hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近藤型の希土類元素化合物の低温挙動

また両試料の固溶体試料を作成し,その濃度により近藤相互作用,磁気相互作用更に結晶場がどのように変化するかを明らかにすることができた。富山大学に設置したグルノ-ブル型の希釈冷凍機は今迄の1K以上の測定に比らべて,極めて神経を使う繊細な測定であることが明瞭であるが,グルノ-ブルグループの適切な注告と援助を受けて,ノイズ対策,微小な熱流入対策を入念に行なったところ,50mKの低温にまで電気抵抗の精度よい測定が可能となった。これは今後の諸試料の測定の展望の上で大変喜ろこばしいことであり,富山大学の将来にとって大いに喜ばしいことである。本年度のうち特筆すべきこと柄は平成8年3月13日-15日,富山厚生年金会館において,「希土類化合物の磁気,電気,熱的性質」と云う題目の日仏セミナーを行なったことである。参加人数は富山大学の低温・磁性関係の研究者6名,富山県立大学関係者2名(富山勢合計8名),フランス・グルノ-ブルの低温・磁性関係の研究者8名,フランス・パリの関係者2名(フランス勢合計10名),国内の諸大学におけるこの分野における先端的研究者13名,総数31名であった。参加者全員が各々の研究について20分-45分の口頭発表を行ない,活発な質疑討論があった。このセミナーは専門的に極めて価値の高いものであり,富山とグルノ-ブルの今迄の協力関係を総括する成果となるものであった。このセミナーの発表論文集の議事録はこの分野の世界中の研究者にとって価値の高いものであるので,これを日本物理学会誌,JournalOF PHYSICAL SOCIETYの補遺号として出版することに決まっており,現在原稿の整理,レフェリーとの論文に関する意見交換などが進行しているところである。セミナーの参加者の中心的な関心テーマの一つは,重い電子系に属するCeなどの化合物の磁気モーメント発生の機構であった。重い電子系ではCeの4f電子が伝導電子と混成結合し,重い電子系を形成し,磁気モーメントは低温でも発生しないと思われていたが,最近の中性子実験の結果,非常に小さな磁気能率を持つ反強磁性体状態が併存していることが判明した。強磁場による磁性発生のメタ磁性と併せて,近藤相互作用と磁気相互作用の競合の視点が新らしい領域に迄拡張されつゝ適用されており,目ざましい進歩であると考える。中心的なテーマの二つ目は少数伝導電子系の多釈な磁気構造の研究である。Ceのカルコゲナイド,プニクタイトなどがこの系に属している。その磁気構造は極めて多釈,複雑であり,今後新らしい新展が起りそうな分野である。この他にも多数の興味ある発表が行なわれ,富山とグルノ-ブルの協力を総括するにふさわしい日仏セミナーであったと考える。なお、セミナー参加のためのフランス研究者の旅費,滞在費,および会議費,議事録出版費には,本科学研究費の他に、委任経瑾金などの援助を受けたことを付記する。本研究代表者及び分担者は従来よりフランス・グルノ-ブルの低温・磁性・中性研究グループと個人的なレベルで共同研究を行なってきた。今年度はその共同研究を加速,集中化さ,これを組織化することができた。その内でも最大の研究施設に関わる成果としては,グルノ-ブル極低温研究所の協力を得て,50mkに到る極低温を実施する希釈冷凍機を富山大学に購入・設置し,これが無事運転を開始するに到ったことである。グルノ-ブル型の希釈冷凍機は1Kポットを必要とせず,軽量小型であり,最低温度に到る時間が短く,極低温領域の測定を行ないたい試料を多数持っている我々には好都合であった。これを一般研究Bの研究補助を得て購入したのである。グルノ-ブルの極低温研究者たちから多くの当を得た忠告と援助を得たので,希釈冷凍機の立ち上げは大変スムーズであった。
タンパク質の自動量子化学計算法と電子状態DBの開発

タンパク質の電子状態計算結果は、タンパク質の物性・反応性を理解する上で有益な情報を与える。タンパク質のような巨大分子の電子状態計算において、分子モデリング・電子状態計算ともに工程が複雑で達成が難しく、試行錯誤が必要であった。本研究では、分子モデリングに必要な処理を自動的に行うプログラムを作成し、また電子状態計算処理をほぼ自動的に効率良く行う計算方法を確立した。作成したプログラムはインターネット上に公開した。PDBに登録されているタンパク質構造を取得し、自動的に量子化学計算に適したモデリングと量子化学計算を実行する基盤研究を行った。PDBに登録されているX線結晶構造解析によるデータには水素原子が付加されていない場合が多い。また構造ゆらぎが大きく原子座標が欠損したデータになっている場合がある。欠損原子の存在は量子化学計算に適さないため、これをなるべく自動的に付与するシステムが必要である。また、モデリング構造の歪みや異常接近原子対に対応するための構造緩和手法の開発も行った。Pythonを用いた基本システムは開発したが、自動的にモデリングを進めるために、さまざまなタンパク質でのモデリングをテストしている。また、巨大なタンパク質の電子状態を安定して解くために、QCLO法に基づく初期値作成法の研究を行った。QCLO法ではサブユニットの電子状態を求めるために大量の電子状態計算が必要である。大量の電子状態計算を高速に行うために、コレスキー分解法に基づく電子状態計算法を開発した。SCF繰り返し計算中に計算コストの高い分子積分の代わりに、BLASなどの行列演算を利用するため、分散メモリ型並列計算機においても高速に電子状態を求めることができるようになった。PDBに登録されているタンパク質構造の多くはX線結晶構造解析結果により得られたものであり、水素原子の位置情報が不足している。電子状態計算を達成するにあたり、水素原子をはじめとする欠陥原子があってはならない。本研究では自動的に水素原子を付加するシステムを構築した。また、構造上の歪みや異常接近原子対を取り除く構造緩和システムも構築した。本システムでは分子力学法に基づく構造緩和手法を採用した。基本的なアミノ酸残基の分子力学パラメータは既存のものを利用した。分子力学パラメータが用意されていないヘテロ分子については、自動的に半経験分子軌道計算結果から分子力学パラメータを適用するシステムを構築した。大規模分子の電子状態計算において、正しくまた効率良く収束解を得るためには、SCF繰り返し計算を収束結果になるべく近い値を初期値として始めることが重要である。本研究では、タンパク質という大規模分子の初期値を作成する方法として、擬カノニカル局在化軌道(QCLO)法を採用した。大規模分子の初期値を得るために、繰り返しサブユニットの電子状態計算が必要になるが、良質な初期値を得ることができるために、結果として早くかつ安全に収束解を得ることができる。QCLO法の計算手順を人手で行うことは、煩雑かつ面倒である。そこで、QCLO法により自動的に初期値を得るためのQCLO法計算システムを構築した。本システムはPythonで開発されている。ジスルフィド結合やイオン対、ヘテロ分子などの複雑なタンパク質構造に対応するため、計算すべきタンパク質ごとに細かい計算指示ができるよう工夫した。本研究により、タンパク質の電子状態計算を自動的に達成する基盤技術を構築した。量子化学Pythonを開発言語としたモデリングシステムを構築した。とはいえ、金属や特殊なアミノ酸残基を含むタンパク質モデリングのテストがまだ不十分であり、多くのタンパク質についてモデリングが十分というわけではない。すべてのPDB登録構造に対して全自動でモデリングすることは難しいものの、なるべく自動的に計算構造を構築できるようにしたい。計算構造の妥当性は目視だけに頼るのは難しく、実際の量子化学計算を行う必要がある。タンパク質のような巨大分子の量子化学計算は依然として計算コストが高く、計算時間に数週間要することが多い。そのため、構築したモデリングシステムのテスト数が不十分と考えられ、継続してテストを行う必要がある。一方、タンパク質の安定した量子化学計算を達成する技術として、コレスキー分解に基づく計算法が開発できたことにより、分散メモリ型並列計算機でも効率良く電子状態を求めることが可能になった。申請時に比べて大幅に計算時間を短縮することができるようになったため、今後モデリングシステムのテストが効率的に実施できると期待している。開発中のモデリングシステムのテストを継続して行うとともに、タンパク質電子状態計算結果をデータベース化し、公開を目指す。タンパク質量子化学計算モデリングシステムは、平成25年度開発システムをベースに、コレスキー分解法に基づく計算手法を取り入れ高速した計算モジュールを採用したシステムを構築する。金属タンパク質を含めたテストを継続して行い、自動モデリングシステムの精度向上を図る。また、タンパク質電子状態データベースについて、データベース設計・構築を行い、インターネット上での公開を見据えたウェブインターフェースを開発する。計算結果を随時登録し、タンパク質電子状態を横断的に解析できるツールの開発も行う。
覚醒睡眠移行期(睡眠早期)の呼吸および脳循環調節の研究

覚醒睡眠移行期には、アルファ波からシータ波への変換に伴い、換気量の低下と脳血流の増加が観察される。脳血流の増加は、脳活動(脳波)の変化に伴う、神経的な機序と推測されているが、換気の低下の結果起こる血中炭酸ガス濃度の上昇も脳血流の増加の一因と考えられる。今回、覚醒睡眠移行期の脳血流の増加は、炭酸ガス濃度の変化に関係なく起こるという仮説を証明するためにrebreathing法により、換気量の変化に関わらず、呼気炭酸ガス分圧(PetCO2)が一定であるisocapniaの条件下で覚醒睡眠移行期の観察を行った(平成18年度)。次いで正常呼吸(normocapnia)と+5mmHgの高炭酸ガス(hypercapnia)の条件下で比較した(平成19年度)。isocapniaでは、健康男性7名(23.1±2.0才)を対象とした。アルファ波からシータ波への変換に伴い、分時換気量は有意に低下した(8.7±0.4v.s.7.4±0.6L/min,p<0.05)が、isocapniaによりPetCO2は一定(42.3±0.3v.s.40.8±1.0mmHg)に保たれた。中大脳動脈血流(MCAV)は有意に増加していた(76.0±1.5v.s.80.4±1.3cm/sec,p<0.05)。健康男性8名(23.3±1.3才)についてnormocapnia(39.2±0.1mmHg)、hypercapnia(42.3±0.3mmHg)で比較したところ、両群間のMCAVに有意差はなく(90.6±1.2v.s.85.5±1.3cm/sec)、アルファ波からシータ波への変換に伴うMCAVの変化率にも差はなかった(6.1%v.s.7.8%)。覚醒睡眠移行期の脳血流の増加は、炭酸ガス濃度の変化に依存しない、神経学的な機序によると考えられた。研究の背景・目的)以前の研究(Kotajima, et al. J Physiol, 2005)で、覚醒睡眠移行期に観察される脳血流の増加は、同時に起こる換気の低下、血中炭酸ガスの上昇とは独立した変化であることが推測された。今回は、それ自身が脳血管拡張物質である呼気炭酸ガス濃度を一定にした状態(isocapnia)で脳血流の変化を観察し、仮説を証明することを目的とした。方法)健常男性(20-28才)12人を対象とした。1.高炭酸ガス性換気応答(HCVR)および脳血管反応性(HCCR)の測定:再呼吸バッグ通し、吸気側からの空気流量を調節されることにより、呼気炭酸ガス濃度を一定にした(Rebreathing法)。脳動脈血流速度は経頭蓋ドップラーを用い、中大脳動脈から測定された。炭酸ガス濃度を5段階に上昇させ、各定常状態の平均分時換気量、平均脳動脈血流速度を求め、linearregressionによりHCVRおよびHCCRを計算した。2.覚醒睡眠移行期における呼吸および脳血流の経時的変化:消灯時刻に検査用ベッドに臥床し、脳波、眼電図、順筋電図により、睡眠の状態をモニターした。

安静覚醒期の時点で、回路内の再呼吸を徐々に開始し、baselineより0±1mmHgのisocapniaの状態にした。覚醒睡眠移行は、α波からθ波への変換によって判断され、安定睡眠が出現したら、音響により覚醒を誘発し、再び睡眠が開始された後は、以上の操作を繰り返した。脳波より覚醒から睡眠への移行点を決定し、移行点前後30秒の呼吸、脳血流の変化を観察した。結果)1.HCCRは個人間のばらつきが大きいが、HCVRと反比例する傾向にあった。2.覚醒から睡眠への移行期に有意に換気量が低下したが、炭酸ガス濃度には有意な差を認めなかった。同時期の脳血流速度には有意な増加が見られた。睡眠開始時に起こる換気の低下は、炭酸ガスの上昇を伴い、これ自体が脳血流を増加させる。しかし、平成18年度の実験で、覚醒睡眠移行期における脳血流の増加は炭酸ガスの増加とは関係なく、脳活動(脳波)の変化に伴って変動することが明らかになった。平成19年度では、PetCO2を変動させることで、炭酸ガス自体の覚醒睡眠移行期の脳血流への影響を観察した。健常な若年男性のボランティア(20-40才)12入を対象とした。被験者は背臥位で、フェイスマスクを通して呼吸を行う。呼吸回路には、再呼吸バッグが接続され、吸気側からの空気流量を調節するこで、再呼吸量を変化させ、必要とする呼気終末炭酸ガス濃度(PetCO2)を得る(Rebreathing法)。PetCO2はCO2アナライザーにて連続的に測定され、各呼吸はニューモタコにより、流量、圧、一回換気量、吸気呼気時間を連続的にモニターする。脳動脈.血流速度は経頭蓋ドップラー超音波により右中大脳動脈から連続的に測定される。動脈血酸素飽和度、血圧、心電図も連続モニターされ、さらに脳波、眼電図、噸筋電図により、睡眠状態を判定する。閉眼安静覚醒期が得られた時点で、回路内の再呼吸を開始し、PetCO2レベルをbaselineより+5mmHg程度に上昇させる。覚醒睡眠移行期は、α波からθ波への変換によって判断される。完全覚醒が起こったら、PetCO2レベルをわaselineに戻し、以上の操作を繰り返す。得られたデータから覚醒→睡眠移行点と目垂眠→覚醒移行点を抽出し、前後30秒のデータについて、検討した。PetCO2の値に関わらず、覚醒睡眠移行;期の脳血流の変動は、脳波の変化に依存していた。
失読症大脳の局所的形態異常発生に関する研究;モデルマウスを用いた発達神経科学的検索

New Zealand Black(NZB)マウスは大脳新皮質に発達性失読症患者と同様な形態異常を発現し、ヒトの皮質発達障害のモデルとなる可能性が示唆されている。両者に共通な形態異常の最も顕著なものはマージナルゾーン(MZ)に於ける異所性神経細胞の集積とその下部皮質層での異常な線維走行である。これらはサブプレート(SP)とMZの細胞の機能の障害によるものと推測し、このような機能に関与する物質を解明するため以下のような条件を満たす物質についてモノクローン抗体を作ることを試みた。即ち;1)マウスからヒト迄保存されており、2)MZ又はSPの神経細胞の表面に存在し、3)神経細胞間相互作用に携わることによって皮質形成に関与する。又4)量的には極く僅かであるが皮質形成の時期には比較的豊富に発現する。この様な物質は抗原性に乏しく抗体ができ難いことが予想されるがNZBマウス自体が自己免疫疾患モデルマウスであり抗体産生能の高いことが知られている。そこでラット胎仔大脳新皮質の膜画分をNZBに免疫し、胎生19日目のラット脳切片でのMZとSPに対する免疫組織化学的反応性を指標に選別を行なった。樹立したモノクローン抗体のうちK1はMZに局在した反応性を示し、Western blottingの結果、主に280と270kDaのバンドを検出した。これらの反応は胎生後期に顕著であり生直後に急速に消失した。皮質内分布の点では層形成の極く初期にSPに反応が局在し皮質層の発達に伴ってMZへ反応性が移行し生直後に消失した。マウスでも胎生後期にMZに局在した反応が認められた。一部のNZBマウスの大脳皮質で脳回・脳溝構造に類似した奇形が観察されたが、このような部位でK1の反応性は皮質層内部にも認められた。このようにK1はSPとMZの関与した皮質発生機構に役割を果たす物質を認識している可能性が示唆された。
上皮間葉転換におけるアミノ酸代謝とオートファジーの相互作用の解明

上皮間葉転換(EMT)は、がん細胞に転移能や抗がん剤耐性を付与し、がん悪性化に寄与する。このEMTにおける代謝変化の重要性が近年報告されつつあるが、網羅的な代謝解析は行われてこなかった。申請者らは、マルチオミクス解析で、肺がん細胞におけるアミノ酸濃度の減少がEMTに重要であることを見出した。しかし、アミノ酸代謝とEMTを関連づける分子機構は不明である。本研究では、アミノ酸欠乏のような代謝ストレスで活性化するオートファジーに着目し、アミノ酸代謝とEMT亢進の分子機構の解明を目指す。EMTにおけるアミノ酸代謝の役割を明らかにできれば、EMTの代謝を標的とした治療法の開発に貢献できる可能性がある。
標準化半定量Real-time PCRを用いた呼吸器感染症の包括的迅速診断法

本研究の目的は,HIRA-TANの診断能力を多施設前向き試験で検証しようというものである.HIRA-TANは肺炎を起こす原因微生物20種類にたいし,real-time PCR法を用いて迅速に起炎菌を同定する方法である.肺炎をおこす原因微生物は,培養できるもの/できないもの,特殊染色や特殊培養の必要なもの,培養に数週間時間を要するもの,遺伝子増幅法でないと診断できないもの,などさまざまあり,通常,肺炎の原因微生物を同定することは非常に労力と時間を要する.しかしHIRA-TANではこれらに対し1回の検査で包括的かつ迅速な起炎菌診断ができる方法である.平成21年2月から平成22年3月にかけて(現在も継続中),既存の起炎菌診断方法とHIRA-TANを用いた起炎菌診断方法を比較する臨床試験を実施した(埼玉医科大学倫理委員会:申請番号08-063,UMIN試験ID 000001694).観察期間内に肺炎症例は350例登録された.そのうち,既存の方法では54%の症例で起炎菌診断ができたのに対し,HIRA-TANでは68%の症例で4時間以内に起炎菌診断ができた.また今回の試験でとくに注目したインフルエンザ菌と緑膿菌の検出能力は既存の診断方法と比較しても有意差がないものであった.以上より,HIRA-TANは,通常の診断法で検出できる病原体に対しては既存の診断法と同等の診断能力を有し,かつ培養等が困難な病原体もふくめた包括的検査であることが証明される.将来的には,正確に起炎菌診断が迅速にできることで,適切な抗菌薬への変更や医療費抑制にも望みをもてる検査法である.我々は,ヒト細胞を標準化することで,病原体DNAコピー数を半定量できるReal-time PCR法(HIRA-TAN法:human-cell controlled identification of respiratory agent-痰)を開発し,PCRで検出された病原体を治療対象と非治療対象とにカットオフ値を用いて鑑別している(特許第4665203号).呼吸器感染症に本発明を応用し,包括的に肺炎の原因微生物を同定するための臨床試験を実施した(UMIN試験ID 000001694).試験参加9施設で2009年2月3日から2010年10月14日にかけて,計568名の肺炎症例が登録された.そのうちHIRA-TANで原因微生物を同定できたものが349例(61.4%),既存の診断方法で同定できたものが321例(56.4%)であった。発症場所別でみると、568名のうち市中肺炎CAP 349例,医療ケア関連肺炎HCAP 147例,院内肺炎HAP 72例であり,おのおの原因微生物はCAP 198例(56.7%),HCAP 78例(53.1%),HAP45例(62.5%)で診断された.Commensal Organism(検出されたものが定着菌か起炎菌か鑑別しないといけない病原体)において,既存の同定法とHIRA-TANのカットオフ値を用いた同定法とを比較検証した.二項分布で95%信頼区間をもとめ,HIRA-TANの同定法と既存の同定法の割合は、H. influenzae 0.90 (26/30 ; 95% Cl, 0.70-0.95)またP.aeruginosa 0.89 (40/45 ; 95% Cl, 0.76-0.95)であった.ほかの病原体についてもK.pneumoniae 0.72 (26/36 ; 95% Cl, 0.55-0.84), S.pneumoniae 0.84 (90/107 ; 95% Cl, 0.81-0.90)であった.本発明は,既存の診断方法と卑劣性のない診断力にくわえ,迅速性,包括性,また医療費をおおはばに削減できる検査であることを証明できた.
口腔扁平紅色苔癬に対するβカロチンの治療効果を期待した臨床試験

1996年3月12日の時点で治療研究に同意を得ることのできた16例(女性15例、男性1例)の扁平紅色苔癬症例に対して、Beta-caroteneの内服および抗真菌剤とステロイドの局所投与を行っている。今までに脱落症例が2人あり、評価可能症例は14人である。治療期間は平均で36週間であり(最長68週間、最短12週間)、本治療法による副作用は、重篤なものは認められていないが、著明な橙皮症が4例に認められ、いずれもBeta-carotene内服の中断あるいは減量により症状の軽快をみた。本治療法により、疾患の完全消失を認められたのは1例のみであり、改善傾向を示している症例は6例、変化のない症例が6例であり、1例に症状の悪化が認められた。また、経過中に症状の再発を来たした症例が6例に認められた。現時点では、当初の中間解析を行う時期を20例と設定しているため詳細な検討はできないが、Beta-carotene単独投与では期待された効果が得られておらず、今後はビタミンC、Eを加えた内服治療の治療研究に発展させていくつもりである。
骨髄異形成症候群の病態論に関する基礎的並びに臨床的研究

1.骨髄異形成症候群(MDS)の造血異常と予後的意義:未治療時から3回以上にわたり骨髄CFU-gmを検討した25例で、臨床経過とCFU-gmの変動を比較した。急性白血病化した例はすべて絡始CFU-gmのコロニ-形成を欠いていた。骨髄不全死した例は、次第にコロニ-形成が低下し、経過の安定した生存例はある程度のコロニ-形成能が保たれていた。これらの成績は染色体異常とともによく経過と関連していた。また培養系の中で無効造血を証明する方法を考案し、実験的に顆粒球系の無効造血を再現しえた。2.骨髄異形成症候群の白血球機能:本症候群の末梢血好中球は、貧食、殺菌、ス-パ-オキサイド産生など種々の機能に低下がみられた。なかでも好中球の遊走能の低下は最も広範にみられ、好中球減少に加うるにかかる好中球機能の低下は、本症候群の易感染性の主因をなすものと考えられた。また8例の患者骨髄の非付着性単核細胞から、正常ヒト骨髄のCFU-gmを抑制するマクロファ-ジ群の存在すること、その造血抑制はマクロファ-ジの産生する可溶性物質によることを見出した。かかるCFU-gm抑制性マクロファ-ジは、GM-CSFの存在によってのみ誘導され、MDS以外の病態では検出されなかった。3.骨髄異形成症候群の血球分化異常:本症候群患者骨髄から、自己複製能と分化能を保持しつつ増殖する非リンパ性細胞株MYU-1を樹立した。MYU-1は自己骨髄支持細胞共存下で緩徐な倍加時間で増殖をつづける。ヒト骨髄はじめ各種の支持細胞の存在下で、MYU-1は大部分が芽球様細胞であるが、次第にマクロファ-ジ系に、一部は好酸球系に分化する。芽球はCDB、CD14、CD33、HLADRが陽性、貧喰能を存する。GM-CSFをはじめIL類はMYU-1の増殖のみを支持するものはない。MYU-1は今後の研究に有用性が大きい。1.骨髄異形成症候群(MDS)の造血異常:約200例の骨髄培養で、各種の造血前駆細胞のコロニー形成の低下を認めた。未治療骨髄のCFUgmは生存期間と有意に相関し、また同一例で経時的なCFUgmの変動は予後とよく相関した。CFUgm、CFUeのin situにおける個々のクローンの増殖の経時的観察によって、コロニー形成に至らないクローンの増殖と分化の欠陥、変性像が認められ、無効造血を反映するものと理解された。非附着骨髄細胞の一部は、CSF添加培養後に骨髄抑制能を呈する細胞集団であり、液性抑性因子産生によると思われた。2.MDS骨髄細胞の分化誘導:液体培養でIFNーγとVD_3、GーCSFとGMーCSFの組合せは、単独添加よりも単球系、顆粒球系への分化を協同的に促進した。3.MDS血球の機能異常:好中球は種々の機能異常を呈するが、とくに遊走能の低下が顕著であった。骨髄細胞から樹立されたLCL培養株は、正常人由来LCLと異なり、B細胞形質以外に顆粒球・単球系の形質をも発現しているし、またpreB細胞の形質を示すものもあった。

かかるLCLの形質発現の異常は、本症骨髄造血の質的異常の一面に分化抗原の表現変化があることを示唆する。4.今後の課題:CSFで誘導される単球様細胞の造血抑制因子の同定、とくに既知のモノカインやLIFとの異同を検討中である。CMMLの1例の骨髄から非リンパ系培養細胞株を樹立したので、その性状の詳細を明らかにするとともに、MDSの病態解明への応用を考慮している。なおMDSの単球機能の系統的検索とくにTNFーIFN系や骨髄間質の機能についての検討も行う予定である。1骨髄異形成症候群(MDS)の造血異常と予後的意義、未治療時から3回以上にわたり骨髄CFU-gmを検討したら25例で、臨床経過とCFU-gmの変動を比較した。急性白血病化した例はすべて終始CFU-gmのコロニ-形成を欠いていた。骨髄不全死した例は、次第にコロニ-形成が低下し、経過の安定した生存例はある程度のコロニ-形成能が保たれていた。これらの成績は染色体異常とともによく経過と関連していた。また培養系の中で無効造血を証明する方法を考案し、実験的に顆粒球系の無効造血を再現しえた。2骨髄異形成症候群の白血球機能:本症候群の末梢血好中球は、貧食、殺菌、ス-パ-オキサイド産生など種々の機能に低下がみられた。なかでも好中球の遊走能の低下は最も広範にみられ、好中球減少に加うるにかかる好中球機能の低下は、本症候群の易感染性の主因をなすものと考えられた。また8例の患者骨髄の非付着単核細胞から、正常ヒト骨髄のCFU-gmを抑制するマイクロファ-ジ群の存在すること、その造血抑制はマイクロファ-ジの産生する可溶性物質によることを見出した。かかるCFU-gm抑制性マクロファ-ジは、GM-CSFの存在によってのみ誘導され、MDS以外の病態では検出されなかった。3骨髄異形成症候群の血球分化異常:患者骨髄細胞のprimary cultureで、IFN-γとD_3はマクロファジ-系への文化、G-CSFとGM-CSFは顆粒球系への分化を、それぞれ協同的に促進した。しかし機能的には未だ完全な分化には至らずさらに強力な分化誘導剤の組合せが必要である。一方本症候群患者骨髄より、自己複製と分化能を保持しつつ増殖する非リンパ系細胞MYU-Iを樹立した。MYU-Iは骨髄支持細胞依存性の増殖と自発的分化能を有し、CSF類、IL類は増殖のみを支持するものはなかった。
分子性伝導体のテラヘルツ振動に関する研究

分子性伝導体の中でも代表的なTTF-CA錯体について、テラヘルツ透過および反射スペクトルを計測した。TTF-CA錯体にはgreen相とblack相のふたつの結晶形があることが知られている。これらのテラヘルツ透過特性を測定したところ、両者で明瞭に異なるスペクトルが得られた。また、どちらのスペクトルも]TTFおよびCAを単体で測定した場合のスペクトルの総和と一致しない。したがって、予想どおり、テラヘルツ帯振動スペクトルは分子間相互作用によって大きく変化し、結晶構造を強く反映することが実証された。また、反射スペクトルではCAの分子内振動のあるひとつのモードに帰属するピークが結晶形によってシフトする現象がみられた。これは分子性伝導体のionicityと対応するものであり、テラヘルツ分光によって電荷移動錯体の伝導特性を間接的に計測できる可能性を示唆するものである。さらに、TTFとCAの粉末を乳鉢で混砕する過程をテラヘルツ透過測定によって追跡すると、TTFとCAの混合物が次第にblack相のTTF-CA錯体に変化していく様子が観測された。このようなTTF-CA錯体の固相合成は過去に報告例がない。以上の成果は、(1)有機エレクトロニクス分野、(2)固相合成(無溶媒反応)、(3)有機結晶の多形制御などへのテラヘルツ技術の応用へつながるものである。分子性伝導体のうち、もっとも典型的な電荷移動型錯体であるTTF-TCNQ錯体について分光学的研究を行った。はじめに、構成成分であるTTFおよびTCNQについて、それぞれの結晶(粉末)のテラヘルツ帯での透過スペクトルを測定し、それぞれに固有の複数の振動モードを検出した。また、Gaussian03による振動解析によって、いくつかの振動モードについて、その帰属(骨格振動などの分子内振動)が判明した。続いて行ったテラヘルツ反射スペクトル測定により、反射率が非常に大きいことが確認された。すなわち、入射したテラヘルツ光の大部分が反射していたために透過強度が弱かったことが明らかになった。文献値によるとTTF-TCNQのプラズマ振動数は5000cm^<-1>以上で、これより低い振動数帯では電磁波が反射される。したがってテラヘルツ帯(300cm^<-1>)では高い反射率となるのである。TTF、TCNQ、TTF-TCNQ錯体それぞれについて、冷却によるテラヘルツ透過スペクトルの変化を調べたところ、温度変化に付随するピークシフトが見られた。ピークシフトの程度はバンドによって異なり、振動モードの帰属を反映しているものと推定される。
東南アジアにおける熱帯林の破壊と生態率の変貌過程

平成3年度は、本サブサブグル-プの熱帯林研究の対象とする東マレ-シア・サラワク州並びにタイ・ナラチワ州に長期観察・定点観測の基地の設定,観測機器の設置をほぼ完了し,またナラチワ州においては林内に観測タワ-を建設するための準備を行った。これらの地区における生態学的・地球化学的・気象学的・土壌学的手法による観察・観測・調査などを開始した。なお南米の熱帯林において国際比較研究を実施した。本年度の研究実績を要約すると次の如くである。1.サラワク熱帯雨林計画は長期生態観察区を完成させた。プロツトは1040×500メ-トルの厳正保全区と5ヘクタ-ルの実験観察区である。プロット内は胸高直径1センチ以上のすべての林木に番号を付し、その位置をマッピングする。3月現在8ヘクタ-ルの測定を終えたが、全体の調査が完成すれば、総本数は50万本近く、種数は1200種を超えると予想される。林冠へのアクセスを可能にするためのツリ-・タワ-・ウォ-クウエイ・システムは基本設計を終え、タワ-建設予定木を選定した。この他に栄養繁殖による森林更新の可能性を探るため、萌芽枝の伸長を調べた。主要樹種のひとつであるカプ-ルDryobalanops Lanceolataの雅樹個体群の動態を観察し、死亡過程と林内条件下での生存の可能性を解析した。また南米アマゾン川集水域の国際共同調査から、世界の三大熱帯ではそれぞれに特異的な生物過程、社会過程が展開されており、世界的に熱帯林生態系の特性を把握するために精密な比較研究が必要であることを認めた。2.ナラチワ湿地林においては、残されている原生湿地林及び周辺域を主たる対象として、(1)広域的植生図を作成することによって空間的配分を解析し、(2)固定調査区を設け、その植生を経年的に調査することによって時間的変動(遷移)を追跡している。(3)原生林内の群落構造、とくにツル植物の生態学的調査を行っている。またナラチワの開発され強酸性化して放棄された荒廃泥炭湿地を対象とした森林復元の可能性に関する予備調査を実施した。湿地における人工植裁はきわめて難しく、こゝでの自然林構成種Melaleucaの天然更新を主体に森林の再生を進めて行くべきであると考察した。3.ナラチワ湿地林及び周辺の水田・二次林において、温室効果ガス、メタンおよびN_2Oの動態把握に関する研究を進めている。この結果、(1)気泡メタンのδ^<+3>C値は時空間的に大きく変動したが、モデル実験によりこの変動がメタン生成機構の差を反映していることを示した。(2)荒廃湿地におけるチェンバ-法によるCH_4及びCO_2のフラックスの速度は、それぞれ0.5ー4mg/m^2/hv,57ー148mg/m^2/hvであった。4.ナラチワ湿地林及び周辺域の微気象環境特性の開発による変化を把握する目的で,熱・水分・CO_2及びCH_4の放出吸収などを検討しつつあるが,これらガスのフラックスの渦積分法による新測定法を確立した。

湿地における人工植裁はきわめて難しく、こゝでの自然林構成種Melaleucaの天然更新を主体に森林の再生を進めて行くべきであると考察した。3.ナラチワ湿地林及び周辺の水田・二次林において、温室効果ガス、メタンおよびN_2Oの動態把握に関する研究を進めている。この結果、(1)気泡メタンのδ^<+3>C値は時空間的に大きく変動したが、モデル実験によりこの変動がメタン生成機構の差を反映していることを示した。(2)荒廃湿地におけるチェンバ-法によるCH_4及びCO_2のフラックスの速度は、それぞれ0.5ー4mg/m^2/hv,57ー148mg/m^2/hvであった。4.ナラチワ湿地林及び周辺域の微気象環境特性の開発による変化を把握する目的で,熱・水分・CO_2及びCH_4の放出吸収などを検討しつつあるが,これらガスのフラックスの渦積分法による新測定法を確立した。
海洋産多環状エーテル系天然物及び誘導体の合成研究

赤潮毒ブレベトキシンBが1981年に単離、構造決定されて以来、イェッソトキシン、ガンピエロール、ギムノシン、マイトトキシンなど数多くの海洋産多環状エーテル系天然物が単離されている。これら海洋産天然物は、エーテル環が梯子上にsyn-trans-配置で連結した特異な多環状エーテル構造を持ち、またイオンチャネルに特異的に作用するなど顕著な生物活性を有しており、合成化学的にも薬理活性の面でも極めて興味深い。本研究は、環状エーテルの立体選択的合成法の開発及びこれら海洋産天然物の全合成、かつそれら各種の誘導体を合成することを目的とした。1.幾つかの有用な多環状エーテル合成法の開発に成功した。(1)SmI_2を用いる分子内Barbier反応を基盤とする収束的合成法、(2)t-BuLiまたはn-BuLiを用いる分子内Barbier反応を基盤とする収束的合成法、(3)アシロイン縮合を基盤とする環状エーテル合成法、(4)(E)-及び(Z)-β-アルコキシビニルスルホンのSmI_2による環化反応を基盤とする環状エーテル合成法。2.SmI_2による還元的環化反応を用いた2方向型合成戦略によりブレベトキシンBの立体選択的かつ効率的全合成を達成した。3.イェッソトキシンのABCDE-環、FGHIJ-環及びK-環の合成を達成した。4.マイトトキシンのWXYZA'-環の合成を達成した。5.ギムノシンのDEFG-環、FGH-環及びKLMN-環の合成、またABC-環とEFG-環のカップリングに成功した。赤潮の原因種である渦鞭毛藻Gymnodiniumbreveの生産する毒ブレベトキシンBが1981年に単離、構造決定されて以来、イエッソトキシン、ガンビエロール、マイトトキシンなど数多くの海洋産多環状エーテル系天然物が単離されている。これら海洋産天然物は、エーテル環が梯子上にtrans-配置で連結した特異な多環状エーテル構造を持ち、またイオンチャンネルに特異的に作用するなど顕著な生物活性を有しており、合成化学的にも薬理活性の面でも極めて興味深い。本研究は、我々の開発したSmI_2を用いる環化反応による多環状エーテル合成法を基盤として、これら海洋産天然物の全合成、かつそれら各種の誘導体を合成することを目的とする。1、SmI_2による還元的環化反応で8員環エーテル環の構築が可能であることが判明した。2、二つの環状エーテルをエステル化で結合し、得られたヨードエステル体のSmI_2による環化反応でヘミアセタールを得、環状エノールエーテルをへて、分子内ケタールのルイス酸-シラン還元により多環状エーテルを合成する収束型合成法を開発した。3、SmI_2を用いる2方向型合成法の開発を検討し、実際の全合成に適用できるように左右両末端をエステルおよびWerinrebアミドとして、環化後に左右の区別を可能とする合成法を確立した。4、アセチレンとアルデヒドとのカップリングによる収束的合成法を開発し、それを基盤としてイエッソトキシンのFGHIJ環部の収束的合成を達成した。5、SmI_2環化反応を駆使して、ガンビエロールのDEFG環の合成を達成した。赤潮の原因種である渦鞭毛藻Gymnodiniumbreveの生産する毒ブレベトキシンBが1981年に単離、構造決定されて以来、イェッソトキシン、ガンビエロール、マイトトキシンなど数多くの海洋産多環状エーテル系天然物が単離されている。これら海洋産天然物は、エーテル環が梯子上にsyn-trans-配置で連結した特異な多環状エーテル構造を持ち、またイオンチャンネルに特異的に作用するなど顕著な生物活性を有しており、合成化学的にも薬理活性の面でも極めて興味深い。

本研究は、環状エーテルの立体選択的合成法の開発、効率的な収束的合成法及び2方向型合成法の開発を行い、また我々の開発したSmI_2を用いる環化反応による多環状エーテル合成法を基盤として、これら海洋産天然物の全合成、かつそれら各種の誘導体を合成することを目的とする。本研究課題の推進により、海洋産多環状エーテル系天然物の合成化学分野の飛躍的発展を目指すものである。(1)SmI_2による還元的環化反応は、これまで完全な選択性でsyn-trans-エーテル環(6および7員環)を与えてきたが、ガンビエロールのE環(7員環)の構築においては、syn-trans-体の他にanti-trans-体も生成した。これは、2種のキレーション中間体をへるためと推測した。(2)開発した多環状エーテルの収束的合成法を基盤として、ガンビエロールのABC環およびEFG環の結合を行った。現在、DE環の構築を検討中である。(3)開発した2方向型合成法の開発を基盤として、イェッソトキシンのC環を出発としてBおよびD環をヨウ化サマリウム環化反応で一挙に構築し、更にAおよびE環を順次構築することによりABCDE環部の合成を達成した。(4)エポキシアルコールのend-環化によるイェッソトキシンのK環を構築できた。(5)マイトトキシンのWXYZA'環部の合成を達成した。即ち、SmI_2環化反応でA'環を構築し、不飽和エポキシドのendo-環化反応でZ環を合成し、ついで、SmI_2環化反応を繰返し、YおよびX環を構築できた。最後にビニルエポキシドのendo-環化反応でW環を合成し、マイトトキシンのWXYZA'環の合成に成功した。赤潮の原因種である渦鞭毛藻Gymnodiniumbreveの生産する毒ブレベトキシンBが1981年に単離、構造決定されて以来、イェッソトキシン、ガンビエロール、マイトトキシンなど数多くの海洋産多環状エーテル系天然物が単離されている。これら海洋産天然物は、エーテル環が梯子上にsyn-trans-配置で連結した特異な多環状エーテル構造を持ち、またイオンチャンネルに特異的に作用するなど顕著な生物活性を有しており、合成化学的にも薬理活性の面でも極めて興味深い。1.SmI_2による還元的環化反応による環状エーテル合成法の適用範囲の拡大を目指し,Weinrebアミドを用いて核間メチル基を有するエーテル環の効率的合成に成功した。2.開発したSmI_2による還元的環化反応およびアセチレンアルデヒドカップリングを基盤とする収束的合成を基盤としてイェッソトキシンのFGHIJ-環部の合成を達成した。3.SmI_2による還元的環化反応を駆使して,ギムノシン-AのFGH-環部およびKLMN-環部の合成を達成した。4.ヨードエステルのSmI_2による環化反応を基盤として,ガンビエロールのABC-環およびFGH-環の結合を検討した。
わが国の希少・未診断眼疾患患者に対する地域網羅的な診療体制の構築と診断法の開発

臨床的な眼所見を有しながら通常の医療の中で診断に至る事が困難な患者(未診断眼疾患患者)は、複数の医療機関を受診しても原因がわからず治療法も見つからないまま長期に渡って様々な症状に悩まされている。これら未診断眼疾患患者は、通常の眼科検査を適切に行うことによって診断可能な場合もあるが、症例数が少なく診断が困難な希少眼疾患患者のこともある。近年、次世代シークエンサー(NGS)と呼ばれる機器の開発により、様々な疾患の原因遺伝子を同定する事が可能となった。診断のつかない患者に対して原因遺伝子を同定する事で、新たな疾患概念を確立して診断する事が可能となってきている。そこで本研究はわが国の希少・未診断眼疾患患者に対して東海・北陸地区、関東地区、九州地区を拠点として地域の医療連携を意識した診療体制を構築して患者収集を行い、NGS用いた遺伝子変異探索から診断法の開発を行う。本年度は浜松医科大学(東海・北陸地区)より収集した希少眼疾患患者(若年発症の網膜色素変性4家系6症例とX連鎖性網膜色素変性の疑われた5家系5症例)に対して111種の既知の遺伝性網膜変性の原因遺伝子を対象としたターゲットシークエンス解析を実施した。結果、X連鎖性網膜色素変性疑いの5症例からRPGR遺伝子異常3例とRP2遺伝子異常2例を同定した。また、若年発症の網膜色素変性1症例からRP1遺伝子異常を同定した。疾患原因変異が得られなかった症例に対しては全エクソーム解析を実施している。更に国立成育医療研究センター(関東地区)より色素失調症の疑われた2家系3症例と産業医科大学(九州地区)よりLeber先天盲または杆体一色色覚の疑われた1家系1症例を新たに収集できた。本研究は、わが国の希少・未診断眼疾患患者に対する地域モデル的な診療体制を構築して患者収集を行い、NGS用いた遺伝子変異探索から診断法の開発を行う。その為、本年度は以下の研究を実施した。(1)診療体制の構築:浜松医科大学(東海・北陸地区)、国立成育医療研究センター(関東地区)産業医科大学(九州地区)を受診した「眼において一元的に説明できない臨床所見を長期に渡って有し、生活に支障がある症例、かつ、なんらかの遺伝子異常が疑われる(家系に類似した病状が認められる場合を含む)症例」を収集対象とした。また、本研究では未診断眼疾患患者だけではなく、既知の眼疾患の非典型例患者も収集対象とした。結果、国立成育医療研究センター(関東地区)より色素失調症の疑われた2家系3症例と産業医科大学(九州地区)よりLeber先天盲または杆体一色色覚の疑われた1家系1症例を新たに収集できた。(2)遺伝子変異探索:本研究では様々な眼疾患患者の検査に対応できるようこれまで網膜変性患者に対して検討してきた74個の網膜色素変性またはLeber先天盲の原因遺伝子に37個の近年新たに報告された遺伝性網膜変性の原因遺伝子や眼形態形成関連遺伝子を追加した計111個の遺伝子を解析対象とした新しい遺伝性網膜変性パネルを設計して変異探索を行った。結果、浜松医科大学より収集した希少眼疾患11症例から3例のRPGR遺伝子異常、2例のRP2遺伝子異常、1例のRP1遺伝子異常を同定した。原因変異が同定できなかった5症例に対しては全エクソーム解析を実施している。(3):情報の共有できる体制の構築:(1), (2)で得られたデータを蓄積し、臨床情報と遺伝情報を統合して代表者、分担者の間でデータ共有を検討した。(1)診療体制の構築:東海・北陸地区(浜松医科大学)、関東地区(国立成育医療研究センター)、九州地区(産業医科大学)から引き続き希少・未診断眼疾患患者を収集し、更なる地域の医療連携を意識した診療体制を構築する。希少な眼疾患患者を検出・収集するには全国の眼科クリニックから収集出来るような地域の医療連携が重要である。その為に本研究の実施について情報発信を行う。日本医療研究開発機構難治性疾患実用化事業の「成人における未診断疾患に対する診断プログラムの開発に関する研究」によるネットワークも利用して、希少・未診断眼疾患患者の収集の説明や収集対象患者について情報提供を実施し、各地区の眼科クリニックからも検体収集が出来る診療体制の構築も検討する。(2)遺伝子変異探索:(1)により新たに収集した希少・未診断眼疾患患者に対してターゲットシークエンス解析を実施する。また本年度、新たに設計した遺伝性眼疾患パネルでも疾患原因変異を同定出来なった症例に対しては全エクソーム解析を実施する。(3)情報の共有できる体制の構築:(1), (2)で得られたデータを蓄積し、臨床情報と遺伝情報を統合して代表者と分担者の間でデータ共有を検討する。(4)全エクソーム解析により新規の原因遺伝子が同定できた際は、代表者と分担者で情報共有して新たな疾患概念を確立する。

そこで本研究はわが国の希少・未診断眼疾患患者に対して地域網羅的な診療体制を構築して患者収集を行い、NGS用いた遺伝子変異探索から診断法の開発を行う。本年度は浜松医科大学(東海・北陸地区)と国立成育医療研究センター(関東地区)より希少眼疾患患者の収集を行った。結果、浜松医科大学より若年発症の網膜色素変性症患者を4家系5症例、成育医療研究センターより色素失調症患者を4家系4例収集できた。若年発症網膜色素変性症患者に関しては既に収集済みの症例を含めて既知の網膜色素変性の原因遺伝子を対象としたターゲットシークエンス解析を実施している。色素失調症患者に関してはサンガー法を用いて既知原因遺伝子IKBKGの変異解析を実施している。上記方法にて疾患原因変異が得られなかった症例に対しては全エキソーム解析を予定している。本研究は、わが国の希少・未診断眼疾患患者に対する地域モデル的な診療体制を構築して患者収集を行い、NGS用いた遺伝子変異探索から診断法の開発を行う。その為、本年度は以下の研究を実施した。(1)診療体制の構築:浜松医科大学(東海・北陸地区)、国立成育医療研究センター(関東地区)を受診した「眼において一元的に説明できない臨床所見を長期に渡って有し、生活に支障がある症例、かつ、なんらかの遺伝子異常が疑われる(家系に類似した病状が認められる場合を含む)症例」を収集対象とした。また、本研究では未診断眼疾患患者だけではなく、既知の眼疾患の非典型例患者も収集対象とした。患者と家族には、倫理規定に基づき遺伝子検査について十分な説明を行い、インフォームドコンセントが得られた場合にのみ検体(末梢血または唾液)を採取し、DNAの抽出を行う。患者より検体を採取する際に可能な限り家族の検体も同時に収集した。(2)遺伝子変異探索:使用機器は、本学先進機器共用推進部の次世代シークエンサーMiSeq(イルミナ社)を使用した。本研究では様々な眼疾患患者の検査に対応できるように既知の遺伝性網膜疾患原因遺伝子に加えて、眼形態形成異常の原因遺伝子(原因遺伝子候補を含む)を解析対象とした遺伝性眼疾患パネルの設計を計画した。変異解析する遺伝子は、遺伝性の網膜関連疾患の原因遺伝子データベースRetNet(https://sph.uth.edu/retnet/)またはヒト遺伝子変異データベース(HGMD)に記載されている遺伝子から111個を選択した。サンプルライブラリーの作成は、HaloPlex Target Enrichment kit(アジレント社)を使用した。MiSeq用のシークエンス試薬はMiSeqReagent Kit v2 300 cycle (イルミナ社)を使用した。臨床的な眼所見を有しながら通常の医療の中で診断に至る事が困難な患者(未診断眼疾患患者)は、複数の医療機関を受診しても原因がわからず治療法も見つからないまま長期に渡って様々な症状に悩まされている。これら未診断眼疾患患者は、通常の眼科検査を適切に行うことによって診断可能な場合もあるが、症例数が少なく診断が困難な希少眼疾患患者のこともある。近年、次世代シークエンサー(NGS)と呼ばれる機器の開発により、様々な疾患の原因遺伝子を同定する事が可能となった。
反応拡散方程式系における拡散の役割と爆発の関係について

本研究では,拡散の役割を調べるために,反応拡散系における拡散と非線形性の関係を重点的に調べている.特に爆発問題と拡散の役割を重視して研究している.昨年度に引き続き次の3つのテーマを中心に研究を行ってきた.1.拡散誘導爆発解の爆発指数2.空間2次元における反応拡散系の極限問題3.拡散と非線形拡散の関係テーマ1は,線形項を導入することによって起きる線形誘導爆発問題の爆発指数および拡散誘導爆発指数を数値計算によってそれぞれ求め,興味深い結果を得た.しかし,数学的な証明を付けることにはまだ成功していない.テーマ2については,2つの側面からアプローチを行った.1つは,界面方程式の運動を記述するのに基本的であると思われる進行波解についての研究,もう1つは,別の種類に極限問題を導出するための予備的な研究である.前者については進行波解の厳密解を求め,すべての進行波解を決定することに成功した.これは,2000年に論文として出版された.また,現在,その進行波解の大域的漸近安定性を調べ,論文として投稿中である.後者については,パルス型界面による相転移問題を考えるため,パルス進行波解の厳密解の構成を行った.テーマ3については,反応拡散系と非線形拡散を含む方程式系との関係を調べている.これによって,反応拡散系によって非線形拡散を含む方程式系が近似できることが分かった.現在,これについては,論文を作成中である.本研究では,拡散の役割を調べるために,反応拡散方程式系における拡散の役割を重点的に調べている.特に爆発問題との関係を重視して研究している.また,通常予想されてこなかった意外な側面の発見を行い,それによって拡散のもつ性質を外延しようと試みてきた.今年度は,次の3テーマを中心に研究を行ってきた.1.反応拡散方程式系の自己相似解の構造2.拡散の役割と拡散誘導現象3.拡散律速凝集と反応拡散方程式系テーマ1の一部として,非線形楕円型方程式の解の分岐を調べた研究を論文として発表した.テーマ1と3は,反応拡散方程式系の解構造全体を調べるという目的のため,あるパラメータを含む反応拡散方程式系の極限方程式系の導出という問題にとらえなおした.テーマ3との関連で自由境界値問題と反応拡散方程式系との関係を調べて,論文投稿の準備を現在進めている.拡散誘導現象は,拡散の効果によって爆発しない常微分方程式系が爆発することがあることを結論づける興味深い結果である.拡散誘導現象の中で,拡散がどのような役割をしているのか調べるために,現在様々な方程式系について拡散誘導現象の有無を調べている.また,拡散誘導現象が起きる反応拡散方程式系において,爆発の起きる付近に注目した極限の方程式系の導出などを試みている段階である.本研究では,拡散の役割を調べるために,反応拡散系における拡散と非線形性の関係を重点的に調べている.特に爆発問題と拡散の役割を重視して研究している.昨年度に引き続き次の3つのテーマを中心に研究を行ってきた.1.拡散誘導爆発解の爆発指数2.空間2次元における反応拡散系の極限問題3.拡散と非線形拡散の関係テーマ1は,線形項を導入することによって起きる線形誘導爆発問題の爆発指数および拡散誘導爆発指数を数値計算によってそれぞれ求め,興味深い結果を得た.しかし,数学的な証明を付けることにはまだ成功していない.テーマ2については,2つの側面からアプローチを行った.1つは,界面方程式の運動を記述するのに基本的であると思われる進行波解についての研究,もう1つは,別の種類に極限問題を導出するための予備的な研究である.前者については進行波解の厳密解を求め,すべての進行波解を決定することに成功した.これは,2000年に論文として出版された.また,現在,その進行波解の大域的漸近安定性を調べ,論文として投稿中である.後者については,パルス型界面による相転移問題を考えるため,パルス進行波解の厳密解の構成を行った.テーマ3については,反応拡散系と非線形拡散を含む方程式系との関係を調べている.これによって,反応拡散系によって非線形拡散を含む方程式系が近似できることが分かった.現在,これについては,論文を作成中である.
次世代電気自動車用インホイール駆動システムに関する研究

本研究は,申請者が提案した新型インホイール駆動システムの性能検証と設計を行うものである。本研究を実施することによって,提案システムを用いた場合では,従来のインホイールモータシステムの欠点であったバネ下荷重増加の問題を解決し,乗り心地や接地性を改善できることが数値シミュレーションより確認できた。さらに,提案システムではモータのトルク反力を用いることで車体のピッチ角変化も抑制できることができ,新たな付加価値を持ったシステムであることが確認できた。一方,遺伝的アルゴリズムを用いた設計法を構築し,それを用いることで,将来の試作検証に向けた基本設計を行うことができた。提案システムには様々な利点があり,それを用いると環境性能と快適性などを高いレベルで両立する電気自動車が実現できる可能性がある。高性能な電気自動車を提供することで,電気自動車普及の促進に貢献し,地球環境を大きく改善できると考える。本研究によって,提案システムの有効性の確認と基本設計を行うことができたため,今後,試作機を製作し実験的に提案システムの性能を検証していきたい。高性能電気自動車を実現するための第一歩として、提案インホイール駆動システムの有効性を検証することが目的である。その提案駆動装置は、従来のインホイール駆動システムのばね下荷重増加の問題点を解決するものである。この目的に対して、数値シミュレーションを用いて提案駆動システムの性能検証を行った。その結果、提案駆動システムを用いた場合、ばね下荷重増加の問題点を解決し、種々の性能(乗り心地、車輪と路面との接地性)を改善できることがわかった。本年度の具体的な研究成果を以下に述べる。1.提案インホイール駆動システムと従来のインホイール駆動システムそれぞれの簡単な運動方程式を構築した。その運動方程式を解くことによって、様々な路面を想定した振動をそれに与えた場合の、車体の変位を求めた。それぞれの結果を比較検証することで、車体の振動低減の点で提案インホイール駆動システムが有効であることがわかった。2.上記1の運動方程式では考慮していなかった条件(車輪の回転、車輪と路面との接地、車体の水平方向の並進運動)を追加した詳細なシミュレーションモデルを構築し、その機構解析を行った。その解析には汎用の機構解析ソフトウェアを用いた。車体の上下方向の加速度の周波数解析から乗り心地を、車輪と路面との接地時間から接地性を評価した。その結果、提案インホイール駆動システムでは乗り心地と接地性を改善できることがわかった。さらに、車輪の回転力が車体の上下運動に及ぼす影響を明らかにすることができ、モータ制御系を設計するための知見を得ることができた。本年度の目的は、試作を目的とした提案インホイール駆動システムの設計を行うことである。前年度(平成21年度)は、提案システムの基本原理を確認し、その有効性の検証を行った。その結果、提案システムを用いると、乗り心地などが改善できることが確認できた。一方、提案システムはその構造上、駆動モータの発生トルクが車体の上下運動に影響を与える構造となっており、その影響についても数値シミュレーションによって確認した。これらを踏まえ、本年度は以下を行った。1.前後車輪に提案インホイール駆動システムを用いた2車輪のシミュレーションモデルを構築した。このモデルを用いたシミュレーションから、提案システムの有効性の検証を行った。その結果、乗り心地が改善できることが確認できた。さらに、モータのトルクを制御することで、車両の加減速時のピッチ角変化を低減できることが確認できた。2.遺伝的アルゴリズムと数値シミュレーションによって、提案システムの設計パラメータ(スプリングレートなど)を設計する手法を構築し、それを用いることで、提案システムに最適な設計パラメータを決定することができた。本研究から、提案システムを用いると、従来のインホイールモータシステムの欠点であったバネ下荷重増加による乗り心地の悪化を改善できるとことが確認できた。また、車体のピッチ角変化も抑制でき、新たな付加価値を持ったシステムであることが確認できた。さらに、提案システムに関する主要設計パラメータが設計できたことによって、試作検証に向けた有効な知見を得ることができた。