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コンテンツ産業の進化・変動と生産消費者に関する実証的研究

本研究の目的はコンテンツ産業の変動を論理的かつ実証的に示すことである.同産業は,技術を基軸とした社会経済的な相互作用システムであると概念的に捉えられる.パターンを定義することで,システム内部のミクロな構造変化に関する定量分析の補助線が得られる.本研究が提示した概念モデルとパターンに基づき,本研究は消費者による情報・コンテンツの生成や発信についてアンケート調査を実施した.そして,後期採用者尺度を用いてUGCの普及段階の推定を試みている.消費者を発信源とする情報・コンテンツの受容の拡大は明らかである.個人に焦点を当てることで,個人中心モデルで社会経済的なシステムの構造を捉える必要性が示唆される.本研究は、コンテンツ産業の進化・変動について、技術、制度、生産行為など諸要素の相互作用によってシステム全体が変更されていくという観点から解明しようとするものである。特に、デジタル化と生産消費者の拡大ないし顕在化は、従来の産業構造を大きく変容させるものであると考えられるが、先行研究ではその裏付けが理論面・実証面ともに必ずしも十分ではなかった。初年度である本年度は、主に、(1)既存の定量データを用いた試行的な分析の実施と、(2)文献調査による理論的枠組みの強化を図った。(1)前者では、既存データを用いて、生産消費者が使用する制作ツールと各種の生産行為との関係性を分析した。その結果、デジタル対応した制作ツールの使用と、公開を前提とするような生産行為との有意な関係性が示された。(2)後者の文献調査に関しては、情報技術と産業構造の変化に着目して、産業構造論やイノベーション論、新技術の採用・普及、技術受容、情報経済などを援用した理論研究を試みた。また、次年度の本調査に用いる測定項目の設計に向けて、消費者行動研究や社会心理学に関する文献サーベイを行った。本年度の研究成果は、国際ポピュラー音楽学会(IASPM)第17回大会、第12回情報科学技術フォーラム(FIT2013)、社会・経済システム学会第32回大会、経営情報学会2013年秋季全国研究発表大会で報告した。本研究の目的は、諸要素の相互作用から成るシステムという観点で、顕在化する生産消費者に関する分析を含めて、メディア・コンテンツ産業の進化・変動について解明を図ることである。2年目に当たる本年度は、(1)理論的枠組みに関して、メディア・コンテンツ産業は技術を基軸に成立・発展した社会経済的な相互作用システムの一事例であると位置づけて、この種のシステムの技術特性、構成要素、パターンないしルーティーン、調整メカニズムと再秩序化、システム内部から生じたノイズなどを検討し整理した。そして、捉え難いシステム全体の動態は概念モデルとして提示し、システム内部の比較的ミクロな変動に関しては、パターンという視点を導入することで一部実証的に分析可能であることを指摘した。また、(2)既存データを用いて複数の定量分析を行った。その結果、コンテンツ関連の支払金額、サービス・プラットフォーム利用状況に関するいくつかの項目で、生産消費者と非生産者に有意差があった。コンテンツ消費に関する時差を設けた質問項目の予備的分析では、組織化されていない個人やアマチュアのコンテンツを享受する状況への移行が示唆された。関与概念のうち親近性や規範的重要性と生産行為との相関関係を分析した結果、制作やアレンジは行うものの非公開とする行為や、金銭的対価を得ない場合に、親近性と相関関係があった。以上を踏まえつつ、(3)ドミナントな技術の変化により、この種のシステム全体はこれまでとは異なる状態へと遷移すると考えられるが、それは従来型パターンの減少と、新たなパターンの形成として説明され得るのではないかと指摘した。これらの研究成果は複数の学会大会・研究会で報告し、フィードバックを得た。本成果は本年度末から次年度にかけて論文としてまとめ学会誌に投稿するとともに、今後の調査内容に反映する予定である。本研究は、技術変化に基づく産業の進化・変動について、メディア・コンテンツ分野を事例に説明することを目的としている。3年計画の最終年度に当たる本年度は、前年度までの研究内容を踏まえて、日本全国の男女を対象とするアンケート調査を2回実施した(インターネット調査会社を利用)。また、論文執筆と複数の学会発表を行い、研究成果の公開に努めた。本研究の着眼点の一つは、情報・メディア・コンテンツの生産消費者は微増である可能性があり、拡大しているのは、生産消費者によって生成・流通されるデータ等を享受する消費者ではないかというものである。今回の全国調査の結果によると、情報・コンテンツの生産行為や他者の著作物のアップロード・拡散行為に関して、個人の行為頻度は全体としては比較的低いことが分かった。CGM(Consumer Generated Media)およびUGC(User Generated Content)の拡大は自明であるが、現在がどのような普及段階であるかの推定は難しい。そこで、本調査では、後期採用者尺度(Late adopter scale)を用いて各項目との関係性を探った。情報・コンテンツの生成や発信、受容、各種のCGMやSNSの利用に関する採用開始年のデータも取得した。一連の研究を踏まえると、コンテンツを含む膨大なデータの生成・流通が個人によってなされるようになるなか、今後は、個人を軸にしたモデルで現象を捉え説明する必要がある。理論と実証の双方から検討を進めてきた本研究の成果の一部は、査読付き論文として社会・経済システム学会『社会・経済システム』第36号(2015年)に採録された。また、本年度は、国際会議2件と国内学会4件の発表を行った。本研究の目的はコンテンツ産業の変動を論理的かつ実証的に示すことである.

同産業は,技術を基軸とした社会経済的な相互作用システムであると概念的に捉えられる.パターンを定義することで,システム内部のミクロな構造変化に関する定量分析の補助線が得られる.本研究が提示した概念モデルとパターンに基づき,本研究は消費者による情報・コンテンツの生成や発信についてアンケート調査を実施した.そして,後期採用者尺度を用いてUGCの普及段階の推定を試みている.消費者を発信源とする情報・コンテンツの受容の拡大は明らかである.個人に焦点を当てることで,個人中心モデルで社会経済的なシステムの構造を捉える必要性が示唆される.本年度は、既存データの分析と理論的枠組みの双方において研究内容に進展があったため、定量調査実施に先立ち、理論的枠組みの確立を図ることを優先した。具体的には、相互作用を前提とした複雑な技術システムの進化に関する先行研究を参照し、全体が部分の総和以上であるという観点を援用して、メディア・コンテンツ分野の基幹的な技術の発明から産業の成立・発展、終息に至る一連の変動を説明し得る概念モデルを提示した。また、パターンという視点を導入すると、この種のシステムの変動を一部実証的に分析し得ることを指摘した。本枠組みの見地からは、メディア・コンテンツ分野の産業論における構造変化や収益モデルの議論、生産消費者に関する議論が、各論に位置づけられると指摘することができた点は、既存研究に対する貢献である。新たなパターン形成という視点の導入によって、当初実施予定となっていた定量調査の質問項目を調整する必要性が生じたが、これにより研究内容を更に発展させることができる見込みである。このように研究内容に進展があったこともあり、平成26年度の学会・研究会での報告は、理論と実証の双方について、当初の計画よりも数多く実施することができた。社会情報学本研究は当初、メディア・コンテンツ産業の枠組みを念頭に置き、財・サービスが一般消費者によっても提供される状況の拡大と同産業の進化・変動を捉えようとしていたが、いわゆるビッグデータ時代において、コンテンツを含む膨大なデータの生成や流通が個人によってなされる状況が著しく進展する中で、新たな分析枠組みが必要となってきた。また、ソーシャルメディアによる情報伝播やネットワーク構造に関して、豊富なデータ量を利点とした分析がなされるようになっているが、メディア・コンテンツ分野のルールや制度に関する議論との接続が必ずしも十分ではないことも見えてきた。これらの情報・メディア・コンテンツに係る別個の議論は、これまで統一的な理論や知見を欠いていたが、本研究が検討してきた枠組みを更に精緻化すれば、これらを一連の変動として説明することができる可能性があり、そうすれば本研究の成果を飛躍的に発展させる可能性がある。このような経緯から、2年目である平成26年度において研究計画に若干の変更が生じ、理論的枠組みの確立を優先して進めるとともに、定量調査の質問項目を調整することとした。
大規模半正定値計画問題の解法および量子化学への応用

○今年度の研究のまとめは次の論文に記載されている.(この論文では原子や分子の電子構造を求めるのに非常に有効な縮約密度行列による半正定値計画緩和が必ずしも他の問題にも有効でないという反例を示している.それらはDispersionモデルと呼ばれるものであり,現在実装可能な半正定値計画緩和では良い解が求められないことが分かった.)(この論文は半正定置計画問題を解く汎用ソフトウェアであるSDPAとその関連ソフトウェアである並列版SDPARA,正定値行列補完を組み込んだSDPA-C,SDPARA-C等10年間のソフトウェア開発をまとめたものである.論文に掲載されている大規模半正定値計画問題の数値実験は量子化学から派生した問題である.)○Copositive programmingの研究に関しては既存研究のまとめとcopositive行列錐の構造から得られた知見を元に簡単な数値実験が行われ,研究発表[雑誌論文]欄に記載されている.1、我々のグループで開発・公開している半正定値計画問題を解く汎用ソフトウェアSDPAの新たな機能を開発中。問題によっては最も計算量を占める部分である行列のコレスキー分解を疎性を有した行列にも対応することによって、10100倍のスピードアップを確認。3、大規模な半正定値計画問題に対する数値実験をまとめて4、量子化学の問題に対しては、最近の研究をまとめた〇我々のグループで開発・公開している半正定値計画問題(SDP)を解く汎用ソフトウェアであるSDPAに量子化学の変分法から生成されるSDP問題に対しても有用に解けるよう工夫を加えた.この機能により最終的に従来よりも分子・原子の基底状態エネルギーをより高精度で求められるようになった.〇今年度の研究成果は次ページの論文1本と最近まとめたがあり,このレポートは現在Wiley and Sons Publishers発行D.A.Mazziotti編集によるReduced Density Matrix Theory(仮題)に掲載されるよう投稿中である.○今年度の研究のまとめは次の論文に記載されている.(この論文では原子や分子の電子構造を求めるのに非常に有効な縮約密度行列による半正定値計画緩和が必ずしも他の問題にも有効でないという反例を示している.それらはDispersionモデルと呼ばれるものであり,現在実装可能な半正定値計画緩和では良い解が求められないことが分かった.)(この論文は半正定置計画問題を解く汎用ソフトウェアであるSDPAとその関連ソフトウェアである並列版SDPARA,正定値行列補完を組み込んだSDPA-C,SDPARA-C等10年間のソフトウェア開発をまとめたものである.論文に掲載されている大規模半正定値計画問題の数値実験は量子化学から派生した問題である.)○Copositive programmingの研究に関しては既存研究のまとめとcopositive行列錐の構造から得られた知見を元に簡単な数値実験が行われ,研究発表[雑誌論文]欄に記載されている.
ガン遺伝子の機能と構造の推定のためのコンピュータシステムの開発

(1)昨年度にひきつづき、タンパク質データベースの拡充が3人の班員によって行なわれ、総計約400種類のタンパク質データが追加された。最近遺伝子配列の報告数が急増し、その計算機への入力が追いつかなくなった為、NBRFデータベースに最新の配列を追加するように方針を変更した。それに伴い、プログラムの変更を行なった。(2)本研究班で開発したホモロジー探査システムを新たに報告されたmasがん遺伝子に応用した結果、masはロドプシンやβアドレノレセプター、ムスカリンリセプターと相同であることが明らかになり、masはシグナル伝達系に関与するレセプターの一種であることが示唆できた。さらに配列が進化の過程で変り易いタンパク間でもホモロジーを十分検出し得る方法を新たに開発した。この方法をfmsがん遺伝子に応用した結果、fmsの細胞外領域は5重に重複しており、おのおのは免疫グロブリンV領域に相同であることが明らかになった。同システムはさらにレトロウイルスにも応用され、HTLV-IのpXとマウスのインターロイキン3が部分的相同性を示し、またLentivirusのpolは逆転写領域とエンドヌクレアーゼの中間に余分なプロテアーゼ様配列を持つことが明らかになった。(3)タンパク質の一次構造から三次構造を推定する上で、確度の高い二次構造の推定が重要であるとの昨年度の結果に基づき、二次構造推定の改良がなされた。統計力学的方法を基礎に、構造既知のタンパク質からパラメターを決定することによって、80%近い確度で二次構造が推定出来るまでに改良が進んだ。またコンピュータによく適合するようにこの方法に改良を加えた。(4)高等動物のがん遺伝子と微生物の遺伝子との対応関係を正しく理解するために、遺伝子の進化系統樹を構築するための新しい方法を開発した。現在コンピュータプログラムまで完成し、試験的作動を試みている。来年度はsrcやras族にこの方法を応用する予定である。
最終分化細胞が分裂しないのはなぜか？

多細胞体制を維持するためには、成熟した器官を構成する最終分化細胞は分裂を停止し機能と構造を維持しなければならない。私はこれまでにヒストン修飾酵素PRC2が細胞の分化状態を維持する機能を担うことを明らかにしてきた。本研究ではさらにPRC2による細胞分裂停止のメカニズム解明を進めた。一方で、傷害などのストレスに曝された際には分化細胞が分裂を再開して器官再生に寄与する例を新たに見出すことができた。(1)私はこれまでの研究によって、シロイヌナズナのヒストン修飾酵素であるPRC2の機能欠損体において最終分化細胞である根毛細胞が分裂再開し、脱分化・胚を形成することを発見した。さらにPRC2の標的遺伝子としてWIND3, LEC2といった細胞リプログラミングを引き起こす能力を持つ転写因子をコードする遺伝子があることを見出し、PRC2はこれらの不必要な発現を防ぐことによって細胞の分化状態を維持していることが分かった。今年度は、本研究成果を原著論文として発表することができた。また、細胞分化のエピジェネティック制御に関する最新の知見を概観して総説として発表し、学会のシンポジウムで招待講演を行うなど活発に成果発表を行った。(2)これまでの観察結果から、PRC2は細胞分化の進行には必要ないものの分化完了後の状態を維持する機能を持つことが考えられた。そこで、PRC2が必要な発生段階を明らかにするため、発生段階特異的なプロモーターを用いてPRC2変異体に対する相補実験を行った。分化過程と分化完了後のどちらか一方でのみ活性をもつプロモーターのいずれの場合であっても表現型を相補するという予備的な結果が得られており、現在確認実験を進めている。(3)シロイヌナズナのPRC2変異体で見られたような最終分化細胞が分裂し脱分化する現象が自然界(野生型)の植物でも起こるのではないかと考えて文献調査を行い、イワタバコ科植物の成熟葉の表皮細胞が分裂して茎頂メリステムを構築する現象を見出した。さらに、様々な植物が示す再生現象の多様性および再生の分子制御メカニズムについて概観した総説を発表した。原著論文を発表することができ、さらには掲載誌の表紙に採択されNews&Viewsでハイライトされるなど大きな反響をもたらすことができた。また2本の総説を発表するとともに、総説執筆時の文献調査に基づいて様々な実験系を実際に試すことによって「最終分化細胞が分裂する」新たな実験系を構築することができ、これらは予想以上の成果であると言える。一方でPRC2変異体で最終分化細胞が細胞分裂する理由の解明については当初の計画よりも遅れており、それらを総合的に判断したため。植物細胞が持つ高い分化可塑性は、植物が発生の可塑性や再生能力を発揮する上で重要な性質である。その一方で、多細胞体制の秩序を維持するためには、完成した組織では分化細胞は分裂せずに特殊化した機能を発揮し組織の構造を保持しなければならない。私はこれまでの研究によって、ヒストン修飾酵素であるポリコーム抑制複合体2(PRC2)が、最終分化細胞が分裂するのを防ぎ分化状態を維持する機能を持つことを明らかにした。PRC2機能欠損体では、最終分化細胞が分裂を再開して脱分化し、カルスと呼ばれる細胞塊や胚様体を形成するという表現型を示すことをこれまでに見出しており、野生型植物でも類似の現象が起こるかどうかは興味深い点であった。また、細胞分裂再開と細胞脱分化という2つの現象にはどのような関連があるのか、という点を明らかにすることを目指して本研究を行った。本研究では、傷ストレスを受けたときに野生型の植物でも高度に分化した細胞が分裂する例を新たに見出すことができた。たとえば、イワタバコ科植物では葉が傷つくと高度に分化した表皮細胞が分裂し脱分化して茎頂メリステムを構築することが新たに分かった。一方、シロイヌナズナの葉柄は切断面に近い部位の表皮細胞が分裂するものの、カルスを形成するのみであり、そこからの器官再生は行わなかった。本研究によって、最終分化細胞の中にも刺激を受け取って分裂を再開できる細胞とできない細胞があること、そして、分裂再開は必ずしも細胞脱分化を引き起こすものではなく、ある程度独立した現象であるということが明らかになった。PRC2を発生段階特異的なプロモーターで相補する実験の表現型評価を進め、これまでに得られている予備的な実験結果のさらなる検証を行う。また、細胞分裂制御因子の過剰発現体作出を進め、PRC2機能欠損体で見られたような根毛細胞の分裂を引き起こすことができるかどうかについて検討する。上記の研究プロジェクトに加え、今後はイワタバコ科植物の成熟葉の最終分化した表皮細胞が分裂してメリステムを構築する実験系と、二本立てて研究を進めることとする。生物学PRC2変異体を用いたRNAseq解析を行うための予算を計上していたが、実験開始前の条件検討に時間が掛かり、次年度に持ち越したため。RNAseq解析は新しいライブラリ調製法を用いて安価で行えるようになったため、その分の予算で植物培養用の機材や観察用の顕微鏡購入を検討している。
ストイキオメトリーの多様性を考慮に入れた新しい心筋カリウムチャネルモデルの確立

これまでの研究成果から得られた、KCNQ1とKCNE1の複合体チャネルのストイキオメトリーの多様性について、その機能的な意義を明らかにする目的で、主にアフリカツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的手法により検討を行った。特にその活性化のキネティクスについて、20秒から30秒の脱分極刺激を入れることにより、主に23秒程度の時定数を持つ速いコンポーネントと2030秒に及ぶ遅い時定数を持つ遅いコンポーネントに大別できることを明らかにした。そしてそのコンポーネントの割合が注入するKCNE1のmRNAの量に依存して変化し、KCNE1の量が多いほど遅いコンポーネントの割合が増大することを明らかにした。すなわち、過剰なKCNE1の発現がチャネルの活性に対して抑制的に働いていることがわかった。さらにタンデムコンストラクトを用いることで、4:1、4:2、4:4(KCNQ1:KCNE1の分子比)のストイキオメトリーを持つイオンチャネルを発現させたところ、やはり4:4のチャネルは遅いコンポーネントの割合が高く、活性化のキネティクスが4:2や4:1のチャネルに比べて遅くなっていることが明らかとなった。以上の結果を踏まえ、KCNQ1-KCNE1チャネルのKinetic Modelを構築し、シミュレーションによりModelの妥当性を検討した。4つある電位センサーのうち、KCNE1が結合した電位センサーの電位依存性を変化させることで、4:4あるいは4:2のチャネルの実験結果を再現することができた。今後の課題として、KCNE1が結合した電位センサーと結合していない電位センサーが、実際に異なる動きをしていることを実験で示すことが必要であり、それによりKCNQ1-KCNE1イオンチャネル複合体のKinetic Modelを完成されることができると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。KCNQ1とKCNE1のイオンチャネル複合体の性質をより詳細に調べる目的で、KCNQ1とKCNE1のタンデムコンストラクトにさまざまな長さのリンカーを導入した。KCNE1-KCNQ1タンデムコンストラクトにおいては4:4のストイキオメトリーを持つイオンチャネル複合体が構成されると予想されるが、リンカーサイズが短いとき(1850アミノ酸長)の時にチャネルは非常に開きにくく(活性化には高い脱分極パルスが必要)、リンカーの長さが長くなるにつれて活性化の閾値も徐々に過分極側にシフトしていった。リンカーが長いときには、KCNQ1に結合していないKCNE1が存在し、それによってKCNQ1チャネルが若干開きやすくなったのだと解釈できる。すなわちKCNQ1とKCNE1が細胞膜上で結合解離を起こしうるという間接的な証拠になると考えている。一方4:2のストイキオメトリーを持つと考えられるKCNE1-KCNQ1-KCNQ1タンデムコンストラクトにおいては、リンカーの長さを伸ばすほど、活性化のキネティクスに遅延が見られた。KCNQ1-KCNE1チャネルの活性化のキネティクスは二重指数関数でフィットでき、3秒程度の時定数を持つ速いコンポーネントと、20秒以上の遅いコンポーネントに大別できる。そしてリンカーが長くなればなるほど、遅いコンポーネントの割合が増加していくことがわかった。現在、遅いコンポーネントのキネティクスは細胞膜上でのサブユニット同士の結合解離に由来するものであるとの仮説を立て、検証中である。また4:1のストイキオメトリーを持つと考えられるKCNE1-KCNQ1-KCNQ1-KCNQ1-KCNQ1のコンストラクトも作成し、その性質を電気生理学的に解析した。非常に以外なことに、4:1チャネルのキネティクスは4:2チャネルのキネティクスに比べて大きな差異は認められなかった。今後Kinetic Modelを考える上で重要な情報になると思われる。

今後の課題として、KCNE1が結合した電位センサーと結合していない電位センサーが、実際に異なる動きをしていることを実験で示すことが必要であり、それによりKCNQ1-KCNE1イオンチャネル複合体のKinetic Modelを完成されることができると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。計画している一分子レベルでの観察による結合解離の直接観察についてはやや遅れているが、タンデムコンストラクトを用いたアプローチではリンカーの長さによって電流のキネティクスが変化することを見出すなど、一定の成果は得られている。一分子イメージングによるストイキオメトリーの変化の検出の実験をすすめていく。やや遅れていることを踏まえて、KCNQ1とKCNE1の実験に重点を置き、目的であるKinetic Modelの構築を目指す。当初の計画には組み込まれていなかったタンデムコンストラクトを用いることで、Kinetic Modelの構築や一分子イメージングの評価がやりやすくなったと考えている。
蛋白質分子表面解析に基づく蛋白質-蛋白質相互作用予測法の開発

蛋白質-蛋白質相互作用の三次元での理解は、蛋白質機能を知る上で非常に重要である。蛋白質-蛋白質複合体の立体構造決定の難しさのため、複合体構造の予測法の開発が重要視されており、蛋白質-蛋白質ドッキング法は効果的な一手法と考えられている。ドッキング法では、少数の正解構造に類似する複合体モデル(真モデル)と多数の偽複合体モデルを発生する。そのため真モデルを選出する評価法が必要となる。本研究では、相互作用面における蛋白質分子表面上の物理化学的特徴(静電ポテンシャル、疎水性度)と表面形状の相補性度を基に真モデルと偽モデルを分離する評価法の開発を行った。まず初めに、解析に用いた異なる蛋白質間で形成されている複合体構造(74代表構造)が相互作用面の物性の相補性度から4グループに分類されることを確認し、それぞれに適した評価関数の定義を行った。複数の評価関数を用いた総合的な評価により、単一の評価法よりも高い正答率で真モデルを選ぶことが可能となった。蛋白質は実際には揺らぎを持つ生き物であるため、蛋白質-蛋白質相互作用の動的な理解も重要である。近年、計算機資源の向上により蛋白質複合体の動的特徴の網羅的解析も可能となってきた。そこで、蛋白質-蛋白質複合体と、構成蛋白質の単体状態での基準振動解析を行い、相互作用部位を構成する蛋白質原子の基準振動データから相互作用形成に関する動的な特徴解析を行った。その結果、74複合体構造は、3種の異なる動的特徴を持つ単体表面の組み合わせによって構成されており、その組み合わせ方法によって複合体における相互作用様式や相互作用面の形状などが異なることがわかった。現在、この知見を基に、複合体構造予測における真モデルと偽モデルの分離を、基準振動から得られる動的特徴を基に行う手法の構築を行っている。蛋白質-蛋白質ドッキング手法を用いて蛋白質複合体構造の予測を行うと、ターゲット蛋白質複合体の立体構造がそれほど複雑でなかった場合や、優れたドッキング手法を利用した場合には、生物学的に意味があると考えられる複合体モデル(真モデル)を得ることができる。しかし、同時に多数の偽複合体モデルも作成されてしまうため、大多数の偽モデルの中から少数の真モデルを選び出す評価方法が必要となる。そこで、「真モデルの蛋白質-蛋白質相互作用面は偽モデルの相互作用面に比べて、蛋白質分子表面上の物理化学的物性と形状の相補性がより高い」という仮定を基に、真モデルを選び出す評価法の開発を行った。ターゲット蛋白質複合体として、立体構造既知の重複のない125ヘテロダイマーをPDB(Protein Dana Bank)より選出し、まず初めに、共同研究者が開発したドッキング法を利用して、ターゲット毎に最大500個の複合体モデル構造を発生させた。そして、全ての複合体モデルに対して蛋白質分子表面上の物理化学的特徴(疎水性、静電ポテンシャル)と形状の解析を行い、相互作用面における物性と形状の相補性度合いを定歴化した。これとは別に、ターゲットであるヘテロダイマーの実験構造(X線結晶構造)を、相互作用面の形状や全体構造という観点から観察を行ったところ、これらのヘテロダイマーは相互作用面の形状に従って2分類することが可能であり、さらにこの形状による分類は、高いドッキングスコアを持つ真モデルの数による分類、すなわちターゲットの難易度と相関のある事がわかった。真モデルの抽出は、特に難易度の高いターゲットにおいて重要であるため、難易度が高いと判定された75ターゲットのみを用いて評価法の作成を行っている。現在までのところ約7割のターゲットに対して、真モデルを上位にランクし、偽モデルとの差別化を行うことができている。蛋白質-蛋白質複合体の立体構造に関する情報は、蛋白質の機能を知る上で非常に重要である。蛋白質複合体の立体構造決定の難しさ法の開発が重要視されており、蛋白質-蛋白質ドッキング法は効果的な予測方法の一つである。ドッキング法は、正解構造に類似するだけでなく、多数の偽複合体モデルも発生するため、多数の偽モデルの中から少数の真モデルを選び出す"スコアリング"が必要となコアリングの過程において真モデルを選び出す評価方法の開発を、PDB(Protein Data Bank)から抽出した74ヘテロタイマー複合体構たドッキング法を利用して行った。ヘテロタイマー複合体は、複合体形成時に生じる機能やその構造だけでなく、相互作用という点でため、単一の評価法では、さまざまなタイプのヘテロタイマーに対して、真モデルの選択(すなわち相互作用の正しい評価)ができなまず初めに、74ヘテロタイマーを相互作用面における物理化学的特徴(疎水性、静電ポテンシャル、形状)に関する相補性度から4グ各グループに適応が可能な"マルチプル"な評価法の構築を行った。この"マルチプル"な評価法を用いることにより、単一の評価法ルを選ぶことが可能となった。今回開発した評価法は、予測コンテストにおいても正解構造に近いモデルを選択することができた。本雑誌に投稿中である。

本研究では、相互作用面における蛋白質分子表面上の物理化学的特徴(静電ポテンシャル、疎水性度)と表面形状の相補性度を基に真モデルと偽モデルを分離する評価法の開発を行った。まず初めに、解析に用いた異なる蛋白質間で形成されている複合体構造(74代表構造)が相互作用面の物性の相補性度から4グループに分類されることを確認し、それぞれに適した評価関数の定義を行った。複数の評価関数を用いた総合的な評価により、単一の評価法よりも高い正答率で真モデルを選ぶことが可能となった。蛋白質は実際には揺らぎを持つ生き物であるため、蛋白質-蛋白質相互作用の動的な理解も重要である。近年、計算機資源の向上により蛋白質複合体の動的特徴の網羅的解析も可能となってきた。そこで、蛋白質-蛋白質複合体と、構成蛋白質の単体状態での基準振動解析を行い、相互作用部位を構成する蛋白質原子の基準振動データから相互作用形成に関する動的な特徴解析を行った。その結果、74複合体構造は、3種の異なる動的特徴を持つ単体表面の組み合わせによって構成されており、その組み合わせ方法によって複合体における相互作用様式や相互作用面の形状などが異なることがわかった。現在、この知見を基に、複合体構造予測における真モデルと偽モデルの分離を、基準振動から得られる動的特徴を基に行う手法の構築を行っている。
『先代旧事本紀』の文献学的研究

『先代旧事本紀』の写本についての調査と検討を行い、公にした。鎌田純一の『先代旧事本紀』の写本研究を再検討する必要性は以前から感じていたため、できる限りの写本調査を行った。本研究の結果、やはり鎌田論にも修正の余地があり、また鎌田が検討しなかった写本についても見るべきものがあることがわかったため、それらをまとめて公にした。未調査の写本、また検討を仕切れていない写本も残されているので、引き続き研究を続けていきたい。『先代旧事本紀』の諸写本の調査・研究を進めた。まず卜部兼右本(天理大学図書館)については、序・巻一・二(第一冊)について、翻刻を公にした。これまで所蔵先で調査しなければ実見が叶わなかった卜部兼右本であるが、諸写本の系統や『先代旧事本紀』の本文校訂の際には必ず検討しなければならない写本である。これを公にすることにより、『先代旧事本紀』の基礎的研究が進むものと確信する。また、その他の諸写本についても複写依頼などをし、研究を進めた。以下に列挙すると、1近衛本(京都大学図書館/現地調査)、2山田以文本(静嘉堂文庫/現地調査)、3曼殊院本(国文学研究資料館にマイクロフィルムでの複写を依頼)、4三浦為春本・中原職忠本(國學院大學/現地調査)、5石川忠総本(神宮文庫/現地調査。複写不可)、6卜部一本・吉田良熙・八雲軒本・隠顕蔵本・神楽岡庫本・中臣連重本・延春筆巻第六・先代旧事本紀神代本紀・先代旧事本紀巻第一・二(以上、天理大学図書館/複写物を送付依頼)、7秘閣本(宮内庁書陵部/現地で複写物を調査)、8谷森善臣本(宮内庁書陵部/複写物を送付依頼)、9白雲書庫本・楓山文庫本(無窮会神習文庫/現地調査)、10冷泉為経本(国立歴史民俗博物館)、11徳川光圀本(国立公文書館内閣文庫)、12徳川頼房本(彰考館/マイクロフィルム化依頼まで)、13徳大寺家本(東京大学史料編纂所)である。9(楓山文庫本)と10は鎌田純一の『先代旧事本紀の研究校本の部』にも詳述されていない写本である。また13は今まで全く紹介されてきていない新しい写本である。今のところの調査では、13・10は強い親近性を持ち、それに近い写本として4(三浦為春本)と9(白雲書古本)があると判断している。また、5と6(卜部一本)の関係についても、従来の説に付け加えるべきことがあるとの調査の結果を得ている。『先代旧事本紀』(十巻)の卜部兼右本の研究を進めた。所蔵する天理図書館に赴き、閲覧及び複製の依頼をし、自宅での研究を進めることとした。卜部兼右本は鎌田純一『先代旧事本紀の研究』でも重要な写本と位置づけられている通り、『先代旧事本紀』諸本の研究上、欠かせない一本である。鎌田氏は『先代旧事本紀』の詳細な校本を作成しているが、今回卜部兼右本を実見して、鎌田氏校本での兼右本への言及にはやや粗い点があることが諸々わかった。そのため、一から兼右本をテキストデータとして入力して検討し直す必要があると判断したため、本年度は兼右本のデータ入力を進め、本文の入力を巻五まで終わらせた。これに加えて傍訓や書き込みなども入力し、次年度中に翻刻として公にする予定である(ただし大部であり、かつ入力すべきことが多いため、途中までの公表となる可能性もある)。また兼右本のみ見ていてはその特徴に気づきにくいことも考えられるため、本年度中に石川忠総本の調査も開始した。石川忠総本は神宮文庫所蔵であるが、貴重本のため複写不可能につき、実地での調査を行った。現在巻七の途中まで調査を終えているが、次年度にも引き続き調査を進める予定である。石川忠総本については、同時にテキストデータの入力も進めている。また、上記卜部兼右本、及び卜部兼永本(天理図書館善本叢書所収。『先代旧事本紀』諸本の中で最重要とされている本)との比較検討も進めているところである。現在巻四まで終えているが、鎌田氏とは違い、巻ごとの系統を考えなければいけないと感じている。この作業は、将来的には新しい『先代旧事本紀』校本を作成するための下準備である。前年度までに複写、また実地調査を行った『先代旧事本紀』の諸写本について、検討とまとめを行った。まず石川忠総本と卜部一本について、従来支持されてきた鎌田純一説を再検討し、二写本の諸本系統での位置づけについては修正の余地があることを論文で詳述した。鎌田論では二写本の系統的位置に変遷があるが、その最終的な結論では卜部兼永本の系統とされている。

兼永本の系統であることは肯われるとしても、鎌田がいうように祐範本との関係は考えられず、別に書写されたと考えるべきことを述べた。また、山田以文本、曼殊院本、三浦為春本、中原職忠本といった写本との関係について、むしろ考えるべきであるとの見通しが得られた。この点についても鎌田論の見直しが必要であることをまとめ、2015年度に入ってからの学会発表で公にする予定である。同時に、卜部兼右本の検討も進めた。卜部兼右本は、現在には伝わらない写本との校合がされているとの指摘が鎌田論でなされ、概ね支持されている。その伝わらない写本の系統は、『類聚神祇本源』にも引用されていると鎌田はいっているため、独自に調査を行った。『類聚神祇本源』は古い写本が三本ある。神宮文庫所蔵の大中臣定美本・度会実相本、及び真福寺本である。前二者は現地調査し、検討結果を得た。真福寺本は公刊されているものを用いた。以上の方法で、引用された『先代旧事本紀』の異同を調査した。同時に兼右本、兼永本との関係も検討し、鎌田論に修正すべき点があることを論じた。『類聚神祇本源』に引用された『先代旧事本紀』とは、鎌田によれば別系統の写本ということになるが、私見による見通しでは、原本により近い写本と捉えるべきということになる。日本上代文学『先代旧事本紀』の卜部兼右本と石川忠総本の調査を中心としながら、諸写本全体の複写の収集と調査も同時に行った。細かい異同の点検も必要となるためである。そのため、本年の研究としては、各所蔵機関への出張と閲覧が非常に多くなり、支出も複写についてが一番多くなった。卜部兼右本の研究成果として、翻刻を公にした。精確な翻刻を心がけたために第一冊のみとしたが、続けて残りも示していきたい。石川忠総本は所蔵の神宮文庫で貴重書に分類されているため、複写依頼ができず、実地調査をするしかない。本年度は、伊勢神宮の式年遷宮の年にあたり、また神宮文庫の補修工事もあったため、一度しか調査に行くことは叶わなかった。ただしそのぶん、卜部一本や卜部兼右本、また卜部兼永本との比較調査を進めることができた。鎌田純一の研究ではやや曖昧であった系統について、分明な意見をまとめることができそうである。天理図書館から複写を受けた延春本巻第六との比較も含めて、研究成果を公にしていきたいと考えている。東京大学史料編纂所所蔵の徳大寺家本は、今まで知られることのなかった写本であり、貴重な発見と考える。恐らく関係が深いと考えられる、三浦為春本(國學院大學図書館)、白雲書庫本(無窮会神習文庫)との関係を中心に、意見をまとめつつあるところである。以上、写本全体の調査は着実に進んでいるものであり、順調な進展といえると考える。当初、初年度は卜部兼右本『先代旧事本紀』の研究と、兼右本及び『類聚神祇本源』等との比較検討をする予定であったが、兼右本自体の研究を進めるべきと判断したため、兼右本の分析を主に行った。また、それと関わって石川忠総本『先代旧事本紀』の本文の分析に、研究内容を切り替えた。兼右本・石川忠総本ともに、順調に調査は進展している。よって当初の予定を変更はしたものの、研究自体は進んでいるものと考える。最終年度のまとめとして、特に石川忠総本と卜部兼右本の両本についての考えをまとめたい。石川忠総本と卜部一本との親近性は説かれてきたが、その具体的な跡付けを論としてまとめるつもりである。新出の延春本巻六も視野に入れつつ、『先代旧事本紀』の原文復元に努める。また卜部兼右本については、石川忠総本との関係も考えつつ、本文の特徴をまとめていく。同じ天理図書館蔵の先代旧事本紀巻
条件制約付きANPによる危機管理型意思決定機構の構築

本研究では、危機管理に必要なリスクを「被害の生起確率と被害の重大性の積」で与えられる期待効用と考え、これを条件制約としてANPの評価過程に組み込んだ。これにより、各種災害(噴火、地震、台風、津波などの大規模な自然災害など)に関わる確率的要因を含めることが可能な一つの危機管理型意思決定機構を構築した。(1)Variable Axis Method(VAM)を用いたグループ意思決定機構の構築本研究は,人間のあいまいな主観的判断を考慮できるファジィAHPを発展させたものであり、意思決定支援の包括的手法を提案するものである。本研究の特長は、(i)集団としての評価への不満を最小化する最適化問題を扱い,(ii)ファジィ一対比較の重み算定に幾何平均を導入し,(iii)新たなデファジィ化法としてVariable Axis Method(VAM)を提案していることにある。(2)ファジィネスを含む不確実性を考慮した演繹推論法危機管理型意思決定問題においては,不確実性を扱える推論機構の構築が必要になる。本研究では,不確実性をファジィ事象として捉え推論問題にファジィ理論の概念を取り入れることで,不確実性をより現実に近いかたちで考慮した推論システムを提案している。さらに不確実性を含む推論問題が一種の条件付最適化問題としての性質を備えていることから,最適値の求め方についても提案している。危機管理型意思決定機構の一つに医療診断がある。診断者が意思決定を行う際の判断材料として推論機構の構築は重要な解決すべき課題の1つである。そこで本研究では,主観的なあいまいさを考慮した推論法を用いて,n事象を同時に処理する推論モデルを構築し,さらに今まで別々に扱われてきた確率モデルの構築と演繹推論を一連の処理と捉えることで,統計的データからn事象の確率モデルを導出し,それを入力として推論結果を出力するシステムを提案している。本年度の研究では、危機管理集団意思決定のためのモデルのファジィ化、条件制約導入ための確率推論モデルの構築と、人間が実際に意思決定を行う際の外部条件の現れ方と学習の関係について考察した。すなわち、危機管理者の意思と外部制約の融合により、意思決定構造のファジィ化が必要になることから、得られた複数のファジィ数をデファジィ化する方法を開発した。また、外部要因の導入によって、超行列の要素に対する数学的制約が崩れることから、関係行列の類似性に基づく要素のグループ化を、行列の対称性、推移性の関係から検証した。具体的には、以下のとおりである。(1)危機管理型意思決定モデルのファジィ化・可変軸法を用いたファジィ意思決定モデルの構築を行った。・意思決定者間の誤差を最小にする最適評価値の決定手法を提案した。(2)確率推論モデルの構築・確率事象の複合を、独立、完全依存、正依存、負依存、反対の5つに分け、それぞれの性質について考察した。・上記依存関係に対し、ファジィ意思決定機構でも取り扱えるようにファジィ化も行った。(3)ファジィ関係行列の対称性、推移性に基づく意思決定評価のクラスタリング手法を開発した。(投稿準備中)(1)期待効用を応用したリスク管理型AHP本研究では、意思決定者の満足度と発生するリスクの両方の立場から評価できる意思決定手法を開発した。すなわち、意思決定のための評価値を効用として捉え、満足度を正の期待効用、リスクを負の期待効用とし、これらの効用を線形結合することによって総合的な見地から意思決定を行える手法を提案している。(2)リスク管理型ANPに関する一考察ここでは、危機管理に必要なリスクの表現を「被害の生起確率と被害の重大性の積」とし、これをANPにおける評価過程に組み込んだ。(3)ファジィ分類行列による集団意思決定のためのクラスタリングファジィ行列の推移性を活用して、類似意見の統合を図ることのできるファジィ分類行列を新たに提案した。これによって、集団意思決定問題における全意思決定者の評価の類似性を一括して整理し、効率的に意見のクラスタリングを行うことができる。
細胞集団形成過程における細胞と場のクロストーク

器官形成において、細胞は動くという生来の性質によりゆらいでいるが、細胞を囲む場からの何らかの影響を受けて、機能的な細胞集団、ひいては、組織や器官を形成すると考えられる。H23-24本領域の公募研究において、我々は、ゼブラフィッシュのクッペル胞を器官形成のモデルに用い、「細胞」が取り囲む「場」を作り、「場」からの正のフィードバック効果を「細胞」が受け取ることにより、機能的な細胞集団が形成される可能性を見いだした。本研究では、この研究をさらに発展させ、「細胞の振る舞いがどのように統合され、いかにして集団としての挙動に変換されるのか」という現代科学が直面する問題に、「細胞」と「場」に着目して解答を得ることを目指し、実験と数理モデルを組み合わせた融合研究を行なった。その結果、細胞は集団のサイズが小さいと適切に分化できないことを発見した。つまり、「場」は細胞がいくつ集まっているかであることを突き止めて、現在論文執筆中である。また、クッペル胞以外のモデル系として、体節形成を取り上げ、細胞の振る舞いの統合により脊椎の等間隔パターンが作られることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、この研究をさらに発展させ、「細胞の振る舞いがどのように統合され、いかにして集団としての挙動に変換されるのか」という現代科学が直面する問題に、「細胞」と「場」に着目して解答を得ることを目指す。この目標達成のために、実験と数理モデルを組み合わせた融合研究を行なう。平成25年度までの研究によって、個々の細胞内で、FGFシグナルの正フィードバックループによってシグナル活性が安定化し、細胞間の接着性が増強される。この時、FGFのリガンドであるfgf8aは、クッペル胞前駆細胞から分泌されるために、集団を形成している時の方が、FGFシグナルが増強されやすくなるというモデルを提唱できている。よって、順調に進んでいると判断している。研究は順調に進んでいるが、実際にFgf8aが細胞間に濃縮している様子や、細胞の接着依存的ににFGFシグナル活性が変化するかについての実験データは得られていない。そこで、本年度は、FGFシグナルの活性をリアルタイムで観察する系を確立し、細胞の集団性とFGFシグナルの活性強度の時空間変化を4Dで観察することで、我々が提唱したモデルの証明に必須な観察データを得る。さらに、得られた実験データを基に、パラメーター情報を抽出し、数理シミュレーションすることで、このモデルを検証する。また、この領域の最終年度に当たるため、これまでの成果を学会発表、論文発表を通して、広く発信していきたいと考えている。
RTK-GPS測量による自治体が保有する大縮尺電子図のリアルタイム更新の実現

1.国の方針国土地理院では2001年にRTK-GPSを公共測量に用いることを公認し(RTK-GPSを利用する公共測量作業マニュアル発行)、2002年5月から一部の電子基準点リアルタイムデータの民間開放もおこなっている。これに伴い、VRS(仮想基準点方式)技術の構築など、広範囲におけるRTK-GPS測位を行うための環境も整備されてきている。2.リアルタイムGISの提唱研究者らは高精度で即時性のあるRTK-GPSを用いて即時にGISの電子地図に反映させる技術をこの研究テーマで提案した。従来のGISと区別するため、我々はこれを「リアルタイムGIS」と定義し、以下に述べる実証実験を通して実現可能であることを示した。これらの技術の活用により、大縮尺電子地図の更新作業が格段に改善されることが期待できる。3.平成13年度15年度の研究期間中における成果本研究で得られた成果は以下のとおりである。・図面の変換を行う際にはTKY2JGD(国土地理院提供の無償変換プログラム)を適応する場合も、アフィン変換から算出した高精度地域変換パラメータを適応する場合も、正確な座標値を用いることによって大きく精度が向上することが確認できた。・高精度地域変換パラメータの算出には日本測地系と世界測地系の座標値を用いる方法でよいことが分かった。従って、日本測地系の座標値をTKY2JGDで世界測地系へ変換する必要はない。・エラー値(残差)の大きな点を除いて高精度地域変換パラメータを算出することによって精度が向上することが分かった。RTK-GPSに限らず、GPSで測位したデータを自治体が保有する図面に反映する際には、世界測地系(GRS80)から日本測地系(Bessel)に変換する必要がある。平成14年4月1日より、測量法の改正に伴い基本測量及び公共測量が従うべき測量の基準のうち、経緯度の測定は、これまでの日本測地系に代えて世界測地系に変更される(測地成果2000)。そこで、国土地理院では既存の公共測量及び一般に利用されている経緯度を円滑に世界測地系に変換する体制を整備するため、改正法の施行に先立ち、経緯度変換を行うプログラム「TKY2JGD」を無償で提供を開始した。そこで、本年度は自治体内部の地図流通に関する調査と並行して、この変換プログラムを用いて、金沢地区の新旧座標値の整合性について検証をおこなった。さらに、変換の際の誤差を解消するために、狭域における地域パラメータ(高精度地域パラメータ)についての検証をおこなった。検証した狭域では、「TKY2JGD」を用いて変換をおこなっても日本測地系2000と世界測地系の座標値には約9mの誤差があることが分かった。したがって、より狭い範囲で誤差を少なくするためには、さらに細かく分類した地域毎のパラメータ(高精度地域パラメータ)の作成が必要不可欠であることが分かった。このパラメータ作成の範囲は、現時点においては、1/25000区画(L地域)、1/50000(Lを含めたW地域)でも許容できるのではないかと予想される。来年度は金沢市全域について高精度地域パラメータの検証をおこない、地域パラメータ作成の基準のようなものを提言する。さらにRTK-GPSを用いた金沢市基本図の修正について検証する。2.リアルタイムGISの提唱我々は高精度で即時性のあるRTK-GPSを用いて即時にGISの電子地図に反映させる技術をこの研究テーマで提案している(従来のGISと区別するため、我々はこれを「リアルタイムGIS」と定義した)。

これらの技術の活用により、大縮尺電子地図の更新作業が格段に改善されることが期待できる。3.本年度の成果自治体では公共工事や地籍調査のためにさまざまな測量を行い、独自の基準点を設け、基本図・主題図といった電子地図を作製し利用しているが、このような「公共測量」の過去の成果も平成14年4月1日の測量法の改正に伴い、世界測地系へ切り替えていく必要が生じてきた。現在、世界測地系へ移行するための変換プログラム等も公開されているが、旧座標系(日本測地系)で作成されている基本図や主題図等の大縮尺(1/500レベル)に適応可能な程度の精度が得られないのが現状である。このため、RTK-GPSの測位結果を即時に自治体の保有する大縮尺電子地図に反映するためには、GPS測位データと地図データ上の座標の整合性が問題となってくる。そこで本年度は、RTK-GPSを用いた「リアルタイムGIS」の実現について実証実験を実施すると共に、GPS測位データと自治体が保有する大縮尺電子地図を正確に重ね合わせる座標の変換方法について検証をおこなった。実験は即時性の問われる施設管理部門を例としてリアルタイムGISモデル実験を行い、更新手順についてのモデルを提案し、導入した際の費用軽減効果について学会および論文などで報告した。平成14年4月1日の測量法の改正・施行に伴い、これまでの測地成果を世界測地系へ切り替えていく必要が生じている。そこで本研究では、研究者が提案した「リアルタイムGIS」を導入することにより、自治体が保有するベースマップの更新期間の短縮、ベースマップの作成・更新、コストの削減、市民へのサービス向上などを目指した。「リアルタイムGIS」とは、工事現場においてRTK-GPS測位によって取得したデータを携帯電話やインターネットにより自治体のサーバに転送し、即時に大縮尺のベースマップを更新するシステムのことであり、研究者によって新しく提案された方法である。リアルタイムGISの実現には、まずデータが持つ測地系の違いによる座標変換が必要になる。RTK-GPSで取得したデータは世界測地系であるが、自治体の保有する大縮尺のベースマップは現状ではほとんどが日本測地系である。そのため、ベースマップを世界測地系に変換し、RTK-GPS観測データの測地系(世界測地系)と一致させることが必要になる。この変換パラメータを高精度地域パラメータと称し、本研究で提案した。15年度(最終年度)で得られた成果は以下のとおりである。・図面の変換を行う際にはTKY2JGD(国土地理院提供の無償変換プログラム)を適応する場合も、アフィン変換から算出した高精度地域変換パラメータを適応する場合も、正確な座標値を用いることによって大きく精度が向上することが確認できた。・高精度地域変換パラメータの算出には日本測地系と世界測地系の座標値を用いる方法でよいことが分かった。従って、日本測地系の座標値をTKY2JGDで世界測地系へ変換する必要はない。・エラー値(残差)の大きな点を除いて高精度地域変換パラメータを算出することによって精度が向上することが分かった。
歯の発生におけるSATB2の役割

本研究申請者および研究協力者らは、歯牙腫が多発するという非常に特徴的な所見を有する患者に対して全ゲノムde novoシーケンンス解析を行った。解析の結果、SATB2遺伝子に変異が生じていることが明らかになった。過去の報告では、SATB2の変異によって、顎顔面領域の異常として口蓋裂が発症することが知られていたが、多発性歯牙腫および歯牙の形態異常についての報告はない。そこで本研究の目的は、歯の発生におけるSATB2の役割を明らかにすることである。
近赤外線レーザー技術を応用した血液量連続測定システムの開発

血管内に挿入可能な細さと柔軟性を持った光ファイバープローブを作製し、血液の吸光度を測定するシステムを開発した。基本原理は、ヘモグロビン(Hb)の光学的等吸収点を利用して一定体積血液内のHbの総量を測定するものである。一定体積内のHb量はヘマトクリット(Hct)値と相関するので、血液量の変動を測定しうる。このシステムを用いてHctを連続測定したところ、in vitro系では再現性のよい測定結果が得られ、その結果はLoewingerの理論曲線とよく一致した。またin vivoにおいては、輸液によるHct値の変化を1%以内の誤差で連続的に測定することが出来た。このプローブの測定部に血液が流れる限り、生体各部の血管に挿入し吸光度を測定できるため、生体内の複数箇所でHct値を連続的に同時測定することが可能である。今後、in vivoでHctを測定する際の問題点に検討を加えることで、生体内の循環血液量の変動を、腹部内臓系と皮膚骨格筋系等、multi compartmentとして比較検討することが可能となった。またこの実験の過程において、酸素感受性の蛍光色素を利用して微小血管系における酸素分布を可視化する新しい測定方法の開発に成功した。Hct測定プローブをラット心房内に挿入できる程度にまで細く改良し、この酸素分布可視化技術と結合すると、微視的な酸素運搬動態とHct値という巨視的なパラメータとを総合して解析しうることが期待される。暑熱環境下での激しい運動・労働は、脱水と血液の異常な再分布のために熱虚脱などの循環不全を招く。この際の血液再分布の動態については不明な点が多い。本研究では、近赤外レーザー技術を応用して血液量を連続測定する方法の開発を試みた。一定体積内のHb量はヘマトクリット(Hct)値と相関するので、血液量の変動を測定しうることになる。光ファイバーを用いると、本方法は生体内の複数箇所で同時に値を連続モニターするシステムへと発展しうる。本年度は、レーザー利用によるHct値の測定について基礎的検討を行った。すなわち、半導体レーザーと近赤外用の超高感度受光素子よりなるインビトロ測定システムを組立てるとともに、光路長可変のセルを作製して全血測定に適したレーザー強度と光路長を検討した。問題となったのはセルの光路長を微調節しうるシステムの製作であったが、マイクロメーター用微調節ネジをセルに組み込むことにより解決した。インビトロではHct値40%まで良好な検量線が得られている。脱水時には、Hct値がこれ以上に上昇しうるので、Hct値50%まで良好な直線性が得られるよう、検討を重ねつつある。当初はインビトロ測定段階で検討した条件に即して光学セルを作製し、教室で使用してきた体外循環回路へ組込んで動物実験を行なう予定であったが、前述の光路長可変セルの製作に予想外の時間がかかり、動物実験用体外循環回路への組み込みは次年度へ繰り越しとなった。なお、マイクロメーター用ネジをセルに組み込んで光路長を微調節する技術は、小動物の微小血管血流を観察する際の血管の位置制御に応用しうることが判明し、他の研究者からも評価をえた。血管内に挿入可能な光ファイバーシステムを用いて血液の吸光度を測定し、これよりヘマトクリット(Hct)値測定システムを開発した。このシステムは、血管内挿入用のカテーテル型光ファイバープローブ、光源、および受光部より成る。プローブ外径は1.5mm、内径0.7mmのポリエチレン・ダブルルーメンチューブに柔軟なプラスチック光ファイバーを挿入して作成した。基本構造は、二本の光ファイバーを向かい合わせてそれぞれ送光・受光ファイバーとし、その先端の間隙を血液が流れるようにしたものである。プローブの光源には、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの等吸収点805nmのダイオードレーザーを用いた。

プローブの受光端を通って戻った光は、シリコン光ダイオードにて受光し、フォトセンサーアンプにて出力を増幅したのち、A/Dボードを介してCPUに取り込み、1秒ごとに平均値を記録し、検量線は赤血球浮遊液を用いて作成した。動物実験にはウサギをウレタン麻酔下に用いた。検量線を作成した光プローブを右外頚静脈より右心房まで挿入し、ヘパリンを投与下に乳酸加リンゲル液を輸液してHctを変化させ、これに伴う吸光度の変動を測定した。その結果、吸光度法による連続測定値と遠心法による測定値とはほぼ相関した。輸液の直後には約1%の誤差が見られたが、その原因としては体内における赤血球の不均一分布などの可能性が考えられる。この方法を用いれば体内に複数のプローブを挿入することが可能であり、生体内での赤血球の不均一分布や赤血球集合形成、乱流形成などの解析応用することが出来る。また本研究の過程において、微小血管系における酸素分布を酸素感受性の蛍光色素を利用して可視化することに成功した。