hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ランダムウォークの軌跡の構造について

本研究では国内外の研究者との議論および共同研究により、以下の事柄を達成した。ひとつはLoop-erased random walk (以下LERW)の長さの増大指数の存在を証明した。LERWはランダムウォークのパスからループを取り除いて得られるランダムな単純曲線モデルである。3次元の場合が最も解析が困難であることが知られているが、その場合にLERWの長さに関する詳細な評価を導き出し、増大指数の存在を証明した。ふたつめの成果として、このLERWのスケール極限と、ループ空間上の適切なポアソン点過程を合わせることによって、ブラウン運動の軌跡の分解を与えた。3次元loop-erased random walk(以下LERW)の研究を推し進めることが本研究の主たる目的である。3次元LERWはいまだ不明な部分が数多く残されている。その原因としては高次元の場合のようにシンプルランダムウォークのパスのループが少ないわけではないということと、2次元の場合のようにconformal field theoryが使えないという点にある。このモデルは1980年にLawlerによって提起されたのであるが、元々は通常のself-avoiding walkの解析可能な代案として導入された。しかしながら徐々にSAWとLERWは異なるuniversality classに属することが分かってきている。それでもなおLERWへの関心が持たれ続けるのは、uniform spanning treeといった統計物理に起源を持つモデルと深い関係があるからである。またLERWは非マルコフ過程の中で解析が行える数少ないモデルのうちのひとつである。LERWの解析を進めていくことは確率論の発展にとって重要である。本年度は3次元ループ除去ランダムウォークの増大指数の存在を証明し、その結果を推し進めてブラウン運動に対するループ除去の操作の方法を考察した。低次元の場合、ブラウン運動のループはいかなるスケールでも出現するという意味において稠密であるので、一番最初に現れるループを定義することはできない。なので離散設定でのループ除去の操作をそのまま適用することはできない。しかしながらループ除去ランダムウォーク自身、ランダムウォークの軌跡の中に定義される対象なので、そのスケーリング極限はブラウン運動の軌跡内に実現されると期待される。どのようにループ除去を行うか、そしてそれが軌跡ごとに確率1で定義できるかを証明することが鍵となる。本年度はそのことを証明することに焦点を当てて研究を行った。ループ除去ランダムウォークは時間反転に対して軌跡ごとに不変ではないことからもわかるように、ある意味で安定性の弱い対象と言える。法則のレベルでみれば安定性を獲得できるわけであるが、ここでの目標は軌跡ごとにブラウン運動のループ除去の操作を施したいので解析に困難が生じる。スケールごとに見た時いかなる事象の上で大きな誤差が生じるかを明確にした。そしてその事象の起こる確率がある意味で小さいことを示すことに成功した。現在子の評価の改良を試みている段階である。それがうまく改良できれば軌跡ごとにループ除去ブラウン運動が定義できることになる。本年度はランダムウォークのスケーリング極限にあたる、ブラウン運動の軌跡の構造に関して研究を行った。具体的にはブラウン運動の軌跡をループの集合と単純曲線に分解するということを試みた。ユークリッド空間上のブラウン運動は次元が3以下のときまたそのときに限りループを持つことが知られている。したがって上記のブラウン運動の分解の問題は3次元以下の場合にはじめて意味を持つことになる。本年度は2次元および3次元のブラウン運動に対して、その軌跡をループの集合と単純曲線に分解することに成功した。さらにそのループの集合はBrownian loop soupと呼ばれるランダムなループの集合と一致することを証明した。このようにループの集合をexplicitに与えることができたのは今後の研究に非常に有効に働くものと考えられる。本年度の研究により得られたブラウン運動の軌跡の分解は、ブラウン運動のループの集合が何者であるかを明確に記述する極めて有用な結果であり、それはブラウン運動の軌跡の構造を調べる上で強力な結果である。次年度はこの分解を利用してブラウン運動の軌跡のより進んだ研究を行う予定である。最終年度では、3次元ループ除去ランダムウォークの領域マルコフ性が、そのスケール極限に対しても成立するかを考察した。2次元の場合は、SLEが領域マルコフ性を満たす確率過程の族となっているので、ループ除去ランダムウォークのスケール極限は領域マルコフ性を満たす。3次元の場合は、そのスケール極限の明示的な表現が今のところ得られていない状態なので、本質的な困難が生じる。最終年度ではこの困難をうまく克服し、領域マルコフ性を有することを証明するに至った。2次元の場合は、領域マルコフ性と共形不変性を満たすならばそれはSLEでなければならないという特徴づけが示されているが、3次元の場合はそのような特徴づけは知られていない。3次元の場合は2次元のような良い共形構造を有していないためである。しかしながら3次元ループ除去ランダムウォークのスケール極限の領域マルコフ性の証明が得られたことは、それの特徴づけを与える上で非常に有効に働くものと考えられる。ここでの大きな目標としては、3次元ループ除去ランダムウォークのスケール極限を含めた多くの格子モデルの極限として現れる対象を統一的に表現することである。現在のところそれは未解決の大きな問題であるが、ループ除去ランダムウォークの研究を推し進めることで、そのような統一的な表現の獲得に近づいていけるものと思われる。この方向の研究は3次元統計物理の発展にも、大きく貢献するものである。

LERWはランダムウォークのパスからループを取り除いて得られるランダムな単純曲線モデルである。3次元の場合が最も解析が困難であることが知られているが、その場合にLERWの長さに関する詳細な評価を導き出し、増大指数の存在を証明した。ふたつめの成果として、このLERWのスケール極限と、ループ空間上の適切なポアソン点過程を合わせることによって、ブラウン運動の軌跡の分解を与えた。ブラウン運動のループを除去する操作を考察する上で、スケールを細かくしていったときに生じる誤差を押さえることが最大の鍵となる。本年度の研究において誤差が生じるという事象を含むより解析のしやすい事象を発見できたことは非常に意味のある進歩である。事実その事象の確率の評価はおおむね順調に遂行できている。このことでループ除去ブラウン運動の構成に大きく近付いたものと考えられる。ブラウン運動のループの集合はBrownian loopsoupで与えられることがわかった。今後はこのループの集合の研究を当面行っていくつもりである。例えばそれが空間内にどのように配置しているかという分布の問題がひとつの興味ある問題となる。このようなループの配置に関してより詳細な結果を与えることは、ブラウン運動の軌跡の構造の理解につながると考えられる。確率論ループ除去ランダムウォークの研究を推し進める理由のひとつとして元々のランダムウォークの軌跡の連結性に関わる問題を解決したいというものがある。ランダムウォークの軌跡はループ除去ランダムウォークにそれと独立なloop soupの交叉するループを加えたものとして実現されるという既知事実をここで応用したいのである。この事実からランダムウォークの連結性の問題は、ループ除去ランダムウォークが交叉するloop soupのループ達の連結性の問題へと帰着される。従ってループ除去ランダムウォークが与えられた集合にどのように交叉するかを精密に調べることが重要となる。3次元LERWに関して残されていた大きな問題として、その増大指数の存在問題があった。この問題はLERWの長さを解析する上で極めて重要なものとなるのであるが、1980年にGregory Lawlerが提起して以来、30年以上未解決のままであった。この未解決問題を本研究により解決した。その結果が与えるインパクトは非常に大きい。本年度に得られたブラウン運動の分解の結果を次年度においてヨーロッパならびにアメリカの該当分野専門家が所属する研究機関でセミナー発表を行うことを予定していたため、次年度使用額が生じた。具体的には、Cambridge大学、ENS、Chicago大学等で口頭発表を行う予定である。
強直性脊椎炎の病因に関する免疫学的検討およびその原因療法の開発

本研究では骨化異常マウス(op/op mouse)と正常マウスを用いてその免疫能の違いを検討し、またその違いを導くと考えられる各種シグナル分子の相違を検討した。その結果、まずop/opマウスではT細胞およびB細胞機能がそれぞれ低下しており、さらに免疫時の高原提示能も低下していた。また、これに関するシグナル分子、(Fyn, Zap-70,CD19)のチロシンリン酸化も低下していた。従って、骨化異常を起こすマウスでは基本的な免疫能に異常があることが明らかになった。この結果は、これまでの報告で本疾患がHLA-B27の独特な陽性率を示すものの、逆に陽性であるうちの数%しか発症しないという疑問の一部を解明できるものと考えた。一方、骨化に異常を来すOPLL患者末梢血を用いた免疫学的検討では、本患者末梢リンパ球にその機能低下が認められた。この患者血清中の各種サイトカイン産生能を検討したところ、TGF-β,b-FGF産生能に低下傾向が認められた。この低下の原因には、本大学整形外科学教室との共同研究で明らかになっているように、エストロゲンレセプターの異常が考えられた。そこでエストロゲン添加、未添加でその影響を検討したところ、サイトカイン産生に対する直接作用は認められなかった。しかし、IL-2添加で免疫能回復が観察された。これらの結果から、まず免疫能低下が骨化と密接な関係があること、およびこれによりシグナル伝達が障害されることから骨化や脊椎の強直などが誘発されていくと考えられた。以上より、患者の免疫能を回復させることが本疾患治療につながると考えられた。本研究ではまず骨化マウスと正常マウスにおける各種免疫能や骨化を促す増殖因子に関与するシグナル物質の相違に注目した。1、骨化マウスとなるtransgenic mauseの作成は本年度は計画のみとなったため来年度に持ち越す。2、これまでの研究から、骨化患者では各種免疫能、特にT細胞機能の低下が示唆された。この結果に基づき、まずコントロールマウスにおいてその各種免疫能を検討した。本教室ではC57BL/6マウスにおいてウサギIgGに特異的なT細胞クローン(RT-7B)が作成されており、免疫能の指標としてこの抗原提供能について検討した。方法はB6マウスの末梢血、およびspleen由来のリンパ球よりT、B細胞を分離し、この活性をCD3反応性やF(ab)_2反応性で検討するとともに抗原提供能をこのB細胞のRT-7B反応性で検討した。その結果、resting B細胞にてintact Igによるアポトーシスがみられ、抗原特異的なTクローンRT-7Bを添加することでアポトーシスからの回避が確認された。RT-7BをCD3刺激したところ6時間後にCD40Lの発現が見られ、さらに抗CD40抗体でRT-7Bと同様にアポトーシスからの回避がみられたことからこの反応にはCD40-CD40Lが関与していることが明らかとなった。次にシグナル伝達系を検討したところ、CD19,csk,PKBの関与が示唆された。従って正常マウスではアポトーシスからの回避にT細胞、特にTh1細胞の関与が明らかとなった。骨化マウスではこのTh1機能が低下している可能性が考えられる。そこで本年度のコントロールマウスのデータから、来年度はtwyマウスにて様々な免疫能を検討していく予定である。シグナル系としては現在骨化を誘導すると考えているTGF-βやBMPとの関与を考えてSmadやAP-1等を検討する予定である。さらに、強直性脊椎炎患者による検討を計画通り遂行する。1、骨化マウスとなるtransgenic mauseの作成は現在進行中で来年度に持ち越す。

2、これまでの研究から、骨化患者では各種免疫能、特にT細胞機能の低下が示唆された。この結果に基づき、本年度はT細胞機能低下について詳しく検討した。骨化にはTGF-βが関与するため、まずその影響を検討した。患者群ではPHA反応性の低下が見られ、マウスにおける検討でもT細胞機能低下が見られた。この機能低下の原因を探るため、表面マーカーの検索を行ったが、細胞表面マーカーには異常は見られなかった。ここでBALB/cマウスにおいてTGF-βの作用をアルコールが増強することを見いだした。このT細胞期の抑制効果をシグナルレベルで検討したところ、T細胞活性化の初期に関与するFyn,Zap-70,Lckのチロシンキナーゼの燐酸化が低下していることが明らかとなった。この結果から来年度はtwyマウスを購入し、このマウスとコントロールマウスにおいてそのシグナル伝達の違いを詳細に検討していく予定である。特にT細胞活性化に関与するIL-2産生経路に対する影響を詳細に検討する。また、骨化に関与するシグナルとしてSmadやAP-1も検討するが、特にAP-1はIL-2産生にも密接に関係しているためこの因子に注目していく。3、強直性脊椎炎患者による検討は計画通り遂行している。症例数が少ないが着実にこなしていく予定である。4,我々は整形外科学教室との共同でOPLL患者においてその骨化とホルモン、特にエストロゲンとの関与を証明している。本疾患でも同様な骨化が見られるため、各種ホルモンとの関係がどのようになっているかを同様に検討していく予定である。本研究ではまず骨化マウスと正常マウスにおける各種免疫能や骨化を促す増殖因子に関与するシグナル物質の相違に注目した。1、骨化マウスとなるtransgenic mauseの作成は現在進行中で来年度に持ち越す。昨年に続きT細胞期の抑制効果をシグナルレベルで検討したところ、T細胞活性化の初期に関与するFyn,Zap-70,Lckのチロシンキナーゼの燐酸化が低下していることが明らかとなった。さらに細胞表面にあるシグナル伝達物質の集まる場所:raftを分離精製してシグナル物質の変化を健闘したところ、raftに集まるシグナル物質が特異的に低下してT細胞機能低下を招いていることが明らかになった。現在twyマウスを購入し、このマウスとコントロールマウスにおいてそのシグナル伝達の違いを詳細に検討している途中である。
間葉系幹細胞シートを利用した分泌因子のパラクライン効果による術後肺再生への挑戦

我々は、片肺切除後の代償性肺成長に関連する増殖因子を分泌していると考えられる間葉系幹細胞に着目し、その性状解析を行ったところ、ウサギ骨髄由来間葉系幹細胞は、骨分化能、軟骨分化能、脂肪分化能を有していることが明らかになった。低酸素プレコンディショニング処理(2%酸素)は、間葉系幹細胞シートのVEGF分泌量を増加させた。さらに、その培養上清は、血管内皮細胞の管形成能を増加させ、心臓線維芽細胞の遊走能を減少させた。本研究では肺切除後の代償性肺成長に注目した呼吸機能改善を伴う肺再生のメカニズム解明を目的とし、間葉系幹細胞シート分泌因子のパラクライン効果を利用した術後肺再生療法の可能性を探ることが目的である。臨床研究では呼吸機能改善を伴う代償性肺成長を認めた肺における肺再生因子を測定し、臨床データ(年齢、性別、喫煙歴、併存疾患、肺容積、呼吸機能など)との相関を調べた。術後肺再生の規定因子として女性、非喫煙者(喫煙歴なし)、肺容積が小さい、努力性肺活量が小さい、肺組織密度が大きいことが挙げられた。この結果は手術をする際に術前における術後呼吸機能の予測に大きく寄与するものである。マウスの間葉系幹細胞シートの作成を試みたが、1体のマウスから採取できる間葉系幹細胞の数が少なく、また分離した間葉系幹細胞の増殖が遅いため、シート作成にはいたらなかった。マウスによる動物実験が遅れている。1体のマウスから採取できる間葉系幹細胞の数が少なく、また分離した間葉系幹細胞の増殖が遅いため、シート作成には至っていない。本研究ではヒトの呼吸機能改善を伴う代償性肺成長(真の肺再生)を起こす肺の特性を明らかにし、同時に真の肺再生に関連する分泌因子のパラクライン効果に注目した間葉系幹細胞シートの作製とその効果を検証することを目的とした。肺切除症例における術前の臨床データ(年齢、性別、喫煙歴、併存疾患などの患者背景、CT volumetryによる術前肺容積値やspirometryによる呼吸生理検査値など)と術後の臨床データ(術後6ヶ月ごと)を収集し、亜区域計算法で算出された術後予測肺容積・呼吸機能を術後6ヶ月の実測値が大きく上回った症例を真の肺再生が起きた症例と診断したところ、若年者、女性、喫煙歴がない、切除肺容量、2期的手術がその規定因子であった。また温度応答性細胞培養容器を利用したウサギの骨髄由来の間葉系幹細胞シートを作製し、シートからのVEGF、HGF、KGF、EGF産生されることを確認した。これをウサギ肺切除後モデルの残存肺に貼付したが、シートがうまく生着せず、肺再生の促進を証明できなかった。細胞シート機能の増強や生着率向上を目的として骨髄間葉系幹細胞シートに低酸素プレコンディショニング法を行った。低酸素プレコンディショニングはBM-MSCシートからのVEGF分泌を促進させ、血管新生能や抗線維化作用を増強させた。しかし、切除残存肺へのシート生着による肺再生の促進は認めなかった間葉系幹細胞シートのパラクライン効果については証明できたが、肺再生への関与については不明である。動物実験をマウスではなく、ラットまたはラビットで施行している。ラビットでは間葉系幹細胞を多く採取することができ、またその増殖も良好なため、シートの作成に成功している。呼吸器外科マウスでの間葉系幹細胞シートの作成がうまくいかなかったため、細胞シートから分泌される肺再生因子の測定と新規肺再生関連因子の同定の検査ができなかっため、未使用額が生じた。ラビットでの細胞シート作成ができているため、ラビット間葉系幹細胞シートの培養液中のHGF、KGF、EGF、FGFなどをELISA法で測定する。さらに細胞シートのライセートから各mRNAをRT-PCR法で測定する。必要に応じて抗体アレイ解析を行う予定である。
ＴＲＰＭ２の新規活性化機構とその機能異常が導く細胞死の解明

免疫に深く関わることがよく知られているTRPM2たんぱく質は、活性酸素刺激によって活性化されるが、活性化機構に関わる報告は、全く知られていない。本研究では、TRPM2に結合し、活性を調節する2種類のたんぱく質を発見した。一つは、高浸透圧刺激を与えた際にCD38と協調して活性化し、細胞容積調節に関与すること、もう一つは、てんかんに深く関わるたんぱく質であるEFHC1がTRPM2の活性を増強することを発見した。これまで、TRPM2の活性化機構や細胞死に関わる報告は、活性酸素種による研究が主に行われていたが、高浸透圧刺激など生理的な環境における活性化機構に関わる報告は全くなかった。本課題は、前年度に引き続き相互作用タンパク質によって活性制御を受けるという新たな活性化機構を提唱する。本課題では、細胞に高浸透圧刺激を与えた際に活性化するTRPM2の活性化シグナルおよびその分子機構の解明と細胞死への関与の解析を行った。これらの課題を遂行することで、TRPM2の新規活性化機構と細胞死の原因解明を目指した。本年度は、以下の課題を設けて研究を遂行した。1.上皮細胞に発現するTRPM2の活性化機構の解明高浸透圧刺激を行った後のシグナルには、MAP Kinase、tyrosine Kinase、PKC、PKA、酸化ストレスなど複数のシグナルが活性化することが知られている一方、主な活性化経路は、NAD+、ADPr、cADPr、酸化ストレスやCa2+がその活性に重要だということが報告されている。そこで、これらの活性化機構におけるメカニズムの相違を確認した。その結果、高浸透圧刺激の活性化には活性酸素種、Ca2+およびADPr産生が重要であることが判明した。2.TRPM2およびEFHC1を共発現させた際の機能変化の解析EFHC1は若年性てんかんの原因遺伝子であり、電位依存性R型Ca2+チャネルのC末端に結合することで電流増強を惹起するが、てんかん家系に見られるEFHC1、5種類の点変異体変異では、R型カルシウムチャネルに対する電流増強効果が消失するということを報告した。そこで、今回、EFHC1変異体と遺伝子多型の3種の変異体を含め8種の変異体のTRPM2の機能に対する機能評価をCa2+測光および電気生理学測定によって評価した。これまで、TRPM2の活性化機構や細胞死に関わる報告は、活性酸素種による研究が主に行われていたが、高浸透圧刺激など生理的な環境における活性化機構に関わる報告やTRPM2活性が相互作用タンパク質によって制御を受けるという報告は全くなかった。1年目は、上皮細胞に発現するTRPM2のクローニング、局在確認を行った。今まで上皮細胞であるHeLa細胞でTRPM2様の電流を確認していた。これらの電気生理学的解析から得たTRPM2様の電流特性、阻害剤に対する感受性とsiRNAを用いた実験から分子実体はTRPM2であると考えた。そこで、HeLa細胞からTRPM2のクローニングを行った。その結果、野生型TRPM2のクローンとC末端の一部が欠損したスプライシングバリアントの2種類のクローンの存在を確認した。さらにこれらの分子の局在確認を通常浸透圧、高浸透圧刺激の2つの条件において、免疫染色法で行った。一方、TRPM2の活性制御タンパク質として、EFHC1とTRPM2が相互作用することを確認した。そこで、TRPM2とEFHC1の相互作用部位の同定をTRPM2のN末端、C末端を用いて免疫沈降法によって確認を行った。その結果、N末端、C末端のどちらにも相互作用をすることが分かった。次にEFHC1は、てんかんに関わる分子として良く知られているため、脳における発現部位をin situハイブリダイゼーションで行った。その結果、海馬にTRPM2の発現が多く見られ、EFHC1の発現部位と重なった。今後、機能解析および細胞死への関与について課題を遂行する。・上皮細胞におけるTRPM2の細胞容積調節と細胞死における役割の解明細胞容積調節とその破綻が起こす細胞死にイオンチャネルは重要な役割を担っている[Okada et al. 2001 J Physiol.]。また過去の報告によりHICCの機能を阻害剤で抑制すると細胞増殖が抑制されアポトーシス死が促進されることが分かっている[Shimizu et al. 2006Cell Physiol Biochem]。そこで、高浸透圧刺激を行った際のTRPM2の関与を検討するために阻害剤やsiRNAを用いてコールターカウンターにより細胞容積測定を行った。さらにその際にカスパーゼ活性やDNAラダーの確認など種々の細胞死検出法によりアポトーシス死、ネクローシス死を検討した。・TRPM

2発現細胞にEFHC1を共発現させた際の細胞死への関与の解明前年度に作成した8種類のEFHC1の変異体とTRPM2を共発現した際の細胞死アッセイをTRPM2と細胞死について一般的に用いられている過酸化水素刺激[Hara et al. 2002 Mol Cell]で細胞死をトリパンブルー染色を行った。この際、過酸化水素刺激は濃度によって細胞死に変化があることが知られているため[Barros, L.F. et al 2003 Cell Death Differ.]、過酸化水素濃度依存性の検討を行った。研究計画のまとめとして、てんかんに関わるTRPM2の新規活性化調節機構の結果は、Cell Calciumに報告し、上皮細胞におけるTRPM2の生理的な役割として、J Physiology(London)に報告した。細胞生理上皮細胞に発現するTRPM2の活性化機構の解明として、課題を遂行してきた結果として、その一方で、てんかんに関わるTRPM2活性のEFHC1による調節機構の解明として、これらの結果より、本年度の研究の計画はおおむね順調に進展しており、研究の目的は達成できた。上皮細胞に内在的に発現するTRPM2のクローニング、局在確認今まで上皮細胞であるHeLa細胞でTRPM2様の電流を確認している。また、電気生理学的解析から得たTRPM2様の電流特性、阻害剤に対する感受性とsiRNAを用いた実験から高浸透圧で活性化される電流といったこれらの結果から、分子実体は、TRPM2である可能性が高いと考えた。そこで、HeLa細胞から内在的に発現するTRPM2のクローニングを行った。その結果、野生型TRPM2の分子実体とともに、C末端の一部が欠損したスプライシングバリアントのTRPM2が新たに見つかった。局在確認については、細胞膜での発現を確認するために、免疫染色法およびウェスタンブロッティングを行った。これらの結果から、高浸透圧で活性化する分子実体はTRPM2であり、細胞膜に局在し、機能的に働いていることが明らかとなった。TRPM2およびEFHC1の発現部位と相互作用の確認電位依存性Ca2+チャネルの活性調節と細胞死に深くかかわる分子であるEFHC1が同じ細胞死に関わるイオンチャネルであるTRPM2と相互作用をすることを考え、免疫沈降法を行った。その結果、両者は、相互作用をしていることが確認されたため、相互作用部位の同定をTRPM2のN末端、C末端に分割して相互作用部位の同定を行なった。その結果、C末端、N末端の両方と相互作用をしていることが分かった。また、EFHC1は脳に多く発現するてんかんに関わる分子としてよく知られているために脳における発現部位をin situハイブリダイゼーションで行なった。その結果、脳の海馬においてTRPM2およびEFHC1が共局在をしていた。これらの結果より、本年度の研究の計画はおおむね順調に進展しており、研究の目的は達成できた。TRPM2は、酸化ストレスによって活性化するイオンチャネルとして良く知られている。
脂肪細胞より分泌される機能性膜小胞の解析

膜小胞の分泌機構を探るため,十分に分化した3T3-L1脂肪細胞をインスリン,TNF-α添加条件下および虚血誘導条件下で培養し,定法により膜小胞を集め,MFG-E8を始めとするマーカータンパク質に対するウエスタンブロット解析およびMMPをターゲットとしたザイモグラフィーを実施した。いずれの条件下でもアディポソーム主要タンパク質,MFG-E8の分泌量が増加し,各種阻害剤を用いた実験よりNF-κb経路がこの増加に深く関与することが明らかとなった。またマクロファージ(J774細胞)によるアディポソーム分泌制御の可能性を探るため非接触共培養(トランスウェル法),接触共培養系を用いて解析したところ,アディポソームを介したMFG-E8およびMMP-9の発現・分泌が有意に増加することを見出した。現在もsiRNAや中和抗体を用いてマクロファージに由来する原因分子の特定を行っている。MFG-E8のELISAによる高感度測定法の確立のため新たにN末端のEGF様ドメイン,C末端のC2ドメインに対するウサギポリクローナル抗体を作成した。市販のキャプチャーモノクローナル抗体とこれらを組み合わせることにより数十ng/mL程度の測定が可能になりつつある。またMFG-E8のホスファチジルセリンに対する高親和性を利用したアッセイ法も同様に開発した。両解析法とも現状では3T3-L1脂肪細胞の培養上清であれば高感度でMFG-E8の測定が可能である。MFG-E8ノックマウス(阪大・長田重一先生より分与)を用いて通常食,高脂肪食負荷実験に着手した。野生型に比べ抗肥満を呈する様子は今のところ観察していないが,今後各種血液パラメータの解析を通じ代謝状況の違いを明らかにする予定ある。また組織,細胞レベルでの解剖学的な違いについても順次解析する。3T3-L1細胞を定法により分化誘導し、細胞内の脂肪蓄積が十分になるまで培養を続けた。2日間の培養(コンディション)培地を回収し,遠心分離を組み合わせて膜小胞画分(アディポソームと命名)を大量調製した。この画分を丸ごとトリプシンで分解後,液体クロマトグラフィーで分画し,質量分析装置を用いてアディポソーム構成タンパク質の網羅的解析を行った。その結果,分泌タンパク質やインテグラルタンパク質に加え,細胞質,核,細胞骨格タンパク質など由来を異にする多種多様なタンパク質がアディポソームに含まれることが明らかとなった。アディポソームのマルチカーゴとしての機能を明らかにするために,上記プロテオミクス解析の結果明らかとなったマトリクスメタロポロテアーゼ(MMP)をターゲットとしてゼラチンセファロースによりアディポソームの単離精製を行った。局在タンパク質に対する特異抗体を用いたりウエスタンブロット解析を実施したところ,カベオリン,MFG-E8が検出され,これらタンパク質がMMPとアディポソーム上で共局在することが明らかとなった。またアディポソームの分泌機構を探るために、各種培養条件(血清、各種増殖因子・サイトカイン、各種阻害剤、チアゾリジン誘導体などの添加)で脂肪細胞を培養後、集めた培養上清より定法によりアディポソームを調製した。特異抗体を用いたウエスタンブロット解析の結果,アディポソームマーカータンパク質MFG-E8の局在は,各種培養条件により変動することが明確に示された。さらにMFG-E8は肥満により肥大化した脂肪組織での発現も変動することから,アディポソームの生理的役割を示唆するデータを得ることが出来た。
時間反転対称性の破れの検証のためのレーザー核偏極

平成5年度に行なった研究実績は、以下の通りである。(1)Nd^<3+>:LaAlO_3結晶をヘリウム温度(約1.5k)に冷却し、高磁場の下で熱的に作られる電子スピンの偏極をマイクロ波(ミリ波)による動的偏極を行い、La核の高スピン偏極を行なう研究を行なった。その結果、磁場約2.3Tのもとで約70GHzのミリ波を照射した実験においてLa核を約20%という、これまで報告された値を大きくしのぐ偏極を得ることに成功した。この偏極度は、中性子を用いた時間反転対称性の検証実験に利用できる充分の値である。用いたミリ波発振器の出力は約200mWであったが、この領域ではまだ偏極度はミリ波出力に比例して増加することから、更に強い発振器を利用し、また結晶を更に冷却することにより非常に大きな偏極度を得ることも不可能でないことが明らかになった。(2)このように大きなスピンの移行を可能にする機構の解明のために、偏極実験には付随する種々の時定数の測定を行なった。その結果及び簡単化したモデルを用いた理論解析から、電子スピン-スピン熱浴が角運動量の移行に重要な役割を演じていることが明らかになった。(3)中性子と偏極したLa核との相互作用を用いた時間反転対称性の検証実験では、中性子、及びLaの偏極方向は垂直にしなければならない。しかし磁場の下では中性子の磁気モーメントはその回りを歳差運動してしまうのが問題であった。これを解決するための薄い結晶を多数配列する新しい方法の提案を行なった。この方法では、強い磁場及びマイクロ波照射のもとで上記対称性の検証実験を可能にするものである。
農村の資源管理による生態的ネットワークの形成に関する経済学的研究

本研究は、農村における生態的ネットワークの形成の重要性を明らかにするために、生態的ネットワークに関連する事業に関して分析を行った。生態的ネットワークについては、主に鳥類の保全に関連する事業や取り組みを選定し、事業や取り組みを評価した。第一に、新潟県佐渡市において、トキの野生復帰を支援する環境保全型農業の生産者団体であるトキの田んぼを守る会の会員を対象にして分析を行った。トキは水田周辺に生息し、水田の生物を採餌するため、トキの野生復帰を実現させるためには、環境保全型農業の進展が不可欠であり、本研究ではこのための要因を明らかにした。第二に、シギ・チドリネットワークに参加している熊本県八代市の球磨川河口を対象として分析を行った。具体的には、八代市民に対して、環境評価手法の一つであるCVMを適用して、水鳥の生息環境を保全することを目的とした水質保全対策に対する経済評価を行った。第三に、ラムサール条約湿地として登録されている宮城県大崎市の蕪栗沼・周辺水田を対象として分析を行った。蕪栗沼・周辺水田は、ラムサール条約登録湿地ではじめて「水田」の名称が付いた登録地である。水鳥の生息環境を保全するためには、当地域では冬期湛水水田が効果的であると言われている。本研究では、蕪栗沼周辺の農家を対象にして、CVMを適用して、冬期湛水水田を実施するための受取意志額について評価を行った。本研究では、農村の資源管理による生態的ネットワークの形成の重要性を明らかにするために、生態的ネットワークに関連する対策に関して定量的及び定性的方法を適用して、経済学的に評価を行う。対象は、沖縄県の石垣市における農地からの赤土等流出とした。石垣市は、農地を中心として赤土等が流出しており、生態系や景観等に影響を与えている。現在、石垣市は営農対策や土木対策等により赤土等流出防止を試みている。今年度は、この対策に関する住民の評価を行うことを目的として、郵送法によるアンケート調査を実施した。このアンケートにより、赤土等流出問題に対する意識、赤土等流出が与える影響、各種の赤土等流出防止対策等の重要性等について、定性的に明らかにした。また、これらの対策について、CW(仮想状況評価法)を適用して、定量的な評価を行った。CVMは、浅野・渡邉(2004)による二肢選択形式を用いた。質問内容は、赤土流出量についての既存の調査結果と現在実施されている赤土等流出防止対策とした。具体的には、平成16年時点で、農地からの赤土等は1年間に1ヘクタール当たり11トン流出しているが、平成23年までに、復帰後の流出量となる1年間に1ヘクタール当たり5トンに削減する計画があり、この対策を実施するための支払意志額を質問した。その結果、1世帯当たりの支払意志額の平均値は、14,932円となった。平成19年1月現在で、石垣市の世帯数は20,626世帯であることから、総評価額は3億799万円になることが明らかになった。この評価額を、現在実施されている営農対策および土木対策の費用と比較を行った結果、便益の方が大きくなることが明らかになった。来年度の課題は、観光客を対象として、このような赤土等流出の防止対策に関する支払意志額の推定を行うことである。
シネMRによる肺高血圧症例の肺動脈収縮期圧・体肺循環の短絡量測定とその臨床的意義

PC-MRIを用いて、肺高血圧が疑われる患者の肺血流のさまざまな指標を算出し、心エコーの三尖弁圧較差との相関性について検討した。その結果、肺動脈本幹の平均面積、最小面積、最大面積と三尖弁圧較差との間に相関関係がみられた。最も相関が強かったのは最小面積であった(相関係数0. 772 ; p=0. 001)。次に、正常者と間質性肺炎患者のPC-MRIによる大動脈と肺動脈血流量を比較したところ、呼吸停止下と安静呼吸下の両方で患者では、有意に両方の流量が減少していたが、二つの流量差は患者でも減少はなかった。また、肺動脈気管支動脈短絡の増加もなかった。Phase contrast cine MRAによる肺高血圧患者の血行動態、特に肺循環-体循環のシャント量につての研究の1年目の報告である。今年度は、まず詳細な文献的考察を行った。それより肺動脈血流量が10%ほど少なく、その原因は冠動脈循環、気管支動脈-肺動脈シャントによるものであると考えられていることが判明した。肺動脈、大動脈の一心拍量の差、すなわち肺循環-体循環のシャント量について肺線維症患者と健常者を比較した。また、通常呼吸時と息止め時の血流量、シャント量の変化についても検討した。症例数は11例で、比較した正常者も11例である。但し、肺線維症患者のうち2名のみが臨床的に肺高血圧と診断されていた。現在までの結果であるが、肺動脈血流量も大動脈血流量も肺線維症患者で有意に減少した。また、息止めを行うと胸腔内圧が上昇するため、血流量が減るが、肺動脈血流量、大動脈血流量ともに健常者・肺線維症患者ともに減少することがわかった。また、シャントも肺線維症患者においても存在し、息止めにおいてもシャント量は存在した。このように、肺線維症患者の肺循環、体循環の血行動態について解明できつつあるが、現在の症例数は11例であるので、より正確な結論を導くため、さらに症例数を増やしていく。Phase contrast cine MRAによる肺高血圧患者の血行動態、肺循環-体循環のシャント量についての研究の2年目の報告である。(1)phase contrast MRで得られた測定項目と心エコーにより推定された肺動脈圧との関係について検討した。肺動脈本幹の最小面積、最大面積、平均面積と肺動脈圧には相関関係がみられた。その中でも最小面積との相関が最も強かった。この結果から肺動脈本幹の最小面積から肺動脈圧を導くことが可能であった。CTなどでも肺動脈径は測定可能であるが、MRIでは収縮期、拡張期の肺動脈径を表す最大、最小面積を求めることができる。今回最小面積が最も強い相関関係がみられ、より有用な情報が得られると考えられる。(2)昨年の研究により肺線維症患者では肺血流量が減少していることが判明した。肺線維症では拘束性障害を来し、肺容量が減少することが知られている。そこで、肺血流と肺容量の関係について検討した。phase contrast MRにより肺血流量を評価し、肺容量についてはCTおよび呼吸機能検査により評価を行った。その結果、肺血流量と肺容量には相関関係がみられた。肺容量の減少は肺血管床の減少も意味し、そのため肺血流量の減少もきたすと推測される。(3)慢性血栓性肺高血圧症の1症例で肺動脈拡張術前後のMR検査を施行した。この患者は右肺動脈の拡張が施行されており、肺動脈本幹および右肺動脈では血流量の増加がみられたが、左肺動脈では血流量に術前後で変化は見られなかった。またシャント量は術後では減少しており、肺血流の改善に伴い、側副路の血流が減少したと推測される。今後、症例を増やして研究を深めていく予定である。phase-contrast cine MRAによる肺高血圧患者の血行動態、肺循環-体循環のシャント量についての研究の3年目の報告である。(1)今年度は慢性肺血栓塞栓症にたいする血管拡張術前後で治療効果判定にphase-contrast MRIが有用であるか検討した。1年で5例が目標であったが、慢性肺血栓塞栓症はまれな疾患であり、症例は2例にとどまっている。しかし2例ともMRで計測した血流量は改善がみられており、MRは有用であると考えられる。MRの有利な点は左右の血流量をそれぞれ計測できる点である。慢性血栓肺塞栓症では血栓は本幹より末梢にあり、末梢の血管を拡張する。左右どちらか一方の血管のみを拡張することもあり、左右で血流量を測定し、拡張術を施した部位の血流量に改善が認められれば、拡張術に効果ありと判定しやすい。

また両側肺動脈の肺底区枝の走行は直交断面がえられやすく、さらに細かく分配された血流量の測定が可能かもしれない。(2)これまでの研究により肺線維症の患者では肺高血圧症に至っていない段階でも肺血流量が減少している事が判明している。肺疾患に由来する肺高血圧症では低酸素血症による血管攣縮もメカニズムの一要因と考えられている。肺線維症や肺高血圧症に対する酸素投与療法は予後改善効果は明らかとなっていないが、自覚症状の軽減や運動耐用量の改善が期待できる。これらの疾患で酸素投与は肺の血行動態になんらかの影響を与えていると思われるが、その実験的証明はなされていない。そこで肺線維症患者で酸素なしと酸素投与下(鼻カニューレで3L)で肺血行動態に変化がみられるか調べた。肺血流量や流速などのパラメーターを評価したが、酸素投与前後で有意差は認められなかった。今回対象としたのは在宅酸素療法を導入されていない肺線維症患者であり、酸素投与なしでもSpO2は90%以上であった。このように低酸素になっていない患者では健常者に比べ肺血流量は低下しているが、短時間の酸素投与を行っても、phase-contrast MR上でのパラメーターに改善はみられないことが分かった。
富士山の地下水流動系の研究

本年度は、本研究の最終年度でもあり、今までに採水されたサンプルの分析を終えると共に、データの解析などに重点を置いて、分担者がそれぞれの研究を進めた。そして、三年間の研究成果のとりまとめを行ない、「研究成果報告書」の作成・印刷を行なった。本研究の結果、得られた成果を要約すると以下の通りである。1富士山周辺の湧水の分布の把握に努め、これを図化した。湧水の分布地域はかなり限定されていることがわかった。2富士山周辺の湧水の水温形成機構が明らかとなり、地熱の影響が小さいことがわかった。3富士山周辺の湧水の水質について考察したところ、水質の面から3つの地域に区分できる。1グループはNO_3が豊富で人為的影響が考えられ、他の2グループは田岩の化学組成に由来しているものと思われることが明らかとなった。4天水の安定同位体組成にもとづき、地下水の〓養高度を求めたところ、標高1000mから標高2000m乃至2400m付近の山体斜面に降る降水が、地下水の〓養に重要な役割を果たしていることがわかった。5富士山周辺の地下水のトリチウム濃度は高いもので13TVであり一部に古い時代に〓養された水が残されていることがわかった。湧水などのトリチウム濃度は全体として10TVを切るものが多かった。そのほかにも、いろいろ興味ある事実が確認され、考察を進めてきた。その詳細は「研究成果報告書」に掲載する。本年度は、初年度ということもあり、現地調査によって湧水の位置、湧出状態などを確認する作業を実施した。その結果、現地で約60ケ所の湧水地点を確認した。それらの湧水地点は富士山のほぼ全域に分布するものであり、一つの研究グループが短時間に行った調査としては、質・量とも、今まで行われていなかった規模ではないかと考えられる。それらの湧水では、水温、電気伝導度、pHなどの測定を行い、採水したサンプルの分析を行った。その結果、pH、水温などに地域的な違いがみられたほか、一般水質についても、山麓の斜面いよる違いが認められた。これらの湧水地点や、その水質・水温などについてデータベース化を試みるべく検討を開始した。また筑波で行った打ち合わせの会合や、現地調査の際に、安定同位体や放射性同位体による地下水調査の方法などについて検討を行った。これらの調査のためには降水を採取することが不可欠であるので、降水採取装置を現地に設置することになった。富士山周辺は国立公園でもあり、採水器具の設置場所等については環境庁の許可が必要であったので、管地管理事務所との話し合いを行った。(平成5年4月早々に許可申請を行うこととなった。)また採水器具についても技術的な検討を行い、従来のものに改良を加え、器具の製作を行った。次年度は、これらの機材を設置し、降水を採取するとともに、山麓に分布する湧水を一斉に採水する予定であるが、各分担者は、次年度以降の、それぞれの担当項目の作業が円滑に行われるよう、実験機材の整備、現地調査などを実施した。本年度は、まず現地調査によって湧水の位置、湧出状態などについて確認するとともに、新たな湧水の発見に努めた。それらの湧水では、水温、電気伝導度、pHなどの測定を行うとともに、採水したサンプルの分析を行った。その結果、pH、水温などに地域的な違いが確認されたほか、一般水質についても、斜面方向による違いが確認された。また、一部の湧水については、水素の放射性同位体(トリチウム)、酸素の安定同位体の分析を行った。その結果、湧水の涵養高度が、湧水によってかなり異なっていることが判明した。その結果を踏まえて、湧水地点の位置、水質・水温、酸素の同位体比、トリチウム濃度などの関係についての考察・検討を行った。また、その過程で必要となる各種のデータのデータベース化を試みた。

データベース化を行うに当たっては、湧水量が必要不可欠であると考えられる。そこで、測定できる湧水については現地で測定を行い、測定できないものは目測でだいたいの量を記録した。それらの結果をいくつかの段階に区分し、湧水の規模を表現、データベースに記載することとした。安定同位体や放射性同位体による地下水調査の方法などについて、さらに検討を進めた。これらの調査・研究には、降水を採取することが不可欠である。そこで、降水採取装置を富士山麓に設置する作業を行った。次年度は、これらの機材から降水を採取し、トリチウムや酸素の安定同位体の分析を行い、湧水の結果との対比を行う予定である。また、本年度は、各分担者はそれぞれの担当項目に関連した地下水流動モデルについて考察・検討を行った。本年度は、本研究の最終年度でもあり、今までに採水されたサンプルの分析を終えるとともに、データの解析などに重点を置いて、分担者がそれぞれの研究を進めた。そして、三年間の研究のとりまとめを行い、「研究成果報告書」の作成・印刷を行った。本研究の結果、得られた成果の主なものは以下の通りである。一、富士山周辺の湧水の分布の把握に努めたが、分布している地域はかなり限定されていることがわかった。二、富士山周辺の湧水の水温の形成機構が明らかになり、地熱の影響が小さいことがわかった。三、富士山周辺の湧水の水質について考察したところ、水質の面からいくつかに地域区分することが可能となった。四、天水の安定同位体組成の調査に基づき、地下水のかん養高度を求めたところ、標高1,000mから標高2,000ないし2,400m付近の山体斜面に降る降水が、地下水のかん養に非常に重要であることがわかった。五、富士山周辺の地下水のトリチウム濃度は高いものは13TUであり、一部に古い時代にかん養された水が残されていることがわかった。湧水などのトリチウム濃度は、全体としては10TUを切るものが多かった。そのほかにも、いろいろな興味ある事実が確認され、考察を進めてきた。その詳細は「研究成果報告書」に掲載する。
消防活動困難区域解消面からみた都市基盤整備水準の評価指標に関する研究

本研究では、火災被害の軽減対策を対象とし、(1)消防水利の未整備や狭隘道路による消防活動困難区域の実態を把握すること(2)消防活動困難区域の発生原因や現状における特性を整理すること(3)消防活動困難区域解消のための方策を、法・事業制度、計画技術面などの点から検討すること(4)消防活動困難区域解消という点から都市基盤の整備水準を計る指標の構築を目的としている。消防活動困難区域の現状把握として、東京消防庁による「通行可能な道路沿いにあって、水利部署が使用可能な消防水利を中心とした半径280mの外側」という消防活動困難区域の定義をもとに、北九州市について、消防活動困難区域の現状を把握した。消防水利の分布状況、道路幅員等の道路に関するデータ、地盤に関するデータを収集し、そのデータベースを構築することにより、消防活動困難区域の抽出を行った。この際に、消防水利の震災時の活用可能性と地盤の特性を考慮して、通常時と震災時の2つについて抽出を行った。さらに、既存の土地利用と建築物に関するデータベースを活用し、各消防活動困難区域内の土地利用と建築物の現況から、各区域の特性を整理した。
静機械的特性に基づく繰返し応力-ひずみ曲線の導出とそれによる耐疲労設計手法の開発

繰返し応力-ひずみ曲線は疲労き裂進展速度の破壊力学的解析および疲労寿命予測に際し、必要欠くべからざるものである。本研究はこのような点に立脚して、繰返し応力-ひずみ曲線の数値シミュレ-ション手法とそれによる疲労寿命予測手法の開発を目指したものである。先ず、転位動力学を導入することにより、銅の静機械的性質のみを用いて繰返し応力-ひずみ曲線を解析的に推定する手法を提案した。さらに、この手法を適用して銅の平滑材および多軸応力下の環状切欠材の疲労寿命を予測するための統一的解析手法を導出した。得られた主な結果は次のように取りまとめられる。(1)提案した解析手法を用いれば、静機械的性質のみを用いて銅の繰返し応力-ひずみ曲線を解析的に推定することが可能である。(2)(1)の手法を適用して切欠部を有限要素に分割することにより得られる各要素の材料構成式を得た。さらに、各要素の剛性マトリックスを全要素について重ね合わせることにより切欠部全体の剛性方程式が得られ、これを解くことにより切欠部における応力-ひずみ応答が算出された。(3)切欠底に発生した微小き裂は最終破断までに導く過程で、半だ円形き裂形状を保持しつつ成長する場合と、これが環状き裂に成長する場合とがある。このようなき裂形態の遷移条件を弾・塑性破壊力学的に明らかにした。さらに、環状切欠材の幾何学的形状と負荷応力を知ることにより、何れのき裂成長形態が現われるかを予測することができることを示した。(4)銅平滑材について実験的に得られた塑性ひずみ幅-疲労き裂発生寿命曲線と(2)で算出された、銅切欠底の相当塑性ひずみとを用いて、銅環状切欠材の疲労き裂発生寿命を予測した結果は実験結果と大略一致した。(5)環状き裂が形成される場合の疲労き裂伝ぱ寿命は、半だ円形き裂が成長して環状き裂となるまでの伝ぱ寿命と環状き裂が成長して試験片を破断に至らしめるまでのそれを加え合わせることにより予測可能である。本研究課題を達成するための基礎研究として,静引張試験より得られた力学的諸量を用いて,商業用純銅の繰返し硬化挙動,すなわち,繰返し数の増加に伴う応力ーひずみヒステリシスループの変化を数値計算による求めることを試みた.得られた主な結果は次のように取りまとめられる.(1)応力緩和法による測定された内部応力をJohnstonーGilmanの式に導入することによる新たに応力ーひずみ曲線を記述できる構成式を開発した.(2)静的引張試験と応力緩和試験を実施することにより, (1)項で与えられた構成式中に含まれる諸材料定数を決定した.そして,これまでの研究結果を参照して,繰返し硬化が飽和した段階において材料が有する総転位密度は焼鈍材のそれの100倍になるという仮定を設けた.(3)転位の増殖を考慮しつつ, (1)項の構成式を半サイクル毎に数値積分することによる繰返し数の増加に伴う応力ーひずみヒステリシスループを計算により求めた.その結果,繰返し変形過程初期におけるヒステリシスループの応力幅Δσの計算結果は,試験結果との間に若干差異を生じるものの,硬化が飽和に至った段階では両者はよく一致するこがわかった.

したがって,本解析手法を用いれば,静的機械的性質のみを用いて,銅の繰返し応力ーひずみ曲線を計算により推定することが可能である.(4)計算による得られたヒステリシスループ形状は,制御されるひずみ幅Δε_tが大きくなる程,試験結果に比して矩形化する傾向にあった.しかし,この問題は内部応力の評価式中に含まれる定数のうちの一つを調整することにより解消されることがわかった.これより,本研究で提案された解析式は,種々のループ形状の幅広く対応できる構成式であることが判った.機械構造材の繰返し応力ーひずみ曲線は疲労き裂発生寿命を予測する手法を確立するために必要とされるのみならず、弾・塑性疲労き裂進展速度の破壊力学的解析に際して必要欠くべからざるものである。昭和63年度では繰返し応力ーひずみ曲線を基礎データとして環状切欠き材の疲労き裂発生寿命とき裂伝ば寿命を予測する手法を検討し、主として次に示す知見を得た。(1)切欠き部に生じる応力ーひずみ関係を有限要素法を用いて弾・塑性解析し、荷重軸方向の応力ーひずみ関係および相当応力ーひずみ関係を算出した。加えて、切欠き部横断面内に生じるこれらの分布を求めた。(2)(1)で求めた切欠き部の応力ーひずみ関係を用いて切欠き底に生じた微小表面き裂に関する繰返しJ積分幅、ΔJおよびひずみ拡大係数幅、ΔKεを算出した。これらを用いて、表面き裂の進展速度、da/dNを整理した結果、da/dN-ΔJ、およびda/dN-ΔKε関係は両対数グラフ上で直線表示され、さらに、これらの直線は、平滑材に生じた微小表面き裂に関するそれらとほぼ一致することを明らかにした。(3)切欠き底に発生した微小疲労き裂は成長する過程で環状き裂を形成する場合と、これを形成せず、半楕円形き裂の状態で成長し試験片を最終破断に導く場合があることが判明した。き裂の成長形態がこれら2つのうちのどちらになるかは切欠きの鋭さと負荷する応力の大きさに依存する。切欠き横断面上の応力・ひずみの勾配を考慮して半楕円表面き裂に関するΔJを算出することにより、き裂が半楕円形から環状形に遷移する力学的条件を予測できることが明らかになった。(4)(1)(3)の結果を用いて環状切欠き材のき裂進展寿命を予測した結果は実験結果とほぼ一致した。また切欠き部の弾・塑性解析と平滑材に関するCoffin-Manson則を組み合わせることにより破断寿命を予測できる。昭和62年度に開発した銅平滑試験片の繰返し硬化に関する数値シミュレ-ション手法を適用して、多軸応力下にある銅環状切欠材の繰返し変形過程を数値シミュレ-ションする手法を検討した。さらに、昭和62・63年度に得られた結果を総合して平滑材および環状切欠材の疲労寿命を予測するための統一的解析手法について検討を加えると共に、今後、検討すべき問題点を抽出した。得られた主な結果は次のように取りまとめられる。(1)転位動力学を用いた銅の単軸応力下の繰返し硬化に関する解析手法を適用して、切欠部を有限要素に分割することにより得られる各要素の材料構成式を得た。さらに、各要素の剛性マトリックスを全要素について重ね合わせることにより切欠部全体の剛性方程式を得た。これを解くことにより切欠部における応力ーひずみ応答を算出した。(2)銅平滑材について実験的に得られた塑性ひずみ幅ー疲労き裂発生寿命曲線と(1)で算出された、銅切欠底の相当塑性ひずみとを用いて、銅環状切欠材の疲労き裂発生寿命を予測した結果は実験結果とほぼ一致した。(3)切欠底に発生した微小き裂は成長する過程で環状き裂を形成する場合と、これを形成せず、半だ円き裂の状態で成長し、試験片を最終破断に導く場合とがある。
重金属曝露による植物のダメ-ジ評価法の開発

HPLC(高速液体クロマトグラフ)とICPMS(誘導結合プラズマ質量分析計)を直結した計測システムを用い,イネのカルスを試料として,植物が受ける重金属ストレスの評価法開発を目的とした。研究成果は以下のようにまとめられる。1.単一金属の効果:カドミウムと銅の添加ではフィトキレチン(PC)が誘導されたが,水銀と亜鉛では誘導が見られなかった。金属とSH基の比はカドミウムと銅で顕著に異なり,これは金属とPCとの結合強度を反映するものと解釈できる。2.フィトキレチン同族体の分離:PCは(γ-Glu-Cys)_n-Glyの構造をもつ。カドミウムおよび銅ストレスにより誘導されるPCを逆相HPLCで詳細に定性定量したところ,カドミウムの場合はnが15のものが誘導されるのに対し(n=24が多量),銅の場合は大半がn=1のPCであった。これは,上記に関連する結合強度と,金属の配位数に注目して合理的に解釈できる。3.Cdと他の金属との共存効果:Zn,Cu,Pb,Hg,Ni共存下でのPC誘導挙動を調べたところ,単独ではPCを誘導しない金属も,濃度が高いとCdによるPC誘導を抑制することが判明した。効果はとくに水銀で顕著であり,これは複数金属の共存による重金属耐性の低下を反映すると考えられる。以上の結果は,植物の重金属ストレス評価法の確立につながるものである。