hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖尿病性腎症病態形成におけるクロトー遺伝子の抗アポトーシス機序の解明

このモデルは糖尿病病態解析に広く用いられている疾患モデルであり、我々の施設でもこれまでに数回の使用経験があり、作成条件は確立されていた。しかしながら予定飼育期間を過ぎても腎障害が発症しないという、想定外の問題点が発症した。疾患モデルの見直しを迫られたが、さらに飼育期間が必要となるため、次年度施行予定であった、4,高血糖培養下における、Klotho蛋白の近位尿細管上皮細胞の障害抑制作用の検討を先に施行することとなった。当初はラット近位尿細管上皮細胞を用いる予定であったが、Klotho過剰発現マウスからの流用も視野に入れ、近位尿細管初代培養細胞(mPTEC)を使用して検証した。4週齢雄性C57B6マウスよりmPTECを作製し、Mouse Klotho cDNAをpCAGGS plasmidを用い遺伝子導入,発現させた。高糖濃度(30mM glucose)培養によりmPTECに酸化ストレス(dihidroethidium)、Mit膜電位変化、Bcl-2発現抑制、Bax発現亢進、apoptosisが誘導されたが、klotho遺伝子導入により抑制された。結果として、Klotho蛋白は近位尿細管細胞において糖負荷によるapoptosisの誘導を抑制し、そのメカニズムの一つにmitochondria障害の軽減を介している可能性が示唆された。平成23年度の実施状況は以上の通りである。本実験開始にあたり、使用モデルの変更を余儀なくされたため、計画の遅れが生じている。現在STZ誘発モデルマウスから自然発症インスリン分泌不全型糖尿病モデルであるAkitaマウスに変更し、計画を遂行している。まず、AkitaマウスとKotho過剰発現マウスの掛け合わせにより、Wildコントロール(WT)、Akita糖尿病(Akita)、Klotho蛋白過剰発現Akitta糖尿病(Akita/Klotho TG)群の3群を準備した。20週齢でのアルブミン尿、腎組織、アポトーシスの評価、腎カルパイン活性を比較検討した。Akita糖尿病マウスは20週齢でWTに比較し、有意なアルブミン尿が出現した。このことから今回の系では病態モデルとして評価しうると考えられた。またアルブミン尿はAkita/KlothoTG群では有意に抑制された。アルブミン尿の改善が認められる一方で、尿細管細胞のアポトーシス陽性細胞の抑制には至っておらず、我々がこれまで他のモデルで確認していた、Klothoの尿細管上皮細胞のミトコンドリア障害の抑制からアポトーシス抑制につながるメカニズムとは別経路の改善作用を考慮する必要が発生した。その為、現在は高血糖に伴う内皮機能障害の改善によるアルブミン尿抑制メカニズムに着眼し、再評価を遂行している。当初の予定では、C57BL/6マウス(日本チャールズリバーより購入)を用い、ストレプトゾトシン誘導1型糖尿病モデルマウスを作製し、検証する予定であった。この原因として考えられるのが、交配による表現型の変化が挙げられる。
惑星形成と多様な銀河環境を考慮した彗星雲の起源と進化についての研究

彗星雲とは太陽系を球殻状に取り囲む彗星の巣である。彗星雲は惑星にならなかった微惑星によって形成されたと考えられている。惑星領域に残存した微惑星は惑星の重力散乱により遠方に放出され、その後、銀河潮汐力や近傍を通過する巨大分子雲や恒星からの摂動で現在の彗星雲を構成するような軌道に進化した。著者らはこれまでに、彗星雲形成には銀河潮汐力以外の外力が不可欠であることを示した。これを受けて、恒星遭遇による微惑星軌道の進化について調べた。まず、理想的な恒星と太陽近傍の観測から見積もられる恒星をランダムに遭遇させ、その結果の微惑星の軌道進化を、衝撃近似法を用いて解析的に調べた。その結果、距離が大きな微惑星の場合、等方分布に達する前に特徴的な軌道傾斜角分布を持つようになるということなどがわかった。また、軌道要素の拡散に伴いエネルギーを得て星間空間に放出されてしまうため、恒星遭遇だけでもって等方分布を持つ彗星雲を形成することは不可能であることを示した。以上を踏まえ、銀河潮汐力と恒星遭遇の両方を考慮した計算を行った。その結果、微惑星の大半が恒星遭遇の影響で星間空間に脱出してしまう前に等方分布を達成できるパラメタ領域があることがわかった。また、長周期彗星の軌道傾斜角分布にわずかに見られる等方分布からのずれが本研究からの予想と矛盾しないことを示した。オールト雲とは太陽系を球殻状に取り囲む彗星の巣である。オールト雲は惑星にならなかった微惑星によって形成されたと考えられている。惑星領域に残存した微惑星は惑星の重力散乱により遠方に放出され、その後、銀河潮汐力や近傍を通過する巨大分子雲や恒星からの摂動で現在のオールト雲のような軌道に進化した。本年度では第二段階の一部である銀河潮汐力による微惑星の軌道進化についての研究をすすめた。黄道面は銀河円盤面に対して約60度傾斜しているので、黄道面内を運動する微惑星は銀河円盤に垂直な方向(z方向)の銀河潮汐力を受ける。ここでは、銀河ポテンシャルの形は軸対称に仮定し、z方向の銀河潮汐力のみ考慮する。軌道長半径が数万AUの微惑星が受ける銀河潮汐力の大きさは太陽重力の約1/1000程度、軌道進化のタイムスケールは数億年である。軸対称の摂動の下では、近点引数がπ/2または3π/2のまわりを秤動する「古在機構」と呼ばれる振る舞いを見せることがある。古在機構では軌道長半径は保ちながら離心率と軌道傾斜角が逆向きに進化するので、オールト雲になるための近日点引き上げには効果的な機構である。このような摂動下にある微惑星の運動を永年摂動論を用いて解析的に解いた。その結果、銀河潮汐力による微惑星の軌道進化は、惑星散乱により惑星領域を飛び出した時に持つ、近点引数や軌道傾斜角に大きく依存することを示した。また、微惑星の軌道要素は周期的に振幅するが、その振幅の幅や周期は軌道長半径にも強く依存する一方、離心率にはあまり強く依存しないことを示した。これらの結果を応用しオールト雲の構造を統計的に調べた。オールト雲から惑星領域に再び戻ってくる微惑星が持つ軌道傾斜角の分布は観測から予測されるような一様分布ではなく、新彗星の形成には銀河長石力以外の外力が不可欠であることを示した。太陽系形成過程における、恒星遭遇によるオールト雲の形成について調べた。現在の太陽近傍の恒星の観測より、太陽は1パーセク以内の距離の恒星遭遇を、平均して10万年に1度受けていることが予想されている。このような距離と頻度は、惑星散乱により大きな遠日点距離(>1000AU)を与えられた微惑星の軌道に大きな影響を与え、オールト雲形成そのものに寄与する。また、オールト雲彗星の近日点距離を変化させ、地球から観測可能な軌道に進化させる役割も担う。この長周期彗星の観測と恒星遭遇の関係はこれまでも調べられているが、オールト雲形成過程における恒星遭遇の役割は明確にはされておらず、オールト雲ありきで議論が進んでいるのが現状である。以上を踏まえ、オールト雲形成過程を解明するため、モンテカルロ法を用いて恒星を遭遇させ、その結果の微惑星の軌道進化を、衝撃近似法を用いて解析的に調べた。その結果、微惑星の太陽からの距離によって軌道要素の分布の進化が大きく異なることがわかった。太陽からの距離が数万AU以内の微惑星は、恒星からの摂動で軌道要素は拡散し、十分時間がたつと等方の速度分散から予測される分布を持つようになる。しかし、距離が大きな微惑星の場合、恒星の摂動による速度変化が、もともと持っていた軌道速度と同程度の大きさになるため、初期の値をすぐに忘れるような分布の進化を見せることがわかった。このために、等方分布に達する前に特徴的な軌道傾斜角分布を持つようになるということがわかった。また、太陽系年齢以内に等方分布を獲得するのは軌道長半径が2AU以遠の微惑星だけであることがわかった。

これを受けて、恒星遭遇による微惑星軌道の進化について調べた。まず、理想的な恒星と太陽近傍の観測から見積もられる恒星をランダムに遭遇させ、その結果の微惑星の軌道進化を、衝撃近似法を用いて解析的に調べた。その結果、距離が大きな微惑星の場合、等方分布に達する前に特徴的な軌道傾斜角分布を持つようになるということなどがわかった。また、軌道要素の拡散に伴いエネルギーを得て星間空間に放出されてしまうため、恒星遭遇だけでもって等方分布を持つ彗星雲を形成することは不可能であることを示した。以上を踏まえ、銀河潮汐力と恒星遭遇の両方を考慮した計算を行った。その結果、微惑星の大半が恒星遭遇の影響で星間空間に脱出してしまう前に等方分布を達成できるパラメタ領域があることがわかった。また、長周期彗星の軌道傾斜角分布にわずかに見られる等方分布からのずれが本研究からの予想と矛盾しないことを示した。
幼虫形質の維持および蛹化決定過程における絹糸遺伝子の発現制御機構

カイコの絹糸腺で特異的に発現するフィブロイン遺伝子やセリシン遺伝子は、幼虫のmolting cycleに依存して転写レベルで発現が制御されており、ON、OFFを繰り返すことから、脱皮ホルモン(エクダイソン)や幼若ホルモンの制御下にあると考えられる。絹糸腺におけるこのような遺伝子発現制御機構を分子レベルで解析するため、フィブロン遺伝子の転写制御エレメントに結合し、molting cycleに依存して活性の変動する因子FMBP-1を精製した。FMBP-1はDNA結合特異性を担う分子量32kDaのタンパクp32と、その結合活性を促進する36kDaのタンパクp36から成ること明らかにし、p36については精製したタンパクのアミノ酸配列をもとにcDNAクローニングした。cDNAをもとに大腸菌で合成したリコンビナントタンパクは精製したp36と同様にp32の結合促進活性を示した。さらに、絹糸腺におけるホルモンシグナルの伝達経路を解析するため、絹糸腺において発現している核内ホルモンレセプター遺伝子のクローニングを行い、既に報告されているBmEcR、BmFTZ-F1、BmCF1/Uspの他にBmHNF4をクローニングした。また、これら遺伝子の幼虫後期における発現をノーザンブロット法を用いて解析したところ、ヘテロダイマーを作ってエクダイソンレセプターとしての機能を果たしていると考えられるBmEcRとBmCF1/Uspの発現が拮抗的に制御されていることが明らかになった。今後これらの遺伝子の発現制御の相互関係を解析していく予定である。
手術室内における電磁妨害と低周波の人体への影響の研究

昨年に引き続き、手術室内で用いられている電気メスと心電計との間で生じる電磁妨害について、その雑音周波数と心電波形周波数を測定、検討した。測定は、高速A≠Dボード、フィルタ回路、パソコン、および自作のデータ収集プログラムで構成されるスペクトラム・アナライザを用いて、いろいろな条件で心電計コード上の信号について行った。その結果、正常な心電波形は30〔Hz〕以下に強いスペクトラムが存在すること、また電気メスによる雑音は広帯域に分布し、心電波形の主成分である低い周波数帯(30〔Hz〕以下)にも大きなレベルが存在することがわかった。すなわち、心電波形と電磁雑音の周波数帯は重っているので、いくつか試みてきたアクティブ・フィルタなどのアナログ・フィルタでは、完全な雑音の除去は困難であると思われた。電磁雑音の影響を受けた心電波形データについて、高速A≠D変換ボードとパソコンを用いて、FFT解析や逆FFT解析によるシュミレーションを行った。その結果、条件によって異なるが、カットオフ周波数が3060〔Hz〕のロ-・パス・フィルタを作れば、多少ひずんではいるが元の心電波形が再現できることがわかった。そこで、リアルタイムで元の心電波形に近づけるために、ディジタルによる信号処理について検討した。最近注目されているDSPを用いてディジタル・フィルタを製作することを試み、所望の帯域によるディジタル・フィルタが実現できた。DSPでは、特性が非常に急峻で、狭い帯域のフィルタ等も容易に実現することが可能である。手術室内で用いられる医用電子機器相互間で発生する雑音障害を解明するため、電気メスから電磁放射、手術室内の電源回路等の伝導性高周波雑音、およびメス先からの伝導性雑音の解析を行ない、電気メス使用時におけるテレメータ式心電計への電磁雑音の主原因の解明を行なった。その結果、以下のことが明らかになった。・電気メス動作中は、電源ラインや心電計電極・および電磁放射雑音が広い周波数範囲にわたって誘起される。・電気メス本体の電源を投入しただけでも、広範囲な周波数帯にわたって不要幅射を放射している。・テレメータ式心電計の電磁障害は、心電計電極を経路とした伝導性雑音が原因である可能性が大きい。・雑音障害は電気メスの凝固モード動作時に発生している。凝固モードではMF帯より低い周波数域から全周波数帯にわたって伝導性雑音が発生し、切開モードでは800kHzを基本としたCW波のみであることから、MF帯以下の周波数に主原因がある可能性が大きい。・雑音障害の対策として、心電計コードにLPFを挿入して電磁雑音の低減を行なった。通過帯域の利得の調整や急峻なカットオフ特性を実現できるアクティブ形では、減衰特性より通過帯域における回路の安定な動作を確立しなければ実現が難しい。・最も簡便なCRバッシブ形を多段にしたものが、その効果が大きい。今後は、MF帯以下の周波数帯において、雑音成分の解明とその対策について検討していく計画である。手術室内で用いられる医用電子機器相互間で発生する電磁雑音を定量的に評価するために低い周波数帯を対象としたスペクトラムアナライザを開発した.これは,伝導性雑音や心電波形データを,A/D変換回路を通してパソコンに取り込み,処理するものである.また,収集したデータの周波数成分を表示する(FFT)プログラムと,取り込んだデータから任意の周波数成分を取り除いて波形を再表示する(逆FFT)プログラムを開発した.さらに,これまでは電気メスの動作をひとまとめにしてデータを収集してきたが,電気メスは原理上メス先に火花が発生し,定量的な解析を行うための再現性のあるデータの収集は困難であることがわかった.そこでメス動作時の周波数分析をメス動作開始時から細かく時間を区切った時間分解スペクトルを表示するプログラムを開発した.以上の測定システムを用いて,以下のことが明らかになった.1.正常な心電波形は,30Hz程度までに集中した低い周波数成分で構成されている.2.雑音

障害を受けた心電波形では,その周波数成分は250Hz付近まで及んでいる.3.雑音障害の対策として,心電計コードにCR-LPFを挿入して電磁雑音の低減を行った.雑音障害は低減されるものの,根本的な改善は難しい.雑音を受けた心電波形においてスペクトルの30Hzの周波数成分を除去し,逆FFT変換を行ったが正常な心電波形は再現でなかった.この事から,30Hz以下において心電波形と雑音の周波数成分は重なっており,LPFなどのフィルタによる改善には限度があると考えられる.今後は,さらに時間分解スペクトルも解析し,総合的な検討を行う計画である.昨年に引き続き、手術室内で用いられている電気メスと心電計との間で生じる電磁妨害について、その雑音周波数と心電波形周波数を測定、検討した。測定は、高速A/Dボード、フィルタ回路、パソコン、および自作のデータ収集プログラムで構成されるスペクトラム・アナライザを用いて、いろいろな条件で心電計コード上の信号について行った。その結果、正常な心電計波形は30[Hz]以下に強いスペクトラムが存在すること、また電気メスによる雑音は広帯域に分布し、心電波形の主成分である低い周波数帯(30[Hz]以下)にも大きなレベルが存在することがわかった。すなわち、心電波形と電磁雑音の周波数帯は重なっているので、いくつか試みてきたアクティブ・フィルタなどのアナログ・フィルタでは、完全な雑音の除去は困難であると思われた。電磁雑音の影響を受けた心電波形データについて、高速A/D変換ボードとパソコンを用いて、FFT解析や逆FFT解析によるシミュレーションを行った。その結果、条件によって異なるが、カットオフ周波数が3060[Hz]のロ-・パス・フィルタを作れば、多少ひずんではいるが元の心電波形が再現できることがわかった。そこで、リアルタイムで元の心電波形に近づけるために、ディジタルによる信号処理について検討した。最近注目されているDSPを用いてディジタルフィルタを製作することを試み、所望の帯域によるディジタルフィルタが実現できた。DSPでは、特性が非常に急峻で、狭い帯域のフィルタ等も用意に実現することが可能である。
半導体光電極を用いた炭酸ガスの光還元による光・化学エネルギー変換

半導体・溶液界面の光機能を利用して、炭酸ガス(【CO_2】)の光電気化学還元を行わせ、有用な有機物を合成して太陽の光エネルギーを化学エネルギーに変換しようとするのが本研究の最終目的である。半導体電極としてp-GaP電極を用い、水溶液を電解液として【CO_2】の光電気化学還元を行った場合にはギ酸とCOを、また、非水電解液を用いた場合にはギ酸、COの他にシュウ酸も生成することを報告してきた。本年度は【CO_2】の還元効率を上げ、その生成物の選択性をよくするため非水電解液(0.1M過塩素酸テトラエチルアンモニウム/プロピレンカーボネート)の含水量の影響、p-GaP電極表面への金属(Pb,In,Zn)被履の効果などについて検討した。また、p-In-Pを半導体電極とし、水溶液を電解液とした場合についても検討し、次のような結果を得た。(1)非水電解液中の含有水分をできうる限り除去すると、シュウ酸の光分解も抑制され、【CO_2】の還元効率が向上する。(2)非水電解液中の含水量を増大させると、pb被履p-GaP電極ではシュウ酸の生成効率が急激に減少し、COの生成効率は一担極大を示してから次第に小さくなる。また、水素,ギ酸の生成効率は次第に増大し、ついに主生成物になる。(3) p-GaP電極へのPbおよびInの被履は-1.50Vの電位範囲で、光電流の増大をもたらし、電極を安定化するが、Znは多少問題がある。(4) p-GaP電極に被履した金属の生成物への影響は【CO_2】の電解還元における電極金属の触媒効果に対応し、Pbの被履ではシュウ酸の生成効率が約10%から50%となり、In,Znの被履ではCOの生成効率が50%前後からほぼ100%となる。(5) p-InP電極を用い、水溶液を電解液とした【CO_2】の光電気化学還元では、【CO_2】の還元効率は、水溶液中のp-GaP電極のときより、多少向上するが、被履金属の効果は小さい。
サルコペニア合併高齢者糖尿病に対する運動強度別介入が骨格筋指標に与える影響の解明

本研究は、サルコペニア合併高齢糖尿病患者を対象に、サルコペニア指標における運動強度別の効果を検討するため、以下の14について明らかにすることを目指している。1サルコペニア合併高齢糖尿病患者のエコーによる骨格筋特性(量的・質的)の解明を行う。その後、2運動強度別のクロスオーバー比較試験による超音波エコーを用いた骨格筋特性が変化する時期および運動強度別の介入効果(血糖コントロール、骨格筋指標)を検討し、さらに、3は12で得られた知見と身体機能、生化学データやバイオマーカーとの関連を解析した上で、4遠隔期予後予測を検討する。1に関しては、サルコペニアと超音波エコーに関連する論文を筆頭著者として国際誌1本と国内誌1本。学会発表を筆頭演者として国内学会3件、国際学会1件の成果を残した。2に関しては、臨床研究倫理審査委員会の承認を得るとともに対象者用パンフレットを作成した後、対象者の選定を実施している。3と4に関しては、サルコペニア及び高齢糖尿病患者を対象に超音波エコーを用いた詳細な骨格筋評価法を応用している文献、さらにその評価法により治療介入の効果判定や遠隔期予後予測に言及している文献の収集を行い読み進めている。本年度得られた成果は、サルコペニア合併高齢糖尿病患者に対して運動強度が血糖改善とともに骨格筋の筋量や筋質の改善が得られるかについて同時に評価できる超音波エコーを用いた下腿筋評価の有用性についての礎となり、高齢糖尿病患者に対する新たな運動療法の意義を示すことにおいて重要である。研究実績の概要で示した内容に従い以下に述べる。1に関しては、サルコペニアと超音波エコーに関連する論文を筆頭著者として国際誌1本と国内誌1本、学会発表を筆頭演者として国内学会3件、国際学会1件の成果を残した。また、超音波エコーを用いた骨格筋特性を解明するための解析を行い論文執筆と学会発表の準備を行っている。2に関しては、当初の計画では2018年4月から10月末までに臨床研究倫理審査委員会の承認を得た後、同年11月から当該研究の対象者を選定し開始する予定であった。しかし、臨床研究倫理審査委員会の申請書作成に時間を要したため、計画よりやや遅れて承認を得た。その後の臨床研究を迅速かつ円滑に遂行するため対象者用パンフレットなど関係書類を作成し対象者の選定を行っている。3と4に関しては、サルコペニアおよび高齢糖尿病患者を対象に超音波エコーを用いた詳細な骨格筋評価法を応用している文献、さらにその評価法により治療介入の効果判定や遠隔期予後予測が可能となるかについて言及している文献の収集と精読を行っている。1については、サルコペニア、糖尿病および超音波エコー評価に関連した論文執筆および学会発表など社会貢献を継続して行い研究成果の積み重ねを図る。2に関しては、当初の計画よりやや遅れて倫理審査委員会の承認を得た。その後の臨床研究を迅速かつ円滑に遂行するため対象者用パンフレットなど関係書類を作成するとともに速やかに対象者の選定を行う予定である。本研究を堅実に遂行させることを目的に、詳細なパンフレット作成のみならず臨床研究コーディネーターに協力を依頼し、対象者の研究に対する理解など、丁寧な対応を行う予定である。3と4に関しては、サルコペニアおよび高齢糖尿病患者を対象に超音波エコーを用いた詳細な骨格筋評価法を応用している文献、その評価法により治療介入の効果判定や遠隔期予後予測が可能となるかに言及している文献をさらに収集し、読み進めるとともにレビューとしてまとめながら検証していく予定である。

2に関しては、当初の計画では2018年4月から10月末までに臨床研究倫理審査委員会の承認を得た後、同年11月から当該研究の対象者を選定し開始する予定であった。しかし、臨床研究倫理審査委員会の申請書作成に時間を要したため、計画よりやや遅れて承認を得た。その後の臨床研究を迅速かつ円滑に遂行するため対象者用パンフレットなど関係書類を作成し対象者の選定を行っている。3と4に関しては、サルコペニアおよび高齢糖尿病患者を対象に超音波エコーを用いた詳細な骨格筋評価法を応用している文献、さらにその評価法により治療介入の効果判定や遠隔期予後予測が可能となるかについて言及している文献の収集と精読を行っている。研究実績の概要で示した内容に従い以下に述べる。1については、サルコペニア、糖尿病および超音波エコー評価に関連した論文執筆および学会発表など社会貢献を継続して行い研究成果の積み重ねを図る。2に関しては、当初の計画よりやや遅れて倫理審査委員会の承認を得た。その後の臨床研究を迅速かつ円滑に遂行するため対象者用パンフレットなど関係書類を作成するとともに速やかに対象者の選定を行う予定である。本研究を堅実に遂行させることを目的に、詳細なパンフレット作成のみならず臨床研究コーディネーターに協力を依頼し、対象者の研究に対する理解など、丁寧な対応を行う予定である。3と4に関しては、サルコペニアおよび高齢糖尿病患者を対象に超音波エコーを用いた詳細な骨格筋評価法を応用している文献、その評価法により治療介入の効果判定や遠隔期予後予測が可能となるかに言及している文献をさらに収集し、読み進めるとともにレビューとしてまとめながら検証していく予定である。本年度は、当初の計画よりやや遅れて倫理審査委員会の承認、パンフレットをはじめ関係書類の作成および対象者の選定に留まり研究の遂行には至らず当該年度使用予定額が未使用となった。今後は円滑な研究の遂行と以下の内容で使用を計画している。本研究を推進させるための必要な設備として、超音波エコー、体組成計、身体計測、身体機能測定に関わる機器は、現有設備として使用可能であるため、研究経費はデータ解析装置をはじめ精密機器の精度向上、現有機器の維持・管理、特殊臨床検査費および社会貢献に関連する費用を中心に使用する予定である。特に、骨格筋特性に関連する生化学的指標を解析するために必要となる特殊血液検査費(外部に依頼予定)や研究成果発表のため、論文執筆はもとより、国内や国際学会に参加予定であり、その旅費、滞在費の一部に用いる予定である。
末梢組織由来の間葉系幹細胞による形成外科術の新展開

骨髄液に間葉系幹細胞が内在することが発見されて、組織移植に依存してきた形成外科術は大きく変貌しようとしている。しかし、骨髄液中の間葉系幹細胞含量は微量であり、形成外科分野の組織再建に必要となる間葉系幹細胞を準備するには大量の骨髄液の採取が必要であり、患者に大きな負担を与える。我々は、2歳男児から採取した僅か0.5グラムの脂肪片から分散させた脂肪細胞集団を天井培養することによって間葉系幹細胞を得る「天井培養」と称する方法を開発して特許出願した。本研究ではこの成果を発展させて、より効率的で簡便な方法を開発すると共に、皮下間質などの脂肪以外の末梢組織から間葉系幹細胞を取得する方法の開発をめざした。2年聞にわたる本研究の第一の成果は、「間葉系幹細胞が本質的に旺盛な増殖能力を秘めている強靱な細胞集団であり、これらを特異的に増殖させるために培養液に添加する牛胎児血清は低濃度で十分である」というコロンブスの卵的な発見である。多様な増殖因子を含んである血清は多方向への幹細胞の分化を促進するために、幹細胞を幹細胞として増殖させるためには害毒であり、高血清培地では不特定に分化した細胞集団が増殖するものの、幹細胞の含量が次第に低下することを発見した。この成果を「低血清培養で選択的に増殖する動物組織遍在性の分化多能性細胞」として特許出願した。本研究の第二の成果は、「このような間葉系幹細胞が各種の末梢組織に大量に潜在する」という発見である。特に含量が高い脂肪組織に関しては、同様の発見が2004年後半に世界中で相次いだために先行性に欠ける事態に追い込まれているが、このような幹細胞の暴走を抑えるために機能している「成体幹細胞保育因子」なる概念を提唱し、末梢組織の細胞外マトリックスに多量に含まれているラミニンの構成鎖であるα4鎖G領域が保育因子として機能していることをしめす実験結果を蓄積した。本研究計画は、1.脂肪由来の間葉系幹細胞による形成外科手術の開発および2.末梢血および筋肉からの間葉系幹細胞の分離法の開発のサブ課題からなる。本年度は1.に重点を置いて研究した。(1)脂肪由来間葉系幹細胞の増殖能の年齢、性別依存性の評価10ヶ月から69歳までの15例の患者から組織標本を得て天井面および下床面で増殖する2種類の幹細胞の培養を試みた。組織重量が0.5g以上ある症例では全例幹細胞の培養は可能であったが、0.5g未満の10ヶ月、3歳、50歳の症例のうち3歳および50歳の症例では幹細胞の単離はできなかった。性別による幹細胞の単離増殖に差異がみられなかった。(2)動物実験による組織再建試験ヒト脂肪組織から得たSVFと天井培養で得た下床細胞をI型コラーゲンに懸濁し、これを骨芽細胞誘導培地中で2週間培養した。その後直ちに切片を作成した群およびヌードマウス皮下に移植して2週間後に切片を作成した群ともに、HE染色、Kossa染色、Masson-trichrome染色、Alizarin Red S染色を行った。その結果は、SVF、下床細胞の両方とも移植前は陽性反応はみられなかったが、これを移植するとKossa染色とAlizarin Red S染色で陽性反応がみられ、その度合いはSVFの方が強いことが判明した。(3)培養の無血清化またはヒト血清化従来ヒト間葉系幹細胞の分離培養法に用いる培地には20%のウシ胎児血清が含まれている。

予め20%ウシ血清(FD20で培養後、凍結保存していた45歳女性皮下脂肪由来の細胞について低血清培養の検討を行った。5%ウシ血清+EGF+FGF-2+IGF-1では、細胞増殖は15継代程度で停止し、また5継代目の時点ですでに多分化能は認められなかった。これらの増殖因子の組み合わせに加えて、培地組成の大幅改変を検討して、血清濃度を2%にまで下げる方向で検討を進めている。ヒト血清化についても準備を進めている。幹細胞が発見されて、組織移植に依存してきた形成外科術は大きく変貌しようとしている。しかし、骨髄液中の間葉系幹細胞含量は微量であり、形成外科分野の組織再建に必要となる間葉系幹細胞を準備するには大量の骨髄液の採取が必要であり、患者に大きな負担を与える。我々は、脂肪細胞集団を天井培養することによって間葉系幹細胞を得る「天井培養」と称する方法を開発して特許出願した。本研究ではこの成果を発展させて、より効率的で簡便な方法を開発すると共に、皮下間質などの脂肪以外の末梢組織から間葉系幹細胞を取得する方法の開発をめざした。本年度の本研究の成果は、脂肪より採取した分離した幹細胞をマウスに移植し、軟骨、骨、脂肪組織を作ることを確認し、間葉系幹細胞が本質的に旺盛な増殖能力を持つ細胞集団であることを確認した。そして多様な増殖因子を含んである血清は多方向への幹細胞の分化を促進するために、幹細胞を幹細胞として増殖させるためには害毒であり、高血清培地では不特定に分化した細胞集団が増殖するものの、幹細胞の含量が次第に低下することを発見した。この成果を「低血清培養で選択的に増殖する動物組織遍在性の分化多能性細胞」として特許出願した。そして、このような幹細胞の暴走を抑えるために機能している「成体幹細胞保育因子」なる概念を提唱し、末梢組織の細胞外マトリックスに多量に含まれているラミニンの構成鎖であるα4鎖G領域が保育因子として機能していることをしめす実験結果を蓄積した。これらの成果はがんなどの再建手術を行う形成外科手術にとって、今後有力な治療法への足がかりとなりうる。
霊長類ES細胞由来神経細胞を利用した脳梗塞の治療

胚性幹細胞(embryonic stem cell, ES cell)から神経幹細胞を誘導することが可能になり、脳血管障害の治療においても胚性幹細胞由来神経細胞の移植が可能となってきた。本年度の研究は、マウス及びサルES細胞由来の神経細胞を脳虚血モデルおよびサルの脳に移植し生着を検討した。マウスES細胞をSDIA法で10日間分化させ、そこからneurosphereを作りマウス虚血脳に移植した。虚血モデルとしてはマウス中大脳動脈30分閉塞モデルを用いた。再潅流後24時間で外側線状体に細胞を移植し、14日後、28日後にその生着と分化を免疫組織学に検討した。移植後14日で移植細胞が占めた領域は18.8±2.5%/hemisphereであったのに対し移植後28日後には26.5±4.0%/hemisphereであった。更に移植後28日後の分化について検討した。様々なマーカーの移植したGFP陽性細胞の中での割合はNeuN 60.0±10.0%,TuJ1 40.0±10.0%,GFAP 22.0±7.2%,GalC 0.38±5.3%であった。更にThyrosine hydsrohylase 0.6±0.36%,GAD 33.3±11.5%,glutamate 13.3±5.8%,serotonin 0.5±0.44%,ChAT 0.4±0.2%であった。以上より、マウスES細胞由来神経幹細胞は虚血脳内で生着し、分化することが示された。また、カニクイサルES細胞由来神経幹細胞においても同様の実験を行った。カニクイサルES細胞をSDIA法で2週間分化させ、更にneurosphereとして培養し、カニクイサル脳に移植した。移植した細胞は移植後14週後の免疫組織学検討でTuJ1を発現しており、サルES細胞由来神経幹細胞もサル脳内で生着することが示された。1.霊長類ES細胞由来神経幹細胞の作成カニクイサルES細胞をSTO細胞の上で維持し、PA6細胞上で2週間培養し分化させた。未成熟神経細胞のマーカーであるNCAMおよびMusashi-1はそれぞれ(NCAM=97.5±4.6%,Musashi-1=90.4±7.5%)のコロニーで陽性となつた。これらの細胞を浮遊させてFGF2およびEGF存在下で培養し維持することができた。さらにこのようにして培養したneurosphereをornithin-lamininでコートしたスライド上BDNF、NT-3存在下で分化させた。神経細胞のマーカーであるTuJ1は52.8±16.0%/DAPIで、Map2abは38.3±7.5%/DAPIで陽性、グリア細胞のマーカーであるGFAPは28.6±17.6%/DAPIで、オリゴデンドロサイトのマーカーであるGalCは0.6±0.4%/DAPIの陽性率であった。また神経細胞における神経伝達物質の発現はGABA28.6±10.7%/TuJ1、ChAT43.0±20.0%/TuJ1、TH7.1±5.3%/TuJ1、serotonin3.3±1.7%/TuJ1、そしてglutamate14.3±5.3%/TuJ1となっていた。2.ES細胞由来神経幹細胞のマウス脳梗塞モデルへの移植マウスES細胞より上記の方法と同様にして神経幹細胞より成るneurosphereを作成した。このneuroshereをマウス中大脳動脈モデルの外側線状体へ移植した。移植後2-4週間で移植細胞の生着を検討した。移植後2週間では、移植細胞は18.8±2.5%の面積に生着し、移植後4週間では26.5±4.0%の面積に生着していた。更に神経幹細胞の分化と神経伝達物質の発現を検討した。NeuNは60±10%、TuJ1は40±10%、GFAPは22±7.2%、GalCは0.38±5.3%で発現していた。また、GADは33.3±11.5%、glutamateは13.3±5.8%、ChaTは0.4±0.2%で発現していた。今後、行動解析およびサルES細胞を使った解析を行う。マウスES細胞から作成した神経幹細胞をレーザードップラー血流計ガイド下に作成したマウス局所脳虚血モデルの虚血領域にステレオ装置、インジェクターを用いて移植した。移植後2週間、4週間の時点で免疫組織学的手法にて解析した。移植細胞はそれぞれの時点で生着しており、更に様々な神経伝達物質を発現していた。これらの結果は英文誌に投稿中である。更に、サルES細胞から作成した神経幹細胞を同様の方法にてマウス局所脳虚血モデルの虚血領域に移植した。移植細胞はそれぞれの時点で生着しており、更にマウス由来細胞と同様に様々な神経伝達物質を発現していた。更に移植細胞のシナプス形成能を評価するために、synaptophysinの発現と視床に逆行性トレーサーを注入し移植細胞がラベルされるかを検討した。移植後2週間と4週間で評価するとsynaptophysinの発現及び逆行性トレーサーの発現した移植細胞は増加しており、移植細胞が宿主細胞とシナプスを形成している可能性が示唆された。

これらの結果についても英文誌投稿中である。胚性幹細胞(embryonic stem cell, ES cell)から神経幹細胞を誘導することが可能になり、脳血管障害の治療においても胚性幹細胞由来神経細胞の移植が可能となってきた。本年度の研究は、マウス及びサルES細胞由来の神経細胞を脳虚血モデルおよびサルの脳に移植し生着を検討した。マウスES細胞をSDIA法で10日間分化させ、そこからneurosphereを作りマウス虚血脳に移植した。虚血モデルとしてはマウス中大脳動脈30分閉塞モデルを用いた。再潅流後24時間で外側線状体に細胞を移植し、14日後、28日後にその生着と分化を免疫組織学に検討した。移植後14日で移植細胞が占めた領域は18.8±2.5%/hemisphereであったのに対し移植後28日後には26.5±4.0%/hemisphereであった。更に移植後28日後の分化について検討した。様々なマーカーの移植したGFP陽性細胞の中での割合はNeuN 60.0±10.0%,TuJ1 40.0±10.0%,GFAP 22.0±7.2%,GalC 0.38±5.3%であった。更にThyrosine hydsrohylase 0.6±0.36%,GAD 33.3±11.5%,glutamate 13.3±5.8%,serotonin 0.5±0.44%,ChAT 0.4±0.2%であった。以上より、マウスES細胞由来神経幹細胞は虚血脳内で生着し、分化することが示された。また、カニクイサルES細胞由来神経幹細胞においても同様の実験を行った。カニクイサルES細胞をSDIA法で2週間分化させ、更にneurosphereとして培養し、カニクイサル脳に移植した。移植した細胞は移植後14週後の免疫組織学検討でTuJ1を発現しており、サルES細胞由来神経幹細胞もサル脳内で生着することが示された。
4族メタロセン触媒による極性ビニルモノマーの高立体特異性重合

以下の配位子を有する非架橋型および架橋型ジルコノセンジメチル錯体を合成した:ビス(η^5-シクロペンタジエニル)(1),(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-フルオレニル)(2),ビス(η^5-インデニル)(3),(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-ぺンタメチルシクロペンタジエニル)(4),ジメチルシリレンビス(η^5-シクロペンタジエニル)(5),ジメチルシリレン(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-フルオレニル)(6),rac-ジメチルシリレンビス(η^5-インデニル)(7),meso-ジメチルシリレンビス(η^5-インデニル)(8),ジメチルシリレン(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-インデニル)(9)。これらの錯体を用いトリフェニルメチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを活性化剤として,過剰のトリイソブチルアルミニウムあるいはジエチル亜鉛共存下,メタクリル酸メチルの重合を行い,シクロペンタジエニル配位子が重合に及ぼす効果について検討した.重合活性はシクロペンタジエニル配位子の構造に依存し,2>1>7>5>9>3>>4,6,8≒0の順に低下した.また,非架橋型の錯体1および2では0°Cにおいてリビング的に重合が進行するのに対し,シリレン架橋型の錯体ではいずれも連鎖移動反応が進行することがわかった.生成ポリマーの立体規則性に関しては,非架橋型の錯体はシクロペンタジエニル配位子の構造によらずいずれも末端規制によりシンジオタクチック構造に富むポリマーを与えるのに対し,架橋型の錯体では,C_<2v>対称な錯体5は非架橋型と同様のシンジオタクチックポリマーを,C_2およびC_1対称な錯体7,9は触媒規制により高アイソタクチックポリマーを与えた.これらの触媒系はメタクリル酸アリルのメタクリル酸部位を高選択的に重合し,アリルエステル基を側鎖に有する立体規則性ポリマーを与えることを見いだした。4種類の非架橋型ジルコノセンジメチル錯体,ビス(η^5-シクロペンタジエニル)ジメチルジルコニウム(1),(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-フルオレニル)ジメチルジルコニウム(2),ビス(η^5-インデニル)ジメチルジルコニウム(3),(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)ジメチルジルコニウム(4)を合成し,トリフェニルメチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートと反応させメチルカチオン種に誘導した.これらのジルコノセン錯体触媒を用いメタクリル酸メチル重合を行い,シクロペンタジエニル配位子が重合に及ぼす効果について検討した.これらの錯体触媒糸は,ジルコニウムに対し大過剰のトリイソブチルアルミニウムあるいはジエチル亜鉛を共存させることによりメタクリル酸メチルの重合を進行させたが,重合活性はシクロペンタジエニル配位子の構造に依存し,2>1>3>>4の順に低下することがわかった.また,錯体1および2では0°Cにおいてリビング的に重合が進行した.

リビング重合系においてジエチル亜鉛の効果を検討した結果,ジエチル亜鉛の添加量の増大に伴い,2では活性点数,生長反応速度ともに増加するのに対し,1では活性点数のみが増加することがわかった.一方,生成ポリマーの^<13>CNMR解析より,本研究で用いた非架橋型のジルコノセン錯体は,シクロペンタジエニル配位子の構造によらずいずれも末端規制によりシンジオタクチック構造に富むポリマーを与えることが明らかになった.以下の配位子を有する非架橋型および架橋型ジルコノセンジメチル錯体を合成した:ビス(η^5-シクロペンタジエニル)(1),(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-フルオレニル)(2),ビス(η^5-インデニル)(3),(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-ペンタメチルシクロペンタジエニル)(4),ジメチルシリレンビス(η^5-シクロペンタジエニル)(5),ジメチルシリレン(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-フルオレニル)(6),rac-ジメチルシリレンビス(η^5-インデニル)(7),meso-ジメチルシリレンビス(η^5-インデニル)(8),ジメチルシリレン(η^5-シクロペンタジエニル)(η^5-インデニル)(9)。これらの錯体を用いトリフェニルメチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを活性化剤として,過剰のトリイソブチルアルミニウムあるいはジエチル亜鉛共存下,メタクリル酸メチルの重合を行い,シクロペンタジエニル配位子が重合に及ぼす効果について検討した.重合活性はシクロペンタジエニル配位子の構造に依存し,2>1>7>5>9>3>>4,6,8≒0の順に低下した.また,非架橋型の錯体1および2では0°Cにおいてリビング的に重合が進行するのに対し,シリレン架橋型の錯体ではいずれも連鎖移動反応が進行することがわかった.生成ポリマーの立体規則性に関しては,非架橋型の錯体はシクロペンタジエニル配位子の構造によらずいずれも末端規制によりシンジオタクチック構造に富むポリマーを与えるのに対し,架橋型の錯体では,C_<2V>対称な錯体5は非架橋型と同様のシンジオタクチックポリマーを,C_2およびC_1対称な錯体7,9は触媒規制により高アイソタクチックポリマーを与えた.これらの触媒系はメタクリル酸アリルのメタクリル酸部位を高選択的に重合し,アリルエステル基を側鎖に有する立体規則性ポリマーを与えることを見いだした。
海洋および内陸型地震の震源域における長大構造物の応答特性の評価とその予測法

剛性マトリックス法による震源・地震波伝播過程の定式を一般化することに成功した。コンピュータプログラムを整備し、試算例として、震源断層の深さや表層地盤の厚さによって、断層による永久変位を含む地表の地震動の時間・空間分布特性がどのように変わるかについて調べ、表層地盤の厚さや、断層上端の深さが重要な要因であることを明らかにした。地表面の動きを3次元的に視覚化し、震源域の地表面の動きは、台風時の雲の動きのように渦を巻いていることを始めて示すことができた。地表面の水平・鉛直方向の3成分変位に関する運動と共に地表面の傾きや回転に関する運動の3成分波形が大きくなるなど従来あまり知られていない地震動特性に関する成果を得ることができた。断層近傍に典型的な都市高速道路の連続高架橋とパイプラインを想定し、3次元非線形応答解析を実施し、その応答挙動を調べた。断層に平行なケースや横断するケース、回転地震動の影響を調べた。その結果、断層を横断する連続高架橋とパイプラインにおいても、断層上に表層地盤が存在する場合(断層が地表に現れない場合)には、応答を崩壊限度内に抑えることが可能であるが、断層が地表に現れるような場合には、断層を横断するケースで、応答は崩壊限度を大きく超え、特に、連続高架橋の橋脚に大きなねじりモーメントが発生することを示した。長波理論に基づく津波シミュレーションコードの改善を行っい、日向灘地震(1968年)、南海地震(1854年)による津波高記録と計算結果を比較し、計算精度の妥当性を確認した。また、日向灘地震については、沿岸構造物への津波の波力を計算するプログラムを開発した。試算例では、波力と地震力を比べると、波力は1/10程度と見積もられる結果であったが、条件を変えた試算例も実施する必要がある。既に研究代表者が開発した、運動学的断層モデルから発生した地震波が地盤中を伝播し地表面に到達するという地震波発生・伝播の物理過程を剛性マトリックスによって定式化する方法を用いて、横ずれ断層近傍の30km四方の地表面の水平変位、水平速度並びに水平加速度の時間と空間変化を調べた。これらの結果から、地震動の変位成分と速度、加速度成分の時空間分布特性は明らかに異なり、短周期地震波が卓越する速度、加速度成分に関する地震波の渦の方が、局所的に変化している様子を明らかにすることができた。震源断層近傍地震動の様子を理解するのに役立てるために、これらをアニメション化し、視覚化した。2000年鳥取県西部地震による強震観測網のデータから、上記のような地震波が渦を巻きながら伝播する現象の検証を試みた。ぼんやりではあるが、シミュレーション結果と同じような特性が確認できた。断層近傍に典型的な都市高速道路の連続高架橋を想定し、3次元非線形応答解析を実施し、その応答挙動を調べた。その結果は、従来の耐震設計で多用されているような連続高架橋の各橋脚に同一の水平地震動を入力する場合よりもかなり大きな応答が得られることがわかった。長波理論に基づく津波シミュレーションコードの整理を実施した。今後、非線形分散波方程式(ブシネスク方程式)による津波波形の計算と構造物への波力の推定法を開発する。前年度に続き、震源断層-地盤系の条件を変え、研究代表者が開発した、運動学的断層モデルから発生した地震波が地盤中を伝播し地表面に到達するという地震波発生・伝播の物理過程を剛性マトリックスによって定式化する方法を用いて、横ずれ断層近傍の30km四方の地表面の水平変位、水平速度並びに水平加速度の時間と空間変化を調べた。

これらの結果から、地震動の変位成分と速度、加速度成分の時空間分布特性は明らかに異なり、短周期地震波が卓越する速度、加速度成分に関する地震波の渦の方が、局所的に変化している様子を明らかにすることができた。震源断層近傍地震動の様子を理解するのに役立てるために、これらをアニメション化し、視覚化した。断層近傍に典型的な都市高速道路の連続高架橋とパイプラインを想定し、3次元非線形応答解析を実施し、その応答挙動を調べた。本年度は、断層横断するケースや、回転地震動の影響を調べると共に、表層地盤と震源断層の深さの影響に着目した研究を進めた。長波理論に基づく津波シミュレーションコードの整理を実施した。津波シミュレーションは、日向灘地震(1968年)、南海地震(1854年)について行い、津波高記録と計算結果を比較し、計算の妥当性を確認した。また、日向灘地震については、津波の到達時間や波高から沿岸自治体避難勧告体制を考慮し、津波危険度評価を試みた。研究代表者が開発した、運動学的断層モデルから発生した地震波が地盤中を伝播し地表面に到達するという地震波発生・伝播の物理過程を剛性マトリックスによって定式化する方法の計算プログラムの改良を行い、断層による地盤の永久変位の計算精度を改善するとともに、計算速度の改善を行った。不整形地盤に対しても震源断層近傍の地震動が計算できるように、境界要素法による計算方法に部分解析法の考え方を導入し、境界要素法の弱点である計算機容量と計算速度を改良する方法を考案した。本年度は、断層に平行なケースや横断するケース、回転地震動の影響を調べた。その結果、断層を横断する連続高架橋とパイプラインにおいても、断層上に表層地盤が存在する場合(断層が地表に現れない場合)には、応答を崩壊限度内に抑えることが可能であるが、断層が地表に現れるような場合には、断層を横断するケースで、応答は崩壊限度を大きく超え、特に、連続高架橋の橋脚に大きなねじりモーメントが発生することを示した。長波理論に基づく津波シミュレーションコードの改善を行い、日向灘地震(1968年)、南海地震(1946年)による津波高記録と計算結果を比較し、計算精度の妥当性を確認した。また、日向灘地震については、沿岸構造物への津波の波力を計算するプログラムを開発した。試算例では、波力と地震力を比べると、波力は1/10程度と見積もられる結果であったが、条件を変えた試算例も実施する必要がある。
固気液多相流数値モデルによる大気・海域相互干渉の急変物理機構の解明

砕波による気泡連行,気象擾乱が及ぼす成層水域の内部現象など,大気-海域相互干渉を伴う急変水理現象は沿岸海域の物理環境場に大きな影響を及ぼすため,詳細に解明することが重要である.しかし,気液相,さらには固気液相の相互作用を有する現象を高精度に解析できる数値モデルは現在もなお確立されていない.そこで,本研究では,固相・液相・気相が混在する流動場を解析できる多相流数値モデルを,2次元・3次元場に対して開発することを主たる目的とする.(2)多相流数値モデルDOLPHIN-2D/3Dの性能検証:既往の水理実験結果との比較から本研究で開発した多相流数値モデルDOLPHIN-2D/3Dの妥当性を検証するとともに,水柱崩壊問題,静水面への単一水滴および剛体の自由落下問題,水柱崩壊後の流出水と物体の衝突問題といった水理現象に適用し,固気液多相場を高精度に解析できることを確認した.(3)連行気泡の運動機構と気泡破裂現象の解明:連行気泡を伴う砕波現象の基本特性を究明するために,静水面への落下水滴による気泡発生・破裂現象を取り上げ,水理実験を行った.その結果,水中圧力の高周波数成分は気泡の生成に伴い発生すること,単一気泡の振動理論から増大する周波数帯を算定することができること,気泡径の違いにより卓越周波数が異なることが判明した.砕波による気泡連行,気象擾乱が及ぼす成層水域の内部現象など,大気-海域相互干渉を伴う急変水理現象は沿岸海域の物理環境場に大きな影響を及ぼすため,詳細に解明することが重要である.しかし,気液相,さらには固気液相の相互作用を有する現象を高精度に解析できる数値モデルは現在もなお確立されていない.そこで,本研究では,固相・液相・気相が混在する流動場を解析できる多相流数値モデルを,2次元・3次元場に対して開発することを主たる目的とする.(2)多相流数値モデルDOLPHIN-2D/3Dの性能検証:既往の水理実験結果との比較から本研究で開発した多相流数値モデルDOLPHIN-2D/3Dの妥当性を検証するとともに,水柱崩壊問題,静水面への単一水滴および剛体の自由落下問題,水柱崩壊後の流出水と物体の衝突問題といった水理現象に適用し,固気液多相場を高精度に解析できることを確認した.(3)連行気泡の運動機構と気泡破裂現象の解明:連行気泡を伴う砕波現象の基本特性を究明するために,静水面への落下水滴による気泡発生・破裂現象を取り上げ,水理実験を行った.その結果,水中圧力の高周波数成分は気泡の生成に伴い発生すること,単一気泡の振動理論から増大する周波数帯を算定することができること,気泡径の違いにより卓越周波数が異なることが判明した.
社会学文献情報データベースを基盤とした研究者コミュニティの再創造

本研究は、日本社会学会が作成・管理してきた「社会学文献情報データベース」を再編し、それにソーシャル・ネットワーキング・サービス(SNS)の機能を付加した新システムを作成し、社会学研究者による利用を通じた研究者コミュニティの再創造を図るものである。日本の社会学の研究成果を蓄積してきた同データベースと、近年の情報技術の発達に対応したネットワーク・サービスの機能を融合することにより、文献データを中心とした従来型の学術コミュニケーションとコンピュータ媒介型のコミュニケーション(CMC)との距離を縮め、研究者コミュニティ全体を活性化し、再構成する可能性を提示した。基礎研究としての電子コミュニティ論について既存研究の知見を集約するとともに、セマンティック・ウエブなど、学術的知識のネットワーク上での利用と集積に関する近年の技術的な側面の研究動向を把握し、本研究全体の基本的な枠組みと方向性を確定した。「社会学文献情報データベース」新システムおよび研究者が共同利用するソーシャル・ネットワーキング・サービス(SNS)について、XOOPSを使用した試験用サイトを作成し、試験運用をおこなった。また同データベース収録範囲の電子媒体(オンライン文献)への拡大、全文情報の収録、他のデータベース・サービスとのデータ変換と相互流通を視野に入れて、データベース内部構造の抜本的再設計をおこなった。「社会学文献情報データベース」現行システムの利用状況について、アクセス・ログ解析をおこなうとともに、社会学教育における実践事例についての調査案を作成し、プリテストをおこなった。また既存システムに収録されているデータについて、その構造を可視化して利用者にグラフ提示するガイダンス機能の試作をおこなった。これらの研究成果により、情報化の進展のなかで研究者コミュニティをどのように再創造していくかという課題について理論的な基盤を得るとともに、研究者・学生・市民の間で情報共有、意見交換、知的刺激の交換をおこなうための新システムの構築という技術的な課題についても、具体的で実現可能な方向性を確定することができた。(1)前年度に作成した「社会学文献情報データベース」新システムについて、試験使用に基づく改良をおこなった。主要な改良点は、文献を登録する際の人名・組織名サブデータベースへのアクセスを見直したこと、利用者が各自の関心に応じた文献リスト等を作成・公開するための簡易データベース機能を追加したこと、それらをSNSシステム等から利用するインターフェースを整えたことである。(2) SNSシステムについても、同様に改良をおこなった。主要な改良点は、上記のデータベースを利用して文献リスト等を作成・公開する機能を追加したこと、利用者が各自のプロフィールに登録できる情報を拡充したことである。(3)社会学分野であつかわれる学術情報を記述・交換するための方法論を検討した。近年は文献情報や学術情報のメタデータを一定の規格で記述し、それを相互に交換することによって異なるサービス間での連携をおこなう方法が確立されてきている。社会学分野の研究においてはどのような情報を共有する必要があるか、それをどのような規格で記述するのがよいか、またそれを当システムにおいて実装する方法を検討し、試験的な語彙を作成した。(4)現在の日本の社会学におけるコミュニケーションの問題点について、情報社会論・電子コミュニティ論の立場から検討した。伝統的な学術コミュニケーションは出版と口頭報告を中核とするが、これには情報入手までの手間とコスト、参加資格の制約、新情報への更新の困難さなどの問題があった。近年発達してきたコンピュータ・ネットワークを利用したコミュニケーションは、公開性・即時性・可変性という特徴をもち、従来の出版・口頭発表の弱点を埋め合わせる機能を果たすようになってきている。本研究においても、この観点がシステム評価の重要な基準となる。(1)「社会学文献情報データベース」新システムにつき、プロトタイプの作成と評価を行った。新システムは、現行の「社会学文献情報データベース」所収のものと同等の情報をあつかうだけでなく、人名や親書誌名などを別に定義したリレーショナル構造とする。このことにより、現行のデータベースにふくまれていた表記の揺れや誤記を統制できるほか、著者等のIDを使った絞り込みや、後述のSNSのアカウントとの連携が可能となった。データ構造の変更にともない、従来は1ページのHTMLフォームで提供していた入力インターフェースを、多段階に階層化して、文献種類等によって条件分岐するものとした。検索インターフェースについても、新システムのデータ構造に合わせた改変をおこなうとともに、キーワード間の類似性などを利用した、利用者に対する検索結果の表示方法の工夫を検討した。(2)データベース利用者が情報共有・意見交換、知的刺激の交換を行うためのSNSシステムについて、基本機能モジュールを作成した。このSNSは、日本社会学会会員を中心とする利用者が個人アカウントを持ち、自身のプロフィールを公開し、メッセージ送受信、コミュニティでの発言やそれに対する応答を行うことができる。(1)のデータベース新システムと連携することが前提となっており、データベースに登録された文献について言及・引用をおこないながら、利用者間での議論が行えるように設計している。また、データベースへの文献情報の登録・修正・削除などもこのSNSアカウントを利用しておこなう。(3)以上で本研究の中心となる新システムを構築したことにより、社会学研究者・学生・市民の参加するオンラインコミュニティの技術的な基盤が整った。