hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
4次元リーマン多様体内の曲面のツイスターリフトを用いた研究

外空間が自己双対アインシュタイン多様体で,ツイスターリフトが調和切断となる種数0の曲面を分類した.この結果等を用いて,ツイスター正則な曲面全体を外空間の共形変換でうつりあうもの同士を同一視した空間に関して,特別な場合には,分類を得ることができた.また,外の空間が非負のスカラー曲率をもつ自己双対アインシュタイン多様体の場合,ツイスター正則な曲面のツイスターリフトが弱安定な調和切断であることが分かった.一方,外空間が4次元ユークリッド空間の場合は,そのような曲面はツイスター正則な曲面に限ることを示した.4次元リーマン多様体内の曲面のツイスターリフトを用いて,以下について研究を行う.(1)ツイスター正則な曲面の構成,(2)ツイスター正則な曲面全体を外空間の共形変換でうつりあうもの同士を同一視した空間の決定,(3)ツイスター正則な曲面のツイスターリフトの調和切断としての安定性,(4)ツイスターリフトが弱安定な調和切断となる曲面の決定,(5)平行な平均曲率ベクトル場を持つ曲面のツイスター空間を用いた構成.外空間が自己双対アインシュタイン多様体で,ツイスターリフトが調和切断となる種数0の曲面を分類した.この結果等を用いて,ツイスター正則な曲面全体を外空間の共形変換でうつりあうもの同士を同一視した空間に関して,特別な場合には,分類を得ることができた.また,外の空間が非負のスカラー曲率をもつ自己双対アインシュタイン多様体の場合,ツイスター正則な曲面のツイスターリフトが弱安定な調和切断であることが分かった.一方,外空間が4次元ユークリッド空間の場合は,そのような曲面はツイスター正則な曲面に限ることを示した.本年度は当研究課題の基礎となる,ツイスター正則な曲面に関する研究を行った.主要なテーマは,(1)ツイスター正則な曲面の構成,(2)ツイスター正則な曲面全体を外空間の共形変換で移りあうものを同一視した空間の決定,であった.ツイスターリフトを用いて,曲面の性質を(概)複素多様体の性質を用いて研究すること等により,次の事が分かった.まず, (1)については,曲面のツイスター正則性の外空間の共形不変性および3次元複素射影空間内の正則曲線を用い, 4次元ユークリッド空間内のツイスター正則な曲面についていくつかの結果を得た.特に,ある種のツイスター正則な曲面は,ツイスターリフトが弱安定な調和切断となる曲面として特徴付けられることが分かった.次に, (2)については,外空間が4次元ユークリッド空間の場合に部分的な結果を得た.また,外空間が他の空間の場合には, 4次元ユークリッド空間の場合とは異なる様相を示す例が見つかった.これにより,この(2)の問題は外空間の性質が大きく依存していることが予想されるので,次年度以降の課題としたい.上記の結果以外には,外空間が4次元超ケーラー多様体の場合に,複素幾何学的な幾何学量等に着目し,種数が小さい曲面のツイスターリフトが調和切断となる曲面の特徴付けを得た.特に, 4次元ユークリッド空間内の種数が0の曲面は,そのツイスターリフトが調和切断ならば,曲面はツイスター正則であることも分かった.本年度は前年度に引き続きツイスター正則な曲面の基礎研究の行い,その後ツイスターリフトが弱安定な調和切断となる曲面の研究を行った.まず,前者に関して,外空間が自己双対アインシュタイン多様体で曲面の種数が0の場合に,ツイスターリフトが調和切断ならば,法束のオイラー数に応じて,曲面はツイスター正則かまたは極小であることが分かった.さらに,この結果も用いて,ツイスター正則な曲面全体を外空間の共形変換でうつりあうもの同士を同一視した空間に関して,部分的な分類を得ることができた.これらは,前年度に得られた結果を改善したものになっており,外の空間がより一般の場合に拡張されることが期待されるが,これは次年度以降の課題としたい.後者に関しては,外の空間が非負のスカラー曲率をもつ自己双対アインシュタイン多様体の場合,ツイスター正則な曲面のツイスターリフトが弱安定な調和切断であることが分かった(これは,平行ではない切断で弱安定な調和切断となるものの例を与えるが,これまで知られている例でそのようなものはあまり多くはないと思われる).逆に,外空間が4次元ユークリッド空間の場合には,そのような曲面はツイスター正則な曲面に限ることも以前の研究により分かっていたが,より一般の場合(例えば外空間が自己双対アインシュタイン多様体の場合)にも同様の結果が成り立つと予想しており,これも次年度以降の課題としたい.本年度は,前年度に引き続き,ツイスターリフトの調和切断としての安定性に関する研究を行った.これまで,外空間が自己双対アインシュタイン多様体でスカラー曲率が非負の場合においては部分的な結果が得られているが,このテーマに関して,スカラー曲率に関する仮定は外すことを今年度の主な課題とした.外空間が自己双対アインシュタイン多様体でスカラー曲率が負の場合,ツイスターリフトが調和切断となるコンパクトな曲面はあまり多く存在しないことが分かった(ある種の非存在定理を得た)ので,既知のツイスターリフトが調和切断となるコンパクトな曲面の例についてその安定性を調べた.
数理モデルを用いた食片の粒度分布と食塊物性との関係の解明

食品の物性や調理法などが食塊形成にどのように影響を与えるのか、摂食過程の解析を行い,以下の様な結果を得ることができた.1)粒度解析その他の方法を用いて、ゲル状食品の食塊形成に関して,平均咀嚼片サイズと咀嚼回数との関係を実験的に明らかにした.2)食塊の凝集性を評価する際の指標として,食塊の空隙率に着目し,それを評価する数理モデルとして,空間充填モデルを構築した.食片がしたがう統計分布を変化させて,食塊を構成する数値シミュレーションを行うことで,空隙率と特に食塊の凝集性に関する知見を得られた.食品の物性や調理法などが食塊形成にどのように影響を与えるのか、摂食過程の解析を行い,以下の様な結果を得ることができた.1)粒度解析その他の方法を用いて、ゲル状食品の食塊形成に関して,平均咀嚼片サイズと咀嚼回数との関係を実験的に明らかにした.2)食塊の凝集性を評価する際の指標として,食塊の空隙率に着目し,それを評価する数理モデルとして,空間充填モデルを構築した.食片がしたがう統計分布を変化させて,食塊を構成する数値シミュレーションを行うことで,空隙率と特に食塊の凝集性に関する知見を得られた.本研究は,ヒトの嚥下過程で形成される食物片と唾液等の凝集物,すなわち食塊について,その力学的特性を主に数理モデルを用いて明らかにする研究である。平成25年度に関しては,主に食塊形成の数理モデルを提案・構築し,そのモデルに関して数値シミュレーション等を行うことで,実験で得られた食塊の物性及びその形成過程に関しての知見を得ることを目的とした.そのような目的に基づいて,本年度の研究を推進した結果,以下のような研究成果が得られた.1)ゲル状食品の食塊形成に関して,平均食片サイズと咀嚼回数との関係を実験的に明らかにした.ゲルは15mmおよび3.5mm角に調理されたものを実験に用いたが,その結果, 15mm角に調理されたゲルの方が,一定回数の咀嚼後は3.5mm角に調理されたゲルよりも食塊形成しやすい(つまりまとまりやすい)と評価された.小さく調理されたほうが一見まとまりやすいと考えられるが,それとはパラドキシカルな結果が得られた.この研究成果に関しては,共同研究者らと共著で日本食品科学工学会誌に論文として投稿・掲載されている.2)食塊の凝集性に着目しそれを評価するためのモデルとして,腫瘍の成長モデルであるイーデンモデルを基に現在モデルを構築し,そのシミュレーションを行っている.本研究の研究代表者の先行研究で与えられているように,固体状食品の咀嚼による食片分布は基本的に対数正規分布であることが分かっている.サイズ分布で用いられる分布はその他にも,たとえば正規分布やベき分布のようなものが知られているが,そのような分布の違いが食塊の凝集性にどのように関連するのか,現在研究中である.これらの成果に関しては次年度以降に,論文および研究発表により公表される予定である.本研究は,ヒトの咀嚼過程で形成される咀嚼片と唾液等の凝集物,すなわち食塊について,実験で得られた知見を踏まえながら,その力学的特性を主に数理モデルを用いて明らかにする研究である.最終年度である平成26年度に関しては,前年度得られたゲル状食品の食塊形成と平均食片サイズおよび咀嚼回数との関連性を踏まえ,食塊形成およびその物性を再現する数理モデルの提案・構築し,それを数値シミュレーションすることで,食塊形成の理論的な理解を目指した.そのような目的に基づいて,本年度の研究を推進した結果、以下のような研究成果が得られた.1)食塊の凝集性を評価する際の指標として,食塊の空隙率に着目し,それを評価する数理モデルとして,数理科学の分野で比較的よく知られている空間充填モデルを構築した.具体的には,疑似食塊を構成する食片群のサイズが実験的に与えられた統計分布に従うとして,それを用いてランダムなサイズの食片を生成し,それらをある定められた空間内に,一定の方法で充填することで食塊を再構成した.サイズが従う統計分布を変化させて,食塊を生成する数値シミュレーションを行うことで,空隙率と特に食塊の凝集性に関する知見を得られた.これらの成果に関しては,現在論文として準備中であり,次年度以降に研究発表される予定である.研究期間全体を通じて,実験的には,ゲル状食品に関する食塊物性の評価を,理論・数値的には,食塊形成の数理モデルの構築が行われた.研究期間全体における,それら成果のまとめは,今後行われる学会および研究集会等で発表することで,その知見を社会に還元する.食品物理学本研究は,ヒトの嚥下過程で形成される食物片と唾液等の凝集物,すなわち食塊について,その力学的特性を主に数理モデルを用いて明らかにする研究である.食品の物性,被験者属性に基づく咀嚼過程の違いが食塊物性にどのように影響を与えるのか,これらを数理モデルのパラメータとして取り込んで解析を行うことで,食品の認知から嚥下に至る摂食過程の基礎的な理解を目指す.平成25年度に関しては,主に食塊形成の数理モデルを提案・構築し,そのモデルに関して数値シミュレーション等を行うことで,実験で得られた食塊の物性及びその形成過程に関しての知見を得ることを目的としている.

その上で現在の達成度を鑑みると,おおむね順調に進展していると考えられる.その理由としては,第一に食塊の物性および凝集性に関して,実験的に研究を推進し,それによる知見が得られたことがある.この研究成果に関しては,共同研究者らと共著で日本食品科学工学会誌に論文として投稿・掲載されている.第2に,目的にある数理モデルに関して,モデルの構築まで研究が進んでいる点である.ただし,この研究成果に関しては,平成25年度は論文等によりまとめられ,それを公表することが出来ていない点において,達成度の評価としては当初の計画以上に進んでいるとは言いがたいと考えられる.以上の理由を考慮して,上のような達成度の区分を自己評価としてあげたい.平成26年度に関しては,平成25年度で得られた成果を基に以下のような研究計画を立てている(交付申請書参照).1)先行研究の実験によって得られた実際の食片粒度データを用いて数理モデルをシミュレーションし,食塊を生成することで,前年度数値的に解析してきた食塊解析と実データの解析結果とを比較する.両者を検討することで、実データにおいても粒度分布と食塊特性との関係の解明を目指す.また実データに関しては,その他の実験(レオメータによる力学測定、直接観察による速度スペクトルの評価,官能評価)による結果が得られるため,それらと比較することでより総合的な食塊特性の評価が可能になる.2)上で述べた数理モデルを個人の食片粒度データに応用し,そこから形成される食塊の特性を調べることは,その個人の咀嚼・嚥下能力の定量的な指標の一つになるのではないかと予想される.そこで何人かの被験者を募集して,実際に咀嚼実験を行いデータを取得し,数理モデルでシミュレーションすることにより,咀嚼・嚥下能力の定量化を目指す.その結果と被験者特性および官能評価等の主観的解析を比較検討することで,個人の咀嚼・嚥下能力の指標となり得るかどうか議論を行いたい.本課題の現在の進展状況を踏まえると,上のような研究計画は十分可能であると考えられる.2)の実験に関しては被験者等計画の準備・推進に時間がかかることが予想されるので,それを意識した上で研究を推進していきたい.研究成果を発表するための旅費としての支出が当初予定よりも少ないことがその主な理由として挙げられる.平成25年度に使用できなかった助成金に関しては,平成25年度の研究成果に鑑み,増加するであろうと予想される旅費として使用をしたいと計画している.
イオン移動ボルタンメトリーによるポリ酸錯体の生成機構の解明

ポテンショスタット/ガルバノスタットおよびパーソナルコンピューターを用いて、コンピューター制御液・液界面イオン移動ボルタンメトリー測定システムを構築した.本法は、水溶液層とニトロベンゼン、ジクロロエタンなどの有機層界面を移動するイオンの量を電流として、移動エネルギーを界面電位差として同時に記録する新しい電気化学測定法である.また、本測定システムの構築により、従来のグラッシーカーボンなどの固体電極を用いるボルタンメトリーの自動測定および解析が可能となった.その結果、ケギン型およびドーソン型ポリ酸錯体のボルタンメトリックな酸化還元機構の検討が可能となり、可逆1電子波から可逆2電子波への変換過程に及ぼすプロトンの効果を明らかにすることが出来た.また、ポリ酸錯体のイオン移動ボルタモグラムを詳細に解析することにより、移動電位とポリ酸イオンの表面電荷密度との間に明瞭な相関があることが明らかとなった.この表面電荷密度の違いが、水溶液中あるいは水・有機層界面において安定に生成するポリ酸錯体を分類する決定的要因であったことが分かったことから、それらの合成条件を予測することが可能となった.その結果をポリ酸錯体の疎水性尺度として提案すると共に、水-アセトニトリル混合溶媒中から亜ヒ酸をヘテロ原子として含む新規ポリ酸錯体を合成単離する等の成果を得た.なお、デュアルパルスアンペロメトリーを用いるポリ酸錯体生成反応の速度論的研究は進行中であるが、現在1:11型錯体がケギン型錯体生成反応の中間体であることなどの知見が得られており、単量体から縮合する過程を明らかにできるものと考えている.ポテンショスタット/ガルバノスタットおよびパーソナルコンピューターを用いて、コンピューター制御液・液界面イオン移動ボルタンメトリー測定システムを構築した.本法は、水溶液層とニトロベンゼン、ジクロロエタンなどの有機層界面を移動するイオンの量を電流として、移動エネルギーを界面電位差として同時に記録する新しい電気化学測定法である.また、本測定システムの構築により、従来のグラッシーカーボンなどの固体電極を用いるボルタンメトリーの自動測定および解析が可能となった.その結果、ケギン型およびドーソン型ポリ酸錯体のボルタンメトリックな酸化還元機構の検討が可能となり、可逆1電子波から可逆2電子波への変換過程に及ぼすプロトンの効果を明らかにすることが出来た.また、ポリ酸錯体のイオン移動ボルタモグラムを詳細に解析することにより、移動電位とポリ酸イオンの表面電荷密度との間に明瞭な相関があることが明らかとなった.この表面電荷密度の違いが、水溶液中あるいは水・有機層界面において安定に生成するポリ酸錯体を分類する決定的要因であったことが分かったことから、それらの合成条件を予測することが可能となった.その結果をポリ酸錯体の疎水性尺度として提案すると共に、水-アセトニトリル混合溶媒中から亜ヒ酸をヘテロ原子として含む新規ポリ酸錯体を合成単離する等の成果を得た.なお、デュアルパルスアンペロメトリーを用いるポリ酸錯体生成反応の速度論的研究は進行中であるが、現在1:11型錯体がケギン型錯体生成反応の中間体であることなどの知見が得られており、単量体から縮合する過程を明らかにできるものと考えている.
近視遺伝子の解析

孵化後まもないヒヨコの片眼にゴーグルを装着し、1-2週間飼育するとその眼球は、明らかに眼軸が延長する(形態遮断近視)。また最近はマイナスレンズ(-15D)を装着して近視化させる(レンズ誘発近視)方法も開発された。我々は、様々な方法を用いて眼球の近視化の原因追及を行ってきた。まずDifferential Display法という分子生物学的手法を用いてNeuroendocrine-Specific Proteinという遺伝子が形態遮断モデル近視眼でのみ過剰発現するのを突き止めた。しかしこの遺伝子はレンズ誘発近視眼では変化がなく、今後2つの異なる近視モデルで同時に変化しうる遺伝子の解析が重要という認識を新たにすることとなった。その後Sonic Hedgehog(眼球形態形成に重要な遺伝子)が、両近視モデル網膜内で過剰に発現することを突き止めた。Sonic Hedgehog遺伝子は網膜前細胞から個々の網膜細胞に分化する際に重要な役割を果たしており、特に視細胞の分化に深く関与していることが分かっている。実際近視眼では視細胞への分化誘導を示唆する結果を我々は得た。この結果は、近視眼では眼軸の延長以外に網膜細胞のremodelingが起こっている可能性を示唆させた。さらにSonic Hedgehogと拮抗する働きをするBone Morphogenetic Protein(同様に胎生期に器官形成に重要な遺伝子)が、2つの近視眼モデルで減少することも突き止めており、現在局在の解析中である。またSonic Hedgehog、Bone Morphogenetic Proteinカスケードが、実際に近視原因の中枢たるかどうかの解析のため、上流および下流遺伝子の発現解析を行っている。
膜内構造を制御した燃料電池用プロトン交換膜の設計と評価

プラズマグラフト重合によるアクリル酸及びスルフォン酸基を有する荷電膜を合成した。アクリル酸荷電膜は、溶液結合型外部電極プラズマ装置を用いて、ポリプロピレン微多孔フィルム(CG)及びポリエチレン微多孔フィルム(HP)を基材として気相プラズマ処理と溶液後重合によりグラフト膜を得た。フッ素系荷電膜は、ベルジャー型内部電極プラズマ装置を用いて、基材両面にトリフルオロメタンスルフォン酸とヘキサフルオロプロピレンを気相プラズマ処理し、グラフト膜を得た。重合時間、重合圧力などの操作条件による荷電膜の特性、グラフト率、イオン交換容量、膜伝導度、カチオン輸率に与える影響を実験から検討した。溶液結合型外部電極プラズマ装置でアクリル酸グラフト膜を製膜する際、HPを基材として用いた場合、膜の含水率は増大し、荷電密度は低く、十分な機械的強度も得られなかったが、CGを基材としたときには膜の膨潤はあるものの、高い荷電密度を持つ膜が作成できた。CGを基材とするグラフト時間180minのグラフト膜は、NaCl水溶液濃度0.2M以下で陽イオン輸率が0.95以上となった。ベルジャー型内部電極プラズマ装置によるTFMAとHFPによる低温プラズマ重合法で、市販膜であるNafion-117膜より実効抵抗が低く,Nafion-117膜に匹敵するイオン交換容量、陽イオン輸率を持つフッ素系スルフォン酸荷電膜を作成することができた。低温プラズマ重合による製膜法は、薄膜が作製されることが知られている。また、通常の重合法に比べはるかに高い励起エネルギーが投入されるため、通常不活性なモノマーからも重合物が生成できるという特徴を持っている。そこで本研究では、この低温プラズマ重合の特徴を生かして、カルボキシル基又はスルホン酸基を有する荷電膜を作製し、その膜の物性評価を行った。得られた膜の含水率、グラフト量、イオン交換容量、膜電導度及び膜輸率の測定を行い、製膜した膜を評価した。膜電導度の値は、Nafion117の場合のみ電位ステップ法による測定結果を用い(極板間距離変化法では精度が低い為)、その他は極板間距離変化法の測定結果を用いた。アクリル酸をグラフトした膜は、CG、HPいずれを基材とした場合にも高い含水率、高い電導度を示した。このことより、CG、HPの膜の内部組成が重合により変化し、特にHPは電導度の高さから、孔径が非常に大きくなってしまったのではないかと考えられる。また、HP1ではグラフト量がマイナスの値となったが、これはアクリル酸がグラフトする際、基材の重量欠損が起きるということが考えられる。HPで作製した膜が、膜の組成変化とあわせて機械的強度が小さいということが分かった。スルフォン酸をグラフトした膜は、カチオンの高い輸率を与えたが電導度がかなり低くなった。これらの膜のイオン交換容量は低くないことから、これは膜内の架橋構造が密になり、イオンの移動しにくい構造となった為と考えられる。

CGを基材とするグラフト時間180minのグラフト膜は、NaCl水溶液濃度0.2M以下で陽イオン輸率が0.95以上となった。ベルジャー型内部電極プラズマ装置によるTFMAとHFPによる低温プラズマ重合法で、市販膜であるNafion-117膜より実効抵抗が低く,Nafion-117膜に匹敵するイオン交換容量、陽イオン輸率を持つフッ素系スルフォン酸荷電膜を作成することができた。
AUVの撮影度評価に基づく観測経路生成の広域調査実用化

水中でのデータ通信は低速であるため、一般的に自律型海中ロボットによって観測された成果はロボットを回収するまでは確認できない。本研究は、自律型海中ロボットによる海底画像観測の効率化のため、1度の潜行で複雑な海底を高被覆率に観測するためのナビゲーションを実海域の広域調査で実現する。ロボット内蔵CPUの負荷増加を抑えるため、本システムはロボットに追加装着可能なGPU(Graphics Processing Unit)主体のハードウェアモジュールとして作成した。本システムでは約1,000平米に及ぶ地形を高被覆率に観測可能なルートを現実的なシップタイム内に自動生成できることを確認した。平成27年度は、GPGPU開発環境を整え、ソフトウェア開発を行った。ハードウェアに関しては、NVIDIA製のハイパフォーマンスコンピューティング用途に特化したGPUを導入予定であった。しかしながら、平成28年度に本システムにより適していると思われる次世代GPUがリリースされる動向が見られたため、GPUの導入は平成28年度に見送った。CPUとGPUの効率的な協調動作のためにはプログラムコードの最適化が不可欠であった。そこで、プログラムコード最適化のための動作シミュレーションおよびデバッグ用データ取得のため、申請者が所属する研究室が過去のAUV実海域試験で取得した多量のデータを利用するとともに、鹿児島湾熱水噴出域(水深約200メートル)、静岡県内浦湾(水深約35メートル)、沖縄トラフ与論海穴(水深約670メートル)でそれぞれ実海域実験を行い、海底のサンプルデータを新規に収集した。実海域実験で得られた結果については、速報として口頭発表にて成果を発信した。研究実施計画に従い、おおむね順調に目的を達成できている。具体的には、本システムの主幹アルゴリズムであるPath Re-planning Methodで課題とされているCalculationフェーズの高速化のためGPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)開発環境を整え、ソフトウェア開発を行った。開発中の本システムでは、導入するGPUの性能に左右されるが100倍以上の高速化が可能であることが確認できた。ソフトウェア開発において、デバッグおよびシミュレーションに用いるデータとして、過去の実海域試験で得られたサンプルを使用した。さらに、7月に鹿児島湾熱水噴出域(水深約200メートル)、8月に静岡県内浦湾(水深約35メートル)、12月に沖縄トラフ与論海穴(水深約670メートル)でそれぞれ実海域実験を行い、最大約2,500平米の海底のサンプルデータを新規に取得した。ハードウェア面においては、年度末にハイパフォーマンスコンピューティング用途に特化しており、AUVに搭載可能なGPU(Graphics Processing Unit)を購入する予定であった。しかし、平成28年度に次世代GPUがリリースされる動向が見られた。次世代GPUでは倍精度浮動小数点演算性能が従来と比較し25倍に強化され、またメモリ帯域も2倍以上に強化されるため、高い演算処理能力と高速なメモリ・インターフェースを必要とする本システムにより適している。そのため、GPUの導入は平成28年度に見送った。本システムの開発にあたり、平成27年度のデバッグおよびシミュレーションの段階では従来のGPUでも充分に対応可能であったため、GPU購入の遅れは研究活動の進行上支障は生じなかった。そこで、プログラムコード最適化用のデータ取得のため、鹿児島湾熱水噴出域(水深約200メートル)、静岡県内浦湾(水深約35メートル)、沖縄トラフ与論海穴(水深約670メートル)でそれぞれ実海域実験を行い、サンプルデータを新規に収集した。平成28年度は、NVIDIA製のハイパフォーマンスコンピューティング用途に特化したGPUを導入し、平成27年度に取得したサンプルデータを基にソフトウェア開発および最適化を行った。その結果、約2,500平方メートルに及ぶ地形を高被覆率に観測可能なルートを十数分以内に自動生成できることを確認した。得られた成果については、国際会議にて発信した。平成27年度に引き続きソフトウェアの最適化を実施する。GPGPUプログラムの最適化に加え、CPUが持つ拡張命令セットを導入する。CPUの拡張命令の使用は、プログラムを実行可能なCPUを限定してしまう反面、特定のCPUにおいて従来と比較し数倍から数10倍以上の処理速度向上が期待できる。また、平行してAUVへのハードウェア実装を実施する。本研究では、既存のAUV Tri-TON 2(最大水深2,000メートル)を用いる。Tri-TON2はカメラとフラッシュおよび光切断のためのシートレーザーを前方、下方にそれぞれ2組持つ海底画像観測用AUVであり、GPUの導入やケーブル・治具類の追加などの改造により本システムの実装が可能となる。

AUV Tri-TON 2実機を用いて、1,000平方メートルオーダーの広域観測において本システムの主幹アルゴリズムが数分以内に完了できることが確認できた時点で、鹿児島湾での実海域試験(水深約100メートル)の他学術的に興味深い海域で実際に本システムを運用する。本システムの開発および実海域試験で得られた結果はAUV 2016 Workshopをはじめとする国際会議などを通して成果を発信する。自律型海中ロボット本研究で開発中のシステムにはGPU(Graphics Processing Unit)の導入が必要である。そこで平成27年度末にハイパフォーマンスコンピューティング用途に特化したGPUを購入予定であった。しかしながら、平成28年度に次世代GPUがリリースされる動向が見られた。次世代GPUでは倍精度浮動小数点演算性能が従来と比較し25倍に強化され、またメモリ帯域も2倍以上に強化されるため、高い演算処理能力と高速なメモリ・インターフェースを必要とする本システムにより適していると思われる。そのため、GPUの導入およびこれに伴うAUVの改造は平成28年度に持ち越した。NVIDIA製次世代GPU「Pascal」がリリースされ次第、本システムのAUV実装に最適なGPU製品を選定、導入する。AUVへのGPU導入にあたり、AUV内蔵のコンピュータのI/Oポート改造やケーブル・治具類の追加などの改造が必要である。これらGPUの導入やそれに伴うAUVの改造費用を次年度使用額と相殺する。
集団討論で共感を生みだす身体的相互作用の解明とその習得支援

本研究では、集団討論において、話者間に共感を生みだす相互の身体的振る舞いの習得を支援する教示デバイスの開発を目指す。集団討論は個々の意見を交換し、そこから創発的に意見を生み出し、集団間でそれを集約することが求められる。集団討論の言語的な分析は多く行われているが、共感を生み出す仕草や振る舞い、タイミングなど、言語に還元できない要素(オラリティ)が重要である。本研究ではその要素の解明、およびその習得を補佐するデバイスの作成を目指す。議題の選択による参加者への影響を抑え、一般的な知見を導くため、本研究では集団討論における身体的相互作用の指標課題として、討論を通じてグループ内の信頼を勝ち取る教育ゲームである「人狼ゲーム」を用いる。身体的相互作用の測定、データ取得、分析、教示デバイス作成の4グループに分かれて研究を進める。2018年度はプラットフォームの開発と対人人狼ゲームの測定とデータ化を進めた。データ取得の手法として、ゲームマスターを用いた役職公開、投票と追放、能力行動など、ゲームにおける特徴的な行動を手動で記録するためのソフトウェアシステムの開発をソフトウェア会社と協調して行った。本結果をCEDEC2018、HCGシンポジウム2018にて発表した。同時に、画像処理を用いて表情認識、手、頭、上半身など、共感生成に特徴的とされる部位の動作を非侵襲で測定するモーションキャプチャシステムを作成し、VR人狼渋谷および電気通信大学にて測定を行った。測定結果を分析した結果、ゲームの勝敗と非言語情報の間に相関が発見でき、説得につながる非言語情報の分析ができた。本結果を人工知能学会全国大会にて発表予定である。データ取得の手法として、ゲームマスターを用いた役職公開、投票と追放、能力行動など、ゲームにおける特徴的な行動を手動で記録するためのソフトウェアシステムの開発を、ソフトウェア会社である京都イノベーションと連携して行った。開発システムを用いた分析結果を2018年8月のCEDEC2018で発表した。また、同学会で行われたAIのプログラムコンテストの1つである人狼知能大会の決勝に進出した5チームによる対戦のログデータを用いて、人間が行う様な音声感情と動作情報を表出する擬人化エージェントを用いて人狼知能同士による議論の様子を可視化し、人間同士の議論に近い雰囲気を感じたかどうかの検証を行った。本研究結果をHCGシンポジウム2018にて発表した。同時に、画像処理を用いて表情認識、手、頭、上半身など、共感生成に特徴的とされる部位の動作を非侵襲で測定するモーションキャプチャシステムを作成し、VR人狼渋谷および電気通信大学にて身体動作、音声、脳波の測定を行った。測定結果を分析した結果、ゲームの勝敗と非言語情報の間に相関が発見でき、集団討論において、話者間に共感を生みだす相互の身体的振る舞いにつながる非言語情報と思われる現象を発見した。人狼ゲームに強いプレイヤーは、共感を生み出す仕草や振る舞い、タイミングなど、言語に還元できない要素を得ていると考えられるため、これらの相関を今後は詳細に分析予定である。こちらの分析結果を、人工知能学会全国大会にて発表予定である。また、VR人狼渋谷の高橋氏と相談を行い、次年度に向けてどのようなデータを自動化して取得するべきか、検討を行った。2019年度は引き続きプラットフォームの開発、修正を行う。この年度の終わりまでに、プラットフォームを完成させる予定である。同時に対人人狼ゲームの測定とデータ化とコミュニケーション技能習得過程の分析を行う。データはVR人狼のみで取得することを考えていたが、2018年度は事前に取得範囲を明確にするため、電気通信大学で予備的な評価を行った。したがって、主なデータ取得は2019年度以降に行う予定である。データ取得においては、実際にシステムを稼働させ、フィールド上での計測を行い、データを集める。分析では人狼ゲームの分析を行う丹野宏昭(東京福祉大)が主導的な役割を担う。得られた人狼ゲームデータを分析し、経験を重ねていくにつれてどのような推論、説得の戦略が生み出されているか、表情・ジェスチャの同調など、どのようなスキルを獲得しているか分析する。2020年度からは、教示デバイス、エージェント作成を行う。教示デバイスはウェアラブル型を想定し、システムによって行動をモニタされた環境のもと、会話に数十ミリ秒単位で介入し、頭や胸に取り付け、適切なタイミングで教示を行って身体的相互作用の習得を促す。また、同時に研究代表者の開発する、表情投影が高速に可能なロボット型エージェントを用いた模擬訓練のシステムを作成する。模擬訓練では、我々の開発した人狼ゲームを行うためのプログラムを用い、これに本研究で得られた身体的相互作用を追加する。

データ取得の手法として、ゲームマスターを用いた役職公開、投票と追放、能力行動など、ゲームにおける特徴的な行動を手動で記録するためのソフトウェアシステムの開発をソフトウェア会社と協調して行った。本結果をCEDEC2018、HCGシンポジウム2018にて発表した。同時に、画像処理を用いて表情認識、手、頭、上半身など、共感生成に特徴的とされる部位の動作を非侵襲で測定するモーションキャプチャシステムを作成し、VR人狼渋谷および電気通信大学にて測定を行った。測定結果を分析した結果、ゲームの勝敗と非言語情報の間に相関が発見でき、説得につながる非言語情報の分析ができた。本結果を人工知能学会全国大会にて発表予定である。2018年度はプラットフォームの開発と対人人狼ゲームの測定とデータ化を進めた。データ取得の手法として、ゲームマスターを用いた役職公開、投票と追放、能力行動など、ゲームにおける特徴的な行動を手動で記録するためのソフトウェアシステムの開発を、ソフトウェア会社である京都イノベーションと連携して行った。開発システムを用いた分析結果を2018年8月のCEDEC2018で発表した。また、同学会で行われたAIのプログラムコンテストの1つである人狼知能大会の決勝に進出した5チームによる対戦のログデータを用いて、人間が行う様な音声感情と動作情報を表出する擬人化エージェントを用いて人狼知能同士による議論の様子を可視化し、人間同士の議論に近い雰囲気を感じたかどうかの検証を行った。本研究結果をHCGシンポジウム2018にて発表した。同時に、画像処理を用いて表情認識、手、頭、上半身など、共感生成に特徴的とされる部位の動作を非侵襲で測定するモーションキャプチャシステムを作成し、VR人狼渋谷および電気通信大学にて身体動作、音声、脳波の測定を行った。測定結果を分析した結果、ゲームの勝敗と非言語情報の間に相関が発見でき、集団討論において、話者間に共感を生みだす相互の身体的振る舞いにつながる非言語情報と思われる現象を発見した。人狼ゲームに強いプレイヤーは、共感を生み出す仕草や振る舞い、タイミングなど、言語に還元できない要素を得ていると考えられるため、これらの相関を今後は詳細に分析予定である。こちらの分析結果を、人工知能学会全国大会にて発表予定である。また、VR人狼渋谷の高橋氏と相談を行い、次年度に向けてどのようなデータを自動化して取得するべきか、検討を行った。2019年度は引き続きプラットフォームの開発、修正を行う。この年度の終わりまでに、プラットフォームを完成させる予定である。同時に対人人狼ゲームの測定とデータ化とコミュニケーション技能習得過程の分析を行う。データはVR人狼のみで取得することを考えていたが、2018年度は事前に取得範囲を明確にするため、電気通信大学で予備的な評価を行った。したがって、主なデータ取得は2019年度以降に行う予定である。
全身性エリテマトーデスにおけるOX40シグナルの役割

結果については予測通りの結果が得られており順調に進展している。しかし、昨年,海外の他のグループより同様の内容の論文が報告されてしまい,論文化に際して差別化が必要となった。これまでの実験はIMQ外用モデルを用いて行ってきたが,研究成果の補強のためもうひとつの汎用されているSLEモデルであるPristane i.p.モデルでこれまでの主要な結果を確認する。研究が予測より順調に進んでいるためと考える。今後の研究で残額を含めて助成金が必要である。使用計画として、マウス購入、Pristane購入、各種抗体・ELISAキット購入等に使用する。
ヒト大腸癌細胞におけるD4GDIの細胞膜局在化と悪性進展

Rhoファミリーの制御分子であるD4GDI(LyGDI/RhoGDIβ/RhoGDI2)は、正常上皮細胞であるMDCK細胞や上皮様形態を保つ大腸癌細胞株では細胞間のapical側のtight junctionに局在することを明らかにした。一方、上皮様形態を喪失した大腸癌細胞株ではそのような局在をしなかった。また、正常細胞か癌細胞かにかかわらず、調べた全ての細胞株において、D4GDIはM期中期に一過性にcentrosomeに局在した。これらの結果から、D4GDIが大腸やその他の器官の上皮細胞において細胞間のtight junctionの形成あるいは維持、さらには細胞分裂にも関係していることが示唆された。そこで、D4GDIを高発現しているヒト子宮頚部癌細胞株(HeLa細胞)においてsiRNAによりD4GDIの発現を抑制しその影響を検討したところ、siRNAによりD4GDIの発現を80%以上抑制された細胞では、分葉化した異形核の出現頻度が上昇するとともに、細胞分裂に失敗したと推測される8n、16nのDNA量をもつ細胞が出現し、D4GDIが機能的にも細胞分裂や極性の制御に関わっていることがわかった。D4GDIは上皮系の癌では転移抑制遺伝子として既に報告されている。我々の結果は、D4GDIが上皮細胞層における極性や細胞分裂における極性の制御に関わることを示唆するものであり、その発現の低下、あるいは機能的な異常が細胞分裂や極性の異常を引き起こし、大腸癌の悪性進展に関わっている可能性が示された。MDCK細胞(正常上皮細胞)および8種類のヒト大腸癌細胞株において、D4GDIやRhoファミリータンパク、各種接着分子を免疫蛍光染色し、共焦点レーザー顕微鏡で観察し、細胞内局在を検討したところ、MDCK細胞や上皮様形態を保つ大腸癌細胞株(DLD-1)ではD4GDIは細胞間のapical側のtight junctionと思われる部位に局在することがわかった。D4GDIの細胞間への局在は、タグ付D4GDIの移入実験でも確認できた。上皮様形態を喪失した大腸癌細胞株では、D4GDIの細胞間への局在は観察されなかった。また、D4GDIが細胞間に局在する細胞株でもRhoA,Racl,Cdc42の細胞間局在は観察されなかった。一方、Actin fiber,E-cadheri,β-cateninの一部分は細胞間でD4GDIと共局在したが、Ezrin,Radixin,Moesin,NF2はしなかった。また非常に興味あることに、調べた全ての細胞株のM期において、D4GDIはcentrosome付近に局在した。これらの結果から、D4GDIが大腸やその他の器官の上皮細胞において細胞間のtight junctionの形成や維持、さらには細胞極性にも関係していることが示唆された。我々は線維芽細胞を用いた系で、C末欠失(Δ166-201)D4GDIに転移誘導活性があることを報告してきたが、wild type D4GDIは上皮系の癌では転移抑制遺伝子としても報告されている。上皮性癌ではD4GDIの機能の異常が細胞接着や極性を乱し、悪性進展に関わっているのかもしれない。前年度までに、MDCK細胞や上皮様形態を保つ大腸癌細胞株(DLD-1)ではD4GDI(LyGDI/RhoGDIβ/RhoGDI2)が細胞間のapical側のtight junctionと思われる部位に局在すること、また、調べた全ての細胞株においてM期の中期ではcentrosome付近に局在し、染色体が両極へ分離し始めるとcentrosome付近から消失することなどを明らかにしてきた。今年度は、tight junctionタンパク質であるZO-1,Claudin-1,Occludinとの共局在を観察し、tight junctionへの局在を検証した。

D4GDIは細胞間apical側に局在し、これらtight junctionタンパク質とも部分的に共局在した。また、これらの観察からD4GDIが細胞の極性や細胞分裂に関わる機能を有していることが推測されたので、HeLa細胞においてsiRNAによりD4GDIの発現を抑制しその影響を観察した。siRNAによりD4GDIの発現を80%以上抑制すると、異形核の出現頻度が上昇するとともに、細胞分裂に失敗した4倍体、8倍体細胞が出現し、D4GDIが機能的にも細胞分裂や極性に関わっていることがわかった。D4GDIは上皮系の癌では転移抑制遺伝子として報告されている。今回の我々の結果は、D4GDIの発現の低下が細胞分裂や極性の異常を引き起こし、大腸癌の悪性進展に関わっていることを示唆する。
脳損傷後の運動障害への包括的リハビリテーション法の開発とその作用メカニズムの解明

多くの脳卒中患者では運動麻痺や筋肉の過度の緊張のために手足の機能が損われる。我々は新たな治療法として促通反復療法や振動刺激痙縮抑制法(DAViS)、持続的低振幅神経筋電気刺激法(cNMES)を開発してきた。今回、これらの適応や効果と共に脳活動への影響を確認した。片麻痺に強制把握を伴う運動障害に対してボツリヌス療法やcNMESなどの複合的リハビリが奏功した症例で、機能的近赤外脳機能イメージング(fNIRS)装置にて脳活動を測定した所、cNMESによってより限局した部位へと変化した。さらに核磁気共鳴断層画像装置(MRI)内で振動刺激の効果を検証できるようなエアタービン式振動刺激装置を開発した。本邦の脳卒中患者は約280万人と推計され、運動麻痺や痙縮などによる機能障害やADL、QOLの低下は、患者やその家族にとって大変深刻な問題となっている。今後の高齢化社会の進行を勘案すると、脳卒中や加齢によって生じる機能障害の回復を促進する包括的リハビリテーション(以下、リハ)法の開発は急務である。そこで我々は脳卒中後の片麻痺などの運動障害に対して麻痺肢の運動コントロールや機能回復を促進する運動療法として促通反復療法を開発してきたが、さらに独自に考案した振動刺激痙縮抑制法などの振動刺激の併用法や新しい電気刺激法(持続的低周波刺激の同時併用法)などのアプローチへの研究へと発展させている。現在、これらのアプローチの適応や効果の確認とともに脳活動への影響について研究を着手している。さらに脳機能画像装置内で効果の検証が実施可能な装置の研究も合わせてすすめている。本邦の脳卒中患者は約280万人と推計され、運動麻痺や痙縮などによる機能障害やADL、QOLの低下は、患者やその家族にとって大変深刻な問題である。今後の高齢化社会の進行を勘案すると、脳卒中や加齢による障害の回復を促進する包括的リハビリテーション法の開発は急務である。そこで我々は脳卒中後の片麻痺などの運動障害に対して麻痺肢の運動コントロールや機能回復を促進する運動療法として促通反復療法を開発してきたが、さらに独自に考案した振動刺激痙縮抑制法などの振動刺激との併用療法や持続的低振幅神経筋電気刺激法との同時併用療法などを用いたアプローチへと発展させている。現在、これらのアプローチの適応や効果の確認と共に脳活動への影響を解明するべく研究を進めている。さらに脳機能画像装置内で効果の検証が可能な装置の開発に向けて性能確認試験等を進めている。ほぼ年初の計画通りに片麻痺へのアプローチ法の研究や機器などの開発は進行しているが、新しい機器の人体応用による計測には至っていないため。本邦の脳卒中患者は約280万人と推計され、運動麻痺や痙縮などによる機能障害や日常生活動作(ADL)、生活の質(QOL)の低下は、患者やその家族にとって大変深刻な問題である。今後の高齢化社会の進行を勘案すると、加齢性疾患である脳卒中及び加齢自体に伴う機能障害の回復をより促進する包括的リハビリテーション法の開発は急務である。そこで我々は脳卒中後の片麻痺などの運動障害に対して麻痺肢の運動コントロールや機能回復を促進する新たな運動療法として促通反復療法を開発してきた。さらに片麻痺に伴う痙縮に対して独自に考案したハンディマッサージャーの利用による振動刺激痙縮抑制法(DAViS)などの振動刺激との併用療法や、持続的低振幅神経筋電気刺激法(cNMES)との同時併用療法などを用いた新たなアプローチへと発展させている。本研究課題では、これらのアプローチの適応や効果の確認を行うと共に脳活動への影響を解明すべく研究を進めた。今回、片麻痺に強制把握を伴う運動障害に対してボツリヌス療法やcNMESなどの複合的リハビリテーションによって改善を呈した症例の脳活動の変化について機能的近赤外脳機能イメージング(fNIRS)装置にて確認した所、cNMESの使用によって、より限局した部位へと変化が生じることが確認された。さらに我々は核磁気共鳴断層画像装置(MRI)内で振動刺激の効果を検証できるようにエアータービン式振動刺激装置を開発の上、性能確認試験を実施し特許を出願した(P170013910)。また、本装置によって脳機能画像(fMRI)が撮像可能であることを確認した。ほぼ年初の計画どおりに片麻痺へのアプローチ法の研究や機器等の開発をすすめているため。引き続き、片麻痺などの運動障害の回復を推進するアプローチの研究を進めると共に、さらにMRIなど磁場に影響を及ぼさずに動的な状況を作り出せるよう独自に開発した機器を用いて、脳機能を計測する。リハビリテーション医学引き続き、片麻痺などの運動障害の回復を推進するアプローチの研究を進めるとともに、さらに、MRIなど磁場に影響を及ぼさずに動的な状況を作り出せる機器を作成し、脳機能画像が実際に撮像可能か検証を進める。

機器制作に必要な部品等の経費や性能確認試験回数が予定よりも少なかったため使用額が予定より減じた。機器製作に必要な部品等の調達や試作台数が予定よりも少なかったこと、情報収集のための出張旅費が少なかったため使用額が予定より減じた。今後、機器の改良や性能確認試験、脳機能画像撮影などの経費に使用する。今後、改良機器の作成や制作機器の台数を増やすため部品等の購入、学会出席のための旅費が必要となり次年度以降に供する予定である。
テトラヒドロビオプテリン代謝の不均衡がもたらす病態とこれに対する防御機構の解明

生後発達期にBH4によって発現が影響をうける候補分子を得た。Qdpr-/-マウスでは血漿中BH2の増大にもかかわらず、大動脈のBH2/BH4比は野生型の1.6倍の増加であった。Qdpr-/-マウス大動脈リング標本のアセチルコリン(ACh)に対する弛緩反応は、野生型マウスと差がなかった。Spr-/-マウスは不安定な高血圧と徐脈を示し、高い比率でPriapismを生じた。組織中Biopterin,モノアミン量は、野生型に比べ著明に減少していた。Spr-/-マウスの大動脈リング標本はalpha刺激薬に対する収縮反応が増強し、AChに対する弛緩反応は減弱していた。テトラヒドロビオプテリン(BH4)は、芳香族アミノ酸水酸化酵素の補酵素として神経伝達物質の生合成に必須の分子であるとともに、一酸化窒素(NO)合成酵素のコファクターとして血管機能の維持に関与している。本研究の目的は遺伝子改変マウスおよび培養細胞を用いて、BH4と神経発達および血管病変とのかかわりを明らかにすることである。本年度の研究実績は以下のとおりである。(1)芳香族アミノ酸の水酸化反応にともなって生じるキノノイド型ジヒドロビオプテリン(qBH2)はジヒドロプテリジン還元酵素(DHPR)によってBH4に再還元される。DHPR遺伝子ノックアウトマウス(Dhpr-/-)の肝臓・脳ではBH4は野生型マウス(+/+)と比較して軽度減少であるのに対し、BH2が著明に増加していた。Dhpr-/-マウスの血管ではBH2とともにBH4が増加していたが、胸部大動脈のリング標本のアセチルコリン添加に対する弛緩反応は野生型と有意差がないことがわかった。(2)BH4生合成の第3段階を触媒するセピアプテリン還元酵素(SPR)遺伝子ノックアウトマウス(Spr-/-)の組織ではBH4・BH2が高度に減少していたが、胸部大動脈のリング標本はアセチルコリン添加によって弛緩反応を示すことがわかった。(3)Spr-/-および野生型マウスにP6からP13までBH4を腹腔内投与し、BH4の補充によって発現が変化する遺伝子をDNA arrayでスクリーニングした。野生型マウスにP6からP13までBH4を皮下投与しP14でのBH4およびモノアミンの変化を調べた。脳内のBH4はVehicle投与の23倍に増加し、この時期にはBH4が脳内に入ることを確認した。ドパミンおよびセロトニン量には有意差がなかったが、セロトニン代謝物である5-HIAAが増加していた。テトラヒドロビオプテリ(BH4)は、芳香族アミノ酸水酸化酵素の補酵素として神経伝達物質の生合成に必須の分子であるとともに、一酸化窒素(NO)合成酵素のコファクターとして血管機能の維持に関与している。(1)芳香族アミノ酸の水酸化反応にともなって生じるキノノイド型ジヒドロビオプテリン(qBH2)は、ジヒドロプテリジン還元酵素(DHPR)によってBH4に再還元される。DHPR遺伝子ノックアウトマウス(Qdpr-/-)の肝臓・脳ではBH4は野生型マウス(+/+)と比較して軽度に減少していたのに対し、BH2が著明に増加していた。Qdpr-/-マウスの血管ではBH2とともにBH4が増加していたが、胸部大動脈リング標本のアセチルコリンに対する弛緩反応は野生型と有意差がなかった。また血漿中のNO2+NO3含量は、野生型に比べ、有意に増加していた。血管には高BH2負荷に対してBH2/BH4比の変化を緩和し、NO産生と血管機能を維持する機構があると考えられた。(2)BH4生合成の第三段階を触媒するセピアプテリン還元酵素(SPR)遺伝子ノックアウトマウスの組織では、BH4,BH2が高度に減少していた。このマウスは循環器系に異常を生じることが明らかになった。本研究の実績は以下のとおりである。(1)芳香族アミノ酸の水酸化反応にともなって生じるキノノイド型ジヒドロビオプテリン(qBH2)は、ジヒドロプテリジン還元酵素(DHPR)によってBH4に直接再還元される他非酵素的にBH2に変化し、ジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)によってBH4に再還元される。DHPR遺伝子ノックアウトマウス(Qdpr-/-)大動脈リング標本のアセチルコリン(ACh)に対する弛緩反応は野生型と有意差がなかった。このためDHFRの阻害薬であるメトトレキセート(MTX)をQdpr-/-に投与しBH2/BH4比を増大させることを試みた。Viechle (PBS)を投与した野生型マウスおよびQdpr-/-マウス血管のBH2/BH4比はそれぞれ0.12, 0.14であるのに対し、MTX 2mg/kg腹腔内投与2時間後の,野生型マウスおよびQdpr-/-

マウス血管のBH2/BH4比はそれぞれ0.05、0.94と大きな差が見られた。現在これらのマウスの大動脈リング標本の弛緩反応の比較を行っている。(2)BH4生合成の第三段階を触媒するセピアプテリン還元酵素(SPR)遺伝子ノックアウトマウス(Spr-/-)の組織ではBH4,BH2が高度に減少していた。Spr-/-マウスでは交感神経系の機能不全をきたすことが予測されたが、離乳期以降むしろ高血圧傾向を示した。Spr-/-マウスの血圧は変動が大きいため、現在サーカディアンリズムとの関連や、血圧を変動させる要因について検討を行っている。Spr-/-マウスの大動脈リング標本を用いた血管弛緩反応の解析では、野生型に比べalpha受容体刺激に対する収縮反応が亢進し、AChに対する弛緩反応が減弱していた。生後発達期にBH4によって発現が影響をうける候補分子を得た。Qdpr-/-マウスでは血漿中BH2の増大にもかかわらず、大動脈のBH2/BH4比は野生型の1.6倍の増加であった。Qdpr-/-マウス大動脈リング標本のアセチルコリン(ACh)に対する弛緩反応は、野生型マウスと差がなかった。Spr-/-マウスは不安定な高血圧と徐脈を示し、高い比率でPriapismを生じた。組織中Biopterin,モノアミン量は、野生型に比べ著明に減少していた。Spr-/-マウスの大動脈リング標本はalpha刺激薬に対する収縮反応が増強し、AChに対する弛緩反応は減弱していた。Dhpr-/-およびSpr-/-マウスの導入によって必要な遺伝子型の個体が得られるようになり、明確な生化学的・生理学的所見が多く得られた。Dhpr-/-については、薬物投与下の血管弛緩反応について、解析が進行中である。Spr-/-マウスの循環器系の異常については、そのメカニズムの解析が進んでいる。一方BH4と神経発達については、Spr-/-マウスおよび野生型マウスにBH4を投与し、発現に変化の見られる遺伝子をDNA Arrayでスクリーニングしたが、解析は進んでいない。薬理学(1)Dhpr-/-マウスに薬物を投与して血管のBH2/BH4比を変化させ、この時の血管弛緩反応の変化とラジカル産生を測定する。(2)Spr-/-マウスの循環器系の異常とそのメカニズムについてとりまとめる。(3)発達期の幼若マウスに投与するBH4、またはその阻害薬の量と時期を検討する。(4)Spr-/-を含むBH4欠損マウスのグルタミン酸およびGABAニューロンの解析を行う。Dhpr-/-マウスおよびSpr-/-マウスの導入によって必要な遺伝子型の個体が得られるようになり、明確な生化学的・生理学的知見が多く得られた。ラジカルの検出方法についても検討がすすんでいる。BH4と神経発達については野生型幼若マウスへのBH4投与・合成阻害について至適な条件を模索中である。Open field試験とElevated Plus Mazeを導入し、薬物の効果を検討することができるようになった。また新規HPLC装置の導入によって、脳内グルタミン酸・GABAおよびフェニルアラニンの定量が可能になった。