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無脊椎動物における視覚情報処理過程の特異性と普遍性

本総合研究班は多様な無脊椎動物視覚機能の特異性と普遍性を以下の三つの面から追求し,視覚情報処理の一般原則解明に近づくことを目的とした.1.光受容機構と光興奮過程:ハエの視物質発色団が3-ヒドロキシレチナールであることを確定し,その異性化過程を解明した(磯野).無脊椎動物でも広くビタミンA_1, A_2,視物質系が分布していることを見いだした(鈴木).チョウの色受容細胞には昆虫には普遍的でない赤受容細胞があることを見いだした. (江口・冨永).昆虫のような微絨毛性光受容膜の代謝過程は,脊椎動物の視細胞外筋膜のそれとは異なることが知られた(廣澤).イソアワモチ眼外光受容器を用いて,光照射によるCGMPの減少を含む興奮発現過程が明らかにされ,興奮過程の種普遍性が見られた(後藤).免疫電顕によりロドプシン分子の光受容細胞内所在と,膜の分解・再生過程が解明された(冨永).光受容細胞の構造や視物質の環境変化に対する適応機構が明らかにされた(鈴木・江口)2.視覚情報処理にかかわる神経回路:ゴキブリ単眼高次ニューロンの動特性は脊椎動物のそれとの普遍性が見られた(立田).クモ側眼の運動検知機構(山下)及びザリガニ視覚入力出力変換に関与する神経回路(山口)の解明により,神経回路による情報処理の普遍性と特異性が示された.3.固体発生過程と行動から見た視覚機能:昆虫の概日時計の所在と環境の明暗サイクルの影響が解析された(千葉).ホヤの眼の分化の固体発生的研究及びナメクジウオの光受容器の系統発生的視点からの研究がなされた(吉田).ハエを用いて,高度な視覚機能は羽化後の光経験に依存して発達することが行動実験と組織化学法とによって明らかにされた(三村).以上の成果から,形態や作用物質では種特異性が,機能面では主として普遍性があると結論できるようである.本総合研究班は多様な無脊椎動物視覚機能の特異性と普遍性を以下の三つの面から追求し,視覚情報処理の一般原則解明に近づくことを目的とした.1.光受容機構と光興奮過程:ハエの視物質発色団が3-ヒドロキシレチナールであることを確定し,その異性化過程を解明した(磯野).無脊椎動物でも広くビタミンA_1, A_2,視物質系が分布していることを見いだした(鈴木).チョウの色受容細胞には昆虫には普遍的でない赤受容細胞があることを見いだした. (江口・冨永).昆虫のような微絨毛性光受容膜の代謝過程は,脊椎動物の視細胞外筋膜のそれとは異なることが知られた(廣澤).イソアワモチ眼外光受容器を用いて,光照射によるCGMPの減少を含む興奮発現過程が明らかにされ,興奮過程の種普遍性が見られた(後藤).免疫電顕によりロドプシン分子の光受容細胞内所在と,膜の分解・再生過程が解明された(冨永).光受容細胞の構造や視物質の環境変化に対する適応機構が明らかにされた(鈴木・江口)2.視覚情報処理にかかわる神経回路:ゴキブリ単眼高次ニューロンの動特性は脊椎動物のそれとの普遍性が見られた(立田).クモ側眼の運動検知機構(山下)及びザリガニ視覚入力出力変換に関与する神経回路(山口)の解明により,神経回路による情報処理の普遍性と特異性が示された.3.固体発生過程と行動から見た視覚機能:昆虫の概日時計の所在と環境の明暗サイクルの影響が解析された(千葉).ホヤの眼の分化の固体発生的研究及びナメクジウオの光受容器の系統発生的視点からの研究がなされた(吉田).ハエを用いて,高度な視覚機能は羽化後の光経験に依存して発達することが行動実験と組織化学法とによって明らかにされた(三村).以上の成果から,形態や作用物質では種特異性が,機能面では主として普遍性があると結論できるようである.1.光受容機構について:ハエ視細胞の視物質発色団は3-ハイドロオキシレチナールであることを確定し、11シス形への異性化酵素の存在を示唆し、カロチノイドから視物質発色団を合成する過程の存在を示した(磯野)。モノクローナル抗体を用いた免疫電顕観察から視細胞R16視物質の細胞内における特異的な分布を明らかにした(冨永)。感桿とそれ以外の所にある視物質の比は動物によって異なっていた(江口)。ハエ個眼の立体構築像をコンピューターで解析し、光変異種の変性像を明らかにし、それによって感桿小体膜のturn overの異常を見出した(廣澤)。アメリカザリガニで、レチニルエステル類が視物質発色団の1次供給源であることを示した(鈴木)。イソアワモチ光受容細胞の興奮過程は光感受性【K^+】電流が関与し、【K^+】電流は細胞内のcGMPと【Ca^(2+)】との濃度に依存することを明らかにした(後藤)。2.視覚神経系について:ゴキブリ背単眼2次ニューロンの応答ダイナミックスを明らかにし、3次ニューロンの解析にも着手し、さらに単眼系へ多種感覚入力を送っている介在ニューロンを同定した(立田)。

甲殻類3次視覚ニューロンと非発火型ニューロンとの間の拮抗的興奮伝達と、それらの出力系への関与の仕方を解明した(山口)。又、コガネグモ視細胞間の電気的結合を示唆した(山下)。3.発生・加令・行動等について:ナメクジウオの生殖活動が光により左右されることを見出した(吉田)。ハエトリグモ側眼の運動検知能の性質を詳細に解析した(山下)。フタホシコオロギで、概日時計のペースメーカーが視葉中とくに視髄にあること,ゴキブリに比し,左右の機能的結合が弱いことを見出し、アカイエカは概日活動がコオロギと著しく異なることを見出した(千葉)。ハエ羽化直後の視形態遮断効果を生ずる条件を解明し、複眼片側の遮断効果も明らかにした(三村)。
G蛋白質によるPLC活性化機構の解析

1.PLCδに結合する新規タンパク質として新規にクローニングしたp122に関して以下のことが判明した。i)p122はRhoのみならずCdc42Hsに対してもGAP活性を示すこと(RhoA>Cdc42Hs>>Racl)、i)p122は精製PLCδ1のPIP_2水解活性を強く促進するが、PLCβ1、PLCγ1、PLCγ2に対する活性促進効果は小さいこと、ii)PLCδ1の活性促進にはGAPドメイン近傍の領域が必要であること。これらの結果より、p122がPLCδ1の驚異的な活性化因子であることが明らかになった。また、p122がRhoまたはCdc42Hsの下流に存在しPLCδ1にシグナルを伝える可能性が示唆された。2.生理的条件下でp122によるPLCδ1の活性化が惹起される可能性について検討し、次のような結果が得られた。i)p122-過剰発現COS細胞においてはp122-PLCδ1の分子会合が観察されたが、過剰発現の認められない3Y1、MDBK、PC12、Raji細胞等では観察されないこと、i)GST-p122を用いた結合実験よりp122とPLCδ1の2分子の結合が極めて弱いこと(約1/50の結合比)、ii)p122-過剰発現COS細胞のIP_3レベルはコントロール細胞のそれに比して有意に高いこと。以上の結果は、p122-PLCδ1の相互作用が1:1の直接的な関係でない可能性を示している。3.一方、GST-p122を用いた結合実験よりp122に特異的に強く結合する分子が複数存在することが判明した。特異的なp122結合タンパク質としては64kDa、55kDa、27kDaの分子が挙げられる。4.以上の結果は、細胞内ではp122が第三の因子を介してPLCδ1の活性化因子として機能する可能性を示している。さらに、これらの研究成果はGタンパク質を介した新しいPLC活性化経路につながる。
マントルにおけるメルト・岩石反応系のメルト輸送の物理化学

マントルにおいて形成されるマグマの化学組成やその量を決める要因として、融解系への流体の注入やメルト分離の重要性が指摘されてきた。本研究では、部分溶融合成系マントル物質中のメルトを実験装置内で浸透流として移動させ、その物理過程を解析した。具体的には、高温・高圧条件下で、数ミリ以上のスケールの珪酸塩メルト-フォルステライト系を通してメルトを移動させて、その移動量や固液共存層の組織変化を調べた。メルト移動の駆動力となる圧力勾配は、ダイヤモンド集合体を円柱状実験カプセルの片端に置き、一旦実験条件で組織平衡に到達させた固液共存層と接触させることで発生させた。実験の結果、固液共存層の性質のうち、液の分率、フォルステライトの粒径と粒径分布の効果について、以下の知見を得ることができた。メルト分率が10%程度で、フォルステライトの平均粒径が50ミクロンで幅広い粒径分布を持つ固液共存層を用いて1250°Cで実験した場合(run#4)と、メルト分率が5%程度で、フォルステライトの粒径が10-20ミクロンで均一な固液共存層を用いて1300°Cで実験した場合(run#7)を比較した所、run#4の場合のメルト分離量は、run#7の場合の23倍程度であり、形成されたメルト枯渇領域の厚さは、3倍以上であった。浸透率は、Blake-Kozeny-Carman equationから、粒径に2乗、メルト分率に1.5乗で依存しているとされている。二つの実験で、粒径は、平均で約4倍、メルト分率は2倍程度なので、浸透率には、一桁以上の違いが予想されるが、分離量の違いは、大きく見積もっても3倍程度で、BKC式から予想される浸透率と不調和である。これは、2相共存領域の広い粒径分布が大きな圧力勾配領域で効率的に圧密構造を形成し、メルト分離効率を低下させたとことによっている考えられる。この事は、#4のほうが#7に比べて、フォルステライトの形態および結晶方位定向性が顕著であることと調和的である。マントルにおいて形成されるマグマの化学組成や生成量の支配要因として重要な、メルト輸送の物理過程を明らかにするために、部分溶融合成系マントル物質中のメルトを実験装置内で浸透流として移動させ、その物理化学過程を解析し、融解過程のダイナミクスを理解することを目的としている。本年度は、メルト移動の駆動力となる圧力勾配を生成するためのダイヤモンド集合体中のメルト移動過程に焦点を当てて研究を進めた。メルトの物性の影響を評価するために、ピストンシリンダー装置を用い様々な粘性や表面張力を示す金属をその融点直上でダイヤモンド集合体に注入しその移動速度や移動フロントの形態を観察した。金属を単独でグラファイト容器中でダイヤモンド集合体に接しさせた場合と、50%以上のフォルステライトと金属を混合した場合について検討した。実験では、1GPaまで加圧した後、金属融点から10°C程度上にできるだけ早く温度を上昇させた。実験時間は、5分から30分程度で、急冷の後に減圧し実験試料を回収し、圧縮軸に平行な断面を琢磨した後SEMで観察した。メルトを単独で注入した場合には、Auは、ピストン加圧面にほぼ平行でdiffuseなフロントを形成しながら移動した。

しかし、場合によって非常に不規則な樹枝状分布を示しながら注入される場合もあった。後者は、加圧が不均一なために圧力不安定に起因して生じるものと考え、メルトソースとして、金属とフォルステライトの混合物を用いて同様の実験を行った。この場合には、GeとAuでは、樹枝状分布が形成された。フォルステライトと金属の混合物は安定に存在していることから、このような不規則分布は、ダイヤモンド中の移動速度が大きいのに対して、供給側のフォルステライト金属集合体からの供給速度が遅いためであると考えられる。定量的に表面張力や粘性の効果を決めるために実験の定量的な解析を行っている必要がある。本研究は、マントルにおいて形成されるマグマの化学組成や生成量の支配要因として重要な、メルト輸送の物理過程を実験的に明らかにするために、メルトを部分溶融合成系マントル物質中を浸透流として移動させ、その物理化学過程を解析し、融解過程のダイナミクスを理解すること目的としている。今年度は、フォルステライトとアルバイト(NaAlSi308)系の固液共存層をダイヤモンド集合体とともに10GPa、1300°Cの条件炭素キャプセル中に封入し、メルトの移動過程を調べた。溶融珪酸塩組成としてアルバイトメルトを用いた理由は、第一にアルバイトの粘性が大きい点、第二にアルバイト-フォルステライト系のリキダス境界は、圧力にあまり依存しないからである。フォルステライトのサイズは10ミクロン程度にそろえた。まず、アルバイトガラス10wt.%とフォルステライト90wt.%の混合物を、ダイヤモンド集合体なしの実験条件下で、1日程度アニールした。メルトは、均一に分布しており、フォルステライト-メルト間の組織的平衡が達成された。次に、この実験生成物(円柱状)をダイヤモンド集合体と一緒に実験条件で1時間程度処理した。この実験生成物の加圧軸に平行な断面をSEMで観察したところ、ダイヤモンド集合体中にアルバイトメルトが100200ミクロン浸透移動し、ダイヤモンド集合体との界面から数十ミクロンの幅でメルト分率が数%以下に低下した。この実験生成物については、現在本年度購入し立ち上げつつあるSEM-EBSD結晶方位解析システムを用い、フォルステライトの変形とメルトの移動過程の関連の解析が進行中である。本研究は、メルトを部分溶融合成系マントル物質中を浸透流として移動させ、その物理化学過程を解析し、融解過程のダイナミクスを理解すること目的としている。今年度は、昨年度行った固液共存層中のメルト移動実験の生成物についてかんらん石の方位定向性(LPO)解析を行った。フォルステライト-アルバイト系では、斜方輝石が多量に形成されるため、解析はかんらん石のみを固相として持つフォルステライト-ひすい輝石系について行った。昨年度導入したSEM-EBSD装置を用いて、試料の全体に渡って方位マッピングを行った。試料としては、粒子径を揃えず、幅広い粒径分布を持つかんらん石粉末(最大80μm)を前処理なしで用いたものと、粒子径を1020μmに揃え、いったん1.0GPa,13001200°Cでダイヤモンド粉末なしで液-フォルステライト界面を組織平衡に達しさせた後にそのままダイヤモンド粒子集合体に接触させたものの二つを行った。両者ともにダイヤモンド粉末に接触しているところで、明瞭な液分率の低下が認められた。前処理なしの試料では、顕著な{010}が圧縮軸方向に、{100}が圧縮軸に直交する面内でガードルをなすLPOが認められた。この試料については、同様のLPOが、ダイヤモンドとの接触面近傍でも認められたが、離れた部分に比べて弱かった。一方、前処理をしたものは、顕著なLPOは認められなかった。
Communityの看護診断の方法論に関する研究

この研究は、平成78年度の2年間の研究であり、得られた成果の概要は次の通りである。1.communityの看護上の問題(地域看護診断)を正確に行うためには、既存の衛生統計資料の分析に加えて、現地でのethnographic methodの手法を取り入れたkey,primary informantのinterviewや調査を実施するなど、総合的なアプローチが重要である。2.一つの地域に、上記の総合的なアプローチによる地域看護診断の知見は、現地の保健福祉関係者より評価を受け、かなり妥当性が高いと実証できた。3.地域への介入研究の足ががりとなった。まず、地域看護診断の方法を文献検索によって検討し、患者個人の看護診断の方法と比較分析しながら、地域把握の枠組みとethnographic methodの導入のしかたについて整理した。まず、既存の衛生統計資料をもとに、北海道(農村地域)、石川県(地方都市)、東京(大都市地域)の一地域での地区診断を実施したが、ethnographic methodによるCommunityの看護診断をすすめるに際して、必要な条件として、(1)Communityの概念の明確化(2)Communityの看護上の問題点の設定のしかた(3)看護介入のレベルの明確化、などが挙げられた。ethnographic methodをとりいれた地域看護診断のすすめ方は、住民をKey Informantにして、研究者が地域の文化やライフスタイルなどから、疫学や標本調査のデータも加味して、地域における短期・長期の活動計画を設定していく戦略である。具体的な方法は、地域の実情をよく理解しているKey Informantと当該の健康問題に関連している人々(Primary Informant)とのInterviewや現地調査をとおして、地域の内側から問題を明らかにし、活動計画を樹立するものである。この研究は、平成78年度の2年間の研究である。第1年目には、Communityの看護活動を進める際に、Communityの看護上の問題を明確にするための方法として、既存の衛生統計資料にethnographic methodを取り入れてInterviewの方法や調査を加えることの重要性とその方法を明らかにした。第2年目には、前年度に明らかにした地域看護診断の枠組みに基づいて、地域(石川県輪島市、北海道美瑛町)で実際に応用し、地域看護診断のモデル化を図った。特に、石川県輪島市においては、(1)入手可能な既存の統計資料や様々な史料の発掘と整理・分析、(2)ethographic methodを取り入れたKey,Primary-Informants33人へのinterviewにより、主に高齢者に関連する課題の抽出、(3)独居高齢者・高齢者のみ世帯全数を対象とした調査の実施・分析を通して、輪島市の、主に高齢者に関連した看護上の問題を明らかにした。また、これらの問題に対し、輪島市の保健活動をになっている行政担当者(保健・福祉・看護担当者)から、内容の妥当性の評価を得ることにより、地域看護診断には、(1)既存の資料、(2)ethnographic methodを取り入れたInterview、(3)具体的な調査を通して多角的にとらえる方法(モデル)が妥当なものと結論づけた。
固体内電子励起へ及ぼす高速クラスターイオンの構造と配向の影響

Bohr速度ν_0=2.19×10^6m/s以上の高速クラスターイオン衝突による二次電子放出の近接効果(二次電子放出の抑制)の発現機構を解明する目的のもとで本研究を進めている。これまでに検討してきた固体中でのイオン誘起ポテンシャルによる励起電子の輸送過程の擾乱に起因した二次電子放出の抑制モデルでは、クラスターの配向が輸送過程での近接効果に影響を及ぼす可能性が考えられる。このような配向の影響を検証するため、クーロン爆発イメージと二次電子収量の同時測定により、二次電子放出の近接効果の配向依存性を測定した。3.2ν_0のC_2^+イオンをビーム軸に対して45°傾けて設置した1.4、2.8、14.1μg/cm^2(70700A)のアモルファス炭素薄膜標的へ入射した。イオン衝突毎に薄膜の前方後方に放出される二次電子の収量をマイクロチャンネルプレート検出器で測定すると共に、薄膜出射後の解離イオンを静電偏向電極により電荷選別した後、発光画像として検出し、2つの解離イオンの位置から配向角度を導出した。C^<3+>-C^<3+>のペアに対して、膜厚1,4μg/cm^2の前方放出ではビーム軸に対して解離イオンが平行に出射する場合に二次電子収量が増加する配向依存性が観測された。配向の効果が消失した膜厚2.8μg/cm^2の出口での核間距離は1.6Aであるのに対して、輸送過程に起因する近接効果は核間距離が70Aに達しても発現することから、輸送過程での近接効果に及ぼす配向の影響は殆ど無いことを明らかにした。配向に依存しない輸送過程の近接効果に生成過程の配向の近接効果を加えると、実験結果を概ね説明することができるため、観測された配向依存性は励起電子の生成過程に起因する可能性が高い。これらの結果より、イオン誘起ポテンシャルの応答距離は励起電子の輸送距離より非常に大きい可能性があることが示唆される知見が得られた。
生体膜-麻酔分子間の麻酔発現機構の解明

平成16年度の研究計画に従い、室温においてDihexadecyl Hydrogen Phosphate (DHP, (C_<16>H_<33>O)_2POOH)単分子膜を水面上に展開し、これに水平型QCM及びQCI測定装置の検出部(固有振動数:6MHz,感度:±0.5Hz及び±0.05Ω)を接触させた後、種々のアルコール(エタノール、1-プロパノール)を水相中に添加し、添加前後における周波数及び抵抗値の経時変化を観測した。その結果、どちらのアルコールにおいても、QCMでは周波数の減少(step1)とこれに続く増加(step2)を、QCIでは抵抗値の増加(step3)とこれに続く減少(step4)を観測した。Step1と2(QCM)については添加アルコールの鎖長依存性が見られたが、step3と4(QCI)については見られなかった。これから、step1と3はアルコール水和物の吸着(質量の増加)とこれに伴う界面構造水の流動化→DHP膜粘性の増加によるもの、またstep2と4は吸着アルコールのDHP膜内への浸透(膜粘性の減少)によるものと考えられる。これに続いて、添加エタノールの濃度依存測定を行った結果、特異濃度(50mM)を境にQCM及びQCIともに、後半のstep2(QCM)と4(QCI)の経時変化が消失した。これから、エタノールの濃度増加に伴う吸着エタノール水和物間の相互作用により、水和を伴うエタノール分子の準吸着層がDHP膜/水界面に形成されたものと考えられる。以上の結果から我々は、生体膜/水界面に麻酔分子が吸着後、麻酔分子の準吸着層が形成されることによる界面構造水の流動化→生体膜の安定化が麻酔の発現機構であるとする「生体膜安定化モデル」を提案した。これについて、国際麻酔学会(H17年2月開催)にて発表を行うとともに、現在論文を投稿中である。平成15年度の研究計画に従い、室温においてDihexadecyl Hydrogen Phosphate (DHP,(C_<16>H_<33>O)_2POOH)単分子膜を水面上に展開し、これに水平型QCM測定装置の検出部(固有振動数:6MHz,感度:±0.5Hz)を接触させた後、種々のアルコール(メタノール、エタノール、1-プロパノール)を水相中に添加し、添加前後における周波数の経時変化を測定した。その結果、全てのアルコールにおいて、周波数の減少(step1)とこれに続く増加(step2,3)を観測した。Step1と2については、添加アルコールの鎖長依存性(周波数の変化量及びstepに要した時間)が見られたが、step3については見られなかった。水相中においてアルコールは、(1)水と容易に混和する、(2)水分子がアルコール分子を取り囲む水和殻構造、水和クラスターを形成する、(3)界面にアルコールが集まる、という特徴を持つ。これから、step1と2については、アルコール水和物が膜/水界面に存在する界面構造水に吸着した後、水和物間の相互作用によりアルコールの多量体クラスターが形成され、これにより水和物水の一部が脱水したものと考えられる。アルコール水和物水分子の量及びアルキル鎖の疎水性度が、周波数変化量及び要した時間に反映されていると考えられる。一方、step3については、添加アルコールの鎖長依存性を示さなかったことから、step2における多量体クラスターの形成及び部分的脱水が界面構造水に二次的に影響を与え、その結果、界面構造水の流動化が発生したものと考えられる。以上の結果から、麻酔は麻酔分子の層形成だけでなく、界面構造水の流動化も伴って初めて発現されるという麻酔発現機構モデルを提案した。これについて現在、論文を投稿中である。
低次元系材料の新しい磁性を用いた超高密度磁気記録材料への応用研究

本研究グループは、第一原理シミュレーション計算により、磁性クラスターを基礎とした新材料創製技術開発を行う国際共同体制実現を目的として活動してきた。特に、磁性クラスターを3次元的に積層した超高密度磁気記録媒体の実現を目指している。また、研究期間内に、2元系クラスター一般を広く第一原理シミュレーション計算によって探索し、新規な物性の予言に成功した。この中で、特に注目を集めたのが、金属原子を内包したシリコンの10-20量体である。これらの中には、極めて対称性の良いものがあり、シリコンフラーレンと名付けられた。その中に、擬原子と呼ぶべき極めて安定で磁性を有するものを見出すことが出来た。分子エレクトロニクスに関するシミュレーション計算を実施し、特に高分子中の電気伝導特性に関して大きな成果を得た。これらの新物質中のスピン伝導に関するシミュレーション計算を精力的に行い、将来のスピントロニクスの基盤確立に寄与する成果をあげることに成功した。超高密度磁気記録材料創製の重要なポイントである磁気クラスターの積層に関しては、主としてモンテカルロ法を用い、大規模シミュレーション計算により、積層過程、充填率、異方性の解析と、最適な実験条件の導出を行った。3年間の研究期間において、主として中国側から本所を訪問していただき、本所の材料設計専用スーパーコンピューターを活用した超大規模シミュレーション計算を実施した。それと並行して、我々も中国を訪問し、研究成果の報告会を開催すると共に、高度で有効な議論を行うことが出来た。また、期間内に共著で著名な国際学術誌に発表した論文は26編に上り、広く国際学界の注目を集めることが出来た。近年、原子操作による高度な実験技術の発展に伴って実際に創製可能となりつつある各種物質の形成する表面、界面、クラスター等の低次元系は、従来のバルクとは全く異なる極めて興味深い新規な構造と物性を持つ。本研究では、我々が独自に開発している世界最高精度を誇る全電子混合基底第一原理計算を、これらの新物質に適用し、その物性の詳細を大規模シミュレーション計算によって解明し、その結果を基礎として、従来とは全く異なるレベルの超高密度記録媒体実現の可能性を探る。混合基底第一原理計算は芯電子までを精密に扱えるため、従来の擬ポテンシャル法では解析が困難であったフラーレンやナノチューブに代表される炭素系の新規で複雑な構造と物性を解析するために開発された。本研究では、それを鉄原子を中心とする遷移金属元素系の構造と物性の解明を可能とするように局所スピン密度近似へと拡張し、具体的な例題に適用している。その全エネルギー計算結果を用いて、タイトバインディング模型のパラメーターを決定し、本研究で必要となる第一原理計算では処理不可能な1000原子程度の系への適用を試みた。これらの計算は、本所の材料設計専用スーパーコンピューターを用いて行っているが、その実行効率を上げるために、プログラムのベクトル化率向上を試みた。その結果、目標としていた1000原子系の取り扱いが可能となった。また、それ以上の規模の系のシミュレーションを可能とするために、継続的にプログラムの並列化を試みている。超高密度記録媒体の研究に関しては、我々の研究グループは、これまで磁性金属マイクロクラスターを単位とした3次元構造体を考えて、その上での外場調製による多値記録過程を主として研究してきたが、本研究では、それに加えて、国際共同研究により、系全体の形成する記録パターンを単位とする新たな多値情報記録システムを検討し、その実行効率までを数値的にシミュレーション計算により明らかにした。表面、界面、クラスター等の低次元系が持つ特異な磁性を活用した超高密度磁気記録媒体に関する理論計算を行うのが、本研究の主要な目的である。本研究は、10年近い実績に基づく我が国と中国側の研究者による共同研究であり、既に多くの成果を得て来ているが、平成12年度には、特に、第一原理計算によって遷移金属クラスターの最安定構造決定と、その特異な磁性の決定や量子ドット中の電子伝導特性に関する大規模シミュレーション計算等を行った。

遷移金属クラスターの安定性は、それを構成する原子の数に大きく依存し、特に安定なものは魔法数クラスターと呼ばれている。しかし、安定性を実験的に決定することは、極めて困難な状況であり、本研究成果は、今後のクラスターを活用した新材料の応用研究において重要な役割を演ずることが期待されている。本学の実験グループ等との共同で、酸化物遷移金属クラスターの構造安定性と磁性の計算も行い、Fe_<13>O_8等が特に安定であることを見出した。一般的に、2元系クラスターに関する研究は、始まったばかりであり、本研究グループの寄与に対する評価は高い。これらの成果により、これらの酸化物遷移金属クラスターは、将来のクラスター基材料の基本構成要素の候補と考えられる。本所では、従来のベクトル型スーパーコンピューターを更新し、64ノードの並列型スーパーコンピューターHitachi SR8000を導入した。それに伴い、従来から開発して来た第一原理計算プログラムの並列化を行い、処理効率の向上を図った。並列化のプログラミングには、本所の研究者に加えて、中国側の研究者の参加を得ている。また、8月には、本研究代表者が中心となって仙台で国内外各30名規模の国際ワークショップを開催したが、そこで本研究グループの成果を発表した。低次元系の磁性に関して、クラスター及び多層膜を対象として、第一原理シュミレーション計算を行った。クラスターの持つ磁性は、バルクとは全く異なり、サイズと形状という独立な変数を持つため、バルク以上の特性を実現できる可能性がある。本研究では、クラスターの構造安定性に関する第一原理シュミレーション計算を行い、実験的に多量のクラスターが得られる魔法数に関する多くの結果を得ることが出来た。また、クラスターに対して、磁気異方性に関するモデル計算を行い、外場に対する磁化特性の詳細を検討し、多段のヒステリシスを有することを示し、超高密度磁気記録の実現方法の一つと考えられる磁気多値記録媒体の作成可能性を示唆することに成功した。磁性多層膜に関しては、特に貴金属と遷移金属の組み合わせを系統的に検討し、通常のバルクでは得られない強力な磁化を持つ場合を見出している。これらは、制御された構造と原子の組み合わせに依存するので、通常の平衡状態のバルク金属によっては、全く実現不可能な新物質である。実験化との共同により、シュミレーションによって得られた特性の確認も行い、良好な一致を見ている。同時にモンテカルロシュミレーションとモンテカルロ直接法を組み合わせて、気相中のクラスター成長過程と基板上での成長過程を統一的に扱う方法の開発と最適な実験条件検索を行った。ここでは、気相中の飛行距離依存性と成長管の温度依存性、さらに基板の温度依存性を詳細に検討することにより、形成されるクラスターのサイズ分布の予測に成功した。
2次元ナノLC/MSを用いた自己免疫疾患の病態解析システムに関する研究

血清の前処理における検討では、低分子量タンパク分離デバイスを使用した場合、かえって検出タンパク数が減少しており、現段階ではこのデバイスに関してはさらに検討を要する。しかし元来アルブミンなどの主要タンパクの少ない髄液(Lupus 17: 16-20, 2008)や、脳など組織中のタンパクの同定(Neurosci Lett 422: 114-118)に関しては本研究で用いた質量分析法は有力な武器となりうることを証明した。さらにindoleamin 2, 3-dioxygenaseのニトロ化による翻訳後修飾の微細な構造変化についても検出可能であった(J Immunol 176: 372-379, 2006)。また、Con Aカラムを用いての血清処理はその後の一次元電気泳動および質量分析にて自己免疫疾患のidiopathic thrombocytic purpura(ITP)の鑑別診断に,血清セルロプラスミン濃度が有効であることを示した(Clin Chim Acta 389: 132-138, 2008)。さらに、卵白アレルギーの患児において未報告のタンパクがアレルゲンとして作用している可能性を見出した(Clin Exp Aller投稿中)。今後は血清処理法についてさらに効率的な方法が確立できれば、血清において多くの有益なバイオマーカーの発見が期待される。本研究はヒト血清中のタンパクを高感度LC/MS/MSシステムを用いて網羅的に解析することにより、疾患に特異的なタンパクの検出及びその検出タンパクのパターンを元とした新しい検査方法の開発を試みるものである。研究初年度は、ヒト血清中に高濃度で存在する血清より6種類のタンパクを抗体結合カラムで除去した後のサンプルを分析する条件の基礎検討を主に行った。データの解析はMASCOT Search(マトリックスサイエンス)と独自のデータ解析ツールDBParserを用いてタンパクの同定を行った。その結果、血清分離後4°Cで保存した場合の同定タンパク数は6時間以内まで安定していた。また分析するタンパク量は1μgが最適であった。健常者血清を分析した結果、同定されたタンパクの数は200以上で、その血清中濃度の範囲は10^3-10^9 pg/mlであり幅広い濃度タンパクの検出が可能であった。従って、次年度以降に実施予定の新しいバイオマーカーの検索とデータベースの作製に充分利用できることが確認できた。また、今年度の健常者とターゲット疾患患者の間で差を見た予備検討の結果では、健常人では見られないいくつかのタンパクを同定している。すなわち、今後健常、疾患共に例数を重ねてターゲットタンパクを絞り込み、疾患特異性のあるタンパクを詳細に解析して複数のターゲットタンパクを組み合わせることで疾患レベルやタイプを区別できる新しい検査方法を確立したい。これらの手法は種々の難治性疾患の診断に役立つと考えられた。自己免疫疾患をターゲットとした新規バイオマーカーおよび病態解析のために二次元液体クロマトグラフィーと質量分析器をオンライン化した2D-LC/MS/MSシステムを用いて血清を網羅的に解析するための基礎検討を行った。サンプルの前処理として血清中高濃度に存在する高分子量タンパクの大部分を除去し、未知のタンパクが存在する可能性が高い低分子量にターゲットをおいた解析を特殊メンブレンを用いて試みた。その結果は血清中高濃度に存在する高分子量タンパクが除去され、低分子量タンパクが多く検出された。しかし、検出タンパク数は100個前後であるため検出数を増やして新規バイオマーカー検出の可能性を広げることが今後の課題となった。それに対して三次元で分析を行い対応していく。また、健常群と疾患群を比較するため質量分析器から得られる内部標準物質のシグナル強度を用いて相対定量を試みた。これはペプチドを内部標準にするのではなく、タンパクを添加するためトリプシン消化効率や質量分析器で検出される質量の違いによるイオン化効率の違いにも対応できるものと期待していたが機器の測定限界か、再現性に欠ける結果となった。使用した機器においてはペプチド検出効率が優れているため、今後はタンパクの検出有無で比較していく必要がある。新規のバイオマーカーを見い出した際にその臨床評価をするため数種類のタンパクを同時に測定可能なプロテインアレイシステムを構築する必要がある。

そのために色識別可能なビーズを利用したBio-Plex(Bio-Rad)を用いて新規測定系の構築を試みた。その結果、測定範囲は10^3まで広がっており、再現性も良好、既存の分析器との相関もR^2=0.95と良好な結果が得られた。今後は新規バイオマーカーへ応用していくことが可能である。血清の前処理における検討では、低分子量タンパク分離デバイスを使用した場合、かえって検出タンパク数が減少しており、現段階ではこのデバイスに関してはさらに検討を要する。しかし元来アルブミンなどの主要タンパクの少ない髄液(Lupus17:16-20,2008)や、脳など組織中のタンパクの同定(Neurosci Lett422:114-118)に関しては本研究で用いた質量分析法は有力な武器となりうることを証明した。さらにindoleamin2,3-dioxygenaseのニトロ化による翻訳後修飾の微細な構造変化についても検出可能であった(J Immunol 176:372-379,2006)。また、Con Aカラムを用いての血清処理はその後の一次元電気泳動および質量分析にて自己免疫疾患のidiopathic thrombocytic purpura(ITP)の鑑別診断に、血清セルロプラスミン濃度が有効であることを示した(Clin Chim Acta389:132-138,2008)。さらに、卵白アレルギーの患児において未報告のタンパクがアレルゲンとして作用している可能性を見出した(Biochem Biophys Res Communに投稿中)。いずれにしても、現段階においては血清を直接試料として解析することは困難であり、今後は血清処理法についてさらに効率的な方法が確立できれば、多くの有益な血清バイオマーカーの発見が可能となるであろう。
呼吸器上皮に存在するM細胞の生理的・病理的条件における機能の解明

粘膜免疫において抗原の上皮通過を司るMicrofoldcell(M細胞)は分泌型IgA抗体の産生に重要である。しかし、腸管以外ではM細胞研究は進んでいない。気管・気管支で構成される下気道には病理的条件下を除きリンパ濾胞が存在することは稀でM細胞の存在も不明であった。本研究ではGlycoprotein 2 (GP2)とTnfaip2抗体を用いることで下気道のM細胞を検出できることを示す。そして、この気管M細胞はRANKLシグナルによって分化すること、病理的条件下で形成されるリンパ濾胞上に存在することを明らかにした。これはM細胞が呼吸器における粘膜免疫応答に関係していることを示唆している。組織細胞学
計算解剖学モデルに基づく医用イメージング高度化

本研究では、計算解剖学で生成した人体や臓器のアトラスを利用して被曝量低減・測定データ削減・画質向上などを実現する新方式CTの枠組みを構築することを目的としている。平成25年度の研究では、以下の3つの項目について研究を実施した。一つ目として、X線を心臓や乳房など検査の関心領域(ROI)のみに照射して被曝量を低減するインテリアCTの画像再構成に関して研究を行った。インテリアCTでは、厳密な画像再構成を行うために対象画像に関する何らかの先験情報が必要なことが知られているが、実際のCTイメージングにおいて従来のものより使いやすい新しい先験情報の与え方を2種類提案して、これらにより数学的に厳密な画像再構成が可能になることを証明した。また、アトラスから自動で先験情報を構成した後にそれを利用して厳密な画像再構成を行う逐次近似型の画像再構成法を開発した。そして、シミュレーション実験及びマイクロCT装置で撮影したマウス肺標本実データの画像再構成を行い、提案手法の有効性を示した。二つ目として、低線量CTの画像再構成に関して研究を行い、従来研究で画質改善に有効とされているトータルバリエーション(TV)画像再構成法の収束が遅く計算量が膨大になる問題点を解決する新手法を提案した。新手法は、数理最適化分野の近接スプリッティングと呼ばれる枠組みに基づくもので、投影データをサブセットに分割して画像更新を行うrow-action型構造をもち、収束が非常に速い特徴がある。そして、胸部CTイメージングを想定したシミュレーション実験を行い、通常のTV画像再構成法を100倍以上高速化できることを示した。三つ目として、平成24年度の研究で開発したアトラスを事前情報に利用して少数方向投影データから高画質の画像再構成を行う確率アトラスMAP再構成法において、アトラス構築の画像処理手法を高度化することで画質を改善した。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、計算解剖学で生成した人体や臓器のアトラスを事前情報としてイメージングにフィードバックして、被曝量低減・測定データ削減・画質向上などを実現して医用イメージングを高度化する新しい枠組みを構築することを目的としている。平成24年度の研究では、少数方向の投影データから高画質の画像を生成するスパースビューCTを典型的なプロトタイプの問題として、上述の枠組みに基づく以下の2つの画像再構成法を開発した。1つ目の手法は、確率アトラスMAP法と呼ばれる以下の手法である。まず、同じ部位を撮影した複数患者のCT画像から計算解剖学の手法で人体や臓器の標準アトラスを混合ラプラス分布の形で構築しておき、これをMAP推定に基づく画像再構成の事前情報に利用して少数方向投影データから高画質のCT画像を生成する手法である。本手法のソフトウェアを開発して、胸部CT撮影の実画像を用いたシミュレーション実験による性能評価を行った結果、少数方向投影データからの画像再構成に提案されている従来手法と比較して優れた性能を持つことが実証できた。2つ目の手法は、腹部MAP法と呼ばれる以下の手法である。一般に腹部のCT検査では時相が異なる4枚の画像が撮影され被曝量が多い問題点を解決するため、造影剤注入前の1枚の画像は十分な方向数の投影データで撮影を行い、造影剤注入後の3枚の画像は少数方向投影データで撮影を行い1時相目の画像をMAP推定に基づく画像再構成の事前情報に利用して高画質の画像を生成する。本手法のソフトウェアを開発して、数値ファントムと腹部CT撮影の実画像を用いたシミュレーション実験による性能評価を行った結果、造影剤注入後の撮影は方向数をかなり減らしても本手法を用いることで十分な画質を達成できることが実証できた。

交付申請書に記載した研究計画では、平成24年度は上記研究実績の中で1つ目の小テーマである「確率MAP法によるスパースビューCTの画像再構成」の研究のみを実施する予定であった。しかし、研究を進めて行く上で、2つ目の小テーマである「スパースビューCTと腹部MAP法を用いた腹部CTの被曝量低減」の研究の優れた着想を得たため、これに関しても多くの労力をかけて短期間で研究を実施した。即ち、当初の予定のほぼ2倍の研究を実施したことになり、計画以上の進展があったと考えている。また、研究成果の対外発表に関しても、平成24年度内に、6件の雑誌論文、2件の国際会議論文、6件の国内学会発表、3件の著書の実績が得られ、研究が当初の計画以上に進展していることを実証している。平成25年度の研究は、ほぼ申請書に記載した通りに以下のように推進する予定である。具体的には、計算解剖学アトラスを用いたインテリアCTの研究を中心に実施する。インテリアCTとは、心臓や乳房など検査のROIのみにX線を照射する新方式のCTであり、厳密な画像再構成を行うには被写体に関する事前情報が必要なことが示されている。そこで、平成24年度に検討したスパースビューCTと同様な方法で構築した計算解剖学アトラスを用いて、インテリアCTの有効な画像再構成法を開発する。まず、平成25年度前半において、インテリアCTの画像再構成における解の一意性と安定性の理論的考察を行う。次に、平成25年度後半において、スパースビューCTの研究で構築した腹部CTの標準アトラスを用いて、シミュレーション実験と実データによる評価を行う。既に、手法構築の予備的な検討は少しづつ進めており、学術研究としての新規性を出す着想を考案済で、基礎的な部分に関する論文を発表し始めている状況である。実験に必要なCT装置の実データ取得についても共同研究を行っている企業や研究所に交渉を進めており、平成25年度中に入手して実験を実施できる見通しを得ている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞接着分子による消化器癌増殖の制御機構

また進行胃癌の外科的切除症例を用いた研究では、COX-2発現と胃癌の粘液形質、増殖能との関係について検討した結果、胃癌におけるCOX-2の発現は、浸潤部において増強しており、増殖能との強い関係が示された。またこれらのindexは胃型、腸型、分類不能型の順に上昇しており、胃癌の進展過程における粘液形質の変化とも深く関わっている可能性が示唆された。近年COX-2inhibitorは大腸癌発生過程の早期の段階での関与が指摘されてきたが、我々の知見からは消化器癌進展過程の後期の段階においても重要な制御因子の一つであると考えられる。さらに我々は便PCR法により、便潜血反応ではスクリーニング困難な胃癌をターゲットにし、K-sam、c-met及びc-erb B2の遺伝子増幅の検出を試みてきた。現在まで約20例の胃癌症例で便中癌遺伝子の検出を試みてきたが、数例でいくつかの癌遺伝子の検出が可能であった。またこれらのindexは胃型、腸型、分類不能型の順に上昇しており、胃癌の進展過程における粘液形質の変化とも関わっている可能性が示唆された。さらに我々は、便PCR法による結核菌同定法に準じ、便からのDNA抽出法とPCR法を習得することで、便潜血反応ではスクリーニング困難な胃癌をターゲットにし、担癌患者におけるK-samやc-met等の癌遺伝子増幅の検出を試みている。
磁気共鳴スペクトロスコピーによる低酸素性虚血性脳症の病態解析

小動物において非侵襲的に脳内生化学的変化を測定できる、magnetic resonance spectroscopicimaging法を開発した。また本方法を用いて、脳性麻痺の主要な原因である低酸素性虚血性脳症の病態生理を研究し、新生児においては持続的な低酸素よりも、間歇的な低酸素の方が脳に有害であることが明らかとなった。本年度は、高磁場実験用MR装置において、撮像のための実験装置の作成、磁揚均一度を高めるための撮像プログラムの作成、および実験動物におけるin vitro spectroscopic imagingを行うための撮像プログラムの作成を行った。実験装置としては、ラット脳に特化したソレノイド型radiofrequency pulse送受信コイルを作成し、これにより良好なsignal to noise ratioの信号が得られることを確認した。磁場均一度を高めるためのプログラムとしては、multi-slice gradientecho法にmultiple phase difference image法を組み合わせ、ここから計算されるBO mappingより磁場の不均一度を数学的に求める手法を確立した。またこの手法をもとに、当施設の実験用MRIにおけるshim coil特性およびそれぞれのコイルのcross correlationを計測した。求められた回帰式および係数からautomatic shimming programを作成し、水ファントムおよびラット脳に応用したところ、良好な磁場均一度が達成されることが明らかになった。昨年度作成した、磁場調整プログラムを用い、in vivo multi-voxel spectroscopic imagingを試みた。小動物においては、主として脳底部の下垂体周辺および乳突蜂巣周囲において、大きなsusceptibility artifactが生じることが明らかになった。我々の所有する実験用MRIにおいては、磁場調整コイルがsecond orderまでしか稼動せず、かつ最大使用可能電力量の制限があるため、すべての動物で、確実な至適磁場を作成することは困難であったが、動物の配置の工夫、使用コイルの工夫などで、何例かspectroscopic imagingを撮像することが可能であった。昨年度までに完成した磁場調整プログラムおよびmulti-voxel spectroscopic imaging法を用い、マウス新生仔低酸素脳症モデルにおいて、神経細胞に特異的に存在するNAAを測定することにより、脳内の生化学的変化をより詳細に検討した。昨年度、持続的低酸素よりも間歌的低酸素においてNAAの著明な低下が生じることを報告したが、間歌的低酸素群においても、従来のMRI T2強調画像や、拡散強調画像では明らかな脳虚血性病変は描出できず、また病理組織学的検査においても神経細胞数の減少は確認できなかった。またこれらの動物を正常酸素濃度下でさらに4週間飼育したところ、NAAの濃度は正常に復すことが判明し、multi-voxel spectroscopic imaging法で確認されたNAAの低下は、可逆的な神経細胞の障害を示していると考えられた。すなわちNAAの測定は、回復可能な程度の周産期低酸素性神経細胞障害を描出できることが明らかになった。したがって、実際の周産期医療においても、新生児仮死の症例が従来のMRIで明らかな虚血性病変を指摘できなかったとしても、multi-voxel spectroscopic imaging法を用いて脳内NAAを測定し、治療継続が必要な症例を鑑別することで、不可逆的な脳障害、脳性麻痺の発症を予防できる可能性があることが示唆された。
看工連携による看護ケアテキスト自動評価及び評価根拠の可視化

看護の質向上のために,ネットを介して収集された看護ケアテキストをソフトコンピューティングおよび機械学習を用いて自動分類し,その評価規則を決定木により可視化した.研究成果により概ね5080%の看護ケアテキストを4段階のクラスに正しく分類できた.また,テキストの構造を考慮した数値化表現により,決定木を用いて分類規則を人間に理解しやすいIf-thenルール形式で可視化できた.これまで、看護ケアデータ分析システムにおいてさらなる分類性能向上を目指してきた。平成23年度に遺伝的アルゴリズムを用いた特徴抽出システムを導入した。この導入により看護の専門家が対象テキストを評価する際に着目しているであろうと考えられる単語を自動抽出することができ、これを提示することで評価根拠の可視化を行うことができる。この方法で提示できるのは単語(または単語群)であるため、提示結果の理解はそれほど容易ではなかった。平成24年度は、単語の集合で評価結果の根拠を示すのではなく、単語の木構造で評価結果を提示するシステムを開発した。本年度開発した方法では、多くの看護ケアテキストを分類することに貢献した単語から順に木構造で評価根拠を表現する。これにより、従来の単語集合のみで提示するシステムよりも内容の理解が容易になった。また、対象テキスト集合は質問内容に応じて複数あるが、主に単語に着目して分類可能なテキスト集合と、内容(テキストとして未記述で行間に暗に含まれている内容、を含む)に着目して分類しなければならないテキスト集合が存在している。そこで、平成24年度は文章の係り受け構造を特徴ベクトルとして表現する手法を開発し、看護ケアデータ分析システムに導入した。これにより、前述のような性質を持つテキスト集合の分類性能は向上した。また、係り受け構造を特徴ベクトル化したことにより評価根拠可視化の際の木構造がより人間に理解しやすいものとなった。一方で、係り受け構造を表現した特徴ベクトルに対する遺伝的アルゴリズムに基づく特徴抽出システムの開発が新たに必要となった。すなわち、従来の二値表現の特徴ベクトルから実数値表現の特徴ベクトルに拡張し、さらに、重要な係り受け構造が破壊されないような遺伝的操作の設計が必要である。今後は前述のように明らかになった点を含めたさらなる拡張を行う予定である。看護の質向上のために,ネットを介して収集された看護ケアテキストをソフトコンピューティングおよび機械学習を用いて自動分類し,その評価規則を決定木により可視化した.研究成果により概ね5080%の看護ケアテキストを4段階のクラスに正しく分類できた.また,テキストの構造を考慮した数値化表現により,決定木を用いて分類規則を人間に理解しやすいIf-thenルール形式で可視化できた.看護ケアデータ分析システムにおけるテキスト分類性能向上のため、遺伝的アルゴリズムを用いた特徴抽出システムを開発し導入した。本研究のテキスト分類システムは、看護の専門家によりあらかじめ評価された過去のデータを学習用データとして学習し未知のテキストについて分類する。このとき、対象となるテキストのいずれの語に着目しているかを自動抽出するため、遺伝的アルゴリズムに基づいた組合せ最適化を利用したシステムを開発した。これにより分類性能が高くなる特徴(すなわちテキスト中の「語」)を抽出することができるようになった。これらの研究成果は、専門家によるリコメンデーション作成支援や評価結果の根拠の確認へ利用することができる。特に評価結果の根拠を示すことは、ブラックボックス型の分類システムと専門家等の人間が協調する必要のあるシステムには重要なことである。また、評価結果の根拠はリコメンデーション作成支援へ利用できる。本年度の成果では、これらの基礎データとなる「テキスト分類に寄与の大きかった複数の語およびその組合せ」をおおむね抽出できている。これは、看護ケアデータ分析システムのテキスト分類システムにおいて非常に重要な要素である。また、概念ファジィ集合による分類に使用できる語の拡張を行い、分類性能向上への道筋をつけた。テキスト分類システムにおいて語の拡張は重要であるが、これを可能な限り自動で行えるようにならなければ、構築したシステムを使用し続ける際に人件費等の大きなコストを必要とすることになる。Webの情報を利用して自動的に類似する語を発見する手法および過去の看護ケアテキストから概念集合を構築する手法を導入したことにより、未知の語が出現してもそれを自動的に既知の語と関連づけられるため、情報不足のために分類できないテキストを減少できた。看護ケアテキストを高精度で評価するための手法として、遺伝的アルゴリズムによる特徴抽出、概念ファジィ集合の構築、Web上の情報を利用した未知語と既知語の関連づけ手法の提案、開発、洗練を行ってきた。これらの手法が分類性能向上に対して有効であることを確認している。複数種類あるすべてのデータ集合に対して有効ではなかったがこれは予想された結果で、対象データの分析および手法の更なる洗練により対応可能と考えている。また、研究成果である特徴抽出により抽出された語は評価根拠の提示およびリコメンデーション作成支援の際、専門家に提示する情報の基礎となるものである。よって、研究目的および実施計画にしたがって進んでいるため、おおむね順調に計画が進展していると考える。特徴抽出手法により抽出された語をベースに、看護ケア専門家へ提示する情報として何が適しているのかを調査、研究し、評価根拠を可視化するアプリケーションを開発する。これまでの研究により、特徴抽出手法は大きな計算資源を使用する必要があることがわかったので、並列計算等の可能な計算機システムの充実が必要である。

また、これまでは「語」に着目してテキスト分類システムを考えてきたが、さらなる性能向上のためには語と語の関連や、文章構造にも着目する必要があるため、これらのことを視野に入れた拡張を行う。すなわち、テキスト分類の際の特徴をこれまでの語ベースのものから、語と語の関連や構造を反映したものに拡張する必要性を感じたので、これへ向けて研究を進める。特徴抽出手法では組合せ探索をおこなうため、また、日本語のテキストを対象とするため、比較的大きな計算資源を必要とする。今後の研究推進による手法拡張により、いっそうの計算量増加が予想されるので必要に応じて計算資源の充実を行う。さらに、可視化における評価やデータ整理のため、謝金等も必要であると考えている。研究成果の発表等のために、国内外での学会や論文誌において研究成果の報告を行うための諸経費も必要である。