hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
In situ LAMP法を用いたFGFR3変異陽性膀胱癌細胞の可視化法の開発

本研究では,膀胱尿路上皮癌において線維芽細胞増殖因子受容体3遺伝子,テロメア逆転酵素の点突前変異の頻度はそれぞれ54.1%,71.1%と高く,これらのを同定することは尿検体や微小生検検体において腫瘍の存在を証明するのに有用であることが示された.次いで,野生型遺伝子の増幅をブロックし,変異遺伝子のシグナルを増幅し得るBNAクランピングの手法を応用した変異特異的組織内PCRを行い,パラフィン包埋切片上でこれらの変異遺伝子を特異的に可視化することに成功した.今後の改良の余地を残すものの,本手法は今後の発展が見込まれる生検組織・細胞診検体を用いた多様な遺伝子診断の精度向上に寄与するものと考えられる.平成27年度は非筋層浸潤性膀胱尿路上皮癌100例のパラフィン包埋標本を用いて,Sanger法にてFGFR3遺伝子変異の有無を検索した.変異を確認し得た70例(R248C,もしくは,S249C),変異陰性例30例を対象とし,変異遺伝子を特異的に増幅するPCR法について検証した.検討対象のパラフィン包埋標本からmRNAを抽出し,RT-PCR法にてFGFR3 exon7領域を含むcDNAを作成した.作成したcDNAを鋳型とし,C端がR248C, S249C変異塩基に相補するプライマーを複数作成し,PCR法にて変異を有する遺伝子のみが増幅されるallele-specific PCR法を確立した.この手法によって増幅されたDNAはアガロースゲルにおける電気泳動で容易に検出が可能となった。現在,上記手法で用いたプライマーをビオチン標識し,in situ LAMP法を用いて組織切片上での変異遺伝子の増幅を行っている.可視化のためには遺伝子増幅に加えて,プライマー標識に用いたビオチンを免疫組織染色にて検出する必要があるが,非特異反応が比較的多く見られたため,現在可視化のための条件設定を検討中である.以上の課題を補う目的で,検討項目を1つ追加した.近年膀胱尿路上皮癌において,テロメラーゼの活性化サブユニットであるhTERT遺伝子のプロモータ領域で点突然変異の頻度が高いことが報告されている.hTERTはテロメラーゼ構成蛋白のひとつである逆転写酵素をコードし,そのプロモーター領域に2カ所のhot spotが存在する.この変異は当研究の対象症例においても64%に同様の変異が存在することが判明している.以上の結果を鑑みるに,FGFR3遺伝子と同様に,hTERTにおける変異を同定するアッセイの確立を検討中である.FGFR3遺伝子の変異の検出が可能となれば,膀胱尿路上皮癌のおよそ70%がカバーできることになるが,尿細胞診材料を用いたスクリーニングとしては感度が充分とは言えない.hTERTにおける遺伝子変異は膀胱尿路上皮癌の60-70%に見られるため,FGFR3, hTERT遺伝子の双方が検出可能であれば,膀胱尿路上皮癌の95%程度をカバーし得るものと考えられる.両者の変異を同定するアッセイが確立をを検討中であり,hTERT遺伝子の変異を検索するのにやや時間を要したことが,進捗がやや遅れた原因となった次第である.研究実績の概要で記した内容については,平成28年5月に開催される日本病理学会総会で発表を予定しており,その後この内容での論文発表も予定している.平成28年度は前年度に引き続き,尿路上皮癌TURBT検体より抽出した腫瘍DNAを用いて,Sanger法にてFGFR3遺伝子点突然変異例(R248C, S249C, G372C, S373C, Y375C),および,hTERT遺伝子点突然変異例(-124C>T, -146C>T)を抽出した.変異陽性例,陰性例より抽出した腫瘍RNAを用いてRT-PCRを実施し,各変異部位に特異的に相補するプライマーを用いて変異部位の増幅を試みた.各変異部位に特異的に相補するプライマーを用いてin situ LAMP法による変異細胞の可視化を試みた.チューブ内での反応においては,各変異領域の増幅が得られたが,スライドグラス上での可視化に関してはバックグラウンドが強く,良好なシグナルが得られなかった.原因としては第1に標式オリゴの非特異的な結合が除去できていないことにあるものと考えられ,現在可視化のための条件設定を検討中である.以上の課題を補う目的で,検討項目を1つ追加した.2015年に発表されたStar-FISH(Nature Genetics. 47;1212-1219:2015)は対立遺伝子特異的PCR,FISHを可能とする手法で、細胞膜が完全な形で保持された腫瘍組織の単細胞を対象に、一塩基変異とコピー数変化を同時に検出することが可能となり,その有用性が注目されている.原法はHER2増幅陽性乳癌におけるPIK3CA遺伝子変異を同定するために構築されたものであるが,我々はこの手法を応用して膀胱尿路上皮癌におけるアッセイを構築して検証したところ,良好な変異特異的遺伝子の増幅が確認された.現在,in situ LAMP法と並行して,Star-FISH法を用いてスライドグラス上で変異遺伝子を同定するアッセイの確立を検討中である.

FGFR3遺伝子点突然変異例,hTERT遺伝子点突然変異例,および,これらの領域における遺伝子変異陰性例より抽出した腫瘍RNAを用いてRT-PCRを実施し,各変異部位に特異的に相補するプライマーを用いて変異部位の増幅を試みた.また,これらの症例のパラフィン包埋組織切片,および,尿細胞診検体を用いて,スライドグラス上でRT-PCRを実施し,各変異部位に特異的に相補するプライマーを用いてin situ LAMP法による変異細胞の可視化を試みた.腫瘍RNAを用いたチューブ内での反応においては,各変異領域の増幅が得られたが,スライドグラス上での可視化に関してはバックグラウンドが強く,良好なシグナルが得られなかった.原因としては第1に標式オリゴの非特異的な結合が除去できていないことにあるものと考えられ,現在可視化のための条件設定を検討中である.以上の課題を補う目的で,平成28年度においては検討項目を1つ追加した.上述のStar-FISHは変異部位に特異的なin situ PCRを行いて変異遺伝子を可視化する手法であり,その有用性が注目されている.この手法を尿路上皮癌に応用すべく改良したアッセイを構築して腫瘍より抽出したDNAを増幅したところ,良好な変異特異的遺伝子の増幅が確認された.現在,in situ LAMP法と並行して,Star-FISH法を用いてスライドグラス上で変異遺伝子を同定するアッセイの確立を検討中であるが,本手法はこれまでのin situ LAMP法と同等以上の検出能力を有するものと考えている.検討項目の追加のため,進捗がやや遅れているが,その内容については,平成29年4月29日に開催される日本病理学会総会で発表を予定しており,その後この内容での論文発表も予定している.平成29年度は前年度に引き続き,尿路上皮癌TURBT検体のFGFR3遺伝子点突然変異例,TERT遺伝子点突然変異例のパラフィン包埋切片を用い,野生型DNA,変異DNAに特異的に相補するプライマーを用いてin situ LAMP法,変異特異的in situ PCR法(AS-PCR法),および,Star-FISH法による変異細胞の可視化を試みた.AS-PCR法においてはプライマーの3'端の塩基を変異DNAに相補的なBridged Nucleic Acid (BNA)で置換し,加えて,BNAで構成された野生型DNAに相補的な3'リン酸基修飾オリゴヌクレオチドブロッカーを加えることによって野生型DNAの増幅を阻害するべくin situ BNAクランピングを併用した.結果としては,組織切片上ではAS-PCR法のみでFGFR3遺伝子,TERT遺伝子のシグナルが蛍光顕微鏡下に確認された.残念ながら,LAMP法ではバックグラウンドが強く,いずれの遺伝子のシグナルも明瞭には確認し得なかった.原因としては標式オリゴの非特異的な結合が除去できていないことにあるものと考えられた.Star-FISH法においては観察されるシグナルが微弱で明瞭なシグナルを観察できなかった.原因としては,PCR反応後の蛍光プローブのハイブリダイゼーションが不完全に終わったものと推察された.AS-PCR法ではいずれの変異遺伝子においても変異を有する腫瘍細胞には1個のシグナルを有するものが少数観察されたが,シグナルを認めないものが主体を占めた.おそらくはBNAブロッカーが変異遺伝子にもハイブリダイズされて,プライマーからの塩基の伸長が不十分であったものと推察される.現段階では診断に用いるレベルには達していないものの,本手法が生検組織・細胞診検体を用いた遺伝子診断の精度向上に寄与し得る可能性を示せたものと考える.本研究では,膀胱尿路上皮癌において線維芽細胞増殖因子受容体3遺伝子,テロメア逆転酵素の点突前変異の頻度はそれぞれ54.1%,71.1%と高く,これらのを同定することは尿検体や微小生検検体において腫瘍の存在を証明するのに有用であることが示された.
板状傾斜機能材料の非弾性変形挙動の解析

熱応力の緩和を目的とした傾斜機能材料(FGM)の変形挙動を明らかにするために,球形第2相粒子を分散させた板状傾斜機能材料のモデルを拡張し,構成相である母相(金属相)と第2相粒子(セラミックス相)の降伏・ひずみ硬化特性およびクリープ変形を考慮した解析手法を開発した.この解析法を用いて,FGMの変形挙動に及ぼす各相の機械的性質(ヤング率,非弾性変形挙動等),第2相粒子の分布形状等の影響を検討した.その結果を以下に示す.ただし,ここでは力学的条件として面外変形を拘束し,母相側表面を冷却,第2相側表面に加熱・冷却の熱負荷を与えた場合を想定する.A)冷却側(金属相リッチな領域)の応力状態加熱時に引張応力が作用する.この応力は母相のヤング率が小さいほど軽減されるが,最も影響を及ぼす因子は母相の降伏・ひずみ硬化挙動である.即ち,降伏強度が低い材料ほど応力を緩和することができ,冷却時に生じる圧縮応力も再降伏によって軽減できる.B)加熱側(セラミックス相リッチな領域)の応力状態加熱時に圧縮応力が作用する.この応力を軽減させるためには,1)ヤング率の小さい第2相,2)熱膨張率の大きい母相,3)母相の割合が多くなる第2相分布形状,等を用いることが有効である.しかし第2相の非弾性挙動による応力緩和は注意すべきである.脆性的なセラミックスでも高温に長時間曝されるとクリープ変形し応力緩和を生じる.このとき生じたクリープひずみは冷却過程で加熱側に引張応力を発生させ,セラミックス表面から縦割れを引き起こす原因となる.したがって微細な粒径を用いることはクリープ変形や超塑性変形を考慮すると有効とは言えない.FGMを設計する際,セラミックスの強度と非弾性変形挙動のバランスから粒径の大きさを考慮する必要がある.※研究成果は,現在投稿準備中である.熱応力の緩和を目的とした傾斜機能材料(FGM)の変形挙動を明らかにするために,球形第2相粒子を分散させた板状傾斜機能材料のモデルを拡張し,構成相である母相(金属相)と第2相粒子(セラミックス相)の降伏・ひずみ硬化特性およびクリープ変形を考慮した解析手法を開発した.この解析法を用いて,FGMの変形挙動に及ぼす各相の機械的性質(ヤング率,非弾性変形挙動等),第2相粒子の分布形状等の影響を検討した.その結果を以下に示す.ただし,ここでは力学的条件として面外変形を拘束し,母相側表面を冷却,第2相側表面に加熱・冷却の熱負荷を与えた場合を想定する.A)冷却側(金属相リッチな領域)の応力状態加熱時に引張応力が作用する.この応力は母相のヤング率が小さいほど軽減されるが,最も影響を及ぼす因子は母相の降伏・ひずみ硬化挙動である.即ち,降伏強度が低い材料ほど応力を緩和することができ,冷却時に生じる圧縮応力も再降伏によって軽減できる.B)加熱側(セラミックス相リッチな領域)の応力状態加熱時に圧縮応力が作用する.この応力を軽減させるためには,1)ヤング率の小さい第2相,2)熱膨張率の大きい母相,3)母相の割合が多くなる第2相分布形状,等を用いることが有効である.しかし第2相の非弾性挙動による応力緩和は注意すべきである.脆性的なセラミックスでも高温に長時間曝されるとクリープ変形し応力緩和を生じる.このとき生じたクリープひずみは冷却過程で加熱側に引張応力を発生させ,セラミックス表面から縦割れを引き起こす原因となる.したがって微細な粒径を用いることはクリープ変形や超塑性変形を考慮すると有効とは言えない.FGMを設計する際,セラミックスの強度と非弾性変形挙動のバランスから粒径の大きさを考慮する必要がある.※研究成果は,現在投稿準備中である.
転写因子の不活性化制御機構の解析

転写因子は、生体内情報を受容し、標的遺伝子の転写量を時間的・空間的に巌密に制御することによって細胞の恒常性や運命を決定する。特定の遺伝子の転写量は、転写因子の時間軸に沿った"セット(活性化)"と"リセット(不活性化)"の両方によって規定される。したがって、生体内での転写の時間的。空間的制御機構を理解するためには、"活性化"と"不活性化"機構の包括的な解析が必須である。近年の精力的な研究により,転写因子の活性化とその制御機構の理解は急速に進展しているが、活性化を受けた転写因子がどのように不活性化するかについては未だに不明な点が多い。近年、活性化された転写因子が選択的にユビキチン・プロテアソーム系によって分解を受けることが明らかになってきている。わたしたちは、リガンド誘導性転写因子である核内レセプター、特にエストロゲンレセプターを材料とし、転写因子のユビキチン化と転写不活性化機構の関連について研究を進めている。エストロゲンレセプター(ER)は女性ホルモンであるエストロゲンを受容し、DNAの特異的配列に結合して、下流に存在する標的遺伝子群の転写を制御する。わたしたちはERがエストロゲン存在下、非存在下においてそれぞれ異なったユビキチンリガーゼによってユビキチン化を受け、分解されることを見出した。エストロゲンの結合していないERはHsc70を含むシャペロン複合体によってCHIPと呼ばれるユビキチンリガーゼと結合し、分解される。CHIPは変異型のERを選択的にユビキチン化することから、ERの品質管理に関与しているものと考えられる。一方、エストロゲンの結合したERは新規ユビキチンリガーゼによってユビキチン化されることが明らかとなった。このユビキチンリガーゼはエストロゲン依存的にERと結合し、ユビキチン化することによって分解へと導く。現在、このユビキチンリガーゼの機能を探るため、遺伝子欠損マウスの作成を進めている。
強レーザー場中にある多電子ダイナミクスの第一原理シミュレーション

高強度超短パルスレーザー中にある電子のダイナミクスを第一原理から記述する為に時間依存Kohn-Sham(TDKS)方程式を実時間実空間法を用いて解く事でシミュレートした。その結果、高次高調波発生やコヒーレントフォノン等非線形なダイナミクスや動的Franz-Keldysh効果の記述に成功した。さらに電子励起の影響で変化するレーザー場を記述する為にMaxwell方程式とTDKS方程式を融合した多階層シミュレーション手法を開発した。・窒素分子のレーザーによるイオン化確率の核間距離依存性を時間依存密度汎関数法(TDDFT)の基礎方程式である時間依存Kohn-Sham方程式を実時間実空間法で解くことでシミュレートを行った。その結果、核間電子効果の低下によるイオン化率の促進が大きく起こることを明らかにした。これまで1電子系での計算しかなかった為、核間距離が基底状態の2倍程度になった時にイオン化が大きく促進されることのみが言われていたが、一般的な多電子系では更に小さい核間距離の変化でも重要であることになり、強いレーザーによる分子の操作、観測における分子変形の重要性を示した。・ダイアモンドのレーザーによる電子励起確率の偏光角度依存性をシミュレートし、結晶のa方向から45度レーザー偏光方向を傾けた時に励起確率が大きくなる事を明らかにした。またこの励起確率の変化はバンド間遷移の起こるブロッホ空間内での場所の変化を伴ったものであり、励起過程そのものも変化している事が分かった。これはレーザーによる透明物質内部の結晶構造のプローブや電子励起の細かなコントロールの可能性を示したものである。・TDDFTによる電子波動関数の時間発展とHellmann-Favnman力によるイオンヘの力の計算からレーザー照射によるダイアモンドのコヒーレントフォノン生成過程のシミュレーションを行った。その結果ラマン活性な方向と平行に偏光したレーザーでコヒーレントフォノンが生成することが分かった。これはこれまでの実験結果とも定性的に一致した結果である。コヒーレントフォノン生成過程の第一原理による初めてのシミュレーションであり、レーザーによる、固体のコヒーレシト制御や構造のプローブに繋がる結果である。・TDDFTによる電子波動関数の時間発展とHellmann-Faynman力によるイオンへの力の計算からレーザー照射によるシリコンのコヒーレントフォノン生成過程のシミュレーションを行った。・近年静的計算で提案された運動量密度を利用した交換ポテンシャルを用ることで誘電体のバンドギャップを大きく改善し、実時間計算に実装することに成功した。その結果誘電関数の実時間計算が大幅に改善し、実験結果を再現することができた。・ダイアモンドからの高次高調波を計算し、カットオフエネルギーがレーザーの電場強度に一次でスケールされることを明らかにした同様の結果は2010年の実験研究の報告と定性的に一致する。さらに一次元コードを開発し軽い計算による解析から伝導帯への電子励起確率と伝導帯の構造からくる各バンドでのブロッホ振動数がカットオフを決める要因である可能性がある事を明らかとした。・エタノール分子のレーザーイオン化の偏光依存性を調べた。その結果特定の方向ではHOMOより深い軌道からのイオン化率がHOMOより大幅に大きくなることが分かった。またこのイオン化は多光子過程が主要な過程であり、分子極性による束縛エネルギーの変化と分子軌道の形状が大きな要因であることが分かってきた。1.固体からの高次高調波発生の第一原理計算固体電子と超短パルスレーザーの新しい非線形過程として注目されているバンドギャップを超えたエネルギー領域の高次高調波発生(HHG)について初めて第一原理計算を行った。その結果、光絶縁破壊が起きる閾値を境にHHGのスペクトルが青方変位を起こしブロードなスペクトル形状になるなど大きく変化する事が分かった。破壊閾値より低いエネルギー領域ではHHG光は数fsのパルス幅を持つVUV光となることが分かった。2.時間依存密度汎関数法(TDDFT)とMaxwell方程式を融合した多階層シミュレーション手法開発レーザーと電子の相互作用はTDDFTによって記述することが出来るがマクロな電磁場の伝搬を記述することはできなかった。本研究では電磁場解析の第一原理シミュレーション手法であるFDTDの各メッシュ点上でTDDFTを解き電子流密度を計算することで物質と超短パルスレーザーの相互作用のミクロ領域とマクロ領域を同時にジミュレートできるような計算手法とコードを開発した。その結果Siのプラズマ化とそれに伴うプラズマ反射を再現することに成功した。
海上交通事故の刑事規制

本研究では、海上交通事故における刑事過失の認定においては、過失往来危険罪は危険犯であるにもかかわらず過失致死傷罪と同一の過失判断がなされており、「安全空間」を確保した海上航行安全の行動規範となり得ていない面があることを明らかにした。また、海上衝突予防法における定型航法の適用が否定されて新たな衝突のおそれを発生した船舶に避航義務を課す場合の類型化とその根拠を明らかにした。平成25年6月11日に海上自衛隊護衛艦「あたご」・漁船「清徳丸」衝突事件に関する控訴審が出されたので、本判決の検討を行った。本判決は、原判決と同様に検察官が主張する時点における両船の見合い関係の成立は否定し、原判決の結論を相当と判断したものの、さらに、衝突により近い時点においては、「あたご」に別個の注意義務の発生が肯定し得ることを示唆している。この控訴審が示唆する注意義務は、「無難に航過すると判断」できる態勢となった後に「新たな衝突の危険」が発生した場合に、なおも衝突回避措置をとる義務を、速度・針路を変更していない側の船舶に課すことを肯定するものである。このような「新たな衝突の危険」が発生した場合については、民事事件における判例においては「新たに衝突の危険を惹起するに至った」船舶に避譲措置を講じる義務を課していることとの整合性が問題となる。本判決は「あたご」の灯火の特殊性を根拠として、「あたご」に避航義務を認め得るとしているが、これは「無難に航過すると判断」できる態勢から後に「新たな衝突の危険」が発生したということではなく、そもそも「無難に航過すると『判断』」できない(し難い)ものであったということと考えられる。海上衝突予防法の遵守では対処し得ない特殊ケースと判断しているものと思われる。衝突直前に至るまで見張りを怠っている同種事案との比較検討や、「無難に航過すると判断」できる態勢が後に変化した場合の船舶間の注意義務の関係についての考察が必要である。主としてデータベースの利用により、海上交通事故に対する、近時のわが国の刑事裁判結果の収集、整理および分析、海上交通における現行の刑事規制の把握を行った。二船間の事故で公判となっているものにおいては、錨泊中、漁労中、漂泊中の船舶との衝突事案が多く見受けられた。また、衝突に至るまでに相手船を視認していない事案が多かった。検察官の起訴裁量において、一方の船舶の過失が立証しやすい事故であって、かつ死亡事故であることに公判請求が絞られているものと思われる。これらの事案においては、一方の船舶の操船者が死亡しているものが多く、衝突事故における両船の操船者等の過失について、双方に刑事過失があると判断しているのか否かが明確とはなり難い面がある。略式請求で処理された事案の動向の調査が必要である。また、医療事故や航空事故における、いわゆるヒューマンエラーである単純ミスによる事故は、公判となった事案においては見受けられなかった。海上交通における現行の刑事規制に大きな変化はないようである。しかし、船舶の輻輳する海域における海上交通の安全に向けた法規制の動きは見受けられ、刑事規制の積極的導入に至っていないだけと考えられる。平成25年度に出された海上自衛隊護衛艦「あたご」・漁船「清徳丸」衝突事件に関する裁判例を検討し、「無難に航過すると判断」できる態勢が後に変化した場合の船舶間の注意義務の関係についての考察の必要性に至っていたところ、平成26年1月15日に海上自衛隊輸送艦「おおすみ」・プレジャーボート「とびうお」衝突事件が発生し、本件においても、やはり両船の見合い関係の成立の有無ならびに海上衝突予防法の定型航法の適用の有無が争点となり得ることが想定された。そこで、船舶衝突事故に関するわが国の刑事裁判では、海上衝突予防法などの海上交通法規を参照して結果回避義務が認定されていることから、これまでの海難審判(横切り関係を中心とした)において航法の適用が争点となった事案について検討した。二船の衝突回避において定型航法の適用が否定されているのは、相手船が余裕をもって対処することができる十分な時間と距離がない、あるいは徐々に増速しているといった場合であるが、少なくとも一船は小型で運動性能の優れた船舶の場合であった。わが国の船舶衝突事故の半数以上がプレジャーボートや漁船であることに鑑みると、定型航法に依拠した定型的な刑事過失の認定によって事前の行為規制を明確化して事故防止を図るということは徹底しがたいものと思われる。多種多様な事案ごとの結果回避義務の認定とならざるを得ない刑事過失責任の追及では事故の再発防止に不十分であることは、海上交通事故のみならず医療事故における刑事責任の限定論とも軸を同一にするものと考えられる。わが国の裁判例、事故の最新情報に接したため、上記の検討を行うとともに、収集した裁判例の取りまとめ作業を行った。本研究は、海上交通事故の実態、海上交通安全に対する各種行政取締法を含めた刑事規制の現状、刑罰法規の運用の現状をデータベース、文献、関係官庁における意見交換などにより調査、検討した。海上交通事故の実態の特徴や傾向はこの20年間で大きな変化はない。衝突事故が最も多く、小型船舶が約8割を占め、事故原因は見張不十分が最も多い。

また、航行安全のために制定された船舶安全法、船舶職員及び小型船舶操縦者法などにおいて刑事罰をもって担保されている事項にも大きな変化はなく、運用においても、海上犯罪取締り件数で最も多いのは船舶安全法違反であることも変わりない。そして、実際に海上交通事故が生じた場合には刑法第129条2項(業務上過失往来危険罪)が適用されて送致されているが、その多くは略式手続きで処理されている。衝突事故に関する近時の裁判例では、衝突直前まで相手船を初認していない事案が多く、その過失は見張義務違反とされていた。この見張義務はいわゆる情報収集義務であり、この情報収集義務については議論があるところ、刑法上の情報収集義務を課す前提として必要な条件についての示唆を得た。一方、いわゆるヒューマンエラーによる事故は医療事故や航空事故とは異なり見受けられなかった(もっとも、航法学会などではヒューマンエラーの知見をふまえた事故防止策についての研究が進められていた)。また、海上自衛隊護衛艦「あたご」漁船「清徳丸」衝突事件に対する無罪判決が他の衝突事件の処理(起訴、判決)に影響を与えており、従来の刑事手続きにおける二船舶間の避航義務の関係についての判断と相違点が生じており、前記無罪判決およびこれに影響を受けている事件処理を比較し、前期無罪判決の論理およびその射程を考察したことは安定した法的判断につながるものと期待される。本研究では、海上交通事故における刑事過失の認定においては、過失往来危険罪は危険犯であるにもかかわらず過失致死傷罪と同一の過失判断がなされており、「安全空間」を確保した海上航行安全の行動規範となり得ていない面があることを明らかにした。また、海上衝突予防法における定型航法の適用が否定されて新たな衝突のおそれを発生した船舶に避航義務を課す場合の類型化とその根拠を明らかにした。海上衝突事故に対する法規制に関する英国の重要文献(Marsden,Collisions at Sea)の最新版の刊行が平成27年度に持ち越されため、英国との比較検討が遅れている。刑法上記の重要文献が刊行され次第、購入し、入手後速やかに比較検討を行う。平成25年度に予定していた海上交通事故に対するわが国の刑事裁判結果の整理および分析、イギリスにおける海上交通事故に対する刑事裁判結果の収集は順調に進んだ。しかし、平成25年6月に新たに注目すべき重要な判決が出されたため、更なる検討が必要となったため、また、イギリスにおける海上交通事故に対する刑事規制システムに関する最新文献の発刊がさらに年度を越したため、予定していた刑事規制の比較が十分に進んでいない。平成24年度に計画していた、データベース利用、文献収集等による1)海上交通における現行の刑事規制をシステム的に把握する、2)海上交通の実態について取締りの現状も含めて調査する、3)海上交通事故に対するわが国の刑裁判結果の収集、整理および分析を行うことは順調に進んだ。しかし、4)ドイツ、英米における海上交通事故に対する刑事裁判結果を収集する、5)ドイツ、英米における海上交通事故に対する過失犯論に関する議論状況を調査する、6)ドイツ、英米における海上交通事故に対する刑事規制システムを調査することについては、6)の最新文献の発刊が年度を越すなどしたため、国内についての研究に比較すると不十分な点が残っている。海上衝突事故に対する法規制に関する英国の重要文献(Marsden,Collisions at Sea)の最新版の刊行が平成27年度に持ち越されたため、最新版確認後に、収集した裁判例の製本・配布および研究会での成果発表とする必要が生じたため。
超高速ビジュアルサーボシステムのモデリングとモデル学習

従来の汎用マニピュレータは、関節角センサにより手先位置を精度高く制御することを基本に設計されており、ビジョンセンサにより高速に制御することを念頭にしていない。そのため、高速ビジョンの性能を十分に引き出した知的な高速タスクを実現することが難しい。このようなことから、真の意味での高速ビジュアルフィードバックの実現のためには、視覚システムの高速化と同時に、それに対応したマニピュレーションシステムの高速化が重要となる。この目的のためには、単に高速動作が可能なマニピュレータを導入するだけでなく、画像処理・アクティブビジョン・マニピュレータ・ハンドなどの特性を正確に把握して制御系を設計することが重要である。いいかえると、超高速ビジュアルサーボシステムの実現のためには、システムを構成するすべての要素のダイナミクスを統一的に記述するモデルの設計と、パラメータ同定手法およびモデル学習アルゴリズムの開発が必須である。上記の認識のもと、本研究では下記の課題に挑戦した。1.高速ハンドシステムによるビジュアルサーボ本研究では高速多指ハンドシステムを開発し、落下するボールや円柱を安定に把握するアルゴリズムを開発・実装し、実験により超高速ビジュアルサーボの性能を評価した。2.微生物トラッキングシステム本研究ではゾウリムシを例に取り、ゾウリムシが泳ぐプールの位置をXYステージでビジュアルフィードバック制御することにより、ゾウリムシ個体の活動を安定に計測するシステムを開発した。3.ビジュアルサーボの安定領域の拡大本研究では、カメラ視野が有限であるという制約を考慮して、安定領域を拡大する方法を検討した。4.ビジュアルサーボシステムにおける構成とロバスト性本研究では、異なる構造とアルゴリズムの組み合わせにより、システムのロバスト性が大きく変化することを指摘し、ロバスト性向上のための指針を与えた。5.ボール捕獲とリフティングタスク従来の汎用マニピュレータは、関節角センサにより手先位置を精度高く制御することを基本に設計されており、ビジョンセンサにより高速に制御することを念頭にしていない。5.ボール捕獲とリフティングタスク本研究は,(1)ビジョンチップを用いた1msアクティブビジョンシステムのステレオ化,(2)ロポットダイナミクス,アクティブビジョンダイナミクス,画像処理の遅れを統合したビジュアルサーボシステムのダイナミクスモデルの開発,(3)可変制御アーキテクチャのモデル学習アルゴリズムの開発,の3つの基盤技術の研究を進め,最終的にこれらの技術を融合することで,従来にはない超高速ビジュアルサーボシステムの実現を目的とするものである.平成14年度は,超高速マニピュレーションに対応した3次元情報取得のための1msアクティブシステムのステレオ化を行った.具体的には,1.ステレオアクテイブビジョンシステムの開発高速ビジョンチップシステムを搭載した2眼アクティブビジョンシステムを開発した.ビジョン,アクティブメカニズムとしては,すでに開発されている列並列ビジョンシステムとAVS-IIを用いることにした.2.3次元位置情報獲得のためのリアルタイムアルゴリズムの開発2眼の画像情報から,三角測量計測の原理を用いて,1msの高速なレートで対象の三次元位置姿勢を計測するための処理システムを構築した.また,2眼情報を利用して,対象画像のセグメンテーション,ステレオシステムにおける対応点検出を高速化する手法について検討を行った.3.アクティブビジョンシステムのモデリングと制御則実験ビジュアルサーボ制御と同時にビジョンモデルのパラメータをキャリブレーションする手法を提案した.また,アクティブビジョンのメカニズムに関して,static-eyeとhand-eyeのそれぞれに関して,制御理論的にシステム構造の考察を行った.4.ビジョンシステムの追従制御とダイナミクス同定ビジュアルサーボにおいて制御則の切り替えを行うための状態推定手法を提案した.また,ビジョンやマニピュレータのダイナミクスを考慮した実時間軌道生成手法を提案した.本年度は,昨年度購入した三菱重工業製6自由度マニピュレータPA10-6Cを用いて,ハンド-アイ・マニピュレータによるビジュアルサーボシステムを構築し,ビジュアルサーボのアルゴリズムの理論解析および実験的検証を行った.具体的には1.カメラ視野を考慮したスイッチングビジュアルサーボ従来提案されているビジュアルサーボのアルゴリズムを,理論解析と実験的検証により特徴と問題点を明確にし,その問題点を解決する新たな手法であるF.O.V(Field Of View)ビジュアルサーボのアルゴリズムを提案し,その有効性を実験的に検証した.

2.リアルタイムロボット制御用ライブラリの開発市販されているPA10はWindowsのみサポートされており,リアルタイム性に疑問があることや,付属のキネマティクスボードを用いることが前提となっており,機構学的な制御までもがブラックボックスになっていることから,リアルタイム性の確保と制御のオープン化を目的として,株式会社エフエスエムラボ・ジャパンとの共同研究により,RTLinux版PAライブラリの開発を行った.3.3次元移動物体の追跡捕獲タスクの実現実験心理学の分野で行われているヒトのボール捕獲時の動作戦略に関する研究をもとに提案されたGAG戦略を,ハンド-アイ・マニピュレータのビジュアルサーボシステムに適用し,単眼視覚で3次元的に移動するボールを捕獲することが可能であることを実験的に検証した.さらにこのシステムを用いてロボットが連続してボールを打ち上げる動作のようなタスクを学習するためのアルゴリズムについて検証した.本年度は,昨年度に構築した6自由度マニピュレータPA10-6Cを用いて,ハンド-アイ・マニピュレータ構成のビジュアルサーボシステムを構築し,ボール捕獲タスク,リフティングタスクに関する実験的検証と解析を行った.さらに車輪型移動ロボットにカメラを搭載したビジュアルサーボシステムを構築し,同様に実験的検証と解析を行った.具体的に1.ハンド-アイ・マニピュレータによるボール捕獲タスクとリフティングタスクヒトのボール捕獲時の動作に関して,実験心理学の分野ではGAGという戦略が提案されている.この研究に基づき,ハンド-アイ・マニピュレータによるボール捕獲タスクを実現した.さらに,このタスクを拡張し,連続してボールを打ち上げるリフティングタスクを実現した.打ち上げタスク実現のために,マニピュレータ手先の運動とボール落下の協調動作に関して理論解析と実験的検証を行った.2.車輪型移動ロボットによるビジュアルサーボシステムの構築マニピュレータロボットは台座に固定されているために,手先の到達可能範囲が制限されてしまう.そのため対象を追跡できる範囲も制限される.稼働領域を広げるために,車輪型移動ロボットによるビジュアルサーボシステムを構築した.車輪型ロボットには非ホロノミック拘束が存在するため,マニピュレータの制御則を拡張した.さらに,広範囲のボール捕獲実験により,この手法の有効性を確認した.3.ボールリフティングタスクにおける打上げアルゴリズムの検証
分子シミュレーションによるV型ATPaseの回転機構の解明

ATP加水分解のエネルギーを利用してイオンを運ぶ分子モーターであるV型ATPaseについて、分子動力学(MD)シミュレーションを用いた回転機構の研究を行った。水素まで考慮する全原子モデルと、アミノ酸を粒子と考える粗視化モデルの両方を用いたマルチスケールMDシミュレーションによって、軸回転の再現に成功し、その構造変化の解析から、どのようにV型ATPaseが回転しているのか、そのメカニズムを明らかにした。本研究は、コンピュータシミュレーションを用いて、V型ATPaseの回転機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、最近決定された、V1-ATPaseの立体構造に対し、溶媒を露わに含んだ全原子分子動力学シミュレーションを実行した。このシミュレーションは、安定構造の周囲の構造ゆらぎを計算する平衡分子動力学シミュレーションである。その結果、V1-ATPaseの構造柔軟性の特徴や相関運動のあり方を解析することができた。V1-ATPaseの活性サブユニットは、Aサブユニットであるが、ATPが結合したときの構造変化は、F1-ATPaseの対応するβサブユニットの構造変化と大きく異なる。F1-ATPaseのβサブユニットでは、ATPが結合するところを境目にして、二つのおおよそ同等なサイズの動的ドメインがオープンークローズの構造変化を起こすのだが、V1-ATPaseのAサブユニットでは、N端ドメインとATPのγリン酸が結合するArmへリックスだけが片方の動的ドメインとなり、残りすべてがもう一方の動的ドメインとなって構造変化を起こす。分子動力学シミュレーションにおける構造揺らぎにおいても、V1-ATPaseの構造変化様式を反映した揺らぎが観察された。すなわち、Armへリックスは、Aサブユニットの他の部位とは孤立して運動しており、その間の相関運動は少なかった。むしろ、Armへリックスは隣のBサブユニットと連携して運動していた。さらに、Armへリックスと協調して構造変化するN端ドメインもBサブユニットと強く連携して運動していた。このことから、N端ドメインとArmへリックスは単独で、Aサブユニットの他の部分とのオープンークローズ運動を起こすのではなく、N端ドメインーArmへリックスーBサブユニット複合ドメインと、Aサブユニットの残りドメインとの間で、オープンークローズ運動を起こしていることが明らかになった。昨年度は、V1-ATPaseの立体構造に対し、溶媒を露わに含んだ全原子分子動力学シミュレーションを実行した。このシミュレーションは、安定構造の周囲の構造ゆらぎを計算する平衡分子動力学シミュレーションであり、V1-ATPaseの構造柔軟性や相関運動の特徴について多くの知見を得ることができたが、実際に軸が回転する現象を観察するには、シミュレーションの時間スケールが短すぎるという問題があった。そこで、本年度は、各アミノ酸を一つの粒子として取り扱う粗視化分子動力学シミュレーションを導入することで、長時間ダイナミクス計算を実現し、軸の回転を直接計算することを試みた。粗視化分子動力学シミュレーションのモデルでは、類似のF1-ATPaseの回転分子機構解析でも成果を上げているSwitching Goモデルを採用し、A、Bサブユニットの構造変化を強制的に起こすことで、軸がどのように回転するのかを観察した。AまたはBサブユニットと軸の間の相互作用として、1.斥力のみ、2.斥力+静電相互作用、3.斥力+疎水相互作用、4.斥力+静電+疎水相互作用の4通りを試した。それぞれの計算では、統計性を上げるために100回計算を実施した。その結果、まず、1の斥力だけでも、軸が回転する場合があるが回転は不安定であり、斥力に加え、静電、疎水相互作用を導入すると回転が安定することがわかった。このことは、AまたはBサブユニットが作る中心部分の空隙の形が異方的であって、その形に合わせて軸が回転するが、一方、AまたはBサブユニットと軸の間の静電相互作用、疎水相互作用も安定な回転に貢献していることを示唆している。本研究は、コンピュータシミュレーションを用いて、V型ATPaseの回転機構を明らかにすることを目的としたものである。平成26年度までに、まず、V1-ATPaseの立体構造に対し、溶媒を露わに含んだ全原子分子動力学(MD)シミュレーションを実行した。このシミュレーションは、安定構造の周囲の構造ゆらぎを計算する平衡MDシミュレーションであり、V1-ATPaseの構造柔軟性の特徴や相関運動のありかたについて多くの知見を得ることができたが、実際に軸が回転する現象を観察するには、シミュレーションの時間スケールが短すぎるという問題があった。そこで、各アミノ酸を一つの粒子として取り扱う粗視化MDシミュレーションを導入することで、長時間ダイナミクス計算を実現し、軸の回転を直接計算することを試みた。その計算では、軸回転を観察することはできたが、回転機構の解明には、用いた粗視化MDのパラメータの精度に問題があった。そこで、平成27年度には、全原子MDシミュレーションからの知見をもとにして、粗視化MDシミュレーションのパラメータを調整し、軸回転のシミュレーション計算を行うというマルチスケールMDシミュレーションを実施した。具体的には、まず、全原子MDから得られた構造ゆらぎを再現するように、粗視化MDのパラメータを調整した。その結果、構造ゆらぎの指標であるRMSFが相関係数0.8程度で一致した。このように、結晶構造周辺での構造ゆらぎを粗視化MDで再現することに成功したので、120度回転前と回転後の2構造を繋ぐシミュレーションをMultiple-Goモデルを用いて実施した。

その結果、軸回転の再現に成功し、その回転過程には、ATPの結合を促すような大きく開いた結晶構造に類似した構造が出現するなど、回転前と回転後の構造を単純に繋いだ径路からは得られない回転機構が明らかになった。ATP加水分解のエネルギーを利用してイオンを運ぶ分子モーターであるV型ATPaseについて、分子動力学(MD)シミュレーションを用いた回転機構の研究を行った。水素まで考慮する全原子モデルと、アミノ酸を粒子と考える粗視化モデルの両方を用いたマルチスケールMDシミュレーションによって、軸回転の再現に成功し、その構造変化の解析から、どのようにV型ATPaseが回転しているのか、そのメカニズムを明らかにした。研究実績の概要に記したように、昨年度に行った、V型ATPaseの全原子平衡分子動力学シミュレーションによる動特性解析の成果に引き続き、本年度は、回転を直接計算可能な粗視化分子動力学シミュレーションを実施するなど、回転機構の解明を進めており、現時点では、順調に研究は進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物物理学昨年度に実施した全原子分子動力学シミュレーションは、安定状態の周囲の揺らぎを計算することを目的としていたが、本年度実施した粗視化分子動力学シミュレーションでは、ダイレクトに回転現象を計算することに成功した。しかし、粗視化分子動力学シミュレーションでは、モデルの精度が低いという問題があり、それを解決するために、粗視化分子動力学シミュレーションと全原子分子動力学シミュレーションの結果を統合的に解釈し、全体像を理解していく、すなわち、マルチスケールシミュレーションの方法を用いて、V型ATPaseの回転機構を解明していこうと考えている。研究実績の概要に記したように、該当年度では、V型ATPaseの全原子平衡分子動力学シミュレーションを遂行し、その動特性解析において成果を得た。現時点では、その結果の解析と並行して、すでに論文執筆作業を始めている。現時点では、順調に研究は進展している。予想外に順調に分子動力学シミュレーション計算が進んだので、計算機使用料等が少なくて済んだためである。現時点で完了した分子動力学シミュレーションは、安定状態の周囲の揺らぎを計算することを目的としている。今後のさらなる回転機構の解明に繋げていくためには、複数の状態間の遷移を扱っていく必要がある。一つには、溶媒も露わに含んだ全原子分子動力学シミュレーションを用いて状態間を繋いでいくことであるが、もう一つのやり方として、粗視化分子動力学シミュレーションを導入して、ダイレクトに回転機構を解明していくという研究方法が考えられる。そこで、現在、粗視化分子動力学シミュレーションで、V型ATPaseの回転シミュレーションを実現するべく、準備を進めているところである。このような粗視化
タンパク質成型体が示す高温域での未知な軟化現象と熱融着機序の解明

本研究は、タンパク質を材料として捉え、その高温での物理的挙動を明らかにする未踏研究領域を拓く。これまで外科縫合が選択されてきた大型の組織欠損を熱的に接着する新規手法へ開発指針を与えるのみならず、タンパク質粉末をin situにて“接着剤化"する新規かつ安全な内視鏡治療システムの創出へつなげる。具体的に1細胞-線維性組織層-筋タンパク質層から成る模擬血管を医工学的手法により創製し、高温での軟化および接着を生じる層構造および生体高分子組成を明らかにする。2内皮細胞を播種した模擬血管どうしの接着機序を、接着界面部の組織学的評価により明らかにする。
ヒト上科霊長類のY染色体DNAの進化

生物にとり次世代を残すということは、基本的に重要な営みであり、このため動物は多種多様な繁殖行動を進化させている、われわれヒトを含む霊長類の中では、ヒトに最も近いヒト上科霊長類の多様な繁殖構造が特徴的である。そしてこれらの霊長類では、対体重あたりの睾丸重量や造精能力に大きな差異がある。さてこれらのオスの形質がY染色体に依存するとは言わないまでも、そのトリガーとなっていることは確かであろう。実際欠失により無精子症を引き起こすY染色体DNA領域等もヒトで同定されつつある。本研究においてはY染色体DNAを比較し、ヒト上科霊長類からヒトへの進化を明らかにするとともに、それらの性的二型、造精能力等の繁殖様式との関連をも考察することを目的とした。YACクローンをもとに報告されているSequence-tagged sitesを参考にして、ヒトの配列による14組のPCRプライマーを合成し、ヒト上科霊長類での増幅の有無を試みた。SRY(睾丸決定因子)やZFX/ZFYのよにヒトからニホンザルまで増幅される領域、DYZ1のようにヒトのみが増幅される領域等、Y染色体上のそれぞれの領域の異なる速度の進化が推測された。そこで比較的保存されている遺伝子の配列を霊長類全体で調べることを考えた。X、Y染色体の相同部分に存在してはいるが、XとY染色体間でのキアズマを形成しないZFXおよびZFYを選び、塩基配列をPCR直接法により決定した。これはXとY染色体の塩基置換速度の比較も目的とした。メスの個体のDNAから増幅されるのはZFXのみであるので、まずメスについてその塩基配列を決定した。ついでオス個体のDNAから増幅し、得たクローンを複数個選び塩基配列を決定しZFXでないものをZFXとした。予測されたことではあるがZFY間の変異がZFXに比べ大きい。それぞれの科内でクラスターを作ること、南アメリカのオマキザル間の差異が大きく長い分化の歴史が推測されること等が明らかになった。
内リンパ水腫発生メカニズムに関する研究

これまで内リンパ水腫の発生メカニズムは解明されていない。しかし内リンパ水腫の発生に、内耳膜迷路のVasopressinに対するV-2receptorや水チャンネルaquaporin-2(AQP-2)が関与している報告が散見され、モルモットにVasopressinを腹腔内に投与することにより形態学的に内耳に内リンパ水腫を作製できることを確認されている。しかしこの動物モデルが実際のメニエール病をはじめとする内リンパ水腫疾患を反映しているかどうかは確認できていない。本研究ではまずVasopressinの腹腔内投与における実験的内リンパ水腫動物モデル(Wistar系ラット)が、実際のメニエール病で認められる聴覚障害を起こしうるかを検討し、10耳/14耳(71,4%)に聴覚障害を確認できた。次にVasopressinの腹腔内投与による実験的内リンパ水腫動物モデルにおける聴覚障害の経時的変化について検討し、1)聴覚の低下が最大に達する時間は30分-120分後であること、2)聴覚の低下した耳のうち3耳/6耳(50%)(3例/5例:60%)で聴覚の回復が認められたこと、3)Vasopressinの投与は腹腔内に行っているにもかかわらず一側のみに聴覚の低下が認められる例が多かったこと(4例/5例、80%)などが確認された。さらに同実験動物モデルの聴覚に対する脱水負荷の影響について検討した。脱水負荷実験的内リンパ水腫動物モデルではその多くでVasopressin投与後10分以内に一側の聴覚が低下した。脱水負荷をしない場合に比べて非常に早期に聴覚が低下していた。そのことは脱水負荷により水チャンネルAQP-2が細胞内に合成され、Vasopressinの投与でAQP-2が細胞膜に移動し、その結果水が血中から内リンパに移動して内リンパ水腫が形成されたものと考えられた。脱水負荷は内リンパ水腫の発生準備状態を生じさせる可能性が示唆された。1.実験的内リンパ水腫動物モデルの作製2.実験的内リンパ水腫動物モデルにおける生物学的検討前述の実験の結果、0.02units/g以上のAVP投与にて内リンパ水腫が形成されることが確認されたため、内リンパ水腫が形成されるAVP投与量の最低量である0.02units/gを本研究の投与量とした。まず100gのWistar Rat(5例10耳)の聴覚閾値をABRを用いて測定し、次にAVPを0.02units/gを腹腔内に注入した。2hr後再びABR閾値を用いて測定した。対照群(2例4耳)として、同量の生理食塩水を注入したRatにおいても、同様にABR閾値を測定した。その結果、AVP投与群においては7耳(70%)においてABR閾値の上昇が認められた。また対照群においては、ABR閾値の上昇は認められなかった。AVP投与により蝸牛の形態学的変化や聴覚閾値の上昇が認められたことは、AVPが実際のヒトにおける内リンパ水腫の形成に関係している可能性が示唆された。研究方法実験-1:5匹(コントロール群は5匹)の100-240gのWistar系ラットを用いた。35mg/kgのネンブタールによる麻酔下に頭頂骨に銀メッキを施した直径1mmのビスを頭頂部正中耳介付着部前縁、外眼角の高さの前額部に固定しそれぞれ関電極、不関電極とした。

ABRの測定はClickを用い、加算回数は512回で、70dBから10dB毎に0dBまで測定し、第1波の出現最低音圧をABR閾値とした。測定後、0.02units/gのAVP(Pitressin ; Arg-vasopressin, Sankyo, Japan)を腹腔内に投与した。(コントロール群:同量の生理食塩水)その後10分後、30分後、60分後、以後30分毎に210分後までABR閾値を測定した。投与前に比して20dB以上の閾値の上昇を聴覚の低下、低下後投与前の10dB以内に改善した場合を回復とした。実験-2:4匹のWistar系ラット(100-240g)に対して24hrの水分摂取制限を行い(その前後で尿の浸透圧を測定)実験1と同様にABR閾値を測定した。研究結果実験-1:1.Vasopressinの投与後に聴覚が低下した耳は6耳/10耳(60%)であった。(5例/5例)2.ABR閾値の上昇が最大に達する時間は多くが30分-120分後であった。3.聴覚の低下した耳のうち回復が認められた耳は3耳/6耳(50%)であった(3例/5例:60%)。またこの聴覚の低下の程度、閾値が最大値に達するまでの時間に両側耳の間で差が存在した。4.Vasopressinの投与は腹腔内に行っているにもかかわらず一側のみに聴覚の低下が認められる例が多かったこと(4例/5例、80%)、聴覚低下の程度、閾値の最大に達するまでの時間に両側の耳の間で差が存在したことも、実際のメニエール病に類似した反応と考えられた。実験-2:水分制限前後の尿浸透圧はそれぞれ877mosm/kg,3031mosm/kgで有意(p<0.0001)に尿浸透圧は上昇した。1.Vasopressinの投与後に聴覚が低下した耳は4耳/8耳(50%)であった。(3例/4例)2.聴覚の低下した耳のうち、回復が認められた耳は4耳/4耳(100%)であった。またこの聴覚の低下の程度は実験1に比して高度で、また閾値が上昇するまでの時間は、ほぼ10分であり実験-1に比して早期であった。3.また、一側のみに聴覚の低下が認められる例は2耳/3耳(66%)であった。
長期モニタリングシステムによる林地からの実蒸散量の評価に関する研究

本研究ではまず、林地からの実蒸散量を評価するための長期モニタリングシステムの確立を行った。このため、樹液流速を長期にわたってモーターする方法としてGranier法を採用し、その中に含まれるパラメーターの決定法を確立した。この方法に基づいて測定された樹液流速とヒートパルス法によって測定された樹液流速を比較した結果、両者の差は±2cm/hの範囲に収まり、Granier法によって十分精度良く樹液流速が評価できることが明らかとなった。また、Granier法によって評価された単木蒸散量はヒートパルス法による単木蒸散量と概略一致し、Granier法によって定量的にも妥当な蒸散量を見積もれることが明らかとなった。次に、アカマツを試験木としてこのGranier法によるサップフローセンサーを高度1mと9mに設置し、吸水量と蒸散量の長期モニタリングを実施した。本研究の結果、夏季の晴れた日において蒸散のピークが午前中の早い時間帯で観測され、その後急激に蒸散量が減少すること、これは吸水不足から生じる水ストレスによって引き起こされる「日中低下」あるいは「昼寝現象」と呼ばれる現象であること、蒸散の長期変動傾向は試験木毎に異なっており、各試験木の放射環境に依存していること、などが明らかにされた。また、アカマツ林地に設置した観測塔において得られた林分蒸発散量と単木からスケールアップした林分蒸散量を比較すると、蒸発散量と蒸散量の絶対値において両者の差は季節変化することが明らかとなった。特に夏季にその差が大きく、アカマツからの蒸散量は林分全蒸発散量の約20%と見積もられたのに対し、冬季にはその値が50%を超える日も観測された。これは対象となったアカマツ林に多数の下生えが存在することが原因であると推察された。さらに、本研究では、アカマツとミズナラを対象として、樹体内に含まれる水の水理学特性について考察を行ったほか、TDR法による樹幹貯留水分の測定法についてとりまとめを行った。また、流域の水循環に果たす森林の役割についてもとりまとめを行った。このため、樹液流速を長期にわたってモニターする方法としてGranier法を採用し、その中に含まれるパラメータの決定法を確立した。そして、アカマツを試験木としてこのGranier法によるサップフローセンサーを高度1mと9mに設置し、吸水量と蒸散量の長期モニタリングを実施した。また、これとは別途に試験木に隣接する気象観測塔において微気象観測を行い、熱収支・渦相関法によって林地からの実蒸発散量を別途に評価した。得られた観測データに基づいて蒸散量と吸水量の日変化に着目すると、夏季の晴れた日において蒸散のピークが午前中の早い時間帯で観測され、その後急激に減少することが度々観測された。これは吸水不足から生じる水ストレスによって引き起こされる「日中低下」あるいは「昼寝現象」と呼ばれる現象である。長期的な変動傾向においては、樹液流量はほぼ正味放射や飽差の変動によく対応した変動を示したが、その変動傾向は試験木毎に異なっており、各試験木の放射環境に依存していた。また、アカマツ林地に設置した観測塔において得られた林分蒸発散量と単木からスケールアップした林分蒸散量を比較すると、蒸発散量と蒸散量の絶対値において、両者の差は季節変化することが明らかとなった。