hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
画像フィルタ理論に基づくニュ-ラルネットワ-クの高性能学習方式に関する研究

本研究では、画像フィルタ理論の進展と共に明らかになったフィルタのデ-タ補間能力の本質に関する知見に基づいて、限られた数のサンプルを体験するだけで、未知の入力に対して正しい出力を与えることを保証できる新しい学習理論を構築し、それをニュ-ラルネット上に実現することを目的としている。フィルタにおけるデ-タ補間の問題と、未知の入力に対応することのできるニュ-ラルネットを構成する問題との間には密接な関係がある。前者は、関数の有限標本点上の値のサンプルのみから、まだ経験したことのない新しい点上の関数の値を推定する問題であり、これはデ-タの次元の相違こそあれ、有限個の入力サンプルに対する正しい出力が教師から示されただけで、初体験の入力に対して正しい出力を得ようとする後者の問題と本質的には同じだからである。学習理論では、この様に新しい入力に適切に対応する能力のことを汎化能力と呼んでいる。本研究課題では、2年間の研究を通じて、次のような成果をあげることができた。まず、研究代表者が開発してきた一連の画像フィルタの理論に基づき、学習訓練列の持つ内部構造(位相構造)を活用することにより、デ-タ補間、即ち、汎化を行なう枠組を導いた。さらに、この学習理論に従って、バックプロパゲ-ションの汎化能力を解明し、汎化を保証するための訓練デ-タの与え方を示した。これらの手法を一般的に論じることのできる理論を作用素論的枠組から導き、最適汎化能力を持つニュ-ラルネットの理論を構築した。以上の理論的に予測された結果は、計算機シミュレ-ションにより実証することができた。本研究では、このように、画像フィルタの理論に基づいて汎化能力を保証する新しい学習理論を構築することを目標としてきたが、当該年度において次のような成果を上げることが出来た。(1)標本点をニュ-ラルネットに対するサンプル入力、また、その標本点上のデ-タ値をニュ-ラルネットの出力に対応付けて、画像フィルタ理論からのアナロジ-により、ニュ-ラルネットに対する学習理論を確立した。(2)部分空間法を非線形な場合に拡張することにより、デ-タの非線形な内部構造をニュ-ラルネットにより記録(近似、モデル化)する方式を明らかにした。(3)実際の文字パタ-ン、音声パタ-ン等に存在する内部構造を統計的手法に基づき分析し、実験デ-タを蓄積できた。本研究では、画像フイルタ理論の進展と共に明らかになったフイルタのデ-タ補間能力の本質に関する知見に基づいて、限られた数のサンプルを体験するだけで、未知の入力に対して正しい出力を与えることを保証できる新しい学習理論を構築し、それをニュ-ラルネット上に実現することを目的としている。フイルタにおけるデ-タ補間の問題と、未知の入力に対応することのできるニュ-ラルネットを構成する問題との間には密接な関係がある。前者は、関数の有限標本点上の値のサンプルのみから、まだ経験したことのない新しい点上の関数の値を推定する問題であり、これはデ-タの次元の相違こそあれ、有限個の入力

サンプルに対する正しい出力が教師から示されただけで、初体験の入力に対して正しい出力を得ようとする後者の問題と本質的には同じだからである。学習理論では、この様に新しい入力に適切に対応する能力のことを汎化能力と呼んでいる。本研究では、このように、画像フィルタの理論に基づいて汎化能力を保証する新しい学習理論を構築することを目標としてきたが、当該年度において次のような成果を上げることが出来た。(1)ニュ-ラルネットの学習で特に問題となる過学習の概念を厳密に定義し、過学習が生じる条件、及び過学習を防ぐ方法を与えた。(2)過学習を防ぐための訓練デ-タの与え方を示した。(3)バックプロパゲ-ションの汎化能力を作用素論的立場から解明した。(4)作用素論的枠組から最適汎化ニュ-ラルネットワ-クの理論を構築した。
ヒト線維芽細胞から骨・軟骨細胞への直接分化転換と硬組織再生への応用

ヒト線維芽細胞を骨・軟骨細胞に直接分化転換させることと、多分化能をもった間葉系幹細胞を長期継代培養できる培養法を開発することを目指して研究をおこなった。その結果、種々の小分子化合物・増殖因子を添加することにより、(1)ヒト繊維芽細胞をin vitroで骨・脂肪細胞へ分化させる方法を見出した。(2)骨髄由来の間葉系幹細胞を骨・軟骨・脂肪細胞への分化能を保ちながら長期間で培養できる方法を見出した。多能性をもつ間葉系幹細胞は、骨・軟骨の再生医療において有望な細胞の供給源である考えられている。したがって、本研究の成果は、将来の硬組織再生療法の発展に大きく寄与すると考えられる。本研究は、皮膚・口腔粘膜等から容易に培養できる線維芽細胞を効率的に骨・軟骨細胞に直接分化転換することにより、将来の新しい硬組織再生療法の開発に貢献することを目指している。そこで、本研究は、(1)ヒト線維芽細胞を短期間にかつ効率的に骨・軟骨・脂肪細胞へ直接分化転換することのできる培養系、(2)分化転換により得られた細胞の生体内での硬組織形成能・造腫瘍能、(3)脱分化して得られた多能性幹細胞の長期継代培養法を検討することを目的する。既に、小分子化合物・増殖因子のスクリーニングをおこなった結果、ヒト繊維芽細胞を骨・脂肪細胞に直接分化転換する可能性のある分子の組み合わせを見出しており、現在、骨・軟骨細胞への分化転換効率を上昇させるための培養条件の詳細な検討をおこなっている。一方、間葉系幹細胞など多能性をもつ成体幹細胞は、骨や軟骨に分化する能力をもち、再生医療において、有望な細胞の供給源の一つと考えられている。分化転換効率を上昇させるため、ヒト線維芽細胞から直接、骨・軟骨細胞へ分化転換するのではなく、多能性幹細胞へ分化転換する試みをおこなった。しかしながら、間葉系幹細胞は、増殖能力が低く、高齢者からは充分な量を確保できない等の問題があり、臨床応用を進める上での大きな障害になっている。そこで、間葉系幹細胞の長期継代培養法を確立するため、多分化能をもつ成体幹細胞である骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)を用いて検討をおこなった。種々の増殖因子や小分子化合物をスクリーニングした結果、高い多分化能を保ったヒト骨髄由来MSCを大量に長期間in vitroで培養することのできる成長因子および小分子化合物の組み合わせを見出した。その条件下でMSCは、継代数12回、約40回細胞分裂した。さらにこの方法は、60歳以上の高齢者から採取したMSCの大量培養にも有効であった。そこで、本研究は、(1)ヒト線維芽細胞を短期間にかつ効率的に骨・軟骨・脂肪細胞へ直接分化転換することのできる培養系、(2)分化転換により得られた細胞の生体内での硬組織形成能・造腫瘍能、(3)脱分化して得られた多能性幹細胞の長期継代培養法を検討する計画である。既にヒト繊維芽細胞を骨・脂肪細胞に直接分化転換する可能性のある小分子化合物・増殖因子の組み合わせを見出しているが、軟骨細胞への分化効率は極めて低いのが現状である。現在、軟骨細胞への分化転換の効率を上昇させるための条件検討をおこなっている。一方、間葉系幹細胞(MSC)など多能性をもつ成体幹細胞は、骨や軟骨に分化する能力をもち、再生医療において有望な細胞の供給源の一つと考えられている。しかしながら、MSCは、増殖能力が低く、高齢者からは充分な量を確保できない等の問題があり、臨床応用を進める上での大きな障害になっている。そこで、上記の分化転換に用いた小分子化合物・増殖因子について、MSCの長期継代培養に対する効果を検討した。ヒト骨髄由来MSCを用いて検討をおこなった結果、若い提供者由来のMSCを長期間in vitroで培養するために有用であることがわかった。また、脂肪由来MSCは骨髄系MSCより、容易にかつ大量に採取することが可能であり、骨、軟骨、脂肪細胞に分化する能力をもつことが報告されているが、骨髄系MSCと同様、高い多分化能を保ったまま大量に増やすことが困難である。そこで、ヒト脂肪由来MSCについても、上記の小分子化合物・増殖因の効果を検討した。その結果、脂肪由来MSCを長期間培養できる小分子化合物・増殖因子を見出した。ヒト繊維芽細胞から軟骨細胞への分化転換効率を上昇させるための培養条件の詳細な検討をおこなったが、軟骨細胞への分化転換の効率を上昇させることはできなかった。したがって、軟骨細胞への分化転換の効率を上昇させるためには、さらに条件を検討する必要である。本研究では、脱分化した細胞の幹細胞としての特徴を解析し、その長期継代培養法を検討することを目的としているが、骨・脂肪細胞に分化する能力をもつ細胞を大量に増やす方法がなければ、再生医療に応用することは難しい。しかしながら、骨や軟骨に分化する能力をもつ間葉系幹細胞を長期間in vitroで培養する方法は確立されていない。そこで、繊維芽細胞の分化転換に用いた小分子化合物・増殖因子について、骨髄由来間葉系幹細胞(MSC)の長期継代培養に対する効果を検討した。その結果、多分化能を保った若い提供者由来のMSCを長期間in vitroで培養するために有用であることがわかった。

さらにこの条件は、65歳以上の高齢者から採取したMSCや脂肪由来のMSCの増殖にも有効であったが、骨・軟骨細胞への分化能力を維持するためには、さらに検討が必要であることが示唆された。これまで多くの研究者が、多分化能を保ったMSCの長期間培養を試みて来たが、未だに成功してないMSCの長期間培養を可能にさせる本研究の成果は、MSCの臨床応用に向けて学術的価値が高いと考えられる。本研究は、皮膚・口腔粘膜等から採取した線維芽細胞を効率的に骨・軟骨細胞に直接分化転換することを目指している。そのために、(1)ヒト線維芽細胞を骨・軟骨・脂肪細胞へ直接分化転換することのできる培養系、(2)分化転換により得られた多能性幹細胞の長期継代培養法、および(3)生体内での硬組織形成能・造腫瘍能を検討する。本年度までの研究の結果、以下の成果を得た。(1)種々の小分子化合物・増殖因子を培養液に添加することにより、ヒト繊維芽細胞をin vitroで骨・脂肪細胞へ分化させる方法を見出した。さらに検討をおこなった結果、ヒト繊維芽細胞を軟骨細胞への分化させる可能性のある条件を見出し、現在、詳細に検討をおこなっている。(2)骨髄由来の間葉系幹細胞を用いて、多能性幹細胞の長期継代培養法の検討をおこなった。上記の分化転換に用いた方法を用いて、間葉系幹細胞の長期継代培養に対する効果を検討した結果、若い提供者だけでなく高齢の提供者由来の間葉系幹細胞でも長期間in vitroで継代培養することに成功した。さらに長期間培養した間葉系幹細胞は、骨・軟骨・脂肪細胞への分化能を保っていた。この間葉系幹細胞の長期継代培養法について、特許申請を予定している。(3)長期継代培養をおこなった間葉系幹細胞が、生体内で骨を誘導することを確認した。一方、移植した細胞に造腫瘍能は認められなかった。分化転換した繊維芽細胞の骨・軟骨形成能については今後、検討する予定である。多能性をもつ成体幹細胞は、骨・軟骨の再生医療において有望な細胞の供給源である考えられているが、大量に増やすことが難しく、また高齢者からは充分な量を確保できない等の問題があり、臨床応用を進める上での大きな障害になっている。したがって、本研究で開発した間葉系幹細胞の長期継代培養法は、将来の硬組織再生療法の発展に寄与すると考えられる。ヒト線維芽細胞を骨・軟骨細胞に直接分化転換させることと、多分化能をもった間葉系幹細胞を長期継代培養できる培養法を開発することを目指して研究をおこなった。その結果、種々の小分子化合物・増殖因子を添加することにより、(1)ヒト繊維芽細胞をin vitroで骨・脂肪細胞へ分化させる方法を見出した。(2)骨髄由来の間葉系幹細胞を骨・軟骨・脂肪細胞への分化能を保ちながら長期間で培養できる方法を見出した。多能性をもつ間葉系幹細胞は、骨・軟骨の再生医療において有望な細胞の供給源である考えられている。したがって、本研究の成果は、将来の硬組織再生療法の発展に大きく寄与すると考えられる。本研究の目的は、皮膚・口腔粘膜等から容易に培養できる線維芽細胞を効率的に骨・軟骨細胞に直接分化転換することである。
高分解能電子顕微鏡法によるセラミックス固・液界面の原子構造の研究

固・液界面の原子レベルの構造を解析することは、物理学における大きなテーマであった。本研究では、新たに開発した超高温加熱ホルダーを用い、透過電子顕微鏡内で、固・液界面の原子構造と、結晶成長におけるその挙動を観察する事を目的とした。対象物質としては、高真空中でも液層が安定に存在すると考えられる、酸化物系セラミックスを用いた。アルミナにおいては、直径100nm程度の液滴を形成することに成功し、またそれを起点にアルミナウィスカーの成長を観察した。ウィスカーの成長過程においては、原子的にフラットな固・液界面を形成し、モノレイヤー成長が観察された。固・液界面において核生成率、界面拡散係数を直接求めることに成功した。ムライトにおいては、非晶質、及び結晶質母相からの液相の形成を確認した。融解したムライトは、シリカリッチな液相とアルミナに分解した。結晶質ムライトにおいては、固・液界面を原子分解能で観察することに成功した。界面構造は、アルミナと異なり原字的にラフな界面を形成した。金属アルミニウムの融解凝固過程およびシリコン・アルミニウムの固・液界面の原子構造の観察にも成功た。シリコン・アルミニウムの固・液界面では、1原子層の界面構造が観察された。またシリコン表面へのアルミニウムの拡散のにより、比較的低真空でもクリーンなシリコン表面が安定に形成される現象を見出した。上記の研究過程において、電子線エネルギー損失分光法が1000°C以上の高温でも適用可能であることを見出した。本研究により、1000°C以上の高温において様々な物質の固・液界面の構造および組成の解明方法が確立された。アルミナにおいては、直径100nm程度の液滴を形成することに成功し、またそれを起点にアルミナウィスカ-の成長を観察した。ウィスカ-の成長過程においては、原子的にフラットな固・液界面を形成し、モノレイヤー成長が観察された。それぞれ異なった、分解過程を経て、シリカリッチな液相を形成した、結晶質ムライトにおいては、固・液界面を原子分解能で観察することに成功した。界面構造は、アルミナと異なり原子的にラフな界面を形成した。現在相変態のメカニズムの解明を試みている。また、本功究手法はセラミックスのみへの適用に限らず、金属または、半導体と金属の固・液界面への応用を発展させることに成功し、金属アルミニウムの融解凝固過程、シリコン・アルミニウムの固・液界両の原子構造の観察にも成功しており、様々な物質への発展の可能性が見出すことに成功した。次年度は、得られたデータより定量的な結果の導出手法を追求し、既知の理論の検証を試みる。
顆頭運動を含む顎運動からみた小児の顎口腔機能発育評価

小児の顎運動の特徴を明らかにするために,顎口腔機能に異常を認めない個性正常咬合を有する混合歯列期小児10名,永久歯列初期小児10名,20歳未満の永久歯列期小児2名,永久歯列期成人10名と顎機能障害を有する永久歯列初期小児3名について顎運動測定を行い,顎口腔機能の評価を行うとともに,側方滑走運動時の3次元的な顆頭運動について検討した.顎運動測定には6自由度顎運動測定器(松風社製、MM-JI-E)を使用した.顎運動の解析点は切歯点,作業側と非作業側の運動論的顆頭点とした.結果,切歯点と顆頭点での限界運動範囲は成長とともに増加した.最側方咬合位での作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.前方滑走運動時の矢状切歯路角と矢状顆路角,側方滑走運動時の矢状面と前頭面での切歯路角は成長とともに増加した.側方滑走運動時の作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.側方滑走運動時の上下方向への作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.側方滑走運動時の左右方向への作業側と非作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.永久歯列期小児についても,切歯点および顆頭点ともに,滑走運動に関する解析項目で,成人と同程度の運動とは考えにくいデータが認められた.顎運動の評価に,より有効なパラメータの検討をするため,顎機能障害を有する小児の顎運動測定もあわせて行った.限界運動範囲,側方滑走運動時の前頭面と水平面での切歯路角,3次元的な顆頭移動量について,正常者と逸脱した顎運動データの所見が認められた.詳細については,いまだ永久歯列期小児や顎機能異常を有する小児の被験者数が多群に比べ少ないため,今後さらに被験者数を増やした上で,あらためて検討したい.以上の結果から,小児の顎運動は成長とともに安定するものの,永久歯列期小児においてもまだ顎機能の発育に余地が残されている可能性があることが示唆された.小児の顎運動の特徴を明らかにするために,顎口腔機能に異常を認めない個性正常咬合を有する混合歯列期小児10名(Hellmanの歯年齢IIIA期,平均年齢8歳10か月),永久歯列初期小児10名(Hellmanの歯年齢IIIC期,平均年齢11歳5か月)と永久歯列期成人10名(平均年齢25歳7か月)について顎運動測定を行い,顎口腔機能の評価を行うとともに,側方滑走運動時の3次元的な額頭運動について検討した.顎運動測定には6自由度顎運動測定器(松風社製、MM-JI-E)を使用した.顎運動の解析点は切歯点,作業側と非作業側の運動論的顆頭点とした.結果,切歯点と顆頭点での限界運動範囲はIIIA期小児が成人より有意に小さく,成長とともに増加した.最前方咬合位での顆頭移動量は各群間で有意差を認めなかった.最側方咬合位での作業側顆頭移動量はIIIA期小児が成人より有意に大きく,成長とともに減少した.前方滑走運動時の矢状切歯路角と矢状顆路角,側方滑走運動時の矢状面と前頭面での切歯路角はIIIA期小児が成人より有意に小さく,成長とともに増加した.側方滑走運動時の作業側顆頭移動量はIIIA期小児がIIIC期小児,成人より有意に大きく,成長とともに減少した.側方滑走運動時の上下方向への作業側顆頭移動量はIIIA期,IIIC期小児が成人より有意に大きく,成長とともに減少した.側方滑走運動時の左右方向への作業側と非作業側顆頭移動量はIIIA期小児がIIIC期小児より有意に大きく,IIIC期小児と成人の間には有意差を認めなかった.以上の結果から,小児では成人と比較して滑走運動時,顆頭運動の可動性が高く,その一因として下顎全体の水平的な運動が関与していることが示唆された.また顎運動は成長とともに安定するものの,IIIC期小児においてもまだ顎機能の発育に余地が残されていることが示唆された.本研究の結果は第51回JADRおよび第82回IADRにて発表した.小児の顎運動の特徴を明らかにするために,顎口腔機能に異常を認めない個性正常咬合を有する混合歯列期小児10名,永久歯列初期小児10名,20歳未満の永久歯列期小児2名,永久歯列期成人10名と顎機能障害を有する永久歯列初期小児3名について顎運動測定を行い,顎口腔機能の評価を行うとともに,側方滑走運動時の3次元的な顆頭運動について検討した.顎運動測定には6自由度顎運動測定器(松風社製、MM-JI-E)を使用した.顎運動の解析点は切歯点,作業側と非作業側の運動論的顆頭点とした.結果,切歯点と顆頭点での限界運動範囲は成長とともに増加した.最側方咬合位での作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.前方滑走運動時の矢状切歯路角と矢状顆路角,側方滑走運動時の矢状面と前頭面での切歯路角は成長とともに増加した.側方滑走運動時の作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.側方滑走運動時の上下方向への作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.側方滑走運動時の左右方向への作業側と非作業側顆頭移動量は成長とともに減少した.永久歯列期小児についても,切歯点および顆頭点ともに,滑走運動に関する解析項目で,成人と同程度の運動とは考えにくいデータが認められた.顎運動の評価に,より有効なパラメータの検討をするため,顎機能障害を有する小児の顎運動測定もあわせて行った.

限界運動範囲,側方滑走運動時の前頭面と水平面での切歯路角,3次元的な顆頭移動量について,正常者と逸脱した顎運動データの所見が認められた.詳細については,いまだ永久歯列期小児や顎機能異常を有する小児の被験者数が多群に比べ少ないため,今後さらに被験者数を増やした上で,あらためて検討したい.以上の結果から,小児の顎運動は成長とともに安定するものの,永久歯列期小児においてもまだ顎機能の発育に余地が残されている可能性があることが示唆された.
水を利用した自己組織化による貴金属ナノ粒子触媒の構造制御

貴金属ナノ粒子触媒の構造制御は活性向上や反応選択性向上に重要であり、簡便かつ低環境負荷で高度に構造制御可能な技術が求められている。本研究では、水を使用した熱処理を行うことで、貴金属が移動する「自己組織化」を利用し、貴金属ナノ粒子触媒の構造制御を行う。本研究の手法は、比較的低温で貴金属を移動させることによる粒子径の均一制御や、貴金属と酸化物との界面形成の可能性がある。この現象の機構解明と、処理条件の最適化を行う。
可視光活性ホトクロミズム及び可視光誘起構造変化を示す酸化物のラマン分光による探索

本研究課題では、安全で安価な「可視光」で構造変化をする、あるいはホトクロミズムを呈する酸化物を探索すること及び現象の機構を明らかにすることを目的とする。Y系高温超電導体YBa_2Cu_3O_xが可視光照射により構造変化をすること、また五酸化バナジウムV_2O_5が可視ホトクロミズムを呈することが明らかになった。本年度は主としてこれらの物質系における光スイッチング過程と可逆性とについて詳しく研究した。YBa_2Cu_3O_x単結晶に515nmの緑色のレーザーを照射しながらラマンスペクトルを測定すると、CuO鎖に関する欠陥誘起モードの強度が時間と共に減少し、準安定状態に移行することが明らかになった。次に900nmのレーザーを照射すると再び元の状態に戻ることが明らかになった。波長の異なる2つの光を使うことにより光誘起構造変化を可逆的に引き起こすことができ、また光スイッチとして利用できることがわかった。(2)五酸化バナジウムにおける可視光ホトクロミズムの可逆性の評価五酸化バナジウム多結晶体ペレット上に515nmの波長を持つ緑色のレーザーを照射したところ、V^<5+>の光還元に由来する青黒色に変化した。この着色は400°Cの加熱処理により消去され、以後着色と脱色は何度でも繰り返すことができた。V_2O_5における可視光ホトクロミズムの可逆性を評価するために、蛍光スペクトルの測定を実施した。着色のためのレーザー照射と脱色のための加熱を繰り返したときの蛍光強度の変化を測定したところ、加熱するたびに蛍光強度はもとに戻り、V_2O_5の可視光ホトクロミズムは良好な可逆性をもつことが明らかになった。本研究課題では、『可視光』で『ホトクロミズム』を示し『光誘起構造変化』をする酸化物系の探索手法を確立することを目的としている。特に励起波長を自由に選択でき、かつ結晶構造に応じて特定のパターンのスペクトルを与える『ラマン分光』を積極的に導入した。ある特定のエネルギーの可視光でホトクロミズムを示し構造変化をする酸化物は、ラマンスペクトルのパターン変化として現れるので、無限に存在すると言える夥しい種類の酸化物の中から候補物質を効率的に絞り込むことが出来る。そこで、波長363nmの近紫外光から波長400-850nm領域の様々なエネルギーの可視光をラマン分光の励起光源として用いた分光システムを構築し、これらレーザー光をホトクロミズムや構造変化を誘起させる引き金として用いるだけでなく、電子・格子構造の変化を直接ラマン分光学的にその場観察する手法の検討を行った。このシステムの有効性を検証するために、申請者等研究グループが発見した酸素欠損Y系高温超伝導体をモデル化合物として、波長可変ラマン分光装置を用いて可視光誘起構造変化のその場観察を実施した。同一システムを用い、多くの遷移金属酸化物について様々な可視光領域のレーザーを励起光源としたラマン分光実験を実施した。その中で、可視光領域にバンドギャップを持つバナジウム系酸化物は、バンドギャップに対応するエネルギーの可視光を照射すると青色に着色することを見出し、この着色現象が明確なエネルギー閾値を持つことから、可視光ホトクロミズであることを実証した。本研究課題では、高エネルギーで不可視であり人体に害を及ぼす紫外光ではなく『可視光』で『ホトクロミズム』を示し『光誘起構造変化』をする酸化物系の探索手法を確立することを目的とする。

ある特定のエネルギーの可視光でホトクロミズムを示し構造変化をする酸化物は、光照射履歴に応じてラマンスペクトルのパターン変化として現れるので、無限に存在すると言える夥しい種類の酸化物の中から候補物質を効率的に絞り込む手法としてのラマン分光法の新たな展開を図る。平成14年度には以下のような研究実績を得た。(1)酸化バナジウムにおける可視光ホトクロミズムの観測515nmの波長を持つ緑色のレーザー光を酸化バナジウム多結晶体ペレット上に照射したところ、青黒く着色した。この着色は400°Cでの加熱処理により完全に消去された。この着色と脱色は以後何度でも繰り返すことが明らかとなり、酸化バナジウムにおける可視光フォトクロミズムの可能性を強く示唆した。(2)ホトクロミズの証拠(サーモクロミズムでないことの証明)着色と脱色をレーザー加熱による熱の効果だけで説明する仮想的な「サーモクロミズム」モデルを設定した。光が対象物に与える効果は、光そのものの効果と副次的に発生した熱の効果の2つしかないので、仮想的な「サーモクロミズム」モデルが成立しないことを示せば、それがフォトクロミズムの証拠になることを提案した。光照射とヒーター加熱を同時に行った場合と光照射を行った後にヒーター加熱を行った場合とにおける着色の程度を比較することにより、サーモクロミズムではなくフォトクロミズムであることを明確に証明することに成功した。本研究課題では、高エネルギーで不可視であり人体に害を及ぼす紫外光ではなく可視光照射下でホトクロミズム現象を示す無機酸化物あるいは可視光によって構造変化が誘起される無機酸化物の探索手法を確立することを目的とする。特に励起波長を自由に選択できるラマン分光の特質に着目し、様々な可視光領域のレーザーを、ホトクロミズムや構造変化を誘起させる引き金として用いるだけでなく、同時にラマンスペクトルの励起光源として用い、電子構造や結晶構造の変化を直接その場観察する手法の基盤を確立した。平成15年度には以下のような研究実績を得た。(1)5酸化2バナジウム(V_2O_5)における可視光ホトクロミズムの観測V_2O_5のバンドギャップ(2.15eV付近)以上の光、例えば515nmの波長を持つ緑色のレーザーをV_2O_5のペレットに照射することにより観測される着色(濃青色)は400°Cの加熱処理で脱色した。この着色-脱色は何回繰り返しても実現できることが明らかになり、V_2O_5における可視光ホトクロミズムを強く示唆するものとなった。(2)蛍光測定によるV2O5の可視光ホトクロミズムの可逆性の評価V_2O_5に515nmの光を照射した直線において約680nmに最大ピークを持つ蛍光スペクトルが観測された。この蛍光スペクトルの強度は515nm光照射時間と共に減少していくことが明らかになった。1回のレーザー照射時間を10分間に固定し、10分間の室温放置をはさみ再照射した場合と、10分間400°Cでの加熱をはさんで照射した場合とを比較したところ、前者では蛍光強度はほとんど回復しなかったのに対して後者では蛍光強度は元に戻った。繰り返し再現性に優れていることも明らかになった。これによりV_2O_5の可視光ホトクロミズムが良好な可逆性をもつことがわかった。
動的な構造をもつネットワーク上の資源割当て問題の研究

本研究課題の目的は,1動的な構造をもつネットワーク上の資源割当て問題の数理的な構造を明らかにし、その根本的な解決のための道筋を示すことである。特に、以下の3っの柱にそった多面的な研究を進めてきている:1)動的ネットワーク上の資源割当て問題のモデル化と特徴づけ、2)実時間性を考慮した新たな評価基準の考案とその妥当性の検証、3)考案した評価基準のもとで最適なアルゴリズムの提案とその有効性の評価。昨年度までの研究成果を踏まえて研究を進めた結果、本年度は以下のような成果をあげることができた。1.昨年度提案した「欠陥のある支配集合分割」という概念についてさらに詳細な検討を行った。具体的には、(8,4)-DDPを計算する問題がクラスPに属することをはじめてあきらかにした。この結果を用いることで、ネットワーク形状が動的に変化した場合の適応性を向上させることができる。2. P2Pネットワーク上の効率のよい情報散布手法について検討した。特に、対象がスケールフリー性を満たすときに、局所的に推定される平均次数によう戦略の切り替えが有効であることを確かめた。また、スケールフリー性を満たす場合に、ルーティングテーブルのサイズを大幅に縮小できることも示した。3.センサーネットワークの省電力ルーティングを実現するための具体的な手法のひとつとして、グラフの連結支配集合分割問題について引き続き検討した。具体的には、昨年までの単一ソースをもつパスグラフに対するアルゴリズ真を拡張し、複数のソースがある場合にも効率よく問題が解けることを示した。本年度は以下のような成果をあげることができた。まず、モバイルエージェント技術を用いた分散システムのための新しいモデル上で、ユーザに提供されるサービスがサーバの移動に伴って中断しないようにするためのサーバ数に関する必要十分条件を明らかにした。具体的には、すべてのユーザに対して均一なサービスが提供できるようなサーバの配置をネットワーク上の支配集合の概念を用いて特徴づけし、移動可能なサーバを何台用意すれば、すべてのユーザに対するサービスを中断することなく継続的に提供できるのかを理論的にあきらかにした。詳細な検討の結果、与えられたネットワークが木構造の場合、総頂点数の約半数のサーバが必要十分であり、与えられたネットワークがハミルトングラフの場合、頂点数の約1/3のサーバが必要十分であることが証明された。次に、空間内にばらまかれたセンサーノードに対して、その正確な位置情報を自律分散的に推定させる問題を考え、具体的なアルゴリズムを提案するとともに、その性能を、実機を用いて具体的に実証した。提案手法はHeらによって提案されたPITテストに基づいている。PITテストは空間内に配置された特別なノード(アンカー)たちによって構成される三角形のそれぞれについて、観測点がその内部にあるか外部にあるかを判定するためのテストであり、観測点からの空間的な微小変位をどのようにして実現するかが、その実装における重要な鍵となる。提案手法では、アンカーグループという新しい概念を提案し、アンカーグループの移動・送信スケジュールをうまく構成することによって、効率のよい位置測位を実現する。実機を用いた詳細な評価の結果、16メートル四方の空間内の位置推定を2メートル以内の誤差で実現できることがあきらかになった。本研究課題の目的は、動的な構造をもつネットワーク上の資源割当て問題の数理的な構造を明らかにし、その根本的な解決のための道筋を示すことである。本研究の柱は以下の3つである:1)動的ネットワーク上の資源割当て問題のモデル化と特徴づけ2)実時間性を考慮した新たな評価基準の考案とその妥当性の検証3)考案した評価基準のもとで最適なアルゴリズムの提案とその有効性の評価昨年度までの研究成果を踏まえて研究を進めた結果、本年度は以下のような成果をあげることができた。a)参加ノードが動的に変化する無線通信ネットワーク上で通信品質を保証するための各端末への通信機会(TXOP)割当て問題を定義し、この問題に対する解法の提案を行った。b)構造が動的に変化するP2Pネットワーク上での共有資源の効率的な管理を目的として、スキップグラフに基づく新しいオーバーレイネットワークの提案を行った。スキップグラフは、順序関係のあるデータ集合に対する効率的なキー検索を実現するために提案された分散データ構造の一種であり、基本となる線形リストに対して平均次数が0(log N)となるようにショートカットリンクを付加して得られる構造をもっている。本研究では、スキップグラフで用いられていたノードあたり0(log N)本のショートカットリンクのうち、定数本のみをランダムに選択することで、0(log^2 N)ステップの平均ルーティング時間が実現できることを証明した。定理の証明には、Kleinbergが提案したグリッドグラフのためのショートカット手法と同様のアイデアを用いている。c)DHT型P2P上で効率よく連言検索を行うための手法の提案を行った。提案手法の基本アイデアは、検索の部分結果を保持するリザルトキャッシュの使用と、ブルームフィルタによる効率的な情報共有である。特に、以下の3つの柱にそった多面的な研究を進めてきている:1)動的ネットワーク上の資源割当て問題のモデル化と特徴づけ、2)実時間性を考慮した新たな評価基準の考案とその妥当性の検証、3)考案した評価基準のもとで最適なアルゴリズムの提案とその有効性の評価。

1.支配集合分割は、公平な資源割り当てが求められるさまざまな応用分野で利用されている主要な概念のひとつである。しかし、参加ノードが動的に変化するネットワーク上で支配集合分割を厳密に維持することはコストの点で不利であることから、「欠陥のある支配集合分割」という新しい概念を提案し、その基本的な性質の解明を行った。2.ネットワーク上のある頂点集合から別の頂点集合に安全に情報を転送する上で重要な課題のひとつは、転送ルートを冗長化し、故障の影響をできる限り低く抑えることである。この課題に対し、冗長化によるルート長の増加を抑える新しい手法を開発し、その効果をトランスポジショングラフ上のルーティング問題で確かめた。3.無線ネットワーク上の通信帯域や電力などの効率的な資源配分方法について検討を行った。具体的には、ランキング問題やリーダ選挙問題について詳細に検討し、最適なアルゴリズムの提案を行った。4.センサーネットワークの省電力ルーティングを実現するための具体的な手法のひとつとしてグラフの連結支配集合分割問題について検討した。具体的には、キュービックグラフに関する上下限と、交差グラフの一種であるパスグラフに対するアルゴリズムの提案を行った。本研究課題の目的は,1動的な構造をもつネットワーク上の資源割当て問題の数理的な構造を明らかにし、その根本的な解決のための道筋を示すことである。特に、以下の3っの柱にそった多面的な研究を進めてきている:1)動的ネットワーク上の資源割当て問題のモデル化と特徴づけ、2)実時間性を考慮した新たな評価基準の考案とその妥当性の検証、3)考案した評価基準のもとで最適なアルゴリズムの提案とその有効性の評価。昨年度までの研究成果を踏まえて研究を進めた結果、本年度は以下のような成果をあげることができた。1.昨年度提案した「欠陥のある支配集合分割」という概念についてさらに詳細な検討を行った。具体的には、(8,4)-DDPを計算する問題がクラスPに属することをはじめてあきらかにした。この結果を用いることで、ネットワーク形状が動的に変化した場合の適応性を向上させることができる。2. P2Pネットワーク上の効率のよい情報散布手法について検討した。特に、対象がスケールフリー性を満たすときに、局所的に推定される平均次数によう戦略の切り替えが有効であることを確かめた。また、スケールフリー性を満たす場合に、ルーティングテーブルのサイズを大幅に縮小できることも示した。3.センサーネットワークの省電力ルーティングを実現するための具体的な手法のひとつとして、グラフの連結支配集合分割問題について引き続き検討した。具体的には、昨年までの単一ソースをもつパスグラフに対するアルゴリズ真を拡張し、複数のソースがある場合にも効率よく問題が解けることを示した。
戦後処理政策と地域秩序の再編-中国,台湾,香港の場合

(1)研究の当初目標(1)「戦争の終わらせ方」の分析。(2)戦後の北東アジア地域秩序再編の分析。(2)研究成果(1)に関しては今回提出した最終報告書第1部において貴志、井村、唐、川島、井村の各論文ならびに文献解題がある。就中、川島は中華民国の対日賠償請求問題に関する資料発掘で大きな成果を収めた。中国の対日賠償請求ないし戦後補償問題に関する研究の殆どは米国の史料館に収められた文書ないし台湾で公刊された史料集に依拠して行われてきたが、川島は台湾で公開され始めた史料群を初めて活用して解析を開始した。この企てに貴志、別枝が参加し、国史館所蔵の「中華民国行政院賠償委員会」档案を目録化し、2年前に公刊した(学術振興会に納入済)。この膨大な档案には行政院が1944年以降中国各地で実施した戦争被害に関する詳細な報告が収められ、南京事件(南京虐殺)にかかわる調査も含まれている。さらに本年度貴志が台湾中央研究院近代史研究所档案館所蔵の「中華民国駐日代表団日本賠償及帰還物資接収委員会」の中から新たに有力な史料を発見した。最終報告書にその目録を掲載し、詳細な解析は今後を待つことになるが、上記の賠償委員会档案が中国大陸での被害調査を中心としているのに対し、これは日本資産接収関係が中心であり、両者を併せて今後の歴史研究に相当の貢献をなし得ると思われる。唐が南京の「中国第二歴史档案館」で発見した史料群は複写を許されず、今回は概要紹介に留まった。鹿・別枝は中国長春市の「吉林省社会科学院満鉄資料館」で大量の未公開史料を発見し、現在も資料館側と連携して解析を継続中であり、今回は井村による史料解題を掲載した。次に(2)に関しては鹿、小野田、別枝が論文を掲載したが、上記最終報告書第2部・第3部・第4部に本プロジェクトが主催したシンポジウムの概要が報告され、戦後日本人の「留用」問題や、「日華平和条約」の位置付けに関する研究の進捗状況を示した。今後への課題は多く、各メンバーは今回の研究で渉猟した史料をもとに研究を続行しており、成果を順に世に問う予定であることを附言する。本年度の主要な活動とその成果は以下の通りである。13年6月・学内公開研究会「中国の対日対ソ関係-192732年」(報告:鹿錫俊)。7月・『終戦史録』読書会/・マイクロ史料(遼寧省档案館・投降関連)検討会。8月・別枝行夫:吉林省で史料所蔵状況調査(吉林省档案館、吉林大学)→来年度史料収集、成果発表の予備調査/・マイクロ史料(「東北行営公報」、「大晩報」)検討会。9月・別枝・貴志俊彦・史料収集・所蔵状況調査(台湾・中央研究院近代史研究所、国史館等)、学術レビュー(近代史研究所・林満紅・張啓雄両教授他)→国史館所蔵の賠償関係史料目録を現在編集中、来年度印刷公表予定/・鹿:史料調査・収集(台湾大学、台湾師範大学等)→来年度

3名とも論文成果公表予定。10月・帰国後学内合同報告会/・『中央週刊』読書会。11月・別枝・貴志・川島真:国史館の賠償関係史料リスト作成(学生アルバイト利用)。12月・『後期物資動員計画資料』検討会。14年1月・学内公開研究会(招聘者・中国社会科学院・聞一多教授)開催2月・学内公開研究会(招聘者・吉林大学東北亜研究院・尹豪教授)開催/・別枝・貴志・川島:北海道大学図書館で史料調査、同大学スラブ研究センターで学術レビュー(同センター長他3名)/・唐燕霞:史料調査・収集(立教大学・慶應義塾大学他)→来年度末に論文成果公表予定。3月・鹿:史料調査(一橋大学他)/・貴志:史料調査(九州大学)/・貴志:マイクロ史料調査(早稲田大学)→2名とも来年度公表予定の論文のための史料収集。*以上の活動により、戦後処理政策研究の基礎的知見が得られた。特に国民党政府関係史料の解析が本研究の重要な柱をなすことが理解され、来年度の成果作成準備ができた。本年度の研究実績は以下のようであった(学内の定期会議、メール等による学外メンバーとの協議は省略した)。1)昨年度台湾で収集した史料の目録『台湾・国史館典蔵「行政院賠償委員会档案目録」(全262頁、2002年6月、学術振興会に提出済)を公表した(別枝行夫・貴志俊彦・川島真編)。今後史料の解析を順次実施する。2)6月に「新潟会議」(於・新潟大学)を開催した。別枝・鹿・貴志(何れも本学)が昨年度の成果報告、川島が行政院賠償委員会に関する報告、井村が戦後処理に関する史料所蔵状況とアクセスの方法についてレクチャーを行った。会議後、新潟市の「環日本海経済研究所」を訪問し、研究交流を実施した。3)2003年1月、共同研究メンバー1人を含む3人の学外研究者を招き、シンポジウム「日本外交と中国-日華平和条約を中心とした再検討」を実施した(於・島根県立大学)。別枝が総論「対日平和条約・吉田書簡・日華平和条約」を、袁克勤(北海道教育大学)が「アメリカと日華講和」を、陳肇斌(東京大学)が「1950年代日本の対中政策-吉田書簡を中心に」を、川島が「対日賠償請求問題と中華民国」をそれぞれ報告した。コメンテーター:鹿・貴志が担当した。4)2003年2月下旬から川島が米国の公文書館を訪問研究し、共同研究の目的にそくして史料収集を行った。*文献資料購入計画が順次実行にうつされ、主なものとしては以下のものを購入し、整理解析にあたっている。2)『後期物資動員計画資料・「戦時経済総動員関係資料集」』。3)外務省外交史料館」公開史料(最近2年間の公開分の内、日中関係に関わる部分)。4)1945年前後の韓国に関する図書3冊(小野田担当分に関わるもの)。以上の活動から、本研究の史料収集前段が終了したため、新年度はその解析により新たな知見を得たい。本研究は4年計画の第3年度を迎え、これまで中国各地ならびに台湾(中華民国)および日本国内で行ってきた史料収集と史料の収蔵状況確認の作業を第3年度も引き続き行った。ただし、以下の事情から、年度当初に立案した通りには計画が進行しなかった点がある。事情とは昨年中国及び周辺諸国を見舞ったSARSの影響である。昨年初夏に3名の研究メンバーが中国(北京・東北)を訪問して史料ならびにその所蔵状況調査を実施する予定であったが、主として先方史料館、研究機関の事情により実現できなくなった。したがって上記メンバーは年度内の別の時期に予定を消化すべく調整したが、各メンバーともに他の研究プロジェクトによる海外史料調査などの日程があり、年度末までに日程を消化できなかった。この影響で国内での研究会開催日程の一部も中止せざるを得なかった。
頚部前屈姿勢と周期性運動の脳賦活作用

平成17年度は頚部前屈姿勢に伴う脳の賦活作用について検討した。次の効果を認めた。各種感覚刺激による大脳誘発電位の高速化ないし促通、および関連部位の脳血流量の増大。両側上肢屈曲運動時の随伴陰性脳電位の増大と姿勢筋の局所筋に対する先行活動開始時間の延長。同運動時のPzにおけるP300潜時の短縮と振幅の増大。アンチサッケード眼球運動時のCzにおける陰性ピーク振幅の減少。大脳皮質運動野の磁気刺激による上肢筋、脊柱起立筋、大腿直筋の誘発筋電位の増大。また視覚誘導性、記憶誘導性およびアンチサッケードの眼球運動の反応時間が、僧帽筋への振動刺激(頚部前屈と類似の作用)によって短縮した。特に、後の2つの眼球運動反応時間の短縮が顕著であった。平成18年度は周期性運動(呼吸、咀嚼、歩行、床振動平衡、および頚部前屈)によるサッケード眼球運動時の脳賦活作用(眼球運動様式、脳血流量)について検討した。周期運動は2-3分課した。前3つの運動は任意の自動的運動と随意性の高い運動から成る。床振動平衡運動は自動的運動として、頚部前屈運動は随意性の高い運動として採用した。随意性の高い周期運動において、運動終了後1分間、脳が顕著に賦活された。特に高い賦活作用は、頚部前屈運動でのアンチサッケード測定時に認められた。平成19年度は健康高齢者と認知症患者を対象に、頚部前屈姿勢と周期性運動の脳賦活作用の訓練効果について検討した。訓練課題はアンチサッケードとタッチパネルによる視空間記憶・再生である。訓練期間は、健康高齢者では3週間、認知症患者ではタッチパネル訓練のみを週1回で4週間とした。健康高齢者ではアンチサッケード課題において顕著な訓練勅果が、特に頚部前屈姿勢での訓練において認められた。タッチパネル訓練においても効果が認められた。認知症患者ではタッチパネル訓練効果が、前頭葉萎縮患者のアンチサッケード課題で認められた。次の効果を認めた。頚部前屈姿勢に伴う脳の賦活状態について検討した。脳賦活の状態は、眼球運動反応時間、感覚刺激誘発電位、磁気刺激運動誘発電位、脳波周波数特性、大脳皮質局所血流量、筋血流量で評価した。被験者は、健康な大学生15名からなる。座位姿勢にて安静頚部姿勢を保持した後、20度前屈姿勢を保持した。1)眼球運動反応時間:頚部前屈姿勢を保持すると、視覚誘導性サッケード及びアンチサッケードのいずれにおいても眼球運動反応時間が短縮した。この短縮値は、アンチサッケードの方が視覚誘導性サッケードよりも大きかった。アイチサッケードの開始200ms前の運動関連脳電位は、頚部前屈による特徴的な変化を示した。2)感覚刺激誘発電位:(1)視覚誘発電位-頚部前屈姿勢を保持すると、P100潜時が有意に短縮したが、N75、N145潜時には有意な変化が認められなかった。酸化ヘモグロビン濃度は、後頭葉では、LO、MO、RO付近でのみ有意な増加が認められた。(2)聴覚誘発電位-頚部前屈では、Pa-Nb、Nb-Pb成分ともに、振幅が有意に増大した。

酸化ヘモグロビン濃度の有意な増加が、側頭葉では、両半球の2次聴覚野付近でのみ認められた。(3)体性感覚誘発電位-頚部前屈では、P45の潜時に有意な短縮が認められた。酸化ヘモグロビン濃度の有意な増加が、手の体性感覚野近傍でのみ認められた。3)磁気刺激運動誘発電位:頚部前屈姿勢では、運動誘発電位の振幅の有意な増大が、第一背側骨間筋、上腕二頭筋、及び上腕三頭筋に認められた。脊柱起立筋と大腿四頭筋においても増大する傾向が認められた。4)脳波周波数特性:頚部前屈によるFFT平均振幅の増加は、β帯域に顕著に認められた。その胸部位は、左右視覚野、左頭頂、左右前頭葉であった。5)筋血流量:頚部前屈によって、上腕二頭筋・三頭筋、前脛骨筋の筋血流量が増加し、その増加は筋交感神経の減弱と対応していた。高水準の運動機能と認知機能を発揮するためには、必要に応じて脳の賦活状態をある水準に保つように調整することが重要と考えられる。今年度は、周期性運動の脳賦活作用について検討した。周期性運動については、呼吸運動、歩行運動、咀嚼運動、床振動平衡運動、前・後傾姿勢反応運動および頚部前屈運動をとりあげた。被験者は大学生8-12名を対象とした。所定の周期性運動を課し、その前後で眼球運動(プロサッケード)反応時間、脳局所血流量、脳波周波数成分(β/α)を測定し、脳賦活状態を評価した。呼吸運動として、安静時呼吸と腹式呼吸を行った。それぞれ3分と2分を1セットとして、3セット課した。腹式呼吸では、腹筋を意識的に収縮させて呼出させた。歩行運動では、トレッドミル上にて、周期2Hz、速度80m/分にて、自然歩行と足指把握歩行をそれぞれ3分間課した。咀嚼運動では、ガムの咀嚼を、任意テンポと高速テンポでそれぞれ2分間課した。床振動平衡運動では、振動台上で、開眼と閉眼にて立位姿勢をそれぞれ2分間保持した。振動台は、正弦波状に振幅2.5cm、周波数0.5Hzで、前後方向に振動した。頚部前屈運動および前後傾運動では、それぞれ5秒ないし2秒周期で2分間繰り返した。周期性運動時の随意性の指標として、前頭前野(F3,F4)の脳血流量を測定した。運動負荷強度として、酸素摂取量と心拍数を測定した。周期性運動の脳賦活作用については、眼球運動反応時間を指標とした場合に、周期性運動そのものよりも、随意性の強い運動および感覚情報に強く注意を向けた運動において顕著であるという特性が示された。眼球運動反応時間からして、脳賦活効果の持続時間は1分程度であった。プロサッケードの特性として、脳の活動水準が高くなると、前頭前野および前補足運動野の脳血流量が減少し、視覚野(Oz)のβ/α値が増加するという現象が認められた。(1)健康な若年成人(26名)と高齢者(96名)を対象に、プロサッケードおよびアンチサッケード課題を課し、それらパフォーマンスの様相と近赤外線分光法による前頭前野の脳血流量との関係を検討し、高齢者の前頭前野の機能状態を評価する方法を確立した。(2)若年成人(10名)と高齢者(10名)を対象に頚部前屈姿勢でのアンチサッケードの訓練を1日20分、10-14日間実施した。その訓練の前後で次のような変化が認められた。若年者では、アンチサッケード反応時間が約30ms短縮し、その誤反応率が13%から10%に若干減少し、前頭前野(F4)の脳血流量が0.2mmol×mm減少し、Czのサッケード前陰性脳電位が0から3μVに増加した。
ロタウイルス感染防御抗原の免疫原性と病原性およびその疫学的応用

1.プラ-クサイズの異なるSA11株の解析:SA11株から,大および小プラ-ク形成株を得、両者のVP4に5個のアミノ酸置換を検出した。MA104細胞での増殖能は、大プラ-ク形成株が感染価で約3倍高く、マウス感染実験では、大プラ-ク形成株の50%下痢誘発量は小プラ-ク形成株と比較し約10^<0.5>少なく、下痢発症までの時間も短くより激しい下痢を示した。遺伝子組換体を作成し検討した結果、VP4上の5個のアミノ酸の違いがプラ-クサイズに影響を与えることを確認した。2.免疫応答の解析:VP4とVP7の各中和エピト-プに対する免疫応答を検出するための競合ELISA法を確立した。感染を受けたあるいはワクチン接種されたウイルス株と同じ血清型のVP7エピト-プに対しては、高率に有意な免疫応答を検出した。一方、異なる血清型のVP7エピト-プに対して、あるいはVP4の共通抗原に対しての免疫応答は、感染前あるいはワクチン接種前に、いずれかの血清型に対してすでに抗体を保有している場合のみ検出された。3.新たな血清型特異性を有するヒトロタウイルスの解析:フィリピンの下痢症患者便から分離した、サブグル-プI特異性を有しL型RNAパタ-ンを呈するL26株およびL27株の性状を検討した。交又中和試験およびVP7遺伝子の全塩基配列決定により、これらの株が新たな血清型に属することが示された。さらに、VP4遺伝子の解析とRNAーRNAハイブリダイゼ-ションから、これらの株の基本的な骨組みは血清型2由来であることを見いだした。4.血清型6に属さないウシロタウイルスの解析:タイのウシ下痢便から23例の血清型6に属さない株を分離し、交叉中和反応およびVP7遺伝子の塩基配列決定により、血清型10と血清型8に型別された。これらの株と血清型2と8のヒトロタウイルスに遺伝的な関連性が示された。1.サルロタウイルスSAII株の解析:予研および米国NIH由来のSAII株をプラ-ク純化し、大プラ-ク形成株と小プラ-ク形成株を得、両者のVP4遺伝子の全塩基配列を決定し比較した結果、7塩基の違いを見いだした5アミノ酸の置換を確認した。アミノ酸置換はトリプシン解裂部位には認められなかったが、VP4のアミノ末端半分に集中していた(アミノ酸No.62、157、187、322および366)。MA104細胞での増殖能は、大プラ-ク形成株が感染価で約3倍高く、また、マウス感染実験では、大プラ-ク形成株の50%下痢誘発量は小プラ-ク形成株より約10^<0.5>少なく、大プラ-ク形成株投与群では下痢発症までの時間が短くより激しい下痢を示した。今後RNAのセグメント5の解析も進めていきたい。2.免疫応答:ロタウイルスの2種の中和抗原VP4とVP7の各エピト-プに対する抗体レスポンスを検出するための競合ELISA法を確立した。感染を受けたあるいはワクチン接種されたウイルス株と同じ中和エピト-プに対しては、高率(80%)に有意な抗体レスポンスを検出した。一方、異なる血清型の中和エピト-プに対して、あるいはVP4の共通抗原に対しての抗体レスポンスは、感染前あるいはワクチン接種前に、それぞれ同一の血清型あるいはいずれかの血清型にすでに抗体を保有している場合検出された。

その結果、ワクチンの追加投与によりVP4の共通抗原に対する抗体レスポンスが期待できると考えられた。3.新たな血清型特異性を有するL26株の解析:フィリピンの下痢症患者便から、サブグル-プI特異性を有しL型RNAパタ-ンを示する分離した。交差中和試験およびVP7遺伝子の全塩基配列決定により、これらの株が新たな血清型に属する株であることが示された。他のヒトおよび動物ロタウイルスとの関連を探る予定である。1.新たな血清型に属するヒトロタウイルス(L26,L27株)の解析:すでにVP7遺伝子の解析は終了したので、本年度はVP4遺伝子の塩基配列を決定した。L26,L27株のVP4遺伝子は、他のヒトロタウイルスと同様、2,359塩基からなり、775個のアミノ酸をコ-ドしているが、血清型2に属するヒトロタウイルス(DSー1,S2株)のVP4アミノ酸配列と高いホモロジ-(95%)を示した。L26株とL27株のVP4の間には3個のアミノ酸の違いが見いだされたが、その1つはVP4上の主要な抗原部位に関連するアミノ酸No.392にあり、L26ではE,L27ではKであった。抗VP4中和単クロ-ン抗体S2ー2F2に対する抵抗性変異株が同位置にKからEへの置換を起こしており、L26株がS2ー2F2抗体との反応性を失っている結果を反映している。さらに、L26株のmRNAを^<32>Pで標識したRNAプロ-ブを用いたRNAーRNAハイブリダイゼ-ションで、L26株と血清型2のヒトロタウイルスとの関連性が示されたが、動物ロタウイルスとの関連性は低いと思われる。2.血清型6に属さないウシロタウイルスの解析:タイのウシ下痢便から、23列の血清型6に属さない株を分離した。そのうち3株を用いて交又中和反応およびVP7遺伝子の全塩基配列を決定し、1株は血清型8、残りの株は血清型8、残りの株は血清型10と型別された。ウシロタウイルスの大部分は6型と報告されているので、この高頻度の血清型10の検出の疫学的意味は今後の追求すべき課題である。血清型8(A5株)と血清型10(61A株)由来の標識RNAと代表的なヒトおよび動物ロタウイルスRNAとのハイブリダイゼ-ションの結果、これらのウシロタウィルスには血清型2と8のヒトロタウイルスと遺伝的な関連があることが示された。VP4遺伝子の解析も現在進行中である。