hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腎移植患者ケアに関する看護倫理実践システムの国際比較と看護倫理ガイドラインの開発

本研究班はこれまで腎移植をとりあげ、平成3・4年度には看護職が直面している問題と彼らが実際にはたしている役割を倫理的側面からとらえ、先端医療における看護倫理の問題を明らかにし、今後の実践を方向づけるために、腎移植看護倫理ガイドラインの大要を作成した。今回はそれにもとづいて1)現状に即した看護倫理実践システムを設計し、システムの運営上欠かせない要素の1つとして2)腎移植看護倫理ガイドラインの実践編を作成し、それが実際の使用に耐えるかどうかを検証した。上記1)については、USAから関連資料を取り寄せ分析した結果、ならびに文献等にもとづいて看護倫理実践システムの構成要素を取り出し、これを日本の現状に合わせたものに編成して、倫理的問題の相談調整機能と人材育成とが同時的かつ相補的に発達していくような1つの循環的システムを設計した。このシステムは完成に至るまで3つの段階をふむことが想定されている。2)については、本研究の予備調査(平成3年度)における看護婦対象の面接記録をおもなデータ源とし、実践現場で看護婦が直面している倫理的問題を洗い出し、それにもとづいてガイドライン実践編の試案を作成した。これを実際にT大学病院腎移植病棟に勤務する看護婦18名が使用して示した反応を分析した結果、1)ガイドラインについての使用者の誤解、2)作成の前提における問題点、3)システム上の責任と個人の責任の未分化、4)用語の問題、5)ガイドラインのサイズなどの問題があることが判明した。改善点と目すべきは、a.ガイドラインとマニュアルの違いをはっきり示し、b.倫理的問題とは何かをさらに詳細に説明し、c.作成の前提にあった問題点を解消する必要のあることである。こうした評価をふまえて当初のガイドライン試案を修正した。これによってガイドラインはあらためて実践編と解説編から構成されたが、その検証は今後の課題である。
電界効果形窒化物半導体太陽電池の高効率化

太陽電池の高効率化とプロセスコストの低減を両立させるため電界効果を取り入れた窒化物半導体単一pn接合セルを提案・検討した。p形トップ層の混晶組成を徐々に変化させることで光吸収の窓効果と内部電界の発生を促し、光励起キャリアにドリフト効果を付与することでセルの変換効率が60倍に増強できることが分かった。シミュレーションによりp形トップ層の最適厚さはキャリア拡散長の3分の1程度であった。(0001)面トップ層をp形とするためには、分極電界等による自己補償効果に対処するため、Ga空孔の低減が必須であることを明らかにした。窒化物半導体の光学特性は太陽光の全スペクトルをカバーするため高効率太陽電池への貢献が期待されるが、現状では結晶欠陥密度が高く理論予測にはほど遠い結果しか得られていない。本研究では、窒化物半導体pn接合構造に傾斜組成層を作り付け、よって誘起される内部電界を用いる単一接合高効率太陽電池実現の可能性を明らかにすることを目的としている。本年度は試作したデバイスの特性評価を行い課題を抽出すると共に、結晶欠陥の低減のため、エピタキシャル層の欠陥による発光特性を詳細に評価した。試料としてC面サファイア基板上にAlGaNならびにInGaN傾斜組成を有する単一pn接合を作製し、そのダイオード特性を評価した。その結果、pn接合としているにもかかわらず、順逆特性の差が小さいダイオードとなった。その原因としては結晶欠陥の導入と内部分極効果によるオートドーピングの可能性が考えられた。傾斜組成層には、窒化物材料に特有な分極効果があり、C面上にバンドギャップを大きくしながら成長させる場合にはマイナス電荷が誘起されると予想された。試料では1ミクロン程度の厚さの範囲で組成を30パーセント程度まで増加させているため、p形ドーピングをしているにもかかわらず分極電荷により電子が誘起されたためと考えられた。太陽電池の高効率化には結晶欠陥の低減が不可欠であるが、そのためのエピタキシャル成長条件と欠陥に基づく黄色帯発光との関係を精査した。その結果、サファイア基板、シリコン基板を問わず、バッファ層の最適化により極めて黄色帯発光の弱い(室温でバンド端発光の23桁)試料が得られることが分かった。その結果、従来不明であった黄色帯発光に寄与する深い準位のエネルギーを正確に決定することができた。窒化物半導体混晶の光特性は太陽光の全スペクトルをカバーできるため高効率太陽電池への貢献が期待されるが、現状では結晶欠陥密度が高く理論予測にはほど遠い結果しか得られていない。本研究では、窒化物半導体InGaN混晶pn接合構造に傾斜組成構造を採用し、強い内部電界を用いる単一接合高効率太陽電池実現の可能性を明らかにすることを目的としている。本年度は、主として計算機シミュレーションによる動作特性の評価を行った。まず、連続的な組成変調が可能なInGaN混晶をp形トップ層として、組成変調により、広バンドギャップ窓層と、傾斜組成p形層を設定し、組成あるいは内部電界の関数としてpn接合における過剰キャリア分布との光電流を評価した。その結果、窓層の付加により表面再結合による光励起キャリアの損失が大幅に改善され、p形トップ層のエミッタ効率が改善されること、わずか100V/cmの内部電界で光電流が3倍以上に増強されることが明らかになった。内部電界によるコレクタ効率の改善を図るため、1000V/cmまでの内部電界強度について光電流を評価したところ、p形トップ層の厚さがキャリア拡散長の3分の1程度で最も大きなコレクタ効率が得られることが明らかになった。次に、本手法による効果を検証するため、太陽光シミュレータ、光電流計測システムを構築した。また、InGaNならびにAlGaN混晶による単一pn接合構造をHVPE法により試作した。p形トップ層の傾斜組成作製条件を確立するため、まず成長温度を徐々に変化させる手法の妥当性を検証した。しかし、試作デバイスでは試料品質の劣化が見られ、漏れ電流が大きく光電流の増強を確認するには至らなかった。窒化物半導体は混晶とすることで太陽光の全スペクトルをカバーできるため早くから高効率太陽電池への貢献が期待されてきたが、利用する波長範囲が狭く、その上試料の欠陥密度が高いため、実験値は理論値を下回っている。本研究では、pn接合太陽電池のp形トップ層の混晶組成に傾斜をつけ、内部電界を誘起させることで、試料の品質が悪くても、太陽電池としての高効率化を得る手法の有効性を明らかにすることを目的としている。昨年度までの研究で傾斜組成としたp形トップ層の伝導性制御と結晶品質に課題があることが分かったことから、本年度は、p形結晶の高品質化を妨げている深い準位とピエゾ電界効果を見積もるとともに、電界による光電流の増培係数を評価した。まず、傾斜組成試料におけるピエゾ電界効果を数値計算により評価した。

+C面上に作製した試料では1ミクロンあたり10%の組成変化でピエゾ分極電荷の形成により単位体積あたり10の16乗程度の電子密度が誘発されることが示唆され、この補償にはそれを上回る高濃度のp形ドーピングが必要であることが分かった。PL法、FTIR法、ならびにラマン散乱法を用いて、成長時に導入される格子欠陥が呈する局在格子振動を評価した。タンデム形太陽電池に適切と期待されるSi基板上への窒化物結晶成長法において、AlInNバッファ層の効果を見いだしていたが、この試料では貫通転位のみならず、Ga空孔と酸素による複合欠陥の導入が低くp形伝導に適していると推測された。ラマン散乱法で炭素による局在振動を見いだすとともに、p形ドーピングの活性化率向上にはGa空孔と酸素の複合欠陥の導入を抑制することが必須であることを明らかにした。pn接合に逆バイアスを印加し、光電流の増培係数を評価した。窒化物試料でも参照試料としたSiダイオードやGaAs系ダイオードと同程度の増培係数が得られることが分かった。半導体工学前年度に引き続き測定システムを構築し、市販のシリコン太陽電池ならびに窒化物発光ダイオードを使ってシステムの評価を行った。太陽光の全スペクトル領域で光特性が評価できることを確認した。傾斜組成層を有する実デバイスを試作しその特性を評価したところ、デバイスの整流性、すなわちpn接合としての特徴が弱いことが分かった。試料は+C面上に作製するpn接合に於いて、p型層を傾斜組成層として作製したため、ここに内部分極効果が強く現れ、分極効果によるn形オートドーピングが発生したものと予想された。このことは当初計画では想定していなかったが、p形ドーピングをさらに強くする、あるいは+c面以外の面を利用することにより回避できると考えている。エピタキシャル膜の高品質化については、光特性の内、キャリア寿命特性を阻害すると考えられる深い準位による黄色帯発光の起源を特定するため、バッファ層作製条件の異なる試料の中から、特に黄色帯発光の弱い試料を見いだすことができた。その結果、バッファ層の最適化により黄色帯発光を桁違いに少なくすることができることが分かった。さらに、これは結晶欠陥密度が低いことの現れと考えられるが、欠陥密度の低い高品質試料のスペクトルでは室温でも微細構造が見えることを見いだし、これまで未詳であった深い準位のエネルギーを決定することができた。本年度は、最表面層窓効果によるエミッタ効率改善とトップ層における傾斜組成による内部電界効果によるコレクタ効率改善の可能性を計算機シミュレーションにより明らかにし、デバイス設計指針を得ることを目的とした。窓層挿入により表面再結合によるキャリアの消滅が劇的に改善され、トップ層内のキャリア密度が一桁以上増加することが明らかになった。内部電界によるコレクタ効率の改善に関しては、p形トップ層のトランスポートの解析を行ったところ、トップ層の厚さがキャリア拡散長の3分の1程度の時最も大きなコレクタ効率が得られ、光電流は50倍程度増加することが明らかになった。この傾向は、長波長側で僅かに深い方向にシフトするものの、太陽光スペクトルの範囲内では大きな相違は見られなかった。このことは、当初予想していなかったが、実デバイスの設計には重要なポイントと思われる。
大脳皮質局所回路に学ぶ新しいアーキテクチャと学習モデルの構築

記憶と脳の階層計算(予測符号化)の統合に向けて以下の研究を行った。1.時系列入力の特徴を学習するミニマムな神経回路機構として、樹状突起をもつニューロンモデルを開発した。樹状突起から細胞体への「逆伝搬信号」を受けながら、両者の活動のミスマッチを最小化するように確率的学習を行うと、時系列入力に繰り返し出現するパターンを検出できること、またこれによりチャンクが検出できることを示した(Asabuki and Fukai, bioRxiv 517888)。2.上記モデルにより、ICAなど従来手法では分離できない、相関を持つ混合信号を分離することができることを示した。さらに、多様な時間発展パターンをもつ信号の分離に於いては、短期シナプス可塑性が重要であることを明らかにした。3.脳は多様な時間スケールで起こる事象を相互に関連付けながら、まとまりのあるエピソードとして記憶する。この機能が生じるメカニズムを理解するために、新しい連想記憶モデルの枠組みを構築した(Haga and Fukai, arXiv 1809.05254)。このモデルでは、興奮性シナプス入力と抑制性シナプス入力のバランス、さらに局所的抑制と大域的抑制の相対バランスを調節することにより、時間的に連続した事象を記銘するアトラクター状態の、空間的な相関長を自在に制御できる。またモデルの学習則は海馬CA3で発見された対称STDPと整合性が高い。4.思決定における動物の個体差を、同様の課題をリザーバ計算機に訓練することにより、再現してみせた(Kurikawa et al., Nat Neurosci, 2018)。この結果は個体差の表出に神経回路ダイナミクスが影響する可能性を示すとともに、同一ルールで訓練された人工知能でも、高次機能に於いて個体差が現れ得ることを示唆している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。時系列に含まれる繰り返し構造(チャンク構造)を学習するリザーバ計算を考案した(Asabuki, Hiratani and Fukai, bioRxiv 215392: under review)。機能的に対等な二つのリザーバー計算機を用意し、相手の出力を教師信号に用いることで、回路全体で教師無し学習をするリザーバ計算の枠組みを構築した。文字列や画像の時系列からチャンクを学習することに成功した。入力の構造自体ではなく、入力への応答を予測することにより、入力の規則的な構造のみがリカレント神経回路の動態の低次元構造に反映されることがわかった。このシステムは大脳皮質の両半球と基底核による情報処理を模倣している可能性がある。樹状突起による正準相関解析を実装したニューロンモデルを構築し、自発発火を利用して時系列情報を素早く記憶するリカレント回路の定式化に成功した(Haga and Fukai, bioRxiv, 165613: under review)。また正準相関モデルとは別に、樹状突起上のシナプス結合の冗長性を用いて、サンプリングに基づくベイズ推定を行う粒子フィルターを実装した。また構造可塑性を加味することにより、ほぼ最適に近い推定結果が得られることを証明した(Hiratani and Fukai, bioRxiv 127407: under revision)。海馬神経回路が逆行性時系列自発発火により、報酬を得るという目的に適った経路学習を行うメカニズムを提案した(Hagaand Fukai, bioRxiv 217422: under revision)。このモデルは記憶に関して実験的に検証可能な複数の予言を生み、また経験した経路を組み合わせて未経験の経路を見出す脳の働きを説明する。これにより、推論などの神経基盤が与えられる可能性がある。チャンク学習に関して理論的メカニズムを明らかにできた。従来の階層的時系列処理のモデルでは、入力時系列に見られる要素間の非一様性な遷移確率を利用して、チャンク構造を学習するものが大半である。しかしヒトの脳では、遷移確率が一様であっても“時間的コミュニティ"を検出することで学習が可能である。提案システムは入力自体ではなく、入力に対する自分自身の応答を予測することで、このような検出を可能にした。これは階層的時系列処理に対して、全く新しい動的メカニズムを与える。海馬の逆行性時系列発火のモデルは、報酬探索行動の学習に関する新しい回路メカニズムを与える。海馬CA3の時系列学習では、CA1における非対称STDPの発見から、時間非対称なSTDPが利用されてきた。ところが現実はCA3のSTDPは時間対称であることがわかり、場所細胞の形成メカニズムの理解は振り出しに戻った感があった。我々は時系列記憶の固定化はforwardreplayではなくむしろreverse replayの最中に起こるという仮説を立て、短期可塑性による対称STDPの修飾効果を仮定することで、それが可能になることを明らかにした。視覚野ではそのような修飾が知られている。このモデルは海馬の可塑性や経路学習に関するさまざまな実験的知見を統合して、海馬の合目的的行動の学習原理を明らかにした。また人工知能への様々な応用を考えることができる。他方、スパイクを利用する神経回路計算はあまり進まなかった。一つの理由は、相互結合神経回路におけるスパイクを用いる学習が技術的に困難なためである。ただし他の一つの理由は、研究予定で述べるような有望なモデルが見出されたために(このモデルはスパイクと発火率をハイブリッドに用いる)、その問題に注力したためである。全体の総括としては、研究は当初の想定を上回って進捗したものと考える。

1.時系列入力の特徴を学習するミニマムな神経回路機構として、樹状突起をもつニューロンモデルを開発した。樹状突起から細胞体への「逆伝搬信号」を受けながら、両者の活動のミスマッチを最小化するように確率的学習を行うと、時系列入力に繰り返し出現するパターンを検出できること、またこれによりチャンクが検出できることを示した(Asabuki and Fukai, bioRxiv 517888)。2.上記モデルにより、ICAなど従来手法では分離できない、相関を持つ混合信号を分離することができることを示した。さらに、多様な時間発展パターンをもつ信号の分離に於いては、短期シナプス可塑性が重要であることを明らかにした。3.脳は多様な時間スケールで起こる事象を相互に関連付けながら、まとまりのあるエピソードとして記憶する。この機能が生じるメカニズムを理解するために、新しい連想記憶モデルの枠組みを構築した(Haga and Fukai, arXiv 1809.05254)。このモデルでは、興奮性シナプス入力と抑制性シナプス入力のバランス、さらに局所的抑制と大域的抑制の相対バランスを調節することにより、時間的に連続した事象を記銘するアトラクター状態の、空間的な相関長を自在に制御できる。またモデルの学習則は海馬CA3で発見された対称STDPと整合性が高い。4.思決定における動物の個体差を、同様の課題をリザーバ計算機に訓練することにより、再現してみせた(Kurikawa et al., Nat Neurosci, 2018)。この結果は個体差の表出に神経回路ダイナミクスが影響する可能性を示すとともに、同一ルールで訓練された人工知能でも、高次機能に於いて個体差が現れ得ることを示唆している。階層的時系列の学習はほとんど全ての高次機能に関係するだけでなく、応用上も重要である。そこで今後も引き続き研究を発展させる。リザーバ計算を用いる手法は多様な入力時系列のチャンクを検出するが、回路構造に制約がある。最近、樹状突起がシナプス可塑性をもつニューロンモデルで、多彩な入力時系列の解析が可能なことがわかってきた。多様なチャンク構造の学習に加え、ICAでは分離不可能な、相関をもつ混合信号からの信号分離などである。従来にない原理として条件付きエントロピー最小化を提案し、それに基づき新しい特徴検出のメカニズムを発展させる。またこのモデルの神経科学への応用として、大規模神経集団(数千ニューロン)の活動データからのセルアセンブリの検出を試みる。100個程度の細胞集団を含む人工スパイクデータでは既に成功している。機械学習の手法と異なり、生物学的なシナプス可塑性ルールでは、大規模データの学習に於いても負荷が少ないことが期待される。共同研究者から実験データの提供を受ける予定である。さらに単一混合信号から複数の信号源を分離することを試みる。
北日本太平洋側における森林樹木の霧水利用特性の評価

本研究では、北日本太平洋側で夏季に発生する北東気流に伴う霧に着目し、霧の影響を受けやすい海岸林の樹木による霧水利用の実態とそのプロセスの理解を深めることを目的とした。先ず、霧が多く発生する5月から7月まで霧水、降水及びクロマツの葉及び枝の自由水を採取し、これらの試料中の水素及び酸素安定同位体比を測定した結果、以下の知見が得られた。霧発生時において、霧水の水素及び酸素安定同位体比は、降水と比べて高い傾向が見られた。クロマツの枝の自由水の水素及び酸素安定同位体比は、霧水よりも降水に近い値を示した。一方、葉の自由水の安定同位体比は、霧発生時において、霧水と降水の間の値を示した。このように、クロマツは霧由来の水を葉面から吸収し、自由水として葉内に一時的に保持することが示された。次に、重水素をトレーサーとした1時間の霧水散布実験をクロマツの苗木に対して行い、48時間後に植物試料を採取して、試料中の自由水中重水素濃度(FWD)を調査した。その結果、FWDは葉で最も高く、次いで枝、根の順であった。土壌乾燥条件下(中湿区及び少湿区)における葉及び枝のFWDは、土壌湿潤条件下(対照区)と比べて高かった。このように、クロマツは吸収した霧水を主に葉で保持すること、その度合いは土壌乾燥化によって高まることが示された。根のFWDは、対照区及び中湿区と比べて少湿区で僅かに高い傾向が見られた。土壌中FWDにも上昇が見られ、処理区間の濃度差も根のFWDと同様の傾向を示したことから、霧水として供給した水分が土壌へと滲出したものと考えられた。北日本太平洋側の海岸クロマツ林で6月から11月にかけて林内雨を採取するとともに、林外で霧水及び降水試料を採取し、水試料の水素及び酸素安定同位体比を測定した。林内雨の採取に合わせてクロマツの枝を樹冠部から採取し、一部の試料について枝内の水を凍結乾燥法により抽出して、水素及び酸素同位体比を測定した。その結果、霧水の水素及び酸素安定同位体比は林内雨及び林外雨の同位体比と比較して高い傾向が見られた。また、霧が発生しなかった6月下旬の枝内の水の水素及び酸素安定同位体比は林内雨の同位体比とほぼ一致した。以上の結果から、北日本太平洋側においても水の安定同位体比を用いて樹木の霧水利用の評価が可能であると考えられた。重水をトレーサーとした霧散布実験の予備実験として、重水蒸気ばく露チャンバー内を超音波加湿器で加湿し、葉濡れセンサーにより霧の発生を調べるとともに、コールドトラップを用いてチャンバー内空気中の水捕集方法を検討した。その結果、加湿開始から約1時間後に霧が発生すること、流量を2 L min-1とした場合に1時間程度のポンプ吸引で分析可能な量の水試料が得られることを確認した。霧散布実験における樹木植栽ポットの土壌水分条件の検討のために、クロマツ及びカラマツ2年生苗木を対象に灌水停止後の植物体の重量含水率の変化を調査した。その結果、灌水停止から30日後に土壌深さ010 cmの体積含水率は8.4%まで低下し、この時にクロマツの1年葉の含水率が低下する傾向が見られたが、2年葉ではこのような変化が見られなかった。カラマツでは、灌水停止から30日後に個体の枯死が発生したものの、生存個体の葉において含水率の低下は認められなかった。以上の結果から、クロマツ苗木は土壌乾燥によって1年葉の含水率が低下する傾向があり、霧散布実験による霧水利用プロセスの調査に適すると考えられた。当初の予定通り、クロマツ林内又は林外での霧水、降水及び枝試料の採取、並びに霧水及び降水の水の安定同位体比の分析を進めたが、枝試料の水抽出及び枝内の水の安定同位体比の分析が一部遅れている。霧散布実験の予備実験を行い、重水素ばく露チャンバー内の加湿方法、水捕集方法等の実験条件を確認し、次年度の本格実験の準備を進めた。当初の予定になかった樹木苗木を対象とした土壌乾燥実験を実施し、次年度の霧散布実験を行う際の対象樹種を選定するとともに、土壌水分条件を決定するための予備的知見を得た。

次に、重水素をトレーサーとした1時間の霧水散布実験をクロマツの苗木に対して行い、48時間後に植物試料を採取して、試料中の自由水中重水素濃度(FWD)を調査した。その結果、FWDは葉で最も高く、次いで枝、根の順であった。土壌乾燥条件下(中湿区及び少湿区)における葉及び枝のFWDは、土壌湿潤条件下(対照区)と比べて高かった。このように、クロマツは吸収した霧水を主に葉で保持すること、その度合いは土壌乾燥化によって高まることが示された。根のFWDは、対照区及び中湿区と比べて少湿区で僅かに高い傾向が見られた。土壌中FWDにも上昇が見られ、処理区間の濃度差も根のFWDと同様の傾向を示したことから、霧水として供給した水分が土壌へと滲出したものと考えられた。(1)霧水、降水及びクロマツ枝内の水の安定同位体比の分析を継続する。枝試料の採取を霧発生時に重点的に実施し、クロマツの水資源としての霧水への依存度を評価する(2)クロマツ苗木を対象に霧散布実験を実施し、重水素の樹体内各器官への移行を調べる。また、環境(土壌水分)条件の変化に伴う樹体内各器官への重水素の移行の変化を葉齢と霧水吸収能との関係に着目して解析する。
冠微小血管内皮細胞を用いたno-reflow現象の発生機序と治療に関する研究

【目的】近年、心筋再潅流障害の原因として、Na^+/H^+交換の亢進に伴う細胞内Na^+貯留とNa^+/Ca^<2+>交換による心筋細胞内Ca^<2+>過負荷が重要な役割を果たすと考えられているが、とりわけ血管内皮細胞は虚血に対する感受性が高く、再潅流に際して心筋細胞と同様の機序で細胞内Ca^<2+>過負荷に陥ると考えられる。一方、冠微小血管内皮細胞はその傷害に際して好中球接着分子を発現し、心筋再潅流傷害を増悪することが知られている。そこで、冠微小血管内皮細胞を用い低酸素後再酸素加時のNa^+-H^+交換系を介する細胞内Ca^<2+>過負荷の接着分子発現における役割を検討した。【方法】250300gのS-D系ラット心筋より冠微小血管内皮細胞を分離し培養した。培養内皮細胞にCa^<2+>示指薬であるfluo-3を負荷し、pH6.7で低酸素環境下においた後、30分間再酸素加した。その間の細胞内Ca^<2+>濃度の変化を蛍光顕微画像解析器を用いて測定した。処置群では、Na^+-H^+交換系阻害薬5-(N-N-dimethyl)amiloride(DMA)0.1mM投与した。また、30分の低酸素環境後、8時間の再酸素加を施行し、intrancellular adhesion molecule 1(ICAM-1)に対するモノクロナル抗体を用いて細胞内接着分子発現状態に及ぼすDMAの影響を検討した。【結果】低酸素処置及び、再酸素加に伴う細胞内Ca^<2+>の上昇はDMA投与群において非投与群と比較し有意に抑制されていた(p<0.05)。ICAM-1の発現は、虚血直後には認められなかったが、再酸素加8時間後では、DMA非投与群において著明な発現を認めた。これに対しDMA投与群では、非投与群に比しICAM-1発現の抑制が認められた。(目的)本研究の目的は冠微小循環内皮細胞において再灌流時の細胞内Ca2+過負荷がno-reflow現象の進展過程で中心的役割を果たすことをin-vitroの実験系を用いて明らかにすることである。(方法)体重約300gのS-D系雄性ラットの摘出心から冠微小血管内皮細胞を分離し、37°C、5%CO2incubator内で10%FCSを含む培養液を用いて培養した。7-9日間培養後、内皮細胞特異的な蛍光試薬であるdil-LDLを投与し共焦点レーザー顕微鏡を用いてその取り込みを観察した。細胞内Ca2+濃度は培養内皮細胞に細胞内Ca2+指示薬であるfura-PE3を負荷し、340/380nm蛍光強度比の変化を画像解析装置を用いて観察した。細胞内接着分子(ICAM-1)の発現状態は、培養細胞にICAM-1に対するモノクロナル抗体を作用させて免疫組織化学的に観察した。(結果)(1)dil-LDLの取り込み実験では、内皮細胞は平滑筋細胞の上に共培養されているのが認められた。(2)内皮細胞内Ca2+は30分間の低酸素環境下で有意に上昇したが、再酸素加時に徐々に低下した。

(3)内皮細胞におけるICAM-1の発現は30分間の低酸素直後にはほとんど認められなかったが、再酸素加1時間で明らかな発現がみられ、4時間後、8時間後には著明な発現が認められた。(考察)以上の成績から、冠微小血管内皮細胞は低酸素状態で細胞内Ca2+過負荷を生じ、再酸素加後細胞内接着分子を過剰発現することが示唆された。【目的】近年、心筋再潅流障害の原因として、Na^+/H^+交換の亢進に伴う細胞内Na^+貯留とNa^+/Ca^<2+>交換による心筋細胞内Ca^<2+>過負荷が重要な役割を果たすと考えられているが、とりわけ血管内皮細胞は虚血に対する感受性が高く、再潅流に際して心筋細胞と同様の機序で細胞内Ca^<2+>過負荷に陥ると考えられる。一方、冠微小血管内皮細胞はその傷害に際して好中球接着分子を発現し、心筋再潅流傷害を増悪することが知られている。そこで、冠微小血管内皮細胞を用い低酸素後再酸素加時のNa^+-H^+交換系を介する細胞内Ca^<2+>過負荷の接着分子発現における役割を検討した。【方法】250300gのS-D系ラット心筋より冠微小血管内皮細胞を分離し培養した。培養内皮細胞にCa^<2+>示指薬であるfluo-3を負荷し、pH6.7で低酸素環境下においた後、30分間再酸素加した。その間の細胞内Ca^<2+>濃度の変化を蛍光顕微画像解析器を用いて測定した。処置群では、Na^+-H^+交換系阻害薬5-(N-N-dimethy1):amiloride(DMA)0.1mM投与した。また、30分の低酸素環境後、8時間の再酸素加を施行し、intracellukar adhesion molecule 1(ICAM-1)に対するモノクロナル抗体を用いて細胞内接着分子発現状態に及ぼすDMAの影響を検討した。【結果】低酸素処置及び、再酸素加に伴う細胞内Ca^<2+>の上昇はDMA投与群において非投与群と比較し有意に抑制されていた(p<0.05)。ICAM-1の発現は、虚血直後には認められなかったが、再酸素加8時間後では、DMA非投与群において著明な発現を認めた。これに対しDMA投与群では、非投与群に比しICAM-1発現の抑制が認められた。
生体触媒とパラジウム触媒をシンクロさせた多様性核酸プローブの創製

チミジンホスホリラーゼは,チミジンを過リン酸分解する酵素であるが,修飾ウラシルを共存させると塩基部位交換反応が実施できることを明らかにしてきた.本反応を活用して,細胞内RNAのプローブと成り得る蛍光色素修飾ヌクレオシドの合成を,パラジウム触媒と連動させることで実施を可能とした.チミジンホルホリラーゼの反応には,リン酸緩衝液にDMSOを加えると,疎水性基質であっても反応が進行することが分かった.ドッキングシミュレーションより,酵素の活性部位に固定化されたウラシルの5位が外を向いていることがわかり,リンカーを用いてポケット外部であれば大きな官能基である蛍光色素などでも合成できる事を示した.核酸代謝酵素は,生体内のヌクレオシドの濃度バランスを司っている.なかでもチミジンホスホリラーゼは,チミジンとリン酸を基質とし,塩基部位であるチミンを遊離させてデオキシリボース-1-リン酸に変換する.本研究室ではこの酵素を利用して,ウラシルの5位に様々な置換基を導入した化合物が基質となり,非天然ヌクレオシドに変換できる事を報告してきた.昨年度までの研究で,ウラシルの5位にアルキル鎖を介してクマリン色素を有するウラシル誘導体が,チミジンホスホリラーゼの基質となり,非天然ヌクレオシドに変換されることを報告した.本年度はさらに発展させて実験を行った.異なる蛍光色素を有するウラシルの合成と酵素反応検討蛍光色素修飾ウラシルとして,ピレン,トリフルオロメチルクマリン,レゾルフィンを有する化合物の有機合成を行った.ピレンとウラシルはアルキル鎖長8,トリフルオロメチルクマリンとレゾルフィンはアルキル鎖長6でウラシルと共有結合でカップリングした.化合物の同定には,核磁気共鳴装置,質量分析装置を用いて確認した.緩衝液中では,ほとんど反応が進行しなかった.溶解性が悪く,酵素と基質の衝突頻度が低下しているためであると考察できた.DMSOを50 %添加して溶解性を向上させると,反応転換率21.6%となった.基質の溶解性を高めるための有機溶媒の添加効果蛍光色素部位は脂溶性が高く,緩衝液のみでは溶解性が低くなってしまう.酵素内部への基質の取り込みが低下してしまい,反応転換率が向上しないと考えられた.そこで,有機溶媒の種類,有機溶媒の濃度の効果を検討した.その結果,DMSOが最も高い反応転換率を示し(40%添加で反応転換率57%),DMFも比較的高い反応転換率を示すことが分かった(40%添加で転換率18%).それに対し,メタノール,THFでは反応はほとんど進行しなかった.チミジンホスホリラーゼは,チミジンを過リン酸分解する酵素であるが,修飾ウラシルを共存させると塩基部位交換反応が実施できることを明らかにしてきた.本反応を活用して,細胞内RNAのプローブと成り得る蛍光色素修飾ヌクレオシドの合成を,パラジウム触媒と連動させることで実施を可能とした.チミジンホルホリラーゼの反応には,リン酸緩衝液にDMSOを加えると,疎水性基質であっても反応が進行することが分かった.ドッキングシミュレーションより,酵素の活性部位に固定化されたウラシルの5位が外を向いていることがわかり,リンカーを用いてポケット外部であれば大きな官能基である蛍光色素などでも合成できる事を示した.本研究では,核酸代謝酵素を利用して蛍光色素や各種プローブを有するデオキシウリジンを簡単迅速に合成する手法を確立する.核酸代謝酵素は,生体内の遺伝子暗号となるヌクレオシドの濃度バランスを司っている.なかでもチミジンホスホリラーゼは,チミジンとリン酸を基質とし,塩基部位であるチミンを遊離させてデオキシリボース-1-リン酸に変換する.本研究室ではこの酵素を利用して,ウラシルの5位に様々な置換基を導入した化合物が基質となり,非天然ヌクレオシドに変換できる事を報告してきた.今回,細胞内RNAイメージングや遺伝子解析のためのプローブ分子として働く,蛍光色素を有するデオキシウリジンの酵素合成を試みた.基質となる蛍光色素修飾ウラシルの有機化学的合成を行った.1-ヒドロキシブト-4-インにクマリンを結合し,パラジウム触媒を用いた薗頭カップリングにてウラシルの5位に蛍光色素を導入した.このとき,ウラシル部位と蛍光色素をつなぐアルキル鎖長(n)を2,4,6と変化させ,アルキル鎖長による酵素認識が変化するかを検討する事とした.酵素合成は,バイアル瓶にクマリン修飾ウラシル5mM,チミジン50mM,チミジンホスホリラーゼを10ユニット,1mMリン酸緩衝液pH 6.8を加え,37°Cで実施した.反応追跡は,逆相カラムを有した高速液体クロマトグラフィーにて行った.クマリン修飾ウラシル(n=4)を基質としても酵素反応が進行し, 1.8 %の転換率でクマリン修飾デオキシウリジンへ変換できた.クマリン修飾ウラシル(n=4)は,反応溶媒であるリン酸緩衝液に溶解しないため,酵素と基質の衝突頻度が極端に低下していると考えられた.溶解性を向上して収率の改善を試みるため,有機溶媒の添加を検討した.DMSOを40%添加した時が最も効率が高く,クマリン修飾デオキシウリジンの合成は,57%まで改善する事ができた.細胞内のRNAは,DNAからタンパク質へ遺伝情報を伝達する機能のみならず,タンパク質発現の制御まで行っていることが分かってきた.

そこで,生きた細胞内のRNAを直接観察する手法に注目が集まっている.しかし,RNAに蛍光色素などのプローブを導入するためには,有機化学的な煩雑な合成が必要となる.より簡単に,そして迅速に蛍光色素を有したヌクレオシドを合成する手法が望まれている.本研究室では核酸代謝酵素が,ヌクレオシドの塩基部位を交換することを明らかにした.今回,ウラシルの5位にリンカーを介して蛍光色素を有する塩基アナログをパラジウム触媒で合成し,この塩基アナログと核酸代謝酵素とチミジン等のリボースドナーを用いて塩基部位の交換反応を検討し,蛍光色素を有したヌクレオシドプローブを簡単迅速に合成する手法を検討した.ウラシルの5位に蛍光色素であるクマリン,ピレンを導入した.ウラシルと蛍光色素の距離効果を検討するために,アルキルスペーサーの長さを2, 4, 6と異なる化合物を合成した.酵素合成は,バイアル瓶に蛍光色素修飾ウラシル5mM,チミジン50mM,チミジンホスホリラーゼを10ユニット,1mMリン酸緩衝液pH 6.8を加え,37°Cで実施した.反応追跡は,逆相カラムを有した高速液体クロマトグラフィーにて行った.核酸代謝酵素は,大きな置換基であるクマリンをウラシルの5位にもった化合物でも触媒反応を行う事ができ,蛍光色素を有したヌクレオシドに変換できることがわかった.しかし,反応溶媒が緩衝液のみでは基質の溶解性が悪く,反応が進まなかった.酵素と基質の衝突頻度が低下してしまい,触媒効率が低下すると考えられた.そこで,有機溶媒の添加効果を検討したところ,リン酸緩衝液にDMSOを混合し40%濃度までは反応効率が向上することが分かった.核酸化学チミジンホスホリラーゼの基質と成り得るウラシル誘導体の有機合成では,4種類の蛍光色素を有するウラシル誘導体を合成することができた.その蛍光色素はクマリン,ピレン,トリメチルクマリン,レゾルフィンである.現在,他の蛍光色素も合成中である.なお,フェロセンを結合させるには至っていない.クマリンとピレンを有するウラシルでは,酵素反応による非天然ヌクレオシドへの変換反応を検討することができた.酵素合成は,バイアル瓶にクマリン修飾ウラシル5mM,チミジン50mM,チミジンホスホリラーゼを10ユニット,1mMリン酸緩衝液pH 6.8を加え,37°Cで実施した.反応追跡は,逆相カラムを有した高速液体クロマトグラフィーにて行った.新しい知見として,DMSOを40%まで添加してもチミジンホスホリラーゼは失活せず,脂溶性の基質である蛍光色素含有ウラシルをヌクレオシドへ導入することに成功した.収率もクマリンの場合は57%と高い効率で転換可能であった.これらの反応をさらに拡張できれば,蛍光色素や機能性官能基導入デオキシウリジンが一段階,立体選択的に可能となり,遺伝子診断等に利用できるプローブ分子の調整が容易になる.計画書に記載した通り,チミジンホスホリラーゼの基質の有機合成と非天然ヌクレオシドへの変換反応を実施する事ができた.なかでも,クマリン色素をウラシルの5位に化学結合させたデオキシリボース体を,有機溶媒存在下で酵素合成する事に成功した.この反応を拡張できれば,蛍光色素や機能性官能基導入デオキシウリジンが一段階,立体選択的に可能となり,遺伝子診断等に利用できるプローブ分子の調整が容易になる.2012年度は,チミジンホスホリラーゼによって触媒される基質の合成を行った.その基質とは,ウラシルの5位にリンカーを介して蛍光色素などの機能性分子を有する化合物である.現在のところ,
モスアイ効果を利用した中間赤外線天文観測用シリコンレンズの開発

モスアイ反射防止効果を用いた中間赤外線天文学用の高効率レンズの開発を行った。長波長中間赤外線(波長25-50μm)に最適化したモスアイ突起構造をシリコンの曲面上に製作し、低反射損失のレンズを実現した。東京大学アタカマ望遠鏡(TAO)や次世代赤外線天文衛星SPICAなど高地や宇宙空間からの高感度の赤外線観測を行う計画では、長波長中間赤外線(λ=25-40μm)に高い効率を持つレンズが必要とされている。本研究の目的はシリコンをサブストレートとし、その表面にモスアイ反射防止体を形成することで高効率のレンズを実現することである。モスアイ反射防止体とは従来の多層膜干渉法を用いず、物質表面に波長スケールのピッチで錐構造を形成し、境界の屈折率差を連続的に接続することで反射を防止する手法である。この方法は反射防止膜に用いる透過材料が乏しい波長帯で有効である。平成21年度は電磁波解析シミュレーションを行い、低反射率を広帯域に実現するモスアイ形状の導出を行った。結果、シリコン上にピッチ5μmでアスペクト比が4の円錐突起を60。隣接配置したモスアイ構造を形成した場合、長波長中間赤外線において0.5%以下の低い反射率が得られることがわかった。また、長波長中間赤外線にて低吸収損失のシリコンの選定も行った。複数種のシリコンの吸収率を測定した結果、ドープ量の少ない高抵抗シリコン(>10kΩcm)が長波長中間赤外線に吸収が少ないことがわかった。これを用いれば厚さ5mmのレンズでも、吸収損失を1%以下に抑えることができる。以上をもとに、設計したモスアイ構造を半導体製造技術を用いて高抵抗シリコン製の平板上(片面)に形成する試験を行った。反応性イオンエッチング(RIE)工程の諸条件を探り、製造プロセスを行った結果、ピッチ5μmの円錐アレイ構造を形成することに成功した。製作したモスアイシリコン平板の透過率を測定した結果、波長15-45μmで1面あたりの反射率がほぼゼロであることを意味する透過率=0.7を得た。平成22年度はΦ40mmのシリコン平板の全面に一様なモスアイ構造を形成することに成功した。これにより、入射電磁波の波面を乱さない反射防止面を、実用的な面積に加工する手法が確立された。また、シリコン平板の両面へのモスアイ加工にも成功した。これは加工済みのモスアイ面を保護しながら裏面を加工する手法を開発したことで実現された。更に、平凸シリコンレンズの曲面上へのモスアイ加工にも成功した。これは電子ビームによる曲面上へのマスクパタンの描画手法の確立が鍵となり実現に至った。このようにして製造したモスアイシリコンレンズの性能評価を行った。結果、モスアイ加工前と同じ結像性能を維持しながら、より高い透過率を有することが確かめられた。これまでに得た技術を応用することで、両面にモスアイ加工をした反射損失が実質ゼロのシリコンレンズの実現が可能である。
肝細胞癌のマイクロＲＮＡ解析による発癌メカニズムの解明と臨床応用

本研究において肝細胞癌切除標本よりRNAを抽出しマイクロ(mi)RNA発現を検討し、その後、癌部および非癌部肝組織の臨床病理学的検討を進めた。その結果、種々のmiRNAのうち、miR-18Bはtrinucleotide repeat containing 6B (TNRS6B)をtarget geneとし、miR-18Bの過剰発現とTNCB6Bの低下は細胞増殖を促進し、細胞接着能を低下させることが判明した。また、miR-18Bの発現が強い症例での術後生存率は、発現の弱い症例に比較し、低値であった。miR-18Bは肝細胞癌の発癌や進展に関連しており、新たな予後因子と考えられた。本研究においては肝細胞癌症例における癌部および非癌部肝組織から抽出されたマイクロRNAの解析を行い、それらのマイクロRNAの発現と背景肝疾患、分化度や進行度、さらに癌再発や予後との関係を検討する。特に、近年、問題となっている生活習慣病が原因となるいわゆる非B非C型肝細胞癌について検討する。肝細胞癌切除標本より抽出されたsmall RNAをさらに抽出し、microarrayを用いてmicro RNAの発現を検討する方法によってマイクロRNA発現のプロファイルを作成した。その後、肝細胞癌症例のRNAを集積するとともに、肝細胞癌切除標本の肝癌および非癌部肝組織の臨床病理学的検討を進めてきた。その結果、種々のマイクロRNAのうち、miR-18b発現が肝細胞癌の分化度と相関し、高分化型肝細胞癌に比較し、低分化型肝細胞癌ではmiR-18Bの発現が強いことが明らかとなった。さらにmiR-18Bはtrinucleotide repeat containing 6B (TNRC6B)をtarget geneとし、miR-18Bの過剰発現とTNRC6Bの低下は細胞増殖を促進し、細胞接着能を低下されることが判明した。現在、これらの現象と、発癌や癌進展メカニズムとの関連について検討中である。さらに症例数を増加し、その要因別にマイクロRNAを比較し、その相違の検討から要因別発癌メカニズムについて研究を進めている。また、肝細胞癌分化度、進行度別にマイクロRNA発現を比較し、肝細胞癌進展と予後との関連を検討している。本研究においては肝細胞癌症例における癌部および非癌部肝組織から抽出されたマイクロRNAの解析を行い、それらのマイクロRNAの発現と背景肝疾患、分化度や進行度、さらに癌再発や予後との関係を検討した。すなわち、肝細胞癌切除標本より抽出されたsmall RNAをさらに抽出し、microarrayを用いてmicro RNAの発現を検討する方法によってマイクロRNA発現のプロファイルを作成した。その後、肝細胞癌症例のRNAを集積するとともに、肝細胞癌切除標本の肝癌および非癌部肝組織の臨床病理学的検討を進めた。その結果、種々のマイクロRNAのうち、miR-18B発現が肝細胞癌の分化度と相関し、高分化型肝細胞癌に比較し、低分化型肝細胞癌ではmiR-18Bの発現が強いことが明らかとなった。これらの結果、MiR-18Bの発現が強い症例での術後生存率は、発現の弱い症例のそれに比較し、低値であった。したがって、miR-18Bは肝細胞癌の発癌や進展に関連しており、新たな予後因子となりうることが判明した。本研究においては肝細胞癌症例における癌部および非癌部肝組織から抽出されたマイクロRNAの解析を行い、それらマイクロRNAの発現と背景肝疾患、分化度や進行度、さらに癌再発や予後との関係を検討する。特に、近年、問題となっている生活習慣病が原因となるいわゆる非B非C肝細胞癌について注目するものである。本年度は肝細胞癌切除標本より抽出されたRNAからsmall RNAを抽出し、microarrayを用いてmicro RNAの発現を検討する方法を確立した。また、実際にマイクロRNA発現のプロファイルを作成することが可能となった。そのため、肝細胞癌症例のRNAを集積するとともに、肝細胞癌切除標本の肝癌および非癌部肝組織の臨床病理学的検討をすすめている。さらに、それら症例の基礎疾患を検索し、臨床経過をフォローしている。上記の研究を進め、少数例ではあるものの、実際の症例における癌部、非癌部および培養肝細胞のマイクロRNA発現プロファイルの作成している。現在までに得られた知見から、癌部と非癌部での発現形式の相違が判明しつつあり、さらに、分化度や予後との関連がみられる可能性のあるマイクロRNAが同定されつつある。これらの結果を踏まえて、さらに多数例の肝細胞癌症例の検体を用いて要因別、分化度別、進行度別にマイクロRNA発現プロファイルを検討している。

肝細胞癌症例の切除標本を用いて、マイクロRNAの解析を進めており、その解析からマイクロRNAと肝細胞癌分化度や予後との関係を検討していきた。その結果、マイクロRNAのうち、MiR-18b発現が肝細胞癌の分化度と相関し、細胞増殖や細胞接着能に関連しでいることが判明した。現在、これらの現象と、癌や癌進展メカニズムとの関連について検討中である。肝細胞癌切除例の手術標本を処理し、病理組織学的検討を順次進めている。また、これら症例の基礎疾患を検索し、臨床経過を逐次集積している。一方、切除標本からRNA抽出し、さらにsmall RNAを抽出し、microarrayを用いてmicro RNAの発現を検討する、システムをすでに構築した。これらのmicroRNA発現プロファイルを作成し、病理組織学的所見、基礎疾患、臨床経過との関係を検討しつつある。現時点で概ね計画どおりに研究が進んでおり、MiR-18b発現が肝細胞癌の分化度と相関し、細胞増殖や細胞接着能に関連しでいることが判明した。今後、さらにマイクロRNAの解析を多数例に施行することによって、要因別発癌メカニズムの解析を進める。さらに分化度別、進行度別のマイクロRNAの解析により、肝細胞癌進展や予後との関係を解明し、臨床的応用を目指す計画である。現時点で概ね計画どおりに研究が進んでおり、microRNAの発現プロファイルの作成は可能となっている。また、症例の蓄積も順調に進んでいる。今後は症例数の増加とともに、個々の症例においても異なった癌結節や異なった時期での検体を採取し、比較検討することによって、現在の研究に加えて新たな研究内容にも取り組むことによて本研究を推進したいと考えています。前年度に引き続き症例の蓄積に伴い、病理標本作成とRNAやマイクロRNAの抽出とmicroarrayを用いてのマイクロRNAの発現の検討に用いる。また、臨床成績の集積から、肝細胞癌発癌メカニズムや進展メカニズムを検討する。さらに、研究成果を発表、公表する。症例の蓄積に伴い、病理組織標本作成とRNA、small RNAの抽出およびmicroarrayを用いてmicro RNAの発現に研究費を用いる予定である。
中性子照射によるNb3Sn線材の臨界電流向上に関する研究

本研究では、中性子照射によるNb3Sn線材の臨界電流向上の発現モデルを提案し、体系的な実験によってそのモデルの有効性を検証する。提案モデルは、介在物や析出物と同様に照射欠陥も量子化磁束のピン留め点となり、照射によってピン留め磁束の本数が増えるとともにピン留め力も増加するため臨界電流が向上するというものである。実験では、原子炉照射したNb3Sn線材の8Tから15.5Tでの臨界電流の変化を計測し、臨界電流の増加割合と中性子照射量の関係を議論する。
デジタルコンテンツ自動生成のための3次元形状自動モデリング手法に関する研究(マスターデータと齟齬)

本課題では、ニューラルネットワークの学習能力を利用して、複数の異なる視点から半透明な対象物を観測して得られる多視点画像から自動的に対象物の3次元モデルを構築する方式について研究した。生体組織の3次元形状をモデル化し、デジタルコンテンツとしてデータベースに蓄積することを目標として、労力とコストのかかる形状モデリングの作業を自動化する手法を開発した。本課題の成果は、例えば、生体組織の半透明の3次元構造を蛍光顕微鏡で計測して得られる3次元画像と本モデルで事前登録された形状モデルとを照合し、病変部や特定組織を自動検出する目的等に応用できる。Shape from Shading等の従来手法で形状モデルを作成する場合には、対象表面に均一な色と完全乱反射性等の特殊な条件を想定する必要があり、半透明な対象は扱うことができなかった。また構成される3次元形状モデルの精度にも限界があった。そこで本研究では、Shape from Shadingに代わり、多視点観察画像の見え方がモデルと実観測画像の問で一致するようにモデルを逐次修正する独自の手法を開発して、半透明物体の3次元形状モデルを生成するようにした。この手法と、蛍光顕微鏡でデコンボリューション処理によって多重焦点画像から3次元画像を復元する従来手法と組み合わせて、両者の結果を矛盾のないように接続することによって3次元形状モデルを高精度化することが可能となる。本課題では、そのための予備実験を、透明ボトル等の大きな対象を通常のカメラで撮影して得られた実データを用いて行い、提案方式の有効性を確認した。平成17年度は、ニューラルネットワークの学習能力を利用して、複数視点から透明な対象物を観測して得られる画像から自動的に対象物の3次元モデルを構築する方式について研究した。生体組織の3次元形状をモデル化し、デジタルコンテンツとしてデータベースに蓄積することを目標として、生体組織の半透明の3次元構造を蛍光顕微鏡で計測して得られる3次元形状をモデル化する手法を研究した。従来手法では精度に限界のあるShape from Shadingの技術を使って、各視点の映像から3次元形状を復元しようとしてきたため、対象の表面に完全乱反射などの所定の制約条件が付き、モデリングできる対象物が限定され、また構成した3次元形状モデルの精度にも限界があった。そこで本研究では、Shape from Shadingに代わり、蛍光顕微鏡の多重焦点画像を用いて対象物の表面に制約を受けずに、より高い精度で各視点から対象の3次元形状を計測し、デコンボリューション処理による多重焦点画像からの3次元形状と、ニューラルネットワーク処理による、多視点から得られた3次元形状を、矛盾のないように接続する技術を組み合わせて3次元形状をモデル化する手法を開発することを目指す。この目的に向けて、平成17年度には、ニューラルネットワークを用いて、透明物体を対象として、3次元モデルの情報圧縮をしながら、多視点画像に矛盾のない3次元モデルを、できるだけ頂点数の少ないポリゴンモデルで生成する手法を開発した。
中国における政府間財政関係の実態・制度・理論研究

今年度は中国の東北部に対象を絞って、中国の政府間財政関係を調査した。黒龍江省、吉林省、遼寧省の東北三省を調査対象としたけれども、遼寧省については省レベルの政府からはヒヤリングをおこなわず、大連市に調査対象を絞った。大連市の調査では政府間財政関係だけでなく、和泉の実施している国連地域開発センターの調査を踏まえ、都市開発政策をも調査した。政府間財政関係については、市と省との関係だけでなく、市と区および県という下方の政府間関係についての調査を重視した。都市開発政策では中国三大美都市といわれる大連市の都市基盤整備だけでなく、経済開発区の指定された都市としての大連市における開発区の実態調査をも実施した。吉林省の調査では吉林省政府、長春市、それに国有企業との財政関係を調査した。特に分税制を導入した後と請負制度が実施されていた時期との変化に調査の重点を絞ることにした。吉林省は重化学工業が発展し、国有企業のウェイトが高いことを特色としている。そのため請負制度から分税制へ移行することは政府間財政関係に大きな変化が生じる。そうした変化を国有企業の財務会計をも調査することによって明らかにすることができた。しかも、国有企業に対する長春市政府の租税面での優遇政策という興味深い事実を見出すことができた。黒龍江省は林の国務院発展研究センターとの関係で、黒龍江省の発展研究センターとの共同研究を実施した。黒龍江省では省と中央政府との政府間財政関係に重点を絞った。中央政府の財政移転には不満があるものの、分税制の導入によって財政力の貧しい黒龍江省でも支出を増加することができたために、分税制度の導入を評価していた。東北三省は中国開放政策で取り残されたという意識が強く、興味深いファクト・ファインディングができた。今年度は中国の基礎自治体レベルの地方財政に調査対象を市乗り、経済発展と政府間財政関係との関連について調査を実施した。調査対象は典型的な後進地域の農村財政として、湖南省永順県を取り上げ、典型的な先進地域の都市財政として、広東省増城市を取り上げた。湖南省永順県の農村財政の調査は、平成9年8月2日から8月7日までの日程で実施した。永順県は少数民族地域であり、湖南省の土家庭・苗族自治州に属している。つまり、土家族と苗族が居住する中国の39ある最貧県の一つである。中国国務院発展研究センターも永順県については、地域開発計画を推進すべく支援している。こうした最貧県は予算では自己の財政を賄いきれないため、当然のごとながら、州、省、中央政府という上級政府の財政的支援を仰がなければならない。永順県は調査に協力的で、こうした政府間関係を解明することができただけでなく、永順県が予算外資金を工夫して調達している実態を明らかにすることができた。これに対して増城市は、経済発展の早い広東省の省都である広州市の県級市である。この増城市への調査は、平成9年11月1日から7日まで実施した。増城市の敬愛正当のテンポが速いために、都市インフラの整備が焦眉の課題となる。しかし、財政が豊かであるため上級政府の支援は期待できず、民間資金の活用を図っている実態が調査できた。こうした調査の成果を確実にするために事前の研究会を開催するもに、1月から2月にかけては国務院発展研究センターの林家彬氏の参加とともに調査をまとめる研究会を発表した。昨年度の調査研究の成果と反省を踏まえ、今年度は新彊維吾爾自治区、湖北省、雲南省という三つの省を調査対象に選び、中国の地方財政の調査を実施した。新彊維吾爾自治区と雲南省は昨年度の湖南省に引き続き、少数民族地域の地方財政の調査という趣旨で取り上げ、湖北省は今年度に長江大洪水が発生したことから、急遽、大災害に対する地方財政の対応を調査するという趣旨から調査を実施することにした。少数民族地域である新彊維吾爾自治区、雲南省の調査では、分税制によって地方財政が強化されたと評価されていることがわかった。新彊維吾爾自治区の石油、湖北省の煙草に象徴されるように、少数民族地域でありながら、財政力が豊かであることが、その大きな理由と考えられる。しかし、分税制が財政インセンティブを重視したためのデメリットも大きい。というのも、分税制のもとでは省と基礎自治体との財政ルールが明確でないこともあって、省内における財政力格差が、いずれの省でも進み、それが深刻化しているからである。大災害の被災地である湖北省では、日本と同様に災害対策組織を設け対応していた。しかし、中国の地方財政には臨時支出に対応する財政の弾力性の乏しいことが露呈されていた。省財政の財政支出に占める人件費の比重が90%であるため、日本の概念を使えば、経常収支比率は異常に高い。そのため災害による臨時的支出は事実上、中央政府からの援助に仰がざるをえない。しかし、中央政府の財政も弾力性に欠け、結局、銀行融資などの借入れに依存せざるをえないのが現状である。前年度および今年度の調査で中国の西部、南部の少数民族地域の地方財政は調査することができたので、来年度は北部に焦点を絞り調査を実施したい。