hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
移動時間分布と通過量分布による都市空間の分析

都市の本質はそこに存在する人やものが自由に動くことができ,様々な人やもの同士が出会うことができることにある,という考えから出発し,空間におけるあらゆる二点間の移動時間分布と通過量分布とを空間を分析する上での基礎的なものと考え,これに基づく空間の分析や,基礎的理論の開発を行なってきた.以下に本研究で得られた成果の主要な部分について述べることにする.まず一つは関東地方における鉄道の空間拡大効果を距離分布,移動時間分布により明らかにし,さらにこれをもっと厳密に算出する方法を理論的にも進化させたことである.またいくつかの都市空間において,時間分布や通過量分布を算出し,これにより有効な知見を得た.分りやすい現実的な事例を述べると,幹線道路に囲まれた街区内の一方通行規制をどのようにやったらよいか,というテーマに理論的に取り組むことができ,現状よりも良い結果を導くことができた.また災害等の影響で迂回を余儀なくされた時,道路閉塞による損失を計算することにより,頑健な道路網とは何かというテーマにも,ある程度の回答を得ることができた.理論的な発展としては,これまで算出が困難であった放射環状の都市における距離分布や通過量分布が理論的に計算できることが示されたこと.空間が平面でなく,高層化を考慮に入れた3次元についても理論化が可能なことを示すことができた.ただ,距離分布等を厳密に計算する際,積分幾何学における一様に分布する直線を介して4次元の計算を2次元空間に縮約して計算するのだが,この一様な直線を,現実の都市空間におけるネットワークに対応させるという問題に関して理論化するという課題については,残念ながら未解決に終わった.都市の本質はそこに存在する人やものが自由に動くことができ,様々な人やもの同士が出会うことができることにある,という考えから出発し,空間におけるあらゆる二点間の移動時間分布と通過量分布とを空間を分析する上での基礎的なものと考え,これに基づく空間の分析や,基礎的理論の開発を行なってきた.以下に本研究で得られた成果の主要な部分について述べることにする.まず一つは関東地方における鉄道の空間拡大効果を距離分布,移動時間分布により明らかにし,さらにこれをもっと厳密に算出する方法を理論的にも進化させたことである.またいくつかの都市空間において,時間分布や通過量分布を算出し,これにより有効な知見を得た.分りやすい現実的な事例を述べると,幹線道路に囲まれた街区内の一方通行規制をどのようにやったらよいか,というテーマに理論的に取り組むことができ,現状よりも良い結果を導くことができた.また災害等の影響で迂回を余儀なくされた時,道路閉塞による損失を計算することにより,頑健な道路網とは何かというテーマにも,ある程度の回答を得ることができた.理論的な発展としては,これまで算出が困難であった放射環状の都市における距離分布や通過量分布が理論的に計算できることが示されたこと.空間が平面でなく,高層化を考慮に入れた3次元についても理論化が可能なことを示すことができた.ただ,距離分布等を厳密に計算する際,積分幾何学における一様に分布する直線を介して4次元の計算を2次元空間に縮約して計算するのだが,この一様な直線を,現実の都市空間におけるネットワークに対応させるという問題に関して理論化するという課題については,残念ながら未解決に終わった.これまでの研究において,与えられた地域の任意の2点間の距離の分布については,理論的にも数値計算でも一様な直線を介して求めればよいことがわかっている.これをもとに道路網を移動する場合の「時間分布」は,混在時に問題を残すものの,ある程度正確に求めることができる.しかし,これが道路網ほど密ではない鉄道網を用いる場合については,理論的にも,数値計算の上でもやり残していることが多い.そこでまず本年度は,前年までに得られた一様乱数100点を用いた計算による,関東地方の鉄道による空間拡大効果(時間短縮効果)の計算方法や得られた結果を検討した.その結果,点の数に関して,もう少し理論的に追求すること,および東京23区内における平面近似,の2つにつき,重点を置いて研究を進めた.前述の点の数が100の場合,2点をとる組合わせは5,000個弱で,この数では東京23区内に選ばれた点は限られる.空間の物理的性質を問題にする大局的議論ではこれでいいのだが,人口密度等を考慮する段階になると,東京都区部について別な議論が必要かどうか,この点についても考えなければならない.そこで,前述の関東地方の鉄道効果の計算における鉄道網について,もっと詳しく鉄道網の整備をすることと,人口のデータを少なくとも23区内は町丁別で入れられるように前年までの研究に改良を加えなければならないことがわかった.現段階では上記鉄道のデータと人口データの整備は,ほぼ終了しており,これを用いて計算すれば上記疑問のいくつかについて明確な結果を出すことができると考えている.関東地方における鉄道網の空間拡大効果をより精密に議論するために,前年度(平成15年度)の研究から継続して,関東地方における鉄道網のデータ整備を行った.前年におけるものは,網が密にある東京23区内について,あるルールのもとに簡略化が行われたが,今回はすべての鉄道と乗り換え所要時間を整備した.これに関しては当初の予想よりはるかに手数が必要で時間がかかってしまった.また人口データについては,国勢調査の調査区単位で人口が整備されており,これを入手したが,これを用いてネットワークに流動させるに場合,解決しなければならない問題がある.それは国勢調査における移動データとしては区単位,つまりある区からある区までの通勤通学が何人であったかというものしかない.

これより細かいものがあれば,もっと詳しい作業が可能なのだが,この区毎のデータをもとにどこまで詳細な現実をシミュレートできるかについて理論的検討を行ったが,決め手はなかった,ともかく,鉄道網の空間拡大効果については,より精密な計算をするための前提となる作業については,ほぼ終了したが,15年度に計算したものに変わる具体的数値についてはまだなされていない.次に,ネットワークに関するものについては,積分幾何学を基礎とした理論的進展はあるものの,具体的ネットワークと一様な直線の対応についての理論的部分が未だ十分達成できておらず,大規模な数値実験には至らなかった.研究の出発時点から継続していた問題の2つにつき述べることとしたい.1.空間拡大効果の表現江戸時代においては,主に徒歩で移動していたのであるが,現在の東京23区における徒歩の移動時間分布が,現代の自動車と鉄道を用いた関東地方の移動時間分布とほぼ同様であることがわかった.このことより鉄道の空間拡大の効果はわかるのだが,より厳密に考えると,両者の分布がほぼ同じ(比率として)ということは,同じ所要時間の地点ペアーの量が全体と比べて,比率が同じであるに過ぎない.言い換えると,マクロには同程度と言えても,どの方向のペアーがより短縮(空間が拡大)したか等については別な分析を待たなければならない.2.密度を入れる問題当初より,2次元の任意に与えられた空間において,距離分布(移動時間分布)や通過量分布を計算する際,積分幾何学における一様な直線を介して,4次元の計算を2次元におとして計算すれば,厳密な解が得られることはわかっていた.ただこれは点の分布が一様のときであって,ここに地点の分布に濃い薄いを入れて密度を導入する場合,解決すべき問題が多くあった.一つは,局所的には濃い薄いがあっても大局的には一様とみなせる場合で,これについては数値的にどの程度の濃淡であれば一様とした計算と同じであるか明らかになった.もう一つは,何らかの意味で密度がある種の関数に従う場合であるが,地域を円,密度が円の中心からの距離の指数関数の場合と単純化した場合でさえ,数値計算はともかく,一様のときのように関数で表わすことはできなかった.
Ｎｅｃｄｉｎによるニューロン生存能の強化機構

Necdinは、ニューロンにおいて転写コアクチベーターPGC-1αを安定化することにより、ミトコンドリアの生合成を促進した。この機構によって、Necdinは、ミトコンドリア電子伝達系酵素複合体の阻害剤によって誘発されるニューロンの変性死を抑制した。また、ミトコンドリア酵素複合体I阻害剤を用いたパーキンソン病モデルマウスでは、Necdin遺伝子を中脳黒質に導入すると、ドパミンニューロンの変性脱落が阻止された。以上の結果、Necdinはミトコンドリアの生合成と機能を促進して、ニューロンの生存能を強化することが明らかになった。Necdinによるニューロン生存の強化機構を明らかにするため、Necdinとその結合蛋白質の翻訳後修飾が細胞の生存や死に与える影響を検討した。蛋白質のリシン残基のユビキチン化やSUMO化は、蛋白質の安定化に関与することが知られている。そこで、Necdinが、自身と結合蛋白質のユビキチン化やSUMO化に及ぼす影響を調べた。低酸素条件下ではNecdin自身がユビキチン化されることで蛋白質分解を受け、Necdin量の減少が起こった。また、Necdin自身がSUMO化を受けることにより、細胞内局在や結合活性が変化した。さらに、Necdinはエネルギー代謝に関わる転写制御因子のユビキチン化を抑制したが、SUMO化関連酵素のユビキチン化は促進した。これらの結果、Necdin自身や結合蛋白質が翻訳後修飾を受けることによって細胞内局在や蛋白質量の変化が起こり、脳の発達異常や神経変性が防がれるものと推定される。次に、Necdin-like2の立体構造データに基づく相同性モデリングによってNecdinの立体構造を予測し、蛋白質相互作用に関わる疎水領域の複数のロイシン残基をアラニンに置換した変異体を作成した。数種類の変異体を作製して機能を調べたところ、p53結合活性をもつがp53依存性アポトーシスを抑制しないものや、p53結合能とp53依存性アポトーシス抑制能の両者を欠くものが見つかった。p53はニューロンの発生期に起こる細胞死や酸化ストレスによって誘導される細胞死を媒介することが知られているため、これらのNecdin変異体を用いることによってp53依存性ニューロン死の分子機構を明らかにできる可能性がある。ニューロンの生存に重要な役割を果たすミトコンドリアの機能調節に及ぼすNecdinの機能を中心に研究した。Necdin遺伝子を欠損するマウス胎仔の大脳皮質ニューロンにおける遺伝子発現をマイクロアレイで調べたところ、ミトコンドリア関連遺伝子の発現量が有意に減少していた。Necdin遺伝子欠損胎仔の大脳皮質ニューロンではミトコンドリアのマーカー蛋白質の発現やミトコンドリアで合成されるATPの量も有意に減少していた。Necdin欠損ニューロンでは、ミトコンドリアの生合成に関わる転写因子のmRNA量に有意な減少がみられた。これらの転写因子の発現はミトコンドリアの機能活性の中核を担うPGC-1αによって制御されている。そこで、免疫沈降法にを用いてnecdinとPGC-1αの相互作用について検討した。その結果、necdinはPGC-1αに結合することにより、PGC-1αを安定化して蛋白質量を増加させることが分かった。PGC-1αはポリユビキチン化を受けてプロテアソームにより分解されるため、ユビキチン活性を免疫沈降法で調べたところ、necdinはPGC-1αのユビキチン化を強く阻害することが明らかとなった。さらに、PGC-1αは抗酸化作用をもつ遺伝子の発現を増加させて細胞の生存能を増強する可能性があるため、Necdin欠損ニューロンでの活性酸素種レベルを調べたとこころ、顕著に増加していることが明らかになった。以上の結果から、necdinはPGC-1αと結合して安定化することによって、ミトコンドリアの生合成や機能を促進し、ATPの合成量を増加させると同時に活性酸素種の発生を抑制することによってニューロンの生存能を促進することが分かった。これらの研究成果は、脳の発達障害や神経変性疾患の病因を明らかにする上で意義があるものと考えられる。Necdinによるニューロン生存能の強化機構を明らかにするため、ニューロンの生存に重要な役割を果たすミトコンドリアの生合成に及ぼすNecdinの効果を中心に研究した。平成26年度は、Necdinをウイルスベクターを用いて遺伝子導入することで、ミトコンドリア障害によるニューロン死が抑制されるかを中心に検討した。レンチウイルスによってNecdin遺伝子を初代培養大脳皮質ニューロンに遺伝子導入すると、ニューロンでのミトコンドリアの生合成が増加し、ATP合成酵素阻害剤であるオリゴマイシンによる細胞死を抑制した。次に、ヒト神経芽細胞腫由来SH-SY5Y細胞をミトコンドリア呼吸鎖複合体Iの阻害剤MPP+で処理することによりパーキンソン病培養細胞モデル系を作製してNecdinの効果を検討した。Necdinを過剰発現したSH-SY5Y細胞では、PGC-1αとミトコンドリア構成因子の発現量が増加し、MPP+によって誘発される細胞死が有意に抑制された。さらに、MPP+前駆化合物であるMPTPを投与したパーキンソン病モデルマウスを用いてin vivoにおけるニューロン変性に対するNecdinの効果を調べた。アデノ随伴性ウイルスベクターによって中脳黒質領域にNecdinを遺伝子導入すると、MPTPによる黒質ドーパミン作動性ニューロンの脱落が顕著に阻止された。

以上の結果から、NecdinはPGC-1αを安定化してミトコンドリアの生合成を促進することにより、ミトコンドリア障害によるニューロン死を阻止することが示唆される。これらの研究成果は、パーキンソン病などのミトコンドリア障害によって起こる神経変性疾患の病因を明らかにすると共に、予防(治療)のための戦略を図る上で意義があるものと考えられる。Necdinによるニューロン生存能の強化機構を明らかにするため、ニューロンの生存に重要なミトコンドリアの生合成に及ぼす作用を中心に検討した。これまでの培養細胞系を用いた研究によって、Necdinはミトコンドリア生合成を促進する核蛋白質PGC-1αを安定化することが明らかになった。そこで、マウス脳のin vivo系において、Necdinはニューロンのミトコンドア生合成を促進するかを検討した。Necdin遺伝子ノックアウトマウスでは、大脳皮質のPGC-1αとミトコンドリア特異蛋白質MTCO1の有意な低下が見られた。また、加齢が進んだノックアウトマウスでは、中脳黒質のドパミン作動性ニューロン数の減少が見られた。次に、パーキンソン病モデルマウスを用いてNecdinのニューロン変性抑制効果を検討した。アデノ随伴性ウイルスベクターを用いてNecdin遺伝子をマウス中脳黒質領域に予め投与しておくと、PGC-1αとMTCO1の増加と共に、ミトコンドリア酵素抑制剤MPTPによる黒質ドパミン作動性ニューロンの変性死がほぼ完璧に阻止された。これらの結果から、Necdinは、脳in vivo条件においてもニューロンのPGC-1α安定化を介してミトコンドリア生合成を促進し、ミトコンドリア障害によるニューロンの変性死を阻止することが明らかになった。これらの研究成果は、ミトコンドリア障害によって起こる神経変性疾患の予防や治療戦略を立てる上でも意義深いものと考えられる。Necdinは、ニューロンにおいて転写コアクチベーターPGC-1αを安定化することにより、ミトコンドリアの生合成を促進した。この機構によって、Necdinは、ミトコンドリア電子伝達系酵素複合体の阻害剤によって誘発されるニューロンの変性死を抑制した。また、ミトコンドリア酵素複合体I阻害剤を用いたパーキンソン病モデルマウスでは、Necdin遺伝子を中脳黒質に導入すると、ドパミンニューロンの変性脱落が阻止された。以上の結果、Necdinはミトコンドリアの生合成と機能を促進して、ニューロンの生存能を強化することが明らかになった。予定していた研究計画の中で、Necdinのニューロンのエネルギー代謝系に及ぼす影響を調べた結果、特にNecdinによるミトコンドア機能の制御を示唆する知見が得られた。この成果は神経発達異常や神経変性疾患の機構解明への研究に発展するものと予想される予定していた研究計画の中で、培養細胞レベルと動物個体レベルでのパーキンソン病モデル系を開発して、Necdinのニューロン保護作用を調べることができた。、特にミトコンドリア障害によって起こる神経変性に対してNecdinが強い阻止効果があることを示すことができた。
レ-ザ螢光法による燃焼反応速度の測定とそのストキャスティック・モデリング

化学反応(燃焼)を伴う乱流混合の問題は燃焼反応装置内での燃焼反応速度の正確な評価と制御の問題、及び、道路近傍での自動車排気ガスの拡散予測等の環境問題に密接に関連し、その解決が緊急の課題とされている。そこで、本研究はこのような実用的な問題の解決に貢献するため従来の研究では解明なされていなかった化学反応(燃焼)と乱流混合の間の複雑な相互効果を実験的・理論的に解明することを目的とすることを目的とした。具体的には、極度に遅い反応、極度に速い反応、その中間程度の速さの反応の三つの反応(いずれも二次反応)をもつ液相の格子乱流中で、レ-ザ蛍光法・散乱法を用いて二成分の瞬間濃度を同時測定することにより、反応速度を評価した。特に、時間平均反応速度Rは、R=k(C___ー_AC___ー_B+<C_AC_B>___ー)で与えられ(k:反応速度定数、C___ー_A:A成分の時間平均濃度、C_A:A成分の変動濃度)、Rに及ぼす乱流混合の効果は、第二項の変動濃度積に集約されるので、この項の評価を中心に行った。さらに、CCDイメ-ジエリアセンサ-と画像処理法を用いて二成分の混合界面近傍での瞬間濃度を二次元空間で測定することにより界面の空間・時間的発展と二成分流体の混合機構を明らかにした。また、理論的研究としてクロ-ジャ-仮定を必要としない二粒子モデルとよぶラグランジュ確率密度関数モデルを用い、濃度統計量を理論的に評価し、実験値の説明をおこない、反応乱流場での混合反応機構を考察した。
ミトコンドリア遺伝子欠失変異による老人性難聴の発症とその制御機序の解明

聴力は加齢と共に徐々に低下していく傾向にある。現在までそのメカニズムは明らかにされず、加齢に伴う必然的変化と位置づけられていた。老化の原因の一つとしてミトコンドリアの機能異常が示唆されている。本研究では、まずミトコンドリア遺伝子点変異を有する難聴家系について報告し、神経耳科学的アプローチにより内耳感覚細胞の障害であることを示した。ヒト内耳有毛細胞は細胞分裂終了細胞であり、ミトコンドリア遺伝子変異が蓄積されやすい。有毛細胞はミトコンドリアによるエネルギー要求量が大きいと考えられ、加齢によるミトコンドリア遺伝子変異の蓄積によるエネルギー産生の低下が有毛細胞機能低下をもたらし、感音難聴の原因になりうると仮説をたてた。これを立証すべく分子生物学的手法に基づき研究を行い、以下の知見を得た。今回の研究では、ミトコンドリアDNAの13bp反復配列に着目し、ここでの欠失の有無をPCR法にて検討した。純音聴力検査により聴力正常者と両側感音難聴者(騒音曝露などの既往のない例)の2群の末梢血白血球ミトコンドリアDNAを解析した。ミトコンドリア遺伝子欠失変異は老人性難聴者の79.0%(43例中34例)に検出された。これに対して、聴力正常群では18.2%に検出されたのみであった。DNA塩基配列解析から欠失はミトコンドリアDNAの13bp反復配列にて生じていることが確認された。この変異型は野生型に対してごくわずかであると考えられこれだけで機能低下をきたすとは考えにくいが、他の部位でも欠失変異が生じている可能性は高く、また、内耳での変異体の割合など不明な点も多い。加齢と共にこれらの欠失変異が無視し得ない割合になり内耳機能異常をきたす可能性がある。
日本語音声指導のための日本語及び諸言語の実験音声学的対照研究

最終年度にあたる本年は、共通の「日本語音声調査票」を使ってこれまで個別に行っていた分節音及び韻律に関する研究を継続するとともに、それぞれの担当言語に特有のテーマと共通の研究テーマとすべきものを分け、分節音と韻律に関する共同研究テーマに沿って行われた研究を総括し、すでに紀要や研究誌に公表ずみのものを含めて、その研究成果の一部を報告書としてまとめた。分節音に関するテーマとしては、多くの言語で音声的多様性を示すことが知られている母音/u/をとりあげ、共通の音声調査票による音声資料から多様な音声環境での音響特性を精査し、英語、ドイツ語、韓国語の話者の日本語発話に見られる特徴をフォルマント周波数分布の観点などから明らかにした。また、日本人と非母語話者との相違が表れがちな「声立て」の特徴を波形図で比較対照したほか、非母語話者に見られる母音の無声化を検証し、「ざ」行子音の破擦音ないし摩擦音としての性質の確認と分析、促音及び撥音の表れを実態を母語話者と音響的に対照して、多くの価値あるデータと知見を得た。韻律的特徴に関しても、新たなデータが豊富に得られたが、とくに語アクセントが頭高型になる傾向が強く、平板型が困難で音調全体が不自然になることを実証した。またピッチ曲線の周波数を克明に測定し、音圧図と合わせて、母語話者と非母語話者のリズムと音調を対照し、習熟度にもよるが、概して音域が母語話者より狭くなる傾向を示すこと、さらに英語、ドイツ語、フランス語、ロシア語、韓国語の母語話者の特徴には母語からの転移と想定される特徴的なリズム、アクセント、音調が見られることを明らかにした。これらの研究成果から得られた知見は、日本語音声指導法に関する示唆とともに、研究成果報告書に収録の論文と資料集に示されている。研究実施計画に従い、まず本研究グループが共通に収録する日本語資料として、過去の研究を踏まえた日本語の発音上の特徴と困難点を含む「音声調査票」を作成した。単音節(音節表)と母音(長母音を含む)、数字、清濁、促音、拗音などを含む単語群、ある種の母音連続と子音および音節構造を含む各種の語句、さらに特徴的なアクセント、日常のあいさつ、決り文句や母語の干渉(転移)の起こりやすい短文及び談話(「桃太郎」と「北風と太陽」)を含むかなり包括的な調査票である。各分担者がこれに担当言語の特性から割り出した独自の材料を補足して収録に当たった。これまで各研究者は、平均810人の初級、中級、上級レベルの非母語話者(インフォーマント)及び二名の男女母語話者(レファレンス資料となる)から音声資料を集めた。実際の分析作業は、分析機器の納入遅れやDSPボードの初期不良などでやや出遅れたが、既成の日本語版『マニュアル』の補足マニュアルを作り、分析作業の研究会を行ないながら、これまで予備的な分析を行った。内外の研究資料に当たるとともに、音声分析ソフト開発者・専門家から聞き取りを行ない分析方法を学び、問題点を洗いだしているが、分節音及び韻律的特徴に表れる母語の転移をみる際に、形態論的構造や地元北海道方言の干渉なども考慮して特徴を抽出する必要性が明らかになった。予想通り、分節音と韻律的特徴の両面で、個人的特徴と母語の転移による共通特徴との区別の難しさが浮き彫りになり、母音と子音のスペクトログラフ及びフォルマント分布からIPA記号との照合を可能にする解読技能を身につけ、より妥当な一般化をめざして、さらに多様なデータを収録する準備を進めている。本年も共通の「音声調査票」等を使い音声資料の収録を継続しながら、分析作業に入っている。非母語

話者インフォーマントは、いずれの言語でも中級、上級レベルの話者がほとんどで、かな文字や基本単語が読める基本条件を満たす初級レベルのものを増やす必要がある。2年度にわたる研究を通じて、分節音と韻律特性に関する研究テーマのうち、分担者の担当する言語に特有のものと共通のテーマとなりうるものに整理している。昨年9月には第一回日本語音声教育方法研究会において、とくに中国語との対照分析について、類似の分析用ハードとソフトを使っている研究者と分析手法と問題点の情報交換をすることができた。作業は、大学院新設の仕事が急増し、全体に遅れぎみで成果の公表も遅れているが、英語の母語話者資料のうち、母音分析の一部を公刊できた。その他の言語についても鋭意取り組んでいるが、韓国語話者のデータ収集では、出身地により条件をそろえる問題と無アクセントの韓国語話者の日本語アクセントとイントネーションへの北海道方言の干渉を調査している。中国語話者では、日本語の拗音の習得にかかわるデータを分析中である。フランス語話者では、語頭の子音/r/及び/h/の聴覚印象と音響音声学的データの対応と二重母音と長母音の調音の対照を行っている。またロシア語では、習得の困難な母音と子音、及びイントネーションの分析を行っているところである。分析手法については、なお音声分析ソフト開発者などから情報を得て、問題点の解決に努めている。個人のクセと母語の移転を判別する方法とフォルマント周波数構成と対応する音韻の同定とその表記についてもより妥当な方法を検討中である。最終年度にあたる本年は、共通の「日本語音声調査票」を使ってこれまで個別に行っていた分節音及び韻律に関する研究を継続するとともに、それぞれの担当言語に特有のテーマと共通の研究テーマとすべきものを分け、分節音と韻律に関する共同研究テーマに沿って行われた研究を総括し、すでに紀要や研究誌に公表ずみのものを含めて、その研究成果の一部を報告書としてまとめた。分節音に関するテーマとしては、多くの言語で音声的多様性を示すことが知られている母音/u/をとりあげ、共通の音声調査票による音声資料から多様な音声環境での音響特性を精査し、英語、ドイツ語、韓国語の話者の日本語発話に見られる特徴をフォルマント周波数分布の観点などから明らかにした。また、日本人と非母語話者との相違が表れがちな「声立て」の特徴を波形図で比較対照したほか、非母語話者に見られる母音の無声化を検証し、「ざ」行子音の破擦音ないし摩擦音としての性質の確認と分析、促音及び撥音の表れを実態を母語話者と音響的に対照して、多くの価値あるデータと知見を得た。韻律的特徴に関しても、新たなデータが豊富に得られたが、とくに語アクセントが頭高型になる傾向が強く、平板型が困難で音調全体が不自然になることを実証した。またピッチ曲線の周波数を克明に測定し、音圧図と合わせて、母語話者と非母語話者のリズムと音調を対照し、習熟度にもよるが、概して音域が母語話者より狭くなる傾向を示すこと、さらに英語、ドイツ語、フランス語、ロシア語、韓国語の母語話者の特徴には母語からの転移と想定される特徴的なリズム、アクセント、音調が見られることを明らかにした。これらの研究成果から得られた知見は、日本語音声指導法に関する示唆とともに、研究成果報告書に収録の論文と資料集に示されている。
動的モンテカルロ法を用いた速度モデル構築法の提案

多環芳香族炭化水素(PAH)の成長におけるメタンの反応を明らかにするために,1熱分解実験,2反応速度定数の算出,および3動的モンテカルロ(KMC)シミュレーションを行った.1炭化水素の熱分解実験によりメタンによるPAHsの成長のみではなく,反応が阻害されるような効果があることが明らかとなった.2量子化学計算によって,メタン付加の素反応の反応速度定数を算出した.3KMCシミュレーションにおいて,従来法と比較して,最大100倍ほど効率的な新規アルゴリズムを提案し,メタンの反応を考慮したケーススタディが可能となった.3環のPAHから4環・5環のPAHまでの成長を考慮可能な速度モデルを構築した.メチル基が付加することで多環芳香族炭化水素(PAHs)が成長するMetyl Addition/Cyclization (MAC)機構の反応を明らかにするために,本年度は,(1)MAC機構が支配的となる条件の把握,(2)素反応の反応速度定数の算出を行った.(1)MAC機構が支配的となる条件を把握するために,種々の滞在時間(20-400 ms),反応温度(1070-1730 K)で,プロパン・エチレンを熱分解させ,ガスクロマトグラフ質量分析計(GC-MS)により生成した化学種の同定・定量を行った.この結果,プロパンを1073 Kで熱分解させた場合にMAC機構の中間生成物が多く確認された.しかしながら,MAC機構のみでPAHsの成長が進行している条件はなく,いずれの条件においてもHydrogen-Abstraction/Carbon-Addition (HACA:アセチレンによってPAHが成長する反応)機構などのMAC機構以外の中間生成物が確認された.本実験を踏まえると,実験的な検討のみでMACの反応速度を算出することは不適当であるから,(2)素反応の反応速度の算出のために量子化学計算を用いて,個々の素反応に対する反応速度を算出することとした.商用ソフトGaussianを用いて量子化学計算を行い,フェナントレンのarmchairサイトに対するMAC機構に関する212本の素反応について反応速度定数(頻度因子・活性化エネルギー)を算出した.メチル基が付加することで多環芳香族炭化水素(PAHs)が成長するMetyl Addition/Cyclization (MAC)機構の反応を明らかにするために,本年度は,1MAC機構がPAHsの生成に及ぼす影響の実験的検討,2素反応の反応速度定数の算出,および3動的モンテカルロシミュレーションの計算コードの開発を行った.11,3-ブタジエンあるいはアセチレンを熱分解する実験とこれらの炭化水素とメタンを混合させたガスを熱分解する実験を行った.この結果,MAC機構の反応によるPAHsの成長のみではなく,メタンの存在によって反応が阻害されるような効果があることが明らかとなった.2商用ソフトGaussianによる量子化学計算によって,フェナントレンのarmchairサイトに対するMAC機構に関する素反応のうちH26年度に未実施の分について反応速度定数(頻度因子・活性化エネルギー)を算出した.3動的モンテカルロシミュレーションを実施するためにコードを開発した.MAC機構の反応を考慮すると,従来の手法では計算コストが膨大となり,速度モデル構築のためのケーススタディが困難であることが明らかとなった.そこで,従来法と比較して,最大100倍ほど効率的な新規アルゴリズムを提案し,MAC機構の反応を考慮したケーススタディが可能となった.2量子化学計算で算出したの反応速度定数を用いて3動的モンテカルロシミュレーションを実施することで3環のPAHであるフェナントレンから4環のPAHであるピレンまで,および,5環のPAHであるベンゾ[e]ピレンまでの成長を考慮可能な速度モデルを構築した.多環芳香族炭化水素(PAH)の成長におけるメタンの反応を明らかにするために,1熱分解実験,2反応速度定数の算出,および3動的モンテカルロ(KMC)シミュレーションを行った.1炭化水素の熱分解実験によりメタンによるPAHsの成長のみではなく,反応が阻害されるような効果があることが明らかとなった.2量子化学計算によって,メタン付加の素反応の反応速度定数を算出した.3KMCシミュレーションにおいて,従来法と比較して,最大100倍ほど効率的な新規アルゴリズムを提案し,メタンの反応を考慮したケーススタディが可能となった.3環のPAHから4環・5環のPAHまでの成長を考慮可能な速度モデルを構築した.本研究では,動的モンテカルロ(KMC)シミュレーションを用いて速度モデルを構築する新規手法の提案を目指す.特に多環芳香族炭化水素の成長反応について,methyl addition/cyclization (MAC)機構などの反応経路を考慮できる速度モデルを構築し,その有効性を示す.そこで本研究では,実験により数種類の反応の反応速度定数を算出し,この反応速度定数にもとにKMCシミュレーションを行うことで主要な反応経路および化学種を把握し,速度モデルを構築することを目指す.そのために,初年度としてMAC機構が支配的な条件の把握および反応速度定数の決定を目標に研究を進めた.計画段階では,実験において重要な反応のみを抽出し反応速度定数を求めることを想定していた.しかしながら,実験の結果,MAC機構のみならず,Hydrogen-Abstraction/Carbon-Addition (HACA)機構の反応をも並発・協奏的に進行しており,実験的なフィッティングのみで,素反応の反応速度定数を決定することが不適切であることが分かった.

そこで,反応速度定数の算出については,『重要な反応の反応速度のみを実験的に算出する』のではなく,『考えうるすべての素反応の反応速度を量子化学計算により網羅的に算出する』こととし,反応速度定数を決定した.研究の遂行する中で,実験的検討のみでは不十分であることが確認されたが,それを数値解析により補うことで,本年度の目標である反応速度定数の算出を達成することができた.化学工学来年度は,実験により本年度で算出した(1)反応速度定数の妥当性を確認する.また,この反応速度定数を用いて(2)動的モンテカルロ(KMC)シミュレーションを実施する.また,KMCシミュレーションの結果から,(3)3-4環の多環芳香族炭化水素に対するMetyl Addition/Cyclization (MAC)機構の詳細化学反応機構を構築する.本年度の研究により,212本の素反応の反応速度定数を網羅的に決定することができた.この反応速度定数については数値解析的に算出したものであり,実験的にその妥当性を確認する必要があると考える.そこでフェナントレンとメタンの混合物を原料とした熱分解実験を実施し,反応速度定数を比較することで,妥当性の検証を行う.さらに,この反応速度定数を用いて,KMCシミュレーションを実施する.そのために,まず,MAC機構の反応の予測および感度解析による重要な反応を抽出ができるKMC法のコードを開発する.開発したコードを用いて重要な反応を抽出した後,既往の詳細化学反応機構に組み込み,3-4環の多環芳香族炭化水素(PAHs)に対するMAC機構の反応を考慮可能な速度モデルを構築する.当初,実験のみで反応速度定数を算出することを計画していたが,研究を遂行する中で,実験のみで反応速度定数を算出することが不適切であることが判明した.そこで,量子化学計算によって反応速度定数を算出することとし,本年度は数値解析用ワークステーションの購入に予算を充て,次年度において実験的な検討をすることとしたためである.次年度は,主に以下の3点のために予算を使用する.1フェナントレンとメタンの混合物の熱分解により反応速度定数の算出を行うため,原料を購入する(予算の5割程度).2動的モンテカルロシミュレーションのためにワークステーションを購入する(予算の3割程度).3本年度および来年度で出した結果の成果を報告(予算の2割程度)する.
アークジェットにおける熱損失の低減と推進性能の向上

本研究の目的は、熱量測定と光学的温度測定によって、アークジェット内放電部における熱損失のメカニズムを詳細に調べると同時に、これより得られる知見に基づき、電極やノズルへの熱損失が少なく、エネルギー変換効率の高いアークジェットを新たに考察し、推力測定などの実験によってその成果を確認することである。多分割された陽極ノズルを用いて、陽極への電流分布と熱流束分布えお測定した。また、プラズマの温度分布を測定するために、既存の分光計測システムに平成7年度に購入したCDカメラを組み合わせて、高分解能かつ時間変動を受けない分光計測システムを構築した。これにより、ノズルオリフィス部における半径方向の温度分布を得られ、温度分布とアークの挙動との関連、電極への熱損失との因果関係を調べた。熱損失や温度計即に加えて、スペースチャンバー内に設置されている推力スタンドを用いて、推力測定の実験を行った。推力測定に関しては、アークジェットの排気からの輻射熱による影響を極力防止するため、推力スタンドの前面に排熱板を設けた。電極への熱損失と推力測定から算出した推進効率(エネルギー変換効率)の関連を調べた。その結果、熱損失の低減は推進効率の増大につながり、推進性能を向上させることがわかった。また、作動パラメータや電極形状の選択によって、アークの陽極への付着点をノズルオリフィス上流から下流へ移動させることが可能となり、これにより電極への熱損失を低減させることが可能となった。今後の宇宙における輸送手段として、比推力が大きく、推進効率(エネルギー変換効率)のすぐれた電気推進が必要になってくる。なかでもアークジェットは、比較的小型でも大きな推力が得られ易いこと、推進剤を化学推進と共用できる、構造が単純であり、信頼性に富むなど利点が多い。しかしながら、そのエネルギー変換効率は、プラズマやその生成源であるアークから電極を含めた周囲の固体壁への熱損失が多いため一般に低い。とくに限られた電力で作動する宇宙推進用アークジェットにとって、この問題は大きく、電源や放熱板の重量の増加を招き、ペイロード重量の低下につながっている。従って、アーク及びプラズマから周囲の固体壁への熱輸送機構を明かにし、熱損失の低減を図ることが今後の研究開発の上で最も重要な課題となる。本研究の目的は、熱量測定と光学的温度測定によって熱損失のメカニズムを詳細に調べると同時に、これより得られる知見に基づき、電極やノズルの熱損失が少なく、エネルギー変換効率の高いアークジェットを新たに考案し、推力測定などの実験によってその成果を確認することにある。またそれと同時に、電磁流体モデルによる性能解析コードを開発することによって、高推進効率かつ耐久性にすぐれたアークジェットの設計指針を得ることである。このような目的に基づき、平成7年度は以下のことを行った。アーク及びプラズマから固体壁への熱損失の低減を目的としたアークジェットの設計と製作を行った。これまでのアークジェットと基本的に異なる点はホローカソードを用いたこと、推進剤の供給を2ヵ所から行う点にある。これによって、熱伝導性の異なる2種類の推進剤の導入を可能にし、一方の推進剤をホローカソードから供給してアーク放電の下流への張り出しを容易にし、アークから固体壁への熱損失を低減させる。また、もう一方の推進剤は旋回流となって放電室に導入され低温のガス層をつくりプラズマから固体壁への熱伝導をおさえる。なお製作は学科内工作工事にて行った。上記のアークジェットを用いて、アークジェットの作動試験並びに作動特性を調べた。電流一電圧特性、作動範囲を作動ガスの流量、配分方法などを変えて調べた。本研究の目的は、熱量測定と光学的温度測定によって、アークジェット内放電部における熱損失のメカニズムを詳細に調べると同時に、これより得られる知見に基づき、電極やノズルへの熱損失が少なく、エネルギー変換効率の高いアークジェットを新たに考案し、推力測定などの実験によってその成果を確認することである。

これにより、ノズルオリフィス部における半径方向の温度分布を得られ、温度分布とアークの挙動との関連、電極への熱損失との因果関係を調べた。熱損失や温度計即に加えて、スペースチャンバー内に設置されている推力スタンドを用いて、推力測定の実験を行った。権力測定に関しては、アークジェットの排気からの輻射熱による影響を極力防止するため、推力スタンドの前面に排熱板を設けた。電極への熱損失と推力測定から算出した推進効率(エネルギー変換効率)の関連を調べた。その結果、熱損失の低減は推進効率の増大につながり、推進性能を向上させることがわかった。また、作動パラメータや電極形状の選択によって、アークの陽極への付着点をノズルオリフィス上流から下流へ移動させることが可能となり、これにより電極への熱損失を低減させることが可能となった。
加齢性ＥＢＶ陽性びまん性大細胞型Ｂ細胞リンパ腫のＮＦｋＢに着目した分子病態の解明

2.前述の3つの亜型(PL, LC., PBLe)に関して、腫瘍細胞のLMP1とNFκB経路の調節因子であるA20の発現に着目し臨床病理学的解析を行った。腫瘍細胞の少ないPLsubtypeでは、腫瘍細胞はLMP1+A20+のdouble positiveを示すことが多く(21/34 62%)、一方、腫瘍細胞が豊富なPBLeではLMP1陰性であるのに加え、A20も陰性を示した。またLC subtypeのLMP1,A20陽性パターンは、PLとPBLeの中間を示した。現在これらの疾患に関してA20のFISH解析を進行中である。本年度の予定であった免疫組織学的検討についてはほぼ終了した。続いてA20のFISH解析に関しても施行開始している。本症例は比較的珍しい疾患であり、他施設との共同研究検体も含まれるため、様々なホルマリン固定状態の検体での解析が必要となる。検討遂行にあたっては、どのような標本においても一様にFISHの染色性が保たれるような条件設定が必要であるが、当該年度に既にそのプロトコールの作成は終了した。現在個々の症例において解析中である。1加齢性EBV陽性びまん性大細胞型B細胞リンパ腫におけるA20およびLMP1の発現に関する臨床病理学的特徴に関して、当該年度のデータをもとに、さらなる症例解析を加え、学会発表と論文化を施行する。21の症例に関して、A20のFISH施行および解析を継続する。A20のタンパク発現のみならず、A20遺伝子の欠失の有無、そしてそれらの特徴と当疾患の形態学的バリエーションに関連性があるか否かを明らかにする予定である。該当なし
強誘電ドメインの運動性を制御した高温用非鉛圧電セラミックスの開発

圧電セラミックスを高温においてアクチュエータとして用いるためには、ドメイン壁の運動の制御が不可欠である。本研究ではまず、高いキュリー温度を有するビスマスフェライト系の固溶体セラミックスにおいて添加物および粒子サイズがドメインスイッチングにおよぼす影響を明らかにした。また、セラミックス内部の欠陥濃度に空間分布をもたせることによるドメインの運動性の制御を目指し、粒界付近にMnイオンが偏在したチタン酸バリウム焼結体を作製した。その結果、Mnイオンを粒界に偏在させた試料では無添加のチタン酸バリウムセラミックスに比べて分極状態の温度安定性が向上することを明らかにした。本研究の目的は、300 °C以上の高温で駆動できる圧電アクチュエータの実現に向けて、高温での圧電性が高度に制御された新規圧電セラミックスを創製することである。初年度は鉄酸ビスマスを主成分として含む固溶体セラミックスに着目して研究を行った。まず、鉄酸ビスマスとチタン酸ビスマスカリウムの固溶体セラミックスを固相プロセスによって作製し、異種元素の添加が同セラミックスの結晶構造、焼結挙動および電気的な特性におよぼす効果について調査した。その結果、微量の酸化銅を添加することによって、焼結初期段階での収縮が促進され、さらに銅イオンが粒子内部の格子欠陥を補償してセラミックスの圧電特性が向上することがわかった。一方で酸化銅の添加は圧電性が消失する相転移温度にはあまり影響せず、酸化銅を添加した試料でも約430 °Cという高い相転移温度を示した。つづいて、鉄酸ビスマスとチタン酸バリウム系の固溶体について、その微細構造と電気的特性との関係について検討を行った。固相プロセスにおける焼結条件を最適化することで粒子の平均サイズが約0.53 μmの間で変化した一連のセラミックスの作製に成功した。また、これらの試料の電気的特性を評価したところ、粒子サイズが増大するにしたがって圧電特性が向上する傾向が見出された。以上の結果から、鉄酸ビスマスを端成分とする固溶体セラミックスの圧電特性を異種元素の添加や粒子径の変化によって制御できることが示され、新規高温用圧電セラミックスの創製に向けて重要な知見が得られた。本研究の目的は、格子欠陥の空間分布に着目した材料開発により、高温において大電界で駆動できるアクチュエータ用圧電セラミックスを実現することである。圧電セラミックスの粒界付近にアクセプタイオンを偏在させた“ソフトコア-ハードシェル構造"を導入し、強誘電ドメインの運動性を制御すれば、従来のソフト材料と比較して圧電定数を大きく低下させることなく、より高温での駆動が可能になると期待される。昨年度は高いキュリー温度を有する非鉛圧電材料としてビスマスフェライト(BF)系の固溶体に着目し、これらの材料における格子欠陥・微細構造と圧電特性との関係性を調査した。今年度は、欠陥分布制御のモデル材料としてチタン酸バリウム(BT)を選択し、ソフトコア-ハードシェル構造を有するBT焼結体の作製とその圧電特性の評価を試みた。無添加BT(ソフト材料)の多孔体をMn添加BT(ハード材料)のゾル溶液に含浸させ、乾燥・焼成することでMnイオンを粒界付近に偏在させたBT焼結体の作製を試みた。組成分析により、同材料においてMnイオンが焼結体の粒界近傍に多く存在している可能性が示唆された。分極処理を施した試料を低温から高温に向かう各温度で熱処理して圧電定数の熱処理温度依存性を調べたところ、Mn溶液でコートした焼結体では無添加のBT焼結体と比較して熱処理による圧電定数の低下度合いが小さく、より高温まで圧電性が保たれることがわかった。この結果より、ソフトコア-ハードシェル構造が高温での分極状態の安定化に有効であることが示唆された。この結果を初年度に調査したBF系材料に適用すれば、300°Cを超える高温まで使用可能な圧電セラミックスの実現につながると期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。無機材料化学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り、固相プロセスによる鉄酸ビスマス-チタン酸ビスマスカリウム系の高密度セラミックスの作製に成功し、同セラミックスに関して、ドメイン壁の運動性に与える異種元素添加の効果を明らかにしている。さらに、鉄酸ビスマス-チタン酸バリウム系の固溶体についても調査を開始しており、今後の展開が期待できる。今後は、ソフトコア・ハードシェル構造の実現に主眼をおいて研究を進める。まず、単純系であるチタン酸バリウムについて、無添加のチタン酸バリウム成形体を高温・短時間の熱処理により70%程度まで収縮させ、これをアクセプタをドープしたチタン酸バリウム前駆体溶液に浸漬、焼結させることでコアシェル構造の作製を試みる。

続いて上記の手法を高い相転移温度を有する鉄酸ビスマス-チタン酸ビスマスカリウム系あるいは鉄酸ビスマス-チタン酸バリウム系固溶体に適用し、高相転移温度とソフトコア-ハードシェル構造を兼ね備えた新規高温用圧電セラミックスの作製を目指す。
骨関節疾患におけるエピゲノム制御機構の解明

Jmjcドメインを有する蛋白のうち、破骨細胞分化において有意な発現低下を認める遺伝子としてJmjd5を同定した。Jmjd5のノックダウンにより、破骨細胞分化は促進され、また破骨細胞マーカー遺伝子の発現亢進を認めたことから、Jmjd5は破骨細胞分化を負に制御することが明らかとなった。Jmjd5は、H3K36me2の脱メチル化酵素として報告されているが、当該研究においてはその脱メチル化活性が、in vitro及びin vivoにおいても認められなかった事から、他の機能を有する事が推測された。種々の検索により、Jmjd5は、NFATc1蛋白の不安定化を発見した。Jmjd5は、NFATc1を水酸化することで、ユビキチンE3リガーゼであるVHLによるポリユビキチン化を促進し、NFATc1蛋白の分解を促進する事で、破骨細胞分化を負に制御している事が明らかとなった(Youn et al. J Biol Chem 2012)。破骨細胞大量培養系の構築に成功し、その細胞から取得した核抽出液を用いて、生化学的にNFATc1結合因子を同定し、中でも機能未知蛋白質であるOCAN (Osteoclastogenic Co-Activator for NFATc1)に着目した。OCANと同じ画分よりSWI/SNF型クロマチン構造変換複合体の構成因子であるBrg1やBafが同定された事から、OCANは破骨細胞分化課程における新規のWI/SNF型クロマチン構造変換複合体の構成因子であることが推察された。そこで、OCANの強制発現系においてルシフェラーゼ活性を測定したところ、NFATc1の転写活性が促進された。また、OCANのノックダウンにより、破骨細胞分化ならびに分化マーカーの発現が抑制されたことから、OCANはNFATc1の転写活性化因子である事が推察された。そこで、OCANのノックアウトマウスを作出する事で、生体内高次機能を明らかにする事を試みた。当初の予定通り遺伝子改変マウスの作出に成功した。全身性OCANノックアウトマウスは、出生せず、母体子宮内にも着床痕が認められない事から、早期に発生が停止している事が推察された。そこでCre/loxPシステムを用いて破骨細胞特異的OCAN遺伝子欠損マウスの作出を2種類のCreマウスを用いて行っているが、RANK-Creとの交配では全身性ノックアウトマウスと同様に出生を認めず、Ctsk-Creマウスとの交配により出生したマウスの解析を行う予定である。昨年度は、破骨細胞分化を制御するヒストン修飾因子を明らかにするため、発現patternによるscreeningを行なった。そのため、ヒストン脱メチル化酵素として同定されたJumongi C(JmjC)ファミリータンパク質に注目した。最初に、RAW264細胞でRANKL処理による破骨細胞へ分化させた後、JmjCファミリーの内10種類のタンパク質発現変動を調べたところ、JMJD5の発現が、破骨細胞分化により減少していた。そこで、破骨細胞分化におけるJMJD5の機能を解析するため、この因子に対するshRNAの恒常発現細胞株を樹立し、TRAP染色により破骨細胞形成をアッセイ行なった。その結果、JMJD5ノックダウンにより、RNAKLによる破骨細胞形成の促進が観察された。また、破骨細胞特異的遺伝子であるCtsKやDC-STAMPの発現が亢進した。従って、JMJD5が破骨細胞分化を抑制することが示唆された。JMJD5は、近年、ヒストンH3K36me2の脱メチル化酵素として報告されたが、本研究では、in vitroおよびin vivoともに、その脱メチル化活性をどのヒストンリジン残基にも確認することができなかった。しかしながら、JMJD5がNFATc1蛋白の不安定化させることにより、その転写活性を抑制することを見出した。以上の結果をまとめ、J Biol Chem雑誌に投稿し、pulishされた。また、破骨細胞におけるNFATc1の新たな相互作用因子群を探索する研究も進めた。昨年度は、生化学的な手法により、抗NEATc1抗体カラムを用いたアフィニティー精製を行ない、新たな相互作用因子として、OCANを同定した。現在は、conditional knockout miceを作っている。今後は、そのphenotypeの観察と破骨細胞分化におけるOCANの分子機構を解析する予定である。

破骨細胞大量培養系の構築に成功し、その細胞から取得した核抽出液を用いて、生化学的にNFATc1結合因子を同定し、中でも機能未知蛋白質であるOCAN (Osteoclastogenic Co-Activator for NFATc1)に着目した。OCANと同じ画分よりSWI/SNF型クロマチン構造変換複合体の構成因子であるBrg1やBafが同定された事から、OCANは破骨細胞分化課程における新規のWI/SNF型クロマチン構造変換複合体の構成因子であることが推察された。そこで、OCANの強制発現系においてルシフェラーゼ活性を測定したところ、NFATc1の転写活性が促進された。また、OCANのノックダウンにより、破骨細胞分化ならびに分化マーカーの発現が抑制されたことから、OCANはNFATc1の転写活性化因子である事が推察された。そこで、OCANのノックアウトマウスを作出する事で、生体内高次機能を明らかにする事を試みた。1つのテーマはもう論文にまとめている。また、違うもう1つのテーマもknockout mouseまで作られ、順調に行っている。当初の予定通り遺伝子改変マウスの作出に成功した。OCANのknockout mouseが産まれたら、すぐに骨でのphenotypeを観察する。また、破骨細胞分化におけるOCANの分子機構を解析する。全身性OCANノックアウトマウスは、出生せず、母体子宮内にも着床痕が認められない事から、早期に発生が停止している事が推察された。そこでCre/loxPシステムを用いて破骨細胞特異的OCAN遺伝子欠損マウスの作出を2種類のCreマウスを用いて行っているが、RANK-Creとの交配では全身性ノックアウトマウスと同様に出生を認めず、Ctsk-Creマウスとの交配により出生したマウスの解析を行う予定である。
磁気緩和現象を利用するイオン選択性電極膜の新規な物性評価法の開発

液膜型イオン選択性電極の性能はイオン感応物質によって主に決まるが、電極膜中に数wt%しか含まれていないため、同時に用いる高分子剤・可塑剤・添加塩の化学的・物理的性質によっても著しい性能改善が得られる。電極膜の柔剛性は視覚的にも分かる物性変化であるが、電極膜の柔剛性の評価法すら確立されていない。本研究では、高次構造評価において有用な情報を可視的に与えるとして着目されつつある核磁気緩和現象を用いる新規評価法を提案した。液膜型イオン選択性電極(ISE)の性能はイオン感応物質によって主に決まるが、電極膜中に数wt%しか含まれていないため、同時に用いる高分子剤・可塑剤・添加塩の化学的・物理的性質によっても著しい性能改善が得られる。本研究では、高次構造評価において有用な情報を可視的に与えるとして着目されつつある磁気緩和時間を用いる新規評価法の確立を目指した。柔剛性と横緩和時間T2には相関があり、剛直だと短く、粘性だと長くなることが知られている。また、磁気緩和現象は原子・分子レベルでの現象であるため、単一材料であっても複数の横緩和時間T2成分を有していることが多く、試料の不均一性を示唆できる。本研究では、パルスNMRを使用して横緩和時間T2測定し、その自由誘導減衰(FID)信号の数値解析から電極膜を構成している成分を柔剛性で分類し、存在する成分数とその存在比を算出することを試みた。その結果、Hahn-Echo法を用いて測定したFID信号の解析により、より柔らかい電極膜は相対的に長いT2値を与える主成分Fを有しており、可塑剤の重量比とln T2 (あるいはln総T2 ×F )の間に、直線関係が存在することが明らかとなった。つまり、この解析手法は、可塑剤の含有重量が異なる電極膜の柔剛性の度合いを定量化できることが示された。従来の手法では、簡便に存在する成分数とその存在比を算出できるが、用いるWeibull定数は限定されており、分子構造・結晶化度・分子の絡み度合い等のFID信号が本来持っている多数の情報を活用できない。そこで、本研究では、直接数値微分による緩和スペクトルの作成を試みた。その結果、可塑剤をより多く含むより柔らかい電極膜は、相対的に長い時間領域に緩和ピークを示すことが分かった。本研究では、H25年度、パルスNMRを使用して横緩和時間T2測定し、その自由誘導減衰(FID)信号の数値解析から電極膜を構成している成分を柔剛性で分類し、存在する成分数とその存在比を算出することを試み、Hahn-Echo法を用いて測定したFID信号の解析により、可塑剤の重量比とln T2 (あるいはln総T2 ×F )の間に、直線関係が存在することを明らかとした。そこで、H26年度は、用いるパルスシークエンスによって得られるFIDが大きく異なることに気づき、Solid Echo法・Hahn-Echo法・CPMG法の3つのパルスシークエンスの比較検討を行った。その結果、電極膜の柔剛性・可塑化の度合いを定量する手法としては、Hahn-Echo法が適していることを見出した。また、Solid Echo法とCPMG法の結果を組み合わせることにより電極膜の柔剛性・可塑化の変化をスペクトルとして取得することに成功した。すなわち、得られたFIDスペクトルを微分した緩和スペクトルにより、可塑剤の過剰まで視覚的に示された。液膜型イオン選択性電極(ISE)の性能はイオン感応物質によって主に決まるが、電極膜中に数wt%しかふくまれていないため、同時に用いる高分子剤・可塑剤・添加塩の化学的・物理的性質によっても著しい性能改善が得られる。平成27年度は、国際学会で血中ナトリウム・カリウムセンサーへの関心が非常に高かったことからナトリウムイオンに応答するドデシルメチルビス(12ークラウンー4)を感応物質として用いたISE電極膜の研究課題を展開した。そして、コンディショニング溶液や測定溶液に含まれる塩の違いが、ISE電極膜の物性に影響するのか、また、それをパルス法NMRで測定できるのかについて検討したところ、Solid Echo法から得られた緩和スペクトルでは、これらの違いが観測できることを見出した。