hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタレベル記述に基づくマルチメディア利用環境の構築

本研究は,現在のインターネット等の普及に伴う,(1)ネットワーク利用の多様化,(2)ネットワーク利用ソフトウェアの多様化,を踏まえ,利用者の多種多様なニーズ及びビューに柔軟に対応できるネットワーク,マルチメディア利用ソフトウェアを,利用者自身が容易に開発可能な記述環境を作り上げることを目的としている.本年度は,前何度で行った,ネットワークおよびマルチメディア利用ソフトウェアをユーザ間のコミュニケーションを取り持つものとしてのメディアという観点から,統一的な概念に基づく分析,実現モデル,記述言語の定式化,記述環境の実装を行った.さらにこの環境上でのネットワークマルチメディアアプリケーションソフトウェアの開発実験を行い,モデル,記述言語の評価を行った.具体的には,ネットワーク,マルチメディアデータ,それぞれのオブジェクト指向に基づくモデルと,その記述言語を定式化し,それを統合しメディア統合アーキテクチャの実装を行いメディア記述環境を実現した.このメディア環境上でのアプリケーションとして,(1)利用者熟練度に適応し,利用者がその見え方を自由に変更することが出来るユーザインタフェース,(2)人間間のコミュニケーションのダイナミズムに対応した協調作業支援システム,の構築を行った.この構築結果に基づいたメディア記述環境の定量的な評価はまだ行っていないが,定性的な評価としては,当初の目標でもある,(1)マルチメディアアプリケーションの開発の容易化,(2)コミュニケーション支援システム開発の効率化,が達成された.(1)マルチメディアデータ取り扱いのための計算モデルの拡張我々が開発した自律分散協調概念に基づく計算モデルKemariをベースとし,マルチメディアデータで必要となる機能を計算モデル自身で扱えるように拡張した.我々が開発した計算モデルKemariは,従来のオブジェクト指向環境より遥かに高い記述能力を有し,メッセージ交換のプロトコル,メッセージにより起動されるメソッドも,データとして交換することにより,メタレベルの記述が可能となった.(2)マルチメディアアプリケーションのための計算モデルの拡張マルチメディアアプリケーションを構成するマルチメディアオブジェクトが持つべき特徴を抽出し,これをKemari計算モデル内に導入することにより,マルチメディアデータの処理が十分にモデリングできるように拡張した.これにより(1)とあいまり,メタレベルレベル記述可能なマルチメディア対応の計算モデルを構築した.(3)拡張された計算モデルに基づく言語の設計と処理系の作成我々が開発した,Kemariに基づくプログラミング言語Delisに,(1)および(2)の結果を反映させ,マルチメディアデータを扱えるように拡張する.ついで拡張DeLisを設計し,その処理系を作成した.従来のDeLisは基本のKemariのもつ全ての機能を言語として持っており,その処理系はワークステーションのみならずパソコン上でも実現されている.拡張DeLisも同様の環境で実現された.本研究は,現在のインターネット等の普及に伴う,(1)ネットワーク利用の多様化,(2)ネットワーク利用ソフトウェアの多様化,を踏まえ,利用者の多種多様なニーズ及びビューに柔軟に対応できるネットワーク,マルチメディア利用ソフトウェアを,利用者自身が容易に開発可能な記述環境を作り上げることを目的としている.本年度は,前何度で行った,ネットワークおよびマルチメディア利用ソフトウェアをユーザ間のコミュニケーションを取り持つものとしてのメディアという観点から,統一的な概念に基づく分析,実現モデル,記述言語の定式化,記述環境の実装を行った.さらにこの環境上でのネットワークマルチメディアアプリケーションソフトウェアの開発実験を行い,モデル,記述言語の評価を行った.具体的には,ネットワーク,マルチメディアデータ,それぞれのオブジェクト指向に基づくモデルと,その記述言語を定式化し,それを統合しメディア統合アーキテクチャの実装を行いメディア記述環境を実現した.このメディア環境上でのアプリケーションとして,(1)利用者熟練度に適応し,利用者がその見え方を自由に変更することが出来るユーザインタフェース,(2)人間間のコミュニケーションのダイナミズムに対応した協調作業支援システム,の構築を行った.この構築結果に基づいたメディア記述環境の定量的な評価はまだ行っていないが,定性的な評価としては,当初の目標でもある,(1)マルチメディアアプリケーションの開発の容易化,(2)コミュニケーション支援システム開発の効率化,が達成された.本研究は,現在のインターネット等の普及に伴う,(1)ネットワーク利用の多様化,(2)ネットワーク利用ソフトウェアの多様化,を踏まえ,利用者の多種多様なニーズ及びビューに柔軟に対応できるネットワーク,マルチメディア利用ソフトウェアを,利用者自身が容易に開発可能な記述環境を作り上げることを目的としている.本年度は,前年度で行った,ネットワークおよびマルチメディア利用ソフトウェアをユーザ間のコミュニケーションを取り持つものとしてのメディアという観点から,統一的な概念に基づく分析,実現モデル,記述言語の定式化,記述環境の実装を行った.さらにこの環境上でのネットワークマルチメディアアプリケーションソフトウェアの開発実験を行い,モデル,記述言語の評価を行った.具体的には,ネットワーク,マルチメディアデータ,それぞれのオブジェクト指向に基づくモデルと,その記述言語を定式化し,それを統合しメディア統合アーキテクチャの実装を行いメディア記述環境を実現した.このメディア環境上でのアプリケーションとして,(1)利用者熟練度に適応し,利用者がその見え方を自由に変更することが出来るユーザインタフェース,(2)人間間のコミュニケーションのダイナミズムに対応した協調作業支援システム,の構築を行った.この構築結果に基づいたメディア記述環境の定量的な評価はまだ行っていないが,定性的な評価としては,当初の目標でもある,(1)マルチメディアアプリケーションの開発の容易化,(2)コミュニケーション支援システム開発の効率化,が達成された.
界面の構造と電子移動ダイナミクス

電極反応における構造・電子状態と反応性の関係を明らかにすることを目標に研究を行った。以下に本年度の成果を示す。Au(111)およびAu(100)単結晶表面上に電気化学エピタキシャル成長で形成した白金やパラジウムの超薄層のin situ構造決定をシンクロトロン放射光を用いる表面X線散乱法により行った。また電極触媒活性がバルクとが大きく異なることを見い出した(魚崎)。NH4F溶液中での銅の無電解過程中のSi(111)表面の化学状態(魚崎)をATR-IR法によりその場観察し、エッチング・酸化、電析過程を詳細に調べた。高度な機能を持つ自己組織化単分子層(SAM)の構築の為に、修飾溶媒や温度の欠陥密度に及ぼす効果を明らかにした(魚崎)。また、Au(111)上のビフェロセン基を持つSAMの電気化学特性を明らかにするとともに、レドックス活性基を持つSAMで修飾した金クラスターの電気化学的凝集と形成薄膜の物性評価を実施した(西原)。さらに、SAMの相転移・分離および脱離挙動について検討した(藤平)。この他、アルカンが融点以上の温度でAu(111)やAu(100)の表面で二次元結晶を形成することを見い出した(魚崎)。Pt(111)、Cu(111)やAu(111)上の有機物、Ir(111)上の硫酸イオン、Ni(111)上のヨウ素の吸着構造を電解質溶液中でのin situ STM測定(板谷、大澤)およびIRAS測定(大澤)によって検討し、電極反応との関連について議論した。また、表面和周波発生分光法により固液界面の分子構造を決定した(魚崎)。さらに、時間分解赤外測定を電気化学測定と組み合わせて、Au(111)上のupd Cuの溶解過程について詳細に検討し、硫酸種が脱離した後Cuの溶解が起こることを示した(大澤)。本研究班は固体/溶液界面での電子移動過程において普遍的に重要である、(1)固体表面構造および電子状態の原子レベルでのその場観察、(2)吸着分子種(反応物、中間体、生成物)の分子レベルでの構造評価および(3)電子移動(それにともなう構造変化を含む)のダイナミクス、について手法の開発を行い、主として単結晶や高度に配向が制御された単分子層修飾電極を用いてデータを集積する事を目的としている。具体的には、(1)種々の金属単結晶(Pt,Au,Pd,Rh,Ag,Ni,Co等)および半導体単結晶(Si,GaAs,TiO2等)清浄表面の溶液中への露出方法の確立を図った。(2)金属単結晶表面をLB膜および自己組織化分子層で修飾し、原子・分子レベルで構造規制された表面を創製した。LB膜物質は分子レベルで機能(主として、光電変換、光記録等)を発現するように合成した。また、可逆なレドックスユニットであるフェロセニル(フェロセニレン)基がπ共役鎖で一定数結合した構造を持ち、かつ金などの表面に強吸着するチオール基を有する一連のレドックスオリゴマー錯体を合成し、単結晶金電極上に自己集合膜を形成させた。(3)上記の単結晶電極および機能電極表面と溶液との界面の構造を原子・分子レベルで走査プローブ顕徴鏡でその場決定するとともに、界面電子移動に伴う構造変化のダイナミクスを時間時間分解IRやポンプープローブ法で追跡した。また、レドックス線形結合系における電子移動のダイナミクスについて、極低温電気化学測定を中心に研究した。本研究は固体/液体界面での電子移動過程において普遍的に重要である、(1)固体表面構造および電子状態の原子レベルのその場観察、(2)吸着分子種(反応物、中間体、生物)の分子レベルでの構造評価および(3)電子移動(それにともなう構造変化を含む)のダイナミクス、についての手法の開発を行い、主として単結晶や高度に配向が制御された単分子層修飾電極を用いてデータを集積する事を目的とする。具体的には、(1) Au(111)およびAu(100)単結晶表面上に白金やパラジウムをエピタキシャル成長できる事、形成した超薄膜はバルク金属とは異なった反応性を示す事を明らかにした(魚崎)。(2)自己組織化単分子層(SAM)修飾金電極での光誘起電子移動について高効率の原因を解明し、電気化学的に二次高調波発生特性を制御可能な自己組織化単分子層(魚崎)やフェロセン修飾全クラスターの電極表面への固定に(西原)に成功した。(3) SAMの表面pKaのIRによる決定(大澤)や相転移・脱離挙動の検討(藤平)を行った。(4) Cu(111)上へのハロゲンの吸着についてSTMとLEEDで詳細に検討し、ハロゲンによる吸着構造の違いを明らかにし、さらにヨウ素で修飾したPt(100)上でのポルフィリンの吸着構造をI-Pt(111)の場合と比較し、表面-分子間相互作用の重要性を示した(板谷)。(5)時間分解赤外測定により分子の吸着・脱離のダイナミクスを追跡するとともに、より高速の測定を目指して電位変調反射赤外システムを構築した(大澤)。(6)表面和周波発生分光法によりSi(111)表面のSi-H結合の安定性に及ぼす光照射の効果を明らかにした(魚崎)。

以下に本年度の成果を示す。Au(111)およびAu(100)単結晶表面上に電気化学エピタキシャル成長で形成した白金やパラジウムの超薄層のin situ構造決定をシンクロトロン放射光を用いる表面X線散乱法により行った。また電極触媒活性がバルクとが大きく異なることを見い出した(魚崎)。NH4F溶液中での銅の無電解過程中のSi(111)表面の化学状態(魚崎)をATR-IR法によりその場観察し、エッチング・酸化、電析過程を詳細に調べた。高度な機能を持つ自己組織化単分子層(SAM)の構築の為に、修飾溶媒や温度の欠陥密度に及ぼす効果を明らかにした(魚崎)。また、Au(111)上のビフェロセン基を持つSAMの電気化学特性を明らかにするとともに、レドックス活性基を持つSAMで修飾した金クラスターの電気化学的凝集と形成薄膜の物性評価を実施した(西原)。さらに、SAMの相転移・分離および脱離挙動について検討した(藤平)。この他、アルカンが融点以上の温度でAu(111)やAu(100)の表面で二次元結晶を形成することを見い出した(魚崎)。Pt(111)、Cu(111)やAu(111)上の有機物、Ir(111)上の硫酸イオン、Ni(111)上のヨウ素の吸着構造を電解質溶液中でのin situ STM測定(板谷、大澤)およびIRAS測定(大澤)によって検討し、電極反応との関連について議論した。また、表面和周波発生分光法により固液界面の分子構造を決定した(魚崎)。さらに、時間分解赤外測定を電気化学測定と組み合わせて、Au(111)上のupd Cuの溶解過程について詳細に検討し、硫酸種が脱離した後Cuの溶解が起こることを示した(大澤)。
日本海底層水形成に関わる間宮海峡の海洋・海氷研究

本研究の目的は、海象データの解析、人工衛星からの画像データによる氷状観測、さらには数値実験などによって、日本海底層水の形成機構を明らかにすることである。特に今回初めて得られたヨーロッパの地球資源衛星(ERS-1)からの合成開口レーダ(SAR)画像をはじめ、AVHRRの可視・赤外画像などを解析することによって、日本海底層水形成に本質的な役割を果たしていると考えられている、間宮海峡やシベリヤ沿岸沖の海氷生成過程についての定量的な情報を得る。幸いにも、今回解析したデータの中には、明らかに気象条件の異なる場合(強風と微風)が含まれていたので、両者を比較検討することによって、以下のような風による海氷過程の違いを観測することが出来た。まず、北風の強い時には、シベリヤ沿岸沖に形成した沿岸ポリニヤ域で、急速なフラジルアイスの生成と風による風下への吹き流しが大規模に起こっていることが観測された。一方、風がほとんど無かった時には、漂流ベクトルを求めた画像解析によって、氷が515km/dayの速度で北向きに移動していることが観測された。この微風条件下にもかかわらず北向きの漂流は、連続性から、その補償流として、やや深い層を南向きに流れるプリュームが存在してるはずであることを示唆している。このプリュームは海氷生成にともなって排出されるブライン(高塩分水)によってもたらされていると考えられる。2層モデルによる数値実験を行った結果によると、上層の北流に対して、下層では、地球の自転効果によるシベリヤ沿岸に沿った南下流が存在することを示唆した。その南下流は、沿岸ポリニヤ域での効率のよいフラジルアイス生成にともなうブライン排出効果によって促進されることもわかった。本研究によって、定性的ではあるが、間宮海峡、特にシベリヤ沿岸沖に形成した沿岸ポリニヤ域の急速海氷生産にともなうブライン排出が、日本海底層水形成に大きく寄与していることが示唆された。
抗うつ薬により惹起される悪性症候群の発現と体内動態との関係解明

高熱、筋硬直、発汗、意識障害などを呈する極めて重篤な副作用である悪性症候群は、抗うつ薬によっても惹起されることが、近年報告されている。本研究では、悪性症候群に特徴的症状である発熱反応に着目し、セロトニン(5-HT)再取込み阻害能が異なる抗うつ薬を悪性症候群のモデル動物に投与して発熱を惹起させ、抗うつ薬の体内動態、脳内5-HTとレベルおよび体温上昇との関係を解明することを目的としている。平成9年度は、抗うつ薬の体内動態を精査するために、血中および脳組織中の抗うつ薬クロミプラミン(CMI)の定量法を高速液体クロマトグラフを用いて開発した。これを用いて、CMIをラット静注した後の血中および脳組織中濃度を測定し、体内動態を解析した。次に、脳内伝達物質の放出剤であるveratrineを、ラットを用いて体温調節中枢の存在する視索前視床下部に作用させた後、5-HTの再取り込み阻害剤であるCMIを投与することにより、発熱症状を再現させることができた。平成10年度は、抗うつ薬とveratrineを併用したラットの脳内5-HTレベルをマイクロダイアリシス法により測定した。その結果、veratrine併用ラットの脳内5-HTレベルは、正常ラットよりも高いレベルを推移した。以上の結果から、以下のことが示唆された。1)veratrineはドーパミン受容体遮断や5-HT受容体作動薬による体温上昇を著しく増強することがわかり、この方法により、悪性症候群の発熱症状を効率よく発現させることができた。2)脳中CMI濃度と体温の推移の比較から、体温上昇の発現に遅れが観察された。3)CMI投与後の5-HTレベルの推移が体温の推移とほぼ一致したことから、CMI投与による上記の体温上昇効果発現の遅れは、体温調節中枢でのCMIによるシナプス間隙での5-HT蓄積過程が主な要因であることと考えられた。悪性症候群は抗精神病薬による治療中に高熱、意識障害、筋硬直、発汗、脱水症状などを呈する極めて重篤な副作用である。この副作用は抗精神病薬だけでなく、抗うつ薬によっても惹起されることが、近年報告されている。本研究では、悪性症候群に特徴的症状である発熱反応に着目し、セロトニン再取込み阻害能が異なる種々の抗うつ薬を悪性症候群のモデル動物に投与して発熱を惹起させ、抗うつ薬の体内動態、脳内セロトニンとドパミンレベルおよび体温上昇との関係を解明し、その回避法の確立を目的としている。平成9年度は、抗うつ薬の体内動態を精査するために、血中および脳組織中の抗うつ薬クロミプラミンの定量法を高速液体クロマトグラフを用いて開発した。この定量法を用いて、クロミプラミンをラット静注した後の血中および脳組織中濃度を測定し、体内動態を解析した。次に、脳内伝達物質の放出剤であるveratrineを、ラットを用いて体温調節中枢の存在する視牽前視床下部に作用させた後、セロトニン(5-HT)の再取り込み阻害剤であるクロミプラミンを投与して体温の変化を測定した。その結果、本方法によってクロミプラミンによる発熱症状が効率よく再現できることがわかった。

本研究では、悪性症候群に特徴的症状である発熱反応に着目し、セロトニン(5-HT)再取込み阻害能が異なる抗うつ薬を悪性症候群のモデル動物に投与して発熱を惹起させ、抗うつ薬の体内動態、脳内5-HTとレベルおよび体温上昇との関係を解明することを目的としている。平成9年度は、抗うつ薬の体内動態を精査するために、血中および脳組織中の抗うつ薬クロミプラミン(CMI)の定量法を高速液体クロマトグラフを用いて開発した。これを用いて、CMIをラット静注した後の血中および脳組織中濃度を測定し、体内動態を解析した。次に、脳内伝達物質の放出剤であるveratrineを、ラットを用いて体温調節中枢の存在する視索前視床下部に作用させた後、5-HTの再取り込み阻害剤であるCMIを投与することにより、発熱症状を再現させることができた。平成10年度は、抗うつ薬とveratrineを併用したラットの脳内5-HTレベルをマイクロダイアリシス法により測定した。その結果、veratrine併用ラットの脳内5-HTレベルは、正常ラットよりも高いレベルを推移した。以上の結果から、以下のことが示唆された。1)veratrineはドーパミン受容体遮断や5-HT受容体作動薬による体温上昇を著しく増強することがわかり、この方法により、悪性症候群の発熱症状を効率よく発現させることができた。2)脳中CMI濃度と体温の推移の比較から、体温上昇の発現に遅れが観察された。3)CMI投与後の5-HTレベルの推移が体温の推移とほぼ一致したことから、CMI投与による上記の体温上昇効果発現の遅れは、体温調節中枢でのCMIによるシナプス間隙での5-HT蓄積過程が主な要因であることと考えられた。
生体高分子を用いた超分子不斉光化学反応の創成

本研究は、現在新しい不斉合成法として注目されている超分子不斉光反応の反応場として生体高分子を「不斉反応場」として用い、取り込んだ光反応基質や増感剤による不斉光反応を行うことにより、高効率な不斉光反応を達成しようとするものである。これまでウシ血清アルブミン(BSA)を反応場とする2-アントラセンカルボン酸(AC)の不斉光環化二量化反応を検討しBSAが有効な不斉反応場として利用できることを報告した。しかしBSAは立体構造や結合サイトに関する情報は乏しい。一方、ヒト血清アルブミン(HSA)は1次構造や立体構造、また様々な基質との結合挙動について情報が豊富なため、より詳細な反応機構の検討が期待できる。そこで、本年度はHSAを不斉反応場とするACの不斉光環化二量化反応について検討した。HSA内へのACの相互作用について、円二色(CD)、UV、蛍光スペクトル、ならびにHSAに結合することが知られている化合物を結合阻害剤として用いた時の、CDスペクトル挙動により検討した。その結果、HSAにはACが1分子結合する第1サイト、1分子、3分子、5分子がそれぞれ結合する第2、第3、第4サイト、そして10分子以上が結合する第5サイトと少なくとも5つの結合サイトの存在を明らかとした。また各サイトについて詳細に検討した結果、第1サイトは非常に疎水的であり、また第2サイトは蛍光が効率よく消光され、第3サイト以降は比較的親水的であり、各サイトはそれぞれ異なった環境であることが明らかとなった。次に各サイトに存在している時のACの光反応について検討した。特にエナンチオマー過剰率(ee)について着目すると、head-tail二量体(H-T)において最高76%ee、head-head(H-H)二量体において最高75%eeが得られHSAも不斉反応場として有効に機能することを明らかとなった。またHSA濃度が減少してもH-Tのeeは大きく減少しなかったのに対し、H-H二量体のeeは大きく減少した。これは、H-Tについてはどのサイトにおいても同じエナンチオマーを与えるのに対し、H-Hは、第4、第5サイトでは、第3サイトで得られるエナンチオマーのアンチポード体を与えるためであると考えられる。またpH、温度などの外部因子によりeeの制御が可能であることも見出した。本研究は、現在新しい不斉合成法として注目されている超分子不斉光反応の反応場として高次構造を有する生体高分子であるDNAやポリペプチド・多糖などを化学修飾し、制御された「不斉反応場」として用い、不斉反応場に取り込んだ光反応基質や増感剤による不斉光(増感)反応を行うことにより、高効率な不斉光反応を達成しようとするものである。本年度はタンパクの持つ不斉環境を用いて超分子不斉光反応を検討した。ウシ血清アルブミン(BSA)およびヒト血清アルブミン(HSA)は、入手が容易な単純ペプチドであり、種々の芳香族カルボン酸類をキラルな結合部位に取り込むことが知られており、不斉反応場として機能する可能性を有している。これまで、タンパクの持つ不斉反応場を用いた酵素反応や熱反応は多くの報告がなされているが、光反応に応用された例は少ない。

一方、アントラセン誘導体の光環化二量化反応は古くから知られており、1位または2位に置換基を有するアントラセン誘導体の[4+4]環化二量体には4種類の位置異性体が生成し、そのうち2つには光学異性体が存在する。本研究では、2-アントラセンカルボン酸を基質とし、BSAおよびHSA存在下で光不斉二量化反応について検討した。AC濃度を一定とし、アルブミン濃度を変化させて光反応を行なった系の結果、二量化反応は水中と比較するとやや遅くなるものの比較的良好に進行した。BSA存在下ではhead-to-tail生成物の割合がBSA濃度増加に伴い減少し、head-to-head生成物が増加したが、対照的にHSA存在下では、水中と同様にhead-to-tail生成物が優先することが明らかとなり、BSAとHSAではACとの相互作用に差異があることを明らかとした。一方、eeはHSA濃度増加と共に上昇した。HSA濃度増加に伴い、溶液中に存在するフリーのAC濃度が減少したためであると考えられ、最高75%eeが得られた。本研究は、現在新しい不斉合成法として注目されている超分子不斉光反応の反応場として生体高分子を「不斉反応場」として用い、取り込んだ光反応基質や増感剤による不斉光反応を行うことにより、高効率な不斉光反応を達成しようとするものである。昨年度はウシ血清アルブミン(BSA)を反応場とする2-アントラセンカルボン酸(AC)の不斉光環化二量化反応において、41%の比較的高いエナンチオマー過剰率(ee)が得られ、血清アルブミンが有効な不斉反応場として利用できることを報告した。反応機構や反応サイトの解明は重要であるが、BSAはアミノ酸の一次配列が明らかにされているのみで、立体構造・結合サイトなどに関する情報は乏しい。本年度は立体構造はもちろん、様々な基質に対する結合サイトや結合定数、結合挙動に関する情報が豊富なヒト血清アルブミン(HSA)を不斉反応場とするACの不斉光環化二量化反応を検討した。本年度はタンパクの持つ不斉環境を用いて超分子不斉光反応を検討した。ウシ血清アルブミン(BSA)およびヒト血清アルブミン(HSA)は、入手が容易な単純ペプチドであり、種々の芳香族カルボン酸類をキラルな結合部位に取り込むことが知られており、不斉反応場として機能する可能性を有している。これまで、タンパクの持つ不斉反応場を用いた酵素反応や熱反応は多くの報告がなされているが、光反応に応用された例は少ない。AC濃度を一定とし、HSA濃度を変化させて光反応を行なった系の生成物比、転化率、eeを表に示す。二量化反応は水中に比べやや遅くなるものの、比較的良好に進行した。生成物比に着目すると、HSA存在下では、HT生成物(1+2)が水中より優先的に生成した。一方eeついては2で最高76%ee、3で75%eeという高いeeが得られ、HSAが効果的な不斉反応場として機能することが明らかとなった。
分子小集団レベルにおける高密度光束と分子の相互作用

空間に単離された分子小集団、即ちクラスタービームは、余分の因子が取り除かれた最も単純な系であるため、凝縮相の化学反応の理解にとって不可欠の情報を与えてくれる。高密度光束による分子クラスターの電子励起とそれに続くイオン化は、クラスター内での反応を伴う。本研究ではクラスター内で結合解離と組換えが起こる系も見いだされた。ベンゼンと水を1:4の重量比で混合しアルゴン気流中でバブルさせ、これを真空中で断熱膨張させると、ベンゼン-水混合クラスターが得られる。ベンゼン単量体の最長波長吸収端より更に340【cm^(-1)】長波長の光、261.3nmの光を用いてイオン化した時に得られたリフレクトロン質量スペクトルにおいては、ベンゼン単量体は飽和しているが、ベンゼン二量体、三量体と同じような強度で、(【H_2】O)nのプログレッションをともなった3組のシリーズが観測された.もっとも強いのは、【H^+】(【H_2】O)nで、2光子共鳴1光子イオン化過程で生じたと判断されるが、ほぼ同程度の強度で、【X^+】(【H_2】O)n(Xの質量=95)が現れた。このXは単なるベンゼンと水の付加体(質量78+18=96)ではなく、これから水素原子が1個とれたものに相当している。即ち、水中でのベンゼンの光反応生成物【C_6】【H_6】O(2-formy1-1.3-cyclopentadiene又はphenol)の陽イオンである。この化合物がOH基をもっているために長い水の会合系列が現れたと理解される。1光子励起は、S1の基音変角振動準位を励起しているが、ここからの反応はほぼ無視でき、2光子励起によって生じた水和クラスターイオンのクラスター内イオン分子反応によると結論された。ベンゼン2量体及び3量体では、約300ns遅れたところに弱い信号が現れ、3量体及び4量体から1個のベンゼンが熱的に解離していく速度は、【=!<】250nsと見積られた、このように本法によってこれまで予想できなかったクラスター内の反応が見いだされる可能性が高くなってきた。
3次元画像マッピング法による低価格高精度インプラントナビゲーションシステムの開発

インプラントの低侵襲手術において,コンピュータの支援は大きな威力を発揮する.その1つがエックス線CTの三次元データをもとにして非常に精密な外科用ステント(ドリルガイド)を製作し,それを使用してインプラント埋入を行う方法,もう1つは,同じくCTの三次元データをもとにした解剖学的形態情報と,サージカルモーターのハンドピースの位置情報を三次元的に空間把握した情報を重ね合わせてモニタ画面に映し出し,ナビゲーションにより適切な埋入を行うことを目指すもので,いわばステント不要の精密手術を目指すものである.本研究では3次元画像マッピングという全く新しい技術を応用し,低価格で簡便,高精度なナビゲーションシステムが構築できる可能性を検討した.まず実験に対し同意の得られた男女10名の口腔内画像を取得し,3次元マッピングソフトを用いて3次元画像を構築した.次いで,CT撮影を行い得られたDICOM側データから3次元骨モデルを作成した.これらの3次元画像の重ね合わせを試みたが,アーチファクト等の問題により正確な重ね合わせは困難であった.そこで実験用ファントムを作製しファントムの口腔内画像およびCTデータ取得を行いこれらの重ね合わせを行った.これら画像ではアーチファクトが存在しないため正確な重ね合わせが可能であった.現段階では臨床応用に至るまでに解決しなければならない問題点があり,申請時の予定に含んでいたhナビゲーション用ハンドピースの作成や実際の症例での検討には至っていない.しかし本研究では3次元画像マッピングといった手法がインプラントナビゲーションに応用できる可能性が示唆され,非常に有用な結果が得られたと考えている.インプラントの低侵襲手術において,コンピュータの支援は大きな威力を発揮する.その1つがエックス線CTの三次元データをもとにして非常に精密な外科用ステント(ドリルガイド)を製作し,それを使用してインプラント埋入を行う方法,もう1つは,同じくCTの三次元データをもとにした解剖学的形態情報と,サージカルモーターのハンドピースの位置情報を三次元的に空間把握した情報を重ね合わせてモニタ画面に映し出し,ナビゲーションにより適切な埋入を行うことを目指すもので,いわばステント不要の精密手術を目指すものである.本研究では3次元画像マッピングという全く新しい技術を応用し,低価格で簡便,高精度なナビゲーションシステムが構築できる可能性を検討した.まず実験に対し同意の得られた男女10名の口腔内画像を取得し,3次元マッピングソフトを用いて3次元画像を構築した.次いで,CT撮影を行い得られたDICOM側データから3次元骨モデルを作成した.これらの3次元画像の重ね合わせを試みたが,アーチファクト等の問題により正確な重ね合わせは困難であった.そこで実験用ファントムを作製しファントムの口腔内画像およびCTデータ取得を行いこれらの重ね合わせを行った.これら画像ではアーチファクトが存在しないため正確な重ね合わせが可能であった.現段階では臨床応用に至るまでに解決しなければならない問題点があり,申請時の予定に含んでいたhナビゲーション用ハンドピースの作成や実際の症例での検討には至っていない.しかし本研究では3次元画像マッピングといった手法がインプラントナビゲーションに応用できる可能性が示唆され,非常に有用な結果が得られたと考えている.
鉄骨建築構造の製作コストを考慮した最小コスト設計手法

本研究では,与えられた耐震安全性の制約条件のもとで著者らがすでに提案している鉄骨製作コストと材料コストの和を最小化する鉄骨ラーメン骨組の最適設計問題を取り扱い,このような問題に対して、連続最適化手法、列挙法、GAという3つの解法の可能性をそれぞれ検討した.それぞれの方法の計算性能改善の方策、数値計算における計算効率,計算精度を示した。鋼構造建築物の骨組重量は、建築生産コストを評価するためのバロメーターとして様々な場で多用されている。しかしながら、骨組重量では、鉄骨工場製作の労務の難易度を適切に評価できない。そこで、申請者らは、鉄骨製作の労務の難易度を適切に考慮した鉄骨製作コスト評価式の提案をすでに行っている。本研究では、それに基づく鉄骨骨組の最小コスト設計手法の開発を行う。研究の目的は、以下の3点である。(1)国内の鉄骨製作会社の労務の難易度を適切に考慮した鉄骨製作コスト評価式の作成とコスト係数の算出(2)材料コストおよび鉄骨製作コストを考慮した鉄骨ラーメン骨組の最小コスト設計手法の開発(3)最小コスト設計手法の計算効率と精度検証、最小重量設計解との比較研究の目的の(1)は、すでに研究済みである。本年度は、(2)を行った。なお、(3)は、次年度行う予定である。以下に、本年度の研究成果について述べる。最小コスト設計のための計算手法として、ここでは、厳密解が必ず得られる列挙法と厳密解の得られる保証はないが、列挙法よりも少ない計算量で厳密解やそれに近い解が得られると期待される遺伝アルゴリズムを採用した。列挙法の計算効率改善のためのいくつかの工夫、遺伝的アルゴリズムの精解率、計算効率改善のための工夫を考案し、その有効性をテスト計算により確認した。なお、遺伝アルゴリズムによる最小コスト設計は、11.で示す文献で公表している。さらに、本研究費で購入したワークステーション(複数CPUによる並列計算機)で並列計算が行えるよう、計算環境の整備と計算テストを行った。具体的には、並列計算を行うためのプログラミング言語openMPを用いて、従来の計算プログラムに追加修正を行った。これにより、計算時間がパソコンによる計算時間の300分の1程度に低減できることを確認できた。建築構造物の骨組重量は,建築生産コストを評価するためのバロメーターとして様々な場で多用されている.しかしながら,骨組重量により,建築生産コストを的確に予測できない場合もある.骨組重量が,建築生産コストを必ずしも的確に予測し得ない理由の一つに,建築生産コストの何割かを占める鉄骨製作コストが,骨組重量よりむしろ接合部の複雑さなどのような鉄骨製作労務の難易度に依存するものであるこが挙げられる.本研究では,与えられた耐震安全性の制約条件のもとで著者らがすでに提案している鉄骨製作コストと材料コストの和を最小化する鉄骨ラーメン骨組の最適設計問題を取り扱う.本研究で扱うコスト関数は,接合部の左右の梁せいの一致,不一致により接合部のダイアフラム数や溶接量が不連続に変化していくため,規格断面使用を考慮した最適化問題の定式化が前提となり、離散最適化(または組み合わせ最適化)とよばれる問題となる。ここでは、このような問題に対して、連続最適化手法、列挙法、GAという3つの解法の可能性をそれぞれ検討し、以下の点を明らかにした.(1)連続最適化手法を出発点とした離散断面選定手法の計算手順と計算効率(5層骨組において,パソコンにより数秒で計算可能),計算精度(5層骨組において大域的最適解に近い解が得られた.)(2)列挙法の計算性能改善手法の計算手順と現世代における計算機での列挙法の計算効率(5層骨組において,LINUXワークステーション(8ノード並列計算)により約1時間で計算可能)(3)GAの計算性能改善手法の計算手順および計算効率(5層骨組において,LINUXワークステーションにより数秒で計算可能),計算精度(5層骨組において、異なる乱数列による5回の実行のうち4回の実行で大域的最適解が得られた.)
情動障害の病態形成に関与する神経回路網の脳画像学的研究

平成11年度研究実績:デキサメサゾン(DEX)処置後にコルチコトロピン遊離促進ホルモン(CRH)を投与することで、血中コルチゾール濃度の増加しグルココルチコイド受容体を解するフィードバック機能不全を認める群を抽出した。抗うつ薬による治療前の感情障害患者33例(大うつ病性障害31例、双極性障害2例)を対象に、CRH負荷前日の午後11時にDEX1mgを経口投与し、翌日の午後1時にCRH100μgを静脈内投与した上で経時的に血中コルチゾール濃度を測定し、Holsboerらの既報告に基づきCRH投与後の血中コルチゾール値が5μg/dlを越えたものを非抑制と判定した結果,64%で非抑制となり、情動障害関連疾患のグルココルチコイド受容体を介したフィードバック機能異常が欧米の報告に一致して高率であることを確認した。さらに予備的に少数例でDEX/CRH負荷試験での非抑制・抑制者に対し18F-フルオロ・デオキシグルコース(18F-FDG)を用いたPET検査を実施し、前頭前野では非抑制・抑制者共に健常者に比し有意に糖代謝が低下し、側頭葉下部では非抑制者のみが有意な低下を示した。以上から情動障害におけるグルココルチコイド受容体を解したフィードバック機構異常と海馬領域での糖代謝低下との関連が示唆される所見が得られた。平成12年度研究実績:Statistical parametric mapping(SPM)解析を行い、大うつ病患者10例と、正常者10例の2群のPETデータを群間比較したところ、大うつ病では、左前頭皮質で正常群に比して有意に糖代謝の低下がみられ、さらに辺縁系(扁桃体を含む)の糖代謝は有意に増加していた。また、抗うつ薬に対する治療反応者を対象に同様の検査を実施し、治療前後での変化を観察したところ、DEX/CRH負荷試験での非抑制者の比率は減少し、前述の糖代謝の異常は、正常化することが確認された。平成11年度研究実績最近デキサメサゾンおよびコルチコトロピン遊離促進ホルモン併用負荷試験(DEX/CRH試験)が約100例のうつ病患者に行なわれ,約80%の非抑制出現率を得たという報告がなされ,視床下部-下垂体-副腎皮質(HPA)系に対するフィードバック機能不全は,感情障害の病態として注目されている。そこで抗うつ薬治療前の大うつ病患者16例を対象にCRH負荷前日23:00にDEX1.0mgを経口投与し,翌日CRH負荷前値測定後13:00にCRH100μgを静脈内投与,以後経時的に採血して血中コルチゾール値を測定,Holsboerらの報告に基づき,5μg/dlを越えたものを非抑制と判定した。従来のDST検査では非抑制者はわずか6.3%で93.7%が抑制であったのに対してDEX/CRH試験では,大うつ病患者の62.5%で非抑制を示し,本疾患のグルココルチコイド受容体機能異常が欧米の報告に一致して高頻度であることが確認された。同時期に18F-フルオロ-デオキシグルコース(FDG)を用いたPET検査を実施し非抑制者・抑制者の脳糖代謝の検討を行ったところ,前頭前野では非抑制者,抑制者共に有意なFDG取込みの低下を示し,海馬を含む側頭葉下部では,非抑制者のみが有意なFDG取込み低下を示した。以上から感情障害におけるグルココルチコイド受容体機能異常と海馬近傍領域での糖代謝低下の関連が示唆する新知見が得られた。

平成11年度研究実績:デキサメサゾン(DEX)処置後にコルチコトロピン遊離促進ホルモン(CRH)を投与することで、血中コルチゾール濃度の増加しグルココルチコイド受容体を介するフィードバック機能不全を認める群を抽出した。抗うつ薬による治療前の気分障害33例、不安障害12例、気分変調性障害3例を対象に、CRH負荷前日の午後11時にDEX1mgを経口投与し、翌日の午後1時にCRH100μgを静脈内投与した上で経時的に血中コルチゾール濃度を測定し、Holsboerらの既報告に基づきCRH投与後の血中コルチゾール値が5μg/dlを越えたものを非抑制と判定した結果,64%で非抑制となり、情動障害関連疾患のグルココルチコイド受容体を介したフィードバック機能異常が欧米の報告に一致して高率であることを確認した。さらにDEX/CRH負荷試験での非抑制・抑制者に対し18F・フルオロ-デオキシグルコース(18F-FDG)を用いたPET検査を実施し、前頭前野では非抑制・抑制者共に健常者に比し有意に糖代謝が低下し、側頭葉下部では非抑制者のみが有意な低下を示した。以上から情動障害におけるグルココルチコイド受容体を介したフィードバック機構異常と海馬領域での糖代謝低下との関連が示唆される所見が得られた。平成12年度研究実績:Statistical parametric mapping(SPM)解析を行い、大うつ病患者16例と、正常者10例の2群のPETデータを群間比較したところ、大うつ病では、左前頭皮質で正常群に比して有意に糖代謝の低下がみられ、さらに辺縁系(扁桃体)の糖代謝は有意に増加していた。また、抗うつ薬に対する治療反応者を対象に同様の検査を実施し、治療前後での変化を観察したところ、DEX/CRH負荷試験での非抑制者の比率は減少し、前述の糖代謝の異常は、正常化することが確認された。
血管病変におけるNotchシグナルの役割の解析と制御による血管病治療の開発

発生期の臓器形成における多面的作用で知られるNotchシグナルであるが、動脈硬化など血管病における役割は不明であった。閉塞性動脈硬化症とバージャー病の患者の病理標本において、新生血管、平滑筋、炎症細胞にNotch1受容体の発現が多く認められた(Surgery Today accepted)。Notch1ヘテロ欠損マウス(全身および平滑筋特異的)の血管障害モデルにおける新生内膜の減少を認め、Notch1は平滑筋の増殖、遊走能、アポトーシスに深く関わっていることを示した(Circulation2010)。さらに動脈硬化モデルであるApolipoproteinEホモ欠損マウスにNotchシグナルを抑制するgamma-secretase阻害薬を投与したところ炎症反応浸潤が抑制され、さらに動脈硬化巣も抑制された(Biochem Biophys Res Commun2009)。Notchシグナルは血管病の病態に大きく関わり、治療標的となりうると考えられた。本研究では、動脈硬化病変の形成の過程にNotchシグナルが関与しているのか、そしてこれに対して薬物によって介入して治療に導けるか、について検討することを目的とした。Notch受容体の動脈硬化病変における役割を明らかにするために、まず、ヒト動脈硬化病変および動脈硬化モデルであるapolipoprotein E欠損マウスの病理組織で発現を確認したところ、病変の平滑筋、炎症細胞においてNotch1受容体の発現が増加していた。動脈硬化病変の進展には炎症細胞、特に単球の浸潤が重要な過程である。そこで、マウス腹腔より単離した単球を用いて、Notch受容体阻害薬であるgamma-secretase阻害薬が濃度依存性に遊走能が抑制されるのを観察した。実際にマウス動脈硬化モデルに、gamma-secretase阻害薬を投与したところ、動脈硬化病変形成は抑制された。病変においては炎症細胞浸潤も抑制されており、Notchシグナルの阻害は炎症反応を抑制して、結果動脈硬化を抑制すると考えられた。動脈硬化の初期病変形成の過程では動脈中膜由来の平滑筋の遊走、増殖が大きく係っている。そこで、Notchシグナルが平滑筋の増殖、遊走について係っているか遣欧するために、対照マウスおよびNotch1のヘテロ欠損マウスより平滑筋を単離して、平滑筋の遊走、増殖について検討した、欠損マウスの平滑筋は遊走、増殖が抑制され、酸化ストレス下でアポトーシスをきたしやすく、動脈硬化に大いに関与していると考えられた。そこで、apolipoprotein E欠損マウスとNotch1ヘテロ欠損マウスを交配して、ApoEKO/Notch1KOマウスの病理所見を観察した。ヘテロ欠損マウスはNotchシグナルの発現は野生種の半分であり、発現の抑制が不十分であるためか、動脈硬化所見に大きな変化を認めなかった。一方、gamma-secretaseはNotch1のみならずすべてのNotchシグナルを強力に抑制することから、炎症反応を含めた動脈硬化治療のためのNotchシグナルの抑制は、内膜増殖、虚血部位の血管新生よりも強く行う必要があると考えられた。Notchシグナルの生理作用は、発生期の臓器形成における検討で、神経発生、血管新生などの多面的作用で知られる。近年、成体においても神経組織幹細胞の維持に重要であることが発見された。しかし成体の病態におけるNotchシグナルの役割は不明な点が多い。近年我々は虚血肢の血管新生においてもNotch1受容体の活性化が重要であり、これは高脂血症治療薬スタチンで活性化できることを示した(Lab Invest 2011)。しかし、動脈硬化などの血管病におけるNotchシグナルの役割は不明であった。

そこで閉塞性動脈硬化症とバージャー病の患者の病理標本において免疫組織染色を行った所、新生血管、平滑筋、炎症細胞にNotch1受容体、リガンドのJagged-1、下流の転写因子Hes-1の発現が多く認められ(Surgery Today 2013)、これらの血管病にNotchシグナルの活性化が関与していると考えられた。Notch1ヘテロ欠損マウス(全身および平滑筋特異的)の頸動脈を結紮して、血管障害による内膜増殖モデルを作製したところ、新生内膜の減少を認めた。新生内膜および培養平滑筋において、Notch1ヘテロ欠損は平滑筋の増殖、遊走能を抑制し、アポトーシス誘導に深く関わっていた(Circulation2010)。さらに動脈硬化モデルであるApolipoproteinEホモ欠損マウスにNotchシグナルを抑制するgamma-secretase阻害薬を投与したところ炎症反応浸潤が抑制され、さらに動脈硬化巣も抑制された(Biochem Biophys Res Commun 2009)。同薬剤を作用させると単離単球においてもICAM-1の発現は低下し、接着・遊走能も減弱した。このようにNotchシグナルは平滑筋、炎症細胞の機能を制御して、血管病の病態に大きく関わり、治療標的となりうると考えられた。24年度が最終年度であるため、記入しない。
実験的脳虚血負荷に対するアポリポ蛋白Eアイソフォーム特異性の比較検討

研究期間内に、アポリポ蛋白E(apoE)の3種のアイソフォーム(apoE2、apoE3、apoE4)を個別に保有する遺伝子改変ノックイン(KI)マウス(2/2-、3/3-、4/4-KIマウス)を用い、以下の4つの研究を行った[(i)急性期脳梗塞巣拡大に関する各apoEアイソフォーム特異性の比較について;(ii)遷延性脳梗塞巣拡大に関する各apoEアイソフォーム特異性の比較について;(iii)apoE4アイソフォーム特異的な脳損傷増悪病変を起こしている病態メカニズムの解明について;(iv)本病態に対する治療的発展について】。平成14年度:局所脳虚血負荷後24時間までの急性期脳梗塞巣拡大に関して、apoE4アイソフォーム保有が脳梗塞巣を増大させる危険因子となることを明らかにした。平成15年度:apoE4アイソフォームを保有する個体が、局所脳虚血負荷後1-7日後を通してアイソフォーム特異的に脳損傷に対して脆弱で、局所脳虚血負荷後1-5日後に発現する遷延性脳梗塞巣拡大をも増悪することを明らかにした。さらに、遷延性脳梗塞巣拡大を増悪させる因子として、apoE4アイソフォーム特異的に観察された虚血辺縁領域でのアストロサイト活性化の異常亢進が関与している可能性を明らかにした。平成16・17年度:S100産生阻害を介してアストロサイト活性化を抑制する薬剤(arundic acid,(R)-(-)-2-propyloctanoic acid)を用いて、apoE4アイソフォーム特異的脳損傷増悪病変の病理発生の解明と、本病態に対する新たな治療の可能性を検討した。その結果、局所脳虚血負荷後5日目の脳損傷の程度は全KIマウスで改善され、その効果は4/4-KIマウスで最も優っていた。また、4/4-KIマウスに特異的な遷延性脳梗塞巣拡大がほぼ抑制された。Arundic acid投与により4/4-KIマウスのアストロサイト活性化/S100発現の増強と脳損傷増悪が最も強く抑制されたことから、apoE4アイソフォームの脳損傷増悪病変に、アストロサイト活性化の異常亢進が関与していることが明らかになった。平成14年度から17年度の4年間の継続研究から総括すると、(i)apoE4アイソフォーム特異的に脳損傷増悪病変が発現することを実験的に立証した;(ii)その病態発生メカニズムとして虚血辺縁領域でのアストロサイト活性化の異常亢進が関与している可能性を明らかにした;(iii)「アストロサイトの活性化を抑制する」ことによる本病態に対する治療戦略の糸口を提示した。ヒトアポリポプロテインE(apoE)の遺伝子によりコードされる3種のヒト

apoEアイソフォーム中で、ε4対立遺伝子がヒトや動物の脳障害の増悪因子であるとする報告がなされてきた。本年度の研究は、この報告を動物レベルで確かめるため計画・立案した課題であった。即ち、胚性幹細胞を用いた標的遺伝子導入技術(ノックイン法、KI)によりマウスapoEの代わりにヒトapoEアイソフォーム(apoE2、apoE3そしてapoE4)を発現させた遺伝子改変マウスを用いて、急性期虚血脳障害に対するヒトapoEのアイソフォームの違いによる特異的脆弱性を比較した。ホモ接合体apoE2(2/2)、apoE3(3/3)そしてapoE4(4/4)KIマウスにナイロン栓子法を用いて永久局所脳虚血を誘発させた。虚血24時間後の時点(急性期)で、神経学的症状、梗塞領域・体積測定により評価した脳損傷の程度は、4/4KIマウスは2/2あるいは3/3KIマウスに比べ有意に悪化していた(P<0.001、4/4vs.2/2あるいは3/3KIマウス)。そして、2/2と3/3KIマウス間での比較では脳損傷の程度に有意差はなかった。脳内ヒトapoE蛋白発現の免疫組織化学的検討において、3系統のKIマウス間の比較では類似した染色分布が観察された。免疫染色活性に関しても各KIマウス間で有意差はなかった。興味深いことに、虚血負荷した3系統全てのKIマウスにおいて、ヒトapoE蛋白の発現増加が虚血辺縁領域の神経細胞と星状膠細胞に認められた。さらに、このヒトapoE蛋白の発現は、梗塞領域と梗塞辺縁領域の境界部にも点状反応痕として認められた。以上、本年度の研究成果を総括すると、遺伝子改変動物においてapoEが急性期脳損傷後の予後にアイソフォーム特異的(apoE4>apoE3=apoE2)に作用している実験的証拠を明らかにした。平成14度に、実験的永久局所脳虚血負荷後24時間までの急性期脳梗塞巣拡大に関して、APOE ε4 alleleが脳梗塞巣を増大させる危険因子となることを明らかにしてきた(JNEN 62(3):280-91,2003)。平成15年度は、APOE各型遺伝子ノックイン(KI)マウス[HomozygousヒトAPOE ε2(2/2),ε3(3/3),ε4(4/4)KIマウス]を用い、永久局所脳虚血負荷後1日から7日後に発現することが予想される遷延性脳梗塞巣拡大におけるAPOE ε4 alleleの関与を明らかにすることを目的とした。研究成果として以下の結果を得た。永久局所脳虚血負荷1,3,5,7日後の4/4KIマウスにおける梗塞体積と神経学的症状は、2/2・3/3 KIマウスと比較して有意の増悪を示した。一方、後者の2系統のマウス間では有意な差は見られなかった。4/4KIマウスのみにおいて脳虚血負荷後1から5日目までの遷延性脳梗塞巣拡大が観察された。虚血辺縁領域におけるTUNEL陽性細胞は、虚血負荷後5日目まで全てのKIマウスで同程度に増加し、3系統のKIマウス間で有意な差は見られなかった。実験期間を通して、虚血辺縁領域におけるヒトapolipoprotein E蛋白の免疫組織学的染色性は、他領域におけるよりも強く、その局在と強度に関して3系統のKIマウス間で差は見られなかった。虚血辺縁領域におけるastrocytic activationは、全てのKIマウスにおいて観察されたが、このastrocytic activationは、全経過を通じて4/4 KIマウスにおいて、2/2・3/3 KIマウスより顕著であった。
高負荷燃焼における乱流および固体壁の効果に関する化学動力学的研究

1.火炎面の移動方向に対して仮定を設けることによって、さらに広い範囲の火炎内乱れについての測定データが解析できるようにした。すなわち、微少な範囲内では火炎面は平面であると近似でき、その移動の方向が火炎面に対して垂直であると仮定する。火炎中のある位置を中心とした3点で同時にシュリーレン像の光強度の時間変化を測定して、そのずれに基づき火炎面の傾き角と乱れの移動速度の大きさとを決定する。この方法によって水素-空気同軸噴流拡散火炎の火炎各部の乱れの移動方向と速度の分布を求めた。2.水素-空気系乱流火炎のシミュレーションとして、直接シミュレーションを試みた。これはNavier-Stokesの方程式をはじめとする支配方程式を直接解くもので、乱流火炎全体の状態を検討し、どのような実験データが必要であるかなどを判断する手段としては有効であるといえる。設定したモデルは円筒座標系を用いて表した連続の式、運動方程式などの支配方程式からなっており、水酸基、水素原子、酸素原子など9種類の化学種とそれらの間に生じる21組の素反応が組み込まれた化学反応モデルである。数値解法は、まず空間を微小なコントロールボリウムに分割することによって差分化した各支配方程式を時間依存法によって解き、実験条件に対応する境界条件のもとでそれぞれの解がほぼ擬定常解になるまでこの操作を繰り返すというものである。得られた結果は以下のようなものである。(1)得られた流速分布のうち特に半径方向の分布は火炎基部を除いてきわめて乱れたものとなり、対応する実験条件の火炎について得られた結果と定性的に一致する。また温度分布にも局部的な乱れがみられる。(2)火炎基部を除いた十分発達した乱流火炎については、温度や各化学種濃度の分布に乱れがあるものの、瞬間的には相流火炎の場合と同様にBurke-Schumannモデルがほぼ成立している。
血球系幹細胞分化の支持基盤としての胎児肝臓の役割に関する研究

ここまで、血球系細胞の支持基盤としての胎児肝臓の微小環境を制御する分子として特に接着分子に注目して検討を行ってきた。しかし、これらの接着分子以外にも胎児肝臓中での造血を支配する分子は存在するのではないかと考えて、胎児肝臓ストローマ細胞を特異的に認識するような新規のモノクローナル抗体を作成し、それらの抗体をストローマ細胞と血球系細胞の共培養系に添加し、血球系細胞の維持に影響を及ぼすような新規の抗体の探索を行った。その結果作成した抗体の一種であるNdk-10が胎児肝臓ストローマ細胞による血球系細胞の維持を顕著に阻害するこことが分かった。そこでこのNdk-10の認識分子の同定を行ったところ、マウスのAminopeptidase N/CD13分子であることが判明した。CD13分子は膜結合型のpeptidaseの一種でホルモンやサイトカインまたは細胞外マトリックス成分等の様々な分子を切断することでその活性を制御していることが知られている。そこでNdk-10抗体による血球系細胞の維持の阻害作用が、CD13分子のpeptidase活性に依存しているかを確認した結果、Ndk-10は胎児肝臓ストローマ細胞の細胞表面上のCD13分子のpeptidase活性を阻害すること、さらにはCD13分子の阻害剤を共培養に添加することで、抗体を添加した場合と同様のを示すことが確認された。以上の結果は胎児肝臓細胞上のCD13分子は自身のpeptidase活性に依存した形で血球系細胞の維持に関与していることを示す結果である。