hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
老朽化した既存建築物の柔性型架構増築による構造性能リニューアル技術の開発

既存RC建物に対して鉄骨架構を増築して耐震補強する、いわゆる平面異種混合構造が提案されている。本研究課題では、(1)RC造と鉄骨造の異種構造間の接合法の開発と、(2)増築後の立体応答性状の解明を目的とした研究を行った。(1)の課題については、連結接合部の試験体を製作し、載荷実験により力学的特性、弾塑性挙動、耐荷機構を明らかにした。また、有限要素法解析により精緻な分析を行い、設計法に供する解析モデルと設計クライテリアを呈示した。(2)の課題については、既存多層RC造建物に対して鉄骨骨組を増築した場合を例題として、非線形時刻歴応答解析と応答評価法により応答性状と要求性能を明らかにした。既存RC建物に対して鉄骨造を増築して耐震補強する平面異種混合構造が提案されている。本研究課題では、前年度考案したRC造と鉄骨造の異種構造間の接合法について、本年度は実際の建物を想定して実験対象範囲を拡大し、力学的機構や弾塑性挙動の解明を目的とした構造実験を実施した。さらに、平面異種混合構造の立体応答性状について、時刻歴応答解析による検討に加えて、等価1自由度系縮約による最大応答評価を行い、予測精度の検討を行った。また、崩壊形制御を意図した増築による耐震改修の可能性を検討した。実験的検討に関する研究について、前年度は異種構造間の接合法としてあと施工アンカーを利用した直接接合と間接接合の適用を提案し、その成立性に関する基礎的な実験を行った。本年度は、建物3層を想定し、直接接合工法による試験体を製作して載荷実験を実施した。実験結果より、耐力と変形能力、崩壊形態や耐荷機構を実測して分析を行った。また、連結接合部の耐力の計算法を提案し、予測精度の検討を行った。以上より、平面異種混合構造の連結接合部の接合法としての有効性と適用性を確認した。解析的検討に関する研究について、3層RC造に鉄骨造を増築する場合を想定し、改修後の建物の地震応答評価を試みた。1次モード応答のみに着目し、等価1自由度系縮約により最大応答評価を行った。検討の結果、最大応答は良好な精度で評価できたものの、連結部の最大せん断力に関しては過小評価となる傾向となった。なお、連結部が現実的に設計可能であるか検討し、問題ない事を確認した。また、9層SRC造骨組を対象として、増築により層崩壊を防止して全体崩壊機構を実現させるための条件を明らかにするための解析的検討を行なった。検討の結果、層崩壊を防止するためには、増築鉄骨架構にはAi分布による静的漸増載荷解析より得られるせん断力よりも大きな耐力が必要となることがわかった。本研究課題では、(1) RC造と鉄骨造の異種構造間の接合法の開発と、(2)立体応答性状を解明するための解析的検討を行った。(1)の課題について、異種構造間の接合法としてあと施工アンカーを用いた方法による試験体を製作し、載荷実験を実施した。昨年度までの試験体は、接合フレームが連続梁であったのに対し、本年度は増築鉄骨架構の最上階の接合部を取り上げ、曲げに対して最も厳しい応力状態となる部位を対象とした。実験結果より、耐力と変形能力、さらに崩壊形態や耐荷機構を実測し、分析と検討を行った。(2)の課題について、既存3層RC造建築物に対し,2層の鉄骨造骨組を増築した場合を例題として,既に提案している地震応答評価手法の適用性を検討した。具体的には,(a)上下層とも1層分の階高を有する骨組を増築する場合,(b)下層は2層分・上層は1層分の階高を有する骨組を増築する場合,ならびに(c)下層は1層分・上層は2層分の階高を有する骨組を増築する場合である。検討の結果,(a)の場合では既存建築物の最上層に変形が集中して評価精度が悪くなるものの,それ以外では概ね良好な推定結果が得られた。本年度の研究では、RC造と鉄骨造の異種構造間の接合法の開発と、立体応答性状を解明するための解析的検討を行なった。老朽化したRC建物に鉄骨ブレースを用いた外付け耐震補強が提案されており、すでに多数の採用実績がある。同手法において、異種構造間の接合法に関して具体的な複数の方法が提案されている。

ここで、同手法における接合部では、主としてせん断力が作用することになるが、本研究で対象とする平面異種混合構造の接合部の応力状態は、直接的に曲げや軸力が作用する。しかし、このような平面異種混合構造で想定される応力状態に対する異種構造間の接合部の技術についての提案はまだない。そこで本年度の研究においては、既存の異種構造間の接合法を参考として、連結接合部の具体的な接合技術を提案した。さらに、接合形式を変数としたハーフスケールの接合部試験体を製作し、載荷実験を実施した。実験結果より、耐力と変形能力、さらに崩壊形態や耐荷機構を実測し、分析と検討を行った。また、連結接合部の耐力の計算法を提案し、予測精度の検討を行った。以上より、平面異種混合構造の連結接合部の接合法としての有効性と適用性を確認した。次に、平面異種混合構造の立体的な応答性状の把握を目的として、非線形立体地震応答解析を実施した。まず、平面異種混合構造物の地震応答解析を実施し、さらに等価線形化法による推定を行った。また、完全に一体となって挙動すると仮定した場合の耐震性能評価法を検討した。本年度は、前年度に実施した連結接合部の成立性確認実験の結果に基づき、実際の建物を想定した試験体を製作し、構造実験によりその力学的特性と弾塑性挙動を明らかにした。さらに、実験結果に基づき、耐荷機構と構造性能に関わる解析モデルを提案し、予測精度について検討を行った。当初の研究計画では、構造実験を実施して連結接合部の力学的機構と弾塑性挙動の解明を目的としていたが、その計画を達成できた。さらに、実験結果に基づいて解析モデルを提案することができ、耐力や損傷状況を予測するめどがたち、当初の計画以上の成果を得ることができた。なお、本年度は学会等への論文投稿と研究発表を通じて、学外から様々な意見をいただくことができた。その中で浮上した課題を整理し、次年度の研究計画へ反映させたいと考えている。解析的検討に関する研究については、平面異種混合構造による改修後の建物の地震応答性状に関する検討を行い、評価法の提案と耐震改修効果に関わる要求性能の検討を行った。等価1自由度系縮約による最大応答評価法の適用性と有効性を検証し、また耐震改修効果を得るための骨組が具備すべき条件、ならびに課題を明らかにした。さらに、多層骨組における崩壊制御設計の可能性を検討した。以上より、平面異種混合構造の立体応答性状に関わる評価法を提案し、中高層規模の建物の耐震補強効果を解析的に明らかにしたことで、当初の研究計画を達成することができた。なお、耐震改修後の建物の連結接合部の弾塑性応答性状や要求性能を把握することができたため、次年度は実験計画へ反映させる予定である。当初の研究計画において、本年度は平面異種混合構造の連結接合部における具体的な接合法を提案し、成立性の確認を目的とした構造実験を実施することを目的としていた。さらに、立体応答性状の把握を目的として、解析的検討を行なうことを目的としていた。前者については、平面異種混合構造により効果的な耐震補強効果を得るため、連結接合部が具備すべき要求性能を列挙し、連結接合部の保有性能を把握する目的で構造実験を実施した。当初の予定では、具体的な接合法を提案し、実際に試験体を製作して構造実験を実施することとしていたが、概ねその計画を達成できた。さらに、実験結果の分析と考察を通じて、本年度の接合法の改善すべき点や課題も浮かび上がったため、次年度の実験計画へ反映させたいと考えている。
窒化物系化合物半導体の中赤外ポンプ・プローブ分光

昨年度に引き続き、新規のIII-V族半導体材料における光物性および光制御機能、特に我々の研究室で進めている磁性半導体、窒化物系III-V族半導体などを対象とした、中赤外領域のポンププローブ分光法、時間分解磁気光学分光法、テラヘルツ分光法を用いて研究を行った。窒化物系半導体や磁性半導体(マンガンドープガリウムヒ素)系では構造の揺らぎがその物性発現に大きな影響を与える。Heroux氏は時間分解中赤外分光法によって、比較的強い励起のもとで高密度の電子正孔系がどのような振る舞いをするかについてそのスペクトル情報から詳細議論ができることを示した。その過程で、欠陥や構造揺らぎによる束縛準位が高密度電子正孔系の集団の挙動に大きな影響を与え、それが磁性半導体における磁性発現や窒化物半導体における電子正孔プラズマの挙動に重大な影響を与えることを突き止めた。その発展として、マンガンドープGaAsの磁性発現機構の解明への応用を念頭に置いた実験を行った。その過程で、磁性半導体の中赤外領域に現れる吸収が磁気ポーラロンに起因するものでありかつそれがこの物質の強磁性発現と密接に関係していることを見いだした。さらにテラヘルツ電磁波の磁場成分を用いて磁化を超高速に制御する方法への応用についても実験を進めた。これについて現在投稿中である。これらは、超高速現象国際会議(2004年7月、新潟)、Photonics West 2005,(招待公演)(2005年1月、San Jose)で発表した。また本年5月にも国際会議招待講演(ICONO/LAT 2005)の依頼を受けている。
西南日本におけるジオイドの起伏に関する研究

ジオイドは、地球表面におけるさまざまな測地学的測定の基準面であるばかりでなく、その起伏が地球内部の構造と状態とを反映することから、ジオイドの精密決定は、測地学のみならず、地球物理学においても、きわめて重要で、かつ、基礎的な課題の一つである。本研究は、人工衛星アルチメトリィ・データや海上重力測定データや検潮データに加えて、陸上における重力測定やGPS精密測位および水準測量などのデータを総合し、西南日本におけるジオイドの起伏を精密に決定するとともに、得られたジオイドの起伏と地殻および上部マントルの密度異常との関係を明らかにし、その物理的な意義を解明することを目的として、つぎの研究を実施した。1.西南日本におけるジオイド面の起伏を精密に決定にするためのデータ・ベースとして、重力測定データ、水準測量データ、鉛直線偏差データならびに検潮データなどに加えて、トペックス・ポセイドン衛星のアルチメトリィ・データを収集した。2.近畿地方から九州地方にかけての東西約600kmの範囲内で選定された26地点において、可搬型GPS受信機6台を用いたGPS観測を実施し、これらの地点の楕円体比高を求めるとともに、水準測量によって標高を決定した。その結果、すでに得られている結果とあわせて、西南日本における合計57地点のジオイド比高が決定された。3.鳥取,別府,紀伊半島および西国の各地域におけるGPS観測点において、ラコスト重力計を用いた精密重力測定を実施した。4.気象庁および大学の地震観測データを用いて、西南日本の地震波速度異常の3次元的構造を決定することを試みた。5.ジオイド面ならびに3次元地震波速度構造の空間表示を行なうための面像処理プログラムの開発を行なった。ジオイドは、地球表面におけるさまざまな測地的測定の基準面であるばかりでなく、その起伏が地球内部の構造と状態とを反映することから、ジオイドの精密決定は、測地学のみならず、地球物理学においても、きわめて重要で、かつ、基礎的な課題の一つである。本研究は、人工衛星アルチメトリィ・デ-タや海上重力測定デ-タや検潮デ-タに加えて、陸上における重力測定やGPS精密測位および水準測量などのデ-タを総合し、西南日本におけるジオイドの起伏を精密に決定するとともに、得られたジオイドの起伏と地殻および上部マントルの密度異常との関係を明らかにし、その物理的な意義を解明することを目的としている。平成3年度には、つぎの研究を実施した。1.人工衛星アルチメトリィ・デ-タのほか、海上および陸上重力測定デ-タ、水準測量デ-タ、鉛直線偏差デ-タならびに検潮デ-タを収集し、西南日本におけるジオイド面の起伏を精密に決定するためのデ-タ・ベ-スの構築にとりかかった。2.近畿地方から九州地方にかけての東西約600kmの基線に沿って選定された15地点において、可搬型GPS受信機6台を用いたGPS観測を新たに実施し、これらの地点の楕円体比高を求めるとともに、水準測量によって標高を決定した。その結果、すでに得られている結果とあわせて、合計37地点のジオイド比高が決定された。3.鳥取および別府の両地域においては、GPS観測と水準測量のほか、ラコスト重力計を用いた精密重力測定もあわせて実施した。4.気象庁および大学の地震観測デ-タを用いて、西南日本の地震波速度異常の3次元的構造を決定することを試みた。5.ジオイド面ならびに3次元地震波速度構造の空間表示を行なうための画像処理プログラムの開発に着手した。

本研究は、人工衛星アルチメトリィ・データや海上重力測定データや検潮データに加えて、陸上における重力測定やGPS精密測位および水準測量などのデータを総合し、西南日本におけるジオイドの起伏を精密に決定するとともに、得られたジオイドの起伏と地殻および上部マントルの密度異常との関係を明らかにし、その物理的な意義を解明することを目的としている。平成4年度には、つぎの研究を実施した。1.西南日本におけるジオイド面の起伏を精密に決定するためのデータ・ベースとして、重力測定データ、水準測量データ、鉛直線偏差データならびに検潮データなどに加えて、トペックス・ポセイドン衛星のアルチメトリィ・データを新たに収集した。2.近畿地方から九州地方にかけての東西約600kmの範囲内で選定された11地点において、可搬型GPS受信機6台を用いたGPS観測を新たに実施し、これらの地点の楕円体比高を求めるとともに、水準測量によって標高を決定した。その結果、すでに得られている結果とあわせて、西南日本における合計57地点のジオイド比高が決定された。3.紀伊半島および四国の両地域における10地点のGPS観測点において、ラコスト重力計を用いた精密重力測定を実施した。4.気象庁および大学の地震観測データを用いて、西南日本の地震波速度異常の3次元的構造を決定することを試みた。5.ジオイド面ならびに3次元地震波速度構造の空間表示を行なうための画像処理プログラムの開発を行なった。
コッホの原則を満たす実験的マウス潰瘍性大腸炎起炎菌の同定

潰瘍性大腸炎(Ulcerative colitis、以下UC)は、病因が不明の慢性炎症を特徴とする腸疾患である。病因として腸内細菌叢の関与が古くから疑われているが、関与する菌種、発症機構については未だ明らかではない。我々はヒトUCと酷似した病態を示すデキストラン硫酸ナトリウム(Dextran Sulfate Sodium : DSS)誘発マウスUCモデルにおいて、抗菌薬投与により発症が抑制され、さらにこのマウスに対し正常マウス糞便により腸内細菌叢を再構築することで再び発症するという実験系を確立した。本研究ではこれらのマウスの腸内細菌叢をT-RFLP解析に加えて定量PCR法を用い、T-RFLP解析では検出できない非主要細菌叢の変化を解析した。抗菌薬投与により糞便中のAtopobium群、Bacteroides群、Bfidobacterium群、Lactobacilus群が顕著に減少することが明らかになった。それに対し、主要な菌群であるClostridium coccoides群はほとんど変化せず、相対的にC. coccoides群は抗菌薬投与後に80%以上を占める最優位菌群となることがわかった。しかし、再発症する腸内細菌叢再構築マウスでは抗菌薬投与マウスに比べて明らかな菌叢の変化はみられなかった。従って、本モデルで再発症に関与する菌叢の変化は糞便中には検出されないと考えられた。そこで、結腸粘膜に存在する細菌叢について同様に比較したところ、Clostridium属細菌の変化が顕著であり、抗菌薬投与により減少し、再構築マウスで再び増加していることがわかった。さらに、T-RFLP解析により同菌に相当するフラグメントを同定した。この結果をもとに本菌を再構築に用いた菌液中の細菌から単離し、同菌による腸内細菌叢の再構築を行うことによりUC起炎菌として必要十分であるかを検討する必要がある。潰瘍性大腸炎(Ulcerative colitis、以下UC)は炎症性腸疾患として知られ、病因が不明の慢性炎症を特徴とする腸疾患である。我々はヒトUCと酷似した病態を示すデキストラン硫酸ナトリウム(Dextran Sulfate Sodium: DSS)誘発マウスUCモデルにおいて、抗菌薬投与により発症が抑制され、さらにこのマウスに正常マウス糞便により腸内細菌叢を再構築することで再び発症するという実験系を確立した。本研究ではこの実験系を用いて、16S-rDNA配列のT-RFLP解析によりUC起炎菌の探索を試みた。抗菌薬投与により腸内細菌叢は大きく変化し、Acidaminococcus, Lactobacillus, Paenibacillus, Peptostreptococcus等が著しく減少した。DSS投与による腸内細菌叢の変化についてはPaenibacillus, Desulfotomaculumと思われる菌叢の増加が見られた。しかし、再発症する腸内細菌叢再構築マウスでは抗菌薬投与マウスに比べて明らかな菌叢の変化は見られなかった。このことは本モデルで再発症に関与する菌叢は腸内環境でドミナントでなくてよいことを示唆している。さらに、正常マウス糞便の代わりにUC発症に関与するとの報告があるFusobacterium varium、F. necrophorum、Bacteroides vulgatus、Eggerthella lentaおよびDesulfovibrio pigerにより腸内細菌叢を構築したマウスでは明らかな再発症は確認できなかった。以上の結果を踏まえ、さらに推定UC起炎菌を絞り込み、再構築実験により同定することが必要である。
熱水反応に基づく燃料電池用フッ素ポリマー膜材料の非焼却分解システム

近年,燃料電池等に使われるフッ素系イオン交換膜(電解質膜)の需要が増えている。その一方でこれらの原料である天然資源(蛍石,フッ化カルシウムの鉱物)は特定国に偏在し,世界的な需要の増大と産出国の貿易統制により入手が困難な状況となっている。このため廃棄物からフッ素成分を回収し,循環利用することが望まれている。そこで本研究では代表的なイオン交換膜であるペルフルオロスルホン酸膜について,焼却によらず穏和な条件でフッ化物イオンまで分解・無機化する反応システムの開発を目指した。種々の金属を還元剤とした熱水(亜臨界水)反応を実施した結果,ペルフルオロスルホン酸膜は,鉄粉を還元剤として用いるとフッ化物イオンまで最も効果的に分解できることを明らかにした。近年、燃料電池等に使われるフッ素ポリマー膜(電解質膜)の需要が増えている。その一方でこれらの原料である天然資源(蛍石、フッ化カルシウムの鉱物)は特定国に偏在し、世界的な需要の増大と産出国の貿易統制により入手が困難な状況となっている。このため廃棄物からフッ素成分を回収し、循環利用することが望まれている。これらの材料の廃棄物をフッ化物イオンまで分解できれば、既存の処理技術によりフッ化カルシウムに変換できる。フッ化カルシウムは酸処理によりフッ化水素酸となり、これは全てのフッ素材料の原料である。従ってフッ素資源を循環利用するためには、廃棄物をフッ化物イオンまで分解する効果的なプロセスを作ることが重要である。しかしながらこれらは強固な炭素・フッ素結合から成り立っているため分解は容易でない。高温での焼却は可能であるが、原子レベルまで分解させるためには相当の高温(1000°C)を必要とするだけでなく、生成するフッ化水素ガスが焼却炉材(耐火煉瓦)を激しく損傷するという問題がある。そこで本研究は燃料電池用フッ素ポリマー膜を焼却によらずに低エネルギーコストでフッ化物イオンまで完全に分解できる反応技術を世界に先駆けて開発することを目的としている。21年度は燃料電池用ペルフルオロスルホン酸膜を熱水(亜臨界水)中、鉄、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属の添加により還元分解させることを試みた。その結果、鉄粉を添加した場合にフッ化物イオンまで特に高効率に分解できることを明らかにした。高温での焼却は可能であるが、原子レベルまで分解させるためには相当の高温を必要とするだけでなく、生成するフッ化水素ガスが焼却炉材(耐火煉瓦)を激しく損傷するという問題がある。22年度は21年度に発見した燃料電池用ペルフルオロスルホン酸膜の鉄粉で駆動する効果的な還元分解・無機化反応について、その機構を解明した。
スピンフラストレーションと磁気強誘電性

スピンフラストレーションに基づいた磁性強誘電体について、次のような成果を得た。まず、結晶構造・磁気構造に対する磁場効果について実験理論の両面から研究を行い、磁場印加による電気分極の90度回転の機構解明に成功した。その知見に基づいて新規の室温動作磁性強誘電体の開発に成功した。巨大な電気磁気効果に関しては、磁場の印加角度の調節による電気分極の完全反転に成功するとともに、電場印加によるらせん磁性体のヘリシティの制御や、CuB_2O_4の磁化方位の回転にも成功した。代表的な磁性強誘電体であるTbMnO_3などの励起状態の研究に関しては、非弾性X線散乱、非弾性中性子散乱とテラヘルツ分光を組み合わせることによって、電気マグノンの実態を解明するなどの成果を得た。理論的な研究としては、新規の磁性強誘電発現機構を提唱した。さらに、三角格子系における電荷整列がもたらすスピンと強誘電性の関連について理論的な知見を得た。フラストレート磁性強誘電体における強誘電性と結晶構造・磁気構造の対応関係を磁場下での振舞いも含めて完全に明らかにするとともに、磁気秩序と誘電性の強い結合を利用して新規外場効果を開拓する。具体的には、フラストレート磁性強誘電体について、(1)結晶構造・磁気構造に対する磁場効果の研究を通じた巨大電気磁気効果の機構解明(2)磁気構造の電場による制御(3)励起構造の理論的・実験的解明(4)多分域構造を利用した新規外場応答の理論予測と実現を目指す。磁気構造の電場による制御や、分域構造を利用した新規外場応答が実現できれば、強相関電子系における磁性と格子の結合という基礎科学的観点からのみでなく、例えば、磁気カイラリティ記録の電気的な読み書きなど、将来の応用の観点からも意義深い結果となる。このように本研究の目的を達成することにより、磁性強誘電体の新規物質・新規物性の開拓の明確な指針が得られる。[サイクロイド磁性と強誘電性]磁気強誘電性を有する典型物質ペロブスカイト型マンガン酸化物TbMn0_3において、サイクロイド型らせん磁気秩序のヘリシティと電気分極の方向が一対一で対応していることを明らかにした。サイクロイドに対する磁場効果を利用すれば、斜め方向に磁場を印加することで電気分極の90度フロップの際に正負いずれの方向に回転するかを制御できることに気づき、それを利用した電気分極の180度反転に成功した。また、円錐型磁気秩序が磁場中でサイクロイド的な磁気構造に変化するとの目論見からBa_2Mg_2Fe_<12>O_<22>の磁場中での電気分極を測定し、巨大な電気磁気効果を発見した。一方、RMn_2O_5(Rは希土類)では、サイクロイド機構が働いているかどうかについて不明である。R=Y,Er,Hoの系の整合相において精密な単結晶磁気構造解析を行い、bc面内でヘリシティの揃ったサイクロイド成分を有することを明らかにした。また、X線非弾性散乱によりTbMn0_3の電気分極方向のフォノン異常が全く見られないことを明らかにした。これは、サイクロイド磁気秩序がもたらす強誘電の特異性を表していると思われる。[実験手法開発]中性子の磁気反射と誘電率や電気分極の測定を同時に行うシステムを立ち上げて、ErMn_20_5の詳細な温度相図を明らかにした。また、中性子の二次元検出器を用いて、短時間で単結晶の多くのブラッグ反射について強度を計測できるシステムのテストを始めた。これは、らせん磁気秩序など長周期磁気構造を短時間で解析できるシステム構築を目指すものである。[理論研究]電子型強誘電体RFe_2O_4における電子構造を記述する理論模型を構築し、有限温度で強誘電相が安定化する機構、および、磁気秩序や磁場の印加により電気分極が大きく変化する機構を明らかにした。また、サイクロイド型とは異なるネジ型らせん磁気秩序が強誘電性を発現させる機構について提案した。[サイクロイドと強誘電性]サイクロイド型磁気秩序が誘起する電気分極に対する磁場効果を調べるため、一種類の磁性イオンからなる磁気誘電体MnWO_4においてサイクロイドのヘリシティと電気分極の向きの対応関係を偏極中性子回折により明らかにした。

また、電気分極の90度回転の際にサイクロイドへの斜め磁場成分が、電気磁気ドメイン壁のスピン回転面のねじれ方向を決定することを発見し、これを利用した電気分極の180度反転に成功した。一方、RMn_2O_5は電気分極の発現機構がまだ明らかになっていない。R=Tmの系について、温度によって電気分極がb軸方向からa軸方向に90度回転する分極フロップ現象を見つけた。中性子回折により、磁気構造の変化が同時に起きていることも示した。これは、サイクロイド型機構を強く示唆する結果である。また、HoMn_2O_5の温度圧力相図を圧力下の中性子磁気散乱により明らかにして電気分極秩序の相図と一対一の関係にあることを示した。[理論研究]電子型強誘電体における電気分極の安定性について、電子相関と電荷揺らぎの効果を変分モンテカルロ法により解析した。フラストレーションが強いパラメータ領域において、量子揺らぎとの相乗効果により電気分極が出現することを見出した。[実験手法開発]磁性強誘電体など電気リークのある強誘電体ではD-E履歴を正確に測定することが難しかった。そこで、二重波法という新しい方法を提案し、実際にRMn_2O_5において正確な履歴曲線の温度依存性を得ることに成功した。[スピン揺らぎ]強いフラストレーションを有する三角格子反強磁性強誘電体CuCrO_2における磁気相関のドーピングによる変化を中性子散乱実験によって調べた。この系では磁気転移温度箱より高温から二次元的な相関が発達し、TN以下でさらに三次元的な相関が発達するが、CuサイトにAgをドープすることにより動的な二次元的相関が増大することが明らかになった。[サイクロイドと強誘電性]磁気秩序と強誘電性を同時に示すRMn_2O_5では、電気分極発現機構がいまだ明らかになっていない。TmMn_2O_5の5K以下の低温不整合磁性相でc軸方向の磁場を印加すると、斜方晶のa軸方向を向いている電気分極が、b軸方向へと90度回転することを発見した。さらに、スピン偏極中性子散乱によって、秩序化している磁気モーメントのb軸成分がb軸に電気分極を持つ相でのみ大きいことも分かった。これらの実験事実からこの相における電気分極発現機構がサイクロイド型磁気秩序によるものであり、分極回転はスピン回転面がac面からbc面へと回転することに起因すると考えられる。また、前年度までにサイクロイドへの斜め磁場成分によって電気分極が90度回転する方向が支配されていることを明らかにしてきた。今年度は、ある方向に磁場を印加した場合に、TbMnO_3とDyMnO_3では電気分極の回転方向が逆であることを発見した。この結果はサイクロイド磁気秩序の90度磁壁の厚みの違いによるものと考えられる。このモデルは90度回転と同時に生じる誘電率の増大がDyMnO_3では大きくTbMnO_3では小さいことともつじつまがあう。[理論研究]ダイマーモット絶縁体領域にある分子導体では、低温で比較的大きな誘電異常が観測されている。このような系の誘電応答について有効模型を構築しこれを数値計算により解析を行うことで、あるパラメータ領域でダイマー内部の電子の移動が協調的に生じて誘電率が大きくなる領域が存在することを見出した。1.RMn205の系では、サイクロイド磁性による電気分極発現機構とは異なる機構が提唱されており、結論が出ていなかった。
ルイス酸性の精密制御を鍵とする銅触媒メタル化反応の開発

有機ホウ素化合物は,現代精密有機合成化学を支える最重要炭素求核種の一つである.化学選択的変換を可能とする穏やかな反応性,高い官能基許容性,水・酸素への安定性,bench-stableな性質など,他の有機金属化合物にはない特徴を兼ね備えているためである.有機ホウ素化合物を触媒的に合成するための鍵活性種として,われわれはジボロンと銅触媒のシグマ結合メタセシスで発生できるボリル銅に注目している.ソフトな特性を活かした炭素ー炭素結合種との反応やホウ素求核剤としての特性を活かした反応など多彩な反応系デザインが可能であるためである.特に,ジボロンの一方のホウ素のルイス酸性を抑制できる置換様式を付した非対称ジボロンを用いる反応開発に注力した.ホウ素のルイス酸性にコントラストを持たせることで,シグマ結合メタセシスの化学選択性を完全に制御でき,ルイス酸性抑制型ボリル銅のみを発生できる独自の成果に基づいている.これにより従来ほぼ未開拓であったルイス酸性抑制型ホウ素化合物の直截合成に道を拓く狙いである.今年度は,一方のホウ素をアントラニルアミド置換にすることでルイス酸性を抑制した新奇非対称ジボロンを合成することに成功した.このジボロンを銅触媒存在下,末端アルキンとアルコールと作用させることでアントラニルアミド置換ホウ素のみをアルキンに導入できる三成分連結型ヒドロホウ素下を達成した.ルイス酸性抑制によりホウ素を完全な内部選択性で導入できる点が特長である.さらに,パラジウム触媒とのシグマ結合メタセシスの化学選択性も銅と同様完全に制御でき,ハロゲン化アリールとの反応でアントラニルアミド置換アリールボランを合成できることも見つけた.ルイス酸性抑制型新奇ジボロンの合成,それを鍵反応剤とする様々な触媒的ホウ素化反応の開発は極めて順調に成果を挙げている.これに加えて,多くの研究グループが利用しているジアミノナフタレン置換非対称ジボロンの実用的合成法の確立やスズのルイス酸性の差異を利用した新しい触媒的スタニル化反応など当初の計画以上の拡がりで進展しているため.アントラニルアミド置換の非対称ジボロンを用いた触媒的ホウ素化反応を一層発展させるとともに,得られるアントラニルアミド置換有機ホウ素化合物群を利用した炭素ー炭素結合形成反応の開発に取り組む.さらに,今年度端緒を得たスズのルイス酸性を利用した新しい触媒的スタニル化反応についても研究を推進する.N-メチルイミノ二酢酸(MIDA)は,鈴木ー宮浦クロスカップリングにおけるホウ素マスク(ルイス酸性抑制)置換基として汎用性が極めて高く,クロスカップリング活性をオフにできる性質を活かした有用分子の精密合成に関する研究が盛んである.従来MIDA置換有機ホウ素化合物は,予め調製した有機ボロン酸とMIDAの脱水縮合で概ね合成されるため,有機ボロン酸の入手状況がそのままMIDA置換有機ホウ素化合物のバラエティに反映されるという合成化学上の制限がある.B(MIDA)ユニットを有機骨格に直接導入する反応やそれを可能とするB(MIDA)含有ホウ素反応剤を開発できれば,この合成化学上の制限を取り払えるだけでなく合成ステップの短縮にも繋がるが,未踏であった.本研究では,ジボロンが様々な触媒的ホウ素化反応のホウ素源として機能することを念頭に,MIDA置換新奇マスク型ジボロンの合成に取り組んだ.ビス(ネオペンチルグリコラート)ジボロンおよびテトラヒドロキシジボロンを原料とし,MIDAとの置換型反応を施すことでホウ素のルイス酸性にコントラストのある非対称ジボロン2種を合成することに成功した.また,MIDAのみをホウ素置換基とする対称ジボロンも合成できた.現在これらを用いたホウ素導入反応について検討を進めているところである.また,アントラニルアミド(aam)を新たなホウ素マスク置換基とする非対称ジボロンの合成も達成し,これを用いた末端アルキンの銅触媒内部選択的ヒドロホウ素化に成功している.様々なalkenyl-B(aam)を高収率,直截的に合成できることを明らかにした.ホウ素のルイス酸性抑制効果を利用した触媒的ホウ素化反応に向けた新奇ジボロンを数種類合成済みである.さらに,これを用いた触媒的ホウ素化反応の開発にも成功しており,研究目的を順調に進捗させていると判断できるため.有機ホウ素化合物は,現代精密有機合成化学を支える最重要炭素求核種の一つである.化学選択的変換を可能とする穏やかな反応性,高い官能基許容性,水・酸素への安定性,bench-stableな性質など,他の有機金属化合物にはない特徴を兼ね備えているためである.有機ホウ素化合物を触媒的に合成するための鍵活性種として,われわれはジボロンと銅触媒のシグマ結合メタセシスで発生できるボリル銅に注目している.ソフトな特性を活かした炭素ー炭素結合種との反応やホウ素求核剤としての特性を活かした反応など多彩な反応系デザインが可能であるためである.特に,ジボロンの一方のホウ素のルイス酸性を抑制できる置換様式を付した非対称ジボロンを用いる反応開発に注力した.ホウ素のルイス酸性にコントラストを持たせることで,シグマ結合メタセシスの化学選択性を完全に制御でき,ルイス酸性抑制型ボリル銅のみを発生できる独自の成果に基づいている.これにより従来ほぼ未開拓であったルイス酸性抑制型ホウ素化合物の直截合成に道を拓く狙いである.今年度は,一方のホウ素をアントラニルアミド置換にすることでルイス酸性を抑制した新奇非対称ジボロンを合成することに成功した.

このジボロンを銅触媒存在下,末端アルキンとアルコールと作用させることでアントラニルアミド置換ホウ素のみをアルキンに導入できる三成分連結型ヒドロホウ素下を達成した.ルイス酸性抑制によりホウ素を完全な内部選択性で導入できる点が特長である.さらに,パラジウム触媒とのシグマ結合メタセシスの化学選択性も銅と同様完全に制御でき,ハロゲン化アリールとの反応でアントラニルアミド置換アリールボランを合成できることも見つけた.ルイス酸性抑制型新奇ジボロンの合成,それを鍵反応剤とする様々な触媒的ホウ素化反応の開発は極めて順調に成果を挙げている.これに加えて,多くの研究グループが利用しているジアミノナフタレン置換非対称ジボロンの実用的合成法の確立やスズのルイス酸性の差異を利用した新しい触媒的スタニル化反応など当初の計画以上の拡がりで進展しているため.アントラニルアミド置換の非対称ジボロンを用いた触媒的ホウ素化反応を一層発展させ,アントラニルアミド置換マスク型ホウ素化合物群を直截合成するための手法として確立する.また,N-メチルイミノ二酢酸置換ジボロンを用いたホウ素化反応についても同時に取り組み研究を推進する.アントラニルアミド置換の非対称ジボロンを用いた触媒的ホウ素化反応を一層発展させるとともに,得られるアントラニルアミド置換有機ホウ素化合物群を利用した炭素ー炭素結合形成反応の開発に取り組む.さらに,今年度端緒を得たスズのルイス酸性を利用した新しい触媒的スタニル化反応についても研究を推進する.当初予定よりも少量の消耗品購入で研究遂行することができたので,次年度使用額が生じた.十分な成果が得られているので積極的な学会発表や一層の研究領域拡大に助成金を使用する計画である.ほぼ当初の使用予定どおり使ったが,少額だけ残額が生じた.翌年度請求の助成金とあわせて,研究推進に資するよう効率的な使用を心がける.
トイレでの排泄行為時における温熱環境が人体に及ぼす生理的・心理的影響

トイレは脱衣室や浴室と同様にヒートショックが発生しやすい場所である。本研究は冬季および夏季のトイレでの排泄の際に温風・送風機器の使用により人体生理・心理反応を改善する効果を被験者実験により明らかにした。冬季の温風機器の使用が怒責時の血圧上昇を抑制する効果の否定はできないが明確に示すことができなかった。冬季の温風機器,夏季の送風機器の使用がトイレ滞在中の温冷感,熱的快適感を改善する効果があることを明らかにした。人工気候室内に模擬トイレブースの作製を行った。寸法は住宅のトイレの標準寸法に測定機器を設置するゆとりを設けて幅1200×奥行1500mmとした。トイレブースは住宅のトイレをなるべく模すように壁は化粧合板仕上げ,床はフローリング仕上げ,扉は市販のトイレブース専用ドアとした。人工気候室の空調が天井吹出しのため天井は設けなかった。便器は市販の暖房便座機能付きの洋風便器を用いた。そして送風が可能な市販のスリムファンヒーターを設置した。トイレブース内に温熱環境の測定機器を設置した後,夏期の環境条件を想定した被験者を用いた予備実験を実施した。温度条件を前室28°C一定,実験室28°C,35°Cとして送風の有無を組み合わせた4条件のもとで実験手順ならびに期間などの検討を行った。被験者の生理反応として皮膚温,血圧,脈拍を測定した。また心理反応として温冷感,接触温冷感,熱的快適感,熱的受容度,気流感を調査した。被験者として青年男子9名が参加した。予備実験を実施して生じた問題点を改善して,冬期実験を実施した。実験条件は前室20°C一定,実験室20°C,10°Cとして温風の有無を組み合わせた計4条件で実施した。被験者の生理反応は夏期の予備実験の項目に心拍の測定を追加した。心理反応は予備実験と同じ調査項目とした。被験者は青年男女それぞれ10名程度を予定していたが都合が付かず男性8名,女性3名が参加した。7月に開催された国際会議でこれまでのトイレの研究に関する成果を発表して実験実施に向けた情報収集ならびに意見交換および世界のトイレの研究に関する動向を調査した。この国際会議で得られた情報,意見を実験条件などの参考にした。夏期に本実験を実施した。昨年度の実験ではスリムファンヒーターの吹き出し口の風速を計測していなかったため,夏期の実験に際して風速計を設置した。昨年度の予備実験で実験室の気温を28°Cと35°Cに設定したが,皮膚温よりも高温であるような温熱環境では送風の効果が期待できないことが判明したため,気温の条件は28°C,33°Cとした。それ以外の条件および測定項目は昨年度と同様である。被験者として男性9名,女性11名の計20名が参加した。予備実験および今年度の実験を通して夏期の実験は条件およびデータとも十分であると判断したため来年度は実施しない。冬期に昨年度とは異なる条件で実験を実施した。気温と温風の組み合わせ条件は同一だが,全ての条件で暖房便座を運転した状態で実施した。昨年度の冬期実験,夏期実験のデータ分析を行う過程で血圧の個人差が大きいことが判明したため,模擬排便の方法をバルサルバ法に準拠した。そのため差圧風速計を導入した。測定項目に関しては従来と変更はない。被験者として男性6名,女性9名の計15名が参加した。冬期中に昨年度と同一条件で追加実験を行うことは日程的に不可能であり断念した。11月に開催された国内の学会の年次大会で昨年度の冬期実験に関して発表を行った。データ分析の途中ではあったが今後の分析で参考となる意見交換を行うことができた。特に皮膚温や血圧などの生理反応については活発に討論を行い,その重要性を再確認した。来年度開催される国際会議に原稿を提出して受理された。今年度は夏期および冬期の本実験を実施でき,また現時点での実験結果について成果を公表することができたため,おおむね順調に進展していると判断した。当初は夏期,冬期実験ともに被験者数を男女ともに10名程度と計画していたが,冬期に関しては学期中であったため研究代表者,研究分担者および主たる被験者である学生の日程調整が極めて困難で計画していた人数での実験は実施できなかった。夏期に関しては休業期間中であったため,ほぼ計画人数で実施できた。7月にベルギー王国で開催された国際会議(Indoor Air 2016)にて,平成26年度冬期に実施した実験に関して発表を行い,海外の研究者に本研究の成果を公表することができた。そして,この国際会議での討論,意見交換をとおして最終的な成果の方針を決定する手がかりを得た。11月に国内で開催された学会の年次大会で平成27年度夏期に実施した実験に関して発表を行い,ほとんど実施されていない夏期実験のデータについて公表することができた。高温環境での血圧や心拍変動などの生理反応の取り扱いについて専門的な意見を聞くことができ,最終成果への参考となった。これまでの国際会議,学会の年次大会での発表で得られた情報,意見を参考にしつつ最終的な成果に向けてデータ整理を進めた。夏期の実験に関しては平成27年度に実施した実験のみで統計処理を行い,冬期の実験に関しては平成26年度および平成27年度に実施した2シーズンの実験を統合して統計処理を行った。

生理反応,心理反応ともに条件間の差を検討するために統計的有意差検定を行ったが,水準に対して被験者数が少なく検定を行うことができないこともあったが,おおむね条件間ごとの差を吟味することができ,意義のある結論を得ることができた。年度内に論文投稿を行うことができなかったが結論の大筋は完成したので速やかに執筆して投稿を行い,住宅トイレでの排泄行為時における生理的負荷を軽減する温熱環境創出に向けた一助となる提案を行う。トイレは脱衣室や浴室と同様にヒートショックが発生しやすい場所である。本研究は冬季および夏季のトイレでの排泄の際に温風・送風機器の使用により人体生理・心理反応を改善する効果を被験者実験により明らかにした。冬季の温風機器の使用が怒責時の血圧上昇を抑制する効果の否定はできないが明確に示すことができなかった。冬季の温風機器,夏季の送風機器の使用がトイレ滞在中の温冷感,熱的快適感を改善する効果があることを明らかにした。今年度は模擬トイレブースの製作,夏期の予備実験ならびに冬期の本実験が実施できたため,おおむね順調に進展していると判断できる。ただし予備実験を実施した際に複数の実験条件を設定すると季節内に実験を終了させることはスケジュールの観点から困難であったため,夏期および冬期実験は単年度で終了できないことが分かった。そのため夏期の実験は次年度,次々年度にわたり実施する必要があり予定よりも終了時期が遅れることになる。冬期実験で男女それぞれ10名程度の被験者を計画していたが達成できなかった。データ分析を行って明確な傾向が認められない場合は,冬期の追加実験を実施する必要があり,その場合は夏期同様に実験の終了時期が遅れることになる。これまでの実験で得られたデータの分析を鋭意行う。冬期の実験に関しては8条件で,夏期の実験に関しては4条件での比較検討を行っていく。7月の国際会議で成果発表を行い,世界へ向けてトイレの温熱環境を改善する方法について提言する。また会場で意見交換や討論を行い今後の分析の参考とする。データ分析が済み次第,学術雑誌への投稿に向けた論文執筆を鋭意進める。建築環境工学模擬トイレブースの強度に多少問題があるため夏期の実験までに補強を行う。冬期の本実験では被験者を計画していた人数まで集めることができなかったので次の夏期の実験では予定人数を確保できるよう幅広く募集を行う。今年度は謝金の支払い手続きが極めて非効率であったことが予定人数を確保できなった主な原因として考えられたので,現在実験を実施している機関に所属している連携研究者を共同研究者として追加することで被験者への謝金の支払いを効率化させる対策を行った。冬期実験で得られたデータの分析を遅滞なく行い,その途中成果を学協会の年次大会などで発表して意見交換を行い今後の実験および成果公表に活用する。被験者が当初計画した人数を集めることができなかったのが最大の理由である。被験者が予定人数を集めることができなかったのが最大の理由としてあげられる。また模擬トイレブースの製作費用ならびに測定機器の購入費用が当初の計画より安価となったことも理由としてあげられる。国際会議や国内学会での旅費ならびにデータ分析で必要となる物品費や投稿料に充てる。次年度の実験の被験者謝金として使用する。次年度は模擬トイレブースを補強する予定でいるので,そのための物品費として使用する。
ヒト末梢血CD34+細胞の無血清培養による増幅とその臨床応用

末梢血幹細胞移植(PBSCT)は、造血器悪性腫瘍のみならず、化学療法に感受性を有する固形癌に対しても根治を目的とした超大量化学療法の施行を可能とする有力な方法である。自家PBSCTや同種PBSCTにおいてCD34+細胞の純化は極めて重要な意義を有する。前者では末梢血に混在する腫瘍細胞の除去、後者ではGVHD抑制のためのT細胞除去であり、両者に共通する意義としてin vitro増幅にはCD34+細胞の純化がほぼ必須である。基礎研究および臨床応用を目的としたCD34+細胞のlarge scaleでの純化には既存のいくつかの方法があるが高価で煩雑であり、また、純化効率についても満足すべきものでなく実用的とは考えがたい。この観点から我々は、CD34+細胞の研究の進展と臨床応用を目的として既存の方法にこだわらないCD34+細胞純化法の開発を検討するとともにCD34+細胞のin vitro増幅における基礎検討を行なってきた。本年度の研究により以下の点が明かとなった。1)ヒト末梢血CD34+細胞のin vitro増幅に及ぼす造血因子(G-CSF、GM-CSF、IL-3、IL-6、SCF)の効果を検討し、各造血因子の増幅における意義、各分化段階の幹細胞の増幅率を明らかにした。3)同種PBSCTを念頭において、G-CSFのin vivo投与による末梢血幹細胞採取の効率化の条件設定を明らかにした。また、下記の点について進展がみられている。4)ナイロンウ-ルを用いた付着細胞除去の効率化・迅速化(平成7年の日血総会で発表予定)をもとにしたCD34+細胞純化のlarge scale化と経費削減。5)4)によりlarge scaleによるCD34+細胞純化効率:純化率98.498.8%、回収率43.643.8%、所要時間約4時間、経費約10万円でありさらに改善中である。
クラスAスカベンジャー受容体を介した、アンチセンス核酸の筋細胞内取り込み制御

デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)は、ジストロフィン遺伝子変異により生じる、難治性遺伝性筋疾患である。現在DMDを対象に、アンチセンス・モルフォリノ核酸医薬を用いたエクソン・スキップ治療の開発が有望視されている。申請者らは、電気的中性のモルフォリノ核酸は、陽性電荷を有するペプチド付加モルフォリノ核酸と同様に、スカベンジャー受容体クラスA1 (SR-A1)を介して筋管細胞に取り込まれること、モルフォリノ核酸の細胞内取り込みは細胞膜流動性低下と関連する可能性を見出した。加えて、計画通りSR-A1/ジストロフィン・ダブル欠損マウスを作出し、詳細な筋病理、各種分子生物学解析などを実施した。デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)を対象にした、エクソン・スキップ治療の効果向上のため、マクロファージクラスAスカベンジャー受容体(SR-A)がモルフォリノ核酸(PMO)あるいはペプチド付加モルフォリノ核酸(P-PMO)の細胞内取り込みに果たす役割を明らかにすることが本研究の目的である。これにより、現在治験が進行中のDMDを対象にしたエクソン53スキップの治療効果を向上できる可能性がある。更に、薬物送達能を画期的に改善させたP-PMOを、DMDの治療応用へと展開するための研究基盤を確立できると考えられる。平成27年度は、主任研究者のこれまでの研究成果を発展させる形で(Hum Mol Genet.2013、Nano Letters. 2015)、マウスH2K-mdx52筋管細胞の自発収縮下で、SR-Aを介したPMOあるいはP-PMOの細胞内取り込みが影響受けるかどうかを検討した。結果は、自発的筋収縮下では、SR-Aの細胞内局在が、細胞質から細胞膜のカベオラに変化することが判明した。次に、ミオシンIIの特異的阻害剤であるN-benzyl-p-toluene sulphonamideを用いて筋管細胞の自発収縮を阻害すると、阻害剤を添加しなかった時と比べて、PMOあるいはP-PMOトランスフェクション後のエクソン・スキップ誘導効率が有意に低下した。本結果は、筋管の自発収縮によりSR-Aの細胞内局在は変化する事、PMOおよびP-PMOの細胞内取り込みは促進することを示唆する。併行して、SR-A欠損マウスを米国のジャクソンラボから無事に導入し、SR-A/ジストロフィン・ダブル欠損マウスを作成して表現型を解析中である。予備実験の結果を受けて、マウスH2K-mdx52筋管細胞の自発収縮により着目して、SR-Aを介したPMOあるいはP-PMOの細胞内取り込みの詳細な検討を行っている。この結果、世界で初めて筋管収縮がアンチセンス核酸の取り込みに果たす役割について、分子レベルで解明できる可能性が出てきた。これは当初の予想を超える大きな科学的成果をもたらす可能性が高いと考えられる。SR-A/ジストロフィン・ダブル欠損マウスの表現型解析も順調に推移している。デュシェンヌ型筋ジストロフィー(DMD)は、ジストロフィン遺伝子の変異により、骨格筋膜の裏打ちタンパク質であるジストロフィンが欠損して生じる、難治性の遺伝性疾患(X連鎖病)である。現在、これまで治療法がほとんど無かったDMDを対象に、アンチセンス核酸を用いた“エクソン・スキップ治療"の開発が有望視されている。国立精神・神経医療研究センターでは、DMDを対象に、モルフォリノ・アンチセンス核酸(モルフォリノ核酸)を用いたエクソン53スキップ治療の第1/2相臨床試験を実施中である。本治療は、安全性は高いが、薬物送達システムがなく治療効果が不十分なことが課題である。申請者らは、細胞膜透過性を有する次世代型ペプチド付加モルフォリノ核酸は「核酸ナノ粒子ラッピングモデル」により筋管細胞に取り込まれることを提唱しているが(Aoki et al.NanoLetters, 2015.)、モルフォリノ核酸の細胞内取り込み機序は不明であった。今年度申請者らは、電気的中性のモルフォリノ核酸は、陽性電荷を有するペプチド付加モルフォリノ核酸と同様に、スカベンジャー受容体クラスA1 (SR-A1)を介して筋管細胞に取り込まれること、モルフォリノ核酸の細胞内取り込みは細胞膜流動性低下と関連する可能性を見出した。加えて、計画通りSR-A1/ジストロフィン・ダブル欠損(DKO)マウスを作出した。DKOマウスは胎生サブリーサルである可能性が示唆されたため、本研究終了までに詳細な筋病理、各種分子生物学解析などを実施し、現在も解析を継続している。本研究は、SR-A1がDMD病態に果たす役割の解明につながるばかりか、筋指向性を有するモルフォリノ核酸の送達法開発およびエクソン・スキップ治療効果の向上につながると考えられる。

マウスH2K-mdx52筋管細胞の自発収縮下では、SR-Aをはじめとする分子の細胞内局在が細胞質から細胞膜に変化し、PMOやP-PMOの細胞内取り込みに関与するとの仮説を新たに立てた。これを実証するため、自発収縮あり/なしの筋管細胞から細胞膜分画を抽出し、網羅的解析により、プロテオームの変化を解析する方針である。さらに、細胞レベルで実証した現象が生体であてはまるかどうかについて、SR-A/ジストロフィン・ダブル欠損マウスを対象に、ex vivoの筋収縮システムを用いて検証する方針である。28年度が最終年度であるため、記入しない。分子生物学、筋病学28年度が最終年度であるため、記入しない。
脳腫瘍臨床例における機能MRIを用いた言語機能局在の同定と代償に関する研究

言語賦活機能MRIを用いた言語機能局在のマッピングを目的として、脳腫瘍症例に対して言語賦活機能MRIと言語機能検査を行った。また、皮質刺激による術中脳機能マッピングを施行し、機能MRIから推定された言語機能局在の確認作業を行った。その結果、術中皮質刺激によるマッピングで発語停止ないし遅延の起こった領域のうち、術前の機能MRIで賦活されていたのは12領域中9領域(検出感度75%)、speecharrestの起こらなかった領域で機能MRIでも賦活されていなかったのは61領域中54領域(特異度89%)であった。古典的言語野が機能MRI上で賦活される場合、8領域中7領域で術中皮質刺激で発語停止ないし遅延が起こるが(予測値88%)、機能MRI上で賦活を受けていても解剖学的に古典的言語野ではない場合には、8領域中2領域でしか術中皮質刺激で発語停止ないし遅延が起こらなかった(予測値25%)。以上より、Broca野・Wernicke野におけるfMRI上の賦活は、言語機能を良く反映していることが示唆された。また、術前および術後機能回復期に機能MRIと言語機能検査を行うことにより、言語機能代償能について検討を行った。その結果、Broca野・Wernicke野の古典的言語野では、術前後における機能MRI上の賦活の改善・悪化は、言語機能の改善・悪化と密接に関連していたが、古典的言語野以外の領域では、術前後における機能MRI上の賦活の改善・悪化と、言語機能の改善・悪化との間に一定の傾向は見出せなかった。したがって、古典的言語野の担う言語機能は少なくとも短期的には他の領域による代償を受けにくいことが示唆された。正常対照ならびに脳腫瘍臨床例を対象として「名詞生成課題」「動詞生成課題」「しりとり課題」「人名想起課題」の言語タスクを使用した言語機能MRI、およびSLTA標準失語症検査、WAIS-R知能検査からなる高次脳機能検査による言語機能評価を行っている。本年度の研究実績は以下の通りである。1)正常対照における言語機能MRI解析とその標準化正常対照6例において上述の言語タスクを用いた機能MRIを撮像し解析を行い、正常言語機能局在のマッピングを行い、以下の知見を得ている。(1)動詞生成課題により、上側頭回、前頭前野、補足運動野、前運動野が賦活されるが、前頭弁蓋の賦活は稀、(2)名詞生成課題により前頭弁蓋、前頭前野、補足運動野、前運動野が賦活されるが、上側頭回の賦活は約半数のみ、(3)しりとり課題により、上側頭回、前頭弁蓋、前頭前野、補足運動野、前運動野が賦活される、(4)人名想起課題では側頭葉先端にも賦活を認める、(5)上述の言語機能MRIによって前頭弁蓋、上側頭回、前頭前野は左優位に賦活されるが、補足運動野では右優位に賦活される場合もある。引き続き解析を継続する。2)脳腫瘍症例における言語機能MRI解析・標準化と言語機能検査脳腫瘍術前症例42例に対し言語機能MRIを撮像し、正常対照と比較することにより以下の知見を得ている。(1)運動性失語症では前頭弁蓋の、感覚性失語症では上側頭回の賦活が低下ないし消失している、(2)失語症を呈していても前頭前野は良好に賦活され、言語優位半球を良好に反映、(3)言語機能MRIで優位に賦活される補足運動野の障害により言語開始障害が出現するが、補足運動野優位側はしばしば古典的言語優位半球と対側にあることがある。3)脳腫瘍術後慢性期に至った症例でも言語機能MRIを行い、言語機能代償能を検討する予定であり、現在まで2例を行っているが特記すべき知見には至っていない。引き続き研究を継続する。本年度は、脳腫瘍臨床例において術前機能MRIと言語機能の対比による言語機能局在解析、(2)皮質電気刺激による術中脳機能マッピングと術前機能MRI・言語機能の対比による言語機能の定量評価解析、(3)術前機能MRI・言語機能と術後機能MRI・言語機能の対比による言語機能の代償能解析、を行い以下の知見を得た。1.機能MRIによる言語機能局在解析は、40例で解析を行い、言語関連領域は古典的言語野とされる領域よりも大きな広がりをもって存在することを確認した。また、言語障害を有する症例では言語関連領域を機能MRIで同定することは困難な場合があり、言語優位半球を推定するには前頭前野の賦活の左右差が重要であることを見い出し報告した。2.術中脳機能マッピングとの対比による言語機能の定量評価解析は7例において行い、優位側言語関連領域は言語表出に関与するが、劣位側言語関連領域は言語表出には関与していないこと、すなわち、言語機能は優位側の言語関連領域機能によってのみ決定されており、機能MRIで描出される側方性の程度は言語機能の程度と直線的な相関を示さないことを見い出した。3.術前後の機能MRI対比による言語機能代償能解析は11例において行った。術後に言語機能が回復した症例では、優位半球の古典的言語野を含めた言語関連領域の賦活が増大するが、優位側古典的言語野の賦活が回復せずに言語障害が回復した例はなかった。すなわち、古典的言語野以外の言語関連領域のみの回復では言語障害の回復が得られず、言語機能の代償は起こりにくいことが示唆される所見を得ている。