hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
住宅用火災警報器等の普及による住宅における火災規模及び死者数の比較に関する研究

本年度は最終年度であるので、主に本論の作成をした。それとともに、統計学を利用した延焼拡大防止の評価について時間を費やした。この評価においては、その前段階の評価手法の確立が困難であった。手法として、統計学を利用し延焼拡大防止の評価をしようとしたが、本論作成の時間とのバランスの問題で評価手法を確立できずに終わるに至る。死者火災の基礎となる放火自殺に関して検討をした.死者火災を研究テーマにするにあたり,多くの研究者が放火自殺を除いて研究しているため,その実態がわからないという背景があり死者火災を扱う基礎として,意義のある研究である.死者の調査票(総務省消防庁から行政文書開示請求によって得られる.)を利用して得られたデータを整理する.建物火災の放火自殺者は年間200人から300人で推移している.1996年以降は1,000人から増加傾向にあり,2005年で1,500人を超え,近年では約1,300人に微減している.車両火災の放火自殺者の特徴は1998年,2002年及び2003年の二つの期間でピークがある.ピーク時は放火自殺者数が200人を超えている.また,車両火災の放火自殺者数は放火自殺を除く人数より多いことが特徴である,その他の火災の放火自殺者数は200人から約350人まで幅があり,車両火災と同様に1998年,2002年及びに二つのピークがある.近年は減少傾向にあり,ピーク時の350人から2008年では,200人に減少している.林野火災の放火自殺者数はほぼ0人で,数年に1人若しくは2人が亡くなっている.船舶火災の放火自殺者数は14年間で0人であり,船舶では放火自殺者は発生していない.航空機火災の放火自殺者数は14年間で0人であり,航空機では放火自殺者は発生していない.2人以上で放火自殺していることを考慮し,3つの火災種別(建物火災,車両火災及びその他の火災)での年齢層別,性差別の分布から,男女別の総数をみると,男性は6,374人(65.7%),女性は3,334人(34.3%)である.火災種別でみると,建物火災の男性は2,047人(57.6%),女性は1,509人(42.4%)である.車両火災の男性は1,857人(87.4%),女性は268人(12.6%)である.その他の火災の男性は2,470人(61,3%),女性は1,557人(38.7%)である.どの火災種別においても50歳から54歳,55歳から59歳の50歳代の放火自殺が多いことである.本年度は,火災統計資料に基づき,延焼火災について火災件数と焼損床面積を指標に分析を行った.以下に分析により得られた結果を記述する.まず,全国の火災については以下の通りである.・出火月に関して,全ての建物火災の火災件数と延焼火災のみの火災件数には強い相関がある.・延焼火災発生の時間については,特徴的な事柄を示した.特に,深夜の放火,放火の疑いからの延焼拡大の可能性は特筆すべき事項である.・建物用途別の延焼火災件数及び焼損床面積では,戸建て住宅が1位である.・火元建物が戸建て住宅からの火災の総焼損床面積の各棟数別では,戸建て住宅火災件数は多いが,火災の規模は大きくない.・火元建物が戸建て住宅からの火災の被延焼建物の焼損床面積の累積度数分布より,焼損床面積0m^2の割合が大きい.次に,政令指定都市及び東京23区の火元が戸建て住宅からの火災は以下の通りである.・火災件数と建物棟数は強い相関がある.・都市別に延焼火災を比較する場合,今回使用する火災統計資料では,都市によって異なる.特に特徴的な都市は札幌市,新潟市,北九州市である.・火元建物構造では,防火造と非木造の建物は延焼しづらい.・火元建物の焼損床面積と被延焼建物の焼損床面積は相関関係が低い.以上,本年度では,延焼火災における出火時間に関して,推測の考察であったが,要因を探り,延焼火災件数減少に貢献できる可能性がある.また,火元建物構造が防火造か非木造であると延焼しづらい建物構造といえるだろう.都市別の分析より,各都市の違いを明らかにすることができれば,都市の延焼防止の政策に貢献できると考える.本年度は最終年度であるので、主に本論の作成をした。権威のある審査論文集に採用され,掲載が決定し,刊行されたことは,今後,博士論文の本論の審査の対象になったのでおおむね順調に進んでいると思います.来年度の課題としては,博士論文の本論を執筆するにあたり,分析方法や仮説と検証の部分で解決しなけれはならない部分があると思います.
総合学習における「持続可能な開発」を意識したグリーンケミストリー教材の実践と思考の過程の評価

グリーンケミストリー教材として開発した「大気汚染対策教材」について全3回のワークシート学習を実践し、生徒が教材を通じて大気汚染問題についてどのように学習内容を理解していくかを学習評価としての教育評価ツールである「学習履歴シート」を用いて調べた。その後「学習履歴シート」の要約についてルーブリックを用いて4段階評価法を用いて調べた。生徒個々人の特徴や課題が明確になった。WS1の学習後、要約に際して、生徒たちが重要視していることについて討論させ、分析することで抽出した。また、実施した教材の要約について「要約の評価の規準や観点」も併せて考えさせ、実際に研究会で用意した評価用紙と、自分たちの考えた評価を比較検討させた。他人と意見を交わすことで自分の考えを整理することが可能になり、これを分析することで、よりよい評価法を教師だけでなく、生徒と共有できることが可能になり、学習の目標や目的を明確化できた。また研究会で用意した評価用紙を用いて、学習内容を自己評価、他者評価した。WS学習のうちWS1の相互評価を体験することで、2回目以降の学習が飛躍的に進歩する。学習が進むにつれ、記述内容は向上し、生徒たちも学習に満足する結果となった。さらに「科学的な文章の要約チェックポイント」を作成、それを用いることで、生徒たちは要約に不可欠なポイントを意識しながら科学的文章を簡潔にかつ正確に記述することができることを明らかにした。「科学的文章のチェックポイント」の利用は、科学的の思考力・判断力を育成しうる。グリーンケミストリーの発想が社会の変化に伴い、持続可能な社会を考える上でも重要な要素になっており、それを高校生が素直にまじめに受け止めていることがわかった。
ディーゼル機関の燃焼室壁面に堆積するバイオ燃料残渣の研究

本研究では液滴の滴下と蒸発装置を使用し,1万滴以上の単一燃料液滴を繰り返し高温蒸発面上に滴下させ,そこでの蒸発に伴う堆積物の成長を計測した.まず,液滴の繰り返し滴下間隔や蒸発壁面温度と堆積物の生成メカニズムの関係を調べた.その傾向を実機関と比較した結果,本計測手法は,ディーゼル機関における堆積物の成長予測の簡易モデル試験として有効であることを明らかにした.結果としては,壁面が燃料で濡れているか否かと壁面の温度条件が,堆積物の成長を支配する主要因子であることを明らかにした.また結果をもとに,堆積物の成長に関する実験式を得ることができた.さらにバイオ燃料であるRMEについてはディーゼル軽油に比べ10倍以上の堆積物の成長速度を示すことを明らかにすることができた.本研究では液滴の滴下と蒸発装置を使用し,1万滴以上の単一燃料液滴を繰り返し高温蒸発面上に滴下させ,そこでの蒸発に伴う堆積物の成長を計測した.まず,液滴の繰り返し滴下間隔や蒸発壁面温度と堆積物の生成メカニズムの関係を調べた.その傾向を実機関と比較した結果,本計測手法は,ディーゼル機関における堆積物の成長予測の簡易モデル試験として有効であることを明らかにした.結果としては,壁面が燃料で濡れているか否かと壁面の温度条件が,堆積物の成長を支配する主要因子であることを明らかにした.また結果をもとに,堆積物の成長に関する実験式を得ることができた.さらにバイオ燃料であるRMEについてはディーゼル軽油に比べ10倍以上の堆積物の成長速度を示すことを明らかにすることができた.(1)温壁面上への連続滴下による燃料残渣の堆積実験(1-1)実験準備として開発している『高温壁面上への連続滴下による燃料残渣の堆積実験』による本格的な実験を開始し、実験の管理、測定データの整理方法、堆積した燃料残渣の特性解析方法を検討した,その結果,10,000滴以上の滴下実験を行えば,目的と刷る残渣の研究ができることが明らかになった.(1-2)燃料としてはパーム油をエステル化して製造した3種類のBDFを中心にBDFと軽油のブレンド燃料について調べた.その結果BDFの残渣は軽油に比べて10倍程度多いことが明らかになった.(1-3)燃料以外に、壁面の温度、液面の状態が常に燃料液膜で覆われている『濡れ面条件』と滴下ごとに液膜の蒸発が終了する『乾燥面条件』が現象を支配していて,さらに壁面温度条件として最大蒸発率を示す温度と実際の壁面温度の相違が現象を左右すること,また壁面上の残渣の低温酸化も無視できないことを明らかにした.(2)ディーゼル機関の燃焼室への燃料残渣の堆積実験実機関の燃焼室内における燃料残渣の堆積を調べる実験装置を完成させた,さらに軽油と軽油に沸点の高い潤滑油を混ぜた2種類の燃料を使用して,堆積の進行程度を調べ,堆積の進行が燃料に依存することを明らかにした.またその相違は,上記の基礎実験によって十分予測できることを明らかにした.(1)高温壁面上への連続滴下による燃料残渣の堆積実験(1-1)燃料としてはパーム油をエステル化して製造した3種類のBDFを中心にBDFと軽油のブレンド燃料について調べた.混合燃料の場合には,堆積の進行は軽油に含まれるBDFの性状により定まり,混合比の影響はさほど大きくないことが明らかになった.(1-2)燃料の最大蒸発温度点と壁面温度の温度差に注目した実験を行った.壁面の温度、液面の状態が常に燃料液膜で覆われている『濡れ面条件』と滴下ごとに液膜の蒸発が終了する『乾燥面条件』が現象を支配していて,さらに壁面温度条件として最大蒸発率を示す温度と実際の壁面温度の相違が現象を左右すること,またこの問題の本質には滴下の繰り返しごとに堆積した残渣物の表面が乾燥するか否かに依存することを明らかにした.(1-3)燃料を灯油にかえたところ,実験装置の配管に使用したシリコンチューブからの成分の溶出が問題になることが明らかになり,実験装置の大幅な改良を行った.(2)ディーゼル機関の燃焼室への燃料残渣の堆積実験機関のシリンダヘッドの組込んだ残渣堆積物の測定プラグの温度を240°C300°Cと変化させて,残渣物の堆積状態を調べた.その結果,温度の低い場合に堆積の進展が著しいことが明らかになった.(1)高温壁面上への連続滴下による燃料残渣の堆積実験(1-1)燃料としてはバイオ燃料の主成分であるリノール酸,リノール酸メチルエステルなどとJetA1燃料を使用し,燃料についての絶対評価が行えるようにした.また装置内の樹脂系の配管の一部から物質が溶出していることが明らかになったので,配管をすべてステンレスパイプに交換した.さらに蒸発面の表面性状により堆積物の広がりに相違がみられるので,これを補正するデータ処理方法を確立した.(1-2)燃料成分の中で,炭素の二重結合が多いいと堆積物が増加する傾向にあることを明らかにした.(1-3)300°C以上の高温壁面では堆積と堆積したものの酸化がバランスして,堆積物の質量が増加しない情況が生じることを明らかにした.(2)ディーゼル機関の燃焼室への燃料残渣の堆積実験機関のシリンダヘッドの組込んだ残渣堆積物の測定プラグの温度を240°C300°Cと変化させて,残渣物の堆積状態を調べた.

その結果,温度の低い場合に堆積の進展が著しいことが明らかになった.この結果は昨年度と同じであるが,再現性の確認のために長時間の実験をおこなった.さらに高温の場合では,堆積と酸化が同時進行して堆積物の体積増加が押さえられることを明らかにした.
「自分は大丈夫」という心理を考慮した避難行動メカニズムの解明と避難促進政策設計

本研究では,「自分は大丈夫」という心理バイアス(具体的には認知的不協和)を組み込んだ避難行動モデルを構築する.そのうえで2011年の東北大震災時の避難者のデータにそのモデルを適用して,心理パラメータを推定し,避難行動の心理メカニズムを定量かつ実証的に解明することを目的とする.すでに,避難意思決定モデルは,Akerlof・Dickens (1982)の経済心理学モデルを津波・水害避難モデルに修正した佐藤・河野・越村・山浦・今村(2008),さらにその1期モデルを2期モデルに拡張して避難タイミングを考慮した佐藤・河野・越村・山浦・今村(2012)の両モデルを開発している.昨年度は,災害が続いたため,これらのモデルのパラメータ推定のための避難アンケート調査を,静岡県浜松市,京都府の桂川氾濫エリア,兵庫県西宮の高潮被害地域の3地域で行った.浜松市の調査については,単純集計およびSEMモデルの推計は終わっている.災害が続き,計画以上にアンケートを行う必要があったものの,計画自体は順調に進んでいる.昨年行った3つのエリアの調査の内,京都府の桂川氾濫エリア,兵庫県西宮の高潮被害地域については,実際の避難行動の結果が得られている.さらに,個人属性のデータも得られている.そこでこれらの調査結果を使って,どのような人が避難して,どのような人が避難していないかの整理,およびモデル分析を行う.本研究では,「自分は大丈夫」という心理バイアス(具体的には認知的不協和)を組み込んだ避難行動モデルを構築する.そのうえで2011年の東北大震災時の避難者のデータにそのモデルを適用して,心理パラメータを推定し,避難行動の心理メカニズムを定量かつ実証的に解明することを目的とする.すでに,避難意思決定モデルは,Akerlof・Dickens (1982)の経済心理学モデルを津波・水害避難モデルに修正した佐藤・河野・越村・山浦・今村(2008),さらにその1期モデルを2期モデルに拡張して避難タイミングを考慮した佐藤・河野・越村・山浦・今村(2012)の両モデルを開発している.昨年度は,災害が続いたため,これらのモデルのパラメータ推定のための避難アンケート調査を,静岡県浜松市,京都府の桂川氾濫エリア,兵庫県西宮の高潮被害地域の3地域で行った.浜松市の調査については,単純集計およびSEMモデルの推計は終わっている.災害が続き,計画以上にアンケートを行う必要があったものの,計画自体は順調に進んでいる.昨年行った3つのエリアの調査の内,京都府の桂川氾濫エリア,兵庫県西宮の高潮被害地域については,実際の避難行動の結果が得られている.さらに,個人属性のデータも得られている.そこでこれらの調査結果を使って,どのような人が避難して,どのような人が避難していないかの整理,およびモデル分析を行う.2019年度に心理学系の国際学会出張を予定したため
光で動くクリスタルマシンの開発

本研究は、光によって可逆的に屈曲する結晶のフォトメカニカル機能という、これまで有機分子材料が持ち得なかった特異な機能を利用して、光を当てるとメカニカルに動く、「クリスタルマシン」の構築を目指して行った。このためには結晶を配向制御して集積化することが不可欠であり、磁場による配向制御を検討した。その結果、ポリマー膜へのサリチリデンアニリンなどの結晶の配向制御に成功した。また、結晶の懸濁液の表面をラビングすることによっても結晶を長さ方向に揃えることができた。得られた結晶集積化ポリマー膜に光照射すると、膜全体が屈曲することを明らかにし、クリスタルマシン実現に向けての要素技術を開発できた。これまで代表的なフォトクロミック結晶であるアゾベンゼン、サリチリデンアニリンなどの結晶は、光を当てると屈曲運動するフォトメカニカル機能を有することを明らかにしてきた。本研究はさらに進化させて、フォトメカニカル結晶を集積化し、光によってメカニカルに動く、「クリスタルマシン」の構築を目標としている。光を運動エネルギーに直接変換できるクリスタルマシンが実現すれば、電気配線の必要がなく装置の遠隔操作、小型軽量化も可能となり、多様な応用への展開も期待できる。このための要素技術として、メカニカル結晶の磁場による配向制御を検討し、ポリマー膜へのアゾベンゼン、サリチリデンアニリン結晶の集積化に成功した。また、結晶構造によっては磁場による配向制御が可能ではない結晶もあるため、別の方法として結晶懸濁液のラビング法を検討し、結晶の長さ方向に配向制御できた。光硬化性モノマーを用いると紫外線を短時間照射するだけでポリマー膜への結晶集積化が可能となった。得られたにポリマー膜に光照射すると、膜全体が屈曲することが明らかになり、クリスタルマシン実現に向けての要素技術を開発できた。これまで、アゾベンゼン、サリチリデンアニリンなどのフォトクロミック結晶は、光を当てると屈曲するフォトメカニカル機能を持つことを明らかにしてきた。本研究の目標は、フォトメカニカル結晶を集積化し、光によってメカニカルに動く「クリスタルマシン」を構築することである。光エネルギーを運動エネルギーに直接変換できるクリスタルマシンが実現すれば、電気配線の必要がなく、装置の遠隔操作、小型軽量化も可能となり、多様な応用展開も期待できる。このための要素技術として、メカニカル結晶を磁場を用いて配向制御したポリマー膜への集積化を検討した。その結果、シリコーン樹脂、紫外線硬化樹脂などのポリマー膜へのアゾベンゼン、サリチリデンアニリン結晶の磁場配向制御に成功した。また、結晶構造によっては磁場による配向制御できない結晶もあるため、別の方法として、結晶の懸濁液の表面を平らな板で軽くなぞる(ラビングする)ことにより結晶の長さ方向を揃えることができた。得られたポリマー膜に紫外光照射すると、膜全体が屈曲することを明らかにし、クリスタルマシン実現に向けての要素技術を開発した。結晶状態でフォトクロミズムを示すアゾベンゼン、サリチリデンアニリンなどの結晶は、光を当てると可逆的に屈曲運動するフォトメカニカル機能を有することを明らかにしてきた。本研究においては更に進化させて、結晶を集積化し、光によってメカニカルに動く、「クリスタルマシン」の構築を目指す。一つの単結晶では屈曲しても、通常、昇華などにより作製した結晶は、基板上でランダムな方向を向くため、集合体としては屈曲を示さない。このため、微結晶の方向を揃える集積化を検討する必要がある。平成23年度は、微結晶の集積化として、磁場を用いた微結晶の配向制御を検討した。その結果、ポリマー膜へのアゾベンゼン、サリチリデンアニリンのフォトメカニカル結晶の磁場配向制御に成功した。得られたポリマー膜に光照射すると、膜全体が屈曲することを明らかにし、クリスタルマシン実現に向けての要素技術を開発した。平成24年度は、クリスタルマシンを構築するために不可欠な要素技術として、微結晶のポリマー膜への集積化についてさらに検討した。その結果、サリチリデンアニリンのm-ニトロ基置換体結晶については、微結晶の長さ方向が磁場方向に対して2つの方向に配向したポリマー膜が得られた。このため別の方法として、結晶懸濁シリコーン液を薄く広げた表面をなぞるラビング法を検討し、結晶の長さ方向を揃えることができた。また光硬化性アクリレートモノマーを用いた場合、紫外光を短時間照射するだけで結晶集積化ポリマー膜を作製できた。この膜に紫外光を照射すると光源とは逆の方向に曲がり、可視光を照射すると元の平らな形に戻る屈曲を繰り返した。

この膜の屈曲挙動は単結晶の屈曲と類似しており、ポリマー膜に集積化した微結晶が屈曲することにより、ポリマー膜全体が屈曲することがわかった。平成23年度は、クリスタルマシンを構築するために不可欠な要素技術として、微結晶のポリマー膜への磁場配向制御による集積化について検討した。その結果、4-ジメチルアミノアゾベンゼンの薄板状微結晶を液状シリコーン樹脂に懸濁させ、平らな基板上に薄く広げて8Tの磁場中に1時間静置し、熱処理を行うと、微結晶の長さ方向が磁場方向に対して垂直に配向したポリマー膜が得られた。この膜に紫外光を照射すると、光源とは逆側に曲がり、照射を止めると元の平らな形に戻る屈曲運動を繰り返すことがわかった。キラルなサリチリデンアニリンについても同様に、磁場配向ポリマー膜が得られ、光屈曲を示した。これらのポリマー膜の光屈曲挙動は、それぞれの単結晶の屈曲挙動と類似しており、それぞれの微結晶が屈曲することにより、シリコーン膜全体が屈曲することがわかった。結晶の磁場、ラビングによるポリマー膜の作製を継続しつつ、電場による結晶の配向制御も検討する予定である。微結晶集積ポリマーフィルムの光メカニカル特性の照射する光の波長、光の強度依存性も詳細に調べる。また、光照射によりポリマー膜の温度上昇がみられたため、赤外線サーモグラフィで測定する。ポリマー膜のヤング率、仕事などの力学的特性も測定し、光で動くクリスタルマシンの作製に繋げる。アゾベンゼン、サリチリデンアニリンなどのフォトクロミック化合物は、通常、電気双極子モーメントをもち、結晶化しても電気的偏りがあるため、電場をかけると結晶は一定の方向に揃う可能性がある。このため、平成24年度は、結晶の磁場配向ポリマー膜の作製を継続しつつ、電場による結晶の配向制御も検討する予定である。また、24年度からは、光で動くクリスタルマシンの作製のために、微結晶集積ポリマーフィルムに照射する光の波長、光の強さ、光の方向などを変えてメカニカル特性を詳細に調べる。実際のクリスタルマシンとして使用するには耐久性が重要であり、繰り返し屈曲の耐久性については厳しく評価を行う。主としてフォトクロミック化合物を合成するための試薬、結晶の集積化ポリマー膜作製のための器具、その他ガラス器具等の消耗品の購入、学会発表旅費等に研究費を使用する予定である。平成24年度は、主としてフォトクロミック化合物を合成するための試薬、結晶の集積化ポリマー膜作製のための器具、その他ガラス器具等の消耗品の購入、学会発表旅費等に研究費を使用する予定である。
血管平滑筋のイノシトール1,4,5-三リン酸結合蛋白

イノシトール1,4,5-三リン酸(IP_3)は細胞内小胞体の含有するCa^<2+>を放出させることにより,細胞内情報伝達系の重要な一翼を担っている。血管平滑筋においても薬物-収縮関連機構の細胞メッセンジャーとして生理的役割を果たしていると考えられている。血管平滑筋からIP_3認識蛋白を精製するため,IP_3親和性カラムを作製した。はじめにIP_3認識蛋白が大量に存在するラット大脳を用いた。ラット大脳可溶性画分をIP_3親和性カラムにかけ,0.5Mおよび2MNaCl溶液で吸着蛋白を順次溶出した。それぞれの分勘について〔^3H〕IP_3結果を調べたところ2Mでの溶出画分に高い結合活性が存在した。2M溶出画分をさらに分画するためゲルロ過カラムにかけた。標準試料200kDと66kDの間で二相性の〔^3H〕IP_3結合活性を認められた。SDS電気詠動で分析したところ,それぞれ130kDと85kDの分子に基ずくことが分った。これらのIP_3結合分子精製の成功はIP_3親和性カラムの使用によるところが大きい。引き続くゲルロ過クロマトグラフィーはIP_3結合分子を二つに分けると共に更なる精製をもたらした。130kDと85kDの精製サンプルにリジルエンドペプチターゼを作用させ逆相HPLCで生成ペプチドを分離した。それぞれ三種のペプチドについて部分アミノ酸配列を決定した。Swiss-Protデータベースを用いてホモロジー検索を行ったところ,85kD分子からのペプチドはPLCのδ型アイソザイムのものと一致した。これに対して,130kDからのものには,既知のものとの類似性は認められず,全く新しいものであることが分かった。ラット大動脈平滑筋を用いてIP_5結合分子の精製を試みたところ,同様の2種類の分子の存在が認められた。
確率解析による線形ホットスポット予想の解析

主に確率解析の手法を用いて、多次元の単純ランダムウォークのlocal time (特定した領域への確率過程の訪問回数)の性質について単独で研究を進めた。特に2次元(整数格子上)のfavorite point (単純ランダムウォークのlocal timeが他点と比べて大きい点)やlate point (単純ランダムウォークの到達時刻が遅い点)やhigh point(単純ランダムウォークに対して定義された自由ガウス場の値が大きい点)という特異点について研究を進めた。具体的な研究成果として、「2次元の適当な大きさの小円板内のlate pointで、距離が一定のオーダーにある多点の組の個数の増大度の漸近的なべき指数」を評価した。特に、先行結果では「2点の組」が評価されていたのに対し、「多点の組」に拡張した。さらに、favorite pointとhigh pointに関しても同様の「多点の組」への拡張が得られた。従って、先行結果よりも強い類似性が得られ、単純ランダムウォークと自由ガウス場の汎関数のさらなる極限定理における類似性を示唆する結果になった。28年度が最終年度であるため、記入しない。申請者は今年度主に確率解析の手法を用いて、多次元のブラウン運動の離散対応物の単純ランダムウォークの局所時間の性質について単独で研究を進めてきた。局所時間とはその確率過程のある領域またはある点への訪問回数のことを指しており、様々な分野に応用性を持っている確率変数である。これをふまえ、今年度は2次元整数格子上の単純ランダムウォークのfavorite point (単純ランダムウォークの局所時間が他点と比べて大きい点)やlate point (単純ランダムウォークの到達時刻が遅い点)という特異点について研究を進めた。この背景として、申請者はこれまでの2次元の単純ランダムウォークの研究踏まえて、これらのpointの長時間挙動に関して2次元特有の何らかの特徴があることが期待でき、特に(線形)ホットスポット問題との対応に興味をもち、これらの特異点の幾何学的構造を考察した。具体的な研究成果として、「2次元の適当な大きさの小円板内のfavorite pointで、距離が一定のオーダーにある2点の組の個数の増大度の漸近的なべき指数」が、対応するlate pointの指数と一致するということを示した。この指数は複雑な値であるにも関わらず、high point(ガウス自由場の値が他点と比べて大きい点)の対応する指数と同じ値であることに注意すると、2種の特異点の類似性を3種に拡張したことになる。更に同様の問題の任意の整数個の点の場合への拡張に取り組んだ。2次元以上の単純ランダムウォークのfavorite pointの幾何的構造の解明のため、訪問点集合の境界点中でのfavorite pointの訪問回数について大数の法則に相当する極限定理を導いた。さらに、favorite pointの多点の相関関係を得る足がかりとして、申請者は2点間の相関関係の指標を表現する先行結果で予想された未解決問題を肯定的に解決した。2次元整数格子でのガウス自由場と単純ランダムウォークの局所時間の関係性を考察する。そのため、ガウス自由場の極限定理に関し重要な評価である「非有界な整数格子上のガウス自由場の特異点の個数の高次モーメント」を評価する。
II 型肺胞上皮及びiPS細胞を利用した肺再生療法の開発

ヒト肺から分離した細胞は、電子顕微鏡および蛍光免疫染色でII型肺胞上皮細胞の特徴を持つことが確認された。これは培養とともにI型肺胞上皮細胞の形質を有し、左肺全摘モデルに経気道投与したところ、注入した細胞の一部が肺胞壁に組み込まれたり、壁を形成していることが確認された。この細胞を解析し、iPS細胞から肺幹細胞を誘導することを目指したプロジェクトを進めている。術前に同意を得た患者から臨床切除肺の一部を検体として採取し、酵素法および濃度勾配重層遠心法等にてヒトII型肺胞上皮細胞(AT2)を主とする細胞群を分離した。これを短期培養しFlow Cytometryにより肺胞上皮マーカーの変遷を検索したところ、単離したAT2は培養とともにI型肺胞上皮細胞(AT1)の形質を有するようになり、一部はAT1・AT2両方の形質を有する細胞が検出された。9週齢F344/NJcl-rnu/rnu ratに左肺全摘手術を行い、術後1日目にヒトAT2(分離培養後1日目または7日目)を気管内異種移入(2.5E+6/個体)し、1ヶ月後に犠牲死することで異種移植モデル肺を作成した。固定肺の切片を作成し、これにヒト特異的抗体を用いた免疫染色を行うことでヒトAT2の生着を検討した。モデル肺では注入したAT2の一部が肺胞壁を形成しており、動物肺の一部にヒト細胞が組み込まれていることが確認された。さらにRT-PCRでAT2移入後の肺の遺伝子発現を確認したところ、ヒト特異的なプライマーでAT1,AT2両方のマーカーが発現していることが確認され、さらに7日間培養した細胞を移入したモデルの方がAT1のマーカーが強く発現していたことが確認された。以上のように本研究で得られたAT2を主とする細胞ソースは肺胞構築能を有しており、術後肺にAT2を補充することは肺手術後の再生や保護に有用となる可能性が示唆された。現在、ヒト由来のiPS細胞株(253G1)の培養・維持を開始し、安定した培養の系を確立しており、これらのiPS細胞をもとにしたII型肺胞上皮細胞の分化誘導、および人工的に作成されたcell sourceを用いた同様のモデル作成、miRNAをもとにした癌化および分化調整因子の解析を次の研究課題(#20648349)にて継続して検討中である。これを短期培養しFlow Cytometryにより肺胞上皮マーカーの変遷を検索した。単離したAT2は培養とともにI型肺胞上皮細胞(AT1)の形質を有するようになり、一部はAT1・AT2両方の形質を有する細胞が検出された。研究計画に則りヒト切除肺からII型肺胞上皮細胞を分離培養し、I型肺胞上皮細胞へ分化する培養方法を確立した。さらにヒト細胞を異種移植動物に経気道移入するモデルを作成し、同モデルで肺にヒト細胞が生着していることを確認した。本年度の研究で得られたII型肺胞上皮細胞とI型肺胞上皮細胞のマイクロアレイによるII型肺胞上皮の分化マーカーを解析したデータをもとに、候補となる分化関連遺伝子を選択する。これをiPS細胞に遺伝子導入することで肺細胞への分化を促し、iPS細胞による肺胞細胞の分化誘導、作成を試みる。このようにして得られたiPS-肺胞上皮細胞を本年度の研究で確立した動物モデルに注入することで、肺再生の可能性を探る。さらに、本研究で使用した呼吸器外科手術後肺モデル(肺全摘モデル)以外にも、同様の術後モデルとして肺移植モデルなどのマウスも作成しあわせて本検討に組み込む予定である。iPS分化誘導に関する因子や培地の購入、それに伴い必要な物品購入を予定する。
ナノポアシーケンスを用いたRNA修飾の1分子解析技術の開発

本研究では、修飾を含むRNAをナノポアシーケンスすることによって得られる電流値を大量に取得し、深層学習を行うことで、RNA修飾の検出に特化したbase callアルゴリズムの開発を目指す。そのための前段階として、細胞から抽出した全tRNAを未分画のままナノポアシーケンスし、個々のtRNAが通過した際に生じる特徴的な電流波形のパターンから、その配列を読むことなく1分子ごとにtRNA種を特定する分類器の開発を目指す。
海岸樹林によるエネルギー損失を高精度に評価する津波解析モデルの構築と適用

近年,海岸樹林の津波減災効果が注目されており,本研究では樹林モデルの高精度化のためにマングローブ林などの気根を有し,鉛直方向に大きく構造が変化する樹木を対象に,気根層を再現した植生模型を配置して水理模型実験を行い,上下層の密度比がもたらす流速や抵抗力への影響を明らかにした.植生模型は気根層を再現した植生模型(二層林モデル)とそれを鉛直方向に平均した植生模型(一層林モデル)の2ケースで検討した.二層林モデルでは樹高8mのマングローブ林の100分の1縮尺程度を参考に,高さの異なる直径2mmの木製円柱を組み合わせて配置した.下層部分の高さは20mmで円柱の中心間距離は8mm,上層の円柱の中心間距離は24mmとなる.一方,一層林モデルは直径5mmの木製円柱を24mm間隔で配置した.多くの研究,特に樹木抵抗を考慮した解析では,樹木の抵抗は水深積分化されて導入していることが多く,本研究の一層林モデルも二層林を水深積分化して与えている.二層林の下層部分は正三角形配置なので,その投影幅は円柱直径の6倍となり,投影幅を水深方向に平均すると4.5mmとなる.一層林ではこれとほぼ等価の幅を持つように5mm円柱を使用した.植生模型が無い条件に比べて,二層・一層林ともに植生帯前面で反射や堰上げにより最大水位が大きくなり,植生帯の背後で水位が低減した.二層林では下層部分に植生が偏って存在するため,一一層林に比べて植生帯前面での反射・堰上げの効果が小さくなった.二層林の場合は下層部の植生帯の密度が上層部に対して大きく,上層部で流れが加速し,下層部で流速が低下する.上層の流速は下層に比べて最大2.6倍となったが,植生帯全体における平均的な抵抗力は一層林のほうがわずかに大きい.そのため,植生帯前面での反射が大きく,抵抗もわずかに大きい一層林のほうが二層林に比べて背後における低減効果が大きくなることが分かった.密度の異なる樹林帯モデルを組み合わせたときの津波減災効果について明らかにするために,本年度は水理模型実験と実験結果を高精度に表現する数値解析モデルの開発を行った.実験は海岸樹林を木製の円柱でモデル化し,植生密度と反射や植生内部通過エネルギーの関係を調べた.植生密度を一様にした場合,植生密度の異なる2つの植生帯を組み合わせた場合のどちらにおいても,植生帯の厚み(dn,汀線方向に単位幅を持ち,樹林帯の長さを他の一辺とする長方形内の樹木本数と胸高直径の積)が同じでも,より密に配置した場合に植生帯背後での低減効果が大きくなることを明らかにした.数値解析ではBoussinesq型方程式を基礎式に,植生による抵抗を加えたモデルを作成し,密度の異なる樹木モデルを背後の組み合わせたときの,植生帯背後の水位や流速の津波減災効果について解析を行った.異なる密度を持つ植生帯を組み合わせた場合は,後方部が密なほうが低減効果が大きくなること,また,植生背後における低減効果は植生帯をより密(植生帯全体の幅を小さくするほど)にするほど低減効果が大きくなることを明らかにした.植生帯による反射は主として密なほうの樹林帯の影響が大きく,また,前方部が密な場合は後方部の植生帯による反射の影響が小さくなってしまうためだと考えられる.今後は,マングローブなどの鉛直方向に構造の異なる樹木を対象とした実験を行い,数値計算における樹木モデルの高精度化を行う.近年,海岸樹林の津波減災効果が注目されており,本研究では樹林モデルの高精度化のためにマングローブ林などの気根を有し,鉛直方向に大きく構造が変化する樹木を対象に,気根層を再現した植生模型を配置して水理模型実験を行い,上下層の密度比がもたらす流速や抵抗力への影響を明らかにした.植生模型は気根層を再現した植生模型(二層林モデル)とそれを鉛直方向に平均した植生模型(一層林モデル)の2ケースで検討した.二層林モデルでは樹高8mのマングローブ林の100分の1縮尺程度を参考に,高さの異なる直径2mmの木製円柱を組み合わせて配置した.下層部分の高さは20mmで円柱の中心間距離は8mm,上層の円柱の中心間距離は24mmとなる.一方,一層林モデルは直径5mmの木製円柱を24mm間隔で配置した.多くの研究,特に樹木抵抗を考慮した解析では,樹木の抵抗は水深積分化されて導入していることが多く,本研究の一層林モデルも二層林を水深積分化して与えている.二層林の下層部分は正三角形配置なので,その投影幅は円柱直径の6倍となり,投影幅を水深方向に平均すると4.5mmとなる.一層林ではこれとほぼ等価の幅を持つように5mm円柱を使用した.植生模型が無い条件に比べて,二層・一層林ともに植生帯前面で反射や堰上げにより最大水位が大きくなり,植生帯の背後で水位が低減した.二層林では下層部分に植生が偏って存在するため,一一層林に比べて植生帯前面での反射・堰上げの効果が小さくなった.二層林の場合は下層部の植生帯の密度が上層部に対して大きく,上層部で流れが加速し,下層部で流速が低下する.上層の流速は下層に比べて最大2.6倍となったが,植生帯全体における平均的な抵抗力は一層林のほうがわずかに大きい.そのため,植生帯前面での反射が大きく,抵抗もわずかに大きい一層林のほうが二層林に比べて背後における低減効果が大きくなることが分かった.
溶融池磁気制御アーク溶接法の高度化に関する研究

電流・磁場分布の非対称化により溶融池内に一方向電磁力を発生させ,溶融金属の流れとビード形状を制御する"溶融池磁気制御溶接法"について,研究者代表者はこれまで提案・一部実用化している。本研究では磁気制御法の高度化(適用姿勢・材質拡大,高機能化,知能化)を図り,幅広い工業分野への応用を可能とする基盤技術作りを狙いとして実施した。その結果,研究協力者の支援も得て,本研究における当初の目的は達成された。概要を以下に示す。1.溶接部の熱伝導解析及び電磁気解析を連成して,磁気制御溶接部の温度・磁化特性・磁場・電流分布・電磁力分布特性を詳細に解析する手法を構築し,実験システム試作の指針を設定するとともに,適正な磁気制御溶接条件を予測した。2.上述の解析にもとづき上向,下向,立向姿勢へ適用可能な磁場付与方法を提案し,全姿勢にて磁気制御溶接可能なシステムを試作した。3.非磁性体材料の例としてオーステナイト系ステンレス鋼,強磁性体材料の例として炭素鋼を選定し,上向,下向,立向姿勢で磁気制御溶接実験を行い,その溶接現象を明らかにするとともに,従来の技術では溶接欠陥が発生する状況においても,電磁力制御により各姿勢・材質で欠陥を防止し大幅なビード形状の改善効果があることを実証した。さらに厚板9%Ni鋼の立向溶接では,溶融金属を開先側壁に電磁力で押し付け,ビードの凸化を防止し能率を従来の2倍とする磁気制御法を開発し,大手機械メーカと共同でLNGタンク建設に本格実用化した。4.本手法をさらに活用し,溶け込み深さを電磁力という新しいパラメータで制御する知能化溶接法を提案し,その可能性を実験的に示した。さらに非対称交流磁場によりビード'形状の制御と凝固組織の微細化を同時に行える新しい高機能化溶接法を提案し,その可能性を実験的に示した。今後は,本研究で新しく提案し得た溶融池磁気制御の知能化・高機能化法について,現象と効果の明確化,応用技術の基盤作り等を進めたい。概要を以下に示す。1.高度磁気制御溶接法の手法検討(1)立向・上向姿勢溶接への磁気制御適用拡大手法の検討i)有望手法設定のための磁場分布の試算:溶接開先を跨ぎN・S極が対向する馬蹄形電磁石による磁場(溶接線に垂直な磁場)の付与を想定し,電磁石の設計パラメータ(磁化電流,コイル巻数,鉄芯断面積等)と開先部条件(母材の種類(強磁性体,非磁性体),板厚,開先間隙量)及び溶融池部の漏れ磁束の関係を試算した。前述の各種パラメータの適正化により,既溶接部への磁束の短絡が生じる場合でも,0.01T0.07Tと磁気制御を行うに十分な磁束密度を得るが可能となることを示した。ii)電磁力の試算:添加ワイヤの加熱電流が100A以下の小電流でも,重力と同等以上の上向電磁力(体積力)を溶融池内に発生しえる事を示した。(2)予備実験による可能性の把握i)磁気制御装置の製作:上記試算に基づき,電磁力ツール設備(非対称交流も発生できる磁化電源及び特殊電磁石を製作した。

ii)コールドモデルでの計算と実測値の比較:板厚3mmの軟鋼板(開先間隙3mm)で0.020.07Tの漏れ磁束密度を得前述の計算とほぼ対応していることを明らかにした。iii)上向姿勢での溶接実験:磁場を付与しない場合には下向き重力と表面張力のバランスにより,ビード上面はほぼフラット,下面は幅広く大きい凸ビードが形成された。これに対し磁化電流が0.2Aの条件では適度な上向電磁力によりビード形状は上下対称になった。0.4Aの場合には過大な電磁力により,ビード下面はフラット,ビード上面は凸になる現象を呈し,磁気制御によるビード形状制御効果が顕著であることを確認した。また,非対称交流磁場による実験では上述のビード形状制御効果と同時に,凝固結晶サイズの微細化効果の兆候も認められた。さらに,このような上向電磁力により溶込み形状の変化も認められ,溶込み制御も可能な現象も認められた。2.高度磁気制御溶接実験装置の設計1.項の計算,予備実験結果をもとに,上向,立向,下向姿勢での本格的な磁気制御溶接実験と溶接姿勢を連続変化しながら磁気制御を行う溶接装置の設計を行った。1.適用姿勢拡大・高機能化を推進するための実験システム試作平成15年度でのシステム設計結果と制作設備(磁化電源装置,磁化コイル)をもとにして,溶接トーチ・試験片の保持・駆動機構,ワイヤ加熱装置を製作し,上・立・下向きの各姿勢で磁気制御溶接が可能なシステムを試作した。また,本システムは姿勢の連続変化を可能としている。2.磁気制御溶接現象の明確化と高機能化の検討(1)シミュレーションによる磁気制御溶接現象の明確化(1)第1Stepとして,溶接継手部を模擬したコールドモデルでの磁場分布シミュレーションを行い,実験結果とよく一致することを明らかにし,本シミュレーションの有効性を明らかにした。(2)第2Stepとして,添加ワイヤを通電加熱しながらTIG溶接を行う場合の,溶接部温度分布の数値シミュレーションを行い,実験とほぼ一致することを明らかにした。(2)第3Stepとして,この温度分布下での溶接部(ホットモデル)の磁場・電流・電磁力分布を数値シミュレーションで明らかにし,溶融池磁気制御溶接時のビード形成現象解明の基盤を確立した。(2)実験による磁気制御溶接効果の確認,高機能化の検討(1)強磁性体材料の事例として炭素鋼(SM400,板厚3mm),非磁性体材料例としてSUS304(板厚3mm)を使用し下向・上向姿勢で,突合わせ裏波溶接の磁気制御実験を行った。(2)上向電磁力を発生させる配置で実験を行った場合,両材料とも上向姿勢では,磁化電流の増加に伴い,上面ビードのアンダーカット欠陥を防止し,下面ビードの過剰な垂下がりを適正化することができ,ビード形状制御効果を明らかにした。また下向姿勢でも同様な効果を確認した。(3)また,磁気制御により溶込み深さ,溶込み形状制御が可能となる新機能・効果を確認した。(溶込ませたい方向に電磁力を作用させれば深溶込みとなり,逆に作用させれば溶込みを浅くできる)1.磁気制御現象の解明と効果の実証(1)数値シミュレーションによる磁気制御溶接部の現象の明確化:溶接部の熱伝導解析及び電磁気解析を連成し,磁気制御溶接部の温度・磁化特性・磁場・電磁力分布特性を明らかにした。この結果,炭素鋼等の強磁性体では溶接の進行により磁場短絡回路の形成,溶融池近傍の高温非磁性域の発生現象にもかかわらず,磁化電流1Aでは溶融池内に10mTの磁束密度が得られ,重力を上回る強い上向電磁力が発生する事が予測できた。(2)各種材質,姿勢での磁気制御現象・効果の明確化:
廃棄物問題の法政策的総合研究―南東北地方を中心に―

研究の初年度は、廃棄物問題の法と行政の実態を把握することに重点を置き、厚生省(当時)と環境庁(当時)さらに全国産業廃棄物協会を訪れ、聞き取り調査と資料収集を行った。同時に、福島県、宮城県、山形県の廃棄物行政の実態調査や紛争をかかえている地域へも足を運び聞き取り調査などを行ってきた。2年目には、南東北地域の周辺へも目を向け、各自治体の担当部局、住民団体などから聞き取り調査や資料収集、現地視察を行った。具体的には、岩手県、新潟県、栃木県、栃木県那須町、宮城県、(財)エコパーク出雲などである。これらの聞き取りと資料収集から、各種の処分場の実態、各県の廃棄物処理行政の現状と課値、個別の自治体での廃棄物行政の実状や不法投棄の内情などがかなり鮮明になってきた。3年目は若干の追加的な調査を行ったが、以上3年間の研究成果としては、南東北地方の各都道府県は、国の法律によりつつも、指導要綱などで独自の廃棄物行政を展開していることが注目される。また、首都圏のかなりの廃棄物が東北地方へ持ち込まれていること、産廃紛争や不法投棄が問題となっているところは、他地域からの廃棄物の持ち込みが原因となっているケースが多いことなどが明らかとなった。廃棄物をめぐる裁判例の研究も大きな成果をあげることができた。今年度は、国の所轄官庁や各自治体の担当部局、廃棄物の業界団体などから聞き取り調査や資料収集を積極的に行った。具体的には、厚生省、環境庁、福島県いわき市と棚倉町、山形県、山形県村山市、社団法人全国産業廃棄物連合会、財団法人いわてクリーンセンターなどである。これらの聞き取りと資料収集から、国の廃棄物処理行政の現状と課題、産業廃棄物処理業界の内情、個別の自治体での廃棄物行政の実状が、かなりの程度把握することができた。また、廃棄物処理の重要なテーマとなってきている不法投棄についても、1997年の廃棄物処理法の改正で罰則が大幅に強化されてきたが、その法改正の背景と適用のあり方及び刑事法の理論上の問題について、大山弘「産業廃棄物の不法投棄に対する刑事規制について」(福島大学地域研究11巻4号)が研究成果をまとめている。福島県の廃棄物問題ついては、中井勝己「環境問題と地域の論理-廃棄物問題を中心に-」(地域研究センタ一10周年記念誌刊行委員会編『グローバリゼーションと地域』八朔社2000年)がその全体的状況を述べている。また、村山武彦「産廃処理施設の立地における情報公開と決定プロセス」(あした6巻18号)は、産廃立地に際しての、地元住民への事前の情報公開の重要性を検証している。福島県内外の産廃紛争についても、福島県小野町の訴訟と山形県村山市の事例(公害紛争調停中)を、関係者からの聞き取り調査と現地視察を行ってきている。フィールド・ワークの排水調査において、福島県の河川のバックグラウンド値が把握されてきている今年度は、南東北地域の周辺へも目を向け、各自治体の担当部局、住民団体などから聞き取り調査や資料収集、現地視察を行った。具体的には、岩手県、新潟県、栃木県、栃木県那須町、宮城県、(財)エコパーク出雲崎などである。これらの聞き取りと資料収集から、各県の廃棄物処理行政の現状と課題、個別の自治体での廃棄物行政の実状や不法投棄の内情などが、かなり鮮明になってきた。今年度の具体的な研究実績としては、まず、神戸秀彦『大系環境・公害判例第6巻廃棄物』、同「産業廃棄物の差止めについて」がある。これらは、わが国の廃棄物問題の裁判例を極めて詳細に取り上げたものであり、この分野での学術的貢献は多大なものがある。次に、清水修二「『危険の分配』に環境対策の視点を」、同「『迷惑施設』の立地規制」、同「みんなのゴミは、あなたのゴミでもある」は、NIBYシンドロームの分野から、廃棄物の処理施設の建設問題などを論じた物である。

さらに、中井勝己「廃棄物問題-ダイオキシン被害を中心に-」は、中間処理施設でのダイオキシン問題を取り上げ、同「住民投票が地方政治を導く」は廃棄物の処分場建設をめぐる住民投票制度を論じたものである。福島県内外の産廃紛争についても、宮城県村田町の訴訟を、関係者からの聞き取り調査と現地視察を行ってきている。フィールド・ワークの排水調査において、昨年度に引き続き、福島県の河川などの水質データが把握されてきている。今年度は、本研究の3年計画の最後のまとめの年であった。各分担者が、それぞれの担当箇所をまとめる作業を先行させながら、追加的な聞き取り調査や資料収集も行った。具体的には、福島県小野町一般廃棄物最終処分場操業差止め訴訟福島地裁いわき支部判決の裁判傍聴と原告住民からのヒアリング調査、福島県原町市の産廃建設をめぐる住民との紛争の現地調査、宮城県白石市の産廃建設計画をめぐる事業者と市との紛争に関するヒアリング調査、宮城県村田町の安定型産廃処分場からの硫化水素ガス被害の現地調査、山形市の一般廃棄物中間処理施設(焼却施設)の立地をめぐる住民合意形成についての関係者からのヒアリング調査を行ってきた。これらの追加的な調査をもとに、最終的な研究報告書の取りまとめ作業を行ってきた。今年度の具体的な研究実績としては、まず、中馬教充『ふくしまの地下水』がある。同書は、地下水の構造と福島県内の地下水の汚染状況を克明に調査したもので、著者のこれまでの研究の集大成をなすものである。次に、清水修二「施設コンフリクトの政治と経済」、同「パブリック・アクセプタンスの政治社会論(2)」は、NIBYシンドロームの分野から、様々な廃棄物処理施設の立地問題などを論じたものである。また、中井勝己「地方自治と自己決定権」は、廃棄物問題に直接は言及していないが、環境問題などの地域固有の課題に対して、自治体が自治権をどこまで発動できるのかなどについて、その法的根拠を論じたものである。
泌乳前期の乳牛におけるエネルギーバランスの改善と泌乳量に対するグレリンの生理作用

本研究では、反芻家畜の泌乳とエネルギーバランスの制御におけるグレリンの作用を明らかにすることを目的とする。平成16年度において、泌乳前期のザーネン種山羊にヤギグレリンを連続投与すると泌乳量が増加することを明らかにした。今年度は、その際の摂食とエネルギー出納、インスリン感受性について解析した。摂食量はグレリン注入により増加した。呼吸試験と消化試験の結果から得られたエネルギーバランスは、対照区、グレリン区ともネガティブであったが、グレリン区では改善する傾向にあった。グレリン注入によって生体のインスリン感受性は低下した。次に、泌乳最盛期のホルスタイン種経産泌乳牛4頭を用いて、グレリンが乳生産、摂食およびエネルギー出納に及ぼす影響を調べた。本実験では、頸静脈カテーテルからウシグレリンの連続注入を行うとともに、消化試験と呼吸試験を行った。グレリン注入は、泌乳最盛期の乳牛の摂食と泌乳量に影響しなかった。飼料中脂質成分の消化率がグレリン注入によって低下したため、飼料エネルギー(GE)の消化率もわずかではあるが低下した。エネルギーのRetentionは、グレリン注入によって低下する傾向にあったが、本実験では泌乳牛のエネルギーバランスはグレリン投与の有無に関わらずポジティブであった。また、泌乳最盛期の乳牛に対するグレリンの投与は、生体のインスリン感受性を抑制した。本研究では、グレリン注入によって泌乳前期の山羊の摂食量と泌乳量は増加し、同時にエネルギーバランスも改善したが、泌乳最盛期の乳牛では摂食と乳生産には変化が認められなかった。動物種や条件に違いがある実験結果の比較から結論を導き出すことには慎重であるべきだが、少なくとも泌乳期や栄養状態によってグレリンの乳生産やエネルギー出納に対する生理作用は変化する可能性が示されたと考えられる。本研究は、泌乳前期の採食、栄養素分配、エネルギー代謝、泌乳の制御におけるグレリンの役割を明らかにすることを目的としている。今年度は、まず泌乳前期のザーネン種ヤギにグレリンを連続投与する実験を行った。供試ヤギを動物用代謝実験施設にて飼養した。飼料は粗砕アルファルファ・ヘイキューブを飽食させた。搾乳は毎朝1回行い、その直後に残飼と体重を測定した。両側の頸静脈にカテーテルを装着し、投薬と採血に用いた。分娩後6日目から11日間、グレリンあるいは生理食塩水(対照区)を頸静脈カテーテルから1日6時間一定速度(グレリン区:0.15μg/kg/min,0.1ml/min)で注入した。試薬投与の前と後にHyperinsulinemic euglycemic clamp(クランプ)実験を行い、グルコース注入速度(GIR)をインスリン抵抗性の指標とした。インスリンの注入量は0.5mU/Kg/minとした。投薬期間の後半5日間には全糞・全尿採取による消化試験を、後半3日間には呼吸試験チャンバーを用いて呼吸試験を行った。投薬開始前の乳量にはグレリン区と対照区に差はなかった。しかしながら、グレリン区では投与開始後に泌乳量の増加が認められ、対照区に比べて多い傾向にあった。体重は、対照区では経時的に低下したが、グレリン区では注入開始後から低下が抑制され、その後は一定のレベルを維持した。クランプ実験により得られたインスリン抵抗性に関するデータと、呼吸試験と消化試験の結果から得られたエネルギーバランスの変化について引き続き解析を行っている。また、泌乳前期(分娩後40日前後)のホルスタイン種泌乳牛を用いて、インスリン抵抗性に及ぼすグレリン投与の影響を検討する実験を継続している。
UvrABCエンドヌクレアーゼの立体構造に基づくDNA除去修復機構の解明

RecJは一本鎖DNAを5'から31'方向に分解するエキソヌクレアーゼで、相同組み換え、塩基除去修復、ミスマッチ修復に重要な役割を果たしている、RecJには特徴的なモチーフ(MotifIV)が存在し、このモチーフを持つタンパク質は原核生物から古細菌、高等真核生物まで広く分布している(DHHファミリー)。RecJを含むDHHファミリーの立体構造は未知で、これらのモチーフの構造・機能相関はほとんど手つかずの状態であった。本研究では高度好熱菌Thermus thermophilusHB8のRecJをとりあげ、上記のモチーフを全て含むドメイン(cd-ttRecJ,40463アミノ酸残基)を可溶性画分に発現させた。Cd-ttRecJは、他のRedと同様、Mg^<2+>やMn^<2+>存在下でエキソタクレアーゼ活性を保持していた。Mn^<2+>を結合したcd-ttRecJおよびそのSeMet体を結晶化させ、これらのX線回折強度を放射光を用いて収集した。Seの異常散乱を利用して位相を決定し、これを基に計算した電子密度を解釈して分子モデルを構築し、2.9Å分解能で構造を精密化した(R=22%)。RecJは、二つのドメインを一本の長いαヘリックスがつなぐという特徴的な構造をしており、分子の中央に深い溝を形成していた。その溝はArgやAsnといったDNAに結合しうる残基によって構成され、それらの残基はRecJ間で高度に保存されていた。溝の幅は約10Åであり、一本鎖DNAへの特異的な結合に適している。Mn^<2+>にはDHHファミリーの5つのモチーフのうちMotifIIVのそれぞれで保存されているASP, His残基が配位していた。紫外線等により受けたDNA損傷を修復する機構として、UvrABCエンドヌクレアーゼが関与する除去修復系が中心的役割を果たしている。この酵素はUvrA,UvrB,UvrCからなる多サブユニット酵素で、ATPを使って傷害をうけたDNAを認識し、傷害を含むオリゴヌクレオチドをDNAから切り取る。既に高度好熱菌Thermus thermophilusHB8のUvrAとUvrB蛋白質の大量発現系を構築し、これらの精製標品をキャラクタライズすると共に、UvrB蛋白質については高分解能立体構造を明らかにしている。本年度、傷害DNAの認識機構を実験的に明らかにするため、UvrB-DNA複合体の結晶化を試みたが、まだ成功していない。またこれと並行してUvrAの結晶化も試みたが、再現性よく結晶を得るに至らなかった。一方、塩基除去修復とミスマッチ修復、さらに相同組み換えの初期過程を担うエキソヌクレアーゼRecJ蛋白質について、大きな進展があった。高度好熱菌T.thermophilusHB8のRecJ蛋白質(57k)は大腸菌内で大量発現させると封入体を形成するが、変性剤を用いた可溶化の後、再生させ精製できた。この蛋白の限定分解からドメイン構造(46k)が浮かび上がり、これを基にドメイン部分のみを可溶性蛋白として発現させることに成功した。このドメインは特徴的な7つのモチーフすべてを含み、エキソヌクレアーゼ活性を有していた。この蛋白の結晶化に成功し、3.5A分解能までのX線回折強度を測定できた。RecJは一本鎖DNAを5'から3'方向に分解するエキソヌクレアーゼで、相同組み換え、塩基除去修復、ミスマッチ修復に重要な役割を果たしている。RecJには特徴的なモチーフ(Motif IV)が存在し、このモチーフを持つタンパク質は原核生物から古細菌、高等真核生物まで広く分布している(DHHファミリー)。