hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
離散幾何学の手法による発生生物学の研究

統計力学や流体力学の問題に動機付けられ,整数格子上の多粒子系の確率論的モデルから連続極限により,(非線形)偏微分方程式を導出する問題(流体力学的極限)が研究されている.この研究は、ミクロの現象とマクロの現象をつなぐ構造を数学的にとらえることに動機付けられ、もともとの物理モデルの理解のみならず、より広く、非平衡物理、生命現象の理解において今後重要になってくるように考えられる.現在までの研究では、主に整数格子の統計力学的な確率モデルのスケール極限が研究されているが、近年ではランダム媒質中のランダム過程の研究の流れから、整数格子以外の枠組みでの研究も行われている。本研究の目的は、結晶格子において、粒子系を組織的に扱う方法を作り、流体力学的極限の問題を考察することである.結晶格子とは有限グラフの,アーベル群を被覆変換群に持つような被覆グラフであり,正方格子,六角格子,三角格子,またダイアモンド格子などを例として含むものである.整数格子以外の無限グラフに問題を拡張する際、その第一歩として考えられるものである.まず,連続極限の取り方に問題があるが,これは離散調和写像を用い,適切と思われる連続極限を構成した.それにより,結晶格子上で弱非対称単純排他過程を考察し,その連続極限として非線形熱方程式を導出した.また,極限の方程式が有限グラフの構造によっていること,特に,拡散係数行列をグラフの構造から組み合わせ的に計算できることを示した.これらの議論を結晶格子で統一的に行うために,局所関数束を導入し,局所エルゴード定理を証明した.次に,これらの一つの応用として,対称単純排他過程の場合において体積オーダーの大偏差原理を証明した.これらの議論の延長として,他の多粒子モデル(粒子の生成・消滅のある場合)の研究も行っている.この場合、極限の方程式の反応項が,有限グラフ各点において異なるようなモデルを考察することが可能である.当初の目的は、結晶格子の場合に弱非対称単純排他過程の流体力学的極限を理解することであった。本年度は、その応用として、大偏差原理や粒子に反応がある場合も得られている。これは、先の研究において、局所関数束を導入し、議論を整理していたことによると考えられる。また、この局所関数束という考え方は、グラフをランダムにした場合(パーコレーション)の研究で使われる手法と関連していることが分かって来ている。これは、当初の目的以上の成果である。結晶格子の場合は、アーベル群作用のあるグラフであるが、他の群の作用のある場合は興味のあることである。しかし、アーベル群やそれを含むべき零群以外の群を扱おうとする場合、スケール極限の構成の時点で既に問題があり、類似の設定では議論できないことが分かる。他の群作用のあるグラフでは、粒子系以前にもランダムウォークの振る舞いが十分に興味深いことが分かっている。例えば、非従順群作用のあるグラフでパーコレーションクラスターはランダムな部分グラフであるが、このランダムな部分グラフの幾何学的構造を調べるのに、ランダムウォークが有用である。特別な非従順作用のあるグラフの上のパーコレーション上でのランダムウォークを研究することが、さらに異なるグラフの上での統計力学的モデルを理解する、次の第一歩になると考えられる。三つのテーマについて、本年度の研究成果、進展について述べる。一つ目の離散群上のランダムウォークについては、de Rhamホモトピー論を応用し、筆者のべき零群の上のランダムウォークについての大偏差原理という以前の結果を無限回摘要することで、自由群、局面群上などを含むより広い群の上でのランダムウォークについての大偏差原理を照明できることが分かった。しかし、この研究は現在ここまでで止まっており、幾何学的な結果との関連を探っている途中である。二つ目の確立解析、無限解析の技法の習得では、結晶格子上の流体力学的極限を考察することで、若干の結果を得ることができた。この結果について現在論文をまとめているところである。このことにより技法の習得という当初の目的も達成されたと考えている。三つ目の生物学との関連、特にネットワーク理論との関連についてでは、その上での拡散過程がより「効率的」と考えられるエキスパンダーグラフを非常に高い確立で生成することの出来るランダムグラフを考え、生物学で考察される代謝ネットワークや転写ネットワークとの関連を探った。特にタンパク質の位相幾何学的モデルから相互作用を考察し、その上でのモデルにこのようなランダムグラフの理論を適用し、若干の結果を得た。これは、これまでよく考えられ研究されて来た、Erdos-Renyiによるランダムグラフとは異なるクラスに属すると考えられ、この対象を純粋に理論的に、例えば確率論の立場から混合速度の違いなどを考察するという新たな問題も考えられる。本研究の目的は、結晶格子において、粒子系を組織的に扱う方法を作り、流体力学的極限の問題を考察することである.

結晶格子とは有限グラフの,アーベル群を被覆変換群に持つような被覆グラフであり,正方格子,六角格子,三角格子,またダイアモンド格子などを例として含むものである.整数格子以外の無限グラフに問題を拡張する際、その第一歩として考えられるものである.まず,連続極限の取り方に問題があるが,これは離散調和写像を用い,適切と思われる連続極限を構成した.それにより,結晶格子上で弱非対称単純排他過程を考察し,その連続極限として非線形熱方程式を導出した.また,極限の方程式が有限グラフの構造によっていること,特に,拡散係数行列をグラフの構造から組み合わせ的に計算できることを示した.これらの議論を結晶格子で統一的に行うために,局所関数束を導入し,局所エルゴード定理を証明した.次に,これらの一つの応用として,対称単純排他過程の場合において体積オーダーの大偏差原理を証明した.これらの議論の延長として,他の多粒子モデル(粒子の生成・消滅のある場合)の研究も行っている.この場合、極限の方程式の反応項が,有限グラフ各点において異なるようなモデルを考察することが可能である.当初の目的は、結晶格子の場合に弱非対称単純排他過程の流体力学的極限を理解することであった。本年度は、その応用として、大偏差原理や粒子に反応がある場合も得られている。これは、先の研究において、局所関数束を導入し、議論を整理していたことによると考えられる。また、この局所関数束という考え方は、グラフをランダムにした場合(パーコレーション)の研究で使われる手法と関連していることが分かって来ている。これは、当初の目的以上の成果である。結晶格子の場合は、アーベル群作用のあるグラフであるが、他の群の作用のある場合は興味のあることである。しかし、アーベル群やそれを含むべき零群以外の群を扱おうとする場合、スケール極限の構成の時点で既に問題があり、類似の設定では議論できないことが分かる。他の群作用のあるグラフでは、粒子系以前にもランダムウォークの振る舞いが十分に興味深いことが分かっている。例えば、非従順群作用のあるグラフでパーコレーションクラスターはランダムな部分グラフであるが、このランダムな部分グラフの幾何学的構造を調べるのに、ランダムウォークが有用である。特別な非従順作用のあるグラフの上のパーコレーション上でのランダムウォークを研究することが、さらに異なるグラフの上での統計力学的モデルを理解する、次の第一歩になると考えられる。
ソフトウェアプロジェクトの混乱を回避するためのモニタリングシステムの開発

本研究ではソフトウェア開発現場でしばしば起こりうる「混乱」状態を監視することで,そうした状態に陥ることを未然に防ぎうる技術の開発を目標としてきた.本研究成果の概要は以下の3つにまとめられる.モニタリングシステムのための基盤技術は1の問題プロジェクト予測の研究で開発している.2の開発コストの推定はモニタリングシステムの運用のために必要な技術と考えられる.最後に3のクラスタ分析による混乱プロジェクトの発見は1で開発した基盤技術の改良を試みるものであり,モニタリングシステムの予測精度を高めるための有望な手法と位置づけられる.1.ソフトウェア開発プロジェクトにおける問題プロジェクト予測:本研究では従来行われてきたような定量的な尺度からの分析だけでなく,プロジェクトに携わる人々へのアンケートに基づいてプロジェクトの成否を予測する手法の提案を行っている.この手法では,過去のプロジェクトのプロジェクトマネージャに対してアンケートを実施し,このアンケートから得られたデータに基づいてロジスティック回帰分析を行ってプロジェクトの混乱予測モデルを構築した.2.リスクアンケートの因子分析に基づく開発コストの推定:本研究ではできるだけ多くのリスク要因を考慮に入れることを目指して,因子分析を用いたリスク分析アンケート項目の再編成を行った.次に,重回帰モデルを組み合わせて適用することによって,各プロジェクトのコストや期間の予測を可能にしている.得られた最大の成果は,混乱すると結論づけられたプロジェクトの開発者やマネージャに対して,そのプロジェクトが混乱すると判定された根拠を説明できるようになったことである.3.クラスタ分析に基づく混乱プロジェクトの発見:本研究では全てのアンケート項目を利用しながらプロジェクトの混乱予測を行う手法の開発を目指した.まずリスク調査アンケートの結果にクラスタ分析を適用することで,プロジェクトを成功プロジェクトと混乱プロジェクトに分類できることを示す.次に,クラスタ分析による分類を利用して,新規プロジェクトの混乱予測を行う手法を提案した.本研究ではソフトウェア開発現場でしばしば起こりうる「混乱」状態を監視することで,そうした状態に陥ることを未然に防ぎうる技術の開発を目標としてきた.本研究成果の概要は以下の3つにまとめられる.モニタリングシステムのための基盤技術は1の問題プロジェクト予測の研究で開発している.2の開発コストの推定はモニタリングシステムの運用のために必要な技術と考えられる.最後に3のクラスタ分析による混乱プロジェクトの発見は1で開発した基盤技術の改良を試みるものであり,モニタリングシステムの予測精度を高めるための有望な手法と位置づけられる.1.ソフトウェア開発プロジェクトにおける問題プロジェクト予測:本研究では従来行われてきたような定量的な尺度からの分析だけでなく,プロジェクトに携わる人々へのアンケートに基づいてプロジェクトの成否を予測する手法の提案を行っている.この手法では,過去のプロジェクトのプロジェクトマネージャに対してアンケートを実施し,このアンケートから得られたデータに基づいてロジスティック回帰分析を行ってプロジェクトの混乱予測モデルを構築した.2.リスクアンケートの因子分析に基づく開発コストの推定:本研究ではできるだけ多くのリスク要因を考慮に入れることを目指して,因子分析を用いたリスク分析アンケート項目の再編成を行った.次に,重回帰モデルを組み合わせて適用することによって,各プロジェクトのコストや期間の予測を可能にしている.得られた最大の成果は,混乱すると結論づけられたプロジェクトの開発者やマネージャに対して,そのプロジェクトが混乱すると判定された根拠を説明できるようになったことである.3.クラスタ分析に基づく混乱プロジェクトの発見:本研究では全てのアンケート項目を利用しながらプロジェクトの混乱予測を行う手法の開発を目指した.まずリスク調査アンケートの結果にクラスタ分析を適用することで,プロジェクトを成功プロジェクトと混乱プロジェクトに分類できることを示す.次に,クラスタ分析による分類を利用して,新規プロジェクトの混乱予測を行う手法を提案した.本研究ではソフトウェアプロジェクトの混乱状態を回避するために,混乱状態を早期に予測し,その回避策を提示するモニタリングシステムの開発を進めている.本年度は,開発プロジェクトから収集されたデータの分析に基づいた混乱プロジェクトの早期発見手法についての検討を行った.具体的には,まず混乱プロジェクトを早期に発見するためのリスク分析アンケートを作成した.そして,このアンケートを協力企業の開発現場にて配布,収集し,その結果の統計的分析(ロジスティック回帰分析)を行った.分析の結果,作成したモデルによって実際に混乱したプロジェクトを高い精度で予測できるという結論を得た.この成果は2000年6月にアイルランドで開催された国際会議the 22nd International Conference on Software Engineering(ICSE2000)において発表した.また,本研究で開発を目指すモニタリングシステムの最初のプロトタイプとして,WWWを用いたプロジェクト混乱予測システムを研究室の大学院学生の協力の下に開発した.このシステムでは,上で提案した混乱プロジェクトの早期発見手法を現在進行中のプロジェクトに対して適用することを目的とする.更に,本システムを用いることでアンケートの収集とデータの統計的分析を簡単に行うことができるようになった.現在,このプロトタイプシステムを協力企業内で試験的に運用する方向で協議を行っている.今後の予定としては,開発者やプロジェクトマネージャからインタビューによって混乱回避のためのノウハウを聞き出し,それを蓄積するデータベースを作成する.引き続き,そのデータベースの知識利用をモデル化した混乱予測システムの開発を考えている.本研究ではソフトウェア開発における効果的なプロジェクト管理法の提案を目指して,プロジェクトの混乱状態を早期に予測し,その回避策を提示するモニタリングシステムの開発を進めている.本年度は,前年度までに確立した混乱予測手法に基づいて混乱プロジェクトと判断されるプロジェクトに対して,その判断の根拠を提示する手法について検討した.

具体的には,混乱プロジェクトを特徴づけると考えられるコスト超過や期間超過が発生しているかどうかをアンケート結果から判定する.提案法ではできるだけ多くのリスク要因を考慮に入れるために,まず因子分析を用いてリスク分析アンケートの項目を再編成した.次に重回帰モデルを組み合わせて適用することによって,コストや期間についての予測を可能にしている.得られた最大の成果は,混乱すると結論づけられたプロジェクトの開発者やマネージャに対してなぜ混乱すると判定されたのかその理由を説明できる様になったことである.実際の開発現場から収集したデータを使用した適用実験の結果,提案手法で得られたコストや期間の予測値が実際の値に非常に近いことを確認した.この成果は2001年12月に香港で開催された国際会議the 2nd Asia-Pasific Conference on Quality Software(APAQS2001)において発表し,高い評価を得た.同時に,開発現場で行われるリスク評価や具体的なリスク回避策に関するデータを収集するためのソフトウェアシステムを開発中である.このシステムでは個別のプロジェクトごとにリスク要因を抽出・評価することができる.更に,そのリスク要因を一定の間隔で追跡しながら,プロジェクトが混乱するのを回避(あるいはリスクを軽減)する作業を支援する.現在,このシステムのプロトタイプをある開発組織で運用する準備を進めており,WWW上で動作させている.今後の予定としては,上で述べたシステムから得られるデータをいかに効率よく現場にフィードバックさせるかについて考えていく.本研究ではソフトウェア開発における効果的なプロジェクト管理法の提案を目指して,プロジェクトの混乱状態を早期に予測し,その回避策を提示するモニタリングシステムの開発を進めている.本年度は,前年度までに確立していた回帰分析に基づく手法の成果を踏まえて,より実用的な手法への改善を試み,モニタリングシステムの完成を目指した.まず,従来の回帰分析に基づく手法での課題であった,一部のリスク要因のみしか利用されないという問題を解決するために,クラスタ分析によりプロジェクトの混乱状態を予測する手法を新たに提案した.提案手法では,プロジェクトのリスク要因を分析するために作成されたリスク分析アンケートへの回答の類似性を幾何学的距離により判断し,プロジェクト全体を「混乱」と「成功」の2つのクラスタに分類する.次に,新たなプロジェクトでアンケートに回答した結果がどちらのクラスタに近いかを計算することで,そのプロジェクトが混乱するかどうかを判定する.一般的に言ってプロジェクトの進行に伴ってリスクが変化すると,各クラスタへの距離も変化する.
海外の非母語話者日本語教師に特化した教育支援環境の調査と研究

本研究の目的は、以下の2つである。1.海外で外国語としての日本語教育に携わる非母語話者日本語教師(NNT)が教育活動を実施する上で必要としている情報やリソース、支援を調査によって明らかにすること2.それを基に、海外のNNTの教育活動を支援する環境をWeb上に構築すること平成18年度は、アンケート調査・インタビュー調査・現地聞き取り調査を実施し、本研究の基盤となる専用サイトを開設した(http://www.jp-hiroba.com/)。平成19年度は、さらに調査を継続し、データをグラウンデッド・セオリー・アプローチなどを参考に分析した。その結果、NNTは(1)アニメやドラマなどの映像教材、(2)現地の状況に適応した教材、(3)教材に関する情報、(4)生の映像リソースに関する情報、(5)教材の使い方に関する情報、(6)自分の日本語能力、(7)授業をよりよくするためのコツに関する情報、(8)教師としての自己成長を促す契機となる情報、(9)教師としての専門性・能力、(10)学習環壌の不備、に問題を抱え、支援が必要なことが明らかになった。この中から日本国内から母語話者教師(NT)が海外のNNTの教育現場を直接支援できるものに特化して検討し、以下のコンテンツを開発した。(1)映像作品の教材としての情報を共有利用する「おすすめの映画・ドラマ・アニマ」サイト(2)発話の訂正フィードバックをするための「口頭発表学習支援」サイト(3)作文修正の参考にするための「外国人学生の作文と訂正例」サイト(4)NNTが授業実践における問題を気軽に質問できる「教えて」サイト2年間の研究で、海外のNNTを日本国内から支援する環境の基盤をWeb上に構築できた。これらのサイトは、海外のNNTを一方的に支援するだけでなく、国内外のNNTとNTが互恵的、協調的に相互支援できるものとなっている。今後、これらを運用してNNTとNTの協調的教育支援環境にしていきたい。本研究の目的は、1.海外で外国語としての日本語教育に携わる非母語話者日本語教師が教育活動を実施する上で必要としている情報やリソース、支援を調査によって明らかにすること2.それを基に、海外の非母語話者日本語教師の教育活動を支援する環境をWebを利用して構築することである。平成18年度は、目的1のためにアンケート調査とインタビュー調査、現地聞き取り調査を行った。アンケート調査は、海外の非母語話者日本語教師を対象に、韓国、中国、南米等の関係者、関係諸機関に依頼した。現在回収した結果を分析中だが、国によって状況が異なることが分かってきているので、今後も継続的にアンケート調査を実施する予定である。インタビュー調査は、日本国内で研修中の非母語話者日本語教師(中国、ベトナム、インドネシア、マレーシア等)と海外の日本語教師教育に携わる日本語母語話者のキーパーソンに対して実施した。インタビューの結果は、グラウンデッド・セオリー・アプローチの手法を参考に質的な分析を進めているが、本人たちが意識しているニーズだけでなく潜在的なニーズも浮かび上がってきている。また、現地聞き取り調査として、代表の保坂が研究協力者と一緒に韓国の高麗大学、慶煕大学、新羅大学と香港の中文大学を、また、分担者の森田がイギリスのオックスフォード大学、ケンブリッジ大学、エクスター大学を訪問し、現地での日本語教育の現状と問題点、並びにIT環境の状況について調査を行った。聞き取り調査の結果、教育活動支援を必要とする機関や層などが明らかになってきた。

上述の調査と共に目的2の基本となる本研究用のサイト(http://www.jp-hiroba.com/)も開設した。現在は、本研究の紹介やWebを使ったアンケート調査ページのみとなっているが、上述の調査を基に既にいくつかの教育活動の支援のためのコンテンツの開発にも着手している。本研究の目的は、以下の2つである。1.海外で外国語としての日本語教育に携わる非母語話者日本語教師(NNT)が教育活動を実施する上で必要としている情報やリソース、支援を調査によって明らかにすること2.それを基に、海外のNNTの教育活動を支援する環境をWeb上に構築すること平成18年度は、アンケート調査・インタビュー調査・現地聞き取り調査を実施し、本研究の基盤となる専用サイトを開設した(http://www.jp-hiroba.com/)。平成19年度は、さらに調査を継続し、データをグラウンデッド・セオリー・アプローチなどを参考に分析した。その結果、NNTは、(1)アニメやドラマなどの映像教材、(2)現地の状況に適応した教材、(3)教材に関する情報、(4)生の映像リソースに関する情報、(5)教材の使い方に関する情報、(6)自分の日本語能力、(7)授業をよりよくするためのコツに関する情報、(8)教師としての自己成長を促す契機となる情報、(9)教師としての専門性・能力、(10)学習環境の不備、に問題を抱え、支援が必要なことが分かった。この中からが日本国内から母語話者教師(NT)海外のNNTの教育現場を直接支援できるものに特化して検討し、以下のコンテンツを開発した。(1)映像作品の教材としての情報を共有利用する「おすすめの映画・ドラマ・アニマ」サイト(2)発話の訂正フィードバックをするための「口頭発表学習支援」サイト(3)作文修正の参考にするための「外国人学生の作文と訂正例」サイト(4)NNTが授業実践における問題を気軽に質問できる「教えて」サイト2年間の研究で、海外のNNTを日本国内から支援する環境の基盤をWeb上に構築できた。このサイトは、海外のNNTを一方的に支援するだけでなく、国内外のNNTとNTが互恵的、協調的に相互支援できるものとなっている。今後、これらを運用してNNTとNTの協調的教育支援環境にしていきたい。
橋梁における多次元動的変位計測システムの開発

最終年度では,階段形状の反射ターゲットを用いた変位計測法に関して,前年度明らかとなった問題点を改善するため新たに補正法を考案し,実橋において実証を行った.提案するレーザー変位計の変換原理は,レーザー入射角とターゲットが垂直になっていることが基本であった.そのため,測定現場などで入射角が垂直とならない場合,換算値と実質の変位が異なる可能性があった.そこで本研究では,ターゲットを二つ組み合わせて,入射角に拘わらず変換値が真値に最も近づく理論を考案し,実橋において実証を行った.その結果,1.二つのレーザー変位計を用い,ターゲットの一つを斬増する方向,もう一つを斬減する方向に組合せ,同時に測定を行う.この場合,対象のある変位方向に対し,一つ目のレーザーからは斬増する値が得られ,もう一つからは斬減する値が得られる.理想状態の場合,これらのデータを足し合わせればゼロとなるが,入射角の相違のため誤差が生じてゼロとはならない.この誤差には角度の情報が含まれるため,この値を用いて補正を行えば,角度を陽に意識することなく変位が得られる.2.レーザーの入射角が-5度から+5度までの範囲内であれば,ターゲットを二つ組み合わせることで,正しい変換値を算定できる.3.実橋において,たわみ量を提案技術で測定した結果,接触式変位計と同等め変位値が得られた.よって,新たな測定原理を適用すれば,提案技術の課題であった角度補正につ恥て特に意識することなく,橋梁の変位を計測できることが明らかとなった.階段形状の反射ターゲットを用いた変位計測法に関して実験的研究を行った結果,以下の項目が明らかとなった.1.レーザー変位計の安定性評価と階段形状の関係レーザー変位計は,距離に比例してスポット径が広がるため,反射強度を大きくするためには階段幅を大きくする必要がある.しかし階段幅が大きくなるにつれ,測定値の線形性が失われてくるため,ある閾値を設定して距離と階段幅の関係をキャリブレーションした.その結果,誤差1mmを確保するためには,4mから8mまでの計測距離に対して,幅5mm程度の階段幅が適当であることが明らかとなった.また屋外で測定を行う場合,日光による外乱の影響が大きくなり,1.5mm程度まで誤差が増加することが明らかとなった.また,温度変化による屈折率変化の影響で,5分間に1mm度のドリフトが生じることがわかった.よって動的測定を行う場合には,随時ゼロ調整を行う補償機能を付加する必要があることなどが明らかとなった.2.レーザー入射角と変位出力値の校正係数本研究で提案する変位計測法は,レーザーのパルス波到達時間を基本とするため,反射面の角度が変化することで,測定に誤差を与えることが明らかとなった.そのため,レーザーの入射角を用いた変位出力値の校正値を実験的に検討した.その結果,角度と距離をパラメータとすることで,適切な校正値が設定できることが明らかとなった.しかし,入射角が10度以上異なる場合,測定範囲が極端に小さくなり,実質上測定が不可能となるため,角度のずれを10度以下にする必要があることが明らかとなった.最終年度では,階段形状の反射ターゲットを用いた変位計測法に関して,前年度明らかとなった問題点を改善するため新たに補正法を考案し,実橋において実証を行った.提案するレーザー変位計の変換原理は,レーザー入射角とターゲットが垂直になっていることが基本であった.そのため,測定現場などで入射角が垂直とならない場合,換算値と実質の変位が異なる可能性があった.そこで本研究では,ターゲットを二つ組み合わせて,入射角に拘わらず変換値が真値に最も近づく理論を考案し,実橋において実証を行った.その結果,1.二つのレーザー変位計を用い,ターゲットの一つを斬増する方向,もう一つを斬減する方向に組合せ,同時に測定を行う.この場合,対象のある変位方向に対し,一つ目のレーザーからは斬増する値が得られ,もう一つからは斬減する値が得られる.理想状態の場合,これらのデータを足し合わせればゼロとなるが,入射角の相違のため誤差が生じてゼロとはならない.この誤差には角度の情報が含まれるため,この値を用いて補正を行えば,角度を陽に意識することなく変位が得られる.2.レーザーの入射角が-5度から+5度までの範囲内であれば,ターゲットを二つ組み合わせることで,正しい変換値を算定できる.3.実橋において,たわみ量を提案技術で測定した結果,接触式変位計と同等め変位値が得られた.よって,新たな測定原理を適用すれば,提案技術の課題であった角度補正につ恥て特に意識することなく,橋梁の変位を計測できることが明らかとなった.
新規な高性能(ZT>1)熱電変換材料―Reシリサイド

熱電材料の特性は,ゼーベック係数,電気伝導度,熱伝導度をα,σ,κ,とすると,性能指数Z=α^2σ/κあるいはこれに温度Tを乗じた無次元性能指数ZTで表される.これらの値が大きいほど熱【double arrow】電気の変換効率が高く,ZT=1が実用化の目安とされている.地球環境問題でのエネルギー有効利用やエレクトロニクス産業の高機能化の観点から熱電材料に再び注目が集まっているが,ZT>1を満たす熱電材料はほとんど見つかっていない。我々は,Reシリサイドが2元系プロトタイプとしてZT=1に迫る優れた熱電特性を示すことを世界に先駆けて発見し,高密度のSi空孔を含む特異な結晶構造に着目して,価電子制御(多元化)の観点から空孔密度,インコメンシュレート相などの微細構造を制御して,実用化に耐え得るさらなる特性向上を図った.2元系では無次元性能指数は[001]方向で特に優れ,800KでZT=0.75を示す.Reとの価電子数の多寡により空孔濃度を増減させることができ,その結果インコメンシュレート相が形成されるが,合金元素量増加に伴いインコメンシュレート構造は,シアー構造からアダプティブ構造へと変化する。この変化がおきる合金組成は合金元素に依存し,Mo, W, Alなどでは少ない添加量でこの変化がおこるものの,Ru, Fe, Cr, Nbなどでは固溶限ぎりぎりまでシアー構造が安定となる.熱電特性は概して,シアー構造を取る場合に低く,アダプティブ構造を取る場合に高い.たとえば,2%程度の合金添加でアダプティブ構造が形成されるMo添加の場合,[001]方向で得られた無次元性能指数は800KでZT=0.85(n型)であり,2元系Reシリサイドをはるかに凌駕する.添加量としては,シアー構造からアダプティブ構造へ変化するぎりぎりの組成で最も性能が良く,それ以上の添加ではかえって特性を悪くする。シアー構造を取りアダプティブ構造が形成されないRu, Fe, Cr, Nbなどの添加では特性の改善は見られなかった.これに対し,SiをAlで置換すると,結晶全体としては大きな微細構造の変化はないものの,双晶境界に局所的に,アダプティブ構造が散在して形成され,[010]方向の無次元性能指数は400KでZT=1(p型)を超える高い性能を示した.熱電材料の特性は,ゼーベック係数,電気伝導度,熱伝導度をα,σ,κ,とすると,性能指数Z=α^2σ/κあるいはこれに温度Tを乗じた無次元性能指数ZTで表される.これらの値が大きいほど熱【double arrow】電気の変換効率が高く,ZT=1が実用化の目安とされている.地球環境問題でのエネルギー有効利用やエレクトロニクス産業の高機能化の観点から熱電材料に再び注目が集まっているが,ZT>1を満たす熱電材料はほとんど見つかっていない。シアー構造を取りアダプティブ構造が形成されないRu, Fe, Cr, Nbなどの添加では特性の改善は見られなかった.これに対し,SiをAlで置換すると,結晶全体としては大きな微細構造の変化はないものの,双晶境界に局所的に,アダプティブ構造が散在して形成され,[010]方向の無次元性能指数は400KでZT=1(p型)を超える高い性能を示した.地球環境問題でのエネルギー有効利用やエレクトロニクス産業の高機能化の観点から熱電発電・冷却に対する期待が高まり,熱電材料に再び注目が集まっている.熱電材料の特性は,ゼーベック係数,電気伝導度,熱伝導度をα,σ,κ,とすると,性能指数Z=α^2σ/κあるいはこれに温度Tを乗じた無次元性能指数ZTで表される.これらの値が大きいほど熱【double arrow】電気の変換効率が高く,ZT=1が実用化の目安とされている.我々は最近,Reシリサイドが2元系プロトタイプとしてZT=1を超える優れた熱電特性を示すことを世界に先駆けて発見した.

本研究の目的は,我々が最近発見したReシリサイドの熱電特性の発現機構を究明するとともに,高密度のSi空孔を含む特異な結晶構造に着目して,価電子制御(多元化)の観点から空孔密度,インコメンシュレート相などの微細構造を制御して,実用化に耐え得るさらなる特性向上を図ることにある.Reシリサイドは[010]方向にSi空孔が1次元配列した特異な結晶構造(空間群Cm,ピアソン記号mC44)をもつ.この[010]方向とそれに垂直な[001]方向で電気伝導機構が異なり,それぞれpおよびn型伝導を示す.無次元性能指数は[001]方向で特に優れ,800KでZT=0.75を示す.Reより価電子数の少ないMo, Wを添加すると、a軸方向の原子配列に乱れが生じ,インコメンシュレート相が形成される.添加量増加に従い電気伝導度は増大し,熱伝導度は減少するものの,ゼーベック係数が最大となるのが2%程度のMo添加で得られ,[001]方向で得られた無次元性能指数は800KでZT=0.85(n型)であり,2元系Reシリサイドをはるかに凌駕する.Reより価電子数の多いFe, Ruを添加するとMo, Wの添加時とは異なるインコメンシュレート相が形成されるが,無次元性能指数に目立った改善は見られなかった.これに対しSiをAlで置換すると,結晶構造,微細組織に大きな変化は無いものの,[010]方向の無次元性能指数に大きな改善が見られ,500KでZT=0.80(p型)を示した.地球環境問題でのエネルギー有効利用やエレクトロニクス産業の高機能化の観点から熱電材料に再び注目が集まっている.熱電材料の特性は,ゼーベック係数,電気伝導度,熱伝導度をα,σ,κ,とすると,性能指数Z=α^2σ/κあるいはこれに温度Tを乗じた無次元性能指数ZTで表される.これらの値が大きいほど熱【double arrow】電気の変換効率が高く,ZT=1が実用化の目安とされている.Reシリサイドが2元系プロトタイプとしてZT=1に迫る優れた熱電特性を示すことを世界に先駆けて発見し,高密度のSi空孔を含む特異な結晶構造に着目して,価電子制御(多元化)の観点から空孔密度,インコメンシュレート相などの微細構造を制御して,実用化に耐え得るさらなる特性向上を図った.2元系では無次元性能指数は[001]方向で特に優れ,800KでZT=0.75を示す.Reとの価電子数の多寡により空孔濃度を増減させることができ,その結果インコメンシュレート相が形成されるが,合金元素量増加に伴いインコメンシュレート構造は,シアー構造からアダプティブ構造へと変化する。この変化がおきる合金組成は合金元素に依存し,Mo, W, Alなどでは少ない添加量でこの変化がおこるものの,Ru, Fe, Cr,Nbなどでは固溶限ぎりぎりまでシアー構造が安定となる.熱電特性は概して,シアー構造を取る場合に低く,アダプティブ構造を取る場合に高い.たとえば,2%程度の合金添加でアダプティブ構造が形成されるMo添加の場合,[001]方向で得られた無次元性能指数は800KでZT=0.85(n型)であり,2元系Reシリサイドをはるかに凌駕する.また,SiをAlで置換すると,結晶全体としては大きな微細構造の変化はないものの,双晶境界に局所的に,アダプティブ構造が散在して形成され,[010]方向の無次元性能指数は400KでZT=1(p型)を超える高い性能を示した.
高負担時代の地方自治－地域主権を目指して－北欧の挑戦

近年の北欧諸国(スウェーデン、デンマーク、ノルウェー、フィンランド)の地方自治の変容につき、中央ー地方政府間の関係、広域化、地方政治システムという3つの面に沿って分析した。グローバリゼーションの進行する中で、いずれの国においても経済構造の変化と財政的制約の強まりという条件に対応すべく制度改革が進行しているが、その改革の内容と進度には国ごとに違いが見られる。本研究を通じて、それらの改革に着目しつつ、地方自治の変容をめぐる各国間に共通の特徴と差違について、その具体的様相の一部を浮かび上がらせることができた。また、今後研究すべきいくつかの課題も明らかになった。2011年度は、研究初年度のため、各人の担当分野に沿った資料収集を中心に研究を進めた。穴見(研究代表者)は、スウェーデンにおいて、広域レベルの自治体、基礎自治体内の分権組織、地域活性化のためのNPOのそれぞれについて、聞き取り調査および一次・二次資料の収集を行った。木下は、スウェーデンにおいて、自治体連盟や国会図書館等において文献資料の収集を行うとともに、基礎自治体職員から情報公開、広報、意思決定過程を中心に聞き取り調査を行った。藪長は、フィンランド自治体協会(ヘルシンキ市)及びフィンランド自治体長会議にて聞き取り調査を実施したほか、大学研究者との意見交換、資料収集を行った。また、それらの調査にもとづき、過疎地域への対応事例として、カイヌー地方における広域行政実験のプロセスおよび政策効果についての考察を中心とする学会発表を行った。白鳥は、ノルウェーにおいて、社会民主主義と地方自治という観点から、現地の行政担当者および研究者に聞き取り調査を行った。また、日本との比較研究のための予備作業の一部を著書『衆参ねじれ選挙の政治学』にて発表した。菅沼は、1年間、デンマークでの在外研究期間中であったことを生かして、現地において自治体機関、政治家、市民などを対象に聞き取り調査を行うとともに、各種の資料収集につとめた。研究会は当初の計画では年6回程度行う予定であったが、3回開催するにとどまった。1前年度(平成24年度)に構築した仮説に沿って、研究代表者および研究分担者のそれぞれが、スウェーデン、ノルウェー、フィンランド、デンマークにおいて聞き取り調査および資料収集を行った。2フィンランドのユヴァスキュラ大学より研究者を招聘し、東京(立教大学)にて、地方自治体の財政制度の変化についての比較研究をテーマとして研究会を開催した。(平成25年11月)3元ジュネーブ大学政治学科教授を招聘し、東京(法政大学)にて、ヨーロッパの福祉国家の変容についての研究会を開催した。(平成26年3月)4平成25年11月に開催された北ヨーロッパ学会(京都・立命館大学衣笠キャンパス)の共通論題において、研究代表者の穴見および研究分担者の白鳥、菅沼、藪長が、それぞれ本研究プロジェクトの研究成果にもとづいた研究発表を行った。5上記4の研究発表をもとにした論稿を、穴見、白鳥、藪長が、北ヨーロッパ学会の機関誌『北ヨーロッパ研究』第10巻(2014年7月発行予定)に向け投稿し、査読を経て掲載が認められた。6年度中、3回の研究会を開催し、全員が1回以上の報告を行った。・前年度の予備調査と議論を踏まえて、研究の全体的構図(仮説)と各メンバーの研究の重点課題について議論を深めた。そのうえで、それぞれの重点課題に沿って、各メンバーによる現地調査を進めた。穴見はスウェーデンにおいて、地方自治体の財政平衡制度改革についての資料収集および地域自治体レベルの政治家への聞き取り調査を行った。菅沼は2007年の地方制度改革後のデンマーク医療保険実施体制についてコペンハーゲン大学等において聞き取り調査を実施した。また、地方制度改革後の障がい者政策についてデンマーク社会研究所にて聞き取り調査を行った。藪長はフィンランド共和国ヘルシンキ市、クオピオ市等にて、資料収集および学識経験者との意見交換を行うとともに、全国自治体首長会で各自治体の首長たちと意見交換しフィンランドの自治体の抱える課題と動向について最新の情報を得た。白鳥は北欧のサブナショナルなデモクラシーのあり方についてノルウェーのオスロを軸として他国の首都を比較検討するという目的による調査を行った。そのために、ストックホルム、オスロ、ヘルシンキでの現地の研究者からの聞き取りと意見交換を行った。木下はストックホルム、カールスタード、ボーレンゲ、ムンクフォーシュ、クニーヴスタ(いずれもスウェーデン)にて、情報公開および自治体広報のあり方を中心に現地視察および聞き取り調査を行った。・11月にフィンランドのタンペレ大学から地方自治の研究者を招聘し、東京にて研究会を開催した。・穴見、白鳥、藪長が、2012年9月開催の日本地方政治学会・日本地域政治学会研究大会で北欧の地方自治の比較をテーマとする学会報告を行った。・穴見、菅沼、藪長、木下が研究の中間報告的性格を持つ論稿を公表した。1、2014年度は最終年度にあたり、各人の分担にしたがって、補完的な資料収集を行うとともに、これまでの調査研究のまとめを進めた。

補完的な資料収集の一環として、コペンハーゲン(デンマーク)、ルンド(スウェーデン)、マルメ(スウェーデン)などにおいて、公的な機関を中心として聞き取り調査を実施した。2、研究会については、当初年4回ほどの開催を予定していたが、スケジュールの調整がつかず、1回の開催にとどまった(7月)。この研究会において、研究成果のまとめについての報告が各人からなされた。また、出版計画についてのおおまかな方針を確認した。3、北ヨーロッパ学会の機関誌『北ヨーロッパ研究』第10号(2014年7月発行)に、穴見明(研究代表者)、白鳥浩(研究分担者)、藪長千乃(研究分担者)が論稿を発表した。また、同誌に菅沼隆(研究分担者)による資料が掲載された。それらの論稿と資料を通じて、近年の北欧諸国(スウェーデン、ノルウェー、フィンランド、デンマーク)における地方自治体の改革動向の輪郭を描くことができた。いずれの国においても、グローバル化の進行を背景として、地方自治体の合併や運営方法の見直しが試みられているが、その内容と過程を収集した資料に基づいて明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。政治学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、研究代表者および各研究分担者の現地調査の結果を突き合わせて検討するための研究会を年度後半に行い、それを通じて仮説構築の作業を進める予定であったが、日程の調整がうまくゆかずそのための研究会を開くことができなかった。各人の調査結果を突き合わせるための研究会の開催は2012年度にもちこすことになった。「高負担社会を支える社会制度的インフラストラクチャーとして北欧諸国の地方自治システムの現状を分析し、北欧型の地方主権システムの理論化を試みる」という研究プロジェクトの主要目標との関連で、近年の北欧諸国における地方自治体ガヴァナンスの改革について比較検討が可能になる水準まで、各国担当者の研究がおおむね進展した。その成果の一部はすでに学会発表等を通じて公表ずみである。ただし、地方自治体の広報広聴システムなどについて、研究の進行が予定より遅れている部分が残っている。・昨年度積み残しの課題であった、予備調査を踏まえての仮説構築の作業を7月までにすますことができた。・そのうえで、8月以降、割り当てられた重点領域に沿って各メンバーが現地調査を実施することができた。調査の成果については、メンバー間でややその度合いに差が見られるものの、全体として見れば必要な資料が順調に蓄積されている。・海外連携研究者を招聘し研究会を行い、貴重な知見を得るとともに、意見交換を通じていくつかの検討課題が明らかになった。・中間報告的なものであるが、学会報告、論文などの形で、研究成果の一部を公表し始めている。(1)スウェーデン、ノルウェー、フィンランド、デンマークの4か国において、それぞれの調査担当者による聞き取り調査および文献資料の収集を引き続き実施する。(2)海外連携研究者を日本に招聘し研究会を開催する。
筋機能再活性に関与する筋幹細胞分化過程解明のフロンティア

高齢者の咀嚼機能、嚥下機能を含む摂食機能の衰えは、筋機能低下が有力な原因となる。その筋組織の機能再活性のメカニズムに関する2つのプロセスを追った。一つは、筋タンパク質合成(促進)が筋タンパク質分解(抑制)を上回る結果、筋線維の太さが増し、筋組織としての筋重量が増加し、筋機能も向上するということ。他方として、筋特異的幹細胞が新たな筋線維を作り出し様々な因子の相互作用が重要であることが明らかとなった。筋機能再活性、すなわち筋肥大の機構に関与するメカニズムの一端である細胞内ストレスの発生過程を解明するため、いくつかの条件下で起こるアポトーシス関連潰伝子にろいて、時系列的に詳細に検討することを目的とし実験を行った。実験に際しては、3種類の細胞を、I型コラーゲンでコーテイングを施した6ウエルのFlexercellプレート(ウエル径25mm)(Flexcell,Mckeesport,PA,U.S.A.)に2.5×10^5個/ウエルの密度で播種した。細胞をプレートに生着させるために半日間10%FBSを含む2.0mlのDMEMで培養を行った。その後、2%FBS入りDMEMに移し変え、機械的伸展刺激を開始した。この伸展実験のプロトコールは、我々がこれまで報告してきた実験系(Sakiyama K,Abe S, et. al.,Biomed Res,2005)と同様であり、様々なデータと比較検討できる。観察時期は伸展開始後、3,6,9,12,15,18,21,24,36,48時間後とした。各stageの細胞で作られた成長因子(IGF-1)およびカスパーゼ3,9,12の転写レベルでの定量計測を行った。そして、その再現性が確認された後、タンパクレベルでの定量化を検証した。その結果、伸展刺激を加えた初期にIGF-1およびカスパーゼ群が発現するということが明らかとなった。よって、筋芽細胞に適度な負荷を加えることは、成長因子であるIGF-1を初期に発現させ、筋芽細胞の分化、増殖を増長するが、同時に機械的負荷が細胞内ストレスとなり、細胞増殖を制御している可能性が示唆された。今回の研究より、筋機能再活性、すなわち筋肥大のプロセスには細胞内ストレスは必須であることが示唆された。さらに今年度はNucleofectorを用いてIGF-1を遺伝子導入した細胞の成長過程を観察した。その結果、細胞増殖を更新することが明らかとなったため、次年度以降細胞内ストレスについて詳細に検討していく予定である。筋機能再活性、すなわち筋肥大の機構に関与するメカニズムの一端である細胞内ストレスの発生過程を解明するため、いくつかの条件下で筋芽細胞の分化を促進させ、その過程で起こるアポトーシス関連遺伝子について、時系列的に詳細に検討することを目的として研究を行った。第1に、機械的負荷を与えた細胞の分化の過程で発現するアポトーシス関連遺伝子の解析を行った。実験に際しては、細胞をI型コラーゲンでコーティングを施した6ウエルのFlexercellプレート(ウエル径25mm)(Flexcell, Mckeesport, PA, U.S.A.)に2.5×10^5個/ウエルの密度で播種した。その後、2%FBS入りDMBMに移し変え、機械的伸展刺激を開始した。本研究は平成19年度から継続して行い、今年度はタンパクおよび発現する遺伝子の時系列的な定量結果をまとめた。その結果、筋の発育に伴い、特に初期に小胞体ストレスに関連するカスパーゼ群の遺伝子発現がみられ、機械的不可による細胞増殖を抑制するためにアポトーシス関連カスケードにスイッチが入るメカニズムの一端を明らかにすることができた。この知見は今年度、論文として発表することができた。さらに、IGF-Iを添加した細胞の分化の過程で発現するアポトーシス関連遺伝子の解析を行った。遺伝子導入に用いるIGF-IのプラスミドDNAを作製し、筋芽細胞に対し遺伝子導入を東京歯科大学の既存の共用機器であるNucleofector system (Wako, Tokyo, Japan)を用い、エレクトロポレーション法によって行った。遺伝子導入後3,6,9,12,15,18,21,24,36,48時間後について上記と同様、アポトーシス関連遺伝子の定量計測を行った。この実験系に関しては現在実験データを精査中であり、次年度最終的にまとめたい。負荷増大による筋増量は、数年前まで筋細胞数の増加はほとんどなく、ひとつひとつの筋線維の筋タンパク質合成(促進)が筋タンパク質分解(抑制)を上回る結果、ひとつひとつの筋線維の太さが増し、筋組織としての筋重量が増加し、筋機能も向上すると考えられてきた。

しかし、このひとつひとつの筋線維の肥大という現象に加え、筋幹細胞の分裂と癒合が促進し、新たな筋線維の出現、既存の筋線維への癒合などが筋肥大に関与するという報告がなされた。筋機能再活性、すなわち筋肥大の機構に関与するメカニズムの一端である骨髄由来SP細胞の筋線維への分化過程を解明するため、いくつかの条件下で骨髄由来のSP細胞と筋芽細胞を共培養して骨髄SP細胞が筋形成する際に特異的に発現するタンパクを同定することを目的とした。試料となる骨髄由来のSP細胞は、9週齢ICRマウスの大腿骨から骨髄細胞を取り出し、Hoechst33342を適量添加しFACS解析により細胞を採取した。この細胞を6ウェルのコンパニオンプレート(BD Biosciences)に細胞を播種した。その上に1μmポアサイズのメンブレンであるセルカルチャーインサートをのせ、その中にマウス筋芽細胞株C2C12を播種し、生着させた。生着後、培養液を無血清培地に替えた。そして骨髄SP細胞が筋形成する際に特異的に発現するタンパクを同定しSP細胞から筋肉細胞への分化の仕組みを検討した。その結果、筋幹細胞が正常に分化発育するためには、成長因子であるIGF-1,HGFなどの発現から始まり、筋特異的転写調節因子によって筋収縮タンパクが順次発現、筋組織を構築、そしてMyostatinおよびDecorinなど関連因子を含んだ筋分化制御因子の発現が必須である事の一端が本研究期間で明らかとなってきた。
酸化物超伝導体表面の局所トンネルスペクトロスコピ-

酸化物超伝殿体の異方的な電子講造について調べるため,Bi系並びにLa系超伝導体について室温か5極低温までの温度範囲についてSTM/STS測定を行なった。その結果、Bi系超伝導体の劈開面(BiO層)は液体ヘリウム温度でもo.lev程度のギャップを持った半導体であることがわかった。また、半導体ギャップの大きさはBiO層に過剰酸素を導入するほど小さくなった。このことは、本系の異方性が酸素量により制御可能なことを示している。一方、Bi系断面ではCuーO層に起因する明確な超伝導ギャップが観測されたが、この大きさはBCS弱結合理論の予想値よりも倍以上大きく、強結合の状態になっていると考えられる。ただし、スペクトルの形状は試料ー探針間の距離に依存し、探針が試料表面に近いほどコンダクタンスの発散型ピ-クは鋭くなるものの、ギャップ内の状態密度は増加した。このため、スペクトルよりギャップの値を正確に見積ることは因難であった。La系の場合、ab面のトンネルスペクトルはSrド-プ量により大きく変化し、この系の金属ー絶縁体転移と良い対応を示した。一方、ac面についてはコンダクタンス曲線は常に2次関数で表わされ、金属的であった。このことは、ab面にとLa(Sr)ーO層が露出していることを意味しており、酸化物超伝導体の場合、一般にキャリアの導入はCuO層よりも、それを隔てる絶縁層の電子構造をより大きく変化させるということを示唆している。
ミトコンドリアゲノム解析による発がん危機管理法開発

前年度に引き続き、慢性炎症が関与する癌とその発生母地となる各組織においてミトコンドリアDNAを系統的に解析し、発がんの分子機構を明らかにするとともに発がんにおけるミトコンドリアゲノムデータベースを構築の輪として以下の項目を推進した。1)種々の炎症性発癌におけるミトコンドリアゲノム解析:口腔粘膜癌、肺癌、胃癌、肝癌、大腸癌において、ミトコンドリアゲノムを解析して変異を同定した。2)ミトコンドリアゲノム変異と臨床経過の相関の解析:同定したミトコンドリアDNA変異情報において臨床経過との関係を解析し、有意な相関を認めた。3)ミトコンドリアゲノム解析による段階的発がんの評価:「本研究で各臨床症例から得たミトコンドリアDNA変異と臨床経過との相関」を「活性酸素種暴露細胞}におけるミトコンドリアDNA変異蓄積の変遷と形質転換の様相」に照合し、その連関を解析した。4)発がんにおけるミトコンドリアゲノム変異の基礎医学的解析これらの解析により、臨床症例のミトコンドリアDNA変異と発がんとの関係の統計学的処理を推進した。本解析にて得られた結果と基礎実験データから、ミトコンドリアDNA変異を基準とする発がん危険度を理論に基づいて数値化することを試みた。さらに、血液生化学データおよび組織病理学的評価とミトコンドリアDNA変異を総合的に解析することにより、発がん危険群としての炎症病態の新たな評価基準の構築を推進した。以上のことより、ミトコンドリアDNA変異と発がんとの直接の因果関係を明らかにすべく、研究を統括した。慢性炎症が関与する癌とその発生母地となる各組織においてミトコンドリアDNAを系統的に解析し、発がんの分子機構を明らかにするとともに発がんにおけるミトコンドリアゲノムデータベースを構築の準備を推進した。さらに、「ミトコンドリアゲノム解析による発がん危険度予測法」の理論基盤を構築し、本法の臨床応用の可能性評価を目的とし、以下の項目を推進した。1)種々の炎症性発癌におけるミトコンドリアゲノム解析口腔粘膜癌、肺癌、胃癌、肝癌、大腸癌において、ミトコンドリアゲノムを解析して変異を同定した。2)ミトコンドリアゲノム変異と臨床経過の相関の解析同定したミトコンドリアDNA変異情報において臨床経過との関係を解析し、有意な相関を認めた。3)ミトコンドリアゲノム解析による段階的発がんの評価「本研究で各臨床症例から得たミトコンドリアDNA変異と臨床経過との相関」を「活性酸素種暴露細胞におけるミトコンドリアDNA変異蓄積の変遷と形質転換の様相」に照合し、その連関を解析した。4)発がんにおけるミトコンドリアゲノム変異の基礎医学的解析各症例から得られたミトコンドリアゲノム変異情報を統括したデータベースを探索して発がんに関与する変異を抽出した。これらの変異をその臓器ごとに正常細胞由来培養細胞に導入することによりその形質転換の様相を基礎医学的に解析する準備段階に入った。これらの解析により、ミトコンドリアDNA変異と発がんとの直接の因果関係を明らかにすべく、研究を統括した。
全セントロメアの核内分布異常の解析-FISH法と共焦点レーザ顕微鏡を用いて-

【研究目的】本研究の目的は甲状腺腫瘍細胞の染色体の分布パターンをより詳細に検討するために、核内の全てのセントロメアの3次元的位置関係を定量的に解析することである。【材料・方法】1)ポリアクリルアミドゲルに立体構造を保つように封じ込めた単離甲状腺腫瘍細胞に対して、FISH(fluorescence in situ hybridization)法を応用して全てのセントロメアを染色する、2)その染色像をレーザ顕微鏡を用いて共焦点画像データとする、3)イメージサイトメトリーの研究で確立してきた画像解析法を応用し、細胞核内のセントロメアの3次元的位置関係を数値化する、4)以上のためのコンピュータ・ソフトウエアを開発する、の4項目について検討した。【結果】1)細胞の立体構造を保つためにはポリアクリルアミドゲルの濃度を高くする必要があるが、その濃度を高くするとFISH法でセントロメアが染色できないという相反する結果となった。そこで、良好な染色結果が得られる最も高い濃度(7%)を最適値とした。2)染色された蛍光像は、共焦点レーザ顕微鏡で十分に観察可能な蛍光強度であり、デジタル画像化が可能であった。3)核内セントロメアの3次元的位置関係の数値化には慣性モーメントと濃度共起行列を応用したが、共焦点像のX-Y軸方向とZ軸方向の解像度が異なるために完全な3次元的解析は困難であった。そこで、2次元的解析を重ねることによって疑似3次元的解析を行った。4)以上のためのコンピュータ・ソフトウェアはC言語を用いてDOS上で開発したが、メモリーの不足が最大の問題であり、UNIXなどのより大きいメモリーを活用できる開発環境が必要と考えられた。【まとめ】本法は、FISH法によって細胞上に視覚化された分子生物学的現象を共焦点レーザ顕微鏡と画像解析を用いて3次元的にかつ定量的に解析する今までにないユニークな手法であり、今後も様々な応用が期待できると考えられた。