hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
温度可変AFM法による減・昇温条件での環境変動指標鉱物の結晶成長ナノスケール解析

重晶石に関しては、低温(10°C)から高温(40°C)における結晶成長その場観察を行い、特に成長速度の温度依存性と過飽和度依存性について、次のような新知見が得られた:(1)主要結晶成長機構の変化が起こる臨界過飽和度及びその時の成長速度が、溶液温度の低下とともに減少することが明らかとなった。(2)結晶成長機構の変化の影響が少ない低過飽和度条件では、[uv0]方向のステップの前進速度の温度依存性が確認でき、同じ過飽和度条件では、溶液温度が高いほどステップの前進速度が大きくなる。(3)それらの反応に対する活性化エネルギーを決定し、単独で存在するステップの前進と後退反応の活性化エネルギーがほぼ等しいことが解った。方解石に関しては、溶解で形成される四角錐状のエッチピットと結晶成長で形成される同じく四角錐状のスパイラル成長丘の成長速度について、次の新しい知見が得られた:(1)四角錐を作る4つのステップ(あるいは面)は、その後退速度及び前進速度に異方性が見られ、水平方向については、後退及び前進が速いステップはその過飽和度依存性が高く、速度が遅いステップでは過飽和度依存性が低い。垂直方向の後退及び前進速度は、水平方向のそれらの速度よりかなり遅く、過飽和度依存性も低い。(2)水平方向の結晶成長時の前進速度は溶解時の後退速度より速いが、垂直方向については、溶解時の後退速度より遅い可能性がある。また、室内実験に加えて、気候変動等によるそれら鉱物の天然での成長・溶解現象の変化に関する分析・解析も進め、これらの結果の一部は論文や学会発表等で国内外に公表した。本研究は、“結晶成長"と“低温"をキーワードにし、温度可変AFMその場観察法を用いて、気候・環境変動の指標として重要な炭酸塩・硫酸塩鉱物にスポットを当て、低温(5°C)から高温(50°C)までの結晶成長現象をナノスケールでリアルタイムに捉え、その機構や様式変化の解明を試みた。重晶石(硫酸塩鉱物)の結晶成長実験では、成長速度の異方性と過飽和度依存性を明らかにしたことに加え、結晶成長機構・速度に対する温度変化の影響についても詳細に説明した。方解石(炭酸塩鉱物)の結晶成長及び溶解実験では、その特異面上での水平方向及び垂直方向のステップ・面の前進あるいは後退速度の過飽和度依存性を定量化した。本年度の主な研究計画のうち、重晶石のAFM結晶成長その場観察実験の確立と、室温条件における過飽和度の異なる溶液中での重晶石の結晶成長の様式・速度・機構の解明については、実験・解析をほぼ終了しており、結果の一部は学会や論文等で公表し、また未公開のものについても現在論文を作成中である。室温条件以下の低温(減温)条件でのAFMその場観察実験についても計画通り実験を開始しており、データが得られ始めている。以上の結果を踏まえて、現在までにおける本研究の当初研究目的の達成度に関しては、おおむね順調に進展していると判断できる。ただし、低温(減温)条件でのAFMその場観察実験の際、AFM液中セルの減温時にAFMピエゾスキャナーがそれに反応してしまい、観察像がドリフトしてしまうという新たな問題が発生している。現在は、減温速度を著しく遅くするなどして対処しているが、この種の実験でAFM装置を一人で操作するのはかなり難しい状況であり、このままであれば次年度以降の実験の遂行に影響することも考えられる。当初の研究計画については、おおむね順調に進展している。
ｉＰＳ細胞から誘導した角膜内皮及び上皮細胞シートのバリデーション評価法の確立

近年、ドナー不足や拒絶反応等の問題を抱える角膜移植に代わり、角膜へ細胞シートを移植する治療法が注目を集めている。それに伴い、細胞シートの品質を今以上確かに検証できる評価システムの構築が強く求められる。本研究課題では、光学・構造学的に細胞シートの品質を評価できる新技術の開発を行った。具体的には、半導体ナノ粒子である蛍光性量子ドット水溶液を用い、細胞シートに滴下することで、量子ドットの細胞シートへの浸潤具合を、共焦点レーザー蛍光顕微鏡等で観察し、定量的・定性的にタイトジャンクションの機能評価(バリア機能評価)を行った。結果として、免疫染色による所定のマーカーの発現およびTEER測定により、質の良さを確認した培養口腔粘膜および培養角膜上皮細胞シートについては、量子ドットは細胞シート内にほぼ浸潤しないことが、共焦点レーザー顕微鏡観察から明らかとなった。一方で、カルシウムキレート剤でタイトジャンクションの結合機能を弱めた同細胞シートについては、量子ドットの細胞シート内部への高い浸潤が見られた。タイトジャンクションの機能(バリア機能)に基づく細胞シートの品質の良し悪しを、量子ドットの浸潤の程度から判断できることが明らかとなった(Duncan et al, IOVS,56,2215,2015に報告)。本評価法をiPS細胞から誘導した角膜上皮細胞シートに対して実施した結果、量子ドットが細胞シート内に浸潤しなかったため、良質な細胞シートが作製できていることが分かった。今後更なる詳細検証を進めていくと共に、iPS細胞から誘導した角膜内皮細胞シートについても検証を進める予定である。本研究課題の遂行により、角膜移植用の細胞シートの新規な品質評価法を確立することができた。iPS細胞から誘導した細胞シートにおける品質評価法に、ひとつの目途を付けることができたと考えており、十分な成果を得ることに成功したと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。現在、角膜上皮障害を起こした患者への角膜移植手術において、細胞シート(口腔粘膜細胞シート)が用いられている。将来期待されるips細胞シートも含め、様々な種類の細胞シートを移植する前には細胞シートの品質評価を十分に行うことが求められる。本研究課題において、細胞シートに関する新たな評価ツールとして、量子ドットと呼ばれる蛍光性ナノ粒子を用いた。量子ドットはその粒子サイズに依存的な蛍光能を有する特徴を持つ。量子ドットを細胞シートに振りかけることで、量子ドットのサイズに依存した細胞シートへの量子ドットの浸潤が、蛍光色の分布として観察することができることが分かった。その結果、細胞シート表面・内部構造の品質情報や、電気抵抗値測定との相関によるタイトジャンクションの機能性評価を今回新たに行うことに成功した。より具体的には、タイトジャンクションが正常に機能している細胞シートは、細胞間の結合が密のため、量子ドットが細胞シート内部に容易に浸潤しない一方、タイトジャンクションの機能が弱い細胞シートは、細胞間隙を縫って量子ドットが細胞シート内部まで浸潤することが、この度の評価系の確立により明らかにできた。また量子ドットの浸潤の度合いは粒子サイズ依存的であった。すなわち粒子サイズが小さい緑色蛍光のナノ粒子(粒子サイズ: 4nm)は細胞シート深部まで浸潤したが、サイズが大きめの赤色蛍光の量子ドット(粒子サイズ: 12nm)は主に細胞シート表面に滞留する傾向が見られた。本結果は主に共焦点レーザー蛍光顕微鏡を用いることで定性的・定量的に明らかにできた。本新規方法論は、従来的な電気抵抗値による細胞シートの品質評価法では決して得られない様々な物性情報を新規に取り出すことができ、特に培養細胞シートのタイトジャンクションを中心としたバリア機能に関わる品質評価の実施に極めて有効な手段であると考えられる。

iPS細胞から誘導した細胞シートにおける品質評価法に、ひとつの目途を付けることができたと考えており、十分な成果を得ることに成功したと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。iPS細胞シートの品質評価を行うに先立ち、現行の角膜細胞シート移植に使用されている口腔粘膜細胞シートを対象として、本品質評価技術の確立とその有効性の確認が必要であった。正しい評価技術を確立するためには、安定した細胞シート評価系の確立も又必要であった。その結果、市販のヒト口腔粘膜細胞ソースを用いることで、安定的な細胞シート系の確立に成功し、それを元に本品質評価技術の確立に成功することができた。研究計画の進展はおおむね順調であり、現在、iPS上皮細胞シートを対象とし、本品質評価系により細胞シートの品質評価に取り組んでいる。H25年度において、量子ドットの利用によるヒト口腔粘膜細胞シートを用いた細胞シート品質評価系の確立に成功したため、H25年度の課題であるiPS細胞シートの品質評価法に引き続き取り組んでいくと同時に、H26年度の課題であるiPS角膜内皮細胞シートの品質評価についても取り組んでいく予定である。およそ研究計画通りの推進である。
内臓の筋膜と靱帯のメゾ解剖学的解析：鏡視下手術と画像診断への応用をめざして

鏡視下手術時代に対応した詳細で臨床応用しやすい解答の提供を試みた。1)食道周囲では、切除可能な範囲の検討ならびに十分なリンパ系の郭清について検討した。2)膵臓への神経叢の枝の空間的配置について解析を行った。3)腎の動きと尿管の形態の変化と腎筋膜の関係について画像診断学的解析を行った。4)肛門管の前方における平滑筋の広がりについて解析を行なった。解剖学的解析と組織学的解析に加えて画像診断学的解析も行い、マクロ解剖学とミクロ解剖学の中間領域であるメゾ解剖学についての研究の発展に貢献してきた。臨床各科との協働作業を通して、研究成果が手術法の開発や画像診断の発展に還元することができた。鏡視下手術時代の今は、人体構造をマクロ的に観察し、ミクロ的に構造の分布と広がりを解析する、メゾ(中間)レベルの解剖学が求められている。臨床医の求めるメゾレベルに含まれる構造のうち、内臓にみられる『筋膜』と『靱帯』について明らかにすることを目的とした。本研究では以下の7つの課題について解析を進めている。1.手術時に食道後部に見られるという筋膜について。2.Treitz靱帯(十二指腸堤靱帯)の形態と付着について。3.Gerota筋膜(腎筋膜と同じとされることもある)の層構造について4.直腸後部のHiatal ligament(裂孔靱帯)の分布について。5.骨盤隔膜筋膜の広がりと本態について。6.いわゆる基靱帯の構造について。7.恥骨尿道靱帯、恥骨膀胱靱帯の構造と広がりについて。今年度は、主に膵臓周囲の筋膜の構造(2)ならびに直腸・肛門管の周囲の構造(4,5,6)についての解析を進めてきた。また、食道後部の筋膜について(1)は、その周囲構造との関係についてまとめられるところになってきた。具体的な解析方法は、まず精細なマクロ解剖を行い写真にて記録した。次に、『筋膜』と『靱帯』の組織切片を作製し、Masson-Trichrome染色にて線維性結合組織を観察し、Elastica van Gieson染色にて弾性線維の有無を確認した。更に、比較的広い範囲の膜性構造と靱帯構造の広がりや付着部位を確認するために、Epoxy樹脂によるプラスティネーション標本を作製した。また、『筋膜』と『靱帯』の画像診断的可視化を目指し、解剖所見と画像所見の比較を行った。これらの解析結果から、『筋膜』や『靱帯』と呼ばれている構造の組織学的性質とその空間的分布が明らかになりつつある。また、その周囲構造との関係についても範囲を広げて観察を進めている。食道の後部の筋膜の構成については、これまでその存在は知られてはいたが、実態があまりわからないままであった。我々は、診断画像データからその本態について考えてみた。それにより、この膜は、特別にあらわれた膜であるというよりは、壁側胸膜の延びだしたものであることがわかってきた。これらについては、解剖体による確認もすることができた。しかし、膜については存在を確認するというだけでは研究として不十分である。そのため、3次元的配置や、胸管・リンパ管系についても明らかにするべく、3D立体画像を作製しているところである。これらの成果については、近く学会等で報告の予定である。膵臓背側の構造についての研究の一部は、膵癌取り扱い規約の会議などで報告し、膵臓外科の疑問に対する答えとして活用することができた。これらを普遍的な一般化できる形での形態の理解を論文の形で示すことができるよう、研究を進めている。他の領域の研究についても、同様に並行して進めており、当初の計画通りに研究が進展している。このことは、様々なところで求められており、臨床医の求めるメゾレベルに含まれる構造の解析のために、マクロ解剖学的解析と組織学的解析を組み合わせる研究を、これまで進めてきた。本研究では、昨年度に引き続き、以下の7つの課題について解析を進めてきている。1.食道後部に見られる筋膜について。3.Gerota筋膜の層構造について4.直腸後部のHiatal ligament(裂孔靱帯)の分布について。7.恥骨尿道靱帯、恥骨膀胱靱帯の構造と広がりについてである。今年度は、食道後部の筋膜の解析(1)、Treitz靱帯の構造の解析(2)、Gerota筋膜の本態について(3)ならびに直腸・肛門管の周囲の構造(4,5,6)についての解析を進めてきた。また、恥骨尿道靱帯、恥骨膀胱靱帯の構造の解析(7)については、現在解析を始めたところである。解析は、精細なマクロ解剖を行い写真にて記録を行った。次に、マクロ解剖で得られた『筋膜』と『靱帯』の位置関係に基づき、適切な組織切片を作製し、線維性結合組織や弾性線維についての解析を行うとともに、平滑筋組織の広がりを免疫組織化学的に明らかにしてきた。

これらの解析結果から、手術所見などで確認される『筋膜』や『靱帯』と呼ばれている構造の組織学的性質とその空間的分布が明らかになりつつある。さらに、この周囲を走る脈管・神経の走行との関係を明らかにするべく、観察、解析を進めている。食道の後部の筋膜については、古くから言われてきているが、その本態については十分に明らかにされてこなかった。しかし、これがMorozow靱帯(間膜)と古くからいわれてきたものだということが確認され、さらにそれが左右の壁側胸膜が正中で付着して出来上がったものであることをあきらかにした。現在、これをさらに頭側方向にまで範囲を拡大し、縦隔の区分に対しての一般化される筋膜の存在について明らかにするべく検討を進めている。直腸周囲の構造については、肛門挙筋と直腸との直接付着の形態についての解析を行い、直腸縦走筋に連続する平滑筋構造が、広く直腸周囲の横紋筋と関わりあっていることを明らかにした。この平滑筋がどのように広がっているのかについて、明らかにするべく検討を進めている。女性において、膣の筋層と肛門挙筋との関係についてを明らかにしたいと検討を進めている。画像において、骨盤底の筋の形態についての解析が進んでいなかったが、膵臓周囲の構造については、Treitz靱帯の構造についての検討をおこなってきた。この検討によって、Treitz靱帯がその走行において捻じれ構造をもつこと、そして、それによって、周囲の神経の走行に影響を与えている、つまりこの靱帯があることによって、神経が直接到達することのできない領域があることを明らかにした。これらのことを膵臓外科関係の学会などで報告し、まとめているところである。腎筋膜についても、手術所見の検討、組織学的検索、肉眼解剖学的検索を合わせて、思考実験を繰り返し、モデルの構築をおこなっているところである。これらのの研究は並行して進めており、当初の計画通りに研究が進展している。本研究では、昨年度まで行っていた研究を発展させ、1食道周囲に見られる筋膜ならびにリンパ系の解析、2膵臓に分布する神経の解析、3腎(Gerota)筋膜の層構造の解析、4肛門管周囲の靱帯構造の解析、5会陰筋群の解析などを中心に行い、まとめてきた。これらの研究は、鏡視下手術時代において、やはり多くの外科医等から疑問が寄せられており、より詳細で、それでいて臨床応用しやすい形での解答を求められる部分である。1食道周囲の筋膜については、その剥離、切除範囲可能な範囲について検討し、その時にリンパ系の郭清を十分に行えるかについても検討し、論文発表を行った。2膵臓への神経分布については単に神経叢から分布するというだけではなく、上腸間膜動脈の走行との関係から、膵臓の浅いところ、深いところにどのように分布するかという空間的配置にも重点を置き、解析を行った。3腎筋膜については、腎の呼吸性移動時の動きと尿管の形態の変化に注目し、尿管結石が見られる部位との関係を画像診断学的に解析してまとめた。4、5肛門管周囲のとくに前方構造についての平滑筋の広がりや会陰小体の本態などについての解析をまとめ、論文として発表した。また骨格筋の隙間に入り込むようにして存在する平滑筋の構造についても明らかにしてきた。さらに会陰筋群の詳細な構造についてもさらなる解析を行うことができ、投稿準備中の状態である。
アレルギー性鼻炎における鼻粘膜上皮層内への肥満細胞集積の機序

近年、鼻粘膜肥満細胞はTh2型のサイトカインを分泌し、B細胞よりのIgE産生を誘導し、アレルギー炎症の存続にも重要な役割を演じていることを報告した(J Clin Inv.1997,Clin Exp Aller 1998)。ヒト肥満細胞は顆粒中に含まれる蛋白分解酵素の種類により2つのサブセットに分類されている。すなわち、トリプターゼのみを含有するMC(T)とトリプターゼのほかにキマーゼやカテプシンG、などの酵素を含有するMC(TC)である。この2種類のヒト肥満細胞は、しばしば薬物に対する反応性やサイトカインの産生能も異なっている。またアレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜上皮層にはMC(T)細胞が増加しているが、その集積機序については未だ十分解明されていない。Stem cell factor(SCF)は肥満細胞の増殖、生存維持、遊走に重要な因子である。しかし我々の最近の研究結果から、鼻粘膜固有層のSCF濃度が鼻粘膜上皮層のそれに比して有意に高く、またRANTESの濃度が上皮層に高いことから、アレルギー性鼻炎患者鼻粘膜上皮層へのMC(T)細胞の浸潤調節においては、SCFよりRANTESは重要な遊走因子であると考えられる。また、ヒスタミン、トリプターゼなどの肥満細胞由来のメディエーターは上皮細胞からのRANTES産生を増強させることも判明した。アレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜に存在するCD34陽性肥満細胞前駆細胞のFACS sortingにて単離し96穴においてSCFとIL-6の存在下で6-8週間培養し鼻粘膜の肥満細胞のcell lineを作成した。MC(TC)細胞をSCF50-200ng/mlの濃度で培養しChymaseとtryptaseの発現量をELISAにて検討しました。50ng/mlSCFを加えるとMC(TC)細胞がMC(T)に変化する。また、chymaseの量も抑制される。また、MC(TC)細胞がCCR3を発言しRANTESの刺激によって遊走した。この結果から、RANTESが鼻粘膜上皮層に増加しているMC(T)細胞の遊走因子であると明らかになった。一方、SCFがMC(T)とMC(TC) phenotypeの調節に関与していると示唆される。今後MC(T)とMC(TC)それぞれの機能的特徴を深く理解することにより将来新しい治療方法の開発が可能になると考えられる。近年、鼻粘膜肥満細胞はTh2型のサイトカインを分泌し、B細胞よりのIgE産生を誘導し、アレルギー炎症の存続にも重要な役割を演じていることを報告した(J Clin Inv, '97, Clin Exp Aller '98)。

またアレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜上皮層にはMC(T)細胞が増加しているが、その集積機序については未だ十分解明されていない。Stem cell factor(SCF)は肥満細胞の増殖、生存維持、遊走に重要な因子である。しかし我々の最近の研究結果から、鼻粘膜固有層のSCF濃度が鼻粘膜上皮層のそれに比して有意に高く、またRANTESの濃度が上皮層に高いことから、アレルギー性鼻炎患者鼻粘膜上皮層へのMC(T)細胞の浸潤調節においては、SCFよりRANTESは重要な遊走因子であると考えられる。また、ヒスタミン、トリプターゼなどの肥満細胞由来のメディエーターは上皮細胞からのRANTES産生を増強させることも判明した。アレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜に存在するCD34陽性肥満細胞前駆細胞のFACSsortingにて単離し、96穴においてSCFとIL-6の存在下で6-8週間培養し鼻粘膜の肥満細胞のcell lineを作成いた。MC(TC)細胞をSCF 50-200ng/mlの濃度で培養しChymaseとtryptaseの発現量をELISAにて検討しました。50ng/ml SCFを加えるとMC(TC)細胞がMC(T)に変化する。また、chymaseの量も抑制される。また、MC(TC)細胞がCCR3を発現しRANTESの刺激によって遊走しました。この結果からRANTESが鼻粘膜上皮層に増加しているMC(T)細胞の遊走因子であると明らかになりました。一方、SCFがMC(T)とMC(TC)phenotypeの調節に関与していると示唆される。今後MC(T)とMC(TC)それぞれの機能的特徴を深く理解することにより将来新しい治療方法の開発が可能になると考えられる。我々は、過去に肥満細胞がTh2型のサイトカインを分泌しB細胞のIgE産生誘導に関与すること、また肥満細胞がアレルギー炎症を存続させるために重要な役割を演じていることを報告した(Pawankarら,J. Clin Invest, 1997)。肥満細胞のサブセットのうちMC(T)は主にI型アレルギーの即時相で中心的な役割を果たしているのに対し、MC(TC)は遅発相での役割が重要であると考えられているが、その詳しい機序については不明な点が多い(Pawankarら、1999、Curr Opin Allerg Clin Immunol, in press)。この2種類のヒト肥満細胞はしばしば薬剤に対する反応性が異なり、またアレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜上皮層にはMC(T)細胞が増加していることが知られている。しかし、その上皮内のMC(T)細胞の特異的増多の機序については未だ不明である。本研究において、我々は鼻粘膜の肥満細胞のcell lineを用い、アレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜上皮層内へのMC(T)遊走・集積の機序を検討した。また、アレルギー性鼻炎患者の鼻粘膜のMC(T)とMC(TC)の役割の差異を検証した。MC(TC)細胞はCCR3を発現しており、RANTESの作用により上皮層に遊走すること、またSCFの作用によりMC(TC)細胞がMC(T)細胞へと表現型が変化することを明らかにした。
改革開放以降における中国社会の構造分析

本研究の目的は、改革開放以降における中国社会はどのように構成されているのか、という点を明らかにすることであり、平成20年度は前年度の研究内容を基に、-社会を構成する基礎部分としての家族について焦点をあてた。現代中国家族の形成条件の最も根本的な要素は計画生育政策の存在である。改革開放以降の30年間に注目した結果、1980年代は1990年代における経済発展の本格的展開の為の準備的な側面を備え、都市部を中心に政策の徹底が重視されたが、1990年代に入るとこの政策は都市部から農村部への徹底化を見せる。改革開放以降20年間に、計画経済からの脱却と市場経済の導入の過程において、人口数よりも政策を徹底できるか、良い人材を育成することが可能かという人口の質という点に、政策の重点が移行している。つまり、人口の質の向上という目的が現代中国家族の家族形成に深く関わるものとなったことを示している。2000年代で当該政策は明文化され、政策が安定状態に入ったと捉えられること多いが、そもそもこの政策の背景にある経済発展を念頭に置くと、逆に不安定な状況か農村居住者に焦点を固定化した状態に入ったとも考えられる。なぜなら、経済発展の急速な展開と人々の生活状況の変化、更には最も重要な点として人々の思考方法における変化が重なり、人口の質の向上、つまり、政策施行当初から謳われていた優生優育というスローガンが経済発展の裏で少しずつ現実化を帯びはじめている状況が生じていると考えられるためである。改革開放以降の中国家族の形成の根幹には経済発展、人々の生活状況と思考方法の変化を基に、国家の経済発展に与する優生優育思想が現実化を帯び始めており、こうした変容が現代中国社会の構成要件となっている可能性があることについて探究した。優生優育の現実化は人々の個々の身体と思考の自由度が高まってきている可能性がある点と、逆に、自由度が高まったからこそ優生優育というものの現実化が持続的な経済発展を目指す上で要請されている可能性がある点、という両極の解釈が成り立つことを示すことができると考えられる。本研究は改革開放以降における中国社会はどのように構成されているのかという問いについて、当該社会における社会形成の内的論理構造とその論理構造を相対的に捉える外的論理構造を把握・分析することを目的としている。本年度は研究計画に従い、国家形成の基礎部分である現代中国家族に関する研究領域に焦点を当て、特に改革開放以降の中国家族の形成条件に関する考察を行った。具体的には、1)中国の人口政策に関するデータの収集整理、2)改革開放以降の人口政策の意味に関する考察、3)経済発展と人口の質との関係と改革開放以降の当該社会における構造分析について検討を行った。1)で得られたデータは本研究の基礎資料として利用される。2)では、基礎資料をもとに、(1)経済発展に先行する「人口の質的向上」の意味、(1)経済発展と並行する優生思想の台頭と実現可能性の2点について検討し、現在論文にまとめている状況である。(1)では、1980年代を通じて中国では経済発展に先行する形で人口政策の枠組みが形成され、発展に与する人口という質的向上が目指されてきたことが改革開放を背景にどのような意味をもつのかということを検討している。(2)では、1990年代以降に本格化する経済発展と並行して「優生優育」という目標が他の社会政策等を通じて実現可能な状態へ展開を見せているという点を検討している。3)では、当該社会における内的論理として、どのような「人口」が求められているのかという点を軸に、改革開放以降の中国社会の構造を分析するものである。この点についての検討は現在も継続中であり、次年度以降に論文にまとめる予定である。

優生優育の現実化は人々の個々の身体と思考の自由度が高まってきている可能性がある点と、逆に、自由度が高まったからこそ優生優育というものの現実化が持続的な経済発展を目指す上で要請されている可能性がある点、という両極の解釈が成り立つことを示すことができると考えられる。
源流部山地河川における土砂流出特性と流域水文特性との関連性に関する研究

本研究は、今後起こるであろう地域環境問題への処方箋の一つとして社会的に要請されていそ適正な流域管理手法の確立を見据えた基礎研究である。本研究ではまず初めに、多雪森林山地域における試験流域の設定及び水文諸量の観測・測定、さらには河床砂礫の捕捉に主力を置いた。次いで以下の検討項目を攻究した。1.積雪地域における水循環機構の解明。2.試験流域における降雨特性、出水・融雪特性及び土砂流出特性の把握。3.降雨・融雪出水時における河床土砂の移動機構の解明。4.流域水文特性と河床砂礫移動特性との関連性の水理水文学的検討。上述の観測項目のうち、河床砂礫捕捉データついては未だ不十分である。データの蓄積については今後の優先課題とする。本研究での主な成果は、次の通りである。1.融雪最盛期の晴天時における流量時系列データのコレログラムより、ある時間の流量は6時間以上前のものには依存しない。2.融雪末期における流量と水温の相互相関関数より、時間ズレ4時間で気温の効果が最も生起する。3.融雪期における日平均気温は、1日当たり約0.20°C昇温する。4.寒候期における標準逓減係数は0.018d^<-1>程度であって、暖候期におけるそれよりも小さい。5.積雪深と積雪水量の関係は一次関数で表現されうる。6.積雪密度は融雪末期には、ほぼ定値となるようである。本研究は、今後起こるであろう地域環境問題への処方箋の一つとして社会的に要請されている適正な流域管理手法の確立を見据えた基礎研究である。本研究の成否は、対象流域におけるデータの収録具合に左右されるので、初年度の平成12年度は、試験流域の設定及び水文諸量と水理量の観測・測定、さらには河床砂礫の捕捉に主力を置いた。本年度の具体的な研究推進手順は、次の通りである。(1)森林山地域に試験流域を設定し、流量、降水量等の水文諸量の観測・収録開始。(2)水系の下流端から上流端方向に、100m間隔での水理諸量の定期的測定。(3)砂礫捕捉システム一式を設置し、豪雨及び融雪出水時における河床砂礫捕捉。上記の項目(2)については、準備不十分で未だ十分な測定記録が収集されていない。次年度の優先課題とする。本年度の主な成果は、次の通りである。(1)多雪域に位置する三面川水系(新潟県岩船郡)の支流域に試験流域を設置して(平成12年9月)、河川水位、降水量、河川水温及び気温を10分間隔で測定・観測し、データロガーに収録開始した。水文諸量の収録は順調である。(2)12月にかけての積雪密度は、積雪量調査前日の最高気温に左右される。(3)積雪深が6070cm以上ある積雪期における河川水量は、表層下40cm付近からの地下湧出に依存するらしい。(4)砂礫捕捉システムを考案して捕捉準備を完了した。平成13年4月中旬頃から生起する融雪出水期の到来を待っている。
非平衡結合クラスター法による量子シミュレーション手法の開拓

量子多体系の多電子系のハミルトニアンを形式的に書き下すことは出来ても、最も基本的な性質とされるハミルトニアンの固有値、固有状態を求めることは数値的にも困難な問題である。その数値解法手法の一つとして結合クラスター法というものがあり、これをパリティー・時間(PT)対称性のある結合クラスター法のアルゴリズムを開発することを目的とし、非平衡量子開放系を含んだ量子シミュレーションとして実装出来ることを提案する。
メソイオン化合物の〔4π+6π〕環状付加による共役複素環の合成

1.メソイオン型4-オキサゾロンを反応系中で発生させることにより、トロポンとの[4π+6π]環状付加体を好収率で得ることが出来た。シドノンとの[4π+2π]環状付加を経由するピラゾロトロポンの収率、および1,3-ジチオロンとの[4π+6π]環状付加体の収率は酢酸銅の添加により向上する。2.トロポンとメソイオン型5-チアゾロンの反応は環状付加体がさらに複雑に転位して、種々の生成物を与える。これら生成物の相互関係を明らかにし、生成物の構造について考察した。3.トロポンとメソイオン化合物の環状付加反応の位置とペリ選択性をPM3分子軌道計算に基づいて考察し、選択性は、分子軌道間相互作用ではなく、立体効果に大きく依存していると想定した。4.トロポンとメソイオン型4-オキサゾロンの環状付加体の光照射により、一連の光転位反応が起こることを見出し、生成物の構造と相互関係を明らかにするとともに、この光反応機構を解明した。5.実用的な2-t-ブチル-6(ジメチルアミノ)フルベン合成法を開発した。このフルベン誘導体とシドノン、メソイオン型1,3-ジチオロン、1,3,2-オキサチアゾロン、および4-オキサゾロン誘導体との反応で、予想どうり[4π+6π]環状付加-エクストルージョン反応が起こり、最終目的物である、完全不飽和シクロペンタ-チアピラン、-ピリダジン、-チアジン、および-ピラン誘導体が一段階で、一般に好収率で生成することを明らかにした。これらの生成物はアズレンと等電子的な電子構造を有することを明らかにした。1.トロポンとメソイオン型オキサゾリウムー4ーオラ-ト(I)の反応では、Iを単離せずに系中で発生させることにより、[4π+6π]環状付加体を好収率で得ることが出来た。また、1,3ージチオリウムー4ーオラ-トとの[4π+6π]環状付加体の収率は酢酸銅添加により向上する。2.3ーフェニルシドノンとトロポンとの反応では、[4π+2π]環状付加を経由し脱炭酸と脱水素を起こしてピラゾロトロポンを与え、反応収率は酢酸銅添加により向上する。他のシドノン類はトロポンと反応しなかった。3.ニ種のメソイオン型チアゾリウムー5ーオラ-ト(II)とトロポンの反応ではいずれの場合にも複雑な転位体を最終生成物として与えた。本補助金で購入した高速液体クロマトグラフでの追跡により反応条件を選択してこの反応中間体を単離した。これらの構造決定が今後の課題として残された。4.PM3ーMO計算から、これらの反応は[4π+6π]および[4π+2π]環状付加のいずれでも協奏的に進行することが可能であることが示された。上記の諸反応での周辺選択性は電子的要因ではなく置換基の立体効果によってもたらされると考えられる。5.上記のトロポンーオキサゾリウムー4ーオラ-ト環状付加体の光分解反応を、高速液体クロマトグラフで追跡し、反応条件を選択して、中間体を含む5種の生成物を得た。スペクトル解析によるこれらの推定構造から、原子価異性やFavorskii型中間体を含む反応経路を想定している。今後、これらの構造を確定し、この光化学反応の全容を明らかにしたい。ベンゾシクロブタジエンとIIの付加環化体は単離可能で、これからSCO原子団が容易に脱離して完全不飽和3ーベンゾアゼピンへの環拡大を起こすことを明らかにした。1.既知の2-t-ブチル-6-(ジメチルアミノ)フルベン合成法は非実用的であることを見出し、シクロペンタジエンナトリウム塩とジメチルホルムアミド=O-

メチル塩との反応による実用的合成法を見出した。2.上記フルベン誘導体とシドノン、メソイオン型1,3-ジチオロン、1,3,2-オキサチアゾロン、および4-オキサゾロン誘導体との反応で、期待した[4π+6π]環状付加が起こると同時に、反応条件下でジメチルアミンとメソイオン化合物に由来する分子団の脱離も起こり、最終目的物である、完全不飽和シクロペンタ-チアピラン、-ピリダジン、-チアジン、および-ピラン誘導体が一段階で、一般に好収率で生成することを明らかにした。3.上記の反応で合成した、シクロペンタ複素6員環のスペクトル解析から、これら化合物は予想どうり、アズレンと等電子的な電子構造を有し、分子内電荷移動を起こしていることを明らかにした。4.トロポンとメソイオン化合物の環状付加反応を、PM3分子軌道計算による電子構造に基づいて考察し、これらの反応における位置およびペリ選択性は、分子軌道間相互作用ではなく、立体効果に大きく依存していると想定した。5.トロポンとメソイオン型4-オキサゾロンの環状付加体の光照射により、一連の光異性化反応が起こることを見出し、生成物の構造と相互関係を明らかにするとともに、オキサ-ジπ-メタン転位に始まり、ビニルシクロプロパン-シクロペンテン転位、シクロプロパノンへのアシル転位、光電子環状反応が関与した、一連の反応で、これら全ての化合物の生成を説明することが出来た。
脳動脈瘤が破裂に至るメカニズムの解明

動脈瘤壁の脆弱化に動脈硬化と関連する病原微生物が関与しうる可能性について検討した.脳動脈瘤壁および頸部頸動脈動脈硬化プラーク内のChlamydia pneumoniae等の病原微生物の有無について検討した.頸部頸動脈における動脈硬化標本からは高い確率でChlamydia pneumoniaeを検出したが,脳動脈瘤壁の動脈硬化巣からは病原微生物を検出するまでに至らなかった.脳動脈瘤発生には誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)由来の一酸化窒素(NO)が関与する.脳動脈瘤壁の脆弱化にiNOSが関与しうるかを検討してみた.未破裂動脈瘤および破裂動脈瘤の70%ではiNDSの発現を認めることはできなかった.破裂動脈瘤の一部および頸動脈動脈硬化病変ではマクロファージにiNOSが発現していると考えられた.臨床例での破裂脳動脈瘤壁に一部ではあるがiNOSの発現も認められ,動脈瘤破裂にiNOS由来のNOが関与しうる可能性が明らかとなった.脳動脈瘤と直接的関連のない症例についてMR血管造影を用い無症候性未破裂脳動脈瘤の頻度を検討した.30歳未満では未破裂動脈瘤は認めていないが,加齢に従い未破裂脳動脈瘤の頻度は増加する.80歳以上では約8%に未破裂動脈瘤を認めるようになる.加齢に従い新生動脈瘤が発生していると考えられる.我々は新生動脈瘤が発生直後に破裂に至った症例を経験した.この新生破裂動脈瘤の手術所見では動脈瘤全体が脆弱化し,動脈などの周囲細織との癒着が著明であった.我々はこの新生動脈瘤の手術所見を参考にして破裂脳動脈瘤の手術中の病態を詳細に検討した.新生動脈瘤の手術所見とほぼ近似する病態を有する破裂動脈瘤は前交通動脈瘤,サイズの比較的小さいものに認められる傾向があり,全体の破裂動脈瘤の中で20-30%を占めているのではないかと考えられる.動脈瘤壁の脆弱化に動脈硬化と関連する病原微生物が関与しうる可能性について検討した.脳動脈瘤壁および頸部頸動脈動脈硬化プラーク内のChlamydia pneumoniae等の病原微生物の有無について検討した.頸部頸動脈における動脈硬化標本からは高い確率でChlamydia pneumoniaeを検出したが,脳動脈瘤壁の動脈硬化巣からは病原微生物を検出するまでに至らなかった.脳動脈瘤発生には誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)由来の一酸化窒素(NO)が関与する.脳動脈瘤壁の脆弱化にiNOSが関与しうるかを検討してみた.未破裂動脈瘤および破裂動脈瘤の70%ではiNDSの発現を認めることはできなかった.破裂動脈瘤の一部および頸動脈動脈硬化病変ではマクロファージにiNOSが発現していると考えられた.臨床例での破裂脳動脈瘤壁に一部ではあるがiNOSの発現も認められ,動脈瘤破裂にiNOS由来のNOが関与しうる可能性が明らかとなった.脳動脈瘤と直接的関連のない症例についてMR血管造影を用い無症候性未破裂脳動脈瘤の頻度を検討した.30歳未満では未破裂動脈瘤は認めていないが,加齢に従い未破裂脳動脈瘤の頻度は増加する.80歳以上では約8%に未破裂動脈瘤を認めるようになる.加齢に従い新生動脈瘤が発生していると考えられる.我々は新生動脈瘤が発生直後に破裂に至った症例を経験した.この新生破裂動脈瘤の手術所見では動脈瘤全体が脆弱化し,動脈などの周囲細織との癒着が著明であった.我々はこの新生動脈瘤の手術所見を参考にして破裂脳動脈瘤の手術中の病態を詳細に検討した.新生動脈瘤の手術所見とほぼ近似する病態を有する破裂動脈瘤は前交通動脈瘤,サイズの比較的小さいものに認められる傾向があり,全体の破裂動脈瘤の中で20-30%を占めているのではないかと考えられる.また脳動脈瘤組織および頸部頸動脈動脈硬化標本組織標本を作成し免疫組織化学染色法にてChlamydia pneumoniaeの存在を検討した.頸部頸動脈動脈硬化では極めて高い確率で動脈硬化病変内にChlamydia pneumoniaeを認めた.しかし,脳動脈標本で検討したがわずかに染色性は認めるものの明確にその存在を明らかにするまでには至っていない.破裂脳動脈瘤の手術所見すなわち手術用顕微鏡下および神経内視鏡下での脳動脈瘤の外見を詳細に検討した.動脈瘤の長径が7mm以上のほとんどの破裂動脈瘤では動脈瘤壁の一部が脆弱化し破裂にいたったと推察された.長径7mm未満の破裂動脈瘤の約1/2(破裂動脈瘤全体の約30%)では動脈瘤壁の大部分で壁の脆弱化を生じ,初回破裂点以外の動脈瘤部位からでも容易に出血を生じうる状態であった.この動脈瘤病態は動脈瘤壁が急激に形成あるいは伸展したものと考えられた.すなわち比較的新しく動脈瘤が形成され,その直後に破裂にいたったものと考えられた.我々はこれまで脳動脈瘤が破裂に至るには異なる複数の過程が考えられることを明らかにしてきた.一方,脳動脈瘤発生には血行力学的ストレスと誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)由来の一酸化窒素(NO)が関与することが明らかになっている.脳動脈瘤壁の脆弱化とそれに引き続く破裂にiNOSが関与しうるかを検討してみた.さらに脳動脈瘤の疫学を検討し,脳動脈瘤が破裂するメカニズムについて検討を加えた.未破裂動脈瘤および破裂動脈瘤の70%ではiNOSの発現を認めることはできなかった.破裂動脈瘤の一部および頸動脈動脈硬化病変ではマクロファージにiNOSが発現していると考えられた.

脳動脈瘤発生にはiNOS由来のNOの関与が明らかになっている.臨床例での破裂脳動脈瘤壁に一部ではあるがiNOSの発現も認められ,動脈瘤破裂にiNOS由来のNOが関与しうる可能性が明らかとなった.脳動脈瘤破裂によるくも膜下出血の頻度は加齢により上昇する.50歳以下ではくも膜下出血の頻度の性差は認めないが,男性では50歳以降はほぼ一定となる.女性では50歳以降も加齢によるくも膜下出血の発症率は上昇を示し,70歳代女性では男性の2倍まで増加する.一方,未破裂脳動脈瘤の頻度は男女ともに加齢により増加する.女性の未破裂脳動脈瘤の頻度は常に男性を上回っている.男性では50歳以降に未破裂動脈瘤は発見され始め,加齢とともに上昇する.しかし,60歳代以降はその頻度はあまり変化しない.女性では男性と異なり70歳以上になると急激に未破裂動脈瘤の頻度は上昇する.脳動脈瘤は加齢に伴い発生している.脳動脈瘤発生後一部は,比較的早期に破裂する.破裂を免れたものは脆弱な動脈瘤構造が修復されいわゆる未破裂動脈瘤となる.疫学的には加齢に従いくも膜下出血の頻度は上昇する.我々は脳動脈瘤と直接的関連のない症例についてMR血管造影を用い無症候性未破裂脳動脈瘤の頻度を検討した。(現在まで約1800症例).30歳未満の症例では未破裂動脈瘤は認めていないが,加齢に従い未破裂脳動脈瘤の頻度は増加する.80歳以上では約7から8%に未破裂動脈瘤を認めるようになる.すなわち20歳代から80歳までの約60年間で未破裂脳動脈瘤の頻度は約7.5%上昇することになる.単純に計算すると1年間におおよそ0.12%ずつ未破裂脳動脈瘤が新生動脈瘤として発生していることになる.さらに我々は無症候性未破裂脳動脈瘤のスリーニングと同時に動脈瘤の存在を否定された症例群についても経時的にMR血管造影を撮影し,新生動脈瘤の発生の可能性についてモニターリングしていた.現時点では380 person-yearの経時的モニターリングを行っているが新生動脈瘤は認めていない.今後症例と観察期間を十分とれば新生動脈瘤の病態をより明らかにすることができると考えられる.当施設ではこれまで3例の新生脳動脈瘤を確認している.平成15年度に経験した1例は内頸動脈瘤破裂によるクモ膜下出血例である.最初の破裂内頸動脈瘤に対して脳動脈瘤クリッピング後18日に再びクモ膜下出血を生じた.最初,動脈瘤の存在を認めていない前交通動脈に新生動脈瘤の破裂を認めた.この新生破裂動脈瘤の手術所見では動脈瘤全体が脆弱化し,動脈などの周囲組織との癒着が著明であった.我々はこの新生動脈瘤の手術所見を参考にして破裂脳動脈瘤の手術中の病態を詳細に検討した.新生動脈瘤の手術所見とほぼ近似する病態を有する破裂動脈瘤は多くを占めるわけではないが,前交通動脈瘤,サイズの比較的小さいものに認められる傾向があり,全体の破裂動脈瘤の中で20から30%を占めているのではないかと考えている.
口腔癌の頸部リンパ節転移、肺転移に対する磁性微粒子を用いた磁場誘導組織内温熱療法

Magnetoliposomes (MLs)を用いた頚部リンパ節転移巣、肺転移巣に対する磁場誘導組織内温熱療法VX7舌癌転移モデルの舌に、粒子径約90nmのMLsをマイクロシリンジポンプを用い、30分かけて注入した。含有マグネタイトは20mgである。前年度の実験結果より、注入後のMLsの臓器移行は、深頚部部リンパ節においては注入後1日目、3日目でマグネタイト量は最大を示した。肺転移巣に関しては、移行マグネタイト量は微量であり、基礎実験における、磁場下での温熱治療効果を認める温度まで加温するためのマグネタイトの集積は肺転移巣には認めなかった。転移モデルの舌へのMLs注入後、1日目に、頚部に対して限局的に高周波磁場を照射した。温度測定は、経皮的に頚部リンパ節に刺入した光フィアバープローブを用いて行った。転移巣内部の温度は磁場照射より10分後に温熱効果のあるとされる42.5度に達し、以後磁場照射中はそれ以上の温度を維持することが可能であった。加熱は原則的に42.5度を示してから30分間施行した。温熱治療施行より1日目に、頚部リンパ節を摘出し本治療法による転移頚部リンパ節に対する治療効果を病理組織学的に検討した。免疫組織科学染色の結果、加温後頚部リンパ節はアポトーシス陽性を示し、一部腫瘍細胞はネクローシスも認めた。一回の加温では、残存腫瘍細胞も存在していた。抗腫瘍効果に対する検討はまだ行っていないが、繰り返し加温により残存腫瘍細胞の消失も十分期待できる。肺転移に対しては、舌へのMLsの注入後1日目のMRI画像において、マグネタイトの肺転移巣への集積を認め、画像検査におけるMLsの有効性が示唆された。肺転移巣への温熱効果に関しては現段階では困難であった。1.兎VX7移植舌癌頚部リンパ節転移、肺転移モデルの作成兎舌にVX7細胞を、1×10^6個/ml(0.1ml)舌左側辺縁に移植した。移植後14日目には全例において舌半側を占める腫瘍を形成していた。頚部リンパ節転移、肺転移は全例において肉眼的、組織学的にも認められなかった。移植後21日目には舌腫瘍は対側にまで及び、全例において腫瘍側深頚部リンパ節に転移を認めた。組織学的には中心部において壊死を示していた。肺転移は5例中1匹に認めた。移植後28日目においては、全例において可動部舌はほとんど腫瘍で占められ、腫瘍側深頚部リンパ節は転移を示した。肺転移は5匹中4匹に認めた。しかし兎は餌の摂取が著しく困難となり、衰弱傾向を認めた。以上の結果から、癌治療の実験モデルとしては、34週が妥当と考えられた。2.Magnetoliposomes(MLs)の舌から頚部リンパ節転移巣、肺転移巣への移行の量的時間的検討転移モデルの舌に粒子径約90nmのMLsをマイクロシリンジポンプを用い、30分かけて注入した。注入後のMLsの臓器移行は、深頚部リンパ節においては注入後1日目、3日目でマグネタイト量は最大を示し、7日目においては減少を認めた。いずれの時期においても磁場下での加温が可能なマグネタイト量を示し、またMRI画像において明らかな集積を認めた。肺転移巣に関しては、いずれの時期においても、マグネタイトは微量であり、磁場下での加温は困難と考えられたが、MRI画像において肺転移巣への集積を認め、画像検査におけるMLsの有効性が示唆された。以上の結果から、頚部リンパ節転移に対して、MLsを用いた磁場誘導組織内温熱療法は有効である可能性が示された。肺転移に対しては、MLsの投与量、投与回数、投与方法について、さらなる検討が必要である。

抗腫瘍効果に対する検討はまだ行っていないが、繰り返し加温により残存腫瘍細胞の消失も十分期待できる。肺転移に対しては、舌へのMLsの注入後1日目のMRI画像において、マグネタイトの肺転移巣への集積を認め、画像検査におけるMLsの有効性が示唆された。肺転移巣への温熱効果に関しては現段階では困難であった。
甲虫上翅のキチン繊維の配向制御機構の解析と構造材料開発への応用

甲虫の上翅は、外敵から柔らかい組織を保護するための防御機能を有する他、飛翔の際のバランサーの役割を果たしており、軽量さと頑丈さを併せ持つ材料として、航空機、ロボット等の産業分野において注目を集めている。本研究では、甲虫上翅の機械特性の向上に関わるドラスティックな表皮構造形成の分子機構の解明と、その機構を利用したキチン繊維の配向制御プロセスの開発を行う。
ネットワークインバージョンにおける不良設定逆問題の正則化に関する研究

本年度は,多層型ニューラルネットワークによる逆問題解法に適用する正則化法の,理論的・定量的な枠組みを確立することを目的として,・ネットワークインバージョンを用いた多自由度ロボットアーム逆運動学の解法・複素ネットワークインバージョンを用いた複素逆問題の解法の2つのテーマに取り組み,コンピュータシミュレーションを中心に検証を行った.ネットワークインバージョンを用いた多自由度ロボットアーム逆運動学解法については,2次元空間内における3自由度ロボットアームの手先座標から関節角を逆推定する逆問題にネットワークインバージョンの方法を適用し,正則化法を導入した場合の解の収束性を検討した.計算機シミュレーションによって効果を確認した結果,正則化法を用いることによって解の収束性がよくなることが示された.以上より,正則化法を加えたネットワークインバージョンによって,与えられた手先座標からの3自由度ロボットアーム関節角の逆推定が可能であることを示した.複素ネットワークインバージョンを用いた複素逆問題の解法については,実数領域の入出力にのみ対応していた従来のネットワークインバージョンを,複素数領域の入出力に拡張するための複素ネットワークインバージョンの方法を検討した.複素ネットワークインバージョンの動作を確認するために複素写像の逆推定およびフーリエ逆変換問題のシミュレーションを行い,学習済みの複素入出力間の関係を逆に用いて出力から入力を推定できることを示した.以上の通り,本年度はネットワークインバージョンにおける不良設定逆問題の正則化に関する研究として,ロボットアーム逆運動学解法の検討と,複素ネットワークインバージョンの検討を行い,その結果得られた成果を各種学会にて発表した.今後は本年度までに得られた成果をもとにさらに検討を重ね,さらに研究を行っていく予定である.本年度は,ネットワークインバージョンにおける不良設定性逆問題解法の基礎的検討として、LindenとKindermannによって提案されたネットワークインバージョンの方法について,逆問題の不良設定性による解のばらつきを,積分方程式による一般的な問題によって理論的に検討することを目的として研究を行ってきた.具体的には論理積や論理和を学習させたネットワークに対し、出力から入力をネットワークインバージョンの方法で逆推定する問題を考え、Tikhonovの正則化法を導入した場合の解の収束性について検討した。正則化法として、解の最大・最小化と解の傾き最大・最小化を行う方法を提案し、実際にシミュレーションを行った。その結果として、上記提案法によって不適切解に対してばらつきの緩和を行うことができることを示した。その他にも本年度は、複合材料の貫通破壊過程から材料の特性を逆推定する問題にニューラルネットワークを適用する研究や、複合材料に与えた衝撃によって発生する振動を解析することにより材料の特性を逆推定する問題にニューラルネットワークを適用する研究を行った。衝撃貫通破壊過程からの材料特性の推定においては、多層型ニューラルネットワークを用いて画像中の鋼球の認識および破片の認識を行い、その結果として高い認識率および分類正解率が得られた。また衝撃振動の解析においては、新しく提案したニューラルネットワークによって振動のモデル化および振動減衰率の推定を行い、その結果として高精度のモデル化および減衰率の推定が可能であることを示した。以上本年度は、ネットワークインバージョンによる逆問題解法のための基礎的検討および、実際の問題へのニューラルネットワーク手法の適用を行い効果を示した.これによって本研究で用いてきた手法が,実際の様々な問題に対して有効であることがわかった.本年度は,ネットワークインバージョンにおける正則化法を,ロボットアーム制御等の実際の問題のシミュレーションに適用することによって,その理論の適用可能性を明らかにする研究を行った.また,ネットワークインバージョンを複素領域問題に適用するための新手法の提案の研究を行った.具体的には,・ネットワークインバージョンを用いたロボットアームの関節角の逆推定・複素ネットワークインバージョンを用いた複素逆問題の解法の2つのテーマに取り組み,コンピュータシミュレーションを中心に検証を行った.ロボットアームの関節角の逆推定においては,2自由度ロボットアームの手先座標から関節角を逆推定する逆運動学問題に,ネットワークインバージョンの方法を適用して効果を確認した.さらに,逆問題の不良設定性による問題の解決のために,正則化法を導入した場合の解の収束性を検討した.具体的には解の最大・最小化と解の傾きの最大・最小化を行う正則化法を試して効果を確認した.複素ネットワークインバージョンの研究では,実数領域の入出力にのみ対応していた従来のネットワークインバージョンを,複素数領域の入出力に拡張するための方法を提案した.具体的には複素ニューロンおよび複素荷重からなる複素多層型ニューラルネットワークを用い,その学習済みネットワークを逆に用いて出力から入力を推定するための方法を提案した.効果を確認するために複素写像の逆推定およびフーリエ逆変換問題のシミュレーションを行い,提案法の動作を確認した.以上,本年度はネットワークインバージョンと正則化法について,ロボットアーム制御への応用および複素ネットワークインバージョンの提案の2つのテーマで研究を行った.研究成果は,学会口頭発表を行った後,現在は雑誌論文を投稿中である.次年度以降はそれぞれのテーマについて検討を深め,成果が上がり次第研究発表を行う予定である.本年度は,多層型ニューラルネットワークによる逆問題解法に適用する正則化法の,理論的・定量的な枠組みを確立することを目的として,・ネットワークインバージョンを用いた多自由度ロボットアーム逆運動学の解法・複素ネットワークインバージョンを用いた複素逆問題の解法の2つのテーマに取り組み,コンピュータシミュレーションを中心に検証を行った.ネットワークインバージョンを用いた多自由度ロボットアーム逆運動学解法については,2次元空間内における3自由度ロボット

アームの手先座標から関節角を逆推定する逆問題にネットワークインバージョンの方法を適用し,正則化法を導入した場合の解の収束性を検討した.計算機シミュレーションによって効果を確認した結果,正則化法を用いることによって解の収束性がよくなることが示された.以上より,正則化法を加えたネットワークインバージョンによって,与えられた手先座標からの3自由度ロボットアーム関節角の逆推定が可能であることを示した.複素ネットワークインバージョンを用いた複素逆問題の解法については,実数領域の入出力にのみ対応していた従来のネットワークインバージョンを,複素数領域の入出力に拡張するための複素ネットワークインバージョンの方法を検討した.複素ネットワークインバージョンの動作を確認するために複素写像の逆推定およびフーリエ逆変換問題のシミュレーションを行い,学習済みの複素入出力間の関係を逆に用いて出力から入力を推定できることを示した.以上の通り,本年度はネットワークインバージョンにおける不良設定逆問題の正則化に関する研究として,ロボットアーム逆運動学解法の検討と,複素ネットワークインバージョンの検討を行い,その結果得られた成果を各種学会にて発表した.今後は本年度までに得られた成果をもとにさらに検討を重ね,さらに研究を行っていく予定である.