hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マウスを用いたin vivo 細胞融合法による神経軸索即時機能回復法の検討

Waller変性の回避と即時神経機能再生の基礎実験をマウスにて行い、神経機能回復の新たな治療法を確立する。現在は外傷や変性後に神経をいかに再生させるかが重要とされている。この発想を転換し、変性が起こる前に軸索の末梢側と中枢側の神経細胞膜を再接合することによる即時機能回復を目指す。
デスクトップスーパーコンピューターのための地球流体数値ライブラリの構築

地球流体力学の研究に必要となる数値実験を,比較的安価に入手できる計算機環境上で効率的に実行できるようにすることを目的として,そのような環境で高速に動作する数値ライブラリを構築した.特に,球面スペクトル法で用いられる球面調和関数変換サブルーチン群について, GPGPUおよび最新のCPU上のSIMD機能(AVX命令)に対応させた高速化を行った.さらに,開発した数値ライブラリをフリーソフトウェアとしてインターネット上で公開した.地球流体力学の研究に必要となる数値実験を,比較的安価に入手できる計算機環境上で効率的に実行できるようにすることを目的として,そのような環境で高速に動作する数値ライブラリを構築した.特に,球面スペクトル法で用いられる球面調和関数変換サブルーチン群について, GPGPUおよび最新のCPU上のSIMD機能(AVX命令)に対応させた高速化を行った.さらに,開発した数値ライブラリをフリーソフトウェアとしてインターネット上で公開した.平成22年度は,まず,GPGPU用数値ライブラリ開発のための環境を構築するために,GPGPUを塔載した計算サーバーを購入し,OSおよび開発環境のインストールした上で,GPGPU計算に必要なCUDAに関する情報収集を行ったライブラリ開発の手始めとして,球面調和関数変換の中核部分であるルジャンドル陪関数変換の部分のCUDA化を行い,CPUでのFFT計算の部分と合わせてsjpack-cudaというライブラリを作成した.これは,既に開発していたCPUでの球面調和関数変換ライブラリsjpackとほぼ互換的に使えるライブラリで,利用者がCUDA開発環境に関する知識が無くとも利用できるように設計されれいる.sjpack-cudaでは,GPGPUを利用することにより,最速のCPU上1コアでのsjpackの計算に比べて,5倍程度の高速化を達成している.sjpack-cudaは,これまで研究代表者が開発してきたispackというライブラリの一部として,既にインターネット上のフリーソフトとして公開してある.ただ,研究初年度のプロトタイプ的な開発ということで,現在のsjpack-cudaはGPGPUとCPU間の通信コストおよびCPU上での計算のコストがまだ多く,GPGPUの性能を十分生かしきれていないため,更なるチューンアップが必要であり,それは平成23年度の課題である以上のsjpack-cudaの開発経緯および実際に開発されたライブラリの構造や性能について,平成23年3月に行われた研究集会「地球流体データ解析・数値計算ワークショップ」において講演を行った平成23年度は,IntelがSandy Bridgeという新しいアーキテクチャのCPUを発表したことに対応して,このCPUを塔載したPCを新規に導入し,その環境で高速動作する球面調和関数変換数値ライブラリの開発を行った.このSandy Bridgeというアーキテクチャにおいては,AVX(Advanced Vector eXtensions)という新しい命令セットが使えて,倍精度変数4個の処理が一括で行える(これまでのアーキテクチャでは2個).球面調和関数変換の中核部分であるルジャンドル陪関数変換にこのAVX命令を用いることにより,それまで開発していたライブラリに比べて1.3倍速程度の高速化に成功した.ここで開発したライブラリは,これまで研究代表者が開発してきたispackというライブラリの一部として,既にインターネット上のフリーソフトとして公開してある.AVX命令の導入での高速化の割合がそれ程高くない理由の一つは,今回の変更がルジャンドル陪関数変換の部分だけで,FFTの部分のAVX命令化がまだされていないということが挙げられる.この点の改善については今後の課題である.以上の数値ライブラリの開発経緯および実際に開発されたライブラリの構造や性能について,平成23年8月に行われた研究集会「GFDセミナー2011」で講演を行った.また,平成24年3月に行われた国際学会「2nd AICS International Symposium」では,この科研費研究で補助を受けた以前の段階も含んだispack全体の開発経緯に関して招待講演を行った.平成24年度は,これまで最新のCPUに適合させて開発を進めてきた球面調和関数変換数値ライブラリについて,それを用いて実際の地球流体数値実験を行うためのサンプルプログラム等とともにコードを整理し,英語によるインストールガイドなども新たに加えてispack-1.0.0としてインターネット上で公開した.さらに,数値ライブラリの開発と並行して,スペクトル変換の数値ライブラリの応用して,密度成層流体中で流れが地形を越える際に発生する波(山岳波)をスペクトル法で比較的容易に計算するための新しい手法の開発を行った.これは,代用電荷法と呼ばれる偏微分方程式の計算手法のアイディアを応用したもので,既存の手法に比べて実装が容易であり,山岳波の数値実験を比較的低コストで行うことを可能にするもである.以上の数値ライブラリの開発経緯および実際に開発されたライブラリの構造や性能について,平成24年5月に行われた国際学会「Connections betweenRotating, Stratified Turbulence and Climate: Theory, Observations, Experiments, and Models」で講演を行った.また,スペクトル法を用いた山岳波の新しい計算手法について,平成24年8月に行われた「GFDセミナー2012」で講演を行った.GPGPUおよび最新のCPUのアーキテクチャに対応した数値ライブラリの開発が計画どおり順調に進んでいる.24年度が最終年度であるため、記入しない。問題点は特にないので,これまでと同様にライブラリの開発を続けていく,ただし,GPGPUやCPUのアーキテクチャの進歩は早く,また予定されたリリース情報の変更などがあることも多いので,入手できる計算機環境に対応して臨機応変に開発をしていく.24年度が最終年度であるため、記入しない。
各学校におけるカリキュラム開発の促進条件に関する総合的研究

本研究は、実質的に下記の2グループに分かれて研究作業を遂行し、その上で各グループの研究成果を持ち寄って全体の調整を図った。その結果、次の研究成果を得ることができた。1.理論的研究グループ(基礎研究班と比較研究班の2班で構成)主として基礎研究班が担当して、「各学校におけるカリキュラム開発進展段階モデル」を策定した。このモデルの特徴として、各学校のカリキュラム開発の基本理念・目標の浸透・共有という校内運営条件を機軸として、各学校ごとの人的条件・物的条件・専門的指導助言条件・学校特性条件の総合的かつ力動的な組み合わせによる、「事前準備」、「開発始動」、「継続的修正・改善」、「成熟」の4つの進展段階を描出した点をあげることができる。また、諸外国(英・仏・独の3か国)との比較研究を通して、わが国の場合とくに生徒の学習状況の具体的事実に基づくきめの細いカリキュラム評価の着実な積み重ねの不可欠性を明確に指摘した。2.先進的事例校調査グループ小学校4校・中学校3校・高等学校3校(計10校)の先進的事例対象校の詳細な事例調査を実施し、その結果次の重要な知見を得ることができた。(1)比較的長期にわたり、しかも独自性の高いカリキュラム開発を推進している学校においては、日常の授業の展開状況や生徒(集団)の学習状況の具体的事実と深く関連づけられた開発の継続的な営みが認められた。(2)「総合的な学習の時間」のカリキュラム開発に特徴的に認められる点として、その学校の以前までの研究歴や地域社会条件(つまり、学校特性条件)に十分適合した学習課題の設定と、学習形態・方法における積極的な創意工夫の採用(とくに保護者・地域住民による協力・援助)という二つの条件が、とりわけ重要な促進条件であることが明らかになった。2年計画の1年目に当たる本年度(平成11年度)は、平成11年8月上旬に研究代表者と研究分担者による全体会議を開催し、本研究全般の計画・方法について協議した。その後、次の2グループに分かれて研究を推進し、次の成果を得ることができた。1.理論的研究グループ(基礎研究班と比較研究班の2班で構成)各学校のカリキュラム開発に関する国内外の先行研究を収集・分析した結果、精緻な理論的枠組みを設定し、系統的かつ詳細なデータ収集を行った上で有効なカりキュラム開発がなされ得る諸条件を明らかにした研究は少ないことが確認された。しかし、米国および英国の先行研究には、量的には極少数ではあるが、注目すべき事例研究を中心とする先行研究があり、それらの検討・吟味を通じて、わが国の学校にも適用可能な「カリキュラム開発進展段階モデル」の第1次案を作成した。この第1次案の妥当性を、次年度の研究作業によっていっそう洗練されたものに仕上げる予定である。2.先進的事例校調査グループ本研究課題に適合するカリキュラム開発の先進的事例校についての予備調査を、小学校3校、中学校4校、高等学校2校の計9校を対象に実施し、その結果次年度に実施する本調査に向けて重要と思われる次の知見を得ることができた。(1)カリキュラム開発を推進するに当たっての基本理念や目標を明確に設定し、その学校の教職員全員の協力体制の確立・維持のための人的・物的条件を含むきめ細かな手立てが採られている。(2)カリキュラム開発の優れた伝統と実績を持つ学校においては、明らかにカリキュラム評価が重視されており、前年度の評価結果を次年度の目標の重点や計画内容に着実に反映させる努力や工夫に独自性と強い熱意が認められる。2年計画の2年目に当たる本(平成12)年度は、7月下旬まで下記の2グループに分かれて研究を推進し、8月上旬に全体会議を開催して本研究全般の調整を図った。

その後、各グループごとに研究作業を継続し、最終的に次の成果を得ることができた。1.理論的研究グループ(基礎研究班と比較研究班の2班で構成)前年度に作成した「各学校におけるカリキュラム開発進展段階モデル(第1次案)」をいっそう精緻にしたモデルを仕上げた。その重要な特徴として、各学校のカリキュラム開発の基本理念・目標の浸透・共有を可能にする校内運営条件を組み込んだことをあげることができる。さらに、諸外国(米・英・独・仏の4か国)との比較研究を通して、わが国の場合生徒の学習状況の具体的事実に基づくきめの細かいカリキュラム評価の着実な実施の必要性を明確に確認した。2.先進的事例校調査グループ前年度実施した予備調査の成果を基礎にして、本年度は本調査として小学校4校・中学校3校・高等学校3校(計10校)の先進的事例対象校の詳細な事例調査を実施し、その結果次の重要な知見を得ることができた。(1)比較的長期にわたり、しかも独自性の高いカリキュラム開発を推進している学校においては、日常の授業の展開状況や生徒(集団)の学習状況の具体的事実と深く関連づけられた開発の継続的な営みが認められた。(2)「総合的な学習の時間」のカリキュラム開発に特徴的に認められる点として、その学校の以前までの研究歴や地域社会条件に十分適合した学習課題の設定と、学習形態・方法における積極的な創意工夫の採用という二つの条件が、とりわけ重要な促進条件であることが明らかになった。
知的障害者に対する被疑者面接法の開発

昨今、足利事件のような知的障害者が冤罪となった事件が社会問題となっている。知的障害者が被疑者となったとき、彼らに対する取調べには十分配慮が必要である。従来の法心理学の分野では、取調べに配慮が必要な対象として、子どもに焦点を当てた司法面接の研究が行われてきた。それらは、被害者や目撃者となった人から適切に情報を得る方法だが、被疑者への取調べには罪状認否などが含まれるという点で、面接の構造自体が異なる。加えて、知的障害者がもつ独特のコミュニケーション様式を踏まえた面接構造となる必要がある。よって本研究では、知的障害者への被疑者面接法を新たに開発し、適切な取調方法の提言に繋げたい。
肺パスツレラの病原因子の同定とそれらが宿主の免疫応答に及ぼす影響

Pasteurella pneumotropica (肺パスツレラ)は、げっ歯類の日和見感染菌であり、実験動物において感染を防ぐ必要のある病原体の一つである。本研究では、肺パスツレラの病原因子を同定し、宿主細胞の応答性を明らかにすることを目的とした。今回明らかになった病原因子は、IbpAやYadAなどであった。その中でもIbpAはマクロファージ内に侵入するとリン酸化を受けることが観察され、Srcファミリーキナーゼが関与していることが示唆された。また、YadA陽性株は線維芽細胞や細胞外マトリックスに高い接着性を示した。これらの病原因子が肺パスツレラの共通した病原因子であると考えられた。肺パスツレラの病原因子を特定するため、菌体外に分泌される高分子タンパク質に標的を絞り解析した。その中でも約470-kDaもの巨大タンパク質の解析を行った。このタンパク質はN末端部をHistophilus somniのIpbAやP. multocidaが産生する赤血球凝集素と相同性がみられた。H. somniのIbpAとN末端部の相同性が高いため、イムノグロブリン(Ig)との結合性があるかを特異的抗体を作製し試験した。ELISAおよび免疫沈降(IP)を行った後のウエスタンブロット(WB)でのマウスIgGとの結合性を試験した結果、マウスIgGと結合することが観察された。そのためこのタンパク質を肺パスツレラIbpA(Immunoglobulin-binding protein A)と命名しコードする遺伝子配列をGenBankに登録した(ibpA: accession no. AB919058, ibpB: AB919059)。また、C末端部は相同性のある細菌タンパク質はほとんどなかったが、数十アミノ酸残基の繰り返し配列から構成されていた。これらの中にはHelicobacter pyloriのCagAに見られるEPIYA-motifに類似した配列が複数存在することが観察された。この配列は感染宿主のキナーゼによりチロシン残基(Y)がリン酸化されることが解明されており、H. pyloriの重要な病原因子であると考えられている。そのため、肺パスツレラIbpAのチロシン残基がリン酸化されるかマウスマクロファージ細胞(MΦ)を用いIP-WBで試験したところ、マウスMΦに肺パスツレラを感染して2時間以上経過してからリン酸化されることが観察された。今後は様々な条件でリン酸化に関与するキナーゼの特定や細胞内リン酸化IbpAの役割について検討していきたいと考えている。2012年度は、当初の計画通り、肺パスツレラの病原因子の解析と遺伝子破壊株の作製を試みた。病原因子については、ゲノムクローニングから新たに複数の溶血素や血球凝集素をコードしていると考えられる遺伝子群の部分配列を決定した。しかしながら、いずれの遺伝子にもAT配列が豊富なため、ゲノムウォーキングやinverse PCRといった手法を用いてもすべてのopen reading frameの配列を決定することが出来なかった。遺伝子破壊株の作製に至っては、肺パスツレラ生菌体にエレクトロポレーションや接合などの手法を用いたがいずれの方法も細胞内への遺伝子導入には至らず結果は得られなかった。2012年度は当初の計画の他に、肺パスツレラから同定されたRTXタンパク質の内、最も分子量が大きいPnxIIIAタンパク質を用いた経鼻ワクチンの効果について試験を行った。PnxIIIAは細胞外膜上に発現され、細胞外マトリックスに接着性を示すことが明らかになっている。そこで、モデル実験も兼ねPnxIIIAタンパク質のワクチン効果やワクチンの輸送システムの効果があるかを検証した。PnxIIIAタンパク質の免疫原性と接着性の機能を残した改変PnxIIIA(MP3)を作製し、経鼻ワクチンとしてマウスに投与しその後肺パスツレラの感染実験を行った。その結果、MP3タンパク質の3回以上(1回/週)の経鼻投与で肺パスツレラの感染をほぼ抑制出来ることがわかった。このとき、血中ならびに気管支肺胞洗浄液のIgA抗体価が100を超えることが確認された。このことは、MP3の投与で分泌型IgAの産生が促進され肺パスツレラの感染が成立する前に速やかに排除されたことを示す。また、MP3は3時間以上もマウスの鼻腔内に付着していることが確認され、ワクチン抗原の輸送担体としても有用であることが示された。今年度は肺パスツレラの病原因子を特定するため、ドラフトゲノム解析と、菌体外に分泌される高分子タンパク質の解析を行った。ドラフトゲノム解析は、Pacific Bioscience社のPacBio RSIIを用い、菌株はタイプストレインであるATCC 35149 (NCTC 8141)について行った。約一万塩基のゲノム断片を解析していき、肺パスツレラゲノムのおよそ200倍量の塩基配列を解析した。肺パスツレラゲノムのほぼ全域の配列を決定し、難題であった繰り返し配列も読み取ることができたと考えられる。詳細な遺伝子配列については、GenBankにBBIX01000001からBBIX01000009の番号として登録した。ドラフトゲノム解析で明らかになった病原性因子の一つは、RTX (repeat in toxin) toxinをコードする遺伝子が計4種存在した。当該研究者がこれまで同定した3種のRTX toxin以外にもう一種RTX motifが存在する遺伝子産物が産生されることが明らかになった。

このほか、数種の溶血素をコードする遺伝子の存在がわかったが、遺伝子産物の予測結果からは、強い溶血性ではなくα溶血に近い作用か、若しくはほかの機能を有しているものと予想された。肺パスツレラの菌体外に分泌される病原因子の一つとして血球凝集素(HA)が知られている。ドラフトゲノム解析から2つの高分子HAをコードする遺伝子が存在した。近縁種のP. multocidaのHAに相同性があり、細胞や組織への接着や貪食作用に対する抵抗性に関与していると考えられた。また、細菌毒素としてはあまり例がない、リン酸化やAMPylationといった特殊な病原性の機序に関係すると考えられ、今後、作用を解明していく計画である。今年度は肺パスツレラの病原因子の宿主応答を明らかにするため、肺パスツレラ組換えIbpA(rIbpA)をマウスマクロファージ細胞、フィブロブラスト細胞などに添加したときの挙動を観察した。両細胞ともrIbpAを添加すると1時間以内に細胞形態が大きく変化し、免疫沈降-ウエスタンブロット解析の結果、細胞内に侵入したrIbpAはリン酸化されることがわかった。さらにこのときにSrcファミリーキナーゼの選択的阻害剤であるPP2を予め添加することでrIbpAのリン酸化と細胞形態の変化が抑えられることが観察された。このことから、rIbpAのリン酸化にはSrcファミリーキナーゼが関与し、宿主の細胞形態に関わるシグナル伝達経路に影響を及ぼしていることが推測された。さらに今年度は病原因子の特定を進めるため、肺パスツレラの代表株の一つであるATCC 12555生物型Heylのドラフトゲノム解析を行った。遺伝子配列については、GenBankにBBXJ01000001からBBXJ01000002の2contigとして登録した。生物型Heylのドラフトゲノム解析で明らかになった病原因子は、Jawetz型と同じくRTX (repeat in toxin) toxinや数種の溶血素と血球凝集素をコードする遺伝子群が同定された。その中でもYadA (Yersinia adhesin A)ドメインを含む高分子タンパク質をコードする遺伝子が両生物型に共通して4種類も存在することが新たにわかった。この遺伝子配列をもとに、野生株の分布状況を調べたところ、マウス由来株の6割以上に存在し、ラット由来株にはほとんど存在しないことがわかった。さらにマウスコラーゲンやフィブロブラストへの接着能を比較したところ、YadA陽性株は高い接着能を示した。これらのことからYadAは肺パスツレラの接着を担っている病原因子と結論した。Pasteurella pneumotropica (肺パスツレラ)は、げっ歯類の日和見感染菌であり、実験動物において感染を防ぐ必要のある病原体の一つである。本研究では、肺パスツレラの病原因子を同定し、宿主細胞の応答性を明らかにすることを目的とした。今回明らかになった病原因子は、IbpAやYadAなどであった。その中でもIbpAはマクロファージ内に侵入するとリン酸化を受けることが観察され、Srcファミリーキナーゼが関与していることが示唆された。また、YadA陽性株は線維芽細胞や細胞外マトリックスに高い接着性を示した。
抗イディオタイプヒト型モノクローナル抗体を用いた特異的癌免疫療法の基礎的研究

今年度の研究目的として掲げた以下の点につき年度内に得られた知見につき報告する。まずヒト型モノクローナル抗体SK1には直接的な抗腫瘍効果として大腸癌の遊走能を抑制する作用が認められた。すなわち8種類の大腸癌株の遊走能をmicrochemotaxis assayで測定、その結果と細胞に含まれる単位タンパク当りのSK1認識抗原量(Ag-SK1)には相関があり、高濃度のAg-SK1を含む細胞株は高い遊走能を有していた。この遊走能はSK1の投与により濃度依存性に抑制された。細胞を経時的にSK1で免疫染色すると、Ag-SK1は必ずしもある特定の細胞に発現しているわけではなく、細胞の置かれる状況により発現量、発現部位が変化しているらしい。コロニーを作る細胞では常に外側の細胞群(遊走能が高く、活発に細胞分裂を起こしている部位であると考えられる)に強い発現を認めたが2colorFACSで細胞周期と抗原の発現には相関はないことから、Ag-SK1は細胞浸潤ないし遊走に深くかかわる分子であると考えられた。Western Blotでは分子量42、46KDaに2本のbandを認め、既存の浸潤関連抗原(SLA,SLX,Integrin family,E-cadherin)とは交叉反応はなかった。本抗体に対し、マウスでは3株の抗イディオタイプモノクローナル抗体を作成できた。これらの抗体はヒト型モノクローナル抗体SK1と反応するが、SK1の標的細胞に対する反応性をほぼ100%抑制する。現在本イディオタイプ抗体の認識抗原につき解析をおこなっているが、また同時に本抗体に癌ワクチンとしての作用、すなわち投与されたマウスにAb3(抗抗イディオタイプ抗体)、T3(イディオタイプ抗体によって刺激されたTリンパ球)が惹起されるか否かを検討している。ヒト型抗イディオタイプ抗体の作成は困難であり未だ成功していない。
高温超伝導浮上系の動的実用解析と非線形制御の研究

本研究は、高温超電導浮上の非線形性を考慮した浮上系のモデリングの方法、制御法、効果的浮上システムの構築、磁気軸受、モータ等への応用およびその振動解析と制御法について研究したものである。その概要を列記すると(1)非線形復元力を求める理論計算式を導出した。(2)それを適当なモデリングにより簡単化する方法を示した。(3)ひとつの高温超電導円盤を用いて全軸方向に非接触浮上する回転軸系を示し、かつその振動を非線形性を考慮した周波数重み付き最適フィードバック制御とPD制御の組み合わせ法で制御する方法を示した。(4)比較的小さな超電導体一個を軸下端に取り付け、上端を永久磁石で支持する方法を提案した。この方法の特徴は軸方向を超電導体のピン留め力で安定化し、軸直角方向は永久磁石の吸引力で安定化させており、無制御で安定に浮上する。(5)上記浮上軸の振動を制御するアクティブ制御の方法を検討した。すなわち「最適PD制御法」と「最適クロスフィードバック慣性力相殺制御法」のふたつの制御法を提案し、そのコントローラの設計法を確立した。(6)上記の方法は非常に効果のある制御法であることを確認した。(7)円周方向に鉄片を有するロータ円板を浮上軸に取り付け、その直下に電磁石を6個配置し、鉄片と磁石間の吸引力で、軸の振動を安定化させることにより、無制御で安定に回転するパルスモータの駆動方法を開発し、その制御法を示した。高温超電導体の特長は、大きなピン止め力により強力な浮上力を得ることができるのみならず、浮上系において反発方向とそれと直角の両方向に安定であることがあげられる。したがって安定な非接触浮上を実現できることから、磁気軸受、電力貯蔵用の磁気浮上フライホイール、磁気ダンパ等の応用が検討されている。しかし高温超電導体が運動する場合、フラックスクリープとフラックスフローのふたつの領域が存在するため、動的特性は静的特性と全く異なり、その振動応答等の解析、制御等に適用できる上記の非線形性を考慮した振動等の解析に適用できるモデリング、非線形制御の方法等が必要とされている。本研究では、まず解析解をベースにした高温超電導浮上系の動的浮上力の解析を行い、実験によりその妥当性を検証するとともに振動解析、制御系設計などに必要なモデリングの方法を示した。さらに高温超電導浮上系の振動制御法として、非線形性を考慮し、かつ広い周波数領域で有効なアクティブ制御法を提案した。その内容を要約すると1.高温超電導浮上系のパラメータ同定を行い、非線形復元力を計算し、それを実験値と比較したところ、妥当な結果を与えることを確認した。2.浮上系の復元力特性の計算に対し、いくつかの仮定を設けて簡単化する方法を示した。またその欠点と非線形性を考慮するため、周波数重み付きフィードバックによる非線形制御法を提案し、コントローラの最適係数の決定法を示した。3.実験を行い、実験結果と解析結果との比較照合により、本方法および解析の妥当性を確認した。高温超伝導浮上の特徴は、大きなピン留め力により強力な浮上力を得ることができるのみなるず、浮上系において反発方向とそれと直角の両方向に安定であることがあげられる。しかしこの系は通常の磁気浮上系と異なり、フラックスクリープ領域とフラックスフローのふたつの領域が存在するため、反発力と浮上変位の関係に大きな履歴特性をもち、また振動を受ける場合は振幅および振動数に対する非線形依存性を有する。したがってこの系を制御しようと場合、線形制御理論は適用できない。そこで本研究では、まず初年度に非線形復元力を求める理論計算式を導出し、それを適当なモデリングにより簡単化する方法を示した。さらに非線形性を考慮した周重み付き最適フィードバック制御の方法を開発した。本年度は非線形性を考慮したモデリングの方法を用いて高温超電導浮上ラジアル・スラスト軸受の制御法を検討した。

その内容を要約すると(1)ひとつの高温超電導円盤を用いて全軸方向に非接触浮上する回転軸系を示し、かつその振動を電磁アクチュエータで制御する方法を提案した。(2)上記高温超電導浮上軸受の危険速度乗り越しのための、モデリングの方法を示した。(3)上記軸受の制御法として、「最適PD制御法」と「最適クロスフィードバック慣性力相殺制御法」のふたつの制御法を提案し、そのコントローラの設計法を確立した。(4)実際に高温超伝導軸受系を試作し、最適PD制御法による実験を行い、かなりの効果のあることを確認した。本研究は昨年までに、高温超電導浮上体の非線形復元力を求める理論計算式を導出し、それをを適当なモデリングにより簡単化する方法を示すとともに非線形性を考慮した周重み付き最適フィードバック制御の方法を開発した。また、上記の非線形性を考慮したモデリングの方法を用いて高温超電導浮上ラジアル・スラスト軸受の制御法を検討した。本年度はそれらの研究をさらに発展させ、高温超電導浮上パルスモータの開発を行った。その具体的内容を列記すると(1)比較的小さな超電導体一個を軸下端に取り付け、上端を永久磁石で支持する方法を提案した。この方法の特徴は軸方向を超電導体のピン留め力で安定化し、軸直角方向は永久磁石の吸引力で安定化させている。(2)円周方向に鉄片を有するロータ円板を浮上軸に取り付け、その直下に電磁石を6個配置し、鉄片と磁石間の吸引力で、軸の振動を安定化させることにより、無制御で安定に回転するパルスモータの駆動方法を開発した。(3)上記の電磁石に、振動制御の電流を印可することにより、さらに振動を低減することを考え、その制御法として、ロータ円板の変位をを評価関数とし、それを最小とするような最適制御法を与えた。(4)上記の実験を行い、浮上システム、モータシステム、振動制御法等が妥当であることを明らかにした。
植物病原菌の宿主特異的毒素:その宿主識別における役割

ナシ黒斑病菌およびイチゴ黒斑病菌はそれぞれ宿主選択的なAKおよびAF毒素を生成して宿主を識別している。両毒素は構造類似で、共にエポキシ構造の付加したデカトリエン酸部分を持っている。前者は日本ナシに、後者は日本ナシとイチゴにのみ選択毒性を発揮するが、各種の誘導体を合成し、毒素の構造と選択毒性発現との間の相関が調査された。両病原菌は、胞子発芽に毒素を外部に放出し、数時間内に侵入系を宿主細胞内に挿入した。ナシ黒斑病菌では胞子1個当り約0.1pgのAK毒素を、またイチゴ黒斑病菌では約0.5pgのAF毒素を発芽液中に放出していた。それによって、500個程度の宿主細胞に原形質膜の機能障害を誘起した。病原性失活菌様では毒素放出は全く認められなかった。ナシ黒斑病菌の培養液中には、AK毒素と共に、エポキシ・デカトリエン酸が検出され、それが毒素生合成の中間体である可能性を示唆した。そこで^3Hラベル・トリエン酸を合成し、培養中に加えると、^3Hラベル・AK毒素が生成することが判明した。病原性失活変異菌株では、AK毒素はもちろん、トリエン酸の生成も認められず、またこのような変異菌株ではトリエン酸を与えてもAK毒素の生成は起らなかった。したがって、病原性失活(AK毒素の生合成能失活)変異株では、酢酸からトリエン酸生合成の過程が欠落していると結論した。ナシ黒斑病菌は角皮感染型であり、宿主の角皮貫通のためには、諸要因を必要とする。そこで野生株から各種変異菌株を作出し、要因分析を行った。その結果、ペクチン分解酵素活性やメラニン合成能は病原性発現の必須要因ではない。しかし、クチナーゼ活性や物理的侵略力(実験的にはポリビニル・ホルマル薄膜を貫通する力)などは重要な病原性構成要因であることが判明した。このような要因が欠損した変異菌株では、たとえAK毒素を生成しても、ナシ組織に病原性を発現できなかった。
血管内皮細胞の核酸受容体を介した糖尿病性血管障害の発症機序の解明と予防方法の開発

糖尿病による血管病の予防が糖尿病患者の予後の改善に重要である。さまざまな血糖降下薬が存在するが、糖尿病性血管合併症の予防効果は不十分である。血管障害の初期段階である血管内皮機能障害は糖尿病性血管障害の原因として注目されているが、その機序や治療方法の開発はなされていない。本研究では、高血糖で障害を受けた細胞から遊離する核酸断片とその受容体である核酸受容体を介した慢性炎症の役割に注目し、新しい糖尿病性血管内皮機能障害の予防・治療方法の開発を目指す。
わが国で捕集される黄砂がラット呼吸器に及ぼす影響と付着成分との関連に関する研究

日本へ-来する黄砂粒子について、成分の化学分析、肺に-着した-の生物学的影響などを調べた。その結果、大阪と韓国ソウルで集めた黄砂粒子から大気汚染物質が検出され、-来する過程で都市や工業地帯の汚染物質を付着したと考えられる。肺に入った-の影響は、汚染のない黄砂粒子に比べて強く、付着した成分が健康影響を及ぼすことを予測させる結果である。黄砂粒子に含まれる発がん物質の量は、これだけで肺がんを発生するとは考えにくい量であるものの、要因の一つになることが考えられ、今後検討すべき課題である。黄砂採取地である大阪市東成区中道で、黄砂飛来期の対照となる大気粉じんを採取した。採取時期は、夏季として2009年8月9月、冬季として2009年12月2010年1月で、ハイボリウムサンプラーを使用しテフロンフィルター上に捕集し、保存した。実験動物への肺内投与試料とするため、これらのフィルターから浮遊粉じんを以下の方法で回収した。テフロンフィルターを50ml容PP製遠心チューブに入れ、フットボール型撹拌子と蒸留水(40ml)を加えて栓をし、1分間、手で上下に強く撹拌する。フィルターは、ピンセットを使って絞り液をチューブ内へ合わせる。チューブを遠心乾燥して、試料大気粉じんとした。2010年2月より黄砂の飛来期として大気粉じんの採取を開始した。黄砂飛来については、国立環境研究所および気象庁の黄砂飛来予測に基づいた。2010年3月14日には黄砂飛来と予測されながら採取量は30μgであった。5月末まで黄砂採取を継続する。変異原性については、予備試験を実施した。ラット肺内投与は、平成22年度4月より、夏季および冬季の対照試料について開始予定である。標準黄砂試料について、各方面に照会したが現在は入手困難な状況(本国からの持ち出しが認められていない可能性)であり、新たに、黄砂飛来が日本よりも多く、同様に健康影響が懸念されている韓国、ソウル市内でのサンプリングについて、高麗大学保健科学大学金永煥教授に依頼し調整している。黄砂採取地である大阪府立公衆衛生研究所屋上(大阪市東成区中道)で、2010年3月5月までのライダー等による黄砂飛来予測日にハイボリウムサンプラーを使用しテフロンフィルター上に捕集し保存した。前年度に採取した夏季及び冬季の対照粒子ともに、各フィルターより粒子を洗浄、回収し、乾燥し試料の調製を行った。この一部についてラットへの経気道肺内投与(1mg/0.2mL)を実施した。急性毒性による死亡例の発生はなかった。投与後10ヵ月を経過しているが死亡例はなく、観察を継続している。2010年11月に韓国ソウルを訪問し、高麗大学保健科学大学金永煥教授らと2011年の黄砂飛来時期の黄砂採取について打合せを行った。採取にあたっては、大阪で使用したハイボリウムエアサンプラーを持ち込み、同様の採集条件となるよう打ち合わせた。黄砂付着物量に韓国ソウルと大阪で差異がみられるか、飛来時の成分変化推移とともに結果が期待される。標準黄砂試料について各方面に照会したが現在は入手困難な状況であるが、金沢大学医薬保健領域衛生学研究室亀田貴之助教(新規の連携研究者)との共同研究として、亀田先生保有の黄砂を動物実験とin vitro実験用に供与いただけることとなった。平成23年度には、実験用に3-NBAの被覆処理など施す予定である。大気粒子及び黄砂粒子の成分分析は、分担者の大阪府環境農林水産総合研究所で実施し結果を得ているが、黄砂からのPAH検出量はきわめて低い状況である。韓国(ソウル市)における黄砂サンプリング:2011年2月より5月末までの期間、高麗大学保健科学大学キャンパス(ソウル特別市城北区貞陵洞山1番地)屋上でハイボリウムエアーサンプラーによる大気粉じん採取を実施した。5月初旬にはスーパー黄砂が飛来し、これの採取に成功した。黄砂試料の処理:韓国より冷凍輸送された試料(石英フィルター、テフロンフィルター)からPAH分析用、無機成分分析用および生物学的影響評価用の各試料を調製し、それぞれの担当者へ送った。動物実験:大阪で採取した対照粒子(夏季、冬季)と黄砂粒子の経気道肺内投与実験を継続し、対照粒子投与ラットについては解剖と組織標本作成を完了し、顕微鏡による観察を行っている。韓国で採取した黄砂粒子のラット経気道肺内投与を実施した。急性死亡例はなく観察を継続している。粒子の細胞に及ぼす影響の検討:黄砂、中国の砂漠の砂を分級して作られた「黄砂試料」、3-ニトロベンズアントロン(NBA)をコーティングした「黄砂試料」に対するマクロファージの活性酸素反応を調べた。

黄砂試料やシリカでは常に量反応関係が保たれ、NBAで反応が増強した。3月黄砂は肉眼的に茶色く、付着する大気汚染物質量が相対的に少ない。5月黄砂は肉眼的に黒く付着物質が相対的に多い。これらの結果は、粒子の付着物がこの反応を修飾することを示唆する。また、5月黄砂は対照の5月大気粉塵と類似の反応性であり、光化学スモッグ注意報発令日の黄砂試料の「光化学黄砂」では反応が弱かった。尚、夏と冬の大気粉塵も常に量反応関係は逆転しているが、値は低い。これらの結果は、飛来黄砂に対するマクロファージのスーパーオキサイド反応は、黄砂自体より付着する大気汚染物質の影響が強く関与することを示唆する。また、少量の投与では5月黄砂は最も反応が強く、5月大気粉塵の少量投与での反応性は相対的に低かった。肺内投与実験:わが国に飛来する黄砂粒子の肺組織に対する影響を明らかにするために、大阪市内で捕集した黄砂を含む大気粒子、黄砂飛来のない夏季および冬季に捕集した大気粒子、韓国ソウル市で2011年5月に捕集した黄砂を含む大気粒子、さらにゴビ砂漠の砂粒子をそれぞれラットに経気道肺内投与し、18ヶ月間飼育観察後に解剖、肺組織の病理組織学的な変化を比較検討している。また、解剖時に採血した血清についてIL-6、IL-8の分析を行った。途中死亡例、18ヵ月解剖例で肉眼的に肺腫瘍を認めた例はない。また、死亡率や体重増加などに有意差を認めなかった。成分分析:黄砂の粒径は4 μm付近であった。黄砂時に濃度が高かったのは、硝酸、カルシウム、ナトリウムと塩化物の各イオン。金属元素では、アルミニウム、鉄、チタンが高かった。バナジウムは、微小粒子側に偏った粒径分布がみられたが、黄砂時には粗大粒子側にもピークがあらわれた。炭素成分(全炭素)については、顕著な影響がみられなかった。有機成分として多環芳香族炭化水素類は、黄砂飛来時にソウル市内で捕集した粒子の分析の結果、大気濃度換算でBenzo(a)pyreneが1.56pmol/m3、2-nitrofluorantheneが0.15 pmol/m3、1-nitropyreneが0.28 pmol/m3と黄砂飛来のない時期の数倍から10倍程度が検出された。細胞に及ぼす影響:マクロファージのスーパーオキサイド反応において、飛来黄砂は肉眼的に黒いものは大気粒子と類似の反応性だった。また、肉眼的に黒い方が少量投与の反応性が強い傾向があった。この結果は、飛来黄砂に対するマクロファージのスーパーオキサイド反応は、黄砂自体より付着する大気汚染物質の影響が強く関与することを示唆する。本研究計画の3年次にあたり、採取した材料についての生物学的影響評価に務めた。動物実験では、予算配分の不確実性を考慮し、開始時期を見合わせた関係で予定よりも数ヶ月の遅れが生じているものの、最終年度内に実験は完了できる見込みである。24年度が最終年度であるため、記入しない。予定していた研究協力者が海外での勤務となった関係で、一部(変異原性)に実施不能な項目がある。しかし、これについては他の方法による評価(活性酸素酸性能)を行っており、成果も得られている。動物実験の成果と対比することで、当初の目的とした黄砂の成分と生物学的な影響の関連性に言及しうる。
細胞情報変換・制御の可視化解析

共焦点レーザ顕微鏡や走査プローブ顕微鏡などに代表される超顕微光学技術が急速に進展し、生命科学の研究に大きな革新をもたらそうとしている。生きたままの細胞において、ナノメートルの高分解能の分子動態の観測や、細胞内の1個の分子を見る超高感度の計測も可能になってきた。また同時に、細胞の分子機能や情報を可視化してリアルタイムで解析する技術も飛躍的に進展した。そこで、本研究は超顕微光学技術を駆使して、「細胞情報変換・制御の可視化解析」に関連する重点領域研究申請のための企画調査を行った。具体的には、大阪(8月)、京都(8月)、札幌(8月)、東京(10月)、筑波(11月)、徳島(11月)における国際会議ならびにシンポジウムにおいて、多くの班員が招待講演等を通して研究成果の公表と研究の推進を図った。また、11月に名古屋において、「細胞情報変換・制御の可視化解析」の公開シンポジウム(名古屋市千種区:吹上ホール)を開催し班員の最先端の研究成果を公表し、討議を重ね、今後の研究の推進計画を立てた。特に、副題として、「1分子可視化から1分子生化学」の名のもとに研究の飛躍的推進を企てた。公開シンポジウムには多くの関連分野の研究者も参加し、大変有意義な、多大の成果を得た。そこで、これらの成果を基礎として、重点領域の研究申請に対して熱心な討議を積み重ね、平成10年度発足重点領域研究申請書「1機能体追跡操作による情報変換制御の可視化解析」の課題名で平成9年2月に文部省に研究申請書を提出した。重点領域研究における機能体とは小は1個の蛋白質であり、大はエンドソームやシナプトソームなどの細胞内オルガネラを意味している。本研究(企画)の遂行により重点領域研究発足のための準備は十分に整ったものと考えられた。
有向ネットワークにおける流れ構造の階層性と循環性

ノードとそれらをつなぐ向き付きのリンクから構成されネットワーク上には,様々な流れ構造が存在する。本研究の目的は,そのような有向ネットワーク上の流れ構造を,特に階層性と循環性に注目し,解析に必要な手法を開発するとともに,得られた解析手法をいくつかの応用上も重要な現実の有向ネットワーク系へ適用することである。解析手法の開発面においては,ヘルムホルツ・ホッジ分解,コミュニティ抽出,蝶ネクタイ構造分解,バネ電気モデルによる可視化などを組み込んだ統合的解析ツール(FALCON)の開発を開始し,すでにそのプロトタイプを作成し,GitHub上で公開した。ヘルムホルツ・ホッジ分解は,有向ネットワーク上での流れ構造を勾配流成分とループ流成分へユニークに分割する。具体的な解析対象として,企業間取引関係,貿易収支関係および株所有関係を取り上げた。それぞれのネットワークについては,我が国の約100万社間の約500万取引を含む東京商工リサーチ社のデータ(2016年収集),IMFにより公開されているDOTS(Direction of Trade Statistics)データベース,東洋経済新報社によって収集された国内上場企業に対する大株主情報データベース(最大で上位30位まで)から構築した。企業取引ネットワークにおける取引流の循環成分に着目すると,より明瞭に産業コミュニティを抽出できることを明らかにした。また,2国間の貿易は大きく不均衡であっても,貿易収支を多角的な視点で捉えれば(第3国を通じての間接的な貿易関係を考慮),両国は貿易によって互恵関係を持ち得ることを指摘した。株所有ネットワークについては,まず蝶ネクタイ構造(入力成分,強連結成分,出力成分)に分解し,さらに強連結成分に対してヘルムホルツ・ホッジ分解を適用することにより,複雑な株式持合い関係を紐解いた。解析手法の開発ならびに現実の有向ネットワーク系の解析の両面において,当初の計画通りに順調に研究を進めている。加えて,ブログやSNSなどのソーシャルメディア上で形成されるエコーチェンバーを分析するにあたり,本研究で開発中の数理的手法が有効であることを発見した。エコーチェンバーとは,同じ意見をもつ人たちがコミュニティを形成し,その中で偏向した情報がエコーのように反復されて,どんどん増幅される状態を表す。もし対立する意見についてそれぞれのエコーチェンバーが形成されれば,その中の人々は,異なる意見に触れる機会を逸してしまい,ひいては大きな社会的分断を導く可能性がある。以上のように,より本研究のスコープが広がり,当該の自己評価を与えた。有向ネットワーク上の流れ構造を解析するための統合ツール(FALCON)の開発においては,さらに計算の高速化・効率化を図るとともに,利用者にとって使い易い環境を整えていく。また,具体的な研究対象である1)企業間取引ネットワーク,2)貿易ネットワークおよび3)株所有ネットワークについては,次のように解析を深化させる:1)既存の産業連関表(業種レベル)と組み合わせることにより,企業間取引の量を推定し,企業レベルの産業連関表を構築2)品目別の貿易データから多層的に貿易関係を解明3)得られた株所有構造に基づき,企業の市場的価値を計測する新しい方法を提案合わせて,大規模なSNSデータを収集・解析することにより,エコーチャンバーの構造および形成過程について詳細な知見を得る。

有向ネットワーク上の流れ構造を解析するための統合ツール(FALCON)の開発においては,さらに計算の高速化・効率化を図るとともに,利用者にとって使い易い環境を整えていく。また,具体的な研究対象である1)企業間取引ネットワーク,2)貿易ネットワークおよび3)株所有ネットワークについては,次のように解析を深化させる:1)既存の産業連関表(業種レベル)と組み合わせることにより,企業間取引の量を推定し,企業レベルの産業連関表を構築2)品目別の貿易データから多層的に貿易関係を解明3)得られた株所有構造に基づき,企業の市場的価値を計測する新しい方法を提案合わせて,大規模なSNSデータを収集・解析することにより,エコーチャンバーの構造および形成過程について詳細な知見を得る。研究成果が想定以上に出始め,次年度に国際会議等で発表するための旅費を確保すること必要となったため,データ解析を効率的にかつ高速に行うために導入を計画していたコンピューターの購入を見合わせことが,次年度使用額が生じた主たる理由である。残額はその目的どおりに使用する計画である。なお,コンピューターについては,別の予算で更新できる目処がたっている。
超音波マイクロマニピュレータを用いた微小物体のスペクトロスコピーに関する研究

本研究は、先に我々が提案したVHF帯超音波の放射力を用いた超音波マイクロマニピュレータに、制御工学やロボット工学の分野で研究が活発に行われている視覚制御技術を導入し、微小機械やバイオテクノロジーの分野で有用なミクロンサイズの微小物体の高度なマニピュレーション技術を構築すると共に,微量液体中のミクロンサイズの微小物体の弾性的性質を個別的・選択的に評価する新しい超音波スペクトロスコピー技術の実現の可能性を追究することを目的として行ったもので、以下のような成果と見通しが得られた。1.微量液体中にビーム幅が狭く,音圧分布に谷のある進行波ビームを高いパワー密度で発生可能なマルチストリップカプラを用いた漏洩波トランスジューサを開発した。2.漏洩波トランスジューサと視覚制御技術を用いたマニピュレータを試作し、微小球の移送や捕捉を行った。3.微小球の運動は、その弾性的性質を反映した特徴的な運動を呈することが視覚制御を用いたマニピュレータの実験より明らかになり、本マニピュレータの微小物体のスペクトロスコピーへの新たな応用の可能性が見出された。4.レーザピンセットと超音波マニピュレータを相補的に組み合わせたレーザ超音波マイクロマニピュレータ(LUMM)の提案と試作を行い,多数の微粒子の中から不要な微粒子を除去して特定の微粒子のみを捕捉することに成功した。これらの成果の一部は,電気学会,電子情報通信学会,IEEE Ultrasonics Symposiumにおいて発表した。未発表の成果は問題点を整理し,今後発表していく予定である。最近,バイオテクノロジーの分野では,細胞のような壊れやすく微小なバイオマテリアルの非接触・遠隔操作による移送・捕捉・融合・凝集・分散・分画などのアクチュエーション技術や、構造・性質を評価するスペクトロスコピー技術の開発が望まれている.このような状況を踏まえ、本研究は先に本研究担当者が開発したVHF帯超音波の放射力を駆動力とする超音波マイクロマニピュレータを用いて、微量液体中のミクロンサイズの微小物体の弾牲的性質を個別的・選択的に評価する新しい超音波スペクトロスコピー技術の実現の可能性を追究することを目的として行ったもので、本年度は以下のような成果と見通しが得られた。1.我々が開発した漏洩波トランスジューサと視覚制御技術を用いたマニピュレータによる微小球の移送実験を行なった結果、微小球の運動が、照射超音波パワーや照射条件により、その弾性的性質を反映した特徴的な運動を呈することが明らかになり、本マニピュレータの微小物体のスペクトロスコピーへの可能性が見出された.2.レーザ光マニピュレータに我々が開発した漏洩波トランスジューサを実装して、レーザと超音波を同時に相補的に用いるマニピュレーションの基礎実験を行い、レーザ・超音波マイクロマニピュレータを実現する見通しが得られた。これらの成果の一部は,超音波医学会や国際会議(IEEE Ultrasonics Symposium)に発表した。また、未発表の成果は次年度に発表予定である。

3.微小球の運動は、その弾性的性質を反映した特徴的な運動を呈することが視覚制御を用いたマニピュレータの実験より明らかになり,本マニピュレータの微小物体のスペクトロスコピーへの新たな応用の可能性が見出された。4.レーザピンセットと超音波マニピュレータを相補的に組み合わせたレーザ超音波マイクロマニピュレータ(LUMM)の提案と試作を行い,多数の微粒子の中から不要な微粒子を除去して特定の微粒子のみを捕捉することに成功した。これらの成果の一部は,電気学会,電子情報通信学会,IEEE Ultrasonics Symposiumにおいて発表した。未発表の成果は問題点を整理し,今後発表していく予定である。
油の地盤汚染および原位置浄化機構の解明に関する研究

水よりも密度が小さい有機溶剤はLNAPL(Light Non-Aqueous Phase Liquid)が,地下水面の上部に滞留し,地下水の動きに影響されながら汚染域を拡大する問題が顕在化してきた.汚染過程においてLNAPLが不飽和帯にどのように浸透し,また浄化過程においてどの程度浄化され,そして残留するのかを把握することは重要課題であり,模型実験による可視化や数値解析による現象解明の研究が進められている。本研究では,まずLNAPLの地盤汚染機構を解明することを目的として,LNAPLの三次元浸透挙動X線CTを用いて非破壊で可視化し,その定量的評価を試みた。本研究では,X線CT撮影によってCT値を求める一方で,X線CT撮影後に地盤内のLNAPL飽和度の測定を行い,CT値とLNAPL飽和度の関係を求めた。それにより,X線CT画像上のCT値の分布からLNAPL飽和度の分布を求めることを可能とした。その結果,地盤内でのLNAPLの浸透挙動は水飽和度の影響を受け,特に水飽和度20%以上の深さへの浸透は抑制され,水飽和度が小さい地盤浅部で水平方向への浸透が発達することが分かった。また,高飽和度のLNAPLの浸透領域も地盤浅部に形成されることが分かった。2003年に土壌汚染対策法が施行され,有害物質使用特定施設の廃止時等における土壌調査が義務付けられたことによって,有機溶剤による地盤汚染事例が顕在化している。殊に,水よりも密度が小さい有機溶剤はLNAPL (Light Non-Aqueous Phase Liquid)と称され,地下水面の上部に滞留し,地下水の動きに影響されながら汚染域を拡大すると考えられている.汚染過程においてLNAPLが不飽和帯にどのように浸透し,また浄化過程においてどの程度浄化され,そして残留するのかを把握することは重要課題であり,模型実験による可視化や数値解析による現象解明の研究が進められている。本研究では,まずLNAPLの地盤汚染機構を解明することを目的として,LNAPLの三次元浸透挙動をX線CTを用いて非破壊で可視化し,その定量的評価を試みた。実験手順としては,最初に初期地盤のX線CT撮影を地盤表面から底部まで1.0cm間隔で行った。LNA肌を位置水頭3cmで注入し,LNAPL注入後の地盤のX線CT撮影を地盤表面からLNAPLの浸透領域が確認されない深さまで行った。LNAPLの注入とその後のX線CT撮影はもう一巡繰り返し,累積100mLのLNAPLを注入した。本実験でLNAPLとして用いたアクアソルベントG(アクア化学製)はイソパラフィンを主成分とした物質で,安全性が高く,実験に供するのに適したものである。X線CT撮影では,撮影地盤断面上の湿潤密度に比例したCT値というパラメータが得られる。.本研究の目的は,油汚染地盤問題を対象として,地盤材料内部における油と油の汚染地盤中の浄化剤の3次元輸送挙動をX線CT法を用いて可視化し,多相流数値解析による定量的評価を行うとともに,工学的用途に応じて,原位置油浄化・修復技術を創生することである.平成22年度では,前年度に作成した模型実験装置を利用して浄化プロセスまでを考慮した揚水模型実験を実施し,模型地盤のCT撮影を実施した。また、2010年に導入されたマイクロフォーカスX線CTスキャナを使って、間隙のミクロ構造を可視化し、油の残留状況を可視化するとともに、地盤材料内部の油の残留分布状況をより客観的に可視化する画像解析手法の開発に取り組んだ。

22年度に得られた成果は次のとおりである。1)地下水揚水による油の浄化性能には吸引圧・パイプ直径が影響している。吸引圧を大きく設定することで負圧の影響範囲を拡大することができ、回収量、回収速度の性能向上ができる。またパイプ直径を大きくすることで回収速度の性能向上ができる。2)CT画像上の模型地盤の中心から半径方向に同心円を拡大し、その円周上のCT値の積分値を評価して求めた、平均CT値による油浸透領域の可視化は実験結果に即した妥当なものであり、パイプ直径の違いによって傾向や形に差異がでる。3)EMアルゴリズムを用いて油と水が混在する各物質のピークを示さないCT値ヒストグラムに対して頻度解析を実施し、客観的に油の領域を特定することに成功した。上記に示す通り、研究期間内に本研究の目的である多相流数値解析による油による地盤汚染・浄化領域の定量的評価にまで至らなかったが、この研究過程において、模型地盤内の油の残留分布を非破壊で特定でき、またその量を統計的手法を用いてより客観的に定量評価が可能になったことが、平成22年年度の1年間で得られた研究成果である。
B細胞表面分子RP105についての個体レベル、分子レベルでの機能解析:会合分子の遺伝子単離とRP105ノックアウトマウスの作製

RP105はマウスB細胞表面に発現されるLeucine-rich repeat(LRR)タンパクである。抗体によって架橋されると活性化シグナルを伝達し、アポトーシスに対する耐性や著明な増殖を誘導する。この分子に会合するタンパクの遺伝子単離、ノックアウトマウスを用いたシグナル伝達機構の解析、ヒトRP105についての解析を行った。1) RP105に会合する分子MD-1の遺伝子単離。マウスB細胞株M12からRP105に対するモノクローナル抗体を用いて、RP105とともに共沈降される22/25kDの分子を精製し、アミノ酸配列、遺伝子クローニングを行った。この分子は分泌タンパクであるが、RP105と会合することにより、細胞表面にも存在しうる。MD-1はRP105の細胞表面での発現をより安定にする。2)ノックアウトマウスを用いたシグナル伝達経路の解析。RP105の下流に位置するシグナル伝達経路について、種々のノックアウトマウスのB細胞の、RP105に対する反応性を調べることで解析した。RP105のシグナル伝達に関わっている分子は、lyn、btk、Erk-specific MAP kinase、protein kinase C βI/II、c-rel、nfkb1(p105)などであり、複数のシグナル伝達経路の関与が明らかになった。これはオーストラリアGerondakis、ドイツTarakhovsky両博士との共同研究である。3)ヒトRP105について、モノクロナール抗体の作製とそれを用いた機能的解析。ヒトRP105に対するモノクローナル抗体の作製に成功した。ヒトにおいてもRP105はB細胞に発現されており、活性化シグナルを伝達する。現在、佐賀医科大学膠原病内科と共同研究で自己免疫疾患等の患者の抹消血など調べて、RP105の発現と疾患との関わりを調べている。4) RP105のノックアウトマウスの作製に成功し、現在、解析を進めている。