hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本人の生活遂行能力(ライフ・フィットネス)に関する研究

本研究は日本人の生活遂行能力(ライフフィットネス)の現状の把握とそれを維持・増進するための方策を探ることを目的としており、実施2年目となる平成13年度は、昨年度と同一の項目による横断的測定を実施することでデータ数を増やすと同時に、体重負荷による運動プログラムが身体組成および生活遂行能力に及ぼす影響について中年女性を対象に検討した。その主な結果は以下に示す通りであった。1)横断的測定結果:本年度は体肢に加え体幹部の筋量についても検討を加えた。その結果、超音波法により測定した腹部の筋厚は下肢の筋群のそれと同様に加齢の影響を受けやすいことが明らかになった。そのような体幹部筋量の低下は腰痛の発生と関連することが予想され、今後、生活遂行能力を身体組成から評価するうえで体肢のみならず体幹部も含めた組織量の測定が必要であることが示唆された。また、下肢筋群の機能について膝伸展パワーおよび歩・走パワーの測定結果も加え検討したところ、等尺性筋力よりも動的な状態で発揮されるパワーの方が加齢の影響を受けやすいことが明らかとなった。2)運動プログラムの影響:中年女性30名を対象に、体重を負荷とする運動プログラムを6ヶ月間にわたり実施し、その効果について検討した。その結果、週5日以上の頻度で運動を実施した者の場合に、トレーニング期間終了後、皮下脂肪量が減少し、体脂肪率が低下する傾向がみられ、椅子の坐り立ち、膝伸展パワー、走スピードといった身体機能に関する測定結果も有意に改善された。しかし、下肢の筋群を強化する運動種目が含まれていたにもかかわらず、下肢筋群の筋量には有意な変化が生じなかった。その原因が外的な負荷を課さなかったため過負荷の原理を満たすことができなったことによるものか、あるいは日常生活において体重が負荷となりやすい下肢筋群の特性を反映したものであるかは、今後の検討課題として残された。実施3年目となる平成14年度は、これまでの年度と同一の項目による測定を中高年齢者および車椅子利用者に適用し、ライフフィットネスにおける加齢変化、および高齢期における身体不活動状態が筋の厚み(筋厚)と機能に及ぼす影響について検討した。1)ライフフィットネスの加齢変化:身体各部位の筋厚における加齢低下は、大腿前および腹部の筋群において顕著であり、その傾向は平成12・13年度において報告したものと同様であった。膝伸展に機能する筋群の等尺性筋力とパワーについて、それらの加齢低下を比較したところ、若年齢者との差は筋力よりもパワーにおいて大きく、静的よりも動的な筋活動時の筋機能に対し、加齢の影響は顕著に表れることが示唆された。また、高齢者男性について、歩行および走行中の機械的パワーと脚力との関係を検討したところ、両パワーとも脚力と正の相関関係が認められた、特に、歩行パワーの場合に、筋力の差が規格化されると、若年齢者との間に有意な年齢差は存在せず、高齢者では身体移動能力を維持するうえで、脚力の維持・増進がきわめて重要であることが明らかとなった。さらに、中高年齢女性では、1日の歩行数と筋体積当たりの膝伸展力および踵骨の強度との間に正の相関関係が認められ、中高年齢期における身体活動量の維持・増進は、筋機能および骨強度を正常に保つうえで、重要な役割を果たしていると考えられた。2)車椅子利用者の筋厚および筋力:車椅子利用者(80歳以上の女性11名)を対象に、膝伸展筋群の筋厚および等尺性筋力を測定し、70歳代健常女性の値との比較を試みた。その結果、健常者の場合に、筋厚は年齢との間に負の相関関係が認められたが、車椅子利用者では、年齢に関係なくほぼ一定の値であった。車椅子利用者と健常者との差は、筋厚およりも筋力において大きく表れた。
実験施設統合型ハイブリッド実験手法の開発と大型構造物の地震応答再現

日本発の耐震工学手法・技術であるハイブリッド構造実験を対象に,本実験におけるサブストラクチャ法との結合における新展開として,(a)汎用有限要素解析コード等の既存数値解析技術を最大限に利用すること,(b)構造実験部を複数用意しまたそれぞれの実験を別の研究機関が請け負う方法を用いることを考え,その具体化を図るとともに実際のサブストラクチャハイブリッド構造実験からその有効性を明らかにする.(1)インターネット間の高速データ交換法の開発;(2)準ニュートン法の二重適用手順の精度評価と精度向上アルゴリズムの開発;(3)共有データベースシステムの整備;(4)基礎構造物系を対象としたハイブリッド構造実験の実施,からなる研究計画を設定し,最終年度である本年度は,(4)に取り組むとともに最終成果の公表に努めた.具体的には,下部に杭基礎を,上部に鉄塔をそれぞれ有するSRC構造物を想定し,杭基礎部分には,地盤系解析に強みを発揮する汎用有限要宗法解析コードを,鉄塔には金属系材料に対する非線形解析に強い別の汎用有限要素法解析コードを,そしてSRC構造部分のうち特にその履歴が複雑である下部壁部分を実験部分とし,他はファイバーモデルを用いたRC系解析が得意なもう一つ別の汎用有限要素法コードを用いるという複雑なサブストラクチャハイブリッド構造実験を実施した.準ニュートン法を基軸とする試行錯誤計算法を適切に利用することによって,それぞれのコードが本質的にもつ秘匿性を堅持しつつも,適切な応答が得られること,ときどきの剛性を割線剛性として評価することから,指向錯誤計算の効率化が図れることを明らかにした.ハイブリッド構造実験は日本発の耐震工学手法・技術であり,今後ともこの分野において日本は世界の最先端を走り続けることが期待される.本実験におけるサブストラクチャ法との結合における新展開として,(1)汎用有限要素解析コード等の既存数値解析技術を最大限に利用する,(2)構造実験部を複数用意しまたそれぞれの実験を別の研究機関が請け負うという方法を用いることによってより大型の実験を可能にする,を特長とする新しいハイブリッド構造実験法を開発するとともに,その有効性を実際のサブストラクチャハイブリッド構造実験から明らかにする.上記の目的を達成するために,次の4段階からなる実験計画を立案する.(1)インターネット間の高速データ交換法の開発;(2)準ニュートン法の二重適用手順の精度評価と精度向上アルゴリズムの開発;(3)共有データベースシステムの整備;(4)基礎構造物系を対象としたハイブリッド構造実験の実施.本年度は,(1)と(2)に取り組んだ.(1)については,各機関が使うコンピュータ間における確実なデータ交換を,IPアドレスとポート番号を組み合わせる通信手段であるソケット通信を用いて達成する方法を開発した.(2)については,すでに開発した手法について,複数の実験部分に仮想剛性を用いることよる誤差の累積(精度の低下)が予測されることを踏まえ,複数の実験を実施する場合の精度特性を,アルゴリズムの特性方程式を用いて明らかにした.さらに,仮想剛性の設定に直近の割線剛性を用いることによって,解析精度の向上を図る手順を考案し,一連の数値実験からこの手順の妥当性を検証した.ハイブリッド構造実験は日本発の耐震工学手法・技術であり,今後ともこの分野において日本は世界の最先端を走り続けることが期待される.本実験におけるサブストラクチャ法との結合における新展開として,(1)汎用有限要素解析コード等の既存数値解析技術を最大限に利用する,(2)構造実験部を複数用意しまたそれぞれの実験を別の研究機関が請け負うという方法を用いることによってより大型の実験を可能にする,を特長とする新しいハイブリッド構造実験法を開発するとともに,その有効性を実際のサブストラクチャハイブリッド構造実験から明らかにする.上記の目的を達成するために,次の4段階からなる実験計画を立案する.(1)インターネット間の高速データ交換法の開発;(2)準ニュートン法の二重適用手順の精度評価と精度向上アルゴリズムの開発;(3)共有データベースシステムの整備;(4)基礎構造物系を対象としたハイブリッド構造実験の実施.本年度は,(2)を継続するとともに,(3)に傾注し,さらに(4)に着手した.(2)については,昨年度考案した仮想剛性の設定に直近の割線剛性を用いることによって解析精度の向上を図る手順の妥当性を数理的に証明するとともに,不安定剛性をもつ領域に対する適用性とその限界を同定した.(3)については,汎用有限要素解析コードの代表である,ABAQUSとOpenSeesをハイブリッド構造実験に組み込むことを想定し,標準I/Oだけを利用して「内部秘匿性」との衝突を回避する演算手順を新たに開発した.(1)(3)の知見を踏まえ,独立した二つの実験環境と二つの汎用有限要素解析コードを,コーディネータと称するプログラムが統括する実験システムを構築し,最終年度に予定する(4)の実験への環境を整備した.日本発の耐震工学手法・技術であるハイブリッド構造実験を対象に,本実験におけるサブストラクチャ法との結合における新展開として,(a)汎用有限要素解析コード等の既存数値解析技術を最大限に利用すること,(b)構造実験部を複数用意しまたそれぞれの実験を別の研究機関が請け負う方法を用いることを考え,その具体化を図るとともに実際のサブストラクチャハイブリッド構造実験からその有効性を明らかにする.(1)インターネット間の高速データ交換法の開発;(2)準ニュートン法の二重適用手順の精度評価と精度向上アルゴリズムの開発;(3)共有データベースシステムの整備;(4)基礎構造物系を対象としたハイブリッド構造実験の実施,からなる研究計画を設定し,最終年度である本年度は,(4)に取り組むとともに最終成果の公表に努めた.

具体的には,下部に杭基礎を,上部に鉄塔をそれぞれ有するSRC構造物を想定し,杭基礎部分には,地盤系解析に強みを発揮する汎用有限要宗法解析コードを,鉄塔には金属系材料に対する非線形解析に強い別の汎用有限要素法解析コードを,そしてSRC構造部分のうち特にその履歴が複雑である下部壁部分を実験部分とし,他はファイバーモデルを用いたRC系解析が得意なもう一つ別の汎用有限要素法コードを用いるという複雑なサブストラクチャハイブリッド構造実験を実施した.準ニュートン法を基軸とする試行錯誤計算法を適切に利用することによって,それぞれのコードが本質的にもつ秘匿性を堅持しつつも,適切な応答が得られること,ときどきの剛性を割線剛性として評価することから,指向錯誤計算の効率化が図れることを明らかにした.
血管平滑筋の収縮弛緩に影響する内皮細胞イオンチャネルの解明

モルモット腸間膜動脈内皮細胞層を単離し、内腔側膜を上側にしてカバーグラス上に貼付した標本を開発して用いた。この状態における内皮細胞の膜電位は-10mVより浅いものがほとんどであり、アセチルコリン(ACh)を投与しても過分極反応は観察されなかった。細胞内K^+濃度低下を疑い、高K^+液で1315分間処理したところ、静止膜電位には変化無かったがAChによる過分極反応は回復した。次にAChで活性化され、過分極反応の原動力となっているチャネルを同定するため、ギャップ結合を介して電気的につながっており、等電位と考えられる隣接する2個の内皮細胞の内腔側膜に各々パッチ電極を適用した。一方をconventional whole-cell clampのcurrent clamp modeとして膜電位を測定し、他方をcell-attached patch clampとして単一チャネル活動を記録した。パッチ膜電位の固定には他方の電極により測定した膜電位を利用して、通常は不可能であるcell-attached patch clampにおける絶対電位固定を行った。ACh投与により過分極反応が惹起されると、cell-attached patchではコンダクタンスが2と7pSの2種類のチャネル活動が観られ、その逆転電位からこれらのチャネルはK^+チャネルと判明した。Inside-out patchにして内膜面に10^<-6>MCa^<2+>を含む高K^+液を投与するとチャネルの開口が観られた。AChにより細胞内Ca^<2+>濃度が増加するするとこれらのチャネルが活性化されて過分極を引き起こしていると考えられた。モルモット腸間膜動脈内皮細胞の内腔側膜あるいは底部側膜を区別して、パッチ電極によるギガシール形成が可能な、平滑筋層を除去した2種類のシート状内皮細胞標本を開発した。どちらの標本においても、whole-cell clamp法により正常な内皮細胞同士間で観られる電気的結合が保持されていることが示され、今後の内皮細胞研究に有用な標本であることがわかった。電流固定下で測定した内皮細胞の膜電位は-数mV-30mVの範囲にあった。アセチルコリン(ACh,3μM,1分間)を投与すると、どちらの標本でも多くの場合は初回投与で脱分極反応が観られたが、10分間の回復期をとって繰り返し投与すると徐々に過分極反応が誘導された。この現象の機序については不明であり、今後の課題の一つである。AChによる脱分極あるいは過分極反応に関与するイオンチャネルを特定するために、底部側膜にcell-attached patch clamp法を適用した。ACh投与によりコンダクタンスが27pSのチャネルが活性化された。また、パッチによってはその2倍のコンダクタンスを持つチャネルも観られた。それらのチャネルの逆転電位はパッチ内外のK^+やCl^-濃度を変化させてもほとんど影響されなかったので、非選択性陽イオンチャネルであると考えられた。AChによる脱分極反応はそれらのチャネルの活性化によるものと推測される。今後の課題としては、AChによる過分極反応に関わるK^+チャネルの同定や、それらのイオンチャネルの内腔側膜と底部側膜での分布差の解明などが挙げられる。モルモット腸間膜動脈内皮細胞層を単離し、内腔側膜を上側にしてカバーグラス上に貼付した標本を用いた。細胞内K^+濃度低下を疑い、高K^+液で1315分間処理したところ、静止膜電位には変化無かったがAChによる過分極反応が回復した。

一方をconventional whole-cell clampのcurrent clamp modeとして膜電位を測定し、他方をcell-attached patch clampとして単一チャネル活動を記録した。パッチ膜電位の固定には他方の電極により測定した膜電位を利用して、通常は不可能であるcellーattached patch clampにおける絶対電位固定を行った。ACh投与により過分極反応が惹起されると、cell-attached patchではコンダクタンスが45pS程度のチャネルの活性化が観られ、その逆転電位からこのチャネルはK^+チャネルと判明した。このチャネルが過分極を引き起こしていると考えられるが、チャネルの出現頻度は低かった。AChに反応しないパッチでも、inside-out patchにして内膜面に高K^+液を投与するとチャネルの開口が観られることから、cellーattached patch状態ではこのチャネルが存在しても、何らかの理由でAChにより活性化されにくくなっていると考えられる。
気泡の微細化による膜ファウリングの抑制と染色廃水の脱色性能の向上

本研究の当初の目的は、染色廃水を効率的かつ安定的に処理するために、膜分離活性汚泥法のエアレーションにファインバブル(微細な気泡)を用いることにより、曝気動力の削減と膜ファウリングの抑制および染料の脱色・分解を同時に実現できることを示すことであった。研究を進めていくと染色排水を安定的に脱色するための重要な観点は微生物叢であると気づき、これまでの研究では脱色株の脱色能力を高める組み合わせがあることが示唆された。近年、脱色株の報告は増加しているが、単一の脱色株と比較して混合微生物系のほうがより染料脱色効果が高いという報告は多い。連続的に安定した脱色処理を行うことは難しいため脱色効果が高くなるコンソーシアを明らかにすることは重要であるが、実際にその理由を明らかにした研究は皆無である。そこで2018年度の本研究では、なぜコンソーシアが単一株より染料脱色能力に優れるのかを明らかにした。本研究で用いた株は、脱色株エンテロコッカスフェカリス近縁株のT6-a1と、非脱色株のバチルスサブチルス近縁株S4-gaである。この二つの株の組み合わせは、組み合わせた株の中で最も脱色効果が高く、脱色株単独では脱色できない染料濃度を脱色でき、脱色速度が向上する効果があった。菌体数に着目したところT6-a1株とS4-ga株を混合してもT6-a1の菌体数はT6-a1単独のときと同じであり、非脱色株S4-gaの存在は脱色株T6-a1の増殖に作用しなかった。一方で非脱色株S4-gaが存在すると、溶存酸素濃度と酸化還元電位の著しい低下がみられ、液中の環境は還元状態であった。好気培養においても同様に脱色促進効果が得られたことから、バチルス属(好気性)の増殖で溶存酸素濃度が低下したこと以外にも、脱色を促進する作用がある可能性が示唆された。一年目は脱色株と非脱色株を組み合わせると脱色が促進する効果を明らかにした。これは染料を分解する最適な微生物群集を明らかにするために重要な知見である。そこで二年目は脱色株と非脱色株の組み合わせがなぜ脱色促進効果があるのか明らかにすることを目的に研究を行った。実験において脱色促進効果の再現性を得るために、実験条件の設定にやや時間がかかった。特に脱色しうる菌体数や、脱色株と非脱色株の混合時の菌体数、好気または嫌気、微好気といった培養環境の調整に時間が必要であった。しかし、条件設定を十分に検討したことで、脱色株は増殖が可能であれば脱色酵素を生産し、脱色を行うこと、脱色株は非脱色株と混合しても増殖に影響がないこと、非脱色株の菌対数が100分の1であっても脱色促進効果があること、非脱株は混合時に微好気のほうが脱色後の酸化還元電位を大きく低下させて脱色を促進することなどが明らかになった。本研究では我々が分離した脱色株エンテロコッカスフェカリス近縁株のT6-a1と、非脱色株のバチルスサブチルス近縁株S4-gaを用いる。この二つの株の組み合わせは、様々に組み合わせた株の中で最も脱色効果が高く、脱色株単独では脱色できない染料濃度を脱色でき、脱色速度が向上する効果があった。これまでの研究で、非脱色株S4-gaの存在は脱色株T6-a1の増殖に作用するものではなかったこと、非脱色株S4-gaが存在すると液体中が還元状態になっていることが分かった。バチルス属(S4-ga株)は好気性の細菌であることから、増殖により溶存酸素が消費され、T6-a1株が生成する脱色酵素の反応を促進させたと考えられたが、酸素が枯渇しない条件でも同様に脱色促進効果が得られたため、酸素濃度とは異なる要因が脱色を促進したと考えられた。そこで脱色を促進した異なる要因は、S4-ga株の存在がT6-a1株の脱色酵素の生成量を高めることと考え、以下の3つの目的で研究を実施する。目的a脱色酵素の生成量を単独と混合で比較する目的b両株間での物質のやり取りを明らかにする目的c単独と混合の遺伝子発現を比較する本研究の目的は、染色廃水を効率的かつ安定的に処理するために、膜分離活性汚泥法(MBR)のエアレーションにファインバブル(微細な気泡)を用いることにより、曝気動力の削減と膜ファウリングの抑制および染料の脱色・分解を同時に実現できることを示すことである。本年度は、安定的な染色排水の脱色を行う為に必要な、生物処理槽内の微生物群集について検討を行った。本研究では、生成する芳香族アミンの分解を担う微生物の組み合わせ(コンパニオンストレイン)と、エアレーションのせん断ストレスの低減の二つが生物処理による脱色を持続させる鍵であると考えている。複数の微生物を組み合わせることで脱色と芳香族アミン分解を促進させることが可能であると考え、脱色能力を持つ分離株を用いて、脱色を促進する微生物の組み合わせの検討を行った。また、検討した微生物を用いて、静置(酸素の供給無し)とファインバブル(気泡径100μm以下の微細な気泡による酸素の供給有り)で実染色排水の脱色試験を行った。

その結果、脱色能力の高い株と脱色能力の低い株を混合した場合、脱色能力の高い株が単独の場合と比べて、より高濃度の染料において脱色し、その脱色速度は速かった。特にEnterococcus faecalis近縁種とBacillus属の株の組み合わせは、共存することで脱色速度が速くなった。また、検討した微生物の組み合わせを用いて、実染色排水の脱色を試みたところ、静置とファインバブルどちらの条件においても脱色し、脱色速度に大きな差は見られなかった。このとき、有機物の減少が見られなかったことから、有機物分解を促進する更なるコンパニオンストレインの検討が必要であると考えられた。平成29年度、1年目はファインバブル(微細気泡)を用いた、脱色菌の多糖類生成抑制を研究する予定であった。しかし、平成30年度、二年目の課題で取り組む予定であった脱色反応の結果生成する阻害物質の影響を抑えて脱色反応を連続的に進めることに関する知見が得られたため、染料分解が最適となる微生物群集を獲得することを優先した。このことにより、実際の染色排水処理では、単一の細菌に比べて複数の細菌が存在するほうが、より安定的な脱色が見込めることが分かった。特に脱色能力を持つEnterococcus faecalis近縁種の1株と脱色能力の低いBacillus属の種が異なる6株を組み合わせたところ、高濃度の染料(1500mg/L)を脱色した。Bacillus属の種の組み合わせによって、脱色の程度が異なったことから、微生物間の相互作用が異なる可能性を得た。微生物間の相互作用にどのような物質のやりとりがあるのか、またそれによる代謝の変化があったのかを調べることで脱色を促進した理由を明らかにできる。以上の理由により、おおむね順調に進展していると判断した。本研究の当初の目的は、染色廃水を効率的かつ安定的に処理するために、膜分離活性汚泥法のエアレーションにファインバブル(微細な気泡)を用いることにより、曝気動力の削減と膜ファウリングの抑制および染料の脱色・分解を同時に実現できることを示すことであった。研究を進めていくと染色排水を安定的に脱色するための重要な観点は微生物叢であると気づき、これまでの研究では脱色株の脱色能力を高める組み合わせがあることが示唆された。近年、脱色株の報告は増加しているが、単一の脱色株と比較して混合微生物系のほうがより染料脱色効果が高いという報告は多い。連続的に安定した脱色処理を行うことは難しいため脱色効果が高くなるコンソーシアを明らかにすることは重要であるが、実際にその理由を明らかにした研究は皆無である。そこで2018年度の本研究では、なぜコンソーシアが単一株より染料脱色能力に優れるのかを明らかにした。本研究で用いた株は、脱色株エンテロコッカスフェカリス近縁株のT6-a1と、非脱色株のバチルスサブチルス近縁株S4-gaである。この二つの株の組み合わせは、組み合わせた株の中で最も脱色効果が高く、脱色株単独では脱色できない染料濃度を脱色でき、脱色速度が向上する効果があった。菌体数に着目したところT6-a1株とS4-ga株を混合してもT6-a1の菌体数はT6-a1単独のときと同じであり、非脱色株S4-gaの存在は脱色株T6-a1の増殖に作用しなかった。一方で非脱色株S4-gaが存在すると、溶存酸素濃度と酸化還元電位の著しい低下がみられ、液中の環境は還元状態であった。好気培養においても同様に脱色促進効果が得られたことから、バチルス属(好気性)の増殖で溶存酸素濃度が低下したこと以外にも、脱色を促進する作用がある可能性が示唆された。一年目は脱色株と非脱色株を組み合わせると脱色が促進する効果を明らかにした。これは染料を分解する最適な微生物群集を明らかにするために重要な知見である。そこで二年目は脱色株と非脱色株の組み合わせがなぜ脱色促進効果があるのか明らかにすることを目的に研究を行った。
ゲノムDNA単分子解析と細胞サイズベシクル中での生化学実験

本研究では、一つの細胞からDNAを切断することなく取り出し、顕微鏡下でオプテイカルマッピングを行い、探索したい塩基配列の有無、存在する場合はどの位置にあるかを迅速に明らかにするという解析手法の確立を目指している。具体的には超好熱始原菌をもちいて本手法の有用性を示すと共に超好熱始原菌研究に有用な情報を提供する事を目指している。本年度は、超好熱始原菌KOD1株のゲノムDNA(全長約680um)に対し、断片化させることなく単分子オプティカルマッピングを行うことを目指し、研究を進めた。KOD1ゲノムDNAを浸透圧ショックによる細胞破壊で取り出した後、蛍光標識オリゴPNAプローブを導入して複製開始領域の特定塩基配列部とPNAとで三重鎖を形成させ、ゲノムDNA分子を光ピンセットで伸展させてオプティカルマッピングを行った。オリゴPNAプローブは、KOD1ゲノムDNAの複製開始領域を認識するようにデザインし、蛍光標識にはQdot用いた。前年度、一部伸展されたDNAの鎖上にQdotの輝点を確認する事に成功していたが、蛍光プローブの非特異吸着の問題が認められていた。本年度は実験プロトコルを改良し、非特異吸着を押さえつつ、十分な量の解析サンプルを得ることに成功した。これに引き続き、ゲノム上でマッピングされた興味ある対象配列部位を顕微鏡下で単分子回収し、ベシクル内を反応場とした単分子生化学反応を行う実験システムを構築することにも着手し、ベシクル内でのDNA生化学反応を単分子レベルで制御・モニタリングできるという微少スケールの生化学実験系の構築を目指す。実験の結果、一部伸展されたDNAの鎖上にQdotの輝点を確認する事に成功した。現在、この結果をまとめた論文の投稿準備中である。
神経細胞死の分子生物学的解析法の確立と、神経変性疾患遺伝子による神経細胞死の研究

家族性ア病変異体を過剰発現させることで株化神経細胞に細胞死を誘導する系を用いて、様々な細胞のアポトーシスの過程で主要な役割を果たすことが報告されているシステインプロテアーゼファミリーのカスペースの関与について検討した。カスペース阻害ペプチド(切断部位のテトラペプチドのアルデヒド体)を用いて細胞死率の変化を観察した。その結果、London型APP変異体(642番目のValがIleに変異)による細胞死は使用した全ての阻害ペプチドで有為な抑制効果が認められた。とりわけ、DEVDおよびDQTDが最も強く抑制したことから、介在カスペースは、7型と推定された。更に興味深いことに、カスペース8やカスペース1/4/5といったinitiator caspaseの介在は推定されなかったことから、FasやTNFなどの細胞死シグナルとは異なり、London型APP変異体による細胞死シグナルはカスペースカスケードを形成しない新規の分子機構を活性化すると考えられた。一方、野生型APPは強発現によって、変異体よりは弱い細胞死が誘導されるが、DEVD型阻害ペプチドにより、London型APP変異体による細胞死は野生型APPが同じ発現量で誘導する細胞死まで抑制された。このことから野生型APPが誘導する弱い細胞死はカスペース阻害ペプチドに抵抗性があることが示唆された。更に、いかなる阻害ペプチドによっても、Sweden型変異体(595,596b番目のLys,MetがAsn,Leuに変異)による細胞死率には抑制は認められなかった。これらのことから、APP変異体による細胞死は変異の部位により異なる細胞死機構を活性化させること、その細胞死機構にはカスペース依存性と非依存性の経路があることが推定された。さらに、従来の検討でデスドメインであると推定されるH657-K676領域を欠損した変異体APPの検討から、カスペース依存性機構は正にこの領域が活性化していること、野生型APPによる弱い細胞死はこの領域には依存しないこと、すなわち、APPにはデスドメイン以外にも細胞死を誘導する機能が存在することが推定された。更に、プレシナリン1および2の野性型、ア病変異体(各々、M146L,N141I変異体)に対する、カスペース阻害ペプチドの効果を検討した。APP同様、PS1,2共に野性型でも低率の細胞死を誘導したが、いずれのア病変異体PS1,2共に、著しく増強された細胞死を誘導した。PS1変異体による細胞死、PS2変異体による細胞死共に、検討した条件ではカスペース抵抗性であった。現在、ア病原因遺伝子によるカスペース非依存性の細胞死機構の詳細について検討中である。(1)単一神経細胞での細胞死機構を解析する系の確立T細胞などにおいて細胞死を誘導、促進する事が知られているセリンプロテアーゼ、カスペースの活性花を株化神経細胞において観察するため、まずカスペースの基質、テトラペプチジルMCAの微量注入を試みた。我々の使用している神経細胞株は微量注入法によって受ける障害の程度が高い為、細胞毒性を示さずかつ検出感度を満たす基質の注入量及び方法について検討中である。同時に、カスペース活性化をモニターできるインディケーターを考案した。膜移行配列-カスペース-GFP-核移行配列で構成される融合遺伝子を作出し、細胞に遺伝子導入することによりこの組換え融合蛋白を発現させた。全長の融合蛋白質は膜移行配列の働きで細胞内膜に存在し、GFPによる蛍光は細胞質内に観察される。細胞死が誘導されるとカスペースは他のプロテアーゼまたはカスペース自身により切断され活性化する。融合蛋白質内のカスペースが切断されるとGFPはそのC末端にある核移行配列に制御され、GFPの蛍光は核内に移行する。報告されている14種のカスペースのうち9種についてインディケーターを作成した。(2)家族性ア病APP変異体が活性化する細胞死機構の解明カスペースはその基質特異性により4つに分類できる。4種類の基質を用いたin vitrocell-freeassayを実施し、どのカスペースがAPPによる細胞死に関与するか調べた。その結果、1種の基質のみが有為な活性の上昇を示し、この基質に特異性を持つカスペース2、3、7が主に活性化されると考えられた。そこで、それらのインディケテターを用いて活性の経時的変化を観察したところ、始めにカスペース2が、その後カスペース3および7が活性化するらしいことがわかった。カスペースの阻害剤やアンチセンスを用いて、これらの結果について更に検討を続ける。

一方、野生型APPは強発現によって、変異体よりは弱い細胞死が誘導されるが、DEVD型阻害ペプチドにより、London型APP変異体による細胞死は野生型APPが同じ発現量で誘導する細胞死まで抑制された。このことから野生型APPが誘導する弱い細胞死はカスペース阻害ペプチドに抵抗性があることが示唆された。更に、いかなる阻害ペプチドによっても、Sweden型変異体(595,596b番目のLys,MetがAsn,Leuに変異)による細胞死率には抑制は認められなかった。これらのことから、APP変異体による細胞死は変異の部位により異なる細胞死機構を活性化させること、その細胞死機構にはカスペース依存性と非依存性の経路があることが推定された。さらに、従来の検討でデスドメインであると推定されるH657-K676領域を欠損した変異体APPの検討から、カスペース依存性機構は正にこの領域が活性化していること、野生型APPによる弱い細胞死はこの領域には依存しないこと、すなわち、APPにはデスドメイン以外にも細胞死を誘導する機能が存在することが推定された。更に、プレシナリン1および2の野性型、ア病変異体(各々、M146L,N141I変異体)に対する、カスペース阻害ペプチドの効果を検討した。APP同様、PS1,2共に野性型でも低率の細胞死を誘導したが、いずれのア病変異体PS1,2共に、著しく増強された細胞死を誘導した。PS1変異体による細胞死、PS2変異体による細胞死共に、検討した条件ではカスペース抵抗性であった。現在、ア病原因遺伝子によるカスペース非依存性の細胞死機構の詳細について検討中である。
「触って体験型」博物館展示計画のための３Dディジタル造形技術の開発

博物館での鑑賞者の理解度や興味関心度合いの向上、視覚に障がいのある人の観覧支援のための3D立体造形技術の活用方法を研究した。資料の鋳型を用いた形状測定、3DCADデータによる資料の修復や、現存しない資料の復元、NFCタグ組み込み模型をアプリやWEBコンテンツのインターフェースとすることを実践した。模型作成に適した材料、造形方法、視覚に障がいのある人が触感で色彩を想起するための、色彩の印象と立体表面の微細凹凸形状の触感の印象との関連付けなどの基礎的検討も行った。銅鏡、壺、矢じりなど本研究で作成した模型は、名古屋市博物館、大阪府立弥生文化博物館、南山大学の「触れる博物館」で展示した。(1)国内外の先行事例調査:アメリカのスミソニアン博物館の、特に自然史博物館では、実物、もしくは、実物大の模型を直接触る資料が多数展示されていた。また、光波長やビッグバンの説明など、通常図で表すものを、音や触れる凹凸模様で展示する方法は参考になった。神奈川県立生命の星・地球博物館では、出来る限り実物や模型を触れるようにしており、点字の説明も充実し、ユニバーサルミュージアムの先進事例として参考になった。(2)名古屋市博物館での模型制作:名古屋市博物館の展示資料のひとつである銅鏡の3D測定、3Dデジタル造型機による模型制作、インタラクション機能を持つ模型制作を行った。3D測定については、腐食していて型取りが不可能な資料の測定ができたことは意義深い。また、3DCGデータ上で、腐食による欠損部分を修復し、3D切削機を用いて模型制作を行うことの有効性も確認できた。さらに、来館者のユーザエクスペリエンス向上の仕掛けとして、銅鏡の3D模型を小片に切断し、それを組み合わせるパズルに成功すると、LEDが点灯する模型の制作を行った。(3)古代瓦の破片のデジタルアーカイブを用いて3DCGで複数枚を合成することで、瓦の完全な形状と、それをCGで反転させたデータを用いて3D切削機を用いて木型を作成した。(4)ディジタルシボを用いた触覚による絵画の表現:板の表面の凹凸模様の大きさ、形状、深さを段階的に変化させた複数種類のデジタルシボを作成し、その触感による印象評価をSD法により、晴眼者、視覚にしょうがいがある人、それぞれを対象として実施した。先行研究で実施されていた色に対するSD法による印象評価の結果と照合し、凹凸模様の濃密と色彩の明度との関係性を明らかにし、絵画のテクスチャに対して、色相環での位置と凹凸模様で、その色相と明度により色を伝達する方法により、絵画の触図サンプルを作成した。当初予定していたユニバーサルミュージアムの先行事例調査、展示物の立体形状測定、模型制作、人のアクションとインタラクティブに動作する模型制作、デジタルシボの触感の印象評価など、予定していた項目は、ほぼ実施できた。デジタルシボの触感の印象評価結果を踏まえて、デジタルシボと色相環を組み合わせた触刺激により絵画を表現するサンプルの作成は、28年度以降予定していた項目であり、これについては、予定以上の進展であったと考えている。一方で、評価実験について、デジタルシボに対する、視覚にしょうがいのある人を対象とした実験を行うことはできたが、人のアクションとインタラクティブに動作する模型に関して、博物館での実装実験には、至っておらず、これについては、今年度達成できなかった課題である。大阪府立弥生文化博物館における来館者展示巡回システム「考古楽ハンター」の一部で使用するNFCタグ埋め込み模型を製作した。対象とした資料は、銅鏡3点と土器の壺3点であり、壺は3Dプリンタ、銅鏡は切削機での加工が適していることを確認した。特に、光沢が原因で、3Dスキャナでの測定が困難であった銅鏡の1つは、粘土で銅鏡の鋳型を作成し、それを3Dスキャンした後、3DCGデータで凹凸を反転させ、その概形を切削機で造形し、詳細な模様については、レーザーカッターで彫刻することで高精度の模型を得る方法を確立した。展示巡回システムでは、模型を手に取り詳細に形状や模様を見ることができると好評であり、システムの利用者以外の来館者にも興味深く鑑賞いただけた。南山大学人類学博物館で展示する「触れる展示物」として、実物を触ることによる摩耗を避ける目的で、土偶の模型を製作した。素材の触感を考慮してMDFを材料として切削機で造形し、実物を模倣した彩色を施すこととした。名古屋市博物館では、アクリル板を切削機で造形した銅鏡の模型をレーザーカッターで複数ピースに分割したパズルを展示した。デジタルシボによる触図作成の基礎研究として、色相環に多角形や円などの図形を割り当てた先行研究を参考として、その図形をモチーフとしたシボが触感により識別できるかの晴眼者による実験を行った。触図への展開については、29年度に検討する。大英博物館でのロゼッタストーンの触れる模型、ロンドン自然史博物館での説明用の触れる模型、ロンドン科学博物館での説明用アプリの入力デバイスとしての実物模型などの応用事例の調査を行った。情報処理学会のDCC研究会およびじんもんこん2016シンポジウムで発表を行い、有益な助言を得ることができた。平成28年度以降計画は、1)デジタルシボによる絵画表現の実験室実験等、2)人のアクションとインタラクティブに動作する模型の実装と評価、3)学芸員の研究支援模型の制作、4)国内外での情報収集や研究発表を行うこととしていた。

1)について、色相環と図形形状との関連を提案した先行研究を参考にシボを制作してその活用の可能性の実験室実験を行ったことは、概略計画どおりであるが、実装に向けては29年度の継続的な検討が必要である。2)について、模型を手に取りNFCタグにタッチするとタブレットからクイズの解答が得られる模型や銅鏡パズルを作成し、大阪府立弥生文化博物館と名古屋市博物館にそれぞれ展示し、Webアンケートや行動観察を行うことで計画どおりに実施できた。来館者の行動分析を視線解析により詳細に実施可能であることを、28年度博物館で複数回の視線解析実験を実施することで確認できたことは、計画以上の進捗であったと考えている。3)学芸員の研究支援模型の制作については、次年度継続実施と考えている。4)大英博物館、ロンドン科学博物館等での情報収集と、情報処理学会のDCC研究会およびじんもんこん2016シンポジウムでの発表と議論を行うことができ、計画どおり実施できたと考えている。本研究では、博物館展示資料の3Dスキャナによる立体形状測定、3DCADによる欠損部分の補修や表面凹凸形状(デジタルシボ)設計、3Dプリンタによる模型制作等、Rapid Prototyping手法を展示支援へ活用する事例を複数実践した。これによる、デジタル立体造形技術が博物館の展示支援へ活用できる可能性の提案と、観覧者のユーザーエクスペリエンス向上効果評価を目的とした。具体的な実践事例は、ユニバーサルミュージアムで活用するための大きさや表面形状を正確に再現した触れる模型、実物形状の拡大・縮小模型、欠損部を持つ資料を3DCADでデジタル復元した補修模型、模型にNFCタグを埋めこみ、スマホやタブレットでタグのURLを参照して説明を表示する模型等である。視覚に障がいを持つ人がデジタルシボを触り、点字ではなく感覚的に色を感じる手法提案としての基礎実験と絵画の試作を行った。29年度は、3D模型の展示が、観覧者に与える影響を、名古屋市博物館において、CAP型のモバイル視線解析装置を装着した、観覧行動測定実験を実施して分析を行った。実験参加者全員、ケース外に設置した模型に手を触れており、加えてケース内に設置された資料も注視していた。資料の前での滞在時間は模型が無い時と比較して、模型に触れている時間分有意に長くなっており、触れる模型が資料の注視の妨げにはならないことが確認できた。また、3Dデジタル造形手法について、切削型、樹脂の積層型、レーザーによる樹脂の硬化型を比較し、資料の素材をそのまま再現するためには切削型、表面の微細な傷などを正確に再現する場合アクリルを素材とした切削やレジンを素材とした光造形が適している等、それぞれの特徴を明らかにできた。博物館での鑑賞者の理解度や興味関心度合いの向上、視覚に障がいのある人の観覧支援のための3D立体造形技術の活用方法を研究した。資料の鋳型を用いた形状測定、3DCADデータによる資料の修復や、現存しない資料の復元、NFCタグ組み込み模型をアプリやWEBコンテンツのインターフェースとすることを実践した。模型作成に適した材料、造形方法、視覚に障がいのある人が触感で色彩を想起するための、色彩の印象と立体表面の微細凹凸形状の触感の印象との関連付けなどの基礎的検討も行った。銅鏡、壺、矢じりなど本研究で作成した模型は、名古屋市博物館、大阪府立弥生文化博物館、南山大学の「触れる博物館」で展示した。
接合部の強度不均一に注目した高靭性高張力鋼の海洋構造物への適用性評価手法の確立

本研究は、高降伏点TMCP鋼(YP420500MPaクラス)の大型海洋構造物への適用拡大を目指し、設計概念ともうまく融合した高降伏点高強度鋼の溶接構造における破壊性能評価手順を確立することを目的として実施した。研究の重点は、巨視的に強度・靭性不均質の避けがたい溶接部の破壊靭性評価はいかにあるべきか、また、それらの影響を考慮したときの溶接部材料選択はいかにあるべきかを明らかにすることにあり、解析的・実験的検討によって破壊靭性試験結果と継手破壊性能とを定量的に対応づける手法を開発した。本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。母材と溶接金属の強度ミスマッチ、とくに、溶接金属の強度オーバーマッチは、靭性劣化が問題となる溶接熱影響部(HAZ)に次のような影響をもたらす。HAZ靭性が比較的良好な場合には、強度オーバーマッチはHAZで脆性破壊が発生する以前に低強度の母材側に選択的な塑性変形をもたらすため、き裂成長の母材側への湾曲現象が現れ、その結果としてHAZの破壊限界が見かけ上高くなる。しかし、HAZの靭性劣化が著しい場合には、強度オーバーマッチはHAZの塑性変形を拘束し、HAZにおける局部応力を上昇させるために同じ入熱条件で作製した等質継手(溶接金属強度≒母材強度)の場合よりもHAZの破壊発生抵抗を低下させる。溶接継手の破壊性能評価においては、強度ミスマッチによる塑性拘束に加え、評価に用いる試験片の形状や寸法に応じた幾何学的塑性拘束にも注意することが必要で、強度ミスマッチ範囲が25%程度以内ならむしろ後者の幾何学的塑性拘束の影響の方が大きい。本研究では、このような塑性拘束の破壊特性に果たす役割をふまえ、三点曲げ靭性試験結果に基づく継手破壊性能の予測手法を開発するとともに、構造性能確保のための材料の必要破壊靭性値の決定手順を提示した。海洋構造用鋼として期待の高降伏点(YP420500MPaクラス)の高強度TMCP鋼のK開先多層溶接継手を、溶接入熱レベルや溶接金属の強度レベルを種々に変化させて作製し、靭性劣化が問題となる多層溶接熱影響部(HAZ)の基本的靭性特性を把握する目的で、溶接ボンド部に切欠きを導入した三点曲げCTOD試験を行った。また、このようなHAZ切欠き試験片の切欠き先端近傍の応力・ひずみ特性に溶接部特有の強度不均質がどのような影響を与えるかについて3次元有限要素方解析を行った。その結果、溶接金属の強度的overmatchは次の二つの特徴的な影響をもたらすことが判明した。HAZの靭性劣化が著しい場合には、溶接金属の強度的overmatchは塑性拘束をもたらしHAZにおける局部応力を上昇させるために、HAZからの脆性破壊を促進し、母材と溶接金属の強度レベルが同じevenmatch継手よりも明らかに破壊限界CTODを低下させる傾向にある。一方、HAZ靭性が良好な場合には、溶接金属の強度的overmatchは低強度の母材側に塑性変形を選択的に進行させ、HAZから脆性破壊が発生する以前に低強度の母材側へ延性き裂が湾曲成長する結果、evenmatch継手よりもかなり高い破壊限界CTODが出現する。本結果は、多層HAZのCTOD試験結果は溶接部特有の強度ミスマッチの影響を十分考慮して解析する必要のあることを示唆しており、本研究の目的である新しい高靭性高強度鋼板の海洋構造物への適用性判定手法を確立する上で重要な指針を与えている。

本研究は、高降伏点TMCP鋼(YP420500MPaクラス)の大型海洋構造物への適用拡大を目指し、設計概念ともうまく融合した高降伏点強度鋼の溶接構造における破壊性能評価手順を確立することを目的として実施した。研究の重点は、巨視的に強度・靭性不均質の避けがたい溶接部の破壊靭性評価はいかにあるべきか、また、それらの影響を考慮したときの溶接部材料選択はいかにあるべきかを明らかにすることにあり、解析的・実験的検討によって破壊靭性試験結果と継手破壊性能とを定量的に対応づける手法を開発した。本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。母材と溶接金属の強度ミスマッチ、とくに、溶接金属の強度オーバーマッチは、靭性劣化が問題となる溶接熱影響部(HAZ)に次のような影響をもたらす。HAZ靭性が比較的良好な場合には、強度オーバーマッチはHAZで脆性破壊が発生する以前に低強度の母材側に選択的な塑性変形をもたらすため、き裂成長の母材側への湾曲現象が現れ、その結果としてHAZの破壊限界が見かけ上高くなる。しかし、HAZの靭性劣化が著しい場合には、強度オーバーマッチはHAZの塑性変形を拘束し、HAZにおける局部応力を上昇させるために同じ入熱条件で作製した等質継手(溶接金属強度≒母材強度)の場合よりもHAZの破壊発生抵抗を低下させる。溶接継手の破壊性能評価においては、強度ミスマッチによる塑性拘束に加え、評価に用いる試験片の形状や寸法に応じた幾何学的塑性拘束にも注意することが必要で、強度ミスマッチ範囲が25%程度以内ならむしろ後者の幾何学的塑性拘束の影響の方が大きい。本研究では、このような塑性拘束の破壊特性に果たす役割をふまえ、三点曲げ靭性試験結果に基づく継手破壊性能の予測手法を開発するとともに、構造性能確保のための材料の必要破壊靭性値の決定手順を提示した。
ＧＲＡＣＥ－２ＬＯＯＰの開発と応用

素粒子物理学では、場の量子論と呼ばれる理論体系が支配的であり、かつ摂動計算が有効であることが知られている。LHC,ILC,KEKBなどに代表される素粒子物理学実験では、ヒッグス粒子らしい発見により標準模型を超えた現象や新粒子を見つけるために、超精密な実験が期待されている。このような高次補正の計算は膨大であり、自動化のためのシステムが必要である。現在、高エネルギー素粒子反応解析において電弱相互作用の1ループ摂動計算を自動的に行うことを完成させたが、本研究では、2ループ計算の自動化に向けた理論的定式化とシステム開発を行った。物質の究極構造を探求する素粒子物理学においては、現在「標準模型」と呼ばれる理論体系が確立しており、実験値と理論的予言が極めて高い一致を示すことが知られている。LHC実験においてヒッグスらしい粒子が発見されたが「標準模型」の正しさを証明したのかどうかはまだわからないところである。ダークマターなど「標準模型」では説明できない未解決問題があり、ヒッグス粒子の性質の詳細検証や新粒子の発見はLHCやILCなど次世代加速器実験の大きな目標の一つになっている。「標準模型を超える模型」の探索が理論・実験両面から勢力的に行われている。素粒子物理学では、「場の理論」が確立した処方箋として確立し、「模型」を取り扱うことができる。「場の理論における摂動理論」に基づき、計算機上で数値計算まで取り扱うことを可能とするGRACEシステムを開発し、1次補正計算まで完成している。素粒子の性質や素粒子反応における2次補正を計算機上で取り扱うことを行うために、計算機上での定式化について研究開発することが本研究課題の目的である。本年度は、素粒子物理学の問題としてミュオン異常磁気能率の標準模型における電弱理論における2ループ補正を例として主にプログラム開発を進めた。相当する2ループ・ファインマン・ダイアグラムは1780個あり、2ループのファインマン・ダイアグラムは14種類のトポロジーに分類される。それぞれのトポロジー毎に紫外発散部分と有限の部分の式を取り出すことができる。2ループおよび1ループと繰り込まれた頂点を持つファインマン・ダイアグラムの紫外発散部分が相殺され、計算機上においても繰り込まれることを検証され、計算機上での定式化が正しく行われていることを確認した。必要な2ループ・ファインマン・ダイアグラムは1780個あり、これらは14種類のトポロジーに分類される。数式処理プログラムによりトポロジー毎に紫外発散部分と有限部分の物理量に対応する式を導出した。2ループおよび1ループと繰り込まれた頂点を持つファインマン・ダイアグラムの紫外発散部分が非線形ゲージ項の場合でも相殺され、計算機上での理論定式化が正しく行われていることを確認した。また自動計算システムを用い繰り込まれた2点関数を作成し、独立な検証を遂行できるプログラムを開発した。さらにファインマン積分用に数値積分プログラムの開発を行った。2ループ・ファインマン積分の定式化については、電弱理論におけるg-2に関してファインマン・ダイアグラムは1780個あり、2ループのファインマン・ダイアグラムは14種類のトポロジーに分類される。バーテック型散乱振幅が中心である。それぞれのトポロジーに対して、次元正則化により、紫外発散部分と有限の部分の式を取りだすことが必要である。ベクトルボゾンの3点結合など含む標準模型で出現するファイマン規則を一般的に処理できるよう数式処理プログラム開発を行っていて、検証を行っている。現在のシステムでは他の崩壊プロセスにも適用可能である。1ループと繰り込まれた頂点を持つ2ループグラフについても1ループとして計算可能な数式処理プログラムを開発した。

繰り込みはon-shell繰り込みを用いており、紫外発散などの数値計算により検証を行っている。QEDのグラフに関しては、数値積分をして収束性について、数値的にしていると同時に、高速化についてプログラム開発を進めている。本解析で特に重要な役割を担うのが非線形ゲージ固定の導入である。2ループ・ファインマン振幅の解析を行う場合、全てを代数的な数式処理で行うことはできない。このためコンピュータを用いた数値計算が不可欠となる。一方、数値計算が正しく行われていることを証明することは極めて困難である。本解析では非線形ゲージ固定と呼ばれるゲージ固定を導入し、ゲージ不変性が保証されていることを数値的に示すことにより、我々の計算精度が保証されていることを定量的に評価する。この非線形ゲージ固定の2ループへの定式化に関しては、任意のゲージ変数でのファインマン・ダイアグラムとファインマン振幅の計算コードが自動生成可能になっており、先にも述べた崩壊プロセス等での検算により、システムが正しく動作していることを確認した。また非線形ゲージを用いた場合の繰り込み項の整備を行った。素粒子の標準模型はゲージ場の量子論のより記述できると考えられている。特に高エネルギー加速器衝突実験で見られる高エネルギー素粒子反応については、摂動論的場の量子論が適用できることが知られている。我々はミュオン異常磁気能率への2ループ補正電弱相互作用の寄与の解析を目的として理論的定式化とシステム開発を行った。ミュオン異常磁気能率の2ループ・ファインマン・ダイアグラムは1780個あり、これらは14種類のトポロジーに分類される。トポロジー毎の次元正則化を行い、紫外部分と有限部分に分離し、数値計算の2ループ積分のソース・コードを生成する。一方カウンター項を含む1ループ・ファインマン・ダイアグラムは70個あり、1ループのファインマン積分となる。2ループ積分および1ループ積分を合わせて紫外発散は数値的に相殺されることが確認された。また非線形ゲージ固定の導入することにより、トポロジーを超えたファインマン図間での相殺が発現し、紫外発散については検証を行っている。平成26年度は有限部分に関して、非線形ゲージ固定項を数値的に検証する作業を進めている。Wボゾン粒子、Zボゾン粒子や対応するゴールドストーン粒子がある3点結合および4点結合を含むダイアグラム間で、数値的な相殺が大きいため、5次元のファインマン積分に対して高精度で数値積分することが必要となり、アルゴリズムの開発や多倍長演算の導入を行って検証を進めている。2ループ補正を自動的に行うための理論定式化については見通しをたてることができた。実際の物理解析のため、高精度な数値積分計算が必要となり、理論的定式化と数値計算の両面から全体的に最適化されたシステムを作るための研究開発が必要となる。素粒子物理学本年度は、素粒子物理学の問題としてミュオン異常磁気能率の標準模型における電弱理論における2ループ補正を例として定式化のプログラム開発を進めた。具体的には以下のような手続きとなる。
トウモロコシの花粉および柱頭中の機能性スフィンゴリン糖脂質の分離と構造解析

本研究では、トウモロコシの花粉および柱頭に存在するスフィンゴ脂質、とくにオリゴ糖含有の機能性脂質の分離と化学組成について検討した。また、花粉のスフィンゴ脂質の性状が他の部位のそれとはかなり異なって特異性を有することが見出されたので、他の脂質クラスについてもその化学的特性を解析した。以下、スフィンゴ脂質に関する研究成果の概要を述べる。1.中世スフィンゴ脂質群の化学組成花粉と柱頭中の中性スフィンゴ脂質としてセラミド、セレブロシド(モノグリコシルセラミド)、ジグリコシル-、トリグリコシル-およびテトラグリコシルセラミドが分離された。そのうち、前二者が主要な脂質クラスであった。これらの主なセラミド残基は、共通してhydroxyarachidoyl-sphingadienine,hydroxylignoceroyl-4-hydroxysphingenineおよびhydroxybehenoyl-4-hydroxyspingenineであった。その組成比は、セラミド、セレブロシドおよびオリゴグリコシルセラミドの間で異なっていた。花粉のオリゴ糖脂質群の糖鎖構造は、ジグリコシル型ではGlc(β1→4)-Glc(β1→1′)-、トリグリコシル型ではGlc(β1→4)-Glc (β1→4)-Glc(β1→1′)Man(β1→4)-Glc(β1→4)-Glc(β1→1′)-およびテトラグリコシル型でばMan(β1→4)-Man(β1→4)ーGlc(β1→4)-Glc(β1→1′)-Man(β1→4)ーGlc(β1→4)ーGlc(β1→4)ーGlc(β1→1′)ーと、それぞれ推定された。2.酸性スフィンゴ脂質群の化学組成3種以上のスフィンゴリン糖脂質群の存在が見出された。これらの糖鎖構造は、glucosaminosyl-glucuronosyl-(mannosyl)-inosityl-,)arabinosyl or galactosyl)-〔glucosaminosyl-glucuronosyl-(mannosyl)-imosityl〕-および(arabinosylgalactosyl)n-〔glucosaminosgl-glucueonosyl-(mannosyl)-inosityl〕-と考えられた。セラミド残基の組成は、質的には中性スフィンゴ脂質群のそれらと類似していた。本研究は,受粉現象に関与することが推測されるスフィンゴ糖脂質の分離同定を主眼としているが,本年度はトウモロコシ花粉と柱頭中のグリセロ脂質,ステロール脂質およびワックスなどの表層脂質の化学的特性を解明するとともに中性スフィンゴ脂質群の構造解析を中心に研究を実施した.1.脂質成分の一般的性状:花粉と柱頭の脂質含量は,それぞれ8%と1%で,前者では中性脂質,とくにトリアシルグリセロール,後者では炭化水素,長鎖アルキルエステルなどの表層脂質とリン脂質が多く含まれていた.