hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
曲面結び目の幾何的特徴と不変量の関係について

generalized minimalは更に"2角形(bigon)"が一番多いものを考えることである。これを使うと3-chartがribbon chartであることが簡単に証明することも出来る。証明の概要は簡単には述べられないが4-chartと同じような議論が成り立つ場所を見つけた。円板上のグラフで、向きとラベルがついたchartと呼ばれるものについて研究しました。このchartは4次元球体に埋め込まれた曲面で、surface braidと呼ばれるものに対応しています。chartには次数6の頂点が含まれて、white vertexと言います。chart Γが型(m;n_1,n_2,【triple bond】,n_s)であるとは次の条件を満たすときをいいます:(1)各i=1,2,【triple bond】,sに対して,chart Γはin Γ_<m+i-1>∩Γ_<m+i>内に丁度n_i個のwhite verticesを含む.(2)i<0 oかi>sならば,w(Γ_<m+i>)=0である.(3)w(Γ_m)>0とw(Γ_<m+s>)>0を満たす.ここで、Γ_iはchart Γのラベルiのedgeとvertexからなる部分グラフとする。w(Γ_i)はΓ_iに含まれるwhite vertexの数とする。今回は次の定理を示した。以前からchartのwhite vertexの数が少ないものがどのようなものか調べていた。丁度3、5、7個のwhite verteをもつchartはC-moveの変形でwhite vertexの数が減らせることを示した。この定理を示すことによって、white vertexの数が丁度9個のchartの型に次のような制限があることも分かった:『Γを型(m;n_1,n_2,【triple bond】,n_s)のminimal chartとする.もしΓが丁度9個のwhite vertexを含むならば、すべのi=1,2,【triple bond】,sに対してn_i>0である』鎌田氏によって、4次元空間に埋め込まれた曲面を研究するために、平面上のグラフで表現する手法、chartが定義された。
高極性溶媒中で特異的に長寿命なエキサイプレックスの電子状態

本実験は、高極性溶媒中でも極めて安定なエキサイプレックスの電子状態や構成分子間の相互作用をより詳細に検討するために、エキサイプレックス形成に伴う過渡的な体積変化を、光音響分光法の温度効果の実験によって調べることを目的としている。研究2年目となる本年度は、主に、初年度に引き続いて光音響信号の検出感度や測定精度の向上に努めた。まず、初年度に引き続いて光音響セルの改良を行った。光音響セルは光音響分光の実験精度を決める極めて重要な因子である。数種のセルの試作・実験から、本研究に最も適したセルは、励起光を正面で受け、サンプル通過後の光はアルミミラーあるいは誘電体ミラーで跳ね返し、光音響信号はそのミラーの裏面に押し付けたセンサーで受信する構造であることがわかった。また、光音響信号は測定装置のアライメントに非常に敏感で大きな影響を受ける。そのため、セルを固定して、アライメントを変えない状態でサンプル溶液の交換を行うことが、精度の高い実験を行う上で必須である。よって、セルはフロー系とした。フロー系には、溶質を追加して試料の濃度を変えることができるという大きな利点もある。さらに、正しく光音響信号を捉えているかどうか確認するためにセル厚も容易に変えられるようにした。以上のように設計・作成した光音響セルを用いて、光音響実験で標準物質として一般的に使われているフェロセンのアセトニトリル溶液で、光音響信号を測定した。さらに、温度効果の実験は、光音響セルと恒温水循環型恒温層を組み合わせて行う方向で検討している。励起錯体(エキサイプレックス)は一般的に高極性溶媒中では安定に存在し得ないと考えられていたため、エキサイプレックス状態そのものに対する従来の研究は無極性あるいは低極性溶媒中で行われてきた。最近、申請者らの研究室で高極性溶媒であるアセトニトリル中でも極めて安定な数種のエキサイプレックスが見い出された。このようなエキサイプレックスに対する、基礎的な研究を進めた結果、高極性溶媒中でもエキサイプレックスを構成する分子間の電荷移動相互作用が弱く、双極子-双極子相互作用が強いことが明らかになった。このようなエキサイプレックスの電子状態や構成分子間の相互作用をより詳細に検討するためには、エキサイプレックス形成に伴う過渡的な体積変化を評価できる光音響分光法(PAS)の温度効果が有効な手段である。PAS信号の測定では、圧電素子の種類(略称でPZT、PVF_2、ZnO等)やその形状(円筒形、ディスク形、チップ形等)およびそのサイズ、そして圧電素子をサンプルセルに取り付ける位置などが測定精度に非常に大きな影響を及ぼす。本年度は、本研究室所有のピコ秒レーザーシステムによるPAS信号の測定に最も適した圧電素子の種類・形状・サイズ・取り付け位置などを、数種のサンプルセルの試作を行いながら検討した。また、PAS測定に適している低雑音プリアンプ(本年度購入)やデジタル遅延パルス発生器(本年度購入)を用い、検出部の精度および感度の向上も行っている。
表面実装部品の熱サイクル疲労強度評価法の開発

本研究は、はんだ接合された表面実装部品の熱サイクル疲労試験を実施し、はんだ接合部における破損発生の条件を求めるとともに、実用に供する際の安全性および信頼性を保証する強度評価法の確立を目的とする研究である。具体的に研究成果をまとめて述べれば、以下のようになる。(1)影響関数法を取り入れた表面実装部品の熱伝導・熱応力の3次元有限要素解析プログラムの開発を行なった。(2)はんだ接合部のコンプライアンスのき裂成長による変化を考慮にいれたことによって、現在ある3次元表面き裂の影響係数のデータベースからはんだ部のき裂進展のシミュレーションを行なうことができた。(3)購入した熱疲労試験機ではんだ接合部の熱サイクル疲労の予備実験を行なった。実験結果は有限要素解析の結果との良い一致を示した。(4)はんだ接合部の熱サイクル疲労試験は非常に時間がかかるという問題を克服するため、熱サイクル疲労試験の加速試験として考えている機械的疲労試験の試験機の開発を行なった。(5)機械的疲労試験機を用いて各種リ-ド形状を有するはんだ接合部の疲労強度試験を行った。試験結果は有限要素法解析の結果とよい一致を示した。(6)はんだ接合部の弾塑性・クリープ解析を行い、はんだ接合部に生じるひずみの各成分(弾性、塑性、クリープひずみ成分)を正確に評価することによって、各種疲労試験中にはんだ接合部に発生する破壊のメカニズムを把握することを可能とした。(7)平成5年度と平成6年度に行った応力・ひずみの解析結果および熱サイクル試験の疲労強度結果を総合して、表面実装部品のはんだ接合部のき裂の発生に対してクリープの影響の補正を行ったManson-Coffin則で評価できることを確認した。本研究は、はんだ接合された表面実装部品、あるいはそのモデル(単純化試験片)の熱サイクル疲労試験を実施し、はんだ接合部における破損発生の条件を求めるとともに、実用に供する際の安全性および信頼性を保証する強度評価法の確立を目的とする研究である。平成5年度において、はんだ接合部疲労破損のメカニズムの調査、データの収集をはじめ、表面実装部品およびはんだ接合部の解析システムの開発などを中心として研究を行なってきた。これによって、エンジニアリング・ワークステーション上で複雑な多ピンのはんだ接合構造(リードあり、およびリードなしの両方を含む)の3次元熱伝導・熱応力解析を効率的に行なえる。さらに、汎用有限要素法解析プログラムと組み合わせることによって、はんだ接合部の弾塑性・クリープ解析を行なうことを可能とした。(4)はんだ接合部の熱サイクル疲労試験は非常に時間がかかるという問題を克服するため、熱サイクル疲労試験の加速試験として考えている機械的疲労試験(isothermal fatigue experiment)の試験機の開発を行なった。平成6年度では、平成5年度において実施したはんだ接合部の熱サイクル疲労試験の代用とする機械的疲労試験の試験機の開発、それを用いた表面実装部品の疲労強度試験の実施、表面実装部品およびはんだ接合部の応力解析システムの開発および正確な応力・ひずみ評価などを中心として研究を行なってきた。

具体的に研究成果をまとめて述べれば、以下のようになる。(1)はんだ接合部の熱サイクル疲労試験は非常に時間がかかるとの問題を克服するために、熱サイクル疲労試験の加速試験として考案した機械的疲労試験(isothermal fatigue experiment)の試験機の開発および製作を行った。(2)機械的疲労試験機を用いて各種リ-ド形状を有するはんだ接合部の疲労強度試験を行った。試験結果は有限要素法解析の結果とよい一致を示した。さらに、試験結果からは試験片の疲労強度に対して、はんだ接合部に生じるひずみ速度に影響されることが分かった。(3)平成5年度に開発した表面実装部品の熱伝導および熱応力の3次元有限要素法解析プログラムと汎用有限要素法解析プログラムと組合せることによって、はんだ接合部の弾塑性・クリープ解析を行うことができた。はんだ接合部に生じるひずみの各成分(弾性、塑性、クリープひずみ成分)を正確に評価することによって、各種疲労試験中にはんだ接合部に発生する破壊のメカニズムを把握することを可能とした。(4)平成5年度と平成6年度に行った応力・ひずみの解析結果および熱サイクル試験の疲労強度結果を総合して、表面実装部品のはんだ接合部ののき裂の発生に対してクリープの影響の補正を行ったManson-Coffin則で評価できることを確認した。
正則写像半群、バンドル上の複素力学系、およびランダムな複素力学系の研究

有理関数や多項式の族により生成された半群のリーマン球面上での力学系と、ランダムな複素力学系、ジュリア集合などのフラクタル図形に関する幾何学、などについて、それらを互いに交錯させながら基礎から理論を構築した。このことにより、一つの正則写像を反復合成させる従来の複素力学系では現れないような興味深い現象を数多く発見した。そしてこれらの現象の背景とメカニズムを深く研究した。リーマン球面上の正則写像からなる、写像の合成を積とする半群(これを有理半群という)の、「リーマン球面上での力学系」と、「生成系に付随する歪積の力学系」、「付随するランダムな複素力学系」などを研究した。具体的には、有理半群のなかで、特に多項式で生成された「多項式半群」で、臨界値集合が有界なクラスについて詳しく研究し、そのジュリア集合の持つ著しい特徴を調べた。特に、ジュリア集合全体には、囲む、囲まれる、という順序が全順序になることを示し、このことを様々に応用した。また、有限生成多項式半群のジュリア集合の連結成分の個数は、全ての自然数と可算の濃度になりうることを示した。この研究の際、関連する確率過程であるランダムな複素力学系をも詳しく調べた。各ランダムジュリア集合は、通常の力学系では現れないような特徴を持ちうることを示した。また、無限遠点に飛んでいく確率の関数が、半群のジュリア集合の上だけで変化するような、複素平面上の連続な「特異関数」になることを示し、その関数の微分可能性、微分不可能性、ヘルダー連続性、各点ヘルダー指数、などを詳しく解析した。また、上のクラスにおいて、二元生成で双曲性を持つものの空間を考え、その研究を行った。臨界値集合が有界な多項式半群の研究の一部については、アメリカ・Ball State UniversityのR.Stankewitz氏と共同研究を行った。さらに、有理半群のジュリア集合のハウスドルフ次元について、アメリカ・University of North TexasのM.Urbanski氏と共同研究を行った。また、2006年8月にスペインにて行われた国際数学者会議に出席し、研究を深めた。さらに、2006年8月に行われたトポロジーシンポジウムにて研究成果を発表し、2006年9月の日本数学会函数論分科会において上記の研究に関して特別講演を行った。これらの研究成果発表では購入したノートパソコンでコンピュータグラフィクスを示したり詳しく内容を述べた。リーマン球面上の有理関数で生成された写像の合成を積とする半群を有理半群とよぶ。その力学系や、ランダムな複素力学系、フラクタル幾何学で現れる自己相似系などの全てを,同時に統一的に研究した。ランダムな複素力学系については、無限遠点に収束する確率の関数が複素平面上の特異関数とでもよぶべき状況になる。このことを深く掘り下げて調べ、この関数のジュリア集合での全微分不可能性やヘルダー指数を調べた。これらの結果は特異関数とランダムな複素力学系に全く新しい視点を与えている。また、後方自己相似系についての「相互作用コホモロジー」を定義し、詳しく調べた。特に、「前方不分岐」である後方自己相似系について、コホモロジーの計算、第n次被覆のコホモロジーのランクの、nに関する増大度、などを詳しく調べた。また、多くの例を発見した。これらの結果は自己相似系の分類を行ううえで、今後欠かせないものとなるであろう。また、アメリカ・Ball State UniversityのR. Stankewitz氏と共同研究を行い、臨界値集合が有界な多項式半群で双曲性を持つもののうち、全てのファイバージュリア集合が交わっているようなクラスの分類を試みた。このクラスについてはまだわかっていないことが多くあり、今後の研究において、指針となるであろう。さらに、アメリカ・University of North TexasのM. Urbanski氏と拡大的有理半群のジュリア集合のハウスドルフ次元などについての共同研究を行った。その一つの結果として、Bowen指数とジュリア集合のハウスドルフ次元が一致する非常に広いクラス(これは開集合条件とは異なる)を発見できた。この結果は有理半群とランダムな複素力学系の研究に多くの応用をもたらすであろう。リーマン球面上の有理写像からなる半群を有理半群とよび、そのリーマン球面上での力学系を考察した。また、有理半群の力学系とランダムな複素力学系の両者の理論を交錯させながら、同時に発展させた。特に、有理半群Gについて「核ジュリア集合」というものを定義し、それが空になる場合に、付随するランダムな力学系については確率測度め空間の上で推移作用素の随伴による力学系がカオス的な部分(ジュリア集合という)を持たないこと(協調原理)を発見し詳しく調べた。この場合、連続関数の空間上で推移作用素を考えると、絶対値が1の固有値に対応する固有関数で張られる空間Aの次元が有限であることを示した。また、推移作用素の軌道が0に収束するような初期関数で張られる空間をBとすると、連続関数の空間はAとBの直和になることを示した。さらに、このAの各元は、半群Gのファトウ集合(穏やかな初期値集合)の各連結成分上では定数であることも示した。

上記の仮定のもと、さらにある条件を課すとGのジュリア集合のハウスドルフ次元が真に2より小さくなるので、この場合は、Aの各元は、リーマン球面全体で連続なのに、非常に細いフラクタル集合のなかだけで変化することとなる。さらにもう一つある条件を課したとき、Aの各元は半群Gのジュリア集合の(ある確率測度に関して)ほとんど全ての点で微分が出来ないことを示した。Aの各元は、実関数論で研究されている「特異関数」の複素平面上版とみなせる。このように有理半群、フラクタル、ランダムな複素力学系(ある種のマルコフ過程)、特異関数などのいくつかの分野に同時に大変なインパクトを与える、重要な結果を発見し、考察した。
魚類の生息場所としてのマングローブ水域の機能と重要性の解明:野外実験的アプローチ

沖縄県西表島のマングローブ水域において,マングローブの気根や支柱根の構造が魚類の分布パターンや被捕食死亡率に与える影響,および餌生物量と魚類の成長率との関係を明らかにする野外実験を行うことによって,魚類の生息場としてのマングローブ水域の機能と重要性を評価した。その結果,マングローブの根の複雑な立体構造は,稚魚や小型魚が生息場を選択するうえで重要であり,捕食者からの隠れ場として機能することが示唆された。また,マングローブの根付近は魚類の主要な餌が豊富に存在する場所であり,一部の魚種にとって重要な餌場として機能することも明らかとなった。マングローブ林が存在する水域には多くの魚類が生息し,重要な漁場のひとつとなっていると言われている。しかし,マングローブ水域になぜ多くの魚類が生息しているのか,また,マングローブ水域が魚類の隠れ家や餌場として実際にどの程度,機能しているのかということについては,まだまったく検証されていないのが現状である。そこで本研究では,沖縄県西表島の浦内川河口域にみられるマングローブ水域において,マングローブの気根・支柱根の構造が魚類の分布パターンや被捕食死亡率に与える影響を調べる野外実験を行った。マングローブの支柱根が稚魚や小型魚の隠れ家になっているかどうかを検証するため,支柱根に似せたスチール製パイプを垂直に立て,それらの間隔を低密度,中密度,高密度の3段階に変えることによって,魚類がどのように棲みつくかを調べた。その結果,密度の高い実験区ほど多くの魚類(アマミイシモチやスミゾメスズメダイの稚魚など)が棲みつく傾向にあることがわかった。次に,気根や支柱根がある場所(河川の岸部)とない場所(河川中央部の砂地)において,稚魚の被捕食死亡率がそれぞれの場所でどの程度,異なるかを推定するための野外実験を行った。本実験においては,3種(岸部のみに分布するアマミイシモチ,岸部と砂地の両方に分布するセダカクロサギとミナミヒメハゼ)の稚魚の体に透明なナイロン糸をつけ,糸の一端を地面に固定したあと,30分間放置し,稚魚が糸に付いていたかどうかで被捕食率を算出した。その結果,アマミイシモチの被捕食率は岸部で低かったが,他の2種では岸部と砂地で差がみられなかった。以上の実験結果により,マングローブの気根や支柱根の複雑な立体構造は,稚魚や小型魚が生息場を選択するうえで重要であり,岸部に分布する種にとっては捕食者からの隠れ場として機能することが示唆された。そこで本研究では,マングローブ水域が魚類の餌場として重要かどうかを明らかにするため,沖縄県西表島の浦内川河口域にみられるマングローブ水域において,餌資源量と魚類の成長率との関係を調べる野外実験を行った。マングローブのある場所(マングローブ林の縁)とない場所(隣接する砂地)に網ケージ(縦1m,横2m,高さ0.8m)をそれぞれ6個設置した。実験には食性の異なる4種(多毛類食魚のセダカクロサギ,デトリタス食魚のヒルギメナダ,底生甲殻類食魚のコトヒキとミナミヒメハゼ)の稚魚を用いた。各ケージに1種ずつ10個体を投入して,20日間放置した後に各個体の成長率を調べた。その結果,セダカクロサギとヒルギメナダにおいてはマングローブのある場所で成長率がやや高いことがわかった。その一方で,コトヒキとミナミヒメハゼにおいては成長率に差はほとんどみられなかった。また,ケージ周辺における餌の量を調べてみると,デトリタス,多毛類,カニ類の現存量はマングローブのある場所で多いことがわかった。以上の結果より,マングローブ域には魚類の主要な餌が豊富に存在し,一部の魚種にとっては成長率がよいため,マングローブ域は重要な餌場として機能していることが示唆された。しかし,マングローブ水域になぜ多くの魚類が生息しているのか,また,マングローブ水域が魚類の隠れ場や餌場として実際にどの程度機能しているのかということについては,まだまったく検証されていない。そこで本研究では,マングローブ水域が魚類の餌場として重要かどうかを明らかにするため,沖縄県西表島の浦内川河口域にみられるマングローブ水域において,餌資源量と魚類の成長率との関係を調べる野外実験を昨年度に引き続き行った。

マングローブのある場所(マングローブ林の縁)とない場所(隣接する砂地)に網ケージ(縦50cm,横50cm,高さ50cm)を設置し,それぞれのケージに1種1個体の稚魚を投入して,7日間放置した後に各個体の成長率を調べた。この実験を食性の異なる2種(底生甲殻類食魚のアマミイシモチと多毛類食魚のセダカクロサギ)の稚魚に対して行った.その結果,アマミイシモチにおいてはマングローブのある場所で成長率が高いことがわかった。一方,セダカクロサギにおいてはマングローブのある場所とない場所で成長率に差はみられなかった。また,ケージ周辺における各種の餌の量を調べてみると,ヨコエビ類や多毛類の現存量はマングローブのある場所で多いことがわかった。以上の結果より,マングローブの根付近は魚類の主要な餌が豊富に存在する場所であり,一部の魚種にとって重要な餌場として機能することが示唆された。
最新睡眠科学による全身麻酔機序の解明:安全な麻酔と麻酔後QOL向上のために

自然睡眠のサイトカインおよびアデノシンによる調節機構を応用し、麻酔後のQOL向上をめざした全身麻酔の機序解明を試みた。断眠による睡眠欲求の上昇は長く深い睡眠を誘発するが、全身麻酔時間も増加させることが確認できた。また、睡眠欲求が高い時期に大脳皮質で増加するアデノシン量が、全身麻酔中の脳波の特に徐波成分のactivityを変化させる重要な因子であることが分かった。サイトカインを含めた更なる検討が必要である。睡眠解析ソフトウエアが更新されたため、睡眠システムを再構築した。体重300-400gの雄性SD系ラットに脳波電極を留置、恒温チャンバー内で電極をケーブルにつなぎ持続的に脳波を記録した。Non-rapid eye movement sleep (NREMS)、REMSの睡眠量および日内変動が通常通りであることを確認した。また、睡眠と脳温・体温は相互に関連があるため、脳温測定システムを追加するため、機器・ソフトウエア等を試験中である。睡眠関連物質と全身麻酔との関連を検討する基礎的データを集めた。ラットは明期に深いNREMSが多く暗期は浅く少ないNREMSしかしない。また、明期開始より断眠させることで、脳内の睡眠関連物質増加や断眠後のより深いNREMSの増加が認められることが分かっている。したがって明暗周期と麻酔薬投与のタイミングを検討した。明期開始時、暗期開始時、6時間断眠後にThiopental 30mg/kgを腹腔内投与し、麻酔時間を調べた。6時間断眠後では、通常の2倍程度麻酔時間が延長する傾向があった。ただし、腹腔内投与は技術的なエラーが生じる可能性もあるため、静脈内投与についても検討中である。睡眠解析ソフトウエアの更新にともない変更した脳温測定システムを確立した。体重300-400gの雄性SD系ラットを用い、ketamineとxylazine麻酔下に脳波電極および脳温プローベを留置した。恒温チャンバー内でケーブルにつなぎ、持続的に脳波および脳温を記録した。睡眠の日内変動と同じように、脳温の日内変動も確認できた。全身麻酔時間調査に関し、静脈麻酔薬を経静脈的に投与する方法を検討した。同じくketamineとxylazine麻酔下に右外頚静脈から専用のカテーテルを留置した。Heparin2u/mlとgentamicin120ug/mlの溶液でカテーテルの内腔が閉塞しないよう維持した。同時に脳波用電極および脳温プローベ留置を検討している。大脳皮質表面上で左右対称の位置にカテーテルを留置し、大脳皮質表面に投与した物質の麻酔中の脳波に与える影響を調べた。ketamineとxylazine麻酔中、lidocaine400ugを投与した。投与側の脳波のactivityは一過性に低下した。pentbarbital麻酔中、adenosine1.5-50nmolを投与した。デルタ波を中心に脳波のactivityが増加した。容量に依存した傾向を示した。Adenosineのレセプター作動薬による影響を検討中である。当初予定していたプッシュプル法によるサイトカイン測定は、資料採取法が不安定なため行わなかった。睡眠関連物質と睡眠および全身麻酔中の脳波について:動物の手術に関しては基本的に従来通りだった。体重300ー400gの雄性SD系ラットを用い、ketamineとxylazine麻酔下に脳波および筋電図電極を留置した。また、大脳皮質表面上で左右対称の位置にカテーテルを留置した。実験手技が結果に及ぼす影響が大きく、予定していた睡眠関連物質による実験では安定した結果が得られなかった。手術手技だけでなく、睡眠関連物質注入手技が不確実だったため、安定化のため以下のような変更が必要だった。まず、従来のカテーテルは短く注入が困難だった。そのため使用するカテーテルの種類を変更した。また、代表者らは従来睡眠関連物質をマニュアル投与していたが、同一実験を行っている研究者が変更を加えた方法を参考にすることにした。最終的には、EICOM社製マイクロシリンジポンプとテフロンチューブ・ハミルトン社製ガスタイトシリンジを使用し、一定速度の注入を行えるかどうか検討した。ketamine麻酔下で、大脳皮質表面にlidocaine 400ug注入により、投与側の脳波のactivityは一過性に低下した。in vivoの結果を踏まえてin vitroの実験を予定していたため、本期間中には取り掛かることができなかった。1)東日本大震災にともない医療に費やす時間が増加したため。2)当初予定していたプッシュプル法によるサイトカイン測定法が、測定感度が低く適応が困難になったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。睡眠調節における大脳皮質の役割は解明されておらず途上である。今後、大脳皮質表面への物質投与による睡眠中の脳波に与える影響を中心として睡眠の基礎的な研究を推進する。また、同時に全身麻酔薬.鎮静薬投与中の鎮静の強さと睡眠関連物質との関連についても検討する。
AKARI衛星と地上赤外線測光偏光観測による集団的星形成の研究

AKARI赤外線天文衛星では、約200視野に及ぶ星形成領域の観測がされてきた。AKARI衛星では、近赤外線から中間赤外線の観測が行われた。それに加え、南アフリカ・サザーランドにある近赤外線望遠鏡とJHKs同時偏光撮像観測装置SIRPOLでAKARI衛星で観測された波長より短い波長帯で偏光撮像観測を行ってきた。これらは、(1)IRSF/SIRPOL観測装置により12μmの観測、AKARIにより311μmでの観測を実現し、広波長域での観測データを取得し、(2)IRSF/SIRPOLにより偏光観測を行う、という2つの目的を持っている。AKARI衛星もIRSF/SIRPOLも星形成領域全体をカバーする視野で観測を行われてきた。まず、(1)では、様々な波長域で観測を行うことで、星形成領域に含まれる若い天体の様々な進化段階を見ることができる。このため、多波長での観測から、若い天体に伴う星周構造や進化段階について、個別または統計的に議論することが可能である。また、(2)では、偏光観測から若い天体に伴う星周構造の様子を見ることができ、若い天体の進化段階の特定につながる。また、星間偏光を議論することで、星形成領域に付随する磁場構造についての議論も可能である。以上のような理由から、AKARI衛星とIRSF/SIRPOLでの観測を希望してきた。今年度、私は、AKARIで観測が行われた天体のうち、IRSF/SIRPOLで観測されていなかった天体で、南アフリカ観測所で観測の可能な天体について約20天体の観測希望を出し、実際に観測に行ってきた。期間は、2月3月にかけての2週間で、予定していた天体の8割を観測することができた。また、全体でもAKARIで観測済みの天体で南アフリカ観測所で観測可能な天体は、40天体(8割)の観測を終えることができた。解析の議論が当初の予定より進まず、観測データの収集・カタログ化を優先して行ったため。また、自身の健康面から、予定していた研究時間以上の研究実施を行うことができなかったため。まずは、解析・議論が進んでいる天体(GGD12-15)について、論文化し、ケーススタディとして確立することを目指す(2012年4月現在、執筆準備中である)。それに次いで、多天体の解析・カタログ化を行い、多数星形成領域においての統計的議論を進める。星形成領域では、誕生する若い天体(YSO)は進化段階によって、そのエネルギー分布やYSOに付随する星周構造が異なる。この変化は、とくに赤外線波長におけるエネルギー分布の測定と星周構造の観測によって調べることができる。本研究では、赤外線天文衛星AKARIの中間赤外線のデータと南アフリカ・サザーランドのIRSF望遠鏡の近赤外線のデータを組み合わせることによって、112μmという広い波長範囲と810分角四方という広い領域をカバーして、多数のYSOの進化段階を決定する。AKARI衛星の観測データの制約と南アフリカの観測遂行を両面を研究協力者らと共に進めた。その結果、約100個の星形成領域におけるAKARI衛星の中間赤外線データ集約(画像アトラス化)を完成させた。また、その個々の領域に対応する近赤外線(JHKsの3バンド)データの取得を開始した。なかでも、GGD12-15星形成領域については、多波長データに加え偏光データも活用することにより、O型星を含まない集団的星形成においては、YSOの星周構造が比較的よく保持されており、それらが多数の赤外線反射星雲として捉えられること、また、星周構造の進化段階を、エネルギー分布に基づいて分類できることがわかった。それらのYSOのうち、これまで未検出のCOアウトフロー励起源の同定については主著査読論文として既に出版したが、同領域の包括的論文も準備中である。今後は、より多くの領域において、YSO進化と星周構造の変化について統計的な考察を進めたい。

今年度、私は、AKARIで観測が行われた天体のうち、IRSF/SIRPOLで観測されていなかった天体で、南アフリカ観測所で観測の可能な天体について約20天体の観測希望を出し、実際に観測に行ってきた。期間は、2月3月にかけての2週間で、予定していた天体の8割を観測することができた。また、全体でもAKARIで観測済みの天体で南アフリカ観測所で観測可能な天体は、40天体(8割)の観測を終えることができた。解析の議論が当初の予定より進まず、観測データの収集・カタログ化を優先して行ったため。また、自身の健康面から、予定していた研究時間以上の研究実施を行うことができなかったため。まずは、解析・議論が進んでいる天体(GGD12-15)について、論文化し、ケーススタディとして確立することを目指す(2012年4月現在、執筆準備中である)。それに次いで、多天体の解析・カタログ化を行い、多数星形成領域においての統計的議論を進める。
関節リウマチ特異的iPS細胞を用いた骨髄間葉系細胞の分化と機能異常の解明

関節リウマチ(RA)患者と健常人から樹立したヒト人工多能性幹細胞(iPS細胞)から単球へ分化させたところ、がんの表面マーカーを持つCD14+CD15+細胞が分化の初期に一過性に出現し、その割合は、RA由来iPS細胞から分化した細胞では、健常人由来iPS細胞に比べて有意に多かった。また、破骨細胞への分化能およびその機能異常の有無を検討したところ、RA患者由来iPS細胞から分化した破骨細胞は、健常者由来iPS細胞と比べ、細胞数、骨吸収能ともに有意に亢進していた。以上の結果より、RAでは単球系の分化異常があり、破骨細胞への分化能の亢進は、遺伝的因子に起因する可能性が示唆された。関節リウマチ(RA)の主病巣は骨髄である可能性が示唆されている。実際に重症RA患者骨髄では健常人では殆ど見られないCD14+CD15+の表現型を有する単球系細胞が発現する。また、この細胞は癌特異的抗原を細胞表面に発現している。したがって、単球の初期の増殖・分化の異常がRAの病態形成に関与する可能性がある。そこで、RA特異的ヒト人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells: iPS細胞)を樹立し、RA患者由来iPS細胞からCD14+CD15+細胞がin vitroで分化誘導されるか、またそれがRA患者由来iPS細胞に特徴的であるかの検証を行った。RA患者由来iPS細胞と健常者由来iPS細胞を、iPS細胞からの血球分化系(Niwa et al. Plos ONE, 2011)により単球に分化誘導し経時的にFACSで細胞の表面マーカーの解析を行なった。誘導から15日目のRA由来iPS細胞から分化した単球系細胞でCD14+CD15+細胞が一過性に検出された。CD14+CD15+細胞の割合は健常人由来iPS細胞に比べて有意に多く、RAに特徴的であった。さらに、破骨細胞への分化能およびその機能異常の有無を、健常者由来iPS細胞と比較検討した。磁気細胞分離装置を用いてCD14陽性分画を分取し、M-CSFおよびRANKLにより破骨細胞への分化誘導を行ったところ、TRAP染色+の多核の破骨細胞が同定された。RA患者由来iPS細胞から分化した破骨細胞は、健常者由来iPS細胞と比べ、細胞数、骨吸収能ともに有意に亢進していた。以上の結果は、CD14+CD15+細胞の出現ならびに破骨細胞への分可能の亢進は、RA患者の遺伝的因子に起因する可能性を示唆する。関節リウマチ(RA)の主病巣は骨髄である可能性が報告されている。実際に重症RA患者の骨髄では健常人では殆ど見られないCD14+CD15+の表現型を有する単球系細胞が見られる。したがって、骨髄での単球の初期の増殖・分化の異常がRAの病態形成に関与する可能性がある。そこで、RA特異的ヒト人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells: iPS細胞)を樹立し、このiPS細胞から単球へのin vitroでの分化過程でCD14+CD15+細胞が発現するか否かを検討した。サイトカイン刺激による単球への分化誘導から15日目にCD14+CD15+細胞が一過性に検出された。このCD14+CD15+細胞の割合は健常人由来iPS細胞に比べてRA由来iPS細胞で有意に多かった。単球はRA患者の関節破壊破に関る破骨細胞の前駆細胞でもある。そこでiPS細胞から破骨細胞への分化に異常があるか否かを検討した。まず、iPS細胞から破骨細胞への分化の実験系を確立した。単球分化刺激の15-28日の単核球から磁気細胞分離装置を用いてCD14陽性分画を分取し、M-CSFおよびRANKLにより破骨細胞への分化誘導を行ったところ、24-28日目の細胞からTRAP染色+の多核の破骨細胞が最も多く出現した。iPS細胞からCD14+CD15+細胞ならびに破骨細胞への分可能の違いは、RA患者の遺伝的因子あるいはエピジェネティックな修飾に起因する可能性を示唆する。ただし、iPS細胞から単球への分化はクローンごとにCD14+細胞の発現ピークにずれがあり、追加実験により確認する必要がある。当初の研究計画のうち、もっともハードルの高かった、疾患特異的iPS細胞の樹立に成功し、RA患者5例を含む7例のドナーからiPS細胞を樹立できている。さらに、in vitro分化系を用いて、単球への分化の初期段階でCD14+CD15+細胞が出現することを証明できた。しかもRA患者由来iPS細胞において、その出現率が高かったことから、このアプローチが間違っていなかったことを示す。当初の計画では、この段階で、出現率に差が出ない可能性も考えられた。

その場合は、CD14+CD15+細胞の出現が、RA患者の骨髄におけるサイトカインの発現など環境因子によると考えられるが、本研究でRA患者由来iPS細胞で有意な差が出たことはRAの遺伝的因子あるいはエピジェネティックな修飾に起因する可能性を示唆しており、最も重要なコンセプト証明になっている。さらに、RA患者由来iPS細胞から、破骨細胞への分化系を確立した。ここでもRA患者と健常者由来iPS細胞との違いが示唆されたことから、本実験系のさらなる応用と発展の可能性を示す。これらの経過から、当初の3年の計画全体のほぼ70%は達成できたといえる。重症の関節リウマチ(RA)患者の骨髄では、癌特異的抗原を細胞表面に発現しているCD14+CD15+の表現型を有する単球系細胞が見られ、骨髄での単球の初期の分化・増殖の異常がRAの病態形成に関与する可能性がある。そこで、RA特異的iPS細胞を樹立し、in vitroで単球への分化・増殖の異常を検討した。単球への分化過程でCD14+CD15+細胞は一過性に検出され、またその割合は健常人由来に比べて、RA由来iPS細胞で有意に高かった。単球は関節破壊に関る破骨細胞の前駆細胞でもあるため、iPS細胞から破骨細胞への分化に異常があるか否かを検討した。単球分化刺激下の単核球からCD14陽性分画を分取し、M-CSFおよびRANKLにより破骨細胞への分化誘導を行った。RA患者由来iPS細胞から分化した破骨細胞は、健常者由来iPS細胞と比べ、細胞数、骨吸収能ともに有意に亢進していた。更には、炎症性サイトカインが破骨細胞の分化に関与しているのか検討した。IL-6は、骨芽細胞上のRANKLの発現を誘導し、そのRANKLは、破骨細胞前駆体に発現するNF-κB活性化受容体と結合し破骨細胞へと分化を誘導する。しかし、この破骨細胞分化過程において、IL-6の破骨細胞前駆体に対する直接作用は依然controversialである。そこで、iPS細胞由来単球細胞から破骨細胞への分化誘導中のIL-6の機能を検討した。RA患者由来iPS細胞から分化させた単球細胞および破骨細胞はIL-6を産生したが、その内在性IL-6は破骨細胞への分化には直接関与しなかった。また、IL-6を添加したところ、RA患者由来単球細胞からRANKL依存的破骨細胞への分化に影響しなかった。一方IL-6は、破骨前駆細胞の細胞融合または巨大化を促進する可能性があり、可溶性IL-6受容体は、IL-6依存性破骨前駆細胞の巨大化を阻害した。疾患特異的iPS細胞の樹立に成功し、RA患者5例を含む7例のドナーからiPS細胞を樹立できている。さらに、in vitro分化系を用いて、単球への分化の初期段階でCD14+CD15+細胞が出現し、RA患者由来iPS細胞において、その出現率が高いことを明らかにした。この結果より、CD14+CD15+細胞の出現が、RA患者の骨髄におけるサイトカインの発現など環境因子ではなく、RAの遺伝的因子あるいはエピジェネティックな修飾に起因する可能性を示唆している。そこで、破骨細胞分化過程における炎症性サイトカインの一つであるIL-6の破骨細胞前駆体に対する直接作用を検討したが、RA患者由来単球細胞からRANKL依存的破骨細胞への分化を阻害しなかった。これらの経過から、当初の3年の計画全体のほぼ90%は達成できたといえる。重症の関節リウマチ(RA)患者では、骨髄での単球の初期の分化・増殖の異常が病態形成に関与する可能性がある。
大学の社会貢献事業の持続可能性に関する社会学的研究

本研究は、以下3点を明らかにした。第1は、法人化以後、国立大学と社会を繋ぐ媒介組織やコンソーシアムが急速に誕生し、個人的関係から脱埋め込み化(組織化)が進行したこと。国立大学内部に多様な機能をもたされた附置センター群が設立に示されたこと。第2は、国立大学が低所得高学力層の受け皿になっていること。第3は、国立大学の教員供給機能は、立地する自治体における男女の賃金格差や自治体の財政力に大きく作用されていること。男女の賃金格差の是正が浸透するほど、教育学部は優秀な(女子)学生が入学しないジレンマである。平成22年度は、研究計画にしたがって、「理論研究」、「データベースの作成」、「実地研究」を行った。理論研究では、高等教育組織論と新制度派社会学の1990年代以降の文献を収集し、国の社会貢献プログラムの波及効果を説明する「主人・代理人モデル」、「ルースカップリング論」、「組織フィールド論」などを検討し、総合分析やアンケート分析で行う、全国学部長国立大学附置センター長を対象とするアンケート調査票のフレームの確立を行った。とくに、法人化後では大学の社会貢献が<規範>となったこと、政府の関係が金銭と情報を取引とする「主人・代理人関係」が構築されたこと、社会貢献事業もそうした主人・代理人関係における代理人としての大学の役割が強まっていることを明らかにした。国立大学分類と自治体の財政力データベースについては、既存の官庁統計資料の収集・整理した。「国立大学法人財務諸表」、「大学評価・学位授与機構評価」、「大学等における産学連携等実施状況について」「自治体財政調査」「自治体年鑑」などを中心に、全国87国立大学法人と立地する自治体のデータベースを作成し、23年度の分析に備えた。「実地研究」としては、地域拠点大学としての岩手大学を事例に社会貢献事業の持続可能性を探った。地域連携推進センターや融合化ものづくり研究センターでは、コラボMIUや岩手ネットワークシステム(INS)など<界>が地域社会の中に短期的に形成されたこと、これのネットワークをいかに維持するかが大学社会貢献事業の持続可能性において極めて重要な役割を果たしていることを明らかにした。グロナーカル化する社会のなか、知識基盤社会という課題に応えるため、大学が重要な役割を担っている。本研究の目的は、大学の社会貢献に焦点化し、将来にわたって持続可能性なものとするために大学の活動主体と地域社会の連携団体の関係、教員の社会貢献に対する誘因を社会学的に分析することである。平成23年度は、研究計画にもとづいて大学の社会貢献事業について理論研究と実地(証)研究を進めた。理論研究では、高等教育組織論と新制度派社会学の文献を収集し、国の社会貢献事業の波及効果を説明する「公共政策論」、「高等教育政策論」、「組織フィールド論」、機会均等論などを詳細に検討し、大学の社会的貢献事業を多元的に捉えるフレームを確立した。「実地(証)研究」では、三つの事例と二つのアンケート調査の分析を行った。事例の第1は、社会貢献プログラムの助成(GP)を受けた大阪教育大学(教員研修)と大阪市教育委員会、柏原市の連携。第2は、統合移転後の広島大学における社会連携推進機構と自治体連携団体の関係。第3は、新潟県を事例に、県内大学と最寄りの自治体との連携協約について資料収集とインタビュー調査を含むフィールドワークを実施し、10年前の調査と比較した。いずれも連携の体制づくり(包括協定)、スタッフの確保、交流ノウハウ、財政措置など、社会貢献事業を持続的に行う上で困難さを抱えていること、大学と地域を繋ぐ「組織フィールド」(界)をいかに構築するかが、社会貢献事業の持続可能性において重要な役割を果たしていることを明らかにした。一方、教員アンケート調査から大学教員の管理運営や意思決定に対する認識が集権化していること、経済的不況と少子化の中で地方国立大学の人材供給機能が低下していること、また大学の教育機会供給機能がとくに女子の大学進学機会を阻害している事実を明らかにした。本研究は、国立大学の社会貢献に焦点化し、それを将来にわたって持続可能性なものとするために、大学の組織的な取り組み、地域社会の連携団体の関係、教員の社会貢献に対する能力形成を社会学的に分析することを目的としている。最終年度にあたる平成24年度は、以下3点を実施した。(1)「理論研究」では、大学の高等教育組織論、新制度派社会学、教職能力論の文献を収集しつつ、大学の社会貢献プログラムの波及効果を説明する「制度化論」などを理論的に検討し、地域と大学の関係が多様であるにも関わらず、類似した大学・地域の連携組織が形成されるメカニズムを新制度論の観点から検討した。(2)「実地研究」としては、広島大学を事例に、総合移転後20年を経た広島大学の社会連携推進機構、地域連携センター、産学連携センターについて資料収集とインタビュー調査を含むフィールドワークを実施し、連携の実際、制約条件に関わる情報収集を行った。

具体的には、連携の体制づくり(包括協定)や連携のノウハウ、財政措置、人事交流などを伺った。これらの取材を通じて、大学と地域を繋ぐ活動が必ずしも十分に活性化されていないにもかかわらず、「組織フィールド」が形成されるメカニズムを明らかにした。(3)大学教員の能力とキャリア形成に対するアンケート調査により、教育・研究活動、管理運営のなかで、社会貢献に関わる活動と能力形成が疎外されていること、また、大学の社会貢献事業の一環として社会人の大学院進学の動機に関する意識調査から、社会人院生のキャリアアップ志向が一般学生よりも強いことを明らかにした。知識基盤社会という課題に答えるためには、研究と教育へのウエイトが大きくなっている現在、多様な能力をもつ院生を指導できる大学教員の能力形成の機会を提供すること、社会貢献の制度化は教員の教育研究活動の自然な延長として考える道筋を明らかにした。理論研究と実地調査にややウエイトがかかり、当初予定していた自治体、及び関連団体すべてに調査票を配布することができなかった。また、震災の影響を考慮して岩手大学及び岩手県地方公共団体関連機関へのアンケート調査を見送った。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度にあたる平成24年度は、「理論研究」と「実地調査」で得られた知見に基づいて、地域社会と大学の連携の実際に関わるアンケート調査を設計し、4つの自治体関係課(群馬県、大阪府、佐賀県、新潟県)、文化・福祉・教育団体を対象とする機関アンケート調査の実施と集計を行う。具体的には、『自治体年鑑』に記載される県および市町村総務課、教育委員会、市民文化団体、高等学校長、小中学校長、病院長などを対象に、地元大学との連携の広がりを明らかする。計画の変更点として、大学院生の受け入れについて加える。このことで大学の社会貢献事業の持続可能性をはかるための立体的な政策的提言を策定し、知識基盤社会における大学の社会貢献事業の持続可能性と大学組織存立の方向性を探る。
凝縮系における化学反応量子動力学に関する理論的研究

平成5年度の研究活動は、凝縮系の化学反応における溶媒効果を概念的に(i)平衡溶媒効果と(ii)非平衡溶媒効果(摩擦効果など)に分け、微視的見地から遷移状態理論の予測する反応速度定数に対する補正因子を導出すると共に、化学反応分子動力学法に基づくシミュレーション的研究を行い、溶液内化学反応における反応エネルギーの起源とその移動機構を原子・分子レベルで解析した。具体的には次のような詳目内容に分けられる。(1)溶液反応系の微視的ハミルトニアンに基礎を置いて、反応系と媒質系の構造を考慮した微視的化学反応理論を展開した。そうして得られる一般化ランジュバン方程式により、反応系の動的溶媒効果や非平衡性を第一原理から取り入れる事ができる。本年度は自由エネルギー曲面と平均的ポテンシャルとの関係式が得られた他、分子論に基づいた分子摩擦の概念化に到達できた。(2)溶液系の熱的化学反応における反応エネルギー流れの集中と散逸の詳細な機構を明らかにするために、水溶液中のフォルムアミジンの異性化反応をモデル反応として、化学反応分子動力学シミュレーションを実行した。その結果、反応エネルギーの緩和(あるいは集中)は分子固定座標系において、x、y、それにz軸方向のエネルギー流れの正負のバランスの結果として生じることを初めて明らかにした。溶液化学反応における反応エネルギーが溶媒分子群の運動エネルギーからまかなわれるのか、それともポテンシャルエネルギーからまかなわれるのかを知るために、平衡統計力学のNEVアンサンブルについて知られているLebowitz-Percus-Verlet(LPV)関係式を用いて先のシミュレーション結果を統計処理した後解析した。
リンパ濾胞形成の機序に関する実験的研究

本研究の目的は、リンパ濾胞がTまたはBリンパ球を刺激し、かつ、マクロファ-ジを活性化させる物質によって誘発されるとする我々の仮説の妥当性を、種々の観点から検討し発展させ、更に、この仮説が発育期リンパ節にも適応できるか否かを検討することにあった。1.リンパ節の正常発育において、リンパ濾胞が生後のどの時期に出現し始め、どの時期に成熟期の濾胞数に達するのかをマウス、ラットで検索したところ、マウスでは生後1週目から出現し始め3週目では成熟レベルに達するのに対し、ラットでは生後3週頃から出現し始め生後810週2成熟レベルに達することが明らかとなった。この動物差が、輸入リンパに含まれる濾胞誘発因子の量の差に基ずくのか、リンパ節の反応性の差に基ずくのか、この点につての検討が必要である。2.発育期リンパ節が生後のどの時期に外来性抗原に反応して濾胞を形成しうる能力を獲得するのかについて、すでにマウスを用いて検討を進めているが、ラットについても検討を始めた。ラットでは生後2週目頃にこの能力が発生することが示された。次の問題として、濾胞形成能獲得の組織学的、細胞学的背景を明らかにすることが必要である。3.抗原の一次投与と二次投与との間に、濾胞が誘発される程度に差があるか否かは、記憶リンパ球の関与の可能性とも関係する問題である。少量の抗原の局所投与をある間隔を置いて繰返したところ、一部の可溶性抗原を除いて、濾胞が誘発されることが示された。4.異なる領域から輸入リンパ管を受けるリンパ節において、それぞれのリンパ管によって運び込まれるリンパがリンパ節内にどのように分布するのかを、蛍光ラテックス、蛍光蛋白を用いて観察したところ、リンパ節内の異なる部位に分布することが示された。また、抗原に対する反応も部位により異なることが明かとなり、リンパ節構造が形態的、機能的に区画化されていることが実証された。1.リンパ節発育のどの時期から外来性抗原に反応して濾胞形成を行うかについて前年度ではマウスを用いて検討したが、今年度はラットを用いて検討した。生後1日,1,2,3,4週に抗原を足底に投与し,所属リンパ節の濾胞数を無処理例と比較した。その結果、抗原反応性の濾胞形成能は、生後2週頃に発生することが示された。2.外来性抗原に対する反応性(濾胞形成能)の発生の時期を明確にするためには、抗原投与後の輸入リンパ流入を遮断する必要がある。予備実験として、成熟マウスにおいて抗原刺激を加えた後に輸入リンパ管切断を行い、濾胞形成が誘発されるか否かを検討した。抗原投与後1,3,24hにリンパ管切断を行ったところ、いずれの場合も濾胞数が増加し、濾胞形成が誘発された。ただし、この増加は、抗原単独投与の増加にはおよばなかった。マウスでは、輸入リンパ管切断により、リンパ節内のリンパ球循環が渋滞しリンパ球が滞留することから、これが濾胞形成にマイナスに作用したものと考えられた。3.リンパ濾胞の正常発生には何らかの内因性因子が関与している可能性がある。同系マウスから得た血清、赤血球、リンパ球、これらを熱変性させたもの等を投与し濾胞形成を誘発するか否かを観察したが、今までのところ陽性の結果は得られていない。4.ラット膝窩リンパ節は、輸入リンパ管を下腿部から受ける他に尾部からも受けることがある。

これらのリンパ管で運びこまれるリンパがリンパ節にどのように分布するのかを蛍光ラテックス、蛍光蛋白を用いて検討した。その結果、それぞれの輸入リンパ管によって運びこまれるリンパは、リンパ節内の異なる領域に分布することが明らかとなった。足底または尾に抗原を投与したところ、抗原に対する反応野は抗原の分布領域と一致しており、リンパ節構造が輸入リンパの潅流領域に従って機能的に区画されていることが実証された。
肺MAC症治療におけるクラリスロマイシンとフルオロキロン系抗菌薬の薬物相互作用

肺MAC症の治療は、主薬のクラリスロマイシン(CAM)にリファンピシン(RFP)等を加えた多剤併用療法が推奨されている。この治療に無効あるいは副作用が発現した場合にレボフロキサシン(LVFX)などのキノロン系抗菌薬が併用される。しかし、本研究室での後ろ向き臨床研究で、CAMとLVFXの併用で治療効果の減弱が認められた。そこで、RFP前処置マウスに両剤を経口投与後の体内動態から相互作用を明らかにすることを目的とした。ICR系雄性マウスにRFP(50 mg/kg)を5日間経口投与して作成したRFP前処置マウスにCAM単独(20、40、60 mg/kg)またはCAM-LVFX併用(CAM-LVFX:20-150、40-100、60-50 mg/kg)で経口投与し、4hr後に採取した血液、気管支肺胞洗浄液(BALF)および肺組織中のCAM濃度をLC-MS/MS法により測定した。治療標的部位である気道上皮被覆液(ELF)中CAM濃度は、血漿およびBALF中尿素窒素濃度から補正して算出した。RFP前処置により、MDR1発現量は肺で有意に増加し、CYP3A発現量は肝臓および小腸で有意な増加が認められた。本マウスにCAM-LVFXを投与した際のELF中CAM濃度は、0.99±0.51μg/mL(CAM-LVFX:20-150 mg/kg)、3.14±2.46μg/mL(40-100 mg/kg)、7.95±9.32μg/mL(60-50 mg/kg)であり、CAM単独群と有意な差は認められなかった。一方、LVFX投与量の増加に伴い、肺からELFへのCAM移行率が減少する傾向が確認された。両剤ともにMDR1の基質であることから、気道上皮細胞のMDR1において両剤が拮抗したことが原因とであると推察される。肺MAC症治療において、LVFXの併用が治療成績を低下させる可能性が考えられる。肺MAC症には、主薬のクラリスロマイシン(CAM)にリファンピシン(RFP)などを加えた多剤併用療法が推奨されているが、この治療法に対して有効性を示さない場合にはレボフロキサシン(LVFX)などのフルオロキノロン(FQ)を用いることがある。しかし、CAMとLVFXの併用により効果が減弱することが報告されている。本研究室の臨床研究においても、Control群(CAM+RFP併用)とLVFX群(CAM+RFP+LVFX併用)の菌陰性化率を比較した結果、併用で治療成績が低下することが示された。原因として、MDR1の基質である両剤が肺組織のMDR1を介して競合し、MAC菌の感染巣である肺胞マクロファージや気道上皮被覆液(ELF)へのCAM移行性が低下したと考えられる。本研究ではCAMの体内動態からその機序を解明することを目的とした。ICR系雄性マウスに、単独群にはCAM50 mg/kgを、併用群には同量のCAMとLVFX50 mg/kgを胃内へ投与した。0.5-12h後に採血および気管支肺胞洗浄を行い、遠心分離して得た上清中薬物濃度は、LC-MS/MSを用いて測定した。ELF中濃度は、血漿中およびBALF中尿素窒素濃度を測定してその希釈倍率を求め、BALF中薬物濃度より換算し求めた。血漿中CAM濃度のCmaxは単独群で2.2ug/mL、併用群で4.8ug/mLであり、AUCも併用群において1.7倍高かった。LVFXの併用により、小腸に発現するMDR1において両剤が拮抗し、CAMの吸収性が亢進したことが示唆された。一方、ELF中CAM濃度のCmaxはそれぞれ38.7ug/mL、55.3ug/mLであり併用群において高値を示したが、ELF/血漿中濃度比およびELF/血漿中AUC比は同程度あるいは併用群において低い傾向が見られ、肺への移行性は単独群の方が優位であることが示唆された。とくに問題なく進んでいる。肺MAC症には、主薬のクラリスロマイシン(CAM)にリファンピシン(RFP)とエタンブトール(EB)を加えた3剤併用療法が推奨されているが、副作用が発現した時にキノロン系抗菌薬を併用することがある。しかし、本研究室の臨床研究では、レボフロキサシン(LVFX)併用群の喀痰中菌陰性化率は低下することが示された。CAMおよびLVFXは小腸や肺に発現する薬物トランスポーターであるMDR1の基質であり、両剤併用でMDR1において拮抗し、小腸では薬物の腸管管腔から血管への膜透過性に、肺では肺組織からMAC菌の病巣である気道上皮被覆液への膜透過性に変化が生じ、ELF側へ移行する薬物量が減少すると考えた。絶食ICR系雄性マウスにCAM(25 mg/kg)とLVFX(25 mg/kg)を単独または併用経口投与後に血液、気管支肺胞洗浄液(BALF)および肺組織を採取し、各生体試料中のCAM濃度とLVFX濃度をLC/MS/MS法により測定した。また、血漿およびBALF中尿素窒素濃度でBALF中CAMとLVFX濃度を補正し、ELF中薬物濃度を算出した。