hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
位置選択的抗体固定化法を利用した環境水中の多種汚染物質の同時センシング

本研究ではPDMS製マイクロチャネルを反応場に用い、チャンネル内表面に酵素および抗体を固定化し、微小体積中での酵素反応や抗原抗体反応を利用した測定法を研究した。一つには、酵素免疫測定法(ELISA)をマイクロチャンネルで行い、それを一般的なELISA法である96穴マイクロプレートを利用した手法と比較し、その測定時間や検出能力について検討した。具体的には、幅1mm、深さ50μm、長さ40mmのPDMS製マイクロチャンネルに、第一抗体を吸着させ、次に非特異的吸着を防止した後、試料である抗原(IgA)と酵素(Horse Radish Perioxidase, HRP)をラベル化した第2抗体を添加した。Amplex RedがHRPにより蛍光性のResolufinを生成するので、蛍光法で定量を行った。マイクロチップを用いる手法では、抗原抗体反応時間1.4分、酵素基質反応時間0.1分のとき、検量線は、0250ng/mLの濃度範囲で良好な直線性を示した。一方96穴マイクロプレートで同様な測定を行うと、抗原-抗体反応時間には60分、酵素-基質反応時間には30分かかり、直線性が保てる濃度範囲は0125ng/mlであった。従って、マイクロチップを用いる手法は、直線範囲はほぼ同等、反応時間は1/100と大幅に短縮が可能なことを示した。また、濃度が未知の試料を測定し、両者の結果がほぼ一致することを確認した。次に、前年度に開発・研究を行った光架橋剤を利用した位置選択的固定化法を用い、酵素センサーを開発した。同一流路内に、グルコースオキシターゼ、HRPの順に別々の場所に固定化したマイクロチップセンサーを作製し、グルコースの定量を行った。8μM130μMの範囲で直線であることを確認した。その時の反応時間は約5秒であり、96穴マイクロプレートと比較して1/375に短縮できることが示された。
比例計数管・半導体検出器結合型高分解能中性子エネルギースペクトロメーターの開発

1)研究目的中性子のエネルギーの広がりを測定して、核融合プラズマ温度を求める方法では検出効率が高く、2%以下のエネルギー分解能を満たし、かつ放射線損傷に強い検出器は現在のところない。比例計数管の計数ガスとしてのメタンガスをコンバータ-として用い、高速中性子による反跳陽子がメタンガス中で失ったエネルギーを高いエネルギー分解能で求め、陽子の残余のエネルギーをSi半導体検出器で求めて加え合わせる方法による、カウンターテレスコープ型高エネルギー分解能中性子スペクトロメーターを開発した。このスペクトロメータでは比例計数管のエネルギー分解能が良いため、全体として高いエネルギー分解能が得られることに独創性と特色がある。またSi半導体検出器の中性子照射による劣化を避ける工夫をしている。2)結果日本原子力研究所のFNS装置において実験を行った。中性子のコリメーションをよくした実験では、エネルギー分解能に関しては、1.6%の世界最高の分解能を得た。計数率に関しては20cps程度が得られるため、一個の比例計数管に5個のSi半導体検出器を配置し、この検出器を10個配置すれば、一秒間でスペクトルを測定できるため各1秒間毎のプラズマ温度の変化を測定することが可能になる。はじめに熱核融合反応によって発生する高速中性子のエネルギースペクトルのピークの半値幅は、粒子の熱運動の効果によりプラズマ温度の関数になる。これを利用して中性子エネルギー分布の半値幅を測りプラズマ温度の測定を行おうとするものである。実験装置全長300mm,内径32mmの比例計数管と有感面積200mm^2,有感深さ2000μmの表面障壁型Si半導体検出器とを組み合わせ、係数ガスのメタンからの反跳陽子のエネルギーを測定することにより入射中性子のエネルギーを測定するスペクトロメーターを作製した。日本原子力研究所の高速中性子源装置において、14MeV単色中性子のエネルギースペクトルを測定した。結果比例計数管の出力とSi半導体検出器からの出力を加え、不感部分における損失エネルギーを補正し、かつ陽子反跳角度補正を行うことにより得られた中性子のエネルギースペクトルを求めたところ、エネルギー分解能は2.2%,検出効率7.5×10^<-6>,計数率22.0cpsであった。まとめ現在までに報告されている、スペクトロメータのなかでは、ほとんど最高のエネルギー分解能を示した。真にプラズマ診断に用いるには、より高い計数率での動作が必要である。このことは、スペクトロメータにおけるSi半導体検出器の並列使用とスペクトロメータ自体の並列使用により可能になると思われる。結果日本原子力研究所のFNS装置において実験を行った。計数率に関しては20cps程度が得られるため、一個の比例計数管に5個のSi半導体検出器を配置し、この検出器を10個配置すれば,一秒間でスペクトルを測定できるため各1秒間毎のプラズマ温度の変化を測定することが可能になる。
リチウム二次電池におけるマンガンベース正極材の電極反応メカニズムの解明

Li2MnO3、及びNi、Crを添加したLi2MnO3の電極反応メカニズムについて研究を行った。研究後半では、リチウム二次電池における負極材としてのMoS2とカーボンとのコンポジット材料に関する研究も行った。電極特性は充放電サイクルにおける正極材中でのリチウムイオン拡散に大きく依存していた。その拡散は結晶粒サイズ及び添加する遷移金属の種類と量にも関係していた。MoS2カーボンコンポジットの研究では、カーボンとしてグラフェンを使用することで、電極特性が向上するという知見を得た。電極反応メカニズムを解明する上で、反応にともない変化する活物質の構造を明らかにすることは極めて重要である。本年度、本研究では、マンガンベース正極材の一つであるLi2MnO3(空間群: C2/m)について、充放電反応にともなって変化する構造を調べた。解析は、系統的に充放電条件を変えて作製した試料をいくつか準備し、XRD、高分解能TEM、中性子回折(J-PARC)の他、STEM観察によって得たデータを基に行った。以下、本年度得られた成果について記述する。ii)充放電反応が進むにつれて、粒子表面で、MnサイトにLi原子が挿入する現象が観測される。このような挿入は、充放電条件とも関連し、サイクル回数が増えるほど、また充放電の上限電位が高いほど、より深い粒子内部まで観察される。iii)充放電反応によって、単斜晶構造(空間群: C2/m)の他、スピネル構造(空間群: Fd-3m)、及び菱面体構造(空間群: R-3m)構造が共存する領域が確認できる。R-3mの構造の出現は、充放電ともなう酸素欠損の生成と関連していると考えられる。現在、中性子回折のデータを基に、これらの定量的な研究を行っている。Li2MnO3正極材は、サイクル回数が増すに従って充放電容量が増すとい特異な充放電挙動を示す。これは、充放電反応にともない酸素欠損が生じることに起因すると考えられているが、詳細は明らかではない。本研究で得た成果は、Li2MnO3を含めたマンガンベース正極材のメカニズムの解明に寄与するものと期待できる。マンガンベース正極材の電極反応メカニズムを解明する上で、充放電反応に伴って変化する正極材の構造を明らかにすることは極めて重要である。平成26年度、本研究では、Li2MnO3正極材(空間群: C2/m)と固溶体正極材(Li2MnO3-LiMO2, M = Ni, Co)の構造変化を、XRD、中性子回折(J-PARC)測定及び高分解能TEM、STEM観察によって調べた。得られた結果を次に記述する。i)Li2MnO3では、充放電反応に伴って、単斜晶構造(空間群: C2/m)の他、スピネル構造(空間群: Fd-3m)、及び菱面体構造(空間群: R-3m)構造の生成が確認できた。これらの構造は、一つの粒子の表面付近に共存して観測され、その生成には、充放電条件、特に充電過程の上限電位が関与していることを明らかにした。例えば、R-3m構造は上限電位が5.0V付近で観測された。これには充電過程における酸素欠損反応が関与していると考えられる。ii)充放電サイクルが増すに従い、Li2MnO3、固溶体正極材ともに、粒子表面でMnサイトにLi原子が挿入するという無秩序構造が観測された。無秩序構造の生成のしやすさは、Ni添加、Co添加、無添加の順であり、これには、添加物の種類と量が関与していると考えられる。今後、充放電反応における構造変化のその場観察を、中性子回折(J-PARC)及びSpring-8の放射光XRDを用いて行い、Li2MnO3、固溶体正極材の構造変化を定量的に明らかにすることを計画している。本研究で得た成果は、マンガンベース正極材のメカニズムの解明に寄与するものと期待できる。リチウム二次電池におけるマンガンベース正極材は、高い電位、大きな充放電容量をもち、安全性、コストの面でも優れた正極材である。しかし、その実用化に当っては、電池反応メカニズムの解明が必要となっている。本研究では、TEM測定などによって各充放電レベルでの構造を明らかにし、その結果を基にマンガンベース正極材の電極反応を解明することを目的とした。i)Ni添加型リチウム過剰マンガン系層状化合物の充放電容量はNi添加量に大きく依存し、Li1.25Ni0.125Mn0.625O2の組成をもつ化合物が最も大きな充放電容量(280 mAhg-1)を示すことを見出した。また、この系での電池特性が、充放電に伴って起こる粒子内部でのNiイオンの拡散と関連していることを明らかにした。しかし、これに関して、定量的な考察は不十分であり、平成28年度では、詳細なTEM観察を行っていく予定である。ii)Li2MnO3の電池活性について速度論的な考察を行った。Li2MnO3の電池特性で観測される充放電容量の増加が、充電プロセスで起こる速い酸素生成反応と関連しているという知見を得た。上記i)、ii)の成果は下記の3報の雑誌論文として出版した。本研究では、充放電に伴う構造の不均一化あるいは遷移金属イオンの拡散に関する知見を得るために、TEMあるいはSTEM測定による原子レベルでの微細構造解析が不可欠である。これらの測定は、研究代表者の所属する物質・材料研究機構の共用設備の装置を利用して実施してきた。

しかし、平成27年度、外部利用者の増加によって、その使用にかなりの制限があった。このために、特に微細構造解析に関して、定量的な考察が十分に達成できていない。平成28年度は、リチウム二次電池におけるクロム及びニッケルを含有したマンガンベース正極材(LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4)の新たな合成について研究を行ってきた。年度後半からはリチウム二次電池におけるカーボンベースコンポジット負極材についても研究を行った。これらの研究からは、マンガンベース正極材の電極反応メカニズムに関して新しい知見を得るとともに、カーボンベース負極材における今後の発展の指針となる方向性を得た。以下、各研究成果について記述する。LiCr0.2Ni0.4Mn1.4O4正極材研究では、溶液法による化合物合成の新たな方法を提案した。得られた化合物の構造を決定し、STEM観察などの結果を基に、電極反応にともなう構造変化、特に、粒内でのCr、Ni、Mnの拡散メカニズムを明らかにした。化合物の電池特性はCr添加量に大きく影響を受け、その定量的な評価についても調べた。応用面では、この化合物が大きな作用電位をもち、耐久性も実用的に耐え得るものであることを明らかにした。カーボンベース負極材の研究では、グラフェン酸化物からの還元電極及びMoS2/Cコンポジットを2種類を研究対象とした。前半の研究からは、還元電極の充放電容量が従来のグラフェン単独の電極のそれよりも大きな充放電容量を有し、これは層間が大きなことに起因することを見出した。またこの結果はナトリウムイオン電池にも応用可能であることを示した。後半の研究では、コンポジット電極の電池特性が出発物質のカーボンに依存することを明らかにした。本年度の研究成果は研究論文としてすでに発表した。Li2MnO3、及びNi、Crを添加したLi2MnO3の電極反応メカニズムについて研究を行った。研究後半では、リチウム二次電池における負極材としてのMoS2とカーボンとのコンポジット材料に関する研究も行った。電極特性は充放電サイクルにおける正極材中でのリチウムイオン拡散に大きく依存していた。その拡散は結晶粒サイズ及び添加する遷移金属の種類と量にも関係していた。MoS2カーボンコンポジットの研究では、カーボンとしてグラフェンを使用することで、電極特性が向上するという知見を得た。本研究では、高分解能TEM、STEM観察によるの観察をある程度十分に行うことができた。一方、構造変化に関する知見を得る上で、充放電反応におけるその場観察を行うことは有意義な方法である。申請者は、平成26年度、中性子回折(J-PARC)によるその場観察を計画していたが、マシンタイムの不足で断念した。平成27年度は、中性子回折に加え、Spring-8における放射光XRDによるその場観察を実施することを計画している。物質・材料研究機構の共用設備の装置を利用した微細構造観察、及びJ-PARCでの中性子回折実験を推進していく。ここでは、NiあるいはCo添加型リチウム過剰マンガン系層状化合物について、Ni添加量、Co添加量と関連させた微細構造観察及び構造解析を実施していく。
エネルギー伝送系によるマイクロプラズマの高精度制御

誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指した.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらなずプラズマの空間制御性に優れるなどである.小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案して,基礎特性や応用について調べた.10pF程度の小容量キャパシタを電極に付けることで,放電は10ns程度の短時間で消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.また,プラズマの密度制御は消弧キャパシタのみでなく,回路抵抗やインダクタでも可能であった.空間の電界歪が大きい場合,コロナ放電が生じる.コロナ放電条件を実験的に求めたところ,空間に占める電離領域の割合が15%以下で起こることが明らかになった.また,発生方式の比較としてバリア放電方のマイクロプラズマを生成した.短ギャップでは,ギャップ全体で放電が起こるのではなく,クーロン力のつりあいで,多数のマイクロプラズマの配列が決定されることなどが明らかになった.気流を利用することで,プラズマは下流域で取り出ることができ,基板の濡れ性などが変わることがわかった.誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指す.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらないため,プラズマの空間制御性に優れるなどである.小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案して,基礎特性や応用について調べた.10pF程度の小容量キャパシタを電極に付けることで,放電は10ns程度の短時間で消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.また、プラズマの密度制御は消弧キャパシタのみでなく、回路抵抗やインダクタでも可能になる。本実験では、回路パラメータを変えることで、発生するプラズマ密度を変えられることを、実験的に明らかにした。さらに、放電のインピーダンスが変化した場合の消弧時間について、移動電荷量、電流最大時のインピーダンスより、推定できることを明らかにした。また,発生方式の比較としてバリア放電方のマイクロプラズマを生成した.短ギャップでは,ギャップ全体で放電が起こるのではなく,自己組織化といったクーロン力のつりあいで,配置が決定されることなどが明らかになった.気流を利用することで,プラズマは下流域で取り出せることなども明らかになった。このダウンストリームに引き出されるラジカルを用いることで、基板上のOH基などをコントロールできることをあきらかにした.現在、有機デバイスの作成行程に利用することを検討している。誘電体バリア放電(DBD)は,簡便に非熱平衡プラズマが得られることから,産業界で幅広く利用されている.本研究では,放電の自己消弧用の誘電体バリアをコンデンサで置き換えることで,新たなプラズマ源の開発を目指した.本方式のDBDに対する利点は,1)消弧用コンデンサの容量で放電への投入エネルギーが容易に制御できる,2)DC駆動が可能,3)体積放電のみで沿面放電が起こらなずプラズマの空間制御性に優れるなどである.小容量のコンデンサを電極と接地部の間に直列に挿入して,バリア放電同様の原理で短時間のうちに放電を消弧する容量連結放電を大気圧プラズマ源として提案して,基礎特性や応用について調べた.10pF程度の小容量キャパシタを電極に付けることで,放電は10ns程度の短時間で消弧された.放電1回で移動する電荷量は30nC程度,また消費エネルギーは0.24mJであり,ともに針対平板型のバリア放電と比較して2桁程度大きな値となった.また,プラズマの密度制御は消弧キャパシタのみでなく,回路抵抗やインダクタでも可能であった.空間の電界歪が大きい場合,コロナ放電が生じる.コロナ放電条件を実験的に求めたところ,空間に占める電離領域の割合が15%以下で起こることが明らかになった.また,発生方式の比較としてバリア放電方のマイクロプラズマを生成した.短ギャップでは,ギャップ全体で放電が起こるのではなく,クーロン力のつりあいで,多数のマイクロプラズマの配列が決定されることなどが明らかになった.気流を利用することで,プラズマは下流域で取り出ることができ,基板の濡れ性などが変わることがわかった.
知能分散型制御システムによる多脚歩行ロボットの高度歩行運動の実現

本年度は前年度において得られた研究成果をもとにその発展的な研究を行った。特に本年度は、本研究の主題である知能分散型制御システムを使って、自由な軌道を歩行する手法についての検討、シミュレーションとその実機確認を行った。多脚歩行ロボットの場合、複数の脚が同じに着地しているので、自由な曲線軌道を実現するためにはすべての脚の協調動作が重要となる。一般的な管理型制御システムを使ってこれを実現する方法としては、最上位のコントローラがすべての関節の状態から各脚の動作を決定し、これを下位層のコントローラに具体的に指示する方法を用いている。これに対して、知能分散型制御システムでは各脚に共通な限られた情報のみで、各分散コントローラが担当する脚の動作を決定する必要があり、この方法で自由な曲線軌道を実現することは難しい。逆に言えば、知能分散型制御システムを使って限られた情報のみで曲線歩行が実現できれば、本手法の有効性を確認することができる。そこで、本年度は以下の手順で自由軌道の歩行を行わせるシミュレーションと実機実験を中心に行った。まず、自由軌道の歩行を具体的に実現する方法の検討を行った。直線歩行を前提とした我々の従来の方法では、各分散コントローラが脚先の目標軌道を生成していた。しかしこの方法では曲線歩行を実現するには不向きであることが判明したので、従来の制御則を変更し、脚先の目標速度を生成するような仕様に変更した。さらに、各脚に受動関節を含む脚機構を採用し、その実験機を新たに設計・試作した。こうすることで、限られた小数の関節のみを駆動するだけで効率の良い歩行を行うことができることが判明した。まずは、この手法の有効性を確認する為に、計算機シミュレーションを行い、3次元アニメーションにて歩行の様子を確認した。最終的には前述の実機を用いて平面におけるスムーズな歩行を行うことができる事が確認された。2カ年計画のうちの初年度である平成11年度では、研究主題に基づいて、主に(1)知能分散型制御システムによる不整地歩行のシミュレーション、および(2)多脚歩行機構の開発を行った。前者のシミュレーションでは、接地面に拘束を受けない不整地環境を計算機上に仮想し、この仮想環境内において知能分散型制御システムを適用した歩行ロボットで歩行させるシミュレーションプログラムを開発した。その結果、歩行機構の胴体高に対して10%程度の起伏上では、歩行機構を停止させることなく連続かつ安定に歩行を行わせることができた。歩行ロボットのエネルギー効率を考えると、ある程度の不整地においても連続歩行を行うことが望ましく、本制御システムを用いることによってこれを実現することが可能となった。一方、後者では本制御システムを実機として実現するための準備として、各脚に3自由度を有する歩行ロボットの脚を試作し、その駆動実験を行った。この研究の本年度の目的は、前者で説明した知能分散型制御システムを適用するためのプラットフォームとしての歩行機構を開発することにある。試作した脚機構を台車に搭載し、一般的なパーソナルコンピュータによって、擬似的な歩行実験を行ったところ、歩行機構の脚として十分な性能を有することが確認できた。次年度はこの脚機構を量産し、実際に知能分散型制御システムを導入することで、本研究の有効性を実記実験にて確認していきたい。
古代インドにおける仏伝美術の変遷－ガンダーラと南インドの比較研究－

本研究はガンダーラと南インドの仏伝美術の(1)実地調査による資料集成と未比定主題の同定、(2)全体構成の比較、(3)特徴的な主題の図像学的考察という3つのアプローチにより進めた。最終年度にあたり(1)南インドの作例の資料集成と整理の完成に重点を置きつつ、総合的に研究を行った。ガンダーラの作例集成を進めるとともに、南インドでは現地調査を行った。遺跡では本研究において重視してきた、カナガナハッリ大塔の仏伝浮彫の調査を継続して行い、仏伝浮彫の内容や構成に関してより詳細な検討を行った。博物館では、テランガーナ州立博物館、グルバルガ州立博物館、ビルラー博物館、ナルコンダ地方パナガル博物館、ワランガル地方考古博物館、チェンナイ州立博物館、コルカタ・インド博物館にて調査を行った。本年度で、当初に計画した調査を終えることができた。(2)全体構成に関しては、ガンダーラに関しては、仏塔全体のプログラムにいたるまで検討を進めることができたが、南インドでは断片の作例が多く、慎重な考察にならざるを得ない。しかし、カナガナハッリの例では、仏伝と釈迦の前生とが連関している構成が見出される一方、ガンダーラでは釈迦の誕生前後から涅槃が強く意識されていることを改めて見出した。(3)本年度は、ガンダーラに特徴的な競試武芸の場面のうち、従来「綱引き」とされている主題に関して、経典にみえる「用索」、すなわち王族に求められた象の統御の技を披露する場面である可能性を新たに指摘した。さらに競試武芸図像に関連する文献の記述は、説一切有部、大衆部の他、法蔵部、化地部といったガンダーラで影響力を持っていたとされる仏教部派の所伝と関連性が認められることを指摘した。このように本研究ではガンダーラと南インドの仏伝美術の差異を明確にすることで、古代インドにおける仏伝伝承の変遷について、部派との関わりも含めて指摘することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はガンダーラと南インドの仏伝美術の(1)実地調査による資料集成と未比定主題の比定、(2)全体構成の比較、(3)特徴的な主題の図像学的考察という三つのアプローチから成る。本年度は、(1)資料集成と(2)両地域の全体構成の比較研究を重視して研究を進めた。南インドの仏伝美術資料に関しては未公刊の作例が多いため、実地調査にて資料を収集することが不可欠である。本年度は、遺跡ではアマラーヴァティー、ナーガールジュナコンダ、および本研究の目的の一つである新出遺跡のカナガナハッリを実地に踏査した。また、ニューデリー国立博物館、チェンナイ州立博物館をはじめ、アマラーヴァティー考古博物館、同州立博物館、バウダシュリー考古博物館、ナーガールジュナコンダ博物館にて仏伝図の作例を調査した。調査で得た写真資料は未公刊の作例を含み、本研究課題の目的の一つである新たな仏伝図資料集成に向けて大きな成果となった。(2)全体構成については、ガンダーラの仏伝図の全体構成に関して成果をあげることができた。世界各地に分散しているガンダーラの仏伝浮彫を検討し、同一の仏塔を飾った一連のものと比定できる浮彫群の特定を進めた。とりわけ、奈良国立博物館に所蔵されている十三の浮彫群について、これらが仏塔周囲の仏伝図の完存例であることを明らかにし、改めて主題同定と配列を行い、「ガンダーラの仏塔円胴部にみられる伝記的仏伝表現-奈良国立博物館所蔵仏伝浮彫群を中心に-」と題する論考にまとめ、『アジア仏教美術論集』の投稿として公表した。ガンダーラの全体構成はインド内部に比べて独特で、仏教北伝地域に影響している。そこで、南インドとの比較に加え、北伝地域で全体構成が確認できる例として、北魏時代の雲岡石窟第六窟をとりあげてガンダーラの構成の比較検討を行い、関連性を指摘するとともに、雲岡石窟の場面比定に新解釈を提示することができた。本年度は、第一年度の当初の計画に沿って、概ね順調に研究を進めることができた。(1)資料集成に向けて、先述したカナガナハッリ遺跡における写真撮影、計測を含む実地調査は重要であった。インド考古局等、現地担当課から事前に撮影・掲載許可を得たため、各遺跡および博物館での資料収集はスムーズに進んだ。また、アマラーヴァティー州立博物館を中心として複数の博物館にて、テランガーナ州分割にかかるその後の博物館相互の作例移管の現状も確認した。現在はこれらの最新の情報を取り入れて集成資料を整理するとともに、とりわけカナガナハッリ大塔周辺の仏伝図に関して、再配列に向けて準備を進めており、本年度は南インド仏伝図の全体構成研究の下地を整えたといえる。このように調査資料は(1)集成のみならず、今後の主題同定、(2)全体構成、(3)図像学的考察と連動するものである。ガンダーラの作例についても、計画通り日本国内に所蔵されるガンダーラの作例について分析を進めた。(2)全体構成に関しても、先述した奈良国立博物館の完存例は、残念ながら出土地不明のものであるが、この再配列を基準の一つとしながら、これを出土地の明らかな作例群を含めた、一連となる浮彫群と比較検討する論文を執筆している。ここではガンダーラの仏塔円

胴部周囲のプログラムをさらに明確化し、その制作背景を探る予定である。また、ガンダーラの仏伝美術を受容した地域の作例との比較検討も背景を探るうえで有益であることが確認できた。本研究は課題目的達成のため、ガンダーラと南インドの仏伝美術の(1)実地調査による資料集成、(2)全体構成の比較、(3)特徴的な主題の図像学的考察という3つのアプローチを用いる。本年度は(1)資料集成の完成に向けての整理分析に重点を置いた。南インドの仏伝美術に関しては未公刊の作例が多いため、実地調査による資料収集が不可欠である。本年度は、遺跡では、新出遺跡のパニギリをはじめ、その他、ネラコンダパッリ、ジャッガヤペータ、アルル、グントゥッパッリ仏教石窟、ガンタシャーラー、バッティプロールの遺跡を調査し、記録・写真撮影を行った。とりわけ、パニギリ、ガンタシャーラー遺跡に近接する作例収蔵庫では、インド考古局デリー本部・アマラーヴァティー支局、およびテランガーナ州考古局の協力を得て十分な調査を行うことができた。博物館では、ニューデリー国立博物館、テランガーナ州立博物館、ビルラー科学博物館、サラージャン博物館、テランガーナ州立ヘリテージ博物館、ナルコンダ地方パナガル博物館にて作例調査を行った。本年度の調査で得た資料には、未公刊の作例の他、実見することで改めて仏伝図であることを認識できた作例など先行研究で注目されてこなかった作例が含まれ、資料集成にむけて大きな成果となった。(2)全体構成に関しては、ガンダーラの仏塔周囲の仏伝図の全体構成の分析を進めるとともに、南インドの仏伝図の全体構成に関して、カナガナハッリ大塔円胴部・円形基壇周囲の仏伝図の配列について検討を進めた。(3)特徴的な場面の図像学的考察に関しても、昨年の実績報告書の推進方策記載のとおり、南インドでは誕生の場面に「ヤクシャ廟参拝」を愛好する傾向に着目して研究を進めた。この傾向は既に先行研究でも着目されているが、本研究では新たにカナガナハッリ大塔周辺の仏伝図の分析を含めて研究発表を行った。本年度も当初の計画に沿って、概ね順調に研究を進めることができた。未公刊の作例の紹介および最新の情報を取り入れた(1)資料集成の完成に向けて、本年度は資料整理に重点を置かざるを得なかった。しかしながら、そのなかで(2)全体構成の分析に関しては、先述のとおり、昨年度に調査・撮影した資料をもとに、南インドでは、カナガナハッリ大塔円胴部・円形基壇周囲の仏伝図の配列について検討を進め、口頭発表を行った。また、ガンダーラについては、当地方特有となる仏塔円胴部にみられる釈迦の伝記的表現について、その初現といえるスワート地方のサイドゥ・シャリフI遺跡主塔円胴部の浮彫群をとりあげて、その特徴について前後の時代の仏伝美術との比較検討を行い、仏伝美術の変遷のなかでの位置づけを明確にした。この内容については本年度中に論文として投稿し、受理されたが、刊行は2018年4月の予定である。(3)特徴的な場面の図像学的考察に関しても分析を進めた。それぞれの地域に特徴的な仏伝主題について、先述したように、南インドではガンダーラにはみられない「ヤクシャ廟参拝」の主題が頻出していることに着目して研究発表を行った。一方、ガンダーラでは、釈迦の太子時代の武勇を伝える競試武芸の諸場面を取り上げた。インド仏伝美術の発展からみて、競試武芸図はガンダーラで非常に愛好されたものの、その後のインド内部では少なく、南インドでは全くみられない。この競試武芸を伝える仏教文献も北伝のサンスクリット、漢訳のみである。
一期的自家細切軟骨移植と間葉系幹細胞移植を組み合わせた新しい関節軟骨修復法の開発

[目的]体外での培養を行わない新しい移植法の開発を目指し、細切軟骨片と滑膜由来幹細胞の同時移植が、滑膜細胞の軟骨分化に与える影響を検討した。[方法]ウサギ滑膜細胞を1時間酵素処理にて分離しフィブリンゲル内に包埋した。滑膜細胞のみを含むSC群、細切軟骨片と滑膜細胞を含むAC+SC群、細胞を含まないNC群を作製してヌードマウスの皮下に移植し、組織学的および生化学的検討を行った。[結果]AS+SC群ではSC群と比較してSafranin-Oにてより強く染色される傾向を認め、重量あたりのプロテオグリカン含有量も有意に増加していた。またAS+SC群ではII型コラーゲンおよびSOX9の発現が有意に促進された。[考察]細切軟骨片とともに移植した滑膜由来幹細胞は、軟骨片からの刺激により軟骨様細胞へ分化したと考えられた。本研究の結果を応用し、細切軟骨片と滑膜細胞を同時に含む移植片を作製することで、新しい一期的な関節軟骨修復法が可能と思われる。[目的]本年度は,脂肪組織および滑膜組織由来の幹細胞をin vitroで関節軟骨細胞と共培養し,幹細胞の軟骨分化に及ぼす影響を検討することを目的とした。[方法」白色家兎の皮下より脂肪細胞を,膝関節より滑膜細胞と関節軟骨細胞を単離した。脂肪細胞と滑膜細胞は単層培養のもとで2回継代・増殖させ,関節軟骨細胞はアルジネートビーズ内で三次元培養し実験に用いた。これらの細胞を,条件1:半透膜を用いた接触を避けた共培養,条件2:混合し互いに接触する条件のもとでの共培養,の下,ウシ胎児血清入り培養液で培養した。これらのプロテオグリカン(以下PG)産生量を測定し,さらにSox-9,I,II型コラーゲン,アグリカン等の軟骨分化の指標となる基質蛋白の発現量をRT-PCRにより定量的に評価した。対照群として腱組織由来の線維芽細胞との共培養を行った。[結果]実験に使用した脂肪細胞および滑膜細胞は軟骨分化誘導培養液のもとで,PG産生増加と,Sox-9,II型コラーゲンの有意な発現増加を認め,軟骨分化能を有することが確認された。2細胞間に接触のない条件1では,対照群と比してPG産生量に差は認めなかったが,滑膜細胞はSox-9の発現上昇などの軟骨分化の傾向を示した。2細胞間に接触のある条件2では,対照群と比してPG産生量の増加傾向を示し,さらにSox-9、II型コラーゲン・アグリカンの有意な発現増加を示した。脂肪細胞でも同様の傾向がみられたが,有意差はみられなかった。[考察]我々は本研究において,滑膜由来幹細胞がinVitroでの関節軟骨細胞との共培養により,軟骨分化の傾向を示すことを初めて明らかにした。これは軟骨細胞からの液性および接着性因子により,幹細胞周囲の微小環境が軟骨に分化しやすい状態に維持されるためと推察される。今後は,この現象をin vivoで証明していく予定である(目的)関節軟骨欠損に対する従来の細胞移植術は、2回の手術と体外での細胞培養を要し、コスト面、安全面から臨床応用が制限されている。本年度は、体外での培養を行わない新しい移植法の開発を目指し、細切軟骨片と非培養分離滑膜細胞の同時移植が、滑膜細胞の軟骨分化に与える影響を検討した。(方法)白色家兎より血液と関節軟骨および滑膜を採取して実験に使用した。滑膜細胞は1時間酵素処理にて分離し、PKH26キットで細胞標識後、フィブリンゲル内に包埋した。滑膜細胞のみを含むSC群、細切軟骨片と滑膜細胞を含むAC+SC群、細胞を含まないNC群を作製してヌードマウスの皮下に移植した。移植後1週および2週で移植片を摘出、AS+SC群では二つの層に切り、軟骨片を含む側をpositive controlとした。評価として、組織学的検討、DNA含有量およびプロテオグリカン(PG)含有量の測定、II型コラーゲンおよびSox9の発現量測定を行った。(結果)Safranin-0染色にて、AS+SC群では、SC群と比べてより強く染色される傾向を認めた。蛍光標識された滑膜細胞の局在は、染色陽性部位と一致しており、移植滑膜細胞が軟骨様細胞に分化していることが示された。

AC+SC群における組織重量あたりのDNAおよびPG含有量は、SC群と比較して有意に高値を示した。II型コラーゲンおよびSox9の発現もSC群と比較してAC+SC群で有意に充進していた。(考察)軟骨組織修復に間葉系幹細胞を利用する際には、より効果的に軟骨細胞に分化させることが重要である。本研究の結果より、細切軟骨片とともに移植した滑膜細胞は、軟骨片からの刺激により軟骨様細胞への分化が促進されたと考えられた。この結果を応用し、細切軟骨片と非培養滑膜細胞を同時に含む移植片を作製することで、新しい一期的な関節軟骨修復法を確立できる可能性がある。(目的)関節軟骨欠損に対する従来の細胞移植術は、2回の手術と体外での細胞培養を要し、コスト面、安全面から臨床応用が制限されている。本年度は、体外での培養を行わない新しい移植法の開発を目指し、細切軟骨片と非培養分離滑膜細胞の同時移植によるウサギ関節欠損部の修復効果を検討した。(方法)白色家兎より血液と関節軟骨および滑膜を採取して実験に使用した。滑膜細胞は30分酵素処理にて分離し、PKH26キットで細胞標識後、フィブリンゲル内に包埋した。滑膜細胞のみを含むSC群、細切軟骨片と滑膜細胞を含むAC+SC群、細胞を含まないNC群を作製してウサギ関節軟骨欠損(径5mm)に移植した。移植後4週および12週で屠殺し、移植部修復組織を摘出して、組織学的検討(HE染色、トルイジンブルー染色、II型コラーゲン免疫染色、DNA含有量およびプロテオグリカン(PG)含有量の測定を行った。(結果)トルイジンブルー染色にて、AS+SC群では、SC群と比べてより強く染色される傾向を認めた。蛍光標識された滑膜細胞の局在は、染色陽性部位と一致しており、移植滑膜細胞が軟骨様細胞に分化していることが示された。II型コラーゲンでの染色性もSC群と比較してAC+SC群で有意に亢進していた。本研究の結果より、細切軟骨片とともに移植した滑膜細胞は、軟骨片からの刺激により軟骨様細胞への分化が促進され、より良好な関節軟骨修復を示したと考えられた。本研究の結果より、細切軟骨片と非培養滑膜細胞を同時に含む移植片を作製することで、新しい一期的な関節軟骨修復法を確立できると期待される。
非線形化学ダイナミクスに基づく自己組織化による秩序ナノ構造形成

本研究では、金属電析反応に電気化学振動をカップリングさせ、電析反応を自己組織化的に制御することによって、ナノないしはマイクロメートルサイズの微細秩序構造を形成することを目的に、研究を進めた。まず、これまでの研究で明らかにしている強アルカリ性水溶液中のスズの振動電析による2次元の金属格子の形成について、さらに研究を進め、電流密度の変化および水溶液中のスズイオンの濃度の変化により金属格子のサイズが変化することを見出し、これによって金属格子のサイズの制御が可能となることを明らかにした。特に電流密度の変化は外部から瞬時に行えるので、これを利用して格子サイズの瞬時の変調や連続的な変調が可能になることを明らかにした。また、金属格子の形成機構についても考察を進め、電極表面上に金属格子群が成長することによるスズイオンの拡散の抑制と金属格子群の内部の溶液中のスズイオンの枯渇が振動の生起に基本的な因子として働くことを明らかにし、シミュレーションによって再現することにより、これを確証した。一方、界面活性剤存在下でのスズ・銅合金の振動電析によるナノ周期の多層膜の形成についても研究を進め、水溶液中の銅イオンやスズイオンの濃度を変化させることにより多層膜の周期を変調できることを明らかにした。さらに、オルトフェナントロリン存在下での銅の振動電析による銅多層膜の形成についても機構解明を進め、電極電位を負にシフトさせたときに生成するオルトフェナントロリン銅(I)錯体の銅結晶の特定面への吸着が振動の発生ならびに多層膜形成に決定的な因子となっていることを明らかにした。これらの成果により、金属電析反応と電気化学振動とのカップリングが秩序ナノ構造の形成に新しい手法を提供することが明らかとなった。
センサー型腫瘍切除ロボットの開発-がん特異的光ファイバー型腫瘍センサーの応用-

I.センサー型手術ロボットシステム(インテリジェントCUSA)の製作1)光ファイバー型腫瘍センサーの開発腫瘍蛍光は微弱であり、手術中には無影灯や顕微鏡由来の外乱光が存在する。このため、外乱光に埋もれた蛍光を確実に検出するために以下のような工夫を施した。a)励起光を50kHzで変調し、光センサーからの信号を50kHzのバンドパスフィルター処理することで外乱光の影響を除去する。b)微小な腫瘍蛍光を検出し、高い時間応答性を確保するために光センサーには、アバランシェ・フォトダイオードを用いる。c)腫瘍蛍光と励起光とを効率的に分離するために、干渉フィルターを用いて両者を分離する。以上の処理を行うことで、高い時間分解能で微弱な腫瘍蛍光を検出することが可能となった。2)超音波メスの制御上記腫瘍センサーからの出力信号により超音波メスの出力を制御できるようなシステムを製作した。3)ファイバー型光センサーの超音波メス内への組み込みファイバー型腫瘍センサーを超音波メスの中空振動子の中心部分にコアキシャルに挿入固定した。これによりセンサー部分とメス部分の位置的な誤差を最小限とした。II.インテリジェントCUSAの応用1)腫瘍切除標本への応用悪性神経膠腫の摘出標本に上記で製作したインテリジェントCUSAを応用した。結果として、腫瘍部分のみメスが作動し腫瘍が破壊されたのに対して、正常部分では腫瘍の破壊は一切認めなかった。このことから、インテリジェントCUSAは、例え正常脳や脳血管に触れても瞬時にメスのスイッチが切れる、すなわち、優れた安全装置であることが判明した。2)臨床応用現在、大阪医科大学の倫理委員会に臨床応用の許可を得ており、近日中に臨床研究の予定である。1.センサー型ロボットの完成:光ファイバー型腫瘍センサーと超音波メスを組み合わせて、センサー型腫瘍切除ロボット(インテリジェント・メス)の試作機が完成した。2.人摘出脳腫瘍組織でのセンサー型ロボットの作動テスト:人悪性脳腫瘍の摘出標本を用いて、センサー型手術ロボットの作動テストを行った。以下の項目を評価した。A)腫瘍蛍光のセンサーの感度弱い腫瘍蛍光の部位でも十分な感度で検出することを確認した。B)外乱光による誤動作外乱光による誤動作がまったく無いことを確認した。C)メス出力のコントロール状況蛍光強度に応じて超音波メスの出力が制御されることを確認した。この際、時間のずれは全く無かった。さらに、腫瘍部分が、超音波により破砕されるのを確認できた。3.皮下および脳腫瘍モデルラットの作成センサー型手術ロボットの性能評価のための皮下および脳腫瘍モデルラットを作成したI.センサー型手術ロボットシステム(インテリジェントCUSA)の製作1)光ファイバー型腫瘍センサーの開発腫瘍蛍光は微弱であり、手術中には無影灯や顕微鏡由来の外乱光が存在する。

3)ファイバー型光センサーの超音波メス内への組み込みファイバー型腫瘍センサーを超音波メスの中空振動子の中心部分にコアキシャルに挿入固定した。これによりセンサー部分とメス部分の位置的な誤差を最小限とした。II、インテリジェントCUSAの応用1)腫瘍切除標本への応用悪性神経膠腫の摘出標本に上記で製作したインテリジェントCUSAを応用した。結果として、腫瘍部分のみメスが作動し腫瘍が破壊されたのに対して、正常部分では腫瘍の破壊は一切認めなかった。このことから、インテリジェントCUSAは、例え正常脳や脳血管に触れても瞬時にメスのスイッチが切れる、すなわち、優れた安全装置であることが判明した。2)臨床応用現在、大阪医科大学の倫理委員会に臨床応用の許可を得るべく準備中である。
プライミング効果の最適化に基づくLD児の読字書字支援に関する生理心理学的研究

LD児は語意の習得に困難を示すために、支援方法の検討が求められている。LD児は、ワーキングメモリの弱さを示すが、ひらがな単語完成課題ではプライミング効果が生じることを明らかにした。また、NIRS法による検討から、単語完成課題ではワーキングメモリの最適な活動レベルが維持されることを指摘できた。単語完成課題を利用することによって、語意学習のための学習支援手続きを提案し、その効果をLD児で確認できた。読字書字困難を示すLD児のワーキングメモリの特性として、音韻ループが弱いタイプ、視空間スケッチパッドが弱いタイプ、両者が弱いタイプがある。ワーキングメモリのサブシステムを学習課題に先立って活性化させることで、学習効果が上がる。平成20年度では、単語の読み課題と書字課題について、ワーキングメモリのタイプに対応した形で、プライミング条件を設定する呈示ソフトの開発を行った。単語の読みは、小学校の国語教科書から選択し、教材作成の基礎資料とした。プライミング刺激としては、聴覚呈示条件、視覚呈示条件、視・聴覚呈示条件の3条件を設定した。これらの条件について、健常児での反応時間データを収集解析した。プライミング条件の設定後、健常児、LD児を対象として、NIRS法により測定を行うために、NIRS法測定データ解析ソフトの開発を行い、成人にて検討を行った。プライミング効果とは相互に関係した刺激が継次的に呈示されると、先行処理によって後続処理が促進されるという現象で、文脈効果の一つである。教室での学習場面は時間軸に沿った、連鎖的な教材呈示と指示によって成り立っており、子どもの学習活動はプライスング効果によって促進され、効率化されていることが指摘できる。LD児の学習活動においても、プライミング効果は学習支援に有効であることが指摘できるが、認知特性にあわせたプライミング刺激のあり方については検討されていない。また、NIRS法測定データ解析ソフトの開発を行った。平成21年度では、健常児り前頭前野な対象としてNIRS法測定を行い、発達基準値を得た。プライミング刺激としては、聴覚呈示条件、視覚呈示条件、視・聴覚呈示条件の3条件を設定し、データを収集解析した。その結果、健常児では、小学1・2年生の低学年において、前頭前野の上・中前頭回が活性化しやすい傾向にあることを指摘できた。教室での学習場面は時間軸に沿った、連鎖的な教材呈示と指示によって成り立っており、子どもの学習活動はプライミング効果によって促進され、効率化されていることが指摘できる。今年度の研究では、LD児の学習活動に、プライミング効果を適応し、効果的な学習支援方法について検討した。支援課題としては、読み方をセグメント化する単語完成パラダイムを用いた。学習課題の冊子は1頁に1熟語の構成であり、同じ熟語を5頁連続で提示した。全部で4熟語・20頁の構成であった。反復学習群では全学習の記銘材料を全提示した。穴あき学習群では単語完成課題を応用し、読み方を穴あきで提示した。その結果、LD児群は、(1)反復方法では1回目の学習では全事例が2SD以下、2回目の学習でも4名が2SD以下にとどまった。(2)穴あき方法では1回目の学習では5名が2SD以下だったが、2回目の学習では2名のみであった。あわせて、学習課題遂行中のMRSを測定した。結果を比較すると、単語完成課題においてはdeoxy-Hbの増加は少量であり、著しい増加とならなかった。この特徴は、健常成人、LD児に共通であった。これより、数列完成課題は、過度の脳活動を必要としない効果的な学習を可能にし、これより単語完成パラダイムは、漢字の読み学習に有効な支援課題である可能性が示された。
鋼構造物の終局限界状態の定量化

本報告は、構造物がどのように外乱のもたらす入力エネルギ-を吸収するかに注目して終局限界状態における崩壊モ-ドの特性を静的載荷実験、地震波による動的応答実験、風荷重による静的載荷実験、動的載荷実験によって調べた。簡単に要約すると下記のようになる。(1)静的載荷実験で得られた骨組の耐力は、単純塑性解析(塑性ヒンジ法)で得られた耐力よりかなり大きい。それ故、骨組の耐力を正確に評価するためには鋼材のひずみ硬化の影響を考慮しなければならない。(2)地震波入力による骨組に作用する慣性力の軌跡は、3層骨組のような高次のモ-ドの影響が比較的小さい場合は、ほぼ1次モ-ドの慣性力の比を表す直線上にある。それ故、地震波入力による骨組への動的荷重効果を等価な静的水平荷重、たとえば逆三角形分布等で置換することが可能である。(3)地震波入力による骨組の各層のせん断力がなす仕事の比率は、3層骨組のように高次モ-ドの影響が小さい場合、骨組の崩壊モ-ドに関係なく、静的載荷(たとえば、逆三角形分布)から得られる各層のせん断力がなす仕事の比に等しい。それ故、地震波入力に対する適正な動的応答性状を備えるパラメ-タ分布を静的弾塑性設計の手段により、架構に与えることによって、簡単な終局強度耐震設計法の構築も可能である。骨組の受風面での風の速度と骨組の速度の連成効果を考慮した場合の各層床に作用する風荷重は、見付け面積に比例した静的荷重分布に近い値になった。しかしながら、動的載荷の場合は、1次モ-ドが卓越したため静的載荷と動的載荷の場合の各層のせん断力がなす仕事の比率に相関性は見られなかった。本研究は、架構の形式とそれに作用する荷重・外力の種類によって異なる終局限界状態を実験および数値シミュレーションによって解明しようとするものであって、本年度は次の事項を行った。1.試験体骨組の設計・製作骨組形式の代表例としてラーメン架構を取りあげ、層数は多層架構の性質を保持する3層として設計した。架構形式は柱崩壊型、はり崩壊型の2種類とし、柱はり接合部の強度も高低2種類として、計4種類の試験体を設計し、製作した。筋かい付架構はすでに予備的実験を終了しており、次年度に詳細な解析を予定している。2.等価な静的外力試験体骨組に作用させる荷重・外力は地震動と風圧を想定し、その作用時の応答をシミュレーションした結果、1次モードの振動が卓越することが分かったので、それに近い等価な静的外力を作用されて実験することに決定した。その時の崩壊状態を解折によって確認した。3.静的載荷実験上記等価な静的外力を漸増させる載荷実験を行ない、架構形式のちがい、部材の組合せのちがいによる崩壊パターンの相異、さらに柱はり接合部の強弱による崩壊パターンの違いが顕著になることを確認した。この崩壊状態を次年度に行う振動崩壊実験の結果と比較検討する。4.オンライン応答実験振動崩壊実験はオンライン応答実験法による。この方法によって、地震応答時、風応答時の振動状態をシミュレートできるが、すでに多層架構、すなわち、多自由度系のオンライン応答実験に必要なコントロールプログラムを開発している。これを極めて単純な骨組架構モデルのオンライン応答実験に適用して、コントロールの良否、得られた結果の精度等を確かめた。その結果、この方法が土地振動崩壊実験に十分適用可能であることが分かった。

次年には等価静的載荷を行ったものと同じ形式の試験体骨組を用いてオンライン応答実験を行う。本年度は、構造物がどのように外乱のもたらす入力エネルギ-を吸収するかに注目して終局限界状態における崩壊モ-ドの特性を地震波による動的応答実験、風荷重による動的載荷実験によって調べた。要約すると下記のようになる。●地震波入力による骨組に作用する慣性力の軌跡は、3層骨組のような高次のモ-ドの影響が比較的小さい場合は、ほぼ1次モ-ドの慣性力の比を表す直線上にある。それ故、地震波入力による骨組への動的荷重効果を等価な静的水平荷重、たとえば逆三角形分布等で置換することが可能である。●地震波入力による骨組の各層のせん断力がなす仕事の比率は、3層骨組のように高次モ-ドの影響が小さい場合、骨組の崩壊モ-ドに関係なく、静的載荷(たとえば、逆三角形分布)から得られる各層のせん断力がなす仕事の比に等しい。それ故、地震波入力に対する適性な動的応答性状を備えるパラメ-タ分布を静的弾塑性設計の手段により、架構に与えることによって、簡単な終局強度耐震設計法の構築も可能である。骨組の受風面での風の速度と骨組の速度の連成効果を考慮した場合の各層床に作用する風荷重は、見付け面積に比例した静的荷重分布に近い値になった。しかしながら、動的載荷の場合は、1次モ-ドが卓越したため静的載荷と動的載荷の場合の各層のせん断力がなす仕事の比率に相関性は見られなかった。
新規アディポカイン、ケマリンによる褐色脂肪調節機構の解明

私たちは未知のホルモンを探索するプロジェクトを立ち上げ、新規アディポカインとしてケマリンを同定した。私たちはこれまでにケマリンがマウスで欠損すると糖尿病を呈すること(Scientifc Reports 2011)、ヒト糖尿病患者では血中濃度が低下していること(EJ 2013)を発見した。さらに解析を進めるうちにケマリンノックアウトマウスが肥満を呈し、体温、耐寒性の低下、褐色脂肪の形態異常を示すことを見い出した。そしてその機序としてケマリンが副腎機能の調節を介して褐色脂肪細胞機能を制御することを明らかにした(Manuscript in submission)。私たちは新規生理活性物質を探索するプロジェクトにおいてケマリンを同定した。私たちを含む4つのグループから独立して発見されたケマリンは新規アディポカインとして注目されているがその生理機能は不明である。私たちはノックアウトマウスを用いて解析を行い、ケマリンノックアウトマウスにおいては、耐糖能異常、インスリン抵抗性を呈することを見いだしたことから、ケマリンがインスリン分泌、インスリン感受性の両方を調節するホルモンであることを発見した。具体的にはグルコースクランプ試験では、筋肉におけるインスリン感受性が改善している一方、肝臓における糖新生が亢進していた。さらにインスリン分泌について詳細に解析したところ、ケマリンノックアウトマウスの膵島ではグルコース依存性インスリン分泌が低下しており、その機序としてβ細胞機能調節に重要な転写因子MafAの発現が低下していた。MafAの発現を単離膵島においてレスキューしたところ、グルコース依存性インスリン分泌が改善したことから、ケマリンは転写因子MafA発現を調節することによりβ細胞機能を制御していると考えられた(Scientific Reports 2011 1 123 DOI:10.1038/srep00123 )。またヒトの糖尿病との関わりを明らかにするために血中濃度を測定したところ、男性糖尿病患者においてケマリン血中濃度が低下していることを明らかにした(EJ 2012 60 37-44 )。現在さらに解析を進めケマリンが褐色脂肪組織の機能調節に重要な役割を果たしていることを見出し、投稿準備中である。私たちはこれまでにノックアウトマウスおよび糖尿病患者血清サンプルを用いて解析を行い、ケマリンが欠乏すると糖尿病を呈すること、糖尿病では血中濃度が低下していることを発見した。私たちの作製したケマリンノックアウトマウスでは、インスリン分泌低下、インスリン感受性の低下を認め、ケマリンが糖尿病発症に関わるホルモンであることが明らかとなった。その機序として、単離ラ氏島の機能解析、グルコースクランプによる解析の結果、ケマリンがβ細胞の機能を直接制御すると同時に、肝臓における糖新生を調節していることが明らかになった(Scientific Reports 2011)。さらにヒトケマリン特異的ELISAの測定系を樹立し、糖尿病患者における血中濃度を測定したところ、糖尿病患者では有意に血中ケマリン濃度が低下しており、ケマリン血中濃度の低下が糖尿病におけるインスリン分泌能低下の原因としてヒトにおいても重要な役割を果たしている可能性が示唆された(Endocrine J 2013)。そしてさらに解析を進めるうちにケマリンノックアウトマウスが肥満を呈し、体温、耐寒性の低下、褐色脂肪の形態異常を示すことを見いだした。その機序について解析を進めたところ、ケマリンノックアウトマウスでは寒冷刺激における副腎髄質機能低下が存在することが明らかになった。これらの結果からケマリンは副腎髄質機能調節を介して褐色脂肪細胞を制御し、エネルギー消費において重要な役割を果たしていることが示された(論文投稿中)。

2本の論文のみならず、本課題のメインテーマである褐色脂肪機能調節機構を明らかにすることができ、論文投稿にまで至ったことから目標に達していると考えている。Scientific Reportsに論文として報告した。また褐色脂肪細胞調節機序として交感神経系が関与することが明らかになってきた。ケマリンの褐色脂肪調節機構として副腎髄質機能を介していることが明らかになった。この新しい臓器連関のパラダイムについてその機序を詳細に明らかにしていく。ケマリンノックアウトマウスの解析をさらに進めたところ、は晩発性肥満を呈することを見いだし、その機序を解析したところ褐色細胞機能が低下していることが原因であると考えられた。現在その機序の詳細について解析を進めている。主にケマリンノックアウトマウスの副腎髄質の特徴、副腎髄質細胞におけるケマリンの作用についてより詳細な解析を進めていく。そのために必要な抗体、実験試薬、マウスの維持に使用する。褐色脂肪制御機構について、in vivoにおけるノックアウトマウスの解析、in vitroにおける褐色脂肪細胞モデルにおけるケマリンの作用の解析について、それぞれ進めていく予定である。具体的には動物飼育費用、実験用試薬に主に使用するが、これまでの成果発表(学会、論文)も積極的に行う予定である。論文作製費として当該研究費が発生したが、H24年度には論文作成のために使用する予定である。
永久凍土の大融解に伴う微生物学的インパクトに迫る

北極圏に広がる永久凍土帯には数万年の時をかけて蓄えられた約9500億トンにもなる炭素が含まれている。近年の気候変動に伴う凍土大融解により、大量のメタンが生じるが、そのガス発生に関わるメタン生成菌を除いて、他の未知微生物群の全貌は明らかになっていない。本研究では、古環境情報を記録した媒体として有用な永久凍土層の巨大氷(エドマ氷)を用いて、氷に閉じ込められた未知微生物群の実態に迫ることを目的とする。環境DNA解析にくわえて、申請者らが確立してきた超微小微生物の回収技術も併用することによって、微生物群集の系統や多様性・潜在機能を高解像度で解き明かす。