hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜電位コントロールデバイスを備えたAFMによるプレスチン変形挙動可視化の挑戦

細胞膜中に発現したプレスチンのサイズ変化を誘起できる膜電位コントロールデバイスを新規に開発した.プレスチン発現培養細胞および精製プレスチンを再構成した人工脂質膜を試料とし膜表面微細構造観察および電気特性計測を試みた.その結果,当該デバイスを用いて細胞膜電位をコントロールしながら細胞膜表面膜タンパク質の変形挙動を可視化できる可能性が示唆された.本研究で開発したデバイス及び得られた知見を基に,人工脂質膜中に再構成したプレスチンの変形挙動の可視化に取り組む.我々の聴覚は外有毛細胞の伸縮運動により鋭敏なものになっている.その伸縮は,細胞側壁に存在する直符10 nm程度のタンパク質モータ-prestin (プレスチン)が変形し,大きい状態と小さい状態の2状態をとることに起因すると推定されている.本研究では膜電位コントロールデバイスを備えたAFMを新規に開発し,世界に先駆けてプレスチンの変形挙動を可視化することを試みる.これによりプレスチンの動作メカニズム解明に向けたブレークスルーの創起を狙う.本年度は,昨年度開発した膜電位コントロールデバイスを用いて,プレスチンを発現させた培養細胞の電気特性計測及び単離細胞膜表面の微細構造観察を試みた.さらに同デバイス上に人工脂質膜を形成し,その電気特性の計測を試みた.培養細胞を用いた実験において,開発した膜電位コントロールデバイス基盤の微小ポア(直径約2μm)上に,培養細胞をポジショニングすることに成功した.これにより,電気抵抗値が細胞ポジショニング前に比べて50倍程度増加する様子が観察できたと同時に,細胞膜表面の詳細構造の可視化に成功した.人工脂質膜を用いた実験においては,開発した膜電位コントロールデバイス基盤の微小ポア上に,人工脂質膜を形成することに成功した.これにより,2 GΩの電気抵抗値が計測され,ギガオームシールの形成が確認された.これらの結果より,開発したデバイスを用いて細胞膜電位をコントロールしながら細胞膜表面膜タンパク質の変形挙動を可視化できることが示唆された.今後,当該研究計画で開発したデバイス及び得られた知見を基に,人工脂質膜中に精製プレスチンを再構成し,その電気特性の計測と変形挙動の可視化に取り組む計画である.細胞膜中に発現したプレスチンのサイズ変化を誘起できる膜電位コントロールデバイスを新規に開発した.プレスチン発現培養細胞および精製プレスチンを再構成した人工脂質膜を試料とし膜表面微細構造観察および電気特性計測を試みた.その結果,当該デバイスを用いて細胞膜電位をコントロールしながら細胞膜表面膜タンパク質の変形挙動を可視化できる可能性が示唆された.本研究で開発したデバイス及び得られた知見を基に,人工脂質膜中に再構成したプレスチンの変形挙動の可視化に取り組む.我々の聴覚は外有毛細胞の伸縮運動により鋭敏なものになっている.その伸縮は,細胞側壁に存在する直径10 nm程度のタンパク質モーターprestin(プレスチン)が変形し,大きい状態と小さい状態の2状態をとることに起因すると推定されている.本研究では,膜電位コントロールデバイスを備えたAFMを新規に開発し,世界に先駆けてプレスチンの変形挙動を可視化することを試みる.これによりプレスチンの動作メカニズム解明に向けたブレークスルーの創起を狙う.本年度は,脂質膜に再構成されたプレスチンのサイズ変化を誘起できる膜電位コントロールデバイスの開発に取り組んだ.膜電位コントロールデバイスはパイレックスガラス製のチャンバーと,試料をのせるテフロン製基板から構成される.チャンバーはAFMに組み込むことが可能なように,直径12 mm,高さ4 mmの円筒形状とし,中央には細胞外溶液を溜める窪み(直径5 mm,深さ3 mm)を設けた.基板は,テフロンの電気特性を考慮し,厚みを約30 μmとし,その中央に直径約2 μmの微小ポアを作製した.作製したデバイスを評価するため,テフロン基板の電気特性(抵抗特性及び容量特性)を計測した結果,材料物性及び形状から算出される理論値と計測値が一致し,設計通りにデバイスが作製できたことが明らかとなった.今後,人工脂質膜をテフロン基板上に作製し,その電気特性を評価する計画である.さらにこの人工脂質膜に精製したプレスチンを再構成することで,プレスチンのサイズ変化を誘起し,AFMによるプレスチンの変形挙動の観察に取り組む予定である.2011年3月11日の東日本大震災及び関連する余震によって,本研究の中核を担うAFMが被災し使用不可能となった.またその他実験設備・試薬等に関しても多大な被害を受けた.早期復旧に取り組んできたものの,AFMに関しては,復旧に約10カ月を要した.このような状況のため,本年度の計画のうち,膜電位コントロールデバイスの開発についてはほぼ計画通りに進んだものの,精製プレスチンの脂質膜への再構成については実施が遅れている状況である.実施が遅れている精製プレスチンの脂質膜への再構成に関する実験を早期に開始するとともに,実施計画の見直しを行う.具体的には,平成24年度に計画していたイオン組成がプレスチンの変形に与える影響の調査について,調査対象とする化合物を,プレスチンの構造変化に顕著な影響を及ぼすと考えられるサリチル酸(プレスチンのアンタゴニスト)に限定することを検討している.次年度の研究費の約60%を実験に必要な消耗品の購入に充て,残りを研究成果発表および論文投稿等に使用する予定である.また,今年度未使用分(次年度使用額)は,当初計画していた精製プレスチンの脂質膜への再構成を次年度に延期することによって生じたものであり,平成24年度請求額とあわせて使用する予定である.
シロアリモドキ目の発生学的研究(昆虫綱)多新翅類の系統学的再構築を目指して

本研究の目的は、全昆虫種の98%以上を占める新翅類の起源および系統進化を明らかにするため、新翅類の出現初期に起源する多新翅類において最も系統学的位置の解釈の分かれるシロアリモドキ目を中心に、1)シロアリモドキ目と、シロアリモドキ目との類縁関係が想定されるカワゲラ目、ナナフシ目、ハサミムシ目、ジュズヒゲムシ目について発生学的比較検討を行うための発生学的基盤を整備し、2)詳細な比較発生学的サーヴェーを行うことである。昨年度までにシロアリモドキ目の胚発生過程を詳細に記載し、卵構造の高い類似性からシロアリモドキ目とナナフシ目の類縁性を強調した。本年度はまず、コケシロアリモドキの腹部第10節付属肢とその内葉について発達過程を詳細に調べてきた。腹部第10節付属肢およびその内葉は、多新翅類およびその原始的姉妹群である旧翅類で特異的によく見られる構造であり、多新翅類の形態学的・系統学的理解にとって重要な構造である。ナナフシ目およびカワゲラ目について、採集、採卵、卵固定などにより十分な材料を確保した。目間でバリエーションが見られるとされている胚盤形成や胚運動などの形質について注目して検証を進めている。また、昨年度の研究によりナナフシ目の発生学的理解の鍵を握ることが示唆されたチビナナフシ類についても材料確保のため海外の研究者と交渉を続けている。所属研究室の展開する多新翅類比較発生学プロジェクトでは、世界で初めて原始ハサミムシ類およびジュズヒゲムシ目の発生学的研究に着手し、胚発生過程や卵構造の概要が明らかになってきている。以上のように、各分類群において発生学的基盤の拡充が進められた。今後、これらの分類群の詳細な研究により、多新翅類の比較発生学的議論を発展させていきたい。本研究は全昆虫種の99%以上を占める新翅類の起源および系統進化を明らかにすべく、新翅類の出現初期に起源する多新翅類において最も系統学的位置の解釈の分かれるシロアリモドキ目を中心に、類縁関係の想定されてきたカワゲラ目・ナナフシ目・ジュズヒゲムシ目・ハサミムシ目間で比較発生学的検討を行うための発生学的基盤を整備するものである。シロアリモドキ目コケシロアリモドキについてはこれまでに蓄積してきた胚外部形態の記載に加え器官形成を詳細に観察し、発生学的モノグラフを作成した。これにより本目の発生学的特徴が多新翅類における固有派生形質状態もしくは祖先形質状態を示すことを明らかにした。シロアリモドキ目とナナフシ目は卵構造および卵膜微細構造の酷似から類縁関係が示唆されているが(Jintsu et al., 2007;Jintsu and Machida, 2009)、今回ナナフシ目最原始系統群Timematidaeの一種Timema monkensisの卵の観察により、1)キチン化が弱く脆弱な卵膜、2)卵蓋に近接する卵門板、3)雌が卵を糞や泥などで覆う保護行動等の点で、Timematidae卵はその他のナナフシのものよりもさらにシロアリモドキ目卵に近い特徴をもつことが分かった。ジュズヒゲムシ目については、マレーシアでZorotypus caudelliを採集し、共同研究者の筑波大学生物学類の真下雄太氏が飼育下で約300卵を得、世界で初めて胚発生の観察に成功、これまでに胚発生の概略を把握しつつある(Mashimo and Machida, in prep.)。それによれば本種は卵腹面に広大な胚盤を形成する点でシロアリモドキ目と類似し、その卵は腹面に左右一対の卵門をもつという点において多新翅類で唯一Timematidae卵と一致する。以上の特徴は、ジュズヒゲムシ目とシロアリモドキ目+ナナフシ目のクレードとの類縁性を示唆するものと考えられる。カワゲラ目およびハサミムシ目については採卵し卵および胚発生過程の観察を進あている。
蛍光粒子を用いたコロイド結晶成長中の不純物分配過程の解明

サブミクロンサイズの微粒子が規則配列したコロイド結晶は,フォトニック結晶や波長可変レーザなどの光エレクトロニクスにおける革新的な材料へ応用することが可能である.しかしながら,不純物粒子の結晶への取り込みが結晶性や機能性を低下させる主原因となっている.不純物に蛍光粒子を用いた本研究によって,コロイド結晶成長中の詳細な不純物分配過程が明らかとなった.特に,目的として定めた結晶方位と粒界が不純物分配に与える影響を定量的に示すことに成功した.これらはコロイド結晶成長中の不純物分配制御を大きく前進させる新しい知見である.26年度に購入した蛍光観察用のデジタルカメラを用いて,不純物が結晶に取り込まれる様子のその場観察を行った.蛍光粒子を用いる事で,結晶成長に伴う不純物の挙動を明確に捕らえる事が可能となり,結晶方位の違い,または結晶粒界における不純物の分配挙動について新しい知見を得る事に成功した.幾つかの結晶粒が同時に成長する様子をその場観察した結果,結晶方位によって取り込まれる不純物の濃度に違いが生ずる事が明らかとなった.観察方向に対して{100}面が配向した結晶粒と,{111}面が配向した結晶粒で不純物濃度を比較した所,{111}面の方が高い不純物濃度を持つ事が示された.申請者らによるこれまでの研究で,コロイド結晶成長における不純物の分配においても通常の融液成長のモデルを適用できる事が示されている.コロイド結晶化の駆動力であるコロイド粒子の体積分率を用いて,方位の異る結晶粒の不純物濃度の違いを説明する事に成功した.多結晶体の成長では粒界が形成され,その粒界に不純物が濃集する様子が観察された.粒界における不純物濃度を,粒界をなす粒子間の角度,成長速度などを指標として解析を行った.その結果,角度が大きい,また成長速度が大きいほど粒界の不純物濃度が大きくなる結果が得られた.また,その場観察により,不純物粒子が融液から粒界に取り込まれる幾つかの経路が存在する事が明らかとなった.解析の結果,粒界中の不純物の殆どは,結晶粒に取り込まれずに固液界面に濃集したものである事が示された.サブミクロンサイズの微粒子が規則配列したコロイド結晶は,フォトニック結晶や波長可変レーザなどの光エレクトロニクスにおける革新的な材料へ応用することが可能である.しかしながら,不純物粒子の結晶への取り込みが結晶性や機能性を低下させる主原因となっている.結晶育成中に不純物挙動を制御する技術を確立するために,コロイド結晶の不純物分配メカニズムを明らかにする事が本研究の目的である.不純物に蛍光粒子を用いた本申請によって,コロイド結晶成長中の詳細な不純物分配過程が明らかとなった.特に,目的として定めた結晶方位と粒界が不純物分配に与える影響を定量的に示すことに成功した.これらはコロイド結晶成長中の不純物分配制御を大きく前進させる新しい知見である.不純物分配の結晶方位に対する異方性は,鉱物中のセクター構造などで報告がされているが,成長速度などに対する定量的な研究例はこれまでなかった.コロイド結晶成長において,異なる結晶方位に対して不純物の分配挙動が異なる事をはじめて発見し,成長速度に対する不純物濃度の変化と,その原理を粒子の体積分率をもちいたエネルギーの観点から説明することに成功した.さらに,粒界を含む多結晶コロイド結晶成長中の不純物分配について明らかにした.粒界は結晶粒よりも不純物濃度が高くなる事がその場観察によって示された.その濃集の仕方は,通常の結晶成長で予測されているようなアニーリング中に不純物が粒界に集まるのではなく,結晶成長中に粒界に取り込まれることが示された.また,粒界が固液界面に露出する場所に凹みが形成される.この凹みが不純物の融液中の分布や粒界に取り込まれる不純物量を変化させる事を発見した.これらの成果は,コロイド結晶の不純物分配や組織制御を行う際の重要な指針となる.サブミクロンサイズの微粒子が規則配列したコロイド結晶は,フォトニック結晶や波長可変レーザなどの光エレクトロニクスにおける革新的な材料へ応用することが可能である.しかしながら,不純物粒子の結晶への取り込みが結晶性や機能性を低下させる主原因となっている.不純物に蛍光粒子を用いた本研究によって,コロイド結晶成長中の詳細な不純物分配過程が明らかとなった.特に,目的として定めた結晶方位と粒界が不純物分配に与える影響を定量的に示すことに成功した.これらはコロイド結晶成長中の不純物分配制御を大きく前進させる新しい知見である.コロイド結晶成長中の不純物の分配挙動を,蛍光粒子を用いて観察する事に成功しており,研究の目的とした結晶方位や粒界における分配挙動についてのデータが蓄積された.変化させるパラメータは成長速度や不純物粒子の粒径,また粒界を形成する粒同士のなす角度などである.それらのパラメータを変化させ系統的なデータの蓄積を行った.現在,収集されたデータに対し熱力学的解析,または通常の結晶成長の理論を適用した解析を行っている.結晶成長研究を進めていく中で,初めに研究の目的として設定した項目以外に,不純物分配に影響する要素を新たに見出した.1つは,粒子間の相互作用の大きさである.幾つかの異る育成手法で結晶を成長させ,不純物の分配挙動を比較した所,不純物粒径や育成速度が同じであるにもかかわらず,実効分配係数に大きな差が生じた.

これらの手法は,粒子間の相互作用の大きさによって分類する事が出来るため,相互作用と不純物分配の関係を明らかにするための実験を今後行う.実験に用いるコロイド溶液は実験の進捗状況に合わせて適宜購入していたが,当初の予定よりも僅かに購入量が少なかった.学会発表の旅費等においても,当初の計画よりも僅かに低くなったため.成果発表の為の旅費に充てる予定である.
生体内メイラード反応による活性酸素増産物質の生成

私は糖とアミノ酸の加熱メイラード反応により,活性酸素を増産してDNA鎖切断を引き起こし,弱いながら変異原性を有するhydroxyfuranone類及びhydroxypyranone類が生成することを既に明らかにしている。昨年度の研究により生体内に近い条件下グルコースとBSAのメイラード反応によりDMHF,HMF,DDMPが生成することを明らかにした。今年度はDMHFやHEMFが,亜硝酸と反応した際そのDNA鎖切断作用と変異原性がどう変化するのかを検討した。DMHFおよびHEMFをその4倍濃度の亜硝酸ナトリウムとpH3,37度で30分反応させるとフラノン骨格に由来する紫外吸収が消失した。この反応液のサルモネラ菌TA100に対する変異原性を代謝活性化を行わないで測定したところ,未反応のDMHFおよびHEMFに比較して5-17倍に強くなっていた。一方,DNA鎖切断活性は亜硝酸との反応により消失した。強い変異原性を持つ反応生成物の構造は不明であるが,この反応により亜硝酸の窒素原子がDMHFおよびHEMFに結合することが反応混合物の元素分析の結果から示唆された。以上より,DMHFおよびHEMFを摂取した際,胃内で亜硝酸と反応することによって強い変異原性を有する物質に変化することが示唆される。私は糖とアミノ酸の加熱メイラード反応により,活性酸素を増産してDNA鎖切断を引き起こすhydroxyfuranone類及びhydroxypyranone類が生成することを既に明らかにしている。本研究は生体内の緩和な条件下での糖とアミノ酸や蛋白質のメイラード反応によるhydroxyfuranone類及びhydroxypyranone類の生成を検証することを目的にし,今年度はグルコースと蛋白質の生理的条件下におけるメイラード反応によるこれらの物質の生成を検討した。グルコース(10%,w/v)とBSA(5%,w/v)の水溶液を37°Cで3カ月間反応させ,反応液の酢酸エチル/2-プロパノール抽出物のスーパーコイルDNAに対するDNA鎖切断作用を調べたところ,この抽出物は濃度依存的な切断作用を示し,切断は鉄(III)イオンの添加で増強された。また,グルコース(10%,w/v)とBSA(5%,w/v)をリン酸緩衝液(ph7.4)中,37°Cで1週間反応させた反応液の酢酸エチル/2-プロパノール抽出物も濃度依存的なDNA鎖切断作用を示し,切断は鉄(III)イオンで増強された。鉄(III)イオンで増強されたことより,hydroxyfuranone類,hydroxypyranone類による切断と示唆された。グルコースとBSAを水中で37°Cで3カ月間反応させた反応液をGC/MSで分析したところ,GCにおいてDMHF,HMF,DDMPの標品と一致した保持時間にピークが認められ,それぞれのピークののマススペクトルは標品のものと一致した。以上の結果よりグルコースとBSAの37°C,中性におけるメイラード反応により,活性酸素を増産し,DNA鎖切断を引き起こすDMHF,HMF,DDMPが生成することが明らかになった。
腎ネフロン数減少による慢性腎臓病の発症・進展機序

本研究は、低ネフロン数モデルであるHGNラットを使用し、低ネフロン下における高血圧およびCKD発症の機序を分子生物学的・病理形態学的に解析を行なうことを目的としており、以下、具体的な研究実施状況を提示する。HGNラットは、日本獣医生命科学大学により樹立した低ネフロン数を呈しているラットモデルでであり、腎臓の発生過程でネフロンが減形成されるために腎線維化を自然発症し、最終的に腎不全へと進行するとされている。CKD進行には中長期的期間(69ヶ月)が必要なため、現在、3ヶ月毎の経時的な腎組織・血液・尿のサンプリングを施行している。また同時に糖尿病(ストレプトゾトシン: 50 mg/Kg, i.p.)、肥満(市販の高脂肪食自由摂取)、高血圧(アンギオテンシンII: 0.4 mg/Kg/day,オスモティックミニポンプ×12日間)の介入実験を試行している。途中結果であるが、コントロール群と比較し、HGNラットの糸球体密度(ネフロン数)は明らかに少なく、代償的に糸球体肥大を呈していることが分かった。また蛋白尿や腎障害を早期に呈しており、各種介入群では腎障害の増悪傾向が示唆されている。今後、中長期的期間を観察し、解剖時に総ネフロン数、single nephron GFR、糸球体内の遺伝子・蛋白・細胞発現の解析を施行する予定である。またこの結果を受けて、日本人剖検腎によるネフロン数研究を再解析し、CKD、高血圧、加齢、性別、人種間の相違について、各種学会発表を施行した。その結果は今後研究論文として発表予定である。HGNラットについては生殖機能不全により個体数の確保が難しいとされており、予想以上にHGNラットの供給が難しく、必要数のラット確保に時間を要している。当科大学院生および日本医科大学解析人体病理学との共同研究により、更なる実験時間の確保、実験方法の再考および改案ができ、また病理学的所見から得られたアドバイスを受け、詳細なネフロン数減少による腎障害機序について、解析を進めることができると予想される。実験モデル動物解析にはには中長期的期間(69ヶ月)が必要なため、詳細な解析は次年度に予定されており、今後、RT-PCR・ウェスタンブロッティングにより定量的に解析すると同時に、免疫組織化学染色、フローサイトメトリー細胞解析などを施行するに当たって、各種薬品が必要となる。またネフロン数カウント装置および解析ソフトの購入や学会発表、論文投稿費なども予定される。
足底圧分布―聴覚バイオフィードバックシステムの開発と臨床応用に関する研究

バイオフィードバック療法は、患者が制御すべき生体反応を光や音などのとらえやすい情報に変換し、それらの情報を意識、認知することにより目的とされる反応を引き出す治療法である。平成13年度において、歩行障害のリハビリテーションを対象に、歩行時の足底圧分布の空間的・時間的情報を音の持つ音色・オクターブ・音名・音量を生かしてメロディーに変換し、聴覚的にフィードバックさせることにより歩行能力の改善を図る学習システムを開発した。平成14年度において本システムの臨床応用に着手し、歩行障害の運動療法におけるその有効性について検討した。対象として脳卒中片麻痺および陳旧下肢骨折に起因する荷重時反張膝を有す歩行障害に対して介入を行った。運動療法における介入法として、患者は本システム足底センサーシートを装着し、療法士による指導下にて適切な歩行を実施し、そのときの出力メロディーをモデルとして記憶するとともにハードウェアに保存した。次回、患者は指導を受けた際のメロディーを出力することを心掛けることにより、自主訓練を繰り返した。上記の介入方法に従い1日15分間の本バイオフィードバック療法による荷重訓練を7日間実施した。15分間の自習訓練の前後でフィードバック不在時の足底圧分布を記録した。その結果、全ての介入例において本システムの効果が認められた。各日、15分間の自主訓練後の足底圧中心軌跡は訓練前に比べて療法士指導時のモデル軌跡に有意に近づき、短期的な学習効果が確認された。一方、7日後の自主訓練前の足底圧中心軌跡も初日に比べてモデル軌跡に近づき、長期的な学習効果が確認された。また、歩行時反張膝の出現も有意に抑制された。バイオフィードバック療法は、患者が制御すべき生体反応を光や音などのとらえやすい情報に変換し、それらの情報を意識、認知することにより目的とする反応を引き出す治療法である。本研究の目的は、ヒトの歩行時における足底圧分布の時間的、空間的変化を有効に聴覚フィードバックさせるシステム開発と歩行障害のリハビリテーションへの臨床応用である。本年度、同システムの開発を行った。足底シートに装着された複数の圧センサーに対して特定の音程を対応させ、各センサーの足圧量に対して音量を対応させることにより、歩行立脚相における足底圧分布の変化を一連のメロディーにリアルタイム変換し、出力するシステムを開発した。各センサーの音程は踵部から足先部に移るに従い低音から高音へ、外足部から内足部に移るに従い低音から高音に移るように設定し、音が持つ音程と音量という2つの要素を組み合わせることにより、足底圧分布の時間的、空間的情報を音によるメロディーに変換し、患者が認知しやすい聴覚フィードバックシステムを開発した。また、聴覚フィードバックと同時に、視覚的にもモニター表示により、各圧センサーの圧変化を平面足型上でのセンサー点の色の変化により表示した。更に、各圧センサーへの足圧量から算出した足底圧中心の位置をモニター上に表示した。また、治療機器に留まらず評価機器としての機能を持たせるため、各センサーへの足圧量、足底圧中心座標の時系列保存、足底圧中心の平面上軌跡の表示、保存機能を装備させた。以上の機能により、評価機能を併せ持つ足底圧分布の聴覚・視覚複合フィードバックシステムが開発された。
希薄圧縮着火燃焼における能動制御指標の開発

圧縮着火機関に予混合圧縮自着火燃焼の原理を適用し,過大な圧力上昇率を避けながら高効率で低環境負荷の運転を保障するため,燃焼制御の拠り所となる指標の開発を目指した.その結果,着火時点での燃料噴霧全体の平均燃料質量分率にもとづく簡便な着火性指標を提案した.この指標を用いると,様々な噴射条件と混合比の異なる二成分標準燃料を用いたときの,燃焼の急激さと燃焼中に生成される窒素酸化物の量を統一的に整理できる.圧縮着火機関に予混合圧縮自着火燃焼の原理を適用し,過大な圧力上昇率を避けながら高効率で低環境負荷の運転を保障するため,燃焼制御の拠り所となる指標の開発を目指した.その結果,着火時点での燃料噴霧全体の平均燃料質量分率にもとづく簡便な着火性指標を提案した.この指標を用いると,様々な噴射条件と混合比の異なる二成分標準燃料を用いたときの,燃焼の急激さと燃焼中に生成される窒素酸化物の量を統一的に整理できる.本研究は,圧縮着火機関に予混合圧縮自着火燃焼の原理を適用し,過大な圧力上昇率を避けながら高効率で低環境負荷の運転を保障するため,燃焼制御の拠り所となる指標の開発を目指している.初年度は,改良した定容燃焼装置およびダンピング方式ガスサンプル装置を用いて,広範な燃料着火性,噴射圧力,ノズル噴孔径,噴射量の下で多くのデータを収集した.得られた窒素酸化物生成量や最大熱発生率(圧力上昇率)を,混合気形成過程の進行度の観点から整理すべく,いくつかの指標を試した結果,着火時点での燃料噴霧内の平均燃料質量分率にもとづく着火性指標を考案し,これによりある程度統一的な整理ができる事を見出した.すなわち,この指標の値をある程度以下に抑えるよう噴射条件を選べば,低い窒素酸化物生成量のもとで静粛な燃焼が得られる.この指標は,従来用いられてきた混合時間に比べ,噴射条件の影響を内包して,より合理的に燃焼特性に対応する.燃料の着火性に依存する場合があるものの,さらに改良を加えれば,実際的な燃焼制御指標として使用できる可能性がある.また,単成分燃料について,レーザ誘起蛍光法を用いて,不活性高圧雰囲気中の非定常噴霧を計測し,噴霧内濃度の分布を定量化できる手法を提案した.いくつかの噴射条件(噴射圧力,ノズル噴孔径)において計測を行い,得られた濃度分布より,燃料濃度の確率密度分布を得て,噴霧内濃度不均一の時間的変化を明らかにすることができた.これは上記指標の改良に有用なデータとなる.本研究は,圧縮着火機関に予混合圧縮自着火燃焼の原理を適用し,過大な圧力上昇率を避けながら高効率で低環境負荷の運転を保障するため,燃焼制御の拠り所となる指標の開発を目指している.前年度において,着火時点での燃料噴霧全体の平均燃料質量分率にもとづく着火性指標を提案した.本年度はこの指標に汎用性を持たせるため,噴霧内の濃度不均一の性質とそれが着火・燃焼過程に及ぼす影響を明らかにするための研究を実施した.まず,前年度まで収集したデータに相当する燃焼条件において,LESによる数値解析を行い,噴霧内の濃度の分布,ならびに濃度分布と着火の化学反応の進展との関係を検討し,平均的な濃度とともに,濃度の頻度分布が着火の過程に及ぼす影響を明らかにした.また,これまでに単成分燃料について開発した,レーザ誘起蛍光法にもとづく混合気濃度分布の定量化手法を拡張し,蒸発性の大きく異なる二つの成分それぞれの濃度分布を定量化する手法を検討し,定容燃焼装置内の不活性高圧雰囲気中に作成した非定常噴霧において検証を行った.燃料液滴からの散乱光による干渉などの問題点が判明したが,より実際燃料に近い条件で噴霧内濃度不均一の時間的変化を明らかにできる見込みが得られた.さらに,二つの成分を種々に組み合わせた燃料について定容燃焼装置内で燃焼実験を行い,成分の蒸発性や化学反応における特性の違いが,噴霧の着火にどのように影響するかを検討した.本研究は,圧縮着火機関に予混合圧縮自着火燃焼の原理を適用し,過大な圧力上昇率を避けながら高効率で低環境負荷の運転を保障するため,燃焼制御の拠り所となる指標の開発を目指した.その結果,着火時点での燃料噴霧全体の平均燃料質量分率にもとづく簡便な着火性指標を提案した.この指標を用いると,定容条件で,様々な噴射条件と混合比の異なる二成分標準燃料を用いたときの,燃焼の急激さ(圧力上昇率)と燃焼中に生成される窒素酸化物の量を統一的に整理できる.さらに,研究の次の段階として,これまで圧縮着火機関において燃料の着火性をよく表す指標として用いられてきたセタン価の物理的な意味を明らかにし,予混合圧縮自着火燃焼のような新規な燃焼方式におけるセタン価の適用性と限界,さらには修正の方法を検討するため,燃料噴霧の着火に対する化学反応や燃料の蒸発性の寄与度について検討を行った.そのために,これまでに単成分燃料について開発した,レーザ誘起蛍光法にもとづく混合気濃度分布の定量化手法を拡張し,蒸発性の大きく異なる二つの成分それぞれの濃度分布を定量化する手法を検討し,定容燃焼装置内の不活性高圧雰囲気中に作成した非定常噴霧において燃料蒸気分布の測定を行った.さらに,二つの成分を種々に組み合わせた燃料について定容燃焼装置内で燃焼実験を行い,成分の蒸発性や化学反応における特性の違いが,噴霧の着火にどのように影響するかを検討した.

また,これらの結果にもとづいて,燃料噴霧の着火過程を詳細に分析し,予測するため,CFDシミュレーションに利用可能な高級炭化水素の簡略化反応モデルを開発し,実験データとの比較を通じてその合理性を確認した.前年度には,「能動制御指標」として,着火時点での燃料噴霧全体の平均燃料質量分率にもとづく着火性指標を提案した.平均量を使ったこの指標に,平均からのばらつき,すなわち混合気濃度の不均一の影響を織り込むことを狙いとし,今年度は,濃度不均一の性質と,それが着火・燃焼に与える影響を検討することとした.検討には,数値計算手法(LES),二成分燃料噴霧の濃度定量化,などの新規な方法の開発が必要であったが,精度上の問題が少し残り適用可能な燃焼条件がやや限られたものの,これを用いた濃度不均一の評価を行うことができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度までに,能動制御指標の骨子の提案,および提案した指標の改良に関わる検討の基本部分が終了した.今後は,改良の検討のため,さらに実測データを充実させる.そのために,数値解析手法,濃度分布定量化手法の問題点を解決し,幅広い燃焼条件への適用を可能とする.得られた実験データや数値解析の結果を総合して,穏やかでかつ環境影響物質の排出を極小とする燃焼を実現する制御の指針を案出する予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
非水溶媒用イオン選択性有機高分子膜電極の開発と応用に関する研究

非プロトン性極性溶媒中のイオンと溶媒分子との相互作用に関する基礎的知見を得るため、報告者がこれまでに開発した機能性有機高分子膜型イオン選択性電極の一つであるPAA-POE4電極(ポリアクリルアミド(PAA)にテトラエチレングリコールモノドデシルエーテルを化学結合して得られる高分子を白金板上に膜形成したもの)を用いてアセトニトリル(AN)中のマグネシウムおよびバリウムイオンとDMF,DMSO,HMPAとの逐次錯生成定数を求め、溶媒の塩基性,イオンの電荷,イオンの結晶半径との開係を考察した。また、この電極およびPAA-DB18C6電極(PAAにジベンゾ-18-クラウン-6をアミド結合した高分子を感応膜としたもの)について、AN中のアルカリおよびアルカリ土類金属イオンのサイクリックボルタンメトリー挙動を研究し、電位応答およびその応答速度とイオンの濃度および膜内への移行速度との関連性を見い出し、電位差発生機構を考察した。(第47回、分析化学討論会要旨集P.2034、日本化学学会第54春季年会2IVBO4)。また、このような非水溶媒電気化学を進める上で考慮が必要な、異種溶媒、異種電解質溶液間の液間電位差に関して、その経時変化および種々必要な注意点について知見を得た。(第47回、分析化学討論会要旨集P.2012;Review of Polarography,32,70(1986)。このほか、プロピレンカーボネート中のアルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンに対するPAA-POE4電極およびPAA-POE6電極(PAAにヘキサエチレングリコールモノドデシルエーテルを化学結合して得られる高分子を白金板上に膜形成したもの)の電位応答挙動、およびAN中のアルカリ金属イオンとアルカリ土類金属イオンの選択的膜透過に関する電気伝導度法による研究を現在継続中である。
知的障害者に関する統計の実状と改善の方向

近年、身体障害者に対する社会の理解は深まり、行政的・社会的対応も改善されているが、知的障害者に対する社会的理解も対応も十分ではない。今後の改善を図るためにも、知的障害者の生活の実態について客観的なデータを収集するシステムを充実させていくことが必要である。このような観点から,知的障害者についての統計、統計制度の実状を整理し,改善に向けて問題点を明らかにすることが、本研究の目的である。近年では、学齢期の知的障害児については文部科学省等によりかなり正確に捉えられているが、学齢期以降の知的障害者の社会生活については、まだまだ十分とはいえない。そこで、本研究では成人した知的障害者の社会生活に関する統計・統計制度の実状を整理し・問題点を明らかにすることを中心課題とした。知的障害者に関する統計は、大別すると、(1)厚生労働省(旧厚生省)を中心に作成・公表されている統計、(2)知的障害者の関係者・親等の組織・団体等によって作成されている資料・統計、(3)養護学校等で作成されている卒業生の社会的進路に関する調査のレポート、がある。まず、(1)について、国民生活基礎調査、社会福祉施設調査報告、社会福祉行政業務報告、障害者関係の予算、知的障害児(者)基礎調査結果の概要(精神薄弱児(者)基礎調査結果の概要、等を収集し、知的傷害者の社会的生活に関する統計を整理し、障害者の社会生活について、どこまで把握されているかを整理した。(2)については、日本知的障害者愛護協会、全日本手をつなぐ育成会、JDS(日本ダウン症協会)等の資料・文書を収集し、これらの組織・団体で把握されている知的障害者の実状に関する資料・データを整理した。(3)については、若干の学校のレポートを収集し、そこで把握されている障害者に関するデータを整理した。これらの統計・資料の整理に基づき、現状の問題点を整理し,今後の改善方向について考察した。研究の初年度である今年度は、学齢期を終えた知的障害者を中心に、知的障害者の生活状況、生活形態に関する基本的知識・情報の取得、知的障害者の現状に関する研究の現状と問題点を明確にすることを目的に、これらに関する資料、文献の収集に努めた。まず知的障害者に関する社会保障・社会福祉の制度に関する法律、制度に関する文献、解説、歴史と現状、問題点、諸外国の法律・制度との比較等に関する文献、資料を収集した。その際、障害者一般に関する法・制度との連関、位置づけも考慮せざるを得ないので、障害者の社会保障・社会福祉に関する文献、資料もできるだけ広範に収集することに努めた。次いで、現在のわが国における法律・制度に基づいて厚生省を中心に作成・公表されている社会保障・社会福祉についての基本的統計・資料を収集した。国の統計・資料だけでなく地方自治体で作成・公表されているものの収集も心がけた。これらの統計は必ずしも充分とはいえない。そこで、これをなんらかの仕方で補う方法を考える必要がある。それには各種の知的障害者の団体・組織での事情調査・ヒアリングを積み重ね、これらの団体・組織で作成されている資料・報告集等を収集、集約することが重要であるので、この調査を始めた。この種の調査は全国広範囲にわたって行う必要があるので、時間をかけて進めることになろう。現在、収集した文献、統計、調査報告等を整理中である。わが国の障害者、知的障害者の統計については、基本的事項について、入手可能な過去に遡って、データ・計数を整理している。これらの整理結果に基づいて、来年度の研究、調査の計画を具体化する予定である。本年度は、主として(1)前年度に引き続き、わが国における知的障害者に関する政策・制度に対応して収集・作成、編集・公表されている統計を収集し、それらの統計について検討し、統計数字を整理する作業を進めること、(2)わが国におけるこの分野の統計の特徴を把握するために外国の統計との比較研究を行なうための準備をすること、に焦点を当てて調査・研究を進めた。(1)収集した基本的文献、統計の検討に基づき、わが国の社会保障における障害者・知的障害者福祉についての基本的な考え方、政策、社会福祉における位置づけを明らかにし、それに対応して厚生省の国民生活基本調査、社会福祉行政業務報告、社会福祉施設調査報告、身体障害者実態調査、総理府編『障害白書』、日本知的障害者福祉連盟『発達障害白書』等により、主として成人後の知的障害者の生活状況がどのように捉えられているかを整理した。統計の整理はまだ進行中であるが、これと併せて各種の知的障害者の親の会等のボランタリ・な組織での実態把握とも対照・比較することも必要となり、日本知的障害者連盟、日本知的障害者福祉協会、全日本手をつなぐ育英会等、いくつかの組織について組織・運営の状況等の事情について照会中である。(2)わが国の知的障害者福祉、実態把握の状況の特徴を明らかにするにはそれを国際的に比較することが重要である。少なくとも、イギリスとアメリカの状況との比較は欠かせない。イギリスについては、今夏、ロンドン英統計局図書館において基本的な統計を、またロンドン大学図書館において基本的文献のリストを入手した。これらの文献のうち重要なものは、アメリカの重要文献とも、発注中である。

このような観点から,知的障害者についての統計、統計制度の実状を整理し,改善に向けて問題点を明らかにすることが、本研究の目的である。近年では、学齢期の知的障害児については文部科学省等によりかなり正確に捉えられているが、学齢期以降の知的障害者の社会生活については、まだまだ十分とはいえない。そこで、本研究では成人した知的障害者の社会生活に関する統計・統計制度の実状を整理し・問題点を明らかにすることを中心課題とした。知的障害者に関する統計は、大別すると、(1)厚生労働省(旧厚生省)を中心に作成・公表されている統計、(2)知的障害者の関係者・親等の組織・団体等によって作成されている資料・統計、(3)養護学校等で作成されている卒業生の社会的進路に関する調査のレポート、がある。まず、(1)について、国民生活基礎調査、社会福祉施設調査報告、社会福祉行政業務報告、障害者関係の予算、知的障害児(者)基礎調査結果の概要(精神薄弱児(者)基礎調査結果の概要、等を収集し、知的傷害者の社会的生活に関する統計を整理し、障害者の社会生活について、どこまで把握されているかを整理した。(2)については、日本知的障害者愛護協会、全日本手をつなぐ育成会、JDS(日本ダウン症協会)等の資料・文書を収集し、これらの組織・団体で把握されている知的障害者の実状に関する資料・データを整理した。(3)については、若干の学校のレポートを収集し、そこで把握されている障害者に関するデータを整理した。これらの統計・資料の整理に基づき、現状の問題点を整理し,今後の改善方向について考察した。
教育から始める人間中心のセキュリティ対策手法

近年、フィッシング詐欺被害や、ネットワーク犯罪被害者の低年齢化など、学童を含む一般個人を対象としたセキュリティ被害が拡大している。これらの被害の対策を考える際、技術的な対策だけでは限界がある。なぜならば、フィッシングや学童を対象とした犯罪は、人間の心理的脆弱性や認知バイアスを巧みに利用した攻撃となっていることもあり、手口を教えるといった単純な教育手法では充分な効果が得られないためである。そのため本研究課題では認知心理学や発達心理学の知見を応用した、低年齢層を含めたセキュリティ被害防止を目的としたセキュリティ対策自習教材の作成手法を考案する。
細胞が非対称性を獲得する原理の分子レベルおよび数理・数式レベルでのモデル構築

組織や細胞は発生・分化に伴って非対称性(極性)を獲得して固有の形態を形づくる。生体がどの様にして非対称性を獲得するかという問題は重要な研究テーマである。我々は、これまでの大規模なプロテオーム解析により、神経極性形成タンパク質Shootinlを見出した。本研究では、Shootinlの実験計測データを条件とした自立的に極性を獲得することができるモデルニューロンの構築を行う。そして、数理解析の結果を実験科学にフィードバックして研究を推進するアプローチを通して、細胞が非対称性を獲得するしくみの原理を分子レベルおよび数理・数式レベルで解き明かすことを目指す。本研究では、これまでに培養細胞を用いて得られたShootinlの詳細な定量的データ、すなわち(1)神経極性形成に伴うShootinlの発現上昇、(2)突起先端におけるShootinlの濃縮に伴う神経突起伸長、(3) Shootinlの細胞体から神経突起先端への能動輸送、(4) Shootinlの神経細胞内での拡散に関して、生物学的に適切な数式を導入し、データのパラメーターフィッティングを行った。その結果、得られた複数の微分方程式は、すべてShootinlの細胞内動態を定量的によく再現した。さらにこれらの微分方程式を統合することによって、自発的に極性を獲得するモデルニューロンを構築に成功した。以上の研究成果に加えて、これまでに総数15の培養ニューロンとモデルニューロンの挙動の一致を確認した。このことから、モデルニューロンが神経極性形成を再現することが示唆された。本年度は、Shootinlの細胞体から神経突起先端への能動輸送の意義を解析した。Shootinlの輸送は、その輸送量に関しても輸送頻度に関しても大きな揺らぎがあることが解った。その揺らぎをなくしたり、規則的なものにすると、モデルニューロンは極性を獲得できなかった。以上の結果から、神経細胞が自立的に極性を獲得するためには、揺らぐ細胞内シグナルのフィードバック増殖が重要な役割を果たすと考えられた。本年度は、これまでに得られたShootinlの詳細な定量的データ、すなわち(1)神経極性形成に伴うShootinlの発現上昇、(2)突起先端におけるShootinlの濃縮に伴う神経突起伸長、(3)Shootinlの細胞体から神経突起先端への能動輸送、(4)Shootinlの神経細胞内での拡散に関して、生物学的に適切な数式を導入し、データのパラメーターフィッティングを行った。さらにこれらの微分方程式をモデルニューロンにおいて統合することによって、自発的に極性を獲得する完成型モデルニューロンを構築に成功した。このモデルニユーロンのパラメータは、実質的に実験定量データのみから得られており、また、モデルニューロンは培養海馬神経細胞と極めてよく似た挙動を示した。以上の研究成果に加えて、完成型モデルニューロンおよび培養ニューロンを用いて様々な実験パラメータに変動を与えて、極性形成過程への影響を調べた。その結果、これまでか総数16の培養ニューロンとモデルニューロンの挙動の一致を確認した。このことから、モデルニューロンが概ね正しく神経極性形成を再現することが示唆された。

その揺らぎをなくしたり、規則的なものにすると、モデルニューロンは極性を獲得できなかった。以上の結果から、神経細胞が自立的に極性を獲得するためには、揺らぐ細胞内シグナルのフィードバック増殖が重要な役割を果たすと考えられた。
電気機器限界設計のための鉄芯材料最適化手法の研究

鉄芯のマクロ特性を材料データから模擬する基礎的な物理モデルを開発した。鉄芯内の磁化過程を明らかにするために,機械的応力下・直流重畳下など各種条件での電磁鋼板磁気特性を測定し,巨視的特性が磁壁移動・磁化回転・ピンニングなど微視的磁化過程のモデル化によって説明できることを示した。結晶粒スケールモデルである単純化磁区構造モデルの集合として,巨視的な磁化過程の物理的モデルを構築した。全体磁気エネルギーの極小化により磁化過程が決定される。集合モデルにより,電磁鋼板の特性と定性的に一致する磁化曲線を得た。ベクトルヒステリシス特性を考慮した,実用的な計算時間での有限要素磁界解析手法を開発した。1.磁区構造モデルを用いた,鉄芯材料の物理モデルの開発複数のエネルギー極小解が存在する場合に,実現する磁化状態を磁化の履歴に依存して決定する状態依存磁区構造モデルを開発した。単純化磁区構造モデルにピンニング磁界を導入し,ピンニング型ヒステリシスの表現を可能にした。鉄芯材料のマクロ磁気特性を表現するため単純化磁区造モデルの集合を構成する手法を開発し,材料内の減磁界分布を考慮した電磁鋼板のマクロ磁気特性を定性的に表現することを可能にした。他方,方向性電磁鋼板の直角方向磁気特性に関して磁壁移動と磁歪挙動に基づいて検討し,低磁束密度では,圧延方向の180度磁壁移動により説明できること,中磁束密度では圧延方向から直角方向への90度磁壁移動による階段的な磁化特性が表面張力の影響で説明できることなどが示され,磁区挙動により特性をモデリングすることの有効性が示された。2.有限要素磁界解析のためのモデル化手法の検討プレイモデルにて表現される異方性ベクトルヒステリシス関数の微分計算法を開発し,有限要素磁界解析コードに実装した。鉄芯コイルの磁界解析ではニュートン法の実用的な収束特性を得た。3.PWM励磁下の磁気特性およびリラクタンストルク測定PWM励磁下における電磁鋼板の磁気特性測定を行った。方向性電磁鋼板の磁気異方性を利用したリラクタンストルクを評価するための磁気計測を行った。1.磁区構造モデルを用いた鉄芯材料物理モデルの開発まず,方向性および無方向性電磁鋼板の回転磁化特性を磁区構造モデルにより表現し,測定結果と定性的な一致を得た。次に,単純化磁区構造モデルを基本セルとしてその集合により鉄芯のマクロ磁気特性を表現する集合磁区モデルを開発した。最終年度では,集合磁区モデルの高速計算手法を開発し,方向性電磁鋼板の磁化過程解析を行い,圧延方向については保磁力の小さい角形ヒステリシス特性を持つこと,直角方向については磁区構造の遷移により段階的な磁化特性を持つことなど,磁気特性の再現に成功した。2.磁化過程のモデル化手法の検討まず,磁化特性が,低磁束密度ではレーリーループの2定数で表現でき,中磁束密度では結晶粒界のピン止めと磁壁移動で表現できることを示した。他方,応力依存性は磁壁移動と磁化回転を考慮すれば磁歪として説明でき,歪依存性は結晶粒界の残留応力で説明できることを示した。次に,方向性電磁鋼板の直角方向特性が,180度および90度磁壁移動と表面張力により説明できることを示した。最終年度では,直流重畳マイナーループを測定し,結晶粒径や磁化過程の遷移の影響がレイリーループの2定数に反映されることを示した。他方,鋼板内部の磁気特性分布を等価回路表現により定量的に明らかにした。3.有限要素磁界解析手法の検討異常渦電流損を考慮した鋼板厚み方向1次元有限要素モデルを検討した。磁化特性およびアノマリーファクタの厚み方向の非一様性が磁気特性に及ぼす影響を明らかにした。また,アノマリーファクタの動的モデルを提案し,交流磁気特性の高精度な表現を可能にした。次に,プレイモデルによるベクトルヒステリシス関数の微分計算法を開発し,有限要素磁界解析コードに実装した。最終年度には,開発コードにより3相インダクタに生じる回転ベクトルヒステリシス挙動の解析に成功した。1.磁区構造モデルを用いた,鉄芯材料の物理モデルの開発電磁鋼板の結晶粒が示す磁気特性を表現するため,立方磁気異方性を仮定した磁区構造モデルを構成した。方向性電磁鋼板の圧延方向および直角方向の交番磁気特性の計算結果は,測定結果と定性的によく一致した。また,回転磁化条件下での計算結果は,方向性電磁鋼板および無方向性電磁鋼板の測定結果と定性的によく一致した。

すなわち,単独の磁区構造モデルは電磁鋼板の基本的な磁気特性を表現できることが示されたので,磁区構造モデルの集合として,電磁鋼板の磁気特性を精度よく表現することが可能であると考えられる。他方,磁化曲線表現の磁区モデル化の検討により,低磁束密度ではレーリーループでモデリングすることで2定数で磁化曲線が表現でき,中磁束密度では結晶粒界のピン止め効果と磁壁移動で表現できることを示した。さらに,応力依存性は,磁壁移動と磁化回転を考慮すれば,磁歪現象として説明できモデリングも可能であること,また,歪(塑性変形)依存性は、結晶粒界の残留応力で概略説明できることを示した。2.有限要素磁界解析のためのモデル化手法の検討異常渦電流損を含む渦電流の効果について,鋼板厚み方向1次元有限要素法によるモデル化手法を検討した。BH曲線およびアノマリーファクターの鋼板厚み方向の非一様性が,鋼板の磁気特性に及ぼす影響を明らかにした。また,アノマリーファクターの動的モデルを提案し,同モデルを導入した有限要素解析により,電磁鋼板の交流ヒステリシス特性を精度よく表現できることを示した。他方で,ベクトルヒステリシス特性を考慮した2次元有限要素解析手法を開発した。3.高磁束密度/可聴周波数領域における鉄芯特性測定高磁束密度領域の特性測定のため,励磁コイルを増強した。また,材料物性におよぼす要因を明らかにするため,応力下における電磁鋼板の磁気特性を測定した。現在のところ,集合モデルの計算時間が多大であり,材料物性データから電磁鋼板の磁気特性を定量的に再現するまでには至っていない。有限要素解析手法については,異方性ベクトルヒステリシス特性を考慮して実用的な計算時間での解析を実現しており,マルチスケール磁気特性モデルとの連携手法を開発する段階にある。計測に関しては,方向性電磁鋼板の測定精度に依然課題が残っている。集合モデルの構成要素として磁区構造モデルが有効であることを示し,集合モデルの構成法も考案済みであるが,集合モデルによる検証が遅れている(ただし,集合モデルの構成については別プロジェクトの課題である)。有限要素解析手法については,ヒステリシス関数を実装済みであり,検証を行う段階にある。計測に関しては,方向性電磁鋼板の測定精度に課題が残っている。ただし,磁気特性の応力依存性の計測については計画より進んでおり,モデル化に際しての重要な知見が得られている。集合モデルの数理的な検討により収束特性を改善し計算時間を短縮した後,材料物性データから方向性および無方向性電磁鋼板のマクロ磁気特性を再現する手法を開発するとともに,有限要素磁界解析との連携手法を開発する。モデル検証のため,鉄芯材料の各種磁気特性の測定を引き続き行う。(別プロジェクトの課題である磁区構造モデルの集合モデルの計算機実装を行った後,)集合モデルによる特性表現と電磁鋼板の磁気特性計測結果の比較により,ピンニングポテンシャルや結晶方位分布の設定法を検証し,材料物性データから無方向性電磁鋼板および方向性電磁鋼板のマクロ磁気特性を再現する手法を開発する。有限要素解析については,異方性ベクトルヒステリシスモデル(マクロモデル)の組込みを行う。鉄芯磁気特性計測については,PWM駆動条件での特性計測を行う。モデル計算用PCの購入,計測装置の整備,打合せ旅費,調査研究旅費,成果発表旅費に使用する。
代謝型グルタミン酸受容体は細胞外カルシウムによっても活性化される

我々は、アフリカツメガエル卵母細胞を発現系とする実験で、代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1)がグルタミン酸のみならず細胞外Ca^<2+>濃度の上昇によっても活性化されることを見い出し、またその感受性を決定している一次構造の基盤を同定した。しかし、Ca^<2+>は、神経伝達物質と異なり恒常的に細胞外液に存在するので、代謝型グルタミン酸受容体の持つ細胞外カルシウム感知機能の生理的意義は必ずしも明確ではない。そのひとつの可能性として、グルタミン酸に対する応答を,細胞外Ca^<2+>が増強する役割を果たすということが想定される。今年度、この可能性を検証するために,細胞外Ca^<2+>がグルタミン酸応答に与える効果について,安定的にmGluR1wtや、Ca^<2+>感受性の低い点変異体S166Dを発現するCHO細胞を用い、mGluR1の活性化の結果起こる[Ca^<2+>]の上昇を光学的に測定することにより詳細に解析した。その結果、(1)mGluR1のグルタミン酸応答に持続時間は細胞外Ca^<2+>存在下で,著明に延長することが観察された。この延長が,細胞外Ca^<2+>濃度に依存したこと,また,細胞外Ca^<2+>に対する感受性の低い点変異体では,明確に観察されないことから,グルタミン酸応答の持続時間の延長は,mGluR1の持つ細胞外Ca^<2+>感知機能により,起こっていることが明らかになった。さらに,(2)mGluR1のグルタミン酸応答持続の成分は、store-operatedCa^<2+>チャネルのブロッカーにより減弱したことから,細胞外からのCa^<2+>流入によるものであることが明らかになった。すなわち,グルタミン酸刺激に細胞外Ca^<2+>による刺激が加わると,受容体の応答が脱感作に至ることなく持続し,Gq系のdiacyl glyceroを持続的に産生するためにstore-operated Ca^<2+>チャネルが持続的に開くということが示唆された。今年度は以下の成果を得た。1. mG1uR1が,細胞外Ca^<2+>によって活性化されることの意義のin vitro発現系(卵母細胞遺伝子導入培養細胞)での解析(1-1)培養細胞系においても,グルタミン酸投与時と同様,細胞外Ca^<2+>投与によっても細胞内Ca^<2+>濃度の上昇が起こることを確認した。(1-2)種々の細胞外Ca^<2+>濃度下の定常状態での,細胞内Ca^<2+>濃度は,上昇していないが,cAMPレベルが上昇していることを観察した。(1-3)グルタミン酸応答に対する細胞外Ca^<2+>の作用を解析した結果、Ca^<2+>の存在は,グルタミン酸応答の持続時間を延長するという知見を得た。2. mGluR1のグルタミン酸および細胞外Ca^<2+>による活性化の構造基盤の解明(1) mGluR