hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
数値シミュレーションに基づく経年船舶海洋構造の強度評価に関する研究

船舶海洋構造物の経年劣化の主要メカニズムである疲労き裂の成長と腐食による強度・延性低下について数値シミュレーション手法を確立するとともに開発手法の妥当性を実験的に検証した。疲労き裂伝播シミュレーションについてはコンテナ船疲労危険部位の評価に適用できることが示され、その実用性が実証された。腐食による経年劣化に関しては、その延性低下のメカニズムが、実験および数値計算により初めて定量的に明らかにされた。(1)疲労き裂伝播経路・寿命シミュレーション・コードの実用化研究現在開発中の疲労き裂伝播経路・寿命シミュレーション・コードを複数き裂同時進展シミュレーションに対応できるように改良するとともに、溶接残留応力の影響を考慮した手法を開発し、その結果を伝播シミュレーションに適用した。また、変動荷重を含む作用荷重履歴の影響を正確に疲労き裂伝播に反映する高精度のき裂伝播則を新たに導入し、伝播形態のみならず伝播寿命推定の高精度化に目処をつけた。(2)シミュレーションに基づく疲労き裂生涯管理法の提案と疲労試験による検証前述のシミュレーション・コードにより船舶海洋構造に発生する疲労き裂の伝播経路と伝播寿命を制御し定期的目視点検で実現可能な疲労き裂生涯管理概念を提案し、このき裂管理概念実現化のため、疲労き裂の伝播形態の確認試験を実施した。(3)腐食平板の延性破断特性試験と数値シミュレーション各種の腐食条件下の船体用鋼板に対応するランダムな腐食ピット分布をもつ試験片を作成し、系統的な引張試験を行い、腐食鋼板の強度および延性低下に対する腐食ピットの分布の影響を解明した。また、腐食表面のフラクタル性と強度・延性の関係についても調査した。これらの実験に対応する腐食平板の変形挙動を大変形・大ひずみ有限要素解析コードでシミュレーションし、破断までの変形能を計算により推定可能か検討を開始した。平成18年度の研究実績は以下の通りである。(1)疲労き裂伝播経路・寿命シミュレーション・コードの実用化研究実船構造の縦横部材交差部に発生する疲労き裂に対応するため、疲労き裂伝播経路・寿命シミュレーション・コードを用い複数き裂同時進展シミュレーションを行った。特に、不規則な荷重履歴によるき裂伝播遅延効果を精度よく算定できるように、き裂面残留塑性域厚さに基づく繰り返し引張降伏範囲に対応する応力拡大係数範囲の計算手法を開発し、変動荷重疲労試験によりその計算精度の確認を行った。疲労荷重として実船の長期荷重分布の条件を満たす荒天時の荷重履歴ブロックの集合体を採用し、本手法を適用したところ、通常の手法に比べ2倍以上のかなり長寿命側の予測結果が得られた。また、荷重履歴の相違により寿命のばらつきもかなり大きくなることがわかった。(2)面外せん断モードのルート割れ疲労破壊の解明角巻き溶接止端部の疲労破壊においては、開口モードの表面き裂による止端破壊と隅肉溶接の未溶着部を起点とする面外せん断モードの破壊が現れる。これは、当該部に作用する局部応力の直応力成分とせん断応力成分の大小関係に支配されるので、これらの値をパラメトリックに変化させた疲労試験を行い、破壊モード遷移条件を解明した。(3)腐食模擬試験片の系統的引張試験による延性低下現象の解明降伏比を系統的に変化させた鋼材に腐食ピットを設け引張試験を行い、破断までの吸収エネルギに密接に関わる塑性変形領域の局所化のメカニズムを実験的に詳細観察し解明した。また、数値シミュレーション手法として、非線形解析コードLS-DYNAを導入し、破断までの解析を実施し、実験結果を模擬する結果が得られるかその妥当性を検討した。疲労き裂伝播経路・寿命シミュレーション・コードの実用化研究に関しては、溶接部から発生した疲労き裂の伝播寿命予測の高度化を目指した研究を実施した。即ち、固有応力法によう任意の溶接条件に対する溶接残留応力分布算定法を提案し、この残留応力下で規則的繰返し荷重あるいはランダム荷重を受ける疲労き裂の進展シミュレーションを実施した。計算結果に対応する母材、溶接継手、溶接構造体による規則荷重およびランダム荷重下の疲労き裂伝播試験を実施し、これらが十分な精度で一致することを確認した。なお、ランダム荷重疲労試験に際しては、今回グラフィカルプログラミング言語による試験機入力信号作成プログラムを開発した。さらに、疲労き裂伝播シミュレーションの実船への適用事例として、コンテナ船ハッチサイドコーミングトップの極厚板(80mm)の内在欠陥からの疲労き裂成長について検討した。荷重条件として、いわゆるランダムな嵐荷重モデルを用いると、過大荷重作用後の遅延効果により従来の簡易解析結果と比べ寿命が23倍延びることが確認された。また、偏平な初期欠陥の円形き裂への形状変化挙動も再現でき、板厚貫通時にはほぼ円形き裂となることが確認できた。腐食材の延性低下現象の解明では、腐食鋼板表面形状に対する弾塑性解析により数値的に塑性変形の局所化と強度低下さらに延性低下を推定可能か検討した。必要な材料の真応カ-真ひずみ関係を求めるために、先ず画像処理による大ひずみ測定法を開発した。このデータを用い解析コードLS-DYNAで破断までの解析を実施したところ実験結果を再現する結果を得た。

また、腐食などの経年劣化に対して検査情報を考慮した寿命便益評価に基づく船舶の保守管理法の提案も行っている。実船構造で一般に必要となる溶接部の疲労き裂伝播寿命を高精度で推定するために、溶接残留応力の影響を数値シミュレーションに基づき算定し、その結果を伝播シミュレーションに適用して溶接施工の疲労き裂伝播形態および伝播寿命に及ぼす影響を解明した。また、各種狭帯域ランダム荷重の集合体としての長期波浪荷重分布に基づく荷重履歴の影響を正確に疲労き裂伝播に反映させる伝播寿命推定法を開発し、コンテナ船の試解析に適用しその有用性を実証した。前述のようなシミュレーションに基づく疲労き裂生涯管理概念を実証するため骨材のフェイスからウェブを交差して伝播する疲労き裂(複数のき裂先端を有する)のランダム荷重下の構造模型疲労試験、溶接継手近傍における疲労き裂伝播試験、およびCT試験片による母材の各種ランダム荷重下の疲労き裂伝播試験を実施し、本シミュレーションにより得られる疲労き裂伝播寿命の妥当性を実証した。腐食平板の延性破断特性の解明に関しては、各種の腐食条件下の船体用鋼板について腐食面の統計的性質を(財)日本海事協会の調査に基づいて調査し、腐食ピットの分布を各種系統的に変化させた腐食表面を数値的に生成し、その引張試験を小型平板試験片を用いて行い、腐食鋼板の強度および延性低下に対する腐食ピットの分布の影響を巨視的延性低下と塑性変形領域の局所化の観点から実験的に解明するとともに、このような現象を大変形、大ひずみ有限要素解析により数値シミュレーションで予測する手法を確立した。このような現象理解に基づき、腐食環境下の構造物の強度低下と変形能およびエネルギー吸収量の低下の関係を解明する手掛かりを得た。
昆虫の点光源コンパスの不安定性とその補償としての並行処理

ナビゲーションを行う動物の多くは,太陽コンパスに代表される,点光源を基準として方向を決定する光コンパスを利用する.しかし,点光源コンパスは,コンパスの不安定性に関連する幾つかの問題を内包している.本研究では,亜社会性ツチカメムシ類の採餌ナビゲーションにおいて,コンパス基準の距離,及び障害物による消失という2つの要因が,光コンパスの機能に影響を与えることを明らかにした.そして,この問題を補償するために,カメムシが複数のコンパス基準の並行処理を行っていることを示した.ナビゲーションを行う動物の多くは,太陽コンパスに代表される,点光源を基準として方向を決定する光コンパスを利用する.しかし,点光源コンパスは,コンパスの不安定性に関連する幾つかの問題を内包している.本研究では,亜社会性ツチカメムシ類の採餌ナビゲーションにおいて,コンパス基準の距離,及び障害物による消失という2つの要因が,光コンパスの機能に影響を与えることを明らかにした.そして,この問題を補償するために,カメムシが複数のコンパス基準の並行処理を行っていることを示した.ナビゲーションを行う動物の多くは,太陽コンパスに代表される,点光源を基準として方向を決定するコンパスを利用することができる.本研究課題では,1.動物の点光源コンパスの機能的制約と,2.その制約への補償,について明らかにすることで,動物の多様なナビゲーションシステムの進化背景を理解することを目的としている.フタボシツチカメムシ及びベニツチカメムシは,キャノピーのギャップを基準とするキャノピーコンパスを用いて,'巣と餌場とを往復する.本年度は,ベニツチカメムシを材料に,1.のキャノピーコンパスの機能的制約について研究を進めた.太陽のように無限遠にある視覚目標は,動物の移動に伴って見かけ上移動するため,コンパスの基準点としてより安定していると考えられる.カメムシの利用するギャップまでの距離が,定位の精度に影響を与えるかどうかを実験的に検証した.野外でカメムシの繁殖場所の地表から,コンパスの基準として利用可能と想定されるギャップまでの距離を測定したところ,2mから17mまでの大きな差がみられた.この観察結果をもとに,0.5m(近位)と2.5冊(遠位)という距離の異なる2つのギャップを開口させた実験アリーナを野外に設置し,そこでカメムシを定位させたところ,以下の結果を得た.(1)それぞれのギャップを単独で提示した場合,カメムシはどちらのギャップでも目的地へ定位できた.(2)しかし,その定位精度は,遠位のギャップに比べて近位のギャップで低くなった.(3)両方を同時に提示した場合には,高い定位精度がみられた.(4)両方を提示して途中で一方を閉鎖して定位させた場合も,目的地へ定位できた.これらの結果は,本種のキャノピーコンパスでは,ギャップまで距離が定位精度に影響することを示している.また,複数のギャップが存在する場合,カメムシがそれぞれを独立したコンパスの基準点として利用する可能性を強く示唆している.ナビゲーションを行う動物の多くは,太陽コンパスに代表される,点光源を基準として方向を決定するコンパスを利用することができる.本研究課題では,1.動物の点光源コンパスの機能的制約と,2.その制約への補償,について明らかにすることで,動物の多様なナビゲーションシステムの進化背景を理解することを目的としている.本年度は,1.の点光源コンパスの機能的制約については,コンパス基準点の障害物による消失という現象に注目し,野外でのナビゲーション行動と障害物の状況について調査した.ベニツチカメムシの繁殖場所において,出巣と帰巣の採餌軌跡を地表にプロットし,その軌跡上で,一定間隔毎に全天空写真を撮影した.その結果,樹木の幹が障害物となり,特定の位置にあるキャノピーのギャップがカメムシの歩行中に一時的に消失していることが明らかになった.更に,2.の機能的制約への補償については,複数のコンパス基準の並行処理を検証する前段階として,フタボシツチカメムシのナビゲーションシステムの階層性を明らかにした.周囲に視覚目標となる構造物のない屋外の実験アリーナにて,カメムシの帰巣行動を観察した.太陽の位置を鏡で反転させた場合,帰巣の定位角度が180度転向したことから,本種は太陽を点光源コンパスの基準として利用できることがわかった.一方,実験アリーナ上にキャノピーギャップを模した人工的な覆いを提示した場合でも,正確に巣に定位することができた.太陽と人工のギャップの両方のコンパスの基準を,それぞれが別の定位方向を示すようにコンフリクトさせて提示した場合,カメムシはギャップの基準を優先させることが明らかとなった.これらの情報をもとに,複数のコンパス基準の並行処理の検証のための実験系を確立した.ナビゲーションを行う動物の多くは,太陽コンパスに代表される,点光源を基準として方向を決定するコンパスを利用することができる.本研究課題では,1.動物の点光源コンパスの機能的制約と,2.その制約への補償,について明らかにすることで,動物の多様なナビゲーションシステムの進化背景を理解することを目的としている.本年度は,2.の点光源コンパスの機能的制約に対する補償としての,「複数コンパスの並行処理仮説」を検証した.「複数コンパスの並行処理仮説」は,コンパスの基準点が障害物などで一時的に遮断されることを想定して,ナビゲーターが類似した複数の基準をあらかじめ並行処理しておき,ある基準が遮断された場合,別の基準によるコンパスを使うことで定位を補償する,と考えるものである.23年度までに,フタボシツチカメムシの採餌ナビゲーションでは,キャノピーギャップや太陽などの点光源コンパスが用いられることを明らかにした.

この系を用いて,巣と餌場を往復するカメムシに,コンパスの基準点として高度など位置情報の異なる2つのLEDを提示し,それぞれのLEDを移動・消失させる実験を行った.高度差のある2つのLEDを点灯した実験アリーナにおいて,カメムシは正確に巣への帰巣を示した.帰巣直前に,2つのLEDの位置を逆転させると,カメムシは巣とは反対方向に定位した.帰巣直前及び帰巣途中に点灯していたLEDの片側を消したところ,消灯に影響を受けることなく片側のLEDのみで帰巣することができた.さらに,帰巣直前に片側を消してすぐに,点灯中のLEDの位置を180度シフトさせたところ,カメムシは巣とは反対方向に定位した.これらの結果は,フタボシツチカメムシが2つのLEDの位置を,それぞれ独立して,同時に,かつあらかじめ処理していることを示しており,複数のコンパスの基準点を並行処理している可能性が強く示唆された.本研究課題では,1.動物の点光源コンパスの機能的制約と,2.その制約への補償,について明らかにすることで,動物の多様なナビゲーションシステムの進化背景を理解することを目的としている.この2つの目標のうちの1.の機能的制約に関しては,既に,コンパス基準の距離による制約と,障害物による消失という制約,というこれまでに報告されていないナビゲーションシステムの制約を明らかにした.また,2.の機能的制約への補償については,本年度までに実験系を確立できたため,来年度の検証を待つ状態にある.24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度である24年度は,本研究課題における最重要ポイントである,「点光源コンパスシステム内での複数のコンパス基準の並行処理能力を動物が持つか」という問題の検証に重点をおいて研究を進める.22年度の研究において,ナビゲーションを行うカメムシが,2つのコンパス基準を独立して利用している可能性を強く示唆する結果が得られている.既に,これを検証する実験系を確立しており,準備上の問題はない。本年度は,この検証結果と,これまでに明らかになった成果を取りまとめ,論文発表・学会発表を進める.24年度が最終年度であるため、記入しない。
薬剤標的としてのアデノシルホモシステイナーゼの構造-活性相関の解析

アデノシルホモシステイナーゼにおける酸化還元反応と加水分解反応の統合機構をより明確にして酵素触媒に関してより深く理解するとともに、本酵素を標的とした各種薬剤の分子設計への指針を得ることを目的として解析を行い、以下のような成果を得た。1.触媒残基と反応機構の解析別途共同研究を進めている結晶構造解析により、変異酵素K185NのNAD^+型酵素のアデノシン複合体の立体構造が解明された。その構造をふまえた変異導入解析を行い、その結果を合わせて詳細な反応機構をまとめ、学会発表するとともに論文として公表した。2.自殺様反応とヌクレオシダーゼ活性との関連NADH型酵素によるアデノシンの分解反応の化学量論的検討の結果、生成物アデニンは酵素に結合したままで、酵素はターンオーバーしていないと推定された。ヌクレオシダーゼへの変換には基質類似体に加えて補酵素類似体の検討も必要と考えられる。生成物の同定は、酸またはアルコール抽出物によるため、抽出過程でアデニンが生成するような中間体が形成されている可能性がある。3.本酵素類似蛋白質の解析研究過程で、アデノシルホモシステイナーゼの類似蛋白質として報告されたAHCYLの解析が本研究の遂行に有用であるとの着眼を得た。AHCYLは、本酵素と相同性を示す領域とN末端100残基程度の高親水性領域から成り、免疫系抗原提示細胞の分化やイノシトールリン酸系の情報伝達に関与すると報告されているが、その酵素学的な検討はほとんどなされていない。その一次構造を詳細に検討した結果、我々が解明した4残基の触媒残基と補酵素・基質結合に関する主要な残基は保存されていることが判明した。そこで、AHCYLの大腸菌での発現系を確立し、蛋白質化学的・酵素学的解析を進め、AHCYLがその機能を反映すると思われる非常に特徴的な構造を持つことを示し、論文としてまとめた。アデノシルホモシステイナーゼにおける酸化還元反応と加水分解反応の統合機構をより明確にして酵素触媒に関してより深く理解するとともに、本酵素を標的とした各種薬剤の分子設計への指針を得ることを目的として解析を行い、以下のような知見が得られた。1.触媒機構の解析(1)C3'酸化反応:先の解析で、基質の3'-OH水素の引き抜きに直接関与する残基としてLys-185が想定されたが、別途進めている結晶構造解析の専門家との共同研究により、変異酵素K185NのNAD^+型酵素のアデノシン(Ado)複合体の立体構造が解明された。その構造は、遊離ホロ酵素のOpen構造と基質類似体複合体のClosed構造との中間であった。詳細な検討により、Open構造からClosed構造への移行に伴ってLys-185のN_Zの環境が変化し、生じた中性N_Zによる3'-OH水素の引き抜きによってNAD^+によるC3'の酸化が促進されることが裏づけられた。(2)C5'-S_Dの切断:活性中心に存在するHis-54、His-300、及びHis-352への変異導入解析により、His-54が酸・塩基触媒として作用してC5'-S_Dの切断・結合に関与することが明らかになった。2.NAD結合部位と結合特異性の解析計画で掲げたこの解析については、Adoリボースの2',3'-OHに水素結合すると推定されるGlu-242、及びニコチンアミド環の結合に関与するAsn-345への変異導入による検討を進めている。

3.自殺様反応とヌクレオシダーゼ活性との関連NADH型酵素によるAdoの分解反応について、天然型酵素を用いて先ず反応生成物の同定を行った。アデニン(Ade)環部については、HPLC法によりAdeの生成が確認されたが、リボース部については未同定である。今後、質量分析による解析を予定している。アデノシルホモシステイナーゼにおける酸化還元反応と加水分解反応の統合機構をより明確にして、酵素触媒に関してより深く理解するとともに、本酵素を標的とした各種薬剤の分子設計への指針を得ることを目的として解析を行い、以下のような知見が得られた。1.触媒残基と反応機構の解析昨年度、別途共同研究を進めている結晶構造解析の専門家により、変異酵素K185NのNAD^+型酵素のアデノシン複合体の立体構造が解明された。その構造をふまえて、今回Asp-130,Glu-155,Asp-189への変異導入解析を行い、その結果を合わせて詳細な反応機構をまとめ、報告した。2.NAD結合部位と結合特異性の解析アデノシンリボースの2',3'-OHに水素結合すると推定されるGlu-242、及びニコチンアミド環の結合に関与するAsn-345への変異導入による検討を継続している。3.自殺様反応とヌクレオシダーゼ活性との関連NADH型酵素によるアデノシンの分解反応について解析を行った。(1)昨年度までにアデニンの生成がHPLC法によって確認されていたが、その大部分は酵素タンパク質に結合した状態であることが判明し、酵素はターンオーバーしていない可能性が高いと考えられる。(2)アデニンの同定は、酸またはアルコール抽出物によるため、抽出過程でアデニンが生成するような中間体が形成されている可能性があり、これを考慮した解析を行っている。(3)リボース部については、上記(2)をふまえるとその構造解析が重要であるが、生成物の同定には至っておらず、質量分析等による解析を検討している。1.自殺様反応とヌクレオシダーゼ活性昨年度までに、NADH型酵素がアデノシンを分解し、生成物アデニンが酵素蛋白質に結合していることが判明したが、酵素と生成物の化学量論的検討の結果、酵素はターンオーバーしていないと考えられる。酵素をNADH型に変換する2-デオキシアデノシンの場合も同様なので、ヌクレオシダーゼへの変換には基質類似体に加えて補酵素類似体の検討が必要と考えられる。2.必須残基と反応機構研究過程で、アデノシルホモシステイナーゼ(AHCY)類似蛋白質であるAHCYLの解析が本研究の遂行に有用であるとの着眼を得た。AHCYLは、AHCYと相同性を示す領域とN末端100残基程度の高親水性領域から成り、免疫系抗原提示細胞の分化やイノシトールリン酸系の情報伝達に関与すると報告されているが、その酵素学的な検討はほとんどなされていない。既知3種のAHCYLと40種のAHCYの詳細な一次構造比較の結果、我々が先に明らかにした4残基の触媒残基は完全に保存されており、補酵素と基質結合に関する主要な残基も保存されていた。そこで、AHCYLの大腸菌での発現系を確立して酵素学的解析を行った。(1)C末端にHisタグを付けた場合、AHCY相同領域も全長AHCYLもAHCY活性を示さなかった。(2)C末端にHisタグを付けた天然型AHCYでも活性は検出されなかった。(3)N末端にHisタグを付けた天然型AHCYは活性を示した。(4)予備的なゲル濾過分析で、(2)の場合は四量体形成が推定され、(3)の場合には二量体に近い位置に溶出された。
PET/SPECT/CTイメージングによる肺アスペルギルス症診断法の開発

主要な深在性真菌症である肺アスペルギルス症は増加の一途にあり、病型によっては致死率が90%にも達する予後不良な疾患である。本研究により、放射性同位体である99mTcで標識したMAAを利用した肺血流SPECTが、侵襲性肺アスペルギルス症マウスモデルの肺病変に対し優れた検出感度および鑑別能を有することを明らかにできた。本成果は肺血流SPECTが肺アスペルギルス症の早期診断に有用であることを示しており、種々の学会賞を受賞するなど、その成果は内外から高く評価されている。侵襲性肺アスペルギルス症(IPA:Invasive Pulmonary Aspergillosis)は近年増加の一途にあり、致死率が高い疾患である。その病態には不明な点が多く、早期診断方法や治療評価方法などが十分に確立されていない。我々はIPAでは血管侵襲により血流障害が起こる特徴に着目し、SPECT/CTイメージングによる肺血流評価の手法とIPAモデルマウスを用い、新たな診断方法、治療評価方法の開発を試みた。はじめに、IPAモデルマウスの肺血流SPECT/CT撮影条件を設定した。その後、アスペルギルス感染前後の肺血流SPECT/CT撮影を行い、IPAマウス肺の継時的な画像評価を行った。実験の結果、感染4日後の胸部CTで肺野に浸潤影が出現し、肺血流SPECTで同部位の肺血流低下が認められた。CTでの浸潤影、肺血流SPECTでの肺血流低下は、感染7日後がピークであり、14日目以降徐々に改善していった。さらにCTで浸潤影が出現する前に、肺血流SPECTで血流低下を認めた個体が確認され、CTで回復が見られた後も肺血流SPECTで血流欠損が残存している個体が確認された。これらの実験結果により、肺血流SPECTを用いた肺血流の可視化は、CTよりも早期診断、長期予後予測に有用である可能性が示唆された。さらに、IPAに特異的な所見を明らかにするため、細菌性肺炎モデルマウスのSPECT/CT所見と比較した。細菌性肺炎モデルには緑膿菌肺炎マウスモデルを使用した。同モデルで継時的にCT/SPECTの撮影を行ったところ、CTで浸潤影を呈した部位に一致して肺血流の低下が確認されたが、血流低下は均一・広範囲にみられ、局所的に肺血流が大きく低下するIPAモデルマウスとは特徴が異なっていた。これらの結果により、肺血流SPECTが肺浸潤影を呈する疾患の鑑別にも有用である可能性が示唆された。現在3年計画で実験を遂行しているが、最初の1年で当初の予定通りマウス肺血流SPECTの条件設定に成功し、さらに実際に侵襲性肺アスペルギルス症を肺血流SPECTで評価することができた。侵襲性肺アスペルギルス症(IPA :Invasive Pulmonary Aspergillosis)は免疫不全の患者に好発し、急速に進行する致死率が高い疾患である。現行の検査法は確実な早期診断には不十分であり、より感度・特異度に優れた新しい検査法の開発が求められている。そこで我々は、IPAでは血管への侵襲や菌の塞栓により病巣周囲に血流障害が起こる可能性があることに着目し、肺血流SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)およびCTイメージングよる肺血流評価の手法とIPAモデルマウスを用い、新たな診断方法の開発を試みた。IPAモデルマウスの肺野CTは感染後の経過日数にともなってはっきりとした浸潤影を呈するようになり、同時に肺血流SPECT画像では集積の著しい低下と肺内血流の不均一性が観察できた。中にはCTにて浸潤影が観察されないにもかかわらず、血流の低下が見られるマウスもみられた。14日目以降にはCT上の浸潤影が徐々に改善したが、SPECTでは肺血流が大きく低下する部位が残存し、その後も同部位の血流低下は持続していた。またIPAモデルマウスにおいてSPECTでの血流低下部位と一致して、病理切片でアルペルギルス菌糸を確認することができた。Dynamic Planar撮影では、IPAモデルマウスの99mTc-MAAの分布速度はコントロールよりも速く、分布速度がプラトーになる時間には差は無いが、プラトーに達する前に分布速度の低下がみられた。さらに細菌性肺炎のモデルとしてクレブシエラ肺炎マウスモデルと比較した所、クレブシエラ肺炎マウスモデルの肺浸潤影には肺血流の血流低下の程度が低く、同じ肺浸潤影を示すIPAと細菌性肺炎を肺血流SPECT画像にて鑑別することが可能であることが示唆された。当初の予定通り、肺血流SPECTを用いた侵襲性肺アスペルギルス症の新たな診断法について知見が集積できている。侵襲性肺アスペルギルス症(IPA)モデルマウスに99mTc-MAA(macroaggregated albumin)を尾静脈投与し、SPECT(single-photon emission computed tomography)撮像および病理切片を作成した。IPAモデルマウスの肺血流SPECT画像における肺血流の欠損部位と一致して病理画像ではAspergillusの血管侵襲および微小出血を認めた。さらにIPAモデルマウスのSPECT画像と細菌性肺炎モデルマウスのSPECT画像を比較することで、IPAでは病巣の明らかな血流低下を認めるのに対し、細菌性肺炎では病巣の血流低下の程度が弱く、同じ浸潤影であっても肺血流SPECTによる鑑別が可能であることが明らかとなった。

本研究により、放射性同位体である99mTcで標識したMAAを利用した肺血流SPECTが、侵襲性肺アスペルギルス症マウスモデルの肺病変に対し優れた検出感度および鑑別能を有することを明らかにできた。本成果は肺血流SPECTが肺アスペルギルス症の早期診断に有用であることを示しており、平成27年には全国の臨床/基礎両分野の専門家が一堂に会する第59回日本医真菌学会総会・学術集会で優秀ポスター賞を受賞、さらに平成29年には真菌症フォーラム第23回学術集会で最優秀賞を受賞するなど、その成果は内外から高く評価されている。さらに平成30年度に開催予定の医真菌学の世界で最も権威のある国際学会である20th Congress of the International Society for Human and Animal Mycologyでのシンポジウムの対象にも選ばれている。主要な深在性真菌症である肺アスペルギルス症は増加の一途にあり、病型によっては致死率が90%にも達する予後不良な疾患である。本成果は肺血流SPECTが肺アスペルギルス症の早期診断に有用であることを示しており、種々の学会賞を受賞するなど、その成果は内外から高く評価されている。今後はさらに病理学的評価を加えていき、肺血流SPECTにおける欠損部位と実際の病巣との関連について検討を行っていく。さらに、緑膿菌肺炎モデル以外の細菌性肺炎モデルや敗血症性肺塞栓モデル、他の糸状菌感染モデルを肺血流SPECTで評価を行い、侵襲性肺アスペルギルス症の診断に対する肺血流SPECTの特異性について検討を加えていく。診断における有用性を検討した後、抗真菌薬による治療評価法としての肺血流SPECTの有用性についても検討を加えていく予定である。侵襲性肺アスペルギルス症の診断における肺血流SPECT画像の意義をさらに検討していくため、臨床的に鑑別に難渋する他の糸状真菌感染モデルとして肺ムーコル症を選定し、マウスモデルの構築を試みる。また、現在までに得られた知見をまとめ、論文化を行っていく。感染症学実験の効率化および旅費を他の経費より支出したことにより、予定の使用額よりも少額で研究の遂行および研究成果の発表を行うことが出来たために次年度使用額が生じた。研究の進捗状況は順調であり、さらに研究が進展することも見込まれ、今後は国際学会における研究成果の発表のため旅費の使用も予定していることから、次年度使用額および翌年度分として請求した助成金を要する予定である。実験の効率化および旅費を他の経費より支出したことにより、予定の使用額よりも少額で研究の遂行および研究成果の発表が行うことが出来たために次年度使用額が生じた。次年度は、主に肺血流SPECT実験およびPET/CT実験に必要な実験経費および研究成果発表を目的とした国際学会・国内学会の旅費に使用する予定である。次年度は肺血流SPECT実験に必要な実験経費および研究成果発表を目的とした学会の旅費、論文化に伴う費用に使用していく予定である。
熱帯モンスーンアジアのショウガ科の種多様性

東南アジア大陸部の熱帯モンスーン地域におけるショウガ科の種多様性を明らかにするため、これまで調査研究が進んでいなかったミャンマーを中心としてヘディキウム属、ショウガ属およびボエセンベルギア属について分類学的研究を行った。収集標本の検討および同地域の標本を収蔵するキュー植物園(K),ロンドン自然史博物館(BM),カルカッタ植物園(CAL)等にて標本調査を実施した。その結果、ミャンマーよりヘディキウム属の2新種、ショウガ属の1新種、ボエセンベルギア属の1新種、ベトナムよりシュクシャ属の1新種の計5新分類群を明らかとし、ヘディキウム属の新分類群の系統解析による分類学的位置を明らかにした。モンスーン熱帯アジアにおいて、ショウガ科の文化の中心地の一つであると推定されるが、最も多様性の解析研究が立ち後れているミャンマーにおいて、ビクトリア山からZingiber, Cautleya, Boesenbergia, Roscoea, Rhynchanthus, Globba, Hedychium, Alpinia, Kaempferia, Amomum, Hemiorchisの11属26種のショウガ科植物を明らかにした。このうち、Zingiber属1種Zingiber longiligulatumは、中国雲南省から記載され、中国南西部固有とされていたものであるが、ビクトリア山から採集された標本およびサガイン管区など西北部から採集した標本もこの分類群に相当すると考えられるものが複数あることがわかり、分布はミャンマーが中心ではないかと推定された。今回のビクトリアの記録は分布の南限に当たる。さらに、Zingiber1種およびHedychium1種、Boesenbergia属1種については、既知種に今のところ当てはまるものがなく、未記載種の可能性が高く、今後、詳細な検討を行う。また、タイプ標本を含むインドシナのショウガ科標本を調査するため、タイ・バンコクの林業省標本館(BKF)、コルカタの標本館(CAL)に滞在し、1000点以上の標本調査研究を実施した。これらの成果は、途中経過として「ビクトリア山のショウガ科植物相」として日本植物分類学会第13回大会(千葉大学)にて発表した。昨年度に記載したミャンマー産ショウガ属の新種Zingiber popaenseを含む、ミャンマー産のショウガ植物について、葉緑体DNAのrbcLおよびtrnL-F領域のシークエンスを行い塩基配列を決定した。今後、核DNAのITS領域の塩基配列を決定し、隣国のタイに産する種との系統関係を明らかにする。ショウガ科は有用植物を多く含むグループであるが、東南アジア大陸部に自生するショウガ科の種多様性はいまだ十分に解明されていない。そこで本年度は、特にヘディキウム(Hedychium)属およびボエセンベルギア(Boesenbergia)属について、現地調査で収集した標本資(試)料および主要標本館に収蔵される標本調査などを基に系統分類学的研究を行った。また、同属について、ミャンマーの調査で採集した標本を分類学的に検討し、同地域の標本およびタイプ標本を多く収蔵するイギリスの英国王立キュー植物園(K)およびロンドン自然史博物館(BM)において関連標本の調査を行った。その結果、ミャンマーには現段階で少なくとも22種のヘディキウム属が分布することが明らかとなった。そのうちHedychium densiflorum、H. gardnerianum, H. griffithianumおよびH. flavescensの4種は今回新たにミャンマーから記録された新産種である。さらに、西部チン州ナマタン(ビクトリア山)国立公園および北部カチン州フーコン河谷で採集したHedychiumはそれぞれ新種と考えられた。そこで、これら未記載の2分類群を中心に、先行研究(Wood et al. 2002、Kress et al. 2010など)によってデータバンクに登録されている近縁分類群の配列データと共に核rDNA ITS領域の塩基配列に基づく系統解析を行った。系統解析の結果、ナマタン産の新種(H. natmataungense, ined)は、異なる系統であるが同地域に分布するH. coccineumとH. ellipticumの雑種起源であると推定された。一方、カチン州産の新種(H. kachinense, ined.)は形態的および系統的にインドから東南アジア大陸部に分布するH. villosumに近縁であることが示唆された。一方、ミャンマー北部からボエセンベルギア属のBosenbergia prainianaに近縁と考えられる新種が明らかとなった。今後、ショウガ科の種多様性研究には交雑起源を十分に考慮する必要があると考えられる。単子葉植物のショウガ科(Zingiberaceae)は,ショウガ目に属する大型多年生草本類で、有用植物を多く含有するが、その一方で属の系統関係は明らかとされているものの各属内の種の多様性の解明は極めて不十分である。

本研究では、大陸アジアでの未研究地域で種の多様性を明らかとすることでショウガ科全体の種多様性の解明に貢献することを目的として、本研究を推進した。平成23年度は本研究の基盤を確立するため、これまでの先行研究でミャンマー、タイなどで採集したショウガ科126標本および個体などについて、圃場でのコレクションを全て整理し、開花を促進する状態に整え、サンプルの整理を行った。研究補助アルバイトを雇用して126全個体に識別番号をつけ、採集地情報をデータベース化し、定期的に開花調査を行った。開花した53個体について、腊葉標本、液浸標本を採集し、各分類形質となる形態写真の撮影を行った。現時点で栽培区画を設定して属ごとに配置し、それもデータ化を行った。その後、開花調査、形態、染色体など生態学的、形態学的、細胞遺伝学的研究を行い、ショウガ属、Hedychium属について検討した。ミャンマー中部に隔離的に分布する固有と思われるショウガ属の新種を見いだし、発表した。一方、ミャンマー西部から採集された種が、タイ西部固有種とされていたZingiber ideaであることが判明し、本種の分布の中心はむしろミャンマーであることを明らかとし、染色体数の報告も初めて行った。これらの成果は、本研究の一連の成果を発表する学術論文2報として発表した。また、記載した分類群などの属内系統関係や既知分類群との系統関係を検討するため、DNA解析用のサンプルの採取を行い、120個体についてDNAの採取を行った。次年度に系統関係の検討を行う定である。本研究課題の達成については、当初初年度に予定していたタイバンコクの林業省標本館(BKF)での比較標本調査を実施できた。また、当該年度に計画していたインド、ミャンマー地域におけるショウガ科の標本を多く収蔵するコルカタ標本館(CAL)でのタイプ標本を含む調査研究を実施し、概ね順調に進んでいる。しかし、DNAの解析実験において、塩基配列の決定までは、概ね終了しているものが多いが、系統解析の結果までは至っていなかったので、今年度は、特にミャンマーにおけるショウガ属およびHedychium属の研究成果をまとめるため、ITSのシークエンス結果を加えて、系統解析をなるべく早く行い結果を出したいと考えている。目的は、本研究で明らかになった未記載種と思われる種の検討を形態とDNA解析との両方で行い、かつ、それらの種の系統関係を近縁の周辺地域の関連種との比較を行うことで解析する。この未記載種の確定のために、次年度は、イギリスのロンドン自然史博物館(BM)での関連種のタイプ標本の網羅的調査を実施する予定である。これをもって、これまでの結果をまとめて論文を執筆する。当初の計画通り、本研究の基盤作りとして研究材料のデータベース化を行い、順調に形態や細胞遺伝学的研究を推進することができた。そのデータを基盤として120標本や個体情報の管理を行うと共に、研究圃場に栽培して開花の状況を把握し、開花個体の形態や生態を観察すると共に遺伝子情報の解析のためのDNAサンプルの採取、およびDNA抽出を進めることができた。
骨組織への選択的薬物輸送法に関する研究

骨組織に選択的に薬物を輸送することが可能となれば、骨疾患に対する薬物治療の大きな前進を期待することができる。ハイドロキシアパタイト(HA)は硬組織(骨・歯)以外の組織には存在しないことから、薬物にHA選択性を持たせることにより骨組織に薬物を選択的に輸送することが可能となる。そこで、Aspの6回繰り返し配列(Asp)6にfluorescein(FITC)を結合させた(Asp)6-FITCを作製し実験をおこなった。(Asp)6による修飾によりFITCのHA親和性が増加し、また(Asp)6-FITCを全身投与するとFITCは骨組織に特異的に沈着した。(Asp)6-FITCをラットに静脈内投与すると、FITCは急激に血中から消失し(半減期約60分)、24時間までに投与した量の約95%が尿に排出され、約2%が骨に蓄積した。また、(Asp)6-FITCを投与したマウス大腿骨での生物学的半減期は約14日であった。さらに、骨組織に作用を示す数種類の薬物を(Asp)6で修飾したところ、これらの薬物のHA親和性が著しく増加した。また、estradiolを(Asp)6で修飾した(Asp)6-estradiolは卵巣摘出マウスの骨量減少を抑制したが、この化合物は子宮重量の増加作用を示さなかった。これらの結果より(Asp)6は骨組織への選択的薬物輸送法のためのキャリアーとして有効であることが示唆された。さらに、phosphodiesterase4(PDE4)阻害薬が骨組織に対してアナボリック作用を示し、ラットの骨量減少症モデルにおいて治療効果を示すこと、Fibroblast Growth Factor4(FGF4)のN端よりdeletionをかけた短いリコンビナントFGF4を作製しこれが骨組織に対して強力なアナボリック作用を示すことを明らかにした。今後は、PDE4阻害薬あるいはリコンビナントFGF4を(Asp)6により修飾し、動物実験においてその効果を検討する予定である。全身投与した場合の薬物の多くは骨組織への移行性が悪く、骨疾患の薬物治療に困難性がともなうことが多い。骨組織に選択的に薬物を輸送することが可能となれば、骨以外の組織における薬物の副作用を軽減することが可能であり、骨疾患に対する薬物治療の大きな前進を期待することができる。骨に存在する非コラーゲン性タンパクには、産生アミノ酸(AspあるいはGlu)の繰り返し配列構造があり、この繰り返し配列構造部がHA結合部位と考えられている。そこで、酸性アミノ酸が繰り返し配列した小ペプチドを、骨組織への薬物の選択的輸送法のキャリアーとして用いる可能性について検討した。Aspの6回繰り返し配列(Asp)_6にfluorescein(FITC)を結合させた(Asp)_6-FITCを作製し、HAに対する結合試験おこなった。(Asp)_6-FITCは全身投与すると骨組織に沈着することが知られているテトラサイクリン・カルセインと同程度にHAに結合したが、FITCはHAに結合しなかった。(Asp)_6-FITCをラットに投与し血中濃度を測定したところ、(Asp)_6-FITCの血中濃度の急速な減少が観察された。

(Asp)_6-FITCを投与したラットの骨および歯の研摩標本を作製し、共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、骨および歯に明瞭な蛍光標識線が見られたが、その他の組織においては蛍光が観察されなかった。一方、FITCを投与したラットにおいてはどの組織においても蛍光は観察されなかった。これらの結果より(Asp)_6は骨組織への選択的薬物輸送法のためのキャリアーとして有効であることが示唆された。骨組織に選択的に薬物を輸送することが可能となれば、骨疾患に対する薬物治療の大きな前進を期待することができる。ハイドロキシアパタイト(HA)は硬組織(骨・歯)以外の組織には存在しないことから、薬物にHA選択性を持たせることにより骨組織に薬物を選択的に輸送することが可能となる。平成9年度は、Aspの6回繰り返し配列(Asp)_6にfluorescein(FITC)を結合させた(Asp)_6-FITCを作製し、in vitroおよびin vivoの実験をおこない、(Asp)_6による修飾によりFITCのHA親和性が増加すること、また(ASp)_6-FITCを全身投与すると骨組織に特異的に沈着することを明らかにした。(Asp)_6-FITCをラットに静脈内投与して、血液、尿、骨蛍光を測定することにより、FITCが急激に血中から消失すること(半減期約60分)、24時間までに投与した量の約95%が尿に排出され、約2%が骨に蓄積することを明らかにした。また、(Asp)_6-FITCを投与したマウス大腿骨での生物学的半減期は約14日であった。また、骨組織に作用を示す数種類の薬物を(Asp)_6で修飾したところ、これらの薬物のHA親和性が著しく増加した。さらに、phosphodiesterase 4(PDE4)阻害薬が骨組織に対してアナボリック作用を示すこと、Fibroblast Growth Factor 4(FGF4)のN端よりdeletionをかけた短いリコンビナントFGF4を作製しこれが骨組織に対して強力なアナボリック作用を示すことを明らかにした。今後は、PDE4阻害薬あるいはリコンビナントFGF4を(Asp)_6により修飾し、動物実験においてその効果を検討する予定である。
IceCubeニュートリノ望遠鏡で南極から描画する高エネルギー素粒子宇宙

IceCube実験国際共同実験において本研究グループが主導した超高エネルギー宇宙ニュートリノ探索解析において、PeVという世界最高エネルギーのニュートリノ2事象を検出したが、この結果に関連する全ての数字を最終的に決定し、正式な論文として投稿した。この論文は物理学界で最も権威あるジャーナルである米Physical ReviewLettersに受理・掲載されたばかりでなく、6月号の表紙を飾るとともにエディターズチョイスにも選ばれた。この検出が宇宙ニュートリノではない、という統計的確率は最終的に0.29%と計算され、高エネルギー宇宙ニュートリノの実在を示唆する最初の結果である、ということが確定した。この結果をうけて、IceCube実験内で更に宇宙ニュートリノ事象を探索するフォロー解析の提案が数多く出された。本研究グループはこれらの提案のコーディネートおよび内部審査員の役割をつとめ、新しい結果を早期に出すべく現在中間結果の整合性および解析手法の妥当性の評価に入っている。この結果は今冬より順次公表することを目指している。1000PeVを超えるような極限高エネルギー領域ではニュートリノ事象が現時点では検出されていない。この事実から、宇宙ニュートリノ流量の上限値を求め、超高エネルギー宇宙線放射源天体の性質に制限をつける仕事を行った。宇宙からの放射のうち最もエネルギーの高い成分である超高エネルギー陽子・原子核は、その放射機構にかかわらず、起源天体の多数は赤方偏移3以内の近傍宇宙にあることを示唆し、大輝度電波銀河など遠方宇宙に多く分布する活動的天体が超高エネルギー宇宙線起源である可能性は低いことを意味している。この成果は現在論文として準備中であり、IceCube実験グループの内部レビューに付されている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
動物遺存体分析による西アジア史再編:家畜化から遊牧的適応の成立まで

西アジアにおける家畜飼育の開始と牧畜文化の発達過程を解明する目的で、トルコ南東部、ヨルダン南部で調査をおこなった。当研究は3つのプロジェクトからなる。1)先土器新石器時代から土器新石器時代にかけての偶蹄類の家畜化の過程を追跡するため、チャヨヌ遺跡(約1万年7500年前)から出土した動物遺存体の分析を進めた。チャヨヌ遺跡で家畜、特にヒツジとヤギへの依存度が急激に高まるのはPPNB後終末期(約8500年前頃)であり、この傾向が土器新石器時代にも継続することがわかった。イノシシの家畜化は先土器新石器時代期全般にわたって、徐々に、しかし加速度的に進行したと推定され、動物種によって家畜化の過程が異なったことが示唆された。また、チャヨヌ遺跡における動物の食性の変化や環境変化に関する手がかりを得る目的で、出土動物骨と人骨に含まれる炭素と窒素の同位体分析を進めている。2)アカルチャイ遺跡では、2000年度、2001年度の発掘調査により、この遺跡が先土器新石器時代から土器新石器時代にかけて連続して居住されていたことがわかり、2002年度の発掘調査では、先土器新石器時代後期の遺構の全容が明らかになった。これまでシリア国境沿いの地域では、この時期が層位的に連続する遺跡は知られていなかった。アカルチャイ遺跡から出土する土器はこの地域で最古のものである可能性が高く、土器の出現の背景には北シリアの新石器文化との関係が示唆される。動物骨の分析は現在も進行中であるが、ヒツジ、ヤギ、ブタなどの家畜が飼養されていたことは確実である。3)ヨルダン南部の初期遊牧民遺跡、カア・アブ・トレイハ西遺跡の20002001年度の発掘調査では、この地域の遊牧化が少なくとも後期新石器時代までにはすでに進行していたことが判明した。遺構は実際に居住されなかった「疑住居」で、埋葬施設であることがわかった。2002年度は後期新石器時代末のケルン墓を発掘し、遊牧民の部族長を対象とした限定的な埋葬形態から、より低位の社会階層にまで埋葬対象が拡大する過程を、具体的に跡づけることができた。埋葬形態の比較を通して、遊牧化の系譜問題(農耕民出自か狩猟民出自かの問題)にも大きな手掛かりが得られた。周辺における遊牧民遺跡の分布調査も実施した。また、遺跡近くで4体のヒトコブラクダの遺体を採集し、骨格標本を制作した。西アジアにおける家畜飼育の開始と牧畜文化の発達過程を解明する目的で、トルコ南東部、北西シリア、ヨルダン南東部で調査をおこなった。トルコ南東部では先土器新石器時代の遺跡であるチャヨヌ遺跡から出土した動物遺存体の分析を進める一方、アカルチャイ遺跡の発掘をおこなった。今年度おこなった分析により、チャヨヌ遺跡では、PPNB中期ごろからヤギ、ヒツジ、ブタ、ウシの家畜化が始まったと考えられるが、家畜への依存度が高まるのはPPNB

終末期から土器新石器時代にかけてであることが明らかになってきた。次年度は、家畜化が始まったPPNB中期の動物遺存体を中心に引き続き分析を進める。アカルチャイ遺跡では、発掘調査の結果この遺跡が先土器新石器時代から土器新石器時代にかけて連続して居住されていたものであることが明らかになった。これまでシリア国境沿いの地域では、この時期の層位的に連続する遺跡は知られておらず、発掘によって得られた多くの動物骨は本地域における家畜化とその後の家畜利用の問題を検討していく上で貴重な資料となるものである。また北西シリアにおける調査からも、同時期の比較資料を得ることができた。次年度はアカルチャイ遺跡の全容を明らかにするとともに、出土動物骨の分析を進める。ヨルダン南東部アル・ジャフル盆地では、初期遊牧民遺跡、カア・アブ・トレイハ西遺跡の発掘調査を実施した。その結果、この遺跡が初期遊牧民の「擬集落」であることが判明した。擬集落とは、実際の居住を伴わない疑似住居の集合体のことであり、おそらく初期遊牧民の葬制の一形態と考えられる。擬集落は、遊牧的適応の進行を追尾するための一つの有力な手がかりとなる。次年度は、擬集落の編年的位置づけを明らかにし、遊牧の発生時期と初期の遊牧の形態について調査する。西アジアにおける家畜飼育の開始と牧畜文化の発達過程を解明する目的で、トルコ南東部、ヨルダン南東部で調査をおこなった。トルコ南東部では先土器新石器時代の遺跡であるチャヨヌ遺跡から出土した動物遺存体の分析を進める一方、アカルチャイ遺跡の発掘をおこなった。チャヨヌ遺跡では、PPNB終末期から土器新石器時代の資料の分析に重点をおいた。今年度おこなった分析により、家畜、特にヒツジとヤギへの依存度が急激に高まるのはPPNB終末期であることがわかった。この地域でヤギ、ヒツジ、ブタ、ウシの家畜化が始まったPPNB中期頃とおもわれるので、次年度はこの時期の動物遺存体資料の計測を中心に引き続き分析を進める。今年度のアカルチャイ遺跡での発掘調査では、先土器新石器時代から土器新石器時代にかけての連続した層位が調査された。それぞれの層位において、土器や石器などと共に多くの動物骨の資料も出土した。これまでシリア国境沿いの地域では、この時期の層位的に連続する遺跡は知られておらず、発掘によって得られた多くの動物骨は本地域における家畜化とその後の家畜利用の問題を検討していく上で貴重な資料となる。ヨルダン南東部アル・ジャフル盆地周辺では、初期遊牧民の遺跡を中心とする分布調査を実施し、初期遊牧の成立に関わる後期新石器文化から前期青銅器時代までの20余件の埋葬遺跡・石器制作址などを確認した。また、ヒトコブラクダの遺体(メス2,胎児2の計4体)を収集した。収集時にはまだ白骨化していなかったため、アル・ジャフル盆地の土中に埋葬処理し、次年度にとりあげる予定である。日本国内にはヒトコブラクダの良好な現生骨格標本は稀であり、貴重な標本となるであろう。西アジアにおける家畜飼育の開始と牧畜文化の発達過程を解明する目的で、トルコ南東部、ヨルダン南部で調査をおこなった。トルコ南東部の先土器新石器時代の遺跡であるチャヨヌ遺跡から出土した動物遺存体の分析を進めた。今年度は土器新石器時代の資料の分析に重点をおいた。アカルチャイ遺跡の発掘をおこなった。チャヨヌ遺跡で家畜、特にヒツジとヤギへの依存度が急激に高まるのはPPNB
運動の主働筋での強度増加に伴った酸素供給量,消費量および組織酸素飽和度の変化

【方法】健康な女子大学生(平均年齢21.1歳)8名は最大掌握力(MVC)の10%に相当する重りを1秒に1回の頻度で持ち上げる動的掌握運動を1分間行った。その後、十分な休息を挟みながら10%MVCづつ強度を増加して同様の運動を繰り返した。規定された運動を60秒間続けられなかった時点で測定を終了した。同様のプロトコールによる測定を連続して2日間実施し、腕橈骨筋(BR)および尺側手根屈筋(FCU)における近赤外光の吸光量変化を近赤外分光装置(OM-100A,島津製作所)および吸光量絶対値を位置分解近赤外分光装置(OM-100AS,島津製作所)を用いて計測した。得られた吸光量絶対値より酸素化ヘモグロビン量(HbO_2)、脱酸素化ヘモグロビン量(Hb)および総ヘモグロビン量(HbT)と酸素飽和度(HbO_2/HbT)を算出した。また全ての強度の運動終了直後に、上腕に60mmHgの圧を加えて静脈閉塞を行い、その時のHbO_2およびHbTの増加量より、酸素供給量の指標(O_2 supply index)および酸素消費量の指標(O_2 consump.index)を求めた。さらに、それぞれの筋から表面筋電図を導出した。【結果および考察】全被検者において10-30%MVC強度の運動は60秒間持続できたが、40%MVC強度の運動は60秒間持続することができず、平均持続時間は41.7秒であった。BRおよびFCUのいずれにおいても10%から30%MVCに強度が増加するのにともなってO_2 supply indexおよびO_2 consump.indexは直線的に増加するが、40%MVCではそれ以上の増加が見られなかった。このように強度の増加に伴った変化パターンはBRとFCUで類似していた。しかし、O_2 consump.indexを筋間で比較すると30および40%MVC強度のときFCUでそれぞれ12.5,11.1unitであったのに対し、BRではそれぞれ16.6,16.8unitとなりBRで顕著な高値を示した。この変化はSO_2に反映され、FCUにおいてSO_2は56.5%(30%MVC),58.5%(40%MVC)であったのに対し、BRでは42.7%(30%MVC)、39.5%(40%MVC)となり、BRで顕著あるいは有意(40%MVCではP<0.05)に低値となった。また30および40%MVCではBRの筋電図積分値がFCUのそれよりも有意に高値を示した。以上のことから、強度の増加に伴ってそれぞれの活動筋の運動に対する貢献度が変化し、それに対応して酸素消費量が増加することがわかった。このとき酸素供給量には差が認められず、このことが結果的に酸素飽和度の低下を招くことが示唆された。

この変化はSO_2に反映され、FCUにおいてSO_2は56.5%(30%MVC),58.5%(40%MVC)であったのに対し、BRでは42.7%(30%MVC)、39.5%(40%MVC)となり、BRで顕著あるいは有意(40%MVCではP<0.05)に低値となった。また30および40%MVCではBRの筋電図積分値がFCUのそれよりも有意に高値を示した。以上のことから、強度の増加に伴ってそれぞれの活動筋の運動に対する貢献度が変化し、それに対応して酸素消費量が増加することがわかった。このとき酸素供給量には差が認められず、このことが結果的に酸素飽和度の低下を招くことが示唆された。