未発達の検証」として所収された。平成15年度は、ベトナム国内縫製品市場の生産と流通形態に関する調査研究を行った。民間縫製企業の集積がとりわけ著しいホーチミン市および周辺都市部において企業調査を実施し、その生産と流通における役割に関する経済分析を行った。日本やアメリカなどの縫製品産業において、縫製品の企画を決定し、生産と流通を組織化する実質的な縫製品の生産者は「アパレル企業」と呼ばれる商業的企業であるが、ベトナムにおいてはこのような商業的主体としての生産・流通コーディネーターが不在である。そのような産業組織の中で、実質的な縫製品生産の担い手は、輸出向け縫製品生産においては海外の商社やアパレル企業だが、国内市場向け縫製品生産においては極めて零細な民間縫製企業である。これらの結果は現在投稿用論文として準備中である。海外市場向け縫製品生産において、ベトナムの縫製企業が付加価値の低い生産工程に依存せざるをえない原因を、国内の流通システムの未発達にあるとした論文が、2003年9月に出版された『開放下におけるベトナムの工業・商業政策(邦訳、原書はベトナム語)』の中の「縫製産業・流通システムの未発達」として所収された。

また、近年新たに出現しつつある、独自ブランドを垂直的に統合された生産・流通組織の元で展開する振興のアパレル企業に関する経営調査も行った。これらの振興アパレル企業の生産方式は、旧来の国内アパレル企業と比較して後進的であり、生産性もまだ低いものの、その集積は顕著であり、今後の展開を注視する必要が大きい。
認知症に罹患した高齢者の人権に関する実践的研究

虐待評価スケールであるRevised Conflict Tactic Scale 2の日本語版を作成し、認知症高齢者への虐待の頻度と関連する要因を明らかにした。具体的には、介護者の性別(男性)・介護者の主観的負担感・患者の問題行動や精神症状・患者の認知機能障害の程度が、虐待と関連していた。また、治療同意能力に関しては、MacArthur Competence Assessment Tool-Treatmentの日本語版を作成し、検討した。軽度認知障害の患者でも治療同意能力の低下が見られること,および,治療同意能力の判定を行う際には、主治医の臨床的な判断は甘くなりやすいことを明らかにした。研究は予定通りに進展している。まず治療同意能力に関しては、昨年度すでに、治療同意能力の評価法であるMacArthur Competence Assessment Tool-Treatment (MacCAT-T)の日本語版を作成していたが、本年度はMacCAT-Tを用いて多数例での調査を行い、その成果を学会で発表した(学会発表13)。また、虐待に繋がりやすい介護負担についても調査を行い、軽度認知障害の患者においても、言葉による虐待は少なくないことを明らかにした(文献3)。さらに、物忘れ外来での検討から、アルツハイマー型認知症患者における抑うつ症候が、左前頭葉背外側の機能低下を背景としている可能性を示した(文献2)。さらに、Trail Making Testの成績が局所脳血流と密接に関連していることを示すなど(文献1,文献4)、新たな知見を多く得て報告することが出来た。初年度に引き続き、大きな成果を挙げている。研究は予定以上に進展している。大学病院での物忘れ外来を主な研究の場とした。まず虐待スケールに関しては、Revised Conflict Tactic Scale 2 (CTS2)の日本語版を作成し、予備的調査として信頼性を検討した。調査票の信頼性を確認した後に、本格的な施行を開始した。虐待については,新規の患者を対象として全例でCTS2による虐待の評価を臨床心理士が施行し、虐待の頻度と関連する因子を明確にし、論文として報告した(文献1)。具体的な危険因子としては、介護者の性別(男性)・介護者の主観的負担感・患者の問題行動や精神症状・患者の認知機能障害の程度が有意に関連していた。治療同意能力に関しても、治療同意能力の評価法であるMacArthur Competence Assessment Tool-Treatment (MacCAT-T)の日本語版(認知症高齢者向け)を作成し、信頼性の検討を行った。信頼性が高いことを確認した後に、患者および家族(正常高齢者)を対象として実際の調査を開始した。比較的少数での結果であるが、成果を学会で発表した。また、パーソンセンタード・ケアの有用性を評価し、患者の生活の質と密接な関連を有することを明らかにした(文献2)。さらに、物忘れ外来での検討からアルツハイマー型認知症においても、Frontal Assessment Batteryが前頭葉背外側の脳血流と関連を有することを明らかにするなど(文献6)、初年度から予定以上の成果を得ることが出来た。認知症高齢者の人権に関する実践的研究を行い、大きな成果を得ることが出来た。まず、認知症高齢者への虐待に関しては、評価スケールであるRevised Conflict Tactic Scale 2の日本語版を作成した。物忘れ外来を受診した認知症患者および家族を対象として評価を行い、虐待と関連する要因を明らかにした。具体的な危険因子として、介護者の性別(男性)・介護者の主観的負担感・患者の問題行動や精神症状・患者の認知機能障害の程度が、虐待と関連していた。また、介護負担についても調査を行い、軽度認知障害の患者においても介護負担は小さくないこと、また認知症の重症度の違いによって介護負担に影響を与える要因が異なることを明らかにした(学会発表1)。次に、治療同意能力に関しては、標準的な治療同意能力評価法であるMacArthur Competence Assessment Tool-Treatment日本語版を作成した。その後、多数例での調査を行い、治療同意能力の判定を行う際には、主治医の判断は甘くなりやすいことを明らかにした。また、パーソンセンタード・ケアの有用性を評価し、パーソンセンタード・ケアを行うことと、患者の生活の質(QOL, quality of life)が密接な関連を有することを報告した。さらに、認知症患者のQOLを簡便に評価するための評価票(短縮版)を開発し報告した(雑誌論文1)。物忘れ外来での検討からは、アルツハイマー病患者における主観的および客観的な抑うつ症状が、左前頭葉背外側の機能低下と関連していることを明らかにした(雑誌論文2)。さらに、Trail Making Testの成績が局所脳血流と関連していることや、Frontal Assessment Batteryの成績が前頭葉背外側の脳血流と相関していることを明らかにした。老年精神医学、認知症認知症に罹患した高齢者の人権を守るという視点から研究を行い、2年間で大きな成果を得ている。

認知症高齢者の虐待について、本邦で初めて多数例を対象とした調査を実施し、虐待の危険因子を明らかにした。また、ケアの在り方と患者のQOL(quality of life;生活の質)が関連することを示し、パーソンセンタード・ケアの重要性を明らかにした。治療同意能力に関しても、本邦で初めて多数例を対象とした調査を実施し、発表している。虐待に繋がりやすい介護負担に関しても、その危険因子を報告した(文献3)。さらに、認知症高齢者における精神症候の基盤や、各種心理検査の神経基盤に関しても多くの報告を行っている(文献1,文献2,文献4)。認知症に罹患した高齢者の人権を守るという視点から研究を行い、多くの成果を得た。まず、認知症高齢者の虐待に関して、信頼性を有するスケールを用いて評価を行い、その危険因子(介護者側・患者側)を明らかにして論文として発表した(文献1)。さらに、治療同意能力に関しても研究を始めており、少数例での検討ではあるものの、学会発表を行った。さらに、パーソンセンタードケアと患者のQOL(quality of life;生活の質)について、両者の間に密接な関連があることを明らかにし、論文として報告した(文献2)。Frontal Assessment Batteryが前頭葉背外側の脳血流と関連を有することも明らかにした(文献6)。初年度から多くの論文を発表するなど、当初の計画以上に進展している。平成24年度および平成25年度に得られた成果を基にして、平成26年度も研究を進めていく。治療同意能力に関しては多数例での調査を終えており,詳細なデータ解析を行って、論文として発表したい。うつ症候や介護負担に関しても、前年度までの調査を踏まえて、より詳細な検討を行い、成果を発表していく予定である。さらに、基礎的な検討として、大脳白質病変と脳血流や認知機能との関連についても調査を続け、各種心理検査の神経基盤に関しても調査を続けていく。また現在、非経口的な栄養摂取を受けている認知症高齢者の実態調査を行っている。岡山県下の精神科病院から協力をいただき、多数例での調査を行う予定である。平成24年度に得られた結果を基にして、平成25年度も検討をさらに進めていく。虐待については、初年度と同様に、物忘れ外来の初診患者を対象として、ほぼ全例でCTS2を用いた調査を続行する。症例数を蓄積して、初年度の結果が再現されるか否かを検討する。また、CTS2施行から1年が経過した症例に対しては、CTS2による再調査を行う。再調査を行った症例に関しては,初回の調査と1年後の調査を比較することで前向きコホート研究を行うことが出来、虐待発生の危険因子をより明確にすることが可能となる。一方、治療同意能力についても、初年度の研究を続けて、患者および家族にMacCAT-Tを施行し、症例数を蓄積していく。
植物細胞の膜におけるプロトンとイオンの輸送

植物細胞と細胞小器官の膜におけるプロトンとイオンの輸送の分子機構とその制御を明らかにし、またイオン輸送と植物細胞の機能維持およびホメオスタシスとの関連を解明した。1.脱共役状態にある葉緑体チラコイド膜に光照射したときの可逆的H^+放出とチオ-ル基の反応性変化をともなうポリペプチドのコンフォ-メ-ション変化との対応をつけた。また、この変化については、ラット肝ミトコンドリアと紅色細菌クロマトフォアにおいては高エネルギ-化にともなう挙動の性格がチラコイド膜とは異なることも明らかにした。2.CAM植物においてはリンゴ酸とH^+が日周期的に液胞膜を横切って大量に輸送される。この輸送の機構とその制御についてパッチ・クランプ法による解析を進めた。また、この輸送に際しての電気的中性の維持のためにリンゴ酸とH^+の輸送量の比が1:2に保たれていること、同時に液胞内pHの緩衝とリンゴ酸の輸送量確保のためにイソクエン酸が機能していることを明らかにした。3.葉緑体チラコイド膜におけるCI^-などアニオンの輸送を他のイオンの輸送や膜内、膜表面の物理的状態変化と関連づけて解析した。またCI^-イオンの局在化と濃縮に関係し、酸素発生系の活性を保つ膜表在性タンパクを光化学系II標品から外した場合のイオンの接近度の変化を定量的に求めた。さらに、これらの膜表在性タンパクと反応中心クロロフィルに電荷をD1ポリペプチドのチロシン残基やマンガン・クラスタ-との位置関係を明らかにした。植物細胞のオルガネラ膜において各種のイオンと分子の輸送がどのように行なわれているか,その分子機構,エネルギー的共役の条件,さらに制御機構について理解を深めるための研究を行なった.対象は細膜膜,葉緑体包膜,葉緑体チラコイド膜,液包膜,ミトコンドリア内膜および外膜などであるが,葉緑体チラコイド膜と液胞膜について得られた成果についてのべる.1.NigericinやCCCPなどのイオノフォアを加えることにより,あるいはNaBr処理やEDTA処理をすることによりCF_1を除去して脱共役した葉緑体チラコイド膜に光照射すると通常の電子伝達にともなうH^+の取りこみとは逆向きの可逆的なH^+の放出が見られた.これらの条件下で見られるH^+放出はすべて同一の反応機構によるもので,通常観察されるベクトル的なH^+の輸送とは異なり,光照射によって可逆的におきるスカラー量の変化であった.脱共役条件下の葉緑体チラコイド膜で見られる光照恣射によるH^+放出はジチオスレイトールやNーエチルマレイミドなどのチオール試薬によって阻害された. Nーエチルマレイミドはまた,チラコイド膜のH^+コンダクタンスを減少させた.このことはCF_<o.ニ>のH^+輸送能の阻害が起きているものとして理解される.現在,チオール試薬によって修飾を受けるポリペプチドの同定を行っている.2.CAM植物の液胞液中のリンゴ酸とpHは大きい日周変動を示すが,リンゴ酸に由来する総負電荷量はほとんど変動せず,各種の陽イオンの総電荷量にも日周変動は見られなかった.液胞への取りこみあるいは排出に際してのリンゴ酸とH^+の量比は1:2で電気的中性が保たれていると結論された.また,これら2種のイオン以外のイオンは液胞俣を横切る大きな流来を示さなかった.イオン輸送の分子機構についてパッチクランプ法などによる解析を進めている.植物細胞のオルガネラ膜において各種のイオンと分子の輸送がどのように行われているか、その分子機構、エネルギー共役の条件、さらに制御機構について理解を深めるための研究を行った。

対象は細胞膜、葉緑体包膜、葉緑体チラコイド膜、液胞膜、ミトコンドリア内膜などであるが、葉緑体チラコイド膜と液胞膜について得られた成果について記す。1.脱共役剤を加えた葉緑体、あるいはNaBr処理やEDTA処理によってCF_1を除去して脱共役した葉緑体チラコイド膜を光照射すると通常の電子伝達にともなうH^+のとりこみとは反対方向の可逆的なH^+の放出がみられた。これらの条件下でみられるH^+放出は通常観察されるベクトル的なH^+の輸送とは異なり、光照射によって可逆的におきるスカラー量の変化であった。脱共役条件下の葉緑体チラコイド膜でみられる光照射によるH^+放出はジチオスレイトールやNーエチルマレイミド(NEM)などのチオール試薬によって阻害された。チラコイド膜表面に存在し、この反応に無関係な非特異的なSH-基をNEMで暗中で前修飾をおこなった後に光照射するとケイ光性NEM誘導体でラベルされるポリペプチドがあらわれる。このことはH^+の放出と吸収に関与しているポリペプチドのコンフォーメーションが変化していることを示唆する。2.CAM植物の液胞液中のリンゴ酸とpHは大きな日周変動を示すが、リンゴ酸に由来する総負電荷量はほとんど変動せず、各種のカチオンの総正電荷量にも日周変動はみられなかった。液胞への取りこみあるいは排出に際してのリンゴ酸とH^+の量比は1:2で電気的中性が保たれていると結論された。リンゴ酸以外の有機酸が日周変動を示す場合にもアニオンのもつ総負電荷量はほぼ一定に保たれていることがみられた。イオン輸送の分子機構と制御についてはパッチクランプ法などによる解析を進めている。植物細胞と細胞小器官の膜におけるプロトンとイオンの輸送の分子機構とその制御を明らかにし、またイオン輸送と植物細胞の機能維持およびホメオスタシスとの関連を解明した。1.脱共役状態にある葉緑体チラコイド膜に光照射したときの可逆的H^+放出とチオ-ル基の反応性変化をともなうポリペプチドのコンフォ-メ-ション変化との対応をつけた。また、この変化については、ラット肝ミトコンドリアと紅色細菌クロマトフォアにおいては高エネルギ-化にともなう挙動の性格がチラコイド膜とは異なることも明らかにした。2.CAM植物においてはリンゴ酸とH^+が日周期的に液胞膜を横切って大量に輸送される。この輸送の機構とその制御についてパッチ・クランプ法による解析を進めた。また、この輸送に際しての電気的中性の維持のためにリンゴ酸とH^+の輸送量の比が1:2に保たれていること、同時に液胞内pHの緩衝とリンゴ酸の輸送量確保のためにイソクエン酸が機能していることを明らかにした。3.葉緑体チラコイド膜におけるC1^-などアニオンの輸送を他のイオンの輸送や膜内、膜表面の物理的状態変化と関連づけて解析した。またC1^-イオンの局在化と濃縮に関係し、酸素発生系の活性を保つ膜表在性タンパクを光化学系II標品から外した場合のイオンの接近度の変化を定量的に求めた。さらに、これらの膜表在性タンパクと反応中心クロロフィルに電荷を渡すD1ポリペプチドのチロシン残基やマンガン・クラスタ-との位置関係を明らかにした。
立体内視鏡とステレオナビゲーションの重畳表示画像を用いた鼻副鼻腔術式の研究

鼻副鼻腔手術をより安全で的確に行うため、ステレオナビゲーションシステムを開発した。実際の使用時は、まず術前にCT画像の3次元データを解析し、副鼻腔や頭蓋底また視神経などをそれぞれセグメンテーション(区分化)して立体臓器モデルを作成する。手術時、立体内視鏡を鼻内に挿入すると、臓器モデルが内視鏡画像上に、遠近感を保ちながら重ね合わせ表示される。従来の内視鏡手術と比較して術野の後方が透見できるようになり、有用性が確認された。ステレオナビゲーションシステムを開発し、立体内視鏡画像との重畳表示を実現した。システムは、(1)立体内視鏡、(2)術野及びプローブの位置を計測するための光学式三次元位置計測装置、および(3)立体内視鏡の画像をキャプチャし、その画像上にあらかじめセグメンテーションしておいた患者の画像情報を重畳表示して立体視を可能にするGraphic workstationで構成した。立体内視鏡は、1/6インチCCDを内視鏡内に組み入れ左右一対の撮像系を有する二眼二カメラ式内視鏡である。偏光眼鏡を装着して専用モニターを見ると、鼻副鼻腔内が立体視できる。本システムを用いて実際に内視鏡下鼻内手術を行なった。症例は蝶形骨洞内の粘液嚢胞である。まず術前に、症例のCT画像より得られた3次元データを解析し、蝶形骨洞、鼻中隔、前頭蓋底、視神経、内頸動脈を別々にセグメンテーションして緑色や紫色などに色付けた。手術時、患者頭部と立体内視鏡に位置計測用のマーカーを装着し立体内視鏡を鼻内に挿入すると、従来の硬性内視鏡と比較して格段に遠近感があり、手術操作が副鼻腔の深部へすすんでいく過程が的確に認識できた。術中に適宜、立体視画像に重畳表示を重ねながら手術操作をすすめた。本症例では最後部篩骨洞はonodi cellが形成されており、重畳表示画像により蝶形骨洞はonodi cellのさらに内側下方であるる事が確認された。このため、嗅裂に内視鏡を挿入しナビゲーション画像を再び重畳させると、自然孔の後下方に広がる蝶形骨洞が自然孔の開放前から透過像として内視鏡画面に映し出された。このイメージに従い蝶形骨洞を自然孔より嗅裂に開放した。本システムの高い有用性を確認した。本システムを用いて実際に内視鏡下鼻内手術を3例行なった。症例はいずれも蝶形骨洞内の炎症性病変である。術前に、症例のCT画像より得られた3次元データを解析し、蝶形骨洞、鼻中隔、前頭蓋底、視神経、内頸動脈を別々にセグメンテーションして緑色や紫色などに色付けた。重畳表示画像により、蝶形骨洞を自然孔から開放する前に、蝶形骨洞の形状と洞内の病変また視神経や内頸動脈の位置と合わせて透過像として内視鏡画面に映し出された。本システムを用い、実際に内視鏡下鼻内手術を4例行なった。症例はすべて蝶形骨洞内の炎症性病変である。術前に、症例のCT画像より得られた3次元データを解析し、蝶形骨洞、前頭蓋底、視神経、内頸動脈などをセグメンテーションして立体臓器モデルを作成した。次に、臓器モデルを緑色や黄色などにcolor codingした。手術時、患者頭部と立体内視鏡に位置計測用のマーカーを装着し立体内視鏡を鼻内に挿入すると、従来の硬性内視鏡と比較して遠近感があり、手術操作が副鼻腔の深部へすすんでいく過程が的確に認識できた。