hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冥王代化学進化

本研究の目的は、冥王代地球において如何にして単純な分子が複雑な高次構造体に進化し、全生物共通祖先群の誕生に至ったかをボトムアップ的に再現し理解するための前生物的化学進化実験を行うことにある。また、生体分子(アミノ酸等)と鉱物表面との相互作用をナノスケールで定量・定性分析し、生命進化反応における鉱物表面の触媒作用を解明、さらに化学進化における鉄硫黄化合物の重要性を実験的に実証することにある。平成30年度は、引き続き自然原子炉間欠泉環境を模したガンマ線照射実験を実施し、ヌクレオチド(シチジン三リン酸; CTP)前駆体のアンヒドロシチジンなどの化学進化時の基本構成分子の合成に成功した。また、2-アミノオキサゾールや数種のイミダゾールの合成を確認した。2-アミノオキサゾールはアンヒドロシチジンの合成に関与し、イミダゾールはヌクレオチドの活性化を通してそれらの重合に寄与する。これらの結果は、生命誕生場として自然原子炉間欠泉環境が有力であることを示唆する重要な証拠となった。さらに、原始地球環境に豊富に存在していた硫化鉄鉱物に着目し、その鉱物表面とチオール系生体低分子との相互作用(化学進化反応)によって鉄硫黄クラスターが形成される可能性を分光学的に検討した。鉄硫黄クラスターの形成能が高いと期待されるリガンドとして、グルタミン酸、システインおよびグリシンから構成されるトリペプチドのグルタチオンを使用し、pHを調整した溶液に硫化鉄鉱粉末およびその他の鉄含有物質を浸漬し、その反応物から、紫外可視分光法を用いて鉄硫黄クラスター構造が同定された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。A02班の目的は、冥王代地球において、比較的単純な分子から生命の構成部品が合成され、それらが原始的な生命機能をもつようになる過程を明らかにすることである。A01班は、冥王代地球表層の環境条件を検討し、原初大陸地殻に存在していたと想定される「間欠泉」こそが、多様な構成部品の合成に最適な場であるとの見解に達した。こうした情報提供を受け、青野とクリーヴスらは、そこで利用可能な多様なエネルギー源や触媒、そして環境条件の動的変化を再現できる「間欠泉リアクター」を開発した。矢野らは、鉱物表面と有機化合物の相互作用力をナノスケールで定量分析するために、力検出感度が高い「原子間力顕微鏡(AFM)」を用いる手法の開発に取り組み、その中核となるAFMプローブ先端にアミノ酸を化学修飾する手法を確立した。車らは、脂肪酸ベシクルに疎水的なアミノ酸を主としたペプチドを導入することで、「細胞膜の透過機能」を再構築する手法を確立した。これらの成果により、想定される冥王代地球環境と整合的な条件で生命誕生のきっかけをつかむための実験を進められるようになった。いくつかの新たな計算科学的手法も開発された。クリーヴスらは、現行生物の20種のアミノ酸のセットは、存在可能な約2000種のアミノ酸からランダムに選択された複数のセットと比較し、極めて「適応的」であることを明らかにした。北台は、熱力学理論に基づきアミノ酸やいくつかの非タンパク質アミノ酸の熱力学パラメータを決定し、多様な水質条件、温度、圧力、pH環境におけるこれらの「熱力学的挙動の評価」を初めて可能にした。青野らは、充足可能性問題と呼ばれる一種の制約充足問題の解探索アルゴリズムを発展させ、安定な分子が形成される化学反応過程を「制約充足ダイナミクス」として表現しシミュレートできるモデルを構築した。A02班の目的は、冥王代地球表層環境を再現する実験条件下で、アンモニア等の生命始原分子から、アミノ酸、核酸、脂肪酸等の生命構成分子、そして触媒機能をもつオリゴペプチドや自己複製機能をもつオリゴヌクレオチド等の誕生に至る、多段階の化学進化を連続的に実現することである。A01班の研究進展により、原始大陸のウラン鉱床に存在していたとされる自然原子炉及びそれが駆動する間欠泉環境が生命誕生場として有力視されるに至った。そこで、代表者・Cleavesと分担者・青野らは、東工大コバルト60放射線照射施設を利用し、ガンマ線をエネルギー源として生命構成分子を合成する実験を開始した。分担者・青野らは、間欠泉熱源温度を見積り、グリシン溶液を300°C以上で加熱すると、オリゴペプチドが高収率で得られること、その収率が水が蒸発して数十秒後にピークを迎えた後、減衰することを見出した。これは、溶液が高温部で短時間加熱され低温部へと流れる間欠泉環境で、効率よく重合が進行することを示唆する。分担者・車らは、脂肪酸ベシクル内で脂肪酸を合成することで自立的に成長・分裂する原始細胞膜を構築することを目指し、脂肪酸生合成に関わる10種の酵素を再構築することで脂肪酸の合成を試みた。分担者・矢野らは、鉱物表面とアミノ酸分子との吸着相互作用を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて単一分子スケールで定量分析した。AFM探針に修飾したリシン分子は、黄鉄鉱表面の欠陥部位に特異的に吸着することがわかった。分担者・北台らは、生命構成分子をその下流反応で定常的に生成できる炭酸固定経路である還元的クエン酸回路こそが原始的代謝系であったと推論し、これを非酵素的に再構築するべく、CO2の還元・結合が、アルカリ熱水噴気孔環境におけるpH勾配が作り出す電気化学ポテンシャルにより駆動したとの仮説を検証するための電気化学実験系を構築した。

A02班の研究実施計画では、アンモニア等の生命始原分子から、アミノ酸、核酸、脂肪酸等の生命構成分子、そして触媒機能をもつオリゴペプチドや自己複製機能をもつオリゴヌクレオチド等の誕生に至る、多段階の化学進化を連続的に実現することを目標としている。H27年度から開始した自然原子炉を模した条件でのガンマ線照射実験により、アミノ酸や核酸などの生命構成分子の多くが合成されると見込まれる。間欠泉を模したアミノ酸加熱実験では、すでにオリゴペプチドが高収率で得られている。また、鉱物表面とアミノ酸分子との吸着相互作用を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて単一分子スケールで定量分析する方法を確立できたことにより、今後オリゴペプチドが金属イオンと結合して触媒機能をもつ過程、およびその特性の定量評価を行える見込みがある。さらに、電気化学実験により、炭酸固定経路である還元的クエン酸回路を非酵素的に再構築できれば、アミノ酸、核酸塩基、糖、脂肪酸等の生命構成分子をその下流反応で定常的に生成される過程を理解できる見込みがある。よって、本研究課題は、おおむね順調に進展していると言える。A02班の研究目的は、冥王代地球において如何にして単純な分子が複雑な高次構造体に進化し、全生物共通祖先群の誕生に至ったかをボトムアップ的に再現し理解するための前生物的化学進化実験を行うことにある。H28年度は次のような研究成果を挙げることができた。1)放射線エネルギーによる化学進化実験:自然原子炉間欠泉環境を模したガンマ線照射実験を行い、アセトニトリルと水からホルムアミドを合成した。また、シアン化水素を出発物質とし、糖およびヌクレオチドの前駆体が連続的に合成できることを示した。2)間欠泉リアクターによるオリゴペプチド合成:間欠泉リアクターを用い、グリシン単量体からそれらのオリゴマーが生成すること確認した。また乾湿反復サイクルを繰り返し、オリゴマー生成の経時変化を検証した。3)鉱物表面とアミノ酸単分子の相互作用力測定:原子間力顕微鏡を用いた吸着力測定を行い、アミノ酸分子とパイライトならびに酸化チタン表面の吸着相互作用に着目し、吸着力の結晶面方位依存性を測定した。また、昇温脱離分光法から、酸化チタン表面上でグリシンが二量体化することが確認された。4)脂肪酸ベシクル内脂肪酸合成プロトコル開発:脂肪酸合成に関わる10種の酵素を精製し、試験管内で脂肪酸合成反応を行った。その結果、鎖長の脂肪酸の合成が確認された。また、脂肪酸合成酵素自体を試験管内で合成する試みも行った。5)原始的炭酸固定代謝に関する電気化学実験:様々な硫化鉱物を触媒とした、CO2の電気的還元実験を行った。その結果、CO2のCOへの還元に対して有用な触媒能を持つ鉱物が確認された。6)未知化学反応シミュレーションモデル:未知の化合物が生成される化学反応を制約充足問題の解が探索される過程として表現する計算モデルを、求核付加反応などを表現できるよう発展させた。A02班の研究目的は、アンモニア等の生命始原分子から、アミノ酸、ヌクレオチド、脂肪酸等の生命構成分子、そして原始的な触媒機能をもつオリゴペプチド(原始タンパク質)や自己複製機能をもつオリゴヌクレオチド(原始RNA/リボザイム)等の誕生に至る、多段階の化学進化を連続的に実現することである。
新発見の腫瘍血管動的透過経路の解明と制御によるがん治療への応用

本研究で高分子ナノミセルが腫瘍血管から腫瘍組織へ一過性に噴出する動的透過経路であるNano eruptionという現象を制御することで腫瘍組織深部へ薬剤を送達するドラッグデリバリーシステムを目指して、促進する条件と抑制の条件を検討した。その結果、抗マラリア薬であるクロロキンはTumor vessel normalizationに関与することが明らかになっていたが、クロロキンの併用によって、Nano eruptionの発生回数に変化は認めなかったが、噴出面積や増大速度、噴出持続時間の有意な増加が観察された。ナノミセルのサイズを変えても同様の結果を示し、クロロキンによるTumor vessel normalizationによって血管の駆出力が増加しNano eruptionの効果が促進したと考えられる。その他、COX-2阻害薬のセレコキシブはナノミセルと併用することで腫瘍の肝転移抑制効果がこれまで報告されているが、セレコキシブの併用ではNano eruptionの発生回数や噴出面積や噴出持続時間に有意な変化を認めなかった。本年度の研究で併用する薬剤によってNano eruptionの発生に変化がみられるかどうか異なることが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。担癌マウスにTGF-β阻害薬またはクロロキンを投与し、サイズの異なる蛍光標識したナノミセルを経時的に観察しNano-eruptionの発生頻度、増大速度、持続時間、拡散面積腫瘍細胞からNEまでの距離、NEが発生した血管径、最大NE発生時間の諸項目を数値化した。研究成果の概要は以下のとおりである。1TGF-β阻害薬併用では70nmミセルではNano-eruptionの発生回数、最大速度、持続時間が増加したが、30nmミセルでは発生回数の有意差を認めなかった。30nmと70nmいずれのミセル投与でもNano-eruptionの最大面積が亢進した。2クロロキン併用は30nmと70nmいずれのミセル投与でもNano-eruptionの総合的な発生回数に影響を与えなかった。クロロキン併用でNano-eruptionの最大面積、最大速度は30nmと70nmいずれのミセル投与でも亢進した。持続時間は70nmミセル投与で亢進したが、30nmミセルでは有意差を認めなかった。3TGF-β阻害薬併用の30nmミセルでNEは腫瘍細胞からより遠方の血管また太い血管での発生増加を認めたが、70nmミセルではこれらの有意差を認めなかった。4TGF-β阻害薬併用と比較してクロロキン併用群は30nmと70nmいずれのミセルも太い血管のNano-eruption回数が増加した。5同じ薬剤を併用してもナノミセルのサイズによりNano-eruptionの反応は異なることが示された。TGF-β阻害薬とクロロキンによるNano-eruption発生の変化が観察できており、その結果を学会で発表する機会にも恵まれた。現在その成果を論文として発表すべく投稿準備中である。セレコキシブ、サリドマイドなどDDSの腫瘍分布に影響を及ぼす薬剤の条件検討によりNano-eruption発生機序の解明に迫る。
漢方方剤によるマウスアトピー性皮膚炎セラピーモデルの作製

報告者らはアトピー性疾患において漢方治療による体質改善の可能性が示されればアトピー患者の治療に新たな方向性を示すことができると考える。本研究ではマウスアトピー性皮膚炎セラピーモデルを作製し、Th1/Th2バランスに着目した解析を行っている。このモデルにおいて漢方方剤の効果を検討し、その有効性と作用機序を解析することを目的とする。本研究により臨床的に有効性が確認されている漢方治療の作用機序解析のための動物モデルを確立できれば最終的にはアトピー性疾患の根本的な治療に結びつくものと期待される。報告者はこれまでにBALB/cマウスの皮膚バリアを破壊しHouse dust mite antigen(MA)を塗布してアトピー性皮膚炎様の炎症を起こすマウスモデルを作製した。このモデルにおいて炎症局所に近い腋窩および鼠径部リンパ節でのサイトカインmRNA発現においてIL-4 mRNAの発現が上昇し、このマウスのTh1/Th2バランスがTh2優位にシフトしていることが確認された。またTh1 vs Th2免疫反応の指標となるCD19陽性B細胞上のB7分子においてTh2タイプを示すB7.2(CD86)の発現量が優位に増加していた。これらのことから本マウス皮膚炎モデルではTh2優位の免疫応答により皮膚炎が発症していることが示された。また報告者は漢方方剤・補中益気湯の投与によりBALB/cマウスのTh1/Th2バランスがTh1タイプへとシフトするという興味深い所見を得ており、現在これらの結果を踏まえて漢方方剤によりマウス皮膚炎モデルにおいて炎症抑制が見られるかどうかを検討している。
高齢者ボランティア活動の推進を通した包括的抑うつ予防プログラムの実践と評価

本研究の目的は,地域在住の高齢者同士の相互作用による効果の高まりに期待しながら地域作りの中でプログラムを実践し,その効果について検討することである.2011年5月から2012年10月までの1年半,心身の健康に関する講話と参加者の交流を深めるためのレクリエーションを主な内容とした抑うつ予防プログラムに取り組んだ.本研究の目的は,地域在住の高齢者同士の相互作用による効果の高まりに期待しながら地域作りの中でプログラムを実践し,その効果について検討することである.2011年5月から2012年10月までの1年半,心身の健康に関する講話と参加者の交流を深めるためのレクリエーションを主な内容とした抑うつ予防プログラムに取り組んだ.高齢化が進む日本では,高齢者のうつや自殺への対策が急務の課題となっている.近年,活発になりつつある高齢者ボランティアを活用しながらうつ予防プログラムを展開することは,軽度のうつの予防につながるのではないかとの仮説を立てた.地域に潜在するマンパワーを掘り起こし,サービスの担い手(高齢者ボランティア)とサービスの受け手(一般高齢者)の相互作用による効果の高まりに期待しながら地域作りの中でプログラムの効果検証を行い,豊かな高齢社会を目指した地域における環境づくりや健康教育を進め上で有効な資料を得ることが本研究の目的である.平成22年度は,研究者と自治体の担当者により,無作為に介入地区と対照地区を選定し,無作為対照比較試験の準備を行い,初回調査を実施した.初回調査は,宮城県北部の登米市津山町の高齢者のうち,同町社会福祉協議会のミニデイの活動に登録している325人を対象として平成23年1月2月に行われた.調査内容は健康度自己評価,老人うつ病尺度,生活機能,生活体力,転倒,外出頻度,社会参加,社会的サポートなどから成る.調査への参加人数は274人であった.介入地区と非介入地区の身体的・心理的・社会的健康を示す各指標において有意な差はみられなかった.したがって,均一な地区であり,当初の計画通り介入を進めていくことができると考えられる.本研究では,活発になりつつある高齢者ボランティアを活用しながらうつ予防プログラムを展開することは軽度のうつの予防につながるのではないかと仮説を立て,サービスの担い手(高齢者ボランティア)とサービスの受け手(一般高齢者)の相互作用による効果の高まりに期待しながら地域作りの中でプログラムの効果検証を行い,豊かな高齢化社会を目指した地域における環境づくりや健康教育を進める上で有効な資料を得ることが研究の目的である.今年度は研究の2年目にあたり,介入プログラムを展開し,評価のための追跡調査を行った.1.追跡調査:宮城県北部の登米市津山町の高齢者のうち,同町社会福祉協議会のミニデイの活動に登録し,かつ前年度の初回調査に参加した281人を対象として平成24年1月2月に行われた.調査内容は初回調査に使用した項目に体力イメージ尺度を加えた.調査への参加人数は221人であった.介入地区と非介入地区との各健康度の比較の詳細に関しては今後,詳細に分析し発表する予定である.2.抑うつ予防に関する介入:社会福祉協議会によるミニデイ活動(集会所にて実施)にて,健康関連の話題(うつ病,睡眠,栄養,認知症の基礎知識など)の情報提供を行った.また,集会所では身体活動を通じて他者(高齢者同士,介入補助の大学生,社協スタッフ,行政スタッフ)・とふれあい交流できるプログラムを提供した.なお,介入地区は4地区,対象地区は7地区であり,介入地区には3回5回介入した.震災の影響もあり,計画どおりに開催できない地区もあった.平成23年3月11日に発生した震災による影響は大きく,本研究の効果を評価するうえで考慮すべき点であると考える.本研究では,活発になりつつある高齢者ボランティアを活用しながらうつ予防プログラムを展開することは軽度のうつの予防につながるのではないかと仮説を立て,サービスの担い手(高齢者ボランティア)とサービスの受け手(一般高齢者)の相互作用による効果の高まりに期待しながら地域作りの中でプログラムの効果検証を行い,豊かな高齢化社会を目指した地域における環境づくりや健康教育を進める上で有効な資料を得ることが研究の目的である.今年度は研究の3年目にあたり,介入プログラムを展開し,評価のための追跡調査を行った.1.抑うつ予防に関する介入:社会福祉協議会によるミニデイ活動(集会所にて実施)にて,健康関連の話題(抑うつ予防(リラクゼーション),認知症予防(回想法)等)の情報提供を行った.また,集会所では身体活動を通じて他者(高齢者同士,介入補助のボランティア学生,社協スタッフ,行政スタッフ)とふれあい交流できるプログラムを提供した.2.追跡調査:宮城県北部の登米市津山町の高齢者のうち,同町社会福祉協議会のミニデイの活動に登録し,かつ初回調査に参加した281人を対象として平成24年11月平成25年2月に行われた.調査への参加人数は235人であった.抑うつ指標としてとりあげたGeriatric Depression Scale(GDS)は,初回調査時に比べ,介入地区で0.2ポイント低下し,対照地区で0.2ポイント上昇していた.また,外出頻度(1回/週以上の割合)は介入地区で3%上昇し,対照地区では6%低下していた.なお,介入地区は4地区,対象地区は7地区であり,介入地区には2回4回介入した.同研究は対象となる自治体にとって高齢者の健康づくりのためのモデル事業という位置づけであったが,プログラムを通して使用した各種資料や蓄積したノウハウ,または得られたデータを今後は普及していくこととなった.

平成23年3月11日に発生した地震(東日本大震災)による影響により,介入の内容(開始時期,頻度,内容,進め方)および追跡調査の時期等を変更せざるを得なくなった.24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年3月11日に発生した地震(東日本大震災)による影響による介入の内容や追跡調査の時期が変更となったが,参加者および自治体スタッフの方々には,心の健康に深く関わる本研究の本質と意義を理解していただき,継続することが可能となった.今後は,震災による影響を考慮しながら介入プログラムを継続し,その効果評価を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
等高線地形図を用いた高分解能DEM自動作成システムの開発とその実用化

本研究課題では,目的とする「高分解能DEM自動作成システム」の開発と応用に主眼を置いて,次の研究を進めた。(1)多数の適用実験を踏まえて,実用化システムにおける処理アルゴリズムの性能改善を行う。(2)システムの統合化を行い,ユーザ・フレンドリーなトータルシステムとしての実現を図る。(3)実利用上で必要となる高精度DEMの整備と各種地形特徴を効率的に抽出するDEM処理アルゴリズムの開発を行う。(1)については,生成DEMに残存する不自然な段差,瘤,凹みなどを解消する後処理法としての拡張型Grimson正則化法と選択的平滑化法の改良を行った。さらに,市販の地形図では図面の境界同士で若干のずれを発生しており,小規模DEMを張り合わせて統合DEMにまとめる上での問題となっており,その対策についても検討を行った。その他,適用実験を多角的に実施して,実用化システムを実現するための各種処理アルゴリズムの性能改善作業を実施した。(2)については,グラフィック・ユーザ・インターフェイス(GUI)を駆使したユーザ・フレンドリーな処理システムとしての実現化作業を行った。さらに,多数の適用実験による使用経験を踏まえて,一層使い易いシステムとしてのトータルシステム化を図った。(3)については,実利用上で必要となる高精度DEMの整備を行った。また,地形の斜度と方位,流域部,尾根部,谷部などの各種地形特徴を効率的に抽出する処理アルゴリズムの開発に着手し,その検討作業を行った。今回の研究開発によって,「高分解能DEM自動作成システム」は基本部分が完成し,実利用できる状況に至った。今後は,本システムの拡充を図るとともに,本システムを用いた地理情報処理に関する各種の応用研究を推進して行きたいと考えている。本年度は,既開発の基本システムをベースとして,地形図から高分解能DEMを自動作成するための実用化システムの開発を目指して,以下の4項目に重点を置いて研究を進めた。(1)多数の適用実験を踏まえて,基本システムの各種処理アルゴリズムの性能改善を行う。(2)作成した小規模DEMを張り合わせて,1つの統合DEMにまとめる技法の開発を行う。(3)DEMから各種地形特徴を効率的に抽出するための基本処理アルゴリズムの開発を行う。(4)システムとしての統合化を行い,ユーザ・フレンドリーなトータルシステムとしての実現を図る。まず(1)については,基本システムを多数の地形図に適用して問題点を洗い出した結果,生成DEM表面に残存する不自然な段差,瘤,凹みなどを解消する整形後処理法の改善が必要となっており,具体的に2つの処理手法(拡張型Grimson正則化法,選択的平滑化法)の改良を行い,良好な実験結果を得た。続けて,各種の適用実験を多角的に実施しながら,実用化システムを実現するための各種処理アルゴリズムの性能改善を行う予定である。次に(2)については,市販の地形図では図面の境界同士で若干のずれを発生しており,その対策が小規模DEMを張り合わせて統合DEMにまとめる上での検討課題となっている。そこで,境界部分において両者をDEM上でモーフィング的に融合する手法を検討しているが,システムとしての実現化作業はまだ未着手である。また(3)については,地形の斜度と方位,流域部,尾根部,谷部などをDEMから正確に決定することが必要となっているが,これら地形特徴を効率的に抽出する処理アルゴリズムの検討を継続して実施中である。(4)については,グラフィック・ユーザ・インターフェイス(GUI)を駆使したユーザ・フレンドリーな処理システムとしての実現化作業を継続中である。また,既存の地理情報システムとのインターフェイスをはじめとする各種ユーティリティ機能を充実する作業も継続中である。

本年度は,前年度までの研究に引き続いて,既開発の基本システムをべースとして,地形図から高分解能DEMを自動作成するための実用化システムの開発を目指して,以下の4項目に重点を置いて研究を進めた。(1)多数の適用実験を踏まえて,基本システムの各種処理アルゴリズムの性能改善を行う。(2)作成した小規模DEMを張り合わせて,1つの統合DEMにまとめる技法の開発を行う。(3)DEMから各種地形特徴を効率的に抽出するための基本処理アルゴリズムの開発を行う。(4)システムとしての統合化を行い,ユーザ・フレンドリーなトータルシステムとしての実現を図る。まず(1)については,基本システムを多数の地形図に適用して問題点を洗い出した結果,生成DEM表面に残存する不自然な段差,瘤,凹みなどを解消する整形後処理法の改善が必要となっており,具体的に2つの処理手法(拡張型Grimson正則化法,選択的平滑化法)の改良を継続して行った。さらに,各種の適用実験を実施して,実用化システムを実現するための各種処理アルゴリズムの性能改善について検討した。次に(2)については,市販の地形図では図面の境界同士で若干のずれを発生しており,その対策が小規模DEMを張り合わせて統合DEMにまとめる上での検討課題となっているので,境界部分において両者をDEM上でモーフィング的に融合する手法について検討を行ったが,システムとしての実現化作業はまだ未着手である。また(3)については,地形の斜度と方位,流域部,尾根部,谷部などをDEMから正確に決定することが必要となっており,これら地形特徴を効率的に抽出する処理アルゴリズムの検討を継続して実施した。(4)については,グラフィック・ユーザ・インターフェイス(GUI)を駆使したユーザ・フレンドリーな処理システムとしての実現化作業を継続して行った。また,既存の地理情報システムとのインターフェイスをはじめとする各種ユーティリティ機能を充実する作業も継続して行った。
新しいアセチル転移酵素導入サルモネラ菌を用いた変異原性物質のDNA障害性の検出

環境中に存在する発癌性ニトロクリセンの代謝関連化合物であり、極めて強いDNA傷害を引き起こす6-アミノクリセンの代謝的活性化機構を解明する目的で、ラットとヒトチトクロームP450(P450)酵素による活性化について以下の要領で研究を進めてきた。基質として、6-アミノクリセン(6-AC)とその代謝物トランス-1,2-ジヒドロ-1,2-ジヒドロキシ-6-アミノクリセン(6-AC-diol)を選び、酵素源としてラット肝と18例のヒト肝ミクロゾーム、精製P450酵素を含む再構成系及びヒトP450酵素をcDNA発現させたヒトリンパ芽球ミクロゾームを用いた。DNA損傷性は、大腸菌のSOS反応のumu遺伝子誘導を利用したサルモネラ菌TA1535/pSK1002と、この菌株にさらにアセチル転移酵素を導入したNM2009株を用い、菌体内に誘導されるbeta-ガラクトシダーゼ活性を指標に調べた。6-ACと6-AC-diolの活性化反応に関与するP450分子種を明らかにするために、P450特異抗体と阻害剤の影響を検討した。またヒト肝ミクロゾームによる代謝的活性化能とウエスタンブロッテイング法により求めた各P450分子種含有量並びに特異性のある既知の薬物酸化活性と相関性を調べた。またP450酵素に引き続いて反応に関与する酵素を予測するため、エポキシド水解酵素とその阻害剤並びにアセチル転移酵素阻害剤の添加効果を調べた。検討の結果、6-ACは、ラットP4502B1/2及びヒトP4502B6/3A4によってN-水酸化を受け、引き続きアセチル転移酵素によって代謝的活性化されるが、ラット及びヒトP4501A1/2により6-AC-diolを経て究極体ジオールエポキシドに変換されることが示唆された。以上の知見は、ヒト肝ミクロゾーム中のP450分子種の存在量比の違いが原因となって変異原性物質の代謝経路が異なることがあり、このことが環境化学物質の生体に対する影響発現における個体差の一因となることが予想された。
地震電磁界観測に含まれる異常信号変動の自動検出と雑音除去に関する研究

電磁気学的なアプローチによる地震の短期予知を目的として、地震電磁界計測に含まれる異常変動の検出およびそのための雑音除去を実施した。得られた成果の概要を以下に列挙する。(1)時系列データの異常変動の自動検出手法として、線形なADF予測器と非線形なニューラルネットワークフィルタ(NNF)予測器を構築した。予測器は過去のデータから1つ先の時刻の状態の予測値と実際の観測値を比較することによって異常値の判定をする。構築したフィルタを超高層物理の分野でtransientな信号としてよく知られたtrimpi効果の検出に適用した。その結果、SNのよい場合はADF、NNFとも同様によく推定できるが、SNが悪い場合は、NNFの方が振る舞いがよくなり、有効であることがわかった。(2)地震電磁気データへの応用として、(1)主成分解析、(2)フラクタル解析、(3)wavelet変換を用いたインターステーション法による信号弁別を行った。主成分解析では、伊豆半島の3点アレー観測された2000年伊豆諸島群発地震に適用したところ、第1主成分は太陽活動に起因する変動で安定していること、第2主成分は人間活動に伴う人工雑音の影響が強いこと、第3主成分に効率よく地殻活動に関連する変動が保存されていることがわかった。また、ULF帯の磁場のフラクタル解析では、規模の大きな地震の1ヶ月から数日前に異常値に近づき、臨界状態に近づいていることを示すことがわかった。雑音のないリモートリファレンスデータと観測点との間の相関を利用したインターステーション法に、従来のFFTとは異なるwavelet変換を導入し、太陽起源の外部磁場変動に起因する電磁場変動(周期1000秒以下)を除去する手法を考案し、モデル計算および実測データで検証した。その結果、磁場、電場とも考案した手法で、概ね外部磁場変動に起因する変動を除去することができることがわかった。観測データから外部磁場変動に起因する変動を除去した残差には、人工雑音や地震に関連する電磁場変動が含まれており、残差成分の適切な処理が今後の課題である。本年度は解析のための計算機環境を整備し、各種データを入手整理するとともに、研究の第1ステップとしてtransientな現象で性質のよくわかっているトリンピ効果を取り上げ、非線形フィルタによる自動認識・検出の有効性を調査した。トリンピ効果とは地球磁気圏における波動粒子相互作用の結果、磁気圏内に捕捉されていた高速電子がピッチ角散乱により地球電離層に突入することに伴い、電離層に小規模な擾乱が発生し、観測しているVLF局電波の振幅・位相にtransientな異常が生じる現象である。観測データは位相については比較的安定しているが、振幅に関してはSNが悪いという特徴がある。非線形フィルタはいろいろ提案されているが、シミュレーションによる検証が多く、実信号への適用はあまりされていない。本研究では、線形適応フィルタ(ADF)およびニューラルネットワークを利用した非線形適応フィルタ(NDF)を利用した信号予測器を構築し、観測された時系列データへ適用し、振幅・位相の有意な異常変化の自動検出を試みた。具体的には、過去の時系列データから未来(1つ先)の時刻のデータを予測し、予測値と実測値の違いを評価することで、信号の異常性を判断させる。ADFとNDFとも入力は現在を含む過去10点のデータを入力し、次の1点を予測し、実測データと比較する。このときデータの標準偏差の2倍(2σ)を超えるものを異常値とした。

NDFは3層のパーセプトロンとし、あらかじめトリンピ効果のモデルを用いて逆伝搬法で十分学習させた。その結果、位相に関してはADF、NDFともパフォーマンスは同等であるが、SNの悪い振幅ではNDFの方がより有効であることがわかった。今後は、NDFの特性を詳細に調査するとともに、ノイズ検出・除去等の地震電磁気データへの応用を試みる。本年度は地震に関連するULF電磁場データのうち磁場データに含まれる信号の特徴の把握を行った。観測されるULF磁場データには(1)主に太陽活動に起因するグローバルな信号、(2)直流電車や工場の漏洩電流等などによる人工的な信号、(3)地中を伝搬してくる信号等が考えられる。地震に関連するULF帯の磁場変動は将来の震源域から直接観測点で受信したと考えられるので、(3)に含まれる。一般に地震に関連する信号は非常に微弱である。そのためには(1)や(2)の信号を除去せねばならない。そこで、今年度はULF磁場データに含まれる地殻活動に関連する電磁気現象の検出を目的とした信号処理法の開発を手がける中で,時系列データから地球超高層起源の電磁場変動を除去して,観測点付近の局所的なノイズの抽出を試みた。すなわち、(1)の除去を試みた。本研究では,インターステーション応答関数(Inter-Station transfer function;以下,ISTF;法を用いた。ISTFは複数の磁場観測点で測定された磁場データの成分間に成り立つ応答関数であり,観測点の電気伝導度分布に依存する。ISTFが時間に対して一定で,少なくとも1つの観測点でデータがノイズに汚染されていないことを仮定すると,その観測点と他の観測点との間のISTFによって,各観測点におけるノイズの汚染を受けない時系列データを合成することができる。各観測点のデータと合成データの差は,観測点周辺の局所的なノイズであるといえる。本研究では,時系列データをウェーブレット変換によって時間・周波数(スケール)領域に変換して,ISTFおよび残差の推定を全てウェーブレット領域において行った。解析では、房総半島の電磁場観測点で取得されたULF磁場データと気象庁地磁気観測所(柿岡)の磁場データをレファレンス・データとして利用した。その結果,周期100秒以上においては地球超高層起源の電磁場変動は除去された。しかし,ISTFの推定において,高S/N比のデータを時間,周波数の両領域で抽出するなどの改良点はまだ残されている。また、主成分解析による地震電磁気信号の検出も試み、適応フィルタやニューラルネットワークを用いた非線形適応フィルタによる異常信号変異の検出等も実施した。最終年度も昨年度に引き続き、地震に関連する信号は非常に微弱であるために、昨年度と同様に時系列データから地球超高層起源の電磁場変動を除去する手法の開発・検証を以下のとおり実施した。また、今年度は共同研究者と定期的にセミナーを開催し、意見交換も精力的に行った。国内外の学会や論文誌等で本研究の成果を発表し、本研究の報告書も作成した。
偏光面や入射角に依存して動く光駆動型ゲルアクチュエータの開発

外部刺激に応答するソフトマテリアルは機能性材料として注目を集めている。中でも、生体透過性の高い近赤外光を駆動力とするゲルアクチュエータは、マイクロマシンなどの先端医療機器の素材として期待されている。しかし、近赤外光に応答する材料の報告例が少ないこと、光による操作性が低いことが近赤外光を駆動力とするゲルアクチュエータの実用化において障害となっている。私がこれまでに開発してきた金ナノロッドの配向アレイは、偏光面や入射角に依存して近赤外光を吸収し、熱に変換することができると期待された(プラズモン発熱)。そこで本研究では、金ナノロッドの配向アレイを温度応答性ゲル表面に転写し、プラズモン発熱特性を利用して温度応答性ゲルの局所的な体積変化を引き起こすことで、アクチュエータとして動作させることを目指した。当該年度はその事前準備として、作製した金ナノロッド垂直配向アレイを別の転写する手法の確立のための条件検討を行った。まず、ガラス基板との結合部位に紫外光によって開裂する分子を導入したDNAを、片末端を介して固定化する。このようにして固定化されたDNAの集合体はDNAブラシと呼ばれ、基板に対して垂直方向に伸長する。このDNA鎖配向集合体に静電相互作用によって金ナノロッドを吸着させることで、基板に対して垂直に配向した金ナノロッドアレイを作製した。紫外線を照射し、垂直配向を保ったまま別のガラス基板に転写できるかを調べた。その結果、紫外線照射時間に増すにつれ、金ナノロッドアレイの転写量が増加することがわかった。また、金ナノロッドのプラズモン特性を利用して転写後の配向状態の評価を行った結果、金ナノロッドアレイ固定化面と転写対象ガラス基板が接触していない場合、転写された金ナノロッドの配向は乱れていた。一方、基板間を接触させた場合、金ナノロッドアレイは垂直配向を維持した状態で転写されることがわかった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
新規分子PPP1r18による破骨細胞骨吸収活性制御機構の解明

チロシンキナーゼc-Srcは破骨細胞の分化や生存ではなく、骨吸収に必須の分子であり、その作用メカニズムを解明することは破骨細胞による骨吸収の分子基盤を解明できると考えられる。我々は、c-Src欠損マウス由来線維芽細胞に恒常活性型c-Srcを過剰発現させ、c-Srcと結合する分子を質量分析により探索した結果、アクチンの重合に関与する新規分子Protein Phosphatase1, regulatory subunit 18 (PPP1r18)を同定した。本研究では機能的に未知であるPPP1r18の破骨細胞における機能を検討している。まず、PPP1r18の破骨細胞における発現を検討した結果、PPP1r18は発現しており、破骨細胞の骨吸収機能に密接に関与する細胞骨格構造アクチンリングにc-Srcとともに局在していた。また、免疫沈降法の結果、破骨細胞においてPPP1r18はc-Srcと結合していた。さらに、PPP1r18はアクチンリングを形成できないc-Src遺伝子欠損マウスの破骨細胞において細胞質全体に局在していたが、c-Src遺伝子の導入によりアクチンリング形成を誘導すると、PPP1r18はアクチンリングに局在を認めた。以上の結果より、PPP1r18はc-Srcによる破骨細胞のアクチンリング形成に関与することが示唆された。次に、破骨細胞に過剰発現した結果、PPP1r18によりアクチンリング形成が阻害された。この結果よりPPP1r18はアクチンリング形成を負に制御する可能性が示唆されたが、そのメカニズムは不明である。PPP1r18はアクチン以外にProtein phosphatase 1 (PP1)と結合することが明らかとされている。そこで現在、PPP1r18のPP1結合部位を変異させた遺伝子を作成中であり、この変異体を使用してPPP1r18の機能を解析予定である。in vitroにおけるPPP1r18の破骨細胞における発現および局在の検討に関しては予定通り進んでいる。さらに、破骨細胞におけるc-SrcとPPP1r18の分子的な相互関係に関しても予定通り解析を行った。破骨細胞におけるPPP1r18の役割に関してはアデノウイルスの作成および過剰発現を行い、当初の予定通りアクチンリング形成および骨吸収活性に関しての役割を検討した。本年度ではin vitroにおける実験に関しては特に予定通りに進行した。しかしながら、予算的な問題があり遺伝子改変マウスの作成には至っていない。我々は、c-Src欠損マウス由来線維芽細胞に恒常活性型c-Srcを過剰発現させ、c-Srcと結合する分子を質量分析により探索した結果、アクチンの重合に関与する分子Protein Phosphatase1, regulatory subunit 18 (PPP1r18)を同定した。本研究では機能的に未知であるPPP1r18の破骨細胞における機能を検討した。また、PPP1r18のProtein phosphatase 1 (PP1)結合部位を変異させた変異体を破骨細胞に過剰発現してもPPP1r18の野生型と違いアクチンリング形成を抑制しなかった。さらに、PPP1r18のアクチンリング制御メカニズムを検討した結果、Srcの17番目のセリンリン酸化を制御し、局在を変化させることによりアクチンリング形成を制御することを示唆する結果を得た。これらの結果より、PPP1r18はPP1リクルートによるSrc局在制御により破骨細胞の骨吸収能を制御していると考えられた。in vitroの解析においては問題なく進んでいるので本年度では変異型のPPP1r18の作成およびその機能解析を行う。また、既知のc-Srcとの関連タンパク質Cortactinやp130Casなどとの分子的な相互関係を検討する。これにより、新規分子PPP1r18の破骨細胞における役割が明らかになり、破骨細胞の骨吸収活性制御メカニズムの一端が明らかになると考えられる。マウス作成に関しては近年技術が向上してきたゲノム編集を使いマウス作成法を考えるが、予算的にマウス作成までは難しいと考えられる。機能系基礎歯科学
ポリハロゲン化合物の結合様式と反応性

ポリハロゲン化合物は、類似の原子種から成り立ちながら、結合の原子価、原子の酸化状態、結合様式、幾何学的構造、反応性などの点で非常に多様性に富む化学種であるが、この興味深い化学種に対する理解は現在のところ充分とは言えない。本研究では、非経験的分子軌道計算により、その特性を明らかにすることを目的とする。まず初めに、ヨウ素、臭素、塩素原子から成る三ハロゲン化合物について系統的な解析を行った。構造最適化計算および電荷分布の計算を行った結果、基底関数依存性が大きいことがわかった。幾何学的構造には分極関数の影響が大きく、実験値を再現するためには分極関数を含めることが必要であった。陰イオンの電荷を求める際には、空間的に広がりの大きな関数(diffuse functions)の影響が非常に大きいことがわかった。ただしこれは、幾何学的構造にはほとんど影響しなかった。有効内殻ポテンシャルが、この系に対して精度および計算時間の両面で有効であることを確認した。特に幾何学的構造については、実験値を非常によく再現した。ヘテロな系の異性体を比較すると、実験的に見い出されている通り、中央に重い原子がくるものが最も安定であることがわかった。ハートリーフォック法レベルでの異性体間の相対的エネルギー差は1030kcal/molであった。得られた分子軌道を用いて、電子数解析を行った。その際、球平均差電子密度の基準となる原子の密度行列を求める必要がある。非制限ハートリーフォック法を用いて、ハロゲン原子についての密度行列を今回新たに求めた。各化学種内の原子のまわりと結合のまわりを中心とする球平均差電子密度を計算し、各原子の酸化状態の相対的な違いについての知見を得た。さらに、ポリハロゲン化合物の結合様式や構成原子の酸化状態についての統一的な理解のために、五ハロゲン化物や七ハロゲン化物などの大きな系の結果と比較検討中である。ポリハロゲン化合物は、類似の原子種から成り立ちながら、結合の原子価、原子の酸化状態、結合様式、幾何学的構造、反応性などの点で、非常に多様性に富む化学種であるが、この興味深い化学種に対する理解は、現在のところ充分とは言えない。構造最適化計算および、電荷分布の計算を行った結果、基底関数依存性が大きいことがわかった。幾何学的構造には分極関数(polarization functions)の影響が大きく、実験値を再現するためには、分極関数を含めることが必要であった。陰イオンの電荷を求める際には、分極関数に比べて、広がりの大きな関数(diffuse functions)の影響が非常に大きいことがわかった。後者は、幾何学的構造にはほとんど影響しなかった。有効内殻ポテンシャルが、この系に対しても精度および計算時間の両面で有効であることを確認した。ヘテロな系の異性体において実験的に見い出されている通り、中央に重い原子がくるものが最も安定であることがわかった。ハートリーフォック法レベルでの異性体間の相対的エネルギー差は1030kcal/mol程度であった。ハロゲン原子についての密度行列を非制限ハートリーフォック法を用いて、今回新たに求めた。

ポリハロゲン化合物は、類似の原子種から成り立ちながら、結合の原子価、原子の酸化状態、結合様式、幾何学的構造、反応性などの点で非常に多様性に富む化学種であるが、この興味深い化学種に対する理解は現在のところ充分とは言えない。本研究では、非経験的分子軌道計算により、その特性を明らかにすることを目的とする。まず初めに、ヨウ素、臭素、塩素原子から成る三ハロゲン化合物について系統的な解析を行った。構造最化計算および電荷分布の計算を行った結果、基底関数依存性が大きいことがわかった。幾何学的構造には分極関数の影響が大きく、実験値を再現するためには分極関数を含めることが必要であった。陰イオンの電荷を求める際には、空間的に広がりの大きな関数(diffuse functions)の影響が非常に大きいことがわかった。ただしこれは、幾何学的構造にはほとんど影響しなかった。有効内殻ポテンシャルが、この系に対して精度および計算時間の両面で有効であることを確認した。特に幾何学的構造については、実験値を非常によく再現した。ヘテロな系の異性体を比較すると、実験的に見い出されている通り、中央に重い原子がくるものが最も安定であることがわかった。ハートリーフォック法レベルでの異性体間の相対的エネルギー差は1030kcal/mol程度であった。得られた分子軌道を用いて、電子数解析を行った。その際、球平均差電子密度の基準となる原子の密度行列を求める必要がある。非制限ハートリーフォック法を用いて、ハロゲン原子についての密度行列を今回新たに求めた。各化学種内の原子のまわりと結合のまわりを中心とする球平均差電子密度を計算し、各原子の酸化状態の相対的な違いについての知見を得た。さらに、ポリハロゲン化合物の結合様式や構成原子の酸化状態についての統一的な理解のために、五ハロゲン化物や七ハロゲン化物などの大きな系の結果と比較検討中である。
情報通信技術ガロジスティクスに及ぼす影響の評価

情報通信白書等でも指摘されているように、近年、情報通信技術を活用した新たな商取引形態が登場してきている。これらは所得の増加、雇用機会の増加、消費者の満足度の増加というメリットをもたらす反面、消費者への小口直送など輸送に負荷のかかる取引形態となるため、道路交通には混雑、大気汚染などのデメリットをもたらす可能性がある。しかし一方で、情報通信技術をロジスティクス高度化に活用することによって、貨物、車両、運転手の効率的管理が可能となる。たとえば、トラックの積載率が向上できれば、必要な車両数は減るわけで混雑緩和が期待できる。本研究は、上記のような問題意識の下で、情報通信技術がロジスティクスに及ぼす影響の分析、評価を行うことを目的としている。分析枠組みの構築にあっては関連する文献サーベイを行った。また、理論的整理を踏まえ仮説を導出したほか、実態調査によりその検証を試みた。さらに最終年度にはとりまとめを行った。理論的整理からはサプライチェーン・マネジメントを行う上での、サードパーティ・ロジスティクス(3PL)の役割、両者の相乗効果に関する仮説が導かれた。特に変化の激しい市場環境化(需給変化、輸出入手続き変化、環境制約変化など)では3PL事業者の情報通信技術を活用したノウハウが優位性を発揮すると考えられる。実態調査からは物流事業者が3PL事業者としてサプライチェーンの一部を担当する上で、情報通信技術を活用して輸出、在庫管理形態の転換等を提案し、環境への負荷も減じたロジスティクスシステムを構築していることが明らかとなった。さらに、物流事業者以外にも商社等がそれぞれの特徴(商取引のノウハウ、商取引相手のリスクに関する知識)を生かして3PL事業者として参入してきていることが明らかとなった。なお、ロジスティクスの高度化には、交通情報、道路情報の提供、デジタル道路地図の整備、各種手続きの電子化、窓口共通化など、行政が情報基盤を整える重要性も明らかにした。インターネットを通じた商取引が浸透し始めている。消費者から受けた注文は、宅配便により配送し、クレジットカードもしくは代金引換により決済することができる。このような取引形態が増加すればこれまで生産者と消費者との間で、情報、物、金の流れを仲介していた卸売業、小売業、輸送業、倉庫業、銀行業、保険業が大きな影響を受ける。本研究は情報通信技術がロジスティクスに及ぼす影響の分析、評価を行うことを目的としているが、13年度は文献サーベイを中心に仮説の構築を行った。その結果、荷主企業は製造、営業など本来の業務以外の輸送、保管、包装といったロジスティクス活動を外部の物流専業者にアウトソースすることが大きな流れとなっていると思われる。物流業者の中にも単なる輸配送業務の請負からEDIなどの情報システムの提供や保管業務、キャリアの選択や管理業務などの物流業務全般、そのコンサルティングを請負うサードパーティ・ロジスティクスへ、その業務の多様化を図る事業者が出てきている。それらを背景として、情報通信技術のうちインターネット関連技術は、新しい取引形態、ロジスティクス活動を創出し、所得の増加、雇用機会増をもたらすが、一般に輸送に負荷のかかる取引形態となるため、道路交通には混雑、大気汚染などの負の影響があると考えられる。しかし、情報通信技術のうちITS(Intelligent Transport System)関連技術は貨物、車両、運転手の効率的管理を可能とし、もってロジスティクス高度化が図れる。混雑、大気汚染に関しては正の影響が考えられる。今後、これら正負の社会的影響の強さを実証的に明らかにしていくことが必要である。情報通信白書等でも指摘されているように、近年の商取引における情報通信技術の活用水準の向上はめざましいものがある。そのような情報通信技術を活用して、年々新たな商取引の形態が登場してきている。

これらは所得の増加、雇用機会の増加・消費者の満足度の増加というメリットをもたらす反面、輸送に負荷のかかる取引形態となるため、道路交通には混雑、大気汚染などのデメリットをもたらすと考えられる。しかし、情報通信技術の活用次第では、貨物、車両、運転手の効率的管理が可能となり、ロジスティクスの高度化というメリットがもたらされるとも考えられる。本研究は、上記のような問題意識の下で、情報通信技術がロジスティクスに及ぼす影響の分析、評価を行うことを目的としている。今年度は昨年度に引き続き関連する文献サーベイを行うとともに、構築した仮説の分析に資する理論的整理及び実態調査を行った。理論的整理からはサプライチェーン・マネジメントを効率化する上での、サードパーティー・ロジスティクスの役割、両者間の相乗効果に関する仮説が導かれた。また実態調査からは、物流事業者がサードパーティー・ロジスティクス事業者としてサプライチェーンの一部を担当する上で、情報通信技術を活用して輸送形態の転換等を提案し、環境への付加も減じたロジスティクスシステムを構築していることが明らかとなった。それとともに、物流事業者以外にも商社等がそれぞれの特徴を強みとしてサードパーティー・ロジスティクス事業者として参入してきていることが明らかとなった。これら取引形態の構築、参入者の登場にも情報通信技術の進展が寄与している。来年度は、今年度行った理論整理、実態調査をさらに拡張した研究を行う予定である。情報通信白書等でも指摘されているように、近年の商取引における情報通信技術の活用水準の向上はめざましいものがある。そのような情報通信技術を活用して、年々新たな商取引の形態が登場してきている。これらは所得の増加、雇用機会の増加、消費者の満足度の増加というメリットをもたらす反面、輸送に負荷のかかる取引形態となるため、道路交通には混雑、大気汚染などのデメリットをもたらすと考えられる。さらに、最終年度としてのとりまとめを行った。理論的整理からはサプライチェーン・マネジメントを効率化する上での、サードパーティ・ロジスティクス(3PL)の役割、両者間の相乗効果に関する仮説が導かれた。特に変化の激しい市場環境下(需給変化、輸出入手続き変化、環境制約変化など)では3PL事業者のノウハウが優位性を発揮すると考えられる。
固体力学における逆問題と逆解析手法の構造解明と適切化手法の確立に関する企画調査

本研究の目的は,固体力学分野で現れる逆問題について,その数理構造の解明を行うことにより個々の逆問題自身のもつ不適切性の構造を明らかにし,これを適切化解法の機能に関する数理構造の解明と有機的に連携させることにより,逆問題の適切化解法を体系化する態勢を構築することにある.このため,固体力学に精通した逆問題研究者と応用数学者とからなる研究組織を構成し,逆問題研究の現状と問題点の調査を行い,重点領域研究として研究を行う場合に必要な,研究組織の態勢,研究課題についてフィージビリティスタディを行った.主な研究成果は,以下の通りである.まず,逆問題自身の不適切性の構造と適切化解法の機能的構造について,従来と現状の研究を総括し,将来の方向を探る調査を実施する.一般性の高い逆問題の分類として,境界値/初期値逆問題,領域/境界逆問題,負荷逆問題,材料特性逆問題,および支配方程式逆問題を取り上げた.これらの研究対象に対して,(1)逆問題の数理構造の解明,(2)逆解析手法の数理構造の解明,および(3)逆解析手法の適用について検討を行った.これらの検討結果をもとに,逆問題の構造に関する体系化,および適切化逆解析手法の特性の体系化を行い,効率的な適切化手法構築の指針について議論を行った.さらに,特定領域研究として研究を行う場合に必要な,研究組織の態勢,研究課題について議論を行い,平成10年度特定領域研究(B)として,「固体にかかわる逆問題-工学的側面とその科学」の研究計画をまとめた.本研究の目的は,固体力学分野で現れる逆問題について,その数理構造の解明を行うことにより個々の逆問題自身のもつ不適切性の構造を明らかにし,これを適切化解法の機能に関する数理構造の解明と有機的に連携させることにより,逆問題の適切化解法を体系化する態勢を構築することにある.このため,固体力学に精通した逆問題研究者と応用数学者とからなる研究組織を構成し,逆問題研究の現状と問題点の調査を行い,重点領域研究として研究を行う場合に必要な,研究組織の態勢,研究課題についてフィージビリティスタディを行った.主な研究成果は,以下の通りである.まず,逆問題自身の不適切性の構造と適切化解法の機能的構造について,従来と現状の研究を総括し,将来の方向を探る調査を実施する.一般性の高い逆問題の分類として,境界値/初期値逆問題,領域/境界逆問題,負荷逆問題,材料特性逆問題,および支配方程式逆問題を取り上げた.これらの研究対象に対して,(1)逆問題の数理構造の解明,(2)逆解析手法の数理構造の解明,および(3)逆解析手法の適用について検討を行った.これらの検討結果をもとに,逆問題の構造に関する体系化,および適切化逆解析手法の特性の体系化を行い,効率的な適切化手法構築の指針について議論を行った.さらに,特定領域研究として研究を行う場合に必要な,研究組織の態勢,研究課題について議論を行い,平成10年度特定領域研究(B)として,「固体にかかわる逆問題-工学的側面とその科学」の研究計画をまとめた.