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中日国交断絶期の日本語習得者に関する研究

本研究は、まず、中日国交回復前の日本語教育機関の全体状況を解明した。次は、人物史研究として戦前の日本留学生徐祖正、旧植民地台湾出身者陳信徳、日本人居留民岡崎兼吉、新中国を支援した日本共産党教師団を取り上げ、日本語習得者や日本人教師が新中国の日本語教育に果たした役割を明らかにした。今年度は、主に4つの作業を行った。1つは、新中国が成立した1949年から中日国交が回復した1972年までの中日国交断絶期、とりわけ建国初期に日本語教育機関を設置した最初の3校、すなわち1949年に再開した北京大学、1950年に開校した東北軍区新聞学校(後、中国人民解放軍外国語学院)、1953年に開校した北京対外貿易専科学校(後、北京対外貿易学院、対外経済貿易大学)における日本語教育の歴史的流れ、教育目的、カリキュラム、教師の氏名や経歴、教材、学生の修学年数、定員、入学経緯、卒業後の進路など全容を解明した。なお、成果は公表した。2つは、前述した機関の日本語教師、主に1954年から30年間北京大学でお雇い日本人教師として日本語を教えていた岡崎兼吉の遺族を訪問し、残された日記など一次資料を入手し、分析を行った。岡崎兼吉に関する研究論文はほぼ完成しており、2010年度に発表・公開する予定である。3つは、植民地の台湾で生まれ、旧制第三高等学校や京都帝国大学卒という経歴を持つ北京大学の日本語教師陳信徳に関する資料を収集し、分析している。4つは、中国国家図書館をはじめ諸機関を調査し、1950-60年代の日本語教材32冊を収集した。北京大学東語系が編集したガリ版の『基礎日本語教科書』(1957-58年第一学期)や『日本語一年教材第一至十五課』(1960年、前書の修訂版)および『日三分析』(1958-59年第一学期)など貴重な教材を含む。現在、構成・内容から見た特徴や改訂の方針などについて分析を行っている。今年度は主に4つの作業を行った。1つは、12月に香港で開かれた第2回東アジア教師教育研究国際大会で「岡崎兼吉一新中国北京大学の日本語教育とともに歩んだ「老専家」」という論題で発表した。なお、原稿は全国専門誌に投稿中である。2つは、陳信徳に関する研究論文がほぼ完成しており、現在推敲中である。陳は新中国において最初に日本語文法を研究した人物であった。陳の研究を通じて戦前台湾植民地出身の日本語習得者の歩みを明らかにしたと同時に日中国交断絶期における日本語研究の到達点を解明できた。3つは、中国東北地方の日本語教育機関、とりわけ大連日語専科学校(大連外国語学院の前身)に関する史料を調査した。この学校は建国15年を経て中国の対日政策の必要から生まれたもので、日本共産党の援助により、20数名の日本人教師が日本語教育に携わった。この研究は、これまで注目されていない中日国交断絶期における中国と日本との密かな交流を解明し、中目国交回復の基盤となる日本語教育の実態に迫ることができると考える。以上の3つは、「研究実施計画」に示した内容である。今年度はこれに加え、4つ目として、陳信徳の研究を進める中で、元北京大学教授孫宗光の助言を得、これまで知られていなかった徐祖正の略歴が多少分かるようになった。徐は中華民国期の官費留日学生で、東京同文書院や東京高等師範学校を卒業して帰国した。日本自然主義文学者の代表、島崎藤村を中国に紹介した。中日国交断絶期における唯一の日本語・日本文学研究の教授であった。徐の研究を通じて戦前日本留学というルートで日本語を習得した徐の歩みを明らかにすることができると考える。今年度は主に3つの作業を行った。1つは、10月に京都大学で開かれた教育史学会第55回大会で「中日国交断絶期における唯一の日本語・日本文学教授-徐祖正」という論題で発表した。なお、原稿は『日本経済大学論集』第42巻に投稿中である。2つは、新中国、とりわけ文化大革命前の日本語研究の権威である陳信徳に関する研究を完成させた。これから公表する。3つは、大連日語専科学校の日本語教師の全体像を明らかにした。具体的には次の4点がある。1点目は、国交回復前の1964年から1965年の2年間、日本から24名の日本語教師が招聘された。大連日語専科学校は1964年に中国政府の対日工作、とりわけ対日貿易を担う実務人材の養成のために設立された。当時、中国政府が持っていた日本との「外交ルート」は両国共産党レベルのルートであった。24名の日本人教師はこの外交ルートによる要請に応じて開校まもない10月から順次赴任した。2点目は、24名の日本人教師の年齢層は20代から40代で、家族を連れて中国へ渡った者が多かった。元々夫婦共に日本語教師として招聘された者、また、夫に伴い渡中し、後に現地で日本語教師として採用された者も6名いた。

3点目は、24名の渡中前の職業を分析すると、小・中学校教師が最も多く、19名であった。その他、詩人1名、劇団員1名、会社員1名、大学新卒者1名、編集者1名であった。また、現地採用の6名は教師2名、主婦2名、会社員2名であった。4点目は、24名の学歴を調べたところ、東京大学卒2名を含み国立大学卒は16名、早稲田大学卒3名、立教大学卒2名、師範学校卒2名、高等女学校卒1名であった。日本社会のエリートであることが窺える。今年度は主に4つの作業を行った。1つは、12月に中国の上海市にある華東師範大学で開かれた第3回東アジア教師教育研究国際大会で「陳信徳ー中日国交断絶期北京大学の日本語教師」という論題で発表した。なお、原稿は『日本経大論集』第43巻に投稿中である。2つは、大連日語専科学校の設置経緯、中国人日本語教師の事情、入学生や卒業生など学生事情、カリキュラム、教科書といった内的事情を明らかにした。「本年度の研究実施計画」には一昨年度の日本人教師に関する研究成果と合わせて一本の論文とする予定であったが、分量が予想を遙かに超えたため、二本の論文に纏めた。平成25年度より順次公表する。3つは、北京対外貿易専科学校については、資料の収集やインタビューの整理ができたものの、論文化には至っていない。引き続き研究している。4つは、資料を含む30万字の研究報告書を作成したが、本テーマの氷山の一角にしか過ぎない。残された課題は山積しており、続けて研究する必要がある。「研究の目的」および「本年度の研究実施計画」で設定した3つの作業をほぼ完成させたが、2つ目の作業に記した成果の公表はやや遅れている。遅れの原因は考察に未熟な部分があり、手直しの時間がかなりかかったためである。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の期間は残り後1年である。この1年は、まず大連日語専科学校における日本語教育の全体像を明らかにする。次は北京対外貿易専科学校における日本語教育の全容について調査研究を行う。最後に4年間の研究成果をまとめる。これまでの作業を通じて、本研究の重要性は益々明らかになってきた。本研究期間を終えても長期的にこの研究に従事するつもりであり、2015年度くらいを目処に研究成果公開促進費を申請し、学術図書として公開するつもりである。
心不全に及ぼす慢性炎症の役割の解明

様々な治療薬の開発にも関わらず慢性心不全患者は減っていない。本研究では心リモデリングでのエクソソームを介した細胞間コミュニケーション機構を解析した。高血圧性心肥大モデル動物の血清ではマクロファージ(Mφ)由来のエクソソームが増加していた。また、アンジオテンシンII刺激したTHP-1-Mφ由来エクソソームは、冠動脈内皮細胞のJNKおよびp38 MAPKのリン酸化を亢進させ、内皮細胞傷害のマーカーのintracellular adhesion molecule-1を誘導した。本研究により、高血圧による血管内皮細胞傷害にMφ由来エクソソームによる炎症作用を引き起こしている可能性が明らかとなった。心不全は、主に血行力学的負荷や虚血により炎症反応が慢性化することにより心機能障害が起こり、心筋細胞肥大や間質線維化などの心筋組織のリモデリングが生じることによる。現在、薬物療法により心不全の進行を完全に抑制することは出来ない。その原因は慢性炎症時の細胞間のコミュニケーションに係わる液性因子(アンジオテンシンII(AngII)、サイトカイン、増殖因子)の作用を抑制する従来の方法では不十分であることによる。本研究では、細胞間のコミュニケーションに係わるもう一つの重要な要素であるエクソソーム(microRNAや液性因子を含有する細胞外小胞)に焦点を当て、病態の形成に深くかかわることが知られているマクロファージと心筋細胞または間質系細胞との細胞間で働く因子を同定し、その役割を明らかにする。すなわち、心リモデリングでのエクソソームによる細胞間コミュニケーション機構を解析することにより、心不全の病態解明と治療標的を探る。本年度は、一酸化窒素(NO)合成阻害剤(L-NAME)の飲水投与およびAngII持続投与による高血圧モデルラットの血中エクソソーム解析をおこなった。高血圧ラットの血中エクソソーム量は、コントロールに比べ1.52倍増加しており、また高血圧マウスにおいても同様の変化がみられた。次に、マウス血中エキソソームの含有タンパク質をWestern blot法で解析した。その結果、マクロファージなど骨髄由来細胞に高発現するCD45が血圧の上昇に伴ってエキソソーム中に多く取り込まれていることが示唆された。CD45は、AngIIによって刺激された培養マクロファージの分泌エクソソームにも存在したことから、マクロファージと心組織を形成する細胞間コミュニケーションにエクソソームの関与する可能性が示唆された。また、高血圧マウスの血中エクソソームは、短時間で血管内皮細胞のMAPキナーゼを活性化させ、細胞障害マーカーとして知られるICAM-1の発現を増大させた。マクロファージは、本モデル動物の左心室の線維化部位にも浸潤していることが確認されており、さらに今後、マクロファージの分泌エクソソームについて詳細に解析する。さまざまな薬剤が開発されているにも関わらず、心不全の進行を完全に抑制することは出来ない。その原因は慢性炎症時の細胞間コミュニケーションに係わる液性因子(アンジオテンシンII(AngII)、サイトカイン、増殖因子)の作用を抑制する従来の方法では不十分であることによる。本研究では、細胞間コミュニケーションに係わるもう一つの重要な要素であるエクソソーム(microRNAや液性因子を含有する細胞外小胞)に焦点を当て、エクソソームによる細胞間コミュニケーション機構を解析することにより、心不全の病態解明と治療標的を探ることである。ラットにAngII持続投与および一酸化窒素合成酵素阻害薬の飲水投与による高血圧モデルを作製し、血中エクソソーム解析をおこなった。血中のエクソソームは、夾雑物が多く、エクソソーム中のタンパク質発現解析を行うためには、純度の高いエクソソームの精製が重要となる。これまで最も純度の高い精製法として用いられてきた密度濃度勾配法は回収率が低く、また超遠心を繰り返すため数日掛かることが短所であった。

そこで、これらの問題点を解決するためにゲルろ過法を用いたエクソソームの精製を試みた。血清の超遠心画分から得た粗雑なエキソソームをカラムに供して得られた23画分から、タンパク質(280 nm)を含む11画分を選択した。さらにそれらの画分の粒子径を測定して、エクソソームを含む画分を同定した。細胞由来エクソソームは、ラット血清由来エクソソームと同じ画分に存在した。この方法は、異なる粒子サイズのエクソソームを分離できる可能性があり、新しいエクソソームの分離・精製法として有用だと考える。前年度までに、高血圧モデルラットの血清由来エクソソームによる内皮培養細胞でのICAM-1など炎症マーカーの誘導を報告した。このエクソソーム中には、マクロファージマーカー分子が検出されたことから、マクロファージ由来エクソソームが内皮細胞に及ぼす影響を明らかにすることとした。THP-1マクロファージ由来エクソソームは、約5-15分の短時間にERKおよびp35MAPKなどのリン酸化シグナルを引き起こした。さらに、本細胞由来エクソソームの刺激後24時間でICAM-1発現の増大が見られた。以上の結果より、マクロファージ由来エクソソームは、内皮細胞において炎症シグナルを引き起こすことが明らかになった。ラットの下肢を一過性の虚血状態を繰り返し行うことで、心臓リモデリングの進展を抑制できた。骨格筋C2C12細胞を低酸素状態にすると、放出されるエクソソーム中に線維化を抑制するマイクロRNAや心保護作用に関与するタンパク質が増加することを初めて明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。薬理学、教育学26年度が最終年度であるため、記入しない。動物モデルを用いたエクソソームの解析は計画通り進行している。また、血中エクソソームにマクロファージの分泌するエクソソームマーカーの存在を明らかにしており、当初の目標をクリアーできた。一方、ラベル化したエクソソームを用いた培養細胞への取り込みは、共焦点レーザー顕微鏡によって観察できたが、in vivoでのエクソソームの動態解析は成功しておらず、次年度の課題となっている。種々の高血圧モデル動物(ラットまたはマウス)を作成し、血中エクソソームの解析を計画通り進めている。また、血中にマクロファージ由来のエクソソームマーカーの存在を明らかにした。さらに、蛍光ラベル化したエクソソームを用いて、培養細胞での取り込みおよびマウスを用いた体内動態の解析を行っている。培養細胞では、1時間後に取り込みが観察されはじめ、3時間後に取り込みはほぼ最大になっていた。一方、マウスの静脈内に投与したエクソソームは、脂肪組織で検出されたが、心組織で検出されていない。今後、エクソソームの体内動態解析を進める。我々は、血中エクソソームを精製し、エクソソーム中に含まれるタンパク質量を定量することで、高血圧に伴うエクソソーム量が増加することを見いだした。しかし、血中エクソソームは夾雑物が多く、LC-MSによる網羅解析が出来ていない。
発電用高温型排ガス中CO_2回収プロセスの開発

本研究では、申請者が新たに提案したCaO+CO_2→CaCO_3による燃焼排ガスからのCO_2の吸収除去と、O_2燃焼中でのCaCO_3→CaO+CO_2によるCaOの再生を組み合わせたCO_2分離回収プロセスの実現のため、次の速度論的研究を行った。熱重量分析装置を用いて600°CでのCaO+CO_2→CaCO_3の反応と750°CでのCaCO_3→CaO+CO_2の反応を繰り返して行い、繰り返し回数の増加とともにCaOがCO_2を吸収する速度ならびに最終到達反応率が30%程度まで低下することを見いだした。CaO+CO_2→CaCO_3の反応速度のCO_2濃度依存性を求めたところ、反応速度はほぼCO_2濃度に一次である事がわかった。固定層、流動層を反応器に用いて同様の反応と再生のくり返し実験を行った。固定層、流動層の反応でも各サイクルにおける最終到達反応率は熱重量分析実験の場合とほぼ同程度であり、装置形式の影響を受けない事がわかった。最終到達反応率の低下を考慮に入れて本プロセスの熱バランス計算を行った。最終反応率の低下を見越して量論から必要とされる循環量10倍の量を循環させた場合でも、本プロセスの酸素消費量はO_2100%燃焼の約50%と少なくでき、総合効率はO_2100%燃焼よりも高くできることがわかった。現在では熱重量分析の結果から求めた反応速度に基づき、流動層反応装置内のCO2吸収の数値モデルを構築して解析を行っている。
髄腔内ACNUの薬物動態

近年悪性脳腫瘍の髄膜播種例が増加しておりその治療対策が問題となっている。我々はヒト髄腔内にニトロソウレアの一種であるニムスチン(ACNU)を注入する事が髄膜播種例に有効であるためには,各種の髄腔内投与法を動物実験を用いて検討し,最も豊富に脳室,脳槽,脊髄くも膜下腔にACNUが分布する投与法をHPLCによる髄液内ACNUの定量と,Autoradiographyによる^<14>CーエチレンーACNUの各種投与法による分析を加え有益な知験を得た。I)HPLCによる分析:ACNUをラクテックGにて溶解し5mgの溶液を作製し,全ての実験を5mg/bodyの投与量として検討した。a)脳室内bolus注入法b)大槽内bolus注入法c)腰部髄腔内bolus注入法d)脳室一腰部灌流法,e)視交叉槽腰部灌流法の5つの投与法をおこない,大槽および腰部の髄液を採取し髄液内ACNU濃度を計測し経時的にACNUの変動を分析した。II)^<14>CーエチレンーACNUを10μCi/kgの用量で前記b)c)d)e)の投与実験をおこない,脳と脊髄を一塊として一定時間後に摘出し,50μの連続切片を作製し,X線フイルムあるいはイナ-ジングプレ-ト方式にて各関心領域の放射活性を克明に検討した。結果〉前記a)では大槽はともかく,腰部髄液内ACNU濃度は5μg/ml以下であった。b)では大槽はもちろん腰部まで充分に薬剤濃度が上昇していた。我々が別の実験でUー373MGグリオ-マ細胞系を用いてACNU有効条件を検討したところ,10μg/ml以上の濃度で30分以上培養すると90%以上の細胞増殖抑制効果がみられており,腰部では充分この条件をみたしていた。しかし大槽内が高濃度すぎる(初期)ことと,脳室内に殆んど薬剤が移行しない事が欠点である。c)では大槽内ですでに薬剤到達が殆んどない。d)では腰部にて20μg/ml以上の濃度が30分以上にわたってみられ最も良い薬剤分布を示した。これらはAutoradiogramで確認されている。
ターゲット癌細胞への64Cu標識蛍光抗体光線療法の研究

近赤外線光免疫療法では、抗体とIRDye700という蛍光増感剤を結合させた薬剤を静脈内に投与した後、病変部に近赤外線を照射し、周囲の組織を傷害することなく病変部のみを壊死させる。近赤外線は3-5cm程度の深さまで到達できるので、表在の癌を対象として研究が進められている。本研究では近い将来体内の深部の癌に対して光免疫療法を応用する際の前段階として、PET装置を使って薬剤の分布を評価した。用いる薬剤にポジトロン核種であるCu-64を標識して、担癌マウスのイメージングを行い、病変部がPET画像で認識可能であることを確認した。本法は将来の薬剤分布評価方法として光免疫療法の発展に役立つと考えられる。米国国立衛生研究所(NIH)にて開発された蛍光抗体光線療法(photo-immunotherapy)は抗体に蛍光増感剤を標識した薬剤を投与した後に近赤外線を照射することで、ターゲットとなる抗原を持った癌細胞を超選択的に壊死させる手法である。本手法は蛍光増感剤が蛍光物質としての役割も果たすため、抗体の目的腫瘍への集積を確認して治療を行うことができる。ただし、近赤外線を用いても蛍光イメージングであるため、体表に近い部位しか描出できない。本研究では蛍光抗体光線療法の薬剤(蛍光抗体)をポジトロン核種である64Cuで標識する事により、近赤外線は到達しても蛍光イメージングが難しい深部病変に対して、PET装置によるイメージングを行う。PET画像として抗体の集積を確認してから、病変部に効率的に近赤外線を照射することで癌細胞を治療することを目的とする。本年度の研究ではポジトロン核種である64Cuを作成し、キレートへ吸着を行い、精製・検定を行ったが、生成物の純度が高くなく、ホットセルの調整が必要と考えられた。また、CD20・EGFR・VEGFに対する抗体を用いて、蛍光抗体光線療法の蛍光増感剤である蛍光物質(IRDye 700DX: IR700)を標識して蛍光抗体を作成し、細胞表面の抗体に吸着することを蛍光顕微鏡やフローサイトメーターで確認した。米国国立衛生研究所(NIH)にて開発された蛍光抗体光線療法(photo-immunotherapy)は抗体をベースとして蛍光増感剤を標識した薬剤を投与した後に、近赤外線を照射することで、ターゲットとなる癌細胞を超選択的に壊死させる手法である。本手法は蛍光増感剤が蛍光物質としての役割も果たすため、抗体の目的腫瘍への集積を確認してから治療を行う事ができる。ただし、近赤外線を用いて蛍光イメージングを撮像しているため、体内の深部では病変部の描出はできない。本研究では蛍光抗体光線療法に用いている薬剤(蛍光抗体)にポジトロン核種である64Cuを標識することで、治療のための近赤外線は到達しても、イメージングが難しい体内の深部への薬剤集積についてもイメージングを可能にする。PET画像として病変への薬剤(蛍光抗体)の集積を確認してから、病変部に効率的に近赤外線を照射することで癌細胞を治療することを目的とする。本年度は、CD20をはじめとする癌細胞だけでなく、iPS細胞(幹細胞)を用いた本手法の有効性について、従来の方法(64Cu非標識)を用いて検討を行った。また、64Cuによる蛍光抗体の標識の手法について検討を進め、実際に標識を行い、標識率(蛍光標識率・放射性物質標識率)について結果を得た。米国国立衛生研究所(NIH)の実験環境と同等の赤外線照射システムを研究室内に構築し、実際に細胞および担癌マウスに対して蛍光抗体光線療法(photo-immunotherapy)を行った。蛍光抗体にポジトロン核種である64Cuの標識を行い、薬剤の標識率について成果を得た。この際には、蛍光物質(蛍光増感剤)の抗体への標識数を少なくすることで、キレート剤であるDOTAに結合された64Cuが抗体に結合できる領域を増やす工夫をすることで治療薬剤の開発を行った。問題点としては、非標識の64Cuが合成物に残存していることが挙げられる。これについては、高速クロマトグラフィー(HPLC)を用いて薬剤の精製を行う予定である。米国国立衛生研究所(NIH)にて開発された蛍光抗体光線療法(PIT: Photo-immunotheraphy)は、目的(ターゲット)細胞表面に存在する抗原を標的とした抗体などに蛍光増感剤であるIR700Dyeを標識した薬剤を投与後に近赤外線を照射することで、目的となる癌細胞などを超選択的に壊死させる手法である。本手法は蛍光イメージングで薬剤の分布を観察できる利点があるが、近赤外領域の波長の光を使うため、体内の深部では薬剤の分布を確認することが難しい。本研究では、PITに用いる薬剤にさらに陽電子放出各種であるCu-64を標識することで、体内深部に分布する薬剤も体表から観察することを可能にすることを目的としている。Cu-64はPET装置で画像化が可能であるため、薬剤投与後近赤外線投与前に薬剤の分布や集積具合を定量的に評価することが可能である。現在は、皮膚や咽頭・喉頭領域の近赤外線が当てやすい比較的浅い体の病変に対して、PITによる治療が検討されているが、今後は血管内をカテーテルやCTガイド穿刺などの手法で体内深部の病変に対して治療を行う可能性が考えられる。そのため、本研究では人への臨床応用の前段階として、担癌マウスへのCu-64標識薬剤の投与を行い、体内分布の測定とPETイメージングを行った。

パニツムマブ(抗EGFR抗体)-IR700複合体を作成することに成功した。その上でキレートにて配合された陽電子放出元素Cu-64をこの複合体に共有結合させた。Cu-64標識パニツムマブ-IR700複合体を担癌マウスの尾静脈より経静脈性に投与した。投与後24・48時間後に担癌マウスのPETイメージングを撮像した。EGFR発現腫瘍株を皮下移植したマウスに対して、腫瘍領域にCu-64の集積を認めることができた。ただし、肝臓の集積が予想以上に強く、48時間の画像でも肝臓への高集積が持続した。近赤外線光免疫療法では、抗体とIRDye700という蛍光増感剤を結合させた薬剤を静脈内に投与した後、病変部に近赤外線を照射し、周囲の組織を傷害することなく病変部のみを壊死させる。近赤外線は3-5cm程度の深さまで到達できるので、表在の癌を対象として研究が進められている。本研究では近い将来体内の深部の癌に対して光免疫療法を応用する際の前段階として、PET装置を使って薬剤の分布を評価した。用いる薬剤にポジトロン核種であるCu-64を標識して、担癌マウスのイメージングを行い、病変部がPET画像で認識可能であることを確認した。本法は将来の薬剤分布評価方法として光免疫療法の発展に役立つと考えられる。米国国立衛生研究所(NIH)の実験環境と同等の赤外線照射システムを研究室内に構築できた。蛍光抗体光線療法(photo-immunotherapy)に必要な抗体と蛍光物質(IRDye 700DX: IR700)の合成に、複数の抗体を用いて成功しており、近赤外線の照射装置であるLEDの設置についても完了した。問題点としては、附属病院内でのポジトロン核種作成・精製の部分で純度の高い64Cu(キレート化64Cu)を取り出すことが難しかった点が挙げられる。この問題点に対してはホットセルなどの見直しを平成27年度初めに行う予定である。ポジトロン核種である64Cuと蛍光増感剤(IRDye 700Dx)を抗体に同時標識した薬剤の血清中での安定性を確認後、細胞および担癌マウスへの応用を行う。細胞実験では、1)抗体本来の抗原性の認識を非放射性のCu同位体を用いて金属非標識の蛍光抗体との比較・2)64Cuから放出されるβ線やオージェ電子について細胞傷害性についての検討を行う。細胞傷害性については蛍光抗体光線療法の治療効果を高める可能性もある。担癌マウスを用いた1)PETイメージング・2)蛍光抗体光線療法を行う。放射線診断学ポジトロン核種64Cuをキレート剤DOTAを用いて、蛍光抗体に標識する。標識率および精製率の高い薬剤を作成することを第一の目標とする。次に、細胞レベルでの64Cu標識蛍光抗体の影響について、ディッシュで培養した癌細胞を用いて、蛍光抗体(64Cu標識あり・なし)の影響およびPIT(蛍光抗体光線療法:photo-immunotherapy)の作用について検討を進める。64Cu標識蛍光抗体がターゲットとなる癌細胞に到達したタイミングで近赤外線を照射することによる影響を観察する。64Cu標識蛍光抗体と64Cu標識で標識していない蛍光抗体の作用の違いについて検討を行う。本年度は64Cu標識蛍光抗体薬剤を作成することに注力したため、細胞実験や動物実験に至らなかった。そのため、担癌マウスを作成するためのヌードマウスの注文をしていないため次年度使用額が生じた。
脂質・タンパク質よごれの繊維に対する吸脱着平衡

1.パルミチン酸の綿およびキュプラに対する吸着平衡におよぼす硬度成分と電解質(洗剤ビルダー)の効果を脱着法により調べた。脱着浴はメタノール50%水溶液とし、これに【Ca^(2+)】,トリポリリン酸ナトリウム(STPP),シクロペンテン無水マレイン酸共重合物(PM-Na)を添加した。繊維上および浴中のパルミチン酸は抽出、濃縮後、高速液体クロマトグラフLC-6A,クロマトパックR-C3Aを使用して定量し、得られた吸着量および溶液濃度から吸着等温線を作成した。その結果、(1)実験した3050°Cではいずれの温度においてもキュプラより綿の方が平衡は繊維側にあり、脂肪酸は綿の方に吸着しやすい。エンタルピー変化ΔH゚(吸着熱)は、綿では温度に依存し3040°Cで-11Kcal・【mol^(-1)】,4050°Cで-4.3Kcal【mol^(-1)】,キュプラでは濃度に依存し高濃度および3040°Cで-14.8Kcal・【mol^(-1)】,低濃度側で-3.4Kcal・【mol^(-1)】である。エントロピー変化ΔS゚は、綿では-5.1cal・【mol^(-1)】【deg^(-1)】(50°C)および-26.9cal・【mol^(-1)】【deg^(-1)】(30°C),キュプラでは-3.4cal・【mol^(-1)】【deg^(-1)】(低濃度)および-32.2cal・【mol^(-1)】【deg^(-1)】(高濃度)である。(2)浴中の【Ca^(2+)】は、パルミチン酸が低濃度側では平衡を浴側に移行させる。50°Cでのキュプラに対する標準親和力-Δμ゚は、O゚DH:2.71Kcal・【mol^(-1)】,5゚DH:2.46Kcal・【mol^(-1)】,10゚DH:2.27Kcal・【mol^(-1)】である。(3)浴中のNa塩は綿に対するパルミチン酸の吸着平衡を浴側に移行させる。50°Cでの-Δμ゚はブランク:3.57Kcal・【mol^(-1)】,0.04%STPP:3.10Kcal・【mol^(-1)】,0.04%PM-Na:2.91Kcal・【mol^(-1)】である。2.ウシ血清アルブミンのポリアミド繊維に対する吸着を、カラムクロマトグラフィーを応用した動的平衡において調べた結果、560°C間では吸着量は20°Cで極小となり、温度増加とともに増加した。20°C,浴中のイオン強度を0.1とし種々のpHによる吸着量変化を調べた結果、pH56で極小、pH8付近で極大を示した。今後種々の濃度で前端クロマトグラフィーを行ない、吸着等温線から熱力学的に解析する。

(3)浴中のNa塩は綿に対するパルミチン酸の吸着平衡を浴側に移行させる。50°Cでの-Δμ゚はブランク:3.57Kcal・【mol^(-1)】,0.04%STPP:3.10Kcal・【mol^(-1)】,0.04%PM-Na:2.91Kcal・【mol^(-1)】である。2.ウシ血清アルブミンのポリアミド繊維に対する吸着を、カラムクロマトグラフィーを応用した動的平衡において調べた結果、560°C間では吸着量は20°Cで極小となり、温度増加とともに増加した。20°C,浴中のイオン強度を0.1とし種々のpHによる吸着量変化を調べた結果、pH56で極小、pH8付近で極大を示した。今後種々の濃度で前端クロマトグラフィーを行ない、吸着等温線から熱力学的に解析する。
川崎病類似マウスモデルを用いたインフラマソーム関連分子標的治療の検討

川崎病の発症に自然免疫が関わっていることが報告されるようになり、当科ではマウスにNod1リガンドを投与することにより冠動脈炎が発症することを報告した。このNod1リガンドはNFkBを活性化し、proIL-1bを産生する。このproIL-1bはインフラマソームにより活性型IL-1bに変換され、炎症を惹起していく。本研究ではそのインフラマソームに着目し、そのインフラマソーム関連分子を抑制することにより冠動脈炎が抑制されるかについて検討を行うこととした。まず、ヒト冠動脈内皮細胞およびヒト冠動脈平滑筋細胞にNod1リガンド刺激状況で、インフラマソームを活性化させるPTX(百日咳毒素)を追加することでサイトカイン産生の上昇の有無について検討した。すると、ヒト冠動脈平滑筋細胞ではPTX無投与と比べて、PTX投与下でIL-6産生の上昇を認め、ヒト冠動脈内皮細胞ではほとんど変化を認めなかった。以前より炎症の増幅にヒト冠動脈平滑筋細胞が関わっていることが考えられていたため、インフラマソーム活性化を抑制させる治療が有効である可能性が示唆された。また、マウス実験については、NLRP3ノックアウトマウス使用許可を得た上で、現在実験できるように繁殖を行っており、今後マウスでも実験をすすめていく。
膜貫通型酵素細胞外バリアントであるプロテオグリカンの動態に着目する細胞移動の解析

鼻プラコード上皮に由来するゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)含有細胞は、嗅神経に沿って移動して前脳に侵入し、下垂体前葉のゴナドトロピンの分泌調節の最終共通路になる。プロテオグリカンの1つを認識するモノクローン抗体を用いた免疫組織化学の結果、鶏胚の移動中のGnRH細胞、嗅上皮細胞と嗅神経線維の細胞膜に沿う細胞外にこのプロテオグリカンが限局していたので、このプロテオグリカンの細胞外局在が形態学的に実証され、このプロテオグリカンはcell-surface associated extracellular matrix分子で、GnRH細胞の移動にこのプロテオグリカンが関与すると考えられた。用いたプロテオグリカン抗体はラット脳のコンドロイチン硫酸プロテオグリカンの1つを認識し、その蛋白部分はリン酸化蛋白質脱リン酸化酵素の細胞外ドメインに相同であった。したがって、鶏胚のGnRH細胞外のプロテオグリカンはニワトリ型脱リン酸化酵素のcell-surface associated型の細胞外バリアントである。このプロテオグリカン分子が結合する細胞膜貫通蛋白の1つが神経細胞接着蛋白であり、鶏胚におけるその接着蛋白は移動するGnRH細胞と移動経路である嗅神経線維の細胞膜に局在している。したがって、このプロテオグリカンは細胞外シグナル分子で、GnRH細胞の細胞膜の接着蛋白がプロテオグリカン受容体であり、両者が細胞外から細胞内へのシグナル伝達の経路としてはたらき、プロテオグリカンが受容体に結合することがGnRH細胞の移動調節の一翼を担うと考えられた。このプロテオグリカンは、幼若神経細胞が移動して大脳皮質が形成される過程においても何らかの役割を果たすと考えられた。特に移動中の大脳の神経細胞においてこのプロテオグリカンの存在量が変化していくことが移動の機構の1つの要因である。一方、このプロテオグリカンのコア蛋白質とは異なるコア蛋白質にコンドロイチン硫酸が結合しているもう1つの神経特異プロテオグリカンは、中枢神経系にあってシナプス結合の維持と安定化に関与することが示唆された。ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)含有細胞は鼻プラコードの上皮(後には嗅上皮)に由来し、嗅神経に沿って移動して前脳に侵入し、下垂体前葉のゴナドトロピンの分泌調節の最終共通路として発達する。グリココンジュゲイトであるプロテオグリカンの1つを認識するモノクローン抗体を用いた免疫組織化学により、鶏胚の移動中のGnRH細胞、嗅上皮細胞と嗅神経線維に陽性反応を得た。電子顕微鏡下で免疫陽性反応は細胞膜に沿う細胞外に限局していたので、このプロテオグリカンの細胞外局在が形態学的に実証され、GnRH細胞の移動にこのプロテオグリカンが関与すると考えられた。用いたプロテオグリカン抗体はラットの中枢神経組織のホモゲネイトを電気泳動して得たコンドロイチン硫酸側鎖をもつプロテオグリカンを認識し、その蛋白部分はリン酸化蛋白質脱リン酸化酵素の細胞外ドメインに類似していた。これらの知見から、鶏胚のGnRH細胞外のプロテオグリカンはニワトリ型脱リン酸化酵素の細胞外バリアントであり、いわゆるcell-surface associated extracellular matrix moleculeであると考えられた。このプロテオグリカン分子が結合する細胞膜貫通蛋白の1つは神経細胞接着蛋白であり、鶏胚におけるその蛋白は移動するGnRH細胞と移動経路である嗅神経線維の細胞膜に局在している。

したがって、このプロテオグリカン分子は細胞膜に沿う細胞外にあって、GnRH細胞の細胞膜の接着蛋白がプロテオグリカン受容体としてはたらき、プロテオグリカンが受容体に結合することがGnRH細胞の移動調節の一翼を担うと考えられた。ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)含有細胞は鼻プラコードの上皮、後には嗅上皮に由来し、嗅神経に沿って移動して前脳に侵入し、下垂体前葉のゴナドトロピンの分泌調節の最終共通路として発達する。グリココンジュゲイトであるプロテオグリカンの1つを認識するモノクローン抗体を用いた免疫組織化学により、鶏胚の移動中のGnRH細胞、嗅上皮細胞と嗅神経線維に陽性反応を得た。電子顕微鏡下で免疫陽性反応は細胞膜に沿う細胞外に限局していたので、このプロテオグリカンの細胞外局在とcell-surface associated extracellular matrix moleculeであることが形態学的に実証された。このプロテオグリカン分子が細胞膜に沿う細胞外のシグナル分子であり、GnRH細胞の細胞膜の接着蛋白がプロテオグリカン受容体となる細胞内シグナル伝達の経路としてはたらき、プロテオグリカンが受容体に結合することがGnRH細胞の移動調節の一翼を担うと考えられた。このプロテオグリカンは、幼若神経細胞が移動して大脳皮質が形成される過程においても、ラットで観察した結果何らかの役割を果たすと考えられた。特に移動中の大脳の神経細胞においてこのプロテオグリカンの存在量が変化していくことが移動の機構の1つの要因である。一方、このプロテオグリカンのコア蛋白質とは異なるコア蛋白質にコンドロイチン硫酸が結合しているもう1つの神経特異プロテオグリカンは、鶏胚におけるゴナドトロピン放出ホルモン含有細胞の移動経路に存在せず、中枢神経系にあってシナプス結合の維持と安定化に関与することが示唆された。
がん遺伝子検出に使用する新しい細胞系の開発

従来,ヒト腫瘍細胞から活性化がん遺伝子を分離するために,標的細胞としてマウスNIH3T3細胞が用いられてきた。しかしながら,この細胞は自然がん化率が高いこと,さらに検出できるがん遺伝子種類が限られるという欠点があった。そこで本研究では,ゴールデンハムスター胎児細胞よりマウスNIH3T3様の細胞株を樹立し,新しいがん遺伝子検出系の開発を試みた。まず,胎児より分離した細胞を一定条件下で継代培養し,各継代期における細胞の性質を調べた。その結果,ほとんどの細胞は継代培養を操り返すに従い増殖能が低下して死滅したが,5例中2例の培養系は20継代過ぎても活発に増殖しつづけた。このうちのひとつ(L系)は,50継代培養しても軟寒天コロニー形成能や造腫瘍性といったがん化形質を示さず、また正常の細胞形態を維持していた。このことから,この細胞(GHE L50と命名)はマウスNIH3T3細胞に似た株細胞であることが示唆された。次に,この細胞およびクローニングして得たSHOK細胞について,ヒトがん細胞DNAによる形質転換能を調べた。T24細胞DNAをトランスフェクトすると,NIH3T3細胞に比べて810倍のフォーカスを形成し,それらの細胞はいずれも軟寒天コロニー形成能や造腫瘍性を示した。このようにして得た悪性形質転換細胞についてサザンブロット解析した結果,すべての細胞にヒト反復配列プローブと反応するDNAが検出された。また最近では,種々のマウスがん細胞に適用し,これらの細胞DNA中に活性化がん遺伝子が存在することを発見した。以上の結果より,本研究で樹立したGHE L50細胞およびSHOK細胞は,活性化がん遺伝子を検出するための標的細胞として極めて有用であることがわかった。
柔軟性のある樹脂製細管を熱交換部に用いた氷蓄熱槽の開発

研究目的:近年,空調機器の普及に伴う,昼夜間における電力需要格差が問題である.この格差是正のため,蓄冷熱を昼間の空調に利用する氷蓄熱システムが使用されている.しかし,従来は熱交換器部が金属製のため氷の成長にともなう破損事故の問題があった.そこで本研究では,柔軟性のある樹脂製の細管を熱交換器の伝熱面に用いた氷蓄熱槽の開発を目的とする.研究方法:細管サイズや配列,細管本数を変更した数種類の蓄熱槽を用いてブライン流量を変えた実験を行い,基本性能の評価を行う.また,蓄熱槽の性能を予測するため,流体流速,温度成層,氷の生成に関する熱流動解析を行い,システムの設計につながる基礎データを収集する.研究成果:凝固過程では,テストした全ての樹脂製細管において氷の生成量は時間にほぼ比例し,ブライン流量を増加させると氷生成速度が増加するが,ある流量以上になるとほとんど差が見られない.細管の厚さは薄いほど速く氷を生成する.管内径は大きくなると氷生成速度が増加するが,その増加割合は小さくなる.また,カメラ画像より,細管の上部と下部の氷厚さを比べても大きな差はないことが観察された.これは樹脂製細管では管の熱抵抗が金属に比べて大きく,氷生成速度が遅いためである.金属管のように,隣り合う細管で生成された氷が上部で閉塞してしまい,氷生成を中断するといった問題が起こりにくく,IPF(氷充填率,固相率)を高く取ることが出来る.また,実験で測定した氷生成量,氷生成速度ならびにブラインの出入口温度について,数値解析結果と実験結果はよく一致しており,解析モデルの有効性を確認した.これにより,仕様に合わせた最適細管サイズの検討が可能になると考えられる.研究目的:近年,空調機器の普及に伴う,昼夜間における電力需要格差が問題である.この格差是正のため,蓄冷熱を昼間の空調に利用する氷蓄熱システムが使用されている.しかし,従来は熱交換器部が金属製のため氷の成長にともなう破損事故の問題があった.そこで本研究では,柔軟性のある樹脂製の細管を熱交換器の伝熱面に用いた氷蓄熱槽の開発を目的とする.研究方法:細管サイズや配列,細管本数を変更した数種類の蓄熱槽を用いてブライン流量を変えた実験を行い,基本性能の評価を行う.また,蓄熱槽の性能を予測するため,流体流速,温度成層,氷の生成に関する熱流動解析を行い,システムの設計につながる基礎データを収集する.研究成果:凝固過程では,テストした全ての樹脂製細管において氷の生成量は時間にほぼ比例し,ブライン流量を増加させると氷生成速度が増加するが,ある流量以上になるとほとんど差が見られない.細管の厚さは薄いほど速く氷を生成する.管内径は大きくなると氷生成速度が増加するが,その増加割合は小さくなる.また,カメラ画像より,細管の上部と下部の氷厚さを比べても大きな差はないことが観察された.これは樹脂製細管では管の熱抵抗が金属に比べて大きく,氷生成速度が遅いためである.金属管のように,隣り合う細管で生成された氷が上部で閉塞してしまい,氷生成を中断するといった問題が起こりにくく,IPF(氷充填率,固相率)を高く取ることが出来る.また,実験で測定した氷生成量,氷生成速度ならびにブラインの出入口温度について,数値解析結果と実験結果はよく一致しており,解析モデルの有効性を確認した.これにより,仕様に合わせた最適細管サイズの検討が可能になると考えられる.
界面電子移動過程の制御に基づくユビキタス元素利用多電子移動触媒の開発

エネルギー変換反応において多電子移動反応は重要な役割を果たすことが知られているが、一方でその反応機構に対する理解の不足が高活性な触媒の開発を妨げている。そこで本研究では電気化学測定と分光測定を同時に測定することにより多電子移動反応の反応機構の検討を行った。具体的にはシリコンプリズムや金の表面を多電子移動触媒で被覆した電極材料を作成し、反応駆動下の電極触媒に全反射型赤外吸収分光や表面増強ラマン散乱分光などの振動分光を適用する測定手法を開発し、測定を行った。その結果、酸化マンガン表面では酸素発生条件下において水分子の水素結合状態が変化し、水素結合のネットワークを持たない孤立した水分子の割合が増加することを見出した。酸素発生反応生化学的な見地からも注目の高い反応であり、水分子のプロトンネットワークの反応への関与を示す同結果は自然界との比較からも示す興味深い知見であると考えている。また、同触媒上でメタノール酸化を行った場合には塩基性条件下においてのみ触媒表面へのメタノールの吸着が強く生じ、同時に酸化のための過電圧が大幅に減少することを明らかにした。この結果は今後酸性などの他条件下での活性向上に向けて材料設計の指針を与えるものと考えている。電気化学と振動分光を組み合わせた同様な研究は以前から報告されているが、それらのほとんどは単結晶金属の表面を利用したものに限られていた。それに対して、本研究で開発した手法は金属酸化物など多様な触媒に適用可能である。したがって、今後元素戦略上重要な種々の多電子移動触媒の反応機構を解明する上で有用な手法となると考えられる。今年度の研究では酸化マンガン電極上での反応過程を電気化学的手法および振動分光学的手法の両方を用いて同時観察することに成功し、反応の進行に応じた界面分子の結合状態についての情報が得られていることから、おおむね計画通りに進展していると判断した。今後は反応開始電位に変化が生じるような化学修飾を触媒表面に施し、振動分光を用いた観測でそれに追随して変化する挙動を明らかにする。これにより振動分光で観測されている変化が界面で起こっている反応のどのような過程に対応するのかを検討し、その結果から過電圧減少に向けた方法を見出す。
病的肥満症・単純性肥満の原因解明:胃グレリン細胞と食欲・体重増加との関係

病的肥満患者は非肥満患者より血中グレリン値は低いが,胃内グレリン細胞数は多いことが見出された。また,グレリン細胞数は肥満手術(袖状胃切除術)効果と関連していた。肥満患者では血中グレリン値はフィードバックの結果を見ている可能性があり,胃内グレリン発現状況は,より正確な個別グレリンプロファイルを現している可能性が示唆された。病的肥満症は本邦においても増加の一途をたどっており、肥満の原因に関する遺伝子レベルでの解明が進む中、食欲ホルモンであるグレリンについては議論の余地が存在する。つまり、肥満患者では血中グレリン値が低いとされているにもかかわらず、その食欲は旺盛で食行動異常などが見られる点である。われわれはこの点に注目し、肥満患者切除胃(袖状胃切除検体)に対して、定量的RT-PCR (reverse transcriptase-polymerase chain reaction)法、免疫染色法を用い、グレリンmRNA発現量、グレリン細胞数をそれぞれ測定した。また、同時に血中グレリン値も測定し、術前肥満患者(肥満群)におけるグレリンプロファイルを検討した。対照群として、性別・年齢を揃えた胃癌切除患者群(非肥満群)を設定した。袖状切除術あるいは袖状切除バイパス術を施行された52名の肥満患者、および14名の非肥満患者を対象とした。結果、肥満群は非肥満群と比較し、統計学的優位にグレリン細胞数が多く(33.2±18.3 vs. 14.1±6.1: p<0.001).mRNA発現量とグレリン細胞数はおおむね相関していた。一方,血中グレリン値は肥満群の方が低値を示した。また、肥満群においてもグレリン細胞数の多寡が存在しており、細胞数中央値で二分し、High群・Low群を設定し、比較検討を行った。術式含む患者背景に差を認めなかったが、High群はLow群より統計学的有意に術後体重減少量が多く、胃内局所におけるグレリン発現量は袖状切除術の臨床効果予測因子になる可能性が示唆された。今後は胃内局所グレリン発現量と血中グレリン値との乖離メカニズムの解明を目指している。グレリンプロファイルを基盤とした肥満治療戦略の確立は、肥満治療におけるテーラーメード治療の開発につながると思われる。病的肥満患者のグレリン細胞数の評価および臨床像評価を行うために,他施設に協力を依頼の上,腹腔鏡下袖状切除術および袖状バイパス術をうけた患者52例について,胃切除標本に対してグレリン免疫染色を行った.また,当科における胃癌患者の切除胃から得られたパラフィン固定切片を10例収集し,同様の免疫染色を行った.グレリン免疫染色では,グレリンペプチドが染色されるが,この部分をWinRoofSofwareTMを用いて面積率を測定し,この面積率の比較を行った.結果,肥満患者面積率が0.42±0.28であったのに対し,非肥満患者(胃癌患者)面積率は0.23±0.10と統計学的に有意に低く,グレリン細胞が肥満患者において多いことが証明された.一方で,血中グレリン値はBMIと逆相関する,つまり,肥満患者は血中グレリン値が低いとされている.本研究の結果からすると,血中と組織内におけるグレリンペプチド量の乖離があると判断された.しかしながら,肥満患者は胃癌患者よりも若い集団であり,若年患者の集積もさらに行う必要がある.上記結果に加え,免疫染色を施行した患者において,切除胃組織におけるグレリンmRNA発現量の測定が可能な症例(24例)について,定量的RT-PCRを施行した.対象として,胃癌患者および健常者生検サンプル(7例)を利用した.グレリンmRNAについても,肥満患者において発現量が多く,グレリンmRNA発現量と,グレリン細胞面積率は相関していた.食欲旺盛な肥満患者においてはグレリンmRNA発現量が多く,血中グレリン値は低いことから,肥満患者ではグレリンは血中を介さず直接的に迷走神経にシグナルを送るような機序が存在する可能性が示唆された.予定していた肥満手術検体が,予定数集積でき,かつ必要としていたデータがそろったため若年患者の胃検体の集積を行う肥満患者のコントロールとなる検体,血液の収集免疫染色に必要な実験試料,試薬の購入血液データの解析(グレリン,ほかグレリン関連ホルモン)
擬アノソフ写像の複雑度と三次元多様体のファイバーの多様性

任意の3次元双曲多様体は,円周上の曲面束を有限次の被覆空間としてもつ(Agolの定理).従ってこの曲面束の貼り合わせ写像は曲面の写像類群の元として擬アノソフになり, 3次元双曲多様体と擬アノソフ写像類が結びつく.擬アノソフは,曲面の自己同相写像としての複雑さを反映する代表的な3つの不変量:(1)エントロピー, (2)(曲線複体上の)漸近的移動距離, (3)体積を持つ.(1)(2)はそれぞれ擬アノソフによる,タイヒミュラー空間や曲線複体への作用の漸近的移動距離のこと, (3)は円周上の曲面束の双曲体積である.本研究ではこれらの不変量の比較し擬アノソフ写像類を集団として理解し,それを3次元双曲多様体全体の理解へ還元することを目的としている.一般に向き付け可能な3次元閉多様体はへガード分解を持つ.作間誠氏によると,任意の向き付け可能3次元閉多様体Mのへガード分解に対して,そのへガード曲面をファイバーとする3次元ファイバー多様体M'であって, M'はMを二重分岐被覆するものが存在する.Brooksは,このようなM'として双曲的なものが取れること,すなわちモノドロミーとして擬アノソフ元がとれることを示した.Brooksの議論からMのへガード分解を固定するごとに3次元ファイバー多様体であって双曲的なM'が無限に存在することがわかる.報告者はM'の擬アノソフモノドロミーのエントロピーと3次元多様体Mの性質の関連に注目した.特にMが3次元球面や,ある種のレンズ空間の場合には最小エントロピーの漸近的挙動が最良であることを示した.研究実績の概要で述べた研究成果,すなわちMが3次元球面やレンズ空間についてのみ成り立つ最小エントロピーの漸近的挙動が最良である性質は,実は任意の3次元多様体Mについて成立すると報告者は予想している.実際,平成30年度実施した本研究では,より多くの3次元多様体Mについて成立することを確認した.一般の場合に証明する鍵となる道具が揃ってきた.次の(1)(2)を推進する.(1)研究実績の概要で述べた成果を,一般の向き付け可能3次元閉多様体について示す.(2)3次元双曲ファイバー多様体について,各ファブレーションが定めるファイバーの擬アノソフモノドロミーの2つの不変量:エントロピーと(曲線複体上の)漸近的移動距離を比較する.任意の3次元双曲多様体は,円周上の曲面束を有限次の被覆空間としてもつ(Agolの定理).従ってこの曲面束の貼り合わせ写像は曲面の写像類群の元として擬アノソフになり,3次元双曲多様体と擬アノソフ写像類が結びつく.擬アノソフは,曲面の自己同相写像としての複雑さを反映する代表的な3つの不変量:(1)エントロピー, (2)(曲線複体上の)漸近的移動距離, (3)体積を持つ.(1)(2)はそれぞれ擬アノソフによる,タイヒミュラー空間や曲線複体への作用の漸近的移動距離のこと, (3)は円周上の曲面束の双曲体積である.本研究ではこれらの不変量の比較し擬アノソフ写像類を集団として理解し,それを3次元双曲多様体全体の理解へ還元することを目的としている.一般に向き付け可能な3次元閉多様体はへガード分解を持つ.作間誠氏によると,任意の向き付け可能3次元閉多様体Mのへガード分解に対して,そのへガード曲面をファイバーとする3次元ファイバー多様体M'であって, M'はMを二重分岐被覆するものが存在する.Brooksは,このようなM'として双曲的なものが取れること,すなわちモノドロミーとして擬アノソフ元がとれることを示した.Brooksの議論からMのへガード分解を固定するごとに3次元ファイバー多様体であって双曲的なM'が無限に存在することがわかる.報告者はM'の擬アノソフモノドロミーのエントロピーと3次元多様体Mの性質の関連に注目した.特にMが3次元球面や,ある種のレンズ空間の場合には最小エントロピーの漸近的挙動が最良であることを示した.研究実績の概要で述べた研究成果,すなわちMが3次元球面やレンズ空間についてのみ成り立つ最小エントロピーの漸近的挙動が最良である性質は,実は任意の3次元多様体Mについて成立すると報告者は予想している.実際,平成30年度実施した本研究では,より多くの3次元多様体Mについて成立することを確認した.一般の場合に証明する鍵となる道具が揃ってきた.次の(1)(2)を推進する.(1)研究実績の概要で述べた成果を,一般の向き付け可能3次元閉多様体について示す.(2)3次元双曲ファイバー多様体について,各ファブレーションが定めるファイバーの擬アノソフモノドロミーの2つの不変量:エントロピーと(曲線複体上の)漸近的移動距離を比較する.今年度は国際研究集会で成果発表をする機会が例年よりも多かったが,沖縄,韓国,中国など,アジアで開催される研究集会が目立った.そのため旅費の使用が当初の見込みよりも少なかった.報告者は2019年5月にEffie Kalfagianni氏(米国・Michigan State University)を研究打ち合わせのために訪問するが,残額をこの訪問の旅費の一部に充てる計画である.
天然放射性核種ポロニウムの環境動態解明

本研究では、微生物が関与したガス状ポロニウムの環境中での生成と、大気への放出の可能性について検討し、環境中でのポロニウム動態解明を進め、ポロニウムサイクルを明らかにすることを目的としている。大気中に存在しているポロニウムの起源の推定に、^<210>Poの親核種である^<210>Pbとの放射平衡の大きさは有用な情報をもたらす。今回は松葉の表面に付着している^<210>Pbと^<210>Poの放射平衡を測定し、松葉表面の^<210>Poの起源の推定を行った。松葉を酸で加熱して表面に付着している放射性核種を溶出させた。沈殿法により鉛を除去した溶液から溶媒抽出法により^<210>Poと^<210>Biを取り出し、その放射能を液体シンチレーションカウンターで測定した。^<210>Biは^<210>Pbの娘核種で^<210>Poの親核種である。^<210>Biの時間的減衰の様子を20日間に渡り測定して^<210>Pb濃度を決定した。そして^<210>Bi/^<210>Po比から^<210>Po濃度を求めた。松葉表面の^<210>Pbと^<210>Poの放射平衡は一年葉で0.25、二年葉で0.5であった。いずれも大気中のエアロゾルに報告されている値0.14より大きかった。このことは松葉表面で^<210>Pbから^<210>Poが成長していることを示している。二年葉が一年葉より高い放射平衡であったのも、二年葉が一年間長く生育していたことが原因と言える。大気から松葉へのエアロゾルの捕捉率を推定したところ、10^<-7>10^<-8>の低い値が得られた。このことは大気中のポロニウムは大部分が松葉に捕捉されることなく大気中に存在している可能性を示している。
非線形システムの同定と制御系設計

以下の3つの課題について研究成果を得た。1.非線形制御システムの設計にカオスニューラルネットによる大域的最適化手法を適用するために、まず多軌道型慣性系におけるカオスを用いた手法の提案をおこなった。特に、この研究では、複数の初期点から同時に慣性系を出発させ、各軌道間に相互作用を付加した多軌道型慣性モデルによるアルゴリズムを提案した。カオスを利用することで、複数の軌道が同時に局所的な最適解に陥ることがほとんどなくなっている。このことから、提案した方法が多峰性のある最適化問題の大域的最適解への収束率において優れていることを明らかにした。2.多入力多出力非線形システムにたいするセルフチューニングPID制御装置に対する設計法の提案を行った。ここでは、評価関数に対するPID制御器のパラメータのグラディエント関数を与えることで、最急勾配法をオンラインで直接適用することができた。この方法の有効性をいくつかの例題をとおして示した。3.2次元システムの同定問題について、高次統計量を用いた非最小位相システムの同定法を提案した。高次統計量を用いることでガウス性観測雑音に強い推定ができること、ならびに非最小位相成分を有するシステムの同定が可能であるなどの利点がある。特に、2次元システムではシステム関数の分解が一般にできないことから、ケプストラム方程式を利用して因数分解を必要としない方法なっていることが特徴である。