hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多方向不規則波浪場における漂砂量の推定法に関する研究

1)沿岸流に関しては、一様な直線状平行等深線海岸を対象として、不規則波浪が屈折および砕波変形する場合について数値計算モデルを開発した。まず、一方向不規則波について合田(1975)の砕波変形モデルを導入してラディェ-ションストレスを評価し、Longuet-Higgins(1970)の理論と組み合わせて沿岸流の流速分布を計算した。この結果は、一つの経験公式の形に取りまとめ、沖波の諸元から直ちに沿岸流速の絶対値および沿岸分布が推定できるようにした。さらに、方向スペクトルで記述される多方向不規則波浪による沿岸流について数値計算を実施し、方向分布幅が広がるにつれて沿岸流速が若干減少することを確認した。2)底面境界層に関しては、特に水底が軟泥の場合について粘弾塑性体モデルを発展させて底泥の質量輸送量を綿密に解析し、数値計算法の妥当性を模型実験によって検証した。この際、波と流れが共存することによる影響を明らかにした。3)砂移動機構に関しては、底質が粗・細砂の混合状態の場合について漂砂量の水理実験を行ない、粒径の違いによる砂移動機構の変化ならびに底質のふるい分け作用を定量的に評価した。4)漂砂量の定量的評価に関しては、不規則波による実験を行って岸・沖方向の正味の漂砂量を求め、規則波の場合と対比した。この結果、不規則波においては長周期波成分の影響が顕著であり、これを加味した漂砂量評価法について検討した。さらに、不規則波の作用を受ける海浜の地形変化を予測する数値解析モデルを開発し、既往の室内実験デ-タとの比較を行った。
マウス卵胞成長機構における卵巣間質細胞群の生物学的役割

本研究において、我々は、マウス卵巣莢膜・間質細胞のRNA-seqやin situ hybridizationでの局在解析などにより、それらの特異的発現遺伝子群を同定し、体系的な機能解析を行うための分子基盤の構築を目指した。Nid1, Spon1は二次卵胞以降の莢膜・間質細胞に、一方、Aspn/ PLAP1は外莢膜細胞において特異的に発現していた。さらに、Aspn/ PLAP1抗体は二次卵胞の成長を完全に抑止した。これらの結果は、莢膜・間質細胞がそれらの機能に基づいて亜集団に分類されること、およびAspn/ PLAP1が二次卵胞成長制御に重要な役割を果たすことを示唆している。(1)次世代シーケンサーを用いたRNA-seq:RNA-seqはイルミナ社製のHiSeqTM1500を用いて行った。実験には性周期がない3週齢のマウスを用いた。卵巣顆粒膜、間質細胞は申請者所属研究室独自の手法で分離(Itami et al. Reprod Biol Endocrinol 9, 159, 2011)した。間質細胞試料と顆粒膜細胞試料でそれぞれ58 Mリードのシーケンシングを行った。(2)バイオインフォマティクス解析:(1)で得られたショートリードシーケンスデータをリシーケンスにより解析し、間質細胞特異的遺伝子候補を選抜した。マウスゲノムシーケンス(mm10)へのマッピングとfragments per kilobase per mega reads (FPKM)の評価は、それぞれ、tophat (v2.1.0)とcufflinks (v2.0.10)で行った。ショートリード全体の80.98%がゲノム上にマップでき、そのうち、12000遺伝子のFPKM値が0.1より高かった。それらのうちの258遺伝子が間質細胞において、顆粒膜細胞と比較して、2倍以上の発現レベルであった。(3)リアルタイムPCR法による候補遺伝子の再検証:(2)の解析結果で得られた候補遺伝子が本当に間質細胞特異的に発現しているのかどうかを明らかにするために、顆粒膜細胞、および、間質細胞試料間でのリアルタイムPCR法による発現比較を行った。この時点で、対象遺伝子が間質細胞試料において顆粒膜細胞試料よりも発現が低い場合は、以降の実験対象から除外した。リアルタイムPCR解析から、FPKM値の高い遺伝子の中から選択した19の遺伝子が間質細胞で顕著に発現していた。これらの遺伝子は細胞外基質系遺伝子、細胞成長制御系遺伝子、ケモカイン系遺伝子の3つの主要なグループに分類された。研究計画は全て予定通りに進行している。(1)間質特異的発現遺伝子もしくは分子の決定:次世代シーケンサーを用いたRNA-seqによるトランスクリプトーム解析とリアルタイムPCR解析の結果から絞り込んだ19の間質細胞特異的発現遺伝子の候補について、3週齢のマウスを用いたin situ hybridization法で卵巣における局在解析を行った。その結果、Nid1, Col3a1, Spon1, Aspnの4遺伝子が間質細胞で発現していたものの、間質細胞特異的ではなく、同時に莢膜細胞にも発現していることが明らかになった。これらの結果から、卵巣内の莢膜細胞群と間質細胞群は非常に近い細胞集団であることが示唆された。以降、本研究では、莢膜・間質細胞群を標的として実験を進めた。(2)莢膜・間質細胞特異的遺伝子の発現パターン解析:(1)で行った局在解析の結果、Nid1, Col3a1, Spon1, Aspnの4遺伝子は、いずれも、二次卵胞以降の莢膜・間質細胞に発現していた。しかしながら、その発現の強弱やパターンは一様ではなく、Nid1, Col3a1, Spon1が内莢膜細胞、外莢膜細胞、間質細胞のいずれにおいても発現していたのに対して、Aspnは外莢膜細胞と間質細胞には発現していたものの、内莢膜細胞には発現していないことが明らかになった。以上の結果から、莢膜・間質細胞群は単一の機能をもった細胞のみで構成されているのではなく、幾つかの固有の機能を有する複数種の細胞で構成されている可能性が示唆された。研究計画はおおむね予定通りに進行している。(1)間質細胞特異的発現遺伝子のパスウェイ解析: in situ hybridization法による局在解析で莢膜・間質細胞特異的な発現が確定したNid1, Col3a1, Spon1, Aspnの4遺伝子について、遺伝子オントロジーエンリッチメント解析、およびパスウェイ解析ツールでの解析結果や既知の文献情報を基にこれらの分子経路を予測した。その結果、Nid1, Col3a1は細胞外マトリクスの形成や細胞接着などに関わること、Spon1は細胞の分化や血管形成に、Aspnは細胞増殖や形態形成の制御に関わることがそれぞれ予測された。(2)マウス卵巣、および、卵胞培養系による莢膜・間質細胞特異的発現分子の生理機能解析: (1)の結果を基に、卵巣および二次卵胞の培養系において特異抗体を用いて標的分子の活性を阻害することで生理機能解析を行った。その結果、三次元卵胞培養系においてSpon1抗体処理により莢膜細胞層の形成が阻害された。またAspn抗体処理では莢膜細胞層の形成と卵胞成長がほぼ完全に阻害され、さらに、それらのうちの約30%の卵胞が収縮した。AspnはTGF-β1およびBMP-2に結合し、内因性阻害分子として機能することが知られている。

そこでAspnによる卵胞成長制御がTGF-β/ BMPシグナル伝達経路を介するか否かを明らかにするために、Aspn抗体処理卵巣抽出試料を用いてp-Smad2/3およびp-Smad1/5/9抗体を用いたウエスタンブロット解析を行った。その結果、Aspnの阻害によりSmad2/3およびSmad5のリン酸化が促進されたことから、AspnはTGF-β1/ BMPシグナル伝達経路を阻害することで卵胞成長制御において重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究において、我々は、マウス卵巣莢膜・間質細胞のRNA-seqやin situ hybridizationでの局在解析などにより、それらの特異的発現遺伝子群を同定し、体系的な機能解析を行うための分子基盤の構築を目指した。Nid1, Spon1は二次卵胞以降の莢膜・間質細胞に、一方、Aspn/ PLAP1は外莢膜細胞において特異的に発現していた。さらに、Aspn/ PLAP1抗体は二次卵胞の成長を完全に抑止した。これらの結果は、莢膜・間質細胞がそれらの機能に基づいて亜集団に分類されること、およびAspn/ PLAP1が二次卵胞成長制御に重要な役割を果たすことを示唆している。当初の計画通り、平成28年度では以下の実験を行う。(1)間質特異的発現遺伝子もしくは分子の決定:平成27年度の結果から、間質細胞特異的な発現が確定した標的分子について、組織切片を用いて各標的分子の局在解析を行う。その際、受容体や細胞外基質に関しては蛍光免疫染色法で、分泌タンパクなどに関しては蛍光in situ hybridization法で局在解析を行い、この結果から最終的な間質特異的発現分子を決定する。この時点で特異的発現が確認された分子に関しては、3週齢の卵巣における時期特異的発現が確定する。そこで、別の週齢においても併せて局在解析を行うことで、対象の分子が全週齢において普遍的に発現しているのか、時期特異的な発現なのかを見極める。この時点で、特異的発現が確定した分子に、別組織・器官などで既知の機能がある場合は、その機能別に幾つかの系統に分類する。(2)多重免疫染色による間質細胞特異的分子の発現パターン解析:(1)で、その既知の機能を指標に幾つかの系統に分類した別の系統の分子を対象に(例えば、細胞外基質系と細胞成長制御系で)蛍光in situ hybridizationや免疫染色での多重染色を行い、同一の細胞に複数の遺伝子が発現しているのか、それとも別々の細胞に発現しているのかを決定する。これにより、各細胞群のマーカーと成り得る遺伝子を決定する、すなわち、間質細胞種のサブタイプの有無やその種類の数が決定される。当初の計画通り、平成29年度では以下の実験を行う。(1)間質細胞特異的発現遺伝子のパスウェイ解析: in situ hybridization法による局在解析で莢膜・間質細胞特異的な発現が確定したNid1, Col3a1, Spon1, Aspnの4遺伝子について、パスウェイ解析ツール(DAVIDなど)での解析や、既知の文献情報を基にそれらの分子経路を予測することで、「形態変化・分化」「移動」「増殖」などの生理機能を絞り込む。
地震時に実在構物に導入される応力の計測と地震計記録との対応

平成7年兵庫県南部地震以降,より多くの地震計が主要地に配備されたことにより,平成15年宮城県北部地震(PGA2037gal)および平成16年新潟県中越地震(PGAl750gal)のように平成7年兵庫県南部地震(PGA818gal)に比べ非常に大きな最大加速度が計測され,より多くの地震波形データを得ていることから地震動の特性が刻々と明らかにされつつある.しかしながら,地震時にどのような応力またはひずみが構造物に発生したかを直接計測した例はほとんどない.過去の地震で生じた様々な破壊・損傷形態の中には,きわめて特異な破壊形態が見られる.これには衝撃力の存在が推察されるが,地震計にそのような記録が存在しないため,衝撃力に起因することは証明できない.地震計の計測記録には地震動の特性がすべて含まれているわけではないと考えられることから,構造物の破壊現象のなかには,通常の地震計で得られた記録との関連がつかないものが存在する可能性があると考えられる.そこで,本研究では,地震時に発生する加速度と実在構造物のRC柱に発生する応力(ひずみ)を実測し,得られたデータより地震計の記録と応力計の記録との対応・整合性を検証するとともにデータの蓄積を行なうため,大阪市立大学内で計測システムの構築を行った.また,地震応答特性を解析的に明らかにするために,解析のための構造モデルの提案ならびに実測地震波形に対する動的応答解析を行ない,構造モデルの妥当性の検証後,計測柱のひずみ応答特性の究明を試みた.平成7年兵庫県南部地震以降,より多くの地震計が主要地に配備されたことにより,平成15年宮城県北部地震(PGA2037gal)および平成16年新潟県中越地震(PGAl750gal)のように平成7年兵庫県南部地震(PGA818gal)に比べ非常に大きな最大加速度が計測され,より多くの地震波形データを得ていることから地震動の特性が刻々と明らかにされつつある.しかしながら,地震時にどのような応力またはひずみが構造物に発生したかを直接計測した例はほとんどない.過去の地震で生じた様々な破壊・損傷形態の中には,きわめて特異な破壊形態が見られる.これには衝撃力の存在が推察されるが,地震計にそのような記録が存在しないため,衝撃力に起因することは証明できない.地震計の計測記録には地震動の特性がすべて含まれているわけではないと考えられることから,構造物の破壊現象のなかには,通常の地震計で得られた記録との関連がつかないものが存在する可能性があると考えられる.そこで,本研究では,地震時に発生する加速度と実在構造物のRC柱に発生する応力(ひずみ)を実測し,得られたデータより地震計の記録と応力計の記録との対応・整合性を検証するとともにデータの蓄積を行なうため,大阪市立大学内で計測システムの構築を行った.また,地震応答特性を解析的に明らかにするために,解析のための構造モデルの提案ならびに実測地震波形に対する動的応答解析を行ない,構造モデルの妥当性の検証後,計測柱のひずみ応答特性の究明を試みた.地震により構造物が損傷・破壊した例は数多くあるが,これまで地震により実在構造物に導入された応力またはひずみを直接計測した例は,地盤内の基礎工の例を除き上部工ではほとんど無い。それ故,地震時に構造物に導入される応力またはひずみは,地震計による観測地震波を用いたコンピューターによる地震応答解析に拠っている。しかしながら,兵庫県南部地震、鳥取県西部地震,芸予地震などを検討しても,構造物の被害と地震計による記録との相関性が明確でなく,地震応答解析法の見直しの必要が指摘されている。そこで,本研究は,地震時に実在構造物に導入される応力またはひずみを直接計測・捕捉することを目的とした。そして,研究代表者および分担者が所属する大阪市立大学に平成15年度新設される総合教育棟(4階建てRC造)に地震計が設置されることに相まって,昨秋その地震計のごく近傍のRC柱基部内部に平鋼帯板にピエゾフィルム(圧電素子)およびひずみゲージを貼り付けたセンサーを2地点にそれぞれ計8体を埋め込み,またRC柱基部外部1地点にもそれぞれ4体を装着した。本総合教育棟は平成16年5月に完成する予定であり,その後内外装などを施工後8月頃より供用開始となるので,その間,メモリーコーダ内蔵の計測ボックスの設置と,学内LANによる計測データーのモニタリングを行える準備を予定している。地震時の構造物の挙動計測は、通常、地震計によって構造物総体としての振動が計測されており、構造物に生じる応力やひずみは振動計測結果をもとに計算による応答解析として求められている。兵庫県南部地震による構造物の被災形態と、このような計算で得られた構造物の地震応答との相関性には疑問があるので、構造物の地震応答としてのひずみや応力を直接測定するために、大阪市立大学で建設中のRC4階建ての校舎の柱にひずみ計を埋め込み、同時に3成分の加速度計と地震計を設置して建物の振動と柱に発生するひずみの観測体制を整えた。ひずみセンサーは、抵抗線ひずみ計とピエゾフィルム型ひずみ計2種類を対にして長さ60cm、厚さ3.2mmのダンベル型の鋼板の両面に4枚貼付けたものを用い、これを3階まで吹き抜けで断面が78cm×154cmの柱2本の床面からの高さ50cmと150cmに対面する形で鉄筋に沿わせてコンクリートに埋め込んだ。ほかに同じ柱の1本の高さ100cmの対面する外面に、片面のみに2種類のひずみ計を貼付けたセンサーをネジと接着剤によって固定した。

これらの20枚のひずみ計のうちの12枚(他は予備として)と3成分加速度計を同じ建物内の階段教室の床下にケープルで動ひずみ計に導き、記憶装置で計測値を保存する。ひずみ計と加速時計は10kHzでデータを取り込み、トリガーは加速度計で与えて感度を10galに設定している。これらの装置は2004年10月末から稼働しているが、現在までに記録できるほどの地震動はない。
卵巣癌の薬剤獲得耐性における「進化」を標的とした治療法の開発

1)化学療法耐性の卵巣明細胞腺癌に高発現しているHNF1βは、酸化ストレス耐性をもたらしていることが明らかになった。シスプラチンをはじめとする化学療法剤は癌細胞内の酸化ストレスを惹起するため、HNF1βによる酸化ストレス耐性が卵巣明細胞腺癌の化学療法耐性に寄与している可能性が示唆された。2)卵巣漿液性腺癌の発現マイクロアレイ解析によって、化学療法に耐性で予後不良の癌では、免疫反応が乏しく、その背景にはMHC class1分子の欠如があることが明らかになった。3)卵巣癌に対して化学療法を行う前と後のマイクロアレイデータの比較によって、化学療法によって免疫反応が生じることは、化学療法への感受性と関連していることが明らかとなった。4)卵巣癌において、CD1,CD4,CD8,CD57,FOXP3,PD1がそれぞれ陽性のリンパ球数、さらに、腫瘍細胞由来の免疫抑制分子であるPD-L1,PD-L2,COX-1,COX-2,TGF-β1の発現を免療組織染色で調べて、hierarchical clusteringで分類したところ、CD4陽性リンパ球および、CD8陽性リンパ球が腫瘍内に浸潤している卵巣癌では、もっとも予後がよく、化学療法に感受性を示し、その他のタイプでは免疫抑制分子のいずれかの高発現を認めた。したがって、卵巣癌において、腫瘍細胞由来の免疫抑制分子が化学療法耐性をもたらしており、同シグナルをブロックすることで予後が改善すると期待される。1)卵巣癌の原発巣と化学療法後の標本を比較して、CD8,CD4,FOXP3,COX1,COX2,TGFB1の免疫組織染色を施行した。CD8,CD4陽性T細胞の腫瘍組織内への浸潤は、化学療法後に増加し、卵巣癌の化学療法による抗腫瘍効果には、抗腫瘍免疫が関連していることが明らかとなった。2)化学療法耐性の卵巣明細胞腺癌に高発現しているHNF1βが、癌細胞における糖取り込みに関わる分子GLUT1の発現に関与し、糖取り込みを亢進させることが明らかとなった。このことは、化学療法耐性には糖代謝異常、そして酸化ストレス耐性が関与している可能性を示している。3)シンガポール大学との共同研究で、当教室に保管してある卵巣癌90サンプルの発現マイクロアレイとSNPアレイを施行した。卵巣癌の組織型を特徴づけるDNAコピー数の異常を明らかにした。この結果により、発癌の原因となりうるDNA異常が明らかとなった。4)ゲノムワイドな遺伝子発現解析に基づいて、TGFβ経路のメチル化はシスプラチン感受性と相関していることを明らかにした。5)ゲノムワイドな遺伝子発現解析により、卵巣漿液性腺癌のsubtypeを5パターンに分類し、それによって化学療法感受性が規定されることを明らかにした。6)化学療法耐性の明細胞腺癌において、増殖を反映するE2F活性が低く、MAPK活性が高いことを明らかにし、マルチキナーゼ阻害剤の有効性を明らかにした。
自然言語処理特化型の視覚的・対話的な半自動エラー解析のできる統合機械学習システム

自然言語処理の研究開発において頻用される、教師つき機械学習手法をより容易に、かつ効果的に利用可能にするために、作業を省力化する自動化機能と、結果の解析を効率的・効果的に行う機能のプロトタイプ的な設計と実装を行った。主に、英語の生物学論文テキストマイニングにおける応用を行い、雑誌論文や学会等での発表や研究協力を通じユーザフィードバックを得て、システムの妥当性や将来研究に向けての課題点を検証した。本研究の目的は、機械学習を用いた自然言語処理タスクの実行をサポートする、統合自然言語処理環境の構築である。そのために、大きく分けて1.対応互換コンポーネント(コーパスリーダー・ツール)の追加とtype systemの拡張2.基盤システムの拡張と改良3.ユーザ・開発者のからのフィードバックとドキュメント等整備が必要である。まず、基盤システムであるU-Compareに対応したコンポーネントを充実させるため、各国の研究機関と協力し作業を行うと同時に、type systemを拡張し新たなデータタイプをカバーした。基盤システムの拡張については、機械学習との接続関係、特に視覚化部分の改良と発展の実装作業を行った。また、並列化によりワークフロー実行時のパフォーマンスを向上させるため、任意のUIMAコンポーネントをクラスタシステムに自動分散展開してサービス化し、外部からは単一サービスとして実行できる機構を実装した。同時に、ドキュメントの増強やビデオチュートリアルの作成を行い、開発者・ユーザのための環境を整えた。関連学会への出席や講演等を積極的に行い、ユーザ数の増加を目指すとともにフィードバックを受けシステムの改良を行った。BioNLP 2009Shared Task on EventExtractionにorganizerとして参加し、基盤システムを公式サポートシステムとして提供した。さらに、基盤システムの機能を用いて、参加者の結果の混合を行い、どの参加者の結果よりもよりよい結果を得ることに成功した。発展として、参加者から数グループと共同作業を行い、参加者のツールを基盤システムに対応した互換コンポーネントとして一般提供する準備を進めている。また、Bio Creative II.5に参加し、基盤システムを用いてワークフローの生成とサービス化を行った。CoNLL 2010Shared Taskでも公式ツールとして対応互換コンポーネントが提供されるなど、ユーザ層を確実に広げることができた。本研究の目的は、機械学習を用いた自然言語処理タスクの実行をサポートする、統合自然言語処理環境の構築であり、頻用される機能の自動化と解析を助ける機能の追加が柱となる。具体的には、1.対応互換UIMAコンポーネント(コーパスリーダー・ツール)の追加とtype systemの拡張2.基盤システムの拡張と改良3.ユーザ・開発者のからのフィードバックとドキュメント整備等が必要である。U-Compare互換のUIMAコンポーネントについては、これまでは英語の言語資源に限られていた。本年度では、引き続き英語の言語資源を増強しつつ、他の研究機関と協力して日本語の主立った言語資源の互換化作業を行なった。具体的にはtype system(データ型定義)の拡張を行った上で、国語研究所の「日本語コーパス」を中心に形態素解析器や係り受け解析器などを互換化した上でリポジトリに追加した。この作業を通じて、U-Compareの基盤機能が他言語に対応して動作することも確認できた。基盤システムの拡張については、機械学習APIの統合と素性重みの解析機能について、プロトタイプの実装作業を行い動作を確認した。その結果を踏まえて、SVM・MEMM・CRFといった異なる機械学習手法をある程度共通して扱えるよう、また、素性選択がより容易に行えるような機能を考慮したリリース版の設計を進めた。ワークフロー生成GUIについても、全面的な改良版の実装を進めた。これらと並行して、引き続きドキュメント等の増強を行い、開発者・ユーザのための環境を整えた。本年度は特に国内での活動に重点をおいて、関連学会への出席や講演等を積極的に行い、ユーザ数の増加を目指すとともにフィードバックの収集を行った。本研究の目的は、自然言語処理の研究開発において頻用される、教師つき機械学習手法をより容易に利用可能にすることである。そのために、ユーザの作業を省力化する自動化機能と、結果の解析を効率的・効果的にする補助機能のプロトタイプ的な設計と実装を行ってきた。ユーザフィードバックからの調査では、実装した各種機能への期待と需要が高い一方で、現行の設計では機能を使いこなすためのハードルが未だ高く、ユーザの期待する多様な応用領域のデータにも必ずしも対応しきれていないことがわかった。そこで本研究ではパイロットタスク的な試みとして、まずは一通りの設計と実装を行い、同時に将来研究でのさらなる発展を念頭に不足点の洗い出しを行ってきた。システムの実行の流れとしてはおおまかに、入力データの読み込み、学習素性の生成、学習素性の抽出、機械学習、結果の解析、となる。これらの各要素を、コーパスリーダーや言語処理ツールといったコンポーネントに分割かつ標準化・互換化し、現実的なタスクにおける応用を行った。応用の対象は主に、英語で記述された生物学論文からのテキストマイニングであった。応用における具体的な事例について、データ型階層やコンポーネント化の体系化を行い、システムの応用を含めた成果をまとめ、雑誌論文や学会等において発表した。

また、これらの研究の経験から、新規の設計および実装による汎用自動化プラットフォームを構築する、別途の発展的な研究課題につなげることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。
パラインフルエンザウイルス4型の全遺伝子解明とその分子疫学的研究

ヒト型パラインフルエンザウイルス4型のHN蛋白質の遺伝子解析および分子疫学的、血清疫学的解析を行った。また4型ウイルスの不完全増殖機構の解析も同時に行った。4B型ウイルスのHN蛋白質の遺伝子解析の結果から4A型ウイルスのHN蛋白質と糖鎖結部位の配列が2箇所異なることが判明した。point mutation法により4B型ウイルスのHN蛋白質cDNAを4A型ウイルスのHN蛋白質に変えたものを3つ作製し、これらをL929細胞に構成的に発現させ、flow cytometry法でモノクローナル抗体を用いて、抗原性を解析したところ、2箇所とも4AウイルスのHN蛋白質と同じにしたクローンの抗原性は4A型ウイルスのHN蛋白質と似た抗原性を示したが、完全には一致しなかった。4型ウイルスのみサブタイプに分かれるが、HN蛋白質の糖鎖が関与している可能性が示された。残されたL蛋白質の遺伝子は一部解析を行ったが完全解明には至らなかった。また小児の血清につき、モノクローナル抗体を用いて、4型ウイルスの検出をしたところ数%が陽性であったが、2型ウイルスなどとの交差反応も考えられ、さらなる解析が必要と思われた。4型ウイルスの不完全増殖の機構の解析はMK2細胞、L929細胞をを用いて行った。MK2細胞では、トリプシンの添加により、ウイルスは増殖した。しかし、L929細胞での不完全増殖の理由は解明されなかった。両細胞とも、ウイルスは感染可能であり、MK2細胞では、トリプシン無添加でも、細胞内にNP,HNおよびF蛋白質が少量ながら認められ、PCR法で各蛋白質の遺伝子も検出されたが、L929細胞では、NP蛋白質、およびその遺伝子のみが検出可能なだけであった。L929細胞での4型ウイルスの不完全増殖の機構は明らかとはならなかった。パラインフルエンザ4型ウイルスの亜型の4BウイルスのHNタンパク質の遺伝子解析を行った。また4BウイルスのHNタンパク質のcDNAに点変異導入を行い、糖鎖結合部位2カ所を4AのHNタンパク質と同じものを作成し、動物細胞で発現させ、その抗原性をflow cytometry法で測定した(Journal of General Virology誌に投稿中)。遺伝子解析の結果、4A-4B間のHNタンパク質のホモロジーはヌクレオチドレベルで87.2%、アミノ酸レベルで87.3%だった。1つの特徴は糖鎖結合可能部位が2カ所異なっていることである(Fタンパク質では同じ)。4A,4BのHNタンパク質は以上のようにホモロジーが高いが、抗原性が異なることを報告した。そこで点変異導入により、4BのHNタンパク質から4AのHNタンパク質に糖鎖結合部位を変えたcDNA、即ち1カ所ずつ変えたもの、2カ所変えたもの計3個のmutant cDNAを作成し、動物細胞にリポフェクチン法で構成的に発現させ、flow cytometry法でmonoclonal antibodyを使用して測定した。その結果、糖鎖結合部位が4BのHNタンパク質から4AのHNタンパク質に近づくと抗原性も近づいた。ただし糖鎖結合部位が同じでも抗原性に違いはあった。このことから糖鎖がある程度抗原性にかかわっていることが判明した。このことから、パラインフルエンザウイルスの中で4型のみが、4A,4Bの亜型を持つ理由の一つにHNタンパク質の糖鎖が関係していることが考えられた。一般的に、ウイルスの増殖には細胞側の因子が不可欠であり、また細胞の代謝産物やインターフェロンがウイルスの増殖を抑制する場合もある。パラインフルエンザウイルス4型(HPIV-4)は、初代サル賢細胞(PMK)でのみ増殖できる。本実験でHPIV-4非許容細胞であるLLCMK2、L929細胞における、HPIV-4の不完全増殖の機構の解析を行った。ウイルスはHPIV-4、4Bを細胞はPMK、LLCMK2、L929を用いた。

ウイルス増殖は赤血球吸着法で解析した。また関節蛍光抗体法、免疫沈降法、PCR法等でウイルス抗原、ウイルスmRNA検出した。LLCMK2ではトリプシンの添加によりウイルスが増殖した。しかしPMKに比べると24時間の遅れが観察された。L929細胞ではトリプシンは無効であった。また、アクチノマイシンD、シクロへキシミド、マイトマイシンC、抗インターフェロン抗体には効果はなかった。ウイルス非許容細部においても少数の細胞でNP、HNタンパク質が合成されていることが、またNPタンパク質のmRNAが合成されていることが判明した。以上のことからHPIV-4A、4BのLLCMK2細胞における不完全増殖にはこれらウイルスのFタンパク質をクリーブするトリプシン様プロテアーゼの非存在が関与していることが考えられた。しかしながらL929細胞における不完全増殖は別のメカニズムによるものと思われた。ヒト型パラインフルエンザウイルス4型の遺伝子解析および分子疫学的、血清疫学的解析を行った。まず現在までに解析が行われていなかった4B型ウイルスのHN蛋白質の遺伝子解析を完了した。またこの解析結果から4A型ウイルスのHN蛋白質と糖鎖結部位の配列が2箇所異なることが判明した。point mutation法により4B型ウイルスのHN蛋白質cDNAを4A型ウイルスのHN蛋白質に変えたものを3つ作製し、これらをL929細胞に構成的に発現させ、flow cytometry法でモノクローナル抗体を用いて、抗原性を解析したところ、2箇所とも4AウイルスのHN蛋白質と同じにしたクローンの抗原性は4A型ウイルスのHN蛋白質と似た抗原性を示したが、完全には一致しなかった。4型ウイルスのみサブタイプに分かれるが、HN蛋白質の糖鎖が関与している可能性が示された。残されたL蛋白質の遺伝子は一部解析を行ったが完全解明には至らなかった。また小児の血清につき、モノクローナル抗体を用いて、4型ウイルスのを検出したところ数パーセントが陽性であったが、2型ウイルスなどとの交差反応も考えられ、さらなる解析が必要と思われた。近年ウイルスレセプターや細胞融合に関与する細胞側の因子としてCD98/4F2/FRP-1分子やインテグリンシステムが注目されている。本研究でもこれらに注目し、まずCD98分子の4型ウイルス増殖との関連を解明すべく、動物モデル作製のため、ヒトCD98HcDNAをベクターpS65T-C1に組み込み、日本SLCとの共同研究でtransgenicマウス作製にとりかかった。現在マウスの分娩が終わり90匹の子供が誕生し、近々PCR法で解析の予定である。これらのマウスにつき感染実験にて、抗体、ウイルス遺伝子の有無を調べる予定である。
合流式下水管渠網の余裕空間とゲート操作を利用した越流水対策とその効果に関する研究

都市域の合流式下水道では,雨天時,しばしば,下水処理場の処理能力を上回る多量の汚濁雨水が流出し,処理されないまま,下流域の河川,湖沼へと排水されている.また,分流式下水道においても,雨水は直ちに下流域へと排水されるため,特に,降雨初期には,高濃度の汚濁雨水が処理されないまま,河川,湖沼へと流出している.こうした汚濁雨水の未処理排水(越流水)は,都市域を抱える河川,湖沼,内湾などの公共用水域において近年顕在化している水質悪化の原因の一つと考えられ,この排水問題の早期解決(越流水対策の早期確立)が切望されているところである.本研究では,現在,供用されている下水道管渠網の各下水管渠内には,特に中小の降雨時,広い余裕空間が存在していることに着目し,下水道管渠網内の幾つかの地点にゲートを設置して降雨時それらを閉操作し,管渠網内に広く汚濁雨水を貯留するとともに,降雨中および降雨終了後,この貯留された汚濁雨水の中から,処理能力に見合うだけの汚濁雨水を下水処理場に送り続け,数日以内には,これら汚濁雨水を全て処理して放流することにより,中小出水時の越流現象をできるだけ発生させない越流水対策について検討を進めた.その結果,河道位数が6次と4次の下水道管渠の下流端にゲートを設置し,中小出水時,これらゲートを閉操作して,6次,5次の下水道管渠および4次,3次の下水道管渠に流出雨水を貯留する対策については,10mmを下回る降雨による全ての流出雨水を貯留し,処理して放流することが可能であることが明らかとなった.また,これにより,年間の流出汚濁の3040%を通常の処理を施して放流できることになると予測される.都市域の合流式下水道では,雨天時,しばしば,下水処理場の処理能力を上回る多量の汚濁雨水が流出し,処理されないまま,下流域の河川,湖沼へと排水されている.また,分流式下水道においても,雨水は直ちに下流域へと排水されるため,特に,降雨初期には,高濃度の汚濁雨水が処理されないまま,河川,湖沼へと流出している.こうした汚濁雨水の未処理排水(越流水)は,都市域を抱える河川,湖沼,内湾などの公共用水域において近年顕在化している水質悪化の原因の一つと考えられ,この排水問題の早期解決(越流水対策の早期確立)が切望されているところである.本研究では,現在,供用されている下水道管渠網の各下水管渠内には,特に中小の降雨時,広い余裕空間が存在していることに着目し,下水道管渠網内の幾つかの地点にゲートを設置して降雨時それらを閉操作し,管渠網内に広く汚濁雨水を貯留するとともに,降雨中および降雨終了後,この貯留された汚濁雨水の中から,処理能力に見合うだけの汚濁雨水を下水処理場に送り続け,数日以内には,これら汚濁雨水を全て処理して放流することにより,中小出水時の越流現象をできるだけ発生させない越流水対策について検討を進めた.その結果,河道位数が6次と4次の下水道管渠の下流端にゲートを設置し,中小出水時,これらゲートを閉操作して,6次,5次の下水道管渠および4次,3次の下水道管渠に流出雨水を貯留する対策については,10mmを下回る降雨による全ての流出雨水を貯留し,処理して放流することが可能であることが明らかとなった.また,これにより,年間の流出汚濁の3040%を通常の処理を施して放流できることになると予測される.都市域の合流式下水道では,雨天時,しばしば,下水処理場の処理能力を上回る多量の汚濁雨水が流出し,処理されないまま,下流域の河川,湖沼へと排水されている.また,分流式下水道においても,雨水は直ちに下流域へと排水されるため,特に,降雨初期には,高濃度の汚濁雨水が,必然的に,処理されないまま,河川,湖沼へと流出している.こうした汚濁雨水の未処理排水(越流水)は,明らかに,都市域を抱える河川,湖沼,内湾などの公共用水域において近年顕在化している水質悪化の原因の一つと考えられ,この排水問題の早期解決(越流水対策の早期確立)が切望されているところである.本研究では,現在,供用されている下水道管渠網の各下水管渠内には,特に中小の降雨時,広い空間(余裕)が存在していることに着目し,幾つかのゲートを設置して降雨時それらを操作し,管渠網内に広く汚濁雨水を貯留すると共に,降雨中および降雨終了後,この貯留された汚濁雨水の中から,処理能力に見合うだけの汚濁雨水を下水処理場に送り続け,数日以内には,これら汚濁雨水を全て処理して放流することにより,越流現象をほとんど発生させない越流水対策について検討を進め,以下の結果を得た.(1)はじめに,状態変数を堆積固形性有機物,溶解性有機物,有機酸発酵細菌,硫酸イオン,硫化水素,硫酸還元細菌,硫黄酸化の各過程とし,反応過程を固形性有機物の可溶化,有機酸発酵,硫酸還元,硫黄酸化細菌として,数理モデルを構築し,シミュレーションを試みたところ,下水の数日間の貯留では,下水管渠の腐食を引き起こすまでには至らないことが示された.しかし,酸素の消費とそれによる酸化還元電位の低下は,長期間の貯留においては水質の悪化を引き起こす可能性があり,さらに多くの条件下で動力学定数を求めていく必要があることを明らかにした.

(2)次に,この結果をもとに,下水道管渠網内の各所でゲート操作が行われるもとでの汚濁雨水の挙動を正確に再現できると共に,汚濁雨水の下水道管渠網内での貯留による水質変化を精度高く予測できる,越流水対策シミュレーション・モデルを確立した.都市域の合流式下水道では,雨天時,しばしば,下水処理場の処理能力を上回る多量の汚濁雨水が流出し,処理されないまま,下流域の河川,湖沼へと排水されている.また,分流式下水道においても,雨水は直ちに下流域へと排水されるため,特に,降雨初期には,高濃度の汚濁雨水が処理されないまま,河川,湖沼へと流出している.こうした汚濁雨水の未処理排水(越流水)は,都市域を抱える河川,湖沼,内湾などの公共用水域において近年顕在化している水質悪化の原因の一つと考えられ,この排水問題の早期解決(越流水対策の早期確立)が切望されているところである.本研究では,現在,供用されている下水道管渠網の各下水管渠内には,特に中小の降雨時,広い余裕空間が存在していることに着目し,下水道管渠網内の幾つかの地点にゲートを設置して降雨時それらを閉操作し,管渠網内に広く汚濁雨水を貯留するとともに,降雨中および降雨終了後,この貯留された汚濁雨水の中から,処理能力に見合うだけの汚濁雨水を下水処理場に送り続け,数日以内には,これら汚濁雨水を全て処理して放流することにより,中小出水時の越流現象をできるだけ発生させない越流水対策について検討を進めた.その結果,河道位数が6次と4次の下水道管渠の下流端にゲートを設置し,中小出水時,これらゲートを閉操作して,6次,5次の下水道管渠および4次,3次の下水道管渠に流出雨水を貯留する対策については,10mmを下回る降雨による全ての流出雨水を貯留し,処理して放流することが可能であることが明らかとなった.また,これにより,年間の流出汚濁の3040%を通常の処理を施して放流できることになると予測される.
アドホックネットワークにおける効率的情報配信方式に関する研究

アドホックネットワークは既存の通信インフラストラクチャに依存しないネットワークの構築技術であり、災害時やイベント等において利用が期待されている。しかし、無線を媒体とすることや、端末は移動を伴うことから、一定の通信品質を維持しつつ通信を行うには、解決すべき課題が多い。そこで、ネットワーク全体に対して放送的に情報の配信を行う放送型情報配信方式について、既存のフラッディング方式と比較して通信品質の劣化を抑制し冗長な中継再送信を削減する、負荷感応フラッディング方式を提案している。平成23年度開始までに、提案方式についてネットワークシミュレーションにより、パケットの到達性などの基本的な性能を既存方式よりも向上できることを示した。さらに、動画および音声のストリーミング配信に適用した場合の通信品質について評価を行い、既存方式よりも向上できることを示した。平成23年度は以下のとおり研究を進めた。大規模災害の発生により、長時間にわたり通信端末に対して安定的な電源供給が行えず、電池残量の枯渇により通信不能となる事態が発生している。このような状況を踏まえ、通信端末の電池消費の削減と稼動時間の長時間化が必要であると考え、提案方式への電池残量を考慮する機能の追加について検討した。そして、ネットワークシミュレーションにより、動画および音声のストリーミング配信を想定した評価を行った。シミュレーション結果より提案方式は、既存方式と比較して、パケットの送受信にかかわる消費電力量を削減し、電池残量を向上させ、結果として、電池残量の枯渇により停止するノードの割合が減少することを示した。通信品質については、パケットレベルでの評価を行い、パケットの到達性を向上できること、パケットの配信遅延時間を短縮できることを示した。本研究は、アドホックネットワークにおける放送型情報配信について、既存方式と比較して品質劣化を抑制し冗長な送受信を削減する、負荷感応フラッディング方式を確立することを目的としている。本研究によって、例えばネットワーク内の特定の数の端末からネットワーク全体に対して、動画や音声をストリーミング配信することにより、例えば災害時において避難指示や状況放送のために用いることができると考えられる。また、送受信パケット数の削減効果により、ネットワークへの負荷の低減と、端末の電池消費を削減することができると考えられる。平成22年度は、以下のように進めた。既に目的を実現するべく2方式を提案していたが、これらを動画および音声のストリーミング配信に適用した場合の通信品質の評価を行った。具体的には、ネットワークシミュレーションを用い、パケットレベル(パケットの到達性、遅延時間等)の通信品質の評価を行った。その結果、既存方式と比較して、通信品質を向上できることを示した。また、動画のストリーミングについては、アプリケーションレベルの通信品質の評価を行い、既存方式よりも通信品質を向上できることを示し、パケットレベルでの評価の有効性を裏付けた。
独立成分分析による気象擾乱の同定

○平成17年度の研究の成果は以下の通りである。1.冬の天候を支配するとされる北極振動(環状モード)について、独立成分分析の適用結果を投稿論文にまとめた。北極振動については、アメリカの一部のグループが研究を推進しており、そのグループからの激しい反論を受けることになった。しかし、その結果、より詳細な検討を行うことができ、より強固に北極振動が見かけのモードであることを示すことができた。具体的には、正規分布からのずれの大きさを検討し、それに基づいて結果の妥当性を検討することができた。このような修正の結果、論文は受理された。2.夏の天候を支配するとされるユーラシア大陸上のジェット気流の変動について独立成分分析を適用した。その結果を旧来から言われている現象との対応付けについて検討した。しかし、この点についての十分な検討を行うことまではできなかった。3.こうした内容について、上述の論文の他、ヨーロッパ地球科学連合総会(ウィーン)と、地球惑星科学連合学会(幕張)での発表を行った。4.早稲田大学の研究者(村田昇教授)と、九州大学の研究者(伊藤久徳教授)をお招きし、独立成分分析の気象学への適用に関する研究集会を行った。独立成分分析を適用する際の問題点など、互いの情報を交換することができた。その結果、旧来から行われている主成分分析では、データの情報をうまく引き出せないこと、独立成分分析を含む、いくつかの方法を適切に用いることで、データの持つ情報をうまく引き出せること、などの認識を深めることができた。5.データをアップロードすると独立成分分析を行って結果を表示するホームページの作成に成功した。総じて、投稿論文の修正に時間を費やし、適用例を増やすことは難しかったが、独立成分分析の適用の妥当性に関して、より認識を深めることができた。○平成16年度の研究の成果は以下の通りである。1.気象擾乱について適用可能な独立成分分析のアルゴリズムを検討した。良く使われるアルゴリズム(fastICA)の問題点を整理し、独自のアルゴリズムを開発した。また、両アルゴリズムの間で結果を比較検討した。結果は大差無かったものの、検証手段を得ることができた。2.主成分分析で定義されている北極振動現象(環状モード)について独立成分分析を適用した。その結果、独立成分分析を用いると北極振動の定義が修正される可能性を示すことができた。3.ユーラシア大陸上のジェット気流の変動は、日本付近の夏季の天候を左右すると言われる。これについて独立成分分析を適用した。その結果、鉛直構造に特徴があるモードに分解することができた。旧来の解析方法では得られなかったような変動の特徴が見られ、提唱されている理論にも対応がよいようである。4.気圧データについて、本学で3点観測を開始した。これは、時間分解能の高いユニークな観測システムである。得られた気圧の時系列データについて独立成分分析の適用を試みた。結果は得られるものの、物理的な解釈については十分に行うことができなかった。○これらの研究成果に対し、次のような研究活動を行った。1.研究成果2については論文を作成し、現在投稿準備を行った。2.研究成果3,4については、日本気象学会秋季大会で口頭発表ならびにポスター発表を行った。3.研究成果4について、気圧データについての知見を増やし、情報交換を行う為に、京都大学・九州大学・愛知教育大学の研究者と共同で、気圧計測に関する研究集会を開催した。
経上腸間膜動脈性門脈造影下CTを用いた肝腫瘤性病変内門脈血流の経時的変化

肝内に腫瘤性病変の認められた患者約30症例に、高速CT装置(横河メディカル社製ProSeed)を用いて経上腸間膜動脈性門脈造影下CT(以下CTAP)を行った。血管造影の手技に準じて大腿動脈から挿入したカテーテルを上腸間膜動脈に留置しCT撮影室に移動、単純CTを撮影して病変の位置を確認した後、カテーテルよりプロスタグランディンE1を注入し、注入30秒後より140mgI/mlの濃度の造影剤を2-4ml/secの速度で自動注入器を用いて注入した。造影剤注入開始後13-22秒後より、一回の呼吸保持下(約30秒間)に病変部を連続的に撮影した。撮影条件は、スライス厚10mm、matrix512x512とした。CT画像上、病変部、病変部周囲肝実質、門脈本幹、腹部大動脈に関心領域を設定し、各々のCT値の経時的変化を記録した。病理組織診断が得られたのは、病変摘除術が施行された6症例と、狙撃生検が行われた3症例であった。その内訳は中分化肝細胞癌7例、中分化及び高分化肝細胞癌の合併例2例で、腺腫様過形成並びに再生結節の症例は認められなかった。中分化肝細胞癌では腫瘤は常に欠損像として描出され、腫瘤内の門脈血流は認められなかった。高分化肝細胞癌では最初から最後まで欠損像として描出されるもの(腫瘤内門脈血流なし、病理標本でも門脈域無し)一例、最初から最後まで周囲肝実質と同様に造影されるもの(腫瘤内門脈血流あり、病理標本で門脈域は周囲肝組織と同様に認められる)一例で、CTAPのみでの肝細胞癌の分化度診断は難しいと思われた。
箱型フィンを用いた高性能自然対流伝熱面の開発

本研究は、箱型フィンを水平加熱平板上に設けることで、加熱平板からの自然対流熱伝達が促進可能なことを実証しようとしたものである。そのために、まず平滑な上向き加熱平板上の自然対流の伝熱・流動を明らかにした。水を試験流体として、板幅基準の修正レイリー数が2X10^32X10^<15>の広い範囲について、可視化および局所熱伝達率の測定を行った。その結果、伝熱面上には板の端から中央に向かって順に、(a)層流境界層域、(b)はく離域、(c)乱流域および(d)衝突域の4つの領域が生じることを明らかにした。このうち、(b)と(d)の領域の存在は本研究によって初めて確認されたものである。一方、熱伝達率の測定から、板端からの距離xを代表長さとする局所ヌッセルト数の局所修正レイリー数に対する勾配は、上述の各領域において異なることを示した。つぎに、低熱伝導率素材からなる箱型の仕切りを上述の伝熱面上に設置した場合について熱伝達率の測定を行なった。その結果、伝熱面中央付近における仕切り内部の熱伝達率は、仕切りの大きさおよび高さを適当に選べば、平滑面に比し、局所熱伝達率で最大60%程度、平均熱伝達率で2030%程度向上することを見いだした。つぎに、この仕切りを高熱伝導率素材で製作し、フィンとしての機能を持たせた場合について伝熱性能試験を行った。その結果、箱型フィンの大きさが20mm角で、高さが10mmの場合、平滑面に比し最大3倍程度熱伝達率が向上することが解った。また、高さ3mmのフィンでも約2倍という伝熱促進率が得られた。この値はフィンによる表面積の拡大率を上回る。以上の結果は、本研究で提案した箱型フィンが自然対流の伝熱促進上極めて効果的であることを示している。なお、これらの結果の詳細については既に3編の論文として公表し、箱型フィンの実験結果についても、近く論文として発表する予定である。本年度は、伝熱促進の対象となる平滑な水平伝熱面まわりの自然対流の流動・伝熱を中心に検討した。実験は等熱流束条件で加熱された有限幅の水平伝熱面上の自然対流を対象としたもので、試験流体として水を用いた。板短幅基準の修正レイリ数Ra^〓が、10^6<Ra^〓<10^<12>の範囲で実験を行なった。まず、伝熱面表面温度分布を感温液晶によって可視化したところ、伝熱面上には、板の端から板中央部に向かって順に、層流境界層域、低温筋状模様域、非定常乱流セル域が出現することが解った。また、染料によって伝熱面上の流れを可視化したところ、伝熱面端部から流入した染料は、伝熱面に沿って流れた後、板から3次元的に剥離し、この剥離に入れ替わって伝熱面の上方にある低温流体が伝熱面に向かって流れ込むこと、また、この低温流体もやがて板から剥離し、この後に乱流セル状対流が生じることを明らかにした。つぎに、これらの可視化結果をもとに、伝熱面の端部から中心に向かう方向の局所熱伝達率を測定した。

その結果、伝熱面上の局所熱伝達率に極大値と極小値が現れること、またこの極大値以降の板中心部においても、熱伝達率は一定とならず、板端からの距離xの増加と共に単調に減少することを見いだした。これら一連の知見は、まとめて論文として公表した。一方、断熱素材からなる箱型フィンを、伝熱面に設置した場合についても実験を行なった。まず、フィン高さを一定(6mm)とし、フィンピッチを変化させた場合について、伝熱面温度分布の可視化を行なった。その結果、フィンピッチが20mm前後で最も熱伝達率が高くなることが解った。このとき、熱電対により測定した箱型フィン内の平均熱伝達率は平滑面のそれの1.21.3倍程度であった。この値は、フィンを高熱伝導率素材で製作することにより、更に向上できると考えている。本研究は、箱型フィンを水平平板上に設けることで、加熱平板からの自然対流熱伝達が促進可能なことを実証しようとしたものである。そのために、まず平滑な上向き加熱平板上の自然対流の伝熱・流動を明らかにした。水を試験流体として、板幅基準の修正レイリー数が2×10^32×10^<15>の広い範囲について、可視化および局所熱伝達率の測定を行った。その結果、伝熱面上には板の端から中央に向かって順に、(a)層流境界層域、(b)はく離域、(c)乱流域および(d)衝突域の4つの領域が生じることを明らかにした。このうち、(b)と(d)の領域の存在は本研究によって初めて確認されたものである。一方、熱伝達率の測定から、板端からの距離xを代表長さとする局所ヌッセルト数の局所修正レイリー数に対する勾配は、上述の各領域において異なることを示した。つぎに、低熱伝導率素材からなる箱型の仕切りを上述の伝熱面上に設置した場合について熱伝達率の測定を行なった。その結果、伝熱面中央付近での仕切り内部の熱伝達率は、仕切りの大きさおよび高さを適当に選べば、平滑面に比し、局所熱伝達率で最大60%程度、平均熱伝達率で2030%程度向上することを見いだした。つぎに、この仕切りを高熱伝導率素材で製作し、フィンとしての機能を持たせた場合について伝熱性能試験を行った。その結果、箱型フィンの大きさが20mm角で、高さが10mmの場合、平滑面に比し最大3倍程度熱伝達率が向上することが解った。また、高さ3mmのフィンでも約2倍という伝熱促進率が得られた。この値はフィンによる表面積の拡大率を上回る。以上の結果は、本研究で提案した箱型フィンが自然対流の伝熱促進上、極めて効果的であることを示している。なお、これらの詳細については3編の論文として公表し、箱型フィンの実験結果についても、近く論文として発表する予定である。
革新的アレルゲン投与技術による高効率な芳香族炭化水素類の気管支喘息誘発能力の解析

アレルギー性気管支喘息をマウスに発症させる際に、肺の中に10回以上反復してアレルゲンを注入する従来の方法に代わりストレスを軽減させる、アレルゲンの1回投与により気管支喘息を発症させる技術の開発を試みた。従来法に比べて症状は弱いながらも,今回の方法で喘息マウスを作ることに成功した。しかしながら、発症のばらつきが大きいことが課題として残った。実験動物を非拘束下(ストレスフリー)でしかも1回のアレルギー誘発物質投与のみで感作とチャレンジを引き起こさせ、再現性・精度良く気管支喘息を発症させることができる、革新的投与技術を開発する。平成22年度では、アレルギー誘発物質(ダニ抗原-ヂィーゼル排気ガス抽出物)を生分解性のポリマーであるメドジェルで包含後、マウス気管内へ自家製のカニューレで投与した。すなわち、アルミニウムジェル+ダニ抗原を2回腹腔内注射したマウスに、アレルギー誘発物質を1回、気管内投与後30日後に気道抵抗測定および肺病理標本作製を行い評価したところ、ポリマーなしでアレルギー誘発物質1回投与マウスと比較して、ポリマーありでは、気道抵抗性の向上と肺の病理変化が認められた。このことから、1回投与によるアレルギー誘発の可能性が示唆された。もうひとつの検討課題として、ダニ抗原と重金属(Pb,Sr,Cu,Cr,Ni,V,Sb,Co,As,Cd)の組み合わせ、ダニ抗原と芳香族炭化水素類(ナフタテン、フルオレン、フェナントレン、フルオランテン、ベンゾaアントラセン、ベンゾaピレン、p-ニトロフェノール)の組合わせによる気管内投与での気道抵抗性の変化では、コバルトCo、ニッケルNi、ベンゾアントラセン及びフルオランタンにおいて、気道抵抗の上昇が強いことがわかった。本データをベースに、ポリマー包含と上記物質のとの組み合わせによる1回投与アレルギー誘発を今年度は試みる。【概要】生分解性ポリマー技術を応用したアレルギー物質徐放インプラントを開発し、ストレスフリー、1回の投与のみで感作とチャレンジを引き起こさせ気管支喘息を発症させることができる技術を開発する。【目的】アレルギー促進物質であるディーゼル排気ガス(DEP)中に含まれる芳香族炭化水素類(PAHs)や金属類について、気管支喘息誘発能の有無を明らかにしていく。平成22年度前期に徐放インプラント要素技術を確立し、後期にはアレルギー促進物質10種類、平成23年度は30種類24年度は10種類についてマウス気管支喘息誘発能力を明らかにする。23年度前期は、ダニ抗原-DEP、ダニ抗原-PAHsなどのアレルギー物質徐放インプラントを再度作製する。課題として肺へのダメージの少ないインプラント材料と組み合わせるかDEPを肺に投入しない、発症率の向上(少なくとも80%)を目指すことである。【結果】昨年度作製したインプラントでは、DEPとの組み合わせで、マウス肺においても好中球浸潤が認められ、炎症が起こっていることが示唆された。これは、DEPとインプラントの組み合わせで炎症が拡大するものと推測された。本年度は、肺へのダメージを極力抑えたインプラント技術の確立が課題となった。本研究室では、従来の経気道投与によるハイドロキノンやベツゾ(a)ピレン等の芳香族類炭化水素(PAHs)10種類について、マウス肺への毒性を明らかにしたので、現在論文投稿準備中である。【結果】2223年度作製したインプラントでは、DEPとの組み合わせで、マウス肺においても好中球浸潤が認められ、炎症が起こっていることが示唆された。24年度は、肺へのダメージを極力抑えたインプラント技術の確立が課題となった。インプラント材料の変更もしくは、DEPの投与を行わないこと、マウス発症率は限りなく100%に近いことが薬物候補のスクリーニングには望ましいが、肺へのダメージが限りなく少ないという、相反する性質を持ち合わせていなくてはならない。このような性質のインプラント材質を探索したが、効率よい発症にはいたっていない。昨年度作製したインプラントでは、DEPとの組み合わせで、マウス肺においても好中球浸潤が認められ、炎症が起こっていることが示唆された。