hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経因性疼痛における新規Kチャネルと交感神経の役割に関する研究

神経因性疼痛の発生原因を調べる目的で,脊髄後根神経節ニューロン(DRG)を用いて,熱刺激で活性化される新規K+チャネル(Kheat)の役割を観察した.末梢神経傷害によってDRGに投射された交感神経終末から放出されるノルアドレナリンは,アドレナリン受容体(α1およびβ)を介してKheatを抑制した.このKheatの抑制によって,DRGの興奮性が高められ,神経因性疼痛の発生要因となっている可能性が示唆された.神経因性疼痛の発生原因を調べる目的で,脊髄後根神経節ニューロン(DRG)を用いて,熱刺激で活性化される新規K+チャネル(Kheat)の役割を観察した.末梢神経傷害によってDRGに投射された交感神経終末から放出されるノルアドレナリンは,アドレナリン受容体(α1およびβ)を介してKheatを抑制した.このKheatの抑制によって,DRGの興奮性が高められ,神経因性疼痛の発生要因となっている可能性が示唆された.目的:神経因性疼痛の発生機序に交感神経の関与が指摘されている.即ち,「末梢神経傷害が交感神経節後細胞の発芽を誘起し,その軸索が脊髄後根神経節神経細胞(DRG神経細胞)に到達している」という事実が報告されている.本研究では,「交感神経終末から放出されたノルアドレナリン(NA)がDRG神経細胞に作用することで神経因性疼痛が発生する」と仮説を立て,神経因性疼痛の発生に関与している可能性がある「熱感受性の新規Kチャネル(K_<heat>チャネル)」に対してNAがどのように作用しているのか,について検証する。本年度は,先ずK_<heat>チャネルの発現量について調べることが目的である.方法:K_<heat>チャネルを発現している小型のDRG神経細胞を単離・培養し,単一のDRG神経細胞における「K_<heat>チャネルの発現量」について,パッチクランプ法を用いて電気生理学的に測定・検証した.「K_<heat>チャネルの発現量」は「単位細胞膜面積当たりにおけるK_<heat>チャネル電流量」で評価した.結果:1)対照動物を用いてK_<heat>チャネルの発現量の解析を行った.2)熱刺激に対して反応するDRG神経細胞は,(1)TRPV1受容体チャネルのみを発現するもの,(2)K_<heat>チャネルのみを発現するもの,(3)TRPV1受容体チャネルとK_<heat>チャネルの両方を発現するもの,の3種類に分類できた.3)それぞれを発現している細胞の割合を調べたところ,(1)約5%,(2)約40%,(3)約55%,であることが判明した.目的:神経因性疼痛の発生機序に交感神経の関与が指摘されている.即ち,「末梢神経傷害が交感神経節後細胞の発芽を誘起し,その軸索が脊髄後根神経節神経細胞(DRG神経細胞)に到達している」という事実が報告されている.本研究では,「交感神経終末から放出されたノルアドレナリン(NA)がDRG神経細胞に作用することで神経因性疼痛が発生する」と仮説を立て,神経因性疼痛の発生に関与している可能性がある「熱感受性の新規Kチャネル(Kheatチャネル)」に対してNAがどのように作用しているのか,について検証する。本年度は,「NAの作用によってDRG神経細胞の興奮性が,特に神経因性疼痛モデルにおいて増加する」ということを立証する実験を検討する.即ち,「NAによるKheatチャネルの抑制が神経因性疼痛モデルで顕著である」ということを証明する.方法:Kheatチャネルを発現している小型のDRG神経細胞を単離・培養し,単一のDRG神経細胞における「Kheatチャネルが活性化して発生する膜電流(IKheat)」について,パッチクランプ法を用いて電気生理学的に測定し,これに対するNAの作用を調べた,結果:1)対照動物のDRG神経細胞において,NA(10μM)はIKheatを約30%抑制することが分かった.2)NAによるIKheat抑制の機序について,各種agonists及びantagonistsを用いて薬理学的に詳しく調べたところ,α-1アドレナリン受容体及びβアドレナリン受容体を介して,それぞれPKC及びPKAの活性化を経由して,NAがIKheatを抑制していることを明らかにした.3)現在,神経因性疼痛モデルにおけるNAによるIKheat抑制について検討している.目的:「末梢神経傷害が交感神経節後細胞の発芽を誘起し,その軸索が脊髄後根神経節神経細胞(DRG神経細胞)に到達している」という事実が報告されている.本研究では,「交感神経終末から放出されたノルアドレナリン(NA)がDRG神経細胞に作用することで神経因性疼痛が発生する」と仮説を立て,神経因性疼痛の発生に関与している可能性がある「熱感受性の新規Kチャネル(Kheatチャネル)」に対してNAがどのように作用しているのか,について検証する.本年度は,「NAの作用によってDRG神経細胞の興奮性が,特に神経因性疼痛モデルにおいて増加する」ということを「NAによるTRPV1受容体の増強作用」について調べる.方法:Kheatチャネルを発現しているDRG神経細胞を用いて,TRPV1受容体の活性化によって発生した電流(ITRPV1)を,パッチクランプ法で測定し,これに対するNAの作用を調べた.結果:1)ITRPV1の記録:DRG神経細胞を熱刺激すると,多くの細胞において、「Kheatチャネルの活性化による電流(IKheat)」と「TRPV1受容体の活性化による電流(ITRPV1)」が混在した膜電流が観察された。

殆どの場合、IKheatが大きく,ITRPV1はマスクされていたため,ITRPV1のみを記録するためにはKheatチャネルを抑制する必要があった。また,ITRPV1のみを発生する細胞は非常に数が少なかった。2)ITRPV1に対するNAの作用:1)に記載したように,ITRPV1のみを発生する細胞は小数であったこと,ITRPV1はIKheatにマスクされて観察が困難だったこと,によりNAの作用を検証するには効率が悪く,十分な検証を行うことが出来なかったため,引き続き実験を継続している.熱刺激によって発生する電流(IKheat)に対するノルアドレナリン(NA)の作用を,コントロール動物と神経因性疼痛モデル動物の両方で調べている.コントロール動物において,NAがIKheatを抑制する作用があることが分かったため,その機序を詳細に調べ,関与している受容体のサブタイプや蛋白キナーゼについて,順調に明らかにしている.現在,神経因性疼痛モデルについて検討している.24年度が最終年度であるため、記入しない。現在進行中である「神経因性疼痛モデルにおけるIKheatに対するNAの作用」を引き続き検討する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
水田土壌におけるメタン生成古細菌の生残部位と下層土中の嫌気的メタン酸化古細菌群集

落水された水田土壌中でのメタン生成古細菌群の生態および、湛水条件下の水田土壌中で嫌気的にメタンを酸化する嫌気的メタン酸化古細菌の生態を解明することを目的とした。1.土壌微細構造中でのメタン生成古細菌の存在部位の解明:昨年度の結果より、土壌中でいったん増殖したメタン生成古細菌は落水された土壌中でも、微小な土壌団粒中に生息していることが推察された。本年度は落水処理が土壌中のメタン生成古細菌の群集構造の形成にどのような影響を及ぼすのかを調査した。メタン生成古細菌数が極めて低い畑土壌を用いて、常時湛水を保つ条件(処理1)および湛水と落水を繰り返す条件(処理2)を設定し、室内培養実験を行った。メタン生成古細菌の16S rDNAを対象としたDGGE解析およびMPN法による菌数の測定の結果、処理1では、培養2ヶ月までにDGGEバッドが増加し、菌数も増加することが明らかになった。一方で処理2では、DGGEバンドパターンの変化は処理1に比べると小さく、菌数も増加しなかった。湛水され還元的な状態がどの程度継続されるかが、土壌中でのメタン生成古細菌の増殖、群集構造の形成に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。2.水田下層土においてメタン生成および嫌気的メタン酸化に関与する古細菌群の解明:メタン生成古細菌と硫酸還元菌による嫌気的メタン酸化の可能性について明らかにするために、水田土壌から分離したメタン生成古細菌Methanobacterium sp.AH1株と硫酸還元菌Desulfovibrio sp.A1株を供試菌株とした培養実験を行った。AH1株、A1株、AH1株とA1株の共生系の3条件を設定し、気相にメタン(10%)と窒素、二酸化炭素、培地に酢酸ナトリウムを含む条件で嫌気的に培養した。しかし、どの条件においても有意にメタンが減少せず、嫌気的メタン酸化反応が起こっていることを確認できなかった。水田土壌生態系の中で、落水された酸化的な水田土壌中でのメタン生成古細菌群の生態および、湛水条件下の水田下層土で嫌気的にメタンを酸化する嫌気的メタン酸化古細菌の生態を解明し、水田土壌中でメタンの動態に関わる微生物の役割を明らかにすることを目的とした。1.土壌微細構造中でのメタン生成古細菌の存在部位の解明:メタン生成古細菌がほとんど存在しない畑土壌を対象に、湛水と落水を繰り返す室内培養実験を行った。メタン生成古細菌の16S rDNAを対象としたDGGE解析から、培養に伴いDGGEバンド数は増加し、菌が土壌中で増殖したことが明らかとなった。落水期間に土壌団粒を異なるサイズに分画し、DGGE解析を行った結果、25250μmの団粒中からもバンドが観察された。また、湛水と落水の繰り返しにより画分間のDGGEバンドパターンは類似していった。水稲作を繰り返した水田土壌では、団粒サイズに関わらず均一なバンドパターンが得られた。以上の結果から、湛水により増殖したメタン生成古細菌は、落水期間中も団粒の微細構造中で生残することが推定され、湛水と落水の繰り返しにより最終的に安定した群集構造を形成するようになると考えられた。2.水田下層土においてメタン生成および嫌気的メタン酸化に関与する古細菌群の解明:水田土壌から分離したメタン生成古細菌Methanobacterium sp.AH1株と硫酸還元菌Desulfovibrio sp.A1株を、嫌気的に共生培養し、メタンの分解が起こるかどうかを確認した。気相にメタンを封入し、酢酸ナトリウムを含む培地において嫌気的に共生培養した結果、メタンは生成されず、気相中のメタン濃度が徐々に減少していった。この結果から、従来メタンを生成すると考えられていたメタン生成古細菌が、条件によっては嫌気的にメタンを酸化する可能性が示唆された。

AH1株、A1株、AH1株とA1株の共生系の3条件を設定し、気相にメタン(10%)と窒素、二酸化炭素、培地に酢酸ナトリウムを含む条件で嫌気的に培養した。しかし、どの条件においても有意にメタンが減少せず、嫌気的メタン酸化反応が起こっていることを確認できなかった。
軌道検測システムの開発に関する研究

金属鉱山や炭坑の採掘切羽の深部化・奥部化に伴って人員・機材の搬入搬出のための輸送距離は増大し、必然的に輸送所要時間も増大する。坑内での列車輸送時間は、作業員の実働時間を短縮し、生産量や種々の作業量にただちに影響する。従って、生産性を維持するための対策として運搬系統の高能率化改善の促進が急務であり、将来の坑内輸送システムの総合的見通しを検討推進することが重要といえる。特に、坑内列車の軌道情報を定期的に収集して列車の高速走行に耐えうる軌道の保線作業に有用な資料を提供するシステムの開発が急がれている。今回交付を受けた補助金に依り、このシステムの開発とその現地試験を行って有用な結果を得た。すなわち、高速化に最も重要な軌道の整備に関する情報、たとえば、軌道の局部的な凹凸、短区間の傾斜化、ゲージ(軌道幅)の変化、軌道の左右移動による不整、曲線部の異常などをリアルタイムで計測するためのシステムを構築し、実際の軌道を用いてその有用性を検証した。その結果、常時変化する地山状態の影響によって絶えず微妙に変化している平坦度、曲線部の不整の状況をいち早く把握し、列車走行の高速化を阻む種々の要因を取り除くことが可能となった。すなわち、運行上の安全性と維持管理のための効率的なデータを大量に、しかもほぼ自動的に収集することができ,対応索に力を注ぐことが可能となり、車両の高速化への移行の見通しが立った.金属鉱山や炭坑の採掘切羽の深部化・奥部化に伴って人員・機材の搬入搬出のための輸送距離は増大し、必然的に輸送所要時間も増大する。すなわち、運行上の安全性と維持管理のための効率的なデータを大量に、しかもほぼ自動的に収集することができ,対応索に力を注ぐことが可能となり、車両の高速化への移行の見通しが立った.金属鉱山や炭坑の採掘切羽の深部化・奥部化に伴い、人員・機材の搬出のための輸送距離は増大してゆき、必然的に輸送所要時間も増大する。坑内での列車輸送時間は、作業員の実働時間を短縮し、生産量や種々の作業量にただちに影響すため、運搬系統の高能率化改善の促進が急務であり、将来の坑内輸送システムの総合的見通しを検討推進することが重要といえる。今回申請した補助金に依り、坑内列車の軌道情報を定期的に収集して列車の高速走行に耐えうる軌道の保線作業に有用な資料を提供するシステムの開発を進めた。その結果、試作する軌道検測車によって行う種々の測定種目について、それぞれのセンサの感度、増幅器の調度を統一し較正しておき、坑内を走行する人員輸送車または器材運搬車の最後部または最前部に連結させることによりその実用化の可能性が認められた。すなわち、平成7年度は主に軌道自体の情報を得るための計測を次のように行い、ほぼ所期の結果が得られた。1.軌道に対して回転追従性の良好なローラを検測車に取付け、ローラと同軸回転するリングギヤ-の回転中の歯先を電磁式近接スイッチを用いて検出し、歯先の通過数に相当するパルスを得て、走行距離と速度を求めた。2.車体の進行方向および直角方向と一致させて取り付けた傾斜測定用センサによって軌道の前後勾配および左右の傾斜の計測を行った。3.検測車に独立懸架式の中間車軸と取り付け、中間車軸とその直上部の車体との上下距離をレーザビーム変位計で計測し、前車軸と後車軸との高さの平均値に対する中間車軸の偏差すなわち軌条の局部的な凹凸を求めた。これらの結果の大部分は、他の手段で別途求められた値と良い相関をえている。金属鉱山や炭鉱の採掘切羽の深部化・奧部化に伴って人員・機材の搬入搬出のための輸送距離は増大し、必然的に輸送所要時間も増大する。

今回交付を受けた補助金に依り、このシステムの開発とその現地試験を行って有用な結果を得た。すなわち、高速化に最も重要な軌道の整備に関する情報、たとえば、軌道の局部的な凹凸、短区間の傾斜化、ゲージ(軌道幅)の変化、軌道の左右移動による不整、曲線部の異常などをリアルタイムで計測するためのシステムを構築し、実際の軌道を用いてその有用性を検証した。その結果、常時変化する地山状態の影響によって絶えず微妙に変化している平坦度、曲線部の不整の状況をいち早く把握し、列車走行の高速化を阻む種々の要因を取り除くことが可能となった。すなわち、運行上の安全性と維持管理のための効率的なデータを大量に、しかもほぼ自動的に収集することができ、対応策に力を注ぐことが可能となり、車両の高速化への移行の見通しが立った.
肺癌の新しい癌化機構の解明と治療法確立に向けた基礎的研究

治療抵抗性で予後不良な疾患である肺癌の治療において、発癌に関わる新たな分子機序を解明することが重要と考えられてきた。我々は、ヒト上皮成長因子受容体関連物質2(HER2)遺伝子の新たな変異を発見し、その発癌への寄与について明らかにした。また、HER2と結合してその活性化に関与すると考えられる分子を見出し、新たな治療標的となる可能性を明らかにした。我々が同定した新規HER2膜貫通領域の変異(V659E, G660D)を正常気管支上皮細胞(BEAS-2B)に導入しウェスタンブロットにより蛋白発現を評価したところ、下流のHER2, EGFRおよびAktのリン酸化を認めた。この細胞にHER2阻害剤であるafatinibを投与したところ、HER2, EGFR, Aktのリン酸化はいずれも抑制された。ヒト野生型および変異型HER2 (G660D)を有するトランスジェニックマウスの作成については、野生型HER2を有するトランスジェニックマウスは得られたものの、変異型HER2を有するマウスは得られなかった。そのため、Rosa26 locusへCAG-loxP-STOP-loxP-野生型または変異型HER2 cDNAを導入するノックインマウスの作成に切り替え、野生型および変異型HER2を有するキメラマウスを得た。現在、F1マウスの作成を進めており、野生型および変異型ともにF1個体を得ている。平成27年度は、我々が同定した新規HER2膜貫通領域の変異(V659E, G660D)に加えて、HER2キナーゼ領域の変異(A775insYVMA, G776VC, G776LC, P780insGSP)を正常気管支上皮細胞(BEAS-2B)に導入したところ、HER2および下流シグナルのリン酸化を認め、また、Afatinibによってこれらのリン酸化が抑制された。HER2増幅を認める肺癌細胞株も使用してAfatinibの抗腫瘍効果を検討したところ、細胞増殖が抑制された。これらの結果から、HER2変異や増殖を伴う肺癌でのAfatinibの抗腫瘍効果が示唆された。これらの成果は学会発表および論文発表している。また、肺癌におけるHER2異常の意義について検討を進めた結果、CK19がHER2に結合し、HER2を活性化していることを同定した。CK19についてさらに解析を進めており、一部の結果は学会発表している。ヒト野生型および変異型HER2を有するノックインマウスの作成については、現在F2世代を作成中である。変異型HER2の導入による下流シグナルの変化およびAfatinibの効果を示すことができた。また、HER2増幅を認める肺癌においてもAfatinibの抗腫瘍効果を示すことができた。これらの成果を学会・論文発表により社会に発信した。HER2とCK19の関連について新しい知見を得た。またノックインマウスの作成はF2マウスの作成が進んでいる。以上より、研究は概ね順調に進展していると考える。HER2遺伝子変異が引き起こす肺の癌化に関する新たな分子機構・シグナル伝達系を解明した。まず、我々が以前に発見し報告したHER2膜貫通領域の変異を有する細胞株では、従来報告されているHER2キナーゼドメインの活性型変異と同様に、下流のHER2、EGFRおよびAKTの過剰リン酸化が生じている一方で、これらを効果的に阻害するマルチキナーゼ阻害剤であるアファチニブが高い抗腫瘍効果を示すことを明らかにした。さらに、HER2がサイトケラチン19(KRT19)と結合することで下流のシグナル経路が活性されることも突き止めた。HER2とKRT19の結合方法としては、HER2のC末端とKRT19のN末端が結合に深く関与しており、これらの結合により下流のERKが過剰リン酸化することが分かった。また、HER2が過剰発現している肺癌検体では、KRT19の局在が細胞質から細胞膜に移動していることも明らかとなった。これらはいずれもこれまでに報告がなく、HER2が活性化している肺癌における新たな治療標的および治療法の可能性を示唆する非常に重要な知見と考えられた。また、ヒト野生型および変異型HER2遺伝子異常を持つキメラマウス、F1およびF2マウスを作製し、HER2を全身性に誘導するマウスを作製してその影響を検討している。正常気管支上皮細胞への変異型HER2の導入および下流のシグナルの変化を評価できた。トランスジェニックマウスの作成は困難であったが、ノックインマウスの作成に切り替え、キメラマウス、F1マウスの作成が進んでいる。HER2とCK19の関連について、細胞実験だけでなく、臨床検体における検討も進める。全身性にHER2を誘導するマウスを作成し、肺癌および他臓器癌が発症するか検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。胸部悪性腫瘍(肺癌・悪性胸膜中皮腫)おける治療感受性・抵抗性に関する研究、肺癌の外科治療今後はHER2ノックインマウスを、全身性にCreを発現するマウスと交配することで食餌によりHER2を全身性に誘導するマウスを作成する。

全身性に変異型HER2が発現したマウスにおいて、肺癌あるいは他臓器の癌が発症するのかを検討する。物品の購入において当初の見込みよりもやや安く購入出来た結果、694円の未使用額が残った。少額であるためこれ以上の物品購入は困難であった。28年度が最終年度であるため、記入しない。年度末に高額な物品を購入する必要があったため一定額を確保していたが、当初の見込みよりも安く購入出来たために387,332円の未使用額が残った。その時点で年度末であり、年度内にこれ以上の物品の購入を行うことが出来なかった。そのため繰越金が生じた。次年度に繰り越して物品購入に充てる。年度内に購入予定であった物品を購入する。
双腕協調タスクモデルに基づく5指駆動型筋電電動義手の提案と義手処方支援

本年度は,双腕協調動作モデルを内包した5指駆動型筋電義手の実現に必要となる双腕協調動作訓練システムおよび動作モデルを内包した3Dプリンタブル筋電義手の開発を行った.まず,双腕動作訓練をVirtual Reality(VR)環境下で実施可能なトレーニングシステムを開発した[The 2nd IEEE Life Sciences Conference (LSC2018)].提案システムではVR環境下に構築したVirtual Hand(VH)を筋電位および各指の角度情報に基づいて制御可能である.訓練者は指示された双腕動作を再現するよう自身の筋電位信号および角度を制御することで,安定した双腕動作を実現可能となる.実験では各腕6動作の組み合わせで実現できる36動作を提案システムを用いて訓練することで,識別率が向上することを明らかにした.さらに,義手を用いて行う作業をモデル化し,作業状態に応じて識別対象動作を限定することで識別の安定化を実現した.そして,実際に3Dプリンタを用いて筋電義手を構築し,姿勢変化などによる筋電位信号の意図しない変化に対応して義手を用いた作業が精度良く行えることを確認した[第28回ライフサポート学会フロンティア講演会].1.双腕協調動作を考慮した筋電義手訓練システムを構築するとともに,脳波信号などの生体信号インターフェスのための訓練法を新たに開発できた点.2.動作モデルを内包した筋電義手を開発し,開発した義手と健常肢とで実際の作業を実現できた点.動作モデルをさらに発展させ双腕動作時の従属性を考慮できる双腕協調タスクモデルを構築し,5指駆動型筋電義手に応用する.そして,実験を通してその効果を検証する予定である.本年度は,双腕協調動作モデルを内包した5指駆動型筋電義手の開発において筋電位信号の制御訓練システムについて検討を行った.まず,使用者の筋電位信号制御能力をデータ分布の推定精度を表すKullback-Leibler(KL)情報量に基づく偏KL情報量により評価し,能力に応じて訓練対象の識別動作を選定・指示して訓練が可能なシステムを開発した.提案システムではさらに筋電位信号から抽出した特徴量(筋電パターン)の分布モデルを内包しており,識別可能な動作を選定した後,使用者が制御できる可能性のあるパターンを提示することができる[The first IEEE Life Sciences Conference (LSC2017)].さらに,Virtual Hand(VH)を用いた筋の収縮・弛緩指示のための動作指示モデルを構築し,Virtual Reality(VR)環境下で動作イメージの整合性を実現可能な訓練システムを提案した[第27回ライフサポート学会フロンティア講演会].提案システムを用いた訓練実験の結果,動作の選定・指示により高い識別精度を保持した状態で識別可能動作を増加できることを明らかにした.1.動作の選定・指示モデルを内包した新たな筋電義手訓練システムを構築するとともにさまざまな生体信号インターフェスのための訓練法に応用できた点.2.双腕動作時の従属性を考慮可能な確率ニューラルネットを構築してロボットマニピュレータ制御を実現した点.本年度は,双腕協調動作モデルを内包した5指駆動型筋電義手の実現に必要となる双腕協調動作訓練システムおよび動作モデルを内包した3Dプリンタブル筋電義手の開発を行った.まず,双腕動作訓練をVirtual Reality(VR)環境下で実施可能なトレーニングシステムを開発した[The 2nd IEEE Life Sciences Conference (LSC2018)].提案システムではVR環境下に構築したVirtual Hand(VH)を筋電位および各指の角度情報に基づいて制御可能である.訓練者は指示された双腕動作を再現するよう自身の筋電位信号および角度を制御することで,安定した双腕動作を実現可能となる.実験では各腕6動作の組み合わせで実現できる36動作を提案システムを用いて訓練することで,識別率が向上することを明らかにした.さらに,義手を用いて行う作業をモデル化し,作業状態に応じて識別対象動作を限定することで識別の安定化を実現した.そして,実際に3Dプリンタを用いて筋電義手を構築し,姿勢変化などによる筋電位信号の意図しない変化に対応して義手を用いた作業が精度良く行えることを確認した[第28回ライフサポート学会フロンティア講演会].1.双腕協調動作を考慮した筋電義手訓練システムを構築するとともに,脳波信号などの生体信号インターフェスのための訓練法を新たに開発できた点.2.動作モデルを内包した筋電義手を開発し,開発した義手と健常肢とで実際の作業を実現できた点.双腕を協調させて行う動作(作業)の発生過程をモデル化するとともに,双腕協調タスクモデルを内包した5指駆動型筋電義手を開発する.そして,上肢切断者を対象に実験を行い,その効果を検証する予定である.動作モデルをさらに発展させ双腕動作時の従属性を考慮できる双腕協調タスクモデルを構築し,5指駆動型筋電義手に応用する.そして,実験を通してその効果を検証する予定である.(理由)双腕協調動作モデルを内包した5指駆動型筋電義手の制御に重要となる使用者の生体信号制御能力を向上するためのトレーニングシステムにおいて進展があり,本年度は十分な研究成果を得るためにシステム構築およびその検証実験を行ったため.(使用計画)筋電義手開発に必要な機器の購入および切断者を対象とした実験を行うための環境の整備に使用する.使用者の生体信号制御能力を向上するためのトレーニングシステムにおいて進展があり,十分な研究成果を得るために本年度そのシステム構築およびその検証を行ったため.(使用計画)双腕協調タスクモデルを内包した5指駆動型筋電義手開発と開発に重要となる評価および訓練システム開発のための機器購入,検証のための環境構築に使用する
銅中のコバルト及び鉄ナノ微粒子の磁性と自己組織化の発展過程

本研究では、ナノ磁性粒子の自己組織形成過程と磁性の関係を、ローレンツ顕微鏡法、電子線エネルギー損失分光(EELS)法を含む電子顕微鏡学的手法と磁気測定から調べた。(1)銅中の形成させた鉄、コバルト、鉄-コバルト複合粒子などについてナノ磁性粒子形状、サイズ分布、粒子間距離、磁区構造を検討した。コバルト微粒子では、最初期の形状が球状に近いことが確認された。粒子径の増加に従って外形は球状に近くなる。コバルトで観察された双対化は、鉄微粒子では顕著には見られないが、球状粒子でややその傾向を持つように見受けられる。(2) EELS法をFe-Co複合組成粒子の組織発展過程調査に応用した。時間変化に対応して鮮明な溶質集積のZコントラスト像が得られた。溶質を完全に均一混合した試料からは、先ずFe微粒子がクラスタリングし、その後コバルトがこのFe粒子に集積して最終的にFe-Co複合粒子となることが分かった。SQUID測定による磁気特性は鉄とコバルト単なる算術和とは異なる結果を示しており、相互作用の強さの影響を速度論的にも検討する価値があると思われる。(3)ローレンツ電顕法の応用をコバルト及び鉄、鉄-コバルト粒子について行なった。ローレンツ顕微鏡にCCDカメラを装着し、画像の詳細検討が可能となった。本研究では、ナノ磁性粒子の自己組織形成過程と磁性の関係を、ローレンツ顕微鏡法、電子線エネルギー損失分光(EELS)法を含む電子顕微鏡学的手法と磁気測定から調べようとするものである。形状ならびに双対化の様子からコバルト粒子に比べて鉄微粒子では磁気異方性が小さいことが予想される。磁気測定に関しても鉄粒子の析出初期には反強磁性を意味するカスプが観察された。鉄粒子では成長の或る段階から粒子内部に層状構造が観察された。この層状組織に関して相内部の原子配置を高分解能観察したところα相に対応する体心立方構造に近い。層状組織は従来出されている双晶構造の可能性もある。しかし反強磁性相と考えられ、その磁気特性を示す初期析出粒子から強磁性α相への移行については詳細な研究が行なわれておらず、本研究の結果が有用な知見になる可能性があると考えられる。(2)EELS法は粒子の組成変化の追跡にたいへん有効な研究法であり、この手法をFe-Co複合組成粒子の組織発展過程調査に応用した。実験実施の結果、時間変化に対応して鮮明な溶質集積のZコントラスト像が得られた。鉄に関する低温変化ではγ相からα相への移行が40-60nm辺りで起きていることが磁化曲線から明らかになった。低角電子線回折によると磁化方向は100である。原理的には微粒子に関するフーコー法の適用から磁区の空間分布が分かる。微細な磁性微粒子へのローレンツ・フーコー法適用と成功の報告は世界的にも出されていないが次年度試みる予定である。(4)本研究における試料作製法の試行錯誤から、従来より高いGMR特性を示す可能性のある材料作製法が考案された。次年度この方法により作製された試料に関して磁気抵抗効果の実験も実施することにしている。(5)ローレンツ顕微鏡にCCDカメラを装着し、画像の詳細検討が可能となった。

本年度は、銅生地内部に固体相分離により形成される鉄及びコバルト磁性微粒子の組織発展過程をTEMによって系統的に追跡するとともに、SQUIDを用いて磁気特性の変化をM-H測定、M-T測定を実施した。鉄微粒子については、密度汎関数法計算も行った。強磁性という意味では、共通性を持つコバルトと鉄であるが、組織発展過程において、前者は比較的、単純な変化を示すのに対して鉄は構造変態と磁気変態が生じるために現象は複雑に見える。鉄ではfcc構造からbcc構造への変態において格子歪の連続的変化する過程で、磁性はc/aが1.22で急激に変化するという理論的予測を得た。実験的に組織発展過程を調べた結果も、大筋で理論予測に沿った解釈が可能であることが分かった。このような理論予測と実験的検証の対比はこれまで行われておらず、新たな進展と考えられる。コバルト微粒子については、構造変化はほとんどないが、磁気異方性が明瞭に関与する現象が観察された。ローレンツ顕微鏡法低角電子回折でも一連の過程で低角電子回折パターンを磁化方向とその大きさを調べた。粒子サイズと磁化の大きさは対応しているが、とくにFeにおける構造変態の段階で、大きさに跳びが見られること、整合-非整合の遷移段階でも変化が見られており、組織と磁気特性の緊密な相関性を証明する結果が得られた。
高コレステロール血症における血管内皮および血小板由来一酸化窒素の相互作用

血管内皮細胞より放出される一酸化窒素(NO)は、一酸化窒素合成酵素(NOS)により産生放出され、血管トーヌスの調整や抗血栓性に関与している。このNO産生放出機構は血小板にも存在し、血小板活性化時にNOを産生放出し、血小板粘着・凝集に対するnegative feedback機構である。高コレステロール血症患者では血管内皮由来NOが減弱し、冠動脈疾患の発症進展に関与すると考えられている。しかし、高コレステロール血症患者では血小板由来NOが減弱しているのか、血管内皮由来NOとどの様な関係にあるのかについては全くわかっておらず、高脂血症ウサギと正脂血症ウサギを用い、大腿動脈リングおよび血小板浮遊液を作成し以下の方法により検討した。1.血管張力測定による血管弛緩反応の検討2.HPLC法による血管内皮と血小板由来のNO総量であるNOx(NO2/NO3)の測定3.血小板内cGMP濃度の測定5.大腿動脈リンクおよび血小板浮遊液を用いてセロトニン添加時のNO放出量をNO選択性電極法により血管内皮および血小板由来NO放出能を測定を行った。高脂血症ウサギ血管リング、内皮除去血管リング群はいずれも内皮非除去正脂血症ウサギ血管リングと比し血管弛緩反応は低下していた。このうち正脂血症血小板との暴露群は高脂血症血小板との暴露群に比べ血管弛緩反応は保たれている傾向にあった。高脂血症血小板ではNO選択性電極法により血小板由来NO放出能および血小板内cGMP濃度は正脂血症血小板に比べ低下していた。このことより血管内皮の機能障害時や剥離時には血小板由来NOが補完的に働いている可能性が示唆された。この結果をふまえ現在、我々は虚血性心臓病の患者において内皮依存性血管弛緩反応と血小板由来NOの関係を検討している。なお各群のNOxを測定し各々内皮、血小板由来NOを推察しようとしたが手技的な問題もあり今回は有意な結果は得られなかった。動脈硬化の発症進展過程に内皮機能障害や血小板活性化が重要で、この機序の一部に内皮および血小板由来の一酸化窒素(NO)の関与が推察され局所血管壁において相互補完的に作用していると考えられる。従来から血管内皮と血小板との細胞間相互作用として、血管リングに活性化血小板を暴露させた時に血小板から放出されるセロトニンやADPが内皮由来NOを産生放出させ弛緩反応を引き起こす事が報告されている。血管弛緩反応機序において内皮および血小板由来NOがどのような相互補完的な作用を果たしているか、さらにこれらの相互補完的な作用に高コレステロール血症がどのような影響を及ぼすかについて検討した。2%コレステロール食を10週間負荷したNew Zealand White Rabbit(HL群)と普通食で飼育したNew Zealand White Rabbit(N群)を対象として、以下の検討を行った。各対象群より大腿動脈リング標本と洗浄血小板浮遊液を作成し、U-46619で前収縮させた後に血小板浮遊液を暴露した時の血管弛緩反応を以下のGroupで測定する。Group1(HL群血管リング+HL群血小板)Group2(N群血管リング+N群血小板)Group3(N群血管リング+HL群血小板)Group4(HL群血管リング+N群血小板)。内皮依存性血管弛緩反応(EDR)はGroup1および4では有意に減弱しており、Group3はGroup2に比較してわずかに減弱していたが有意ではなかった。血小板由来NO放出能はHL群においてN群に比し有意に低下していた。以上よりコレステロール10週間負荷では血管内皮機能の障害が強く血小板由来NO放出能の差異によるEDRの差は生じ得ないと考えられた。今後はコレステロール負荷期間を短縮して同様の検討を行う予定である。

高脂血症血小板ではNO選択性電極法により血小板由来NO放出能および血小板内cGMP濃度は正脂血症血小板に比べ低下していた。このことより血管内皮の機能障害時や剥離時には血小板由来NOが補完的に働いている可能性が示唆された。この結果をふまえ現在、我々は虚血性心臓病の患者において内皮依存性血管弛緩反応と血小板由来NOの関係を検討している。なお各群のNOxを測定し各々内皮、血小板由来NOを推察しようとしたが手技的な問題もあり今回は有意な結果は得られなかった。
微小変動圧場を計測する差分PSP計測法の研究開発

試験体表面に生じる非定常な微小変動圧力場(基準圧力の0.1%以下)をとらえる感圧塗料(PSP)計測法の確立を大目的とする。特にその中で大きな課題となる、微小変動のみ抽出する差分計測法と高速応答性を有するPSPを融合した差分PSP計測法の研究開発を目的とする。提案する新規PSP計測法は(1)基準圧と変動圧に対応する発光ピークを持つ2色発光を有し、かつ高速応答性を有する2色非定常PSPの開発、(2)異なる波長領域の発光量を差分回路を通して差分量とし、デジタル記録する差分計測法の開発およびそれらを融合したシステムにより構築される。(1)を満たす発光色素としてフルオロセインとルテニウム錯体を用いた2色非定常PSPを開発した。高速応答性を有する基盤としてTLC(thin-layer chromatography)または塗布可能なポリマーセラミックを用いた。これらの開発したPSPは、衝撃波管を用いた応答性試験により数マイクロ秒の応答性を有することを確認した。(2)分岐ファイバー先端にフォトダイオードと各発光ピークに適合する干渉フィルタを取り付け、(1)で開発したPSPの2色発光を取り込む装置を開発した。各発光信号は差分回路で差分信号としてオシロスコープでデジタル化して取得することが可能である。大気圧付近(9001100hPa)で較正試験を行い、圧力感度が-1.2%/hPaを得ることに成功した。これは基準圧力1000hPaに対し、発光量が1.2%変化することを示す。共鳴管を用いた実証試験では、振動周波数を233Hz、466Hz、699Hzの3種類に変更して行った。電子式圧力センサから得られた圧力変動値とは3.0kPa、3.1kPa、0.7kPaの絶対誤差が生じていた。しかし本計測法により、半定量的に圧力変動値を計測することが示され、本システムの有用性を示すことに成功した。試験体表面に生じる非定常な微小変動圧力場(基準圧力の0.1%以下)をとらえる感圧塗料(Pressure Sensitive Paint, PSP)計測法の確立を大目的とする。本研究は、坂上博隆が提唱する2色非定常PSP(若手研究B、課題番号21760660)を土台とし、基準圧と変動圧に対応する2色非定常PSPと、差分回路を組み込んだ差分計測システムを融合することで本研究の目的を達成する。提案する新規PSP計測法は、(1)基準圧と変動圧に対応する発光ピークを持つ2色発光を有し、かつ高速応答性を有する2色非定常PSPの開発と(2)異なる波長領域の発光量を、差分回路を通して差分量とし、デジタル記録する差分計測法の開発、およびそれらを融合したシステムにより構築される。平成25年度は(1)(2)の要素研究を行った。(1)を満たす発光色素としてフルオロイセンとルテニウム錯体を用いた2色発光PSPを開発した。高速応答性を有する基盤として、TLC(thin-layer chromatography)を用いた。これらの要素により開発した2色発光PSPは、衝撃波管を用いた応答性試験により数マイクロ秒の応答性を有することを確認した。各発光信号は差分回路で差分信号としてオシロスコープでデジタル化することができる。大気圧付近(9001100 hPa)で構成試験を行い、圧力感度が-1.2 %/hPaを得ることに成功した。これは基準圧力1000 hPaに対し、発光量が1.2%変化することを示す。次年度は(2)のシステム構築を行う。

電子式圧力センサから得られた圧力変動値とは3.0kPa、3.1kPa、0.7kPaの絶対誤差が生じていた。しかし本計測法により、半定量的に圧力変動値を計測することが示され、本システムの有用性を示すことに成功した。今年度は要素研究を目的としており、それらは(1)2色発光を有する高速応答PSPの開発、(2)差分回路を組み込んだ計測法の開発である。(1)(2)ともに達成することに成功し、圧力構成試験の結果から基準圧力の0.1%の変化量に対し、得られる発光信号が1.2%変化することを示すに至った。面計測をする上で、本年度は1画素に相当する計測法を研究した。次年度はシステムとしての圧力応答性および圧力分解能を詳細に数値化し、システム構築することが目的である。最終年度では、1画素を複数並べた画像素子としてのシステムを提案し、その実証を行う。
パーキンソン病患者のミトコンドリア異常におけるOmi/HtrA2の役割の解明

Omi/HtrA2の標的蛋白質であるXIAPの免疫活性が、パーキンソン病患者脳内のLewy小体に存在し、Omi/HtrA2と共存していることを確認した。さらにパーキンソン病患者脳内におけるapoptosome関連蛋白質の免疫組織化学的検討にて、cytochrome c、Apaf-1、caspase-9がLewy小体に存在し、パーキンソン病患者脳内でcaspase-9が切断され、活性化していることを発見した。パーキンソン病(PD)の13番目の原因遺伝子(PARK13)であるOmi/HtrA2は、ミトコンドリア膜間腔に存在するセリンプロテアーゼであり、アポトーシス刺激によりミトコンドリアから放出されると、アポトーシス阻害蛋白質の機能を抑制し、細胞のプログラム死を促進する作用を有している。すでに我々は、Om/HtrA2に特異的な抗血清を用いた免疫組織化学的解析にて、PDとLewy小体型認知症(DLB)患者脳内のLewy小体における強いOmi/HtrA2免疫活性の存在を確認しているが、筋萎縮性側索硬化症(ALS)とアルツハイマー病(AD)に関しても、患者剖検脳を用いて同様の手法で解析した。孤発性ALS患者脳内のround hyaline inclusionsとskein-like inclusionsおよび家族性ALS患者脳内のLewybody-1ike hyaline inclusionsとconglomerate inclusionsが強く染色された。AD患者脳内においても、Aβ陽性の老人斑や血管壁およびリン酸化タウ陽性の神経原線維変化の一部に強いOmi/HtrA2免疫活性の存在が観察された。以上より、Omi/HtrA2が様々な神経変性疾患の患者脳内における異常構造物に集積していることが明らかとなった。Omi/HtrA2小体の主要構成成分であるα-synucleinとの関係を明らかにするために、A53T変異型α-synuclein過剰発現マウス脳内におけるOmi/HtrA2の継時的変化を免疫組織化学的および生化学的に検討している。Omi/HtrA2がparkinのユビキチンリガーゼ活性を不可逆的に阻害し、異常蛋白質の蓄積を促進している可能性もあり、PD患者剖検脳を用いて、両者の局在の相違を免疫組織化学的に解析し、parkinノックアウトマウス脳内におけるOmi/HtrA2の変化を免疫組織化学的および生化学的に検討している。さらに、Omi/HtrA2の標的蛋白質であるXIAPにも注目し、PDとDLBの患者脳内における局在を解析している。その結果、脳幹型と皮質型Lewy小体におけるXIAPの免疫染色パターンがOmi/HtrA2の免疫染色パターンと類似していることを見出し、蛍光二重標識法にて両者が脳幹型および皮質型lewy小体において共存していることを確認した。次に、Omi/HtrA2がparkinのユビキチンリガーゼ活性を不可逆的に阻害し、異常蛋白質の蓄積を促進している可能性もあり、PD患者剖検脳を用いて、両者の局在の相違を免疫組織化学的に解析し、parkinノックアウトマウス脳内におけるOmi/HtrA2の変化を継時的に免疫組織化学的および生化学的に検討している。さらに、PD病患者脳内では、ミトコンドリアの機能異常により、Omi/HtrA2がミトコンドリア内でHax1とParlにより正常に活性化されず、アポトーシスによる神経細胞死が生じている可能性があり、この仮説を立証するために、PD病患者剖検脳におけるHax1やParlとOmi/HtrA2の関係を免疫組織化学的および生化学的に解析を進めている。我々は、Om/HtrA2が、パーキンソン病(PD)患者脳内のLewy小体に存在することをすでに報告している。次にOmi/HtrA2の標的蛋白質であるXIAPに注目し、PD患者脳内におけるXIAPの局在を免疫組織化学的に解析し、Lewy小体おいてOmi/HtrA2とXIAPが共存していることを確認した。XIAPがOmi/HtrA2とともにLewy小体に取り込まれることにより、XIAPの抗アポトーシス作用が抑制されているという仮説を立てた。この仮説を立証するために、cytochrome c、Apaf-1、caspase-9に対する各種抗体を用いて、PD患者脳内のカスパーゼ依存性アポトーシスの変化を免疫組織化学的に検討した。抗cytochrome c抗体、抗Apaf-1抗体、抗pro-caspase-9抗体でPD患者の中脳黒質のLewy小体が強く染色された。Apaf-1とpro-caspase-9の免疫活性は主としてhaloに、cytochrome cの免疫活性は主としてcoreあるいはその周辺部に観察された。2種類の抗体を用いて、cleaved caspase-9免疫反応もLewy小体に存在することを確認した。活性化されたcaspase-9は、下流のエフェクターであるcaspase-3やcaspase-7を活性化し、アポトーシスを促進することが知られている。

PD病患者の中脳黒質では、イニシエーターであるcaspase-9が活性化され、ドパミン作動性ニューロンの細胞死に関与している可能性がある。A53T変異型α-synucleinトランスジェニックマウスやparkinノックアウトマウスの脳内におけるOmi/HtrA2の変化に関しては、今のところ有意な変化は確認できていないが、さらに研究を継続していく予定である。パーキンソン病患者脳内でのXIAPの免疫組織化学的検討は順調に進んできているが、Omi/HtrA2とα-synucleinやおよびparkinとの関係が、当初予想していたよりも解析がなかなか進まず、遅れている。α-synucleinトランスジェニックマウスやparkinノックアウトマウスを用いた実験も思うように進まず、遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。Omi/HtrA2と関係しているアポトーシス関連白にも注目して、検討を進めていくことも計画している。特にカスパーゼ依存性アポトーシスに関わりの深い、cytochrome c、Apaf-1、cspase-9に注目している。モデルマウスの解析により精通し、今年度はスムーズに研究を進めていくつもりで努力している。
多軸応力下における鉄筋コンクリート部材のせん断剛性とせん断損傷評価

プレストレストコンクリート構造では,材軸方向に緊張材を配し,曲げひび割れの防止あるいはひび割れ幅の制御を目的とするのが一般的である。それに対し,昨年度は曲げひび割れではなく,せん断ひび割れの発生を防止,またはひび割れ幅を制御するため,柱に高強度横補強筋を使用し,その補強筋に緊張力を加えて横方向のプレストレスを導入した試験体の曲げせん断実験および解析を行った。それらの研究から,横方向プレストレスは能動的拘束効果により,せん断ひび割れ耐力を上昇させると共に,せん断ひび割れ幅を低減できるため,せん断ひび割れ発生後のせん断抵抗力が増大し,鉄筋コンクリート柱の耐久性ばかりでなく,耐震性も向上することを明らかにした。本年度は,主要なせん断損傷であるせん断ひび割れ性状に及ぼす横方向プレストレスの影響を明らかにすることを目的として,横補強筋に複数枚のひずみゲージを貼付し,横補強筋上の全てのせん断ひび割れ幅をデジタルマイクロスコープで計測する曲げせん断実験を行った。これらの実験結果に基づいて,せん断ひび割れ幅とこれに密接に関わってくる横補強筋のひずみ分布の関係,および横方向プレストレスを導入すると,付着特性が向上するため,ひび割れが分散し,個々のひび割れ幅と間隔は減少することなどを明らかにした。また,三次元有限要素解析によって,横方向プレストレスの導入による拘束効果を積分点レベルの内部応力状態に基づいて明らかにし,せん断強度およびひび割れ挙動に及ぼす拘束力の影響を明らかにした。さらに,分散ひび割れモデルを用いた解析によって,実験における横方向プレストレスによるせん断ひび割れ性状の相違を評価できることを示した。また,分散ひび割れモデルによる解析は,ひび割れの局所化や偏りを適切に評価できないが,部材幅方向の合計ひび割れ幅をせん断損傷度の尺度とする場合は,損傷評価が可能であることを示した。実際の鉄筋コンクリート構造物では,ひび割れ幅が増加すると,鉄筋やその他の部材などによりひび割れ面に拘束力(圧縮力)が作用する。したがって鉄筋コンクリート構造物のひび割れ後の非線形解析や損傷評価を行うためには,ひび割れ面にひび割れ幅に応じた拘束力が作用するせん断挙動を解明する必要がある。今年度はプログラム制御により,ひび割れ幅によって拘束力が変動する繰返しせん断実験に基づいて,既往のせん断伝達モデルの適用可能性を解析的に検討した。解析結果より一定ひび割れ幅のせん断挙動に対しては,拘束力の挙動を含めて前川モデルが実験結果と最も良く一致するが,ひび割れ幅の増減に伴い拘束力が変動するより実際的なせん断挙動に対しては,ひび割れ幅の増加に伴うせん断伝達力の低下が再現できないため,除荷,再載荷を含めてさらに検討する必要があることを明らかにした。また,せん断要素実験結果より,ひび割れ面のせん断剛性は鉄筋比と降伏応力の積という拘束力のみでなく,ひび割れ幅に対する拘束剛性(例えばひび割れ幅の増加を抑制するための鉄筋量)の影響が大きいことが判明した。それ故,通常の鉄筋コンクリート柱の曲げせん断実験の他に,横補強筋に高強度鉄筋を使用し,その補強筋に緊張力を加えて横方向のプレストレスを導入することにより,能動的にコンクリートの破壊に対する抵抗性を向上させる三軸圧縮応力状態を作り出し,ひび割れを抑制することを目的とした実験および解析を行った。それらの実験により,横方向プレストレスは,せん断ひび割れ耐力を上昇させるばかりでなく,せん断ひび割れ幅を低減できるため,せん断ひび割れ発生後のせん断抵抗力も増大すること,さらに三次元有限要素解析により,内部コンクリートの拘束効果とせん断圧縮破壊に関係する尺度(等価拘束圧と損傷度)を用いて,横方向プレストレスの力学的メカニズムを各積分点レベルで明らかにした。

それに対し,昨年度は曲げひび割れではなく,せん断ひび割れの発生を防止,またはひび割れ幅を制御するため,柱に高強度横補強筋を使用し,その補強筋に緊張力を加えて横方向のプレストレスを導入した試験体の曲げせん断実験および解析を行った。それらの研究から,横方向プレストレスは能動的拘束効果により,せん断ひび割れ耐力を上昇させると共に,せん断ひび割れ幅を低減できるため,せん断ひび割れ発生後のせん断抵抗力が増大し,鉄筋コンクリート柱の耐久性ばかりでなく,耐震性も向上することを明らかにした。本年度は,主要なせん断損傷であるせん断ひび割れ性状に及ぼす横方向プレストレスの影響を明らかにすることを目的として,横補強筋に複数枚のひずみゲージを貼付し,横補強筋上の全てのせん断ひび割れ幅をデジタルマイクロスコープで計測する曲げせん断実験を行った。これらの実験結果に基づいて,せん断ひび割れ幅とこれに密接に関わってくる横補強筋のひずみ分布の関係,および横方向プレストレスを導入すると,付着特性が向上するため,ひび割れが分散し,個々のひび割れ幅と間隔は減少することなどを明らかにした。また,三次元有限要素解析によって,横方向プレストレスの導入による拘束効果を積分点レベルの内部応力状態に基づいて明らかにし,せん断強度およびひび割れ挙動に及ぼす拘束力の影響を明らかにした。さらに,分散ひび割れモデルを用いた解析によって,実験における横方向プレストレスによるせん断ひび割れ性状の相違を評価できることを示した。また,分散ひび割れモデルによる解析は,ひび割れの局所化や偏りを適切に評価できないが,部材幅方向の合計ひび割れ幅をせん断損傷度の尺度とする場合は,損傷評価が可能であることを示した。
自己言及性からみたシステムの自律性及び自己組織化に関する数理的研究

自律分散システムの原理を構築していく上で、ある程度の自己完結性を持つ"個"が相互作用することによって創り出される秩序を如何に記述するかという問題は最も基本的課題と考えられる。ここで、ある程度の自己完結性のある程度をどのようにとらえるかは、自律分散システムの性質や機能にとって重大な影響をおよぼすと考えられ、その意味で、我々は自己完結性の程度は自律分散システムの原理を構築する上での基本的な切り口と見なすことができ、従って従来からの物理・化学系で展開されてきた自己組織化の理論はまったく不十分であり、"個"に関する何等かの認識機構を取り入れた新しい理論形式が自律分散システムにとって必要であることを昨年来指摘してきた。問題は如何にそうした理論化を行うかにあるが、本研究において我々は、自己を自己として認識するという事態を論理的に記述する際に必然的に含まれる自己言及性に着目し、特にMATURANAらによって提案されている自己創出系について、ブラウン代数の一般化との対応ならびに内部及び外部観察者の導入による昨年のモデルに関する数学的整備をつうじて数理的体系化を進めた。自己創出系は抽象化された生物システムを念頭においたモデルといえ、本研究の数理的定式化は応用への一つの足がかりになるものと考えられる。今後の大きな課題として、自己創出系を含む自己言及をもったシステムの工学的応用の可能性を明らかにしていく必要がある。
電磁応答による高温超伝導状態並びに渦系のダイナミクスの研究

(1)高安定度表面リアクタンス測定システムの作製相対的分解能10-7以上の極めて高い安定度を持つ表面リアクタンス測定システムを構築した。この装置でカバーできる周波数範囲は10-50MHzである。(2)弱磁場(Hc1以下)領域での磁場侵入長の磁場依存性の研究上記システムを用いて表面リアクタンス(磁場侵入長)の磁場依存性をY系及びBi系単結晶について測定した。広い温度領域にわたり磁場侵入長は磁場に対してリニアに変化しており、従来のBCS超伝導体で期待される振舞いと異なっており、異方的超伝導状態が高温超伝導体で実現していることを示唆している。(3)強磁場(混合状態)での表面リアクタンスの研究同システムを超伝導磁石と組み合わせて用いることにより、混合状態における表面リアクタンスの系統的研究を開始した。とくに、磁場依存性に、従来の単純なフラックスクリープの描像では理解できない側面が観測されており、その詳細は今後の研究により明らかにされるべきものである。時間的問題から論文発表には至らないものが多かったが、今後ただちに公表できる段階まで研究は進捗している。