hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セミパラチンスク核実験場近郊住民の被曝線量推定方法の確立と健康影響研究

セミパラチンスク核実験場はカザフスタン共和国にあり、旧ソ連時代に1949年から1990年まで合計467回の核実験が行われた。その後この核実験による近くの人々への影響があったとの報道が数多くあり、われわれの研究グループも平成6年の研究所の改組以来、研究テーマとした。ここはチェルノブイリと異なり放射能汚染は少ないが、被曝線量は大きい。たとえば良く報道で出てくるドロン村は1グレイ相当の被曝があったとされる。その後文部省の科学研究費を平成6年から現在まで継続して受領してきた。研究内容としては、プルトニウム、セシウムなどの土壌汚染、人体の骨や臓器などの汚染、人の歯を使った外部被曝線量評価、煉瓦を使った外部被曝線量評価などを行ってきた。これらにより、核実験により人々が本当に被曝したことを証明した。その後人の影響調査に入り、甲状腺の検診、血液の甲状腺ホルモンの測定、血液の染色体異常の検出、個人被曝線量の評価などの分野に関しても研究を開始した。まず甲状腺の異常は放射線に感受性のある結節が多発している。リンパ球の小核の異常は0.4グレイ相当であるし、染色体異常はアルファ線などに見られる高いLET放射線の特徴を示している。個人被曝線量は現地の放射線医学環境研究所のグループとの共同研究で進めている。特に昨年は歯学部の専門家とも共同研究し、口の異常、虫歯の多さなどを調べた。被曝地のサルジャル村と、被曝していないコクペクティ村との比較で明確な差が出てきた。これらはいずれも被曝量が大きいことを示していて、問題が大きいことを浮き彫りにしている。今後の継続的な研究が重要である。旧ソ連の核実験場であるセミパラチンスクでは1949年から1990年までの間に合計467回の核実験が行われた。特に大気中核実験の際には放射能がキノコ雲に含まれ風にのって数100kmも移動した。その際キノコ雲のなかにあった放射能から発生するガンマ線などが地表の人々を被曝させた。またその放射能のちりが降りてきて空気中を漂い外部被曝だけでなく、人々の胃や肺を通して体の中に入り、内部被曝を引き起こした。その放射能はチェルノブイリと違って大量の被曝を人々に与えた。典型的な村としてドロン村では全体で4Gyという報告もある。本研究では放射線の線量評価から人体への影響まで研究することを目的としている。我々の研究により、ドロン村だけでなく、現在人口35万人であるセミパラチンスク市でも外部被曝だけで1Gy近い被曝があったことが分かってきた。これは煉瓦からの被爆線量を熱蛍光法で測定して確認したものである。また土壌を日本に持ち帰り、プルトニウムやセシウムを測定した。この結果はセシウムについては日本と同じ程度で問題なかったが、プルトニウムは最大で日本の10倍程度と高い値を示した。また血液中のリンパ球の染色体異常も検査中である。現在のところ、小核の頻度を30人程度について調べているが、この頻度が0.4Gy程度を示している。リンパ球の代謝は1-2年程度とも言われており、その原因が放射線であるとすると持続的な被曝があることになる。そのため骨中のプルトニウム、セシウム、ウランなどの測定を進めている。その他、歯を持ち帰りESRという手法で放射線量を測定したが、この結果は最大で0.1Gy程度であった。また、甲状腺の異常も、携帯型超音波検診装置を使って検診した約140人程度の検査を済ませたが、結節の頻度は非常に高かった。物理学的な個人被爆線量もカザフサイドにはあるので、それを使った解析をふくめ研究を進めている。セミパラチンスクはカザフスタン共和国にあり、その名前の市とその近くにある核実験場を指している。

この核実験場では旧ソ連時代に1949年から1990年まで合計467回の核実験が行われた。その後この核実験による近くの人々への影響があったとの報道が数多くあり、われわれの研究グループも平成6年に研究所を改組しその際セミパラチンスクの核実験も研究テーマとした。ここはチェルノブイリと異なり放射能汚染は少ないが、被曝線量は大きい。たとえば良く報道で出てくるドロン村は1グレイ相当の被曝があったとされる。その後、文部省の科学研究費補助金を平成6年から現在まで継続して受領してきた。研究内容は、プルトニウム、セシウムなどの土壌汚染、人体の骨や臓器などの汚染、人の歯を使った外部被曝線量評価、煉瓦を使った外部被曝線量評価などを行ってきた。これらにより、核実験により人々が本当に被曝したことを証明した。その後、人の影響調査に入り、甲状腺の検診、血液の甲状腺ホルモンの測定、血液の染色体異常の検出、個人被曝線量の評価などの分野に関しても研究を開始した。まず甲状腺の異常は放射線に感受性のある結節が多発している。血液中のリンパ球の小核の異常は0.4グレイ相当であるし、染色体異常はアルファ線などに見られる高いLET放射線の特徴を示している。個人被曝線量は現地の放射線医学環境研究所のグループとの共同研究で進めている。特に本年は歯学部の専門家とも共同研究し、口の異常、虫歯の多さなどを調べた。被曝地のサルジャル村と、被曝していないコクペクティ村との比較で明確な差が出てきた。これらはいずれも被曝量が大きいことを示していて、問題が大きいことを浮き彫りにしている。
遺伝学的手法による外来性ダンゴムシの生態特性の解明

約16,000個体の標本データに基づき日本におけるワラジムシ亜目の分布データベースを構築した.また,このデータに基づき外来種オカダンゴムシの日本における分布制限要因を調べた結果,その分布には最寒月の気温が大きく影響していることが明らかとなった.加えて,日本に侵入したオカダンゴムシのmt DNAのCOI領域に5つの遺伝子型があることを明らかにし,本種は5つの原産地から持ち込まれたことを示唆した.さらに,琉球列島の4島(奄美大島,沖縄島,宮古島,石垣島)のワラジムシ相調査,および,福岡県宗像市の草地における群集生態学的調査から,現在のところ外来種による在来種の排他現象は生じていないと考えられた.1)北海道から宮古島までの21地点でオカダンゴムシの採集を行い,合計76個体のmt DNAのCOI領域(約600 bp)の塩基配列を決定した.その結果,遺伝的に5つのグループに分けられた.これらの遺伝グループと地理分布の間には明瞭な関係は認められず,1地点に複数の遺伝グループが認められる地点もあった.また,イタリア,ブラジル,アルゼンチンのデータも加えて解析を行った結果,これらサンプルと同じクレードに含まれたのは山口県から採取された1個体のみで,それ以外のサンプルは今回解析した海外のサンプルとは異なる遺伝的特徴を示した.これらの結果は,日本国内に分布するオカダンゴムシは複数の原産地に由来し,また,それらが同所的に分布していることを示している.2)日本におけるワラジムシ類の分布情報を整理する目的で,博物館に保管されている日本産ワラジムシ類の標本データをデータベース化しwebにて公開をした.また,webから分布情報を入力できるシステムを構築した.3)コシビロダンゴムシ科2種,Burmoniscus属1種,および,Mongoloniscus属2種を対象に,模式標本や模式産地の標本の観察を行い,種の再定義を行った.4)宮古島と石垣島にそれぞれ約50地点の定点調査地点を設置し,各地点からワラジムシ類を採集した.1)平成26年度は21地点76個体のmt DNAのCOI領域の塩基配列の決定を行ったが,平成27年度は新たに日本国内21地点100個体,および,チェコ共和国1地点10個体の標本の解析を行い,これにGenbankで取得できた8個体分のデータを加えて合計194個体で解析を行った.その結果,日本国内から5つのハプロタイプが発見され,昨年度から100個体増やして解析を行ったにも関わらず新たなハプロタイプは発見されなかった.このことから,国内のオカダンゴムシにはこの5つのハプロタイプが含まれていると考えるのが妥当と思われる.2)奄美大島67地点,および,沖縄島69地点にてワラジムシ類の採集を行った.3)同所的に生息が確認されていたオカダンゴムシとコシビロダンゴムシ科の一種の間における種間交雑の有無を調べるため,コシビロダンゴムシ科の一種12個体とオカダンゴムシ44個体のmt DNAのCOI領域と核DNAの28S rRNA領域の塩基配列を決定した.その結果,2種間での遺伝子交雑の存在は認められないことが分かった.4)オカダンゴムシと同所的に高密度で見られるBurmoniscus属11種の種分類の再検討を行い,これらは同一種である可能性が高いことを形態および遺伝子データに基づき確認した.5)日本産ワラジムシ類の標本データベースに新規データを加え,合計11507個体のデータベースを構築した.6)在来種の種分類の検討に楕円フーリエ解析を適用し,その有用性を示した.1)オカダンゴムシを対象とした遺伝子実験は,mt DNA領域については昨年度からさらに100個体を加え合計176個体の解析が終わり,さらに精度の高い結論を導くことができた.2)外来種オカダンゴムシと在来種コシビロダンゴムシ科の一種のmt DNAと核DNAを調べ,種間交雑がないことを明らかにした.3)平成26年度と平成27年度で,奄美大島,沖縄島,宮古島および石垣島それぞれにおいて最低50地点以上でワラジムシ類の分布調査を行い,外来種の分布状況を明らかにすることができた.4)琉球列島の多くの環境で優占種となるBurmoniscus属11種の分類学的再検討を行い,それらが同一種であることを示した.5)楕円フーリエ解析による形態解析をワラジムシ類の種分類へ適用し,それらが効果的であるこを示した.1)平成26,27年度に合計194個体のオカダンゴムシを対象にmt DNAのCOI領域の塩基配列を行っていたが,平成28年度は,さらに海外3地点を含む合計8地点60個体の塩基配列の決定を行った.その結果,国内のオカダンゴムシから12ハプロタイプが確認された.また,平成28年度は,238個体を対象に4つのマイクロサテライト領域の解析を行った.2)奄美大島70地点,沖縄島69地点,宮古島50地点,石垣島56地点,西表島70地点,与那国島19地点で採集したワラジムシ類の種同定を行い,琉球列島における外来種の分布状況を明らかにした.これにより,外来種オカダンゴムシが先島諸島(宮古島)に定着していることが明らかとなった.一方,現時点では,外来種と在来種が同所的に分布しており,外来種による在来種への負の影響は認められなかった.

3)外来種による在来種の影響をより詳しく調べるため,2年間毎月採集したサンプルの解析を行い,外来種Armadillidium vulgareと在来種Mongoloniscus koreanusが排他的関係にないことを明らかにした.また,それらが共存するメカニズムとして生活史および土壌水分の選好性の違いを調べたが,それらには違いがないことが明らかとなった.約16,000個体の標本データに基づき日本におけるワラジムシ亜目の分布データベースを構築した.また,このデータに基づき外来種オカダンゴムシの日本における分布制限要因を調べた結果,その分布には最寒月の気温が大きく影響していることが明らかとなった.加えて,日本に侵入したオカダンゴムシのmt DNAのCOI領域に5つの遺伝子型があることを明らかにし,本種は5つの原産地から持ち込まれたことを示唆した.さらに,琉球列島の4島(奄美大島,沖縄島,宮古島,石垣島)のワラジムシ相調査,および,福岡県宗像市の草地における群集生態学的調査から,現在のところ外来種による在来種の排他現象は生じていないと考えられた.1)オカダンゴムシの遺伝子解析については,国内のサンプルの入手およびmt DNAの解析は予定通りに進んでいる.核DNAについては予備実験を行い,実験条件の目処がついた段階である.2)分布の解析を行うにあたり,過去の日本産ワラジムシ類の全分布データの整理を行うが,平成26年度には博物館所蔵の約1万個体のデータ整理が終了した.これにより,これまで報告のある日本産ワラジムシ類の大半のデータ整理が終わった.また,webによる入力システムを構築し,市民協力による調査を行う準備ができた.3)これまでに5種の種の再定義を行っているが,琉球列島に分布する種について扱えたのは1種のみであり,未だに多くの疑問種が残っている.4)琉球列島における分布調査地点を奄美大島,沖縄島,宮古島,および,石垣島に設置する予定であるが,平成26年度は宮古島と石垣島を行った.奄美大島と沖縄島について平成27年度に調査地の設置と調査を行う予定である.1)mt DNAを解析した標本を対象にマイクロサテライト領域の解析を行い,mt DNA領域で認められたクレード間での交雑の有無を明らかにする.マイクロサテライト領域の予備実験はすでに終わっており,実験条件も確立しているため順調に進むと思われる.2)在来種の種分類の研究を進め,琉球列島における外来種と在来種の分布環境を明らかにし,共存の可否について明らかにする.3)種分類の研究については,従来の形態観察,分子データのみでなく,形態測定学的手法も取り入れて行う.4)研究成果を随時,投稿論文として発表を行う.土壌動物学1)オカダンゴムシの遺伝子解析については順調に進んでおり,これまで研究方法を継続することで予定通りに研究が進むと思われる.また,平成27年度はコシビロダンゴムシ科を中心に,琉球列島産の種についての遺伝子解析を進める予定であるが,これらの種についてもすでに予備実験は終わっていることから順調に研究は進むと思われる.2)分布データの整理については,今後は文献データの整理を行うが,これらは数が少なく,また,文献はほぼ入手済みであるため,平成27年度中に終了すると思われる.3)海外の博物館に所蔵の標本の一部が貸出が難しく,いくつかの種については調査が難しいと思われるため,今後は琉球列島に分布する種に対象を絞ることで,研究が遂行できるように対応したい.4)平成27年度は奄美大島と沖縄島にて調査を行う予定であるが,いずれの島においても過去に数回調査を行っており,順調に調査は進むと思われる.
超高精度ＡＭＳシステムの開発

加速器質量分析(AMS)法は、微小試料からの極微量元素を高精度かつ短時間に測定することができる高感度質量分析装置である。特に半減期が5730年の炭素14に対するAMS測定は、動植物に由来する年代を決定する年代測定法として幅広く利用され、人類の文化と歴史、宇宙科学や環境科学、そして医学・薬学分野の重要な測定ツールの一翼を担っている。山形大学は、2010年に東北・北海道地区の大学法人として初となる最新型のAMSと自動グラファイト調整システム(YU-AMS)を導入した。本研究では、AMSシステムの高感度化の研究を標準試料および暦年代のわかった年輪試料を用いて行い、高い確度と安定性を実証した。特に半減期が5730年の炭素14(^<14>C)に対するAMS測定は、動植物に由来する年代を決定する年代測定法として幅広く利用され、人類の文化と歴史、宇宙科学や環境科学、そして医学・薬学分野の重要な測定ツールの一翼を担っている。山形大学は、東北・北海道地区の大学法人として初となる最新型のコンパクトAMSと試料調整のためのグラファイト調整システムを平成22年3,月にμ」形大学総合科学研究所に導入した。本申請では、世界最高レベルとなる0.1%の測定精度を目標に、AMS装置の高感度化と安定化のための基礎研究、そして試料作製システムの高速自動化の開発を推進し、文化財科学の発展に貢献することを目指す。本年度は、コンパクトAMSシステムの性能評価として、NIST(アメリカ国立標準技術研究所)とIAEA(国際原子力機関)が提供するSRM4990CとC1からC9の標準試料をサンプルとして用いた、これらの試料中に含まれる不純物を酸-アルカリ-酸(AAA)処理装置により取り除き、同じく山形大学に設置したCO_2精製装置により燃焼し、グラファイト生成装置による還元作用によりグラファイト化した。精製したグラファイトを専用カソードに装填し試料中の炭素12,13,14(^<12>C,^<13>C,^<14>C)の量を測定し、コンパクトAMSシステムにて性能評価を行った.加速器質量分析(AMS)法は、微小試料からの極微量元素を高精度かつ短時間に測定することができる高感度質量分析装置である。特に半減期が5730年の炭素14(14C)に対するAMS測定は、動植物に由来する年代を決定する年代測定法として幅広く利用され、人類の文化と歴史、宇宙科学や環境科学、そして医学・薬学分野の重要な測定ツールの一翼を担っている。山形大学は、東北・北海道地区の大学法人として初となる最新型のコンパクトAMSと試料調整のためのグラファイト調整システムを平成22年3月に山形大学総合科学研究所に導入した。本年度は暦年代が決まっている樹木年輪試料についてAMS測定を行い、対応データベースである炭素14年代暦年較正曲線(International radiocarbon calibration curve; IntCal09)との比較を行った。使用する年輪試料は、光谷拓実先生(総合地球環境学研究所、前奈良文化財研究所)から提供頂いた鳥海神代杉(秋田県と山形県にまたがる鳥海山の麓から掘り出された杉でB.C. 965-551)、そして大山幹成先生(東北大学植物園)より提供頂いた仙台城三の丸杉(A.D. 1662-1965)である。その結果をフィードバックさせて、AMS測定の正確度・精度の向上(測定誤差0.1%)を行い、装置の系統的誤差と達成に必要な試料の微量化を評価した。

まず、標準試料にNIST(アメリカ国立標準技術研究所)が提供するSRM4990CとIAEA(国際原子力機関)が提供するC1-C9サンプルを準備した。それぞれのサンプルを山形大学に設置したCO2精製装置により燃焼し、グラファイト生成装置による還元作用によりグラファイト化を行った。生成したグラファイトをカソードに装填する際、用いるカソードの材質、形状、プレス圧を変え、標準試料の初期電流の安定性および14C/12C比の時間依存性を調べ、測定用カソードの最適化を行った。次に、試料から回収した二酸化炭素をグラファイトに還元するときに使用する還元材の比率の最適化の開発を行った。サンプルSRM4990Cを標準試料とし、C1からC9までの各サンプルのAMS測定値と試料値(book value)を比較し、0.1%(±8年)の精度を目標に14C濃度測定システムの開発研究行った。最新型の高感度加速器質量分析(AMS)システムを用いて、^<14>C濃度を世界最高レベルとなる0.1%の測定精度で達成することを目的に研究開発を進めた。具体的には、試料調整システムの自動化、コンパクトAMSシステムの性能評価手法を確立した。25年度が最終年度であるため、記入しない。最新型の高感度加速器質量分析(AMS)システムを用いて、14C濃度を世界最高レベルとなる0.1%の測定精度で達成することを目的にグラファイトシステム、カソードプレス手法、およびAMS測定評価の最適化を行った。コンパクトAMSシステムの性能評価、イオン源の最適化、ストリッパーガス圧のバックグランド依存性によるAMS測定の最適化、グラファイトターゲット作製方法の最適化、暦年代が決まっている樹木年輪試料を用いたウィグルマッチング法による年代測定による性能評価を行い、世界最高レベルとなる0.1%(±8年)の精度を目標に14C濃度測定システムの開発研究を推進する。
発泡アルミニウム材を内挿した構造部材の一体成形

近年,環境負荷低減のため自動車産業では車両の軽量化が図られている.しかしながら,自動車の場合,事故時の衝突安全性を維持あるいは向上させながら軽量化を行う必要があるため,衝撃吸収性に優れた軽量構造部材の製造が必要不可欠である.そこで本研究では,発泡アルミニウム材を内挿した構造部材の作製技術の開発を目的とする.発泡アルミニウム材料は,軽量で遮音性,断熱性,電磁波吸収性,衝撃吸収性に優れた多孔質金属で,リサイクル性も良い材料である.アルミニウム合金粉末と発泡剤を混合して圧粉体を作成し,加熱発泡させながら中空部材に挿入させることにより一体構造部材を作製する実験を行った.また,発泡アルミニウムの変形特性を多孔質体の力学を基に定式化を行い,有限要素法シミュレーションによる解析を行った.発泡剤を含むアルミニウム圧粉体をアルミの融点以上に加熱したダイスを用いて押し出すことにより,加熱発泡させながら円柱形状の型に挿入する実験を行った.その結果,鋼管内で未充満部がありながらも,密度約0.59g/cm^3(相対密度0.22)の発泡アルミニウムを鋼管内に内挿することができた.さらに,鋼管内の細部へ充填させるために,押出し速度,加熱ダイス温度,押出し量の制御により鋼管の86%の体積に相対密度0.24の発泡アルミニウムを充填させることが可能となった.多孔質体の力学に基づいた発泡アルミニウムの変形解析では,発泡アルミ内の空孔サイズのバラツキを正規分布する相対密度で表現し,空孔サイズの分布が変形に与える影響について有限要素法解析を行った.その結果,相対密度の正規分布における標準偏差が小さいとき,すなわち空孔サイズのバラツキが小さい場合,発泡アルミニウムの圧縮における応力の上昇率が小さくなる傾向を見いだした.近年,環境負荷低減のため自動車産業では車両の軽量化が進められている.しかしながら,自動車の場合,事故時の衝突安全性を維持あるいは向上させながら軽量化を行う必要があるため,衝撃吸収性に優れた軽量構造部材の製造が必要である.そこで本研究では,発泡アルミニウム材を内挿した構造部材を作製する生産技術の開発を目的とする.本年度は発泡剤を含むアルミニウム合金の発泡特性を調べるとともに,既製の発泡アルミニウム材を用いて圧縮試験を行い,有限要素法シミュレーションのための基礎式を決定した.以下に主な結果を示す.1.アルミニウムの発泡実験アルミニウム合金粉末に水素化チタン粉末(発泡剤)を1wt%混合して圧粉,熱間押出しにより円柱試験片を作成し,炉内加熱により温度と発泡挙動,相対密度の関係を調べた.その結果,アルミニウム合金材料は固相線温度付近で膨張が始まり,液相線温度以上において急激に発泡するが、温度が高くなりすぎると自重により収縮することがわかった.最小の相対密度が得られる温度域は液相線温度から約20°C高い温度域であった.また,加熱ダイスを用いて連続的にアルミニウムを発泡させる装置を作成した.2.発泡アルミニウム材の降伏条件発泡アルミニウムの変形について有限要素法によるシミュレーションを行うために,多孔質体の力学を基にした発泡アルミニウムの降伏条件式および構成則を提案した.そして既製の発泡アルミニウム材の圧縮試験結果から発泡アルミニウム材の相対密度と塑性ポアソン比の関係を求め,降伏条件式を決定した.有限要素法シミュレータを開発し,圧縮変形の計算を行った結果,実験による荷重変位曲線と良い一致を示した.近年,環境負荷低減のため自動車産業では車両の軽量化が図られている.しかしながら,自動車の場合,事故時の衝突安全性を維持あるいは向上させながら軽量化を行う必要があるため,衝撃吸収性に優れた軽量構造部材の製造が必要不可欠である.そこで本研究では,発泡アルミニウム材を内挿した構造部材の作製技術の開発を目的とする.発泡アルミニウム材料は,軽量で遮音性,断熱性,電磁波吸収性,衝撃吸収性に優れた多孔質金属で,リサイクル性も良い材料である.アルミニウム合金粉末と発泡剤を混合して圧粉体を作成し,加熱発泡させながら中空部材に挿入させることにより一体構造部材を作製する実験を行った.また,発泡アルミニウムの変形特性を多孔質体の力学を基に定式化を行い,有限要素法シミュレーションによる解析を行った.発泡剤を含むアルミニウム圧粉体をアルミの融点以上に加熱したダイスを用いて押し出すことにより,加熱発泡させながら円柱形状の型に挿入する実験を行った.その結果,鋼管内で未充満部がありながらも,密度約0.59g/cm^3(相対密度0.22)の発泡アルミニウムを鋼管内に内挿することができた.さらに,鋼管内の細部へ充填させるために,押出し速度,加熱ダイス温度,押出し量の制御により鋼管の86%の体積に相対密度0.24の発泡アルミニウムを充填させることが可能となった.多孔質体の力学に基づいた発泡アルミニウムの変形解析では,発泡アルミ内の空孔サイズのバラツキを正規分布する相対密度で表現し,空孔サイズの分布が変形に与える影響について有限要素法解析を行った.その結果,相対密度の正規分布における標準偏差が小さいとき,すなわち空孔サイズのバラツキが小さい場合,発泡アルミニウムの圧縮における応力の上昇率が小さくなる傾向を見いだした.
地殻変動データの耐雷伝送方式の研究

伸縮計や傾斜計による地殻変動連続観測のデータは,通常,テレメーター装置を用い,NTTの専用線で収録される.伸縮計や傾斜計の検出部は,テレメータ装置から離れた観測坑道内やボアホール孔の内部に設置されており,テレメーター装置との間に,長い信号ケーブルがある.信号ケーブルが長いために,電力線やNTTの回線を介して落雷に伴う誘導電流が流れ,検出部の電子回路が故障する.この故障を少なくするために,検出部においてアナログ信号をデジタル信号に変換しテレメーター装置まで伝送する,耐雷性のアンテナカップリングによる伝送方式を開発した.その方法は,検出部で作成したデジタルデータをシリアル信号に変換し,コイルでできたアンテナを介して微弱電波として送出し,その電波をコイルでできたアンテナで受信し,同軸ケーブルを信号線にして伝送する方式である.信号線がコイルでできたアンテナで分離しているため,誘導電流がケーブルから電子回路に直接流れ込むことがない,しかも,誘導電流はコイルを避ける性質があり,避雷効果が増す.この方式は世界で始めての方式で,3年に及ぶ観測でも長期安定性が確かめられた.また,消費電流が少ないこともこの方式に利点である.伸縮計や傾斜計による地殻変動連続観測のデータは,通常,テレメーター装置を用い,NTTの専用線で収録される.伸縮計や傾斜計の検出部は,テレメータ装置から離れた観測坑道内やボアホール孔の内部に設置されており,テレメーター装置との間に,長い信号ケーブルがある.信号ケーブルが長いために,電力線やNTTの回線を介して落雷に伴う誘導電流が流れ,検出部の電子回路が故障する.この故障を少なくするために,検出部においてアナログ信号をデジタル信号に変換しテレメーター装置まで伝送する,耐雷性のアンテナカップリングによる伝送方式を開発した.その方法は,検出部で作成したデジタルデータをシリアル信号に変換し,コイルでできたアンテナを介して微弱電波として送出し,その電波をコイルでできたアンテナで受信し,同軸ケーブルを信号線にして伝送する方式である.信号線がコイルでできたアンテナで分離しているため,誘導電流がケーブルから電子回路に直接流れ込むことがない,しかも,誘導電流はコイルを避ける性質があり,避雷効果が増す.この方式は世界で始めての方式で,3年に及ぶ観測でも長期安定性が確かめられた.また,消費電流が少ないこともこの方式に利点である.伸縮計や傾斜計のアナログ信号をチャンネル毎にデジタルデータに変換する新しい実験を行った.この試験的観測を行うため電気部品やマイコン開発システムを購入した.デジタル化には16ビット精度のA/D変換器を使用したが,ソフトウエアにより20ビット相当のデジタル値を得ることに成功した.また,デジタル化したデータをシリアルデータに変換し,購入した無線ユニットにより観測坑道の入口までの無線伝送実験を行った。その結果,坑道が屈曲していなければデータを坑道入口まで伝送できることを確かめた.この方法であれば地殻変動観測用のアンプとテレメーター装置との間を信号線で接続する必要がなくなる.このことは,信号線を介して進入する落雷による誘導で坑道内のアンプが故障することがなくなることを意味しており、連続性を要求される地殻変動観測にとって極めて重要な手法が開発できたことになる。今回購入した物品は,この実験を行う上で大いに役だった.ただし,地殻変動連続観測の場合,長期間の安定性が要求されるため,この方法による伝送実験をしばらく続け,開発したシステムが安定に作動することを確かめる必要がある.特に,落雷の多い季節の観測が今後の重要な課題である.平成7年度に開発したA/D変換器を改良し,20ビット相当のデジタル値を安定に得られるようにハードウェアを改良した。また,豊橋において,無線によるデータ伝送の実験を継続すると共に,東京大学地震研究所の小田原地殻変動観測点でも,無線によるデータ伝送を始めた.既設の観測システムによる結果と比較した結果,ハードウェア,ソフトウェアともにほぼ,予想どうりに作動し,良好なデータが得られている.これらの結果は,96年度の地震学会で発表した.今年度,実験した伝送システムは,データ送出部とデータ受信部とを,同軸ケーブルで接続したもので,同軸ケーブルの中間をアンテナカップリングさせた方式である.このアンテナカップリングによる方式は,データ送出部とデータ受信部を完全に分離できるため,耐雷性がきわめて高い。また、名古屋大学の稲武地殻変動観測点において,データ伝送する時間のみリレーで信号線を接続する新しい耐雷データ伝送方式の試みを始めた.現時点では,耐雷性のある実用的なデータ伝送方式にできるか不明である.引続き実験を継続し,新しい方式を確立したい。平成7年度と8年度に開発した,1)同軸ケーブルの中間をアンテナカップリングさせる方式と,2)地殻変動のデータを伝送する時間だけリレー接点を閉じる方式,2種類の地殻変動データ伝送実験を名古屋大学理学部の豊橋と稲武観測点で持続し,長期安定性の検証を行った.その結果,2種類の方式が長期間安定に作動することを確かめた.今年度,名古屋大学理学部の春野観測点の移設に伴い,同観測点のボアホール計器のデータ伝送システムとして両方式を組み込んだ.このことにより,現時点では,春野観測点は日本で最も耐雷性の高いボアホール計器の観測地点となった.組み込んだ伝送方式によりデータは地下500mの地点から順調に地表まで伝送されている.今年度は,新たにデータ出力部にフォトカプラーを組み込み,地殻変動データ伝送システムの対雷性を増す実験を行い良好な結果を得た.

また,平成8年度に開発した.同軸ケーブルによるアンテナカップリング方式を改良し,アンテナカップリングによる双方向のデジタルデータ伝送方式を開発を試みた.現在実験中であるが,この方式が完成すれば,データ記録部より,センサー部にデジタルの制御信号を送ることが可能となり,センサーの感度,サンプリング時間の変更,センサー部に蓄えたデータの再伝送等,インテリジェントなデータ伝送が可能になる.
G4P[6]ブタロタウイルスのヒトへの種間伝播と適応過程の解明

G4P[6]ブタロタウイルスはヒトロタウイルスにも一般的に見られるG-P遺伝子型をもつことからあまり注目を集めてこなかったが、申請者は、アジアにおいてはヒトから検出されるG4P[6]ロタウイルスの大部分がブタからヒトへと種間伝播したブタロタウイルスである可能性を見出した。本研究は、ヒトのロタウイルス感染におけるG4P[6]ブタロタウイルスの寄与を評価するとともに、G4P[6]ブタロタウイルスの種間伝播の様式とヒトへの適応過程を明らかにすることを目的とする。
赤外超高感度ATR法による機能性LB膜の研究

水面上に展開した両親媒性物質の単分子膜を固体基板上に累積したラングミュア-・ブロジェット膜(LB)膜は、新しい機能性を持った分子素子として使える可能性を持つので注目を浴びているが、本研究は最近開発された超高感度ATR法により、極く薄い機能性LB膜の構造を調べることを目的としている。この方法は半円柱型のGe製ATR一回反射プリズムを用い、大きい入射角で赤外線を入射し、プリズムと平面銀膜の間に作製したLB膜のFT-IRスペクトルを感度良く測定するものである。その際、試料の作製法として(1)プリズム平面上にLB膜を作製し、その上から銀膜を真空蒸着法により裏打ちする方法、(2)ガラス板上にまず銀膜を蒸着し、その上にLB膜を作り、Geプリズムに密着させる方法、(3)プリズム平面上にLB膜を作製し、シリコンゴムに蒸着しておいた銀膜を圧着させる方法、(4)シリコンゴムに銀膜を蒸着し、その上にLB膜を作り、プリズム平面に圧着させる方法の4通りが考えられるので、各方法につきステアリン酸カドミウムの1層LB膜を用いてテストした。その結果(1)の方法では、本来1433cm^<-1>に予期されるCOO^-対称伸縮バンドが1395cmに^<-1>に出現したが、これは銀蒸着によりカドミウム塩が銀塩に変化してしまい、本来のカドミウム塩LB膜の状態を調べるには不適当であることが分かった。また(2)の方法では、プリズム平面とガラス平面との密着性が良くないため、強度増大が認められなかった。それに対して(3)や(4)の方法では、いずれもステアリン酸カドミウムの良好なスペクトルが強く観測されることが判明した。実用的には、ATRプリズムを繰り返し使用する必要から、(4)の方法が最善であると結論した。このように基礎技術が確立したので、今後交互累積膜をはじめとした機能性LB膜の構造解析への応用が約束されたことになる。
発癌物質を代謝活性化するP-450遺伝子発現のインビトロにおける解析

P-450cのメチルコランスレンなどの外来異物による誘導的発現には遺伝子上流に存在する二種のシスのエレメント、即ち誘導的エンハンサーとしてのXREとTATAboxのすぐ上流に存在するプロモーターエレメントであるBTEが必要である。このうちBTEに結合する蛋白質の性状を検討した。BTE結合蛋白質は分子ふるいクロマトグラフィーにより数十万の分子量を与えるが、サウスウェスタンブロット解析によるSDS電気泳動では5万6千の分子量を与えることから、複合体として存在していることが判明した。かなり不安定な蛋白質であるが低濃度のTritorX-100によって安定化されることを見出したので、現在、DNAアフィニティークロマトグラフィーなどを用いて精製中である。また興味深いことに、他の薬物代謝P-450であるフェノバルビタール誘導型P-450b遺伝子上流にもBTEが存在し、培養細胞へのトランスフェクション実験から、実際に機能していることが判明した。P-450c遺伝子のインビトロトランスクリプションは東大、医、半田宏助教授との共同研究で、主にHeLa細胞核抽出液を用いて研究を行った。その結果、BTEに依存した転写が起きることを見出したが、XREの関与した、外来異物による誘導的転写のインビトロ系は、構築できなかった。今後、HeLa系にはXRE結合蛋白質は少ないと判断されるので、精製したXRE結合蛋白質(メチルコランスレンレセプター)を系に加え、インビトロ転写実験を行う予定である。また、アデノウィルスE12蛋白質がP-450c遺伝子の転写を抑制することが見出されたので、インビトロ系にE12蛋白質を加え、その影響及びターゲット部位を固定する予定である。
看護支援を目指した表情認識技術を用いた痛みスケール開発のための基礎的研究

痛みは共有できる感覚ではないため,評価することや患者さんの痛みを比較することは,評価する側の主観が作用するため,極めて困難である.そこで本研究は,画像処理工学の手法の一つである表情認識技術を用いて,人の痛みの有無や程度を客観的に評価するためのスケールを作成し,熟練看護師と同レベルの痛みに対する推定能力を,より客観的に実現するための基礎的な研究を行うことを主目的としている.平成18年度は,文献レビューをはじめ,データの信頼性・妥当性を得るための痛み刺激発生方法の検討および評価のための画像特徴の抽出と検討を中心に行った.1国内外における各領域での痛みの評価に関する文献レビュー(遠藤,中野担当)2痛み刺激発生方法の検討(佐伯,中野担当)データの信頼性・妥当性を得るために,副交感神経の指標となる発汗量や心電計によるR-R間隔などの検討を行った.また,刺激部位や回数,電流・電圧など痛み刺激の発生に関する検討も行った.3実験環境の調整(中野担当)撮影条件を一定にするため撮影機器の設置場所,撮影角度の検討や実験に使用するシールドルームの環境整備を行った.4画像特徴を抽出するためのアルゴリズムの検討(中野担当)顔画像の中から目・口・眉などの限定された顔領域を抽出する.次にこれらの領域に対して,カテゴリー毎に画像特徴(エッジ情報,座標位置情報,領域情報など)を抽出し,精度を改善するために統計的手法の一つである固有値顔の利用可能性を検討した.アルゴリズムを検討するにあたり,従来の方法では計算時間がかかるという問題点があったが,計算方法にクラス間分散を最大かつクラス内分散を最小にする点を考慮した.このデータを用いニューラルネットワークによる学習を用い精度を改善していく予定である.痛みは共有できる感覚ではないため,評価することや患者さんの痛みを比較することは,評価する側の主観が作用するため,極めて困難である.そこで本研究は,画像処理工学の手法の一つである表情認識技術を用いて,人の痛みの有無や程度を客観的に評価するためのスケールを作成し,熟練看護師と同レベルの痛みに対する推定能力を,より客観的に実現するための基礎的な研究を行うことを主目的としている.平成18年度は,文献レビューをはじめ,データの信頼性・妥当性を得るための痛み刺激発生方法の検討および評価のための画像特徴の抽出と検討を中心に行った.1国内外における各領域での痛みの評価に関する文献レビュー(遠藤,中野担当)2痛み刺激発生方法の検討(佐伯,中野担当)データの信頼性・妥当性を得るために,副交感神経の指標となる発汗量や心電計によるR-R間隔などの検討を行った.また,刺激部位や回数,電流・電圧など痛み刺激の発生に関する検討も行った.3実験環境の調整(中野担当)撮影条件を一定にするため撮影機器の設置場所,撮影角度の検討や実験に使用するシールドルームの環境整備を行った.4画像特徴を抽出するためのアルゴリズムの検討(中野担当)顔画像の中から目・口・眉などの限定された顔領域を抽出する.次にこれらの領域に対して,カテゴリー毎に画像特徴(エッジ情報,座標位置情報,領域情報など)を抽出し,精度を改善するために統計的手法の一つである固有値顔の利用可能性を検討した.アルゴリズムを検討するにあたり,従来の方法では計算時間がかかるという問題点があったが,計算方法にクラス間分散を最大かつクラス内分散を最小にする点を考慮した.このデータを用いニューラルネットワークによる学習を用い精度を改善していく予定である.
聴覚障害学生への講義における情報保障手段の評価ならびに技術支援に関する研究

本研究では,高等教育機関で情報保障手段としておもに採用されているノートテイク,パソコン通訳に着目し,情報保障手段の定量的・定性的評価に関する検討を行った.その結果,字幕作成者に提示する専門用語等のキーワードは校正担当者に有効であることなどが示唆された.また,ノートテイクを高度に専門的な内容の通訳について実施し,実施後の意見交換を通して通訳者に必要な通訳技術と発表者が配慮や工夫をしなければいけない点について討論を行った.本研究では,高等教育機関で情報保障手段としておもに採用されているノートテイク,パソコン通訳に着目し,情報保障手段の定量的・定性的評価に関する検討を行った.その結果,字幕作成者に提示する専門用語等のキーワードは校正担当者に有効であることなどが示唆された.また,ノートテイクを高度に専門的な内容の通訳について実施し,実施後の意見交換を通して通訳者に必要な通訳技術と発表者が配慮や工夫をしなければいけない点について討論を行った.近年高等教育機関で学ぶ聴覚障害学生の増加にともない,学習する権利を保障するための講義における情報保障の必要性が高まっている.現在,高等教育機関で情報保障手段としておもに採用されているのはノートテイク,パソコン通訳,手話通訳などであり,最近では音声認識技術を用いた字幕や遠隔リアルタイム字幕・遠隔手話通訳などの新しい支援技術も導入が始まっている.これらの情報保障には,情報保障者の人材不足や専門性の高い講義への対応が可能な情報保障担当者の育成方法など,解決しなければならない課題が山積している.本研究では,現在聴覚障害学生を受け入れている高等教育機関でおもに採用されている情報保障手段や新たに技術的な開発が進められている情報保障手段に着目し,(1)情報保障手段の定量的・定性的評価(2)情報保障者への技術的支援手法の検討と評価を通して,講義における情報保障の量と質を高めるために必要な条件を明らかにすることを研究の目的とする.平成19年度は,情報保障手段の定量的・定性的評価に関する検討を行い,講義の講師が話している内容や板書の内容等を何らかの方法で聴覚障害学生に提示するものへ変換するときに,それらがもともと発せられている量に比べて情報量がどれだけ保たれているのか,またもとの情報が発せられてから提示されるまでの時間遅れがどれだけ起こっているのかについて,検討を行った.また,同時に情報保障者に提示されるキーワード等補助情報についても検討を実施した.その結果,聴覚障害学生に対する通訳情報の情報提示は,1画面に集約することなどの視線移動の軽減によってより学びやすい環境を構築できる可能性や,字幕作成のうちキーワードは構成担当者に有効であることなどが示唆された.本年度の研究は平成19年度に実施した(1)情報保障手段の量的・質的評価(2)情報保障者に対する講義情報の提示手法の検討,を引き続き検討し, (1)高度専門領域に対応した情報保障手段の量や質を高めるための手法の検討と実験, (2)情報保障者への情報提示ならびに聴覚障害学生からの情報収集,などについて検討・実施した.(1)高度専門領域に対応した情報保障手段の量や質を高めるための手法の検討と実験現状での情報保障の状況と今後の技術を展望して,情報保障における量と質がともに確保されるために必要な通訳技術,また講師・情報保障者・聴覚障害学生にとって必要な条件について検討を行った.通訳技術に関してはノートテイクにおいて,高度に専門的な内容の通訳を実施し,通訳者側との意見交換を行って,通訳者に必要な通訳技術と発表者が配慮や工夫をしなければいけない点について討論を行った.良好な情報保障環境を構築するために必要な,講師の条件としては,まず情報保障の仕組み・聴覚障害への理解をすることが大事であることが改めて確認された.情報保障者の技術が高くても講師の配慮が無ければ,情報保障の現場として成立しない.情報保障手法の工夫としては,ノートテイクについては筆記速度が発話速度に比べて遅いため,発話内容の要約に加え,スライド資料への書き込み・キーワードの記述などの工夫で,高度専門領域へ対応できるかどうか検討した.(2)情報保障者への情報提示ならびに聴覚障害学生からの情報収集情報保障者への情報提示・聴覚障害学生への情報提示について検討した.本研究で実施したトライアルでは情報保障の配置は聴衆の後ろ側で全体が見やすい位置で,聴覚障害学生の前に提示したディスプレイについては,前方のスクリーンとのバランスを考慮する必要があることがわかった.
契約に基づいた関数型プログラム設計に対する正当性保証に関する研究

本研究ではDbCに基づき記述したプログラムモジュールの仕様とそれを実装した関数型プログラムに対し,後者が前者を満たすことを形式的に保証するための検証方法を,申請者の従来の研究成果を踏まえて考案し,その有用性を,考案した手法に基づく検証支援系の試作と検証実験を通じて,検証付きプログラム開発の効率,検証の適用限界などの点から評価することを目的とする.本年度は.net framework上F#を対象に,オブジェクト指向向けの検証法を考案し,それに基づいた検証支援系を実装した.具体的にはオブジェクト指向設計を意識して,(1)オブジェクト指向プログラムのオブジェクトに対する不変式(クラス不変式)の導入,(2)全正当性証明への対応,(3)限量子タグの導入を行った.(1)によって主流であるオブジェト指向設計に容易に対応できるほか,性質記述もクラス不変式の採用による記述め容易性向上,簡潔化が見込まれる.(2)よりプログラムの信頼性保証が大きくなり,(3)より記述能力の向上が期待される.また,対象とする言語をMicrosoftの.NET Frameworkの一つであるF#とすることで,そのコンポーネントベースの設計手法とモジュールベースの設計手法を組み合わせ,作成できるプログラムの種類を大幅に増やすことが可能となる.既存コンポーネントはすでにチェックがされており,多くの場合信頼性が高い.F#で記述したシステムを本手法で検証すれば,既存コンポーネントとの組み合わせでも信頼性が高いものが作成できる利点がある.最後に手法の形式的紹介ができることも利点として挙げられる.大規模ソフトウェアの設計においては,システムを複数のモジュールに分解し,モジュールごとに入出力の満たすべき/果たすべき役割仕様をフォーマルに定めるDesign by Construct DbCがB.Meyerによって大事だと提唱されている.本研究ではDbCに基づき記述したプログラムモジュールの仕様とそれを実装した関数型プログラムに対し,後者が前者を満たすことを形式的に保証するための検証方法を,申請者の従来の研究成果を踏まえて考案し,その有用性を,考案した手法に基づく検証支援系の試作と検証実験を通じて,評価することを目的とする.本年度は以下の研究を行った.(1)Javaコードに仕様記述のためのアサーションを記述支援する方法論を提案し有用性を示した.この方法論は従来の動的解析方法と静的解析方法を組みあわせて有効なアサーション導出を行うものである.この研究ではjavaを対象としたが,静的解析の方法論は関数型プログラムに応用が可能と考える.(2)ソフトウェアの上位設計に対して,いくつか満たすべき性質を与え,モデル検査を支援する方法論を提案し,その有用性を示した.ソフトウェアの対象としてWEBアプリケーションを対象と限定するかわりに,効率的にモデル検査するためにモデル検査用のモデルを自動導出する方法論を与えた.またソフトウェアの仕様記述法として標準的なUMLで記述された複数の上位設計記述間の無矛盾性を保証するための方法論を2つ発表した.後者については関数田プログラムへの適用を今後考えて生きたい.(3)モデル検査の応用として無線ネットワークのパラメータ設定に応用する研究を国際会議と学術論文にまとめた.(4)関数型プログラムのモジュール指向定理証明支援システムについては,今年度.net framework上で支援系を実装を鋭意行った.実装結果と例題検証の結果を近日中に研究会に発表予定である.本研究ではDbCに基づき記述したプログラムモジュールの仕様とそれを実装した関数型プログラムに対し,後者が前者を満たすことを形式的に保証するための検証方法を,申請者の従来の研究成果を踏まえて考案し,その有用性を,考案した手法に基づく検証支援系の試作と検証実験を通じて,検証付きプログラム開発の効率,検証の適用限界などの点から評価することを目的とする.本年度は.net framework上F#を対象に,オブジェクト指向向けの検証法を考案し,それに基づいた検証支援系を実装した.具体的にはオブジェクト指向設計を意識して,(1)オブジェクト指向プログラムのオブジェクトに対する不変式(クラス不変式)の導入,(2)全正当性証明への対応,(3)限量子タグの導入を行った.(1)によって主流であるオブジェト指向設計に容易に対応できるほか,性質記述もクラス不変式の採用による記述め容易性向上,簡潔化が見込まれる.(2)よりプログラムの信頼性保証が大きくなり,(3)より記述能力の向上が期待される.また,対象とする言語をMicrosoftの.NET Frameworkの一つであるF#とすることで,そのコンポーネントベースの設計手法とモジュールベースの設計手法を組み合わせ,作成できるプログラムの種類を大幅に増やすことが可能となる.既存コンポーネントはすでにチェックがされており,多くの場合信頼性が高い.F#で記述したシステムを本手法で検証すれば,既存コンポーネントとの組み合わせでも信頼性が高いものが作成できる利点がある.最後に手法の形式的紹介ができることも利点として挙げられる.
好酸球β_2受容体脱感作とPDE4活性調節のクロストーク

これまでに,モルモット腹腔より採取した好酸球を用いた実験により,β2受容体の脱感作を生じた好酸球において,テオフィリン及びロリプラムなどのボスポジエステラーゼ(PDE)4阻害薬に対する感受性が約100倍亢進していることを明らかにするとともに,好酸球のPDE4阻害薬に対する感受性の増大には,チロシンキナーゼの活性化が関与している可能性を,チロシンキナーゼ阻害薬を用いた実験から明らかにしていた.そこで,本年度は,特にSrcチロシンキナーゼ活性化とそれによって生じるリン酸化経路をより直接的に明らかにすることを目的として,Srcチロシンキナーゼ阻害薬を用いた実験を行った.その結果,β2受容体を脱感作させたモルモット好酸球においては,テオフィリンやロリプラムに対する感受性が正常好酸球に比較して約100倍程度上昇していたものが,Srcチロシンキナーゼ阻害薬であるPP2の濃度に依存して,感受性増加が回復した。これは,β2受容体が刺激されるとGタンパク質共役型受容体キナーゼ(GRK)2の活性化を介したSrcチロシンキナーゼの活性化が生じ,その結果PDE4がリン酸化され,薬物感受性が増大するものと考えられた.この仮説を更に詳細に検討するために,モルモット好酸球細胞質タンパク質のチロシンリン酸化を,抗リン酸化チロシン抗体を用いたウエスタンブロッティング法によって検出することを試みた.しかし,現在のところ,モルモット好酸球PDE4を効率よく検出する抗体を得ることができておらず,確定的な証拠を得るには至っていないのが実情である.一方,好酸球が重要な役割を演じているアレルギー疾患のモデル動物をして,β2受容体脱感作に伴うPDE4阻害薬の作用増強の可能性を検討する試みも行っているところである.モルモット腹腔より好酸球を単離し,A23187によって好酸球を刺激した.好酸球活性化の指標として,細胞外へのeosinophil peroxidase(EPO)の遊離を測定した.モルモット腹腔好酸球に,β_2受容体アゴニストであるfenoterol (10^<-6>M)を作用させると,作用させる時間が5分間以内の場合には,fenoterolは好酸球からのEPO遊離は強く抑制された.これは,β_2受容体刺激によって生じる細胞中cAMP濃度の上昇とよく相関していた.しかし,fenoterolを作用させる時間を延長するとともにfenoterolによるEPO遊離抑制作用は減弱し,作用時間を120分間とした場合には,好酸球からのEPO遊離は全く抑制されなくなった.この状態では好酸球の細胞内cAMP濃度は,正常備に回復しており,β_2受容体の脱感作が生じていた.一方,β_2受容体が脱感作された好酸球にphosphodiesterase 4(PDE4)阻害薬であるtheophylline及びrolipramを作用させたところ,正常な好酸球に比較して,これらのPDE4阻害薬に対する感受性が約100倍亢進していた.ここで見られたβ_2受容体の脱感作された好酸球のPDE4阻害薬に対する感受性の増大は、これらの細胞にあらかじめtyrosine kinase阻害薬のgenistein,あるいはSrc tyrosine kinase阻害薬のPP2を作用させておくことで完全に抑制できたことから,β_2受容体刺激とその脱感作に平行して,好酸球の細胞内ではSrc tyrosine kinaseの活性化が生じ,その結果PDE4の薬物感受性増大が生じたものと考えられた.今回の細胞レベルでの結果が,実際の炎症のみならず,好酸球の生体内におけるどのような作用と関連するかについても検討中である.これまでに,モルモット腹腔より採取した好酸球を用いた実験により,β2受容体の脱感作を生じた好酸球において,テオフィリン及びロリプラムなどのボスポジエステラーゼ(PDE)4阻害薬に対する感受性が約100倍亢進していることを明らかにするとともに,好酸球のPDE4阻害薬に対する感受性の増大には,チロシンキナーゼの活性化が関与している可能性を,チロシンキナーゼ阻害薬を用いた実験から明らかにしていた.そこで,本年度は,特にSrcチロシンキナーゼ活性化とそれによって生じるリン酸化経路をより直接的に明らかにすることを目的として,Srcチロシンキナーゼ阻害薬を用いた実験を行った.その結果,β2受容体を脱感作させたモルモット好酸球においては,テオフィリンやロリプラムに対する感受性が正常好酸球に比較して約100倍程度上昇していたものが,Srcチロシンキナーゼ阻害薬であるPP2の濃度に依存して,感受性増加が回復した。これは,β2受容体が刺激されるとGタンパク質共役型受容体キナーゼ(GRK)2の活性化を介したSrcチロシンキナーゼの活性化が生じ,その結果PDE4がリン酸化され,薬物感受性が増大するものと考えられた.この仮説を更に詳細に検討するために,モルモット好酸球細胞質タンパク質のチロシンリン酸化を,抗リン酸化チロシン抗体を用いたウエスタンブロッティング法によって検出することを試みた.しかし,現在のところ,モルモット好酸球PDE4を効率よく検出する抗体を得ることができておらず,確定的な証拠を得るには至っていないのが実情である.一方,好酸球が重要な役割を演じているアレルギー疾患のモデル動物をして,β2受容体脱感作に伴うPDE4阻害薬の作用増強の可能性を検討する試みも行っているところである.
界面の分子スケールでの局所電気二重層効果による酸化還元反応速度の理論解析

固液界面での電気二重層において,Au(111)面上の末端に解離基をもつチオール自己組織化単分子膜のように表面電荷密度0.74μCm^<-2>が大きくなる場合は,電解質溶液中に存在する酸化還元体の界面での酸化還元反応速度が,帯電していない表面(酸化還元反応はブロックされる)にくらべて5桁以上も増加する。この現象について我々は,末端解離基,電解質イオンを考慮したPrimitive Model(PM)を用いたモンテカルロ計算により電気2重層の構造,3次元電位分布を求めた。その3次元電位分布とButler-Volmer-Frumkinの理論を用いて酸化還元速度の電気二重層依存性を求め,実験結果と比較検討した。その結果,表面濃度が小さい解離基の回りの局所的な電気二重層の効果で5桁以上の酸化還元体の速度の増加が説明できることを示した。本年は,支持電解質を構成するイオンが2:1あるいは1:2と非対称電解質の場合,電気二重層構造はどのよう構成するのかを,解析解としてGouy-Chapman-Stern理論を用いて定式化し,Poisson-Boltzman方程式を数値的に解くことによって求めた。また,上記のPMモデルによるモンテカルロシミュレーションを用いて,2:1,1:2,2:2電解質の電位逆転領域を求めた。固液界面に発生する電気二重層は,溶液と電極間の電位差のみが興味をもたれ,その距離依存性等の詳細が議論されことはすくない。Au(111)面上の末端に解離基をもつチオール自己組織化単分子膜のように表面電荷密度0.74μCm^<-2>が大きくなる場合は,電解質溶液中に存在する酸化還元体の界面での酸化還元反応速度が,帯電していない表面(酸化還元反応はブロックされる)にくらべて5桁以上も増加する。その増加は,解離基の解離度が1/100以下のところで起こることが明かとなった。本年は,上記の実験およびシミュレーションに加え,酸化還元の表面吸着波において電気二重層効果があらわるのかどうかを実験的に検証し,理論的には酸化還元体間に相互作用を取り入れた系をグランドカノニカルモンテカルロ法でシミュレートし表面吸着波の理論解析をおこなった。また,量子化学計算に基づいた分子動力学シミュレーションについての研究もおこなった。