hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超微小空間における中心小体構造の自己組織化原理の解明

さらにPlk4は自己リン酸化によって自己凝集体の物性を制御することがわかりました。このPlk4の特異的な物性により、新たに形成される中心小体の形成起点が一箇所に限定されることを明らかにしました。さらに、Plk4の過剰な自己凝集は中心小体の過剰な複製を誘導し、細胞分裂の異常を引き起こしました。本研究成果は癌の悪性化などの疾患の原因解明に役立つと期待されます。研究実績の概要に記載した内容を踏まえて、中心小体の形成機構や複製開始時においてコピー数が一つに制限される分子メカニズムに関して非常に理解が進んだ。この過程を今後分子レベルで理論化する上で、本年度の研究成果は基盤になるものであり、当初想定していた以上の進展が見られたと考えている。当初計画していた研究が、これまでのところ予定通りに進展しているので、現状を維持する。細胞生物学的な解析は多様な手法を用いて独自のストラテジーを確立しつつあるのでこれを維持、様々な問題設定に対して応用していく。構造生物学的解析、特にカートホール構造の分子レベルでの解析を促進するために、Cryo-EMや昆虫細胞を利用したタンパク質複合体精製法の導入を行う。今年度の結果をベースに超解像顕微鏡観察やシミュレーション等併用し、中心小体複製の理論化を推進する。また、構造学的な解析、cryo-EM等を導入し中心小体形成過程の前駆体の構造を明らかにしていく。これらを共同研究者、連携研究者と協力しながら精力的に遂行する。
異種臓器を用いた人工肝臓の臨床応用のための感染および免疫学的検討と前臨床試験

本研究は、急性肝不全の治療のための異種動物の肝臓を用いた異種全肝体外灌流型肝補助装置(人工肝システム)の開発を行うことを目的とした。1)ブタ全肝を用いた人工肝システムにおいて長時間の肝補助機能を維持するための至適灌流条件を確立し、肝不全モデル動物と本人工肝臓システムによる直接交差灌流を行ない、肝不全動物の生存時間の延長を確認した。2)本人工肝臓システムの前臨床試験として健常ヒヒと10時間の交差灌流を施行すると、溶血によりヒヒは急性腎不全をきたし2日後に死亡した。しかし、6時間以内の交差灌流では肉眼的溶血は認められず、ヒヒはその後1年の観察で特に合併症を認めなかった。溶血の原因として、異種免疫反応に起因すると考えられるブタ肝臓類洞内皮細胞の障害とそれに伴う血栓形成が示唆された。3)異種免疫反応を制御する目的でヒト補体抑制因子(hDAF)遺伝子導入ブタを本人工肝システムに用いた。ヒヒとの交差灌流では24時間にわたって安定施行可能で、ブタ肝臓の機能は良好に維持されていた。また灌流後のヒヒに重篤な合併症を認めなかった。ブタ肝臓の検索では、肝類洞内皮への細胞膜障害複合体沈着が抑制され、異種免疫反応が制御されていることが明らかとなった。4)ブタ内因性レトロウィルス(PERV)の霊長類への感染リスクを検討するため、本人工肝システムと交差灌流を受けたヒヒから経時的に血液を採取し、高感度定量的PCRを用いてPERV配列を検出した。灌流中および灌流72時間後にヒヒ末梢血中にPERVを検出したが、1週間後から検出感度以下となり、以後半年間陰性であった。交差灌流によって一過性にブタ肝臓からヒヒへ血球系細胞が移行するものの、感染の成立には至らないことが示唆された。以上より、hDAF遺伝子導入ブタ肝臓を用いた全肝型人工肝臓は臨床応用が期待できると考えられた。1)異種抗原α-Galに対する鶏卵抗体(IgY)のブロッキング抗体としての効果を検討するために、ラット肝摘出時にIgYを血管から投与したところ、IgYの血管内皮細胞への沈着は確認できたが、異種灌流によるヒト自然抗体あるいは補体の血管内皮への沈着は抑制できなかった。IgYの前投与だけではこれらの沈着を抑制するには不十分である可能性があり、現在IgYの投与法などについて検討中である。2)正常ヒヒにブタ肝体外灌流を行ったところ、56時間で溶血が著明になり、6時間以上灌流したヒヒは腎不全により死亡した。6時間以内の灌流では全例(n=4)に灌流後に遷延する貧血が認められたが、1ヶ月後にはほぼ灌流前の値に回復した。溶血の原因としてブタ肝から産生される補体などが考えられた。またこれら4頭のヒヒに対して灌流後6ヶ月間採血を行い、B cell、T cellなどの免疫細胞が活性化されていないことを確認した。今後同一のヒヒに2回目のブタ肝灌流を行い、ヒヒ側の反応を免疫学的に検討していく予定である。3) DAFブタ飼育施設のノバルティスファーマ社から搬入したWild-typeブタの肝臓を用いて正常ヒヒと体外灌流を行い、これまでの実験で用いてきたブタと同様のデータが得られた。

今後DAF遺伝子導入ブタを用いてヒヒの体外異種肝灌流を行い、ブタ肝の傷害、ヒト補体の沈着などを検討していく予定である。4)ブタ肝臓を用いて3時間から6時間異種体外灌流を行った4頭のヒヒに対して灌流後、1日、1週間、1ヶ月、3ヶ月及び6ヶ月目に採血を行い、分離したリンパ球から抽出したDNAについて現在PCRを用いてブタ内因性レトロウイルスの感染の有無について検討中である。1)異種抗原α-Galに対するブロッキング抗体として検討した鶏卵抗体(IgY)は、補体の第2経路を直接活性化するためブロッキング抗体としては効果の薄いことが判明した。そこで、抗体の糖鎖の加工によって補体活性を伴わないIgYを作製する試みを行っている。2)ブタ全肝型人工肝臓の前臨床試験として、正常ヒヒにブタ肝体外灌流を行ったところ、明らかな肉眼的溶血を伴わない6時間以内の交差灌流を施行された5頭のヒヒについては、その後1年にわたる長期観察で特に臓器障害を認めなかった。また、1年を経過したヒヒを用いて2度目の交差灌流を行い、抗ブタ抗体の定量や、末梢血免疫細胞表面抗原の分析などを行って、初回と比較しブタ抗原に対するヒヒ側の感作免疫について検討を始めている。3)ノバルティスファーマ社からDAF遺伝子導入ブタの提供が始まり、その肝臓を用いた体外灌流を正常ヒヒに試みている。Wild-typeブタ肝に比べヒヒとの交差灌流時間が延長した。今後症例を重ねて分析を進めていく予定である。4)ブタ肝体外灌流を施行されて1年生存した5頭のヒヒについて、経時的に末梢血リンパ球をサンプリングした。抽出したDNAを用いてブタ内因性レトロウイルス感染のスクリーニングを行ったが、全て陰性であった。さらに血清サンプル中のウィルス粒子、抗ウィルス抗体の検出を行って、スクリーニングの信頼性をあげる予定である。1)異種臓器に対する宿主側の液性免疫による障害を回避するために、補体のClassical PathwayのみならずAlternative Pathwayも抑制できるブロッキング抗体として、マンノース残基を酸化した抗異種抗原(抗αGal)鶏卵抗体(酸化IgY)を作製した。ラット異種血肝灌流において酸化IgYによる血管内皮細胞異種抗原に対するブロッキング効果を検討したが、補体の活性化による臓器障害を抑制できなかった。2)ラット異種肝灌流において可溶化ヒト補体抑制蛋白(soluble Complement Receptor Type I:sCR-I)を用いて補体を抑制し、その効果を検討した。肝逸脱酵素や組織所見から、肝臓の障害がsCR-Iを用いた群では同種灌流と同じレベルまで著明に軽減されていることがわかった。灌流肝臓の内皮への障害を検討するためにラットの炎症性サイトカインや接着因子の発現を見たところ、同種灌流群とsCR-Iを使用した群で有意差が無く、sCR-Iを使用しなかった異種灌流では内皮細胞の強い障害による壊死を反映してむしろ発現が低下していた。3)外科的に肝不全を導入した犬を用いて、ブタ肝臓を用いた全肝体外灌流型人工肝臓の延命効果を検討した。人工肝臓を使用しなかったコントロール群では肝不全導入後約15時間で死亡したのに対し、人工肝臓を使用した場合約26時間まで生存し、明らかな延命効果を認めた。なお、人工肝臓の回路内にプロスタグランジンE_1を持続投与しなかった場合には、灌流時間が短縮し延命効果も低下した。4)補体抑制因子(DAF)遺伝子導入ブタを用いた全肝体外灌流型人工肝臓からヒヒへの疾患移入、特にブタ内因性レトロウィルス(PERV)感染について検討した。交差灌流前、灌流中、および灌流後1年に渡っていくつかのタイムポイントで経時的にヒヒ血液のゲノムDNAをとり、そこに含まれるPERV
核融合炉用大電流高温超伝導導体の通電特性の評価と解析

本研究の概要は、核融合炉用超伝導マグネットに用いられる高温超伝導(HTS)導体の設計技術を確立させるために、(1) HTS線材の通電特性を非破壊・非接触でかつ自動的に評価し解析可能なシステムを作製し、通電特性のデータベースを構築する。そして、(2)積層させ捻りを加えた大電流HTS導体を設計・試作するとともに、磁化測定を用いた新たな導体評価技術を開発し、導体の通電特性および電流偏流の挙動を実験的に明らかにする研究である。
木材接合部の大地震時非線形応答と耐震性能に関する研究

本年度は木質構造の大地震時動的非線形応答解析を実施し、木材ボルト接合部の非線形履歴特性と近代木質構造の耐震性能設計について検討した。以下に、本年度得られた研究実績の概要について箇条書きする。(1)地盤-基礎-上部構造の動的相互作用の影響を調べるために、(1)Winklerばねモデル、(2)Harden-Drnevich非線形ばねモデル、(3)剥離を考慮したギャップ要素モデルについて検討し、各ばねモデルの有効性を確認した。(2)地盤の簡易的な集約ばねモデルと3次元骨組モデルによる地震応答特性を比較検討し、フーチング基礎の浮き上がりやロッキング振動の影響について数値計算を行い、動的応答性状におけるフーチング基礎の浮き上がりの影響を確認した。(3)工学的地盤レベルにおける地震動を作成し、入力地震動の選択について検討した。(4)木材ボルト接合を有する近代木質構造の損傷を軽減するパッシブ制御の可能性について検討し、接合部の非線形履歴特性の影響が大きいことを確認した。(5)木材ボルト接合部のエネルギー吸収機構による復元力特性モデルの構築とその地震力の軽減効果について比較検討した。また、張力導入量、クリープ、リラクゼーションによる木材ボルト接合部の剛性および減衰を評価した。(6)地盤-基礎-上部構造の動的相互作用の影響を考慮した近代木質構造の耐震性能照査型設計に向けた基礎的な数値解析結果を得ることができた。今後、近代木質構造の耐震性能設計に役立つものと考えられる。(7)近代木質構造の大地震時非線形応答性状と耐震性能向上に関する解析結果を研究論文としてまとめ、国内外のシンポジウム等で発表した。本年度は、独自に開発した立体骨組有限要素解析プログラムを用いて木質構造の大地震時動的非線形応答解析を実施した。また、木材ボルト接合を有する木質構造の機械的な構造特性を把握し、そのエネルギー吸収機構について検討した。(1)国内において記録された3成分地震波記録の収集と地震波形解析を行った。ハイブリット合成法および等価線形解析法により、2003年十勝沖地震を対象とした海溝(プレート)型、石狩東縁断層帯の内陸型(活断層)、野幌丘陵断層や月寒傾斜断層などの内陸型(伏在活断層)による地震動予測を実施した。(2)3成分地震波入力による木質構造の非線形応答解析を実施し、塑性域の発達、残留変位、骨組形状の影響、木材接合部の位置による影響等について比較検討した。(3)レベル2地震動を想定した地盤の変形特性の非線形性を表す構成則を周波数領域および時間領域観点から比較検討した。地盤の動的特性を数学的モデルに置き換えるパラメーター解析を行った。(4)室内振動実験を繰り返し、木材ボルト接合の非線形履歴特性を調査した。プレストレスを導入したボルト軸力の影響が大きいことがわかった。(5)ここで得られた研究成果を国内外のシンポジウム等で発表した。本年度は木質構造の大地震時動的非線形応答解析を実施し、幅広のフーチング基礎を有する近代木質構造の大地震時非線形応答における動的相互作用の影響について検討した。(1)地盤-基礎-上部構造の動的相互作用の影響を調べるために、(1)Winklerばねモデル、(2)Harden-Drnevich非線形ばねモデル、(3)剥離を考慮したギャップ要素モデルについて検討した。(2)地盤の簡易的な集約ばねモデルと3次元骨組モデルによる地震応答特性を比較検討し、フーチング基礎の浮き上がりやロッキング振動の影響について数値計算を行った。(3)工学的地盤レベルにおける地震動の作成、入力地震動の選択について検討した。(4)木材ボルト接合を有する近代木質構造の損傷を軽減するパッシブ制御の可能性について検討した。(6)地盤-基礎-上部構造の動的相互作用の影響を考慮した近代木質構造の耐震性能照査型設計法について考察した。(6)地盤-基礎

-上部構造の動的相互作用の影響を考慮した近代木質構造の耐震性能照査型設計に向けた基礎的な数値解析結果を得ることができた。今後、近代木質構造の耐震性能設計に役立つものと考えられる。(7)近代木質構造の大地震時非線形応答性状と耐震性能向上に関する解析結果を研究論文としてまとめ、国内外のシンポジウム等で発表した。
気道アレルギーの病態解明を目的とした花粉症の発現プロファイリング

スギ花粉症発症および治療効果に関連する遺伝子タンパク質を同定する目的でマイクロアレイおよびプロテオミクスを用いて網羅的な遺伝子発現タンパク質解析を行った。マイクロアレイ解析ではIL17RBが花粉暴露時に花粉症患者で高発現となっていることを見出した。またスギ花粉症舌下免疫療法により特異的に増加するタンパク質としてアポリポプロテインA4を同定した。研究目的:スギをはじめとする花粉症は日本人の約20%程度が罹患し、国民病と称されている。そこで本研究では花粉症患者の花粉暴露時の遺伝子・タンパク質発現を全遺伝子的に比較することにより、花粉症および治療特異的に発現する遺伝子・タンパク群を同定し、新たな治療ターゲットを同定することを目的とする。研究方法および研究成果:スギ離散前(11月)および離散中(2月から3月)にスギ花粉症患者、スギIgE抗体陽性で症状がないコントロール、アレルギー疾患がなく、かつ5つの吸入抗原に対するIgE抗体がすべて陰性のスーパーコントロール各27人から末梢血を採取しCD4陽性細胞、好塩基球、モノサイトを磁気ビーズ法により分離した。平成21年度に検体として得られた細胞からからTotal RNAを精製し、蛍光標識したものをIntelli Gene.HS Human Expression CHIP、およびIllumina BeadArrayを用いて解析することにより、花粉症により変動する遺伝子群を同定する。プロテオーム解析はスギ花粉症暴露で特異的に変化するたんぱく質、および免疫療法の一つである舌下免疫療法特異的なタンパク質を同定した。(Makinoら、論文作成中)。舌下免疫療法特異的なタンパク質の一つであるアポリポプロテインA4は好塩基球からのヒスタミン遊離抑制作用があり、花粉症治療ターゲットとなりうることが示唆された。CAP RAST陽性かつスギ花粉症有症状グループ32名、CAP RAST陽性かつスギ花粉症無症状グループ25名、CAPRAST陰性かつ無症状グループ25名を対象とした。2009年花粉飛散時期(3月4月)に採取した対象者の静脈血からCD4陽性T細胞及びCD14陽性monocyteを分離し、24,000 transcriptsの遺伝子発現量をマイクロアレイ法により測定し網羅的遺伝子発現解析を行った。さらに同時期に対象者の一部から鼻粘膜上皮細胞を擦過法により採取し、同様にマイクロアレイを行った。網羅的遺伝子発現解析の結果を検証するために有意な発現変化を示した5遺伝子について定量Real-time PCR法を用いて発現量の定量を行った。花粉飛散時期のCD4陽性T細胞において、CAP RAST陰性かつ無症状(スーパーコントロール)グループとCAP RAST陽性かつ有症状(花粉症発症)グループにおいて発現量が統計的有意差を持って1.5倍以上変化する遺伝子が3遺伝子同定され、そのうち花粉症患者におけるIL17RBの発現上昇が定量Real-time PCR法においても確認された。鼻粘膜上皮細胞においては4倍以上発現が有意に変化する遺伝子が18遺伝子同定された。これらの遺伝子について、平成22年度に採取したサンプルを使用して再現性を確認する予定である。スギ特異的IgE陽性かつスギ花粉症有症状グループ32名、スギ特異的IgE陽性かつスギ花粉症無症状グループ25名、スギ特異的IgE陰性かつ無症状グループ25名を対象とした。鼻粘膜上皮細胞では非アレルギー者において全く発現しないが、花粉症患者において強く発現する2遺伝子を同定した。これらの遺伝子はコントロールではほとんど発現していないが、花粉症患者では強く発現しており、さらに、スギ特異的IgE陽性症状なし群では強く発現している人と全く発現していない人に分けることが可能であり発症予測に使用できる可能性がある。これらの結果は2010年に採取した鼻上皮細胞の発現解析によっても再現性が認められている。さらにリコンビナントタンパク質を使用した細胞実験では、ヒト線維芽細胞やヒト単核球における炎症性サイトカイン発現の上昇が認められた。
宇宙Ｘ線・ガンマ線観測による中性子星研究の新展開

ASTRO-H(ひとみ)衛星を用いて中性子星半径を導出するために,X線観測装置の試験・改良を行った。マイクロカロリメータでエネルギー分解能4.9 eVを達成するなど,目的の性能を達成した。処理機器の高速化によって,高いカウントレートでも性能を発揮できる回路を実現した。ASTRO-Hは運用を短期間で停止したが,今後のミッションで半径が精密に測定され, EOSが直接検証できる見通しを得た。既存のデータを用いて,X線バーストのスペクトルに特徴的構造を検出し、中性子星表面の重力赤方偏移を推定する新手法を提示するなどの研究成果を得た。半導体センサーや偏光観測装置など,将来に向けた検出器技術を進展させた。本研究は,ASTRO-H衛星などの科学衛星を用いた宇宙観測による中性子星半径への制限をつけることを目的としている。中性子星の半径を従来よりも正確に制限をつけるために,当初のASTRO-H衛星に搭載される検出器に対する要求に加えた、高い計数率の環境下においても、そのスペクトル測定性能を満たすようにすることが必要である。そのため,昨年度に引き続き,ASTRO-Hの超高分解能分光装置の波形処理装置(PSP)の高計数率観測に向けた最適化と試験を行い、高いエネルギー精度を確保するための機上キャリブレーションシステムの開発を行った。特に,耐高計数率化を実現するため、SpaceWireインタフェースによるデータ収集方式を、従来のソフトウェア制御による収集方法からハードウェアによる収集方法に変更し,波形解析装置のミドルウェアに実装するとともに、それにより耐高計数率化が達成できていることを検証した。さらに同様にASTRO-Hに搭載されるX線CCDや硬X線イメージャによる中性子星の高計数率観測を行い広い帯域でのスペクトルを取得することを想定して,あらかじめ必要な試験やキャリブレーション方法を検討,実施した。打ち上げ後観測すべき天体の選定、さらにそれに基づいた、領域内の他の計画研究グループとの討議のために、検出器がそのような性能を満たすかの確認作業とそれを引き出すためのソフトウェア開発やキャリブレーションはできるだけ先行して作業することが必要である。広帯域観測装置について,地上試験機を製作し、それを用いて実際の性能確認作業を開始した。打ち上げ後観測すべき天体の選定のための検討作業を進め,適切なターゲットの詳細な観測シミュレーションを行った。中性子星観測に重点を置き,必要な観測機器の性能試験を行った。領域内の連携検出器開発の研究会を本計画研究が主催し,お互いが持つ検出器技術の情報交換を行うと同時に,今後の共同研究の可能性を検討した。本研究は,ASTRO-H衛星などの科学衛星を用いて宇宙観測による中性子星半径への制限をつけることを目的としている。中性子星の半径を従来よりも正確に制限をつけるために,当初のASTRO-H衛星に搭載される検出器に対する要求に加えて高い計数率の環境下においても,そのスペクトル測定性能を満たすようにすることが必要である。そのため,昨年度に引き続き,ASTRO-Hの超高分解能分光装置の波形処理装置(PSP)の高計数率観測に向けた最適化と試験を行っている。特にFPGAを用いた高速データ処理が開発の鍵となっている。本年度は,検証を行いながらロジックの最適化をはかるとともに,高いエネルギー精度を確保するための機上キャリブレーションを行い,実際に搭載用マイクロカロリメータシステムと組み合わせ,X線発生装置を用いて高い計数率の環境下での性能評価を行った。中性子星の広帯域観測を行うためにASTRO-Hに搭載されるX線CCDや硬X線イメージャ,さらに軟ガンマ線検出器を同時に用いて中性子星の高計数率観測を行い広い帯域でのスペクトルを取得することを想定して,地上用の試験装置の開発と整備を進めた。打ち上げ後観測すべき天体の選定作業を海外の研究者とともにすすめ,チャンドラ衛星など,これまでの観測結果を再解析しながら天体の選定作業を進めた。その際,理論シミュレーションの整備をおこなった。硬X線観測装置について,本研究で製作した地上試験機を用いて実際の性能確認作業を行い,検出器の応答や時間分解能,さらに不感時間の定量化を行った。ヨーロッパの研究者と協力し,中性子星の半径を決定するためのLOFT衛星計画をヨーロッパ宇宙機構(ESA)からのM4の募集にたいして提案した。米国のNICER計画において望遠鏡の開発に参加した。ASTRO-H衛星の打ち上げ後ただちに解析を行うための、解析ソフトウェアの開発を進めた。地上試験装置の読み出しソフトウェアの整備やその確認をへて、マイクロカロリメータ(SXS)の分光性能を活かした観測、硬X線や軟ガンマ線を含めた広帯域な観測を実施するための検出器の試験を実施し、性能を評価した。軟ガンマ線検出器の地上試験装置を用い、偏光観測に対する性能評価のため、SPring-8で実験を行った。打ち上げ後観測すべき天体、特に中性子星の選定のための検討作業を進めた。ASTRO-H衛星は平成28年2月17日、打ち上げられ、「ひとみ」と命名された。打ち上げ後,マイクロカロリメータのエネルギー分解能が要求性能を満たしていることを確認し、X線CCD (SXI)、硬X線イメージャ(HXI)、軟ガンマ線検出器(SGD)の立ち上げが行われた。ASTRO-H衛星を用いて、中性子星の重力赤方偏移が探れるための具体的な検討をおこなった。宇宙ステーション搭載のX線全天モニターMAXIで捉えた、低質量X線連星系におけるX線バーストを系統的に解析し、その特徴などをまとめた。

次世代の衛星開発として、米国NASAと共同申請していたX線偏光観測衛星PRAXySが、概念設計フェーズに選定された。この申請の中で、次世代の中性子星観測装置として、X線偏光計開発を主導し、系統誤差などの特性調査を米国と共同で実施した。フェルミ・コラボレーションでの共同研究により銀河系外パルサーからのガンマ線を初めて検出し、サイエンス誌に発表した。そのフォローアップのガンマ線解析を行った。将来の衛星計画のために,高い計数下で優れた分光性能を示すCMOSセンサーの検討を行ない、試作を開始した。2015年度に関しては順調に計画は進み、ASTRO-H衛星を無事打ち上げることに成功した。本研究で重点的に研究をおこなった、パルス解析装置の高計数率化の部分は、軌道上でも想定通りに動作した。また、並行して進めている耐高計数のシリコンセンサの試作もおこなった。偏光観測についても、米国NASAと共同申請していたX線偏光観測衛星PRAXySが、概念設計フェーズに選定された。一方で、ASTRO-H(ひとみ)衛星は3月26日に軌道上不具合が発生し、運用を停止せざるをえない状況になった。そのため、次年度にASTRO-H衛星を用いて行う事が予定されていた計画を変更せざるをえない。「ひとみ」衛星による中性子星観測のために実施した,超高分解能分光装置の耐係数率性能を,軌道上のかに星雲観測で実証することができた。X線から軟ガンマ線におよぶ広帯域観測装置についても,めざしていた性能がえられることを軌道上データ,あるいはSPring-8などを用いて行われた打ち上げ前試験によって確認できた。「ひとみ」衛星は短時間で運用を停止する事態になったが,先端装置を実際に開発し,軌道上で得た知見は今後の衛星開発において極めて重要である。中性子星の半径を制限するために,既存のX線衛星を用いた解析を精力的に実施した。GRS1747-312の「すざく」衛星のX線バーストデータから、減光時のエネルギースペクトルに吸収端状の構造を検出した。これまで,X線バーストでこのような構造が見られたことはなく、中性子星のスピンで鈍った吸収端と解釈することができる。これは,中性子星表面の重力赤方偏移を推定する新たな方法を提示することとなった。さらに,中性子星大気モデルを整備したうえで,SerX-1のChandra衛星データの詳細な解析を行い,中性子星大気モデルの結果と比較した。実際に得られた吸収線の上限値から,中性子星表面の温度や伝導度に制限をつけることが可能であるフェルミ衛星による大マゼラン銀河のパルサー星雲N157Bのガンマ線観測から,GeVガンマ線の観測が中性子星の慣性モーメントを制限する新しい手法につながることを明らかにした。将来の観測に向けて,CdTe両面ストリップ検出器の改良やJPARCを用いた高いレートのガンマ線イベント取得の試験,ADCを内蔵したピクセル検出器用低雑音多チャンネルASICの開発などを行った。CMOS読み出しとストリップ電極を組み合わせた電子飛跡追跡を可能とする新しいSIンサーの試験を行い,期待される性能を得た。次期X線衛星ASTRO-Hの超高分解能分光装置を用い。
エピゲノム情報の統合解析による子宮内膜の脱落膜化に伴う遺伝子発現制御機構の解明

子宮内膜間質細胞(ESC)の脱落膜化に伴う遺伝子発現変化におけるヒストン修飾の関与を検討した。ESCをエストロゲンとプロゲステロンで培養し脱落膜化を誘導した時におこる種々のヒストン修飾変化を次世代シークエンサーを用いゲノムワイドに解析した。脱落膜化に伴いゲノム上の多領域において転写活性化に働くH3K27acとH3K4me3の上昇変化を多く認めたが、転写抑制に働くH3K9me3やH3K27me3の変化はほとんどなかった。このヒストン修飾変化によりinsulin signaling pathwayの活性化とグルコースの細胞内取り込みが促進され、脱落膜化に促進的に働いていることが見出された。本研究では、子宮内膜間質細胞(ESC)において、脱落膜化によりゲノム全体にわたりどのようなepigenetic変化が誘導されるかを次世代シーケンサーを用いて解析した。IRBの承認と患者の同意を得て分離したESCをエストロゲンとプロゲステロンで14日間培養することで脱落膜化を誘導した後に、ヒストン修飾(H3K27ac、H3K4me1、H3K4me3、H3K27me3)の変化をChIPシークエンス法で解析した。脱落膜化によりゲノム全体にわたり多くの領域でヒストン修飾が変化した。その変化は転写活性化に作用するH3K27acまたはH3K4me3修飾の上昇が主であり、H3K27ac、H3K4me3修飾の低下や、転写抑制に働くH3K27me3修飾の変化は少なかった。また、H3K27acとH3K4me3の修飾変化は転写開始点(TSS)上流よりも、下流のgene body、特に3kb以上離れた遠位下流領域に多く認められた。次に、ヒストン修飾変化と遺伝子発現変化との関係について検討するために、mRNA発現変化をRNAシークエンス法で解析した。脱落膜化によりmRNA発現が著明に増加する遺伝子では、TSS付近に加えて遠位領域にもH3K27acまたはH3K4me3の修飾上昇変化を伴っていた。このようなヒストン修飾の上昇とともに発現が増加する遺伝子群の特徴をパスウエイ解析で調べたところ、insulin signalingに関連する遺伝子が多く含まれており、脱落膜化における糖代謝の重要性が示唆された。ゲノムワイド解析により、ESCでは脱落膜化により多くの遺伝子がヒストン修飾変化を伴い発現が変化することを初めて明らかにした。また、これまで注目されてきたTSS付近のみならず、遠位下流領域のヒストン修飾変化も遺伝子発現調節に関与している可能性を示した。本研究では、脱落膜化によりゲノム全体にわたりどのようなヒストン修飾変化が誘導されるのかを次世代シーケンサーを用いて解析し、またヒストン修飾変化を伴い発現が変化する遺伝子は脱落膜化に関しどのような生理学的役割を果たしているのかを検討したのでその研究成果を報告する。IRBの承認と患者の同意を得て分離した子宮内膜間質細胞(ESC)を、Estrogen+Proegsteroneで14日間培養することで脱落膜化を誘導した後に、ヒストン修飾(H3K27ac、H3K4me1、H3K4me3、H3K27me3)の変化をChIP sequence法で、mRNA発現変化をRNAsequnec法で解析した。H3K27acまたはH3K4me3修飾の上昇とともに発現が増加する遺伝子群の特徴をpathway解析で調べたところ、インスリン経路に関連する遺伝子が多く含まれていた。インスリン経路関連遺伝子(IRS1, IRS2, INSR, FOXO1, MAPK10)の役割としてグルコースの取り込みを調べた。脱落膜化の誘導により、グルコースの取り込み能が上昇したが、低グルコース培養下では、脱落膜化によるIGFBP-1とPRL発現(脱落膜化マーカー遺伝子)の増加が抑制された。ゲノムワイドな解析により、ESCの脱落膜化により多くの遺伝子がヒストン修飾変化を伴い発現が変化することが明らかとなった。特に、脱落膜化によりヒストン修飾を介したインスリン経路遺伝子群の活性化が起きていた。これらはグルコースの取り込みを促進し、脱落膜化を誘導することに関与しており、脱落膜化における糖代謝の重要性が示された。本研究では、脱落膜化によりゲノム全体にわたりどのようなヒストン修飾変化が誘導されるのかを次世代シーケンサーを用いて解析し、またヒストン修飾変化を伴い発現が変化する遺伝子は脱落膜化に関しどのような生理学的役割を果たしているのかを検討した。その変化は転写活性化に作用するH3K27acまたはH3K4me3修飾の上昇が主であり、H3K27ac、H3K4me3修飾の低下や転写抑制に働くH3K27me3修飾の変化は少なかった。さらに、ゲノムワイドのmRNA発現変化をRNAシークエンス法で解析した。H3K27acまたはH3K4me3の修飾上昇変化を伴って発現が増加する遺伝子群の特徴をパスウエイ解析で調べたところ、insulin signalingに関連する遺伝子(IRS1, IRS2, INSR, FOXO1, MAPK10)が多く含まれていた。次に、インスリン経路関連遺伝子の役割としてグルコースの取り込みを調べた。

脱落膜化の誘導により、グルコースの取り込み能が上昇したが、低グルコース培養下では、脱落膜化によるIGFBP-1とPRL発現(脱落膜化マーカー遺伝子)の増加が抑制された。この機序として、低グルコース培養下では脱落膜化に関与する転写因子であるFOXO1のプロモーター領域のH3k27acが低下し、FOXO1発現が低下することによって、IGFBP-1とPRL発現が抑制されることが見出された。ゲノムワイドな解析により、ESCの脱落膜化により多くの遺伝子がヒストン修飾変化を伴い発現が変化することが明らかとなった。特に、脱落膜化によるヒストン修飾を介したインスリン経路遺伝子群の活性化は、グルコースの取り込みを促進し脱落膜化の誘導に貢献しており、脱落膜化における糖代謝の重要性が示された。子宮内膜間質細胞(ESC)の脱落膜化に伴う遺伝子発現変化におけるヒストン修飾の関与を検討した。ESCをエストロゲンとプロゲステロンで培養し脱落膜化を誘導した時におこる種々のヒストン修飾変化を次世代シークエンサーを用いゲノムワイドに解析した。脱落膜化に伴いゲノム上の多領域において転写活性化に働くH3K27acとH3K4me3の上昇変化を多く認めたが、転写抑制に働くH3K9me3やH3K27me3の変化はほとんどなかった。このヒストン修飾変化によりinsulin signaling pathwayの活性化とグルコースの細胞内取り込みが促進され、脱落膜化に促進的に働いていることが見出された。本年度までの研究目的である、脱落膜化に伴うゲノムワイドなヒストン修飾酵素とmRNA発現の変化を明らかにした。さらに、両者の変化を認めた遺伝子群を抽出し、これらの遺伝子のヒストン修飾の時間的変化を明らかにしたこと、さらにこれら遺伝子の生理学的役割を明らかにした。したがって、これまでの計画に沿って概ね研究が進行していると考える。また、脱落膜化に関与する重要な転写因子であるCEBPbetaのChIP sequenceも行っており、来年度の研究目的である「子宮内膜間質細胞の脱落膜化に伴うヒストン修飾、遺伝子発現、転写因子CEBPbetaの結合による転写活性調節等による二次解析や統合解析」に繋がる研究成績が得られたものと考える。27年度が最終年度であるため、記入しない。医歯薬学来年度は、これまでに得られた膨大なデータを種々の解析方法を用いて解析する二次解析と統合解析を行うことが主体となる。したがって、バイオインフォマティクスを専門とする研究分担者や連携研究者だけでなく、当該分野の他の研究者との連携を密にするほか、研究室カンファレンスでの参考意見も積極的に取り入れ、研究がより効率的に進むようにする。エストロゲンとプロゲステロンで脱落膜化を誘導したヒト子宮内膜間質細胞について、次世代シークエンサーを用いたゲノムワイドの実験が成功し、脱落膜化により転写活性が増減している遺伝子領域とヒストン修飾の変化のある領域を同定することができた。これにより、来年度の研究目的「エピゲノム変化のみられた遺伝子の機能的役割と遺伝子発現の脱落膜化の過程における時間的変化を明らかにする」に繋がった。
シクロブタジエン型テトラカルコゲニド四核錯体の合成と化学的性質の解明

本年度の研究は、近年当研究室で合成され、極めて特異な構造および電子状態を有するS_4ロジウム四核体[{Rh_2Cp^*_2(μ-CH_2)_2}_2(μ_4-S_4)](OH)Cl(1)(Cp^*=η^5-C_5Me_5)の化学的挙動を検討する一環として,還元剤との反応を行った。錯体1が二つに切れた形を有するμ-S_2錯体[Rh_2Cp^*_2(μ-CH_2)_2(μ-S_2)](2)を生成することを見いだした。この錯体2は通常のジスルフィド結合を有する金属錯体とは異なり,酸素に対して非常に高い反応性を示し,種々の低次酸化物を与えることが判明した。また,過酸化物を用いた酸化反応では高次酸化物を与えることも見いだした。これらの酸化物の中には,通常,非常に不安定な化学種であるα-ジスルホキシド類似体やα-ジスルホン類似体も比較的安定に単離され,ロジウム二核錯体上のS_2配位子が特異な環境にあることが明かとなった。そこで,錯体2の電子的特性を明らかにするために,錯体1の電気化学的挙動の検討を行ったところ,錯体1は酸化側の電位走査に対しては変化を見せず,高い抗酸化性を示すが,還元側に対しては錯体2の生成と考えられる不可逆な還元波を-1.03Vに示した。また,大変興味あることに,不可逆な還元波の出現の後,電位を酸化側へと走査すると,-0.50Vと+0.77Vとに二組の可逆な酸化還元波が観測された。今のところ,この詳細については不明であるが,結合の解離や転移を伴っていないことを考慮に入れると,第一の可逆波は[S_2]^+,第2は[S_2]^<2+>によるものと推測される。以上の結果を総合すると,S_2の環境は極めて電子過剰の状態であり,また,比較的安定に保持されていることを示唆している。これは,Cp^*Rhによる立体的保護ならびにπ逆供与により硫黄上の電子密度が増大することに起因する為と考えられる。そこで,このロジウム二核上に保持されているS_2配位子は,求核剤としての機能を有することが期待されることから,種々の双極子化合物との反応についても今後検討を行う予定である。
唐代仏教霊験譚の研究

7世紀中国においては、霊験譚の依拠する経典が転換し、かつ多くの仏教霊験譚のテキストが書かれ、編まれた。これらはなぜ書かれたのだろうか。また、その記述方法がそれ以前と比べ意図を含んだ形で書かれるようになったのはどうしてかという問題につき、『金剛般若経霊験記』、『法苑珠林』、『続高僧伝』、偽疑経等を用いて研究を行う。
転写因子による染色体複製制御の解析

転写因子c-Jun,PEBP2が染色体複製を活性化スる際どのような標的タンパク質と相互作用するのがポリオーマウイルス及び出芽酵母を用いて解析をおこない以下の結果を得た。1,転写因子c-Jun,PEBP2の複製活性化ドメインと複製タンパク質の相互作用。BLAcoreを用いてc-JunがポリオーマウイルスのT抗原と直接相互作用するが一本鎖結合タンパク質RP-Aとは相互作用しないことを明らかにした。これはc-JunがT抗原の複製開始点への結合を促進することに対応している。一方、PEBP2の複製活性化ドメインはT抗原、RP-Aどちらとも相互作用せず未知の複製関連タンパク質を標的とすることが示唆された。2,出芽酵母ARSプラスミドの新しい複製活性の測定法の開発。出芽酵母のARSプラスミドを用いて転写因子の複製への効果を調べるに当たり、従来のプラスミドの安定性を用いて複製活性を測定する方法では必ずしも複製活性を直接反映しているとは限らないことや、プラスミド上の他のエレメント(セントロメア、選択マーカー遺伝子)の影響を顧慮する必要があることから、より直接的に複製活性を測定する方法を開発することを試みた。その結果ポリオーマウイルスの複製を測定する際に用いるDpnIアッセイを酵母に応用することでより直接ARSの活性を測定できるようになった。3,PEBP2の複製活性化ドメインの標的因子の検索PEBP2の複製活性化ドメインをbaitとするTwo Hybridアッセイを用いて、マウスP19細胞(ポリオーマウイルスの複製活性足底に使用した)由来のcDNAライブラリーをスクリーニングをおこないこない、標的タンパク質の候補を複数クローニングした。現在その解析をおこなっている。
横締して一体化されたプレキャストPCロックシェッドの落石による挙動に関する研究

本研究は、横締して一体化されたプレキャストPCロックシェッドの落石による挙動を明らかにすることを目的として行なわれた。本研究では、最初に研究代表者等がこれまでに行なった約1800回余りの落石実験より得られた、落石による衝撃加速度および衝撃土圧などの時間的変化を表わす波形データを統計的に評価し衝撃力のモデル化を行なった。次に、プレキャストPC部材を組立てて製作されたプレハブPCロックシェッドを有限要素法により解析するための妥当な解析モデルを開発し、これと衝撃力モデルを用いて、プレハブPCロックシェッドの動的応答解析を行ない、実物実験結果との比較検を行なった。また、構造の諸元を変化させてシミュレーションを行ない、動的挙動に与える構造の影響を検討した。これらの研究成果に基づき、プレハブPCロックシェッドの合理的設計のための設計荷重のとり方、設計のための解析方法などの提案を行なった。これらの一連の研究の結果、以下の結論を得た。(1)落石による衝撃力は、重錘の質量、落下高さの他にサンドクッション材の特性に起因すると考えられる荷重の作用時間にも大きく影響されることが明らかとなり、衝撃力は、重錘の質量、落下高さと作用時間により精度よくモデル化することができる。(2)PCロックシェッドの解析では、偏心補剛された面内変形を考慮した板の曲げモデルを用いた計算値は、実験値とよく一致する。(3)ロックシェッドのスパン中央鉛直変位より求まる衝撃係数は荷重作用時間tと固有周期Tとの比に大きく依存し、t/Tの増加に従って大きくなる。(4)荷重が大きい場合、スリップを考慮したモデルを用いたモデルにより解析を行う必要があり、そのモデルは、PC部材の接合方法により大きく異なり、さらに研究を進める予定である。
網羅的遺伝子発現解析に基づく中皮腫診断の特異的マーカーの検出

中皮腫は体腔表面中皮細胞に由来する悪性腫瘍であるが、胸膜、腹膜、精巣鞘膜、心膜に発生する。最も多く発生する胸膜中皮腫については、その部位の特異性から、肺がんの胸膜進展、他のがんの転移、腹腔内のがんの胸膜進展等、多くの疾患を鑑別する必要がある。しかし、鑑別が容易でない例が少なからず存在する。実際我々は、日本の中皮腫症例を再検討した結果、約15%の例で診断が適切でなかったことを明らかにしてきた。既に、我々は上皮型中皮腫と肺非小細胞癌のパラフィン包埋材料からmRNAを抽出し、DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現検索を行うことによって、426の蛋白をコードするmRNAで両者で有意な発現の差があることを見いだした。このうち中皮腫ではDAB1, intelectin-1, Glypican-1が、肺腺癌ではMUC4において免疫組織化学的に有意に高い発現率を示すことを明らかにしている。本年度は、上皮型中皮腫により高いmRNAの発現を示していたPRG4と、肺腺癌に高いmRNAの発現を示していたMUC21に注目して免疫組織化学的染色を行った。その結果、PRG4は中皮腫で97%、肺腺癌では17%、MUC21は上皮型中皮腫では3%、肺腺癌では96%の症例で陽性率を示した。これらのことから、PRG4とMUC4は上皮型中皮腫と肺腺癌の鑑別診断に有用な新規マーカである可能性があることが示唆され、昨年度明らかにした新規マーカーと組み合わせて染色することでより精度の高い診断に応用できることが示唆された。中皮腫と肺癌の鑑別診断に有用な免疫組織化学的染色に応用可能なマーカーを2つ明らかにし、論文化できた。網羅的遺伝子発現解析により明らかになった中皮腫と肺腺癌で異なる発現を示す他の遺伝子について、さらに免疫組織化学的染色を行う。また、鑑別対象を肺扁平上皮癌、卵巣がん、胸膜炎などにも広げて研究の進捗をはかる予定である。中皮腫は体腔を被う中皮細胞に由来する悪性腫瘍であるが、胸膜、腹膜、精巣鞘膜、心膜に発生する。しかし、その鑑別が必ずしも容易でない例が少なからず存在する。本研究は悪性中皮腫、特に上皮型中皮腫と肺がん(非小細胞性肺癌)について、パラフィン包埋材料からmRNAを抽出し、DNAマイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現検索を行うことによって、両者を鑑別するために従来以上に有用な新規マーカーを明らかにして、中皮腫の正しい診断・治療への応用・実用化をはかることを目的とした。上皮型中皮腫6例、肺腺癌6例のパラフィン包埋材料からmRNAを抽出後、精製してDNAマイクロアレーによる解析を行ったところ、426の蛋白をコードするmRNAで両者で有意な発現の差があった。このうち中皮腫では197の、肺腺癌では229の遺伝子産物が有意に高い発現を示した。中皮腫と肺癌の鑑別診断に有用な免疫組織化学的染色に応用可能なマーカーを4つ明らかにし、論文化できた。

網羅的遺伝子発現解析により明らかになった中皮腫と肺腺癌で異なる発現を示す遺伝子について、さらに免疫組織化学的染色に応用する。また、鑑別対象を肺扁平上皮癌、卵巣がん、胸膜炎などにも広げて研究の進捗をはかる予定である。網羅的遺伝子発現解析により明らかになった中皮腫と肺腺癌で異なる発現を示す他の遺伝子について、さらに免疫組織化学的染色を行う。
雄性外生殖器における形態形成の制御メカニズム

我々は、発生過程に関与する細胞死に着目し、細胞死シグナルの生理的な機能を探索するためにショウジョウバエカスパーゼ変異体を作成し、その細部にわたる解析を行った。その過程で雄性外生殖器の形成不全が観察されたことから、この研究課題において「外生殖器形成不全を規定する遺伝子の同定」及び、「生殖器形成に関わるカスパーゼシグナルとその制御機構の探索」を基幹実験テーマに据え、性分化メカニズムの-端を明らかにすることを目指している。ショウジョウバエの雄性外生殖器は、器官形成過程においてほ乳類の心臓などと同様に左右非対称に回転することが知られており、この回転が不完全だと外生殖器の形態が異常になり、雄性不妊となる。そこで本研究課題において、生きた個体を用いた生殖腺形態形成のイメージング解析法を確立して観察を行った。その結果、外生殖器の周りを取り囲む細胞が、集団で同一方向に移動していることで回転を制御している様子が観察された。一方、移動している細胞のさらに周囲を取り囲む細胞層では、細胞の移動は観られず、一部の細胞が死んでいることが明らかとなった。この細胞死を抑制することで回転異常を示すことから、外生殖器の器官形成における細胞移動と細胞死の相関が示唆された。細胞死の回転への寄与を定量化するために、正常な個体と細胞死を抑制した個体で回転のスピードを比較したところ、正常な個体において観られる回転速度の上日が、細胞死を抑制した個体では観察されず、一定の速度で回転して正常な個体と同じ時間経過で停止してしまった。この結果から、細胞死は発生の一定時間内に外生殖器の形態形成を完了するために重要な役割を持つことが示唆された(投稿準備中)。その過程で雄性外生殖器の形成不全が観察されたことから、この研究課題において「外生殖器形成不全を規定する遺伝子の同定」及び、「生殖器形成に関わるカスパーゼシグナルとその制御機構の探索」を基幹実験テーマに据え、性分化メカニズムの一端を明らかにすることを目指している。ショウジョウバエの雄性外生殖器は、雄の体内で観察される直腸を360度取り囲むように配置される射精管の形態から、発生過程において形成時に回転することが重要なステップとされているが、カスパーゼ阻害による雄性外生殖器の回転不全はこの段階においての回転が不完全となってしまうと考えられる。我々は本研究課題において、生きた個体を用いた生殖腺形態形成のイメージング解析法を確立し、観察を行った。その結果、カスパーゼが雄性生殖器と内部後腸の正常配置の為の回転運動制御に関与している可能性が示唆された。さらに、1細胞レベルの解像度でイメージング解析を重ねた結果、回転時の生殖器周辺では細胞死のみならず周辺細胞の積極的な運動が観察された(投稿準備中)。加えて、外生殖器の回転運動が見られる際のカスパーゼ活性をリアルタイムイメージングするために、当研究室で開発されたカスパーゼ活性インディケーターを発現するトランスジェニック個体を用いた。カスパーゼ活性化をモニターするプローブであるSCATを発現させた生きた個体を用いて、外生殖器形成過程をイメージングすることで、実際に「どこで」「どのタイミングで」細胞死シグナルが関与するのかを精力的に解明している(投稿準備中)。今回の申請で継続した解析を行うことによって、カスパーゼが生殖腺発生において果たす役割及び性分化メカニズムの一端を解明できると考えている。
加速空洞内部の直接観察によるブレークダウン・トリガー・メカニズムの解明研究

常伝導高周波加速空洞は、多くの粒子加速器の心臓部であるが、そのブレークダウン(空洞内の大真空放電)発生が加速器の性能を制限しうる。しかし、ブレークダウンを引き起こす仕組みは未だ解明されていない。本研究代表者は、加速空洞の大電力試験中にその内部を直接観察して、ブレークダウンは(安定的に発光していた)空洞内表面上の輝点の爆発、または、(輝点を伴わない)スポット型爆発のいずれかにより引き起こされることを発見した。本研究では、より高性能のカメラを使って直接観察を行い、輝点が1000°C以上の高温異物微粒子であること、及び、スポット型爆発は高温の飛行微粒子が空洞内表面に衝突した結果であることを突き止めた。高周波加速空洞は、多くの粒子加速器において心臓部となるコンポーネントである。近年、我々は、UHF帯連続波の加速空洞において、高電界試験中にその内部を直接観察する手法が有用な研究手段となることを実証した。本研究は、その手法をXバンド・パルス波の加速空洞等に応用し、今まで謎とされてきた加速空洞のブレークダウン・トリガー・メカニズム(ブレークダウンを引き起こす源)の解明に挑むものである。当該年度は、上記研究目的のために最も重要な試験空洞の電気設計を行った。ここで、JLC/GLC計画の時代から今日までに培われてきたXバンド加速管製造技術等を基にした。また、本研究の最大の特徴である空洞内部観察に必要な装置(特殊カメラ群)の選定を行い、最適なスペックでの購入を達成した。さらに、本研究目的達成に有用と考えられる手法を取り入れ、研究方式の見直しも行った。2015年9月、本研究と深く関係する国際ワークショップに出席した際、ヘルシンキ大学の理論研究グループと彼らの最新理論結果について議論した。その結果、本研究の目的達成のためには、従来想定していた観測量よりも重要性の高いものがあることを指摘された。それを受け、研究方式の見直しを行ったため、一部実験に必要な周辺機器(カメラ光学系やピックアップ電極等)の設計・製作・購入が遅れた。しかし、本研究にとって最も重要な試験空洞の電気設計、及び、特殊カメラ群の最適なスペックでの購入は達成した。高周波加速空洞は、多くの粒子加速器において心臓部となるコンポーネントであり、そのブレークダウン(空洞内の大局的真空放電)発生が加速器の性能を制限する大きな要因となり得る。本研究では、その手法を更に発展させ、今まで謎とされてきた加速空洞のブレークダウン・トリガー・メカニズム(ブレークダウンを引き起こす源)の解明に挑む。当該年度は、高性能特殊カメラ(ハイスピードカメラ、及び、スペクトルカメラ)を使い、高電界試験中の加速空洞内部の常時観測を行った。ここで、ブレークダウン・トリガー・メカニズム解明の手掛りとなる空洞内表面上の「輝点」のスペクトル観測に初めて成功した。高性能特殊カメラを使った加速空洞の高電界試験において、ブレークダウン・トリガー・メカニズム解明の手掛りとなる空洞内表面上の「輝点」のスペクトル観測に初めて成功した。昨年度は高性能特殊カメラを使った直接観察を行ったが、当該年度は、そのデータを補足するための追加実験を行い、ブレークダウン・トリガー・メカニズム解明の手掛りとなる空洞内表面上の「輝点」の正体に迫ることが出来た。必要な周辺機器の購入・製作を並行して進めながら、出来るだけ早期に試験空洞試作機を製作し、高電界試験を行う。試験空洞試作機の高電界試験の結果は、次の試験空洞の設計・製作へフィードバックする。高電界試験で得られた実験データの解析を行う。ここで、高性能コンピュータ、及び、特殊画像解析ソフトウエアを使用する。また、高電界試験の結果を補足するための追加実験も行う。得られた結果をまとめ、研究会や学会等で発表・議論し、必要に応じて、さらに追加実験を行う。最終的には学術論文にて公表する。更に、(主に一般向けに)ウェッブページを活用した研究成果の情報発信も行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。加速器科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
睡眠状態誤認の病態解明を通じた難治性不眠症の診断治療アプローチに関する研究

慢性不眠症の治療抵抗要因の中で最も対応に困窮するのが睡眠状態誤認(Sleep state misperception; SSM)である。SSMは客観的睡眠が改善しているにも関わらず主観的な睡眠評価が低く留まる病態像である。睡眠薬の多剤併用・長期投与に陥る主な原因一つであり、その抑止の観点からもSSMのリスク要因分析、臨床診断および治療法の開発が求められている。本研究では、通常生活環境下において客観的睡眠状態を同一個人内で長期間にわたり測定することでSSMの実態把握とリスク要因分析を行い、その後にSSMフィードバック型認知行動療法プログラム(sCBT-I)と適用判定アルゴリズムの作成する。
塑性ークリ-プ相互作用下の非弾性成式の構造解析への適用と寿命評価に関する研究

高温における金属材料の非弾性挙動を解析するにあたって,塑性ークリ-プ相互作用および疲労ークリ-プ相互作用が重要であるとの認識にたって,多軸応力下での非弾性構成式と寿命評価法の検討を行うとともに,非弾性構成式による切欠き材の応力・ひずみの有限要素法による解析とその寿命評価法の検討を行った。前者では,種々の非弾性構成式を用いて,薄肉円管状試験片に組合わせ引張り・圧縮とねじりの一様な応力またはひずみを負荷する7種のヘンチマ-ク問題を解析し,この結果を実験結果と対応させた。つぎに,組合せ引張り・圧縮とねじりの一様なひずみを繰返し負荷したときの疲労ークリ-プ寿命を7種の寿命評価法で検討した。後者では,非弾性構成式の有限要素法による構造解析への適用の適否を検討するため,8種の構成式を用いて2種の形状の環状切欠きをもつ中実円柱に,クリ-プ,繰返し変形,引張り側にひずみ保持をもつ繰返し変形を受ける場合の切欠き低近傍の応力とひずみの解析を有限要素法で求めた。その妥当性を検証するために,高温用容量型変位計を切欠き低に溶接してひずみの測定を行い,解析結果と比較した。さらに,この環状切欠き材の疲労ークリ-プ寿命を5種の寿命評価法を用いて推定した。このとき,既存または新たに開発した有限要素法コ-ドによって,切欠きにおいて繰返し加えられる応力・ひずみを10サイクルまで解析し,上述の寿命評価に適用した。また,詳細有限要素解析を行わない方法として,計測したひずみ,単調負荷の場合の有限要素解析によるひずみ,切欠き低の応力・ひずみの簡易解析による結果を用いて寿命の推定も行い,上述の詳細解析の結果と比較した。一方,実験では,き裂発生寿命と破壊寿命を同定したが,前者では直流電位差を,後者では応力範囲が25%低下したときの繰返し数を基準とした。平成元年度では、(1)非弾性構成式を用いた有限要素解析コ-ドの検討、(2)ベンチマ-ク問題の解析、(3)切欠き部の応力分布に対する検証、および(4)寿命評価法による解析、に分けて次のように実施した。(1)非弾性FEM解析コ-ド・・以前に調査したいくつかの統一型非弾性構成式に基づいてFEM解析コ-ドを作成した。その結果、アルゴリズムは複雑になるものの、比較的効率よく計算できる解析コ-ドを作成できた。また、汎用のプリ/ポスト・プロセッサを解析コ-ドに接続することによって、入出力の自動化を推進した。(2)ベンチマ-ク問題の解析・・平滑材に対して、特に2軸メカニカルラチェット変形と位相差ひずみサイクルに関するベンチマ-ク問題を設定して、実験と種々の非弾構成式による検証を行った。その結果、ほとんどの構成式モデルはラチェットひずみの異積を大きく見積ることがわかった。これに対する改良が今後の課題である。(3)切欠き材の変形試験・・比較的簡単な経路で実験を行い、切欠き底近傍のひずみを容量型ひずみゲ-ジを用いて測定し、FEM解析結果と比較検討した。その結果、弾性解析に比べ、切欠き底でのひずみの集中と応力の緩和が示され、非弾性解析の有効性が明らかになった。(4)寿命解析・・切欠き材の寿命評価を行うため、疲労試験を行った(長期間に渡るものは現在続行中)