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鋼製橋脚および鋼橋上部構造の疲労設計荷重に関する研究

現在,鋼橋の疲労設計は「鋼道路橋の疲労設計指針」に基づき実施されている.同指針においては,T荷重に活荷重補正係数を乗じたものを疲労設計荷重として用いるよう規定されているが,交通流特性を十分反映した規定にはなっておらず,また鋼製橋脚等への適用性が不明確である.そこで本研究では,鋼製橋脚を含む鋼道路橋に対する,交通流特性を考慮した疲労設計荷重について検討した。対象構造は,2車線鋼桁橋と単純桁あるいは3径間連続桁を支持する鋼製門形ラーメン橋脚であり,前者については単純桁橋の支間中央部,3径間連続桁橋の中央径間中央部および側径間中央部に,後者については軸力と曲げモーメントが同時に変動する隅角部柱側に着目した.着目部位の疲労損傷度を応力(あるいは曲げモーメント)の影響線とモンテカルロシミュレーションで生成した模擬交通流により算定し,T荷重による損傷度と比較することにより,活荷重補正係数を求めた.その際,交通流および構造の特性を表す各種パラメータを変化させた.一連の検討の結果,指針の規定はシミュレーションの結果と概ね一致するものの,危険側になるケースも無視できない程度存在することを明らかにした.また,T荷重補正係数(定義が指針の規定とは異なる)を大型車重量の3乗平均値の3乗根と影響線基線長の関数として,同時載荷係数を1車線あたり日大型車交通量と影響線基線長の関数として表現した算定式を提案するとともに,今回対象とした鋼桁橋および鋼製橋脚に対して疲労損傷度に関する誤差が概ね20%以内であることを検証した.現在,鋼橋の疲労設計は「鋼道路橋の疲労設計指針」に基づき実施されている.同指針においては,T荷重に活荷重補正係数を乗じたものを疲労設計荷重として用いるよう規定されているが,交通流特性を十分反映した規定にはなっておらず,また鋼製橋脚等への適用性が不明確である.そこで本研究では,鋼製橋脚を含む鋼道路橋に対する,交通流特性を考慮した疲労設計荷重について検討した。対象構造は,2車線鋼桁橋と単純桁あるいは3径間連続桁を支持する鋼製門形ラーメン橋脚であり,前者については単純桁橋の支間中央部,3径間連続桁橋の中央径間中央部および側径間中央部に,後者については軸力と曲げモーメントが同時に変動する隅角部柱側に着目した.着目部位の疲労損傷度を応力(あるいは曲げモーメント)の影響線とモンテカルロシミュレーションで生成した模擬交通流により算定し,T荷重による損傷度と比較することにより,活荷重補正係数を求めた.その際,交通流および構造の特性を表す各種パラメータを変化させた.一連の検討の結果,指針の規定はシミュレーションの結果と概ね一致するものの,危険側になるケースも無視できない程度存在することを明らかにした.また,T荷重補正係数(定義が指針の規定とは異なる)を大型車重量の3乗平均値の3乗根と影響線基線長の関数として,同時載荷係数を1車線あたり日大型車交通量と影響線基線長の関数として表現した算定式を提案するとともに,今回対象とした鋼桁橋および鋼製橋脚に対して疲労損傷度に関する誤差が概ね20%以内であることを検証した.今年度は,(1)単純桁および3径間連続桁形式の2車線道路協を対象とする車線で大型車混入率が異なる場合の活荷重補正係数,(2)通常の交通流に対する1車線鋼ラーメン橋剛結部の活荷重補正係数に対する検討を行った.(1)については,特殊な交通流の一例として取り上げたものであり,特に交通量が多い主要幹線道路,あるいは大型車の走行レーンが指定されている高速自動車道などで実際に生じうる交通流を対象としたものである.既往の研究と同様モンテカルロ法を用い,大型車両が車線で均等に走行する一般的な交通流のほかに,車線で大型車混入率の異なる交通流を発生させ,同時載荷係数およびT荷重補正係数(本研究で定義したT荷重補正係数は,一般に用いられているものと異なる)を算定した.両者を比較することにより,各係数に及ぼす大型車走行台数の偏りの影響を検討した.その結果,同時載荷係数に対する車線間における大型車走行台数の偏りの影響(車線大型車走行比の影響)は無視できること,車線モーメント比が1.0より小さくなるにつれて,T荷重補正係数は小さくなることを明らかにした.また,その影響を考慮したT荷重補正係数の算定式を提案した.(2)については,曲げモーメントに加え軸力も同時に変動する鋼ラーメン橋の剛結部に着目し,車両速度,時間交通量,大型車混入率などの交通流パラメータ,および橋長,橋脚高さ,断面形状パラメータ(断面係数/断面積)などの構造パラメータを変化させ,(1)と同様の方法で一般的な交通流に対する活荷重補正係数を算定した.また,曲げモーメントと軸力をともに考慮した場合と曲げモーメントのみを考慮した場合の比較を行った.その結果,ほとんどの場合活荷重補正係数の算定に曲げモーメントのみを考慮すれば十分であるが,断面形状パラメータが大きくなるとT荷重補正係数の算定において軸力の影響を考慮する必要があることが明らかとなった.近年,部材相互の接合部の溶接継手や応力集中部などで自動車荷重が原因と考えられる疲労損傷事例が報告されるようになってきており,平成14年3月の「道路橋示方書・同解説」(以下,道示)では疲労も設計時に照査すべき限界状態の一つになった.具体的な照査方法が記載された「鋼道路橋の疲労設計指針」(以下,指針)では,疲労設計荷重を道示に規定されたT荷重とし,疲労照査に用いる疲労損傷度を算出することとしている.

その際,実交通流による疲労損傷度との相違をなるべく無くすため,様々な検討結果に基づき設定した補正係数を考慮することとしているが,全体的にどの程度の精度を有するかは明確ではない.そこで今年度は,シミュレーションにより着目部位の疲労損傷度を算出し,指針の規定に基づく計算結果と比較した.対象構造は,2車線道路橋の上部構造とし,支間長L(m)の単純桁橋の支間中央部,3径間連続桁橋の中央径間中央部および側径間中央部に着目した.疲労損傷度を求めるためのシミュレーション手法は,これまでの研究と同様であり,大型車混入率,時間交通量Q,車両速度V,支間長L,車線モーメント比,車線による大型車交通量の偏り,大型車中の車種構成比率をパラメータとして変化させた.その結果,シミュレーションによる疲労損傷度と指針の規定に基づく疲労損傷度の値にはそれほど大きな差は無く,概ね一致した.また,指針の規定に基づき算出した疲労損傷度が危険側になるケースは連続桁で多く,全体で10%程度であった.さらに,単純桁橋においては,車間距離が短くなるほど,指針の規定に基づく疲労損傷度はシミュレーションの結果に対して相対的に高くなる一方,連続桁橋の場合は逆の傾向を示した.現在、鋼橋の疲労設計は「鋼道路橋の疲労設計指針」に基づき実施されている。同指針においては、T荷重に活荷重補正係数を乗じたものを疲労設計荷重として用いるよう規定されているが、交通流特性を十分反映した規定にはなっておらず、また鋼製橋脚等への適用性が不明確である。本研究は鋼製橋脚を含む鋼道路橋に対する、交通流特性を考慮した疲労設計荷重について検討するものである。本年度はその最終年度に当たるため、これまでと同様の手法を用いて、鋼桁橋、鋼製橋脚それぞれに対して活荷重補正係数(T荷重補正係数および同時載荷係数)を算定してその支配因子を調査し、両者に共通して使用可能な疲労設計荷重の提案を試みた。対象構造は、2車線鋼桁橋と単純桁あるいは3径間連続桁を支持する鋼製門形ラーメン橋脚とし、前者については単純桁橋の支間中央部、3径間連続桁橋の中央径間中央部および側径間中央部に、後者については軸力と曲げモーメントが同時に変動する隅角部柱側に着目した。疲労損傷度を求めるためのシミュレーションにおいては、交通流および構造の特性を表す各種パラメータを変化させた。その結果に基づき、T荷重補正係数(定義が指針の規定とは異なる)を大型車重量の3乗平均値の3乗根と影響線基線長の関数として、同時載荷係数を1車線あたり日大型車交通量と影響線基線長の関数として表現した算定式を提案するとともに、今回対象とした鋼桁橋および鋼製橋脚に対して疲労損傷度に関する誤差が概ね20%以内であることを検証した。さらに、これまでに実施した一連の検討の内容とその結果を報告書として取りまとめ、関係各所に配布した。
エーレンシュタイン錯視の対称変換群への依存性

Ehrenstein錯視(以下、E錯視と略称)とは、例えば12本の線分を線端を等間隔に離して放射状に配置した図形(E図形と略称)を観察すると、E図形の中心部に錯視領域が出現し、線分が黒の場合は明るい円盤が、白の場合は暗い円盤が見える現象である。しかし、線端の位置を組織的に変えると色々な対称性あるいは形を持った錯視領域を出現させることが出来る。それらの錯視の強さをコンピュータ・ディスプレイを用いて心理学的に測定した。線分の無い一様輝度図形、および線分を有するE図形を刺激図形として用いた。E図形は12本の線分の線端で囲まれる錯視領域とその周囲の背景領域に分かれる。E図形と一様輝度図形の輝度は3種類に変えられ、線分の輝度は白色あるいは黒色に固定された。E図形の錯視領域としては、正多角形(3、4、6角形)を基本図形とした。正多角形の頂点に線分の先端を一致させると正多角形の錯視領域が出現するが、線分を15°回転させて線端を頂点からずらすと丸みの付いた図形に変わる。freemagnitudeestimation法を用い、被験者にはE図形の錯視領域と背景領域および一様輝度面に対して感じる主観的な見えの明るさを数で自由に評定させた。その結果、正多角形の錯視領域と丸みの付いた形の錯視領域は形が著しくことなるにもかかわらず、見えの明るさの評定値には有意な差が認められなかった。この結果は、図形の形の情報と明るさの情報が異なる系によって処理されていることを示唆している。一方、背景輝度が低い場合には、一様輝度図形の見えの明るさは背景領域の見えの明るさよりも暗く評定される傾向があり、明るさ水準の低下が観察された。
生活圏内での感染症媒介昆虫（蚊）とヒトの接触頻度と患者数の関係

国内の日本脳炎患者発生は年間5名程度であるが世界的には年間3万人程患者が発生している。我々は石川県内の日本脳炎ウイルス(JEV)媒介昆虫(コガタアカイエカ)の発生状況とJEV媒介状況を調査した。2013-2016年度に採集した27,422頭でJEV検出試験を行い、陽性サンプル15検体(580検体中)が確認された。これは国内でコガタアカイエカがJEVを媒介しており、患者発生がいつ起きても不思議ではないことを示している。今後もJEV動向をモニタリングしていくことが重要である。また、2015年度陽性サンプル1検体よりJEV分離に成功した。このJEVは遺伝子型1型であり、増殖能や毒性は調査中である。2013年度より開始したドライアイス+CDCトラップによる日本脳炎ウイルス媒介蚊(コガタアカイエカ)採集は既存6箇所+新規6箇所(本助成により増設)計12箇所で行った。2013年度夏期、石川県の天候は高温多湿(気象庁報道発表)であったためかコガタアカイエカの採集数は10,401頭(既存6箇所で比較)と非常に多いシーズンであった。本トラップで同時に採集されるアカイエカ、ヒトスジシマカやオオクロヤブカなどの採集数には大きな変化は見られなかったことからコガタアカイエカが特異的に増加したシーズンであったと言える。現在、採集したコガタアカイエカからの日本脳炎ウイルス分離を試みている。RT-PCR法でのウイルスRNA検出試験は採集サンプルの2/3程を終了しているがウイルス陽性サンプルは検出されていない。残りのサンプルを引き続き検査中である。2013年度に北陸地方では日本脳炎患者は確認されなかったが媒介蚊発生数がこのまま増加傾向を示すと、ウイルス侵入時に患者が多数出る可能性は低くはない。蚊採集地点12箇所はいずれも畜舎(豚舎か牛舎)近隣に水田、商業施設、民家と校舎(保育園、幼稚園、小学校や中学校)が存在しているヒト生活圏とウイルス(媒介昆虫(蚊)と増幅動物(豚))が濃厚接触する可能性の高い場所である。現実、2007年夏期には国内患者数9例中石川県で2例報告されていることからも、突発的な患者発生に備えてウイルス媒介蚊のモニタリングを継続することが必須である。2013年度より開始したドライアイス+CDCトラップによる日本脳炎ウイルス媒介蚊(コガタアカイエカ)採集は既存6箇所+新規6箇所(本助成により増設)、計12箇所で実施した。2013年度夏期、石川県は高温多湿であったためコガタアカイエカ発生が非常に多く(10,401頭)、日本脳炎患者発生が懸念されたが県内での患者発生はなかった。2014年度夏期は日照時間と降水量共に多く、最高気温はあまり高くないシーズンであった。このためかコガタアカイエカの発生も少なかった(3,306頭)。本年度採取したコガタアカイエカからRT-PCR法を用いてウイルスRNA検出を試みた結果、日本脳炎ウイルス保有率は0%であった。コガタアカイエカ発生数は気象条件に左右され、さらに蚊発生数が余り多くないシーズンでもRT-PCR陽性サンプル数が多い年(2010年度)もあり注意が必要である。2013ー2014年度北陸地方では日本脳炎患者は確認されなかったが媒介蚊発生数が増加した場合、患者発生リスクは低くはない。本研究での蚊採集地点はいずれも畜舎(豚や牛)近隣に水田、畑、商業施設、民家や校舎(保育園、幼稚園、小学校や中学校)が混在しているヒト生活圏とウイルス(媒介蚊と増殖動物)が濃厚接触する可能性が高い地域である。2007年夏期には日本脳炎国内患者数9例中2例が石川県で報告されており、突発的な患者発生に備えウイルス媒介蚊のモニタリングを継続することは重要である。平成25年度より開始したドライアイス(二酸化炭素)+CDCトラップによる日本脳炎ウイルス媒介蚊(主にコガタアカイエカ)採集を既存6箇所+新規6箇所(本助成により増設)、計12箇所で実施している。2013年度夏期:石川県は高温多湿でコガタアカイエカ発生数が非常に多く(10,401頭)、日本脳炎患者発生が懸念されたが県内での発生は確認されなかった。ウイルスRNA検出(RT-PCR法)でウイルスは確認されず。2014年度夏期:日照時間と降水量共に多く、最高気温はあまり高くなく、コガタアカイエカ発生数も少ないシーズンだった(3,306頭)、日本脳炎患者発生はなし。2015年度夏期:前半は好天、高温であったが後半(お盆明け)は悪天候が続きコガタアカイエカ発生数は少なかった(3,958頭)、日本脳炎患者発生はなし。ウイルスRNA検出(RT-PCR法)1/92サンプルでウイルスは確認。2013ー2015年度北陸地方での日本脳炎患者発生は確認されていないが媒介蚊発生数が増加した場合、患者発生リスクは低くない。本研究での蚊採集地点は何れも畜舎(牛豚)近隣に水田、畑、商業施設、民家、校舎(保育園、幼稚園、小学校や中学校)や介護施設が混在しており、ヒト生活圏とウイルス(媒介蚊と増殖動物)が濃厚接触する可能性が高い地域である。

2007年夏期には日本脳炎国内患者数9例中2例が石川県で報告されており、突発的に患者発生の可能性に備えウイルス媒介蚊のモニタリングを継続することが重要である。本研究目的は毎シーズンでのウイルス媒介蚊発生数のモニタリングであり、研究が進む、進まないといった達成度とは性質を異とする。本申請4年間での3/4(2013ー2015年度)は問題なく終了した。現在、1/4(2016年度)を遂行するための準備を行っている。本助成により平成25-28年度夏期にドライアイス(二酸化炭素)+CDCトラップによる日本脳炎ウイルス媒介蚊(主にコガタアカイエカ)採集を石川県内12箇所で行った。平成25年度夏期:気候条件(高温多雨多照)、コガタアカイエカ発生数(10,401頭)、ウイルスRNA検出(RT-PCR法)試験(0/200サンプル)、ウイルス分離(0サンプル)平成26年度夏期:気候条件(多雨多照)、コガタアカイエカ発生数(3,306頭)、ウイルスRNA検出(RT-PCR法)試験(0/77サンプル)、ウイルス分離(0サンプル)平成27年度夏期:気候条件(高温少雨多照)、コガタアカイエカ発生数(3,958頭)、ウイルスRNA検出(RT-PCR法)試験(1/92サンプル)、ウイルス分離(1サンプル)平成28年度夏期:気候条件(高温少雨多照)、コガタアカイエカ発生数(9,757頭)、ウイルスRNA検出(RT-PCR法)試験(14/211サンプル)、ウイルス分離(調査中)平成25-28年度北陸地方での日本脳炎患者発生報告はない。しかし、我々が調査した範囲でもウイルスRNA検出試験で陽性サンプルが平成27(1/92)、28(14/211)年度に確認されていることからも患者発生リスクは低くないことが分かった。さらに、平成27年度ウイルスRNA検出試験陽性サンプルから日本脳炎ウイルス(遺伝子型1型)を分離することが出来た。現在、分離されたウイルスの遺伝子解析、増殖能や毒性等を調査中である。地方都市では畜舎(主に豚舎)と生活圏(民家、商業施設、校舎、介護施設や公園等)が隣接している場合が多く、ヒトとウイルスが濃厚接触する可能性は非常に高い。今後もウイルス媒介生物のモニタリングが重要である。国内の日本脳炎患者発生は年間5名程度であるが世界的には年間3万人程患者が発生している。我々は石川県内の日本脳炎ウイルス(JEV)媒介昆虫(コガタアカイエカ)の発生状況とJEV媒介状況を調査した。2013-2016年度に採集した27,422頭でJEV検出試験を行い、陽性サンプル15検体(580検体中)が確認された。これは国内でコガタアカイエカがJEVを媒介しており、患者発生がいつ起きても不思議ではないことを示している。今後もJEV動向をモニタリングしていくことが重要である。また、2015年度陽性サンプル1検体よりJEV分離に成功した。このJEVは遺伝子型1型であり、増殖能や毒性は調査中である。本申請4年間中の2/4(2013ー2014年度)は問題なく終了した。現在、残り2/4(2015ー2016年度)を遂行する準備を進めている。申請時の研究計画と変わることなく、ウイルス媒介蚊の発生数モニタリングを継続して行く。研究計画変更や問題点はない。衛生昆虫学申請時の研究計画と変わることなく、ウイルス媒介蚊の発生数モニタリングを継続して行く。研究計画の変更や問題点はない。
酵素の反応時における立体構造変化を含む詳細な反応触媒機構の解析

本研究の目的は、オロチジン一リン酸脱炭酸酵素(ODCase)を対象に、現段階で考えられる限りの構造生物学的手法を用いて、酵素の構造と反応機構の関係を実験的に明らかにしてゆくというものである。この目的を実現するため、野生型・変異型ODCaseを用いて、多様な基質アナログとの共結晶を作成し、1.4-1.6Aと、極めて高い分解能でX線構造解析を行った。解析した立体構造は、15個以上に及ぶ。これらの全ての構造からの情報は、ODCaseは遷移状態の安定化などの一般的な酵素によく見られる機構だけではなく、反応基質の構造を不安定にゆがめることで、酵素触媒反応の進行に必要な活性化エネルギーを得ていることを示唆している。また、水素原子位置を同定するため中性子線回折実験を行う計画について、現在重水素化したODCaseの発現システムを順調に構築している。さらに、平成15年度までの研究で発見した数日単位で酵素反応が進行する系については、紫外分光を用いた分析によって、一日で50-60%の反応が進行することを明らかにした。この低速な反応を利用して、反応進行中の酵素の結晶を液体窒素で瞬間凍結する計画についても、予備的な実験によって大まかな目処を立てることが出来た。発表については、野生型・変異型ODCaseと多様な基質アナログの複合体構造の論文、数日単位で酵素反応が進行する系についての論文の二報を現在作成中である。
リン酸化イメージングによる植物器官発生分化メカニズムの解析

proAtAUR3::gATRUR3-GFPラインをイメージング解析し、オーロラキナーゼの発現は伸長領域で見られなくなること、花粉の精細胞特異的発現が見られることなどを見出した。オーロラキナーゼのノックダウン個体は根の伸長や葉の展開が抑制されることが観察された。そこで、H2B-tdTomato発現株とCENH3-tdTomato発現株を用いて、核相と染色体数をイメージング解析し、ノックダウン個体では核内倍加現象が昂進することがわかった。さらに、ライブセルイメージングすることで、培養細胞で見られたオーロラキナーゼ阻害による細胞分裂期の遅延が、根のRAMにおいても生じることがわかった。特に、オーロラキナーゼ阻害剤ヘスペラジンにより中期赤道面上に染色体が整列するまでの時間が遅延することがわかった。このことから、AtAUR3が植物体においても微小管の動原体接着に関与していることがわかった。FHA2ドメインと基質アミノ酸配列を蛍光タンパク質CFPとYFP間に配置した。AtAUR3が基質をリン酸化している状態ではCFPとYFPの分子間距離が離れているが、脱リン酸化によりAtAUR3が解離すると、FHA2ドメインの構造が変化してCFPとYFPが近接し、FRETが生じるように設計した。アクセプターフォトブリーチングにより、AtAUR3が基質をリン酸化している状態ではCFPとYFPの分子間距離が離れているが、脱リン酸化によりAtAUR3が解離するとFHA2ドメインの構造が変化してCFPとYFPが近接しFRETが生じていることを証明できた。根のRAM付近で見られる分裂細胞においては特異的にFRETが生じていないことから、分裂細胞特異的にオーロラキナーゼはリン酸化していることを示すことができた。平成21年度は、植物オーロラキナーゼAtAUR3が特異的にリン酸化する基質のアミノ酸配列を持った分子内FRETセンサーを作成した。FRETセンサーをヌクレオソームに組込むために標的タンパク質としてヒストンのペプチド配列を先端に配置した。また、リン酸化アミノ酸を認識して結合するFHA2ドメインと基質アミノ酸配列を蛍光タンパク質CFPとYFP間に配置した。完成した分子内FRETセンサーベクターをシロイヌナズナで発現させてFRETイメージングの条件検討を行った。核や染色体に局在が観察されたFRETセンサーは、ヒストンH3変異体ペプチドとキネシンタンパク質のペプチドを使用したFRETセンサーであった。FRETが生じていることを確認するために、アクセプターフォトブリーチングを行い、スペクトル解析を実施したところ、FRETが生じていることを確認した。AtAUR3RNAiラインでは、葉の矮小化及び、根の伸長阻害が観察された。このことは、細胞分裂における異常が植物の器官形成にも異常を引き起こしていることを示唆した。さらに詳しく細胞分裂制御と器官形成制御との関係を解析するために、細胞核や染色体を可視化する形質転換体を作出した。細胞核の可視化には、ヒストンH2B遺伝子に、蛍光波長が581nmである蛍光タンパク質tdTomato(赤)の遺伝子を融合させたベクターを作製し、H2B-tdTomato発現形質転換体を作出した。細胞状態の解析には、細胞核の蛍光強度を指標として、細胞核内における核内倍加の状態を測定することで解析した。
大縮尺空中写真の判読による地理的景観の復元

奈良女子大学文学部地理学教室においては機関研究として科学研究費(一般研究B、研究代表者教授・武久義彦)の交付を受け、昭和62・63年度に「空中写真による歴史的景観の分析手法の体糸化に関する基礎的研究」を、平成2・3年度に「空中写真判読を中心とする歴史的景観の分析手法の確立」の研究を行いそれぞれ報告書を刊行した。さらに平成4・5年度において代表者・千田稔で科学研究費・一般研究Bの交付を受け「東アジアにおける歴史的都市の成立と系譜に関する地理学的研究」を刊行した。本研究は、これらの研究の延長線上に位置づけることのできるものであり、これまでの空中写真の活用をさらに進めて、大縮尺空中写真の判読を通した地理的景観の復元をめざしたものであり、その成果は報告書「大縮尺空中写真による地理的景観の復元」にまとめられた。報告書の具体的な研究内容は、以下の通りである。自然景観に関しては、相馬が泥炭地にみられる微地形、高田が十津川上流域の崩壊・地滑り地形、奈良盆地東縁の活断層沿いの微地形の研究を行った。人文分野においては、佐野が潅概水路や水利開発とその微地形との関係、山近が古代藤原京の運河的水路、武久が交通路に関わる特徴的映像、出田が宇佐や豊後高田の中世の居館跡や村落の歴史景観、戸祭が鳥取などの近世の城下の堀や特徴的な囲郭の研究を行った。小方は大縮尺空中写真をスキャナー入力してデジタル化し、画像解析手法を用いて判読の自動化を試みる研究も行った。以上のような研究成果を用いて、刊行した。日本で通常的に利用できる大縮尺空中写真である1万分1白黒空中写真,1万分18千分1カラー空中写真の通常の実体視及びウィルド社のズ-ム式拡大実体鏡による15倍までの拡大実体視により地理的景観の判読による研究を行った.武久は,古代の大隅国の国府である国分市から溝辺台地(十三塚原)を経て北上し,古代日向国と肥後国を結ぶ駅路に連絡する駅路の痕跡を判読するとともに,従来諸説に分かれていた大水駅について考察した.駅路の痕跡は,空中写真上で直線状の農道,優美な曲線路等に部分的に判読された.これらの駅路の痕跡は,現地にて調査した古代駅路に係わる小字地名等を加えることにより,現代の急速な地表改変が進んでいない明治期の地形図の上にたどることができた.大水駅に関しては,特徴的な方形の地割あるいは特異な土塁や堀状の凹地などから,菱刈町前目の町役場付近あるいは同町の筑地集落の一角のいずれかであろうと比定した.さらに,奈良盆地についても,活断層や撓曲等の変動地形の細部の特徴,平城京の地割や同時代の旧人工流路の痕跡・水害常襲地としての奈良盆地における特異な堤防や堤防設置に伴う河川の反応等についても判読・考察を行った.多雪地域である隠岐の島後島において明治時代を中心行われた牧畑について,相馬は拡大実体鏡による空中写真判読を実施し,野間は地籍図の調査を実施した.その結果,同島に特徴的な地形である第三紀層の山陰型火山岩類の地滑り地が,牧畑用地として利用されることが多かったことを明らかにした.この他,北海道や九州・沖縄の中世あるいは近世の城下町景観(戸祭り),奈良市街地における近世の在町景観(山近),東京の都市開発の現状等についても調査を実施した.奈良女子大学文学部地理学教室においては機関研究として科学研究費(一般研究B、研究代表者教授・武久義介)の交付を受け、昭和62・63年度に「空中写真による歴史的景観の分析手法の体系化に関する基礎的研究」を、平成2・3年度に「空中写真判読を中心とする歴史的景観の分析手法の確立」の研究を行いそれぞれ報告書を刊行した。

さらに平成4.5年度において代表者・千田稔で科学研究費・一般研究Bの交付を受け「東アジアにおける歴史的都市の成立と系譜に関する地理学的研究」を刊行した。本研究は、これらの研究の延長線上に位置づけることのできるものであり、これまでの空中写真の活用をさらに進めて、大縮尺空中写真の判読を通した地理的景観の復元をめざしたものである。具体的な研究内容としては、自然景観に関しては、相馬が泥炭地にみられる微地形、高田が十津川上流域の崩壊・地滑り地形、奈良盆地東縁の活断層沿いの微地形の研究を行った。人文分野においては、佐野が潅概水路や水利開発とその微地形との関係、山近が古代藤原京の運河的水路、武久が交通路に関わる特徴的映像、出田が宇佐や豊後高田の中世の居館跡や村落の歴史景観、戸祭が鳥取などの近世の城下の堀や特徴的な囲郭の研究を行った。小方は大縮尺空中写真をスキャナー入力してデジタル化し、画像解折手法を用いて判読の自動化を試みる研究も行った。以上のような研究成果を用いて、報告書「大縮尺空中写真による地理的景観の復元」にまとめ、刊行した。
光格子変調による原子波束の選択的量子操作

渡辺は研究協力者である山越との連携のもと、光格子の振幅変調という方法で波束の形成とその制御を研究してきた。量子制御においては特定の状態(初期状態)を素早く形成することが要求されることから、振幅変調をトラップされた冷却原子にパルス的に照射する場合を考察した。特に、光格子としてレーザーの倍波を混合させるbichromaticなsuperlatticeに対して振幅変調を行うことで、2つのバンドが縮退するDirac点を発生させて、波束を発生させた。パルス励起により100マイクロ秒以内に波束の99%を励起状態に遷移させることが可能であること、および光格子がDirac点を持つ場合には、その近傍へ励起することでrobustで光格子中を広範囲にわたってコヒーレンスを維持しながら伝搬する性質のよい波束が発生することを示した。斉藤は、少数多体系の厳密な基底状態をニューラルネットワークによる最適化法で求める研究を推進した。格子上のボース粒子系についてのみならず、同様の方法が連続空間の問題にも適用可能であり、良い結果を与えることが明らかになった。中川は、大きな運動量移行が可能なブラッグ回折を用いた原子干渉計の理論的な解析を行った。またこの原理を実験で検証するため、新たな原子干渉計の実験装置の準備および原子のブラッグ回折用のレーザー光源の開発を行った。渡辺は、光格子中の振幅変調の研究の推進を継続して行い、パルスによる波束の励起の最適化について有用な結果を得たほか、2色のレーザーを用いたbichromaticなsuperlatticeにおいて、Dirac点近傍においてコヒーレンスをよく維持する鮮明な波束を形成できることを見出した。今年度の研究において十分な成果を出せたといえる。中川の研究では、当初の光格子中の原子干渉計の研究からブラッグ回折を用いた方法に研究方針を変更したため、若干進捗が遅れているが、概ね予定通り進んでいる。斉藤の研究では、当初の研究目的にはなかった、機械学習を用いた量子多体問題の計算法に関しても、今年度は大きな進展があった。渡辺は、光格子中の冷却原子の波束を生成するにあたって、その制御率を向上させるために斎藤の用いている機械学習の手法を応用したいと考えている。これによって、これまでに達成した100マイクロ秒以内に波束の99%を励起するというプロセスを短時間化し励起率を一層向上させる方法を考察する。中川は、主にブラッグ回折を用いて大きな運動量移行を行って高い検出感度が実現可能な原子干渉計に関して理論的な考察および原理実験を行う予定である。斉藤は、量子乱流に関する研究、および、機械学習を用いた量子多体問題の計算法に関する研究を今後推進する。機械学習に関しては、GPUを用いてより大きな量子系を高速に計算する方法の開発を推進する。磁気トラップに捕獲された極低温原子に光格子を作用させて、特定のエネルギーバンドに選択的に励起することでコヒーレントな波束を形成して、量子操作を施すための技術を理論的に考察することが本研究の目的である。今年度はこの研究目的に関連するいくつかの成果を得た。渡辺は研究協力者との連携のもと、光格子の振幅変調という方法でどのような波束が形成されるかを吟味した。振幅変調を連続的に作用させている場合は、擬運動量q=0の初期状態が、2光子吸収で第3励起状態へ共鳴的に遷移するように変調周波数を選ぶと、緩やかに作用する磁気トラップの影響によって波束はトラップ内を運動して、特定の位置において振幅変調と共鳴して1格子放出で第1励起バンドに脱励起する。このプロセスはブロッホ反射を経て逆転して、初期状態へ戻り、以降のプロセスを繰り返す。この非定常波束が安定で周期性を保持するという非直感的な結果を得て、Physical Review誌に報告した。斎藤は、スピン軌道相互作用する2成分ボース・アインシュタイン凝縮体に関する研究を行った。スピン軌道相互作用がある場合、量子渦対の形状や運動が、スピン軌道相互作用がない場合に比べて大きく違うことを明らかにした。特に、量子渦対やそれらが発生する臨界速度に異方性が現れることを見出した。この成果はPhysical Review誌に掲載された。中川は、光格子ポテンシャル中の原子干渉計の理論的な解析を行った。またこれを基に原子干渉計の実験を行うため、レーザー冷却用の半導体レーザーの開発および真空チェンバーの製作を行う。光格子による励起の過程に関する研究を通じて、連続的な光格子を作用させた場合には、新奇な周期的波束が発生することを見出した。光格子が断続的に作用する問題を解析するための足掛かりが出来た。また、斎藤はボース・アインシュタイン凝縮体についての研究で成果を上げている。光格子の他に相互作用による非線形項の関わる現象へ向けて研究が順調に進捗している。中川は原子干渉計の理論的な解析を行い、それを基にその実現方法の検討を行った。また原子干渉計の実現に必要なレーザー冷却用の半導体レーザーを開発し、その性能評価を行った渡辺は研究協力者である山越との連携のもと、光格子の振幅変調という方法で波束の形成とその制御を研究してきた。

パルス励起により100マイクロ秒以内に波束の99%を励起状態に遷移させることが可能であること、および光格子がDirac点を持つ場合には、その近傍へ励起することでrobustで光格子中を広範囲にわたってコヒーレンスを維持しながら伝搬する性質のよい波束が発生することを示した。斉藤は、少数多体系の厳密な基底状態をニューラルネットワークによる最適化法で求める研究を推進した。格子上のボース粒子系についてのみならず、同様の方法が連続空間の問題にも適用可能であり、良い結果を与えることが明らかになった。中川は、大きな運動量移行が可能なブラッグ回折を用いた原子干渉計の理論的な解析を行った。またこの原理を実験で検証するため、新たな原子干渉計の実験装置の準備および原子のブラッグ回折用のレーザー光源の開発を行った。渡辺は、光格子中の振幅変調の研究の推進を継続して行い、パルスによる波束の励起の最適化について有用な結果を得たほか、2色のレーザーを用いたbichromaticなsuperlatticeにおいて、Dirac点近傍においてコヒーレンスをよく維持する鮮明な波束を形成できることを見出した。今年度の研究において十分な成果を出せたといえる。中川の研究では、当初の光格子中の原子干渉計の研究からブラッグ回折を用いた方法に研究方針を変更したため、若干進捗が遅れているが、概ね予定通り進んでいる。斉藤の研究では、当初の研究目的にはなかった、機械学習を用いた量子多体問題の計算法に関しても、今年度は大きな進展があった。光格子中の冷却原子の選択的励起および脱励起の過程の研究を推進していく。特に、非線形効果の影響をパルス的励起手法との関係で吟味していきたい。ボース・アインシュタイン凝縮体の場合は、非線形効果をFano-Feshbach共鳴で制御できることから、そのような操作を前提とした系の考察を予定している。また、原子干渉計の具体的な実現方法に関してもさらに検討を加え、これに必要な実験装置の準備を行う。これに伴い、共同研究者間の連携も強化していく。渡辺は、光格子中の冷却原子の波束を生成するにあたって、その制御率を向上させるために斎藤の用いている機械学習の手法を応用したいと考えている。これによって、これまでに達成した100マイクロ秒以内に波束の99%を励起するというプロセスを短時間化し励起率を一層向上させる方法を考察する。中川は、主にブラッグ回折を用いて大きな運動量移行を行って高い検出感度が実現可能な原子干渉計に関して理論的な考察および原理実験を行う予定である。斉藤は、量子乱流に関する研究、および、機械学習を用いた量子多体問題の計算法に関する研究を今後推進する。機械学習に関しては、GPUを用いてより大きな量子系を高速に計算する方法の開発を推進する。
酸化ストレスによる癌細胞浸潤促進への細胞膜マイクロドメインの関与

ラット肝癌細胞AH109Aをモデル癌細胞として酸化ストレスによる癌細胞浸潤促進への細胞膜マイクロドメインの関与を解析した。すでにAH109Aの浸潤が酸化ストレスにより促進することおよびその促進には肝細胞増殖因子(HGF)とHGF受容体であるc-metのオートクライン経路が関与していることを見出していたが、低酸素培養の影響を解析したところHGFの遺伝子発現の変化を伴わない浸潤能低下が観察された。そこで細胞膜マイクロドメインの構造変化が関与している可能性を検討するため、AH109Aの細胞膜上に存在する浸潤関連因子の発現を確認したところ、c-met以外にインテグリンα2、α5、α6、β1が発現していることが明らかとなった。またメチルβサイクロデキストリンによりマイクロドメイン構造を撹乱することで浸潤能が変化することを明らかにした。そこで酸化ストレスのうち特に低酸素ストレスについてさらに詳細な解析を行い、低酸素培養による浸潤能低下には、癌細胞の正常細胞層への接着能やHGF分泌量の変化は関与していないこと、さらに低酸素培養時にはc-metの発現量に変化がないことを確認した。HGFは細胞増殖、細胞遊走、創傷治癒など多くの過程に関与する多機能因子であるが、HGFがどの作用を示すかは受容体であるc-metが細胞膜上で複合体を形成しているパートナーにより決定されているという証拠が近年得られつつあり、HGFが細胞遊走促進因子として作用するためにはc-metがインテグリンと複合体を形成している必要があるとの報告が行われている。本研究の結果からも酸化ストレスにより浸潤能が変化する際には、c-metの量的変化ではなく、質的変化が重要である可能性が示唆されており、今後酸化ストレス負荷時のc-metとインテグリンの複合体形成能の変化について詳細な検討を加えていく必要があると考えている。ラット腹水肝癌細胞AH109Aは酸化ストレスを負荷することにより浸潤能が亢進し、その亢進には活性酸素種により発現が亢進された肝細胞増殖因子(HGF)とHGF受容体であるc-metのオートクライン経路を介した細胞遊走能の変化が関与していることをすでに明らかにしている。そこで細胞膜マイクロドメインを調製し、c-metがマイクロドメイン中に存在していることを確認した。c-metは細胞膜でインテグリンと複合体を形成していることが報告されているためマイクロドメイン中のインテグリンファミリーを確認したところα2,α4,α5,α6,β1が存在していることが明らかとなった。またテトラスパニンファミリーの一種であるCD9の発現も確認された。CD9は膜糖脂質(特にガングリオシド)、インテグリンと複合体を形成することが知られているが、c-metを含めたこれらのタンパク質がマイクロドメイン中でどのような複合体を形成しているかは今後検討する。つぎに低酸素培養の効果について解析した。5% O_2条件下でAH109Aを培養することで細胞内過酸化レベルが低下し、それに伴って浸潤能も低下した。しかし、その際のHGF分泌量は浸潤能の低下を説明できるほどの変化は示さず、細胞内の過酸化レベルの低下、すなわち活性酸素種の減少がHGF遺伝子発現以外の段階に作用している可能性が示唆された。この結果は細胞外および細胞内の活性酸素種が、細胞膜上のc-metの存在状態に影響し、HGF結合後のシグナル伝達経路を変化させることで浸潤能を制御している可能性を示唆するものであり、酸化ストレスが細胞膜マイクロドメインを修飾し、細胞内シグナル伝達経路を変化させているという本研究の仮説を支持するものと考えており、今後より詳細な解析を進めていく予定である。

本年度は低酸素培養による浸潤抑制機構について詳細な解析を行った。まず低酸素培養の細胞内活性酸素種量への影響を詳細に検討したところ、1%酸素で3時間培養すると細胞内活性酸素種量は顕著に低下し、低酸素培養をさらに継続してもそれ以上の低下は観察されなかった。またその際の浸潤能を測定したところ、低酸素条件で3時間培養することで浸潤能は対照の約60%にまで有意に低下し、低酸素培養時間を長くしても更なる低下は観察されなかった。この結果はAH109A細胞には低酸素誘導因子(HIF)が存在していないことを示唆している。次に低酸素培養による浸潤能低下機構を明らかにするため、AH109Aを低酸素条件(1%酸素、3時間)で培養後、腸間膜由来中皮細胞層上に播種し、2時間後に中皮細胞層に接着している細胞数を測定したところ、接着能の低下は観察されなかった。またHGF分泌量にも変化がなく、低酸素培養による浸潤能低下には細胞接着能とHGF遺伝子発現の変化は関与していないことが明らかとなった。次にHGF受容体であるc-metの発現量に対する低酸素培養の影響を解析したところ、低酸素培養条件下においてもc-met発現量は対照群と差がなく、低酸素培養による浸潤能低下にはHGF-c-met経路の量的変化は関与していないものと結論された。最近の研究によりc-metが細胞遊走能を調節する際にはインテグリンと複合体を形成することが必須である、つまりc-metの質的な変化が重要であると報告されている。AH109Aにおいてはインテグリンα5β1が主要なインテグリンであり、インテグリンα5β1は細胞膜マイクロドメインに局在していることを確認した。従って、低酸素条件下ではc-metとインテグリンの複合体形成能とマイクロドメインへの局在が変化し、浸潤能が低下しているものと予想されるが、この点については今後詳細に検討する必要がある。
心肺蘇生後脳保護における二酸化炭素の有効性に関する実験的研究

偶発性低体温により心肺停止に陥った症例に対し、PCPSと血液透析の導入が脳保護を含めた蘇生に有効であることを示した。また、心肺停止症例における自己心拍再開(ROSC)の予測因子として、来院時のアニオンギャップ(AG)およびアルブミン補正AG(ACAG)が有用であることを報告した。さらに、fibrin degradation products (FDP)およびD-ダイマーはAGおよびACAGに比較して心停止症例のROSC予測因子として有用であることを示し報告した。狭心症等に使用されるニコランジルはATP感受性Kチャンネル(K_<ATP> channel)開口作用と亜硝酸様作用を合わせ持つといわれている.小腸温虚血再灌流傷害に対するニコランジルの有用性に関して検討した.8-12kgの成犬を全身麻酔,気管挿管下に人工呼吸器管理とし,上腸間膜動脈(SMA)および静脈(SMV)を2時間遮断後に解除し,その後12時間の観察を行った.対象を3群に分けた(各n=6);虚血60分前にニコランジル100μg/kgを経静脈的にボーラス投与し,その後同剤を20μg/kg/minの濃度で遮断直前まで持続静注した群(ニコランジル群),ニコランジル群と同じタイミングで生食を投与した対照群,そしてK_<ATP> channel閉鎖作用を有するグリベンクラミド(0.3mg/kg)を虚血180分前に経口投与した後ニコランジル群と同様にニコランジル投与を行った群(グリベンクラミド群).SMA血流量,小腸粘膜組織血流量,粘膜内pHおよび病理組織学的検討を3群間で行った.結果として,経過中のSMA血流量,小腸粘膜組織血流量および粘膜内pHはニコランジル群が他の2群に比較して有意に良好であった,しかしながら,対照群とグリベンクラミド群にはこれらのパラメーターに関して有意差はみられなかった.また,病理組織学的検討では,虚血再灌流後の小腸粘膜の傷害度に関して,ニコランジル群が他の2群に比較してより軽度であった.これらの結果から,ニコランジルは小腸の虚血再灌流傷害を抑制する効果があり,その効果にはK_<ATP> channelが重要な役割を担っていると考えられた.心肺停止は救急の現場で最重症の範疇に属する病態である.蘇生に関しては世界的なガイドラインが作成され普及しているが未だ満足すべき結果は得られていない.また,心肺蘇生により自己心拍再開が可能か否かを明確に判別できるパラメーターも確立されていない.我々は,心肺停止(CPA)症例における,来院時のアルブミン補正アニオンギャップ(ACAG)の測定意義に関して検討した.2009年1月から2010年12月までの1年間に当院救急外来に搬送された166例のCPA患者のうち,retrospectiveに検討が可能であった132例を対象とした.自己心拍再開(ROSC)の有無により対象を2群に分けた.搬送時のacute physiologyand chronic health evaluation(APACHE)IIスコア,sequential organ failure assessment(SOFA)スコア,アニオンギャップ(AG)およびACAG値を算出/計測し2群間で比較し,AGおよびACAGのROSC予測における臨床的意義に関して検討した.結果として,ROSCが得られた{ROSC(+)}群では,得られなかった{ROSC(-)}群に比較してAGおよびACAGが有意に低値であった.AGとACAGはともにAPACHE IIスコアおよびSOFAスコアと相関を認めたが,相関係数はいずれもROSC(+)群が高かった(APACHE IIスコア:0.506vsO.482,SOFAスコア:0.469vsO.204).CPA症例に対するROSC予測に関する感度,特異度,positive predictive valueおよびnegative predictive valueは,ACAGがAGよりも優れていた.結論として,AGおよびACAGはCPA症例におけるROSC獲得と相関を認めた.しかしながら,AGに比較してACAGの方がさらに有力なROSC予測因子と考えられた.ACAGは多忙な救急外来の現場でも迅速かつ簡便に得られるため,CPA症例に対して有益なパラメーターと成り得る.心肺停止(CPA)症例の脳保護には安定した循環動態維持が不可欠であるが、CPA症例の心拍再開(ROSC)を予測する有意義なパラメーターは未だ確立されていない。近年、集中治療患者の重症度に関して、アニオンギャップ(AG)およびアルブミン補正アニオンギャップ(ACAG)の有用性が報告されている。そこで、AGおよびACAGのCPA症例におけるROSC予測因子としての有用性を評価した。2009年1月から2010年12月までに当院で経験した132人の院外CPA患者をROSC(+)群とROSC(-)群の二群に分け検討した。33名(25%)が心拍再開{ROSC(+)群}し、99名(75%)はROSC得られず死亡した{ROSC(-)群}。2群間で年齢、性別、入電から病着までの時間に差はなかった。

APACHEIIおよびSOFAスコアはROSC(-)群が有意に高かった。AGとACAGの値はROSC(-)群と比較してROSC(+)群で有意に低かった。AGおよびACAGともにAPACHEIIスコアと相関があったが相関係数はACAGがAGより高かった(r=0.586 vs 0.482)。また、AGとACAGのSOFAスコアとの相関はACAGで高かった。ROSCの予測因子として、感度、特異度、陽性適中率、陰性適中率はいずれもACAGがAGより優れていた。結果として、AG、ACAGともにROSCと関連があったが、ACAGはAGと比較し、ROSCの予測因子として優れており、また簡便に救急の現場で測定できることからROSC予測因子として有用であると考えられた。また、心肺停止に関連して、重症敗血症性ショック症例に対する経皮的心肺補助装置導入の有用性に関しても自験例を踏まえて報告した。心肺停止症例における自己心拍再開に関する有益なパラメーターとして,アルブミン補正アニオンギャップの有用性を証明した.この結果に,血中二酸化炭素濃度の動態を重ねることにより,さらに研究を進めていきたい.25年度が最終年度であるため、記入しない。現在までに,低体温症から心肺停止に至った症例に対し,経皮的心肺補助装置を用いた心肺蘇生が脳保護を含めた蘇生方法として有用であること(Resuscitation 2001; 82: 790-791),および心肺停止における自己心拍再開を反映する因子としてアルブミン補正アニオンギャップが有用であること(Annals of Thoracic and Cardiovascular Surgery 2012 Nov 17. [Epub ahead of print])を示すことができているため,上記区分と判断いたしました.引き続き,成果を直ちに救急の臨床に反映できるよう,実臨床と直結した研究を展開していく.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究のテーマである,心肺停止状態に対する心肺蘇生後脳保護における二酸化炭素の有効性に関する研究を推進していく.具体的には,大動物を使った心肺停止モデルを作成し,体外循環補助下での心拍再開直後から動脈血内における二酸化炭素分圧を変化させ,それによる高次脳機能や脳幹機能を評価することで,二酸化炭素の脳保護効果を判定する計画である.
ナチ・ドイツ外交における「中欧」と「ヨーロッパ」の研究

まず、ナチ期における政策全般に関する基礎資料集であるAkten der Reichskanzlei. Regierung Hitlerを第4巻(6冊分)まで購入し、「中欧」政策への政府からのアプローチについて資料的な確認を行った。この史料も一部用いる形で、論文「シュトレーゼマン外交の東方政策ードイツ・ポーランド清算協定を中心にー」を執筆した。この論文はシュトレーゼマン時代におけるポーランド関係からナチへの連続性を問題とするもので、本研究の準備的成果となる。この論文は今年6月刊行予定の論文集『歴史のなかのドイツ外交』(吉田書店)に所収される。また、本研究に直接関係する形で、論文「1930年代初頭におけるパン・ヨーロッパ構想とファシズムーアンシュルスと中欧をめぐる独伊対立を中心にー」を執筆した。この論文はナチ期におけるアンシュルス構想がオーストリア政府の反発を呼び、オーストリアのイタリア接近をまねき、イタリアが盟主となる形で反ナチの中欧同盟が成立していき、それを「パン・ヨーロッパ」運動の指導者クーデンホーフ・カレルギが、「ファシズムのパン・ヨーロッパ」として称賛したことを指摘した。学術雑誌に投稿したが、残念ながら「修正要求が満たされれば掲載」となり、全面的に構想を見直す必要があると考え、論文を撤回し、リライトすることにした。現在執筆中である。この論文を執筆するなかで、独墺アンシュルス政策について研究するためには、1933年以降のオーストリア側の史料を収集する必要があると考えた。そこで2019年2月末から3月初めにかけてウィーンを訪問し、オーストリア国立公文書館にて史料収集を行った。現在、この史料を分析中である。概ね研究計画に沿って、史料収集と論文執筆を進めている。ただし、執筆した論文が要修正とされたため撤回し、リライトすることになったので、その点については研究の遅れが指摘されうる。現在執筆中である。購入を予定している資料集を予定通りそろえるために若干年度の金額が足りず、次年度繰越金と合わせて購入することを計画したため。また、ウィーンへの資料収集において、航空費がやや安めの時期に渡航したために、割安で済んだため。
飲酒誘発気管支喘息の成因の解明

1.飲酒誘発喘息患者の頻度と病態の解析:呼吸器内科外来患者167例に、飲酒に対する反応について聞き取り調査を行った。非喘息患者群123例、気管支喘息患者は45例で、飲酒家喘息患者は35例で、77.1%は飲酒に関連して喘息発作を認めた。これらのうち66.7%は飲酒後30分以内に発作を来たし(early group)、9例は30分以降に発作が出現した(late group)。【考察】飲酒誘発喘息の発生機序は単一ではないが、少なくとも飲酒後早期に出現してくるものはALDH2の遺伝的素因に関連しており、飲酒後上昇する血中アセトアルデヒドが気道収縮の引き金になっていることが証明された。
成体マウスからの多能性幹細胞分離の試み

ES細胞は分化多能性を維持したまま半永久的に増殖することから、細胞移植療法の資源として価値が高い。しかしヒトES細胞には受精卵の利用という倫理的問題が影を落とす。成体からES細胞に類似した多能性幹細胞を樹立できたなら、細胞移植療法にとっての理想的な幹細胞となりうる。私たちは、これまでES細胞などの多能性幹細胞で特異的に発現する遺伝子群(ECAT : ES cell associated transcript)の同定と機能解明を進めてきた。本研究においてはECAT遺伝子群を選択マーカーとして、成体マウスからの多能性幹細胞分離を試みた。1.最適の多能性細胞マーカーの決定ECATの中でどの遺伝子が選択マーカーとして適しているかを検討した。ES細胞との融合によるリプログラミング系で検討した結果、ECAT3がマーカーとしてすぐれていることがわかった。2.細胞培養条件の最適化リプログラミングを誘導する培養条件として、LIFは必要であるが、フィーダー細胞は必須でないことを見いだした。3.クロマチン修飾薬剤の検討体細胞をアザデオキシシチジンやトリコスタチンで処理することにより多くのECAT遺伝子の発現が誘導されることを明らかとした。今後、これらの実験系を用いて、初期化能力のある因子や遺伝子の探索を行う。
非対称多重量子井戸構造における準位の共鳴と光非線形性

多重量子井戸構造における量子準位の共鳴・非共鳴現象と光学定数との関係を明らかにすることにより、低い励起強度でも大きな光非線形性を起こさせる可能性を実験的に検証することを目的として、GaAs/AlGaAs系非対称結合三重量子井戸構造をMBE法により作製し光学的特性を評価した。最終年度の平成7年度は前年度までの成果をもとに、光非線形性の実証を行うため、フェムト秒レーザを用いた透過光の励起光強度依存性を解析した。まず、基礎実験として、He-Neレーザを用いた連続光によるホトルミネッセンススペクトルの励起光強度依存性を測定し、励起光の強度によってスペクトルピークが変化し、前年度明らかにした外部電界依存性との対応が得られた。すなわち、光励起により注入された電子と正孔の量子井戸間の遷移によって生ずる内部電界が三重量子井戸構造の準位の共鳴を引き起こすことが明らかになった。次いで、チタンサファイアレーザを用いフェムト秒パルスレーザによる共鳴励起を試みた。透過光強度は励起光に対して非線形に変化しある臨界値以上では励起光を強くすると透過光が逆に減少する負性特性が得られた。同様の現象は単一量子井戸構造やGaAsバルク材料では見いだされなかった。また、透過光の負性特性の励起光波長依存性を評価したところ、負性特性は三重量子井戸構造の特性エネルギーのうち、中間の量子井戸に対応するエネルギーで最も強いことがわかり、この強い非線形性が三重量子井戸構造に特有の現象であることがわかった。以上の結果、三重量子井戸構造では準位の共鳴効果を利用することにより、バルク材料や単一量子井戸構造では不可能な弱い励起光強度できわめて強い光非線形性を出現できることが明らかになった。多重量子井戸構造における量子化準位の共鳴/非共鳴現象と光学定数との関係を明らかにすることにより、低い光励起強度でも大きな光非線形性を起こさせる可能性を実験的に検証することを目的として、GaAs/AIGaAs系非対称結合三重量子井戸構造を設計し、MBE法により試料を作製した。下部電極をとるためにシリコンデルタドープ層を捜入した。この試料の構造のホトルミネッセンスと光伝導のスペクトルの外部電界依存性を調べた。三重量子井戸の構造としては、三つの井戸の基底準位が共鳴するものと、三つの内の一つについて励起準位を用いるものの二種類を作製したが、双方の試料で準位の共鳴によると思われるホトルミネッセンスのピークエネルギーとその強度の電界による変化が観測された。外部電界を印加することにより準位の共鳴・非共鳴遷移が起こるが、電子準位の混合が生ずることを反映して、三つの量子井戸を有する構造に特有の三つの特性波長は、ある電界強度では混ざり合うが、それより強いか弱い電界下では分離されることが明らかになった。光学的振動子強度を、電子と正孔の波動関数を矩形ポテンシャルと有効質量近似を用いて計算したところ、共鳴時には三つの井戸の波動関数が混ざり区別が無くなるが非共鳴状態では三つの井戸の波動関数がほぼ独立に振る舞うことが明らかになり、振動子強度もこの波動関数の変化を反映して共鳴電界を境にしてその強弱が入れ替わることが示され、実験結果と一致した。本年度の実験では励起強度を低く抑えることにより、主として構造によるスペクトルの電界依存性の変化を調べた。この結果、光学定数は強い電界依存性を示すことが明らかになった。今後、励起強度依存性を調べることにより光強度に対する非線形性を調べる予定である。多重量子井戸構造における量子化準位の共鳴/非共鳴現象と光学定数との関係を明らかにすることにより、低い光励起強度でも大きな光非線形性を起こさせる可能性を実験的に検証することを目的として、GaAs/AlGaAs系非対称結合三重量子井戸構造を設計し、MBE法により試料を作製した。