hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可積分幾何の新展開

研究代表者は2016年に等径超曲面の分類問題の中で最難関の問題を解決し,Annals of Math.に論文が掲載された.もう一つ残っていた難題は2018年にQ.S.Chiにより解決され,これで分類問題が終結した.これらに関してはこの問題が発生した1917年から100年を経た今日を目指し,努力を重ねてきた.2018年に予定していた国際研究集会は諸事情により,2019年に開催することになっている.さらに等径超曲面のガウス写像の像が複素2次体の極小ラグランジュ部分多様体になるという事実に対して,そのラグランジュ交叉を,フレアホモロジーで記述する研究を行い,大仁田義裕氏,入江博氏,清華大学のHui Ma氏との共同研究で,いくつかの場合を除いて,Hamiltonian non-displaceabilityを証明し,論文はBull. London Math. Soc.に掲載された.これについては2018年のFirenzeにおける国際研究集会で発表を行い,報告集への原稿を提出した.残された場合について現在研究中である.他方,最近,等径関数を用いて山辺関数を構成したり,熱方程式から得られる過剰決定系の解が存在する領域を等径超曲面で特徴付けるといった新しい研究が行われていることを知った.関連して,等径関数のみたす二つの微分方程式のうちの一方のみを仮定し,もう一方の代わりに境界条件を定めて過剰決定系とした時に,この関数が等径関数になるかという問題に興味をもち,現在研究中である.この問題は北京師範大学のJQ. Ge氏が提示したものであり,Ge氏,WJ. Yan氏らと共同研究を行っている.これについては,2018年11月に福岡大学でおこなわれた研究会で発表し,その報告集に原稿を提出済みである.上に述べたように,分類問題の解決,ラグランジュ交叉に関する研究の進捗,等径関数に関する新たな視点である過剰決定系からの取り組み,など研究は概ね順調に進展している.一方,OT-FKM型に現れる非等質な超曲面に関してはまだ多くの興味深い課題もあり,今後も取り組みを継続していく.本研究課題の一つである等径超曲面の研究が一段落し,その総括としての国際研究集会を2019年6月1日7日,北京師範大学にて開催予定である.これには多くの研究者が国内外から参加し,最新結果の報告と,今後の研究課題についての研究打ち合わせを行う.特に幾何解析の立場から,等径関数の満たす二つの微分方程式のうちの一方のみを仮定し,もう一方の代わりに境界条件を定めて過剰決定系とした時に,この関数が等径関数になるかという問題を,イタリアのSavo,東北大の坂口茂氏らと議論する.本研究期間中の解決を目指し,研究を行う.他方,等径超曲面のガウス像の交叉理論について,主曲率の重複度が1の時のHamiltonian non-displaceabilityが成り立つかどうか,という問題が残っている.これについては大仁田義裕氏,入江博氏,Hui Ma氏と引き続き共同研究を行う.2020年に可積分系の国際研究集会を大仁田氏が企画中であり,その際に報告ができるよう,本年度中に成果を出したい.その他,非等質だが等質にかなり近いと思われる,OT-FKM型等径超曲面に関する,第一固有値問題,Hamilton安定性など未解決な課題に挑戦することを考えている.正のケーラー多様体の極小ラグランジュ部分多様体Lは,コンパクトなら調和1形式を持たないが,ここでは非コンパクト完備なものについて, L2調和1形式を持たないことを第2変分公式を使うことにより証明した.これはLの余次元1のサイクルはLを二つに分割してしまうという,幾何学的な意味がある.特に曲面の時,これは種数が0であることを意味している.そこでより詳しい曲面の位相型と共形型を特定することに挑んできた.放物型というエンドが2つ以上あると,非自明な調和1形式を構成できてしまうことが,Li-Tamにより示されているので,曲面の場合,球面から除く円盤は高々1つであることがわかる.あとは点をいくつ除けるかを明らかにしたい.これで正のケーラー多様体の安定極小ラグランジュ部分多様体の共形型が明らかになる.これはFischer-Colblie-Schoenの極小曲面に関する重要な結果のラグランジュ版として興味深い.等径超曲面のガウス写像の像Lは,正のリッチ曲率を持つ複素2時超曲面の極小ラグランジュ部分多様体となり,ハミルトン変形ΦによりLとΦ(L)の交叉が外せるかどうかは,フレアホモロジーが定義できるかどうかの判定の第一歩である.我々は,マスロフ数が3以上の時に成立するスペクトル系列の議論を用いることにより,主曲率の重複度が2以上であれば,交叉はどんなハミルトン変形に対しても外せないということを示し,フレアホモロジーの生成元の候補が存在することを示した.これはフレアホモロジー計算への第1歩であり,今後の課題として,フレアホモロジーの計算と,残された重複度1の場合の考察がある.基盤研究Bにより,引き続き研究を進めるL2調和1形式の非存在は証明できた.さらに共形型を調べるためには,平坦計量と誘導計量の違いをはっきりさせなければならないという問題点がはっきりした.

この点を明らかにする先行研究を把握したので,それを基礎に研究を進めていく.誘導計量と平坦計量の違いに注意してカットオフ関数をうまく構成することがキーとなりそうである.ラグランジュ交叉に関しては,重複度が2以上の場合はHamiltonian non-displaceabilityを完全に証明できた.重複度1の場合,最小マスロフ数が2となり,既存のスペクトル系列の議論が使えずに,課題が残っている.まずLのトポロジーを知る為,具体的なモース関数を用いた臨界点の個数の判定などをするというアイディアを持っているので,この線で今後の研究を進めたい.等径超曲面のガウス写像の像は複素2次超曲面のラグランジュ部分多様体になり,極小かつモノトーンとなる.またそのマスロフ数は全て計算されていて,ほとんどの場合,ハミルトン変形によるラグランジュ交叉のフレアホモロジーが定義可能であるが,実際の計算はトーリックの場合などで確立された手法はなく,困難である.我々は,まずHamiltonian non-displaceabilityを示すことを目標に,研究に挑んだ.これはフレアホモロジーの生成元となる交叉が外せないことを意味しており,フレアホモロジー計算の第1歩である.主曲率の重複度が2以上の全ての場合に,このHamiltonian non-displaceabilityを示すことができ,これは論文としてBulletin London Math. Soc.に刊行済みである.他方,ここで証明することのできなかった重複度1の主曲率を持つ場合の研究はこれからで,その難しさは単連結性が失われること,またガウス像が元の等径超曲面で被覆される度数が素数でなくなるところにある.したがって今後この課題に取り組むことを考えている.他方,元々ラグランジュ交叉のフレアホモロジーはミラー対称性と関連しており,深谷-Oh-太田-小野による深い理論がある.そこでは普遍的な一般論を構築することにより,個別の問題ではなく,理論としての完結を目指している.例えばスピン構造を持つラグランジュ部分多様体のモデュライを考え,そこでポテンシャル関数を定義し,その臨界点を調べることにより,非自明なフレアホモロジーが現れる状況を特定する.こうした一般論に我々の研究がのるかどうかも気になる.そこで,まず等径超曲面のガウス像にスピン構造が入るかどうかを考察した結果,入る場合と入らない場合があることが判明した.これは北京師範大学のZ.Z.Tang教授との共同研究であり,進行中である.目標はフレアホモロジーを計算することであり,得た結果はその第1歩としての生成元の存在の保証である.我々はガウス像の有限被覆になっている元の等径超曲面にJ-正則曲線などの全てのデータをリフトして,そこでDamianのスペクトル系列を使うという手法でHamiltonian non-displaceabilityを示した.他方,主曲率の重複度1の場合,この手法は使えない.したがって今後新たな手法を考える必要があり,そのアイディアの一つとして,標数正の係数体を考えるとの示唆を受けた.深谷-Oh-太田-小野の理論を学び,またEvansらの論文講読も行う必要があり,徐々に始めている.また,実施計画で述べた,重複度1の時に必要となる正則円板の分類を行った植田-野原の論文講読は少々取り組みが遅れている.関連した平均曲率流の研究はあまり手がついておらず,カップル流などのいくつかの論文を購読するにとどまっているので,この辺りを推進する必要があると考えている.これらの研究は国際共同研究としての研究を進めるつもりであり,互いの訪問や招聘を行ってきた.今後も,当科研費のサポートのもと,研究を今以上に集中して行うことが必要と考えている.
細胞内蛋白輸送系による細胞増殖・悪性化の制御機構の研究

ユビキチンによる膜蛋白質のリソソームへの輸送機構の解明を目指して、ユビキチン-インバリアント鎖キメラを用いて検討した。その結果、ユビキチンに存在するLeu44-Ile45がリソソームへの輸送に重要であり、いずれかをAlaに置換した変異体はエンドサイトーシスされた後EEA1の存在する初期エンドソームに蓄積し、後期エンドソーム・リソソームへの輸送が傷害されることがわかった。Hrsは初期エンドソームの表在性膜蛋白質であり、ユビキチン化された蛋白質の後期エンドソーム・リソソームへの輸送を制御することが示唆されている。そこで我々の作成したユビキチンキメラとHrsの相互作用を免疫沈降法により解析したところ、野生型ユビキチンキメラではごく弱い結合が見られたのに対し、LeuあるいはIleのAlaへの変異体ではより強い結合が観察された。従って、Hrsはユビキチンを認識して初期エンドソームから後期エンドソームへと受け渡す過程に関与しており、その認識にはユビキチンのLeu44,Ile45が重要であること、Leu44,Ile45のAla変異体はHrsとの親和性が異常に高くなるため、Hrsから下流のエフェクターへのユビキチンキメラの受け渡しがスムーズに行われず、初期エンドソームから下流への輸送が阻害される可能性が示唆された。また、上皮細胞はフィルターメンブレン上で培養すると1層の細胞層を形成するが、われわれが新規に単離した上皮細胞特異的に発現し、新規に合成された膜蛋白質の側底面への選別輸送を制御する分子μ1Bを欠失した上皮細胞では1層とならず多層に折り重なって増殖する。したがって、μ1Bの存在下では上皮細胞の分裂軸は細胞層の平面に垂直に形成される(細胞は横方向に分裂する)が、μ1B非存在下では分裂軸は細胞層の平面に対してランダムに形成され、縦や斜めにも分裂する可能性が示唆された。
空間位相変調器を用いた量子状態の高効率測定

エンタングルメントの生成と制御は、現代の科学の最も重要な課題の一つである。強い相関を有するエンタングルメントの生成と制御は、量子情報処理や量子計測を社会で現実に使われる技術とするためにも必要不可欠であり、特に、通信や光を用いた計測に応用するためには、光の量子状態を制御し、エンタングルした光を生成、検出する技術が必要である。本研究では、パルス光と光導波路中のパラメトリック増幅を用い、空間位相変調器により空間モードを制御することにより、パルス光と光導波路を用いるエンタングルメント生成の質の向上を実現する。
3〜7族金属ハライドクラスターを触媒とする新規反応の開発

金属ハライドクラスターは無機化学の領域で新規化合物の合成を中心に研究がなされているが、触媒としての利用例は皆無であった。しかしバルク金属のように多電子多中心系で最大600°C程度まで熱にも安定であることに注目し、このクラスターの触媒への利用を研究している。これまでに加熱処理したクラスターが固体プロトン酸触媒として機能することを見いだし、いろいろな反応に適用できることを報告してきた。今年度はこれらの反応において見いだされた特性を生かしさらに新しい反応の開発を行った。一昨年に報告したトルエンのアルキル化反応ではアルコールがアルキル化剤として利用できることが見いだされた。そこで様々な化合物のアルコールによるアルキル化を試みた結果、芳香族および脂肪族アミンの一級アルコールによるN-アルキル化反応が最大98%の選択性で進行することを見いだした。芳香族アミンのアルキル化については多くの報告例があるが、脂肪族アミンについては報告例が少ない。また昨年にはアルキンの異性化および水素化反応が進行することがわかり、アルキンがハライドクラスター触媒により活性化されることを見いだした。そこでアルキンと様々な化合物との反応を試みた結果、アルキンの水和によるケトンの生成反応が最大99%の選択性で進行することを見いだした。従来の水和反応ではアルキンに対し過剰の水を必要としたが、ハライドクラスターではアルキンを等モル量の水で水和できることがわかった。2-ヘキシンの反応では2-および3-ヘキサノンがほぼ同じ選択率で生成することがわかった。これはこれまで報告されているプロトン酸触媒における結果と同じであった。このように今年度の研究を通じハライドクラスター触媒の反応適用範囲を拡大することができた。ハライドクラスターはバルク金属の部分構造である正八面体配置をとる金属原子団にハロゲンが配位した構造を持つ。1859年に最初の化合物の合成が報告され現在では多数の化合物が知られている。バルク金属のような金属-金属結合を持ちながら金属原子は+2価前後の中間酸化状態にあるという他の触媒には無い特徴を持ち反応論的に興味が持たれるが、触媒として利用された記録は皆無であった。しかし申請者は数年前にハライドクラスターが適当な加熱処理により触媒となることを初めて明らかにし、固体酸や白金族金属が行う反応の進行を見出してきた。本研究ではさらに数多くの反応例を実証することにより本触媒の特徴を明らかにし、最終的にはそれを生かしたハライドクラスター独自の新規反応の開発を目指している。本年度は固体酸が行う各種反応をハライドクラスター上で試みた結果、(1)芳香族化合物のメタノールによるメチル化が進行することを見出した。固体酸はL酸とB酸に大別され(1)はいずれの酸上でも進行する。ハライドクラスター上に発現した酸がどちらの酸であるかを調べるため塩基性物質を吸着させIR測定を行った結果、B酸に基づく吸収のみが観測された。以上からハライドクラスターはB酸としての活性を備えていることを明らかにした。また(2)二級アミンのイミンへの選択的脱水素が進行することも見出した。B酸のうち(2)を行うのはヘテロポリ酸のみであり、ハライドクラスターはヘテロポリ酸と同じ触媒活性を備えていることがわかった。ハライドクラスターではヘテロポリ酸と同様にアニオン部分が他のB酸よりも大きいゆえ陰イオン表面電荷密度が低く反応へのアニオンの関与が小さいため、他のB酸と異なる触媒反応が進行すると推察された。安い原料から目的物のみを効率良く得る理想的な新規触媒反応へのアプローチには、従来型触媒の改良とは別に、全く新しい発想の触媒開発も重要であろう。その一法として我々はハライドクラスターの触媒利用を研究している。この物質はバルク金属の部分構造である正八面体配置をとる金属原子団にハロゲンが配位した構造を持つ。金属とハロゲンの組合せで多数の化合物が知られているが、蝕媒としての利用例は皆無であった。しかし、バルク金属のような金属-金属結合を持ちながら金属原子は+1+3の中間酸化状態にあるという従来型触媒には無い特徴を生かすことにより新たな反応性の発現が予想される。我々はこれまでにハライドクラスターが適当な加熱処理により例えばオレフィン異性化のような反応の触媒となることを明らかにしてきた。本年度はハライドクラスター触媒の新たな可能性を求めて各種反応を試みた結果、(1)アニリンとケトンの縮合によるキノリン生成反応が進行することを見いだした。さらに、(2)アルキンから共役ジエンやアレンを生成する異性化がヘリウム雰囲気下で進行することも見いだした。これらは固体酸触媒と同じ反応である。一方、(2)の反応を水素雰囲気下で行うと(3)アルケンを生成する部分水素化が進行することを見いだした。これはPdのような白金族金属触媒と同じ反応である。さらに、Moクラスター触媒上で(4)シクロヘキサノンからシクロヘキセンを生成する水素化脱水や、(5)2-シクロヘキセン-1-オンのシクロヘキサノンへの水素化、(6)シクロヘキセンから1,3-シクロヘキサジエンやベンゼンを生成する脱水素が進行することも見いだした。これらも白金族金属触媒特有の反応である。以上から、ハライドクラスターは基質や雰囲気の違いにより様々な様式の触媒活性を示すことが明らかとなった。

しかしバルク金属のように多電子多中心系で最大600°C程度まで熱にも安定であることに注目し、このクラスターの触媒への利用を研究している。これまでに加熱処理したクラスターが固体プロトン酸触媒として機能することを見いだし、いろいろな反応に適用できることを報告してきた。今年度はこれらの反応において見いだされた特性を生かしさらに新しい反応の開発を行った。一昨年に報告したトルエンのアルキル化反応ではアルコールがアルキル化剤として利用できることが見いだされた。そこで様々な化合物のアルコールによるアルキル化を試みた結果、芳香族および脂肪族アミンの一級アルコールによるN-アルキル化反応が最大98%の選択性で進行することを見いだした。芳香族アミンのアルキル化については多くの報告例があるが、脂肪族アミンについては報告例が少ない。また昨年にはアルキンの異性化および水素化反応が進行することがわかり、アルキンがハライドクラスター触媒により活性化されることを見いだした。そこでアルキンと様々な化合物との反応を試みた結果、アルキンの水和によるケトンの生成反応が最大99%の選択性で進行することを見いだした。従来の水和反応ではアルキンに対し過剰の水を必要としたが、ハライドクラスターではアルキンを等モル量の水で水和できることがわかった。2-ヘキシンの反応では2-および3-ヘキサノンがほぼ同じ選択率で生成することがわかった。これはこれまで報告されているプロトン酸触媒における結果と同じであった。このように今年度の研究を通じハライドクラスター触媒の反応適用範囲を拡大することができた。
インターネットで流通可能なユニット型情報教育教材の開発と充実

大学や短期大学における情報教育の内容を整理し,51ユニットに及ぶ教材をWWWブラウザ上で利用できる教材にした。これにより、学習者のニーズに応じた個別学習用のユニット型の教材を整えることができ、各ユニットの目的や内容の概要などをまとめたガイドブックを出版できた。すでに実用段階のものが完成し、学生の学習に役立てることができている。また,2002年度から始まる中学校での情報教育に合わせた教材について、本教材の一部のユニットをどのように書き改めると利用できるのかなどについても試験的に研究を進めることもできた。具体的な成果は次のとおりである。(1)既存の情報教育教材をWWWブラウザで利用できる教材へ移行した(2)技術の進歩に合わせ情報教育用教材を新たに開発し、追加した(3)マルチメディアなどの技術を利用し,理解しやすい教材にした(4)画面の構成や配色、図表の大きさなどのインターフェースを統一した(5)学習用のガイドブック的なテキストを作成し実用段階に移した(6)中学校や高等学校の情報教育で利用できるコンテンツを試行的に開発した(7)配布可能なCD-ROMを1000枚作成したここで得たさまざまな知見や技術を応用して、学外からの利用を考えた「インターネット大学」を試行的に進め、複数の教員が教材を発信する場合のインターフェースやネットワークを利用した学習方法などについての新しい研究段階に進めることにつながっている。大学や短期大学における情報教育の内容を再度整理し,学習者のニーズに応じた個別学習用のユニット型の教材を一層充実させ,WWWブラウザ上で利用できる教材にすることで,学外の他の大学などからでも利用ができるように準備を進めた。具体的には、次のような成果を得た。(1)教材開発のための環境構築(伊藤,植野,堀田)マルチメディア教材作成用のコンピュータならびに教材蓄積用のサーバを学内ネットワーク上に構築した。また、教材作成のための周辺機器を揃え、デジタル動画や音声などを利用した教材が作成できる環境を整えた。(2) WWWブラウザで利用可能な教材への移行と新規開発(原、伊藤,植野,堀田)研究開始時点で印刷教材などで開発の済んでいた45ユニット分をWWWブラウザで利用できる教材に移行した。教材の移行に関しては,アルバイト学生で対応した。当初業者委託を考えていた教材のデザインに関しても我々と学生で対応することで経費を有効に利用できた。また,時代の変化に対応した5ユニットを新たに開発した。(3)インターネット上への教材の一部公開学内のイントラネット上で利用が可能なことを確認したうえで、インターネットへの公開実験をおこなった。実験に関しては、京都エデュテイメント99に参加することで、一般の人たちにも利用できることを実証的に確かめた。しかし、インターフェースなどにいくつかの問題点があることも判明したので、次年度の研究課題として整理した。昨年度に引き続き、大学や短期大学における情報教育の内容を再度整理し,51に及ぶすべての教材をWWWブラウザ上で利用できる教材にすることができた。これにより、学習者のニーズに応じた個別学習用のユニット型の教材を整えることができた。各ユニットの目的や内容の概要などをまとめたガイドブックについては、すでに実用段階のものが完成し、学生の学習に役立てることができている。(1)既存の情報教育教材をWWWブラウザで利用できる教材へ移行した(2)技術の進歩に合わせ情報教育用教材を新たに開発し、追加した(3)マルチメディアなどの技術を利用し,理解しやすい教材にした(4)画面の構成や配色、図表の大きさなどのインターフェースを統一した(5)学習用のガイドブック的なテキストを作成し実用段階に移した(6)中学校や高等学校の情報教育で利用できるコンテンツを開発した(7)配布可能なCD-ROMを1000枚作成した

ここで得たさまざまな知見や技術を応用して、学外からの利用を考えた「インターネット大学」を試行的に進め、複数の教員が教材を発信する場合のインターフェースやネットワークを利用した学習方法についての研究に入っている。
波長可変フェムト秒ファイバレーザーを用いたプラズマ励起表面反応の動的計測法の構築

近赤外波長可変フェムト秒ファイバレーザーと超多重反射時間減衰法(キャビティーリングダウン法)を用いたプラズマ励起表面反応の動的計測法の構築を行った。高感度な計測のため、スーパーコンティニューム(SC)光源の広帯域化、低ノイズ化、超短パルス化を行った。3種類の異なった機能を有した光ファイバを融着接続したハイブリットファイバを用いて、11802100nmにおいてフラットで、ノイズが少なく、コヒーレンス性の高いSCパルス光の生成に成功した。また、異なったハイブリッドファイバにてパルス幅13fsの超短パルスのSC光を生成することに成功した。近赤外波長可変フェムト秒ファイバレーザーを用いたキャビティーリングダウン法においては、高感度、高速な検出法が必要不可欠であり、そのためホモダイン検波、差動増幅及びデジタルフィルタからなる検出法を用いたキャビティーリングダウン法を構築した。波長12001850nmの範囲で反射率99.8%以上の特性を有する高反射ミラー2枚からなるキャビティーと近赤外波長可変フェムト秒ファイバレーザー、高感度検出法により、リングダウンタイムの計測に成功した。得られたリングダウンタイムは理論値と比較し、短いものであった。これは、レーザー光の広がりの影響が大きいと考えられるが、光学系の最適化等によるレーザー光のコヒーレンスの向上、受光系の改良により、理論値に近いリングダウンタイムを得ることが可能と考えられる。波長可変フェムト秒ファイバーレーザーを用いて、超高感度で基板表面分子等を計測するために、波長可変フェムト秒ファイバーレーザーからの出射光を基盤表面に照射し、その反射光を増幅して時間分解計測する光学系の設計と装置の開発を行なった。その結果、下記の知見を得た。1)プラズマ励起反応場の対象を有機薄膜とし、有機薄膜構造におけるOHおよびCOOH基に起因する光吸収に対して、波長可変レーザーを用いた高感度吸収分光システムの設計を行なった。具体的には、同吸収帯のピークをカバーする波長範囲を1.5μmを中心波長として±0.2μm程度の波長範囲を可変するレーザーシステムと同レーザーから出射する広帯域光(スーパーコンティニウム光)を用いたレーザーシステムを構築するために、上記波長の光を反射する多層膜からなる高反射率ミラーを設計した。2)同システムにおけるレーザー光によって得られる広帯域光の発生について解析し、同光の発生機構に関する知見を得た。3)ファイバーレーザーからの出射光を基板表面に照射し、基板表面上の有機薄膜によって吸収された情報を含む反射光の強度の感度を向上させるための光学系を設計し、数モノ層の有機薄膜が解析できるシステム構築に必要な光学システムに必要な要素を明らかにした。4)上記指針を基にして、波長可変フェムト秒ファイバレーザーを用いたプラズマ励起表面反応の動的計測装置を実際に構築した。現在、同システムの精密な光学系の調節を行なっており、システムの検出感度を評価している。今後は、有機薄膜とプラズマとの反応場での計測を進めて行く。近赤外波長可変フェムト秒レーザーと超多重反射時間減衰法(キャビティーリングダウン法)を用いたプラズマ励起表面反応の動的計測法の構築を行い、下記の成果を得た。1.超短パルスファイバレーザーと光ファイバを組み合わせることで、波長1.32.0μmの領域における波長可変な超短パルス光源や、波長1.55μmを中心として1000nmのスペクトル幅を持つスーパーコンティニューム光(SC光)の開発に成功している。本研究では、高感度な計測のため、SC光源の広帯域化、超短パルス化を行った。3種類の異なった機能を有した光ファイバを融着接続したハイブリットファイバを用いて、11802150nmにおいてフラットで、パルス幅14fsのSC光を生成することに成功した。この際のピークパワーは、従来のものと比較し、5倍増加した。2.近赤外フェムト秒レーザを用いたキャビティーリングダウン法においては、高感度、高速な検出法が必要不可欠であり、そのためホモダイン検波、差動増幅及びデジタルフィルタからなる検出法を用いたキャビティーリングダウン法を構築した。

波長12001850nmの範囲で反射率99.8%以上の特性を有する高反射ミラー2枚からなるキャビティーとフェムト秒レーザ、高感度検出法により、リングダウンタイムの計測に成功した。得られたリングダウンタイムは理論値と比較し、短いものであった。これは、レーザ光の拡がりの影響が大きいと考えられるが、光学系の最適化等によるレーザー光のコヒーレンスの向上、受光系の改良により、理論値に近いリングダウンタイムを得ることが可能と考えられる。
動作反映没入型ＣＳ開発による自転車走行空間の安全性評価

本研究は,わが国の自転車利用環境において欧米と同様の安全な環境を構築するため,仮想空間上で自転車走行の安全性検証を行える自転車シミュレータの開発を目的とし,自転車走行挙動の把握により,直進性,連続性を阻止する状況(右左折および停止・加減速)下で起こるふらつきや傾きを再現することの重要性を確認し,1進行方向を加速度センサにより計測したハンドル角度から算出,2前輪土台部のアクチュエータで段差や路面状況による振動を再現,3後輪土台部のロードジェネレータで空走状態や抵抗を再現,4仮想空間内でふらつきや傾きを感覚的に再現する,というコンセプトの自転車シミュレータを開発し,特徴的な特性の再現性を検証した.本研究は,わが国の自転車利用環境において欧米と同様の安全な環境を構築するため,仮想空間上で自転車走行の安全性検証を行える自転車シミュレータの開発を目的とし,自転車走行挙動の把握により,直進性,連続性を阻止する状況(右左折および停止・加減速)下で起こるふらつきや傾きを再現することの重要性を確認し,1進行方向を加速度センサにより計測したハンドル角度から算出,2前輪土台部のアクチュエータで段差や路面状況による振動を再現,3後輪土台部のロードジェネレータで空走状態や抵抗を再現,4仮想空間内でふらつきや傾きを感覚的に再現する,というコンセプトの自転車シミュレータを開発し,特徴的な特性の再現性を検証した.サイクリングシミュレータの基本コンセプトを構築するべく,自転車および自転車交通に関する文献調査を行った.自転車に関しては,まず挙動に関連する文献をレビューし,自転車の直進性,連続性を強く志向する特性を明らかにし,それらを阻害する状況(右左折および停止・加減速)下で起きるふらつきや傾きを再現することの重要性を確認した.さらに,歩道通行と車道通行の差や購買による影響を明確にするため,段差や路面状況の再現が必要であることを確認した.これらのことから,サイクリングシミュレータには,従来から考慮されている速度(後輪回転数),ハンドル回転角の他に,重心移動を計測できるペダルセンサー及び圧力センサー,段差や路面を表現できるアクチュエータの使用が有効であることを明らかにし,それらに適したセンサー類を選定した.自転車交通に関しては,シミュレータで再現すべき事故発生要因を抽出するための基礎分析を行った.事故データ分析により,歩道通行時と車道通行時の事故の特徴を明らかにした.その結果,歩道通行時の事故は視認性の悪さが要因となっているのに対し,車道通行時の事故は自転車側の違反が大きな要因となっている傾向が明らかになった.さらに,今後サイクリングシミュレータを用いた実験対象のひとつとなる,細街路と幹線道路との無信号交差点での出会い頭事故について,ドライビングシミュレータによる実験を行い,そのドライバー側の挙動と視認行動を明らかにした.今年度は,サイクリングシミュレータ(CS)の各部システム実装と再現性検証,そのツールとしての活用可能性の基礎的な検討を行なった.以下に具体的な成果を挙げる.CSのブレーキモデルおよび空走モデルの実装:実際の自転車走行時に,特に軽快車を利用している属性では前輪ブレーキを用いて停止する挙動が行われていることを確認した後,後輪のみローラーに乗っており,荷重を後輪支持装置のみで受けている機構のサイクリングシミュレータにおいて,前輪ブレーキによる減速,あるいは体重等の影響を考慮した,ブレーキ時,空走時の減速を再現した.実走実験により,ブレーキおよび空走時の減速モデルを作成,これを後輪の回転数では反映できない減速特性としてシステムに組み込んだ.自転車走行時の危険事象の整理とシミュレータ環境での再現:自転車で車道を走行している際に遭遇する危険事象の一例として,駐車車両の追い越しに焦点を当て,その走行挙動をビデオ観測によってモデル化した.その後,CSにおいてこの環境を表現し,自転車挙動の再現性を検証した.また,件数が多いとされる細街路における出会い頭事故に関連し,自転車利用者の交差点での視認挙動を観測し,自動車ドライバーとの意思疎通の図り方を考察した.安全教育ツールとしての活用可能性を考慮したCS挙動データの取得:実在する自転車安全教育の実例から,体験型安全教育の有効性を整理し,CSを安全教育ツールとして活用するために,「シミュレータ上でいかに通常通りの挙動を行うか」に着目し,シナリオセッティング,および走行実験を行なった.その結果,通行位置等の特性に再現性が見られることが示された.サイクリングシミュレータ開発に関しては,構造にかかわるコンセプトを確定した.具体的には,1進行方向を加速度センサにより計測したハンドル角度から算出,2前輪土台部のアクチュエータで段差や路面状況による振動を再現,3後輪土台部のロードジェネレータで空走状態や抵抗を再現,4仮想空間内でふらつきや傾きを感覚的に再現する,といったことである.その後,これらの組立,実装がなされ,サイクリングシミュレータの基本形が完成した.特に仮想空間内で再現するふらつきや傾きに関しては,まず車道走行する自転車の観測を行ない,そのふらつきや傾きが走行のリアリティや安全性に影響する要因であることを確認,次にふらつきや傾きにかかわるデータが速度,重心移動,ハンドルへかける力であることを文献調査により整理し,それらを自転車に搭載した速度計,ペダル踏力センサ,ハンドル負荷センサにより得るシステムを構築した.そして,中速直進時のふらつきデータを実走実験により取得した上でモデル化することで,サイクリングシミュレータに実装してその再現性を検証した.また,自転車の関わる事故データを分析することによって,細街路同士が交差する歩道を有さない無信号交差点での事故の特徴を整理した後,危険性が高い細街路同士が交差する無信号交差点での自転車と自動車のコミュニケーション挙動をビデオ観測により整理し,仮想空間上で再現すべきコミュニケーションパターンの検討を行った.

本研究の最重要課題であるサイクリングシミュレータの開発について,文献調査及び基礎データをもとにその基本コンセプトとシステム(入力データの選定と出力データの形式)が検討され,決定している.また,サイクリングシミュレータで検証すべき事象についての検討も進んでいることから,概ね順調に進展していると考える.25年度が最終年度であるため、記入しない。以下のような更なる詳細な分析と展開を検討することとしたが,サイクリングシミュレータの基本コンセプトの決定,それを反映した装置の構築が完了しており,概ね順調に進展していると考える.・自転車と自動車の間のコミュニケーションに関しては,実地調査を行うのと同時に事故分析を用いてその特徴的な箇所を選定することとしたため,道路構造との比較は成果として出ているが,コミュニケーションのメカニズムに関しては基礎的な分析を行っている段階である.・仮想空間内での効率的な錯綜データ取得システムの構築に関しては,実験すべきシチュエーションの抽出や,アイマークレコーダを用いた基礎分析結果を得てからの検討になるため,昨年度の段階ではその基礎的な検討を行っている段階である.・サイクリングシミュレータの開発に関しては,基本コンセプトとその実装がほぼ完成しているものの,ハンドルおよびサドルにかかる力の入力については,プログラムとより適合するセンサの選定が必要となったため,さらなる検討を行うこととした.今年度に確定したコンセプトに基づき,走行実験データの収集,選定されたセンサーや機材の組立により,サイクリングシミュレータの基本形を完成させる.また,実験対象となりうる事象のさらなる検討,そして実験時に必要なシステムとして,自転車と自動車によるコミュニケーションの再現等の検討を開始する.25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,昨年度までにおおかた組み立てられたサイクリングシミュレータの動作向上を図るとともに,その再現性検証も兼ねた実験により,自転車走行環境に関する提案を行う.特に,車道上で自転車と自動車が混在し,交錯する場面,具体的には追い越し,すれ違い,交差点での錯綜等の挙動を再現すべくシミュレータのプログラム改良を行う.昨年度検討した運転手同士のコミュニケーション挙動の仮想空間での再現性向上,および,効率的な実験システムの構築を行うことを目的に,サイクリングシミュレータの機能を向上させていく.また,車道上の混在空間を仮想空間内に再現し,わが国の道路状況および利用者によって引き起こされる自転車に関わる危険事象を発生させることにより,従来の空間設計基準で考慮されている項目(速度,幅員構成,交通量)の他に危険自称を誘発する要因(心的負担,走行空間の連続性,距離,視認行動を特徴付ける事象等)を詳細に分析することを目的に,アイマークレコーダを活用しながら自転車や自動者の視認行動を把握し,その特徴を踏まえて,違和感のない仮想空間内移動の実現,さらには効率良くデータを収集するための仮想空間ネットワークシステムを構築する.
膀胱尿管逆流に対するカラードプラ法超音波検査を用いた新たな非侵襲的診断法の確立

本研究は、健常者ボランティア、尿路感染症(UTI)患者、腎盂尿管拡張を有する患者を対象にした後方視的および前方視的な臨床研究によって膀胱尿管逆流(VUR)および逆流性腎症(RN)の診断において、カラードプラ法超音波検査による尿管口jetの方向と尿管口間隆起のなす角度(UJA)測定の有用性を検討すること、および、動物を用いた基礎研究による病理組織学的検討からその妥当性を検証することを目的とした。このうち、2018年度は以下の研究について成果を得た。1) UJA測定の再現性、UJA値に影響する因子の検討:健常者ボランティアを被験者とし、検者3名にてUJAを測定する。UJA値のintraobserver agreementとinterobserver agreementを検証する。さらに、各被験者の膀胱容量、利尿状態、性別によるUJA値への影響を検証する。5名の男性被験者の協力を得て、上記を行い、UJA値に有意差がない結果を得た。2)既知の患者データを用いた後方視的検討:UTI患者を対象に、UJA値、排尿時膀胱尿道造影検査(VCUG)によるVURの有無とgrade(G)、DMSA腎シンチグラムによるRNの有無とgradeを評価する。自然消失の困難なG-III以上のVURと高度な腎瘢痕を検出できるUJAの至適なcut-off値を算出する。UTIの初期診断においてUJA測定をスクリーニング検査とした場合にVCUGをどの程度回避できるかを検討する。125症例250尿管を対象とした結果、UJAを用いたG-III以上のVUR検出においてROC曲線下面積は0.81であった。腎瘢痕が高度なほどUJAが高角度で、多発瘢痕またはsmall kidneyの全腎でUJAは50°以上であった。UTI患者でUJA50°以上でVCUGを行う方針とすると、VCUGが51.1%の症例で回避できることになった。1)健常者ボランティアを被験者としたUJA値測定の研究計画において、女性被験者がまだ得られておらず、現在男性被験者のみの結果となっており、性別のUJA値に与える影響が検討できていない。2)後方視的臨床研究のうち、腎盂尿管拡張の原因疾患として膀胱尿管逆流と尿管膀胱移行部閉塞による巨大尿管の鑑別診断において、UJA測定の有用性についての検討が登録患者数が少なく十分行えていない。女性健常者ボランティアを募り、性別によるUJA値への影響を検証する。尿管膀胱移行部閉塞による巨大尿管症例をさらに集積し、腎盂尿管拡張の原因疾患として膀胱尿管逆流と尿管膀胱移行部閉塞による巨大尿管の鑑別診断におけるUJA測定の有用性についての検討する。臨床研究については、前方視的に患者を集積し、UJA値とVCUG grade、RNとの関連性、VUR診断への至適cut-off値、閉塞性尿路疾患との鑑別診断について評価する。ヒト同様に尿管芽の発生異常から高頻度にVURを有するC3H/HeJ系またはC3H/HeN系マウスを用いて、UJA値、VUR grade、尿管膀胱移行部の解剖学的所見、腎の低・異形成と線維化について病理組織学的に検討する。

2)後方視的臨床研究のうち、腎盂尿管拡張の原因疾患として膀胱尿管逆流と尿管膀胱移行部閉塞による巨大尿管の鑑別診断において、UJA測定の有用性についての検討が登録患者数が少なく十分行えていない。女性健常者ボランティアを募り、性別によるUJA値への影響を検証する。尿管膀胱移行部閉塞による巨大尿管症例をさらに集積し、腎盂尿管拡張の原因疾患として膀胱尿管逆流と尿管膀胱移行部閉塞による巨大尿管の鑑別診断におけるUJA測定の有用性についての検討する。臨床研究については、前方視的に患者を集積し、UJA値とVCUG grade、RNとの関連性、VUR診断への至適cut-off値、閉塞性尿路疾患との鑑別診断について評価する。ヒト同様に尿管芽の発生異常から高頻度にVURを有するC3H/HeJ系またはC3H/HeN系マウスを用いて、UJA値、VUR grade、尿管膀胱移行部の解剖学的所見、腎の低・異形成と線維化について病理組織学的に検討する。2018年度は、動物実験による基礎研究が未実施であったためマウス、実験機材の購入がなく「次年度使用額」が生じた。2019年度以降で動物実験を行い、掛かる費用は使用予定である。
視交叉上核スライス培養系からの極微弱光測定を用いた概日リズム発信機構の解析

本年度は、極微弱生化学発光測定系に改良を加え、前年度に確立した視交叉上核のorganotypic slice cultureによる長期静置培養系を用いて極微弱生化学発光の概日変動の検出を試みた。測定系の改良は以下のとおりである。まず、slice培養用のCO_2-incubatorを暗箱としても用いることにより、遮光性を高めた。また、より広い範囲のsliceからの発光を検出するために、これまで用いてきたテ-パファイバーに代えて、入射端にGRIN(Graded Refractive INdex)マイクロレンズを装着した光ファイバーを用いた。入射端レンズ径は2mm、出射端ファイバー径は100μmである。さらに、光ファイバーのslice上への設置位置を正確に決めるために、小出力可視半導体レーザー光を逆向きにファイバに導入してsliceを照射するにより位置を決定することのできる照準系を構築した。他の部分については以前発表したシステムと同じである。この系を用いて、SCN sliceからの極微弱生化学発光強度が主観的明期に高く、主観的暗期に低いというパターンの概日変動を示す結果を得た。また、同じsliceを用いて引き続き3時間毎のvasopressin放出量を測定したところ、発光とvasopressin放出量はほぼ同じ位相の概日変動パターンを示すことがわかった。我々は以前に極微弱生化学発光強度が神経活動と相関していることを示しており、今回の結果はそれに沿うものでもある。最初に、視交叉上核の長期培養系を確立した。生後58日齢のラットから400μm厚の視交叉上核を含むスライスを作成し、従来行われていた旋回培養法ではファイバーの設置が困難なので、多孔膜(Millicell-CM,Millipore)上で培養する静置培養法を用いた。次に、この視交叉上核スライスからの極微弱生化学発光を入力端径150μmのテ-パファイバーで光検出器(単一光子計数装置)に誘導する系を構築した。この系を用いて、連続6日間にわたり極微弱生化学発光の概日性変動を検出した(周期は23.5時間)。概日変動のパターンは、急性スライスの時のパターン(主観的明期と主観的暗期の中間にそれぞれ発光量が最大になり、明期暗期の移行期に最低になる)とは異なり、約24時間ごとの発光量の急激な低下のみを特徴としており、peakの位置はっきりしなかった。発光量の最大時と最小時の差は約1×10^<-2>counts/secで、10^<-17>W/mm^2orderの光強度に相当した。培地に2μM tetrodotoxin(TTX)を添加し活動電位発生を阻害した場合でも、視交叉上核スライスからの発光には概日性の変動が見られ、極微弱生化学発光が神経細胞におけるelectrical activityよりも時計発信中枢に近い活動変化を反映していることが明らかになった。また、Ca^<2+>-freeの培地条件で視交叉上核におけるシナプス伝達を遮断した場合においても極微弱生化学発光の概日変動は残されており、視交叉上核における概日リズム発信にはシナプス伝達は必須ではなく、個々の細胞が発信機能を維持していることを裏付ける結果となった。
表皮におけるCD9の発現とインテグインならびに細胞成長因子との関係について

正常表皮におけるCD9の発現を免疫組織学的に検討した所、表皮全層に発現がみられた。培養表皮角化細胞においてもCD9の発現が細胞膜に認められた。次に培養表皮角化細胞を用いて免疫沈降法を行った所、CD9と関連する物質が示唆され、インテグリン(α1α6,β1,β4)との関係を検討した。結果として、CD9とα3β1インテグリンが関連していることが判明した。(論文投稿中)ヒト有棘細胞癌由来のDJM-1細胞を用いてCD9の発現を検討した所、正常表皮細胞と同様に発現がみられ、免疫沈降法にてα3β1インテグリンとの関連が示された。基底細胞上皮腫とボ-エン病の凍結切片を用いてCD9の発現を検討した所基底細胞上皮腫ではCD9の発現が減弱していたが、ボ-エン病では減弱しておらず、CD9は角化細胞の分化と関連している可能性が示唆された。培養表皮角化細胞に対してEGF,FGF,TGFβ,IFNなどの細胞成長因子を加えた時の影響を検討したが,有意な差は得られなかった。
破骨細胞特異的システムの解明-歯の革新的保存法の確立を目指して

破骨細胞分化においてチロシンキナーゼ経路が破骨細胞分化・機能に重要であり、この経路を担うBtkを標的とすることが、歯槽骨喪失や関節リウマチ、骨粗しょう症といった破骨細胞性の骨破壊疾患治療に対する有望な新薬であることを示した。また、IA型PI3Kシグナルが破骨細胞の骨吸収に必須であることを示すほか、IA型PI3Kが制御する骨吸収メカニズムを分子レベルで明らかにし、破骨細胞におけるIA型PI3Kシグナルが破骨細胞性骨疾患の治療標的になりうることを解明した。破骨細胞分化ではRANKL刺激後に起こるTecキナーゼや免疫グロブリン受容体と会合するアダプタータンパク等のチロシンリン酸化が必須であるため、これら分子をリン酸化するチロシンキナーゼの同定をする目的で、RANKL刺激特異的に活性化されるチロシンキナーゼの同定を行った。その後、特異的阻害剤や特異的shRNAによるチロシンキナーゼの阻害実験を実施し、破骨細胞分化に必須なキナーゼの同定を実施した。破骨細胞の吸収メカニズムについて、PI3K下流におけるプロテアーゼの細胞外分泌シグナルという観点から解明を行い、PI3K-Aktシグナルが、破骨細胞による骨吸収活性に重要な役割を果たしており、小胞輸送に関わるPlekhm1を制御していることが明らかにした。現在、Aktがどのような機序でPlekhm1を制御しているのかについて詳細な解析を行っており、AktによるPlekhm1の直接的なリン酸化が重要であるデータを得ている。このリン酸化部位を同定し、破骨細胞の骨吸収能におけるPlekhm1のリン酸化について解析を行っている。1.骨構成細胞分化を担うチロシンキナーゼの同定および機能解析破骨細胞分化過程において分化を制御するチロシンキナーゼを同定する目的で、破骨細胞前駆細胞を分化因子RANKLで刺激した細胞よりチロシンリン酸化タンパク質の精製を実施した。破骨細胞前駆細胞をRANKLで刺激した細胞抽出液より抗リン酸化チロシン抗体でリン酸化タンパク質を濃縮後、試料をSDS-PAGEにて分離、銀染色による検出を実施した。これと平行し、チロシンリン酸化タンパク質を網羅的に同定することが可能なLC-MS解析システムを立ち上げ、チロシンリン酸化タンパク質の網羅的な同定の基盤を構築した。また、破骨細胞分化を担うチロシンリン酸化経路に重要な役割を果たしている免疫受容体のひとつであるTREM2のノックアウトマウスの骨の解析を実施した結果、TREM2は破骨細胞分化を負に制御していること、またTREM2の下流でβCateninが重要であることを見出し、TREM2経路の重要性を示した。さらに破骨細胞が産生するSema4Dが、骨芽細胞分化に重要な因子であるinsulin receptor substrateのチロシンリン酸化を抑制することを見出し、チロシンリン酸化経路の骨芽細胞における制御機構の一端を発見した。2.破骨細胞におけるPI3K下流のプロテアーゼ細胞外分泌メカニズムの解明破骨細胞の骨吸収シグナルにおいてPI3K/Akt経路が必須であるため、Aktの標的分子の同定とその機能の解明を試みた。公共タンパク質データベース、破骨細胞分化過程における遺伝子発現情報などを基盤として破骨細胞で発現するAktの標的タンパク質を探索したところ、候補分子としてPlekhm1を抽出した。このタンパク質は破骨細胞の骨吸収に必須であることが知られており、その遺伝子変異はヒトやラットにおいて大理石骨病の原因遺伝子として知られている。In vitroにおける解析により、Plekhm1はAktによりリン酸化されることを見出し、そのリン酸化部位の特定にも成功した。この発見は大理石骨病の原因遺伝子の破骨細胞における機能解明につながることが期待される。1.破骨細胞分化を担うチロシンキナーゼの同定および機能解析破骨細胞分化に必須な役割を担うチロシンキナーゼであるBtkの機能について、米国で開発された新規Btk阻害剤を用いてさらに解析を実施した。この新規阻害剤はin vitroにおける破骨細胞分化を抑制し、破骨細胞分化のマスター転写因子NFATc1や破骨細胞特異的遺伝子の発現を抑えた。また、破骨細胞の骨吸収に必須なSrcなどの分子群の発現を抑えることも見出し、これらの発現はNFATc1非依存的であった。この結果は、BtkがNFATc1以外の転写因子を制御している可能性を示している。さらに、新規阻害剤は、破骨細胞の骨基質への接着に必須なsealing zoneの形成を抑制し、その結果骨吸収能を強力に抑制することを示した。骨粗しょう症モデルマウスに阻害剤を投与したところ、投与量依存的に骨量低下を抑制しうることを見出した。これらの結果は、新規Btk阻害剤が歯周病における炎症性顎骨破壊や骨粗しょう症といった疾患の新規治療薬になる可能性を示している。2.破骨細胞におけるPI3K下流のプロテアーゼ細胞外分泌メカニズムの解明

破骨細胞の骨吸収シグナルにおいてPI3K/Akt経路は必須な役割を果たしていることから、昨年度はAktの標的として破骨細胞の骨吸収に必須であるPlekhm1を抽出し、Aktによるリン酸化部位の同定を行った。今回、そのリン酸化部位に変異を入れたPlekhm1の変異体を作成し、その破骨細胞内における細胞内局在を解析した。以前の報告通り、野生型Plekhm1は破骨細胞の分泌小胞に局在する一方、変異体は細胞内全体の局在を示した。この結果はPI3K/Akt経路がPlekhm1の分泌小胞への局在に必須な役割を果たしていることを示唆しており、PI3K下流におけるプロテアーゼ分泌メカニズムの解明につながることが期待される。骨構成細胞におけるチロシンリン酸化タンパク質の重要性および機能について明らかにし、論文として発表する事ができた。また、PI3K/Akt経路が機能不明だがヒト大理石骨病の原因となる因子のリン酸化に関与していることを明らかにできたことは、破骨細胞による骨吸収メカニズムのより深い理解につながることが期待される上に、新たな骨破壊性疾患の治療法につながることが期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。破骨細胞分化を制御するチロシンキナーゼの同定を手がかりとし、チロシンキナーゼ阻害剤による破骨細胞分化を標的とした骨破壊疾患に対する治療効果について検討を行う。現在、新規キナーゼ阻害剤の効果について解析中である。一方で、破骨細胞特異的にPI3Kを阻害し、骨吸収を抑制する手段について検討を行っている。ただし、PI3Kは多くの細胞で重要な役割を果たしていることを考えると、多くの副作用が生じる可能性が予想される。従って、PI3Kの下流において破骨細胞特異的な骨吸収シグナルを解明し、PI3Kによる骨吸収シグナルのみを標的とした治療法の確立も目指す。
心エコーの3次元動画像による周術期心機能解析システムの開発

平成9年度研究実績報告コンピュータによる3次元の画像処理技術を取り入れ、複数の断面像から心臓・大血管の立体画像を描き出し、その3次元画像から心機能のより正確な定量的評価を行う周術期心機能解析システムを開発したので報告する。1)全身麻酔下の患者において経食道心エコーにより心臓・大血管の断面像を録画し、複数の断面像から3次元の動画像を構築した。麻酔導入後に経食道心エコーのマルチプレーンプローブを食道に挿入し、マルチプレーンプローブの超音波振動子を0度から180度まで1度づつ回転させながら各々の断面像で心・大血管の動画像を1心拍分づつマグネットオプティカルディスク及びビデオテープに録画した。これらの心エコー画像をコンピュータによる3次元の心エコー画像処理ソフトシステム(本研究費設備として請求)を用いて立体的な動画像を作成した。2)上記1)において作成した心臓の3次元の動画像から心機能の指標を計測し、従来の断層法での測定値と比較した。この両者の比較を行う際に、肺動脈カテーテルの熱希釈法による一回心拍出量の測定値を基準とした。作成した3次元の動画像から心筋重量、収縮末期と拡張末期の心室容積、駆出率、一回心拍出量、心拍出量を計測し、従来の断層法で確立された計測方法により心室容積、駆出率、一回心拍出量、心拍出量を計測した。その結果から3次元と断層法の測定値を統計処理した結果、有意な相関関係(P<0.05)と許容範囲内の誤差であることが明らかになった。これより、コンピュータによる3次元の画像処理技術を取り入れ、複数の断面像から心臓・大血管の立体画像を描き出し、その3次元画像から心機能のより正確な定量的評価を行う周術期心機能解析システムによって、非侵襲的な方法により立体的な動画像を作ることが可能であり、心室容積、駆出率、一回心拍出量、心拍出量のより正確な計測ができることが明らかになった。