hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原始地殻の形成と進化

地球型惑星の形成期には微惑星衝突や原始大気の保温効果によってマグマオーシャンが形成されると考えられている。本研究では、マグマオーシャンの分化と、その結果生成される原始地殻の実体とその進化を明らかにするために、マグマオーシャンの冷却分化過程および原始地殻形成過程を熱・物質輸送・進化モデルを用いて検討した。(1)一次元球対称のモデルを用いて、マグマオーシャンが完全に固結するまでの熱・化学進化を追跡し、(a)マグマオーシャン進化の最終段階で浅部マントルに鉄に富んだ層が形成されることを示した。また、(b)分化の進行はマントルの粘性率や原始大気の保温効果に強く依存し、固相と液相の粘性率の差が大きいほど、また原始大気の保温効果が大きいほど分化は進みやすいことを示した。(2)以上の結果を部分熔融層の重力安定性の理論に基づいて理論的に説明した。(3)原始地殻形成過程においては水平方向の温度不均一が重要な役割を果たすことが明らかになった。平均温度は融点以下であっても、暖かい部分で融解が起これば化学分化が進行し、しかもその効率は平均温度が融点以上の場合より大きい。(4)初期地球マントルの水平方向の温度不均一は、マントル対流の上昇域と下降域の温度差に基づくもの以外にも、微惑星衝突による加熱によって発生する。このどちらの効果が原始地殻形成に寄与するか検討し、初期地球では微惑星衝突による地殻形成の効果のほうが、内部の対流に基づく地殻形成よりも大きな効果を持っていることを明らかにした。微惑星衝突が惑星の分化を促進する効果は従来無視されてきたが、微惑星の衝突では深部まで熔けるため、これによって分化したものは対流によって分化したものと組成が違っている.今後はこの質的な違いについても検討していく必要がある.地球型惑星の形成期には微惑星衝突や原始大気の保温効果によってマグマオーシャンが形成されると考えられている。微惑星衝突が惑星の分化を促進する効果は従来無視されてきたが、微惑星の衝突では深部まで熔けるため、これによって分化したものは対流によって分化したものと組成が違っている.今後はこの質的な違いについても検討していく必要がある.
磁性流体の磁束制御機構とパワコントロールシステムへの応用

本研究では、C型フェライトコアと磁性流体を複合させることにより、インタクタ機能,放熱機能、傾斜による磁束制御機能の3つの機能を有する中電力多機能インダクタとして複合磁性流体インダクタを考案、試作した。C型フェライトコアのギャップ幅を変化させたときの3つの機能特性の変化について実験的検討を行った結果、放熱特性、磁気特性、傾斜による磁束制御特性の関係を明らかにできた。以上の結果をもとに3つの機能特性を活かすための構成法および条件について明らかにした。一方,分散系磁性微粒子の複合構成法と磁気特性についても明確にできた。本研究では筆者等によって考案された高周波用磁性流体インダクタの試作および最適設計法を確立すべく、下記の事項を明らかにした。(1)複合磁性流体インダクタのフェライトコアと磁性流体の効果的インダクタ性能を得るためのフェライトコアギャップおよび材質にたいするインダクタ特性を明らかにした。(2)複合磁性流体インダクタの放熱特性とインダクタ特性の関係を明らかにした。この結果より、2・3A程度の中電流においても効果的な放熱性能が得られることを明らかにした。(3)複合磁性流体インダクタの磁気特性、放熱特性、インダクタンス特性の関係より磁性流体インダクタの効果的特徴抽出が得られると考えられる。本研究では、下記の事項を明らかにした。1.高周波特性を考慮した磁性流体の磁化現象と物理現象の解明2.液体等に分散した磁性微粒子から、塗布型磁性微粒子および非磁性試料との複合化による磁気特性および磁気的機能性の比較3.バルフ状フェライトと磁性流体を組合せた複合磁性流体インダクタの磁気特性、インダクタンス特性と構成法を明らかにした。以上の結果、複合磁性流体インダクタの透磁率の周波数特性は磁性流体のブラウン緩和に影響することが了解された。4.複合磁性流体インダクタの高周波磁気特性、発熱特性、線形特性を明らかにした。本研究では,C型フェライトコアと磁性流体を複合させることにより,インダクタ機能,放熱機能,傾斜による磁束制御機能の3つの機能を有する中電力多機能インダクタとして複合磁性流体インダクタを考案.試作した。C型フェライトコアのギャップ幅を変化させたときの3つの機能特性の変化について実験的検討を行った結果。放熱特性,磁気特性,傾斜による磁束制御特性の関係を明らかにできた。
半導体及び金属超格子でのフォノンイメージ

本研究の目的は半導体及び金属人工超格子における音響的性質を、フォノン(音響量子)を通して解明することである。最近、超格子のもつ完全な周期性を妨げる効果が存在する場合の音響的性質に興味が持たれており、本研究においては次の二点に関して詳細な解析を行い成果を上げる事に成功した。(1)不純物質が存在する場合の音響フォノン・スペクトル最も現実的な不純物質層は、母体と同一物質で構成されているが、その厚さが異なっているものである。この場合、フォノンの運動を支配する連続的な方程式を離散化すると問題の見通しが良くなる事を発見した。これに基づいてフォノンの透過スペクトルを計算した。その結果、周期超格子においては禁止されるフォノンの周波数帯の中に新たに狭い許容帯が生じる事が明らかになった。ここでのフォノンの振動は、不純物層の近傍に局在している。フォノンの透過率は、これらの対応する周波数で有限な値を持ち、その為超格子中を伝播して行く事が可能となる。(2)準周期超格子と周期超格子における音響スペクトルの相関最近のフォノン・イメージングを用いた実験、及び数値計算により、準周期、及び周期超格子のフォノン透過スペクトルの間には、明確な相関の存在する事が明らかにされたが、その理由については不明であった。この点を調べるために、それぞれの超格子の構造因子を計算した。その結果、それらの主要なスペクトルギャップについて成立する関係式が解析的に導かれた。それによると、これまでの実験、数値計算の結果がよく再現され、さらに準周期超格子におけるスペクトル構造の起源が明確になり、その特定と解析が容易になることが示された。
細胞の代謝活動を考慮した骨リモデリングの数理モデルの構築

本研究では,骨細胞による力学刺激感知,および,骨系細胞間の生化学的シグナル伝達という微視的な細胞活動から,巨視的な骨構造変化を再現可能な骨リモデリングの数理モデルを構築した.まず,骨細胞の力学刺激感知過程に着目し,骨細管内の間質液流れによる骨細胞突起の変形を解析した.さらに,骨系細胞間の代表的なシグナル伝達系を考慮した骨リモデリングの数理モデルを提案し,力学環境に応じた骨形態変化についてシミュレーションによる検討を行った.本研究では,骨細胞による力学刺激感知,および,骨系細胞間の生化学的シグナル伝達という微視的な細胞活動から,巨視的な骨構造変化を再現可能な骨リモデリングの数理モデルを構築した.まず,骨細胞の力学刺激感知過程に着目し,骨細管内の間質液流れによる骨細胞突起の変形を解析した.さらに,骨系細胞間の代表的なシグナル伝達系を考慮した骨リモデリングの数理モデルを提案し,力学環境に応じた骨形態変化についてシミュレーションによる検討を行った.本研究では,リモデリングによる骨の機能的適応現象のメカニズム解明に向け,骨細胞による力学刺激感知,および,細胞間の生化学的シグナル伝達という微視的な細胞活動から,巨視的な骨構造変化を再現可能な数理モデルの構築を目指している.骨細胞による力学刺激感知過程には,骨小腔-骨細管系内の間質液の流れが重要な役割を担っているとの仮説を受け,本年度は,骨細管壁の微細構造が,内部に存在する間質液の流れと,それにともなう骨細胞突起の変形に及ぼす影響に着目し,計算機シミュレーションを援用した力学的検討を行った.以下に,本年度中の主な研究実施内容と,得られた成果をまとめる.1.骨細管イメージベースモデルを用いた間質液流れシミュレーション超高圧電子顕微鏡により取得した骨細管・骨細胞突起の電子断層画像をもとに,骨細管壁と細胞突起に挟まれた細胞周囲間隙領域を三次元再構築した.このようにして作成した骨細管イメージベースモデルを用い,格子ボルツマン法により骨細管内の間質液の力学的挙動を解析した.その結果,定常状態において,骨細管内の間質液の流れは層流であり,その流速は,骨細管壁ならびに細胞突起の凹凸に起因して,流路内の位置に大きく依存することが示された.2.骨細管内の間質液流れによる骨細胞突起変形シミュレーション細胞膜を微小な三角形要素の集合体で表現した骨細胞突起の数理モデルを構築したさらに,格子ボルツマン法による流体解析と細胞突起モデルとを組み合わせ,間質液と細胞突起との流体-構造連成解析を行った.その結果,細胞膜の局所的な力学特性が,細胞突起全体の変形挙動に影響を及ぼすことが示唆された.また,骨細管壁の凹凸の存在により,内部を流れる間質液の流速分布が複雑になるため,骨細胞突起は,骨細管の長軸方向のみならず,それに垂直な方向にも変形することが確認された.本研究では,リモデリングによる骨の機能的適応現象に着目し,微視的な細胞活動から巨視的な骨構造変化までを統一的に理解するための理論的枠組みの構築を目指している.本年度は,骨細胞の力学刺激感知過程における細胞周囲マトリックスの影響を解析するとともに,骨系細胞間の代表的なシグナル伝達系を考慮した骨リモデリングの数理モデルを構築し,力学環境に応じた骨形態変化についてシミュレーションによる検討を行った.以下に,本年度中の主な研究実施内容と,得られた成果をまとめる.1.細胞周囲マトリックスが流れによる骨細胞突起変形に及ぼす影響骨細管内における骨細胞突起の周りには,細胞周囲マトリックスとして多数の高分子鎖が存在し,間質液の力学的挙動に影響を及ぼす.そこで,多孔質や繊維質中の粘性流体の流れを表現可能なBrinkman方程式を流れの支配方程式として用い,その影響を考慮した.流体解析手法として格子ボルツマン法を適用し,前年度に構築した細胞突起モデルとを組み合わせ,間質液と細胞突起との流体ー構造連成解析を行った.その結果,細胞周囲マトリックスの分布が密なほど,間質液の流れに対する抵抗が増大するため,骨細胞突起の変形は著しく低下することが示された.2.シグナル伝達系を考慮した骨リモデリング数理モデルの構築骨リモデリング過程において,骨吸収を担う破骨細胞と骨形成を担う骨芽細胞とは,細胞間接触にともなうシグナル伝達を介して,連携的に互いの分化を調節している.そこで,骨系細胞の分化制御に重要な役割を担うRANK-RANKLシグナル伝達系を考慮した骨リモデリングの数理モデルを提案し,単体骨梁に対するリモデリングシミュレーションを行った.その結果,骨系細胞の分化にともない細胞膜上のRANKL発現量が継時変化することにより,骨吸収と骨形成とを周期的に繰返す骨リモデリングサイクルを再現することができた.交付申請書に記載の通り,超高圧電子顕微鏡観察に基づく詳細な三次元骨細管モデルの構築に加え,間質液の流れに起因する骨細胞突起の局所的な変形を調べるための基本的な解析手法の提案が実現できたことから,本研究はおおむね順調に進展しているものと判断される.24年度が最終年度であるため、記入しない。骨細管内にはプロテオグリカンをはじめとする多数の高分子が存在しており,これが間質液の流れに対する抵抗として作用し,骨細胞突起の変形に重要や影響を及ぼすことが明らかにされてきた.

そこで,従来の研究計画を遂行する前に,本年度に提案した間質液と細胞突起との流体-構造連成解析手法に対して,新たに高分子鎖の影響を考慮することにより,力学刺激感知過程における骨細胞の局所的な変形を解析する.その後,得られた知見をもとに,骨細胞から産生されるシグナル分子の細胞間伝達過程,および,その結果として生じるリモデリングによる骨梁形態変化を計算機シミュレーションにより解析し,微視的な細胞活動と巨視的な骨構造変化との関連について検討を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
記号代数的近似と数値的近似の組合せによる数値数式融合計算の研究

数値計算と記号代数計算の双方を組合せる融合計算が「計算の壁を破る」可能性を持つものとして期待されていますが、個々の具体的な問題に対する事例研究の域をでていません。本研究では、有効な数値数式の融合をシステマチックに行える戦略・理論を構築することを最終的な目標とし、そのための第1歩として、『多項式の根、もしくは、連立代数方程式の解の近似を利用した計算の効率化』という枠の下で、2種類の近似値、「数値的な近似値」と「記号代数的な近似値」の組合せの戦略を構築することを試みています。戦略の構築のための具体的な目標とし、以下を設定していました。(a)2種類の近似の特性を解析し、その用途、効果を明らかにする。(b)計算対象を豊富に用意し、その融合による適用法を個々に構築しその効果を判定する。(c)上記結果を総括し、その中から一般的な適応指針、すなわち、戦略法を確立する。(a)に関しては、記号代数的な近似の構成法であるHensel構成とその実際の数への引き戻しを重点に九州大学のXavier博士ら若手研究者たちと討論を重ねました。(b)では、多項式のガロア群と分解体計算を継続して取り上げ、パリ第6大学のRenault博士との共同研究を行い、異なる複数の近似を用いることで計算の効率化が実現できることを検証し、成果を国際会議で発表しました。また、さらなる結果をまとめ、平成21年度に開催される国際会議に投稿し受理されました。(c)の総括として複数の異なる近似を利用する方式の開発の有効な切り口が本研究を通して得られ、今後より発展させる道筋ができたものと思います。本研究では、有効な数値数式の融合(組合せ)をシステマチックに行える戦略・理論を構築することを最終的な目標とし、そのための第1歩として、『多項式の根、もしくは、連立代数方程式の解の近似を利用した計算の効率化』という枠の下で、2種類の近似値、「数値的な近似値」と「記号・代数的な近似値」の組合せの戦略の構築を試みています。初年度となる平成18年度では、最も基本である1変数多項式の根の近似に重点をおいたものとして、多項式のガロア群計算、分解体計算を重点的に取り上げました。分解体計算では、根の近似を利用することで、分解イデアルのグレブナー基底が線形方程式を解くことで効率よく得られることをパリ第6大学のRenault博士との共同で国際会議ANTS VIIで発表しました。この研究のさらなる発展として、根の数値的近似値と記号・代数的近似値との計算可能な対応関係を共同で調べ、Renault博士が数式処理システムMagma上で大規模な計算機実験を行いましたが、誤差評価の問題もあって、まだ発展途上の段階にあります。また、ガロア群計算に密接なものとしてパラメータを持つ多項式の分解がありますが、そこで活用される近似計算法を検討するために、より一般的な枠組みとしてパラメータを持つ多項式により生成されるイデアルの分解計算を考え、計算が既存の計算法の組合せで実現できることが分かり、国際会議ICMSで発表しました。この研究は計算可能性を示しただけのもので、その効率面(計算機上での実現)が今後の課題となっていますが、ここに数値・数式融合がうまく適用できる可能もあり、現在検討中です。数値計算と記号・代数計算の双方を組合せる融合計算が「計算の壁を破る」可能性を持つものとして期待されていますが,個々の具体的な問題に対する事例研究の域をでていません。本研究では,有効な数値数式の融合(組合せ)をシステマチックに行える戦略・理論を構築することを最終的な目標とし,そのための第1歩として,『多項式の根,もしくは,連立代数方程式の解の近似を利用した計算の効率化』という枠の下で,2種類の近似値,「数値的な近似値」と「記号・代数的な近似値」の組合せの戦略を構築することを試みています。戦略の構築のための具体的な目標として,(a)2種類の近似の特性を解析し,その用途,効果を明らかにする,(b)計算対象を豊富に用意し,その融合による適用法を個々に構築し,その効果を判定する,に重点を置きました。テーマ(a)では,「記号代数的近似に関する正しい値への引き戻し」に関して,ヘンゼル構成に焦点をあて,若手研究者らと議論を重ねています。テーマ(b)では,近似を適用する計算対象として,多項式のガロア群計算,分解体計算を昨年度に引き続き取り上げ,分解体計算において,複数の根の近似を利用することで,分解イデアルのグレブナー基底が補間法により効率よく得られることをパリ第6大学のRenault博士との共同研究で明確にし,計算機実験を通して近似の特性を明確にしました。(本研究を論文としてまとめ,計算数学国際会議ISSAC2008に投稿し,受理されました。)数値計算と記号代数計算の双方を組合せる融合計算が「計算の壁を破る」可能性を持つものとして期待されていますが、個々の具体的な問題に対する事例研究の域をでていません。

(a)2種類の近似の特性を解析し、その用途、効果を明らかにする。(b)計算対象を豊富に用意し、その融合による適用法を個々に構築しその効果を判定する。(c)上記結果を総括し、その中から一般的な適応指針、すなわち、戦略法を確立する。(a)に関しては、記号代数的な近似の構成法であるHensel構成とその実際の数への引き戻しを重点に九州大学のXavier博士ら若手研究者たちと討論を重ねました。(b)では、多項式のガロア群と分解体計算を継続して取り上げ、パリ第6大学のRenault博士との共同研究を行い、異なる複数の近似を用いることで計算の効率化が実現できることを検証し、成果を国際会議で発表しました。また、さらなる結果をまとめ、平成21年度に開催される国際会議に投稿し受理されました。(c)の総括として複数の異なる近似を利用する方式の開発の有効な切り口が本研究を通して得られ、今後より発展させる道筋ができたものと思います。
房総アクセントの記述的研究

本研究は、千葉県の上総・安房地方に広がる「房総アクセント」の実態把握と体系記述を目的とした。「房総アクセント」は、京浜アクセント(金田一春彦による)の一変種でありながら、北奥方言アクセントなどと同じく母音の種類(広母音か狭母音か)が音調に関与するアクセントで、地域差も大きい。またその歴史的解釈をめぐっては、異なる立場からの論争がある。本研究では歴史的解釈に先立つものとして、1.特に語音と音調の関係について従来の報告より細部にわたる詳細なデータを収集する。2.代表的な地点の体系記述を行い、地域差を把握する。の2点を目標とした。金田一の「房総アクセント」の4分類などを参考に、10地点(市原市、東金市、茂原市、一宮町、大多喜町、鴨川市、君津市、白浜町、木更津市、館山市)を選び、それぞれ60歳代から70歳代の生え抜きの話者を対象に調査を行った。調査にあたっては、主として東北大学文学部編『アクセント調査票』を用い、場合によっては類別語彙を補充した。また読み上げ式調査を補完するものとして、上記のうち2地点では談話の収録を行った。現在読み上げ式調査、収録談話ともに、結果の整理を行っている。今後これらをもとに体系の記述に進む予定である。なお、今回の調査内容は比較的簡略なものであった。研究実施計画に記した、より詳細な内容の調査は今回行うことができず、今後の課題として残されている。の2点を目標とした。
「褒め方・叱り方のタクト」　－教育力育成と信頼の場の創出に関する実証研究

本研究はコミュニケーションにおけるタクトの働きについて、言語・身体・パフォーマンスの観点から理論的に分析するとともに、教育力育成と信頼の場の創出に資するようなタクト養成プログラム開発を行った。理論研究としては、教育者と教育される側との相互作用がなされる「場」の創出という観点から分析することの必要性について、東洋的な思想も取り入れた分析の必要について明らかにした。事例研究では、地域の子育て支援の関係者から意見聴取を行った。また、「振り返り」活動を通した自己分析のまなざしの形成について、母親の言語活動を中心に、子育てへの思いや日常の子どもとのコミュニケーションについて反芻する過程に注目し分析した。本研究はコミュニケーションにおけるタクトの働きについて、言語・身体・パフォーマンスの観点から理論的に分析するとともに、タクト養成プログラムを開発することを目的としている。今年度の研究成果は以下の通りである。1理論研究の実績としては、前年度、コミュニケーションを支える「場」の成立過程の重要性について東洋思想を取り入れた分析の必要が明らかになったのを受けて、「場」の成立過程を、「存在を注目し認めるまなざし」の往還という観点から解明した。褒める・叱るという関わりを支えている基盤として、相手から自分の存在がまなざされ、認められているかどうかを感じ取ること、および相手の注意をひくための工夫をすること、この二つの作用がコミュニケーションの基盤となる「場」の形成の核となっていることを、西田幾多郎をはじめとする京都学派の思想テクストの分析、瞑想における内観的行為の現代的意義に関する国際ワークショップ(ベルリンで開催)を通して明らかにした。2タクト養成プログラムの開発については、米国リーダーシップ養成プログラムの聞き取り調査とプログラム実施状況に関する調査を行い、情動面の言語化過程において日米独での相違点について分析・検討をした。3触覚の現象としての意義、その働きの広範さを念頭に入れたタクトの働きについて、環境との接触面の繊細さを軸に分析していくという観点から、空間の質の変化に関する工学的研究や環境研究との学際協働の可能性について、ドイツおよび日本で最終年度に向けた国際ワークショップの企画を検討した。本研究はコミュニケーションにおけるタクトの働きについて、言語・身体・パフォーマンスの観点から理論的に分析するとともに、教育力育成と信頼の場の創出に資するようなタクト養成プログラムを開発することを目指して行われた。(1)理論研究の実績としては、タクトの働きについてはこれまで、教育者側の教育状況の理解や判断、行動の能力という観点からのみ分析されてきたが、教育者と教育される側との相互作用がなされる「場」の創出という観点から分析することの必要性について、東洋的な思想も取り入れた分析の必要について明らかにした。東洋的なわざの修練では、「経験の地平拡大としての熟達過程」が重要視されていることが明らかとなった。(2)事例研究では、地域の子育て支援の関係者から意見聴取を行った。(3)タクト養成については、米国・国際戦略研究所CSISにおけるリーダーシップ養成プログラムなど既存のプログラムを検証した。また、幼稚園児および小学生をもつ母親への日本での調査をもとに、母親が子どもとのコミュニケーションを日誌形式で記録する「振り返り活動」に注目したタクト養成プログラムを考案した。(4)場の創出と言語活動の関係についてドイツの歴史人類学の分野で研究の進んでいる、「儀礼的行動におけるパフォーマンスの模倣(ミメーシス)としての学習過程について、日独国際ワークショップを実施した。タクトが家族とのコミュニケーションをはじめ日常の儀礼的行動のなかでどのように養成されていくかを中心に、歴史人類学研究的手法による研究成果について討議し、タクト養成プログラムの開発にさらに検討を加えた。(2)京都市教育委員会やこども未来館等での意見聴取を通して、災害やリスク対応という状況下でのタクトの働きも視野に入れるためには、リーダーシップ養成という観点を考慮に入れた養成プログラムの開発が必要であるという観点から、フォロワーシップとリーダーシップの双方を取り入れたプログラム開発の可能性について検討した。(3)母親が子どもとのコミュニケーションを日誌形式で記録する「振り返り活動」に注目したタクト養成プログラムを開発するために、幼稚園児および小学生をもつ母親の協力を得て、2011年クリスマスから2012年の新年にかけての期間にその予備調査を実施し、その調査結果を取りまとめた。

(4)日独タクト国際比較調査を実施するための調査枠組み、方法、実際についてドイツ側協力者と打ち合わせを行った。また、歴史人類学研究の観点を取り入れた研究報告という形で、本研究の成果を発表しまた討議するための京都での2013年3月の国際ワークショップ開催について企画を検討した。本研究の根幹である、東洋的思想を取り入れた「場」の創出に関する理論研究およびタクト養成プログラムの開発という目的の達成に向けて、現段階では、資料分析、聞き取り調査および国際ワークショップを通したプログラムの検討など、おおむね順調に進展していると評価できる。養成プログラムに導入する「振り返り」活動の記録作成過程を、ワークショップ形式で実施する可能性も視野に入れて検討をした点で十分な進展を得たといえる。本研究の根幹である、東洋的思想をも取り入れた「場」の創出に関する理論研究およびタクト養成プログラムの開発という目的の達成に向けて、現段階では資料調査と分析、プログラム開発のための予備調査の実施とその分析など、おおむね順調に進展していると評価できる。プログラム開発のためにリーダーシップ養成に関わる既存のプログラムを視野に入れた検討および「振り返り」活動を通したプログラム開発の軸の設定を行ったことなど、十分な進展をみたといえる。理論研究の成果と調査研究の成果を最終年度に向けて繋いでいく作業を強化することにしている。とりわけ、「場」の創出という観点から、東洋的なわざの修練にみる「沈黙や暗黙のコミュニケーション」の意義を取り入れたパフォーマンスの模倣的学習過程にさらに注目し、プログラム開発に繋いでいく。2013年5月には、京都大学医工連携プロジェクトの研究会で、韓国・仁荷大学で、6月には独国・ベルリン自由大学およびドレスデン工科大学で、コミュニケーションの質を上げるためのタクトおよび触覚の意義に関する講演および検討会を行う予定である。また、環境との接触面の微細化の技法としてのタクトの働きをさらに具体的なプログラムへと展開していく観点から、本研究の3年間の成果を単著としてまとめることにしている。理論研究では、「場」の創出という観点から、東洋的なわざの修練にみる子育てや教育の知恵について資料を収集し分析するほか、京都学派の「場」の思想を基盤とした経験の意義について分析し、プログラム開発につなげる。事例研究では、「振り返り」活動を通した自己分析のまなざしの形成という観点から日独国際比較によるタクトの本調査を実施する。さらに、米国・国際戦略研究所におけるリーダーシップ養成プログラムに関する研究成果について資料収集および意見聴取する(2012年4月末から5月)ほか、2012年3月には歴史人類学的観点を入れての国際ワークショップを京都で開催することにしている。
先天性横隔膜全欠損に対する遺伝子導入および再生医療を応用した新規治療法の開発

ニトロフェン誘導の横隔膜ヘルニアラットに肺組織内間葉系幹細胞(MSC)を投与した。その結果、肺のPCNA陽性細胞が増加。臨床例20例のDNAの抽出を行いSNP-arrayを施行。その結果TCTE3のmicrodeletionを検出。再発例に腹壁筋フラップ法を11例に施行し良好な結果。脱落乳歯の歯髄細胞(SHED)から肝細胞の分化に成功。SHEDの多分化能を利用して横隔膜筋細胞のシート作成を開始。先天性横隔膜ヘルニアの最重症例である横隔膜無形成(Diaphragmatic Agenesis)の治療として、低形成肺を成長させる治療法と無形成の横隔膜を再生する治療法を開発することである。具体的には以下の4つの研究からなっている。それぞれについて実績の概要を述べる。(1)低形成肺を成長させる方法の開発。低形成肺を肺胞および肺血管の両者の面から成長させる方法を、臓器培養の手技を用いて種々の成長因子を投与しその効果を評価する。肺のorgan cultureが可能なマウスを用いてニトロフェン誘導の先天性横隔膜ヘルニアを作成しようと試みた。妊娠マウスに胎生9日にニトロフェン10mg30mgを投与量を変えたり、投与法としてコーン油やオリーブ油とともに投与したりしてみたが結果的にマウスの胎仔横隔膜ヘルニア作成はすべて不成功に終わった。そこでラットに変えて行ったところ薬40%に横隔膜ヘルニアが発生した。しかしラットの肺はマウスに比して大きいためにorgan cultureの手法がまだうまくいかない状態である。(2)横隔膜ヘルニアの責任遺伝子の検索。患児および母親のDNAをSNP-CGH arrayにてスクリーニングし肺低形成の原因遺伝子を追及し、遺伝子治療の基礎とする。初年度は倫理的な審査を終了し、書式を整備した。教室および関連病院にてフォローしている先天性横隔膜ヘルニアの患児および母親の採血を10例あまり行いDNAの抽出まで行った。(3)腹壁筋フラップ法の評価。無形成の横隔膜を形成する方法として現在我々が臨床で用いている腹壁筋フラッフ法について、術後の横隔膜の機能を胸郭運動測定装置やMRIを用いた横隔膜の運動で評価する。教室で行った腹壁筋フラップ法の症例が増加し9例になった。(4)横隔膜再生医療。新生豚の大腿筋肉から横紋筋細胞を分離し培養する条件を設定する。さらに横紋筋細胞から筋芽細胞を誘導する。CD34をマーカーとして筋芽細胞の同定と確認を行う予定である。この研究は培養系の確立がまだであり、着手できていない。ニトロフェン誘導の先天性横隔膜ヘルニアモデルをマウスからラットに変えて行ったところ約40%に横隔膜ヘルニアが発生した。しかしラットの肺はマウスに比して大きいためにorgan cultureの手法で苦労したが、パラメーターを工夫することによりIGFの効果が評価できるようになってきた。今後データの整理と論文作成を行う。無形成の横隔膜を形成する方法として現在我々が臨床で用いている腹壁筋フラップ法について、術後の横隔膜の機能を胸郭運動測定装置やMRIを用いた横隔膜の運動で評価する。教室で行った腹壁筋フラップ法の症例が増加し10例になった。外来フォローの一環として肺機能検査を症例ごとに積み重ねている。それぞれについて実績の進捗状況を述べる。

低形成肺を肺胞および肺血管の両者の面から成長させる方法を、臓器培養の手技を用いて種々の成長因子を投与しその効果を評価する。ニトロフェン誘導の先天性横隔膜ヘルニアモデルをマウスからラットに変えて行ったところ約40%に横隔膜ヘルニアが発生した。しかしラットの肺はマウスに比して大きいためにorgan cultureの手法で苦労したが、パラメーターを工夫することによりIGFの効果が評衝できるようになった。その結果培養液にIGF2を加えると肺成熟を促すことが証明された。(2)横隔膜ヘルニアの責任遺伝子の検索。患児および母親のDNAをSNP-CGHarrayにてスクリーニングし肺低形成の原因遺伝子を追及し、遺伝子治療の基礎とする。教室および関連病院にてフォローしている先天性横隔膜ヘルニアの患児および母親の採血を20例あまり行いDNAの抽出を行いSNP-arrayにてスクリーニングを行った。その結果捻non-isolated caseでTCTE3のmicrodeletionを検出し、責任遺伝子としての可能性を示唆した。(3)腹壁筋フラップ法の評価。無形成の横隔膜を形成する方法として現在我々が臨床で用いている腹壁筋フラップ法について、術後の横隔膜の機能を胸郭運動測定装置やMRIを用いた横隔膜の運動で評価する。教室で行った腹壁筋フラップ法の症例が増加し10例になった。外来フォローの一環として肺機能検査を症例ごとに積み重ねており、来年度はデータを集積して英文雑誌に報告する予定である。(4)横隔膜再生医療。脱落乳歯の歯髄細胞を幹細胞のソースとして、分化誘導により肝細胞の機能を有する肝細胞様細胞の分化に成功した。今後、横紋筋細胞への分化の方向性を検討する予定である。先天性横隔膜ヘルニアの最重症例である横隔膜無形成(Diaphragmatic Agenesis)の治療として、低形成肺を成長させる治療法と無形成の横隔膜を再生する治療法を開発することである。具体的には以下の4つの研究からなっている。それぞれについて実績を述べる。1)低形成肺を成長させる方法の開発。ニトロフェン誘導の先天性横隔膜ヘルニアモデルの低形成肺に対してeGFPラット肺から抽出・培養した肺組織内間葉系幹細胞(MSC)を胎児子宮静脈内に投与した。その結果、MSC投与群においては、コントロール群と比較して、免疫染色でTTF-1, Sp-c陽性細胞が増加する結果が得られた。2)横隔膜ヘルニアの責任遺伝子の検索。患児および母親のDNAをSNP-CGH arrayにてスクリーニングし肺低形成の原因遺伝子を追及し、遺伝子治療の基礎とする。その結果non-isolated caseでTCTE3のmicrodeletionを検出し、責任遺伝子としての可能性を示唆した。3)腹壁筋フラップ法の評価。
イオン液体を活用した新規液晶分子の合成研究

イオン液体は,室温で液体である不思議な塩であり,様々な角度からその機能・有用性を明らかにすべく研究が行われている。本研究は,イオン液体と液晶の機能を併せ持つ,未来型を思考した高付加価値型の液晶材料となる分子を簡便に合成する手法を確立し,その分子の諸特性を明らかにすることを目的とする。また,次世代を担う児童生徒に,彼らにとって全く未知の化合物であるイオン液体についてわかりやすい実験授業を提案することで広くイオン液体の良さを周知したいと考えこの研究に着手した。1.液晶分子合成を目指した光学活性フツ素化合物の合成研究キラル部位を有する優れた液晶の研究開発が活発になされ,トリフルオロメチル基を有する2量体型の液晶材料は反強誘電性液晶のキラルドーパントとして優れていることが楠本らによって報告されている。^<1)>分子の中間に芳香族官能基を持つ新しいタイプの2量体型液晶材料へ変換可能なビストリフルオロメチルアルカンジオールの合成を検討した。その結果,イオン液体にBminPF_6を用いることで,反応速度,エナンチオ選択性共に十分な値を得ることが出来,イオン液体の有用性を生かした結果が得られたものと考えている。2.イオン液体を活用した環境に優しい教材開発イオン液体は室温で液体である不思議な塩であり,難燃性で,揮発性がなく,毒性のない優れた溶媒である。イオン液体を用いて高等学校教材に活用できるエステル化反応について検討した。その結果,溶媒にBminTFSI,触媒として従来用いていた濃硫酸ではなく,固体酸を用いて簡便に行う方法を見いだした。本年度は,実際に地元の高等学校に行き出張授業,現職の教員を対象に研修事業を2回行った。出張授業ではそれぞれ従来の物質とは異なる性質を確かめ,今までにない新しい物質の魅力を見出すとともに,科学の面白さを再認識していたと思われる。研修事業では生徒が体験するのと同じ演習形式で実際に測定・実験を行ったが授業展開のヒントになったものと思われる。イオン液体は、室温で液体である不思議な塩であり、様々な角度からその機能・有用性を明らかにすべく研究が行われている。また、液晶素材は現在のIT情報社会を支えてきた素材である。現在ではその機能性材料としての特性についても興味が持たれている。本研究は、イオン液体と液晶の機能を併せ持つ、未来型を思考した高付加価値型の液晶材料となる分子を簡便に合成する手法を確立し、その分子の諸特性を明らかにすることを目的とする。また、次世代を担う児童生徒に、彼らにとって全く未知の化合物であるイオン液体についてわかりやすい実験授業を提案することで広くイオン液体の良さを周知したいと考えこの研究に着手した。1.液晶分子合成を目指した光学活性フッ素化合物の合成研究キラル部位を有する優れた液晶の研究開発が活発になされ、トリフルオロメチル基を有する2量体型の液晶材料は反強誘電性液晶のキラルドーパントとして優れていることが楠本らによって報告されている。その結果、イオン液体にBminPF_6を用いることで、反応速度、エナンチオ選択性共に十分な値を得ることが出来、イオン液体の有用性を生かした結果が得られたものと考えている。2.イオン液体を活用した環境に優しい教材開発イオン液体は室温で液体である不思議な塩であり、難燃性で、揮発性がなく、毒性のない優れた溶媒である。その結果、溶媒にBminTFSI、触媒として従来用いていた濃硫酸ではなく、固体酸を用いて簡便に行う方法を見いだした。さらに実際に地元の高等学校に行き出張授業を行った。従来の物質とは異なる性質を確かめ、科学の面白さを再認識していたと思われる。

本年度は,実際に地元の高等学校に行き出張授業,現職の教員を対象に研修事業を2回行った。出張授業ではそれぞれ従来の物質とは異なる性質を確かめ,今までにない新しい物質の魅力を見出すとともに,科学の面白さを再認識していたと思われる。研修事業では生徒が体験するのと同じ演習形式で実際に測定・実験を行ったが授業展開のヒントになったものと思われる。
平野部における洪水被害形態の比較研究

本研究は,過去に起こった洪水氾濫被害事象お比較を通して,被害形態と自然地理条件との関係を明かし,洪水被害の軽減策をたてる際の一指針を提示することを目的としている.まず,河川流域の平面形状と平野部の存在形態との関係流域面積3000Km2以下の1級河川について調べ,(1)細長い流域形状をしている河川では,氾濫原は河道沿いに連なっている場合が多く,河口付近では急に拡大している,(2)丸い流域形状をしている河川では,氾濫原は河道沿いにかなり幅広く存在していて,広い平野部を形成している,(3)両者の中間的な流域形状をしている河川では,上記2つのグループのいずれかに近いもの,色々の形態で氾濫原が混在している.という特徴を見いだした.ついで,このような平野部に洪水氾濫が生起したときの氾濫水の挙動を数値シミュレーションによって解析した.平野部の形態としては,水平な場合,河道に向かって一様に低くなっている場合,河道から遠ざかるに従って一様に低くなっている場合を対象とし,破堤形式,全面越流形式,霞堤形式の氾濫が生じた場合の流況や流体力の平面分布を示すとともに,相互比較を行って氾濫水による危険の度合の大小関係を明らかにした.一方,昭和44年の黒部川水害,昭和51年の鏡川水害,昭和50, 56年の石狩川水害の被害状況を,当時の色々の報告書と新聞記事等によって調べ,氾濫原の自然地理的条件と被害の形態との関係をある程度実証的に明らかにした.最後に,被害軽減策を検討する上での基本課題である何をどう守るかということをリスク分析の手法を用いて解析し,人命保全に対してはfail-safeの設計原理,生活保全に対してはsafe-failの設計原理に立脚して諸施策を検討すべきであることを明示した.本研究は,過去に起こった洪水氾濫被害事象お比較を通して,被害形態と自然地理条件との関係を明かし,洪水被害の軽減策をたてる際の一指針を提示することを目的としている.まず,河川流域の平面形状と平野部の存在形態との関係流域面積3000Km2以下の1級河川について調べ,(1)細長い流域形状をしている河川では,氾濫原は河道沿いに連なっている場合が多く,河口付近では急に拡大している,(2)丸い流域形状をしている河川では,氾濫原は河道沿いにかなり幅広く存在していて,広い平野部を形成している,(3)両者の中間的な流域形状をしている河川では,上記2つのグループのいずれかに近いもの,色々の形態で氾濫原が混在している.という特徴を見いだした.ついで,このような平野部に洪水氾濫が生起したときの氾濫水の挙動を数値シミュレーションによって解析した.平野部の形態としては,水平な場合,河道に向かって一様に低くなっている場合,河道から遠ざかるに従って一様に低くなっている場合を対象とし,破堤形式,全面越流形式,霞堤形式の氾濫が生じた場合の流況や流体力の平面分布を示すとともに,相互比較を行って氾濫水による危険の度合の大小関係を明らかにした.一方,昭和44年の黒部川水害,昭和51年の鏡川水害,昭和50, 56年の石狩川水害の被害状況を,当時の色々の報告書と新聞記事等によって調べ,氾濫原の自然地理的条件と被害の形態との関係をある程度実証的に明らかにした.最後に,被害軽減策を検討する上での基本課題である何をどう守るかということをリスク分析の手法を用いて解析し,人命保全に対してはfail-safeの設計原理,生活保全に対してはsafe-failの設計原理に立脚して諸施策を検討すべきであることを明示した.
強酸性湖における細菌群集の多様性解析

宮城県鳴子町の強酸性湖潟沼において、1998年より2000年に水質、細菌現存量の調査を短い間隔で行い、更に細菌の分子系統分類的な解析を試みた。1.潟沼は基本的には二循環湖であるが、春から夏の停滞期の間に急激な気温低下があると、一時的に全層の水が循環する現象が1998年及び1999年に数回ずつ確認され、その時硫化水素を含む無酸素状態が全層に広がった。一方、2000年は気温の低下がなかったため、成層が保たれ、停滞期の深水層は無酸素状態となり硫化水素が蓄積され、秋の循環期に入ってから、低酸素状態は全層に広り数週間続いた。その年の天候によって、一時的な循環の有無や水質変化が異なった。2.糸状細菌の現存量は停滞期に表面と温度躍層付近の2層に高密度だったが、一時的な循環によって分散し均一になった。秋の循環期になると全層で低密度になった。一方、桿菌は成層期には現存量が少なく、循環期に入り密度が増加した。このように、細菌群集の現存量は湖水の成層・循環状態に大きく影響を受けた。3.各種培地を用いて湖水より菌株の単離を試みたが、停滞期の表水層から従属栄養細菌のみが単離でき、これらの菌株の16SrRNA遺伝子の塩基配列を決定した結果、プロテオバクテリアαグループに属するMethylobacterium fujisawaenseに高い相同性持つ株と、γグループのLysobacter enzymogenesに高い相同性を持つ株であることが明らかになった。後者はデータベース上の鉄酸化無機栄養細菌とも高い相同性を持っていて、独立栄養に寄与している可能性が示唆された。4.湖水から直接にクローングによって、塩基配列を決定する予定であったが、まだ決定できておらず、優占種と考えられる糸状細菌の系統分類による解析が将来の課題として残った。宮城県鳴子町の火山性強酸性湖潟沼において、3月下旬から12月にかけて2週間間隔で、水温、溶存酸素濃度、硫化水素濃度、pHなどの水質と、DAPI染色による細菌の現存量の垂直分布を調査した。1.湖泉は春の短期間の循環期の後、停滞期に入り表層水と深層水の2つの層に成層したが、表層水と深層水の温度差は夏期になっても湖底からの熱の供給があるため小さかった。そのため停滞期に気温が低下すると、表面水の水温が下がり湖水が一時的に短期間循環する現象が数回起きたことが温度ロッガーのデータより明らかになった。この一時的な循環は溶存酸素や硫化水素などの水質への影響が大きく、これは潟沼の特徴といえる。9月以降は循環期になり、湖水は全層でほぼ一様にり、徐々に水温が低下していった。2.細菌の現存量の計測から、湖水中には細胞内にイオウ顆粒を蓄積した幅約1μm糸状の細菌が年間を通じて優先して、その量は常に500mm/ml以上見られ、停滞期の終わりには最大になり、1500mm/mlにも達した。秋の循環期になると桿菌が一時的に優占したが、水温が低下すると桿菌は減少した。細菌群集は湖水の成層状態に影響を受けていることが示唆された。3.細菌群集から単離した菌株の分子系統分類的な位置を知るために、数種類の硫黄酸化細菌培地、硫酸還元細菌培地、希釈普通寒天培地などを用いて、湖水より菌株の単離を試みたが、現在単離できたのは希釈普通寒天培地からのみであった。それぞれの機能グループに属する細菌の系統分類をするためには、更に異なった組成の培地による単離を試みる必要がある。一方、湖水に多量に生息する糸状細菌は、湖水のサンプルから直接的に希釈法やクローングによって、16SrRNA遺伝子を増幅し、塩基配列を決定する方法が効果的であり、13年度の重点的な課題になると考えられる。

3.各種培地を用いて湖水より菌株の単離を試みたが、停滞期の表水層から従属栄養細菌のみが単離でき、これらの菌株の16SrRNA遺伝子の塩基配列を決定した結果、プロテオバクテリアαグループに属するMethylobacterium fujisawaenseに高い相同性持つ株と、γグループのLysobacter enzymogenesに高い相同性を持つ株であることが明らかになった。後者はデータベース上の鉄酸化無機栄養細菌とも高い相同性を持っていて、独立栄養に寄与している可能性が示唆された。4.湖水から直接にクローングによって、塩基配列を決定する予定であったが、まだ決定できておらず、優占種と考えられる糸状細菌の系統分類による解析が将来の課題として残った。宮城県鳴子町の強酸性湖潟沼において、前年度に引き続き今年度も、細菌現存量、水質の調査を2週間間隔で行い、更に細菌の分子系統分類的な解析を試みた。1.潟沼は湖底からの熱供給があるため停滞期の成層状態が弱く、急激な気温低下があると、湖水が一時的に数日間全循環する現象が起き、それに伴い硫化水素を含む無酸素状態が全層に広がることが前年度数回確認されている。しかし2000年は気温の低下がなかったため、成層が保たれ、停滞期には深層水は無酸素状態となり硫化水素が蓄積され、秋の循環期に入ってから、無酸素状態は全層に広り、その状態は数週間続いた。2.蛍光染色による細菌現存量の計測から、2000年は糸状細菌が停滞期に、表面と温度躍層直下の2層に1999年より高密度で優占したが、秋の循環期になると全層で低密度になった。一方、桿菌は1999年には循環期に入り密度が微増したが、2000年は前年より出現が早まり、その密度も高かった。細菌群集は湖水の成層状態に大きく影響を受けていることが明らかになった。3.各種培地を用いて湖水より菌株の単離を試みたが、停滞期の表水層から従属栄養細菌のみが単離でき、これらの菌株の16SrRNA遺伝子塩基配列を決定した結果、プロテオバクテリアαグループに属するMethylobacterium fujisawaenseにそれぞれ99.5%と98.6%の相同性持つ2株と、γグループのLysobacter enzymogenesに99.2%の相同性を持つ株であることが明らかになった。後者はデータベース上の鉄酸化無機栄養細菌とも99.2%相同性を持っていて、独立栄養に寄与している可能性が示唆された。4.湖水のサンプルから直接にクローングによって、塩基配列を決定する予定であったが、まだ決定できておらず、優占種と考えられる糸状細菌の系統分類による解析が将来の課題として残った。
μX線CT骨断層像の複雑性解析による骨強度診断法の開発

本研究は,骨のμX線CT画像の構造解析と超音波波形歪計測によって,非侵襲に骨の機械的強度を推定することを目的とする2年間の基盤研究であった.この背景には老齢化社会問題があり,老年層のQOL(Quality Of Life)の向上に関係する.骨の機械的強度は,質,量,構造の3要素からなると考えられる.そこで当初より,量と構造についてはμX線CT画像を質については超音波計測を新たに追加し,骨の機械的強度を総合的に調べる戦略を立てていた.また,1年経過した段階での成果から,強度推定の精度向上のためにμX線CT画像に混入するアーティファクトの軽減と,超音波による基礎計測による実験精度向上を重要視しサブテーマ化した.本研究の成果は以下の通りである.1)CT再構成アルゴリズムにおいて,サイノグラム領域での適応フィルタリングと画像領域での閾値処理の再帰的適用によって,CT特有のアーティファクトは軽減した.2)ラット頚骨のμX線CT画像に対し,アーティファクトの軽減処理を行い,非線形処理によって特徴ベクトルを取り出し,機械強度(最大荷重,破断力,軸変異,靭性,最大弾性力)の線形判別を行った結果,靭性以外は0.8程度の相関値で推定できた.3)超音波計測は,位相を逐次シフトしたGabor波形の送受波を計測原理としているが,大変高精度な計測系が必要であることが判明した.このため,シミュレーションを中心に,この計測方式の可能性を確認した.本研究は,骨のμX線CT画像の構造解析と超音波波形歪計測によって,非侵襲に骨の機械的強度を推定することを目的とする2年間の基盤研究であった.この背景には老齢化社会問題があり,老年層のQOL(Quality Of Life)の向上に関係する.骨の機械的強度は,質,量,構造の3要素からなると考えられる.そこで当初より,量と構造についてはμX線CT画像を質については超音波計測を新たに追加し,骨の機械的強度を総合的に調べる戦略を立てていた.また,1年経過した段階での成果から,強度推定の精度向上のためにμX線CT画像に混入するアーティファクトの軽減と,超音波による基礎計測による実験精度向上を重要視しサブテーマ化した.本研究の成果は以下の通りである.1)CT再構成アルゴリズムにおいて,サイノグラム領域での適応フィルタリングと画像領域での閾値処理の再帰的適用によって,CT特有のアーティファクトは軽減した.2)ラット頚骨のμX線CT画像に対し,アーティファクトの軽減処理を行い,非線形処理によって特徴ベクトルを取り出し,機械強度(最大荷重,破断力,軸変異,靭性,最大弾性力)の線形判別を行った結果,靭性以外は0.8程度の相関値で推定できた.3)超音波計測は,位相を逐次シフトしたGabor波形の送受波を計測原理としているが,大変高精度な計測系が必要であることが判明した.このため,シミュレーションを中心に,この計測方式の可能性を確認した.本研究の主たる目的は,骨の機械的強度を非侵襲計測可能な物理量から推定することにある.研究分担者の東の所属する研究所の設備が整い,ラットのμX線CT骨断層像の分解能が向上し,骨の破壊検査による機械強度データも生データが入手できるようになった.このことはデータの質の向上をもたらしたが,高感度ゆえのアーティファクトの混入も助長した.また,予備研究において,X線による計測には反映されにくい強度項目があることが確認されていた.このような背景から,本年度の研究計画は当初の予定通り,(1)μX線CT骨断層像のアーティファクト軽減(2)強度推定精度の向上(3)超音波による基礎計測の3点であった.(1)については,CTの再構成原理に立ち返り,中間生成領域のサイノグラム領域において,教師なし学習による信号とアーティファクトの分離を行ったが,効果は非常に薄かった.そこで,教師あり学習に変えたところ,際立ったアーティファクトの軽減が確認された.この項目は,研究代表者の眞溪の研究室の学生の修士論文となった.今後,教師信号の生成法について研究を進める.(2)については,多重解像度解析と非線形計量に基づく強度推定を行い,これまで以上に高い相関値を得た.この項目は,国際会議にて発表を行った.(3)については,実験設備を整え,超音波の非線形伝播に基づく波形ひずみの定量化を試みた.超音波伝播は,非線形伝播による高調波の発生と,線形伝播による高調波の抑制の拮抗作用であり,これらの調停はGol'dberg数が担当している.このGol'dberg数を反映した情報の抽出について予備実験を行い,基礎データを収集した.この項目については,国内の学会で2回発表を行い,研究代表者の眞溪の研究室の学生の修士論文となった.本研究は、骨のμX線CT画像の構造解析と超音波波形歪計測によって,非侵襲に骨の機械的強度を推定することを目的としている.この背景には老齢化社会問題があり,老年層のQOL(Quality Of Life)の向上が関係している.最終年度となる平成14年度は,μX線CT画像のアーティファクト軽減と超音波計測の精度評価を行った.前者では,CT再構成アルゴリズムに立ち返り,サイノグラム領域での適応フィルタリングと画像領域での閾値処理の再帰的適用を行った.この結果,CT特有のリング状のアーティファクトは軽減し,骨の機械的強度の推定精度は向上した.

この手法は,本研究の目的とは独立に利用価値のあるアーティファクト軽減法となるだろう.後者は,初期位相が逐次的に変化する超音波ガボール波形を送受波することによって波形の非線形歪を計測しようとするアイデアである.波形歪は,生体組織の性状に深く関係することが知られている.超音波計測は前年度に送波側の設備を整え実験を進めていたが,予想されるデータが得られていなかった.このため,受波側の精度評価とシミュレーションによる計測法の評価を行った.この結果,本研究以前の既存設備で行っていた受波側の計測システムの精度が不足しているものの,計測方法自体に問題はないことが判明した.また,波形歪みの定量化では,無歪条件における受波波形の推定と実測からなるリサージュ曲線の符号付面積が適切な計量手段であることを明らかにした.これらの研究成果は,遅滞なく国内外の学会で発表を行った.
生殖・神経環境におけるIgA/IgM抗体の機能

抗原が生体内に侵入すると、免疫システムが作動し、B細胞が個々の抗原に特異的な抗体(免疫グロブリン)を分泌する。抗体は抗原と結合することによって修飾を受け免疫複合体を形成し、細胞性免疫を担うリンパ球、顆粒球、マクロファージなどの種々のエフェクター細胞とこれらの細胞に発現する免疫グロブリンFc受容体を介して結合することにより、これらの細胞の活性化を制御する。したがって抗体は抗原刺激に反応して分泌され、免疫グロブリン受容体を介して抗原情報をエフェクター細胞に伝えるシグナンレ伝達分子である。本年は、Fcα/μ受容体め遺伝子欠損マウスにおいてT非依存性抗原に対する液性免疫応答が亢進していることを明らかにした。これは補体依存性によるものであることも明らかにした。したがって抗体は抗原刺激に反応して分泌され、免疫グロブリン受容体を介して抗原情報をエフェクター細胞に伝えるシグナル伝達分子である。本年は、Fcα/μ受容体の遺伝子欠損マウスにおいてT非依存性抗原に対する液性免疫応答が亢進していることを明らかにした。
海洋環境における細菌によるフグ毒の分解に関する研究

平成8年11月と12月、相模湾真鶴半島沖にてスミスマッキンタイヤー採泥器を用い、それぞれ海底堆積物の採取を行った。採取された堆積物は、氷冷して実験室に持ち帰り、ポアサイズ0.2μmのメンブレンフィルターを用いて細菌画分の分離と計数を行った。さらに、堆積物から分離した細菌の懸濁液をテトロドトキシン(TTX)標品を含む海水(1MU/ml)に接種し、17°Cで約一週間静置培養した。培養期間中、経時的にTTX分析用の試料を採取した。マウス神経芽細胞を用いたバイオアッセイ法によるTTX定量の結果、4つの培養液のうち3つで、TTX濃度の顕著な増加(410MU/ml)がみられた。その間、細菌数は、約100cells/mlから10^610^7ells/mlまで増加していた。申請者らのこれまでの研究から、堆積物や懸濁有機物中にはTTX生産菌が存在することが示されており、今回の結果は、当初予想したTTXの分解ではなく生産が起こったことを示唆している。分析条件の検討から高濃度の細菌培養液は、バイオアッセイ法による定量に過大評価を与えることが示唆されたため、結果の解釈には慎重な検討が必要である。そこで、培養開始時と終了時の試料をさらにHPLC法を用いて分析した。その結果、わずかながらTTXの増加が認められたことから、これが堆積物中におけるTTXの生産を実験的に裏付ける新しい知見である可能性が高まった。今後さらに、実験の再現性を含めて詳細な分析を行い、これが普遍的な現象であるのかどうか慎重に検討していく必要があると思われる。