hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頻尿・膀胱炎モデルラットに対する鍼刺激に関する効果機序の解明

特徴の異なる頻尿モデルラットを作製し、シストメトリー法による蓄尿・排尿機能に対する仙骨部鍼刺激の効果について検討した。酢酸、塩酸、シクロフォスファミド(CYP)誘発頻尿のうち、CYP誘発頻尿においては排尿間隔(ICI)の変化がなく、頻尿誘発機序の違いが仙骨部鍼刺激の効果に影響する可能性が考えられた。酢酸誘発頻尿モデルラットに対する灸刺激は、下腹部の方が仙骨部よりもICIは延長する傾向にあり、鍼刺激との刺激様式の違いが影響している可能性が考えられた。カンナビノイド(CB1)受容体阻害薬によって仙骨部鍼刺激によるICI延長の効果は消失し、鍼刺激の効果機序にCB1受容体が関与する可能性が示唆された。本課題はシストメトリー(CMG)法を用いた蓄尿・排尿機能の評価および免疫組織化学染色法による形態評価を行い、排尿障害に対する鍼刺激の有用性について検討することを目的とする研究である。ラットを対象に動物の病態モデルとして特徴の異なる3種類の頻尿誘発モデルを作製し、全てのモデル動物および正常ラットに対してCMGを実施した。特にモデルに対する鍼刺激の影響を中心に検討を行った。鍼刺激は臨床にも用いられる仙骨部とし、1分間の刺激を加えた。CMGは排尿間隔(min)を評価対象とし、施術前60分間のCMGで得られる排尿間隔に対する刺激後の変化を検討した。酢酸(acetic acid ; AA)群は0.25%の酢酸を膀胱内に60分間注入し頻尿を誘発した。シクロフォスファミド(CYP)群はCMG施行48時間前にCYP (150 mg/kg)を腹腔内投与し頻尿を誘発した。塩酸(hydrochloric acid ; HCl)群はCMG施行15日前に塩酸(0.4規定)0.2 mlを膀胱内に注入し頻尿を誘発した。作成した頻尿モデルに対して鍼刺激を加えたところ、AA群およびHCl群では有意(p<0.001, Dunnett's検定)な排尿間隔の延長がみられたが、CYP群では排尿間隔の延長が確認されなかった。組織学的検討により、AA投与モデルでは膀胱上皮まで侵襲がみられ、HCl投与モデルでは膀胱筋層まで侵襲がみられた。作成する頻尿モデルの特性によって鍼刺激の介入に対する反応性の違いが顕著に表れることが明らかとなった。作用機序および中枢への影響に対する検討を行う上で基盤となるデータの蓄積を行い、また動物モデルの安定化を図ることができた。これまでの研究により、頻尿モデルラットでは仙骨部鍼刺激が酢酸によって惹起された過剰な膀胱求心性情報伝達に介入し、頻尿を改善させること、またその作用機序はカプサイシン感受性C線維を介した抑制であることを明らかにした。加えて仙骨部鍼刺激は酢酸誘発の頻尿を抑制したが、最大膀胱内圧に影響を与えなかったことから、抗コリン作用やα1受容体遮断作用とは異なる作用機序である可能性が示唆された。鍼治療に関してはヒトおよび動物の両面から様々な研究が行われている一方で、灸の治療効果については学術的報告が非常に乏しい。今年度は鍼刺激に加えて灸刺激での検討を加えることにより、排尿障害に対する鍼灸刺激の有用性に関する知見を追加した。仙骨部鍼刺激の研究ではラットを対象に動物の病態モデルとして特徴の異なる3種類の頻尿誘発モデルを作製し、シストメトリー(CMG)法による蓄尿・排尿機能の評価を実施した。頻尿モデルは酢酸注入による頻尿誘発群、シクロフォスファミド(CYP)群、塩酸群として平成25年度に引き続きデータの追加取得を行った。また、灸刺激による検討には酢酸注入による頻尿誘発モデルを使用し、下腹部または仙骨部への刺激介入を行った。下腹部への灸刺激では排尿間隔は延長する傾向がみられた一方で、これまで検討してきた仙骨部鍼刺激と同じ部位に灸刺激を行ったが、下腹部と比較して変化が少なかった。仙骨部への鍼刺激は骨膜刺激が膀胱機能に影響する可能性が高く、表面での熱刺激では膀胱機能への影響が少ない可能性が示された。頻尿に対する鍼灸刺激の効果として、仙骨部鍼刺激は酢酸によって惹起された過剰な膀胱求心性情報伝達に介入し、頻尿を改善させる。今年度は灸の治療効果に着目し、頻尿モデルラットに対する灸を用いた仙骨部への熱刺激が排尿機能に及ぼす影響を検討した。雌性SDラットに対して膀胱瘻を作成し、頻尿は膀胱内への酢酸注入により誘発した。覚醒下にて膀胱内圧を測定し、排尿間隔、最大膀胱内圧、基礎圧、排尿閾値圧の評価を行った。酢酸を膀胱内に注入することにより排尿間隔が有意に短縮し、頻尿が確認できた動物に対して第3仙骨神経支配領域への透熱灸を左右5壮ずつ行った。灸刺激群では排尿間隔が延長する傾向が見られたが、有意な変化ではなかった。最大膀胱内圧および排尿閾値圧は有意な変化はなかったが、基礎圧は対照群でのみ有意に上昇した。頻尿に対する灸刺激では、鍼刺激のような顕著な変化が観察されなかった。灸は鍼のように皮膚から骨膜の広範囲に刺激を行うことが難しいことから、効果が見られにくいものと考えられた。

酢酸、塩酸、シクロフォスファミド(CYP)誘発頻尿のうち、CYP誘発頻尿においては排尿間隔(ICI)の変化がなく、頻尿誘発機序の違いが仙骨部鍼刺激の効果に影響する可能性が考えられた。酢酸誘発頻尿モデルラットに対する灸刺激は、下腹部の方が仙骨部よりもICIは延長する傾向にあり、鍼刺激との刺激様式の違いが影響している可能性が考えられた。カンナビノイド(CB1)受容体阻害薬によって仙骨部鍼刺激によるICI延長の効果は消失し、鍼刺激の効果機序にCB1受容体が関与する可能性が示唆された。妊娠初期の体調不良のため、長期にわたり実験およびデータ解析の中断を余儀なくされ、26年度に遂行予定であったカンナビノイド受容体阻害薬を用いた実験および実験データの追加に大幅な遅延が生じた。泌尿器カンナビノイド受容体阻害薬を用いた検討についてデータを追加し解析を行った上で組織学的知見を含めて評価する。また、灸刺激群の例数を追加し、鍼刺激との違いを含めて頻尿改善に対する効果について詳細を検討する。本研究では、仙骨部鍼刺激の効果に対する効果の検討の一指標として、カンナビノイド受容体阻害薬を用いた検討を予定していたが、測定機器の調整等に時間を要したため、25年度中に実施することができなかった。妊娠初期の体調不良のため、長期にわたり実験およびデータ解析の中断を余儀なくされ、平成26年度に遂行予定であったカンナビノイド受容体阻害薬を用いた実験および実験データの追加に大幅な遅延が生じた。これらの実験を実施するために研究期間を1年間延長して27年度までとし、次年度使用額が生じた。これまでの検討から、動物モデルの特性によって鍼刺激に対する反応が異なることを明らかとなった。仙骨部鍼刺激の有用性の違いをより明らかにするため、組織学的検討をさらに推し進め、CYP投与群での膀胱所見を精査する必要があると考える。前年度実施できなかったカンナビノイド受容体阻害薬を用いた検討を行う。各モデルを作製後、CMGを行う過程はこれまでと同様である。仙骨部鍼刺激前にCB1阻害薬であるAM251 (3 mg/kg)およびCB2阻害薬であるAM630(3 mg/kg)注入後、一回の排尿を経て仙骨部鍼刺激を行い、仙骨部鍼刺激の効果に与える影響を検討する。また、臨床的に過活動膀胱や間質性膀胱炎の治療に用いられる薬剤との併用効果に対する研究を行うとともに、中枢神経系に対する影響を対象とした基礎的検討を実施する。研究費は平成26年度に完了できなかったカンナビノイド受容体関与に関する実験および解析を行うための実験消耗品の購入に充てる。加えて、得られた研究成果の発表および論文化に伴う経費として支出する。実験計画の遅れに伴い、動物の購入および抗体などの購入が次年度へずれ込んだことに加え、予定していた国際学会への参加を見送ったことから次年度使用額が生じた。研究費は主に試薬等の消耗品の購入やデータ解析装置に充てる他、研究成果の公表に必要な費用として使用する予定である。
抗癌剤の最適投与計画の作成:骨髄毒性の定量化とその回避

抗癌剤の殺細胞効果のキネティックスについてType-I型とType-II型に分類されることが明らかにされている。すなわち、Type-I型薬物では、(薬物濃度)×(接触時間)の積(すなわちAUC)に依存して抗癌効果が観察されるのに対して、Type-II型では、一定時間以上抗癌剤を接触させないと殺細胞効果が発現されないこと(時間依存性の作用)が明かになっている。今回、多くの抗癌剤の副作用が骨髄細胞や消化管細胞のように細胞分裂の活発な組織に生じることに着目し、副作用に関しても抗癌剤の分類が可能となるか否かについて検討を加える第一ステップとして、文献検索に基づいたretrospectiveな解析を行った。その結果、AUC依存性のType-I型ではヒトAUCとマウスAUCは1:1の良好な相関を示したのに対し、時間依存性のType-II型では、ヒトAUCとマウスAUCには顕著な相違が認められた。Type-I型について総薬物濃度に対するAUC(AUCt)および非結合型薬物濃度に対するAUC(AUCu)について各々ヒトAUCとマウスAUCを比較したところ、AUCuにおいて更に良好な相関が認められた。従って、毒性用量におけるヒトAUCとマウスAUCに基づくPharmacokinetically Guided Dose EscalationはType-I型については有用な方法であるが、Type-II型では信頼性に乏しいといわざるを得ない。また、蛋白結合の種差を考慮することにより、更に有用な方法となることが示された。このように、TypeII型化合物の最大耐用量の予測法、臨床における抗腫瘍効果の予測法、最適の投与計画の設定法については未だ経験論に留まっており、より科学的な根拠に基づく方法論の確立が望まれる。そこで、血中平均滞留時間(MRT),一次モーメント曲線下面積(AUMC)がその指標と成りえる可能性について文献情報を基に検討を加えたが、満足する結果を得ることができず、さらに良い指標について検索中である。多くの抗癌剤のdose limiting toxicityである骨髄毒性の定量的な予測法の確立を目的として、in vitro評価系であるBone marrow progenitor cells proliferation法(BMPP法)を用いて、抗癌剤の骨髄細胞に対する殺細胞作用を解析し、上記抗癌剤の分類が骨髄細胞に対しても適用できるかを検討した。BMPP法においては、AUC依存性のType-I型であるMMCおよび時間依存性のType-II型であるNVBの両化合物において、同一のAUCであっても短い暴露時間では殺細胞効果の弱い、時間依存性が認められ、腫瘍細胞に対する作用に基づく分類と相違が認められた。この原因として、作用機序が大きく異なるMMCとNVBがBMPP法においては、類似した殺細胞様式、即ち時間依存性を示したことから、評価法に由来するものが考えられたので、さらに別の評価法を用いて解析を進めている。

この原因として、作用機序が大きく異なるMMCとNVBがBMPP法においては、類似した殺細胞様式、即ち時間依存性を示したことから、評価法に由来するものが考えられたので、さらに別の評価法を用いて解析を進めている。
体内の低酸素領域の分布と酸素分圧の定量化に向けた新たなMRI用造影剤の開発

がんの根絶には、低酸素細胞を標的としたがんの診断と治療法の確立が必要である。虚血低酸素状態に絞って、詳細な組織の様子を個体に侵襲を加えることなく経時的に観察するMRI用血管造影剤となる酸化鉄ナノ粒子を開発し、その応用を図ることを目的とした。ヒト腫瘍培養細胞において低酸素にすると酸化鉄ナノ粒子は還元された細胞内に取り込まれ、殺細胞効果を現した。殺細胞効果については期待以上の効果が得られたため、今後その機構を解明するとともに、マウスへの移植腫瘍を用いた実験によってMRI造影剤としての性能評価を行う。二人に一人ががんに罹患する時代となって、がん征圧は人類の悲願である。近年、がん組織は一様ながん細胞からなっているのではなく、少数のがん幹細胞と、それから派生するがん細胞からなっていること、がん幹細胞の根絶が治療の成否に関わることが明らかとなってきた。がん組織では正常組織に比べて極端な低酸素の部分が混在し、そこにがん幹細胞が潜在することが特徴であり、虚血によって腫瘍の悪性度の増悪や転移の亢進が起こるとされているが、詳細は不明である。組織の血流を時間的空間的に観察するためにはMRI(magnetic resonance imaging)があるが、小動物用には解像度が十分とは言えない。本研究の目的は、虚血低酸素状態に絞って、詳細な組織の様子を個体に侵襲を加えることなく経時的に観察するMRI用血管造影剤を開発し、その応用を図ることである。毒性の低い鉄がFe3+になると磁性を発現しMRIの造影効果があがると考え、鉄ナノ粒子を合成した。本ナノ粒子は放置すると凝縮してしまうが合成後数日は安定であった。磁性を発現する鉄は還元型のFe3+である。Fe3+を特異的にキレート化し、蛍光を発するようになる蛍光chmosensorlを用いて、培養細胞にナノ粒子を添加し低酸素状態にした。その結果、低酸素化にともなって還元型ナノ粒子が細胞膜に沈着し細胞内に取り込まれること、沈着量は用いる鉄量に比例することを確認した。さらに驚くべきことに取り込まれた鉄は細胞死を誘導することも明らかとなった。放射線や治療抵抗性で問題となる低酸素領域のがん細胞を選択的に攻撃する手段は確立されておらず、我々が開発した鉄ナノ粒子による低酸素細胞を標的としたがん治療法の有効性に対する期待は大きいと言える。
ワイヤロ－プの内部摩擦の微分幾何学的考察

ワイヤロープの内部摩擦による捩り振動の振幅減衰は,素線同士のマクロ滑りが支配的範囲では,等差級数的に減衰する。マクロ滑りの殆ど生じない小さな振幅状態では、指数関数的減衰である。捩りばね定数と摩擦トルクは張力に比例する。ワイヤロープの軸に垂直な素線の断面形状を求める式を、楕円近似法を拡張することで求めた。素線同士の接触螺旋を表わす式を、素線の中心螺旋の式を元に求めた。ワイヤロープの内部摩擦特性を調べるため,4リンク機構を応用した実験装置を試作し,2本の素線をより合わせた最も簡単なワイヤロープの張力と摩擦力の関係を調べた.その結果,素線間摩擦力fは,張力Tに比例すること,より合わせピッチを小さくすると,張力Tに対する摩擦力fは大きくなることが確認できた.摩擦力fの張力Tに対する勾配df/dTは,より合わせピッチの小さいほど大きくなることが分かった.つぎに,市販のワイヤロープの内部摩擦を評価するため,直径3mmのワイヤロープに重量85Nの鋼製円板で張力負荷を与える捩り振子式ワイヤロープ内部摩擦評価装置を試作した.その結果,減衰振動は僅かに非線形であることが分かった.そこで近似的に線形とみなし,静止位置を基準とした正負側それぞれの減衰振動波形に,線形微分方程式を適用し,ワイヤロープのねじりばね定数,粘性減衰率を算出した.その結果,試料としたワイヤロープにはねじりばね定数と粘性減衰率に異方性が認められた.同定した捩りばね定数,粘性減衰率より理論的減衰振幅を求め,実験値と比較した結果,良好に一致することを確認した.自重式捩り振子ワイヤロープ内部摩擦評価装置では,大きな張力を与えられない.そこでねじを利用して張力を印加する捩り振子式ワイヤロープ内部摩擦評価装置を試作した.捩りばね定数の異方性を相殺するため,両端固定したワイヤロープの中央に捩り負荷を与える構造とした.直径5mmのワイヤロープに張力631Nを印加して行った実験より,振幅の大きい状態では振幅は等差級数的減衰,振幅が小さくなれば指数関数的減衰に移行することが分かった.そこで等差級数的減衰の部分を利用して,捩りばね定数と摩擦トルクを求めた.その結果,ばね定数と摩擦トルクは張力に比例して増加することを確認した.ワイヤロープの内部摩擦特性を調べるための最も基本となる接触線のベクトル方程式を求めた.素線の中心線は螺旋で表せるが,螺旋状に巻かれた素線同士の接触線の方程式は,明らかにされていない.通常断面形状が最も簡単な円になる素線の中心線と直交する切断面同士の接触問題として考え,素線同士の接触点は,素線を中心とした2つの円の交点が重根になることであるが,実際には高次連立方程式となるため実用的な閉じた解は得られない.そこでワイヤロープの軸に垂直な切断面で考察しようとすると,丁度コイルばねの切断面形状を求めることと同じで,これも結構難しい.そこでCostelloは,切断面を楕円近似することで単純化し,接触点を求めている.しかしながらより角度の増加とともに近似精度は低下する.Feyrerらは巧妙な方法で任意形状の素線の断面形状を求める式の導出に成功した.しかしながら式が複雑なため,解析的に接線を求めることが難しく,隣接する素線同士の接触点を求める式は明らかにしていない.本研究では簡単な楕円近似法を拡張することで,より角が大きくても精度低下の小さい断面形状を求める式を考案し,Feyrerらの解析式による計算結果と比較した結果,殆ど一致することを確認した.つぎに,螺旋である素線の中心線に付随した動標構と呼ばれる接線単位ベクトル,主法線単位ベクトル,培法線単位ベクトルが計算できる.主法線ベクトルの長さを素線半径ρにしたベクトルを接線単位ベクトルの周りに回転マトリクスを用いて回転させ,素線同士の接触点を通過するようにすれば,接触線のベクトル方程式を求めることができる.このように,動標構と回転マトリクスを利用することで,高次連立方程式による困難さを回避して接触点の方程式を求めることができた.今年度はワイヤロープの内部摩擦を理論的に考察する上で,最も基本となる素線同士の接触線の理論式を目的として研究を進めた結果,それを求めることができたのでほぼ順調に進んでいると判断した.素線の切断面形状を求める際に,近似楕円を拡張した手法も考案したこともおおむね順調に進展していると判断した理由の一つである.4リンク機構を応用した実験装置で2本の素線をより合わせた最も簡単なワイヤロープの張力と摩擦力の関係を調べた結果,素線間摩擦力fは,張力Tに比例すること,捩りピッチを小さくすると,張力Tに対する摩擦力fは大きくなること,摩擦力fの張力Tに対する勾配df/dTは,捩りピッチの小さいほど大きくなることが分かった.捩り振子式ワイヤロープ内部摩擦評価試験では,素線同士のマクロ滑りが支配的な大きな振幅では,振幅は等差級数的に減衰する.一方,マクロ滑りの殆ど生じない小さな振幅状態では,振幅は指数関数的減衰であることが分かった.等差級数的減衰部の振幅を利用して,捩りばね定数と摩擦トルクを求めた結果,ばね定数と摩擦トルクは張力に比例することが分かった.

円形断面素線の中心線を螺旋にしてワイヤロープを作製する場合,ワイヤロープの中心線に垂直な素線の断面形状についてCostelloは楕円近似,Feyrerらはパラメータを利用した厳密解を求めているが,Feyrerの式は複雑なため,隣接する素線同士の接触点を求める式は求めていない.本研究では簡単な楕円近似法を拡張し,Feyrerらの解析式と殆ど一致する切断面形状を求める式を考案した.素線の中心線に付随した動標構を求め,長さが素線半径ρの主法線ベクトルを接線単位ベクトルの周りに回転させ,素線同士の接触点を通過させることで,高次連立方程式による困難さを回避して接触点のベクトル方程式を求めた.この接触線方程式は,素線の中心螺旋の係数の関数であり,素線同士の摩擦を解析的に考察する際の基礎となる最も重要な式である.ワイヤロープの内部摩擦による捩り振動の振幅減衰は,素線同士のマクロ滑りが支配的範囲では,等差級数的に減衰する。マクロ滑りの殆ど生じない小さな振幅状態では、指数関数的減衰である。捩りばね定数と摩擦トルクは張力に比例する。ワイヤロープの軸に垂直な素線の断面形状を求める式を、楕円近似法を拡張することで求めた。素線同士の接触螺旋を表わす式を、素線の中心螺旋の式を元に求めた。張力と内部摩擦の間には線形関係のあること,捩りばね定数と粘性減衰係数に捩り方向の異方性があることを定量的に確認することができたので,ほぼ順調に進んでいると判断した.また捩り振幅が大きい場合,捩り振動振幅は等差級数的に減少する.このことは摩擦係数が一定の境界潤滑状態であることを示している.しかしながら捩り振幅が小さくなれば,振動振幅は指数関数的に減少することが確認され,ワイヤーロープの内部摩擦は簡単な一つの法則では支配されないことが分かり,問題の複雑さを再確認することになった.接触線方程式が明らかとなったので,ワイヤロープを捩じった際の接触線の変形と摩擦力の大きさとその方向について注意深く考察を進める.通常トライボロジーの実験では,接触点の滑り方向と法線力あるいは摩擦力が明らかな場合が殆どであるが,ワイヤロープではその何れも明確ではない.そのことがワイヤロープの内部摩擦を考察する上での障害となっている.そこで接触線に対する動標構と呼ばれる接線ベクトル,主法線ベクトル,培法線ベクトルを求め,ワイヤロープを捩じった際の動標構の変化を調べることにする.即ち動標構の微分が必要になるが,それにはフルネ・セレーの関係式を利用する.このような微分幾何の定理を利用することで接触線回りの幾何学と摩擦力の関係を調べる計画である.機械工学、トライボロジー、設計工学、福祉工学振幅の大きさに従い,捩り振動の減衰状態が変化することが明らかになったので,その原因について理論的に考察する.はじめにワイヤロープに捩り変形を加えることを,螺旋のパラメータを変化させることでシミュレートする.数学的に得られた素線間の相対滑りの大きさでの摩擦係数の変化を調べる実験装置を試作し,相対滑りの大きさに伴う摩擦係数の変化を調べる.なお実験装置の試験片は,素線のほかに円筒あるいは球のように単純な形状でも行う予定である.相対滑りの減少に伴い,摩擦係数の増加することが予想されるが,予想通りとなれば,ワイヤロープの内部摩擦の複雑さの一端を解明できたことになり,定式化を進める上で大きな足掛かりを得ることになる.また最も単純な2つの素線を縒り合せたワイヤロープに張力を印加した場合の素線間に作用する法線力の大きさについても理論的に考察する.法線力と摩擦力が分かれば摩擦係数が計算できるので,昨年度行った実験結果では不明であった摩擦係数の変化を調べる予定である.平成27年度の物品費に残額が生じた理由は殆どの時間をソフトの作成や計算等,理論的研究に費やしたためである.
Stanley-Reisner環の極小自由分解の研究

本研究の目的は、Stanley-Reisner環の極小自由分解についてその可換環論的、組合せ論的性質を考察し、その応用を探ることにあった。Stanley-Reisner環の重複度と正則度の関係について重点的に研究した。平成17年度以前の研究において、Stanley-Reisner環の次元をdとするとき、そのStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以下でありそのStanley-Reisner環の重複度が2d-1以下ならば、その正則度はd以下であることを示した。それを受けて平成18年度にはStanley-Reisnerイデアルの第1シジジー加群の全ての生成元の次数がd+1以下であるとするとき、そのStanley-Reisner環の重複度が3d-2以下ならば、その正則度はd以下であることを示した。そのことから一般にStanley-Reisnerイデアルの第pシジジー加群の全ての生成元の次数がd+p以下であるとするとき、そのStanley-Reisner環の重複度が(p+2)d-(p+1)以下ならば、その正則度はd以下であることが予想される。平成19年度は、この予想に対して、Stanley-Reisner環の次元dが2、3のときにそれが成立することを示した。また、この予想は凸多面体論において有名な下限定理(次元と頂点数を固定したとき、stacked多面体の各次元の面の数が単体的多面体の中で極小値を与えるという定理)の極大面の場合のもっと一般的な図形への拡張に相当することがわかった。本研究の目的は、Stanley-Reisner環の極小自由分解についてその可換環論的、組合せ論的性質を考察し、組合せ論的応用を探ることにあった。主にStanley-Reisner環の重複度と正則度の関係について研究した。Stanley-Reisner環の次元をdとするとき、そのStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以下であり、第1シジジーの全ての生成元の次数がd+1以下であるとする。本研究において、そのStanley-Reisner環の重複度が3d-2以下のとき、その正則度はd以下であることを示した。さらに、線形自由分解をもつStanley-Reisner環のなかで、特にd線形自由分解をもつものについて重点的に調べた。上の結果からStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以上であるときには上のような条件を満たすStanley-Reisner環はd線形自由分解をもつことがわかった。また、アレクサンダー双対複体を用いて、重複度が上限から高々余次元3c-2しか下がっていないならば、セールの条件(S2)を満たすStanley-Reisner環はCohen-Macaulay環であることを示した。さらに、そのStanley-Reisnerイデアルの最小次数をqとするとき、その次数qのStanley-Reisnerイデアルの生成元の個数が十分大きいとき、そのStanley-Reisner環は次数ごとに線形自由分解をもつことがわかった。アレクサンダー双対複体を用いて、重複度が上限から高々余次元cしか下がっていないならば、Stanley-Reisner環はsequentially Cohen-Macaulay環であることを示した。本年度は昨年度に引き続き、Stanley-Reisner環の重複度と正則度の関係について研究した。

昨年度までの研究において、Stanley-Reisner環の次元をdとするとき、そのStanley-Reisnerイデアルの全ての生成元の次数がd以下でありそのStanley-Reisner環の重複度が2d-1以下ならば、その正則度はd以下であることを示した。また、Stanley-Reisnerイデアルの第1シジジー加群の全ての生成元の次数がd+1以下であるとするとき、そのStanley-Reisner環の重複度が3d-2以下ならば、その正則度はd以下であることも示した。そのことから一般にStanley-Reisnerイデアルの第pシジジー加群の全ての生成元の次数がd+p以下であるとするとき、そのStanley-Reisner環の重複度が(p+2)d-(p+1)以下ならば、その正則度はd以下であることが予想される。今年度は、この予想に対して、Stanley-Reisner環の次元dが2、3のときにそれが成立することを示した。また、この予想は凸多面体論において有名な下限定理(次元と頂点数を固定したとき、stacked多面体の各次元の面の数が単体的多面体の中で極小値を与えるという定理)の極大面の場合のもっと一般的な図形への拡張に相当することがわかった。
電子顕微鏡観察用プローブを用いた生理活性物質受容体の細胞内局在性に関する研究

就眠運動の制御に関与する活性物質受容体については、覚醒物質イソレスペデジン酸カリウムを用いた系での研究が進んでいる。イソレスペデジン酸カリウムを母核とした光親和性プローブを用いて、運動細胞膜画分から、受容体候補として非常に有力な分子量約210kDa、180kDaの2種の巨大な膜タンパク質が発見された。しかし、受容体タンパク質の細胞内局在性については未知であった。本研究では、イソレスペデジン酸カリウムを母核とした骨格に、光親和性基ベンゾフェノン、抗原としてFITCを導入したTEMプローブを合成した。このプローブは、標的細胞上の受容体タンパク質に対して、光化学反応により共有結合的にクロスリンク形成し、これを抗原標識化することができる。対応する抗FITC抗体し、ナノゴールド粒子を結合させることで、電子顕微鏡を用いた免疫電顕法による受容体の直接観察を行った。その結果、受容体分子が運動細胞表面の原形質膜上に存在することを示す結果が得られた。イソレスペデジン酸カリウムは、細胞外から細胞膜上の受容体に作用することでその膨圧変化を引き起こし、葉の運動を引き起こすことが明らかになった。本研究により、ミクロな活性物質をツールとすることで、マクロな生物個体の生理現象が起こる仕組みを、タンパク質、細胞、組織レベルで解明することができた。本年度の研究では、電子顕微鏡観察用EMプローブの開発と活性物質作用部位のナノメートルスケール精密解析について報告する。覚醒物質イソレスペデジン酸カリウムを基盤として、光親和性基ベンゾフェノンおよび抗原となるFITCを導入した電子顕微鏡観察用プローブ(EMプローブ)を開発した。EMプローブ分子中には、光親和性基ベンゾフェノンの光励起によって影響を受けないFITC基を抗原として導入した。FITC基は天然には存在しないため、ナノゴールド結合-抗FITC抗体によるプローブの認識には高い特異性が期待できる。また、植物切片への抗体の浸透性を向上させるため、抗FITC抗体のFab'フラグメントを調整し、これにマレイイミド型ナノゴールド粒子を結合させることでで、比較的サイズの小さなナノゴールド結合-抗FITC抗体を調整して実験に供した。これを用いて、プローブを用いた光ラベル化、および切片調整の条件を各種検討した。その結果、すでに同定に成功した活性物質受容体(210&180kDa)が、運動細胞原形質膜状に存在することをナノメートルスケールで直接観察することに成功した。EMプローブは、大過剰の天然物存在下での競争的阻害実験において受容体と結合しないことから、受容体による構造認識が見られていることが確認された。しかし、細胞原形質膜と対を成す液胞膜との対比、活性を持たない非活性型プローブを用いたコントロール実験などに課題を残した。
高エネルギー宇宙線重粒子の研究

昭和60年度は本研究の第2年度にあたり、第1年度に開発・製作を行なった気球搭載機器を使用して、高エネルギー・一次宇宙線重粒子の観測を行なった。この観測に使用した機器は以下の構成である。(1)直径2.3m,高さ2mのステンレス容器にフレオンガスを充填し、この中で高エネルギー宇宙線が発するガスチェレンコフ光を40本の光電子増倍管によって検出するGAS検出器(2)1.7cm角、20cm深さの反射箱内に150cm角1cm厚のチェレンコフ輻射体を置きここで宇宙線粒子が発するチェレンコフ光を12本の光電子増倍管によって検出するPLS検出器。(3)(2)と同形の容器に150cm角4mm厚のシンチレータを設け、ここでのシンチレータ光を8本の光電子増倍管によって検出するSCI検出器(4)粒子の通過する位置を検出するための1cm角180cm長のアルミ管160本を持つ多重管比例計数箱(MPPC)X,Y各2層(5)これらの信号を処理し、更に気圧温度電圧その他の環境情報を含めて地上へテレメータを通して送信する電子回路及び電源回路完成した観測器システムは全体の大きさが2.5m角高さ4.5mで全重量は約600kgで昭和60年5月27日宇宙科学研究所三陸大紀球観測所から大気球により飛翔され5月29日早朝まで約30時間約32kmの高度での観測を行なった。観測時間中異常に低温となった部分とMPPCを除き予定通りの性能で観測を行ない約90万イベントの有効データを取得した。このデータは目下解析中で一次宇宙線の化学組成・エネルギー分布等本研究の目的とした結果の作成にはまだ時間がかわる。MPPCによる粒子通過位置の同定は出来なくなったが、PLSとSCIの夫々4チャンネルの波高情報による位置の推定を行なう手法が見出されたのでこの問題は解決した。なお第3年度にもう一回実験を行なう為に新しく検出器の製作も行なっている。
避難信頼性解析に基づく大規模集客施設の防災計画再設計システムの開発

本研究では、緊急事態で効果を発揮する「Live Design(救命設計)」の考え方、及び避難者の複雑な挙動を把握可能な「セルオートマトン(CA)」手法、さらに避難者間の情報交換が可能な「マルチエージェント(MA)」手法を導入して、以下の3事業を行った。(1)市販のパソコンで利用できる「避難シミュレーションシステム」の開発。(2)開発したシステムを「都市高速道路」、「地下街」、「大規模公園」の大規模集客施設に適用して、各施設の既存の防災対策マニュアルの再構築、避難誘導計画の再設計。(3)再設計された避難誘導計画に基づいた実践的な防災教育・避難訓練方法の提案。本研究では、平成22年度から3年間で,緊急事態で効果を発揮する「Live Design(救命設計)」の考え方、及び避難者の複雑な挙動を把握可能な「セルオートマトン(CA)」手法、さらに避難者間の情報交換が可能な「マルチエージェント(MA)」手法を導入して、以下の3事業を行う。まず、(1)市販のパソコンで利用できる「避難シミュレーションシステム」を開発する。次に、(2)開発したシステムを「都市高速道路」、「郊外型大規模ショッピングセンター」、「大規模公園」の大規模集客施設に適用して、各施設の既存の防災対策マニュアルの再構築、避難誘導計画の再設計を行う。さらに、(3)再設計された避難誘導計画に基づいた実践的な防災教育・避難訓練方法を提案する。初年度は、都市高速道路、郊外型大規模ショッピングセンター、大規模公園を対象として、大規模地震災害発生時における自動車及び人間の避難行動をCA及びMAにより再現するシステムシミュレーションシステムを構築した。各システムの主な特徴を以下に示す。1.都市高速道路:高速道路上を走行する車両等を"エージェント"、周辺の空間を"環境"としてモデル化し、"車両エージェント"、"災害エージェント"、"管理者エージェント"の3種類のエージェントを設定し、高速道路を"環境"と設定することにより、災害発生時のドライバーの心理状況、管理者の誘導指示等が避難に及ぼす影響や効果を再現可能なシミュレーションシステムを構築した。2.郊外型大規模ショッピングセンター:空間(壁,障害物,移動可能空間,災害)および避難者(冷静型,追従型,遅延型,パニック型,要救助型の5種類の性格を有する避難者)を2次元CAモデルで再現し、郊外型大規模ショッピングセンターおよび大規模公園においての避難誘導を検討可能とするシミュレーションシステムを構築した。本研究では、平成22年度から3年間で、緊急事態で効果を発揮する「Live Design(救命設計)」の考え方、及び避難者の複雑な挙動を把握可能な「セルオートマトン(CA)」手法、さらに避難者間の情報交換が可能な「マルチエージェント(MA)」手法を導入して、以下の3事業を行う。2年度は、初年度に開発したシミュレーションシステムを用いて、都市高速道路、郊外型大規模ショッピングセンター、大規模公園を対象として、大規模地震災害発生時における自動車及び人間の避難行動特性を考慮し、施設の避難安全性解析を行い、既存の防災マニュアル及び避難誘導計画の問題点の分析を行なった。具体的には、開発したシミュレーションシステム用い、避難状況、避難時間等を検討し、ソフトな性能とハードな性能の両方を考慮した、避難信頼度Peの概念を用いる事により、大勢の人が集まる施設における避難信頼度を検討することにより、従来の避難誘導計画の問題点の検討を行い、避難信頼度の適応可能性を示すことができた。まず、1市販のパソコンで利用できる「避難シミュレーションシステム」を開発する。次に、2開発したシステムを「都市高速道路」、「郊外型大規模ショッピングセンター」、「大規模公園」の大規模集客施設に適用して、各施設の既存の防災対策マニュアルの再構築、避難誘導計画の再設計を行う。さらに、3再設計された避難誘導計画に基づいた実践的な防災教育・避難訓練方法を提案する。3年度は、初年度に開発したシミュレーションシステムを活用して,高速道路,大規模公園等の災害発生時における実践的対応策として災害発生時に情報収集伝達の方法、最適避難経路の事前分析方法、並びに分析結果のデータベース化の方法の提案を行い,最適避難経路の事前分析を下に,従来から整備されている,避難計画,危機管理マニュアル等の見直しを行い,再設計した避難誘導計画に基づいた実践的防災教育・避難訓練方法を提案した。

具体的には、シミュレーションを用い、ラジオ、園内スピーカー等の放送設備による避難誘導の効果の検証を行い、最適な避難誘導計画を示した。また、最適な避難計画を検討可能とするためのデータベースの例を構築し、避難計画、危機管理マニュアル等の見直しの一例を示した。開発したシミュレーションシステムを活用して、高速道路、大規模ショッピングセンター、大規模公園などの避難誘導計画の問題点を指摘することを行なっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。開発したシミュレーションシステムを活用して、高速道路、大規模公園等の災害発生時における実践的対応策として災害発生時に情報収集伝達の方法、最適避難経路の事前分析方法、並びに分析結果のデータベース化の方法を検討する。さらに、最適避難経路の事前分析にを下に、従来から整備されている、避難計画、危機管理マニュアル等の見直しを行い、再設計した避難誘導計画に基づいた実践的防災教育・避難訓練方法を提案する。
口腔悪性腫瘍におけるパピロ-マウイルスの分子生物学的、および免疫組織学的検索

1)良性腫瘍中のHPVの検出さらに、LPー1ではWestern blottingにより、ウイルス粒子蛋白を検出することに成功した。これらの結果はHPVゲノムがepisomeとして存在しウイルス粒子を形成していることを示している。しかし、他のlaryngeal papillomaではHPVDNAも、ウイルス抗原も検出することはできなかった。2)悪性腫瘍中のHPVーrelated sequenceの検出口腔、咽頭領域の悪性腫瘍30サンプルについて、Southern blot hybridizationでHPV6/16/18混合DNA、あるいは、HPV1/3/6/11/16/18/33混合DNAをプロ-ブとしてless stringentあるいは、stringentな条件下で、HPV DNAの検出を行った。舌癌と歯肉癌3サンプルからless stringentな条件下において、HPV6/16/18^-DNAsプロ-ベで弱いバンドを検出した。しかし、HPVの型は決定出来なかった。これらの結果はHPVゲノムの小片が宿主DNAに組み込まれている可能性を示唆している。さらにこれらの3種類の癌について、ホルマリン固定組織標本においてin situ hybridizationをHPV6/11、HPV16/18とHPV31/33/35混合DNAプロ-ベを用いて行った。しかし、はっきりした結果は得られなかった。さらに、5種類の口腔癌由来細胞株についてSouthein blottingを行ったが、陽性の結果は得られなかった。以上の結果は、口腔領域腫瘍におけるパピロ-マウイルスの病困論的役割を示唆している。口腔領域悪性腫瘍におけるヒトパピロ-マウイルス(HPV)の病因的意義を検討するために、分子生物学的手法および免疫組織学的手法を用いて、HPVゲノムDNAおよび抗原の検索を行っている。1.PAP染色によるHPV抗原の検索口腔悪性腫瘍組織98例についてパピロ-マウイルス共通抗体を用いてPAP染色を行った。コントロ-ルを併染して、技術レベルの確認を行った。結果は全例陰性であり、これらの症例ではウイルス粒子の生成は行われていないものと思われる。子宮頸癌同様、口腔領域悪性腫瘍においてもPAP染色を用いて腫瘍中のHPV粒子を検索することは困難と思われる。今後、良性病変、前癌病変を含めて、さらに症例を増やし検討を重ねたい。2.Southern blot法およびin situhybridisation法によるHPV・DNAの検出HPV1,6,11,16,18,33型をプロ-ブとして用い、low stringentおよびhigh stringentな条件でHPV・DNAの存否を検討した。コント-ルをおき感度を2-3copy/cell以下に保つように努めた。口腔偏平上皮癌25例、良性腫瘍11例について、検討した結果、口腔偏平上皮癌5例(20%)、良性腫瘍0例(0%)の陽性率であった。これらの陽性例についてはウイルスゲノムが宿主DNAに組み込まれていたことが示唆されたが、型別を明らかにすることはできなかった。今後、口腔領域および周囲領域の悪性腫瘍、前癌病変についてさらに検討したい。1)良性腫瘍中のHPVの検出喉頭、咽頭、口腔、副鼻腔領域の良性腫瘍10サンプルについて、Southern blot法、in situ hybridization法、PAP染色でHPV・DNAの検出を行った。2種類のlaryngealpapillomaであるLPーNとLPーTにはそれぞHPV11、HPV6ゲノムが検出された。LPーT組織標本ではin situ hybridizationでも確認できた。LPーNとLPー1組織標本ではウイルス粒子抗原(L1、L2)をantiーBPV1antibody、antiー6bーL1/βーgal、antibodyantiーL2ーI/βーgal antibodyを用いてPAP染色で容易に確認できた。さらに、LPー1ではWestern blottingにより、ウイルス粒子蛋白を検出することに成功した。しかし、他のlaryngeal

papillomaではHPV DNAも、ウイルス抗原も検出することはできなかった。2)悪性腫瘍中のHPVーrelated sequenceの検出口腔、咽頭領域の悪性腫瘍30サンプルについて、Southern blothybridizationでHPV6/16/18混合DNA、あるいは、HPV1/3/6/11/16/18/33混合DNAをプロ-ブとしてless stringentあるいは、stringentな条件下で、HPV DNAの検出を行った。舌癌と歯肉癌3サンプルからless stringentな条件下において、HPV6/16/18ーDNAsプロ-ベで弱いバンドを検出した。しかし、HPVの型は決定出来なかった。これらの結果はHPVゲノムの小片が宿主DNAに組み込まれている可能性を示唆している。さらにこれらの3種類の癌について、ホルマリン固定組織標本においてin situ hybridizationをHPV6/11,HPV16/18とHPV31/33/35混合DNAプロ-ベを用いて行った。しかし、はっきりとした結果は得られなかった。さらに、5種類の口腔癌由来細胞株についてSouthern blottingを行ったが、陽性の結果は得られなかった。以上の結果は、口腔領域腫瘍におけるパピロ-マウイルスの病因論的役割を示唆している。
全天空写真を用いた針葉樹林における地上部現存量の推定方法の開発

本研究の目的は,デジタル全天空写真を用いた針葉樹人工林における地上部現存量の効率的な計測システムを開発することにある。この目的を達成するために,平成17年度においては,以下のような研究を行った。まず,鳥取大学農学部フィールドサイエンスセンター蒜山の森に成立する様々なタイプの森林において林分調査を行った。次いで,この林分内においてデジタル金天空写真を撮影し,開発した地上部現存量の推定方法の精度を検証した。さらに,この推定作業は解析者の手作業によって行われるため,解析者間あるいは解析者内での解析結果の変動について調べた以上の結果から,デジタル全天空写真は針葉樹人工林における地上部現存量を効率的に推定する上で最も有効なデバイスの1つであることが示唆された。本研究の目的は,デジタルカメラを用いた針葉樹林における地上部現存量の効率的な計測システムを掲示することにある。この目的を達成するために,平成16年度においては,下記のような実験を行った。デジタル全天空写真を用いた地上部現存量の推定方法を開発するための基礎として,まず,専用の魚眼レンズ(Nikon fish-eye converter FC-E8)における画角と歪みの補正方法を開発した。この方法の開発によって,撮影した写真の画質と画像サイズと無関係に,画角と歪みの補正が可能になった。このことは,全天空写真を用いた地上部現存量の推定における精度の向上に大きく寄与するものと考える。次いで,画質,画像サイズおよびカメラ機種の違いが,撮影した全天空写真に及ぼす影響を解析した。その結果,有効画素数の大きいCoolpix990では,画質と画像サイズによる影響は認められなかったが,有効画素数の小さいCoolpix900では画像サイズによる影響が認められることがわかった。したがって,Coolpix990については,保存に要するメモリの最も小さいBasic画質,VGAサイズの写真が,また,Coolpix900では,Basic画質,Normalサイズの写真がそれぞれ最適であろうと考えられた。さらに,これら2つのカメラ間の比較により,カメラ機種の違いによる影響は決して無視できないことが明らかになった。このことより,今後の研究においては,異なる研究間での結果の比較を可能にする上でも,研究に用いたデジタルカメラの機種を明記することの必要性が示唆された。
歯科ユニット給水系における微生物汚染の評価と細菌増殖抑制効果に関する研究

院内感染のリスク低減のため、歯科ユニット給水系の細菌汚染の実態を把握し、中性電解水の細菌増殖の抑制効果を明らかにする。更に従来の汚染対策での問題解決の手段として中性電解水の活用可能性を探索する。今回われわれは、中性電解水を用いた実験系を確立し、さらに動物実験にて創傷治癒への影響を確認する。2018年に改訂された病院感染対策ガイドラインでの水質基準は飲料水に準じるとし、従属栄養細菌数2000CFU/ml以下を推奨している。これは欧米に比して高値であるため、適正な基準値の設定を指向したエビデンス構築研究を計画した。将来的に本邦における歯科領域の感染管理体制ガイドラインの策定に寄与することを目指す。
水槽施設活用のための試験水槽シミュレータの構築

水槽試験の精度評価や新たな水槽利用技術の展開を図るために、計算流体力学技術によって水槽実験状態を再現する試験水槽シミュレータを構築した。重合格子法を適用して、水槽形状を再現する格子ブロックとその中を航行する模型船のまわりの格子ブロックなどを用いることで、水槽環境の中での流れを再現する数値シミュレーションを可能とした。また、自航計算のためのプロペラ体積モデルを重合格子法へ適合させた。開発した水槽試験シミュレータにおける流れの計算によって、水槽壁における波の反射を確認するとともに、水槽実験結果に関する経験的なブロッケージ影響修正法とシミュレーション結果の比較により、本手法の有効性を確認した。研究計画に従い、初年度である平成26年度は重合格子法をベースに用いて、定常状態に対応した試験水槽シミュレータの基本部分を開発した。重合格子法は、計算領域を互いにオーバーラップを許容した複数の格子ブロックでカバーし、それぞれのブロックの解を相互に補間することでカップリングして、全体の流場を求める手法である。ここでは、水槽形状をモデル化するブロックと船体まわりの領域をモデル化するブロックを用いて、試験水槽シミュレータを構成する。水槽形状のモデル化および水槽壁境界条件を検討し、抵抗試験におけるブロッケージ影響の評価を試行した。小型水槽における小型模型での抵抗試験、同じ小型水槽における大型模型による抵抗試験を試験水槽シミュレータで解析し、無限領域におけるシミュレーション結果と比較した。小型模型による抵抗試験シミュレーションは無限領域における結果と大きな差はなく、この場合はブロッケージ影響が無視できることが分かった。一方、大型模型による抵抗試験では模型と水槽壁の距離が小さいので、壁の影響が大きく受けることが示された。さらに、水槽壁の境界条件については、いくつかの候補を検討した。また、実際の水槽試験を行い、シミュレーションと比較するための抵抗試験および模型船を走らせた後の残留流れを計測した。初年度に開発した、重合格子法をベースにした定常状態の試験水槽シミュレータを非定常運動に対応させるための開発を行った。非定常運動を扱うためには、格子ブロックの相対位置が時間とともに変化するので、格子間の補間関係を動的に構成する必要がある。そのために、重合格子のための前処理ルーチンを流れ計算プログラムの中に組み込み、各時間ステップで重合情報を再計算することを可能にした。非定常運動に関する試計算を行って計算手法の挙動を確認した。また、自航シミュレーションを可能とするためのプロペラモデルの検討を行った。プロペラ性能を計算するプログラムとリンクし、プロペラの影響を体積力として表現する体積力モデルは、簡便な方法だが効率よくプロペラ影響を考慮できる。この体積力プロペラモデルを上記の動的重合格子法に適合するように定式化した。これらの開発により試験水槽シミュレータの機能強化が達成された。さらに、前年度に引き続き水槽試験を行い、シミュレーションと比較するためのデータを取得した。水槽試験シミュレータを非定常運動に対応するように拡張し、おおむね計画に沿って進展している。船型試験や海洋開発の実験で用いられる種々の水槽施設は、その施設の大きさや特性により模型サイズや流れの条件が制限されるため、計測精度維持や実験パラメータ設定が困難になることも多い。一方、計算流体力学による数値シミュレーションは実験を補完するものとして、近年その活用が進んでいる。従来、数値シミュレーションは水槽実験の制限を取り払って「理想状態」の流れ解析を行う役割を担ってきた。本研究では逆の発想から、数値シミュレーション技術によって水槽実験状態を再現する試験水槽シミュレータを構築し、それによって水槽試験の精度評価や新たな水槽利用技術の展開を図ることを目的とする。計算流体力学手法において複雑形状を扱うための手法の一つに重合格子法がある。これは、計算領域を互いにオーバーラップを許容した複数の格子ブロックでカバーし、それぞれのブロックの解を相互に補間することで、全体の流場を求める手法である、この重合格子法を用いて水槽試験シミュレータを構築した。具体的には、水槽形状を再現する格子ブロックとその中を航行する模型船のまわりの格子ブロックを用いることで、水槽環境の中での模型船まわりの流れを再現する数値シミュレーションを可能とする。また、自航状態のシミュレーションを可能とするためのプロペラモデルの検討を行った。プロペラ性能を計算するプログラムとリンクし、プロペラの影響を体積力として表現する体積力モデルは、簡便な方法であるが効率よくプロペラ影響を考慮できる。この体積力プロペラモデルを上記の重合格子法に適合するように定式化した。研究計画では、初年度には定常状態に対応した試験水槽シミュレータの基本部分を開発し、2年度目は、計算手法を非定常状態に拡張し、模型船加速の影響の検討、自航試験シミュレーションの検討を行う。

最終年度は、水槽全体形状をモデル化し、動的重合格子法により模型船の航走をシミュレートする方法を開発することとしている。初年度は、計画通り試験水槽シミュレータの基本部分を開発した。重合格子法による水槽形状のモデル化については、問題なく達成し、水槽壁面条件についてもいくつかの候補を検討した。以上により、研究は当初の計画通り進捗していると言える。最終年度に向けて、水槽試験シミュレータとして完成させる予定である。船舶流体力学計画に従い、2年度目の平成27年度は、非定常状態に拡張する。そのためには、動的重合格子法の開発が必要となる。重合格子法では、異なる格子ブロック間の情報交換のためにブロック間で変数の補間を行っているが、動的重合格子法では、補間する変数の位置が時々刻々変化するので、その都度補間対象を探索することになり、この処理の効率性が極めて重要となる。また、自航試験シミュレーションを行うための、プロペラモデルの検討を行う。物品費が予定額よりも少額となったためである。物品費が想定よりも少額であったためである。次年度予算と合わせて、物品費、旅費、消耗品費として支出の予定である。
性行動におけるスイッチングの神経機構

本研究は、動物の本能行動のしくみ解明をめざしたものであり、交尾に伴って切り替わる雄コオロギの生殖行動をニューロンレベルで説明せんとするものである。コオロギの雄は、交尾をすると求愛行動を行わなくなり、約1時間の休息後、はじめて求愛に転じる。これまでの研究によって、この行動のスイッチングは、精包の放出を契機として最終腹部神経節(TAG)内で生じる何らかの変化に起因することがつきとめられた。そこで本研究では、TAGから腹部縦連合を上行する神経の活動電位を記録し、それが行動の変化に伴ってどのように変化するかを解析した。その結果、雄が精包を放出すると、ニューロンの活動が直後から低下する場合が多く、20分ほどで次第に回復に向かっていった。自発性の活動が低下している時期には、尾葉に与えた音刺激が対する応答も低下していた。このことは、交尾による雄の生殖モードの切り替わりが、上行性ニューロンの活動低下という形で脳に伝えられていることを示唆するものである。一方、交尾をして数分後、次回の交尾のための精包準備行動が起こると、TAG内の求愛抑制タイマーがスイッチオンとなり、1時間後にはオフとなるのであるが、このオフの時期に一致して上行性ニューロンの活動パターンが変化することもわかった。これらの知見は、雄コオロギの行動の切り替え機構がTAG内にあることを支持するとともに、切り替わった状態を脳に伝える伝達様式に示唆を与えるものであり、今後、単一ニューロンレベルで解析を行う際の重要な知見となった。本研究は、雄コオロギが1性周期のうちに示す行動切り替えの神経機構を明らかにすることである。雄コオロギの行動は、1)交尾によって精包を放出した後と2)、1)に続いて次回の交尾のための精包準備行動を起こしてから約1時間後、これら2つの時点で切り替わる。1)では求愛から威嚇へ、2)では威嚇から求愛へ行動が変わる。これら1)と2)は、雄の最終腹部神経節(TAG)で何らかの変化が生じることが前提であり、実際の変化にはTAGからの情報が脳に伝わることが必要である。今回、除脳雄を用い、拘束条件下で、TAGから脳へ上行する神経活動を片側縦連合から吸引電極により長時間記録した。1.精包放出前後:断頭して固定した雄の生殖器を刺激して、精包を放出させた。精包放出後、全標本(n=33)のうち約27%において、多くのニューロンのスパイク活動が低下し、10数分後、しだいに回復していった。2.精包準備行動前後:精包放出直後、多くのスパイク活動はバースト状であったが、約1時間後、求愛期に相当するとみられる時期に入ると、活動は規則的となった。以上より、雄コオロギの性行動の変化にともなって、TAGの神経活動に変化が生じていることが明らかになった。自発性の活動が低下している時期には、尾葉に与えた音刺激に対する応答も低下していた。

一方、交尾をして数分後、次回の交尾のための精包準備行動が起こると、TAG内の求愛抑制タイマーがスイッチオンとなり、1時間後にはオフとなるのであるが、このオフの時期に一致して上行性ニューロンの活動パターンが変化することもわかった。これらの知見は、雄コオロギの行動の切り替え機構がTAG内にあることを支持するとともに、切り替わった状態を脳に伝える伝達様式に示唆を与えるものであり、今後、単一ニューロンレベルで解析を行う際の重要な知見となった。