hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代情報技術を用いた慢性疾患患者のストレス軽減システムの構築

さらに、新規ストレスマーカーの検索のため、高感度ナノLC / MS / MSシステムを用いたヒトプロテオーム解析により網羅的解析を行った。検体前処理方法はヒト血清中に高濃度で存在するメジャータンパク質を抗体結合カラムで除去した後、トリプシンで消化したペプチドを二次元ナノ自動分析システムと質量分析器を組み合わせたLC/MS/MSシステムによって分析を行った結果、いくつかの分析パターンが確認された。本年度の計画で科学的根拠を立証するための生体サンプルの採取およびストレス調査票を用いたデータの収集については、概ね順調に計画通り収集できた。したがって、受診時に実施する。主観的側面からの分析(自己申告の有効性の検討)として、自己申告において恒常的にストレスを感じている人、ストレスを感じていない人の抽出は次年度に充分可能と考えている。客観的側面からの分析(類似回答パターンの有効性の検討)として、回答から類似の回答パターン(数種類)に分類し、ストレス度が高いパターン、ストレス度が低いパターンの抽出が可能である。研究概要に記載した通り、クロモグラニンAやコルチゾールなどの既存のストレスマーカーならびに血清及び血液細胞のプロテオーム解析を実施するための基礎検討は概ね計画通り実施されている。一方、IT技術を用いた次世代型ストレス解析システムの構築がやや遅れており、ストレス評価グループによりプログラミングして解析の基礎検討を行ったが、構築に必要な条件を完全には満たしておらず、経費の一部の使用も次年度に繰り越した。ITを利用したシステム構築の未完成部分は、共同研究者を交えた会議を行って議論は進んでおり次年度前半で研究を実施したいと考えている。設問集をもちいたストレス解析の結果と既存ストレスマーカーの値を元にサンプルを高ストレス群と低ストレス群の二群に選別し、各サンプルをクロモグラニンAやコルチゾールなどの既存のストレスマーカーならびに血液細胞のプロテオーム解析を実施し、食事調査、ストレス調査の解析結果と総合的に判断するシステムの確立を目指す。申請書に記載した通り、将来的には慢性疾患の患者さんのストレス軽減に役立つシステムの構築を目指しており、研究所年度でやや遅れていた研究部門であるIT技術を用いた次世代型ストレス解析システムについては、予算も繰り越し申請しており、より一層の研究者間の連携を強化して目的が達成できるよう努力したいと考えている。研究分担者が1名異動により、研究分担者から外れたが、各専門分野の専門家を加えた研究組織が構築されており、さらに統計の専門家が研究に参加することで申請書に記載した実験計画を円滑に実施できると考えている。研究所年度で申請した研究計画よりやや遅れていた研究であるIT技術を用いた次世代型ストレス解析システムについては、予算を70万円繰り越し申請しており、この予算を充当する。
異なる文化背景における日本語教授・学習過程の分析と教材の最適化に関する実証的研究

1.本年度の研究は,日本語の授業における学習者の認知・情意過程と教師の意思決定の過程を実証的に検討することを目的とし,そのために,前年度と同じ研究枠組みで以下の調査を行った。(1)日本語授業における学習者の認知・情意過程を把握するための方法論の検討を行った。(2)学習者の日本語学習における認知(思考・理解)がダイナミックに変容していく過程を把握することによって、どのように日本語が習得されていくかを明らかにした。(3)日本語習得過程において学習者がどのようなストラテジーを用いているかを明らかにし,学習者トレーニングの方法を検討し,学習者の自律学習を促す方法を検討した。(4)授業において教師は学習者の認知過程をどのよう把握しながら意思決定をしているかの検討を行った。本年度は,オーストラリアのウロンゴン大学を重点調査校とし,日本語教育の専門家と教育工学の専門家の協力により調査を行った。特に(4),教師の意思決定過程の調査では,オーストラリア人日本語教師と日本人教師の比較を行った。ウロンゴン大学での調査の結果は以下のものである。(1)日本語教育の専門家でない日本人日本語教師は,教科書依存型であり,教科書に記述されていない言語知識の説明に関しては自信がなく,沈黙の時間が長く教科書依存型の教授法を行っている。海外では,日本語教師が不足しており,日本語教育を専攻していなくても教壇に立ち,日本語を教えなければならないという事情があり,海外での日本語教育の特殊性が明らかになった。(2)日本人教師,オーストラリア人の教師であってもコミュニカティブアプローチで教えるのは難しいということが分かった。このことは,他の調査校でも同じで教師が正誤だけでなく適・不適を判断しなければならなくなり,海外の滞在が長い教師には判断が難しくなる。(3)学習者の認知過程に関しては,授業時間が少なく,日本語との接触が少ないため記憶や連想などのストラテジーの使用が少ない。また,筑波大学のような文化依存型の日本語授業と違って動機の低下,情意過程の停滞が見られた。海外の学習者の日本語習得に関する認知過程,日本語に接触する機会が教室だけに限られており,授業計画,教授法,教材等の重要性が明確になった。2.アメリカのカリフォルニア州立大学サンディエゴ校では,漢字の学習における学習者の認知過程の調査を行った。日本語の「読み」「書き」に対する印象は,楽観的とは言いがたいが,「漢字は自習できる」と自負していることが分かった。3.「日本語教育における文化と科学を考える」というテーマで国際シンポジウムを開催した。海外からの研究分担者にパネリストとして参加し,意見交換が行われた。パネリストの発表は以下のものである。・「SFJ」の使用例...メキシコヌエボレオン州立大学の場合直井恵理子・日本語自他動詞使用は習得可能か不可能か小林典子・教師と教材使用...オーストラリア4大学訪問報告..市川保子・米国中世部のカリキュラムにおける第二言語教材の適応性畑佐由紀子・海外での日本語教育における文化の役割當作靖彦5.本年度の研究成果は以下のものである。・学習ストラテジーと学習者習得レベルとの関係成績上位の学習者のストラテジー使用は,下位者のものより多様で,特に先行オルガナイザーの使用は顕著である。また,筑波大学のような文化依存型での日本語教育では,コミュニケーションストラテジーおよび補償ストラテジーの使用が多く,その定着が早い。・教師の意思決定過程におけるエキスパートとノヴィス,ネイティブの教師の授業行動の対照の分析結果はノヴィスや海外ネイティブの教師は,言語知識の正誤判断より適・不適の判断が難しいことが分かった。教材を生かせない教師のタイプとして,(1)こだわり型(2)飛躍しすぎ型(3)指示待ち型の3つの特徴が表れ,文化非依存の環境で日本語を教える日本語教師に対するトレーニングが必要である事が分かった。・学習者の情意・動機が言語習得に与える影響日本で日本語教育を行う文化依存型の教育では,動機や情意的なものが回りの環境によって支えられるが,海外では,学習者が日本・日本語に対する興味を失わないように,ビデオ教材,マルチメディア型のCAI教材等の情報提供が必要である。・文法の背後にある文化的要因学習者の文化背景は学習の仕方,学習ステラテジ-などに密接な関係があり,教授法やシラバスを考える際に十分に考慮されなければならない。このように文化と言語教育が深くかかわっているにもかかわらず,長い間,文化にはあまり注意が払われず,現在も言語学習における文化の役割や文化的能力の発達プロセスの研究が進んでいない事が分かった。初級日本語レベルにおける文法教育でも文化的コンテキストを使用することが重要な点である。とくに待遇関係などは,「ウチ」「ソト」の文化概念との関係で説明されなければならないし,省力表現は,「未練」(牧野成一)の概念などと関連があると考えられている。文化要因を意識した上で,これらの文法項目の練習が必要である事が明らかになった。今後の課題今後の課題として,(1)教材情報のデータベース化(教師支援)(2)各大学教授法のビデオ作製(3)学習社の情意・動機言語習得における影響の調査方法の検討(4)文法の背後にある文化的要因の調査方法論の検討など多くの課題が残されている。これらの件については平成7年度に研究報告書として,この2年間の成果をまとめるつもりである。

1.本年度の研究は,日本語の授業における学習者の認知・情意過程と教師の意思決定の過程を実証的に検討することを目的とし,そのために,前年度と同じ研究枠組みで以下の調査を行った。(1)日本語授業における学習者の認知・情意過程を把握するための方法論の検討を行った。(2)学習者の日本語学習における認知(思考・理解)がダイナミックに変容していく過程を把握することによって、どのように日本語が習得されていくかを明らかにした。(3)日本語習得過程において学習者がどのようなストラテジーを用いているかを明らかにし,学習者トレーニングの方法を検討し,学習者の自律学習を促す方法を検討した。(4)授業において教師は学習者の認知過程をどのよう把握しながら意思決定をしているかの検討を行った。本年度は,オーストラリアのウロンゴン大学を重点調査校とし,日本語教育の専門家と教育工学の専門家の協力により調査を行った。特に(4),教師の意思決定過程の調査では,オーストラリア人日本語教師と日本人教師の比較を行った。ウロンゴン大学での調査の結果は以下のものである。(1)日本語教育の専門家でない日本人日本語教師は,教科書依存型であり,教科書に記述されていない言語知識の説明に関しては自信がなく,沈黙の時間が長く教科書依存型の教授法を行っている。海外では,日本語教師が不足しており,日本語教育を専攻していなくても教壇に立ち,日本語を教えなければならないという事情があり,海外での日本語教育の特殊性が明らかになった。(2)日本人教師,オーストラリア人の教師であってもコミュニカティブアプローチで教えるのは難しいということが分かった。このことは,他の調査校でも同じで教師が正誤だけでなく適・不適を判断しなければならなくなり,海外の滞在が長い教師には判断が難しくなる。(3)学習者の認知過程に関しては,授業時間が少なく,日本語との接触が少ないため記憶や連想などのストラテジーの使用が少ない。また,筑波大学のような文化依存型の日本語授業と違って動機の低下,情意過程の停滞が見られた。海外の学習者の日本語習得に関する認知過程,日本語に接触する機会が教室だけに限られており,授業計画,教授法,教材等の重要性が明確になった。2.アメリカのカリフォルニア州立大学サンディエゴ校では,漢字の学習における学習者の認知過程の調査を行った。日本語の「読み」「書き」に対する印象は,楽観的とは言いがたいが,「漢字は自習できる」と自負していることが分かった。3.「日本語教育における文化と科学を考える」というテーマで国際シンポジウムを開催した。海外からの研究分担者にパネリストとして参加し,意見交換が行われた。パネリストの発表は以下のものである。・「SFJ」の使用例...メキシコヌエボレオン州立大学の場合直井恵理子・日本語自他動詞使用は習得可能か不可能か小林典子・教師と教材使用...オーストラリア4大学訪問報告..市川保子・米国中世部のカリキュラムにおける第二言語教材の適応性畑佐由紀子・海外での日本語教育における文化の役割當作靖彦5.本年度の研究成果は以下のものである。
酸化ストレスによる平滑筋細胞の形質変換分子機構におけるTLR4の重要性

アンジオテンシンIIと高血圧は血管壁の酸化ストレスを増加させ,血管のリモデリングを進行させる重要な因子である.高血圧における血管平滑筋細胞の収縮型から合成型への形質変換の機序を解明するため,レニン-アンジオテンシン系阻害薬とカルシウム拮抗薬の血管平滑筋細胞の形質変換に対する効果を比較検討した.その結果,アンジオテンシンII受容体タイプ1(AT_I)拮抗薬はアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬よりも早期に転写因子GATA-6を増加させることで高血圧自然発症ラット(SHR)の心筋内細動脈の血管平滑筋細胞の形質変換を抑制した.さらに脳卒中易発症SHRにおいて,ACE阻害薬とAT1受容体拮抗薬はともにNAD(P)Hoxidase活性を抑制し内皮依存型NO(eNOS)とAktを増加させ血管平滑筋細胞の形質変換を合成型から収縮型に誘導したことから,AT1受容体を介するNAD(P)H oxidaseにより産生される酸化ストレス,eNOSおよびAktが血管平滑筋細胞の形質変換に重要であることが示された.また,脳卒中易発症SHRにおいてジヒドロピリジン系カルシウム拮抗薬は酸化ストレスと血管リモデリングをCu/Zn superoxide dismutase(SOD)を活性化することにより抑制したことから,ジヒドロピリジン系カルシウム拮抗薬は血圧と独立した酸化ストレス消去系酵素であるCu/ZnSOD活性化を介して抗動脈硬化作用を発揮していることが示された.さらにtoll-like receptor(TLR)4欠損マウスを用いた研究から,アンジオテンシンIIによる血管壁内の酸化ストレス増加にはTLR4の存在が必須である可能性が示唆された.アンジオテンシンIIと高血圧は血管壁の酸化ストレスを増加させ,血管のリモデリングを進行させる重要な因子である.高血圧における血管平滑筋細胞の収縮型から合成型への形質変換の機序を解明するため,レニン-アンジオテンシン系阻害薬とカルシウム拮抗薬の血管平滑筋細胞の形質変換に対する効果を比較検討した.その結果,アンジオテンシンII受容体タイプ1(AT_I)拮抗薬はアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害薬よりも早期に転写因子GATA-6を増加させることで高血圧自然発症ラット(SHR)の心筋内細動脈の血管平滑筋細胞の形質変換を抑制した.さらに脳卒中易発症SHRにおいて,ACE阻害薬とAT1受容体拮抗薬はともにNAD(P)Hoxidase活性を抑制し内皮依存型NO(eNOS)とAktを増加させ血管平滑筋細胞の形質変換を合成型から収縮型に誘導したことから,AT1受容体を介するNAD(P)H oxidaseにより産生される酸化ストレス,eNOSおよびAktが血管平滑筋細胞の形質変換に重要であることが示された.また,脳卒中易発症SHRにおいてジヒドロピリジン系カルシウム拮抗薬は酸化ストレスと血管リモデリングをCu/Zn superoxide dismutase(SOD)を活性化することにより抑制したことから,ジヒドロピリジン系カルシウム拮抗薬は血圧と独立した酸化ストレス消去系酵素であるCu/ZnSOD活性化を介して抗動脈硬化作用を発揮していることが示された.さらにtoll-like receptor(TLR)4欠損マウスを用いた研究から,アンジオテンシンIIによる血管壁内の酸化ストレス増加にはTLR4の存在が必須である可能性が示唆された.12-16週C.C3H-7lr4^<lps-d>マウスおよびwild-type BALB/cマウスにOsmoticmini pumpを皮下に植え込みアンジオテンシンIIを4週間持続注入する群を作成するとともに、コントロールとしてノルエピネフリンを4週間持続注入する群を作成した.それぞれの薬剤投与にて、各群の血圧は100mmHg程度から160mmHgに有意に上昇したが両薬剤群間で有意差はなかった。大動脈を摘出し、内腔・中膜比をコンピューターにて画像解析を行った。免疫組織染色法にて収縮型ミオシン重鎖SM2と合成型ミオシン重鎖Smemb、NAD(P)Hoxidaseの各コンポーネント(p22phox, p47phox)、NF-κB、MCP-1とTLR4の発現部位を検討するとともにdye Hydroethidine染色にて血管壁におけるsuperoxideの発現を検討した.その結果,TLR4欠損マウスでは,アンジオテンシンIIに対する血管壁の酸化ストレス増加がコントロール群よりも減弱していた.血管平滑筋細胞のSM2も低下が抑制され,アンジオテンシンIIによる平滑筋細胞の形質変換が抑制されていた.また,NAD(P) Hoxidase活性をchemiluminescence法で測定し、細胞内情報伝達系の評価としてMAPKを中心としたERK,JNKおよびp38、またはPI3 Kinase/Aktの発現をWestern blotにて検討し、血管の炎症に関わるサイトカインやケモカインネットワーク(IL-1α,IL-1β,IL-1Ra,IL-6,IFN-γ,MCP-1,IL-8など)の活性化とTLR4の関連をさらに検討中である.
高速撮像システムの崩壊点検出器への応用

前年までの研究で、今回崩壊点検出器として用いようとしていた高速撮像システムの読み出し速度が、128×128画素数で1ミリ秒のオーダーで時間がかかってしまうことが判明した。そこで今年は現在使用されている崩壊点検出器よりも精度を上げる為に要求される仕様を、シミュレーションを用いて研究することとなった。現在の代表的な崩壊点検出器は高エネルギー加速器研究機構で行われているBelle実験で使われているもので、崩壊点分解能としてはB中間子におけるCP非保存を測定するために使われる崩壊様式であるB→/ΨKの場合で100ミクロンに到達できていない。そこで、崩壊点分解能の目標値を100ミクロンと仮定した。この崩壊点分解能を達成するためには、出来るだけビーム軸に近いところにこのシステムを設置する必要が出てくる。なぜならば、崩壊点分解能を決める要素として、検出器自体が持つ位置分解能と粒子が検出器の中で受ける多重散乱の二つがあるからである。この内、前者を良くすることは難しく、その為後者の影響をできるだけ押さえる必要がある。しかし、ここで別の問題が生じる。それはビーム軸に近づければそれだけビームに付随する電子などの背景事象が増えることである。幸い検出器自体としては、このビーム起源の放射線に対して耐性があるのだが、背景事象の増加の為に、読み出さなければならない画素も増え、結果的に読み出し速度が飛躍的に増えてしまう結果となった。しかし、これらの背景事象と目指す崩壊様式の事象には時間分布によって違いが出る。つまり背景事象を起こす粒子(比較的低エネルギー)は常に検出器に入り、一方目指す崩壊様式はある短い時間の間に比較的高エネルギーの複数の粒子が検出器に入る。そこで、検出器に入射した粒子の時間分布を取り、ある短い時間に高いエネルギーを持つ粒子の固まりがある時にだけデータを取得し、それ以外のデータは背景事象として捨てられるように出来れば崩壊点検出器として使用できる可能性がある。この方法で最終的には97ミクロン程度の分解能を実現できると思われる。しかし、これには更なる検出器の改良が必要となることも判明した。本年度は崩壊点検出器に使用しようとしている高速撮像システム(128×128画素)が、実際の読み出しにどのくらいの時間が必要となるか、またそれを測定するための主な環境を整えることを目標とした。今回用いようとしている高速撮像システムは画像処理プロセッサを内蔵したCCDであり、荷電粒子がこのCCDを通過することによって落とすエネルギーを電気信号として読み出すことが可能となれば、粒子検出器として用いることが出来るものである。そして、その崩壊点分解能はCCDのピクセル単位であり、大体50ミクロンを想定している。もし、この分解能でかつ、高速でデータを処理することが可能となれば、将来的に加速器実験で用いる粒子検出器としても使用可能となると思われた。そこで、この撮像システムの読み出し速度を調べた結果、この画素数で1ミリ秒のオーダーで時間がかかることが判明した。これまでのCCDから考えると確かに高速読み出しが可能であるが、実際の崩壊点検出器として使用を考える場合、かなりの枚数のCCDを使用しなければならないこと、また加速器実験なら100Hz程度で事象を記録しなければならないことを考えると、この速度ではまだ不十分であることが分かった。ただし、事象発生率が比較的低く、かつ大量の枚数を使わない場合には、まだ検出器として威力を発揮する可能性を持っている。更に、崩壊点検出器として用いる場合、CCDの画素のその殆どは何も記録されていないはずであるので、このデータを取り込まないように工夫すれば、依然、加速器実験で使用できうる崩壊点検出器を作れる可能性も残されている。これ以降はこの可能性を探って、実験を行う予定である。

そこで、検出器に入射した粒子の時間分布を取り、ある短い時間に高いエネルギーを持つ粒子の固まりがある時にだけデータを取得し、それ以外のデータは背景事象として捨てられるように出来れば崩壊点検出器として使用できる可能性がある。この方法で最終的には97ミクロン程度の分解能を実現できると思われる。しかし、これには更なる検出器の改良が必要となることも判明した。
Cd2Re2O7における空間反転対称性を破る相転移とスピン三重項超伝導

本研究の目的は、空間反転対称性の破れを伴う相転移の量子臨界点で発現するスピン三重項状態を実験的に実証することである。今年度はCd2Re2O7の超伝導状態を調べるとともに、前年度に引き続き、様々な超伝導体の性質を調べ、それらを比較することでスピン三重項超伝導体の性質の理解を深めた。Cd2Re2O7においては、圧力下核磁気共鳴(NMR)、核四重極共鳴(NQR)測定を行い、加圧に伴いNQR共鳴周波数が減少すること、またNQRスペクトルの線幅が増大することを確認した。通常の物質では、NQR周波数が減少すると線幅は減少するため、この線幅の増大は空間反転対称性の破れに伴うパリティゆらぎの増大に関連している可能性がある。また、新たに設計した新型圧力セルを用いることでNMRパルスによるヒーティングを抑制し、超伝導状態の核スピン格子緩和率の測定に成功した。核スピン格子緩和率の温度依存性は2万気圧下においても超伝導状態はs波であることを示唆している。加えて、スピン三重項超伝導が期待されている超伝導体UCoGeをはじめとした他の超伝導体の研究を行い、UCoGeにおいて強磁性ゆらぎが超伝導に重要なことや、重い電子系超伝導CeCu2Si2において高磁場に新しい超伝導相が存在することを示す結果を得た。この結果は、上記Cd2Re2O7の超伝導状態を調べるうえでも非常に重要である。今年度はその前段階として既にスピン一重項として知られているCeCu2Si2, UPd2Al3の超伝導状態の性質について調べた。両物質とも超伝導状態でナイトシフト(スピン磁化率)は減少し、確かにスピン一重項超伝導が実現していると考えられる。また、ナイトシフトの減少量から見積もったパウリ臨界磁場は実験で観測されている上部臨界磁場とほぼ一致する。これは、両物質でパウリ対破壊効果が強く効いていることを示唆している。加えて、上部臨界磁場近傍では低磁場の超伝導状態と異なる超伝導状態となっていることも明らかにした。通常の非s波スピン一重項超伝導では超伝導状態でナイトシフトは減少し、核スピン-格子緩和率は単調に減少する。UPd2Al3の上部臨界磁場近傍ではスピン一重項超伝導にも関わらず、超伝導転移温度以下でもナイトシフトが減少せず、NMRスペクトルの線幅が対称的に広がる。これは空間的に不均一な超伝導状態が実現していることを示唆している。一方、CeCu2Si2では超伝導転移温度直下で核スピン-格子緩和率が増大する振る舞いを示す。同様の振る舞いは、有機物超伝導体κ-(BEDT-TTF)2Cu(NCS)2でも観測されておりFFLO状態の兆候と考えられている。本研究結果をまとめた論文はPhys. Rev. B誌、J. Phys. Soc. Jpn.誌で公表している。以上のようにスピン一重項超伝導状態の理解が進んだため、これらの物質と比較することでスピン三重項状態の実証を行う。試料を圧力セル中に入れて測定を行うとヒーティングがおき、核スピン-格子緩和時間の測定を上手く行うことができなかった。現在、ヒーティングを抑えるために熱容量が小さい新型の圧力セルを設計し、そのセルを用いて測定を行っている。新しく設計した新型圧力セルを用いて圧力下での超伝導状態の研究を進めていく予定である。圧力測定が進まなかったため。圧力測定用の消耗品等を購入する予定。
津波漂流物を対象としたCFT構造の耐衝撃性能の解明と評価法の開発

近年大津波による甚大な被害があり、安全な津波避難ビル等が求められている。津波漂流物は衝撃荷重であるが、コンクリート充填鋼管(CFT)は優れた耐衝撃性能を持つので津波避難ビル等には相応しい構造である。しかし、評価法が確立されていないので、その解明を行った。衝撃実験と衝撃解析を行った結果、次の成果が得られた。CFTの耐衝撃性能は、エネルギーを指標として、二つの終局限界状態で決定される。これらは(a)鋼管破断と(b)鉛直荷重支持能力の喪失である。(a)は曲げ引張側歪が破断歪に達するかで判定できる。(b)は塑性ヒンジモデルから算定式を導出した。骨組の耐衝撃性能も塑性ヒンジモデルから導出できる。1.CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発(1)衝撃実験:(a)試験体と方法:試験体は外径約100mm、全長1000mmのCFTと中空鋼管で、コンクリートはFc60、鋼管はSTKR400、STK400で、15体であり、単純梁形式で載荷する。重錘のヘッドは曲率半径180mmの球形で、質量はCFTで5%の残留たわみが生じるものを基準とした。(b)実験変数:1断面(円形、角形、菱形)、2CFTと中空、3重錘質量(基準質量とその半分)、4落下高さ(1.25m、2.5m)とした。(2)静的実験:(a)試験体と方法:静的である以外は、衝撃実験の場合と同様である。(b)実験変数:1鋼管断面(円形、角形、菱形)、2CFTと中空で、6体である。(3)実験結果の考察:1終局耐力は、CFTは全塑性モーメントによる計算値と一致したが、中空鋼管は局部変形等で低くなった。衝撃は静的より10%耐力が高かった。2崩壊形式は、衝撃と静的で同様であり、CFTは全体曲げ、中空円形では全体曲げと重錘ヘッドと同一形状の局部変形、中空の角形や菱形は変形がさらに進むと重錘ヘッド曲率半径より小さな波長の局部座屈が発生した。3エネルギー吸収率(=吸収エネルギー/重錘のポテンシャルエネルギー)は、CFTでは90%程度で一定であったが、中空鋼管では局部変形等のためかなり小さかった。4力積(塑性耐力が一定のため衝撃作用時間と等価)は、重錘質量、落下高さの平方根に比例した。5衝撃実験での吸収エネルギーは残留変形を同一とした静的実験のものと概ね一致した。(4)衝撃応答解析FEMモデルでの静的解析を行った。衝撃解析へ拡張中である。2.津波漂流物に対するCFT構造の設計法の確立(1)CFT構造の津波設計法について、我が国の暫定指針と米国FEMAの設計法を比較検証した。1.CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発(1)衝撃実験(a)試験体と実験方法:試験体はCFTと中空鋼管であり、材料は前年度と同様である。(b)実験変数:1断面形状(○、□、◇)、2D/t、3せん断スパン比(5.0と3.0)、4内蔵鉄筋の有無、5衝突体(重錘)ヘッド形状とする。(2)静的実験(a)試験体と実験方法:試験体CFTと中空鋼管で、材料は前年度と同様。(b)実験変数:1断面形状、2せん断スパン比、3内蔵鉄筋量、4加力ヘッド形状とする。(3)実験結果の分析1CFTと中空鋼管試験体のいずれも,重錘の運動量と試験体で計測された力積がほぼ等しいことから衝撃実験装置の機能を確認した。2CFT試験体の全体曲げ変形による吸収エネルギーは、幅厚比、せん断スパン比、内蔵鉄筋、衝突体ヘッド形状によらず、衝突体の入力エネルギーにほぼ等しい。一方、中空鋼管試験体では、衝突体による局所変形により入力エネルギーの40%60%が吸収される。3CFTの破断時のたわみは,衝撃実験の方が静的実験より大きい。4重錘ヘッド形状は円形と角形の中空鋼管の耐力に影響し、尖っている方が低下した。(4)衝撃応答解析FEM解析による静的加力解析を行い、断面形状、幅厚比、径厚比、重錘ヘッド形状を変数とした実験挙動を再現できた。また、CFT試験体についてファイバーモデルを用いた衝撃解析を行い、実験挙動を正確に再現できた。2.津波漂流物に対するCFT構造の設計法の確立(1)CFT構造の設計法の検討:内外の津波設計指針によって課題を明確にした。CFTの対衝撃性能の終局限界は、主として(a)曲げ引張側の鋼管の破断と、(b)軸力支持能力の喪失の二通りがあることを明らかにした。1. CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発(1)単純梁の衝撃実験:破断調査が目的である.(a)内蔵鉄筋無し試験体:1断面(○,□,◇),2径厚比,幅厚比,3重錘質量.(b)内蔵鉄筋有り試験体:1断面(◇のみ),2内蔵鉄筋(SD390のD13を8本配置,PC棒鋼(SBPR785/1030)のφ9.2を8本配置).

(2)単純梁の静的実験:内蔵鉄筋無し試験体を実施.(3)軸力載荷実験:初期たわみを与えたCFTに軸力を作用し,最大軸力時の横たわみを測定した.これは,CFT柱が軸力支持能力を失う横たわみに相当する.試験体の実験変数:1断面(○,□,◇),2径厚比,幅厚比,3初期たわみ(材長の3%9%),4せん断スパン比.(4)実験結果の分析(a)単純梁実験:1内蔵鉄筋無しCFTの破断は,衝撃荷重の場合が静的荷重よりエネルギー吸収量も破断時引張歪も大きい.2◇断面は破断時横たわみが衝撃荷重の場合が小さいものがあったが,衝撃荷重では降伏領域が狭く,歪レベルが高いためである.3内蔵鉄筋は,破断時の塑性変形倍率を2.6倍以上高め,破断抑制効果が高い.(b)軸力載荷実験:1初期たわみが大きいと耐力は下がり,耐力時の横たわみは増大する.2初期たわみが大きいと局部座屈する.(5)解析(a)単純梁試験体はファイバーモデルの衝撃解析で評価できる.(b)軸力載荷試験体はファイバーモデルの静的解析で評価できた.塑性ヒンジモデルは横たわみをやや大きく見積もったが,同モデルが局部座屈を考慮しないためである.2.津波漂流物に対するCFT構造の設計法の確立(1)CFT部材の耐衝撃性能:終局限界状態は(a)鋼管破断と(b)鉛直荷重支持能力の喪失である.(2)その評価法:鋼管破断は曲げ引張側歪で判定可.鉛直荷重支持能力の限界は塑性ヒンジモデルから導出.(3)骨組の終局限界も塑性ヒンジモデルから導出した.近年大津波による甚大な被害があり、安全な津波避難ビル等が求められている。津波漂流物は衝撃荷重であるが、コンクリート充填鋼管(CFT)は優れた耐衝撃性能を持つので津波避難ビル等には相応しい構造である。しかし、評価法が確立されていないので、その解明を行った。衝撃実験と衝撃解析を行った結果、次の成果が得られた。CFTの耐衝撃性能は、エネルギーを指標として、二つの終局限界状態で決定される。これらは(a)鋼管破断と(b)鉛直荷重支持能力の喪失である。(a)は曲げ引張側歪が破断歪に達するかで判定できる。(b)は塑性ヒンジモデルから算定式を導出した。骨組の耐衝撃性能も塑性ヒンジモデルから導出できる。一定軸力を作用する部材に横荷重を作用する場合の挙動については解析によって調査したが、実験は最終年度に見送った。一方、横荷重のみ作用する場合の実験は、昨年度の繰越基金を利用して試験体数を増加して、最終年度に予定していた実験変数の一部も実験した。また、衝撃解析が順調に進み、CFT部材の衝撃挙動をほぼ正確に再現することが可能となった。したがって、CFT部材の対衝撃性能の評価法について基本的な骨格を特定することができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。建築構造・材料軸力が作用している部材に横衝撃荷重を受けた場合の軸力支持能力の限界については、解析によって評価式を導出したが、実験的な裏付けが必要であり、最終年度である次年度に実験を行う予定である。また、CFT部材およびCFT骨組構造の津波漂流物に対する耐衝撃性能評価法の提案と設計法の策定を行う。研究を遂行する上での課題は特にない。1.CFT部材の耐衝撃性能の定量的評価法の開発(1)衝撃実験:加力装置の改良を行い、精度の高い衝撃試験を可能にした。平成25年度に予定した実験変数の試験体の実験をすべて完了し、実験データもすべて収集した。(2)静的実験:平成25年度に予定した実験変数の試験体の実験をすべて完了し、実験データもすべて収集した。(3)実験結果の考察:平成25年度の衝撃実験および静的実験を分析し、CFTの吸収エネルギー、残留変形、衝撃作用時間の推定法を明らかにした。
嫌気性メタン酸化脱窒アーキアを用いた新規脱窒プロセスの開発と反応メカニズムの解明

嫌気性メタン酸化脱窒細菌(DAMOバクテリア)と嫌気性メタン酸化脱窒古細菌(DAMOアーキア)による窒素除去プロセスでは、亜硝酸の利用に関してアナモックス細菌との競合が発生する。また、メタン利用に関しては廃水やガス供給に関連して微量に含まれる酸素を用いた好気的メタン酸化との競合も考慮してリアクター内での窒素、メタンの除去メカニズムを考察する必要がある。本年度はより高濃度のバイオマス保持か可能であるとされる中空糸膜リアクターを用いて、窒素除去プロセスにおける各微生物の寄与について研究した。亜硝酸およびアンモニアを添加してアナモックス反応に有利な条件と亜硝酸とメタンを添加してDAMOバクテリアに有利な条件にした場合を比較した結果、アナモックス反応は嫌気性メタン酸化脱窒反応よりも優先して起こることが確認できた。また異化的亜硝酸還元反応の影響を調べた結果、小さいながらも異化的亜硝酸還元反応も発生していると推察できるデータを得た。また、その活性は2つのリアクターで異なる結果を示した。その差異は微生物群集構造の違いに起因していると考えられた。硝酸を用いた嫌気性メタン酸化脱窒反応は亜硝酸を用いた嫌気性メタン酸化脱窒反応やアナモックス反応よりも活性が低く、流入廃水に硝酸を含む場合には処理プロセスの律速段階になると考えられた。しかし、アナモックス反応やDAMOバクテリアの活性が比較的低いリアクターでは、それらの活性が高いリアクターと比較してDAMOアーキアの活性が高かったことから、植種源やリアクター内の微生物群集構造をコントロールすることでDAMOアーキアの活性を高めることができるのではないかと考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。嫌気性メタン酸化脱窒細菌は増殖が遅いためいかに効率よく増殖・優占化させるかが重要である。本研究では高濃度に汚泥保持が可能で高い気液接触効率を持つスポンジを微生物保持担体としたラボスケールDHSリアクターを用い実験を行った。DHSリアクターにはスポンジ担体をランダムに充填したものを作成した。植種源には,嫌気性メタン酸化脱窒微生物の集積培養をしている回分式リアクターの汚泥を用いた.さらに申請者がすでに集積している嫌気性メタン酸化脱窒微生物群集(DAMOアーキア)を植種源として使用し実験をスタートした。段階的に流入水量の増加により処理負荷を向上させ最終的に水理学的滞留時間を6時間にまで短縮した。このときの硝酸消費速度はおよそ13g-N・m-3・day-1で他の報告と同等のものであった。DHSリアクターにおいて嫌気性メタン酸化脱窒反応が確認された後、嫌気的メタン酸化脱窒微生物であるM.oxyferaとM.nitroreducensを標的としてFISH法を用いた微生物観察を行った.その結果、リアクターないにはDAMOアーキアであると報告されているM.nitroreducensとDAMOバクテリアであるM.oxyferaの両方が存在していることを確認した。今後は窒素負荷の上昇として流入水量の増加だけでなく、窒素成分の濃度上昇を組み合わせ最適化していく。また排出ガスの各種成分濃度も分析し空気供給量と温室効果ガス(亜酸化窒素とメタン)の排出量の低減のための基礎データの取得を試みる。研究計画に従って新規リアクターを立ち上げデータの取得ができた。標的となる微生物の検出も可能であった。リアクターの運転に伴うガス成分の濃度の分析を行い、当初予定の通り亜酸化窒素の発生が確認できた。本年度も高濃度に汚泥保持が可能で高い気液接触効率を持つスポンジを微生物保持担体としたラボスケールDHSリアクターの運転を継続した。昨年度までに亜酸化窒素の発生が確認されたため、今年度は、嫌気的メタン酸化脱窒反応と亜酸化窒素発生量の関連性について窒素除去性能と亜酸化窒素発生量を評価した。その結果,HRT6時間で平均最大硝酸消費速度7.5±4.8 g-N・m-3・day-1を,HRT12時間で平均最大亜硝酸消費速度4.2±1.4 g-N・m-3・day-1を達成した.また,基質に硝酸・亜硝酸を同時に添加した結果,硝酸消費速度は減少する傾向を示唆した.嫌気的メタン酸化脱窒反応を用いたDHSリアクターの硝酸・亜硝酸消費あたりの亜酸化窒素排出量は各々0.0020±0.0020, 0.0014±0.0013 (%)を示した.本結果から嫌気的メタン酸化脱窒反応を用いることにより亜酸化窒素の発生を抑制できることが示唆された.また,嫌気的メタン酸化脱窒反応培養系からの亜酸化窒素発生量は窒素消費に関係なく一定の値を示すことが考えられた.以上の結果を踏まえ今後は、窒素成分の濃度上昇、空気供給量と温室効果ガス(亜酸化窒素とメタン)の排出量の低減のための基礎データの取得を試みる。また、より高濃度のバイオマス保持か可能であると報告された中空糸膜リアクターを用いた実験系も構築しこのリアクター形式における温室効果ガスの発生量や微量物質の窒素除去プロセスに与える影響についても調査する。研究計画に従ってリアクター運転を継続し、温室効果ガスの発生量の調査を実施することができた。その結果、嫌気的メタン酸化脱窒反応を用いることにより亜酸化窒素の発生を抑制できることが示唆された.また,嫌気的メタン酸化脱窒反応培養系からの亜酸化窒素発生量は窒素消費に関係なく一定の値を示すことが考えられた.

さらに、来年度に向けて新たなリアクターによる試験を計画するなど、着実に研究が進行している。嫌気性メタン酸化脱窒細菌(DAMOバクテリア)と嫌気性メタン酸化脱窒古細菌(DAMOアーキア)による窒素除去プロセスでは、亜硝酸の利用に関してアナモックス細菌との競合が発生する。また、メタン利用に関しては廃水やガス供給に関連して微量に含まれる酸素を用いた好気的メタン酸化との競合も考慮してリアクター内での窒素、メタンの除去メカニズムを考察する必要がある。本年度はより高濃度のバイオマス保持か可能であるとされる中空糸膜リアクターを用いて、窒素除去プロセスにおける各微生物の寄与について研究した。亜硝酸およびアンモニアを添加してアナモックス反応に有利な条件と亜硝酸とメタンを添加してDAMOバクテリアに有利な条件にした場合を比較した結果、アナモックス反応は嫌気性メタン酸化脱窒反応よりも優先して起こることが確認できた。また異化的亜硝酸還元反応の影響を調べた結果、小さいながらも異化的亜硝酸還元反応も発生していると推察できるデータを得た。また、その活性は2つのリアクターで異なる結果を示した。その差異は微生物群集構造の違いに起因していると考えられた。硝酸を用いた嫌気性メタン酸化脱窒反応は亜硝酸を用いた嫌気性メタン酸化脱窒反応やアナモックス反応よりも活性が低く、流入廃水に硝酸を含む場合には処理プロセスの律速段階になると考えられた。しかし、アナモックス反応やDAMOバクテリアの活性が比較的低いリアクターでは、それらの活性が高いリアクターと比較してDAMOアーキアの活性が高かったことから、植種源やリアクター内の微生物群集構造をコントロールすることでDAMOアーキアの活性を高めることができるのではないかと考えられた。研究実施計画にしたがって研究を進める。また、嫌気性メタン脱窒微生物の増殖は遅いため、複数のリアクターを使って条件検討を行う。想定通り亜酸化窒素の発生が確認されたため、今後は亜酸化窒素の発生メカニズム解明も重点的に実施する。また、嫌気性メタン脱窒微生物の増殖をより進めるため、微量栄養素や微量金属などの影響についても調査を追加で実施する。さらにより高濃度のバイオマス保持か可能であると報告された中空糸膜リアクターについても本研究に導入することを検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
難治性川崎病における血小板蛋白の網羅的解析と新しい標的治療のための萌芽的検討

対象成人例での血液検体は、(1)血小板の単離と全血マイクロパーティクルの生成、(2)蛋白質の沈殿物、(3)溶液中での消化、(4)ハイドロゲルナノ粒子培養、(5)ナノHPLC-MS/MS分析、(6)データベース検索および蛋白質同定、の順に検討された。ナノ粒子濃縮と溶液中消化によって、結果的に603の蛋白質グループが同定された。今回の研究では血液サンプルからPMP蛋白質の特性分析に向けた迅速で簡単なプロトコルを確立した。今後さらに、川崎病例の各病態での血小板蛋白動態を検討し、その意義を検討する予定である。川崎病のIVIG不応に代表される難治性病態には血小板の数的・質的異常が関与していると考えられる。無核細胞である血小板では、蛋白の発現調節は転写レベルでは無く主に転写後に制御されるため、動態解析には蛋白レベルの検討が必要である。そこで難治性病態に関わる候補分子群の選定を目的に、川崎病患者の血小板蛋白をネイティブ電気泳動および質量分析を用いてプロファイリングする。特に本研究では2年間をかけて同様の方法で特に血小板マイクロパーティクル(PMP)タンパク質の特徴分析を中心として、血小板蛋白のプロファイルを完成させ、IVIG不応に関する分子候補の選定を目的とした。PMP蛋白質の特徴分析のためには、ナノHPLC分離によるショットガンプロテオミクス手法を使用し、引き続いてLTQオービトラップXLによる質量分析が行われた。使用した分析プラットフォームはすでに報告されている通り、標準的なショットガン法とともに低分子質量および低量の蛋白質道程を改善するための濃縮化システムである。対象成人例での血液検体は、1血小板の単離と全血マイクロパーティクルの生成、2蛋白質の沈殿物、3溶液中での消化、4ハイドロゲルナノ粒子培養、5ナノHPLC-MS/MS分析、6データベース検索および蛋白質同定、の順に検討された。免疫グロブリン大量療法に対する反応不良(IVIG不応)が後遺症としての冠動脈病変形成に関与する川崎病において、血小板は活性化し、数的な減少がIVIG不応のリスクであることが知られている。本研究では血小板およびその活性化小胞であるマイクロパーティクルの質的な変異が難治性病態に関わるとの仮説のもと、蛋白複合体形成からの候補分子の選定を目的に、非変性状態での二次元電気泳動を用いた血小板蛋白の解析を行う。平成23年度は、非変性泳動法としてブルーネイティブPAGE法を用い、実験系の確立を目指した。クエン酸血漿から常法に従い血小板を分離、蛋白を可溶化の後、非変性ゲルで一次元の泳動の後SDS処理の上でSDS-PAGE分離を行い、銀染色でスポットを可視化、プロファイリングマップを作成した。可溶化のプロセスではCHAPS、コール酸、DDMを用いた検討を行い、類似のプロファイルを認めたため、以後はDDMを用いて解析した。プロファイリングパターンは以前行った血清での解析結果と類似していた。川崎病患者と対照患者との比較では主に低分子蛋白群の分布に差異を認め、疾患特異的変化を反映した結果である可能性が示唆された。さらに同一患者での計時的変化あるいはIVIG有効例と不応例患者間での比較を行うことで、病態を反映した候補分子の選定が可能であると予想される。一方、conventional 2DEと比べ検出スポット数は少なく、また蛋白複合体解析の視点からメジャー蛋白除去を行っていないためスポットの明瞭化に限界があった。メジャー蛋白除去やカラム精製などでこれら問題点の解決をはかり、データの再現性を確認する。プロテオミクス解析では技術的観点から確認実験を構築することが難しい。データの再現性確認のため、メジャー蛋白除去あるいはカラム精製を行い再解析する必要があり、平成23年度の到達目標はいまだ得られていない。川崎病の病態解明およびバイオマーカー探索のため、血小板における活性化シグナル検出の観点からのリン酸化蛋白の検出を行う。固定化金属アフィニティークロマトグラフィーIMACを用いた方法でリン酸化ペプチドを選択的に捕捉し、脱リン酸化の後、MALDI-TOF/MS解析を行う。実験系確立の後、川崎病患者と対照者の群間比較、川崎病患者での経時的変化、IVIG反応例と不応例の比較検討を行い、先にブーネイティブPAGE法で得られた分子群との比較を行い、真に病態に関与する分子を選定する。なお、今年度の人件費支出にあたり、源泉税計算の過誤があり、1円の差額が生じたが、金額が少ないため、次年度の研究推進に影響は無いと考える。

また大学の人事管理部門、給与管理部門との連絡を密に取り、次年度の計算ミスが無いように管理する。ほとんどの経費は消耗品つまり泳動に用いる試薬やゲル、蛋白精製の試薬、カラム、ビーズ、質量分析に必要なマトリクスに使用する予定である。また、研究成果発表のための学会参加に伴う旅費交通費、また進捗状況に応じて研究補助員を雇用する人件費に一部を充てる。
筋の柔軟性が上位動脈血管の伸展性を高めるのか？

本研究の目的は,動脈の伸展性と筋の柔軟性について,伸長刺激に対する応答から両者の関係性を推察することであった.生体内で動脈と筋が同時に伸長刺激を受ける状況で動脈の伸展性と筋の柔軟性を評価するため,伸長刺激を足関節の受動的底屈動作とし,測定部位を前脛骨動脈と前脛骨筋の隣接する部分とした.被検者は若年成人女性とした.仰臥位で,安静時・足底屈時・回復時の間,動脈壁および「動脈と隣接する筋の一部位」(隣接筋)が超音波画面に入るよう超音波プローブを走査・固定し,超音波組織ドプラ法で動画を連続的に記録した.伸展性(および柔軟性)の評価には,動脈の拍動に伴う測定部位の移動速度を用いた.上腕で測定した収縮期血圧と測定部位で測定した下腿の収縮期血圧は相関しないことが確かめられたので,下腿収縮期血圧に対する動脈壁の移動速度と隣接筋の移動速度を伸展性および柔軟性の指標とした.安静時において,動脈壁の移動速度が速い人は隣接筋の移動速度も速く,両者は良く相関した.この関係は足底屈時でも同様であった.足底屈による伸長刺激によって,動脈壁と隣接筋の移動速度は,どちらも多くの被検者で低下した.移動速度の低下は,足関節を底屈位から安静位に戻す動作に付随して戻らず,回復時も持続した.この傾向は隣接筋で,より見られた.安静時の値からの移動速度低下量は,動脈壁と隣接筋共に,足底屈時に低下量が多いほど回復時にも多かった.前脛骨動脈と前脛骨筋が隣接する部位において,動脈壁の伸展性と隣接筋の柔軟性は安静時も伸長刺激時も類似することが示された.動脈と筋は地理的に密接であり,特に四肢においては複数の筋が動脈を取り囲む構造であることを考えると,筋の柔らかさは動脈の拍動性(横断面の伸展性)に影響を及ぼす可能性がある.また,動脈および筋は伸長刺激によって一過性に硬くなることが示唆された.平成26年度の研究目的は,筋の柔軟性は筋の血液保有力と近位血管伸展性に関連するかを明らかにすることであった.当初,筋の柔軟性と近隣の動脈伸展性の関係性について,既存の測定手法を用いて個々に評価して検討することを計画していた.しかし,筋と血管の伸展性を同時に捉える新たな手法を見出したことにより,その実用性を確認すると共にデータを取得した.主に医療分野で心臓左心室の収縮力等を評価することに用いられている超音波組織ドプラ法を,下肢の動脈と骨格筋に応用し,動脈の拍動と,その拍動に伴う隣接筋の移動を同一画面で捉えることを考案した.16名の若年女性を対象に,前脛骨動脈壁および隣接する前脛骨筋の移動速度について,仰臥位安静時の値と,足関節角度を受動的に底屈させた時の値を取得した.伸展性を評価するにあたっては,動脈拍動の動力である血圧1mmHgあたりの血管壁および隣接筋の移動速度を計算した.超音波記録中には上腕動脈収縮期血圧を連続的に計測し,その際の下腿動脈収縮期血圧を,予め同時記録した両者の割合から推定した.これまで,筋と血管の伸展性については別個に調べられてきたため,両者は相関するのか否か分からなかったが,本研究の結果では,安静時,伸長時ともに,動脈伸展性が高い者は隣接筋の伸展性も高いという相関関係が認められた.また,足関節の底屈によって前脛骨筋が伸長する際,前脛骨動脈も伸長し,両者の伸展性は同様に低下することも確かめられた.昨年度は,前脛骨動脈壁と,前脛骨筋内で前脛骨動脈に隣接する部位の伸展性について,超音波組織ドプラ法による計測方法を検討し,16名の被検者で安静時とストレッチ時のどちらも動脈壁と隣接筋の伸展性が相関すること,伸展性はストレッチによって低下する結果を得た.しかし個人差も見られたので,今年度はデータ解析を追加し再度検討を行った.その結果,25名分のデータによれば,全体として,一過性のストレッチによって前脛骨動脈壁の伸展性も隣接する前脛骨筋の伸展性も低下し,その低下は5分後も持続することが分かった.また,伸展性の低下は動脈壁よりも隣接筋でより維持される傾向もあり,生体での反応としては,両者のストレッチに対する伸展性の変化は異なる可能性が考えられた.続く検討として,一定期間ストレッチを付加した場合に伸展性の適応が見られるかどうかを実験するため,被検者自身が簡便に足関節を底屈することが可能な装置を制作している.データの精査とまとめ作業に当初の予定より時間がかかったこと,また次の実験のためのストレッチ装置の作図,改良が遅れているため.前脛骨筋動脈壁と,前脛骨筋内で前脛骨筋に隣接する部位の伸展性について,超音波組織ドプラ法によって検討した.その結果,安静時とストレッチ時のどちらも,前脛骨筋動脈壁と隣接する前脛骨筋の伸展性が相関することが分かった.そして,一過性のストレッチによって前脛骨筋動脈壁の伸展性と隣接する前脛骨筋の伸展性はどちらも低下すること,この低下は少なくとも5分間持続することが分かった.

また,伸展性の低下は,動脈壁よりも隣接筋でより維持される傾向があり,両者のストレッチに対する伸展性の変化は異なる可能性が考えられた.続く検討として,一定期間ストレッチを負荷した場合に伸展性の適応が見られるかどうかを実験する.被検者自身が簡便に足関節を底屈することが可能な装置を制作しているが,この段階で産前産後の休暇および育児休業に入り,研究を中断している.データの精査に時間がかかったことと,次の実験のためのストレッチ装置の作図,改良が遅れているため.前脛骨動脈壁の伸展性と隣接する前脛骨筋の伸展性について,若年女性を対象に,安静時・足底屈ストレッチ・回復時の間,超音波組織ドプラ法で計測した.測定対象とする動脈壁と隣接筋の両部位が同時に超音波画面に入るよう超音波プローブを走査し,動画を連続的に記録した.その結果,安静時もストレッチ時も,前脛骨動脈壁の伸展性が高い人は隣接する前脛骨筋の伸展性も高く,両者は良く相関することが分かった.また,前脛骨動脈壁の伸展性と隣接筋の伸展性はストレッチ中に低下したが,関節角度を戻して5分経過した後も安静時より低いまま維持されることが分かった.続いて,一定期間ストレッチを負荷した場合に伸展性の適応が見られるかどうかを調べるため,被検者自身が簡便に足関節の底屈を行える装置を制作した.適切な実験内容を考案するにあたり,ストレッチに対する一過性の応答を詳しく調べるため,予備的実験を行って結果を検討している.ストレッチ装置を実験に合わせて制作することに時間を要したこと,一過性ストレッチは伸展性を低下させるという結果を受けて,その詳細な応答を知った上でストレッチを繰り返した際の適応を調べる必要性が生じたことによって,当初の計画よりも遅れている.本研究の目的は,動脈の伸展性と筋の柔軟性について,伸長刺激に対する応答から両者の関係性を推察することであった.生体内で動脈と筋が同時に伸長刺激を受ける状況で動脈の伸展性と筋の柔軟性を評価するため,伸長刺激を足関節の受動的底屈動作とし,測定部位を前脛骨動脈と前脛骨筋の隣接する部分とした.被検者は若年成人女性とした.仰臥位で,安静時・足底屈時・回復時の間,動脈壁および「動脈と隣接する筋の一部位」(隣接筋)が超音波画面に入るよう超音波プローブを走査・固定し,超音波組織ドプラ法で動画を連続的に記録した.伸展性(および柔軟性)の評価には,動脈の拍動に伴う測定部位の移動速度を用いた.上腕で測定した収縮期血圧と測定部位で測定した下腿の収縮期血圧は相関しないことが確かめられたので,下腿収縮期血圧に対する動脈壁の移動速度と隣接筋の移動速度を伸展性および柔軟性の指標とした.安静時において,動脈壁の移動速度が速い人は隣接筋の移動速度も速く,両者は良く相関した.この関係は足底屈時でも同様であった.足底屈による伸長刺激によって,動脈壁と隣接筋の移動速度は,どちらも多くの被検者で低下した.移動速度の低下は,足関節を底屈位から安静位に戻す動作に付随して戻らず,回復時も持続した.この傾向は隣接筋で,より見られた.安静時の値からの移動速度低下量は,動脈壁と隣接筋共に,足底屈時に低下量が多いほど回復時にも多かった.前脛骨動脈と前脛骨筋が隣接する部位において,動脈壁の伸展性と隣接筋の柔軟性は安静時も伸長刺激時も類似することが示された.動脈と筋は地理的に密接であり,特に四肢においては複数の筋が動脈を取り囲む構造であることを考えると,筋の柔らかさは動脈の拍動性(横断面の伸展性)に影響を及ぼす可能性がある.また,動脈および筋は伸長刺激によって一過性に硬くなることが示唆された.筋の柔軟性と血管の伸展性について,新たな評価方法を用いたことから,計測技術の取得に時間がかかり,目的の一部であった筋の血液保有力について計測することはできなかった.しかしながら,本研究で用いた方法では,隣接する部位で筋と血管を同時に評価することができ,従来の筋と血管を別の手法で個々に評価するよりも,研究の目的に合致しているという点において質の高いデータを取得することができた.これまでに得られた成果を論文として公表する.
自作分光器による太陽の多波長分光観測から求められる物理的解析とその結果の検証

太陽で起きる諸現象は磁場を理解することにより解明されてきた。従って、太陽観測においてその磁場を捉えることは非常に重要である。しかし、可視光領域で磁場を捉えるにはゼーマン効果を利用することになるが、その信号は非常に微弱であり、小型の装置による観測例は無いようである。2011年より取り組んできた当自作分光器は重量約7キロと軽量にできており、市販の小型赤道儀に搭載して観測が可能な小型のものであるが、2次のスペクトルを用いると波長分解能はR=60000となり観測波長域では0.01nm程度まで分解できることから、大きな黒点周辺の強い磁場であれば検出できそうなことがわかった。そこで、主鏡の筒先に円偏光フィルターを装着し、視線方向磁場のみに対象を絞って磁場観測を試みた。円偏光フィルターは、市販の写真用円偏光フィルター(直線偏光板とλ/4波長板を貼り合わせたもの)を裏返しにして用いた。高次スペクトルを用いる場合、次数カットフィルターを工夫する必要があるが、フィルター類の購入に当補助金を活用し観測が可能となった。ゼーマン効果の比較的大きいFeI 630.25nm吸収線付近を、赤道儀で追尾しながら微動ボタンを押し続けることで13分ほどかけて太陽全面をスリットスキャンし、約2600フレームのスペクトル画像を取得、その画像上で地球大気のO_2吸収線を基準にガウス近似によりサブピクセルまで吸収線位置を測定することでその偏移を求めた。その結果、超粒状斑の対流によるドップラー信号に加え、大きな黒点周辺では正負の磁場信号も捉える事に成功し、さらに約0.1T程度の磁場強度を持つことも求めることができた。以上から、当分光器のような安価で小型なものでも、円偏光フィルターを加えるだけで太陽の磁場観測への応用が可能であり、各教育機関で普及すれば磁場までもとらえることができる分光観測がより身近に行えるようになるものと期待できる。