hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超精密切削における加工面の表面物性的コントロールに関する研究

金属結晶表面層に格子欠陥が導入されると,その周囲の結晶は歪み,電子エネルギ状態が変化する.また,光が結晶表面に入射すると,光が電子と相互作用し,電子が励起され,基底状態に戻るときに放出される光が反射光となる.したがって,この反射光を調べることによって,電子のエネルギ状態格子欠陥の分布状態を知ることができる.その結果を加工にフィード・バックすることにより,目的とする性能を持った部品を超精密切削により得られる.本研究では,先ず,格子欠陥を反射率スペクトル測定により評価するために,結晶中に格子欠陥が存在するときの電子エネルギ状態を量子力学に基づき解析した.すなわち,量子力学の計算手法であるRecursion法を用いて欠陥まわりの局所状態密度を計算した.この局所状態密度と,空孔および転位まわりの応力場の計算から原子間距離の寸暇を求め,この変化による電子のエネルギ状態の変化を計算することで,反射率スペクトルの格子欠陥依存性で推定した.次に,真空紫外から可視光(波長100800mm)にわたる広範囲な反射率スペクトルを0.001%オーダの精度で測定が可能な装置を設計,製作した.そして,結晶性の異なる金属表面を真空蒸着の基板温度を変えることで作製し,その反射率スペクトルを測定した.電子線回折像と理論解析結果の二つと比較し,格子欠陥の分布状態と反射率スペクトルの関係を実験的にも明らかにした.また,イオンスパッタリング面の反射率スペクトルを測定することで,結晶状態を評価し,加工法と加工表面層の結晶状態の相関を明らかにした.この結果から,超精密切削により加工した金属表面の光反射率スペクトルを測定し,それより加工表面層の評価を行い,その情報を次のステップの加工条件にフィード・バックすることにより,目的とする表面状態を持つ部品を作製することが可能であることを明らかにした.金属結晶表面層に格子欠陥が導入されると,その周囲の結晶は歪み,電子エネルギ状態が変化する.また,光が結晶表面に入射すると,光が電子と相互作用し,電子が励起され,基底状態に戻るときに放出される光が反射光となる.したがって,この反射光を調べることによって,電子のエネルギ状態格子欠陥の分布状態を知ることができる.その結果を加工にフィード・バックすることにより,目的とする性能を持った部品を超精密切削により得られる.本研究では,先ず,格子欠陥を反射率スペクトル測定により評価するために,結晶中に格子欠陥が存在するときの電子エネルギ状態を量子力学に基づき解析した.すなわち,量子力学の計算手法であるRecursion法を用いて欠陥まわりの局所状態密度を計算した.この局所状態密度と,空孔および転位まわりの応力場の計算から原子間距離の寸暇を求め,この変化による電子のエネルギ状態の変化を計算することで,反射率スペクトルの格子欠陥依存性で推定した.次に,真空紫外から可視光(波長100800mm)にわたる広範囲な反射率スペクトルを0.001%オーダの精度で測定が可能な装置を設計,製作した.そして,結晶性の異なる金属表面を真空蒸着の基板温度を変えることで作製し,その反射率スペクトルを測定した.電子線回折像と理論解析結果の二つと比較し,格子欠陥の分布状態と反射率スペクトルの関係を実験的にも明らかにした.また,イオンスパッタリング面の反射率スペクトルを測定することで,結晶状態を評価し,加工法と加工表面層の結晶状態の相関を明らかにした.この結果から,超精密切削により加工した金属表面の光反射率スペクトルを測定し,それより加工表面層の評価を行い,その情報を次のステップの加工条件にフィード・バックすることにより,目的とする表面状態を持つ部品を作製することが可能であることを明らかにした.ダイヤモンドバイトを用いた超精密切削加工された金属結晶表面(層)には格子欠陥が導入されており、その周囲の結晶は歪み、電子エネルギ状態が変化する。また、光が結晶表面に入射すると、光と電子が相互作用し、電子が励起され、基底状態に戻るときに放出される光が反射光となる。したがって、この反射光を調べることによって、電子のエネルギ状態,格子欠陥の分布状態を知ることができる。本年度は、光反射率スペクトルを理論的に明らかにするために、欠陥を持つ表面での電子状態を量子力学に基づき明らかにした。すなわち、量子力学の手法であるリカージョン法を用いて、欠陥を持つ表面での局所状態密度を計算した。この局所状態密度から、光反射率スペクトルの表面欠陥依存性を明らかにすることが可能である。また、波長100800nmの真空紫外から可視光にわたる広範囲な比較光反射率スペクトルを、0.001%オーダの精度で測定が可能な装置を製作した。真空紫外域は光源として重水素ランプ,可視域ではタングステンハロゲンランプを用い、それぞれ専用のモノクロにより任意の波長に単色化する。その光をビームスプリッタで2光束にし、二つの試料【S_1】,【S_2】に入射させ、その反射光を各々ディテクタ【D_1】,【D_2】で受光する。このとき、【S_1】,【S_2】には同一条件の加工をした試料を用い、【D_1】,【D_2】からの出力【E_1】,【E_2】の差が0になるように負荷抵抗を調整する。次に【S_1】を検査試料Smと効換し、その出力をEmとすると、比較反射率△R/R=Em-【E_2】/【E_2】と表わされる。【D_2】は光源その他のドリフトをキャンセルするために用いる。そして、測定試料および測定系はすべて真空チャンバ内に納め、試料表面の水等の吸着物の除去が可能である。

試料の交換は、真空外のコンピュータの制御で自動的に行なわれる。この装置で、金属蒸着面等による種々の欠陥密度を持つ表面を作り測定したところ、比較反射率で目的の感度および分解能が得られた。
マルチメディアとインターネットを用いた遠隔材料力学教育の実践的研究

浜松と静岡をインターネットで結んだ材料力学II(95年度後期)の遠隔講義を以下のように実施した。まず講義で使うマルチメディアデータはwwwサーバー内のデータとして作製しておく。そして、講義の時間は静岡のコンピュータ演習室内の教官用の端末をTimbukutuというソフトを用いて浜松から遠隔で操作する。この教官用端末の画面は学生2人に1台づつあるモニターに写し出される。浜松にいる私は、遠隔で静岡の端末を操作することで、黒板に文字や絵を書くことと同様なことが簡単に出来る。同時にCU-SeeMeというテレビ会議用のソフトで、私の声および顔が静岡のすべての学生に届き、さらに学生の様子や講義室内の音声を浜松で聞くことが出来るようになっている。学生は浜松からの私の講義を聞きながら、モニターを見ることで、黒板を見ながら先生の声を聞くのと同じように講義を受けることが出来る。さらに、学生用の端末を操作して、今見た講義内容を何回でも繰り返し見ることも可能である。結果、情報処理センター等の施設をwwwサーバーを旨く使用することにより、非常に簡単に遠隔講義が出来ることが実証された。以上の遠隔講義の内容等はで参照できる。また、材料力学の電子ブックを作製し、CDロムとして希望があった材料力学の担当者数人に配布し、モニターとして利用してもらっている。電子ブックの案内は、で参照できる。
光捕集ジピリン金属錯体ナノシート・ナノワイヤ：化学エネルギー変換系との融合

ジピリン亜鉛錯体は自発的な分子集合体生成,可視・近赤外における強発光・強吸収など人工「光捕集系」の構築に有利な特性を有するが,実際の応用例は存在しない.本研究課題では前2年間の公募研究成果を更に発展させ人工「光捕集系」を完成することを目的に設定した.一次元ジピリン金属錯体ナノワイヤについては,らせん構造を有するものをジピリン配位子から設計・合成した.得られたナノワイヤは単一繊維一本一本に剥離することができ, AFMにて観察できる.また,らせん構造によりナノワイヤの分散液は,円偏光発光強度が対応するジピリン単核錯体に比べ7倍程度の増幅を示した.二次元ジピリン金属錯体ナノシートに関して, 2015年に報告した光電変換機能の増強を目指した.具体的にはポルフィリンをコアとして有するジピリン4量体配位子を設計・合成し,これと亜鉛イオンから構築される碁盤格子ナノシートの構築を行った.碁盤格子ナノシートの光電変換量子収率は2倍強増幅され,また応答波長も450-550 nmから400-650 nmへと,可視全領域がカバーされるまでに拡張された.この他,中心金属に亜鉛を有するテルピリジン金属錯体ナノシートの合成を行った.この二次元ナノシートは紫外光励起により青色発光を示すとともに,カチオン性の骨格に由来するアニオン性ゲストの包摂挙動を示した.アニオン性色素をゲストとして取り込むことで,ホストであるナノシートからゲスト分子への定量的な励起子移動を示すことを見出した.この特性は人工光合成の光捕集系として利用できるものである.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、本研究の基盤であるジピリン亜鉛錯体ナノワイヤ・ナノシートのモデル化合物となる単核錯体に関して、大きな進展が得られた。(1)強発光性・円偏光発光能を有する単核錯体の合成(ジピリナト)(ビスオキサゾリン)亜鉛錯体が、アキラルなジピリン配位子部分から円偏光発光能を示すことを見出した。キラルなビスオキサゾリン配位子がジピリン配位子に対してパイパイ相互作用を示すことを単結晶X線構造解析から明らかとした。その結果アキラルなジピリン配位子にもキラリティーが誘起されることを、同じく単結晶X構造解析およびCDスペクトルにより突き止めた。また、円偏光発光測定により円偏光を示すことが、また絶対蛍光量子収率測定により、通常のジピリン錯体よりも遥かに量子収率が大きいことを見出した。(2)強発光性ビス(ジピリナト)亜鉛錯体の開発対称なビス(ジピリナト)亜鉛錯体は通常、発光能力が弱い。しかしながら、互いに異なるジピリン配位子を導入(非対称化)することで、発光効率が大きく上昇することを2012年に見出した。本研究では、発光のバリエーションの拡張を目指し、8種類の非対称誘導体の合成を行った。いずれの非対称分子も対応する対称錯体に比べ遥かに強く発光し、特に極性溶媒中での性能に大きな違いが観測された。そのうちの一つはBODIPY色素に匹敵する特性を示した。発光色としても、可視から近赤外領域まで達する多彩な発光色を実現した。上記に挙げたジピリン亜鉛単核錯体の研究成果に加え、ジピリン亜鉛錯体ナノワイヤ・ナノシートに関しても研究成果が得られている。ナノワイヤに関しては発光性の増強および円偏光発光機能の付与に成功し、ナノシートに関しては光電変換効率と光応答波長の改善に成功している。次年度には論文発表および報告ができる見込みである。ジピリン亜鉛錯体は自発的な分子集合体生成,可視・近赤外における強発光・強吸収など人工「光捕集系」の構築に有利な特性を有するが,実際の応用例は存在しない.本研究課題では前2年間の公募研究成果を更に発展させ人工「光捕集系」を完成することを目的に設定した.一次元ジピリン金属錯体ナノワイヤについては,らせん構造を有するものをジピリン配位子から設計・合成した.得られたナノワイヤは単一繊維一本一本に剥離することができ, AFMにて観察できる.また,らせん構造によりナノワイヤの分散液は,円偏光発光強度が対応するジピリン単核錯体に比べ7倍程度の増幅を示した.二次元ジピリン金属錯体ナノシートに関して, 2015年に報告した光電変換機能の増強を目指した.具体的にはポルフィリンをコアとして有するジピリン4量体配位子を設計・合成し,これと亜鉛イオンから構築される碁盤格子ナノシートの構築を行った.碁盤格子ナノシートの光電変換量子収率は2倍強増幅され,また応答波長も450-550 nmから400-650 nmへと,可視全領域がカバーされるまでに拡張された.この他,中心金属に亜鉛を有するテルピリジン金属錯体ナノシートの合成を行った.この二次元ナノシートは紫外光励起により青色発光を示すとともに,カチオン性の骨格に由来するアニオン性ゲストの包摂挙動を示した.アニオン性色素をゲストとして取り込むことで,ホストであるナノシートからゲスト分子への定量的な励起子移動を示すことを見出した.この特性は人工光合成の光捕集系として利用できるものである.前項に挙げた通り、ナノシート・ナノワイヤに関しても順調に研究が進展している。

今後は単核錯体の研究成果を融合し、更に高機能性のナノシート・ナノワイヤの構築に取り組む。また、他の金属錯体をモチーフとする光機能性ナノシートの合成にも着手し、研究成果を挙げつつある。28年度が最終年度であるため、記入しない。
環太平洋における過去200年間の流域地表環境と土砂流出フラックス変化

本研究「環太平洋における過去200年間の流域地表環境と土砂流出フラックス変化」は、平成13年度から開始され、4年間で画期的な成果を上げることができた。研究成果として、論文約30編、著書4編のほか国内外での10本以上の研究発表が行われた。また、研究フィールドが環太平洋地域であることから、本研究を通じてアメリカ、ニュージーランド、オーストラリア、タイとの共同研究体制も確立された。本研究は、流域の地表環境を(1)地形構造、(2)生態系の組み合わせとして把握し、これらと生産土砂量、滞留土砂量、流出土砂量との関係を明らかにし、これに基づいて土砂流出フラックス(単位時間、単位面積あたりの流出土砂量)を予測しようとするものである。研究対象地は、九州一ツ瀬川支流大藪川、中部天竜川支流与田切川および手良沢川、北海道沙流川である。さらに、本年度は比較対象地としてニュージーランドワイアプ川支流ウェラアマイア川を踏査し、データを解析した。その結果、(1)森林伐採などの流域環境変化に最も敏感に反応し、下流まで影響を及ぼす細粒土砂について解明した(Kim and Marutani, 2002)(Kim and Marutani, 2003)(金・丸谷・宮崎、2003)。また、(2)GISを用いた流域スケールでの地形(流域面積・形状、水系)解析から、生態系を森林、耕地などのパッチモザイクの集合体として把握し、分布、形態、規模の時間的変化を明らかにした(戎・古川・丸谷、2003)(伊藤・藤井、投稿準備中)。さらに、(3)リモートセンシングで評価された地表環境と地表侵食の連鎖や相互作用を解明した(Kikuchi, 2003)(国広・菊池・野田、2003)(光田・伊藤、2003)。最後に、(4)九州椎葉地域一ツ瀬川源流域において、本研究で得られた成果に基づいて解析モデルを用いて地表環境と土砂流出の関係について応用研究を行った(戎・丸谷、未投稿)(Kasai, Marutani and Brierley, 2004)。本研究は、流域の地表環境を森林生態系、耕地生態系などのパッチモザイクの集合体として把握し、その位置、形態、規模の時間的変化を明らかにし、この結果と水域に沈積した堆積物から求めた土砂流出フラックスとの関係を解析することによって、近未来における土砂流出フラックスの変化を予測することを目的としている。流域地表環境の変遷を解析するために、1980年以降についてランドサットTMデータ(既存)を収集整理した。また、それ以前について空中写真を解析した。その結果、高標高地域については、画像中の雲霧および積雪が判読の障害となり、これによって解析の時期が決定された。また、すでに発行されている日本の潜在植生図が有効であることが分かった。は専用サーバーを立ち上げ、これらをデータベースとして外部から任意に利用できるシステムを作成した。また、土砂流出フラックスについては、洪水段丘と河畔林を利用した土砂の滞留規模と滞留時間を試験的に計測した。その結果、オーバーフロウを除けば、河床堆積土砂の時間的空間的分布は把握できることがわかった。九州の一ツ瀬川と北海道沙流川については、すでにこれまでの調査結果もあり、これを解析した(研究発表参照)。

以上より、地表面の生態系についてパッチモザイクとして解析することは、30m四方以上のスケールでは可能であり、また、土砂流出フラックスについては、数年の誤差を許容すれば堆積地の時系より、解析可能であることがわかった。来年度は、海外のフィールド調査とともに、我が国でもデータ収集と解析、これらの比較検討を行う予定である。本研究は、流域の地表環境を(1)地形構造、(2)生態系の組み合わせとして把握し、これらと生産土砂量、滞留土砂量、流出土砂量との関係を明らかにし、これに基づいて土砂流出フラックス(単位時間、単位面積あたりの流出土砂量)を予測しようとするものである。そのために、まずGISを用いて流域スケールでの地形(流域面積・形状、水系)解析を行い、生態系を森林、耕地などのパッチモザイクの集合体として把握し、分布、形態、規模の時間的変化を明らかにする。これらの解析を行うために、国土地理院の数値標高データと空中写真、ランドサットTMデータ(既存)を収集し、コンピューターで解析した。つぎに、土砂流出フラックスについて、洪水段丘と河畔林を利用した土砂の滞留規模と滞留時間を現地で計測した。研究対象地は、九州一ツ瀬川支流大藪川、中部天竜川支流与田切川および手良沢川、北海道沙流川である。さらに、本年度は比較対象地としてニュージーランドワイアプ川支流ウェラアマイア川を踏査し、データを収集した。その結果、手良沢川では、流出土砂のうち細粒の浮遊砂と掃流砂との流出特性が明らかになった。流域スケールが小さな上流域ほど、浮遊砂が掃流砂より多く、この傾向は流域面積の増大に伴い逆転した。また、降雨量との関係では、前日降雨量の影響が流出量に影響することがわかった。一方、地表生態系については、森林地が耕作地よりも流出土砂量が少ないという傾向が見られなかった。一方、解析手法に関しては、与田切川においてGISによる水系解析により、地形図からの水系網自動発生が、実際の水系網とよく一致することがわかり、コンピューターを用いた解析が有効であることが示された。さらに、樹木の年輪や放射性物質をもちいて、地表侵食量(生産土砂量)と滞留土砂量を推定する試みが行われ、一定の精度で定量的に推定可能であることが明らかになった。研究のアウトプットは、流域の地表環境を地形構造と生態系との組み合わせとして把握し、その組み合わせパターンと生産土砂量、滞留土砂量、流出土砂量とめ関係を明らかにし、流城スケールでの土砂流出フラックス,(単位時間、単位面積あたりの流出土砂量)を予測することである。本年度は、昨年度に引き続きGISを用いて流域スケールでの地形解析を行い、水路次数(stream order)ごとの流域面積、水路長、平均水路勾配を求めた。これらの解析を行うために、国土地理院の数値標高データと空中写真、ランドサットTMデータ(既存)を収集し、一ツ瀬川源流の大藪川流域と天竜川支流の与田切川流域につしてコンピューター解析した。また、土砂流出フラックスについて、九州一ツ瀬川支流大藪川、中部天竜川支流与田切川および手良沢川、北海道沙流川について、洪水段丘と河畔林を利用した土砂の滞留規模と滞留時間、浮遊砂流出量を現地で計測した。さらに、本年度は比較対象地としてオーストラリアラゾバック川支流のピクトン流域のデータを用いて同様に解析した。
高校生の金融リテラシーを測定する尺度・統計的手法および実施方法の研究

金融リテラシーの計測について、平成27年度に引き続き、普通科高校他、学校種に分けての、リテラシー測定を推進している。これは、学校種によって、そもそもあるであろう、一般的な学習能力の相違と、それに関連づけられるかどうか不明な、金融リテラシーの状況、さらに金融リテラシー教育を実行する、効果的な教育とは、どのようなものであるのかを、調査して考察するための、継続研究を行った。主に工夫を凝らした調査票による、効果計測準備を行い、最終年度につなげる。この工夫を凝らすとはどのようなことかといえば、(1)学校種に依存する金融リテラシーの調査をどのように実行するのか。(2)学校種に依存しないものはどのように可能なのか。(3)第1期研究において、深刻な課題を残した、リテラシーという極めて曖昧な能力を、正当に評価する、統計モデルをどのように考案するのか。の3つの柱である。このすべてについて、今年度は同時並行的に検討をした。そもそも、本研究は、第1期の成果に立ち戻り、金融リテラシーを、4つの属性から構成されるものと考える。それらは、「お金の使い方の尺度」「働き方の尺度」「リスクに対する姿勢の尺度」「数的計算の尺度」である。上に示した、第1期の研究では、研究の本来の目的とは異なる側面であるが、例えば入学偏差値にリテラシーが依存しているように見えた。このことは、はたして我々の尺度や、特に調査方法に問題があったのではないかと考えたことによる。したがって、学校種を越えたなどの幅広い生徒を対象とした、新味のある調査法、調査票、統計の理論モデルを必要と断定するにいたった。この種の調査票による質的データの分析では、IBM社のソフトウエアAMOSを利用することが多い。共分散構造分析を実行する同ソフトウエアの解析のブラックボックスについて、今後、データの解析方法に関する新たな課題を解消しつつ研究を進める必要がある。計画通りに調査票表調査が進んでいない。なぜなら、予備調査を巡り、研究者同士ので見解の相違が生じ、従って調査票の見直し、調査対象学校の選定の見直しをしているからである。上記、現在までの進捗状況により、研究計画を変更する。特に、データの解析方法、ソフトウエアについては、新たな課題が生じているので、その解消をしつつ進める。少額ではあるが、正規の手続きに従って、有効に支出する。繰り越し額は、解析用ソフトウエアの開発に充当する。(1)本研究に関係する国内先行研究は皆無であるため、研究の実施方針を独自に策定した。(先行研究は、金融教育の定義、教育内容の概要、金融教育の必要性の指摘、などにとどまっている。)(2)平成20年に、都立高校950人に対して、「金融リテラシー理解度テストI」を実施し、研究の意味を確認した。さらに平成24年に採択された科学研究費により「金融リテラシーを測定する尺度の研究」を実施した。ここでは、「金融リテラシー理解度テストII」を開発し、全国高校生3,975人のリテラシー測定テストを実施した。この成果を踏まえて、今年度の理論モデルの作成を行った。(3)したがって、「金融リテラシー理解度テストIII」の開発の準備を行った。(4)プレテストを、普通科高校以外の種の高校で実施した。(1)科研費平成24年度から3カ年の研究成果を継続研究する形式で実施したため。(2)マークシートリーダの導入により、調査票処理の効率が格段に改善されたため。の3つの柱である。

なぜなら、予備調査を巡り、研究者同士ので見解の相違が生じ、従って調査票の見直し、調査対象学校の選定の見直しをしているからである。原則として、過年度まで3カ年の科研費研究を継続する形式で実施した、今年度の研究方針を維持する。上記、現在までの進捗状況により、研究計画を変更する。特に、データの解析方法、ソフトウエアについては、新たな課題が生じているので、その解消をしつつ進める。研究推進について、特段に何か支出を変更したということではない。単に端数である。少額ではあるが、正規の手続きに従って、有効に支出する。繰り越し額は、解析用ソフトウエアの開発に充当する。
幾何的配置問題の計算量限界と近似可能性の研究

1.前年度に開発した無交差ラーマングラフをすべて列挙するアルゴリズムにおいて、実用的な観点から、出力されるグラフのクラスに制限を課した列挙アルゴリズムを開発した。一つは最大次数の上限が与えられている場合で、もう一つはあらかじめ辺集合を指定し、それらを含まないグラフに限定するものである。これらは、いずれも計算困難であることが予想されるが、実用的なアルゴリズムを開発した。2.逆探索法によって列挙された静定構造物(ラーマングラフ)に対して,節点座標と部材断面積を連続変数として,指定された性能(大変形挙動)を満たすコンプライアントメカニズムを求めた。また,節点数と計算量の関係を検討し,最適な解を求める際の計算量限界を明らかにした。3.無交差全域木の高速列挙アルゴリズムを開発した。その計算時間の理論的性能評価とともに、計算機実験をおこない、その実用的な性能を評価した。4.火災等の発生時における建物内部から安全な外部への最適避難経路(最大移動時間最小化問題)や、津波や大地震発生時に安全な建物・地域への最適避難経路を求める問題を考察した。実用的な観点から、格子状ネットワーク、木構造ネットワークに限定し、通路幅一定、途中での枝分かれを許さない、経路が交差しない等の制約下での最適経路群を求めた。またGISや実データを利用し、通行可能経路が確率的に定まるような実際的な問題への導入も検討した。5.LRTなどを模した線的施設配置問題について研究した。駅と線路からなる平面上の全域木において、利用者の総移動時間を最小化するような、ネットワークのトポロジーを求めるヒューリスティクスを開発した。建築におけるトラス構造物の最適設計問題や、都市工学における通路、道路、鉄道などの配置問題および道路網などにおける配送問題は、数理的にはユークリッド幾何構造の上での最適化問題として特徴付けられる。本研究では、これらの問題を幾何的配置問題としてモデル化し、個々の問題の計算量限界を明らかにするとともに、離散組合せ手法や計算幾何学を用いて実用的に解ける近似アルゴリズムの開発することにより近似可能性について解析をおこなう。今年度において得られた主要な成果の概略は以下の通りである。1.存在することのできる節点と部材の位置が与えられたトラスに対し,静的外力下の応力と,局所安定性の制約の下で最適な部材トポロジーを求める問題を,混合整数計画法として定式化し,分枝限定法で大域最適解を求めた。2.異なる部材長の数を最小にするトラスの設計問題を、異なる辺長の数を最小化する二次元平面上の三角形メッシュ生成問題としてモデル化し、計算量限界、近似性能比を明らかにした。3.平面上に存在する利用者間の交通量が与えられている時、総和が一定の長さの線分集合で表現される道路(または鉄道)を配置することにより増大する利用者の利便性を最大化する交通網を設計する問題を幾何的最適化問題としてモデル化し、計算量限界、近似性能比を明らかにした。4.2値化エッジ画像からの高速長方形成分検出手法の開発:2値化処理が予め施された2値化エッジ画像を入力画像とし、1枚の画像から実用的な計算時間で長方形集合を検出する方法を提案した。5.与えられた平面上の点集合に対して、それらをk個の折れ点のある区分線形関数で近似する問題(誤差評価はL_1およびL_2-距離)を取り扱い、近似解法を提案した。6.区分線形非負実数値関数を単峰関数で近似するアルゴリズムを提案した。得られた結果はデータマイニングにおける高次元領域ルールの生成に利用される。7.平面上に与えられた長方形集合を結ぶ橋のなかで迂回率を最小にするものを求める問題を取り扱った。ある条件の下ではその問題が多項式時間で得られることを示した。8.リンク機構、テンセグリティの実現可能性、最適な組み立て順序,最適張力に関する力学、幾何学を統合したモデル化をおこない、問題の計算量限界を明らかにした。建築におけるトラス構造物の最適設計問題や,都市工学における,道路,鉄道などの配置問題および配送問題は,数理的にはユークリッド幾何構造の上での最適化問題として特徴付けられる。また,これらの問題の多くは,実現可能な解集合を考慮すると本質的に離散構造を有する。本研究では,これらの問題を幾何的配置問題としてモデル化し,個々の問題の計算量限界を明らかにするとともに,離散組合せ手法や計算幾何学を用いて実用的に解ける近似アルゴリズムの開発することで近似可能性について解析を行う。今年度は以下の研究を行った。1.選択可能な節点と部材の集合から安定性を満たす最小の部材と節点を選択し,そこから1つの部材を取り除いてリンク機構を作成する。このような機構を全列挙し,最適な解を求める際のその計算量限界を明らかにした。2.異なる部材長の数を最小にするトラスの設計問題に関して,境界を正方形グリッドの点を用いて近似する方法を提案し,内部領域の三角形メッシュの良さを定量的に評価した。また,最適な正方形グリッドの配置アルゴリズムも開発した。3.木構造/格子状ネットワークにおける最適避難計画問題を,動的なネットワークフロー問題として定式化し,木構造ネットワークにおいてシンクが1および2の場合,避難完了時間最小化問題を解く0(n log n)時間アルゴリズムを開発し,さらに,枝容量,枝移動時間が一定の格子状ネットワークにおいて,避難完了時間最小化問題を解く0(n log n)時間アルゴリズムを開発した。

4.平面上に存在する利用者間の交通量が与えられている時,総和が一定の長さの線分集合で表現される道路(鉄道)の配置により増大する利用者の利便性を最大化する交通網の設計問題の計算量限界を明らかにし,いくつかのヒューリスティックの近似性能比も明らかにした。5.配送問題において,積込み,配送の2種類の荷物を有する場合について,需要原が木構造ネットワークに配置されている場合の,計算量限界と近似性能比に関して研究した。6.テンセグリティの実現可能性と安定性を,釣合い行列のランクを用いて明確に定義し,節点位置と張力に関する要求を満たす安定な構造を求めるための最適化手法を提案するとともに,その計算量限界を明らかにした。今年度は、これまでに残されている課題、新たに生じた課題も含めて、以下の問題を幾何的配置問題としてモデル化し、個々の問題の計算量限界を明らかにするとともに、離散組合せ手法や計算幾何学を用いて実用的に解ける近似アルゴリズムの開発し、近似可能性について解析を行った。1.与えられた点集合に対して辺が交差しないラーマングラフをすべて列挙する問題を考察した。この問題に対して、逆探索法を基礎にした効率のよい列挙アルゴリズムを開発した。また、あらかじめ指定された辺集合を必ず含む無交差ラーマングラフをすべて列挙する問題も考察し、効率のよいアルゴリズムを提案した。2.逆探索法によって列挙された静定構造物(ラーマングラフ)に対して,節点座標と部材断面積を連続変数として,指定された性能を満たすコンプライアントメカニズムを求める手法を開発した。3.災害発生時における建物内部から安全な外部へ、また、外部から安全な建物・地域への最適避難経路を求める問題を考察した。実用的な観点から、格子状ネットワーク、木構造ネットワークに限定し、通路幅も一定という制約や、避難経路が途中で枝分かれすることを許さない、または交差しないという制約下での最適経路群を求める問題を考察した。4.平面上に存在する利用者間の交通量が与えられている時、総和が一定の長さの線分集合で表現される交通網を配置することで増大する利用者の利便性を最大化する交通網を設計する問題を、幾何的最適化問題としてモデル化し、計算量限界、近似性能比を明らかにした。5.棒材とケーブルで構成されるテンセグリティに対し,釣合い行列の特異値分解と固有値解析によって,形態(節点位置)と,張力の長さに対する比を制御する方法を提案し,その計算量限界を明らかにした。1.前年度に開発した無交差ラーマングラフをすべて列挙するアルゴリズムにおいて、実用的な観点から、出力されるグラフのクラスに制限を課した列挙アルゴリズムを開発した。一つは最大次数の上限が与えられている場合で、もう一つはあらかじめ辺集合を指定し、それらを含まないグラフに限定するものである。これらは、いずれも計算困難であることが予想されるが、実用的なアルゴリズムを開発した。2.逆探索法によって列挙された静定構造物(ラーマングラフ)に対して,節点座標と部材断面積を連続変数として,指定された性能(大変形挙動)を満たすコンプライアントメカニズムを求めた。また,節点数と計算量の関係を検討し,最適な解を求める際の計算量限界を明らかにした。3.無交差全域木の高速列挙アルゴリズムを開発した。その計算時間の理論的性能評価とともに、計算機実験をおこない、その実用的な性能を評価した。
小型霊長類コモンマーモセットES細胞を用いた効率的血小板分化誘導法の開発

コモンマーモセットES細胞由来血球の高効率産生を最終目標として新規造血関連分子の探索を行った。前年度に実施した、新規造血関連分子の一次スクリーニングをもとに二次スクリーニングを行った。前年度に同定した候補遺伝子は、エリスロポエチン非依存的に増殖分化を促すものであった。生体内で実際に起きている赤血球造血において、赤血球前駆細胞であるCFU-Eから赤芽球まではエリスロポエチン依存的なステージであり、その後網赤血球、成熟赤血球は、エリスロポエチン非依存的なステージである。このことから候補遺伝子は網赤血球、成熟赤血球期の赤血球造血に関与する分子であることが予想できた。一次スクリーニングから得られた候補遺伝子について、それらの生体内血球分化における発現パターンをさらに詳しく解析するために、マウス胎仔肝臓を用いて二次スクリーニング実験を行った。まず候補遺伝子のマウスホモログを同定し、特異的なプライマーを設計した。次に、胎生12.5日目のマウス胎仔肝臓の造血幹細胞から成熟赤血球への各分化段階の細胞の採取を行った。各分化段階(造血幹細胞、BFU-E、CFU-E、赤芽球、成熟赤血球)の細胞の同定は細胞表面抗原マーカーCD45,Scal,c-Kit,CD71,Terl19を組み合わせて行い、各分画の細胞はセルソーターを用いて分離・採取した。それぞれの分画からRNA抽出ならびにcDNA合成を行い、qRT-PcR法にて候補遺伝子の発現パターンの解析行った。その結果、アポリポタンパク質ファミリーメンバーの一つをコードする、Apoa-1遺伝子の発現が、マウス胎仔肝臓造血幹細胞から成熟赤血球への分化過程で顕著に増大することを明らかにし、そのmRNA発現は成熟赤血球ステージにおいて造血幹細胞ステージの約350倍もの発現を認めた。さらに、免疫組織染色とELISA法によりタンパク質の発現解析を行ったところ、Apoa-1タンパク質はマウス胎仔肝臓においてc-Kit陽性の造血幹細胞ならびに造血前駆細胞ステージよりも、Terl19陽性の成熟赤血球において発現量が豊富であった。さらに、ヒト末梢血の最終成熟分化赤血球においてヒトAPOA-1遺伝子発現が認められた。よって、APOA-1はマウス、ヒトにおいて新規赤血球成熟マーカーであると結論付けた。APOA-1遺伝子の分化成熟促進能をさらに検討、応用することで、ES細胞からの高効率血球産生につながる可能性があり、本研究成果は大変意義深い。コモンマーモセット(以下CM)ES細胞由来血小板の高効率産生を目標として研究を進めた。(A)分化効率および成熟状態の促進化には成熟化因子の添加や新たな遺伝子導入等が有益だと考えられる。(B)また同時に指標とすべき細胞群の検討や得られた産物に対する機能解析が必要となる。(A)In vitroでのCM ES-tall/scl細胞株由来CD41陽性細胞産生の効率的条件を検討した。(1)培養液の検討:CM ES-tall/scl細胞株の分化培養時、培養液に成熟化因子(ビタミンB_<12>・葉酸等の試薬やトロンボポエチン等のサイトカイン)を添加し培養液の検討を行った。分化培養14日目のCD41陽性細胞の産生をフローサイトメーター法により検討し、培養条件を決定した。(2)巨核球・血小板関連遺伝子の遺伝子導入による検討:まずCM gatal, nf-e2, runxlc遺伝子のクローニングを行い、レンチウィルスベクターの構築を行った。次に各レンチウィルスベクターをFugene法によりトランスフェクションし、ウィルスを作製した。各ウィルスを293T細胞へ感染後、mRNA発現をRT-PCR法、タンパク質発現をウェスタンブロッティング法により確認した。また各ウィルスをCMES-tall/scl細胞株に感染・遺伝子導入し、分化14日目のCD4陽性細胞の産生をフローサイトメーター法により検討した。その結果、最適培養液は決定できたが、遺伝子導入法によるCD41陽性細胞産生の顕著な増加は認められていない。(B)電子顕微鏡を用いたCM ES由来血小板の形態・機能解析の前実験として、CM末梢血血小板を用いたコントロール実験を行った。これまでにCM末梢血血小板の基礎研究はないことから、ヒト末梢血血小板での報告をもとに各種条件設定を行った。具体的には血小板分離方法の条件検討(遠心速度・遠心時間・分離試薬)、電顕用固定の条件検討(一般・免疫電顕用)、血小板活性化試薬の条件検討(ADP,トロンビンの濃度・反応時間の検討)、ヒト抗vWF抗体を用いた免疫電顕の条件検討(抗体希釈濃度・反応時間の検討)をヒト・CM末梢血血小板を用いて行った。その結果、CM末梢血血小板の一般電顕写真の撮影、ヒト抗vWF抗体を用いた免疫電顕写真の撮影を行った。以上のように、CM末梢血血小板の電子顕微鏡を用いた研究の基礎を作ったことは大変意義深い。コモンマーモセット(以下CM)ES細胞由来血小板の高効率産生を目標として(A)In vitroにおけるCM ES-tall/scl細胞株由来CD41陽性細胞からの効率的な巨核球成熟化の条件検討と電子顕微鏡解析、ならびに(B)新規造血関連分子の探索を行った。

(A)CM ES-tall/scl細胞株由来CD41陽性細胞からの巨核球成熟化の効率的条件を検討した。具体的には培養開始14日目に同CD41陽性細胞をMACSにて選別後、CM gata1,CM nf-e2,CM runxlcをレンチウィルスシステムを用いて感染・導入し、分化培養実験を行った。培養液には成熟化因子(ビタミンB_<12>・葉酸、トロンボポエチン、SU6656等)を添加した。遺伝子導入後、7-14日後にCD41抗体染色、核染色を行ったが、どの遺伝子を導入した場合においても顕著な成熟化(多核化)は観察できなかった。また分化培養液の上清から血小板分画を分離し(前年度に分離法を開発)、CM血小板に最適化した、固定、血小板活性化を行い、電子顕微鏡を用いた検討を行った。ポジティブコントロールとして用いたCM末梢血血小板に比べ、CM ES細胞由来血小板分画の細胞では、形態学的な判別が困難であり、vWF抗体を用いた免疫電顕でも明らかなvWF陽旨の細胞は検出できなかった。(B)上記の結果を踏まえ、新規造血関連分子の探索を行った。具体的には、まず胎児期の造血器官である胎児肝臓を用いてヒト胎児肝cDNA発現ライブラリーを構築した。次に同cDNAライブラリーからレンチウィルスライブラリーを作製した。さらに数種類のサイトカイン依存性白血病細胞株へ、同ウィルスライブラリーを感染させサイトカイン非依存性獲得を指標としてスクリーニングを行い、新規造血分子の探索実験を行った。その結果、新規造血関連分子として複数の候補遺伝子を同定することに成功した。候補遺伝子の中には、既知の報告では造血と直接の関与がない遺伝子も含まれており、大変意義深い探索結果であった。現在これらの遺伝子について細胞株レベルで機能等を解析中である。コモンマーモセットES細胞由来血球の高効率産生を最終目標として新規造血関連分子の探索を行った。前年度に実施した、新規造血関連分子の一次スクリーニングをもとに二次スクリーニングを行った。前年度に同定した候補遺伝子は、エリスロポエチン非依存的に増殖分化を促すものであった。生体内で実際に起きている赤血球造血において、赤血球前駆細胞であるCFU-Eから赤芽球まではエリスロポエチン依存的なステージであり、その後網赤血球、成熟赤血球は、エリスロポエチン非依存的なステージである。このことから候補遺伝子は網赤血球、成熟赤血球期の赤血球造血に関与する分子であることが予想できた。一次スクリーニングから得られた候補遺伝子について、それらの生体内血球分化における発現パターンをさらに詳しく解析するために、マウス胎仔肝臓を用いて二次スクリーニング実験を行った。まず候補遺伝子のマウスホモログを同定し、特異的なプライマーを設計した。次に、胎生12.5日目のマウス胎仔肝臓の造血幹細胞から成熟赤血球への各分化段階の細胞の採取を行った。各分化段階(造血幹細胞、BFU-E、CFU-E、赤芽球、成熟赤血球)の細胞の同定は細胞表面抗原マーカーCD45,Scal,c-Kit,CD71,Terl19を組み合わせて行い、各分画の細胞はセルソーターを用いて分離・採取した。それぞれの分画からRNA抽出ならびにcDNA合成を行い、qRT-PcR法にて候補遺伝子の発現パターンの解析行った。その結果、アポリポタンパク質ファミリーメンバーの一つをコードする、Apoa-
自己免疫性ミオパチー発症における抗横紋筋抗体、壊死性ミオパチー抗体の意味論

重症筋無力症(Myasthenia gravis: MG)は、神経筋接合部を標的とする自己抗体が原因となる自己免疫疾患であるが、一部の症例では筋炎・心筋炎を合併することがある。特に心筋炎を合併したケースは重篤で突然死の原因となりうる。筋炎、心筋炎を合併したMGの多くでは、抗横紋筋抗体が陽性であり、炎症部位に免疫担当細胞が浸潤することが確認されているが、その詳細な病態は未だ解明されていない。本研究では、抗横紋筋抗体や壊死性ミオパチーを起こす自己抗体が骨格筋および心筋障害を発症するメカニズムを、in vitroとin vivoの実験系によって自己抗体の病原性を検証し、適切な治療アルゴリズムを樹立する礎とする。我々は自施設で筋炎および心筋炎を合併したMGを2症例経験した。いずれも一般的な重症筋無力症と比較して重篤な経過をたどり、人工呼吸器管理を必要とした。これらの症例でも抗アセチルコリン受容体抗体に加えて、抗横紋筋抗体である抗Kv1.4抗体、抗titin抗体が陽性であった。当科にこれまで入院加療歴のある心筋炎、筋炎を合併していない抗アセチルコリン受容体抗体陽性重症筋無力症でも抗titin抗体をElisa法で測定した。筋炎非合併例でも抗titin抗体が陽性となるケースが確認された。抗titin抗体陽性患者血清(筋炎合併、非合併)を、それぞれマウス横紋筋細胞C2C12細胞に添加したところ、MTS assayにて筋炎合併MG患者血清では細胞障害を認めた。しかしながら患者血清を非動化することで細胞障害を認めないことから、患者血清中の補体依存性の細胞障害に病態に関与している可能性が示唆された。非動化した血清、血清から抗体を分離して細胞に添加することにより、抗体が細胞に及ぼす影響について検討していく。筋炎合併MG患者の血清がマウス横紋筋細胞C2C12細胞を障害、補体を不活化することで細胞障害が抑制できている。このことからは筋炎合併MGの病態に関しては、補体依存性細胞障害が関与していることが予想される。非動化した血清に補体を加えて細胞に添加したが、細胞障害を再現することができていない。抗体の分離をおこない、細胞に添加する実験でも同様に細胞障害を確認することができなかった。今後はさらに病態を解明するためには、より生理的な条件での抗体生成、補体の添加による細胞障害の再現ならびにマウスを用いたin vivoでの研究をおこなっていく。今後はヒト由来の筋由来細胞で補体依存性の細胞障害毒性の確認をおこなっていく。抗横紋筋抗体以外の壊死性ミオパチーを発症した複数の患者血清でも同様に細胞障害の再現をこころみる。さらにはMG関連筋炎マウスモデルの確立、抗補体抗体療法による治療戦略の確立を目指していく。いずれも一般的な重症筋無力症と比較して重篤な経過をたどり、気管挿管、人工呼吸器管理を必要とした。これらの症例でもMGの原因となる抗アセチルコリン受容体抗体に加えて、抗横紋筋抗体である抗Kv1.4抗体、抗titin抗体は陽性であった。しかしながら患者血清を56°C30分加熱、非動化することで細胞障害を認めないことから、患者血清中の補体依存性の細胞障害に病態に関与している可能性が示唆された。しかしながら本実験はマウス横紋筋細胞を用いた実験であり、現時点ではヒト胎児横紋筋肉腫細胞RD細胞およびiPS細胞から分化誘導した筋細胞では確認できていない。さらに病態を解明するためには、モデルマウスによる病態解析が必要であり、あわせて治療戦略を検討してしていく。

筋炎、心筋炎を合併したMGの多くでは、抗横紋筋抗体が陽性であり、炎症部位に免疫担当細胞が浸潤することが確認されているが、その詳細な病態は未だ解明されていない。本研究では、抗横紋筋抗体や壊死性ミオパチーを起こす自己抗体が骨格筋および心筋障害を発症するメカニズムを、in vitroとin vivoの実験系によって自己抗体の病原性を検証し、適切な治療アルゴリズムを樹立する礎とする。我々は自施設で筋炎および心筋炎を合併したMGを2症例経験した。いずれも一般的な重症筋無力症と比較して重篤な経過をたどり、人工呼吸器管理を必要とした。これらの症例でも抗アセチルコリン受容体抗体に加えて、抗横紋筋抗体である抗Kv1.4抗体、抗titin抗体が陽性であった。当科にこれまで入院加療歴のある心筋炎、筋炎を合併していない抗アセチルコリン受容体抗体陽性重症筋無力症でも抗titin抗体をElisa法で測定した。筋炎非合併例でも抗titin抗体が陽性となるケースが確認された。抗titin抗体陽性患者血清(筋炎合併、非合併)を、それぞれマウス横紋筋細胞C2C12細胞に添加したところ、MTS assayにて筋炎合併MG患者血清では細胞障害を認めた。しかしながら患者血清を非動化することで細胞障害を認めないことから、患者血清中の補体依存性の細胞障害に病態に関与している可能性が示唆された。非動化した血清、血清から抗体を分離して細胞に添加することにより、抗体が細胞に及ぼす影響について検討していく。筋炎合併MG患者の血清がマウス横紋筋細胞C2C12細胞を障害、補体を不活化することで細胞障害が抑制できている。このことからは筋炎合併MGの病態に関しては、補体依存性細胞障害が関与していることが予想される。非動化した血清に補体を加えて細胞に添加したが、細胞障害を再現することができていない。抗体の分離をおこない、細胞に添加する実験でも同様に細胞障害を確認することができなかった。今後はさらに病態を解明するためには、より生理的な条件での抗体生成、補体の添加による細胞障害の再現ならびにマウスを用いたin vivoでの研究をおこなっていく。今後はヒト由来の筋由来細胞で補体依存性の細胞障害毒性の確認をおこなっていく。抗横紋筋抗体以外の壊死性ミオパチーを発症した患者血清でも同様に細胞障害について検討していく。さらにはMG関連筋炎マウスモデルの確立、抗補体抗体療法による治療戦略の確立を目指していく。抗横紋筋抗体以外の壊死性ミオパチーを発症した複数の患者血清でも同様に細胞障害の再現をこころみる。血管内皮細胞に対する患者血清ならびに抗横紋筋抗体の影響をTEER(Trans Epithelial Electric Resistance)を測定することで検討する予定であったが、実験の遅れにより血管内皮細胞に対する影響は検討ができていない。今後は血管内皮細胞を用いた実験系を確立、患者血清が血管内皮細胞に及ぼす影響をTEERで検討していく。TEER測定のために、初年度に購入予定であった器材である上皮細胞抵抗測定器(EVOM2)を次年度以降に購入する予定である。
確率場のシミュレーションの研究

偶然現象のシミュレーションやMonte Carlo法による数値計算等に必要不可欠な擬似乱数の研究と確率場の計算機シミュレーションへの応用について研究した。まず擬似乱数については、桁落ちによる生成法を改良し、1次元力学系の理論の応用を研究し、そのPerron-Frobenius作用素を求めた。これらの研究については、谷口が広島工業大学で開かれた研究集会等において、口頭発表した。また、裾の重い確率分布に従う乱数の生成法の研究については、竹中・林が国際シンポジウム等で口頭発表した。一方、確率場のシミュレーションに関して、多次元のコーンに母数をとる、コーンに値を持つ確率場の研究について、竹中が東京理科大学で開かれた研究会において、口頭発表した。偶然現象のシミュレーションやMonte Carlo法による数値計算などにおいて必要不可欠な、擬似乱数の研究と、擬似乱数を用いた確率過程、特に時間パラメーターの空間が2次元以上である、確率場の計算機シミュレーションへの応用について研究した。まず、擬似乱数についての研究として、2次元時間パラメーターをもつ確率場の基本的かつ単純なモデルである、一様確率場や正規確率場を利用して、擬似乱数のランダムネスに関する統計的検定方法を研究した。従来より、「疎結晶構造」などが指摘され、高次元空間における分布性に疑念の持たれていた、線形合同法を用いて2次元確率場のシミュレーションによる、統計的検定を行ったが、線形合同法でも、このようなシミュレーションにおいて問題となるような結果は得られなかった。また、倍精度浮動小数点計算における桁落ちを利用する擬似乱数生成法については、浮動小数点数の精度を増やし、ランダムネスを向上させた。これらの研究結果を2002年7月に米国オーランドで開催された国際学会SCI2002において発表した。一方、確率場の理論的研究として、安定型確率場による、subordinatorの研究を行い、一方向のconeに値を持つ、安定型subordinatorの構成方法を研究した。これには、1次元の時間パラメーターの代わりに、coneの中にconeを含むように変化する、time-like curveを用いることにより、安定型subordinatorの構成が可能であることを示した。偶然現象のシミュレーションやMonte Carlo法による数値計算などにおいて必要不可欠な擬似乱数の研究と確立場の計算機シミュレーションへの応用について研究した。まず擬似乱数については桁落ちによる生成法を整理し、1次元力学系の理論の適用が可能になる生成法に改良した。この改良法については、谷口が広島工業大学等で行なわれた、科研費によるシンポジウムで発表した。また裾の重い確立分布に従う乱数の生成法について、竹中・林がプラハ市で開かれた国際シンポジウムで発表した。又、多次元のコーンを母関数とし、コーンに値をとる加法過程について、構成法などを改良した。これについては竹中が東京理科大学における講演会において発表した。
トリパノソーマ原虫の遺伝的多型と薬剤耐性の解析

トリパノソーマ原虫(Trypanosoma evansi)を含め、原虫ゲノムにおける遺伝子多型は疫学的な重要性のみならず、薬剤耐性や原虫の病原性など生物学的性状との関連においても重要である。Internal transcribed spacer(ITS)は、18S、5.8S、あるいは28SリボゾームRNA遺伝子の反復配列領域にあり、ゲノムあたり、100200コピー存在している。ITSはこれまで遺伝子マーカーとして、各原虫株の分類、進化系統樹解析に用いられてきた。トリパノソーマ原虫は、野外において治療薬に耐性を示す薬剤耐性株が出現しており、今後重要な問題となってくる。しかし、その薬剤耐性機構については、不明な点が多く遺伝子多型と薬剤耐性の関連については、全く知られていない。そこで本研究では、T.evansiのITS領域における遺伝子多型とそれが原虫の生物学的性状に及ぼす影響(特に薬剤耐性)について検討した。フィリピンにおいて、異なる5頭のT.evansi感染水牛から血液由来ゲノム材料を採取し、このゲノム材料から検出したT.evansiのITS領域(31クローン)を水牛由来T.evansiおよびGenBankなどに登録してある各種トリパノソーマ原虫の配列と比較解析した。その結果、T.evansi特異的遺伝子多型を同定したので、さらにITS配列に基づく系統樹解析を行い進化学上の遺伝子変化の同定を試みた。系統樹解析により、今回検出されたT.evansiのITS領域は、T.bruceiやT.congolenseのITS配列とは別の系統に分類され、いくつかのクローンは、既に報告されているT.evansi B18と同系統に分類され、このクローンとの進化上の関連が示唆された。トリパノソーマ原虫(Trypanosoma evansi)は、アジアを中心に全世界の家畜・野生動物に感染し多大な被害を与えている。本症は、ワクチンによる制御が困難であるうえ、近年、原虫薬剤耐性株の出現によってその被害は深刻化しているが、どのような機序で薬剤耐性になるかは不明である。薬剤耐性原虫を検出するため、薬剤存在・非存在下での原虫の定量が必要である。初年度の今年は原虫の定量法としてのresazurin microtiteri法を検討した。その結果、2×10^5/ml以上の原虫を用いれば2mMのresazurinの存在下、37°Cで548時間の培養で定量できることから、抗トリパノソーマ薬存在下で培養し検討することとした。T.evansiの分子疫学調査として中国、ならびにフィリピンにおいて得られた材料を用いて検査した。中国東北部福建省龍岩市(Longyan city)にて牛15頭、水牛35頭、羊21頭および中国土着牛である黄牛5頭より採取した血液をDNA抽出後、PCR法による検出を試みた。その結果、牛15頭中4頭(26.7%)および水牛5頭中1頭(20%)からT.evansi遺伝子が検出された。次に、フィリピン共和国ルソン島8地区において牛105頭、水牛343頭、山羊89頭、羊38頭および馬6頭についてT.evansiの検出を行った。その結果、水牛12頭(3.5%)が陽性を示した。現在、薬剤耐性関連遺伝子の遺伝子多型の有無について検討している。これら以外にフィリピンからSamorinによる治療を受けた水牛よりT.evansiを分離し薬剤耐性の有無を検討している。トリパノソーマ原虫を迅速にかつ高感度に検出することは、動物のトリパノソーマ病の診断において重要である。PCR法は簡便で高感度な病原体の検出法であり、多くの病原体の診断に応用されている。トリパノソーマ病でもT.vivaxの検出法について、試料からのゲノム抽出法を含めて検討されている。しかし、この方法では、原虫数が比較的多い原虫血症では検出が可能であるが、原虫数が低いレベルのものでは検出が困難となる。最近になってゲノム抽出用の材料の採取・保存にFTAカードが有用であることが示され、実際にFTAカードで採取した血液材料からマラリア原虫などを検出できることが報告されている。そこで本研究ではFTAカードによる血液材料の採取とカードから抽出したゲノム材料からのT.evansiのPCR法による検出を試みた。モンゴル・中国・パラグアイにおいて、2006年2007年にかけて合計517頭の家畜(馬、牛、水牛、羊など)から血液をFTAカードに採取した。次に各検体の血液スポットから直径2mmのディスクを10枚ずつ切り取り、そのディスクから常法によりゲノムDNAを抽出した。そのDNA試料より、原虫のRotat1.2VSG配列特異的プライマーとAmp Direct/Nova Taq PCRキット(島津製作所)を用いて原虫DNAの検出を行った。その結果、この採材法とPCR法が疫学調査などで原虫の検出に有用であることが示された。実際に本法を用いた調査ではモンゴルでは1.5%、中国では6.6%、パラグアイでは12.6%の家畜がT.evansi感染陽性であることが判明した。