hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
銀ナノ粒子のメダカ発生毒性および自然免疫機能阻害に関する糖鎖科学研究

SNC曝露によって異物認識,生体防御粘膜,免疫応答に異常が確認されたことから,魚病菌に対する抵抗性の低下すなわち感染の増大が懸念されたことから,Edwardsiella tardaを用いた感染実験を行い。生存率を比較した結果,受精卵の場合,1SNC 0.05 mg/L,2E. tarada感染,3SNC+E. tarada,4対照区,のそれぞれの条件で,100%,20%,20%,100%であった。孵化仔魚の場合,100%,30%,30%,100%であった。成魚の場合,100%,80%,20%,100%であった。以上の結果から,SNC曝露によってメダカ成魚の感染が増大することが明らかとなった。さらにメダカ体内におけるE. tardaの挙動を評価するために,GFP遺伝子組換えE. tardaを作出した。メダカ孵化仔魚をGFP組換えE. tardaに感染させた後,DAPIによる核染色を経て,共焦点顕微鏡およびLightsheet顕微鏡を用いて観察を行った。その結果,E. tardaはメダカの血管に侵入し,体全身に感染して敗血症様の症状を呈することが考えられた。ナノマテリアルの生態毒性は国際的な懸案事項の一つである。特に抗菌作用を持つことから保健衛生用品として国際市場の約半数を占める銀ナノ粒子は,生態リスクが最も高い物質の一つとされている。本研究では,銀ナノ粒子の中で使用量が多いとされる銀ナノコロイド(SNC)のメダカに対する銀ナノ粒子の発生および自然免疫に対する影響研究を行った。マイクロアレイ解析および定量PCRの解析から,SNC曝露により免疫に関わる異物認識,生体防御粘膜などに異常が確認された。Edwardsiella tardaを用いた感染実験を行った結果,SNC曝露によってメダカ成魚の感染が増大することが明らかとなった。平成26年度の計画は,「形態形成および臓器機能発達に係る糖鎖関連遺伝子の発現への影響を中心に評価するとともに,成長段階と毒性ウィンドウを詳細に評価する。」ことであったが,これについては既に完了している。さらに平成27年度の計画にも既に着手している。このまま順調に進むことが十分予測される。今後は,メダカの感染防御機能への影響を生態学的に明らかにするために,魚病に対する抵抗力が低下したメダカの生命表データを基に個体群増殖速度を評価して,銀ナノ粒子の自然免疫への影響について生態リスク評価を試みる。生態毒性学この研究で最も時間が掛かるのが,毒性カスケード評価および生命表データ解析である。そこで新規に大学に導入された糖鎖解析専用のMALDI-TOF-MSを用いて,遺伝子発現解析を補完する糖鎖分析を行い,より精度の高い,生命表データの作成と生態リスク評価を試みる。
再生医療を用いた重症頭部外傷治療戦略の確立と効率化

重症頭部外傷に対する治療に関しては現在のところ一次損傷に対する対処法はなく、二次損傷を最小限に抑えることが命題となっており、現在一般に可能な治療も二次損傷を以下に最小限に抑えるかが主眼となっている。現在一次損傷の時点で既に失われた機能を取り戻すことは不可能であり、その影響は永続するのが現状である。頭部外傷では意識障害、高次機能障害が遷延することで患者本人のQOLが著しく低下し社会的かつ経済的に多大な影響を受けることになる。この状況は社会保障、医療費の観点からも看過できるものではなく、一次損傷に対する治療を確立することは医療経済の面からも必至の命題であると考えられる。そこで我々は頭部外傷に再生医療の手法を用いることで従来不可能であった一次損傷によって失われた機能を取り戻すことを目標として現在その方法を確立すべく研究を進めている。具体的には動物を用いて頭部外傷で想定される複数の頭部外傷モデル(急性硬膜下血腫モデル、脳挫傷モデル、爆傷損傷モデル、弾丸損傷モデル)を作成し、それに対して神経幹細胞を移植、細胞の生着させ最終的には一次損傷で失った機能を回復させることを将来的な最終的な目標としている。本研究ではその足ががりとなる頭部外傷モデルの構築と動物実験レベルでの再生医療の有効性を評価することを主眼としており、現在再現可能な頭部外傷の動物モデルの構築と移植神経細胞が生着、増生するためにはどのような手法や環境が適当かを評価すべく研究を進めている。また各種バイオマーカーも測定し頭部外傷におけるダメージを定量的に測定することも行っていく方針である。本年度が最終年度に当たることを踏まえ、これまでの研究を総括していく。現在のところ、当初の予定通り進捗していると判断している。現在昨年度取り組んだ急性硬膜下血腫モデルを用いた実験をさらに推し進めるとともに、新たな外傷モデルとして脳挫傷モデル、爆傷損傷モデル、弾丸損傷モデルも漸次作成する予定であり、これは当初予定した計画とほぼ同じ進捗状況である。2018年度には脳蘇生の観点から各種のバイオマーカーの内どれが予後予測の指標として適当か、またカットオフ値としての数値はどの程度かを検討することを題材として国際学会で我々の成果を発信した。今後爆傷モデル、弾丸モデルに関しても他施設の協力を仰ぎながら進めており、今後結果を集約していく方針である。また神経幹細胞の移植に関しても効率の良い移植方法を模索しており、現行の研究を進めることで一定の方向性は出るものと期待している。移植においては目的とする部位に目的とする細胞が正しく再生されることが必須である。本来の目的とは異なる部位に異なる細胞が生着しても期待される機能の回復は得られないため精密さも求められ、それに見合ったデバイスも必要になる。今後は移植の精度を向上させることに関しても取り組んで行く方針である。急性硬膜下血腫モデルに加え、脳挫傷モデル、爆傷モデル、弾丸モデルに対しても神経幹細胞の移植( GFP導入非iPS由来ヒトNSCまたはGFP導入ヒトiPS細胞由来神経細胞を傍損傷部位海馬及び運動野に移植)を行う。移植前後で神経細胞のバイオマーカーである血清UCH-L1およびグリオーシスのバイオマーカーであるGFAPを測定し、移植前段階での脳内環境を評価する。また行動実験として既に取り組んでいる遊泳実験(外傷作成前、外傷モデル作成後1週間、移植後4-8週間の時点での遊泳時間、遊泳距離の評価)から、実際の行動に移植した細胞がどの程度寄与しているかを定量的に評価することで学習、記憶の機能回復の指標とし最終的には移植によりどの程度一次的脳損傷を回復し得たかを評価する。重症頭部外傷は重度の後遺症を残すが、その要因として受傷のインパクトで受ける一次的脳損傷が現状は治療不可能であることが挙げられる。従来の頭部外傷における治療戦略は、その後の付加的増悪因子により進行する二次的脳損傷の予防と軽減が本幹であり、一次的損傷に対する治療法は確立していないのが実情であるため、一次的脳損傷自体が重大になると二次的脳損傷を最小限に抑制し得たとしても良好な転帰を得ることができない。そこで我々は一次的脳損傷によって破壊された脳組織に再生医療を導入し、最終的に失われた機能を取り戻すことを目的とした研究を推進することとした。これに先立ち本年度は先行研究としてラットを用いた急性硬膜下血腫モデルを作成し、このモデルを使用した行動実験を行った。具体的にはラットの尾部から自己血を抽出、頭蓋骨を穿頭し先に採取した自己血250μLを注入することで急性硬膜下血腫の状態を人工的に作成。受傷前後で遊泳時間と遊泳距離を測定し、外傷による脳への影響を定量的に評価した。現在実験途上段階にあるが、ラット2匹を使用した時点では理想的な外傷モデルが構築されていると判断しており、今後はより個体間の差が小さくなるようなモデルの構築を目指すとともに、脳挫傷モデル、爆傷損傷モデル、弾丸損傷モデルも漸次作成しそれぞれのモデルに神経幹細胞移植、具体的にはGFP導入非iPS由来ヒトNSCまたはGFP導入ヒトiPS細胞由来神経細胞を傍損傷部位海馬、運動野に移植し、移植8週間後に行動実験と生着率を同一プロトコールで比較することを予定している。現時点では個体差による結果への影響を最小限になるような外傷モデル(急性硬膜下血腫モデル)を構築中である。今後脳挫傷モデル、爆傷損傷モデル、弾丸損傷モデルも漸次作成する予定であり、これは当初予定した計画とほぼ同じ進捗状況である。

脳挫傷モデル、爆傷モデル、弾丸モデルに関しては他施設の協力を仰ぎながら進める予定となっており、密に連携を取りながら、当初の予定通り工程を進めていく方針である。今後これらのモデルを用いて神経幹細胞の移植を行う方針である。重症頭部外傷に対する治療に関しては現在のところ一次損傷に対する対処法はなく、二次損傷を最小限に抑えることが命題となっており、現在一般に可能な治療も二次損傷を以下に最小限に抑えるかが主眼となっている。現在一次損傷の時点で既に失われた機能を取り戻すことは不可能であり、その影響は永続するのが現状である。頭部外傷では意識障害、高次機能障害が遷延することで患者本人のQOLが著しく低下し社会的かつ経済的に多大な影響を受けることになる。この状況は社会保障、医療費の観点からも看過できるものではなく、一次損傷に対する治療を確立することは医療経済の面からも必至の命題であると考えられる。そこで我々は頭部外傷に再生医療の手法を用いることで従来不可能であった一次損傷によって失われた機能を取り戻すことを目標として現在その方法を確立すべく研究を進めている。具体的には動物を用いて頭部外傷で想定される複数の頭部外傷モデル(急性硬膜下血腫モデル、脳挫傷モデル、爆傷損傷モデル、弾丸損傷モデル)を作成し、それに対して神経幹細胞を移植、細胞の生着させ最終的には一次損傷で失った機能を回復させることを将来的な最終的な目標としている。本研究ではその足ががりとなる頭部外傷モデルの構築と動物実験レベルでの再生医療の有効性を評価することを主眼としており、現在再現可能な頭部外傷の動物モデルの構築と移植神経細胞が生着、増生するためにはどのような手法や環境が適当かを評価すべく研究を進めている。また各種バイオマーカーも測定し頭部外傷におけるダメージを定量的に測定することも行っていく方針である。本年度が最終年度に当たることを踏まえ、これまでの研究を総括していく。現在のところ、当初の予定通り進捗していると判断している。現在昨年度取り組んだ急性硬膜下血腫モデルを用いた実験をさらに推し進めるとともに、新たな外傷モデルとして脳挫傷モデル、爆傷損傷モデル、弾丸損傷モデルも漸次作成する予定であり、これは当初予定した計画とほぼ同じ進捗状況である。2018年度には脳蘇生の観点から各種のバイオマーカーの内どれが予後予測の指標として適当か、またカットオフ値としての数値はどの程度かを検討することを題材として国際学会で我々の成果を発信した。今後爆傷モデル、弾丸モデルに関しても他施設の協力を仰ぎながら進めており、今後結果を集約していく方針である。また神経幹細胞の移植に関しても効率の良い移植方法を模索しており、現行の研究を進めることで一定の方向性は出るものと期待している。移植においては目的とする部位に目的とする細胞が正しく再生されることが必須である。本来の目的とは異なる部位に異なる細胞が生着しても期待される機能の回復は得られないため精密さも求められ、それに見合ったデバイスも必要になる。今後は移植の精度を向上させることに関しても取り組んで行く方針である。現在作成している急性硬膜下血腫モデルに加え、脳挫傷モデル、爆傷モデル、弾丸モデルを漸次作成予定である。
糖尿病モデル動物における心血管リスクのバイオマーカーに関する研究

新規の糖尿病モデル動物であるWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットを用いて病態の特性およびヒト糖尿病患者において血管リスクの大きな要因である血栓機構について検討した。このラットでは生後23ヶ月の早い時期から肥満・インスリン抵抗性・膵β細胞の傷害および血栓バイオマーカーの変動などヒトの2型糖尿病と類似性が高い病態が発現することが明らかとなった。WBN/Kob-Lepr^<fa>ラットは糖尿病研究に有用性が高いと期待される。糖尿病モデル動物を用いて糖尿病の病態推移において止血・血栓機構にどのような変化がおきているかを検討することを本研究の目的とした。本年度は新規の糖尿病モデル動物であるWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットに着目し、その病態特性を解析した。7週齢以降、週齢とともにWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットの体重および血糖値はWBN/Kob(野生型)に比べ高値を示した。21週齢におけるにWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットの脂肪量(精巣周囲)は野生型に比べ2倍以上に増加していた。また、この時点で糖負荷試験(ivGTT)を実施して、血糖および血中インスリン値の変動を調べたところ、WBN/Kob-Lepr^<fa>ラットの血糖値および血中インスリン値は野生型に比し、高く維持された。このことから、WBN/Kob-Lepr^<fa>ラットの糖尿病の主因が1型糖尿病のインスリン分泌不全ではなく、2型糖尿病に特徴的なインスリン抵抗性によることが示唆された。したがって、WBN/Kob-Lepr^<fa>ラットはメタボリックシンドロームの中核をなす肥満を伴う2型糖尿病モデルであると考えられる。一方、糖尿病患者は血栓傾向にあると考えられており、糖尿病患者の心血管イベントの一因となっている。そこで血栓バイオマーカーの一つである血液凝固時間を測定したところ、外因系凝固時間(PT)および内因系凝固時間(APTT)とも野生型に比べWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットで有意に短縮しており、WBN/Kob-Lepr^<fa>ラットが血栓傾向にあることが明らかとなった。これらの成績からWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットはヒトの肥満を伴う2型糖尿病との類似性が高く、新規の抗糖尿病薬およびメタボリックシンドローム治療薬の創薬研究において、インスリン抵抗性および血糖低下、さらには心血管イベントに対する薬効評価にも有用性が高いことが示唆される。新規の2型糖尿病モデル動物であるWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットの病態特性を近系のWBN/KobラットおよびWistarラットと比較解析し、以下の成績を得た。1.血液生化学および血栓パラメーター:WBN/Kob-Lepr^<fa>ラットの1)インスリン値は糖尿病発症以前は高かったものの、発症後は他の2系統と同レベルに低下した。2)トリグリセリド値、総コレステロール値およびHDLコレステロールは他の2系統よりも高値を示した。3)血小板凝集は糖尿病発症以前は他の2系統よりも高値を示した。4)血液凝固時間は内因系凝固時間で短縮傾向にあった。これらの成績より、本ラットでは糖代謝の異常のみならず、脂質代謝および血栓機構にも異常がみられることが明らかとなった。2.インスリン抵抗性改善薬の影響:1)通常食群のWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットが糖尿病が発症したのに対し、インスリン抵抗性改善薬のトログリタゾン混餌食群では血糖値の上昇は完全に抑制された。2)グルコース負荷試験では、トログリタゾン投与群のWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットでは非投与群に比してグルコース負荷後の血糖値の上昇が顕著に抑制され、インスリンの上昇も顕著であった。インスリン抵抗性改善薬で糖尿病の発症が抑制されることから、本ラットにおける糖尿病はインスリン抵抗性に起因することが示唆された。これらの成績から、肥満およびインスリン抵抗性を主徴とするWBN/Kob-Lepr^<fa>ラットは糖・脂質代謝の異常だけでなく血栓形成機構の亢進も認められ、ヒトの2型糖尿病患者の病態に類似する点が多いことが示された。WBN/Kob-Lepr^<fa>ラットは糖尿病の基礎研究のみならず新規治療薬の開発においても有用性が高いと期待される。
高温高圧下における地球内部の流体の電気伝導度測定

地球内部の物質の電気伝導度は,温度圧力・化学組成や相の組み合わせ及びその構造等に大きく依存するため,地球電磁気的な観測データから地球内部の情報を定量的に読み取るには,実験室内で様々な条件下で地球内部物質の電気伝導度を測定する必要がある.現在のところフルイド(高温高圧下で様々な成分を溶解した水を主成分とする流体)の電気伝導度を高温高圧下で測定した研究は過去にほとんど無く,実際の地球電磁気的観測で日本列島の地殻中にはフルイドの存在が示唆されているにもかかわらず,その存在量を定量的に議論するには至っていない.本研究の目的は,高温高圧下で液体の電気伝導度を測定する新手法を開発し,それを用いて様々な条件下で地球内部のフルイドの電気伝導度の測定を行うことである.高温高圧発生には川井型マルチアンビル高温高圧発生装置を,そして電気伝導度の測定には,ソーラトロン社製インピーダンスアナライザーを用いた.高温高圧装置に組み込む測定セル部分は,1,流体との反応性が低く,2,流体を完全に封入して逃がさず,3,少なくとも2本の電気的に絶縁された測定電極が流体にセットされている,の3点を満たす必要がある.前年度までには材料費の比較的安い単結晶サファイヤを用いて試験を行ってきたが,本年度は実際に計画していた単結晶ダイヤモンドを用いて実験を行った.測定セルは,単結晶ダイヤモンド,貴金属カプセル,貴金属電極を組み合わせたものである.ダイヤモンド及び貴金属のサイズをいくつか変えたものを用意し,最善の組み合わせを決定し,セルの開発を行った.最適なサイズを決めた後,セルに実際に含水地球内部物質を入れ,高温高圧下で電気伝導度の測定を行った.今回開発した手法を用いて,様々な化学組成の流体の電気伝導度を高温高圧下で測定することが可能である.本年度は,高温高圧セルの内部を工夫して流体(フルイド及びメルト)100%から成るサンプルを高温高圧状態のまま測定する新手法を開発した.高温高圧装置に組み込む測定セル部分は,1)流体との反応性が低いこと,2)流体を完全に封入して逃がさないこと,3)少なくとも2本の電気的に絶縁された測定電極が流体にセットされていること,の3点を満たす必要がある.このためには本研究では最終的に単結晶ダイヤモンドと貴金属カプセルを組み合わせた測定セルを用いる計画であるが,セルのデザインや各パーツのサイズに関して試行錯誤的にベストのものに近づけていくため,まず初めに単結晶サファイヤと貴金属カプセルを組み合わせたセルにより実験を開始している.さらにその前段階として,高温高圧下での測定値の参考値を知っておく目的として,脱イオン水をビーカーに入れて常温常圧下で電気伝導度を測定しておいた.次に,脱イオン水100%のものをサンプルとして高圧実験用測定セルに入れ,マルチアンビルで13GPa程度まで加圧し,常温下において実際に電気伝導度測定を行った.得られた値は前もって常温常圧下で測定したものに近い値が得られた.また,これと平行して,地球内部構造の理解に役立てる目的で,高温高圧下での揮発性成分を含む鉱物の電気伝導度の測定も行った.沈み込み帯付近の地下で代表的な含水鉱物であるサーペンティン,そして炭酸塩鉱物の代表としてマグネサイトの電気伝導度を測定した.得られた成果は専門誌に発表された.地球内部の物質の電気伝導度は,温度圧力・化学組成や相の組み合わせ及びその構造等に大きく依存するため,地球電磁気的な観測データから地球内部の情報を定量的に読み取るには,実験室内で様々な条件下で地球内部物質の電気伝導度を測定する必要がある.現在のところフルイド(高温高圧下で様々な成分を溶解した水を主成分とする流体)の電気伝導度を高温高圧下で測定した研究は過去にほとんど無く,実際の地球電磁気的観測で日本列島の地殻中にはフルイドの存在が示唆されているにもかかわらず,その存在量を定量的に議論するには至っていない.本研究の目的は,高温高圧下で液体の電気伝導度を測定する新手法を開発し,それを用いて様々な条件下で地球内部のフルイドの電気伝導度の測定を行うことである.高温高圧発生には川井型マルチアンビル高温高圧発生装置を,そして電気伝導度の測定には,ソーラトロン社製インピーダンスアナライザーを用いた.高温高圧装置に組み込む測定セル部分は,1,流体との反応性が低く,2,流体を完全に封入して逃がさず,3,少なくとも2本の電気的に絶縁された測定電極が流体にセットされている,の3点を満たす必要がある.前年度までには材料費の比較的安い単結晶サファイヤを用いて試験を行ってきたが,本年度は実際に計画していた単結晶ダイヤモンドを用いて実験を行った.測定セルは,単結晶ダイヤモンド,貴金属カプセル,貴金属電極を組み合わせたものである.ダイヤモンド及び貴金属のサイズをいくつか変えたものを用意し,最善の組み合わせを決定し,セルの開発を行った.最適なサイズを決めた後,セルに実際に含水地球内部物質を入れ,高温高圧下で電気伝導度の測定を行った.今回開発した手法を用いて,様々な化学組成の流体の電気伝導度を高温高圧下で測定することが可能である.
これまでの常識を上回る精度を実現する画像からの幾何学量推定方法の研究

カメラで撮影した画像を元に,撮影対象の3次元形状をはじめとする幾何学情報を推定する問題について,その理論上最も高精度な方法を探求し,その応用を開拓した.研究成果は,行列因子分解の数値計算法,プロジェクタカメラシステムの校正法,高精度平面追跡法,車載カメラを用いた市街地の時空間モデリングと可視化の方法,車載ステレオカメラの校正法,光学的方法との融合に基づく高精度形状計測,マルコフ確率場の最適化計算法等である.カメラで撮影した画像を元に,撮影対象の3次元形状をはじめとする幾何学情報を推定する問題について,その理論上最も高精度な方法を探求し,その応用を開拓した.研究成果は,行列因子分解の数値計算法,プロジェクタカメラシステムの校正法,高精度平面追跡法,車載カメラを用いた市街地の時空間モデリングと可視化の方法,車載ステレオカメラの校正法,光学的方法との融合に基づく高精度形状計測,マルコフ確率場の最適化計算法等である.本計画では,カメラで撮影した画像を元に,空間や対象物の幾何学的情報を高精度に得るための方法を研究している.当該年度は3年計画の初年度にあたり,基礎理論の構築と発展を研究活動の中心とした.この基礎理論には幅広い応用があるが,当該年度の応用面における成果は,プロジェクタとカメラを組み合わせたプロジェクタカメラシステムを対象としたものである.そこでは,運動するプロジェクタからスクリーン等対象物に投影した映像をカメラで撮影し,その映像からシステム全体のキャリブレーションを高精度に行う方法を開発し,その性能を実証した.この方法を使えば,手に持ったプロジェクタから平面スクリーンに投影した映像が,常にスクリーン正面から見て正しい矩形の画像に見えるようにリアルタイムで補正しながら,これと同時にシステムのキャリブレーションを高精度に行い得る.この技術はたとえば,近年小型化の著しい携帯型のプロジェクタでの利用が考えられ,ユーザーは見たいコンテンツを投影しているだけで,何ら付加的な作業を要さず自動的に映像補正が行えるようになる.また同手法は,システムの断続的時間変化をも扱えるようにしている.たとえば,映像投影中にカメラやスクリーンが移動した場合でも,数秒後には自動的に映像を正しく補正するに至る.以上の成果は,トップレベルの国際会議にて発表され,また国際会議の招待講演にて公表された.残る2年の計画期間において,さらなる理論の深耕と,応用の開拓を行う予定である.当該年度においては,次の2つの項目について研究を実施し,それぞれ以下に述べるような成果を得た.1.カメラを動かして撮影した画像を元に,カメラの動きと対象の3次元形状を同時に復元するstructure from motionの問題をはじめとし,照明方向を変えて得た複数枚の画像の解析などのさまざまな問題に適用可能な,低ランク行列分解の新しいアルゴリズムを開発した.この方法は,推定精度の犠牲を最小限にとどめ,現時点で知られている同種の方法の中では,最も計算速度が高速である.以上の方法について成果をまとめた論文は,同分野で最高水準の国際会議(ICCV2011)に採択され,そこで成果を公表した.2.拡張現実感やビジュアルサーボで特に良く使われる平面の画像追跡の新しいアルゴリズムを開発した.3次元空間を平面が運動するとき,その平面を撮影した動画像上でこれを追跡する方法である.従来の方法は,追跡対象平面がカメラから遠ざかったり,あるいは著しく傾く場合に,追跡性能が大きく低下する問題があったが,画像の標本化過程を考慮し,これをモデリングした上で,追跡アルゴリズムに組み込むことで,これらの問題を解決することができた.成果をまとめた論文の一つは,国内最大の関連会議(MIRU2011)で発表し,学生優秀論文賞を受賞した他,この他,同分野で最高水準の国際会議(ISMAR2011)のオーラルセッションに採択され,そこで一連の成果を公表した.数理統計学をコンピュータビジョンに応用し,画像計測あるいは画像認識の精度ならびに頑健さを向上させる方法を理論的に研究し,さらにその応用の開拓を行なった.今年度の成果は以下の3つに大別できる.1.多視点画像を元にした市街地時空間モデリング手法:多視点画像を元に長いシーンのパノラマ画像を自動生成する方法を実現し,国際会議FSRにて発表した.市街地地図と車載カメラで撮影した画像列から,地図上の建物の存在の有無を推定する方法を実現した.これは,東日本大震災のような広域災害発生時に損害の程度を短時間に把握したり,あるいは復旧過程を可視化し,今後の防災・都市計画に役立てるなどの用途がある.予備的な成果は国内研究会で発表し,今後の国際会議発表を準備している.また,市街地シーンの時間変化を車載カメラで異なる時期に撮影した画像列から推定する方法を世界で初めて実現した.成果は2013年6月の同会議で発表する予定である.2.幾何計測と陰影計測の融合による3次元形状計測の高精度化手法:3次元形状を計測するのに,例えば三角法などの幾何学的方法と,陰影を用いる方法とを融合し,精度を大幅に向上する方法を実現した.統計的原理を用いて,理論的に最適な両手法の融合方法を考案したのが成果のポイントである.以上は,2012年6月の国際会議CVPRにて発表した.3.マルコフ確率場のための新しい最適化手法:統計物理の既存手法を,それに必要な改変を加える事で,画像認識の諸問題に応用できるようにした.また,連続領域での推定問題を離散領域での推定問題に直して計算を実行可能にする戦略において,変数空間の離散化を柔軟に行い,それによって精度や計算速度を向上させる方法を実現した.

前者は2012年6月の国際会議CVPRにて発表し,後者は2013年6月の同会議で発表予定である.理論の検討を進めるうちに,当初予想とは異なる結果が得られそうなことが判明し,これに合わせて理論の枠組みを見直す必要が生じたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,カメラを搭載した自動車を用いて,この車載カメラで撮影される映像を元に,空間の3次元形状およびカメラの運動軌跡を高精度に推定する方法の実験を行い,これまでに研究してきた方法の評価を行う.具体的には,3次元復元の結果をGPSセンサと地図情報との比較対象によって行うことや,3次元復元の結果を元に3次元モデルを生成し,その視覚評価を通じて,精度の厳密な評価を行う.また,復元対象として,東日本大震災の被災地を特に選び,その空間を対象に画像からの形状復元の実験を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
反復積分と配置空間の幾何構造および量子位相不変量への応用

KZ方程式のモノドロミー表現として記述される組みひも群の量子表現と,ホモロジー表現との関係を明らかにした.リーマン球面上の共形場理論における共形ブロックの空間の多変数超幾何関数の積分表示を,積分サイクルの構造も込めて明らかにし,KZ接続がGauss-Manin接続とみなせることを証明した.また,対数微分形式の反復積分を用いたChenのホモロジー接続の概念を発展させて,配置空間のホモトピー・パス亜群の高次の圏としての表現により,組みひも群の量子表現の高次の圏への拡張を構成した.(1)共形場理論のモノドロミー群共形場理論において,Riemann面のモジュライ空間上のベクトル束の射影平坦接続のモノドロミー表現として,写像類群の共形ブロックへの作用が定まる.L.Funarとの共同研究において,このような表現による写像類群の像の構造について研究した.種数が十分大きいとき,任意のJohnson部分群の像が,非可換自由群を含むことを示した.組みひも群の場合について,モノドロミー群をシュバルツの三角形群と関連して記述した.さらに,組みひも群のBurau表現と関連したSquierのいくつかの予想を解決した.A.Pajitnovとの共同研究により,超平面配置の補集合上でサークルに値をとるMorse理論を展開した.Novikovホモロジーは広いクラスに基本群の可換表現について,中間次元以外で消滅することを証明した.また,この手法を用いて超平面配置の補集合のL^2コホモロジーについて研究した.(3)組みひも群のホモロジー表現と量子表現の関係組みひも群について,配置空間上の被覆空間のホモロジー群から定義されるホモロジー表現(LKB表現)とKZ方程式のモノドロミー表現との関係を記述した.この研究により,組みひも群のホモロジー表現と量子表現が同値であることが示された.Riemann球面上の,Wess-Zumino-Witten模型から構成される共形場理論においては,共形ブロック束はRiemann球面上の点の配置空間上のベクトル束となり,KZ方程式とよばれる平坦接続が入る.この接続のホロノミーとして,組みひも群の線形表現が得られる.一方,組みひも群のホモロジー表現は,点付き円板の写像類群のその配置空間のアーベル被覆のホモロジー群への作用として定義され,Krammer, Bigelowらによって研究された.本研究では,KZ方程式の解の超幾何関数による積分表示を用いて,組みひも群のホモロジー表現とKZ方程式のモノドロミー表現との関連を明らかにした.具体的には,パラメータが一般の場合に,Verma加群のテンソル積の零ベクトル空間への組みひも群の作用がホモロジー表現と同値であることを証明した.さらに,配置空間の局所系係数のホモロジー群への量子群の作用を調べ,組みひも群のホモロジー表現の量子対称性を記述した.共形場理論に現れるのは,パラメータが特殊な,無限遠においてレゾナントである場合であり,共形ブロックへの組みひも群の表現と量子群の1のベキ根における表現の対称性をもつ.この場合に,積分サイクルの構造を詳しく調べて,KZ方程式が,代数多様体の周期積分の満たす微分方程式として表されること,つまり,Gauss-Manin接続としての表示されることを示した.共形場理論において,Riemann面のモジュライ空間上のベクトル束の射影平坦接続のモノドロミー表現として,写像類群の共形ブロックへの作用が定まる.L. Funarとの共同研究において,このような表現による写像類群の像の構造を研究した.組みひも群のホモロジー表現は,点付き円板の写像類群のその配置空間のアーベル被覆のホモロジー群への作用として定義される.この表現はLawrence, Krammer, Bigelowらによって研究された.組みひも群のホモロジー表現とKZ方程式のモノドロミー表現との関連を明らかにした.具体的には,パラメータが一般の場合に,Verma加群のテンソル積の零ベクトル空間への組みひも群の作用がホモロジー表現と同値であることを証明した.さらに,配置空間の局所系係数のホモロジー群への量子群の作用を調べ,組みひも群のホモロジー表現の量子対称性を記述した.パラメータが特殊な,無限遠においてレゾナントである場合に,共形ブロックへの組みひも群の表現と量子群の1のベキ根における表現を研究し,KZ方程式のGauss-Manin接続としての表示を得た.共形場理論において,Riemann面のモジュライ空間上のベクトル束の射影平坦接続のモノドロミー表現として,写像類群の共形ブロックへの作用が定まる.L. Funarとの共同研究において,このような表現による写像類群の像の構造を研究した.組みひも群のBurau表現のパラメータが1のベキ根の場合について,モノドロミー群をSchwazの三角形群と関連して調べ,表現の像と核の記述を得た.これを用いて,種数とレベルが十分大きいとき,任意のJohnson部分群の像が,非可換自由群を含むことを示した.さらに,組みひも群のBurau表現の1のベキ根おける核と関連したSquierのいくつかの予想を解決した.

組みひも群のホモロジー表現は,点付き円板の写像類群としての,配置空間のアーベル被覆のホモロジー群への作用として定義され,Krammer, Bigelowらによって研究された.KZ方程式の解の超幾何関数による積分表示を用いて,組みひも群のホモロジー表現とKZ方程式のモノドロミー表現との関連を明らかにした.共形場理論の場合は無限遠でレゾナントであり,共形ブロックへの組みひも群の表現は量子群の1のベキ根における表現の対称性をもつ.この場合に,積分サイクルの構造を詳しく調べて,KZ方程式が,代数多様体の周期積分の満たす微分方程式として表されること,つまり,Gauss-Manin接続としての表示されることを示した.ホモトピー・パス亜群のホロノミー表現を,Chenの形式的ホモロジー接続の概念を用いて,高次の圏に拡張した.この手法を組みひもについて適用し,配置空間のホモトピー・パス亜群の2次の圏としての表現により,組みひものコボルディズムの圏の表現を構成た.また,これを組みひも群の量子表現の圏化に応用した.KZ方程式のモノドロミー表現として記述される組みひも群の量子表現と,ホモロジー表現との関係を明らかにした.リーマン球面上の共形場理論における共形ブロックの空間の多変数超幾何関数の積分表示を,積分サイクルの構造も込めて明らかにし,KZ接続がGauss-Manin接続とみなせることを証明した.また,対数微分形式の反復積分を用いたChenのホモロジー接続の概念を発展させて,配置空間のホモトピー・パス亜群の高次の圏としての表現により,組みひも群の量子表現の高次の圏への拡張を構成した.27年度が最終年度であるため、記入しない。位相幾何学組みひも群のホモロジー表現と量子表現との関係について,新たな進展があり,この研究はは当初の研究目的よりも進展した.組みひも群のモノドロミー表現において,KZ方程式のホロノミーとして与えられる表現と,配置空間のアーベル被覆のホモロジー群への作用として定まるホモロジー表現の間の関係を明確にすることが当初研究目的の一つであったが,多変数超幾何積分を用いることにより,パラメーターが一般の場合には,これらの表現が同値であることを証明することができた.また,共形場理論の現れる,特殊なパラメーターの場合についても,積分サイクルを幾何学的に記述することを行ない,共形ブロックの空間の完全な積分表示を与え,共形場理論においては,KZ方程式は代数多様体の周期の満たす微分方程式とみなせることを示す事ができた.また,写像類群の量子表現の像と核の構造の研究についても,当初研究目的を達成することができた.当初目標としていた,組みひも群のホモロジー表現の量子群による対称性の記述について,新しい展開があった.また,L. Funarとの共同研究が進展し,共形場理論における写像類群のモノドロミー表現の像と核について,新たな知見を得ることができた.新展開として,A. Pajitnovとの共同研究により,複素超平面配置の補集合上でサークルに値をとるMorse理論を展開した.P. Orlikと寺尾宏明によって構成されたMorse関数にもとづいて超平面配置の補集合は,サークル上のファイバー束の構造をもつことを示しCW複体としての構造を決定した.超平面配置の補集合上の局所系のホモロジーについてはさまざまな研究があるが,ここでは,基本群の可換表現に対応したNovikovホモロジーに焦点をあてて研究した.Novikovホモロジーは正の表現といわれる基本群の可換表現について,中間次元以外で消滅することを証明した.この結果はこのクラスの表現に対応するウェイトがレゾナントでないことを示している.27年度が最終年度であるため、記入しない。今後も,写像類群の量子表現の構造についての,L.Funarとの共同研究を展開する.また,局所系のホモロジー群の構造について,マッセイ積との関係から,A.Pajitnovとの共同研究を継続する.
潜在的自尊心の補償的高揚と集団価値の内在化の過程の検討

脅威状況において潜在的自尊心が上昇する効果を、潜在的自尊心の補償的高揚と呼ぶ。この補償的高揚が生じる条件を検討した結果、どのような脅威でも生じるのではないことが示された。具体的には、能力への脅威などの個人的脅威場面では生じず、対人的な脅威場面で生じることが示された。また、規範的行為の遵守・逸脱に関連する要因が、法的規範と社会的規範で異なることが示された。本研究全体の目的は、潜在的自尊心の文脈依存性について、特に潜在的自尊心の補償的高揚と集団価値の内在化を検討することである。近年注目が高まっている潜在的態度については、その重要性は広く認知されているものの、その変動に関わる要因にっいては不明確な点が多い。本研究では、ネガティブなイベント後に潜在的自尊心が補償的に高揚する効果に注目し、その性質を検討する。平成21年度は3年間の研究の初年度にあたるため、研究全体の環境の構築と情報収集を上半期に行った。また、下半期に第一実験の予備調査と準備を進行した。第一実験の目的は、Rudman(2008)で示された潜在的自尊心の補償的高揚について、その領域特殊性を示すことである。Rudmanの研究ではネガティブなイベントの生起後に潜在的自尊心の補償的高揚が生じることが示されていたが、本研究ではその効果がどのような領域でも生じるものではなく、個人にとって重要性の高い領域で生じるという仮説を設定し、その検証を目的とした。この仮説が支持されれば、不明確な点が多い潜在的態度の変容の条件について、新たな要因のひとつが解明されることになる。21年度中に行った作業は、実験計画の立案と事前調査、本実験の材料作成である。事前調査において、文脈を特定しない状態での潜在的自尊心を測定し、実験操作に用いる文脈の有効性を検討した。この段階で当初用いる予定であった操作が有効に機能しないことが判明したため、実験操作方法の修正を行った。当初計画では平成21年度中に第一実験のデータ収集を終了する予定であったが、この修正により第一実験の実験材料(プログラム)作成までを年度内に行った。実験操作方法の修正は完了しており、平成22年度の早い時期に第一実験を開始できる見込みである。潜在的自尊心の補償的高揚を示した先行研究であるRudman et al.(2007)では、補償的高揚をもたらす脅威の操作として、性同一性への脅威や友人からの拒絶などを用いていた。より一般的に脅威が補償的高揚を導くかについて検討するために、本研究では架空のテスト課題に対する否定的フィードバックを用いたところ、補償的自己高揚が生じなかった。このことは、脅威に対しては常に補償的自己高揚が生じるわけではないことを示している。この点について、同じく補償的自己高揚が生じなかった村上(2008)などの先行研究と総合して考察し、自己価値に随伴した領域における脅威が与えられた場合に補償的自己高揚が生じるのではないかと解釈した。そこで、自己と潜在的な連合の強い領域に関して脅威を与える手続きで潜在的自尊心の補償的高揚の生起が確認できるかを検討する研究を計画し、平成23年度実験を行うべく準備を行った。また、平行して、潜在的自尊心の補償的高揚が集団価値の内在化を検討する実験(潜在的自尊心の補償的高揚が生じる脅威の特定のための上記の実験後に実施する予定)の準備作業として、社会的規範の遵守状況や規範への態度の基礎的データを得るためにインターネット調査を実施した。この調査は、集団価値の内在化を検討する上で適切な社会的規範を選別するために行っており、予備研究の位置づけとなる。具体的には、天井効果が予測される遵守率が高すぎる規範を除外すること、そもそも社会的に望ましいと考えられていない規範(集団価値のあるものと認められないもの)を除外することを主たる目的とした。平成23年度の研究目的は以下の2点であった。(1)潜在的自尊心の補償的高揚が生じる条件を検討する(2)潜在的自尊心の補償的高揚が生じた場合に、アクセシビリティの高い領域で集団価値と自己の連合が強くなるという仮説を検証するまず、第1の目的である潜在的自尊心の補償的高揚について、人前で失敗した経験を想起させることによって、先行研究であるRudman et al.(2007)と同様の潜在的自尊心の補償的高揚が日本人サンプルでも生じることが今年度の研究を通じて確認された。一方、昨年度までの検討では、(1)知的能力が低いとするフィードバック、(2)死の脅威を意識させる、といった脅威によっては潜在的自尊心の補償的高揚は生じなかった。これらを併せると、対人的な脅威場面において補償的高揚が生じると解釈できる。単純に脅威を与えられると潜在的自尊心の補償的高揚が生じるのではなく、対人的脅威場面で生じることが示されたことがこの点に関する成果である。

第2の目的である、潜在的自尊心の補償的高揚を通じた集団価値と自己の連合の強化については、集団価値のアクセシビリティを高めるプライミングの操作が失敗し、具体的に検討ができなかった。このプライミングが単純な操作ではうまくいかないことがわかったことは1つの成果であるが、これが成功する条件を探ることは今後の課題となる。また、当初目的に含まれていなかった副次的な研究として、規範的行為の性質の検討を行った。これは昨年度研究で得た規範に関する調査データの再分析を中心に行ったものである。結果を要約すると、法的規範では記述的規範(周囲の人が規範に従っているかに関する認知)が、社会的規範では命令的規範(その規範に従うべきであるという価値観)が、それぞれ規範的行為の頻度に影響していた。法的規範は命令的な、社会的規範は記述的な側面がそれぞれ強い規範であるが、それらの規範的行為の個人差を説明する要因としてはむしろ逆の側面の方が効果を持つことを示した点が、この検討に関する学術的意義である。
メソポーラスゼオライトを用いる高性能脱硫触媒の創製

本研究では、地球環境改善のための高性能脱硫触媒を開発するために、メソポーラスゼオライトであるFSM-16にに種々の種々の遷移金属(Ni,Co,Fe,Meなど)および複合遷移金属(Ni-Mo,Co-Mo)を担持した触媒を調製し、これらの触媒のチオフェン水素化脱硫(HDS)活性を検討した。この結果、FSM-16担持遷移金属のHDS活性は金属の種類によって大きく変化し、Moを担持したものが高い活性を示した。また、MoとNiおよびCoとを組み合わせた複合金属担持系ではより高いHDS活性が得られたが、反応時間の経過とともにHDS活性は低下し、実用脱硫触媒であるCoMo/Al_2O_3触媒よりも高い活性は得られなかった。一方、FSM-16に貴金属(Pt,Pd,Rh,Ru,Ir,Au)を担持した触媒では高いHDS活性が得られた。この場合においても、貴金属の種類によってHDS活性は大きく変化し、Pt/FSM-16触媒が最も高いHDSと安定な活性を示した。Pt/FSM-16触媒のHDS活性は、CoMo/Al_2O_3系脱硫触媒よりも高いものであった。さらに、Pt/FSM-16触媒上でのチオフェンのHDS反応機構を検討した。この結果、チオフェンはFSM-16表面上の酸点と強く相互作用して活性化され、一方水素はPt上で活性化されてスピルオーバー水素となり、酸点上で活性化されているチオフェン分子を攻撃してHDS反応が進行することが考えられた。
松果体メラトニンによる副腎ホルモン合成・分泌への影響とその分子機序の解明

松果体より分泌されるメラトニンは網膜から入る光刺激により負に調節され、生体内の概日リズム形成に寄与している。近年副腎ホルモン分泌についてもメラトニンが直接作用、調整する可能性を示唆する研究が報告されている。本研究では副腎皮質及び髄質モデル細胞株を用いて、副腎におけるステロイド及びカテコラミン分泌に対してメラトニンが直接的に及ぼす影響とその細胞内メカニズムについて検討した。その中でメラトニンが細胞局所因子や他のホルモン調整因子と連関し副腎内ホルモン合成を調整している可能性が示唆された。メラトニンは松果体から分泌され日内リズム調節に寄与するが、副腎皮質に対する直接的な影響については明らかでない。私たちは副腎皮質ステロイド合成細胞モデルとしてヒト副腎癌由来細胞株H295R細胞を使用し副腎皮質ステロイド合成におけるメラトニンの影響について検討した。まず濃度勾配をつけたメラトニンをH295R細胞培養液に添加し、コルチゾール・アルドステロンの基礎分泌及びACTH・アンギオテンシンII・カリウム刺激による分泌に対する影響をラジオイムノアッセイにて検討した。またステロイド合成酵素(P450scc, CYP11B1, CYP11B2など)のmRNA発現変化をリアルタイムPCRにて検討した。その結果、メラトニンはアルドステロンの基礎分泌には影響を与えなかったが、ACTH刺激下でメラトニンはアルドステロン分泌を増加し、これはアクチビン処理によりさらに増幅した。一方、メラトニンはアンギオテンシンIIによるアルドステロン分泌には影響を与えず、アクチビンとメラトニンの共存下でもアルドステロン分泌の増大を認めなかった。ACTHによるcAMP産生がメラトニンおよびアクチビンにより増幅したことから、メラトニンは副腎皮質細胞でcAMP-PKA経路を直接的またはアクチビンと相加的に活性化して、ACTHによるアルドステロン合成を促進することが示され、コルチゾール分泌への作用と相反する新たな作用を持つことが明らかとなった。メラトニンは松果体から分泌され日内リズム調節に寄与するが、副腎に対する直接的な作用については明らかではない。特に、副腎髄質におけるカテコラミン分泌へのメラトニンの影響は十分に知られていない。近年、ヒトでメラトニン投与が夜間高血圧に有効であり、メラトニンのCRH-ACTH-コルチゾール系やカテコラミンへの抑制作用が降圧作用に関連することが報告されている。また褐色細胞腫モデル細胞を用いた検討では、カテコラミン合成の調節因子はグルココルチコイドを始め知られているが、メラトニンのカテコラミン分泌への作用メカニズムの詳細は不明である。我々のこれまでのラット褐色細胞腫細胞PC12を用いた検討より、骨形成蛋白BMP処理がカテコラミン合成を抑制すること、グルココルチコイドが副腎BMPシステムを抑制してカテコラミン合成を促すこと、一方アルドステロンがミネラルコルチコイド受容体(MR)を介してカテコラミン合成を増加させること、副腎髄質に発現するBMP-4がアルドステロンによるMR作用を増強してカテコラミン合成を増加することを報告した。今回、メラトニンによるカテコラミン分泌調節においてグルココルチコイドとBMP-4の作用連関に着目して検討したところ、メラトニンは濃度依存的にカテコラミン分泌とカテコラミン合成の律速酵素であるチロシン水酸化酵素(TH)の発現レベルを抑制した。また、メラトニンはグルココルチコイド作用に相加的に作用しカテコラミン合成を増強した。メラトニンは単独ではカテコラミン分泌を抑制するがグルココルチコイドの存在下ではカテコラミン分泌を誘導する点でBMP-4と同様の作動性を示したことから、メラトニンとBMP作用の間にシグナルクロストークが存在する可能性も示唆された。副腎髄質ホルモンであるカテコラミンは副腎皮質からのグルココルチコイドの流入によって合成・分泌が刺激される。メラトニンは松果体から分泌され日内リズム調節に寄与し、下垂体前葉ではACTH抑制・副腎皮質ではコルチゾール抑制的に作動する。メラトニンの内服が夜間高血圧に有効であり、メラトニンのコルチゾール抑制作用やカテコラミン抑制作用がこの降圧作用に関連するという報告があるが、その機序の詳細は不明である。そこで今回我々はラット褐色細胞腫細胞PC12を用いて、メラトニンの副腎髄質カテコラミン産生への影響とその機序について、細胞局所に発現する骨形成蛋白BMP-4との相互作用および副腎の皮髄連関に着目して検討した。PC12にはメラトニン受容体(MT1)の発現を認めた。メラトニンはPC12におけるカテコラミン分泌とカテコラミン合成の律速酵素であるチロシン水酸化酵素(TH)の発現を抑制し、BMP-4によるSmad経路を介したカテコラミン合成抑制を増強した。その機序としてメラトニンがBMP受容体(ALK-2/BMPRII)の発現を増加し、抑制性Smad6/7の発現を減弱することによりSmad1/5/8のリン酸化を増強することが示された。一方でBMP-4はMT1の発現に影響を与えなかった。また、メラトニンは副腎皮質ステロイドのうちアルドステロンとアンドロゲンによるTH発現は抑制したが、デキサメサゾンによるTH発現を促進し、その機序としてメラトニンがグルココルチコイド受容体の発現を増強することが示された。

これらの結果からメラトニンがBMP-4と協調的にカテコラミン合成を抑制する一方で、グルココルチコイドによるカテコラミン合成を増強するという新たな皮髄連関を介したカテコラミン調節系の存在の可能性が示唆された。松果体より分泌されるメラトニンは網膜から入る光刺激により負に調節され、生体内の概日リズム形成に寄与している。近年副腎ホルモン分泌についてもメラトニンが直接作用、調整する可能性を示唆する研究が報告されている。本研究では副腎皮質及び髄質モデル細胞株を用いて、副腎におけるステロイド及びカテコラミン分泌に対してメラトニンが直接的に及ぼす影響とその細胞内メカニズムについて検討した。その中でメラトニンが細胞局所因子や他のホルモン調整因子と連関し副腎内ホルモン合成を調整している可能性が示唆された。25・26年度にわたる研究で副腎皮質細胞モデル細胞株及び副腎髄質細胞モデル細胞株におけるメラトニンの各ホルモン分泌に与える影響について当初の予定通りに遂行することができた。医歯薬学25・26年度に得られた知見を元にメラトニンの副腎皮質・髄質ホルモン合成・分泌に与える影響に関する細胞内シグナルなどより詳細な機構について解析を行う。ヒト副腎皮質モデル細胞を用いてメラトニンによる副腎皮質ステロイド合成への影響について検討した。その中でメラトニンは副腎皮質細胞内の局所因子であるアクチビンと協調的にアルドステロン合成を促進的に調整することが明らかとなった。これまで副腎皮質へのメラトニンの影響に関する報告は少なく、中でもアルドステロン分泌に対する作用に関する知見はこれまでになくさらなる検討が必要だが重要な結果と考えられた。25年度途中から26年度9月まで研究室の耐震工事のため仮研究室に一時移転し実験をおこなった。25年度に得た知見をより深化させるべくメラトニンによる副腎皮質ステロイド合成の調整作用についての詳細なメカニズムを細胞内シグナル伝達や自己分泌・傍分泌的細胞増殖因子との関連に着目して解明する。また副腎髄質モデル細胞を用いて髄質におけるホルモン合成に対するメラトニンの影響についても検討する。26年度9月以降は順調に研究を再開できており27年度分と合わせ効率的に研究を遂行できる見込みである。25年度途中より研究室の耐震工事のため仮研究室に一次移転し実験を行っているため。26年度中に工事を終え再度研究室に戻る予定であり同年度に当初の計画通りの実験を行える見込みである。
マランゴニ効果により駆動される液滴運動と変形

生物のように、エネルギーを利用して運動するものはアクティブマターと呼ばれ、近年、研究が進んでいる。そのような運動に関する一般的な知見をえるため、物理的に解析のしやすい系に着目しそのメカニズムを議論した。具体的には、周囲の表面張力を下げながら自らが作り出した表面張力の勾配により運動する樟脳粒や、液滴内部で化学反応を起こし界面で張力勾配を作ることにより運動する化学反応液滴を用いた。それらの系の運動のメカニズムを提案し、特に形状と運動の関係性について議論した。その結果、物体の形状が運動に大きく影響することが明らかとなった。本研究においては、界面張力勾配により駆動される液滴の自発的運動とその変形の関係について一般的な知見を得ることを目的として研究を進めている。自発運動する素子として液滴の代わりに変形せず形状が決まっている粒子を用いると、変形(形状)のみが運動に影響し、よりシンプルな系を構築することができる。そこで、24年度に引き続き、液滴の変形を考えず、液滴表面での界面張力の勾配が引き起こす運動や、与えられた形状に依存した自発運動粒子の運動を調べた。また、液滴が変形しながら動く場合についての理論的な解析も新たに開始した。具体的には、以下の3つのテーマを行った。(I)樟脳粒を水面に浮かべると、樟脳粒から樟脳分子が水面に展開することにより界面張力を下がり、樟脳粒まわりの濃度場の対称性が破れることによって樟脳粒の運動も引き起こすことが知られている。24年度に引き続き、楕円形状の樟脳粒の運動についての解析を行った。24年度は摂動展開で記述できる微小変形について考察したが、25年度は大変形の場合に関して特殊関数を用いた展開を行い考察した。また、微小変形についての考察について論文を執筆し、投稿、採択された。(II)これまで、われわれは化学振動反応であるBelousov-Zhabotinsky(BZ)反応液滴中で化学波が発生することにより液滴界面の界面張力が変化し、自発的に運動する現象をマランゴニ対流を起こして運動する現象について研究してきた。そこでは、Stokes方程式に基づいたモデルを用いた数値計算により、実験で観測できる運動を再現していた。そこで、実際にそのような対流構造が発生しているのかを観察するため、可視化粒子を分散させて実験を行った。その結果、ほぼ理論と一致する対流構造が観察され、提案したメカニズムが正しいことが明らかとなった。本研究においては、界面張力によって駆動される自発的運動と変形の関係について一般的な知見を得ることを目的として研究を進めている。自発運動する素子として液滴を用いると、運動と変形が相互作用するが、変形せず形状が決まっている粒子を用いると、変形(形状)のみが運動に影響する。今年度は液滴の変形は考えず、液滴表面での界面張力の勾配が引き起こす運動や、与えられた形状に依存した自発運動粒子の運動を調べた。具体的には、以下の2つのテーマを行った。(I)樟脳粒を水面に浮かべると、樟脳粒から樟脳分子が水面に展開し、界面張力を下げ、界面張力変化がMarangoni対流を引き起こし、また樟脳の粒にかかる力のバランスを崩すため樟脳の粒自体の運動も引き起こすことが知られている。粒子の形状が運動に及ぼす影響を議論するため、変形のもっとも単純なモードでかつ並進運動に寄与する異方性をもたない楕円形状の樟脳粒の運動について実験および解析を行った。解析に関しては、反応拡散系をベースとし、解を摂動的に展開することによって、分岐解析を行った。(II)Belousov-Zhaotinsky (BZ)反応液滴運動の光による制御を目指して実験を行った。BZ反応は反応拡散系のモデル実験系としてよく用いられる系であり、その反応溶液中で、化学波と呼ばれる非線形進行波が自発的に発生することが知られている。これまでに申請者は、BZ反応の液滴系において、化学波によるパターン形成と結合した液滴の運動を実験的に明らかにしてきた。この現象に関して液滴が完全な球形であると仮定すると流体力学を用いた議論からその運動速度を計算できる。そこで、光感受性の触媒であるRu触媒を用いてBZ反応を起こすことにより液滴内部のパターンを制御することができた。また、Stokes方程式に基づいたモデルを用いた数値計算により、実験で観測できる運動を再現した。本研究においては、界面張力勾配がある系でマランゴニ効果により駆動される液滴の自発的運動と変形の関係について、一般的な理解を得ることを目的として研究を進めている。本年度は、主に以下の二つの研究を行った。(I)25年度に引き続き、自己駆動する物体の形状を固定した場合についての解析を行った。樟脳・水系をモデルとすることにより、樟脳粒の形状を変えることでどのような運動が起こるかを考えた。