hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
数種マメ科作物の根粒・茎粒形成に関する細胞組織学的研究

1.クサネムは植物体に根粒とともに茎粒を形成し、これらの粒を比較することができ、しかも人為的に粒う着生誘導することが可能なため宿主植物の生育と粒形成の関係を検討することが容易である。これら実験上の利点を踏まえて、ポット栽培した若い植物体にクサネム茎粒分離根粒菌(S1)を接種処理した根粒形成区と根粒・茎粒形成区ならびに、未処理区を設定した。各区の植物体を抜き取りながら、処理後の根粒・茎粒の形成経過および植物体の生育の様相を経過観察した。2.処理により速やかに茎粒や根粒の形成が起こり、処理5日後には粒の肥大を外部から明確に認められ、10日目には直径5mmほどの大きさにまで発達した。その後、粒の肥大は緩慢となり、その表層部は硬くなり、新たに粒が形成されることはなくなった。根粒形成区と根粒・茎粒形成区の植物体の生育には大きな差異が見られなかったが、これらは未処理区の植物体より、茎葉が濃い緑色を呈し、かつ剛質で未処理区の植物体のような軟弱徒長の状態にはならなかった。また夏期の炎天下でも葉がい凋することが少なく、水ストレスにやや耐性であることが示唆された。3.根粒や茎粒の表面構造をクライオ走査電子顕微鏡で観察し、樹脂包埋切片法により調製して光学顕微鏡および透過電子顕微鏡によって観察した。茎粒の表面は根粒と比べて滑らかであり、厚いクチクラを発達させており、茎粒では皮層周囲に葉緑体を発達される細胞層を持つことが認められた。しかしバクテロイドが繁殖する根粒と茎粒の内部皮層の細胞組織学的様相にはほとんど差異が見られなかった。植物体に種子が形成される段階になると、粒内には退化的な様相が確認されるようになった。これは植物体内の分配と粒の機能保持を考える上で興味深い知見である。4.クサネムに見られた植物体生育と粒形成の間の関連、共生による環境ストレス耐性の強化などが他のマメ科作物で見られるか否か、引き続いて検討したい。
突然変異導入によるアドレナージック受容体の立体構造の解明

アドレナージック受容体蛋白(AR)は7つの細胞膜貫通構造(trans-membrane domain;TMD)を持つ。α2ARサブタイプの7番目のTMDの細胞膜側の構造には種族に関わらずフェニルアラニン(Phe)が存在し、βARの相同部分にはアスパルギン(Asn)が存在する。βARのその部分のAsnをPheに置換すると蛋白は正常に細胞膜上に発現されない。ところが、その変異蛋白の1番目、2番目のTMDをαARのものと置換すると再びその蛋白は正常に細胞膜上に発現されるようになる。(この変異受容体を便宜上CRS11と呼ぶことにする。)従って7番目のTMD上のPhe(Phe-7と略す)は1番目、及び2番目のTMDと干渉していると考えられる。1番目、及び2番目のTMD上のどのアミノ酸がPhe-7と干渉しているがを突き止めれば、1番目、2番目及び7番目のTMDの空間的な位置関係が明らかになる。平成11年度には1番目のTMD上の構造でPhe-7と干渉する部分を明らかにするため、CRS11の1番目のTMDのアミノ酸のうち、1番目から37番目までをβARのアミノ酸構造と入れ替えた変異蛋白(CRK1と名付ける)及び1番目から40番目を入れ替えたもの(CRK2)のcDNAを作成した。CRK1は正常に細胞膜上に発現したが、CRK2は細胞膜上に発現されなかった。この結果からPhe-7の干渉するアミノ酸の候補を3つ(38,39,および40番目のアミノ酸)に絞ることができた。平成12年度は1番目から39番目までをβARのアミノ酸構造に入れ替えたものが細胞膜上に発現されないことをしめし、Phe-7と干渉するアミノ酸は40番目のアミノ酸であることが明らかにした。今後この方法論を2番目のTMDに応用し、ARの立体構造をより正確に知るための一助とする予定である。アドレナージック受容体蛋白は7つの細胞膜貫通構造(trans-membrane domain;TMD)を持つ。α2アドレナージック受容体サブタイプの7番目のTMDの細胞膜側の構造には種族に関わらずフェニルアラニン(Phe)が存在し、β受容体の相同部分にはアスパルギン(Asn)が存在する。β受容体のその部分のAsnをPheに置換すると蛋白は正常に細胞膜上に発現されない。ところが、その変異蛋白の1番目、2番目のTDMをα2受容体のものと置換すると再びその蛋白は正常に細胞膜上に発現されるようになる。)したがって7番目のTMD上のPheは1番目、および2番目のTMDと干渉していると考えられる。1番目、および2番目のTMD上のどのアミノ酸が7番目のTMDのPheと干渉しているかを突き止めれば、1番目、2番目および7番目のTMDの空間的な位置関係が明らかになる。昨年度は1番目のTMD上の構造で7番目のTMDのPheと干渉する部分を明らかにするため、以下のような変異受容体のcDNAを作成してそのまま発現の様子を調べた。すなわちCRS11の1番目のTMDのアミノ酸のうち、1番目から37番目までをβ受容体のアミノ酸構造を入れ替えたもの(CRK1と名付ける)および1番目から40番目を入れ替えたもの(CRK2)を作成した。これらを培養細胞に形質導入した結果、CRK1は正常に細胞膜上に発現したが、CRK2は細胞膜上に発現されなかった。

この結果から、7番目のTMDのPheの干渉するアミノ酸の候補を3つ(38,39,および40番目のアミノ酸)に絞ることができた。今後はさらにこの3つのアミノ酸のうちどれがこの干渉に強く関わっているかを明らかにし、アドレナージック受容体の立体構造をより正確に知るための一助とする予定である。アドレナージック受容体蛋白(AR)は7つの細胞膜貫通構造(trans-membrane domain;TMD)を持つ。α2ARサブタイプの7番目のTMDの細胞膜側の構造には種族に関わらずフェニルアラニン(Phe)が存在し、βARの相同部分にはアスパルギン(Asn)が存在する。βARのその部分のAsnをPheに置換すると蛋白は正常に細胞膜上に発現されない。ところが、その変異蛋白の1番目、2番目のTMDをαARのものと置換すると再びその蛋白は正常に細胞膜上に発現されるようになる。(この変異受容体を便宜上CRS11と呼ぶことにする。)従って7番目のTMD上のPhe(Phe-7と略す)は1番目、及び2番目のTMDと干渉していると考えられる。1番目、及び2番目のTMD上のどのアミノ酸がPhe-7と干渉しているかを突き止めれば、1番目、2番目及び7番目のTMDの空間的な位置関係が明らかになる。平成11年度に1番目のTMD上の構造でPhe-7と干渉する部分を明らかにするため、CRS11の1番目のTMDのアミノ酸のうち、1番目から37番目までをβARのアミノ酸構造と入れ替えた変異蛋白(CRK1と名付ける)及び1番目から40番目を入れ替えたもの(CRK2)のcDNAを作成した。CRK1は正常に細胞膜上に発現したが、CRK2は細胞膜上に発現されなかった。この結果からPhe-7の干渉するアミノ酸の候補を3つ(38,39,および40番目のアミノ酸)に絞ることができた。昨年度は1番目から39番目までをβARのアミノ酸構造に入れ替えたものが細胞膜上に発現されないことをしめし、Phe-7と干渉するアミノ酸は40番目のアミノ酸であることが明らかにした。今後この方法論を2番目のTMDに応用し、ARの立体構造をより正確に知るための一助とする予定である。
RNA干渉(RNAi)法による動物モデルを用いた肺梗塞の遺伝子治療法の開発

我々は、人工膝関節手術患者を対象にした臨床研究において、特に下大静脈血内の血小板活性化による血漿Tissue Factor濃度、血液凝固能の亢進が静脈血栓塞栓症の病態生理に重要な役割を果たしている可能性を論文に報告した。(J Thromb Haemost.,2007;5:738-45.)培養細胞を用いての実験においては、siRNAによる遺伝子ノックダウン実験により活性化血小板による単球からのTissue Factor放出にp38MAPK pathway及びMEK/ERKpath wayが主に関与していることが分かった為、今後さらにヒト単球等を用いて深く探求していく予定である。我々は、人工膝関節手術患者を対象にした臨床研究において、特に下大静脈血内の血小板活性化による血漿Tissue Factor濃度、血液凝固能の充進が静脈血栓塞栓症の病態生理に重要な役割を果たしている可能性を論文に報告した。(J Thromb Haemost.,2007;5:738-45.)また、その研究過程において周術期PDE3inhibitor投与が血小板活性を抑制しその結果血液凝固能充進を抑制することを見いだした。さらにPDE3inhibitorによる血小板機能抑制のメカニズムとして血小板内シグナリングに注目し、p38MAPK signaling抑制がLeukocyte PlateletConjugate生成の抑制に、MEK/ERK,PI3/Akt signaling抑制が血小板凝集能抑制に働くことにより、周術期の血漿Tissue Factor濃度、血液凝固能の亢進を抑制していることを学会報告した。現在、これらの内容を投稿予定している。培養細胞を用いての実験においては、siRNAによる遺伝子ノックダウン実験により活性化血小板による単球からのTissue Factor放出にp38MAPK pathway及びMEK/ERK pathwayが主に関与していることが分かった為、今後さらにヒト単球等を用いて深く探求していく予定である。
黄体形成過程における血管新生ならびに微小循環動態の解析

本研究は、黄体機能を血管構築の面からとらえ、黄体形成、退行過程での微小循環動態の変化を解析することを目的とした。in situdigital microfluorographyを用いたPMSG-hCG過排卵誘起後の未熟ラット黄体の検討では、毛細血管網密度は、hCG投与前の血管密度を1とすると、hCG投与24,48時間後は0.782,1.683、7日後は2.051であった。血管径に関してはhCG投与48時間後は投与前の約70%であった。さらに、hCG投与24時間後ならびに14日後にシャント血管が観察された。これらから、黄体機能が活発化する排卵後48時間には血管網は構築が完成し、ステロイド産生のための生体の反応が示唆された。次に黄体微小循環の変化とFR産生の関係を知るために、黄体退縮因子であるPGF2αを投与、黄休退縮を惹起し、PGF2α投与後のフリーラジカル(FR)の産生と微小血管構築の変化を観察した。PGF2α投与15分で黄体実質部分でのFR産生は有意に増加した。微小循環動態については、PGF2α投与15分後には明らかな変化は認められなかったが、48時間後に毛細血管網密度が低下し、シャント血管も観察された。これらのことから、黄体実質からのFRが微小循環の構築を変化させていると考えられた。また、ヒトにおける、パワードプラを用いた黄体血流と機能の関係の検討では、血流の減少が機能低下の直接的な原因にはなっていないことが示唆された。以上から、黄体実質から産生されるFRがプロゲステロン産生の低下である黄体の機能的退縮を引き起こし、さらに引き続いて微小循環の崩壊,構造的退縮をもたらすと考えられた。本研究は、黄体機能を血管構築の面からとらえ、ラット偽妊娠黄体形成過程での微小循環動態の変化を解析することを目的とした。1.黄体毛細血管網密度の変化hCG投与を0日とし投与前の血管密度を1とすると、投与24時間後は0.782、48時間後は1.683、7日後は2.051であった。2.血管径の変化(1)細動脈;hCG投与前の細動脈径を1とすると、投与24時間後は1.61、48時間後は1.11、7日後は1.25であった。(2)毛細血管;hCG投与前の毛細血管径を1とすると、投与24時間後は1.17、48時間後は0.741、7日後は0.744であった。(3)細静脈;hCG投与前の細動脈径を1とすると、投与24時間後は1.13、48時間後は0.641、7日後は0.627であった。3.黄体毛細血管網構築の変化hCG投与前から投与24時間後までは細動脈から細静脈へshunt血管が認められたが、48時間以降はshunt血管が観察されなかった。これらから、黄体機能が活発化する排卵後48時間では血管径は細くなるが血管密度が増加し、血流量の増加すなわちLDL,酸素の需要の増加に対する生体の反応が示唆された。

26-29日令ラットをPMSGにて過排卵誘起後、48時間後にhCGを投与し偽妊娠荘態とし、hCG投与後7,10,141日にフリーラジカル(FR)産生を検出するための蛍光プローブであるDCFHと微小循環観察のためのFITCアルブミンを選択し、in situ digital microfluorographyを用いて黄体微小循環の変化とFR産生の関係を解析した。また、黄体血流と黄体機能の関係を臨床的に検討することを目的とし、パワードプラを用いて、ヒト黄体血流を描出、画像解析にて半定量化し、血中プログステロン(P)値と比較検討した。ラット黄体微小循環は排卵後から変化が認められ、黄体血管密度は排卵後から増加し、hCG投与48時間後には毛細血管網は構築された。また、血管径は偽妊娠前期から中期にかけ変化がなく、後期に減少した。さらに、偽妊娠前期ならびに後期にシャント血管が観察された。黄体実質部分でFRの産生がhCG投与後から観察され、14日目には偽妊娠7,10日目と比較し有意に強い蛍光が観察された。黄休退縮因子であるPGF2αを投与、黄体退縮を惹起し、PGF2α投与後のFRの産生と微小血管構築の変化を観察したところ、PGF2α投写15分でFR産生は有意に増加した。微小循環動態については、PGF2α投与15分後には明らかな変化は認められなかったが、48時間後に毛細血管網密度が低下し、シャント血管も観察された。これらのことから、黄体実質からのFRが微小循環の構築を変化させていると考えられた。ヒトにおける黄体血流と黄体機能の関係は、パワードプラで得られた黄体内血管容積とP値との間に有意な相関が認められた。しかしながら、黄体内血管容積の減少はP減少の時期よりも遅れて認められ、P産生の低下である黄体の機能的退縮と黄体の構造が崩壊していく構造的退縮の間の時間的ずれが血流という観点から示された。
昆虫のキノコ体のNO-環状GMPシグナル伝達系が長期記憶の形成に果す役割の解析

近年、様々な動物で、学習・記憶に一酸化窒素(NO)を介した細胞間のシグナル伝達が重要な役割を果すことが報告されている。しかし、その仕組みを個体レベルでの行動と直接結びつけて解明する試みはほとんど行われていなかった。そこで本研究では、昆虫を材料に、長期記憶の形成にNOが果す役割について調べた。コオロギでは1回の嗅覚学習訓練(匂いと報酬の対呈示)により学習が成立するが、その記憶は数時間しか保持されない。一方、4回の学習訓練を行うと、学習後少なくとも4日間は保持される長期記憶が成立する。平成15年度の研究により、コオロギの学習訓練の前にNO合成阻害剤,NO除去剤,cGMP合成酵素阻害剤、cAMP合成酵素阻害剤,PKA阻害剤などを投与すると長期記憶の形成が阻害されること、NO発生剤(SNAP),膜透過型cGMP、透過型cAMPなどを投与すると長期記憶の誘導が起こることがわかった。平成16年度は、cGMP合成からcAMP合成に至るシグナル伝達経路について、長期記憶の阻害剤と誘導剤の系統的な組み合わせ投与によって調べた。その結果、NO-cGMP系とcAMP-PKA系の間をCNGチャネル(環状ヌクレオチド依存性陽イオンチャネル)およびカルシウム-カルモジュリン系が、介在していることが明らかになった。平成17年度は、cGMPがcAMP経路を介さず直接PKAに作用する経路が存在する可能性について検討した結果、匂い学習の際にはcGMPはPKAとは別のコンパートメントで発生するため、直接PKAには作用できないことがわかった。本研究により、動物の長期記憶に関わるシグナル伝達経路の全容が初めて明らかになった。4回訓練による長期記憶の形成はタンパク合成阻害剤(シクロヘキシミド)の投与により阻害される。NO合成阻害剤(L-NAME),NO除去剤(PTIO),cGMP合成阻害剤(ODQ)を頭部に投与したコオロギに4回の学習訓練を行なったところ、学習後2、3時間までの短期記憶は正常であったが、長期記憶の形成は阻害されていた。L-NAMEによる長期記憶形成阻害は、NO発生剤(SNAP, PTIO)を同時に投与すると起こらず、また、ODQによる長期記憶形成阻害は、膜透過型cGMPを同時投与すると起こらなかった。一方、NO発生剤や透過型cGMPを投与したコオロギでは、1回の学習訓練でも長期記憶が成立した。このような長期記憶の誘導効果は、PKA(cAMP依存性タンパクキナーゼ)阻害剤であるKT5720やタンパク合成阻害剤の同時投与により阻害された。この結果から、NOによりcGMPを合成する系(NO-cGMPシグナル伝達系)が、PKAおよびタンパク合成系を介して、長期記憶形成を誘導することが示唆された。Caged NOを用いた研究のための予備実験として、コオロギを台に拘束し、脳を露出させてから4回の嗅覚学習訓練を行い、1日後に匂い嗜好性を調べたところ、このような訓練条件でも長期記憶が成立することが分かった。また、NO誘導性cGMPの免疫組織化学により、コオロギの触角葉およびキノコ体におけるNO受容ニューロンの分布の概要が明らかになった。コオロギに1回の匂い学習訓練を行うと、学習後の記憶は数時間しか保持されない。一方、4回の匂い学習訓練を行うと、学習後少なくとも4日間保持される長期記憶が成立する。

前年度の研究により、この長期記憶の形成には、NO-cGMPシグナル伝達系、cAMP-PKA (cAMP依存性タンパクキナーゼ)シグナル伝達系、およびタンパク合成系が関わること、またNO-cGMP系の活性化は、cAMP-PKA系の活性化およびタンパク合成系の活性化を介して、長期記憶の誘導に至ることが示唆された。そこで本年度は、cGMP合成からcAMP合成に至るシグナル伝達経路について調べた。CNGチャネル(環状ヌクレオチド依存性陽イオンチャネル)の阻害剤またはカルモジュリン阻害剤を投与したコオロギに4回の学習訓練を行ったところ、短期記憶は正常であったが、長期記憶の成立は阻害された。膜透過型のcGMPを投与したコオロギに1回の学習訓練を行うと長期記憶が誘導されたが、同時にCNGチャネル阻害剤やカルモジュリン阻害剤を投与すると、長期記憶は誘導されなかった。一方、膜透過型のcAMPを投与したコオロギに1回の学習訓練を行うと長期記憶が誘導されたが、同時にCNGチャネル阻害剤やカルモジュリン阻害剤を投与した場合にも、長期記憶は誘導された。これらの結果から、CNGチャネルおよびカルシウム-カルモジュリン系が、NO-cGMP系とcAMP-PKA系の間を介在していることを示唆された。すなわち、cGMPによりCNGチャネルが活性化されてカルシウムイオンが細胞内に流入し、カルモジュリンの活性化、さらにアデニル酸シクラーゼの活性化を経てcAMPの合成に至る、というシグナル伝達経路の存在が示唆された。前年度までの研究により、コオロギの長期記憶の形成には、NO-cGMP系、cAMP-PKA(cAMP依存性タンパク・キナーゼ)系、およびタンパク合成系が関わること、またNO-cGMP系の活性化は、CNGチャネル、カルシウム・カルモジュリン系、およびcAMP-PKA系の活性化を介して、長期記憶の誘導に至ることが示唆された。しかし最近、ミュラーにより、ミツバチのPKAは少量のcAMPの存在下ではcGMPによって活性化されうることが示唆され、これをもとに、NO-cGMP系とcAMP系は並列経路をなし、2つの経路がPKAで収斂することで相乗効果を発揮し、長期記憶の成立に至る、という説が提唱された。この説は、NO-cGMPシグナル伝達系とcAMPシグナル伝達系は直列的に配置されているとの私の説と真っ向から対立している。そこで本年度は、コオロギにおいてcGMPがcAMP経路を介さす直接PKAに作用する経路が存在するかを明らかにするため、少量(0.05mM)のDA-cAMP(膜透過型cAMP)の存在下での1回訓練と4回訓練による長期記憶誘導効果を、1mMのDDA(cAMP合成酵素の阻害剤)下で比較した。これまでの私達の研究により、cGMPは1回訓練では発生せず、4回訓練では発生することがわかっている。そこでもしcGMPが直接PKAを活性化できるなら、4回訓練では1回訓練よりも高いレベルの長期記憶が成立すると予想される。しかし実際には、両者の間で長期記憶のレベルには有意な差は観察されなかった。この結果は、他の種々の実験結果と合わせて、匂い学習の際にはcGMPはPKAとは別のコンパートメントで発生するため、cGMPは直接PKAに作用できないことを示唆している。
地域特性別にみたフレイル高齢者の実態と予防行動促進に向けた支援モデルの構築

本研究の目的は、フレイル予防に必要な支援の方法や内容を明らかにし、地域特性を踏まえたフレイル予防の実践モデルを構築することである。地域特性に応じた身体的フレイル予防のための具体的な支援の方法や内容を検討することで地域特性に応じた実践モデルを構築しその普及を目指す。平成30年度は、高齢者のフレイルに関する文献収集および文献検討を行うとともに、学会に参加し研究テーマに関連のある高齢者のフレイルに関連する研究の動向や現状についての知識を深めた。さらに、1市町村に着目し、自主サークルに所属する自立した高齢者158名のフレイルの実態を明らかにした。フレイルの該当者は26名(16.5%)、予備軍は82名(51.9%)であり、オーラルフレイル該当者は68名(43.0%)、予備軍は29名(18.4%)であった。年代とフレイルとの関連においては、後期高齢者の方がフレイル群の割合が高く(p=0.003)、特にフレイル予備軍の割合が高かった。対象者は自主グループサークル参加者であり、社会とのつながりがある高齢者であったが、予備軍も含めたフレイル該当者は全体の約6割以上を占め、先行研究の結果よりもその割合は高かった。特に年代を問わずオーラルフレイル該当者が多く、筋肉量低下に伴う転倒リスク者が認められたことから、今後はサークル活動において、口腔機能の向上や筋肉量増加を意識したかかわりを取り入れていく必要性が示唆された。当初は3つの地域に着目し、居住地域別フレイル高齢者の抽出とその実態比較を行う予定であったが、データが得られた地域は1つのみであったため、次年度以降ペースを上げて行う予定である。平成31年度以降は引き続き、高齢化が顕著なニュータウン、都市部団地、山間地域のフレイル高齢者の実態を明らかにし、平成30年度の研究成果を踏まえた、居住地域別フレイル高齢者の運動継続に影響する要因の検討し、地域特性に応じた運動継続に必要な支援方法を明らかにし実践モデルを考案する予定である。また、平成30年度の研究成果は、地域看護学会で発表を予定している。次年度使用額が生じた理由としては、当初は3地域の調査実施する予定であったが、実施したのが1地域のみであったこと、事務補助員の人件費を計上していたが自身で作業を行ったことにより、予定していた額の物品費や人件費の執行にはいたらなかった点があげられる。次年度は事務補助員を雇用し、調査の準備や実施を行う予定である。
集成材の金属プレート接合に対する力学モデルの構築とその応用に関する研究

平成12年度は,先ず米松集成材の金属プレート接合を用いたL型試験体の曲げせん断実験を行い,モーメント抵抗接合の挙動に与える各種要因の分析を行った。その結果を考慮に入れ,集成材の金属プレート接合の力学的挙動に対して大きな影響を持つと考えられる要因の一つである集成材同士のめり込みに関する実験を行った。平成13年度も引き続き集成材同士のめり込み実験を行い,樹種として,米松集成材に限定し,受圧幅受圧成,支圧幅余長,余端を変動要因として64種,192片の回転めり込み実験を行った。既往の研究では,金属プレートによる等変位めり込みを与えることでめり込み挙動を把握しようとするものが多く,通し貫を用いて回転めり込みを与え金属プレートと集成材の回転めり込み挙動を調べた研究もある。しかし,通し貫を用いた方法では,余長および余端に自由度を持たせることは不可能であり,金属プレートを用いた等変位めり込み実験から回転めり込みを類推する研究にとどまっている。そこで本研究では,先ず,上述した変動要因すなわち受圧幅,受圧成,支圧幅,余長,余端を自由に選択でき,且つ表面回転めり込みを与えることのできる加力装置を設計・製作した。本加力装置により,なめらかな回転運動を可能とし,余長・余端を変動させて表面回転めり込みを与える実験を可能とした。当初は,ドリフトピンと集成材のめり込みに関する基本的実験,座金と集成材のめり込みに関する基本的実験を行い,集成材同士の回転めり込みも合わせて力学モデルを構築し,金属プレート接合の力学的挙動を説明するモデルを構築する予定であった。しかし,集成材同士の回転めり込みに対するデータを追加する必要が生じたため,平成13年度も引き続き集成材同士の回転めり込み実験を行った。さらにこれらのデータを用いてモーメント-回転角関係をバイリニア型で表現した式を提案し,その有効性を示した。本年度は,先ず米松集成材の金属プレート接合を用いたL型試験体の曲げせん断実験を行い,モーメント抵抗接合の挙動に与える各種要因の分析を行った。樹種として,米松集成材に限定し,受圧幅,受圧成,支圧幅,余長,余端を変動要因として52種,156片の回転めり込み実験を行った。既往の研究では,金属プレートによる等変位めり込みを与えることでめり込み挙動を把握しようとするものが多く,通し貫を用いて回転めり込みを与えた研究もある。そこで本研究では,先ず,上述した変動要因すなわち受圧幅,受圧成,支圧幅,余長,余端を自由に選択でき、且つ表面回転めり込みを与えることのできる加力装置を設計・製作した。本加力装置により,なめらかな回転運動を可能とし,余長・余端を変動させて表面回転めり込みを与える試験を可能とした。

実験の結果より本実験結果と既往の鋼板による均等めり込みとの相違として,均等めり込みでは,有効余長は受圧成の1.0倍と言われているのに対し,木材同士の回転めり込みでは,余長を受圧成の1.5倍に取った時でもなお余長による効果が発揮されている。また、余長と共に受圧成を増すと、塑性剛性は上昇すると言われているが,受圧成の増加に対し塑性剛性は低下する様相が見受けられた。余端に関しては,その増加に対し降伏応力度および降伏回転角の上昇が言われているが,降伏変形角はほぼ一定であることが確認された。加圧寸法を独立させた実験を行い,更なる実験データの収集を行うことが今後の課題の一つである。接合部のモデル化に当たり,今後は他にドリフトピンと集成材のめり込みに関する基本的実験,座金と集成材のめり込みに関する基本的実験を行う必要がある。これらの基本的実験を行う際には,多様な接合方法に対応すべく,それぞれの基本的実験に対して,各種パラメータを設ける。具体的には,ドリフトピンと集成材のめり込みに関しては,ピン径,めり込み位置のへりあきなど,座金と集成材のめり込みに関しては,座金厚,座金径,座金位置などの予定である。昨年度は,先ず米松集成材の金属プレート接合を用いたL型試験体の曲げせん断実験を行い,モーメント抵抗接合の挙動に与える各種要因の分析を行った。その結果を考慮に入れ,集成材の金属プレート接合の力学的挙動に対して大きな影響を持つと考えられる要因の一つである集成材同士のめり込みに関する実験を行った。樹種として,米松集成材に限定し,受圧幅,受圧成,支圧幅,余長、余端を変動要因として52種,156片の回転めり込み実験を行った。既往の研究では,金属プレートによる等変位めり込みを与えることでめり込み挙動を把握しようとするものが多く,通し貫を用いて回転めり込みを与え金属プレートと集成材の回転めり込み挙動を調べた研究もある。しかし,通し貫を用いた方法では,余長および余端に自由度を持たせることは不可能であり,金属プレートを用いた等変位めり込み実験から回転めり込みを類推する研究にとどまっている。そこで本研究では,先ず,上述した変動要因すなわち受圧幅,受圧成,支圧幅,余長,余端を自由に選択でき、且つ表面回転めり込みを与えることのできる加力装置を設計・製作した。本加力装置により,なめらかな回転運動を可能とし,余長・余端を変動させて表面回転めり込みを与える実験を可能とした。当初、本年度はドリフトピンと集成材の,めり込みに関する基本的実験,座金と集成材のめり込みに関する基本的実験を行い、集成材同士の回転めり込みも合わせて力学モデルを構築し、金属プレート接合の力学的挙動を説明するモデルを構築する予定であった。しかし、集成材同士の回転めり込みに対するデータを追加する必要が生じたため、本年度も引き続き集成材同士の回転めり込み実験を行った。さらにこれらのデータを用いてモーメント-回転角関係をバイリニア型で表現した式を提案し、その有効性を示した。
ナノミスト堆積法の開発と無機有機複合型ディスポーザブル光機能性シートの研究

ノズル先端近傍に中間電極を配置した多電極型静電塗布装置であるナノミスト堆積(NMD)装置を作製し、高分子材料や低分子材料およびMgZnO系無機半導体薄膜に対して良好な成膜特性を有することを検証した。F8BT/ZnO有機/無機複合型緑色LEDではスピンコート法による素子と遜色ない性能を発揮することや可溶性溶媒を用いても下地侵食を抑制したAlq3/NPB低分子積層構造の成膜が可能であることを示し、基板との親和性の低い低分子材料にも適用可能なマルチモードNMD法を開発した。NMD法によりコート紙とPETシート上に有機ELデバイスを試作し、ディスポーザブル発光機能性シートの可能性を実証した。本研究は、有機半導体や無機半導体、金属ナノ粒子など様々な材料に適用可能な成膜法であるナノミスト堆積(Nano Mist Deposition: NMD)法の開発および、新しいカテゴリの光デバイスであるディスポーザブル光機能(発光/光発電)シートの試作検証を行い、社会への学術・産業的貢献を目指すものである。本年度は、装置を用いた無機/有機ハイブリッドLEDの試作、低分子有機材料の成膜特性評価、無機MgZnO系材料の成膜特性評価を行った。1NMD法を用いて、緑色発光性高分子であるF8BTの成膜特性を評価し、溶液供給速度依存性や噴霧距離依存性を最適化した条件において表面粗さRMS値0.56nmを得た。同条件でF8BT層を成膜したMoO3/F8BT/ZnO系LEDは、スピンコートでF8BT層を成膜した場合と遜色ない特性を示した。2NMD法による低分子有機構造の形成に向け、NPB膜上へのAlq3の成膜特性を評価し、下地層の浸食とその制御に関する知見を得た。3NMD法によるMgZnO無機酸化物の成膜特性を評価し、基板温度の増加に伴う成膜面の状態の改善と低温成膜によるワイドギャップ化(アモルファス化)等の知見を得た。4無機/有機ハイブリッドLEDにおける多重電荷注入層の導入効果の検証を行い、自己配列双極子分子(SADM)やMgZnO中間層が電子注入効率の向上に効果的であることを実証した。5Inを含まない透明導電膜として期待される金属/誘電体多層構造(MDM)である3層のAg層を含むAg/ZnO系MDMを設計・作製し、高い可視域透過性(89.1%)と電気伝導性(12.2Ω/sq)(室温成膜、熱処理無し)を有することを示した。本年度は、新規NMD装置の開発・作製およびNMD法による有機薄膜の成膜特性の評価、および発光デバイスの試作を行った。1電極間距離制御、窒素雰囲気制御、基板温度制御などの機能を有する2連式のNMD装置を新規に製作し、各機能において十分な制御性を有することを確認した。2三次元電磁界解析を行い、従来の二電極型静電塗布法とNMD法の電界分布の違い、成膜面積の印加電圧依存性の解析、印加電圧とノズル先端電界強度の解析と実験の比較、安定な成膜条件の把握を行い、NMD法の基礎特性を把握した。3ITOやAZOをコートしたガラス基板上に高分子(F8BT)と低分子(NPB、Alq3、TPD)を製膜し、溶媒の種類や溶質濃度、添加材、供給速度、基板温度などの依存性を調べた。成膜後のモホロジーを評価し、成膜条件により、低分子と高分子のどちらにおいても表面粗さ(RMS)数nmの平坦に優れた成膜が可能であることを示した。4フレキシブルPET基板上へのF8BTの成膜を試み、AZO膜を直接蒸着したPET基板上ではF8BTの成膜によって多数のクラックが形成されるが、PET/AZO界面へのアクリル系コート剤の挿入がクラック低減に有効であることを見出した。ディスポーザブル発光デバイス作製の初期実験として、PET基板上にアクリル系コート剤を介してAZO/Ag/AZO透明導電層、F8BT(スピンコート法)、MoO3/Au電極の順に成膜したフレキシブルハイブリッドLEDを作製し、屈曲状態において電流注入発光を観測した。本研究は、有機半導体や無機半導体、金属ナノ粒子など様々な材料に適用可能な成膜法である多電極型静電塗布法(ナノミスト堆積法:NMD法と呼称)の開発、および新しいカテゴリの光デバイスであるディスポーザブル光機能シートの試作検証を行い、社会への学術的・産業的貢献を目指すものである。

これまでの研究において金属ノズル先端近傍に引出し電極を配置したナノミスと堆積装置の作製、高分子や低分子材料およびMgZnO系無機半導体薄膜の成膜特性評価を行ない、NMD法が簡便な装置構成にもかかわらず優れた成膜特性を有することを検証した。特に、F8BT/ZnO有機/無機ハイブリッド緑色LEDではスピンコート法で作製したデバイスと遜色ない性能を発揮することを確認した。最終年度は以下の研究成果を得た。1通常の溶液法では均質な成膜が困難な低分子有機半導体薄膜に適用可能なマルチモードNMD法を開発し、表面粗さRMS=4nmの均質な燐光系低分子混合有機薄膜CBP:PBD:TPD:Ir(mppy)3の成膜に成功した。2NMD法によりAlq3/NPB低分子積層構造を成膜し、可溶性溶媒を用いても下地の侵食を抑制した積層成膜が可能である事を示した。3Ag層への微量Al添加によるAgの初期島状成長の抑制効果を見出し、紫外315nm可視780nmにおける平均透過率89.0%、シート抵抗8.9Ω/sqという優れた特性を有するディスポーザブル光デバイス用MgZnO/Ag/MgZnO透明導電膜の作製に成功した。4窒化物半導体ナノ構造上と有機半導体のハイブリッド光デバイスの実現に向けて、低加工損傷で、毒性ガスを用いず、簡便な装置構成で数十nmのナノ構造を作製可能なナノ加工技術を開発した。5通常のコート紙やPETシート上にAgナノ粒子/PEDOT:PSS導電層を積層した上にF8BT系有機EL構造を積層した簡易型デバイスの電流注入発光に成功し、ディスポーザブル発光デバイスの可能性を実証した。半導体工学ナノミスト堆積(NMD)装置を用いた成膜対象を、有機高分子(F8BT)、有機低分子(NPB、Alq3)、無機酸化物(MgZnO)に拡張し、それぞれにおける基礎的な成膜条件を把握するに至った。いずれの材料においても成膜条件の最適化により表面粗さRMSが数nm程度に低減可能であり、汎用性の高い溶液成膜法として期待できることが確認された。溶液供給速度の低速化は液滴サイズの微細化と粒径分布の狭化に有効であり、ノズルー基板間距離の調整は膜の乾燥状態の制御に有効であることが確認された。また、高誘電率の添加溶媒の添加効果についても検討を行った。特に、低分子膜の積層化に向けた下地の溶解特性に関する知見が得られたことは今後の研究における重要な進捗である。本年度は、NMD法による各種材料の成膜特性の把握に注力し、フレキシブル基板への適用は最終年度の課題とした。本年度の研究成果は、国内・国際学会での発表、および英語学術論文誌での掲載として公表された。以上の実績をもって、計画は順調に進展したと評価した。本研究の最重要課題であった、ナノミスト堆積(NMD)装置の開発が順調に進展し所望の機能性を有する装置が初年度の研究開始初期段階で完成した。この装置を用いて、ガラス基板上への有機薄膜の成膜条件の把握を行ったところ、成膜状態が溶液の供給速度や印加電圧、ノズルー基板間距離、基板の導電性やパターンの有無、基板温度など、非常に多くのパラメータに依存することが判明した。従来方式の二電極型静電塗布法では、相互のパラメータが関与し合って最適値が得られない可能性があるが、新規に開発したNMD装置は、中間電極の採用によって多くのパラメータが独立に制御可能であり、高い優位性を有することが確認され、平坦性の良好な有機分子の成膜が可能であることを実証するに至った。特に、2年目以降を予定していた基板加熱効果の検証を先行して進め、成膜状態に著しい改善効果があることを見出した。
国際戦略提携とM&Aの選択に関する理論的・実証的研究

多国籍企業のグローバル市場参入戦略を理論的サーベイすることを第1の研究目的とした成果を『商学論究』に掲載した。その論文では、国際市場またはグローバル市場(本国市場をも含む)に参入する手段として、なぜ多国籍企業が完全所有方式の単独直接投資を選択するのか、そして単独進出ではなくて合弁事業などの国際戦略提携を選択するのはなぜかを理論的かつ実証分析結果を応用しながら解明した。一方、国際戦略提携活動が機能的に多く用いられているソーシング戦略の領域においても単独形式の企業内国際分業の選択決定因と戦略提携型の企業間国際分業の選択決定因を明らかにし、その成果を竹田志郎編著『国際経営論』に掲載した。他方、一昨年夏に中国で開催されたAcademy of International Business,the third World Congressで報告した欧文ペーパーを修正して、関西学院大学の欧文紀要に投稿した。この論文では、現代の国際マーケティング戦略における価格戦略の役割が、グローバル市場参入戦略の変化、すなわち単独進出型の誘因となるトランスファープライシングから、戦略提携型で多用される交渉価格設定に変遷していくことに連動して戦略的次元を強く示すようになってきたことを力説している。研究課題のタイトルに示されるようなM&Aの選択については、過去の成果をより発展させる段階に迄到達できなかった。この点については引き続き今後の課題としたい。最後に、日中合弁事業に関するアンケート調査を′93年9月に実施し、その回収結果(計58社)をコンピューターを用いて′94年3月に分析した。いずれ国際戦略提携に発展すると予想されるので、今後も注視したい。
肥満による喘息悪化・難治化の病態解明と治療法の開発

肥満による喘息増悪の病態を明らかにし新たな治療法を開発するため食餌性肥満マウス喘息モデルを用いて検討した。肥満により抗原吸入後の喘息反応は増悪し、肺組織内のTh2反応は増強した。腎周囲脂肪組織ではadiponectin遺伝子発現が低下し、leptin、TNF-a、MCP-1、IL-10遺伝子発現は増強したが、抗原吸入後に著明なTNF-a遺伝子発現増強とIL-10遺伝子発現低下を認めた。以上の結果から、肥満による内臓脂肪組織の機能的変化とアレルギー性気道炎症との相互作用により肺組織内でTh2反応増強が生じて喘息悪化に関与していることが示唆され、この相互作用が新たな治療標的になり得ると考えられた。近年、全世界的に肥満人口と喘息患者数が並行して増加傾向にあり、また、肥満を伴う喘息患者は重症化・難治化することが多数の疫学的調査で明らかになっている。このことから、肥満と喘息の病態には喘息の発症・増悪に関与する共通因子の存在が推測されているが、その詳細はいまだ不明である。現在、両疾患は社会的・医療経済的に大きな問題である為、肥満による喘息の発症・重症化の機序を解明し、有効な対応策や新たな治療法を開発することは重要な課題と言える。最近、肥満で認められる全身性の微弱な慢性持続性炎症がインスリン抵抗性のみならず自然免疫や獲得免疫にも影響を及ぼして多くの疾患の発症や増悪に関与していることが示唆されている。以上のことから、本研究では肥満による慢性持続性炎症に焦点を絞り、喘息の基本病態である慢性アレルギー性気道炎症との病態生理学的関連性を詳細に解明し、新たな治療法の開発を目的としている。平成24年度では、野生型マウス(C57/BL6)とインスリン抵抗性を示さないガングリシドGM3欠損マウス(SAT-1KOマウス)の肥満マウス喘息モデルを作成して検討した結果、インスリン抵抗性が肥満による喘息増悪に関与していることを明らかにした。平成25年度では、インスリン抵抗性による喘息増悪の機序を明らかにすることを目的に、まず経口糖負荷試験による耐糖能の異常の検討と腎周囲脂肪組織と精巣上体脂肪組織の重量測定による内臓肥満の評価を行った、その結果、インスリン抵抗性を示さないSAT-1KOマウスは高脂肪食により野生型と同程度の体重増加ならびに内臓肥満を示したが、耐糖能の異常は認められなかった。以上の結果から、体重増加(肥満)や内臓脂肪量の増加(内臓肥満)が喘息増悪に直接関与するのではなく、肥満や内臓脂肪増加で生じたインスリン抵抗性の根底に存在する慢性持続性炎症が喘息増悪に関与することが示唆された。近年、世界的に肥満人口と気管支喘息(以下、喘息)患者数が並行して増加傾向にあり、また、肥満を伴う喘息患者は重症化・難治化することが多数の疫学的調査で明らかになっている。このことから、肥満と喘息の両者の病態にはそれぞれ発症・増悪に関する共通因子の存在が推定されているが、詳細はいまだ不明のままである。現在、両疾患とも社会的・医療経済的に大きな問題であることから、肥満による喘息の発症・重症化・難治化の機序を解明し、有効な対応策や新たな治療法を開発することは重要な課題と言える。最近、肥満で認める慢性持続性炎症がインスリン抵抗性のみならず自然免疫や獲得免疫にも影響を及ぼしていることが明らかにされてきていることから、本研究ではこの肥満における慢性持続性炎症に焦点を絞り、喘息の病態である慢性アレルギー性気道炎症との病態生理学的関連性を詳細に解明し、新たな治療法の開発を目的としている。平成24年度は、野生型(C57BL/6、6週齢)とインスリン抵抗性を示さないGM3欠損マウスに16週間高脂肪食(60%kcal脂肪)を与えて作成した食餌性肥満マウスを用いてアレルギー性喘息モデルを作成し、肥満が実際に気道の抗原特異的アレルギー性免疫応答および喘息気道反応を悪化させること、さらに、肥満による喘息増悪には耐糖能の異常とインスリン抵抗性が関与することを明らかにし、学会で発表してきた。平成25年度は、平成24年度の結果を基に、耐糖能の異常やインスリン抵抗性がどのような機序で喘息を増悪させているかを、慢性炎症(腫瘍壊死因子-αなどのサイトカインの関与)、アディポカイン産生異常(レプチン、アディポカインの関与)、さらに自然免疫の異常(インターロイキン-33などの関与)のレベルで、気管支肺胞洗浄液や肺組織を用いて詳細に検討する予定である。肥満を伴う喘息患者は重症化・難治化することが多数の疫学的調査で明らかになっているが、その詳細はいまだ不明である。現在、両疾患は社会的・医療経済的に大きな問題であるため、その機序を解明し有効な対応策や新たな治療法を開発することは重要な課題と言える。

最近、肥満で認められる全身の慢性持続性炎症がインスリン抵抗性のみならず自然免疫や獲得免疫にも影響を及ぼして多くの疾患の発症や増悪に関与していることが示唆されている。本研究では肥満による慢性持続性炎症と免疫代謝的変化に焦点を絞り、喘息の基本病態である慢性アレルギー性気道炎症との関連性を詳細に検討し、新たな治療のターゲットを見出すことを目的としている。平成2425年度では、野生型マウスとインスリン抵抗性を示さないガングリオシドGM3欠損マウスの肥満喘息モデルを作成し検討した。GM3欠損喘息マウスでは肥満により気道炎症の増悪を認めないこと、気道炎症の悪化には単に内臓脂肪重量の増加は関係しないことが示され、インスリン抵抗性に関与する因子を含む内臓脂肪組織の機能的変化が肥満による喘息悪化に関与することを明らかにした。平成26年度では、肥満による内臓脂肪組織の機能的変化に関与する因子を調べるため、脂肪組織中の炎症性サイトカイン、アディポカイン、抑制性サイトカイン、自然免疫系サイトカインの遺伝子発現を検討した。その結果、肥満によりアディポネクチンの遺伝子発現は有意に低下し、抗原吸入前後で有意な変化を認めなかったが、炎症性サイトカインである腫瘍壊死因子-α(TNF-α)の発現は肥満により抗原吸入後に著明に亢進することを認めた。以上の結果から、肥満による内臓脂肪組織の機能的変化に関与するこれらの因子が遠隔臓器である気道の炎症に影響を及ぼして喘息増悪に関係していると考えられ、喘息治療の新たなターゲットになり得る可能性が示唆された。医学これまでの研究結果から、肥満による喘息増悪は単に肥満に伴う内臓脂肪の量的な増加によるものではなく脂肪組織の機能的な変化によることが新たに明らかとなった。従って、その点を早期に明らかにすることが本研究では非常に重要であると考えられたため、内臓脂肪の機能的な変化を検討するための実験系の構築、予備実験、内臓脂肪の検体準備などを新たに追加したために、予定の計画よりやや遅れる結果となった。本研究を遂行する上で、今回作成した肥満マウス喘息モデルにおいて実際に耐糖能の異常やインスリン抵抗が生じているかどうかを確認する必要性が生じたため、その検討を行ったことで当初平成24年度に予定していた気管支肺胞洗浄液中の各サイトカインやアディポカインの産生に関する検討がやや遅れる結果となった。しかし、その他はおおむね順調に進んでおり、平成25年度末までには予定の通りの達成度が得られるものと考えている。脂肪組織の肥満による機能的な変化が喘息増悪にどのように関与しているか、特に肥満における慢性持続性炎症をもたらしている自然免疫系の変化がアレルギー性喘息における獲得免疫にどのように影響を及ぼしているかについて焦点を絞って詳細に検討し、その結果から新たな治療のターゲットとなり得る候補を選定する。そしてさらにその中から実際に治療法として有用で臨床応用可能なものを明らかにして行く。肥満による喘息悪化の機序を解明するため、炎症性サイトカインやアディポカインの産生ならびに自然免疫系の異常について、タンパク、遺伝子発現、組織学的変化のレベルで、ウエスタンブロット法、PCR法、免疫染色法等の手法を用いて検討する。さらに、得られた結果から肥満による喘息悪化に関与していることが明らかとなった物質の作用をその抗体や阻害物質で抑制することで実際に喘息悪化に関与していることを証明し、肥満による難治性喘息の新たな治療法の開発を行う。
シナプス可塑性におけるカルモデュリンキナーゼの動的な機能発現の場の可視化

本研究では、神経可塑性の形成過程で重要なカルシウムシグナル伝達機構の一つであるカルモデュリンキナーゼ(CaMK)のうち、特にこれまで研究の立ち後れていたCaMKIに着目して、以下の成果をあげた。1新たな核へのカルシウムシグナル分子としてのCaMKIδ:CaMKIδの遺伝子発現解析により、海馬錐体神経細胞に際立った強い発現様式を示すことを明らかにした。また、初代海馬神経培養細胞において、遺伝子導入したCaMKIδは、無刺激下において主に細胞質と神経突起に局在し、カルシウム刺激により核へと移行することを明らかにした。また、この核への移行は、CaMKIδの活性化が重要であること、また、PC12細胞系を用いて、CaMKIδの遺伝子導入により、CREB依存的な転写活性が著明に増強することを明らかにした。これらの結果より、CaMKIδが、神経活動依存性に核内に移行し、神経可塑性に深く関与しているCREBなどの転写因子のリン酸化を介した遺伝子発現の調節に関与している可能性が考えられた。2神経樹状突起の形成へのCaMKI機能関与:海馬発達過程における発現解析により、CaMKIβ2とδ,分子が、生後1から2週齢においてその発現のピークが認められることより、海馬神経初代培養細胞を用いて、CaMKI不活性型変異遺伝子を導入し、樹状突起の形成への影響を検討した結果、樹状突起の形成が著明に抑制された。これらの結果より、CaMKIが海馬神経細胞の樹状突起の形成に機能関与している可能性を初めて明らかにした。カルモデュリンキナーゼ(CaMK)は、神経細胞のカルシウム情報伝達機構の中心的なシグナル経路を構成しているタンパク質リシ酸化酵素である。本研究では、CaMKの細胞内局在を形態学的に明確にし、その機能発現の場を明らかにすることを目的として企画し以下の研究成果をあげ、J.Neurochem.に報告した。1 CaMKIγの新たなアイソフォームの構造決定と酵素学的性質:CaMKIγの同一遺伝子からスプライスの相違により生じる2つのアイソフオーム(CaMKIγ1,CaMKIγ2)の単離をPCR法により成功し、その一次構造を決定した。その結果、CaMKIγは、476アミノ酸残基、推定分子量53kDaよりなり、一方、CaMKIγ2は、カルモデュリン結合部位を欠落した377アミノ酸基、推定分子量43kDaよりなることが判明した。また、酵素学的な性質を検討した結果、CaMKIγ1の活性化は、CaMKKにより制御されていることは明らかになった。2 CaMKIγの脳内遺伝子発現と細胞内局在の解明:Insitu hybridization法によりCaMKIγの神経系における遺伝子発現局在を検討した結果、CaMKIγは、松果体、視床下部の腹内側核、嗅球、海馬などの一部の神経領域に際立った強い発現を示すことが明らかになり、他のCaMKの発現局在と異なり、CaMKIγは、これらの神経細胞において特異な機能に関与することが示唆された。また、初代海馬神経培養細胞CaMKIγ1、2を発現させて、その細胞内局在を検討した結果、CaMKIγの両分子は、神経細胞の細胞体牟および突起の細胞質に局在することより、本酵素が、細胞質で機能していることが示唆された。
確率知識モデルによる不確定性推論の研究

現在データマイニングなど多量且つノイズを含むデータからの知識獲得のため、機械学習に於けるグラフィカルモデルや、統計的自然言語処理に於ける確率文法などの技術が各分野で使われているが、素性を利用するため関係をうまく表現できないなどさまざま制約があり、複雑な確率モデリングを困難にしている。我々は確率と論理を融合し、論理型言語に基づく確率モデリング言語PRISMを開発した。PRISMは確率モデルの記述と計算・学習を完全に分離することにより、論理の記述力を活かした効率的な確率モデリングを可能にしている。H21年度は確率知識のモデリング言語であるPRISMの適用範囲を広げる準備として、プログラムに課されている背反性条件を除くため、BDD(2分決定木)による確率計算および統計パラメータの学習のアルゴリズムの開発を行った。BDDはプール式をコンパクトに表現する有向グラフである。我々は確率的命題変数からなる任音のブール式を表すBDDに対し、隠れマルコフモデルの確率計算で使われる内側確率および外側確率の概念を適用することにより、ダイナミックプログラミングに基づいて効率的に確率計算を行う一般化内側・外側確率アルゴリズムを導出した。さらにこのアルゴリズムを使い、BDDから確率的命題変数に付随する確率を推定するBDD-EMアルゴリズムと呼ばれるEM学習アルゴリズムを導出した。BDDとEM学習アルゴリズムを結びつけた研究は今までになく、BDDが広く使われている現状からして、この学習アルゴリズムは広い応用が期待される。また、PRISMによる統計的アブダクション(仮説推論)に使われる論理式を確定節から一般の節に拡大するため、独立の確率的命題変数からなる一般の節を考え、そのような節の集合を条件部に持つ条件付き分布について、その性質を調べた。その結果、このような条件付き分布により任意の離散結合分布が表現できるとこと、およびPRISMプログラムにより表現される(無限の)分布もある条件のもとに表現できるとことが証明された。H21年度では前年度末に導出したBDD(2分決定木)による確率計算および統計パラメータの学習のアルゴリズムであるBDD-EMアルゴリズムをバイオインフォマティクスの一分野である代謝経路のモデリングに適用し、有効性を確認した。BDD-EMアルゴリズムは本研究プロジェクトで開発している確率知識モデリング言語であるPRISMに於ける背反性制約を除くための中核的アルゴリズムであり、任意の率命題論理で記述された確率モデルのパラメータを学習できる.本研究では大腸菌の代謝経路をアブダクション(仮説推論)により実験データから論理的に推論し、可能な代謝経路(仮説)を得た後、それらを確率的命題論理により記述しBDD-EMアルゴリズムに与えることにより、代謝経路の各ステップを表す命題が真である確率を推論した。この確率にもとづき、候補となる代謝経路の確率を計算して最尤のものから順位付けを行ったところ、専門家の目から見て妥当な順に付けを得ることができた。この結果は将来バイオインフォマティクスなどの科学実験を行う際、半自動的に仮説を発見し評価する科学発見の自動化に繋がるものである。一方PRISMの機能強化に関しては、統計的推論で重要な機能を果たすベイズ推論を取り入れる枠組みとして変分ベイズ法を採用し、PRISMの実行メカニズムである命題化計算と組み合わせることにより汎用の変分ベイズ法を実現できることを証明し、論文化した。変分ベイズ法により確率モデリングで重要なモデルの構造探索於けるモデル選択基準である周辺尤度を効率良く計算できるので、PRISMによる確率モデルの構造探索への道が開かれたと言える。H22年度では前年度末に導出したBDD(2分決定木)を使った統計的パラメータ学習アルゴリズムであるBDD-EMアルゴリズムを拡張したshared BDD-EMアルゴリズムを導出し実装した。shared BDDは複数のBDDを束ね、BDD間の部分グラフの共有を行ったものである。shared BDD-EMアルゴリズムは、BDDの代わりにshared-BDDを使ったEMアルゴリズムであって、BDD-EMアルゴリズムで仮定されていた単一BDDに対する確率計算を、統計的学習では必須の数百、数千のiid(独立同分布)データから作成される多数のBDDに対する確率計算に拡張したものである。人工データおよび実データを使った学習実験の結果、複数データに対する確率計算の共有を行いつつ、パラメータ学習を効率的に行うことができることを確認した。また論理に基づいた確率モデリングにおいては確率モデルは命題論理式に変換されるが、その際命題変数を順序付けした上でorder-encodingと呼ばれる手法を使うことにより、より効率的に変換できることを理論的に導き、人工データを使った計算機実験により確認した。一方PRISMの機能強化に関しては、統計的推論で重要なViterbi学習の実験的実装を行った。Viterbi学習では最尤の解(Viterbi解)を与える統計パラメータを推論するが、EMアルゴリズムに比べて、計算が簡単になるという特徴がある。特にHMMなどの末端再帰により表現される確率モデルに於いては非常に効率的なパラメータ学習が実現される。一方HMMより更に灘なPCFGでは、部分Viterbi解を合成した解が全体の解にならないという問題があるが、我々は複数の最尤に近い解を保持しつつ、それらを組み合わせることにより最終的にViterbi解を得ることに成功した。