hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重度の腐食損傷を受けた鋼桁腹板のせん断耐荷力性能評価と機能回復に関する研究

1下フランジとウェブとの溶接破断部による荷重伝達機能の回復を目的に、板厚4.5mmのL字型鋼板を高力ボルト接合したモデル(従来工法)、2板厚3.2mmのL字型薄鋼板を下フランジとウェブの両面に接着接合したモデル、3板厚3.2mmのL字型薄鋼板を下フランジとウェブの両面に接着剤で設置した後、ウェブパネル全面に低弾性炭素繊維シートを接着剤で接着接合したモデル、4薄鋼板を接着後、ウェブ全面にウレタン系接着剤を塗布し、片面4層の低弾性炭素繊維シートを接着させたモデル、5L字型薄鋼板を下フランジ上面も含めてウレタン系接着剤にて接合させ、更にはウェブ全面にウレタン系接着剤を挿入し、4層の低弾性炭素繊維シートをエポキシ系接着剤にて接合させたモデルである。2.腐食桁端部を模擬したせん断耐荷力実験において、従来の当板ボルト工法は、下部欠損モデルに対して、耐荷力および変形性能ともに回復することを示した。3.せん断耐荷力実験では、弾性係数の低いウレタン系接着剤を母材と補修材料との間に挿入することで、補修材料の剥離が急激に起らず、耐荷力の回復と高い変形性能の持続が共に得られた。鋼橋の腐食損傷は、伸縮装置や床版端部からの漏水や橋台天端に堆積する土砂の影響から桁端部に集中しやすい。本研究では、腐食の進行によりウェブと下フランジの首溶接部付近の破断損傷を模擬した試験体を設定し、このモデルに対して、下部欠損のみの回復とウェブ全面の健全回復を各種補修材で補修した試験体を製作し、せん断耐荷力実験を行い、鋼桁腹板の補修・補強による機能回復方法について検討を行った。補修・補強を行った試験体のせん断耐荷力実験の結果、弾性係数の低いウレタン系接着剤を母材と補修材料との間に挿入することで、補修材料の剥離が急激に起らず、耐荷力の回復と高い変形性能の持続が共に得られることが確認された。計画通り、水平補剛材上部腹板や下フランジ接合部腹板下部に腐食破断損傷を模擬した中型せん断供試体を製作し,その供試体に補修・補強を施し、せん断耐荷力実験を行い、腐食により破断損傷を受けた鋼プレートガーダー腹板の補修・補強による機能回復方法について基本的な検討を行った.工学土木工学構造工学・地震工学・維持管理工学最終年度は、これまでの実腐食した鋼桁の腹板の板厚実測結果から得られた腐食パタン、実腐食減厚量、亀裂損傷位置をパラメータとし、それらを種々変化させて耐荷力解析を行い、これらの結果より実腐食減厚分布,腐食断面欠損及び腐食損傷タイプが鋼桁腹板の耐荷力特性に及ぼす影響について検討し,鋼桁腹板の崩壊メカニズムを解明する。次に、実腐食した不陸を有する腐食損傷モデル実験供試体を制作し、その供試体に補修・補強を施し、せん断耐荷力実験を行い、実腐食鋼プレートガーダー腹板の補修・補強による機能回復方法について基本的な検討を行う.最後に、これまでの実験結果及び解析結果に基づいて、実腐食鋼プレートガーダー腹板の補修・補強によるせん断耐荷力の機能回復方法の評価・提案を目指す。最後に、これまでの研究結果を総括し、報告書の作成を行う。本年度は、当初計画では腐食減厚分布及び亀裂損傷タイプが鋼プレートガーダー腹板のせん断強度特性に及ぼす影響を解明するため、腐食亀裂損傷モデル供試体を製作し耐荷力実験を行い、腐食亀裂損傷及び腐食形態が鋼桁のせん断耐荷力に及ぶす影響のみについて検討を行う予定であったが,腐食損傷の著しい鋼桁の補修・補強方法についても、基礎的な機能回復法に関する予備試験を行い検討を行った。今後は、腹板の腐食状況及び腐食亀裂損傷位置が鋼桁のせん断耐荷力に及ぼす影響について検討を行うため,腐食及び腐食亀裂損傷を有する鋼桁についてせん断耐荷力解析を行い,腹板の腐食状況及び腐食亀裂損傷位置が鋼桁のせん断耐荷力(残存耐荷力)に及ぼす影響について解析的検討を行う。更に、食損傷鋼桁腹板の補修・補強方法について検討し、機能回復方法の提案を行う。今後は以下の項目について研究を推進する。1.腹板の腐食状況及び腐食亀裂損傷位置が鋼桁のせん断耐荷力に及ぼす影響について検討を行うため,せん断耐荷力解析を行う。解析では,実験供試体をアイソパラメトリックシェルでモデル化し,弾塑性有限変位理論に基づいて数値解析を行う。解析は、汎用構造解析プログラムMSC MARCを用いて行い,要素は8節点厚肉曲面シェル要素(要素番号22)を用いる。
東南アジア大陸部における野鶏の系統進化と家畜化に関する研究

ヴェトナム(10年5月)とタイ(10年11-12月)の現地調査ならびにラオス(10年12月)とヴェトナム(11年2月)の調査補遺が実施され、昨年度収集試料とともに分析中である。現在までに次の結果が得られた。1.セキショクヤケイ5亜種の一つ、G.g.jabouilleiは国際高に最も情報量の少ない亜種であったが、本年度5月の調査において、ヴェトナムのBac Giang県で成体雌雄各3羽が捕獲された。形態学的分析(生体計測、羽色の色差測定および他の外皮諸形質の精査)によって亜種の同定がなされたが、ミトコンドリアDNAのD-ループ領域の塩基配列については現在なお検討中である。ヴェトナムでは、Quan Binh県でG.g.gallus、またNghe An県でG.g.spadiceusの生息が確認されており、ラオスでは国境を越えた隣接県のKham Muon県のTha KhecでG.g.gallusが認められているので、本亜種とG.g.spadiceusの分布境界は北緯18と19度の間にあることが明らかになった。またG.g.jabouilleiの生息域の南限はHong(紅)河に一致すると考えられる。タイでは、14国立公園における調査の結果、G.g.spadiceus(タイ西部)とG.g.gallus(タイ東南部)の境界線はPetchabun山脈にほぼ一致し、Khorat高原すなわちタイ東北部全域がG.g.gallusの分布域に含まれる。2.ラオスのビエンチヤン、ルアンプラバンおよびパクセ地城で収集された(19961997年度調査)136個体の在来鶏の14種のタンパク質を制御している17遺伝子座の電気泳動分析が終了し、以下のことが明らかになった。7遺伝子座(E_8-1、Awy-1、AKP-akp、AKP-2、Alb、TfおよびPas)に多型が発見されたが、他の10遺伝子座には発見されなかった。これらの変異をもとにして、ラオス、バングラデシュ、ネパールおよびインドネシア在来鶏間の遺伝的距離を推定した。その結果、ラオス在来鶏はネパールおよびバングラデシュ在来鶏と一つのクラスターを形成し、遺伝的に近い関係にあることが示された。8年11月18日12月17日の期間に現地調査が行われ,以下のように材料収集がなされた。平成8年度の収集に関する実験分析と試料解析は進行中であるが,現在までにつぎの結果が得られた。1.ラオスにはセキショクヤケイの2亜種すなわち赤耳朶のGallus gallus spadiceusと白耳朶のG.g.gallusが生息する。ラオスの北部山岳地域から南部高原地域にわたる13地点,17名からの聴き取り調査を行い,また北部で3個体と南部で1個体を採集し,その外皮諸形質を精査した結果,G.g.spadiceusは北西部および北部の山岳地帯に分布するが,その生息域はルアン山脈のメコン側をさらに南下していると考えられる。G.g.gallusはパクセ,チャンパサックおよびアタプ県を主とする南部地域に生息する。ラオスにおける両亜種の生息域について問題となるのは,南北の境界に限られるが,その位置は中部の北緯16度から18度の間と考えている。2.本調査および前年度の予備調査(7年12月24日8年1月10日)における計6個体の生殖腺の剖検所見と外形質に発現されている第二次性徴(冠,距および羽装)の発達度ならびに聴き取り調査の結果から,ラオスにおけるセキショクヤケイには明らかに季節繁殖性が認められた。3.生体計測を行ったセキショクヤケイ4個体はすべて雄であり,その計測値を他の東南アジア諸国(フィリピン,タイ,ネパールおよびインドネシア)のそれと比較したところ,ラオスのヤケイは小型であるにもかかわらず,脛骨,中足骨および翼長は最大値を示した。4.セキショクヤケイ4個体,在来鶏136個体の血液標本および在来鶏45個体の卵白標本が採集された。これらのうち,ヤケイ血液標本(G.g.gallus)については現地において白血球培養による核型分析を行い,他地域のG.g.gallusのそれと差のないことが確認された。血液および卵白標本の電気泳動法によるタンパク質分析は,現在進行中である。タイ(1997年7月21日8月18日)および、ラオス(1998年1月5日1月31日)の現地調査が行われ、試料分析が開始された。現在までに以下の結果が得られている。野鶏と在来鶏間の遺伝子交換の実体解明は、現地の状況により、1998年に持ちこされた。1.タイとラオスにはセキショクヤケイの2亜種が生息する。タイでは、北部と西部およびマレー半島北部のほか、カオヤイ国立公園を中心とする東北タイの西部とマレー半島北部に、赤耳朶のG.g.spadiceusが分布する。完全白耳朶のG.g.gallusは東南タイに、不完全白耳朶の同亜種がマレー半島南部に分布する。両亜種の分布域が重複する地域では、聞き取り調査の結果、亜種間交雑が存在すると推定される。

また同じG.g.gallusについても、東南タイとマレー半島南部の集団間には明らかに形態学的地域差(外皮形質と生体計測値)が認められた。将来(1999年以降)、さらに遺伝生化学的分析が必要とされる。ラオスの1996年度調査の結果、北部のG.g.spadiceusがルアン山脈のメコン側を南下していると推定されたが、今年度はビエンチャン県の3地点でG.g.spadicius3例、サラバン県で4例のG.g.gallusを採集し、形態学的亜種同定が行われた。両年度の調査によって、G.g.spadiceusは北緯18度以北、東経102度以西に、G.g.gallusは北緯16度以南にそれぞれ生息する。両亜種の分布域間では、耳朶の白色度から亜種間交雑が行われていると推定されるが、現在進行中の血液試料の遺伝生化学的分析によって確認される。2.ラオス国内13地区より収集された在来鶏136、野鶏2の血液試料について17遺伝子座の電気泳動分析が行われた。現在、6座位(Akp,akp,Akp-2,A16,Tf,Pas)の表現型分析の結果、数座位に多型を確認した。残りの11座位についてはなお分析を継続中である。在来鶏の卵白試料37個体分についてはOv,G2,3,TfEw,Pc,およびG1の座位の全分析が行われ、オボアルブミン(Ov)、オボグロブリン(G2,G3)、コンアルブミン(TfEw)の4座位において多型を検出した。ヴェトナム(10年5月)とタイ(10年11-12月)の現地調査ならびにラオス(10年12月)とヴェトナム(11年2月)の調査補遺が実施され、昨年度収集試料とともに分析中である。現在までに次の結果が得られた。1.セキショクヤケイ5亜種の一つ、G.g.jabouilleiは国際高に最も情報量の少ない亜種であったが、本年度5月の調査において、ヴェトナムのBac Giang県で成体雌雄各3羽が捕獲された。形態学的分析(生体計測、羽色の色差測定および他の外皮諸形質の精査)によって亜種の同定がなされたが、ミトコンドリアDNAのD-ループ領域の塩基配列については現在なお検討中である。ヴェトナムでは、Quan Binh県でG.g.gallus、またNghe An県でG.g.spadiceusの生息が確認されており、ラオスでは国境を越えた隣接県のKham Muon県のTha KhecでG.g.gallusが認められているので、本亜種とG.g.spadiceusの分布境界は北緯18と19度の間にあることが明らかになった。またG.g.jabouilleiの生息域の南限はHong(紅)河に一致すると考えられる。タイでは、14国立公園における調査の結果、G.g.spadiceus(タイ西部)とG.g.gallus(タイ東南部)の境界線はPetchabun山脈にほぼ一致し、Khorat高原すなわちタイ東北部全域がG.g.gallusの分布域に含まれる。2.ラオスのビエンチヤン、ルアンプラバンおよびパクセ地城で収集された(19961997年度調査)136個体の在来鶏の14種のタンパク質を制御している17遺伝子座の電気泳動分析が終了し、以下のことが明らかになった。7遺伝子座(E_8-1、Awy-1、AKP-akp、AKP-2、Alb、TfおよびPas)に多型が発見されたが、他の10遺伝子座には発見されなかった。これらの変異をもとにして、ラオス、バングラデシュ、ネパールおよびインドネシア在来鶏間の遺伝的距離を推定した。その結果、ラオス在来鶏はネパールおよびバングラデシュ在来鶏と一つのクラスターを形成し、遺伝的に近い関係にあることが示された。
高エネルギー荷電粒子の化学作用

ホルムアミドをプロトンで照射した生成物にCO,【CO_2】,【CH_4】,【NH_3】,HCNがガス生成物に存在することが確認されたが、このG値を求めたところ12.2e【V】/分子の照射線量のもとで、【NH_3】(G=1.91),HCN(G=1.14)であった。又、固体生成物の化学収率はオキザミド(0.5%),尿素(1.41%),ビゥレット(0.82%)であった。微量成分中に確認されたプリン,アデニン,ヒポキサンチンについては、HPLCとマルチU【V】スペクトロメーターを組合せた分析系でその存在を確定し、生成量は2mlのホルムアミドを4μAで60分照射した時、ヒポキサンチン(2.9mg),プリン(1.5mg),アデニン(0.62mg)であった。しかし、グアニン,キサンチン,S-1・3・5トリアジン,ビゥレア,尿素,及びピリシジン塩基は確認されなかった。次に生成したポリマーを濃塩酸で加水分解しアミノ酸分析器にて分析したところ、アスパラギン酸,セリン,グルタミン酸,グリシン,アラニン,β-アラニン,β-アミノイソ酪酸,γ-アミノ酪酸等の生体アミノ酸が得られた。以上のように、ホルムアミドのような単純な物質がプロトン(太陽風の中心的粒子)の照射によって生命を維持するのに必須なプリン,アデニン,ヒポキサンチンのような核酸塩基と、生体アミノ酸が同時に生成したことは生体物質の起源,生命の起源について大変興味深いことである。このようにサイクロトロン加速粒子を利用した放射線化学は、宇宙における有機化合物の化学進化に対するシュミレーション研究として意義深いと考える。一方ホットアトムを利用して標識した人工血液である【^(18)F】-フルオロデカリンを【^(14)C】-デオキシグルコースで標識した赤血球と共に脳虚血にしたラットに投与し、ラジオオートグラフィーで調べたところ、【^(18)F】フルオロデカリンは、そのコロイド径が0.1μmと微少な由に虚血部にも浸透した。それゆえ虚血部位への酸素供給が可能であると示された。
振動型スプリントによる睡眠時ブラキシズム抑制効果についての研究

睡眠時ブラキシズムは,睡眠中の非機能的な顎運動であり,日中の最大咬合力を超える大きな力を伴うものや,数分間にわたり持続するものがある.その影響は顎口腔系の諸器官に障害をもたらし,患者のQOLの低下をまねく一因となる.これまで,睡眠時ブラキシズムの治療法は確立されておらず,対処法としてスプリント療法が広く行われている.しかし,睡眠時ブラキシズムを抑制する効果は乏しく,筋痛や顎関節症を持つ患者への効果は低かった.そのため根本的な治療法の確立が急務であった.本研究では,振動型バイオフィードバックを応用した睡眠時ブラキシズム抑制スプリントを製作し,睡眠時ブラキシズムイベントの変化,症状の緩和効果,睡眠構造への影響の検証を行い,臨床的に有効な治療法か検証する事を目的に実施した.その結果,振動刺激により睡眠時ブラキシズム持続時間が26.0±20.0秒/時から14.3±9.5秒/時へと有意に減少することが証明された(paired t-test, p<0.05).また,睡眠時ブラキシズムのエピソード数及び各睡眠変数に有意な変化は認められなかった.以上より,振動型バイオフィードバックを応用した睡眠時ブラキシズム抑制スプリントが睡眠時ブラキシズムマネージメントに有効な方法である可能性が示唆された.本研究結果はSleep & Breathingに2019年に掲載された.睡眠時ブラキシズムは,睡眠中の非機能的な顎運動であり,日中の最大咬合力を超える大きな力を伴うものや,数分間にわたり持続するものがある.その影響は顎口腔系の諸器官に障害をもたらし,患者のQOLの低下を招く一因となる.現在,睡眠時ブラキシズムの治療法は確立されておらず,対処法としてスプリント療法が広く行われている.しかし,睡眠時ブラキシズムを抑制する効果は乏しく,筋痛や顎関節症を持つ患者への効果は低い.そのため根本的な治療法の確立が急務である.本研究では,振動型バイオフィードバックを応用した睡眠時ブラキシズム抑制スプリントを製作し睡眠時ブラキシズムイベントの変化,症状の緩和効果,睡眠構造への影響の検証を行い,臨床的に有効な治療法を確立することを目的としている.研究実績の概要の通り,現時点で研究は予定通り遂行されている.睡眠時ブラキシズムは,睡眠中の非機能的な顎運動であり,日中の最大咬合力を超える大きな力を伴うものや,数分間にわたり持続するものがある.その影響は顎口腔系の諸器官に障害をもたらし,患者のQOLの低下を招く一因となる.現在,睡眠時ブラキシズムの治療法は確立されておらず,対処法としてスプリント療法が広く行われている.しかし,睡眠時ブラキシズムを抑制する効果は乏しく,筋痛や顎関節症を持つ患者への効果は低い.そのため根本的な治療法の確立が急務である.本研究では,振動型バイオフィードバックを応用した睡眠時ブラキシズム抑制スプリントを製作し睡眠時ブラキシズムイベントの変化,症状の緩和効果,睡眠構造への影響の検証を行い,臨床的に有効な治療法を確立することを目的としている.平成28年度には装置の開発を行い、数名に対して使用し、設定の微調整を重ねてきた。平成29年度は睡眠時ブラキシズム患者と推測される10名の被験者について簡易睡眠装置にて睡眠時ブラキシズムイベント数を同定した.現在,これらの被験者に対し複数通りの振動時間の介入を行い効果について解析している.研究実績の概要の通り,現時点で研究は予定通り遂行されている.睡眠時ブラキシズムは,睡眠中の非機能的な顎運動であり,日中の最大咬合力を超える大きな力を伴うものや,数分間にわたり持続するものがある.その影響は顎口腔系の諸器官に障害をもたらし,患者のQOLの低下をまねく一因となる.これまで,睡眠時ブラキシズムの治療法は確立されておらず,対処法としてスプリント療法が広く行われている.しかし,睡眠時ブラキシズムを抑制する効果は乏しく,筋痛や顎関節症を持つ患者への効果は低かった.そのため根本的な治療法の確立が急務であった.本研究では,振動型バイオフィードバックを応用した睡眠時ブラキシズム抑制スプリントを製作し,睡眠時ブラキシズムイベントの変化,症状の緩和効果,睡眠構造への影響の検証を行い,臨床的に有効な治療法か検証する事を目的に実施した.その結果,振動刺激により睡眠時ブラキシズム持続時間が26.0±20.0秒/時から14.3±9.5秒/時へと有意に減少することが証明された(paired t-test, p<0.05).また,睡眠時ブラキシズムのエピソード数及び各睡眠変数に有意な変化は認められなかった.以上より,振動型バイオフィードバックを応用した睡眠時ブラキシズム抑制スプリントが睡眠時ブラキシズムマネージメントに有効な方法である可能性が示唆された.本研究結果はSleep & Breathingに2019年に掲載された.平成29年度は,睡眠時ブラキシズムを行なっていると同定された被験者に対して異なる振動強度を用い,データの採得を行う.振動型スプリントを装着した測定は4晩行う.初夜効果を鑑み,バイブレーションをオフにした状態で初めの1晩の測定を行う.その後,計3夜の測定を行う.バイブレーションの強度はランダム表に乗っ取り,弱・強・振動オフの3種類を一晩ずつ行う.

平成30年度は収集したデータを統計解析し,装置の睡眠時ブラキシズムへの効果,症状の緩和について,そして睡眠への影響について明らかにする.解析終了後,研究の結果を海外学会発表・論文投稿をすることにより,国内外に本研究の成果を発信し,日本国民の健康維持に貢献する.平成30年度は収集したデータを統計解析し,装置の睡眠時ブラキシズムへの効果,症状の緩和について,そして睡眠への影響について明らかにする.解析終了後,研究の結果を海外学会発表・論文投稿をすることにより,国内外に本研究の成果を発信し,日本国民の健康維持に貢献する.被験者への謝礼の支払いが次年度へ先送りとなったため、次年度使用金が生じた.被験者への謝礼の支払いが次年度へ先送りとなったため、次年度使用金が生じた.測定被験者への謝礼として使用予定
会話映像の添削を用いたネットワーク型学習支援環境に関する研究

現在の外国語語学教育では,主に書き言葉を中心とした文法・訳読法による体系論的な学習で進められている.外国語のコミュニケーション能力を身に付けるには,学びたい言語を耳で聞き,それにより言語を理解し,動作に結び付けて学習する必要がある.これを実現するため,コミュニケーションを重視したネットワークを用いたコンピュータ上における語学学習支援環境に注目した.近年のネットワークやコンピュータ技術の向上により,ビデオ会議システムを用いて離れた教師と学習者が映像と音声を用いて直接コミュニケーションを行なうことが可能である.通常のビデオ会議システムを用いた学習では,記録が残らないためその会話映像を用いた教育的な指導が行いにくいという問題がある.また,通常の映像編集ソフトを用いた場合,編集履歴が編集後の映像に残らないため,どのように変更されたかがわかりにくい.つまり,元の映像自体を修正してしまうため,学習には用いにくいと言える.そこで,本研究では会話映像を用いた教育的な指導が行えるシステムの構築を行った。映像の編集には紙面上で行われる添削の概念を用いた映像添削を提案した.本年度は,ユビキタスを指向したビデオ添削システムにおける支援システム・ツールを設計し,構築したプロトタイプシステムの評価を通してシステムを構築した.具体的には,以下の課題に取り組んだ.(1)評価のための教材データベースの設計と構築の検討(矢野,緒方,越智)(2)教材データベースの評価・考察・改良(矢野,金西)(3)システムを統合し,実際の授業で長期間にわたる評価(緒方,金西)(4)モバイル環境下での映像の添削手法の検討とプロトタイプ化への検討(葉田)(5)システムの再構築と再評価を通した,プロトタイプシステムの改良(緒方,金西)(6)本学工学部でのu-Campusプロジェクトへ本研究の成果を還元し,実証的な検証の検討(矢野,緒方,金西)(7)研究成果のまとめ(矢野,緒方,金西)現在の外国語語学教育では,主に書き言葉を中心とした文法・訳読法による体系論的な学習で進められている.外国語のコミュニケーション能力を身に付けるには,学びたい言語を耳で聞き,それにより言語を理解し,動作に結び付けて学習する必要がある.これを実現するため,コミュニケーションを重視したネットワークを用いたコンピュータ上における語学学習支援環境に注目した.近年のネットワークやコンピュータ技術の向上により,ビデオ会議システムを用いて離れた教師と学習者が映像と音声を用いて直接コミュニケーションを行なうことが可能である.通常のビデオ会議システムを用いた学習では,記録が残らないためその会話映像を用いた教育的な指導が行いにくいという問題がある.また,通常の映像編集ソフトを用いた場合,編集履歴が編集後の映像に残らないため.どのように変更されたかがわかりにくい.つまり,元の映像自体を修正してしまうため,学習には用いにくいと言える.そこで,本研究では会話映像を用いた教育的な指導が行えるシステムの構築を行った.映像の編集には紙面上で行われる添削の概念を用いた映像添削を提案した.本年度は映像添削支援システムにおける映像の解析システムの設計・試作を行い,以下の課題に取り組んだ.開発言語はJavaを用いた.(1)システム全体のモデル化と構築方法の基本的検討(矢野)(2)ビデオ添削システムと会話添削言語VCMLの考察と拡張のための検討(矢野)(3)ビデオ添削システムにおけるビデオの蓄積・活用のモデルの設計(金西)(4)ノンバーバル情報や音声認識を利用したビデオ映像の検索システムのモデル設計と構築(矢野,葉田)(5)ビデオ添削システムにおける音声認識を用いた学習支援システムのモデル設計(矢野,緒方)(6)モバイル機器を用いた映像蓄積・活用システムの検討とモデルの設計(金西,越智)(7)プロトタイプシステムの開発(緒方,越智,葉田)現在の外国語語学教育では,主に書き言葉を中心とした文法・訳読法による体系論的な学習で進められている.外国語のコミュニケーション能力を身に付けるには,学びたい言語を耳で聞き,それにより言語を理解し,動作に結び付けて学習する必要がある.これを実現するため,コミュニケーションを重視したネットワークを用いたコンピュータ上における語学学習支援環境に注目した.近年のネットワークやコンピュータ技術の向上により,ビデオ会議システムを用いて離れた教師と学習者が映像と音声を用いて直接コミュニケーションを行なうことが可能である.通常のビデオ会議システムを用いた学習では,記録が残らないためその会話映像を用いた教育的な指導が行いにくいという問題がある,また,通常の映像編集ソフトを用いた場合,編集履歴が編集後の映像に残らないため,どのように変更されたかがわかりにくい.つまり,元の映像自体を修正してしまうため,学習には用いにくいと言える.そこで,本研究では会話映像を用いた教育的な指導が行えるシステムの構築を行った.映像の編集には紙面上で行われる添削の概念を用いた映像添削を提案した.本年度は語学学習における映像活用システムの設計・試作を行い.以下の課題に取り組んだ.(1)システム全体のモデル化と構築方法の基本的検討(矢野)(2)ビデオ添削システムと会話添削言語VCMLの考察と拡張のための検討(葉田)(3)ビデオ添削システムにおけるビデオの蓄積・活用のモデルの設計(緒方,金西)(4)ノンバーバル情報を利用したビデオ映像の検索システムのモデル設計と構築(矢野,緒方,越智)(6)モバイル機器を用いた映像蓄積・活用システムの検討とモデルの設計(金西,葉田)(7)プロトタイプシステムの開発とシステム評価(緒方,金西,葉田)

現在の外国語語学教育では,主に書き言葉を中心とした文法・訳読法による体系論的な学習で進められている.外国語のコミュニケーション能力を身に付けるには,学びたい言語を耳で聞き,それにより言語を理解し,動作に結び付けて学習する必要がある.これを実現するため,コミュニケーションを重視したネットワークを用いたコンピュータ上における語学学習支援環境に注目した.近年のネットワークやコンピュータ技術の向上により,ビデオ会議システムを用いて離れた教師と学習者が映像と音声を用いて直接コミュニケーションを行なうことが可能である.通常のビデオ会議システムを用いた学習では,記録が残らないためその会話映像を用いた教育的な指導が行いにくいという問題がある.また,通常の映像編集ソフトを用いた場合,編集履歴が編集後の映像に残らないため,どのように変更されたかがわかりにくい.つまり,元の映像自体を修正してしまうため,学習には用いにくいと言える.そこで,本研究では会話映像を用いた教育的な指導が行えるシステムの構築を行った。映像の編集には紙面上で行われる添削の概念を用いた映像添削を提案した.本年度は,ユビキタスを指向したビデオ添削システムにおける支援システム・ツールを設計し,構築したプロトタイプシステムの評価を通してシステムを構築した.具体的には,以下の課題に取り組んだ.(1)評価のための教材データベースの設計と構築の検討(矢野,緒方,越智)(2)教材データベースの評価・考察・改良(矢野,金西)(3)システムを統合し,実際の授業で長期間にわたる評価(緒方,金西)(4)モバイル環境下での映像の添削手法の検討とプロトタイプ化への検討(葉田)(5)システムの再構築と再評価を通した,プロトタイプシステムの改良(緒方,金西)(6)本学工学部でのu-Campusプロジェクトへ本研究の成果を還元し,実証的な検証の検討(矢野,緒方,金西)(7)研究成果のまとめ(矢野,緒方,金西)
6自由度マニピュレータの動力伝達・関節駆動用空間リンク機構の開発と性能評価

(1)隣接するアームの中心線に平行に配置されている動力伝達軸間に、アームの交差角に関係しないで回転運動を伝達するための等速継手を空間7R7節リンク機構を応用して設計した。この等速継手の影響係数および入出力支持二連節の誤差が等速継手の機構定数に与える影響を解析すると共に、出力角誤差を精密に測定することにより、この等速継手が-60°60°の軸交差角において0.5°程度の誤差で使用可能であることを確認した。(2)スティーブンソン形6節リンク機構の入力スライダーの直進運動を出力リンクの回転運動に等速で変換する直進一回転運動変換機構を新しく開発し、この機構とボールねじ直動機構を用いることにより、直流モータの動力をアームの中心線に平行に配置されている回転軸に伝達して肘関節および手首関節を駆動する方式を提案した。この結果、動力源を本体または本体付近に設置した新しい形式の多関節マニピュレータ機構が可能になった。(3)手先効果器をアームに対して球面運動させる手首関節には、その動力軸に回転対偶されている球面滑り子を入力軸が直交している二つの球面案内溝リンクで駆動する自由度2の球面5節リンク機構を採用した。手先効果器の運動領域および出力位置の誤差特性を実験的に解析し、この機構が揺動角120°で運動干渉の無い手首関節として利用可能であることを示した。(4)RSCR空間4節リンク機構を手首関節の直交2軸の回転運動創成機構に設計するためにその運動特性解析式を与え、運動領域の識別て手順を確立した。(5)試作した4自由度マニピュレータ機構の動的特性試験用のサーボ機構を設計・製作した。そして、別途製作した自由度2の平面運動機構を用いて、楕円運動、レムニスケート運動の創成を行い、創成軌跡の分割数、パルス周波数および運動時間と出力誤差の関係を明らかにした。1.隣接するアームの中心線に平行に配置されている動力伝達軸間に、アームの交差角に関係しないで回転運動を伝達するための等速継手を空間7R7節リンク機構を応用して設計した。この等速継手の影響係数および入出力軸支持二連節の誤差が等速継手の機構定数に与える影響を解析すると共に、出力角誤差を精密に測定することにより、この等速継手が-60°60°の軸交差角において0.5°程度の誤差で実用可能であることを確認した。2.スチ-ブンソン形6節リンク機構の入力スラダーの直進運動を出力リンクの回転運動に等速で変換する直進-回転運動変換機構を新しく開発し、この機構とボールねじ直動機構を用いることにより、直流モータの動力をアームの中心線に平行に配置されている回転軸で伝達して肘関節を駆動する方式を提案した。この結果、動力源を本体または本体付近に設置した新しい多関節マニピュレータ機構が可能になった。3.手先効果器をアームに対して球面運動させる手首関節には、その動力軸に回転対偶されている球面滑り子を入力軸が直交している二つの球面案内溝リンクで駆動する自由度2の球面5節リンク機構を採用した。手先効果器の運動領域および出力位置の誤差特性を実験的に解析し、この機構の設計指針を得た。さらに、RSCR空間4節リンク機構を手首関節の直交2軸の回転運動創成機構に設計するためにその運動特性解析式を与え、運動領域識別手順を確立した。4.直流サーボモータ、サーボドライバおよび偏差カウンタで肘および手首関節駆動の位置制御サーボを構成した。(1)手先効果器をアームに対して球面運動させる自由度2の球面

5節リンク機構を改良し、直交2軸まわりの揺動角がそれぞれ約120°で運動干渉の無い手首関節を実現した。(2)手首関節および肘関節駆動用の直進一回転運動変換6節リンク機構は約0.4%の直接性の運動変換機構として実用可能であることを実験的に確かめた。(3)球面滑り子と球面案内溝リンクの円板面対偶を多層にすると同時に、球面案内溝リンクの外周または内周と回転対偶部の面積を増加させることにより、空間7Rリンク継手の入出力軸の交点の固定化を実現した。(4)試作した4自由度マニピュレータ機構の動的特性試験用のサーボ機構を設計・製作した。そして、別途製作した自由度2の平面運動機構を用いて、円運動、楕円運動、レにスケート運動の創成を行い、創成軌跡の分割数、パルス周波数および運動時間と出力誤差の関係を明らかにした。
高次脳機能からの新規歯科治療ストレス軽減法の開発

Handling stressによって,認知ネットワーク,陰性情動発現ネットワーク,記憶ネットワークのモノアミン神経系活動が亢進した.ミダゾラム,プロポフォール,デクスメデトミジンは,非ストレス状況下のこれらのネットワーク活動を抑制した.ミダゾラムとプロフォールは,ストレス状況下のこれらの神経系活動亢進を抑制するのに対し,デクスメデトミジンは,ストレス状況下のこれらの神経系活動の亢進を抑制しなかった.また,新規ストレス軽減候補薬は,非ストレス状況下のこれらのネットワークのモノアミン神経活動に影響がなく,ストレス状況下のこれらの神経系活動亢進を軽度抑制した.歯科治療がストレッサーとして生体に受容される過程と静脈内鎮静法の作用発現に重要なニューラルネットワークである1ストレッサーを認識・認知するネットワークと2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワークについて検討を行った.ラットを用い,神経科学的研究手法である脳マイクロダイアリシス(微小透析法)によってネットワークを構成する神経系の神経活動に伴って神経シナプス間隙に放出される神経伝達物質量の変動を観察した.ラットに負荷するストレッサーとしては,従来の多くの研究で用いられてきた再現性の高いストレスとしてHandling stress (Science 286:1155-1158 2005. Francis D. et al.ヒトの手によるハンドリングを10分程度行うもの,中等度の情動ストレスを引き起こす)とした.研究対象とする静脈内鎮静法薬は,現在最も広く用いられているミダゾラムとプロポフォールの2種類とした.はじめにHandling stressとミダゾラムの検討から開始し,次に,プロポフォールに関する検討を行った.また,1ストレッサーを認識・認知するニューラルネットワークでは,大脳皮質内側前頭前野,扁桃体中心核,扁桃体内側核2不安や恐怖などの情動発現に関係するニューラルネットワークでは,扁桃体基底外側核,青斑核,背側縫線核を検討対象とした.その結果,Handling stressによって,1ストレッサーを認識・認知するネットワークと2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワークを構成する脳部位のモノアミン(ノルアドレナリン,セロトニン,ドーパミン)神経系活動が亢進しするのを観察した.そしてこれらのモノアミン神経系活動が,ミダゾラムとプロポフォールによって抑制されるのを観察した.歯科治療がストレッサーとして生体に受容される過程と静脈内鎮静法の作用発現に重要なニューラルネットワークとして,1ストレッサーを認識・認知するネットワーク2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワーク3循環系や内分泌代謝系などの自律神経系反応調節に関係するネットワーク4ストレッサーを学習し記憶するネットワーク,以上の4つのニューラルネットワークについて検討を行うこととしている.平成27年度は1ストレッサーを認識・認知するネットワーク2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワークの二つに関しての検討行い.おおむね順調に進展していると考えられる.歯科治療がストレッサーとして生体に受容される過程と静脈内鎮静法の作用発現に重要なニューラルネットワークである1ストレッサーを認識・認知するネットワーク2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワークについて検討をおこなった.研究にはWistar系ラットを用い,神経科学的研究手法である脳マイクロダイアリシス(微小透析法)によってネットワークを構成する神経系の神経活動に伴って神経シナプス間隙に放出される神経伝達物質量の変動を観察した.ラットに負荷するストレッサーとしては,従来の多くの研究で用いられてきた再現性の高いストレスとして,Handling stress (Science 286:1155-1158 2005. Francis D. et al.ヒトの手によるハンドリングを10分程度行うもの,中等度の情動ストレスを引き起こす)とした.研究対象とする静脈内鎮静法薬は,現在最も広く用いられているミダゾラムとプロポフォール,デクスメデトミジンの3種類とし,マイクロダイアリシスによってサンプリングした神経シナプス間隙中の神経伝達物質は,高速液体クロマトグラフィー・電気化学検出器によって定量した.その結果,Handling stressによって,ストレッサーを認識・認知するネットワークと認知するネットワークのモノアミン神経系活動が亢進すること,ミダゾラムとプロポフォールがその神経系活動亢進を抑制が,デクスメデトミジンは,その神経系活動亢進を抑制しないことを観察した.歯科治療がストレッサーとして生体に受容される過程と静脈内鎮静法の作用発現に重要なニューラルネットワークとして,1ストレッサーを認識・認知するネットワーク2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワーク3循環系や内分泌代謝系などの自律神経系反応調節に関係するネットワーク4ストレッサーを学習し記憶するネットワーク,以上の4つのニューラルネットワークのうち,現在までに,1ストレッサーを認識・認知するネットワーク2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワークに関する検討を行った.また,静脈内鎮静法薬として,ミダゾラム,プロポフォールデクスメデトミジンの3種類の薬物について検討を行い,おおむね順調に進展していると考えられる.歯科治療がストレッサーとして生体に受容される過程と静脈内鎮静法の作用発現に重要なニューラルネットワークである1ストレッサーを認識・認知するネットワーク(以下,認識・認知ネットワーク)2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワーク(以下,陰性情動発現ネットワーク)について検討をおこなった.研究にはWistar系ラットを用い,神経科学的研究手法である脳マイクロダイアリシス(微小透析法)によってネットワークを構成する神経系の神経活動に伴って神経シナプス間隙に放出される神経伝達物質量の変動を観察した.

ラットに負荷するストレッサーとしては,従来の多くの研究で用いられてきた再現性の高いストレスとして,Handling stressとした.研究対象とする静脈内鎮静法薬は,現在最も広く用いられているミダゾラムとプロポフォール,デクスメデトミジンの3種類とし,マイクロダイアリシスによってサンプリングした神経シナプス間隙中の神経伝達物質は,高速液体クロマトグラフィー・電気化学検出器によって定量した.認識・認知ネットワークでは,大脳皮質内側前頭前野,扁桃体中心核,扁桃体内側核を,陰性情動発現ネットワークでは,扁桃体基底外側核,青斑核,背側縫線核を検討対象とした.その結果,Handling stressによって,認識・認知ネットワークと陰性情動発現ネットワークの両方のモノアミン神経系活動が亢進する.ミダゾラム,プロポフォール,デクスメデトミジンは,非ストレス状況下の両方のネットワーク活動を抑制する.ミダゾラムとプロフォールは,ストレス状況下の両方の神経系活動亢進を抑制するのに対し,デクスメデトミジンは,ストレス状況下の両方の神経系活動の亢進を抑制しないことを観察した.Handling stressによって,認知ネットワーク,陰性情動発現ネットワーク,記憶ネットワークのモノアミン神経系活動が亢進した.ミダゾラム,プロポフォール,デクスメデトミジンは,非ストレス状況下のこれらのネットワーク活動を抑制した.ミダゾラムとプロフォールは,ストレス状況下のこれらの神経系活動亢進を抑制するのに対し,デクスメデトミジンは,ストレス状況下のこれらの神経系活動の亢進を抑制しなかった.また,新規ストレス軽減候補薬は,非ストレス状況下のこれらのネットワークのモノアミン神経活動に影響がなく,ストレス状況下のこれらの神経系活動亢進を軽度抑制した.歯科治療がストレッサーとして生体に受容される過程と静脈内鎮静法の作用発現に重要なニューラルネットワークとして,1ストレッサーを認識・認知するネットワーク2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワーク3循環系や内分泌代謝系などの自律神経系反応調節に関係するネットワーク4ストレッサーを学習し記憶するネットワーク,以上の4つのニューラルネットワークのうち,今後は,3循環系や内分泌代謝系などの自律神経系反応調節に関係するネットワーク4ストレッサーを学習し記憶するネットワーク,についての検討を進めていく.歯科治療がストレッサーとして生体に受容される過程と静脈内鎮静法の作用発現に重要なニューラルネットワークである1ストレッサーを認識・認知するネットワーク2不安や恐れなどのいわゆる陰性情動の発現に関係するネットワーク3循環系や内分泌代謝系などの自律神経系反応調節に関係するネットワーク
過栄養が引き起こすインスリン抵抗性分子メカニズムの解明

肝臓はインスリンの三大作用組織のひとつであると同時に、アミノ酸のたんぱく質合成経路をもつ点においても重要である。その転写の鍵となるのがp70 rebosomal protein kinase 1(S6K1)であり、この分子が過剰栄養などで異常に活性化されることでインスリン抵抗性が引き起こされる。S6K1の活性化はインスリン抵抗性などの病態において重要であるが、その上流のメカニズムは明らかにされておらず、本研究において申請者らは栄養センサーとして知られるRheb/mTOR、その上流分子のVps34が重要ではないか、さらにその活性化機構にはRhebがトランスロケーションを生じるのではないかという仮説を立てて、研究を行った。結果、アミノ酸刺激によりVps34およびRhebの発現量は増し、アミノ酸除去で発現は消失した。また、アミノ酸刺激によってVps34はRabと複合体を形成することが示唆された。さらに、栄養刺激することでRhebはmTORへのエンドソームトラフィッキングを生じさせ、RhebトランスロケーションがmTORの活性化を引き起こしていることが示唆された。本年度は、栄養センサーといわれるmTORとそのmTORの作用調節に大きく関わっていると考えられる分子Rhebのトランスロケーションモデルを確立した。アミノ酸によるhVps34の活性化がRhebによるmTOR活性化を生じさせるエンドソームトラフィッキングの重要な調節因子と考えており、Rhebが細胞膜上に局在することを確認している。mTORはゴルジに局在することから、このRhebの局在が下流へのアクセスとなると思われる。手法として以下の3方法を用いた。(1)リアルタイムの蛍光顕微鏡を用いたEGFP融合タンパクの利用、(2)コンフォーカル顕微鏡を用いた内因性に存在するRheb/mTORの免疫染色、(3)細胞膜のフラクション。(1)はまず、Rheb分子にEGFPを融合させ、このDNAをHEK293細胞にトランスフェクションした。二日後に蛍光顕微鏡下にて細胞をアミノ酸刺激、グルコース刺激、インスリン刺激し、そのトランスロケーションを観察し、映像として記録した。(2)内因性に存在するRheb/mTORについてはコンフォーカル顕微鏡にて抗Rheb抗体、抗mTOR抗体を用いて免疫染色した。さらにアミノ酸等で刺激した細胞より細胞膜を抽出し、このフラクションをとることで、刺激によってRhebが膜上から細胞質に移動することを確認した。以上より、細胞膜をRhebのトランスロケーションがmTOR活性化を引き起こし、mTORがS6K1を活性化するために核から細胞質へとエクスポートされることが示唆された。しかしながら、その上流のメカニズムは明らかにされておらず、本研究では栄養センサーとして知られるRheb/mTOR、その上流分子のVps34が重要ではないかという仮説を立てて研究を行った。1. Vps34が活性化される栄養シグナルの同定HEK293細胞を用いてアミノ酸刺激した際のVps34およびRhebの発現の有無を調べた。アミノ酸刺激にはロイシンの単独投与と細胞培養用のアミノ酸カクテルを用いて刺激した。ウェスタンブロットで確認したところVps34およびGTP-bound Rhebは発現量が増した。次にRheb siRNAを用いてノックアウトした細胞にアミノ酸刺激を行うとRhebの発現は減少したが、Vps34の発現量には変化がなくVps34はRhebの上流に存在することが示唆された。さらに培養液からアミノ酸を除去しVps34の発現が消失することを確認した。また、このVps34はRabと複合体を形成する。アミノ酸刺激群、刺激なし群で免疫沈降アッセイしたところ、アミノ酸刺激下において複合体を形成している一方、非刺激下では形成されていなかった。このことからアミノ酸によってVps34はRabと複合体を形成することが示唆された。2.糖尿病マウスにおいてS6キナーゼ活性が上昇しているメカニズムの解明本実験では、異なるマウス群(db/db糖尿病マウス、高脂肪摂取マウス、コントロールマウス)におけるS6K1の活性化の相違を検討したが、上記にあげる順で活性が強い結果であり、その上流であるmTORの活性化と一致していた。Rhebの発現量については、過食であるdb/dbマウスにのみ高く、高脂肪食群とコントロール群には差がなかった。現在さらに詳細に検討中である。
フリーラジカル可視化技術を用いた腎・臓器連関機序の解析

現代は、合併症を有する患者が多くなっている。これらの疾患では、単一臓器に限局する障害はまれであり、いずれかの臓器が障害されると、互いの臓器を傷つけあう負の連鎖を形成する。その原因物質の1つが、アミノ酸代謝過程で生成する尿毒症物質であり、中でも、グアニジノコハク酸は、電気生理学的検討や動物実験によりNMDA(N-メチル-D-アスパラギン酸)受容体作動薬となることが報告されている(Neuropharmacology. 35(4)1996:433-40)。NADA受容体は、記憶や学習に重要な機能を持つ一方、カルシウムの過剰流入やフリーラジカルの生成による神経細胞死に深く関わる。そこで、本研究では、多臓器連関に関わる疾患因子として、尿毒症物質と酸化ストレスに着目し、疾患モデルマウスにおける腎機能および脳機能障害の機序を明らかにすることを目的とした。アデニン含有食餌を6週間摂取させたマウスにおいて、血中クレアチニン及びBUN値が上昇していたことから、腎障害が確認された。アデニン摂取マウスの血中及び脳内でのGSA量を測定したところ、対象群に比べ有意に上昇した。また、アデニン摂取マウスでは、海馬CA3領域において錐体細胞数が減少し、放射状水迷路試験において認知機能が有意に低下していた。次に、このGSAによる神経障害の機序を明かにする為に、神経様細胞の分化PC12細胞にGSAを添加したところ、濃度依存的に細胞死が引き起こされ、同時にROSを産生していることが明かとなった。加えて、このGSAによる細胞障害は、NMDA受容体アンタゴニストMK801又は抗酸化剤であるTEMPOLの添加によって抑制された。以上の結果から、アデニン摂取マウスでは、腎障害により生成した尿毒素GSAがNMDA受容体を介した酸化ストレスを惹起し、神経細胞死さらには認知機能の低下を引き起こす可能性が示された。種々の疾患の進展において、単一臓器に限局する障害はまれである。例えば、糖尿病では、腎症や神経障害等の合併症を引き起こすことからも、多臓器連関を踏まえた疾患の理解が欠かせないと考えられる。その原因物質の1つが、尿毒症物質であり、腎障害により尿中排泄される有機物が体内に蓄積すると、生理的に有害な作用つまり尿毒症状を呈する。中でも、グアニジノコハク酸は、電気生理学的検討や動物実験によりNMDA受容体作動薬となることが報告されている。NADA受容体は、グルタミン酸受容体の1つで記憶や学習に重要な機能を持つ一方、カルシウムの過剰流入やフリーラジカルの生成による神経細胞死に深く関わることから、この受容体への作用は尿毒症による脳障害に深く関与する可能性が考えられる。しかし、未だ疾患状態における詳細なメカニズムは不明である。そこで、本研究では、多臓器連関に関わる疾患因子としてフリーラジカルと尿毒症物質に着目し、蛍光Nitroxideを用いた可視化技術による生体内酸化ストレスの解析により、疾患モデルマウスにおける腎機能および脳機能障害の機序を明らかにすることを目的としている。現在、多くの肥満症や糖尿病モデルマウスが汎用されているものの、それらはヒトで見られるような合併症を発症しない。そこで、平成28年度は、使用する病態モデルの条件検討を行うことを主な目的とした。具体的には、C57BL6マウスに対し高脂肪食摂取およびアデニン飲水を行い疾患モデルを作成し検討を行った。本研究では、ヒトの生活習慣病の原因として指摘されている栄養状態を再現するため、高脂肪食の摂取と肉類等に多く含まれるアデニンを飲水させることで疾患モデルを作成することとした。C57BL6マウスに、高脂肪食摂取およびアデニン飲水を行ったところ、高脂肪食摂取によって得られる高血糖状態とアデニン飲水による腎不全状態の相加効果あるいは相乗効果は認められなかった。むしろ、アデニン飲水による腎不全状態を高脂肪食摂取による栄養状態が改善する傾向が観察された。アデニン飲水のみの群においては、ヒトでみられるようなクレアチンニン値の上昇は認められなかったものの、検討した条件においては一番高い値を示したので、今後はアデニン摂取のみのマウスを用いて、尿毒素による他の臓器への影響を検討することとする。病態モデルの選択に時間を要したものの、並行して今年度には予定していなかった神経細胞系の実験を前倒しで開始しし、トータルとしては概ね順調に進展していると考えている。現代は、人口の高齢化、肥満、糖尿病や脂質異常症を有する患者の増加などに伴い、合併症を有する患者が多くなっている。これらの疾患では、障害は単一臓器に限局せず、いずれかの臓器が障害されると、互いの臓器を傷つけあう負の連鎖を形成する。例えば、糖尿病では、腎症や神経症該等の合併症を引き起こす。したがって、多臓器連関を踏まえた疾患の理解が欠かせないと考えられる。腎障害によって、尿中に排泄される有機物が体内に蓄積すると、生理的に有害な作用つまり尿毒症の症状を呈する。尿毒症物質の一つであるグアニジルコハク酸は、電気生理学的検討や動物実験によりNMDA受容体作動薬となることが報告されている。NMDA受容体は、グルタミン酸受容体の一つで、記憶や学習に重要な機能を持つ一方で、カルシウムの過剰流入やフリーラジカルの生成による神経細胞死に深く関わる。したがって、グアニジルコハク酸のNMDA受容体への作用は、尿毒症による脳障害に深く関与する可能性が考えられる。

そこで、本研究では、多臓器連関に係わる疾患因子としてフリーラジカルと尿毒症物質に着目し、生体内酸化ストレスの解析により、疾患モデルマウスにおける腎機能及び脳機能障害の機序を明かにすることを目的とした。現在、多くの疾患モデルマウスが研究に用いられているが、それらはヒトで見られるような合併症症状を呈さない。そこで、平成28年度においては、本目的を達成するための疾患モデルマウスの検討を行い、アデニン摂取による腎不全モデルを選択した。その結果を踏まえ、平成29年度は、アデニン摂取による腎不全マウスによる腎障害の検討、及びその脳機能への影響について検討を行った。アデニン摂取の腎不全モデルマウスにおける脳障害への影響を検討するため、まず、腎障害の発症について検討を行った。アデニン摂取マウスにおいては、腎臓内にアデニンの代謝物であるジヒドロアデニン結晶の蓄積が認められ、周囲には炎症性細胞の浸潤が確認された。また、組織の繊維化も観察された。放射状水迷路を用いて、本モデルマウスにおける認知機能の評価を行ったところ、短期記憶障害が認められた。また、PC12細胞を用いた評価では、グアニジノコハク酸の添加により細胞死が誘導された。アデニン摂取腎不全マウスでは、認知機能の低下が起こることが明かとなり、概ね計画通り進展していると考えている。現代は、合併症を有する患者が多くなっている。これらの疾患では、単一臓器に限局する障害はまれであり、いずれかの臓器が障害されると、互いの臓器を傷つけあう負の連鎖を形成する。その原因物質の1つが、アミノ酸代謝過程で生成する尿毒症物質であり、中でも、グアニジノコハク酸は、電気生理学的検討や動物実験によりNMDA(N-メチル-D-アスパラギン酸)受容体作動薬となることが報告されている(Neuropharmacology. 35(4)1996:433-40)。NADA受容体は、記憶や学習に重要な機能を持つ一方、カルシウムの過剰流入やフリーラジカルの生成による神経細胞死に深く関わる。そこで、本研究では、多臓器連関に関わる疾患因子として、尿毒症物質と酸化ストレスに着目し、疾患モデルマウスにおける腎機能および脳機能障害の機序を明らかにすることを目的とした。アデニン含有食餌を6週間摂取させたマウスにおいて、血中クレアチニン及びBUN値が上昇していたことから、腎障害が確認された。アデニン摂取マウスの血中及び脳内でのGSA量を測定したところ、対象群に比べ有意に上昇した。また、アデニン摂取マウスでは、海馬CA3領域において錐体細胞数が減少し、放射状水迷路試験において認知機能が有意に低下していた。次に、このGSAによる神経障害の機序を明かにする為に、神経様細胞の分化PC12細胞にGSAを添加したところ、濃度依存的に細胞死が引き起こされ、同時にROSを産生していることが明かとなった。加えて、このGSAによる細胞障害は、NMDA受容体アンタゴニストMK801又は抗酸化剤であるTEMPOLの添加によって抑制された。以上の結果から、アデニン摂取マウスでは、腎障害により生成した尿毒素GSAがNMDA受容体を介した酸化ストレスを惹起し、神経細胞死さらには認知機能の低下を引き起こす可能性が示された。