hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
球面上のデザイン,コード理論に対するDelsarte理論の拡張

平成20年度、私は本研究課題「球面上のデザイン、コード理論に対するDelsarte理論」と関係の深いTerwilliger代数の既約表現の分類について研究を行った。SchrijverのSemidefinite programmingboundはDelsarte理論の一つの拡張として考えられ、本研究課題と密接な関係がある。この観点からTerwilliger代数の既約表現の分類問題は非常に重要である。私はこの問題をTerwilliger代数の既約加群のある種の一般化であるTridiagonal pair(TD-pair)のレベルで考えた。TD-pairは最近、私の受け入れ研究者である伊藤教授とTerwilligerにより、ほとんどのTerwilliger代数の既約加群の族を含んでいるfamilyに対して分類が完成された。この分類には量子群であるUq(sl2^)の表現論が使われた。私は本年度の研究としてTD-pairの残りのfamilyに対して分類問題を考察した。本研究により、私は分類問題で考えるべき代数であるTD-algebraの関係式はこの場合非常にきれいな形をしている事を示した。伊藤教授-Terwilligerは分類を行う際、TD-algebraをUq(sl2^)へ埋め込みを用いている。私が研究を行った残りのfamilyに対してはLusztigにより定義されたUq(sl2^)の別バージョンにTD-algebraを埋め込む事が自然であると考えられていたが、その埋め込みは自然な形では埋め込む事はできない事を観察した。また伊藤教授-Terwilligerの分類で現れるTD-algebraの自然なテンソル積表現は私が研究を行った残りのfamilyについては同様の形では存在しないことを観察した。科学研究費(特別研究員奨励費)を用いて、球面上のDelsarte理論の拡張について研究した。研究の情報収集の為,6月の仙台での「代数的組合せ論国際会議」,7月の北京での国際会議「Discrete Geometry and Lattices」,12月の京都でのシンポジウム「群論とその周辺」に参加した。研究者自身の本年度の研究としては(1)球面上のコード理論においてMusinにより考案されたDelsarte理論の拡張をBinary Hammingschemeの場合に適応することによりそのscheme上のコードのDelsarte boundを改善した。その方法としてはHamming schemeに対してSpherical capの類似を考え、そのうえで多項式の最大最小問題を考えるというものである。DelsarteもしくはMusinの方法はあるよい性質を満たす多項式を探すことを要求されるが,そのような多項式を探す為,科学研究費で購入したコンピュータを用いた。実際のコンピュータ計算によりこの改善はMounitzらにより2002年に得られた改善とほぼ同じboundが得られることが観察される。(2)有名な問題である13球問題には多くの証明が存在するが、この問題に対して初めて数学的に正しい証明を与えていると言われているShutteとvan der Waerdenによる1953年に書かれた「Das problem der Dreizehn Kugeln」の論文の邦訳を行った。この論文はドイツ語で書かれてあり邦訳することは数学的に価値があるものと思う。また邦訳する上で数学的正当性も併せて検証した。平成19年度、私はSphere Packingの専門家であるMartin Henk教授のいるドイツのマグデブルク大学へ海外渡航を行った。その研究で我々はEhrhart多項式の係数に対する一般的な下界を求めた。この下界は半数以上の係数に対してBest possbileになっている。又我々は与えられたEhrhart級数から新しいEhrhart級数を構成する新しい2つの公式を与えた。その応用としてHibiの不等式は内格子点を含んでいないpolytopeに対しては一般に成り立たない事を示す例を構成できた。又我々はTorus grophのperfect matching polytopeがいつGorenstein polytopeになるかを決定した。この結果はperfect matching polytopeはGorenstein性とあまり相性が良くない事を示していた。そこで我々はperfect matching polytopeの自然な拡張の一つであるS-matching polytopeの概念を導入し、pertect matching polytopeの時よりも多くのGorenstein polytopeの与えることに成功した。
双曲型方程式の解の構造の研究

本研究の目的は,双曲型方程式の解の構造,微分方程式の解の接続問題の研究の進展の為,偏微分方程式論はもとより,関数論,表現論,確率論など,関係ある多方面からの協力,問題提起を得て総合的研究を行うことである。偏微分方程式論の分野では,無限次に退化した準楕円型方程式の特殊な例が構成され,確率過程論では自己相似過程の研究に進展があった。更に表現論ではヘッケ環の研究,特殊ユニタリ超代数の研究で進歩があった。より具体的には,[1]ではFefferman-PhongがSchrodinger作用素-△+V(χ)の固有値評価の為に用いたL^2評価式の高階退化楕円型作用素への拡張と一般化を与えた。得られた評価式をある種の無限次退化楕円型作用素の準楕円性の証明に用いた。[2]では,自己相似過程に関わる,見本関数のヘルダー連続性,ブラウン運動その他の性質を総合的にまとめた。国立台湾大学での集中講義をもとにしたものである。[3]ではヘッケ環の表現の双対が自己同型より得られることを示している。[4]では特殊ユニタリ超代数su(p,q/n)のすべてのユニタリ表現の分類を行うと同時に,超双対の理論を用いてFock空間上にユニタリ表現を具体的に構成している。その過程で,Clifford代数に値をとる偏微分作用素の理論,ある種の不変式論の具体的な例が提示されている。この論文では,特殊ユニタリ超代数についてそのユニタリ表現は最高ウェイト表現であるという事実が利用されている。今年度特に重点的に研究したこととして、Nishiwada(Proc.Japan Acad.64(1988)pp322ー324)において提起された問題がある.2つの複素数、例えば1とzの算術幾何平均は、0、1、∞に無限分岐点を持つある複素多様体によって表される。これを複数平面上の被覆面と考え、πを射影とするとき、1と複素数zの間の算術幾何平均全体の集合は0とπ^<-1>(1)となる。従って、π^<-1>(1)の構造を調べることが、この問題の中心的課題となる。π^<-1>(1)の元の間にある数論的関係があることはガウスの頃より知られているが、その証明はヤコ-ビのテ-タ恒等式などを使い、数論的枠組の中で行うものであった。上記の論文では、ルジャンドル方程式の解のモノドロミ-表現を用いた純解析的証明を考察している。そこに於て最も困難な部分は算術幾何平均をとるプロセスと上の方程式の解を表すある楕円積分の積分路の変形をきっちりと対応させることであった。この対応が全甚射であること、すなわち任意の積分路の変形に対して対応する算術幾何平均のプロセスがあることは上の論文で解決された。しかしこれが1対1であるとはまだ証明できていない。このことは算術幾何平均の値とそこへ至るプロセスの関係がまだ完全に理解されていないことを示している。この為には、上の多様体のホモトピ-群に関係するある群の構造を調べなければならない。本年度、多くの視点からこの問題を考察したがまだ完全な解答には至っていない。これ以外には、Waveleカ(一般化された三角級数)の理論がどのように偏微分方程式の理論に応用できるか研究を行った。偏微分方程式の一般論の研究は近年初期値問題の適切性、特異性の伝播などにおいて飛躍的な展開を見た。一方で、微分方程式の歴史をみてもわかるように、数学の他の分野における研究がこの分野に重要な発展をもたらした。本研究において、双曲型方程式の解の構造について、偏微分方程式論はもとより、関数論、表現論、確率論など、関係ある多方面からの協力、問題提起を得て総合的研究を行うことである。

偏微分方程式論の分野では、無限次に退化した準楕円型方程式の特殊な例が構成され、確率過程論では自己相似過程の研究に進展があった。更に表現論ではヘッケ環の研究、特殊ユニタリ超代数の研究で進歩があった。より具体的には、[1]ではFefferman-PhongがSchrodinger作用素-△+V(x)の固有値評価の為に用いたL^2評価式の高階退化楕円型作用素への拡張と一般化を与えた。得られた評価式をある種の無限次退化楕円型作用素の準楕円性の証明に用いた。[2]では、自己相似過程に関わる、見本関数のヘルダー連続性、ブラウン運動その他の性質を総合的にまとめた。国立台湾大学での集中講義をもとにしたものである。[3]ではヘッケ環の表現の双対が自己同型より得られることを示している。[4]では特殊ユニタリ超代数su(p,q/n)のすベてのユニタリ表現の分類を行うと同時に、超双対の理論を用いてFock空間上にユニタリ表現を具体的に構成している。その過程で、Clifford代数に値をとる偏微分作用素の理論、ある種の不変式論の具体的な例が提示されている。この論文では、特殊ユニタリ超代数についてそのユニタリ表現は最高ウェイト表現であるという事実が利用されている。
温度分布制御による溶接変形のアクティブインプロセスコントロールと工作精度向上

船舶や海洋構造物などの大型溶接構造物に溶接や切断などの熱加工プロセスによって発生する残留応力や熱変形が,構造物の強度や性能に種々の悪影響を及ぼすことは周知の事実であるが,特に溶接変形に関しては現在でも技術的に解決されているとは必ずしも言い切れない.ここで,溶接変形を拘束の力で抑制することは困難なことから必ず発生するものとして,溶接後に機械加工や熱加工などの後処理によって変形を矯正している場合が多い.しかし,生産プロセス全体の効率を考えると,溶接後に何らかの処理を加えることなしに溶接プロセス中に変形を制御してしまうのが好ましい.したがって,溶接や熱加工によって発生する溶接変形を評価し,さらには制御することが重要な技術課題となっている.本研究では「温度分布を制御することによって溶接変形を自在にコントロールする」手法の物理的機構を一般化するとともに,種々の実験および数値解析を行うことによって温度分布制御溶接による変形制御法を具体的に提案し,その定量的効果を明らかにするため,詳細な検討を進め,以下のような成果を得た.1.溶接変形発生メカニズムの理論的把握・・・溶融部近傍での変形発生機構と温度分布との関係の系統的解明2.溶接変形挙動と温度分布・温度履歴の系統化による変形インプロセスコントロールの考え方を確立した.・・・熱的プロセスを用いた変形リアルタイム制御法の開発3.熱的プロセスを用いた溶接変形制御法の効果を定量的に評価した.・・・実験および数値解析を併用した溶接変形を最小化する溶接プロセスの提案4.高信頼性変形制御継手の溶接方法について検討し,実機適用への見通しを得た.・・・熱的プロセスを用いた溶接変形制御継手の性能試験により健全性を確認した.また,国内外の学術雑誌,会議などに成果を発表した.船舶や海洋構造物などの大型溶接構造物に溶接や切断などの熱加工プロセスによって発生する残留応力や熱変形が,構造物の強度や性能に種々の悪影響を及ぼすことは周知の事実であるが,特に溶接変形に関しては現在でも技術的に解決されているとは必ずしも言い切れない.ここで,溶接変形を拘束の力で抑制することは困難なことから必ず発生するものとして,溶接後に機械加工や熱加工などの後処理によって変形を矯正している場合が多い.しかし,生産プロセス全体の効率を考えると,溶接後に何らかの処理を加えることなしに溶接プロセス中に変形を制御してしまうのが好ましい.したがって,溶接や熱加工によって発生する溶接変形を評価し,さらには制御することが重要な技術課題となっている.本研究では「温度分布を制御することによって溶接変形を自在にコントロールする」手法の物理的機構を一般化するとともに,種々の実験および数値解析を行うことによって温度分布制御溶接による変形制御法を具体的に提案し,その定量的効果を明らかにするため,詳細な検討を進め,以下のような成果を得た.1.溶接変形発生メカニズムの理論的把握・・・溶融部近傍での変形発生機構と温度分布との関係の系統的解明2.溶接変形挙動と温度分布・温度履歴の系統化による変形インプロセスコントロールの考え方を確立した.・・・熱的プロセスを用いた変形リアルタイム制御法の開発3.熱的プロセスを用いた溶接変形制御法の効果を定量的に評価した.・・・実験および数値解析を併用した溶接変形を最小化する溶接プロセスの提案4.高信頼性変形制御継手の溶接方法について検討し,実機適用への見通しを得た.・・・熱的プロセスを用いた溶接変形制御継手の性能試験により健全性を確認した.また,国内外の学術雑誌,会議などに成果を発表した.船舶や海洋構造物などの大型溶接構造物に溶接や切断などの熱加工プロセスによって発生する残留応力や熱変形が,構造物の強度や性能に種々の悪影響を及ぼすことは古くから周知の事実であるが,特に溶接変形に関しては現在でも技術的に解決されているとは必ずしも言い切れない.したがって,溶接や熱加工によって発生する溶接変形を評価し,さらには制御することが重要な技術課題となっており,種々の研究機関で活発な研究がなされている.本研究では「温度分布を制御することによって溶接変形を自在にコントロールする」手法の物理的機構を一般化するとともに,種々の実験および数値解析を行うことによって新しい熱的プロセスを用いた溶接による変形制御法を具体的に提案し,その定量的効果を明らかにするため,以下の項目について詳細な検討を進めている.1.溶接変形発生メカニズムの理論的把握による溶融部近傍での変形発生機構と温度分布との関係の系統的解明2.溶接変形挙動と温度分布・温度履歴の系統化による変形インプロセスコントロールの考え方の確立3.熱的プロセスを用いた溶接変形制御法の定量的評価による溶接変形を最小化する溶接プロセスの提案4.高信頼性変形制御継手の溶接方法の確立と熱的プロセスを用いた溶接変形制御継手の性能試験による健全性確認今後,最終年度(来年度)での纏めに向けて,より強力に研究を推進する.また,国内外の学術雑誌,会議などに成果を発表した.船舶や海洋構造物などの大型溶接構造物に溶接や切断などの熱加工プロセスによって発生する残留応力や熱変形が,構造物の強度や性能に種々の悪影響を及ぼすことは周知の事実であるが,特に溶接変形に関しては現在でも技術的に解決されているとは必ずしも言い切れない.ここで,溶接変形を拘束の力で抑制することは困難なことから必ず発生するものとして,溶接後に機械加工や熱加工などの後処理によって変形を矯正している場合が多い.しかし,生産プロセス全体の効率を考えると,溶接後に何らかの処理を加えることなしに溶接プロセス中に変形を制御してしまうのが好ましい.

したがって,溶接や熱加工によって発生する溶接変形を評価し,さらには制御することが重要な技術課題となっている.本研究では「温度分布を制御することによって溶接変形を自在にコントロールする」手法の物理的機構を一般化するとともに,種々の実験および数値解析を行うことによって温度分布制御溶接による変形制御法を具体的に提案し,その定量的効果を明らかにするため,詳細な検討を進め,以下のような成果を得た.1.溶接変形発生メカニズムの理論的把握・・・溶融部近傍での変形発生機構と温度分布との関係の系統的解明2.溶接変形挙動と温度分布・温度履歴の系統化による変形インプロセスコントロールの考え方を確立した.・・・熱的プロセスを用いた変形リアルタイム制御法の開発3.熱的プロセスを用いた溶接変形制御法の効果を定量的に評価した.・・・実験および数値解析を併用した溶接変形を最小化する溶接プロセスの提案4.高信頼性変形制御継手の溶接方法について検討し,実機適用への見通しを得た.・・・熱的プロセスを用いた溶接変形制御継手の性能試験により健全性を確認した.また,国内外の学術雑誌,会議などに成果を発表した.
腎疾患での尿microRNAの発現調節機序とバイオマーカーとしての有用性の検討

研究計画書に従い、1)ヒト腎生検症例における、腎組織病変・腎障害指標と腎組織・尿microRNAの関連、2)地域住民コホートにおける腎不全や心血管疾患発症リスク評価、について解析を行い、現時点までに以下の知見が得られている。1)ヒト腎生検症例における検討:1腎疾患症例における尿中総microRNA量と腎病変の関連について、様々な腎疾患をもつ150症例の腎生検症例の尿からmicroRNAを抽出し、ほぼ全例で尿中microRNAが検出可能であった。尿中microRNA濃度は尿蛋白と正相関したが、腎組織変化(糸球体内増殖性変化、硬化病変、間質線維化)との相関は有意ではなかった。2IgA腎症88例における尿中microRNAと腎病変・機能低下の関連:1年間の腎機能(推定GFR)変化と尿中総microRNA量の関連を検討したところ、尿中総microRNA濃度は1年間のeGFR変化との関連は有意ではなかったが、尿中miR-192とmiR-200c濃度は、糸球体増殖性変化と有意な負の相関を認めた。2)地域住民コホートにおける腎不全や心血管疾患発症リスク評価:地域住民における尿中Na排泄と血圧の関連について、尿中Na排泄が多いほど、血圧は上昇するが、腎機能低下が大きいほど、その関連は強まることを報告した((Watanabe S, et al. Clin Exp Nephrol 2019)。これらのことから、尿中microRNAの発現プロファイルが腎疾患の予後指標として検討対象となりうること、塩分摂取と血圧の関連に腎機能が影響を与えることが示唆された。ヒト腎生検例における尿検体の収集と解析はおおむね順調に進んでいる。また、地域住民の予後に関する解析についても、成果が出始めている。平成31年年度は、前年度までの研究成果をもとに、主に、ヒト腎疾患症例、地域住民コホ-トを対象とした解析を行う。1ヒト腎疾患症例において、腎病変と腎組織・尿microRNAの関連を網羅的に解析する。当初計画した腎生検400症例まで、解析症例数を増やす予定である。また、原疾患別に(糖尿病性腎症、IgA腎症、ループス腎炎など)分類し、総microRNA、個別microRNAと腎病変、予後との関連を解析する。腎生検組織中microRNA定量・局在評価については、ISH法にて尿細管上皮優位のmicroRNA発現が示唆されており、さらにlaser microdissection(LM)法によるネフロン部位別切り出しで詳細に解析する。microRNAの網羅的解析:LM法またはexosome表面マーカー標識による部位別サンプル採取が確立後にmicroRNAマイクロアレイ解析を行う。2一般住民・腎疾患コホートで尿microRNAまたはその関連物質が腎疾患・心血管疾患リスクのバイオマーカーとなるか検証する。尿検体からのmicroRNA抽出・評価件数をさらに増やし、腎機能(eGFR変化)、心血管疾患、生命予後との関連を検討する。3進行性腎障害動物モデルを用いた腎病変と腎組織・尿microRNA変化の関連の検証:上記1、2の進捗状況に合わせて、進行性腎障害動物モデルを用い、ヒト腎疾患症例で関連が示唆されたmicroRNAの関与を腎組織・尿検体で検証する予定である。腎生検組織中microRNA

定量・局在評価については、ISH法にて尿細管上皮優位のmicroRNA発現が示唆されており、さらにlaser microdissection(LM)法によるネフロン部位別切り出しで詳細に解析する。microRNAの網羅的解析:LM法またはexosome表面マーカー標識による部位別サンプル採取が確立後にmicroRNAマイクロアレイ解析を行う。2一般住民・腎疾患コホートで尿microRNAまたはその関連物質が腎疾患・心血管疾患リスクのバイオマーカーとなるか検証する。尿検体からのmicroRNA抽出・評価件数をさらに増やし、腎機能(eGFR変化)、心血管疾患、生命予後との関連を検討する。3進行性腎障害動物モデルを用いた腎病変と腎組織・尿microRNA変化の関連の検証:上記1、2の進捗状況に合わせて、進行性腎障害動物モデルを用い、ヒト腎疾患症例で関連が示唆されたmicroRNAの関与を腎組織・尿検体で検証する予定である。今年度は、検体の収集と選別、最適な解析条件を決定するための限定的な研究が中心のため使用額はやや少なめであったが、次年度は、繰越金を使用して、幅広く解析を行う予定である。
ナミハダニの緑色型と赤色型における生殖不和合性と色彩変異に関する遺伝的要因

ナミハダニの色彩二型間における生殖不和合性と色彩決定に関与する遺伝的要因を解明するため、4系列の交配を5世代まで行った。その結果、次のことが分かった。1.黄緑型(G)と赤色型(R)の交配では、同型内交配に比べて幼虫から成虫までのふ化率と雌率が低下した。また、G♀×R♂では、15%のペアが和合した(ふ化率72.4%、雌率62.1%以上)一方、R♀×G♂ではすべて不和合であり、弱い一方向不和合性が認められた。出現したF1個体の雌は、すべて赤色であったが、その内の約3060%は産卵せずに休眠雌のような鮮赤色に変化した。これらの個体は赤色から変化したので、赤色は緑色に対して優性であると考えられた。2.F2世代では、産卵数、ふ化率、雌率が極端に減少し、和合する個体も出現しなかった。体色は、赤色を優性にした場合に予測される理論値と実測値が良く一致した。つまり、(R×G)×Rと(G×R)×Rでは、赤色個体が100%、(R×G)×Gと(G×R)×Gが共に50%であった。したがって、2世代目までの色彩の遺伝様式はメンデル遺伝によって説明できた。3.ポリアクリルアミドゲル電気泳動による遺伝子分析では、EST、PGI、MDHによって二型を識別でき、かつ子孫の分析によって両親を推定することがある程度可能であることが分かった。4.赤色型は休眠しないという特徴をもつが、本研究で各地の個体群を調査するうち、従来1度だけ報告のある休眠性赤色型を発見した。この個体群を詳細に検討した結果、ナミハダニに極めて近縁な新種であることが分かったので、記載した(Ehara and Gotoh,1996)。
細胞外栄養貯蔵物質の合成と分解の制御機構に関する研究

ポリグルタミン酸(PGA)は、定常期の栄養欠乏に備えた納豆菌の貯蔵栄養であり、その合成と分解は環境の栄養源に左右される。本研究は、栄養源と細胞密度シグナル伝達系によるPGAの合成と分解に関る遺伝子の発現制御機構の解明を目的とした。以下に研究計画に沿って研究実績を報告する。1.栄養源によるPGA合成遺伝子の発現制御PGA合成遺伝子のプロモーターにlacZを連結したPcapB-lacZを作成し、栄養源のPGA合成とPcapB-lacZの発現に及ぼす影響を調べた。グルコースやグルタミン酸はPGA合成を2.53倍促進させ、PcapB-lacZの発現を1/61/2に低下させた。合成原料が不十分なときにPAGの合成が確保するために発現が増強されると解釈される。2.コーラムセンシングによるPGA合成遺伝子の発現制御degQ遺伝子及びdegS-degU二成分制御遺伝子がPGAの合成を制御していることを明らかした。合成遺伝子のプロモーターの-720と-660に制御部位があり、そこにDegU蛋白質が結合することをゲルシフト法で実証した。さらに、大腸菌で発現.精製したDegQ、DegS及びDegUを用いて、DegQがDegSの自己リン酸化を促進することを発見した。3.ywrDの発現制御機構ywrDとggtはそれぞれエンド型とエキソ型の分解酵素をコードする。前者はグルコースで、後者はグルタミン酸で抑制されることを明らかにした。ggtが合成遺伝子と同様にComQXPA-DegQ-DegS-DegUのシグナル伝達系で制御されることも明らかにした。4.yvzDの機能解析yvzDを破壊してもPGAの合成量には変化がなかったが、細胞に結合したPGAの量は顕著に増加していた。この結果から、PGAは一端細胞表層に結合することが明らかとなった。本遺伝子の発現は栄養源の影響を受けなかった。糸引き成分のポリグルタミン酸(PGA)の合成酵素遺伝子は細胞の増加に応答する特殊な遺伝子制御系(comQXPAオペロン)で制御されており、細胞密度が高い定常期に作られる。栄養が乏し定常期の後期には、PGAのグルタミン酸は分解酵素で切り出され、栄養として利用される。本研究は、納豆菌の菌体外栄養貯蔵物質と言えるPGAの合成量と栄養との関係と新規合成制御遺伝子の探索・特性の解明を行うことを目的としている。本年度は、合成オペロンのプロモーターとlacZ遺伝子との融合遺伝子を作成し、種々の栄養環境下におけるβ-ガラクトシダーゼ(lacZ遺伝子産物)活性を測り、各種栄養素の該融合遺伝子の発現に及ぼす影響を解析した。合成増強効果があるグルコースとアンモニアは高濃度(>10mM)で該酵素の発現を2倍促進した。一方、PGAの合成基質であるL-グルタミン酸は、1%でPGA合成量を3倍増加させるが、融合遺伝子の発現は促進しなかった。従って、L-グルタミン酸の効果は合成原料供給であり、炭素・窒素源供給を反映する代謝物が合成オペロンの発現に影響することが示唆された。納豆菌のゲノムに存在する挿入配列IS4Bsulを利用して新規制御遺伝子を探索した。既知の変異株はプロテアーゼ生産性も失っているので、プロテアーゼ生産性でPGA非生産性の株をスクリーニングし、2株の目的とする変異株を取得した。何れの変異株でもyvzD(swrA)遺伝子に挿入があった。

スペクチノマイシン耐性遺伝子で該遺伝子を破壊するとPGA生産性が失われ、該遺伝子がPGA生産に必須であることが確認された。yvzD破壊株では上記lacZ融合遺伝子が発現しなかったことから、本遺伝子の産物はPGA合成オペロンの転写制御に関与していると推察される。本遺伝子産物の機能は次年度に精査する。ポリグルタミン酸(PGA)は、定常期の栄養欠乏に備えた納豆菌の貯蔵栄養であり、その合成と分解は環境の栄養源に左右される。本研究は、栄養源と細胞密度シグナル伝達系によるPGAの合成と分解に関る遺伝子の発現制御機構の解明を目的とした。以下に研究計画に沿って研究実績を報告する。1.栄養源によるPGA合成遺伝子の発現制御PGA合成遺伝子のプロモーターにlacZを連結したPcapB-lacZを作成し、栄養源めPGA合成とPcapB-lacZの発現に及ぼす影響を調べた。グルコースやグルタミン酸はPGA合成を2.53倍促進させ、PcapB-lacZの発現を1/61/2に低下させた。合成原料が不十分なときにPAGの合成が確保するために発現が増強されると解釈される。2,コーラムセンシシグによるPGA合成遺伝子の発現制御degQ遺伝子及びdegS-degU二成分制御遺伝子がPGAの合成を制御していることを明らかした。合成遺伝子のプロモーターの-720と-660に制御部位があり、そこにDegU蛋白質が結合することをゲルシフト法で実証した。さらに、大腸菌で発現・精製したDegQ、DegS及びDegUを用いて、DegQがDegSの自己リン酸化を促進することを発見した。3.ywrDとggtの発現制御機構ywrDとggtはそれぞれエンド型とエキソ型の分解酵素をコードする。前者はグルコースで、後者はグルタミン酸で抑制されることを明らかにした。ggtが合成遺伝子と同様にComQXPA-DegQ-DegS-DegUのシグナル伝達系で制御されることも明らかにした。4.yvzDの機能解析yvzDを破壊してもPGAの合成量には変化がなかったが、細胞に結合したPGAの量は顕著に増加していた。この結果から、PGAは一端細胞表層に結合することが明らかとなった。本遺伝子の発現は栄養源の影響を受けなかった。
手術後創部痛の完全克服を目的とした埋め込み式持続鎮痛ゲルの開発

ラット術後痛モデルを用いた生体吸収徐放性ゲルの術後早期の鎮痛効果の最適化(1)ラットの足底筋切開と組織免疫染色法により、術後脊髄後角のミクログリアの活性化が起こることを確認した。(2)次にケトプロフェンゲル群において、術後3日目にラットの脊髄を調製した。前述の組織免疫染色法における蛍光強度を定量化し、切開縫合のみ群にくらべて、ケトプロフェンゲル群は有意に蛍光強度が低下することを確認した。新規疼痛モデルである患側坐骨神経ブロックモデルの開発(1)リドカインゲル群やケトプロフェンゲル群とコントロール群において、本患側坐骨神経ブロックモデルでは有効な鎮痛効果を認めなかった。新規疼痛モデルの開発を行った。患側坐骨神経ブロックモデルの開発。目的)足底局所の徐放性鎮痛剤の投与は漏れの防止に密な連続縫合や、ダーマボンド塗布などが必要で、鎮痛持続効果の正確な評価の妨げになっていた。そこで、徐放剤の比較検討のため、足底筋は5-0ナイロン2針結節縫合のみで、ダーマボンドは使わず、患側の坐骨神経のブロックを行い評価する。術式)ラットをネンブタール腹腔内投与で麻酔して、左大腿骨部を毛剃りする。腹臥位にして、消毒後、大腿骨上の皮膚を1cmほど切開し、皮下を剥離し、大腿二頭筋を露出する。大腿二頭筋間溝を確認し(セッシでテンションをかけるとよく見える。筋膜状上からも大腿骨を触り確認し、より尾側を間違って剥離しないように)、筋膜を切開し、筋頭間を鈍的に剥離すると、白い坐骨神経が確認できる。坐骨神経をモスキート鉗子ですくい、坐骨神経周囲組織に麻酔薬を局注し、筋膜は縫合せずに、大腿部皮膚を5-0ナイロン2針で縫合閉鎖する。その後、続けて、同側の足底と足底筋を切開して、5-0ナイロンで2針縫合する。ダーマボンド等は塗らない。von Freyfilament testにて切開前、術後10日、1,2,3,4,5,7,9,14日に評価する。【結果】合併症や死亡なし。創部のし開や感染なし。局所麻酔剤使用により患側坐骨神経ブロックモデルでの良好な疼痛再現モデルが完成した。ラット術後痛モデルを用いた生体吸収徐放性ゲルの術後早期の鎮痛効果の最適化疼痛徐放に使用する鎮痛剤として代表的な局所麻酔薬であるリドカインとNSIDsのケトプロフェンを選択した。リドカインとケトプロフェンをそれぞれ電荷の対応するゼラチンゲルに浸透させたものをラット術後痛モデル(疼痛評価はvon Freyfilament試験を利用)の足底筋裏に埋め込んだ。コントロールとして、切開縫合のみ群と、PBSを浸透させたゲルを埋込んだ群と比較したが、リドカインゲル群やケトプロフェンゲル群は切開縫合のみ群やPBSゲル群と比較して1週間に渡り、有意に疼痛閾値を上昇させ、鎮痛効果の持続を認めた。ラットの足底筋切開により、術後脊髄後角のミクログリアの活性化が起こることをpp38,OX-42に対する抗体を用いた免疫染色法において確認、次にケトプロフェンゲルを埋込み、von Freyfilament試験において有意に鎮痛効果の見られる術後3日目にラットを屠殺し、脊髄を取り出し、pp38,OX42で免疫染色を行い、蛍光強度を定量化し、切開縫合のみ群にくらべて、ケトプロフェンゲル群は有意に蛍光強度が低下することを確認した。新規疼痛モデルである患側坐骨神経ブロックモデルの開発新規モデルとして、足底筋は5-0ナイロン2針結節縫合のみで、患側の坐骨神経ブロックを行い疼痛評価を行った。ラット全身麻酔後、大腿骨上皮膚1cm切開、大腿二頭筋筋膜を切開し坐骨神経を同定する。坐骨神経周囲組織に麻酔薬を局注し、閉層。その後続けて同側の足底と足底筋を切開して5-0ナイロン2針結節縫合する。疼痛評価はvon Freyfilament試験を行う。結果的には、リドカインゲル群やケトプロフェンゲル群は切開縫合のみ群やPBSゲル群と比較して患側坐骨神経ブロックモデルでは有効な鎮痛効果を認めなかった。ラット術後痛モデルを用いた生体吸収徐放性ゲルの術後早期の鎮痛効果の最適化)足底筋の裏にスペースを作り、ゼラチンゲルを埋込むことで、切開部の創傷治癒に明らかな悪影響を及ぼすことなく、ほぼ同様のvon Freyfilament試験の閾値の術後経過をとることを確認できた。研究者らは徐放に使用する鎮痛剤として、代表的な局所麻酔薬であるリドカインとNSAIDのケトプロフェンを選択した。

リドカインとケトプロフェンをそれぞれ電荷の対応するゼラチンゲルに浸透させたものをラット術後痛モデルの足底筋裏にうめこんだ。コントロールとして、切開縫合のみ群と、PBSを浸透させたゲルを埋込んだ群と比較したが、リドカインゲル群やケトプロフェンゲル群は切開縫合のみ群やPBSゲル群と比較して1週間に渡り、有意に疼痛閾値を上昇させ、鎮痛効果の持続を認めた。また、その効果が鎮痛剤の徐放効果によるものであることを確認するために、リドカインやケトプロフェンの局所のボーラス投与の実験もおこなったが、何れも切開後3.4時間後おいてのみ、鎮痛効果を認め、持続性は認めなかった。また先制鎮痛法(切開の30分前にザルトプロフェンを胃管から投与)との併用で、術後5日間に渡り、有意に鎮痛の上乗せ効果を認めた。術後早期の創部痛に対する鎮痛効果の客観的評価方法の確立)ラットの足底筋切開により、術後脊髄後角のミクログリアの活性化が起こることをpp38,OX-42に対する抗体を用いた免疫染色法において確認した。次にケトプロフェンゲルを埋込み、von Freyfilament試験において有意に鎮痛効果の見られる術後3日目にラットを屠殺し、脊髄を取り出し、pp38,OX42で免疫染色を行い、蛍光強度を定量化し、切開縫合のみ群にくらべて、ケトプロフェンゲル群は有意に蛍光強度が低下することを確認した。ラット術後痛モデルを用いた実験に関してはほぼ予定通りに実験をすることができ、期待された結果を得ることができた。新規疼痛モデルである患側坐骨神経ブロックモデルの開発に成功した。Thy1-YFPマウスで開腹手術モデルの開発はまだできておらず、来年度の研究課題である。患側坐骨神経ブロックモデルを確立する。その後、鎮痛薬含有生体吸収性ゲルを開腹部の筋間に埋込み、皮膚を縫合し、切開前、切開後、創傷が完治する24週間、疼痛閾値の変化を経時的に調べる。術後痛モデルと同様に徐放性ゲルの最適化を検討する。開腹手術モデルをThy1-YFPマウスで確立する。Thy1-YFPマウスを用いて、in vivoで蛍光顕微鏡下に開腹手術モデルマウスの神経再生を手術部で経過観察する。平行して、血流計で手術部の血流を経過観察する。神経再生が皮膚に到達した時点で、手術部位の組織を摘出し、蛍光タンパクYFPを観察、神経線維マーカーPG9.5、運動終板のアセチルコリン受容体をブンガロトキシンで染色し、再生神経の再構築を解析する。神経成長因子(NGF)など神経再生に影響を与える生理活性物質を含有させた生体吸収性ゲルを手術部の皮下、筋間、腹腔内に包埋し、神経再生・神経筋接合部の再構築に及ぼす影響を検討する。生理活性物質の効果を1ヶ月の長期間得るために、徐放ゲルの代わりに、Alzetのミニポンプを用いて神経再生・再構築の効果を検討する.ラット使用による消耗品費用が主な研究費となる予定。ラット使用による消耗品費用が主な研究費となる予定。
次世代直流送電用電力機器の電気絶縁技術開発

次世代に期待されている,高電圧直流送電技術の実現のためには,最も重要な変圧器や開閉装置などの電力機器における直流電気絶縁技術の確立が必要である.本研究では高電圧直流特有の電界分布,電荷・帯電現象,直流部分放電現象,絶縁破壊現象などの解明を通して,基本電気絶縁技術の確立を行った.まず新たに直流電界解析技術の確立を行い,さらに直流特有の電荷・帯電現象を解析に組み込むことに成功した.さらには直流極性反転時の電荷・電界の挙動解析技術を確立した.また電荷・電界分布の解析技術と並行して,固体との複合絶縁系において電界分布,部分放電現象,電荷挙動を実験的に解明し,直流電気絶縁技術の基本技術を確立した.(1)直流高電圧印加時の機器内部の電界分布解析技術の確立:有限要素法(FEM)を用いて,交流・直流変換用変圧器,直流GISなどにおける代表的絶縁構成の直流電界解析技術を確立した.特に解析精度検証を行い結果を定量化した.(2)気体/固体および真空/固体複合系における材料の基本的直流電気特性の同定:上記直流電界分布解析における材料の導電率・誘電率の精確な同定を行い,特に気体および真空の導電率のあり方の議論と実験的検証,解析との比較を通して,材料・条件ごとに値の定量化を行った.導電率については,温度条件,電界依存性について実験データに基づき議論した.さらに,各種電力機器の外部からその内部絶縁異常を検出するためのセンサとして,面電流センサの開発を行った.(3)種々の固体材料による,固体表面帯電特性の解明・帯電抑制技術:気体中あるいは真空中直流および雷サージ電圧印加下における固体表面帯電形成メカニズムを明らかにし,その結果に基づいて帯電形成制御技術を検討した.雷サージ現象の実態については,内灘風力発電所(金沢)において雷観測を実施(電流観測と光学観測).合わせて54例の電流データを取得.推定で100kAを越える雷電流を3例観測.また,新潟県上越市観測所では4例の電流波形を観測できた.さらに,真空中雷サージ電圧印加下におけるアルミナ絶縁物表面上の帯電形成および沿面放電開始・進展メカニズムを明らかにした.特に,陰極表面からの突発的電子放出により,アルミナ絶縁物上に過渡的な帯電が形成され,沿面放電の進展やフラッシオーバーに影響を及ぼすことを見出した.(1)正負極性直流及びサージ印加時の帯電特性と雷放電特性:空気中,直流電圧印加時の複合絶縁電極構成における,正・負極性帯電特性を精細に調査し,そのメカニズムを明らかにした.また,雷サージ電圧印加時の正・負極性帯電特性との相違点を明らかにし,印加電圧による帯電形成マカニズムを解明した.帯電特性の測定には振動容量型表面電位計を使用し,電極表面からの微小電荷現象と微小放電現象を区別する手法を考案し,電界解析結果との照合により,メカニズムを同定した.さらに自然雷現象の実測により,正負極性雷放電の進展特性と帯電絶縁破壊との関連付けを行った.(2)直流極性反転時における絶縁特性検討・解析:電界解析と複合絶縁系放電開始実験を通して,直流極性反転時の電気絶縁性能を定量化した.極性反転時の実験的に得られた絶縁破壊特性から,交流・直流・そして雷サージ印加特性との比較検討を行い,極性反転前の直流電圧による逆極性表面帯電の影響を定量化することができた.解析による極性反転時の絶縁性能の検討では,材料の物性値と固体の配置構成による影響とを分離して理解し,最終的に機器試験電圧の提案を行った.(3)絶縁構成における帯電特性,部分放電,絶縁破壊特性の究明:上記の研究結果に基づき,さらに空気中と真空中における特性を比較検討し,直流電気絶縁における帯電発生・形成,電荷現象の測定,部分放電の開始・進展,さらには沿面フラッシオーバに至る一連の現象の定量化とメカニズム解明を行った.これまで交流に対して確立してきた高感度部分放電測定技術,特に面電流センサの特性について詳細に検討した.これらを新たに直流部分放電測定に適用し,超高速超高感度直流部分放電測定システムを構築した.本研究に必要な実験構成,測定系,並びに解析系の諸設備・ソフトウェアは順調に揃い,さらに今年度は雷サージ電圧印加実験が可能な600 kVインパルス電圧発生装置を導入することができ,雷現象の現地測定も可能で,研究がほぼ順調に遂行することができた.また,空気中の現象だけでなく,真空中の同様の実験も行うことができたことが減少理解を大きく推進させた.さらに,特に直流極性反転装置の新たな考案により,複合絶縁電極系における帯電と高電圧極性反転実験が可能になったことは大きい.(1)直流高電圧印加下における直流部分放電の測定技術の確立とメカニズムの確立:各種電極を用い,直流部分放電および直流帯電現象の電界分布依存性について特性を把握した.特に正・負極性部分放電の等価緩和半径を求め,極性差に基づいて直流部分放電の発生と進展メカニズムを解明した.さらに電界計算と実験結果の議論に基づいて,直流高電圧下における部分放電開始電圧と絶縁破壊電圧の推定技術を確立した.(2)直流機器部分放電診断技術の確立:これまでの直流部分放電特性,帯電特性のメカニズム解明結果に基づき,直流電力機器の外部電気絶縁診断技術の検討を行った.また直流部分放電特性の定量化結果データに基づき,直流電力機器特有のセンサ原理の考案,検出システムの検討を行った.

あわせて絶縁診断結果の評価技術についても検討を行った.(3)直流極性反転下における電気絶縁技術の確立:直流極性反転界における電気絶縁特性について,電界解析並びに空気中における直流反転実験により,部分放電特性,絶縁破壊特性を把握した.その結果,交直変換変圧器や直流ガス絶縁開閉装置(HVDC-GIS)においては極性反転電圧下において最も厳しい電気絶縁ストレスになることを定量的に指摘することができた.(4)直流電力機器における電気絶縁技術の確立:上記及び,これまでの本研究の成果を通して,交流直流変換器・変換用変圧器,直流ガス絶縁開閉装置(HVDC-GOS)などの直流電気絶縁基礎技術の確立と機器運転条件下における特性把握,そして機器試験電圧ならびに絶縁設計の考え方の提案を行った.次世代に期待されている,高電圧直流送電技術の実現のためには,最も重要な変圧器や開閉装置などの電力機器における直流電気絶縁技術の確立が必要である.本研究では高電圧直流特有の電界分布,電荷・帯電現象,直流部分放電現象,絶縁破壊現象などの解明を通して,基本電気絶縁技術の確立を行った.まず新たに直流電界解析技術の確立を行い,さらに直流特有の電荷・帯電現象を解析に組み込むことに成功した.さらには直流極性反転時の電荷・電界の挙動解析技術を確立した.また電荷・電界分布の解析技術と並行して,固体との複合絶縁系において電界分布,部分放電現象,電荷挙動を実験的に解明し,直流電気絶縁技術の基本技術を確立した.本研究に必要な解析ソフト,実験装置・器具が予定通りにそろったため,解析・実験ともに順調に推移している.特に初期に予想された困難な事項である,新しい直流極性反転時の電界解析手法についての問題解決が,研究分担者との連携の下で比較的スムースに解決してきたため,結果が出始めたことによる.あわせて,雷サージ測定に関して現地測定実績が上がり始めたことによる.最終年度に向けて,今回のこれまでの研究で導入したすべての研究設備と測定系を駆使して,これまで行ってきた複合絶縁系の部分放電特性,帯電特性のより一層の詳細な実験と解析を行っていく.特に,電気機器にとって最も過酷な条件と推定される高電圧直流極性反転時の絶縁性能については,内外でほとんど成果が得られていない状態なので,ここで新たなデータを取得し,現象究明に基づいて,実機器の試験電圧の議論の基となる提案をしていく.28年度が最終年度であるため、記入しない。工学直流高電圧下における部分放電特性の測定とメカニズム解明,帯電現象との関係性の明確化,そして直流・極性反転電圧下における電界解析手法確立などは,当初の計画通り進めていく.一方,雷サージ電圧下における各種特性については,インパルス発生装置の手当てを計画中であり,平成27年度前半では対応できない.後半に少しでも対応できるように導入作業を加速していく.これ以外には大きな計画変更はなく,当初の実施計画に基づいて研究を遂行していく.複数並列電極の製造を2種類行う予定であったが,当面の実験では1種類で賄えたため.28年度が最終年度であるため、記入しない。超精密電極の製造代金が予想よりも高額になり,製造本数を減らすなどの調整を行ったため.来年度は複数並列電極を新たに条件を変化させて製作し,高電圧直流部分放電特性の発生から距離依存性の比較検討を行う.28年度が最終年度であるため、記入しない。次年度消耗品予算に組み入れて昨年度履行できなかった精密電極の製造に充てる予定.28年度が最終年度であるため、記入しない。
左右決定におけるノード繊毛由来カルシウムの機能解明

本研究では、哺乳類における左右軸の形成に関わる繊毛カルシウムの機能を直接的に明らかにすることを目指す。これまでの研究によりノード繊毛におけるカルシウムシグナルの存在が示唆されている。しかし、繊毛におけるカルシウムシグナルと左右対称性の破れとの関連は明確にされておらず、ノード繊毛でカルシウムがどのような経路を介して左側特異的シグナル伝達経路を活性化するかは明らかになっていない。この研究では、トランスジェニック技術や光刺激技術を駆使し、繊毛内カルシウムの吸収、放出による繊毛内のカルシウム動態を操作することで左右対称性の破れにつながるシグナル伝達と、繊毛でのシグナル受容の仕組みを解き明かす。
超百寿者の機能グライコミクス解析による老化バイオマーカーの開発と応用

本研究は、105歳以上の超百寿者について、老化に伴うタンパク質の発現変化とその機構について網羅的に解析し、老化マーカーあるいは健康長寿マーカーの策定を測ることを目的としている。本年度は、超百寿者群及び対照群の血液より分離した血漿サンプルを用いて、タンパク質の二次元電気泳動による分離を行った。まず、血漿をアセトン沈殿により脱塩した後、1次元目は等電点電気泳動、2次元目はSDS-PAGEを行い、二次元電気泳動により血漿中のタンパク質を分離した。SYPRO Rubyを用いてタンパク質を染色し、ディファレンシャルディスプレイによる超百寿者群と対照群の比較を行い、超百寿者群において発現の変化するタンパク質スポットを探索した。その結果、18のタンパク質スポットが変化することが明らかになった。これらのタンパク質を、ペプチドマスフィンガープリンティングを用いて同定したところ、超百寿者で増加するタンパク質の一つがハプトグロビンβ鎖であることが明らかになった。そこで、ハプトグロビンの長寿マーカーとしての可能性について検討するため、特異的抗体を用いたELISA法により、若齢対照群(2030代)、老齢対照群(7080代)と超百寿者群(105)のハプトグロビンの比較を行った。その結果、若齢対照群ではハプトグロビン含量は低く、老齢対照群では増加していることが明らかになった。血漿中のハプトグロビンは加齢により増加する、いわゆる老化マーカーとしての可能性が示唆された。また、老化の環境因子のひとつと考えられる酸化ストレスと長寿の関係を調べるため、酸化ストレスマーカーの検出を試みた。タンパク質の酸化的障害の指標であるカルボニル化タンパク質について定量したところ、超百寿者における有意な変動は認められなかった。今後、抗酸化能などについても検討を行い、健康長寿マーカーの策定につなげたい。本研究では、105歳以上の超百寿者について、老化に伴う糖タンパク質の発現変化とその機構について網羅的に解析し、老化マーカーあるいは健康長寿マーカーの策定を測ることを目的としている。そのために今年度は、糖タンパク質を高速高感度に検出・同定するための方法論の開発に取り組んだ。糖鎖構造特異的に結合するレクチン及びセルロースカラムクロマトグラフィーと、質量分析計(MALDI-TOF/MS)を用いて糖ペプチド解析方法の開発を行なった。標準糖タンパク質としてウシ膵臓由来リボヌクレアーゼBとヒト血清由来トランスフェリンを用いた。それぞれ約1ナノモルの混合物をプロテアーゼにより酵素消化し、カラムクロマトグラフィーにより糖ペプチドを精製した。MALDI-TDF/MSにより精製糖ペプチドを解析したところ、複数のイオンが検出された。それぞれ計算上の分子量と質量数が一致していた。ここでさらに、MALDI-QIT-TOF/MSを用いて、多段階MS^nにより断片イオンの解析を行なったところ、MS^2では糖鎖の断片化したイオンが主に検出され、MS^3ではペプチドの断片イオンが検出された。このイオンの質量数を用いてデータベース検索を行なったところ、それぞれの糖タンパク質を同定することができた。また、糖鎖結合位置と糖鎖構造を推定することも可能となった。現在、本法を超百寿者において変化の見られた糖タンパク質の解析に応用している。一方、酸化ストレスは老化に関わる環境因子として知られている。そこで長寿と酸化ストレスの関係を明らかにするため、加齢による酸化ストレス応答能の変化を調べた。その結果、低線量放射線照射では、適応応答の発現に対応してタンパク質合成に関わるelongation factor IIのフラグメントが一過性に変動することが明らかになった。現在超百寿者血漿において酸化ストレスマーカーや抗酸化能のマーカーについて、特異的抗体により調べている。
プロバイオティクス乳酸菌の体内時計改善を介した代謝調節機構の解明

本研究は、プロバイオティクス乳酸菌の肥満抑制の作用機序を時計遺伝子の発振変動を介したエネルギー代謝の概日リズム調整という観点から明らかにし、代謝調節機能を有する食品設計に活用することを目的とする。本年度は、プロバイオティクス乳酸菌による肥満抑制が、エネルギー代謝の概日リズム変化を介することを明らかにすることを目指し、以下を実施した。エネルギー代謝の概日リズムの乱れを伴うことが報告されている、C57BL/6マウスにおける高脂肪食誘導肥満モデルを用いた。マウスに通常脂肪食、高脂肪食あるいは高脂肪食に漬物より分離した2菌株の乳酸菌を添加した飼料で飼育、体重の推移を観察した。添加した2株の乳酸菌分離株のうち、Lactobacillus plantarum #53株生菌体の投与により、高脂肪食摂取による体重増加・内臓脂肪の蓄積が抑制された。L. plantarum #53株の投与により肝臓での脂質代謝関連遺伝子の発現変動が見られたことから、本菌株の肥満抑制作用には、肝臓での脂質代謝の変化が一部関与することが示唆された。本研究では、プロバイオティクス乳酸菌が消化管で胆汁酸の加水分解を促進し、生じる脱抱合型の胆汁酸が宿主の概日リズム調節を介して、代謝調節作用を示すという作業仮説に基づき研究を進めている。これまでに、LC/MSにより盲腸内容物中の胆汁酸組成測定系を導入するとともに、肝臓・小腸等組織での時計遺伝子発現へのプロバイオティクス乳酸菌投与の影響の検討を開始している。食餌誘導肥満マウスモデルを用いて、漬物より分離したL. plantarum #53株に代謝調節作用を見出し、その作用に肝臓での脂質代謝改善が寄与する可能性を見出した。このような変化が、プロバイオティクス乳酸菌の胆汁酸代謝、宿主の概日リズム調節を介するか明らかにするための測定系を構築した。今年度に導入した胆汁酸組成および時計遺伝子発現の測定系を用い、L. plantarum #53株の代謝改善作用に消化管での胆汁酸脱抱合の促進、宿主の概日リズム調節を介するかについて解析を進める予定である。また、漬物分離株から胆汁酸加水分解酵素活性の高い菌株の選別を進めており、これらの菌株についてもL. plantarum #53株と同様に評価することによって、菌株の特異性あるいは普遍性を明らかにする予定である。平成30年度末にプロバイオティクス乳酸菌のマウス腸内細菌叢への影響を解析するための試薬を購入予定であったが、当該試薬が発売中止になっており、購入できなかった。次年度、代替品を購入して計画している研究を実施する予定である。
自己制御型固体変位素子に関する基礎的研究

周囲媒質の濃度変化に適応してサブミクロンのオーダーで微小変位分布を制御できる固体変位素子について解析的研究を行った.数値シミュレーション結果から導かれた成果の槻要は次の通りである.1.平成7年度に得られた研究成果の概要等方性構造材料層と圧電セラミックス層からなる二層複合平板を対象に,周囲媒質の温度変化によって等方性構造材料層の自由表面に生じた不均一な変形を任意の状態に制御するために圧電セラミックス層に印加する電位差分布等を明らかにした.つまり,周囲媒質の温度変化に自動的に適応して表面の垂直変位分布を規定された状態に制御できるインテリジェント固体変位素子を提起した.2.平成8年度に得られた研究成果の概要平成7年度の解析モデルと同じ二層複合平板を対象に,非定常熱負荷が作用する場合の解析的研究を行い,印加電位差の時間的経過等を明らかにした.次に,印加電位差を低くするために,一つの等方性構造材料層に二つの圧電セラミックス層が接着された三層複合平板を対象に固体変位素子に関する研究を行った.その結果,印加電位差は三層複合平板の方が二層複合平板よりも約40%低くなり,さらに圧電セラミックス層が薄くなるのにつれて低くなること等が明らかになった.3.平成9年度に得られた研究成果の概要一般的な多層層状複合平板として,一つの等方性構造材料層とn(≧3)個の圧電セラミックス層によって構成される多層複合平板を対象に固体変位素子に関する解析的研究を行った.その結果,圧電セラミックス層が増えると或は薄くなると,印加電位差は低くなるが,圧電セラミックス層の最大せん断応力と最大引張応力は相反する挙動を示すこと等が明らかになった.今後,研究成果を取りまとめて,固体変位素子を最適設計するために必要な基礎的資料を論文として公表する予定である.周囲媒質の濃度変化に適応してサブミクロンのオーダーで微小変位分布を制御できる固体変位素子について解析的研究を行った.数値シミュレーション結果から導かれた成果の槻要は次の通りである.1.平成7年度に得られた研究成果の概要等方性構造材料層と圧電セラミックス層からなる二層複合平板を対象に,周囲媒質の温度変化によって等方性構造材料層の自由表面に生じた不均一な変形を任意の状態に制御するために圧電セラミックス層に印加する電位差分布等を明らかにした.つまり,周囲媒質の温度変化に自動的に適応して表面の垂直変位分布を規定された状態に制御できるインテリジェント固体変位素子を提起した.2.平成8年度に得られた研究成果の概要平成7年度の解析モデルと同じ二層複合平板を対象に,非定常熱負荷が作用する場合の解析的研究を行い,印加電位差の時間的経過等を明らかにした.次に,印加電位差を低くするために,一つの等方性構造材料層に二つの圧電セラミックス層が接着された三層複合平板を対象に固体変位素子に関する研究を行った.その結果,印加電位差は三層複合平板の方が二層複合平板よりも約40%低くなり,さらに圧電セラミックス層が薄くなるのにつれて低くなること等が明らかになった.3.平成9年度に得られた研究成果の概要一般的な多層層状複合平板として,一つの等方性構造材料層とn(≧3)個の圧電セラミックス層によって構成される多層複合平板を対象に固体変位素子に関する解析的研究を行った.その結果,圧電セラミックス層が増えると或は薄くなると,印加電位差は低くなるが,圧電セラミックス層の最大せん断応力と最大引張応力は相反する挙動を示すこと等が明らかになった.今後,研究成果を取りまとめて,固体変位素子を最適設計するために必要な基礎的資料を論文として公表する予定である.本研究の第一段階として,今年度は圧電セラミックスと等方性材料によって構成される二層複合平板を対象に固体変位素子についての研究を行なった.その概要は以下の通りである.初めに,二層複合平板において,等方性材料層の自由表面に既知の媒質加熱と圧電セラミックス層の表面間に電位差分布が作用する場合の順問題を理論解析した.併せて,数値シミュレーションを行ない,圧電セラミックス層の表面間に加える電位差の大きさが複合平板の力学的及び電気的挙動に及ぼす影響を明らかにした.次に,二層複合平板において,等方性材料層の自由表面に未知の媒質加熱が作用した場合、熱変形に起因して圧電セラミックス層には電位差分布を生じるが,その電位差分布から未知の媒質加熱の温度分布を決定し,さらに等方性材料層の自由表面の垂直変位分布を導く逆問題の理論解析を行なった.併せて,数値シミュレーションも実行し,検出された電位差分布と導いた等方性材料層の自由表面における垂直変位分布との関連について検討した.上記の二つの問題を組み合わせた問題の理論解析と数値シミュレーションを行なった.そして,等方性材料層の自由表面に生じている不均一な変形を,例えば平面など,任意の状態に制御するために必要な圧電セラミックス層の電位差分布は,熱負荷に起因して圧電セラミックス層に生じた電位差分布から導けることを明らかにした.つまり,等方性材料層の自由表面における媒質温度の変化に自由的に対応して表面の垂直変位分布を規定された状態に制御できるインテリジェント固体変位素子を提起することができた.今年度得られた研究成果は論文として公表する予定である.