hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タウ蛋白とリン酸化酵素複合体の相互作用を介した認知症脳神経細胞死の病態解析

一次性あるいは二次性タウ病に分類される変性型認知症患者の脳組織には、タウ蛋白が異常代謝をうけ重合した神経原線維変化(タングル)が形成され沈着する。変性型認知症の代表であるアルツハイマー型認知症(AD)では、認知症症状つまり神経回路障害の程度とタングル数との相関が報告されている。そこで異常タウ代謝の初期段階にある異常リン酸化についてリン酸化・脱リン酸化バランスの破綻やその反応部位の制御異常の視点から、タウ蛋白代謝の上流を含めてリン酸化酵素・脱リン酸化酵素複合体に関わる細胞内シグナル伝達の異常を検討した。正常対照者およびAD患者の脳組織を対象として、生理的にそれぞれタウ分子を良好な基質とするPKN1、PKC、PKA、CK1 delta、Cdk2など蛋白リン酸化酵素や、PP1、PP2A、PP2Bなど蛋白脱リン酸化酵素が種々の組み合わせで関与する、また極性細胞であるニューロンの頂上・核周囲区画等さまざまな細胞内コンパートメントに反応部位が制御されている、巨大なscaffold分子を中心とする活性複合体との会合状態を分析した。とくにタウ代謝との関連が深い細胞内PI3K信号経路を解析し、同経路の下流においてPKCの亜分子種PKC deltaやp70 S6 kinaseがタウ代謝に関与することを明らかにし、会合状態への関与を示唆した。さらに後者とタングル以外の細胞骨格代謝障害に関係したAD特徴病理像との関連も発見し検討中である。また、認知症の運動症状とも関連する視覚性フィーバックなど運動ニューロンの興奮性を解析し国際誌に発表した。一次性・二次性タウ病をはじめ変性型認知症患者脳組織には、タウ蛋白が異常代謝・重合を受け細胞毒性を示すオリゴマーが、或いは細胞内封入体(神経原線維変化、タングル)が形成され、アルツハイマー型認知症(AD)では認知症症状・神経回路障害の程度とタングル形成程度との相関が報告されている。ADの病態解明および根本的治療法開発に資するため、タウ代謝初期段階の異常リン酸化に関しリン酸化バランスの破綻や、その反応部位の制御異常の視点から、タウ代謝上流や細胞周期制御を含めリン酸化酵素・脱リン酸化酵素複合体に関わるシグナル伝達異常を検討した。タウを生理基質とする複数の蛋白リン酸化酵素群や、蛋白脱リン酸化酵素群が種々の組合せで会合し、極性をもつ神経細胞の種々の細胞内分画にその反応が厳密に制御されている巨大なscaffold分子を中心とする活性複合体とタウ蛋白代謝あるいは細胞周期制御との関連を、正常対照高齢者・AD患者の脳組織を対象に解析した。特にタウ代謝との関連が深いと考えられるPI3KーPKB経路を介した細胞内情報伝達を分析して同経路におけるPDK1・PKC delta・p70 S6K・PKBを介したCHK1や遺伝子転写を介しタウ発現に関与するPTBと、異常タウ代謝との関連を、またタングルと同様にAD脳において特徴的な神経細胞内アクチン封入体形成とS6Kとの関連を世界で初めて解明した。細胞内の活性複合体については、セパラーゼの基質となり細胞周期制御に関与する可能性を国際誌に発表し、さらに細胞周期制御関連分子やタウ遺伝子転写関連分子とタングル形成との関連を世界で初めて明らかにし、国際学会で発表してきた。
幼児期の概念化を規定する知覚的類似性の検討-語意獲得に制約に与える「カテゴリーバイアス」とは何か-

本研究では、語彙獲得初期にある子ども達の語意確定の計算を軽減する制約(対象全体・カテゴリー・相互排他性)のうち、カテゴリーバイアスを取り上げる。従来、カテゴリーバイアスは機能的なものとして「概念的カテゴリー」とも呼ばれており、子どもは生特的に分類概念について敏感性をを示すとされてきた。しかし、第1に「カテゴリー」は対象事物の機能を基盤として形成されるのか、第2に、概念カテゴリーは果して生得的なものなのかという点を3つの実験を通して明らかにする。平成6年度の実験1では、年少ほど対象事物の色や形状という知覚的次元への敏感性が高く、3、4歳児のほとんどが知覚的類似性によってカテゴリーを形成していることが明らかにされた。また助数詞のように知覚的次元でカテゴリーが作られることの多いラベルを与えるときには、5歳児でも概念次元から知覚的次元へのシフトが見られた。平成7年度は、実験2と実験3の二つの実験を行った。実験2では、知覚的次元のどの側面が有効かについて明らかにするために、材料を色と形状の要因を分離して検討した結果、色よりも形状の要因が重要であることが明らかにされた。並行して行われたアメリカの子どものデータもこの結果を追認するものであった。実験3では、子どもに対象の機能を教えることにより、年少児であっても、概念次元に気づくことができることを訓練実験によって明らかにした。これら一連の知見は、第1に、「カテゴリー」は対象事物の知覚的次元特に形状を基盤として形成されはじめ、次第に機能に注目できるようになること、第2に、概念カテゴリーは学習によって徐々に獲得されるものであること明らかになった。本研究では、語彙獲得初期にある子ども達の語彙確定の計算を軽減する制約(対象全体・カテゴリー・相互排他性)のうち、カテゴリーバイアスを取り上げる。従来、カテゴリーバイアスは機能的のものとしてしばしば「概念的カテゴリー」とも呼ばれており、子どもは生得的に分類概念についての敏感性を示すとされてきた。しかし第1に「カテゴリー」は果して機能を基盤として形成されるのか、第2に、概念カテゴリーは果して生得的なものなのかという点を、3つの実験を通して明らかにする。平成6年度は、「年少字ほど知覚次元に敏感か」という点に関して検討を行った。実験では、Markmanら(1992)の実験材料を改善し、カテゴリー判断の基準は何か、概念カテゴリーへの敏感性は生得的か学習かを検討した。その結果、予測以上に知覚的類似性に基づく判断が多くなされ、3、4歳児はほとんどが知覚的類似性によってカテゴリーを形成している可能性を示唆している。しかし、5歳児になると、名詞群では概念関係での分類が多く、助数詞群では知覚的類似性に基づく分類を行っている。また、特定次元についての刺激選択の後、シフト課題を行うと、5歳児では、次元シフトがスムーズであるが、低年齢児はいったん特定次元に注目すると、別次元に気づかぬ傾向傾向が多いという結果が得られた。以上の結果から、カテゴリー形成においては、知覚的類似性が判断基準として重要であるが、加齢に伴い、名詞では概念関係でカテゴリーを形成し、助数詞では知覚的類似性の判断基準が優勢になることが明らかにされた。従来、カテゴリーバイアスは機能的なものとしてしばしば「概念的カテゴリー」とも呼ばれており、子どもは生得的に分類概念についての敏感性を示すとされてきた。しかし第1に「カテゴリー」は果たして機能を基盤として形成されるのか、第2に、概念カテゴリーは果たして生得的なものなのかという点を、3つの実験を通して明らかにする。

実験では、Markmanら(1992)の実験材料を改善し、カテゴリー判断の基準は何か、概念カテゴリーへの敏感性は生得的か学習かを検討した。その結果、予測以上に知覚的類似性に基づく判断が多くなされ、3、4歳児はほとんどが知覚的類似性によってカテゴリーを形成している可能性を示唆している。しかし、5歳児になると、名詞群では概念関係での分類が多く、助数詞群では知覚的類似性に基づく分類を行っている。また、特定次元についての刺激選択の後、シフト課題を行うと、5歳児では、次元シフトがスムーズであるが、低年齢児はいったん特定次元に注目すると、別次元に気づかぬ傾向傾向が多いという結果が得られた。以上の結果から、カテゴリー形成においては、知覚的類似性が判断基準として重要であるが、加齢に伴い、名詞では概念関係でカテゴリーを形成し、助数詞では知覚的類似性の判断基準が優勢になることが明らかにされた。
ゲノム情報を利用した魚類汎用連鎖解析システムの開発

魚類に分子育種法を適用するためには、全ゲノムを覆うマーカー座が必須あるが、マーカー座の種特異性は著しく高い。多くの魚種に利用可能なマーカー座を得るため、まず、トラフグのゲノム地図を作製した。次に、これを既報のメダカのゲノム地図と比較して、魚類において保存されたゲノム構造の特徴を明らかとした。この情報をもとに、モデル魚類間で保存されたマーカー座を同定した。これらの座を用いることで、非モデル魚であるマサバの連鎖地図を作製できた。従って、得られたマーカー座は多くの魚で利用可能と考えられる。トラフグ遺伝子の位置情報の詳細な同定非モデル魚類の遺伝子のゲノム上の位置を精度高く推定するためには、遺伝子のシンテニー関係のみではなくジーンオーダーも明らかとなった2種類の魚類ゲノムが必要である。メダカのゲノム概要配列やは全ゲノムの80%弱のジーンオーダーが決定されており、他のモデレ魚類のデータはこれに遠く及ばなかった。本研究では、大規模トラフグ家系を利用して、ターゲットマーカー連鎖解析法により、トラフグ全ゲノム概要の72%のジーンオーダーを決定した。このジャンオーダーの決定率はゲノム概要が公開されている魚類の中で2番目の高さである。本研究から得られたトラフグ遺伝子の位置情報により、Ensemblにおけるトラフグゲノムデータはversion5へと更新される。トラフグのゲノムデータを用いた比較グノム解析上記で得たトラフグ遺伝子の位置情報をメダカ、ゼブラフィッシュのそれと比較し、ゲノム構造が保存されている領域を同定して、全ゲノムに渡り視覚化した。また、両者のパターンの差を最節約的に説明する染色体再構成過程を推定した。さらに、このデータに、ヒト、マウス、オポッサムのゲノムデータを加えて、染色体再編成速度を算出したところ、棘鰭上目のゲノムは年代を経ると共に染色体間および染色体内再編成速度が遅くなり、哺乳類や無脊椎動物とは異なる固有の染色体進化パターンを示すことが分かった。本研究では、非モデル魚類の連鎖解析および集団遺伝学的な解析を容易にするため、ゲノム上の位置があらかじめ推定されていて、かつ、多くの魚類で使用可能な多型マーカー座を開発することを目的とする。本年度は以下の3つの成果を得た。汎用多型マーカーの候補となる領域の同定汎用多型マーカーの候補領域としてまず、CAリピート配列を含む領域について調べた。トラフグ、ミドリフグ、トゲウオ、メダカのゲノム配列の網羅的比較から、魚種間で保存性の高いゲノム断片配列(アンカー)を探索し、アンカーのペア間にCAリピート配列が少なくとも2回以上存在する組み合わせを選び出した。その結果、361個のアンカーペアが抽出できた。このパイロットスクリーニングの結果は、汎用マーカーの候補となる座がサテライト領域だけで数千個におよぶことを示している。汎用多型マーカーの汎用性と多型性の検証マーカー座候補の汎用性を調べるため、まず、97座の共通プライマーを用いて各魚種におけるPCR増幅を調べた。その結果、99-93%の座で増幅が成功した。次に、多型性を各魚種で調べた。その結果、32-23%の座が多型性を示した。この値は、多型マーカーとして十分に実用的な範囲内にある。マサバ解析用家系の作出ゲノム構造推定の妥当性と、汎用マーカー座の実用性を検証するため、マサバ連鎖解析をおこなう。そのため、マサバ親魚を人工授精に供して、解析用の世代を作出した。今後、汎用マーカーを用いて、マサバの連鎖地図と比較ゲノムマップを作成する予定である。本研究の目的は、非モデル魚類の連鎖解析および集団遺伝学的解析を容易にするため、ゲノム上の位置があらかじめ推定されていて、かつ、多くの魚類で使用可能な多型マーカー座を開発することである。本年度は以下の成果を得た。トラフグのゲノム地図の公開ターゲットマップ法により、トラフグゲノム概要を染色体レベルまで再構築して、これを、標準的なゲノム情報フォーマットであるEnsembl形式で公開した(Fugu version5, http://www.fugu-sg.org/)。この地図にはゲノム概要の83%がマップされている。モデル魚類の比較ゲノム解析による汎用多型座の同定トラフグ、ミドリフグ、トゲウオ、メダカのゲノム間で高度に保存されているリピート座を、比較ゲノム解析で網羅的に同定した。その結果、4魚種間でよく保存された二塩基リピート座が数千個の単位で存在することが分かり、汎用マーカー作製が現実的であることが示された。非モデル魚類における汎用マーカー座の多型染色体上の位置を考慮して54個のマーカーを選び、野生のマサバ、マダイ、ヒラメを解析したところ、それぞれ魚種で29-40%のマーカーがリピート多型を示した。汎用マーカーが非モデル野生魚の集団遺伝学的な解析に利用できることが分かった。

汎用マーカー座を用いた非モデル魚類における連鎖地図の作製解析用のマサバ一家系において、上記の54マーカーのうち、8個のマーカーがリピート多型を示した。これらを用いることにより、トラフグの第3と第9染色体に対応するマサバの連鎖地図を得ることができた。マサバゲノム配列を読む必要は全くなかった。以上、棘鰭上目魚類間には高度に保存されたリピート座が多数存在し、これらが遺伝解析に利用可能であることが示された。
細胞膜上の分子局在を駆動する分子ネットワークの再構成

細胞極性を誘導する人工の細胞内分子ネットワークを構築することができれば,細胞極性の理解に大きく貢献するものと考えられる。本研究期間においては,まず,人工系の確立を効率的に進めるためのスクリーニング系を開発し,次に,本研究者のこれまでの数理学的検討の帰結に基づき1分子系および2分子系の構築を目指した。1分子系については,酵母の形質転換まで進められたが,細胞極性の誘導には至らなかった。2分子系については,人工分子の作成に時間を要し,酵母の形質転換に至らなかった。開発したスクリーニング系を活用し,人工分子の作成を進める必要がある。本研究の目的は,細胞膜上の分子局在を誘導する人工的な系を細胞内に構築し,それを通して,細胞極性の理解を深めることである。構築する分子ネットワークは,できるかぎり少数の因子で完結することが望ましい。分子ネットワークによる細胞膜上の分子局在が観察された場合には,数理的検討との比較検証を通して,分子局在の基本原理について理論的理解を深めることを目指す。本研究者のこれまでの数理学的検討から,以下の帰結が得られている。「ある分子がふたつの状態をもち,一方が細胞膜上,他方が細胞質内に存在するとき,この分子をスイッチ分子とよぶこととする。スイッチ分子がポジティブフィードバックを形成するとき,この分子が一ヶ所に局在する状態が生まれる。」この帰結に基づいて,出芽酵母内に人工的な分子ネットワークを構築することとした。出芽酵母がRac分子をもたないことに着目し,スイッチ分子をヒトRac1とし,その制御分子をTrioのGEFドメインおよびFilGAPのGAPドメインを用いて作成することとした。人工系構築を効率的に進めるために,まず,分子間相互作用アッセイやGEF活性アッセイなどのスクリーニング系を開発した。次に,人工系として,1分子系および2分子系の構築を目指した。1分子系については,GEFドメインとRac1を融合させたGFP-Trio-Rac1分子を設計し,酵母の形質転換を行ったが,細胞膜上の分子局在を観察するには至らなかった。2分子系については,RhoAのエフェクターとして知られるhDia1とRac1のGEFであるTrioを組み合わせて,人工GEF分子の作成を試みた。分子の特異性の向上などに時間を要し,酵母の形質転換には至らなかった。本研究の目的は,細胞膜上の分子局在を再現する人工的な系を構築し,数理的検討との比較検証を通して,分子局在の基本原理について理論的理解を深めることである。これまでの数理的検討の帰結を基に,人工的な系を,ヒト由来RhoGTPasesおよびその関連分子から構築することとした。具体的には,「Rac1のエフェクターであり,かつ,Rac1のGEFである分子」を人工的に作成し,この分子とRac1との間でポジティブフィードバックを形成させることを目指している。目的とした人工分子は,RhoAのエフェクターであるDia1と,Rac1のGEFであるTrioのドメインを組み合わせることによって作成できると考えられた。不活性状態のDia1は,N側のDIDドメインとC側のDADドメインが結合することによって自己抑制されている。活性型RhoAがDia1のN末端に結合すると,DIDとDADが解離し,Dia1は活性化する。すなわち,Dia1の活性ドメインをTrioのGEFドメインに置換し,Dia1のN末端をRhoA認識配列からRac1認識配列に変更することができれば,目的の人工分子が得られると考えられる。1年目は,スプリット・ルシフェラーゼ系(ルシフェラーゼをN側ドメインとC側ドメインに分ける)を用いて,DIDとDADの結合,Dia1のN末端とRhoAの結合,および,これらの競合を簡便に評価する系,また,Rac1のGEF分子のGEF活性を簡便に評価する系を構築することができた。これらは,目的の人工分子を作成する際のスクリーニングに不可欠なものである。細胞膜上の分子局在を再現する系の構築に必要な人工分子「Rac1のエフェクターかつGEF分子」が1年目に完成することを期待していたが,現在,完成していない。計画上の順序としては,RhoAのエフェクターであるDia1の活性ドメインをTrioのGEFドメインに置換し(分子1),これが,活性型RhoA存在下でのみRac1のGEFとして機能することを確認した後,N末端をRhoA認識配列からRac1認識配列に変更する(分子2)予定である。しかしながら,分子1として作成した複数の分子は,活性型RhoAの有無にかかわらずGEF活性をもつことが判明した。すなわち,自己抑制システムが機能していない。

そこで,分子の作成に先立って,この問題を解決するための試行錯誤に必要ないくつかの評価系を構築することとした。以上に示したように,新たな評価系の構築に時間を要したため,達成度としては期待よりも遅れている。24年度に引き続き,「Rac1のエフェクターかつGEF分子」を作成することを目指す。その後,この人工分子や可視化したRac1を含め,必要な分子を出芽酵母に導入し,細胞膜上の安定した分子局在を再現する系を構築する。酵母への分子導入は,遺伝子ベクターを作成,導入することによって行う。可視化されたタンパクは,蛍光顕微鏡(落射,共焦点)や蛍光観察可能な細胞動態解析装置などにより観察する。酵母のタンパクと導入タンパクの相互作用の有無は,タンパク間結合アッセイや単量体GTPases活性アッセイなどにより確認する。応募者およびその他のグループから報告されている数理モデルの挙動と,人工系の分子動態を比較検証する。ここで比較検証とは,人工系に導入された各分子を数理モデルにおける各変数に対応させ,人工系における分子動態の観測結果と数理モデルのシミュレーション結果を比較することであり,さまざまな摂動に対してどのような影響を受けるかといった検証も含める。可能な限り,分子間相互作用を定量的に評価し,その非線形性と現象の関係を検討する。検証で矛盾が認められる場合は,新しい仮説的数理モデルの構築も必要となる。応募者が所属する研究室には,研究遂行に必要な実験・培養設備,顕微鏡,解析用ソフトなどがすでに備わっているため,これらに関して特段の経費は必要ない。次年度使用額(439,721円)および25年度予定額(1,400,000円)の主要な用途は消耗品である(1,500,000円程度)。また,情報交換や研究成果を学会で報告するための旅費や論文発表に関連した経費も必要である(300,000円程度)。
再生アソシエイト細胞静注による認知症治療法の開発

平成28年国民生活基礎調査では、要介護となった原因の第1位は認知症(18.0%)であり、現在、認知症に対する根治療法は確立されておらず、わが国の高齢化社会の動向を踏まえ、認知症に対する根治療法の確立は急務である。認知症治療確立は、要介護患者の18.0%を救い、家族の負担軽減のみならず、国家財政の立場でも、極めて重要な戦略と位置づけられると考え、本研究を着想・立案した。本研究は、我々が独自に開発した、血管再生効果・抗炎症効果・免疫寛容効果の優れた「再生アソシエイト細胞regeneration associate cells: RAC」による認知症治療の可能性につき、検証していくものである。
新規戦略に基づく糖脂質ガングリオシドの系統的大量合成法の開発

我々は平成10年度においてガングリオシドGM_3の収束型合成法の開発を行なっている。テトラメチルホスホロジアミダートを予め組み込んだガラクトース誘導体を糖受容体、シアリルホスファイトを糖供与体としてプロピオニトリル中ー78°CでTfOHにより反応を行なうと、ホスファイトのみが選択的に活性化され、目的とするシアリルガラクトース誘導体が立体選択的に得られることを見い出した。そこで今年度はこの知見を活用して6糖からなるシアリルルイスXガングリオシドの合成研究を行なった。まず、テトラメチルホスホロジアミダートを脱離基とし、グルコサミン誘導体を糖供与体、ガラクトース誘導体を糖受容体として"armed-disarmed"概念に基づくグルコシル化反応を行ない、9:1の立体選択性でβ-グリコシドを優先して得た。得られた2糖を塩化メチレン中0°CにてTMSOTfによって活性化することで、立体選択的にグルコシルセラミドユニットを導入することができた。グルコサミン部3,4位の保護基を除去した後、2位フタルイミド基の嵩高さを利用することで4位へ位置選択的かつ立体選択的にシアリルガラクトースユニットのグルコシル化を行ない、5糖を得た。最終段階でのグルコサミン部3位へのα-フコシル化は立体選択的に進行したものの低収率であった。種々検討した結果、ρ-クロロベンジルエーテルとして保護することで反応性を抑えた糖供与体を過剰量用いることにより87%まで向上させることに成功した。現在脱保護条件の検討を行なっている。初めにガングリオシドGM3の合成研究を行なった。種類の異なる含リン脱離基を組み込んだシアル酸とガラクトースを、化学選択的に前者を活性化することでカップリングさせ、その後グルコシルセラミド部を導入する計画を立てた。まず、シアリルホスファイトを糖供与体とした場合の活性化剤、溶媒、活性化温度の検討を行なった。BF_3・OEt_2を活性化剤とすると、プロピオニトリル中、-45°Cで反応は進行したが、立体選択性は3:2であった。一方、TMSOTf、TfOHを活性化剤とすると、プロピオニトリル中では-78°Cで反応し、9:1の立体選択性で望みとするα-シアロシドが優先して得られることが分かった。この結果からTfOHを活性化剤とすれば最初のカップリングが可能と考えられた。そこで2,6位をベンジル基で保護し、脱離基としてホスホロジアミダートを組み込んだガラクトースとの反応を行なったところ、収率72%、立体選択性86:14で目的とする二糖が得られた。ガラクトースの保護基をベンゾイル基に切り替えた後にグルコシルセラミドとのカップリング反応を行ない、収率72%で目的とする三糖を得ることができた。現在、最終的な脱保護を検討中である。次に、GM3の合成研究の延長としてシアリルルイスX四糖部分の合成を検討した。アミノ基がフタロイル基で保護され、3,4位が無保護のグルコサミンを糖受容体とすると4位が位置選択的にグリコシル化されることが知られており、GM3合成で用いたシアリルガラクトース糖供与体との反応を行なったところ、収率74%で単一の異性体を得ることができた。グルコサミン3位へのフコースの導入はα-選択的に進行するものの収率に問題を残しており、現在条件を検討中である。
共焦点動的光散乱法による粒子径・形状・濃度測定と細胞計測への応用

溶液中の粒子の粒子径と形状、粒子数を測定する共焦点動的光散乱法の測定システムを構築した。測定システムは、倒立顕微鏡にレーザー光を導入し、試料に集光照射する。粒子からの散乱光は光ファイバーにカップルし、光電子増倍管で検出後、相関器で散乱光の時間相関関数を計算する。ポリスチレン標準粒子を用いた測定により、本測定手法により、一度の測定で粒子径と濃度の推定が可能であることを示した。さらに、2種類の粒子の混合液に対して、それぞれの粒子径と濃度の推定が可能であることも示した。また、生物試料への応用として、粒子径約10nmのウシ血清アルブミンタンパクの測定を行い、濃度と粒子径の推定に成功した。共焦点動的光散乱測定システムを構築した。He-Neレーザーからのレーザー光をコリメートし、背面ポートからオリンパス社製倒立顕微鏡IX71に導入する。レーザー光はミラーユニットに取り付けられたビームスプリッタで反射され、対物レンズを通り、測定試料内に集光される。試料からの後方散乱光は、対物レンズを透過し、左ポートに取り付けられたシングルモードファイバへ結合され、光電子増倍管で検出される。散乱光の時間信号は、電子相関器(ALV5000)へ送られ、散乱光の時間相関関数が計算される。構築した共焦点動的光散乱測定システムを用いて、ポリスチレンラテックス標準粒子からの散乱光の時間相関関数を測定した。測定試料は、体積濃度1%、粒子径100nmのポリスチレンラテックス標準粒子、それを2倍ずつ512倍まで希釈した溶液を用いた。対物レンズはNAが1.15の40倍のものを用いた。測定される時間相関関数は、あらかじめ研究代表者が理論的に検討していた通り、散乱光同士の干渉による緩和と測定領域内の粒子数の揺らぎによる緩和の2つの緩和が現れることが確認された。さらに、それぞれの緩和時間から粒子径が推定できること、推定された粒子径はほとんど粒子濃度に依存しないことが確認できた。一方、粒子数の揺らぎによる時間相関関数の緩和大きさが粒子数に反比例すること、そこから粒子の濃度を測定可能であることが明らかにされた。粒子濃度が薄い場合は、散乱の強度が弱くなるため、推定される粒子径と粒子濃度の誤差が大きくなるが、体積濃度が1%から0.001%の広い範囲で、粒子径と粒子濃度の測定が可能であることを明らかにした。今年度は、共焦点動的光散乱測定システムを構築した。共焦点動的光散乱測定システムは、高濃度から低濃度の広い範囲の粒子に対して、粒子径と粒子濃度の測定が可能であることを明らかにした。低濃度の溶液では散乱光が弱くなるため、試料容器底面からの反射光などの迷光が問題になる。これを低減し散乱光の検出感度を向上させるために、リング状のコリメート光を用いることをはじめに検討した。しかし、照射光をリング状にするとコリメート状態が悪くなり、測定試料内でのレーザー光を集光状態も悪化し、検出される散乱光が逆に弱くなった。そこで入射光を試料に対してわずかに傾けることにより、迷光を防ぐことを検討した。これにより、低濃度の試料の測定が可能となった。粒子からの散乱を強くするため、短波長(532nm)で高強度(20mW)のレーザーを購入したが、共焦点動的光散乱測定システムに導入することはまだできていない。また、粒子の大きさに測定感度の依存性、入射光の集光領域の大きさと粒子数測定の感度の関係がまだ確認できていない。共焦点動的光散乱測定システムのレーザーを出力20mW、波長532nmのファイバー出力型DPSSLレーザーに変更した。レーザーの強度は10倍以上、波長が短くり散乱光の強度は2倍程度になったことで、感度が向上した。粒子径20nmのポリスチレン粒子からの散乱光の時間相関関数を測定した。体積濃度は0.01%から0.32の範囲で変化させた。時間相関関数から粒子数と粒子径の推定が可能であることを確認した。次に、ウシ血清アルブミンタンパクの時間相関関数の測定を行った。重量濃度は1.0から8.0%の範囲で変化させた。ウシ血清アルブミンタンパクの粒子径は10nm程度である。改良した共焦点動的光散乱測定システムでウシ血清アルブミンタンパクの散乱光の時間相関関数の測定に成功した。時間相関関数からウシ血清アルブミンタンパクの粒子数と粒子径の推定にも成功した。最後に、2種類の粒子の混合溶液に対して、時間相関関数からそれぞれの粒子径と粒子数の推定を試みた。2種類の粒子からの散乱光の時間相関関数を動的光散乱理論より導出し、それをフィッティング関数として、粒子径と粒子数の推定を行う。時間相関関数の測定は粒子径20nmと100nmの2種類の粒子の混合液を用いた。散乱光強度がほぼ等しくなるように、粒子径20nmの粒子の体積濃度は0.32%、100nmは0.05%とし、その混合比率を変えた測定を行った。共焦点動的光散乱の時間相関関数は2つのことなる緩和時間の減衰を示し、早い減衰から粒子径。遅い減衰から粒子数を推定する。混合溶液の時間相関関数では、早い減衰から2種類の粒子径をそれぞれ推定することができた。しかし、遅い減衰では、全粒子数の変化による影響はみられるが、粒子数を推定することはできなかった。

しかし、時間相関関数の測定時に同時に測定される散乱光の強度の情報を用いることで粒子数の推定が可能であることを示した。今年度は、共焦点動的光散乱測定システムのレーザーを変更した。レーザーを変更したことで、測定試料に照射するレーザー光の強度を10倍以上、さらに波長が短くなったことで散乱光の強度が2倍程度になった。これによりより小さい粒子の測定が可能となった。粒子径20nmのポリスチレンラテックス標準粒子と粒子径10nmのウシ血清アルブミンタンパクの粒子径と粒子数の同時測定に成功した。これにより構築したシステムが10nm程度の粒子測定が可能であることを確認した。また、生体中のタンパクの大きさ及び濃度の測定が可能であることを示した。より小さいタンパクの測定を行うには、迷光の対策が必要であると考えている。また、2種類の粒子の混合溶液中の粒子径と粒子数を時間相関関数から推定する方法を考案した。また、粒子径20nmと100nmの2種類のポリスチレンラテックス標準粒子の混合液を用いて、粒子径と粒子数の推定を行った。時間相関関数から2種類の粒子径の推定はできたが、粒子数の推定まではできなかった。しかし、散乱光の強度の情報を合わせると、粒子数の推定も可能である。時間相関関数のみから粒子数の推定を行うには、迷光の対策が必要であると考える。溶液中の粒子の粒子径と測定領域内の粒子数を測定する共焦点動的光散乱測定システムを、出力20mW、波長532nmのファイバー出力型DPSSLレーザーを光源として用いオリンパス社製倒立顕微鏡IX71をベースに測定システムを構築した。粒子からの散乱光は光電子増倍管で検出され、相関器(ALV5000)によって散乱光の時間相関関数が計算される。時間相関関数を、モデル関数にフィッティングすることで、粒子数と粒子径を推定する。単一粒子と混合粒子を測定試料とした場合の共焦点動的光散乱測定システムで計測される時間相関関数を理論的に導出も行い、それをフィッティングのモデル関数として用いた。まず、粒子径20nmと100nmのポリスチレン粒子、粒子径約10nmのウシ血清アルブミンタンパクを測定試料として濃度と粒子径の測定を行った。これらの測定から、共焦点動的光散乱を用いることで溶液中に分散する粒子の粒子数と粒子径を1つの測定で計測できることを示した。次に、80nmと100nmのポリスチレン粒子の混合溶液を測定試料として、2つの粒子の粒子径とそれぞれの粒子数の推定を行った。混合粒子のモデル関数を用いてフィッティングを行った結果、それぞれの粒子径を推定することに成功した。しかし、2つの粒子の粒子数は、フィッティングから推定することができなかった。そこで、時間相関関数の測定時に同時に測定されている散乱光強度の情報も粒子数の推定に用いる方法を考え、粒子数推定を行った。その結果、2種類の粒子の混合比を変化させたところ、それぞれの推定される粒子数が混合比の増加にほぼ比例することを示した。これにより、混合溶液に対して、2つの粒子の粒子径とそれぞれの粒子数の推定が可能であることを示した。溶液中の粒子の粒子径と形状、粒子数を測定する共焦点動的光散乱法の測定システムを構築した。測定システムは、倒立顕微鏡にレーザー光を導入し、試料に集光照射する。粒子からの散乱光は光ファイバーにカップルし、光電子増倍管で検出後、相関器で散乱光の時間相関関数を計算する。
ミューオン異常磁気双極子モーメント精密測定の新展開

本研究の目的は、米国Fermi加速器研究所でのE989実験に参加し、ミューオンの異常磁気双極子モーメント(以下、a_μ= (g ー2)/2という)を従来の4倍以上の精度の0.14ppmで測定し、素粒子物理学の標準理論を超える新しい物理を確立することである。前回2001年の米国Brookhaven国立研究所のE821実験では、a_μ値を0.54ppmの精度で測定した。その実験値は、標準理論の予測値から約3.2 σほどずれた値になっており、新物理の手がかりではないかと注目が集まっている。本実験により実験精度を更に4倍ほど向上し、またもし中心値が現在のままであるとすると、7.5σのずれとなり、新しい物理の手がかりを優位な精度で確立できる重要な素粒子実験研究となる。平成24年度には、電子カロリメータ測定器の候補としてW/SciFiとPbF2の2つの測定器があり、性能試験や測定器製作費用などを考慮して選択を行った。その結果、PbF2を第1候補とすることが決定された。日本グループは判断の資料となる測定器性能試験に参加した。また、電子カロリメータの読み出し装置として、Multi Pixel Photon Counter (MPPC)が候補のひとつとして考えられている。その場合、多くの電子が一つの電子カロリメータのモジュールに入射することがある。大阪大学の大学院学生が米国ワシントン大学を長期滞在し、多くの電子が入射した場合にMPPCでそれらを識別することができるかどうか、MPPCとレーザー源を使って試験した。2つの電子の時間差の関数として、識別能力を評価した。それらの結果は実験グループのレポートとしてまとめられてテクニカルレポートとなっている。予定通りに進んでいる。研究計画に特に変更はない。
サイトカインシグナル伝達系におけるSTAT3制御蛋白の役割

申請者らが世界に先駆けクローニングし、機能を明らかにしたIL-6の研究を元として、IL-6の下流のシグナル伝達分子STAT3結合蛋白を網羅的にクローニングし、解析を行なった。すでに申請者らはSTAT3の機能を修飾する蛋白としてステロイドレセプターやHSP90,チロシンホスファターゼTC-PTPに関する論文を報告し、IL-6/STAT3のシグナル伝達系の解析法を確立した。さらに最近STAT3に結合するアダプター蛋白STAP-2を同定し、そのノックアウトマウスにおいてLPS,IL-6刺激によるSTAT3の活性化、急性期蛋白誘導が抑制されることを明らかにした。また、このSTAP-2がSTAT5とも機能的相互作用することも明らかにした。特に、本申請研究においてはSTAT3に特異的に結合するキナーゼとSTAT3の核移行に重要な新規トランスロケーターを同定し、その機能解析を行い、現在論文投稿中である。STAT3キナーゼはSTAT3のSer727をリン酸化し、STAT3の活性化を正に制御する。STAT3トランスロケーターはSTAT3の核移行に必須である。今後、STAT3キナーゼやトランスロケーター分子のSTAT3を介した自己免疫疾患の発症や細胞の癌化における役割を明らかにし、疾患におけるこのキナーゼ、トランスロケーターの生理的意義を明らかなものとする。
遺伝子欠損マウスを用いた虚血性網膜神経細胞死におけるTNFαの機能解析

マウスの心停止モデルを作成し、虚血再灌流後の網膜神経細胞死がどのような時間経過で起きるのかを形態観察した。心停止モデルの作成は、大動脈をクリップを用いて牽引し、心臓を圧迫させて一時的に心臓を完全停止させて行った。5分間の完全心停止後に心肺蘇生を行い、その後再灌流した。12時間、24時間、48時間、72時間、168時間後に眼球を摘出し、光顕および電顕的観察を行った。虚血再灌流後2448時間に網膜の神経細胞は著明な細胞変性がみられた。細胞変性を起こした神経細胞は、細胞の委縮、核濃縮や断片化などがみられたが、細胞質中のミトコンドリアの膨化や破裂などの形態学的変化はみとめられなかった。また、このような細胞はTUNEL陽性であり、しかも細胞内のCaspaseファミリーのうちCaspasc-3陽性であったことから、心停止モデルマウスにおける神経細胞死は、遅発性神経細胞死(アポトーシス)であることが明らかになった。TNFαは海馬や大脳皮質の神経細胞死を誘導し、また網膜の神経細胞死にも関与すると考えられている。そこで、TNFα遺伝子欠損マウスを用いて心停止を行い、神経細胞死が抑制されるか否かを形態観察した。野生型マウスでは、上記と同様に網膜の神経細胞は遅発性に神経細胞死をおこしたが、遺伝子欠損マウスでは神経細胞死が著明に減少していた。また、TUNEL陽性細胞も遺伝子欠損マウスでは著減しているのが観察された。また、TNFαによる神経細胞死の過程では、細胞内のCaspase-3が活性化し、その結果DNAの断片化が生じると考えられている。心停止を行ったマウスの網膜のCaspase-3活性は、遺伝子欠損マウスの方が野生型のものに比べて顕著に低下しているのが明らかになった。TNFαが虚血性の網膜神経細胞死を誘導すると考えられる。1.網膜の遅発性神経細胞死を誘発する心停止モデルマウスをもちいて、遅発性神経細胞死の実体を明らかにする。マウスの心臓を大動脈のクリッピングを行い5分間完全に停止する。5分から15分後に再環流し、眼循環虚血状態を作成した。光学顕微鏡的および電子顕微鏡的観察において上記モデルを用いて、虚血による網膜神経細胞死を確認した。虚血再環流後12時間、24時間、48時間、72時間、168時間に眼球を摘出し、光顕及び電顕的観察をした。網膜神経細胞変性をは24時間から48時間にかけて最も多く認めた。電顕的にはアポトーシスを確認した。さらに光顕的にはTUNEL法を用いて確認した。以上よりわれわれの心停止モデル動物において、虚血による網膜神経細胞死を確認できた。2.TNFαの遺伝子欠損マウスを用いて虚血を行い、この分子の生体内特に網膜における機能を明らかにする。われわれは上記と同じ方法を用いてTNFα遺伝子欠損マウスの心停止モデルを作成した。1.と同様の実験を行い、TNFαの遺伝子欠損マウスにおける網膜神経細胞死が減少していることを確認した。これよりTNFαが網膜神経細胞死に何らかの関連があることが証明された。3.一方PACAPは細胞死の防御作用があるとわれわれは報告してきた。網膜内のPACAPおよびPACAP受容体の分布及び局在を免疫組織学的に検索した。PACAPは網膜内のアマクリン細胞と水平細胞に存在し、PACAP受容体は神経節細胞とアマクリン細胞に存在することを示した。

さらにPACAP受容体mRNAの遺伝子発現を調べるためin situ hybridizationおよびin situ RT-PCRを用いその存在を神経節細胞とアマクリン細胞に確認した。これによりPACAPが網膜に存在することにより虚血やTNF-αによる網膜神経細胞死の抑制にPACAPが重要な役目を果たす可能性が示唆された。マウスの心停止モデルを作成し、虚血再灌流後の網膜神経細胞死がどのような時間経過で起きるのかを形態観察した。心停止モデルの作成は、大動脈をクリップを用いて牽引し、心臓を圧迫させて一時的に心臓を完全停止させて行った。5分間の完全心停止後に心肺蘇生を行い、その後再灌流した。12時間、24時間、48時間、72時間、168時間後に眼球を摘出し、光顕および電顕的観察を行った。虚血再灌流後2448時間に網膜の神経細胞は著明な細胞変性がみられた。細胞変性を起こした神経細胞は、細胞の委縮、核濃縮や断片化などがみられたが、細胞質中のミトコンドリアの膨化や破裂などの形態学的変化はみとめられなかった。また、このような細胞はTUNEL陽性であり、しかも細胞内のCaspaseファミリーのうちCaspase-3陽性であったことから、心停止モデルマウスにおける神経細胞死は、遅発性神経細胞死(アポトーシス)であることが明らかになった。TNFαは海馬や大脳皮質の神経細胞死を誘導し、また網膜の神経細胞死にも関与すると考えられている。そこで、TNFα遺伝子欠損マウスを用いて心停止を行い、神経細胞死が抑制されるか否かを形態観察した。野生型マウスでは、上記と同様に網膜の神経細胞は遅発性に神経細胞死をおこしたが、遺伝子欠損マウスでは神経細胞死が著明に減少していた。また、TUNEL陽性細胞も遺伝子欠損マウスでは著減しているのが観察された。また、TNFαによる神経細胞死の過程では、細胞内のCaspase-3が活性化し、その結果DNAの断片化が生じると考えられている。心停止を行ったマウスの網膜のCaspase-3活性は、遺伝子欠損マウスの方が野生型のものに比べて顕著に低下しているのが明らかになった。TNFαが虚血性の網膜神経細胞死を誘導すると考えられる。
睡眠時の口腔咽頭食道内の酸のクリアランスと酸関連上部消化器疾患に対する咬合の影響

良好な咬合と睡眠時の唾液流出率、口腔咽頭食道内の酸のクリアランス、酸関連上部消化器疾患との関連を調べた結果、(1)骨格性下顎前突症患者では、胃食道逆流症(以下GERD症状)が有意に多く、咬合力は有意に弱く、咬合接触面積は有意に狭く、咬合機能の低下とGERD症状が関連していた。(2)成人健常者の食道内へ、人為的な酸の注入を行うと、睡眠時ブラキシズムが惹起された。(3)ブラキシズム患者に、上部消化管の内視鏡検査を行った結果、胃食道逆流症(以下GERD)の罹患率が有意に高かったが、食道炎の程度や消化器症状は比較的軽度であった。以上の一連の研究により、良好な咬合は、唾液の流出率を増加させ、咽頭や食道内の酸のクリアランスを高め、GERDの発症を抑制する可能性が示唆された。本研究では、一般集団や8020達成者、骨格性下顎前突患者らを被験者として用いて、「良好な咬合は、睡眠時に唾液の流出率などを増加させて口腔咽頭食道内の酸のクリアランスを高めることにより、酸関連上部消化器疾患の発症を抑制する」という新たな仮説を検証することを目的とした。はじめに小学1年生から6年生の156名を対象とした睡眠障害に関するアンケート調査を実施した。その結果、睡眠障害が疑われる小児は対象の約30%で、PDSS値が高く、OSASの可能性が示唆された。また、睡眠障害があるものでは、歯ぎしり・くいしばりの自覚、口腔周囲筋の疲労などの症状が多く、ブラキシズムが示唆された。また、GERDが疑われる消化器症状も認められた。次に手術適応の骨格性下顎前突20名を対象にGERD症状や咬合力、咬合接触面積と安静時の唾液流出率を計測し、正常咬合者との比較を行った。その結果、骨格性下顎前突患者はGERD症状が有意に多く、咬合力は有意に弱く、咬合接触面積は有意に狭かった。このことから、骨格性下顎前突患者では咬合機能が低下しており、上部消化器症状が多いことが示唆された。今後、小児に関しては睡眠や顎顔面形態の検査およびGERDの診断を実施する予定である。また、骨格性下顎前突患者に対しては矯正歯科治療を行い、咬合の改善が上部消化器症状等に及ぼす影響を調べる予定である。本研究では、睡眠時の口腔咽頭食道内の酸のクリアランスと酸関連上部消化器疾患に対する咬合の影響を調べることを目的とした。1.質問紙調査1一般集団から公募した20歳から85歳までの成人ボランティア501名を対象に質問紙調査を行い、SBや睡眠障害、精神健康度などがGERDのリスク要因となることが示唆された。2.質問紙調査2鹿児島市内の小・中学生6087名とその保護者を対象に質問紙調査を行い、小・中学生において問題行動と睡眠障害、消化器症状との間には関連があることが示唆された。3.内臓への実験的刺激がブラキシズムの発現に及ぼす影響健康な成人男性12名を対象に、咬筋筋電図、食道内pH計測および睡眠ポリグラフ検査を4晩連続で行った。2晩目のデータをSBと睡眠障害の診断に使用し、3晩目と4晩目に酸性液(pH1.2 HCl)と生理食塩水を経鼻カテーテル経由で食道内に各晩3回以上注入した。酸と生理食塩水の順序は被験者に伝えずランダムに決定し、non-REM睡眠段階2で、1回あたり5mlを1分間で注入した。2回目以降の注入は前回の注入から20分以上経過し、食道内pHの上昇後に行った。各液体注入後20分間の食道内pH、咬筋筋電図バースト、RMMAエピソードおよび歯ぎしり音の頻度を比較した。その結果、酸性液注入後の20分間で食道内のpHは有意に上昇し、生理食塩水に比べ微小覚醒、筋電図バースト、RMMAエピソードおよび歯ぎしり音の頻度が有意に高く、酸性液注入によるSBの発現頻度はSBの実験的診断基準を満たしていた。

繰り返し刺激による影響については、1回目に比べ2回目と3回目の酸刺激後では筋電図バーストや歯ぎしり音の頻度が有意に高かったことから、食道内酸刺激がSBを引き起こすことが示唆された。本研究では、一般集団や8020達成者、骨格性下顎前突患者らを被験者として用いて、「良好な咬合は、睡眠時に唾液の流出率などを増加させて口腔咽頭食道内の酸のクリアランスを高めることにより、酸関連上部消化器疾患の発症を抑制する」という新たな仮説を検証することを目的とした。本研究の結果、1)小学生の156名を対象とした睡眠障害に関するアンケート調査では、睡眠障害が疑われる小児は対象の約30%で、PDSS値が高く、OSASの可能性が示唆された。また、睡眠障害があるものでは、歯ぎしり・くいしばりの自覚、口腔周囲筋の疲労などの症状が多く、ブラキシズムが示唆された。また、GERDが疑われる消化器症状も認められた。2)手術適応の骨格性下顎前突20名を対象にGERD症状や咬合力、咬合接触面積と安静時の唾液流出率を計測し、正常咬合者との比較を行ったところ、骨格性下顎前突患者はGERD症状が有意に多く、咬合力は有意に弱く、咬合接触面積は有意に狭かった。このことから、骨格性下顎前突患者では咬合機能が低下しており、上部消化器症状が多いことが示唆された。3)健康な成人男性12名を対象に食道内に人為的に化学的刺激(酸性刺激)を加える介入試験を行ったところ、食道内への化学的刺激(酸刺激)がブラキシズムを引き起こすことが示された。以上から良好な咬合は、睡眠時に唾液の流出率などを増加させて口腔咽頭食道内の酸のクリアランスを高めることにより、酸関連上部消化器疾患の発症を抑制するだけでなく、食道内に対する化学的刺激を遮断することで、ブラキシズムの根本療法が可能となる可能性が示唆された。本研究では、一般集団や骨格性下顎前突症患者らを被験者として用いて、「良好な咬合は、睡眠時に唾液の流出率などを増加させて口腔咽頭食道内の酸のクリアランスを高めることにより、酸関連上部消化器疾患の発症を抑制する」という新たな仮説を検証することを目的とした。本研究の結果、1)健康な成人男性14名を対象として咀嚼と消化管運動の関連を検討したところ、咀嚼を行うと自律神経機能を介して、初期の胃排出が抑制されることが初めてわかり、咀嚼が食物を粉砕だけでなく、食物の一定の貯留や一定速度での排出などの胃の生理的機能に関与している可能性があることが示唆された。2)ブラキシズム患者7名を対象に内視鏡検査や質問紙調査を行い、消化器症状や上部消化管の内視鏡所見について評価を行ったところ、睡眠時ブラキシズム患者では胃食道逆流がある者が多いが、症状は比較的軽度であることがわかった。3)手術適応の骨格性下顎前突症患者20名を対象にGERD症状や咬合力、咬合接触面積と安静時の唾液流出率を計測し、正常咬合者との比較を行ったところ、骨格性下顎前突症患者はGERD症状が有意に多く、咬合力は有意に弱く、咬合接触面積は有意に狭かった。このことから、骨格性下顎前突症患者では咬合機能が低下しており、上部消化器症状が多いことが示唆された。4)健康な成人男性12名を対象に食道内に人為的に化学的刺激(酸性刺激)を加える介入試験を行ったところ、食道内への化学的刺激(酸刺激)が睡眠時ブラキシズムを引き起こすことを初めて明らかにした。以上から良好な咬合は、睡眠時に唾液の流出率などを増加させて口腔咽頭食道内の酸のクリアランスを高めることにより、酸関連上部消化器疾患の発症を抑制するだけでなく、食道内に対する化学的刺激を和らげることで、ブラキシズムの根本療法が可能となる可能性が示唆された。
建築物の地震時損傷制御を目的とした同調粘性マスダンパー制振システムの開発

本研究では、減衰こまと呼ばれている既往の回転増幅機構粘性ダンパーに1ton程度の円筒型フライホイールを取り付けることで、見かけ上5, 000 tonの質量効果を与えることに成功した。その効果は実物大実験によっても確認している。これを利用した同調粘性マスダンパー制振システムは、主系のモード応答性状を変化させずに、指定モードの減衰のみを任意に設計できる。また、実用的な減衰評価法とそれを用いたSRSS法に基づく地震時応答評価法を提案し、実建物の設計に応用した。同調粘性マスダンパーという、既往の機械振動制御に用いられている動吸振機に類似した機構を有する装置が、建築構造物の地震時における損傷を軽減する目的で考案されたが、その基本的性質は未だ明らかでない部分が多かった。本年度の研究では、当該制振装置の基本特性を理論的に明らかにすると共に、設計方法の確立と、縮小模型や実大ダンパーを用いた振動実験による検証を行った。本年度の研究で得られた主な成果は下記の通りである。1.定点理論に基づいて最適設計された同調粘性マスダンパーの振動応答低減能力を明らかにするため、従来の粘性ダンパーや粘性マスダンパーとの比較を行い、当該ダンパーは付加振動系が粘性部変位を主系変位の数倍に拡大することにより大きなエネルギー吸収能力を発揮することを明らかにした。2.定点理論は共振曲線のピークを最小化する、いわゆるH∞制御であるが、これが必ずしも地震時応答低減を目的とする建築構造物に対する適切な設計法とは限らないため、地震時最大応答を直接的に最小化する設計手法を数理計画法に基づいて提案した。3.当該ダンパーが建築構造物の振動応答を有効に低減するためには、大きな付加質量を必要とする。その付加質量を確保するために、既往の粘性マスダンパーに回転錘を付加し、さらに回転増幅機構のボールネジ部のリード長を短くするなどの工夫により実質量の2000倍を超える質量増幅機構を設計し、実大のダンパーを製作した。また、実大振動実験により、この実大ダンパーが設計通りの性能を発揮することを確認した。これは、実建物に提案ダンパーが適用しうることを証明した点において非常に重要な意義を有している。今年度は、昨年度までの知見を基に、下記め成果を得た。1.提案ダンパーシステムを取り付ける建物が高層化することにより、その質量効果が目減りしてしまう問題については、ダンパーの外筒を回転させる機構に変更することと、ボールネジ部のリード長の変更により50層程度まで十分対応可能とした。2.実際の建物を想定した多層建築構造物について、その応答量を目的関数とした最適化問題を定式化し、数値最適化により実現可能な解を得た。3.多層建築物に対して、地震時のモード毎の応答特性を明らかにした。更に、1次モードと2次モードの応答をそれぞれ対象とした、ダンパー付加質量の最適配置問題を定式化し、数値最適化により実行可能解を得た。1次・2次それぞれの単モード制御解を組合わせて、1次・2次モードの同時制御システムを構築し、数値計算によりその有効性を確認した。4.上記の成果を基に、3層の縮小試験体の試設計を行った。今年度は、縮小試験体の摩擦の影響を最小限に留めるための検討を行い、試験体諸元を決定した。5.提案ダンパーシステムの特性を調べる中で、地震時の応答ダンパー反力が大きくなる問題が生じた。これについては、回転滑り機構による応答ダンパー力制限機構を提案した。軸力制限機構付きの実物大ダンパーの試作、単体加振実験にも成功した。以上の成果により、提案ダンパーシステムを高層建築物に対する地震時応答制御システムとして適用するに当たり必要となる基礎的要素技術をほぼ確立した。本年度の研究により、下記の成果を得た。1.同調粘性マスダンパーのモード応答特性の解明とその設計への応用同調粘性マスダンパー制振システム付き多層構造物は、非比例減衰系となるため、そのモード応答特性は複素固有値解析による必要がある。今年度は、まず当該制振システムの複素モードと、それを用いたモード応答特性を明らかにした。その結果、同調粘性マスダンパー制振システムは、同調モードのみについて減衰を変化させるが、モード形については殆ど変化させないことを明らかにした。このことにより、当該システムが、ダンパー無し架構の実固有値解析結果を基に設計可能であることを明らかにし、それに基づいた実用的設計法を提案した。特に超高層建物の設計において、一般に制振構造はモードに基づく設計が困難であることから、この成果の設計的な意義は大きい。

2.回転摩擦機構を用いた同調粘性マスダンパーの軸力制限同調粘性マスダンパー制振システムに、同調周期と一致する入力があると、既往のダンパーよりも大きな応答軸力を発生するおそれがあるので、そのような入力や、想定外の入力に対する安全機構として回転摩擦機構を用いた軸力制限機構を提案し、実大ダンパーの試作、単体加振実験を成功させている。3.研究成果発表