hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
盲導犬とユーザーを迷惑・犯罪行為から守るための社会的方策に関する研究

盲導犬とユーザーを迷惑・犯罪行為から守るための社会的方策について研究するうえで、盲導犬とユーザーがいかなる迷惑・危険行為を体験しているのかについて実態を明らかにした。さらには、日本国内のみならず米国における盲導犬とユーザーに対する迷惑・危険行為の実態についても調査を行った。そのうえで、いかにして盲導犬とユーザーの双方を迷惑・危険行為からいかにして身を守るべきかについて、社会的な防止策について明らかにした。平成27年12月に九州盲導犬協会の盲導犬歩行指導員2名に対して聞き取り調査を実施した。盲導犬ユーザーに対する迷惑行為や犯罪行為の事例として、電車内における痴漢被害、飲食店や食料品店での入店拒否、ホテルや旅館等における宿泊拒否、飲食店における特別扱い(冬期間における外のテラスでの飲食強要)や満席偽装による入店拒否、歩道通行中の進路妨害等が明るみとなった。また、盲導犬に対する犯罪・迷惑行為としては、たばこの押し付けによる火傷被害、他の犬が近寄ってくるなどの業務妨害等の被害が明らかとなった。歩行指導員の視点から、依然として、一般社会において盲導犬に対する無理解や無知がおり、ある種の盲導犬に対するステレオタイプが存在するとの指摘がなされた。その具体例として、1)盲導犬は何事にも動じないし、忍耐強いように訓練されている、2)盲導犬の活躍を引き合いにして美談化するマスコミの姿勢(引退場面や別れの場面を強調する)3)盲導犬を滅私奉公的な動物と見なす、4)盲導犬を可哀想な存在と見なす、などである。また、社会的な背景として、近年中途失明者が増加する傾向にある一方で、先天性の失明者は減少する傾向にあり、盲導犬ユーザーの高齢化が急速に進んでいることや、犬を擬人化する(人間の感情を読み取れることを強調する社会的傾向)などにより、盲導犬に対する役割期待に変化が見られることが明らかとなった。平成28年3月には、福岡市に居住する盲導犬ユーザー2名に対して、聞き取り調査を行った。交通事故被害(バックしてきた車にひかれ重傷を負う)や交差点の横断歩道を渡る際の音声信号への対応の困難さ、飲食店への入店拒否や宿泊施設の利用拒否、バスの降車時における自転車との衝突事故、JR駅のホームからの転落事故、バスの降車時におけるバス運転手の無言対応、放し飼いの犬による吠えかかり等の迷惑等の事実が明らかとなった。平成27年度は九州盲導犬協会の協力を得て、盲導犬ユーザー及び盲導犬歩行指導員に対する聞き取り調査を実施することができたものの、その他予定していた北海道盲導犬協会等の協力を得て聞き取り調査を実施することができなかったためである。盲導犬とユーザーに対する聞き取り調査(盲導犬とユーザーに対する迷惑・危険行為の実態と社会的防止策について)を全国各地にある盲導犬協会の協力をえて実施した。2016年5月と7月には日本盲導犬訓練センター(富士宮市)、7月と9月には仙台市の日本盲導犬訓練センター、8月には島根県浜田市の日本盲導犬訓練センター、10月には栃木県宇都宮市の東日本盲導犬協会と日光市と福島県郡山市のユーザーの自宅、10月の北海道盲導犬協会、11月の東京都の日本アイメイト協会、及び関西地区の3つの盲導犬協会施設(関西盲導犬協会、兵庫盲導犬協会、日本ライトハウス)において、聞き取り調査を実施した。ユーザーは合計11名、盲導犬施設職員(指導員)は合計12名であった。迷惑・危険行為共に、道路を歩行中に他の歩行者からの迷惑・妨害行為(体当たり、進行妨害、盲導犬への不要な声掛け等)や、公共交通機関の利用時(電車やバス利用)の物理的障害(階段やステップ、看板、点字ブロックの不備等のバリアー等)の存在、盲導犬の役割はじめ補助犬法に関する無理解や車の運転者による危険行為の実態が明らかになった。また、補助犬法の啓発・普及により近年減少傾向にあるとはいえ入店拒否や宿泊拒否の実態も明らかとなった。また、交差点にある信号機の音声案内が少ないことや、あっても十分に機能いていない(夜間や早朝の時間帯の停止等)実態も明らかとなった。社会的防止策としては、盲導犬やユーザーに関する啓発・啓蒙活動の一層の推進はじめ、社会的バリアー(地下鉄やJR・私鉄のホームドアの設置はじめ、点字ブロックの整備、駅員による補助の充実等)の解消に向けての社会資本の充実が今後とも一層求められる。精力的かつ集中的にフィールド調査を全国各地で実施することができ、十分な調査データを収集することができた。1平成29年10月13日から19日にかけて米国カリフォルニア州サンフランシスコ市の近郊に位置するサンラファエロ市の盲導犬協会(Guide Dog for the Blind)を北海道盲導犬協会の盲導犬訓練士・歩行指導員と同行訪問し、盲導犬の訓練・養成過程を見学し、盲導犬とそのユーザーを迷惑・危険行為から守るための方策について聞き取りを行った。アメリカと日本とでは、概ね迷惑・危険行為の内容が異なるものの、アメリカは日本と比較して、路上歩行中の迷惑・危険行為は少ないものの、歩行中の自動車事故等のリスクは等しくあることが理解できた。自動車事故から身を守るためには、歩行訓練が重要であるとともに、ユーザーと盲導犬双方の安全を確保するうえで、ユーザーが盲導犬に対して適切な指示ができるように訓練することが重要であることが理解できた。また、アメリカではパピーの時期から、養育ボランティアによって社会化訓練が実施されている点で、日本の現状とは異なることが明らかとなった。

2平成30年2月13日に、横浜市にある日本補助犬協会を訪問し、盲導犬はじめ聴導犬や介助犬に関連して、迷惑・危険行為から守るための方策について聞き取り調査を実施した。その直前には、日本補助犬協会が定期的に実施している千葉県市原市にある少年院施設(市原学園)での補助犬に関する啓発活動を見学した。盲導犬に関する危険・迷惑行為として、ユーザーによる盲導犬に対する不適切な関わり(虐待が疑われるケース等)を、盲導犬訓練の過程でいかに防止するかが重要であることが理解できた。33月6日には伊藤信賢弁護士(北海道盲導犬協会会長)に会い、司法の観点から盲導犬とユーザーを迷惑・危険行為から守るための方策について聞き取り調査を実施した。盲導犬の法的な位置づけが「物」であるがゆえに、盲導犬の保護について法的保証の限界があることを知りえた。盲導犬とユーザーを迷惑・犯罪行為から守るための社会的方策について研究するうえで、盲導犬とユーザーがいかなる迷惑・危険行為を体験しているのかについて実態を明らかにした。さらには、日本国内のみならず米国における盲導犬とユーザーに対する迷惑・危険行為の実態についても調査を行った。そのうえで、いかにして盲導犬とユーザーの双方を迷惑・危険行為からいかにして身を守るべきかについて、社会的な防止策について明らかにした。平成27年度に実施できなかった北海道盲導犬協会はじめ、その他の全国にある盲導犬協会等の協力を得て、盲導犬ユーザー及び盲導犬歩行指導員に対する聞き取り調査を継続して実施する予定である。今年度も継続して、盲導犬およびユーザに対する迷惑行為や犯罪行為の実態について明らかにするとともに、今後の対応策についても明らかにしたい。今後は、アメリカにおけるフィールド調査を10月に実施する予定であり、司法的な調査アプローチを試みることから盲導犬のユーザーに関する人権問題に精通している弁護士等の司法関係者へのインタビューを予定している。社会福祉九州盲導犬協会の協力を得ての盲導犬ユーザーと盲導犬歩行指導員に対する聞き取り調査が実施できたものの、その他予定していた盲導犬協会の協力を得ての調査研究が遂行できなかったことにより、旅費及び謝礼金において残額が生じたため。平成27年度の繰越額が多く存在したために、平成28年度においても残額が生じる結果となった。平成27年度に実施できなかった北海道盲導犬協会はじめ、その他の盲導犬協会の協力を得て、盲導犬ユーザーおよび盲導犬歩行指導員に対する聞き取り調査を実施することで、予算の執行を行う。平成29年度においては海外(アメリカを予定)におけるフィールド調査はじめ、国内においても平成27・28年度に続いてフィールド調査を継続して実施する予定であることから、謝金および旅費に充当することになる。
電子熱音響波動のエネルギー輸送とイメージング

高周波に断続された電子線照射により材料表面近傍に生成する熱波と音波(弾性波)の連成波動と,その音波による圧電効果を利用した非破壊欠陥検出のプロセスを,非フーリエ熱伝導,熱動弾性,圧電特性の3つのマルチフィジクスモデルとして近似し,波動のエネルギー輸送とそのイメージング(仮想EAI)手法の構築を行った.その結果,(1)一様な温度場,一様な応力場に加えて一様な電磁場のもとでは,欠陥部での位相の変化を増大させる増幅機能の可能性を確認した.(2)集束イオンビーム加工機を用いた欠陥導入により,深さの変化に対する実体EAIを取得した.底面に開放された孔の観察は弾性波の検出が困難であることがわかった.今年度は,下記の2点を実施した.(1)非フーリエ非定常熱伝導,動弾性,圧電特性の3つの物理のマルチフィジクス問題としての3次元定式化はすでに完了しているので,その連成問題の数値解析手法の検討を行った.有限差分法を用いた1次元及び2次元軸対称の解析手法の構築は従来より進められており,2次元軸対称物体中に欠陥を有する場合の解析を行った.実際の非破壊観察手法に基づく熱電子音響イメージング(実体EAI)のモデルを解析対象にし,圧電素子(PZT)の電圧変化のフーリエ変換により,周期的温度波の周波数の変化に応じた振幅と位相を求めた.適切な欠陥モデルを導入した解析結果から,本手法は実際のプロセスに相当する解析手法であり,仮想EAIを求めることのできるモデルであることがわかった.加えて,差分法の解析結果の検証のために,1次元ではあるが有限要素解析手法を同様に開発し,双方で比較検討を行った.その結果,実用的な解析時間を考慮すれば,差分法の方が妥当であることがわかった.(2)シミュレーションに基づくイメージング(仮想EAI)と比較検討するために,参照解としての実体EAIの観察データ取得を行った.当初計画にしたがい,面内寸法10mm×10mmで板厚1mmのアルミニウム板に,最小直径0.4mmの穴加工を面内方向と平行に試料内部に設けたサンプルを試作したが,境界が不鮮明になることがわかった.つぎに,シリコン単結晶の表面に集束イオンビーム加工機により段差を設けるサンプルを試作することにより,その段差に基づく有意な位相変化を実験的に得ることができた.当初計画していた事項は,ほぼ予定どおり実施されており,おおむね順調に進展していると判断できる.今年度は,昨年度に引き続き下記の2点を行った.(1)マルチフィジクス問題に関する数値解析手法の3次元化を目指すとともに,引き続き昨年度の試料に対する仮想EAIの取得を行った.3次元化については定式化までにとどめ,従来の熱伝導・弾性・圧電の物理に加えて新たに電磁波との連成を解くための解析手法を確立し,有限差分法を用いて解析を行った.その結果,一様な温度場,一様な応力場に加えて一様な電磁場のもとでは,欠陥部での位相の変化を増大させる増幅機能の可能性を確認した.この知見は,実体EAIの高分解能化に重要な情報となった.(2)集束イオンビーム加工機(FIB)を用いた欠陥導入方法が効果的であることが昨年判明したので,引き続きその手法を用いたサンプルの製作を実施した.深さの変化とともに,表面と裏面への導入により,そのトポロジーの変化に対する実体EAIを取得した.そして,(1)の手法を用いて欠陥部で散乱されるエネルギー輸送を調査し,欠陥形態に応じたイメージングの元になる位相変化について詳細に検討した.材料として,表面性状の極めてフラットなシリコンウェハーを用い,厚みが500ミクロンから50ミクロンまでのサンプルに対して,裏面に深さの異なる正方形孔群をFIBにより作成し,それらの実体EAIの取得を行ったが,明確な観察像は得られなかった.従来より断面中にある欠陥の同定はすでに取得されているが,底面に開放された孔の観察は絶縁板を介した圧電素子による弾性波の検出が困難であることがわかった.これらの知見から,孔加工を持つウェハーと何ら加工を施さないウェハーの2枚あわせたサンプルの作成を着想し,その実体EAIを取得するに至った.高周波に断続された電子線照射により材料表面近傍に生成する熱波と音波(弾性波)の連成波動と,その音波による圧電効果を利用した非破壊欠陥検出のプロセスを,非フーリエ熱伝導,熱動弾性,圧電特性の3つのマルチフィジクスモデルとして近似し,波動のエネルギー輸送とそのイメージング(仮想EAI)手法の構築を行った.その結果,(1)一様な温度場,一様な応力場に加えて一様な電磁場のもとでは,欠陥部での位相の変化を増大させる増幅機能の可能性を確認した.(2)集束イオンビーム加工機を用いた欠陥導入により,深さの変化に対する実体EAIを取得した.底面に開放された孔の観察は弾性波の検出が困難であることがわかった.今年度は,昨年度に引き続き下記の2点を行う予定である.(1)マルチフィジクス問題に関する数値解析手法の3次元化を目指すとともに,引き続き昨年度の試料に対する仮想EAIの取得を行う.解析手法として現在有限差分法を用いているが,多様な境界条件の表現のために有限要素法への切り替えも引き続き検討する.(2)集束イオンビーム加工機を用いた欠陥導入方法が効果的あることが昨年判明したので,引き続きその手法を用いたサンプル作りを実施する.

深さの変化とともに,表面と裏面への導入により,そのトポロジーの変化に対する実体EAIを取得する.そして,(1)の手法を用いて欠陥部で散乱されるエネルギー輸送を調査し,欠陥形態に応じたイメージングの元になる位相変化について詳細に検討とともに,熱電子音響イメージングの精度を向上させる.固体力学,計算力学当該年度で適切な予算執行した結果としての残額が6万円程度であり,残額は次年度に有効に活用する予定である.残額6万円程度は,次年度の消耗品購入に計上する予定である.
母体の糖尿病によるマウス脳正中欠損発症メカニズムの解明

胎齢7.5から7.75日に脊索前板からのShhシグナルによって神経板の正中部が決定されるが、その過程が妊娠期間中の糖尿病の罹患によって影響を受け正中欠損の原因となる可能性が示唆されている。一方、胎齢14日齢ではShhは大脳皮質の神経幹細胞に対して分化誘導作用があることがわかっている。初期胚での正中決定も後期胚での大脳皮質の発達も妊娠糖尿病に敏感であり、その影響によって先天奇形、知能発達障害、自閉症等のリスクが増加するとの報告がある。糖尿病による正中欠損や発達障害発症機構の理解のため、高血糖環境がShhシグナルの作用に干渉する可能性の検証を行った。申請者の研究目的は、胚発生過程での環境因子が細胞分化分裂に必須な分化誘導因子Shhシグナルの作用にどのように干渉するかを解明することである。本課題では胎齢7.5日胚の神経板正中細胞(底板細胞)のShhによる分化誘導に対する高血糖環境の作用解明を目的とした。底板細胞は胎齢7.5から7.75日に、脊索前板からの細胞外シグナルShhによって神経板の一部が誘導されてできあがる。その底板細胞の分化誘導が妊娠期間中のエタノール暴露や糖尿病の罹患等の環境因子によって影響を受け先天奇形等の原因となる事が分かっている。本研究では妊娠期間の糖尿病による正中欠損発症に注目し、高血糖が底板細胞の誘導に関わるShhシグナルの作用自体もしくは応答に干渉するという仮説をたてた。2016年度ではマウス胚に対する高血糖の作用を観察するために、胎齢7.5日マウス胚を母体外で培養しつつ、細胞周期、ミトコンドリア形態、カルシウム濃度の変動を観察する実験系の確立を行なった。また平行して同様にShhの作用に依存している大脳皮質神経幹細胞、神経前駆細胞での細胞分裂、細胞分化促進過程について、胎齢14日マウス胚大脳皮質スライスを用いた同様の観察を行なった。現在、高血糖のShhの作用に与える影響を解析している。また高血糖以外の代謝物による作用の可能性も考慮し、糖尿病モデルマウス系統の導入と繁殖を行なった。系統としてPtch1+/-変異マウスおよびPtch1 mesマウスを、また野生型マウス(C57BL/6NCrJ)にたいしてストレプトゾシンを腹腔内投与して糖尿病モデルを作製し胎児の発生の観察を行う準備を行なっている。1.胎齢7.75日マウス胚を培養しつつ細胞周期、ミトコンドリア形態、カルシウム濃度の変動を観察する実験系の確立を行なった。野生型マウス(C57Bl6J)の空腹時血糖値はおよそ1-1.2 mg/mlである。糖尿病モデルマウスでは膵臓β細胞への毒性を持つストレプトゾシンを腹腔内投与して作成した場合、インシュリンの欠乏により4ー6mg/mlとなる。現在までに様々なグルコース濃度での胚培養を実施した。培養液中のグルコース濃度は培養前に測定した上で培養を行なった。その結果、最終グルコース量が正常血糖値ではマウス胚は24時間では培養下で生存できない事を確認した。使用している実験方法では、コントロール群の培養液として100%ラット血清に更に2mg/ml分のグルコースを添加している。ラット血清は絶食後のリタイア雄個体から採取しているが、グルコース添加後の最終濃度が35mg/mlとなっている。すなわち現状ではコントロールですでに糖尿病に近いグルコース濃度になっている。したがって培養期間、培養液等の見直しを行なう必要がある。2.マウス初期胚の培養実験に平行してマウス胚大脳皮質スライスでのミトコンドリア形態とカルシウム濃度の変動を観察する実験系の確立をおこなった。先行研究により、脂肪細胞ではShhの作用により細胞内カルシウムイオンの流入が起こり、AMPKの活性に依存して解糖系の亢進が生じる事が報告されている。胎齢12ー14日齢のマウス胎児脳の大脳皮質のスライス標本を作製し、共焦点顕微鏡を用いて細胞内カルシウム濃度およびミトコンドリアのイメージングを行なった。培養液はDMEM-HF12およびaCSFを用いているためグルコース濃度を管理する事が容易である。現在までに短時間ではあるが、胎齢12日、14日、16日での細胞内カルシウム濃度およびミトコンドリア形態の同時イメージングが可能となった。胎齢7.75日マウス胚を母体外で培養しつつ高血糖による正中細胞発生への影響を観察する実験については、正常血糖値と同じグルコース濃度では24時間のin vitro全胚培養が困難であること、コントロールでのグルコース濃度が既に正常より高い事が判明したため条件の変更が必要である。変更点としては長期間の培養ができないのであれば、短時間での高血糖作用下での細胞の状態変化を観察する事が考えられる。

7.75日マウス胚の形態は大脳スライスのように平坦ではなく、定量可能なイメージングを行なうためには工夫が必要であるが、初期胚への高血糖の影響を解析する実験系の確立実現の可能性を探りたい。本課題と同時に並行して行なっている大脳スライスでの観察実験では、20分の観察ではあるが、細胞内カルシウムイオン濃度の変動とミトコンドリアの形態変化を経時的に観察できている。この実験系を用いてノンカノニカル経路の実態を解明するとともに高血糖濃度やエタノール等の作用の検討を今後実施する。胎齢7.5から7.75日に脊索前板からのShhシグナルによって神経板の正中部が決定されるが、その過程が妊娠期間中の糖尿病の罹患によって影響を受け正中欠損の原因となる可能性が示唆されている。一方、胎齢14日齢ではShhは大脳皮質の神経幹細胞に対して分化誘導作用があることがわかっている。初期胚での正中決定も後期胚での大脳皮質の発達も妊娠糖尿病に敏感であり、その影響によって先天奇形、知能発達障害、自閉症等のリスクが増加するとの報告がある。糖尿病による正中欠損や発達障害発症機構の理解のため、高血糖環境がShhシグナルの作用に干渉する可能性の検証を行った。1.胎齢7.75日マウス胚を母体外で培養しつつ高血糖による正中細胞発生への影響を観察する実験については、正常血糖値と同じグルコース濃度では24時間のin vitro全胚培養が困難であること、コントロールでのグルコース濃度が既に正常より高い事が判明したため条件の変更が必要である。変更点としては長期間の培養ができないのであれば、短時間での高血糖作用下での細胞の状態変化を観察する事が考えられる。2.マウス初期胚の培養実験に平行して胎齢14日マウス胚大脳皮質スライスでのミトコンドリア形態とカルシウム濃度の変動を観察する実験系の確立をおこなった。2016年度での研究によって大脳スライスを用いて細胞内カルシウム濃度およびミトコンドリアのイメージングが可能となった。我々自身の先行研究によってShhが大脳皮質での神経幹細胞や神経前駆細胞の分裂分化に必須である事を明らかにしている事から、今後は高血糖の細胞内カルシウム濃度変動、ミトコンドリア活性への影響、およびShhシグナルへの干渉について、大脳皮質を対象として解明することが可能である。発生生物学初期胚の培養実験の結果、条件設定を変更する必要が出て来たため、ラット血清を購入する必要がなくなった。長期間の培養実験を行わないため、抗体等を用いた組織的解析の実施が無くなり抗体等を購入する必要が無くなった。熊本で開催予定であった日本発生学会が中止になったため、学会参加費用の支出が無くなった。初期胚での高血糖環境の影響は短時間でのイメージングで実施するため、カルシウム指示薬、ミトコンドリア活性指示薬等を用いた経時的な細胞動態観察のための消耗品に使用する。
新耕耘用機械の開発及びその特性解析

土つくりのための耕耘用機械で、エネルギー消費及び省力化の面から期待される、駆動型デスクテイラー及びその場反転プラウについて、作用力、所要動力、作業性の面からその特性を検討した。1.駆動型デスクテイラー駆動型デスクテイラーの特性を明らかにするため、実機の1/3程度の模型デスクにより、デイスク直径、曲率半径、デイスク角、耕深、耕幅、及び回転速度比を変化させた場合のデイスク作用力を測定した。各条件において、回転速度比1.5以上でデイスクのけん引方向作用力は正から負に転じ、デスクの駆動により切削抵抗は機体を押し出す耕進力としてフィードバックされる。このため、総所要動力(けん引+回転)は回転速度比が2付近で最小になった。デスク押し出し力(負のけん引抵抗)はデスクの曲率半径が小さく、デスク角が小さいほど大きくなった。また、土壌硬度が大きいほどデスク回転による効果は大きかった。駆動デスクは自由転動デスクよりもエネルギーめんからみても有利であることが明らかになった。2.その場反転プラウ発土板型その場反転プラウを設計した。まず刃幅約25cm模型プラウにより実験を行い、れき土のその場反転性と作用力特性を明らかにした。れき土のその場反転性は土壌水分が高いほどよく、最適けん引速度は0.6m/s程度であった。プラウ比抵抗は4-7N/ ^2であった。また剛体モデルシミュレーションによりれき土の運動、作用力を解析した。さらに、耕幅60cmの実機を試作し、圃場実験を行い、実用化の可能性について検討した。実用化についてはいくつかの問題点が明らかになった。I.駆動型デイスクデイスク直径20-25cmの縮尺デイスクにより、デイスク直径、曲率半径、デイスク角、耕深、耕幅、及び回転速度比を変化させた場合のデイスク作用力を測定し、自由転動及び固定デイスクの場合と比較した。回転速度比が1.5以上になるとデイスクのけん引方向作用力は正から負に転じ、作業機を押し出す方向に作用する。そして、耕耘総所要動力は回転速度比が2付近で最小になった。また、自由転動の場合は、けん引抵抗はデイスク直径及びけん引速度に比例して増加したが、比抵抗はデイスク直径にかかわらず一定であった。II.その場反転プラウ○刃幅約25cmの模型プラウにより、れき土の反転性能、及びプラウ作用力の測定を行なった。また、プラウ比抵抗は4-7N/cm^2であった。○耕起幅60cmで、30馬力級のトラクタ用の実機を設計試作した。○上記模型プラウにより、れき土の運動加速度を測定し、併せて、ビデオカメラによりれき土の運動を撮影解析した。また、剛体モデルによりれき土の運動及び作用力の解析を行なった。I.駆動型デイスクの研究デイスク直径20-25cmの模型デイスクにより、デイスク直径、曲率半径、デイスク角、耕深、耕幅、及び回転速度比を変化させた場合のデイスク作用力を測定した。各条件において、回転速度比1.5以上でデイスクのけん引方向作用力は正から負に転じ、作業機を押し出す方向に作用する。II.その場反転プラウの研究刃幅約25cmの模型

その場反転プラウにより、れき土の反転性能、及びプラウ作用力の測定を行なった。れき土のその場反転性は土壌水分が高いほどよく、最適けん引速度は0.6m/s程度であった。プラウ比抵抗は4-7N/cm^2であった。上記模型プラウにより、れに土の運動加速度を測定し、併せて、ビデオカメラによりれき土の運動を撮影解析した。実験によると、れき土の運動加速度は重力加速度の数十分の一のオーダであった。また、剛体モデルによるシミュレーションにより、れき土の運動及び作用力の解析を行ない剛体モデルによってプラウ作用力を推定することの可能性を示した。さらに、耕起幅60cmの実機を設計試作し、圃場実験を行った。れき土は発土板によって90°回転されたが、“ねりつかえ"を生じ、円滑な反転ができなかった。若干の改造が必要であることがわかった。相似則の検討については十分な成果をあげることができなった。
高専学生へのコスト意識の重要性啓発のための実習教材開発

企業では効率的な生産が必要であり、コスト意識が大変重要である。一方、学校の実習授業では「コスト」に対する教育はほとんど行われていない。そこで、コストを考慮した設計・製作ができる実践的技術者を養成するために、コスト意識の啓発を主眼においた高等専門学校学生対象の実習教材を開発した。本研究では、NC旋盤実習の作品を題材とすることにより、自分が製作した作品のコストを考えることで興味を示し、より印象に残ることをねらった。実際のコスト計算は、開発から納品まで非常に複雑である。しかし、今回はコスト意識への動機付けを目的とするため、材料費と加工費のみを対象とした。テキストと課題は共に4ページの別冊とし、1ページ1単元として作業しやすいものとした。1.生産コストを、材料費+(加工に要した時間×チャージレート)で計算させた。材料費は、定尺棒材の購入額から材料費単価を算出。加工に要した時間は、機械段取り、プログラミング、ドライラン、実加工の合計時間。2.同一部品を大量生産(10個、100個)した場合の、1個当たりのコストを計算し、量産効果について学習させた。3.素材の材質による違いについて考えさせた。今回は簡易計算であるため、材質により異なるのは、材料費と切削条件(切削速度と送り速度)のみとした。4.コストダウン(原価低減)のために技術者としてできることを設計、生産技術、生産現場それぞれの段階について考えさせた。実習課題は単元ごとに、何がわかったのかを設問した。「大量生産すると原価が安くなる理由がわかった」「設計をきちんと考えて行うことが費用を安くする」などの記述が多数見られることからコスト意識の啓発という点において一定の成果があったと考える。
集住体デザイン手法創発に向けてのコ-ポラティブ住宅評価の研究

本休究はコ-ポラティブ住宅が、集住体計画において「価値づくりの計画」の新しいデザイン手法開発の可能性があることを明らかにした。価値作りの計画とは、計画前に諸要求を総合的に集約する「型の計画」ではなく、生活者それぞれの価値や目標自体を創造的に発生させる計画である。本研究では、コ-ポラティブ住宅の代表的プロジェクトであるユ-コ-トをとりあげ、先ず、その48戸における住み手の住要求の多様な発現に応じて、住戸平面がどれほど多岐にわたっているものかについての全体的概括をまず行い、次いで、特化住戸プランについての「価値づくり」の内実を考察した。価値づくりの計画には、居住前の住イメ-ジの喚起と住イメ-ジの空間化を内容とする価値の生起過程と、居住後の価値の増殖過程の2過程があることが明らかとなった。価値づくりの計画は、従来の計画論を2重にこえている。一つは、それは、ユ-ザ-の価値観を空間計画に反映させるという場合、居住者集団のマスとしての平均的価値意識の、または個人のそれの静態的把握ではなく、居住者一人一人の固有の価値意識を顕在化させ、発達させるという動態的把握に向かうところにある。いま一つは、それは建築竣工段階で計画が終了するという見方ではなく、居住後に住み手が空間から影響をうけ生活の価値を生成させ、さらに住み手が空間にはたらきかけ価値の増殖をもたらし、人間・空間系のコンテクストが永続的に形成されるオ-プン・エンドなプロセスととらえるところにある。価値づくりの計画は、住み手の生活の根拠に根ざした活動として、空間と他者に向かってはたらきかける動的な志向性の空間化であるとともに、空間が住み手によって使いこなされるうちにさらに価値生成が進む。コーポラティブ住宅の最も秀れた典型であるユーコートの居住者調査及び設計者調査により、次のことが明らかとなった。住み手参加型集住体計画においては、生活と空間、人間と住環境の間の相互作用の視点が姿を現わしつつある。相互作用とは、人間と空間の対応関係の時系列過程において、空間によって生活の内容や人間の意識が影響をうけ変化することに加えて、時に応じて、人間が空間に影響を及ぼし改変することを指し、人間・空間系生成のコンテクストを共にする転換の事である。参加型住宅計画には、第一に、つくる過程で住み手と設計者(設計図)との間に相互作用が生じる。そこでは単純なプランの変遷ではなく、住み手の住むことへのイメージの増殖によって計画に質的輝度をおびることになる。第2に、それは建設後の生活過程で実際の空間と住み手の間に相互作用が生起する。そこでは、空間が生活にインパクトを与えつつ、人間が空間を愛着をもて使いこなし管理しつつ、必要に応じて更新し空間に新しい価値を付与していく。住み手の価値意識の形成・把握の過程も計画に含めるならば、これは、計画前に諸要求を総合的に集約する「型の規定」の計画ではなく、生活者それぞれの価値や目標自体を創造的に発生させる「価値づくり」の計画と呼ぶべきである。住み手参加の計画は、住み手同士、および住み手と設計者の人格的コミュニケーション・相互作用が生成し、その中で、価値の諸形態が生成する。その価値生成が、空間形態と生活形態の新しい像に反映する。住み手集団と設計者集団が計画において張りつめた絶え間なき相互作用の状態を持続できる時に価値づくりの計画が進行する。コーポラティブ住宅には、そのことの可能性が顕現しつつある。本研究は、コ-ポラティブ住宅が、集住体計画において「価値づくりの計画」の新しいデザイン手法開発の可能性があることを明らかにした。

価値作りの計画とは、計画前に諸要求を総合的に集約する「型の計画」ではなく、生活者それぞれの価値や目標自体を創造的に発生させる計画である。本研究では、コ-ポラティブ住宅の代表的プロジェクトであるユ-コ-トをとりあげ、先ず、その48戸における住み手の住要求の多様な発現に応じて、住戸平面がどれほど多岐にわたっているものかについての全体的概括をまず行い、次いで、特化住戸プランについての「価値づくり」の内実を考察した。価値づくりの計画には、居住前の住イメ-ジの喚起と住イメ-ジの空間化を内容とする価値の生起過程と、居住後の価値の増殖過程の2過程があることが明かとなった。価値づくりの計画は、従来の計画論を2重にこえている。一つは、それは、ユ-ザ-の価値観を空間計画に反映させるという場合、居住者集団のマスとしての平均的価値意識の、または個人のそれの静態的把握ではなく、居住者一人一人の固有の価値意識を顕在化させ、発達させるという動態的把握に向かうところにある。いま一つは、それは建築竣工段階で計画が終了するという見方ではなく、居住後に住み手が空間から影響をうけ生活の価値を生成させ、さらに住み手が空間にはたらきかけ価値の増殖をもたらし、人間・空間系のコンテクストが永続的に形成されるオ-プン・エンドなプロセスととらえるところにある。価値づくりの計画は、住み手の生活の根拠に根ざした活動として、空間と他者に向かってはたらきかける動的な志向性の空間化であるとともに、空間が住み手によって使いこなされるうちにさらに価値生成が進む。
水圏機能材料創製のための機能分子の精密合成

本研究では、π電子系有機分子が持つ機能を水圏で活用することに焦点をあてた水圏機能分子の合成を行う。疎水的なπ電子系分子と親水的な生体・環境調和分子を融合することにより、水圏ー非水圏界面を接続する(つなぐ)水圏機能分子の合成および基礎学理の構築を目指す。そのために、班内班間の密接な共同研究を通じて研究課題を推進する。具体的には、分子配向制御による高機能化や、先端計測やシミュレーションに基づいた、水と材料の相互作用評価により得られる知見をフィードバックすることによる高機能化を行い、水圏電子・光・イオン材料等の開発へと展開する。
手術中に医師が受けるストレス負荷の実態解明

手術室で勤務する医師において、ストレス定量研究を実施しパイロットデータベースを作成した。中間解析により年齢が心拍変動解析結果の正常範囲に影響を及ぼすことを発見した。ストレス定量手法の標準化のため、年齢と仕事内容が均質な初期研修医を中心として研究を続けた。また同時に時間分解能の高い心拍変動解析手法を開発した。初期研修医は、手術の麻酔業務によりストレスに晒されたが(SDNN<40)、仕事後はストレスから解放され(SDNN>100)、仕事前後でも良好な気分(一般人口より有意。平均で+1SD)で勤務していることが示された。手法と結果を日本麻酔科学会学術集会にて優秀演題として発表し、論文執筆中。・麻酔科医師へのホルター心電計装着につき、研究倫理委員会へ実験計画を提出。業務中の心電計測定を開始した。・心拍変動解析における短時間の解析手法の標準化のため、m-ECT(電気通電療法)を手術室で受ける患者を対象として、retrospectiveに心電図を解析し交感神経・副交感神経の興奮を調べた。従来の報告に合う自律神経興奮の順番が見いだされ、また新知見として交感神経・副交感神経の興奮開始・持続時間が得られたため、アメリカ麻酔学会にて報告した。この知見はm-ECTを受けることによる自律神経変動の時間経過を明らかにし、危険を避けるための循環作動薬使用法につながる臨床的に意義のあるものである。本研究は論文投稿準備中。またこの研究の過程で、心拍変動解析の標準化を行うことが出来た。今年度は昨年度に引き続き、研究倫理委員会承認を得た上で周術期医療関係者に対象を広げストレス定量のためのデータ取得を進めた。また、ストレス定量に利用される心理検査について東大病院精神科の笠原医師の協力を得て解釈を進めた。今年度の補助金は、唾液アミラーゼ測定機器や心理検査の質問紙の購入、ボランティア参加の謝金に充てた。また、同時に他のストレス定量手法の探索も進めた。下半身の交感神経機能を完全に遮断する麻酔方法である、脊髄くも膜下麻酔を手術中に受ける患者さんの周術期計測データを利用し、足趾パルスオキシメトリー波形のPerfusion Indexが交感神経機能の変化により捉えられることを示した(2016年世界麻酔学会発表予定)。・初年度は麻酔科医師を対象にストレス定量計測を行ったが、本年度は研究計画通り対象を周術期医療関係者へ拡大することが出来た。・ストレス定量の新手法となりうる、新しい手法を発見した。平成28年度は麻酔科医、初期研修医、専門研修医を対象に研究を実施し、合計53名の参加者より予定通りのデータ(POMS2検査、唾液アミラーゼ、ホルター心電計データ)を得て、パイロットデータベースとしました。パイロットデータベースを対象にホルター心電計データを心拍変動解析し、ストレスのかかる医療行為である気管挿管によって変化が見られるか検討しました。ほぼ全例でSDNNと呼ばれる心拍変動の計算値が気管挿管中に100以下となることが観察され、ストレスが定量されていることが示唆されました。また、同様にパイロットデータベースのPOMS検査からは麻酔科医になりたい意思があるかどうかが麻酔科研修後の気分に有意な影響を与えていることが解りました。研究計画へ記載した1.パイロット・データベースの作成2. HRV測定の標準化いずれも研究に着手し、一定の成果が得られている。2を実施する過程で、m-ECTを受ける患者にとって有益な新知見が得られたため、海外学会にて報告を行い論文執筆中。研究方法が確立されたため、研究計画通り対象の拡大につとめる。麻酔科、集中治療、救急医療、循環生理、脳波、モニタリング当初の実験計画通りデータ蓄積を進めつつ、ストレス負荷の分析を進める。
低水準の身体活動における心拍数とエネルギー消費量の相関

運動処方を提示し、またその結果を確認するため、携帯式心拍数記録装置を用いてデータを収録すれば、日常の活動に制約を与えることなく一日のエネルギー消費量を計算することができると考えられる。しかし、低水準の身体活動においては一回拍出量に変動が存し、また、活動強度上昇に伴う心拍数の追随は早いものの、低下にはある程度の時間を要するので、心拍数とエネルギー消費量は単純に直線的な関係にはない。この両者の関係についてはこれまで十分な研究がなされていないので、これを明らかにすることを目的とした。そこで、複数の被験者を用いて低水準の運動負荷テストを行ない、心拍数とエネルギー消費量の関係を求めた。運動負荷は、踏み台昇降、自転車エルゴメータ、トレッドミル、軽作業(林業における枝打ち模擬動作など)、および日常生活に見られる、臥位、椅座位を含む低水準の身体活動とした。その際、心拍数とエネルギー消費量のほか、心拍出量、血圧、体温をも測定し、さらに各被験者について、携帯式心拍数、体温、歩数記録装置を用い、睡眠中を含む24時間のデータを収集した。これらに統計処理を施し、一回拍出量、体温などのパラメータによる補正を含め、低水準の身体活動における心拍数とエネルギー消費量の関係の特徴的な一端を明らかにし、また、身体活動時の心拍数の睡眠時に対する割合とエネルギー消費量の関係は個人差がきわめて小さいことを明らかにした。これにより、心拍数からエネルギー消費量を推定するに際し、簡便ながら比較的高い精度の得られる方法を開発した。
水・酸化物界面における陰イオン表面化学種(スペシエーション)のその場分光観察

表面錯体モデリング手法とその場赤外分析の併用から、様々な水質環境における水-酸化物界面における陰イオン化学種分布の検討を行った。ヨウ化物イオンは幅広い水質条件で、酸化物に外圏錯体を形成して吸着することが認められた。ヨウ素酸イオンは鉄・アルミニウム酸化物に対して内圏錯体および外圏錯体を形成することが認められた。硫酸イオンはフェリハイドライトに対して内圏錯体により吸着することが認められた。近年有害陰イオンによる水・土壌汚染が世界的な問題となっている。東南アジア地域における井戸のヒ素汚染、アメリカ西部や中国の炭鉱付近のセレンによる土壌汚染、放射性廃棄物として地層に処分が提案されている超半減期性陰イオン種のセレンやヨウ素の移行評価などがその例である。天然水中における陰イオン種の主要な固定機構は鉱物表面への吸着反応であり、鉱物表面における陰イオンの表面化学種(結合形態)の理解は吸着状態の安定性や吸着後の長期評価にとって必須である。吸着陰イオンのその場分光測定と表面錯体モデリングを手法として、水質変化に伴う水一鉱物界面における陰イオン種表面化学種分布を系統的に明らかにすることを目指している。フェリハイドライトは水圏環境に広く産出する酸化物であり、大きな比表面積を有するため天然における優れた陰イオンの吸着体であることが知られる。硫酸イオンは比較的高い化学的活性を持ち、かつ赤外分光に対してセンシティブな陰イオン種である。本年度はその場赤外分光分析(FTIR)における減衰全反射(ATR)法を確立し、pHやイオン強度の変化に伴う水-フェリハイドライト界面における硫酸イオンの結合状態をその場観測を行った。またフェリハイドライト-硫酸系における酸塩基滴定とその表面錯体モデリング(Extended Triple Layer Model : ETLM)により硫酸イオンのFh表面における化学種分布の予測を行い、ATR-FTIR分析によって認められた結果と比較した。本年度はフェリハイドライト界面におけるヨウ化物イオンの表面化学種分布の検討と、稀少炭酸塩鉱物モノハイドロカルサイトによるヒ酸取り込み挙動に関する検討も行った。吸着陰イオンのその場分光測定と表面錯体モデリングを手法として、水質変化に伴う水-鉱物界面における陰イオン種表面化学種分布を系統的に明らかにすることを目指している。硫酸イオンは比較的高い化学的活性を持ち、かっ赤外分光に対してセンシティブな陰イオン種である。本年度は前年度に確率した、その場赤外分光分析(FTIR)における減衰全反射(ATR)法を用いて、詳細なpHやイオン強度の変化に伴う水-フェリハイドライト界面における硫酸イオンの結合状態をその場観測を行った。また得られた結果を定量的に評価する方法の考察を行った。本年度はフェリハイドライト界面におけるヨウ素酸イオンの表面化学種分布の検討と、稀少炭酸塩鉱物モノハイドロカルサイトによるリン酸取り込み挙動に関する検討も行った。本研究ではpH、イオン強度、硫酸濃度の関数とした詳細な酸塩基滴定実験および硫酸吸着データを行い、その結果を表面錯体モデリング(Extended Triple Layer Model : ETLM)で解析することにより、硫酸の吸着化学反応式とその平衡定数を得た。またその場赤外分光分析(FTIR)における減衰全反射(ATR)法により、吸着した硫酸イオンの形態を分析したところ、ETLMにより推定された化学反応式と一致した。また本年度は酸化物によるヨウ素酸吸着予測モデルを完成し、炭酸塩鉱物モノハイドロカルサイトによるリン酸取り込み挙動に関する検討も行った。
羊膜由来間葉系幹細胞における細胞接着メカニズムに基づいた骨芽細胞分化誘導法の開発

様々な組織から得られた間葉系幹細胞を応用した研究が盛んに実施され、数多くの知見が報告されているものの克服すべき課題も多く、実用化に至っていない。一方、羊膜MSCにおいては、他の組織由来MSCで見られるような「移植に十分な細胞数を確保するための長期培養に要する労力・費用」や「HLA適合性」および「個人差」などの欠点を克服でき、臨床応用に有用なツールになると考えられる。そのため、羊膜MSCで骨芽細胞分化能を促進する条件を確立することができれば、安全かつ効果的な治療細胞を提供できる新規性の高い技術開発になると確信している様々な組織から得られた間葉系幹細胞を応用した研究が盛んに実施され、数多くの知見が報告されているものの克服すべき課題も多く、実用化に至っていない。そのため、羊膜MSCで骨芽細胞分化能を促進する条件を確立することができれば、安全かつ効果的な治療細胞を提供できる新規性の高い技術開発になると確信している
高圧プラズマによる液中のPCB・ダイオキシン・難分解性微量有機物の革新的処理技術

本研究の目的は,従来の活性汚泥を用いた生物処理方法処理では除去が困難であった溶液中のダイオキシンやPCB,フェノール,トリクロロエチレン,テトラクロロエチレンなどの有害な微量有機物を,高圧プラズマ励起法によって,反応性が極めて高いOHラジカルを生成し,有機物中のC=CやC-H,C-Clボンドを切断・分解させる低コストかつ高効率に除去が可能な技術を確立することにある.本研究では,まず,IGBTパルス高電圧電源を用いて気液表面でプラズマを発生させたときの微量有機物の分解効率を実験的に評価した.放電電極には円盤状のものと円環状の2種類を用い,誘電体バリアの有無によるフェノール分解反応への影響を調べた.さらに酸化分解を促進させると考えられる過酸化水素(H_2O_2)を励起添加剤として用いることによって分解効率の改善を試みた.また,気液表面でプラズマを発生させた場合,分解反応が気液表面付近でのみ行われる可能性があることから,バブリング法を併用することによって難分解性微量有機物を気液表面に浮上・気化させ,分解効率の向上を試みた.その結果,放電開始から12分後の時点で,バブリング法を用いた場合のほうが,用いない場合に比べ分解効率が約1.5倍に向上した.また,空気,空気とアルゴンの混合ガス,H_2O_2を含んだ空気の3種類のガスを処理溶液にバブリングさせながら気液表面で放電を行わせたところH_2O_2を含んだ空気を用いた場合が最も分解速度が速いことがわかった.本研究の目的は,従来処理では除去が困難であった溶液中のダイオキシンやPCB,フェノール,トリクロロエチレン,テトラクロロエチレンなどの有害な微量有機物を,高圧プラズマ励起法によって,反応性が極めて高いOHラジカルを生成し,有機物中のC=CやC-H,C-Clボンドを切断・分解させる低コストかつ高効率に除去が可能な技術を確立することにある.まず,基礎データを取るため気液表面放電リアクタを製作した。電源については周波数可変極短パルス発生装置(現有)を用いた.これらを利用してパルス周波数,消費電力,液中の電極間隔や気液面との間隔などをパラメータとして,実験室での実験が可能なフェノールの除去効率の評価や反応性生物の同定を高速液体クロマトグラフ(本研究費で購入)を用いて行った。次に,高圧プラズマ励起法による酸化分解をさらに促進させると考えられる過酸化水素(H_2O_2)を励起添加剤として用いた実験を行い,励起添加剤の種類,添加量,導電率などの条件を変化させ,分解効率の改善を図った.また,気液表面でプラズマを発生させた場合,分解反応が気液表面付近でのみ行われる可能性があることから,バブリング法を併用した実験も行った.バブリング法を併用する目的としては,溶液中の難分解性微量有機物を気液表面に浮上・気化させることにより,分解効率の向上を試みることにある.バブリング法においては注入ガス種や注入流量をパラメータとして評価を行った.本研究の目的は,従来の活性汚泥を用いた生物処理方法処理では除去が困難であった溶液中のダイオキシンやPCB,フェノール,トリクロロエチレン,テトラクロロエチレンなどの有害な微量有機物を,高圧プラズマ励起法によって,反応性が極めて高いOHラジカルを生成し,有機物中のC=CやC-H,C-Clボンドを切断・分解させる低コストかつ高効率に除去が可能な技術を確立することにある.本研究では,まず,IGBTパルス高電圧電源を用いて気液表面でプラズマを発生させたときの微量有機物の分解効率を実験的に評価した.放電電極には円盤状のものと円環状の2種類を用い,誘電体バリアの有無によるフェノール分解反応への影響を調べた.さらに酸化分解を促進させると考えられる過酸化水素(H_2O_2)を励起添加剤として用いることによって分解効率の改善を試みた.また,気液表面でプラズマを発生させた場合,分解反応が気液表面付近でのみ行われる可能性があることから,バブリング法を併用することによって難分解性微量有機物を気液表面に浮上・気化させ,分解効率の向上を試みた.その結果,放電開始から12分後の時点で,バブリング法を用いた場合のほうが,用いない場合に比べ分解効率が約1.5倍に向上した.また,空気,空気とアルゴンの混合ガス,H_2O_2を含んだ空気の3種類のガスを処理溶液にバブリングさせながら気液表面で放電を行わせたところH_2O_2を含んだ空気を用いた場合が最も分解速度が速いことがわかった.
ラット後根神経節ニューロンの痛み伝達に及ぼすオピオイド作用の構造活性連関

【目的】オピオイドが局所麻酔作用を持つはよく知られている。我々は一連のオピオイドがその受容体と無関係に蛙坐骨神経のA線維由来の複合活動電位を抑制する一方、その抑制にはオピオイドの化学構造が重要であることを明らかにした。しかしオピオイドが痛みを伝えるAやC線維にどのように作用するか不明である。【実験】ラットの坐骨神経付き後根神経節ニューロンに細胞内ガラス微小電極法を適用し、一連のオピオイドが異なった伝導速度の線維をもつ個々のニューロン(Aα/β、Aδ、Cニューロン)の活動電位(AP)に及ぼす作用を調べた。【結果】モルヒネ、コデインおよびエチルモルヒネは可逆的かつ濃度依存的にAα/βニューロンのAP振幅を減少させた。それぞれのIC_<50>値は2.9、2.5および0.70mMであった。AδとCニューロンのAP抑制はAα/βニューロンのものと同程度かそれより大きいかどちらかの2つのパターンを示した。いずれのAPにおける2mMのモルヒネの作用はその受容体の非選択的阻害薬ナロキソン抵抗性であり、オピオイドμ、δ、κ受容体作動薬であるDAMGO、DPDPE、U-69593はいずれのAPに作用しなかった。【考察】以上より、一連のオピオイドはカエル坐骨神経のCAPに対してオピオイド受容体の活性化と無関係に抑制し、ラットのAα/β、AδおよびCニューロンに対してμ受容体の活性化と無関係にAPを抑制することが明らかになった。この作用は3つのタイプのニューロン間で異なること、また、モルヒネとコデインとエチルモルヒネのベンゼン環にある-OHの置換基が重要であることが示された。この-OHの置換基に存在する-CH_2の数の増加と神経伝導遮断の間に相関があり、これは新奇な発見であった。一連のオピオイド(モルヒネ、コデイン、エチルモルヒネ)がその受容体非感受性にAα/β、Aδ、Cニューロンの活動電位(AP)を抑制し、それらの化学構造の違いが重要であることが明らかになった。また、AδとCニューロンについては、オピオイドの抑制に感受性の違いが見られた。しかしながら、これらのAPの抑制にどのイオンチャネルの抑制が重要であるかまだ明らかになっていない。そのメカニズムを知るために、ラットからDRGを摘出し、それを酵素処理して単離ニューロンを用意し、ホールセル・パッチクランプ法を適用する。オピオイド受容体阻害剤ナロキソン存在下で膜電流を記録し、薬理学的に分離された電位依存性Na^+チャネル電流やK^+チャネル電流のそれぞれに対して様々なオピオイドがどのように作用するかを調べ、その作用に構造活性連関があるかどうか検討する。オピオイドが神経伝導遮断つまり局所麻酔作用を持っていることはよく知られている。我々は以前、一連のオピオイドが蛙坐骨神経のA線維の複合活動電位をその受容体と無関係に抑制する一方、その抑制にはオピオイドの化学構造が重要であることを明らかにした。しかしオピオイドが痛みに関与するA線維やC線維にどのように作用するか明らかになっていない。本研究の目的は、活動電位(AP)に対するオピオイドの作用に構造活性連関があるかどうか知ることである。ラットの坐骨神経付き後根神経節(DRG)ニューロンの細胞体にガラス微小電極を刺入して細胞内記録を行った。坐骨神経を吸引電極内に吸い込み、その電気刺激を行うことによりAPを誘起した。DRGニューロンを伝導速度の異なる3つのタイプ[速いA(A_f)ニューロン、遅いA(A_s)ニューロンおよびCニューロン]に分け、一連のオピオイドがAPに及ぼす作用を調べた。モルヒネ、コデインおよびエチルモルヒネは可逆的かつ濃度依存的にA_fニューロンのAP振幅を減少させ、それぞれのIC_<50>値は2.7,2.5および0.72mMであった。A_sとCニューロンのAPもオピオイドにより抑制され、その作用は強弱2つのパターンを示した。いずれのAPもオピオイドμ受容体作動薬DAMGOにより影響を受けなかった。以上より、一連のオピオイドがμ受容体の活性化と無関係にA_f、A_sおよびCニューロンのAPを抑制することが明らかになった。この作用は3つのタイプのニューロン間で異なること、また、オピオイドの化学構造の違いが重要であることが示された。この抑制はオピオイドの局所麻酔作用に寄与することが示唆される。

それぞれのIC_<50>値は2.9、2.5および0.70mMであった。AδとCニューロンのAP抑制はAα/βニューロンのものと同程度かそれより大きいかどちらかの2つのパターンを示した。いずれのAPにおける2mMのモルヒネの作用はその受容体の非選択的阻害薬ナロキソン抵抗性であり、オピオイドμ、δ、κ受容体作動薬であるDAMGO、DPDPE、U-69593はいずれのAPに作用しなかった。【考察】以上より、一連のオピオイドはカエル坐骨神経のCAPに対してオピオイド受容体の活性化と無関係に抑制し、ラットのAα/β、AδおよびCニューロンに対してμ受容体の活性化と無関係にAPを抑制することが明らかになった。この作用は3つのタイプのニューロン間で異なること、また、モルヒネとコデインとエチルモルヒネのベンゼン環にある-OHの置換基が重要であることが示された。この-OHの置換基に存在する-CH_2の数の増加と神経伝導遮断の間に相関があり、これは新奇な発見であった。一連のオピオイド(モルヒネ、コデイン、エチルモルヒネ)がその受容体非感受性にAα/β、Aδ、Cニューロンの活動電位(AP)を抑制し、それらの化学構造の違いが重要であることが明らかになった。また、AδとCニューロンについては、オピオイドの抑制に感受性の違いが見られた。しかしながら、これらのAPの抑制にどのイオンチャネルの抑制が重要であるかまだ明らかになっていない。そのメカニズムを知るために、ラットからDRGを摘出し、それを酵素処理して単離ニューロンを用意し、ホールセル・パッチクランプ法を適用する。オピオイド受容体阻害剤ナロキソン存在下で膜電流を記録し、薬理学的に分離された電位依存性Na^+チャネル電流やK^+チャネル電流のそれぞれに対して様々なオピオイドがどのように作用するかを調べ、その作用に構造活性連関があるかどうか検討する。
骨形成に関与する核内受容体の脂溶性シグナル伝達分子認識機構の解明

SXRは骨粗鬆症治療薬の標的タンパク質である。脂溶性ビタミンK2と結合することで活性化され、骨形成に関与する遺伝子発現を誘導する転写因子である。これまでの研究から、脂溶性ビタミンK2と類似構造を持つ各種脂溶性ビタミンKにおいて、SXRに対する結合能と転写活性の強さに明確な差があることを発見した。本研究では、各種脂溶性ビタミンKーSXRの複合体構造とSXRに対する結合能および転写活性の強さをそれぞれ比較することによって、これまで未解明であった転写活性に関わる多様な複合体構造の変化を明らかにし、SXRの分子認識機構の解明と転写活性化機構の構造基盤を解明することを目的とする。