hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微小反応環境場の空間的構成と光化学ダイナミックス

微粒子のレーザーマニュピレーション法と顕微分光法,マイクロ電気化学法を駆使して,i)単一油滴/水界面における物質移動,電子移動の研究,並びにii)単一高分子微粒子中における色素イオンの拡散ダイナミックスの研究を行い,微小反応環境場の空間的構成を目指した基礎的な検討を試みた。単一油滴/水界面における物質移動の研究においては単一油滴中の各種のフェロセン誘導体を電気化学酸化し,これに伴うフェロセン誘導体の油滴-水相間の物質分配過程を直接測定した。その結果,フェロセン誘導体の油/水分配比と相関して物質移動速度が変化することを実験的に明らかにした。また,単一油的/水界面の電子移動速度を電気化学的手法並びに分光学的手法により直接測定可能であることを示すとともに,その速度定数は油滴サイズが小さい程大きくなるという,マイクロメートルサイズ効果を見い出した。更に,レーザーマニピュレーション・顕微分光法により,単一高分子微粒子中への色素イオンの吸着過程を検討した結果,色素イオンは微粒子中に均一に吸着するのではなく,樹脂の表面層3μmに吸着すること,また,時間とともにその吸着部位が樹脂内部に浸透していくことを明らかにした。このような研究結果は共焦点レーザー顕微鏡を用いた樹脂内の色素イオンの3次元空間分布解析からも裏付けされた。
癌細胞が取り込む陽電子放射断層撮影用薬剤を応用したリポソームによる抗癌剤標的治療

陽電子放射線断層撮影Positron Emission Tomography (PET)は、分裂の盛んな癌細胞が多量のブドウ糖を必要とするため、ブドウ糖に類似したfluoro-2-deoxyglucose(FDG)を取り込むことを応用した診断方法で、各種の癌において、これまで判らなかった小さな病巣まで診断可能であることが報告されている。各種の癌細胞がFDGを取り込むことに着目し、FDGに抗癌剤を結合すれば効率のよい取り込みが期待できると仮定した。Dipalmitoylphosphatidylcholine(DSPC)、Cholesterol、FDGを5:5:2の比率で混合し塩酸ドキソルビシン(DOX)を加え調製した、細網内皮系に捕らわれにくく血管透過性の高い、100nm以下のサイズのリポソームを作製した。ラットの背部にMSK細胞を移植し、2週間後に骨肉腫の長径が10mm以上になったことを確認し、DOXが5mg/kgになるように換算し各治療薬を投与した(n=6)。治療開始1週間後の腫瘍体積はコントロール群が46.5±18.7cm^3、DOX群が13.2±8.7cm^3、DOX-L群が18.8±7.4cm^3、DOX・FDG-L群が6.2±6.0cm^3で、いずれの治療群も腫瘍体積がコントロール群に比べ有意に小さかった。DOX静注群とDOX封入リポソーム静注群の効果は治療開始2週間後以降には明らかな有意差はないものの、コントロール群に比べ優れている傾向が認められた。DOX・FDG封入リポソーム静注群は各週ともにコントロール群に比べ有意に優れていた。各群間の有意差を示すためには、さらに個体数を増やす必要があるものの、DOX・FDGリポソームは血中停滞性と腫瘍のFDG取り込み機構を利用することにより薬剤を効率的に腫瘍に蓄積させ、抗腫瘍効果を発揮することが示唆された。(1)脂質フィルムの調製Dipalmitoylphospatidylcholine(DPPC)、Cholesterol、FDGを5:5:2の比率でクロロホルムを溶媒として混合溶解し、エバポレーターを用いて脂質フィルムを調製した。比率に関してはまだ検討の余地がある。(2)抗癌剤の封入エタノールを溶媒として薄膜を溶解した後、抗癌剤の塩酸ドキソルビシンを生食に溶解し、ソニケーターで超音波処理を行った。再度エバポレーターを用い溶媒を除去しゲル化した後、ボルテックスミキサーで攪拌し塩酸ドキソルビシンを封入したFDGリポソームを作製した。(3)大きさの調整エクストルーダーでリポソームの大きさを100nm以下に調整した。当初、凍結乾燥法で作製を試みたが、現在は逆相蒸発法に変えて作製している。2.担癌マウスの作製マウスの背部にヒト骨肉種から作製されたHuO9細胞(1×10^5 cell/mouse)を移植し、骨肉腫マウスを作製中である。今後、塩酸ドキソルビシン封入FDGリポソームをマウスの頚静脈より静注し、背部に作製した骨肉腫に対する抗腫瘍効果を判定する予定である。対象群として1)無治療、2)FDGリポソームのみ、3)塩酸ドキソルビシンのみ、4)塩酸ドキソルビシン封入リポソーム(FDGなし)を各群n=6で行うことを計画している。本年度は塩酸ドキソルビシン封入FDGリポソームを骨肉腫ラットの頚静脈より静注し抗腫瘍効果を検討した。

ラットの背部にMSK細胞(1x10^7 cell/rat)を移植し、2週間後に骨肉腫の長径が10mm以上になったことを確認した。その際、径が10mm以上になった骨肉種は自然に消退しないことを確認した。1)無治療(コントロール群)、2)塩酸ドキソルビシン(DOX)群、3)塩酸ドキソルビシンリポソーム(DOX-L)群、4)塩酸ドキソルビシン封入FDGリポソーム(DOX・FDG-L群)の4群を作製し検討した。各群ともDOXが5mg/kgになるように換算し各治療薬を投与した(n=6)。治療開始1週間後の腫瘍体積はコントロール群が46.5±19cm^3、DOX群が13.2±8.7cm^3、DOX-L群が18.8±7.4cm^3、DOX・FDG-L群が6.2±6.Ocm^3で、いずれの治療群も腫瘍体積がコントロール群に比べ有意に小さかった。DOX群とDOX-L群の効果は治療開始2週間後以降には明らかな有意差はないものの、コントロール群に比べ優れている傾向が認められた。DOX・FDG-L群は各週ともにコントロール群に比べ有意に優れていた。副作用の指標に各群の体重の変化も評価した。各群ともいずれの週においても有意差はなく、明らかな副作用の出現は認めなかった。各治療における群間の有意差を示すためには、さらに個体数を増やす必要があるものの、DOX・FDGリポソームは血中停滞性と腫瘍のFDG取り込み機構を利用することにより薬剤を効率的に腫瘍に蓄積させ、抗腫瘍効果を発揮することが示唆された。
在宅心臓病患者と家族のための心リハ睡眠教育プログラムの開発

本研究は心臓病の2次予防として、退院後の疾患管理プログラムのひとつとして、睡眠教育を心臓リハビリテーションに導入して2次予防の目標達成・維持の役割を明らかにすることを目的としている。本年度は、在宅心臓病患者と家族を対象とした睡眠教育プログラムの開発および実施に向けて、研究代表者は睡眠健康指導士上級養成講座(日本睡眠教育機構)を受講し、睡眠改善の知識、睡眠教育の技術向上を図った。本研究の睡眠教育プログラムは1教育(睡眠講話)、2睡眠日誌、アクチグラフ解析結果による睡眠状態・精神心理状態の評価、3代替療法(気功・自律訓練法)、4睡眠保健指導(睡眠日誌・生活習慣チェックのフィードバック、面接・相談)で構成する。対象は心臓リハビリテーションに通院する患者とその家族(介入群)および外来に通院する高齢者とその家族(対照群)を設定する。介入群へは、心リハ睡眠教育をベースライン(研究開始時),1ヵ月後,3ヵ月後に介入し、6ヵ月後に各指標を最終評価する。また、本年度は研究協力施設において、アクチグラフによる客観的睡眠指標測定の精度を高めるために、研究分担者および研究協力者間でアクチグラフを用いた睡眠調査を試行した。その後、本調査の段階で研究協力施設での調査が難しい状況が生じたことから、介入および本調査の実施は延期となった。本調査は平成30年度早々に開始する。睡眠教育プログラムの介入および調査を実施する研究協力施設での受け入れが難しい状況が生じたため、本調査延期の申し入れがあった。研究協力施設とはこれまでに研究調査の実績があり、協力体制が整っているので、次年度に本調査を計画し、内諾を得ている。研究調査を確実に実施するために研究スケジュールを研究協力施設と研究者間で十分に打ち合わせる。また、次年度は本研究期間の最終年度となるため、研究者が調査施設へ赴く時間的なロスを少なくするために郵送法を活用していく。本研究は、代替療法を用いた睡眠教育プログラムによる在宅心臓病患者の睡眠の改善を最終目的とした。日常のストレスは睡眠に影響を与え、睡眠状態の悪化は心血管系疾患の発症に関与し、心臓病患者の3割に睡眠障害を認めることが報告されている。一方、これまでに、在宅心臓病患者に対する睡眠指標を用いて、心理的介入を加えた睡眠教育プログラムに関する実証研究は行われていない。初年度は、在宅心臓病患者に対する睡眠教育プログラムの開発を行った。在宅心臓病患者に対する睡眠教育プログラムは、1教育(睡眠教育)、2睡眠状態・精神心理状態の評価、3代替療法(気功・自律訓練法)、4フィードバック(面接・相談)の4点から構成されるプログラムとした。睡眠教育プログラムの評価指標として、代替療法の効果を抑うつ・不安(HADS)、精神身体的QOL(SF8)の調査およびアクチグラフを用いた客観的睡眠指標(睡眠の質と量、活動量、光暴露量等)等とした。研究対象者について、当初は外来心臓リハビリテーションに通院する在宅心臓病患者を計画していたが、比較対照研究デザインに変更し、新たに外来心臓リハビリテーションに参加していない外来に通院する高齢者を対照群に設定することとした。そのため、対照群の調査を予定する地域のクリニックに出向き、調査の主旨を説明し、同意を得ることができたので、調査日の調整を行った。平成30年度の睡眠教育プログラム介入調査実施に向けて、研究者間で研修会を開催し睡眠教育に関する知識の習得および情報交換を行い、睡眠に関する指導技術の向上を図った。また、代替療法として用いる気功法に関しては実施プロトコルを作成した。睡眠教育プログラムの作成にあたり、睡眠教育に関する知識の習得、睡眠教育の指導技術の習得のために時間を費やした。比較対照研究デザインに変更による新たな調査フィールドの開拓が研究上で必要となったが、本年度に対照群の調査が受け入れる地域のクリニックでの調査実施の内諾を得る事ができた。初年度に計画していたパイロットスタディは実施できなかったが平成30年度はパイロットスタディから本調査の実施予定が確定している。

調査にあたる研究者と調査フィールドとは遠方にあるため、、研究調査が確実に実施できるように、研究者所属大学の講義の行われない89月、23月に集中して日程を組み研究スケジュールを作成する。研究スケジュールに沿って、本調査を実施し、データを収集する。研究調査を確実に実施するために研究スケジュールを研究協力施設と研究者間で十分に打ち合わせる。また、次年度は本研究期間の最終年度となるため、研究者が調査施設へ赴く時間的なロスを少なくするために郵送法を活用していく。平成28年度は睡眠教育プログラム介入調査の実施までに至らなかったため、かかる交通費を支出しなかっため。本調査の実施が延期となったため、かかる交通費、研究参加者の謝金、調査用紙等の文房具消耗品の支出がなされなかったため。平成30年度は調査交通費、研究参加者の謝金、調査用紙等文房具消耗品の支出を計画している。平成29年度の調査交通費として支出を計画する。
結晶育成時の融液中への異種元素微量添加による結晶欠陥低減機構の解明

研究代表者が見出したルチル単結晶の育成時における特異な異種元素添加効果の解明を目指して、ルチル単結晶の結晶欠陥を詳細に調べた。融液に添加した異種元素は数ppm程度のわずかではあるが、結晶中にあることがわかった。エッチピット密度を調べると結晶中心部で低く、周辺部で高いことが分かった。この分布も異種元素を添加すると10^5/cm^2から10^4/cm^2減少することを見出した。また、このエッチピット密度は結晶成長時の固液界面形状によっても大きく変化することを見出した。20年度はイットリウム(Y)を異種元素とした添加した条件で浮遊帯域溶融法により育成したルチル単結晶の欠陥評価を行った。これまでのEPMA法では検出困難であった結晶中のY量をICP質量分析により2ppm程度と求められ、その結果、結晶中へのYの偏析係数が3×10-4程度と非常に小さいことがわかった。また、この結晶の化学エッチングを行ってエッチピット密度の定量とその分布を計測した。その結果、従来の浮遊帯域洋風法で育成した無添加のルチル単結晶のエッチピット密度が7×10^<-4>/cm^2程度であったのに対して、イットリウムを2ppm程度添加したルチル単結晶場合、1/3程度の2×10^<-4>/cm^2程度であることがわかり、従来の方法で育成した結晶と比較して高品質化されていることを明らかにした。Yを添加した結晶と無添加の結晶の両方についてロッキングカーブも測定し、その半値幅も計測し、比較した結果、Y添加した結晶の結晶が無添加の結晶に比べて結晶性が高いことも確認できた。現時点でこうしたルチル単結晶に対するY添加効果がどのような機構で発現しているかは不明であるので、その要因を探るために、結晶育成時の成長界面に着目し、その界面形状を調べるなど研究もはじめた。現時点では、界面形状は結晶側から融液側に対して凸状になっていることがわかっている。21年度はこの界面形状の関して詳細に研究するだけでなく、Y以外の異種元素添加効果の詳細について調べたいと考えている。20年度育成結晶中の欠陥分布を調べたところ、結晶の外周部で欠陥密度が高く、中心部で低いことが分かった。この原因を探るために21年度は、育成中の固液界面形状に力点を置いた研究を行った。その結果、固液界面の形状は著しい凸型をしており、外周部に近いほど界面は大きく傾いていることが分かった。更にこの界面の形状の効果を調べるために結晶育成時の加熱光源からの集光加熱法を工夫した。具体的には加熱光源からの光を融液に対して水平方向から集光加熱する従来の方式から少しずつ傾けるという方法で加熱した場合の固液界面形状の変化と育成結晶中の欠陥分布との相関を調べた。その結果、傾ければ傾けるほど固液界面の形状は平坦なものに近づいた。一方、単結晶育成に必要な電力は増加した。そのため20°以上傾けた条件ではランプ出力を最大にしても育成することはできなかった。異なる傾斜角度の条件で育成した単結晶を複数用意し、各単結晶の欠陥分布を調べたところ、単結晶育成時に加熱光源を傾けて、固液界面が平坦に近い条件で育成した単結晶ほど欠陥密度が減少していた。欠陥密度の減少の度合いは、育成結晶の外周部分でより大きかった。このことから、単結晶育成時の固液界面の形状が平坦に近いほど全体の欠陥が小さいだけでなく、結晶の外周部と中心部の欠陥密度に差がない、より均一な欠陥分布となっていることが分かった。今後よりランプ出力を高めると同時に20°以上傾けられるような装置を製作し、これまで以上に平坦な固液界面形状を実現し、その条件で育成した結晶の欠陥評価などを行いたいと考えている。前年度に見出した、固液界面形状の変化とエッチピットの関係については今年度2報の論文として発表した。今年度は、この固液界面形状にも影響されるエッチピット密度の分布がどのような異種元素を添加したルチル単結晶でも育成結晶の中心でエッチピット密度が小さく、周辺部で大きいという分布になっていることに着目した。その原因を調べるために、固液界面形状が可能な限り平坦となる条件で径の異なるルチル単結晶を育成し、エッチピット密度分布の結晶径依存性を調べた。10mmφ,15mmφ,19mmφのそれぞれ径の異なる結晶についてエッチピット密度分布を調べた結果、いずれの結晶でも育成結晶の中心で最小のエッチピット密度を示し、その値は、1.01,4×10^4/cm^2であった。また、周辺部分で最大の値をとり、その値は、813×10^4/cm^2であった。このようにエッチピット密度の最大値、最小値に関しては育成結晶径によらないことが分かった。しかし、その分布については、育成径が小さいほどV字分布に近いのに対して、育成径が大きくなるほどU字分布に近くなる傾向があることを見出した。

すなわち、育成結晶径が大きくなるほど、エッチピット密度の低い領域が大きくなることを見出した。この結果についても今年度3報目の論文として発表した。これまでの研究を通じて得られた知見、すなわちイットリウムを融液に添加することでエッチピット密度を低減できること、を踏まえて、今回のこのエッチピット密度の小さな領域が増える大口径の単結晶育成する条件でも融液にイットリウムを添加することで一層エッチピットを低減しようと試みたが、微量のイットリウムを融液に加えた条件で大口径の単結晶を育成することは困難であった。
楕円型過剰決定問題の発展方程式的解析

Bernoulli問題とよばれる円環状領域上のパラメーター付き自由境界問題は,その「正則性の損失」が起こる構造から古典的な陰関数定理による解,すなわち自由境界の構成は困難であり,Nash-Moserの陰関数定理が必要となる.一方,本研究では陰関数定理の代用として対応する非線型発展方程式を解くことで解を構成する手法を導入した.特に,この発展方程式手法による構成は初期値と同じ空間内で連続的に変化する解を構成することを可能にするため,大域的な解析へと発展することが可能である.昨年度の研究ではBernoulli問題に不安定解として現れる双曲型解の大域的な安定性について研究を行った.すなわち,円環の外部固定境界が球面の場合に具体的に構成される球対称双曲型解の族の上記の発展方程式の解としての安定性を調べた.球面調和関数を用いた具体的な固有値問題の解析により,球対称双曲型解における線型化作用素は漸近的に空間次元と等しい次元の不安定固有値と一次元の零固有値を有することが分かった.また,もう一つの興味深い結果として,対応する非線型発展方程式のもつ無限個の保存則をえることに成功した.これらの研究成果は一般の外部固定境界の場合にも不安定双曲型解の族が存在することを主張するFlucher-Rumpf予想の解決へと導く重要な一歩であり,少なくとも二次元の場合には等角写像を用いることにより,上述の球対称双曲型解の摂動として一般の双曲型解の族がえられることが期待される.当初の研究計画にある双曲型解の単調縮小族の構成には到達していないものの,その困難さがどこに起因するのかを線型作用素のスペクトルによって表し,Bernoulli問題の関数解析的枠組みにおいて捉えることに成功しているため.これは他の問題への応用を考えた場合に非常に有益なものであり,関連する自由境界問題の不安定解の研究に対しても大きな影響を与えるものであると考えられる.Bernoulli問題とよばれる円環状領域上の自由境界問題に対し,先行研究において用いられてきた優解劣解法や変分法においては構成不可能な不安定解,すなわち双曲型解を得る新しい函数解析的枠組みを構築した.それは問題に現れる媒介変数を「時間」と捉え,媒介変数の変化に伴う解の変化を発展方程式を用いて記述し,その発展方程式を放物型方程式の技法を用いて解析するというものである.これは線形化作用素の解析という点においてはNash-Moserの陰関数定理と類似するものの,非線形自由境界問題において現れる「微分の損失」という困難に対し,後者は問題を考察する空間の族を考えることでそれを回避し,一方,本研究手法は発展方程式の通常の枠組みで回避することができるため一つの空間だけで問題を考察できるという違いがある.したがって,複数の空間において解のしかるべき評価を得るという技巧的な煩わしさが必要がなくなり,解の構成が比較的容易になる点で本研究手法は優れている.また,発展方程式の解析に帰着されることで,無限次元力学系の視点を導入し問題の持つ不変量と解の挙動の関係を不変多様体を用いて特徴付けることで詳細な解挙動を得ることが可能となる.また,導出した発展方程式のもつ可算無限個の保存則を得た.この保存則は可積分系との関連からそれ自体が興味深いだけでなく,不安定な双曲型解の構成において重要な役割を演じることが期待される.当初の研究計画の双曲型解の構成までは到達していないものの,そのために必要である発展方程式的手法の確立をすることに成功している.特に,研究計画時には想定していなかった双曲型解の不安定性に由来する線形化解析の難しさが現れたたが,その一方で発展方程式がもつ保存則を導出することができた.この保存則を用いることで不安定性特有の困難を回避することができると期待している.昨年度に引き続き,Bernoulli問題とよばれる円環状領域上の自由境界問題に対し発展方程式的手法による解析を行った.特に,本研究で提示された発展方程式手法とNash-Moserの陰関数定理との比較を抽象的な非線型関数解析的立場から考察し,その特徴を見出すことに成功した.この手法の応用として,Bernoulli問題の双曲型解の局所的構成,すなわち,与えられた一つの双曲型の近傍に双曲型解の単調縮小族が存在することを証明することに成功した.また,得られた抽象的枠組みは他の類似する問題へと応用できる可能性が高い.一方,本研究課題の目標である一点へと縮小する双曲型解の族の構成については,上記の局所的構成のみならず,大域的構成が必要であり,そのために必要であると思われる発展方程式の力学系的考察を行った.領域が円環である場合の具体的に構成される双曲型球対称解における線型化作用素のスペクトルを具体的に計算し,対応する固有関数をすべて求めた.スペクトルの分布から双曲型解が変分構造のみならず,発展方程式の解としても不安定であることが判明した.しかし,それを用いて一般の領域に対しても双曲型解の縮小族が存在するかどうかについては非常に難しい問題であり,楕円を用いた近似解の構成に際しては,Antoine Henrot教授(Institut Elie Cartan)とともに幾つかの数値実験を行った.しかし得られた結果は理論的な証明に結びつけるのには不十分であった.これは楕円として十分な近似解を得るのが難しいことを示唆している.当初の研究計画にある双曲型解の単調縮小族の構成には到達していないものの,発展方程式手法の抽象的枠組みにおける理解を深めることに成功している.

これは他の問題への応用を考えた場合に非常に有益なものであり,Bernoulli問題以外の関連する研究に対しても大きな影響を与えるものであると思われる.Bernoulli問題とよばれる円環状領域上のパラメーター付き自由境界問題は,その「正則性の損失」が起こる構造から古典的な陰関数定理による解,すなわち自由境界の構成は困難であり,Nash-Moserの陰関数定理が必要となる.一方,本研究では陰関数定理の代用として対応する非線型発展方程式を解くことで解を構成する手法を導入した.特に,この発展方程式手法による構成は初期値と同じ空間内で連続的に変化する解を構成することを可能にするため,大域的な解析へと発展することが可能である.昨年度の研究ではBernoulli問題に不安定解として現れる双曲型解の大域的な安定性について研究を行った.すなわち,円環の外部固定境界が球面の場合に具体的に構成される球対称双曲型解の族の上記の発展方程式の解としての安定性を調べた.球面調和関数を用いた具体的な固有値問題の解析により,球対称双曲型解における線型化作用素は漸近的に空間次元と等しい次元の不安定固有値と一次元の零固有値を有することが分かった.また,もう一つの興味深い結果として,対応する非線型発展方程式のもつ無限個の保存則をえることに成功した.これらの研究成果は一般の外部固定境界の場合にも不安定双曲型解の族が存在することを主張するFlucher-Rumpf予想の解決へと導く重要な一歩であり,少なくとも二次元の場合には等角写像を用いることにより,上述の球対称双曲型解の摂動として一般の双曲型解の族がえられることが期待される.当初の研究計画にある双曲型解の単調縮小族の構成には到達していないものの,その困難さがどこに起因するのかを線型作用素のスペクトルによって表し,Bernoulli問題の関数解析的枠組みにおいて捉えることに成功しているため.これは他の問題への応用を考えた場合に非常に有益なものであり,関連する自由境界問題の不安定解の研究に対しても大きな影響を与えるものであると考えられる.研究計画にしたがい,Bernoulli問題の楕円型解,双曲型解,および放物型解を発展方程式手法によって構成し,その定性的性質を調べる.特に,本研究の一つの大きな目標である双曲型解の構成に関しては共同研究者のAntoine Henrot教授(Institut Elie Cartan)と研究打ち合わせし解決する.また,上記の不安定解の構成の枠組みを用いることで,Schiffer予想やBerestycki-Caffarelli-Nirenberg予想の解決に向けて研究を遂行する.研究計画にしたがって,Bernoulli問題の双曲型解の単調縮小族の構成を目標とする.研究開始時の進捗状況が予想よりも早かったため,次年度分の研究費を前倒し請求し,国外共同研究者との研究打ち合わせを行った.しかし,後半においては研究計画当初予期していなかった困難が生じたため,前倒し請求時に想定していた額よりも研究状況に則して実際に使用する金額に差異が生じた.研究計画の変更により情報収集で用いるための旅費が当初予定よりも少なくなった.この次年度使用額については最終年度において研究計画の遂行で必要となる情報収集のための旅費として用いる予定である.生じた次年度使用額は研究進捗状況に合わせ,本年度に使用する予定である.特に,国内外における関連する研究集会における情報収集に用いる予定である.
大陸棚縁辺における海底境界流と潮汐過程を含む沿岸海洋循環の実態解明

大陸棚縁辺における内部潮汐過程(大洋で生成される通常の潮汐流が大陸棚縁辺の大陸棚斜面上を流れるときに、鉛直断面内で流れの収束・発散が生じ、二重潮等の内部モードの流れが作られる過程)の実態を解明するために、数値実験および係留系や船舶による観測研究を実施した。数値実験においては、内部潮汐過程を適切に再現することが可能な非静水圧モデルを開発し、三陸沿岸の現実的な海洋条件をモデルに与えるときに、斜面上の海底近傍に集中する約半日周期の内部潮汐を再現することに成功した。この結果は、は現実の三陸沿岸の現象を反映していると考えられる。また、海洋観測においては、岩手県大槌町に立地する東京大学大気海洋研究所の臨海研究施設(国際沿岸海洋研究センター)を拠点とし、研究調査船(「弥生」、総トン数12t)を活用して、大陸棚縁辺を含む沿岸域流況の海洋観測を実施した。昨年度から引き続き本年度も、陸棚縁辺付近において、ADCP(音響式多層流向流速計)を使用しての流速プロファイルの計測や、三陸沿岸陸棚域での前例の無い高解像CTDO(水温・塩分・溶存酸素)観測を実施した。さらに、陸棚上の岸寄りリアス湾においても、23トン程度の地元漁船等を傭船してADCP観測やCTDO観測を実施するとともに、水温塩分計や流速計によるに長期係留観測を実施した。そして、こうした数値実験の結果と係留系や船舶による観測結果の比較検討を実施したところ、斜面上の海底近傍に発生する強い内部潮汐は、斜面傾斜と半日周期の内部波の特性曲線の傾きが近い(critical slope condition)ために内部波が収束され、エネルギー密度が高まる効果によるものであることが分かった。三陸の大陸棚縁辺において、昨年度から引き続き、前例の無い極めて高解像度な流況データや、長期の海洋物理環境データを得ている。また、数値モデルによる実験を進めて、観測研究と数値実験研究を融合させる試みも継続実施している。これらの遂行によって、三陸沿岸における内部潮汐過程の実態解明が着実に進んでいる。観測研究と数値実験研究とも、引き続き昨年度までの研究を進展させ、最終年度である平成30年度はそれらの成果を融合させ纏める。その結果、三陸の陸岸から大陸棚縁辺までの精細な流況マッピングを完成させるとともに、数値実験研究による物理メカニズムの解明も行う。大陸棚縁辺における海底境界流と潮汐過程を含む沿岸海洋循環の実態を解明するための研究を実施した。海洋観測においては、岩手県大槌町に立地する東京大学大気海洋研究所の臨海研究施設(国際沿岸海洋研究センター)を拠点とし、研究調査船(「弥生」、総トン数12t)を活用して、大陸棚縁辺を含む沿岸域流況の海洋観測を実施した。すなわち、7月に北緯39度21分・東経142度07分の水深200mの海域を中心に、海底境界流をも分解可能なADCP(音響式多層流向流速計)観測とCTDO(水温・塩分・溶存酸素濃度)観測を実施した。その結果、本観測では、三陸の大陸棚縁辺における底層付近の流れについて、前例の無い極めて高解像度な観測に初めて成功した。また、さらに沖合いについては、9月に実施された学術研究船新青丸のKS-15-11次航海においても、同様の観測を実施した。一方、大陸棚上における岸寄りのリアス湾(大槌湾・釜石湾・広田湾等)においても、23トン程度の地元漁船等を傭船して、湾内に多数展開されている養殖筏や定置網の合間を縫いながら、多数のADCP観測を実施した。数値実験研究については、大陸棚縁辺における海底境界流と内部潮汐の相互作用や、海底斜面に沿って流れる海底境界流を正しく再現することが可能な鉛直二次元非静水圧モデルの開発を進めた。また、沿岸密度流の形成位置と大陸棚外縁の関係(外縁の内側・真上・外側など)及びその時空間変動特性などを調べるための海洋循環モデルの開発も進めた。そして、これらの成果の一部を国際シンポジウム等で発表したり国際誌に投稿したりするなど、成果の情報発信も行った。本課題の遂行によって、三陸の大陸棚縁辺において、前例の無い極めて高解像度な流況データを得ることが出来た。また、そうした成果を、国際シンポジウム等において公表することが出来た。大陸棚縁辺における内部潮汐過程(大洋で生成される通常の潮汐流が大陸棚縁辺の大陸棚斜面上を流れるときに、鉛直断面内で流れの収束・発散が生じ、二重潮等の内部モードの流れが作られる過程)の実態を解明するための研究を実施した。本年度は、海面付近から水深約300 m深までの流速プロファイルを計測できる150 kHzのADCP(音響式多層流向流速計)を使用しての、前例の無い貴重な鉛直断面観測に初めて成功した点で、特筆すべき成果が得られた。また、大陸棚上における岸寄りのリアス湾(大槌湾・釜石湾・広田湾等)においても、23トン程度の地元漁船等を傭船して、前年度に引き続き、ADCP観測やCTDO(水温・塩分・溶存酸素)の高密度観測や長期係留観測を多数実施した。

数値実験研究についても、内部潮汐過程を適切に再現することが可能な鉛直二次元非静水圧モデルを開発し、大陸棚斜面の傾きや海洋の成層条件等を変化させるケーススタディを実施した。その結果、三陸沿岸の現実的な海洋条件をモデルに与えるときに、顕著な内部潮汐が生じることが明らかになった。特に大事な点として、三陸における強い内部潮汐流の生成に対しては、大陸棚斜面上の海底付近に内部波が集積することが重要な役割を果たすことが明らかになった。また、沖合の沿岸密度流と内部潮汐の関係性を調べるための海洋循環モデルの開発も進めた。昨年度に引き続き、三陸の大陸棚縁辺において、前例の無い極めて高解像度な流況データや、長期の海洋物理環境データを得ることが出来た。また、数値モデルによる実験を進めて、観測研究と数値実験研究を融合させる試みを進めることにより、内部潮汐過程の実態解明が進んだ。大陸棚縁辺における内部潮汐過程(大洋で生成される通常の潮汐流が大陸棚縁辺の大陸棚斜面上を流れるときに、鉛直断面内で流れの収束・発散が生じ、二重潮等の内部モードの流れが作られる過程)の実態を解明するために、数値実験および係留系や船舶による観測研究を実施した。数値実験においては、内部潮汐過程を適切に再現することが可能な非静水圧モデルを開発し、三陸沿岸の現実的な海洋条件をモデルに与えるときに、斜面上の海底近傍に集中する約半日周期の内部潮汐を再現することに成功した。この結果は、は現実の三陸沿岸の現象を反映していると考えられる。また、海洋観測においては、岩手県大槌町に立地する東京大学大気海洋研究所の臨海研究施設(国際沿岸海洋研究センター)を拠点とし、研究調査船(「弥生」、総トン数12t)を活用して、大陸棚縁辺を含む沿岸域流況の海洋観測を実施した。昨年度から引き続き本年度も、陸棚縁辺付近において、ADCP(音響式多層流向流速計)を使用しての流速プロファイルの計測や、三陸沿岸陸棚域での前例の無い高解像CTDO(水温・塩分・溶存酸素)観測を実施した。さらに、陸棚上の岸寄りリアス湾においても、23トン程度の地元漁船等を傭船してADCP観測やCTDO観測を実施するとともに、水温塩分計や流速計によるに長期係留観測を実施した。そして、こうした数値実験の結果と係留系や船舶による観測結果の比較検討を実施したところ、斜面上の海底近傍に発生する強い内部潮汐は、斜面傾斜と半日周期の内部波の特性曲線の傾きが近い(critical slope condition)ために内部波が収束され、エネルギー密度が高まる効果によるものであることが分かった。三陸の大陸棚縁辺において、昨年度から引き続き、前例の無い極めて高解像度な流況データや、長期の海洋物理環境データを得ている。また、数値モデルによる実験を進めて、観測研究と数値実験研究を融合させる試みも継続実施している。これらの遂行によって、三陸沿岸における内部潮汐過程の実態解明が着実に進んでいる。平成27年度の観測研究を引き続き進展させ、陸岸から大陸棚縁辺までの精細な流況マッピングの作成を目指す。また、非静水圧モデルと海洋循環モデルの開発は、観測研究と密に連携を図らせながら進める。観測研究と数値実験研究とも、引き続き昨年度までの研究を進展させるとともに、それらの融合も深める。その結果、陸岸から大陸棚縁辺までの精細な流況マッピングの作成を進めるとともに、数値実験研究によってさらなる物理メカニズムの解明を進める。観測研究と数値実験研究とも、引き続き昨年度までの研究を進展させ、最終年度である平成30年度はそれらの成果を融合させ纏める。
螺旋運動する中性水素原子ガスおよび銀河磁場の観測的研究

銀河ダイナモによる銀河系磁場の増幅機構を検証するため、オーストラリアParkes 64m望遠鏡で得られた南半球全天HIサーベイデータを用いて螺旋運動HIガス雲を探査し、それらが磁気浮上ループで説明できること、その発生頻度が銀河ダイナモ仮説による予想と同程度であることがわかった。また臼田宇宙空間観測所64m電波望遠鏡のHI観測システムを整備し、螺旋運動HIガス雲の高速度分解能観測を行った。本研究の目的は銀河ダイナモによる銀河磁場の増幅機構を検証することであり、本研究では銀河ダイナモ仮説によって予想される磁気浮上ループを観測的かつ定量的に調べている。初年度H26年度は、この磁気浮上ループを中性水素原子(HI)ガスをトレーサーとして調査するため、オーストラリアParkes 64m電波望遠鏡で得られたHIガスの全天サーベイデータGASS (Galactic All Sky Survey)を用いて、螺旋運動するHIガス雲を速度構造に着目して抽出する作業を行った。銀経255°から285°、銀緯-10°から10°の範囲で数え上げたところ約40個以上の候補が見つかった。またその中で特に顕著なHI雲については、螺旋運動のモデルでよく表され、見積もられる磁気圧とガス圧がほぼ一致していることから磁気力によって生じた構造である可能性が高いことがわかった。GASSのPIとの研究打ち合わせを実施して論文化の方針を決め、現在投稿準備中である。候補天体を宇宙科学研究所臼田宇宙空間観測所64m電波望遠鏡で高い速度分解能で観測するため、HI観測のシステム整備を行った。ON-OFF観測のため、臼田で初めて周波数スイッチを実装した。従来使われていた周波数変換機の局部発振器を外部の信号発生器に置き換え、さらに信号発生器をGPIB制御によって周波数を5秒ごとに切り替え、周波数をスイッチすることに成功した。得られた時系列データを高速フーリエ変換してスペクトルを取り出し、地球回転による周波数変化を補正するプログラムを実装した。これにより観測データからHIガスのマップを作成することに成功した。本研究の目的は銀河ダイナモによる銀河磁場の増幅機構を検証することであり、銀河ダイナモによって生じると予想される磁気浮上ループについて観測的かつ定量的な調査を行った。2年目であるH27年度の目標は(1)宇宙科学研究所臼田宇宙空間観測所64m電波望遠鏡を用いた観測によりHI(中性水素原子)ガスの高い速度分解能スペクトルを得ること、(2)磁気流体シミュレーションとの比較を行い銀河ダイナモ仮説を検証すること、の2点であった。まず目標(1)に関して、これまで使われてきた高速フーリエ変換(FFT)ソフトを改良し、0.1km/sの速度分解能でHIスペクトルが得られるようになった。さらにデータの強度較正を行うためノイズソースの等価温度を測定し、観測システムの評価を行うためアンテナ駆動パラメータ、受信機雑音温度、システム雑音温度、ビームパターン、アンテナ能率の測定を行った。次に目標(2)に関して、オーストラリアParkes 64m望遠鏡で得られたHIガスの全天サーベイGASS(Galactic All Sky Survey)データを用いて、銀河系中心からの距離8-20kpcの銀河系外縁部においてHIループの発生頻度を調べたところ、1平方kpcあたり0.7個程度であると見積もられた。一方、Machida et al. (200)による磁気流体シミュレーションでは銀河系中心距離2kpcの範囲でHIループが約400個見つかっていること、発生頻度は回転角速度に比例することを考えると、観測とほぼ同程度であることがわかった。銀経280度に見られる顕著なHIループについて詳細に調べたところ、HIガスの形状、ガス圧・磁気圧などの物理量、位置-速度図から読み取られる運動から磁気浮上ループで説明できることがわかり、ループの発生頻度から銀河磁場は銀河ダイナモ仮説でよく説明できることがわかった。(1)については予定していた作業は終了し、臼田64m鏡で観測するための候補天体を選出することができた。(2)については予定していたHI観測システムの整備のための作業は順調に進み、周波数スイッチによるHI観測が可能となり、地球回転の補正を行ったスペクトルが得られ、HI雲のマップを描くことに成功したため、当初予定通りの順調な進展と言える。さらに銀河磁場理論モデルの専門家と数度打ち合わせを実施し、磁気流体シミュレーションとの比較を行い、観測が良く再現できることを確認した。電波天文学螺旋運動HI雲の同定については手作業で行ってきたため、抽出作業には人的な曖昧さの影響が考えられる。そこで抽出を自動化することによって、抽出の客観性を高めることを目指す。また既存の臼田64m鏡で使われてきた分光ソフトでは速度分解能が約1km/sと十分ではないため、ソフトを修正し0.1km/sの高い速度分解能を目指す。螺旋運動HI雲の発生頻度を調べることによって、磁気流体シミュレーションと比較し、銀河ダイナモ仮説の検証を行う。
長鎖非コードＲＮＡを介する転写抑制でのＲＮＡ結合タンパク質のメチル化修飾の役割

長鎖非コードRNA(lncRNA)がRNA結合タンパク質を介してどのように転写を抑制するのか未解明な問題が多い。そこで、本研究では、アルギニンメチル化TLSの特異的モノクローナル抗体を作製し、HeLa細胞においてRNA免疫沈降アッセイを行った。その結果、cyclin D1プロモーターから転写されるlncRNAがメチル化TLSと結合することが明らかとなった。さらに、RNAゲルシフトアッセイにより、TLSのメチル化によりRNAオリゴヌクレオチドとの結合が変化するという予備的結果を得た。これらより、RNA依存性の転写制御がRNA結合タンパク質のメチル化修飾により制御されるという可能性が示唆された。本研究は、長鎖非コードRNA依存性の転写制御機構を解明することを目的とする。最近、タンパク質をコードしない長鎖非コードRNAが数多く報告されている。しかしながら、その生理的機能および作用機構は未解明な部分が多い。我々は、DNA損傷刺激によるcyclin D1遺伝子の転写抑制は、cyclin D1プロモーターから転写される長鎖非コードRNAがRNA結合タンパク質TLS (Translocated in LipoSarcoma)と結合することにより、誘導されることを見出した。本研究では、長鎖非コードRNAがTLSを介してどのように転写を抑制するのかを明らかにすることを目的とする。本年度の研究計画は、TLSのアルギニン特異的なメチル化修飾に必要な因子の同定、および同定したTLSのメチル化修飾に関与する因子の機能の解析、である。我々は、転写抑制因子TLSに結合するタンパク質複合体を精製し、タンパク質アルギニンメチル化酵素PRMT5がTLSと複合体を形成し、PRMT5によるTLSのアルギニン特異的なメチル化修飾に核抽出液中に存在する何らかの因子が必要であることを見出した。そこで、PRMT5によるTLSのアルギニン特異的なメチル化修飾に必要な因子を明らかにするために、GST標識されたTLSを用いて、PRMT5およびHeLa細胞の核抽出液を用いて、TLS複合体の精製を行った。その結果、TLS複合体に特異的なタンパク質を特定し、質量分析解析からその因子を同定した。現在、同定した因子のTLSのメチル化修飾における機能を調べるために、RNAi法により同定した因子の発現を抑制し、その機能解析を行っている。これらの研究成果により、TLSのアルギニン特異的なメチル化修飾の機構を明らかにする。今後は、メチル化されたTLSの長鎖非コードRNA依存的な転写抑制における役割を解析する予定である。タンパク質をコードしない長鎖非コードRNAがここ数年数多く報告されているが、その生理的機能や作用機構は未だに解明な部分が多い。我々は、DNA損傷刺激によるcyclin D1遺伝子の転写抑制が、cyclin D1プロモーターから転写される長鎖非コードRNA (pncRNA)がRNA結合タンパク質TLS (Translocated in LipoSarcoma)と結合することにより、誘導されることを見出した。本年度の研究計画は、in vivoにおけるアルギニンメチル化修飾を受けたTLSの転写調節における機能解析である。我々は、メチル化修飾を受けるTLSのアルギニン残基(R216/R218)を報告した。そこで、TLSのアルギニン特異的なメチル化修飾の生理機能を明らかにするために、アルギニンメチル化TLSを特異的に認識するモノクローナル抗体を作製した。まず、この抗体がアルギニンメチル化TLSを特異的に免疫沈降し、RNA免疫沈降(RIP)アッセイに用いることができることを確認した。次に、HeLa細胞において、メチル化TLS抗体を用いた免疫沈降法およびRIPアッセイにより、内在性のTLSがメチル化されていること、cyclin D1プロモーター由来のpncRNAがアルギニンメチル化TLSに結合していることを明らかにした。現在、メチルTLSによる発現制御機能を調べるために、アルギニンメチル化TLSに結合する因子の同定を試みている。これらの研究成果により、今後、アルギニンメチル化修飾を受けたTLSを介した長鎖非コードRNA依存性の発現制御機構を明らかにする予定である。本年度は、研究実施計画のように、TLSのアルギニン特異的なメチル化修飾に必要な因子を同定することを達成できた。また、現在、同定したTLSのメチル化修飾に関与する因子の機能解析を行っている。以上のように、本研究は、当初の研究計画に沿って、おおむね順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は、おおむね順調に進展している。今後は、引き続き、まず同定したTLSのメチル化修飾に関与する因子の機能解析をRNAi法により行う。さらに、メチル化されたTLSの長鎖非コードRNA

依存的な転写抑制における役割を解析するために、1)メチル化されたTLSのヒストンアセチル化の抑制における機能解析、2)in vivoにおけるアルギニンメチル化TLSの転写調節における機能解析、を行う予定である。現在、1)、2)を推進するために、ヒストンアセチル化アッセイおよびRNAクロマチン免疫沈降法の実験系を構築している。これらの研究により、メチル化されたTLSの長鎖非コードRNA依存的な転写抑制における役割を明らかにする。25年度が最終年度であるため、記入しない。
乾燥地における低水質の水が土の分散性と構造に及ぼす影響

モンモリロナイトとカオリナイトについて、様々なpHの下でNaClとCaCl_2の臨界凝集濃度(CCC)を測定した。二つの粘土のCCCはpHと共に上昇したが、カオリナイトのCCCはpHによってより大きく変化した。カオリナイトは、Na型でもCa型でも、透析した後はpH6未満まで凝集し、それを超えるpHで分散した。カオリナイトに対するNaClのCCCは、pH6よりわずかに高いところでモンモリロナイトより3倍高く、pH9では5倍高かった。各粘土のCCCを塩類濃度とナトリウム吸着比(SAR)の関係で表したところ、カオリナイトはpH8でSARにかかわらずモンモリロナイトよりも高いCCCを示した。これは、pHが高くなるほど負電荷が増大するというカオリナイトの荷電特性に加えて、カオリナイトのCCCは小さな粒径のものの影響が大きいためと考えられる。これにより、乾燥地でよく見られるSARの高い土壌では、小さな粒径のカオリナイトが重大な役割をする可能性のあることが示された。一般にカオリナイトはモンモリロナイトと比べて比表面積が小さく、通常のpHではCECも小さいので、分散し過ぎるという問題についての認識は低く、また、たとえ分散しても通常実験で用いられる典型的なカオリナイトの粒子径(ストークス径)が比較的大きいため沈降し易いのであまり問題にならなかった。この研究は、pHが高くなると変異電荷を持つカオリナイトが分散しやすくなるため、特に粒径の小さいカオリナイトが分散して土壌構造の悪化を招くことが心配されるという事を指摘したものである。特に、高pHのときすべてのSARで(粒径の小さな)カオリナイトはモンモリロナイトよりも凝集するときのEC値が高くなる(分散しやすくなる)という事を実験的に示した点で意義あるものと言える。
筋音の時間-周波数解析とリハビリにおける筋機能評価への応用

筋音図(mechanomyogram:MMG)とは,収縮する筋線維の側方への振動を体表面上で捕らえた信号であり,筋の機械的活動を反映する。これまでの研究において,収縮力に伴うMMGの振幅,および,周波数成分の振る舞いは運動単位活動様式と一致した挙動を示すことから,これの無侵襲解析の手段として注目を集めてきた。しかしながら,従来の研究では一定筋力発揮時,すなわち,定常信号を仮定とした解析が行われてきたために,動的な力変化時,または,安定筋力発揮が困難な不随意運動を伴う患者には適用が困難であった。本研究では時間-周波数解析を用いて非定常に振る舞うMMG信号の解析を行い,瞬時に変化する運動単位活動様式の分析を可能とするシステムの開発を行った。現在,時間-周波数解析には短時間フーリエ変換,ウェーブレット法,ウイグナー変換法が一般的に使用されている。本研究ではこれらの変換法よりMMG信号の特徴抽出に最適な変換法を見つけるために,実信号とシミュレーション信号の両方から解析を行った。その結果,短時間フーリエ変換法が最も有効であることを証明した。加えて,短時間フーリエ変換では,データを切り出す際の窓関数が重要な役割を有する。そこで,MMG信号の特徴記述に最適な窓関数の選定を実信号とシミュレーション信号より検討し,ガウス窓関数の有効性を明らかとした。実験は健常成人男性22名を対象とし,上腕二頭筋の等尺性筋収縮を行った。力は10%MVC/sの速度で5%MVCから発揮可能な筋力まで連続的に増大させた。MMGは上腕二頭筋筋腹上より小型加速度計を用いて導出した。また,補助データとして上腕二頭筋と上腕三頭筋のEMGも同時に計測した。計測された信号は5kHzでA/D変換され,0.6s長のガウス窓関数を用いて0.1s毎に切り出し,FFT法を用いパワースペクトルを推定した。これより,振幅情報としてRMS値,周波数情報として平均周波数を算出した。収縮力とMMGのRMSとの関係は運動単位のリクルートメント様式をうまく反映した。MMGのRMSはFT運動単位の活動が開始する約30%MVCより急激に上昇し,次いで,全運動単位のリクルートメントが終了する約60%MVC付近より減少した。一方,収縮力の関数とした平均周波数の変化は,連続する3区間に分類された。すなわち,第1区間として約30%MVCまでの急峻な上昇,第2区間として3060%MVCの緩やかな上昇,第3区間として60%MVC以上の急峻な上昇である。これら3区間は単一運動単位で調べられた運動単位発火頻度の振る舞いと一致した。以上のことより短時間フーリエ変換法を用いた解析法の有効性が確認された。本手法を用いて,ポリオ後遺症,二分脊椎患者,健常高齢者などの運動単位活動様式を分析した。その結果,疾病および加齢に伴う筋の解剖学的特性と神経-筋機能特性と一致した変化がMMG信号で分析しうることが明らかとなった。筋音(machanomyogram:MMG)とは,筋線維が収縮する際にその径が側方に向けて拡大変形するために発生する一種の圧力波である。体表面上で記録される筋音は,各筋線維が発生させた圧波の重畳であり,筋の機械的活動を反映する。これまでの研究において,MMGの周波数成分は運動単位活動様式と一致した挙動を示すことから,これの無侵襲推定の重要な手段として注目を集めてきた。しかしながら,従来の研究では,一定筋力発揮時,すなわち,定常信号を対象とした解析が行われてきた。このため,動的な収縮力の変化や,一定筋力の安定発揮が困難な患者に対し,MMGの周波数解析を適用することは困難であった。本研究ではMMG信号の周波数解析に時間-周波数解析を導入し,瞬時に変化する運動単位活動の分析を可能とするシステムの確立を目的とした。本年度は連続的に収縮力を増加させた際のMMGを計測した。被験者は健常成人男性22名とし,肘関節90度屈曲位における上腕二頭筋の等尺性筋収縮を行わせた。収縮力は10%MVC/secで連続的に増大させた。また,補助データとして同筋の筋電図と発揮筋力の同時計測も行った。計測されたMMG信号の時間-周波数解析には短時フーリエ変換を用いた。短時間フーリエ変換では窓関数が重要な役割を持つことから,MMG信号の特徴を記述する際に最も有効な窓関数の選定を,シミュレーション信号と,実際に計測されたMMG信号を用いて検討した。その結果,ガウス窓関数の使用がMMG信号の解析に適することが明らかにされた。

本研究では時間-周波数解析を用いて非定常に振る舞うMMG信号の解析を行い,瞬時に変化する運動単位活動様式の分析を可能とするシステムの開発を行った。現在,時間-周波数解析には短時間フーリエ変換,ウェーブレット法,ウイグナー変換法が一般的に使用されている。本研究ではこれらの変換法よりMMG信号の特徴抽出に最適な変換法を見つけるために,実信号とシミュレーション信号の両方から解析を行った。その結果,短時間フーリエ変換法が最も有効であることを証明した。加えて,短時間フーリエ変換では,データを切り出す際の窓関数が重要な役割を有する。そこで,MMG信号の特徴記述に最適な窓関数の選定を実信号とシミュレーション信号より検討し,ガウス窓関数の有効性を明らかとした。実験は健常成人男性22名を対象とし,上腕二頭筋の等尺性筋収縮を行った。力は10%MVC/sの速度で5%MVCから発揮可能な筋力まで連続的に増大させた。MMGは上腕二頭筋筋腹上より小型加速度計を用いて導出した。また,補助データとして上腕二頭筋と上腕三頭筋のEMGも同時に計測した。計測された信号は5kHzでA/D変換され,0.6s長のガウス窓関数を用いて0.1s毎に切り出し,FFT法を用いパワースペクトルを推定した。これより,振幅情報としてRMS値,周波数情報として平均周波数を算出した。収縮力とMMGのRMSとの関係は運動単位のリクルートメント様式をうまく反映した。MMGのRMSはFT運動単位の活動が開始する約30%MVCより急激に上昇し,次いで,全運動単位のリクルートメントが終了する約60%MVC付近より減少した。一方,収縮力の関数とした平均周波数の変化は,連続する3区間に分類された。すなわち,第1区間として約30%MVCまでの急峻な上昇,第2区間として3060%MVCの緩やかな上昇,第3区間として60%MVC以上の急峻な上昇である。これら3区間は単一運動単位で調べられた運動単位発火頻度の振る舞いと一致した。以上のことより短時間フーリエ変換法を用いた解析法の有効性が確認された。本手法を用いて,ポリオ後遺症,二分脊椎患者,健常高齢者などの運動単位活動様式を分析した。その結果,疾病および加齢に伴う筋の解剖学的特性と神経-筋機能特性と一致した変化がMMG信号で分析しうることが明らかとなった。
ユリ科植物の染色体におけるリボゾーム遺伝子の位置に関する研究

植物の体細胞の中期染色体において、光学顕微鏡下で観察できる二次狭窄(くびれ)近傍は硝酸銀溶液で通常濃く染色される。この部分は仁形成域と呼ばれリボゾーム遺伝子が局在している。イネのリボゾーム遺伝子をプローブとするin situハイブリダイゼーションを行ない、濃染される狭窄部、淡染される狭窄部、濃染されるが狭窄がない部分にリボゾーム遺伝子があるか否かを調べた。ユリ科Paris属では、体細胞染色体2nのうち1対または2対の二次狭窄単腕側の銀染色濃染部にシグナルが現われLilium属では1対の二次狭窄近傍の銀染色濃染部にシグナルが現われた。しかし例外的に、ある種では二次狭窄部でも銀染色濃染部でもない染色体末端にシグナルが現われた。また多数の銀染色濃染部を持つがシグナルが1対しかでなかった個体があった。本研究は、リボゾーム遺伝子と同じ配列が染色体の二次狭窄部や銀染色濃染部に在るか否かを調べ、従来漠然と同一視されていた二次狭窄という可視的構造と銀染色濃染部という試薬検出による構造と仁形成域という機能に基づく構造が同じものなのか異なるものなのかを塩基レベルの構造から確認することを目的としていた。実験の結果から、今回材料に用いた植物のほとんどの種では二次狭窄部や銀染色濃染部にリボゾーム遺伝子が局在していて3者は一致していた。しかし上記のような例外が認められたことから3者は完全に同じものであるとはみなせないという結論に達した。