hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CBL会合アダプター(CIN85)による自己反応性B細胞の機能制御

我々は、RNAiベクターによるclN85ノックダウンB細胞を使用して、clN85分子のヒトB細胞分化への作用をinvitroレベルで明らかにした。また、マウスCIN85 RNAiloxPベクタートランスジェニックマウスを作成し、これらのマウスとCreトランスジェニックマウスとのかけ合わせにてB細胞特異的ノックダウンに成功し、今後invivoレベルでのCIN85アダプター分子の機能解析が可能と思われる。本年度の研究は、CIN85によるヒトB細胞分化への作用の解明、マウスCIN85 RNAiベクターの作成を行った。(1) CIN85によるヒトB細胞分化への作用の解明まず正常ヒトB細胞へCIN85 RNAi(GFP)ベクターを導入すると、内因性CIN85発現が1020%程度まで抑制された。このCIN85ノックダウン細胞を用いて、B細胞の抗体産生細胞への分化をBlimp-1やXbp-1遺伝子の発現誘導にてモニターした。その結果、Blimp-1とXbp-1遺伝子の発現はB細胞抗原受容体(BCR)単独刺激では誘導されず、それらの誘導にはBCRに加えてToll-like受容体(TLR)の共刺激が必要であった。また、CIN85はBCR+TLRによるB細胞の分化誘導を抑制することが判明した。以上より、CIN85はこれまでの生存・増殖への作用に加えて、B細胞分化への作用も示すことが示唆される。(2)マウスCIN85RNAiベクターの作成内因性マウスCIN85を標的としたRNAiベクターを発現しているstable A20細胞(マウスB細胞株)を樹立し、BCR刺激による下流のシグナル伝達分子の活性化へのCIN85ノックダウンの効果を評価した。その結果、A20細胞にて内因性CIN85発現が1020%程度まで抑制されることを確認した。さらに、この細胞を使用して、CIN85がBCR刺激によるSykならびにPLCγ2の活性化を抑制することが判明した。以上より、CIN85はマウスB細胞に対してもヒトの系と同様の作用を示すことが示唆される。まずはこのマウス作成のための新規ベクターだが、宮崎純一教授(阪大)より供与いただいたCAG promoter-loxP-CAT(終止配列)-loxP-EmGFPベクターをバックボーンにloxP-EmGFP下流にマウスCIN85(mCIN85)RNAi配列を挿入し、Cre recombinase発現によりloxPに囲まれたCAT-終止配列が除かれた際、CIN85 RNAi発現がGFP発現によりモニターできるように構築した。尚、このベクターのCIN85 RNAi配列部位はスクリーニング実験で単独でノックダウン効率の高かった配列をタンデムで2つ連結したものであり、この方法により単独以上のノックダウン効率を確認している。次に上記ベクターが実際に機能することをin vitroで確認するために、このベクターとCre発現ベクターを共にマウスA20細胞(B細胞株)に導入したところ、コントロールに比してCIN85発現がmRNAならびに蛋白レベルで80%以上抑制されることを確認した。こうして質の確認できたベクターを至適部位にて切断しlinealizeした後に受精卵にマイクロインジェクションを行い、その後breedingを重ねた結果、F1マウスのgenotypingにてGFP陽性を認めgerminal transmissionがうまくいっていることを確認した。今後、さらにbreedingを重ねてgenotypingにてGFP陽性マウスを選択し、これらのマウスとCre発現マウスとの交配にてCIN85をin vivoでノックダウンする系が確立する。本年度の研究は、主にcIN85 RNAi loxPベクタートランスジェニックマウスの作成を集中して行った。昨年度の研究において樹立したCIN85 RNAiloxPベクタートランスジェニックマウスF14ラインを十分に増やした上で、CD19-CreならびにCD21-Creトランスジェニックマウスとの交配を重ね、前者では骨髄Pro B細胞の段階からの、後者では成熟B細胞の段階からのCIN85ノックダウンマウスの作成を試みた。数ヶ月にわたる交配を繰り返した結果、CD19-CreによるCIN85ノックダウンマウスを得ることはできなかったが、CD21-CreによるCIN85ノックダウンマウスを少数であるが得る事ができた。今後、この後者のマウスの作成を継続しつつ、一方ではこのマウスを用いて、1)中枢ならびに末梢でのB細胞分化2)免疫グロブリン産生3)B細胞表面マーカー4)B細胞内シグナル伝達5)B細胞のサイトカイン産生能6)B細胞の生存・増殖7)自己免疫疾患発症の有無などについての検討が可能である。また、本年度はヒト自己免疫疾患B細胞におけるCIN85発現異常の機序の解明も試みた。SLE患者B細胞ではCIN85発現低下が蛋白レベルで顕著なことから、ユビキチン化による蛋白修飾系に着目した。

その結果、CIN85はBCRシグナル伝達分子を標的としたユビキチン化には促進的に作用したが、CIN85蛋白自体のユビキチン化は明確に認めなかった。現在、microRNAを介したCIN85蛋白発現制御の可能性についての検討も進めている。
ロシア・東欧諸国における違憲審査制の動態―〈応答モデル〉による比較分析

憲法裁判所が違憲審査を行なう欧州では、議会と憲法裁判所との関係だけではなく、憲法裁と最高裁、憲法裁と欧州人権裁判所など多様な〈応答〉関係が生まれ、それらをつうじて憲法秩序が形作られている。この関係は通常は判決をめぐって表現されるが、ロシア・東欧諸国のように歴史の浅い違憲審査制のもとでは、判決をめぐる緊張関係が転じて、制度(権限や人事)そのものの改変がもたらされる場合がある。近年では、2010年以降のハンガリー、2015年以降のポーランドにおいて、議会多数派の意思を絶対視する政治的思考のもとで、違憲審査制の意義そのものを極小化する傾向が、体制転換から四半世紀を経て改めて登場するに至っている。1.2014年6月に、連携研究者および研究協力者とともに計画実施についての打ち合わせを行なった。その結果、「ロシア東欧憲法訴訟研究会」の形で他の研究者に開かれた研究の場を設けることを確認した。2.同年6月に第1回ロシア東欧憲法訴訟研究会を中部憲法判例研究会と共催で開催し、申請者が「妊娠中絶禁止法とポーランド憲法法廷ー〈応答モデル〉による憲法訴訟研究の試み」と題する報告を行なった(名古屋大学)。また、同年8月には、科学研究費補助金「現代社会における生命倫理の法制化をめぐる人権論の国際比較研究」(研究代表者:建石真公子教授)にもとづく研究会において、「ポーランドの妊娠中絶禁止法」と題する報告を行なった(法政大学)。3.同年9月に、ワルシャワおよびリヴィウに出張した。(1)ワルシャワにおいては、1憲法法廷・欧州人権裁判所の元裁判官L.ガルリツキからの聴き取り、2憲法法廷における口頭弁論の傍聴、3平等問題政府全権M.フシャラからの聴き取りおよび資料蒐集、4科学アカデミー法学研究所における資料蒐集などを行なった。(2)リヴィウにおいては、2014年2月のウクライナにおける政変にともなうウクライナ憲法裁判所の状況(新政権による裁判官の解任の動き)について、リヴィウ大学の憲法研究者と意見交換を行なった。4.研究課題にかかわるケーススタディとして、1動物保護と儀礼屠殺、2年金年齢をめぐるポーランド憲法法廷の判決についての研究を進め、1については論文を執筆した。また、欧州人権裁判所と憲法法廷との「対話」をテーマとする論文を執筆した(未刊行)。さらに、憲法法廷裁判官の人事手続の実態について、2006年と2010年の事例を中心に研究を進め、関連して通常裁判所裁判官をめぐる近年の動向について論文を執筆した(近刊)。1.2015年7月に、第2回ロシア東欧憲法訴訟研究会を名古屋大学において開催し、研究代表者が「ポーランド憲法法廷とヨーロッパ人権裁判所との『対話』」、連携研究者の佐藤史人が「ロシアの2014年憲法裁判所改革」と題する報告を行なった。2.2015年9月に、ポーランドのワルシャワおよびポズナンに出張した。(1)ワルシャワにおいては、1憲法法廷のS.ヴロンコフスカ-ヤシキェヴィチ判事からの聴き取り、2ポーランド科学アカデミー法学研究所、ワルシャワ大学図書館における資料蒐集を行なった。また、3改正された刑事訴訟法にもとづく訴訟の実態に触れるために、ワルシャワ管区裁判所において裁判の傍聴を行なった。(2)ポズナンにおいては、1アダム・ミツキェヴィチ大学において開催された「若手法理論家・法哲学者大会」に出席して違憲審査制にかかわるものを含めて報告を聴き、(2)違憲審査制の正統性に関する研究の実績のある同大学のM.スモラク教授と意見交換を行なった。3.研究課題にかかわるケーススタディとして、前年度に着手した年金年齢をめぐる憲法法廷についての判決についての研究を継続し、「ポーランドにおける年金改革と『民主的法治国家』ー議会・違憲審査制・国民投票」と題する論文にまとめた(近刊)。4.2105年10月に行なわれた議会選挙によって民主的法治国家成立した新政権のもとで、憲法法廷裁判官の人事、憲法法廷法改正、それについての憲法法廷の判決をめぐり、欧州評議会のヴェニス委員会を巻き込んだ「憲法危機」が発生した。本研究課題に正面からかかわるこの問題について、議会選挙について分析した論文を執筆するとともに、評論の形で「議会多数派が立憲主義を踏みにじるときーブダペシュト・ワルシャワ・東京」と題する文章を執筆し、経過の整理を行なった(『神奈川大学評論』83号、2016年)。(1)連携研究者および研究協力者とともに、研究グループ外にも開かれた研究会を引き続き開催した。(2)ケーススタディを継続し、そのうちの1テーマについて論文をまとめた。(3)2015年秋以降に生じた「憲法危機」の経過について、持続的に観察を行なった。この問題は、「〈応答モデル〉による比較分析」という本研究課題の方法が試される新たな素材である。ただし、研究期間の終了までに何らかの形で「危機」が終結する見とおしはたっていない。(4)新たに現職の憲法法廷裁判官1名と接触することができた。1.2015年秋にポーランドで成立した新政権のもとで、「民主的法治国家」の原則(具体的には権力分立と裁判所の独立の原則)を揺るがす「憲法危機」が発生した。2016年度には、憲法法廷を焦点とするこの危機がいっそう深化するともに、通常裁判所にも波及するに至った。これをめぐる欧州連合との関係も、引き続き緊張している。以上のような現在進行形の事態の追跡・分析を引き続き行なった。とりわけ、憲法法廷の正統性が揺らぐ中で、通常裁判所による違憲審査(抽象的審査制というモデルの内部における付随的審査)の可能性という興味深い問題が議論されていることに注目した。

2.2016年8月に、ワルシャワに出張し、1元憲法法廷裁判官のE.ウェントフスカ教授、およびM.ヴィジコフスキ教授からの聴き取り(とりわけ、現今の「憲法危機」について)、2ポーランド科学アカデミー法学研究所図書室における資料蒐集を行なった。また、2017年3月には、ワルシャワおよびヴロツワフに出張し、1E.ウェントフスカ教授および現職の憲法法廷裁判官であるS.ヴロンコフスカ-ヤシキェヴィチ教授からの聴き取り、政治学者R.アルベルスキ教授との意見交換、2大統領の申立てにもとづいて行なわれた集会法についての憲法法廷の口頭弁論の傍聴、3再改正された刑事訴訟法にもとづいて行なわれたワルシャワ管区裁判所における刑事裁判の傍聴、4ポーランド科学アカデミー法学研究所図書室における資料蒐集を行なった。3.ロシア・東欧学会の研究大会(2016年10月、京都女子大学)において、「ポーランド新政権とヨーロッパ」と題する報告を行ない、違憲審査制をめぐる動向にも言及した。4.連携研究者・佐藤史人は、モスクワおよびブダペストに出張し、憲法学者等からの聴き取りおよび資料蒐集を行なった。憲法裁判所が違憲審査を行なう欧州では、議会と憲法裁判所との関係だけではなく、憲法裁と最高裁、憲法裁と欧州人権裁判所など多様な〈応答〉関係が生まれ、それらをつうじて憲法秩序が形作られている。この関係は通常は判決をめぐって表現されるが、ロシア・東欧諸国のように歴史の浅い違憲審査制のもとでは、判決をめぐる緊張関係が転じて、制度(権限や人事)そのものの改変がもたらされる場合がある。近年では、2010年以降のハンガリー、2015年以降のポーランドにおいて、議会多数派の意思を絶対視する政治的思考のもとで、違憲審査制の意義そのものを極小化する傾向が、体制転換から四半世紀を経て改めて登場するに至っている。・連携研究者および研究協力者とのあいだで、共同研究についての意思疎通を図り、開かた形の研究会を開催することができた。・いくつかのテーマについてケーススタディを進め、その一部は論文としてまとめた。・ポーランド憲法法廷と欧州人権裁判所の裁判官を務めた研究者からの聴き取りをつうじて、両裁判所のあいだの〈対話〉についての具体的な知見を得ることができた。(1)2015年秋以降の「憲法危機」の経過を、現地調査を含めて引き続き観察する。(2)連携研究者による現地調査(ハンガリー)および前年度に実施できなかった研究協力者による現地調査(チェコ)を実現し、比較研究のための素材を得る。(3)「憲法危機」の発生を踏まえて、〈応答モデル〉という観点からポーランドの違憲審査制の歴史的展開について改めて振り返り、かねてから執筆を進めている単著の中に本研究の成果を位置づける。ロシア・東欧法・ポーランドについてのケーススタディをさらに進め、その一部について論文にまとめる。・2014年度に着手した憲法法廷裁判官の人事手続についての研究を、論文にまとめる。・ポーランドの裁判官や研究者からの聴き取りをつうじて、〈応答モデル〉にかかわる論点の豊富化に努める。・ロシアを担当する連携研究者およびチェコを担当する研究協力者との研究会を開催する。(1)連携研究者がモスクワにおける長期在外研究に従事したため、予定していた外国旅費(モスクワ)が不要となった。
心筋症ハムスターの原因遺伝子探索

[目的]我々はRLGS法を、常染色体性劣性遺伝形式で発症する心筋症ハムスターに応用することにより、原因遺伝子座位を同定し最終的に原因遺伝子を同定することを目的として研究を進めてきた。[結果]RLGS法を用いて、531個のDNAマーカーよりなる、シリアンハムスターの全染色体地図を作成した。心筋症と連鎖するマーカーをクローニングし、FISH法により原因遺伝子座位をChr.9qa2.1-b1にマップした。過去にヒトで報告されていた肥大型心筋症の原因遺伝子である、β-myosin heavy chain,cardiac troponin T, α-tropomyosin,β-myosin binding protein Cは、FISH法によりChr.9qa2.1-b1以外の領域にマップされ、本疾患の原因遺伝子ではないことを証明した。最終的に筋肉の構造蛋白の一つであるδ-sarcoglycanが本疾患の原因遺伝子であることをFISH法および、連鎖解析により決定した。心筋症ハムスターでは、δ-sarcoglycanの発現がなく、蛋白も存在しないことを証明した。[考察]RLGS法を、遺伝的地図の存在しないシリアンハムスターに応用し、全染色体地図を作成し、最終的に原因遺伝子を同定した。δ-sarcoglycanは、LGMD-F (Limb-girdle muscular dystrophy type F)の原因遺伝子であることが報告されている。心筋症ハムスターは、dystrophin-associated glycoprotein complexの異常からなる唯一の疾患モデル動物であり、今後も病態解析および遺伝子治療を考える上で重要な位置をしめるものと考えられる。[結論]RLGS法を用いてシリアンハムスターの全染色体地図を作り上げ、最終的に原因遺伝子を同定した。
MBE法によるカルコパイライト型I-III-VI_2族化合物のヘテロエピタキシャル成長

青色発光素子の実現を目的として、有望な材料の1つであるカルコパイライト型化合物CuAlSe_2の分子線エピタキシー(MBE)法による結晶成長とその評価を試みた。結晶成長に用いた基板は、半絶縁性GaAs(100)、GaAs(100)2゚off、GaAs(111)、及びCaF_2(111)である。高品質のカルコパイライト型化合物単結晶薄膜を作製するために最も重要な点は、I族元素とIII族元素の組成比の精密な制御であることが指摘されている。そこで、まず結晶成長条件のうち、CuとAlの分子線強度比(Jcu/Jai)と膜の組成の関係をICP分析で調べ、化学量論的組成の膜が得られる分子線強度比を求めた。その結果、Jcu/Jai=0.3において膜中のCuとAlの組成比が、ほぼ1:1となることがわかった。次いで、基板温度(Ts)と結晶性の関係をX線回析で調べたところ、Ts=600°Cにおいて異相のない結晶が成長することがわかった。これより低い基板温度では、Cu_<2->xSe及びAl_2Se_3によると考えられるピークが、X線回析図形中に見いだされた。面方位と結晶性の関係は、Jcu/Jai=0.3、Ts=600°Cの条件下では、GaAs(100)が最もよく、次いで(100)2゚off、(111)の順であった。(111)面上では、成長方向にc軸配向とa軸配向の混在が認められた。CaF_2(111)上に成長させた膜は、基板との熱膨張係数の差に起因すると思われるクラックが多数存在した。薄膜のフォトルミネッセンス測定を行ったところ、GaAs基板上に成長させた膜は、2.45eVにピークをもつ縁色発光を示し、CaF_2基板上の膜は、室温でピークエネルギーが2.69eVの青色の発光を示した。
急性膵炎における低アディポネクチン血症の関与の解明と治療への応用の基礎研究

1)アディポネクチン欠損マウスにおける実験的急性膵炎の発症(筒井、渡部)アディポネクチンの不足が膵炎を悪化させるかについて知見を得るために、アディポネクチン欠損マウスおよび野生型マウス(C57BL/6J)にセルレインを用いて膵炎を発症させた。パイロットスタディとして、10-12週齢の雄マウスにセルレインを繰り返し腹腔内投与し、病理組織学的変化および血中アミラーゼ値を重症度の指標として、急性膵炎誘発の至適条件を設定した。次に食餌条件を変化させアディポネクチン欠損マウスおよび野生型マウスで比較検討した結果、高脂肪食を負荷することによって、アディポネクチン欠損マウスでは野生型マウスに比べより重症の膵炎が発症することが見出された。また、膵組織における炎症性サイトカインの遺伝子発現を解析した結果、向炎症性サイトカインやケモカインの遺伝子発現が、アディポネクチン欠損マウスでは野生型マウスに比べ有意に高いことが判明した。2)アディポネクチン過剰発現による急性膵炎の治療効果の検討(船橋、渡部)急性膵炎におけるアディポネクチンの治療的応用への基礎研究として、セルレイン誘発性膵炎モデルにおいて、アディポネクチン欠損マウスにアディポネクチン遺伝子を組み込んだアデノウイルスを投与し、アディポネクチンを過剰発現させてその治療的効果を検討した。その結果、アディポネクチン欠損マウスにアディポネクチンを過剰発現させた後に膵炎を誘発すると、コントロールアデノウイルス(ベータガラクトシダーゼ遺伝子を組み込んだアデノウイルス)投与群に比べ、急性膵炎の重症度が低下することを発見した。これらのことから、実験的急性膵炎モデルにおいてアディポネクチンは重症化抑制効果を示し、急性膵炎の発症予防や重症化抑制の治療戦略において新たなターゲットとなる可能性が明らかとなった。1)アディポネクチン欠損マウスにおける実験的急性膵炎の発症(筒井、渡部)アディポネクチンの不足が膵炎を悪化させるかについて知見を得るために、アディポネクチン欠損マウスおよび正常マウス(C57BL/6J)にcerulein膵炎を発症させた。先ずパイロットスタディとして1012週令の雄性マウスの腹腔内にceruleinを反復投与し、膵臓の病理組織学的変化および血清アミラーゼ値を重症度の指標として、急性膵炎発症の至適条件を設定した。次に食餌条件を変えながらアディポネクチン欠損マウスおよび正常マウスで比較検討した結果、高脂肪食によってアディポネクチン欠損マウスの膵炎がより重症化することを見出した。アディポネクチン欠損による膵炎重症化の分子基盤を解明するために、現在、膵組織のサイトカインmRNAなどの解析を進めている。2)アディポネクチン過剰発現による急性膵炎の治療効果の検討(船橋、渡部)膵炎におけるアディポネクチンの治療的応用への基礎研究として、アディポネクチン欠損マウスのcerulein膵炎モデルにアディポネクチン遺伝子を組み込んだアデノウィルスを投与し、アディポネクチンを過剰発現させてその治療的効果を検討することを試みた。アディポネクチン遺伝子を組み込んだアデノウィルスと、コントロールとしてLacZ遺伝子を組み込んだアデノウィルスを作成し、アディポネクチン欠損マウスと正常マウスのそれぞれにアデノウィルスを投与し、アディポネクチン遺伝子とLacZ遺伝子の発現を確認した。現在、4群のマウス(マウス2種類x遺伝子2種類)に脂肪食負荷を組み合わせながら膵炎の発症およびその重症度の解析を進めている。
ガラス系の履歴依存性の数理的記述

本研究は、履歴・記憶現象を生成する典型的モデル系として知られるガラス系の理論的研究を行い、また生物システムのような他の様々な系においてガラス系と同様と思われる現象の理解を試みることによって、記憶と履歴という普遍的性質を通じて様々な系を解明する事を目的としている。そこで本年度は、主に生物系への応用を実際に試みることに主眼が置かれた。その適用として選ばれた系は、大腸菌と細胞性粘菌である。これらのシステムの、特に運動性については、反応・適応・記憶という特徴的時間スケールが存在することが知られており、これら時間スケールの関係性を探ることが主たる目的とされた。大腸菌の運動については、べん毛の回転のゆらぎに非常に特徴的なスペクトルが形成されていることが知られている。このスペクトルと、大腸菌の適応・記憶との関係性については、主に本研究者昨年に行われたモデル研究によりほぼ解明され、そこにおいて主たる成果といえる、適応能力と不可逆循環との関係が提出された。本年度はより理論的に受け入れやすいモデルの改良が行われた(Progress, to be appear)。また大腸菌とは異なる運動様式を持つ細胞性粘菌について、同様な理論の構成が可能かどうかが試された。とくに細胞性粘菌においては大腸菌のような明確な実験による運動解析が行われていないため、運動解析を本研究者自身および共同研究者の手で行われた。運動解析は位相差顕微鏡により取得された運動の動画の画像解析という手法で行われ、細胞の状態に応じて、運動のパターンに特徴的統計的性質が表れることを見出した(論文準備中)。申請者は研究課題であるガラスの履歴依存性について主に数値シミュレーションを用いて研究を行った。この研究遂行においては、特に「履歴」および「記憶」という言葉で表される他の様々な現象との関係性が重視された。研究の実際的な内容は、ガラスモデルへ様々な操作を施すことによって、その影響がどのようにガラスの内部へと組み込まれていくかというのをもモニターするという形をとった。その結果、外からの微小な操作の影響を、内部でカオスのように増幅させる性質が重要であり、数理的形式化するにはこの弱い不安定性の記述を取り入れなくてはならないことが示唆された。こうしてガラスの履歴現象は、計算機のように不安定性を完全に排除することによって成立するものとは異なる形式であると結論づけた。この数値計算を用いた特徴抽出研究は、その後計算理論との対応思考としての幾何学的研究へと進んでいった。計算論とは計算機の理論であるが、すでに数理理論として確立している計算論における記憶の扱いとガラスの履歴と関係づけを試みることは必須である。実際の方法論としては、計算論上の計算能力を幾何学的集合として埋め込めるという手法を行った。そこでこの埋め込み方法を提案し、この集合の性質を調べることによってガラスの持つ記憶能力を検証した。その結果、上記のガラスの重要な性質である弱い不安定性がこの集合の形として容易に表現できる上に、ガラスの持つ記憶能力とコンピューターの持つ記憶能力を、異なる形の集合として表現された。これによってガラスの持つ記憶能力の特徴を明確に抽出することに、またこの手法を利用すれば、今後ガラスに限らない記憶一般論として展開していくことが考えられる。今回の研究実績は三つの部分からなっている。一つはガラスの履歴依存性に関するLABSの研究、一つは大腸菌の適応現象の分析、一つはネットワーク分析である。これらは別個の大自由系であるが、同等な構造が部分的に共用されており、お互いの系を参照しつつ研究がすすめられている。LABSとは、ガラス転移を示す一つの理想モデルである。前年に作成した履歴依存性を網羅的に調べる方法によりこの系の履歴依存性を調べると、この系は非常に単純なメモリ構造をもっていることがわかった。外部から摂動を加えない限り系は情報を保持続けるが、摂動を加えたとたんに全てを忘れるようになっていた。このことの簡潔な表現として、系に(拡張された)揺動散逸定理と呼ばれる性質があることを示した。大腸菌の適応現象とは、外界の環境変化を大腸菌に与えたときに、最初はその変化に苦しみだすが、時間が経つにつれて慣れて元の状態に戻ることを意味する。この現象は、細胞表面の受容体のメチル化によってなされていると言われている。今回我々は適応現象を生成する受容体モデルを提案し、このモデルのノイズに対する振る舞いを調べた。これによって、ノイズによって生成される受容体の状態のゆらぎと、受容体がどれほど適応できるかを示す能力との間に密接な関係があることを示した。これは揺動散逸定理の一種である。ネットワークは近年流行を見せている研究対象であるが、今回私は自己回避というタイプの履歴依存性を持つ対象がネットワークを形成するようなモデルを作成した。この系がどのようなネットワーク構造を生成するか調べると、その自己回避長が重要なパラメタとなり、短い場合にはループ形成、長い場合にはランダムネットを生成し、その中間的長さにおいて寄生・共生タイプのネットワークを生成することを示した。寄生・共生タイプの構造の生成はこのモデルの強い特徴である。

これらのシステムの、特に運動性については、反応・適応・記憶という特徴的時間スケールが存在することが知られており、これら時間スケールの関係性を探ることが主たる目的とされた。大腸菌の運動については、べん毛の回転のゆらぎに非常に特徴的なスペクトルが形成されていることが知られている。このスペクトルと、大腸菌の適応・記憶との関係性については、主に本研究者昨年に行われたモデル研究によりほぼ解明され、そこにおいて主たる成果といえる、適応能力と不可逆循環との関係が提出された。本年度はより理論的に受け入れやすいモデルの改良が行われた(Progress, to be appear)。また大腸菌とは異なる運動様式を持つ細胞性粘菌について、同様な理論の構成が可能かどうかが試された。とくに細胞性粘菌においては大腸菌のような明確な実験による運動解析が行われていないため、運動解析を本研究者自身および共同研究者の手で行われた。運動解析は位相差顕微鏡により取得された運動の動画の画像解析という手法で行われ、細胞の状態に応じて、運動のパターンに特徴的統計的性質が表れることを見出した(論文準備中)。
意思決定を支える脳と身体の機能的関連

本研究は、不確実性を伴う意思決定場面において、脳と身体がどのように機能的に関連しながら、最適な決定を導いていくのかを解明することを目的とした。2つの刺激の選択に一定確率で金銭的な報酬と損失を随伴させ、被験者が試行錯誤を通して報酬を最大化することが求められる確率学習課題を実験パラダイムとして確立し、そこでの脳活動と身体反応を、陽電子断層撮影法(PET)と自律神経系・内分泌系・免疫系反応の同時測定により検討した。その結果、以下の知見を得た。(1)確率学習課題の遂行時には前頭前野部位と背側線条体が賦活し、それらの脳部位の活動は身体反応をトップ・ダウン的に制御していることが示された。(2)報酬の獲得・損失に伴う感情反応の個人差の一部は、セロトニン・トランスポーター遺伝子の多型により説明される。(3)交感神経活動が脳にフィードバックされて島皮質に表象され、それが意思決定のランダムさを規定する。(4)これらの意思決定に伴う脳と身体の機能的相関は、慢性ストレスにより鈍化する。本研究は、不確実性を伴う意思決定場面において、脳と身体がどのように機能的に関連しながら、最適な決定を導いていくかという原理を解明することを目的としている。平成20年度前半では、本研究で用いる実験パラダイムとして確率学習課題についての基礎的検討を行った。この課題では、2つの刺激の選択に一定確率で金銭的な報酬と損失を随伴させ、被験者が試行錯誤を通して報酬を最大化することが求められる。今年度の検討の結果、こうした比較的単純な課題であってもヒト被験者への適用が妥当であると認められること、この課題での選択行動は、動物と同様に刺激-報酬・損失に対応したマッチングを示すことが明らかになった。この知見を基に、平成20年度後半では、上記の確率学習課題を遂行している際の脳活動と末梢身体反応を、PETと自律神経系・内分泌系・免疫系反応の同時測定により検討した。その結果、確率学習課題の遂行時には、さまざまな前頭前野部位と背側線条体の賦活が観測されること、それらの脳部位の活動は、末梢身体反応をトップ・ダウン的に制御していることが明らかになった。さらに、報酬の獲得・損失に伴い一種の感情反応が生じるが、その強度の個人差の一部は、セロトニン・トランスポーター遺伝子の多型により説明できることを示した。平成20年度に行った意思決定と脳・身体の機能的関連についての研究における知見(意思決定に前頭前野と背側線条体が関与し,それらの脳領域が感情を反映する身体反応の起動・調整にも関与していること。また,そうした感情的な脳・身体反応の個人差にセロトニン・トランスポーター(5HTT)遺伝子多型が影響していること,など)を論文として公刊した(下記,研究発表の欄を参照)。本年度はそれらの知見を発展させ、行動と結果(報酬・罰)の随伴性の逆転(確率的逆転学習)状況における意思決定に伴う脳と身体の機能的関連について検討することを目的として研究を行った。また、そうした事態に対する適応能力の個人差の原因を解明するため、逆転学習事態における5HTTの遺伝子多型の影響について検討した。確率的逆転学習は、報酬をもたらす環境構造に不確実性があり、しかもその構造が変動的である事態をよくシミュレートする課題として知られている。その結果,随伴性の逆転に伴い,前頭前野(特に内側前頭眼窩野,背内側前頭前野)と背側線条体が頑健に賦活すること,それらの脳部位の賦活強度が逆転学習の成績を規定することが明らかになった。また,それらの脳部位活動は,逆転学習時における身体反応の調整にも関与していることが示された。さらに,5HTT遺伝子プヒモーター部の塩基繰り返し構造が短いアリルをホモで持つ個人は,そうした場面で感情性が高く,罰に敏感で過剰な反応切り替えを行う結果,報酬獲得成績が悪いことが示された。これらの研究結果より,本研究の目的である意思決定を支える脳と身体の機能的関連の解明に向けて,基礎的知見が得られた。本研究では、特に不確実性が存在する事態での意思決定における脳と身体のメカニズムを探求している。本年度は、行為と結果の随伴性が変動する事態での意思決定における脳と身体の機能的関連について検討した。また、そうした事態における意思決定への、慢性ストレスの効果について検討した。それにより、下記の知見が得られた。

1)行為(刺激選択)と結果(報酬・罰)の随伴性の変動を、逆転学習により操作し、課題を遂行中の脳活動を陽電子放射断層法で観測し,同時に心臓血管系反応,神経内分泌系反応,免疫系反応を観測して,それらの機能的関連を検討した。逆転学習時にはエントロピーにより表現された意思決定のランダムさの増加が観測され、その度合いは末梢血中のアドレナリン濃度と強く関連していた。また、両者の関連は右前部島皮質の活動により媒介されていることが明らかになった。この結果は随伴性変動に伴い交感神経系活動が亢進し、その結果放出されたアドレナリンが、求心性迷走神経系経由で最終的に前部島皮質に表象され、それが意思決定のランダムさを増すように働くものと解釈された。2)上記の逆転学習時における脳と身体の機能的関連は、慢性ストレスにより修飾を受けることが明らかになった。すなわち、慢性ストレスに暴露されている個人では、逆転学習に対する身体生理反応が全般に鈍化しており、それは脳の前部帯状皮質などの身体反応の高次中枢の活動低下によるものであることが明らかになった。
急速凍結ディープエッチング法によるヒト胃腸管間質腫瘍のマトリックス細線維の解析

近年、末梢神経腫瘍マーカーとしてスケノイド線維(SF)が注目されている。この線維は特異な周期的横紋構造をもつことが特徴であるが、我々の急速凍結ディープエッチング(QFDE)法による観察から、この線維が腫瘍細胞周囲の間質マトリツクスの網目線維上に顆粒状物が特異な配列様式で沈着して形成されており、SFが網目構造に強く依存した構造であることが示唆された。今回、SFを伴う胃腸管自律神経腫瘍(GANT)の細胞周囲マトリックスの網目線維間距離を計測したが、35-45nmにピークをもつヒストグラムがえられた。この値はSFの周期に一致した。したがって腫瘍細胞周囲にみられる間質マトリツクスの網目線維の線維間距離を計測することから、逆に腫瘍細胞がSFを発生するのに適した網目構造を有しているかどうか判定が可能と考え、GANTと類似した組織像を示し、異なる程度の平滑筋分化を示す胃腸管間質腫瘍(GIST)4例の間質マトリックス線維をQFDE法で観察と計測を行った。GISTは平滑筋分化の程度に応じて、線維の立休構築に変化がみられたが、網目線維の長さは20-30nmでピークをもつヒストグラムがえられ、この値は平滑筋分化の程度とは無関係であった。また、GANTの値と比較し有意な差がみられた。これらの結果より、GISTの網目の構築が腫瘍の悪性度の判定に有用であり、腫瘍により細胞細胞周囲間質マトリックスの構造に違いがあることが示唆された。また、SFの腫瘍特異性は腫瘍が持つ間質マトリックス構造に関連すると考えられた。この線維は特異な周期的横紋構造をもつことが特徴であるが、我々の急速凍結ディープエッチング(QFDE)法による観察から、この線維が腫瘍細胞周囲の間質マトリックスの網目線維上に顆粒状物が特異な配列様式で沈着して形成されており、SFが網目構造に強く依存した構造であることが示唆された。したがって腫瘍細胞周囲にみられる間質マトリックスの網目線維の線維間距離を計測することから、逆に腫瘍細胞がSFを発生するのに適した網目構造を有しているかどうか判定が可能と考え、GANTと類似した組織像を示し、異なる程度の平滑筋分化を示す胃腸管間質腫瘍(GIST)4例の間質マトリックス線維をQFDE法で観察と計測を行った。GISTは平滑筋分化の程度に応じて、線維の立体構築に変化がみられたが、網目線維の長さは20-30nmでピークをもつヒストグラムがえら、この値は平滑筋分化の程度とは無関係であった。前年度までに得られた結果については論文に掲載予定である。前回に引き続き、各種腫瘍の超微構造について間質マトリックスを主体に急速凍結ディープエッチング(QF-DE)法を用いて観察をおこなった。【材料および方法】材料は手術材料を使用し胃の神経鞘腫、食道重層扁平上皮癌、大腸腺腫、その他、皮膚の神経線維腫、デスモイド腫瘍、MFHなどを対象に観察した。組織は5ミリ大にトリミング後、PBで可溶性蛋白を20分間洗い流し、0.25%グルタールで30分間固定した。

その後10%メタノールで氷晶防止処理を施し、液体窒素で冷却した銅板を用い急速凍結を行いました。凍結面はメスで割断しEIKO FD-3ASエッチング装置にてディープエッチングおよび炭素・白金によるshadowingを行った。組織消化に伴うレプリカ膜の壊れは組織をエッチング装置より取り出すと同時に膜状にコロジオンを滴下して防止し、家庭用漂白剤(Hiter)で組織を消化した。レプリカ膜はフォームバール支持膜をはったグリッドで回収し、アミルでコロジオンを溶かし乾燥して透過電顕て観察した。【結果】標本に加わるアーティファクトは手術状況や処理時間などにより種々の影響を受けたが、おおむね適切に処理されたものでは生検や手術材料でも良好なレプリカ標本が得られた。ヒト材料での病理所見は通常電顕像とレプリカ標本を対比しながら評価した。いずれの症例も通常電顕で報告されている所見に加えて、細胞骨格や間質マトリックスの線維構造や線維構造と膜成分との関連、また膜蛋白の像を詳細に観察することが可能であった。【まとめ】今回はさらに胃腸管および皮膚腫瘍を検査対象に加えて観察をおこなった。今後もQFDE法による観察が病変の鑑別診断や予後の推定、病態の解明に重要であると考える。前年度に引き続き症例を追加して、各種腫瘍の間質マトリックスとともに細胞骨格の超微形態像も加えて急速凍結ディープエッチング(QF-DE)法および免疫組織化学的に検索した。材料は生検材料を用い胃の神経鞘腫、皮膚の神経線維腫、皮下組織のデスモイド腫瘍および線維組織球腫、大腸腺腫および腺癌、カルチノイド腫瘍、軟部組織弾性線維腫などを検索した。QF-DE標本は5ミリ大の組織を用い、切り出し面よりPBで可溶性蛋白を洗い流し、グルタールで固定後、液体窒素で冷却した銅板を用い急速凍結を行った。凍結面をメスで割断しディープエッチングおよび炭素・白金による蒸着を行い、組織をハイターで融解しレプリカ膜をグリッドで回収して透過電顕で観察した。同様に通常電顕標本と、さらに光顕標本はHE染色標本に加えてビメンチン、アクチンおよびコラーゲン抗体を用いた免疫染色標本を作製してレプリカ標本と比較検討した。QF-DE法を用いた観察では、通常電顕で観察の難しい細胞骨格やコラーゲン線維などの詳細な超微構造が立体的に観察され、各々の腫瘍で細胞骨格の分布やコラーゲン線維の形態像に特徴がみられた。とりわけ、ミクロフィラメントは神経鞘腫と神経線維腫は他の2例に比べ少なく、デスモイド腫瘍では膜直下に巣状に分布し、線維組織球腫では膜直下に巣状に分布するものや細胞質全域に分布するものなど多彩な所見を認めた。一方、腫瘍細胞周囲におけるコラーゲン線維はデスモイド腫瘍では粗に分布し、線維間の介在線維はまばらで表面も平滑であった。一方、良性線維組織球腫と神経線維腫のコラーゲン線維は密に配列し、豊富な介在線維を有していた。今後、QF-DE法を用いて多くの症例を検索することにより、病態解析や病理診断への応用に役立つと考えられた。今回、胃壁に転移したいわゆる食道癌肉腫(so-call ECS)症例について急速凍結デイープエッチング法による詳細に観察した。症例は72歳男性。主訴は嚥下困難。入院時中下部食道に5.5cm長の半周性のポリープ状腫瘤と胃に12x11cm大の粘膜下腫瘍が存在した。食道生検から扁平上皮癌(SCC)の診断が得られたが、全身状態状態不良のため胃全摘のみ行った。組織所見:胃腫瘍はシート状配列を示す上皮細胞からなる癌腫と紡錘形細胞からなる肉腫様領域からなり両者の移行像がみられた。
スピン偏極トンネル分光法によるナノ磁気構造と表面電子状態の探索

当初の計画は超高真空SP-STM・MBE装置の整備・動作点検と、Cr,Fe(001)薄膜の磁気像の観察することであった。本研究を遂行するためのSTM観測・MBE法による試料作製・清浄表面評価が可能な超高真空装置の整備とその動作点検が研究初年度に終了し、その後、現在までに研究計画が順調に進み、多くの成果を挙げることができた。具体的研究成果として、1)Cr(001)超薄膜(<5nm)の層状反強磁性の検証2)Cr(001)薄膜表面のステップ、らせん転位などの表面欠陥が表面磁気構造へ与える影響3)Cr(001)上Fe(001)超薄膜の成長過程と表面準位の検証などである。この3年間に得られた大きな研究成果は、「Cr(001)薄膜(9nm)の高密度なナノスケールのらせん状テラスの成長とスピン偏極トンネル分光法によるその磁気像の観察」らせん状テラスに特有な幾何学的な非対称から生じるスピンフラストレーションの効果をマイクロマグネティックシミュレーションによって説明した。これらの成果は米国物理学会Physical ReviewLetters誌に掲載された。投稿した論文はPhysical ReviewLetters, Physical Review Bなど国際誌に4編、和文による解説2編の合計6編である。また国際会議招待講演2件、日本物理学会において招待講演1件、およびシンポジウム講演1件、依頼講演4件を含めて、20件の口答発表を行った。研究初年度にあたる本年度は、研究を推進するための主要な装置である超高真空対応STM観察室および試料成長室の整備とその動作点検と、bccCr(001)薄膜を研究対象として研究を行った。昨年3月末にこれらの装置の移設が完了したのち、超高真空への排気、STMの動作確認、Au(001)清浄表面の確認作業を7月までに完了させた。現在までに得られている到達真空度はSTM観察室および試料成長室でそれぞれ2×10^<-11>,5×10^<-11>Torr以下であり、本研究を推進するに必要な真空度は十分に得られた。次にAu(001)清浄表面を用いて、Cr(001)清浄表面の作製とスピン偏極トンネル分光法による磁気像の観察を行った。原子レベルで平坦かつAuの表面偏析を抑制したCr(001)薄膜を作製する必要がある。LEED/Auger, STM観察を用いて成長条件を最適化した結果、最初の2nmはCrを室温で成長させたのち、基板温度300°Cでさらに2nm成長させる、2段階成長が最適であることを見いだした。最適化された成長法を用いて作製したCr(001)薄膜表面のdI/dVスペクトルではフェルミ準位近傍(-60mV)に明瞭なピークが観測された。これはCr(001)清浄表面に特有なスピン偏極表面準位によるものである。強磁性探針(W探針にFe薄膜探針)を用いると、dI/dVのピーク強度が1原子層異なるテラスに違いがあることが観測された。これは各テラスでの磁化が反平行状態であるためにトンネル磁気抵抗効果によって生じていると解釈される。この様にスピン偏極表面準位を反映したバイアス電圧で強磁性探針を用いたdI/dV像から磁気像を得ることに成功した。本研究を遂行するためのSTM観測・MBE法による試料作製・清浄表面評価が可能な超高真空装置の整備とその動作点検が昨年度までに終了し、本年度は1)スピン偏極トンネル分光法によるCr(001)薄膜の磁気像観察-構造欠陥と反強磁性磁区・磁壁構造のナノスケールでの観察2)Cr(001)上のFe超薄膜の成長過程のLEED,Auger,STMによる評価について実験を行った。その結果1)Cr(001)

薄膜表面が層状反強磁性を示すことを確認するばかりでなく、量子化軸が異なる反強磁性磁区の存在とらせん転位近傍での狭い磁壁(【approximately equal】6nm)の観察に成功した。それぞれの磁区の量子化軸がステップの方向と強い関連があること、らせん転位間の距離が磁壁幅の決定に大きな役割を担っていることが判った。特に現実の薄膜に存在するらせん転位やステップなどの微視的な欠陥とスピン状態との相関に関する知見を実空間で直接的に得ることができることを示した。2)ではLEED観察の結果、Fe超薄膜はCr(001)上にエピタキシャル成長し、p(1×1)構造を示すことを確認した。Fe超薄膜のモフォロジーは成長条件に強く依存するが、成長条件を最適化することにより、原子レベルで平坦かつCrの表面偏析を抑えたFe超薄膜を形成することができることを見いだした。室温でFe 2ML蒸着後300°Cアニール後のSTM観察の結果、原子レベルで平坦な表面が形成されていることを確認した。その微分コンダクタンススペクトルは下地のCr(001)とは明瞭に異なっており、Fe(001)清浄表面に特有なスピン偏極表面準位に対応する0.3V近傍のピークを明瞭に観察した。この結果は、Crの表面偏析を抑制したFe(001)清浄表面が得られたことを示唆する。最終年度に当たる本年度得られた大きな研究成果は「Cr(001)薄膜(9nm)の高密度なナノスケールのらせん状テラスの成長とスピン偏極トンネル分光法によるその磁気像の観察」である。Au(001)上のCr(001)薄膜において成長方法を探索した結果、原子レベルで平坦ならせん状テラス(平均直径50nm,平均ステップ数4)が高密度に自己形成させることに成功した。ステップは、らせんの中心にあるらせん転位から発生しており、単原子ステップである。結晶成長に伴うらせんテラスはこれまで多く観測されているが、らせん構造が層状反強磁性に与える影響を初めて観察した。形状像と同時に同じ場所で観察した磁気像には明瞭なコントラストが観察された。観測された磁気コントラストの特徴は、(1)1原子層異なるごとにコントラストが反転する層状反強磁性(2)隣接する2つのらせん間でらせん構造に伴うスピンフラストレーションの両者が観測された。観測された磁気像から詳細な磁気構造を調べた結果、らせん構造に伴うスピンフラストレーションによって試料面内でスピンが回転していることが分かった。しかし強磁性体ドットの磁気渦構造とは異なり、隣接するらせんの中心を結ぶ線に対して非対称な磁気構造が観測されている点が特徴である。観測された非対称な磁気構造の起源を確認するため、らせん構造に特有な幾何学的な非対称性を正確に取り入れたマイクロマグネティクシミュレーションを行った結果、両者はよく対応しており、ナノスケールのらせん構造によって層状反強磁性がかなりの影響を受けることが分かった。現在、ナノ構造と磁性との競合を一般的に理解することは、基礎・応用の両面で重要な課題の1つであり、本手法がその現象解明にきわめて有力な手法であることを示した。
文化財の彩色材料の変遷に関する基礎的研究

東京文化財研究所が中心となって近年開発された可搬型の蛍光X線分析装置などを用いて、様々な彩色文化財の材質調査を行い、彩色材料や技法に関する新たな知見を数多く得ることができた。具体的な成果を以下に示す。1、薬師寺所蔵「吉祥天像」の彩色分析国宝「吉祥天像」(8世紀前半)について、彩色材料の調査を行った。ポータブル蛍光X線分析装置を用いて全49箇所の測定を行い、Pb系白色顔料が彩色下地として用いられていること、現在紫色と認識できる部分で5種類、赤色と認識できる部分で3種類の材料が使い分けられていることを明らかにした。2、MOA美術所蔵「紅白梅図屏風」の彩色分析国宝「紅白梅図屏風」は江戸期18世紀を代表する絵画である。ポータブル蛍光X線分析装置を用いて全57箇所の測定を行い、金箔と考えられていた部分で箔が使われていないこと、黒く描かれている川の部分で全く顔料が使われていないことなど、従来の定説とは大きく異なるデータを得た。3、奈良国立博物館蔵「十一面観音像」の彩色分析国宝「十一面観音像」(12世紀前半)について、彩色材料の調査を行った。ポータブル蛍光X線分析装置を用いて全121箇所の測定を行い、Pb系白色顔料が下地として用いられていること、2種類の青色材料が使われていることなどの新知見を明らかにした。今年度は本研究課題の初年度として、国宝に指定されている絵画や壁画の顔料分析を積極的に行い、以下に示すような結果を得た。1、国宝「吉祥天像」の彩色分析薬師寺に所蔵される国宝「吉祥天像」(8世紀前半)について、彩色材料の調査を行った。2、国宝「紅白梅図屏風」の彩色分析MOA美術館に所蔵される江戸期18世紀を代表する絵画である。3、国宝「高松塚古墳壁画」の彩色分析7世紀末から8世紀初頭にかけて描かれたと考えられている日本を代表する絵画であり、現地で実際の壁画を対象とした初めての調査であった。ハンディ型蛍光X線分析装置を用い、全173箇所の測定を行った。Pb系白色顔料が彩色下地として用いられていること、赤色部分で複数の顔料が明確に使い分けられていることなど、非常に貴重なデータを得ることができた。今年度は本研究課題の第2(最終)年度として、国宝に指定されている絵画や柱絵の顔料分析を積極的に行い、以下に示すような結果を得た。1、金剛峰寺「仏涅槃図」の彩色分析国宝「仏涅槃図」(11世紀後半)について、彩色材料の調査を行った。ポータブル蛍光X線分析装置を用いて全116箇所の測定を行い、4種類の白色材料を検出した。また、切金に使われている材料がCu2%を含むAu材料であることを明らかにした。2、奈良国立博物館蔵「十一面観音像」の彩色分析国宝「十一面観音像」(12世紀前半)について、彩色材料の調査を行った。

ポータブル蛍光X線分析装置を用いて全121箇所の測定を行い、Pb系白色顔料が下地として用いられていること、2種類の青色材料が使われていることなどの新知見を明らかにした。3、法界寺「阿弥陀堂四天柱」の彩色分析国宝「法界寺阿弥陀堂四天柱」(13世紀前半)について、彩色材料の調査を行った。現在、ほとんどの部分が黒ずんで彩色を確認することが大変困難な対象であったが、ポータブル蛍光X線分析装置を用いて全64箇所の測定を行い白土下地の上に彩色が施されていること、2種類の緑色材料が使い分けられていることなどを明らかにした。
論理アラーム処理のヒューマンエラー抑制メカニズムの解明と効果検証

単一のプラント異常から複数のアラームが連鎖的に発報する連鎖アラームは、ヒューマンエラー発生の要因の一つとなることが示唆された。そこで本研究では、ドットマトリックス解析を用いたプラント運転データからの連鎖アラーム抽出法を提案した。提案手法を用いてプラント運転データから連鎖アラームを抽出し集約することで、効率的に連鎖アラームを削減できる。抽出した連鎖アラームに基づき適切な論理アラーム処理法を選択することで、安全なプラントオペレーションの実現が期待される。本研究では、アラームの洪水や連鎖アラームなどの有害アラームが引き起こすヒューマンエラーに対する、アラームサプレッションやシェルビングなどの論理アラーム処理の抑制効果を、オペレータモデルを用いた異常診断シミュレーションにより、認知情報処理プロセスのレベルで詳しく解析することを目的とする。得られた知見をもとに、ヒューマンエラーが発生しにくいアラームシステムのプロトタイプを構築する。平成25年度は、前年度までに構築したオペレータの異常診断過程を認知情報処理のレベルで詳しく解析するためのシミュレーション環境を用いて、アラームの洪水や連鎖アラームなどの有害アラームが発生したときのオペレータの異常診断過程データを収集した。その結果から、有害アラームがオペレータの異常診断にどのように影響を与え、診断ミスにつながるのか解析した。さらに、有害アラームが発生したとき、論理アラーム処理がヒューマンエラー抑制に有効であるか、正しい異常診断が論理アラーム処理によって妨げられるケースがないか調べた。論理アラーム処理の方法としては、サプレッション(洪水発生時に新規アラーム発報を抑制)、たたみ込み(同じアラームを一つに集約)、シェルビング(重要度の低いアラームを一時的にオフ)、ソーティング(アラームを重要度順にソート)およびマクロアラーム(関連するアラーム群を代表アラームに集約)を取り上げた。得られた知見に基づき、オペレータのヒューマンエラーを招きにくいアラームシステムについて検討した。具体的には、プラント状態に応じてアラーム設定を自動的に変更する仕組みや、異常診断ミスの発生をオペレータモデルにより検知したときに最も確からしい異常原因をオペレータに提示する機能をアラームシステムに組み込むことを考えている。経験や知識などに基づく人間の高度な認識や判断に委ねられる運転業務の一つに,アラームシステムを使ったプラントの異常検知や異常診断などがある.オペレータの正しい異常検知や異常診断を支援するアラームシステムの設計では,人間とシステムの関わりを認知情報処理プロセス(情報獲得・情報解析・意思決定・行為実行)のレベルで詳細に分析し,その結果を設計にフィードバックすることが重要である.本研究では,有害アラーム発生時における論理アラーム処理のヒューマンエラー抑制効果を,オペレータモデルによる異常診断シミュレーションにより認知情報処理プロセスのレベルで検証し,得られた知見を基にヒューマンエラーが起こりにくい論理アラーム処理法を提案することを目的とする.平成24年度は,有害アラームがオペレータの異常診断にどのように影響を与え,診断ミスにつながるのか,そのメカニズムを認知情報処理のレベルで詳しく解析するためのシミュレーション環境を整備した.化学プラント用ダイナミックシミュレータAspenHYSYS(アスペンテック社製)と,科学技術計算ソフトウェアMATLAB(MathWorks社製)上で動作するオペレータモデルを結合し,有害アラーム発生時のオペレータの異常診断過程を認知情報処理のレベルで詳細に模擬できる異常診断シミュレーション環境を構築した.構築したシミュレーションを用いることで,有害アラームが発生したときのオペレータの異常診断過程データを収集することができる.収集できるデータには,オペレータの認知情報処理過程,異常診断時間や成功率,ヒューマンエラーの種類などがある.本研究では、アラームの洪水や連鎖アラームなどの有害アラームが引き起こすヒューマンエラーに対するアラームサプレッション(洪水発生時に新規アラーム発報を抑制)、畳み込み(同じアラームを一つのアラームに集約して表示)やシェルビング(重要度の低いアラームを一時的にオペレータから見えなくする)などの論理アラーム処理の抑制効果を、オペレータモデルを用いた異常診断シミュレーションにより、認知情報処理プロセスのレベルで詳しく解析することを目的とする。平成26年度は、平成25年度に実施した論理アラーム処理のヒューマンエラー抑制効果の検証結果に基づき、ヒューマンエラーが起こりにくいアラームシステムのプロトタイプ開発に取り組んだ。開発したアラームシステムでは、迷惑アラームが発生したとき、オペレータが自身の判断によりアラームサプレッション、畳み込みやシェルビングなどの論理アラーム処理機能を利用できる。一方、過剰な論理アラーム処理機能の利用は、重要アラームの見落としなどのヒューマンエラーを招く可能性があるため、論理アラーム処理の利用状況を監視する仕組みもアラームシステムに組み込んだ。開発したアラームシステムは迷惑アラームによるヒューマンエラーに対する抑制効果が期待されるが、プロトタイプ開発に予想以上の時間がかかってしまったため、その検証実験を十分実施することができなかった。ヒューマンエラー抑制効果の検証実験が今後の課題である。アラームの洪水や連鎖アラームなどの有害アラームが引き起こすヒューマンエラーに対するアラームサプレッション(アラームの洪水発生時に新規発報アラームを抑制)、畳み込み(同一のアラームを一つのアラームに集約して表示)やシェルビング(重要度の低いアラームを一時的にオペレータから見えなくする)などの論理アラーム処理の抑制効果を異常診断シミュレーションにより評価した。その結果、単一のプラント異常から複数のアラームが連鎖的に発報する連鎖アラームが、ヒューマンエラー発生の原因となることが示唆された。そこで、プラントアラームシステムの適正化を目的に、ドットマトリックス解析を用いたプラント運転データからの連鎖アラーム抽出法を提案した。ドットマトリックス解析は、バイオインフォマティクス分野で、DNAやタンパク質配列の配列アラインメント手法の一つとして広く用いられている。提案手法では、まずプラント運転データに記録された発報アラームを、それらの発報順に並べたアラーム配列に変換する。