hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質品質管理を担うシャペロン依存型ユビキチンリガーゼCHIPの遺伝学的解析

本年度はタンパク質品質管理ユビキチンリガーゼと想定されるCHIPのノックアウトマウスの作製に成功した。このマウスは、外見上野生型の同腹仔に比して、体重が1/22/3しかなく、多くが生後1週程度で死亡した。一部生き残ったものも、およそ生後5ヶ月ころからあきらかな筋力低下症状を示すようになった。またオス、メスとも生殖可能ではあるが、妊娠能力が低かった。現在この原因を解析するために詳細に組織学的検索を行っているところである。また様々な生体ストレスにCHIP欠損がどのように影響するかを調査中である。タンパク質品質管理の破綻と神経変性疾患の関連が現在非常に注目されているが、変性タンパク質に対する生体広答にどのように関わるかを個体で観察するために、ハンチントン舞踏病モデルマウスであるHDQ150(ポリグルタミン繰り返し配列を150含むhuntingtin)ノックインマウスと、CHIP欠損マウスとの交配を進めており、現在CHIP欠損がマウスハンチントン舞踏病発症に及ぼす影響を観察中である。また、CHIPの新たな機能を探索する目的で、酵母においてCHIPの過剰発現がその変異を抑制する酵母の変異体を多数同定したところ、リボソーム機能や膜輸送などこれまで予想していなかった分子が多数同定され、CHIPの機能が多岐にわたる可能性が示された。現在これらの分子についてさらにCHIPとの関連を調べている。
SQUID磁束計による脊髄病変の病態診断

ヒト脊髄活動磁界測定のための基礎実験として動物実験(成猫)を行った。胸髄を電気刺激し、頸髄の活動を皮膚上から磁界および電位を用いて測定した。従来から報告されているように、電位による測定では脊髄活動の伝導速度が200300m/sと計算され、生理学的な値を逸脱してしまうのに対して、磁界測定では80120m/sとなり、硬膜外腔より導出した電位測定による結果と同等であった。これにより、皮膚上から磁界測定は、非侵襲的検査法として電位測定より優れていることが証明された。さらに、脊髄障害モデルを作成し、脊髄誘発磁界を測定した。障害部位において、磁界分布の伝導がブロックする様子が観察され、SQUID磁束計により脊髄病変の診断が可能であることがわかった。また、大脳運動野刺激後の下行性脊髄誘発測定(脊髄内の運動路の同定)や、末梢神経刺激後の脊髄誘発磁界測定(シナプスと軸索の複合活動の同定)も行い、脊髄の生理学的な知見についても研究を行っている。ヒトについては、まず前腕部における末梢神経の磁界を測定し、本装置がヒトの神経軸索活動を測定可能であることの確認とともに、装置のヒトへの適合性と安全性を確認した。脊髄磁界については、下位胸髄刺激後、上位胸髄にて上行性脊髄誘発磁界の測定に世界で初めて成功した(第1回脳磁場ニューロイメージングにて発表)。脊髄椎弓切除術後の患者では磁界強度が大きいため、現状のシステムでも磁界測定が可能であったが、健常者では脊髄磁界の強度が小さいため、測定により多くの加算平均が必要なことがわかった。臨床検査装置としての実用化のためには、センサーの感度、数、配置等、改善が必要な所が本研究により明らかになった。今後、さらに研究を続け、脊髄磁界測定に最良なセンサーの条件を模索する予定である。ヒト脊髄活動測定のための基礎実験として、ネコの胸髄を電気刺激し、頸髄の活動を皮膚上から磁界および電位を用いて測定した。以上の研究実績については、第3回生理学研究所脳磁図研究会(1999.12岡崎)、および第22回脊髄電気診断研究会(2000.1東京)において、成果発表を行い、現在論文の投稿準備中である。ヒトについては、装置形状のヒトへの適合性と装置の安全性を確認するため、まず前腕部における末梢神経の磁界を測定した。手関節部および肘関節部において正中神経より発生した末梢神経誘発磁界が伝導してゆく様子を測定することに成功し、本装置がヒトの末梢神経病変の診断装置としても、臨床応用できる可能性が高いことが判明した。装置の形状は前腕での測定では不適当なところはなく、測定による明らかな人体への悪影響は認められなかった。ヒトの脊髄誘発磁界の測定を数例に対し行い、シグナルの検出を行った。現在、脊髄誘発磁界としてのシグナルの妥当性について検討を行っている。

1.動物実験昨年度から引き続き、磁界測定による脊髄機能診断の精度を実証するために動物実験を行った。昨年度は主に脊髄下位胸髄を電気刺激し、脊髄内を上行する神経活動を捉えたが、本年度は大脳の運動野を刺激し脊髄内を下行する神経活動を捉えることに成功し、その成果を第4回脳磁場ニューロイメージング(2000.12岡崎)、および第23回脊髄電気診断研究会(2001.1東京)に発表した。さらに、末梢神経刺激後の脊髄誘発磁界も測定し、末梢神経の活動電位、シナプス電位、脊髄の活動電位の3種類の活動が複合した複雑な磁界から、それぞれの活動を分離可能か検討した(未発表)。脊髄障害モデル実験では、脊髄を頸部前方より切断したモデルを作成、脊髄磁界を後方皮膚上から測定した。本予算を持って購入した24ch SQUID磁束計により、従来の少数のセンサーでは測定不能であった皮膚上からの非侵襲的脊髄障害部位診断が可能であることがわかり、第23回脊髄電気診断研究会(2001.1東京)で発表した。2.ヒト脊髄磁界測定昨年度に引き続き、ヒトの脊髄磁界の測定を試みた。下位胸髄刺激後、上位胸髄にて上行性脊髄誘発磁界の測定に世界で初めて成功した(第1回脳磁場ニューロイメージングにて発表)。前述の動物実験でも明らかになっているが、脊髄誘発磁界の強さは椎弓がある時はないときに比べ45分の1程度に減少した。そのため脊髄椎弓切除術後の患者では磁界強度が大きく、現状のシステムでも磁界測定が可能であったが、健常者では脊髄磁界の強度がより小さくなり、測定により多くの加算平均が必要なことがわかった。臨床検査装置としての実用化のためには、センサーの感度、数、配置等、改善が必要な所が本研究により明らかになった。今後、さらに研究を続け、脊髄磁界測定に最良なセンサーの条件を模索する予定である。
Er:YAGレーザー仕上げ照射歯質に最適な接着界面強化型ポリ酸系接着材の新規開発

Er:YAGレーザーによる仕上げ(フィニッシング)照射象牙質表層に残存した変性層の強化に有効な酸処理法とレジン接着促進前処理法を探索開発する。さらに,レジン添加型グラスアイオノマーセメントにポリ酸系モノマーを添加したベースに対し,含水量の調整,強化ガラスの配合,またはイオン型架橋の強化などを調整した接着材を試作する。これら酸処理,前処理および接着材処理を適宜組合せることにより,Er:YAGレーザー仕上げ照射象牙質に最適な接着界面強化型接着システムの新規開発を行う。
高ベータプラズマ中における電磁流体渦の形成と巨視的安定性

本研究の目的は、核融合や宇宙におけるプラズマ中の複雑な電磁流体現象、特に高密度高ベータプラズマ流中における渦の発生と巨視的安定性に関してその物理機構を実験的に明らかにすることである。東北大学HITOP装置を用いて高速プラズマ流を生成し、その中での渦構造の発生及び安定性にとって何が重要な要素かを明らかにするための実験的研究を行った。本研究では、高密度プラズマ中の磁気構造を明らかにするために、プラズマへの影響をできるだけ少なくし、なおかつ多チャンネルで特性のそろった磁気プローブ計測装置が必要となった。そこで、新たに積層型インダクタを利用した新型の小型磁気プローブアレイを製作しその信頼性を確認した。この装置は多くのプラズマ実験において有効に使用できうるもので本研究の成果の一つである。電磁流体渦の生成実験については、MPDアークジェット装置の内部に設置したパルス磁場コイルによる実験を行った。当初考えていたプラズマ中に効果的な磁場印加ができなかったが、MPD装置を改良し初期データを得ることができた。これに加え、プラズマ内部にループ型コイルおよびロゴスキー型コイルを組み合わせたヘリシティーアンテナを設置し、アルフェン渦励起実験を行った。渦励起のために、まずは、大振幅のm=0モードシアアルフェン波励起を試みた。ループコイルに準定常電流を流して外部磁場に対して逆方向の磁場を生成し、アンテナ周りに閉じた磁力線を形成する。その磁場配位においてロゴスキー型コイルに振動電流を流した。その結果、アンテナ周りにセパラトリックスが形成され、その内部にコイルを囲むように磁場配位が形成されると、内部では大きく磁場変動強度が増大した。これはシアアルフェン波がセパラトリックス内部で強く励振されていることを示している。東北大学HITOP装置では渦を伴った超音速プラズマ流を容易に発生する事が可能であるため、この渦度あるいは流速を独立に変え、渦構造の発生及び安定性にとって何が重要な要素かを明らかにして、その際起こるプラズマ渦内部での密度変動、磁場変動を測定し、渦の発生という巨視的な電磁流体現象に伴うイオン及び電子の振る舞いを調べる。さらに、2つの渦流がマージングする際に起こる電磁流体現象を詳細に観測し、これをプラズマの自己組織化現象の1つとしてとらえ、その緩和過程において密度分布や渦度など何が保存されるか等、高密度プラズマ中での渦流の物理過程を詳細に観測する。これらの実験を通じ、高密度高ベータプラズマ流中での渦の発生と安定性という電磁流体現象の物理過程を解明することを目的としている。そのための実験準備として、本年度はプラズマ源であるMPDアークジェットの改良と整備を行った。まず、MPDアークジェット装置の内部に内蔵型コイルを設置することにより径方向磁場Brを発生させ、これと放電電流による周方向磁場B_θとにより内部に磁気構造を持った電磁流体渦を生成するよう既存の装置を改良した。そして、この改良型MPD装置を2台整備した。一方、生成されたプラズマの挙動を詳細に測定するために、計測器として多チャンネル(13ch)の静電ダブルプローブアレイおよび小型磁気プローブアレイ(11ch)を製作し、プラズマ測定準備を行った。さらに、電子シャッター付CCDカメラによるイメージングシステムの整備も行った。今後は、これらの計測装置を用いて、改良型MPDアークジェットによる実験を行っていく。

東北大学HITOP装置を用いて高速プラズマ流を生成し、その中での渦構造の発生及び安定性にとって何が重要な要素かを明らかにするための実験的研究を行った。本年度はまず、高密度プラズマ流源であるMPDアークジェット近傍に磁場コイルを増設し、種々の磁場形状におけるプラズマ流速とイオン温度、マッハ数の測定を行った。その結果、磁場形状が下流側で弱くなる磁気ノズル配位中をプラズマ流が通過することによりプラズマ流のマッハ数は増加し、イオンマッハ数が3以上の超音速プラズマ流が実現された。また同時にその加速機構や中性粒子による減速機構も実験的に明らかにでき、プラズマ流速やマッハ数の制御を行う手法を確立することができた。このプラズマ流は軸方向に運動すると共に周方向に回転運動を行っている。この様子をMPD出口近傍でのプラズマからの発光を利用して、分光器によるプラズマ回転現象の測定や電子シャッター付高速度CCDカメラによるプラズマ回転現象のイメージング測定により観測し、外部磁場強度及び放電電流値によって回転現象が変化する様子を調べた。一方で、MPDアークジェットを2台並列に設置し、同時に入射することで起こると期待されるプラズマ流同士の相互作用を実験的に観測した。一様磁場配位では顕著な現象は観測されなかったが、磁気ノズル配位に対して同時入射実験を行ったところ2つの回転プラズマ流が回転しながらねじれるような現象が観測された。今後多チャンネル静電ダブルプローブアレイおよび小型磁気プローブアレイにより詳細な観測実験を行い、プラズマ渦内部での密度変動、磁場変動を測定し、高速度プラズマ流中での電磁流体渦の安定性などの物理過程を詳細に実験的に明らかにする。本研究の目的は、核融合や宇宙におけるプラズマ中の複雑な電磁流体現象、特に高密度高ベータプラズマ流中における渦の発生と巨視的安定性に関してその物理機構を実験的に明らかにすることである。本年度は、プラズマ中の磁気構造を明らかにするために積層型インダクタを利用した新型の小型磁気プローブアレイを製作し測定器の実用化を図った。電磁流体渦の生成実験については、MPDの内部に設置したパルス磁場コイルによる実験を行った。当初考えていたプラズマ中に効果的な磁場印加ができなかったが、MPDを改良し初期データが出始めている。これに加え、プラズマ内部にループ型コイルおよびロゴスキー型コイルを組み合わせたへリシティーアンテナを設置し、アルフェン渦励起実験を行った。渦励起のためにまずは、大振幅のm=0モードシアアルフェン波励起を試みた。ループコイルに準定常電流を流して外部磁場に対して逆方向の磁場を生成し、アンテナ周りに閉じた磁力線を形成する。その磁場配位においてロゴスキー型コイルに振動電流を流した。その結果アンテナ周りにセパラトリックスが形成されるとシアアルフェン波がセパラトリックスの外には伝播できないことが分かった。また、予想していたほどの大振幅波動はこれまでに試みた実験条件では起こらなかった。
脂質抗原に対する魚類の細胞性免疫誘導機構の解明と新規水産用ワクチン開発への挑戦

これまでの研究により、IL-12を魚体内で産生できれば、細胞内寄生細菌感染症を予防できる可能性が示されている。さらに細胞内寄生細菌由来の糖脂質成分が本疾病のワクチンアジュバントとして使用可能であることが分かっている。しかし、これら糖脂質がどのように魚体の免疫応答を活性化させているのかは不明である。糖脂質および菌体由来の脂質を特異的に認識するCD1ファミリー分子は、魚類では相同遺伝子が見つかっていないものの、アロタイプが少なく糖脂質の結合に適した構造を持つMHC様分子の存在が示唆されている。そこで、この新奇MHC分子が糖脂質抗原に対する免疫の誘導に関与するのではないかと考えた。
免疫系担当細胞の発生・分化に関与するリンホカイン及びその受容体の解析

本研究の目的は,免疫系担当細胞の発生・分化におけるILー5の役割を見きわめ,ILー5受容体遺伝子を単離することによりILー5受容体の構成を明らかとし,ILー5受容体の種々の細胞における発現を検索することにある。1.まず長期骨髄細胞培養法を用いてILー5は好酸球の増殖とCD5(Ly1)陽性B前駆細胞の維持に有効であることを見い出した。また同時にこの培養によりT88ーMとY16という2つのILー5反応性の細胞株を樹立した。共に約10,000個の低親和性受容体(解離定数:K_D約5nM)と約1,000個の高親和性受容体(K_D約20pM)を有していた。2. ^<35>S標識ILー5を用いた化学架橋実験より,低親和性受容体は分子量約60,000の分子より,高親和性受容体はさらに分子量130,000の分子が結合してヘテロダイマ-を形成することにより構築されていると予想されている。(1)本実験ではこの分子量約60,000の分子を免疫沈降させる2つの抗体H7とT21と発現ベクタ-CDM8を用いてこの分子をコ-ドするCDNA,pILー5R.8を単離した。このcDNAをCOS7細胞で発現させることにより,この遺伝子が分子量約60,000の低親和性ILー5受容体をコ-ドしていることが示された。またこの遺伝子は親株以外にCD5^+の慢性B白血病細胞株BCL_1,またIgM産生ミエロ-マMOPC104Eで発現が認められ,mRNAのサイズは5.8kbおよび5.0kbの2種類であった。(2)また我々はT88ーM細胞3×10^<11>個よりH7結合ゲルを用いて分子量約60,000の分子を精製しそのN端17個のアミノ酸配列を決定した。その配列はcDNAから予想される18番目のアミノ酸残基から17個目までのアミノ酸残基に相当しており,cDNAはH7抗体の認識する分子をコ-ドすることが確認された。3.正常マウスの腹腔B細胞のほとんどがH7抗原を持っており,その70%以上がCD5陽性であった。この他骨髄および脾臓の一部の細胞にH7抗原の発現が認められる。今後造血分化におけるILー5受容体の発現調節を検討する予定である。
ポストーフリーラジカルをターゲットにした新規脳虚血治療の開発

我が国の脳卒中患者は今後も増加の一途をたどることが予想され現在でも要介護4/5の40%を占めている。脳卒中の7ー8割は脳梗塞でありさらに高齢化に伴い重篤な脳塞栓症が増加している。こういった現状と我が国の医療費の高騰を考慮すると脳梗塞治療成績を向上させ後遺症を軽減させることは喫緊の課題といえる。活性酸素を代表とするフリーラジカル障害は脳虚血神経細胞障害の主病態の一つであり、捕捉消去作用を持つ脳梗塞治療薬の研究開発は数多く行われてきた。しかしながらフリーラジカルの存在は極めて短時間でありラジカル後の障害反応は速やかに進行してゆくがその後の細胞障害ステップに対する治療薬は有効なものがないのが現状である。このフリーラジカル反応により発生する分子反応のうち細胞障害の主体となるのは、強力な細胞毒性アルデヒドである4ーヒドロキシノネナール(HNE)であることが明らかとなっている。今回我々は熊本大学薬学部と共同開発にてこのHNEを強力に消去する新規ヒスチジン誘導体カルノシンヒドラジド(CNN)(水溶性、血液脳関門通過型)を開発した。本研究ではこのCNNが実験的脳梗塞/脳虚血神経細胞障害に対し保護的効果をもち臨床的に治療薬として用いる事ができる可能性について研究を行っている。この薬剤は現時点で血液中に溶解し血液脳関門も通過する事が明らかであるので虚血性神経細胞障害に抑制効果が見られれば将来的に臨床的に有効な薬剤となり脳梗塞による後遺症の軽減につながると考えられる。1)熊本大学薬学部におけるCNN(カルノシンヒドラジド)の合成は現時点で安定して供給できる状況となった。これに合わせて熊本大学薬学部においては神経細胞に起源をもつPC-12細胞の細胞障害抑制実験を行っている。PC-12にHNE (ヒドロキシノネラール)を250 microM暴露によりフリーラジカル暴露による細胞障害と同様の病態を再現しMTT-assayにより評価すると細胞死が60-65%得られるというデーターを得た。現在更にCNNによる細胞障害の抑制効果を薬剤濃度を変えて安定したデーターを得るべく研究を行い30mMであれば十分な抑制効果が得られる事が明らかになった2)現在研究員と大学院生により砂ネズミ一過性脳虚血が作成され病理学的検討が可能となり免疫染色のシステムも構築できた。sham control animalにて海馬CA1錐体細胞層の神経細胞の評価領域と正常神経細胞評価方法を一定にし、脳虚血による神経細胞の障害が細胞数にして95% +/- 4%程度であることが安定して得られるようになった。3)薬物投与による神経細胞障害抑制効果を確認中である。実験動物に量を変えたCNNを投与し動物の体温変化に十分注意しながら虚血を作製し神経細胞死の状況を検討したところ20mg/kgの虚血前5分投与で神経細胞死抑制が見られ驚く事に100mg/kg虚血後投与でも60%の細胞死抑制効果が認められた。当初は安定したデーターが得られていたが神経細胞効果が減少する傾向にあるためその原因を検討したところCNNの溶解後の不安定さがその原因であることも判明した。4)新たな脳梗塞モデルとしてラットの中大脳動脈一過性閉塞モデルを作成中である。こちらは熊本大学第2薬理学教室にてその技術を習得し現在久留米大学にて再現性を確認しているところである。1)今後は新たな脳梗塞モデルとしてラットの中大脳動脈一過性閉塞モデルを作成中である。こちらは熊本大学第2薬理学教室にてその技術を習得し現在久留米大学にて再現性を確認しているところであるが先ほどの海馬の神経細胞死とはメカニズムが異なるためにこのモデルと海馬の神経細胞死のモデルと両方で効果が見られれば臨床的な有効性の可能性がまた一段と強くなると予想される。2)海馬の神経細胞死モデルでの細胞死抑制効果が100%に到達していない事からその他の薬剤との併用治療も考慮すべきではないかと考えている。その候補としてはできればすでに人に使用されている薬剤を用いたいと考えておりフリーラジカル補足剤としてedarabon、さらに麻酔薬であるbarbiturateなどを候補に挙げている。

この薬剤は現時点で血液中に溶解し血液脳関門も通過する事が明らかであるので虚血性神経細胞障害に抑制効果が見られれば将来的に臨床的に有効な薬剤となり脳梗塞による後遺症の軽減につながると考えられる。1)熊本大学薬学部におけるCNN(カルノシンヒドラジド)の合成は現時点で安定して供給できる状況となった。これに合わせて熊本大学薬学部においては神経細胞に起源をもつPC-12細胞の細胞障害抑制実験を行っている。PC-12にHNE (ヒドロキシノネラール)を250 microM暴露によりフリーラジカル暴露による細胞障害と同様の病態を再現しMTT-assayにより評価すると細胞死が60-65%得られるというデーターを得た。現在更にCNNによる細胞障害の抑制効果を薬剤濃度を変えて安定したデーターを得るべく研究を行い30mMであれば十分な抑制効果が得られる事が明らかになった2)現在研究員と大学院生により砂ネズミ一過性脳虚血が作成され病理学的検討が可能となり免疫染色のシステムも構築できた。sham control animalにて海馬CA1錐体細胞層の神経細胞の評価領域と正常神経細胞評価方法を一定にし、脳虚血による神経細胞の障害が細胞数にして95% +/- 4%程度であることが安定して得られるようになった。3)薬物投与による神経細胞障害抑制効果を確認中である。実験動物に量を変えたCNNを投与し動物の体温変化に十分注意しながら虚血を作製し神経細胞死の状況を検討したところ20mg/kgの虚血前5分投与で神経細胞死抑制が見られ驚く事に100mg/kg虚血後投与でも60%の細胞死抑制効果が認められた。当初は安定したデーターが得られていたが神経細胞効果が減少する傾向にあるためその原因を検討したところCNNの溶解後の不安定さがその原因であることも判明した。4)新たな脳梗塞モデルとしてラットの中大脳動脈一過性閉塞モデルを作成中である。こちらは熊本大学第2薬理学教室にてその技術を習得し現在久留米大学にて再現性を確認しているところである。1)今後は新たな脳梗塞モデルとしてラットの中大脳動脈一過性閉塞モデルを作成中である。こちらは熊本大学第2薬理学教室にてその技術を習得し現在久留米大学にて再現性を確認しているところであるが先ほどの海馬の神経細胞死とはメカニズムが異なるためにこのモデルと海馬の神経細胞死のモデルと両方で効果が見られれば臨床的な有効性の可能性がまた一段と強くなると予想される。2)海馬の神経細胞死モデルでの細胞死抑制効果が100%に到達していない事からその他の薬剤との併用治療も考慮すべきではないかと考えている。その候補としてはできればすでに人に使用されている薬剤を用いたいと考えておりフリーラジカル補足剤としてedarabon、さらに麻酔薬であるbarbiturateなどを候補に挙げている。理由:論文校正及び掲載費が予想以上に必要であったため計画通りの使用ができなかったため使用計画:未使用額を含めて初年度購入予定であった解析用のパーソナルコンピューターの購入を予定している
電磁場の確率分布関数の測定

光は、我々が種々の情報を得る上で最も有効な手段であり、光を制御する技術の進歩は、広い範囲に影響を及ぼすことが期待される。近年、光の量子状態を制御する研究が注目されている。電磁場の密度行列の測定は、光を手段とした測定に全く新たな可能性を与える。従来の光学測定では、光を古典的に捉えているため、平均化された測定値のみを利用しており、例えば量子的ゆらぎに関する情報は全く失われていた。もし、光の密度行列を直接観測できるならば、量子力学の許す範囲で知りうるすべての情報を手にすることがきでる。本研究では、まず、電磁場の確率分布関数を測定する設備の整備を行った。光源としては、LD励起のYAGレーザーから発生する時間幅が10nsec程度のパルス光を用いた。パルス光を減衰して、偏光ビ-スプリッターで二つに分割し、それをInGaAs-PINホトダイオードで受光し、両者の差を超低雑音のチャージセンシティブアンプで増幅した。これを、デジタルオシロスコープを使ってコンピュータに取り込み、出力電圧を横軸に頻度を縦軸にしてプロットした。出力電圧の揺らぎの大きさと入射光の強度の関係を調べると、弱い領域では、揺らぎの分散は強度に比例し、強い領域では強度の2乗に比例しており、強度が弱い場合には、真空の揺らぎに対する確率分布関数の測定が可能であることが分かった。このことは、周波数幅は最小不確定より遙かに広くても密度行列の測定が可能であることを示している。更に、トモグラフィーの手法により真空の密度行列を得ることが出来た。
植物の形態構築と細胞骨格の遺伝制御機構に関する解析

葉の発生の遺伝学的な制御機構を理解することは、植物の形の理解、ひいては植物における生物多様化の仕組みを理解する上でも必須である(Tsukaya,1995a,b)。しかし双子葉植物では、葉の発生の際、細胞分裂と細胞伸長とが同時かつ同所的に起こるため、時間軸と空間軸とのみを頼りとする解剖学では解析が困難であった。本研究はそこで、葉の発生の研究に細胞レベルでの発生遺伝学的手法を導入することで、解析を進めてきた(Tsukaya,1995a)。その結果まず本年度までに、rotundifolia3(rot3)変異体とangustifolia(an)変異体との解析から、アラビドプシスの葉の全形は、細胞レベルでの極性伸長を通じて、縦方向と横方向との二方向独立に制御を受けていることが明らかになった(Tsuge et al.1996)。そこで本年度は、細胞表層微小管の葉細胞内の配向を観察した結果、rot3変異体においては異常が認められなかったが、an変異体においては、その変異形質と細胞表層微小管の配向の異常とが一致することが判明した。AN遺伝子はしたがって、葉の細胞表層微小管の配向制御に関与している可能性が高い。またこれらとは別に、細胞の伸長と分裂と両方を制御する因子の欠損と思われる変異体、lan1変異体の特徴付け(Kim et al.,submitted)、また葉の形状に著しい変形を起こすas1変異体の解析(Tsukaya et al.,submitted)をすすめた。いっぽうアラビドプシスの子葉の特性(Tsukaya et al.1994)を活かし、子葉の変異体のスクリーニングを行なったところ、完全に子葉に特異的な変異体は見いだせなかった。唯一候補となったleafy cotyledon1(lec1)変異体を含めての、遺伝学的解析の結果、子葉と本葉とは同一種の器官であり、ある程度共通の遺伝的制御系のもとにあることが推察された(Tsukaya et al.in prep.)。さらに、以上の解析を通じてその存在が明らかとなった遺伝子本体の解明を目指し、T-DNAタグラインからの葉形態形成関連遺伝子の単離を試みている。なお、本研究は本年度日本植物学会奨励賞および日本植物形態学会奨励賞を受賞した。
日本人の生活と労働の変革に伴うエネルギー代謝の構築に関する研究

新山は妊婦8名、乳幼児50名(男29名、女21名)を対象として測定した結果、約20年前の値とほぼ同じであった。堀は3地区(神戸市、京都市、上越市)で思春期の男女を対象として測定。基礎代謝量は体格の差による個人差が大きいので、栄養所要量の算出などに年齢の平均値を用いるときには注意を要する。成長が著しい思春期には基礎代謝量は除脂肪体重とより相関する。又、以前に比して体表面積は大きくなっていると考えられる。渡辺は4060歳代の男女239名(男123名、女116名)を対象として測定。中高年者の基礎代謝値は基準値に比し高い傾向を示した。また、肥満者の多い現在では生活活動強度別より肥満の程度別の体重当たり基礎代謝値が有用である。小林は中高年者を対象として、基礎代謝と日常身体活動情況やVO_2maxとの間に密接な関連のあることがわかった。高齢者についても身体活動量の大きいゲートボール愛好者、普通の在宅者、ホーム居住者の順に男女とも基礎代謝が大きく、上記三者のうち普通の在宅者は基準値とほぼ一致する水準にあった。臼谷、菅原は7080歳代の高齢者134名(施設居住者73名、在宅居住者61名)を対象に測定。現行の基準値に比べて、80歳代で低かった。施設居住者の基礎代謝は在宅者に比してやや低い傾向にあった。高齢者の基礎代謝に影響する諸因子との関連では体位が優れ、体脂肪率が高く、生活活動指数が大きい高齢者の基礎代謝が低かった。鈴木は肥満者を対象にして、安静時代謝と体構成との関連について、除脂肪体重当たりの安静時代謝は男女共に肥満者と非肥満者とに差は認められず、肥満により安静時代謝は低下していなかった。カリウム40から推定したLBMと皮脂厚から推定したFFMとの相関は高く、これらの値から算出される脂肪割合についての相関係数は0.40.5であった。鈴木は被験者15名について、室温(20°Cと25°C)条件による安静時代謝率の違いを調べた。覚醒後の時間経過に伴う代謝率の上昇は、いずれの室温でも認められたが、25°Cに比し20°Cの代謝率は覚醒後1040分まで約10%高かった。新山は乳幼児35名(男児24名,女子11名)を対象にフード法により基礎代謝を測定。その結果、昭和59年の同年齢の値に比して、男女共いずれの年齢層においても若千高値を示した。堀は思春期(男45名,女34名)の基礎代謝および基礎代謝に及ぼす地域気候の影響について調査し、体表面績当たりのBMRは(1)地域差は少ない。(2)スポーツ選手の値は大きい傾向がある。(3)加齢による減少速度は、身体発育の加速時に鈍くなる。などの結果を得た。渡辺は中高年男女106名(男53名,女53名)を対象にBMRを測定。その結果身長,体重共に基準体位(昭和59年)と大差なく、今回の測定値は、いずれの年齢においても基礎代謝基準値よりも高い値を示した。菅原は70歳代の対象者53名(男22名,女31名)について、血液成分からの栄養状態の把握と栄養調査を行った。

血液成分とBMRと関連では統計学的に有意性は認められなかった。栄養状態については、現在検討中である。臼谷は70歳代の在宅老人13名(男9名,女4名)と軽費老人ホーム居住者47名(男17名,女30名)とを対象にBMRを測定、(1)BMRは同年代の基準値と大差なかった(2)男子においてBMRと1日の消費エネルギーは、ホーム入所者に比し、在宅老人の方が若千高い傾向を示した。女子ではこれが逆転していた。小林は高齢者の日常身体活動状況及び栄養摂取状況とBMRとの関係を検討した。各栄養素摂取状況は在宅高齢者の方がホーム入居者より高値で、特に男子においてその差異が著しく、BMR値の差異の大きさとよく対応している。二年次の本年も,各班員は計画通り各分担事項の研究を継続した.新山は乳幼児のBMRをフード法により追加測定し,従来の基準値とほぼ等しい値を得た.また昼寝中,および目覚め直前の代謝を測定し,昼寝中の代謝はBMRより減少するが,目覚め直前にはほぼBMRと等しい代謝レベルに回復することを明らかにし, BMR測定条件に関する問題提起を行った.堀は思春期のBMRを追加測定するとともに,同一被検者を1年間追跡し,発育および初潮がBMRに及ぼす影響を観察した.その結果,身長や体重が急激に増加する思春期にあっては, BMR/KgやBMR/m^2は,ほぼ直線的に低下する傾向にあること,および初潮があるとその前後でこのBMRの下がり方が少ないか,あるいはむしろ増える傾向にあることを認めた.渡辺と小林は中高年のBMRを測定し.従来の基準値よりやや高い値を得た.加えて, BMRと関連する身体上の,あるいは生活上の諸要因の分析を進め,この年代のBMR/m^2と関連する要因としては,男性では体温(正),女性では年齢(負),体温(正),呼吸商(正),生活活動指数(負), T3(正)がそれぞれ有意な相関関係を示したが,最大酸素摂取量はなんら関連性を認めなかった.高齢者のBMRを分担した臼谷・菅原は,今年度は老人ホームに入所している80歳老人のBMRを測定し,従来の基準値よりやや低い値を得た.鈴木は測定室温の違いによるBMR,安静代謝への影響を調べ,冬20°Cでの測定のみが,冬23°C,夏20°C,夏25°Cに比べ若干高いことを見い出した.また, K^<40>の測定から人体の除脂肪体重(LBM)の推定を行い,これが体重と皮下脂肪厚により75%推定できることを重回帰分析より明らかにした.以上の研究成果は,1988年2月東京に持ち寄り,全班員間で検討するとともに,次年度への研究課題を整理した.新山は妊婦8人(平均年齢29歳)について妊娠4ヶ月より毎月BMRを測定。妊娠中のBMR(1日量)の変化は47ヶ月迄直線的に増加、以後著変なく妊娠前の約23%増しとなった。体重当たりのBMRは4ヶ月23.0、7ヶ月25.2と増え、8、9、10ヶ月で各々23.9、23.8、23.2となった。堀は思春期男子29名(年齢1315歳)について測定。基礎代謝は加齢と共に減少するが、思春期の体重の増加又は、身長の伸びが急激に大きくなる時期においては、基礎代謝量(体重又は体表面積当たり)の値も大きくなることがあり得ると推察された。渡辺は4060歳代の男女計69名(男25名、女44名)を追加し、地域・職業・肥満・身体活動度等と基礎代謝との関連について検討した。小林は比較的活発な身体活動状況にあるゲートボール愛好者(年齢60歳以上)、男性24名、女性8名について測定。基礎代謝値は体重及び体表面積当たり共に著しく高い値を示した。このことは日常の身体活動量が基礎代謝量に影響を及ぼすことが推察された。臼谷、菅原は高齢者の基礎代謝値の個人差が大きいことから、80歳代の男性9名、女性11名について測定。漁村居住者と市街地居住者とを比較検討したが両群間に差は認められず、また性差もこれまでの測定と同様に認められなかった。
根圏効果の視覚化による植物根-微生物相互関係解析手法の開発

短半減期の炭素の放射性同位元素である^<11>Cを二酸化炭素として地上部に同化し、その根圏への分布を解析したところ、側根が発生している根ごく近傍に分布していた。根分泌化合物の解析を低分子と高分子(タンパク質)に関して進めると同時に、根ごく近傍の根圏土壌の微生物群集構造解析、機能性解析を根圏微生物DNAを対象にパイロシーケンシング法で行った結果、植物の生長を説明可能な機能性遺伝子の変動があることが見いだされた。短半減期の放射性核種を地上部から同化させ、根部において分泌物とともに放出される放射性核種をイメージングプレートで確認するための同化量、時間の調整をすすめた。濃度が濃く、同化後時間が長くなると放射性核種が拡散するために根分泌物が特異的に存在している領域を特定することが困難であった。そのため、根箱を用いて同化後短時間で植物体を根箱から丁寧にはずし、植物体(根)が存在しない状態で土壌断面のイメージングを行う手法が確立された。この手法を活用し、十分に減衰した後に同じ土壌を用いて一般分析に供することが可能になると判断された。ただし、試験では同じ土壌を供するのではなく、同様に育った植物体の根を利用して、その分泌物の多少が予測される領域の土壌微生物の群集構造解析を次世代シーケンサーを利用して行った。その結果、根の分泌物によって根圏微生物群集構造が大きく変動していることが明らかになり、根分泌物による根圏微生物の制御の可能性が示唆された。このような根分泌物の構成成分を明らかにするために、土壌からの各種成分(特に低分子化合物)の抽出を試みた。試験では様々な溶媒、分離手法を組み合わせた結果、メタノール系の溶媒を利用して土壌から抽出した場合に最も得られる化合物の種類が多く、また反復間でのバラツキが小さくなることが明らかにされた。その内容物には糖、アミノ酸、有機酸といったこれまでも植物から分泌されることが知られている化合物が見いだされた。分泌物に該当する複数の低分子化合物を対象として、安定同位体である13Cの取込みをCE-FT-MSを用いて検出可能な技術を確立するために、予め光合成により13CO2を植物体に同化させ、生じた低分子化合物中に含まれる13C/12Cの比率を測定する手法を導入する事により、一つには地上部からどの程度、そしてどのような化合物が積極的に根圏に分泌されているのかを、もともと土壌中に存在する化合物と分別して測定することが可能となった。実際の根圏領域を視覚化するために短半減期である11Cを用いて、11CO2を植物体に同化させ、その根部への分配動向を検出することに成功した。これを利用し、例えば根粒の着生しているダイズでは根粒へ大量の11Cが短時間に運ばれていることが示された。ルーピンとマメ科モデル植物のミヤコグサを利用し、その根圏土壌を水中分画法と空中分画法による採種方法を比較したところ、用いている土壌では水中分画法において植物根の混入がより少なくなることが確認され、さらに実態顕微鏡下で微小な根を除去することで土壌から得られるDNA中に混入する植物根由来のDNAの割合を3%以下に低減することが可能となった。得られた根圏土壌から微生物DNAを採取し、その遺伝子構造を次世代型シーケンサーで解析する手法を導入し、根圏外の微生物構造とは明確に異なることを示した。これらの手法を統合することにより、根圏領域のより厳密な定義とその領域の採取、得られる土壌中の物質動態とそれに対応した土壌微生物の機能的変動を遺伝子レベルで解析するjことがはじめて確立される。同位体が組み込まれた化合物の識別が適切に行われることが求められており、これに関しての達成が確認されたため、次年度の計画が効率的に推進可能であると判断した。また、短半減期の同位体を用いて、根圏への物質移動が現実的に確認できることが土壌系でも認められることから、従来の根圏を根の周辺土壌と考える曖昧な評価ではなく、実際に根からの分泌物が影響を与えている領域をこの手法を用いて評価することが可能になった。このような手法開発の他に、成果として根の分泌する低分子、高分子(タンパク質)の網羅的開発技術を平行して進めており、無菌的な条件での根の分泌する化合物のデータ解析を進めている。これらのデータは実際に根圏土壌中への分泌が期待されるものであり、土壌中の試料から得られる解析結果との対応付けが可能となった。以上のように、計画を遂行する上で全体の統合が次年度に求められているが、それに対する複数の技術的な開発がなされたことから、おおむね順調に進展していると判断した。新たに根箱を開発し、根分泌物と土壌を分別する作業にとりかかる。これにより、特定された根圏領域周辺での根分泌物の構成内容の解析と、それに応じた根圏土壌微生物の構造的な変動をあきらかにすることが可能となる。

また、土壌微生物のRNA遺伝子の取得に取り組み、これが可能となった場合にはより短いタイムスケールでの根圏土壌微生物機能の変動解析が可能にする。昨年度に開発された分析手法を行うための試薬の購入資金が必要である。また、新たに根箱を作成するための資材費が発生する。研究打ち合わせを行うとともに、計画最終年度のため業績の報告などのための旅費を計上する。根圏土壌微生物遺伝子の解析に利用するPCR用のプライマー作成において、当初予定していた配列数よりも少ない配列で十分な結果が得られることが判明したため残額が発生した。次年度の新たなプライマー設計に利用する。
清代公文書史料による内モンゴル旗社会の研究

本研究では、清代(17世紀前半20世紀初頭)のモンゴルの伝統的社会の構造と、清朝が導入した盟旗制度の構造的関係を明らかにする目的から、内モンゴルを例としつつ、各級の公文書(档案資料)を用いて、当該時期の遊牧民の社会構造の中に清朝の制度とは異なる伝統的な要素がいかなる様態をもって存在していたのかを検討した。このため、内モンゴル東部に関して『蒙荒案巻』、西部に関して『成吉思汗八白室』所収の文書史料の整理・分析を試みた。この結果、東部については、『蒙荒案巻』が同地方の開墾を行った地局の組織と活動に関わるものが大半で、かならずしもモンゴル側の社会状況を反映したものではないことが判明した。しかし一方の『成吉思汗八白室』は、チンギス・ハーン廟祭祀関係の文書であり、清朝統治の影にかくされたモンゴル伝統の社会関係を色濃く反映するものであった。そこで本研究では、主として後者の内容の分析を行った。本資料集には、清代に関するものだけで数百件の文書を収録している。これらの整理・分析を通じて、チンギス・ハーン祭祀が、単にオルドス部のみならず、内モンゴルと外モンゴル全体によって維持されていたこと、祭祀を主宰するダルハドと呼ばれる集団が、清朝が位置づけたようにオルドス部の所属とは認識せず、モンゴルのいかなる部族からも独立したもので、祭祀の費用のみを負担して、ほかの一切の税負担を免れるものであるとの認識を有していたことが明らかになった。ここに、清朝の征服によって政治的統合の契機を失ったモンゴル社会が、支配身分たるボルジギン一族の祭祀としてのチンギス・ハーンの祭祀活動を通じて、精神的な統合を維持していたことが明らかになった。ここに本研究の成果がある。初年度は、内モンゴル・オルドスのモンゴル文文書資料集『成吉思汗八白室』の内容の整理と読解を行った。この資料集は、チンギス・ハン祭祀に関する年代記の記事の抜粋、清代から現代に至る関係公文書史料、祭祀文献の三つの内容を有するが、今回研究の対象としたのは、その第二部分である公文書史料群である。ここには、清代乾隆23年から解放後の1950年に至る約200年間の千数百件の文書が収録されている。収録文書各件について、内容・見出しの訳出と一覧表の作成を行い、乾隆期の部分については、ラテン文字転写の作業を行う一方内容の解読を進めた。現在までに判明した新事実として、モンゴル人によって行われた秘密祭祀とされるチンギス・ハン祭祀には、清朝理藩院から毎年500両の銀両が支出され、祭祀器具の補修等に当てられていたこと、オルドス郡王旗属下であった祭祀の主宰者ダルハド集団から、郡王近親に税が徴収されていたこと、ダルハドが、郡王の私的な属民としての性格を持っていたこと等が明らかになった。祭祀関係文書の検討を通じて、祭祀自体ばかりでなく、オルドス部の社会構造や、清朝の支配のあり方を明らかにできることが判明した。清末の内モンゴル東部、ジレム盟ホルチン部の開墾関係の史料集『蒙荒案巻』についても、内容の整理を進めており、収録文書一覧及び内容の摘要の作成を行った。読解を進める中で、ホルチン・トシエート旗及びザサグト旗について、ザサグ王公を含む旗の有力王家が、開墾に関わることを通じて旗内の属民や旗地を分掌していた状況が明らかになりつつある。

本研究では、清代(17世紀前半20世紀初頭)のモンゴルの伝統的社会の構造と、清朝が導入した盟旗制度の構造的関係を明らかにする目的から、内モンゴルを例としつつ、各級の公文書(档案資料)を用いて、当該時期の遊牧民の社会構造の中に清朝の制度とは異なる伝統的な要素がいかなる様態をもって存在していたのかを検討した。このため、内モンゴル東部に関して『蒙荒案巻』、西部に関して『成吉思汗八白室』所収の文書史料の整理・分析を試みた。この結果、東部については、『蒙荒案巻』が同地方の開墾を行った地局の組織と活動に関わるものが大半で、かならずしもモンゴル側の社会状況を反映したものではないことが判明した。しかし一方の『成吉思汗八白室』は、チンギス・ハーン廟祭祀関係の文書であり、清朝統治の影にかくされたモンゴル伝統の社会関係を色濃く反映するものであった。そこで本研究では、主として後者の内容の分析を行った。本資料集には、清代に関するものだけで数百件の文書を収録している。これらの整理・分析を通じて、チンギス・ハーン祭祀が、単にオルドス部のみならず、内モンゴルと外モンゴル全体によって維持されていたこと、祭祀を主宰するダルハドと呼ばれる集団が、清朝が位置づけたようにオルドス部の所属とは認識せず、モンゴルのいかなる部族からも独立したもので、祭祀の費用のみを負担して、ほかの一切の税負担を免れるものであるとの認識を有していたことが明らかになった。ここに、清朝の征服によって政治的統合の契機を失ったモンゴル社会が、支配身分たるボルジギン一族の祭祀としてのチンギス・ハーンの祭祀活動を通じて、精神的な統合を維持していたことが明らかになった。ここに本研究の成果がある。
パックミンスターフラーレンC_<60>およびヘテロフラーレンの収束的全合成

フラーレンC_<60>および窒素原子を有するヘテロフラーレン合成を指向し研究に取り組んだ。合成の最終段階において、対応する炭素数(および窒素数)の前駆体を真空熱分解することを計画した。C_<60>の部分構造であるC_<3v>,対称なボウル型分子スマネンに着目した。対応する前駆体を合成するためには、スマネンのベンジル位に種々の置換基を導入する方法論の開発が必要である。そこで、スマネンの芳香族部位への置換基導入やベンジル位の酸化反応を種々検討した。また、ヘテロフラーレン合成を指向し、窒素原子が導入された誘導体合成にも取り組んだ。スマネンの芳香族部位にブロモ基、ニトロ基、アシル基をそれぞれ導入することができた。ブロモ化スマネンをパラジウム(O)触媒存在下、2-ホルミルフェニルボロン酸とクロスカップリングすることでベンズアルデヒド部位を導入した。得られたアルデヒドを強塩基で処理することで、スマネンのベンジルアニオンとアルデヒドが分子内反応し、高歪み分子が合成できることを見出した。この方法のコンセプトはさらに大きな湾曲を持つフラーレン類合成にも応用できると考えられる。ペンシル位の酸化についても種々検討した結果、スマネンを酸化クロム(VI)で処理した時に中程度ながら目的とするスマネントリオンを得られた。このトリケトンはグリニアール試薬やヒドリドと容易に反応した。また、アニリン類と縮合することで、対応するスマネントリイミンが合成できた。このように含窒素バッキーボウルが容易に得られるため、本手法は当該分野において汎用的な合成法として位置づけられると考えられる。バックミンスターフラーレンC_<60>などのフラーレン類は、その特異的な性質から様々な分野で注目を集めている。一方、ヘテロフラーレンや高次フラーレンに関しては、化合物の供給において課題がある。これらフラーレン類を有機合成的に大量にかつ自在に合成できれば、上述の課題を解決するばかりか、既存の分子にとらわれない新規フラーレンの創出が可能になる。本研究では球状のフラーレン骨格を合成するにあたり、ボウル状分子を土台とする合成法を検討する。本年度は、C_<60>を標的として取り組んだ。C_<60>の部分構造であるC_<3v>対称なボウル状分子スマネンに着目した。スマネンは三箇所にベンジル位を有するので、アニオン経由の置換基導入が可能であると考えられる。標的化合物であるC_<60>は合成の最終段階において対応する炭素数60の前駆体を真空熱分解することで合成することを計画した。そこで、スマネンのベンジル位への置換基導入反応を種々検討した。その結果、相間移動触媒存在下、水酸化ナトリウムを塩基として用いる非常に穏和な条件にて、ベンズアルデヒドとの縮合反応が効率よく進行し、対応する共役系が拡張したトリスベンジリデンスマネンが高収率で得られることが明らかになった。さらに、本反応は種々の芳香族アルデヒドとの縮合に応用できることも判明した。得られた種々の誘導体の分光学測定によりHOMO-LUMOバンドギャップが小さくなることが示され、トリスターチエニリデン誘導体においてはとりわけ顕著なバンドギャップの縮小が観測された。一方、アリルハライドおよびベンジルハライドに対するアルキル化も、同一の条件で進行することも見出した。以上、スマネンのベンジル位に置換基としてベンジリデン基、アリル基、およびベンジル基を導入する方法を確立した。
第一原理法による合金表面の平衡状態図計算

平成19年度年次計画にある「原子半径が大きく異なる合金表面の構造と相安定性の予測」についてPt_<25>Cu_<75>(111)表面をモデル系として採用し,その偏析挙動や基底状態の表面の原子配置とその電子構造などを第一原理計算と統計熱力学的な手法を組み合わせ,評価を行った.その結果Ptが最表面と第三層に,Cuが第二層に優先的に偏析するという重要な知見を得た.また,最表面において原子配置の短範囲の規則化を確認し,これが最表面におけるp(2x2)規則化の傾向が最表面へのPt原子の偏析および表面第二層以降との相互作用により弱められた結果として解釈できることを示した.さらに表面の混合のエンタルピーの計算から,Pt_<25>Cu_<75>合金は5種類の基底状態の表面原子配置を有することを確認した.これらの表面原子配置に対する電子状態の計算から,合金の表面近傍における原子配置の規則化がフェルミ準位近傍の電子状態に大きく寄与していることを確認した.これらめ結果は単に合金表面の構造と相安定性を予測するだけでなく,合理的な表面材料を設計する上での重要な指針となり得ることから,本研究は単なる基礎研究にとどまらず,実用研究に対しても多大な貢献をするものである.さらに平成20年度年次計画にある「吸着分子を含む多元系への拡張」の第一歩として,多元系に適用可能なプログラムを作成した.モデル系として立方晶窒化ホウ素(c-BN)とダイヤモンドの3元系セラミックス合金を採用し,平衡状態図を作成した.その結果,安定な中間相は存在せず,c-BNとダイヤモンドに2層分離することを確認した.さらに本手法の多元系への適用の妥当性を確認した.これは吸着分子を考慮した複雑な多元系の相安定性の予測に重要な指針を与えるものである.平成19年度年次計画にある「原子半径が大きく異なる合金表面の構造と相安定性の予測」についてPt_<25>Cu_<75>(111)表面をモデル系として採用し,その偏析挙動や基底状態の表面の原子配置とその電子構造などを第一原理計算と統計熱力学的な手法を組み合わせ,評価を行った.その結果Ptが最表面と第三層に,Cuが第二層に優先的に偏析するという重要な知見を得た.また,最表面において原子配置の短範囲の規則化を確認し,これが最表面におけるp(2x2)規則化の傾向が最表面へのPt原子の偏析および表面第二層以降との相互作用により弱められた結果として解釈できることを示した.さらに表面の混合のエンタルピーの計算から,Pt_<25>Cu_<75>合金は5種類の基底状態の表面原子配置を有することを確認した.これらの表面原子配置に対する電子状態の計算から,合金の表面近傍における原子配置の規則化がフェルミ準位近傍の電子状態に大きく寄与していることを確認した.これらめ結果は単に合金表面の構造と相安定性を予測するだけでなく,合理的な表面材料を設計する上での重要な指針となり得ることから,本研究は単なる基礎研究にとどまらず,実用研究に対しても多大な貢献をするものである.さらに平成20年度年次計画にある「吸着分子を含む多元系への拡張」の第一歩として,多元系に適用可能なプログラムを作成した.モデル系として立方晶窒化ホウ素(c-BN)とダイヤモンドの3元系セラミックス合金を採用し,平衡状態図を作成した.その結果,安定な中間相は存在せず,c-BNとダイヤモンドに2層分離することを確認した.さらに本手法の多元系への適用の妥当性を確認した.これは吸着分子を考慮した複雑な多元系の相安定性の予測に重要な指針を与えるものである.
乗用馬の歩行時の揺れに関する三次元画像解析並びに心拍変動解析

障害者乗馬にかかわる基礎的な研究を行う目的で、平成9年度より11年度にかけて、ウマの歩行時の馬体各部位および騎乗者の揺れに関する画像解析、ならびに騎乗者(健康成人男女、健康児童、下肢麻痺児童)の心拍、呼吸などの生理的反応を記録、解析した.供試馬の条件としては雑種ポニー(体高113cm)、木曽馬〈126cm)、御崎馬(138cm)、半血(152cm)、トロッター(153cm)、サラブレッド2頭(170cm,166cm)、アングロアラブ(157cm)、クリオージョ(138cm)、ニュージーランドポニー(134cm)、クォーターホース〈148cm)であった。また、ウマの歩様条件としては、常歩、速歩、駆足とした。また、騎乗者の有無、鞍の有無による馬体の揺れを検討した。さらに、路面がアスファルトで硬い場合とウッドチップによる柔らかい場合とで、揺れを同様に比較した。その結果、ウマの体型と上下の揺れとの関係では、頚長、体高が大で、桐が細く、体長が小であるウマは揺れが大きいことがわかった。この傾向は路面が硬い場合でより明瞭に示された。騎乗者の揺れはウマのき甲部の揺れにもっとも近い振幅と位相を示した。馬体の揺れは基本的には後肢の運動に大きく影響されており、スタンス期(着地期)で大きく、スイング期(離地期)で小さく揺れることを繰り返し、この揺れが左右で交互に起こることが示された。馬体の揺れは騎乗者がいる方が小さく、また歩度が詰まる傾向が示された。騎乗者は上下の振動に加えて、左右、前後の揺れを受けながらも頭部の位置は最小限にとどまった。騎乗者の心拍数および呼吸数は、常歩から速歩、駆歩になるにしたっがて明瞭に増加した。引きウマで騎乗者が手綱を操作しない場合でも明瞭な生理反応がみられ、乗馬は運動負荷量がかなり大きいことが明らかになった。また、成人と児童とでは生理反応に差が認められた。これらの知見は乗馬による健康影響を考える上で貴重な基礎的資料になると思われた。近年、障害者や一般人のための乗馬が普及しつつある。馬のどのような動きが人の健康増進に効果があるのかまだ良くわかっていない。この研究ではその手始めとして、馬の歩行時の馬体と騎乗者の揺れを三次元画像解析装置によって分析した。研究馬として、サラブレッド2頭(体高170,166cm)、アングロアラブ(157cm)、トロッター(153cm)、半血種(152cm)、御崎馬(138cm)、木曽馬(126cm)、シェットランドポニ-(113cm)、クリオージョ(138cm)を用いた。歩行条件としては、アスファルトまたはウッドチップの路面を常歩で引き馬移動を行ったが、アングロアラブについては、一定の区間を5完歩で通過する遅いなみあしと、6完歩で通過する速いなみあしとを行った。また、騎乗条件としては、鞍付けの有無、騎乗者の有無による馬体動揺の相違を調べた。馬のき甲部と左右腰部の垂直方向の動揺を、馬の体型と関連づけて調べたところ、体長が短く、頚部が長く、体高が高く、腰幅が狭い馬ほど揺れが大きくなる傾向が認められた。