hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超臨界流体下でのブロック共重合体の配向挙動とミクロ相分離構造

低分子量ポリカーボネートを高圧二酸化炭素下で延伸すると、二酸化炭素圧力の増加に伴い延性から脆性へと変化し、また、高圧二酸化炭素下では延伸方向に対して垂直方向に繊維状に細長く、周期的に配列したクレイズ構造が形成されることが見出された。ミクロ相分離構造を形成する熱可塑性ポリウレタンを溶融結晶化させると、大気圧下では狭い温度域でマルテーゼクロスの明瞭な球晶が形成されるのに対して、高圧二酸化炭素下ではいびつな形状をしたモザイク状で、結晶ドメイン内に単一の干渉色を有する結晶が形成されることが見出された。そのような構造形成の違いは二酸化炭素下で形成されるミクロ相分離構造の違いによると考えられる。本研究は、高圧二酸化炭素下でブロック共重合体などを熱延伸して、二酸化炭素による界面張力の低下や選択的な含浸を利用してそのミクロ相分離構造などの高次構造を制御したり、その変形挙動の詳細を明らかにすることを目的にしている。延性の高分子材料として知られているポリカーボネートを高圧二酸化炭素下で延伸すると、二酸化炭素圧力の増加に伴い延性から脆性へと変化して、延伸方向に対して垂直方向に細長い特異なクレイズ構造が形成されることを見出した。このような二酸化炭素圧力の増加に伴う脆性への変化や細長いクレイズ構造の形成は、含浸された二酸化炭素により分子鎖が可塑化されて、延伸中の分子鎖の配向緩和により絡まり合っている分子鎖が引き抜かれたことによると考えられる。それに対して、高圧二酸化炭素下でブロック共重合体の延伸中の応力ーひずみ挙動を調べたところ、延伸初期においてポリカーボネートなどの単一の高分子や大気圧下でのブロック共重合体の挙動とは異なり、応力はひずみに対して線形には増加せずに、段階的に増加することが見出された。このような特異な変形挙動は、ブロック共重合体のミクロ相分離構造へ二酸化炭素が選択的に、あるいは不均一に含浸されて、ソフト相とハード相が段階的に延伸されたことによると考えられる。以上にして見出された特異な変形挙動の詳細を明らかにするために、高圧ガス下で試料延伸中の応力測定が可能な装置に複屈折測定装着を装着して、延伸中の応力ー複屈折同時測定が可能な装置の組み立ても行っている。高圧ガス下で延伸することでポリカーボネートにおいて細長い特異な形状をしたクレイズが形成されることや、ブロック共重合体において歪みに対して段階的に応力が増加することなど、本研究を発展させることが可能な新しい知見が得られていることから順調に進展している。しかしながら、高圧ガス下での高精度の複屈折測定が難航しており、装置の工夫が今後の課題である。光学用途材料に利用されている低分子量ポリカーボネートを高温下あるいは高圧二酸化炭素下で延伸すると、二酸化炭素圧力の増加あるいは温度の増加に伴い延性から脆性へと変化することがわかった。二酸化炭素圧力の増加と温度の増加に伴う力学特性の変化に大きな違いは見られなかった。ところが、高温下では楕円形のクレイズ構造が形成されるのに対して、高圧二酸化炭素下では延伸方向に対して垂直方向に繊維状に細長く、周期的に配列したクレイズ構造が形成されること、つまりは高圧二酸化炭素下では大気圧下では得られないクレイズ構造が形成されることが見出された。高圧二酸化炭素下における繊維状クレイズ構造の形成過程の可視化観察の結果から、細長いクレイズは繊維方向にゆっくりと成長するのではなく、速い速度で成長し、細長いクレイズが延伸に伴い数を増やしながら周期的に密に配列していくことが明らかになった。このような高圧二酸化炭素下における特異な繊維状クレイズ構造の形成は二酸化炭素下での表面張力の低下や分子鎖の絡み合いの低下によると考えられる。ミクロ相分離構造を形成する熱可塑性ポリウレタンを特定の温度で溶融結晶化させると球晶が形成されることが見出された。この熱可塑性ポリウレタンを高圧二酸化炭素下で溶融してミクロ相分離構造の秩序性の度合いを制御させてから溶融結晶化させることで、ポリウレタンの球晶や結晶高次構造の制御を試みている。ポリカーボネートを高圧二酸化炭素下で延伸することで、大気圧下では得られない細長い特異な形状をしたクレイズが形成されることが見出され、その可視化観察の結果から特異なクレイズの形成過程を明らかにできたことから、研究は順調に進展していると考えられる。また、ミクロ相分離構造を形成する熱可塑性ポリウレタンで球晶構造の形成を見出すことができたことから、高圧二酸化炭素下によるミクロ相分離構造の制御の研究を発展させることが可能になっている。ポリウレタンは水素結合によって凝集する結晶性のハードセグメントと非晶性のソフトセグメントからなるミクロ相分離構造を形成する。この熱可塑性ポリウレタンを溶融結晶化させると、大気圧下では160°C付近の狭い温度範囲でのみ、大きな球晶が形成される。この球晶では中心から規則正しく放射状に成長するために明瞭なマルテーゼクロスが観察され、この球晶を楕円状に変形させても元の球状へと変形回復性を示すことが見出されている。それに対して、高圧二酸化炭素下では大きな結晶の形成される温度領域が20°Cから80°Cと広く、かつ幅広くなり、一般に知られている球晶とは全く異なる形状の結晶が形成されることが見出された。高圧二酸化炭素下で得られた結晶は球状ではなく、いびつな形状をしたモザイク状で、結晶ドメイン内に単一の干渉色を有する。

結晶ドメイン内に単一の干渉色を有していることから、高圧二酸化炭素下では結晶ドメイン内に結晶鎖が単一の方向に成長していることが示唆される。高圧二酸化炭素下では静水圧効果により房状ミセルの結晶鎖が単一の方向に成長し、さらに表面張力が低いために球形にはならず、いびつな形状をした結晶が形成されたと考えられる。得られた試料に対する動的粘弾性測定の結果から、二酸化炭素下で溶融熱処理してモザイク状結晶が形成された試料では未処理試料に比べてガラス転移温度が20°Cも低下し、さらにガラス領域とゴム状平坦域における貯蔵弾性率も低下することがわかった。このようなガラス転移温度の低下とガラス領域の貯蔵弾性率の低下は、ミクロ相分離の進行に伴う相分離構造中のソフトセグメント成分の単一化に起因すると考えられる。低分子量ポリカーボネートを高圧二酸化炭素下で延伸すると、二酸化炭素圧力の増加に伴い延性から脆性へと変化し、また、高圧二酸化炭素下では延伸方向に対して垂直方向に繊維状に細長く、周期的に配列したクレイズ構造が形成されることが見出された。ミクロ相分離構造を形成する熱可塑性ポリウレタンを溶融結晶化させると、大気圧下では狭い温度域でマルテーゼクロスの明瞭な球晶が形成されるのに対して、高圧二酸化炭素下ではいびつな形状をしたモザイク状で、結晶ドメイン内に単一の干渉色を有する結晶が形成されることが見出された。そのような構造形成の違いは二酸化炭素下で形成されるミクロ相分離構造の違いによると考えられる。高圧ガス下で延伸することでポリカーボネートにおいて細長い特異な形状をしたクレイズが形成されること、ブロック共重合体において歪みに対して段階的に応力が増加すること、に対する詳細な変形メカニズムを明らかにするために、それらの延伸中の応力ー複屈折の同時測定を行う。そのために、複屈折測定装置の工夫をして、高圧ガス下での高精度の複屈折測定を可能にさせる。ミクロ相分離構造を形成する熱可塑性ポリウレタンにおいて球晶構造が形成されることを見出すことができたことから、高圧二酸化炭素下の種々の温度・圧力でポリウレタンを溶融してミクロ相分離構造の秩序性を制御させてから、冷却・等温結晶化させることで得られる球晶や球晶高次構造の特徴について偏光顕微鏡や小角X線散乱測定の結果に基づいて明らかにする。高分子物性ほぼ計画通りに執行することができたが、わずかばかり余剰金が生じてしまった。ほぼ計画通りに執行することができたが、消耗品の購入を効率的に行った結果、わずかばかり余剰金が生じることとなった。平成28年度の研究予定に沿って消耗品の購入に充てる予定である。平成29年度の研究予定に沿って物品の購入に充てる予定である。
新しいがん免疫治療：「免疫皮弁」の応用研究

「がん免疫皮弁」とは皮膚・皮下脂肪と血管茎を一塊とした「皮弁」の中に、癌特異的抗原により免疫能を付加した樹状細胞を移植して、局所の癌免疫応答を誘導するというコンセプトの皮弁である。ラット免疫皮弁モデルにおいて株化腫瘍細胞に対して増殖抑制効果を示すことがわかっている。H27ー29年度は、臨床応用を見据えてラットの下腹部に作成した免疫皮弁モデルを用いて移植した細胞の挙動追跡実験およびブタ鼠径部の皮弁モデル、リンパ流の解析をおこない、ブタモデルによって「がん免疫皮弁」の解析が可能であることがわかった。H26年度までに基礎的実験をおこない、同系ラットの樹状細胞を抗原刺激して得られた活性化樹状細胞を免疫皮弁に移植することで株化腫瘍細胞に対して増殖抑制効果を示すことがわかった。H27年度は、臨床応用を見据えてラットの下腹部に作成した免疫皮弁モデルを用いて移植した細胞の挙動追跡実験を行った。具体的にはGFPラットの樹上細胞を大腿骨幹部から採取して、GMCSF、IL4を添加した培地にて8日間浮遊培養を行い、LPSで刺激することで活性化樹状細胞を得た。GFPラット由来の樹状細胞の特性は、野生型ラットの樹状細胞と変わりは無かった。次いで非GFPラットのそけい部に直径1cmの有茎皮弁を作成して下腹部正中に移動した。この有茎皮弁は大腿動静脈を系としている皮弁であり、皮下脂肪織内にリンパ節を含んでいる。この皮弁の皮下脂肪織内にGFPラット樹状細胞を0.1mlの懸濁液にして免疫皮弁内に局注した。0.1ml中に約100万個の樹状細胞を含めることが出来た。皮弁を縫い付け、48時間後に皮弁組織を回収し、GFP陽性樹状細胞の局在を解析する準備までおこなった。GFPラット由来の樹状細胞の追跡のためにはGFP陽性細胞の可視化が必要であるが、その実験手法に習熟していないために進行が遅れた。GFP蛍光を直接可視化するのみではなく、抗GFP抗体を用いてGFP陽性細胞を免疫染色することを検討する。また、この系に関して経験のある研究者からアドバイスを受けるほうが良いことがわかった。がん免疫皮弁は頭頚部癌や乳がん切除同時再建にもちいる筋皮弁内に腫瘍免疫を付加した樹状細胞を注入し、移植することで残存腫瘍を制御しようとする概念である。平成28年度は平成27年度に引き続き、静岡がんセンター免疫治療部において、ラット細胞を用いた細胞挙動の追跡実験をおこなった。皮弁内にGFPによりラベリングした細胞を注入し、蛍光顕微鏡により観察した。これによりGFP陽性細胞が皮弁内や周辺組織内に分布していることがわかったが、蛍光のバックグランドが強く正確な解析はやや困難であった。今後は抗GFP抗体を用いた免疫染色などにより細胞分布を同定する必要があると考えられた。また、平成28年度はがん免疫皮弁の臨床応用の実施を視野におき、ヒトに近い動物をもちいて皮弁を作成し、細胞を安全に注入できるかを検証する必要があった。そのため、非臨床試験の予備実験として、自治医科大学先端医療技術開発センターにおいてブタを用いた皮弁モデルの開発をおこなった。ブタ(家畜豚15kg前後)6頭を用いて実験を行った。ブタを全身麻酔下におき、鼠径部において浅大腿動脈分枝を露出した。浅大腿動脈分枝を系とした皮弁は鼠径部に最大で20*20cm程度作成可能とみられた。細胞注入部位と想定される血管吻合部の血管径は1.5mmから3mm程度であり、ヒト皮弁に近似していることがわかった。また、同部において顕微鏡下に微小血管吻合実験もおこない、成功した。ブタ鼠径部皮弁はがん免疫皮弁のモデルとして使用可能であることがわかった。ブタを用いた手術および術後観察は順調であったが、組織分析に予想外に時間がかかった。また、ラットを用いたGFP陽性細胞の解析手法を確立できなかったため、当初計画しているたGFPブタを用いた細胞実験を開始できなかった。平成28年までは、ブタを用いた皮弁作成が可能であるかの検証をおこない、皮弁モデル動物として使用可能であることが確認できた。さらに、平成29年度はがん免疫皮弁のリンパ流の解析および、腫瘍免疫反応の強化を視野におき、自治医科大学先端医療技術開発センターにおいてヒトに近いブタをもちいて皮弁周囲組織のリンパ流の解析をおこなった。まず、ブタ(家畜豚15kg前後)2頭を用いて実験を行った。ブタを全身麻酔下におき、インドシアニングリーンを足部に注入し近赤外光カメラを用いて、リンパ流を観察した。皮膚切開により、リンパ管を露出したところ、リンパ管は膝レベルで皮下脂肪内に10本以上確認することができた。リンパ管直径は0.3mmから0.5m m程度であり、ヒト皮弁に近似していることがわかった。また、免疫皮弁中のリンパ管と静脈を吻合することで、より効率的な腫瘍免疫反応を惹起できる可能性がある。

皮弁採取部において顕微鏡下にリンパ管静脈吻合実験が可能であるかの検証もおこなった。吻合は4か所についておこなった。2週間後に組織を摘出ししたところ、吻合部が開存しているものが1例あった。技術的な改善により、開存率の向上が望まれたが、ブタがん免疫皮弁モデルのリンパ管も解析可能であることがわかった。「がん免疫皮弁」とは皮膚・皮下脂肪と血管茎を一塊とした「皮弁」の中に、癌特異的抗原により免疫能を付加した樹状細胞を移植して、局所の癌免疫応答を誘導するというコンセプトの皮弁である。ラット免疫皮弁モデルにおいて株化腫瘍細胞に対して増殖抑制効果を示すことがわかっている。H27ー29年度は、臨床応用を見据えてラットの下腹部に作成した免疫皮弁モデルを用いて移植した細胞の挙動追跡実験およびブタ鼠径部の皮弁モデル、リンパ流の解析をおこない、ブタモデルによって「がん免疫皮弁」の解析が可能であることがわかった。GFPラットの実験系の進行とともに、臨床応用を見据えて、大動物での実験系の立ち上げにも取りかかる。具体的には、ミニブタを用いて免疫皮弁の研究が可能かどうか検証する。まず、自治医科大学先端医療技術開発センターにおいて、ミニブタそけい皮弁を作成して生着するかどうかを検討する。また、GFPミニブタの大腿骨から樹状細胞を採取培養できるかを検証する。臨床応用のためには樹状細胞追跡試験が必要であり、静岡県畜産技術研究所中小家畜研究センターで開発されたGFP陽性マイクロミニブタを用いる予定である。平成29年度は前年度に引き続きブタ実験を実施する。前年度実施できなかった完全に遊離した皮弁の作成と再移植および、免疫細胞の移動経路になるであろうリンパ管の解析を行う予定である。また、前年度に実施できなかったGFPブタを用いた実験も引き続き試みる予定である。形成外科学研究実施の遅延により購入しなかった物品があったため。当該年度に実施予定であったGFPラット・GFPブタ実験の一部を実施できなかったことにより余剰金が生じた。遅延した部分の研究に用いる物品の購入に充てる計画である。当該年度に実施できかなかったGFPラット・GFPブタ実験の一部を引き続き実施する予定である。
中世東国における領主権力と地域社会

本研究は、中世後期における関東・奥羽の領主権力の実態(「洞」を基盤とする権力編成のあり方)を解明し、当該地域における研究概念の枠組みを再構築することを課題としている。今年度の研究実績について、以下の3点にまとめて報告する。1関連史料の調査・集積:昨年度に引き続き、研究の基盤となる史料の集積に取り組んだ。特に、室町期佐竹氏の由緒や礼節が記載された「康応記録」という史料の網羅的収集を試みた。調査成果から「「康応記録」の成立と伝来ー戦国期佐竹家中の系図類作成に関する一考察ー」と題した論文を執筆し、『常総中世史研究』5(茨城大学中世史研究会、2017年3月)に掲載が決定した。2戦国期北関東・南奥羽の領主権力及び領域支配構造の実態解明:昨年度研究に取り組んだ、15世紀の常陸領主に関する研究をまとめた「佐竹氏と江戸氏・小野崎氏」と題した論文が、高橋修編『佐竹一族の中世』(高志書院、2017年1月)に掲載された。16世紀における北関東の領主権力について、主に常陸江戸氏を対象に据え研究に取り組み、「洞」研究会や歴史学研究会中世史部会例会にて口頭発表を行った。一方、南奥羽の領主権力については岩城氏を対象に据え研究に取り組んだ。昨年度行った口頭発表の成果を基に「一五世紀における岩城氏の内訌と惣領」という論文を執筆し、『歴史』128(東北史学会、2017年5月)に掲載が決定した。3福島第一原子力発電所事故被災地の歴史・文化の継承の取り組み:本研究の対象地域の一つである福島県浜通り地区は、原発事故により地域コミュニティが崩壊し、歴史・文化を継承することが非常に困難な状況にある。そのため、地域に残されている歴史資料を保全し、後世に継承することが重要であると考え、資料保全活動に取り組むとともに、学会・国際シンポジウム・海外の大学にて状況を発信することで、当該地域の課題を共有することに努めた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、関東・奥羽の領主権力を研究することで、戦国期東国における地域権力の概念を相対化し、研究概念の枠組みを再構築していくことにある。平成27年度は戦国期の北関東・奥羽に特徴的にみられる「洞(うつろ)」という概念と領主権力の領域支配構造との関係を明らかにするため、15世紀16世紀初頭を対象に研究を行った。研究実績は以下の通りである。(1)室町・戦国初期の奥州岩城氏の研究。室町後期の岩城氏当主発給書状を調査・分析し、その成果を星川礼応氏との共著「「伊達家文書」所収「岩城親隆書状」の再検討」(『仙台市博物館調査研究報告』36号、2016年3月)として公表した。また、2015年7月に東北学院大学中世史研究会第47回大会、同年8月に第53回中世史サマーセミナーにて口頭発表を行い、岩城氏が戦国期権力化していく過程と「洞」の関係、及び領域支配構造の実態について考察を行った。(2)南北朝・室町期の奥州標葉氏の研究。調査の過程で発見した新出史料を基に研究を行った。その成果は相馬郷土研究会例会2015年度9月例会にて口頭発表するとともに、2016年3月に発行された『相馬郷土』31号に「南北朝・室町期の標葉下浦氏ー新出史料海東家文書の「下浦家伝来中世文書」の考察ー」として論文を公表した。従来の研究では室町期の標葉氏の実態は不明とされていたが、室町期の標葉氏(特に一族の下浦氏)が陸奥国海道五郡一揆の標葉庄の代表者、且つ室町幕府の京都扶持衆として活動していたことを明らかにした。(3)室町期の常陸佐竹氏の研究。佐竹氏と国衆である江戸氏・小野崎氏との関係を15世紀に遡って考察し、佐竹氏が戦国期に「洞」を形成する過程について分析を行った。この成果については、2016年度刊行予定の論文集(高橋修編『佐竹一族の中世』、高志書院)に拙稿「十五世紀における佐竹氏権力と江戸氏・小野崎氏」を執筆した。研究課題を遂行するために当初の計画では、地域ごとに分析を進めていく構想を立てていた。具体的には、1年目(平成27年度)に戦国期常陸国を対象とした研究を、2年目(平成28年度)に戦国期奥州地域を対象とした研究を行い、その上で関東と奥羽両地域とのつながりを明らかにしていこうとしたのであった。しかし、実際に研究を進めていく過程で、当該地域は政治史が複雑にリンクしあっており、且つ領主権力の立場が時期によって目まぐるしく変化していることが判明し、当初の研究計画のままでは課題遂行が困難であるとの見解に至った。加えて、戦国期の北関東・奥羽地域において特徴的に表れる「洞(うつろ)」概念についても、両地域とも同時期に史料上頻出する点を踏まえると、両地域を跨がる形でその形成過程と実態を捉え直していく視点が必要があると考えるようになった。そのため、研究計画を一部見直し、地域によって研究対象を区分するのではなく、時期ごとに両地域を比較しながら研究を行い、課題へアプローチすることとした。以上の状況を踏まえて、H27年度は以下の3点から研究課題に取り組んだ。(A)基礎データとなる史料の収集と見直し。

(B)南北朝室町期における関東・奥羽の領主権力の実態解明。(C)戦国期における関東・奥羽の領主権力の領域支配構造の解明。(A)については、史料を所蔵する博物館や個人宅に赴き、史料の原本調査を行うとともに、博物館等が所蔵する未翻刻史料を解読し、関連史料を網羅的に収集することで、研究の基礎となる史料データを集積することができた。また、(B・C)については、1516世紀初頭の奥州岩城氏・標葉氏、常陸佐竹氏を主な対象として研究を行い、口頭発表及び論文発表において研究成果を公表することができた。H27年度の取り組みによって、今後本格的に研究課題である戦国期の領主権力を研究する基盤を整えることができたと考えている。本研究は、中世後期における関東・奥羽の領主権力の実態(「洞」を基盤とする権力編成のあり方)を解明し、当該地域における研究概念の枠組みを再構築することを課題としている。今年度の研究実績について、以下の3点にまとめて報告する。1関連史料の調査・集積:昨年度に引き続き、研究の基盤となる史料の集積に取り組んだ。特に、室町期佐竹氏の由緒や礼節が記載された「康応記録」という史料の網羅的収集を試みた。調査成果から「「康応記録」の成立と伝来ー戦国期佐竹家中の系図類作成に関する一考察ー」と題した論文を執筆し、『常総中世史研究』5(茨城大学中世史研究会、2017年3月)に掲載が決定した。2戦国期北関東・南奥羽の領主権力及び領域支配構造の実態解明:昨年度研究に取り組んだ、15世紀の常陸領主に関する研究をまとめた「佐竹氏と江戸氏・小野崎氏」と題した論文が、高橋修編『佐竹一族の中世』(高志書院、2017年1月)に掲載された。16世紀における北関東の領主権力について、主に常陸江戸氏を対象に据え研究に取り組み、「洞」研究会や歴史学研究会中世史部会例会にて口頭発表を行った。一方、南奥羽の領主権力については岩城氏を対象に据え研究に取り組んだ。昨年度行った口頭発表の成果を基に「一五世紀における岩城氏の内訌と惣領」という論文を執筆し、『歴史』128(東北史学会、2017年5月)に掲載が決定した。3福島第一原子力発電所事故被災地の歴史・文化の継承の取り組み:本研究の対象地域の一つである福島県浜通り地区は、原発事故により地域コミュニティが崩壊し、歴史・文化を継承することが非常に困難な状況にある。そのため、地域に残されている歴史資料を保全し、後世に継承することが重要であると考え、資料保全活動に取り組むとともに、学会・国際シンポジウム・海外の大学にて状況を発信することで、当該地域の課題を共有することに努めた。H27年度は当初の研究計画を一部見直し、15世紀16世紀初頭(室町期戦国初期)の奥州岩城氏・常陸佐竹氏等を対象に、彼らが戦国期権力化していく過程と「洞」の実態、領域支配構造と地域秩序に関する研究を実施した。H28年度は、前年度に得た蓄積を基に、戦国期の北関東・南奥羽における領主権力に関する研究を継続していく。H28年度は研究課題を遂行するため以下の課題に取り組んでいく。(A)関連史料の調査・集積。H27年度と同様、基礎となる史料の収集・見直しを一つの軸とする。具体的には、常陸佐竹氏関連史料を多数収蔵している秋田県立公文書館・茨城県立歴史館、中世史料の影写本を多数所蔵している東京大学史料編纂所における史料調査を行うつもりである。なお、H28年度に予定していた仙台市博物館所蔵「伊達家文書」の原本調査はH27年度に実施済みである。(B)戦国期の北関東・南奥地域の領主権力の実態解明、及び両地域の比較検討。
サイクリックADPリボースとその誘導体を用いた糖尿病治療法の開発

本研究の目的は研究代表者らが新しく見出したグルコース刺激によるインスリン分泌の細胞内情報伝達物質であるcyclic ADP-ribose(cADPR)およびその誘導体を用いた糖尿病治療法開発の基礎研究である。平成7年度の研究は順調に進行し、以下の様に研究目的が達成された。2.cADPR誘導体として8-アジドcADPRを化学的、酵素的に調製した。
自然薯の脂質メディエーターをターゲットとした食品機能性の探索

本研究では,我が国原産の自然薯の新規食品機能性を探索する目的で,特にPGE2合成系をターゲットして検討を行った。PGE2は,慢性疾患の素因となる炎症や,癌などの様々な病態に関与する脂質メディエーターである。炎症や癌のモデル細胞用いて,自然薯抽出物による効果を検討したところ,PGE2合成に関わるCOX-2とmPGES-1の発現抑制と,癌細胞のアポトーシス誘導や炎症性サイトカインの抑制が認められた。また,炎症をともなう皮膚癌モデルマウスにおいても,自然薯投与によってPGE2合成系抑制と抗炎症・抗腫瘍効果が認められた。脂質メディエーター合成系におけるシクロオキシゲナーゼ(COX)-2と膜結合型PGE合成酵素(mPGES)-1の誘導と、それに伴うPGE2の過剰産生が炎症や癌の惹起や増悪化に関わる。平成24年度には、自然薯抽出物によるこれらの酵素の発現抑制と細胞レベルでの抗炎症・抗腫瘍効果を明らかにした。平成25年度は、これらの効果をin vivo解析において実証するために、免疫系制御と炎症反応を伴う皮膚癌モデルを用いて、自然薯の効果を検討した。本モデルにはイニシエーターとして7,12-dimethylbenz[α]anthracene (DMBA)と、プロモーターとして12-Ο-tetradecanoylphorbol 13-acetate (TPA)を21週間連続塗布したマウスを用いた。自然薯処理群として、10%自然薯粉含有食の経口投与(自然薯含有食群)、あるいは自然薯粉50%エタノール抽出物の塗布(自然薯抽出物塗布群)を行った。各群のマウスの腫瘍形成を計測したところ、自然薯処理群において、ポリープのサイズに抑制効果が認められ、病理組織検査でも癌化した角化細胞増殖による表皮の肥厚の抑制が観察された。さらに、組織化学的解析により、COX-2免疫陽性反応の低下と、癌組織周囲の炎症性細胞の浸潤低下も認められた。また、皮膚中の脂質を抽出し、液体クロマトグラフ質量分析(LC/MS-MS)を用いてリッピドメタボローム解析を行ったところ、自然薯処理群においてPGE2とPGD2の産生量が減少し、PGF2α産生量は上昇していた。遺伝子発現解析の結果では、COX-2、mPGES-1、IL-1β、IL-6の発現抑制が確認された。以上の結果より、皮膚癌in vivoモデルにおいて、経口摂取と抽出物塗布のいずれでも、自然薯のPGE2合成系酵素の発現抑制を伴う抗炎症・抗腫瘍効果を有することが明らかとなった。本研究では、脂質メディエーターの1つであるプロスタグランジン(PG)E2産生系をターゲットとして、自然薯による抗炎症・抗腫瘍効果を立証し、その機能性成分の同定目指す。PGE2合成系において、特に病態時に誘導されてくるシクロオキシゲナーゼ(COX)-2と膜結合型PGE合成酵素(mPGES)-1の高い発現とPGE2産生亢進の認められるヒト肺癌A549細胞ならびに大腸癌Caco-2細胞を用いて、自然薯50%エタノール抽出物添加による両酵素の発現抑制効果について明らかにし、さらにCOX活性とPGE2産生量の低下についても確認した。PGE2は、様々な癌の発生や増悪化を導くことが知られている。次に、自然薯抽出物による抗腫瘍効果について検討した。自然薯抽出物添加によって、A549細胞における抗アポトーシス因子Bcl-2の発現抑制と、TUNEL法によるアポトーシス細胞の増加が確認された。以上の結果より、自然薯抽出物はPGE2合成系酵素の発現抑制を伴う抗腫瘍効果を有することが立証された。さらに、炎症モデルのLPS刺激マウスマクロファージRAW267細胞を用いた実験においても、自然薯抽出物によるCOX-2とmPGES-1の発現抑制が認められ、抗炎症効果についても結果を得た。このような自然薯の効果が、COX-2とmPGES-1を転写レベルで制御しているのかについて、ルシフェラーゼ遺伝子を用いたレポーターアッセイ法によって解析した。少なくともCOX-2については、自然薯によるプロモーター活性の低下を示す所見が得られた。今後、mPGES-1についても検証を進めるために、現在レポーターアッセイ用のプラズミドDNAと実験系を構築中である。一方、mRNA発現レベルでは上昇の見られたPPARγについては、自然薯によるプロモーター活性の上昇が認められず、転写レベルでの制御は認められなかった。本研究では、炎症や癌の惹起に関わる脂質メディエーターのPGE2合成系をターゲットとした食品機能性の探索を行ってきた。

これまでの実験から、自然薯抽出物によるシクロオキシゲナーゼ(COX)-2と膜結合型PGE合成酵素(mPGES)-1の発現抑制によって、PGE2産生低下にともなう抗炎症・抗腫瘍効果を、癌や炎症のモデル細胞、あるいは、炎症をともなう皮膚癌モデルマウスにおいて明らかにした。皮膚癌モデルマウスにおいては、自然薯の経口摂取と抽出物塗布のいずれでも、COX-2とmPGES-1の発現抑制と腫瘍形成抑制や炎症性細胞の浸潤低下ならびに、炎症性サイトカインや炎症性脂質メディエーターの産生低下が明らかとなった。さらに、大腸癌モデルとアトピー性皮膚炎モデルに対する効果についても実施し、現在解析中である。このような効果を有する自然薯抽出物から、その効果に寄与する機能生成分を同定するために、各種クロマトグラフィーを用いて分析したところ、少なくともCOX-2に対する効果を有する成分は2つ存在した。その一つが植物ステロールのジオスゲニンであることを明らかにし、効果を検証したところ、COX-2に対しては発現抑制効果を有するものの、その程度は自然薯抽出物よりも弱く、また、mPGES-1に対しては有意な効果が認められなかった。このことから、自然薯抽出物で観察された効果は、いくつかの機能性成分の複合的な効果であることが考えられ、現在さらに別の機能生成分についても分析を進めているところである。脂質生化学本年度予定していた皮膚癌モデル動物を用いた自然薯によるCOX-2とmPGES-1の発現抑制効果と抗炎症・抗腫瘍効果についての検証は達成できた。さらに、リッピドメタボローム解析においても、動物実験におけるPG代謝産物の解析結果を得ることができた。また、培養細胞系を用いたmPGES-1プロモーターアッセイの構築も順調に進んでいる。平成25年度の結果から、自然薯粉の経口摂取においても効果が認められたことから、次年度には、大腸癌モデルならびにアトピー性皮膚炎モデルについて検討していくための準備に着手している。本年度予定していた自然薯によるCOX-2とmPGES-1の発現抑制効果について、モデル細胞を用いた検証はおおむね達成できた。ターゲットとするCOX-2やmPGES-1の転写調節に関与する炎症性サイトカインの発現についても、TNF-α、IL-6、NF-κB、IL-1βなどの所見を得た。遺伝子発現レベルのみならず、タンパク質発現や酵素活性、PGE2産生量についての効果も確認された。さらに、COX-2プロモーターの活性低下についても所見を得ている。また、COX-2とmPGES-1発現抑制に伴う癌細胞のアポトーシス誘導も遺伝子発現解析ならびにTUNEL in situ検出法により明らかにし、培養細胞を用いた自演所抽出物による抗腫瘍効果が立証された。さらに、次年度以降に予定していた動物モデルを用いた検証についても、本年度内に皮膚癌モデルについては検証実験を開始している。すでに、自然薯の抗腫瘍効果を示す所見を得ている。ただし、mPGES-1のプロモーター活性測定ならびにメタボローム解析については次年度にも継続予定である。平成26年度は、自然薯の効果をさらに他の疾患モデル動物で検証する。そのために用いるモデルには、大腸癌モデル、アトピー性皮膚炎モデルを予定している。解析手法については、これまでの方法に加え、分子イメージング解析も検討している。また、in vitro実験においては、mPGES-1の転写抑制を明らかにするためのリポーターアッセイ系を確立し、検証する。また、自然薯の有効成分の単離同定も進めていく予定である。
分子をベースとしたソフトな磁気光学マテリアルの研究

液体は形状を自在に変えることができることから、究極のフレキシブル材料と捉えることができる。近年、液体を構成する分子そのものに機能を付与することで、フレキシブルな機能性液体材料を開発する研究が注目されている。本研究は、さまざまな金属錯体イオンを含む磁性イオン液体に着目し、液体の磁気光学材料を開発することを目的としている。磁気光学材料は様々な光デバイスに応用されているが、磁気光学材料として従来は無機結晶からなる固体材料が研究されてきたために液体の磁気光学材料は新規性が高く、さらにデバイス応用上のメリットを有する。平成30年度は、前年度にひきつづき、主として以下の2つの物質系について研究を行った。(1)ランタノイド錯体イオンからなるイオン液体:前年度とは異なるランタノイド錯体からなるイオン液体の合成に取り組み、吸収スペクトル・発光スペクトル、およびファラデー回転スペクトルの測定を行った。また、磁気物性の測定からモル磁化率を求め、有効磁気モーメントの大きさを見積もった。測定されたファラデー回転角の磁場依存性からヴェルデ定数を評価した。(2)鉄錯体からなるイオン液体:前年度合成したイオン液体とは異なる炭素数のアルキル鎖を有するイオン液体を合成し、ファラデー回転スペクトル、ラマンスペクトルの測定を行った。研究期間全体を通して、様々な金属錯体やカチオンを用いたイオン液体の合成を行ったことにより、磁気光学効果および磁気物性の特徴を比較検討することが可能になった。本研究により、磁気光学効果の分子レベルでの起源を包括的に議論することができるようになった。さらに本研究成果をもとにして磁性イオン液体の磁気光学デバイスへの応用にむけたシーズが得られた。我々はこれまでに磁気光学スペクトル測定システムを開発し、Fe3+イオンを含むイオン液体のファラデー効果について研究を行い、このイオン液体が磁気光学材料として優れた特性を有していることなどを明らかにしてきた。これらの成果を踏まえ、本研究では、さまざまな金属イオン錯体を含む磁性イオン液体を合成し、そのファラデー効果について系統的に研究を展開することを目的としている。特に、ランタノイド錯体を含むイオン液体、および、Fe3+イオンの錯体から構成される磁性イオン液体に焦点を当て、それらの合成およびファラデー効果の測定を行うことを目指している。研究初年度である平成28年度は、まず、ランタノイド錯体からなるイオン液体の合成に着手した。希土類元素の錯体をいくつか選びイオン液体の合成を試みたところ生成物が得られ、生成物の1HーNMRスペクトル測定、エレクトロスプレーイオン化質量スペクトル測定、元素分析、などの各種分析法により、目的とするイオン液体が得られたことを確認した。合成したイオン液体の吸収スペクトルおよびファラデー回転スペクトルの測定を行い、さまざまな波長におけるヴェルデ定数の評価を行った。さらに、1ーアルキルー3ーメチルイミダゾリウムとFe(III)Cl4ー錯体からなるイオン液体の合成にも取り組み、アルキル鎖長とファラデー効果の大きさのあいだに相関があることを見出した。これらの結果について学会で発表を行った。研究対象となるイオン液体の合成、および磁気光学特性の評価は滞りなく進行しており、研究課題は順調に進展していると考えられる。磁気光学効果は、フォトニクス分野において重要な物性であり光通信デバイスなどへ応用されている。近年、金属錯体などを対象とした磁気光学効果の研究が脚光を浴びている。本研究では、さまざまな金属錯体イオンを含む磁性イオン液体を合成し、磁気光学効果であるファラデー効果について網羅的に研究を展開することを目的としている。平成29年度は、主として以下の2つの物質系について研究を行った。(1)ランタノイド錯体イオンからなるイオン液体:前年度にひきつづきランタノイド錯体からなるイオン液体の合成に取り組み、吸収スペクトル・発光スペクトル、およびファラデー回転スペクトルなどの測定を行った。測定されたファラデー回転角の磁場依存性から、物質固有のパラメーターであるヴェルデ定数を評価し、様々なランタノイド元素を含むイオン液体のファラデー効果を比較することができた。また磁気物性の測定から磁化率を求め、有効磁気モーメントの大きさを見積もった。さらに磁気光学効果を分子論的に説明する枠組みとして知られる、いわゆるファラデーA,B,C項にもとづき、ランタノイド元素に固有の磁性とファラデー効果とのあいだの相関について考察を行った。(2)鉄錯体からなるイオン液体:前年度にひきつづき、1ーアルキルー3ーメチルイミダゾリウムとFe(III)Cl4-錯体からなるイオン液体の合成およびファラデー回転スペクトルの測定に取り組んだ。またラマンスペクトルの測定を行った。研究対象となるイオン液体の合成、および磁気光学特性の評価を滞りなく推進しており、研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。(1)ランタノイド錯体イオンからなるイオン

液体:前年度とは異なるランタノイド錯体からなるイオン液体の合成に取り組み、吸収スペクトル・発光スペクトル、およびファラデー回転スペクトルの測定を行った。また、磁気物性の測定からモル磁化率を求め、有効磁気モーメントの大きさを見積もった。測定されたファラデー回転角の磁場依存性からヴェルデ定数を評価した。(2)鉄錯体からなるイオン液体:前年度合成したイオン液体とは異なる炭素数のアルキル鎖を有するイオン液体を合成し、ファラデー回転スペクトル、ラマンスペクトルの測定を行った。研究期間全体を通して、様々な金属錯体やカチオンを用いたイオン液体の合成を行ったことにより、磁気光学効果および磁気物性の特徴を比較検討することが可能になった。本研究により、磁気光学効果の分子レベルでの起源を包括的に議論することができるようになった。さらに本研究成果をもとにして磁性イオン液体の磁気光学デバイスへの応用にむけたシーズが得られた。平成28年度にひきつづき、ランタノイド錯体やFe3+錯体からなるイオン液体の合成とファラデー回転スペクトルの測定をすすめる。さらに磁気物性・磁化率の評価もあわせて行うことを計画している。平成29年度にひきつづき、ランタノイド錯体イオンやFe(III)錯体からなるイオン液体の合成とファラデー回転スペクトルの測定をすすめる。さらに磁気物性の評価にもひきつづき取り組む。研究遂行に必要な物品を当年度内に購入する計画であったが、物品の納期が当初の予定よりも遅れ、翌平成29年度に納品されることになったため「次年度使用額」が発生した。平成29年度中に当該物品の購入費用として使用する計画である。
ゲノム情報および遺伝的特性を基盤とした魚類温度適応機構に関する研究

メダカは0°C付近から35°Cを超える温度で生息可能であり、EST解析やゲノム解析による遺伝情報の蓄積も著しい・本研究では、メダカ温度適応機構の解明を目的とし、本年度は、メダカ培養細胞を対象に、温度変化に伴う遺伝子発現変動を網羅的に調べ、発現変動を示した遺伝子につきGene Ontology(GO)解析を行った。まず、北日本集団メダカ由来細胞OLHNI-el株を継代温度の25°Cから15°Cへ移行し、移行7日以内の経時的な遺伝子発現変動を、約3,500遺伝子を含むcDNAマイクロアレイを用いて調べた。15°C処理により発現変化がみられた313遺伝子につき、GO termに基づき17群の生体反応のクラスターに分類した。その結果、タンパク質の生成および修飾、糖質および核酸代謝、細胞構造および形態形成の各クラスターに含まれる遺伝子の発現パターンが15°C処理により大きく変化することが明らかになった。次に、上記解析により、温度移行後の初期に顕著な発現変動が認められたcysteine-rich angiogenic inducer61遺伝子につき、北日本集団メダカ由来細胞OLHNI-el、Odate-elおよびKino-e2株を対象に、25でから15および5°Cへ培養温度を下げ、移行24時間以内の経時的なmRNA蓄積量の変化を定量的RT-PCRにより調べた。その結果、全ての細胞株で温度移行1時間後からmRNA蓄積量の増大が認められ、また、その増大は15°Cより5°Cで大きかった。本遺伝子の5'上流転写調節領域1kbをメダカ・ゲノムデータベースより取得しモチーフ解析したところ、免疫や細胞増殖に関係するシグナル伝達に重要な転写因子NFkBの結合領域が複数みられた。この結果は、NFkBカスケードが魚類の低温適応に関与する可能性を示した報告(Hirayama et al.,2006)と一致した。メダカは0°C付近から35°Cを超える温度で生息が可能な広温域製魚類である。また、日本国内外に明確な地域集団が存在し、遺伝的多様性が大きく、EST解析やゲノム解析による遺伝情報の蓄積も著しい。本研究では、メダカ温度適応機構の解明を目的とし、本年度は、種々の地域集団由来培養細胞を対象に、細胞レベルでの温度適応能と温度変化に伴う遺伝子発現変化を調べた。北日本、南日本および東韓集団メダカ、および近縁種の東南アジア地域生息セレベスメダカ由来培養細胞の計10株につき、温度移行に伴う細胞数の変化を調べた。その結果、北日本および東韓集団由来細胞は、33°Cから15°Cへ移行後、顕著な増殖を示した。一方、南日本集団由来細胞およびセレベスメダカ由来細胞ではこの温度で、細胞数は一定もしくは減少傾向にあり、地域集団間で15°Cでの増殖能に差があることが明らかとなった。次に、メダカESTライブラリーを利用して約3,500cDNAからなるマイクロアレイを作製した。25°Cで1ヶ月以上継代した北日本および南日本集団由来細胞、それぞれOLHNI-e1およびOLHdrR-e3株を、両株間で細胞増殖能に差がみられた15°Cへ移行後、0、3、12時間、および1、3日目に細胞を採取し、上記cDNAマイクロアレイを用いて遺伝子発現解析を行った。遺伝子発現プロファイルを比較し、ANOVAによる統計解析を行ったところ、15°C移行後3日目で127クローンのmRNA蓄積量が両株間で有意に異なった(P<0.05)。これらのクローンは細胞増殖、シグナル伝達、代謝および転写など様々な機能に関わる遺伝子が含まれ、北日本および南日本集団由来細胞間で15°Cにおける代謝応答が大きく異なることが明らかとなった。今後、メダカゲノムデータベースを利用し、発現挙動が類似する遺伝子群の転写調節領域の比較により、温度依存的な遺伝子発現の機序モデルを提案する。

本遺伝子の5'上流転写調節領域1kbをメダカ・ゲノムデータベースより取得しモチーフ解析したところ、免疫や細胞増殖に関係するシグナル伝達に重要な転写因子NFkBの結合領域が複数みられた。この結果は、NFkBカスケードが魚類の低温適応に関与する可能性を示した報告(Hirayama et al.,2006)と一致した。
ヒトを含む霊長類下顎骨の力学的特性に関する研究

下顎骨のCT画像(ヒト、チンパンジー、ゴリラ、ニホンザルの4種)から三次元有限要素モデルを構築した。CT画像のスキャン間隔は前頭方向に5mmであったが、この間隔では補間が困難な部位がいくつか存在した。モデル構築に十分なデータを得るためには、23mm間隔でのスキャンが望ましいと思われる。この構築されたモデルを用いて、三次元有限要素法による咀嚼のシミュレーションを行った。有限要素法による計算結果では、顎全体の応力分布は4種ともほぼ共通であることが確かめられた。大臼歯への垂直方向の荷重(=咬合力)をかけると下顎体下縁部に、水平方向の荷重をかけるとオトガイ結合部の舌側面に強い応力が生じた。このような4種共通の応力分布から見て、下顎骨全体はU字型のはりで近似できるようなふるまいをすることが推測される。また、材質別にみると、主として緻密質骨に相当する部分に高い応力がみられ、海綿質骨では緻密質骨に比べて非常に小さい応力しか生じていなかった。よって、通常の咬合力に対しては緻密質骨で対抗していると考えられる。但し、繰り返し荷重や衝撃に対する強さは別に考慮する必要がある。細部の応力分布では若干の種差が見られたが、サイズの違いも考慮すると、違いの有意性を確かめられる程ではなかった。また、今回の分析手法では、種間の違いをもたらした要因を特定するまでには至らなかった。今後、数種および個体数を増やして更に分析を続ける予定である。
フランス暴動後の移民集住地区における地域ネットワークの構築と機能

2005年10月末にパリ郊外で始まった「暴動」は、フランスの移民とその子弟が抱える社会、経済、人種、宗教、文化問題の存在を露呈させる結果となったが、実際に同様の事件は1980年代初めから移民の集住する大都市郊外でくり返し発生してきた。本研究はこうした歴史的経緯のなかに2005年暴動を位置づけ、90年代以降行われてきた一連の「暴動対策」の成果と問題点を明らかにし、2005年暴動後に地域レベルで行われている新たな取り組みを検証し、特に行政と移民のあいだを結ぶ存在として活動を行うNPO団体が形成するゆるやかな地域ネットワークとその機能・役割・課題の実態把握とその分析を目指す。本年度はまず、本研究の第一の課題として、過去に行われてきた「暴動対策」の現場における評価を明らかにした。1990年代初めから政府主導で進められた暴動対策は、失業対策などの社会統合政策と、警察による取締りの強化・厳罰化を二本の柱にしていた。これらの政策が地域社会でどう受容されているのかを検討するため、パリ北部セーヌ・サン・ドニ県の行政・教育関係者、地域で活動するNPO関係者、また同県の公営団地自治会メンバーと住民に対して聞き取り調査を行った。そこで明らかになったのは、地元の住民や関係者が政策に一定の評価を与えつつも、政策が始まる以前から現場で草の根的活動を続けていた地域アクターの経験や声が政策にほとんど反映されなかったことに対して強い不満と苛立ちを覚えていることだった。政府が地域のアクターを、自らが定めた政策の下請け的に実施するものと位置づけたことも、地域アクターの反発を引き起こした。その結果、地域社会の核となるアクターと、行政の連携がほとんど見られなかったことがわかった。また第二の課題である、地域のアクターが構成するネットワークを明らかにするため、2005年末に形成されたネットワーク「レゾー・93」に参加する団体やアクターに、ネットワーク形成の経緯と機能について聞き取りを行った。現場での活動を続けてきたアクターたちは、2005年の暴動勃発後に、個別で行う取り組みの限界を再認識し、よりグローバルな形で問題に対応するためにネットワークを形成した。二月に一回ミーティングが開かれ、共同アクションの方向性をめぐって議論が続けられている。ネットワークを構成したことで、以前より行政への働きかけが効果的になったという利点のある一方、ネットワークを構成する三十あまりの多様な組織間には、世代間や問題意識のズレも見られ、それをどう乗り越えるかが課題となっている。本研究は、ポスト「2005年11月」の現場で見られる新しい動きとして、パリ郊外における「地域のNPO・団体間のネットワーク」の構築と地域コミュニティにおけるその機能の分析を以下の三点を中心に行った。一点目は、過去の「暴動対策」の問題点と限界の現場における評価の再検討である。2007年夏に行った調査では、従来からの社会統合政策や防犯対策の制定において、現場で草の根的活動を続けてきたNPOはあらゆる決定から排除され、行政と地域アクターの連携がなかったことがわかった。二点目は、2005年11月以降の地域ネットワークの実態の検討である。2008年春および夏の調査では、パリ郊外セーヌ・サン・ドニ県では個別の取り組みの限界を再認識した地域のアクターが構築したネットワーク「レゾー・93」によって、地域アクターのよりグローバルな形での問題への対応が可能になり、また行政にもより効果的に働きかけられるようになったという一定の成果が確認できた。三点目は、この地域ネットワークの機能と成果、また課題、困難の検討である。県の外郭団体や移民の同胞コミュニティなどの従来型組織と、イスラーム団体などの宗教団体との連携関係の基盤はきわめて脆弱であり、家族や教育などのトピックスに関してネットワーク内部でのコンセンサスの形成が深刻な困難に陥ることもあるという問題点が明らかになった。ネットワークの形成が個々のアクターや団体に及ぼした具体的な影響に関しては、従来型の団体に関してはデータが集まったが、若者主導型の団体や宗教団体については、組織自体の不安定さという問題もあって比較検討を行うだけ十分なデータが集まらなかった。これを今後の課題として、調査を継続し分析をすすめていきたい。
走化性・増殖系に現れる非線形現象とその解析－これまでとこれから－

今年度得られた成果は以下の通りです.1.Deneubourg走化性系の時間大域存在と力学系構成(中口悦史先生,博士課程学生・上道賢太氏,九州大学修士課程学生・野田佳奈子氏との共同研究).Deneubourg系に対して今年度は,空間1次元において,時間大域存在および,アトラクターならびにリャプノフ関数の構成を行い,その成果がHiroshima Mathematical Journalに受理されました.また空間2次元においてはスモールネスを課した上で,同様の成果を得まして,現在査読付き論文誌へ投稿中です.2.走化性・増殖系に対する多余次元の分岐解析(山口大学・鳴海孝之先生,博士課程修了・青木崇明氏との共同研究).この系に対してこれまで,長方形領域において正六角形パターンを有する分岐解の存在が研究代表者らによって示されていました.そこでは余次元を1に帰着させる方法をとっていましたが,今年度,それを多余次元の場合として直接扱う方法にて分岐解を捉え直し,これまで見つかっていなかった入れ子構造を有する分岐解も新規に捉えることができました.さらに実際にその解が安定的に発生することも数値計算によって示しました.また,立方体領域における空間充填パターンも同手法で捉え直し,その成果を京都大学数理解析研究所講究録にて公表しました.3.ミツバチの造巣過程と数理モデル(山口大学・鳴海孝之先生,博士課程学生・上道賢太氏,神戸大学・本多久夫先生との共同研究).今年度は,ミツバチが造巣のきっかけとなる突起に対して引き寄せられるという新たな概念を導入し,エージェントベースモデルを構成して,ある条件下では,造巣初期段階における魚の骨様の巣パターンが形成されることをコンピュータシミュレーションによって示しました.その成果は科学一般系雑誌PLoS ONEに公表され,一部のメディアでも紹介されました.本研究は,走化性・増殖系に対して,これまでの研究成果をまとめ,そこに現れる非線形解析を整理・整備することならびに,派生するこれからの課題について研究することを目的としています.今年度得られた成果は以下の通りです.1.弱減衰作用を有する場合の時間大域存在(中口悦史先生との共同研究).これまで,関数空間をL2ベースのソボレフ空間とした場合,空間3次元までの時間大域存在を示すことができていました.今回これをLpベースのソボレフ空間(p>N)とすることで,空間N次元までの時間大域存在を証明することができました.その成果は雑誌Funkcial. Ekvac.ならびに,RIMS講究録にて印刷中です.また,成果発表として招待講演(AIMS, Madrid, 2014など)ならびに日本数学会での一般講演などを行いました.2.時空間パターンの形成(久藤衡介先生,櫻井建成先生,辻川亨先生,奥田孝志先生,鳴海孝之先生,大崎研博士課程・上道賢太氏との共同研究).これまで,2次のロジスティック項を有する走化性・増殖系には空間2次元の場合で正六角形パターン解が自明解から分岐することならびに,ホップ分岐により振動解が分岐することなどが,研究代表者等の研究などによって明らかになっています.この度そのレビューとして,日本数学会・実函数論分科会における特別講演を含む数件の報告を行いました.また,空間3次元パターンにおいて,立方晶最密充填パターンの存在が明らかになりました.その成果はRIMS講究録に掲載されます.3.反応拡散系における界面運動に対する曲率方程式の解析(矢崎成俊先生・Petr PAUS氏との共同研究).反応拡散パターンの遷移層の挙動についての研究を行いました.端点を有する有限長の曲線についての微分幾何学的な枠組みについて成果が得られ,その成果がDCDS-Sに掲載される予定です.本研究は,反応と拡散が起こる場に走化性の作用が加わった系に対して,これまでの研究をまとめ,またそこから派生するこれからの課題を研究することを目指しています.今年度得られた成果は以下の通りです:1.弱減衰作用を有する走化性・増殖系の時間大域存在.これまで,L2ベースのソボレフ空間を選択した場合に,空間3次元までの時間大域存在を示すことができていました.今年度,これをLpベースのソボレフ空間(p>N)とした場合に,空間一般次元における時間大域存在を示すことができ,その成果が印刷中です.さらに領域の凸性を仮定すると,減衰オーダーの制限を緩和することが可能となることも分かり,現在その成果を査読付き論文誌に投稿中です.2.空間2,3次元の走化性・増殖系の解のパターン形成.これまで,研究代表者らの研究によって,2次のロジスティック項を有する走化性・増殖系に空間2,3次元において,最密充填構造を有するパターン定常解の存在が示されています.その成果を含む内容を九州関数方程式セミナーにおける招待講演で発表しました.3.反応と拡散が起こる場における遷移層ダイナミクスに対する曲率方程式の定式化.本研究では端点を有する有限長の曲線について,その微分幾何学的定式化と数値計算スキームの開発を行い,成果をDCDS-Sにおいて出版しました.4.走化性昆虫の造巣過程に対する数理モデリング.走化性生物のプロトタイプとしてミツバチを取り扱い,その造巣過程を観察しています.最終的には微分方程式モデルとして定式化し,その解析を行うことを目標としていますが,今年度はまず,N個体に対するエージェントシミュレーションにて造巣初期段階のモデリングを行いました.その成果を,生物の群行動とロボティクスに関する国際研究集会におけるポスター発表を含む2件にて公表し,また査読付きアブストラクトも公表しています.