hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
船体疲労強度設計における外力/構造応答の精密評価と実用的設計法の開発

本研究は、船体疲労強度評価に必要な、応力の応答関数と応力の長期発現頻度を厳密に求め、その結果をもとに、実用的な船体疲労強度設計のための簡略化方法を検討することを目的とした。検討対象船を大型バラ積み貨物船の波浪変動圧に対する横強度とした。まず、現在最も精度が高いとされる波浪変動圧解析手法によって船体疲労強度に関係する荷重を計算し、これらの荷重を用いて有限要素法により時間領域での構造解析を行った。これらの結果をまとめ、船体構造の10箇所の部位について、厳密な応力の応答関数を求めた。次に、ここで求めた厳密な応力の応答関数を近似的に推定する方法を提案した。まず、応力の応答関数を求める手法の簡略化について「最大・最小法」を提案した。この方法は、応答関数のピークにあたる周波数以外のところで一致がよくないが、実際の水圧分布をそのまま使っているため、応答関数を使用する目的や要求精度によっては波との出合い角や波長に関する計算回数を減らすことができることがわかった。さらに、応力の長期予測手法と疲労被害度について「相似応答関数法」を提案した。この方法は、剪断応力の推定に若干問題があるものの、全般的に比較的良好な精度での推定となっていることがわかった。このように、本研究で提案した簡易推定手法の精度が明確になったので、これを基に、実用的な船体疲労強度設計法の開発が可能になった。船体疲労強度設計において、造船所の設計現場で実用的に活用でき、かつ、将来的にも精度向上のための修正・改良が可能であるような設計手法を確立するためには、まず、現状で最も厳密な手法によって、忠実に疲労強度評価を行っておくことが必要であり、その結果を踏まえることによってのみ、精度が明確な実用的設計手法への展開が可能となる。本研究では、船体疲労強度評価を厳密に行うことによって、その結果をもとに、実用的な船体疲労強度設計手法を開発することを目的とする。検討対象船を大型バラ積み貨物船とし、その横強度に関する疲労強度を検討する。平成9年度は、船体疲労強度評価フローの中で、構造応答の中の応力の応答関数を求めるところまでを行った。まず、現在最も精度が高いとされる波浪変動圧解析手法によって船体疲労強度に関係する荷重をすべての波浪条件をカバーするように計算し、これらの荷重を用いて有限要素法により構造解析を行った。これらの解析結果より、まず、荷重である変動圧力と応力の応答関数の性質を比較検討し、それぞれがどのような関係になっているのか、整理を行った。次に、ここで求めた厳密な応力の応答関数を近似的に推定する方法をいくつか提案し、それぞれについて近似度・精度の検討を行った。これらにより、次年度以降に実施する予定の応力の応答関数の簡易推定法の構築のための基礎データを求めることができた。平成10年度は、船体疲労強度解析において、応力の応答関数から応力の長期予測を行い、さらに疲労被害度までを求める過程について、解析の簡略化方法を検討した。まず、応力の応答関数を求める手法の簡略化について、波上側の静止喫水線での圧力の最大値を与える位相角(時刻)を応力の最大値を与える位相角(時刻)とし、これと180度ずれた位相角(時刻)を応力の最小値を与える位相角(時刻)として、その2つの時刻での圧力分布の差をとって圧力の変動成分分布とし、これにより応力解析を行って応力振幅を求める「最大・最小法」を提案した。次に、応力の長期予測手法と疲労被害度について、各出合い周期で、水圧の応答関数がピークとなる波長において最大・最小法により応力解析を行い、応力の応答関数形を水圧の応答関数形と相似であると仮定し、長期予測を行う「簡略化法」を提案した。

この方法は、剪断応力の推定に若干問題があるものの、全般的に比較的良好な精度での推定となっていることがわかった。平成11年度は、実際の問題において応力応答関数から疲労被害度までを求める場合、ここで示した簡略化手法のメリット・デメリットと精度を検討する予定である。本研究では、本年度までに、船体疲労強度設計において応力の応答関数から応力の長期予測、さらに疲労被害度までの解析の簡略化方法を検討してきたが、平成11年度は本研究で提案した手法の精度を検証した。その結果、以下のようなことが明らかになった。(1)応力の応答関数を応力の時刻歴から求める方法において、本研究で提案した最大・最小法による計算結果は時刻歴解析法と全般的には良好な一致を示すが、波下側の応力応答関数のピークにあたる周波数以外のところで一致がよくない場合が生ずる。(2)応力の応答関数の近似計算において、本研究で提案した相似応答関数法は比較的良い精度で推定が可能であるが、水圧応答関数にピークが2つ以上現れるような場合には更なる精度向上が必要である。(3)応力の長期予測手法について、本研究で提案した最大・最小法を用いた結果は時刻歴解析結果と大きな差は生じない。一方、本研究で提案した相似応答関数法を用いた場合、剪断応力の推定に若干問題があるものの、全般的に比較的良好な精度で、かつ適度な計算回数での推定が可能となる。(4)疲労被害度に大きな影響を及ぼす応力レベルを調べた結果、修正マイナー則を使った場合には比較的低い応力が疲労被害度において支配的となり、実際の現象と異なることが予想される。
現代日本における葬送儀礼の実践にみる死への態度－自然葬を中心に－

本年度は、主な調査対象であるNPO法人「葬送の自由をすすめる会」において、初めての会長交替による変化が著しく現れた年であった。その変化を捉えるために、既存のメンバーと新しく加わったメンバーとを分けて、インタビュー調査、各種集まりでの参与観察を行った。新しい会長は、今年61才で、7080代が中心メンバーになっていた会の中では若い世代に属する。また、いわゆるポスト団塊世代であり、これまでの戦争体験者、団塊世代の会員たちとは異なる方向性を持っているようである。既存の会の方向性が、画一的な葬法や家制度、葬式仏教への反発と脱却だったとしたら、新会長が掲げる方針は、より合理主義に基づいている。このような方針に対して既存のメンバーたちが見せる反応や対応を調べると同時に、新しい方針に賛同して集まってくるメンバーたちに対してインタビューおよび、ライフヒストリー調査を行った。既存の世代の特徴が、1遺骨を「撒く」ことにこだわること、2国家・家・仏教といった既存の葬送を大きく形づける社会関係の拒否、3「個」の追求にあるとしたら、現段階で考えられる新しい世代の特徴は、1遺骨を「撒く」ことにこだわらないこと、2当たり前となった「個」である。彼らは、国家、家制度、仏教などが目に見える形で社会全般を支配していた頃とは違い、「個」という考え方が前提となっている時代に生まれ育った。従って既存の世代のように、ある意味、過激な形でそれまでの社会関係を否定する必要はなく、遺骨を「撒く」ことにこだわらないのではないか、という暫定的な結論が導出された。これまでの長期調査で築いた信頼関係を基に、1首都圏に居住している自然葬選択者たちの社会関係と死への態度について参与観察とインタビューの継続、2都市部以外に居住する自然葬選択者に調査拡大、3新会長体制に関する調査をおおむね進めることができた。今後は、本土とは大いに異なる環境で行われている沖縄での自然葬と、韓国における自然葬に調査を拡大する。本年度は自然葬推進団体であるNPO法人「葬送の自由をすすめる会」の本部があり、会員の半数以上が居住している東京を拠点に、参与観察、インタビューなどのフィールドワークを実施し、得られたデータを分析した。自然葬選択者に共通的にみられる死への態度は、「死んだら無になる」ということである。これまで「死んだら無になる」という言説は、合理主義や生態主義の観点、世俗化の観点から解釈されてきた。これらのグロバールな現象を無視することはできないが、地域や社会状況ごとに固有の文脈が潜められていることが予想される。そこで、日本における自然葬選択者たちにとっての「死んだら無になる」という態度の文化的背景を明らかにしようとした本研究は、新鮮な試みと言える。特に本年度では、個人と社会の関係のあり方が死への態度に影響を及ぼすという視点を取り入れ、自然葬選択者たちの社会関係について調査を実施した。その結果、彼らには思想的にはもちろん、経験してきた家族史の中でも家制度を拒否するようになったきっかけが存在し、既存の家制度とは異なる家族関係を結んでいることが明らかになった。また、その他の諸関係においても、薄れていく既存の社会関係を代替し、補強しようとする試みはなく、いわゆる「無縁」を「無縁」のまま受け入れようとする独特な姿勢が伺える。墓は社会関係を反映する空間である。自然葬選択者たちは既存の社会関係が集約される墓を拒否し、散骨して「なくなる」、つまり彼らの言葉を借りると「無になる」ことに執着する。彼らは個人を単位とする社会関係を理想とし、死後はだれかの先祖でも、氏神でも、親でも、会社員でもないこ原子・分子になって分解されるという死への態度を築いてきた。これが日本本土都市部の自然葬選択者たちが語る、「無」に込められた意味である。

当初の研究目的を要約すると、(1)共通的にみられる死への態度は何か、(2)それはどのようなメカニズムで作られるか、を究明することであった。本年度は(1)について、本土都市部の自然葬選択者に見られる死への態度が「死んだら無になる」ことであると想定できた。また(2)については、死への態度の形成が、生前の個人の社会関係と深く結びついているという視点を確立し、それに相応するデータを集めることができた。「死んだら無になる」という態度は近年よく耳にするようになった現象であるが、(2)の視点を取り入れることによって、日本における自然葬選択者たち固有の文脈を明らかにすることができた。このような視点は今後、自然葬選択者ではない日本人の死への態度の究明に適用できることはもちろん、通文化的に研究をすすめる上でも有効であると考えられる。本年度の成果を切り口として進めていけば、来年度には概ね計画通りの成果が得られると予想される。これまでの長期調査で築いた信頼関係を基に、1首都圏に居住している自然葬選択者たちの社会関係と死への態度について参与観察とインタビューの継続、2都市部以外に居住する自然葬選択者に調査拡大、3新会長体制に関する調査をおおむね進めることができた。(1)本年度は東京を中心に調査を行ったため、首都圏の傾向に偏る結果となった。しかし10月に実施した沖縄地域の自然葬の予備調査では、本土首都圏とは多少異なる死への態度が伺えた。それは、沖縄地域特有の社会関係に基づいていると考えられる。今後は、数は少ないが、このような地方の自然葬選択者たちにも調査を拡大する必要がある。(2)2013年1月に、会が設立して以来、初めての会長交替があった。これによって会自体の方向転換が予想される。その方向性は、これまで少しずつ顕在化されてきた自然葬の世代格差とも繋がる部分がある。今後、会の活動や、若い世代への聞き取り調査を通して、自然葬にみられる死への態度がどのように変化していくかに注目する。今後は、本土とは大いに異なる環境で行われている沖縄での自然葬と、韓国における自然葬に調査を拡大する。
総義歯治療の難易度を判定する顎堤診断用スケールの開発

無歯顎者の顎堤における簡便で客観的な評価方法の確立を目指し,当教室で顎堤診断用スケールを開発し模型上で有用性を明らかにしてきた.そこで今回,この顎堤診断用スケールの臨床的有用性を検討した.被験者は無歯顎者30名,評価者は被験者1名につき3名とし,主観的評価と顎堤診断用スケールを用いた評価を行った.その結果,顎堤診断用スケールは,臨床においても客観的評価と良く一致していた.したがって顎堤診断用スケールの臨床的有用性が高いことが示唆された.無歯顎者の顎堤における簡便で客観的な評価方法の確立を目指し,当教室で顎堤診断用スケールを開発し模型上で有用性を明らかにしてきた.そこで今回,この顎堤診断用スケールの臨床的有用性を検討した.被験者は無歯顎者30名,評価者は被験者1名につき3名とし,主観的評価と顎堤診断用スケールを用いた評価を行った.その結果,顎堤診断用スケールは,臨床においても客観的評価と良く一致していた.したがって顎堤診断用スケールの臨床的有用性が高いことが示唆された.無歯顎者の顎堤における簡便で客観的な評価方法の確立を目指し,当教室で検査用ヌケールを開発し模型上で有用性を明らかにしてきた.そこで今回,臨床応用可能な顎堤診断用スケールの改良と,この検査用スケールの臨床的有用性を検討した.検査用スケールを臨床応用するにあたり,材質はこれまでのポリ塩化ビニルから,厚さ0.5mmのポリエチレンテレフタレート(PET)に変更し,レーザー加工で製作することにした.さらに誤飲防止策として,デンタルフロスを通す小孔を設けた.被験者は無歯顎者30名,評価者は被験者1名につき3名とし,主観的評価と検査用スケールを用いた評価を行った.評価部位は左右第一大臼歯相当部顎堤とし,両評価とも高さ3段階(高い,中間,低い),形態4段階(U型,中間,V型,平坦)で評価した.さらに,被験者の使用義歯粘膜面の印象面上でデジタル式ノギスを用いて顎堤高さ,形態を計測し客観的評価とした.観評価と検査用スケールを用いた評価それぞれの客観的評価との一致度を検討するため,カッパ値を算出し比較した.主観的評価と客観的評価の関係では,顎堤高さ,形態の両者において,一致度を表すカッパ値は低かった.スケール評価と客観的評価の関係では,一致度は高かった.したがって,無歯顎者の顎堤検査に関して,新たに開発し模型上で有用性が明らかとなった検査用スケールは,臨床においても客観的評価と良く一致していた.本スケールを用いて症例難易度を分類できることで,患者を補綴専門医や高次医療機関に紹介する判断基準となり,今後のエビデンスに基づいた歯学の発展に大いに貢献できると考えられる.さらに質の高い医療を提供することで患者のQOLの向上に寄与できると考えられる.無歯顎者の顎堤における簡便で客観的な評価方法の確立を目指し,当教室で開発してきた顎堤診断用スケールを臨床応用可能な状態へと改良し,その臨床的有用性を明らかにしてきた.そこで今回,個々のバイオメイカニクス特性との関係を明らかにし,顎堤診断用スケールの臨床応用への妥当性の証明,形態的条件からの難易度判定システムの構築を検討した.はじめに,上下顎無歯顎者30名を対象に改良したスケールを用いた形態評価(高さ・段面形態)を行った.評価者は被験者1名につき3名とし,主観的評価と顎堤診断用スケールを用いた評価を行った.評価部間,V型,平坦)で評価した.次に,先と応用の被験者を対象に義歯装着後の機能評価を実施した.被験者による咀嚼能力評価と満足度評価,評価者による義歯評価と時間調査(義歯調整回数,診療時間)を行った.これらのデータから多変量解析を用いて,形態的条件からの難易度分類が義歯装着後の機能評価にどのような関係があるのかを現在,検証中である.検証結果が明らかとなれば,本スケールを用いて症例難易度を分類できることで,患者を補綴専門医や高次医療機関に紹介する判断基準となり,今後のエビデンスに基づいた歯学の発展に大いに貢献できると考えられる.さらに質の高い医療を提供することで患者のQOLの向上に寄与できると考えられる.
治療の適正化を目指した糖尿病網膜症の網膜血管構造・機能の分子機構解析

網膜血管の傷害される疾患の病態として、血管透過性亢進、血管新生があり、その病態はサイトカインネットワークの作用により制御される。生体眼での状態に似た環境での細胞の制御メカニズムを検証するために、硝子体由来細胞の存在下で炎症性サイトカインによる刺激をした網膜血管内皮細胞の細胞生物学的な変化をヒト網膜血管内皮細胞とブタ硝子体由来細胞の共培養系を用いて検討した。その結果、ベバシズマブ、フェノフィブリン酸、デキサメタゾンによる血管内皮細胞の増殖抑制効果を減少させることが認められたことから、生体内では治療薬の効果がin vitroに比較して減少する可能性も示唆された。今後の治療薬開発に際して注意すべきと考える。研究1.硝子体に存在するヒアロサイトは、眼内の増殖性網膜疾患の病態に関与する。ヒアロサイトの網膜血管疾患(増殖性糖尿病性網膜症、網膜静脈閉塞症など)への関連を調べるため、ブタ硝子体由来細胞と血管内皮細胞の相互作用について分子生物学的に検討した。ブタの硝子体由来細胞より樹立した細胞株に炎症性サイトカイン(IL-1α、IL-1β、IL-6、TNFα、VEGF)を作用させ、VEGF、IL-6、PEDFの遺伝子発現を観察した。(RT-PCR及びELISA)更に硝子体由来細胞株と血管内皮細胞の共培養系での相互作用を細胞増殖(MTTアッセイ)、血管新生(管腔形成)により検討した。IL-1α、IL-1β、TNFαの刺激により、硝子体細胞において、mRNAレベル、蛋白質レベルで、VEGF、IL-6の発現増加を認めた,共培養系について血管内皮細胞の増殖、管腔形成は促進された。炎症性サイトカインのうちIL-1α、IL-1β、TNFαにより硝子体細胞からIL-6、VEGF産生が亢進され、血管内皮細胞の増殖、血管新生の形成に関与する事が示唆された。硝子体細胞は炎症性サイトカインの作用を受けて、血管内皮細胞に作用する、言わばトランスデューサーとして作用している事が考えられた。研究2.生体眼モデルとしてマウス及びラットにおいてストレプトゾトシンにより高血糖モデルを確立し、網膜でVEGF発現がみられることを検討した。網膜においてVEGFの発現がみられ、硝子体内にもELISAで有意なVEGF濃度の上昇が認められた。このモデルをもちいて網膜症の病態研究を来年度に行う。また、その制御のための薬剤が検討されている。生体眼での状態に似た環境での細胞の制御メカニズムを検証するために、硝子体由来細胞の存在下で炎症性サイトカインによる刺激をした網膜血管内皮細胞の細胞生物学的な変化を検討した。ヒト網膜血管内皮細胞とブタ硝子体由来細胞の共培養系を用いた。増殖性網膜硝子体疾患の硝子体中に発現しているサイトカイン(IL-1α、IL-1β、IL-6、TNFα、VEGF)による血管内皮細胞の増殖制御、及び薬剤(ベバシズマブ(抗VEGF薬)、フェノフブリン酸、デキサメタゾン)の効果を検討した。細胞増殖はMTTアッセイにて観察した。硝子体由来細胞を共培養することで、網膜血管内皮細胞はIL-α、IL-1β、IL-6、TNFα、VEGFにより増殖が促進された。ベバシズマブは硝子体細胞のない状態ではVEGFによる増殖作用を10μg/mlの濃度で抑制することが出来たが、硝子体細胞の存在下では100μg/ml必要とされた。IL-1α、IL-1β、TNFα、VEGFを投与した際ベバシズマブを100μg/ml投与すると網膜血管内皮細胞の増殖抑制を認めた。フェノフィブリン酸は、硝子体細胞のない状態ではIL-1βとVEGFによる増殖作用を10μg/mlの濃度で抑制することが出来たが、硝子体細胞の存在下ではこの濃度で抑制されなかった。デキサメタゾンを50ml/ml加えることで、IL-1α, IL-1β, IL-6, VEGFによる増殖作用を抑制したが、硝子体細胞と共培養することで、増殖抑制効果は減少した。硝子体細胞が存在することで、ベバシズマブ、フェノフィブリン酸、デキサメタゾンによる血管内皮細胞の増殖抑制効果を減少させることが認められたことから、生体内では治療薬の効果がin vitroに比較して減少する可能性も示唆された。
水害時の警報・避難システムに関する研究

水害対策は、治水施設によるものと水防活動によるものに大別されるが、人的被害の防止・軽減という点では、後者の充実が重要な課題となってきている。水害時に適切な避難行動を行うには、警報・避難システムを確立し、緊急時にそのシステムが有効に機能することが重要である。本研究は、水害時の警報・避難システムを確立するための基礎資料を得るため、昭和57年の長崎水害および昭和58年の山陰水害について行った水害地住民の避難状況および水防意識などについてのアンケート調査結果を用いて避難の実態を把握するとともに、東京、名古屋、大阪の三大都市における水害危険地住民の水防意識調査結果にもとづいてその実態把握を行った。これまでに各種の機関で実施された調査結果を用いて平常時および水害時における水害への対応を検討するとともに、調査結果をコンピュータにより処理し、調査項目毎の解答結果に評点を与えて数量化をはかり、種々の検討を数量化【I】類による要因分析手法を用いて行った。その結果、水害時の住民の避難行動は水防意識の高さと水害情報の有無およびその伝達時期に支配されていることが指摘された。また、住民の水防意識は地区によりかなり大きな差のあることが知れるとともに、水防意識を向上させるには各市町村の避難計画の周知・徹底がきわめて有効であることが指摘された。さらに、従来の水害経験による水防意識の差は小さく、水害経験の風化が進んでいるという実態が明らかとなった。以上より、水害時の警報・避難システムの確立には水防意識の向上をはかることが重要であることが知れた。
生体画像の統計的性質と医師の叡智を統合した脳疾患自動検出技術の開発

本研究課題は、生体のMRI画像が持つ統計的な性質と、臨床で診断をする医師の知見を統合して利用することにより医師をサポートすることを目的として進めた。MRI画像は生体内の組織構造を反映したコントラストを持っている。医師の頭の中には、正常な組織構造を写した画像についてのデータベースが長年の臨床経験から構築されており、コントラストが正常からどのように外れると異常であるかを瞬時に判断していると考えられる。組織の異常は輝度値情報に反映されるが、コンピュータが輝度値情報のみに基づいて異常を検出することは、生体の持つ個体差により非常に困難である。本研究課題では、MRI画像の輝度値情報からコンピュータが異常を検出できるように、医師の知見を画像に組み込むことに取り組んだ。研究期間最終年度である本年度は、昨年度までに開発したボルツマン機械学習およびニューラルネットワークを用いた脳画像のラベリング手法を応用し、ラベリングを行う際に問題となる、MRI装置間での画像輝度値のずれをコンボリューショナルニューラルネットワークによって調整する手法を発展させた。さらに、ニューラルネットワークの最適化に量子ゆらぎの効果を取り入れた確率的勾配法を行うことで、短時間でより最適解に近付くことを実験により示した。また、スパースモデリングを用いた推定についても、MRI装置を用いて取得した生体のスペクトルデータから画像を再構成する手法開発を行った。研究期間の一年目である本年度は、MRI装置を用い拡散テンソル画像法と標準的な撮像法により得た脳のMRI画像から、ボルツマン機械学習とベイズ推定を用いて解剖学的な領域ごとにラベリングする手法を開発した。事前分布として考慮する医師の知識を活かした脳の空間的構造には標準脳に対して医師がマニュアルで作成したラベル画像を用いた。拡散テンソル画像は生体内の水分子の拡散を画像化する手法であり、拡散の異方性の強さや、方向に依らない拡散の大きさなど、様々な拡散の要素を強調した画像を取得することができる。強調する組織の異なる上記画像データおよび空間的構造としてのラベル画像を学習してベイズ推定を行うことで個人脳をスライスごとに領域ラベリングした。これは領域ごとの形に依らず、1ボクセル単位で尤度の高い領域へと分割しつつ周辺のボクセルが所属する領域との兼ね合いがなるべく矛盾の無いように配慮して各ボクセルの領域を調整する手法である。事後確率は画像の特徴量ベクトルによる尤度と空間的構造による事前分布から成り立つとする。事後確率を最大化するように各ボクセルの領域を選択することにより、画像の特徴量ベクトルと空間的構造をどちらも考慮に入れたラベリングを行うことができる。MRIで検出可能な脳の疾患があるとき、その異常は画像の輝度値やテクスチャ、また領域が配置される構造やその境界の曖昧さなどとして現れる。画像の輝度値に基づいてラベリングを行うことにより、その構造や境界、領域内部の輝度値の変化に対応した異常を検出することに貢献する可能性がある。本年度開発したラベリング手法は、体積の小さい領域のラベリングには精度の問題が残るものの、蓄積したMRI画像と医師の知識による脳の空間的構造に基づいて、脳疾患の自動検出を行う技術開発の重要な第一歩となった。研究期間1年目の研究計画である、拡散テンソル画像法を用いて撮像した脳画像データを学習することで画像特徴量と領域ラベルを関係付ける尤度関数を作成し、脳の空間的構造に関する医師の知識を事前分布としてボルツマン機械学習を実行したものを考慮することで個人脳のMRI画像をスライスごとに解剖学的領域にラベリングする手法を開発した。一人一人の脳画像に対して医師がマニュアルでラベル画像を作成することは時間制約的に困難であるため、従来の標準化変形を用いてラベリングされた画像を答えラベルとして用いようとしたが、それでは従来手法の精度が本研究で開発する手法の精度に影響する。そこで、既存のラベリング手法を用いたソフトウェアでアトラス用として拡散テンソル画像法により撮像された標準脳の複数の脳画像をラベル画像と共に変換することで個人脳画像として用いた。個人脳を標準脳の形状に合わせて変形するために作成した変換マトリックスの逆変換マトリックスを用いて、標準脳を撮像して得られた複数の拡散テンソル画像(拡散の強さを表すFA画像、方向に依らない拡散の大きさを表すTrace画像、拡散の平均を表すDWI画像、拡散を計算するときの信号値の基準として用いるb0画像、FA画像と拡散テンソルの第一固有ベクトルから作られるcolormap画像)および標準的なMRI撮像法を用いたT1強調画像とT2強調画像、さらに標準脳に対して医師がマニュアルで高精度に作成したラベル画像を、個人脳の形状に合わせて変換した。撮像された脳画像を、脳の空間的構造を表すラベル画像と同じ変換マトリックスを用いて変形することにより、従来手法で個人脳の形状に合わせたラベル画像が従来手法の精度により正確に合っていないという問題を解決することができた。以上の点において、本研究課題は当初の計画通りの手法開発を行うことができたと言える。本研究課題は、生体のMRI画像が持つ統計的な性質と、臨床で診断をする医師の知見を統合して利用することにより、疾患の自動検出によって医師をサポートすることを目的としている。MRI画像は生体内の組織構造を反映したコントラストを持っており、医師はそのコントラストを見て正常な構造とは異なる部分を見つけ出す。医師の頭の中には、正常な組織構造を写した画像がどのようなものであるかというデータベースのようなものが長年の臨床経験から構築されており、コントラストが正常からどのように外れると異常であるかを瞬時に判断していると考えられる。

組織の異常は画像のコントラスト、すなわち輝度値情報に反映されるのであるが、コンピュータが輝度値情報のみに基づいて異常を検出することは、生体の持つ個体差により非常に困難である。本研究課題では、MRI画像の輝度値情報からコンピュータが異常を検出できるように、医師の知見を画像に組み込むことに取り組んでいる。研究期間の二年目である本年度は、昨年度開発した脳画像のラベリング手法に加えて、ニューラルネットワークを用いた方法を導入した。畳み込みニューラルネットワーク(CNN)は画像認識の分野で近年発展めざましく、MRI画像にも有効であると考えたからである。さらに、ラベリングを行う際に問題となる、MRI装置間での画像輝度値のずれをCNNによって調整する手法の開発にも取り組んだ。また、本年度予定していたスパースモデリングを用いた推定については、MRI装置を用いて取得した生体のスペクトルデータから画像を再構成することで実験的に手法開発を行った。これらの結果を国内学会では生体医工学会および磁気共鳴医学会、国際学会ではQuantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologiesにて発表した。参加学会では、近い分野の研究者と今後の研究の進捗に寄与する有意義なディスカッションをすることができた。本年度は、昨年度開発したラベリング手法を発展させる手法開発を継続する一方で、実際の被験者画像を取得し解析することにも重点を置いた。研究協力者の協力を得て被験者の脳画像を約60名分取得した。実データを扱う際には形式の統一や例外処理などのため手作業が増え、手法開発以上に時間を要する作業が多くなったが、医療応用を目指す研究は実データを扱わずしては実現できないため、実データの解析処理は重要である。実データでは、MRI装置ごとの磁場強度の違いや、装置のメーカーの違いによって、撮像で得られる画像のコントラストが微妙に異なることが分かった。特に脳領域ラベルの境界に当たる部分に装置ごとの画像の違いが現れやすい。装置ごとにコントラストに違いがあると、画像の輝度値を頼りに脳画像から異常を自動検出することが困難になる。そこで装置ごとの画像のコントラストを合わせることに取り組んだ。MRI装置は計測を行うとき、画像自体ではなく画像とフーリエ変換の関係にある空間での信号を取得する。この信号から画像に変換する際の、画像を見やすくするためのノウハウがメーカーごとに異なることが知られている。従って、取得信号ではなく画像化されたもののみを利用して画像のコントラストを調整した。これにより装置間で画像のコントラストをある程度の調整が可能となった。また、スパースモデリングを用いた推定については、癌細胞のあるマウスのMRI画像を用いて、生体内にある物質の分布をスパース推定することで、癌細胞の位置を特定する手法の開発に取り組んだ。ヒトではなくマウスの画像を用いたのは、癌細胞を手術で特定の場所に埋め込むことにより、癌細胞の位置を予め正確に知ることが出来るからである。
地球温暖化広域モニタリングに向けたイチョウの年輪形成の気候応答性の解明

裸子植物として独自の進化を遂げてきたイチョウ(Ginkgo Biloba)を対象に、現存する針葉樹および広葉樹には認められない形成層活動および木部細胞構造の特異性を明らかにするとともに、イチョウを利用した新たな地球温暖化広域モニタリング手法の構築を目的として研究を行った。平成30年度は8月29日(水)に東京において全参画研究者が参加して研究打ち合わせミーティングを開催した。研究打ち合わせミーティングでは、事前に配布した資料に基づいて昨年度の研究成果について意見交換を行い、今年度の研究方針を討議した。平成30年3月第4週から15週にわたって札幌(北海道大学)、秋田(秋田県立大学)、東京(東京農工大学)、長野(信州大学)及び宮崎(宮崎大学)の5ヶ所に生育しているイチョウ成木を対象に、各地域における形成層の活動開始時期を特定するするとともに夏至前後の年輪形成状況を把握するために形成層を含む木片のサンプリングおよび葉の形態の経時的変化を観察・記録した。また、3月の第4週から前述の個体を対象に形成層の活動開始時期を特定するために同様のサンプリングと葉の形態の経時的変化の観察を再開し、現在も継続中である。サンプリングした形成層を含む木片は固定液(グルタルアルデヒド或いは30%エタノール)中に保存後、随時、秋田県立大学・木材高度加工研究所および京都大学に送付して、薄切片試料を作成して形成層の活動を観察した。その結果、イチョウの形成層活動は針葉樹や広葉樹のそれとは異なり、特に夏至前後の成長特性に樹種特徴を有することが明らかとなった。平成30年度に予定していた研究は全て順調に実施することができた。平成31年度(令和元年度)は、平成29年3月から行っている形成層活動の開始時期の特定するための一連の実験を継続するとともに、夏至(6月22日前後)の前後5週間に打ち抜き法による形成層を含む木片のサンプリングを行い、形成層活動および木材細胞の形態変化を観察する。また、前年と同様に形成層の活動停止時期にあたる10月から複数週にわたりサンプリングおよび葉の形態観察を実施する。実験対象個体等の実験手法は前年と同様である。なお、前年度に得られた知見を統合する目的で6月中旬に京都大学において研究代表者である高田と研究分担者の高部による研究推進会議を実施するとともに、8月下旬(或いは9月上旬」)に全参画研究者による研究推進会議を開催して、新たに得られた知見の共有を行うとともに、10月に予定されている科学研究費補助金への申請内容に関する討議を行う。また、平成31年3月に開催が予定されている第70回日本木材学会大会において研究成果の一部を発表するとともに、研究成果の国際学術専門誌へ投稿を行う。平成29年度は9月1日(金)に東京において全参画研究者が参加してキックオフミーティングを開催した。キックオフミーティングでは、事前に配布した資料に基づいて本研究の背景及び目的について参加者全員で再確認するとともに、実験手法について意見交換を行い、今年度の研究方針を討議した。その結果、当初、形成層活動を観察するために実施を予定していたマイクマーキング法は実験対象個体へのダメージが大きいことから、随時、トレファを用いて形成層を含む木片を打ち抜く方法に変更して実施することとした。10月の第1週から7週間にわたって札幌(北海道大学)、秋田(秋田県立大学)、東京(東京農工大学)、長野(信州大学)及び宮崎(宮崎大学)の5ヶ所に生育しているイチョウ成木を対象に、各地域における形成層の活動停止時期を特定するために形成層を含む木片のサンプリングおよび葉の形態の経時的変化を観察・記録した。また、3月の第4週から前述の個体を対象に形成層の活動開始時期を特定するために10月と同様のサンプリングと葉の形態の経時的変化の観察を再開し、平成29年度の研究期間が終了するまで実施した。なお、平成29年度はジェノタイピングおよび雌雄判定のためのマーカー開発を先行させ、実験対象個体のジェノタイピングは平成30年度以降に実施することとした。平成29年度に予定していた研究は全て順調に実施することができた。なお、平成29年度に予定していた対象個体のジェノタイピングは解析用のマーカー開発を先行させたため、平成30年度以降に実施することとする。

平成30年3月第4週から15週にわたって札幌(北海道大学)、秋田(秋田県立大学)、東京(東京農工大学)、長野(信州大学)及び宮崎(宮崎大学)の5ヶ所に生育しているイチョウ成木を対象に、各地域における形成層の活動開始時期を特定するするとともに夏至前後の年輪形成状況を把握するために形成層を含む木片のサンプリングおよび葉の形態の経時的変化を観察・記録した。また、3月の第4週から前述の個体を対象に形成層の活動開始時期を特定するために同様のサンプリングと葉の形態の経時的変化の観察を再開し、現在も継続中である。サンプリングした形成層を含む木片は固定液(グルタルアルデヒド或いは30%エタノール)中に保存後、随時、秋田県立大学・木材高度加工研究所および京都大学に送付して、薄切片試料を作成して形成層の活動を観察した。その結果、イチョウの形成層活動は針葉樹や広葉樹のそれとは異なり、特に夏至前後の成長特性に樹種特徴を有することが明らかとなった。平成30年度に予定していた研究は全て順調に実施することができた。平成30年度は、4月以降、平成29年3月から行っている形成層活動の開始時期の特定するための一連の実験を継続するとともに、夏至(平成30年度は6月21日前後)の前後5週間に打ち抜き法による形成層を含む木片のサンプリングを行い、形成層活動および木材細胞の形態変化を観察する。また、平成29年度と同様に形成層の活動停止時期にあたる10月から複数週にわたりサンプリングおよび葉の形態観察を実施する。実験対象個体等の実験手法は平成29年度と同様である。なお、前年度に得られた知見を統合する目的で6月中旬に京都大学において研究代表者である高田と研究分担者の高部よる研究推進会議を実施するとともに、8月下旬に全参画研究者による研究推進会議を開催して、新たに得られた知見の共有を行う。平成31年3月に開催が予定されている第69回日本木材学会大会において研究成果の一部を発表するとともに、平成29年度に予定していた木部細胞構造の特異性に関する研究成果の国際学術専門誌へ投稿を早期に行う。平成31年度(令和元年度)は、平成29年3月から行っている形成層活動の開始時期の特定するための一連の実験を継続するとともに、夏至(6月22日前後)の前後5週間に打ち抜き法による形成層を含む木片のサンプリングを行い、形成層活動および木材細胞の形態変化を観察する。また、前年と同様に形成層の活動停止時期にあたる10月から複数週にわたりサンプリングおよび葉の形態観察を実施する。実験対象個体等の実験手法は前年と同様である。なお、前年度に得られた知見を統合する目的で6月中旬に京都大学において研究代表者である高田と研究分担者の高部による研究推進会議を実施するとともに、8月下旬(或いは9月上旬」)に全参画研究者による研究推進会議を開催して、新たに得られた知見の共有を行うとともに、10月に予定されている科学研究費補助金への申請内容に関する討議を行う。また、平成31年3月に開催が予定されている第70回日本木材学会大会において研究成果の一部を発表するとともに、研究成果の国際学術専門誌へ投稿を行う。平成29年度に国際学術専門誌への投稿に係る英文校閲料および投稿費の支出を予定していたが、投稿論文の作成が遅延したため英文校閲および投稿を断念した。国際学術専門誌への投稿は平成30年度の早期に実施することとする。形成層観察用の切片作成に一部遅れを生じたことから、その経費の使用を断念した。
病変局所由来のクローン化T細胞を用いたベーチェット病の発症機構の究明

ベーチェット病の発症機構の解明のために、ベーチェット病でぶどう膜炎を発症している患者2名の前房水および硝子体液より、18種類のCD4+と4種類CD8+のクローン化T細胞を樹立した。また同じ患者の末梢血より、16種類のCD4+のクローン化T細胞を樹立した。コントロールとして、健常人3名の末梢血から18種類のCD4+と4種類のCD8+のクローン化T細胞を樹立した。クローン化T細胞について、サイトカイン(IL-1α,IL-2,IL-3,IL-4,IL-6,IL-8,IL-10,TNF-α,IFN-γ,GM-CSF)の産生量を測定すると、患者由来のものはコントロールと比べてIL-8の産生量が有意に高く、ぶどう膜炎の発症に炎症局所の浸潤細胞が産生するIL-8の関与が示唆された。次に、ベーチェット病のぶどう膜炎の患者の治療に用いられている薬剤が患者由来のクローン化T細胞のIL-8産生に与える影響を解析すると、ハイドロコーチゾンとFK506には抑制効果が認められた。この結果は、ベーチェット病の治療薬の開発のために重要な情報であると考えられた。次に、病因を究明するための実験を行った。ベーチェット病は疫学的にHLA-B51との相関が高いので、まずHLA-B51に結合するモチーフを持つ合成抗原ペプチド・ライブラリーを作った。次に、CD8+クローン化T細胞(HLA-B51保有)をeffector cellsとし、同じ患者の末梢血から樹立したB細胞株およびHLA-B51保有のT2細胞株をtarget cellsとし、その細胞に合成抗原ペプチドを結合させ、細胞傷害試験を行なった。しかし、現在までのところ細胞傷害性を示すクローン化T細胞も合成ペプチドも確認できていない。今後更に、ベーチェット病におけるぶどう膜炎の病因および発症機構の究明を試みる。ベーチェット病は、ぶどう膜炎、口腔内アフタ、結節性紅班などの皮疹、および陰部潰瘍の4主要症状がいくつか組み合わされて発症する、原因不明の難治性の全身性炎症性疾患である。われわれはベーチェット病の発症機構を解明するために、ベーチェット病でぶどう膜炎を発症している患者(HLA-B51保有者を含む)2名の前房水および硝子体液より、18種類のCD3+CD4+CD8-と4種類のCD3+CD4-CD8+のクローン化T細胞を樹立した。また同じ患者の末梢血より、16種類のCD3+CD4+CD8-のクローン化T細胞を樹立した。さらに、コントロールとして、健常人3名の末梢血から18種類のCD3+CD4+CD8-と4種類のCD3+CD4-CD8+のクローン化T細胞も樹立した。これらのクローン化T細胞を培養・維持し、研究に用いた。クローン化T細胞について、各種サイトカイン(IL-1α,IL-2,IL-3,IL-4,IL-6,IL-8,IL-10,TNF-α,IFN-γ,GM-CSF)のin vitroで産生量をELISA法で測定したところ、ベーチェット病患者のクローン化T細胞はコントロールと比べて、IL-8の産生量が統計学的に有意に高いことが判明した。また、TNF-αの産生量もベーチェット病患者の前房水および硝子体液由来のクローン化T細胞はコントロールと比べて高かった。この結果より、ベーチェット病におけるぶどう膜炎の発症機構には、病気の局所の浸潤細胞が産生するIL-8が深く関与していることが示唆された。

ベーチェット病のぶどう膜炎の患者の治療に用いられている、ステロイド、コルヒチン、非ステロイド系消炎剤、免疫抑制剤が、ベーチェット病患者由来のクローン化T細胞のIL-8産生に与える影響を解析したところ、ハイドロコーチゾンとFK506には抑制効果が認められた。この結果は、ベーチェット病の治療薬を開発していくために重要な情報であると考えられた。ベーチェット病の発症機構の解明のために、ベーチェット病でぶどう膜炎を発症している患者2名の前房水および硝子体液より、18種類のCD4+と4種類CD8+のクローン化T細胞を樹立した。また同じ患者の末梢血より、16種類のCD4+のクローン化T細胞を樹立した。コントロールとして、健常人3名の末梢血から18種類のCD4+と4種類のCD8+のクローン化T細胞を樹立した。クローン化T細胞について、サイトカイン(IL-1α,IL-2,IL-3,IL-4,IL-6,IL-8,IL-10,TNF-α,IFN-γ,GM-CSF)の産生量を測定すると、患者由来のものはコントロールと比べてIL-8の産生量が有意に高く、ぶどう膜炎の発症に炎症局所の浸潤細胞が産生するIL-8の関与が示唆された。次に、ベーチェット病のぶどう膜炎の患者の治療に用いられている薬剤が患者由来のクローン化T細胞のIL-8産生に与える影響を解析すると、ハイドロコーチゾンとFK506には抑制効果が認められた。この結果は、ベーチェット病の治療薬の開発のために重要な情報であると考えられた。次に、病因を究明するための実験を行った。ベーチェット病は疫学的にHLA-B51との相関が高いので、まずHLA-B51に結合するモチーフを持つ合成抗原ペブチド・ライブラリーを作った。次に、CD8+クローン化T細胞(HLA-B51保有)をeffector cellsとし、同じ患者の末梢血から樹立したB細胞株およびHLA-B51保有のT2細胞株をtarget cellsとし、その細胞に合成抗原ペブチドを結合させ、細胞傷害試験を行なった。しかし、現在までのところ細胞傷害性を示すクローン化T細胞も合成ペブチドも確認できていない。今後さらに、ベーチェット病におけるぶどう膜炎の病因および発症機構の究明を試みたい。
走行・バランス運動による老化中枢神経活性化プロセスの解明

適度な運動は、神経栄養因子の放出が高まり、神経活動が活性化される。本研究では、老化により低下した神経機能を活性化することが可能であるか、走行・バランス運動の効果を検証した。長期の運動を行うことにより、神経栄養因子,神経形成成長因子やプチド等が選択的に増加し、またアポトーシス因子が低発現となる結果となった。腰髄の組織学染色による運動ニューロンの活性化は、運動によっては変化が少なかった。運動による機能改善は、神経単独ではなく、神経活動を活性化させる関連因子について多面的な機能連関の中で考える必要があり、また週齢による遺伝子発現活性化の違いも明らかとなった。神経の生存や維持には,神経栄養因子が必要となるが老年期に至るとこれらの因子の生産能力が低下する。本年度の研究では,ラット腰髄における神経栄養因子とその受容体に対し,バランス運動介入の影響を検討することを目的とした。Wistar系雄性ラット老齢群2年齢12匹,成体群10週齢10匹)を対象とし,バランス運動群と非運動群はランダムに分けた(老齢運動群6,老齢非運動群6匹,成体運動群5匹,成体非運動群5匹)。運動群は,外乱刺激装置上で1日1時間,4週間運動を負荷した。すべてのラットにおいて,餌や給水は自由に摂取させた。実験終了後,脊髄(L3ー5)を摘出し, total RNAを抽出した。逆転写反応により作成したcDNAを鋳型とし,リアルタイムPCR法(比較Ct法)にて発現量を検討した。ターゲット遺伝子はNGF-TrkA, BDNF-TrkB, NT3ーTrkC, GDNFーRET, GFRα1,GFRα2の10遺伝子と内部標準遺伝子は,beta actinを用いた。NT3,GDNFTrkA,TrkC,RET mRNAの発現量は変化がなかったが,その他のターゲット遺伝子については,週齢により,その他の神経栄養因子と受容体については,運動を行う事により発現量が変化していた。週齢により,その他の神経栄養因子と受容体については,運動を行う事により発現量が変化していた。バランス運動により,選択的に神経栄養因子受容体mRNA発現がアップレギュレートされる結果となった。また走行運動時と同様に,老齢期と成体期では,運動により受容体mRNAの発現様式に違いがみられた。神経栄養因子が運動によって脊髄神経自体での発現が増加したことや,末梢器官で発現したその因子が脊髄内の血管や神経の逆行性輸送によって脊髄へ到達し,脊髄内のmRNA発現量が上昇したため脊髄神経が活性化されている事が示唆された。老化により神経栄養因子の不活性化から神経機能の低下を引き起こす。適度な運動では、神経系内の栄養因子の放出が高まり、神経活動が活性化される。本研究では、老化により低下した神経機能を活性化することが可能であるか、走行・バランス運動の効果を検証することを目的とした。本年度は、老齢ラットと成体ラットに対し、動物用トレッドミルによる走行運動介入を行い、神経栄養因子とその受容体における調節機能がどのように変化するかについて検討した。Wistar系雄性ラット老齢群2年齢12匹、成体群10週齢10匹)を対象とした。走行群(走行期間;1日群、5日群、4週間群)、非走行群とランダムに分けた(老齢走行群6匹、老齢非走行群6匹、成体走行群5匹、成体非走行群5匹)。走行群は、小動物用トレッドミルにて、走行速度11.8m/min、走行時間1時間、1ヶ月の条件で運動を課した。実験終了後、腰髄を摘出した。リアルタイムPCR法にて神経栄養因子NGF、BDNF、NT3、GDNFと各々の受容体TrkA、TrkB、TrkC、Gfrα1、Gfrα2mRNA発現量を比較検討した。NGF、TrkA、NT3、TrkC mRNAの発現は、変化がなかったが、週齢により、その他の神経栄養因子と受容体については、運動を行う事により発現量が変化していた。成長期や、神経損傷などによりその修復のために、神経栄養因子mRNAの発現が増加するが、通常成体や老齢では、栄養因子の産出される量は少ないが、長期の運動を行うことにより、栄養因子mRNA発現が選択的に増加する結果となった。神経栄養因子が運動によって脊髄神経自体での発現が増加したことや、末梢器官で発現したその因子が脊髄内の血管や神経の逆行性輸送によって脊髄へ到達し、脊髄内のmRNA発現量が上昇したため脊髄神経が活性化されている事が示唆された。

本年度は、老化により低下した神経機能を活性化することが可能であるか、10週齢、6ヶ月齢、1年齢、2年齢のWistar系雄性ラットに対し、トレッドミル走行運動の影響を検証した。対象動物は、5.8m/minにて、計60分を1日1回、週5回、4週間実施した。同過程での腰髄脊髄神経における神経栄養因子発現と他の神経形成関連因子、神経ペプチド、アポトーシス関連因子、神経突起伸長関連分子発現動態に関し、各週齢の非走行運動に対する走行群に上記関連遺伝子発現についてPCR array法(84遺伝子)により検出した。非走行群に対して2倍以上の遺伝子発現が検出された項目について結果は、10週齢では、高発現遺伝子は、検出されなかったが、低発現遺伝子は、3遺伝子(細胞分化関連遺伝子)であった。6ヶ月齢では、高発現遺伝子は、検出されなかったが低発現遺伝子は、23遺伝子(神経栄養因子-受容体,神経新生、成長因子、アポトーシス関連因子であった。1年齢では、高発現遺伝子は6遺伝子(神経栄養因子-受容体、神経ペプチド)、低発現遺伝子は、1遺伝子(アポトーシス)であった。2年齢は、高発現遺伝子は26遺伝子(神経栄養因子-受容体、神経ペプチド、神経新生)、低発現遺伝子は、1遺伝子(アポトーシス)であった。運動による機能改善は、神経単独ではなく、神経活動を活性化させる関連因子について多面的な機能連関の中で考える必要があり、また週齢による遺伝子発現活性化の違いも明らかとなった。リハビリテーション初年度は,老齢ラットに対し,トレッドミル走行を実施し,腰髄における神経栄養因子の発現量を比較する研究を行ったが,本年度は,バランス運動介入による腰髄における神経栄養因子の発現量を比較する研究を行った。1.成体から老齢にいたる過程での脊髄に存在する神経栄養因子とその受容体の発現が異なるのかその移行プロセスを明らかにする。2.バランス運動介入により,脊髄における神経栄養因子とその受容体の発現がアクティベーションされるかどうかを明らかにする。本年度は,バランス運動介入の効果について老齢ラット,成体ラットについてリアルタイムPCR法にて生化学分析と組織学的検証(免疫組織化学染色法)を目標としていたが,組織学的検証について,当初予定よりやや遅れている状況である.一次抗体を用いた染色結果の定量化を行うが,より客観的な分析を加える予定である.初年度は、下記の目的を遂行するために、実験を実施した。老齢ラットに対し、トレッドミル走行を実施し、腰髄における神経栄養因子の発現量を比較する研究を行った。平成24年度研究目標1.成体から老齢にいたる過程での脊髄に存在する神経栄養因子とその受容体の発現が異なるのかその移行プロセスを明らかにする。2.運動介入により、脊髄における神経栄養因子とその受容体の発現がアクティベーションされるかどうかを明らかにする。以上の点について、概ね計画通りに進んでいる。今年度の結果を踏まえ,成体から老齢にいたる過程での脊髄神経における神経生存関連因子,アポトーシス関連因子との関係性を明らかにする。それぞれの運動介入の方法の違いによる神経活性化機構について探索する。運動介入により活性化された上記の伝達系がどのように関連し,神経の活性化プロセスに関与しているのかについて検討する。また蛋白産生量について生化学分析を行う。脊髄における発現の局在性について組織学的に検討し,最終報告とする。
ロータリ耕トラクタの還元動力に基づく動特性の解明

二ケ年にわたる本研究により得られた成果を列記すると、以下の通りである。1)ロータリ耕うん部に作用する土壌抵抗合力に基づいて、帰還・還元動力を予測する理論式を与えた。2)エンジンからロータリ耕うん軸までの動力伝達系は、高速回転のロータリ耕うん部に生じる耕進力の作用のため、耕うん動力の一部が車軸を通じて帰還するという閉ループ系をなしており、先に坂井らは、ロータリ耕乗用トラクタにつき、その動力伝達モデルを提案している。この坂井らのモデルを援用して、ハンドトラクタを対象に一連の動力伝達式を規定した。3)以上の諸式の妥当性の実証、あるいは、ロータリ耕うん土壌反力,各動力の具体値を把握するため、ロータリ耕うん軸に作用するトルク,前方・上方力,車軸,エンジン動力を実測する動特性計測システムを設計・製作した。4)本計測システムにより、人工土壌構において、耕深を一連に変化して、これらの諸量の実測を行った。その結果、耕うん抵抗合力の前進方向とのなす角は3060゚で平均45゚に達することが明らなになった。また、以上の諸動力の測定結果により、耕うん動力還元・帰還比,耕進動力還元・帰還比,あるいは、エンジン・ロータリ動力伝達効率は、それぞれ、0.070.11,0.020.04,0.920.97,0.20.4および約97%であることが把握された。なお、これらは耕うん抵抗合力を入力することにより、先に規定した諸理論式で、極めて良く、近似しうることが実証された。
G蛋白βγサブユニットの新しい標的分子としての細胞死遺伝子カスパーゼの研究

予定された計画に従って、Gβ1-6 cDNAおよびGγ1-7 cDNAをペイトベクターに挿入し、caspase 1-13 cDNA、ならびに、活性中心にあるcysのserあるいはGly変異体cDNAをtargetベクターに挿入について、two hybrid screeningをLexシステムを用いて行ったが、陽性コロニーは得られなかった。しかし、特異性に優れるLex Aシステムが核内での2分子相互作用を見るのに有利であるが、Gβγとcaspaseとの想定される相互作用は細胞質内で惹起されることを考慮して、次に、細胞質での2分子相互作用を見るに有利なGAL4システムを用いて再検討した。このとき、Gβ2は、caspase 1ファリミーのカスペース(1、4、5)と弱い相互作用を示し、インタラクションサイトが、caspase 1ファリミーでは共通にスモールサブユニットの一部で、カスペース1の第323-343残基に相当する領域であると推定されたが、フィルターを用いた半定量法でのアセスメントには著しい限界がある為、現在、定量法を試みている。更に、Gβ2とcaspase 1ファリミーとの弱い相互作用が、Gγサブユニットの共存で強い相互作用に変換される可能性を考慮して、Gβ2とGγ2との融合遺伝子を作成しベイトベクターに挿入して用いたが、相互作用の強度の変化はいづれのカスペースに対しても見られなかった。そこで、現在、第3のセレクションマーカーを用いたスリーハイブリッド法を確立し、これに定量法を組み合わせた系を用いて相互作用強度の変化を検討している。以上まとめると、今後の改良と更なる検討は必要であるが、目標であったGβγ遺伝子とカスペース分子との相写作用を見い出したばかりでなく、相互作用するカスペース分子種を同定したと考えられる結果が得られ、萌芽研究としての目的を果たしたといえる。
反射音を用いた、胎児に安全な子宮頸管硬度計測による早産リスク評価の試み

反射音による硬度測定法は低エネルギーで胎児への影響も少なく再現性が良い。本研究では、指装着型センサーを内診指に装着して子宮頸管硬度を評価し、子宮頸管硬度およびその経時的な変化が早産時期と相関するかを検討する。反射音による硬度測定法は安全、低コスト、簡便であるため臨床導入が速やかであり、迅速な普及が可能である。本研究によって、妊婦に負担が少ない早産予知のスクリーニングが可能となる。