hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
現代民主主義論における時制の理論的特質―政治権力の過去・現在・未来―

当該年度の課題は、民主主義の現在が、過去や未来に対してどのような優越性を持ち得るのかを分析することである。本研究ではカイロスにその可能性を見出す。その際、「はじまり」に政治の現在を求めたハンナ・アレントの議論が再検討された。彼女にとって、自由こそ政治の存在理由であり、それは「はじめるという純然たる能力」である。カイロスでは、予見不可能な未来に向けられた活動が、過去と断絶した現在にあり続ける。本研究でまとめられた民主主義の現在に関する理論分析は、現在準備中の書籍の中核的な議論になる予定である。またその概要については、次年度で国内の学術雑誌で発表される見込みである。本年度は申請者の在外研究年度にあたり、台湾の政治大学政治学系を受け入れ先として研究を行った。その際、主権論における時間的性格に着目した台湾の政治理論を分析した。その成果については、『年報政治学』(日本政治学会発行)で「生きている主権論」というタイトルで発表される予定である。本研究テーマに関する報告については、受け入れ先での国際シンポジウムや定期セミナーで行われた。また当該年度では、イギリスでの資料収集および研究交流が実施された。ロンドン大学クイーンマリー校を訪問し、政治理論分野における第一人者であるラッセ・トマセン博士と交流し、民主主義や時間に関する貴重な示唆を頂戴した。そして、ロンドン大学セナトハウス図書館やクイーンマリー校図書館などを起点として、本邦では入手困難な研究論文を渉猟した。台湾やイギリスで、時間に関する政治理論について、想定以上の資料を収集することができ、また論考をまとめることができた。また当該年度末には、次年度に予定していたアメリカ出張を前倒して行った。その際、時間に関する基礎的な憲政的な思索を提起したジェファーソンやマディソンに関する、重要な資料を収集することができた。次年度は本研究課題の最終年度となり、研究成果をまとめる予定である。研究内容としては、時間に関する政治理論を整理し、国内の有力雑誌に投稿する。またその議論を組み込んで、書籍としてまとめる予定である。当該年度では、民主主義と過去との理論的な関係性について考察を深めた。本研究では、過去による民主主義の理論的制約の事例として、八月革命説とプリコミットメント論を分析する。民主主義を規定する過去の理解を問題化した理論分析の成果は、戦後民主主義における記憶と歴史問題という時事問題をふまえて、西南学院大学法学部紀要で発表された(「民主主義の過去と現在」『法学論集』2018年)。同論文では、カイオスとクロノスというふたつの時間軸が民主主義理論に導入され、どの時点で民主主義は正統化されうるのかという原理的な課題が考察された。本研究では、民主的な国民国家を措定する際の権力作用はもちろんのこと、クロノスの設定という政治闘争の次元を明らかにした。また当該年度では、政治理論における時間論の研究とともに、その基礎となるような、民主主義についての考察を深めてきた。民主主義における代表概念の特質については、「代表と民主主義」(西南学院大学法学部創設50周年記念論文集編集委員会編『変革期における法学・政治学のフロンティア』日本評論社、2017年)で発表した。本論文は、代表と民主主義というこれまで互換的に扱われてきた政治的概念について、そのすれ違いが顕著になってきた現代政治情勢を背景として、再考察するという実践的な意図によって書かれた。その際、主体認識およびそれをどの時間軸で理解するかが、代表の意味を理解する上で重要な点だと指摘された。本論文は、民主主義における時間・時制における問題と、代表機能との理論的な関係性を考察するための契機となった。民主主義理論における過去に関する論考を、発表することができた。もう少し多様な思想的な営為から、過去についての含意を多角的に分析するという構想を当初は抱いていたが、時間および分量の関係で、短縮せざるを得なくなった。時間と民主主義理論との接点について、想定以上に興味深い議論が展開できるような余地を見つけることができた。

台湾やイギリスで、時間に関する政治理論について、想定以上の資料を収集することができ、また論考をまとめることができた。また当該年度末には、次年度に予定していたアメリカ出張を前倒して行った。その際、時間に関する基礎的な憲政的な思索を提起したジェファーソンやマディソンに関する、重要な資料を収集することができた。本年度の課題は、政治理論における未来の意味を考察することにある。本研究は過去の政治理論の未来という観点からの再読と、ポスト構造主義的な分析視角の導入で、民主主義の理解を深める。本年度ではイギリスでの資料収集および研究交流を予定している。政治理論分野における同方法論で著名な、ラッセ・トマセン博士(ロンドン大学クイーンマリー校)を訪問し、同分野における一線級の学知に触れる。またロンドン大学セナトハウス図書館やユニバーシティ校図書館などを起点として本邦では入手困難な研究論文や政治に関するアート作品を渉猟する。さらに、本研究は民主主義の言説分析という研究手法を導入するため、このテーマに詳しいジェイムズ・マーティン教授およびソール・ニューマン教授が在籍するロンドン大学ゴールドスミス校も訪問する。次年度は本研究課題の最終年度となり、研究成果をまとめる予定である。研究内容としては、時間に関する政治理論を整理し、国内の有力雑誌に投稿する。またその議論を組み込んで、書籍としてまとめる予定である。次年度は在外研究を予定しているため、必要となる機材および送料で多くの支出が見込まれる。また6月に予定されているイギリス出張でも旅費を中心として多額の出費が想定されるので、次年度使用額をこれらに使用するつもりである。
ハマキガの産卵が引き起こす誘導とその発現機構の解明

チャノコカクモンハマキの茶葉への産卵により誘導が引き起こされ、その茶葉に寄生蜂であるハマキコウラコマユバチが探索行動を示すことがわかった。そして、誘導を引き起こす要因となるエリシターは、寄主の産卵によって葉に影響するが、雌蛾の腹部摩砕物を茶葉の葉裏に処理することで同様の効果があることがわかった。また、エリシターは雄のガには存在しないこと、未交尾の雌にも存在すること、寄主でないチャハマキにはこの活性がないことなどがわかった。さらに、寄主ではないアワノメイガの雌腹部摩砕物を葉裏に処理すると、寄生蜂は逆にこの葉を避けることもわかった。茶樹害虫チャノコカクモンハマキ(以下ハマキガ)の卵ー幼虫寄生蜂であるハマキコウラコマユバチ(以下コマユバチ)は、寄主であるハマキガ卵塊の茶葉への接着によって誘導が引き起こされ、この葉はコマユバチの探索行動を刺激することがわかっている。この誘導を引き起こす卵塊由来のエリシターの効果は、ハマキガのメス成虫の腹部摩砕物を茶葉に処理しても同様の誘導が起き、メス蜂は誘導の起きた葉に対して長い時間反応する。オスのハマキガの腹部摩砕物を処理した場合には、誘導は引き起こされなかった。これらのことから、エリシターは寄主ハマキガのメス腹部由来の器官に含まれるものと思われる。コマユバチの寄主ではないが同じハマキガ科のチャハマキのメス腹部摩砕物を茶葉に処理すると、誘導は起きなかった。また、寄主でないアワノメイガのメス腹部摩砕物を茶葉に処理すると、対照区と比較して探索行動はより短くなり、逆の効果を引き起こすエリシターの存在が示唆された。当初予定した、エリシターの種特異性についてのデータを得ることができた。今後は、非寄主昆虫を数種類試して、アワノメイガに類似した結果が得られるかどうかを調べる予定である。これまで、茶葉にハマキガの1種であるチャノコカクモンハマキの産卵が行われることにより誘導が起き、その結果、ハマキガ科の卵-幼虫寄生蜂であるハマキコウラコマユバチが盛んに茶葉上で探索行動を行うようになる葉の変化が見いだされた。この変化は、処理葉と無処理の葉を並べてハマキコウラコマユバチの雌に提示すると、有意に長い時間処理葉の上で探索を行う反応として再現される。この強い選択性の要因を解析するため、野外温室において鉢植えの茶にメッシュで覆いをし、交尾したチャノコカクモンハマキ雌成虫を放して産卵させ、一昼夜放置した後の葉をサンプリングしそれを以降の実験に用いた。ハマキガの産卵による植物側の応答を明らかにするために、昨年度の茶葉を用いた網羅的解析のための核酸精製法の確立に加えて、今年度は代謝産物の網羅的解析を含めたメタゲノミクスを用いることで誘導物質の単離を視野に入れた準備を行った。まず、転写物・代謝産物解析のための生物反復を含めたサンプリングを行った。網羅的解析を使用するにあたり、様々なノイズ(または偽陽性)が予測されるため、解析結果を複数方向の対象区から検証できる実験をデザインした。さらに、代謝産物の網羅的解析を含めたメタゲノミクスを用いることで誘導物質の単離を視野に入れた準備を行った。プラットフォームと協働でそのサンプル調製のための条件検討として、凍結乾燥によるサンプル調製と乾燥重量の最適化を終了した。最終年度に計画している誘導に関わる遺伝子発現解析に向けて、ハマキガの産卵処理をしてから異なる時間経過の葉と未処理の葉からmRNAを抽出しサンプル準備を進めることができた。チャノコカクモンハマキの茶葉への産卵から誘導が起きて、寄生蜂が葉表面を歩きながら反応するまでの時間は24時間以上必要であること、そして、その卵塊はふ化直前にはエリシター活性は低下することがわかった。さらに、腹部摩砕物を葉裏に処理した実験から、チャノコカクモンハマキ雌成虫の交尾・未交尾の状態はこの誘導には無関係であること、また、雄成虫腹部にはエリシター活性は存在しないことなどを実験で明らかにした。ハマキコウラコマユバチの寄主ではないチャハマキ(ハマキガ科)の雌腹部摩砕物にはエリシター活性を持たない、すなわち、コマユバチの探索行動を刺激しないことがわかった。さらに、同様に寄主ではないアワノメイガの雌腹部摩砕物を処理すると、寄生蜂の葉上の探索行動に対してむしろ阻害的に働くことがわかった。これらの結果は、ガの産卵によって葉に卵が接する場合のエリシター作用には種特異性が存在し、ハマキコウラコマユバチの寄主探索にとって寄主以外の昆虫の産卵場所を素通りするか、逆に避ける行動が示唆されたことは興味深い。また、誘導における分子機構に関しての予備実験を行い、いくつかの植物ホルモンシグナルに関連した遺伝子発現が、処理区と無処理区で異なる結果を得た。このことは、チャノコカクモンハマキの産卵によりエリシターが葉表面に作用し、植物ホルモン関連遺伝子が発現し防御機構が働くことで、葉表面が寄生蜂にとって探索を促すように変化している可能性が考えられる。

また、エリシターは雄のガには存在しないこと、未交尾の雌にも存在すること、寄主でないチャハマキにはこの活性がないことなどがわかった。さらに、寄主ではないアワノメイガの雌腹部摩砕物を葉裏に処理すると、寄生蜂は逆にこの葉を避けることもわかった。今後は、エリシターの種特異性の解明に加え、産卵により茶葉に誘導が引き起こされる機構を解明するための手段として、遺伝子の発現解析を行う。ハマキガの腹部摩砕物を種々の植物の葉裏に処理し、誘導が起きるかどうかを生物検定で調べる。その結果に基づき、誘導が起きる植物と起きない植物を分類分けし、誘導が起きる植物種においてハマキガの産卵により茶葉の産卵部位周辺にどのような遺伝子発現の変化が見られるかマイクロアレイで網羅的に解析する。コマユバチの葉への反応と遺伝子発現状態を比較し、誘導条件下で特異的に活性化される生化学経路を探索し、コマユバチの探索行動を刺激する誘導物質を同定することを目的とする。ハマキガの産卵のある葉と産卵のない葉で遺伝子発現を比較する。誘導条件で特異的に活性化される生化学経路を探索し、そこからハマキガの寄生蜂であるハマキコウラコマユバチの葉上での探索行動を刺激する誘導物質を特定し化学構造を決定することを目標とする。また、これらの成果を論文にまとめ投稿すると共に学会などでも発表する予定である。また、現在準備中のウェブサイトでも結果をわかりやすく公表し情報の発信をしていく予定である。応用昆虫学最終の会計処理において若干の計算誤差が生じた。28年度は、効率的に行ったので、研究者の雇用経費や人件費に使う予定の経費が想定より減額出来たため、残額を29年度の予算として使うことで最終年度の研究成果をあげたい。次年度への繰越金とした。最終年度であるため、研究のまとめとなる遺伝子発現解析の部分に次年度使用額を充て効率的に研究を進める予定である。
医療の質・安全を保証する病床管理プロセスモデルの開発

病棟及び病院全体に対するリスクを最小限に抑え、在院時の診療サービス・看護サービスの質を保証するためには患者の病院・病棟内での配置の観点、つまり病床管理の観点が重要となる。在院日数短縮傾向が顕著な急性期病院では,1日当たりの医行為総量が増加していることはあきらかで,それに伴い医行為・看護行為を実施する看護師の業務負担は確実に増えている.これに対し看護人員配置が増加しているとはいえず,安全と質を保証して,医行為・看護行為が提供できる状態となっているかどうかという視点が,病床管理の視点として重要な論点のひとつとなる.そこで本研究では病棟単位で,在院している患者状態を考慮し、患者・病院にとって適切なベッドの提供及び人的・物的リソースの分配を効果的・効率的に実施するために必要な情報項目を明らかにし、方法論を確立することを目的とした。加えて,それらをもとに,医療安全と質経営を実現する病床管理思考プロセスモデルを構築した.以下を実施し,成果論文を投稿した.・本研究への協力病院との交渉・調整九州1病院(1000床)・関東1病院(200床)・病床管理の現状に関するヒアリング調査・必要とする病床管理データ項目の抽出と,電子データ・文書データの入手・病床管理データの加工・現状分析・問題点の抽出・医療安全と質経営に必要とする病床管理上の要素情報の抽出とデータベースの設計・病床管理思考プロセスモデル基本設計・病床管理思考プロセスモデル詳細設計・病床管理思考プロセスナビゲータの設計・モデル検証・モデルを活用した標準病床管理システムの設計・成果発表論文投稿・学会発表(国内・海外)病棟及び病院全体に対するリスクを最小限に抑え、在院時の診療サービス・看護サービスの質を保証するためには患者の病院・病棟内での配置の観点、つまり病床管理の観点が重要となる。加えて,それらをもとに,医療安全と質経営を実現する病床管理思考プロセスモデルを構築した.以下を実施し,成果論文を投稿した.・本研究への協力病院との交渉・調整九州1病院(1000床)・関東1病院(200床)・病床管理の現状に関するヒアリング調査・必要とする病床管理データ項目の抽出と,電子データ・文書データの入手・病床管理データの加工・現状分析・問題点の抽出・医療安全と質経営に必要とする病床管理上の要素情報の抽出とデータベースの設計・病床管理思考プロセスモデル基本設計・病床管理思考プロセスモデル詳細設計・病床管理思考プロセスナビゲータの設計・モデル検証・モデルを活用した標準病床管理システムの設計・成果発表論文投稿・学会発表(国内・海外)
酸素担体蛋白質の比較生理学・アロステリック効果の速度論的解析

1.最も原始的と思われる酸素担体ヘムエリスリン(シャミセン貝,スジホシモドキ)を用いて,その酸素吸着特性を温度ジャンプ法,ストップトフロー法で追跡し,速度論的解析を行った.スジホシムシモドキ由来のヘムエリスリンは3量体であるが,酸素吸着の協同性を示さない.速度論的解析の結果も各サブユニットが互いに独立に酸素結合するというモデルを支持する. (kon=1.18×10^6M^<-1>・S^<-1>, koff=9.1S^<-1>).一方シャミセン貝由来のヘムエリスリンは,協同性を示す.機能に必要な最小サブユニット数は8で,実際のサブユニット数と一致する.このヘムエリスリンは, α, βと2種の一次構造の異なるサブユニット各4個ずつから成り,ヘモグロビン様のアロステリック効果を示していることが分る.速度論的研究は,温度ジャンプ,ストップトフロー法を用いて行われた.温度ジャンプ法では一段階の緩和過程しか観測されなかったが,ストップトフロー法では二段階が観測され,そのうち速い過程は温度ジャンプの過程と同じオーダーの速度定数を与えた.ストップトフロー法の結果は, MWCモデルで検討した.2.阪大・今井と協同して両接類由来のヘモグロビンの酸素吸着特性を調べた.今後この材料を用いて速度論的解析を行う予定である.3.スジホシムシ由来のヘムエリスリンが協同性を持たないのに3量体を形成している理由は何かを考察した.有機水銀でSH基をブロックして,その後の変化を速度論的に調べるという方法により,同ヘムエリスリンは, 3量体を取ることにより,少くとも自動酸素性を押えていることを見出した.4.ヘモシアニンを用いた解離過程の研究,ヘモグロビンの再構成反応についても研究を続けた.1.最も原始的と思われる酸素担体ヘムエリスリン(シャミセン貝,スジホシモドキ)を用いて,その酸素吸着特性を温度ジャンプ法,ストップトフロー法で追跡し,速度論的解析を行った.スジホシムシモドキ由来のヘムエリスリンは3量体であるが,酸素吸着の協同性を示さない.速度論的解析の結果も各サブユニットが互いに独立に酸素結合するというモデルを支持する. (kon=1.18×10^6M^<-1>・S^<-1>, koff=9.1S^<-1>).一方シャミセン貝由来のヘムエリスリンは,協同性を示す.機能に必要な最小サブユニット数は8で,実際のサブユニット数と一致する.このヘムエリスリンは, α, βと2種の一次構造の異なるサブユニット各4個ずつから成り,ヘモグロビン様のアロステリック効果を示していることが分る.速度論的研究は,温度ジャンプ,ストップトフロー法を用いて行われた.温度ジャンプ法では一段階の緩和過程しか観測されなかったが,ストップトフロー法では二段階が観測され,そのうち速い過程は温度ジャンプの過程と同じオーダーの速度定数を与えた.ストップトフロー法の結果は, MWCモデルで検討した.2.阪大・今井と協同して両接類由来のヘモグロビンの酸素吸着特性を調べた.今後この材料を用いて速度論的解析を行う予定である.3.スジホシムシ由来のヘムエリスリンが協同性を持たないのに3量体を形成している理由は何かを考察した.有機水銀でSH基をブロックして,その後の変化を速度論的に調べるという方法により,同ヘムエリスリンは, 3量体を取ることにより,少くとも自動酸素性を押えていることを見出した.4.ヘモシアニンを用いた解離過程の研究,ヘモグロビンの再構成反応についても研究を続けた.
潜在的致死性遺伝子の進化を用いた蛋白質間高次相互作用の解析

ヌクレアーゼ様E群コリシンはColプラスミドによりSOS誘発合成される分子量6万の殺大腸菌蛋白で、DNase型のE2,RNase型のE3が有名である。いずれも酵素活性はC末端1/5の"T2A"領域に局在しており、各プラスミドはT2Aに特異的に結合する免疫蛋白Immを合成して宿主大腸菌を致死から防いでいる。E2E9コリシンはこの厳密なT2A-Imm特異性を保ちつつ、T2A-Imm遺伝子領域を変化させて進化分岐したと考えられ、私はE2【←!→】(E8?)→E3→(E6?)→DF13という進化モデルを提唱した。(DF13はレセプター認識が異なるがRNase活性がE3と酷似)本研究では進化モデルの鍵となるE8とE6の構造と性質を検討してモデルを補完するとともに、単なる比較から進んで実験室内進化を試み、一般には困難な蛋白質の高度な分子識別機構を、遺伝子の側から系統的に解析した。1.E8の構造と性質:E8を精製して(1)E8がE2と類似のDNaseであり、(2)Immとの複合体をなすことを示した。一方ColE8の部分配列を決定して(3)E8はE2に酷似の構造を持つが、(4)変異がT2A-Immに集中している事が判明した。(5)またColE3にあるimmE2様遺伝子はimmE8であり、(6)E8の進化上の位置が確定した。2.E6の構造と性質:(1)相同的組換で作ったE3::DF13キメラがE6と同値な性質を示すことからE6とDF13の免疫性機能が相同であることを示す一方、E6オペロンの配列を決定して、(2)E6とE3オペロンは酷似しているが、(3)変異がT2A-Immに集中している事を見出し、(4)両免疫特異性がT2Aで8個,Immで9個以内のアミノ酸で決定されていると推定し、更に(5)immE3とimmE6間で6種のキメラを相同的組換で作製し、E3とE6の免疫特異性決定基を限定した。3.実験室内進化:colE3-immE6ハイブリッドオペロンは発現状態で致死となるが、安定化したプラスミドを分離解析すると、ImmE6の1つのTrpがE3型のCysに変異しており、上記2(5)と合せて、ImmE3の免疫特異性がほとんどこのCysのみで規定されている事が判明した。
堆積物コア解析と高密度放射性炭素年代測定値に基づく沖積平野における古地震学的研究

浅海堆積物の解析から,濃尾平野西部で過去6000年間に5回地震沈降が発生していること,およびそれらが養老断層系の活動に起因する可能性が高いことを指摘し,地震沈降に着目することで既存の古地震履歴の見解を補強できたことを示した.この研究成果がアメリカ地震学会誌に掲載された(Niwaほか,BSSA).これらの古地震学的な研究成果に加え,濃尾平野で行われている地形や沖積層に関する既存の研究成果もまとめ,アメリカの2つの出版社の書籍に各1章分担執筆した(Niwa and Sugai, Geologic Epoch ; Holocene).また,濃尾平野の6地点のコアデータから復元した相対的海水準変動の空間的な差異から,濃尾傾動運動が完新世にも引き続いていることを指摘した成果を日本地球惑星科学連合2012年大会で報告した.さらに,桑名断層近傍の浅海堆積物の記載・化学分析・^<14>C年代測定を行い,約17002800年前に2回強い流れが発生したことを示唆するイベント砂層を検出した.砂層を挟んだEC値の変化や堆積基準面の変位の累積を踏まえ,2回の強い流れのうち1回は桑名断層の活動に起因する津波である可能性を指摘した.この成果は2012年度日本活断層学会秋季大会,および,2012年米国地球物理学連合秋季大会で発表した.また,既存研究から第一次近似的には塩分の指標と考えられるものの,間隙水量変化による二次的な値の変動の考慮が必要なECについて,間隙水量変化の与える影響を評価した.塩分の時代による変化がほとんどないと考えられる半遠洋性堆積物のうち孔隙率が測定済み試料のECを測定した結果,ECは塩分変化のない環境であれば間隙水量に規定されること,および孔隙率が低くなるほど孔隙率変化に対するEC変化の割合が小さくなることが明らかとなった.間隙水量変化がEC値に及ぼす影響を見積もることによって,堆積相変化から地震性地殻変動を検出することが難しい内湾堆積物から,地震性地殻変動に起因する水深・塩分変化を検出する準備ができた.濃尾平野で広域的に掘削された堆積物コアの解析と^<14>C年代測定値から,陸地への海水の侵入を示す氾濫原堆積物の高EC・海水生珪藻の割合の増加と河道の西方への移動を示す^<14>C年代値の特徴的な分布パターンを検出した.これらの特徴的な環境変化が約2000年前の養老断層の活動に起因する可能性を明らかにし,論文を発表した(Niwaほか,地形).また,濃尾平野を対象地域としてこれまでに行った解析結果を総括し,完新世デルタの発達に対応した浅海堆積物に記録された地震沈降を指標として養老断層系の活動履歴を復元した研究成果をまとめた.濃尾平野では過去6000年間に4回ないし5回の地震沈降が発生していること,および,これらの地震沈降が養老断層の活動に起因する可能性が高いことを明らかにした.さらに,養老断層と南側の桑名断層が同一の活動セグメントをなす,という既存の見解を強固にした.これらの成果は2011年7月にスイスで行われた国際第四紀学会で発表した後,論文として発表した(Niwaほか,BSSA).さらに,濃尾平野の6地点のコアデータから相対的海水準変動を復元し,デルタ到達前の内湾環境時の地震性地殻変動の広域的な検出を試みた.相対的海水準は,断層から離れた平野東部ほど高く,断層に近い平野西部で近い,という傾向が認められた.この相対的海水準の地点間の系統的な差異から,濃尾傾動運動が完新世にも引き続いていることを指摘した.成果の一部は2011年7月の国際第四紀学会で発表した後,国際誌Quaternary Science Reviewsに投稿した.浅海堆積物の解析から,濃尾平野西部で過去6000年間に5回地震沈降が発生していること,およびそれらが養老断層系の活動に起因する可能性が高いことを指摘し,地震沈降に着目することで既存の古地震履歴の見解を補強できたことを示した.この研究成果がアメリカ地震学会誌に掲載された(Niwaほか,BSSA).これらの古地震学的な研究成果に加え,濃尾平野で行われている地形や沖積層に関する既存の研究成果もまとめ,アメリカの2つの出版社の書籍に各1章分担執筆した(Niwa and Sugai, Geologic Epoch ; Holocene).また,濃尾平野の6地点のコアデータから復元した相対的海水準変動の空間的な差異から,濃尾傾動運動が完新世にも引き続いていることを指摘した成果を日本地球惑星科学連合2012年大会で報告した.さらに,桑名断層近傍の浅海堆積物の記載・化学分析・^<14>C年代測定を行い,約17002800年前に2回強い流れが発生したことを示唆するイベント砂層を検出した.砂層を挟んだEC値の変化や堆積基準面の変位の累積を踏まえ,2回の強い流れのうち1回は桑名断層の活動に起因する津波である可能性を指摘した.この成果は2012年度日本活断層学会秋季大会,および,2012年米国地球物理学連合秋季大会で発表した.

また,既存研究から第一次近似的には塩分の指標と考えられるものの,間隙水量変化による二次的な値の変動の考慮が必要なECについて,間隙水量変化の与える影響を評価した.塩分の時代による変化がほとんどないと考えられる半遠洋性堆積物のうち孔隙率が測定済み試料のECを測定した結果,ECは塩分変化のない環境であれば間隙水量に規定されること,および孔隙率が低くなるほど孔隙率変化に対するEC変化の割合が小さくなることが明らかとなった.間隙水量変化がEC値に及ぼす影響を見積もることによって,堆積相変化から地震性地殻変動を検出することが難しい内湾堆積物から,地震性地殻変動に起因する水深・塩分変化を検出する準備ができた.濃尾平野における地震沈降を指標とした古地震履歴の復元に関して,一通りの研究成果を挙げることができた.濃尾平野で成果が得られたことで,類似の地形・地質条件を有する他地域でも,堆積物コアの解析と^<14>C年代測定値に基づいて古地震履歴を復元する見通しが立てられ,平成24年度の研究を進める上での準備が整った.故に,研究は概ね順調に進展していると言える.今後は,濃尾平野と類似の地形・地質条件を有する新たな調査地域を選定し,堆積物コアの掘削を行う.掘削されたコアに対し,堆積相記載・粒度分析・化学分析・^<14>C年代測定を行う.コア解析結果に基づいて地震沈降をはじめとする地震発生の証拠を検出し,その発生年代に基づいて古地震履歴の復元を行う.復元した古地震履歴を歴史記録やトレンチ調査による古地震の記録と対比し,結果の蓋然性を把握する.これらの成果を論文化し,投稿する.
微小光共振器による可視光マイクロコム発生に関する研究

本研究は微小光共振器とよばれる共振器を作製し,可視光帯におけるマイクロコムの実現と分光応用を目的としている.マイクロコムとは微小光共振器によって生成される,光が周波数軸上に等間隔に並んだ"光周波数コム光源"(光コム)のことを指す.光コムの波長精度と安定性は非常に高く,長さ単位の基準となるなど,すでに様々な応用がされている.可視光帯の光周波数コム光源としてはチタンサファイア固体レーザがすでに利用されているが,超精密な反面,安定動作が難しい上に,装置が大型,高価である.微小共振器による可視光マイクロコムは,従来の可視光帯コムに置き換わるコンパクトで安価,省エネルギーな光コム光源として期待されている.通信波長帯よりも短波長である可視光帯では,レイリー散乱の影響が強く,光の閉じ込め性能指標であるQ値の低下が起こりやすい.マイクロコムの発生原理である四光波混合は三次の非線形光学効果であり,その発生には非常に高いQ値を要求するため,散乱を抑えるなめらかな表面をもつ共振器を作製する必要がある.共振器材料の候補となるのは,シリカガラスまたはフッ化物材料である.これらは可視光帯で非常に高い透過特性をもつことが知られており,高いQ値が期待できる.Q値と同時にマイクロコムの発生には異常分散を達成する必要がある.分散とは光の感じる屈折率の波長依存性のことを指し,マイクロコムの発生には異常分散とよばれる条件が必要とされる.分散は材料と導波路構造に依存して変化するため,可視光帯で異常分散を達成する構造の検討と理想的な構造をもつ共振器作製が本研究の第一段階に位置している.本年度は有限要素法による電磁界解析をベースに,まずは通信波長帯で分散制御された高Q値共振器の作製に取り組んだ.本年度の前半期は正常分散におけるマイクロコム発生に向けた理論検討を行った.通常,正常分散領域においては四光波混合の利得(ゲイン)が発生しない.しかし異なるモード次数を有する共振波長が相互作用(モード結合)を引き起こすことで,ある特定の波長帯で正常分散から異常分散への局所的な分散変化が発生することが知られている.この手法を用いることで可視光マイクロコムの発生が可能であると考えたため,非線形結合モード方程式にモード結合を再現する項を加えることでマイクロコムの理論計算を可能にする新たな計算モデルを構築した.また,可視光マイクロコム発生に用いる共振器材料と導波路構造を明らかにするため,可視光帯における波長分散を有限要素法による電磁界解析を用いて検討を行った.この結果,シリカガラスまたはフッ化物材料が可視光帯での高い透過率と分散制御性を両立できることを確認した.後半期は実際に波長分散を制御した微小光共振器の作製に取り組んだ.前半期に行った計算によると可視光マイクロコム発生に理想的な共振器構造を実現するためには,数マイクロメートルの精度で導波路構造を作製する必要があるが,この精度をナノデバイスで実現することは容易なことではない.そのためフッ化物結晶共振器の作製は光学材料の精密加工を専門とする共同研究者とともに行った.切削加工で作製される共振器は完全にコンピュータ制御されており,ナノスケールで作製精度が保証できる.しかし結晶材料を切削加工した際,表面粗さの問題で低いQ値に留まっていたことが以前からの課題であった.今回新たに切削加工後のクリーニング工程を追加すること,作製工程を工夫することで切削加工のみで通信波長帯で10の8乗を超えるQ値を達成した.このQ値はこれまで報告されている世界最高値であり,分散制御と高Q値を両立した微小光共振器を作製できたことは大きな成果である.平成30年度の実施計画として挙げていた,1.可視光帯で分散制御された微小光共振器の設計と作製,2.プリズムを用いた光結合系の構築,3.マイクロコム発生に必要な条件の数値シミュレーションのうち,2,3はほぼ達成.1は通信波長帯に限定すれば達成したと評価できる.これらを踏まえ来年度以降も引き続き可視光帯でも高Q値を示す微小光共振器の作製に取り組む.通信波長帯で高Q値かつ分散制御された共振器を作製できたことは大きな進捗であったが,可視光帯での実験に進展が少なかったのは反省点である.当初予期していたことではあったが,可視光帯は通信波長帯と比較すると散乱の影響が非常に大きかった.高Q値化にはよりなめらかな共振器表面を必要とするため,加工条件の最適化や加工後の後処理を工夫することでさらなる改善を狙う.また,有限要素法による分散解析も引き続き行い,理論的な理想構造と現実に作製可能な限界点を見極めたい.共振器の作製と同時に進める必要性が高いと考えられるのが,マイクロコムのモード同期化(パルス化)へ向けた手法の開発である.マイクロコムは発生しただけでは各コムモードの位相関係が同期しておらず,分光用途を含めた様々な応用には適さないことが先行研究により示された.

そこで可視光帯での高Q値共振器作製と並行してモード同期に必要なフィードバック機構の開発を行いたい.モード同期したマイクロコムを通信波長帯で達成できれば,可視光帯でも同様の手法が利用できるため,単なる可視光帯マイクロコム発生ではなく,モード同期可視光帯マイクロコム発生という,より大きな成果を挙げることができる.以上をまとめると,可視光帯で分散制御された微小光共振器の作製とマイクロコムのモード同期安定化機構の開発を平成31年度終了時点で達成したい.本研究は微小光共振器とよばれる共振器を作製し,可視光帯におけるマイクロコムの実現と分光応用を目的としている.マイクロコムとは微小光共振器によって生成される,光が周波数軸上に等間隔に並んだ"光周波数コム光源"(光コム)のことを指す.光コムの波長精度と安定性は非常に高く,長さ単位の基準となるなど,すでに様々な応用がされている.可視光帯の光周波数コム光源としてはチタンサファイア固体レーザがすでに利用されているが,超精密な反面,安定動作が難しい上に,装置が大型,高価である.微小共振器による可視光マイクロコムは,従来の可視光帯コムに置き換わるコンパクトで安価,省エネルギーな光コム光源として期待されている.通信波長帯よりも短波長である可視光帯では,レイリー散乱の影響が強く,光の閉じ込め性能指標であるQ値の低下が起こりやすい.マイクロコムの発生原理である四光波混合は三次の非線形光学効果であり,その発生には非常に高いQ値を要求するため,散乱を抑えるなめらかな表面をもつ共振器を作製する必要がある.共振器材料の候補となるのは,シリカガラスまたはフッ化物材料である.これらは可視光帯で非常に高い透過特性をもつことが知られており,高いQ値が期待できる.Q値と同時にマイクロコムの発生には異常分散を達成する必要がある.分散とは光の感じる屈折率の波長依存性のことを指し,マイクロコムの発生には異常分散とよばれる条件が必要とされる.分散は材料と導波路構造に依存して変化するため,可視光帯で異常分散を達成する構造の検討と理想的な構造をもつ共振器作製が本研究の第一段階に位置している.本年度は有限要素法による電磁界解析をベースに,まずは通信波長帯で分散制御された高Q値共振器の作製に取り組んだ.本年度の前半期は正常分散におけるマイクロコム発生に向けた理論検討を行った.通常,正常分散領域においては四光波混合の利得(ゲイン)が発生しない.しかし異なるモード次数を有する共振波長が相互作用(モード結合)を引き起こすことで,ある特定の波長帯で正常分散から異常分散への局所的な分散変化が発生することが知られている.この手法を用いることで可視光マイクロコムの発生が可能であると考えたため,非線形結合モード方程式にモード結合を再現する項を加えることでマイクロコムの理論計算を可能にする新たな計算モデルを構築した.また,可視光マイクロコム発生に用いる共振器材料と導波路構造を明らかにするため,可視光帯における波長分散を有限要素法による電磁界解析を用いて検討を行った.この結果,シリカガラスまたはフッ化物材料が可視光帯での高い透過率と分散制御性を両立できることを確認した.後半期は実際に波長分散を制御した微小光共振器の作製に取り組んだ.前半期に行った計算によると可視光マイクロコム発生に理想的な共振器構造を実現するためには,数マイクロメートルの精度で導波路構造を作製する必要があるが,この精度をナノデバイスで実現することは容易なことではない.そのためフッ化物結晶共振器の作製は光学材料の精密加工を専門とする共同研究者とともに行った.切削加工で作製される共振器は完全にコンピュータ制御されており,ナノスケールで作製精度が保証できる.しかし結晶材料を切削加工した際,表面粗さの問題で低いQ値に留まっていたことが以前からの課題であった.今回新たに切削加工後のクリーニング工程を追加すること,作製工程を工夫することで切削加工のみで通信波長帯で10の8乗を超えるQ値を達成した.
高校教育困難校での「学習-発達支援のカンファレンス」：授業と生徒理解を繋ぐ試み

本研究は、高校の指導困難校での教科学習の授業を通した生徒の発達支援の可能性を検討する事例研究である。過疎地域のA高校は入学者が10数名となり、生徒もさまざまな困難を抱えていた。B教諭は1年生の現代社会の授業において、生徒の抱える課題に授業の題材を近づけ、教科通信での感想の共有を通して、生徒の自己表現と仲間づくりを支える試みを行った。生徒は自身の過去、将来の夢などを文章で表現することを通して友人関係を形成した。その友人関係は生徒が3年間をかけて対人不安を克服し自尊感情を回復する支えとなった。最終的に当該学年の生徒は退学者なく卒業した。2年生、3年生時は学校行事や相談室の果たした役割も大きかった。本研究は、北海道A高校の201X年入学生を対象に、主に社会科の授業を中心に、学習-発達支援のカンファレンス"を3年間継続して実施し、その意義を検討するものである。“学習-発達支援のカンファレンス"とは生徒の日常生活の中での問い、生活感情、社会への疑問、心理発達的な課題と重なる主題、題材での授業を構想、実施し、その後、クラスの学習状況、関係性の変化、生徒の変化を他実践者・研究者と共に検討し、見とりと省察を行いながら授業を実施していく、教科学習と生徒の発達支援を結び付ける試みである(池田, 2002)。本研究は、教育困難校の生徒への学習を通した発達支援を目的としたものである。高校の教科の学習内容は、生徒の関心・発達課題と連携可能なものが多く存在する。思春期は「自己の問い直し」が可能な時期でもある。情緒の安定、他者への信頼、自尊心の回復など、人としてのコアを安定させることが生徒の自立において必要である。その作業は心の内だけでなされるのではなく、社会認識と、外界の意味を得ることで促される(高橋, 2009)。本研究は、生徒の内面的な課題と授業の内容を可能な限り繋ぎ、生徒の発達支援に資する高校の授業の試みの意義があると思われる。2014年A高校入学生に対し、すでに授業の実践とカンファレンスを開始しており、2014年は現代社会の授業が対象であった。2015年は世界史の授業、2016年は日本史の授業が対象となる。2015年は、主に2014年の現代社会での授業実践に関して、9月に行われた北海道臨床教育学会(札幌)、10月に行われた日本教育方法学会(岩手大学)において、研究報告を行った。生徒の書いた授業の感想の分析を通して、現代社会での「青年期」の単元で取り上げられた題材が、生徒の自己表現・自己表出を促し、対人関係の不安の解消に繋がっていったことを確認することができた。また、小・中学校と友人関係を十分に築くことができなかった生徒にとって、教科通信はコミュニケーションのツールとなり、互いの内面の共通性に気付く契機となっていた。2015年度は世界史の授業を継続して観察した。1年生の現代社会と違い、世界史は学習事項が多く、また西洋近代史などは生徒の馴染みも少なく、1年生のときよりも自身の内面の感情を記述することが少なくなった。また、数名の生徒が不安定さを示し、授業の成立が困難になったり生徒同士のトラブルが生じたりした。授業を通した発達支援の限界を感じる1年だったと思われる。しかし、2015年8月に3名の男子生徒にインタビューを行った際には、高校入学後の変化について「積極的になり、自分の意見を言えるようになった。」「好き嫌いじゃない友人関係になった」「人前でも大きな声をだせるようになった」「自分のことを言えるようになった」「人との関わり方が上手になってきたと思います」など、自己表現、ピア関係の形成、対人関係への自信が語られ、発達支援としての一定の成果があったのではないかと思われた。また、高校に対しても肯定的な感情を持っていることが感じられた。本研究は、北海道A高校の201X年入学生を対象に、主に社会科(現代社会・世界史・日本史)の授業を中心に、学習を通した発達支援の試みを3年間継続して実施し、その意義を検討するものである。2014年は現代社会の授業が対象であった。2015年は世界史の授業、2016年は日本史の授業が対象となり、2016年度は生徒にとっての最終学年となった。進路選択と自立、無事卒業を迎えられるかがテーマとなる年度となった。生徒の文章の変化から、自己表現、対人関係の不安解消が推察される。Newman & & Newman (1984)は思春期の発達課題として、「集団的同一性vs疎外」を挙げている。

小・中学校と友人関係を十分に築くことができなかった生徒にとって、友人関係を築き、本発達課題を越える支援となったと思われる。また教科通信は互いの内面の共通性に気付く契機となったと思われる。ただ、高校の指導要領での学習事項は多く、十分に内省を深める時間がないことなどが課題である。2016年は、5月に行われた日本発達心理学会(北海道大学)、9月に行われた日本教育方法学会(岩手大学)において、主に生徒同士の関係性に焦点を当てて、研究報告を行った。2016年度は日本史の授業を継続して参観した。2015年度と比較すると、授業態度は落ち着き、テーマについてグループで話し合うことや、自身の意見の発表などを自然に行えるようになっていた。学校行事においても、修学旅行にも学年全員で参加し、文化祭では、学年全員で劇の発表を行うなど、3年生としての活動を無事乗り越えたことが自信に繋がっているようであった。家庭の問題が改善を見せた生徒もいた。卒業前までには進学も含めて全員進路が決定し、最終的に退学者を出すことなく、卒業式を迎えることとなった。2016年12月に生徒に対してアンケートを行った。「人と関わる際に心配な気持ち」に関しては入学時(5.8)ー卒業時(2.8)と大幅に肯定的な方向へ変化し、「昔から人と関わることが苦手だった。だけど、皆と出会って高校生活を送っていく中で人と関わることがとてもたのしいと思えてきました。そういったところが3年間で変わったなと思う」と記した生徒もいた。「自分への自信」に関しても入学時(5.9)ー卒業時(3.4)、「自分の意見を人前で話せるようになった」に関しても入学時(6)ー卒業時(3.5)と肯定的な方向へ変化してした。ただ、卒業後の生活・仕事への不安に関しては、入学時(5.15)ー卒業時(5.1)と数値があまり変わらず、高校生活の中で不安が減少した生徒もいれば、卒業を前にして不安の高くなった生徒もいて、卒業後へ向けた働きかけも必要と思われる。また、授業の中での生徒の思考の深まり、生徒の変化について深く知ることができなかったことが課題である。計画の3年目にあたる2017年度は、A高校での観察が終了し、研究のまとめとして、学会発表と、論文の投稿を行った。2018年10月の日本教育方法学会第53回大会(千葉大学)において「地域高校における困難を抱える生徒への発達支援の試みー全員が卒業できるまでー」という題目で池田考司氏(研究協力者:当時高校教諭)と共同で学会発表を行った。本発表においては、地域の困難校A校の様子と当該の学年の生徒が退学者を出さず全員卒業できた経緯とその背景を紹介し、特にその中の二人の生徒に焦点を当てて3年間の過程について事例研究を行った。入学前に対人関係上の傷つきを持った生徒が、学校行事での活動や授業を通した内省を通して、試行錯誤を経ながらも対人関係に自信を得て、回復していく経緯をまとめ、授業での関わりの意味や小規模の学年であったことの意味を考察した。指導困難校は、生徒一人一人がそれぞれに困難な背景を抱えているため、教員の手が廻らず、指導の大変さから生徒を退学させていくという負の循環が生じるが、A校は少人数であったことによりこの循環に至らず、生徒に安全な場や内省を行う機会を提供することが可能だったのだと思われる。2018年9月には、当学年の1年生の現代社会での授業実践と生徒の事例研究を中心に論文をまとめ、論文投稿を行った。論文が残念ながら2017年度は採択されなかったため、ビデオのデータの再分析などを行い、2018年度に再投稿を行う予定である。
ヒッペルリンドウ病の遺伝子診断に関する国際間交流研究

von Hippel-Lindau(VHL)病は、腎癌、小脳、脊髄、網膜の血管芽腫などを4080%の確率で高頻度に発生し、さらに腎、膵臓の嚢胞等の多彩な病像を示す常染色体優性遺伝の疾患である。日本国内に100150家系、1000人以上の患者がいると推定される。しかし国内のみならず世界的にもvon Hippel-Lindau病の全体像はには把握されていない。この疾患の特徴は上記の様々な病像が家系により違った形で発現することである。しかし現在のところ本疾患の多彩な病像と原因遺伝子の構造異常との関係は全くわかっていない。本研究では国際間の協力により、この疾患の発症機構を国際間協力で遺伝子レベルで解明し、臨床的にもまた基礎的に有用な治療法を開発することを目指した。また同時に日本国内の実情に即した臨床的診断、治療、follow upの体制を確立する事を目的とした。今回の研究では我が国より米国へ基礎研究者、臨床医師を派遣し、von Hippel-Lindau(VHL)病患者の家系解析、診断、治療、follow up,家族へのカウンセリングの仕組みについて実地に情報を習得し、国内への導入を図った。それらにより、我が国の家系診断、家族の対応、治療、follow upの方法の改善を試みた。又VHL病の発症機構の解析を行っている研究者は米国のDr. Zbarと基礎研究の情報交流を行い、ヒトの体内でのVHL遺伝子発現を含めて検討した。さらに発症機構にの検討をおこなった。ドイツの研究者との間でも同様の情報交換をした。von Hippel-Lindau(VHL)病は両側の腎癌・小脳,脊髄、網膜の血管芽種などを40-80%の確率で高頻度に発生しさらに腎、脾臓の嚢胞等の多彩な病像を示す常染色体優性遺伝の疾患です。患者の多くは40歳台で腎癌により死に至る。日本国内に100-150家系、1000人以上の患者がいると推定されています。しかし国内のみならず世界的にもvon Hippel-Lindau病の全体像は把握されていない。本研究の目的は国際間の協力により、この疾患の発症機構を遺伝子レベルで解明し、臨床的にもまた基礎的に有用な治療法を開発することであった。今回の研究では我が国より米国へ研究者を派遣し、von Hippel-Lindau(VHL)病患者の家系解析、診断、治療、follow up,家族のカウンセリングの仕組みについて実地に習得した。それらの状況を理解して、我が国の家系診断、家族への対応、治療、follow upの方法を進めつつある。又VHL病の発症機構の解析を行っている研究者と米国のDr.Zbarと情報交流を行い、ヒトの体内でのVHL遺伝子発現を検討した。さらに発症機構の検討を進めつつある。それに基づいた、例えば、遺伝子治療のような新規のVHL病治療の開発も検討している。
環境変動に伴う大規模代謝反応システムの応答を効率よく解析するための手法開発と応用

本年度は前年度に確立したべき乗則型数式モデル中の速度パラメーター決定法を使い、実際の代謝反応データから数式モデルの構築を行うとともに、そのシステムの特徴を明らかにした。また、本研究支援のため、感度計算を効率よく行うためのソフトの開発とその性能評価を行った。具体的には以下のようである。最初に、定常状態にあるシロイヌナズナのカルス培養系で外部から細胞内へリジン、スレオニンを添加することで代謝物濃度の時間変化を誘引し、これをLC/MSにより測定して得たメタボロームデータに基づき、U-systemモデルを構築した。本モデルは、主要な代謝系中の351個の代謝物濃度、441個の流束の変化を記述する、細胞内代謝物濃度の時間変化から決定された、これまでに例のない大規模な代謝反応モデルである。これを用いてシステム解析を行い、またシステムが変動したとき元の状態へ復元する状況(環境突破力)をシミュレーションにより明らかにした。つぎに、システム感度および固有値の超高精度計算について検討した。代謝反応ネットワークの特徴を明らかにする場合、感度計算の実行が最も効率的である。そこで、COSMOS (Computation of Sensitivities in Model ODE Systems)と名付けた大規模システムにも対応できる定常状態感度計算ソフトを開発した。本ソフトでは、定常状態値を簡単に探し出すための工夫やComplex-step法(計算値が丸め誤差程度である数値微分法)の導入により、機械精度と同等の奇跡的な精度で感度値計算を行う。また、ネットワークの特性を理解するのに不可欠な固有値の計算も超高精度で行われる。さらに、我々が先に開発した動的感度ソフトSoftCADSを芳香族アミノ酸モデルへ適用して動的感度計算を行い、動的感度解析の重要性を明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。植物における代謝反応現象を調べるには、まず代謝反応ネットワークに対する数式モデル構築が必要である。これは代謝物濃度の時間変化データに基づき決定される。しかし、実測データには測定誤差が大きく、測定不能な代謝物も多くある。本年度は実測データの様々な状況に対応するため、以下の3つの数式モデル構築法を確立し、大きな成果を得た。第1に、代謝物プールから流出する流束が必ずその代謝物の濃度に依存することに基づき、流出流束式をその代謝物濃度のみの関数としてバイオケミカルシステム理論におけるS-システム型式で表す、巨視的視野に立った数式モデル構築法を開発した。計算結果は、流出流束が他の代謝物濃度の影響を受けても、目的代謝物濃度の時間変化をうまく表すことができた。本法は、大規模代謝反応システムの代謝物濃度が取る挙動を迅速に知りたいときに有用である。第2に、S-システム型式中の速度パラメーターをNewton-Raphson(N-R)法により決定する収束計算法を開発した。N-R法は最も基本的収束計算法であるが、これまで本システムのパラメーター決定へ適用した者がいなかった。本法による計算は、従来法よりも著しく少ない回数で収束した。また、本法が大規模システムにも対応できることを明らかにした。第3に、S-システム型式を無次元化してパラメーターを決定する方法(PENDISC法)を開発した。決定すべき反応速度定数の数を無次元化で半分にすることができ、ネットワーク構造に基づく束縛条件の適用でさらに少なくすることができた。さらに、パラメーター数を激減させるため反応次数をその平均的値(通常0.5、阻害のとき0.5)に設定したが、このときでも数式モデルによる計算結果は代謝物濃度の時間変化を十分に表すことができた。大規模システムでの数式モデル構築の際には、これらのハイブリット法を用いる。

26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では、S-システム型式を無次元化してパラメーターを決定する方法のみの構築を目指していたが、研究の進展過程で、巨視的視野に立った数式モデル構築法とNewton-Raphson法によりS-システム型式中のパラメーターを迅速に決定する数式モデル構築法のアイデアが浮かび、これらについても検討した結果、最終的に完成にこぎ着けることができた。特に、Newton-Raphson法に基づくS-システム型式中のパラメーター決定法は、そのアルゴリズムが煩雑であるため誰も構築した者がいなかったが、今回の研究で初めてその構築に成功した。検討の結果、その計算はほとんどの場合10回以内で収束し、10万回程度を費やす従来法よりも非常に短い時間でパラメーター決定が可能であった。大規模代謝反応システムにおける代謝物濃度の網羅的測定データ(メタボロミクスデータ)は現時点ではまだ完全なものであるとは言えない。その時間変化データは代謝物の違いによって大きな測定誤差を含むものがあり、またまったく検出できないものもある。さらに、データ数の多いものや少ないものがある。本研究ではBSTのS-system型式に基づく数式モデリングを目標としているが、その方法は測定データの品質の様々な状況に対して対応できなければならない。今回構築した3つの方法を組み合わせるならば、想定される様々な状況に対応したモデリングが可能であり、このことから、現在実施している研究は当初の計画以上に進展していると判断した。シロイヌナズナのメタボロームデータは、すでに理化学研究所、北大、東大の研究グループにより高性能LC/MSを使って測定されている。そこで、今後はこの研究グループの支援を受けながら、シロイヌナズナの代謝反応システムに関するコンピューター解析を中心に研究を推進する。また、数式モデルを使った感度解析のための新たな定常状態感度計算ソフトの開発、すでに開発している動的感度計算ソフトの性能評価を行う。具体的にはつぎのようである。1番目の研究内容では、まず、シロイヌナズナのアミノ酸合成システムにおいて数式モデルを構築する。つぎに、作成した数式モデルを用いて動的感度解析等を行う。さらに、定常状態に達したシステムへ外部からリジン、スレオニンを添加することで撹乱を与えたときのシミュレーションなどを行い、得られた結果の実験データとの比較を行うことで、本システムの反応現象を明らかにする。以上、コンピューター解析結果の実験データとの比較を通じて、シロイヌナズナに特有な代謝反応システムの特徴を明らかにする。2番目の研究内容では、まず、定常状態感度ソフトCOSMOSの開発と性能評価を行う。定常状態感度計算では様々な形で与えられる数式モデルの定常状態値を探すことが容易ではない。そこで、実験を主とする研究者でも簡単に定常状態値の計算が可能なようにするため、新たな計算アルゴリズムを構築する。