hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
在宅で終末期患者を看取った遺族への遺族訪問ケアプログラムの開発とその評価

在宅で終末期患者を看取った遺族への遺族訪問ケアプログラムを開発し、無作為割付(介入群と通常ケア群)を行う準実験研究を実施した。その結果、介入群は通常ケア群に比べて、身体的症状が少なく複雑な悲嘆に陥るという危機を回避することができ、介入群はストレスへの対処の「回避・逃避型」である消極的な対処が軽減する傾向がみられ、大切な人の死別というストレスに対し、逃避することなく悲嘆の作業を行うことにつながっていた。目的:在宅で終末期がん患者を看取った遺族への遺族ケア訪問プログラムを考案するための基礎資料を得るために、訪問看護を受けながら在宅で終末期がん患者を看取った遺族の悲嘆過程および、二次的ストレスの有無とその内容、ニーズ、そしてサポートなどを明らかにすることを目的とした。対象:在宅で訪問看護を利用した終末期がん患者を看取った遺族で、(1)終末期がん患者を看取った後、3ヶ月から1年経過した者、(2)終未期がん患者の年齢が40歳以上75歳未満である、(3)本調査の目的や方法を説明し、調査へめ承諾が得られた者、以上の条件を満たす方10名程度。方法:研究者は、訪問看護ステーションの管理者に研究の趣旨と倫理的配慮について口頭と文書によって説明した。承諾の得られた訪問看護ステーションの管理者に、研究参加が適切であると判断される対象者の選択と、選択された対象者への研究者および簡単な研究め趣旨と研究協力の説明を依頼した。同意の得られた対象者に対し、研究者が訪問し、研究の目的・意義・方法、さらに下記の倫理的配慮に関して口頭と文書によって十分説明し、研究協力の同意を得た。倫理的配慮:対象者に対し、研究協力は自由意思によるものであり断ることができること、身体的・精神的負担に留意し、中止や中断・延期や返答拒否ができること、面接中に状態の変化があった場合は、訪問看護ステーションに連絡し、以後の対応を依頼すること、協力の可否によって個人や訪問看護ステーションに何ら不利益が生じないことを説明した。また、収集じたデータおよび結果について、匿名性を保障し個人が特定できないように処理すること、研究の目的以外に使用しないこと、厳重に鍵のかかる場所で管理し、研究終了後速やかに破棄すること、研究結果の公表において個人名や施設名の公表は一切なく、ブライバシーの保護に厳守することを説明した。結果・分析:現在8名の結果を分析しているところである。目的:1.在宅において終末期がん患者の家族が,大切な人の死を予期してから悲嘆過程の比較的早期の期間を,安定した心理,社会的状態で過ごせるようにするための系統的なグリーフケアプログラムを開発すること,2.開発したグリーフケアプログラムを用いて介入群と通常ケア群を比較し,有効性と実用性を評価することとした。研究方法:1.平成18年の研究成果と文献検討からグリーフケアプログラムを開発。2.(1)研究対象者:本研究の対象は,在宅で療養している終末期がん患者の家族約40名程度で,(1)終末期がん患者の配偶者,(2)対象者の年齢が70歳未満である者,本研究の目的や方法を説明し,研究の参加に同意が得られた者,これらの条件を満たす者とした。(2)方法:在宅で終末期がん患者を看取った家族を無作為に介入群と通常ケア群の二群に分け,平成19年12月平成20年11月末までの12ケ月間,グリーフケアプログラムを実施し,その効果を比較検討することとした。倫理的配慮:調査・研究とこれらの目的以外で情報の使用をしないこと,また得られた情報についての匿名性を保証し,個人が特定できないように統計的に処理することを説明している。さらに,この調査・研究をいつの時点でも拒否する自由があることや,例え拒否したとしても,個人や訪問看護ステーションに何の影響もないことを説明する。同意が得られたものを対象としている。よって,プライバシーに配慮している。結果:1.プログラムの開発:予後数週間から死後3か月までの期間に計4回のプログラムを開発した。内容は,(1)終末期(予後数週間:ターミナル中期)に,主に情緒的支援の実施。(2)死後約3週間1ケ月未満に,主に情緒的支援の実施。(3)死後6週間49日未満に,主に認知的支援の実施。(4)死後約3か月に,主に情報的支援の実施。2.現在実施中である。目的:終末期がん患者の家族のためのケアプログラムを実施し、介入群と通常ケア群を比較することで、有効性と実用性を評価する。方法:介入群を用い、無作為割付を行う準実験研究。対象は在宅で療養している終末期がん患者の家族、以下の条件(1)終末期がん患者の配偶者、(2)終末期がん患者の年齢が75歳未満である者、(3)研究の参加に同意が得られた者、を満たすものとした。介入群には第1回4回の介入を行う。

通常ケア群は第1回の介入を行い、第2回の訪問時には、実際に訪問看護師が家族に行っている通常ケアを行う。結果:平成20年12月末現在における、介入群5名と通常ケア群5名の計10名。年齢は、30歳代-70歳代、男性4名、女性6名。第1回介入前と第2回介入前のデータにおいて有意差はなかった。1)介入群と通常ケア群の比較GHQ28の下位尺度である「身体的症状」において、通常ケア群に比べて介入群の方が有意に低かった。それ以外では、有意な差はみられなかった。2)ケアプログラムの効果CSの下位尺度、消極的な対処である「回避・逃避型」において、ケアプログラムを受けることにより低くくなる傾向がみられた。考察:介入群は通常ケア群に比べて、身体的症状が少なかったことは、複雑な悲嘆の一つである身体症状が少なく、複雑な悲嘆に陥るという危機を回避することができた。ケアプログラムを受けることにより、ストレスへの対処の「回避・逃避型」である消極的な対処が軽減する傾向がみられ、大切な人の死別というストレスに対し、逃避することなく悲嘆の作業を行うことにつながっている。
植物の脂肪酸不飽和化酵素の生化学的研究

高等植物やラン藻の脂肪酸不飽和化酵素は、生体膜を構成している膜脂質に結合した脂肪酸の不飽和化(二重結合を導入)を触媒し、生体膜の物理的性質(流動性など)の調節において重要な機能を担っている。本研究では、ラン藻Synechocystis PCC6803のDELTA12不飽和化酵素の生化学的性質を明らかにするために、同酵素の遺伝子(desA)を不飽和化酵素を全く持たない大腸菌に導入して同酵素を大量に合成させ、この大腸菌のホモジェネートを用いて同酵素の生化学的な解析を行った。また、この不飽和化酵素および同ラン藻のomega3不飽和化酵素の間で保存されているアミノ酸残基を部位特異的に変異させ、それらの変異のDELTA12不飽和化酵素の活性に及ぼす影響を調べ、同酵素の活性中心や鉄との結合部位などの同定も行った。以下にこれまでに得られた研究の成果を要約する。1.この酵素は、活性発現のコファクターとして酸素および鉄イオンを要求することが明らかとなった。2.DELTA12不飽和化酵素とomega3不飽和化酵素の間で保存されている5つのヒスチジン残基(DELTA12不飽和化酵素の90,109,129,287および290番目の残基)をアルギニンに変えると活性が全く無くなることから、これらのヒスチジン残基が活性発現において重要な機能を担っていることが明らかとなった。3.上記のヒスチジン残基のうち109番目と287番目の残基は、鉄との結合に関与していることが示唆された。4.99番目のアミノ酸残基であるリジンをグルタミン酸に変えると、フェレドキシンを電子供与体として用いた時の活性が無くなることから、このアミノ酸残基がフェレドキシンとの結合に関与していることが示唆された。
オリゴデンドログリア細胞膜の発現するリンパ球増殖活性の研究

オリゴデンドログリア(O-2Aグリア)はMHCクラスII抗原さ発現せず,アストロサイトやミクログリアのような中枢神経系の免疫応答に積極的に関与しているという証拠はこれまでなかった。しかし本研究は,長期培養O-2A細胞株L3(Aloisiら1990)を用いて,O-2AがT細胞のインターロイキン2依存性増殖反応を促進することをはじめて明らかにした。また,液性因子ではなく接触因子を介するグリア-T細胞相互作用を証明し,O-2Aグリアの膜分画にその活性を証明した。使用されたO-2A細胞株L3は,同系ラットの脳組織に移植すると成熟したオリゴデンドロサイトに分化することを証明し,またin vitroでもO4,HNK-1,A2B5などのO-2Aのマーカーを発現していることを明らかにした。これらの実験結果は,我々のin vitroでの実験系がin vivoでの炎症過程の少なくとも一部を再現していることを示している。現在のところL3細胞株の発現しているT細胞増殖因子の本態は明らかになっていないが,今後生化学的,分子生物学的な方法論を駆使して新しい分子のクローニングが必要である。O-2Aグリアが免疫細胞と相互作用をする反応として,近年熱ショックタンパク(heat shock protein,HSP)を介した系が示唆されている。そこで我々は,一次培養オリゴデンドロサイト,およびL3株のHSP発現を免疫組織化学的に検討した結果、O-2AがHSP72を発現しうることが明らかになった。以上の結果から,O-2Aグリアは脱髄性炎症反応の標的であるのみならず,自らも積極的に免疫応答を調節し,中枢神経系脱髄疾患の病態に関与していることがわかった。1.L3細胞の培養;オリゴデンドロサイト前駆細胞株L3の安定した培養系を確立し,限界希釈法によりクロ-ン化することに成功した(未公表)。2.L3細胞とT細胞の相互作用;活性化T細胞の増殖がL3細胞との混合培養にて増強されることを示した(J.Neurosu.Res.印刷中)。細胞の直接接触が重要で,細胞接着因子の関与が推定されるに至った。3.L3細胞の表面抗原解析;Flow cytometryによりL3細胞の表面抗原を解析し,モノクロ-ナル抗体のcharacterizationを容易にする系を確立した。この系を用い,L3細胞は04陽性,HNKー1陽性,A2B5陽性で,しかもGC陽性の成熟オリゴに分化する能力を保持していることを明らかにした(Stanford Centennial Symposiumで発表)。4.L3細胞の分化;L3細胞は無処理プラスチックの上では,10%FCS存在下でも成熟したオリゴに分化すること,塩基性FGFはこの分化を阻害することを初めて示した(第3回国際神経免疫学会,エルサレムで発表)。6.抗L3モノクロ-ナル抗体の作製;Balb/cマウスを免疫し,いくつかのクロ-ンを得た。1.本年度は昨年度に引き続き,O-2Aがグリア細胞株L3のT細胞増殖活性を阻害するマウス・モノクローナル抗体の樹立を試みた。L3に反応するクローンを数種類得たが,T細胞増殖阻害活性を持つものは得られなかった。それと平行してL3細胞のin vitroおよびin vivoでのフェノタイプの解析を継続した。in vitroでの解析にはflow cytometry (FACStar plus)の導入を試み,その有用性を確認し報告した。L3細胞はin vitroではオリゴデンドロサイトのマーカーであるO4,HNK-1のみならず,アストロサイトのマーカーglial fibnllary acidicprotein (GFAP)を同時に発現していた。細胞株L3をまず蛍光色素

PKH26で標識してから,同系Lewisラット,およびミエソン塩基性蛋白を欠損するShivererマウスの脳内に移植した。経時的な病理学的検索の結果,移植されたL3細胞(PKH26陽性)はin vivoでは成熟オリゴのマーカーであるガラクトセレブロシドを発現していたがGFAPの発現はまったくみられなかった。このことはL3細胞株がオリゴデンドロサイトの前駆細胞であることを意味し,in vivoでのtype-2アストロサイトの存在に疑問を提起する。この重要な成果は,米国サン・ディエゴで開かれたAmerican Academy of Neurologyの年次総会で発表した。2.オリゴデンドログリア(O-2A)が免疫系と相互作用を行なう系として,熱ショックタンパクCheat shock protein,HSP)の発現を介する反応が示唆されているが,我々はHSP72の発現を一次培養オリゴ,およびL3細胞株においてはじめて証明し,発表した。
「教育経営機能」強化に果たす地方「教育公社」の役割と課題に関する研究

平成11年度においては、指定都市および東北地区を中心に教育公社のヒアリングを実施し、その成果を基にアンケート調査表を作成した。平成11年12月に、都道府県、指定都市、市町村の設置する教育公社1233公社に調査表を送付し、同12年2月までに498公社から有効回答が得られた。回収後直ちにコーディング作業の後、データの打ち込みを行い単純集計結果を得た。そしてそれを基にクロス表、数量化理論III類を用いた分析を行った。教育公社の設立を時系列的に見た場合、その事業内容は、社会・経済環境の変化に柔軟に対応するための主体として設置されている状況が看取された。すなわち、生活水準の向上に伴って、基礎的な教育条件整備事業から、スポーツ、余暇等の選択的教育ニーズへと変化して行ったのである。したがって、教育公社は、いわゆる中間所得層にとっては魅力的な「シビルアメニティ」を確保する主体として機能していたとの結論を得た。また、当初われわれは、教育公社設置のねらい・目的は、i)行政業務代行による現行教育行財政制度・組織の制約の克服(減量経営)と、ii)新しい教育行政ニーズへの対応(機能拡大)の何れかに類型化されると考えていた。しかし調査結果は、教育公社は両測面を併せ持つことが明らかになった。さらに意思決定状況を検討したところ、公社内部で自主決定する場合と、外部の監理部局・首長部局との調整を必要とする場合が見られた。幹部職員の人事は、自治体幹部職員の天下り人事である場合が多かったが、事業内容・経営状態に照らした適材の配置が今後の課題であると思われる。そして内部管理組織・制度は、経営情報の公開目的よりも、内部経営改善資料としての経営分析・財務診断に重点が置かれていた。収入構造も、財産運用による自己資金と自治体本体からの受託がメイン収入源であり、公社によっては補助金、会費収入に依存度の高い場合も見られた。今後のわが国の教育行政システムの改編に伴う守備範囲の縮小は、成熟した「シビルアメニティ」提供主体としての「教育公社」の存在意義を益々重要なものにするとの結論を得た。本年度の研究は、前半において、指定都市を中心に、高見、白石が中心となって、教育関係公社のヒアリングを実施し、アンケート作成の基礎資料、情報収集を行った。後半においては、それらを基にアンケートを作成し、都道府県、指定都市、市町村の設置する教育関係公社、1233公社にアンケートを送付した。2月29日段階で520件の回答が寄せられた。湊の指導の下、回収したアンケートのコーディングの作業を開始し、統計パッケージSPSSを利用してデータの打ち込み作業を行った。以上のデータ作成作業はほぼ完了し、具体的分析作業にこれから着手する予定である。回収済みのアンケートを一瞥したところでは、財務体質はあまり芳しくない公社が多かった。公社によっては、詳細な財務諸表を送付して頂いたケースもあったが、一般会計からの補助金、委託金で何とか組織運営しているケースがほとんどであった。独立採算の状況からはほど遠い存在であった。人事についても主管部局からの独立性はあまり強くなく、採用については主管課の承認を必要とする等、強いコントロールを受けている場合が多かった。また、公社は、本庁ないしは主管部局の人員削減、人件費削減のための受け皿機能を果たしている点にその特徴があるといえると指摘できよう。

公社の管理スタッフの意識も、採算性・収益性意識は必ずしも高くはなく、むしろ受益者の利便性を重視している傾向が強い。公社の経営管理層には、教育専門家を招聘するなど、教育の特性に配慮した対応も見られるものの、財務内容の経営分析については、ほとんど実施していないのが実情であった。本年度の研究は、前年度のヒアリング、アンケート調査を基に分析作業を実施した。われわれは、「教育公社」を一般教育公社と特殊教育公社に類別し、前者の類型として「(狭義の)教育公社」、「学校経営準備公社」、「土地開発公社」、「その他の教育公社」を、また後者の類型として「国際交流公社」、「学校経営公社」を位置づけた。そして「教育公社」の設置状況を数量化理論III類を用いて時系列的に分析したところ、その事業内容は、社会・経済環境の変化に柔軟に対応するための主体として設置されている状況が看取された。すなわち生活水準の向上に伴って、基礎的な教育条件整備事業から、スポーツ・余暇等の選択的教育ニーズへと変化して行ったのである。したがって、「教育公社」は、いわゆる中間所得層にとっては魅力的な「シビルアメニティ」を確保するための主体として機能していたのである。また「教育公社」設置のねらい・目的は、i)行政業務代行による現行教育行財政制度・組織の制約の克服(減量経営)と、ii)新しい教育行政ニーズへの対応(機能拡大)の何れかに類型化されると考えていた。しかし調査結果によると、何れも両方の側面をもつことが判明した。さらに「教育公社」の意思決定状況を検討したところ、公社内部で自主決定する場合と外部の監理部局との調整を必要とする場合があった。幹部職員の人事は、自治体幹部職員の天下り人事である場合が最も多く見られた。そして経営情報の公開、経営分析・財務診断については、後者の方に重点が置かれているようであった。収入構造について見てみると、財産運用による自己資金および自治体本体からの受託がメイン収入源であり、公社によっては、補助金、会費収入に依存度の高い場合もある。わが国の教育行政システムの改編に伴う守備範囲の縮小は、成熟した「シビルアメニティ」提供主体としての「教育公社」の存在意義を益々重要なものにするとの結論を得た。
外科的重症疾患におけるエネルギー基質の選択に関する実験的および臨床的研究

昭和60年度に引き続き、62年2月までに下記の実験を行なった。盲腸結紮,穿刺により作成した腹膜炎犬を4群に分け、腹膜炎作成直後より次の4通りの組成の高カロリー輸液(すべて等熱量,等室素量)を行なった。すなわち、非蛋白エネルギー源としてのグルコースと脂肪乳剤の配合比を、カロリー比として、10:0(D100),8:2(D80),5:5(D50)2:8(D20)の4通りの組成とした。以上の4群において、先ず間接熱量測定を行ない、得られたエネルギー消費量の1.5倍量のカロリーを、腹膜炎作成手術直後より持続投与し、48時間後に再度間接熱量測定を行なった後、肝組織(フリーズクランプ法による)動脈血、24時間尿を採取した。種々の指標を分析した結果、現在のところ以下の知見を得ている。1.48時間後の生存率は約20%で、各群は、D100>D80>D50>D20の関係にあった。2.エネルギー消費量の手術前後の増加率は、20-40%の範囲にあり、4群間に差はなかった。3.48時間後の呼吸商は、D100>D80>D50>D20であった。4.IRIは、D100で著増したが、他の3群では軽度上昇に留まった。5.IRGは、D50,D20で、他群より高値をとった。7.動脈血中ケトン体比は、D50,D20で低値をとった。8.窒素平衡は、D80で、最も良い傾向を示した。
有限体上の特殊関数の数論への応用

ガウスの和とコーピの和は数論のなかでは、研究の歴史が古いにもかかわらず、たえず新しい見方を得てよみがえる、興味がつきることのない対象である。これらを古典的に重要な関数であるガンマ関数とベータ関数との有限体上の類似物であるという見方も古いものではあるが、それを他の特殊関数に適用してみるということはほとんどなされなかった。超幾何関数が特殊関数のなかで広い領域で重要な役割をはたしていることは、周知のことであるが、それの有限体上の類似物が考えられたのは比較的最近のことで、しかも彼の研究は関数論的な類似を追うことが主眼で、数論的な性質を調べ、それを数論へと応用することは少なかった。その方向に一歩前進させたのが本研究である。この研究を続けるうちに、もうひとつ別な類似物が既に研究されていることにきずいた。それは有限体上の超楕円曲線のj-不変量を根として持つ多項式がやはり超幾何関数と関係していた。この有限体上の超幾何多項式と呼ばれるものは、断片的に研究されているが、組織だっての研究は手がけられていなかった。これらふたつの類似物の関係を調べることも興味ある結果につながった。そこでガウスの和の研究を始めたガウス自身が超幾何関数の研究も始めていたという事実が、以外と根の深いところでは絡みあっていたことをうかがわせる。円分体、楕円曲線、楕円関数と数論の興味ある対象が互いにつながっている様子がガウスには見えていたようだ。この研究では有限体上の計算を数式処理システムが極めて有効に実行してくれることが確信できた。
無負荷センサ統合による見守りシステムの構築法

本研究では,IOT技術を応用することで,施設または個人住宅で生活する高齢者を24時間継続的に見守るための見守りシステムを開発し,そのデータを活用することによってQOLの向上や健康寿命の増進を目指す.そのために,マルチモーダルセンサを統合した見守りロボットを開発し,居住者の日常生活行動(ADL)を起床から睡眠にいたるまで継続的に,かつ負担なくモニターし,データ化するシステムを開発する.具体的には,見守りシステムの機能や条件をUMLによりモデル化し,施設などの屋内居住空間において,個人の特定と,その位日常生活行動を認識する技術と,異常状態を検知するマイニング技術を開発し,実際の居住空間で実験評価する.マイクや生体センサー等から得られるデータから,異常な状態,あるいは異常な状態に至る前段階にある状態の検知を行うことを目指しているが,異常の検出と同時に居住者のプライバシーの保護も本研究においては重要視している.プライバシーを保護した状態でのデータマイニングを可能にするため,本年度は完全準同形暗号を利用した秘密計算手法にもとづくデータマイニングとその並列計算手法について実績をあげることができた.また,睡眠に関わる状態推定の向上と異常状態検知にも着手した.具体的には,居住者の負担がない無拘束型のマットセンサから生体振動データを取得し,睡眠段階の一致率を向上させることに加え,睡眠時無呼吸症候群の異常状態を検知技術を提案した.開発したシステムを,実際に介護施設に設置することによって実証実験を行なった結果,転倒や梗塞などの異常検出の短期的見守り機能によって,介護負担の軽減が達成された以外にも,ADLから機能的自立度(FIM)を測定することによって介護度の自動判定や,その長期的な変化を観察することで事故予防および生活不活発病などの早期発見ができることがわかった.マルチモーダルセンサによる日常生活行動ADLの認識技術を開発した.特に機械学習で必要となる大量の教師データの問題を解決し,認識対象やセンサ設置環境の変化に対する認識率の低下に対しても強いシステムを目指した.また,食事や排泄などの基本的生活行動(BADL)認識に加えて,料理や買い物などの手段的生活行動(IADL)や,会話などの社会的生活行動(SADL)も認識できるようにするために,計算機で利用可能な知識表現である生活行動オントロジーをOWL言語で構築し,5W1Hで行動を定義できるようにした.さらにセンサデータからの中間表現を生成するための機械学習と論理推論を組み合わせた認識システムを開発した.睡眠状態の推定に関しては,今まで考慮してこなかった1日のリズムであるサーカディンリズムを取り入れるとともに,90分サイクルのウルトラディアンリズムも同時に考慮することで,睡眠段階の一致率向上に成功した.最終年度では,居住者の昼間の状態認識技術と夜間の睡眠段階推定技術を統合し,老人ホームの実環境で実証実験を通して,その有効性を示すとともに,実用化に向けた課題を解決する.さらに,異常状態検知として,本年度成果の睡眠時無呼吸症候群の判定方法を組み込むとともに,その判定率の向上を目指す.分担者の森本は,シャープ製の会話ロボット「ロボホン」とそれに付帯するクラウド会話処理サービスを利用し実験を進めていたが,ロボット本体のソフト・ハードの改変には制約があるため,本年度は,ロボットに依存する部分から離れ,得られたデータからのプライバシー保護データマイニングの研究を中心に進めた.ロボット自体はマイク,およびセンサーのインターフェースとして引き続き利用する.睡眠の異常状態検知に関しては,睡眠段階の1つである覚醒状態の種類に着目することで,睡眠時無呼吸症候群の判定方法を見出した.最終年度では,居住者の昼間の状態認識技術と夜間の睡眠段階推定技術を統合し,老人ホームなどの実環境で実証実験を通して,その有効性を示すとともに,実用化に向けた課題を解決する.まず,異常状態検知として,昼間は日常生活行動(ADL)から得られる転倒などの事故や,梗塞などの健康異常の検出に加えて,夜間の睡眠時無呼吸症候群の判定方法を組み込むとともに,それらの検知率の向上を目指す.また,異常な状態に至る前兆の検知につながるデータマイニング技術の個々の要素技術を引き続き研究開発してゆく.一方,現在までに開発した見守りシステムで使用されるプライバシーを考慮した各種のデータマイニングの要素技術を,その他の生体センサ,RFIDなどによる健康・行動認識技術に応用するための諸問題を解決することで,「見守りシステム」全体としての機能強化を目指す.このためには,特に個人データの共有化のためには生体データや行動データの非識別化非特定化技術の開発が必要となる.そして,より長期的かつ大規模な見守りデータを収集することによって,医療者,介護者,家族,本人全てが活用できる介護知識ベースを構築することを目指す.長期的な目安としては年単位,また複数の施設において様々な介護度の居住者の見守りデータを収集する.このために,インタネット上のクラウドのような共用サーバ上で見守りサービスを運用する仕組みづくりを提案する.本研究では,IoT技術を活用した見守りシステムの構築方法の設計を具体的なシステム開発を通して行う.具体的には,介護施設などにおいて,居住者の負担がなく,かつプライバシーを守りながら,日常生活行動と健康状態をモニタし,転倒や心筋梗塞などの発作や睡眠時無呼吸症候群などの異常状態を,リアルタイムで検知できる見守りの基本技術を開発し,実証実験を通して評価する.見守りシステムは,センサデータを受信,解析して,行動認識や異常検知をするリアルタイムシステムとして捉えることができる.システムの設計にあたって重要な要件は以下の3つである.無負荷・無侵襲性:センサ類の装着や監視が居住者にとって身体的,精神的に負担にならないこと.プライバシー保護も含める.常時・連続性:居住者の起床,食事,排泄,入浴,睡眠などすべての生活パターンをモニタできる常時性と,24時間365日間途切れなく稼働できる連続性が必要.

リアルタイム性:異常検出からアクションまでを一定時間内に行うこと.たとえば,心筋梗塞では,胸痛の発症から心停止に至る1時間以内に救急連絡をする必要がある.本研究では,様々な用途や条件に合わせて,マイクロ波センサ,RFID,その他の生体センサを統合することにより見守りシステムを構築することを実証する.具体的には,(1)見守りシステムの機能や条件をUMLによりモデル化し,(2)複数人が居住する屋内空間において,個人の特定と,その位置・姿勢などから,日常生活行動を認識する技術と,(3)行動状態と健康状態を総合的に判断して異常状態を検知するマイニング技術を開発し,(4)実際の居住空間で実験評価することにより,認識処理のパフォーマンスと居住者数に対するスケーラビリティを満たす実用システムを構築することである.本年度は,上記(1)(2)の研究開発を行ない,開発した技術の特許出願及び論文発表を行なった.本年度の目標は,見守りシステムの機能や条件をUMLによりモデル化し,複数人が居住する屋内空間において,個人認識とその位置・姿勢などから,日常生活行動を認識する技術の開発であった.まず,モデル化については,UMLユースケース図およびクラス図を用いて,特に見守り対象である人,家具,部屋のモデル化を行なった.その結果,日常生活行動認識のためには,部屋における人と家具の間の相対関係のモデル化が重要であることが実証された.次に,複数センサによる日常生活行動の認識技術を開発した.具体的には,睡眠時にはマットレス型センサ,離床時にはマイクロ波センサによって,心拍,呼吸などのバイタルサインを収集する.さらにトイレ,食堂やリビングなどの共用空間での利用者認識のためにRFIDや顔認識カメラなどを活用することによって,居住者の日常行動をきめ細かく、かつ漏れなく収集することができる.そして,ここから得られた大量の時系列データを解析することによって,日常生活行動認識や異常検知をする技術を開発した.マットレス型センサから得られた生体情報を表す振動波形は,人それぞれ固有のノイズがのるだけでなく,振動波形の特徴が日によって異なることが多いため,これらのノイズや振動波形の特徴によらず,安定した心拍数を推定し,その認識率を向上させる方法を考案した.また,日々の体調によって睡眠状態は変化するため,過去の自分や他人と同じような特徴を持つ心拍を活用することにより,日々の体調変化にあわせた睡眠状態の推定を実現した.実際に開発した技術を実装した見守りロボットを作成し,老人介護施設に設置して,転倒検知,排尿パターン検知,寝返り回数,さらに社会性行動としての,共用施設利用状況や仲良し度判定なども行なった.また,日常会話の流れから認知症の初期状態を検知する技術の開発も行なった.
子宮内膜症性不妊における好中球の意義

好中球が子宮内膜症発症にどのように寄与するかを好中球除去抗体を用いたマウス子宮内膜症モデルを作成して検討した。同実験は、東京大学動物実験実施規則に則り行い、動物実験専門委員会の承認の下行った。好中球除去抗体として、抗Gr-1抗体(クローン名RB6-8C5)を用いた。培養、精製した抗体溶液の効果は予備実験において確認した。100μgの腹腔内単回投与で投与後24時間後及び48時間後の末梢血液中の好中球除去が確認された。好中球除去が病巣形成局所において確認出来るか対照群と好中球除去群を5匹ずつ作成して、子宮投与2日目の子宮内膜症組織を採取し確認した。好中球のマーカーであるNIMP-R14にて免疫組織化学染色した。対照群で認める好中球浸潤は好中球除去群では殆ど観察されなかった。マウス子宮内膜症モデルは、8週齢BALB/c雌マウス126匹を用いた。麻酔下に卵巣摘出後、エストロゲンを毎週補充した。2週間後、126匹のうち42匹のドナーマウスを安楽死させ、子宮を細切し、84匹のレシピエントマウスの腹腔内に投与した。レシピエントマウスは14日目に安楽死させ、腹腔洗浄液を回収し、腹腔内の子宮内膜症病巣を採取、重量測定した。レシピエントは、好中球除去抗体の投与法にて3群に分けた。すなわち、子宮片投与前1日から投与後3日目まで5日間投与する早期除去群(E群)と、子宮片投与後8日から12日まで投与する晩期除去群(L群)と、PBSを投与する対照群(C群)の3群に分けて検討した。E群では他群に比べて、個数、総重量の減少を認めた。一方、病変1個当たりの重量は、早期除去群と対照群は有意差を認めなかった。これらの結果より、好中球が子宮内膜症の初期における機能を有していることが分かった。
立木が風、雪などの力学的荷重を受けるときの、樹冠を構成する枝葉および幹の挙動

樹冠構成要素の中でも特に重要な意味をもつ枝の、力学的性質と荷重が負荷されたときの挙動に重点をおいて研究を行った。さきに開発した立木生枝の弾性係数の非破壊的測定法が有効に使用された。測定対象としたスギ、ヒノキ、カラマツ3樹種ともに、生枝の弾性係数は、夏から秋、冬へと進むにつれて次第に増加し、特に氷点下の気温になったとき著しい増大が見られた。冬から春にかけて弾性係数は次第に元に戻り、夏には前年と同レベルになった。この変化は生枝の含水率の変化傾向とほぼ一致するものである。特に含水率の高いスギは、季節変化の振幅が非常に大きく、弾力性が小さくなる冬季に多くの冠雪があると、枝の雪折れが生ずる可能性のあることが計算上示され、また厳冬季の現地実験から実際的にも確かめられた。なおスギの場合にのみ、枝の年齢にともない弾性係数が有意に増大していた。スギの枝はヒノキ、カラマツと違って、年齢とともに直径成長が鈍くなり、比重が大きくなる。また木質化も他の樹種より遅れて進行する。これらが主な理由と考えられる。外部荷重の影響は個々の枝葉を通して、立木の樹冠全体に及ぶ。従って樹冠の形状と構成を知ることは重要であり、本研究でも写真解析に基づく簡易な樹冠計測法を提案した。伐採・搬出作業の観点からも研究を行った。一つは立木伐採に際しての、枝の衝撃緩和作用の理論、実験両面からの解析、もう一つはかかり木のメカニズムの実験的研究である。後者で、枝葉の形状が樹冠同士の接触摩擦力に及ぼす影響を明らかにして、スギよりもヒノキの方がかかり木になりやすい理由を説明した。またモデル実験に基づき、かかり木における樹冠の接触抵抗力の大きさを推定した。本年度当初の研究実施計画は、次の1.4.であったが、1.については風害の調査結果も含めて現在解析中であり、また4.にはいくつかの難しい問題があることが分かったため、次年度以降に改めて検討をすることにしている。従ってここでは、2.と3.の研究で明らかになったことを中心に述べる。1.雪害の調査および資料の収集2.樹冠を構成する枝の強度的性質の測定と解析3.樹冠形状の測定4.画像解析に基づく樹冠形状の計測法の検討上記2.と3.関連の研究実績立木の生枝の弾性係数を非破壊的に測定する方法を開発し、スギ、ヒノキ、カラマツの3樹種の枝に適用して、種々の測定・解析を実施した。3樹種共に生枝の弾性は、春、夏、秋の3季節はそれほどの変化はないが、厳冬季には著しい硬化が見られた。この冬季に枝が硬化することは、降雪時に枝が下垂することなく多量の冠雪を保持することであり、個々の枝、あるいは立木全体の折損や屈曲を引き起こす原因の一つになると考えられる。現に柔軟性が非常に高いため鉛直荷重によっては通常は折れることがないスギの生枝も、冬季は折損の可能性があることが計算から示された。そのほか枝の着生部位や太さ、長さなど各因子との関係も調べた。また樹冠を構成する個々の枝の配置と形状を調べて計算機に入力し、雪や風の負荷が枝を通じて立木全体に及ぼす影響が積算できるように準備を進めている。本年度に実施した研究は次の1、2に分かれる。1.さきに開発した立木生枝の弾性係数の非破壊的測定法を適用して、スギ、ヒノキ、カラマツの3樹種の枝について、力学的測定・解析を試みた。

このうち季節変化についてみると、3樹種ともに生枝の弾性係数は、夏から秋、冬へと進むにつれて次第に増加し、特に零下数度の厳寒期には著しい増大が見られた。また冬から春にかけて弾性係数は低下してゆき、夏には前年のレベルにもどった。この変化は生枝の含水率の変化傾向とほぼ一致するものである。なお含水率の高いスギは、他の2樹種より明らかに季節変化の振幅が大きかった。またスギの場合にのみ枝の太さと弾性係数の間に相関がみられた。これらはスギの枝は木質化する時期が遅く、かつかなり太くなるまでそれが進行しつづけるためと考えられる。2.互いに隣接する立木の樹冠同士の接触摩擦力を、現地実験および室内実験により測定した。室内実験には、固定した2本の立木樹冠部(固定木)の間を、台車に乗せたもう1本の樹冠部(移動木)を定速で通過させ、そのときの台車のけん引力を計測する方法を採用した。接触摩擦力の大部分は、枝同士の絡み合いに基づいて発生する。枝はたわむために移動木が動いてもすぐには離れず、その間に次々に枝の接触が重なり接触力が増大する。このため接触力のピークは移動木が固定木の中央をかなり過ぎてから現れる。葉および小枝は、枝の絡み合いをはずれ難くする働きがある。樹種間の接触抵抗力の差異については、現在検討中である。樹冠構成要素の中でも特に重要な意味をもつ枝の、力学的性質と荷重が負荷されたときの挙動に重点をおいて研究を行った。さきに開発した立木生枝の弾性係数の非破壊的測定法が有効に使用された。測定対象としたスギ、ヒノキ、カラマツ3樹種ともに、生枝の弾性係数は、夏から秋、冬へと進むにつれて次第に増加し、特に氷点下の気温になったとき著しい増大が見られた。冬から春にかけて弾性係数は次第に元に戻り、夏には前年と同レベルになった。特に含水率の高いスギは、季節変化の振幅が非常に大きく、弾力性が小さくなる冬季に多くの冠雪があると、枝の雪折れが生ずる可能性のあることが計算上示され、また厳冬季の現地実験から実際的にも確かめられた。なおスギの場合にのみ、枝の年齢にともない弾性係数が有意に増大していた。スギの枝はヒノキ、カラマツと違って、年齢とともに直径成長が鈍くなり、比重が大きくなる。また木質化も他の樹種より遅れて進行する。これが主な理由と考えられる。外部荷重の影響は個々の枝葉を通して、立木の樹冠全体に及ぶ。従って樹冠の形状と構成を知ることは重要であり、本研究でも写真解析に基づく簡易な樹冠計測法を提案した。伐採・搬出作業の観点からも研究を行った。一つは立木伐採に際しての、枝の衝撃緩和作用の理論、実験両面からの解析、もう一つはかかり木のメカニズムの実験的研究である。後者で、枝葉の形状が樹冠同士の接触摩擦力に及ぼす影響を明らかにして、スギよりもヒノキの方がかかり木になりやすい理由を説明した。またモデル実験に基づき、かかり木における樹冠の接触抵抗力の大きさを推定した。
イオンチャネル１分子機能計測のための人工細胞膜システム制御技術の基盤研究

生体膜に存在するイオンチャネルはイオンを選択的に透過させることで、細胞における膜電位形成やシグナル電位発生等の役割を担う。重要な創薬標的だが、従来の電気計測技術であるパッチクランプ法は熟練・専門性を要求するため、イオンチャネル研究分野の発展を阻害していると考えている。研究代表者らは、油中の2つの水滴界面に脂質二重膜を作る「人工細胞膜」を利用したイオンチャネル1分子電気計測システムを提案し、研究開発を推進している。すなわち、両親媒性の脂質分子が油水界面に単分子膜を形成する性質により、2つの水滴界面に脂質二重膜(人工細胞膜)が形成されることを基盤としている。本研究を通して、人工細胞膜の構成要素である脂質分子・油相・水相、およびマイクロチップの材料表面物性や構造が、2つの液滴界面における膜形成や膜融合、安定性等に及ぼす影響について、徐々に明らかになってきている。また、人工細胞膜形成後にイオンチャネルを膜に能動的に導入するためのデバイスについて設計および試作を行い、その基礎的評価を行った。こうした成果にもとづいて作製した人工細胞膜システムのプロトタイプにより、イオンチャネル1分子機能を観測することでシステムの評価を実施した。この研究結果は国際誌に掲載された。今後、人工細胞膜を自律的に形成し、イオンチャネル1分子機能の計測・解析するシステムを構築していくため、研究を行ってきた各マイクロチップ、デバイスの評価と改良を進める。平成30年度の研究計画目標を概ね達成できているため。人工細胞膜形成過程の制御に関しては、チップ構造やその表面性状、また液滴を形成する脂質分子や油相、水相の物理化学的性質により液滴接触界面の張力が大きく変化し、膜形成に大きく影響を及ぼすことがわかってきた。このような理論的基盤にもとづいて、経時的・物理的に安定な人工細胞膜を形成できる条件を見出すことができるようになってきている。イオンチャネルの人工細胞膜への導入では、イオンチャネルを含むプロテオリポソームと膜との融合はブラウン運動や対流による衝突に関連すると考えられる。そこで融合を能動的に効率化するためのデバイスについて設計・試作を行い、その基礎評価を開始している。さらに、イオンチャネルに対する化合物スクリーニングの実験制御技術においては、試作した人工細胞膜システムを用いた研究成果が国際誌に掲載された。H30年度までの成果にもとづき、H31年度は人工細胞膜システムの制御技術に関する研究を進める方針である。液滴滴下による人工細胞膜の自律的形成に関して、チップ構造や材料物性等による液滴接触界面における張力の影響を考慮しながら、開発システムを用いた膜形成の条件検討を行う。イオンチャネルの導入技術に関して、プロテオリポソームと人工細胞膜の融合促進のために作製したデバイスの評価および改良を進める。さらに、化合物スクリーニング制御技術については、標的とするイオンチャネルを定めて研究を行う。化合物を液滴に滴下する際に、膜に対して低負荷かつ撹拌効率を高めるデバイス構造や実験条件に関する検討を行う。本研究では、人工細胞膜システムの構成要素である脂質分子・油相・水相、およびマイクロチップの各材料物性を理解しながら、液滴界面での膜形成や膜融合、安定性等の理論基盤を構築することを目指す。これにより、自律的膜形成とチャネル機能評価を可能にするデバイスを製作し、提案する人工細胞膜システムがイオンチャネル1分子機能の計測・解析において広く利用されるための理論的・技術的基盤を形作ることを目標とする。液滴接触法による人工細胞膜の形成では、油水界面における脂質単分子膜の自己組織化の速度を考慮せず、単分子膜形成が不十分な状態で水滴が接触すると水滴同士が融合し膜形成はできない。また、液滴同士の接触状態は、油中水滴の表面張力や静水圧などによって支配される。そこでまず、人工細胞膜形成に及ぼす脂質、油、水溶液組成の影響に関する基礎的検討を開始した。脂質や油相の構成により液滴の接触界面の張力が変化し、膜形成の成否に大きく影響を及ぼすことを明らかにした。また、形成された脂質二重膜の維持を目的として、液滴を保持するマイクロチップの表面性状とサイズに関して検討を行い、理論的な指標を得た。平成29年度の研究計画目標を概ね達成できているため。材料物性とチップ構造にもとづく人工細胞膜形成過程の制御においては、液滴接触界面における張力に及ぼす脂質分子・油相の影響を観察し、張力と人工細胞膜形成との関係を実験的に明らかにすることができた。また、その張力に応じてチップ構造を改めることで膜形成を達成できることも確認した。化合物スクリーニング制御技術においては、人工細胞膜を安定に保つためのチップ構造とチップ材料に関して研究を行った。人工細胞膜の安定性には、2つの液滴自体の安定性が関わることが分かっているが、液滴の安定性は液滴のサイズに加えて、液滴が接するチップ表面の性状に依存することを明らかにした。

生体膜に存在するイオンチャネルはイオンを選択的に透過させることで、細胞における膜電位形成やシグナル電位発生等の役割を担う。重要な創薬標的だが、従来の電気計測技術であるパッチクランプ法は熟練・専門性を要求するため、イオンチャネル研究分野の発展を阻害していると考えている。研究代表者らは、油中の2つの水滴界面に脂質二重膜を作る「人工細胞膜」を利用したイオンチャネル1分子電気計測システムを提案し、研究開発を推進している。すなわち、両親媒性の脂質分子が油水界面に単分子膜を形成する性質により、2つの水滴界面に脂質二重膜(人工細胞膜)が形成されることを基盤としている。本研究を通して、人工細胞膜の構成要素である脂質分子・油相・水相、およびマイクロチップの材料表面物性や構造が、2つの液滴界面における膜形成や膜融合、安定性等に及ぼす影響について、徐々に明らかになってきている。また、人工細胞膜形成後にイオンチャネルを膜に能動的に導入するためのデバイスについて設計および試作を行い、その基礎的評価を行った。こうした成果にもとづいて作製した人工細胞膜システムのプロトタイプにより、イオンチャネル1分子機能を観測することでシステムの評価を実施した。この研究結果は国際誌に掲載された。今後、人工細胞膜を自律的に形成し、イオンチャネル1分子機能の計測・解析するシステムを構築していくため、研究を行ってきた各マイクロチップ、デバイスの評価と改良を進める。平成30年度の研究計画目標を概ね達成できているため。人工細胞膜形成過程の制御に関しては、チップ構造やその表面性状、また液滴を形成する脂質分子や油相、水相の物理化学的性質により液滴接触界面の張力が大きく変化し、膜形成に大きく影響を及ぼすことがわかってきた。このような理論的基盤にもとづいて、経時的・物理的に安定な人工細胞膜を形成できる条件を見出すことができるようになってきている。イオンチャネルの人工細胞膜への導入では、イオンチャネルを含むプロテオリポソームと膜との融合はブラウン運動や対流による衝突に関連すると考えられる。そこで融合を能動的に効率化するためのデバイスについて設計・試作を行い、その基礎評価を開始している。さらに、イオンチャネルに対する化合物スクリーニングの実験制御技術においては、試作した人工細胞膜システムを用いた研究成果が国際誌に掲載された。H30年度は、油中水滴界面の物理・化学を理解することで、実用的な人工細胞膜システムを創るための理論的基盤の構築に向け引き続き研究を行う。初年度より行っている液滴接触界面における張力に及ぼす材料物性・チップ構造の検討を継続して行う。液滴を構成する要素が及ぼす物理化学的影響について体系的理解を進め、液滴量やチップ構造に対する理論的基盤を固める。また、イオンチャネル導入技術に関してもプロテオリポソームと人工細胞膜の融合促進技術に関する検討を開始する。化合物スクリーニング制御技術については、融合促進技術を応用した液滴内の撹拌技術について検討を行う。H30年度までの成果にもとづき、H31年度は人工細胞膜システムの制御技術に関する研究を進める方針である。
キラルなリチウムアミド型塩基を用いるエナンチオ選択的不斉合成反応

1シクロヘキサノン誘導体の不斉脱プロトン化反応において脱離する水素を、重水素で標識した基質を用いることによって明らかにした。2環状ケトンの不斉α-アルキル化反応の立体反応経路を、4-置換シクロヘキサノンの反応を用いて明らかにした。3アキラルエノラートの不斉プロトン化反応を実現し、これを用いてラセミのケトンの光学活性ケトンへの変換法を確立した。また、重水素化反応によって、このプロトン化反応が、用いるキラルアミンのプロトン化を経由して進行することを明らかにした。4三種のキラルリチウムアミドの溶液構造を^6Li、^<15>N NMRによって、結晶構造をX線結晶解析によって明らかにした。また、強力な外部配位子を用いてこれらのリチウムアミドの溶液構造(会合状態)を制御することができることを示した。これらの結果と実際の反応との相関性を明らかにした。5上記の不斉脱プロトン化反応について、用いるキラル塩基に関して不斉触媒反応とする途を拓くと共に、その不斉触媒機構を明らかにした。6上記の不斉アルキル化反応について、水素-リチウム交換反応を実現し、用いるキラル塩基に関して不斉触媒反応とする途を拓いた。本不斉触媒反応は極めて効率が良く、その配位子交換の機構の解明を急いでいる。7キラル塩基を用いる不斉アルドール反応、不斉ダルツェン反応を実現した。我々は、リチウムに対して配位能を有する官能基(Y)を分子内に持つキラルなリチウムジアルキルアミド類(下記の1)を設計・合成し、種々の不斉反応の開拓を行っている。1はキレ-トを生成することによってキラルなアミド窒素を構築するものと期待される。本年度は、1型キラルリチウムアミド(2)の構造を溶液状態および結晶状態で詳細に検討して、キラルなリチウムアミドが構築されるという作業仮設を立証した。1.X線構造解析2のX線構造解析を行った。結晶は[5.3.0.0]三環構造を有するダイマ-であり、各々のモノマ-は五員環キレ-ト構造を有する。各々のモノマ-の不斉炭素上のフェニル基とアミド窒素上の置換基はトランスに位置し、キレ-ト形成により各々のモノマ-で等しく不斉窒素が構築されていることが判明した。2. ^6Liおよび^<15>NNMRによる解析2の^6Liおよび^<15>N同位体を合成し、^6Liおよび^<15>NNMRによる解析を行った。溶液中でも結晶状態と同じく、2は五員環キレ-ト構造を有する。また、用いる溶媒・外部配位子によって、2のモノマ-・ダイマ-の平衡状態を任意に制御できることが判明した。我々は、リチウムに対して配位能を有する官能基(Y)を分子内に持つキラルなリチウムジアルキルアミド類(1)を設計、合成し、種々の不斉反応の開拓を行っている。本年度は以下の知見が得られた。1.光学活性3-ケトステロイド類のキラルリチウムアミドによる位置選択的エノール化のメカニズム解明にために重水素標識した基質を合成し、同様の反応を試みた。10位に置換基が存在する基質はA環がskew-boat型で脱プロトン化されることが半明した。2.鎖状ケトン等価体のα-不斉アルキル化反応(4→5→6)を開発した。エノレートの幾何異性と不斉収率の相関から、鎖状、環状、両ケトンに共通する不斉誘起のメカニズムを提出した。3.四座配位型リチウムアミド(3)により、エステルを基質とした不斉アルドール反応(7→8)を開発した。4.キラル塩基(2)を用いたアキラルエノレートの不斉プロトン化によりラセミ体ケトンのデラセミ化反応(9→10→11)に成功した。さらに重水素化実験により、プロトン化はエノレートに直接起こらず、アミンを介して行われることを示した。2環状ケトンの不斉

α-アルキル化反応の立体反応経路を、4-置換シクロヘキサノンの反応を用いて明らかにした。3アキラルエノラートの不斉プロトン化反応を実現し、これを用いてラセミのケトンの光学活性ケトンへの変換法を確立した。また、重水素化反応によって、このプロトン化反応が、用いるキラルアミンのプロトン化を経由して進行することを明らかにした。4三種のキラルリチウムアミドの溶液構造を^6Li、^<15>NNMRによって、結晶構造をX線結晶解析によって明らかにした。また、強力な外部配位子を用いてこれらのリチウムアミドの溶液構造(会合状態)を制御することができることを示した。これらの結果と実際の反応との相関性を明らかにした。5上記の不斉脱プロトン化反応について、用いるキラル塩基に関して不斉触媒反応とする途を拓くと共に、その不斉触媒機構を明らかにした。6上記の不斉アルキル化反応について、水素-リチウム交換反応を実現し、用いるキラル塩基に関して不斉触媒反応とする途を拓いた。本不斉触媒反応は極めて効率が良く、その配位子交換の機構の解明を急いでいる。7キラル塩基を用いる不斉アルドール反応、不斉ダルツェン反応を実現した。
II-VI族半導体低次元構造の作製及びその光学的性質に関する研究

自然形成法によって、II-VI族半導体の量子ドットや量子細線の作製に成功した。また、顕微分光法などによって、これらの量子構造およびCuClの量子ドットの光学的性質について研究を行った。ZnCdSeの量子ドットは成長表面の凹凸を利用した。(110)面上へのZnSeのMBE成長は難しく、成長時のSeとZnのビーム比は1のときしか二次元的な成長が得られない。つまり、p(Se)/p(Zn)≠1のときは、成長表面に凹凸が生ずる。この上に禁制帯幅の小さいZnCdSeを少々成長させ、さらにZnSeでカバーすれば、発光効率の良いZnCdSe量子ドットが自然に形成される。まず、結晶成長用のZnSe基板が市販されていないので、MBE法でGaAs(001)基板上へZnSeの厚い膜を成長した。このサンプルをへき開することによって、平坦なZnSe(110)面を得た。そして、二回目のMBE法でこのへき開面上へZnSe-ZnCdSe-ZnSe三層を成長し、量子ドットを形成した。顕微分光法やカソードルミネッセンス測定によってドットからの発光が確認された。三次元的量子閉じ込めを反映した熱的エネルギーk_BTよりシャープな発光線が観測された。ZnCdSeの量子細線の自然形成は選択成長および組成変調を利用した。へき開によって得られたGaAs(110)面に、常にステップが存在する。このような面上へ結晶成長をすると、ステップのトップエッジに優先的に成長する。そして、平坦ではない表面への混晶の成長は混晶組成の編析が発生しやすい特徴がある。これらのことより、ステップのトップエッジに組成の違いからZnCdSe量子細線が自然に形成された。このような自己組織した量子細線の長さは、これまでの報告より遥かに長く、ミリメータルまで及んだ。
なぜヒノキは特定のジベレリンのみに花成応答するのか？

ヒノキは植物モルモンの一つであるジベレリン3(GA3)に対する花成応答性が低い。そこで、本研究では、ヒノキ系統の新城2号を対象に、GA4/7に対する花成応答性を調べた。また、RNA-seqにより、GA4/7に誘導される遺伝子を網羅的に解析し、ヒノキの花成関連遺伝子を絞り込んだ。7月中旬にGA4/7の水溶液を葉面散布し花成を誘導した。ジベレリン処理後定期的に針葉を採取し、素早く液体窒素で凍結させ、ー80°Cで保存した。また、採取した針葉よりtotal RNAを抽出し、遺伝子発現解析を行った。GA4/7処理後約1か月で雄花の膨らみを目視で確認することができた。一方、無処理区の個体では、ほとんど着花しなかった。RNA-seq解析の結果、GA4/7処理に対し発現が増加していた遺伝子が386個あり、発現が減少していた遺伝子が438個あった。遺伝子発現量が増加していた遺伝子の中には、MADS-box遺伝子、LFY/FLO、SPL遺伝子やBBX遺伝子などのファミリーに属する花の形態形成に関わる遺伝子が含まれていた。これらの遺伝子ファミリーから9つの花成関連遺伝子を選択し、その発現量の経時変化を調べた結果、統計的に有意に発現が増加した遺伝子はCoLFY遺伝子のみだった。また、このCoLFY遺伝子の発現と雄花着花量の関係を調べた結果、GA4/7処理後2週間のCoLFY遺伝子の発現増加が枝の重さあたりの雄花量と相関があった。それ故、この遺伝子の発現変化が雄花生産量により強い影響を与えているかもしれない。ヒノキの着花に関してGA4/7が有効であることが確認できた。また、RNA-seqによりGA4/7に応答する様々な遺伝子を収集することができ、ヒノキの遺伝子解析の基盤を構築することができた。さらに、雄花生産量とCoLFY遺伝子の関係を明らかにすることができた。GA4/7に対する着花量の系統間差を明らかにする。ヒノキの内生ジベレリン特性を明らかにする。種子の増産を目指すためには雌花を増加させる必要があり、GA4/7処理によって花の性比をコントロールできるかどうか検討する。台風等の影響により試料が全て採取できなかったため、植物ホルモン分析を次年度に繰り越した。そのため余剰金が発生したが、次年度、植物ホルモン分析は行う予定である。