hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高炉セメントを使用した港湾ＲＣ構造物の塩害耐久性に関する研究

また、内部の鉄筋の腐食速度を腐食抵抗を求めることで算定した。(2)解析概要...C0およびDapのBFCとOPCによる差、高さによう差を分析した。次に、C0およびDapを用いて、塩害による潜伏期および進展期の年数をかぶり70mmとして試算した。潜伏期とは、RC内部の鉄筋が腐食し始めるまでの期間で、限界塩化物イオン量を1.2kg/m3と仮定した。また、進展期とは腐食し始めてコンクリートにひび割れが発生するまでの期間で錆が10mg/cm2となるとひび割れが発生すると仮定した。(3)結論...C0は海面からの高さが高い(+であるほど)小さくなり、HWL近傍ではBFC>OPCであるが、HWLより1m以上高い位置ではBFC<OPCとなった。Dapは、高さとの相関は認められなかった。BFCのDapはOPCのものの1/3程度の値であった。潜伏期については、OPCでは5年程度であるのに対しBFCでは25年程度であった。また、進展期については、OPCでは20年程度であるのに対し、BFCでは40年以上と算定された。本研究では以下の項目を目的とした検討を実施している.すなわち,(1)高炉セメントを使用し建設後15年経過した港湾RC構造物の調査,(2)普通ポルトランドセメントを使用し建設後30年経過した港湾RC構造物の結果整理,(3)室内実験による高炉セメントの塩害抵抗性に関する検討,(4)実暴露実験による高炉セメントの塩害抵抗性に関する検討,(5)上記(1)-(4)の総合評価とこれらを踏襲した港湾RC構造物のLCC分析を目的としている.これらのうち,目的(1)(3)については,当初の予定通り結果が得られており,(4),(5)についても,一部結果を得ている.また,高炉セメントと同様のコンクリート混和材としての利用が期待されるフライアッシュについても併せて検討を実施しており,当初の予定以上の成果が得られていると判断した.本研究には5つの目標があり、当初計画より23年度では、その中の(1)および(2)を行うこととしており、9.述べたように23年度に(1)および(2)を達成した。このため、(2)と自己評価した。(参考:本研究の目的)(1)高炉セメント(BSC)を使用し建設後15年経過した港湾RC構造物の調査(2)普通ポルトランドセメント(OPC)を使用し建設後30年経過した港湾RC構造物の結果整理(3)室内実験によるBFCの塩害抵抗性に関する検討(4)実暴露実験によるBFCの塩害抵抗性に関する検討(5)(1)ー(4)の結果の整合性を確認し、BFCを港湾RC構造物へ適用したときの優位性を議論する。今年度は,これまでの検討に引き続き,高炉セメントを使用した場合の港湾鉄筋コンクリート構造物の塩害抵抗性について,定量的な分析を実施する.特に,これまでの検討結果を総合的に評価し,高炉セメントの有用性を示すとともに,その成果を学会発表等を通じて一般に広く公開していく.併せて,高炉セメントと同様に耐塩害抵抗性が期待でき,副産物としての利用が望まれるフライアッシュについても併せて検討を行う.本研究全体の研究の目的は次の5つである。(1)高炉セメント(BSC)を使用し建設後15年経過した港湾RC構造物の調査(2)普通ポルトランドセメント(OPC)を使用し建設後30年経過した港湾RC構造物の結果整理(3)室内実験によるBFCの塩害抵抗性に関する検討
ロシア連邦及び中央アジア諸国の産業・エネルギー連関構造についての統計的研究

1.ロシアのSNA産業連関表(1995-2002年の各年)の供給表、利用表、商業マージン表、運輸マージン表、純生産物税表、輸入表を整備した。供給表その他の組み換えにより、石油・ガス産業の活動実態を総合的に捉えられるようにした。すなわち、石油・ガスの生産者産出、石油・ガス商業・運輸産出、石油・ガス純生産物税を合計した産出を石油・ガス産出(市場価値)とする産業連関表を編成した。この再編成表によると、ロシアの石油・ガスGDPがGDP総計に占める比率は、2000年の場合、公式統計の7.8%ではなく24.1%となることを明らかにする論文をアメリカの学術誌等において公表した。これにより、石油・ガス部門の活動をより適合的にとらえられるようになったと考えられる。2.ウズベキスタン、カザフスタン、キルギスタンの産業連関表統計を整備した。ロシアと同様、石油・ガスに焦点を定めて、産業連関表を統一的に再編成した。トルクメニスタンについては、ガス産業を中心にして、実験的な産業連関法を2000年について推計した。また、エネルギーバランス統計をロシア、中央アジア各国について整備した。これは、各国データをベースにした場合とIEAのバランス表をベースにした場合とについて行われた。3.パイプライン輸送関係のデータを整備し、その改善の問題について検討を行うと同時にウクライナ、ベラルーシその他のCIS諸国のロシア・中央アジアとの石油・ガス輸出入活動に関するデータを整備した。パイプラインの改善によるCIS域内・域外の石油・ガスフローの問題点をロシア・中央アジアに焦点を定めて究明する論文を欧文、和文で発表した。4.ロシア・中央アジアのエネルギー連関構造をロシアならびに各国の輸入表を参照しながら明らかにするための試験的シミュレーションを実施した。1、ロシアの産業連関表についての研究ロシアの産業連関表(19982001年)について、石油・ガス部門を原油・精油・ガスに区分したデータベースを整備することによって、原油・精油・ガスのそれぞれに関するエネルギー連関構造を明らかにするよう努めた。また、原油・精油・ガスの各商業マージンが内外価格差と物的資源循環とからいかにして形成されてくるかを詳細に研究することを通じて、ロシアの供給表と利用表の改善可能性(代替的バリアント)を考えるに至り、実際に代替的産業連関表を作成した。2、中央アジアの産業連関表とエネルギー連関構造についての研究まず、物的エネルギーバランスに関するデータベースをウズベキスタン、トルクメニスタン、カザフスタン、タジキスタン、キルギスタンの各国について整備し、全体の見通しをつける作業を行った。そして、石油・ガスの輸出入連関構造も明らかにした。その上で、ウズベキスタン、カザフスタンの産業連関表データベースの編成に入り、基礎的準備作業を終了した。3、パイプライン建設についての研究ロシア・中央アジアそして旧ソ連のエネルギー連関構造の研究にとって不可欠な既存パイプラインと新規パイプライン(計画を含む)についての基礎的研究を行った。ロシア経由のものとロシア非経由(バクー・トビリシ・ジェイハンを結ぶBTC等)とを区分し、シミュレーション分析の準備を行った。日本や中国にとって重要な東シベリアの原油生産のポテンシャルについても基礎的研究を行った。1、ロシアのSNA産業連関表(1995-2002年の各年)の供給表、利用表、商業マージン表、運輸マージン表、純生産物税表、輸入表を整備した。

この再編成表によると、ロシアの石油・ガスGDPがGDP総計に占める比率は、2000年の場合、公式統計の7.8%ではなく24.1%となる。これにより、石油・ガス部門の活動をより適合的にとらえられるようになったと考えられる。2、ウズベキスタン、カザフスタン、キルギスタンの産業連関表統計を整備した。ロシアと同様、石油・ガスに焦点を定めて、産業連関表を統一的に再編成した。3、トルクメニスタンについては、ガス産業を中心にして、実験的な産業連関法を2000年について推計した。4、エネルギーバランス統計をロシア、中央アジア各国について整備した。これは、各国データをベースにした場合とIEAのバランス表をベースにした場合とについて行われた。5、パイプライン輸送関係のデータを整備し、その改善の問題について検討を行った。6、ウクライナ、ベラルーシその他のCIS諸国のロシア・中央アジアとの石油・ガス輸出入活動に関するデータを整備した。7、ロシア・中央アジアのエネルギー連関構造をロシアならびに各国の輸入表を参照しながら明らかにするための試験的シミュレーションを実施した。
結晶性ヘリックスペプチドを用いた金属酵素活性中心の合成的研究

金属酵素の持つ、その特異な活性中心構造や反応性は、一方には小分子の金属モデル錯体によって研究が多く行われてきた。小分子による方法は、構造の単純性から金属イオンの電子状態や反応機構を非常に明快に解明してきた。また他方、金属酵素そのものについても新たな発見が続いている。活性中心には予想外に複雑で大きな配位構造や反応過程が多く見られる。これらは従来の小分子錯体のみでは研究を進めることができない。そこで我々は小分子モデルで得られた合成的手法を用いて、アミノ酸に由来する配位環境まで含めた活性中心へ発展させ、より複雑で大きな活性中心の合成研究を目指している。実際の研究として、金属蛋白質活性中心の化学合成を目的とし、ペプチド錯体の合成と結晶化を行ってきた。低分子でも蛋白でもない中分子量物質の合成、精製、単結晶作成、X線回折測定・解析は、意外に困難で、長期の試行錯誤を必要とした。平成15年度の実績として、結晶構造データを得られるようになった。例えば、さまざまなβシートまたはヘリックス化合物について合成と結晶化を行うことができるようになった。特に分子量が700-1000以上の化合物については工夫を要した。基本構造には-Leu-Leu-Xaa-(Xaa=例えばL-lactic acid)などの繰返し配列が適しているとわかった。これらの配列は溶解性と結晶性に非常に優れていた。これらを発展させて更にさまざまな配位子を持つペプチドを合成した。これらは金属蛋白質の活性部位モデルとして窒素配位子(His,3-pyridylalanine(=pal))、カルボン酸配位子(Asp,Glu)、硫黄配位子(Cys,Met)のペプチド配列であり、同様に結晶構造を得ることができた。
蛋白質の分子動力学計算のための高次構造に依存する新規力場関数の開発と検証

古典力学による分子動力学計算で利用する蛋白質高次構造に依存する力場関数の開発を目的とし、蛋白質中の代表的な二次構造であるα-ヘリックスと平行および逆平行のβ-構造としてエネルギー的に安定な構造を作り、それらの構造に対して厳密な量子化学計算を実施して高精度の構造エネルギーを算出した。その結果、代表的な古典力場であるAMBER99-SBによる構造エネルギーは、平行および逆平行β構造に対しては量子化学計算結果をほぼ再現したものの、α-ヘリックス構造に対してはペプチド鎖長に依存して大きくエネルギー値が低下した。高次構造に依存する力場エネルギーの補正を行った所、量子化学計算結果を良く再現できた。平成23年度には、27残基のAlaによるα-ヘリックスと並行および反並行βストランド内における水素結合数の寄与を、R. F. W. BaderによるAIM (Atoms in Molecules)法を用いて電子密度から計算し、特に反並行β構造において水素結合3本→4本および5本→6本では急激にエネルギーが減少するという水素結合エネルギーにおける協同性を見出した。平成24年度には、力場を算出する基盤として、LMOEDA法に用いて水素結合に基づく相互作用エネルギーの物理的起源の解析をおこなった。LMOEDA法では、相互作用エネルギーを静電相互作用(ES)、交換相互作用・反発相互作用(EXCH)、分極相互作用(POL)、分散相互作用(DISP)に分割できる。相互作用エネルギーに関しては、ペプチド数が増えると、並行β構造では単調に相互作用エネルギーが強くなるのに対して、反並行β構造では階段状に相互作用エネルギーが変化した。これは昨年度にAIM法で得られた相互作用エネルギーの変化と一致している。次に相互作用の各成分の変化を調べた。並行β構造では、ペプチド数が増えるにつれ各成分がそれぞれ単調に増加した。また各成分の割合はペプチド数が24までは変化しているが、ペプチド数が58に増加する際の変化は一定になった。一方、反並行β構造では全相互作用エネルギーの変化と同じように各成分も階段的に変化していた。各成分の割合はペプチド数が偶数と奇数の場合で振動していた。なかでもESとEXCHは相互作用エネルギーの大部分を占め、その振動は相補的であった。以上のことから反並行β構造の相互作用エネルギー変化の起源は主にESとEXCHの振動に起因することが明らかとなった。研究目的:本挑戦的萌芽研究では、高精度の古典力学分子シミュレーションのため、蛋白質高次構造に依存する全く新規な力場関数を開発することである。主鎖の水素結合エネルギーが高次構造に依存していると考えられるが現在の力場では考慮されていないため、高次構造に依存するような軌道相互作用を取り込む。研究成果:特に水素結合に関して、代表的な二次構造であるαヘリックスと平行βシート、反平行βシートの形成に関わる相互作用を、ポリアラニンからなるモデルペプチドを用いて、高い精度の密度汎関数法(B97D/6-31+G(d))を用いて調べ、コントロールとして現在生体分子に対して良く利用されている分子力学法(AMBERff99SB)を使い、全く同一の分子構造に対するエネルギーを比較した。ペプチドの長さを変えながらαヘリックス型ペプチドモデルと平行、反平行βシート型ペプチドモデルの相互作用エネルギーを調べたところ、分子力学法も密度汎関数法も水素結合一つあたりの相互作用エネルギーは、平行、反平行βシート型ペプチドモデルの方がαヘリックス型ペプチドモデルより大きくなり、強い水素結合が形成された。また平行、反平行βシート型ペプチドモデルに関しては、AMBERff99SBを用いた分子力学法は過大評価するもののそのずれは小さいものであった。しかしαヘリックス型ペプチドモデルに関しては、分子力学法は密度汎関数法の結果に比べて大きく過大評価をしており、水素結合の数が増えるにつれて、ずれが大きくなっていくことが明らかとなった。このことは、分子力場の改良に関しては、αヘリックス形成に関わる水素結合の記述を改善する必要性を強く示唆した。同じ水素結合でも高次構造とその長さにより異なるエネルギーとなることが明らかとなったわけで、今後、この成果を基に、得られたエネルギーにフィットさせる力場パラメータを決定する。R. F. W. BaderによるAIM (Atoms in Molecules)法により、水素結合エネルギーを、量子化学計算によって高い精度で算出した系の電子密度の分布から推定した。高精度な基底・計算法(DFT-M062X/6-31+G*//DFT-M062X/6-31+G*レベル)によって、理想的な構造を持つペプチド結合が4つから16のモデルまでのα-へリックスに対してその電子状態を計算し、個々に主鎖水素結合に対応するρ(rc)を算出した。その結果、ペプチド結合が伸長されるほどこのρ(rc)大きくなり、また、長さが異なるα-ヘリックスであっても、そのC末端にある水素結合のρ(rc)はほぼ同様の小さい値を持っていた。

以上から、α-ヘリックス中の同種類の原子間の水素結合であっても、周囲の環境によってその水素結合の強さが変化することが示唆された。一方、27残基のAlaによるβストランドを2本、並行および反並行に配置して理想的な並行および反並行β構造とし、同様のAIM法計算を実施した。その結果、並行β構造では残基数が増えて水素結合数が増えると、単純に水素結合エネルギーが比例して減少する結果となった。しかし、反並行β構造では、水素結合3本→4本および5本→6本では急激にエネルギーが減少し、水素結合ドナーとアクセプターによる単純な2体相互作用のみでは表せないことが判明した。さらに、Protein G(PDB ID:2GB1)のα-ヘリックス部分(残基22-36)をモデル化し、電子状態計算およびNatural bond orbital解析をB3LYPと6-31G(d)を用いて行った。その結果、ペプチドN-H基のσ*軌道への電子移動に伴う安定化のエネルギー:E(2)は、水素結合距離と指数的に強い相関があり、また、α-ヘリックスが長くなるにつれてE(2)が大きくなった。水素結合を複数の寄与に分割する方法としてLMOEDA法が利用できることを確認し、典型的な二次構造を持つペプチドに対して適応して、新たな力場を構築する予定であった。しかし、最後のエネルギー計算から力場をパラメータ化し、その妥当性を確認する部分の研究については、予定していた博士後期課程学生が他の研究に専念することとなったため、平成25年3月末までに完了できなかった。当初の計画通り研究は推移しており、α-へリックス、β構造とも、二次構造の場所に応じて、水素結合エネルギーの値が異なることを発見した。今後は、この現象をさらに深く解析し、二次構造からさらに蛋白質の三次構造中の場に、水素結合がどのように依存するかを解析し、新たな力場を構築する予定である。LMOEDA法による計算手法は確立できたため、補助事業期間を延長して、α-ヘリックスやβ-構造以外のβ-ターン、α-ターン、π-ターン等の二次構造における水素結合エネルギー、n→π*相互作用エネルギーについて、種々の構造に対する解析を行って、力場関数をより精密化する。これらの研究に得られた力場モデルを用い、高次構造に依存してその力場モデルをスイッチするエネルギー関数によって、α-ヘリックスとβ-構造の双方を含む蛋白質(2040残基)に対してMcMD計算を実施し、自由エネルギー地形を算出する。この自由エネルギー地形の算出法には、最近開発した静電相互作用を高速に計算するアルゴリズムによる分子動力学計算ソフトが利用できる。研究の進捗に合わせて、単に水素結合エネルギーやn→π*相互作用エネルギーだけでなく主鎖の二面角に対するエネルギー値についても考察を加え、適宜、新規なエネルギー関数を改良する。できれば、さらに大きな50残基超の種々の蛋白質にも、開発した新規力場関数を適用して自由エネルギー地形を解析し、それらの構造構築のメカニズムを調べる。α-ヘリックスやβ-構造以外のβ-ターン、α-ターン、π-
空間電荷分布測定標準化のための信号補正技術の開発

パルス静電応力(PEA)法は,絶縁材料中の電荷分布を非破壊で測定する方法で,絶縁材料の開発や性能評価に広く利用されている。PEA法では試料にパルス電界を印加した時に内部に分布する電荷に働く静電気力により発生する音波を利用している。このため試料や電極の音響的特性が測定精度に影響する。本研究では,音響特性による誤差を補正する方法について調査を行った。その結果,PEA法による空間電荷分布測定装置に音響インピーダンス顕微鏡(AIM)の仕組みを組み込み,試料と電極の音響特性と空間電荷分布信号を同時に測定し,信号処理することでこれらの誤差を補正する方法を見出した。本研究の目的は空間電荷分布測定技術であるパルス静電応力(PEA)法を利用する場合の測定試料の音響特性に関する測定誤差の補正である。このPEA法の原理は以下の通りである。測定する試料にパルス電界を印加し,試料内部または電極界面に存在する電荷に静電気力を働かせることで,電荷量に応じた音波を試料内部の存在位置で発生させる。発生した音波は試料内部を伝搬する。接地側電極の背面に取り付けた圧電素子によりその音波の時間変化を記録し,信号処理をすることで,試料内部の電荷分布を求める。圧電素子は近い位置で発生した音波から検出するため試料内の電荷分布を測定することができる。PEA法では,上記のように測定に音波を利用しているために次のような場合に測定誤差が生じる。試料が柔らかく音波の減衰が起る場合にはパルス電界により発生した音波が試料内部で減衰してしまい正確に測定できない。電極と測定試料の音響インピーダンスが異なる場合には,上部電極界面での発生する音波の大きさが影響を受ける。音響特性や誘電率が異なる2層試料の場合,試料界面での音波の反射と透過が影響を受ける。今年度の研究計画は,高位置分解能の高い装置を試作し,薄い試料の場合の音響特性データから補正の有効性を検証することであった。今年度,現有設備の電極系と電子回路を改良し,高位置分解能の高いPEA装置においても電極と試料界面の音波の反射信号の計測精度を向上させることが可能となった。また前年度に空間電荷分布信号を生成するシミュレーションソフトを基に補正ソフトを作成し補正が可能であることを確認した。音波の試料中の減衰補正については,減衰に関する音響特性の測定結果だけから補正するよりも,電極と測定試料の音響インピーダンスの測定結果を用いて空間電荷分布信号を補正した後,周波数特性を考慮し,試料中の音波の減衰を補正する方法が有効であることがわかった。パルス静電応力(PEA)法は,電極界面を含む誘電体の電荷分布(電界,電位)の時間的変化を非破壊で測定する手法である。この方法は,1985年に現在の東京都市大学(旧武蔵工業大学)の高田達雄先生と現在の情報通信研究機構(旧通信総合研究所)の前野恭氏らによって発明された。この測定方法が発明されて約30年が経過し,誘電・絶縁材料の分野では,この間,世界中でこの測定方法が広く利用されるようになってきた。現在,国際電気規格(IEC)に空間電荷分布測定に関する規格制定の作業が進められている。このPEA法では,試料にパルス電界を印加し,材料内部の電荷に働く静電気力により発生する音波を利用する。そのため試料や電極の音響的特性が大きく,測定誤差となる。本研究では,音響インピーダンス顕微鏡(AIM)と空間電荷分布測定(PEA)を同一の装置に作成することで,現状の測定で問題となる音響特性の誤差補正する技術確立することを目的とした。本研究を通じて,AIMとPEA法の装置を融合して試料の音響特性と空間電荷分布信号の同時測定可能な装置を実現した。最終年度では,その高精度化と信号処理技術を改良して以下の結果を得た。(1)もっとも測定されている絶縁材料であるポリエチレンの音波の減衰が大きく,空間電荷分布測定データの補正が必要であった。この補正も本装置を利用して校正が可能となった。(2)一般に課電電極に使用されている半導電電極を金属電極に変更など,音響特性が試料と異なる電極を用いた場合の校正方法を調査し,電極にマグネシウム合金などが利用しても補正ができることを明らかにした。(3)もっとも絶縁層の厚い電力ケーブル用の架橋ポリエチレン(XLPE)ブロック(厚さ27mm)の測定も可能となった。(4)音響特性の異なる2層試料の空間電荷分布測定などへの応用も可能と考えられる。空間電荷分布測定標準化のための信号補正技術の開発に関する研究は各年度において以下の通り実施する予定である。平成23年度は,現有設備を利用して測定した空間電荷分布信号と音響特性を用いて,空間電荷分布信号補正処理ソフトウエアの可能性を調査することが目的である。平成24年度は,高位置分解能装置(室温,分解能:現状の2倍)を試作し,平成23年度の研究成果の有効性を検証する。

平成25年度は,高温用空間電荷分布測定装置において平成23年に行った信号補正を可能にする処理ソフトウエアを開発する。各年度は次年度以降の研究を行うための基礎検討も実施することとした。平成23年度に実施した研究内容は以下の通りである。補正処理を行う前段となる空間電荷分布信号を生成するシミュレーションソフトの開発を重点的に実施した。そのシミュレーションソフトにより,測定した音響パラメータから空間電荷分布信号が説明できることを確認した。音波の減衰係数の小さい塩化ビニル(PVC,0.5mm)および減衰係数の大きいシリコーンゴム(0.5mm)を試料として選び実験を行った。音響インピーダンス顕微鏡(AIM)とPEA法の融合した既存の装置により,各測定試料の音響特性(音速,減衰係数,音響インピーダンス)および上部電極の音響特性(音響インピーダンス)を測定した。また,数kVから数10kVの直流電圧を印加し,空間電荷分布の情報を含む音波信号(空間電荷分布信号)を測定した。これら測定結果について,平成23年度に作成したシミュレーションソフトにより,測定した試料および上部電極の音響インピーダンスから空間電荷分布の情報を含む音波信号が説明できることを確認した。これら実施内容から平成23年度の実施予定の研究目標は達成していると考えられる。本研究の目的は空間電荷分布測定技術であるパルス静電応力(PEA)法の測定試料の音響特性に関する測定誤差の補正である。本研究の年次計画は以下の通りとなっている。平成23年度から25年度において,以下の項目の研究を実施することで前述の目的の空間電荷分布信号の補正を行う。現有設備を利用して,測定した音響特性による空間電荷分布信号補正処理ソフトウエアを実用的な装置組み込みタイプで実現する(平成23年度)。高位置分解能装置(室温,分解能:現状の2倍)を試作し,提案する信号補正の有効性を検証する(平成24年度)。最終年度は,これまでの2年間の基礎的研究結果をもとに,信号補正を可能にする処理ソフトウエアを搭載した一般に使用できる空間電荷分布測定装置を実現する(平成25年度)。平成24年度に行う高位置分解能の装置において,空間電荷分布測定と音響特性の同時測定を行い,信号補正のプログラムを装置に組込み可能なLabViewを利用して作成した。また,平成23年度に続き音波の減衰の大きい試料,厚さがきわめて厚い試料の空間電荷分布測定を実施し,減衰補正のシミュレーション(別の装置で測定した音響特性を基に空間電荷分布測定信号を算出し実測波形と比較した)も実施した。この結果から減衰補正には,研究開始時に想定していなかった音波減衰の周波数特性(分散特性)を補正に加える必要があることがわかった。この点以外は上記の年次計画の通りとなっている。また,平成24年度の研究成果としてPEA法で必ず使用しなければならない半導電電極(音響特性が試料に近い導電性電極)を,本研究成果となる装置を利用すれば通常の金属電極でも測定できる可能性があることがわかってきた。半導電電極からの導電性物質が測定する試料の特性を左右しているとの指摘もあり,本装置が対策として有効である可能性もある。
ループ空間の高次ホモトピー構造の研究

本年度は,Bousfield-Kanスペクトル系列の計算手法についての研究を行った.前年度に修正した手法を球面のループ空間などに一般化しようと試みた.有効な手法を与えることはできなかったが,計算手法についていくつかの示唆を得ることができた.引き続き計算例を増やすなどして一般的な視点からの結果を与えることを目標に研究を続ける予定である.一方で,初年度より取り組んでいる不動点の一般化にあたる写像の一致点集合に関するホモトピー論においては,ホモロジーで記述していたものをPontryagin-Thom構成を用いて安定ホモトピー論的(スペクトラムを用いて)に記述することに成功した.これは特別な例である自由ループ空間に対するストリングトポロジーで与えられていた結果に類似する結果と言える.これによりボルディズム不変量と関連付けるなど,一般ホモロジー論を用いたより強力な不変量が得られた.この不変量を用いて有効な応用例を与え,論文として発表する予定である.さらに共同研究により,位相的複雑さとその変種である単位位相的複雑さ(岩瀬氏,酒井氏による)の間の基本的な不等式を得た.位相的複雑さはファイバーワイズなループ空間の高次ホモトピー構造から得られる不変量で,ロボット動作設計に起源をもつ不変量である.ファイバーワイズなループ構造に関しては,基礎理論の構築や,種々の不変量との関係の解明など,本研究で培った技術の応用の可能性が大いにあり,引き続きこの方向での研究も進めていく.今年度は,コンパクトリー群の高次ホモトピー非可換性に関する結果と,ループ空間に近い構造を持つ「ホモトピー不動点」に関する結果を得た.一方で,計画していた余単体構造から得られるスペクトル系列の性質の解明には,もう少し研究が必要であることが分かった.前者では既存の結果を拡張する形でコンパクトリー群の非可換性に関する結果を得たのみならず,普遍主束を射影空間と呼ばれる部分空間上に制限して得られる主束のゲージ群(自己同型群)の非可換性に拡張されることが分かった.このことは,本研究で主な研究対象としているスペクトル系列の微分に非自明なものが存在することと,ある程度の範囲では自明になることを示唆する.後者の結果については,不動点の存在に関する性質が「ストリングトポロジー」と呼ばれる自由ループ空間の理論との関係を示唆する形で得られた.ストリングトポロジーはリー群との関係からも調べられており,それらの関係を明らかにする必要がある.余単体構造から誘導されるスペクトル系列が当初予期していたよりも複雑で,有効な手立てを調査するのに時間がかかっている.しかし,関連する結果も得られているため解決できないと判断する段階ではなく,今後もこの問題に取り組むつもりである.本研究課題の主たる研究対象は写像空間に関するBousfield-Kanスペクトル系列であったが,それに関する自身の先行結果に誤りが見つかった.この誤りは完全には修正できなかったが,ある程度の範囲では修正することができた.この修正により得た計算手法を用いて研究を続ける予定である.また,共同研究により,Kleinの壺の位相的複雑さの簡易な計算手法を得た.「位相的複雑さ」とはロボットの状態のなす空間を調べて動作設計をする研究などに使われる空間の不変量で,本研究で研究手法として用いているA無限大構造を族に一般化した概念を用いて記述できる.この手法は他の例にも応用できるものである.また,例にとどまらず一般的な性質,特に写像空間との関係についても研究を続けていきたい.前年度からの遅れに加えて,Bousfield-Kanスペクトル系列を調べる根拠としていた手法に欠陥があったため,今年度はその修正に時間を割かざるを得なかった.本年度は,Bousfield-Kanスペクトル系列の計算手法についての研究を行った.前年度に修正した手法を球面のループ空間などに一般化しようと試みた.有効な手法を与えることはできなかったが,計算手法についていくつかの示唆を得ることができた.引き続き計算例を増やすなどして一般的な視点からの結果を与えることを目標に研究を続ける予定である.一方で,初年度より取り組んでいる不動点の一般化にあたる写像の一致点集合に関するホモトピー論においては,ホモロジーで記述していたものをPontryagin-Thom構成を用いて安定ホモトピー論的(スペクトラムを用いて)に記述することに成功した.これは特別な例である自由ループ空間に対するストリングトポロジーで与えられていた結果に類似する結果と言える.これによりボルディズム不変量と関連付けるなど,一般ホモロジー論を用いたより強力な不変量が得られた.この不変量を用いて有効な応用例を与え,論文として発表する予定である.さらに共同研究により,位相的複雑さとその変種である単位位相的複雑さ(岩瀬氏,酒井氏による)の間の基本的な不等式を得た.位相的複雑さはファイバーワイズなループ空間の高次ホモトピー構造から得られる不変量で,ロボット動作設計に起源をもつ不変量である.ファイバーワイズなループ構造に関しては,基礎理論の構築や,種々の不変量との関係の解明など,本研究で培った技術の応用の可能性が大いにあり,引き続きこの方向での研究も進めていく.引き続き余単体構造から定まるスペクトル系列の研究に取り組む.そのために文献などからの情報収集に努める.また理論的な整備と並行して,計画していた球面上のループ空間などへの応用の可能性も模索していく.今年度はいくつかの問題が見つかったが,現時点で最善の解決法は得られた.次年度では情報収集などをさらに進め,当初想定していた手法にこだわらず,様々なアプローチで問題解決に当たることにする.

申請時には想定していなかった学内の研究費が獲得できたため,計算機の購入はそちらの経費による方が適切と判断した.今年度インドで開催された国際学会に出張予定であったが,体調不良により出席を取りやめたため,次年度使用額が生じた.具体的な予定は検討段階であるが,書籍の購入や研究に関する情報を収集するための旅費に充てる予定である.
江戸幕府および西国諸藩における異国船来航対策の研究

17世紀前期のいわゆる「寛永鎖国」以後、主として西国諸藩において、異国船来航対策が、いかなる形で進行するかを目的として、当該地域の史料保存機関に調査に赴き、史料の閲覧・写真撮影を行った。鹿児島出張においては、17世紀中期に宗門改役を勤めた島津久慶関係の史料である鹿児島県立図書館所蔵の日置島津家文書を調査し、薩摩藩が異国船警備にどのような体制をとったかを検討した。熊本出張では、熊本大学付属図書館にて永青文庫史料を調査・撮影し、熊本藩細川家が、17世紀中期、異国船来航に対して、幕府からどのような指示を受け、どのような対策をとったかを検討した。永青文庫史料中、25に分類された史料群は、主にこの件に関する史料であり、従来注目されていなかった正保2年に異国船対策についての幕府法令等の存在を発見できた。高知出張においては、山内神社宝物資料館で、土佐藩山内家宛の幕府老中奉書を調査・撮影した。なお、同時に、正保2年の異国船対策を命じた老中奉書の原本の存在を確認したほか、寛永17年に長崎に派遣された幕府大目付の指令書を発見した。これによって、沿岸防備令が、九州・瀬戸内海のみならず、四国全体に発令されていたことが明らかになった。山口出張においては、山口県文書館所蔵「毛利家文庫」を調査・撮影し、18世紀初頭萩藩の唐船打ち払い令に関する一件書類を調査・撮影した。佐賀・長崎出張においては、佐賀県立図書館および長崎県立図書館において、長崎警備関係の史料を調査した。仙台出張においては、伊達家史料を調査し、東国における異国船警備の実情を検討した。これらの調査によって、従来未知の史料あるいは存在は推測されていても真偽が確定していなかった史実について、いくつかの新たな知見が得られ、江戸時代前期の異国船対策の具体像を明らかにする手掛かりを得た。
繰り返される自然災害下の被災者の複雑性外傷後ストレス障害と支援対策の研究

従来、繰り返される自然災害下で生活する被災者の精神健康と支援対策に関する研究は少ない。本研究では、繰り返される自然災害下で生活する被災者のトラウマやPTSDの問題に焦点をあて、被災者がどのような症状に悩まされているのか、また被災者の精神健康に関する未解明な問題を解明しようとするものである。これまで、三宅村で実施されている被災者のPTSDに関する研究は厳密には無作為に実施されたものが乏しい。本研究では三宅村の住民基本台帳に基づいて、20歳以上の人口規模を確定し、その住所録を作成した。平成25年度は三宅村役場の住民基本台帳に基づいて被災者の氏名と住所等を特定し、三宅村の全地区(伊ヶ谷、神着、伊豆、坪田、阿古地区)に生活する被災者の精神健康の個別面接調査を実施している。また、収集されたデータを整理し、そのデータファイルを作成している。三宅村の人々は2000年6月の雄山噴火により、同年9月には東京都などへ全島避難を行い、2005年2月から帰島することができるようになった。しかし、この間、雄山からは有害な火山ガスの放出が継続しており、噴火以前のような日常生活は営めない状況となっている。本研究では個別面接調査を実施することにより、災害からの復興過程に関連する重要な出来事や要因に焦点をあてながらデータ解析を実施し、精神健康の回復過程に寄与する諸要因の検討を行う。また因果モデルを作成し、モデルの適合性について検討を加える。研究成果は三宅村にフィードバックし、心のケア対策の実践に役立てるものである。本研究の計画書において記述している通り、平成24年度は東京都三宅村の役場および東京都保健所三宅村出張所等を訪問し、本研究の趣旨や意義について説明することにより、村長および関係部局から研究実施のための理解と許可を得ることができた。特に、被災者を最前線で支援している三宅村村民生活課の課長および保健師と被災者のおかれている現状や問題等について意見交換を実施しており、継続的な意見交換の機会を持てるようになっている。また、平成25年度は三宅村役場の住民基本台帳に基づいて被災者の氏名と住所等を特定し、三宅村の全地区(伊ヶ谷、神着、伊豆、坪田、阿古地区)に生活する被災者の精神健康について個別面接調査を実施している。こうしたことから、当初の計画通り、概ね順調に研究が進められている。平成25年度に実施した被災者の精神健康に関する調査結果についてデータ解析を行い、精神健康の回復過程に寄与する諸要因の検討を実施する。また因果モデルを作成し、モデルの適合性についてについて検討を加える。さらに、研究成果をフィードバックし、実践的に役立てるため、三宅村村民生活課の保健師に対し、被災者の慢性的なストレスの諸問題について研究報告を行う予定である。これにより、本研究の知見を三宅村の被災者の心のケアという形で役立てたいと考えている。その他、本年フランスで開催される国際応用心理学会に参加し、本研究の知見を国際的に広く発信し、各国の研究者と意見交換を行う予定である。平成25年度は三宅村役場の住民基本台帳に基づいて被災者の氏名と住所等を特定し、三宅村の全地区(伊ヶ谷、神着、伊豆、坪田、阿古地区)に生活する被災者の精神健康について個別面接調査を実施している。平成25年度の研究活動は当初の計画通り、概ね順調に推進され、121,019円が残金となっている。この金額は無理に使い切るのではなく、次年度に実施する最終的な研究成果をまとめる際の書籍等の消耗品に充てるのが適当と考えた。平成26年度は前年度に実施した個別面接調査の結果についてデータ解析を集中的に行う。これにより、繰り返される自然災害下で生活する被災者の精神健康に関する因果モデルを提案する。なお、前年度に計画した研究作業は概ね実行したものの、121,019円が残金となった。このため、この繰越金は本年度に最終的に研究成果をまとめる際の書籍やフラッシュメモリ等の消耗品に充てることとする。

本研究では個別面接調査を実施することにより、災害からの復興過程に関連する重要な出来事や要因に焦点をあてながらデータ解析を実施し、精神健康の回復過程に寄与する諸要因の検討を行う。また因果モデルを作成し、モデルの適合性について検討を加える。研究成果は三宅村にフィードバックし、心のケア対策の実践に役立てるものである。わが国の災害研究を概観すると、一過性の自然災害による被災者の精神健康を取り扱った研究は多いが、繰り返される自然災害下で生活する被災者の精神健康とその支援対策に関する研究はほとんどなされていない。本研究では繰り返される自然災害下の被災者の精神健康に関する未解明な問題(複雑性PTSD)に焦点をあて、これを検討する。具体的には、繰り返される自然災害下で生活する被災者の反復性トラウマや複雑性PTSDを測定し、被災者がどの様な症状に悩まされているのか、被災者の精神健康に関する未解明な問題を解明する。従来、三宅村で実施されている被災者のPTSDに関する研究は厳密には無作為に実施されたものがない。そこで、本研究では三宅村の住民台帳に基づく住所録を作成し、ランダムサンプリングによる反復性トラウマと複雑性PTSDの調査を実施する。本研究の初年度にあたる平成24年度は、本格的な調査に入るための準備作業を行った。具体的には下記の通りである。1.東京都三宅村役場を訪問し、村長および関係部局に対して本研究の趣旨や意義を説明し、研究実施のための理解と許可を得ることができた。2.平成25年度に実施する本調査のために、三宅村役場の住民台帳に基づいて、被災者に関する氏名、性別、生年月日、住所等を確認し、20歳以上の2450名について転記作業を実施した。これにより、被災者の氏名や住所等を確定することができた。3.本調査のための質問票作成のために、2000年6月の雄山噴火から、同年9月の島外への避難生活、2005年2月からの三宅帰島後の生活に関する悩みや不安等について予備的な面接調査を行い、災害からの復興過程に関連する重要な出来事や要因等について検討を行った。これにより、有益な予備的知識を得ることができた。本研究の計画書において記述している通り、平成24年度は東京都三宅村の役場および東京都保健所三宅村出張所等を訪問し、本研究の趣旨や意義について説明することにより、村長および関係部局から研究実施のための理解と許可を得ることができた。特に、被災者を最前線で支援している三宅村村民生活課の課長および保健師と被災者のおかれている現状や問題等について意見交換を実施しており、継続的な意見交換の機会を持てるようになっている。また、平成25年度は三宅村役場の住民基本台帳に基づいて被災者の氏名と住所等を特定し、三宅村の全地区(伊ヶ谷、神着、伊豆、坪田、阿古地区)に生活する被災者の精神健康について個別面接調査を実施している。また、収集されたデータを整理し、そのデータファイルを作成している。こうしたことから、当初の計画通り、概ね順調に研究が進められている。本研究の応募計画書において述べているように、平成24年度は東京都三宅村の役場や東京都保健所(島しょ保健所)三宅出張所等を訪問し、本研究の趣旨や意義を説明し、村長および関係部局から研究実施のための理解と許可を得ることができた。
メタゲノムスクリーニングと進化分子工学的手法の融合による有用生体触媒の創製

メタゲノムからADHの類縁酵素遺伝子(par/lsadh)をPCR法にて増幅し、これらを発現ベクターにN-/C-末端近傍で融合する方法でライブラリー化する優れた手法を確立した。得られた遺伝子の解析結果から、PARでは30個、LSADHでは40個ほどの重複を除く酵素遺伝子が取得できた。PARについては、すべてホモログ(相同性が98%以上)であったが、その配列情報は進化分子工学による酵素の改変に活用できた。LSADHについては、ホモログのみならず、さまざまな新規酵素遺伝子を多数取得することができた。これらの酵素化学的な諸性質を解析し、当該ライブラリーが産業上、有用であることを証明した。PARならびにLSADHの類縁酵素遺伝子の土壌メタゲノムからのPCR増幅を行い、活性や基質特異性が異なるPAR/LSADHの酵素ライブラリーの作成に成功したが、遺伝子の重複も考慮すると、その数は十分ではなかった。そこで、増幅条件の最適化、クローニングのハイスループット化を検討し、DNAポリメラーゼの種類やPCRの反応条件をチューニングした。またハイスループット化には、In-Fusion PCRクローニング法が遺伝子の取得と発現に有効であることを確認した。改良の結果、PARの類似遺伝子については、約300個程度のライブラリーが取得でき、その遺伝子解析を行った。さらに、得られたライブラリーのアミノ酸配列データと基質特異性及び熱安定性との相関データを取得した。その結果、基質特異性のみならず耐熱性に関与する数か所のアミノ酸残基を特定することができた。特に、その中の1か所の変異は熱安定性を著しく向上させることが判明した。本研究の目標は、ランダムな変異とスクリーングという極めて手間のかかる作業を必要とする進化分子工学の手法を、メタゲノム由来の酵素遺伝子の配列情報(各々のアミノ酸配列と活性や安定性との相関関係)に代替し、汎用性の高い進化分子プログラムを開発する点にある。現在、PARのメタゲノムライブラリーから得た熱安定性データを基に新しいアルゴリズムの作成を行っており、今後これらを生体触媒プロセスの改良に用いる予定である。LSADHの酵素ライブラリーの作成は、条件設定がなかなか難しく、さらに検討を重ねている。PARならびにLSADHの類縁酵素遺伝子(ホモログ)の土壌メタゲノムからPCR法による取得を行い、活性や基質特異性が異なるPAR/LSADHの酵素ライブラリーの作成に成功したが、遺伝子の重複も考慮すると、その数は十分ではなかった。またハイスループット化には、In-Fusion PCRクローニング法を採用した。改良の結果、PARの類似遺伝子については、数百個のライブラリーが取得でき、約200について遺伝子を解析した。得られた約30個のPARホモログのアミノ酸配列データと基質特異性及び熱安定性との相関データを取得した。その結果、耐熱性に関与する数か所のアミノ酸残基を特定し、変異箇所の選択により、PARの熱安定性を著しく向上させることに成功した。また条件設定の難しかったLSADHの酵素ライブラリーの作成にも目途が立ち、LSADHのホモログ遺伝子約20個が得られた。今後、PARのメタゲノムライブラリーから得られたホモログ酵素の熱安定性データを基に新しいアルゴリズムの作成を行い、これらを生体触媒プロセスの改良に用いる予定である。またLSADHの酵素ライブラリーについては、基質特異性の変化や極性有機溶媒中での耐性を指標に、同様の検討を行う予定である。土壌環境DNA(メタゲノム)から有用還元酵素PARとLSADHの遺伝子を標的とした類似遺伝子を直接的にPCR法にて増幅し、これらをparまたはlsadhを発現するプラスミドベクターに、N-およびC-末端近傍で融合する方法で単離し、効率的にライブラリー化するための基盤技術を確立した。得られた遺伝子の解析結果から、PARでは30個、LSADHでは40個ほどの重複を除く関連酵素遺伝子が取得できた。PARについては、メタゲノムから得られたものは、すべてPARのホモログであった。それらの酵素化学的な性質の解析を行い、従前の一般的な進化分子工学的手法で獲得した変異株の情報も含め、熱安定性に関与するアミノ酸残基を幾つか特定することができた。また、2-メチルバレルアルデヒドを不斉還元する際に高立体選択性を実現するアミノ産残基も判明した。

LSADHについては、メタゲノムを一般土壌から発酵中の堆肥に変更することにより、ホモログ(相同性が98%以上)のみならず、さまざまな新規酵素遺伝子(相同性が73-75%, 50-63%, 36-44%, 17%以下)を多数取得することができた。それらの酵素化学的な性質の解析を行った結果、有機溶媒耐性を示す酵素、基質特異性が明らかにLSADHと異なり優位にキラルアルコールを合成できる酵素など、当該酵素ライブラリーがキラルアルコール生産用酵素触媒として極めて有用であることを証明した。また、別途Pseudomonas細菌由来のADHホモログ酵素もメタゲノムより取得し、約20種の酵素の評価を行い不斉還元用の酵素ライブラリーに付け加えた。PARならびにLSADHの類縁酵素遺伝子(ホモログ)の土壌メタゲノムからの直接PCR法による取得を行い、増幅条件の最適化、メタゲノムの種類、クローニングのハイスループット化を検討することにより、熱耐性や基質特異性が異なるPAR/LSADHの酵素ライブラリーの作成に成功した。PARのホモログ遺伝子については、数百個のライブラリーが取得でき、約200について遺伝子解析を終了した。また重複等を除いて得られた数十個のPARホモログのアミノ酸配列データと基質特異性及び熱安定性との相関データを取得した。その結果、熱耐性に関与する数か所のアミノ酸残基を特定し、変異箇所の選択により、PARの熱安定性を著しく向上させることに成功した。また条件設定の難しかったLSADHの酵素ライブラリーの作成にも成功し、LSADHのホモログ遺伝子約40個が得られた。特に、LSADHについては、ホモログというよりは、むしろ新規に近い酵素遺伝子群が取得でき、これらの遺伝子解析を終了した。本研究の目標は、ランダムな変異とスクリーングという極めて手間のかかる作業を必要とする進化分子工学の手法を、メタゲノム由来の酵素遺伝子の配列情報(各々のアミノ酸配列と活性や安定性との相関関係)に代替し、汎用性の高い進化分子プログラムを開発する点にある。現在、PARのメタゲノムライブラリーから得られたホモログ酵素の熱安定性等のデータを基に進化アルゴリズムの作成を行い、これらを生体触媒プロセスの改良に用いている。またLSADHの酵素ライブラリーについては、基質特異性の変化や極性有機溶媒中での耐性を指標に、主にDNAシャッフリングによってLSADHよりも一段と優れた酵素触媒の開発を行っている。PAR/LSADHともにメタゲノムからのホモログ遺伝子の取得に成功した。またPARホモログについては、これらの情報を基に、アミノ酸配列と熱耐性の関係も明確となり、実際、酵素の耐熱化にも成功した。LSADHのホモログ取得には時間が掛かったが、これについても目途が立ったことから、研究計画はおおむね順調に進展していると評価している。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ストレス曝露による頻尿増悪の脳内機序解明と治療法開発への基礎研究

ストレス曝露による頻尿誘発、膀胱機能障害における頻尿症状がストレス曝露により増悪する事が古くから報告されている一方、その機序についてストレスを受容する脳との関連で明らかにした報告は少ない。代表者らは以前、ストレス反応誘発に関与する神経ペプチドのボンベシン(BB)が脳内で頻尿誘発に関与する事を明らかにした。さらに初年度はBB誘発性頻尿における脳内セロトニン神経系の関与、脳内一酸化窒素(NO)による頻尿誘発、を明らかにした。本年度は、(1)BB誘発性頻尿の脳内機序を、BBの下流因子の1つであるコルチコトロピン放出因子(CRF)に着目して解析した。(2)NO誘発性頻尿の脳内機序を、グルタミン酸NMDA型受容体に着目して解析した。(3)代表者らの過去の成績、脳内ニコチン受容体(nAChR)刺激によるストレス反応誘発、から、脳内nAChRが排尿機能に及ぼす影響を解析した。実験にはウレタン麻酔下雄性ラットを用い、側脳室へ種々の薬物を投与後、膀胱内圧測定により排尿機能を評価した。(1)BB脳室内投与による頻尿誘発はCRF1受容体遮断薬の脳室内前処置により抑制された。(2)NO供与薬脳室内投与による頻尿誘発はNMDA型受容体遮断薬の脳室内前処置により抑制された。(3)nAChR刺激薬エピバチジンの脳室内投与は排尿間隔を有意に延長させ、この反応はnAChR遮断薬メカミラミンの脳室内前処置により抑制された。以上から、(1)脳内BBによる頻尿誘発に脳内CRF1受容体が関与する事、(2)脳内NOによる頻尿誘発に脳内NMDA受容体が関与する事、(3)脳内nAChRが排尿抑制に関与する事、が明らかとなった。よって、脳内BB/CRF1/NMDA受容体の遮断および脳内nAChRの刺激がストレス曝露による頻尿誘発・膀胱機能障害における頻尿症状増悪に対する新規治療標的となる事が期待される。脳内ボンベシンによる頻尿誘発の脳内メカニズムを脳内セロトニン神経系(初年度)および脳内コルチコトロピン放出因子(2年度目)との関連で明らかにし、それぞれ論文発表・学会発表に漕ぎ着けた。当初の研究計画にある他の因子(CB受容体)に焦点を当てた研究も次年度には成果を学会・論文発表まで漕ぎ着ける予定である。加えて、同計画には当初加えていなかった、脳内一酸化窒素および脳内ニコチン受容体に着目した検討により、興味深い知見を得ている。この様にストレス誘発性頻尿に関与し得る脳内分子の同定は順調に進んでいる。一方で、ストレス誘発性頻尿のモデル動物作成にあたり条件設定に難航している。次年度は上記脳内分子による排尿制御メカニズムを解明しつつ、モデルの条件確立および本モデルにおける上記脳内分子の変動の検出を目指す。以上、予想以上に進展している部分と進行に難航している部分を合わせ、上記の様に判断した。(1)進捗状況欄に記載した、CB受容体に着目した解析をさらに進め、脳内ボンベシン(BB)による頻尿誘発における脳内CB受容体の役割を明らかにする。これまでに、脳内CB受容体は脳内BBによる頻尿誘発を負に制御する事を確認し、現在この制御に関与するCB受容体サブタイプの同定を試みている。(2)脳内一酸化窒素による頻尿誘発、脳内ニコチン受容体による排尿抑制、の脳内機序を、グルタミン酸神経系およびGABA神経系との関連で解析し明らかにする。(3)ストレス誘発性頻尿モデルの条件確立及び同モデルの脳サンプルにおけるBB含量解析を目指す。ストレス曝露による頻尿誘発、膀胱機能障害における頻尿症状がストレス曝露により増悪する事が古くから報告されているものの、その機序についてストレスを受容する脳との関連で明らかにした報告は少ない。そこで本年度は、(1)BBによる頻尿誘発の脳内機序を、BBの下流で機能すると報告されている神経伝達物質のセロトニン(5-HT)に着目して解析した。(2)代表者らの過去の成績、脳内BBによるストレス反応誘発に脳内一酸化窒素(NO)が関与する、を踏まえ、脳内NOが排尿機能に及ぼす影響を解析した。実験にはウレタン麻酔下の雄性ラットを用い、脳定位固定装置に固定した条件下で側脳室に種々の薬物を投与した。排尿機能は膀胱へ挿入したカテーテルへ生食を持続注入(12 ml/h)した際の膀胱内圧変化から評価した。(1)BB脳室内投与による頻尿誘発が急性5-HT枯渇ラットでは減弱した。一方、5-HTの遊離を抑制する5-HT1A受容体の遮断薬を用いて予め内因性5-HTの作用を増強させるとBBによる頻尿誘発も増強された。また5-HT7受容体遮断薬の脳室内前処置はBBによる頻尿誘発を抑制した。(2)NO供与薬のSIN-1の脳室内投与は排尿間隔、1回排尿量および膀胱容積を有意に減少させた一方、最大排尿圧および残尿量には有意な影響を与えなかった。以上の成績から、(1)脳内BBによる頻尿誘発に脳内5-HT神経系/5-HT7受容体が関与する事が明らかとなった。(2)脳内NOが頻尿誘発に関与する事が明らかとなった。