hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
位相幾何学における計算問題の計算量解析

結び目は円周の3次元空間への埋め込みで,絡み目は複数の円周の3次元空間への埋め込みである.結び目と絡み目は辺にラベルの付いた平面グラフで表現できることが知られており,計算幾何学やグラフアルゴリズムと密接に関連している.本研究の目的は,位相幾何学における計算問題の計算構造を明らかにし,その計算量を解明することである.2-bridge絡み目とclosed 3-braid絡み目は,もっとも基本的な絡み目型である.Montesinos絡み目は,2-bridge絡み目のある種の一般化であり,また,Pretzel絡み目のある種の一般化でもある.本研究では,特に,これらの絡み目型に対して,Jones多項式を高速に計算するアルゴリズムの設計を行った.2-bridge絡み目とclosed 3-braid絡み目に対しては,以前提案したアルゴリズムの実行時間を精緻に解析した.Montesinos絡み目に対しては,Montesinosダイアグラムに対応するTaitグラフを入力とし,そのTaitグラフを整数列の列による表現に変換する線形時間アルゴリズムと,整数列の列による表現からJones多項式を計算するアルゴリズムを設計し,結果として,Montesinos絡み目のJones多項式は,入力ダイアグラムの交点数をnとすると0(n^2 log n)時間で計算可能であることを示した.また,Montesinos絡み目に対応するTaitグラフの特徴付けを行った.このことにより,頂点数nのTaitグラフが入力されるとMontesinos絡み目に対応するかどうかをnの線形時間で計算するアルゴリズムを示した.この際,入力されるTaitグラフには制限はない.特定の絡み目型に対して,Taitグラフの認識やJones多項式の計算を高速に行うアルゴリズムを示すことに成功したが,このようなアルゴリズムが存在する絡み目型の特徴付けは今後の課題の一つである.結び目は円周の3次元空間への埋め込みで,絡み目は複数の円周の3次元空間への埋め込みである.結び目と絡み目は辺にラベルの付いた平面グラフで表現できることが知られており,計算幾何学やグラフアルゴリズムと密接に関連している.本研究の目的は,位相幾何学における計算問題の計算構造を明らかにし,その計算量を解明することである.2-bridge絡み目とclosed 3-braid絡み目は,もっとも基本的な絡み目型である.Montesinos絡み目は,2-bridge絡み目のある種の一般化であり,また,Pretzel絡み目のある種の一般化でもある.本研究では,特に,これらの絡み目型に対して,Jones多項式を高速に計算するアルゴリズムの設計を行った.2-bridge絡み目とclosed 3-braid絡み目に対しては,以前提案したアルゴリズムの実行時間を精緻に解析した.Montesinos絡み目に対しては,Montesinosダイアグラムに対応するTaitグラフを入力とし,そのTaitグラフを整数列の列による表現に変換する線形時間アルゴリズムと,整数列の列による表現からJones多項式を計算するアルゴリズムを設計し,結果として,Montesinos絡み目のJones多項式は,入力ダイアグラムの交点数をnとすると0(n^2 log n)時間で計算可能であることを示した.また,Montesinos絡み目に対応するTaitグラフの特徴付けを行った.このことにより,頂点数nのTaitグラフが入力されるとMontesinos絡み目に対応するかどうかをnの線形時間で計算するアルゴリズムを示した.この際,入力されるTaitグラフには制限はない.特定の絡み目型に対して,Taitグラフの認識やJones多項式の計算を高速に行うアルゴリズムを示すことに成功したが,このようなアルゴリズムが存在する絡み目型の特徴付けは今後の課題の一つである.本研究では、位相幾何学における計算問題のうち,結び目及び絡み目の分類,結び目及び絡み目の不変量の決定,空間グラフの分類に関する計算構造を明らかにし,その計算量を解明することを研究目的としている.結び目の自明性判定問題がNP∩co-NPに属するという予想を解決することは本研究の目的の1つである.結び目・絡み目・空間グラフはいずれも3次元空間に埋め込まれた折れ線として表すことが可能である.本年度は,研究計画に従い,自明性判定問題の計算量解析を支援するソフトウェアの開発(フェーズI)を行った.この支援ソフトウェアは,GUI上でダイアグラムを描くと,描いたダイアグラムに対応する絡み目を十分詳細に三角分割された空間の1-骨格として表現する.また,結び目の近傍を2回重心細分した後の近傍を抽出することも可能である.来年度以降,各種判定アルゴリズムを実装する計画であるが,本ソフトウェアの開発により基盤が整ったといえる.絡み目のJones多項式の最高次数を決定する問題が計算量クラスC=Pに属することを示すことも,本研究の目的の1つであるが,その目的と関連して,本年度は,グラフのTutte多項式や彩色多項式の最高次数の決定や係数の決定,また,これらの多項式不変量の特定の点における値の評価や正負の判定問題などに関する先行研究を研究計画に従い調査した.残念ながら調査に留まり顕著な知見を得ることができなかったが,それらには重要な未解決問題も多く,来年度はそれらの解決を目指す.結び目は円周の3次元空間への埋め込みで,絡み目は複数の円周の3次元空間への埋め込みである.結び目と絡み目は辺にラベルの付いた平面グラフで表現できることが知られており,計算幾何学やグラフアルゴリズムと密接に関連している.

本研究の目的は,位相幾何学における計算問題の計算構造を明らかにし,その計算量を解明することである.昨年度までに,2-bridge絡み目,および,closed 3-braid絡み目に対してJones多項式を高速に計算するアルゴリズムを提案した.Montesinos絡み目は,2-brige絡み目のある種の一般化であり,また,Pretzel絡み目のある種の一般化でもある.本年度は,Montesinos絡み目のJones多項式を計算する高速なアルゴリズムを提案した.このアルゴリズムは,Montesinosダイアグラムに対応するTaitグラフを入力とし,そのTaitグラフを整数列の列による表現に変換する線形時間アルゴリズムと,整数列の列による表現からJones多項式を計算するアルゴリズムからなり,結果として,Montesinos絡み目のJones多項式は,入力ダイアグラムの交点数をnとするとO(n^2 log n)時間で計算可能である.このように,高速にJones多項式を計算できる絡み目型を増やすことに成功しており,また,Taitグラフの木幅が定数に限定したダイアグラムに対して,多項式時間でJones多項式を計算できることは知られている.しかし,例えば,O(n^2 log n)時間でJones多項式を計算できる絡み目型の特徴付けはなされていない.これは,来年度の課題の一つである.結び目は円周の3次元空間への埋め込みで,絡み目は複数の円周の3次元空間への埋め込みである.結び目と絡み目は辺にラベルの付いた平面グラフで表現できることが知られており,計算幾何学やグラフアルゴリズムと密接に関連している.本研究の目的は,位相幾何学における計算問題の計算構造を明らかにし,その計算量を解明することである.昨年までに,2-bridge絡み目,closed 3-braid絡み目,および,Montesinos絡み目に対してJones多項式を高速に計算するアルゴリズムを提案した.Montesinos絡み目は,2-brige絡み目のある種の一般化であり,また,Pretzel絡み目のある種の一般化でもある.本年度は,Montesinos絡み目に対応するTaitグラフの特徴付けを行った.このことにより,頂点数nのTaitグラフが入力されるとMontesinos絡み目に対応するかどうかをnの線形時間で計算するアルゴリズムを示した.この際,入力されるTaitグラフには制限はない.このように,特定の絡み目型に対して,Taitグラフの認識やJones多項式の計算を高速に行うアルゴリズムを示すことに成功した.このようなアルゴリズムが存在する絡み目型の特徴付けは今後の課題の一つである.
妊娠成立における低酸素および低酸素応答の生理的意義

着床前のヒト子宮内膜表面は低酸素状態であることが報告されている。低酸素の際の主要な転写調節因子である低酸素誘導因子HIFの着床時の子宮における機能はこれまで不明であったため、子宮および胚の低酸素応答の重要性をin vivoの実験系で検討した。研究の結果、着床時のマウス子宮内膜が低酸素であること、HIF2aが妊娠初期の子宮内膜の低酸素を調節する機能的に主要なHIFであり、脱落膜形成およびその後の妊娠維持に重要であることが示された。本研究の成果は、将来の不妊症の病態解明や避妊薬の開発、妊娠高血圧症候群などの周産期合併症の原因解明・早期診断・治療につながる基礎データとなると考えられる。胚が子宮内膜管腔上皮に接着し、トロホブラスト(栄養膜細胞)が子宮内膜間質に浸潤・分化し、子宮内膜における血管新生が活性化され、分化した絨毛外栄養膜細胞と子宮内膜由来の血管内皮細胞によって血管が形成され、子宮からの血液が胎盤・胎児に届くようになると、胎児・胎盤は相対的に高酸素状態になる。低酸素の際の主要な転写調節因子である低酸素誘導因子HIFの着床時の子宮における機能はこれまで不明であったため、本研究では、低酸素であることが正常な着床や胚発育に重要であるという仮説のもと、子宮および胚の低酸素応答の重要性をin vivoの実験系で検討した。着床時のマウス子宮内膜が低酸素であることを低酸素プローブPimonidazoleを用いて確認した。受精卵の近傍の子宮内膜上皮および間質において、着床直前から着床直後にかけての子宮は低酸素であることが明らかとなった。次に子宮特異的HIF1a・HIF2aが欠損したマウス(Hif1a-loxP;Pgr-creおよびHif2a-loxP;Pgr-cre)を作成し妊娠の表現型を検討した。HIF1a欠損マウスでは分娩仔数に変化がなかったが、HIF2a欠損マウスではDay5で着床は認められるものの、Day8で着床部位が小さく、Day12ではすべてのマウスで流産した。HIF2aが子宮内膜間質細胞(脱落膜細胞)に局在していることとあわせると、HIF2aが妊娠初期の子宮内膜の低酸素を調節する機能的に主要なHIFであり、脱落膜形成およびその後の妊娠維持に重要である可能性が示された。本研究により、妊娠時の子宮内膜の低酸素およびHIF2誘導が正常な胚の発育や妊娠に必須であることが明らかとなった。産婦人科学、生殖医学、生殖生物学
真空インターフェースを目指したプラズマウィンドウの基盤技術開発

アーク放電を利用したプラズマウィンドウは大きな排気系なしに大気と真空を隔離する革新的インターフェースである.本研究ではカスケード型プラズマをベースとした放電源を製作し,実用的プラズマウィンドウを開発することを目的とした.装置サイズは直径120 mm,長さ100 mm,重量は15 kg以下である.開発した放電源を用いることで50 A放電にて大気側・真空側圧力比約3桁の圧力勾配を発生させることに成功した.この値は世界最高値であるが,現実的なプラズマウィンドウとして圧力比5桁を指標としているため,さらに一桁高い値が要求される.これには電流を100Aまで増大させることで対応できる.金属のように大気と真空を隔てる圧力隔壁となる一方,荷電粒子や光は自由に通過できる魔法のような物質を生み出すのがプラズマウィンドウである.このバーチャルな壁は高気圧アーク放電により実現される.本研究ではプラズマウィンドウとしてこれまで採用されてきた電極構造を大幅に見直すことにより,大気と真空(1mTorr)の圧力勾配を僅か120 mmの距離で実現する小型・長時間運転可能な装置を開発する.実用化すれば,電子ビーム溶接やイオン注入,エッチングが大気中で可能になり,さらには軟X線顕微鏡に適用すれば生きたまま細胞観測ができる強力な研究手法を提供できる.今年度は新たに従来の半分程度の大きさのカスケードアーク放電源を設計・製作した.その製作コストはアイントホーヘン工科大の1/10程度である.低コストの最大の要因は高価な無酸素銅を一切使用せず,熱負荷に曝される電極にはモリブデンを用いたことにある.大気圧と真空との高性能圧力隔壁を実現するため電極径は3mmとし,すべての電極は5気圧水冷にて冷却している.また,放電電流は電源を増設することにより,これまでの20Aから最大100Aまで可能とした.実用的なプラズマウィンドウには磁場印加は装置の大型化に繋がるため,無磁場環境下でプラズマを発生させる方式とした.アルゴンにて放電をスタートさせたところ,自己加熱にて陰極温度を熱電子放出可能な条件まで瞬時に移行することが判明した.このことは補助電源が不要になるため,プラズマウィンドウの低コスト化に向けた大きな前進である.また,装置特性で最も重要な大気側と真空側の圧力隔壁性能であるが,僅か30Aの放電電流で大気側1480mbarに対し真空側0.46mbarを実現し,その圧力比30000という極めて高い数値が得られた.これは世界最高性能の値である.当初考えていた電極長さ120mmよりも短い100mmの装置において,且つ,放電電流も100Aではない僅か30Aで,当初の目標値以上の大気側・真空側圧力比30000を実現できた.総合的に判断すると目標の10倍程度の圧力隔壁を実現できるはずである.大気圧アーク放電を利用したプラズマウィンドウは大きな差動排気系なしに大気と真空を隔離する一方,荷電粒子や軟X線に対しては透過率が高い革新的インターフェースとして期待されている.我々はこのプラズマウィンドウを大気中での電子ビーム溶接や軟X線透過窓として活用することを考えている.本研究は,定常高密度アークプラズマを発生させるため,カスケードアーク放電のひとつであるTPD (Test Plasma by Direct current)型プラズマをベースとした放電源を製作し,実用的プラズマウィンドウ装置を開発することを目的とする.TPD型放電源を小型化し且つ電子温度1eV以上,密度1e16/cc以上の定常高密度プラズマを発生させるため,新たに装置の設計・製作を行った.放電部サイズは直径:120mm,長さ:100mm,重量:15kg以下である.放電ガスはArで,放電部圧力は5100 kPaとした.プラズマウィンドウ性能は放電特性,電子温度密度計測により調べた.なお,温度・密度計測には可視分光器を用いた.開発したアーク放電源を用いることで放電電流50Aにて大気側・真空側圧力比4桁の圧力勾配を発生させることに成功した.現実的なプラズマウィンドウは圧力比5桁以上の実現が不可欠と考えられているため,さらに一桁高い値が要求される.これには放電電流を100Aとすることで目標値を達成できると考えている.一方,プラズマパラメータは分光スペクトル解析により,陽極で温度1eV,電子密度2e16/cc,電離度は約4%と評価された.圧縮性流体力学によると陽極出口では流れが音速(Mach number=1)で密度が約半分に低下することを考えると,放電チャンネル内の密度は5e16/cc以上と考えられる.従って,放電電流増大により容易に1e17/cc以上の高密度プラズマ発生の目途が立った.アーク放電を利用したプラズマウィンドウは大きな排気系なしに大気と真空を隔離する革新的インターフェースである.本研究ではカスケード型プラズマをベースとした放電源を製作し,実用的プラズマウィンドウを開発することを目的とした.装置サイズは直径120 mm,長さ100 mm,重量は15 kg以下である.開発した放電源を用いることで50 A放電にて大気側・真空側圧力比約3桁の圧力勾配を発生させることに成功した.この値は世界最高値であるが,現実的なプラズマウィンドウとして圧力比5桁を指標としているため,さらに一桁高い値が要求される.これには電流を100Aまで増大させることで対応できる.当初の目標値を大幅に上回るプラズマウィンドウの開発に成功している.ただし,長時間運転に対する課題が残っている.

実際,開発した装置の形状・寸法,材質は必ずしも最適化されておらず,放電の持続時間は現時点では15分が限界である.この最大の原因は絶縁部品の材質選定を誤ったためである.今後,より高融点材の材質へと変更することで長時間運転,具体的には連続200時間稼働を一つの指標として開発を進めていく.プラズマ工学
カルカリアス堆積地盤の力学特性とその支持力算定法への適用

世界の海洋の3分の1の海底地盤は、カルカリアス堆積物でおおわれている。1980年代半ば以降、カルカリアス堆積地盤上に構造物を建造するケースが増加し、カルカリアス堆積物に関する地盤工学的な立場での研究が活発に行われるようになってきた。特に、オーストラリアや英国においてこの種の地盤を対象とした研究が活発に議論されている。これらの研究の多くは、再構成されたカルカリアス堆積物を対象とするものがほとんどで、自然堆積土特有の固結力を取り扱ったものがきわめて少ないのが現状である。また、要素的な力学特性から地盤全体の支持力特性を包括的に取り扱う研究が十分なされているとはいえない。本研究では、固結力の有無や大小が、その材料の力学特性にどのような影響を与えるかといった、基本的かつミクロ的なメカニズムを追求することを主眼に置いて、以下のような具体的な点を明らかにすることを目的とした。(1)カルカリアス砂の単粒子強度特性と集合体としての圧縮特性(2)固結力を有する材料の割裂強度特性と力学持性の把握(3)カルカリアス堆積物の変形および強度特性を表現可能なモデルの開発実験結果に基づいてカルカリアス砂の変形および強度特性を表現可能なモデルの開発を行った。提案する構成モデルは、カルカリアス堆積地盤の特徴である固結力や粒子破砕の影響を表現可能なものである。また、強度特性を評価する破壊基準モデルも合わせて提案した。これは、一般的な固結林料への提案が見込まれるものへ発展する可能性があり、より工学的に有用性の高いものとなると推察される。(4)有限要素解析コードの確立有限要素解析コードが、一般的な有限要素法解析に提案モデルを導入することで確立される。これにより、カルカリアス堆積地盤のように固結力を有し、拘束圧の増加により粒子破砕の影響を顕著に受ける地盤の境界値問題が解析的に検討できるものと考えられる。特に、カルカリアス堆積地盤の支持力発現メカニズムに与える、固結力、層厚、深度などの影響が議論できるものといえる。この堆積物は、脆弱な粒子からなり、また、ある程度固結力をもつことが知られている。これまでの土質力学および地盤工学の分野において基礎となる考え方のほとんどが、堅固な粒子からなる地盤を対象として体系づけられてきた。そのため、カルカリアス堆積地盤については、堅固な粒子からなる地盤を対象とした従来の支持カ評価手法では十分評価できないといえる。本年度、本研究では、海底堆積物であるカルカリアス砂の変形および強度特性の把握することを目的として、具体的には以下のような検討を行った。(1)一次元圧縮挙動の把握カルカリアス堆積地盤の初期応力環境を把握する上で、かつ特に深い基礎の先端付近の応力状態と一次元圧縮状況に関連があるという点で、一次元圧縮挙動を実験的に検討した。

一次元圧縮挙動から得られる知見は、簡単な試験であるという意味で工学的に利用価値の高いものといえる。(2)せん断挙動に与える固結力の影響現有する低圧、中圧、高圧三軸試験機を用いて、固結カの有無および大きさが力学特性に与える影響を把握した。(3)せん断挙動に与える主応力方向の影響現有する中空ねじりせん断試験機を用いて、一般応力条件下における力学特性の把握を行うとともに、粒子形状を現有する画像解析処理システムを用いて把握し、力学特性と粒子形状との関連性についても検討した。世界の海洋の3分の1の海底地盤は、カルカリアス堆積物でおおわれている。1980年代半ば以降、カルカリアス堆積地盤上に構造物を建造するケースが増加し、カルカリアス堆積物に関する地盤工学的な立場での研究が活発に行われるようになってきた。特に、オーストラリアや英国においてこの種の地盤を対象とした研究が活発に議論されている。これらの研究の多くは、再構成されたカルカリアス堆積物を対象とするものがほとんどで、自然堆積土特有の固結力を取り扱ったものがきわめて少ないのが現状である。また、要素的な力学特性から地盤全体の支持力特性を包括的に取り扱う研究が十分なされているとはいえない。本研究では、以上のことを踏まえ以下の点について実験的かつ解析的に検討するものである。(1)海底堆積物であるカルカリアス砂の変形および強度特性の把握(2)カルカリアス砂の変形および強度特性を表現可能な構成モデルの開発とFEMコードの確立(3)カルカリアス堆積地盤の支持力発現メカニズムの把握この中で、平成12年度においては、特に以下の点に絞って検討を行った。・固結土の力学特性の把握現有する低圧、中圧、高圧三軸試験機を用いて、固結力の有無および大きさが力学特性に与える影響を把握した。特に粒子間の結合力の損傷と固結土の拘束圧依存性に着目して実験結果を考察している。・固結土の力学特性を表現可能な構成モデルの開発昨年度、および本年度の一連の実験結果に基づいて、固結土の力学特性を表現可能な構成モデルの開発に必要な項目を検討した。ここでは、土内部のミクロな粒子間結合力の体積平均として表される内部平均応力を用いて、個々の結合力の損傷の結果としての内部平均応力の減少が土に付加される仕事量と密接な関係があることを見出した。この内部平均応力を用いた構成モデルが固結土の支持力問題を検討する上で重要であることが示唆される。平成13年度においては、特に以下の点に絞って検討を行った。
昆虫培養細胞系における昆虫RNAウイルスの遺伝子発現調節機構の解明

昆虫RNAウイルスであるカイコ細胞質多角体病ウイルス(BmCPV)の寄生及び非寄生昆虫培養細胞における遺伝子発現を研究計画に従って検討し、以下のような知見を得た。(1)転写および複製レベルの比較カイコ由来BmN4細胞およびEuxoa scandens由来Es細胞にBmCPVを感染させ、ウイルス二本鎖RNAの検出を行ったところ、いずれの昆虫細胞においても、BmCPVのウイルスRNAが転写および複製されていることが判明した。(2)翻訳レベルの比較BmCPV感染BmN4細胞とEs細胞ウエスタンロット分析したところ、前者では、ポリヘドリン遺伝子産物が検出され、後者では検出されず、したがって、非寄主細胞では、ウイルス遺伝子のうち少なくともポリヘドリン遺伝子が翻訳されないことが判明した。(3)ウイルス増殖の比較BmCPV感染BmN4細胞とEs細胞をそれぞれ電子顕微鏡観察した結果、前者では、正常なウイルス粒子と多角体の形成が確認されたが、後者では、いずれも観察されず、細胞内に異常な膜状構造物が認められ、非寄主細胞におけるウイルス感染との関係が示唆された。(4)遺伝子発現調節因子の検索BmCPVのRNAをウサギ網状赤血球由来のin vitro翻訳系で翻訳させたところ、BmN4細胞では大量に翻訳されるポリヘドリン遺伝子産物の量が他のウイルス遺伝子産物の量に比べ非常に少なかった。したがって、寄主であるカイコ細胞内には、ポリヘドリン遺伝子の翻訳促進因子が存在する可能性が示唆された。これら本研究の成果は、日米セミナー(平成6年11月、京都工芸繊維大学にて開催)において発表され、その内容は平成7年度中に出版される予定である。
歯周炎症抑制の標的蛋白としてのカベオリンー１と可溶性ｇｐ１３０の有用性

IL-6は歯周病の炎症病態を増悪させるサイトカインであり,歯周病病巣における歯肉線維芽細胞の動態について,IL-6の作用を中心に解明してきた。これまで,IL-6は歯肉線維芽細胞の血管内皮細胞増殖因子(VEGF)やカテプシン産生を亢進することが明らかにされている。本研究では,これまで得られた知見をもとに,細胞内標的分子として細胞膜蛋白カベオリン-1,細胞外標的因子としてIL-6刺激伝達分子である可溶性gp130(sgp130)に着目し,その炎症抑制効果を検討する。最終的にはIL-6をとりまく歯周炎症のメカニズムを解明し,その制御を目指すことを目標として研究を進めてきた。これまでの研究の実施状況を報告する。培養実験において,ヒト歯肉線維芽細胞におけるIL-6誘導性のカテプシンBとLの産生にはカベオリン-1が関与しており,総カテプシンBとLの細胞内蓄積における刺激伝達系にはこれまでの報告と同様にJNKが,分泌にはJNKのみならずp44/42MAPKも関与していることが明らかとなった。動物実験において,マウス微弱炎症モデル(IL-6炎症モデル)を作成した結果,血清中IL-6濃度が上昇するとともに,血清中の前駆体カテプシンBとLの濃度は低下し,血清中のカテプシンBとLの濃度が上昇した。臨床的検討において,歯周病患者群において,健常者群と比較した場合,血清中の前駆体および活性型カテプシンB濃度が上昇した。歯周病患者群の中には,血清中の前駆体カテプシンB濃度が著明に上昇しているものがみられた。以上のことから,カテプシンBが歯周炎症に関与しており,将来,カベオリン-1やsgp130を標的としたIL-6による歯周病悪化を抑制制御し得る可能性を示唆した。さらには,IL-6がもたらす結合組織での炎症メカニズムの解明につながると考える。IL-6は歯周病の炎症病態を増悪させるサイトカインであり,これまで,歯周病病巣における歯肉線維芽細胞の動態について,IL-6の作用を中心に解明してきた。本研究では,これまで得られた知見をもとに,細胞内標的分子として細胞膜蛋白カベオリン-1,細胞外標的分子としてIL-6刺激伝達分子である可溶性gp130(sgp130)に着目し,その炎症抑制効果を検討する。最終的にはIL-6をとりまく歯周炎症のメカニズムを解明し,その制御を目指すことを目標として研究をすすめてきた。平成23年度における研究の実施状況を報告する。1.歯肉線維芽細胞におけるIL-6誘導性カテプシン分泌にカベオリン-1が及ぼす影響の解析IL-6は,歯肉線維芽細胞の前駆体カテプシンBとLの分泌を促進した。カベオリン-1発現を抑制すると前駆体カテプシンBとLは減少した(p<0.05)。2.歯肉線維芽細胞におけるIL-6誘導性カテプシン分泌の刺激伝達系におけるカベオリン-1の影響p42/44MAPKを阻害すると前駆体カテプシンBの分泌のみ減少した(p<0.05)。

JNKを阻害すると前駆体カテプシンBとLの両方の分泌が抑制された(p<0.05)。以上のことから,ヒト歯肉線維芽細胞におけるIL-6誘導性のカテプシンBとLの産生にはカベオリン-1が関与しており,総カテプシンBとLの細胞内蓄積における刺激伝達系にはこれまでの報告と同様にJNKが,分泌にはJNKのみならずp44/42MAPKも関与していることが明らかとなった。このことは,IL-6がもたらす結合組織での炎症メカニズムの解明につながるとともに,将来のカベオリン-1を標的としたIL-6による歯周病悪化を抑制制御し得る可能性を示唆する。IL-6によって前駆体カテプシンの分泌が亢進されることだけでなく,カベオリン-1が関与していること,またその刺激伝達系まで明らかにすることができたことから,当初の予定通り進展していると言える。本研究では,これまでのin vitroの研究成果をもとに発展させた研究内容であり,歯周炎症抑制という目的を達成するためには,今後,in vivoでの研究条件を整え,研究をスタートさせる必要がある。より臨床サンプルに近い状況にするべく慢性微弱炎症モデルを構築して,より確実に目的達成を目指す。動物実験を行うにあたって,炎症を発症させる歯周病原細菌について為害性を検討する必要があり,適切な条件設定を決定しなければならない。C57BL6を用いた歯周病モデルの構築が難しい場合には,マウスの口蓋歯肉および皮下に注入する歯周病原細菌の量を調整する。また、細菌の投与間隔,投与期間を調整しながらその構築の成否を検討する。為害性を防ぐことができない場合にはそれに代わる方法を検討することも必要である。平成23年度の実験結果をもとに,平成24年度から臨床サンプルの解析を開始し,in vitro実験系およびin vivo実験系での解析を並行して行っていく。今後の研究方策として,マウスの歯周病モデルを構築するための予備実験を行い,その後は動物実験へと移行していく予定である。試薬や器具などの他,動物飼育などに関する物品が必要となる。また,本年度の研究結果を報告するため学会への参加も予定している。
同時発生する多種イオン・粒子の同時刻検出法の向上

目的表面からの粒子の脱離など,表面と粒子との相互作用の動的過程を解明するため,多種の脱離粒子を高速で同時計測する装置の開発を行った.成果1.真空排気系排気系は10年度においてほぼ完成し,11年度は排気のコンダクタンスを向上させ,新たにガス導入系を取り付けた.ターボ分子ポンプを用い,ベーキングなしで到達圧力は10^<-6>Paを実現した.2.分析部(1)イオン源タングステン・メッシュを円筒状に加工し,一回巻きのフィラメントでそれを囲んで,130eV程度の電圧で電子衝撃し,気相粒子をイオン化した.その背後に収束レンズを設けた.このときのヘリウムイオンの検出感度は,電子電流10μAあたり3.5・10^<-11>(A/Pa)であった.(2)検出部二次電子増倍管3個をイオンの軌道面に平行に並べて配置し,最大3種類のイオンを同時検出する設計とし,チャンネル・プレートを利用する前にひとまず簡易な検出素子で基本動作を検出した.(3)偏向磁石市販の小型イオンポンプに利用されている永久磁石を改造して90°偏向型の磁極を作製した.磁界の平均的な値は(1.46±0.02)×10^<-2>Tで,検出イオンは水素,水素分子,ヘリウムであった.(4)検出特性イオンの加速電圧を変えることで検出できるイオン種も変わるが,加速電圧が約40Vのとき,それぞれの増倍管に水素原子,水素分子,ヘリウムが検出された.出力信号は,サンプリング・オシロスコープによって高い時間分解で記録することができる.目的表面からの粒子の脱離など,表面と粒子との相互作用の動的過程を解明するため,多種の脱離粒子を高速で同時計測する装置の開発を行った.成果1.真空排気系排気系は10年度においてほぼ完成し,11年度は排気のコンダクタンスを向上させ,新たにガス導入系を取り付けた.ターボ分子ポンプを用い,ベーキングなしで到達圧力は10^<-6>Paを実現した.2.分析部(1)イオン源タングステン・メッシュを円筒状に加工し,一回巻きのフィラメントでそれを囲んで,130eV程度の電圧で電子衝撃し,気相粒子をイオン化した.その背後に収束レンズを設けた.このときのヘリウムイオンの検出感度は,電子電流10μAあたり3.5・10^<-11>(A/Pa)であった.(2)検出部二次電子増倍管3個をイオンの軌道面に平行に並べて配置し,最大3種類のイオンを同時検出する設計とし,チャンネル・プレートを利用する前にひとまず簡易な検出素子で基本動作を検出した.(3)偏向磁石市販の小型イオンポンプに利用されている永久磁石を改造して90°偏向型の磁極を作製した.磁界の平均的な値は(1.46±0.02)×10^<-2>Tで,検出イオンは水素,水素分子,ヘリウムであった.(4)検出特性イオンの加速電圧を変えることで検出できるイオン種も変わるが,加速電圧が約40Vのとき,それぞれの増倍管に水素原子,水素分子,ヘリウムが検出された.出力信号は,サンプリング・オシロスコープによって高い時間分解で記録することができる.1.分析方法発生している複数のイオン種や中性粒子の量的変化を同時観測して,時間とともにそれぞれがどのような移り変わりをするかを知るためには,電界や磁界を時間変化させ,質量対電荷比(M/e)を時間軸に対応させて質量の分析を行うか,あるいは,それらの飛行時間差を利用する方法などがある。これらのいずれの方法も,各種イオンを,ずれた時刻においてサンプリングしているわけで,同時刻の計測にならず,速い時間変化を示す現象の解明には満足な結果が得られない。本研究では,飛来する多種イオンの軌道を磁界によって分離し,各イオンの位置検出を行うことで同時刻の分析を可能にする。2.磁界の発生運動する粒子の向きが90゚変わるところで,その粒子が磁界から抜け出るよう,磁極の形を設計し作製した。磁石には,手頃なイオンポンプ用の永久磁石を利用した。イオンが入射してから抜け出るまで,イオンに均一な磁界がかかる事が必要である。磁束計を用いて磁界の均一性を測定したところ,イオンの通過する中心付近の磁界は±5%程度で残留気体の検出には使える。しかし,磁束密度が0.13×10^<-1>wb/m^2でやや低く,加速電圧などの実験条件に多少の無理があるので,磁束密度を2倍程度高めることを検討してゆく。3.真空排気系補助金の大半をポンプ,真空計などにあてて専用の排気系を組み立て,分析器の排気を行っている。分析計の真空容器をベーキングしない状態で,10^<-3>10^<-4>Paの真空を得ており,順調である。排気系には市販の四極子型残留気体分析器も併置した。これとの比較を取りながら,これからの開発を進めてゆく予定である。目的表面から励起された粒子の脱離の素過程を解明するため,多種の脱離粒子を高速で同時計測する装置の開発を行った.実施経過と得られた成果1.真空排気系排気系は昨年度においてほぼ完成し,今年度は排気のコンダクタンスを向上させ,新たにガス導入系を取り付けた.ターボ分子ポンプを用い,ベーキングなしで到達圧力は10^<-5> Paを実現した.

将来はゲート弁を用い,直結に近い配管を用いて一層の真空改善を予定している.2.分析部(1)イオン源タングステン・メッシュを円筒状に加工し,それを一回巻きのフィラメントで囲んで,130eV程度の電圧で電子衝撃し,気相粒子をイオン化した.そのイオンを300Vまで加速できる可変電源を作製した.その背後に収束レンズをもうけ,さらにビーム偏向電極をとおして,方向の制御も行った.このときのイオン検出電流は,He圧力2×10^<-4>Paにおいて電子電流10μAあたり0.7nAであった.(2)検出部村田製作所製セラトロンEMS-6081B3個をイオンの軌道面に平行に並べて配置し,最大3種類のイオンを同時検出する設計とし,チャンネル・プレートを利用する当初の計画の前段階として,ひとまず簡易な検出素子で基本動作を検討した.セラトロンはできるだけ高感度を得るためパルス用増倍管を用いた.(3)偏向磁石市販の小型イオンポンプに利用されている永久磁石を改造して90°偏向型の磁極を作製した.磁界の平均的な値は(1.3±0.05)×10^<-2>Tで,検出イオンは水素,水素分子,ヘリウム(または重水素分子)であった.(4)検出特性イオンの加速電圧を変えることで検出できるイオン種も変わるが、加速電圧が約40Vのとき,それぞれのセラトロンに水素原子,水素分子,ヘリウムが検出された.セラトロンの出力信号は,サンプリング・オシロスコープによって高い時間分解で同時に記録することができる.(5)レーザー光アブレーションを行わせるための高出力レーザーを年度内に用意できなかったが,ナノ秒の分解計測は十分に可能で,是非とも実施したい.
視覚解析システムを用いたレビー小体型認知症における幻視弁別補助法の開発

日本の超高齢社会の進行に連動して、認知症の高齢者も急増しており、認知症患者の急増は大きな医療・社会問題である。認知症を発症する疾患は多くの種類があり、レビー小体型認知症もその一つである。患者には幻覚の一種である幻視が発生し、本人にはリアリティを持って見えないものが見えるため、患者自身は幻覚を認識できず、リハビリ中での生活の質(QOL)の低下要因となっている。そのため、患者のリハビリ生活中のQOL改善を目標として、幻視と実環境を弁別する方法を見つけ出し、視線計測装置・カメラ、ヘッドマウントディスプレイ、PCなど各種センサと情報処理を用いて、幻視を認識する補助方法を開発し、検証を行う。
貴金属の溶解速度の電気化学測定

近年、資源リサイクルの観点から、多種多様なスクラップからの貴金属元素の分離・回収が注目を集めている。スクラップからの各金属の分離・回収を湿式法で処理する場合、最初の工程は金属成分を水溶液中へイオンとして溶出させる浸出工程である。金や白金などの貴金属は化学的に安定で水溶液中に容易に溶解しないが、亜鉛などの卑な金属の蒸気と接触させ化合物を形成させると比較的容易に溶解することができる。しかし、合金化による溶解性向上のメカニズムの詳細は未だ明らかでない。本研究では、白金-亜鉛化合物の溶解特性を、チャネルフロー二重電極法により測定した。白金-亜鉛化合物の作成は次のように行った。石英管内の一方の端に白金板を、多端に亜鉛粉末を配置し、管内を拡散ポンプで真空排気した上で封入した。これを、電気抵抗炉を用いて加熱し、亜鉛蒸気と白金板を反応させ、白金-亜鉛化合物を得た。亜鉛が配置された部分と白金板の部分の加熱温度を変えることで、様々な組成をもつ単相の白金亜鉛化合物を得た。このようにして得た白金亜鉛化合物を作用電極とし、チャネルフロー二重電極法により、塩酸中での電流-電位曲線の測定を行った。作用電極電位を掃引する一方で、検出電極電位を、亜鉛イオンは還元されず、白金イオンのみを還元する電位に保つことで、白金-亜鉛化合物から溶出する白金イオン量を定量できた。本測定により、白金-亜鉛化合物から溶出する白金イオンおよび亜鉛イオンの量と溶解電位との関係、溶解量の経時変化、合金組成と溶解量との関係が初めて明らかとなった。また、白金の溶解速度が合金化によって大幅に向上することを電気化学的に明らかにすることができた。近年、資源リサイクルの観点から、多種多様なスクラップからの貴金属の分離・回収が注目を集めている。回収されたスクラップは物理的な方法によって選別された後、化学的な方法によって各金属の分離・回収がはかられる。湿式法で処理する場合、最初の工程は金属成分を水溶液中へイオンとして溶出させる浸出工程である。しかし、白金族金属などの貴金属は化学的に安定で水溶液中に容易に溶解しない。これらの難溶解性貴金属の溶解には一般に、強酸、強力な酸化剤、あるいは毒性の高い錯形成剤を用いた長時間の処理を必要とし、結果として大量の処理困難な廃液が発生する問題がある。このような難溶解性貴金属の溶解性を向上させる手法として、カルシウム(Ca)あるいはマグネシウム(Mg)といった卑な金属の蒸気と接触させ化合物を形成させる処理が有効であることが明らかにされた。本研究では、金(Au)および白金(Pt)を亜鉛(Zn)蒸気と反応させ、生成した化合物の王水への溶解挙動を調査した。Au板を600°CでZn蒸気と反応させることでZnを約65at%含むAu-Zn化合物を得た。また、Pt粉末とZn蒸気を°Cで反応させ、Pt_5Zn_<21>、を得た。これらの化合物の王水への溶解挙動を調べた結果、Au-Zn化合物の溶解速度は単体Auよりも遅いが、対照的に、Pt-Zn化合物の溶解速度は単体Ptよりも著しく大きくなることが明らかとなった。
多結晶薄膜デバイスのための高空間分解能キャリアイメージング技術開発

本研究の目的は、半導体内部の電荷の空間分布を可視化できる申請者の独自技術(ゲート変調イメージング法)をナノ秒時間分解測定に発展させることで、多結晶薄膜デバイスの駆動状態における電気伝導のダイナミクスを観察できる画期的測定法を確立し、デバイス性能を律速するとされる半導体薄膜のミクロンスケールの不均一性(電極界面、結晶粒界等)による局所伝導のメカニズムを明らかにすることである。H29年度までに、ペンタセンの多結晶性薄膜を半導体層とする有機薄膜トランジスタを測定対象として、結晶粒界の局所伝導機構を50nsの時間分解能でイメージングすることに成功するとともに、その結果をモデルシミュレーションにより高い精度で再現して局所伝導機構を明らかにしており、本件研究の目的は達成済みである。H30年度は、さらなる取り組みとして、1異なる半導体材料の測定と、2単結晶性の半導体薄膜の測定に取り組み、伝導機構に対する材料や結晶性の違いを検討した。その結果、1の取り組みについて、高移動度の半導体の場合に、電気伝導に対する結晶粒界の影響が少ないことを示唆する結果を得るとともに、2の取り組みについては、単結晶性薄膜が多結晶薄膜よりも予想通り均一な電荷分布をもつことを確認する一方で、結晶欠陥に由来する不均一な電荷分布を捉えることに初めて成功した。上記の半導体に対する研究に加え、有機強誘電体薄膜の分極ドメイン可視化技術の開発にも取り組んだ。H30年度は、透過光を用いて薄膜深さ方向の分極ドメイン分布を調べることにより、従来、チャージドドメイン壁であるとされたドメイン壁が、実際には静電的に安定な中性ドメイン壁になるような幾何学的配置をとっていることを明らかにした。これにより、開発した手法が従来法では観測しえない情報を取得できることを実証した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、半導体内部の電荷の空間分布を可視化できる申請者の独自技術(ゲート変調イメージング法)をナノ秒時間分解測定に発展させることで、多結晶薄膜デバイスの性能を強く制限するとされる結晶粒界を介したμmオーダーの局所伝導機構を明らかにすることを目的とする。H28年度前半は、定常状態測定の高空間分解能化に注力し、ペンタセン多結晶薄膜をチャネルとする有機薄膜トランジスタについて、結晶粒のサイズ(>3μm)よりも十分に高い空間分解能(<1μm)でのゲート電界誘起蓄積電荷の空間分布イメージングに成功した。これにより、電荷密度が低いことを示す信号成分が結晶粒の中心付近に分布しているのに対し、トラップに対応すると考えられる電荷密度の高い信号成分が結晶粒界付近に集中するなど、有機半導体多結晶膜の不均質な電荷分布の様子を初めて明らかにした。また結晶粒サイズが小さく低移動度の多結晶薄膜では、トラップに対応する信号成分の増加が観測されるなど、電気特性に対してリーズナブルな結果が得られることを確認した。年度後半は、LEDのパルス発光をシャッターに用いた時間分解能3μs程度での時間分解測定の予備実験に取り組み、結晶粒界近傍の局所伝導を捉えるには100 ns程度の時間分解能が必要との見通しを立てた。さらに、大幅な高時間分解能化に向け、イメージインテンシファイアと高輝度LEDを組み込んだ新たな装置の構築に取り組んだ。また、当所想定していなかった成果として、本手法を強誘電体に適用し、外部電場による微弱な光学変化を測定すると、向きが真逆の分極ドメインが外部電場に対して反対符合のStark効果を示すことに由来して、分極ドメインの空間分布を可視化できることが分かった。H28年度に実施した研究により、多結晶性有機薄膜トランジスタについて、結晶粒サイズよりも十分に高い空間分解能(<1μm)での電荷の空間分布イメージングに成功しており、H28年度の目標は達成できた。さらに、予備実験により、時間分解能3μs程度での時間分解測定にも成功しており、研究期間全体を通しての目標であるナノ秒時間分解測定に向けたマイルストーンを順調にクリアできている。さらに、当初想定していなかった成果として、本手法が強誘電体の分極ドメインイメージングに応用できることを見出すなど、開発技術の新たな可能性を見出すこともできた。本研究の目的は、半導体内部の電荷の空間分布を可視化できる申請者の独自技術(ゲート変調イメージング技術)をナノ秒時間分解測定に発展させ、多結晶半導体デバイスの性能律速要因とされる結晶粒界近傍の局所伝導機構を明らかにすることである。H29年度は、昨年度に引き続き、測定装置の大幅な高時間分解能化に取り組み、イメージインテンシファイアと高輝度LEDを測定装置に組み込むことで最高50nsの時間分解能での電荷分布イメージングを実現した。さらに開発した装置を用いてペンタセン多結晶薄膜をチャネルとする有機薄膜トランジスタの時間分解イメージングに取り組み、以下の成果を得た。1電荷の伝播距離が時間の平方根に比例して増加する拡散的電気伝導を観測するとともに、その様子をモデルシミュレーションにより高い精度で再現し、測定法の高い信頼性を確認。2電極ー半導体界面、結晶粒界、微結晶内部のトラップによって電気伝導が阻害され、過渡的な電荷の粗密が生じる様子を捉えることに初めて成功。上記の有機薄膜トランジスタに対する取り組みに加え、有機強誘電体単結晶薄膜の分極ドメインのイメージングにも取り組んだ。昨年度までに、ゲート変調イメージング法を有機強誘電体に適用すると、向きが逆の分極ドメインが外部電場に対して反対符号のStark効果を示すことに由来して、分極ドメインの空間分布を可視化できることを明らかにしている。

H29年度は透過光測定が可能なプローブ光波長を用いたイメージングを行うことにより、PFM等の従来技術では不可能な、薄膜深さ方向の分極ドメイン分布のイメージングを可能にした。これにより、薄膜表面の分極ドメインが反転しやすいのに対し、薄膜ー基板界面では界面に存在するピン止めサイトによって分極ドメインが反転しにくくなっていることを明らかにした。H29年度に実施した研究により、多結晶性有機半導体薄膜の結晶粒界近傍の局所伝導を最高50nsの時間分解能でイメージングすることに成功しており、H29年度目標は達成された。さらに、当初H30年度の実施を予定していた伝導モデルシミュレーションにも取り組み、実験結果を高い精度で再現、測定法の高い信頼性を確認することにも成功した。本研究の目的は、半導体内部の電荷の空間分布を可視化できる申請者の独自技術(ゲート変調イメージング法)をナノ秒時間分解測定に発展させることで、多結晶薄膜デバイスの駆動状態における電気伝導のダイナミクスを観察できる画期的測定法を確立し、デバイス性能を律速するとされる半導体薄膜のミクロンスケールの不均一性(電極界面、結晶粒界等)による局所伝導のメカニズムを明らかにすることである。H29年度までに、ペンタセンの多結晶性薄膜を半導体層とする有機薄膜トランジスタを測定対象として、結晶粒界の局所伝導機構を50nsの時間分解能でイメージングすることに成功するとともに、その結果をモデルシミュレーションにより高い精度で再現して局所伝導機構を明らかにしており、本件研究の目的は達成済みである。H30年度は、さらなる取り組みとして、1異なる半導体材料の測定と、2単結晶性の半導体薄膜の測定に取り組み、伝導機構に対する材料や結晶性の違いを検討した。その結果、1の取り組みについて、高移動度の半導体の場合に、電気伝導に対する結晶粒界の影響が少ないことを示唆する結果を得るとともに、2の取り組みについては、単結晶性薄膜が多結晶薄膜よりも予想通り均一な電荷分布をもつことを確認する一方で、結晶欠陥に由来する不均一な電荷分布を捉えることに初めて成功した。上記の半導体に対する研究に加え、有機強誘電体薄膜の分極ドメイン可視化技術の開発にも取り組んだ。H30年度は、透過光を用いて薄膜深さ方向の分極ドメイン分布を調べることにより、従来、チャージドドメイン壁であるとされたドメイン壁が、実際には静電的に安定な中性ドメイン壁になるような幾何学的配置をとっていることを明らかにした。これにより、開発した手法が従来法では観測しえない情報を取得できることを実証した。H28年度までに実施した研究により、時間分解能3μs程度での時間分解測定に成功するとともに、さらなる高時間分解能化に向け、イメージインテンシファイアと高輝度LEDを組み込んだ新装置を構築している。H29年度は、この新装置を用いたナノ秒時間分解測定に取り組み、結晶粒界の局所伝導の様子を実際に捉える研究に注力する。メインの測定対象は有機半導体多結晶薄膜であるが、比較として単結晶やアモルファス試料についても測定を行うことで、異なるサイズの構造不均質性に対して伝導機構がどのように変化するかを明らかにする。
機能性ステロイドの合成と分子識別

基質として、コレスタンおよびアンドロスタン系の種々のステロイドアルコールに、CH_2をスペーサーとしてジフェニルカルビノール基をエステル結合させた化合物を合成して用い、これらをそれぞれ10^<-2>mol/lの濃度の四塩化炭素溶液とし、HgOとI_2(各3等量)により、相当するハイポアイオダイトとし、光照射により発生させたアルコキシルラジカルによる遠隔官能化を試みた。5α-アンドロスタン-3α-オールおよび5α-コレスタン-3α-オールエステル(1a)、(1b)ではともに選択的に一段階でカルボニル基の導入に成功し(2a)ならびに(2b)を得た。コレスタン骨格を有する(1b)では、(2b)とともにスピロ構造を有する大環状エーテル(3b)が副成した。これらの生成物は、14位に2重結合を有するエステル(4)を経て生成することを明らかとした。7α-オールエステル(8)からは選択的にコレスタン側鎖25位からの分子内水素引抜きに由来する大環状エーテル(9)が生成し、さらに還元反応により高収率で7.27-ジオール(10)を得ることにも成功した。また、MM2による分子力場計算からも、(1a)から得られるアルコキシルラジカルの分子内水素引抜き反応の部位は14αと算出され、上記の実験値と一致し、本反応のごとく大環状の遷移状態を経る化学変換の立体選択性がMM2により正しく予測出来ることを明らかとした。
化学療法の標的としての原虫類の特異的呼吸代謝系の研究

本年はハロゲン化ビスフェノールに関しては嫌気性原虫の呼吸代謝に対する影響、リーシュマニア・ドノバニの増殖抑制、及び住血吸虫の中間宿主たるヒラマキ貝への作用を中心に乏討した。また、植物由来のクワシノイド、ニトロイミダゾール誘導体についても各々検討を加えた。1.ビチオノール、ジクロロフェン、ヘキサクロロフェンは試験管内においての増殖抑制とほぼ同濃度(【10^(-4)】M)で有意にランブル鞭毛虫の内因性呼吸、NADH酸化等を阻害した。2.BALB/Cマウス肝におけるリーシュマニア・ドノバニの増殖をビチオノールが効果的に抑制することが判明した。同時にアロプリノールと比較したが、感染虫体数が多くなるとアロプリノールの方がやや優れていた。ただし、アロプリノールは腹腔内投与のためもあり、副作用が強く出現し、マウスの体重減少等を認めた。3.住血吸虫の媒介貝であるBiomphalariaに対してビチオノールは強い殺貝作用を示した。対照としてPCPを用いたが、これよりは数倍程度強力であった。但し、他研究所で行なわれたミヤイリ貝に対する研究ではそれほど強くは作用しなかった。現在ビチオノールのヒラマキ貝の呼吸に対する作用について検索している。4.その他の化合物ではクワシノイドとニトロイミダゾールについて特にトリパノソーマとアメーバを対象に検討した。前者はアメーバには良く秦効し、ハムスター,スナネズミにおいてメトロニダゾールに匹敵する治療効果を示したが、トリパノソーマについては殆んど殺虫作用を示さなかった。一方、後者はトリパノソーマに強力に作用する化合物を含み、現在12のものをマウスのモデルを用いてテストしている。作用機序については主に電顕的に現在は実施している段階である。
シスプラチンによる腎機能障害マーカーとしてのシスタチンCの有用性の検討

【研究目的】抗がん剤であるシスプラチン(CDDP)には、代表的な副作用として腎機能障害がある。そのため、腎機能障害が発現した際は早期に適切な処置を実施し腎機能障害の悪化を防ぐことが重要となる。しかし、通常、腎機能の指標として汎用されている血清クレアチニン(sCr)は、腎機能障害が発症してもすぐには上昇せず、sCrが上昇した時には腎機能が既に進行している場合が見受けられる。そこで、血清シスタチンC(sCys-C)がCDDPによる腎機能障害のマーカーとして有用であるかを検討することを本研究の目的とした。【研究方法】研究期間内おいて、シスプラチンによる腎機能障害が発現した際にsCys-Cが測定された症例は無かった。そのためCDDPおよび類薬であるカルボプラチン(CBDCA)が投与された患者20名を対象としてsCys-CとsCrとの相関およびそれぞれから算出される推定腎機能値(eGFR)と24時間蓄尿による腎機能値(24hCcr)との相関を調査した。【研究成果】24時間蓄尿による腎機能評価が望ましいが、業務が繁雑となる。そのためsCrによる腎機能評価が汎用されている。今回の調査により、sCys-CはCDDPまたはCBDCA投与患者においてもsCrと同等の腎機能評価が可能であることが明らかとなった。しかしながら、腎機能障害の早期発見のためには、引き続き腎機能マーカーとしての鋭敏さの評価が必要であると考える。
プラズマMHD発電機内流れにおける非平衡電離緩和過程の解明と発電性能の予測

本研究では超音速ディスク型プラズマMHD発電機の高性能化、特に断熱効率の向上を目標に、高解像度差分法による数値シミュレーションと計測を行い、性能予測のために非常に重要な非平衡電離緩和過程の解明と性能向上のために発電機に要求される条件を数値的に予測することを目的とした。本研究での成果は以下のように要約される。(1)申請者によって発展された超音速放射状流れのTVD法を利用したMHD発電機性能予測の計算コードにより、東工大原子炉工学研究所に設置されている非平衡プラズマMHD発電機の従来以上の高精度性能予測(発電効率、圧力損失など)を可能とした。計算には、本研究費で購入したワークステーションを用いた。(2)計算コードにおける基礎方程式は圧縮性MHD流れの基礎方程式の他に電子系の方程式系,電磁場の方程式系であり、これらを連立して解く手法の開発と、従来のTVD法の改変を行った。その結果、MHD衝撃波のより詳細な構造が明らかとなり、衝撃波により相当大きな全圧損失が発生していることを示した。(3)従来ほとんど計測のなされていなかたMHD発電流路ノズル部での電離緩和過程の計測を行った。具体的には、磁場下でのスロートとノズル内での全圧、静圧の測定と電子温度、電子数密度の光学計測などを行い、発生した衝撃波の写真観測も行った。これらの測定結果からノズル内での流体特性の情報を増やし、性能予測プログラムの高精度化のための基礎資料を得ることができた。
2重特異性ホスファターゼによる細胞増殖の制御・その破綻による制御異常の解析

MAPKシグナル伝達の強度、持続性、特異性の調節に関しては未解明な点が多い。それを明らかにするには、不活性化の分子機構を解明する必要がある。MAPK不活性化をおこなう主要な分子種に2重特異性ホスファターゼ(DSP)がある。このうち、MAPKホスファターゼ(MKP)ファミリーと最近我々が見出したLDPファミリーについて次のことを明らかにした。(2)シャトルタンパクとしての機能:MKP-7は通常は細胞質に存在したが、レプトマインB(LMB)処理により、核に集積した。すなわちMKP-7はLMB感受性核外移行を行なう核-細胞質シャトルタンパクであった。核外移行には、ロイシンリッチNESが核外移行に関与しており、核への移行には、Rho domainとNLSが共働的に機能していることが示唆された。さらに、MKP-7はJNKを細胞質に局在化させる機能をもつことが明らかとなった。2.MKP-5遺伝子発現のがん組織における異常MAPKの不活性化因子は、がん抑制遺伝子となりうると考えられるので、DSPの発現異常のスクリーニングを行った。ラット肝がんにおいて異常なサイズのMKP-5転写産物が存在することを見出した。(未発表)。3.LDP遺伝子ファミリーの機能我々が最近単離同定した新しい遺伝子ファミリーLDPには、MAPKの活性に関わる分子種と、そうでないものを大別されることを明らかにした(未発表)。(未発表)。
細胞外マトリックスperlecanによる脳血管障害の新規修復治療法の開発

脳梗塞後の機能回復には神経だけでなく血管やグリアなどneurovascular unitを標的とする必要がある。そのうち脳血管ペリサイトは、脳梗塞後にその周囲に増加し組織修復に関与しているほか、認知症や慢性脳虚血に伴う大脳白質病変の病態においても保護的に働く。我々は血管基底膜構成蛋白である細胞外マトリックス蛋白perlecanが、それを促す可能性について検討してきた。本研究の概要は脳梗塞および慢性脳低灌流モデルを用いてperlecanの脳組織傷害後の修復過程における機能を解明し、さらに脳梗塞あるいは慢性脳虚血、認知症に対する新しい機能回復治療法としてperlecanの有用性について検討する。