hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形構造を持つロバスト/非線形制御問題のためのロバスト最適化法

「2」では,ロバスト最適化に基づく非周期的サンプル値制御系の解析・設計について方法の拡張を行なった.一般に制御系の解析・設計法は想定するLyapunov関数のクラスを大きくとるほど精度が向上する.非周期的サンプル値制御については,これまでサンプル時間に依存しないLyapunov関数を使っていたが,サンプル時間の変動領域を複数に分割し,部分領域それぞれに対して異なるLyapunov関数を想定する方法を提案し,数値実験を行なって精度が向上することを示した.「3」では,ロバスト最適化をモデル予測制御に応用することを考え,予備的研究を行なった.モデル予測制御器の設計は,現在の状態をパラメータとするパラメトリック凸2次最適化問題に定式化できるその最適解をパラメータの多項式で近似する問題を考えた結果,これをロバスト最適化問題に帰着させられることを見出し,特に2乗和多項式法を適用するのが有望との結論を得た.3年間に多くの成果を得て,ロバスト最適化の制御における有用性を確信した.しかし計算量が大きいという実用上の制約は依然として大きい.これについては用いる多項式の構造を適切に選ぶことが重要と考えており,新しい研究課題を科研費基盤研究(C)に申請中である.
顔と身体表現の文化差の形成過程

これまでの研究期間で顔に関する一般書を公刊し(山口真美.(2018).損する顔得する顔,朝日新聞出版)、美容や小児といった研究団体や保育の現場や盲学校での研修などで知見を広めた。乳児の学習過程について特筆すべき結果としては、顔処理について縦断的な脳計測のデータを示すことができたことである。生後3か月から8か月までの顔処理に関わる側頭部位の脳活動の縦断計測を、近赤外分光法(fNIRS)を用いて行い、正面顔認知と横顔認知で発達過程が異なり、その発達には個人差があること、生後8か月に向けて個人差が小さくなることを明らかにすることができた。この成果は、顔認知の個人差をその発達初期から明らかにする点において重要な成果であり、個人差の発達とその起源を探る本領域に重要な研究である。日本経済新聞(2018年12月5日)成果が紹介された。(Neuroimage)また、顔の印象形成の発達的変化を検討する論文を発表した。これまで欧米文化圏の乳児で明らかにされていた印象形成が、日本人乳児でも同様にみられることを確認するため生後68か月の日本人乳児を対象として、顔から得られる第一印象の重要な2大因子である「信頼感」と「支配性」の獲得過程について検討し、生後68か月の乳児で、支配性が高い顔同士のペアでは信頼感の高い顔をより長く注視するという結果が得られ、成人と似た顔の印象評価が既に獲得されている可能性を発表した。この成果もプレスリリースを行い、毎日新聞(2018年9月7日)に紹介されている。(PLoS ONE)さらにイタリアとの共同研究では、近赤外分光法(fNIRS)を用いて、本申請の核となる「知覚的狭小化」、すなわち育てられた環境への適応過程の脳内機構を調べる実験成果を発表した。(Developmental Science)昨年度に引き続き、顔と身体表現を捉える時の脳活動の機能的分化とその発達過程を検討する研究、異文化間の顔を介したコミュニケーションの比較研究と、シーンの認知の文化差の研究を行った。研究1として、昨年と同様、顔反応領域と身体反応領域の発達過程を探るため、顔と身体情報の処理の独立性を乳児で検討する研究を継続した。研究2としてMcGurk効果を始め、会話をしている女性の顔と声の統合過程の文化差を検討した。シーンの文化差の研究は、前景と背景への注目の違いを日本とフランスの乳児で比較する実験を開始した。このように今年度は、スイスやフランス・カナダの研究者と共同で文化差の形成過程を検討し、かつ脳科学の研究者と連携しながら、顔身体表現の文化差や個人差とその形成過程の神経基盤の解明を行った。手法としては、眼球運動計測と近赤外分光法(fNIRS)を用いることにより、顔処理の顕在的処理・潜在的処理の学習メカニズムの解明を進めた。乳幼児の顔学習時の顕在処理を選好反応で、潜在反応を眼球運動計測やSCR(皮膚電位反応)計測を用いることにより、顔学習時の潜在処理と顕在処理メカニズムを解明する。さらに、臨床現場において定型児と非定型児の脳計測に近赤外分光法(fNIRS)を適用する。今年度の成果として最も大きなことは、乳児の脳活動の縦断研究で、顔処理について縦断的な脳計測のデータを示すことができたことである。すなわち近赤外分光法(fNIRS)を用い、生後3か月から8か月までの顔処理に関わる側頭部位の脳活動の縦断的な発達から個人差の成り立ちを明らかにすることができた。この個人差の顕在的な発達過程の研究をさらに展開し、潜在処理の発達を検討する。多様な人々が集う現代社会において、顔と身体表現の文化的な相違や個々のバリエーションを意識と無意識処理の相違から知ることは、異文化理解においては必須とされる。今後もさらに乳児を対象に意識の外に追いやられた潜在的な過程の文化的差異を知るため、顔と身体表現の“顕在処理過程"と“潜在処理過程"の発達を検討する。特に今後は潜在処理に焦点を当て、SCR(皮膚電位反応)や瞳孔反応などの自律性反応を計測することにより、潜在処理過程を明らかにする試みを行う。さらには引き続き、カナダ・スイス・アメリカ・イタリアとの共同研究機関とともに研究を推進する。顔認知が成立する乳幼児を対象に顔認知における潜在的学習と顕在的学習という2つの学習プロセスの結びつきと、その定型と非定型な発達についても検討する。今後はfNIRS(近赤外分光法)だけでなくEEG(脳波計)を用いて乳児の脳計測を行う。個人差と文化差については、アイトラッカーを用いて動的表情の注視行動の文化差をスイスと共同で、環境色の個人差をアメリカと共同で行う。認知科学・認知脳神経科学による新たな視点である潜在学習と潜在処理の視点を加えることによって、顔認知の学習過程、個人差と文化差の成立過程をより深く明らかにすることができると考える。

生後3か月から8か月までの顔処理に関わる側頭部位の脳活動の縦断計測を、近赤外分光法(fNIRS)を用いて行い、正面顔認知と横顔認知で発達過程が異なり、その発達には個人差があること、生後8か月に向けて個人差が小さくなることを明らかにすることができた。この成果は、顔認知の個人差をその発達初期から明らかにする点において重要な成果であり、個人差の発達とその起源を探る本領域に重要な研究である。日本経済新聞(2018年12月5日)成果が紹介された。(Neuroimage)また、顔の印象形成の発達的変化を検討する論文を発表した。これまで欧米文化圏の乳児で明らかにされていた印象形成が、日本人乳児でも同様にみられることを確認するため生後68か月の日本人乳児を対象として、顔から得られる第一印象の重要な2大因子である「信頼感」と「支配性」の獲得過程について検討し、生後68か月の乳児で、支配性が高い顔同士のペアでは信頼感の高い顔をより長く注視するという結果が得られ、成人と似た顔の印象評価が既に獲得されている可能性を発表した。この成果もプレスリリースを行い、毎日新聞(2018年9月7日)に紹介されている。(PLoS ONE)さらにイタリアとの共同研究では、近赤外分光法(fNIRS)を用いて、本申請の核となる「知覚的狭小化」、すなわち育てられた環境への適応過程の脳内機構を調べる実験成果を発表した。(Developmental Science)昨年度に引き続き、顔と身体表現を捉える時の脳活動の機能的分化とその発達過程を検討する研究、異文化間の顔を介したコミュニケーションの比較研究と、シーンの認知の文化差の研究を行った。研究1として、昨年と同様、顔反応領域と身体反応領域の発達過程を探るため、顔と身体情報の処理の独立性を乳児で検討する研究を継続した。研究2としてMcGurk効果を始め、会話をしている女性の顔と声の統合過程の文化差を検討した。シーンの文化差の研究は、前景と背景への注目の違いを日本とフランスの乳児で比較する実験を開始した。このように今年度は、スイスやフランス・カナダの研究者と共同で文化差の形成過程を検討し、かつ脳科学の研究者と連携しながら、顔身体表現の文化差や個人差とその形成過程の神経基盤の解明を行った。手法としては、眼球運動計測と近赤外分光法(fNIRS)を用いることにより、顔処理の顕在的処理・潜在的処理の学習メカニズムの解明を進めた。乳幼児の顔学習時の顕在処理を選好反応で、潜在反応を眼球運動計測やSCR(皮膚電位反応)計測を用いることにより、顔学習時の潜在処理と顕在処理メカニズムを解明する。さらに、臨床現場において定型児と非定型児の脳計測に近赤外分光法(fNIRS)を適用する。多様な人々が集う現代社会において、顔と身体表現の文化的な相違や個々のバリエーションを知ることは、異文化理解の観点から重要である。特に意識の外に追いやられた文化的相違を知ることは、異文化理解においては必須とされる。本研究では、こうした文化的差異や個人差の成り立ちを検討することを目的としている。特に、意識の外に追いやられた潜在的な過程の文化的差異を知るため、顔と身体表現の“顕在処理過程"と“潜在処理過程"の発達から検討する。さらに、顔認知が成立する乳幼児を対象に、顔認知における潜在的学習と顕在的学習という2つの学習プロセスの結びつきと、その定型と非定型な発達についても検討する。本年度は顕在的な顔学習過程を明らかにするため、カナダ・アメリカ・フランス・イタリア・スイスとの共同研究を開始した。
中国におけるブラックカーボンの粒径分布と混合状態の解明

近年、東アジアにおける人為的なエアロゾルの増大による、気候影響が強く懸念されている。各種のエアロゾルのうち、特に黒色炭素エアロゾル(ブラックカーボン)は太陽放射を効率よく吸収し大気を加熱するため、人為的なエアロゾルの気候影響評価において最も重要な物質である。本研究ではH18年度の夏季に、中国の代表的な大都市である北京と珠江デルタ地帯(広州-香港を含む経済地域)において、それぞれ約1ヶ月にわたりブラックカーボンの濃度レベルや粒径分布などの観測を、北京大学をはじめとする国際研究チームにより観測を実施した。H19年度においては、これらの観測結果を詳細に解析するとともに、三次元化学輸送数値モデルを使ってその発生源や、輸送過程などの研究を行なった。この結果、北京周辺のブラックカーボンは夜間に濃度が増大する明瞭な日変化をもち、それは大気境界層高度の日変化などによることが明らかとなった。また、大気中で生成する無機エアロゾルなどは、数日の時間スケールで汚染大気の溜まりこみにより濃度増大が観測されたが、ブラックカーボンでは、対応する変動幅は小さい。これは北京におけるブラックカーボン濃度は、北京周辺100KM程度以内で、過去24時間以内に放出されたものによりほとんどその濃度が決まっているのに対し、無機エアロゾルなどは500KM程度以内で過去3日間に放出された前駆気体からの生成・蓄積によりその濃度が決まっていることによることが明らかとなった。これらの研究成果は現在、学術研究雑誌に論文として投稿する準備中である。各種のエアロゾルのうち、特に黒色炭素エアロゾル(ブラックカーボン)は太陽放射を効率よく吸収し、大気を加熱するため、人為的なエアロゾルの気候影響評価において最も重要な物質である。本研究では中国国内での観測を実施することにより、気候影響評価の鍵となるブラックカーボンの動態、物理化学特性を解明することを目的としている。平成18年の7-9月に珠江デルタ地帯のおよび北京近郊においてそれぞれ約1ヶ月間にわたり、ブラックカーボンおよび各種エアロゾル物理化学特性の観測を実施した。珠江デルタ地帯の観測は、広州(Guangzhou)の北西50kmに位置するQingyanで主として実施し、一部の観測は広州市内で実施した。また北京周辺の観測は、北京の南東50kmに位置するYufaで主として実施し、一部の観測を北京大学構内(北京市内)で実施した。観測の結果、これらの地域ではBC濃度(炭素濃度)は数μg/m3から最大30μg/m3程度に達し、北京近郊では東京に比べて数倍高い濃度であることが初めて明らかとなった。平成18年度はこの夏の観測に引き続き秋季と冬季にそれぞれ3週間程度にわたり、北京大学構内においてブラックカーボン等の小規模の観測を実施した。この結果、北京市内においてはブラックカーボン濃度は全季節を通じて平均6-9μg/m3程度で、顕著な季節変動は見られないことが明らかとなった。今後は、これらのデータをより詳細に解析し、その物理化学特性の変容過程などを明らかとしていく予定である。近年,東アジアにおける人為的なエアロゾルの増大による,気候影響が強く懸念されている。各種のエアロゾルのうち,特に黒色炭素エアロゾル(ブラックカーボン)は太陽放射を効率よく吸収し大気を加熱するため,人為的なエアロゾルの気候影響評価において最も重要な物質である。本研究ではH18年度に中国の代表的な都市である北京などで,ブラックカーボンの濃度レベルや粒径分布などの観測を,北京大学をはじめとする国際研究チームにより観測を実施した。H19年度においては,これらの観測結果を詳細に解析するとともに,三次元化学輸送数値モデルを使ってその発生源や,輸送過程などの研究を行なった。この結果,北京周辺のブラックカーボンは夜間に濃度が増大する明瞭な日変化をもち,それは大気境界層高度の日変化などによることが明らかとなった。また,大気中で生成する無機エアロゾルなどは,数日の時間スケールで汚染大気の溜まりこみにより濃度増大が観測されたが,ブラックカーボンでは,対応する変動幅は小さい。

これは北京におけるブラックカーボン濃度は,北京周辺100km程度以内で,過去24時間以内に放出されたものによりほとんどその濃度が決まっているのに対し,無機エアロゾルなどは500km程度以内で過去3日間に放出された前駆気体からの生成,蓄積によりその濃度が決まっていることによることが明らかとなった。これらの研究成果は現在,学術研究雑誌に論文として投稿する準備中である。
マルチファンクショナルセルラーゼによるバイオマス分解能の拡張とバイオ繊維原料生産

平成30年度は引き続き表層提示系と代謝工学を組み合わせることにより、バイオマス資化能力と生産能の改良を行った。大腸菌、コリネ菌、及び分裂酵母を宿主とし、それぞれに対して表層提示系の構築によるオリゴ糖資化能の向上を進めた。大腸菌及びコリネ菌においては、セロビオースを炭素源として増殖させ、最小培地および複合培地の両方において増殖速度を高めることに成功した。続いてこれらの微生物に代謝改変を施した。大腸菌及びコリネ菌においてカダベリン生産経路を導入し、炭素フラックスを強化すること、及び副産物の経路を遮断することでその生産量を向上させた。分泌系によるセロビオースからの物質生産系の構築も並行して行い、表層提示系よりもその生産量と収率を向上させることができた。この結果を表層提示系にフィードバックすることで、さらに生産量と収率を向上させることができると考えられる。また、分裂酵母においては有機酸生産経路を導入し、フラックスの強化及び補酵素の合成能を新たに強化することによりその生産能を向上させた。この改変株に対し表層提示系を導入することで、セロオリゴ糖からの物質生産を行った。これらの株はいずれもセロオリゴ糖からの有機酸生産に成功した。また、その収率の向上は昨年と同様経路に依存することが明らかとなった。ジャーファーメンターを用いたフェドバッチ培養を引き続き行い、バッチ培養に比較して生産量を大幅に向上させた。同様にセロオリゴ糖を原料として通気や酸素濃度等の培養条件の検討を行い、その生産性を向上させることに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は表層提示系と代謝工学を組み合わせることにより、ベースとなる菌株の構築を行った。大腸菌、コリネ菌、及び分裂酵母を宿主とし、それぞれに対して表層提示系の構築によるセロビオース資化能、キシロオリゴ糖資化能を付与した。大腸菌及びコリネ菌においては、セロビオース、炭素源として増殖させることができ、また酵母エキス等を含まない完全培地での増殖にも成功した。分裂酵母においては、セロビオース資化能を付与することができた。並行してこれらの微生物に代謝改変を施した。分裂酵母においては乳酸生産経路を導入し、フラックスの強化及びエタノール生産経路の破壊により同様にその生産能を向上させた。並行して遺伝子導入法も最適化を行い、以後の改変を容易にすることができた。セルラーゼを分泌発現させた場合、培養液中に遊離したグルコースが検出されたことから、セルラーゼの活性は十分であること、及びグルコース取り込みが律速であることが示唆されたが、引き続き検討する余地がある。また、表層提示系を導入した株については、グルコース及びセロビオースの両方においてその炭素収率を向上させることができた。分裂酵母においても、グルコース及びセロビオースからの乳酸生産に成功した。研究計画通り、表層提示系及び代謝改変の両方を施したベースとなる株の作出に成功し、物質生産にも成功していることから、順調に進展しているといえる。以後はこの株をベースに生産量の向上を含めた検討を行う。平成29年度は表層提示系と代謝工学を組み合わせることにより、バイオマス資化能力と生産能の改良を行った。大腸菌、コリネ菌、及び分裂酵母を宿主とし、それぞれに対して表層提示系の構築によるオリゴ糖資化能を付与した。大腸菌及びコリネ菌においては、セロビオースを炭素源として増殖させ、その増殖速度を向上させることに成功した。大腸菌及びコリネ菌においてプトレシン生産経路を導入し、炭素フラックスを強化すること、及び副産物の経路を遮断することでその生産量を向上させた。分裂酵母においては有機酸生産経路を導入し、フラックスの強化及びエタノール生産経路の破壊により同様にその生産能を向上させた。グルコース取り込み能の改善を行い、わずかにその取り込み能を向上させたが、まだ改善の余地があることがわかった。また、表層提示系を導入した株については、昨年度に比べてグルコース及びセロビオースの両方においてその炭素収率を向上させることができた。また、その向上は経路に依存することが明らかとなった。ジャーファーメンターを用いたフェドバッチ培養の検討も進めており、バッチ培養に比べて生産量を向上させた。セロオリゴ糖を原料として通気や酸素濃度等の培養条件の検討を行い、その生産性を向上させることに成功した。引き続き次年度も生産量の向上および生産性の改良を検討する。研究計画通り、表層提示系及び代謝改変の両方を施したベースとなる株の改良に成功し、物質生産にも成功していることから、順調に進展しているといえる。引き続きこの改良株をベースに生産量の向上を含めた検討を行う。

大腸菌及びコリネ菌においては、セロビオースを炭素源として増殖させ、最小培地および複合培地の両方において増殖速度を高めることに成功した。続いてこれらの微生物に代謝改変を施した。大腸菌及びコリネ菌においてカダベリン生産経路を導入し、炭素フラックスを強化すること、及び副産物の経路を遮断することでその生産量を向上させた。分泌系によるセロビオースからの物質生産系の構築も並行して行い、表層提示系よりもその生産量と収率を向上させることができた。この結果を表層提示系にフィードバックすることで、さらに生産量と収率を向上させることができると考えられる。また、分裂酵母においては有機酸生産経路を導入し、フラックスの強化及び補酵素の合成能を新たに強化することによりその生産能を向上させた。この改変株に対し表層提示系を導入することで、セロオリゴ糖からの物質生産を行った。これらの株はいずれもセロオリゴ糖からの有機酸生産に成功した。また、その収率の向上は昨年と同様経路に依存することが明らかとなった。ジャーファーメンターを用いたフェドバッチ培養を引き続き行い、バッチ培養に比較して生産量を大幅に向上させた。同様にセロオリゴ糖を原料として通気や酸素濃度等の培養条件の検討を行い、その生産性を向上させることに成功した。代謝工学と表層工学の融合により生産量を向上させるためのアプローチについて検討を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
冷凍機分離型超小型無冷媒希釈冷凍機の開発

本研究では、液体ヘリウム、液体窒素を用いない次世代の希釈冷凍機として期待されているドライ希釈冷凍機で、かつ冷凍機分離型の超低振動と超小型化を目指した。そのために、まず冷凍機と希釈冷凍機をつなぐ3重管サイフォンの製作およびヘリウムガス循環システムを構築した。次に、希釈冷凍機本体の製作を進め、冷凍機および希釈冷凍機での熱交換器を製作し、リークテストを完了した。性能評価のみが今後の課題として残った。1.ガス循環システムの構築に関しては、50Kと3Kの異なる2つの温度を希釈冷凍機側に作るために、窒素ガスおよびヘリウムガスの循環システムのための、窒素ガス、ヘリウム4ガスの貯蔵用兼循環バッファータンク、圧縮機、ガス流量調整バルブの製作を行った。2.2段式冷凍機と希釈冷凍機を結合するための3重管サイフォンの製作に関しては、循環ヘリウム4ガス温度をできるだけ下げるためには、顕熱の利用が重要となるため、室温からのパルス管冷凍機のパイプに沿わした熱交換器も併用する方式とし、設計、部品製作を完了し組立の段階に入った。3.希釈冷凍機クライオスタットの製作に関しては、希釈冷凍機の心臓部に当たる連続型とステップ型の熱交換器の製作を完了した。また、クライオスタット全体の設計が完了し、部品製作を行っている。4.ジュール・トムソン膨張弁の製作に関しては、ジュール・トムソン膨張弁は、ニードル弁で室温から操作できる構造のものを設計・製作する。この膨張弁は、当研究室にある液体ヘリウム仕様の自作希釈冷凍機では1Kポット弁として、無冷媒の希釈冷凍機ではヘリウム3のジュール・トムソン膨張弁として使用経験があり、同型のものの製作を完了した。液体ヘリウム、液体窒素を用いない希釈冷凍機は次世代の希釈冷凍機として、物性測定のみならず、分析機器への応用が期待されている。本研究では、冷凍機分離型の超低振動と超小型化を目指した開発を行った。具体的には、1.50Kと3Kの異なる2つの冷凍機温度を希釈冷凍機側に移送するための3重管サイフォンの製作を含むヘリウムガス循環システムを構築した。2.希釈冷凍機クライオスタットの製作に関しては、一体型の希釈冷凍機をモデルに希釈冷凍機の心臓部に当たる連続型とステップ型の熱交換器の製作をはじめ、循環ヘリウム3ガス冷却ライン、50K、3K輻射シールドを製作し、クライオスタット全体の設計製作を完了した。3.断熱真空のチェックのためのヘリウムリークテストも完了した。このように、冷凍機分離型希釈冷凍機製作はすべて完了したが、冷却の性能評価までは進めることはできなかった。性能評価は、数か月で可能と考えているが、結果によっては改良をする必要があると考えている。
分子性ナノワイヤの構築と機能開拓

1.分子ナノワイヤを形成するマクロサイクリックTTF誘導体の検討マクロサイクリックTTF誘導体に対し、適当なアクセプターと組み合わせることで、高導電性の分子性ナノワイヤを得ることを目的に検討を行った。マクロサイクリックTTFの誘導体化については、Thiomethyl型構造、BEDT-TTF型構造の分子に加えてBEDO-TTF型構造を持つ分子の合成に成功した。Thiomethyl型構造はナノワイヤ形成分子であり、項目2の研究に用いた。また、BEDT-TTF型構造を持つ分子については積極的に材料化を進めた。その結果、この分子が中性状態で低分子オルガノゲルを形成することや、ヨウ素錯体がナノドット構造を持つことなどを見出した。また、TTF分子が3個縮環した系についても合成を行った。これらの分子を用いてLB膜化を進め、C60などのアクセプターとのLB膜形成に成功した。2.ワイヤリング技術の開発種々のパラメータの検討を通じて、ワイヤ生成の仕組みを理解すると共に、その最適条件を求めることを目的に研究を行った。その結果、ワイヤ形成とゲル形成が密接な関係を持つことを見出し、それを基に新たなワイヤ構造を与える分子の分子設計を行った。金ナノ粒子などを導入した複合ナノワイヤ構造の構築を行い、電気物性を詳細に検討した。3.分子ナノワイヤネットワークの構造評価ナノワイヤネットワークの構造をプローブ顕微鏡で評価した。新たに得られた、C60とマクロサイクリックTTFからなる膜においては、表面圧による電荷移動相転移が起こることを見出した。1.分子ナノワイヤを形成する他のマクロサイクリックTTF誘導体の電荷移動錯体を検討した。マクロサイクリックTTF誘導体に対し、適当なアクゼプターと組み合わせることで、高導電性の分子性ナノワイヤを得ることを目的に研究を行った。具体的には、これまで用いてきた2鎖型マクロサイクリックTTFと種々のTCNQ(テトラシアノキノジメタン)誘導体を組み合わせ、分子ナノワイヤの構築を行い、構造を評価した。また、マクロサイクリックTTFの誘導体化についても着手した。これまでに、BEDT-TTF型の構造を持つ分子や、4鎖型また、マクロサイクリック部位の環サイズの異なる誘導体などの合成に向けて、中間体の合成を行った。2.ワイヤリング技術の開発種々のパラメータの検討を通じて、ワィヤ生成の仕組みを理解すると共に、その最適条件を求めることを目的に研究を行った。種々の成膜条件を検討し、ナノワイヤ形成に最適な条件を絞り込んだ。さらに、金ナノ粒子などを導入した複合ナノワイヤ構造の構築に着手した。3.分子ナノワイヤネットワークの構造・物性評価ナノワイヤネットワークの構造をプローブ顕微鏡で評価し、また、光学測定およびESR測定により、分子の配向およびコンフォメーションを含め、分子レベルでのナノワイヤの構造の評価を試みた。特に、IRの透過およびRAS測定において、強い二色性がみられ、吸光度をもとに、分子配向について議論した。1.分子ナノワイヤを形成する他のマクロサイクリックTTF誘導体を検討した。マクロサイクリックTTF誘導体に対し、適当なアクセプターと組み合わせることで、高導電性の分子性ナノワイヤを得ることを目的に前年度に引き続き検討を行った。マクロサイクリックTTFの誘導体化については、BEDT-TTF型構造の分子に加えてBEDO-TTF型構造を持つ分子の合成に成功した。その結果、この分子が中性常態で低分子オルガノゲルを形成することや、ヨウ素錯体がナノドット構造を持つことなどを見出した。また、ピロロTTF型分子については前駆体についてLB膜化を進め、種々のアクセプターとのLB膜形成に成功した。その結果、ワイヤ形成とゲル形成が密接な関係を持つことを見出し、それを基に新たなワイヤ構造を与える分子の分子設計に着手した。

金ナノ粒子などを導入した複合ナノワイヤ構造の構築にについて、電気物性を詳細に検討した。3.分子ナノワイヤネットワークの構造評価ナノワイヤネットワークの構造をプローブ顕微鏡で評価した。新たに得られた、C60とマクロサイクリックTTFからなる膜においては、スピノーダル分解など、非平衡過程がワイヤ形成に密接に関わっていることを見出した。1.分子ナノワイヤを形成するマクロサイクリックTTF誘導体の合成と材料化マクロサイクリックTTF誘導体に対し、適当なアクセプターと組み合わせることで、高導電性の分子性ナノワイヤを得ることを目的に前年度に引き続き検討を行った。本年度は、プロジェクト終了後の発展を見据え、TTF部位が3個縮環した物質系に付いても精力的に検討を行った。また、BEDT-TTF型誘導体-ヨウ素錯体からなるナノドットの形成について詳細を検討し、ナノドットのサイズ制御、規則配列の実現などに関し、多くの知見を得た。2.ワイヤリング技術の開発分子ナノワイヤを用いたワイヤリング実現に向け、微小電極等への接合について検討を行った。また、金ナノ粒子を導入した複合ナノワイヤ構造の構築について、引き続き電気物性を詳細に検討し、その導電機構を推定した。また、分子集合体ナノ構造の規則配列を実現するにあたり、マイカ基板上に足掛かりとなるパターンを作製し、そこへナノ構造を構築することで併せて電極接合を実現することを試みた。基板上に固定化された金の規則配列構造上にBEDT-TTF型誘導体-ヨウ素錯体溶液をキャストし表面構造の作製を行った結果、金パターンが形成する6角格子間に高さ6nmの分子集合体ナノ構造が配列する事を見出した。また、ナノワイヤの効率的な作製法を権立するため、基板の表面処理によるナノワイヤネットワーク構造の変化について検討を行った。
TDP-43を発現する新規ALSモデルショウジョウバエを用いた病態・治療研究

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロンが変性・脱落して運動障害を来たす難治性の神経変性疾患である。最近の研究からALSの発症には核内TDP-43蛋白質の消失・細胞質TDP-43の凝集体形成が関わると考えられているが、そのメカニズムは全く未解明である。本研究ではALS発症分子メカニズムを解明するため、ALSの新規in vivoモデルとしてTDP-43を発現するショウジョウバエを樹立した。そして候補遺伝子スクリーニングから、TDP-43が惹き起す神経変性に関わる遺伝子としてAtg6, Atg12などのオートファジー関連遺伝子を同定し、オートファジー蛋白質分解系がALS発症に関わる可能性を示した。これまで筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者の大部分を占める孤発性ALSの発症原因は長らく不明であったが、最近、孤発性ALSで凝集・蓄積している蛋白質としてTDP-43が同定され、さらにTDP-43の遺伝子変異が多くの家族性ALS家系で発見された。しかし、これまでTDP-43によるALS病態を反映するin vivoモデルは樹立されておらず、その発症分子メカニズムは全く未解明である。本研究ではTDP-43を発現するALSモデルショウジョウバエを樹立し、1)遺伝学的スクリーニングによりALS発症分子メカニズムを解明し、2)低分子化合物ライブラリーからのスクリーニングにより治療薬候補化合物を同定する。今年度は、野生型TDP-43を発現するショウジョウバエと家族性変異型TDP-43を発現するショウジョウバエの表現型の比較を行った。その結果TDP-43の家族性ALS変異がALSモデルショウジョウバエの複眼変性および運動障害を有意に増悪することが明らかとなった。さらにALSモデルショウジョウバエと様々な遺伝子変異体/遺伝子組換え体ショウジョウバエを交配し、次世代ショウジョウバエの複眼変性を評価することにより候補遺伝子スクリーニングを行った。その結果、TDP-43が惹き起す神経変性の関連候補遺伝子を複数同定することに成功した。TDP-43神経変性におけるこれら候補遺伝子の役割を解明することで、新たなALS発症分子メカニズムが明らかとなることが期待された。しかし、その発症分子メカニズムは全く未解明である。本研究ではTDP-43を発現するALSモデルショウジョウバエを樹立し、ALS発症分子メカニズムの解明、治療薬候補化合物の検索を目指す。昨年度までの研究で樹立した神経変性・神経症状を呈するALSモデルショウジョウバエを用いて候補遺伝子スクリーニングを行い、オートファジー・リソソーム蛋白質分解系関連遺伝子であるAtg6,Atg12を含む複数の遺伝子を同定した。Atg6,Atg12遺伝子をRNAi法によりノックダウンさせると、ALSモデルショウジョウバエが呈する複眼変性が増悪した。さらにユビキチン化蛋白質選択的なオートファジー分解に関与するp62のノックダウンにおいてもALSモデルショウジョウバエが呈する複眼変性が増悪した。今後、選択的オートファジー活性の低下によりTDP-43蛋白質が蓄積しTDP-43毒性が増悪したのか、あるいはユビキチン化蛋白質の蓄積により二次的にTDP-43毒性が増悪したのか検討する必要がある。何れにしても本研究からTDP-43のin vivoでの毒性獲得にオートファジーが関与している可能性が示され、オートファジーの賦活化によるALS治療が期待された。
受信者主導の知的画像通信方式に関する研究

本研究は,伝送される情報を受信者が(受信側で)主導(選択・設定)することにより,視覚の本質に適合し,かつ,限られた伝送帯域を有効に利用できるような映像通信に関する研究である.受信者が要求するものをここでは映像の空間解像度とし,粗い解像度の初期画像に対して領域と必要な解像度とを指定してその画像を受信できるものとする.このようなシステムを実現するための符号化データ構造,及び,表示方式とを検討し,それぞれ以下の結果を得た.1.階層的データ構造画像の解像度を変化させるためには階層的なデータ構造(ピラミッド構造)が適している.ここでは,部分領域(ここではブロック)に対して解像度変換が行えるように,サブピラミッドの階層化によるデータ構造を提案した.さらに,各サブピラミッドで独立に符号化を行うことにより,任意の階層の深さ(すなわち,解像度)の画像を復号できる方式を検討した.2.拡大表示方式領域の拡大表示を行うための上記のデータ構造に適した拡大法として,ブロックに対する直交変換に基づく方式を検討し,拡大画像のブロック境界における不連続が低減するような信号変換とフーリエスペクトル変換とを用いる方式を提案した.この方式には次のような特徴がある.(1)任意の有理数倍の拡大を1回の処理で行える.(2)拡大画像は比較的ぼけが少なく,従来法では画質の劣化が目立つような拡大率か大きい場合にも有効である.(3)高速フーリエ変換を用いることができる(ような倍率の)場合の処理時間は,畳み込みによる従来法と同程度以下である.本研究は,伝送される情報を受信者が(受信側で)主導(選択・設定)することにより,視覚の本質に適合し,かつ,限られた伝送帯域を有効に利用できるような映像通信に関する研究である.受信者が要求するものをここでは映像の空間解像度とし,粗い解像度の初期画像に対して領域と必要な解像度とを指定してその画像を受信できるものとする.このようなシステムを実現するための符号化データ構造,及び,表示方式とを検討し,それぞれ以下の結果を得た.1.階層的データ構造画像の解像度を変化させるためには階層的なデータ構造(ピラミッド構造)が適している.ここでは,部分領域(ここではブロック)に対して解像度変換が行えるように,サブピラミッドの階層化によるデータ構造を提案した.さらに,各サブピラミッドで独立に符号化を行うことにより,任意の階層の深さ(すなわち,解像度)の画像を復号できる方式を検討した.2.拡大表示方式領域の拡大表示を行うための上記のデータ構造に適した拡大法として,ブロックに対する直交変換に基づく方式を検討し,拡大画像のブロック境界における不連続が低減するような信号変換とフーリエスペクトル変換とを用いる方式を提案した.この方式には次のような特徴がある.(1)任意の有理数倍の拡大を1回の処理で行える.(2)拡大画像は比較的ぼけが少なく,従来法では画質の劣化が目立つような拡大率か大きい場合にも有効である.(3)高速フーリエ変換を用いることができる(ような倍率の)場合の処理時間は,畳み込みによる従来法と同程度以下である.
情報幾何を用いた、細胞集団プロファイルの異同とその生物学的背景の統合解析

本研究では、情報幾何学の知見をシングルセル発現解析に応用することで細胞集団プロファイルを座標空間にマッピングするための新規の数理統計的手法を開発する。さらに、フローサイトメトリーデータなどの実データセットに対して提案手法を適用し、その結果をゲノム・オミックスデータや公共データベースの情報と組み合わせることで、細胞集団プロファイルの異同とその生物学的背景の統合解析を行う。
インプラントオーバーデンチャーにおける適切な義歯床縁形態に関する力学的検討

本研究は、インプラントオーバーデンチャーの義歯床辺縁形態変化に伴う力学的影響を検討している。口腔内実験ならびに3次元有限要素法を用いて実験を行った。その結果、前歯部に加え、臼歯部にもインプラントが埋入された症例においては、義歯床辺縁位置を変化により、顎堤粘膜部に加わる力に大きな変化を認めなかった。一方で、前歯部のみのインプラント症例においては、義歯辺縁形態を変化させることで、顎堤部に加わる力は大きく変化した。この結果は、今後、患者に対して適切な義歯床辺縁形態を提供することに役立つと考えられる。また、研究期間内において、数回の海外発表を行い、その情報を国際的に発信した。本研究の目的は、口腔内実験ならびに3次元有限要素法を用いて、インプラントオーバーデンチャーの義歯床縁部の設定位置の変化による力学的影響の検討を行うことである。平成25年度は特に、平成24年度に行った口腔内実験をもとに同一患者にてCT撮影を行い、得られたデータから実験モデルを製作し、3次元有限要素法を用いて義歯床縁部の設定位置による力学的影響の検討を行った。加えて、臼歯部のインプラントを撤去し前歯部のみのインプラントオーバーデンチャーにした場合も想定した口腔内実験を追加で行い、インプラント部と顎堤部に加わる荷重負担割合を義歯床縁部の設定を変化させて検討した。その結果、上顎に関して、口蓋部の義歯床縁は義歯の維持には大きく影響されないこと、また中間欠損(臼歯部にインプラントがある状態)であれば、義歯床縁形態を小さくしても顎堤部に加わる荷重は大きく変化しないことが示された。下顎に関しても、同様の結果を得た。しかしながら、臼歯部のインプラントを撤去してしまうと、顎堤部に加わる力は約2倍になり、義歯床縁形態の重要性が示唆された。これらの結果より、インプラントオーバーデンチャーの力学的影響が明らかになり、今後の義歯製作に関しての一助となる可能性が示唆された。また本年度は、学会発表も積極的に行い、計3回にわたりアジア・ヨーロッパ・アメリカの国外で発表する機会があり、情報発信は大きいできたと考えられる。論文発表関しては、平成26年4月現在において投稿記載年月は未定ではあるが、国際歯科補綴雑誌(IJP)にて、掲載確定の承諾を得ている。当研究は、インプラントオーバーデンチャーの義歯床縁形態が、従来の義歯と異なる形態をとることによる力学的影響の有無を明らかにし、義歯床縁部の設定基準を決定し、インプラントオーバーデンチャーの更なる発展に寄与することを目的としている。今年度は、上顎にインプラントオーバーデンチャーを装着した患者に対して、義歯床縁形態を変化させた実験床(口蓋部を被覆した実験床と、口蓋部を被覆していない実験床の計2種類の実験床)を使用して、口腔内にて計測を行った。具体的には、計測に関して最初に大阪大学歯学部倫理委員会の許可を得た後、男性3名、女性2名の計5名の被験者に対して、実際に口腔内にて、ひずみの計測を行った。荷重位置はインプラント間の重心部とし、100Nまでの荷重を負荷して、インプラントに生じるひずみを計測することで、義歯床下にかかる荷重負担割合を計測した。得られた計測データを分析した結果、前歯部に加えて、臼歯部にもインプラントが埋入されたインプラントオーバーデンチャーの場合において、口蓋部における荷重負担割合は小さくなる傾向を示した。この結果より、義歯床で口蓋部を被覆する必要性は低い可能性が示唆された。また、今年度の研究によって得られた結果を、4月に韓国にて行われた学会(Biennial Joint Congress of CPS-JPS-KAP 2013)にて発表し、さらに2013年9月にイタリアで行われる学会(International College of Prosthodontics Meeting 2013)においても発表予定である。研究計画において、口腔内実験における被験者数は5名とやや少ない数ではあったが、上顎のインプラントオーバーデンチャーにおいて、義歯床の口蓋部被覆の必要性が低い可能性が示唆されたという結果は示すことができた。また、今年度と次年度における2回の国際学会において結果を発表し、国際的にも結果を公表できたことからも、おおむね順調に進展していると思われる。しかしながら、計測を行った被験者は全て上顎であるため、今後は下顎のインプラントオーバーデンチャーにおいても同様の口腔内実験を行っていく必要性があると思われる。次年度の前半においては、今年度に引き続き被験者(特に下顎の被験者)を募るとともに、口腔内実験を行った被験者において、3次元有限要素モデルを3次元有限要素ソフトを用いて製作する。

実験モデルの製作においては、構成要素は、インプラント・義歯・顎堤粘膜および顎骨とし、顎骨においては実際の患者のCT値を利用し、より患者に近い条件下で検討を行っていく。実験モデル上において、義歯床縁部の設定位置を変化させ、顎骨内にかかる平均相当応力(MPa)を比較する。その結果を、患者毎に口腔内実験と3次元有限要素法の両方から比較検討する。次年度の後半においては、今までの計測によって得られた結果を収集・分析し、2年間によって行われてきた研究の最終結果を学会発表や論文発表などを通じて社会に対して発信していくとともに、臨床に応用できるように検討していく予定である。次年度は、3次元有限要素モデル製作のための3次元有限要素ソフトウェアおよびパーソナルコンピューターが必要であり、それらの物品の購入を予定している。また、次年度においても引き続き口腔内実験を予定しているため、実験床の製作費等の必要な費用として患者計測準備費用と、ひずみを計測するためにはひずみゲージが必要であるためにその費用、加えて学会発表等研究結果の発表に必要な旅費として交通費および宿泊費を経費として研究費の使用を予定している。さらに、次年度は今年度と比較して、研究結果の発信のための学会参加および論文出版にかかる経費が増加すると考えている。
異種拡散の先駆的融合によるCuO-Ag高次微細複合構造体の革新創製とその展開

初年度は計画した研究を遂行し、以下の研究実績を得た。(1)異種拡散の順次制御による高次微細複合構造体の創製ならびに影響因子の解明まずCu箔を加熱することにより、応力勾配を駆動力とするストレスマイグレーションを意図的に誘起した。これより、Cu箔の表面に大量のCuOナノワイヤを創製した。次にそのCuOナノワイヤが生えているCu箔を陰極として、Ag箔を陽極として、自作したアクリルセル内に一定の距離に隔てて設置して、脱イオン水を満たした後に、両電極間に一定の直流電圧を印加することにより、電位差を駆動力とするイオンマイグレーションを誘起した。これより、陽極から溶解した金属イオンを陰極に移動・析出し、CuOナノワイヤの表面にさらにAgナノデンドライトを生成させた。最後に、ストレスマイグレーションにおいて加熱温度と加熱時間を変動させ、イオンマイグレーションにおいて印加電圧と印加時間を制御し、拡散の進行過程および創製した微細複合構造体の形態等における差異を比較することにより、異種拡散の融合における影響因子を解明した。(2)異なる組み合わせへの拡張上記のことを踏まえて、異なる材料における拡散現象に基づく、CuO-SnO2やSnO2-Ag等の異なる組み合わせを持つ高次微細複合構造体の創製にも試みた。以上より、加熱実験と通電実験より、異種拡散の融合を先駆的に実現させることで、化学薬品の使用が不要になり、簡易かつグリーンな手法でCuO-Ag高次微細複合構造体の創製に成功した。研究実績の概要に記載の通り、申請時に計画した研究を遂行し、異なる駆動力による拡散現象を順次に制御し、影響因子を解明するとともに、微細高次複合構造体の創製に成功し、順調に実績を得ている。研究計画調書に記載の通り、次年度は下記の内容を実施し、研究を推進する。前年度創製した微細複合構造体を用いて、ガスセンサへの応用展開を図るために、異なる雰囲気環境における通電実験を行い、微細複合構造体の電気伝導度の環境依存性を解明する。学会の開催時期が年度末であるため、次年度使用額が発生した。当該未使用額を学会の旅費として次年度使用する。
科学技術・環境と人権理論

本研究は、現代の科学技術の発展によって大規模で不可逆的な損害が発生するおそれがある現代において、科学技術の統制をどのように、どの程度まで行うべきか、その統制の根拠は何か、という「知の統制」について、人権論の立場から解明することを目的とする。そのために、以下のような研究を行った。(1)科学技術の発展とその統制科学技術・医療技術などの先端技術の発展による権侵害のおそがあり、とくに人クローン技術の統制が大きな問題となっている。科学技術の発展のためには研究の自由の保障は不可欠であるが、先端技術や生殖医療技術のもたらす未知の不可逆的な危険性のためには、制約を受けざるを得ない。その制約の根拠たる「人間の尊厳」は、概念が必ずしも明確ではないが、しかし、制約原理となりうる。ただ、規制は、科学の進展を妨げないように慎重な規制が望まれる。(2)ドイツを中心とした憲法裁判による人権保障のあり方ドイツ連邦憲法裁判所による違憲審査は、優れた憲法解釈による有用な違憲判決を数多く生み出してきている。その違憲審査制の機能と人権保障のメカニズムについて、憲法判例の分析を通じて考察した。あわせて、日本の「司法改革」に関連して、違憲審査制の不活性の現状を批判的に考察し、積極化のための提言を行った。(3)在外選挙の導入日本では在外選挙制度は1998年まで採用されていなかった。そこで、その導入を図るために、諸外国の在外選挙制度の調査と、在外選挙の不存在の憲法問題について研究した。(4)被害者の人権当時世論の高まりをみせていた犯罪被害者の権利保障に関連して、人権論の見地から被害者の権利について考察した。現代の科学技術の発展による環境・生命・健康への重大な危険や、臓器移植や遺伝子治療による人間の生命倫理の問題について、人権理論の根本的な再検討を踏まえつつ、四人の尊厳の原理に照らして検討することが本研究の目的である。この目的に沿って、本年度はとくに生命倫理に関する問題点の研究に従事した。1998年4月35日に早稲田大学で実施された日独共同シンポジウム(日本側はドイツ憲法判例研究会主催)で、「科学技術の発展と個人の尊厳」というテーマで報告し、科学技術の進展とくに医療技術の進展が生命倫理ないし個人の尊厳に与える影響について、(1)科学技術は人間の尊厳を阻害するものであってはならないこと、(2)しかし、個人の尊厳の原理はなお意味が抽象的であり、しかも、個人の尊厳による制約は比較衡量を許さない絶対的制限となるので、広く解釈することは妥当ではないこと、したがって、(3)科学技術の研究の自由に対する個人の尊厳の制約はその核心的なものにとどまり、科学技術の制約原理としての生命倫理の内容をなお吟味すべきこと、を主張した。この報告は現在シンポジウムの記録の刊行のために、印刷中である。その後、クローン規制に関する日本・ドイツ・イギリス・アメリカの実情について調査した。それらについては、1999年度に論文にまとめて発表することにしている。、また、本研究に関連する研究として、個人の尊厳ないし人権保障に対する裁判的保障、国際人権保障のあり方といったテーマに研究を広げ、いくつかの報告と論文執筆に従事した。現代の科学技術の発展による環境・生命・健康への被害への重大な危機や、遺伝子治療・ヒトクローン研究などによる人間の生命倫理の問題について、人権理論の根本的な再検討を踏まえつつ、その規制の可能性を個人の尊厳の原理に照らして検討した。平成11年度は、その成果として、「環境・科学技術・人間」をテーマとする日独共同研究(早稲田大学、1998.4)をまとめた『環境・科学技術・人間』を共編として刊行したほか、同書のなかで「科学技術の発展と人間の尊厳」として、自己の研究成果をまとめた。

そこでは、ヒトクローン研究に対する危惧のために世界的に規制が進むなかで、その規制の根拠として「人間の尊厳」を挙げることに問題があることを指摘し、他方で、ヒトクローン研究であっても純粋に科学的見地からなされる場合には、強い規制は不適当であることを説いた。さらに、1999年9月に高麗大学(ソウル)で開催された「医療技術の発達と医療法学の対応」をテーマとする日韓法学会において、「高度医療技術と法」とするテーマで報告した。その後、2000年1月からアメリカで研究を行い、科学技術に対する規制のゆるやかなアメリカのなかでのヒトクローン研究規制の動向について、研究に従事している。本年度は、本科研費にかかる研究を一層深め、主要な問題を検討した論文をまとめることができたが、さらにその派生物として、現在大きな政治的課題となっている司法改革・憲法裁判に関してもいくつかの論稿を執筆することができ、きわめて充実した研究の年となった。
複合オブジェクトモデルにおける経路式に逆航行を含む質問の処理方式に関する研究

1.複合オブジェクトでは,クラス間のISA階層が定義でき,また,オブジェクトの属性値として単純値だけでなくオブジェクト自身も取り得るので,関係モデルに比べてより柔軟にデータベーススキーマが構築できる。更に,質問中に複雑な経路式を記述することにより,より高度な質問も表現できる。本研究では,経路式に逆航行を含む質問を効率的に処理する具体的な手法を開発することを目的とし,以下の成果を得た。2.与えられた質問から,経路式に逆航行を含まない質問に変換することにより,通常の質問処理を行なえるようにするため,経路式に逆航行を含む質問のクラスと,逆航行を含まない質問のクラスの等価性,及び,その変換アルゴリズムの開発を試み,次の結果を得た。(1)汎用性を考慮して,特定の質問言語によらない代数に基づく質問言語を設定し,経路式に逆航行を含む任意の代数式に対して,経路式に逆航行を含まない等価な代数式が存在することを示した。(2)次に,経路式に逆航行を含む任意の代数式から,経路式に逆航行を含まない等価な代数式を求めるための多項式時間で実行可能な変換アルゴリズムを開発した。3.一つのクラスと逆航行を含む経路式が任意に与えられたとき,そのクラスのオブジェクトからその経路式に沿って他のオブジェクトに到達できるようなデータベースが存在するかどうかを判定する航行可能性問題に関して,それを解く多項式時間手続きを開発した。4.経路式に閉包が含まれる場合について,一つのクラスと経路式が任意に与えられたとき,そのクラスのオブジェクトからその経路式に沿って他のオブジェクトに到達できるようなデータベースが存在するかどうかを判定する航行可能性問題に関して,それを解く多項式時間手続きを開発した。1.オブジェクト指向データベース(OODB)の基礎となるデータモデルとして,複合オブジェクトが知られている。このモデルでは,クラス間のISA階層が定義でき,また,オブジェクトの属性値として単純値だけでなくオブジェクト自身も取り得るので,関係モデルに比べてより柔軟にデータベーススキーマが構築できる。更に,(データベース内を航行するために)質問中に複雑な経路式を記述することにより,より高度な質問も表現できる。本研究では,経路式に逆航行を含む質問を効率的に処理する具体的な手法を開発することを目的とし,本年度は以下の成果を得た。本研究では,経路式に逆航行を含む質問を効率的に処理する具体的な手法を開発することを目的とする。

3.与えられた質問から,経路式に逆航行を含まない質問に変換することにより,通常の質問処理を行なえるようにするため,経路式に逆航行を含む質問のクラスと,逆航行を含まない質問のクラスの等価性,及び,その変換アルゴリズムの開発を試み,次の結果を得た。(1)経路式に逆航行を含む任意の代数式に対して,経路式に逆航行を含まない等価な代数式が存在することを示した。(2)次に,経路式に逆航行を含む任意の代数式から,経路式に逆航行を含まない等価な代数式を求めるための多項式時間アルゴリズムを開発した。4.経路式に閉包が含まれる場合について,一つのクラスと経路式が任意に与えられたとき,そのクラスのオブジェクトからその経路式に沿って他のオブジェクトに到達できるようなデータベースが存在するかどうかを判定する航行可能性問題に関して,それを解く多項式時間手続きを開発した。
メダカ減数分裂細胞を用いたヒト染色体転座誘導機構の解明とその応用

染色体転座は、がんや不妊症など、さまざまな疾患の原因となる。ヒトで繰り返し起こる染色体転座を例に、その発生機構を明らかにする目的で、メダカの減数分裂細胞を用いた解析を試みた。また、ヒト細胞を使った転座モデル系を用いて、転座の発生に関わる因子の同定を試みた。その結果をふまえて、転座発生の新たなメカニズムを提唱した。この成果はまた、将来の遺伝子導入の新しい手法としても応用できると考えられる。染色体転座をはじめとするゲノムの不安定性は、従来ランダムに起こるDNA切断に起因すると考えられてきた。しかし最近では、DNAの部分的な特殊高次構造が不安定性の引き金にたることがヒトの疾患などから言われ始めている.申請者は以前の研究から、ヒトの特殊なパリンドロームDNA配列(PATRR)が生体内で十字架型構造を形成することで染色体転座を誘発することを示唆するデータを得ている。PATRRの関与する転座は精子でのみ検出される。その原因として、体温より低い温度、減数分裂特異的DNA切断、あるいは精子形成時のクロマチン変化であることが推測された。そこで、モデル動物としてメダカを用い、PATRRが生体内で高次構造を形成する条件を明らかにし、その転座発生メカニズムを用いた新たな遺伝子導入系を構築することをめざす。当該年度は、PATRR配列をメダカへ導入するための条件設定を行った。遺伝子導入の指標となるマーカー遺伝子の検討をおこなった結果、哺乳類細胞で一般に使用されるプロモータでは発現の減弱が起こり、長期にわたって安定に維持できないことが判明したため、メダカ内在のプロモータへ置換して検討を続けている。また、体色関連遺伝子を用いたスクリーニングや、in vitroでの減数分裂分化糸の確立も試みている。一方、転座発生メカニズムを明らかにする目的で平行して行っている哺乳類細胞での解析の結果、DNA修復系の非相同末端結合に関わる因子Artemisが関与していることを発見した。その成果は第58回アメリカ人類遺伝学会にて口頭発表し、現在論文準備中である。ゲノムの不安定性のひとつである染色体転座は従来ランダムに起こるとされてきたが、近年特定の位置で頻発する転座が取り上げられてきている。代表者らは以前の研究から、DNAの特定の領域が十字架型の高次構造を形成することで、DNAの二重鎖切断を誘発するという説を提唱した。その発生機構を明らかにする目的で、メダカおよびヒトでのモデル系を用いた解析を試みた。まず、減数分裂をin vitroで誘導可能で、また変温動物であるために、さまざまな温度条件で実験可能なメダカを用いて転座を誘導する系を立ち上げることを試みた。転座を起こす条件として、ヒトでは精子形成時にのみ発生することが明らかにされている。その理由として精子形成時のクロマチン脱落が関係していることが推測された。そのためマーカー遺伝子の発現により周辺のクロマチン構造に影響を与えることが想定されたため、当初の計画を変更した構築を用いてトランスジェニックを作成した。しかしながらヒトの転座頻度に達するような条件を得ることができなかった。また後述する、すでに完成し発表しているヒトの培養細胞での転座モデル系の手法をメダカの細胞で試したが、やはり転座を検出できなかった。原因として、転座頻度が検出限界以下であることが推測された。検出を成功させるには、頻度を上昇させるような構築を用いることが必要であると考えられた。一方転座の発生機構をヒトで解明する目的で平行しておこなった、ヒト培養細胞の転座モデル系による解析では、関与する因子としてDNA組換えのGEN1が候補として同定された。この酵素は発見されて間もない新規のタンパク質で、生体内での役割がはっきりとは明らかにされていない。DNA修復機構が間違って染色体を切断する理由は不明だが、染色体転座に関与するという興味深い知見を得ることができた。この成果は本年度の学会で発表した。また論文としてまとめる予定である。