hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スロッシングによる内容液の溢流量の算定とその減衰対策への研究

東日本大震災においてもやや長周期の地震動により、水道等の矩形貯水槽においてスロッシング現象が発生し、内容液が揺動して溢流、さらには貯水槽自体を壊したことが調査の結果多数確認された。本研究では、実機矩形貯水槽を小型および大型振動台で加振実験を行うことにより、貯水槽の壊れるメカニズムを解明し、ある加振方向を有する時の矩形水槽の長辺方向と短辺方向の2つの固有振動数が干渉し、液面揺動が急激に変化することにあることを掴んだ。さらに、内部に簡易な樹脂製の格子状の制振装置を設置することにより、スロッシングの減衰定数の大幅な増加を計り、スロッシングによる貯水槽の被害を防止することを可能とした。加振方向角を変化させた矩形断面水槽のスロッシング挙動の把握を実施した。矩形型貯槽は円形型貯槽と違い地震による加振方向角や貯槽の寸法比により、液面揺動に変化が生じると推測される。さらに矩形断面水槽の特徴は、長辺方向と短辺方向の2つの固有振動数が存在することである。このため、矩形断面水槽の加振方向角を変えて加振させた場合、この2つの固有振動数により液面揺動がどのような変化をするかという検討が必要となる。そこで、本研究では,矩形断面水槽の長辺方向,短辺方向のスロッシング1次、2次モードに着目し、地震により加振方向角が変化した場合について、矩形型貯槽の液面揺動がどのように変化するかを調査した。また実験結果から最大波高に対する加振方向角と寸法比の影響を検討した。平野らの実験は、断面の縦横比が約1:2の矩形断面水槽を用いて加振方向角を変化させながら加振実験を行った。その結果、矩形水槽の長辺方向の2次モードと短辺方向の1次モードにおいて、加振方向角が変化することにより応答波高が増大することを確認した。また,加振方向角が変化したことにより、回転する挙動が促されて応答波高が増大した。また、減衰定数に関してはモード形状と加振方向角に依存せず0.20.6%と小さい値をとることを確認した。鈴木の実験は、断面の縦横比が1:1の矩形断面水槽を用いて行った。加振方向角θを0°90°まで変化させた場合、75°までは,明確な固有振動数が確認された。加振方向角θが30°までの変化なら、スロッシングによる最大波高は最大でも30%程度しか減少しなかった。この様に縦横比が1:1の矩形断面水槽貯槽のように長辺と短辺の長さが同じ場合は、貯槽の縦横比寸法により液面揺動の最大波高は大きく影響されると思われる。丸岡は、2つの実験を検証モデルとしての自由表面の数値解析プログラムの作成を行い、実験との整合性を確認している。2011年3月11日に発生した東日本大震災(M9.0)において、被災地域内の上水道配水施設での大型矩形鋼製タンクの破損や、400Km以上離れた所でのFRP製、ステンレス製の矩形受水槽の破損被害が多数発生した。ここでの被害は、正方形断面容器を組み合わせた形状の受水槽に多く発生している傾向にある。以上の様な被害が実際に発生しており、各種大型矩形断面容器におけるスロッシング現象の把握、さらにはスロッシング対策の必要性が希求されるに至っている。このような背景から、近い将来必ず発生する東海,東南海,南海地震,都市直下型地震に備えて矩形貯槽の動的な挙動を把握することは、社会的に大きなニーズがあると考える。このような背景を基づき本年度の研究で明らかにしたことは、矩形断面容器の加振方向角を変えて加振させた場合、異なるスロッシング振動が相互干渉を引き起こし、スロッシング挙動に影響を与えることである。特に被害が多発した正方形断面容器は、矩形断面容器とは異なり断面の辺長比が等しく、各辺のスロッシング固有振動数の値が等しくなることである。具体的は以下の項目である。1.1次モードは、加振方向角45°の場合に隅角部で集中的に波高が大きくなり、ここで最大波高が0°と比較し60%程度大きな値となった。2.2次モードは、加振方向角が30°75°の場合に最大波高の40%程度の増加が見られた。3.正方形断面容器は、加振方向角が変化してもスロッシング固有振動数がほぼ一定であることを確認した。4.減衰定数は、モード形状や加振方向角に関わらず0.00250.0050とほぼ一定の小さい値となった。

平成24年度は、正方形断面の代表である水道施設等に設置されている受水槽を対象として制振装置を検討する。水道施設等の受水槽は一般に病院などの公共施設の他,集合住宅などにも多く設置され、災害時はライフラインとして重要な役割を担っており、これらに被害が生じると給水できなくなるなど生活に大きな影響を及ぼす。ところで対策として制振装置を受水槽に適用する場合、上水を扱う場合が多いため、衛生性から適用できる材料が限定されること、さらに既設の水槽内への設置では、狭空間での現地施工の課題がある。本研究では衛生性に優れた樹脂配管を利用し、さらに狭空間の現地施工にも対応した制振装置モデルを検討し矩形水槽を用いてその効果を検証した。(1)水面からの差込長を変化させた時の最大波高は、差込長が大きくなるにつれて非制振時と比較して波高低減効果が高くなり、対数近似的な傾向を示している。制振装置の差込長(設置枚数)に対する制振効果は必ずしも差込長に依存しない。これは水槽の液面付近程流速が速く,底面に近づく程流速が遅くなることに起因するものである。(2)樹脂配管の取付けピッチから閉塞率と最大波高の関係より制振装置を設置することで28%の閉塞率で最大波高を半減できた。さらに閉塞率を上げるとその効果は高まり、84%閉塞させると非制振時の約20%まで波高を抑制できることが確認できた。これらの傾向は、閉塞率を上げることで2次曲線的に最大波高を低減させるものと推測される。(3)閉塞率を上げるには樹脂配管を相当数設置する必要があり、施工コストを増大させることから受水槽に適切な波高低減量を設定することが重要である。(4)非制振時は起振中波高が増大し続けるのに対し、制振装置を設置した場合、起振途中から波高成長が抑制されている。(5)起振終了後の減衰定数が制振装置を設置することで非制振時に比べて2倍以上となった。平成23年度は、東日本大震災で多くの受水槽タンクの被害が生じたが、これを調査することで本研究がこの原因究明のための一助となっている。近い将来発生するであろう東海,東南海,南海地震,都市直下型地震に備えての研究として行く予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、スロッシングの制振方法を中心として研究を進めて行く予定である。スロッシングならびにスロッシングから発生する溢流量の算定がおおむねできたことから、これを制振する具体的な方法を提案して効果を確認して行く予定である。
フィリピン農漁民の資源利用と世帯戦略から見た貧困削減の可能性の研究

フィリピンの農漁民の生計戦略においてはリスク分散が重要となっているが、そのためのシステムは実は植民地化以前からの海域東南アジアの社会システムに由来するものであり、その根底には「インド的権力観念」がある。植民地化以前の社会ではこうしたシステムが人々のリスク分散に大きな役割を果たしていた。しかし近代化により流入してきた資本主義システムは、彼らのリスクをかえって拡大し、貧富の差の固定化に貢献している。今年度は二つの調査、研究を行った。一つは,フィリピン共和国ボホール州での農村調査および家計調査の集計であり,もう一つは同カピス州での漁村調査とそのデータの分析である。ボホール州の調査では,従来の研究代表者自身による農村調査に加えて,現地NGOであるボホール地域開発基金(BoholLocalDevelopmentFund)に委託した網羅的な家計調査と,現地のBersaluna氏に委託した健康調査を行った。現在,家計調査データの集計を行っているところである。また,従来のデータの解析も続けており,次の2点が明らかになった。これらの点については今後,論文として発表していくべく準備をしている。1)農村の予測不能なリスクが高いという条件の下では,マイクロファイナンスは農民の生活の経済的向上には貢献せず,かえって貧困を固定化し,貧富の格差を拡大させている。従来,マイクロファイナンスが貧困削減に果たす重要性が指摘されて来たが,マイクロファイナンスがむしろ逆の効果持つという事実の発見は重要なものである。2)マイクロファイナンスを巡る人々の行動は,前スペイン期のフィリピンの社会秩序と多くの共通性を持ち,また海域東南アジアという広いコテクストの中で理解する必要がある。パナイ州の調査では,漁場を巡る人々の相互交渉とサリサリストアの運営に関わるデータの収集と分析を行った。漁場を巡る相互交渉においては,伝統的な方法による相互交渉が,漁民の数の増加という条件の下では生態環境の悪化と漁民収入の停滞が起きていることが明らかになった。そして,こうした場での漁民の行動パターンは,海域東南アジアという広いコンテクストの中で捉えると,上記の農民の行動や,他の国における事例と共通性が見られる。こうした点はフィリピンをはじめとする東南アジアの貧困削減において,歴史を考慮することの重要性を示唆するものである。経済が急成長する東南アジア諸国にあって、フィリピンは経済成長の度合いが他国に比べて特に鈍く、貧困の度合いも高い国である。フィリピンにおける貧困は、社会的経済的格差の大きさの裏返しでもあるが、本研究ではなぜ人々は貧困から抜け出せないのか、貧困を削減するにはどうしたらいのかを、統計データや、われわれが農村および漁村で実施して得られた現地の民族データから検討していこうというものである。これらのデータの検討の結果、そこには、近代的な政治制度や資本主義経済が村落生活に入り込む一方、こうした状況に対して一般の人々が生活の論理に根ざしたリスク分散型生活戦略で臨むという現象が見られ、この近代制度の論理と生活の論理との簡の齟齬が結果的に貧困を再生産してしまっているというメカニズムが明らかになった。この点は、本来は人々を貧困から抜け出させるという役割を期待されている協同組合においても、その近代的システムが人々の生活戦略と齟齬を来たし、結果的に貧困を再生産してしまっている点に、特に皮肉な形で現れている。しかしまたこの生活の論理は、過去数百年にわたりフィリピンの人々の社会生活を秩序付け、その生存を保証してきた論理でもあり、彼ら/彼女らの生活を近代的制度の型にはめることは非現実的である。それゆえ、貧困削減という目的のためにはこうした農漁民の生活戦略を十分に生かすシステムを構築する必要がある。そしてそのためには、近代以前の彼らの社会経済的システムと現代の彼ら/彼女らを取り巻く社会経済システムが、どのように接合可能なのかを検討する必要がある。本研究の目的は、フィリピンの農漁民の生計戦略を、その資源利用のあり方に即して分析することを通じて、貧困削減の可能性について検討し、そこにおける地域の社会関係の役割をすることにあった。この目的に向かって、現地調査を毎年実施した他、文献調査を行った。その結果、農民も漁民も生計戦略においてリスク分散という課題がとても重要である一方で、その対象資源に関わらず、日常生活におけるお互いの交渉や戦略が重要であることが明らかになった。また、こうした戦略や戦略の背後にある人間関係の認識は、実は植民地化以前からのフィリピン(ビサヤ)、さらには東南アジア海域世界の人々の社会関係や慣習法のあり方に由来するものであり、その根底には「インド的権力観念」があることがわかった。日常生活の戦略はこうした権力観念を背景にして初めて理解できるものであり、貧困削減の手段とされている協同組合の実質的な機能も、こうしたこの土地の人々の歴史に根ざす社会関係の把握無しには理解できない。この歴史に由来するシステムは、一定の社会関係の内部で財を自由に循環させることにより日常生活のリスクを分散しているが、現代的経済システムは逆に生活のリスクを先鋭化させ、貧困と経済格差を固定化させている。

そこで、貧困問題にアプローチするためには、植民地化以前の社会の経済システムを理解した上で、占有に基づき財の循環を促すような社会システムを強化する必要があることが示された。実のところ、こうした経済システムは実はフランスの社会主義思想家プルードンが唱えたものにとても類似しており、そこから、ゲゼルの地域通貨の思想のフィリピンにおける可能性についても新たな展望を開く可能性を示すことができた。以上の問題は、今までは歴史学や経済学で個々別々に論じられてきたものであるが、本研究ではそれらに調査を通じて全体としての見通しを与えた点に学問的意義がある。
鋳造合金の表面形成に対する熱および圧力要因の影響

鋳造品の薄肉化の趨勢に沿い,表面形成現象の理解のために溶融金属の流動場における凝固の挙動を観察・解析した.1)薄肉鋳物におけるアルミニウム合金の流動性:せまい鋳型空間を溶融金属で充填する可能性、すなわち流動性をアルニミウム合金AC4CHについて減圧吸引式流動性試験法で研究した.断面寸法,鋳型材料,塗布材,鋳型内雰囲気の影響,鋳込温度,吸引圧力の影響を明らかにした.基本的には伝熱が支配的だが,狭い鋳型断面では表面張力が重要であること,鋳型内雰囲気と塗布材の交互作用の存在が示唆された.2)薄肉鋳鉄における流動性:同様に片状黒鉛鋳鉄の流動性を研究し,鋳型断面寸法,鋳込温度,吸引圧力につきほぼ同様の結果を得,また接種の影響,場所による凝固組識の差異を明らかにした.3)薄肉チタン鋳物における流動性:チタン鋳物の流動性に対する鋳込温度,鋳型断面寸法の影響を明らかにした.また狭い鋳型空間での流動性が脱酸で改善される可能性が示唆された.4)強制対流下における凝固のコンピュ-タ・シミュレ-ション:実験研究と平行して2次元平面での流動と凝固のコンピュ-タ・シミュレ-ションを試み,純水によるモデル実験と比較し有効性を確認した.5)一方向凝固PbーSn合金円盤の鋳造変形:表面形状への初期凝固層の変形挙動に関連し,底面から凝固する一方向凝固試料の底面のそり変形を測定し,変形が基本的には凝固後の熱応力によることを示した.6)液滴落下法による表面凝固層の変形挙動の研究:同様に種々の純金属および2元合金の初期凝固層の変形挙動を調べ,純金属の変形に凝固収縮量の影響は全くなく,凝固後の変形だけであること,合金は共晶組成付近で大きい正変形または負変形が起こることを明らかにし,その原因も凝固後の収縮又は膨張にあることを推論した.鋳造品の薄肉化の趨勢に沿い,表面形成現象の理解のために溶融金属の流動場における凝固の挙動を観察・解析した.1)薄肉鋳物におけるアルミニウム合金の流動性:せまい鋳型空間を溶融金属で充填する可能性、すなわち流動性をアルニミウム合金AC4CHについて減圧吸引式流動性試験法で研究した.断面寸法,鋳型材料,塗布材,鋳型内雰囲気の影響,鋳込温度,吸引圧力の影響を明らかにした.基本的には伝熱が支配的だが,狭い鋳型断面では表面張力が重要であること,鋳型内雰囲気と塗布材の交互作用の存在が示唆された.2)薄肉鋳鉄における流動性:同様に片状黒鉛鋳鉄の流動性を研究し,鋳型断面寸法,鋳込温度,吸引圧力につきほぼ同様の結果を得,また接種の影響,場所による凝固組識の差異を明らかにした.3)薄肉チタン鋳物における流動性:チタン鋳物の流動性に対する鋳込温度,鋳型断面寸法の影響を明らかにした.また狭い鋳型空間での流動性が脱酸で改善される可能性が示唆された.4)強制対流下における凝固のコンピュ-タ・シミュレ-ション:実験研究と平行して2次元平面での流動と凝固のコンピュ-タ・シミュレ-ションを試み,純水によるモデル実験と比較し有効性を確認した.5)一方向凝固PbーSn合金円盤の鋳造変形:表面形状への初期凝固層の変形挙動に関連し,底面から凝固する一方向凝固試料の底面のそり変形を測定し,変形が基本的には凝固後の熱応力によることを示した.6)液滴落下法による表面凝固層の変形挙動の研究:同様に種々の純金属および2元合金の初期凝固層の変形挙動を調べ,純金属の変形に凝固収縮量の影響は全くなく,凝固後の変形だけであること,合金は共晶組成付近で大きい正変形または負変形が起こることを明らかにし,その原因も凝固後の収縮又は膨張にあることを推論した.1.吸引試験による流動性試験狭い鋳型空陳における溶融金属合金の流動並びに流動停止現象を観察するために流動性測定装置設計、製作した。装置の主な構成は溶融炉、流動路(〓管),弁,減圧容器,弁,減圧ポンプよりなり、このほか計測糸として圧力ゲ-ジ,流動速度記録用カメラを備える。測定対象としては鋼,鋳鉄を含む各種合金を予定しているが、とりあえずAlーCu合金を用いて基礎実験を行なった。その結果、温度及び吸引力(減圧度)の上昇と共に流動性の増加がみられ、また、流動路の内径の減少と共に流動性が減少した。この減少は伝熱要因から予想されるより以上の大きさであり、その原因として流れ要因を表面張力の要因の両者が考えられるが、そのくわしい解析は今後の課題となる。2、重力注入による流動と鋳肌形成重力注入の際の鋳肌形成に及ぼす初期凝固層形成について観察するための基礎実験として、一方向凝固でPbーSu合金の円板を鋳造し、初期凝固面の反り変形を観察した。その結果,凝固温度範囲の小さい組成において変形が大きいことがわかり、その原因は凝固層内動の温度匂配の変化であることが推定された。このタイプの初期凝固層の変形が何らかの原因で局所的に不均一になったときには湯じわ、等の鋳肌不良の一因になり得ると考えられるが.その点についての確認は今後の課題になる。鋳造品の薄肉化の趨勢に沿って表面形成過程を理解するために溶融金属の流動場における凝固の挙動を観察・解析した.

1)薄肉鋳鉄における流動性:前年度のアルミニウム合金と同様の減圧吸引試験法で片状黒鉛鋳鉄の流動性について研究し,鋳型断面寸法,鋳込温度,吸引圧力の影響,鋳鉄特有の現象として接種の影響,流動に伴う場所による凝固組織の差の発生などを明らかにした.つまり鋳鉄では単に鋳型を充填するだけでなく,とくに流れ先端部に炭化物が発生しないような組成上または溶湯温度などの処置が必要である。2)薄肉チタン鋳物における流動性:精密鋳造鋳型におけるチタン鋳物の流動性を調べ,鋳込温度,鋳型断面寸法の影響を明らかにした.またモデル材料としての鋼について,狭い鋳型空間での流動性が脱酸で改善されることを見出し,チタンなどへの応用の可能性が示唆された.3)強制対流下における凝固のコンピュ-タ・シミュレ-ション:実験研究と平行して,2次元平面での流動と凝固についてのナビアスト-クスの式とエネルギ保存式によりコンピュ-タ・シミュレ-ションを試みた.凝固層の成長速度は溶湯の温度と流速の関数になることが示され,このことは純水・氷の実験での直接観察で確認された.4)液滴落下法による表面凝固層の変形挙動の研究:前年度の研究方法を改良して液滴落下法を確立し,底面の凝固そり量の測定により種々の純金属および2元合金の初期凝固層の変形挙動を調べた.純金属の変形に凝固収縮量の影響は全くなく,凝固後の変形だけであることがわかった.合金については共晶組成付近で大きい正変形または負変形が起こることを見いだし,その原因はやはり凝固後の収縮又は膨張にあることを推論した.
精神障害者の受診開始の経緯に関する研究－未治療期のライフストーリーとその考察－

精神障害者9名に発病前後の生活上のエピソードと受診に至る経緯の聞き取り調査を実施し、グラウンデッド・セオリー・アプローチで分析した。[初めての病的体験とそれを取り巻く環境]が[受診の必要性の自覚]を促進し[初めての受療行動]に結びついたが、不信感や治療効果の実感の乏しさから[治療内容の変遷]を経験した。専門家や仲間との出会いを経て[価値観の変容]や[進路の切り替え]を実現する一方、不全感や不安も抱き、[知識や技術の習得]や[資格や就労の機会を得るための行動]を起こす健康を回復したが、関心を向けられる特質や他者への信頼感の持続に課題のあるケースでは価値観の変容や進路の切り替えに至らなかった。研究初年度にあたる今年度は、精神障害者の受診行動や地域における生活状況を考察する上で重要と考えられる江戸時代から現代に至るまでの精神保健医療福祉行政と関連法規、医療史等の地域精神保健福祉制度に関する資料の収集とフィールドワークを実施した。さらに、本研究の主要概念であり、ジョージ・A・ボナーノが「極度の不利な状況に直面しても、正常な平衡状態を維持することができる能力」と定義した「レジリエンス(resilience)」に関する文献検討を行った。また、「脆弱性モデル」・「ストレスモデル」から「レジリアンスモデル」へのパラダイムシフトの歴史的背景や意義とともに、心的外傷体験の克服により人格的な成長を遂げる「外傷後成長(posttraumatic grouth)」の概念についても文献による検討を行った。その他、首都圏で活動する訪問看護師を対象に半構成的な聞き取り調査を実施し、地域において未治療期の精神障害者の存在が顕在化するきっかけや、彼らを精神科への受診行動に結び付けるまでのアプローチの方法、家族との協力体制の在り方を模索する現状とその背景に関する情報を収集した。そして、それらの情報を、来年度から実施予定の精神障害者を対象とする聞き取り調査のインタビューガイドの内容に反映させた。なお、質的データ分析の精度を高めるため、グラウンデッド・セオリー・アプローチによる分析手法を研究者間で共有する会を定期的に開催した。今後は、精神障害を有し、精神科医療機関に初診後1年未満の研究参加者に、聞き取り調査によるデータ収集を実施する予定である。そこで、今年度より訪問看護ステーションや病院の外来・デイケア部門等の調査協力施設の責任者との調整を開始し、本研究の主旨や目的、および倫理的配慮等について説明し、了解を得るとともに、今後の調査の進め方に関する具体的な打ち合わせと研究協力者候補の選定を実施した。研究2年目にあたる今年度は、精神障害を有し、精神科医療機関に通院中の研究参加者を対象とするインタビュー調査を開始した。調査内容は、精神障害発症前後に体験された生活上のエピソードとその体験が治療過程やその後の人生に与えた影響についてであり、具体的には1精神科的エピソードにより医療への最初の受診行動を行うまでの経過、2受診に向けて地域精神保健福祉サービス機関や医療機関から受けた援助、3最初の受診行動後の経過ならびにその時に医療機関や地域精神保健サービス機関から受けた援助、4受診後に地域生活を送る上で役に立った医療保健福祉専門職の援助あるいは希望する援助、5現在の日常生活・社会活動について、であった。これまでに6ケースのインタビュー・データをストラウス・コービン版のグラウンデッド・セオリー・アプローチにより分析した。その結果、「初めての病的体験とそれを取り巻く環境」が「受診の必要性の自覚」を促進し、「初めての受療行動」へと結びついたものの、医療機関で抱いた不信感や治療効果の実感の乏しさ、副作用の苦しみに伴い、転院や主治医を変更するなどの「治療内容の変遷」を経験していた。その後の信頼できる保健医療福祉の専門家や精神障害を有する仲間との新たな出会いや、恋愛・結婚といったライフイベントを経て、自己理解とともに自己受容・社会受容を包括する障害受容を基盤とした「価値観の変容」や「進路の切り替え」を実現していた。しかしながら、現状には不全感や不安も抱いており、さらなる安定や成長を求めて、「知識や技術の習得」、さらには「資格や就労の機会を得るための行動」を起こす積極性や未来に対する希望を抱けるまでの精神状態を取り戻していた。一方、他者から関心を向けられる特質とそれを維持する能力の獲得、また、他者への信頼感の持続に課題のあるケースの場合、価値観の変容や進路の切り替えには至りにくいことが分かった。精神障害者の受診開始後の支援や未治療期の地域生活の状況や受診の経緯については、専門機関や患者家族を対象とする調査で明らかにされてきた。本研究では、地域で生活する精神障害者を対象に、発病前後の生活上のエピソードと受診に至る経緯に関する聞き取り調査を実施し、体験のもつ意味とその体験が治療過程や人生に与えた影響について考察することを通じ、退院支援や地域生活上の看護支援への示唆を得ることを目的とした。精神科医療機関に通院中の研究参加者を選定し、研究の目的・方法、自由意志に基づく参加、プライバシーの保護に関する説明後、文書による同意を得た9名を対象に、レジリアンスの概念を照合しながら、ストラウス・コービン版のグラウンデッド・セオリー・アプローチで分析した。その結果、[初めての病的体験とそれを取り巻く環境]、[受診の必要性の自覚]、[初めての受領行動]、[治療内容の変遷]、[価値観の変容]、[進路の切り替え]、[知識や技術の習得]、[資格や就労の機会を得るための行動]の8カテゴリーが抽出された。

初めての病的体験とそれを取り巻く環境が受診の必要性の自覚を促進し、受療行動に結びついたものの、医療機関で抱いた不信感や治療効果の実感の乏しさから、治療内容の変遷を経験していた。その後の信頼できる専門家や精神障害を有する仲間との出会いやライフイベントを経て、自己理解とともに自己受容・社会受容を包括する障害受容を基盤とした価値観の変容や進路の切り替えを実現する一方、現状には不全感や不安も抱き、安定や成長を求めて知識や技術の習得、資格や就労の機会を得るための行動を起こす積極性や未来に対する希望を抱ける精神的な健康度を取り戻していた。他方、他者から関心を向けられる特質とそれを維持する能力や他者への信頼感の持続に課題のあるケースでは価値観の変容や進路の切り替えには至りにくいプロセスが認められた。精神障害者9名に発病前後の生活上のエピソードと受診に至る経緯の聞き取り調査を実施し、グラウンデッド・セオリー・アプローチで分析した。[初めての病的体験とそれを取り巻く環境]が[受診の必要性の自覚]を促進し[初めての受療行動]に結びついたが、不信感や治療効果の実感の乏しさから[治療内容の変遷]を経験した。専門家や仲間との出会いを経て[価値観の変容]や[進路の切り替え]を実現する一方、不全感や不安も抱き、[知識や技術の習得]や[資格や就労の機会を得るための行動]を起こす健康を回復したが、関心を向けられる特質や他者への信頼感の持続に課題のあるケースでは価値観の変容や進路の切り替えに至らなかった。本研究の研究参加者(調査対象者)は精神障害者であることから、聞き取り調査の前に、病院の訪問看護ステーションや外来・デイケア部門等の調査協力機関の担当者と特に配慮すべき点について、ケース別の綿密な打ち合わせを実施すると同時に、調査実施前後の研究参加者の病状の変化に対応するための医療支援体制の整備について協力を求めることとしている。また、研究者が研究参加者と初対面という条件において聞き取り調査を実施するのではなく、事前に複数回の面会の機会を設けることにより、研究者と研究参加者との信頼関係の構築に努め、研究参加者のより深く率直な語りを引き出すことを重視してきた。以上の理由により、インタビュー調査の進行がやや遅れている現状にあるものの、今年度までの調査実施の過程で確立した調査協力機関の受け入れ体制を最大限に活用し、最終年度には調査の一層の効率化が促進するものと予測している。精神看護学1.情報収集協力施設より紹介を受けた精神障害者を対象に、研究者が文書と口頭で本研究の趣旨を説明し、同意を得られた人を研究参加者とする。本人の同意を得て、カルテ等からデモグラフィック・データに関する情報収集を行う。具体的には、現在の年齢、性別、精神障害発症の時期、精神障害発病当時の居住地等、地域生活の状況、保健医療福祉の関連機関との交流の有無、保健医療福祉の関連機関の担当者との人間関係等、現在の社会貢献、サークルや趣味、社会活動等に関する情報収集を行う。1回4060分程度の半構成的な面接を実施する。研究参加者から当時の手紙や写真、日記などが提示された場合は、それらも情報とする。
中高齢者の社会的孤立に関連する血中バイオマーカー探索のための予備的前向き研究

本研究では、中高齢の健常者および中高齢うつ病患者を対象に、前向きパイロット研究として、精神医学的構造化面接、社会的孤立・孤独に関連した心理検査、各種血液検査(炎症系・代謝物など)、PC版「信頼ゲーム」など多軸的データを取得し、相関解析等により、中高齢者における社会的孤立・孤独の病態基盤、特に生物学的基盤を萌芽的に見出し、孤独対策のための将来の国家プロジェクト立案のために必要な基礎データを取得する。
若年性歯周炎原因菌に対するアンチセンス法を用いた分子標的治療の開発

侵襲性歯周炎の原因菌Aggregatibacter actinomycetemcomitans(Aa菌)が産生する外毒素ロイコトキシンをコードする遺伝子lktAの発現をPNA (peptide nucleic acids)を用いたアンチセンス法で抑制できるかを検討した。膜透過型ペプチドとして(KFF)3-とlktA遺伝子の開始コドンから12塩基目までのアンチセンス配列をもつPNAを作製した。これをAa菌に作用させ、lktA遺伝子のmRNAの発現量を測定しところ、3×10E8 cfuの菌量に対しては20 μMのアンチセンスPNAを反応させた時最もlktA遺伝子の発現を抑制することができた。平成25年度は、リジン-フェニルアラニン-フェニルアラニン((KFF)3-)の三回の繰り返し構造の膜透過型ペプチドを付与し、Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa菌)の外毒素LPSの産生に関与するlytA遺伝子を標的としたアンチセンスPNAの設計と構築を行った。昨年度の研究では、膜透過型ペプチド(KFF)3-の透過性に関して問題がある様に考えられたが、反応液のpH、反応時間を調整することで透過性を改善できることが分かった。lytA遺伝子に対するアンチセンス鎖の設計は、同遺伝子の開始コドン(ATG)から912塩基までのアンチセンス配列で設計した。本年度は12塩基のアンチセンス鎖のものを中心に解析を行い、Aa菌の標準的な性質をもつY4株と強毒株JP2株を用いて、リアルタイムRT-PCRでlytA遺伝子の発現抑制に関して調査を行った。その結果、低濃度ではむしろlytA遺伝子の発現を促進するがある濃度を超えると発現抑制をする結果が得られた。また、強毒株であるJP2株は、Y4株の約4倍のlytA遺伝子の発現が見られることが明らかとなった。次年度以降は詳細な指摘濃度の調査とアンチセンス鎖の長さを変えた場合の発現抑制に関して調査する予定である。また、平成25年度は、Aa菌を持つ患者が若年層にどの程度存在するかを調べ、本研究の成果が創薬に役立った場合にどの程度の若年者に有効かを検討するために、8か月の乳児および口腔清掃状態の悪い脳性麻痺のある患児に対して口腔細菌叢の調査をあわせて行い、その結果を第51回日本小児歯科学会大会および第30回日本障害者歯科学会で発表を行った。リジン-フェニルアラニン-フェニルアラニンの三回の繰り返し構造の膜透過型ペプチドを付与し、23S rRNAドメインIIを標的としたアンチセンスPNAの設計と構築を行った。しかし、PNAをAggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa菌)の細胞内に効率的に導入できず、アンチセンスPNAによる効果を検討できなかった。そのため作製したPNAをそのまま用いてAa菌の細胞内に効率的に導入するための条件を調査している。また、他の配列をもつ膜透過型ペプチドでより効果的にAa菌の細胞内へ効率的に導入出来るものがないかを検討するために、in silicoでの膜透過タンパクの候補を解析した。その結果、ペネトラチンと呼ばれる膜透過型ペプチドではトリプトファンおよび、フェニルアラニン、およびグルタミン残基が鍵となりこれに依存していることが示唆されているので、これらのアミノ酸を含むペプチドモチーフのうち、Aa菌細胞にも適応できるものがないかを検討している。さらに今回は23S rRNAドメインIIを標的としたが、若年性歯周炎を引き起こすAa菌のうち、強毒株として知られているJP2クローン株も当教室では保有していることから、この株の強毒性に関わる因子の発現機構に関与する遺伝子を標的としたアンチセンスPNAの設計も想定して現在実験を進めている。その一方で、これらのin silico解析と併せて、同じく口腔内から分離され、齲蝕の原因菌とされるStreptococcus mutansの病原因子であるグルコシルトランフェラーゼ(Gtf)についても解析し、その過程でGtfをコードするgtf遺伝子の遺伝系統解析を行ったところ、その病原遺伝子の進化に関し、発酵性食品の摂取を介した遺伝子の水平伝播が関与しているという知見が得られ、Scientific Reports誌に報告を行った。平成26年度は、リジン-フェニルアラニン-フェニルアラニンの三回の繰り返し構造((KFF)3-)の膜透過型ペプチドを付与したAggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa菌)の外毒素LPSをコードするlytA遺伝子を標的としたアンチセンスPNAを使用し、リアルタイムRT-PCRによる発現抑制に関する実験を行った。この発現抑制に関する実験では、lytA遺伝子に対するアンチセンスPNAは、膜透過型ペプチド(KFF)3-を付与し、lytA遺伝子の開始コドン(ATG)から12塩基までのアンチセンス配列で設計したもの(aniti-lktA_12)を使用した。

供試菌としては、Aa菌の標準的な性質をもつY4株と強毒株JP2株を用いた。その結果、3×10∧8 cfuの菌体に対して、20 μMのaniti-lktA_12を37°C、5%CO2存在下で1時間反応させたところ、PNAを反応させずに37°C、5%CO2存在下でインキュベートしたコントロールを1としたとき、JP2株では0.707 ±0.01、Y4株では0.127±0.01の発現量であった。しかし、この濃度の前後の低濃度あるいは高濃度ではlytA遺伝子の発現をむしろ少し促進する傾向も認められたので菌量あたりの至適濃度に関しては検討が必要である。また、タンパクレベルでの発現も解析するためにlktAタンパク(ロイコトキシン)に対する抗体およびlktA遺伝子のノックアウト株も作成した。さらに、平成26年度は、Aa菌を持つ患者が若年層にどの程度存在するかを調べ、本研究の成果が創薬に役立った場合にどの程度の若年者に有効かを検討するために、とくに口腔清掃状態の悪い脳性麻痺のある患児に対して口腔細菌叢の調査し、その結果を第11回日本口腔ケア学会大会で発表を行った。小児歯科学Aa菌のアンチセンスPNAの効果的に作用させる方法において、アンチセンスPNAの長さに関して、文献には11塩基とするのが最も効果的というものがあるが、細胞内への導入効率や二重鎖の結合度とアンチセンス効果の違いには、細胞膜の構造や対象遺伝子の配列が影響し、これを手探りで探していかないと行けないため、予定した計画の進行状況よりも遅れていると考えられる。Aa菌のアンチセンスPNAの取り込みにおいて、膜透過型タンパクの配列、アンチセンスPNAの投与量、溶液組成、pH、温度などに関して、既存の文献にはこれらの情報がほとんど存在しないため、これを手探りで探していかないと行けないため、予定した計画の進行状況よりも遅れていると考えられる。平成25年度に作製したアンチセンスPNAを用いて長さに違い、反応液における濃度を変更して最も効果的にlytA遺伝子の発現抑制を行えるアンチセンスPNAを同定する。その一方で、国内・外の研究協力者にも相談し、Aa菌に効果的に作用するアンチセンスPNAの新たな設計、長さや濃度について検討する。平成24年度に作製したアンチセンスPNAを用いて様々条件下での取り込みを検討する一方で、国内・外の研究協力者にも相談し、Aa菌の細胞内に効率的に導入するための膜透過型ペプチドの再設計を行う。また、23S rRNAドメインIIを標的とするだけではなく、Aa菌の強毒株として知られるJP2クローン株の強毒性に関わる因子の発現機構に関与する遺伝子を標的としたアンチセンスPNAの設計も行う。平成25年度に作製したアンチセンスPNAを用いてlytA遺伝子の発現抑制実験を行ったが、効果的な取り込み条件を得るのに時間がかかり、アンチセンスPNAの新たな設計、長さや濃度について検討を行うところまで至らなかったため。アンチセンスPNAの作製費用を主とし、そのAa菌への取り込み実験を行うための消耗品費を研究費として使用する。また、国内・外の研究協力者との研究打ち合わせ、サンプルの授受、通信に関わる費用として研究費を使用する。
途上国における開口付きメーソンリー壁体の耐震性向上

開口付き枠組組積造壁体であっても,鉄筋コンクリート造の枠材を開口部周辺に配置するといった補強を行えば,無開口の壁体をも上回る耐力を与えることができること等を示した。これは,途上国で広く用いられている枠組組積造壁体の実用的な開口部補強法を提案する上で有益なものであると考えられる。また,2009年9月のインドネシア・ジャワ島西部地震による組積造建物被害の調査を実施し,場所によっては枠組組積造住宅の20%が倒壊したことを明らかにした。途上国において,枠組組積造壁体に設けられる開口の大きさと位置は多様である。本研究の初年度にあたる平成20年度は壁体に窓型開口がある場合を対象として取り上げ,開口付き壁体の耐震性能と,鉄筋コンクリート造枠材による補強効果について実験的に検討を行った。具体的には,1)開口がない壁体,2)無補強の開口がある壁体,3)周辺を鉄筋コンクリート造の枠材により補強された開口がある壁体の三種類の壁体について実験を実施した。なお,開口周辺の補強としては,三パターンの方法について実験的検討を行った。その結果,れんがを組積する際の目地部に用いるモルタルの強度が高いために組積体強度が比較的高い場合は,開口部の周辺に鉄筋コンクリート造の枠材を配置しても,変形性能に関して若干の補強効果が得られるものの,強度に関しては十分な補強効果が得られないことがわかった。一方,目地モルタル強度が比較的低い揚合は,開口部周辺に壁体の全幅にわたるRC造横枠と全高さにわたるRC造縦枠を配置することで強度に関して顕著な補強効果が得られることがわかった。さらに,開口補強壁体のせん断強度の実験値はアーチ機構を考慮した計算値により概ね評価できることが明らかとなった。以上のように,途上国で広く用いられている枠組組積造壁体の耐震化に関して,実用的な開口部補強法を提案する上で有益な実験資料を得ることができた。また,補強壁体のせん断強度を算定できる簡便な計算法を提案できる見通しを得ることができた。本研究は,開口を有する枠組組積造壁体の地震時挙動を実験により明らかにし,ローコストで耐震的に有効な補強法を開発することを目的としている。途上国において枠組組積造壁体に設けられる開口の大きさと位置は多様であるが本年度は壁体に窓型の開口がある場合を対象として取り上げ,昨年度に引き続き窓型開口部周辺をRC造の枠材で補強した場合の効果について実験的に検討した。さらに,開口位置の影響について実験的に検討を行った。以上より,以下の結果を得た。1.補強試験体はすべて無開口の試験体をも上回る最大荷重を示した。2.無補強の試験体では開口位置が最大荷重に及ぼす影響は小さかった。一方,補強試験体では,偏在開口付きのほうが中央開口付きの場合よりも補強効果が小さかった。3.アーチ機構を仮定して算定したせん断終局強度は, RC造枠材が計算上引張降伏しない範囲では実験結果と概ね一致した。一方, RC造枠材が引張降伏する範囲では実験結果よりも高い強度を与えた。研究期間の最終年度にあたる本年度は,これまで実験的検討を行ってきた窓型開口部周辺をRC造の枠材で補強した場合の効果について整理・分析し,その結果を国内外に公表した。得られた主な研究成果は次のとおりである。1.窓型開口部周辺をRC造の枠材で補強すれば,無開口の壁体をも上回るせん断強度を与えることができる。2.偏在開口の場合は,中央開口の場合よりも補強効果が小さくなる。3.補強壁体のせん断終局強度は,アーチ機構を仮定することによりRC造枠材が計算上引張降伏しない範囲では概ね良好に算定できる。一方,RC造枠材が引張降伏する範囲では算定結果が過大となることが今後の課題として残される。さらに,開口形状が通路型の場合を対象とし,壁体の中央に開口を有する2体の試験体を製作し水平加力実験を行った。その結果,通路型開口においても,開口部周辺をRC造の枠材で補強することにより無開口の壁体をも上回るせん断強度を示すことを確認した。これは,開口位置の影響,RC造枠材の配置方法等の影響について今後更に検討を追加すれば,有効な補強法として提案できる可能性を示唆している。以上のように,途上国で広く用いられている枠組組積造壁体の耐震化に関して,実用的な開口部補強法を提案する上で有益な知見を得ることができた。
インスリン分泌顆粒の細胞膜ドッキングの機能的意義

調節性分泌における分泌顆粒の細胞膜ドッキングの意義を明らかにするため、生きた膵β細胞でのインスリン顆粒の細胞膜ドッキングと膜融合過程を、全反射蛍光顕微鏡を使って直接観察した。その結果、ドッキング顆粒は分泌応答性に乏しく、分泌応答の際には、ドッキング顆粒へのプライミング因子Munc13-4の集積とグラニュフィリンの解離をともなうことが明らかになった。このことは、ドッキングによりインスリン顆粒の分泌が抑制されていることを示しており、ドッキングしている分泌顆粒が、刺激後、早期かつ選択的に開口放出するという今までの考えとは異なっていた。インスリン顆粒の細胞膜ドッキングの機能的意義を明らかにすることを目的に、ドッキング因子であるグラニュフィリンの有無によるインスリン顆粒の運動性や分泌応答性の違いを検討した。実験には、グラニュフィリンノックアウトマウス由来の膵β細胞に蛍光標識グラニュフィリンを入れ戻した細胞を用い、高速で多波長の観察が可能な全反射顕微鏡を使った細胞膜近傍でのインスリン顆粒とグラニュフィリンの同時観察を行った。取得した画像の解析から、グラニュフィリン陽性インスリン顆粒は、運動性に乏しく細胞膜に非常に近接したドッキング顆粒であり、グラニュフィリン陰性非ドッキング顆粒と比べて分泌応答性に乏しく、開口放出の際にグラニュフィリンの遊離と運動性の亢進を伴うことが明らかとなった。これらは、全反射顕微鏡で観察可能なインスリン顆粒には、局在分子の異なった様々な状態の顆粒群が存在していることを示している。また、細胞膜ドッキングは、膜融合に必須の前過程ではなく、むしろ膜融合を抑制する過程として働いており、膜融合の際に細胞膜ドッキングが解除される可能性を示唆している。一方、分泌小胞のプライミング因子と考えられているMunc13ファミリーに着目し、その細胞内動態を全反射顕微鏡下に観察、解析した。Munc13は、細胞内カルシウムイオン濃度上昇に伴ってインスリン顆粒上に濃縮し、顆粒上のグラニュフィリンを遊離させた。さらに、RNA干渉法によるMunc13ノックダウンは、グラニュフィリン過剰発現と同様にドッキング顆粒の増加と分泌抑制を引き起こした。これらは、Munc13がグラニュフィリン遊離因子である可能性を示唆している。現在、組換えタンパク質を用いた試験管内再構成実験により、Munc13のグラニュフィリン遊離因子としての可能性を検討している。グラニュフィリンは、“閉じた"状態のSyntaxinやMunc18と結合することが報告されている。SyntaxinとMunc18の組換えタンパク質をビーズ上に固相化後、グラニュフィリンとの結合を検討したところ、それぞれ単独よりもSytaxin/Munc18複合体が、グラニュフィリンと強く結合した。このことは、Sytaxin/Munc18複合体が細胞膜でグラニュフィリンの受容体として働いていることを示唆している。プライミング因子Munc13は、Sytaxinの立体構造を“閉じた"状態から“開いた"状態に遷移させると考えられている。そこでMunc13ファミリーに着目し、Munc13がグラニュフィリン遊離因子である可能性を、組換えタンパク質を使って検討した。ビーズ上に固相化したSytaxin/Munc18/グラニュフィリン複合体をMunc13タンパク質と反応させるとビーズ上に残存するグラニュフィリン量が減少した。このことから、Munc13によりSytaxin/Munc18/グラニュフィリン複合体からグラニュフィリンが遊離することが示唆された。引き続きSytaxin/Munc18/グラニュフィリン複合体のタンパク数比やMunc13との反応後の性状を明らかにするため、溶液系で反応をおこないゲル濾過法で解析を行っている。Munc13のグラニュフィリン遊離因子としての可能性を生きた膵ベータ細胞で検討した。Munc13は、脱分極刺激後の細胞内カルシウムイオン濃度上昇に伴いドッキング顆粒に集積した。同時にグラニュフィリンがドッキング顆粒から遊離した。また、Munc13のC2ドメインに変異を入れると、グラニュフィリンの遊離は減弱した。さらに、Munc13ノックダウンにより細胞膜にドッキング顆粒が異常に集積した。これらの結果は、Munc13がグラニュフィリン遊離因子であることを示唆している。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度で計画していた、生きた膵β細胞内でのグラニュフィリン陽性インスリン顆粒の動態解析に加え、平成26年度に計画していたMunc13の動態解析もほぼ終了した。平成26年度は、組換えタンパク質を用いた試験管内再構成実験系を用いて本研究課題を推進する。
非同期式高速単一ボルテックスロジック回路の研究

高速単一ボルテックスロジック回路は、(1)高速動作、(2)低消費電力、(3)高温酸化物超伝導体に適用可能、等の優れた性能を持つ。しかしながら、原理的に各ゲートへの同期クロック分配が必要不可欠であり、大規模な回路の実現が問題となっている。本研究は、ロジックブロック間で2線式の相補的な信号を用いる非同期式単一ボルテックスロジック回路をNb系プロセスを用いて設計・試作し、その高速動作の検証を行うことを目的とする。これにより、単一ボルテックスロジック回路における非同期方式の有効性を示し、大規模な単一ボルテックスロジックの実現を目指す。本非同期方式は特にパラメータのばらつきが大きな高温酸化物超伝導体を用いた単一ボルテックスロジック回路においてその有効性を発揮すると思われる。本年度では、(1)回路の物理レイアウトにおける浮遊インダクタンスの評価。(2)回路パラメータ最適化ツールの作成と回路歩留りの理論的評価。(3)マスクレイアウト設計支援用CADの整備。等の基礎的事項について研究を行い、高速単一ボルテックスロジック回路の設計環境を整備した。また、非同期方式を用いたデマルチプレクサ回路の設計を行い、米国HYPRES社のNbプロセスを用いて回路の試作を行った。これにより、2ビット8ビットの非同期式デマルチプレクサの正常動作を確認した。更にオンチップ高速テストシステムにより回路の18G/s動作を実証し、本非同期方式の有効性を示すことができた。
シグナル制御複合体の構造と細胞内局在の電子顕微鏡解析

シグナルを制御するタンパク質複合体で、結晶を作り難い複合体を対象に、電子顕微鏡による単粒子解析法を開発して適用範囲を広げ構造を決定する。これら構造に、X線による部分構造を当てはめSecDFなどの構造解釈を行った。また、複合体の細胞内での局在と離合集散機構を高分解能観察するために、大気圧電子顕微鏡法(ASEM)を開発した。ASEMは薄膜窓越しに水中を観察し、ハイスループットで高分解能である。水中での高効率な免疫ラベル法を開発し、Tリンパ球中でのSTIM1の超複合体形成を観察した。また、微小な3次元結晶の観察法を確立し、X線結晶作製に貢献した。同時に、ASEMを8窓に多窓化し観察効率を向上させた。1.細胞・核内シグナル複合体の動態解析は、その機能を理解する上で不可欠である。本研究では、不安定なタンパク質複合体精製サンプルを透過電子顕微鏡(TEM)撮影し、画像から情報学的に複数の3次元再構成を行なう単粒子解析を行なう。神経や筋肉において興奮を引き起こすのはイオンチャネルシグナリング複合体である。単粒子解析の画像解析プログラムの精度を向上させ、完全会合体の割合が低い不安定なチャネル複合体でも、解析できる方法を開発した。この方法を用いて、実際に安定性が低い複合体を解析した。Mg23と呼ばれるチャンネル複合体は、3回膜貫通ペプチドが6個集まって安定なサブ複合体構造を形成する。さらに、サブ複合体は6単位づつ会合して、不安定な36サブユニットからなるフル複合体を形成する。サブ、フル両複合体の3次元構造をそれらが混在するサンプルを電顕撮影して決定した(Biochemistry in press)。2. (1)シグナル制御を行う複合体の多くは、動的に離合集散を繰り返し、細胞内での配置を換えながら機能する。これらの局在を観察するために、大気圧走査電子顕微鏡(ASEM)を用いた水中免疫電顕法の開発に成功した。本顕微鏡は、細胞を固定・ラベルするだけで、液中での局在を高分解能で決定できる。今までの電顕の様に真空中にサンプルを置く必要がない。本方法を用いて、離合集散を繰り返す複合体である細胞骨格のチューブリン・Actinと、イオンチャンネル複合体におけるCa濃度センサーStimlの水中免疫電顕に成功した。(2)また、領域内で連携して、ASEMの高い分解能によりタンパク質の3次元結晶を撮影することに成功した。今後、領域内連携をさらに進めることで、シグナル制御複合体の結晶化条件の探索に応用したい。連携研究者独立行政法人産業技術総合研究所三尾和弘川田正晃1.細胞・核内シグナル複合体の機構を解明するために、本研究ではタンパク質複合体精製サンプルを透過電子顕微鏡(TEM)で撮影し、画像から情報学的に複数の3次元再構成をする単粒子解析を行なった。本方法は結晶を必要としない。Signal peptide peptidase(SPP)酵素は、細胞膜内でペプチド鎖を切断する膜タンパク質である。アルツハイマー症の原因となるβ-amyloidを生産するγセクレターゼ酵素の活性中心サブユニットであるPresenilinと、アミノ酸配列が似ている。SPPは、その生化学的な扱い易さからγセクレターゼ酵素の機構を解明するモデルとして注目を集めている。また、C型肝炎ウイルスやマラリアの増殖などにも必須であるため、創薬のための標的タンパク質として期待されている。本研究では、SPPは4量体構造で活性を持つこと、さらに、単粒子解析により、SPPは全体として4回対称の弾丸様の構造を持ち、膜貫通部位の内部には、親水性の隙間があることが判明した。それはタンパク質の切断反応に水分子が必要であることと良く一致する。また、タンパク質の外壁の膜貫通側には薄い部分があり、基質となるシグナル配列を含むペプチド鎖の導入・排出口と考えられる(J.Biological Chem.,2011)。2.(1)水溶液中の生体物質や細胞を、より自然な状態で高分解能観察するために大気圧走査電子顕微鏡(ASEM)を開発してきた。本顕微鏡は、細胞を固定するだけで、液中で高分解能で決定できる。ASEMを用い、マイコプラズマ(Mycoplasma mobile)の迅速観察法の開発に成功した。マイコプラズマは大腸菌の1/25の体積しかないため、細胞構造は光の波長よりも小さく、光顕では観察・認識が難しい。金属染色により、細胞内にタンパク質複合体と思われる構造が観察できた(BBRC,2012)。(2)材料分野でも生体物質を使った自己組織化などの動態観察に成功した(Ultramicroscopy,2011)。連携研究者独立行政法人産業技術総合研究所三尾和弘川田正晃

TEMを用いた単粒子画像解析法は、精製された個々のタンパク質の電顕像から画像処理により3次元構造を計算する方法である。結晶を必要としないため、結晶作製が難しい複合体の構造解析に大きく貢献することが期待されている。元来は、比較的鮮明な画像が期待されるウィルスや巨大タンパク質を得意とする方法で、USAを中心として対称性の高いウィルス外殻で4Åを上回る分解能が達成された。近年では、数百kDaの比較的大きな4対称膜タンパク質で原子分解能が達成された。しかし、もっと小さな通常サイズの分子の解析が強く求められている。本手法は情報学とバイオの学際領域にあり、縦割社会の日本では研究者は少ない。分野を超えた研究展開が求められている。我々は、柔らかい情報処理を取り入れた新手法を開発してきている。さらに本年度は、新たな単粒子解析法の論文を出した。すなわち、確立概念に基づく新たなアルゴリズムによる粒子拾い上げ法と、work flowの最適化による自動化解析法を、Microscopy誌に2報の論文として報告した。また、シグナル制御複合体を理解するには、細胞レベルでの研究も重要である。これら複合体は、一般に細胞内でダイナミックに会合・離散しながら機能を発揮するものが多い。光学顕微鏡観察は液中の細胞を観察できるが、光の波長は紫外線でも200nmであるので、この値を飛躍的に上回る分解能は期待できない。そのため、細胞を水溶液中で高分解能観察できる顕微鏡が求められていた。我々が開発したASEMは、解放環境にある溶液中の細胞が観察できる倒立型走査電顕である。細胞は固定するだけで水溶液中の自然な状態で観察できる。8nm分解能を有する。ASEMに正チャージ金によるラベル法を応用し、細胞の糖や細胞膜のラベルに有効であることを示した。さらに、細菌の鞭毛と線毛のラベルに成功した(Microscopy Research and Technique, 2014)。透過電子顕微鏡(TEM)を用いた単粒子画像解析法は、結晶を必要としない構造決定法なため、結晶作製が難しい複合体の構造解析に大きく貢献することが期待されている。元来は、巨大タンパク質を得意とする方法で、近年では、数百kDaの比較的大きなタンパク質で原子分解能が達成された。我々は、これまで柔らかい情報処理を取り入れた新手法を開発してきている。さらに本年度は、確立概念に基づく新たなアルゴリズムによる3次元再構成法の論文を、J.Struct.Biol誌に報告した。さらに、膜タンパクや分泌タンパク質の翻訳における分泌に重要なSecDFの構造と変化を東大濡木等と決定した。その動きはクレーンの様にダイナミックで、ペプチドを細胞膜を越え輸送するために重要と考えられる。また、シグナル制御複合体を理解するには、細胞・組織レベルでの研究も重要である。光学顕微鏡観察は、光の波長を飛躍的に上回る分解能は期待できないが、我々が開発したASEMは、解放環境にある溶液中の細胞が観察できる倒立型走査電顕である。
モノクロ-ナル抗体を用いたアルツハイマ-脳沈着PHFの意味づけ

アルツハイマ-脳に蓄積するPHFは、この脳中で異常に伸展した神経突起に由来すると考えられており、微小管結合タンパク質(MAPs)の1つであるタウタンパク質がその主要構成成分であることが知られている。昨年度、私達は井原康夫都老人研室長との共同研究により、MAPIBもPHF構成成分の1つであることを報告した。本年度は、ラット脳発達に伴うMAPIBをはじめとするMAPsの発現量変化と、抗MAPIB抗体との反応性の変化について研究した。ラット脳の可溶性画分をSDSポリアクリルアミドゲル電気流動で分析したところ、脳の発達に伴って増加するMAPIAとMAP2Aの両者で、その増加のパタ-ンに差のあることがわかった。すなわち,MAPIAは生後10日目まではほとんど発現せず10日目以降に著しい増加が見られるのに対し、MAP2Aは10日目以前でも発現量の増加が観察され、10日目で成熟脳の約50%に達していた。MAPIBの減少は、両者の中間で、10日目以前にも減少はみられるものの、その程度は30%以下であった。出生直後の脳にはMAPIAはほとんど含まれていないので、この脳の抽出液から私達の開発したポリーLーアスパラギン酸法のMAPI画分を得ることにより、MAPIBを精製した。この標品を抗原として用いて,抗MAPIB抗体を得、各発達段階の脳抽出液との反応性を調べた。その結果、MAPIBには抗原性の異る分子が少くとも2種類存在し、うち一方は発達脳に多く、他方は成熟脳に多いと推定された。また、成熟脳型の分子種は微小管との結合性が弱かった。以上の結果から、MAPIBの減少は10日目以前でも起こっているがその減少は小さいとうゲル電気家動の結果は、MAPIBの2種の分子種の変化を合わせたものであると考えられる。今後は、これら2種の分子種の変化を別々に測定する予定である。