hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
下水汚泥からの重金属除去とコンポスト化による荒廃地緑化利用に関する実証的研究

下水汚泥などの有機性廃棄物の排出量は近年増加しており、全産業廃棄物中の大半を占める状況である。これらは肥料成分に富み、緑化工の分野において荒廃地緑化や植生回復のための生育基盤材として再利用が可能であると期待されているが、実際の利用に際しては解決すべき多くの課題があり、明確な法的規制が確立されるのを待つまでもなく、効率的で安全な有効利用の方策を確立することが必須の課題である。本研究は、下水汚泥の緑地利用における最も基本的、かつ重要な問題である、活性汚泥処理過程での重金属元素の分離とコンポスト化による緑農地利用に関する手法確立を目的としたものであり、以下のことが明らかになった。(1)下水処理過程における重金属除去を目的に実験用活性汚泥槽を作成して亜鉛の挙動を調べた。その結果、亜鉛は流入直後に汚泥に吸着されるのに対して、窒素などの肥料分はバッキ槽内で徐々に有機化され固定されることを明らかにした。そのため流入槽-バッキ槽を改良することで亜鉛含有率の低い汚泥を作ることが可能であることを示した。(2)施用に伴う土壌-植物系への影響については有機物の乏しい花崗岩風化土で、資材の違いが強く現われ、コマツナを用いた実験では炭素率の低い資材で地下部の生長が阻害されCu濃度と乾重との間に負の相関が認められたことから、施用によるCu付加が関与することが示唆された。このような影響は炭素率の高い資材では回避される傾向にあり、コンポスト化にとなう副資材重要性が明らかになった。以上のことから、汚泥コンポストの緑農地利用に際しては施用土壌の有機物含有量に十分注意を払う必要があり、有機質に乏しい土壌では炭素率が高く、有機物に富む資材を調整する必要があることが明らかになった。近年、産業廃棄物のうち下水汚泥などの有機性廃棄物は膨大な排出量と有効再利用の遅れが懸念されているが、肥料成分に富み、緑化工の分野において荒廃地緑化や植生回復のための生育基盤材として再利用が可能であると期待されている。しかし、その利用に際しては解決すべき多くの課題があり、明確な法的規制が確立されるのを待つまでもなく、効率的で安全な有効利用の方策を確立することが必須の課題である。本研究は、下水汚泥の緑地利用における諸課題のうち、最も基本的、かつ重要な問題である、活性汚泥処理過程での重金属元素の分離とそれにともない発生する低重金属含有の脱水汚泥を用いたコンポスト化手法の開発、ならびに汚泥コンポスト施用土壌における肥料効化と含有重金属類の動態を解析により、緑化工分野における下水汚泥資源の再循環システムを提案することを目的としたもので、本年度の研究によって以下のことが明らかになった。1.回分式活性汚泥槽を試作して重金属元素分離方法の開発を検討した結果、流入汚水中の重金属元素とアンモニア態窒素の挙動に大きな相違があることが明らかになった。すなわち汚水がエアレーションタンクに流入すると重金属元素の大部分は数分以内に吸着されるのに対して、アンモニア態窒素については微生物繁殖にともなう有機化により濃度減少が起こる。この挙動の違いを利用して重金属の一部除去が可能であることが示唆された。2.下水汚泥脱水ケーキの前処理法(コンポスト化法)の開発・改良に関しては、日本各地の地方自治体が生産するコンポスト資材を取り寄せて土壌施用にともなう重金属挙動を比較した。その結果、副資材の質と量により重金属の可溶化プロセスに相違があることが明らかになった。

3.圃場・緑地施用による物質動態解析についてはイタリアンライグラスを用いた栽培試験を行い、植物中への行こうには可給態カリウムの存在が重要な役割を果たすことを明らかにした。下水汚泥などの有機性廃棄物の排出量は近年増加しており、全産業廃棄物中の大半を占める状況である。これらは肥料成分に富み、緑化工の分野において荒廃地緑化や植生回復のための生育基盤材として再利用が可能であると期待されているが、実際の利用に際しては解決すべき多くの課題があり、明確な法的規制が確立されるのを待つまでもなく、効率的で安全な有効利用の方策を確立することが必須の課題である。本研究は、下水汚泥の緑地利用における最も基本的、かつ重要な問題である、活性汚泥処理過程での重金属元素の分離とコンポスト化による緑農地利用に関する手法確立を目的としたものである。本年度の研究によって以下のことが明らかになった。<1>肥料登録済みの下水汚泥コンポスト12種類について成分分析を行った結果、原料である汚泥の性質やコンポスト化方法により、理化学的性質に大きな違いが認められた。pH値は4.727.59の範囲にあり、下水凝集材の違いを反映していた。また全炭素含有率の高い資材ほど亜鉛含有率が低い傾向が認められ、コンポスト化過程で多量の副資材が添加されたと考えられが、炭素率が10を超える資材は発酵が不完全であった。<2>施用に伴う土壌-植物系への影響については有機物の乏しい花崗岩風化土で、資材の違いが強く現われ、コマツナを用いた実験では炭素率の低い資材で地下部の生長が阻害されCu濃度と乾重との間に負の相関が認められたことから、施用によるCu付加が関与することが示唆された。このような影響は炭素率の高い資材では回避される傾向にあり、コンポスト化にもとなう副資材重要性が明らかになった。以上のことから、汚泥コンポストの緑農地利用に際しては施用土壌の有機物含有量に十分注意を払う必要があり、有機質に乏しい土壌では炭素率が高く、有機物に富む資材を調整する必要があることが明らかになった。
反芻動物の下部消化管における栄養素吸収に関する安定同位体元素の応用

【目的】本研究は、肝門脈にカテーテルを装着したヒツジを供試し、門脈でのグルコース正味吸収量を求めると同時に安定同位体元素をグルコーストレーサー([U-^<13>C]-glucose)として、腸管から吸収される飼料由来のグルコース量を知ることを目的とした。【方法】供試動物には、頸動脈、頸静脈、門脈および前腸間膜静脈カテーテルを装着したヒツジ5頭を用いた。試験区は、粗飼料区(R)と濃厚飼料区(C)とした。採血当日は門脈血流量測定の為、パラアミノ馬尿酸(PAH)溶液を前腸間膜静脈カテーテルより定速連続注入した。また、[U-^<13>C]-glucose(99atom%excess)を頸静脈カテーテルより定速連続注入した。その間、門脈および頸動脈カテーテルより経時的に同時採血した。測定項目は、門脈および頸動脈血漿PAH、グルコース、インスリンの各濃度および^<13>C-glucoseのアイソトープエンリッチメントとした。【結果】門脈血流量は、R区、C区いずれの区においても給餌前より給餌後に有意に増加した。(P<0.05)。しかし、両区の間には差が得られなかたった。グルコースの門脈血漿濃度は、給餌後にR区で有意に減少したのに対し(P<0.05)、C区では減少は見られなかった。このときのインスリン血漿濃度は、C区の給餌後に平均で21.9μU/mlと増加する傾向が見られた。採食後6時間の門脈へのグルコース正味吸収量は、R区で-1.12に比べC区で0.42mg/min/kg^<0.75>と有意に高い値であった(P<0.05)。一方、飼料由来のグルコース吸収量は、R区;1.34、C区;0.89mg/min/kg^<0.75>であり両区の間に有意な差は得られなかった。以上の結果により、グルコース正味吸収量はR区に比べC区の方が多くなったが、飼料由来のグルコース吸収量は両区の間に差が認められなかった。(P<0.05)。平成7年度は2つの実験を行った。試験1としてヒツジを供試し、粗飼料区と、濃厚飼料区を設け、十二指腸へのグルコースならびにデンプン流入量を給餌後12時間にわたって測定した。飼料給与量は、粗飼料区で平均754g/日(うちグルコース+デンプン含量はグルコース換算で34.8g/日)であり、濃厚飼料区の平均給与量は503g/日(230g/日)であった。なお、両飼料区で給与したTDN量は同じとした。給餌後12時間の間に十二指腸に流入したグルコース+デンプン量は、粗飼料区で4.3g/12h、濃厚飼料区で10.2g/12hであり、これは、それぞれ給与量の12.4%、4.4%であった。次いで試験2として、U-^<13>

C-グルコースをトレーサーとして消化管からのグルコースの吸収量を求めるために、ヒツジの肝門脈と前腸管膜静脈にカテーテルを装着し、給餌後6時間まで経時的に肝門脈と頚動脈より採血を行った。そして、グルコースの動-静脈濃度差に門脈血流量を乗じることで門脈での吸収量を算出した。門脈血流量は、粗飼料区の給餌前で約1.3l/分から給餌後6時間の平均で1.8l/分になったのに対し、濃厚飼料区では給時前で約1.1l/分から給餌後1.6l/分に有意に増加した。一方、粗飼料区と濃厚飼料区の間には差は認められなかった。給餌後6時間の総グルコース吸収量は、粗飼料区で-4.2g、濃厚飼料区で6.2gとなり、濃厚飼料区の方が高い傾向にあった。また、試験1において給餌後6時間のグルコース+澱粉の腸管内消失量を求めると、粗飼料区では1.6g、濃厚飼料区では6.3gとなり、吸収量と近似した値であった。現在、新しく開発されたガスクロマトグラフ・アイソトープ比検出型質量分析計(GC-IR-MS)により血漿U-^<13>C-グルコースの測定に関して検討中である。【目的】平成7年度に引き続き、肝門脈にカテーテルを装着したヒツジを供試し、門脈でのグルコース正味吸収量を求めると同時に安定同位体元素をトレーサー([U-^<13>C]-glucose)として、腸管から吸収される飼料由来のグルコース量を知ることを目的とした。また、反転腸管法によりグルコース吸収量を測定し、これまでの結果と比較検討する。【方法】供試動物には、頸動脈、頸静脈、門脈および前腸間膜静脈カテーテルを装着したヒツジ3頭を用いた。試験設定は平成7年度と同じとし、測定項目は、門脈および頸動脈血漿PAH、グルコース、インスリンの各濃度および^<13>C]-glucoseのアイソトープエンリッチメントとした。【結果】結果は前年度のものと併せて5頭の平均値で示した。門脈血流量は、粗飼料区(R)、濃厚飼料区(C)いずれの区においても給餌前より給餌後に有意に増加した(D<0.05)。しかし、両区の間には差が得られなかった。グルコースの門脈血漿濃度は、給餌後にR区で有意に減少したのに対し(P<0.05)、C区では減少は見られなかった。このときのインスリン血漿濃度は、C区の給餌後に平均で21.9μU/mlと増加する傾向が見られた。採食後6時間の門脈へのグルコース正味吸収量は、R区で-1.12に比べC区で0.42mg/min/kg^<0.75>と有意に高い値であった(P<0.05)。一方、飼料由来のグルコース吸収量は、R区;1.34、C区;0.89・mg/min/^<0.75>であり両区の間に有意な差は得られなかった。以上の結果より、グルコース正味吸収量はR区に比べC区の方が多くなったが、飼料由来のグルコース吸収量は両区の間に差が認められなかった。また、in vitroについて検討してみたが、ラットに比べヤギでは明瞭な傾向が得られず、実験方法についてさらなる検討を要すると考えられた。
脂肪肝切除における肝不全と周術期の癌進展におけるメカニズム解析・新規治療法の開発

非ウイルス性肝癌や転移性肝腫瘍においても、近年のメタボリックシンドロームの増加にもとづき、障害肝を肝切除の対象とすることは日常的である。脂肪肝に対する肝切除では、術後の肝不全率が高いことが知られ、その原因は、肝虚血再灌流障害と肝再生の不全であり、これらに対する原因の究明と制御法の確立が急がれる。本研究では、脂肪肝マウスを用いて、これらの病態と炎症関連タンパク質(HMGB-1)の関連を調べ、肝疾患に対する外科的治療が、本質的なメカニズム解析を経た上で大きく発展し、更なる癌の制御や、生体肝移植の適応の拡大に踏み出すことを目的としている。
湿潤汚損面に発生する放電とその汚損面との電気的接触状態

湿潤汚損面を模擬した電解質水溶液に入れた箱の底に直径1mmのタングステン棒からなる20本のプローブを1cm間隔で針一平板電極方向(局部放電の進展方向)に対して直角に置いた。これらのプローブによって、針一平板電極間に雷インパルス電圧を印加したとき針電極から発生する局部放電が溶液面上のある点まで進展した瞬時の溶液の底面での電位分布を測定した。この電位分布の測定をいろいろと実験条件を変えて行った。次に局部放電と溶液面との接触点を半球電極(真ちゅう製円筒の先端を半球状にしたもの)で模擬した。すなわち半球電極の半球部分を溶液中に浸し、それと平板電極間に上と同じ雷インパルス電圧を印加し、溶液の底面での電位分布を測定した。針一平板電極方向に半球電極を1個、2個、3個、5個配置した4種類の場合について調べた。半球電極1個の場合は局部放電先端と溶液面、2個の場合は局部放電の両端(局部放電先端および根元)と溶液面、3個の場合は局部放電の両端および幹部分中央点と溶液面、5個の場合は局部放電の両端および幹部分の3点と溶液面との接触を模擬する。これらの半球電極を使用した場合の溶液の底面での電位分布と先に求めた局部放電進展時の電位分布とを比較、検討した。その結果、雷インパルス電圧印加のもとでは、局部放電の進展距離、電極間距離および印加電圧波高値は局部放電と湿潤汚損面との接触状態に影響しないこと、ならびに局部放電部分での電位降下が無視され、局部放電全体が同じ電位にある場合、局部放電と湿潤汚損面とは局部放電に沿って多数の点で接触しているとみなされることが判った。今後、プローブの改良および溶液の底面での電位分布の計算を行うとともに、局部放電の接触状態に対する印加電圧波形の影響などについても詳しく検討する予定である。
炎症粘膜を背景とした発癌メカニズムの統合的解析

潰瘍性大腸炎およびクローン病に代表される炎症性腸疾患は原因不明の難治疾患であり,本邦の罹患患者数は上昇の一途をたどっている.炎症性腸疾患の臨床面における課題として,急性期の炎症コントロールに加えて,長期罹患症例における発癌リスクが挙げられる.近年のシーケンス技術の進歩に伴い,炎症性腸疾患関連癌は通常型大腸癌と全く異なる遺伝子変異プロファイルを呈することが明らかとなってきた一方で,ヒトにおけるその発癌メカニズムの多くはブラックボックスとされている.本研究では,腸管上皮幹細胞の永続的培養法であるオルガノイド技術を炎症性腸疾患関連腫瘍に応用し,次世代シーケンス,遺伝子発現解析をはじめとした網羅的解析手法により慢性炎症粘膜を背景とした発癌の分子メカニズムを明らかにすることを目的とした.これまで,炎症性腸疾患関連腫瘍よりオルガノイドを樹立したという報告はなされていない.そのため,本研究ではまず解析コホートとなる患者由来オルガノイドパネルを構築するため,組織学的に診断された炎症性腸疾患関連腫瘍(異型上皮,癌)計21例よりオルガノイドを樹立した.通常型大腸癌とは異なり,関連腫瘍オルガノイドの大半において安定的培養にWntリガンドが必要であった.このうち16例を対象とし,エキソームシーケンスにより遺伝子変異解析を行ったところ, APC遺伝子変異が有意に少なく(5/18例, 28%),この結果は炎症性腸疾患関連癌には通常型大腸癌と比較して有意にWntパスウェイ変異頻度が少ないという既報と合致するものであった.本オルガノイドパネルはヒト炎症性腸疾患関連腫瘍を体外にて再構築を可能にする初めてのモデルであり,慢性炎症を背景とした発癌メカニズムの解明や関連癌に特徴的な分子異常を標的とした新たな治療戦略を探索する上で極めて有用なツールを構築したといえる.29年度が最終年度であるため、記載しない。29年度が最終年度であるため、記載しない。慢性炎症性腸疾患関連発がんにおいて認められる分子生物学的異常を網羅的に把握するため,組織学的に関連大腸癌および異形粘膜と診断された病変より上皮細胞を三次元培養(オルガノイド培養)を行い,次世代シーケンスによる遺伝子変異解析,DNAマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行った.炎症性腸疾患関連癌では通常型大腸癌とは全く異なる遺伝子変異プロファイルを有することが明らかとなり,その特徴としてAPC遺伝子変異が有意に少ない一方でKRAS遺伝子変異,TP53遺伝子変異が高頻度で認められることがあげられた.さらに,発がん母地である慢性炎症粘膜に認められる遺伝子変異をクローンレベルで同定するため,慢性炎症粘膜より同様にオルガノイドを樹立し,単一クローンを増幅した上でシーケンス解析を行った.その結果,慢性炎症粘膜クローンにおいて有意に獲得される遺伝子変異群を同定し,その多くは炎症シグナルに関与する遺伝子であった.これらの変異遺伝子群の有意性はオルガノイド樹立直後のポリクローナルな細胞集団を用いたターゲットリシーケンスにおいても確認された.そのうち特に高頻度で認められた遺伝子の機能解析のため,遺伝子編集技術を用いたノックアウトオルガノイドを作成し,培養下における炎症性サイトカインへの応答をターゲット遺伝子の定量PCRを用いて検討した.その結果,ノックアウトオルガノイドにおいてサイトカイン刺激への応答低下が認められ,炎症,再生を繰り返す慢性炎症粘膜においては遺伝子変異により炎症シグナルへの耐性を獲得したクローンが選択的に増殖していることが示唆された.オルガノイド培養技術を用いることで,これまで解析不可能であったヒト非腫瘍性組織クローンにおいて蓄積する遺伝子変異群を同定することが可能であった.正常組織を対象とした同様の解析は2016年のNatureに報告されているが,炎症組織を対象とした報告はなく,初の成果であるといえる.従来,慢性炎症粘膜における選択圧に関与する変異遺伝子はTP53とされてきたが,今回の我々の解析では関連癌において同遺伝子変異が有意に高頻度で認められた一方で慢性炎症粘膜においては確認されず,これまでの定説と異なる知見を得ることができた.さらに,生理的な持続的炎症下において優位性を付与する分子異常として,新規遺伝子変異を同定した.同一の遺伝子変異を遺伝子編集技術を用いて再現し,in vitroの機能的解析において炎症シグナルへの耐性を獲得することを明らかにした.これらの成果はこれまで不明とされてきた慢性炎症と遺伝子変異をはじめとした分子異常および発がんの関連の一端をgenotypeからphenotypeへと連続的に解明するものであり,多大なインパクトをもたらすと考えられる.潰瘍性大腸炎およびクローン病に代表される炎症性腸疾患は原因不明の難治疾患であり,本邦の罹患患者数は上昇の一途をたどっている.炎症性腸疾患の臨床面における課題として,急性期の炎症コントロールに加えて,長期罹患症例における発癌リスクが挙げられる.近年のシーケンス技術の進歩に伴い,炎症性腸疾患関連癌は通常型大腸癌と全く異なる遺伝子変異プロファイルを呈することが明らかとなってきた一方で,ヒトにおけるその発癌メカニズムの多くはブラックボックスとされている.本研究では,腸管上皮幹細胞の永続的培養法であるオルガノイド技術を炎症性腸疾患関連腫瘍に応用し,次世代シーケンス,遺伝子発現解析をはじめとした網羅的解析手法により慢性炎症粘膜を背景とした発癌の分子メカニズムを明らかにすることを目的とした.これまで,炎症性腸疾患関連腫瘍よりオルガノイドを樹立したという報告はなされていない.そのため,本研究ではまず解析コホートとなる患者

由来オルガノイドパネルを構築するため,組織学的に診断された炎症性腸疾患関連腫瘍(異型上皮,癌)計21例よりオルガノイドを樹立した.通常型大腸癌とは異なり,関連腫瘍オルガノイドの大半において安定的培養にWntリガンドが必要であった.このうち16例を対象とし,エキソームシーケンスにより遺伝子変異解析を行ったところ, APC遺伝子変異が有意に少なく(5/18例, 28%),この結果は炎症性腸疾患関連癌には通常型大腸癌と比較して有意にWntパスウェイ変異頻度が少ないという既報と合致するものであった.本オルガノイドパネルはヒト炎症性腸疾患関連腫瘍を体外にて再構築を可能にする初めてのモデルであり,慢性炎症を背景とした発癌メカニズムの解明や関連癌に特徴的な分子異常を標的とした新たな治療戦略を探索する上で極めて有用なツールを構築したといえる.今年度同定した新規変異遺伝子群の有意性の検証のため,症例数を蓄積しより多くの慢性炎症粘膜クローンを対象に遺伝子変異解析を行う.また,発がんとの関連を検討するため,並行して関連癌,異形粘膜からのオルガノイド樹立,網羅的解析を行う.遺伝子機能解析としてin vivoの表現系確認が必要と考えられた場合,コンディショナルノックアウトマウスを入手しDSS腸炎モデルによる炎症像の変化,またDSS腸炎モデルにAOM投与を加えた発がんモデルにおいて発がんへのインパクトを検証する.29年度が最終年度であるため、記載しない。29年度が最終年度であるため、記載しない。
MDM2プロモーター遺伝子多型の上咽頭がんに対する関与

MDM2は癌抑制遺伝子p53分解を促進し、この過剰発現は各種の悪性腫瘍において認められる。MDM2プロモーターに存在する一塩基多型(SNP)が、p53遺伝子異常を伴うLi-Fraumeni症候群患者における悪性腫瘍の発生年齢に有意に影響を与えることが近年報告された。本研究では上咽頭癌で先述のSNPは上咽頭がん発症リスクに関与しないか検証し、また上咽頭がんの発症、病態、予後に影響を与えるかについて検証した。更に横断的に他の頭頸部癌患者でも解析を行った。1)上咽頭癌患者および健常人からのDNA抽出:金沢大学医学部附属病院病理部に保管してある上咽頭ガン組織パラフィンブロックよりDNAを採取した。またすでに当科にて2002年より保存されていた上咽頭ガン患者の全血よりゲノムDNAを採取した。それに加えて対象とするため上咽頭ガンのみならず他の頭頸部癌、喉頭ガン、下咽頭ガンをはじめとした腫瘍パラフィンブロックよりDNA採取が可能であった。採取されたゲノムDNAは90%以上は分光光度計にて精製度を確認しており次のステップであるpolymerase chain reactionに十分耐えうる精製度であった。全血からのサンプルでは一部ヘモグロビンの混入があるために精製度の悪いサンプルも認めたがキレート剤の使用によりその精製度をあげることで解決した。2)polymerase chain reaction(PCR)を用いたSNPの決定:すでに設計済みのプライマー、プローブにて上咽頭ガン患者および健常人からのDNAにてPCR反応を行った。今回は予備実験段階にてABI Prism 7700systemではなくLightCyclerシステムの方がこのSNP検出に優れていることが確認できたのでそちらのシステムにて解析することとした。アレル1と2のヘテロ接合体、そのホモ接合体のいずれも検出することが可能であった。現時点では正常コントロールにはその3つの割合には差がなかった。上咽頭ガン患者のゲノムDNAに関しては評価中である。1)健常人と頭頸部癌患者の遺伝子型の比較:平成19年度に続き上咽頭癌患者からのゲノムDNA抽出をパラフィンブロックより施行した。また上咽頭癌患者のみならず他の頭頸部癌である舌癌、下咽頭癌患者からのゲノムDNA抽出についても試行した。頭頸部癌患者全体と健常者を比較するとGGゲノタイプで癌の発症年齢が早まるということが判明し統計学的に有意差を認めた。しかしながらその他のパラメーターとの比較について行ったが有意な差は認めることはできなかった。また上咽頭癌患者例単独では有意差となる結果は認めなかった。これらの結果については欧文雑誌に報告した(Acta Otolaryngol 2008)。2)頭頸部癌組織におけるMDM2, p53,変異p53の発現量の免疫組織学的検討:頭頸部がん組織においてMDM2, p53にSNPゲノタイプごと免疫染色を行った。p53, MDM2ともに癌組織での発現は認めたが有意な差を認めることはできなかった。おそらく生体内ではp53とMDM2のみならず複雑にクロストークがなされておりそれにより有意な相関が見られない可能性が示唆された。3) MDM2プロモーターに対する影響:MDM2プロモータープラスミドをウィルス癌遺伝子をはじめとするプラスミドとともに正常上皮細胞はトランスフェクションを解析したが優位な差異は認められなかった。今回は施行しなかったが転写後のMDM2はプロテアソームユビキチン系による分解系の影響を受けることからそれらが関与したこと可能性があるのかもしれない。
低酸素トレーニングにおける骨格筋適応の重要性の解明

低酸素トレーニングは、持久性スポーツを専門とするアスリートに広く受け入れられているトレーニング方法である。これまでに、常酸素環境下で全身性に低酸素応答を引き起こす遺伝子改変マウスを用いて、低酸素トレーニングの効果を明らかにしてきた。このことを受け本研究では、低酸素トレーニングの効果のメカニズムをさらに詳細に明らかにすることを目指した。骨格筋は運動において重要な役割を果たす臓器であることから、本研究では骨格筋に焦点を当てた。持久性トレーニング効果に骨格筋での低酸素応答およびそれに伴う骨格筋適応が与える影響を明らかにするために、作出した骨格筋特異的に低酸素応答を起こす遺伝子改変マウス(mKOマウス)を用いた検証を行った。mKOマウスの体重および血液プロフィールについて、コントロールマウスとの間に有意な差は認められなかった。それぞれのマウスに小動物用のトレッドミルを使用した持久性運動能力テストを行わせ、持続走行時間をグループ間で比較したところ、有意な差は見られなかった。持久性運動能力テスト終了後に、4週間の持久性トレーニングを開始し、トレーニング期間終了後にテストを再度行わせた。トレーニング前後の持久性運動能力テストの結果からトレーニング効果を算出し、グループ間で比較した結果、今回用いたmKOマウスにおいては、得られる持久性トレーニング効果はコントロールマウスと同程度であることが示唆された。本結果を研究会で発表した。本研究で用いたmKOマウスは、骨格筋全体における低酸素応答の誘導が十分でない可能性もあり、新たなmKOマウスの作出を検討中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
半導体のレ-ザ結晶化過程の研究

1、半無限多層構造物質で導出したグリ-ン関数解と反復法を用いる非線形数値計算を行うことで、熱伝導率と熱拡散定数の温度依存性、さらに、溶融するときの潜熱を考慮に入れた非線形熱解析手法を確立した。2、複雑な構造をした物質にも容易に適用できる境界要素法の開発を試み、二次元領域での離散化と異種物質の領域接続の手法を確立した。かど点での計算精度を向上させるため、近接二接点法、二重接点法、0ー1次混合要素法、および、中間接点法を試み、領域分割とプログラミングの容易さと計算精度の比較から、中間接点法が最良であると結論づけた。3、レ-ザビ-ムの発振モ-ドを変化させて固液間相転移時の熱幅射像を測定し、レ-ザビ-ムの強度分布の相違による核結晶の発生や固液界面の動きなどの結晶成長過程を可視化した。レ-ザパワ-を増加すると、まず最初に、固液共存領域が現れ、その後、固液共存領域の中に完全に溶融した領域が生じた。完全溶融領域の形状は、レ-ザ発振モ-ドがTEM_<00>モ-ドでは楕円形、TEM_<10>+TEM_<01>モ-ドでは繭形、TEM_<02>モ-ドでは三個の楕円形となった。固液混合領域の形状は、レ-ザの発振モ-ドやパワ-の変化により、極めて複雑なふるまいを示した。TEM_<10>+TEM_<01>モ-ドが、他のモ-ドより、再結晶化に適したレ-ザ強度分布を持っていることが明らかになった。4、ガルバノミラ-を用いて、レ-ザビ-ムを高速描画するシステムを構築した。これも持ちいて、擬似線状レ-ザビ-ムを発生することが可能となった。計算機シミュレ-ションの結果、擬似線状波形として台形波が適していることが判った。1.ラプラス変換とグリ-ン関数、変形キルヒホッフ変換を用いて、多層構造における非線形熱解析法を発展させ、擬似線状レ-ザビ-ムを部分照射することによって生じる局所温度分布の計算機シミュレ-ションを行った。その結果、擬似線状レ-ザビ-ム形成するには周期関数波形波形として、サイン波よりも台形波を用いた方が、自由度が高く、任意な(特に平坦な)温度分布をうるのに適していることを明らかにした。2.三次元集積回路用SOIのように形状が複雑な場合にも適用できる計算機シミュレ-ション方法として境界要素法を用いるプログラムコ-ドを開発した。現在はまだ線形の段階であるが、1の非線形熱解析手法を境界要素法に取り込むことによって、非線形熱解析プログラムコ-ドを開発する予定です。これを用いれば、擬似線状レ-ザビ-ムを部分照射することによって生じる局所温度分布の計算機シミュレ-ションが、メモリ容量の少ない小型計算機でも短い計算時間で行え、SOI構造の形状と温度分布との関係を明らかにすることができます。3.超音波振動ミラ-に代えてにガルバノミラ-とデ-タ発生処理装置と組み合わせて、レ-ザビ-ムを任意に走査・振動することができるレ-ザ直描システムを開発した。4.シリコンをレ-ザ溶融・再結晶化したときの空間的不均一性は、光学系の振動やレ-ザのもどり光などのレ-ザ強度分布のゆらぎや変化によって生じるだけでなく、レ-ザ伝播

媒質(空気)のゆらぎによっても生じることを明らかにした。また、レ-ザ溶融・再結晶化現象そのもの自身が空間的不安定性をもつことを示した。1、半無限多層構造物質に複雑な構造をした実際のデバイスがある場合、グリ-ン関数に基づいた解析解を用いた非線形熱解析手法は適用できないので、複雑な構造をした物質にも容易に適用できる境界要素法の開発を試み、二次元領域での離散化と異種物質の領域接続の手法を確立した。かど点での計算精度を向上させるため、近接二接点法、二重接点法、0ー1次混合要素法、および、中間接点法を試み、領域分割とプログラミングの容易さと計算精度の比較から、中間接点法が最良であると結論づけた。今後、先の非線形計算法を取り込んだり、三次元領域に適用できるように、境界要素法をさらに進展させる必要があります。2、レ-ザビ-ムの発振モ-ドを変化させて固液間相転移時の熱輻射像を測定し、レ-ザビ-ムの強度分布の相違による核結晶の発生や固液界面の動きなどの結晶成長過程を可視化した。レ-ザパワ-を増加すると、まず最初に、固液共存領域が現れ、その後、固液共存領域の中に完全に溶融した領域が生じた。完全溶融領域の形状は、レ-ザ発振モ-ドがTEM_<00>モ-ドでは楕円形、TEM_<10>+TEM_<01>モ-ドでは繭形、TEM_<02>モ-ドでは三個の楕円形となった。固液混合領域の形状は、レ-ザの発振モ-ドやパワ-の変化により、極めて複雑なふるまいを示した。TEM_<10>+TEM_<01>モ-ドが、他のモ-ドより、再結晶化に適したレ-ザ強度分布を持っていることが明らかになった。
腎臓形成必須遺伝子Sall1の腎臓糸球体における機能解析

Sall(spalt)はショウジョウバエからヒトまで保存されたZincフィンガー蛋白である。我々はカエルの試験管内腎臓誘導系からSall1を単離し、さらにSall1のノックアウトマウスが腎臓を完全に欠損することを見いだした。この研究の過程でSall1は後腎間葉だけでなく、それから派生する糸球体の足細胞(podocyte)にも強い発現が認められることを見いだした。足細胞は糸球体血管壁の基底膜上に無数の足突起を形成し、それが糸球体において血液から尿がろ過される際、分子篩いとして働くことが判明している。本研究では足細胞特異的なSall1ノックアウトマウスを作成することによって、足細胞の分化における分子機構を明らかにすることを目的とした。具体的には、Sall1のexon 1をはさむようにlox P siteを導入したES細胞を作成し、キメラマウスを経てヘテロマウスを作成した(Floxマウス)。これがホモの状態で健康であること、全身でCreを発現するマウスとの交配によってlox P siteの組み替えがおこりexon 1が欠失すること、さらにこの状態でホモにしたときにはSall1を欠失し腎臓を欠損することを確認した。このFloxマウスと、足細胞特異的にCreを発現するマウス(nephrinあるいはpodocin promoter Cre)との交配を行なった。しかし、完成したマウスには蛋白尿はみられず、糸球体を含む腎臓構造に異常は認められなかったため、Sall1は足細胞の発生には必須ではないことが明らかになった。今後はFloxマウスと他のCreマウスを交配させ、成体腎臓や他臓器でSall1を欠失させることで、Sall1の機能に迫りたいと考えている。Sall (spalt)はショウジョウバエからヒトまで保存されたZincフィンガー蛋白である。我々はカエルの試験管内腎臓誘導系からSall1を単離し、さらにSall1のノックアウトマウスが腎臓を完全に欠損すること、その異常は後腎発生の極めて初期の段階で生じることを見いだした。この研究の過程でSall1は後腎間葉だけでなく、それから派生する糸球体のpodocyteにも強い発現が認められることを見いだした。podocyteは糸球体血管壁の基底膜上に無数の足突起を形成し、それが糸球体において血液から尿がろ過される際、分子篩いとして働くことが最近判明し、注目されている。本研究ではpodocyte特異的なSall1ノックアウトマウスを作成することによって、podocyteの分化における分子機構を明らかにすることを目的とする。このFloxマウスとpodocyte特異的にCreを発現するマウス(nephrinあるいはpodocin promoter Cre)との交配を行なった。現在これが完成し、症状の検討を開始している。podocyteは糸球体血管壁の基底膜上に無数の足突起を形成し、それが糸球体において血液から尿がろ過される際、分子篩いとして働くことが判明している。本研究ではpodocyte特異的なSall1ノックアウト

マウスを作成することによって、podocyteの分化における分子機構を明らかにすることを目的とした。具体的には、Sall1のexon 1をはさむようにlox P siteを導入したES細胞を作成し、キメラマウスを経てヘテロマウスを作成した(Floxマウス)。これがホモの状態で健康であること、全身でCreを発現するマウスとの交配によってlox P siteの組み替えがおこりexon 1が欠失すること、さらにこの状態でホモにしたときにはSall1を欠失し腎臓を欠損することを確認した。このFloxマウスと、podocyte特異的にCreを発現するマウス(nephrinあるいはpodocin promoter Cre)との交配を行なった。しかし、完成したマウスには蛋白尿はみられず、糸球体を含む腎臓構造に異常は認められなかったため、Sall1はpodocyteの発生には必須ではないことが明らかになった。今後はFloxマウスと他のCreマウスを交配させ、成体腎臓や他臓器でSall1を欠失させることで、Sall1の機能に迫りたいと考えている。
異種GPCR間の相互作用による痛み伝達の制御

神経系には様々なGタンパク質共役型受容体(GPCR)が発現し、神経伝達などに関与している。これまでに、多くのGPCRが複合体を形成し相互作用することが報告され、痛みの伝達に関わる代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR1)と痛みの抑制に関わるアデノシンA1受容体(A1R)が複合体を形成する可能性が示唆されている。そこで、我々はmGluR1とA1Rの相互作用し痛みの伝達に関わるシナプス伝達の調節している可能性に注目し研究を行った。その結果、mGluR1はアデノシンA1受容体(A1R)と複合体を形成し、mGluR1とA1Rは互いのシグナル伝達を抑制しあうことが明らかとなった。本計画ではグアニンヌクレオチド結合タンパク質共役型受容体(GPCR)同士の相互作用による痛み伝達の制御方法の確立を目指している。本計画で注目するGPCRである代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)とアデノシンA1受容体(A1R)の相互作用を解析するために、これらGPCRの誘導発現細胞株を作成し相互作用について検討を行った。免疫共沈およびフェルスター共鳴エネルギー移動(FRET)アッセイの結果から、mGluR1とA1Rが神経細胞のみならず株化細胞においても複合体を形成していることが明らかになった。また、時間分解FRET法を用いたcAMPアッセイの結果、mGluR1の活性化がA1Rのシグナル伝達を抑制することが明らかになった。研究代表者らはこれまでに、A1Rの活性化がmGluR1のシグナル伝達を抑制することを明らかにしている。これらの結果は、mGluR1とA1Rがお互いにシグナル伝達を抑制し合うことを示している。mGluRとA1Rは痛みなどの感覚の伝達に関与しているという報告があることからこれらのGPCRの相互抑制が痛みの伝達制御機構の解明につながる可能性がある。近年、感覚伝達の統合と中継に関わる脊髄後角におけるGPCRの相互作用が痛みと痒みの相互作用に関与しているなどの報告がなされている。そこで、研究代表者は、mGluR、A1R以外のGPCRの相互作用についても解析を進めるため、脊髄の後角において感覚伝達に関わるGPCRの特異的な抗体の作成を開始した。本計画では、脊髄におけるシナプス伝達の制御に注目しており、その評価系の確立が必要である。そこで今年度においては、脊髄神経細胞および脊髄スライスの安定した培養方法を確立した。これらの培養標本を用いることでGPCRの相互作用とシナプス伝達の制御について解析を行うことができる。本計画ではグアニンヌクレオチド結合タンパク質共役型受容体(GPCR)同士の複合体形成と機能的相互作用による感覚伝達の統合と制御のメカニズムの解明を目指している。我々はGPCR型のグルタミン酸受容体である1型代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1)とアデノシンの受容体であるアデノシンA1受容体(A1R)を中心に解析を進めてきた。これまでに、免疫共沈、全反射蛍光(TIRF)顕微鏡観察、およびフェルスター共鳴エネルギー移動(FRET))アッセイ法による検討を行いmGluR1とA1Rが細胞膜の近傍で複合体を形成していることを示した。培養神経細胞と株化細胞を用いた検討から、A1Rの活性化は共役するGタンパク質非依存的にmGluR1のシグナル伝達を抑制し、mGluR1の活性化はA1Rのシグナル伝達を抑制することが分かった。mGluR1は痛みの伝達、A1Rは痛みの抑制に関与していることから、これらのGPCRの機能的な相互作用が痛み伝達制御機構の解明につながる可能性がある。さらに我々は痛みの伝達に関与する代表的なGPCRであるニューロキニン受容体が他のGPCRと複合体を形成しシグナル伝達を調節している可能性を明らかにした。感覚伝達の中継点である脊髄後角における相互作用については未解明な部分が多いため、生化学的・生理学的な解析が必要である。そのため、解析対象であるGPCRに対する特異的な抗体の作成と、特異的なラベリング方法の確立について進めている。昨年度確立した脊髄神経細胞および脊髄スライス初代培養系を用いることでmGluR1やニューロキニン受容体のシグナル伝達の解析が可能であることが分かった。今後は、これらの標本を用いてGPCRの相互作用と神経伝達の制御について解析を行う。本課題において、mGluR1とA1Rの誘導発現細胞株を作成し、これらのGPCRが細胞膜近傍で複合体を形成することを明らかした。また、mGluR1の活性化がA1Rのシグナル伝達を抑制することを明らかにし、オープンアクセスの学術誌に発表した(上窪ら、2015年)。さらに、共同研究者らとともにmGluR1の活性化によるPKCの活性化がA1Rによって抑制されることを明らかにし、オープンアクセスの国際学術誌上で発表した(野々部ら、2016年)。また、株化細胞を用いた解析から新規のGPCR相互作用の可能性が明らかになった。以上のように、細胞・分子レベルでの解析については当初の計画以上に進展していると言える。一方、慢性疼痛モデル、脊髄組織、初代培養神経細胞を標本として用いた解析も並行して進めており、おおむね順調に進展していると言える。

我々は、グルタミン酸を受容するGPCRである代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR1)および5型(mGluR5)は、脳の海馬や小脳に発現し、記憶・学習の細胞レベルの基礎過程であるシナプス可塑性の誘導に関わっていることがこれまでに解明されており盛んに研究が進められている。一方、脊髄後角に発現するmGluR1やmGluR5は痛みなどの感覚伝達に関わっていることが明らかとなっている。そこで、我々はmGluR1およびmGluR5が他のGPCRと相互作用し痛みの伝達に関わるシナプス伝達の調節している可能性に注目し研究を行った。免疫染色法、免疫共沈法、フェルスター共鳴エネルギー移動(FRET)法、表面プラズモン共鳴(SPR)イメージング、および全反射照明蛍光顕微鏡(TIRF)イメージング法などかの解析から、mGluR1およびmGluR5はアデノシンA1受容体(A1R)と複合体を形成する事が明らかとなった。さらに、これらのGPCRのシグナル伝達の解析から、A1Rの活性化は、mGluR1のシグナル伝達を抑制し、mGluR1の活性化はA1Rのシグナル伝達を抑制することが明らかとなった。mGluR1およびmGluR5は脊髄後角における痛みの神経伝達に関与し、A1Rは痛みの神経伝達の抑制に関わることから、これらの相互作用が痛みの伝達制御に関わること示唆している。神経系には様々なGタンパク質共役型受容体(GPCR)が発現し、神経伝達などに関与している。これまでに、多くのGPCRが複合体を形成し相互作用することが報告され、痛みの伝達に関わる代謝型グルタミン酸受容体1型(mGluR1)と痛みの抑制に関わるアデノシンA1受容体(A1R)が複合体を形成する可能性が示唆されている。そこで、我々はmGluR1とA1Rの相互作用し痛みの伝達に関わるシナプス伝達の調節している可能性に注目し研究を行った。その結果、mGluR1はアデノシンA1受容体(A1R)と複合体を形成し、mGluR1とA1Rは互いのシグナル伝達を抑制しあうことが明らかとなった。本課題において、mGluR1とA1Rの誘導発現細胞株を作成し、これらのGPCRが複合体を形成し、シグナル伝達を相互に抑制しあう可能性を明らかにすることができた。この結果は論文として学術誌に投稿する準備ができており当初の計画以上に進展している。一方、慢性疼痛モデルマウスを用いたGPCR相互作用の解析はあまり進んでいない。また平成26年度中に目指していた脊髄神経細胞および脊髄スライスの培養方法の確立は達成しており、免疫染色法による細胞種の同定やカルシウムイメージングによる機能解析を実施している。また、ウイルスベクターによる遺伝子導入方法の検討も進めており、おおむね順調に進展している。これまでの結果、分子・細胞レベルでのGPCR複合体形成と機能的相互作用の解析は予定よりかなり進んでおり、本計画で注目するGPCRであるmGluR1とA1Rの相互作用以外についても明らかになった。研究計画をより推進するために、脊髄におけるmGluR1とA1Rの相互作用について検討するのと並行して新規GPCR相互作用についての解析を行う。そのために特異的な抗体の作成や機能の解析系の確立などについて積極的にすすめる予定である。
黎明期における近代造園・園芸に関する情報とその受容

本研究の目的は日本の近代造園・園芸の黎明期である明治期に国内及び諸外国の造園・園芸の情報あるいは受容が如何に行われたかを出版物された書籍・雑誌から分析しようとするものである。調査対象として各地の図書館・資料館に所蔵されている園芸書の概査をおこなった。調査した機関の主なものは国立国会図書館(白井文庫・伊藤文庫)、国立公文書館、東京市市政調査会専門図書室、東京都立中央図書館(加賀文庫)、豊島区立郷土資料館、成田市仏教図書館、京都府総合資料館、京都大学附属図書館(菊池文庫)、大阪府立中之島図書館、名古屋鶴舞図書館、名古屋市市政資料館、名古屋市蓬左文庫、西尾市岩瀬文庫、高知市立牧野植物園(牧野文庫)等であった。江戸期に出版された園芸書の蒐集は各機関で精粗はあるが、文庫にはまとまりのあるものが見られた。個人の文庫である白井文庫・伊藤文庫・牧野文庫・菊池文庫などは優れたコレクションである。これらの文庫からは江戸期の園芸文化の実態が認識されると同時に、出版文化の興隆とともに園芸情報の広がりが確認できる。また、近代に入り雑誌というマス・メディアにより、江戸期以上に園芸の情報の広がりと大衆化をもたらせたといえる。「日本園芸会雑誌」「園芸時報」「園芸界」「園芸之友」「園芸」「園芸世界」等々明治20年代以降次々に創刊され、海外の情報も誌上で紹介された。海外の植物学の展開は新たな近代園芸を醸成したが、しかし、一方で江戸期における好事家的園芸は袋小路的な存在となり、江戸期の園芸文化は展開することはなかった。本年度は主として、江戸期、とくに文化文政・元禄期以降から明治期に出版された園芸書、造園書の所蔵状況の調査をおこなった。牧野植物園附属図書館等まだ未調査のところもあるが、図書館資料の収集調査は国立国会図書館および同館白井文庫、伊藤文庫、国立公文書館、東京都立中央図書館加賀文庫、豊島区立郷土資料館、京都府立総合資料館、京都大学附属図書館、大阪中之島図書館、名古屋鶴舞図書館、名古屋市市政資料館等においておこなった。目録のあるものについては現在も継続的に所蔵リストを作成している。調査資料が膨大なため、分析は途中段階であるが、「朝顔」関係の園芸書についてはある程度の成果を得た。朝顔の園芸書の全盛期は文化文政期(9点)、幕末の嘉永・安政期(13点)それに明治10年代後半から明治末まで(25点)の3つの時期が考えられる。とくに明治期で注目すべきは朝顔の専門雑誌の出版である。園芸に関しては『日本園芸会雑誌』が最も早く明治22(1889)年に出版されている。朝顔については東京の〓久会という朝顔同好会が明治30(1897)年に『〓久会記事』を出したのが最初である。これは明治33(1900)年に『あさかほ〓久会雑誌』に改題している。これ以外にも『朝顔畫報』『朝顔の研究』『名古屋朝顔会雑誌』『東京朝顔研究会会報』『奇蕣会雑誌』『金城牽牛会画報』等の雑誌が発刊されている。もちろん限られたものではあるが、趣味人の同好会的なものから大衆的な広がりを見ることができる。園芸業者がカタログとして発刊したものもあった(『朝顔の研究』)。しかしながら朝顔に関していえばもともと嗜好が奇品の収集に傾いており、劣性遺伝の個体の繁殖の困難さから、朝顔園芸は衰退してゆく。都市化による栽培する土地の減少もその一因である。一方で、雑誌の発刊という情報の広がりは近世にはなかった園芸文化の近代化の一端をみせたと考えられる。本年度は平成4年度に引き続き、江戸期から明治期に出版された園芸書、造園書の所蔵状況の調査を行った。

調査機関は高知市立牧野植物園にある牧野富太郎旧蔵の牧野文庫、名古屋市東山植物園蔵の伊藤圭介文庫、名古屋市蓬左文庫、西尾市岩瀬文庫、東京市市政資料室専門図書室、成田市仏教図書館、国立国会図書館、国立公文書館、京都府立総合資料館において調査した。牧野文庫では未見であった朝顔関係の雑誌、『一六会報』『奇蕣会雑誌』を確認し、さらに新たに明治38年創刊の『園芸新聞』(月刊)の存在を知った。なお、横浜植木会社の定価表(明治42年度)等いくつかの園芸業界誌の確認もできた。蓬左文庫では特に天保11年(1840)出版された『藩籬譜』は300種の垣根の図集で現在では見られなくなった当時の職人の創意工夫がわかる資料として貴重である。岩瀬文庫では『花旗国種子目録』という幕末の文久使節団が持ち帰った外国産の種子目録があり、これも貴重な文献である。成田仏教図書館蔵の林文庫には元松戸高等園芸学校(現千葉大学園芸学部)の教授であった林脩己が明治37、38年、東京市から公園調査の委嘱をされロンドンで収集した洋書が所蔵されていた。明治36年に日比谷公園が開園して程なく、東京市は今後の公園行政の資料収集をしていたことは新たな知見である。特に、当時のロンドン行政側の資料が含まれており興味深い。(例えば、London County Council:Parks and Open Space.Regulation Affecting the Stuffs,Instruction to Officers,&c.,1903)なお、上記各地の文庫調査とともに中央における園芸の動向を知るために明治22年創刊にかかる『日本園芸会雑誌』の彙報覧等から海外園芸情報の記述を調査継続中である。本年度は前年度に引き続き各地の図書館所蔵の文庫を中心にその江戸期・明治期の出版された園芸書の所蔵の確認、実見に重点を置いて調査した。図書館としては初年度から継続している国会図書館の伊藤文庫、白井文庫、東京都立中央図書館の加賀文庫、名古屋市立蓬左文庫において追加調査を行った。調査の過程で加賀文庫蔵の『藩籬譜』は前年度報告した江戸期の垣根の図譜である蓬左文庫蔵の同名の『藩籬譜』の写しであることが確認できるなど文庫間の比較検討が今後の研究にとって不可欠であることが痛感された。また現在、文庫目録が作成されていない京都大学附属図書館蔵の菊池文庫について詳細な調査を行った。菊池文庫は農学科の初代教授であった菊池秋雄の旧蔵書で、昭和30年3月附属図書館に寄贈されている。その数は450余点にのぼる。このうち園芸関係書(造園関係を含む)は220点ほどを数える。蔵書印を検討すると菊池文庫には旧伊藤文庫、旧岡文庫等の図書が多数含まれていた。伊藤文庫とは伊藤篤太郎のことでその大半は国会図書館の伊藤文庫にある。また、岡文庫とは狩野派の日本画家であり、園芸家としても高名であった岡不崩(吉壽)の旧蔵書である。岡不崩は明治33年にはじまる朝顔同好会雑誌である『〓久会雑誌』にその原画の作者としてたびたび登場する人物である。その他、菊池文庫には松村文庫(松村任三)、島津文庫、宍戸氏文庫、白井氏蔵書、村野蔵書(村野時哉)等の蔵書印が見られ、菊池文庫の書誌的な分析の必要性も痛感される。また、情報と受容という点ではその一例として朝顔雑誌について前年度論文にしたが、雑誌というメディアがはたした役割は多大であった。とくに明治22年創刊の『日本園芸会雑誌』を明治末年まで前年からの継続調査として概覧したが、近代造園・園芸についての各分野にわたる情報の広がりは特筆に値する。
知能化構造物の動的最適設計法に関する総合的研究

構造物に制御装置が一体化され目的に応じて動特性が自在に変更できると定義した,知能化構造物の動的最適設計法は次世代の重要な研究課題であるとの認識の元に,構造系と制御系の研究者が結集して3年間に渡る総合的研究を行い,最終年度に多くの研究成果を得た.その要点を纏めると,(1)動解析から構造最適化を図る方法が開発された.(2)構造系と制御系を結合するモデリング手法が開発された.(3)振動モード情報に基づく制御性を高めるセンサとアクチュエータの最適配置を得た.(4)不確かさを許容した構造物設計のためのロバスト制御理論が新しく展開された.(5)ニューラルネットワークを立体的に重ねた知的制御手法が開発された.(6)構造の簡単な単純適応制御手法が開発された.(7)構造系と制御系の統合最適設計法が開発された.(8)本研究の成果が機械構造物,建築構造物,土木構造物,車輌構造物,宇宙構造物,超高速回転磁気軸受,騒音制御など各分野で応用され,動的最適設計法の発展を見た.構造物に制御装置が一体化され目的に応じて動特性が自在に変更できると定義した,知能化構造物の動的最適設計法は次世代の重要な研究課題であるとの認識の元に,構造系と制御系の研究者が結集して3年間に渡る総合的研究を行い,最終年度に多くの研究成果を得た.その要点を纏めると,(1)動解析から構造最適化を図る方法が開発された.(2)構造系と制御系を結合するモデリング手法が開発された.(3)振動モード情報に基づく制御性を高めるセンサとアクチュエータの最適配置を得た.(4)不確かさを許容した構造物設計のためのロバスト制御理論が新しく展開された.(5)ニューラルネットワークを立体的に重ねた知的制御手法が開発された.(6)構造の簡単な単純適応制御手法が開発された.(7)構造系と制御系の統合最適設計法が開発された.(8)本研究の成果が機械構造物,建築構造物,土木構造物,車輌構造物,宇宙構造物,超高速回転磁気軸受,騒音制御など各分野で応用され,動的最適設計法の発展を見た.本研究は,構造物に制御系が内蔵されて目的に応じて自己の特性を可変できるような新しい構造物の最適設計法を確立するために,構造系の解析と設計,制御系設計の2分野の研究者が集まって,両分野を結合するモデリングを接点にして総合的な検討を行うものである.今年度は,主として現状の分析を行うために、次のテーマを設定して2回の研究集会と研究代表者,研究分担者相互間の研究交流を行った.(1)構造系と制御系の最適設計法の現状(2)構造物のモデル化手法の現状(3)ロバスト制御理論の構造物制御の現状.その議論を基に研究が進められ,(1)項に関して15編,(2)項に関して6編,(3)項に関して23編,他にインテリジェント材料や圧電フィルムとその制御への応用3編,合計47編の研究実績が挙げられた.(1)項の内容は一般柔軟構造物,柔軟アーム,車両,弾性ロータ等の解析と設計法,モード解析法やH∞理論を用いた構造系と制御系の同時最適設計法,モニタリングなどである.(2)の内容は分布定数系特性を有する柔軟構造物の低次元化モデル作成法と振動制御への応用,制御モデル作成に関するものである.(3)の内容はH∞とμ設計を組み合せたロバスト制御,スライデイングモード制御,モデル出力追従制御のロバスト性解析,それらの振動制御,位置決め制御、ロボット制御への応用等である。これらの一連の研究実績は本総合研究を進める上で必要な基礎研究をなすものであって、初年度の目標を達成できたと考えている.知能化する構造物を構築する上で重要なことは、構造系の解析や最適設計に関わる研究者と制御理論や制御系の最適設計に関わる研究者が相互の研究内容を理解し合い、一体になって研究を進めることである。本総合研究の特色は、構造系と制御系の共通の基盤にモデリングを位置づけて、これを接点にして研究を遂行するところにある。今年度は三回の研究会を行い,昨年度の現状調査に基づいて進められた個々の研究内容を紹介し、それに関する研究目的に沿った活発な討論を行ってきた。今年度の研究実績を大別すると次のようになる。(1)構造物のモデリングと振動制御(研究論文7編)(2)構造系と制御系の同時最適設計問題(同8編)(3)知能化構造物構築のための振動解析と振動発生機構の解明(同6編)(4)知能化構造物構築のためのセンサとアクチュエータの開発と配置,応用(同8編)(5)ロバスト制御や適応制御(同12編)以上合計41編の研究実績が挙げられた。まづ、(1)項については分布定数系を有する弾性構造物の集中定数系モデル作成法を中心に研究が進められ、曲げやねじれの振動制御が可能な多質点モデルを自動生成して最高9次モードまでの振動制御が事例が示された。(2)項は遺伝的アルゴリズムとロバスト制御系設計法の統合,アクティブとパッシブ系の統合設計など同時最適設計の新しい進展が見られた。知能化構造物の構築に構造物の動解析と振動原因の解明は重要である。この分野でも進展が見られた。