hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顕微鏡画像の多量取得解析とシミュレーションによる孔辺細胞の力学的応答解析

本研究では,各種細胞内構造が蛍光標識されたシロイヌナズナ孔辺細胞の顕微鏡画像を多数取得し,細胞サイズの標準化と輝度の加算平均を介した顕微鏡画像解析を実施することで,気孔開口に伴って細胞連結部でアクチン繊維とエンドソームの量が増加すること,逆に小胞体は減少することを見出した.本研究では,各種細胞内構造が蛍光標識されたシロイヌナズナ孔辺細胞の顕微鏡画像を多数取得し,細胞サイズの標準化と輝度の加算平均を介した顕微鏡画像解析を実施することで,気孔開口に伴って細胞連結部でアクチン繊維とエンドソームの量が増加すること,逆に小胞体は減少することを見出した.本研究では,各種細胞内構造が蛍光標識されたジロイヌナズナ孔辺細胞の顕微鏡画像を多数取得し,細胞サイズの標準化と輝度の加算平均を介した顕微鏡画像解析を実施することで,気孔開口に伴って細胞連結部でアクチン繊維とエンドソームの量が増加すること,逆に小胞体は減少することを見出した.また,気孔開口に伴う細胞連結部の変化を多面的に理解するために,GFP-PIP2aにより細胞膜が可視化された形質転換株を用いて孔辺細胞の連結部における細胞膜構造を立体的に観察した.その結果,気孔開口に伴って孔辺細胞間どうしの距離が短くなり,細胞連結部で力学的な負荷が生じている可能性が示唆された.そこで,実測値に基づいたシロイヌナズナ孔辺細胞の二次元トラス構造モデルを設計し,有限要素法による力学シミュレーションを実施した.孔辺細胞を構成する部材の力学的パラメタおよび拘束箇所の条件を複数検討した結果,(1)実画像に基づいた細胞長軸方向に垂直な表層微小管により構築されると示唆される細胞伸長方向の制限を条件に加えることで気孔開度が高まること,(2)気孔開口を模す変位を示す条件において細胞連結部に強い応力が生じること,が明らかになった.今後の研究の展望として,微小針やレーザーを用いた顕微鏡下における片側の孔辺細胞の切除実験系を構築し,孔辺細胞の力学的負荷を人為的に撹乱させた状況において細胞内構造の動態を追跡できれば.孔辺細胞の力学応答として細胞内構造の分布が変化することをより直接的に証明できると考えられる.
ウイルスサテライトＲＮＡが引き起こす黄化病徴に関わる分子メカニズムの解明

キュウリモザイクウイルス(CMV)とそれに寄生するY-satRNA(Y-sat)がタバコに感染するとCMV単独感染では見られない鮮やかな黄化病徴が観察される。この黄化病徴誘導にCMVやY-satの増殖、siRNAを生産する2本鎖RNA分解酵素DCL2やDCL4、そしてsiRNA量を増幅させる役割を持つRDR6がどのように関わっているかについて様々な解析を行った。DCLの発現抑制実験やY-sat siRNA蓄積量の観察から、DCL4がDCL2よりも黄化誘導に重要であることが分かった。また、RDR6は間接的にY-sat siRNAのレベルに影響を与えるが黄化誘導に必須ではないことが分かった。これまでの研究において、Y-satによる黄化誘導はY-sat由来のsiRNAが宿主のクロロフィル合成経路の主要遺伝子(ChlI)へRNAサイレンシングを誘導することに起因することを証明した。しかし、Y-satのsiRNAがRNAサイレンシングの複雑なメカニズムによってどのように生産されるのかは明らかになっていない。そこで、RNAサイレンシングを構成する重要酵素であるDCL及びRDRに着目し、それらがY-satの増殖をどのように制御し黄化誘導するのかを解明することを目的として研究を行った。平成24年度はRNAサイレンシング経路のDCL2およびDCL4を導入したCMVベクター(A1:DCL2、A1:DCL4)を作製した。このCMVベクターを野生型タバコに接種したところ、コントロール個体に比べてDCL2とDCL4発現が減少しており実際にサイレンシングが誘導できていることを確認できた。A1:DCL2、A1:DCL4、Y-satの接種個体を用いてCMVとY-satの定量解析により、RNAサイレンシング経路においては、DCL2よりもDCL4のほうがCMVとY-satの分解に影響が大きいことが分かった。また、A1:DCL2、A1:DCL4接種区どちらにおいても、ChlI発現は減少し黄化病徴も誘導されることが分かった。また、Y-satの感染はDCL2とDCL4発現を促進することが分かった。また、RDR6を導入したCMVベクターも作製し、RDR6ノックアウトタバコも用いることで黄化誘導メカニズムにおけるRDR6の役割も解析した。RDR6ノックアウトタバコにY-satを接種すると健全タバコに接種した場合よりも黄化誘導が顕著であった。このことから、黄化誘導はRDR6とは独立して生じることが分かったが、RDR6がY-satの増殖やsiRNA生成に影響している可能性があることも見出された。キュウリモザイクウイルス(CMV)に寄生する低分子RNA(Y-sat)が感染したタバコで生じる特異的黄化病徴はY-sat由来のsiRNAがタバコのクロロフィル合成関連遺伝子(ChlI)に対してRNAサイレンシングを誘導するためであることが分かっていたが、黄化誘導に関わる詳細な分子メカニズムは不明である。本研究ではRNAサイレンシングを構成する重要酵素DCLsおよびRDRに着目し、それらがY-satのsiRNA生成と黄化誘導にどのように関与するのかを解析した。DCL2またはDCL4に対してウイルス誘導型ジーンサイレンシングを行った個体ではY-sat感染後の黄化病徴の出現が遅延したことから、DCL2とDCL4は黄化誘導に重要であることが示された。またRDR6のサイレンシングベクターと欠失変異体を用いた実験では、RDR6発現が最も低い状態であったRDR6サイレンシングベクター接種RDR6欠失変異体においてCMVとY-sat蓄積量の著しい増加がみられ、RDR6を発現抑制してない個体よりも強い黄化病徴が生じた。このことからRDR6は黄化誘導に間接的に影響するものの必須要素ではないことが分かった。Y-satのsiRNA生成量の解析では、DCL4サイレンシング個体でY-satの21nt siRNAが減少しており、Y-satからの21nt siRNA生成にDCL4が関わることを確認した。また、ChlIへの相補配列をもつY-satのsiRNA蓄積量と黄化病徴の程度に正の相関があることを示した。さらにChlIのin vitro切断実験では、Y-sat由来のsiRNAをもつAGO1がChlIを切断することに加え、DCL4-DRB4免疫沈降画分とY-satの共存培養でもChlIが切断されることを確認し、Y-satとChlIの相補的結合はAGO以外にDCLによっても認識される可能性が示唆された。RNAサイレンシングにおける重要酵素であるDCL2、DCL4およびRDR6に対して効率よくサイレンシングを誘導できるCMVベクターを作製でき、これらのベクターを用いた接種実験およびその後の解析により、特にDCL4がY-satの増殖に重要な役割を持つことを明らかにできた。

また、RDR6も黄化病徴へ影響することを示唆する結果も得られており、研究は順調に進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。24年度の研究において、DCL4がY-satの分解に重要であることが分かったが、DCL4はRDR6と協調して機能することが知られていることから、RDR6もまたY-satの分解やさらには黄化誘導にも関与する可能性も考えられる。そこでCMVベクターによるRDR6のサイレンシング誘導やRDR6ノックダウン植物を用いた解析を続けて行う。黄化病徴や、DCLやRDRなどのRNAサイレンシング遺伝子の発現が異なる様々な試験区において、CMVの増殖量、Y-satの増殖量を定量し、さらにY-satのsiRNA生成がどのような影響をうけるのかをノーザンブロットによって解析する。また、Y-satによるChlIのin vitroRNA切断・翻訳実験を行う。これは、Y-satとChlIの直接結合はDCLによって認識されるのかという仮説を検証するためのものであり、in vitro転写したChlI mRNAとY-satを混合し、これに精製したDCLを加えて、両RNAの結合部位でDCLを介した切断がおきるかを精査する。ChlI mRNAの切断箇所の配列は5' RACE実験によって特定する。また、wheat germ in vitro翻訳系を用いて、Y-satがChlI mRNA分解を誘導する一方で、ChlI mRNAの翻訳阻害を起こしている可能性ついても検証する。
微小(抵抗・容量)血管における膜抵抗、膜電流、EDHFに対する麻酔薬の作用機序

本研究では、麻酔薬投与前後のラット腸管膜動・静脈の膜電位をin situにて測定することにより、抵抗および容量血管に対する麻酔薬の作用機序について検討することを基本的な研究目的とした。1.正常圧モデルにおいては、吸入麻酔薬が抵抗および容量血管の膜電位を深くし(結果的に弛緩作用を示す)、その作用の一部が交感神経系および血管平滑筋に対する直接作用によって生ずることが解明された。2.高血圧ラットにおいては、正常圧ラットに比べ血管平滑筋の膜電位が浅かった。吸入麻酔薬(イソフルラン、セボフルラン)およびプロポフォールは正常圧ラットに比べ高血圧ラットにおいて、より過分極の程度を大きくした。この過分極作用には中枢からの交感神経の遮断作用の関与が強く示唆された。3.プロポフォールの血管平滑筋細胞のKチャネルの関与について検討した。イソフルランと同様に、プロポフォールによる過分極作用に対して、KCaおよびK_<ATP>チャネルの開口は関与しているが、K_VおよびK_<IR>チャネルは関与していないことが示唆された。4.プロポフォールは血管平滑筋の膜電位を過分極させるが、これには血管に対する直接作用と中枢からの交感神経の遮断作用が関与していることが示唆された。また、EDHFによる血管平滑筋弛緩作用に対しては、直接作用とは逆に弛緩抑制的に作用した。5.プロポフォールの細胞内NO-cGMP系ならびにPGI_2-cAMP系に対する作用について検討した。プロポフォールによる過分極作用に対して、NO-cGMP系が関与しているがPGI_2-cAMP系には関与していないことが示唆された。本研究では、麻酔薬投与前後のラット腸管膜動・静脈の膜電位をin situにて測定することにより、それら抵抗および容量血管に対する麻酔薬の作用機序について検討することを基本的な研究手段とした。まず、各種K^+チャネル遮断薬(iberiotoxin(KCa),4-aminopyridine(Kv),BaCl_2(KIR),glybenclamide(KATP))を用い膜電位測定後、吸入麻酔薬であるイソフルランを適用し、それぞれのチャネルに対するイソフルランの作用機序について検討した。イソフルランは、膜電位を過分極させ、それぞれのK^+チャネル遮断薬は膜電位を脱分極させた。iberiotoxinおよびglybenclamide(KATP)投与後にイソフルランを適用させても膜電位は過分極しなかったことより、イソフルランによる過分極は、KCaおよびKATPチャネルの活性化によることが示唆された。さらに、高血圧(SH)ラットおよび正常圧(WKY)ラットを用い、6-hydroxydopamineによる脱神経を行った群と行わなかった群に分け、イソフルランの膜電位に対する作用機序の違いを検討した。まず、6-hydroxydopamineによる脱神経でSHは過分極したがWKYはしなかった。イソフルラン適用による過分極作用は、脱神経を行わなかった群で行った群より過分極作用が大きく現れ、特にSHに顕著であった。加えて、脱神経を行わなかった群ではSHの方がWKYより過分極作用が大きかった。これより、SHモデルにおけるイソフルランによる過分極作用は、主(第一)に中枢からの交感神経の刺激を遮断することによると考えられる。また、末梢におけるイソフルランによる過分極作用(neuralおよびnononeuralの両作用とも)は、SHおよびWKYでその作用機序は同様であると考えられる。今年度は,代表的な静脈麻酔薬であるプロポフォールについて検討した。まず,実験を行ったラットの半数の腸管膜動・静脈に,6-hydroxydopamineを投与し交感神経の除神経を行った。

次いでプロポフォールを10mg/kg/hの低濃度および30mg/kg/hの高濃度で持続注入し,それぞれに対するプロポフォールの効果について検討した。低濃度のプロポフォールはラット腸管膜動・静脈の膜電位に変化を及ばさなかったが,高濃度のプロポフォールはラット腸管膜動・静脈の除神経を行わなかった群において過分極作用を示した。これらより,高濃度のプロポフォールが交感神経を介する抑制作用および末梢血管に対する直接抑制作用によって血管壁の緊張度を減弱させていることが推定された。次に,L-NAMEおよびPGI2存在下に,3μmolのacetylcholine(Ach)を投与し,Ach誘発EDHFによる効果およびこの効果に対するプロポフォールの作用について検討した。Achは,ラット腸管膜動脈においてのみ過分極作用のあることが明らかとなった。さらに高濃度のプロポフォールはこのAch誘発EDHFによる過分極作用を抑制した。高濃度のプロポフォールとAchは腸管膜動脈において,おそらくカリウムチャネルの活性化と競合することによって血管壁の緊張の調節に関与していると推定された。本研究では、麻酔薬投与前後のラット腸管膜動・静脈の膜電位をin situにて測定することにより、抵抗および容量血管に対する麻酔薬の作用機序について検討することを基本的な研究目的とした。今年度は,血管平滑筋弛緩作用に重要な役割を果たしているNO-cGMP系が静脈麻酔薬であるプロポフォールによる血管平滑筋過分極作用(前年度において既に報告)に関与しているかどうかについて検討した。雄SDラットに麻酔後、実体顕微鏡のチャンバー上で腸管膜動・静脈を剥離、固定し、physiological salt solutionを灌流した。6-hydroxydopamineを投与し交感神経の除神経を行った。その後、ガラス管微小電極を腸管膜動・静脈壁にそれぞれ5秒間以上5回刺入し、膜電位を測定した(pre値)。その後NO合成阻害剤であるニトロ-L-アルギニン(L-NAME)を適用(L-NAME値)、洗浄後大腿静脈よりプロポフォールを30mg/kg/hの濃度で持続注入し(propofol値),再度L-NAME(propofol+L-NAME値)を適用し膜電位を測定した。脱神経後の腸管膜動・静脈の静止膜電位(pre値)はそれぞれ-37, 7±1.7mV、-38.1±1.4mVであった。L-NAMEは膜電位を有意に脱分極させた(vs pre値)。プロポフォールは膜電位を有意に過分極させたが(vs pre値)、L-NAMEはこのプロポフォールによる過分極を動・静脈ともに有意に抑制した(vs propofol値)。これらの結果から、プロポフォールによる血管平滑筋の過分極にNO-cGMP系が関与することが推察された。今年度,血管平滑筋弛緩作用に重要な役割を果たしているPGI_2-cAMP系が静脈麻酔薬であるプロポフォールによる血管平滑筋過分極作用に関与しているかどうかについて検討した。
フランス宮廷役人のプロソポグラフィー研究

本研究は、近世フランスにおける宮廷とその構成メンバーである宮廷役人の包括的な分析を目的とする。フランス宮廷は、煩瑣な儀礼で縛られた「黄金の檻」と称されるが、実際には国王を中核として複雑に構成された組織であり、近世のフランス国制理解の上で無視しえない存在でありながら、今日まで詳細な分析が行われていなかった。本研究は、宮廷の国王役人たちに焦点を当てその経歴等を計量的に分析することで、その集団的特質を明らかにするものである。本研究では、当時宮廷のもっとも重要な部門のひとつであった寝室部、その中心的成員であった第一扈従官および常任扈従官を主たる分析対象とし、その集団的特質を明らかにした。本研究は、フランス近世社会において特異な地位を占めた宮廷社会を分析対象とし、プロソポグラフィーの研究手法を用いて、そこに実際に起居した宮廷役人の集団的特質、社会的政治的な機能について考究するものである。宮廷はしばしば王権の「虚飾」として、空疎で煩瑣な儀礼を繰り返すに過ぎないと論じられてきた。しかしながら、フランス絶対王政の統治構造を研究する上で、これを権威と権力の両側面から捉え直す必要が生じている。実際には様々な役職を振り当てられた貴族たち、あるいはそうした宮廷官職を欲して蝟集した貴族たちが宮廷の実態を形成しているのだが、その人的構成、集団としての性格、党派性など具体的な側面に関しては今なお明らかではない。この複雑極まりない宮廷を総合的に(数量的にかつ質的にも)分析することで、その再評価を試みるものである。本研究の二年目にである平成24年度は、宮廷関連の諸史料、研究文献の収集を引き続き行うと同時に、それらからえられる宮廷官職保有者層の具体的経歴を広く渉猟した。宮廷の各部署、特に中核的な部署である大膳部と王室部については、かなり具体的な人員配置、および役職者個々人のデータ収集を進めた。ただし、在籍者の氏名、在職年代などはある程度明らかになってきたものの、彼らの社会的地位、出自、前歴およびその後の昇任先、職務内容、資産状態、姻戚関係、パトロナージュなどについては、具体的事例がいくつか判明したものの、集団としての特質を析出するには依然としてデータ不足が否めない。またドイツ、イングランドなどの宮廷との差異といった観点からも調査を進めたい。ニュートンやダ・ヴィーナらの実り多い先行研究を参照しつつ、さらなる宮廷官職保有者の個人情報の収集とその分析を次年度において進める予定である。本研究は、プロソポグラフィーの研究手法を用いて、近世フランスの宮廷役人の諸様相、集団的特質を明らかにすることを目的としている。宮廷が近世社会の模範的中央(ギアーツ)として大きな影響を周囲にもたらしたことがあらためて注目されているが、この宮廷を構成する役人たちについては、十分に解明されていない。実際に宮廷に暮らす役人たちといっても、大膳部の筆頭たるフランス大侍従や王室部の長たるフランス侍従長といったトップクラスの高官は、名だたる大貴族の手中に滞留しており、経歴分析も比較的容易にできるのだが、一方で下級官職になるとポスト数は多くなるが実際に誰が勤務しているのかすらわからなくなるのが現状である。本年度は研究最終年度して、収集できうる限りの宮廷役人のデータを集めると同時に、現地での史料調査を踏まえ、さらには近年刊行されたダ・ヴィーニャやニュートンらの研究文献のデータにも依拠しつつ、分析を進めた。その結果、フランス宮廷の役人たちの特質がある程度浮かび上がってきた。すなわち、宮廷役人のうち、重要とは言い難く軽輩である官職については、広く官職売買の対象となっており、野心ある人びとにとっては金銭で購えるなら十分に入手可能なポストであったようである。一方、国王の身辺近くに仕える重要ポストについては、国王の意向に左右され、誰もが就けるというものではなかったし、実際一部は代々特定家門によって占有されるのが常であった。そういう意味で、国王宮廷役人の世界も大きく二つに分かれており、上層部の一握りの官職については官職売買制度下にありながら国王による十全な統御が可能であったことが明白となった。本研究は、フランス近世社会において独特の存在感をもつ宮廷社会を分析対象とし、プロソポグラフィーの手法を使って、そこに実際に起居した宮廷役人の集団的特質、社会的政治的な機能について迫ろうとするものである。しかしながら、フランス絶対王政の統治構造を研究する上で、あらためてこれを権威と権力の両輪から捉えることが喫緊の課題となっている。そうした研究の状況に鑑みて、両者の結節点としてフランス宮廷が果たした役割はきわめて重要であり、にもかかわらずその実態はほとんど明らかになっていない。

したがって、この複雑極まりない宮廷を総合的に(数量的にかつ質的にも)分析することで、その再評価を試みるものである。本研究の初年度である平成23年度は、まずもってフランス宮廷に関連する諸史料、研究文献の収集を可能な限り網羅的に行った。その上で宮廷の各部署における具体的な人員配置、およびその個々人のデータ収集をスタートさせている。彼らがどういう出自であり、どういった経歴を経て宮廷での地位(官職)を獲得(購入)したのかといったキャリアパスの析出、職務内容、在任期間、資産状態、その後の昇進経路(その有無)、有力者との人的ネットワーク、婚姻関係、パトロン=クライアント関係などについて、えられるかぎりの情報を抽出する作業を進めている。また、ルイ14世に侍従として長く仕えたボンタンBontempsに関するMathieu Da Vinhaの最新の研究書、Alexandre Bontemps: Premier valet de chambre de Louis XIVなどから、多くの有益な知見を得ることができた。平成24年度は、前年度に引き続いて宮廷関連文献・諸史料の収集を推し進め、またそれらから判明する宮廷役人の各種個人データの抽出を重点的に行った。ただし、史料上の制約から、必要とするデータ、すなわち出自(家門の古さ)、経歴(前歴およびその後の昇任先、あるいはその有無)、官職購入(あるいは譲渡、世襲)の具体的様相(購入・譲渡の価格、相手を決める経緯・理由など)、職務内容、在任期間、資産状態、有力者との人的ネットワーク、婚姻関係、パトロン=クライアント関係のうち、十分な(有意と見なしうる)計量的分析に必要な数値データがそろった項目は、多いとはいえない状況である。在職者名、前歴、就任年齢、就任期間、姻戚関係などはかなり多く集まっているものの、その他の項目についてはさらにデータの集積を行う必要がある。引き続き各種研究文献やフランス国立図書館(BN)の電子図書館ガリカ所収の、当時の『王国年鑑』Almanach royalといった史料を利用することで、多くのデータを集積したい。平成23年度は、すでに述べたように基礎的な文献収集とそこからの宮廷役人の各種データの抽出を重点的に行った。ただし、彼らの出自、経歴、官職購入(あるいは譲渡、世襲)の具体的様相、職務内容、在任期間、資産状態、その後の昇進・転身経路(その有無)、有力者との人的ネットワーク、婚姻関係、パトロン=クライアント関係などについて、できる限りの情報を抽出する作業を進めている。具体的には、各種研究文献やフランス国立図書館(BN)の電子図書館ガリカ所収の、当時の『王国年鑑』Almanach royalといった史料を利用することで、多くのデータを得ることができた。ただし、宮廷役人については他の司法、行政官僚に比べると、判明する件数自体が決して多くなく、得られるデータも断片的かつ不均質な情報が多いため、プロソポグラフィーの手法である統計的、計量的な分析を行うほどには収集するにいたっていない。したがって、今年度もさらなる資史料の博捜、データ収集が課題となる。フランス宮廷の構造は、想定した以上に複雑な構造をなしており、なかなか全体像をつかみにくい。その主要な役人ですら名前のみ判明するのみで、どういう人物であるのか、全く不明である場合もしばしばである。
気候変動によるアジアの脆弱な水供給システムへの影響評価手法の確立

本研究では、ベトナムのサイゴン川流域にあるホーチミン市と、ホン川流域にあるハノイ市を対象として、気候変動による水供給システムの脆弱性と適応力を評価した。その結果、サイゴン川では、渇水期の塩水遡上、硫酸酸性土壌からの高濃度のマンガン流出などの問題が、気候変動により悪化する可能性があることが明らかとなった。また、ハノイ市では、地下水、雨水、水道水などの複数の水源を利用する家庭が多く、水質問題から浄水器が必要であるものの、複数の水源を組み合わせて利用することが、気候変動に対して適応力を高めることを示した。本研究では日本を含むアジアの研究対象地域において、水供給システムの脆弱性を評価するため、水源、浄水処理、給配水の脆弱性要因に基づいた脆弱性評価指標を作成することを目的とし、本年度は特にベトナムのハノイ地域を対象に以下の項目についての調査を行った。調査方法は、現地でのアンケート調査および水質調査により、水供給システムの現状と課題を把握した。その結果、以下の結果が得られた。1)水源の脆弱性:地下水、表流水、雨水などの複数の水源を利用しているが、これは水道システムが未普及であるか、あるいは水量・水圧が十分でなく、需要を満たしていないためである。地下水は、鉄、アンモニア、有機物、砒素などに汚染されており、これらの汚染物質の除去が十分でない水供給システムも見られた。2)浄水処理の脆弱性:特に、集落単位で管理をしている水道施設の運転管理が十分でなく、施設の老朽化や、不適切な維持管理により、処理水質が低下していることが確認された。これに対して、住民からは多くの不満が寄せされている。さらに、家庭では雨水、地下水などを利用しているが、無処理での利用や、砂ろ過などが多く用いられているが、その維持管理も十分でなく、砂の洗浄や交換はほとんど行われていないか、年に一度程度の頻度であった。3)給配水システムの脆弱性:PVC給水管により露出配管されていることから、直射日光を受けた場合の紫外線による劣化が懸念された。また、露出配管であることから、工事や交通による破損事故が懸念された。本研究はアジアの研究対象地域及び日本国内において、水供給システムの脆弱性を評価するため、水源、浄水処理、給配水の脆弱性要因に基づいた脆弱性評価指標を作成することを目的としている。そのため、本年度は特にベトナムのハノイ地域において、約170世帯の水利用状況について訪問調査を実施した。その結果、以下のようなことが明らかになった。1)まず、ハノイ郊外の農村部の集落であるTien Yen(TY)では、全ての世帯が地下水を利用するとともに67%の世帯では地下水以外の水源、たとえば雨水を併用していた。90%の世帯では砂ろ過設備を有しており、逆浸透(RO)処理設備があるのは18%であった。2)都市化が進行中の集落であるNgocHoi(NH)では、水道の普及率が低いため、水道のみを利用する世帯は39%であり、47%の世帯は二つの水源を、、14%の世帯は3つの水源を利用していた。55%の世帯は家庭用の地下水を利用しており、そのうち73%は砂ろ過設備を備えていた。3)都市化が進んだTan Mai(TM)では、水不動普及率が100%であるが、58%の世帯が逆浸透膜やセラミック膜などの家庭用浄水器を利用していた。この割合は、TY(18%)やNH(37%)よりも高く、都市化が進み水道の普及率が高まるにつれて家庭用の浄水器を利用する割合が上昇していた。これは、水道に対する顧客の満足度がぐ農村部(68%)咽に比べて、都市化が進行しつつあるNH(48%)や、都市化が完了したTAM(50%)と低かったことが、影響していることが考えられた。家庭用浄水器による砒素の除去率は、RO膜処理で65%95%以上、砂ろ過で平均63%の除去率であったが、施設によってばらつきが大きかった。本研究は、ベトナムのホン川(Red River)流域にあるハノイ市を対象として、水供給システムの脆弱性と適応力を評価した。ハノイ市では、現在の主な水源である地下水の揚水を抑制し、河川水を主な水源とする計画である。しかし、ホン川流域では、2009年に過去100年で最大の渇水が発生したことから、河川水への過度な依存は渇水のリスクを高めることになる。都市化が進むハノイ近郊では、地表水と、地下水、雨水などの複数の水源を利用している。そこでハノイ市の都市部と周辺部において約170世帯の水利用状況について訪問調査を実施した結果、次のことが明らかとなった。

(1)郊外の農村集落であるTien Yen (TY)では、全ての世帯が地下水を利用するとともに67%の世帯では地下水以外の水源、たとえば雨水を併用していた。90%の世帯では砂ろ過設備を有しており、逆浸透処理設備があるのは18%であった。(2)都市化が進行中の集落であるNgoc Hoi (NH)では、水道のみを利用する世帯は39%で、47%の世帯は二つの水源を、14%の世帯は3つの水源を利用していた。55%の世帯は家庭用の地下水を利用しており、そのうち73%は砂ろ過設備を備えていた。(3)都市化が進んだTan Mai (TM)では、水道普及率が100%であるが、58%の世帯が逆浸透膜やセラミック膜などの家庭用浄水器を利用していた。この割合は、TY(18%)やNH(37%)よりも高く、都市化とともに家庭用浄水器の利用割合が上昇した。家庭用浄水器による砒素の除去率は、RO膜処理で65%95%、砂ろ過で平均63%であった。調査対象となった住宅のほとんどは地下ないし屋上に貯水槽を設けており、渇水時の水供給の安定化に貢献する一方で、水質悪化を引き起こす。長期的には水量の充足と供給の安定化が、気候変動等への対策として求められている。アジアにおける主要な調査地域としてハノイ市およびその近郊を設定し、調査の体制が整った。これにより日本国内での気候変動による影響調査と並行して調査を進めることができるようになった。それ以外にも、情報提供、あるいは水質分析サンプルの提供をいただける地域が拡大してきており、研究終了までには十分な成果が出せると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、引き続きベトナムのハノイ市を対象として、水供給システムの脆弱性因子を多面的に評価し、脆弱性評価指標の開発を行う。同時に、ハノイ以外のアジア地域や、日本の気候変動の影響を受けやすい地域を選んで指標を当てはめ、脆弱性評価手法め妥当性について検討を行う。
分岐網形態を利用した電子基板冷却チャンネル設計法の構築

集積度が過密になった電子回路内の熱を効果的に廃熱する冷却チャンネル網,貼付型廃熱シートを,自然界にみられる分岐網型の形態を基本として冷却効率最適化によって冷却チャンネル網形態を設計する方法を構築し,従来法による設計と比較して格段に冷却効率のよい冷却チャンネル,シートの設計法を提案し,電子回路基板廃熱設計,ICパッケージ内の具体的な実装試作品の通電時の熱分布測定を実施してその比較により有効性を実証した.集積度が過密になった電子回路内の熱を効果的に廃熱する冷却チャンネル網,貼付型廃熱シートを,自然界にみられる分岐網型の形態を基本として冷却効率最適化によって冷却チャンネル網形態を設計する方法を構築し,従来法による設計と比較して格段に冷却効率のよい冷却チャンネル,シートの設計法を提案し,電子回路基板廃熱設計,ICパッケージ内の具体的な実装試作品の通電時の熱分布測定を実施してその比較により有効性を実証した.初年度の計画に沿って実施し,以下の研究成果を得た.1.分岐網形態設計法の構築と形態創成シミュレーション法確立生物分岐網形態創生シミュレーション法を基に,環境刺激因子の替わりに温度分布や熱エネルギー分布など分岐網周囲の物理量分布を成長促進因子として考慮する分岐網生成のための最適性を考慮した熱伝導型および熱伝達型冷却チャンネル形態設計法を検討し,一定の成果を得た.しかし,熱移動を考慮したより最適性を追求するパターン生成則を検討中.2.小規模熱伝導型電子回路基板冷却チャンネル網設計と発熱・冷却シミュレーション各種の電子回路素子並べて結線し,樹脂で固めたLSIパッケージを平面配列した電子基板上に,廃熱・吸熱のために貼付ける熱伝導率の高いグラファイトシートを用いた熱伝導型冷却チャンネルを対象に,1で開発した設計法を適用して平板上の各種熱源の大きさ,発熱量に応じた一重分岐網冷却チャンネルの設計法を開発し,実験モデルに対応したシミュレーションを実施した.また性能比較のため通常の格子型,熱源直結型のモデルについてもシミュレーションを実施した.3.小規模熱伝導型電子回路基板冷却チャンネル網の試作と冷却効率の検証最適化結果をもとに,平面配列LSIパッケージに熱伝導率の良い分岐網型冷却チャンネルシートの実装・試作を,グラファイト放熱シートから切り出して行った.その熱伝導型冷却チャンネル分岐網試料に通電熱負荷を与え,温度分布を顕微鏡サーモグラフィで計測し他のモデルと比較してその効率を確認した.2年度目の計画に沿って実施し、以下の研究成果を得た。1.大規模LSIパッケージの冷却チャンネル網の設計20年度で得られた実験結果を元に,冷却チャンネル網設計法を評価・見直し,熱伝達型マイクロ冷却チャンネル網設計法の基本原理を考案した.その設計・評価法を利用して,大規模で複雑な熱源配置のLSIパッケージを対象に,本格的な分岐網マイクロ冷却チャンネルの設計を試みた.2.大規模LSIパッケージの冷却チャンネル網の試作と冷却効率の検証上記1で設計したマイクロ冷却チャンネル分岐網を内蔵する大規模LSIパッケージ試料を外部委託によって製作し,実際に通電して熱負荷を与え温度分布を計測することで冷却効率を実験的にある程度検証することができたが,同時にいくつかの具体的な問題点,実用化面での課題も明らかにした.3.冷却マイクロチャンネル内臓LSIパッケージ・分岐網型冷却チャンネルシート併用による電子回路基板冷却シミュレーションと総合設計・評価1で確立したLSIパッケージのマイクロ冷却チャンネル分岐網設計と初年度に確立した放熱シート型分岐網チャンネル設計を融合して,廃熱・冷却効率の高い,長寿命のLSIパッケージ設計法について具体的に検討した.そのために,熱伝導型廃熱と熱伝達型廃熱の両方を促進する冷却効率の良い冷却チャンネル網の同時最適設計(多目的最適化)について基本的な検討を終え,,その評価をシミュレーション・試作評価の両面で実施することを目下実施中である.3年度目の計画に沿って実施し、以下の研究成果を得た。1.大規模LSIパッケージの冷却チャンネル網の最適設計法の確立生物に見られる分岐網形態創成メカニズムを模擬した分岐網創成アルゴリズムを構築し,冷却チャンネル網の形態設計に適用することで,従来の設計方法では実現が困難とされてきた高度な冷却性能実現の可能性を検討した.具体的には,二種類の発熱パターンに対して冷却網未貼付,分岐網型,平行型,重み付き平均温度最小化型の設計パターンについての冷却性能を熱伝導解析シミュレーション結果から比較検討した.2.大規模LSIパッケージの分岐網型冷却チャンネルシートの冷却性能の実験的総合評価1で確立したLSIパッケージのマイクロ冷却チャンネル分岐網設計と初年度,2年度に確立した放熱シート型分岐網チャンネル設計を融合して,廃熱・冷却効率の高い,長寿命のLSIパッケージ設計法について具体的に検討し,その有効性を試作評価実験によって分岐網型設計冷却網の優位性を証明した.
上越市中ノ俣における民家・集落と家替(えがえ)等生活慣習の調査研究

上越市中ノ俣および能生谷等中ノ俣の近隣集落の民家・集落と生活慣習について,以下の如き調査および検討を行った.1.民家の調査と建設年代等の考察-中ノ俣の民家の補充調査および近隣集落である能生谷の高倉・中野口等の民家の調査を行った.その結果,能生谷には安永7年(1778)より明治期に至る茅葺民家が残っており,その平面形式は中ノ俣の民家と類似の平面形式で,この形式の民家が上越市・西頸城郡一帯に分布していることが判明した.能生谷の民家は,細部手法においては年代的変化はあるものの,平面形式は各年代を通じてほぼ同一であること等も判明した.2.民家の普請に関する文献史料の収集-中ノ俣の普請状況と比較するため,能生谷において「家作諸職人勤帳」等普請関係の史料37点を収集し,分析した.その中には中野口の現存する天保3年(1832)建設の小杉家主屋普請に関するものが3冊あり,現存民家の建設の様相が明らかになる.また当家の嘉永23年の蔵の普請に関する帳簿もあり,附属屋の建設の様相も判明した.3.家替の史的調査-家を互いに交換する慣習(家替)が中ノ俣にあることはすでに判明していたが,高倉では交換するわけではないものの中古の家を屋敷・屋敷林ごと買って移り住む例を5例確認した.この移転を「えがえ」と呼んでいる場合もあり,「えがえ」の慣習のなごりではないかとも考えられる.この点については,今後も幅広く聞取り調査を継続する必要があると考えている.以上のほかに能生谷集落の明治初期の建物台帳も収集することができた.建物台帳と現存民家との比較・検討も可能であり,これらの点については今後とも継続調査する予定である.上越市中ノ俣および能生谷等中ノ俣の近隣集落の民家・集落と生活慣習について,以下の如き調査および検討を行った.1.民家の調査と建設年代等の考察-中ノ俣の民家の補充調査および近隣集落である能生谷の高倉・中野口等の民家の調査を行った.その結果,能生谷には安永7年(1778)より明治期に至る茅葺民家が残っており,その平面形式は中ノ俣の民家と類似の平面形式で,この形式の民家が上越市・西頸城郡一帯に分布していることが判明した.能生谷の民家は,細部手法においては年代的変化はあるものの,平面形式は各年代を通じてほぼ同一であること等も判明した.2.民家の普請に関する文献史料の収集-中ノ俣の普請状況と比較するため,能生谷において「家作諸職人勤帳」等普請関係の史料37点を収集し,分析した.その中には中野口の現存する天保3年(1832)建設の小杉家主屋普請に関するものが3冊あり,現存民家の建設の様相が明らかになる.また当家の嘉永23年の蔵の普請に関する帳簿もあり,附属屋の建設の様相も判明した.3.家替の史的調査-家を互いに交換する慣習(家替)が中ノ俣にあることはすでに判明していたが,高倉では交換するわけではないものの中古の家を屋敷・屋敷林ごと買って移り住む例を5例確認した.この移転を「えがえ」と呼んでいる場合もあり,「えがえ」の慣習のなごりではないかとも考えられる.この点については,今後も幅広く聞取り調査を継続する必要があると考えている.以上のほかに能生谷集落の明治初期の建物台帳も収集することができた.建物台帳と現存民家との比較・検討も可能であり,これらの点については今後とも継続調査する予定である.
数値計算と実験計測を融合した流れの解析手法の創成

流れの解析手法としては、数値計算と実験計測が代表的であるが、数値計算では流れ場全体の構造が理解できる利点を持つものの、計算結果が数学モデルに依存するため解の精度の評価が困難で、また、工学的に重要な複雑な流れ場の解析には、現在の最高性能の計算機を用いても十分とは言い難いなどの欠点がある。一方、実験計測では解の精度の評価は比較的容易であるが、流れ場全体の情報を得ることは困難である。このため、数値計算と実験計測を融合した新しい流れ場の解析手法を創生し、これまで解析が困難であった複雑な流れ場の解析を可能とするための研究を行った。制御工学においてシステムの数学モデルと測定データから制御対象の状態量をリアルタイムに求めるオブザーバの概念を、流れの数値解析に応用することにより流れ場のオブザーバを構成した。すなわち、実験により得られた測定データと数値計算結果の差異を数値計算の境界条件あるいは外力項にフィードバックすることにより、数値計算結果を実際の流れ場に漸近的に収束させる。この流れ場のオブザーバの有効性を数値解析により検証するとともに、乱流場のフィードバック制御への応用について検討した。また、基礎となる数値解析手法の格子収束性の検討や、弾性管路と流れ場が相互干渉する複雑な流れ場への応用のための基礎的検討も行った。これらの検討の結果得られた知見は、生体内や化学反応を伴う流れなど、正確な数学モデルが存在せず実験も困難な流れ場に対して新たな解析手法を構築する際の設計指針を与えるものと期待される。スーパーコンピュータを用いた数値実験により,数値計算と実験を融合した解析手法の有効性を検証するとともに,種々のパラメータが解析結果に与える影響を検討した。対象とする解析手法の妥当性を評価するためには,対象となる流れ場全体の正確な状態を知る必要があるが,これを実験によって求めることは困難なので,十分な精度を有する数値解を実際の流れ場のモデルとした。そのため,本研究で対象とするのは,比較的単純な流れ場である必要がある。単純な幾何学形状をもつ流路内の流れの例として,正方形断面管路内の発達乱流および,管路内におかれた柱状物体周りのカルマン渦列と,実際の現象は複雑であるが,1次元的な取り扱いが可能な流れの例として,大きく変形する弾性管路(コラプシブルチューブ)内の非定常流の2つを対象として検討を行った。正方形管路内の乱流とカルマン渦については,流れ場からのフィードバック則の条件設定を理論的に導くことが困難なので,数値計算を行って,試行錯誤的に最適条件を見出すことを試みた。また,数値解析結果の妥当性を検証するため,正方形管路内流れの実験装置を作成し,予備的実験を行って対象となる流れ場の特徴を明らかにした。コラプシブルチューブ内の流れ場については,オブザーバによる状態量の推定に先立ち,数値解析と実験を行って,系の諸元が流れ場の非定常特性に与える影響を明らかにした。一様流中に置かれた角柱後流に発生するカルマン渦列を対象に,実験計測結果をリアルタイムの数値計算にフィードバックし,数値計算結果を実際の流れ場に収束させる解析手法について検討を行った。最初に,角柱表面の代表点における変動圧力を測定し,数値計算結果との誤差に比例した体積力を近傍の計算セルに加えるフィードバック則の有効性について数値実験により検討した。数値計算には,東北大学流体科学研究所未来流体情報創造センターのスカラー型並列計算機システムを用いた。その結果,適当な比例ゲインの範囲で数値計算結果が実際の流れ場に収束し得ることが示された。次に,小型の風洞実験装置を用いて実験を行った。計測データはレーザ流速計による速度信号と,圧力変換器による角柱表面上の圧力を用いた。パソコンを用いて処理した測定データをネットワークを介してスーパーコンピュータに送り,圧力の推定誤差をフィードバックすることにより,数値計算結果が実際の流れ場に一定精度の範囲内で収束することを確認した。

また,この解析手法を応用して正方形管路内の乱流場を推定し,得られた壁面近傍の変動速度をフィードバック制御することによって,管内の流動抵抗を低減する制御手法について数値解析による検討を行い,制御系の実現のための基礎的知見を得た。
ＣＴ脳血流測定の信頼性検証：主幹脳動脈狭窄・閉塞に伴う血管拡張に関連して

脳血流量(CBF)測定は脳血管障害の病態把握や治療方針の決定に有用な情報を与える。本研究ではCT灌流法(CTP)によるCBF測定の信頼性検証を目的に,主幹動脈狭窄閉塞症例を対象として確立手法であるPETとの比較を行った。デコンボリューション法(sSVD, dSVD, cSVD)で得られるCBFのMTT依存性に着目した解析を行った。cSVDによるCBF比(患側-健側比)はMTT延長の程度が特に大きい領域で,PETに比べて顕著なCBF比の過大評価を生じる。dSVDはより良好な特性を持つが,計算時間等の実用上の問題が残る。CBF測定のためには,よりMTT効果の小さい実用的な手法の開発が望まれる。脳血管狭窄・閉塞による脳卒中の診断において,脳血流量(CBF)測定は病態把握や治療方針の決定に有用な情報を与える。現在最も精度が高いとされるのは,ポジトロン断層撮影法(PET)等の核医学的手法である。本研究の目的は,近年の装置進歩により普及が進みつつあるCT perfusion法(CTP)の信頼性検証を,PETとの比較を通して行うことである。両手法の測定原理から,CTPは血管拡張領域(CBV上昇領域)においてPETに比べてCBF高値を示す可能性があり,実際のイメージングにおいて観測されうる違いを生じるかを検証する。昨年度までに,片側性の主幹動脈閉塞・狭窄を伴う脳疾患患者20例を解析対象とした検討を行った。本年度は症例を追加して28例での解析を行い,第24回日本脳循環代謝学会において「PETとの対比によるCT脳血流測定法の検証:主幹脳動脈狭窄・閉塞に伴う血管拡張に関連して」の発表を行った。自動ROI設定ソフトウェアである3DSRTを利用したPETとCTP間でのCBF比較解析から以下の結果を得た。1)症例ごとの解析に関しては,絶対値CBFは両手法で良く相関し,これは既報と同様である。2)CBF低下程度を表す指標として患側-健側CBF比(以下,CBF比)を症例間で比較したところ, CTP CBF比の顕著な過大評価が見られた。3)PET CBV比で2群(CBV上昇群,CBV正常群)に分けて解析を行ったところ,CTP CBF比の過大評価はCBV上昇群に起因していることがわかった。以上より,CBV上昇を示す血管拡張症例においては,CTP CBFの解釈には注意が必要であると考えられる。今回得られた結果が処理系依存であるかを明確にするため,CTダイナミックデータを処理するシステムを構築し,処理を開始した。血管狭窄・閉塞による脳卒中の診断において,脳血流量(CBF)測定は病態把握や治療方針の決定に有用な情報を与える。本研究では,近年の装置進歩により普及が進みつつあるCT perfusion法(CTP)の信頼性検証を,確立手法であるPETとの比較を通して行う。本年度は,CBF計算アルゴリズム(deconvolution法[sSVD, dSVD, cSVD])による差異,しきい値の影響,大血管除去処理の影響等を検証した。片側性の主幹動脈閉塞・狭窄例(n=27)に対し,CBFの患側-健側比(CBF比)のPET-CTP間の比較を行った。1)CTP CBF比は各要因で変化するが,deconvolution法の種類がもっとも大きな影響を持つ。2)CTP CBF比は,deconvolution法の種類に依存してPETに対して過大評価または過小評価となる。3)これらPETとの差異と,造影剤到達遅延(AD;CTPデータからの推定値)および毛細血管通過時間(MTT;PETデータからの推定値)の関連を検討したところ,deconvolution法により異なる依存性が見られた。4)この依存性は,計算機シミュレーションでも確認された。sSVD法で見られるAD依存性は誤差要因として広く知られてきたが,MTT依存性についてもその重要性が再確認された。5)cSVDでは特にMTT依存性が強く,MTT延長症例においてCBFコントラストの大幅な低下をもたらすことが臨床例でも明確になった。6)AD依存性,MTT依存性の観点からはdSVDが有利だが,計算時間,画質の点で課題が残る。より適切なdeconvolution法の導入が今後必要となる。6)CTPはCBF測定法としては十分ではないが,同時に得られるAD等のタイミングパラメータは十分な正確性を持っていると考えられる。今回の症例群に対して,CTPにより得られたADはMTT(PET)とよく相関し,今後の臨床的有用性の検証が待たれる。今後は,上記内容を関連学会(日本脳循環代謝学会,Brain)で発表し,論文化する予定である。

脳血管狭窄・閉塞による脳卒中の診断において,脳血流量(CBF)測定は病態把握や治療方針の決定に有用な情報を与える。現在最も精度が高いとされるのは,ポジトロン断層撮影法(PET)等の核医学的手法である。本研究の目的は,近年の装置進歩により普及が進みつつあるCT perfusion法(CTP)の信頼性検証を,PETとの比較を通して行うことである。両手法の測定原理から,CTPは血管拡張領域(CBV上昇領域)においてPETに比べてCBF高値を示す可能性があり,実際のイメージングにおいて観測されうる違いを生じるかを検証する。これまで当施設でPET,CT両検査を行った例のうち,片側性の主幹動脈閉塞・狭窄を伴う脳疾患患者をリストアップし,約20例を解析対象とした検討を行った。両測定で得られたCBFマップおよびCBVマップに対し,関心領域(ROI)解析を行った。今回のような検討において従来頻繁に使われてきた,マニュアルでROIを設定する手法では解析結果の再現性が乏しいことが判明した。これは,CTによるCBFマップにおいては,本研究の仮説でもある血管構造に強い影響を受けていることが原因の一つと考えられる。この問題を解消するために,自動ROI設定ソフトウェアである3D SRTを利用したPET/CTP CBF比較システムを構築した。これによりSPMテンプレートで解剖学的標準化されたCBFマップ上において,全自動かつ客観的なROI解析が可能となった。本研究で対象としている患者群は慢性期脳血管障害であり,CBF低下の程度は比較的低いことを確認した。両手法の差異をより強調して示すことを目的に,CBF低下領域(<90%)のみを抽出して解析する手法を適用したところ,よりCBV上昇が強い症例ほどPETに比してCTPがCBF高値の傾向を示した。当初の計画では,得られた脳循環マップに対して関心領域解析を行う共に,しきい値法の検証を行う予定であった。しかしながら研究の進捗に伴い,関心領域解析において解析結果の再現性が十分でないことが判明した。これはCT脳循環マップに対するユーザーの領域設定の不安定性が原因であると考えられ,これを解決するため関心領域自動設定による解析手法を導入した。これにより安定した関心領域解析結果が得られたが,予定年度内までにはしきい値法の検証までには至らない見通しとなった。このため,これら検証と最終結果のまとめおよび学会・論文発表を目的として,期限延長の申請を行った。本研究の研究期間は2年で,1年目はCTPのデータ処理系整備を行い,対象症例のデータ取得を開始する予定であった。ROI解析のデータ処理系を整備し,予定していた対象症例数に対する解析結果を示すことができた。本研究の目的であるCTの信頼性検証に関する成果を得た。ただしデータ処理系整備に関し,血管影響除去を目的としたダイナミックデータ解析システムの整備が必要であり,2年目に作業を行う予定である。本年度の症例追加により,データ量としては十分であると考えられる。本年度構築したCTダイナミックデータ処理システムを用い,現状使われている血管影響除去法以外の手法を適用する。CTPで同時に計算されるCBVをもとに脳実質と血管容積の割合を推定し,CBFに実効的な脳実質の重みづけを行う等の手法を考えている。またデコンボリューション解析による影響の検討を行う予定である。検討結果をまとめ,学会発表,論文作成を行う予定である。
戦後関西における子どもと教師の学びの循環‐西田秀雄による絵日記指導を中心に‐

本研究は、戦後間もない1950年代に京都市立富有小学校教諭・西田秀雄の絵日記指導によって作成された絵日記の資料収集とその分析を行うとともに、絵日記を書いていた人々へ取材を行い、絵日記指導を通した教師と子どもとの交流から、子どもたちの学びの再生と教師自身の教育力の再生に取り組んだプロセスを読み解くことを目指す。資料としては、子どもたちの絵日記と共に西田の指導のもと作成した絵や詩が掲載されている童詩雑誌『きりん』も補助資料として取り上げ、戦後の関西で行われていた絵日記を通した子どもと教師の学びの循環を解明し、その交流の中で培われた学びの深さとその意味について明らかにする。