hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
P2Pネットワーク上の進化的創造支援

本研究では,インターネット上に存在する多様で大量のデータを新たなビジネスや研究対象を創出する源とみなして,そのようなデータを利活用した創造活動を支援するシステムを提案した。そのシステムは,生物の進化を模倣する手法を用いており,(1)データの利用アイデアを世界中のインターネット利用者が作り出して議論すること,(2)目的に合うデータ群を発見的に検索すること,を可能にする。そして,提案システムの有用性を,シミュレーションと実験から示した。本研究は,現在インターネット上に存在する多様で大量のデータを新たなビジネスやサービスや研究対象を創出する源とみなして,そのようなデータを利活用した創造活動を支援することを大きな目標としている.その目標の達成に向けて,2つの進化的な創造活動支援の仕組みを考案することを計画している.その1つは,データが何に利活用できるのかというアイデアを世界中のインターネット利用者が作り出して議論することを可能にする進化型システムの考案である.もう1つは,データを利活用して何か創造活動を行おうとする人が,目的に合うデータ群を発見的に検索することを可能にする進化型システムの考案である.そして,この二つのシステムを融合した全体システムが設定した大目標への一つのアプローチとなる.初年度は,上記の2つのシステムのうち,データ利活用アイデアを進化させるシステムを設計し,その最初のプロトタイプを開発し基礎評価した.本システムは,Webシステムであり,システム利用者は,Webブラウザ上に提示される利活用対象データが何に利活用できるかを,そのデータへ付与するタグとして作成する.さらに,他者が作成したタグを評価することができる.このように,タグとして表現される利活用アイデアの生成と評価が多くの人々の間で繰り返され進化していく.このシステムで行われているように,複数の人間が解決すべき問題の解候補を作成し,作成された解候補群を同じく複数の人が評価して選択あるいは淘汰することを繰り返す手続きは,「人間ベース遺伝的アルゴリズム」あるいは「人間ベース進化アルゴリズム」と呼ばれる.本考案システムもその枠組みに入る.開発したシステムの評価では,画像へのタグ付けをタスクとして,本システムを用いて複数人で作ったタグと個人で作成したタグを比較する主観評価実験を実施し,その基本的有用性を示した.本研究は,現在インターネット上に存在する多様で大量のデータを新たなビジネスやサービスや研究対象を創出する源とみなして,そのようなデータを利活用した創造活動を支援することを大きな目標としている.その目標の達成に向けて,2つの進化的創造活動支援の仕組みを考案することを計画している。その1つは,データが何に利用できるのかというアイデアを世界中のインターネット利用者が作り出して議論することを可能にする進化型システムの考案である.もう1つは,データを利活用して何か創造活動を行おうとする人が,目的に会うデータ群を発見的に検索することを可能にする進化型システムの考案である.そして,これら二つのシステムを融合した全体システムが設定した大目標への一つのアプローチとなる.昨年度は,一昨年度に開発した「データ利活用アイデアを進化させるシステム」を大規模化,つまりインターネット上の多数の利用者による一斉使用を可能にすることを目指し,まずその際に生じる現システムの問題点を考察し,その結果に基づいてシステムの改良を行った.技術的には,システムの負荷分散が可能なクラウド環境での実行を目指した実装を進め,アルゴリズム的には,利用者が作り出すアイデアの効率の良い進化を導くアイデアの選択淘汰の手続きを決定した.もう1つの「目的に会うデータ群の発見的な検索を可能にする進化型システム」については,それに適した進化アルゴリズムの設計を行った.本研究は,現在インターネット上に存在する多様で大量のデータを新たなビジネスやサービスや研究対象を創出する源とみなして,そのようなデータを利活用した創造活動を支援することを大きな目標としている.その目標の達成に向けて,2つの進化的創造活動支援の仕組みを考案することを計画している.その1つは,データが何に利用できるのかというアイデアを世界中のインターネット利用者が作り出して議論することを可能にする進化型システムの考案である.もう1つは,データを利活用して何か創造活動を行おうとする人が,目的に会うデータ群を発見的に検索することを可能にする進化型システムの考案である.そして,これら二つのシステムを融合した全体システムが設定した大目標への一つのアプローチとなる.平成27年度は,「データ利活用アイデアを進化させるシステム」に,大規模化に必要な機能,つまりインターネット上の多数の利用者による一斉使用を可能にし,多数の利用者が生成する多くのアイデアを利用者からの評価に基づいて適切に選択・淘汰する機能を加え,そのシステムを使った被験者実験を実施した.被験者実験により,そのシステムによって有用なアイデアを創出できることを示した.また,もう1つの「目的に合うデータ群の発見的な検索を可能にする進化型システム」については,実世界における利用者のデータ検索に近い評価シナリオを用いたシミュレーションにより,そのシステムの検索効率の調査を行った.その結果と考察から,実環境においてシステムが備えるべき戦略を明らかにし,シミュレーションにより,その戦略を組み込んだシステムがより良い検索効率を生み出すことを示した.本研究では,インターネット上に存在する多様で大量のデータを新たなビジネスや研究対象を創出する源とみなして,そのようなデータを利活用した創造活動を支援するシステムを提案した。

本研究の大目標は,インターネット上のデータを利活用した創造活動の進化的な支援であり,その達成に向けて,具体的に2つの進化型システムの考案を計画している.一昨年度は,このうちの1つのシステムのプロトタイプの作成とその基礎評価を実施することができた.昨年度は,そのシステムの実用に不可欠の大規模化,つまり多数の人による同時利用を可能にすることを目指し,システムの設計と実装を進めることができた.もう1つのシステムについては,システム開発に先立ち必要なアルゴリズムの設計を進めることができた.以上のように,2つのシステムの考案を並行して進めることができており,おおむね計画通りだと言える.ソフトコンピューティング本研究の大目標は,インターネット上のデータを利活用した創造活動の進化的な支援であり,その達成に向けて,具体的に2つの進化型システムの考案を計画している.これまでに,このうちの1つ目のシステムについては,プロトタイプ・システムの開発,システムの大規模化に向けた改良を進めてきている.最終年度となる今年度は,クラウド環境上で実際にそのシステムを動かし,その評価を行う予定である.もう1つのシステムの方は,1つ目のシステムを包含する機能的に大きなシステムであり,まだシステム開発を進められていないが,そこで用いられる進化アルゴリズムの設計が進んでおり,最終年度は少なくともシミュレーションによる検証を行う予定である.本研究の大目標は,インターネット上のデータを利活用した創造活動の進化的な支援であり,その達成に向けて,具体的に2つの進化型システムの考案を計画している.初年度は,このうちの1つのシステムの考案とプロトタイプの作成とその基礎評価を実施することができ,おおむね計画通りだと言える.本研究の大目標は,インターネット上のデータを利活用した創造活動の進化的な支援であり,その達成に向けて,具体的に2つの進化型システムの考案を計画している.初年度は,このうちの1つのシステムの考案とプロトタイプの作成とその基礎評価を実施することができた.今年度は,もう1つのシステムの考案とプロトタイプシステムの作成と基礎評価を実施する.具体的には,利活用アイデアを表現するタグが付与されたデータ群に対して,インタラクティブ進化計算という技術を用いて検索するシステムの考案と開発と基礎評価である.そして,最終年度には,それまでに開発した2つのシステムを融合した全体システムを考案する予定である.
山くずれの周期性を考慮した生産土砂量の予測

本研究は、風化花崗岩地域や火山地域を対象にして、山崩れの周期性を考慮した生産土砂量の予測手法を開発することを目的として実施したものである。当初予定した鹿児島県紫尾山、屋久島、宮崎県一房山(似上花崗岩)およびしらす地域(火山)に、阿蘇根子岳(火山)などこの間災害に見舞われた所を加えた7箇所を調査対象地として、山崩れの履歴、表層土厚の分布および降雨条件に関する調査と解析を実施した。1.空中写真判読と現地踏査によって作成した山崩れの履歴図によると、斜面には0次谷を中心に年代の異なる多数の山崩れ跡地が形成されている。その大部分は基本的にはそれぞれ違った斜面部位で形成されているが、火山地域では過去約100年以内の短い期間に同じ斜面部位に新旧の跡地が重複して分布している。2.斜面の表層土厚は山崩れ跡地形成後時間とともに成長する。しかし表層土厚には安定の限界厚が認められ、表層土がその厚さを大幅に越えて斜面に存在することは不可能である。この限界厚は地質や地形によって異なる。なお表層土が安定の限界厚に達するまでの期間が分かれば、山崩れの周期の最小値が推定できる。またしらす地域では表層土厚は植生による概略の推定が可能である。3.山崩れの発生頻度はその誘因としての降雨によって一律に決まらず、山崩れの履歴に影響される。4.流域における山崩れ発生のポテンシャルは表層土厚の確率密度関数によって表される。この関数は時間によって変動し、多数の山崩れが発生すると限界厚以上の表層土の分布量が減少し、山崩れのポテンシャルは小さくなる。逆に山崩れが長期間発生しないと限界厚以上の表層土の分布量が増加し、山崩れ発生のポテンシャルは大きくなる。森林で被覆された流域においては、山くずれはその跡地での土層生成を通して周期的に繰り返し発生してる。この性質を考慮すると、誘因としての降雨条件が同じでも、それに対する流域のレスポンスすなわち山くずれ発生率は同じにはならず、過去の山くずれの発生覆歴によって異なる。本研究は、風化速度が大きく山くずれの周期が短い風化花崗岩地帯や火山砕屑物地帯を対象にした、山くずれの周期性を考慮した流域生産土砂量の予測手法を開発することを目的としている。本年度は紫尾山と市房山(以上風化花崗岩地帯)、鹿児島市、垂水市(しらす地帯)の4か所において調査地を設定、山くずれ周期の推定、表層土の賦存量の把握、降雨と山くずれの関係解析の諸作業を実施した。得られた結果は以下の通りである。1.各調査地における山くずれの推定周期は、しらす急斜面(傾斜45度以上)で10^110^2年、しらす急斜面(45度以下35度以上)で10^210^3年、風化花崗岩(強風化)で10^2年、風化花崗岩(中弱風化)で10^210^3年である。2.斜面における崩壊物質としての表層土の賦存量は山くずれの履歴と密接に関係する。流域における崩壊ポテンシャルは表層土の賦存量によって表すことができる。3.周期が短いしらす急斜面(45度以上)の表層土の賦存量は植生によって概略推定できる。4.山くずれを誘発する降雨の回帰年は、山くずれの周期が短いほど小さくなる。

降雨の推定回帰年は、しらす急斜面(45度以上)で数年、しらす急斜面(45度以下)で2030年、風化花崗岩(強風化)で1020年、風化花崗岩(中弱風化)で2030年である。森林で覆われた流域においては、山くずれはその跡地での土層生成を通して周期的に繰り返し発生している。この性質を考慮すると、誘因としての降雨条件が同じでも、それに対する流域の応答すなわち山くずれ発生率は同じにはならず、過去の山くずれの発生履歴によって異なる。本研究は、風化速度が大きく山くずれの周期が短い風化花崗岩地帯や火山砕屑物地帯を対象にして、山くずれの周期性を考慮した流域生産土砂量の予測手法を開発することを目的にしている。本年度は鹿児島県根占町(花崗岩地帯)と喜入町(しらす地帯)の2箇所において調査地を設定、山くずれ周期の推定、表層土厚分布の把握、降雨と山くずれの関係解析の諸作業を実施した。得られた結果は以下の通りである。1.根占町の花崗岩地帯では、1938年に続き1990年にも多数の山くずれと土石流が発生した。空中写真判読によると、1990年の山くずれ跡地は1938年のそれと同じところで形成されていない。一方喜入町のしらす斜面では、同じところでしかも短い間隔で繰り返し山くずれ跡地が形成されている。2.根占町の花崗岩地帯における山くずれの周期は5×10^2年以上である。一方喜入町しらす斜面における山くずれの周期は極めて短く、20年ないし50年である。なお根占町の花崗岩地帯は数枚の指標テフラによって覆われており、テフラクロノロジ-による周期の推定が可能である。3.喜入町のしらす斜面では、表層土の分布量は植生によって概略推定が可能である。4.流域における山くずれ発生のポテンシャルは表層土厚の確率密度関数によって表される。多数の山くずれが発生すると、限界厚以上の表層土の分布が減少し、山くずれのポテンシャルは小さくなる。森林流域においては、山くずれは土砂生産の主要なプロセスであり、その跡地での土層生成を通して周期的に発生する。この性質によると、降雨条件が同じでも流域の山くずれによる生産土砂量は同じにはならず、過去の山くずれの発生履歴により違ってくる。本研究は、風化速度が大きい花崗岩地域や火山地域を対象にして、山くずれの周期性を考慮した生産土砂量の予測手法を開発することを目的とした。本年度は阿蘇根子岳(火山)、宮崎県一房山、屋久島(以上花崗岩)において、山くずれ履歴、表層土厚分布および降雨条件に関する測定と解析を実施した。得られた成果は以下のように要約される。1.阿蘇根子岳では1990年多数の山くずれ・土石流が発生し大きな被害がでた。山くずれの履歴解析によると、この50年間では一部を除いて山くずれ跡地は同じところで形成されていない。一部とは火山灰が幾重にも堆積した斜面や風化が進んだ斜面で、ここではこの50年間に同じ斜面部位で山くずれ跡地が少なくとも2回形成されている。根子岳における山崩れの周期は5×10^210^3オ-ダ-年である。山くずれの周期には阿蘇中岳からの噴火による降灰の頻度が関係している。2.典型的な風化花崗岩地帯の一房山調査地では天然林の伐採が進み、山くずれが多数発生している。ここでは天然林下においても過去から山くずれが多かったものと考えられ、渓床にはアカホヤ火山灰(6300YBP)の上に土石流堆積物が厚く積もっている。山くずれの周期は、崩壊物質となる表層土の生成速度から推定して、風化が著しく進んだ斜面で4050年、平均的な値として5×10^2年である。3.屋久スギを指標として推定した屋久島花崗岩斜面における山くずれの周期は場所により異なり、1×10^32×10^3年である。
燃料・熱自立型接触部分酸化触媒内蔵ハニカム固体酸化物形燃料電池の三次元電流分布

3x3の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池を管状電気炉で850°Cに加熱し,燃料極,空気極の流路配置を変えて,マスフローコントローラーにより種々の燃料極,空気極ガス供給条件を設定して,電子負荷器により所定の電流を取り出して,発電特性評価を行った.ハニカム多孔質燃料極支持体は,本応募者らの研究において、熱ゲル成形法によるハニカム多孔質燃料極支持体の一体成形実績のあるメーカーに依頼して製作し,電解質、空気極を塗布,焼成した.また,この発電特性をよく再現する三次元数値モデルを有限要素法により構築し,三次元電流分布や物質輸送分布を明確にすることができた.接触部分酸化(CPOX)触媒であるRu/Ce0.5Zr0.5O2微粒子を石英ウールに分散したものをハニカムセルの燃料極流路内に設置して内部改質させながら発電特性評価を行うための燃料ガス供給条件を明確にするため,本触媒微粒子を分散させた石英ウールを長さを変えて石英管内に設置したものを管状電気炉で650-750°Cに加熱し,種々の割合でメタンガスと酸素の混合ガスを供給して燃料改質を行い,出口側の改質ガス組成をガスクロマトグラフィーにより同定したところ,十分な濃度の水素ガスが確認でき,CPOX触媒への燃料供給条件を決定できた.また,この改質ガスをマイクロ円筒型固体酸化物形燃料電池に供給して,発電特性評価を行い,十分な発電性能が得られることがわかった.ハニカムSOFCの三次元電流分布を明確にする手法を確立できたとともに,接触部分酸化(CPOX)触媒の改質条件を明確にできたため.接触部分酸化(CPOX)触媒であるRu/Ce0.5Zr0.5O2微粒子を石英ウールに分散したものをハニカムセルの燃料極流路内に設置して内部改質を行いながら発電特性評価を行う.また,実測の発電特性に合致する有限要素法モデルを作成して,三次元電流分布を明確にすることで,反応速度分布・改質燃料濃度分布を解明し,最適流路配置,流路密度,強制対流型流路の設計指針を明確化する.3x3の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池を管状電気炉で850°Cに加熱し,燃料極,空気極の流路配置を変えて,マスフローコントローラーにより種々の燃料極,空気極ガス供給条件を設定して,電子負荷器により所定の電流を取り出して,発電特性評価を行った.ハニカム多孔質燃料極支持体は,本応募者らの研究において、熱ゲル成形法によるハニカム多孔質燃料極支持体の一体成形実績のあるメーカーに依頼して製作し,電解質、空気極を塗布,焼成した.また,この発電特性をよく再現する三次元数値モデルを有限要素法により構築し,三次元電流分布や物質輸送分布を明確にすることができた.接触部分酸化(CPOX)触媒であるRu/Ce0.5Zr0.5O2微粒子を石英ウールに分散したものをハニカムセルの燃料極流路内に設置して内部改質させながら発電特性評価を行うための燃料ガス供給条件を明確にするため,本触媒微粒子を分散させた石英ウールを長さを変えて石英管内に設置したものを管状電気炉で650-750°Cに加熱し,種々の割合でメタンガスと酸素の混合ガスを供給して燃料改質を行い,出口側の改質ガス組成をガスクロマトグラフィーにより同定したところ,十分な濃度の水素ガスが確認でき,CPOX触媒への燃料供給条件を決定できた.また,この改質ガスをマイクロ円筒型固体酸化物形燃料電池に供給して,発電特性評価を行い,十分な発電性能が得られることがわかった.ハニカムSOFCの三次元電流分布を明確にする手法を確立できたとともに,接触部分酸化(CPOX)触媒の改質条件を明確にできたため.接触部分酸化(CPOX)触媒であるRu/Ce0.5Zr0.5O2微粒子を石英ウールに分散したものをハニカムセルの燃料極流路内に設置して内部改質を行いながら発電特性評価を行う.また,実測の発電特性に合致する有限要素法モデルを作成して,三次元電流分布を明確にすることで,反応速度分布・改質燃料濃度分布を解明し,最適流路配置,流路密度,強制対流型流路の設計指針を明確化する.
ニューラルネットワークによる顔画像情報からの男女識別

本研究では、ニューラルネットワークを用い、顔画像からの男女識別の実験を行った。また、男女識別が顔の骨格情報によっているとの仮説から、対象を顔の画像から頭蓋骨画像に変更し、男女識別およびどの部分が影響しているかについて実験を行った。1.顔画像変形を利用した典型顔の探索グラフィックス処理により、ニューラルネットワークに学習させた顔データの鼻などの造作物を変形させ、男女識別実験を行った。結果として、目を大きく変形させると女性らしくなり、鼻を大きくすると男らしくなるというデータが得られた。2.異なる解像度画像を用いた頭蓋骨画像からの男女識別解像度の異なる頭蓋骨画像からの男女識別実験を行った。画像データ数は、男女それぞれ10個で行い、未学習データによって認識テストを行った。解像度は、8×8,16×16,32×32,64×64のサイズで行い、最高75%の正解率を得た。この結果、いままで不可能とされてきた頭蓋骨画像からの男女識別が可能であることがわかった。また、学習済みネットワークに対する入力パターン変化による反応を調査することによって、目の周囲と額付近の情報が男女識別に関連することが判明した。
リキッドバイオプシーに基づく直腸癌術前放射線化学療法の効果予測法の開発

本研究の目的は、次世代シーケンサを用いて術前治療、主に術前化学放射線療法(CRT)を施行された進行直腸癌患者における血漿中に存在する血中循環DNA (cell-free DNA; cfDNA)を測定し、その中に含まれる腫瘍由来DNA (circulating tumor DNA; ctDNA)のゲノム情報を解析することで、術前治療前後と術後経過におけるがん細胞の量を定量し、実地臨床に有用な術前治療効果判定や再発予測のバイオマーカーを開発することである。術前CRTの効果を高精度に判定できれば、がん細胞が完全に消失する病理学的完全奏効(pathological complete response; pCR)症例に対して不要な根治切除を回避することができる。さらに遠隔再発リスクの高い患者を判定することができれば、より強力な術前治療、術後補助化学療法を選択するといったオーダーメイド治療が可能となる。当初の計画以上の症例数でctDNA解析を実施できた。病理学的完全奏効(pCR)と1年以上Watch and waitを行なっている臨床的完全奏効(ycCR)をResponder、non pCR症例をNon responderに分類し、術前治療前後のctDNAの定量的変化を比較して治療効果との関連を検証する。また、術後ctDNA値と再発との関連も検証し、進行直腸癌における術前治療効果予測、再発予測におけるctDNAのバイオマーカーとしての臨床有用性を解析する。学会出席などの旅費や、物品費の使用が当初の予定より少なかったため。本研究計画を遂行するにあたって必要なctDNA解析などの物品費として使用する。
反転磁場配位(FRC)プラズマの温度・密度分布計測

反転磁場配位(FRC)プラズマではLowerーHybridーDrift微視的不安定による異常抵抗が粒子輸送に支配的であり,その結果として粒子閉じ込め時間Z_NはパラメータS^^ー(トーラス半径を実効的イオンラーマ半径で規格化した値)に大きく依存することが理論的に提案されている.このS^^ーがZ_Nに対し主要因子であるとし, OCTーS2移送実験装置においてその依存性を調べた.結果として, Z_N〓S^^ー^<1.82.0>の関係を得た.現在, Te等の複数の他のパラメータに対する依存性を調べている.PIACE装置において7チャンネル干渉計による線密度測定を行ない,これよりアーベル変換して径方向密度分布を求めた.セパラトリックスでのベータ値は0.60.7となる.後述の粒子輸送シミュレーションに密度分布, Z_N,捕捉逆磁束減衰時間Z_φの測定結果を用い径方向プラズマ比抵抗分布を求めた結果,磁気軸上では古典比抵抗値の4倍,セパラトリックスでは68倍であることが判明した.このことはLHD異常抵抗成分が古典値の50%程度と比較的少いことを示している.次に比抵抗が古典的なものとLHD異常抵抗からなると仮定した準定常粒子輸送シミュレーションコードを製作し,装置とプラズマのサイズ,電子・イオン温度,閉じ込め磁場を与えた場合のZ_N,Z_φを求めた.このシミュレーション結果はZ_N,Z_φともにOCTーS2での実験結果と20%以内で一致する.一方PIACEでは上記のように古典成分を4倍しなければ実験結果を説明できない.また,米国LANLのFRXーCでは810倍もの値になる.このように装置によって輸送機構が異なることに対する統一的な解決が今後重要な課題となる.PIACEを大型化しS^^ーの大きなプラズマを生成し, S^^ー依存性をより明確にするとともに,電子温度測定を行ないFRCプラズマの内部構造をより明らかにしていく予定である.反転磁場配位(FRC)プラズマではLowerーHybridーDrift微視的不安定による異常抵抗が粒子輸送に支配的であり,その結果として粒子閉じ込め時間Z_NはパラメータS^^ー(トーラス半径を実効的イオンラーマ半径で規格化した値)に大きく依存することが理論的に提案されている.このS^^ーがZ_Nに対し主要因子であるとし, OCTーS2移送実験装置においてその依存性を調べた.結果として, Z_N〓S^^ー^<1.82.0>の関係を得た.現在, Te等の複数の他のパラメータに対する依存性を調べている.PIACE装置において7チャンネル干渉計による線密度測定を行ない,これよりアーベル変換して径方向密度分布を求めた.セパラトリックスでのベータ値は0.60.7となる.後述の粒子輸送シミュレーションに密度分布, Z_N,捕捉逆磁束減衰時間Z_φの測定結果を用い径方向プラズマ比抵抗分布を求めた結果,磁気軸上では古典比抵抗値の4倍,セパラトリックスでは68倍であることが判明した.このことはLHD異常抵抗成分が古典値の50%程度と比較的少いことを示している.次に比抵抗が古典的なものとLHD異常抵抗からなると仮定した準定常粒子輸送シミュレーションコードを製作し,装置とプラズマのサイズ,電子・イオン温度,閉じ込め磁場を与えた場合のZ_N,Z_φを求めた.このシミュレーション結果はZ_N,Z_φともにOCTーS2での実験結果と20%以内で一致する.一方PIACEでは上記のように古典成分を4倍しなければ実験結果を説明できない.また,米国LANLのFRXーCでは810倍もの値になる.このように装置によって輸送機構が異なることに対する統一的な解決が今後重要な課題となる.PIACEを大型化しS^^ーの大きなプラズマを生成し, S^^ー依存性をより明確にするとともに,電子温度測定を行ないFRCプラズマの内部構造をより明らかにしていく予定である.
印刷技術を応用した病的近視新規治療法の開発

我々は、病的近視において眼球形状異常が視覚障害を起こすことを明らかにし、眼球変形自体を是正する治療法の確立を試みた。ラットを片眼遮蔽することによる眼軸長延長を伴う病的近視モデルを作成し、このラットを用いてヒト間葉系幹細胞移植による効果を調べた。その結果、移植された幹細胞がコラーゲンを産生するとともに、屈折度の近視化が有意に抑制され、眼軸長の延長も有意に抑制されていた。光学顕微鏡所見でも細胞を移植されたラットでは強膜の肥厚が観察された。以上から、ラットは病的近視の動物モデルとして有用であり、強膜後方への間葉系幹細胞の移植により局所でコラーゲンが産生され、病的近視を抑制できることが示された。平成25年度には、マウスを用いた病的近視モデルの作成と眼軸長測定法の確立を行った。幼弱C57マウス(生後2週)の片眼を瞼々縫合もしくは半透明ゴーグルを装着し、視覚を遮断し、1か月飼育を行った。もう片眼は無処置のコントロールとして用いた。眼の前後の長さである眼軸長測定法として、IOL Master (Zeiss社)、AC Master (Zeiss社)を用いた光学的測定法、接触式の超音波プローブを用いる方法、眼球摘出し新鮮凍結したのちに計測する方法、を行い比較検討した。マウスの眼球は小さいためにIOL Masterでは正確に測定できず、また、摘出眼球を用いた方法も誤差が大きく測定には不向きと思われた。前眼部の計測に特化したIOL Masterではトレーニングののちに安定した測定結果を出すことができ、最適の計測方法と考えられた。つぎに、眼軸延長の主たる原因である強膜の菲薄化を是正するために、ヒトの皮膚線維芽細胞および間葉系幹細胞の培養、移植を行った。培養した細胞を蛍光染色したのちに、マウスおよびラットの眼球壁に沿って、強膜のすぐ後方に細胞懸濁液をハミルトンシリンジを用いて注入した。注入後、1週間、2週間で眼球を摘出し固定し、蛍光顕微鏡を用いて観察した。その結果、1週間後では強膜外壁に沿って移植された細胞が生着している様子がみられた。さらに、移植された細胞はタイプ1コラーゲンを産生していることが免疫染色で確認された。しかし、2週間後には炎症細胞の浸潤とともに、移植細胞の消失がみられ、今後、ヌードマウス、ヌードラットを用いて移植実験を再度行う予定にしている。前年度にはC57マウスを用いて、視覚刺激遮断による病的近視モデルを作成したが、マウス眼球は小さく、強膜組織周囲への細胞移植手技が困難であることが欠点であった。そこで平成26年度にはラットを用い、片眼遮蔽により眼軸長延長を伴う病的近視モデルの作成を試み、生後3週令のラットに片眼の瞼々縫合を行うことにより再現性をもって安定したモデルの作成に成功した。透過型電子顕微鏡を用いた観察により、視覚刺激遮断を行っていないコントロール眼と病的近視眼の強膜組織構造を比較検討したところ、特に強膜の外層において、病的近視眼における強膜コラーゲン細線維の狭小化が観察された。つぎに、ラットに、免疫抑制剤を投与して飼育したのちに、ヒト間葉系幹細胞を眼球後部強膜に沿って移植を行った。移植1週間後では間葉系幹細胞が強膜外層に沿って生着している様子を確認し、またヒトコラーゲンに特異的な抗体を用いた免疫組織学染色により、移植された幹細胞が同部位でコラーゲンを産生している様子が観察できた。移植3週間後では、間葉系幹細胞は観察できなかったが、産生されたコラーゲン線維は認められた。間葉系幹細胞を移植されたラットの病的近視眼では、屈折度の近視化が有意に抑制されるとともに、眼軸長の延長も有意に抑制されていた。再生医学マウス眼球の眼軸長の定量性のある再現性の高い方法の確立に時間がかかり、その治療効果の判定まで至らなかった。一方、治療のための手法に関しては、新たな方法を検討し、間葉系幹細胞を用いた研究が順調に進んだことより、おおむね順調に進展しているにした。25年度に確立された系をヒト細胞を用いた系にするため、マウスは、ヌードマウスに、細胞は関してはヒト間葉系幹細胞に変化させる。

当初、間葉系幹細胞の採取は、東京医科歯科大学歯学部附属病院を受診した患者より同意を得た後、抜去歯より歯根膜組織より行うことで、すでに東京医科歯科大学倫理審査委員会の承認済みのものを使う予定であったが、さらに、東京大学医科学研究所との共同研究で質の安定した間葉系幹細胞が入手可能となったことより、こちらも合わせて使用する。一方、コラーゲン産生を活発にさせるためには、線維芽細胞を用いる可能性も残されたことより、ヒト線維芽細胞の使用も考慮に入れて実験を行う。これら細胞を用いて、25年度に確立された系、すなわち片眼をゴーグルで遮蔽し、誘導された近視に対するヒト間葉系幹細胞の移植効果を眼球屈折度および眼軸長で調べる。さらに、前年同様、細胞の生死、分化、マトリクス産生などに関しては、キット、光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡などを駆使して調べる。さらに、ヒト血液から単離・培養した血管内皮前駆細胞を間葉系幹細胞シートの上に転写し、上述した眼球変形動物モデルに適用し、その効果を調べる。測定機器の開発費が翌年回しになったため測定機器の開発費に使う
変形性関節症の関節マーカーの可能性と限界　～縦断的大規模住民検診より～

変形性膝関節症(膝OA)の発症・進行の客観的指標としてバイオマーカーが不可欠である。日本人でX線上の膝OA変化とバイオマーカーとの関連を長期にわたり検討するため、住民検診で尿中CTX-IIを測定し3年間の縦断調査を行った。女性では中等度OAから進行を認めた群で尿中CTX-IIが高値であった。その後、6年目に追加のX線検診を行った結果、6年間での膝OA発症群で、男女とも初回と比べて3年後のCTX-IIが有意に高く、また、男女ともに2回の平均CTX-IIの低値群に比べて高値群でOA進行例の割合が増えており、尿中CTX-IIの複数回の測定でOAの発症・進行を予測できる可能性があるという結果を得た。我々は、過去から観察している大規模なコホート(検診対象者約1000名)において、2007年と2010年の3年間隔で大規模な縦断的膝検診を行い、関節軟骨のバイオマーカー(尿中CTX-II)と骨代謝マーカーの変動と、X線上のOAの発症・進行との関連の検討を実行してきた。平成23年度に、2010年の検体のバイオマーカー値の測定を行なって、その結果を年度後半から解析し、2010年の横断研究においても、2007年に行った約1000人を対象とした我々の過去の横断研究と同様に、主に閉経後の女性において、CTX-IIの値が膝OA gradeとよく相関することを見出した。本内容は平成24年度に英文として投稿した。平成24年度には、同年4月に開催された国際学会(OARSI)において、上記の2010年の横断的研究結果をポスターによる学会発表を行い討論した。その後、メインテーマである2007年と2010年の3年間の検診を両方とも受診した被験者を対象とする縦断的的検討を行った。その結果、1女性では中等度OA(grade2)からさらなるX線上の進行を認めた群において、尿中CTX-IIが高値となっていたこと、また、23年間の経過で尿中CTX-II値の例が有意に増加した群は、男女ともに初回X線にはOAを認めないgrade1の群に多く、今後のOA発症につながる可能性を示唆している、ことを見出した。本内容を平成25年度には国内学会で、その後英文作成と国際学会での発表を行うべく、さらなる検討を追加して準備をしている。また、我々は、上記の大規模調査と平行して、OA患者群の3年以上の縦断調査も行い、尿中CTX-II値が高値で経過した症例は、X線上のOA進行が見られたことを平成24年度に国内学会(JOSKAS)にて発表し、投稿を行い、受理され平成25年に掲載予定である。1)2007年の膝検診の横断的研究の結果をまとめて、英文を作成し、本研究のサポートで英文校正を行い投稿(Journal of Orthopedic Scienceへ)、査読・reviseをへて受理された。2)2007年および2010年の大規模住民検診における変形性膝関節症とバイオマーカーの関連を縦断的に解析し、その一部を平成25年5月に開催された日本整形外科学会にてポスター発表した。高評価を得て、同学会優秀ポスター賞を受賞した。2010年の横断結果を含む3年間の縦断的検討の結果を英文論文(26年度へ繰り越した助成金により英文校正費を予定)として作成している。3)我々が2007年と2010年に上述のように検診を行い追跡している松代地区のコホートにおいて、平成25年(2013年)に3年経過で再度の両膝X線評価を行うことができ、X線のOAグレードの評価を終了した。以前の科研費並びに本科研費でサポートしていただいている2007年、2010年のX線との縦断的検討が可能となり、解析を進めた。その結果、6年間のX線OAグレードの変化とバイオマーカーとの興味深い関連を認めたため、H26年(2014年)10月に開催される日本整形外科学会基礎学術集会で報告を行うべく演題のエントリーを行った。引き続き解析を進めており、英文作成中。2010年に行った検診時に得た約1000名の対象者から得られた保存尿検体の軟骨代謝マーカーuCTX-II値を、Urine Clinical CartiLapsEIAキット(IDS社)を購入して、過去の測定でも協力を頂いた検査会社SRLに測定を依頼しすべての計測を終了した。

既に得られている2010年分の両膝X線正面像のOAグレードを用いて、閉経に関係のない年代を対象とした検討を行うこととし、60歳以上の男女(女性260名、男性276名)を対象として、G0,1, G2, G3,4の3群に分けてのOAグレード別のuCTX-II値、また、uCTX-II値を低値から高値への4分位に分けた場合のOAグレード分布、ならびにuCTX-II値の膝OAの検出感度を調べるためROC曲線を作製して調べた。その結果、1)OAグレードが上昇するに伴い、特に女性おいてuCTX-IIの平均値は有意に上昇、2)uCTX-II値が高値になるに従い、女性において有意にOAグレード2以上の対象者が増加する、3)uCTX-II値のマーカーとしての感度は、ROC曲線のAUC(area under the curve)は、女性で0.65、男性で0.61であり、女性の方が有用であると判断できたが、単回の検査の感度としては高いものではなかった。また、並行して住民検診群だけではなく、病院受診者も3年以上の経過観察を進めており、本研究との比較検討を行うため、同時に測定を行った。3年以上の間隔を置いたX線評価(OAグレード、関節裂隙)では、uCTX-IIの値と関連した変化を認めている。変形性関節症(OA)の早期発見、治療効果の判定のためには、客観的指標となるバイオマーカーが不可欠である。バイオマーカーの有用性を確認するためには、できるだけ、長期間のX線上のOA変化を多数の例で確認することが必要と考え、住民検診を対象とした調査を行った。2007年と2010年の3年間の検診を両方とも受診した被験者を対象とする縦断的的検討を行った結果、1女性では中等度OA(grade2)からさらなるX線上の進行を認めた群において、尿中CTX-IIが高値となっていたこと、また、23年間の経過で尿中CTX-II値の例が有意に増加した群は、男女ともに初回X線にはOAを認めないgrade1の群に多く、今後のOA発症につながる可能性を示唆している、ことを見出した。本内容は平成25年度には日本整形外科学会総会で発表し優秀ポスター賞を受賞。その後、平成26年度に論文作成し、平成27年4月に別冊整形外科において掲載となった。平成25年度終了予定であった本研究であるが、2013年(平成25年)にも同コホートにて再度のX線調査を行う事が可能となったため、2007年と2010年のマーカー値が2013年のOA変化にどのように反映しているかを調査すべく、研究期間の延長を依頼して検討を継続することとし、6年間のX線変化を確認することができた。その結果、2007年からみて2013年までのX線上のOA発症群で、男女とも2007年と比べて2010年のuCTX-IIが有意に高かったことや、男女ともに2回の測定による平均uCTX-II値の低値群に比べて、高値群でOA進行例の割合が増えていたことより、尿中CTX-II値の複数回の測定で6年間におけるOAの発症・進行を予測できる可能性があるという結果を得て、平成26年10月の日本整形外科学会基礎学会にて発表した。現在論文を作成中である。整形外科平成23年度大規模住民検診においては、検診にて検体採取を行い、一旦、超低温冷蔵庫に保管し、検査を実績のあるSRL社に委託し、骨代謝関連マーカーNTX-Iならびに軟骨代謝マーカーCTX-II(Urine Clinical CartiLaps EIAキット:IDS社)の測定を行った。2010年検診の膝X線グレードと骨・軟骨代謝マーカーとの関連を調べ、横断的観点での関節マーカーとしての有用性を検討開始した。予定通り進行している。並行して行なっている患者群の3年以上の経過観察:患者群についても、数年前から長期経過観察を進めており、採取検体を同様に測定してきた。
ミツバツツジ類保全のための生態遺伝学的・社会生態学的研究

房総半島におけるミツバツツジ類の分布域の変化をインタビュー・現地調査と庭に移植された個体の調査により調べた。過去の広い分布が、現在は、山地域に縮小していた。山採りは1970年から1985年の間に激化するが、この時期は炭焼きの衰退や山間部ダム開発などにより農山村生活に変化が生じた。さらに臨海部工業開発、市街地の人口増加によりミツバツツジ類の庭木需要が増大して、自生地の激しい減少を招いた。植木市場の調査より、ミツバツツジ類苗の市場価格の変遷と苗生産の発達について調べた。実生苗生産が、1969年から萌芽的に始まり、80年代後半からは苗木市場への出荷が始まった。1996年には種子からの繁殖技術が確立された。その結果、1980年代後半から苗価格が下落し、野生苗の価値も低下した。その結果、山取が減少したと考えられる。房総半島におけるミツバツツジ類は新第三紀を中心とする砂岩・泥岩層域に分布していた。ミツバツツジの自生地は急傾斜で、土層が薄く、上層の植被率が低かった。キヨスミミツバツツジの自生地は土層が比較的厚く、上層の植被率は高かった。ミツバツツジの後継稚樹は少なく、薪炭林管理の放棄によってその発芽・定着セーフサイトが減少したと考えられる。ミツバツツジ・キヨスミミツバツツジの自生地とそれらが植栽された民家において、両種間の雑種形成、ポリネーションなどについて調査を行った。自生地では両種の8%の個体で、中間的な形態、フェノロジー形質が観察された。民家由来の稚樹では27%の個体に形質異常が見られた。両種はコマルハナバチ、ニホンミツバチなど有効なポリネーターを共有しており、交配親和性も高いため、雑種が生じやすいと考えれる。自生域個体については葉緑体matK領域と核DNA・ITS領域の分析を行い、自然交雑の形成を確認した。これらの雑種は民家環境でより生じやすいと考えられた。<ミツバツツジ類の山取り実態と社会背景>房総半島における分布域の変化をインタビューと現地調査により調べたところ、過去には大起伏丘陵地にも分布していたものが、現在は、小起伏山地に縮小していた。君津市内の自生区域では7割弱、市街地でも1割程度の民家でミツバツツジ類が植栽されており、自生地に近いほど地元の山採りが多かった。山採りは1970年から1985年の間に激化するが、この時期は炭焼きの衰退や山間部のダム・林道開発などにより農山村生活に変化が生じた。さらに臨海部で工業開発が進行し、市街地で急速な人口増加が起き、ミツバツツジ類の庭木需要が増大した。<ミツバツツジ類群落の動態と林地管理様式>房総半島におけるミツバツツジ類は新第三紀を中心とする砂岩・泥岩層域に分布していた。<ミツバツツジ類の生態遺伝

>ミツバツツジ・キヨスミミツバツツジの自生地とそれらが植栽された民家において、両種間の雑種形成、ポリネーションなどについて調査を行った。自生地では両種の8%の個体で、中間的な形態、フェノロジー形質が観察された。民家由来の稚樹では27%の個体に形質異常が見られた。両種はコマルハナバチ、ニホンミツバチなど有効なポリネーターを共有しており、交配親和性も高いため、雑種が生じやすいと考えれる。葉緑体DNAの遺伝子間領域などを使って、両種と中間的形質の個体の遺伝的関係についての分析を試みた。<ミツバツツジ類苗生産の発達と山取抑止効果>上総植木生産組合に保管されていた売上伝票の調査、関係者への聞き取り調査により、ミツバツツジ類苗の市場価格の変遷と苗生産の発達について調べた。庭に自然発生した実生を移植育苗した苗木生産が、1969年から萌芽的に始まり、80年代後半からは苗木市場への出荷が始まった。1996年には、「ミツバツツジの里づくり」運動の中で、ミツバツツジ生産研究会が組織され、種子からの繁殖技術が確立された。その結果、1980年代後半から4000円以下の苗が増加し、1995年からは1000円以下の苗が多数を占めるようになった。民家植栽個体調査から、1990年代以降、山取は減少した事がわかっているが、苗生産による価格低下はその一因を形成していると考えられる。<ミツバツツジの地理変異>関東地方のミツバツツジ自生地7カ所から標本を採集し、ミツバツツジの形態的・遺伝的種内変異について調べた。花形態に関する主成分分析の結果、第一には花冠長・裂片幅をはじめとした花の大きさに変異があり、第二には雌ずい長と雄ずい長のバランスに、地域間変異が見られた。もっとも大きい箱根の裂片幅はもっとも小さい君津のそれの2倍あった。いっぽう葉緑体DNA・matK領域を分析したところ、それらの集団間に変異は認められなかった。<ミツバツツジ類における種間雑種形成の生態遺伝学的解析>君津市豊英のミツバツツジ(Rd)・キヨスミミツバツツジ混生域と箱根金時山のミツバツツジ・キヨスミミツバツツジ(Rk)・トウゴクミツバツツジ(Rw)混生域において、それら種間の雑種形成について、matK領域と核DNA・ITS領域の分析を行った。その結果,RdとRk、RkとRwはそれぞれ親和性があり、自然交雑種を形成していた。Rk×RwはRd×Rkより高い頻度で生じていたが、Rkの花期がRwと同調しているためと考えられる。
低温ゼ-ベック効果発電の基礎的研究

温度300°C以下の低温エネルギーから巨大電力発電方式として、鉄基固溶体熱電変換素子による循環空気多段熱交換式熱電発電システムを考究してきた。まず、変換材料として量産性のあるFe(p)-Fe12%Al(n)及びFe12%Al12%Si(p)-Fe12%Al(n)の2種類の低温導電性p-n接合素子の開発を行った。前者のゼ-ベック係数は38μV/K,後者は70μV/Kの大きな値を示した。これらのp-n接合素子は合金液体からの鋳造・液相拡散接合により、界面無抵抗の直列結合素子群として形成しうることを予備実験により確認することができた。さらに各素子エレメントの導電度、熱伝導度など熱電特性を700K以下の温度で測定した。次に、Fe(p)-Fe12%Al(n)素子による小型熱電発電装置の試作を行った。すなわち、厚さ0.3mmの冷延鋼板をタンザク状に切断、n型要素部にアルミニウム箔を巻き付け、アルゴン中900°Cで熱処理を施してFe12%Al合金とした。これをアコ-デオン状に折り曲げ、2000対のp-n直列接合熱電パネルを作製した。パネル両側に温度の異なる熱空気を送風し、熱電パネルの外部負荷への出力を測定した。最後に、熱空気強制循環多段熱交換式熱電発電システムのコンセプトを理論的に考究した。このシステムは一次熱源に対する電力回収率が80%(大気温度基準)を目的とする発電システムであり、数値計算によりその可能性を推論しえた。発電に供することのできる未利用の低温熱源として,(1)火力・原子力発電の蒸気タービン排出水蒸気,(2)恒久かつ無償の蓄熱水型太陽熱,(3)高温岩体地下熱などがあり,ぼう大なこれら低温熱源から高い変換効率で電力生産が可能ならば電力問題はほぼ恒久的に解決し,さらに水の電気分解による水素の製造は水素エネルギー時代の実現を可能とする。温度200°C以下を主体に400°C以下の従ってエネルギー密度の小さな低温熱源にたいしては,駆動部の無い完全放置型の直接エネルギー変換方式である熱電発電が唯一可能な方法である。巨大低温熱源発電を図るために前提となる要件は(1)極めて高い電力回収率のためのプロセス開発,(2)超量産性のある変換材料の開発である。本研究では前者にたいしては,循環空気多段熱交換式熱電発電システムの概念を構築し,後者にたいしては鉄基熱電変換素子を開発し得た。本発電システムの最大の特徴は温度差で作動する熱電交換において、高温側は一次熱源から完全熱交換した熱空気であり,低温側は気象そのものの大気を用いることにある。次に寒下の温度も含む大気温度と低温熱源温度との温度差で作動する熱電材料として,導電性に優れ,資源が豊富で安価,加工性に富む次の素子を開発した。Fe-Fe・12%Al出力38μV/°C,Fe・12%Al・Fe-Fe・24%Al出力57μV/°C,Fe・12%Al-Fe13%Al・12%Si出力70μV/°C。これらの素子の性能は現在知られている半導体熱電変換素子と比較して劣るものの,金属系熱電変換素子としては高価なニッケルを高濃度で含有するクロメル-アルメル(90Ni10Cr-60Cu40Ni)の61μV/°Cと比較してより優れている。また合金成分についてもアルミニウム,シリコンなどへ常用金属のみを用いるため経済性に優れている。本研究の成果は論文として「鉄と鋼」に発表した。
イギリスにおける歴史教育論の論理構造に関する教科教育学的研究

本研究では、教科教育学研究として、イギリスの多様な歴史教育論を比較、検討し、最終的には歴史教育論の類型化を行うことを目的とした。平成13年度は、教科教育学研究としての歴史教育論の類型化モデルの作成を行うとともに、そのモデルの有効性を検討した。(1)昨年度に作成したイギリスの歴史教育に関する資料のデータベースに、本年度新たに収集した資料を加えた。(2)イギリスを事例として作成した歴史教育論の類型化モデルを、アメリカの歴史教育論に援用し、そのモデルが教科教育学研究としての類型化モデルとして有効性であることを明らかにした。(3)イギリスの多様な歴史教育論の中から、ジェフレィズが提唱した発展系列学習論(1930年代)、ストロングの「実用主義」歴史教育論(1930年代、1960年代)カーペンターが理論化したイエラ学習論(1960年代)、バーストンの「本質主義」歴史教育論(1960年代)コルサムによる人物史学習論(1980年前後)、ロジャースが主張したNew History論(1980年前後)、そして、これまでに作成されたナショナル・カリキュラム歴史コースのすべてを、作成した類型化モデルに即して分析し、それらが独自の性格を有する理論として成立し得たのは、目標論、カリキュラム構成論、授業構成論という三つの論理の上位にあり、それらを統一的に説明する原理の核となる論理の独自性故であることを解明した。本研究では、教科教育学研究として、イギリスの多様な歴史教育論を比較、検討し、最終的には歴史教育論の類型化を行うことを目的とする。平成12年度は、これまでに収集してきたイギリスの歴史教育に関する資料を基にして、類型化の方法論及びその意義について検討した。(1)これまでに収集してきたイギリスの歴史教育に関する資料のデータベース化を行った。(2)社会科教育や歴史教育のみならず、教育学研究全般における学説の類型化や分類・整理を行った先行研究を収集し、類型化という研究の方法論及び意義についての検討を行ったた。(3)社会諸科学における類型化研究、学説の類型化や分類・整理を行った先行研究を収集し、類型化という研究の方法論及び意義について検討を行なった。(4)最終的に、教科教育学研究としての歴史教育論の類型化モデルを作成した。
グラフィック型言語LabVIEWによる固液共存系成長過程の画像集録と処理

本研究では恒温槽内で塩水より生成される固液共存系の成長過程(ミクロスケールに展開される氷の結晶と不凍水が織り成す美しい世界)を可視化するシステム構築することにより、ミクロな世界の画像取得と処理を行い、自然現象への興味や芸術的感性を養うことを目的とした。まず、画像処理環境(カメラI/Fの種類と特長)について調査した。使用カメラのI/Fの種類は大きく分けてアナログ・デジタル(CamLink・USB・1394・GigE)の5種類存在するがコストパフォーマンスと普及率で優れているIEEE1394を使用した。次いで、この固液共存系の成長過程を的確に理解するため、グラフィック型言語LabVIEWのビジョン&モーションVIを使用して、同間隔(実験ごとに時間間隔の設定変更可)で画像をPCに取得できるプログラムを作製し、PCに画像入力ボードを組み込み、カメラとI/Fを接続して実際に作製したプログラム通りに画像を同間隔で取り込めることを確認した。その後、取得した画像の画質向上を検討するために照明の種類(懐中電灯・スタンド・LED電球)を3通り試した。その結果、恒温槽内の限られたスペースではスタンドの配置が難しく、取り込んだ画像は非常に暗く判別が難しかった。懐中電灯とLED電球は固液共存系の成長過程が比較的理解できる画像を取得できた。さらに、カメラの配置(角度)を被写体(測定試料)の上、正面、斜めと3方向変え画像を取得した。正面の時は恒温槽内の限られたスペースのため焦点合わせが難しく画像がぼやけた。最後に、取得した静止画像を画像編集により動画にした。カメラの性能及び恒温槽内での限られたスペースでの画像取得のため、照明光の反射など若干画像が見づらい部分はあったが固液共存系の成長過程を可視化出来ることを確認した。
衛生搭載合成閉口レーダを用いた流域水環境の監視に関する基礎的研究

・JERS-1では,水域に裸地または水田が接している場合,それらの境界を得ることは難しい。一方,ERS-1では,水域の後方散乱係数が他の被覆に比べてかなり小さく,河道の流水部分もとらえている。したがって,水域情報を得ようとする場合は,ERS-1の方がJERS-1よりも望ましい。・水域以外の土地被覆は,いずれのデータを使っても,明瞭に境界を得ることは難しい。なお,ERS-1,JERS-1の後方散乱係数はともに地表面の粗さの影響を受けており,これらのSAR画像を利用して空気力学的粗度を推定し得る可能性がある。従来の研究によって得られている土地被覆ごとの空気力学的粗度と,土地被覆ごとの後方散乱係数の平均値とを対応させた結果,JERS-1のSAE画像から得られた後方散乱係数と空気力学的粗度とは,関係づけることができる可能性を見いだした。この関係を用いてJERS-1のSAR画像を利用し,粗度マップの作成を試みた。
青色光受容体フォトトロピンによる生体膜リン脂質の非対称性分布制御

フォトトロピンは青色光を受容して自身を活性化するプロテインキナーゼであり、植物の様々な生理応答を制御する。その光受容機構としては、発色団を結合するLOV2領域が青色光を吸収して局所的に構造変化し、周辺領域の更なる変化がキナーゼ領域を活性化すると考えられている。本研究では出芽酵母を利用し、全長フォトトロピンのキナーゼ活性化を簡便に検定する実験系を確立した。出芽酵母はフォトトロピンと高い配列相同性を示すキナーゼ、Fpk1pおよびFpk2pを持つ。まず、酵母菌の変異株において、クラミドモナス由来のフォトトロピン(CrPHOT)がFpk1p・Fpk2pの欠損を相補し、青色光依存的に細胞増殖を促進することを明らかにした。次にこの実験系を分子内変異のスクリーニングに応用し、暗所でキナーゼ活性が上昇してしまう変異型CrPHOTを多数取得した。得られた変異は、すべてこれまで知られていない新奇のものであった。中でも、LOV2のN末端側近傍に新奇の変異が集中することを見出した。更にin vitroリン酸化実験により、これらの変異がCrPHOTのキナーゼ活性を暗所で上昇させることを生化学的に確かめた。一方、少なくとも代表として解析したT207I変異では、分光学的性質、多量体化のいずれにも変化はなかった。以上より、LOV2のN末端側近傍領域が、これまで報告されていたC末端側近傍(Jα)領域と同様に、フォトトロピンのキナーゼ活性化に決定的な役割を果たすことが初めて示された。フォトトロピンは植物に特有の青色光受容体である。本研究では、植物のフォトトロピン情報伝達系の中でリン脂質輸送体・フリッパーゼが果たす役割の解明を目指した。・フリッパーゼ欠損植物の新奇表現型植物のフリッパーゼの生理機能についてはいまだ不明な点が多い。本年度の研究において、シロイヌナズナにおけるフリッパーゼ遺伝子のひとつ、ALA3の欠損植物について、青色光による気孔開口が顕著に抑制されることを見出した。ala3欠損植物の孔辺細胞において、気孔開口の主要機構である"細胞膜プロトンポンプの活性化"を解析したところ、野生型と同様に、青色光により活性化された。このことから、ALA3は気孔開口の制御において細胞膜プロトンボンプの上流の情報伝達系には関与していないことが示唆された。・酵母に導入したフォトトロピンの光応答性の検出シロイヌナズナ・PHOT2を出芽酵母に導入すると、フリッパーゼキナーゼの機能を相補する。しかしながら出芽酵母内のPHOT2は、青色光を受容する機能を失ってしまっていた。この課題を解決するため様々なフォトトロピン分子種を出芽酵母に導入することを試みた。その結果、単細胞緑藻クラミドモナスのフォトトロピン(CrPHOT)が、出芽酵母内でも青色光に依存した活性を示すことを見出した。これにより、青色光によるフォトトロピンの活性化を"酵母の生育"で簡便に判定する実験系を確立することに成功した。本実験系は、フォトトロピン分子の機能改変を解析する際の簡便で有効な評価系となると考えられる。・フォトトロピン分子内の新奇変異体の探索フォトトロピンは光を受容する発色団領域(LOV1・LOV2)とセリンスレオニンキナーゼ領域をもつ。これまでLOV領域内の光反応については詳しく解析されてきたものの、光受容の後、キナーゼ活性が制御されるメカニズムについてはいまだ不明な点が多い。そこで、上述のCrPHOT導入酵母を用いた実験系により、フォトトロピン分子内変異のスクリーニングを行った。その結果、暗所でも活性化してしまう変異型フォトトロピンを多数取得することができた。興味深いことに、LOV2領域のN末端側隣に位置する新奇のヘリックス(A'α)に変異が集中していた。フォトトロピン分子内の光情報伝達において、A'αヘリックスが重要な機能を果たしている可能性が初めて示唆された。

以上より、LOV2のN末端側近傍領域が、これまで報告されていたC末端側近傍(Jα)領域と同様に、フォトトロピンのキナーゼ活性化に決定的な役割を果たすことが初めて示された。