hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい複合型表面化学プロセス解析装置の開発と光励起選択エピタキシ-の機構解明

本申請者らは飛行時間フーリエ変換型イオン分光器という超高効率検出器を開発し、新しい表面吸着種解析法である角度分解刺激脱離イオン分光法(AR-SDIS)を開拓した。本研究は、このAR-SDISを、表面吸着種の振動スペクトルを超高感度・高分解能に測定しうる反射型赤外吸収分光法(RAIRS)と複合化することにより、表面吸着種の配向、エネルギー状態・吸着サイト・吸着構造などにかんする包括的な情報をうるための測定手法を開発することを目的とした。市販のフーリエ変換赤外分光器を改造して反射型赤外吸収分光器を製作し、超高真空から常圧までの広い圧力範囲にわたって反応ガスを取り扱うことができる反応セルを反射型赤外吸収分光器に接続した。これにより、実際の工業プロセスに近い条件で光励起選択エピタキシ-を進行させ、光化学反応中の表面状態をin-situの条件で観察できる環境を実現した。連続電子ビームによる角度分解観察モードの他にパルス電子を用いた観察と脱離イオンの飛行時間測定が可能な飛行時間フーリエ変換型イオン分光器を製作した。励起電子線をパルス化することにより、試料を高温に保ちつつ試料表面で起きる化学反応を20msの時間分解能で観察することができる。これにより、従来困難であった化学反応が進行する際の吸着分子の配向変化、反応中間体の検出などが可能になると期待できる。さらに、光励起選択エピタキシ-に関する基礎研究として、Si(111)-(7×7)表面に吸着したトリメチルガリウム(TMG)・トリエチルガリウム(TEG)分子の光分解過程を、超高真空走査トンネル顕微鏡(UHV-STM)をもちいて観察した。熱あるいは紫外光の照射によりTMG・TEG分子が分解していく過程を分子レベルの分解能で初めてとらえることができた。また、STMによる吸着有機分子のナノ加工にも成功した。本申請者らは飛行時間フーリエ変換型イオン分光器という超高効率検出器を開発し、新しい表面吸着種解析法である角度分解刺激脱離イオン分光法(AR-SDIS)を開択した。本研究は、このAR-SDISを、表面吸着種の振動スペクトルを超高感度・高分解能に測定しうる反射型赤外吸収分光法(IRAS)と複合化することにより、表面吸着種の配向・エネルギー状態・吸着サイト・吸着構造などにかんする包括的な情報をうるための測定手法を開発することを目的とする。さらに、新規半導体材料の作成技術として期待されている光励起選択エピタキシーにこの手法を応用し、光反応機構の解明をめざすものである。本年度は、市販のフーリエ変換赤外分光器を改造して反射型赤外吸収分光器を製作した。また、超高真空から常圧までの広い圧力範囲にわたって反応ガスを取り扱うことができる反応セルを反射型赤外吸収分光器に接続した。これにより、実際の工業プロセスに近い条件で光励起選択エピタキシーを進行させ、光化学反応中の表面状態をin-situの条件で観祭できるようにした。飛行時間フーリエ変換型イオン分光器については、現在イオン収率を格段に向上させるべく改造中であり、次年度に反射型赤外吸収分光器および反応セルと接続して運用し、複合型表面化学プロセス解析装置としての性能を確認する。さらに、光励起選択エピタキシーに関する基礎研究として、Si(111)-(7x7)表面に吸着したトリメチルガリウム(TMG)・トリエチルガリウム(TEG)分子の光分解過程を、超高真空走査トンネル顕微鏡(UHV-STM)をもちいて観察した。紫外光の照射によりTMG・TEG分子が分解していく過程を分子レベルの分解能で初めてとらえることができた。

本申請者らは飛行時間フーリエ変換型イオン分光器という超高効率検出器を開発し、新しい表面吸着種解析法である角度分解刺激脱離イオン分光法(AR-SDIS)を開拓した。本研究は、このAR-SDISを、表面吸着種の振動スペクトルを超高感度・高分解能に測定しうる反射型赤外吸収分光法(IRAS)と複合化することにより、表面吸着種の配向・エネルギー状態・吸着サイト・吸着構造などにかんする包括的な情報をうるための測定手法を開発することを目的とした。市販のフーリエ変換赤外分光器を改造して反射型赤外吸収分光器を製作し、超高真空から常圧までの広い圧力範囲にわたって反応ガスを取り扱うことができる反応セルを反射型赤外吸収分光器に接続した。これにより、実際の工業プロセスに近い条件で光励起選択エピタキシ-を進行させ、光化学反応中の表面状態をin-situの条件で観察できる環境を実現した。連続電子ビームによる角度分解観察モードの他にパルス電子を用いた観察と脱離イオンの飛行時間測定が可能な飛行時間フーリエ変換型イオン分光器を製作した。励起電子線をパルス化することにより、試料を高温に保ちつつ試料表面で起きる化学反応を20msの時間分解能で観察することができる。これにより、従来困難であった化学反応が進行する際の吸着分子の配向変化、反応中間体の検出などが可能になると期待できる。さらに、光励起選択エピタキシ-に関する基礎研究として、SI(111)-(7×7)表面に吸着したトリメチルガリウム(TMG)・トリエチルガリウム(TEG)分子の光分解過程を、超高真空走査トンネル顕微鏡(UHV-STM)をもちいて観察した。熱あるいは紫外光の照射によりTMG・TEG分子が分解していく過程を分子レベルの分解能で初めてとらえることができた。また、STMによる吸着有機分子のナノ加工にも成功した。
マイクロマシン技術を応用した術中使用可能な耳小骨可動性測定装置の開発

鼓室形成術において,耳小骨の可動性の確認は術式決定上重要な要素となる.しかし,現在のところ,その客観的な測定法は確立されていない.そこで本研究では,術中使用可能な耳小骨可動性測定プローブを作製し,耳小骨可動性の客観的な測定法の確立を目指す.鼓室形成術は直径約10mmの外耳道から見た限られた視野の中で作業を行うため,プローブは手術の障害にならない大きさである必要がある.そこでまず,簡易的な耳小骨可動性測定センサを作成し,その計測結果をもとに,耳小骨可動性測定プローブの仕様を決定し,試作を行った.さらに,このプローブを用い,実験動物の耳小骨(アブミ骨)の可動性計測を行った.この結果,以下の知見が得られた.1.マイクロマシン技術を応用して作成した超小型容量型力センサと高精度油圧アクチュエータを組み合わせ,十分な精度を有した術中に使用できる耳小骨可動性測定プローブシステムを制作することが可能であった.2.正常なモルモット5匹について,アブミ骨の可動性計測を行った結果,アブミ骨に与える力と変位の関係には非線形性が見られた.ただし,少変位領域では,力-変位関係は線形とみなせ,その傾きは,平均17±3N/mであった.3.人工的に固着させたアブミ骨の力-変位関係は,正常耳より得られたものとは明らかに異なった.よって,本装置により,アブミ骨の可動性診断が可能であることが明らかとなった.今後,本装置を実際にヒトに適用し,耳小骨の可動性を,術中,定量的に求める.さらに,耳小骨保存の可否判断を客観的に行うため,ベテラン医師の経験による判断結果と測定値とを比較し,測定値に基づいた耳小骨保存の判断基準を定める.鼓室形成術において,耳小骨の可動性の確認は術式決定上重要な要素となる.しかし,現在のところ,その客観的な測定法は確立されていない.そこで本研究では,術中使用可能な耳小骨可動性測定プローブを作製し,耳小骨可動性の客観的な測定法の確立を目指す.鼓室形成術は直径約10mmの外耳道から見た限られた視野の中で作業を行うため,プローブは手術の障害にならない大きさである必要がある.そこでまず,簡易的な耳小骨可動性測定センサを作成し,その計測結果をもとに,耳小骨可動性測定プローブの仕様を決定し,試作を行った.さらに,このプローブを用い,実験動物の耳小骨(アブミ骨)の可動性計測を行った.この結果,以下の知見が得られた.1.マイクロマシン技術を応用して作成した超小型容量型力センサと高精度油圧アクチュエータを組み合わせ,十分な精度を有した術中に使用できる耳小骨可動性測定プローブシステムを制作することが可能であった.2.正常なモルモット5匹について,アブミ骨の可動性計測を行った結果,アブミ骨に与える力と変位の関係には非線形性が見られた.ただし,少変位領域では,力-変位関係は線形とみなせ,その傾きは,平均17±3N/mであった.3.人工的に固着させたアブミ骨の力-変位関係は,正常耳より得られたものとは明らかに異なった.よって,本装置により,アブミ骨の可動性診断が可能であることが明らかとなった.今後,本装置を実際にヒトに適用し,耳小骨の可動性を,術中,定量的に求める.さらに,耳小骨保存の可否判断を客観的に行うため,ベテラン医師の経験による判断結果と測定値とを比較し,測定値に基づいた耳小骨保存の判断基準を定める.鼓室形成術において、耳小骨の可動性の確認は、術式決定上重要な要素となる。しかし、現在のところ、その客観的な測定法は確立されていない。そこで本研究では、術中使用可能な耳小骨可動性測定プローブを作製し,耳小骨可動性の客観的な測定法の確立を目指す。鼓室形成術は直径約10mmの外耳道から見た限られた視野の中で作業を行うため,プローブは手術の障害にならない大きさである必要がある。そこで本年度は,プローブに組み込む超小型センサおよびアクチュエータの試作を行うため,まず簡易的な耳小骨可動性測定装置を試作し,実験動物の耳小骨(アブミ骨)の可動性計測を行った。この結果,以下の知見が得られた。1.耳小骨に与えるカと変位の関係には非線形性が見られたが,小変位領域では,線形とみなせ,その傾きは,正常なモルモットで16N/m,うさぎで115N/m程度であった。2.これらの値は,耳小骨固着病変耳では,有意に増加した。計測時のデータより,センサおよびアクチュエータに求められる仕様を決定した。その結果,センサとして,小型化が比較的容易で精度の高い静電容量型センサをマイクロマシン技術を応用して製作し,アクチュエータとしては,1μmの変位精度が得られる,油圧マニュピレータを基に開発を行うこととした。現在,センサ,アクチュエータともに試作中であり,最終的にこれらを組み合わせてプローブを製作する。今後,試作プローブが完成次第,動物実験にて性能を評価し,不備な点の改良を行う。プローブ改良後,実際にヒトに適用し,耳小骨の可動性を,術中,定量的に求める。

さらに,耳小骨保存の可否判断を客観的に行うため,ベテラン医師の経験による判断結果と測定値とを比較し,測定値に基づいた耳小骨保存の判断基準を定める。鼓室形成術において,耳小骨の可動性の確認は術式決定上重要な要素となる.しかし,現在のところ,その客観的な測定法は確立されていない.そこで本研究では,術中使用可能な耳小骨可動性測定プローブを作製し,耳小骨可動性の客観的な測定法の確立を目指す.鼓室形成術は直径約10mmの外耳道から見た限られた視野の中で作業を行うため,プローブは手術の障害にならない大きさである必要がある.本年度は,昨年度に行った簡易的な耳小骨可動性測定センサによる計測結果をもとに,耳小骨可動性測定プローブの仕様を決定し,試作を行った.さらに,このプローブを用い,実験動物の耳小骨(アブミ骨)の可動性計測を行った.この結果,以下の知見が得られた.1.マイクロマシン技術を応用して作成した超小型容量型力センサと高精度油圧アクチュエータを組み合わせ,十分な精度を有した術中に使用できる耳小骨可動性測定プローブシステムを制作することが可能であった.2.正常なモルモット5匹について,アブミ骨の可動性計測を行った結果,アブミ骨に与える力と変位の関係には非線形性が見られた.ただし,小変位領域では,力-変位関係は線形とみなせ,その傾きは,平均17±3N/mであった.3.人工的に固着させたアブミ骨の力-変位関係は,正常耳より得られたものとは明らかに異なった.よって,本装置により,アブミ骨の可動性診断が可能であることが明らかとなった.今後,本装置を実際にヒトに適用し,耳小骨の可動性を,術中,定量的に求める.さらに,耳小骨保存の可否判断を客観的に行うため,ベテラン医師の経験による判断結果と測定値とを比較し,測定値に基づいた耳小骨保存の判断基準を定める.
歯科治療介入が及ぼす口腔内QOLに関する国際比較調査-患者の評価による治療成績の検討-

EBMにのっとった歯科医療が提唱されてから久しいが、わが国では明確なエビデンスの多くを欧米の研究成果に負っている。おそらく今後も国際化に伴い、欧米の知見をわれわれの臨床に移入しつづけるであろうと考えられる。しかしながら、こと補綴物など患者の認識により評価される必要がある治療行為には一定の配慮が必要である。すなわち、口腔のQOLに関しては必ずしも文化的・社会的差異のある他国のエビデンスが自国のエビデンスにはなりえないということがSlade (1996)らの報告からも推察されるからである。そうした際、今度は日本を中心として他国あるいは他文化間において一定の治療介入が、患者のQOLに対してどのような影響を与えるのかを検証することは非常に重要なことである。しかし、患者の認識から評価することはほとんど行われてきてない。本研究は補綴治療の典型的な欠損状態を持つ者および典型的な補綴物を有するものに注目し、それらの口腔内QOLが異文化間でどう異なるのかを明らかにする点である。まず、OHIPの原版(英語版)を日本語に翻訳し、日本での使用妥当性を確認した。その結果、日本語翻訳版は、原版と同様、歯科のQOLを測定する質問表として使用できる可能性が示唆された。その次は義歯安定剤および義歯洗浄剤などについての知識、経験、教育についてアンケート調査を行い、これらの調査の結果をもとに、歯科治療介入が口腔内QOLに及ぼす影響およびその国間の差異を分析した。その結果、国間で有意な差が認められた。これらの結果を英文誌に投稿中である。本研究は補綴治療の典型的な欠損状態を持つ者および典型的な補綴物を有する者に注目し、それらの口腔内QOLが異文化間でどう異なるのかを明らかにする点にある。まず第一段階として歯科医師および、歯科大学学生が補綴歯科介入にどのような考えおよび知識をもっているかを検討した。具体的には、<日本>-<インドネシア>における義歯安定材および義歯洗浄剤についての知識あるいは臨床における使用状況について検討した。軟質裏装材および義歯洗浄剤ともに学生より歯科医師のほうが、またインドネシアより日本の方が知識も正確で豊富であった。同時に患者に対しての義歯洗浄剤を用いた歯科治療の介入に対しても積極的であった。すなわち知識が豊富であれば臨床応用する傾向が高かった。しかしながら義歯安定材の使用に関しては学生よりは歯科医師がインドネシアより日本のほうがその使用に際しては慎重であることがうかがわれた。このことは、患者の要求度、満足度以前の問題として、もし歯科医師側に十分な知識がなければいまだにpatient orientedな治療ではなく歯科医師側の知識、理解力に患者の治療内容がゆだねられるdoctor orientedな治療がなされる可能性が高いということが示唆された。今後は更なるテーマの拡大が必要と思われる。また本研究から得られるであろう結果は、今後、さまざまな補綴治療の局面で参考にする海外の知見、提案、主張、エビデンスに対して、口腔内QOLに関しての妥当な補正要因を明らかにし、より精度の高いエビデンスを患者に提供できることが期待される。すなわち、口腔のQOLに関しては必ずしも文化的・社会的差異のある他国のエビデンスが自国のエビデンスにはなりえないということがSlade(1996)らの報告からも推察されるからである。

しかし、患者の認識から評価することはほとんど行われてきてない。本研究は補綴治療の典型的な欠損状態を持つ者および典型的な補綴物を有するものに注目し、それらの口腔内QOLが異文化間でどう異なるのかを明らかにする点である。今年度は日本の大学歯学部学生および歯科医師、インドネシアの大学歯学学生および歯科医師に対して、義歯安定剤および義歯洗浄剤についての知識、経験、教育についてアンケート調査を行った。これらの結果は日本歯科補綴学会中国・四国支部平成15年度総会および第29回学術大会で発表された。現在、これらの研究成果を欧文誌に投稿準備中である。また、義歯安定剤および義歯洗浄剤についての知識、経験、教育について患者に対してその理解力に国間の差異を分析中である。EBMにのっとった歯科医療が提唱されてから久しいが、わが国では明確なエビデンスの多くを欧米の研究成果に負っている。おそらく今後も国際化に伴い、欧米の知見をわれわれの臨床に移入しつづけるであろうと考えられる。しかしながら、こと補綴物など患者の認識により評価される必要がある治療行為には一定の配慮が必要である。すなわち、口腔のQOLに関しては必ずしも文化的・社会的差異のある他国のエビデンスが自国のエビデンスにはなりえないということがSlade(1996)らの報告からも推察されるからである。そうした際、今度は日本を中心として他国あるいは他文化間において一定の治療介入が、患者のQOLに対してどのような影響を与えるのかを検証することは非常に重要なことである。今年度は去年行った日本およびインドネシアにおいて、義歯安定剤および義歯洗浄剤についての知識、経験、教育についてアンケート調査の結果をもとに、歯科治療介入が口腔内QOLに及ぼす影響およびその国間の差異を分析した。これらの分析結果は日本歯科補綴学会中国・四国支部平成16年度総会および第30回学術大会、第6回軟質義歯裏装材研究会で発表された。現在、これらの研究成果を欧文誌に投稿中である。
切削作業問題の解決を行う,解析・経験知識勘案型エキスパ-ト・システムの構築と運用

知識表現形式の決定は知識ベ-スの構築および生産システムの知能化を図るうえで重要な問題である。切削加工の作業設計においては,数値計算や解析結果などの情報が未加工で使われることはほとんどなく,被削材形状や工作機械の機差などによる現場的な不確定性を作業者の経験的なノウハウによって加味されて処理されることが多い。こうした作業設計に適合した知識表現には解析知識とこれを補完するための経験的知識の両者を融合的に取り扱うことが必要とされる。本研究では切削加工に関係する解析知識とこれを補完する経験知識を融合して,フレ-ム知識表現化し,実際的な作業設計に特化した知識表現形式の構築を試みた。そして知識表現形式の構成の大略とこれを用いて作成された2次元再生びびりの絶対安定境界を予測するシステムについて報告した。一方、切削加工における作業設計を行う分野においては、ひとつの解析知識の結果からある切削現象を予測した後に,同結果を用いて別の解析知識から更に他の切削現象を予測する必要のある場合が多い。すなわちお互いに関連した複数の解析知識の多面的な入出力関係を考えた知識表現が重要となってくる。そこでお互いに入出力関係にある,複数の解析的知識で、かつエラ-補正の必要な知識を利用する場合に、解析及び経験知識勘案型の知識表現を多段階に用いて推論を行う方法についても報告した。同方式を用いて,振動定数の予測および2次元と3次元の再生びびり絶対安定境界の予測システムを実際に構築した。本年度はケーススタディとして被削材のビビリ振動が拘束条件となる外径旋削作業を取り上げ、作業者の直感・経験とメリットの解析手法とを併用してビビリ限界を推定するエキスパートシステムの構築、および同システムをCIMS下で運用するための準備を行なった。まず、被削材がビビリ振動を起こす複数の問題(被削材形状、製品形状)を設定し、各問題の特徴量(L/D等)を抽出するプログラムを作成した。ここで直感や経験の導入は適応ファジーコントロールの概念を援用し、新しい手法を開発した。これは被削材形状に3種類の基本形状を定め、基本形状材の物理量は実測から求めるが、一般形状材の物理量は基本形状間との類似度から求めるものである。次いで、実際の解析を実行しビビリ限界を示す送り量を求めるようになっている。同プログラムはフレームを用い、必要な諸量はif-neededによって求める形式を採用した。(精密機械工学会にて発表済み:裏面記載)上述の解析結果は実作業実験の結果と比較検討された。その結果、本研究で開発された解析・経験知識勘案型エキスパートシステムは実施した実験範囲内では、有効なことが確認された。なお同検討中に、被削材の幾何学形状情報の処理手法を学術的に確立することの必要性が判明した。今後の検討事項である。さて、システムとしての有効性が確認されたので次段階として、模擬的なCIM環境下で同システムを分散的に運用する為のハード面での検討を進めた。その結果、複数のパソコンとワークステーションとの間にイーサネット型のLANを、申請した研究費を用いて張ることとなった。また分散的な作業条件の設定を行なうために情報の処理を非単調に推論するエキスパートシテスムの開発を行なった。これは現在裏面に記載したように次学会にて発表予定である。本年度も引き続き、作業者の直感や経験とメリットの解析手法とを併用してビビリ限界を推定するエキスパ-トシステムを構築すること、および同システムをCIM環境下で運用するための準備を行なった。このうち前者はほぼ所定の計画が達成された。構築されたエキスパ-トシステムはPROLOGを用いて開発されたフレ-ム表現で構成される。フレ-ムは幾つかのスロットからなっている。スロットでは、解析式から算出される理論値や、作業者の直感や経験から判定される理論値補正量が導出される。補正量は作業者が行なうと同様に被削材状をフィジィ的に考慮して決定する。

このフレ-ムによる処理はメリットの解析式から実用的な予測値を求める際に利用できるが、被削材の相当質量や相当弾性係数を解析式より予測する際にも役立つ。また2次元のびびり限界値から3次元の限界値を予測する際にも使うことができる。本年はこのことを実験的に確認し、被削材の相当質量などから3次元限界値までを多段階に予測するシステムを開発した。ただし多段階推論はスロットのif-neededを採用している。(精密機械工学会にて発表済み:裏面記載)さらにファジィ推論に用いるメンバシップ関数の決定に任意性のあることから、同関数の自動決定を行なう学習システムを開発した。この学習システムは予測誤差が大きい場合にメンバシップ関数を自動的に更新させる。この結果メンバシップ関数の自動決定が可能となった。(精密機械工学会にて発表予定:裏面記載)一方後者では、模凝的なCIM環境下で同システムを分散的に運用する為に、複数のパソコンとワ-クステ-ションとの間にイ-サネット型のLANを張り、ソフト面からの検討を進めた。非単調推論システムが開発されている。(精密機械工学会にて発表済み:裏面記載)知識表現形式の決定は知識べ-スの構築および生産システムの知能近を図るうえで重要な問題である。切削加工の作業設計においては,数値計算や解析結果などの情報が未加工で使われることはほとんどなく、被削材形状や工作機械の機差などによる現場的な不確定性を作業者の経験的なノウハウによって加味されて処理されることが多い。こうした作業設計に適合した知識表現には解析知識とこれを補完するための経験的知識の両者を融合的に取り扱うことが必要とされる。本研究では切削加工に関係する解析知識とこれを補完する経験知識を融合して、フレ-ム知識表現化し、実際的な作業設計に特化した知識表現形式の構築を試みた。そして知識表現形式の構成大略とこれを用いて作成された2次元再生びびりの絶対安定境界を予測するシステムについて報告した。一方、切削加工における作業設計を行う分野においては、ひとつの解析知識の結果からある切削現象を予測した後に、同結果を用いて別の解析知識から更に他の切削現象を予測する必要のある場合が多い。すなわちお互いに関連した複数の解析知識の多面な入出力関係を考えた知識表現が重要となってくる。そこでお互いに入出力関係にある,複数の解析的知識で、かつエラ-補正の必要な知識を利用する場合に、解析及び経験知識勘案型の知識表現を多段階に用いて推論を行う方法についても報告した。同方式を用いて、振動定数の予測および2次元と3次元の再生びびり絶対安定境界の予測システムを実際に構筑した。
無意識・意識変換過程の脳活動計測

視覚刺激の意識表象が最初に発生するのは脳のどの領域か。ある研究によればそれは高次視覚野だが、1次視覚野や外側膝状体の関与を示す研究もあり、この問題への答えは未だ分かっていない。原因の1つは、意識表象が発生した「瞬間」の脳活動を計測することが技術的に困難であったためである。そこで本研究では、心理学の新しい技術を、時間分解能に優れた脳計測法と組み合わせ、この問題を検討した。結果、意識表象が脳内で最初に発生するのは高次視覚野であることを示す証拠を得た。交付申請書「研究実施計画」記載の通り、計画1年目にあたる今年度は、知覚表象が無意識状態から意識状態に移行する瞬間の脳活動を計測した。共同研究先である愛知県・生理学研究所に赴き、時間分解能に優れた脳磁計を用いて十数名の実験参加者の脳反応を記録・解析した。従来の先行研究においては、視覚的認識の場合、その意識的視覚表象が最初に生じる場所については二通りの見解が併存していた。1つは大脳における視覚情報の入り口で、後頭葉の一次視覚野と呼ばれる場所(Tong and Engel 2001, Nature 411:195-9, Haynes et al. 2005, Nature 438:496-9)、もう1つは一次視覚野よりもより高度な視覚情報処理を行うとされる側頭葉の腹側系高次視覚野である(Leopold and Logothetis 1996, Nature 379-549-53)。従来の研究では時間分解能に制限のかかる機能的核磁気共鳴画像(fMRI)という手法で脳活動を計測していたため、上記2つの場所のどちらで先に意識表象が生じるかについては見解が分かれていた。今回、時間分解能に優れた脳磁計を用いてこの問題を検討したところ、意識表象の最初の発生場所は腹側系の高次視覚野であることを示す証拠を得た。これらの結果は、従来の研究の問題点であった時間分解能という制限をクリアする形で得られた証拠であるため、「意識は脳のどこで生まれるか?」という問題に一石を投じた成果であると言える。これらの結果は論文としてまとめ、現在専門誌において査読中である。交付申請書「研究実施計画」記載の通り、計画2年目にあたる今年度は、意識化される情報(視覚刺激)の内容を高度化・複雑化させるアプローチを行った。1年目に行った実験により、視覚情報が脳内で無意識状態から意識状態に移行する際の基本的な流れは「腹側系高次視覚野→一次視覚野(V1)→全脳(頭頂葉・前頭葉を含む)」という順番であることが示された。だがこの実験において用いた刺激はガボールパッチと呼ばれる白黒の縞模様であり、様々な視覚刺激の中でも最も単純なものの1つとされている。日常生活で目にするような複雑な刺激(様々な色や形をした物体・多くのヒトの顔など)を意識化する際でも、単純な刺激を用いた時と同様の脳内処理が見られるかは検討の余地がある。そこで計画2年目にあたる今年度は、意識化される刺激を高度化・複雑化させ、それらの情報が無意識状態から意識状態に移行する際の脳活動を計測することを目的とした。まず前段階として、それら高次な視覚情報(ヒトの顔など)が無意識状態において脳内でどのように表現(エンコード)されているかを、主に脳波計測を行うことによって調べた(学会発表2・4・5件目)。その結果、顔や視線といった高次な視覚刺激は、ガボールパッチのような単純な視覚刺激と異なり、無意識状態でもその情報の多く(顔の向きの上下・視線の左右や移動方向など)が脳活動に影響を与えていることが示された。これらは無意識知覚における高次な情報処理能力を示す結果であり、無意識処理と意識処理の境界線を規定する上での重要な知見であると考えられる。これらの成果は論文として専門誌に投稿し、現在査読中である。本研究の目的は、視覚情報が脳内で無意識状態から意識状態に移行する際の脳活動(意識化プロセスにおける脳活動)を空間的・時間的観点から同定することである。交付申請書に記載の通り、計画4年目にあたる今年度は以下の2つのアプローチを行った。1.意識化される情報(視覚刺激)の高度化意識化のプロセスを調べる対象刺激として計画1年目はガボールパッチ(白黒の縞模様)を用いたが、2年目はヒトの顔、3年目は顔以外の高次刺激(家・道具など)を用い、徐々に意識化される情報の内容を高度化・多様化させてきた。4年目である今年度は、道具などの高次刺激の意識化プロセスをさらに調べ、結果を論文としてまとめた。また新たに情動価をもつ刺激(表情が変化する顔刺激)を対象刺激として用い、その意識化のプロセスを検討した。2.視覚情報が無意識状態から意識状態に移行する際の神経メカニズムの解明

1つ目のアプローチにより、視覚表象の意識化における脳内情報処理の流れは特定しつつある。だが、それらの部位で視覚情報に対するどのような神経処理が行われているか、その具体的な内容(処理様式)に関しては未だ不明な点が多い。そこで2つ目のアプローチでは、1つの視覚刺激が持つ輝度・色・位置など種々の情報に注目し、神経回路の中でそれらの情報がどのように処理・統合・表現されるのか、という点を調べた。交付申請書に記載の通り、今年度は、情報の統合(バインディング)に注目した。特に「無意識状態から意識状態に移行する過程で、情報の統合はどのように進むのか」「無意識状態での神経処理においても、ある程度の情報のバインディングはなされているか」といったテーマを中心に実験を行った。その結果、特に後者の問題に関しては、無意識状態においてバインディング処理が行われていることを示す明確な実験結果を得た。成果は論文としてまとめ、現在雑誌に投稿中である。本研究の目的は、視覚情報が脳内で無意識状態から意識状態に移行する際の脳活動を空間的・時間的観点から同定することである。交付申請書に記載の通り、計画3年目にあたる今年度は以下の2つのアプローチを行った。1.意識化される情報(視覚刺激)の内容を高度化・複雑化させるアプローチ。2.視覚刺激が持つ輝度・色・位置など種々の情報に注目し、神経回路の中でそれらの情報がどのように処理・統合・表現されるのかという問題の解明。1に関しては前年度に引き続き、高次な視覚情報(ヒトの顔など)が無意識状態において脳内でどのように表現(エンコード)されているかを、主に脳波計測を行うことによって調べた。その結果、顔や視線といった高次な視覚刺激は、ガボールパッチのような単純な視覚刺激と異なり、無意識状態でもその情報の多く(顔の向きの上下・視線の左右や移動方向など)が脳活動に影響を与えていることが示された。今年度はこれらの成果を追加実験・統制実験と共に論文としてまとめ、学術雑誌に発表した。さらに人の体の画像・道具画像・家画像と言った様々な視覚刺激(先行研究において「高次視覚刺激」として定義されている刺激)にも研究対象を広げ、それらの無意識・意識的な知覚に関わる脳活動を測定した。2に関しては特に視覚刺激が持つ色情報と形情報の統合(意識的認知)の仕組みを研究した。従来、この2つの情報の統合には、対象となる視覚刺激への注意が必要であり、そのため高度な意識処理の中で情報統合がなされていると考えられてきた。だが今年度我々が行った研究により、注意を必ずしも必要としない色情報と形情報の(半自動的な)統合メカニズムがあることが示された。これらの結果は、意識的認識の新しい側面(高度だが半自動的な処理様式)を示すものであり、意識処理・無意識処理間の境界線を規定する意味で重要な発見であると考えられる。交付申請書に記載した「無意識的な神経活動が、意識的な表象に変化する瞬間の脳活動を記録・観察する」という目標の基本的な部分は既に達成しているため。この知見があらゆる表象に一般化できるかを調べるのが今後の主な課題であり、おおむね予定通りに進行している。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の最大目標である「無意識的な神経活動が、意識的な表象に変化する瞬間の脳活動を記録・観察する」という部分は、単純な視覚刺激の意識化プロセスに関しては、既に達成しているため。今年度はこの点に関して行った一連の研究を学術論文としてまとめ、専門誌に公開した。
ニュートリノレス二重ベータ崩壊に対する精密な原子核遷移行列要素

本研究では質量数80領域、質量数100領域、質量数130領域の偶偶核・奇核・奇奇核の低励起状態について、平均場を越えた理論である原子核殻模型を用いて系統的な数値解析を実行した。原子核殻模型の計算結果は偶偶核の集団運動的なエネルギー準位と電磁遷移を再現することに成功した。奇核と奇奇核に関しては、不規則なエネルギー準位と電磁モーメントの計算結果が実験値と良く一致した。これらの計算で得られた原子核波動関数を用いて、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の原子核行列要素を評価した。我々の計算では先行研究の結果に比べ、23倍小さな原子核行列要素が得られた。ニュートリノを放出しない原子核の二重ベータ崩壊は,崩壊が起こり半減期が得られるとニュートリノの基本的性質が明らかになると同時に,素粒子の標準模型を超えた新しい物理への道を開くものとして期待されている。近年,二重ベータ崩壊の半減期の探索実験が盛んに行われているが,幾つかの核種に対して上限値が得られているに過ぎない。また理論においては,これまでの原子核理論研究では原子核殻模型,乱雑位相近似,相互作用するボソン模型等により核行列要素の計算が行われていたが,模型の違いにより互いの結果が一致していない状況であった。本研究では,質量数80領域,質量数130領域の原子核に対して,二重ベータ崩壊の核行列要素を計算した。これまでの先行研究に比べて精度の高い波動関数を用いた本研究の計算では,これまでの予言よりも小さい核行列要素の値が得られた。また本研究では,殻模型により質量数130領域の偶偶核・奇核について数値解析を実行し,原子核の励起メカニズムを明らかにした。中重核の核子間にはたらく相互作用の研究は現在まであまり行われてこなかったため,本研究では現象論的な有効相互作用を用いて数値解析を行い,幅広い核種のエネルギー準位や電磁遷移の実験値を再現した。殻模型による計算結果を核子対殻模型により解析したところ,この領域に現れる偶偶核の低エネルギー状態は主に集団運動核子対で作られており,高スピン状態は高い角運動量の軌道にある中性子2個の整列の効果が大きいことを確認した。その他の成果として,質量数130領域の原子核に対してパリティと時間反転対称性を破る相互作用により生じる電気双極子モーメントを計算している。本研究の成果は,ゲルマニウム76原子核とセレン82原子核に対して,ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の核行列要素を評価したことである。本研究では,殻模型計算と幾つかのタイプの核子対殻模型計算により得られる原子核波動関数を用いて核行列要素の数値解析を実行したところ,模型空間が小さくなるにつれて核行列要素が大きくなることを明らかにした。これまでの先行研究では原子核殻模型,乱雑位相近似,相互作用するボソン模型等により核行列計算が計算されてきたが,本研究の計算結果はこれらの先行研究の結果に比べて比較的に小さい核行列要素を予言している。また本研究では,殻模型により質量数130領域の偶偶核・奇核・奇奇核について殻模型により精密計算を行い,原子核の励起メカニズムを明らかにした。この領域の核子間に働く相互作用の研究は現在まであまり行われてこなかったため,本研究では現象論的な有効相互作用を用いて数値解析を実行し,幅広い核種のエネルギー準位や電磁遷移の実験値を再現した。さらに,この相互作用を用いて生成座標法による偶偶核の数値解析を実行し,得られた波動関数を解析することにより,原子核の軸対称変形の効果を取り入れることでイラストバンドを再現できること,三軸非対称変形の効果を取り入れなければガンマバンドを再現できないことを確認した。その他の成果として,質量数130領域の原子核について,パリティと時間反転対称性を破る相互作用により生じる電気双極子モーメントを計算し,イオン化された原子の電気双極子モーメントの評価を行っている。本研究の成果は,ゲルマニウム76原子核とセレン82原子核に対して,二重ベータ崩壊の核行列要素を評価したことである。二重ベータ崩壊ではニュートリノを放出しない崩壊と2つのニュートリノを放出する崩壊があり,本研究ではどちらの崩壊についても核行列要素の計算を行っている。ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊において,殻模型計算と幾つかのタイプの核子対殻模型計算により得られる原子核波動関数を用いて核行列要素の数値解析を実行したところ,模型空間が小さくなるにつれて核行列要素が大きくなることを明らかにした。これまでの先行研究では原子核殻模型,乱雑位相近似,相互作用するボソン模型等により核行列計算が計算されてきたが,本研究の計算結果はこれらの先行研究の結果に比べて小さい核行列要素を予言している。また本研究では,殻模型により質量数100領域の偶偶核・奇核・奇奇核について殻模型により精密計算を行い,原子核の励起メカニズムを明らかにした。この領域の核子間にはたらく相互作用の研究は現在まであまり行われてこなかったため,本研究では現象論的な有効相互作用を用いて数値解析を実行し,幅広い核種のエネルギー準位や電磁遷移の実験値を再現した。その他の成果として,質量数130領域のキセノンアイソトープについて,パリティと時間反転対称性を破る相互作用により生じるシッフモーメントを計算した。素粒子の標準理論から導かれる時間反転対称性の破れの強さを用いて,キセノン129原子の電気双極子モーメントの大きさを評価したところ,現在の実験の精度では観測不可能なほど小さな値となる事が分かった。

本研究では平成27年度において,奇奇核の中間状態を考慮した二重ベータ崩壊の核行列要素の計算を行う計画であったが,現段階ではニュートリノを放出する二重ベータ崩壊の計算コードの開発に留まっており,予定よりも遅れている。一方で,質量数100領域の原子核に対して,殻模型計算の数値解析を実行することが可能となり,原子核の励起メカニズムを明らかにしている。この波動関数を用いて,二重ベータ崩壊の核行列要素の評価を行うことができるようになっており,研究はおおむね順調に進展している。本研究の成果は,ゲルマニウム76原子核,セレン82原子核,テルル130原子核およびキセノン136原子核に対して,ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の核行列要素を評価したことである。本研究では,殻模型計算と幾つかのタイプの核子対殻模型計算により得られる原子核波動関数を用いて核行列要素の数値解析を実行したところ,模型空間が小さくなるにつれて核行列要素が大きくなることを明らかにした。また,ペアリングギャップと核行列要素の間には相関があること,殻模型相互作用において対相関相互作用を強くすると核行列要素が大きくなることを明らかにした。さらに本研究では,殻模型により質量数210領域,質量数220領域の偶偶核・奇核・奇奇核について殻模型により精密計算を行い,原子核の励起メカニズムを明らかにした。この領域の核子間にはたらく相互作用の研究は現在まであまり行われてこなかったため,本研究では現象論的な有効相互作用を用いて数値解析を実行し,幅広い核種のエネルギー準位や電磁遷移の実験値を再現した。質量数220領域の原子核においては幾つかの状態を再現できなかった。殻模型波動関数を解析したところ,コア励起の効果を取り入れる必要があることを確認した。その他の成果として,質量数200領域の原子核について,パリティと時間反転対称性を破る相互作用により生じるシッフモーメントを計算し,その結果を用いて水銀199原子の電気双極子モーメントの評価を行った。本研究により,このシッフモーメントは特定のエネルギー準位の寄与が重要であることが明らかになった。本研究では質量数80領域、質量数100領域、質量数130領域の偶偶核・奇核・奇奇核の低励起状態について、平均場を越えた理論である原子核殻模型を用いて系統的な数値解析を実行した。原子核殻模型の計算結果は偶偶核の集団運動的なエネルギー準位と電磁遷移を再現することに成功した。奇核と奇奇核に関しては、不規則なエネルギー準位と電磁モーメントの計算結果が実験値と良く一致した。これらの計算で得られた原子核波動関数を用いて、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の原子核行列要素を評価した。我々の計算では先行研究の結果に比べ、23倍小さな原子核行列要素が得られた。本研究では平成26年度において,奇奇核の中間状態を考慮した二重ベータ崩壊の核行列要素の計算を行う計画であったが,現段階ではニュートリノを放出する二重ベータ崩壊の計算コードの開発に留まっており,予定よりも遅れている。一方で,これまでは核子対殻模型でしか計算できなかった質量数130領域の原子核に対して,殻模型計算の数値解析を実行することが可能となり,原子核の励起メカニズムを明らかにする事に成功している。
風力利用推進補助システムに関する基礎研究

大型船舶用風力利用補助推進システムとして、ドジャー支持構造と機関用等の空気吸い込みエネルギーを利用するシステムを構築し、その基礎的研究を実施し下記の成果を得た。1.空気吸い込み式円筒帆の概念の確立と基礎的な流力特性を明らかにし、船舶の補助推進装置として実用的な利用の可能性があることを示した。具体的には大型風洞における実験を行い、円筒帆の発生する最大揚力係数CLが7.5程度であり、揚抗比CL/CDでは1.3程度となり、有意な補助推進力が得られることをしめした。2.空気吸い込み方式としてスリット型と多孔板型の2種類についてその優位性を検討した結果、スリット型が最大推力の発生量の観点から優れていること、さらに発生揚力の風向依存性が少ないことを示した。従って、実用化に関してはスリット型が多孔板型に比べ優位であることを明らかにした。3.空気吸い込み量については、建造実船を対象にした機関駆動用、船内換気用等のための必要空気吸い込み量の調査を行い、発生推力の必要空気量との関係を明らかにし、実用化の可能性を評価した。4.流体力学的な観点からは、円筒帆周りの流速流向を実験的に明らかにするとともに、吸い込み空気量と揚力の関係を示した。また、システムの性能向上のためのスリット機構の改良の方策として、可動型ルーバーの概念を導入し、従来の固定型スリットからの一層の向上の可能性を検討し、ルーバー開度と管内流場が抗力と大きな関連をもつ可能性を明らかにし、今後の改良方針を示すことができた。5.今後の検討課題として、実用化に際してはさらなる性能向上が必要であり、その方法としてスリット開度の変更などの動的システムの導入により推進力の向上が期待される。風力利用推進補助システムに関する基礎研究として、船橋部ドジャー支持部を利用した円筒型帆を選定し、空気吸い込みによる揚力発生の可能性を明何するための基礎調査を行った。平成17年度は第1段階として円筒帆後半部の剥離領域を伴う流場が円筒表面からの空気吸い込みによりどの様な変化を生じるか、また、補助推力として利用出来る揚力について流場計測結果を用いて推定し、推進補助システムとしての揚力の検証を行った。調査方法は、ドジャー支持構造の円形水平断面を想定し、2次元円筒模型を用い、2次元煙風洞にて実験的手法により風力発生のメカニズムと流場の解明を試みた。1.模型は直径60mm、高さ149mmの2次元円筒模型で、後部に3角型フィンを装備し、翼としての機能を持たせた。2.空気吸い込み方式:円筒後半部表面の剥離発生想定領域の約90°の範囲に1)多孔板および2)スリット型の吸い込み機構を設置3.実験内容:1)灯油ミスト法による流線2)熱線流速計による流速分布4.調査項目1)空気吸い込み量と流向、流速の変化2)吸い込み用開口率の影響3)多孔板およびスリット型の吸い込み方式の差による流場変化の効果4)揚力の発生のメカニズム調査5)熱線流速計(球形プローブおよびX型プローブ)の差異による流速計測精度比較5.上記に示す通りの実験的手法を用い、風力推進用補助システムとして選定した円筒型帆の空気吸い込みによる流場の変化のメカニズムを明らかにした。この結果は2006年度春季学会に成果として発表する予定である。風力利用推進補助システムに関する基礎研究として、船橋部ドジャー支持部を利用した円筒型帆を選定し、空気吸い込みによる揚力発生の定量的な評価を行うための基礎研究を行った。平成18年度は空気吸込み状態における揚力と抗力の直接計測システムを開発し、補助推進装置としての可能性を定量的に検討した。

第1段階として、小型2次元煙風洞用の水平型の計測システムを開発し、その計測方法の妥当性を検証した。第2段階として、大型風洞での揚抗力計測システムを構築し、大型模型を用いた揚抗力の精度向上のために必要な計測機器を作成し、その基礎的な特性を確認した。また、模型尺度の影響についても基礎データの蓄積を行った。1.煙風洞用計測システム:中軸型3分力検出器および空気吸込み管路に柔軟管材を挿入する方式を採用し、空気吸込み中の揚抗力計測システムを開発した。対象模型としては平成17年度の成果をもとに2種類の小型模型を選定し、空気吸込み有無の揚抗力計測を実施した。1)吸込みなしの2次元円筒帆の抗力計測では抗力係数C_Dが1.2と計測され、他の2次元円筒の実験例と比較し、本計測システムの妥当性を確認した。2)空気吸込み量C_Q(=Q/LDV)=0.42の状態で、最大揚力係数CEは約5-7と非常に大きな揚力を得ることが出来た。また、抗力係数C_Dについては最大3-5と評価することができた。さらに、吸込み方式の差異、迎角および風量の影響を明らかにした。2.大型風洞用計測システム:大型風洞で用として、大容量送風機、地面板および大型3分力計を用いた垂直型の揚抗力計測システムを構築した。1)吸込みなし大型模型による風洞における、抗力計測では抗力係数C_Dが0.9-1.2と他の2次元円筒の実験例とほぼ同じ値を得、計測システムの妥当性を確認した。2)吸込み時の揚抗力については、2種類の煙風洞試験と相似模型について実施した結果、最大揚力係数CLが最大約7.5が得られること、最大抗力係数C_Dが約3程度であることを明らかにした。さらに、小型模型煙風洞試験と同様に、吸い込み方式の差異、迎角および風量の影響を明らかにし、また模型尺度の揚抗力に関する基礎データを得た。これらの結果は2007年度日本船舶海洋学会において発表する予定である。1.大型風洞における実験を用い、空気吸い込み式円筒帆の発生する揚抗力の大型風洞における実験の評価及を行った。その結果、最大揚力係数CL7.5程度を発生できることをしめした。また、揚抗比CL/CDの観点からは1.3程度となり、抗力についてはさらに軽減を図る必要があることを示した。検討対象としたスリット型と多孔板型の2種類の空気吸い込み方式について定量的な比較検討を行い、スリット型が最大推力の発生量の観点から優れていること、さらに発生揚力の風向依存性が少なく実用化に関してはスリット型が多孔板型に比べ優位であることを明らかにした。2.実用化の際に過大な付加空気吸い込み装置の要否を検討するために、船が機関駆動用、船内換気用等のために本来持つ必要空気吸い込み量の調査を建造実船を対象に行い、実船で円筒帆の発生する推力の推定を行い実用化の可能性を評価した。3.小型風洞においては、性能向上のためのスリット機構の改良のために、可動型ルーバーの概念を導入し、従来の固定型スリットからの一層の向上を図った。現時点ではスリット型を超える性能は得られていないが、円筒内流揚の調査により、ルーバー開度と管内流場が抗力と大きな関連をもつもの可能性を明らかにし、今後の改良方針を示すことができた。4.今後の検討課題として、実用化に際してはさらなる性能向上が必要であり、その方法として動的なスリット開度の変更などの動的なシステムの導入により推進力の向上が期待される。
レセプター型チロシンフォスファターゼのリンパ球活性化・腫瘍化における役割

1.レセプター型チロシンフォスファターゼ(RPTP)遺伝子の解析:マウス脳cDNAライブラリーから新たにMRPTP(M:マウス)と名付けた遺伝子を得た。この遺伝子産物は、脳、腎臓、心臓、免疫系B細胞株に発現していた。MRPTPの構造は、細胞内に2つのPTP領域をもち、細胞外はイムノグロブリン様領域とフィブロネクチン様領域とからなり、細胞外領域の違いにより、少なくとも3つのアイソフォームを認めた。興味深いことに、プレB細胞からB細胞への分化過程において、MRPTPのアイソフォーム・スイッチがみられた。一方、脳内の分布をインサイチュ・ハイブリダイゼーションで検討したところ、海馬、視床、梨状葉というかなり限局した領域に認められた。MRPTPの遺伝子座は、マウス第4染色体のbrown遺伝子座に連鎖して存在していた。同時にクローニングしたヒトのHPTPδ、HPTPζ遺伝子は、それぞれヒト第9染色体と第7染色体に存在していることが明らかになった。2.CD45のB細胞活性化における役割:免疫系のRPTPであるCD45のB細胞における解析から、以下の点が明らかになった。第一に、CD45に近接して存在し、そのシグナル伝達に関与していると考えられる関連分子が存在する。第二には、CD45の細胞外領域の違いによるアイソフォームの発現が抗原レセプターを介するシグナル、特にプロテイン・キナーゼCの活性化とカルシウムイオンの動員により制御されている。第三には、抗原レセプターを介する未熟B細胞のアポトーシス、増殖抑制をCD45がネガティブに制御していることが明らかになった。
カロリー制限によるミトコンドリア機能制御機構の解明

カロリー制限(以下CR)は、強力な虚血心筋保護効果を発揮する。我々は、CRは特定のミトコンドリア蛋白の脱アセチル化修飾を介して虚血ストレス時の活性酸素種産出を軽減し、心保護効果を発揮する可能性を見出した。このミトコンドリア蛋白修飾は、sirtuinfamilyによりもたらされていると推測された。次に我々は、心筋細胞特異的SIRT1欠損マウスを作製し、CR効果の発現には心筋細胞のSIRT1が必須であることを明らかにした。抗老化療法、カロリー制限(CR)は、様々な心血管保護効果を有する。ミトコンドリアはCR効果発現における標的細胞器官と推測されるが、どのような機序によりCRがミトコンドリア機能を制御しているかは明らかではない。近年長寿遺伝子SIR2とそのhomologue、sirtuinがCR効果発現において重要な役割を担うことが報告された。多くのsirtuinはNAD^+依存性に標的蛋白を脱アセチル化し細胞機能を修飾する。そこで我々は、CRに伴うミトコンドリア蛋白の脱アセチル化の程度を質的proteomics法により解析し、CRによる虚血心保護効果の機序解明を試みた。食餌自由摂取下で飼育(AL)または-35%のCRを6ヶ月間施行した12ヶ月齢雄性Fischer344ラットを用いた。心臓よりミトコンドリア分画を抽出しミトコンドリア機能を解析し、Ettan DIGE法を用いて総蛋白量、アセチル化蛋白の発現変化を比較した。Baselineでは両群間でミトコンドリア機能に差は見られなかった。虚血再灌流後の心臓から抽出したミトコンドリアにおいてCR群でミトコンドリア呼吸が良好に保たれ、活性酸素種(ROS)産出も軽減した。CRにより6種類のミトコンドリア蛋白発現が変化し、10種類の蛋白でアセチル化の程度が変化した。特に電子伝達系複合体I構成蛋白NDUFS1と複合体III構成蛋白cytochrome bcl complex Rieske subunitがCR心で顕著に脱アセチル化されていた。培養心筋細胞において低濃度resveratrolはNDUFS1とRieske subunitをNAD^+依存的に脱アセチル化し、低酸素再酸素化によるROS産出と細胞死を抑制した。以上よりCRは特定の電子伝達系蛋白脱アセチル化修飾を介して虚血再灌流時のROS産出を軽減することにより、虚血心保護効果を呈するものと考察された。これまでに我々は、カロリー制限(CR)は特定のミトコンドリア電子伝達系蛋白を脱アセチル化修飾することにより虚血再灌流時の活性酸素種産出を軽減し、その結果、虚血心保護効果を発揮する可能性を明らかにした。これらミトコンドリア蛋白の脱アセチル化は、sirtuin familyによってもたらされている可能性が高いが、CR時にミトコンドリア機能修飾に寄与するsirtuinはいまだ同定できていない。そこで我々はCR心における特異的sirtuinの役割を解明する目的で、心筋細胞特異的sirt1欠損マウス(CM sirt1 KO)を作製し、CRによる虚血心保護効果発現における心筋細胞sirt1の役割と、sirt1下流の分子メカニズム解明に取り組んだ。Real-time PCRでは心臓のsirt1発現はCM sirt1 KOで対照マウス(Cont)の約50%であった。3ヶ月齢でContとCM sirt1 KOを2群に分け、食餌自由摂取飼育(AL)または-40%のCRを3か月間実施した。心エコーでは、3ヵ月齢、6ヵ月齢ともに、ContとCM sirt1 KO、それぞれAL群とCR群の4群間で左室サイズ、左室収縮能に差を認めなかった。各群マウスから心臓を摘出しLangendorff手技により灌流し、25分間完全虚血、60分間再灌流を順次作成した。Contでは、CRにより心筋虚血再灌流傷害軽減効果が誘導された。一方、CM sirt1 KO AL群ではCont AL群に比べ、虚血再灌流傷害の程度が高度で、CRによる心保護効果は誘導されなかった。以上の結果より、心筋細胞のsirt1は虚血再灌流傷害に対して保護的役割を担うこと、CRによる虚血心保護効果発現において必須であることが明らかになった。これまでの研究結果から、カロリー制限(CR)による虚血心保護効果は、sirtuin familyによってもたらされている可能性が高い。しかし、CRによる心保護効果発現に必須な役割を担う特異的sirtuinは同定できていない。そこで我々はCR心における個々のsirtuinの役割を解明する目的で、心筋細胞特異的Sirt1欠損マウス(CM-Sirt1 KO)をまず作製し、CRによる虚血心保護効果発現における心筋細胞Sirt1の役割と、Sirt1下流の分子メカニズム解明に取り組んだ。αMHCプロモーターを用いてCM-Sirt1 KOを作製した。CM-sirt1 KOと対照となる野生型マウス(Wt)を2群に分け、食事自由摂取(AL)または-40%CRで3カ月間飼育した。

各群のマウスから摘出した心臓をランゲンドルフ手技で灌流し、虚血再灌流傷害の程度を比較した。心臓における遺伝子発現をDNAマイクロアレイで解析し、特定の遺伝子はRT-PCRとWestern immunoblot、免疫染色でその発現変化を確認した。WtではCRにより虚血再灌流傷害は有意に軽減した。一方、CM-Sirt1 KOではCRによる心保護効果は観察されなかった。心臓における補体C3の発現は、CRによりSirt1依存的に低下していた。虚血再灌流心におけるC3dの蓄積の程度は、心筋梗塞の大きさと相関した。Wtでは虚血再灌流後のC3dの心筋への蓄積がCRで軽減したが、CM-Sirt1 KOではCRによるC3d蓄積軽減効果は見られなかった。本研究により心筋細胞におけるSirt1がCRによる虚血心保護効果発現には必須であることが明らかにされた。CRによるSirt1依存的な心保護効果発現の機序の一つとして、本研究結果からSirt1による心臓補体系制御機構の存在が示唆された。すでに1本の英文論文を発表できた。さらに研究内容の発展をめざして研究を続けているが、実験発展のための研究資金が充分集まらず、実験の進行に遅れが生じている。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに明らかにした特異的なミトコンドリア電子伝達系複合体蛋白の脱アセチル化が、どのsirtuinによってもたらされたのかを解明し、特異的なsirtuin-activating compoundの開発につなげたい。また、ミトコンドリア電子伝達系複合体蛋白の脱アセチル化によって、どのような機序で虚血再灌流時の活性酸素種(ROS)産出が抑制されるのかを解明し、ミトコンドリアでのROS産出制御法開発への展開を図りたい。