hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多孔質珪藻軟岩の工学的特性の解明と切土斜面の合理的設計法の確立

報告書は第1章:序論、第2章:珪藻土の堆積と分布、第3章:珪藻土の物理・化学特性、第4章:珪藻土の変形と強度特性、第5章:乾湿を与えた珪藻土の力学特性、第6章:珪藻土表層斜面の有限要素解析、第7章:珪藻土の安定処理、第8章:結論からなる。第1章序論では、大分県に堆積する珪藻土(軟岩)が、高速道路の基盤や道路周辺の切土斜面の対象となっている。この珪藻土は粒子自信が多孔質であり、含水比は有明粘土なみであるが、セメンテーション効果が著しく大きい。しかし乾湿によるスレ-キング現象が著しい。これら珪藻土の物理・化学特性と力学特性、切土斜面の安定問題、安定処理による地盤材料としての有効利用などの課題の解明の必要性を述べている。第2章では、堆積過程による分類、日本および大分県における分布を示した。第3章では、珪藻類の特性、物理・化学特性について記し、九州地方の土と比較した。珪藻土の物理特性は有明粘土に、化学特性と力学特性はしらすに似ていることが分かった。第4章では各種土質粘土質試験を行い、圧密特性、せん断特性、変形・強度異方性、引張り強度特性を明らかにした。第5章では、乱さない試料に室内で乾湿の操り返しを与え、一面せん断特性、三軸圧縮特性、圧裂引張り強度の変化、劣化を調べた。乾湿による強度の低下は、圧縮強度よりも引張り強度において著しいことが判明した。これらの結果を用いて、有限要素法により表層斜面の安定性を論じたのが第6章である。表層部の乾湿による引張り強度の低下が、引張り破壊による斜面崩壊につながる恐れがあり、表層部の保護工が必要である。7章では、乱した珪藻土に生石灰とセメント別途添加した安定処理土の改良効果とその力学特性を明らかにした。生石灰10%、セメント15%を添加すると乱さない強度とほぼ同じになること、養生日数とともに強度定数c、φが増えることなどが明らかになった。1.試料採取大分県豊後中村でかなり硬い不撹乱珪藻軟岩を新たに採取し、圧密特性とせん断特性を、以前採取した比較的柔らかい珪藻軟岩について、乾湿を与えたスレーキング特性を明らかにしようとした。2.圧密特性不撹乱試料と締固めた試料の高圧密試験の結果、不撹乱試料のe-logp曲線は変曲点、すなわち圧密降伏応力が明白である。締め固め試料では不鮮明である。3.せん断特性多孔質珪藻軟岩の圧密非排水三軸圧縮試験を行った。ほぼB値=1で間隙水圧の測定が可能となった。圧密降伏応力より推定すると、かなり大きな過圧密比(520)の三軸圧縮試験であるため、せん断強度は拘束圧が変わってもほとんど変化していない。データ数が不足しており、今の時点でははっきりした知見を既述することができない。4.スレーキング特性乾燥した供試体を一面せん断試験機にセットして3通りの方法で水浸・載荷して強度を求めた結果上部から水浸するとスレーキング特性を示すことが分かった。拘束圧の小さい斜面表面では、乾湿による崩壊すなわち、スレーキングを起こし易いことを表している。

過圧密領域における珪藻軟岩の強度・変形特性大分県玖珠群下尾本の未風化の切土斜面よりブロックサンプリングした試料を用いて、供試体の切り出し角度の異なる2種類の供試体について、過圧密領域における圧密排水(CD)および圧密非排水(CU)条件の三軸圧縮試験を行った。なお、通常の切り出し角の供試体をH-sample、90度傾いた供試体をV-sampleと呼ぶことにしている。乱さない珪藻土のセメンテーションによる固結力を力学的に破壊することにより、その力学的特性がどのように変化するかを見るために、乱さない供試体と同じ含水比、間隙比になるように静的に締め固めた供試体についても、圧密非排水(CU)三軸圧縮試験を実施した。圧密排水条件:ピーク強度は僅かにH-sampleの方が大きいが、初期接線係数はV-sampleの方がH-sampleの約1.2倍である。ピーク強度は拘束圧の影響を受けず一定であるが、残留強度は拘束圧に依存する。破壊に至るまでの体積収縮は拘束圧や切り出し角の影響を受けないが、その後の体積変化は拘束圧に大きく支配される。H-sampleの方が若干収縮が大きいが、全体の試験を通じて、圧密排水条件のこの供試体のみがきれいなせん断面を示さないことと関係があるのか、はっきりしない。圧密非排水条件:圧密排水条件と同じく、ピーク強度は拘束圧の影響をあまり受けず、H-sampleの方が僅かに大きいが、初期接線係数はV-sampleの方がH-sampleより大きい。間隙水圧は最大軸差応力時にピークを示し、その後一定値となる。せん断時の間隙水圧は当然のことながら、B値に依存しており、間隙水圧の測定値の信頼性は特に多孔性軟岩の場合、いかに飽和度を高めることができるかにかかっている。圧密試験からのセメンテーションの解明当初、セメンテーションを化学的に除去する方法を見いだして、珪藻土のセメンテーションを定量的に把握する計画であったが、適切な方法を見いだすことができなっかた。そこで、不撹乱土と、撹乱後の締固め土、およびスラリー状の土の高圧密試験を行い、e-logp曲線からの不撹乱土のセメンテーションを定量的に求めた。このセメンテーションが変形特性や力学特性に及ぼす影響を明らかにした。乾湿履歴を与えた珪藻土の力学的特性珪藻土の表層斜面の風化現象による強度低下に注目して、乾湿の繰り返し作用を与えた珪藻土の圧密排水三軸圧縮試験と圧列試験を行った。乾湿履歴の風化作用を受けると、圧縮強度、弾性係数、ダイレイタンシー係数、引っ張り強度が減少する。すなわち風化作用により、セメンテーションが消失すること、これにより高含水比・高間隙比の珪藻土本来の特性が発現することが明らかになった。切土斜面の安定解析鉛直な切土斜面について、三軸圧縮試験より得られた各種定数を用いて有限要素法により弾性解析を行った。風化作用を受けた斜面では未風化のものに較べ、大きな引っ張り応力が斜面下端に生じ、圧列試験で得られた引っ張り強度より大きな値を示した。このことは、風化を受けると高い斜面では、下端で引っ張り破壊が生じ、これが上方に広がって斜面全体の崩壊につながる恐れのあることを示している。
高次衛星解析による大気エアロゾル分布の精密推定

本研究は、衛星データ・地上計測・モデル計算を複合利用して、精度の高い大気エアロゾル分布の導出を目指すものである。気候や環境変動のために大気エアロゾルが通常値を超えて卓越するエアロゾル・イベントは、環境や健康に大きな影響を与える。東アジアのエアロゾル・イベントというと、土壌性ダストによって引き起こされる黄砂現象、火山爆発による灰燼、森林火災由来の燃焼性炭素エアロゾル汚染等が挙げられる。ここでは、このエアロゾル・イベントに焦点を当て、エアロゾル特性導出手法(リトリーバル)の高精度効率化に取り組んだ。得られる結果は通常時のエアロゾル・リトリーバルに対しても有用である。本課題研究から以下の成果が得られた。1.10年間の蓄積されたグローバルなAERONETデータに基づきエアロゾルタイプを分類。2.光学的無限の地球大気モデルにおける放射計算手法の提案と実稼働(無限大気放射コード)。3.波長0.55μmにおける光学的厚さが5を越える大気からの太陽反射光(衛星観測値に相当)は、項目2の無限大気モデルの値に収束する事を数値モデル放射計算から検証確認。4.MODISデータが捉えた高濃度黄砂現象を、新たに構築した無限大気放射コードに基づき解析し、土壌性エアロゾル・リトリーバルを実施。5.GOSAT/CAIとPARASOL/POLDERの併合利用による2010年ロシアの森林火災起源煤煙粒子特性導出。6.(高度分布を考慮したエアロゾルタイプ別)衛星データからのPM粒子推定式の提案。典型的な大気エアロゾルとして、硫酸性、海塩性、土壌性、炭素性の4タイプがある。実際には種々のタイプが混合して浮遊する。気候や環境変動のために大気エアロゾルが通常値を超えて卓越するエアロゾルイベントは、1(土壌性エアロゾル),2(燃焼性炭素エアロゾル)の2タイプによって引き起こされるケースが多い。タイプ1の黄砂イベントの検出法に関しては、既に報告したので、今年度は燃焼性炭素エアロゾルの検出アルゴリズムの開発に焦点を当てた。炭素性粒子は短波長に吸収帯を持つ。この短波長データを用いた炭素性エアロゾル検出指標値:γ=R(λ)/R(0.38μm)が1を越える画素は炭素性エアロゾル域と判別できる。本手法をADEOS-2/GLIデータに適用してγ-値の広域分布図を導出し,同時期にTerra/MODISデータの輝度温度から求めたActive Fire Productと矛盾しない事を示した。更にGOSAT/CAIセンサデータを用いて,2009年9月のカリマンタン(ボルネオ)島上空に滞留する山林火災由来の炭素性エアロゾルを検出した。本年度は,衛星データから燃焼性炭素エアロゾル画素の検出法を探った。その後,エアロゾルの放射特性を求めねばならない。光学的に非常に厚いエアロゾルイベント時には,半無限大気モデルが効率的である。現在,新たに放射シミュレーションモデルの構築に取り組んでいる。
コースティックス法によるセラミックスの動的強度評価法に関する研究

コースティックス法に超高速度カメラ,高温炉,衝撃負荷装置を組合せた装置により,種々のセラミックスについて高温動的破壊挙動を明らかにするとともに,コースティックス法の実験手法に関するいくつかの改良を行った。その結果,以下のような成果を得ることができた。(1)セラミックスの表面を高精度に研磨し,光学系に工夫を行うことによって,明瞭なコースティックス像を得ることができ,高温,動的負荷条件下においてもセラミックスの破壊挙動評価へのコースティックス法の適用が可能であることを示した。(2)ジルコニアセラミックスでは2mWガスレーザ光源により1200°Cまで,また,窒化けい素セラミックスでは強力な35mWのガスレーザ光源により約1100°Cまでの実験を行い,ジルコニアセラミックスでは温度,負荷速度の影響が大きいが,窒化けい素セラミックスの破壊挙動に及ぼすこれらの影響はあまり大きくないことを明らかにした。(3)アルミナおよびサイアロンについては,特にコースティック像の増倍法を用いると大きな明瞭な像が得られることを示し,動的負荷条件下においても実験が可能であることを確かめた。(4)モードII負荷条件下の破壊問題にコースティックス法を適用することを検討した結果,この場合には初期曲線の影響はほとんどないことを明らかにし,さらに動的負荷条件下においても解析を試みた。(5)破壊時に発生するAE波の可視化像も得られることを明らかにし,このAE波像は表面波の速度で広がることを示した。(6)画像処理装置の導入により,実験の省力化,解析精度の向上を計れる可能性があることを示すとともに,弾性定数の測定に関しても非接触的,簡易測定法を提案した。以上の研究により,高温動的負荷条件下における強度評価のための実験方法の改良とともに,その基礎的手法を作り,さらに,2,3のセラミックスについて,強度評価のための多くの有用なデータを得ることができた。イメコン790の超高速度カメラにコースティックス法と高温炉を組み合わせた装置により、常温から、ある程度の高温までのコースティック像を得ることができた。ジルコニアセラミックスでは1000°Cまでの温度において、静的から、クラックの伝搬速度で約2km/sまでコースティック像を得ることができ、この像から、破壊の様子を解析し、動的破壊じん性値、伝搬するクラックの動的応力拡大係数を解析することができた。窒化ケイ素セラミックスについては表面状態が悪いので反射光が弱く、コースティック像を得ることが困難であったが、1000°C近くまでは高出力のレーザー光の使用により、撮影できる可能性があることを確かめ、この温度までの動的応力拡大係数の解析を試みた。コースティック像の解析には、基本的には拡大投影機を用いたが、画像処理装置による解析も検討した。最初に、画像処理装置の基本的操作に習熟するとともに、二値化、細線化によってコースティック像の形状、寸法の測定が容易に行えることを確かめた。また、光学定数の精度を上げるために、レーザー光を用いた非接触法によりヤング率とポアソン比を求める方法を検討し、基本的関係式を導出するとともに、比較的実験を行いやすいアクリル板および鉄鋼材料を用いて実際に測定を行い、かなりの精度で測定が可能であることを明らかにした。さらに、破壊とともに発生するAE波形の撮影を行い、基本的な可視化像の撮影が可能であることを確かめるとともに、AEセンサーにより、AE波形の測定も試み、この波形と可視化像の対比も行った。その結果、コースティック像から得られるクラック速度あるいは応力拡大係数とAE波に基づく可視化像を比較検討することにより、セラミックスの動的破壊挙動がより詳細に解析できる可能性があることが分かった。

昨年度に引き続いてジルコニアセラミックスの高温動的破壊挙動を詳細に解析するとともに、窒化ケイ素セラミックスへのコースティックス法の適用方法を研究し、高温動的破壊挙動を明らかにした。窒化ケイ素セラミックスの場合には35mWの強力レーザを使用することにより、約1100°Cまでの動的破壊の様子を調べることができた。これら2種類のセラミックスよりさらに実験条件が厳しいアルミナセラミックスとサイアロンについて実験を試み、表面にアルミ蒸着を行い、増倍法を適用することによって、かなり明瞭なコースティック像の撮影が可能であることを示した。また動的試験にも適用した結果、アルミナについてはトリガーの方法に検討の余地があるが、サイアロンについては割合容易に動的破壊じん性を求めうることがわかった。モードII試験法については、最初に、アクリルおよびエポキシ樹脂を用いた実験と有限要素法による数値解析により基本的な問題点を調べ、さらにジルコニアセラミックスについて動的実験を行い、モードIの場合と類似したAE波の像が現れることを明らかにした。このAE波像については、AEプローブにより波形の測定も行ったが、雑音の影響などのため、十分にコースティック像と対応づけるには至らなかった。実験手法に関する検討としては、画像処理方法とコースティック定数のためのポアソン比の測定方法について調べた。画像処理についてはコースティック像の実時間的測定に応用し、精度の向上と実験の自動化が可能であることを確認した。ポアソン比の測定に関しては、昨年導いた基礎関係式を用いて、ジルコニアセラミックスについて実験した結果、十分な精度で測定できることがわかった。
霊長類の雌の競争と共存

京都市嵐山のニホンザル餌付け群、鹿児島県屋久島のニホンザル野生群、タンザニア・マハレ山塊国立公園のチンパンジー個体群、マダガスカル・ベレンテイ保護区のワオキツネザル個体群等でのフィールド調査で得られた資料をもとに、霊長類の雌の競争と共存のメカニズムについての研究を進めた。主要な成果として、(1)嵐山のニホンザルの長期データにもとづいて、母系的近親者間での配偶行動の回避が一般的であることを明らかにして英文学術論文として公表した。(2)屋久島の野生ニホンザル個体群について、海岸域の高密度で生息する群れ間でのエンカウンターについて英文論文1編を公刊した。(3)屋久島のヤクスギ林帯での群れ密度の調査法を確立して、英文論文1編を公刊した。(4)野生ワオキツネザルについて、1989年の調査開始から10年以上に及ぶ長期観察データにもとづいて、個体群動態ならびにメスの繁殖パラメーターを分析して、英文論文2編を公刊した。(5)また、ワオキツネザルの母系的社会構造において、雌が経験する二重の競争関係(集団内ならびに集団間の競争)について分析を進めた。出産時の行動をテーマに英文論文1編を公刊した他、群間と群内の競争のバランスシートについての英文論文1編を投稿中である。(6)同じく、ワオキツネザル個体群を対象に、雌雄の優劣関係の長期的変遷について分析を進めており、現在、論文を作成中である。さらに、(7)チンパンジーの雌が発情を同調させているかどうかについて、メスの競争の視点から分析を続け、現在、論文を作成中である。平成12年度は、鹿児島県・屋久島の野生ニホンザル個体群について人口学的資料の収集を目的に、夏季に現地調査をおこなった。京都府嵐山のニホンザル餌付け群については、長期の配偶行動の資料をもとに、13親等の母系的血縁者間で近親交配が回避されることなどを論文にまとめ、学術雑誌に投稿中である。また、同じ資料について、長期にわたる配偶者選択の変化を分析中である。チンパンジーでは、東アフリカのタンザニア・マハレ山塊国立公園の野生集団での資料をもとに、雌の発情のタイミングが同調するかどうかを、雌の配偶者競争の視点から分析中である。ワオキツネザルについては、マダガスカル・ベレンティ保護区での資料をもとに、10年間にわたる繁殖パラメーターの変化についての論文を共同執筆して、学術雑誌に掲載された。さらに、ワオキツネザルの出産について、他の昼行性の霊長類と異なり、日中に出産するケースが少なくないことから、ワオキツネザルが昼行性に進化したのは比較的近年ではないかとする論文を作成して、現在学術雑誌に投稿中である。現在は、出産直後に見られた敵対的交渉から、ワオキツネザル集団内の雌の競争について分析を進めている。また、ワオキツネザルの集団サイズと出産率・幼児死亡率等の繁殖パラメーターの相関について、これまでに社会生物学/行動生態学から提出された母系的社会構造での雌の競争に関する仮説と合致するかどうか、分析をすすめているところである。平成13年度は前年度に引き続いて、京都市嵐山のニホンザル餌付け群、鹿児島県屋久島のニホンザル野生群、タンザニア共和国マハレ山塊国立公園のチンパンジー個体群、マダガスカル共和国ベレンテイ保護区のワオキツネザル個体群を対象とするフィールド調査で得られた資料をもとに、主として集団内の雌の競争と共存のメカニズムについての研究を進めた。具体的な成果として、(1)ニホンザルの配偶者選択の長期的な分析を通して、母系的血縁者間の配偶行動(近親交配)に関する学術論文を作成・投稿して、英文学術雑誌に印刷中である。(2)ワオキツネザル個体群では昼間に出産する雌が多いが、この原因を推測するとともに、これらの出産で起きる雌間の攻撃行動について分析した。この結果をもとに英語論文を作成して、学術雑誌に投稿・印刷済みである。

(3)ワオキツネザル個体群の個体群動態を分析した結果、群れサイズと出産率等の関係について、集団間と集団内の競争のバランスシートを重視するWrangham(1980)の仮説に合致することがあきらかになった。これらの結果については論文を作成中で、学術雑誌で公表する予定である。(4)ワオキツネザルの群れの雌間関係を、近接と相互交渉によって解析するとともに、群れサイズと繁殖成功の相関から、群れのサイズによる雌の競争のあり方について分析をすすめながら、論文を作成中である。(5)チンパンジーの雌の発情周期を分析して、雌たちはランダムに発情/排卵しているのではなく、互いに排卵のタイミングをずらしている可能性があきらかになった。この結果をメスの競争の視点から分析して、現在、論文を作成中である。平成14年度は前年度に引き続いて、京都市嵐山のニホンザル餌付け群、鹿児島県屋久島のニホンザル野生群、タンザニア共和国マハレ山塊国立公園のチンパンジー個体群、マダガスカル共和国ベレンテイ保護区のワオキツネザル個体群を対象とするフィールド調査で得られた資料をもとに、主として集団内の雌の競争と共存のメカニズムについての研究を進めた。具体的な成果として、(1)野生ワオキツネ個体群について、198998年の人口学的資料を分析して、(1)対象集団の人口が増加している、(2)個体数が20頭を超すと、群れの分裂やメスの追放等が頻発した、(3)その結果、メスの群れからの離脱・移籍も起こるが、本質的にfemale philopatryにあたる、(4)メスの生存曲線では、2-3歳で生存率はほぼ50%となったのち、9歳で20%まで低下すること等について、英語論文を作成して、学術雑誌に発表した。(2)チンパンジーの雌について人口学・繁殖生理学的資料を分析するとともに、近縁種であるビーリャ(ピグミーチンパンジー)と比較研究をおこなった。この結果は専門書『マハレのチンパンジー』(西田利貞、上原重男、川中健次編、京都大学学術出版会刊)の第17章「性をめぐる比較」(pp.393-417)で公刊した。(3)ワオキツネザルの群れの雌間関係を、近接と相互交渉によって解析するとともに、群れサイズと繁殖成功の相関から、群れのサイズによる雌の競争のあり方について分析をすすめながら、論文を作成中である。同じく(4)チンパンジーの雌の発情の同調について、メスの競争の視点から分析して、現在、論文を作成中である。平成15年度も前年度に引き続き、京都市嵐山のニホンザル餌付け群、鹿児島県屋久島のニホンザル野生群、タンザニア共和国マハレ山塊国立公園のチンパンジー個体群、マダガスカル共和国ベレンテイ保護区のワオキツネザル個体群等でのフィールド調査で得られた資料をもとに、霊長類の雌の競争と共存のメカニズムについての研究を進めた。具体的な成果として、(1)屋久島のヤクスギ林帯におけるニホンザルの個体群調査の方法論について論文を作成して、American Journal of Primatology誌において発表した。(2)野生ワオキツネ個体群について、母系的社会構造で雌が経験する二重の競争関係(集団内の優劣関係、ならびに集団間の競争)について分析をすすめ、現在、論文を投稿中である。(3)同じく、ワオキツネザル個体群を対象に、雌雄の優劣関係の長期的変遷について分析を進めている。ワオキツネザルでは、(1)直線的な順位関係が存在するが,(2)個体の順位はしばしば変動する。
癌温熱治療法用マイクロ波組織内アンテナの開発とその臨床応用

マイクロ波組織内加温用同軸リングスロットアンテナを開発した。セミリジッドケーブルの外導体にリング状の放射スロットを配列したものであり、スロットの各種パラメータを調整させることにより、アンテナ長軸方向のエネルギー分布(SAR分布)を変化させることが可能である。アンテナ全体がテフロンで被覆され、直径は0.86mm、21ゲージのカテーテル内の挿入して用いる。筋肉とほぼ等価な電気的特性を有する0.4%NaCl水溶液寒天ファントムを用いて本アンテナの加温特性を検討した。その結果、(1)アプリケータは直径0.86mmと十分に細く実用的である。(2)先端を短絡させることによりアプリケータの先端を超えた加温域が得られる。(3)数本のアンテナ素子を2-3cm間隔で平行に配列させたアレーアプリケータを使用することに、比較的均一で広範囲の高温度加温域を実現できる。以上のことが示されその有用性が明らかとなった。家兎筋肉あるいは移植腫瘍を用いて生体内温度分布特性を検討した。生体内においてもアンテナに沿った高温度域が示され、その有用性が確認された。病理組織学的にも腫瘍の著明な凝固壊死が認められた。臨床に使用されているマイクロ波温熱治療装置との整合性についても検討され、ダミ-ロードの使用にて良好なマッチングが得られた。すなわち、臨床応用の際、同装置の測温および温度制御システムが利用できることが示された。更なる温度分布特性および臨床の利便性の検討を行なった上で、その臨床応用が強く望まれる。(1)最大7本のアンテナから構成されたアレーアンテナの温度分布につき、3次元有限要素法によるシミュレーション結果と加温実験結果とがよく一致する事が確認され、寒天ファントムにおける温度シミュレーションの有用性が明らかになった。(2)加温実験において、各アンテナ素子に電力を分配する必要があるため、電力分配装置を試作した。その結果、実験の操作性及び効率が格段に向上した。(3)寒天ファントムを用いた加温実験および有限要素法によるシミュレーションの結果、アンテナの長さ、刺入深さおよびアレーアンテナにおけるアンテナ間隔等に対する加温範囲の変化および温度分布に対する基礎的資料を得ることができた。(4)アンテナ刺入深さが浅い場合に問題となっていたファントム表面付近の不要な発熱現象を、ゾンマーフェルト積分を用いた解析により理論的に明らかにした。また、これを解決するため生理食塩水を含ませた脱脂綿をファントム上に設置し、等価的な刺入深さを深くする手法を提案し、寒天ファントムを用いた加温実験によりその有効性を確認した。臨床応用に向けて以下の点を明らかにした。1.体表面付近で生じる不必要な発熱(ホットスポット)が実用に際し問題となるため、この解決法についての検討を主に行った.2.実際臨床の場で使用されているマイクロ波加温装置(Tokimec CO.,Type HTS1000)の本体に接続し、家兎の大腿部筋肉内に刺入し、その稼動の可否を検討した。体表のホットスポットに対しては、アンテナの電流分布から電界分布を理論計算し、その発生原理を明らかにした。スロットが1個の場合について、アンテナ上の電流分布の理論解析を行い、スロット位置及び刺入深さに対する発熱分布の依存性について検討し、その結果としてアンテナの放射部の短いアンテナを作成し、体表と放射部遠位端との距離を長くすることにより深部のみを加温する事が可能となった。HTS1000による稼動は電力分配装置を介してダミーロードを接続することにより実験の操作性及び効率が格段に向上し、加温装置に改良を加える必要なしに装置に備わっている測温、温度制御、温度解析ソフトを利用して有効な加温を行なえることが明らかになった。尚、この際体表のホットスポットは出現しなかった。3.改良前のアンテナを用いて表在性腫瘍について臨床応用を試みたが、アンテナ刺入部にホットスボットが出現した。

家兎の大腿部筋肉の実験から見てこの点はすでに改良されていると思われる。4.温度シミュレーション関しては、従来の方法では体表付近での計算精度が不十分であり、ホットスポットの評価が不可能であったため、シミュレーションソフトウェアを再構築中である。1.同軸スロットアンテナの基本特性を調べるために、一つのスロットを持つ同軸スロットアンテナについて、アンテナ単体もしくは複数のアンテナを用いてアレーとした場合の発熱(SAR)分布を導出する計算ソフトウエアを開発した。2.上記ソフトウエアを用いて、望ましい発熱分布を実現するスロット位置を評価した。また、様々なアレー形状による発熱分布を検討することにより、対象とする腫瘍に対し最適なアンテナ配置をシミュレートし得るようになった。3.実際の治療現場では、特に注意を払われることなく使用されるカテーテルが、同軸スロットアンテナの作る発熱分布に対し無視できない影響を及ぼすことを、上記ソフトウエアを用いて解析的に評価し、カテーテルのサイズ、電気的特性の重要性を示した。4.アンテナ刺入深さが浅い場合に体表面付近に生じるホットスポット(不要発熱部分)を抑制するために、同軸ケーブル部に磁性体を装荷する方法を提案し、その効果を解析的に検討した。5.これらの解析結果を実験的に確認するために用いられるファントム(模擬生体)を新たに開発した。これは、マイクロ波における人体の電気的特性を正確に模擬するSAR推定用ファントムであり、日本ハイパーサーミア学会QA委員会において、これまで存在しなかった照射型加温用標準ファントムに認定された。
画像情報と言語情報の結合化による画像データベース検索システム

植物図鑑のように画像とその解説が対になった情報のデータベースとその検索の方式について研究を行った。具体的には国立民族学博物館の展示標本資料の一部と平凡社の植物図鑑、その他の画像について研究を行った。画像処理の技術を用いて画像中の主な対象の輪部線抽出、形状抽出、画像全体の平均的な色情報を抽出、画像中の主な対象の色情報の抽出などを行い、画像データベースの画像特徴キ-とした。一方、画像の解説文を言語処理の技術によって解析し、その中に含まれる専門用語と形容詞情報を抽出し、これを言葉による画像検索のキ-とした。さらにここで得た専門用語を言葉の概念構造および植物分野の学問体系に基づいた概念の階層構造に整理し、検索の時にこれらの知識を使って柔軟な検索ができるよう工夫した。さらに画像の対象がもつ構造に着目し、これを包含関係に基づく木構造としてとらえ、それぞれの部分に適切な名称を付与することを行った。これは表示画像上でマンマシン対話によって行った。こうして国立民族学博物館の資料画像に対して対象の任意の部分の名称によって検索が可能なようにした。検索は、言葉による方法、画像特徴による方法、この両者の組合せによる方法のいずれでも行える。例えば、「オレンジ色の丸い果実を付けた植物」という内容の検索要求を、言葉によっても、またオレンジ色を色チャートから適当と思われる色を目で見て選ぶといった手法によっても行うことが出来る。研究は画像を中心とした研究と言語記述を中心とした研究との両方から行っている。その統合は最終年次に行う予定である。(1)画像検索のための1つの要素は画像がどのようなものであるかを明らかにすることである。我々はこれを対話的に作成するソフトウェアシステムを作った。先ず、画像をディスプレイに表示し、その任意の部分をカーソルで領域指定すると、その領域の位置、面積、色、画質などが自動的に解析される。人はこの領域に対して適切な名称を与える。これを画像の任意の場所に対して自己埋め込み的にすることを許すことによって、画像の構造と特徴が任意の精度で木構造とその各ノードに付与された豊富な画質情報の形で得られる。(2)画像検索には人間の持つ主観や印象をどのように扱うべきかという問題がある。画像データからこれらの情報を直接抽出することは困難なので、絵画に付属する解説文を対象に自然言語処理を行ない、対象情報および感性的情報を抽出する方法を提案した。解説文に記述されている情報を分類し、それを抽出するための意味解析の方法とそれに必要な体言と用言の意味辞書と格フレーム情報を明かにした。さらに約50文の絵画の説明文について実験を行い、本方法の有効性を示した。画像データベースの知的検索システムのプロトタイプシステムを作成した。このシステムは画像データベース、画像情報データベースおよび検索システムの3つの部分から構成されている。画像データベースは通常の画像データベースである。画像情報データベースは画像情報を抽出して記憶したデータベースで、先ず、画像の領域分割を行い、それぞれの領域の位置、大きさ、形状、色、テクスチュア性等の画像特徴を抽出する。次にこの領域分割画像を表示し、人間がそれぞれの領域を適当に統合しながら名前を与えて行く。これらの名称情報は画像の構造に従った木構造に表現し、それぞれのノードには対応する領域の画像特徴をリンクさせて管理する。またこれらの領域相互間の隣接性、相対位置関係なども記憶させる。画像の検索は3つの異なった観点から行うことが出来る。1つは検索画像を与え、この画像に近い画像を検索する場合であり、検索画像の領域を抽出し、その画像特徴、領域の相互関係性を取り出し、これらを画像データベース内の情報とマッチングすることによって検索する方法である。もう1つは検索する人が線画を画き、これと類似の形をしたものを取り出すというものである。第3は名称によって検索するもので名称による検索のほかに、色やテクスリュア性に関する言葉、大きさや形状に関する言葉をも適切に解釈して画像情報に対応させて検索を行うことができる。このシステムに約80枚の人形などの画像を入れ、種々の質問で検索を行い、ほぼ正しい結果が得られることを示した。

本年度は研究の最終年度としてシステムの作成を中心として研究を行った。特に画像形状と色彩を画像データベースの各画像から自動的に抽出する方法を明確化し、プログラムを作り、その有効性を確かめた。そこでこのような情報を用いて画像の検索ができるシステムを作った。植物図鑑の解説文の解析には植物の専門用語が必要であるので、このテキストからの専門用語を自動抽出し、さらにこれらを植物の構造や分類体系に整合するように一種のシソ-ラスを作る方法の研究も行い、よい結果を得た。質問者の探索要求はキーワードの組合せで表現されるが、これをこのシソ-ラスを用いて適切な要求表現に自動的に変換したあと、画像データベースの説明文章の方の検索を行うシステムを作った。そしてこれと画像データベースとをリンクすることによって、説明文に対する画像を検索表示することによって、検索した画像が期待したものかどうかを調べ、不満足の時は次の候補を出すなどが出来るようになっている。また図鑑のテキストから無作為に抽出した名詞述語文200文に対し、この専門知識を用いて用例にもとづいた意味解析と係受け解析を行った。その結果、図鑑の解説文において画像の内容に関する重要な情報を表現する名詞述語文の意味関係の87%、係受け関係の96%の解析に成功した。さらに、図の理解で獲得した情報を図鑑のテキストから抽出した図鑑を理解するためのメタ知識と統合し、より正確なメタ知識が獲得出来ることを示した。
東南極セールロンダーネ山地～リュツォホルム湾における大陸衝突・分裂過程の復元

東南極セールロンダーネ山地リュツォホルム岩体の形態線図と断面図を作製し,変形史と年代値の解析と整理を行った。その結果,セールロンダーネ山地は東南極造山帯における東・西ゴンドワナ大陸の衝突による変成・変形作用の後,水平伸張,水平圧縮,左ずれトランスプレッションなどを被ったことが明らかとなった。リュツォホルム岩体は起源・年代の異なる複数ユニットからなり,東南極造山帯と違う造山帯に属すると予想された。既存の地質図幅・空中写真と申請者の取得データを用いて,1/25万縮尺のセールロンダーネ山地の形態線図を作製し、部分的に走向線図も作製した。それらの結果と既存の岩相分布図や重力図、変成分帯などを組み合わせて,広域テクトニクスのフレームワークである大構造を把握した。そして、既存のセールロンダーネ山地の変成岩・深成岩の年代データと、地質構造形成史を対比し、広域テクトニクスについて現時点でのまとめを行った。その結果、セールロンダーネ山地の岩石は複数回の圧縮テクトニクスと引張テクトニクスを受けて複雑な地質構造を示すことが明らかとなった。また,セールロンダーネ山地の広域テクトニクスについて,国立極地研究所や九州大学の地質研究者と討論を行った。これらの結果は、日本地質学会の学術大会と国立極地研究所シンポジウムにて発表されるとともに、論文として学術雑誌に掲載された(Toyoshima et al., 2013など)。さらに、セールロンダーネ山地の変成岩の構造解析と変成作用の解析を進め、圧力上昇を伴う高温条件の獲得の後、温度が低下する中で、珪線石の再結晶を伴うSーテクトナイトの形成が起こり、その後にマイロナイト化作用が起こったことを見出した。マイロナイトを形成させたテクトニクスとして、3種類の候補があることも明らかにした。この結果を国立極地研究所シンポジウムにて発表した。そしてブラットニーパネ,メーニパなど構造解析のキーとなる場所を複数選定した。また、既存の地質図幅・空中写真を用いて,1/25万縮尺のリュツォホルム岩体とやまと山脈の形態線図を作製し、部分的に走向線図も作製して、広域テクトニクスのフレームワークである大構造を把握した。これをスリランカの地質構造と比較して、類似性を整理した。これらの結果を国立極地研究所シンポジウムにて発表し、大構造と変成岩分布との関係についての討論を行った。セールロンダーネ山地南西テレーンの構造解析と変成作用の解析を進め,東西ゴンドワナ大陸衝突による圧力上昇後に形成された,正断層センスを示すマイロナイトについて,3つの可能性のある形成モデルとテクトニクスを論じ,大陸衝突過程との関連とともに,地球惑星科学連合2014年大会にて発表した。さらに,昨年度作製した1/25万縮尺のリュツォホルム岩体とやまと・ベルジカ岩体の形態線図を地質図幅・空中写真を用いて修正し,広域断面図を作製した。その結果,リュツォホルム岩体にはWNW-ESE走向断層が発達し,変成岩層の繰り返しが頻繁に起こっている可能性とともに,同岩体が地質構造的に3地域に分けられることを明らかにした(プリンス・オラフ海岸地域,リュツォホルム湾東部地域,リュツォホルム湾南部地域)。プリンス・オラフ海岸地域にはWNW-ESE走向面構造が卓越する部分とN-SまたはNW-SE走向面構造が卓越する部分が交互に現れている。後者の部分にはN-SからNW-SEトレンドの褶曲が発達する。また,日の出岬南西端の大規模断層が推定され,このことは日の出岬にのみ変成年代の古いグラニュライトが分布することと整合的である。リュツォホルム湾東部地域では大きく見てN-Sトレンドを示すが,褶曲によって複雑に乱されている。リュツォホルム湾南部地域(スカーレン以西)ではWNW-ESEトレンドを示す。これらのことから,リュツォホルム岩体の累進変成作用ピーク時の大構造はWNW-ESEトレンドであるが,それがN-SからNW-SEトレンドの褶曲およびWNW-ESE走向断層など,多時相変形作用によって乱されたと考えられる。これらのことを第81回西日本南極セミナーにて発表した。この結果,リュツォホルム岩体のキーとなるいくつかの地域が選定され,同岩体の大構造が概ねスリランカのそれと類似していることが明らかとなった。岩相層序区分図・地質構造図(Yoshida, 1978),重力異常図(Nogi et al., 2013)を用いて,1/25万縮尺のリュツォホルム岩体の形態線図とその広域断面図を修正した。その結果,リュツォホルム岩体は地質構造的に大きく4つの地域に分けられることが明らかとなった(プリンス・オラフ海岸地域,リュツォホルム湾東部地域,リュツォホルム湾南東端地域,リュツォホルム湾南部地域)。境界には大規模断層が推定される。プリンス・オラフ海岸地域はYoshida(1978)のOkuiwa Groupに相当するが,さらに2つ以上に分けられる。これらの区分は奥岩およびその周辺の変成岩層(Okuiwa Group)が地質構造的特徴等からリュッツォホルム湾地域の中で最も新しいとされていること(Yoshida, 1978)とも整合的である。また,文献調査と構造解析の結果を入れて,リュツォホルム岩体とやまと・ベルジカ岩体,それぞれの地質構造形成史・変形運動史を構築した。

これらの結果,リュツォホルム岩体では,NW-SE走向断層が発達しそれによる変成岩層の繰り返しがあるだけでなく,変成年代や変成条件,形成過程が異なる変成岩類が断層を介して集積していることが明らかとなった。また,同岩体の大部分にはE-Wトレンドの地質構造がもともと(累進変成作用ピーク時に)大構造としてあり,それがN-SからE-Wトレンドの褶曲構造およびNW-SE走向断層など,後性的な多時相変形作用によって変形を受けたと考えられる。これらの問題をさらに解決するためには,リュツォホルム岩体の新南岩,日の出岬,明るい岬,スカルブスネス,ルンドボークスヘッタにおける現地調査が必要であることも明らかとなった。東南極セールロンダーネ山地リュツォホルム岩体の形態線図と断面図を作製し,変形史と年代値の解析と整理を行った。その結果,セールロンダーネ山地は東南極造山帯における東・西ゴンドワナ大陸の衝突による変成・変形作用の後,水平伸張,水平圧縮,左ずれトランスプレッションなどを被ったことが明らかとなった。リュツォホルム岩体は起源・年代の異なる複数ユニットからなり,東南極造山帯と違う造山帯に属すると予想された。平成26年度の計画であったリュツォホルム岩体ややまと・ベルジカ岩体における岩相分布や地質構造形成史,運動学的解析の文献調査を行い,1/25万縮尺のリュツォホルム岩体とやまと・ベルジカ岩体の形態線図の作製と,広域テクトニクスのフレームワークである大構造の把握を行った。リュツォホルム岩体の既存研究における変成岩・深成岩の既存の年代データと地質構造形成史の整理・対比,変形構造とさらなる構造解析・変成作用の解析のキーとなる地域の選定など,多くが達成されている。これらのことから,おおむね順調に進展していると判断される。ただし,変形岩の放射年代の測定とEBSDによる構造解析が行われていない。地質学セールロンダーネ山地で地質構造上キーとなる地域であるブラットニーパネ,メーニパなどにおいて構造解析と変成作用の解析を組み合わせてさらに詳しく行い,EBSDによる構造解析も進めて,変成作用と変形作用との関係を詳しく考察する。リュツォホルム岩体ややまと・ベルジカ岩体において選定された,地質構造上キーとなる地域(新南岩,日の出岬南部,明るい岬,スカルブスネス,ルンドボークスヘッタ,ベルジカ山脈,やまと山脈北部など)において,既に採取され国立極地研究所が保管・管理している岩石標本・地質構造データを提供していただき,大微細構造の構造解析を行う。文献調査と構造解析の結果を入れて,リュツォホルム岩体とやまと・ベルジカ岩体,それぞれの地質構造形成史・変形運動史を構築する。そして,セールロンダーネ山地・リュツォホルム岩体・やまと・ベルジカ岩体の地質構造形成史・変形運動史を対比してまとめ,セールロンダーネ山地からリュツォホルム岩体にかけての地域の地質構造形成史・変形運動史を構築する。さらに,それを西方のドロンイングモードランド中央部西部やスリランカのそれらと対比する。セールロンダーネ山地からリュツォホルム岩体にかけての地域の地質構造形成史・変形運動史に時間軸を入れるため,既存の年代データ(Shiraishi et al., 2008など)を地質構造形成史に関連づけるとともに,強変形の岩石中のジルコンなどを用いて,地質構造の形成年代を求める。これらの結果と既報の変成史や火成活動史を統合して,本地域の広域テクトニクス,ゴンドワナ超大陸形成時の大陸の衝突過程やその後の分裂過程を考察する。
近代日本における子どものジェンダーと「少年」・「少女」

(1)明治の子ども投稿雑誌『穎才新誌』の分析をおこなった。全国初の子ども雑誌『穎才新誌』は、「少年」・「少女」というジェンダー・カデゴリーをタイトルに含みこむ少年少女雑誌が登場する前に生まれた雑誌である。したがって、この雑誌の分析をおこなうことで、「少年」・「少女」というジェンダー・カテゴリーの誕生のプロセスに迫ることができるのである。分析の結果は以下のとおりである。もともと「少年」は男子も女子も含みこむカテゴリーであった。そして男子と女子は、文明開化とメリトクラシーの徹底によって、同じ「少年」として学問による立身出世を目指す存在としてとらえられていた。ところが、中等普通教育の別学化が実施された1879年以降、徐々に「少女」が「少年」から分化していくことがわかった。それとともに、「少女」はそれのみで完結する特別な時代を生きる存在としてとらえられていくことがわかった。この結果は『教育学研究』に論文として掲載された。(2)少女雑誌『少女の友』・『少女画報』で大流行した「エス」をテーマにした小説を分析し、女学生同士の親密な関係を示す「エス」という関係の全容を明らかにした。その結果、「エス」はこれまでの研究が指摘するように異性愛の前段階でも同性愛でもなく、当時の高等女学校のごく一般的にみられる親密な関係として人々にとらえられていることがわかった。(3)戦間期、少女雑誌『少女の友』の読者たちが親密なコミュニティをつくっていたことがこれまでの研究で明らかになっている。報告者はさらに高齢になった読者たちが現在もなおそのコミュニティを維持しているのかどうか確認することにした。そのために愛読者の会を組織している人物への聞き取りをおこなった。その結果、現存もコミュニティが維持されていることが確認できた。(1)戦前の少年少女雑誌表紙絵分析少年少女雑誌という男女の別を設けた雑誌が創刊されはじめた1885年から、太平洋戦争終結の1945年までの期間、近代日本に誕生した「少年」、「少女」がどのようなヴィジュアル・イメージであったのか、少年少女雑誌の表紙絵を分析し、その変遷をたどった。第一次世界大戦以降の1920年頃から、「少女」という身体が「少年」と類似していくことがわかった。すなわち、スポーツに興じるなどの活動的なふるまいが求められ、健康美を象徴するはつらつとした笑顔と長い手足、そしてそれらにふさわしい洋装、断髪が求められていくことがわかった。その成果は、『ソシオロジ』第48巻1号(2003)と『人環フォーラム』第14号(2004)に発表した。(2)1930年代の少年少女雑誌の投稿欄分析戦前の少年少女雑誌がもっとも繁栄した1930年代、投稿欄では編集者と読者、そして読者同士の非常に親密な関係が築かれていく。このような関係は戦前の雑誌特有の文化であり、同時に戦前の少女文化の核をなすものである。特に投稿欄の充実を特色とした実業之日本社の少女雑誌『少女の友』と少年雑誌『日本少年』を取り上げ、少女雑誌と少年雑誌の比較を試みた。その結果、少女たちは雑誌上で、「汚れた」大人と対抗し、「清らかで無垢な」少女として結束し、独特の共同体を形成していることがわかった。しかし、少年雑誌では投稿欄がセンチメンタリズムの象徴のようにみなされ、編集者の手によって繰り返し縮小が試みられていた。成果は、『女性学』第11号に発表した。(3)戦前の少女雑誌の目次分析戦前の少女雑誌のほとんどのものの目次に目を通し、少女雑誌の内容分析を試みた。まずは、少女雑誌のなかで模範人物として取り上げられている女性をピックアップし、その変遷をたどった。その結果、女性の模範人物は皇族からエリートへと変化し、男性と同様、属性主義から業績主義へ、という大きな変化がみられた。その成果は、「近代日本の少女文化と規範-少女雑誌の模範人物像の変遷-」という題目で、2003年の日本教育社会学会第55回大会で発表した。

(3)戦間期、少女雑誌『少女の友』の読者たちが親密なコミュニティをつくっていたことがこれまでの研究で明らかになっている。報告者はさらに高齢になった読者たちが現在もなおそのコミュニティを維持しているのかどうか確認することにした。そのために愛読者の会を組織している人物への聞き取りをおこなった。その結果、現存もコミュニティが維持されていることが確認できた。
循環器疾患の危険因子としての抗酸化物および食事の意義に関する横断研究

関東地方茨城県内の一地域を対象として、栄養調査を含む生活習慣・環境調査ならびに血液検査を行った。食事中の抗酸化物質の摂取と血中過酸化脂質との関連および既知の危険因子と過酸化脂質との関連を分析する断面調査を行った。調査対象者および試料採取については、大規模追跡調査に発展させる前段階として茨城県県西部の農村一地区(K町)を選び、4069歳の男女233名を抽出した。循環器精密検診時に予告の上、空腹で午前中に受診させ、食生活・栄養調査として食物摂取頻度調査24時間リコール法による栄養調査・生活習慣調査を行った。この際特に抗酸化物質としてサプリメントを含むビタミンCおよびビタミンEの摂取量について調査した。食生活以外にも飲酒、喫煙等の生活習慣調査を実施した。血液検査については同検査時に採血し、血清中総コレステロール、HDL-コレステロール、中性脂肪等の動脈硬化危険因子に加え、過酸化物の蓄積結果とされる過酸化脂質(TBARS、MDA)の測定を行い、食事中の抗酸化物質や血中過酸化脂質の循環器疾患の危険因子としての関与、要因としての検討を行った。その結果過酸化脂質と有意な相関が見られたのは、性、BMI、中性脂肪、飲酒、喫煙であり、収縮期血圧については正の相関傾向、HDL-コレステロールは負の相関傾向が見られた。また食事中の抗酸化物質と血中過酸化脂質との関連を検討した結果、サプリメントを含むビタミンCおよび・あるいはビタミンEを多く摂取している場合、血中過酸化脂質値は有意に低値であった。すなわち抗酸化物質の摂取が、血中過酸化脂質を減少させる可能性が示唆された。13年度に行った研究結果の概要は、以下のとおりである。1)調査対象者の抽出および試料採取:本研究期間中においては、大規模追跡調査に発展させる前段階として、茨城県内県西部の農村一地区(K町)を選び、4060歳代の男女、250名を抽出し、循環器精密検診時に予告の上、空腹で午前中に受診させた。2)食生活・栄養調査:同対象者に対し、食生活問診、24時間リコール法による栄養調査ならびに、食生活以外には、喫煙、飲酒等の生活習慣調査を「栄養のバランスに関するお尋ね」として行った。すなわち熟練栄養士によって、実物あるいはフードモデル等を用いて問診し、またアンケート調査を実施した。特に本研究においては、抗酸化物質関連の栄養素・ビタミンC,ビタミンE,等についても注目して尋ねている。各食品群に加え、栄養補助食品としての、ドリンク剤については、7%程度の人が、ビタミンE剤を飲用していることが判明した。3)血液検査:血液試料の採取については、検診時の午前中空腹時に採血し、血清、血漿を分離し、測定時まで、-80°Cにて保存した。検査項目としては、血清中総コレステロール、HDLおよびLDLコレステロール、中性脂肪、血液凝固線溶系因子等の、動脈硬化危険因子に加え、過酸化物の蓄積結果とされる、過酸化脂質・TBARSの測定を行っている。現在、それらの詳細について分析中である。4)予備調査結果の報告:第14回国際栄養学会議において、本研究のプレリミナリとして行った若年者の、栄養バランス調査の結果を報告し、討議を行った。平成14年度に行なった研究結果の概要は以下のとおりである。今年度は、大規模な追跡調査に発展させる前段階として、関東地方・茨城県内の一地域を選び、各年齢層における栄養調査を含んだ生活環境調査ならびに血液検査を行い、従来よりの危険因子との関連を分析する断面調査をおこなった。昨年度に行った調査対象者の抽出および試料採取については、大規模追跡調査に発展させる前段階として、茨城県内西部の農村一地区(K町)を選び、4060歳代の男女、250名を抽出し、循環器精密検診時に予告の上、空腹で午前中に受診させ、食生活・栄養調査として、食生活問診、24時間リコール法による栄養調査、生活習慣調査を行ったが、何らかの因子によって不備となった対象者・試料について、再度、対象者・試料の整備を行った。

食生活以外にも、喫煙、飲酒等の生活習慣調査を、すなわち熟練栄養士によって、実物あるいはフードモデル等を用いて問診し、アンケート調査を実施した。血液検査については、本年も検診時の午前中空腹時に採血し、血清中総コレステロール、HDLおよびLDLコレステロール、中性脂肪等の、動脈硬化危険因子に加え、過酸化物の蓄積結果とされる、過酸化脂質・TBARSの測定を行った。循環器疾患について既知の危険因子との関連を解析した。すなわち、年齢、血圧、喫煙、飲酒、運動量等の相関を求め、統計解析することによって、食事中あるいは血中抗酸化物質濃度や、TBARS濃度の、循環器疾患の危険因子としての関与、要因としての重みづけを検討した。今後大規模コホート研究に発展可能と考えられる。
内向き整流K^+チャネル遺伝子導入による頻拍性不整脈治療(成熟動物心筋細胞を用いた基礎研究)

本研究では、頻拍性不整脈における新たな治療法を開発することをめざし、心筋細胞に外来のK^+チャネル遺伝子を導入する試みを行ってきた。これまでにアフリカツメガエル卵母細胞や、哺乳動物培養細胞株(CHO細胞、COS細胞)へIRK1チャネル遺伝子を導入し、単一チャネル電流および全細胞電流を記録して、単一チャネルコンダクタンスや、平均開時間、閉時間、Ba^<2+>感受性などを調べ、IRK1チャネルの発現を確認した。本年度は、成熟心筋細胞への遺伝子導入への第一歩として、ラットの異所心移植モデル(Ono-Lindseyモデル)を作成し、電気穿孔法による遺伝子ベクター導入の試みを行った。このモデルは、ドナー心の大動脈と肺動脈をレシピエントの下大動脈と下大静脈に、それぞれ吻合させるものである。移植された心臓はレシピエントの血液循環を担う必要がないので、電気穿孔法を用いた遺伝子導入手技に伴う侵襲に十分耐えることができる。K^+チャネル遺伝子の導入に先だち、遺伝子発現のレポーター分子GFP(Green Fluorescent Protein)をコードするベクターの導入実験を行った。その結果、広範な心筋細胞が蛍光を発するようになり、電気穿孔法による遺伝子導入が可能であるという示唆が得られた。その後、実際にIRK1の遺伝子導入実験を続けているが、現段階では明らかなチャネル発現は確認されていない。今後とも引き続き、最適な手技の開発をめざして検討を進める予定である。本研究では、頻拍性不整脈治療における新たな手法として、病的心筋細胞に外来のK^+チャネル遺伝子を導入する試みを行う。病的心筋で発生する致死的な頻拍性不整脈は興奮波の旋回(リエントリ-)もしくは撃発活動(トリガード・アクティビティー)が原因と考えられる。病的心筋に外来のK^+チャネル遺伝子を導入、チャネル蛋白を発現させることにより、静止膜電位が過分極して興奮伝導が改善され、また、Na^+/Ca^<2+>交換機構を介したCa^<2+>排泄が高進して、撃発活動による不整脈発生が抑止されることが期待される。心筋のK^+チャネルには、一過性外向き電流型、遅延整流型、内向き整流型があるが、本研究では、著しい内向き整流性を持つため、活動電位持続時間をあまり変えずに静止電位を過分極させる効果が期待される内向き整流K^+チャネル遺伝子(IRK1)を心筋細胞に導入することによる不整脈治療の可能性を追求しようとする。本年度は、研究の第一歩として、アフリカツメガエル卵母細胞に発現させたIRK1チャネルの基本的諸性質を「Whole cell」および「single channel」モードのパッチクランプ法を用いて確認し、引き続き、リポフェクトアミン法による新生児ラット培養心室筋細胞へのIRK1 cDNA導入を試みた。その結果、1.IRK1チャネル遺伝子を導入した卵母細胞において、Ba^<2+>およびCs^+によってブロックされる強い内向き整流性を示す電流が出現し、過分極側でのコンダクタンスが約500%増大した。2.新たに発現したチャネルの単一チャネルコンダクタンスは細胞外液中に45、90、150mMのKCIが存在するとき、それぞれ、9、13、24pSであった。3.試験電位-100-140mVにおいて単一IRK1チャネル電流の開時間ヒストグラムは時定数約400msecの単一指数関数に近似され、一方、閉時間は時定数がそれぞれ、およそ10msecと90msecの2つの指数関数で近似された。これらの値はこれまで報告されているIRK1チャネル電流のものとよく一致した。4.新生児ラット培養心室筋細胞に対し、リポフェクトアミン法を用いてIRK1遺伝子cDNAの導入を試み、細胞全膜電位固定法、単一チャネル電流記録法の両面から、IRK1チャネルの発現量を目下確認中である。本研究では、病的心臓で発生する致死的頻拍性不整脈について、薬物治療にかわる新たな治療法開発の可能性をさぐる目的で、成熟心筋細胞に外来の内向き整流K^+チャネル遺伝子を導入する方法の確立を目指している。病的心筋細胞ではカリウムコンダクタンスが減少して静止膜電位が脱分極していることが知られている。このため、正常な興奮伝導が阻害されて興奮波の旋回(リエントリー)による頻拍性不整脈や、撃発活動(トリガードアクティビティー)による不整脈が発生しやすい。このような心筋細胞に外来のK^+チャネル遺伝子を導入することにより、静止電位の過分極がもたらされ、興奮伝導の改善やNa^+/Ca^<2+>交換機構の活性化によるCa^<2+>排泄が促進されて撃発活動が抑止されることが期待される。本年度は、リポフェクトアミン法にて、哺乳類培養細胞株(CHO細胞、CHW細胞)へのマウス由来の内向き整流K^+チャネル(IRK1)cDNAの導入を行い、チャネル蛋白発現をパッチクランプ法にて検討した。細胞全膜電位固定法により、Ba^<2+>とCs^+感受性の内向き整流性を示す電流が新たに発現し、。また、単一チャネル電流記録法により、細胞外側のK^+濃度が150mEqの時、single channel conductanceが約25pSの内向き整流カリウムチャネルの発現を確認した。チャネルの開時間・閉時間のヒストグラムなどからみたチャネルキネティクスも、これまでのIRK1チャネルの報告と同様であった。