hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
2型糖尿病における膵β細胞Tcf7l2の生理的・病態生理的役割の解明

Wnt/βカテニンシグナルの一翼を担う転写因子Tcf7l2は,2型糖尿病感受性遺伝子の1つとして同定されたが,2型糖尿病の発症機序が,Tcf7l2が関与する経路の機能亢進によるものなのか,機能低下によるものなのかは,未だ議論がある.そこで本研究では,Tcf7l2が膵β細胞で担う役割をinvivoで明らかにすることを目的として,Tcf7l2の機能を膵β細胞で低下させたモデル動物を作成し,その表現型を解析した.その結果,invivoで膵β細胞におけるTcf7l2は膵β細胞量と膵臓インスリン量の制御を通じて,個体としてのインスリン分泌能に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.Wnt/βカテニンシグナルの一翼を担う転写因子Tcf7l2は,2型糖尿病感受性遺伝子の1つとして同定されたが,2型糖尿病の発症機序がTcf7l2が関与する経路の機能亢進によるものなのか,機能低下によるものなのかは,未だ議論がある.そこで本研究では,Tcf7l2が膵β細胞で担う役割をin vivoで明らかにすることを目的として,Tcf7l2の機能を膵β細胞で低下させたモデル動物を作成し,その表現型を解析した.具体的には,Tcf7l2のdominant negative型変異(DN-Tcf)をRat Insulin Promoter(RIP)の下流につなぐコンストラクトを構築し,トランスジェニックマウス(RIP-DNTcf-Tg;以下DNと略記)を作成した.膵島におけるDN-Tcfの発現量が内因性のTcf7l2の発現量の10倍以上あることが確認できた独立した3ラインを選抜・検討した.3ラインにおいてDN群は野生型(Wt)群と比較して体重は同程度であったが,随時血糖値は高値を示した.またインスリン感受性は同程度であったが,経口糖負荷試験ならびに腹腔内糖負荷試験を行うと, DN群はWt群と比較してインスリン分泌低下を伴う耐糖能異常を呈した.膵β細胞に対するインクレチン作用を評価するために腹腔内糖負荷試験時にGLP-1受容体作動薬であるexendin-4を投与すると,Wt群と同様にDN群においてもインスリン分泌増加を伴う耐糖能改善効果を認めた.さらに,DN群は膵組織像での膵β細胞面積の減少と膵臓インスリン含量の減少を呈した.同様の表現型は,離乳時期ならびに出生直後のマウスでも認められた.以上から,in vivoで膵β細胞におけるTcf7l2は膵β細胞量と膵臓インスリン量の制御を通じて,個体としてのインスリン分泌能に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.Wnt/βカテニンシグナルの一翼を担う転写因子Tcf7l2は,2型糖尿病感受性遺伝子の1つとして同定されたが,2型糖尿病の発症機序が,Tcf7l2が関与する経路の機能亢進によるものなのか,機能低下によるものなのかは,未だ議論がある.そこで本研究では,Tcf7l2が膵β細胞で担う役割をinvivoで明らかにすることを目的として,Tcf7l2の機能を膵β細胞で低下させたモデル動物を作成し,その表現型を解析した.その結果,invivoで膵β細胞におけるTcf7l2は膵β細胞量と膵臓インスリン量の制御を通じて,個体としてのインスリン分泌能に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.2006年,転写因子Tcf7l2は2型糖尿病感受性遺伝子の1つとして同定され,その結果は日本人においても追試されている.しかしながら,2型糖尿病の発症機序がTcf7l2の機能亢進によるものなのか,機能低下によるものなのかは,未だ議論があり明確な結論に達していない.そこで本研究では,Tcf7l2が膵β細胞で担う役割をin vivoで明らかにすることを目的として,Tcf7l2の機能を膵β細胞で低下させたモデル動物を作成し,その表現型を解析した.具体的には,Tcf7l2のdominant negative型変異(DN-Tcf)をRIPプロモーター(Rat Insulin Promoter)の下流につなぐコンストラクトを構築しトランスジェニックマウス(RIP-DNTcf-Tg;以下Tgと略記)を作成した.膵島におけるDN-Tcfの発現量が内因性のTcf7l2の発現量の10倍以上あることが確認できた独立した3ラインを選抜・検討した.3ラインにおいてTg群は野生型(Wt)群と比較して体重は同程度であったが,随時血糖値は高値を示した.またインスリン感受性は同程度であったが,経口糖負荷試験ならびに腹腔内糖負荷試験を行うと, Tg群はWt群と比較してインスリン分泌低下を伴う耐糖能異常を呈した.膵β細胞に対するインクレチン作用を評価するために腹腔内糖負荷試験時にGLP-1受容体作動薬であるexendin-4を投与すると,Wt群と同様にTg群においてもインスリン分泌増加を伴う耐糖能改善効果を認めた.さらに,Tg群は膵組織像での膵β細胞面積の減少と膵臓インスリン含量の減少を呈した.以上から,in vivoで膵β細胞におけるTcf7l2は膵β細胞量の制御を通じて,個体としてのインスリン分泌能に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.今年度は,独立した3ラインの遺伝子改変マウスの表現型の解析により,成体において,in vivoで膵β細胞におけるTcf7l2は膵β細胞量の制御を通じて,個体としてのインスリン分泌能に重要な役割を果たしていることを明らかにした.

さらに,その分子メカニズムを明らかにすべく,遺伝子改変マウスの単離膵島を用いた遺伝子発現解析により,インスリン遺伝子に加えて,インスリンの転写や膵β細胞の成熟に重要なある遺伝子Aの発現が低下していることを見出した.これに一致して,出生直後のマウスでも成体と同様に膵組織像での膵β細胞面積と膵臓インスリン含量が減少していることを見出した.これらの知見は,Tcf7l2が転写因子として膵β細胞の発生・分化・成熟においても重要な役割を果たしている可能性を示唆するものであり,当初の計画以上に有意義な研究成果が得られている.(1)膵β細胞機能・量の制御に対してTcf7l2が担う役割の解明:膵β細胞Tcf7l2遺伝子改変マウスに高脂肪食を負荷しインスリン抵抗性を惹起した条件下で,膵β細胞機能と膵β細胞量に関して解析を進める.また,単離膵島を用いた網羅的発現解析により同定し得たTcf7l2の下流に位置する鍵分子がin vivoでどのような挙動を示すのか,他の2型糖尿病モデル動物を用いて検証する.さらに鍵分子の発現や活性を調節する因子や化合物について検討を行い,新しい2型糖尿病治療法の開発につなげることを目指す.(2)膵β細胞の発生・分化に対してTcf7l2が担う役割の解明:出生直後や胎生期の膵β細胞Tcf7l2遺伝子改変マウスについて解析を進め,Tcf7l2と膵β細胞の発生・分化の関係を明らかにする.(3)インクレチン関連薬の膵β細胞保護効果に対してTcf7l2が担う役割の解明:インクレチン関連薬を膵β細胞Tcf7l2遺伝子改変マウスにin vivoで長期投与した場合の耐糖能・インスリン分泌能・膵β細胞量の変化を検討し,膵β細胞保護効果におけるTcf7l2の役割を明らかにする.次年度に使用する今年度の研究費はない.
低分子量G蛋白関連分子Rho-kinaseによるインスリン遺伝子発現調節

本研究の目的は膵β細胞におけるインスリン合成分泌におけるRho-kinaseの役割を明らかにすることである。まず膵β細胞におけるインスリン合成に対するRho-kinaseの影響を検討するため、マウス由来の膵β細胞株であるMIN6細胞に、ヒトインスリン遺伝子プロモーターを挿入したルシフェラーゼベクターを導入し、Rho-kinase特異的阻害剤であるY-27632存在下あるいは非存在下で培養後、ルシフェラーゼアッセイを施行した。その結果、Y-27632によりヒトインスリン遺伝子のプロモーター活性が上昇することが示された。このことよりRho-kinaseはインスリン遺伝子の発現を負に調節している可能性が示唆された。次にRho-kinaseにより調節される転写因子の結合部位を同定するため、種々の長さに切断したインスリン遺伝子プロモーターを挿入したルシフェラーゼベクターを作成し、ルシフェラーゼアッセイを施行した。その結果、PDX-1などが結合するA-boxをdeletionした場合、Y-27632による活性化は認められなかった。以上より、Rho-kinaseによるインスリン遺伝子プロモーター抑制は、A-boxに結合しうる転写因子を介している可能性が示唆された。さらにY-27632によるPDX-1のDNA結合能を調べるため、MIN6細胞の核蛋白を用いたElectropholation Mobility Shift Assayを施行した。その結果Y-27632処置によりPDX-1のDNA結合能は増強することが示唆された。以上の結果より、Rho-kinaseは、転写因子PDX-1を介してインスリン遺伝子の発現を負に調節している可能性が示唆された。今後、Rho-kinaseによるPDX-1の調節機構の更なる解析を進める予定である。インスリンプロモーターにはインスリン遺伝子の転写を調節する転写因子が結合し得るcis-acting elementがいくつか知られており、その主なものは5'端よりNeuroDなどが結合するE-box、PDX-1などが結合するA-box、CREBが結合するCREなどである。そこでRho-kinaseにより調節される転写因子の結合部位を同定するため、種々の長さに切断したインスリン遺伝子プロモーターを挿入したルシフェラーゼベクターを作成し、MIN6細胞に導入、Y-27632存在下或は非存在下で培養後ルシフェラーゼアッセイを施行した。その結果、E-boxまでdeletionしてもY-27632によるプロモーター活性の上昇は認められたが、A-boxまでdeletionした場合、Y-27632による活性化は認められなかった。今後、Rho-kinaseが関与する転写因子の同定、並びにその調節機構の更なる解析を進める予定である。

まず膵β細胞におけるインスリン合成に対するRho-kinaseの影響を検討するため、マウス由来の膵β細胞株であるMIN6細胞に、ヒトインスリン遺伝子プロモーターを挿入したルシフェラーゼベクターを導入し、Rho-kinase特異的阻害剤であるY-27632存在下あるいは非存在下で培養後、ルシフェラーゼアッセイを施行した。その結果、Y-27632によりヒトインスリン遺伝子のプロモーター活性が上昇することが示された。このことよりRho-kinaseはインスリン遺伝子の発現を負に調節している可能性が示唆された。次にRho-kinaseにより調節される転写因子の結合部位を同定するため、種々の長さに切断したインスリン遺伝子プロモーターを挿入したルシフェラーゼベクターを作成し、ルシフェラーゼアッセイを施行した。その結果、PDX-1などが結合するA-boxをdeletionした場合、Y-27632による活性化は認められなかった。以上より、Rho-kinaseによるインスリン遺伝子プロモーター抑制は、A-boxに結合しうる転写因子を介している可能性が示唆された。さらにY-27632によるPDX-1のDNA結合能を調べるため、MIN6細胞の核蛋白を用いたElectropholation Mobility Shift Assayを施行した。その結果Y-27632処置によりPDX-1のDNA結合能は増強することが示唆された。以上の結果より、Rho-kinaseは、転写因子PDX-1を介してインスリン遺伝子の発現を負に調節している可能性が示唆された。今後、Rho-kinaseによるPDX-1の調節機構の更なる解析を進める予定である。1)クローン化μ受容体、GABA_B受容体、GRK2、GRK4、および内向き整流性Kチャネルを発現させたアフリカツメガエル卵母細胞において、低濃度のバクロフェン(10uM)+モルヒネ(1uM)は、バクロフェン単独(100uM),モルヒネ単独(10uM)で得られたKカレントの大きさとほぼ同程度のカレントを示した。2)この少量バクロフェン+モルヒネは、連用投与においてほとんどKカレントを減弱させなかった。すなわち、受容体脱感作をほとんど起こさなかった。一方、高濃度バクロフェン、高濃度モルヒネによるKカレントは二度目、三度目の投与において漸次、Kカレントは減弱、すなわち受容体脱感作を引き起こした。3)このことは、低容量のバクロフェン+モルヒネ投与法は、受容休脱感作を引き起こすことなく鎮痛効果を持続させうる可能性を示唆する。この結果を基に、次年度(平成20年度)はマウス疼痛モデルを用いて確かめていく予定である。
青色光照射による網膜色素上皮障害の詳細なメカニズムの解明

それ以外に臨床研究として、酸化ストレスが関与する疾患である糖尿病網膜症の中でも重症である増殖糖尿病網膜症について、7大学の多施設合同研究にて、糖尿病黄斑浮腫の手術成績やその結果に関与する因子の道程、術後合併症をきたす原因の解析、再手術が必要となる原因の解析について複数回学会で発表するとともに、現在英語雑誌に投稿している。複数の国内学会。国際学会で発表するとともに、複数の海外雑誌で掲載・発表している。基礎研究として、酸化ストレスが病態に関与する疾患である新規糖尿病モデルマウスを作成したことを、Scientific Reportに投稿準備中である。加齢黄斑変性の危険因子として糖尿病が報告されているが、これが掲載され次第、このマウスを用いて、糖尿病と健常眼での光障害と酸化ストレスの関与と差について研究を行う予定である。いままでの研究にて、青色光照射により網膜色素上皮で酸化ストレスが生じること、細胞の防御機構としてNRF2が作用していることは解明した(Takayama K.Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:8694641.)。酸化ストレスによって細胞に炎症反応が惹起されることは多数報告されているが、臨床においても、青色光照射が原因の一つとして指摘されている加齢黄斑変性において、酸化ストレスが発症に関与し抗酸化サプリメントの内服で酸化ストレスが減少することを報告した(Matsuura T, Takayama K, Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:9548767. )。そこで、青色光照射によって惹起された酸化ストレスがどの様な経路をたどり炎症反応となるのかを評価している。網膜内にて炎症に強く関与することが知られているマイクログリアの形態変化や硝子体内サイトカインの変化を評価するとともに、同様に炎症反応に関与すると報告されている硝子体内オステオポンチンを測定する等、青色光照射での酸化ストレスと炎症の関連を調査している。また、糖尿病網膜症があると加齢黄斑変性の発症の可能性が低い可能性が疫学調査で報告された(S Srinivasan. Eye(Lond)2017Aug;31(8):1176-1183.)当教室で実験に使用している糖尿病モデルマウス(AKITAマウス)を用いることで、糖尿病を有した場合の青色光照射による酸化ストレスの発生の変化を評価する予定である。以上から、加齢黄斑変性を含めた網膜と酸化ストレスについての臨床報告は十分実施できていると考えられるが、基礎研究としての成果はこの1年では発表はなく、現在の研究の進行状況としてはやや遅れていると判断せざるを得ない。複数の国内学会。今後の研究の推進方策として、臨床に関与することは現状の調子で発表・論文を発表していく予定である。基礎研究として、網膜内のマイクログリアの形態変化・数量変化を評価すること、硝子体内サイトカインの照射による変化を評価するとともに、同様に炎症反応に関与すると報告されている硝子体内・網膜内のオステオポンチンを計測する予定である。また、短期間であるが、眼内炎症とマイクログリアの専門家である、Queen's University BelfastのXu Heping教授の元に留学・研修することで、海外の最新の眼内炎症の知見を得るとともに、光照射による酸化ストレスと炎症反応の機序の詳細な解明を行う予定としている。本年度において、自分ですべて実験・研究を行ったため、人件費は不要となった。来年度以降、必要に応じて研究助手等を雇用することで実験の結果をだす速度を向上させる予定としている。基礎実験に用いる物品が予想以下に少量で済んだこと、論文掲載料を他の研究助成金にて支払ったこと
地域水資源における農業水利の重要性について

瀬戸内における島嶼部の渇水は、夏期の後半から秋にかけての期間である。基本的に降水量の多い3月7月までの期間をwet seasonとし、基本的には乾燥の傾向にある8月2月までをdry seasonとする。年降水量の確率の分布型は正規分布することが定説となっている。しかし、瀬戸内における年降水量の確率分布は、ほぼ対数正規分布するものと考えられる。つまり、年降水量やwet season dry seasonの降水量それぞれの台風による降水量を対数確率紙にプロットすると、台風による降水量の場合を除き、それらのデ-タは、ほぼ直線状を呈す。台風による降水量の場合は、大きく曲線状を呈する。台風による降水量(年間)は、年降水量の15.2%(高松)、16.2%(小豆島)存在する。この台風による降水量の変動係数0.636(高松)1.126(小豆島)は年降水量の変動係数0.181(高松)0.231(小豆島)の約3倍5倍あり一般の降水と台風による降水量の分散の大きさの違いを示している。同様に、台風の多いdry season(8月2月)の変動係数は、台風分離の降水量の変動係数0.303(高松)、0.324(小豆島)は、年間の降水量の約2倍の値となっている。台風による降水量の変動係数は0.713(高松)、1.373(小豆島)0.834(洲本)0.745(塩江)0.922(大三島)と比較すると、小豆島が顕著に大きく、年間と比較しても25%増となっている。台風による降水量は、当りはずれが大きいことを示し、即ち、その値は渇水・洪水の危険性を示すindexとして使えるものと考える。対称的に台風分離の降水量の変動係数は小さく、安定的な値であり、その地点におけるベ-シックな降水量である。これらの2種類の降水量が合わさって全体の降水量が形成されている訳である。今までの手法では、瀬戸内地方の降水量の分布が精確には、把握されていなかったが、開発された手法により、より精確な水資源計画が逐行されるであろう。年間の降水量の分布は、春の移動性低気圧や梅雨によって、3月から7月の間は例年降水量は多い。8月、9月、10月も長年の期間を平均すると降水量は多いが、これらの月の多量な降水量の原因に台風の影響が考えられ、それらの影響がない年は渇水となる傾向にある。そこで、高松地方気象台より入手した昭和26年昭和63年の香川県気象月報から抜粋した降水量デ-タや台風経路図等を基にして、基本的に降水量の多い3月から7月の期間と、8月から2月の期間に分け、さらに台風の影響による降水量を切り離して、統計的に整理しグラフ化し、デ-タ処理をすることによって、高松、小豆島における水文的環境を明確にした。降水量の確率的分布は正規確率ではなく、対数確率であることはよく知られており、台風の影響をより明確化するために、年間の降水量を全降水量、台風による降水量、全降水量-台風による降水量の3デ-タを、岩井法、ヘイズンプロットによって同一紙上に比較したところ、8月から2月において台風による影響が大きいことが判明した。

このことより、8月から2月の期間は、基本的に乾燥傾向が強く、ある確率で台風という異質な気象が重なったものであると考えられる。また、小豆島の水資源について検討した結果、1988年を例にとってみると、年間の降水量は1290mmと多く、台風の影響による降水量がほとんどなかった。しかし、10月下旬あたりより渇水状態に入っている。このことより8月以降において台風の影響がなかったならば、渇水状態に陥る可能性が非常に高いと考えられる。従って、小豆島の水資源を検討する際には、台風の影響による降水量に頼らないような方法を考えていかなければならない。瀬戸内における島嶼部の渇水は、夏期の後半から秋にかけての期間である。基本的に降水量の多い3月7月までの期間をwet seasonとし、基本的には乾燥の傾向にある8月2月までをdry seasonとする。年降水量の確率の分布型は正規分布することが定説となっている。しかし、瀬戸内における年降水量の確率分布は.ほぼ対数正規分布するものと考えられる。つまり、年降水量やwet season、dry seasonの降水量それぞれの台風による降水量を対数確率紙にプロットすると、台風による降水量の場合を除き、それらのデ-タは、ほぼ直線状を呈す。台風による降水量の場合は、大きく曲線状を呈する。台風による降水量(年間)は、年降水量の15.2%(高松).16.2%(小豆島)在存する。この台風による降水量の変動係数0.636(高松)1.126(小豆島)は年降水量の変動係数0.181(高松)0.231(小豆島)の約3倍5倍あり、一般の降水と台風による降水量の分散の大きさの違いを示している。同様に.台風の多いdry season(8月2月)の変動係数は、台風分離の降水量の変動係数0.303(高松).0.324(小豆島)は年間の降水量の約2倍の値となっている。つまりこれは、台風による降水の当たりはずれが大きいことを示し、即その値は渇水・洪水の危険性を示すindex(指数)として使えるものと考える。ちなみに.この変動係数の大きい台風による降水量を年降水量から差し引て求める.台風分離の年降水量は.その地点におけるベ-シックな降水量であり.それの変動係数が小さいことは、全降水量は安定的な降水量と不安定な当たりはずれの大きい台風による降水量の合計により形成されていることを意味している。
パルス磁場誘導法による酸化物超伝導体の臨界電流密度測定

申請者らは、超伝導体の輸送臨界電流密度Jcを、印加磁場および温度の関数として求めることを目的として、パルス磁場法を考案し、平成2年度には、まず従来までの試験的に用いていた装置の改良を行なった。改良点は、これまで立ち上がり点において一定しなかった磁場パルスの形状をLCR放電回路の臨界放電に近づけ、最高磁場に達するまだの時間を一定化し、かつその形状を容易に計算出来るようにした事である。平成3年度には新装置により酸化物超伝導体のJc測定を開始した。新日本製鉄先端研究所で溶融法により作製された試料(QMG試料)をリング状に加工し、試料中心に設けた自由空間部への磁束をサ-チコイルにより観測した。この結果、磁束の遮蔽と磁束の侵入が極めて明瞭に観測され、磁束侵入の開始点における磁場の値から輸送電流密度の正確な評価が可能になった。さらに、リング状試料の厚さを薄くするに連れて、磁束流の速度が増すことが観測され、磁束流の速度を温度の関数として測定し、速度が温度に対し指数関数的に増大することを見いだした。次に、複数のサ-チコイルを試料表面に設置し、試料内部への磁束の侵入と中心部への磁束流入の同時観測を試みた。磁束ジャンプは再現性よく観測され、ジャンプが試料のある局所的部分で生じていることが分かった。ジャンプの発生条件を、臨界電流密度とその温度依存性ならびに試料の比熱を考慮して、従来の安定化理論を用いて計算を試みた。磁束ジャンプは、超伝導機器の磁気安定性の原因であり、超伝導の応用上で重要な現象である。今後、磁束の運動と関連させて研究することによりそのメカニズムの解明が期待できる。さらに、この種の実験を直流磁場の下で行ない、酸化物超伝導体のJc、磁束の運動ならびに磁束のジャンプを、温度と磁場の関数として測定し、Jcの測定法を確立すると共に磁束の動力学を研究する予定である。パルス磁場誘導法により、電流端子を使用せずに、超伝導体内部に誘導電流を発生させ、臨界電流密度Jcを温度の関数として測定するため、本年度は、従来の設備に改良を加えた新装置の設計・製作を行うとともに、この装置を用いて、円板状およびリング状に加工した急冷溶融法(QMG)によるYBCO試料についてJcの測定を試みた。本装置では、リング内サ-チコイルのほか新しく試料の上部開面にリング状に細銅線を這わせ、磁束の運動の測定を試みた。この結果、従来Jc値が77Kにおいて数万A/cm^2と評価されていた試料において、2OKの伝温においても、磁束が低磁場で試料内に流入していることが判った。この磁束流による抵抗は実用化の際に問題によると思われる。この磁束流は試料依存性があり、逆にこの測定により試料性能の評価を行える。本装置では、試料の中心の穴に流入する磁束を観測しているためバルク試料全体としての超伝導性を測定できる点に特徴がある。また、試料表面に這わせた導線により磁束の流入過程を観測しており、これにより磁束の動力学の研究を目指している。さらに、大面積の膜状試料のJcを未加工の状態で測定するために、交流磁場を膜の下側で発生させ、膜の上にピックアップコイルを置き透過磁場を測定する方法も開発中である。

今回の補助金により導入した新設備は、小型冷凍機(既設)駆動用のコンプレッサ-であり、これと既設のクライオヘッド、並びにクライオスタットの組合わせにより約15Kまでの温度でJcを測定するための装置を製作した。また、パルス磁場発生回路を改良し、ピ-ク磁場までの時間を20msec程度に設定し、強度を約1.5テスラまで増強した。これにより、1mm程度の厚みを有する試料のJc値も得られる。本研究の目的は、超伝導体の応用における最も重要な量の一つである輸送臨界電流密度Jcを、電流導入端子の不要なパルス磁場誘導法により、印加磁場および温度の関数として求めることである。申請者らは平成2年度において装置の改良を行ない、平成3年度には新装置により酸化物超伝導体のJc測定を開始した。新装置の特長は、これまで立ち上がり点において一定しなかった磁場パルスの形状をLCR放電回路の臨界放電に近づけ、最高磁場に達するまでの時間を一定化し、かつその形状を容易に計算出来るようにした点にある。新日本製鉄先端研究所で作製されたQMG試料をリング状に加工し、試料中心に設けた自由空間部への磁束をサ-チコイルにより観測した。この結果、磁束の遮蔽と磁束の侵入が極めて明瞭され、磁束侵入の開始点における磁場の値から輸送電流密度の正確な評価が可能になった。さらに、リング状試料の厚さを薄くするに連れて、磁束流の速度が増し、ついには磁束ジャンプが観測された。磁束流の速度を温度の関数として測定し、速度が温度に対し指数関数的に増大することを見いだした。次に、複数のサ-チコイルを試料表面に設置し、試料への磁束の侵入と中心部への磁束流入の同時観測を試みた。これにより、磁束ジャンプを再現性よく観測すると同特に、ジャンプが試料のある部分で生じており、従来の安定化理論で説明できることが分かった。磁束ジャンプは、超伝導機器の磁気安定性の原因であり、超伝導の応用上で重要な現象であるが、磁束の運動と関連させて再現性良く観測されたのは、画期的な事と思われる。今後は、この種の実験を直流磁場の下で行ない、酸化物超伝導体のJc、磁束の運動ならびに磁束のジャンプを温度と磁場の関数として測定し、Jcの測定法を確立すると共に磁束の動力学を研究する予定である。
能動型地盤環境可変インテリジェンスタイヤの開発と低スリップアルゴリズムの構築

東日本大震災のような津波による災害地域において車両による救助活動や運搬活動を行う際,瓦礫の規則性のない凹凸や泥などの流れ込みよって形成された多くの軟弱地盤によって,車両は身動きがとれなくなってしまう.また,瓦礫の鋭利な部分によっていとも簡単に車両に装着されているタイヤはパンクをし,ますます動けなくなってしまう.これらの理由から被災地環境で活動できる“パンクしない"タイヤの開発技術に挑戦する.具体的には,「高周波強制振動の発生・伝播(高密度化)と停止」の組み合わせによって引き起こされる軟弱地盤の締め固め効果を利用し,回転運動しているタイヤの駆動力を増加・促進させる能動型地盤環境可変インテリジェンスタイヤを開発する.以下に2018年度に実施した概要を記述する.まず,単輪による走行試験のインフラを構築した.その後,スポーク部分にあたる面に振動を誘発でき偏心モータ取り付け部を形成した車輪の製作を行なった.その後,振動させた車輪の周りの軟弱地盤のせん断強度について調査した.その結果,振動前後で,車輪周りの軟弱地盤のせん断強度は, 223%増加している.つまり振動前と比べて振動後は約2倍以上,地盤の強度が硬くなっていることを示している.実際に力覚センサで計測したところ同様な2倍以上の牽引力上昇が見られた.さらに走行試験として任意に滑りを与えた時の牽引力測定を行い,振動与えないときと比べて大きい牽引力となることがわかった.ただし,振動による沈下現象も同時に起きており,沈下防止となる形状も同時に必要となるということがわかった.研究は概ね順調に進んでいる.2018年度において新たな課題も出たので,その解決も含めて2019年度の研究を行なっていく.2018年度の研究成果により振動伝播・停止により砂のせん断強度を増加させ,かつ走行性能に高い影響があることがわかった.そこで, 2019年度では,自走走行させ,その際に車輪に搭載されている偏心モータにより車輪ごとに振動させ,振動伝播・停止を繰り返しながら,スリップといった課題となる走行について改善案を導く.この際,簡易アルゴリズムを構築し,実際に走行用テストベッドに実装する.また,走行確認および走行性能の改善が見られたら,地盤との接触情報をセンシングする機能を実装する.このセンシング機能を用いて,地盤の硬さを把握しながら走行を実現させる.また, 2018年度の課題となった沈下防止については,テストベッドの車輪位置の構成や車輪形状を検討しながら改善をはかっていく.東日本大震災のような津波による災害地域において車両による救助活動や運搬活動を行う際,瓦礫の規則性のない凹凸や泥などの流れ込みよって形成された多くの軟弱地盤によって,車両は身動きがとれなくなってしまう.また,瓦礫の鋭利な部分によっていとも簡単に車両に装着されているタイヤはパンクをし,ますます動けなくなってしまう.これらの理由から被災地環境で活動できる“パンクしない"タイヤの開発技術に挑戦する.具体的には,「高周波強制振動の発生・伝播(高密度化)と停止」の組み合わせによって引き起こされる軟弱地盤の締め固め効果を利用し,回転運動しているタイヤの駆動力を増加・促進させる能動型地盤環境可変インテリジェンスタイヤを開発する.以下に2018年度に実施した概要を記述する.まず,単輪による走行試験のインフラを構築した.その後,スポーク部分にあたる面に振動を誘発でき偏心モータ取り付け部を形成した車輪の製作を行なった.その後,振動させた車輪の周りの軟弱地盤のせん断強度について調査した.その結果,振動前後で,車輪周りの軟弱地盤のせん断強度は, 223%増加している.つまり振動前と比べて振動後は約2倍以上,地盤の強度が硬くなっていることを示している.実際に力覚センサで計測したところ同様な2倍以上の牽引力上昇が見られた.さらに走行試験として任意に滑りを与えた時の牽引力測定を行い,振動与えないときと比べて大きい牽引力となることがわかった.ただし,振動による沈下現象も同時に起きており,沈下防止となる形状も同時に必要となるということがわかった.研究は概ね順調に進んでいる.2018年度において新たな課題も出たので,その解決も含めて2019年度の研究を行なっていく.2018年度の研究成果により振動伝播・停止により砂のせん断強度を増加させ,かつ走行性能に高い影響があることがわかった.そこで, 2019年度では,自走走行させ,その際に車輪に搭載されている偏心モータにより車輪ごとに振動させ,振動伝播・停止を繰り返しながら,スリップといった課題となる走行について改善案を導く.この際,簡易アルゴリズムを構築し,実際に走行用テストベッドに実装する.また,走行確認および走行性能の改善が見られたら,地盤との接触情報をセンシングする機能を実装する.このセンシング機能を用いて,地盤の硬さを把握しながら走行を実現させる.また, 2018年度の課題となった沈下防止については,テストベッドの車輪位置の構成や車輪形状を検討しながら改善をはかっていく.当該年度の研究が順調に進み,材料などの消耗品において既存(研究室にあるもの)のものを利用して実験できたことおよび、車輪製作において、申請者が所有している3Dプリンタを利用することで減額が可能となった.そのため次年度使用額が0よりも大きくなっている.翌年度使用額としてテストベッドの製作およびさまざまなバリエーションを持つ実験要素となる車輪,振動パターンを持つモータなどを準備していく.
スタチンのラット高酸素負荷眼内血管新生に対する影響

高酸素負荷網膜血管新生モデルの網膜硝子体VEGF濃度の経時変化と、シンバスタチン投与による影響:網膜硝子体VEGF濃度(pg/mg protein、mean±SD)の経時変化を示す。サンプルは酸素終了後0、12、24、72、144時間にそれぞれ採取した。大気中で飼育した群では、いずれの時点でもベースラインと比較してVEGFの変動は認めなかったため、以下に酸素負荷群の結果を示す。コントロールであるH_2O投与群(H_2O群)では、41.0±8.5(n=7)、223.7±39.1(n=7)、157.5±26.3(n=7)、177.8±17.3(n=8)、61.8±14.3(n=8)だった。低濃度(0.02mg/ml)シンバスタチン投与群(L-SV群、n=3)では、43.2±5.5、197.5±16.8、193.3±65.3、101.2±37.6、93.6±37.6だった。高濃度(0.2mg/ml)シンバスタチン投与群(H-SV群、n=3)では、27.0±6.0、113.0±7.2、177.0±67.4、100.3±39.3、92.4±44.0だった。H_2O群での網膜VEGF濃度は、12時間と72時間にピークを持つ2峰性を示した。L-SV群では72時間で、H-SV群では12時間と72時間において、VEGF濃度は有意な低値を示した(p<0.05)。平成15年度の結果とあわせて考えると、シンバスタチンの腹腔内投与により、酸素終了72時間後のVEGFの上昇は抑制されたものの、網膜血管新生の抑制には至らなかった。シンバスタチン投与の網膜血管発達に対する影響:血管新生モデルは、Sprague-Dawleyラット新生児に生直後より11日間80%酸素を負荷した後、12日齢より大気中に戻し作成した(O_2群)。対照として大気中で飼育した動物を用いた(C群)。0.1mg/kg/dayシンバスタチン(L-SVA)投与群または1mg/kg/dayシンバスタチン(H-SVA)投与群、あるいはコントロールとしてH_2O(DW)投与群に分けた。薬物投与は6日齢から17日齢まで1日1回50μg/10g体重で腹腔内注射を行った。網膜展開標本において、C+DW群(n=14)、C+L-SVA群(n=14)、C+H-SVA群(n=14)のいずれも網膜血管の発達異常は認めなかった。シンバスタチン投与の高酸素負荷眼内血管新生に対する影響:以上、ラット高酸素負荷眼内血管新生モデルではシンバスタチン(0.1mg/kg/dayまたは1mg/kg/day)の腹腔内投与による影響は認めなかった。今後、強力な血管新生促進因子である血管内皮増殖因子(VEGF)との関連等について検討したい。
全反射減衰法を用いたLB超薄膜の評価と機能

新機能・高機能なデバイス開発に向けて分子オーダーのLB超薄膜が注目されている。LB超薄膜の構造と機能は、密接に関係しており、この関係を明らかにすることが極めて重要であるが、LB膜はナノ・メートルオーダのため評価は容易でなく、高感度な評価技術の適用が望まれている。そこで、種々のLB超薄膜に可視光を用いた全反射減衰(ATR)法を適用し、LB超薄膜の構造や超薄膜の光機能を高精度に評価した。1、アルミニューム(Al)上のアラキジン酸LB膜のATR特性プリズム/Al薄膜/LB膜構造でについてATR特性を調べ、この構造においてもATR特性が測定可能なことと、Al上のLB膜の秩序構造は銀上よりも優れていることを明らかにした。2、スクアリリウムLB膜のATR特性強い光吸収を示すスクアリリウム色素(SQ)LB膜のATR特性を詳しく調べた。SQLB膜のATR特性はSQ色素分子の配向とその会合体、さらに層数にも強く依存し、異方性を考慮して計算した特性と良い一致を示した。3、スピロピランLB膜のATR特性光異性化を示すスピロピラン(SP)LB膜のATR特性をSQの異性化及び層構造変化にに対応して調べた。その結果、SPLB膜のATR特性は光異性化や構造変化に対応して変化しており、ATR特性の制御に光異性化が適用できると考える。これらの特性は光信号制御デバイス等への応用が可能と考える。
デリバリー・プロセスへの顧客の参加形態が顧客満足・職務満足・生産性に及ぼす影響

サービス・デリバリー・プロセスでは顧客の参加と協働が必要不可欠であり、これらのあり方は顧客自身の受けるサービス品質やそれに対する満足、顧客との間でサービス・エンカウンターを展開する従業員の職務満足、サービス組織の生産性などに重大な影響を及ぼす、という仮定の下にヒアリング調査及びアンケート調査を実施した。昨年度に実施したビジネスホテルでのアンケート調査及びヒアリング調査の結果を分析することで、以下のことが明らかになった。(1)デリバリー・プロセスへの顧客の参加のあり方は彼自身の満足に影響を及ぼすだけでなく、従業員の職務満足に重大な影響を及ぼす。(2)デリバリー・プロセスはサービス組織の従業員及び経営者と顧客の協働過程であるが、協働の目標やそれぞれの参加者の参加の仕方に関して、参加者間に大きな認識ギャップが存在している。そして、その認識ギャップは顧客満足及び職務満足、生産性の向上を阻害する要因として働いている。また、国内外でサービスを提供しているサービス組織(航空会社及びシティホテル)に追加的なヒアリング調査を実施することで、以下のことが明らかになった。(1)日本人と欧米人では、満足評価において重要な役割を果たす比較基準が異なっている。比較基準としては期待、衡平性、ノルムなどがあるが、日本人では衡平性がより重視される。また、期待は日本人においても欧米人においても重要であるが、前者のそれは状況依存性が高いのに対して、後者のそれは固定的かつ安定的である。(2)日本人と欧米人では、デリバリー・プロセスの参加のあり方も異なる。日本人は暗黙のルール(以心伝心)を期待して参加するが、欧米人は明示的ルールに従って参加する傾向がある。また、欧米人の方が、他の参加者に対して参加のあり方を明示的に示す傾向がある。サービス・デリバリー・プロセスでは顧客の参加と協働が必要不可欠であるが、これらのあり方は顧客自身の受けるサービス品質やそれに対する満足、顧客との間でサービス・エンカウンターを展開する従業員の職務満足、サービス組織の生産性などに影響を及ぼすと考えられる。本年度は、この顧客の参加と協働のあり方が及ぼす影響についての基礎資料を得るために、ビジネスホテル及びシティホテルに対してヒアリング調査を実施した。さらに、同一グループに属する2つのビジネスホテルの協力を得て、顧客満足調査、職務満足調査、会計データの収集を実施した。現在、その結果を分析中であるが、これまでに得られた知見としては以下のようなことがある。1.ビジネスホテルにおけるサービス・デリバリー・プロセスの大部分は様々な参加者の協働過程によって構成されているが、協働を行うために必要な役割認識やサービス内容について、参加者間でギャップが存在していることが明らかになった。そのギャップは顧客と従業員間だけでなく、従業員間(フロント係と管理職、客室係とフロント係)でも見られた。さらに、ギャップが大きいほど、それにかかわる参加者が不満を経験していることも明らかになった。2.ヒアリング調査及びアンケート調査の分析結果から、サービス品質、職務満足、収益性のそれぞれを最適化するのに適した稼働率に違いがあることが明らかになった。例えば、収益性の面で最適な稼働率では職務満足及びサービス品質が低下することが明らかになった。また、稼働率は低すぎても高すぎても、サービス品質を低下させる傾向があることも明らかになった。次年度は、本年度の調査結果の分析を進めるとともに、もう一業種で調査を実施する予定である。
半導体ナノ細線と超伝導体接合試料における電子輸送特性

近年盛んとなっている量子コンピューターの実現に向け、その一種のトポロジカル量子コンピューターの研究を進める。その素子となりうるものの一つに並列半導体二重ナノ細線に超伝導体を接合した系が理論的に存在し、その接合系を用いることで無磁場でもマヨラナ粒子が発現すると考えられている。無磁場でマヨラナ粒子を実現することはトポロジカル保護を実現する上で、大変重要である。この研究期間で、この並列半導体二重ナノ細線-超伝導体接合試料の特性をつかみ、マヨラナ粒子実現に向けて実験をおこなっていく次第である。
ポストシンセシス法を用いた新規水酸化物イオン伝導体の開発

本研究により、配位高分子を用いた水酸化物イオン伝導体の作製方法が初めて開発された。耐性に優れたZIF-8を母骨格として用い、疎水性相互作用によりアルキルアンモニウムを包摂する手法を適応し、水酸化物イオンを細孔内に導入する方法を確立した。水酸化物イオンを導入したZIF-8においてイオン伝導性の発現を観測した。本研究は、水酸化物イオン伝導性を有する配位高分子を新規に合成し、そのイオン伝導性を明らかにすることを目的とし、24年度は、水酸化物イオンを含有する配位高分子の合成法を様々に検討を行った。ポストシンセシス法を用いて、熱に安定な既存の配位高分子を用いて反応のスクリーニングを行ったところ、細孔中にアルキルアンモニウム水酸化物塩を含有した新規配位高分子の合成に成功した。粉末X線回折測定の結果から、反応後も骨格構造が安定に保持されており、細孔の内部にイオンが吸着していることがわかった。熱重量分析・赤外吸収スペクトル・核磁気共鳴などから、内部に原料であるアルキルアンモニウムが吸着されていることを明らかにした。今後は、それらのイオン伝導特性を明らかにし、また、その他のカチオンを用いることにより、多様な誘導体の合成を行うことを予定している。本研究は、水酸化物イオン伝導性を有する配位高分子を新規に合成し、そのイオン伝導性を明らかにすることを目的とし、25年度は、水酸化物イオンを含有する配位高分子のイオン伝導性を明らかにすることを目的とした。熱安定な配位高分子の細孔の内部にテトラブチルアンモニウム水酸化物塩を包摂した新規配位高分子を用いて、イオン伝導度の評価を行った。伝導度測定の結果、水酸化物イオンを導入する前と比べ、導入後では、最大で4桁の伝導度の上昇を示すことを明らかにし、配位高分子を用いた水酸化物イオン伝導体の創製に初めて成功した。24年度は、ポストシンセシス法を用いて、アルキルアンモニウム水酸化物塩が細孔内に固定化された新規配位高分子の合成に成功し、それらの構造解析・同定にも成功したことから、申請時の年次目標を概ね達成することができたといえる。また、アルキルアンモニウムという汎用な物質を用いていることから、今後多くの類似化合物の合成が可能になると見込まれ、イオン伝導性の精密制御に対して優れた系の構築に成功したといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後は新たに合成された配位高分子のイオン伝導性を明らかにすることによって、水酸化物イオンの細孔中でのダイナミクスを解明する。イオン伝導度は交流インピーダンス測定により評価を行い、必要に応じて、固体NMRスペクトルおよび中性子散乱測定を行う。
古典群・量子群の表現論に現れる組合せ論とその応用

この研究では,古典群,量子群やWeyl群,Hecke環などの表現論と組合せ論との境界領域において,次のような成果を得た.1.岡田は,最高ウェイトが長方形,またはそれに近いYoung図形に対応する古典群の既約表現に対して,それらのテンソル積,部分群への制限の分解などを具体的に与える公式を得た.また,対称性をもつalternating sign matrixの個数,対応するsquare ice modelの分配関数が,それぞれ古典群の既約表現の次元,指標で与えられることを,証明(予想)した.3.小池は,自然表現のテンソル積表現と基本スピン表現のテンソル積におけるスピン群の中心化環の構造を一般化されたBrauer図形を用いて決定し,このテンソル積の中にスピン群の既約スピン表現を構成した.4.寺田は,Brauer diagramとupdown tableauを対応させるRobinson-Schensted型対応に対して,Steinberg流の幾何学的な意味付けを与えた.また,sp(2n)のWeil表現のテンソル積の分解を与えるRobinson-Schensted型対応を構成した(T.Robyとの共同研究).5.山田は,いくつかのaffine Lie環の基本表現のウェイトベクトルを対称関数を用いて具体的に決定し(中島達洋との共同研究),その応用として対称群のスピン分解行列の単因子に関する興味深い事実を発見した.また,対称群のスピン既約指標に対するLittlewoodの倍数公式を得た(水川裕司との共同研究).この研究では,古典群,量子群やWeyl群,Hecke環などの表現論と組合せ論との境界領域において,次のような成果を得た.1.岡田は,最高ウェイトが長方形,またはそれに近いYoung図形に対応する古典群の既約表現に対して,それらのテンソル積,部分群への制限の分解などを具体的に与える公式を得た.また,対称性をもつalternating sign matrixの個数,対応するsquare ice modelの分配関数が,それぞれ古典群の既約表現の次元,指標で与えられることを,証明(予想)した.3.小池は,自然表現のテンソル積表現と基本スピン表現のテンソル積におけるスピン群の中心化環の構造を一般化されたBrauer図形を用いて決定し,このテンソル積の中にスピン群の既約スピン表現を構成した.4.寺田は,Brauer diagramとupdown tableauを対応させるRobinson-Schensted型対応に対して,Steinberg流の幾何学的な意味付けを与えた.また,sp(2n)のWeil表現のテンソル積の分解を与えるRobinson-Schensted型対応を構成した(T.Robyとの共同研究).5.山田は,いくつかのaffine Lie環の基本表現のウェイトベクトルを対称関数を用いて具体的に決定し(中島達洋との共同研究),その応用として対称群のスピン分解行列の単因子に関する興味深い事実を発見した.また,対称群のスピン既約指標に対するLittlewoodの倍数公式を得た(水川裕司との共同研究).平成10年度は,京都大学数理解析研究所で行われたプロジェクト研究「表現論における組合せ論的方法」と関連させて,研究集会,ワークショップを開催し,国内,国外からの多数の参加者との情報交換,討論,議論などを活発に行った.そして,古典群,量子群やWeyl群,Hecke環などの表現論と組合せ論との境界領域において,次のような研究を行った.(1)岡田は,石川一若山によって拡張された小行列式のPfaffianによる和公式の応用として,最高ウェイトが長方形,またはそれに近いYoung図形に対応する古典群の既約表現に対して,それらのテンソル積,部分群への制限の分解などを具体的に与える公式を得た.また,C.Krattenthalerとの共同研究において,小行列式の和公式を用いて導かれるSchur関数の関係式を利用して,タイル張りの数え上げ問題において,Proppの予想を一般化して証明した.さらに,小行列式の和公式の無限次元版の,Selberg型の積分などへの応用もめざして研究を進めている.(3)小池は,直交群の既約スピン表現を,自然表現のテンソル積表現と基本スピン表現のテンソル積の中に実現する問題について,研究を進めている.(4)寺田は,Brauer diagramとupdown tableauを対応させるRobinson-Schensted型対応に対して,偶数次元の線型空間上の巾零線型変換,非退化な交代双線型形式,complete flagの3つ組み全体のなす代数多様体の既約分解を利用して,Steinberg流の幾何学的な意味付けを与えた.(5)山田は,中島達洋との共同研究において,SchurのQ-関数がaffine Lie環D^<(2)>_<l+1>の基本表現のウェイトベクトルとなることを見出し,また,そこで発見されたSchurのS一関数とQ一関数の間の一見奇妙な関係について,対称群のスピンモジュラー表現の観点からその意味を明らかにした.平成11年度は,古典群,量子群やWeyl群,Hecke環などの表現論と組合せ論との境界領域において,次のような研究を行った.(1)岡田は,石川-若山によって拡張された小行列式のPfaffianによる和公式の応用として,最高ウェイトが長方形に近いYoung図形に対応する古典群の既約表現に対して,それらのテンソル積,部分群への制限の分解などを具体的に与える公式を得るとともに,例外型の場合への拡張をめざして研究を進めた.また,小行列式の和公式の無限次元版の,Selberg型の積分などへの応用もめざして実験を進めた.(3)小池は,直交群の既約スピン表現を,自然表現のテンソル積表現と基本スピン表現のテンソル積の中に実現する問題について,研究を進めた.

(4)寺田は,T.Robyとの共同研究において,sp(2n)のWeil表現のテンソル積の分解を与えるRobinson-Schensted型対応を構成した.また,Brauer diagramとupdown tableauを対応させるRobinson-Schensted型対応に対するSteinberg流の幾何学的な意味付けの考察を進展させた.(5)山田は,SchurのQ-関数がaffine Lie環の基本表現のウェストベクトルとなることを見出し,その属するウェスト空間をYoung図形の組合せ論を用いて明らかにした.また,SchurのS-関数とQ-関数の間の一見奇妙な関係について,対称群のスピンモジュラー表現の観点からその意味を明らかにし,標数2の場合のスピン分解行列をD^<(2)>_2型affine Lie環との関係から研究した.平成12年度は,古典群,量子群やWeyl群,Hecke環などの表現論と組合せ論との境界領域において,次のような研究を行った.1.岡田は,Cauchyの行列式の一般化やそのPfaffian版を用いることによって,対称性をもつalternating sign matrixの数え上げに対応するsquare ice modelの分配関数が古典群の既約指標で与えられることを示し,その個数が古典群の既約表現の次元で与えられることを示した.2.柏原は,D.Barlet氏とともに,旗多様体上のD-加群の双対性に関する研究を行い,この双対性がHarish-Chandra加群の双対性と対応することを示した.この結果は,既約表現のunitarityの研究に役立つことが期待される.3.小池は,自然表現のテンソル積表現と基本スピン表現のテンソル積におけるスピン群の中心化環を考察し,一般化されたBrauer図形を用いてその構造を記述した.さらに,このテンソル積の中にスピン群の既約スピン表現を構成した.4.寺田は,Brauer図形とupdown tableauを対応させるRobinson-Schensted型対応に対するSteinberg流の幾何学的な意味付けを,一般化されたSteinberg多様体の一つ(Springerによって導入された)に対して与えた.この多様体の既約分解のTrapaによるもう一つのparametrizationとBrauer図形の関連を探る問題が残されている.5.山田は,水川裕司とともに,ジャック多項式の特殊化を研究する過程で,対称群の既約指標の値に関するLittlewoodの公式の簡潔な証明を与えるとともに,Littlewoodの公式のスピン既約指標版を,SchurのQ関数のPfaffian表示を用いて証明を与えた.