hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非平衡状態の強磁場効果

この形状磁気異方性による配向を詳細に検討するために,反磁性種であるAl棒とCu棒による配向を観測した.水中に浮遊させた状態では,どちらも0.3Tで配向することがわかった.このように異方性がないアモルファス状の金属棒でも配向することが明らかになった.磁場勾配がほとんど無視できる条件で,引き続き研究を行っている."その場"観測の結果では,高さ0.5mm程度の銀樹が歳差運動をしながら成長していることがわかった(A.Katsuki, Y.Tanimoto, Chem.Lett.2005,34(5),726-727)、この現象は化学ポテンシャルが力学的エネルギーに変換しており,非常に重要である.その速さの濃度依存性,磁場強度依存性から,磁場強度が8Tで溶液中の銀イオン濃度が0.04mol/dm^3のとき約1N/cm^3の力が銀樹に作用していることがわかった.現在,詳細な研究結果をまとめているところである.三次元で成長させた銀樹の形状から,磁場中では形状が球状になることがわかった.この現象は磁場勾配に依存せず,境界面で顕著に見られることから,磁化率勾配による力と考えられる.これは反磁性種に作用する磁気力としては全く新しいものであり,現在,この現象についてアクセプト,および投稿中の状態である.強磁場印加によって非線形現象,非平衡過程に摂動を与えることによって,従来法では困難であった反磁性種の反応制御,さらに応用として新機能性材料の作成に展開することを目指している.一連の研究の中で,本研究では磁化率勾配力による結晶成長制御の可能性と磁場による擬無重力状態では界面に働く表面張力の効果について検討を行なった.近年,磁場勾配による磁気力では説明できない現象が見出され,MHD機構以外の力が示唆されている.本研究では,準備的な実験として,反磁性種であるリゾチームの結晶成長における磁場効果について検討を行なった.その結果,零磁場下ではリゾチーム結晶は針状で蝶の形状に成長するのに対し,15Tの均一磁場下では球状に成長することが分かった.この結果は,強磁場下ではこれまで無視されてきた磁化率勾配の効果が現れる可能性を示した.界面では磁場効果が顕著になることから,界面に働く表面張力を磁場で制御できれば非常に有効であると思われる.本研究では表面張力の影響を受ける水滴の形状および質量に対する磁場効果について検討を行なった.擬微小重力条件では,質量で約6倍に増加した.逆に磁場による過重力条件下では約1/2に減少した.これらの変化は水滴に対する見かけ上の重力(地球の重力+磁気力)の変化で説明することができた.さらに,擬微小重力条件下で水膜が安定に生成することを見出した.この方法は,基盤無しの状態で薄膜が地上でできることを示しており,表面張力の制御による新しい材料作成方法として発展が期待できる.
内湾域における海底浮泥の駆動力の季節変動特性に関する研究

広島湾の中でも特に浮泥が厚く存在している呉湾において,一年間の浮泥の堆積状態(厚さ),湿潤密度およびベーンせん断強度を測定し,季節的な浮泥の物理性状の変化を明らかにした.また,実際に海底で生じている海底近傍の流速および濁度を連続測定(平成15年8月10月)した.その結果,呉湾において成層状態が大きく変化する夏期から秋期における海底近傍の流速は小さく,緩い浮泥が堆積しやすいことや,数秒周期以下の擾乱が浮泥の巻き上がりと関係が深いことが明らかにされた.また,現地浮泥を用いて波や流れによる外力条件下での底泥巻上げ実験を行った.現地浮泥については,海底設置型の沈降物サンプラーで採取された浮泥と乱さずに採取されたコアサンプラーで柱状採取された浮泥の性状の比較を行っている.また,水理実験に際しては,乱さずに採取されたコアサンプルと水路に敷き詰められた底泥のベーンせん断強度の比較を行っている.その結果,波の場において巻き上がり量が急増する底面せん断力が明らかとなり,現地の底層流速と比較すると,平常時には波による巻き上がりが支配的であると推定された.さらに,広島湾における季節的な流動外力の変化を検討するため,地形が複雑で開口部を複数有する広島湾の境界条件として重要な3つの瀬戸(大野瀬戸,奈沙美瀬戸,音戸瀬戸)において,通年の潮位観測を行った.この結果,夏期に呉湾の潮位上昇が顕著であり,海水が停滞していることが推定された.瀬戸内海における通年の流れの数値シミュレーションを行った結果,複数の湾口部における季節的な潮位差の変化によって,広島湾北部海域呉湾の流出・流入傾向が季節的に変化することが明らかとなった.広島湾において特に浮泥が厚く存在している呉湾において,7,8,9,11月の浮泥の堆積状態(厚さ),湿潤密度およびベーンせん断強度を測定し,季節的な浮泥の物理的特性の変化を明らかにした.また,実際に海底で生じている海底近傍の流速および濁度を連続測定(平成14年8月9月)し,夏期における流速および底泥の巻き上がり状態を明らかにすることができた.また,現地浮泥を用いて波や流れによる外力条件下での底泥巻上げ実験を行った.現地浮泥については,海底面に設置された沈降物サンプラーで採取された浮泥とアクリルコアサンプラーで柱状採取された浮泥について性状の比較を行い,水理実験に際しては,乱さずに採取されたアクリルコアサンプルと水路に敷き詰めた底泥のベーンせん断強度について検討を行った.その結果,波の場において巻き上がり量が急増する底面せん断力が明らかとなり,現地の底層流速と比較すると,平常時には波によって巻き上がりが生じていると推定された.一方,広島湾における季節的な流動外力の変化を検討するため,地形が複雑で開口部を複数有する広島湾の境界条件として重要な3つの瀬戸(大野瀬戸,奈沙美瀬戸,音戸瀬戸)において,通年の潮位観測を行った.この結果,夏期に呉湾の潮位上昇が顕著であり,海水が停滞していることが推定された.上記の瀬戸に加え,柿浦験潮所(広島県)の潮位データを用いて,各期における広島湾の流れの3次元数値シミュレーションを行った.複数の湾口部における季節的な潮位差の変化によって,潮汐残渣流が異なっており、広島湾北部海域呉湾の流出・流入傾向が季節的に変化することが明らかとなった.広島湾の中でも特に浮泥が厚く存在している呉湾において,一年間の浮泥の堆積状態(厚さ),湿潤密度およびベーンせん断強度を測定し,季節的な浮泥の物理性状の変化を明らかにした.また,実際に海底で生じている海底近傍の流速および濁度を連続測定(平成15年8月10月)した.その結果,呉湾において成層状態が大きく変化する夏期から秋期における海底近傍の流速は小さく,緩い浮泥が堆積しやすいことや,数秒周期以下の擾乱が浮泥の巻き上がりと関係が深いことが明らかにされた.また,現地浮泥を用いて波や流れによる外力条件下での底泥巻上げ実験を行った.現地浮泥については,海底設置型の沈降物サンプラーで採取された浮泥と乱さずに採取されたコアサンプラーで柱状採取された浮泥の性状の比較を行っている.また,水理実験に際しては,乱さずに採取されたコアサンプルと水路に敷き詰められた底泥のベーンせん断強度の比較を行っている.その結果,波の場において巻き上がり量が急増する底面せん断力が明らかとなり,現地の底層流速と比較すると,平常時には波による巻き上がりが支配的であると推定された.さらに,広島湾における季節的な流動外力の変化を検討するため,地形が複雑で開口部を複数有する広島湾の境界条件として重要な3つの瀬戸(大野瀬戸,奈沙美瀬戸,音戸瀬戸)において,通年の潮位観測を行った.この結果,夏期に呉湾の潮位上昇が顕著であり,海水が停滞していることが推定された.瀬戸内海における通年の流れの数値シミュレーションを行った結果,複数の湾口部における季節的な潮位差の変化によって,広島湾北部海域呉湾の流出・流入傾向が季節的に変化することが明らかとなった.
中世イングランド北部周縁におけるネイションと社会

本研究においては、中世イングランド北部周縁社会とネイションの問題を考える基礎作業として、ダラム司教座聖堂における写本・文書作成活動に着目した。とくに、歴史叙述者また多様な写本・文書の作成者であったシメオン・オヴ・ダラムの活動を跡づけることを、ダラム司教座聖堂図書室、スコットランド国立図書館、オックスフォード大学ボドレー図書館、大英図書館、グラースゴウ大学に所蔵された各種写本、および本補助金で購入できたDurham Cathedral Manuscripts, R.A.B.Mynors, Oxford,1939の検討を通じて試みた。その際マイケル・ガリックによるシメオンの筆跡研究が大きな導きの糸となり、当時の書記たちの、学芸や教会管理の幅広い領域に係わる活動ぶりが確認されると同時に、ガリックの筆跡同定にはいっそう検討の余地があることも明らかになった。また国際研究交流は本研究の大きな成果の一つであった。2005年には連合王国のリーズ大学におけるInternational Medieval Congressで報告'Nation Addresses in English Episcopal Acta'、2006年には同ロンドン大学で開催された国際学会The 5^<th> Anglo-Japanese Conference of Historiansで報告'Migration and Assimilation seen from the `nation address' in post-1066'をおこなったが、本研究でとりくんでいるダラムの事例は、これらの報告のひとつの核を構成した。これらの報告は、欧米でもこれまでおこなわれていなかった視角で11・12世紀のブリテン島史に新知見をもたらすものとして、高い評価を受けた。本年度はまず、中世のダラム司教座聖堂における写本・文書作成活動の実際をさぐる作業のいとぐちとして、歴史叙述者また多様な写本・文書の作成者であったシメオン・オヴ・ダラムそして彼の周辺の人々の活動をあとづけることを、グラースゴウ大学、ダラム司教座聖堂図書室、および大英図書館における各種写本の検討、また予算で購入が可能になったファクシミリ版の写本集Durham Cathedral manuscripts to the end of the twelfth century with an introduction by R.A.B.Mynors, Oxford,1939の検討を通じておこなった。検討の導きの糸となるのはマイケル・ガリックによるシメオンの筆跡研究である。実際に写本をみると、当時の書記たちの、学芸や教会管理の幅広い領域にかかわる活動ぶりが確認されると同時に、ガリックによる書記の同定には問題がのこり、さらなる検討の余地があることがわかった。上記の司教座聖堂による文書作成活動の中で証書chartersの作成はおおきな分野のひとつをなしているが、とくに「ネイション・アドレス」を切り口にして、7月時点までの検討の結果をリーズ大学における「国際中世研究集会」で報告した(7月13日)のも本年度の実績のひとつである。質疑応答のなかで、文書作成部局の執務のあり方自体に注目する必要性の示唆が得られたことは特に有益であった。また中世におけるイングランド北部周縁研究に関しては、デイヴィド・ロラソンによる通史的新著や、またとくに流通が限られていて国内で参照困難なキース・ストリンガによる2003年の著作(The Reformed Church in Medieval Galloway and Cumbria)をダラム大学図書館で参照することにより、最近の動向を把握し得た。本年度は、昨年度にひきつづき、ダラム司教座聖堂図書室、スコットランド国立図書館、オックスフォード大学ボドレー図書館、およびロンドン大学歴史学研究所の所蔵史料、とくに修道士シメオン・オヴ・ダラムの作成した写本を閲覧して、中世のダラム司教座聖堂における写本作成活動の一端を調査した。また国際研究交流は本年度の大きな成果の一つであった。すなわちまず、9月末にロンドン大学で開催された第5回日英歴史家会議に出席して、「1066年以降のブリテン島における「ネイション・アドレス」からみた人の移動と同化Migration and assimilation seen from the 'nation address' in post-1066Britain」という標題で報告をおこなった。本研究でとりくんでいるダラムの事例は、この報告のひとつの核を構成した。

この報告は、欧米でもこれまでおこなわれていなかった視角で11・12世紀のブリテン島史に新知見をもたらすものとして、高い評価を受けた。さらに11月にはジョージタウン大学における「ハスキンズ・ソサエティ」総会に参加して、ここでも欧米の研究者たちとの交流を深めた。とくにここでおこなわれたポーリーン・スタッフォドの講演は、アングロ・サクソン時代後期におけるイングランド北部の独特な知的伝統に言及するもので、本研究代表者は現在設定している研究対象の時代の設定をこえて、さらに広い視野のもとで研究をすすめる展望をもつことができた。
車椅子スポーツ選手のパワー発揮能力の研究

車椅子スポーツにおける選手の車椅子駆動能力の指標としての駆動パワーの測定を行う目的で、車椅子エルゴメーター(作業計)を用いた発揮パワーの測定法を考案し、パワーの測定を行った。正確な測定を行うために、エルゴメーターに含まれる残留付加をあらかじめ測定し、設定付加を補正した。残留付加は、エルゴメーターをモーターによって駆動する際にモーターの発揮パワーを測定することにより行った。平成18年度は研究計画に従い、データの収集を主に行った。我々が開発した車椅子エルゴメータを用いて車椅子駆動時の発揮パワー及び駆動動作の測定を行った。車椅子競技用の車椅子は日常生活用の車椅子と異り、車輪が路面に垂直ではなく内側に傾いている(ネガティブキャンバー)ため、車輪が路面に垂直な場合に比べ路面抵抗が増加する。本研究で用いた車椅子エルゴメータでは車輪が駆動力伝達用と車輪保持用の二つのローラーの間で回転するため路面(平面)との摩擦に比べさらに抵抗が増加する。このため、パワーの測定において、エルゴメータ側に設定した負荷に対し、駆動時に実際に加わる負荷(実負荷)が大幅に増大し、パワーの測定に大きな誤差を発生させる。このため、本研究では車椅子をエルゴメータ上に設置した状態でエルゴメータの設定負荷0で、エルゴメータをモーターで回転させることにより車輪とローラーの摩擦による負荷(残留負荷)の推定を試みた。すなわち、モーターとローラーの間にトルクメーターを装着し、モーターとローラーの間で発生するトルクを回転数とともに測定した。その結果、車椅子スポーツ用のキャンバーの付いた車椅子では残留負荷が極めて大きく、無視できないことが明らかとなった。そのため、駆動パワーの測定に当たっては、被験者が車椅子に乗った状態で、残留負荷を測定し、エルゴメータの設定負荷値を補正することにより、より正確な負荷値を計算しパワーの測定精度を向上させた。しかし、頚椎損傷者のように、もともと上肢によるパワー発揮能力が小さい被験者では始動時に、慣性付加も加わるため、相対的に負荷が大きくなり過ぎていた。そのため、パワー発揮能力の小さい被験者に対しては予めモーター駆動によってエルゴメータの回転数を定められた値にまで上げておき、モーター駆動が外れた直後より全力駆動することでパワーを測定した。本研究は主に、我々が開発した車椅子エルゴメータを用いて車椅子駆動におけるパワー発揮能力を測定している。平成18年度は開発した車椅子エルゴメータによるパワー測定上の問題点を解決し、駆動パワーの測定精度の向上のための方策および、パワー発揮能力の小さな被験者のための測定方法の改良を行った。平成19年度はこれらの改良された測定法に従い、車椅子エルゴメータ上での車椅子駆動によるパワー発揮を行わせ、データの収集を行った。データの収集は車椅子エルゴメータから得られる負荷、車輪の回転速度、駆動期、リカバリー期におけるパワーの変動だけでなく、それらをコンピュータに取り込み処理することによって、ピッチ、駆動時間、リカバリー時間、駆動輪の角加速度等を求めた。また、駆動時の身体の動きを同期された2台の高速度ビデオカメラで撮影し、駆動動作を3次元で分析した。最大パワーにつては、本研究のように車椅子エルゴメータを用いる場合は負荷の設定が極めて重要である。ヒトの最大筋パワー発揮には至適負荷が必要で、負荷が弱過ぎても、強過ぎても最大パワーが得られないことはよく知られている。本研究では予備実験でおおよその負荷値を推定しておき、それより小さめの負荷から出発して最大駆動でのパワーの測定を数回繰り返すことにより、最大パワーが得られると予想される負荷値を推定し、その負荷値を用いて最大駆動テストを行い、最大パワーを決定した。もともと上肢によるパワー発揮能力が小さい被験者(頚椎損傷者)では、各被験者の至適負荷と最大パワー、最大駆動時の回転数と最大パワー、ピッチと最大パワーの間に相関関係が得られた。特に、ピッチと最大パワーの間には高い相関が得られた。車椅子エルゴメータを用いた車椅子駆動時の発揮パワーの測定においては、駆動系の摩擦によるパワーのロスは少ないものの、キャンバーの大きなスポーツ用のエルゴメータでは車輪の回転検出用のローラーと車輪のゴム製タイヤとの摩擦がかなり大きく、ここでのパワーのロスにより、測定された発揮パワーが過小に評価されるという問題が起きる。この問題を回避するため、本研究では被験者を車いすに乗せたまま、回転検出用のローラーをモーターで回転させ、モーターが発揮したトルクを測定し、ローラーとタイヤ間で消費されるパワーを予め計算しておくことにより、より正確な発揮パワーの測定が可能となった。このパワーのロスは人体と車椅子を合わせた車椅子系の重量と駆動の回転速度の積にほぼ比例し、ローラーとタイヤ間の摩擦(残留負荷)がほぼ車椅子系の重量と直線関係にあることが明らかとなった。身体運動におけるパワー発揮では、身体の部位によらず、与えられた負荷によって発揮し得るパワーは異ることが知られている。したがって、最大パワーの測定は最もパワーの発揮しやすい負荷の設定で行う必要がある。本研究における車椅子駆動パワーの測定においても、被験者の障害の程度(具体的には上肢の最大筋力)によって、最大パワーの出現する負荷値が大きく異なる。

本研究では、無負荷(残留負荷のみ)から5段階の異負荷値を設定し、各々の負荷で10秒程度の全力駆動を行わせ、各負荷での発揮パワーを予め測定した。得られた結果から、負荷とパワーの関係を2次曲線で近似し、パワーが最大となる最適負荷値を推定し、その負荷値で最大パワーの測定を行った。この方法により、最大値が最も出やすい負荷による最大パワーの測定が可能となった。
音楽演奏表情データベースPEDBの拡充とその実践的活用

申請者らは200曲超のピアノ演奏名演を分析し、テンポ推移、各音の打鍵時刻や音量を変位データとして記述した音楽演奏表情データベース(PEDB)を構築し、一般公開を進めてきた。PEDBは、演奏分析や演奏の表情付けシステム開発を目的として、国内外約50研究機関で使用されてきたが、近年のデータ処理技術の向上に伴い、その増強に対する期待が高まっている。本申請研究では、MIDIピアノを利用して数100事例規模のデータ増強をはかる。さらに、コンテスト入賞歴のあるピアニストの協力を得て、フレーズ、頂点音等、演奏の素性となる音楽構造のデータセットを取得し、そのデータベース化を進め、また、音楽教育分野を含めたデータベースの展開利用をはかることを目的とした。研究期間中、12名のピアニストによる合計443演奏を収録し、あわせて、演奏の素性となるフレーズ構造に関する聞き取りを実施し、電子的に配布可能な音楽演奏表情データベースとして取りまとめた。また、データベース制作状況やそのために開発したツール群、成果について、関連国際会議で合計4度の発表を行うなど、アウトリーチ活動についても積極的に展開した。2019年4月現在、データ公開に向けての諸作業を進めており、同年5月より、正式に、http(s)://crestmuse.jp/pedb2/から公開予定である。なお、「演奏者から聴取者への意図の伝達」を取り扱った研究テーマが挑戦的研究(萌芽)として採択されており、本研究成果を基盤とした新たな研究も展開されつつある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。申請者らは200曲超のピアノ演奏名演を分析し、テンポ推移、各音の変位時刻や音量を変位データとして記述した音楽演奏表情データベース(PEDB)を構築し、一般公開を進めてきた。研究初年度は、データベース全体像の策定、収録曲目の設定、データ収録のワークフローの確立、1名のピアニストを中心とした多数作品のデータ収録を行うことを目標とし、約120演奏の収録、あわせて、演奏の素性となる音楽構造に関する聞き取りを完了した。年度末に収録スタジオが使用できないというトラブルが生じたが、その分を翌年度早期の段階で繰り越し実施することができた。この件への対応も含めて、演奏収録は順調に進捗している。初年度の段階で一定の成果が得られたため、2年目(平成29年度)の段階で、国内外の学会・研究会で発表を実施する。また、今年度中に、約180曲の演奏の収録を実施する。本申請研究では、MIDIピアノを利用して数100事例規模のピアノ演奏の収録を行い、データベースとして公開することを目標としている。初年度の段階で、データ収録のワークフローを確立するとともに、約120演奏の収録を完了していることから研究が順調に進捗していると判断される。研究初年度は、データ収録のワークフローの確立と、1名のピアニストを中心に、多くの作品のデータ収録を行うことを中心課題とした。本年度(2年目)は、ピアニストの数を増やしての演奏収録を課題とした。これまでに、8名のピアニストによる約300演奏の収録を実施し、あわせて、演奏の素性となる音楽構造に関する聞き取りを完了した。本研究のアプローチ、これまでに得られた成果を、3件の査読付きの国際会議で発表するなど、アウトリーチ活動についても順調に進んでいる。平成30年は、研究最終年度にあたり、140演奏の追加収録を実施するとともに、データ公開に向けての諸作業を実施の上、データベースの一般公開を行う計画である。本研究においては、構造情報を伴った数100事例の規模の音楽演奏表情データベースの構築を目的としてきたが、本年度(2年目)の段階で、300演奏事例の収録を完了した。H30年度は、およそ140演奏の収録を予定しており、これにより目標のデータ規模を達成することが見込まれる。これらより、研究は順調に進展していると判断される。

申請者らは200曲超のピアノ演奏名演を分析し、テンポ推移、各音の打鍵時刻や音量を変位データとして記述した音楽演奏表情データベース(PEDB)を構築し、一般公開を進めてきた。PEDBは、演奏分析や演奏の表情付けシステム開発を目的として、国内外約50研究機関で使用されてきたが、近年のデータ処理技術の向上に伴い、その増強に対する期待が高まっている。本申請研究では、MIDIピアノを利用して数100事例規模のデータ増強をはかる。さらに、コンテスト入賞歴のあるピアニストの協力を得て、フレーズ、頂点音等、演奏の素性となる音楽構造のデータセットを取得し、そのデータベース化を進め、また、音楽教育分野を含めたデータベースの展開利用をはかることを目的とした。研究期間中、12名のピアニストによる合計443演奏を収録し、あわせて、演奏の素性となるフレーズ構造に関する聞き取りを実施し、電子的に配布可能な音楽演奏表情データベースとして取りまとめた。また、データベース制作状況やそのために開発したツール群、成果について、関連国際会議で合計4度の発表を行うなど、アウトリーチ活動についても積極的に展開した。2019年4月現在、データ公開に向けての諸作業を進めており、同年5月より、正式に、http(s)://crestmuse.jp/pedb2/から公開予定である。なお、「演奏者から聴取者への意図の伝達」を取り扱った研究テーマが挑戦的研究(萌芽)として採択されており、本研究成果を基盤とした新たな研究も展開されつつある。これまでに得られた成果について、国内外の会議・研究会にて発表する。約180曲の収録を実施する。現時点で、300演奏の収録が完了しており、研究は予定通りに進捗している。引き続き、計画通り研究を実施し、H30年度上期は140演奏の追加収録を予定している。H30年度下期はデータ公開に向けての諸作業を実施し、データベースの一般公開を行うとともに、関連学会での成果発表、アウトリーチ活動を展開する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
有界平均振動をもつ関数と関連する諸問題

有界平均振動をもつ関数は、Poisson積分を利用して特徴づけられるが、これに類する現象が、より広い特異積分(別添「研究成果報告書」第1部参照)に対しても成立することが判明した。とくに、Fejer核を利用することができるので、三角多項式の枠内での特徴づけが可能になる。この事実は(Fefferman-Steinの双対定理を用いれば利用しなくてもすむが)、有界平均振動をもつ関数の空間におけるBernstein型不等式の証明に利用することができる。これは、研究の中心課題に直接結びつく成果である。分担課題「関数近似論」については、周期関数の三角多項式による近似(渡利担当)、連続関数の正値指数型作用素による近似(佐藤担当)についてそれぞれ若干の知見が得られ、前者は早稲田大学理工学部談話会で、後者は1986年度「実解析セミナー」で発表された。それらの内容についても別添「研究成果報告書」を参照されたい。分担課題としては、この他に当初「作用素環論の研究」があったが、分担者羽毛田穰祐が途中で渡米したため研究組織から離脱し、この分担課題についての研究は中断のやむなきに至った。Hardy空間の理論を関数近似論から再構成する試みも成功したかに見えたが、不完全な部分のあることが東北大学金子誠氏によって指摘された。その欠陥は目下のところ克服されていない。
成長軟骨骨化におけるカルパインの役割

内軟骨性骨化は成長軟骨や骨折の治癒機転でみられる重要な骨形成過程で、まず軟骨細胞によって軟骨が形成され、この軟骨が骨化するという2段階の過程をとる。本研究では内軟骨性骨化にm-カルパインがどのように関与しているかを解明する目的で、ラット肋軟骨から成長軟骨細胞を採取し遠沈管内高密度培養を行った。培養15日目以降に培養軟骨細胞はアルカリフォスファターゼ活性の増加を伴って肥大化し、培養21日目以降、軟骨基質の石灰化を生じた。細胞塊と培養液中のm-カルパイン活性は、培養軟骨細胞の分化に伴い経時的に増加した。細胞塊及び培養液中のm-カルパイン量は経時的にImmunoblotで増加し、免疫組織染色で軟骨細胞中のm-カルパインが細胞の肥大化に伴って経時的に増加することが観察された。軟骨細胞の肥大化が生じる培養15日目からカルパスタチンを投与すると、濃度依存性に細胞塊中のカルシウム含量が減少した。軟骨細胞が肥大化してない培養14日目と、軟骨細胞が肥大化し基質石灰化が生じている培養28日目の細胞塊から抽出したプロテオグリカンモノマーの組成を比較すると、軟骨細胞分化と共に分子量の大きいモノマーが減少していた。このモノマーの減少は、培養15日目からE-64cを投与することで阻害された。また培養15日目からE-64cを投与した細胞塊と投与しない細胞塊のプロテオグリカン重合体の組成を培養28日目の時点で比較すると、E-64c投与により分子量の大きい重合体が増加していた。m-カルパイン量及びその活性が軟骨細胞の分化に伴い増加することは、本酵素が軟骨細胞の分化と基質石灰化に関与することを示している。またカルパインの阻害蛋白であるカルパスタチンで基質石灰化が抑制されたことは、カルパインが軟骨基質石灰化を促進していることを裏付ける結果である。
すばる望遠鏡による太陽系外惑星・若い星の星周構造の撮像観測

1995年の太陽系外惑星の間接的発見以来、多くの系外惑星が間接的に発見されている。それらによって我々の太陽系とは異なる様々な惑星系の存在が明らかになりつつある。このような惑星系の多様性と、若い天体の周りに存在する惑星系の母体となる原始惑星系円盤との関連性を解明することは星・惑星形成研究の重要な課題である。すばる望遠鏡用赤外線カメラCIAOは、原始惑星系円盤と系外惑星を直接撮像するために必要な機能を持つユニークな装置である。すばる望遠鏡と補償光学の使用により、0.1秒角を切る世界最高解像度が得られ、円盤構造とその詳細を捉えることができる。このような観点から、報告者は原始惑星系形成の理解と系外惑星直接撮像を狙い、若い星の観測と解析を行っている。ここでは、その成果を報告する。若い太陽型星から成る連星を観測した。データの解析と理論計算を組み合わせた本研究での重要な結果は以下5点である。(1)主星と伴星の双方に付随する双子の原始惑星系円盤を検出することに成功した。(2)円盤間のガス移動と双子円盤ガスの衝突ショックに起因している主星と伴星の円盤を繋ぐブリッジを検出した。(3)外部物質貯留層からのガスの流れに対応している、主星円盤へと繋がるスパイラルアームを検出した。(4)close binaryとwide binaryの回転方向が逆方向である三重星システムを観測的に初めて発見した。(5)円盤の回転方向と、円盤の中心に位置しているbinaryの回転方向が逆回転であるシステムを観測的に初めて発見した。本観測は、連星形成理論と比較可能な最初の直接観測データであったため、形成過程における物質の相互作用を観測的に解明した初めてのケースとして、理論家の興味を喚起した。本研究をきっかけに、実存する連星系形態に基づいた星・惑星形成の理解の発展が児込まれる。すばる望遠鏡と補償光学の使用により、0.1秒角を切る世界高最解像度が得られ、円盤構造とその詳細を捉えることができる。このような観点から、報告者は原始惑星系形成の理解と系外惑星直接撮像を狙い、若い星のサーベイ観測とその解析を行っている。ここでは、その中から最新の成果である一つの天体について、その成果を報告する。若い太陽型星から成る連星を観測した結果、主星と伴星の双方に付随する双子の原始惑星系円盤を撮影することに初めて成功した。さらに重要な点は、外部の物質貯留層から惑星材料を提供する、二つの円盤を繋ぐ腕を発見したことである。この発見によって、主星と伴星が相互作用をしながら進化する原始惑星系の存在を初めて観測的に実証した。本観測は、連星形成理論と比較可能な最初の直接観測データであったため、形成過程における物質の相互作用を観測的に解明した初めてのケースとして、理論天文学者の興味を喚起した。本研究をきっかけに、実存する連星系形態に基づいた星・惑星形成の理解の発展が見込まれる。また本年度は、査読論文や学会において研究成果の発表も数多く行った。
改良型嫌気性消化法による汚泥中リンおよび重金属の除去・回収に関する実証研究

本研究は、酸加熱を組み込む改良型嫌気性消化法において、リンの効率的回収も同時に試みたものである。まず、下水汚泥の嫌気性消化に中間処理または後処理の形態で酸加熱処理(170°C、1時間、pH 56:硫酸使用)を組み込んだところ、コントロールに比べて1536%も汚泥分解率が高まり、汚泥脱水性も向上した。リンについては、下水汚泥中の2243%を溶出・回収できることがわかった。この改良型嫌気性消化法の影響を水処理系も含めた下水処理システム全体で検討したところ、水処理系への影響はわずかであると推定された。よって、汚泥量の減少、脱水性の向上やリンの回収には本法は有効であると結論付けられた。さらに、嫌気性消化汚泥にバクテリアリーチング法を適用すると、有害な重金属である銅を84%以上、亜鉛を94%以上除去できることが明らかになった。本研究は、酸加熱-後処理を組み合わせた改良型嫌気性消化法を下水汚泥に適用し、固形物の分解およびメタンガスの生成を改善させながら、酸加熱処理液から高濃度に溶出するリンおよび重金属を除去・回収しようと試みるものである。リンあるいは重金属が十分に除去された汚泥は、セメント原料や肥料として付加価値が高くなる。同時に、リンと一部重金属は枯渇が心配されており、その回収・再利用に役立てることができる。最終的な研究目的としては、提案した新規の下水処理システムが、安定かつ十分に有機物、窒素およびリンを下水から同時除去しながら極力汚泥の発生を抑制し、メタン回収量を増し、そしてリンあるいは重金属も回収できることを、実下水を用いたベンチスケール実験によって実証することである。平成20年度は、酸加熱-後処理を組み込んだ二段嫌気性消化法の嫌気性消化性(固形物分解、メタン発生、汚泥脱水性)とリン溶出への効果・影響を水処理系も含めた下水処理システム全体で検討した。また、溶出したリンをリン酸マグネシウムアンモニウム(MAP)法を適用することによって、下水汚泥からのリン回収も試みた。実験の結果、SS65%、VSS75%という高い固形物減少率が得られた。メタン発生量と汚泥脱水性については、硫酸塩還元の影響もあって向上が見られなかった。加熱処理による着色は、脱離液の色度が流入汚泥の約1.5倍の増加にとどまり(返流負荷量としては処理水の約3%に相当)、水処理系への影響はわずかであると考えられた。リンについては流入汚泥の43%、脱離液中の62%が回収され、本法の有効性が実証された。本研究は、加熱処理を組み合わせた改良型嫌気性消化法を下水汚泥に適用し、固形物の分解およびメタンガスの生成を改善させながら、加熱処理液から高濃度に溶出するリンおよび重金属を除去・回収しようと試みるものである。本年度は、下水汚泥中のリンを溶出・回収することを中心に検討した。リン溶出方法として硫酸塩還元-硫化物溶出法と名付けた方法を適用し、1)一段嫌気性消化および2)二段嫌気性消化に酸加熱処理を組み込む二つのプロセス形態で実験を実施した。硫酸塩還元-硫化物溶出法は、嫌気性消化に添加された硫酸イオンが微生物によって硫化物イオンに還元され、これがリン酸鉄と反応してリン酸を溶出するものである(2FePO_4+3S^<2->→2FeS_2+2PO_4^<3->)。酸加熱処理は170°C,1時間,pH約5(硫酸使用)で実施し,一段消化(35°C,HRT20日)では前処理として,二段消化(第一槽:55°C,HRT5日,第二槽:35°C,HRT15日)では中間処理として組み込んだ.106日間の連続運転の結果,一段消化コントロール48.7%,同酸加熱処理65.8%,二段消化コントロール52.7%,同酸加熱処理67.6%のVSS減少率が得られ,酸加熱処理によって大幅に汚泥分解が高まった.また,汚泥脱水性が著しく向上し,リン酸溶出量も増加した.

一方,メタン生成量に変化は少なく,多量の色度生成も確認された.よって,汚泥量の減少,脱水性の向上やリンの回収には酸加熱処理は有効であると結論付けられた.本研究は、加熱処理を組み合わせた改良型嫌気性消化法を下水汚泥に適用し、固形物の分解およびメタンガスの生成を改善させながら、加熱処理液から高濃度に溶出するリンおよび重金属を除去・回収しようと試みるものである。リンあるいは重金属が十分に除去された汚泥は、セメント原料や肥料として付加価値が高くなる。同時に、リンと一部重金属は枯渇が心配されており、その回収・再利用に役立てることができる。まず、酸加熱-後処理方式において加熱処理温度を150°Cに下げたところ、VTS減少率70.8%、VSS減少率73.5%という、通常の嫌気性消化法よりも相当高い固形物減少率が得られた。また、酸加熱処理によって色度の生成が見られたものの、加熱処理温度が170°Cであった2年前の結果の半分以下の濃度であった。次に、酸加熱処理された汚泥を直接脱水する酸加熱-後処理-直接脱水方式(加熱処理温度170°C)を実施したところ、加熱処理汚泥の脱水性として1.4秒-CST/g/L-SSが得られ、また、簡易遠心試験による脱水ケーキ含水率は約79%まで低下した。この結果から、本方式は無薬注脱水が可能な方式であると考えられた。酸加熱-後処理方式においては酸として硫酸を用いたが、消化汚泥からのリン酸溶出が増大することが実証された。これは、昨年までと同様に、リン酸鉄が硫酸塩還元で生成した硫化水素と化学的に反応することによって生じると推測された。
ピロリ菌型メナキノン生合成経路酵素群の立体構造解析及び反応機構解明

近年、放線菌や高度好熱菌、ピロリ菌等において新たなメナキノン(ビタミンK2)生合成経路が発見された。そこで、本研究では新規メナキノン生合成経路に関わる酵素の反応機構解明を目的としてX線結晶構造解析による立体構造解析を実施した。まず、高度好熱菌由来MqnDと生成物や生成物類似体との複合体結晶、次に、MqnD(H145A)変異体と基質cDHFLとの複合体結晶のX線結晶構造解析を行った。その結果、最高1.5Å分解能での立体構造解析に成功し、基質や生成物の認識機構、活性部位残基の同定や詳細構造の解明等により、新規メナキノン生合成経路に関わる酵素の反応機構解明につながる十分な成果が得られた。近年、放線菌や高度好熱菌、ピロリ菌等において従来知られていなかったメナキノン(ビタミンK2)生合成経路が新たに発見された。ヒト等は別の生合成経路を持つため、新規メナキノン生合成経路にある酵素群は、ピロリ菌等の病原菌に特異的な阻害剤開発の分子標的になりうると考えられる。そこで、本年度は新規メナキノン生合成経路の酵素の一つであるMqnDの反応機構解明を目的として、His145をAlaに変異させたMqnD(H145A)の変異体とMqnDの基質cyclic de-hypoxanthinyl futalosine (cDHFL)との複合体結晶を作製し、X線結晶構造解析により立体構造解析を行った。T.thermophilusHB8由来のMqnD(H145A)を大腸菌BL21Star(DE3)株を用いて大量発現し、熱処理による粗精製や各種カラムクロマトグラフィーにより、6 mg/mlの精製タンパク質溶液500μlを得た。これを用いてハンギングドロップ法により結晶化し、結晶ドロップ中に基質cDHFLを加えることで複合体結晶を作製した。KEK放射光科学研究施設(Photon Factory)においてX線回折測定を行い、分子置換法により立体構造解析を行ったところ、MqnD(H145A)変異体と基質cDHFLの複合体について、1.5Å分解能で立体構造解析に成功した。cDHFLは、ドメイン間のポケット部位に環状構造を保って結合していた。この構造より、フラノース五員環が閉じた状態のまま基質が酵素に結合し、初期反応が開始されることが示唆された。また、H145A変異体で基質cDHFLの反応段階が全く進行していないことや基質の結合状態から、His145が触媒塩基として働いて、プロトンの引き抜きから反応が開始される脱離反応機構である可能性が推察され、MqnD酵素反応機構に関する新たな重要知見が得られた。近年、放線菌や高度好熱菌において従来知られていなかったメナキノン(ビタミンK2)生合成経路が新たに発見された。この新規メナキノン生合成経路を持つ微生物の中には、病原菌であるHelicobacter pyloriやCampylobacter jejuni等が含まれ、ヒトや乳酸菌等の共生微生物はこの経路を持たない。そのため、新規メナキノン生合成経路にある酵素群は、病原菌に特異的な阻害剤開発のターゲットになりうると考えられる。そこで、本研究では新規メナキノン生合成経路に関わる酵素の反応機構解明を目的として、まず、今年度は、高度好熱菌由来MqnD-生成物・生成物類似体複合体およびピロリ菌由来プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)の立体構造解析を行った。MqnD-生成物・生成物類似体共結晶構造では、生成物・生成物類似体が大小2つのドメイン間のポケット部位に結合し、アミノ酸側鎖や主鎖と生成物のカルボキシ基酸素原子との間で水素結合を形成していた。また、生成物と疎水結合を形成しているアミノ酸残基も見出された。また、他種間でも高度に保存されており、活性中心の触媒残基や反応中間体の安定化に寄与している可能性のある残基も見出された。さらに、この結果を受けて、MqnD-基質共結晶作成に向けて、MqnD活性部位変異体の作製と結晶化検討を行った。一方、ピロリ菌由来PNPの結晶構造は、α/β構造を持つ分子が6量体を形成し、高さ60オングストローム、直径100オングストロームの円盤型の全体構造をとっていた。各モノマーは10本のβシートの周りに7本のαへリックスが位置する構造を持ち、交互に上下反転した向きで6量体に会合していることを明らかにした。ヒト等は別の生合成経路を持つため、新規メナキノン生合成経路にある酵素群は、ピロリ菌等の病原菌に特異的な阻害剤開発の分子標的になりうると考えられている。そこで、本年度は新規メナキノン生合成経路の酵素の一つであるMqnDのさらなる反応機構の解明を目的として、メナキノン生合成経路酵素MqnD(野生型)結晶中で基質と反応させた後に、X線結晶構造解析による立体構造解析を行った。T. thermophilusHB8由来のMqnDを大腸菌BL21Star(DE3)株を用いて大量発現し、熱処理による粗精製や各種カラムクロマトグラフィーにより、精製タンパク質溶液を得た。

これを用いてハンギングドロップ法により結晶化し、結晶ドロップ中に基質cDHFLを加えることで結晶中で反応を進行させた。その後、結晶を液体窒素で凍結し、KEK放射光科学研究施設(Photon Factory)においてX線回折測定を行い、分子置換法により立体構造解析を行った。その結果、従来から同定されていた1,4-dihydroxy-6-naphthoateの電子密度が確認され、確かに結晶中で酵素反応が進行することがX線結晶構造解析により確認された。その他に、X線結晶構造解析の過程で解釈に時間を要する未解明の電子密度を発見した。このことは新奇な予想を超える結果につながる可能性が高いため、当初計画より研究期間を1年間延長し、さらに慎重を期して詳細な実験や解析を行うこととした。近年、放線菌や高度好熱菌、ピロリ菌等において従来知られていなかったメナキノン(ビタミンK2)生合成経路が新たに発見された。ヒトはそれとは別の生合成経路を持つため、新規メナキノン生合成経路にある酵素群は、ピロリ菌等の病原菌に特異的な阻害剤開発の良い分子標的になりうると考えられている。そこで、本研究では新規メナキノン生合成経路に関わる酵素の反応機構解明を目的としてX線結晶構造解析による立体構造解析を実施した。まず、高度好熱菌由来メナキノン生合成系酵素MqnDと生成物や生成物類似体との複合体結晶、次に、MqnD(H145A)変異体と基質cDHFLとの複合体結晶のX線結晶構造解析を行った。その結果、最高1.5Å分解能での立体構造解析に成功し、生成物や基質等は、ドメイン間の活性ポケット部位に結合していた。特に詳細な活性部位の構造解析より、基質のフラノース五員環が閉じた状態のままで酵素に結合して、初期反応が開始されることが示唆された。また、MqnD(H145A)変異体では、基質cDHFLの反応段階の進行が見られないことや基質の結合認識状況から、His145が触媒塩基として働いて、プロトンの引き抜きから反応が開始される脱離反応機構の可能性が推察された。さらに、MqnD結晶中で基質と一定時間反応させた後に液体窒素で凍結してX線結晶構造解析を行ったところ、結晶中でも酵素反応が確かに進行しており、生成物1,4-dihydroxy-6-naphthoateの電子密度が確認されるとともに、反応の途中過程を示唆する新たな電子密度も発見し、MqnD酵素反応機構に関する新奇な知見が得られた。また他にも、ピロリ菌由来プリンヌクレオシドホスホリラーゼ(PNP)の立体構造解析に成功し、反応機構の理解につながる成果が得られた。以上の結果、新規メナキノン生合成経路に関わる酵素の反応機構解明につながる十分な成果が得られたことより、現在、これらの成果をとりまとめて複数の学術論文を執筆中である。近年、放線菌や高度好熱菌、ピロリ菌等において新たなメナキノン(ビタミンK2)生合成経路が発見された。まず、高度好熱菌由来MqnDと生成物や生成物類似体との複合体結晶、次に、MqnD(H145A)変異体と基質cDHFLとの複合体結晶のX線結晶構造解析を行った。その結果、最高1.5Å分解能での立体構造解析に成功し、基質や生成物の認識機構、活性部位残基の同定や詳細構造の解明等により、新規メナキノン生合成経路に関わる酵素の反応機構解明につながる十分な成果が得られた。本研究課題で第一目標としていた高度好熱菌由来MqnD-
粘弾性/圧電フィルム層ユニットを有するCFRP積層材の制振/耐損傷性能評価

本研究では,粘弾性フィルムと圧電素材を組み合わせた層ユニットを導入することによるCFRP積層材の制振/耐損傷性能向上のメカニズムについて,主にモードひずみエネルギ法的アプローチを採りながら,FEM数値解析から詳しく探究した.さらに,ダンピングシートを挿入したCFRP積層材を実際に成形し,インパクトハンマ加振試験および落錘衝撃試験をそれぞれ実施し,本研究で提唱する積層構造材料技術の有効性を実験的に評価する目途をつけた.本研究では,粘弾性フィルムと圧電素材を組み合わせた層ユニットを導入することによるCFRP積層材の制振/耐損傷性能向上のメカニズムについて,主にモードひずみエネルギ法的アプローチを採りながら,FEM数値解析から詳しく探究した.さらに,ダンピングシートを挿入したCFRP積層材を実際に成形し,インパクトハンマ加振試験および落錘衝撃試験をそれぞれ実施し,本研究で提唱する積層構造材料技術の有効性を実験的に評価する目途をつけた.本研究では,軽量・高強度構造材として注目されている炭素繊維強化プラスチック(CFRP)積層材へ,粘弾性素材と圧電素材を組み合わせた新たな層ユニットを導入し,その制振/耐損傷性能の飛躍的な向上及び機能化/知能化を目指す.その為に,この粘弾性/圧電フィルム層ユニットによるCFRP積層材の制振/耐損傷性能向上のメカニズムについて,主にモードひずみエネルギ(MSE)法的アプローチをとりながら,綿密なる試験測定,数値解析(有限要素法(FEM)による構造一圧電連成解析)の両面を駆使し探究する。本年度は,まず,FEM数値解析から,粘弾性/圧電フィルム層ユニットの性能を評価・検討した.数値解析には,汎用有限要素法解析コードANSYSを用いた.解析モデルのサイズは,長手方向200mm,幅10mmのCFRP積層はりである.粘弾性/圧電フィルム層ユニットとして,TYPE-A:粘弾性一圧電一粘弾性(3層)およびTYPE-B:粘弾性-圧電-粘弾性-圧電-粘弾性(5層)の2種類を検討した,本数値解析の結果より,印加電圧に応じた圧電層の伸縮にともない粘弾性層中に大きなせん断ひずみを発生させることができていることを定量的に確認した。MSE法によれば,粘弾性層へのこのような大きなせん断ひずみの蓄積が示されたことは,構造体全体としての制振性能・耐損傷性能の向上が期待できることを示唆している。さらに,加振試験およびハイスピードカメラ動画解析により,層間はく離損傷したCFRP積層供試体の振動減衰特性を詳しく測定し,本研究において提唱する粘弾性/圧電フィルム層ユニットの制振/耐損傷性能を実測するための計測装置の設計・製作,およびその動作確認までを実施することができた。本研究では,軽量・高強度構造材として注目されている炭素繊維強化プラスチック(CFRP)積層材へ,粘弾性素材と圧電素材を組み合わせた新たな層ユニットを導入し,その制振/耐損傷性能の飛躍的な向上及び機能化/知能化を目指す.その為に,この粘弾性/圧電フィルム層ユニットによるCFRP積層材の制振/耐損傷性能向上のメカニズムについて,主にモード"ひずみエネルギ"(MSE)法的アプローチをとりながら,綿密なる試験測定,数値解析(有限要素法(FEM)による構造-圧電連成解析)の両面を駆使し探究する.本年度も,汎用有限要素法解析コードANSYSを用いたFEM数値解析から粘弾性/圧電フィルム層ユニットの性能を評価・検討した.粘弾性/圧電フィルム層ユニットとして,TYPE-A:粘弾性-圧電-粘弾性(3層)およびTYPE-B:粘弾性-圧電-粘弾性-圧電-粘弾性(5層)の2種類を検討し,本数値解析の結果より,印加電圧に応じた圧電層の伸縮にともない粘弾性層中に大きなせん断ひずみを発生させることができていることをこれまでよりもさらに高精度に確認できた.MSE法によれば,粘弾性層へのこのような大きなせん断ひずみの蓄積が示されたことは,構造体全体としての制振性能・耐損傷性能の向上が期待できることが示唆されている.さらに,中央加振法によるCFRP積層供試体の振動減衰特性評価試験を粘弾性/圧電フィルム層ユニットを有する供試体に対して実施した.ただし,圧電フィルム層への電圧印加によるアクチュエータ機能の実験的な評価については次年度の課題とした.さらに,本年度は,新たに落垂衝撃試験装置の設計・製作も実施した.試験装置の試運転は完了したので,次年度に,作成した供試体に対する耐損傷性評価をこの試験装置を用いて実施する予定である.炭素繊維強化プラスチック(Carbon fiber Reinforced Plastics : CFRP)は,アルミ合金よりもさらに軽量・高強度で,かつ圧延鋼板と同程度の剛性を有し,一体成形性にも優れており,今日では,航空機・高速鉄道車両・自動車などに革新的な軽量化を施すために欠くべからざる構造材料である.ところで,このCFRP積層材は,曲げ/ねじり剛性の増加に伴う共振点の高周波数側シフトや振動減衰能が小さいことなど,制振特性に問題がある.また,層内樹脂割れ(マトリックスクラック)や層間はく離(デラミネーション)といった積層材特有の損傷の発生・進展をどう防ぐかという耐損傷設計も重要であり,今後のさらなる普及に向けて,CFRP積層材の制振/耐損傷性能の向上や機能化/知能化を図る材料技術の開発が望まれている.本研究では,CFRP積層材へ,粘弾性素材と圧電素材を組み合わせた新たな層ユニットを導入することによるCFRP積層材の制振/耐損傷性能向上のメカニズムについて,主にFEM数値解析から探究することを試みた.

さらに,ダンピングシートを中央層間に挿入したCFRP積層材を実際に成形し,インパクトハンマ加振/強制加振試験およびハイスピードカメラを活用した落錘衝撃試験もそれぞれ実施し,特に本供試体の制振/耐損傷性能を実測し,本研究で提唱する積層構造材料技術の効果を実験的に裏付ける道筋をつけることができた.本研究成果により,FEM数値解析と実験モード解析とをハイブリッドに組み合わせて,本研究で提唱する粘弾性/圧電フィルム層ユニットによるCFPR積層材のアクティブ制振/耐損傷性能の高精度評価,さらには最適化および知能化を目指していくことが可能となった.供試体の設計製作とFEM数値解析については,概ね予定通り進行しているが,中央加振法による供試体の振動・減衰特性の実験的評価が,高感度センサーの必要性が判明したり,ノイズ除去等で手間取り,本格的な測定が次年度(最終年度)にずれ込むこととなっている.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方策としては,問題点(高感度センサーの準備など)はすでに整理させているので,それを解決した上で,計画した内容を実施できるように,ペースアップして,研究を進めていくことにしている.落垂衝撃試験についても急ピッチで結果を出してゆきたい.ただし,圧電フィルムへの電圧印加によるアクチュエータ効果および非線形振動現象の解明については,場合によっては,当該研究では,その足掛かりを形成するところまでにとどまることも可能性として残している.24年度が最終年度であるため、記入しない。
放射性肺線維症における線維芽細胞のサイトカインレセプター発現とその制御

我々は肺癌をはじめ乳癌、縦隔腫瘍などに対する放射線療法の副作用として生じる肺線維症の病態を明らかにする目的でラットを用いた放射線肺線維症のモデルを作製した。昨年度までの研究で血液プロテアーゼの一つであるトロンビンが放射線肺線維症における線維芽細胞の増殖と線維化に関与する可能性を示し、報告した。本年度は、さらに本モデルにおいてトロンビン以外の種々のプロテアーゼ発現を測定した結果、aminopeptidase属の一つであるCD13/aminopeptidase N発現が放射線肺臓炎の時期に増強していることを見出した。特に放射線照射による炎症および免疫担当細胞浸潤の著明な照射4週後にその発現は著明であった。最近我々はCD13/aminopeptidase NがTリンパ球に対する細胞遊走活性をもつことを見出した。そこで、放射線肺臓炎を発症したラット肺に高い発現がみられたCD13/aminopeptidase Nの本症におけるリンパ球浸潤への関与を検討した。放射線照射4週目のラットの気管支肺胞洗浄液中には高いCD13/aminopeptidase N活性とリンパ球遊走活性がみられた。さらに、CD13/aminopeptidase N阻害剤であるbestatinで洗浄液を処理することによって洗浄液中のリンパ球遊走活性が低下した。これらの成績は、CD13/aminopeptidase Nが放射線肺臓炎におけるリンパ球の病巣への遊走に関与していることを示し、CD13/aminopeptidase N阻害剤が放射線肺臓炎の治療に有用である可能性を示す。我々は放射線療法の副作用として生じる肺線維症の発症機序を解明する目的でラットを用いて放射性肺線維症のモデルを作製し、免疫学的検討を行った。基礎的検討として、ラット肺に放射線(15rad)を一回照射することで人の放射線照射後に類似した肺線維化病変が作成できることを組織学的に確認した。結果として、放射線照射後2-8週後には炎症細胞浸潤及び線維芽細胞増殖を主体とする間質性肺炎、その後膠原線維の増生による肺線維症の像がみられた。そこで、我々は間質性肺炎が最も強くみられた4週目に着目し、その後の肺の線維化の進展に関与する因子を探る目的で研究を行った。放射線照射4週後にラット肺を摘出し、酵素処理にて肺線維芽細胞を得た。肺の線維化病変ではinterleukin-1,8等のproinflammatory cytokineやPDGF,TGF-beta等のfibrogenic cytokineが関与していることが報告されている。我々は、特に線維芽細胞増殖因子及び遊走因子として知られているPDGFに注目し、線維芽細胞上のPDGF受容体の発現を測定し、対象ラットと放射線照射ラットで比較した。その結果、放射線照射ラットから得られた肺線維芽細胞上のPDGF受容体は、対象群のそれと比較して数、親和性ともに増強していることが分かった。さらに放射線照射ラットの線維芽細胞は、対象群に比べてPDGFに対するin vitroでの遊走能が増加していた。これらの結果は、放射線照射により線維芽細胞上のPDGF受容体数が増加するとともにその親和性も増し、PDGFに対する遊走能としてみた反応性が増していることを示す。今後は、放射線による線維芽細胞上のPDGF受容体発現増強の機序と放射線肺繊維症の病態への関与を明らかにしていくとともに、PDGF以外のサイトカインに対する受容体発現の調節機構についても検討する予定である。我々は放射線療法の副作用として生じる肺線維症の発症機序を解明する目的でWistar ratを用い放射線(15rad)を一回照射することで放射性肺線維症のモデルを作製した。組織学的には放射線照射後2-8週後には炎症細胞浸潤及び線維芽細胞増殖を主体とする間質性肺炎、その後膠原腺維の増生による肺線維症の像がみられた。我々は、線維芽細胞増殖因子及び遊走因子として知られている血小板由来増殖因子(PDGF)に注目し、放射線照射ラットから得られた線維芽細胞上のPDGF受容体の発現が対象群のそれと比較して数、親和性ともに増強していることを明らかにした。