hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
現代日本の社会変動と都市住民組織の再編

本研究は現代日本の社会変動が先鋭的に立ち現れているのが都市社会であるとの認識に立ち、現代日本の都市社会変動を、様々な人間の集団的組織的活動である住民組織の形態的変化、内的結合の変化、関係を取り結ぶ市民=住民組織の意識の実態分析をとおしてあきらかにするところに研究の中心があった。研究対象は大都市の住民組織とし、21世紀初頭の我が国の大都市住民組織の存在形態の解明を目的に実施された。研究は3カ年にわたり、第一年度は先行研究の整理・検討と仮説構成のための実態調査、この成果を踏まえ第二年度はアンケート調査対象の確定(東京都足立区及び八王子市の全町会・自治会の会長)及び調査票の設計・実施、第三年度はこの「地域リーダーアンケート調査」(回答総数385、回収率43%)の集計・分析を重点的におこなった。このよう研究内容と経過により、以下のような研究成果が得られた。(1)加入率をみると、7割以上の加入率の町内会・自治会は足立区で79%,八王子市では88%というように総じて両自治体とも高く、都市住民組織における伝統的組織のもつ組織力およびその維持力の強さが確かめられた。組織の維持は住民相互の親睦や連携、行政との連携に意義を見いだしており、現リーダー7割以上が23代目の地付き層であることが組織の継承に果たす役割が大きいことがあきらかになった。(2)しかし、会員の構成比率をみると、両自治体ともに新住民が6割を占めるなど会員構成に変化がみられる。また役員不足や高齢化・固定化、ルールを守らない住民の増加など組織維持をめぐって問題を抱えている実態があきらかになった。さらに現代都市の社会変動に伴い新たな地域課題も発生しこれに対応するような取り組みがみられる。その一つの現れが専門部会の設置である。両自治体ともに6割以上の町内会・自治会において設置されている。活動内容では、地域住民の親睦を筆頭に、防災、清掃・美化、お祭り、交通安全、犯罪、資源リサイクル、集会所管理などが続き、活動の継承が組織維持に果たす役割が大きい。(3)行政との関係をみると、事務委託、補助金は両自治体ともに8割を超えており、委託内容では印刷物の配布、募金の協力、広報誌の配布、イベントの参加、リサイクルへの協力の事項で高くなっている。また、行政と連携する活動は足立区で8割を超え、八王子市では5割で、そこに大きな違いがみられる。以上から、現代日本の都市住民組織における伝統的組織は、都市の社会変動に対応して組織構成と機能の変質・変化を伴いながら組織維持されていることがあきらかになった。本研究は、国際化、情報化、技術革新、少子・高齢化の進展に伴う日本社会の変化を、それが先鋭的に立ち現れている都市社会において解明することを課題にしている。

このすぐれて現実的課題を、様々な人間の集団的組織活動である住民組織の形態的変化、内的結合関係の変化、関係を取り結ぶ市民=住民意識の動向から明らかにするところに本研究の中心がある。研究対象は、大都市圏-東京圏と東海圏-の住民組織とし、二つの地域・型-既成市街地、周辺市街地(郊外)一をとりあげる。その際、福祉的視点からの接近、防災的視点からの接近もおこなう。ここに本研究の特色がある。研究は3ヵ年にわたっているが、第1年度にあたる本年は、まず、先行研究の整理・検討のための研究会(合宿含む)を6回開催し、現段階における国内外の住民組織の研究動向を把握した。その作業と同時並行的に来年度実施する住民組織のアンケート調査の設計並びに調査対象地の選定のため、各都市の住民組織の現地調査(主に聞き取り調査方式)を実施した。当初本年度は東京圏のみで現地調査を進める予定であったが、来年度実施するアンケート調査の時期や予算の点から、本年度は両都市圏を同時に進めるよう計画変更することとした。したがって、本年度は東京圏と東海圏を中心にしつつ、またそれ以外の都市の住民組織の動向についても現地調査を実施した。その結果、本年度の調査研究による知見は以下のとおりである。(1)両都市圏にあっても多様な住民組織が多様な活動をしているが、その中でも町内会・自治会は、都市化の進展に伴い加入率が低下するとの一般的傾向がみられるものの、それでも他の住民組織と比べると高い組織率を維持していることがあきらかに」なった。(2)町内会・自治会の組織構成や運営のあり方は従来のそれを踏襲し顕著な変化はみられなかったが、担い手層の階層や意識に変化がみられた。仮説・図式的に言えば、都市自営業者層から、上層ホワイトホワカラー、具体的には退職公務員や教員(しかも地付き層)への変化が認められた。(3)機能的には、近年の少子・高齢化、防災などの地域課題に対応し、こうした事業を取りくんでいるところもみられる。しかし、町内会・自治会の事業には行政からの依頼業務が多い。このことが町内会・自治会の存続の要因と考えられる。以上のように、本年度調査から、現代日本の都市社会にあってもなお伝統的な住民組織である町会・自治会が重要な住民組織であることがあきらかになり、さらにはリーダー層の変化、行政との関係等の問題もあきらかになった。したがって来年度は町内会・自治会を対象としたアンケート調査の実施をすすめていくことになる。本研究は、国際化、情報化、技術革新、少子・高齢化の進展に伴う日本社会の変化を、それが先鋭的に立ち現れている都市社会において解明することを課題にしている。研究は3カ年にわたっているが、第1年度の調査において、日本の都市住民組織のなかで伝統組織である町内会・自治会がなお重要な組織であること、その存続にあたってはリーダー層の変化、行政との関係の要素が明らかになった。従って、第2年度にあたる本年は、町内会・自治会の存在形態(=構造と機能)の解明を中心としつつ、これと防災、地域福祉、行政、コミュニティなどの周辺組織との関構造をとおして、都市住民組織の存在形態を明らかにすることを研究課題とする。この研究課題に向け、研究の実施計画の予定通り、町内会・自治会のリーダーに向けたアンケート調査を郵送法で実施した。それ故、本年度の研究はほぼ調査票の設計と準備作業に費やされた。
交感神経刺激に起因して生じる唾液分泌低下のメカニズム

唾液腺では交感神経も副交感神経も唾液を分泌するように働いており、交感神経と副交感神経の相互の拮抗作用はないという考え方が一般的である。本研究の目的は:唾液腺における交感神経と副交感神経の相互作用を、アゴニストを用いてin vivoで検討することである。マウスに、ピロカルピン(ムスカリン受容体刺激薬)とイソプロテレノール(βアドレナリン受容体刺激薬)を同時に投与すると、ピロカルピン単独投与よりも、有意に唾液量が減少していた。唾液腺におけるアクアポリン5(AQP5)の局在は、ピロカルピン刺激では、細胞膜に染色性が認められた。ピロカルピンとイソプロテレノールを同時に投与した場合、AQP5はピロカルピン投与マウスのように細胞膜だけに強く染色されるのではなく、細胞質にもび漫性に強く染色され、細胞膜と細胞質の染色強度の差が少なくなっていた。ピロカルピンとイソプロテレノールを投与する前に、アデニル酸シクラーゼ阻害薬のSQ22536を投与することによって、AQP5の細胞膜の局在は細胞膜に染色されるように回復し、さらに、抑制されていた唾液分泌量も部分的に回復した。イソプロテレノールによるピロカルピン刺激唾液の現象のメカニズムは、アドレナリン受容体刺激のAC-cAMP-PKA系の刺激によってAQP5の局在に変化がおきたためと推察され、唾液腺組織における交感神経が副交感神経を抑制するメカニズムの存在が確認された。本研究の目的は、交感神経刺激によって引き起こされる唾液分泌量低下発現のメカニズムを解明することである。そのために、交感神経刺激が唾液分泌を抑制するかどうかを動物実験によって確認し、細胞内シグナル伝達の面から検討する。平成17年度は、交感神経刺激による唾液分泌抑制を、アゴニストを用いた動物実験により確認し、二次元電気泳動によって、タンパク発現の変化の解析をおこなった。1.実験動物のマウスに、アゴニストの投与方法を以下のような組み合わせに設定し、唾液分泌量を測定した。ピロカルピン(ムスカリン受容体刺激薬)ピロカルピン+フェニレフリン(α1アドレナリン受容体刺激薬)ピロカルピン+クロニジン(α2アドレナリン受容体刺激薬)ピロカルピン+イソプロテレノール(βアドレナリン受容体刺激薬)その結果、ピロカルピン+イソプロテレノール投与群は、ピロカルピン投与群より有意に唾液分泌量が少なかった。2.そこで、イソプロテレノール投与によるピロカルピン刺激唾液唾液の抑制があるものと判断し、ピロカルピン+イソプロテレノール投与群とピロカルピン投与群の唾液腺細胞伝達の差違を検討することとした。両群のマウスの唾液腺を摘出し、それらのタンパクの量的な差違を二次元電気泳動によって検討した。その結果、ピロカルピン+イソプロテレノール投与群で減少しているタンパクが認められたので、これを同定するため、現在、質量分析をおこなっている。そのために、交感神経刺激が唾液分泌を抑制するかどうかを動物実験によって確認し、細胞内シグナル伝達の面から検討した。平成17年度は、交感神経刺激による唾液分泌抑制を、アゴニストを用いた動物実験により検討した。その結果、ピロカルピン(ムスカリン受容体刺激薬)単独刺激に比較して、ピロカルピン+イソプロテレノール(βアドレナリン受容体刺激薬)刺激は唾液分泌が優位に低下していた。このメカニズムを探るため、アゴニスト刺激後の唾液腺組織の二次元電気泳動によってタンパク発現の変化の解析をおこなったが、有意な変化はみられなかった。この結果を踏まえ、平成18年度は、次のようなβアドレナリン受容体刺激がcross talkによってムスカリン刺激の細胞内伝達にdown regulationするかどうかの細胞内シグナル伝達の検討をおこなった。検討は、急性単離により採取したマウス顎下腺細胞にFra2を取り込ませた後、アゴニストで刺激したときのカルシウム濃度の変化を測定した。その結果、イソプロテレノール単独では細胞内カルシウム濃度の変化は殆ど認められなかった。

カルバコール刺激では濃度依存的なカルシウム濃度の上昇が認められたが、これらはイソプロテレノールにより抑制されなかった。したがって、イソプロテレノールによる唾液分泌抑制は、カルシウム濃度を低下させるためではないということが分かった。この結果は、second messengerのカルシウムより下流の細胞内情報伝達{Naポンプ(Na^+/K^+ATPase)活性、ATP依存性のNa^+/K^+/Cl^- cotansporter活性など}の変化が生じている可能性を示唆している。したがって、平成19年度は、これらの細胞内シグナル伝達の検討をおこなう予定である。本研究の目的は、交感神経と副交感神経の相互作用の検討である。交感神経刺激が副交感神経による唾液分泌抑制を動物実験によって確認し、そのメカニズムを細胞内シグナル伝達の面から検討した。平成17年度は、アゴニストを用いた動物実験により、ピロカルピン(ムスカリン受容体刺激薬)単独刺激に比較して、ピロカルピン+イソプロテレノール(βアドレナリン受容体刺激薬)刺激は唾液分泌が優位に低下することが示された。このメカニズムを探るため、アゴニスト刺激後の唾液腺組織の二次元電気泳動によってタンパク発現の変化の解析をおこなったが、有意な変化はみられなかった。この結果を踏まえ、平成1819年度は、βアドレナリン受容体刺激がムスカリン刺激の細胞内伝達にdown regulationするかどうかの細胞内シグナル伝達の検討をおこなった。細胞内カルシウム濃度の変化:カルバコール刺激では濃度依存的なカルシウム濃度の上昇が認められたが、これらはイソプロテレノールにより抑制されなかった。ATP濃度の変化:Naポンプ(Na+/K+ATPase)活性、ATP依存性のNa+/K+/C1-cotansporter活性などにATP濃度の変化が影響するか否かを検討したが、イソプロテレノールによる細胞内ATP濃度の減少は認められなかった。次に、アクアポリン5(AQP-5)の局在の変化を免疫組織学的に検討した。ピロカルピン刺激によってAQP-5は細胞膜に強く染色されるが、ピロカルピン+イソプロテレノール刺激はその局在が不明瞭になった。アデニレートサイクレースの阻害薬によってその局在の変化が回復するとともに、唾液分泌量も改善した。以上のように、唾液腺細胞内において、交感神経刺激が副交感神経による唾液分泌抑制するメカニズムが存在することが示された。
回転結合による電荷交換反応断面積の水素同位体効果

放射損失量の大きい重金属多価イオンの核融合炉内主プラズマへの侵入防止法を開発するための輸送シミュレーションの精度向上のために原子分子基礎データとしてタングステン多価イオンと水素,重水素,ヘリウム原子との衝突における電荷交換反応断面積の絶対値の測定を試み,ヘリウム標的に関しては衝突エネルギー500eV2keVで1電子交換および2電子交換断面積の絶対値測定に成功した.また,標的の中性子数の違いが電荷交換反応ダイナムクスに与える影響,すなわち同位体効果を実験的に観測できる多価イオンと水素および重水素原子衝突実験装置の開発をおこなった.水素原子を低速多価イオン衝突実験の標的として用いることができるように,断面積測定装置の衝突領域の構築を主に進めた.100eV以下の衝突エネルギーでの実験を可能にするために衝突領域に設置しているイオンビームガイドを用いて断面積を測定するためには,水素原子ビームと多価イオンビームを直角に交差させる必要がある.そこで,既存の6方チェンバーを使用して衝突チェンバーの整備をおこなった.それと同時に,データ収集システムの構築にもとりかかった.電源等の制御はGPIB経由でおこない,計測器からの信号はデジタルカウンターに取り込み集中的に管理することにした.そのためにナショナルインスツルメント社のPCIボードとラボビューを使い測定プログラムの構築を進めている.現在,マススペクトル取得プログラムまでの作成が完了していて,データ集積用のPCIボードは共に問題なく動作することが確認されている.また,電荷交換反応で生じる生成多価イオンと入射多価イオンを効率的に分別するために使用予定の二次元検出器に必要なトランジェントレコーダーの整備もおこなった.2次元検出器本体の導入が完了していないため2次元スペクトルの取得はできていないが,トランジェントレコーダーの動作確認は疑似信号を使って実施済みで,二次元観測に向けた準備はほぼ完了している.一方,タングステン多価イオンとHeとの衝突実験の電荷交換断面積の実験データが,国際原子力機関(IAEA)の原子データ評価部門で注目を集め,3rdCRP会議に招聘され,電荷交換断面積の衝突エネルギー依存についての講演をおこなった.平成27年度は,3体系を対象にした近似を使わない第一原理的な量子計算で理論的に予測されている,低エネルギー領域での電荷交換反応断面積に現れる同位体効果,すなわち標的の質量の違いによる電荷交換断面積の変化の有無を実験的に検証することを目指していた.電荷交換反応で同位体効果による断面積の増大が実験的に確認されると,重水やさらに質量の大きな3重水素を使うDT反応のような核融合反応では,不純物多価イオンによる主プラズマ温度の低下が軽水の核融合反応に比べてより深刻な問題になり,今後の核融合炉開発の障害になる可能性が高いことから,この実験的検証は非常に重要である.そこで,理論計算と同じ条件である原子核2つと電子1つからなる単純な3体系を形成するHe2+とHおよびDの衝突系を対象にした,低エネルギー領域での1電荷交換反応断面積の測定を行った.その結果,実験室系で0.5keV4keVのエネルギー領域でのHおよびD標的での電荷交換反応断面積の相対値の測定に成功した.これは,多価イオンとH,Dとの衝突反応で現れる同位体効果の実験的確認という意味で大きな一歩で,このエネルギー領域では電荷交換反応断面積に同位体効果が現れないことが確認できた.すなわち,残念ながら,この測定エネルギー領域では,He2+とH,Dとの運動学的相互作用の動径結合成分のみが有効に反応に寄与し,同位体効果出現の起因になる回転結合の効果がまだ反応に現れていないないようである.26年度に導入,試験運用した新技術のビームガイド法をより洗練させることで,28年度は0.5keV以下の低エネルギー衝突実験を実現し,3体系で理論的に予想されている電荷交換反応断面積に現れる同位体効果の存在を実験的に確定させる.27年度に実施を予定していた3体系;He2+H,D系での1電荷交換反応断面積の測定は0.5keV4keVの衝突エネルギー範囲で測定できたが,同位体効果が観測できると予想される0.5keV以下の衝突エネルギーでの実験が実施できなかった.26年度に整備および試験をしたビームガイドの不調が原因である.具体的には,チェンバー内でのビームガイド本体への高周波印加用ケーブルの取り回し不良,特にグランドの取り方が悪かったことが主原因であったと予想される.また,ビームガイドを構成するMo棒の取り付け方法の設計が悪かったことによる棒同士の平行度の悪化も大きな原因の一つである.27年度はこれらの対応に時間を取られてしまったが,ステンレスメッシュを使いビームガイド全体をチェンバー本体と接続することで,しっかりとしたグランドをとった.また,ビームガイド本体のインピーダンスをネットワークアナライザーで計測し,高周波用同軸ケーブルの最適化をはかると共に,同軸ケーブルのグランドラインをチェンバーにしっかり固定することでケーブルのグランドもしっかりとった.さらに,ビームガイド本体のアライメント調整治具を作製することで,組み立て精度を向上させた.これらの対応によりビームガイドの性能がいぜんよりはるかに洗練されたはずである.低エネルギーのタングステン多価イオンと水素原子(H)および重水素原子(D)の衝突実験をおこない,H/D標的の電荷交換反応断面積の衝突エネルギー依存性を比較することで,電荷交換反応に標的同位体効果が現れるか実験的に確認することを目的に研究を進めた.

水素原子を標的にした低エネルギー衝突実験の準備は整い,実験室系で10eV以下の衝突実験が可能であることを,アルゴン多価イオンを使った予備実験で実証できたことは1つの成果である.また,熱解離型水素原子源を使って得られる水素原子標的の数密度が,断面積の絶対値測定をおこなうには十分でないことを懸念していたが,これも予備実験によって,十分とはいえないが,測定をおこなうことは可能であることを確認した.そこで,半古典的な理論計算によって標的同位体効果の発現が予想されているαーH/D系に対して,1電荷交換反応断面積の測定をおこなった.水素解離度の決定を衝突領域で精度よく測定できていないため,絶対値測定をおこなうことは現時点ではまだできていない.予備実験的な相対値測定ではあるが,理論計算が予想するとおり,1電荷交換反応断面積の衝突エネルギー依存にはH/D標的で大きな違いが観測された.すなわち,低エネルギー領域において,D標的の電荷交換反応断面積はH標的に対いてほぼ1桁大きくなる結果を得た.現在,絶対値測定をおこなうべく,準備を進めている最中である.一方,多価イオン源の真空トラブルのためタングステン多価イオンに対する電荷交換反応断面積の測定は進めることができなかった.現在多価イオン源の10-5Paオーダーの真空漏れ修理を鋭意進めているが解決の目途はたっていない.そのため,タングステン多価イオンをつかった断面積測定は大幅な遅れが生じてしまっている.放射損失量の大きい重金属多価イオンの核融合炉内主プラズマへの侵入防止法を開発するための輸送シミュレーションの精度向上のために原子分子基礎データとしてタングステン多価イオンと水素,重水素,ヘリウム原子との衝突における電荷交換反応断面積の絶対値の測定を試み,ヘリウム標的に関しては衝突エネルギー500eV2keVで1電子交換および2電子交換断面積の絶対値測定に成功した.また,標的の中性子数の違いが電荷交換反応ダイナムクスに与える影響,すなわち同位体効果を実験的に観測できる多価イオンと水素および重水素原子衝突実験装置の開発をおこなった.26年度計画では,衝突領域の整備とイオンビームガイドの性能評価,水素ガス導入用の排気系の整備を実施する予定であった.このうち,一番重要な衝突領域の整備は,水素原子源の性能評価と共に完了している.その際に浮かび上がってきた問題点として標的ガス密度の不足がある.これは,断面積測定を時間溜めこみ法でおこなうことで回避する予定である.イオンビームガイドの性能評価も実施済みで,入射多価イオンを1eVまで減速させてもほとんどイオン強度が変化しない事を確認し,設計通りの性能が得られていることが分かっている.唯一排気系の整備が遅れているが,必要な排気装置等の手配は完了しているので,27年度の早い段階で排気系の整備は完了する予定である.以上の事から,26年度は当初計画をおおむね達成できた.よって27年度は,回転結合効果が理論的に予想されている水素および重水素原子を標的にしたα粒子との衝突において電荷交換断面積の測定が実施できる.27年度に時間を費やしておこなったビームガイド法の最適化の成否を実験的に確認する.その後,ビームガイド本体前後に静電レンズ系を新たに設置し,ビーム入射軸とビームガイド中心軸のアライメントを電気的に調整可能な仕様に変更する.
実験とニューラルネットワークを併用した構造系の同定と構造系と制御系の同時最適設計

本年度は次のような手順に従って研究は遂行された.(1)振動実験,荷重実験の実施-幾つかの既存の構造物に対してインパルスハンマーによる打撃実験や応答実験,荷重実験を行い,そのデータをコンピュータ上に保存した.また,弱い非線形性を考慮させるために,時間的に変化する系に対する実験も行った.(2)機械構造の特性マトリクスの同定システムの開発-(1)で得られた実験データを基に機械構造のパラメータと各種特性(例えば,固有振動数や応力等)の関数関係を同定できるような階層型のニューラルネットワークを構築し,その精度を検討しながら同定精度の向上を図った.(3)構造系の最適設計問題の設定-軽量化,静特性,動特性の向上などを目的としたパラメータの最適化としての最適設計問題を設定した.(4)制御系の最適設計問題の設定-制御系のフィードバックゲイン等を最適化する問題を設定した.(5)同時最適設計手法の開発-上記の設定した2つの最適設計問題を同時に解くために同定システムと同じ型の階層型ニューラルネットワークを導入したシステムの開発をはかり,その精度の向上をさせた.また,数値計算例を通じてその有効性を検討した.(6)統合システムの整備-(5)で開発したシステムに対してマルチメディアを活用した入出力関係を整備した.本年度は次のような手順に従って研究は遂行された.(1)振動実験,荷重実験の実施-幾つかの既存の構造物に対してインパルスハンマーによる打撃実験や応答実験,荷重実験を行い,そのデータをコンピュータ上に保存した.また,弱い非線形性を考慮させるために,時間的に変化する系に対する実験も行った.(2)機械構造の特性マトリクスの同定システムの開発-(1)で得られた実験データを基に機械構造のパラメータと各種特性(例えば,固有振動数や応力等)の関数関係を同定できるような階層型のニューラルネットワークを構築し,その精度を検討しながら同定精度の向上を図った.(3)構造系の最適設計問題の設定-軽量化,静特性,動特性の向上などを目的としたパラメータの最適化としての最適設計問題を設定した.(4)制御系の最適設計問題の設定-制御系のフィードバックゲイン等を最適化する問題を設定した.(5)同時最適設計手法の開発-上記の設定した2つの最適設計問題を同時に解くために同定システムと同じ型の階層型ニューラルネットワークを導入したシステムの開発をはかり,その精度の向上をさせた.また,数値計算例を通じてその有効性を検討した.(6)統合システムの整備-(5)で開発したシステムに対してマルチメディアを活用した入出力関係を整備した.
モンテカルロ法と4次元変分法を組み合わせた新しいデータ同化手法の開発

モンテカルロ法を応用し、アンサンブル4次元変分法と名付けた新しいデータ同化手法を開発した。従来のアジョイント法では微視的な評価関数の勾配を求め最適化を行っていたのに対し、新しく開発した手法では平滑化された巨視的な勾配を求めることができるため、非線形性が強いシステムに対しても適用可能である。本研究では海洋生態系モデルにこの手法を適用し性能評価を行うとともに、2類の大気海洋結合モデルへの適用についても試みた。アンサンブル法を応用した新しいデータ同化手法を開発するために、まず既存のデータ同化手法の特徴と問題点についての調査をおこない、新しいデータ同化手法に求められる性能について検討を行った。海洋大循環モデルなどの現実的かつ大きな規模のモデルに対して用いられているデータ同化手法ではアンサンブルカルマンフィルターが数値モデルを直接的に用いて非線形モデルを線形化していないので、線形化の問題がおきない。しかしながら、このアンサンブルカルマンフィルターでは誤差がガウス分布をしているという仮定を用いているが、実際のデータ同化ではこの仮定が成り立たない場合が多いと言うことがわかった。その例として大気中の水蒸気量、海洋生態系モデルにおける栄養塩、プランクトン量など負の値をとらない濃度のような変数があげられる。このような非ガウス型の誤差について扱うことが出来るデータ同化手法としては粒子フィルターがあげられるが、非常に多くのアンサンブルをとる必要があるなど現実的な大規模モデルに適用することは現状の計算機環境では不可能である。そこで、非線形性、非ガウス型の誤差分布などといった問題が存在する海洋生態系モデルをターゲットにデータ同化システムを構築し、新しいデータ同化手法の開発を行うこととした。まず、本年度はその準備としてまずadjoint法を用いてデータ同化システムを構築し、生態系データ同化システムの特徴について調べた。その結果、adjoint法を用いた状態推定はある程度可能だったものの、線形化の問題としてadjointモデルが長期積分には耐えられないこと、繰り返しの途中で負の濃度が現れる場合があることが確認され、高精度の推定には改良が必要であることがわかった。今後はこのシステムの改良を通してアンサンブル法を応用した新しいデータ同化手法を開発していく。昨年度より海洋生態系モデルをターゲットとして、アンサンブル法を応用した新しいデータ同化システムを構築してきたが、本年度はその結果をふまえさらに開発を進めることにより、アンサンブル4次元変分法のプロトタイプを完成させた。この手法は評価関数の定義などは従来の4次元変分法と同じであり、過去の様々な知見を活かしながら、いわゆるadjoint法では難しかった強非線形モデルに適用した場合でも、正確な勾配から最適解を求めることが可能であることを示すことができた。この手法はアンサンブル法を用いて評価関数の勾配を求めているため、粒度の粗い並列化が可能なので今後主流となる高性能コンピューターと相性が良く、またadjoint法を導入する際の大きなハードルであるadjointモデルを作成する必要がないという利点もあるが、現在の計算手法では従来のadjoint法の数倍から10倍程度の計算量が必要であり、計算量の削減は今後の課題である。計算量の削減はより複雑かつ現実的なモデルに適用するためには、より重要になってくるので、昨年までは海洋生態系モデルをターゲットとしたデータ同化システムを構築してきたが、新しく境界層モデルの一種である海洋混合層モデルを対象としたデータ同化同化システムの構築も進めた。このモデルはシンプルな1次元モデルではあるが、空間方向に隣接したグリッド間で変数の相関がかなり大きくなることが期待でき、このことを利用して計算量の削減を行うことが可能という点で現実的な大循環モデルにそのまま適用可能な計算手法を開発することを目的とするものである。現在、プロトタイプが完成したところであり、計算手法の開発、改良は来年度の課題としたい。アンサンブル法を応用した新しい4次元変分法データ同化システム(アンサンブル4D-VAR)は、昨年度より海洋生態系モデルを対象として開発を進め、そのプロトタイプを構築してきた。このプロトタイプを用い解析を行ったところ、従来のadjointモデルを用いた4次元変分法が初期推定値における局所的な勾配を求めているのに対し、新しいアンサンブル4D-VARは各メンバーの広がっている範囲でフィッティングにより勾配を求めているので、評価関数の巨視的な傾きを求めていることになっていることが示された。このことは、システムが強非線形で評価関数が多峰性を持っている場合に、推定値付近の局所的な極小値を避けて大域的な極小値/最小値を求めることができる可能性を示している。また、予報モデルにおいて不安定現象が卓越している場合、線形化されたadjointモデルが発散してしまう問題がしばしば生じるが、アンサンブル4D-VARでは非線形モデルから直接評価関数を求めているのでこのような問題が発生しない。そこで、この利点を生かして従来のadjoint法では求めることができなかった大気海洋結合系での逆解析をエルニーニョの発生に関連した不安定結合ケルビン波を対象に行った。その結果は、adjoint法を用いた解析と比較して数倍の時間を遡って結合ケルビン波のシグナルを追跡することができ、アンサンブル4D-VARの有効性が示された。

アンサンブル4D-VARはadjoint法に比べ、計算量が非常に多くなるため、今回対象にした現実的な大気海洋結合モデルでは同化実験を行うことが不可能であったが、並列時のスケーラビリティは非常に良いため、超並列計算機を利用することにより今後の発展が期待できる。
新しい概念に基づく自然免疫・獲得免疫両面からの感染防御能の誘導

フラジェリンは、緑膿菌など多くの細菌の鞭毛タンパクの重要な成分である。フラジェリンはToll like receptor 5(TLR5)を強く活性化し、多くの病原性微生物に対するワクチンのアジュバントとして重要であることが最近分かってきた。我々は、DNAワクチンを主とした緑膿菌ワクチンの検討を行ってきた。緑膿菌のA型(FliA)とB型(FliC)を対にするフラジェリンは、一般的に免疫すると、非常に抗原性が強く、従って、TLR5の活性化部位に対する抗体が出現し、この自然免疫のアジュバント効果も急速に減少することが判明した。そこで、我々は、FliCの90番目のアルギニン(R)をアラニン(A)に1塩基置換したFliC R90Aを作製し、これを免疫することによって、TLR5の活性化が持続的に行われるようになり、アジュバント効果も数十倍上昇することを見出した。しかも、このFliC R90AはD4株、19-106-1株、20-110-1株等の臨床分離株やPAO-1,PAK株等にも感染防御反応を強く発揮することが判明した。このように、フラジェリンの1塩基置換変異体はFliC、あるいはFliAを持つ緑膿菌に対しては、非常に強い防御効果が見られることが分かった。このような考え方は、今までほとんど報告されたことがなかった。我々の実験により、鞭毛を持つ細菌の自然免疫活性化部位を一塩基置換させることにより、自然免疫を中心とする感染防御能がさらに強く発揮できるワクチンが今後多く出現してくるものと思われる。これらの意味で、この自然免疫持続的活性化法の応用的価値は高いと思われる。
マウス排尿行動解析システムを用いた低活動膀胱の診断・治療薬の開発

STZ-DMマウスの確立:既報の論文を参考し、プロトコールを作成した。6週齢のメスB6マウスに対し、1日間の絶食をへたのち、STZ 180mg/kgを腹腔内投与することで80%以上のDM誘導に成功した。さらに1か月後の血糖測定でもDMが維持されていることを確認した。排尿行動解析:STZ-DMマウス、ならびにage matchedコントロールマウスのaVSOP法による排尿行動解析を行った。aVSOPは48時間測定、12時間おきに昼夜の切り替えを行い測定前2日は同様な環境において慣らしを行ったのち測定をおこなった。STZ-DM誘導マウス(誘導後5週、10週、3匹ずつ)age matchedコントロールマウス(各週3匹ずつ)の比較ではベースラインの体重は各週ともSTZ-DM群で著明に体重減少を認めた。測定中1日平均飲水量(測定前体重あたり)は各週ともSTZ-DM群において著明に増加していた。排尿行動解析では各週ともコントロールに比べSTZ-DM群では著明に多飲、多尿であった。しかし、STZ-DM群は排尿量が多すぎて昼間の排尿行動は解析不能であった。夜間は排尿回数、排尿量ともに減少を認めており、排尿回数、1回排尿量の評価が可能であった。結果、STZ-DMマウスでは1回排尿量の著明な増大を認めた。以上より、今回我々が確立したSTZ-DM誘導マウスは著明な多飲多尿であったが昼夜の排尿パターンは保たれており、さらにコントロールとくらべ1回排尿量の著明な増大つまり膀胱容量の増大を認めた。このことからSTZ-DMマウスにおける排尿筋低活動の可能性が示唆された。今後、誘導後慢性期(15w, 20w)の排尿行動解析、CMGやmuscle stripによる膀胱機能評価、組織・分子発現解析ならびにPGE2膀胱内注入実験をすすめる予定であったが研究責任者が留学するため本研究は中止となった。
輝度以外の属性で定義される輪郭の生成過程:時間的側面の検討

輪郭は基本的には輝度(明るさ)の差によって定義されているが,両眼視差,運動,テクスチャなど輝度以外の属性によっても定義される.本研究は,そうした輝度以外の属性(具体的には両眼視差,運動,テクスチャ)によって定義された輪郭(非輝度輪郭)の視覚系内部における生成のプロセス,とりわけその時間的な側面に焦点をあてて解明をしようというものである.具体的には,SAT課題(speed-accuracy trade-off)という手法を用いて,非輝度輪郭生成メカニズムの時間的な応答特性を心理物理学的に描き出し,その結果を誘発電位による記録と付き合わせることから,非輝度輪郭生成のメカニズムを探って来た.心理物理学的な実験からは,SAT課題を用いることによって,非輝度輪郭の時間応答特性を得ることに成功した.詳細にパラメータを操作した実験を遂行し,輝度定義輪郭と,運動定義,テクスチャー定義(オリエンテーション)刺激の提示に対する反応の立ち上がりを比較すると,一次刺激(輝度定義)に比べて二次刺激(運動,テクスチャー定義)に対する反応の方が,立ち上がりが遅く,全体に時間に対する反応の関数が遅い側にシフトするが,関数の傾きはほぼ一定であるという結果を得ている.また,そうした輪郭の出現,消失,もしくは,位相反転に対応した誘発電位を記録し,心理実験の結果との比較検討を行い,かなり良い一致が得られることを確認した.また,このプロジェクトの一環として,視覚研究用のソフトウエア環境「Psychlops」の開発も進めてきた.このソフトウエアは汎用性が高く,今回のプロジェクトにおいても活用した.本ソフトウエアは,理化学研究所が推進する「Vision Platform」のデータベースの一部として,近日中に一般に公開する方向で,同所ニューロインフォーマティックスプロジェクトと折衝を進めている.輪郭は基本的には輝度(明るさ)の差によって定義されているが,両眼視差,運動,テクスチャなど輝度以外の属性によっても定義される.本研究は,そうした輝度以外の属性(具体的には両眼視差,運動,テクスチャ)によって定義された輪郭(非輝度輪郭)の視覚系内部における生成のプロセス,とりわけその時間的な側面に焦点をあてて解明をしようというものである.具体的には,SAT課題(speed-accuracy trade-off)という手法を用いて,非輝度輪郭生成メカニズムの時間的な応答特性を心理物理学的に描き出し,その結果を誘発電位による記録と付き合わせることから,非輝度輪郭生成のメカニズムを探って来た.心理物理学的な実験からは,SAT課題を用いることによって,非輝度輪郭の時間応答特性を得ることに成功した.詳細にパラメータを操作した実験を遂行し,輝度定義輪郭と,運動定義,テクスチャー定義(オリエンテーション)刺激の提示に対する反応の立ち上がりを比較すると,一次刺激(輝度定義)に比べて二次刺激(運動,テクスチャー定義)に対する反応の方が,立ち上がりが遅く,全体に時間に対する反応の関数が遅い側にシフトするが,関数の傾きはほぼ一定であるという結果を得ている.また,そうした輪郭の出現,消失,もしくは,位相反転に対応した誘発電位を記録し,心理実験の結果との比較検討を行い,かなり良い一致が得られることを確認した.また,このプロジェクトの一環として,視覚研究用のソフトウエア環境「Psychlops」の開発も進めてきた.このソフトウエアは汎用性が高く,今回のプロジェクトにおいても活用した.本ソフトウエアは,理化学研究所が推進する「Vision Platform」のデータベースの一部として,近日中に一般に公開する方向で,同所ニューロインフォーマティックスプロジェクトと折衝を進めている.これまで,運動視,両眼立体視モジュール,テクスチャ視の研究において,輪郭生成の問題は副次的な話題として扱われ本格的な検討は行われてきていない.しかし,視覚系の最重要な任務の一つである,環境,対象物の認識という観点からは,奥行き,運動の評価,認識よりも,領域分割,輪郭生成という側面はテクスチャ視,運動視,両眼立体視モジュールの中心的な任務であると見ることも出来る.本研究では,そうした,領域分割,輪郭生成のプロセスを正面から検討しようという大胆な試みである.平成15年度は,そうした輪郭の知覚特性,とりわけその時間的側面を心理実験,誘発電位実験によって検討するための研究環境整備,手法の基礎検討を実施した.とりわけ,運動,テクスチャに関する心理物理実験のための刺激,測定手法の検討を進め,刺激提示,実験実施のためのプログラムの開発を進め,予備実験を実施した.とりわけ,テクスチャーによる領域分割に関しては,ガボールパターンを構成要素とするテクスチャーパターンを用いた実験を実施し,領域分割の空間周波数,時間周波数側面に関して詳細な検討を行った.さらに,誘発電位実験のため,新しい脳波記録装置を導入し,運動,両眼視差刺激による領域分割,輪郭生成にかかわる誘発電位実験のための刺激,手法の検討,プログラム開発を行った.また,そうした新たな実験環境,刺激を用いて予備実験を実施し,視差(DRDS),運動(RDK)刺激に対しても輝度パターンに対してJeofreeら輪郭知覚との関連を指摘した,C1,C2,C3と呼ばれる成分と類似の成分を同定できることを確認した.これまで,運動視,両眼立体視モジュール,テクスチャ視の研究において,輪郭生成の問題は副次的な話題として扱われ本格的な検討は行われてきていない.しかし,視覚系の最重要な任務の一つである,環境,対象物の認識という観点からは,奥行き,運動の評価認識よりも,領域分割,輪郭生成という側面はテクスチャ視,運動視両眼立体視モジュールの中心的な任務であると見ることも出来る.本研究では,そうした領域分割,輪郭生成のプロセスを正面から検討しようという大胆な試みである.平成16年度は,そうした輪郭の知覚特性,とりわけその時間的側面に関して,昨年度整備,検討を進めた研究環境,手法を用い,心理実験,誘発電位実験の両側面にわたる検討を進めた.

心理物理実験では,テクスチャーによる領域分割に関し,昨年度に引き続きガボールパターンを構成要素とするテクスチャーパターンを用いた実験を実施し,領域分割の時間条件に関する詳細な検討を進めた.さらに両眼立体視の成立の時間要因に関する検討も進めた.誘発電位に関しては,運動,両眼視差刺激による領域分割,輪郭生成にかかわる誘発電位実験を実施し,視差(DRDS),運動(RDK)刺激に対する,C1,C2,C3成分の生成に関し,主としてパターンの空間周波数成分,時間周波数成分の効果に着目し,詳細な刺激条件分析を進めた.輪郭は基本的には輝度(明るさ)の差によって定義されているが,両眼視差,運動,テクスチャなど輝度以外の属性によっても定義されうる.本研究は,そうした輝度以外の属性(具体的には両眼視差,運動,テクスチャ)によって定義された輪郭(非輝度輪郭)の視覚系内部における輪郭生成のプロセス,とりわけその時間的な側面に焦点をあてて解明をしていこうというものである.具体的には,SAT課題(speed-accuracy trade-off)という手法を用いて,非輝度輪郭生成メカニズムの時間的な応答特性を心理物理学的に描き出し,その結果を誘発電位による記録と付き合わせることから,非輝度輪郭生成のメカニズムを探って来た.本年は心理物理学的な実験を集中的に遂行し,SAT課題によって,非輝度輪郭の時間応答特性を得ることに成功した.詳細にパラメータを操作した実験を遂行し,輝度定義輪郭と,運動定義,テクスチャー定義(オリエンテーション)刺激の提示に対する反応の立ち上がりを比較すると,一次刺激(輝度定義)に比べて二次刺激(運動,テクスチャー定義)に対する反応の方が,立ち上がりが遅く,全体に時間に対する反応の関数が遅い側にシフトするが,関数の傾きはほぼ一定であるという結果を得ている.また,そうした輪郭の出現,消失,もしくは,位相反転に対応した誘発電位を記録し,心理実験の結果との比較検討を行い,かなり良い一致が得られることを確認した.また,このプロジェクトの一環として,視覚研究用のソフトウエア環境「Psychlops」の開発も進めてきた.このソフトウエアは,非常に汎用性が高く,今回提案しているプロジェクトにおいても有用性が高い.本ソフトウエアは,理化学研究所が推進する「Vision Platform」のデータベースの一部として,近日中に一般に公開する方向で,同所ニューロインフォーマティックスプロジェクトと折衝を進めている.
ニューラルネットワークの対称.非対称構造における認知.記憶機構の計算論的研究

生物系のニューラルネットワークの構造と機能の関係は情報処理の基本的問題であり、今後もこの二つの関係に注目して脳の神経系の研究が進むものと思われる。ネットワークの構造に関して、大まかに見れば、多数の細胞からなる並列処理が特徴とされるが、それらを形成する小さなネットワークは対称構造であったり、非対称構造をとっている。生物のニューラルネットのダイナミックスを考えれば構造とその構造を作る細胞の関係を捉らえることが大切となる。本研究では、はじめにニューラルネットワークの非対称構造および対称構造のネットワークに大別した。生物ニューラルネットワークの非対称構造として網膜レベルではReichardらのFlyの視覚系のニューラルネットの研究、更にBarlowとLevickによるrabbitの網膜の方向性を持った動きに対する細胞の検出の研究、VictorとShapleyによるcatの網膜の非線形性を持つY型細胞の研究、そしてNakaらによるcatfishの網膜の非線形性を持つ細胞と非対称性の回路の構成など興味のある研究をもとに、どのようにすればニューラルネットの回路構成(構造)と機能が分かるかという問題に取り組んだ。このとき、VictorとShapleyは非線形特性として、2次成分、4次成分などの偶数次の非線形成分が見られること、3次成分はほとんど、その成分の割合が少ないことなどを実験的に明らかにした。本研究ではNakaらのcatfishの網膜の非線形性を含む非対称構造およびVictorとShapleyらのcatの非線形性の性質を説明する非線形性を含む非対称構造のネットワークを解析し、そのダイナミックスを明らかにした。
環境保全を目したイオン伝導体による電気化学セルの開発

環境問題が強く言われる今日,高性能な環境浄化電気化学セルや,燃料電池システムの開発が急務である.本研究は,電気化学セルの電極上に強制的に酸化還元能を付与させた新しい分解システムおよび電極に別の酸化還元触媒を修飾することにより高活性な転化率が期待できる電気化学セルの創作にある.これまで,電気化学セルに利用する固体電解質としてプロトン伝導体・反応電極としてプロトンと電子が共に伝導担体となる固体電解質の作製を行っている.プロトン伝導体は,主にフッ素系高分子電解質膜が用いられているが,この電解質膜は1m^2あたり510万円と非常に高価であり,さらに,膜の特性から,作動温度,室温80°Cで且つ高加湿条件が必須で,実用化が速やかに進まない理由は山積している.本研究では,300°C前後で高分子固体電解質に匹敵するようなプロトン伝導度をもつリン酸塩ガラスを,ガラスの組織制御技術により創製するものである。ガラス転移温度以下で起こりうるガラスネットワークフォーマーによる縮重合を利用した全く過去に類を見ない著者独自の低温での作製法導入ことによりプロトン伝導性に優れた材料の開発技術と科学を解明している.これまでに,リン酸塩ガラスの低温合成を検討した結果,アルミニウムランタンリン酸塩系において,室温で強度のあるガラスを350°C以下で作製することに成功し,乾燥雰囲気では耐久性に優れ,電気伝導度は2X10^<-4>S・cm^<-1>以上と超イオン伝導体に分類される値を示した.また,このプロトン伝導体を用いた水素濃淡起電力特性はネルンストの式に沿い,理想的なプロトン伝導体であることがわかった.環現問題が強く言われる今日,高性能な環境浄化電気化学セルや,燃料電池システムの開発が急務である.本研究は,電気化学セルの電極上に強制的に酸化還元能を付与させた新しい分解システムおよび電極に別の酸化還元触媒を修飾することにより高活性な転化率が期待できる電気化学セルの創作にある.これまで,電気化学セルに利用する固体電解質としてプロトン伝導体に注目して作製を行っている.プロトン伝導体は,主にフッ素系高分子電解質膜が用いられているが,この電解質膜は1m^2あたり510万円と非常に高価であり,さらに,膜の特性から,作動温度,室温80°Cで且つ高加湿条件が必須で,実用化が速やかに進まない理由は山積している.本研究では,300°C前後で高分子固体電解質に匹敵するようなプロトン伝導度をもつリン酸塩ガラスを,ガラスの組織制御技術により創製するものである.従来の溶融-急冷やゾル・ゲル法によるガラスの作製とは異なり,ガラス転移温度以下で起こりうるガラスネットワークフォーマーによる縮重合を利用した全く過去に類を見ない著者独自の低温での作製法導入ことによりプロトン伝導性に優れた材料の開発技術と科学を解明している.これまでに,リン酸塩ガラスの低温合成を検討した結果,アルミニウムランタンリン酸塩系において,室温で強度のあるガラスを350°C以下で作製することに成功した.ガラス中に,水分子として約10wt%と非常に多く含水しており,電気伝導度は2.4X10^<-4>S・cm^<-1>と超イオン伝導体に分類される値を示した.環境問題が強く言われる今日,高性能な環境浄化電気化学セルや,燃料電池システムの開発が急務である.本研究は,電気化学セルの電極上に強制的に酸化還元能を付与させた新しい分解システムおよび電極に別の酸化還元触媒を修飾することにより高活性な転化率が期待できる電気化学セルの創作にある.これまで,電気化学セルに利用する固体電解質としてプロトン伝導体・反応電極としてプロトンと電子が共に伝導担体となる固体電解質の作製を行っている.プロトン伝導体は,主にフッ素系高分子電解質膜が用いられているが,この電解質膜は1m^2あたり510万円と非常に高価であり,さらに,膜の特性から,作動温度,室温80°Cで且つ高加湿条件が必須で,実用化が速やかに進まない理由は山積している.本研究では,300°C前後で高分子固体電解質に匹敵するようなプロトン伝導度をもつリン酸塩ガラスを,ガラスの組織制御技術により創製するものである。ガラス転移温度以下で起こりうるガラスネットワークフォーマーによる縮重合を利用した全く過去に類を見ない著者独自の低温での作製法導入ことによりプロトン伝導性に優れた材料の開発技術と科学を解明している.これまでに,リン酸塩ガラスの低温合成を検討した結果,アルミニウムランタンリン酸塩系において,室温で強度のあるガラスを350°C以下で作製することに成功し,乾燥雰囲気では耐久性に優れ,電気伝導度は2X10^<-4>S・cm^<-1>以上と超イオン伝導体に分類される値を示した.また,このプロトン伝導体を用いた水素濃淡起電力特性はネルンストの式に沿い,理想的なプロトン伝導体であることがわかった.
変形性関節症の関節変性と骨棘形成機構の解明-時間・組織特異的KOマウスによる解析

本研究の目的は、変形性関節症にみられる関節変性と骨棘形成のメカニズムを解析することである。内軟骨性骨化に関連するindian hedgehog(Ihh)とIhhのシグナルを伝達する膜蛋白のsmoothened(Smo)の時間特異的、組織特異的なノックアウトマウスを用いて変形性膝関節症モデルを作成しSmoをノックアウトしたところWtと比較し骨棘形成の減少がみられた。骨棘形成にはhegdghogシグナルが関与していることが明らかとなった。変形性関節症では関節裂隙の狭小化と骨棘形成は高齢者の退行変性所見としてX線像にてよくみるものである。しかし、その形成メカニズムはほとんど解明されていない。本研究では、成長軟骨部位に発現し、かつ骨棘形成時にも発現がみられるindian hedgehog (Ihh)とIhhのシグナルを伝達する膜蛋白のsmoothened (Smo)の時間特異的、組織特異的なノックアウトマウスを用いて分子生物学的なアプローチによる関節変性と骨棘形成メカニズムの解析を試みている。本年度は軟骨特異的にCreが発現するcol.II/Cre-ER(T)マウス(homo)とSmo-loxPマウス(homo)を交配させ、Smoの軟骨特異的コンディショナルノックアウトマウスを作成した。また、すべての細胞にCreが発言するROSA/Cre-ER(T)マウスとSmo-loxPマウス(homo)を交配させ、Smoのコンディショナルノックアウトマウスを作成した。さらに、col.II/Cre-ER(T)マウスとROSA/Cre-ER(T)マウスという二系統のCreマウスでTamxifen inducibleのCre-ER(T)-LoxPシステムが正常に稼働する事を確認するため、Cre-LoxPによるリコンビネーションが起こった細胞にLacZが発現するように作られたROSA/LacZレポーターマウスと交配し、どちらのマウスも関節軟骨面にLacZが発現していることを染色標本にて確認した。現在、膝関節メカニカルストレス負荷モデルの作成も開始しておりその状態でもCre-LoxPリコンビネーションが作動していることを確認中である。本研究では、成長軟骨部位に発現し、かつ骨棘形成時にも発現がみられるindianhedgehog(Ihh)とIhhのシグナルを伝達する膜蛋白のsmoothened(Smo)の時間特異的、組織特異的なノックアウトマウスを用いて分子生物学的なアプローチによる関節変性と骨棘形成メカニズムの解析を試みている。H22年度は、軟骨特異的にCreが発現するcol.II/Cre-ER(T)マウスとすべての細胞にCreが発現するROSA/Cre-ER(T)マウスを用いてSmoの軟骨特異的コンディショナルノックアウトマウスとSmoの全組織コンディショナルノックアウトマウスを作成した。H23年度は、Wild typeで膝関節メカニカルストレス負荷モデルの作成を試みた。膝関節の前十字靭帯を切離することで関節を不安定化させ、また、ケージ内での日常生活群と餌と水を高所に置くことでストレス無く運動負荷をかける運動負荷群を作り関節の変性の程度を評価した。結果、2ヶ月後には関節面の軟骨変性と骨棘がみられ、4ヶ月後には変性の程度の増強を確認した。特に運動負荷群では変性の程度が強い傾向が見られた。現在、各マウスでの変性の程度が安定化するよう調整中である。また、SmoのcKOマウスを用いた膝関節メカニカルストレス負荷モデルでの関節変性の程度を確認中である。変形性関節症では関節裂隙の狭小化と骨棘形成は高齢者の退行変性所見としてよくみるものである。本研究では、成長軟骨部位に発現し、かつ骨棘形成時にも発現がみられるindian hedgehog(Ihh)とIhhのシグナルを伝達する膜蛋白のsmoothened(Smo)の時間特異的、組織特異的なノックアウトマウスを用いて分子生物学的なアプローチによる関節変性と骨棘形成メカニズムの解析を試みている。

H23, 24年度は、Wild typeで膝関節の前十字靭帯(ACL)を切離し関節の不安定化を促すモデル、また、ACL切離+内側半月板切除(MM切除)のモデルを作成、さらに両方のモデル動物を餌と水を高所に置くことでストレス無く運動負荷をかける運動負荷モデルを作り関節の変性の程度を評価した。結果、2ヶ月後には関節面の軟骨変性と骨棘がみられ、4ヶ月後には変性の程度の増強を確認でき、ACL切離群< ACL切離+MM切除群<運動負荷を追加した群の順に変性の程度の増強が見られた。さらにSmoのcKOマウスで上記4つのモデルを検討したところ、いずれのモデルでもWtと比較し骨棘形成の減少がみられ骨棘形成にはhegdghogシグナルが関与していることが明らかとなった。1)Smoコンディショナルノックアウトマウスでの関節面への十分なノックアウトを得るための至適なTamoxifen投与の方法、タイミングを確定することが難しい。2)膝関節メカニカルストレス負荷モデルの関節変性程度のばらつきがあり、安定化させる工夫を試みていること。24年度が最終年度であるため、記入しない。膝関節メカニカルストレス負荷モデルとSmoのコンディショナルノックアウトマウスはできているので、今後、どのタイミングでのノックアウトが最も効果的であるか検討していく。ただし、成人マウスの関節面で十分なノックアウトが可能であるかまだわかっていない。脊椎動物では関節の変性により骨棘ができるのと同じく、脊椎の椎間板の変性によっても周囲に骨棘ができることがわかっている。関節面へのTamoxifonの到達が十分でなくノックアウトの効果が得られにくい場合、脊椎を用いて骨棘の形成を検討することも考えている。
義歯裏装材の口腔内における経時的変化と耐久性に関する研究

1)表面粗さ2)色調変化水中浸漬では,NTLとKLが大きな色調変化を示したが,他は大きな変化を示さなかった.義歯洗浄剤浸漬では,NTL,KL,R,TRにおいて,ΔE*abが増加した.TLR,RLCはほとんど変化を示さなかった.いずれも化学重合型の方が,光重合型に比べて大きな変化を示した.3)色素侵入試験30日後TRでは変色が59%,着色が21%に認められた.90日後では94%に変色が増え,剥離するものも多くなり表面の粗造化を呈するものが71%となった.TLRでは,90日後になると変色,着色,粗造化が認められるようになったが,剥離は少数であった.180日経過すると,TR,TLRのほとんどすべてに変色,粗造化を認めた.特に化学重合型において変色,着色,剥離,粗造化を呈するものが早期に増加し,in vitroの結果を反映した.以上の結果から,直接義歯裏装材の長期使用に際しては,90日程度までは光重合型の方が比較的良好な結果が得られることが示唆された.1)表面粗さ2)色調変化水中浸漬では,NTLとKLが大きな色調変化を示したが,他は大きな変化を示さなかった.義歯洗浄剤浸漬では,NTL,KL,R,TRにおいて,ΔE*abが増加した.TLR,RLCはほとんど変化を示さなかった.いずれも化学重合型の方が,光重合型に比べて大きな変化を示した.3)色素侵入試験30日後TRでは変色が59%,着色が21%に認められた.90日後では94%に変色が増え,剥離するものも多くなり表面の粗造化を呈するものが71%となった.TLRでは,90日後になると変色,着色,粗造化が認められるようになったが,剥離は少数であった.180日経過すると,TR,TLRのほとんどすべてに変色,粗造化を認めた.特に化学重合型において変色,着色,剥離,粗造化を呈するものが早期に増加し,in vitroの結果を反映した.以上の結果から,直接義歯裏装材の長期使用に際しては,90日程度までは光重合型の方が比較的良好な結果が得られることが示唆された.