hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気泡を含む超高粘度流体のダイナミクス

気泡を含む流体に関する多分野融合問題,具体的には,噴火様式を決定付ける要因とされる「マグマの破砕」現象の解明に取り組んだ.研究手法には,高い再現性と可視化撮影の実現性を重視して「マグマ模擬材料による常温室内実験」を採用した.模擬材料は,「水あめ」に過酸化水素水と二酸化マンガンを加え,触媒反応により酸素気泡を得たものである.この模擬材料は,マグマの持つ特徴である「超高粘度」「高剛性」「Maxwell型粘弾性」を併せ持ち,発泡マグマと同様に直径数10μmの気泡を大量に含んでいる.また,粘度,ボイド率も幅広い範囲で調整ができる.実験では,減圧による発泡材料の破砕過程を高速度撮影により詳しく調べた.その結果,十分固体的な状態におけるマグマの破砕は,破砕に必要な臨界差応力に達する時間tdecが特性をつかさどることを見出した.また,材料の固体流体遷移を支配する緩和時間trとの比(デボラ数: tr/tdec)を指標として,破砕に必要な臨界差応力に対するレオロジーの影響を詳しく調べた結果,臨界デボラ数(10)以上では,差応力はほぼ一定になること,また,臨界デボラ数を下回ると,次第に差応力が大きくなることが分かった.つぎに,減圧開始から破砕にいたるまでの時間tfに対するレオロジーの影響を評価したところ,デボラ数に反比例することがわかった.さらに,その最小値は減圧特性時間tdecによって,その最大値は,材料内の気泡が膨張を開始する特性時間tvに支配されることが分かった.これまでの成果を取りまとめたものを,雑誌論文2編,図書1巻として公表した気泡を含む流体に関する多分野融合問題,具体的には,噴火様式を決定付ける要因とされる「マグマの破砕」現象の解明に取り組んだ.研究手法には,高い再現性と可視化撮影の実現性を重視して「マグマ模擬材料による常温室内実験」を採用した.まず,模擬材料として,マグマの持つ特徴である「超高粘度」「高剛性」「Maxwell型粘弾性」を併せ持つ材料である「水あめ」を用いることとして,破砕前の高圧状態において任意のボイド率で発泡させる技術を開発した.具体的には水あめに過酸化水素水と二酸化マンガンを加え,触媒反応により酸素気泡を得た.この結果,直径数10μmの気泡を大量に発生させることに成功し,模擬材料のボイド率が調整可能となった.つぎに,噴火の特徴である「急減圧」を実現する装置を用いて,減圧による発泡材料の破砕過程を高速度撮影により詳しく調べた.その結果,「脆性的破砕」と呼ぶべき現象が存在することが明らかになった.「脆性的破砕」とは,明確な試料の変形をともなわずに破砕が生じる現象(脆性破砕)と破壊が起こらずに試料が膨張する現象(延性膨張)の中間に現れる現象であり,試料にわずかな変形が生じた後に試料全体が破砕される状態を指す.このモードでは,脆性破砕にくらべて,明らかに時間遅れがある.また,減圧の特性時間(△t_<dec>)と模擬材料のMaxwell緩和時間(τ_r)との比△t_<dec>/τ_rで整理すると,脆性破砕を起こすのはボイド率によらず△t_<dec>/τ_r<1のとき,すなわち材料が固体的に振舞うときであるのに対して,「脆性的破砕」では,ボイド率が増すにつれて,破砕を起こす△t_<dec>/τ_rの上限値も大きくなることが分かった.これらの実験結果は,「脆性的破砕」が延性的(粘性流体的)な変形状態のときに生じる「破砕」であり,脆性破砕とは破砕基準が異なる可能性が高い,ということを意味する.気泡を含む流体に関する多分野融合問題,具体的には,噴火様式を決定付ける要因とされる「マグマの破砕」現象の解明に取り組んだ.研究手法には,高い再現性と可視化撮影の実現性を重視して「マグマ模擬材料による常温室内実験」を採用した.模擬材料は,「水あめ」に過酸化水素水と二酸化マンガンを加え,触媒反応により酸素気泡を得たものである.この模擬材料は,マグマの持つ特徴である「超高粘度」「高剛性」「Maxwell型粘弾性」を併せ持ち,発泡マグマと同様に直径数10μmの気泡を大量に含んでいる.また,粘度,ボイド率も幅広い範囲で調整ができる.実験では,減圧による発泡材料の破砕過程を高速度撮影により詳しく調べた.その結果,十分固体的な状態におけるマグマの破砕は,破砕に必要な臨界差応力に達する時間tdecが特性をつかさどることを見出した.また,材料の固体流体遷移を支配する緩和時間trとの比(デボラ数: tr/tdec)を指標として,破砕に必要な臨界差応力に対するレオロジーの影響を詳しく調べた結果,臨界デボラ数(10)以上では,差応力はほぼ一定になること,また,臨界デボラ数を下回ると,次第に差応力が大きくなることが分かった.つぎに,減圧開始から破砕にいたるまでの時間tfに対するレオロジーの影響を評価したところ,デボラ数に反比例することがわかった.さらに,その最小値は減圧特性時間tdecによって,その最大値は,材料内の気泡が膨張を開始する特性時間tvに支配されることが分かった.これまでの成果を取りまとめたものを,雑誌論文2編,図書1巻として公表した
超音速飛行におけるトランケイティッドコーン有用性の実証

本研究では,マッハ数2の超音速流れ中に置かれたトランケーティドコーン(円錐台,以下T-cone)の先端にレーザーパルスによるエネルギーを繰返し付与し,抗力低減と節約推進パワーが付与パワー量を上回る条件が両立する作動を実証し,今後の民間超音速飛行の実現に向けて一つの好材料を提供することを目標としている。平成21年度の実験は,JAXA宇宙科学研究本部(以下ISAS/JAXA)の超音速風洞を使用したが,天秤の分解能が本研究の目的のためには不測していることが判明し,抗力軽減特性データを取得できなかった。そこで,今年度は名古屋大学の吸込み風洞を用いて実験した。平成21年度末に繰返し周波数100kHzのパルスレーザーが導入されたので,それを活用して高繰返し効果によるバーチャルスパイク形成の実証と抗力軽減特性を取得した。高繰返しレーザーパルスを,風洞のBK7窓を通して試験部に導入し,モデルの内部を通さず直接モデル前方に集光させた。モデル形状(面積比,頂角)を固定し,レーザーパルスエネルギーと繰返し周波数を制御変数として,レーザーパワー付与したときの抗力測定実験を行った。その結果,レーザーパルスが誘起する高温・低密度領域と物体前方に形成される衝撃波との干渉によって生成される渦輪の作用によって,物体前方に低圧領域が滞留し,この渦輪の滞留時間を長くすることが,時間平均抗力低減に鍵を握ることがわかった。これは,トランケーティドコーンの先頭台部の面積を大きくするほど効果的であるが,反面ベースラインの抗力が低減した。先頭に台部を有しない形状,すなわち円錐では,レーザーパルスによる抗力低減量は小さく,パワー利得は1をはるかに下回る結果となった。さらに,台部を平面ではなく適切な曲率の凹面とすることによって,渦輪の滞留時間が増加し,抗力低減性能が向上することを実証した。本研究では,マッハ数24の超音速流れの中に置かれたトランケーティドコーン(円錐台、以下T-cone)の先端にレーザーパルスによるエネルギーを繰返し付与し,同じ頂角の円錐よりも低い抗力,なおかつ低減できる推進パワーが付与パワー量を上回る作動を実証し,今後の民間超音速飛行の実現に向けて一つの好材料を提供することを目指す。本研究の実験は,JAXA宇宙科学研究本部(以下ISAS/JAXA)の超音速風洞を使用した。まず、名古屋大学が所有する高繰返Nd : YLFレーザー(最高繰返し周波数10kHz)からのパルメを、厚さ80mmのBK7窓を通して試験部に導入するため,凹凸レンズを組み合わせたビームイクスパンダーと,モデル内での45%反射ミラー,平凸レンズ(いずれもNd : YAGレーザー基本波1064nm用に市販されているもの)を組み合わせたレーザーパワー導入系を開発した。予備実験として,真空チャンバー内で静止状態にある試験モデルを用いて風洞環境を模擬した実験を行い,作動と窓への損傷がないことを確かめた。並行して数値シミュレーションを行い、流れ場の詳細と圧力場変動を定量的に予測した。実験は、2009年9月に行った。まず、マッハ数24の作動範囲で、ベースラインとなるデータとして,エネルギーを付与しないときのT-coneに働く抗力,衝撃波形状と衝撃波離脱距離に関するデータを取得した。つぎに、T-cone形状を固定し、流れのマッハ数と静圧を制御変数として,レーザーパワー付与したときの抗力測定実験を行った。その結果、当該風洞に設置されている天秤の感度がレーザーパルス付与による抗力低減量を測定するのに十分でないことがわかり、抗力低減量自体の実験データを得ることができなかった。本年度末に最高繰返し周波数100kHzの繰返しパスルレーザーが導入されたので、来年度はそれを用いた実験を行う予定でいる。
重い電子系人工超格子作製による新奇超伝導状態の創出

本年度は、分子線エピタキシー法で作製された、重い電子系超伝導体CeCoIn5および重い電子系反強磁性体CeRhIn5を用いて、様々な人工超格子を作製し、その物性を評価した。具体的には、1CeCoIn5と非磁性通常金属YbRhIn5とYbCoIn5の3種類の物質を用いることで、空間反転対称性の破れを人工的に導入したトリコロール超格子作製し、新奇超伝導状態を創出する研究と2CeCoIn5とCeRhIn5を用い、超伝導と反強磁性を交互に積層させたハイブリッド超格子を作製し、その物性を評価することで反強磁性が超伝導に与える影響を評価した研究である。1のトリコロール超格子では、上部臨界磁場の角度依存性と温度依存性でパウリ対破壊効果の抑制が観測された。これは、空間反転対称性の破れが超伝導状態に影響し、新奇超伝導状態が実現していることを示唆している。本研究は、今後空間反転対称性の破れをより精密に制御することにより、バルクの上部臨界磁場を越える可能性がある。2のハイブリッド超格子では、バルクよりも低温であるが、超伝導転移が確認され、超伝導と反強磁性の人工的な共存に成功した。さらに超伝導の隣接層が非磁性層であるCeCoIn5/YbCoIn5超格子よりも、隣接層が磁性層であるハイブリッド超格子の方が高温で超伝導転移した。これは磁性層であるCeRhIn5が非磁性層であるYbCoIn5よりも超伝導転移温度を高温にすることを示唆しており、今後磁性層の層数をより減らすことなどによって、磁性と超伝導の関係性を明らかにできる可能性がある。27年度が最終年度であるため、記入しない。
フーリエ変換位相シフト法による高精度全自動形状変形解析法の開発

本研究の目的は,材料の応力,ひずみ,形状を高精度で自動的に計測するための新しい計測法としてフーリエ変換位相シフト法を提案し,それを用いた高精度の微小変形計測や三次元物体の高精度非接触形状計測法を開発することである.本研究では次のような新たな知見が得られた.まず,フーリエ変換位相シフト法の理論的検討を行った.フーリエ変換位相シフト法は,干渉縞や投影格子の位相を1周期分だけシフトさせながら複数枚の画像を取り込み,得られた三次元画像に対して位相シフト方向にフーリエ変換して周波数1の成分だけを抽出し,そこから各画素毎の位相値を求める方法であり,ほとんどのノイズ成分を自動的に消去できるなど,理論的に良い方法であることが確認できた.次にトワイマングリーン干渉計による平面度計測を行い得られたデータから10ナノメートルオーダーの平面度計測ができていることを確認できた.本解析方法をモアレ干渉法やホログラフィー干渉法に適用するために,磁気テープを用いた回折格子の試作を行い回折格子の製作に成功した.三次元物体の形状計測へ適用としては,基準板や基準格子の精度的な問題が残るものの,10ミクロンオーダーの形状計測が非接触で全自動で行える方法を確立した.さらに,新たに考案したカメラやプロジェクターの位置パラメータを決定法と本解析法を組み合わせることにより,従来の形状計測法では避けられなかったレンズの収差の影響による歪みの入らない新しい計測方法を開発することができた.本研究の目的は,材料の応力,ひずみ,形状を高精度で自動的に計測するための新しい計測法としてフーリエ変換位相シフト法を提案し,それを用いた高精度の微小変形計測や三次元物体の高精度非接触形状計測法を開発することである.本研究では次のような新たな知見が得られた.まず,フーリエ変換位相シフト法の理論的検討を行った.フーリエ変換位相シフト法は,干渉縞や投影格子の位相を1周期分だけシフトさせながら複数枚の画像を取り込み,得られた三次元画像に対して位相シフト方向にフーリエ変換して周波数1の成分だけを抽出し,そこから各画素毎の位相値を求める方法であり,ほとんどのノイズ成分を自動的に消去できるなど,理論的に良い方法であることが確認できた.次にトワイマングリーン干渉計による平面度計測を行い得られたデータから10ナノメートルオーダーの平面度計測ができていることを確認できた.本解析方法をモアレ干渉法やホログラフィー干渉法に適用するために,磁気テープを用いた回折格子の試作を行い回折格子の製作に成功した.三次元物体の形状計測へ適用としては,基準板や基準格子の精度的な問題が残るものの,10ミクロンオーダーの形状計測が非接触で全自動で行える方法を確立した.さらに,新たに考案したカメラやプロジェクターの位置パラメータを決定法と本解析法を組み合わせることにより,従来の形状計測法では避けられなかったレンズの収差の影響による歪みの入らない新しい計測方法を開発することができた.平成7年度は本計測法の基礎的実験解析を行った.その実績は下記の通りである.(1)3次元画像を用いたフーリエ変換位相シフト法の理論的検討を行った.(2)フーリエ変換位相シフト法の理論的誤差検定を行った.原理的にはナノメータオーダの精度で計測可能であることが確認できた.(3)高解像度画像処理を行うため高解像度画像入力装置を購入し,現有の画像処理装置およびワークステーションと組み合わせた.(4)フーリエ変換位相シフト法の解析用画像処理プログラムをワークステーション上で作成した.本方法とこのプログラムを米国実験力学会のOne day seminarで公開した.(5)ナノメータ精度の位相シフト装置を高精度にするためにはフィードバック付きナノメータステージが必要となることがわかった.これは高価で,すぐには購入できないので,代わりに,コンピュータコントロール付きのマイクロステージを用いた位相シフト装置を製作した.(6)トワイマングリーン干渉法,フィゾ-干渉計,スペックルパターン干渉法によるナノメータ平面度計測を行った.以上により,改良の余地はあるものの,ナノメータオーダの解析法はほぼ確立した.(7)また,来年度行う予定であったプロジェクタによる位相シフト可能な格子投影用装置を製作し,形状計測を行った.2方向の位相シフトが可能なように改良中である.さらに,次年度で用いる干渉縞による微小格子投影装置の設計を検討中である.本研究の目的は,材料の応力,ひずみ,形状を高精度で自動的に計測するための新しい計測法としてフーリエ変換位相シフト法を提案し,それを用いた高精度の微小変形計測や三次元物体の高精度非接触形状計測法を開発することである.本研究では次のような新たな知見が得られた.まず,フーリエ変換位相シフト法の理論的検討を行った.フーリエ変換位相シフト法は,干渉縞や投影格子の位相を1周期分だけシフトさせながら複数枚の画像を取り込み,得られた三次元画像に対して位相シフト方向にフーリエ変換して周波数1の成分だけを抽出し,そこから各画素毎の位相値を求める方法であり,ほとんどのノイズ成分を自動的に消去できるなど,理論的に良い方法であることが確認できた.次にトワイマングリーン干渉計による平面度計測を行い得られたデータから10ナノメートルオーダーの平面度計測ができていることを確認できた.本解析方法をモアレ干渉法やホログラフィー干渉法に適用するために,磁気テープを用いた回折格子の試作を行い回折格子の製作に成功した.三次元物体の形状計測へ適用としては,基準板や基準格子の精度的な問題が残るものの,10ミクロンオーダーの形状計測が非接触で全自動で行える方法を確立した.

さらに,新たに考案したカメラやプロジェクターの位置パラメーターの決定法と本解析法を組み合わせることにより,従来の形状計測法では避けられなかったレンズの収差の影響による歪みの入らない新しい計測方法を開発することができた.
切削力のリアルタイムシミュレーションとセンサレスモニタリングによる切削状態制御

シミュレーションで逐次に予測される切削トルク応じて工具送り速度を修正する適応制御(加工プロセス制御)の成果を学術論文として発表した。切削力シミュレーションでは,対象をボールエンドミルのみならず,ブルノーズエンドミルにも拡張することができた。また,シミュレーションで推定される切削トルクと,主軸モータのトルク信号から検出できる切削トルクを定量的に比較して,加工状態や切削条件の変化に関わらず工具摩耗や工具欠損を検出することができる知的モニタリングにも成功した。さらに,素材形状と製品形状から加工順序を決定するフライス加工用工程設計の試作システムが完成した。研究代表者と研究分担者が得意とする以下の研究課題に取り組み,その研究成果を統合して数値制御工作機械による加工プロセス制御の実現を目指している。(1)素材形状をボクセルモデルで表現し,加工部位に応じた工具送り速度や工具姿勢をボクセルの属性情報として設定して,工具モーション制御に利用することに成功した。特に工具送り速度や工具姿勢の指令値が徐々に変化する状態を拡散現象と捉えて,拡散方程式を用いて加工除去領域全体のボクセルの属性値を自動的に設定した。(2)主軸回転数や切込み量といった条件を変えずに工具長のみを変化させることで,同じ切削条件下でびびり振動が発生する場合としない場合とを作り出し,そのときのモータトルク波形を収集した。その結果,びびり振動発生時の主軸モータトルク変化の分散を正常加工時と比較することで,びびり振動の発生を検出できる可能性があることが明らかとなった。さらに,そのためには正常加工時の主軸モータトルク波形が必要となるため,切削中の主軸モータトルクをシミュレーションするための技術が必要であることがわかった。(3)仮想倣い加工における工具姿勢決定手法の検討を主に行い,ボクセル形状表現を用いた切削加工シミュレーションにより,加工途中の被削物形状への衝突を回避可能な工具姿勢の候補を導出するシステムを開発した。本システムでは,1.ボクセル形状の再帰的記述の干渉判定時における直接参照,2.干渉判定時の姿勢候補の絞り込み処理,の二つのアルゴリズムを開発し,処理速度の高速化を実現した。また,切削抵抗予測において必須となる実送り速度の推定について,実験によるモデル開発を行い,複数軸の同期制御において実送り速度の変動が大きく,予測モデルの検討が必要なことを確認した。(1)加工中の切削力や切削トルクを予測する目的で,素材形状をボクセルモデルで表現して数式によらずに実切取り厚さを検出する手法を考案し,スクウェアエンドミルを対象とした切削加工シミュレータを開発した。さらに,切削加工シミュレータで予測される切削トルクをフィードバックして工具送り速度を修正する適応制御(加工プロセス制御)を実現して加工実験でその効果を検証した。(2)工作機械の主軸駆動系および送り駆動系の運動と切削プロセスとの連成シミュレーションを行うための方法を開発し,切削力による送り速度や主軸回転数の変動とそれが切削力に及ぼす影響とをシミュレーションで表現することに成功した。さらに,びびり振動発生時の主軸モータトルクの平均値を開発したモデルによるシミュレーション結果と比較することで,びびり振動の発生を検出できることが明らかとなった。(3)平成26年度に開発した仮想倣い加工における工具姿勢決定手法において,工具弾性変形の抑制を実現するため,切削抵抗の予測時に必須となる実送り速度の予測モデルの開発を実施した。複数軸の同期制御において実送り速度の変動が大きくなる現象において,従来の直線補間駆動時予測モデルの検討が必要なことを確認した。そして,仮想倣い加工において頻繁に発生する微小長さによって分割された直線経路を対象として,数10ミリ秒後の工具送り速度の正確な推定を行うための予測モデルの検討と,これを用いた微小線分動作時の実行送り速度予測システムの開発を行った。研究代表者と研究分担者が担当するいずれの課題もおおむね順調に推移している。(1)ボクセルモデルを利用した加工形状シミュレーションと仮想倣い加工(実時間工具経路生成)との連携による工具モーションの自律制御:ボクセルモデルを利用した加工形状シミュレータに切削力シミュレータを統合して切削加工シミュレータを開発した。特に,数式によらずに実切取り厚さを検出する手法を考案し,スクウェアエンドミルを対象として加工中の切削力や切削トルクを予測するすることに成功した。さらに,切削加工シミュレータで予測される切削トルクをフィードバックして工具送り速度を修正する適応制御(加工プロセス制御)を実現して加工実験でその効果を検証して当初の計画をほぼ達成した。(2)切削力のセンサレスモニタリングとモニタリング結果をフィードバックする加工プロセス適応制御:工作機械の主軸駆動系および送り駆動系の運動と切削プロセスとの連成シミュレーションを行うための方法を開発し,切削力による送り速度や主軸回転数の変動とそれが切削力に及ぼす影響とをシミュレーションで表現することに成功した。さらに,びびり振動発生時の主軸モータトルクの平均値を開発したモデルによるシミュレーション結果と比較することで,びびり振動の発生を検出できることを明らかにして当初の計画をほぼ達成した。(3)仮想倣い加工における工具姿勢計画及び切削力のリアルタイムシミュレータの開発:仮想倣い加工において多用される立体形状に対する微小長さ線分による工具位置指令に対応した実送り速度予測手法を開発した。予備実験によるCNC工作機械のサンプリング周期からモデルパラメータを取得することにより,実験的に実送り速度の低下を予測できることを確認して当初の計画をほぼ達成した。

研究代表者と研究分担者が得意とする以下の研究課題に取り組み,その研究成果を統合して数値制御工作機械による加工プロセス制御の実現を目指してきた。(1)シミュレーションで逐次に予測される切削トルク応じて工具送り速度を修正する適応制御(加工プロセス制御)の成果を学術論文として発表した。切削力シミュレーションでは,対象をボールエンドミルのみならず,ブルノーズエンドミルにも拡張することができた。また,シミュレーションで推定される切削トルクと,主軸モータのトルク信号から検出できる切削トルクを定量的に比較して,加工状態や切削条件の変化に関わらず工具摩耗や工具欠損を検出することができる知的モニタリングにも成功した。さらに,素材形状と製品形状から加工順序を決定するフライス加工用工程設計の試作システムが完成し,3Dプリンタのような感覚で機械加工を行うことが可能な数値制御工作機械の実現に近づいた。(2)工作機械の主軸駆動系および送り駆動系の運動と切削プロセスとの連成シミュレーションを行うための方法を開発してその成果を学会で発表したほか,ボクセルモデルを活用して機械構造も加味した連成シミュレーション技術を開発し,その連成シミュレーション方法によりびびり振動をシミュレーションで表現することに成功した。(3)平成26年度および27年度に開発した仮想倣い加工における工具姿勢決定手法において,工具送り時の姿勢の連続性を確保しつつ,微小線分通過時においても実時間での姿勢を決定するための干渉回避、および姿勢選択アルゴリズムの高速化を行った。工作機械の軸構成を考慮し,姿勢決定機構の傾斜軸および回転軸のそれぞれについて優先的に回避に用いる軸を設定可能な新しいアルゴリズムを開発し,計算機上でその効果を検証した。シミュレーションで逐次に予測される切削トルク応じて工具送り速度を修正する適応制御(加工プロセス制御)の成果を学術論文として発表した。さらに,素材形状と製品形状から加工順序を決定するフライス加工用工程設計の試作システムが完成した。研究代表者と研究分担者が担当するいずれの課題もおおむね順調に推移している。(1)ボクセルモデルを利用した加工形状シミュレーションと仮想倣い加工(実時間工具経路生成)との連携による工具モーションの自律制御素材形状をボクセルモデルで表現し,加工部位に応じた工具送り速度や工具姿勢をボクセルの属性情報として設定して,工具モーション制御に利用することに成功した。特に工具送り速度や工具姿勢の指令値が徐々に変化する状態を拡散現象と捉えて,拡散方程式を用いて加工除去領域全体のボクセルの属性値を自動的に設定した。
Hardy空間と補間理論を用いる偏微分方程式の研究

1.空間1次元における伝播速度無限大の2×2双曲型保存系の連続な大域解の一意性空間1次元における2×2双曲型保存系は,一般には連続な解を持たず,いわゆる弱解の範囲にしか解を持たないことが知られている.この保存系が連続な大域解をただ一つ持つためには,伝播速度が有限の場合には,初期値がある種の単調性をみたすことが必要十分であることが知られているが,伝播速度が無限大の場合の条件は知られていなかった.この論文では伝播速度が無限大の場合には,上の単調性のみでは一般には解は一意的には定まらないことを示し,さらに解が一意的に定まるための,初期速度の増大度に関する必要十分条件を与えた.2.全空間におけるNavier-Stokes方程式及び半線型熱方程式の初期値問題全空間におけるNavier-Stokes方程式及び半線型熱方程式の初期値問題を,Radon速度にならないdistributionを含むような広い函数空間で考え,時間局所的な一意解,および時間大域的な一意解を持つための十分条件を考え,結果としてRadon速度にならないdistributionを初期値とする上の方程式の解が存在することを示した.また,適当なMorrey空間に属するNavier-Stokes方程式の定常解が十分に小さいとき,その定常解はもとのMorrey空間で安定であることを示した.応用として,Navier-Stokes方程式及び半線型熱方程式の,新たな自己相似解のクラスを構成した.1.空間1次元における伝播速度無限大の2×2双曲型保存系の連続な大域解の一意性空間1次元における2×2双曲型保存系は,一般には連続な解を持たず,いわゆる弱解の範囲にしか解を持たないことが知られている.この保存系が連続な大域解をただ一つ持つためには,伝播速度が有限の場合には,初期値がある種の単調性をみたすことが必要十分であることが知られているが,伝播速度が無限大の場合の条件は知られていなかった.この論文では伝播速度が無限大の場合には,上の単調性のみでは一般には解は一意的には定まらないことを示し,さらに解が一意的に定まるための,初期速度の増大度に関する必要十分条件を与えた.2.全空間におけるNavier-Stokes方程式及び半線型熱方程式の初期値問題全空間におけるNavier-Stokes方程式及び半線型熱方程式の初期値問題を,Radon速度にならないdistributionを含むような広い函数空間で考え,時間局所的な一意解,および時間大域的な一意解を持つための十分条件を考え,結果としてRadon速度にならないdistributionを初期値とする上の方程式の解が存在することを示した.また,適当なMorrey空間に属するNavier-Stokes方程式の定常解が十分に小さいとき,その定常解はもとのMorrey空間で安定であることを示した.応用として,Navier-Stokes方程式及び半線型熱方程式の,新たな自己相似解のクラスを構成した.
透明な化合物磁性体を利用した光温度センサー

一般に立方晶形以外の結晶に光が入射すると,二つの屈折光が現われ,いわゆる複屈折の現象を示す.複屈折△nはその物質の誘電テンソルE_0に比例し,偏光間の回転を起す.通常の誘電物質では, E_0の湿度変化は極めて小さい.ところが磁性結晶のE_0は磁性を担う電子スピンの空間的相関関係に比例する部分を含んでいる.即ち, Δn=Δn_o+CΣil〓j<SiSj>,ここでΔn_0は磁性によらない部分である.また<SiSj>は最近接スピン間の相関関係を表わす. Δn_0はその物質の結晶構造から決まり,その温度変化かは極めて小さい.今,ある磁性化合物の温度を磁気相転移温度に向かって低下させると,磁気的短距離秩序が発達し,磁気エネルギーは大きくなる.このことを反映して△nと温度変化が期待され,偏光面も温度によって変化する. △nと温度との関係は,あたかも熱電対における熱起電力と温度との関係に相当する.電子スピンの空間的相関<SiSj>が広い温度範囲にわたって変化する物質として,低次元磁性体がある.今回,我々は二次元強磁性体K_2CuF_4を母体とする混晶物質, K_2CuxMn_<1-X>F_4(XはCuイオン濃度)につき, Xの異なるいくつかの単結晶を製作して, △nTの関係を測定した.その結果, Xの変化によって△nTの線形性が良くなることを発見した. X=0.95の結晶では温度100K→300Kの変化に対して偏光面の回転向を360°にするには光源として波長632.8nmのヘリウムーネオンレーザーを用い,結晶の厚さを2nmにすればよいことがわかった.今後,さらに他の低次元物質についても調らべていく予定である.一般に立方晶形以外の結晶に光が入射すると,二つの屈折光が現われ,いわゆる複屈折の現象を示す.複屈折△nはその物質の誘電テンソルE_0に比例し,偏光間の回転を起す.通常の誘電物質では, E_0の湿度変化は極めて小さい.ところが磁性結晶のE_0は磁性を担う電子スピンの空間的相関関係に比例する部分を含んでいる.即ち, Δn=Δn_o+CΣil〓j<SiSj>,ここでΔn_0は磁性によらない部分である.また<SiSj>は最近接スピン間の相関関係を表わす. Δn_0はその物質の結晶構造から決まり,その温度変化かは極めて小さい.今,ある磁性化合物の温度を磁気相転移温度に向かって低下させると,磁気的短距離秩序が発達し,磁気エネルギーは大きくなる.このことを反映して△nと温度変化が期待され,偏光面も温度によって変化する. △nと温度との関係は,あたかも熱電対における熱起電力と温度との関係に相当する.電子スピンの空間的相関<SiSj>が広い温度範囲にわたって変化する物質として,低次元磁性体がある.今回,我々は二次元強磁性体K_2CuF_4を母体とする混晶物質, K_2CuxMn_<1-X>F_4(XはCuイオン濃度)につき, Xの異なるいくつかの単結晶を製作して, △nTの関係を測定した.その結果, Xの変化によって△nTの線形性が良くなることを発見した. X=0.95の結晶では温度100K→300Kの変化に対して偏光面の回転向を360°にするには光源として波長632.8nmのヘリウムーネオンレーザーを用い,結晶の厚さを2nmにすればよいことがわかった.今後,さらに他の低次元物質についても調らべていく予定である.
高齢者ブレインバンクの創設

【背景】欧米におけるブレインバンクと同等の機能を果たすシステムを、「篤志によるものは公的ドメインに属し、公共の福祉に貢献する研究に提供する」という哲学を共有し、死体解剖保存法、剖検承諾書に基づき、共同研究のかたちで構築を試みた。【方法】1.脳組織リゾース:1972年5月よりの開頭連続剖検例の、臨床情報、肉眼所見、神経病理学的診断をデータベース化、パラフィンブロックとガラス標本を索引可能なかたちに整備。2.DNAリゾース:1995年1月より文書同意のもとDNA保存開始、apoE genotypingで品質管理。病理所見は、抗Aβ、リン酸化タウ、リン酸化αシヌクレイン、ユビキチン、apoE4抗体で、Ventana NX20自動免疫染色装置を用い評価。老化性変化(神経原線維変化、老人斑、レヴィー小体、アミロイド血管症、嗜銀顆粒、ユビキチン免疫反応性顆粒)、運動(BADL)・知的機能(CDR)を半定量化。3.凍結半脳リゾース:2001年7月より開頭剖検全例に神経病理専門医が対応。原則として右半球を7mm厚でスライス、粉末ドライアイスで迅速凍結、超低温槽に保存。対側半脳は20%中性緩衝フォルマリンに7-13日固定後、代表部位をパラフィン包埋。4.運用:都老人医療センター、老人総合研究所、共同研究先の倫理委員会の承認、共同研究者を老人総合研究所協力研究員として委嘱【結果】1.脳組織リゾース:現在まで6,705例を整備。パーキンソン病サブリゾースを構築中。2.DNAリゾース:1,523例を整備。SNP解析と臨床病理所見の関連を解析中。3.凍結半脳リゾース:421例整備。Microarray、Real time PCRによるmessenger RNA発現解析、蛋白化学、プロテオーム解析中。【考察】神経科学研究インフラストラクチャーとして、現在26施設と共同研究中。
口腔扁平上皮癌における抗癌剤および血管新生阻害剤による浸潤・転移抑制効果の検討

口腔扁平上皮癌の浸潤と転移を臨床に近い状態で再現できる正所性移植モデルを用いて、特に日常の臨床で使用している抗癌剤に増殖のみならず、浸潤や転移に対する抑制効果があるのか否かを検討した。高浸潤高転移性のヒト口腔扁平上皮癌細胞株のOSC-19細胞をヌードマウスの口底に移植した後に、シスプラチンまたはペプロマイシンを移植後7日目または14日目に投与し、各抗癌剤ならびに各投与時期の違いによる腫瘍増殖に対する効果、浸潤に対する効果、転移に対する効果について検討した。増殖抑制効果では抗癌剤投与により平均38%の腫瘍縮小効果が認められ、PCNA陽性細胞率も有意に低下した。対照群の口底腫瘍は4C型の浸潤様式を呈していたが、抗癌剤投与群の浸潤様式は3型が72.781.8%と多く、いわゆる浸潤様式の抗癌剤投与によるダウングレードが認められ、抗癌剤投与によって腫瘍の浸潤抑制効果が観察された。対照群の頚部リンパ節転移形成率は90.9%であったのに対して、抗癌剤の7日目投与群ではリンパ節転移形成率は45.5%と有意に低下し、また転移リンパ節内での腫瘍進展度も抑制されていた。また、血管新生阻害剤(TNP-470)を本モデルに同様に使用し、増殖、浸潤ならびに転移抑制効果の有無についても検討を行った。その結果では、増殖、浸潤、転移にそれぞれ一定以上の抑制効果が認められた。しかし、本剤においては特に局所腫瘍の増殖に対しての効果が大きく、それにつれて浸潤や転移の時期が遅くなっている印象であった。14年度は口腔扁平上皮癌の浸潤と転移を臨床に近い状態で再現できる正所性移植モデルを用いて、特に日常の臨床で使用している抗癌剤、すなわちシスプラチンやペプロマイシンに増殖のみならず、浸潤や転移に対する抑制効果があるのか否かを検討した。高浸潤高転移性のヒト口腔扁平上皮癌細胞株のOSC-19をヌードマウスの口底に移植した後に、シスプラチンまたはペプロマイシンを移植後7日目または14日目に投与し、各抗癌剤ならびに各投与時期の違いによる腫瘍増殖に対する効果、浸潤に対する効果、転移に対する効果について検討した。増殖抑制効果では抗癌剤投与により平均38%の腫瘍縮小効果が認められた。また、PCNA陽性細胞率も有意に低下した。対照群の口底腫瘍は4C型の浸潤様式を呈していたが、抗癌剤投与群の浸潤様式は3型が72.781.8%と多く、抗癌剤投与によって腫瘍の浸潤抑制効果が観察された。対照群の頚部リンパ節転移形成率は90.9%であったのに対して、抗癌剤の7日目投与群ではリンパ節転移形成率は45.5%と有意に低下した。また転移リンパ節内での腫瘍進展度も抑制されていた。以上の結果から日常用いている抗癌剤においても腫瘍縮小効果のみならず浸潤や転移抑制効果を有していることが明らかとなった。また、転移抑制効果を狙うのであれば抗癌剤の投与は早いほうが有利であることが示された。現在はそれに続く研究として、これらの抗癌剤の併用効果について研究を進めており、単剤のデータと比較検討を行う予定である。
公的年金制度の制度改革と脱貧困化に向けた政策立案

本研究は日本を中心とした先進諸国における年金制度の国際比較分析を行う。その内容は、1年金制度の改革類型分析:制度の縮減下における制度改革の類型化、2年金制度の改革要因分析:不人気改革において、制度改革時のアイディア・言説が有効に機能する諸条件(政党の布置状況、審議会機能、マスコミの役割等)の解明、3年金制度の脱貧困化機能分析:高齢単身女性を中心とした高齢期の貧困を予防するために必要な年金制度の仕組みの考察、である。
確率過程的地盤水理学に基づいた斜面の安定性評価法についての研究

斜面崩壊の報告書等を検討すると、破壊時の浸透に伴う斜面内の間隙水圧の変化に注目している例が多い。しかし、その大部分は現場計測に基づく地形学的かつ地質学的あるいは水文学的検討を主眼としており、力学面と水理学面の両者の立場から総合的に解析した例はほとんど見あたらない。本研究では従来より開発を進めてきた飽和・不飽和応力変形・浸透解析法という手法に、降雨浸透や解析定数の不確実性を加味した確率過程の考えを考慮した手法を提示し、さらに文献調査などから得た現場デ-タ等を統計処理により要因分析したうえで、斜面が不安定になる時浸透水が斜面内でどのように動き、斜面が応力的にどのように変化して破壊に至るのか検討した。このとき、地盤や岩盤の力学的ならびに水理学的定数の決定に地盤の空間的な位置の相関関係を加味した地盤統計手法を用いた。解析の結果は、過去の現地実測や室内実験の結果と対比しつつ、斜面の安全性評価の方法において検討すべき要因とその測定方法を調査した。一方、明瞭な割れ目を含む岩盤の斜面については、破壊の形態が割れ目の地質状態や幾何学的形状に支配されるため、割れ目に負荷される水圧分布を考慮した上で、新しい解析方法を検討した。割れ目の空間的な分布状況をステレオネット面でのフィッシャ-確率分布式で表現し、強度、傾斜角、水圧の状況を確率的に考慮した安定解析の方法を算出した。また、岩盤割れ目における岩と岩の密着度を新しい係数で表し、この量を確率変数として計算式に導入する方法も検討した。割れ目の強度決定には、新しく考案した不連続面せん断試験機を用い、水の影響も考えた強度式を求めた。
複合型制振鋼板のプレス成形性に関する研究

本研究は樹脂をコアにした3層積層構造をとる制振鋼板の成形限界を律する現象や成形不良現象の発生するメカニズムを解明し、制振鋼板の成形性に関する特徴を普通鋼板のそれと対比させて明かにし良好な成形品を得るための条件を確立することを目的として実施した。成形に関連する制振鋼板固有の諸現象はコア樹脂のせん断変形抵抗特性の影響を受けるので、それを定めることを試みる一方で、制振鋼板の成形限界をそのコア樹脂のせん断変形抵抗値との関連に着目して考察した。まず第1に、制振鋼板の成形性の特徴をおおまかに把握する目的で互いに樹脂特性が明らかに異なると考えられる各種制振鋼板について引張り試験、穴広げ試験、円筒絞り試験を実施した結果、耐しわ性、耐破断性の何れにおいても樹脂の変形抵抗の高いほど良好であり、特に破断限界ひずみはスキン鋼板に較べて著しく大きいことが分かった。ついで円筒絞りについて破断により絞り限界に及ぼす樹脂のせん断変形抵抗値について着目して詳細に実験的に検討した結果、樹脂のせん断変形抵抗がくびれ部の変形を抑制するため破断限界が向上することが明らかになった。そこで破断限界ひずみを予測する解析モデルを提案し破断限界ひずみに及ぼす樹脂のせん断変形抵抗値の影響を定量的に評価した。ついでV-曲げ加工時のフランジ折れ曲げ現象を全ひずみ論により解析して折れ曲げの生ずるメカニズムを明らかにし、折れ曲げの生じない加工条件を樹脂のせん断変形抵抗値の関連で評価した。また、実験によりこの解析の妥当性を確認した。制振鋼板の成形性に大きな影響を与える樹脂のせん断変形抵抗を定めるためのねじり試験機を試作し、いくつかの樹脂についてひずみ速度を変えて、せん断応力せん断ひずみ線図を求め、各ひずみ速度一定の曲線についてRamberg-Osgood型の加工硬化曲線として整理をし、せん断変形抵抗に及ぼすひずみ速度の影響を明らかにした。制振綱板の成形性と制振性能はともにコア材の樹脂のせん断変形特性に大きく依存している.これを定めるための制振材によるリングのねじり試験機の設計試作を行なった.試験機に要求される性能として微少なねじり角とねじり速度の制御とそれらの検出であるが,この目的のためにダイレクトドライヴサーボモーター(横河プレシジョン(株)製ダイナサーヴ, 650,000パルス/rev)と減速機ハーモニックドライヴ(ハーモニックドライヴ社製,減速比1/100)の組合せで負荷装置を構成,ねじり角はモーターのエンコーダー出力を計測する.これらの駆動系の制御と計測データの収集は,データロガー(江藤電気製,キャダック100)とパソコン(日本電気製PC9801VX2)をGPIBケーブルで結ぶことによって実現し,そのコントローラーを設計試作した.試作機は各部の動作確認を終えたが,各種制振綱板による実際の試験データの収集は次年度に予定している.一方, V-曲げ加工の全歪理論による解析を行い,フランジ折れ曲げと相対ずれの分布との関連を解明し,樹脂の降状応力と試料並びに工具寸法にたいして,折れ曲げの生じない条件を定めることに成功した. (第38回塑加連講演会講演論文集, 1987).また,穴広げ試験と深絞り試験を各種制振綱板について実施した結果,樹脂のせん断変形抵抗が破断限界の向上に寄与すること,常温型制振綱板ではフランジしわが発生しやすいことが明らかになり,全体としては樹脂の強度の高い高温型では普通綱板より成形性が良いとの結論を得た.破断限界ひずみについては修正M-Kモデル解析により樹脂の降状応力の影響を明らかにできた(第38回塑加連講演会講演論文集, 1987).

これらは次年度に予定される,ねじり試験の結果を待って更に定量的な予測が可能となる.前年度に試作を完了したねじり試験機により常温型、中温型各1種および高温型2種のコア樹脂についてリングねじり試験を実施し、単純せん断における加工硬化曲線のひずみ速度の影響を明らかにした。今回の試験はすべて室温(約20°C)でひずみ速度は0.00287-0.0718/sの範囲であるが、ブチレン系の樹脂はひずみ速度感受性が大きく、ウレタン系はあまり顕著ではなかった。従って、特にプチレン系の樹脂をコアにしている制振鋼板の成形性には成形速度が影響すると考えられる。せん断変形抵抗の値そのものは高温型、中温型、常温型の順に低い。一方、樹脂のせん断変形抵抗の成形性に及ぼす影響を円筒絞りの破断限界ひずみに着目して実験を行った結果、破断箇所のひずみの抑制効果を通して樹脂の変形抵抗が絞り限界の向上に寄与する程度が無視できないことがわかった。そこでこれを定量的に評価するための解析モデルを提案し樹脂の横弾性率、せん断降伏応力と破断限界歪の関係を明らかにした。また、V-曲げ加工の実験により両側スキン鋼板の相対ずれの分布、フランジ折れ曲げ量、端ずれなどの不良現象を測定しねじり試験による得られた樹脂のせん断変形抵抗の関係を求め、前年度に提案した理論による解析結果によるこれらの諸現象の予測の妥当性を改めて確認できた。
アンジェルマン症候群責任遺伝子産物Ube3aの新たな転写制御機構に関する研究

アンジェルマン症候群はUbe3aというユビキチン化酵素の変異や欠失で起こる。Ube3aの標的は数多く知られるが、中枢神経細胞のシナプスにおける特定の蛋白分解機能でこの病態を説明できるとされている。一方で、Ube3aは核内でp53や核内受容体などの転写因子を介して転写に直接関わることが古くから知られており、そもそも神経細胞の核内に主に局在する。本研究はこの症候群の病態にはUbe3aの核内機能、特に転写制御機構が重要な関わりを持つ可能性があるという仮説の元、分子生物学・生化学的アプローチからUbe3aの新たな機能を見出し、アンジェルマン症候群の新たな治療法への可能性を探る。ステップ1:Ube3aとIRFの二因子間相互作用の分子機構の解明。(1)免疫沈降法により二つの因子はin vivoで相互作用すること。(2)IRF結合サイトを含んだルシフェラーゼリポーターアッセイにより、IRF1転写活性がUbe3aにより活性化され、酵素活性(=ユビキチン化)のない変異体Ube3aによっては部分的にしか影響がないことをすでに見出している。そこで次は、具体的にUbe3aがIRFと相互作用して転写を活性化している分子メカニズムを明らかにする。単純に考えれば、Ube3aがIRF自身またはその結合因子をユビキチン化修飾することが転写活性化に繋がっていると予想できる。一般的に核内受容体などによる転写活性化に効率的なユビキチン・プロテアソーム蛋白質分解が必用であることが知られており(プロモータークリアランス)、ユビキチン化酵素が転写複合体に含まれる例は多い。また、ユビキチン化修飾は通常は蛋白質分解シグナルだが、特定の蛋白質の安定化や活性化にも関与することも分かっている。そこで、野生型およびアンジェルマン症候群モデルマウスの脳において、ウェスタンブロッティングによるIRF関連蛋白質群の安定性や修飾、免疫沈降法により蛋白・蛋白間相互作用、クロマチン免疫沈降法(ChIP)によるIRFのリクルートされたプロモーター領域における蛋白質群の動態などを比較することにより分子機構の詳細を明らかにする。HEK293細胞にUBE3A及びIRFを発現させて免疫沈降法で結合をみたところ、IRF1及びIRF2とUBE3Aは結合していることを明らかにした。またUBE3AがIRFの転写活性に関与するかを調べるためにレポーターアッセイを行った。Neuro2a細胞においてUBE3AによるIRF転写活性の上昇が見られた。IRF1及びIRF3を発現すると転写活性の上昇が見られたが、IRF2, IRF7, IRF9では転写活性が見られなかった。UBE3Aを加えるとIRF1, 2, 3, 7の活性が上昇した。これらの結果から、UBE3AはIRFによる転写にポジティブに働くことを見いだした。重篤な発達障害をおこすアンジェルマン症候群はUbe3aというユビキチン化酵素の変異や欠失でおこる。Ube3aの標的は数多く知られているが、神経細胞のシナプスにおける特定蛋白質の分解でアンジェルマン症候群の病態が説明できるとされている。一方、病態との関連は全く不明であるが、Ube3aは核内でp53や核内受容体などの転写因子を介して転写に直接関わることがしられており、実際に神経細胞内では、Ube3aは核内に主に局在する。我々は、アンジェルマン症候群の病態にはUbe3aの核内機能、特に転写制御機構が関与する可能性があると考えた。Ube3aの欠損したアンジェルマン症候群モデルマウス及び野生型マウスの脳海馬を用いて、マイクロアレイによるトランスクリプトーム解析の結果、約300個の遺伝子の発現に有意な変化があることがわかり、Ube3aによる広範囲な転写レベルでの制御機構が示唆された。またパスウェイ解析の結果、これらの遺伝子群には免疫関連遺伝子が多く存在することを明らかにした。さらに、それら変化のあった遺伝子群の上流因子としてIRF (Interferon Response Factor)といウイルス感染に対する免疫応答を担う転写因子を同定し、結合実験、レポーターアッセイからIRF2がUbe3aのメインターゲットであることを明らかにした。すなわち、IRF2はUbe3aと共にIRFファミリーの転写活性を抑制するタンパク質として機能すると考えられる。IRF2の神経系における役割を明らかにするためにIRF2ノックアウトマウスを用いた解析を行った。ロータロドテストにおいてUbe3am-/p+マウスは野生型マウスと比較して加速するロッド上を歩ける時間が短いこと、またfoot printテストにおいて歩行時の手足の角度(paw abduction)が野生型マウスよりも広いことが報告されている。昨年度行ったロータロッドテストから、IRF2ノックアウトマウスも野生型マウスと比較して加速するロッド上を歩ける時間が短いという結果を得ており、IRF2ノックアウトマウスは小脳由来の運動機能に異常がある可能性が考えられた。そこでIRF2ノックアウトマウスに関してUbe3am-/p+マウスと同様のfoot printテストを行った。ノックアウトマウスと野生型マウスで歩行時の手足の角度の比較を行ったが有意な差は認められなかった。またIRF2ノックアウトマウスの小脳の形態的解析を行った。小脳の各葉の数、分子層の厚さを解析するため、マウスの脳組織切片を用いてニッスル染色を行ったが、これらの形態に異常は認められなかった。プルキンエ細胞の樹状突起の形態を解析するため、カルビンジン抗体を用いて脳組織切片の免疫組織染色を行った。

組織染色の結果、ノックアウトマウスではプルキンエ細胞の樹状突起の伸長に異常がある可能性が考えられた。Ube3aの欠損したアンジェルマン症候群モデルマウス及び野生型マウスの脳海馬を用いて、トランスクリプトーム解析の結果、Ube3aによる広範囲な転写レベルでの制御機構が示唆された。またパスウェイ解析の結果、これらの遺伝子群には免疫関連遺伝子が多く存在することを明らかにした。さらに、それら変化のあった遺伝子群の上流因子としてIRF転写因子を同定し、結合実験、レポーターアッセイからIRF2がUbe3aの標的であることを明らかにした。IRF2の神経系における役割を明らかにするためにIRF2ノックアウト(KO)マウスを用いた網羅的行動解析を行った。Rotarodテストにおいて、IRF2KOマウスは野生型と比較して加速するロッド上を歩ける時間が短いという結果を得て、IRF2KOマウスは小脳由来の運動機能に異常がある可能性が考えられた。しかしFoot printテストでは、KOマウスと野生型マウスで歩行時の手足の角度に有意な差は認められなかった。またIRF2KOマウスの小脳の形態的解析を行った。小脳の各葉の数、分子層の厚さを解析するため、ニッスル染色を行ったが、これらの形態に異常は認められなかった。プルキンエ細胞の樹状突起の形態を解析するため、カルビンジン抗体を用いて免疫組織染色を行った結果、KOマウスではプルキンエ細胞の樹状突起の伸長に異常がある可能性が考えられたがゴルジ染色では異常が認められなかった。以上の結果から、IRF2KOマウスの小脳に関しては、形態的にも機能的にもアンジェルマン症候群で見られるような症状を説明する異常は見出せなかった。アンジェルマン症候群はUbe3aというユビキチン化酵素の変異や欠失で起こる。Ube3aの標的は数多く知られるが、中枢神経細胞のシナプスにおける特定の蛋白分解機能でこの病態を説明できるとされている。一方で、Ube3aは核内でp53や核内受容体などの転写因子を介して転写に直接関わることが古くから知られており、そもそも神経細胞の核内に主に局在する。本研究はこの症候群の病態にはUbe3aの核内機能、特に転写制御機構が重要な関わりを持つ可能性があるという仮説の元、分子生物学・生化学的アプローチからUbe3aの新たな機能を見出し、アンジェルマン症候群の新たな治療法への可能性を探る。ステップ1、2からUbe3aを失うことによって引き起こされる脳内の異常についての分子的知見が得られているはずである。そこで、アンジェルマン症候群の病状回復に寄与する可能性のある因子(例えば、特定遺伝子の過剰発現または発現抑制、あるいは免疫抑制剤のような低分子化合物)を脳へインジェクションし、病状をレスキューすることができる因子をスクリーニングする。病状の評価系については、アンジェルマン症候群モデルマウスの表現型が非常に詳しく研究されているのでそれを参考にする。個体レベルの表現型としては、運動機能の顕著な低下・学習機能の低下の他に、てんかん誘導・脳波の異常・超音波発生の変化などが知られる。また、細胞レベルでは、シナプス可塑性の低下・スパイン(棘突起)形態の異常の他、皮質回路成熟の異常・ミトコンドリア機能の低下
ATP受容体を介した血管透過性調節機構に関する研究(薬理学的DDSを目指して)

1)ATP受容体を介した血管透過性調節機構の薬理学的性質の解明:ラット尾動脈内皮細胞(RCAEC)およびヒト培養臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)において,ATP(P2Y1)受容体は細胞の形態調節と細胞間物質透過調節に促進性に関与していること,その機序にはPLC/IP3産生系を介したCa^<2+>動員機構とRho/Rho-kinase及びMLC-Kが関与していることを明らかにした。2)ATP受容体作動性血管透過性調節機構の血管部位差に関する比較検討:(1)ヒト培養冠動脈内皮細胞(HCAEC)及びHUVEC、RCAEC及びラット培養胸部大動脈内皮細胞(RAEC)にP2Y1受容体を介する形態調節機構が存在することを明らかにした。(2)P2Y1受容体作動薬を静脈内投与する事により、FD-4の臓器分布に違いのあることが明らかになった。このことより、P2Y1受容体による各臓器へのFD-4透過に部位差が生じる可能性が示された。3)ATP作動性血管透過性調節機構と受容体間クロストークの可能性の解明:ラット尾動脈組織灌流標本において、P2Y1受容体刺激は灌流液中のFD-4の透過性を有意に亢進することを見いだした。同標本でブラジキニンとの関係を検討したが、ATPのクロストークの可能性は見いだせなかった。4)ATP受容体を介した腫瘍細胞と血管内非細胞の関係HUVECに転移性の癌細胞を共存させると,内因性ATPを介して内皮細胞の細胞内カルシウム動員機構が活性化されることを見いだした。さらに,B16F1マウスメラノーマ細胞がウサギ血小板の凝集を促進すること、この作用にP2Y1受容体が関与している事を明らかにした。以上の結果より、腫瘍細胞は血管内皮細胞及び血小板のP2Y1受容体をその転移プロセスに利用している可能性が示唆された。ATP受容体作動性血管透過性調節機構の血管部位差に関する比較検討ラット尾動脈、ヒト臍帯静脈、ヒト冠状動脈の培養内皮細胞を用いて比較検討したが、それぞれの血管透過性調節機構はほぼ同様であり、ATP受容体もP2Y1が主なものであった。ATP受容体の血管透過性調節機構に関する検討ATP受容体に関連する膜下クロストークを明らかにするために、まず膜下シグナル分子について検討した。2meS-ATPにより観察された透過促進作用は、myosin light chain kinase(MLCK)阻害薬であるML-9およびRho-kinase阻害薬であるY-27632によって有意に抑制され、2meS-ATPによる細胞面積減少作用についても同様の結果を得た。以上の結果から、ATP受容体による細胞形態調節作用にはMLCKやRho-kinaseのような収縮制御タンパク分子が関与すること、この細胞形態変化が内皮細胞間物質透過に関わっていることが強く示唆された。腫瘍細胞とATP受容体作動性血管透過性調節機構との機能的関連性に関する検討腫瘍細胞の転移・増殖とATP受容体との関連性を解明するために、まず腫瘍細胞からのATP遊離について検討した。腫瘍細胞としてはマウスB16 melanoma細胞を用いた。このB16細胞において、ATPなどプリン物質の自発的な放出を観察した。この放出量とその細胞系列の違いを比較検討すると、B16-FO=B16-F1<B16-F10の順であり、転移能の大きいほど放出量が増加する傾向がみられた。