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フェルミ粒子分子動力学法による原子核多重破枠及び天体核物理学の研究

本研究の目的は,実験室での原子核反応で実現される核物質や超新星爆発などの天体現象において実現される核物質の動力学と熱力学を,核子をフェルミ粒子として正しく扱う分子動力学法(FMD,AMD)を用いて統一的に研究することである.とりわけ核物質や原子核の圧縮・膨張は,様々な密度の核物質の状態方程式と関運する重要な現象である.そこで,平成22年度は,平成21年度に引き続き,原子核の圧縮・膨張の集団運動である単極子振動に集中して取り組んだ.有効相互作用に対応する圧縮率が,一般的な平均場計算と同様に,振動数に反映されることを確認した.また,通常研究されている微小振幅に限らず,様々な振幅の振動を調べた.その結果,基底状態の構造がクラスター的かシェル模型的かによって特異な振幅依存性が現れる場合があることがわかった.その原因を日本側の研究者(Hasnaoui,小野章)とフランス側の研究者(古田琢哉,F.Gulminelli)と議論しながら調査する過程で,特に平成22年度には,^<12>Cや^<24>Mgのような軽い核の振動モードがクラスター自由度と強く結合しているのではないかという着想が得られ,それを主題として論文にまとめた[Physical Review C 82, 034307 (2010)].この結果は波束の幅を固定しクラスター相関をよく記述するAMDによるものだが,波束幅が変動することを考慮するFMDの計算の場合には,クラスター的な振動モードと通常の圧縮膨張モードの両方が現れることが確認された.さらに,対称エネルギーの密度依存性と集団運動の関連を解明するために,陽子中性子比の異なる原子核の圧縮膨張運動の計算も開始した.今後,結果の分析と解釈が必要である.本研究の目的は,実験室での原子核反応で実現される核物質や超新星爆発などの天体現象において実現される核物質の動力学と熱力学を,核子をフェルミ粒子として正しく扱う分子動力学法(FMD,AMD)を用いて統一的に研究することである.このためには,FMDやAMDを核子数の非常に大きい系に適用できるように工夫することが急務であり,平成20年度はこの点に集中して取り組んだ.通常のAMD計算は,系の核子数をAとすると,A^4に比例する計算量を要するため,中性子星のクラストに現れる核物質のパスタ構造を計算するのは非常に困難である.そこで,ゼロレンジの相互作用(スキルム力)に限定することにより,高速な計算法を導入した.AMDの計算コードの開発と最適化を行い,その結果,かなり大きな系で計算を実現する可能性が確認され,次年度以降の研究の基盤ができた.実際,A=800までの系でのテスト計算では,新しい計算法での計算時間がA^2より弱いA依存性を示すことが確認された.また,FMDにおけるクーロン相互作用の計算法を改良し,以前よりも効率的な計算が可能となった.新しい計算法の確認も兼ねて,原子核における単極子振動をAMDやFMDが適切に記述できるかについて,^<40>Ca原子核を例にとり,AMDとFMDで時間発展を解くことにより調べた.核子波束の幅を動力学変数とするFMDでは,振動数については標準的なRPA計算とほぼ同等の結果が得られることが確かめられた.一方,波束の幅を固定するAMD法では,振動の振幅や波束幅の値によっては振動数が異常に小さくなる場合があることがわかったが,多くの場合には適切な単極子振動の振動数が得られた.本研究の目的は,実験室での原子核反応で実現される核物質や超新星爆発などの天体現象において実現される核物質の動力学と熱力学を,核子をフェルミ粒子として正しく扱う分子動力学法(FMD,AMD)を用いて統一的に研究することである.とりわけ核物質や原子核の圧縮・膨張は,様々な密度の核物質の状態方程式と関連する重要な現象である.そこで,平成21年度は,原子核の圧縮・膨張の集団運動である単極子振動に集中して取り組んだ.様々な振幅(ただし原子核が破砕しない範囲)の単極子振動を^<40>Caや^<12>Cの原子核についてAMDとFMDで計算した.固定した幅のガウス波束を用いるAMDでは,ある振幅で振動数が小さくなる場合があることがわかったが,その波束の幅に対応する基底状態の構造と関連しており,単極子振動に対するポテンシャルが二重井戸型となるためだと解釈できた.ただし,一フォノン励起程度の振幅になれば,ほとんどの場合振動数は振幅とともに緩やかに減少した.一方,波束の幅を動力学変数として扱うFMDでは,AMDでも見られた波束中心の運動による振動モードに加えて,波束幅の運動に関連する新たな振動モードが若干異なる振動数で現れることを見いだした.この単極子振動の研究はそれ自体も興味深いものではあるが,平成22年度に高密度状態・有限温度状態からの膨張と破砕反応を研究するための基盤となると考えている.本研究の目的は,実験室での原子核反応で実現される核物質や超新星爆発などの天体現象において実現される核物質の動力学と熱力学を,核子をフェルミ粒子として正しく扱う分子動力学法(FMD,AMD)を用いて統一的に研究することである.とりわけ核物質や原子核の圧縮・膨張は,様々な密度の核物質の状態方程式と関運する重要な現象である.

そこで,平成22年度は,平成21年度に引き続き,原子核の圧縮・膨張の集団運動である単極子振動に集中して取り組んだ.有効相互作用に対応する圧縮率が,一般的な平均場計算と同様に,振動数に反映されることを確認した.また,通常研究されている微小振幅に限らず,様々な振幅の振動を調べた.その結果,基底状態の構造がクラスター的かシェル模型的かによって特異な振幅依存性が現れる場合があることがわかった.その原因を日本側の研究者(Hasnaoui,小野章)とフランス側の研究者(古田琢哉,F.Gulminelli)と議論しながら調査する過程で,特に平成22年度には,^<12>Cや^<24>Mgのような軽い核の振動モードがクラスター自由度と強く結合しているのではないかという着想が得られ,それを主題として論文にまとめた[Physical Review C 82, 034307 (2010)].この結果は波束の幅を固定しクラスター相関をよく記述するAMDによるものだが,波束幅が変動することを考慮するFMDの計算の場合には,クラスター的な振動モードと通常の圧縮膨張モードの両方が現れることが確認された.さらに,対称エネルギーの密度依存性と集団運動の関連を解明するために,陽子中性子比の異なる原子核の圧縮膨張運動の計算も開始した.今後,結果の分析と解釈が必要である.
コラーゲンの過剰発現を引き起こすトリガー遺伝子-その発見と線維症克服への応用-

ブレオマイシン(Bm)は、扁平上皮癌や精巣癌などの治療に著効を不す抗癌抗生物質である。しかしながら、副作用として重篤な肺線維症を引き起こすことから、その使用には常に制限が伴う。本研究では、ヒト肺正常線維芽細胞(WI-38)において、Bmを添加した際に誘導発現する遺伝子をFluorescence Differential Display(FDD)法を用いて解析し、Bm肺線維症の分子機構を明らかにすることを目的とした。本研究期間においては、Cy5標識oligo dTプライマー(2種類)および50種類のランダムプライマーを用いてFDD法を行い、Bmにより誘導発現する遺伝子を数十クローン得た。それらの中には、transforming growth factorβ(TGF-β)スーパーファミリーに属すると考えられる遺伝子の一部(3'末端側)が含まれていた。本遺伝子の発現がBmにより誘導されるという報告はこれまでになされていない。RT-PCRを用いた転写解析を行った結果、本遺伝子はBm添加3時間後から誘導発現し、その後少なくとも48時間は高レベルでの発現が持続することが明らかになった。TGF-βは腎・肝などにおける線維症に深く関与していることが知られており、今回取得した遺伝子がBm肺線維症において如何なる役割を果たしているか非常に興味深い。本遺伝子のBm肺線維症における役割を明らかにするためには、その全長型cDNAが必要であることから、5'RACE法を用いて全長型cDNAのクローニングを試みたが、本研究期間内で取得するまでには至らなかった。今後、本遺伝子の全長型cDNAを取得し、その機能を明らかにしたいと考えている。本研究は、肺正常線維芽細胞株WI-38を用いて、ブレオマイシン(Bm)を添加した際に引き起こされる遺伝子発現の変化をDifferential Display法(DD法)により調べ、Bm肺線維症に関わる遺伝子の取得を目的としている。これまで、アンカープライマー(Oligo dT16AA)およびランダムプライマー50種を用いてDD法を行った結果、Bm添加によりp21やPCNAといった細胞周期に関わる遺伝子の発現が亢進することを明らかにしてきた(平成10・11年度の科学研究費補助金)。本年度は、アンカープライマーとしてOligo dT13GGプライマーを用いてDD法を行い、Bm添加により発現変化する遺伝子をさらに検索した。その結果、Transforming growth factor β(TGF-β)のsuperfamilyと思われる遺伝子の発現が亢進していることを発見した。マウスで発症させたBm肺線維症において、TGF-βはその進展に重要な働きを果たしていることが報告されている。しかしながら、今回発見したTGF-βsuperfamily遺伝子については、Bm肺線維症において、如何なる役割を果たしているのか明らかになっていない。そこで、来年度(平成13年度継続)においては、このBmにより発現亢進するTGF-βsuperfamily遺伝子の全長型cDNAをクローニングし、その構造を明らかにすると共に、その機能を調べたいと考えている。また、マウスで発症させたBm肺線維症において、本遺伝子の発現挙動を調べることにより、本遺伝子がBm肺線維症の進展に如何なる役割を果たしているのかを明らかにしたいと考えている。
遺伝子導入法を用いた線維芽細胞によるT細胞アポトーシス解除機構の解明

正常歯肉分離線維芽細胞HGFは、全て酪酸非感受性であるとともに、強いT細胞アポトーシス回避能を有することが判明した。T細胞は正常株化HGFおよび健康歯肉から分離したHGFに積極的に付着し、アポトーシスを回避する現象を認めた。その付着細胞数は、約3倍に増加し付着細胞は生存していることが証明された。しかし、歯周病患者HGFは、酪酸に感受性があるばかりでなく、付着T細胞数はあまり増加せず、アポトーシス解除機構は弱かった。この点を明確にするため、HGF試料数を増やし検討した。ダウン症より分離したHGFは、酪酸感受性が歯周病患者分離HGFより低くいものの、正常組織分離HGFよりは感受性が高く、付着T細胞数も正常組織分離HGFほど増えず、1.5倍程度であった。HGFとT細胞をそれぞれ酪酸処理したところ、T細胞の酪酸処理により接着細胞数が著しく増加し、付着にはT細胞側の因子の関与が考えられた。T細胞が発現する付着関与因子を決定するため、主要抗接着因子モノクローナル抗体(抗CD49a、抗CD49b、抗CD49d/CD29、抗CD49e、抗CD44など)を添加し、阻害実験を行った。その結果、抗CD44、抗CD49b、抗CD49e抗体で顕著なT細胞阻害効果が認められ、全ての抗体を作用させた場合、約85%の付着阻害効果が認められた。これらの結果から、酪酸はHGFにファイブロネクチンやコラーゲンの産生を促進し、更にT細胞にもCD44、CD49b(VLA-2)、CD49e(VLA-5)発現させ付着を促進する作用があることが明らかとなった。これらの結果から、関連遺伝子の酪酸感受性細胞への導入による組織の維持や、HGFシートを作成・移植による効果的な歯根膜や歯周組織の再生医療の可能性が検討できるものと考える。酪酸により誘導されるアポトーシスを制御する因子のスクリーニング過程において、T細胞は線維芽細胞(HGF)に積極的に付着し、アポトーシスを回避する現象を認めた。同様の現象は、健康歯肉から分離したHGFも認められた。しかし、歯周病患者から分離したHGFは、T細胞アポトーシス解除機構は極めて弱かった。正常歯肉分離HGFにおいては、全て酪酸非感受性であるとともに、強いT細胞アポトーシス回避能を有することが判明した。しかし、歯周病患者分離HGFでは、このような現象を認められなかった。更に、歯周病患者分離HGFは酪酸により容易にアポトーシスが誘導された。HGFとT細胞をそれぞれ酪酸処理したところ、T細胞の酪酸処理により接着細胞数が著しく増加した。しかし、HGFのみの酪酸処理では、顕著な付着細胞数の増加は認められなかった。また、HGFの酪酸処理により、ファイブロネクチン及びコラーゲンの産生量が顕著に増加することが判明した。両細胞の付着に関与する因子を決定するため、細胞付着アッセイ系に主要抗接着因子モノクローナル抗体(抗CD49a、抗CD49b、抗CD49d/CD29、抗CD49e、抗CD44など)を添加し、阻害実験を行った。その結果、抗CD44、抗CD49b、抗CD49e抗体で願著なT細胞阻害効果が認められた。また、全ての抗体を作用させた場合、約80%の付着阻害効果が認められた。

これらの結果から、酪酸はHGFにファイブロネクチンやコラーゲンの産生を促進し、更にT細胞にも作用すること。そして、その接着にはCD44、CD49b、CD49e等が関与しているものと思われる。現在、酪酸存在下における接着因子発現の変動についてマイクロアレイを用い検討中である。酪酸誘導T細胞アポトーシスの制御因子のスクリーニング過程において、繊維芽細胞(HGF)とT細胞の相互作用により、酪酸誘導アポトーシスが回避される現象を見出し、より詳細に解析を行った。両細胞の付着に関与する因子を決定するため、細胞付着アッセイ系に主要抗接着因子モノクローナル抗体(抗CD49a、抗CD49b、抗CD49d/CD29、抗CD49e、抗CD44など)を添加し、阻害実験を行った。その結果、抗CD44、抗CD49b、抗CD49e抗体で顕著なT細胞阻害効果が認められた。また、全ての抗体を作用させた場合、約80%の付着阻害効果が認められたことから、その接着にはCD44、CD49b、CD49e等が関与していることが判明した。この現象がHGFに広く存在するか否かを検討するため、健康歯肉からHGFを4株分離し同様の検討を行った。供試した細胞のうち3株において、程度の差はあるものの、顕著なT細胞接着促進が認められた。また、酪酸処理により株化HGFのファイブロネクチンやコラーゲン産生性が促進された。現在、酪酸処理によるT細胞のCD44、CD49b、CD49e産生に及ぼす影響を検討中である。一方、歯肉病変部分離HGFは、低濃度の酪酸によってもアポトーシスが誘導され、T細胞接着を促進する現象は認められなかった。これらの結果は、歯肉組織においてはT細胞のアポトーシスを積極的に回避し、酪酸の為害作用から組織の恒常性を維持する機構を備えているものと思われる。HGFの酪酸感受性の違いが歯周病発症に深く係わる可能性が示唆された。
脳由来インスリンの神経生理学作用解析

近年、脳由来インスリンの存在を示唆する研究成果が相次いで報告されている。しかし脳由来インスリンの産生・分泌機序および生理機能については未だ不明である。本研究ではまずマウス脳におけるinsulin2の発現解析を行った。その結果、マウス脳内においてinsulin2 mRNAと前駆体が発現しており、インスリンがマウス脳内で合成されている可能性を示した。さらに神経細胞においてインスリンの分泌に関わっていることが予想されるアクチン細胞骨格の制御機構について解析を行った。その結果、アクチン重合因子の一つであるフォルミン蛋白質Fhod3が神経細胞のアクチン細胞骨格を制御していることを示唆する結果を得た。本研究は脳由来インスリンの神経生理学機能の網羅的解析を目的とするものである。当該年度は、解析に使用するC57BL/6マウス脳内でインスリンが産生されているか否かを確認するために、C57BL/6マウスの脳を採取し、insulin mRNAとinsulin前駆体(Proinsulin)の発現解析を行った。げっ歯類には2つのインスリン遺伝子Ins1およびIns2があり、とりわけ脳にはinsulin2のみ発現していることが知られている。以上の点をふまえ以下の解析をおこなった。C57BL/6マウス脳よりRNAを採取し、Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction(RT-PCR)によりinsulin2 mRNAの発現解析を行った。RT-PCRの際、使用したプライマーは先行論文で使用されたものと研究代表者らが独自で設計したものを使用した(Mehran et al. Cell Metabolism 2012)。いずれのプライマーもイントロンを挟むエキソン2からエキソン3をコードするもの(106bp、167bp)である。ポジティブコントロールとして、insulin2を構成的に発現している膵臓および胸腺より採取したRNAを使用した(Fan et al. EMBO J 2009)。RT-PCRの結果、C57BL/6脳内でもinsulin2 mRNAが発現していることが示唆された。脳由来インスリンの神経生理学機能解析に使用するC57BL/6マウスにおいて、insulin2の発現を示唆する結果を得ることができた。膵臓より産生されたインスリンは、筋肉組織など他の末梢組織に作用することでグルコース代謝を制御している。またインスリンは、脳組織にも作用し脳内のグルコース代謝や神経細胞の分化に関与していることも広く知られている。このように膵臓で産生されたインスリンは、末梢組織だけでなく中枢神経系にも作用し、生体内で多様な生理作用を発揮している。近年、膵臓由来インスリンの他に脳自体で産生される脳由来インスリンの存在を示唆する研究成果が相次いで報告された。しかし脳由来インスリンの産生細胞およびその生理機能については未だ不明である。当該年度は、脳神経細胞におけるインスリンのmRNAおよびインスリン前駆体(Proinsulin)の発現解析を行った。げっ歯類には2つのインスリン遺伝子Ins1およびIns2が発現しており、とりわけ脳にはIns2のみ発現していることが知られている。以上の点をふまえ以下の解析を行った。C57BL/6マウスより脳組織を採取し、Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)およびWestern Blotを行い、マウス脳組織レベルでInsulin2のmRNAとProinsulinが発現している結果を得た。次に神経細胞におけるProinsulinの発現を明らかにするために、初代培養神経細胞を用いたProinsulinの発現解析を行った。まずラット脳の初代培養神経細胞を用いてWestern Blotを行い、神経細胞におけるProinsulinの発現を示唆する結果を得た。今後、遺伝子改変マウスの解析にあたり、マウス脳神経細胞におけるInsulin2mRNAおよびProinsulinの発現解析を進める予定である。本研究は脳由来インスリンの神経生理学的機能を解析するものであるが、現在は脳内のインスリン産生細胞の探索にとどまっている。膵臓より産生されるインスリンは、筋肉組織など他の末梢組織に作用することでグルコース代謝を制御している。われわれはこれまでにマウス脳におけるインスリンのmRNAおよびインスリン前駆体(Proinsulin)の発現解析を行なっており、マウス脳組織レベルでInsulin2のmRNAとProinsulinが発現している結果を得た。他方でインスリンなどの生理活性物質を含む分泌小胞の細胞内移動にアクチン細胞骨格の関与が知られており、インスリン分泌機構にアクチン細胞骨格の制御機構が重要な役割を果たしていることが示唆されている。そこで当該年度は、脳神経細胞におけるアクチン細胞骨格制御機構について解析を行い、アクチン重合因子の一つであるフォルミン蛋白質Fhod3が神経細胞のアクチン細胞骨格を制御していることを示唆する結果を得た。

本研究ではまずマウス脳におけるinsulin2の発現解析を行った。その結果、マウス脳内においてinsulin2 mRNAと前駆体が発現しており、インスリンがマウス脳内で合成されている可能性を示した。さらに神経細胞においてインスリンの分泌に関わっていることが予想されるアクチン細胞骨格の制御機構について解析を行った。その結果、アクチン重合因子の一つであるフォルミン蛋白質Fhod3が神経細胞のアクチン細胞骨格を制御していることを示唆する結果を得た。C57BL/6マウスを使用した脳由来インスリンの神経生理学機能解析にあたり、脳内におけるインスリン産生細胞の特定を計る予定である。インスリン分泌にアクチン細胞骨格による制御機構の関与が広く知られている。今後は神経細胞におけるアクチン細胞骨格制御を視野に入れた解析を進める予定である。薬理学神経科学当該年度、解析に使用するC57BL/6マウスの繁殖が順調にいかなかったため、その後の解析に要する費用の支出が発生しなかった。当該年度、解析に使用するC57BL/6の繁殖に予想より長い時間を要したため、その後の解析に要する費用の支出が発生しなかった。脳内におけるインスリン産生細胞の特定と脳由来インスリンの神経生理学機能解析に全額使用する予定である。
バンドパスフィルタを用いた景気循環に関する研究

経済協力開発機構(OECD)は,加盟国の景気循環の転換点を予測するための指標として景気先行指数を発表している。他方,我が国政府も,我が国の景気循環の転換点を探るため別の景気先行指数を公表している。これらは共に,景気転換点を予測するという同じ目的で広く使われている。2つの景気先行指数による景気転換点予測は異なる可能性がある。もしも,両者が異なる予測をした場合,我々はその相違をどう解釈すればよいのだろうか。この研究では,両者の関係を明確にする事を試みた。『バンドパスフィルタを用いた景気循環に関する研究』という研究課題のもと,(研究1)わが国の代表的な2つの景気先行指数のパフォーマンスを比較することを目的とした研究,(研究2)日米間の景気変動の連動性に関する研究を中心に研究を行った。(研究1)について:この研究でパフォーマンスを比較した代表的な2つの景気先行指数のうちひとつはOECD(経済協力開発機構)による先行指数であり,もうひとつは内閣府による先行指数である。これらの指標はともにわが国の景気の先行きを予測するためによく用いられる指数である。景気の先行きに関してこれらの指標が相異なる予測を示した場合,我々はその結果をどう評価すればよいのであろうか。この研究では,この問いかけに対するひとつの答えを提供することを目指している。ここまでの分析により得られた主要な結果は,次のようなものである:(a)2つの先行指数(の6ケ月変動率)は,両者の構成系列数も計算方法も異なるにも関わらず,転換点の位置はほぼ同じである。(b)わずかな例外を除いて,転換点を推定する手法に関わらずOECDのCLIの転換点は,内閣府による先行CIの転換点の左に位置している。(c)OECDのCLIが内閣府のCIに先行する期間は平均的に1ケ月強である。(研究2)について:日米間の景気変動の連動性に関しては,「米国がくしゃみをすると日本は風邪をひく」というように表現される。しかし,これまでのところ,この表現と相反する実証的結果がいくつかの論文で報告されている。この研究では,近年新しく提案された景気循環の連動性を量る指標を使用してこの表現の妥当性を再検討する。これまでの研究で,目米間の景気連動性は安定的なものではないという結果を得た。来年度は,これら2つの研究を完成させ研究成果を広く還元していくことを目指す。この研究では,この問いかけに対するひとつの答えを提供することを目指して研究を行ない,次のような主要な結果を得た:(a)2つの先行指数(の6ヶ月変動率)は,両者の構成系列数も計算方法も異なるにも関わらず,転換点の位置はほぼ同じである。今年度は研究成果を論文にまとめると共に研究成果の公表に努めた。論文は,査読付国際学術誌であるApplied Economics Lettersに受理された。この研究では,近年新しく提案された景気循環の連動性を量る指標を使用してこの表現の妥当性を再検討を行なっている。今年度は予備分析を行い,それをディスカッション・ペーパーにまとめた。バンドパスフィルタなど近年注目を集めている新しい経済時系列分析手法を使用して,研究課題(i):景気総合指数自身および景気総合指数構成系列から景気変動に対応する周期の時系列データを抽出し,その変動の転換点を景気転換点と比較することにより各系列の評価を行うことを通して,景気総合指数の改善提案を行うこと,および,研究課題(ii):景気循環のシンクロナイゼーション(同時性)の程度を実証的に明らかにすることを通して,経済政策運営上の指針となりうる情報を提供することが本研究課題の目的であり内容である。本年度は3年間の研究期間の最終年度にあたる。研究課題(i)については,研究は順調に進み,研究成果をまとめた論文が査読付国際学術誌であるApplied EconomicsLetters誌に掲載されることが決定している。

他方,研究課題(ii)では,研究成果を出版するに至っていない。そこで,今年度は研究課題(ii)を中心に取り組んだ。具体的には,景気循環の連動性の程度を把握する指標であるコンコーダンス・インデックスに関する新たな統計的仮説検定法の開発に取り組んだほか,これまでの研究成果をまとめたディスカッションペーパーに対して寄せられた問題点・疑問点を対応するための改訂を行った。その他,景気循環のシンクロナイゼーションに関する研究分野で最先端のアプローチとして近年注目されているランダム行列の理論を応用した研究に着手した。
卵胞内でのアポトーシスシグナル伝達機構の解析による卵の質の評価

卵胞の発育や月経周期と密接に関連する因子の中には、アポトーシス、テロメア・テロメラーゼ活性、酸化ストレスなどの因子が含まれる。自然周期の卵胞発育では顆粒膜細胞ではアポトーシスが起こり、多くの閉鎖卵胞と一個の卵胞発育が形成される。我々は、体外受精のような性腺刺激ホルモンを使用した卵胞発育周期においてもアポトーシスは起こり、体外受精の成績と密接な関連を持つこと、顆粒膜壁側細胞のアポトーシスの発現が低いことが、妊孕性に重要な因子であること、個々の卵胞においても、その中に含まれる卵の質・受精後の胚の質と顆粒膜細胞のアポトーシスが相関することを証明してきた。また、ヒト顆粒膜細胞でテロメラーゼ活性が存在し、顆粒膜細胞と卵丘顆粒膜細胞では、壁側顆粒膜細胞でテロメラーゼ活性の高値を認めた。このことより、テロメラーゼ活性は生殖細胞の分裂能を反映する指標になりうることが判明した。本研究では、加齢が顆粒膜細胞のアポトーシスを促進し、発育卵の数の減少ばかりでなく、卵の質をも劣化させていること、また、子宮内膜症では、顆粒膜細胞の細胞周期の割合が変異しておらず、これが子宮内膜症における卵の質の低下に関連があることを証明した。それらのシグナルは細胞表面のFas抗原から代表的な過剰発現されたMAPキナーゼを介して伝達されるのみならず、p38が多様な働きを行っているのを確認した。p38のアイソフォームは、α、β、γおよびδの4種類があるが、顆粒膜細胞の群によっては、p38αの活性化ではアポトーシスを誘導し、p38βではむしろアポトーシスが減少するため、アイソフォームの違いによる多様性についても検討した。p38γおよびp38δの影響の検討では、アポトーシスについての一定の傾向はみられなかった。しかし、p38αとp38βではアポトーシスについて逆の傾向が見られたことからp38βについては別な経路を活性化する可能性があることが示唆された。卵胞の発育や月経周期と密接に関連する因子のなかには、アポトーシス、テロメア・テロメラーゼ活性、酸化ストレスなどの因子が含まれる。自然周期の卵胞発育では顆粒膜細胞ではアポトーシスが起こり、多くの閉鎖卵胞と1個の発育卵胞が形成される。我々は、体外受精のような性腺刺激ホルモンを使用した卵胞発育周期においてもアポトーシスは起こり、体外受精の成績と密接な関連を持つこと、顆粒膜細胞のアポトーシスの発現が低いことが、妊孕性に重要な因子であること、個々の卵胞においても、その中に含まれる卵の質・受精後の胚の質と顆粒膜細胞のアポトーシスが相関することを証明してきた。また、ヒト顆粒膜細胞にもテロメラーゼ活性が存在し、壁側顆粒膜細胞と卵丘顆粒膜細胞では、壁側顆粒膜細胞でテロメラーゼ活性の高値を認めた。本研究では、加齢が顆粒膜細胞のアポトーシスを促進し、発育卵の数の減少ばかりでなく、卵の質をも劣化させていること、また、子宮内膜症では、顆粒膜細胞の細胞周期の割合が変異しており、これが子宮内膜症における卵の質の低下に関連があること証明した。

それらのシグナルは細胞表面のFas抗原から代表的な過剰発現されたMAPキナーゼを介して伝達されるのみならず、p38が多様な働きを行っているのを確認した。P38のアイソフォームは、α、β、γ、δの4種類があるが、顆粒膜細胞の群によっては、p38αの活性化ではアポトーシスを誘導し、p38ベータの活性ではむしろアポトーシスが減少するため、アイソフォームの違いによる多様性についても検討していきたい。これらの事実は、卵胞の発育や卵の質を評価する一手段となるばかりでなく、これらを踏まえた治療法の開発の可能性を示していると考えられる。卵胞の発育や月経周期と密接に関連する因子の中には、アポトーシス、テロメア・テロメラーゼ活性、酸化ストレスなどの因子が含まれる。自然周期の卵胞発育では顆粒膜細胞ではアポトーシスが起こり、多くの閉鎖卵胞と一個の卵胞発育が形成される。我々は、体外受精のような性腺刺激ホルモンを使用した卵胞発育周期においてもアポトーシスは起こり、体外受精の成績と密接な関連を持つこと、顆粒膜壁側細胞のアポトーシスの発現が低いことが、妊孕性に重要な因子であること、個々の卵胞においても、その中に含まれる卵の質・受精後の胚の質と顆粒膜細胞のアポトーシスが相関することを証明してきた。また、ヒト顆粒膜細胞でテロメラーゼ活性が存在し、顆粒膜細胞と卵丘顆粒膜細胞では、壁側顆粒膜細胞でテロメラーゼ活性の高値を認めた。このことにより、テロメラーゼ活性は生殖細胞の分裂能を反映する指標になりうることが判明した。本研究では、加齢が顆粒膜細胞のアポトーシスを促進し、発育卵の数の減少ばかりでなく、卵の質をも劣化させていること、また、子宮内膜症では、顆粒膜細胞の細胞周期の割合が変異しておらず、これが子宮内膜症における卵の質の低下に関連があることを証明した。p38のアイソフォームは。α、β、γおよびδの4種類があるが、顆粒膜細胞の群によっては、p38αの活性化ではアポトーシスを誘導し、p38βではむしろアポトーシスが減少するため、アイソフォームの違いによる多様性についても検討した。P38γおよびP38δの影響の検討では、アポトーシスについての一定の傾向はみられなかった。しかし、P38αとP38βではアポトーシスについて逆の傾向が見られたことから、p38βについては別な経路を活性化する可能性があることが示唆された。
中国・海南島及び広西省における少数民族・黎族・壯族の伝統的民居建築に関する調査研究

1調査研究の経過;'92年4月海南島、9月広西省を夫々約2週間計約三千粁車で走行、通訳と学生等4名を同伴し現地調査を実施した。帰国后実測図面の精書作成を進め、収集した文献資料を参照しつつ考察とまとめを行った。調査の対象とした少数民族は表記の黎族、壯族のほか海南島苗族、広西省瑶族、京族の計5族である。2研究成果の概要;(1)作成資料として民家建築実測図(平断立面図及び部分詳細図等)約50枚余、撮影記録写眞三千余枚、中文文献資料若干を得た。(2)黎族民家;人口約60万、海南島の先住民族として最も古い歴史をもつ。湖南や広東にも少数分布するので古代以来大陸から移住してきた民族であるという説もある。民家の様式は切妻平屋で木造丸太の軸組を竹紐で緊結した小舞土壁葺茅の土間形態が普通だが古い様式の民家は床、壁共割竹を使用する高床の一室住居で床坐式生活を行う。古い竹造民家は船形屋ともいわれ長形ドーム状や半円筒型の独得の屋根を載せている。殻倉は高床で床天井に細竹を敷き並べ壁に竹の網代を組み内側を防虫防湿のため泥で塗り固めている。葺茅は日本と逆に穂先を下に向けて繩で固定している。(3)壯族民家;人口約1500万、広西省のほゞ全域に居住する。百越系由来の民族といわれる。周辺民族の影響や地型風土の差により民家型式は甚だ多様であるが、軸組、床壁共純木造で干欄吊脚貫構法の高床民家と、木造軸組・版築組積混構造で中庭をもつ三合院土間形式の民家に大別できる。(4)瑶族民家;人口約180万、狩獵民族的性格が濃く広西省東・北部の深い山地に住む。地域的に壯族同様二つの型式に大別できるが、中央堂子が二階吹抜けで天井採光になっている点等独得の型式がみられる。東部では木造軸組を除き床や壁屋根造作のすべてが竹造の三階建竹楼もみられるし伊勢の原型ともみられる棟特柱をもつ高床校倉も多数存在する。本研究の結果各民族の特長を明らかに確認し得た。
アイロニ-と比喩を中心とした言外の意味の解釈機構の計算モデルに関する研究

本研究により得られた成果をまとめると以下のようになる。1.アイロニ-の説明理論および計算モデルの構築(1)アイロニ-の成立に必要な状況設定としてアイロニ-環境,言語表現上の特徴として暗黙的提示という概念を新たに提案し,「アイロニ-とは現在の発話状況がアイロニ-環境という特殊な状況であることを聞き手に暗黙的に提示する表現である」という暗黙的提示理論を構築した.この枠組みにより従来のアイロニ-研究のいくつもの問題点を統一的に解決でき,また,言語学や心理学などで得られている知見を包括的に説明できるなどその妥当性を示した.(2)(1)の枠組みに基づき,アイロニ-解釈の計算モデルを構築した.このモデルに基づくアルゴリズムは,現在の発話状況がアイロニ-環境であるかどうかを調べた後に,アイロニ-の表現上の特徴がどの程度満たされているかをアイロニ-度という数値的な尺度を用いて評価することによって,与えられた言語表現・発話がアイロニ-であるかどうかを決定する.そしてアイロニ-である可能性が高い場合には,話し手のアイロニカルな意図を推測する.(3)(2)の計算モデルをワークステーション上にCommon Lispにより実装し,動作を確認した.(4)アルゴリズムの振舞いがアイロニ-に関して経験的に得られている解釈結果と一致していることを確認した.しかし人間の判断とアルゴリズムの判断の比較による計算モデルの妥当性の検証は現在進行中であり,今後の課題とした.2.属性隠喩の理解アルゴリズムに関して,人間の解釈とアルゴリズムの解釈を再現率や適合率を用いて比較し,再現率約70%,適合率約30%という満足な結果を得た.3.関連性理論を基盤とした言語解釈手法を属性隠喩の理解に適用し、比喩表現に特別な処理を行なうことなく字義的な表現と同時に適用可能な言語解釈モデルを構築した.アイロニ-表現への拡張は今後の課題とした.本研究により得られた成果をまとめると以下のようになる。1.アイロニ-の説明理論および計算モデルの構築(1)アイロニ-の成立に必要な状況設定としてアイロニ-環境,言語表現上の特徴として暗黙的提示という概念を新たに提案し,「アイロニ-とは現在の発話状況がアイロニ-環境という特殊な状況であることを聞き手に暗黙的に提示する表現である」という暗黙的提示理論を構築した.この枠組みにより従来のアイロニ-研究のいくつもの問題点を統一的に解決でき,また,言語学や心理学などで得られている知見を包括的に説明できるなどその妥当性を示した.(2)(1)の枠組みに基づき,アイロニ-解釈の計算モデルを構築した.このモデルに基づくアルゴリズムは,現在の発話状況がアイロニ-環境であるかどうかを調べた後に,アイロニ-の表現上の特徴がどの程度満たされているかをアイロニ-度という数値的な尺度を用いて評価することによって,与えられた言語表現・発話がアイロニ-であるかどうかを決定する.そしてアイロニ-である可能性が高い場合には,話し手のアイロニカルな意図を推測する.(3)(2)の計算モデルをワークステーション上にCommon Lispにより実装し,動作を確認した.(4)アルゴリズムの振舞いがアイロニ-に関して経験的に得られている解釈結果と一致していることを確認した.しかし人間の判断とアルゴリズムの判断の比較による計算モデルの妥当性の検証は現在進行中であり,今後の課題とした.2.属性隠喩の理解アルゴリズムに関して,人間の解釈とアルゴリズムの解釈を再現率や適合率を用いて比較し,再現率約70%,適合率約30%という満足な結果を得た.3.関連性理論を基盤とした言語解釈手法を属性隠喩の理解に適用し、比喩表現に特別な処理を行なうことなく字義的な表現と同時に適用可能な言語解釈モデルを構築した.アイロニ-表現への拡張は今後の課題とした.
トマトジェミニウイルスの外被並びにβC1タンパク質の細胞内局在と機能解析

Tomato leaf curl Java virus(ToLCJAV)ssDNAは、コートタンパク質(CP)によって核に運搬されることを明らかにした。そこで、今年度は、CPの核シャトルに関わるドメインのアミノ酸配列を詳細に調べることを目的に実験を行った。CPの種々のアミノ酸欠失変異体を作製し、それらの変異体とGFPとの融合タンパク質を作製して、それらの融合タンパク質が細胞内のどの箇所に存在するかを調べ、その結果、CPが核に存在するためにはCPのN末端側に存在する2つのドメイン(R-------K-RRRとRK-R)が重要であることがわかった。更に、CPが細胞質に存在するためにはC末端側に存在するLKIRIが必要であることがわかった。酵母のone hybrid systemでも同様の結果を得た。ToLCJAVに付随するサテライトDNAβ02がコードするβC1遺伝子は病原性と宿主植物のRNAサイレンシングを抑制するサプレッサーの2つの機能を有していることを明らかにした。興味あることに、ToLCJAVβC1タンパク質は細胞質に局在し、tomato yellow leaf curl China virusやbhendi yellow vein mosaicvirusのβC1タンパク質は核に存在し、ToLCJAVのβC1タンパク質のRNAサイレンシングの抑制機能はToYLCCNVやBYVMVのβC1タンパク質のそれらと異なることを示唆した。ジェミニウイルスは、環状1本鎖DNAをゲノムとする植物ウイルスで、二分節ゲノム型ジェミニウイルス(DNA-AとDNA-B)と単一ゲノム型ジェミニウイルス(DNA)がある。二分節ゲノム型ジェミニウイルスDNAでは、DNA-BがコードするBV1遺伝子が核シャトルタンパク質をコードしていることが明らかになっているが、単一ゲノム型ジェミニウイルスは、DNA-Bを持たず、外被タンパク質がゲノムDNAの核移行に係わっていることが推測されるが、その機能の詳細については報告がない。また、単一ゲノム型ジェミニウイルスに付随するDNAβがコードするβC1遺伝子は、病徴を誘導し、さらに、植物が本来もっている抵抗性機構、ジーンサイレンシングの抑制活性をもっているが、その詳細については不明である。そこで、本年度は、CPタンパク質およびβC1タンパク質の機能を明らかにする目的で、CPタンパク質およびβC1タンパク質の細胞内局在を明らかにすることを目的に実験を行った。ToLCJAVの感染性クローンおよびDNAβクローン(今ら、Phytopathology 96,517-525,2006)を用い、ToLCJAV外被タンパク質(CP)遺伝子とβC1タンパク質遺伝子をそれぞれ別々にsGFP(S65T)ベクターにクローニングし、パーティクルガン法により、ベンザミアナ(N. benthamiana)およびタマネギの細胞内に導入し蛍光顕微鏡(ZEISS社)で観察した。その結果、CPは核に、βC1タンパク質は細胞質に局在することが明らかになった。ToLCJAVβC1は細胞質に存在し、Tomato yellow leaf curl China virus (ToYLCCNV) βC1は、核に存在する(Cui J.ら,Virol. 78,13966-13974)ことから、ToLCJAVβC1は、ToYLCCNV βC1とジーンサイレンシングの抑制機構が異なるかもしれない。興味が持たれるところである。ToLCJAV CPのアミノ酸配列から、リシンとアルギニンに富む核局在シグナル領域を探索したところ、N末端側に2つのKRに富む領域を持った1-msKRpadivistpasKVRRRInfdtpamsr-30の配列が存在した。DNAβが付随する単一ゲノム型ベゴモウイルスでは、ウイルスゲノムがコードする、いずれの遺伝子産物が核シャトルの機能を担っているかは不明である。そこで、我々は、DNAβが付随するTomato leaf curl Java virus(ToLCJAV)を用いて、核シャトルの機能を有する遺伝子の特定を行った。ToLCJAV CPは核に、βC1は細胞質に存在し、CPが核シャトルの機能を担っていることが示唆された。そこで、種々のアミノ酸欠失変異体とGFPとの融合タンパク質を作製し、その細胞内局在を調べた。その結果、CPの核局在には15番目から20番目のアミノ酸配列が、また、190番目から250番目のアミノ酸配列がウイルス核酸の核外移行に重要であることがわかった。以上の結果から、ToLCJAV DNAの核内外移行にはCPが関与していることを明らかにした。また、ToLCJAV DNAββC1は、Tomato yellow leaf curl China virus DNAββC1やBhendi yellow vein mosaic virus DNAββC1と違って、nuclear localization signal(NLS)やnuclear export signal(NES)を持っていなかった。このことは、ToLCJAV DNAββC1遺伝子の機能は、Tomato yellow leaf curl China virus DNAββC1やBhendi yellow vein mosaic virus DNAββC1遺伝子と異なることを示唆している。

酵母のone hybrid systemでも同様の結果を得た。ToLCJAVに付随するサテライトDNAβ02がコードするβC1遺伝子は病原性と宿主植物のRNAサイレンシングを抑制するサプレッサーの2つの機能を有していることを明らかにした。興味あることに、ToLCJAVβC1タンパク質は細胞質に局在し、tomato yellow leaf curl China virusやbhendi yellow vein mosaicvirusのβC1タンパク質は核に存在し、ToLCJAVのβC1タンパク質のRNAサイレンシングの抑制機能はToYLCCNVやBYVMVのβC1タンパク質のそれらと異なることを示唆した。
π電子系の空間配置制御による機能性高分子の創製

本研究では、固体でも複合体の解離が生じないためにLa@C82を封入可能な新規ポルフィリン環状二量体を設計し、分子内に4つのオレフィン部位を導入し、それらの間での閉環メタセシス反応によるLa@C82の封入を行った。得られた化合物は質量分析やHPLCにおいて全く解離の挙動を示さず、他のゲストによるLa@C82のキックアウトもされないことから、効果的に封入されていることが実験的に確かめられた。得られた化合物の一次元及び二次元ESR測定を行ったところ、La@C82を封入した化合物においてはフラーレンとホスト上のスピンが打ち消し合うように相互作用している(フェリ磁性)ことが分かった。これとは対照的に、封入を行う前駆体である包接化合物においては、以前見出した系と同様フラーレンとホスト上のスピンが同じ方向を向いている(フェロ磁性)ことが分かった。また、ホスト分子単独では、ホスト上の二つのスピンは独立に振る舞うことも分かった。以上の結果から、ゲスト分子の封入によりホストゲスト間のスピン相互作用がスイッチするという新しい現象が見つかった。原因については検討中であるが、封入によりLa@C82の配向が変化し、スピン相互作用がスイッチしたものと予想している。ホストゲスト間のスピン相互作用をスイッチする例はこれまで報告されておらず、今回の発見は超分子系におけるスピン相互作用の基礎に関して新しい知見をもたらすものと判断される。金属内包フラーレンは、ナノ構造を有する強磁性体のビルディングユニットとして興味深い分子である。我々は、金属ポルフィリン環状二量体がフラーレンを強く包接する現象を見いだし、その超分子化学を展開してきた。研究の過程で、金属ポルフィリンと金属内包フラーレン上のスピンがスピン相互作用を起こすことを見いだした。これまでの検討から、銅ポルフィリンの環状二量体とLa@C82の包接複合体が強磁性的相互作用を示すことを見いだした。両者のスピン相互作用は、銅ポルフィリン環状二量体への包接に伴い、La@C82由来のESRシグナルが消失することから明らかとなった。しかし、さらに詳細な検討を固体状態で行ったところ、溶媒の留去に伴い、複合体の解離が起きてしまうことが分かった。本研究では、固体でも複合体の解離が生じないためにLa@C82を封入可能な新規ポルフィリン環状二量体を設計した。この目的のため、分子内に4つのチオール基を導入し、それらの間でのS-S結合生成による封入を期待した。目的物の前駆体の単離精製は1H NMRやMALDI-TOFマス測定から確認した。最終前駆体のデメタレL-Lションとこ価の銅イオンのメタレーションによる最終目的物の収率は70%程度となり、単離した目的物の同定はMALDI-TOFマス測定により行った。目的物の更なる精製と同定をX線結晶構造解析や元素分析によって行い、その後、ESRやSQUID測定により、その磁気的性質を明らかにする予定である。
多機能型圧電素子センサを用いた同時複数情報イメージングシステムの確立

本研究の目的は、測定対象の電気及び超音波特性の同時測定を可能とする多機能型圧電素子により、同一空間内の対象の複数情報を同時にイメージングするシステムを確立することである。本研究期間において、多機能型圧電素子による一面型と円筒型の2種類のイメージングシステムの確立を試み、一定の成果を得ることができた。生体計測を目的とした一面型イメージングシステムにおいては、8個の圧電素子を用いた電気・超音波同時測定システムの確立を試みた。システムは、アナログスイッチをもとに作成したスイッチングシステム,I/Oボード及び8チャンネルの同時AD変換ボードにより構成された。実験として、生体モデルとしての寒天を用い、電気及び超音波特性の測定を行った。結果から、測定精度及び測定アルゴリズムにおいて課題は残るが、8個の圧電素子を用いた一面型電気・超音波同時イメージングの可能性をえた。産業用パイプラインでの利用を目的とした円筒型イメージングシステムにおいては、16個の圧電素子を用いたイメージングシステムの確立を試みた。本システムは、アナログスイッチをもとに作成したスイッチングシステム,I/Oボード及び2チャンネルの同時AD変換ボードにより構成された。実験として、蒸留水中のアクリル及び薄膜パイプの検出を試みた。結果から、円筒型電気・超音波同時イメージングの有用性を示しえた。多機能型圧電素子による複数情報イメージングの可能性を示すために、一対の圧電素子による電気及び超音波特性の測定から一様媒質中の異種媒体の位置、大きさ及びその比誘電率あるいは温度の検出を試み、本手法による3種類のパラメータの検出の可能性を示しえた。よって,多機能型圧電素子による複数情報イメージングの可能性をえた。本研究の目的は、測定対象の電気及び超音波特性の同時測定を可能とする多機能型圧電素子により,同一空間内の電気及び超音波特性を測定することで対象の複数情報を同時にイメージングすることである。これまでに、多機能型圧電素子を用いた電気及び超音波同時測定手法を提案し、測定対象の電気特性としてのコンダクタンス及び超音波特性としての伝播時間を同時測定することで測定対象の温度及び成分の検出の可能性を示した。本年度は、昨年度まで試みた圧電素子8個を用いた一面型電気及び超音波特性同時イメージングシステムの改善を図るとともに、圧電素子16個を用いた円筒型イメージングシステムの確立を試みた。一面型イメージングシステムにおいては、スイッチングシステムに用いていたアナログスイッチをより低抵抗の素子に変えるとともに、スイッチングの構成を変えることで、測定誤差の低減を図った。実際に、予備実験を行い、測定精度の改善を確認しえた。今後は、実際にイメージングを行う予定である。多機能型圧電素子16個を用いた円筒型イメージングシステムに関しては、16個の多機能型圧電素子を円筒型アクリルパイプの内側周囲に配置し、A/D・D/A変換ボード、I/Oボード、GPIBボード及び直流安定化電源を用いてシステムを構成した。一面型システム同様に本システムの動作を確認するために、予備実験として、既製の測定装置を用いた測定結果と本システムにより得られた測定結果とを比較した。結果から、接続等の回路構成により、電気特性の測定精度に問題はあるが、本システムを用いた電気及び超音波特性の測定の可能性をえることができた。今後、電気特性の測定精度の改善を図り、実際にイメージングを試みる予定である。また、国内外の学会に成果を報告する予定である。本研究の目的は、測定対象の電気及び超音波特性の同時測定を可能とする多機能型圧電素子により、同一空間内の電気及び超音波特性を測定することで対象の複数情報を同時にイメージングすることである。昨年度、圧電素子8個を用いた一面型イメージングシステムにおいては、スイッチングシステムを改良し,一定の成果を得た。

多機能型圧電素子16個を用いた円筒型イメージングシステムに関しては、接続等の回路構成による電気特性の測定精度に問題はあるが、本システムを用いた電気及び超音波特性の測定の可能性を示すことができた。本年度は、昨年度に確立したイメージングシステムの改善を図るとともに、多機能イメージングシステムの可能性について検討した。一面型イメージングシステムに関しては、高速化を視野に入れ、測定システムの改善を図った。具体的には、8チャンネルの同時AD変換ボードにより8チャンネル同時測定システムを確立するためにスイッチングシステム及び10信号の構成を改善した。実験として、比較的生体モデルに近い寒天を用い、電気及び超音波特性の8チャンネル同時測定を試みた。結果として、スイッチングシステム及び測定アルゴリズムは不十分であるが、提案イメージングシステムによる電気及び超音波特性の再構成の可能性を示した。多機能型圧電素子16個を用いた円筒型イメージングシステムに関しては、2チャンネルの同時AD変換ボードによる再構成システムを確立し、実際に、電気及び超音波特性の再構成を試みた。結果として、再構成アルゴリズム及び測定精度において課題は残るが、電気及超音波特性の再構成をしえた。また、提案センサによる多機能イメージングの可能性を示すために、一対の提案センサによる電気及び超音波特性の測定から一様媒質中の1つの異種媒体の位置、大きさ及びその比誘電率の検出を試み、多機能センシング手法によるそれらの検出の可能性を示した。
抗原マルチ検出のための選択スイッチ回路を用いたバイオセンサの研究

本研究の目的は、反射角度やピエゾ抵抗素子を用いた表面応力センサよりも信号変換効率が2桁高いファブリペロー干渉型センサに信号処理回路と選択スイッチ回路を集積し、外部環境の影響を受けにくい、複数種類の抗体検出が可能なセンサの構築することにある。信号を正確に検出するには外部環境の影響を受けないセンサが必要である。センサが検出した信号が小さくなる原因として、溶媒による応力の歪みや信号のリーク、透過光強度変化、微小な振動による信号の乱れなどがあり、それらの外部環境の影響を極力抑え、かつ、マルチ検出が可能なセンサが構築できれば、ガス分子や生体分子などの異なる検出対象分子の並列処理し、迅速な検出が可能である。本研究の手法は、外部環境の影響を除去できるセンサであるため、血液や筋肉などの振動をセンシングする際にキャンセルでき、生体挿止型センサへの応用も可能である。表面応力センサでは、たわみ検出下限は重要なパラメータであり、小さなたわみを検出することによって、低濃度での分子吸着を測定が可能である。光干渉型ひずみセンサの変位検出下限評価は、従来のピエゾ抵抗型カンチレバーセンサに比べ、一桁優れていることが報告されている。平成30年度は、ファブリペロー干渉型センサの変位検出下限の向上・評価と非標識分子検出を行った。センシング部分は、フォトダイオードの上にファブリペロー干渉計を構成する中空構造としたMEMS可動膜を有する構造となっている。変位検出下限向上のためにセンサ可動膜をPMMA膜(150nm)とパリレンC膜(100nm)の光干渉型表面応力センサを作製し、1 pg/mLのヒト血清アルブミン抗原の抗原抗体反応の検出を光反射スペクトル変化と電気的測定の同時測定に成功した。また、本センサの最小変位検出は116μmであった。これは従来のカンチレバー型表面応力センサと比較して4.3倍の検出感度である。
多次元自己回帰モデルによる先天性心疾患患者の血流波形の要素波解析(総頚動脈、前大脳動脈、動脈管の血流波形について)

[目的]多次元自己回帰解析を用いて心室中隔欠損(以下VSD)が頚動脈血流量波形(以下CABFW)に及ぼす影響を明らかにすること。[対象]VSDは1カ月から10歳までの11例、年令を対応させた正常児27例を対象とした。[方法]安静閉眼時、仰臥位において超音波血流量測定装置DFM4500(林電気)のプローベを右胸鎖乳突筋の内側に置き、CABFWと心電図を磁気記録し、心電図のR波をトリガーとして10回のCABFWの平均加算波形を求めた。さらに、これをアナログ・デジタル変換器(TEAC)およびパーソナルコンピュータmodel216(YHP)を用いてAD変換したのち、サンプリング間隔100Hz、平均RR間隔をデータ長として離散時系列を求めた。この時系列MARAを施し、インパルス応答(simulated CABFW)とその構成要素波の減衰周波数、パワーを得た。[結果]1、VSDも正常児と同様、減衰周波数別に6群の要素波(I:0Hz,II:1-5Hz,III:5-8Hz,IV:8-13Hz,V:13-17Hz,VI>17Hz)に分類できた。2、小欠損で無症状のVSD8例では、トータルパワーおよび要素波のパワーはいずれも正常児と差異がなかった。3、多呼吸、体重増加不良などの中等度心不全の1カ月の2例では、トータルパワーは正常範囲で、IおよびIV群のパワーが正常値の+2.5SDより大であった。4、人工呼吸を要した重症心不全の3カ月の1例では、トータルパワーおよびI、II、IV群のパワーがいずれも-5SD未満であった。[結論]1、小欠損VSDはCABFWに影響を及ぼさなかった。2、中等量短絡例では頚動脈に対する心収縮のインパルスは大きく、代償機転が働いていると考えられた。3、大量短絡例では心収縮とそれによる血管壁へのインパルスが低下し、脳循環障害が示唆された。