hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
老人性痴呆に関連した神経栄養因子の合成と診断用特異的免疫測定法の開発

本研究においては、アルツハイマー型老人性痴呆症との関連が指摘されている神経栄養因子に着目し、合成品を用いる老人性痴呆症の診断用特異的免疫測定法の開発を目的として以下の研究を遂行した。研究途上において神経栄養因子の血中濃度が老人性痴呆症患者と正常人との間で有意差が認められないとの報告に接し、神経栄養因子の特異的免疫測定法の開発が老人性痴呆症の診断に一義的に展開できないことから基礎研究に重点を移した。I.二価官能征SH-導入試薬による固相合成ペプチドの化学選択的一段階精製法および可逆的ビオチン化試薬による最終品の高効率精製法を開発した。I.本研究においては固相合成法により各栄養因子に対応するフラグメントペプチドを合成し固相担体上でのフラグメント縮合法によりペプチド鎖を構築し二価官能性試薬を用いる化学選択的精製法により中間体及び最終品を精製する計画であった。しかしながら、神経栄養因子のようなCys含有ペプチドの精製収率が低いこと、及び固相担体上でのフラグメント縮合収率がペプチド鎖の延長に伴い著しく低下すること等により、本ストラテジーによる神経栄養因子の全合成は極めて困難であることが判明した。II.分子内に3個のジスルフィド結合を有する神経栄養因子の最終段階でのジスルフィド形成反応への応用を目的として酸性条件化でのスルフォキシド酸化法を用いる位置選択的ジスルフィド形成法を開発した。本法は上記の理由により神経栄養因子の合成には用いられなかったが抗HIVペプチド等種々の生物活性ペプチドの合成において有用性を立証した。また本法を応用して、記憶増強作用を有するNGF合成促進因子及び数種の誘導体を合成した。III.神経栄養因子の受容体(Trk)を介するシグナル伝達にはTrkのTyr残基のリン酸化が重要な役割を果しており、またアルツハイマー型痴呆症の発症に微小管関連蛋白質であるTau蛋白質の異常リン酸化が関連している、そこでこれらの生化学的研究に必要なリン酸化ペプチドの効率的合成法を開発した。またシグナル伝達阻害剤、およびTauリン酸化阻害剤の開発を目的として非水解性リン酸化アミノ酸の設計合成、非水解性ジペプチド等価体としての(E)-アルケン型ペプチドイソスターの立体選択的合成法を開発した。本年度は、アルツハイマー型老人性痴呆症との関連が深いヒト型神経栄養因子(NGF)の全合成を目的として以下の基礎実験を行なった。I.ヒト型NGFの保護区分ペプチドの固相合成と固相合成ペプチドの精製法の検討ヒト型NGFを12個のフラグメントに分けてFmoc型固相合成法により各保護区分ペプチドを合成した。また二価官能性試薬を応用した保護ペプチドの精製法を検討した。また新たにAvidin-Biotin系アフィニテイークロマトグラフィーによる固相合成ペプチドの精製法に検討を加え新規Biotin化試薬をデザイン合成し、本試薬の有効性を数種のモデルペプチドの精製に応用して確認した。II.モデルペプチドを用いて固相担体上でのフラグメント縮合反応に関する基礎実験を行なったが、反応が定量的に完結しない例も見いだされた。縮合試薬、縮合溶媒等の合成条件に関して詳細な検討の必要があることを認めた。

III.ヒト型NGFのジスルフィド形成反応に関する研究NGFは分子内に3個のジスルフィド結合を有し、最終段階におけるジスルフィド形成反応は合成の成否を左右する重要な工程となる。本年度はDMSO(dimethyl sulfoxide)を酸化剤とするジスルフィド形成反応を新たに開発し、モデルペプチドを用いてNGFの合成へ応用するための基礎研究を行なった。NGF合成促進因子として記憶、学習との関連が指摘されている非対称ジスルフィド体、Argvasopressin(4-9)の効率的合成法を検討し、数種の誘導体を合成した。神経成長因子(NGF)は神経栄養因子として脳内コリン作動性ニューロンの機能維持や生存に、重要な役割を果たしておりアルツハイマー型老人性痴呆症の発症との関連が指摘されている。本年度はNGFおよび関連物質の合成を目的として以下の研究を行った。I.ヒト型NGFの全合成研究ヒト型NGFのペプチド鎖構築を固相担体上でのフラグメント縮合法で行うこととし、全体を12個のフラグメントに分けてFmoc型固相合成法により各保護ペプチドを合成した。本年度は、各区分ペプチドを側鎖保護基を残したまま、固相担体より切り出し、二価官能性試薬とヨードアセトアミド樹脂を用いる化学選択的固定化法による精製を試みたが精製効率が悪くヒト型NGFの全合成を行うのに、十分な量の高純度の区分ペプチドを得るには至らなかった。精製法の再検討を実施中である。また、固相担体上でのフラグメント縮合法に関しても有効な縮合試薬、縮合溶媒の検討を行ったが、ペプチド鎖長の延長に伴い縮合効率の低下がみられ、液相法によるフラグメント縮合を検討する必要があることを認めた。II.ヒト型NGFのジスルフィド形成反応に関する研究NGFの3個のジスルフィドを目的の位置に効率良く架橋させるためにジメチルスルホキシドを酸化剤とする位置選択的ジスルフィド形成反応に検討を加えた。モデルペプチドとして2個のジスルフィドを有するtachyplesin,endothelinを選び本法の有効性を確認した。NGFのジスルフィド形成における本法の応用を検討中である。I.神経栄養因子(NGF,BDNF,NT-3)の全合成研究本研究においては固相合成法により各栄養因子に対応するフラグメントペプチドを合成し固相担体上でのフラグメント縮合法によりペプチド鎖を構築し二価官能性試薬を用いる化学選択的精製法により中間体及び最終品を精製する計画であった。しかしながら、神経栄養因子のようなCys含有ペプチドの精製収率が低いこと、及び固相担体上でのフラグメント縮合収率がペプチド鎖の延長に伴い著しく低下すること等により、本ストラテジーによる神経栄養因子の全合成は極めて困難であることが判明した。II.ジスルフィド形成反応に関する研究及びNGF合成促進因子の合成分子内に3個のジスルフィド結合を有する神経栄養因子の最終段階でのジスルフィド形成反応への応用を目的として酸性条件化でのスルフォキシド酸化法を用いる位置選択的ジスルフィド形成法を開発した。また本法の応用として、非対称ジスルフィド構造を有するNGF合成促進因子(Arg-Vasopressin4-9)及び8種の誘導体を合成した。III.リン酸化
勾配写像を利用した非ガウス型時空間モデルの設計法と評価法

時間と空間の関数として与えられるデータに対し,その背後に潜む複雑な相関関係を適切に抽出するための統計モデルを提案し,その有効性について検討した.方法として,勾配写像と呼ばれる特殊な変数変換を利用した.特に,機械学習の分野で盛んに研究されているスパースな構造推定法を適用するとともに,その対象範囲を方向データにも拡張した.提案したモデルの理論的な利点を,推定の損失という側面から明らかにした.本研究の目的は、時空間依存性を持つ統計データに対して、確率分布の勾配表現という観点から非ガウス型モデルの具体的な設計法および評価法を与えることである。大まかな課題を以下に4つ挙げる。(1)勾配写像に基づく非ガウス型モデル(以下「勾配モデル」と略す)と既存の時空間モデルとの性能比較(2)勾配モデルを用いた近似的なグラフィカルモデリングの構築(3)安定かつ高速な統計推測アルゴリズムの構築と実装(4)最適輸送問題との関連性の検討以上の課題を解決し、時空間データ解析への貢献を図る。時間と空間の関数として与えられるデータに対し,その背後に潜む複雑な相関関係を適切に抽出するための統計モデルを提案し,その有効性について検討した.方法として,勾配写像と呼ばれる特殊な変数変換を利用した.特に,機械学習の分野で盛んに研究されているスパースな構造推定法を適用するとともに,その対象範囲を方向データにも拡張した.提案したモデルの理論的な利点を,推定の損失という側面から明らかにした.勾配写像に基づく非ガウス型モデル(以下「勾配モデル」と略記する)による近似的グラフィカルモデリングを提案した。勾配モデルとは、ガウス型分布を凸関数の勾配写像で引き戻してできる連続変量確率分布であり、最尤法が凸最適化問題に帰着されることや、独立性が線形部分モデルとして記述可能であるなどの利点を持つ。本年度は、特に勾配モデルをグラフィカルモデリングに役立てる方法を研究した。グラフィカルモデリングとは多変量の統計データの交互作用を、視覚的かつ統計的に表現するための一連の方法論である。従来、連続変量データに対して適用されるグラフィカルモデルはガウス分布に基づくものが主だったが、本研究で提案したモデルにより、非ガウス型のグラフィカルモデルを近似的に実現できた。具体的には、高次元の交互作用を検出するために勾配写像へ高次項を追加した。また、実際のデータに対してグラフィカルモデルを選択するための、パラメータ推定の手順およびモデル選択の手順を与えた。ここで、パラメータ推定において許容領域の判定条件について考察する必要性が生じたが、モデルを限定することにより、一定の十分条件を得ることができた。また、以上の研究とは別に、勾配モデルそのものの理論的性質について研究を続けた。特に勾配モデルと混合モデルの持つ情報量に関する不等式について考察した。この不等式の研究には、輸送問題と呼ばれる、最適化・偏微分方程式論の分野で扱われている問題との関連性が判明しており、今後研究成果としてまとめ、論文発表する見通しが立っている。勾配写像に基づく非ガウス型モデル(以下、勾配モデルと略記する)について、昨年度の成果を拡張した。勾配モデルとは、ある固定した確率分布を凸関数の勾配写像で引き戻してできる連続変量確率分布であり、最尤法が凸最適化問題に帰着されることや、独立性が線形部分モデルとして記述可能であるなどの利点を持つ。今年度の成果として、立方体上の多変量データに対する構造的なモデルを提案した。ここでは、立方体上では関数がフーリエ級数を用いて表されるという一般的な事実を利用した。フーリエ級数を用いたことにより、これまでは本質的に周波数が0か1の構造しか考えていなかったものが、高次の周波数まで扱えることになった。例えば、周波数ベクトルが2と1を含むものを考えると、回帰分析における不等分散性に類似した関係性を記述できることが明らかになった。さらに、不等分散性が持つ非対称な関係を利用して、従来のガウスモデルでは到底検出できないようなデータの依存関係を検出できることが分かった。以上の方法を用いる上でネックとなる点は、パラメータ空間の許容領域が陽に表されない点である。この問題に対しては、許容領域を内側から近似する集合列を陽に得たほか、許容領域より狭い集合ながらも計算が容易である集合を得た。後者については、副産物として、解がスパース性を持つことを数値的に確認できた。このスパース性を利用して、近年注目を浴びているラッソ型の推定量を構成した。その結果、実データに対して、ガウス型モデルよりも良い予測性能を持つモデルを選択できるケースがあることを指摘した。今年度の成果として、球面上に値をとるデータに対するモデルを提案した。球面上のデータは、方向統計学と呼ばれる分野で扱われており、扱いやすいモデルの構築が急がれている。特に、既存のモデルであるフィッシャー・ビンガムのモデルは、柔軟であるものの、密度関数の正規化定数が陽に計算できないという問題がある。本研究で提案したモデルは、最適輸送理論で発展している多様体上の輸送写像を利用したものであり、尤度が陽に書け、最尤法が凸最適化問題になることが示された。

これにより、フィッシャー・ビンガムモデルと同等な柔軟性を持ち、かつ扱いやすいモデルが構築された。数学的には、最適輸送理論の最新の成果を用いており、関連分野にもインパクトを与えている。本方法を用いる上でネックとなる点は、パラメータ空間の許容領域が陽に表されない点である。この問題に対しては、比較的簡単な二次関数の場合について具体的な近似集合を与えた。以上の結果、実データに対して、これまで扱いやすかったフィッシャーモデルよりも良い予測性能を持つモデルを選択できるケースがあることを指摘した.勾配写像に基づく非ガウス型モデル(以下、勾配モデルと略記する)について、昨年度の成果を拡張した。勾配モデルとは、ある固定した確率分布を凸関数の勾配写像で引き戻してできる連続変量確率分布であり、最尤法が凸最適化問題に帰着されることや、独立性が線形部分モデルとして記述可能であるなどの利点を持つ。今年度は、勾配モデルの中でも様々な交互作用を入れた構造的勾配モデル(Structural Gradient Model,以下SGMと略記する)に対して、Efronの統計的曲率と呼ばれる量を評価した。Efronの統計的曲率とは、考えている統計モデルが指数型分布族からどの程度離れた分布族であるかを定量的に測ったものであり、推定や検定の理論においても重要な役割を持っている。モデルの特定の点(一様分布に対応)において統計的曲率を評価した結果、同じ点で同じスコア関数ベクトルを持つ混合分布族に比べ、SGMは小さい曲率を持っていることが示された。両モデルとも、尤度が陽に書け、最尤法が凸最適化問題になるという利点を持っているが、この結果から、SGMの方が有利な面もあることが示された。以上の結果は論文としてまとめ、査読付きの学術雑誌に掲載されることが決まった。次に、SGMは多変量データに対して適用可能なモデルであるが、これをさらに一般化して、時系列モデルも考えられるようにした。考える時系列は定常な時系列であるが、多変量時系列で様々な交互作用を扱えるようなモデルは少ないため、本研究の結果が応用される場面は少なからずあると考えられる。以上の結果は国際学会において発表した。
新規シグナル分子8-ニトロ-cGMPに着目した変形性顎関節症の新規治療薬の開発

顎関節症の中でも骨の変性を伴う変形性顎関節症の病態に一酸化窒素(NO)の関与を示唆する報告は多いが、詳細は明らかになっていない。近年、NOの下流に新規細胞内シグナル分子として8-ニトロ-cGMPが発見された。応募者は破骨細胞と骨芽細胞における8-ニトロ-cGMPの研究を行い、8-ニトロ-cGMPが骨のリモデリングを骨吸収優位にするシグナル分子である可能性を見出した。変形性顎関節症の関節局所ではNOが生成されることから、8-ニトロ-cGMPの関与の可能性が示唆される。そこで本研究では、変形性顎関節症の病態形成における8-ニトロ-cGMPの役割を解析し、変形性顎関節症の発症メカニズムを解明する。
発病因子生産遺伝子をプローブとした植物病原細菌の検出法に関する研究

植物病原菌を鋭敏に且つ正確に検出することは,当該の病害の発生予察を敏速に行ない適切な防除対策を計画したり,植物防疫の場で病原菌の移入を発見する上で大変重要である.本研究ではクローニングにより取り出した発病遺伝子をプローブとしたDNA-DNAハイブリダイゼーション法により,特定の病原細菌を検出する方法を確立することを目的とした.プローブの作成はフォトビオチンの光活性化による方法と放射性同位元素のニックトランスレーションによる方法を用いた.先ず,ソ菜類軟腐病菌Erwinia carotovora Bufsp carotovoraの病原性因子であるペクチン酸リアーゼを生産する遺伝子を含むDNA断片のプローブとしての有用性について調べたところ,コロニーハイブリダイゼーション法, DNAドットブロッティング法及び細菌懸濁液ドットブロッティング法により上記Subsp.cartovoraの他, Subsp atrosepticaやE drysanthemi等の軟腐グループErwinia属細菌と特異的にハイブリダイズした.検出感度は放射性同位元素を用いた方が高かったが,フォトビオチンプローブは放射性同位元素取り扱いの為の施設や操作を要せず,又,一年以上安定に保たれる等,上記応用の場で大変有用な性質を持っていた.しかし,コロニーハイブリダイゼーションの場合,フォトビオチンプローブが非特異的にコロニーに結合する場合があり,放射性同位元素を用いるべきと判断される.次に,フジこぶ病細菌E.heobicola pv.mlletiaeを検出するためのプローブを発病因子と考えられるインドール酢酸の合成酵素の一つトリプトファンモノオキシジェネースに求めた.本酵素生産遺伝子にトランスポゾン(Tn5)を挿入したところ,病原性が失われることより,本酵素が病原性因子であることを確認した後,カナマイシン耐性を指標に大腸菌にクローニングし,同様な有用性が確認出来た.植物病原菌を鋭敏に且つ正確に検出することは,当該の病害の発生予察を敏速に行ない適切な防除対策を計画したり,植物防疫の場で病原菌の移入を発見する上で大変重要である.本研究ではクローニングにより取り出した発病遺伝子をプローブとしたDNA-DNAハイブリダイゼーション法により,特定の病原細菌を検出する方法を確立することを目的とした.プローブの作成はフォトビオチンの光活性化による方法と放射性同位元素のニックトランスレーションによる方法を用いた.先ず,ソ菜類軟腐病菌Erwinia carotovora Bufsp carotovoraの病原性因子であるペクチン酸リアーゼを生産する遺伝子を含むDNA断片のプローブとしての有用性について調べたところ,コロニーハイブリダイゼーション法, DNAドットブロッティング法及び細菌懸濁液ドットブロッティング法により上記Subsp.cartovoraの他, Subsp atrosepticaやE drysanthemi等の軟腐グループErwinia属細菌と特異的にハイブリダイズした.検出感度は放射性同位元素を用いた方が高かったが,フォトビオチンプローブは放射性同位元素取り扱いの為の施設や操作を要せず,又,一年以上安定に保たれる等,上記応用の場で大変有用な性質を持っていた.しかし,コロニーハイブリダイゼーションの場合,フォトビオチンプローブが非特異的にコロニーに結合する場合があり,放射性同位元素を用いるべきと判断される.次に,フジこぶ病細菌E.heobicola pv.mlletiaeを検出するためのプローブを発病因子と考えられるインドール酢酸の合成酵素の一つトリプトファンモノオキシジェネースに求めた.本酵素生産遺伝子にトランスポゾン(Tn5)を挿入したところ,病原性が失われることより,本酵素が病原性因子であることを確認した後,カナマイシン耐性を指標に大腸菌にクローニングし,同様な有用性が確認出来た.1.放射性同位元素(【P_(32)】)でラベルしたErwinia carotovora subsp carotovoraaペクチン酸リアーゼの構造遺伝子を挿入したpBR322をプローブとしたDNA-DNAハイブリダイゼーション法をナイロンメンブレン上で行なうことにより、各種植物病原細菌の内軟腐性Erwinia属細菌のみを特異的且つ簡便に検出出来ることが判明した。尚、被検菌は培地上のコロニーのままでも、【10^5】以上の菌懸濁液やDNA粗抽出液であっても効率良く検出出来た。2.上記プラスミドをフォトビオチンで標織した場合も効率良く軟腐性Erwinia属細菌を検出出来た。即ち、放射性同位元素を必要としないため、本プローブはほ場等の現場で予察等の広範な利用が考えられる。3.上記挿入DNA断片の塩基配列を決定した後、上記構造遺伝子部を切り出し、これをフォトビオチンでラベルしてプローブすることにより、検出感度をさらに高めることが出来た。4.(1)アルカリ処理、(2)中和処理,(3)フェノール処理、(4)エタノール沈澱を順次行なうことにより、短時間で植物体内や土壌中における軟腐性Erwinia属細菌を検出するためのDNA粗抽出液の調製法を確立することが出来た。5.ふじこぶ病細菌(Erwinia herbicola pv milletiae)にトランスポゾン(Tn5)をもちいてIAA(インドール酢酸)合成酵素性産遺伝子(トリプトファンモノオキシジェネース)を挿入した変異菌を得た。この挿入部分をカナマイシン耐性を指漂にpBR322上にクローニングした。本年度は、上記二つのプローブをさらに細分化し、目的に応じた最終的なプローブを作製するとともに、簡易検出法を完成させる。
時間分解分光システムを用いた低酸素性虚血性脳症の治療に関する研究

【目的】脳梗塞急性期の治療薬として使用されているエダラボンは、そのフリーラジカル消去作用より低酸素性虚血性脳症の治療への応用が期待されている。今回我々は新生仔豚で臨床的新生児仮死に近い遅発性脳エネルギー代謝不全モデルを作成し、エダラボン投与時の脳循環代謝に与える影響を時間分解分光法(TRS)を用いて検討した。【対象】新生仔豚6頭(エダラボン投与群3頭,非投与群3頭)。【方法】全身麻酔下に計75分間の低酸素虚血負荷を行い、蘇生後24時間人工換気を継続した。蘇生後30分と12時間後の2回、研究直前に調整したエダラボン3mg/Kgを静脈内投与した。TRSを用いた脳内血液量および平均光路長の変化を24時間測定した。また同時に31P-MRSで脳内エネルギー状態を、多チャンネル近赤外分光装置で脳血流を経時的に測定した【結果】エダラボン投与において血圧、心拍数、体温に有意な変化を認めなかったものの、一例が経過中不整脈により心停止をきたした。エダラボン投与群は非投与群と比較して、蘇生後の脳血流量、脳内エネルギー状態は比較的良好に保たれていた。同様にTRSで測定した脳血液量もエダラボン投与群は蘇生後24時間を通して安定し、平均光路長も非投与群に見られた蘇生後の上昇を認めず、安定していた。【考察】初年度の先行研究にて測定したエダラボンの血漿中濃度の変化は投与後5分に1490.37±608.15ng/mlとCmaxをとり、半減期も16.0分と早い。一例に認めた不整脈は、蘇生後12時間のエダラボン投与約1時間後に発症しており、エダラボンとの因果関係は不明である。しかし、投与されたエダラボン量は消去されるラジカル量と比べ生体では過剰に存在するものと思われ、投与量の再考の必要性が示唆された。また検討数が少ないが、エダラボン投与が脳循環代謝の改善に効果を示す可能性も示唆された。本年度は先行研究として以下の二つを検討した。(1)脳内ヘモグロビン濃度の変動が時間分解分光システム(TRS)を用いて測定した光学パラメーター(拡散係数)や平均光路長の値にどの程度影響を与えるかを検討した。対象は新生仔豚5頭。全身麻酔下に人工換気を行い、5%ブタアルブミンによる部分交換輸血にて動脈血ヘモグロビン濃度を13.3±2.4から3.5±0.6g/dlまで4段階かけて低下させた。761,795.835nmにおける拡散係数に有意な変動はなかったものの、部分交換輸血終了時の平均光路長は、負荷前値よりそれぞれの波長で19±9,22±10,23±10%の増加を示しており、有意な変動を認めた。これらよりヘモグロビン濃度の変動が近赤外光を用いた測定において重要な要素である平均光路長に著しい影響を及ぼすことが判明した。(2)新生仔豚を用いて作成した遅発性脳エネルギー代謝不全モデルにおけるエダラボンの薬物動態に関する検討を行った。対象は新生仔豚5頭(低酸素虚血負荷群4頭,非負荷群(コントロール群)1頭)。全身麻酔下に人工換気を行い、計75分間の低酸素虚血負荷終了後30分に研究直前に調整したエダラボン3mg/Kgを静脈内投与し、投与後5(Cmax)、15、30分におけるMCI-186(エダラボン未変化体)血漿中濃度を測定した。コントロール群、低酸素虚血負荷群の投与後5分(Cmax)のエダラボン血漿中濃度はそれぞれ1161.51,1490.37±608.15ng/mlで、半減期は16.3,16.0分であり2群ともほぼ同様の血漿中濃度推移を示した。これらはin vitroやラットにおけるフリーラジカル消去作用に必要な血漿中濃度推移と同等であり、新生仔豚の遅発性脳代謝不全モデルにおけるエダラボンの脳保護作用を検討するにあたり、3mg/Kgの投与量で十分であることが判明した。

同様にTRSで測定した脳血液量もエダラボン投与群は蘇生後24時間を通して安定し、平均光路長も非投与群に見られた蘇生後の上昇を認めず、安定していた。【考察】初年度の先行研究にて測定したエダラボンの血漿中濃度の変化は投与後5分に1490.37±608.15ng/mlとCmaxをとり、半減期も16.0分と早い。一例に認めた不整脈は、蘇生後12時間のエダラボン投与約1時間後に発症しており、エダラボンとの因果関係は不明である。しかし、投与されたエダラボン量は消去されるラジカル量と比べ生体では過剰に存在するものと思われ、投与量の再考の必要性が示唆された。また検討数が少ないが、エダラボン投与が脳循環代謝の改善に効果を示す可能性も示唆された。
牛における胎盤成熟メカニズムの解明と分娩誘起法の改良

本研究ではグルココルチコイドが牛の分娩時の胎盤成熟におよぼす影響を明らかにするために、自然分娩と誘起分娩時の胎盤節における二核細胞数およびTGF-β関連遺伝子発現を比較した。プロスタグランジンF2αあるいはデキサメサゾンによる誘起分娩では、二核細胞の減少がみられず、TGF-β関連遺伝子発現量も自然分娩と異なっていた。トリアムシノロンアセトニドとベタメタゾンの複合投与による誘起分娩では二核細胞数の減少やTGF-β関連遺伝子発現が自然分娩に近い傾向を示した。これらの結果より、グルココルチコイドのタイプ、用量および投与スケジュールなどの検討により、牛の分娩時の胎盤成熟を促進できる可能性が示された。本研究では、牛の分娩時胎盤におけるトランスフォーミング増殖因子関連蛋白[TGF-β(TGFB)、TGF-βI型受容体(TGFBR1)、TGF-βII型受容体(TGFBR2)]、細胞外マトリックス関連蛋白[フィブロネクチン(FN)、I型コラーゲン(COL1)、IV型コラーゲン(COL4)、コラゲナーゼ(MMP2)およびMMP阻害因子(TIMP2)]、好中球およびマクロファージの局在を解析した。母胎盤の間質細胞および胎子胎盤上皮の単核および二核細胞では、TGFBおよびその受容体であるTGFBR1およびTGFBR2が検出された。また、TGFBR1とTGFBR2は局在が異なり、それぞれ胎子胎盤上皮の二核細胞と単核細胞で強く発現していた。これらから、TGFBが胎子胎盤上皮細胞の機能制御に関与しており、単核細胞と二核細胞では作用が異なることが示唆された。FNおよびCOL1は母胎盤および胎子胎盤の間質細胞で主に検出された。母胎盤の間質細胞ではTGFBRが検出されたことから、TGFBが細胞外マトリックスの生産に関係することが示唆された。TIMP2はTGFBR1と同じく胎子胎盤上皮の二核細胞に局在しており、TGFBがTIMP2の生産に関係することが示唆された。COL4およびMMP2は免疫染色を実施したが、明瞭な染色を検出できなかった。好中球は胎子胎盤の絨毛膜で検出されたが、TGFBの局在とは一致しないことからTGFBの生産細胞ではないと考えられた。マクロファージは免疫染色を実施したが検出できなかったことから、次年度も免疫染色の方法を検討する。誘起分娩および自然分娩の間にこれらの蛋白の局在の違いは認められなかった。本研究では、自然分娩およびプロスタグランジンF2αによる誘起分娩時の胎盤節におけるTGFB(アイソフォーム13)および1型および2型TGFB受容体(TGFBR1およびTGFBR2)のmRNA量を比較した。また、免疫染色によるマクロファージの検出方法(抗体の種類、抗原賦活化)を検討した。自然分娩は誘起分娩に比較して、胎子胎盤および母胎盤のいずれにおいてもTGFB1 mRNA量が有意に少なかった。TGFB2およびTGFB3のmRNA量には差がなかった。自然分娩は誘起分娩に比較して、母胎盤におけるTGFBR1 mRNA量が有意に少なく、胎子胎盤におけるTGFBR2 mRNA量が有意に多かった。これらのことから、牛の分娩時には胎盤節におけるTGFBとその受容体の発現量が変化していることが明らかとなり、TGFBシグナルが胎盤節の細胞増殖、アポトーシスおよび細胞外マトリックス生産の制御等に関与していることが示唆された。分娩時の胎盤節におけるマクロファージの検出方法を検討した結果、母胎盤の間質部分に大量にマクロファージが局在することが確認された。マクロファージとTGFBの蛍光二重染色を試みたが、蛍光強度が弱く、それらの相互関係は明らかとならなかった。本研究ではグルココルチコイドが牛の分娩時の胎盤成熟におよぼす影響を明らかにすることを目的に、自然分娩と誘起分娩時の胎盤節における二核細胞数およびTGF-β発現を比較した。胎子絨毛と母胎盤上皮細胞に局在したTGFB2およびTGFB3に対して、TGFB1は母胎盤の間質に局在した。二核細胞には、TGF-β受容体であるTGFBR1およびTGFBR2がともに局在した。二核細胞数は、プロスタグランジンF2αあるいはデキサメサゾンによる誘起分娩に比較して自然分娩時に有意に減少した。これらの誘起分娩では、TGFB1、TGFBR1およびTGFBR2のmRNA発現量も自然分娩と比較して有意差が認められた。これに対し、トリアムシノロンアセトニドとベタメタゾンの複合投与による誘起分娩では、二核細胞数が減少する個体がみられ、TGFBおよびTGFBRのmRNA発現量も自然分娩に近い傾向を示した。

トリアムシノロンアセトニドとベタメタゾンの複合投与による誘起分娩では二核細胞数の減少やTGF-β関連遺伝子発現が自然分娩に近い傾向を示した。これらの結果より、グルココルチコイドのタイプ、用量および投与スケジュールなどの検討により、牛の分娩時の胎盤成熟を促進できる可能性が示された。当初の計画通り、牛の分娩時胎盤節におけるTGFBおよびその受容体のmRNA発現量を定量し、自然分娩と誘起分娩の違いを明らかにした。家畜繁殖学グルココルチコイド複合投与による分娩誘起が胎盤成熟に及ぼす影響を従来の分娩誘起との比較により調査する。トリアムシノロンアセトニドとベタメタゾンの複合投与による分娩誘起を行い、分娩時胎盤節における二核細胞数やTGFB関連蛋白のmRNA量を自然分娩やデキサメサゾンやプロスタグランジンF2αによる誘起分娩と比較する。当初の計画通り、サイトカイン、細胞外マトリックスおよび免疫細胞の局在を明らかにした。マクロファージなど免疫細胞と分娩誘起との関連に有用な知見が得られなかったため、解析を中止し一部の直接経費を繰り越した。H26年度は、前年度までに分娩時胎盤における局在を明らかにしたTGFBおよびその受容体ならびにFNのmRNA量を定量する。特にTGFBは主要なアイソフォームであるTGFB1、TGFB2およびTGFB3について、受容体はTGFBR1およびTGFBR2の2つのタイプについてそれぞれmRNA量を明らかにする。これらのmRNAは自然分娩と誘起分娩の間で比較するとともに、TGFBおよびその受容体のmRNA量とFNのmRNA量の関係を解析する。前年度に胎盤における局在が明らかとならなかったもののうち、マクロファージについては胎盤の機能制御に重要な役割を果たしていることが予想されるため、引き続き免疫染色による検出方法の検討を行う。繰り越した経費は分娩誘起のための薬品購入に使用する。組織免疫染色の手法を検討するにあたり、海外から輸入される抗体や受注生産の試薬の入手に時間を要したことから、一部の直接経費を次年度に繰り越した。抗体および免疫染色関連試薬の購入のために使用する。
生物表面の微細周期構造による光吸収現象(Moth eye効果)の解明

本研究では、生物にある微細周期構造による光吸収特性のメカニズムを解明することを目的として研究を行い、以下の成果を得た。1.表面観察夜行性の蛾の角膜に光の波長よりも小さい突起が周期的に配置されていることが知られていた。(Acta Physiologica Scandinavia Vol.63.P19)。本研究では、蛾以外の昆虫ミドリとモルフォキプロスといった蝶の眼の角膜に直径0.1μmで高さが0.2μm程度の突起が周期0.2μm程度で2次元的に配置されていることを観察した。この角膜にある突起は、2次元周期構造と見なすことができる。2.計算機シミュレーション昆虫の角膜に突起が有する光学的な機能は、その周期構造に基づくものである。そこで、走査電子顕微鏡観察の結果をもとに、昆虫の角膜を突起が周期的に並んだ2次元周期構造としてモデル化した。そして、その周期構造による光の回折現象を解析する解析アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムに基づく計算機シミュレーションにより、周期構造モデルの反射率や透過率を計算でき、角膜にある突起の光学特性を調べることができる。また、このアルゴリズムは周期構造による光の共鳴吸収現象を解析することも可能である。3.実験昆虫の角膜にある突起の配列の光学特性を調べるために、顕微分光による角膜の微小領域の反射・透過スペクトル特性を測定する実験について検討した。また、この実験と平行して、昆虫の角膜を構成する材料の光学的性質を知るために、屈折液(屈折率の値が既知の試薬)を用いて液侵法により角膜の屈折率を測定するための基礎実験を行った。昆虫の角膜にある微細周期構造は、ナノサイズのフォトニック結晶として捉えることができ、その光学機能に関する研究を今後も引続き行う予定である。本研究では、微細周期構造による光吸収のメカニズムを解明することを目的として、平成13年度中に下記の研究を行い、その結果は国内外の学会や論文誌で発表した。(1)計算機シミュレーションMoth eye効果に代表される生物表皮にある微細周期構造による光吸収特性を数値計算により解析するための安浦の方法に基づくソフトウェアの開発を行った。まず、波長に比べて比較的浅い2次元周期構造を考え、この微細周期構造において表面プラズモンによる共鳴吸収の特性解析を行い、吸収の発生条件(入射光の波長や入射角)および吸収量の数値計算による推定が可能であることを示した。次に、深い2次元周期構造の光吸収現象を解析するために、多層構造の2次元周期構造による回折問題を考え、その数値計算のためのアルゴリズムを導いた。そして、安浦の方法において生じる最小2乗法において、連続蓄積法の採用により数値処理量を大幅に軽減でき、さらに並列計算の導入により計算時間を短縮できることを確かめた。(2)実験微細周期構造による光吸収として、金属格子による表面プラズモン共鳴吸収の測定実験を行った。そして、光共鳴吸収の確認とともに、共鳴吸収に伴うモード変換(P型偏光の入射に対してs波偏光の反射光が、逆にp型偏光の入射光がs波偏光の反射光となる)を実験的に確かめた。これらの実験結果は、数値解析の結果と一致しており、周期構造による共鳴吸収のメカニズムを解明することができた。Moth eye効果が発生する深い2次元周期構造による光吸収の実験とその特性解析が、来年度(14年度)の研究課題である。

(1)表面観察夜行性の蛾の角膜に微細周期構造があることは知られていたが(Acta Physiologica Scandinavia Vol.63. P19)、本研究では蛾以外の昆虫(トンボや各種蝶)の角膜について走査電子顕微鏡による観察を行った。そして、キリシマミドリとモルフォキプロスといった蝶の眼(単眼)の角膜には直径0.1μmで高さが0.2μm程度の突起が周期0.2μm程度で2次元的に配置されており、Moth eye効果と同様の2次元周期構造が確認できた。(2)計算機シミュレーションMoth eye効果に代表される角膜にある微細構造の特徴は、深い溝を持つ2次元の周期構造であり、本研究ではこの深い周期構造による平面波の回折問題を解析するための安浦の方法に基づくソフトウェアの開発を行った。今回提案する解法は、周期構造の突起を多層膜で近似することにより、角膜に存在する高い突起(周期0.2μmに比べて突起の高さ0.2μm)の周期構造の光学特性の解析が可能になる。なお、近似する多層膜の層数の増加に伴う数値処理量の膨大な増加に対応するために連続蓄積を伴う最小2乗法を導入し、数値計算時間を数十分の一まで減少させることができた。(3)実験昆虫の角膜を構成する材料の光学的性質を知るために、屈折液(屈折率の値が既知の試薬)を用いて角膜の屈折率を測定するための基礎実験を行った。この実験と平行して、昆虫の角膜の反射スペクトル特性と透過スペクトル特性を測定するための実験装置の立上げを行っている。昆虫の眼の角膜にある微細周期構造は、ナノサイズのフォトニック結晶として捉えることができ、その反射・透過スペクトル等の光学特性を理論的にまた実験的に求める研究を今後も引続き行う予定である。
大学職員主導によるプロジェクトのマネジメントとそのインパクト

我が国の大学のマネジメント現場では、問題解決に向けてIRを起点とする多くのプロジェクトが実施され、成果をあげている。そこでのマネジメントスタイルについて調査したところ、PMBOK型とは対称的な「弱い計画性」「無期限性」「目的の創発性」「通常業務との融合」などの特性が観察された。通常業務の直接延長線上でプロジェクトも担うという働き方は、わが国のホワイトカラー総合職のスタイルに非常に近いものである。先行するそこでの関連研究の成果を参考として、プロジェクトを中核として構成されているわが国の大学職員の職務特性や育成環境を分析するための枠組みを構築し、定量調査を通じてその実態について明らかにした。平成25年度は、大学マネジメントおよび大学職員論をめぐる新たな動向やその背景、高等教育政策との関係などに関する先行研究や文献等のレビューを継続実施すると共に、優れたマネジメントが行われているわが国の大学(役職員)等へのインテンシブなインタビュー調査を実施した。調査を積み重ねることにより、これまですでに実績をあげている役職員に共通してみられる仕事のスタイル(日本型プロジェクトマネジメント)が徐々に明確化しつつある。その概念化と、この仕事スタイルの習得をゴールとする大学職員の成長モデルの構築に向けて、現在も分析および考察を進めている。またこのインタビュー調査の成果を活用して、大学職員を主要な受講者とするセミナー5回と大学訪問調査2回を企画・実施した。これらと並行して、現場の最前線で新たな業務の創造に向けて取り組んでいる若手・中堅職員と間で、積極的な意見交換を継続的に実施した。例えば教務担当職員は、入学時の学力や授業への出席状況、GPAなど、優先順位の高い政策課題となっている学習支援の充実に向けて、大きな潜在的可能性を有する様々な定量的データを日常的に操作している。しかしながら、現実のデータは断片的でかつ不備も多く、先行事例なきところでのデータの有効活用に向けた作業の組み立てという難題に直面し、手詰まり状態にあるのが現状である。そこで、IR(インスティテューショナル・リサーチ)を通じた学習支援の可能性を拓くために、次年度以降も積極的な意見交換を継続することを予定している。なお、ここでの研究成果の一部について、成果発表を行った。平成26年度は、前年度に引き続いて大学マネジメントおよび大学職員論をめぐる新たな動向やその背景、高等教育政策との関係などに関する先行研究や文献等のレビューを継続実施した。並行して、優れたマネジメントが行われているわが国の大学役職員等へのインテンシブなインタビュー調査や、現場の最前線で新たな業務の創造に向けて取り組んでいる若手・中堅職員との意見交換等を実施した。我が国で実績をあげている大学役職員に共通する仕事のスタイル(日本型プロジェクトマネジメント)について、段階的に高度化するプロジェクト担当の累積的プロセスと位置づけることができる。その結果、特定領域の知識やスキルに特化したスペシャリストとなるのではなく、問題に応じて適合的なスペシャリストの力を借りることによって、自組織が直面する難度の高い多様な問題群の解決(プロジェクトの成功)をもたらす、高度の専門職業人材が形成されていく。類似する分析視点のもとで、労働経済学や人事管理論、認知心理学などの領域では、大卒ホワイトカラーの人材形成プロセスについて研究が先行的に行われている。これらの研究蓄積を通じて得られた知見を踏まえ、高度の専門職業人材として活躍する大学役職員を対象として、人材形成プロセスの段階的記述や、成長段階に応じた効果的な(仕事上の)経験や獲得すべきスキルや知識、効果的な業務の設計などについて分析を行った。これと並行して、高度職業専門人を養成するための大学院プログラムの在り方等についても検討を行った。これらの知見に基づいて、高度の専門職業人材としての大学職員の、到達段階や育成環境等を計測・診断するためのアンケート調査の設計を進めている。本研究課題の最終年度となる平成27年度は、昨年度までの成果の延長線上に、高度複雑化が進むこれからの大学マネジメントを担う人材(大学職員)を「ホワイトカラー総合職」として明確に位置づけた。それは「特定の狭い領域に特化したスペシャリストではなく、高度の専門組織や専門家の力を借りて積極的に協働することによって、自組織が直面する難度の高い問題群の解決や課題群の達成をもたらす、総合職」であり、そのさらなる発展に向けて職員の「成長を促す業務設計のありかたや、そこで実現している学習のメカニズム」を解明することが、重要性の高い研究課題として浮かび上がる(加藤2015)。この総合職モデルに即して現状を計測することを目的とし、今年度の中心的な作業として、職務内容とそこでの取組み、職場の支援環境、そして高度の専門性を要する複雑な課題への組織的対応などについて、大学職員を対象とするインターネット調査を実施した。主要な結果は、以下の通りである。1,一般職員や初級管理職の職務内容について見ると、定型作業や軽度の習熟業務が中心となっており、長期の勤務経験を積みあげてもこの状況はかわらない。2,そこで行われているのは先例への追従ではなく、小さな改善活動(ミニプロジェクト)が積極的に実施されている。3,ただし、プロセスの抜本的な見直しや新たな価値提案が求められる難度の高い取組みは少なく、自身の成長に伴い高難度の仕事を積極的に求める者もあまりいない。4,高度の専門的知識やスキルを要する継続性のある課題への組織的対応についてみると、専門職に依存せずに従来の組織によるプロジェクトとして対応しているケースが60%に達しており、管理職に限定するとその比率はさらに高くなる。5,現場で展開されているプロジェクトのスタイルは、いわゆるPMBOKとは異なる(対照的な)性格を有している。

我が国の大学のマネジメント現場では、問題解決に向けてIRを起点とする多くのプロジェクトが実施され、成果をあげている。そこでのマネジメントスタイルについて調査したところ、PMBOK型とは対称的な「弱い計画性」「無期限性」「目的の創発性」「通常業務との融合」などの特性が観察された。通常業務の直接延長線上でプロジェクトも担うという働き方は、わが国のホワイトカラー総合職のスタイルに非常に近いものである。先行するそこでの関連研究の成果を参考として、プロジェクトを中核として構成されているわが国の大学職員の職務特性や育成環境を分析するための枠組みを構築し、定量調査を通じてその実態について明らかにした。実績を有する大学役職員を対象とするインテンシブなインタビュー調査は計画通りに進んでおり、職場を中心として積み重ねられる「日本型プロジェクトマネジメント」を通じた人材形成プロセスの解明に向けて、研究は順調に進展している。高等教育研究計画書に記載の通り、成功事例の解析や成長モデルの構築に向けて、現在の調査・分析・考察をさらに進展させる実績を有する大学役職員を対象とするインテンシブなインタビュー調査は計画通りに進んでおり、目的とする「日本型プロジェクトマネジメント」の明確な概念化に向けて、研究は順調に進展している。同時に、現場の最前線で日々データを操作する中堅職員との意見交換を通じて、IRを基盤とする新たなプロジェクトの可能性を模索する作業も、順調に進展している。計画していた訪問調査について、スケジュールの調整がつかなかった。研究計画書に記載の通り、成功事例の解析や成長モデルの構築に向けて、現在の調査・分析・考察をさらに進展させる。次年度の早い時期に、訪問調査を実施する。直接経費の0.3%程度の残額について、少額ゆえに有効活用が困難なため、次年度への繰り越しとした。直接経費の0.3%程度(2,298円)と少額のため、使用計画に変更はない。
赤血球不規則抗体陽性例に対する抗原陽性輸血の実態と溶血性副作用解析システムの構築

抗原陽性血輸血に関して共同研究を行い、45施設より826例が登録された。性別は、男性438名(53%)、女性388名(47%)であった。女性のうち、妊娠歴あり223名(58%)、妊娠歴なし47名(12%)、妊娠歴不明118名(30%)であった。輸血歴は、輸血歴あり312名(38%)、輸血歴なし174名(21%)、輸血歴不明340名(41%)であった。のべ939件の回答を得た。検出されたのは自己抗体219例(23%)、抗Lea抗体168例(18%)、冷式抗体155例(17%)、抗E抗体87例(9%)、抗P1抗体81例(9%)、抗Leb抗体51例(2%)、抗C抗体12例(1%)、冷式自己抗体11例(1%)等であった。抗原陽性血輸血を行った理由について、855件の回答を得た。最も多く報告されたのは、「間接抗グロブリン試験が陰性」335例(39%)、「非特異的な自己抗体が検出された」209例(25%)、「抗原陰性血を準備する時間不足」20例(2%)、「輸血前不規則抗体検査が陰性」19例(2%)、「外傷や出血等の危機的出血のため」11例(1%)、「抗体スクリーニングは陽性でも抗体を同定できなかった」10例(1%)、「不規則抗体スクリーニングは陽性でも抗体を同定する時間不足」8例(1%)等であった。抗原陽性血輸血を行った826例のうち、輸血副反応が認められたのは23例(3%)、輸血副反応が認められなかったのは803例(97%)であった。溶血性副反応は5例(22%)に認められた。輸血副反応の認められた23例について、検出された不規則抗体は自己抗体9例(34%)、抗E抗体6例(22%)、抗Lea抗体3例(11%)、抗Jra抗体2例(7%)、冷式自己抗体2例(7%)、抗c抗体1例(4%)、抗Dib抗体1例(4%)、抗Leb抗体1例(4%)、自己抗c抗体1例(4%)であった。プロトコールを作成し、当施設の倫理委員会の許可を取得した(E14-210)。各施設に本研究の目的と意義に関し、大学病院輸血部会議と日本輸血学会総会にて説明し、症例登録を開始した。登録症例は匿名化を行い、本学にて管理した。施設には調査票を配布した。対象症例は、1不規則抗体スクリーニング未実施で輸血を行った後、輸血前検体で不規則抗体陽性と判定された症例、2不規則抗体スクリーニングで抗体陽性であったが交差適合試験を行わずに輸血した症例、3不規則抗体陽性で、交差適合試験で抗原抗体反応を認めた症例とした。調査項目は、施設の背景、不規則抗体陽性の場合に抗原陽性血を輸血した経験、患者の背景、検出された不規則抗体輸血時の状況、輸血した製剤、輸血後の副作用、経過と転帰とした。解析項目は、全輸血に占める抗原陽性輸血の頻度、不規則抗体検査または交差適合試験を省略した際の抗原陽性輸血の頻度、抗原陽性輸血を行った場合の副作用の発症頻度、内容、発症時期、重症度、転帰とした。2016年12月までに39施設より736例が報告された。最も多く報告された抗体は、非特異的もしくは同定不可の自己抗体; 205例(27.9%)、次いで抗Lea抗体; 155例(21.1%)、冷式抗体; 136例(18.5%)であった。抗原陽性輸血を行った背景は、間接抗グロブリン試験が陰性308例(41.8%)が最も多く、次いで、非特異的な自己抗体の検出197例(26.8%)、ガイドライン上で抗原陰性血の選択不要117例(15.9%)であった。有害事象は21例(2.9%)に認められ、そのうち3例は抗原陽性輸血に起因する溶血性輸血副作用が強く疑われた。さらに今後、症例数を重ね、検討する。目標症例1000例のうち736例が登録され、症例の登録は順調に進んでいる。各施設のIRB取得は鈍化してきており、今後、登録例が伸び悩むことも予想される。輸血細胞治療学会の総会、地方会、例会、大学病院輸血部会議等の場を利用して、登録の促進をはかりたい。

検出されたのは自己抗体219例(23%)、抗Lea抗体168例(18%)、冷式抗体155例(17%)、抗E抗体87例(9%)、抗P1抗体81例(9%)、抗Leb抗体51例(2%)、抗C抗体12例(1%)、冷式自己抗体11例(1%)等であった。抗原陽性血輸血を行った理由について、855件の回答を得た。最も多く報告されたのは、「間接抗グロブリン試験が陰性」335例(39%)、「非特異的な自己抗体が検出された」209例(25%)、「抗原陰性血を準備する時間不足」20例(2%)、「輸血前不規則抗体検査が陰性」19例(2%)、「外傷や出血等の危機的出血のため」11例(1%)、「抗体スクリーニングは陽性でも抗体を同定できなかった」10例(1%)、「不規則抗体スクリーニングは陽性でも抗体を同定する時間不足」8例(1%)等であった。抗原陽性血輸血を行った826例のうち、輸血副反応が認められたのは23例(3%)、輸血副反応が認められなかったのは803例(97%)であった。溶血性副反応は5例(22%)に認められた。輸血副反応の認められた23例について、検出された不規則抗体は自己抗体9例(34%)、抗E抗体6例(22%)、抗Lea抗体3例(11%)、抗Jra抗体2例(7%)、冷式自己抗体2例(7%)、抗c抗体1例(4%)、抗Dib抗体1例(4%)、抗Leb抗体1例(4%)、自己抗c抗体1例(4%)であった。2017年度の輸血細胞治療学会の総会、地方会、例会、大学病院輸血部会議等の場を利用して、登録の促進をはかりたい。また、輸血細胞治療学会のHP、各施設への依頼メールも活用したい。
液晶光変調器を用いた光ニューラルネットワーク用2次元光RAM実現法の研究

光ニューラルネットワークをハードウェア化する場合に必要となる光アナログメモリの実現法を研究した。まず、光アナログメモリの基本デバイスとなる液晶を用いた光変調素子を作製した。この素子の、印加電圧対光透過率特性を測定した。この素子と電気的なフィードバックを組み合わせることにより、アナログメモリの実現を検討した。従来から我々の研究で2値と多値(実験的には8値)メモリが実現させている。本実験で用いた液晶光変調素子と任意のフィードバックとの組合せで多値メモリが実現できることが証明できたが、アナログメモリが実現できることの証明が困難であり、未だ証明はされていない。そのため、実際に光学系(フィードバック系は電気を用いているが、これは容易に光学系に置き換えることができる)だけでアナログメモリができるかどうかは現時点では不明である。理論的には残念ながら積極的な結果は得られなかった。そこで電気的フィードバック回路の中にピークホールド回路を導入することで光アナログメモリの実現を検討した。まず、メモリ用入力光とメモリ出力光の入出力特性は、かなり非線型であることが分かった。メモリ書き込み時間は0状態から最大値を書き込む時間が最大となり、約0.3秒であった。また、メモリ保持の半減時間は約300秒であった。このことから、数秒のリフレッシュ動作をさせればメモリとしての動作が実現できることが明かとなった。今後は、入出力の直線性の改善、2次元化の検討、さらに温度安定性などについての詳しい検討が必要である。
セラミック基複合材料の破壊靱性発現モデルと損傷許容設計基準の構築

長繊維で強化したセラミック基複合材料はセラミックの靱性強化の切り札として注目を集めている.これは界面に微小なき裂を導入することで高い靱性を達成しており,この材料に従来の単純な単一き裂の破壊力学を適用することは困難である.そこで本研究では微小き裂による剛性低下と等価な剛性低下をもたらす単一き裂に置き換える等価き裂を用いて,損傷力学的に取り扱い,破壊抵抗曲線が線形破壊力学で求められることを実験的に検証した.具体的には,片側き裂曲げ試験片とコンパクト試験片,中央き裂曲げ試験片を用いて,常温で破壊靱性試験を実施し,原点からのコンプライアンスに基づく等価き裂長さと荷重から応力拡大係数を評価し,試験片形状,寸法,負荷形式に依存しない破壊抵抗曲線が得られることが明らかとなった.また,最大荷重時にはき裂先端で最初の繊維束破断が発生しており,破壊靱性がこの点で評価できることが明らかとなった.さらに,高温試験に際して,模擬試験片を用いて破壊靱性試験を実施した.その結果,治具のコンプライアンスを取り除いて破壊靱性が評価可能であることが明らかになった.長繊維で強化したセラミック基複合材料はセラミックの靱性強化の切り札として注目を集めている.これは界面に微小なき裂を導入することで高い靱性を達成しており,この材料に従来の単純な単一き裂の破壊力学を適用することは困難である.そこで本研究では微小き裂による剛性低下と等価な剛性低下をもたらす単一き裂に置き換える等価き裂を用いて,損傷力学的に取り扱い,破壊抵抗曲線が線形破壊力学で求められることを実験的に検証した.具体的には,片側き裂曲げ試験片とコンパクト試験片,中央き裂曲げ試験片を用いて,常温で破壊靱性試験を実施し,原点からのコンプライアンスに基づく等価き裂長さと荷重から応力拡大係数を評価し,試験片形状,寸法,負荷形式に依存しない破壊抵抗曲線が得られることが明らかとなった.また,最大荷重時にはき裂先端で最初の繊維束破断が発生しており,破壊靱性がこの点で評価できることが明らかとなった.さらに,高温試験に際して,模擬試験片を用いて破壊靱性試験を実施した.その結果,治具のコンプライアンスを取り除いて破壊靱性が評価可能であることが明らかになった.
脳梗塞に伴う過活動膀胱の発生機序の解明:中枢でのタヒキニンの関与

脳梗塞が排尿に及ぼす影響を検討する前に、正常ラットにおいて脳中枢でニューロキニン(NK)が果たす役割について検討を行った。まず、ケタラールおよびキシラジン麻酔下に、ラット用の定位脳手術装置を使用して正常ラットの側脳室に薬物注入用のカテーテルを挿入留置し、同時に膀胱カテーテルを留置した。その2日後に、より生理的状態での薬剤による排尿への影響をみるために、無抑制無麻酔下の状態で膀胱内圧検査を施行し、膀胱内圧、排尿量、膀胱容量、残尿量を測定した。NK1受容体拮抗薬であるRP67580もしくはNK2受容体拮抗薬であるSR48968を投与したところ、RP67580は20nmol/ratで、膀胱内圧を抑制し、膀胱容量および排尿量、残尿量を増大させた。SR48968も同量で、膀胱内圧を抑制し、膀胱容量を増大させた。両剤ともに排尿を抑制する働きを中枢で持つことが示唆され、中枢領域でも、タヒキニンは排尿に関与するとの結論を得た。中枢のドーパミン受容体に作用して膀胱活動をおこすと考えられているL-dopaをラットの腹腔内に投与したところ中枢性の膀胱過活動が誘発された。現在、側脳室に投与したNK受容体拮抗薬が、その過活動をどのように修飾するかを検討中であり、脳梗塞による過活動膀胱モデルへの応用も予定している。以上のこれまでの結論は、中枢性の膀胱過活動の治療にNK受容体拮抗薬の臨床応用の可能性を示唆している。