hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
表面抵抗を持つ有孔電磁シールド材の電磁波遮蔽に関する研究

本研究では、単一の開口や周期的な開口を有する電磁シールド板の表面抵抗が遮蔽効果に及ぼす影響を理論と実験によって解明した。理論解析では、無限に広い損失性スクリーン上の波源および導波管内の損失性スクリーン上の波源が発生する電磁界に関するグリーン関数を導出した。定式化においては、シールド板の表面抵抗に関する境界条件を簡単に扱うため、表面インピーダンス境界条件を導入した。これらのグリーン関数を用いてインピーダンススクリーンの散乱を解析し、反射係数、透過係数、開口から放射する電磁波の放射特性に関する解析解を得た。その結果、スクリーンに電波吸収体を貼って損失を増すと、スロットの共振周波数よりも高い周波数においては遮蔽効果は増大するが、共振周波数よりも低い周波数においては遮蔽効果が低下することが判明した。開口を透過する電力の周波数特性が遮蔽板の表面抵抗によって異なるということは、開口からの漏洩電磁波を電波吸収体で抑圧する場合に重要である。このことは実験においても確認できた。電磁波遮蔽の実際的な研究のひとつとして、鉄筋コンクリート壁による商用周波数磁界の測定を行い、効果的な磁界の低減方法を提案した。表面抵抗を持つグランド板は板の厚さが表皮の深さよりも薄い場合は抵抗膜、厚い場合はインピーダンス板としてモデル化できる。今回の研究では、まず、抵抗膜に開けたスロットによる平面電磁波の散乱を抵抗膜境界条件を用いて定式化した。その結果、グランド板が抵抗膜であっても、完全導体グランド板の場合と同様に、散乱界はスロット開口の電界分布によって表現できることが判明した。数値解析によって、スロットで共振現象が生じるのは抵抗膜の抵抗値がある値以下であることが判明した。また、市販の数種類の抵抗膜の抵抗値を測定した結果、これらの抵抗膜の抵抗値はスロットが共振現象を示さない範囲のものであることが分かった。抵抗膜は電磁波を遮蔽することを目的として使用されるが、上記のことから、ある値以上の抵抗値を持つ抵抗膜は、スロット状の破損箇所があってもそれが共振現象による遮蔽効果の低減を引き起こすことはないことが分かった。インピーダンス板に開けたスロットによる平面電磁波の散乱は定式化を行ったのみであり、数値解析は現在検討している状況である。平成13年度は、スロット開口以外の開口について、表面抵抗を持つシールド材の遮蔽効果を検討する予定である。平成12年度は,抵抗膜に開けたスロットによる電磁波の散乱を抵抗膜境界条件を用いて定式化し、散乱界の数値解析を行った。平成13年度は、インピーダンス板に開けたスロットによる電磁波の散乱をインピーダンス境界条件を用いて定式化し、散乱界の数値解析を行った。また、損失性平板として電波吸収体を用いた実験をXバンドの周波数帯で行った。実験と計算の結果、表面抵抗値の小さなグランド板(金属板)に開けたスロットからの透過波は共振時に振幅がかなり大きくなるが、スロットの周囲に電波吸収体を適切に配置すればほとんど共振が起きないため透過波を低減することができる、ということが判明した。また、スロットの長さを変えて計算を行ったところ、スロットの長さが短いほど電波吸収体による電磁遮蔽効果が大きいことがわかった。スロットの周囲に配置した電波吸収体がスロットからの放射波をどの程度抑圧するかに関して今回2編の論文を発表した。これらの論文ではグランド板に開けたスロットから電磁波が空間に放射される様子を解析しており、実験によって解析方法の妥当性を確認したものである。表面抵抗を持つグランド板はインピーダンス板としてモデル化できる。平成14年度は、導波管の開口を有する損失性スクリーンによる電磁波散乱を解析と実験により検討した。また、応用として、鉄筋コンクリート壁による商用周波数磁界の遮蔽を解析と実験により検討した。まず、損失性スクリーンの表面における境界条件を満足するグリーン関数を導出した。このグリーン関数を用いて長方形開口を有するインピーダンススクリーンの散乱を解析し、反射係数、透過係数の解析界を得た。損失性スクリーンとして薄い電波吸収体を金属板に貼り、2GHz帯周波数を用いて、実験を行った。その結果、スクリーンに電波吸収体を貼って損失を増すと、共振周波数よりも高い周波数においては遮蔽効果は増大するが、共振周波数よりも低い周波数においては遮蔽効果が低下することが理論と実験により判明した。

鉄筋コンクリート壁による商用周波数磁界の遮蔽においては、鉄筋コンクリートを厚さのない損失製スクリーンとみなして遮蔽係数を実測から求め、配線電流と遮蔽係数から建物内の磁界分布を解析した。解析結果は実測値とよく一致した。
フォイエルバッハは哲学史の再構築に寄与しうるか

フォイエルバッハ哲学史の独自性は、延々と続く原典からの引用と神学批判に見られる。それは、ヘーゲルの「発展」概念の応用であるが、同時にシュライエルマッハーの解釈学の影響でもある。フォイエルバッハは近世哲学史3部作で、デカルトやライプニッツ、ベールらのテキストに徹底的に内在し、その言説を相互に突き合わせ、矛盾や特徴をえぐり出した。この方法は、中世の神学ないし哲学でごく一般に用いられていた。プロテスタンティズムは聖書主義の立場を採るため、解釈学がいっそう強く求められ、それがシュライエルマッハーで一つの頂点迎えていた。フォイエルバッハの方法は、のちのディルタイや前期フッサールのような「自己移入」としての「理解」ではなく、自我や主観を超えたものとしてテキストを重視する方法であり、ガダマーの解釈学やクリステヴァのテキスト論の先駆けである。当時まだ圧倒的勢力を誇っていたキリスト教会と闘うため、また、自らその熱心な信奉者であったヘーゲル哲学から脱却するために、テキストに即してその矛盾を突く方法がフォイエルバッハに求められた。だが、この方法が、一つのテキスト解釈にとどまらずに、ほかならぬ哲学史として展開されるには、他のテキストとの関係が明らかにされなければならない。そこで哲学史家の立場が問われる。フォイエルバッハの場合、それは神学批判であり、方法的懐疑主義であった。哲学史の解体を阻止できるとすれば、それはイェシュケが提案する「論争の哲学史」であろう。すなわち、個々の哲学を「孤立した、つまり個々の哲学者の思索の歩みから生み出された企図としてではなく、共通の問題連関において理解する」材料を提供するものとして、哲学史を構成する方法である。フォイエルバッハ哲学史はその前例を示したと言える。哲学史は、カント後期に学として成立し、ヘーゲルにおいて頂点を極め、ヘーゲル没後に解体し始めた。いまでは各哲学についてのモノグラフィーの集成か資料集として生き延びているにすぎない。だが、フォイエルバッハがその初期に、ヘーゲル哲学史を真剣に学んでいたときのノートや、私講師として大学で哲学史を講義していたときの講義録を読むと、哲学史がその後たどったのとは別の道が開かれつつあったことがわかる。それを実証的に明らかにすることがこの研究の課題である。昨年の夏にミュンヒェン大学図書館に所蔵されているフォイエルバッハ遺稿ならびに関連する諸資料を閲読・解読し、この確信を強めるとともに、その鍵になる点が彼の懐疑主義への注目にあることがわかった。具体的には、フォイエルバッハはブーレの哲学史を細かくノートしつつ、とくに古代ローマの懐疑主義とそれに基づく自由論を熱心に研究している。このことが、彼の哲学史3部作の1つとなったピエール・ベール研究に発展したのではないかと思われる。懐疑主義との闘いはカント以降すでにフィヒテやシュルツェが行い、そこから独自の意識論が生まれることになるわけであるが、フォイエルバッハの場合には、懐疑主義はむしろ宗教批判の道具として肯定的に利用される。しかしその際、彼は、たんに懐疑主義を振り回して宗教を批判しようとするのではなく、哲学史の独自の試みとして注目されるベールの『哲学的批判的事典』を詳細に研究して、懐疑主義的方法によって新しい知の枠組みを提示しようとしたのである。研究成果の公開はこれからであるが、小論「フォイエルバッハと啓蒙」(2001年11月、『季報唯物論研究』第78号、613頁)で研究の方向を示唆した。

それは、ヘーゲルの「発展」概念の応用であるが、同時にシュライエルマッハーの解釈学の影響でもある。フォイエルバッハは近世哲学史3部作で、デカルトやライプニッツ、ベールらのテキストに徹底的に内在し、その言説を相互に突き合わせ、矛盾や特徴をえぐり出した。この方法は、中世の神学ないし哲学でごく一般に用いられていた。プロテスタンティズムは聖書主義の立場を採るため、解釈学がいっそう強く求められ、それがシュライエルマッハーで一つの頂点を迎えていた。フォイエルバッハの方法は、のちのディルタイや前期フッサールのような「自己移入」としての「理解」ではなく、自我や主観を超えたものとしてテキストを重視する方法であり、ガダマーの解釈学やクリステヴァのテキスト論の先駆けである。当時まだ圧倒的勢力を誇っていたキリスト教会と闘うため、また、自らその熱心な信奉者であったヘーゲル哲学から脱却するために、テキストに即してその矛盾を突く方法がフォイエルバッハに求められた。だが、この方法が、一つのテキスト解釈にとどまらず、ほかならぬ哲学史として展開されるには、他のテキストとの関係が明らかにされなければならない。そこで哲学史家の立場が問われる。フォイエルバッハの場合、それは神学批判であり、方法的懐疑主義であった。哲学史の解体を阻止できるとすれば、それはイェシュケが提案する「論争の哲学史」であろう。すなわち、個々の哲学を「孤立した、つまり個々の哲学者の思索の歩みから生み出された企図としてではなく、共通の問題連関において理解する」材料を提供するものとして、哲学史を構成する方法である。フォイエルバッハ哲学史はその前例を示したと言える。
脳・自律神経機能の関連性解析を用いた若年者の精神安定性の定量的評価

本研究では、「脳・自律神経機能の関連性解析を用いた若年者の精神安定性の定量的評価」を行うことを目的とする。具体的には、精神安定性に関連した生体反応について、脳機能評価として脳波、自律神経機能評価として心電図と指尖容積脈波を用いることで、次の4点を調べる。第1に、「情動ストレス負荷による脳機能の時間的活動変化」を調べる。第2に、「情動ストレス時の脳機能の空間的情報伝播」を調べる。第3に、「情動ストレス状態における末梢神経機能の変化」を調べる。第4に、これらの「情動に関連した中枢から末梢までの生体反応の多次元的相互関連性を統合的に抽出」する。これらにより、脳・自律神経機能評価の観点から、若年者の情動安定性を客観的に定量化することで、精神疾患の治療や予防に役立てることを可能とする。これまでに、脳機能データの時間的空間的変化を捉える非定常解析手法の開発、および自律神経機能データのゆらぎを捉える非線形解析手法の開発を行った。脳機能活動の経時変化を調べるために、脳波を用いた。脳波による脳機能活動の時間変化および部位間の情報伝播を調べることが可能である。自律神経機能を捉えるために、心電図、指尖容積脈波を用いた。心臓の拍動はゆらぎを有し、心拍変動の周波数解析により、交感神経・副交感神経機能を評価することが可能である。精神安定度測定のための情動刺激タスクと実験デザインの作成を行い、情動刺激タスク下での脳機能・自律神経機能測定を実施した。今後、情動ストレス負荷に対する脳機能活動の時間的・空間的解析による特徴抽出および、情動ストレス状態における自律神経機能の経時的解析による特徴抽出を行う予定である。研究計画・方法に沿って、概ね研究が進んでいるためである。研究計画・方法に沿って、次の段階へ研究を進める予定である。問題が生じた場合は、状況に応じて方法論を変更する。当該年度は、脳機能データの時間的空間的変化を捉える非定常解析手法の開発を行った。脳機能活動の経時変化を調べるために、脳波を用いる。脳波による脳機能活動の時間変化および部位間の情報伝播を調べるために、非定常解析手法を採用する。これには、申請者が皮質脳波および脳磁図用に開発済みのウェーブレット相互相関解析を応用し、頭皮上脳波用に開発した。本手法を用いることで、複数の部位で同時にみられる異なった周波数の時間変化を抽出することができ、さらに、部位間での情報伝播を知ることが可能である。また、自律神経機能データのゆらぎを捉える非線形解析手法の開発を行った。自律神経機能を捉えるために、心電図、指尖容積脈波を用いる。最大振幅値変化を評価する波形解析手法を完成し、非線形解析手法を現在開発中である。

今後、精神安定度測定のための情動刺激タスクと実験デザインの作成を行い、情動刺激タスク下での脳機能・自律神経機能測定を実施する予定である。研究計画・方法に沿って、概ね研究が進んでいるためである。本研究では、「脳・自律神経機能の関連性解析を用いた若年者の精神安定性の定量的評価」を行うことを目的とする。具体的には、精神安定性に関連した生体反応について、脳機能評価として脳波、自律神経機能評価として心電図と指尖容積脈波を用いることで、次の4点を調べる。第1に、「情動ストレス負荷による脳機能の時間的活動変化」を調べる。第2に、「情動ストレス時の脳機能の空間的情報伝播」を調べる。第3に、「情動ストレス状態における末梢神経機能の変化」を調べる。第4に、これらの「情動に関連した中枢から末梢までの生体反応の多次元的相互関連性を統合的に抽出」する。これらにより、脳・自律神経機能評価の観点から、若年者の情動安定性を客観的に定量化することで、精神疾患の治療や予防に役立てることを可能とする。これまでに、脳機能データの時間的空間的変化を捉える非定常解析手法の開発、および自律神経機能データのゆらぎを捉える非線形解析手法の開発を行った。脳機能活動の経時変化を調べるために、脳波を用いた。脳波による脳機能活動の時間変化および部位間の情報伝播を調べることが可能である。自律神経機能を捉えるために、心電図、指尖容積脈波を用いた。心臓の拍動はゆらぎを有し、心拍変動の周波数解析により、交感神経・副交感神経機能を評価することが可能である。精神安定度測定のための情動刺激タスクと実験デザインの作成を行い、情動刺激タスク下での脳機能・自律神経機能測定を実施した。今後、情動ストレス負荷に対する脳機能活動の時間的・空間的解析による特徴抽出および、情動ストレス状態における自律神経機能の経時的解析による特徴抽出を行う予定である。研究計画・方法に沿って、次の段階へ研究を進める予定である。問題が生じた場合には、状況に応じて方法論を変更する。問題が生じた場合は、状況に応じて方法論を変更する。当初、購入予定であったプログラム開発用のコンピュータは、次年度に解析用として購入することに変更したため。(理由)当初、購入予定であったプログラム開発用のコンピュータを、次年度にデータ解析用として購入することに変更したため。(使用計画)データ解析用コンピュータを購入するための備品費、および学会発表の旅費として使用する予定である。解析用コンピュータを購入するための備品費、および、学会発表の旅費として使用する予定である。
重金属類の放射線防護作用におけるHSPの役割に関する研究

ある種の重金属の放射線防護作用は,ラジカル消去能を有するメタロチオネイン(MT)の誘導によるものと考えられてきたが,MT以外の因子の関与を示唆するデータも報告されている。本研究では,生体内の様々な防御機構の内,ラジカル消去系のMT,SOD,GSHに加え,分子シャペロンとして注目を集めているHSPに着目し,重金属類の放射線防護作用の機序解明を試みた。ICR系の成熟雄マウスにMgCl_2,MnCl_2,またはZnSO_4を0.1または1mmol/kg腹腔内投与し,24時間後に肝臓,腎臓,脳,および腸粘膜のMT(Cd-hem法),SOD(亜硝酸法),GSH(DTNB法),HSP-25,60,70,90(ELISA),および元素濃度(PIXE法)を測定した。また,同様に処置した一群4151匹のマウスにX線を7.0Gy照射し,その後30日間観察することによって,放射線括抗性誘導の有無を検証した。MT含有量は,Mn投与群およびZn投与群で有意な増加が認められたものの,Mg投与群では変化が見られなかった。SOD活性は,各投与群において有意な低下が認められた。HSP-25,60,70,90およびGSH含有量には変化が認められなかった。Mn投与群において組織中Mn濃度の増加が,Zn投与群においてZn濃度の増加が認められたものの,Mg投与群では元素濃度に変化は見られなかった。X線照射マウスにおける死亡率は,Mn投与群およびZn投与群において有意に低かった。Mg投与群における死亡率も対照群のおよそ70%に低下したものの,統計的に有意な変化ではなかった。以上の結果は,重金属類の放射線防護作用が主にMTによるものであることを示しており,HSPの関与を示唆するデータは得られなかった。しかし,統計的に有意ではなかったものの,MTを誘導しないMgによっても死亡率の低下が認められたため.さらに詳細な検討を要するものと考えられた。ICR系の成熟雄マウスに,硫酸亜鉛,塩化マンガンまたは塩化マグネシウムを0.1および1.0mmol/kg皮下投与し,24時間後に肝臓,腎臓,脳及び腸粘膜のメタロチオネイン(MT)含有量(Cd-hem法),SOD活性(亜硝酸法),HSP-70含有量(ELISA),金属元素濃度(PIXE法)を測定した。また,一群40ないし50匹のマウスに硫酸亜鉛,塩化マンガンまたは塩化マグネシウムを0.1mmol/kg皮下投与し,24時間後にX線(200kV,0.5Cu+0.5Al)を6.8Gy全身照射した。その後マウスの生存率を30日間観察し,放射線防護作用の有無を検討した。亜鉛の皮下投与によって,肝臓,腎臓及び腸粘膜のMT含有量が著しく増加したが,脳のMT含有量には変化が見られなかった。マンガンも,肝臓,腎臓及び腸粘膜のMT含有量を増加させたが,その誘導作用は亜鉛よりもはるかに弱かった。一方,マグネシウムはMT誘導作用を示さなかった。MTの誘導作用は,組織中の亜鉛及びマンガン濃度の増加と相関が認められた。Mn-SOD活性は,亜鉛,マンガン及びマグネシウムの投与によって低下し,Zn-SOD活性はマンガン及びマグネシウムの多量投与(1mmol/kg)によって低下した。HSP-70含有量はいずれの金属によっても影響されなかった。一方,亜鉛及びマンガンは放射線抵抗性を誘導したが,マグネシウム投与群には対照群との間に有意な差は認められなかった。以上の結果は,重金属の放射線防護作用がMTの誘導によるものであることを示唆しており,HSPの関与を示す証拠は得られなかった。

以上の結果は,重金属類の放射線防護作用が主にMTによるものであることを示しており,HSPの関与を示唆するデータは得られなかった。しかし,統計的に有意ではなかったものの,MTを誘導しないMgによっても死亡率の低下が認められたため.さらに詳細な検討を要するものと考えられた。
急性心筋梗塞のdirect PTCA実験モデルに抗血栓薬の局所血管壁導入

direct PTCA動物実験モデルの作成:実験的冠動脈血栓症に対してdirect-PTCAを施工して再潅流し、急性冠再閉塞の頻度および抗血栓薬・デルマタン硫酸の全身投与の効果を検討した。すなわち雑種成犬15頭に対し、X線透視下に単極通電リ-ドを左前下行枝中位部に挿入し高周波通電を施工した。冠動脈完全閉塞60分後、direct-PTCAを施行した.2時間の観察時間中の開存時間をPTCA前に生食(C)、ヘパリン(H)、デルマタン硫酸(DS)を投与した各群間で比較すると、C群13.7±4.9分に比し、H群82.7±23.9分(p<0.05),DS群60.0±16.7分(p<0.05)で有意に延長した。完全閉塞後に自然再潅流する例はなかった.aPTTはH群で投与直後に300秒以上に延長したが、DS群とC群に有意差はなった。以上、本実験モデルはdirectPTCA時の各種抗血栓操作の評価に有効であることが確認された。遺伝子導入の基礎検討:アデノ随伴ウイルス(AAV ; Adeno-Associated Virus)ベクターによって心血管系の細胞に遺伝子導入が可能か否かを検討する目的で、β-galactosidase遺伝子を含むAAVベクター(AAV-LacZ)を293細胞にtransfectionし、さらにアデノウイルスを感染させ、3日後にウイルス液を回収した。ついで血管平滑筋細胞(VCMC)へAAV-LacZを感染させ,48時間後にβ-galactosidaseの発現量をELISAにより測定した。Dotblot法では1.6×10^<10>/mlのウイルス粒子が検出された。このAAV-LacZをVSMCへ感染させ,β-galactosidase染色により遺伝子導入が確認された。β-galactosidaseの発現はウイルス濃度に依存し,培養液中にSodium butylatを加えることによりその発現量は510倍増強した。以上、インビボの血管壁遺伝子導入の可能性が確認された。
中枢神経系Na^+-Ca^<2+>交換系の病態生理学的意義に関する研究

グリア細胞Na^+-Ca^<2+>交換系(NCX)の病態生理学的意義をインビトロ、インビボの系で追究し、以下の成果を得た。1)受容体刺激による細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_i)変化に対するNCX活性変化の作用について検討し、([Ca^<2+>]_i)調節にNCX順モード(Ca^<2+>の汲み出し)が関与していることを明らかにした。2)アストロサイトを低Ca^<2+>溶液に曝露後Ca^<2+>含有溶液で再灌流すると遅発性の細胞死が見られた。3)本Ca^<2+>パラドックス障害の発現にNCX逆モード(Ca^<2+>の取り込み)がトリガーとなっていることを薬理学的、分子生物学的手法により明らかにした。4)本障害は、NCX活性を阻害する薬物、熱ショック蛋白、FK506やデルタメスリン等のカルシニューリン阻害薬によって保護された。5)熱ショック蛋白、カルシニューリン阻害薬は、再灌流後の[Ca^<2+>]_i変化に影響を与えず、その作用は[Ca^<2+>]_i増加以降の過程にあたることが示された。6)NCX阻害薬の開発に関しては、アストロサイトでのCa^<2+>取り込みに(NCX逆モード)よる活性測定で検討し、nMレベルで阻害活性を示す数個の化合物を見いだした。7)Ca^<2+>パラドックス障害発現に過酸化水素の関与が考えられた。8)ラット脳各部位NCXアイソフォーム(NCX1、NCX2、NCX33)mRNA量は、脳虚血再灌流後に大きな変化を示さなかった。9)競合的RT-PCR法により神経細胞とアストロサイトのNCXアイソフォームが異なる割合で存在していることを明らかにし、これらの細胞のNCX活性がNa^+感受性、膜興奮性の作用の点で異なっていることを示した。グリア細胞Na^+-Ca^<2+>交換系(NCX)の病態的意義をインビトロ、インビボの系で追究することを目的とし、受容体刺激による細胞内Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_i)変化に対するNCX活性変化の作用について検討し、[Ca^<2+>]_i調節におけるNCX順モード(Ca^<2+>の汲み出し)の役割を追究した。又、NCX逆モード(Ca^<2+>の取り込み)の役割について、遅発性グリア細胞死におけるNCX活性化機構について検討した。ノルアドレナリン(NA)、グルタミン酸、ATP刺激により[Ca^<2+>]_iの増加が見られるが、NCXを活性化する一酸化窒素(NO)はこれらのCa^<2+>シグナルを抑制し、NCXを阻害するアスコルピン酸は増強した。更に、NOの作用は、アンチセンス処理でNCXの機能を低下させた細胞では見られなかった。これらの成績は、[Ca^<2+>]_iが増加した時NCXが[Ca^<2+>]_iの静止レベルへの回復過程に関与していること、またNCXがNOの作用点となっていること等と示している。NCX逆モードによる[Ca^<2+>]_i調節については、in vitro再灌流実験で検討した。アストロサイトを低Ca^<2+>溶液に曝露後Ca^<2+>含有溶液で再灌流すると遅発性の細胞死が見られた。この現象は、アンチセンス処理により軽減されるた。

また、本障害は、NCX活性を阻害する薬物なるいは熱ショック蛋白によって保護された。熱ショック蛋白は、再灌流後の[Ca^<2+>]_i変化に影響を与えず、その作用は[Ca^<2+>]_i増加以降の過程にあることが示された。NCX阻害薬の開発に関しては、アストロサイトでのCa^<2+>取り込みに(NCX逆モード)よる活性測定で検討し、数個の化合物がμMレベルで阻害活性を示すことを明らかにしている。本研究はグリア細胞Na^+-Ca^<2+>交換系の病態的意義を追求することを目的としており、平成9年度では、脳障害モデル動物でのNa^+-Ca^<2+>交換系mRNA量の変化と、インビトロ再灌流障害モデルであるCa^<2+>パラドックス障害の分子機構について検討した。ラット脳虚血再灌流後の脳各部位でのNa^+-Ca^<2+>交換系アイソフォーム(NCX1、NCX2、NCX3)mRNA量は、RT-PCR法での検討から大きな変化を示さなかった。また、ラット培養アストロサイトのCa^<2+>パラドックス障害がFK506やデルタメスリン等のカルシニューリン阻害薬により抑制されること、本細胞に神経細胞と異なるカルシニューリンのサブタイプが存在していることが免疫化学的に示された。そして、Ca^<2+>パラドックス障害がカタラーゼにより抑制されることCa^<2+>パラドックス障害発現前に過酸化水素が産生されることも示され、本障害発現に過酸化水素の関与が考えられた。さらに、神経細胞ではNCX1とNCX2がアストロサイトではNCX1が主なアイソフォームであることを競合的RT-PCR法で明らかにし、これらの細胞のNa^+-Ca^<2+>交換系活性がNa^+感受性、膜興奮性の作用の点で異なっていることを見いだした。これらの成果は、Na^+-Ca^<2+>交換系の調節機構、役割が神経細胞とアストロサイトで異なっていることを示唆する。なお、アンチセンス核酸法による本アイソフォームの選択的ターゲッティンング法は今回の研究では確立できなかった。
ELF電磁環境の生態影響の定量的解析と安全性評価

本研究は、人体に対する電界曝露量の正確な解析法および評価法を確立することを第一の目的として行われた。また、これまで開発してきた光バイオテレメトリ手法を適用することにより、このような電磁環境の生体に対する作用を定量的に明らかにすることを第二の目的として行われた。具体的には、ELF電磁環境の生体影響の定量的解析と安全性評価をめざし、数値解析・計測手法の開発、人体曝露量の実測、さらに定量評価可能な生体作用の探索などを行った。その結果、以下の成果が得られた。1.人体のような三次元的に複雑な形状を有する対象物に適用可能な、電界の数値解析手法を得た。2.人体表面における局所的な電界値計測法を開発し、体表全面にわたる曝露電界値の分布計測を可能とした。3.生体を切断することなく局所的な体内誘導電流を計測する手法を開発し、その分布計測を可能とした。4.臨床で用いられる電界治療器で曝露される体表電界および体内電流を上記項目1の方法で解析した。また、項目2,3の手法を用いそれらを実測して、数値解析の妥当性を実証した。5.上記項目4の結果、電界治療器においてこれまで知られていなかった体表電界の集中の様子、および体内の高電流密度部位(いわゆるhot spot)などが初めて明らかになった。6.本研究で可能となった定量的解析により、電界感知の機序やその個人差の一部が明らかとなった。7.電界曝露に伴う生理的変化として、体表における抹消血流量が変化する可能性が見出された。以上の成果により、本研究の所期の目的はほぼ達成され、さらにいくつかの有用な知見が新たに得られた。本研究は、過去別途に研究してきた数値解析法・電子的計測法・光学的計測法の技術を総合することにより、人体に対するELF(Extremely Low Frequency)電磁界曝露量の正確な解析法および評価法を確立することを第一の目的とする。また、これまでに開発してきたバイオテレメトリ手法を適用することにより、このような電磁環境の生体に対するストレス性を定量的に明らかにすることを第二の目的とする。これまでに開発した生体の体表および体内の電磁界強度・電流密度を求める方法を用い、種々の状態の生体に対する曝露量評価を行った。またストレス反応計測の第一歩として、電界曝露に伴う生理的変化の検出を試みた。具体的には、以下の研究を行った。1.数値解析および実測による評価(1)種々の条件下における生体の体表電界強度分布ならびに体内電流密度分布を数値解析法により求めた。(2)起立・座位・仰臥位など日常の基本動作に伴う上記諸量の変化を求め、生体曝露量の評価を行った。(3)体表電界および体内電流計測法を発展させ、強電界の全身曝露時に人体に適用可能な手法を開発した。2.電界曝露に伴う生理的変化の検出(1)既に人体に対する安全性の確認されている高電位治療器を中心として、人体の全身曝露を可能とする実験装置を開発した。(2)バイオテレメトリ手法を用い、被験者の体表血流・心電図・血圧・皮膚電位活動などを遠隔計測する実験システムの基本部分を開発した。以上の研究をとおし、ELF電界の生体曝露量を定量的に解析することが可能となった。また、生体影響として、体表血流量や皮膚電気活動などのストレスパラメータに変化が現れる可能性を見出した。本研究は、人体に対する電界曝露量の正確な解析法および評価法を確立することを第一の目的とする。また、これまで開発してきた光バイオテレメトリ手法を適用することにより、このような電磁環境の生体に対するストレス性を定量的に明らかにすることを第二の目的とする。

本年度は、ELF電磁環境の生体影響の定量的解析と安全性評価をめざし、人体に対する電界の局所ならびに全身曝露実験を行った。実験では、人体曝露量の実測、さらに定量評価可能な生体作用の探索などを行った。その結果、以下の成果が得られた。1.これまで得られた複雑な形状の対象物に適用可能な数値解析手法により、人体表面全面にわたり電界強度分布を得た。2.これまで得られた局所電界計測法を人体に適用し、人体表面全面の電界値分布を計測した。3.生体を切断することなく局所的な体内誘導電流を計測する手法を人体に適用し、体内電流分布計測を生きた生体で実現した。4.臨床で用いられる電界治療器で曝露される体表電界および体内電流を、これらの手法で実測した。その結果、電界治療器においてこれまで知られていなかった体表電界の集中の様子、および体内の高電流密度部位(いわゆるhot spot)などが初めて明らかになった。5.本研究で可能となった定量的解析により、電界感知の機序やその個人差の一部が明らかとなった。6.電界曝露に伴う生理的変化として、体表における抹消血流量が変化する可能性が見出された。以上の結果により、本研究の所期の目的はほぼ達成され、さらにいくつかの有用な知見が新たに得られた。
低温焼結セラミクス(LTCC)構造による人工誘電体のマイクロ波応用

1.人工誘電体の概念を用いて多層インターディジタル共振器を作製し、回路の小型化と低損失化ならびにスプリアス特性改善を目指した。小型化はシミュレーションの予測どおり実現したが、現時点では低損失化は予測の半分程度しか実現できていない。その原因はプリント基板(PCB)の銅箔の表面荒れにあるものと考え、荒れのないPCBを購入して実験を行う予定である。またスプリアス特性はシミュレーションどおりの改善が見られた。以上によってLTCC化を進めることが可能となり、平井精密工業(株)と計画を進めている。2.オープンリング共振器をブロードサイド結合させると非常に強く結合する。そのためにこの構造は負透磁率媒質の構成要素としてしばしば用いられてきた。われわれはその強結合を利用して広帯域バンドパスフィルタ(BPF)を実現しようと考えている。その帯域幅や整合の調整を極めて簡便に実施する方法について提案し、広帯域フィルタ設計の指針を明らかにした。共振器を多段化して、帯域外特性の優れたBPFを実現するためにコプレーナ構造を採用した。これについてもLTCC化を検討する。3.共振器の基本定数(共振周波数、外部Q、無負荷Q、結合係数)を統一的に時間軸上で計算する方法を提案し、完成させることができた。従来法がSパラメータの周波数特性から上記定数を計算するものであったのに対して、今回のものは内部電磁界の時間応答からすべてを計算することができる。従来法では必ず外部から励振する必要があるためうまく計算できないことのある外部Q,無負荷Qがこれによって容易に計算できるようになった。4.共振器の結合係数の意味を物理的に理解できる新しい表現法を提案し、各種共振器に対してその有効性を示した。そして従来常識とされてきたいくつかの命題の修正を求めた。LTCC構造多層共振器の基本となるブロードサイド結合インターディジタル複合共振器の基本特性をまず電磁界シミュレータにより検討した.基本特性とは共振周波数(及びスプリアス周波数),無負荷Q,外部Q,結合係数のパラメータ依存性である.加工性,損失特性の点で優れている菱江化学製BTレジン基板を用いて上の結果を実験的にも検証したが,現在結合係数がうまく説明できない状態である.その理由はおそらく基板上下に設けた接地板の接続不完全にあり,銅メッキ技術の向上を図ることによって解決するものと考えている.又人工誘電体共振器の無負荷Q値を向上させるためには共振器を構成する人工分子の配列の工夫が必要である.そのため誘電率の虚数部を精度良く計算できる摂動法に基づくアルゴリズムを開発したが現状では安定的に動作していない.シミュレータ付属の積分計算カルキュレータ使用法に問題があると思われるのでその習得に努める.一方通常のディスク誘電体共振器のTEO1δモードに対応するモードを選択的に励振するために,円弧状の金属ストリップを同心円状に並べて人工誘電体共振器を作製した.この構造は等価比誘電率が1000を超えるほど大きくなり共振器の小型化に好都合である.しかし現状ではスプリアス特性が期待したほどよくないためその改善が必要である.また無負荷Q値も数100程度しかないのでその最大化の方策を探さねばならない.現有のメッキ装置により銅メッキ厚さをうまく制御できるようになればその最適化によりQ値を10倍程度向上できる見込みがある.複数の共振器を相互に結合させることによって帯域通過フィルターが実現される.その帯域を決定するために必要なパラメータである共振器間結合係数を計算する新しい方法を提案した.結合の物理的意味が明確に示される方法であるためフィルター設計に有用であると思われる.

1.当研究費とは別に購入したフォトリソグラフィ装置を用いて100ミクロン程度の精度でプリント基板(PCB)のパターニングが可能となったので、手持ちの銅めっき装置とあわせて意図した実験ができるようになった。2.人工誘電体の概念を用いて多層インターディジタル共振器を作製し、回路の小型化と低損失化を目指した。小型化はシミュレーションの予測どおり実現したが、現時点では低損失化は予測の半分程度しか実現できていない。その原因はPCBの銅箔の表面荒れにあるものと考え、荒れのないPCBを購入して実験を行う予定である。これによってLTCC化を進めることが可能となる。3.オープンリング共振器をブロードサイド結合させると非常に強く結合する。そのためにこの構造は負透磁率媒質の構成要素としてしばしば用いられてきた。われわれはその強結合を利用して広帯域バンドパスフィルタを実現しようと考えている。その帯域幅や整合の調整を極めて簡便に実施する方法にっいて提案し、広帯域フィルタ設計の指針を明らかにした。4.共振器の基本定数(共振周波数、外部Q,無負荷Q、結合係数)を統一的に時間軸上で計算する方法を提案し、ほぼ完成させることができた。従来の方法がSパラメータの周波数特性から上記定数を計算するものであったのに対して、今回のものは内部電磁界の時間応答からすべてを計算することができる。5.共振器の結合係数の意味を物理的に理解できる新しい表現法を提案し、各種共振器に対してその有効性を示した。そして従来常識とされてきたいくつかの命題の修正を求めた。
多チャンネル型超伝導量子干渉素子による脊髄伝導障害の三次元解析

本研究は脊髄誘発磁界計測用の超伝導量子干渉素子(SQUID;superconducting quantum interference device)磁束計を開発し,脊髄伝導路の三次元的な解析を行うことを目的としている。平成11,12年度の研究として以下の如く,SQUID磁束計と磁気シールド装置の設計,制作,設置を行い,脊髄誘発磁界の計測を行った。1)脊髄誘発磁界計測用SQUIDコイルの設計脊髄誘発磁界は信号強度が非常に小さく,かつ脊髄からの磁界成分は体表に対して水平方向に発生すると予測され,SQUID検出コイルの高感度化,形状の最適化を計る必要があった。脊髄の解剖学的知見に基づき,1チャンネル計測用SQUIDコイルを設計した。SQUIDの検出コイルは外来磁気雑音を相殺するため2つのコイルを逆接続したグラディオメーター構造とし,脊髄磁界計測に適したコイル巻数とコイル間距離を設計し,検出コイルの高感度化を図った。SQUIDコイルの製作は米国Tristan社にて行った。2)小型磁気シールド装置の開発・設置脊髄誘発磁界計測時の外部磁気雑音遮断を目的に,小型磁気シールド装置を製作・設置した。この装置内で,脊髄の任意の複数箇所で誘発磁界計測を可能とするために,被検体を自由に移動できる機能を持たせた。3)SQUID磁束計の設置非磁性プラスチック製で,前後左右に可動範囲を有するガントリーを製作し,SQUIDコイルを固定した。ガントリー下方に実験動物固定用の改良型動物脳定位固定装置を設置した。これらの装置を小型磁気シールド装置内に設置した。4)脊髄誘発磁界の計測実験動物として成猫を用いた。ケタミン筋注・静脈麻酔後,人工呼吸下に麻酔を維持し,改良型脳固定装置に実験動物を固定し,小型磁気シールド内に装置した。Nicolet Viking IVを用いて後肢坐骨神経を電気刺激し,脊髄腰膨大部にて誘発磁界を導出した。約500回の加算平均により,潜時が約2msの二峰性波形を記録した。これは馬尾神経・脊髄を上行する信号により生じた磁界と考えられた。平成11年度の研究として以下の如く,SQUID磁束計と磁気シールド装置の設計,制作,設置を行った。1脊髄誘発磁界計測用SQUIDコイルの設計脊髄誘発磁界は信号強度が非常に小さく10^<-15>テスラ程度になると予想され,かつ脊髄からの磁界成分は体表に対して水平方向に発生すると予測されるため,SQUID検出コイルの高感度化,形状の最適化を計る必要があった。脊髄の解剖学的知見に基づき,1チャンネル計測用SQUIDコイルの設計(大きさ,向き,コイルの巻数)を行った。2小型磁気シールド装置の開発

汎用磁気シールドの外部磁気雑音遮断性能をさらに向上させるために,従来の磁気シールド内に小型磁気シールド装置を製作・設置した。この小型磁気シールド装置内で,脊髄の任意の複数箇所で誘発磁界計測を可能とするために,被検体を自由に移動できる機能を持たせた。外来磁気雑音は合成開口法や移動平均加算法などの信号処理技術で処理することとした。3 SQUID磁束計の設置非磁性プラスチック製で,前後左右に30cmの可能範囲を有するガントリーを製作し,SQUIDコイルを固定した。ガントリー下方に実験動物固定用の改良型動物脳定位固定装置を設置した。これらの装置を2)で開発した小型磁気シールド装置内に設置した。本研究は脊髄誘発磁界計測用の超伝導量子干渉素子(SQUID;superconducting quantum interference device)磁束計を開発し,脊髄伝導路の三次元的な解析を行うことを目的としている。平成11,12年度の研究として以下の如く,SQUID磁束計と磁気シールド装置の設計,制作,設置を行い,脊髄誘発磁界の計測を行った。1)脊髄誘発磁界計測用SQUIDコイルの設計脊髄誘発磁界は信号強度が非常に小さく,かつ脊髄からの磁界成分は体表に対して水平方向に発生すると予測され,SQUID検出コイルの高感度化,形状の最適化を計る必要があった。脊髄の解剖学的知見に基づき,1チャンネル計測用SQUIDコイルを設計した。SQUIDの検出コイルは外来磁気雑音を相殺するため2つのコイルを逆接続したグラディオメーター構造とし,脊髄磁界計測に適したコイル巻数とコイル間距離を設計し,検出コイルの高感度化を図った。SQUIDコイルの製作は米国Tristan社にて行った。2)小型磁気シールド装置の開発・設置脊髄誘発磁界計測時の外部磁気雑音遮断を目的に,小型磁気シールド装置を製作・設置した。この装置内で,脊髄の任意の複数箇所で誘発磁界計測を可能とするために,被検体を自由に移動できる機能を持たせた。3)SQUID磁束計の設置非磁性プラスチック製で,前後左右に可動範囲を有するガントリーを製作し,SQUIDコイルを固定した。これらの装置を小型磁気シールド装置内に設置した。4)脊髄誘発磁界の計測実験動物として成猫を用いた。ケタミン筋注・静脈麻酔後,人工呼吸下に麻酔を維持し,改良型脳固定装置に実験動物を固定し,小型磁気シールド内に装置した。Nicolet Viking IVを用いて後肢坐骨神経を電気刺激し,脊髄腰膨大部にて誘発磁界を導出した。約500回の加算平均により,潜時が約2msの二峰性波形を記録した。これは馬尾神経・脊髄を上行する信号により生じた磁界と考えられた。
妊婦の自動車運転の安全性に関する研究-ドライビングシミュレータを用いた室内実験システムによる検討-

平成13年度のシミュレータ実験により眼精疲労や車酔いなどシミュレータの影響と推察される問題点が判明し妊婦を対象に実験を行うことができなかった。そこで本年度は「妊婦の自動車運転の安全性に関する研究」の一環として実施した前方視的質問紙調査のデータを統計学的に分析し、自動車運転により切迫早産・早産および臍帯巻絡のリスクが増大することはないとの結論を得た。【研究方法】2001年112月に大阪府泉佐野市T病院で妊婦健診に来院した妊娠28週の初産婦493名に質問紙を配布し、外来・入院カルテ、出産記録から出産情報を照合し、単胎妊婦442名の有効回答を得た。切迫早産・早産の検討では、早産の関連因子(有職者、喫煙者、運動習慣のある者、妊娠中毒症などの合併症)のある者を除いた238名、臍帯巻絡の検討では、巻絡の発生頻度に関連する因子(有職者、運動習慣のある者)のある者を除いた312名を分析対象とした。【結果】(1)運転の有無と切迫早産・早産率および臍帯巻絡率との関連は認められなかった。切迫早産率早産率臍帯巻絡率ドライバー11.7% 3.1%39.4%ノンドライバー16.0%4.0% 35.6%(2)運転・乗車時間の長短を1週間総利用時間のほぼ中央値である60分で分け比較したところ、運転・乗車時間の長短と切迫早産・早産率および臍帯巻絡率との関連は認められなかった。(3)車種と切迫早産・早産率および臍帯巻絡率との関連は認められず、振動による影響は少ないものと推察された。(4)子宮収縮の自覚では、運転中・同乗中の方が歩行時に比べて収縮を自覚する者が有意に少なく、「歩くよりも楽」という妊婦の感想を裏付ける結果となった。また、運転中と同乗中の収縮自覚の比較では有意差が認められなかった。(5)運転の有無と平均臍帯長・過長臍帯率は有意差が認められず、運転が臍帯長に影響を及ぼす可能性は低いと考えられた。妊婦ドライバーの運転中の生理反応や運転操作の変化を客観的データに基づき検証することを目標として、本年度は検討をすすめるうえで基礎となる非妊女性15名を対象にドライビングシミュレータを導入して以下の研究を行った。[研究1]運転速度・心拍数の変化、シミュレータの臨場感・体調の変化・実験方法に対する感想および評価について調査し、今後妊婦を対象にこの実験を行う場合の問題点について検討した。[結果](1)実験走行1回目と2回目の速度変化の相関は強く、安定した運転挙動が把握できた。(2)非妊女性においても非運転時に比べて運転時に心拍数が増加している者がいた。(3)シミュレータの臨場感では、特に「スピード感」「アクセル使用感」について本物と異なるという感想をもつ者が多かった。実験中の体調の変化では、シミュレータの影響と思われる眼精疲労、車酔いを訴える者がいた。(4)実験方法は適切であると評価された。妊婦を対象とした場合、気分不良や緊張が予想されるという意見があり、休憩時間の延長について提案があった。[研究II]本研究と同様の走行条件で実施した既往研究の男性ドライバーのデータと比較し、非妊女性ドライバーの運転挙動の特性について分析した。[結果](1)男女間の区間走行速度について統計的有意差は認められなかったが、個々のデータでは女性の方が区間平均速度は約6km/h低いことが明らかとなった。(2)既往研究に基づき分析対象者を速度変動に関して5つのパターンに分類した結果、女性の方が早くから速度が低下する者が多い傾向が認められた。(3)各パターンにおける男女間の速度変化について高い相関が認められた。(4)交通流に何らかの悪影響を与える可能性が示唆されるパターンについて、アクセル使用量も含めた一連の動きで捉え男女間の比較を行った結果、同様の速度変動をしているが速度変化量については女性の方が少ないことが判明した。切迫早産率早産率臍帯巻絡率ドライバー11.7% 3.1%

39.4%ノンドライバー16.0%4.0% 35.6%(2)運転・乗車時間の長短を1週間総利用時間のほぼ中央値である60分で分け比較したところ、運転・乗車時間の長短と切迫早産・早産率および臍帯巻絡率との関連は認められなかった。(3)車種と切迫早産・早産率および臍帯巻絡率との関連は認められず、振動による影響は少ないものと推察された。(4)子宮収縮の自覚では、運転中・同乗中の方が歩行時に比べて収縮を自覚する者が有意に少なく、「歩くよりも楽」という妊婦の感想を裏付ける結果となった。また、運転中と同乗中の収縮自覚の比較では有意差が認められなかった。(5)運転の有無と平均臍帯長・過長臍帯率は有意差が認められず、運転が臍帯長に影響を及ぼす可能性は低いと考えられた。
海綿共生細菌Entotheonella属による多様な生物活性物質生産機構の解明

海洋無脊椎動物の中でもとりわけ海綿動物は天然生物活性物質の宝庫として知られている。海綿動物が保有する多様な生物活性物質の多くは共生微生物によって生産され、化学防御物質として機能すると考えられている。それらの中には強力な生物活性を示し、医薬品のリード化合物として有望視されるものが複数存在する。本研究では海綿共生微生物Entotheonellaが有する物質生産能をさらに詳細に検証するために、様々な種の海綿動物を対象に生合成遺伝子の取得や新規代謝産物の探索を進めることで、Entotheonella属バクテリアの海綿共生細菌としての普遍性や生産菌としての重要性を明らかにすることを目的とした。海綿動物は付着性で大量の海水をろ過することで、有機物を摂取して生きており、この際に一過性に取り込む微生物とともに、多種多様な微生物が共生している。それらの中には医薬品のリード化合物として有望視されるものが複数存在する。中でも、ハリコンドリンBは海綿由来の生物活性物質が抗がん剤開発に成功した例として記憶に新しい。我々は先行研究において、Theonellidae科に属する海綿Theonella swinhoei及びDiscodermia calyxの2種おいて二次代謝産物生合成遺伝子の解析を進め、遺伝子をコードする共生細菌の同定に成功した。同定した生産菌は新門Tectomicrobia門に属するEntotheonella属難培養性細菌であり、ポリケタイドからペプチドなど多様かつ複雑な生物活性物質の生産を担う、極めて物質生産に秀でたバクテリアであった。本研究では海綿共生微生物Entotheonellaが有する物質生産能をさらに詳細に検証するために、Discodermia、Theonellaに属する様々な種の海綿動物を対象に生合成遺伝子の取得や新規代謝産物の探索を進める。現段階では2種海綿動物にとどまっている知見をさらに拡張することで、Entotheonella属バクテリアの海綿共生細菌としての普遍性や生産菌としての重要性を明らかにすることを目的とした。本年度は特に伊豆半島や紀伊半島に生息するDiscodermia kiiensisを研究対象とし、その代謝産物の探索や生合成遺伝子の取得、生産菌の同定を試みた。Discodermia kiiensisには環状デプシペプチドであるdiscodermin類が主要な二次代謝産物として含まれていることが知られている。また、よりマイナーな成分として紀伊半島産D. kiiensisよりdiscokiolide類が報告されている。我々は2014年に伊豆半島産D. kiiensisより新規リポペプチドlipodiscamide類を単離、構造決定した。環状構造内にジラクトン結合を有し、シトルリン、ウレイドアラニン、デヒドロノルバリンなどの異常アミノ酸を含む特異な環状デプシペプチドであった。このように、日本産D. kiiensisからは3つの特異な環状デプシペプチドが見出されている。しかし、それらの生合成遺伝子や生産菌の報告例はこれまで皆無であった。そこで、これら代謝産物の生合成遺伝子を取得し、その生産を担う共生微生物の同定を試みた。D. kiiensisの人工海水懸濁液を光学顕微鏡によって観察した結果、フィラメント状の特徴的な形態を有するバクテリア細胞が多数認められた。この形態はEntotheonella属バクテリアの特徴でもあることから、それらを密度勾配遠心法によって分画し、エンリッチした画分からゲノムを抽出し、次世代シークエンサーによって解析した。その結果、discodermin及びlipodiscamideの生合成遺伝子クラスターの取得に成功した。Discoderminに関してはNRPSのA domainの基質特異性を検討した。Lipodiscamideに関してはクラスター内にコードされた硫酸基転移酵素の存在からの硫酸化lipodiscamideの存在が予測されたため、実際に海綿抽出液中の探索を行い、新規化合物sulfolipodiscamideを単離、構造決定した。以上の結果から、これらの化合物はいずれも海綿共生微生物Entotheonellaによって生産されていることが明らかになった。本年度は引き続き伊豆半島産海綿Dicodermia kiiensisを対象として詳細な研究を行った。昨年度までにD. kiiensisに由来するフィラメント状バクテリアを密度勾配遠心法によって細胞分画し、得られたバクテリア画分からゲノムを抽出し、シークエンス解析を行った。その結果、ドラフトゲノム情報よりdiscoderminおよびlipodiscamideの生合成遺伝子クラスターを得る事に成功した。Discodermin類は1984年に海綿由来ペプチドとして初めて単離された化合物であり、これまでその生合成的起源がリボソーム依存性か非依存性であるのかが不明であったが、本研究によって非リボソーム依存性ペプチド合成酵素によって生合成されることが明らかになった。また、lipodiscamideは我々のグループが独自にD. kiiensisより見出した新規リポペプチドであり、環状構造内に2つのエステル結合を有し、構成アミノ酸としてシトルリン、ウレイドアラニン、デヒドロノルバリンなど特異なアミノ酸を含む。さらにその生合成遺伝子の解析からクラスター内に硫酸基転移酵素がコードされている事が明らかになり、硫酸化体の存在が示唆された。海綿抽出物の分画方法を最適化し、探索を進めた結果、硫酸化体の単離構造決定に成功している。生合成遺伝子内にコードされている硫酸基転移酵素は大腸菌にて異種発現し、硫酸基転移反応の基質の同定に成功した。

また本年度は、T. swinhoeiに由来するtheonellamide類の生合成経路の解明にも着手した。Theonellamide類は分子内のヒスチジンのイミダゾール環によって架橋した特異な構造を有する。そこで、推定生合成中間体を合成し、ヒスチジン架橋の形成機構について検討を進めている。現在簡略化した生合成中間体の合成を完了しており、詳細な反応機構の解析を進める。本研究では海綿共生微生物Entotheonellaの二次代謝産物生産能に関して普遍性と多様性について検討することを目的としている。特にTheonellidae科の海綿動物についてこれまで伊豆半島産のTheonella swinhoeiとDiscodermia calyxの検討を行ってきた。しかしながら、他の海域や他の種の海綿動物においてはEntotheonellaによる物質生産能の解析は皆無であった。そこで本研究ではDiscodermia属海綿D. kiiensisについて初年度より解析を進めている。すでに本海綿由来の生物活性物質はEntotheonellanによって生合成されていることが明らかになっている。また本年度は、Theonella swinhoei由来の生合成遺伝子未知であった代謝産物としてtheonellamideの生合成経路の解明に着手した。特徴的な部分構造であるヒスチジンブリッジの形成機構について興味深いデータが得られている。T.swinhoeiにはいくつかの異なるケモタイプの存在が知られており、代表的な例としてpolytheonamide類を含む黄色タイプとtheonellamide類を含む白タイプがある。黄色タイプではすでに詳細なメタゲノム解析が行われているが、白タイプは遺伝子の抽出が困難であったため、メタゲノム解析が遅れてきた。最近になりシングルセル解析が徐々に可能になり、遺伝子情報も得られつつある。今後は白タイプ由来の生合成遺伝子未同定な代謝産物の解析も進める。すでに我々はtheonellapeptolideの全合成を達成しており、theonellapeptolideの生合成遺伝子の探索を引き続き進める。
脳律動変調技術の開発とそれに基づく認知機能の向上

本研究では,脳律動と認知機能の因果関係を明らかにする目的で非侵襲的な電流刺激法により脳律動を操作し,脳律動が認知的課題遂行の結果生じる脳活動(付帯現象)ではなく,認知の成立に関与する脳活動であることを操作的に検証することを目的とする.そのための基盤技術として電流刺激時の脳活動を計測し,現在の脳活動状態に基づき電流刺激のパラメータを調整する技術を開発する.さらに,生理学的実証として脳律動操作に伴う認知課題成績の変化を実証する.本研究では,脳律動と認知機能の因果関係を明らかにする目的で非侵襲的な電流刺激法により脳律動を操作し,脳律動が認知的課題遂行の結果生じる脳活動(付帯現象)ではなく,認知の成立に関与する脳活動であることを操作的に検証することを目的とする.そのための基盤技術として電流刺激時の脳活動を計測し,現在の脳活動状態に基づき電流刺激のパラメータを調整する技術を開発する.さらに,生理学的実証として脳律動操作に伴う認知課題成績の変化を実証する.