hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ショットガンプロテオミクスを用いた脊髄損傷後の予後予測バイオマーカーの同定と応用

脊髄損傷急性期に於ける予後予測マーカーの同定を行なうために、マウス脊髄損傷モデルを作成し、血清中のプロテオミクス解析、損傷脊髄中のトランスクリプトーム解析、ならびに候補因子に対するモノクローナル抗体作成技術基盤の確立を行なった。プロテオミクス解析では血清中のグロブリン蛋白のフィルタリングに課題を残したが、トランスクリプトーム解析ならびにモノクローナル抗体作成に関しては順調な成果が得られた。マウス脊髄損傷モデルを用いて定量的な圧挫損傷(30-90kdyn)を作成後、経時的に尾静脈から採血し、予後予測バイオマーカーとなりうるタンパク質の同定を目指し研究を行なっている。採血した血清中のアルブミンおよびトランスフェリンをアフィにティからムを用いて除去することにより分析のダイナミックレンジは拡大し、100種類以上の候補因子を同定したものの、数回のMudPIT実験を通して再現性を確認したところ、主としてケラチン混入による測定誤差が大きく、腸骨リンパ節変法を用いたモノクローナル抗体作成を行なうための決定的な因子同定には至っていない。特に最も精度の高いバイオマーカーでは、発現ピーク値が損傷強度に比例し、さらに発現持続時間も損傷強度に比例する因子でなければならないと考えているが、現在までの解析ではこの両者を満たす因子は同定されていない。一方、同時に行なっているタンパク質発現の裏付けとしての損傷脊髄組織を用いた発現遺伝子解析は順調に進捗しており、損傷前、脊髄損傷後1日、4日、7日の次世代シークエンサーによる発現遺伝子プロファイリングは今年度に終了した。その結果、FPKMが5以上の強発現している遺伝子数は正常脊髄中で8000弱同定され、正常脊髄中のみに発現している遺伝子が343個、損傷後1日で174個、損傷後4日で153個、損傷後7日で209個同定した。これらの発現遺伝子プロファイルとMudPITの整合性がより正確なバイオマーカー同定へ有用であると推測している。C57B6マウス脊髄損傷モデルを用いてIH impactorを用いた定量的な圧挫損傷(30-90kdyn)を作成後、経時的に尾静脈から採血し、予後予測バイオマーカーとなりうるタンパク質の同定を目指し研究を行なっている。血清グロブリンとアルブミン除去カラムを用いて脊髄損傷マウス血清中の網羅的タンパク質発現解析を行なったが、主としてケラチン混入による測定誤差が大きく、微量である目的タンパク質の同定にはいたらなかった。特に、blue sepharoseを用いたアルブミン除去では完全にアルブミンが除去されず、正確な測定が不可能であった。そこで、サンプル採取条件を厳密にし、アルブミン、IgG、フィブリノーゲン、トランスフェリン、α1アンチトリプシン、ハプトグロビン、IgMの7種類を除去するプロテオミクス解析に特化したアフィニティカラムを用いている。まずは定量的でなく、定性的なタンパク質発現の網羅的解析を行なう段階である。一方で、近年注目され始めた既存の予後予測マーカーであるpNF-Hがどの程度マウス脊髄損傷モデルに於いて有用であるかを検討した。非損傷時に比して確かにpNF-Hの上昇は認められたが、発現値の推移は一定でなく、損傷の程度に比例して発現値のピークを示す時間にも相関は認められなかった。引き続きプロテオミクスによる精度の高いバイオマーカー検索を行なっていく。脊髄損傷に於いて受傷早期に麻痺の予後予測を行うことは、治療方針決定や早期の治療体系確立の上でも非常に重要な課題である。しかし、現状ではMRI等によっても正確な予後予測は困難であり、最終的な麻痺の程度を予測するためには少なくとも数ヶ月程度の経過を観察する必要がある。特に近年は、細胞移植療法が脊髄損傷に対する新規治療法として期待されているが、現在のところ急性期から亜急性期にしか移植の有効性はみとめられていないため、急性期の予後予測はこれらの新規治療の効果判定にとっても必要不可欠である。本研究において我々は、マウスを用いた動物実験と、新規プロテオミクス解析であるMudPIT法による網羅的な新規バイオマーカーの探索を行った。脊髄に定量的な圧挫損傷を作成後、経時的に尾静脈から採血し、まず血清グロブリンとアルブミン除去カラムを用いてQstar EliteSystem withnanoLC systemにて網羅的タンパク質発現解析を行なったが、主としてケラチン混入による測定誤差が大きく、微量である目的タンパク質の同定にはいたらなかった。そこで、サンプル採取条件を厳密にし、アルブミン、IgG/M、フィブリノーゲン、トランスフェリン、α1アンチトリプシン、ハプトグロビンの7種類を除去するプロテオミクス解析に特化したアフィニティカラムを用いて同様の試みを行ったが、既知のマーカーであるpNF-Hのみが損傷程度と相関した発現を示した。しかし、発現の推移は損傷程度と相関せず、実用性は低いと考えられた。バイオマーカーと同時に、損傷程度と浸潤量が相関する炎症細胞が持つ自家発光をルミノール試薬にて増強させ、バイオイメージングにて自家発光を定量化することで予後予測へ繋げる試みを行ったが、マウスモデルにおいては損傷部の発光量と損傷程度に有意な相関が見られ、臨床応用の可能性へと繋がる成果であると考えられた。

脊髄損傷患者でのデータベース構築は順調に進んでいるものの、採取検体数が少なく、また動物実験に於けるMudPIT解析においても臨床ベースで応用可能なバイオマーカーの同定には至っていないため。24年度が最終年度であるため、記入しない。脊髄損傷の予後予測にば、バイオマーカー探索と同時に画像的な非侵襲的定量法を試みている。これは、炎症細胞が持つ自家発光をルミノール試薬にて増強させ、その発光強度と損傷程度が相関している点を応用するものである。バイオイメージングの原理にて損傷部の自家発光を定量化し、予後予測に繋げる試みであるが、PudPIT解析と平行して実験を行なっていく予定である。
婦人科悪性腫瘍細胞における刷り込み遺伝子群の刷り込み弛緩現象とその機構の解析

近年、両性あるいは悪性腫瘍細胞においてゲノム刷り込み現象の弛緩が報告されている。刷り込みを受ける遺伝子群は発生、成長に関わるもの、また癌抑制遺伝子も含まれており、これらが腫瘍細胞の異常な発育の一員となっている可能性がある。各種疾患に関わる成長因子として注目されるIGF2は刷り込み遺伝子群の一つであり、正常では父性片アレル発現しかしない。我々は今回、婦人科悪性腫瘍細胞株における同遺伝子の刷り込み弛緩現象と過剰発現を解析した。19の腫瘍細胞株、及び66の摘出術後組織検体を対象に、IGF2のアレル特異的発現を、同遺伝子の3′非翻訳領域Apal制限酵素多型を用いて検索した。細胞株では、情報が得られたものが4株(子宮頚癌2例中2例、子宮体癌5例中1例、卵巣癌16例中2例)。さらに、IGF2の発現量を半定量的RT-PCRにて解析した。βアクチンを内部コントロールとしてRT-OCR産物発現量をデンシトメーターにて比較した。健常組織に比して、刷り込み弛緩現象を認めた検体では全例IGF2の過剰発現を認め、また制限酵素多型で情報を得られなかった例でも過剰発現を認めた(子宮頚癌14例中3例、子宮体癌11例中3例、卵巣癌18例中5例)。すなわち、検索し得なかった刷り込み現象の存在が示唆された。婦人科悪性腫瘍細胞においても、IGF2の過剰発現がみられ、腫瘍発生機序に関わる可能性を示した。婦人科悪性腫瘍細胞における刷り込み遺伝子群の刷り込み弛緩現象、さらにその遺伝子領域のDNA脱メチル化現象との関係を解析するのが本研究の目的である。今年度19の腫瘍細胞株、及び66の摘出術後組織検体についてIGF-II遺伝子のアレル特異的発現を検索した。検索には同遺伝子の3'非翻訳領域におけるApa-I制限酵素多型を用いた。細胞株では、情報が得られたものが4株(子宮頚癌2株、子宮体癌1株、卵巣癌1株)であり、うち卵巣癌株を除く3株に刷り込み弛緩現象が見られた。摘出術後組織では23検体に情報が得られ、うち刷り込み弛緩現象を認めたのは5検体であった(子宮頚癌2例中2例、子宮体癌5例中1例、卵巣癌16例中2例)。さらに、IGF-II遺伝子の発現量を半定量的RT-PCRにて解析した。β-アクチンを内部コントロールとしてRT-PCR産物をゲル電気泳動し、デンシトメーターにて発現量を比較した。健常組織に比して、刷り込み弛緩現象を認めた検体では全例IGF-II遺伝子の過剰な発現を認め、また制限酵素多型で情報の得られなかった例でも過剰発現を認めた(子宮頚癌14例中3例、子宮体癌11例中3例、卵巣癌18例中5例)。すなわち、検索し得なかった刷り込み弛緩現象の存在が示唆された。婦人科悪性腫瘍においても、その発現機序にIGF-II遺伝子の過剰発現が見られ、何らかの原因が刷り込み現象制御機構に影響し、結果として刷り込み弛緩現象が起こったと考えられた。今後は他の刷り込み遺伝子(H19,SNRPN,WT1,IPW,PAR1,PAR5等)について同様に検索し、また脱メチル化剤下培養細胞での制限酵素消化阻害を解析していく予定である。近年、良性あるいは悪性腫瘍癌細胞においてゲノム刷り込み現象の弛緩が報告されている。刷り込みを受ける遺伝子群は発生、成長に関わるもの、また癌抑制遺伝子も含まれており、これらが腫瘍細胞の異常な発育の一因となっている可能性がある。

我々は今回、婦人科悪性腫瘍細胞株における同遺伝子の刷り込み弛緩現象と過剰発現を解析した。19の腫瘍細胞株、及び66の摘出術後組織検体を対象に、IGF2のアレル特異的発現を、同遺伝子の3'非翻訳領域ApaI制限酵素多型を用いて検索した。細胞株では、情報が得られたものが4株(子宮頚癌2株、子宮体癌1株、卵巣癌1株)であり、うち卵巣癌株を除く3株に刷り込み弛緩現象が見られた。摘出術後組織では23検体に情報が得られ、うち刷り込み弛緩現象を認めたのは5検体であった(子宮頚癌2例中2例、子宮体癌5例中1例、卵巣癌16例中2例)。さらに、IGF2の発現量を半定量的RT-PCRにて解析した。βアクチンを内部コントロールとしてRT-PCR産物発現量をデンシトメーターにて比較した。健常組織に比して、刷り込み弛緩現象を認めた検体では全例IGF2の過剰発現を認め、また制限酵素多型で情報を得られなかった例でも過剰発現を認めた(子宮頚癌14例中3例、子宮体癌11例中3例、卵巣癌18例中5例)。すなわち、検索し得なかった刷り込み現象の存在が示唆された。婦人科悪性腫瘍細胞においても、IGF2の過剰発現が見られ、腫瘍発生機序に関わる可能性を示した。
合成生物学的アプローチによる哺乳類概日時計の温度補償性の理解

本年度ではCKIε/δの温度非依存なリン酸化反応を定量的に理解するために、各素過程の速度定数を等温滴定型カロリーメーター(ITC)により求めた。CKIε/δのリン酸化反応を定常状態近似し、数理モデル化することで理論予測と実験検証の相関性を示した。定量的な解析結果より温度非依存的なリン酸化機構は、リン酸化された生成物とCKIδとの複合体形成過程が重要な素過程であることを見出した。また遺伝学的なスクリーニングを行い、CKIδが生成物と複合体形成過程が起こらないCKIδ変異体の同定にも成功している。そのCKIδ(MT)をROSA26遺伝子座にTALENによりノックインをしてマウスの行動解析を行った結果、概日リズムの周期長が短周期化していた。さらにその遺伝子改変されたCKIδ(MT)マウスの視交叉上核(SCN)の温度依存的な概日時計の周期長を測定すると、温度依存的に周期長が短周期化していることがわかった。従ってCKIδと生成物との結合過程が概日時計の周期長及び温度補償性に関与していることが証明された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では未だ解明されていない哺乳類概日時計の温度非依存的なリン酸化反応の分子機構を明らかにすることを目的としている。1.リン酸化反応機構のモデルを単純化するために、温度補償性を示すために必要な最少ユニットを求めた。基質ペプチド群を網羅的に化学合成しペプチドスクリーニングを行い最も単純なペプチド基質を同定した。その結果、2つもしくは1つのセリンを含むペプチド基質のリン酸化でも温度補償性が成り立つことがわかった。2.リン酸化反応を定量的に解析するために、モビリティーシフトアッセイ系を構築した。このアッセイ系を使い基質ペプチド、1リン酸化ペプチド、2リン酸化ペプチドを定量的にハイスループットで解析することに成功した。3.リン酸化反応をNMR解析により反応追跡するために、ペプチドに含まれるセリンを^<13>C, ^<15>N同位体標識したペプチドを合成した。NMR解析では時間分解能が悪いため、リン酸化反応を経時的に追跡することが困難であった。そのため同位体標識したCKIε/δとペプチドを用いて、タンパク質の構造解析を進めている。4. CKIδの逆反応である脱リン酸化活性を阻害する薬剤を探索するためにケミカルライブラリを用いてスクリーニングを行った。その結果、逆反応を阻害する薬剤が見つかり、その薬剤はリン酸化活性を向上させる化合物であることがわかった。従って、概日時計の周期を制御する化合物の探索に成功しており、次年度以降にこの化合物を細胞系及びSCNなどの組織系で評価していく予定である。温度補償性を示すペプチド基質を同定しただけに留まらず、そのペプチドと酵素との相互作用解析を行っている。その結果、リン酸化反応の性質を決定する律速段階を同定することにも成功し、反応の分子機構が明らかになりつつある。タンパク質問相互作用に関しては、本年度に構築したモビリティーシフトアッセイ系を用いて、引き続き酵素反応の解析を生化学的に行う。さらにタンパク質間相互作用を構造的に理解するために、同位体標識されたタンパク質を作製しNMR解析で帰属していく。
米国・キューバ関係(1962〜68年)に見る中央部冷戦と周辺部冷戦の交錯

本研究は、米国政府とキューバ政府との関係(196268年)にさかのぼって考察し、その中央部での冷戦と周辺部での冷戦の交錯したありさまが、今日の冷戦後の世界の構造要因として残存していることを示した。いわば「異常事態の恒常化」というメカニズムであり、その基底にあるのは、ウェストファリア・システムという原理を超えて、国境を越えて作用する権力の制度化が進んでいる現象である。ウェストファリア・システムは、主権を仮託された領域国家が互いにその存在を承認するというモダンの国際政治の基本構造である。だが、冷戦の中央と周辺という階層構造の構成は、主権のある国民国家という「原理」からの逸脱が常態として認知され、また構造化していたのである。そこでは、西半球における「革命の輸出」と「反革命の輸出」との熾烈な戦いが、まず第一に、中央部冷戦からの周辺部への波及として捉えられた。だが第二に、周辺部冷戦からの中央部への波及として、社会主義イデオロギーという「他者」をヘゲモニー構成に内部化するというメカニズムが見られた。こうしたなか、主権国家の正規軍どうしの戦いではなく、非正規戦のプロトモデルが作られ、国境を越えて暴力を作用させた。こうした事態は、グローバリゼーションと言われる今日の状況を先取りしていた。あるいは、グローバリゼーションによって「異常事態の恒常化」はさらに明瞭に顕現することになった。そこでは、「新しい戦争」が生まれ、外交が国際関係を管理するという建前が崩れ、外交関係が多様な国際関係の中の一つに相対化されている。グローバル・ガヴァナンスという捉え方は、こうした変容を繁栄したものである。本研究は、当初の計画より、実証研究を応用させた国際関係理論の研究に結果的に比重を移し、以上のグローバリゼーションの中での現代世界の分析にいくつかの成果を見た。当該研究は、1962年10月のキューバ・ミサイル危機以降、1968年のボリビア紛争の終息とチェコスロバキアへのソ連の介入(「プラハの春」の挫折)までの米・キューバ関係を分析することで、世界システムにおける中央・周辺関係が再編築されたことを描くことを目標とする。仮説的には、重要なことだが、発展形態や蓄積体制の他律性を残したまま、周辺部を囲い込むという「異常事態の恒久化」というメカニズムが築かれ、したがってこれが冷戦後の現代にまで残存している可能性があるということである。但し、3年間に渡る予定の研究であるので、2003年度には以上の全体的な研究の枠組みを作る前提作業を行った。第一の作業として、ジョンソン政権期の「国家安全保障ファィル」(196163年、19631969年)の分析、第二に、CIA「調査報告書」(194676年)の分析、第三に、ケネディ政権期の「国家安全保障ファイル(キューバ関連)」(196163年)の分析を始めた。これらは膨大な量になるので作業の初期的段階にあるが、予想外に欧米諸国の存在が60年代に米州関係にも大きいことが発見された。来年度にはメキシコ政府(大統領府、外務省)とキューバ政府(国家評議会、外務省、共産党)の資料をできる限り入手し、分析を多面的に行いたい。こうした史料の分析と並行し、冷戦期の権力構成についての理論的研究を行った。問題点としては、国家権力と世界資本主義の二重性、国家の外部性としての国際関係、組織的暴力の現代的編成などの考察を進めた。

この研究は、キューバ・ミサイル危機後、1968年までの米・キューバ関係を考察することで、冷戦構造が大きな矛盾を抱えながら暫時的な調整を経験し、それが恒久化し、ポスト冷戦の現代にまで継続していることを指摘しようとするものである。それは、ナショナルな諸制度とグローバルな制度との輻輳という形で端的に表れる。さらにいえば、現代のグローバリゼーションはそうした「矛盾の恒久化」というアイロニーを浮き彫りにする機能を果たしている。以上の大きなテーゼの論証のために、一時資料を分析した実証研究と、国際関係の理論研究との2つ側面から作業を進めている。前者については、ジョンソン大統領米政権のLatin America : LBJ National Security Filesなどのマイクロフィルムの分析を行った。キューバ政府側の資料は、Granma internacional、Foro internacionalなどの掲載資料を分析した。ヨーロッパ正面での冷戦のデタントへの移行が大きな慣性力を持つなかで、キューバの社会主義建設が「西半球における異常事態」として米ソ両国に認識されながらも、行き詰まりを突破する方策がいずれの側からも見いだせず、そのまま放置された構図が明らかになってきた。周辺資本主義的蓄積の様式、民主主義システムの複合体の結束水準としての国家、国家間暴力と国家内暴力の分業といった諸側面に、それらを論じることができる。こうした作業の部分的な予備的考察を、「拡散する暴力、転移する権力」という論文にまとめ、冷戦後の暴力のあり方の変化にまでつなげて論じた。また、これを昨今流行のグローバル・ガバナンスという概念から、帝国論に即して、英語論文にサーベイとしてまとめた。これらの応用編として、ポストナショナルな世界配置がすでに冷戦半ばから予行的に実行されていたという推測を踏まえ、現代の国際政治状況に絡めて論じる論文も書いた。このほか、ナショナルな水準にとらわれない民主主義の可能性と危険性、新たな地域主義の機能についての論文も、以上に関係する作業として発表した。今年度は、3カ年の当該研究の最終年度に当たる。実証研究と理論研究の2本柱からなる研究計画のバランスを取り、来年度における総まとめへの準備を行った。実証研究では、米国務省、大統領府などの公文書を入手し、キューバ外交を分析したが、キューバとメキシコ側の公文書の入手が計画通りには進まず、二次資料に頼る傾向が残った。また、理論研究に比べて遅れがあり、権力の非対称性という理論的観点を生かしながら、実証研究をさらに進めることが今後の課題として残った。いずれにせよ、ヨーロッパのデタントの影響がラテンアメリカに波及したという一方的な流れだけではなく、ラテンアメリカにおけるローカルな冷戦の世界的な波及という意味合いが、従来考えられてきた以上に大きかったことが想定される。これに比べ、理論研究は計画通り、着実に進めることができた。ウェストファリア体制の根幹である国家の領域的権力が、脱領域化し、国境を超えた権力の投影という従来の外交や戦争のとらえ方以上に、権力作用が国境を超えて制度化されていることが理論化された。これこそが、冷戦の中央部つまりヨーロッパ正面と、冷戦の周辺部つまりここでは米国・キューバ関係とのねじれを生み出すメカニズムであり、同時に、そのねじれが起きたことこそが、権力の脱領域化をもたらしたと言える。これが今日のグローバリゼーションと呼ばれる現象の最も大きな政治的起源の一つにほかならない。こうした理論的見地を元に、『アソシエ』に2本の論文を掲載した。
経済的リスク分散策の評価に向けた三大都市圏の水害同時発生リスクの定量的評価

水害リスクの経済的な分散策の実現可能性を検討するため,多地域同時被災リスク評価を目的と,まず,都市域の氾濫現象をより詳細に表現するための内外水氾濫一体型モデルを開発した.外水氾濫モデルは,多数回の氾濫計算を容易に実現する既開発の高速な流出・氾濫一体型モデルを用いて,このモデルに内水氾濫機構を組み込むことで実現した.内水機構を組み込んだモデルを庄内川流域内の名古屋市に適用し,2000年東海豪雨による床上・床下浸水棟数および全事業種の浸水影響従業員数の再現計算を実施した.計算された被害棟数および人数が水害調査報告とおおむね整合することを確認した.次に,開発した内外水氾濫一体型モデルを用いて,名古屋市の水害リスクカーブを作成した.水害リスクカーブ作成では,当初計画であった豪雨発生確率モデルによる方法と併せて,最新の大規模アンサンブル気候予測データd4PDFの利用可能性を分析した.その結果,名古屋市を含む庄内川流域では,d4PDFの極値雨量にバイアスが小さいことがわかり,リスクカーブ作成においてd4PDFから得られる年最大流域平均雨量データを使用できることがわかった.そこで,d4PDF年最大流域平均雨量を開発した内外水氾濫一体型モデルに入力することで水害リスクカーブを作成した.同様に,大阪市を含む淀川流域でもd4PDFの極値雨量の再現性が高かった.淀川流域では,d4PDFの多数のアンサンブルメンバそれぞれを当初計画の豪雨発生確率モデルと組み合わせることで,水害リスクカーブのアンサンブル推定を実現することができた.初年度に計画していた内外水氾濫一体型モデルの開発を完了した.さらに,開発したモデルが過去の大規模水害による被害状況を再現したことから,妥当なモデルが開発できたと思われるため.初年度の研究成果により,物理モデルである大規模アンサンブル気候予測データベースd4PDFの気候モデルバイアスが対象とする流域において小さいことが確認された.したがって,気候予測モデルによるアンサンブル極値雨量と同時豪雨発生モデルを併用して信頼性の高い同時被災リスク評価を実現することができると考えられる.そこで,今後は,まずd4PDFによる極値雨量データを既開発の降雨流出モデルおよび内外水氾濫一体型モデルに入力し,同時豪雨による浸水リスクを評価する.浸水深から被害金額を推定する際には,当該年度の購入した過去の資産データを利用する.水害リスクの経済的な分散策の実現可能性を検討するため,多地域同時被災リスク評価を目的と,まず,都市域の氾濫現象をより詳細に表現するための内外水氾濫一体型モデルを開発した.外水氾濫モデルは,多数回の氾濫計算を容易に実現する既開発の高速な流出・氾濫一体型モデルを用いて,このモデルに内水氾濫機構を組み込むことで実現した.内水機構を組み込んだモデルを庄内川流域内の名古屋市に適用し,2000年東海豪雨による床上・床下浸水棟数および全事業種の浸水影響従業員数の再現計算を実施した.計算された被害棟数および人数が水害調査報告とおおむね整合することを確認した.次に,開発した内外水氾濫一体型モデルを用いて,名古屋市の水害リスクカーブを作成した.水害リスクカーブ作成では,当初計画であった豪雨発生確率モデルによる方法と併せて,最新の大規模アンサンブル気候予測データd4PDFの利用可能性を分析した.その結果,名古屋市を含む庄内川流域では,d4PDFの極値雨量にバイアスが小さいことがわかり,リスクカーブ作成においてd4PDFから得られる年最大流域平均雨量データを使用できることがわかった.そこで,d4PDF年最大流域平均雨量を開発した内外水氾濫一体型モデルに入力することで水害リスクカーブを作成した.同様に,大阪市を含む淀川流域でもd4PDFの極値雨量の再現性が高かった.淀川流域では,d4PDFの多数のアンサンブルメンバそれぞれを当初計画の豪雨発生確率モデルと組み合わせることで,水害リスクカーブのアンサンブル推定を実現することができた.初年度に計画していた内外水氾濫一体型モデルの開発を完了した.さらに,開発したモデルが過去の大規模水害による被害状況を再現したことから,妥当なモデルが開発できたと思われるため.初年度の研究成果により,物理モデルである大規模アンサンブル気候予測データベースd4PDFの気候モデルバイアスが対象とする流域において小さいことが確認された.したがって,気候予測モデルによるアンサンブル極値雨量と同時豪雨発生モデルを併用して信頼性の高い同時被災リスク評価を実現することができると考えられる.そこで,今後は,まずd4PDFによる極値雨量データを既開発の降雨流出モデルおよび内外水氾濫一体型モデルに入力し,同時豪雨による浸水リスクを評価する.浸水深から被害金額を推定する際には,当該年度の購入した過去の資産データを利用する.当該研究課題は3か年の研究課題であり,残りの2か年で多数回の計算を実施する大型計算機の購入および計算機使用料の支払い,研究成果の学会発表の渡航費等が必要となるため.
トポロジカル相における電子間相互作用の数値的研究：特異分散による新しい量子液体

近年、対称性の破れを伴わない量子液体相、いわゆるトポロジカル相が多くの関心を集めている。本研究では、トポロジカル相における電子相関効果を数値的に解析し、電子間相互作用に由来した新しい量子液体状態の探索を目的とする。具体的には、平坦バンドやトポロジカル絶縁体の表面状態などの特異分散を持つ格子模型に着目する。ベリー接続に基づく多体のトポロジカル不変量の数値的評価から、電子相関のあるトポロジカル相特有の新しい量子液体状態を探求するとともに、その理論的枠組みを構築する。
二つのモードをとるEBウイルスゲノム複製の研究

本研究はEBVゲノム複製機構とそれをサポートする宿主機能の役割の解明のため以下の3つの観点((1)潜伏感染EBVゲノム複製機構(2)溶解感染EBVゲノム複製機構(3)潜伏感染からの再活性化の機構解明)から研究を推進することを目標とし、以下の成果を得た。1)潜伏感染EBVゲノム複製機構:細胞透過性化学架橋剤DSPによる解析法を確立し、それを用いてORC1/CDC6の核マトリックス結合をより確かに示した。また、ORC1はS期において」proteasomeにおいて分解されることを明らかにした。これも再複製の抑制に寄与していると考えられる。ORC2に関しては、核結合型の約半数がDNaseで可溶化されたものの、残りはORC1同様核マトリックスに結合していることがわかった(J.Biol.Chem.277:10354-10361 2002)。以一方、MCMはより広範囲のクロマチンに分布していた。2)溶解感染EBVゲノム複製機構:BALF5蛋白質はポリメラーゼcatalytic蛋白質であるが、自身のポリメラーゼprocessivityは低い。反応系にBMRF1蛋白質を添加するとBALF5蛋白質は非常に高いprocessivityを持つ酵素に変換する。ウイルス産生を誘導したB95-8細胞、および組み換えバキュロウイルス感染昆虫細胞の抽出液をショ糖密度勾配遠心法で解析したところ、両蛋白質は生理的条件下においてheterodimerを形成することが明らかとなった。この複合体形成は400mM NaCl存在下ではdisruptされる。また一部はheterodimer二つから成るdimericunitsを形成していることが示唆された。EBV複製フォークではこの複合体がcoordinateしながら両鎖合成を行なっていると考えられる〔投稿準備中〕。3)潜伏感染からの再活性化の機構解明:EBV潜伏感染細胞において、EBV Lytic cycleへの移行後ウイルスゲノム複製がどのような細胞周期環境下でおこり、また宿主DNA複製がどのように制御されるのかを知るために、我々は、細胞に余分な刺激を与えることなく、EBV lytic cycleを誘導できるtet-on細胞株を樹立し、lytic cycleと宿主細胞周期との相互関係を検討した。この細胞株はlytic cycleを誘導すると細胞増殖停止が観察された。Lytic cycleを誘導した細胞のほとんどがG1/early S期で停止していた。BrdUの取り込みを解析したところ、ウイルスDNA合成は2N DNA contentをもつ細胞で顕著に起こり、宿主DNA合成の抑制が観察された。lytic cycleへの移行前後で細胞周期停止に関与する因子であるp53,CDK inhibitorであるp21,p27の量的変動は無く、cyclinA, cyclinEといったS期進行に関与する蛋白質の発現増加が観察され、Rbのリン酸化型の蓄積が認められた。またlytic cycleにおいてRbをリン酸化しているのは主にCDK2であることが示された。EBV潜伏感染Bリンパ球における再活性化は、G1/S期境界を越えたS期CDK活性の高い状況下において起こることが示唆された(Kudoh et al.J.Virol.77:851-861.2003)。

Lytic cycleを誘導した細胞のほとんどがG1/early S期で停止していた。BrdUの取り込みを解析したところ、ウイルスDNA合成は2N DNA contentをもつ細胞で顕著に起こり、宿主DNA合成の抑制が観察された。lytic cycleへの移行前後で細胞周期停止に関与する因子であるp53,CDK inhibitorであるp21,p27の量的変動は無く、cyclinA, cyclinEといったS期進行に関与する蛋白質の発現増加が観察され、Rbのリン酸化型の蓄積が認められた。またlytic cycleにおいてRbをリン酸化しているのは主にCDK2であることが示された。EBV潜伏感染Bリンパ球における再活性化は、G1/S期境界を越えたS期CDK活性の高い状況下において起こることが示唆された(Kudoh et al.J.Virol.77:851-861.2003)。EBV関連腫瘍細胞の核内では数十コピーのウイルスゲノムがヒストン蛋白質と結合したヌクレオゾームとして存在しS期に同調して1回複製されることから、染色体DNAと同じようにMCM蛋白質群あるいはCDC6蛋白質,ORC蛋白質複合体等染色体複製開始の制御に関わる蛋白質がEBVゲノムと相互作用することが考えられるようになった。その基礎的解析として上記蛋白質の細胞周期を通した動態を検討した。我々はhMCM蛋白質が6量体を形成すること、又MCM複合体の染色体への結合はおそらくリン酸化によりcdc2によって負に制御されることを示した。hCDC6の蛋白質の量は細胞周期を通じてそれほど変化せずG1期では核に検出される。hCDC6の一部は核構造に強く結合しS期では大部分が細胞質に検出される。しかし核構造に結合したhCDC6の量はほとんど変わらず、G2/M期ではcdc2/cyclinBによって高リン酸化される。hCDC6はhMCMとは異なる制御を受けておりEBV染色体上の結合部位も異なると考えられる。一方、Epstein-Barrウイルス産生状態においては複製開始領域OriLytから複製は始まり少なくとも複製後期にはローリングサークル型複製様式によりウイルスゲノムは複製される。このウイルスゲノム複製伸長を担うウイルス蛋白質としてBALF5蛋白質、BMRF1蛋白質、BALF2蛋白質、BBLF4蛋白質、BSLF1蛋白質、BBLF2/3蛋白質が知られている。DNAヘリカーゼ、DNAプライマーゼ活性を担うと考えられるBBLF4蛋白質、BSLF1蛋白質、BBLF2/3蛋白質は感染細胞内で複合体を形成していることを明らかにした。また各蛋白質間でも複合体形成をすることが確認できた。さらにEBVDNAポリメラーゼホロ酵素とこのヘリカーゼ/プライマーゼ複合体が相互作用していることを証明した。EBV複製フォークでこれらの複製蛋白質はウイルスDNA複製装置を形成してローリングサークル型複製を行なっていると想定される。本研究は1)EBVゲノムが腫瘍細胞の核で複製維持される機構
マウス単核心筋細胞に注目した心筋再生メカニズム解明への試み

哺乳類心筋細胞にも分裂能があると最近報告された。しかし、その詳細は不明であるため本研究ではそのメカニズムを検討した。上行大動脈結紮モデルを作成し、更に圧除去モデルとして結紮解除も行い、心筋細胞分裂を観察した。心筋分裂マーカーを用いた観察では、すべての心筋細胞ではなく、比較的小型の単核心筋細胞が有意に多く分裂マーカーが陽性となった。さらに遠隔期にそれらの細胞は成熟心筋へと分化した。遺伝子発現解析でも、単核心筋細胞のみが心筋分裂能を有していることがわかった。圧解除によりその頻度は増加した。以上より、単核心筋細胞は外的なストレスにより分裂・分化する心筋前駆細胞としての機能を持つことが示唆された。両生類や爬虫類の心筋細胞は、旺盛な分裂能を持っており、傷害により心筋細胞が失われても、ほぼ元通りに再生されることが知られている。ヒトを含む哺乳類の成体では、心筋の再生能はほとんどみられないとされているが、新生児の心臓は下位脊椎動物と似た再生能を保存していると考えられている。そこで我々は、新生児マウスの心筋細胞と、成体マウスの心筋細胞の違いに着目することで、なぜ、成体マウスの心筋再生能が低下するか、また、成体マウス心臓で頻度は少ないが起こるとされる心筋再生はどのようにして起きているかを明らかにするために本研究を行っている。我々の行った予備実験から、8週齢の成体マウスでは約0.025%/週の心筋細胞が核酸を合成しているにとどまっていたが、大動脈縮窄による心臓圧負荷を行ったマウスでは、約1%/週と40倍に上昇していた。心筋細胞は、核酸合成しているからと言って細胞分裂しているとは言えない。なぜなら、マウス心筋細胞は細胞質分裂を伴わない核分裂をすることによって、多核化するからである。そこで、我々は、ランゲンドルフ装置を使って、タンパク分解酵素を冠動脈内に逆行性に潅流することで、単一心筋を分離し、心筋細胞の核数を調べた。その結果、心臓圧負荷後早期では、核酸合成が行われた心筋細胞の多くが単核であったのに対し、数週間後には、これらの心筋細胞は多核化していた。また、遺伝子改変マウスを用いたgenetic fate mapping(細胞の起源を追跡する方法)では、新たに核酸合成された心筋細胞は、元々存在する心筋細胞から生じた細胞であることを示した。以上の結果は、単核心筋細胞は分裂能を有していることを示唆するものである。現在我々は、単核心筋細胞と多核心筋細胞を効率に分離し、それぞれの遺伝発現パターンの違いを解析中である。マウス心筋細胞は、出生直後は、単核であるが、その後約80%は2核となり、約10%は単核のまま成体に存在する。単核心筋細胞は、2核心筋細胞に比べて、小型で、サルコメア構造の発達が悪いなどの形態的特徴があるが、これらの分子生物学的違いは明らかでない。最近の研究では、単核心筋細胞は分裂能を保存している可能性があるという報告もある。本研究は、これらの心筋細胞の違いを明らかにするとともに、内因性心筋再生医療実現に向けて、分子生物学的なメカニズムを検討することである。8-10週齢のマウス心臓をランゲンドルフ法を用いて単一心筋細胞に分離し、まず、Hoechstによる核染色し、核酸量の違いをもとにFACS装置にて分離を試みた。しかし、様々な分離法を試したが、高い純度での分離は不可能であった。そこで、マニュピュレータとマイクロピペットを用いて、顕微鏡下に単核と2核心筋細胞を分離した。バイオアナライザーを用いた検討では、それぞれの群で約200個の心筋細胞を採取すれば、増幅によりRNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析が可能であることが分かった。単核、2核、3核以上の心筋細胞をそれぞれ約200個以上採取し、全mRNAの増幅を行い、Hi-seqにてRNA-seqを行った。2核心筋心筋細胞の遺伝子発現に比べ有意差をもって増加または減少している遺伝子を抽出し、ボルケーノプロットを作成した。また、遺伝子オントロジー解析をおこなって、どの遺伝子群に差異があるか検討をおこなった。その結果、cell cycleに関連する遺伝子や、細胞分化に関連する遺伝子に差異が見られることが分かった。その中で、単核心筋細胞により特異的に発現する遺伝子Xを同定した。今後、この遺伝子に着目し、解析を進める予定である。当初予定していたFACS装置を用いた心筋細胞の分離が思うように行かず、純度の高い心筋細胞を得るのに苦慮した。心筋細胞一つ一つを顕微鏡を用いて直視下に分離したため、時間がかっかった。現時点では、最も時間を費やすであろうと思われた部分が終了したため、速やかに研究が進捗するものと思われる。心筋再生のアプローチは,成体幹細胞やiPS細胞などの心臓以外の細胞を移植する“外因性心筋再生"と,心筋の自らが有すると考えられる再生能力を利用して行う“内因性心筋再生"に大別できる。外因性心筋再生においては,特にiPSを利用した心筋再生技術の進歩が目覚ましく,数年先には臨床応用可能なレベルに達するであろう考えられているが,費用面などいくつかクリアすべき課題も残っている。

一方,内因性心筋再生は,元来個体に存在する再生能力を最大限に引き出し治療に応用しようというアプローチであり,実現すればより安価に施行できる可能性があり,万人がその治療技術を享受できると考えられる。最近の研究によると,哺乳類の心筋細胞にも再生能があることが明らかになり,一生のうちに約45%の心筋細胞が更新されると報告された。しかし,この割合はごく限られたものであり,急性心筋梗塞などで数時間のうちに失われる心筋細胞数に比べれば非常に少ない数字である。昨年アメリカの研究チームから,内因性心筋再生に関係する可能性がある分子として,心外膜領域の細胞に多く存在するFstl1が報告された(Nature 2015)が,その分子メカニズムや,そのほかの因子との関連性など不明な点も多く,今後さらなる検討が必要である。このように,内因性心筋再生に関する研究は始まったばかりであり,今後どのような分子メカニズムが存在するか網羅的かつ系統的な検討が必要と考えられる。そこで申請者らは,内因性心筋再生のメカニズムを検討するにあたり,1新生児心筋細胞の特性を成体心筋細胞と対比し明らかにする, 2成体心筋に共存する単核二倍体細胞と,多核多倍体細胞の特性を明らかにすることで,心筋細胞の分裂メカニズムが明らかになると考え,これらの仮説に対する検証実験をおこなった。当初、心筋細胞の核の数を、核染色によりFACSを用いて選別しようと試みたが、心筋細胞の特徴であるその大きさと、形態により、通常のFACS装置での分離が困難であった。そこで、分離心筋細胞を顕微鏡直視下に核数により分離し、そこからmRNAを抽出しランダムプライマーにて増幅し、次世代シークエンサー用のライブラリーを作成した。ここまでのプロセスに多くの時間を費やすことになった。また、これにより得られたRNAシークエンスデータも元の資料のクオリティーが悪いせいで、なかなかターゲットとすべき遺伝子や、シグナル経路が同定できなかった。平成28年度中盤になってやっと解析ができるデータを得たため、心筋細胞の多倍体に関する研究は遅延していると言わざるを得ない。この実験と並行して、新生児マウス心筋細胞の分化に関する研究を同時進行で進めており、こちらは順調に進行している。ヒトを含む哺乳類の心臓は再生しないと長い間考えられてきた。しかし、最近の研究では心臓も再性能を有する臓器であることを示唆している。このような内因性心筋再生のメカニズムを明らかにすることは、より生理的で効率的な心筋再生医療を実現するという意味で、社会的に大きな意義をもつと思われる。そこで本研究の目的は、単核心筋細胞に注目し、その違いを二核心筋細胞と分子レベルで比較することでその特性を浮き彫りにし、内因性心筋再生のメカニズムを明らかにすることである。1上行大動脈結紮モデルを作成すると心筋細胞は肥大化するが、同時に小型の心筋細胞も増加した。これら小型の心筋細胞はthymidine analogの陽性率が高く、経時的に大型化することがわかった。さらに圧負荷を解除するとさらにthymidine analog陽性細胞の割合が増加した。このような小型心筋細胞は圧負荷早期には単核細胞のであるが、経時的に多核細胞に変化した。2また、genetic fate-mappingの結果からは、あらかじめ存在する心筋細胞が分裂したことが示唆された。これらの結果から、比較的小型の単核心筋細胞が圧負荷または圧除去という外的刺激に反応して分裂したことが示唆された。3分離心筋細胞からRNAを抽出し、ランダムプライマーにて増幅した後、NGSにてシークエンスをおこなった。
風洞実験とCFD解析による市街地の危険性物質拡散のリスク評価に関する研究

市街地における危険性ガスの偶然的放出に伴う拡散過程を検討するために、街区配列、建蔽率、模型高さをパラメータとして風洞拡散実験を行った。街区模型の配置形状は直交配列、千鳥配列、建蔽率は34%、25%、16%、標準偏差はH/6、H/3、均一高さを含めて実験タイプ数は18である。模型縮率は1/400を想定した。街区の基本模型は70mm角の立体模型とし、ChengとCastroの研究を参考にして、街区模型の基準ユニットを作成した。均一な模型高さの街区模型の実験では、直交配列において、ガス移動に伴うガスの拡散幅の拡大は見られなかったが、千鳥配列ではガス移動にともない拡散幅は拡大した。これは直交配列の配列特性によりX方向のガス移動が促進されたことが原因である。また直交配列に比べ、千鳥配列はプルーム中心でのピーク濃度が低くピーク濃度からの拡散域が広い結果が出た。乱流フラックス分布は移流フラックス分布に対応した傾向を示した。これは移流により気流の乱れが促進されたためである。プルーム端で乱流フラックスの寄与が大きかった。模型高さが異なる街区模型の実験では、結果模型高さの標準偏差が大きいほど低濃度域は大きく、またガス移流に伴い拡散幅が拡大した。実験した18タイプの街区配置形態のなかでは、標準偏差H/3、建蔽率34%の直交配列が最も広い拡散域を示した。これらの実験結果を元に、市街地の粗度形態に応じた気流・拡散特性や濃度場の空間構造の把握、及び危険性物質のリスクアセスメントのためのデータベースを作成した。都市キャノピーにおいて、事故または故意により危険性の物質が漏洩した場合、危険性物質は、拡散過程において大気安定度、地表面の各種粗度要素及び配置形態に直接的に影響を受ける。平成19年度は市街地における危険性ガスの偶然的放出に伴う拡散過程を検討するために、街区配列と建蔽率をパラメータとして風洞拡散実験を行ない、以下の研究成果を得た。1.最小レイノルズ数の検討本実験条件では、街区内の平均濃度はレイノルズ数9000以上(模型軒高風速:4m/s)で、鉛直方向乱流フラックスw'c'/u^*はレイノルズ数16000以上(模型軒高風速:7m/s)でレイノルズ数に依存しなかった。2.建蔽率の検討地表面から危険性ガスが漏出した場合、建蔽率の小さな街区では鉛直方向の運動量輸送が弱くなるために、高濃度域が拡大した。3.街区配列の検討直交配列の場合、ガス排出点近傍ではトレーサーガスは広く拡散したが、ガスの移流に伴う拡散幅の大きさは拡大しなかった。しかし、千鳥配列では、ガス排出点付近では相対的に拡散幅が小さく、ガスの移流に伴い、拡散幅が拡大することが判った。実験した4ケースの街区形状の中では千鳥配列、建蔽率25%のケースが最も低濃度域面積が大きかった。4.乱流フラックスの検討相対的に街区内の乱流フラックス鉛直分布は小さく、街区高さ以上で早く減衰した。街区模型風下ウェイク域で生じているピーク濃度は、模型ウェイクの流れパターンによりトレーサーガスが滞留したことが原因であることが判った。
ディフューザーと渦励振を利用する自励振動式風力発電装置の軽風用化に関する研究

現状では風力発電において必要風速を確保することが一つの課題となっている。本研究は、風力を利用した振動式発電装置の軽風用化を目的としている。発電に利用するのは、空力自励振動である。平板翼を空気流れ場に配置することにより、流れのエネルギを自励的に振動に変換し大きな振動を引き起こす現象である。ここで発生した振動を利用して電磁誘導により発電を行うこととした。本研究では、ディフューザーを用いて空気流れの増速を試み、発電に与える効果と発電翼の配置について適切な位置を明らかにしている。また、発電翼の振動に流れ場で発生する渦が大きな効果を与えることが流れ場の可視化により明らかになった。その課題を解決する一つの手段として本研究ではディフューザーを導入するものであり、これにより風速の利用可能範囲が拡大することが期待できる。目的は一般に風力発電に利用されている風速(平均6 m/s以上)よりも低い風速(軽風1 m/s2 m/s)で発電する装置を開発し、その設計基準を構築するものである。研究対象の振動式発電装置は、空気の流れにより発生する渦を励振力として利用して平板翼を振動させ発電に利用するものである。振動発生のメカニズムとしては自励振動現象を利用しているため効率良く大きな振動を発生させることが期待できる。本年度の研究成果は、平板翼振動式発電装置にディフューザーを導入し、空気流れの速度をディフューザー内部で増速することにより、現在よりも、さらに低い風速にて発電を可能となることを明らかにした。具体的には、ディフューザー内部の流れ場を実験的に可視化するとともに熱線風速計を用いて風速を計測した。さらに数値シミュレーションを実施し同様に増速することを確認している。その結果ディフューザーを用いることにより風速が増速していることを明らかにしている。また、設置した平板翼の挙動の計測を行うと共に発電実験を行った。これにより、発電量が増加することも明らかにしている。現在は引き続き数値シミュレーションによりディフューザーの形状について検討している。風洞を用いた発電実験および振動実験を実施すると共に数値モデルによる計算を行い流れ場の速度分布の様子とディフューザーの風速増加の効果を明らかにした。さらに発電装置の振動特性や回路特性との発電量の関係を明らかにしながら設計に必要となるパラメータの影響を把握している。(1)「理論解析および論文作成」(担当:佐藤勇一)・流れ場を可視化した状態で振動発電実験を実施した。その結果、ディフューザーによる流れ場の増速作用を観察することができるとともに、数値モデルにより同様な流れ場の増速作用を再現することが出来ている。また、流れ場と翼の相互作用により渦が発生しその渦が大きな振動を発生させている原因となっていることを明らかにしている。(2)「振動式発電装置の発電実験」(担当:長嶺拓夫)・流れ場において平板翼の振動発電を行い回路特性と発電量の関係について結果を得た。さらに、発電においてもディフューザーが良い効果を与えていることを明らかにしている。振動発電におけるディフューザー内の適的な設置場所について実験と数値計算の結果が一致し、数値計算による結果の妥当性を確認できている。(3)「流体力の評価」(担当:森博輝)・流れ場の可視化実験を行った。その結果ディフューザーの増速作用と流れ場の速度分布を明らかにするとともに渦による励振機構を観察した。これらの結果より風速が遅い場合においても発電が可能であることを示すことが出来ている。実験装置による発電実験と可視化を実施し、2.5m/s程度の風速においても発電できることを確認している。また、ディフューザーを設置することによる流れ場の増速効果の他にも、翼が渦によりより大きく振動させられていることを明らかにすることができたため。固有振動数で振動するためその流れ場からの振動への変換効率は高い。風洞を用いて整流した流れ場に振動式発電装置を配置し、その発電および振動特性を実験により検討した。特に風速が低い状況においても発電が可能となるようにその風速に対する適用範囲を広げる目的で実験を行った。流れ場については可視化により求めた特性と数値計算により求めた流れ場が一致し、その計算結果が有効であることを示している。この結果より、振動翼の配置の適切な位置があることを説明できた。これらの結果より、一般に風力発電に利用されている風速(平均6 m/s以上)よりも低い風速(軽風2 m/s程度)で発電する装置を開発することができている。また、ディフューザーを用いたことにより、用いなかった場合よりも多く発電できることを実験的に示している。

本研究は、風力を利用した振動式発電装置の軽風用化を目的としている。発電に利用するのは、空力自励振動である。平板翼を空気流れ場に配置することにより、流れのエネルギを自励的に振動に変換し大きな振動を引き起こす現象である。ここで発生した振動を利用して電磁誘導により発電を行うこととした。本研究では、ディフューザーを用いて空気流れの増速を試み、発電に与える効果と発電翼の配置について適切な位置を明らかにしている。また、発電翼の振動に流れ場で発生する渦が大きな効果を与えることが流れ場の可視化により明らかになった。平成26年度は下記の分担で研究を推進した。(1)「ディフューザー内部流れと平板翼の振動特性の把握」(担当:佐藤勇一)実験結果をもとに各パラメータの平板翼の振動特性に与える影響を検討した。ディフューザーの大きさ、開き角度が風速に与える影響を計測し流れ場の観測を実施した。平板翼の配置(迎え角、間隔、翼枚数、取付け位置)について2枚までの実験を実施した。(2)「ディフューザー内での平板翼の振動実験」(担当:長嶺拓夫)必要な各パラメータについて実験を行い平板翼の特性を検討した。発電に適する電気回路および各構造パラメータの条件を実験的に検討した。(3)「流れ場の可視化およびデータ計測」(担当:森博輝)流れ場の可視化を行い実施し、数値シミュレーションと比較が可能となるデータを計測した。特に渦と平板翼の振動特性との関係についてデータを計測した。数値シミュレーションを行い流れ場における増速を実験と比較し検討した。風力による振動発電装置において発電量を把握することが出来ている。この発電量をコンデンサ等にためることにより、センサなどの電源として使用可能であることの実証実験を実施する予定である。機械力学平成27年度以降は下記の分担で研究を推進していく。実験と数値計算および理論解析を実施して発電装置の特性を明らかにしながら設計に必要となるパラメータの影響を把握する。(1)「理論解析および論文作成」(担当:佐藤勇一)実験結果をもとに構築したモデルについて理論解析を行い振動メカニズムの解明を行う。(2)「振動式発電装置の発電実験」(担当:長嶺拓夫)実験結果の知見をもとに振動発電を行いその結果を検討する。振動発電に適する各パラメータの条件を実験的に検証する。(3)「流体力の評価」(担当:森博輝)流れ場の可視化結果を基に流体力を評価する。(4)「振動式発電装置の仕様検討」(担当:佐藤勇一、長嶺拓夫、森博輝)研究結果をもとに振動式発電装置の仕様を検討する。消耗品の金額で若干の次年度使用額が発生しました。流れ場の可視化実験の消耗品の使用額が若干本年度の予定より少なく済んだため。実験などの進捗に応じて、適切に購入する。可視化実験とシミュレーション結果を比較することを主体として研究を実施する。
スタビリゼーション型スプリント装着が顎顔面頸部領域の血流に及ぼす影響

まず、顎関節症患者を等教室所有の「頭蓋下顎機能障害プロトコール」に従い診査・診断し、咀嚼筋障害を主病変とする顎関節症I型患者11名(男性4名、女性7名)を“患者群"として選択した。発症の時期および期間などは、患者によって異なっていた。また、過去に顎関節部に疼痛、雑音等の異常を認めた経験がなく、現在も顎口腔系に異常を認めない本学歯学部学生および教職員15名(男性11名、女性4名)を“正常者群"として選択した。測定は、シールド室内にて行った。筋放電活動の導出は、各患者および正常者の左右咬筋浅部および側頭筋前部に銀製表面皿電極を設置し行った。血流の測定部位は、レーザー血流型の付属器機であるプローブを両側顎関節部(顎動脈および浅側頭動脈相当部)および咬筋中央部(顔面横動脈相当部)とした。各患者および正常者に5秒間の最大咬合持続とタッピング運動(毎分90回)を30秒間持続させ、各運動中の筋活動と運動直後の血流状態を疲労に注意し、5回測定した。さらに患者群に関しては、スタビリゼーション型スプリントを装着し、装着直後、3日後、1週間後、2週間後および1か月後に同様の測定を行った。患者群および正常者群ともに、咀嚼筋筋活動量は男女間で有意差(P<0.05)は認められなかったが、男性の方が高くなる傾向を示した。両群間の比較では、患者群の筋活動量(患側)が咬筋、側頭筋ともに増加していた(P<0.05)。血流に関しては、両群とも性差は認められず、両群間の比較では、顎関節部、咬筋中央部ともに血流状態に一定の傾向は認められなかった(P<0.05)。健側・患側間の比較においても両者間に有意な差は認められなかった。スプリント装着後では、経日的に咀嚼筋筋活動量は減少する傾向を示し、特に患側において著明であった。血流に関しては、経日的な変化に一定の傾向は認められなかったが、その標準偏差は減少する傾向を示した。今後は、他の部位の血流と咀嚼筋群との相関性を検討する必要性があると思われる。