hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代シーケンサーによる大腸前がん病変からがんへの進化に関わる遺伝子の解明

腫瘍内不均一性は癌の難治性の原因である。今回、大腸癌発生早期における腫瘍内不均一性について検討した。大腸腺腫と早期大腸癌(併せて大腸癌早期病変)10症例について一腫瘍に対して複数か所の全エキソームシーケンス解析(WES)を行った結果、進行病変と比較して早期病変には同程度に遺伝子変異が存在した。また、進行病変では中立進化によって腫瘍内不均一性が獲得されると考えられるのに対し、腫瘍内不均一性は早期病変でやや強い傾向にあり、腫瘍内不均一性の形成には自然選択が強く関わっていることが分かった。また、WESの結果からコピー数変化を推測すると腫瘍が進行するごとにコピー数変異は増加していることも分かった。がんの難治性の原因の一つとして、がん細胞の多様性が考えられているが、大腸がん発生初期における多様性は明らかでなく、前がん病変からがんへの変化を考察し、悪性化を引き起こす真の遺伝子や多様性を生み出す最初の契機を明らかにするため本研究を開始した。1症例集積(10症例):大腸側方発育型腫瘍(2cm以上、腺腫または粘膜下層にとどまる腺がん、脈管浸潤なし、遠隔転移なし)から1症例あたり4-7領域の腫瘍組織と1か所の正常粘膜を採取し、それぞれのサンプルからDNAを抽出した。腫瘍組織に関しては、凍結切片を薄切し、マイクロダイセクションにより、腺腫成分と腺癌成分を分離した。2全エキソームシーケンス:次世代シークエンサーを使用し腫瘍組織53サンプルと対応する正常組織10サンプルに対して全エキソームシーケンスを実施した。3ターゲットメチル化シーケンス: 10症例中4症例をターゲットメチル化シーケンスを実施した。4解析:全エキソームシーケンスの結果から、遺伝子変異情報(一塩基置換、挿入、欠損など)を獲得し、大腸がん発生早期にも多様性があることが分かった。それを基に系統樹を作成し、大腸がん発生早期の進化の過程を推測した。また、コピー数変化も推測した。メチル化シーケンスは2症例について実施終了しており、結果が集まり次第解析を開始する。エキソームシーケンスは解析にたる質で終了し、現在解析の段階である。メチル化シーケンスは実施症例すべての結果が集まり次第、解析を行うこととしている。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。がんの難治性の原因の一つとして、がん細胞の多様性が考えられているが、大腸がん発生初期における多様性は明らかでない。前がん病変と早期がんを考察し、悪性化を引き起こす遺伝子変異や多様性を生み出す最初の契機を明らかにするため本研究を開始した。大腸腺腫と早期大腸がん(併せて大腸がん早期病変)10症例において、一腫瘍に対して複数か所の全エキソームシーケンス解析を行った。これまでに報告した進行病変と比較すると、大腸がん早期病変には同程度に遺伝子変異が存在し、腫瘍内不均一性は早期病変でやや強い傾向にあった。進行大腸がんでは多様性を形成する遺伝子変異のほとんどはパッセンジャー変異で、中立進化によって腫瘍内不均一性が獲得されると考えられるのに対して、早期病変ではAPCやKRASなどのドライバー変異によっても腫瘍内不均一性が形成される枝分かれ進化であり、腫瘍内不均一性の形成には自然選択が強く関わっていることが分かった。また、全エキソームシーケンスの結果からコピー数変化を推測すると、腫瘍が進行するごとにコピー数変異は増加することが分かった。これにより、腫瘍形成初期においては血流が乏しく栄養や酸素の供給が乏しい過酷な環境や免疫排除、空間的制限をかいくぐって成長するために、より生存に有利な変異を獲得した腫瘍細胞が生き残り、浸潤してしまった進行がんに至っては、生存に必要な変異を獲得しているためにパッセンジャー変異を獲得した細胞がそれぞれ生き延びていけると考えられた。今後は大腸早期がん・大腸腺腫のエキソームシーケンスの結果から得た腫瘍内不均一性や系統樹、コピー数変化の情報と、これまでに当研究室で行った進行大腸がんの遺伝子変異情報を統合的に評価し、大腸がん発生に重要な遺伝子変異や進化の過程を同定する。また、メチル化シーケンスの解析に着手し、エピゲノム変化の発がんへの関わりも検討する予定である。消化器内科次年度、実験に使う為。次年度、実験消耗品に使用予定。
双曲的結び目のcanonical decomposition

1.森元勘治(拓殖大)、横田佳正(九大)との共同研究で、次の二つの研究成果を得た.(イ)トンネル数が1の結び目K_1、K_2で、その和K_1♯K_2のトンネル数が3となるものを具体的に構成した。(ロ)与えられた結び目がトンネル数1を持つための条件を与え、それを用いることにより、10交点以下の結び目のトンネル数を完全に決定し、又Monfesinos結び目がトンネル数1を持つための条件を求めた。2. Elena Klimeuko(Novosibirsk)との共同研究により、Isom 1H^2の二つの元により生成される群が離散的となるための必要十分条件を求めた。応用として三角鏡映群の階数を決定し、これと上の1-ロの結果を合わせることにより、トンネル数1のMontesinos結び目を完全に決定した。
外科切除標本灌流ファージディスプレイ法による腫瘍特異的血管内リガンドの探索

酸素化したヒト全血を用いた灌流液を用いて、大腸がん切除標本灌流実験を2例に行った。灌流液の血液ガス検査では組織による酸素消費が示唆され、蠕動運動の維持も観察された。レーザーマイクロダイセクション法を用いて、腫瘍細胞、腫瘍間質、正常腸管細胞に含まれるファージのDNA解析を行った。2例に共通な候補ファージを5種、各々の症例に特有な5種、合計で15種のペプチドを選定した。選定された15種類のファージを用いて灌流実験をさらに2例に行い、腫瘍特異的なペプチド配列を同定した。データベース検索の結果、2種類のペプチドにおいてTB53 binding proteinを模倣していることが示唆された。本研究では、外科摘出標本を用いてex vivo phage display法を行い、ヒト腫瘍内血管の内腔に特異的に発現している分子に結合するリガンドを分離・同定することを目的とする。26年度は、第1例目の大腸がん患者からの切除標本を用いて、ファージ・ライブラリーの灌流実験を行った。灌流溶液による組織損傷およびこれに伴う病理診断への影響が懸念されていたため、病理専門医による組織学的検証が行われた。正常腸管において、粘膜固有層、粘膜下層および漿膜下層の高度浮腫が観察された。特に粘膜下層の浮腫は、膠原繊維の断裂像が認められた。しかし腫瘍部では浮腫性変化は認められず、腫瘍細胞の形態的評価は通常標本と同等に可能であった。したがって、少なくとも治療に影響する範囲での病理診断へ影響はないと考えられた。このことは、本研究を進めていく上での最も大きな倫理的問題が解決されたことを意味する。第1例目の大腸がん患者から得られたサンプルを用いて、ファージの回収実験を行った。腫瘍部サンプルから3.8×10^3 TU/mg、正常結腸部サンプルから3.7×10^3 TU/mgのファージが回収された。このことから、外科組織標本中を還流させる実験系において、ファージが回収されることがわかった。ファージの還流液中では、3.5×10^6 TU/μlのファージが、20ml×30回洗浄後の還流液では1.0×10^3 TU/μlのファージが存在していた。腫瘍部からの回収されたファージのうち、188クローンの挿入配列をDNAシークエンスしたところ、そのすべてで異なる配列が得られた。また、腫瘍部と正常結腸部および洗浄液中のタイトレーションが概ね一致したことから、第1ラウンドの実験として機能したと考えている。本年度内に10例に対して、ファージの大腸がん切除標本灌流実験が行われた。バイオパンニングで候補ファージの選定を行った。しかし、明らかな腫瘍特異的クローンは発見されていない。大腸菌感染による非特異的増殖の可能性があるため、ファージDNAによる解析を進めている。実験を施行した10例については、書面での同意書を得ている。本研究では進行がんを対象としていたが、1例において実験後の病理検査で粘膜下層浸潤までの早期がんであることが判明した。しかし、がんの診断、深達度診断への影響および術後治療への影響はなかった。その他の症例について、病理検査および術後治療への影響はなかった。ファージの大腸がん切除標本灌流実験において、候補ファージが得られるかどうかは、未知であったが、今回の実験系では、明らかな腫瘍特異的クローンは発見されてなかった。その主な原因として、灌流中に生じる組織の浮腫が原因と考えられた。標本灌流条件の改善が必要と考えられた。平成27年度は、ファージ・ランダム・ペプチド・ライブラリーを含むアルブミン添加灌流液を低温状態の大腸がん切除標本7例に対して灌流実験を行った。各ラウンドで回収されたファージは、増殖および精製され次のラウンドに使用した。最終的に5ラウンドの実験が行われた。得られたファージのDNA解析結果では、大腸菌への感染しやすさによる大腸菌特異的なバックグラウンドや組織浮腫よると考えられる非特異的ファージのバックグラウンドの影響が大きく、有力な候補ファージを選定できなかった。そこで平成28年度は、大腸がん細胞株でプレスクリーニングしたファージライブラリーを用いて、新たな灌流法で大腸がん切除標本灌流実験を2例に行った。37°C環境下において、ヒト赤血球を添加し酸素化を行った灌流液を用いて、大腸がん切除標本灌流実験を行った。灌流中の血液ガス検査では、組織による酸素消費が示唆され、蠕動運動の維持も観察された。腫瘍細胞に取り込まれたファージを回収するため、腫瘍サンプルからレーザーマイクロダイセクション法を用いて腫瘍細胞のみを回収し、DNA解析を行った。比較対象として、腫瘍間質、正常腸管部からもレーザーマイクロダイセクション法による細胞回収を行った。各サンプルから抽出されたDNAは、次世代シークエンス法(Ion PGM)を用いて解析した。灌流前ライブラリーおよび正常腸管部をコントロールとして、既知のファージ・データベースと照合しながら、2例に共通な候補ファージを5種、各々の症例に特有な5種、合計で15種選定した。平成27年3月、大腸がん患者の参加が想定以上に少なく、外科切除標本灌流実験を行う期間を当初計画より1年間延長する必要が生じた。平成28年2月、実験室の移動工事が行われたため、2カ月間実験を休止する必要が生じた。

平成28年8月まで行った実験で、非特異的ファージのバックグラウンドの影響が大きく、有力な候補ファージを選定できなかった。そのため、平成28年度は、新たに改良した灌流法で大腸がん切除標本灌流実験を行う必要があった。ファージ・ランダム・ペプチド・ライブラリーを含むアルブミン添加灌流液を低温状態の大腸がん切除標本7例に対して灌流実験を行った。最終的に5ラウンドの実験が行われ、得られたファージのDNA解析結果では、大腸菌への感染しやすさによる大腸菌特異的なバックグラウンドや組織浮腫よると考えられる非特異的ファージのバックグラウンドの影響が大きく、有力な候補ファージを選定できなかった。大腸がん細胞株でプレスクリーニングしたファージライブラリーを用いて、新たな灌流法で大腸がん切除標本灌流実験を2例に行った。ヒト赤血球を添加し酸素化を行った灌流液を用いて、大腸がん切除標本灌流実験を行った。灌流液の血液ガス検査では組織による酸素消費が示唆され、蠕動運動の維持も観察された。腫瘍細胞に取り込まれたファージを回収するため、腫瘍サンプルからレーザーマイクロダイセクション法を用いて腫瘍細胞のみを回収し、DNA解析を行った。比較対象として、腫瘍間質、正常腸管部からもレーザーマイクロダイセクション法による細胞回収を行った。各サンプルから抽出されたDNAは、次世代シークエンス法(Ion PGM)を用いて解析した。灌流前ライブラリーおよび正常腸管部をコントロールとして、既知のファージ・データベースと照合しながら、2例に共通な候補ファージを5種、各々の症例に特有な5種、合計で15種選定した。選定された15種類のファージをクローニングした後、そのファージを使用して大腸がん切除標本灌流実験を2例に行い、同様な方法で腫瘍特異的なペプチド配列を同定した。これらのペプチドのBLASTの結果、2種類のペプチドにおいてTB53 binding proteinをmimicしていることが示唆された。酸素化したヒト全血を用いた灌流液を用いて、大腸がん切除標本灌流実験を2例に行った。レーザーマイクロダイセクション法を用いて、腫瘍細胞、腫瘍間質、正常腸管細胞に含まれるファージのDNA解析を行った。2例に共通な候補ファージを5種、各々の症例に特有な5種、合計で15種のペプチドを選定した。選定された15種類のファージを用いて灌流実験をさらに2例に行い、腫瘍特異的なペプチド配列を同定した。データベース検索の結果、2種類のペプチドにおいてTB53 binding proteinを模倣していることが示唆された。26年度は3例以上の灌流実験を行い候補ペプチドを決定する予定であったが、当初の予定より症例集積されなかった。動物切除検体を使用した実験により、大腸切除標本灌流条件の検討を行う。エバンス・ブルーを用い組織内血管を染色することで、灌流時間、灌流圧、灌流液の種類、温度を検討する。上記の最適の条件で、ファージの大腸がん切除標本灌流実験を再度行う。大腸菌増殖過程での非特異的増殖の影響を最小限にするため、バイオパニングは行わず、次世代シークエンス法によるファージDNAの解析を行い、候補ペプチドを選定する。
インクレチン経路からみた小児メタボリック症候群への新たな介入方法の開発

小児では、n-3系多価不飽和脂肪酸摂取の多い群と少ない群で、肥満の程度に差はなかったが、n-3系多価不飽和脂肪酸摂取の多い群では、蛋白(特に動物性蛋白)摂取量が多く、対照的に炭水化物の摂取エネルギー比率は少なかった。肥満小児の食事指導に際しては、単に摂取エネルギーの制限を指導するだけではなく、個人の食物嗜好の特徴や実際の栄養摂取量パターンの特徴を考慮した(テイラーメイド型の)対応が求められることが明らかとなった。この研究では、食事摂取に伴い消化管から分泌されるホルモンであるインクレチンで最近、明らかにされた摂食・嗜好・味覚への作用(膵外作用)に注目し、小児肥満・メタボリック症候群における1インクレチン経路の病態と、2介入治療への反応性との関連を明らかにすることを目的としている。本研究では、まず、cohort研究として、健常小児と肥満小児において、インクレチン膵外作用の指標となりうる味覚や食物嗜好の個人差と体格との関連についての検討を行った。健常小児の食品嗜好の評価:612歳の健常小児486名(男231名、女255名)を対象として、イラスト選択法により食物嗜好の評価を実施し、対象者の性、年齢層、BMIとの関連について検討した。統計解析として、群間の差の検定にはMann-Whitney検定とKruskal-Wallis検定を、変数間の相関解析にはSpearmanの順位相関を用いた。食物嗜好の指標の中で、脂肪エネルギー比率、飽和脂肪酸スコアは、各年齢層で女より男で有意に高値を示した(脂肪エネルギー比率79歳:男41.0±6.6 vs女39.4±6.6、1012歳:男42.1±6.1 vs女39.2±7.2、飽和脂肪酸スコア79歳:男3.9±1.4vs女3.5±1.5、1012歳:男3.9±1.5vs女3.4±1.5、p<0.05)。イラストをランダムに選択した場合の仮想値を算出し、これらの結果と比較した。対象の平均エネルギー、脂肪エネルギー比率、飽和脂肪酸スコアの50パーセンタイル値は、この仮想値より高値を示した。今回の検討では、79歳の学童期ではすでに、脂肪エネルギー比率、飽和脂肪酸スコアは、それぞれ女より男で有意に高値を示し、学童期で食物嗜好の明らかな性差が認められた。小児肥満への介入に際しては、食物嗜好の性差による反応性に差異が生じる可能性を示唆した。本研究では、cohort研究として、健常者と肥満者において、インクレチン膵外作用の指標となりうる味覚や食物嗜好の個人差と体格との関連についての検討を行っている。健常小児の食品嗜好の評価:612歳の健常小児486名を対象として、イラスト選択法により食物嗜好の評価を実施し、対象者の性、年齢層、BMIとの関連について検討したところ、脂肪エネルギー比率、飽和脂肪酸摂取スコアは、各年齢層で女より男で有意に高値を示し、学童期で食物嗜好の明らかな性差が認められた。この結果を実際の食事摂取量調査で明らかとするために、健常小児950人(1115歳)を対象に、簡易型自記式食事歴法質問紙票(BDHQ)を用いて、摂取エネルギー、飽和脂肪酸摂取量の評価を実施して解析中である。糖尿病者の味覚閾値と食物嗜好:インクレチン分泌の低下が想定される糖尿病者について、味覚閾値と食物嗜好の関連を調査した。未治療の糖尿病者30名(男21人、女9人、59.1±13.2歳, BMI 25.2±3.9)の甘味、塩味、酸味、苦味、うま味の各検知閾値は、それぞれ3.4±1.5、2.6±0.9、3.2±1.3、2.7±1.3、4.8±1.3段階であった。この対象について、現在、簡易型自記式食事歴法質問紙票(BDHQ)を用いた摂取エネルギー、飽和脂肪酸摂取量評価と味覚検知閾値との関連を解析中である。本研究では、cohort研究として、健常小児と肥満小児において、インクレチン膵外作用の指標となりうる味覚や食物嗜好の個人差と体格との関連についての検討を行った。現在までに実施した健常小児の食物嗜好と、性、年齢層、BMIとの関連についての調査では、脂肪エネルギー比率、飽和脂肪酸摂取スコアは、各年齢層で女より男で有意に高値を示し、学童期で食物嗜好の明らかな性差が認められた。小児肥満への介入に際しては、食物嗜好の性差による反応性に差異が生じる可能性が示唆された。一方、魚など多価不飽和脂肪酸を多く含む食品を米飯の前に摂取すると、インクレチン分泌が促進されることが報告されているように、日常に摂取している脂質のプロフィールは、小児肥満の形成やメタボリックシンドロームへの進展に影響している可能性がある。これを実際の小児の食事摂取量調査で明らかとするために、健常小児を対象に、簡易型自記式食事歴法質問紙票(BDHQ)を用いて、摂取エネルギー、蛋白摂取量、脂質エネルギー比、炭水化物エネルギー比、n-6不飽和脂肪酸、n-3不飽和脂肪酸摂取量等について、年齢、性別の評価を行った。

性別年齢別身長別標準体重より求めた肥満度≧+15%の肥満傾向小児49名(1015歳)の解析では、n-6不飽和脂肪酸摂取量(目安量比)は、女子で有意に低値であり、この差は、肥満傾向女子と非肥満傾向女子でも有意であった。インクレチン分泌を促進するとされる多価不飽和脂肪酸の摂取量の差異が、小児肥満やメタボリックシンドローム発症に影響を及ぼす可能性が示唆された。小児では、n-3系多価不飽和脂肪酸摂取の多い群と少ない群で、肥満の程度に差はなかったが、n-3系多価不飽和脂肪酸摂取の多い群では、蛋白(特に動物性蛋白)摂取量が多く、対照的に炭水化物の摂取エネルギー比率は少なかった。肥満小児の食事指導に際しては、単に摂取エネルギーの制限を指導するだけではなく、個人の食物嗜好の特徴や実際の栄養摂取量パターンの特徴を考慮した(テイラーメイド型の)対応が求められることが明らかとなった。平成26年度については、健常小児を対象とした食物嗜好と飽和脂肪酸摂取比率についてのcohort研究、糖尿病者を対象として味覚検知閾値を解析するin vivo研究については進展が得られた。in vitro研究については、近年、インクレチン膵外作用についての学術的意義に変遷があることより、準備段階に留まっている。小児内分泌代謝学cohort研究のさらなる推進とin vivo研究の完遂を行うとともに、インクレチン膵外作用についての学術的意義を把握した上でin vitro研究を進める。平成25年度については、コホート研究を先行させてデータは得られたが、それ以外のin vivo研究については、例数の獲得に時間を要した。今年度の経験をもとに、来年度はより効果的な例数の検討を期す。平成26年度のcohort研究については、食事摂取量の調査は本年度に実施したが、解析は来年度に実施するので、解析費用の支出は来年度となる。コホート研究の結果をさらに詳細に解析するとともに、vivo研究の例数の確保、in vitro研究の基礎的検討についても継続して実施する。食事摂取量調査の解析のために、来年度で支出予定です。平成25年度の研究は、主にコホート研究を主体とした。研究のためにかかる費用は、他のin vivo研究やin vitro研究に比して少ないため、今年度の使用額は予定より少額でした。来年度以降は、研究範囲の増加が見込まれているので、今年度からの繰越も含めて、補助いただいた金額を使用予定です。
オンチップ肝代謝モデルデバイスの構築

本研究では、医薬品開発における動物実験削減を目指した新たな生体代謝機能アッセイプラットフォームの実現に向けた基盤技術開発を実施した。マイクロ流体デバイス技術を活用することで、肝臓組織の最小構成単位である肝細胞索の微小構造を再現するための細胞三次元培養技術や、生体内臓器間相互作用を考慮した肝代謝機能評価系を確立し、オンチップ肝代謝モデルのプラットフォーム化の礎を築いた。本研究は医薬品開発における動物実験削減を目指し、マイクロ流体デバイス技術を活かしたバイオミメティクス的アプローチによって、生体外(in vitro)での肝細胞の機能維持とその観察が可能な新規の細胞アッセイプラットフォームの実現を目的としている。本申請課題では、肝臓組織の最小構成単位である肝細胞索の微小構造に着目し、この構造を再現することで肝細胞の生体内(in vivo)同様の毛細胆管形成や代謝活性を実現する肝代謝モデルデバイスの開発を目指す。さらに、このデバイスを用いて肝細胞の化学物質などの入力に対する出力を計測することで、in vitro肝代謝モデルとしての評価を行う。今年度は、主に、昨年度に開発した肝代謝モデル系の評価として化学物質曝露試験による細胞アッセイ性能評価を中心に研究を推進した。本評価試験の実施に向け、生体内で実際に起こりうる体内薬物動態を再現するために、肝代謝モデル系と薬剤のターゲットとなるがん臓器モデル系を、生理的な単一の流体ネットワーク系に集積化したデバイスを開発した。薬剤モデル物質として、生体内では肝臓で代謝されることにより抗がん作用を示すプロドラッグであるテガフールを採用し、評価試験を行った。これらのデバイス評価試験の結果から、本研究で構築した肝代謝モデル系が生体内と同様の代謝機能を有し、本デバイスはin vitroにおいて有効な細胞アッセイプラットフォームとしての活用が可能であるという知見を得た。また、本研究において、本デバイスの次世代細胞アッセイ系への応用を目論んで、肝代謝モデル系に用いる細胞として、株化された細胞やラット・マウス初代培養細胞だけでなく、iPS細胞のデバイス内肝細胞分化に関する検討にも着手することができた点は特筆すべき研究成果である。今年度は、主に、肝代謝モデルデバイスの設計と製作を実施した。肝組織モデルの構築として、生体内の肝細胞索の物理的構造を模擬するマイクロ流体デバイスを設計し、レプリカモールディング法によってポリジメチルシロキサン(PDMS)製のデバイスを製作した。デバイスの細胞培養流路は、肝細胞やゲルビーズなどの粒子を二列直線状に配列可能となるように設計されている。このデバイスによって、in vitroでの肝臓組織構造模倣を実現した。また、三次元構造を実現するためにゲルビーズを用いることも検討しており、2、3個の細胞を埋包するためのゲルビーズ作製用デバイスの開発および作製条件の最適化検討にも着手した。想定外の大きな問題もなく、研究計画の内容に準じて、研究を実施できている。今年度は、申請時から予定していたとおり、主に、肝代謝モデルデバイスの設計と製作を実施し、協力研究者と密にディスカッションを重ねた結果、目的に沿ったデバイスを開発することができた。このデバイスによって、世界的に見ても類を見ないin vitroでの肝臓組織構造模倣を実現したことは特筆すべき点である。また、本研究を通じて、医工連携の足がかりができていることも学術的・社会的に評価に値するところである。今後も、研究計画に準じて研究を推進していく予定である。具体的には、平成23年度に開発したデバイスの機能評価として、初代肝細胞を使った培養試験や、化学物質曝露試験による細胞アッセイを実施していく。生物学的な検討については、より専門的な知見が求められるため、臓器・生体システム工学に詳しい東京大学の酒井康行教授らからの助言を積極的に得る予定である。主に、マイクロ流体デバイス作製のための材料と、細胞培養試験実施のための関連消耗品の購入のために使用する。また、得られた研究成果を積極的に公表するために国内外の学会参加を予定しており、そのための旅費としても使用する。平成24年度から平成25年度への助成金の繰り越しが発生した理由は、申請時に想定していた高倍率の顕微鏡用対物レンズを購入せずに、研究が進められたためである。ただし、平成25年度に必要に応じて、対物レンズの購入を検討する。
アモルファス固体の安定性は原子配列からどのように決まるのか？

アモルファス固体の安定性が原子配列からどのように決まるのかという物性物理学の基本的問題の解明に取り組む。具体的には、様々な作成条件を用いて、アモルファス・アルゴンを計算機上で作成し、作成したアモルファス・アルゴンをアニールして結晶化が起こるまでの時間を測定する。アニール開始時の原子配列と結晶化が起こるまでの時間との関係を調べる。さらに、得られた知見を活用して、より安定なアモルファス・アルゴンの探索を行う。
閉鎖性水域における、自然エネルギーを利用する移動型水質浄化システム

閉鎖性水域の水質浄化を図るため、空気を水底に送り込むポンプを架台に取り付け、この架台上の小型風車と太陽光パネルでのエネルギーを動力源として水上を移動させて浄化面積を広げる実験を実施した。GPS通信により架台の位置を確認し無線通信での架台の移動が可動となった。1台当たり半径5mの面積を浄化有効水域対象とすることが見込まれる。本研究は,閉鎖水域における水質浄化を移動する浄化装置により遂行するものである。動力としては風車,太陽電池パネルによる自然エネルギーを使用する。19年度は本研究を構成する各研究分野における基礎的な実験,理論構築,シミュレーションを実施した。1.移動用架台の設計,自然エネルギーの動力源としての検討3次元CADにより架台の基本設計を完了。動力源候補である風車,太陽電池パネルの野外実験を実施した。2.曝気実験による水質改善について校内の池にて曝気を行ったところ、対流により池内の溶存酸素が均質化された。藻類の動物プランクトンによる捕食によってアオコ抑制を図ったが、鯉への餌が汚濁負荷となり、水質改善には至らなかった。しかし、鯉の繁殖は確認され、曝気による水中生物の悪影響はないと判断できた。今後は、餌の供給を抑制し、汚濁負荷を管理し、曝気もマイクロバブルを用いて、水中への酸素供給の効率化を図り、正確な水質測定を行うつもりである。3.架台移動の際の障害物検出の実験移動プラットホームの周辺の障害物を検知するためにカメラを用いた水上の障害物検出方法について検討を行い、校内の池を利用し実験を行なった。また、プラットホーム間の通信方法について検討を行った。4.移動架台の遠隔操作について複数移動体の協調遠隔制御実現に向けて,遠隔制御システムの開発,移動体の軌道計画について研究を行った。遠隔制御システムの開発では,LANを用いたTCPによるソケット通信プログラムを開発して,遠隔地との通信実験を行った。移動体の軌道計画では,移動用型架台を想定した2輪ビークルを用いて,非線形性を利用した軌道計画を行う手法についてシミュレーションを行った。5.水上,水中汚濁物の除去方法水中のゴミ,水面上の藻類などの排除方法について検討を行った。6.周囲の環境(鳥、魚類など)および遠望景観に対する移動架台の影響について架台が移動する場合のモデル水域での鳥,魚類,漁船航行,遠望景観に及ぼす影響について現地調査を行った。20年度は本研究を構成する各研究分野における部分的な実験,理論構築,シミュレーションを実施した。1/2模型のプラットホームを製作し、推進力を測定した。動力源候補である風車,太陽電池パネルの野外でのデータを収集した。予定必要動力を満たさないため、蓄電方法などに工夫が必要であるという結果を得た。2.曝気実験による水質改善について校外の池にてマイクロバブル発生装置による水質測定実験行ったところ、対流により池内の溶存酸素が増加する傾向を得た。しかし、必要動力が大きいので装置の改善が必要と考える。また、プラットホーム間の通信実験では良好な結果を得た。5.水上,水中汚濁物の除去方法水中のゴミ,水面上の藻類などの排除方法についてフィルターを製作し検討を行った。6.周囲の環境(鳥、魚類など)および遠望景観に対する移動架台の影響についてモデル水域での鳥,魚類,漁船航行について地元住民のヒアリングを行った。下記の各々の項目別についての部分的な実験を実施したあと、内灘町中国庭園池、本校プールでの総合的な実験を実施した。回転半径が2m以下と小さく、架台の運転制御は可能となった。しかし、実験が冬場で短期間のため、浄化結果は不明であった。今後、夏場の実験が必要と考える。1.架台・風車・推進装置関係移動型プラットホームに風車、推進装置を設置し、風車を動力源として使用可能となった。太陽発電パネルとの総合動力の能力評価は今後の課題となった。(割沢担当)2.移動型架台の移動に伴う相互通信制御関係(河合担当)2台の移動型架台にPIC,シーケンサーを実装して、無線でのコマンド送受信での制御が可能となった。

3.水上障害物の認識(小村担当)実験機での画像処理による障害物検出は可能である。天候により困難な場合があることが判明した。4.水質の計測システム(高野担当)自治体・本校での池で浄化装置を動かした結果、COD,BOD,全リン,全窒素,酸素濃度を測定し,浄化有効水域は半径5メートルの範囲程度は可能である。マイクロバブルでの浄化より、空気を水底に送るだけでも浄化可能な場合があり、その場合はポンプ動力を軽減可能である。5.塵埃・水中懸濁物質の処理(和田担当)、景観との調和を考えた移動架台のデザイン(熊澤担当)実験機のポンプに取り付けたフィルターテストの結果、保守を考えると物理的除去が有効と分かった。架台デザインは、周囲物体とさほど差がない小型では問題がないと云えよう。
高速鉄道車輪・車軸の信頼性・耐久性向上技術の開発に向けての総合的研究

(1)高速車両用車軸のフレッチング疲労損傷評価法の確立:変動荷重化におけるフレッチング疲労き裂の進展挙動について,解析・実験的アプローチにより明らかにし,鉄道の高速化に対応したフレッチング疲労損傷度の評価法を確立した.(2)速車両用車軸のフレッチング疲労き裂の非破壊定量評価法の確立:車軸に発生するフレッチング疲労き裂を,車軸を台車から引き抜かずに探知することが可能でかつ,信頼性の高い検査手法として,表面SH波探傷法を確立すると同時に,新しい信号処理法を開発し微小き裂の定量評価を試みた.(3)鉄道車両材の実働荷重化の超寿命疲労強度評価法の確立:実働荷重をシミュレートしたプログラム荷重化において,鉄道車軸部材の疲労試験を行い,疲労き裂の発生・進展特性を明確にするとともに,実働荷重化における疲労強度評価手法を確立した.(4)鉄道車軸材のハイブリッド表面改質による疲労信頼性の向上:車軸表面にフレッチング疲労き裂が発生し難く,また例え発生してもその進展が著しく抑制されるようなハイブリッド表面処理技術の開発を行うと共に,それにより表面強化された車軸材の超長寿命域における疲労信頼性の評価を行った.(5)高速鉄道車輪材の転動疲労特性向上:車輸を模擬した小型転動疲労試験片を用意し,転動疲労によるはく離のメカニズムを明確にするとともに,はく離の発生が抑制できる表面処理法を開発し,実際に表面強化された車輪材の転動疲労特性の評価を行い,実用化を試みた.(6)高速車輌用車輪および車軸における探傷周期の適性化:実物の車輪およびサイクル疲労試験を実施し,実際に両者(車輪・車軸)におけるき裂進展特性を破壊力学的観点から定量化するとともに,かかる疲労き裂に対する超音波探傷精度を明らかにし,最適な車軸探傷検査周期を提案した.(1)高速車両用車軸のフレッチング疲労損傷評価法の確立:変動荷重化におけるフレッチング疲労き裂の進展挙動について,解析・実験的アプローチにより明らかにし,鉄道の高速化に対応したフレッチング疲労損傷度の評価法を確立した.(2)速車両用車軸のフレッチング疲労き裂の非破壊定量評価法の確立:車軸に発生するフレッチング疲労き裂を,車軸を台車から引き抜かずに探知することが可能でかつ,信頼性の高い検査手法として,表面SH波探傷法を確立すると同時に,新しい信号処理法を開発し微小き裂の定量評価を試みた.(3)鉄道車両材の実働荷重化の超寿命疲労強度評価法の確立:実働荷重をシミュレートしたプログラム荷重化において,鉄道車軸部材の疲労試験を行い,疲労き裂の発生・進展特性を明確にするとともに,実働荷重化における疲労強度評価手法を確立した.(4)鉄道車軸材のハイブリッド表面改質による疲労信頼性の向上:車軸表面にフレッチング疲労き裂が発生し難く,また例え発生してもその進展が著しく抑制されるようなハイブリッド表面処理技術の開発を行うと共に,それにより表面強化された車軸材の超長寿命域における疲労信頼性の評価を行った.(5)高速鉄道車輪材の転動疲労特性向上:車輸を模擬した小型転動疲労試験片を用意し,転動疲労によるはく離のメカニズムを明確にするとともに,はく離の発生が抑制できる表面処理法を開発し,実際に表面強化された車輪材の転動疲労特性の評価を行い,実用化を試みた.(6)高速車輌用車輪および車軸における探傷周期の適性化:実物の車輪およびサイクル疲労試験を実施し,実際に両者(車輪・車軸)におけるき裂進展特性を破壊力学的観点から定量化するとともに,かかる疲労き裂に対する超音波探傷精度を明らかにし,最適な車軸探傷検査周期を提案した.1.鉄道車軸の車輪圧入輪座縁端部に生じるフレッチング疲労きれつを定量評価する研究を行った。波形整形法を組み合わせた表面SH波を用いる新しい超音波探傷法を開発し、この方法で実体車軸の疲労試験で生じた疲労きれつのきれつ高さを精度よく定量評価できることを実証した。2.高炭素クロム軸受け鋼(SUJ2)を用いて、一定振幅荷重における表面破壊型の疲労限度をはさむ応力レベルによる2段2重振幅および2段繰返し変動荷重試験を行った。長寿命域の内部破壊による損傷を考慮しないで100万回で定義した従来の疲労限度を用いたS-N曲線により算出される累積損傷値では、疲労寿命をうまく評価できなかった。また、表面破壊型のS-N曲線を疲労限度以下に延長した従来の修正マイナーの考え方によっても同様に過小評価となった。3.車軸のフレッティング疲労き裂の発生機構を明らかにするために、有限要素法による3次元完全弾性応力解析を行った。最大せん断応力は接触端部からはめ合い部の内側10mm程度まで高い値を示し、その範囲でき裂の発生する条件を満たしていると考えられる。最大主応力は接触端部から5mm程度内側まで高い値を示し、き裂はこの範囲で進展すると考えられる。この機構は実験で観察された接触面の内側にき裂が発生する事実をよく説明できる。接触端部においては、最大せん断応力、最大主応力ともに最も高い値を示したが、実験ではき裂が観察されなかった。これは端部ではフレッティング摩耗が大きく、発生したき裂が削り取られるためと考えられる。4.新しいハイブリッド表面改質プロセスとして浸炭とWPCの組み合わせを提案し,それらの材料の疲労過程を詳細に調べた.その結果,浸炭とWPCを組み合わせることにより,単一の処理では得ることのできない高強度化が実現されることが明らかとなった.

さらにその理由について組織学的観点から説明を加えた.新幹線車軸の車輪はめ合い部に生じるフレッチング疲労き裂を、き裂エコーと不要エコーを明確に識別し、き裂高さを定量評価する探傷法について研究を行った。具体的には,フレッチング疲労き裂の探傷に表面SH波と波形整形法を組み合わせる方法を考案した。具体的には表面SH波を用いてきずからのエコー波形を1波のサイン波形に波形整形法を用いることによって、不要エコーときずエコーの区別が容易になることが明確になった。その結果,きずからのエコー波が2波に分かれる時間間隔から、きずの高さ1mm以上のきずを定量評価することが可能になった。また、超長寿命域の疲労特性の解明に向けて,高硬度鋼SUJ2材を用いた疲労試験を行った。具体的には,長寿命疲労特性を明らかにするとともに、有限寿命域と疲労限度以下の領域を挟む変動荷重試験を実施し、長寿命疲労特性に及ぼす荷重変動の影響を明らかにした。また、疲労き裂進展挙動の微視的観察よりき裂進展遅延機構を解明した。将来の高速車両用車軸として、ショットピーニングと表面圧延を組合せたハイブリッド表面改質車軸が検討されている。このようなハイブリッド表面改質車軸にき裂が発生した場合の進展性に関する評価を行うことを目的として、実物車軸による疲労試験を行い,その安全性を明確にした.さらに,新しいハイブリッド表面改質材を作り出すことを目的として,浸炭と超微粒子ピーニングを組み合わせた処理を提案し,それにより疲労強度が大幅に上昇すること,さらにその上昇メカニズムについて,試験片表面に生起する残留応力の挙動と関連づけて明確にした.(1)高速車両用車軸のフレッチング疲労損傷評価法の確立:変動荷重化におけるフレッチング疲労き裂の進展挙動について,解析・実験的アプローチにより明らかにし,鉄道の高速化に対応したフレッチング疲労損傷度の評価法を確立した.(2)速車両用車軸のフレッチング疲労き裂の非破壊定量評価法の確立:車軸に発生するフレッチング疲労き裂を,車軸を台車から引き抜かずに探知することが可能でかつ,信頼性の高い検査手法として,表面SH波探傷法を確立すると同時に,新しい信号処理法を開発し微小き裂の定量評価を試みた.(3)鉄道車両材の実働荷重化の超寿命疲労強度評価法の確立:実働荷重をシミュレートしたプログラム荷重化において,鉄道車軸部材の疲労試験を行い,疲労き裂の発生・進展特性を明確にするとともに,実働荷重化における疲労強度評価手法を確立した.(4)鉄道車軸材のハイブリッド表面改質による疲労信頼性の向上:車軸表面にフレッチング疲労き裂が発生し難く,また例え発生してもその進展が著しく抑制されるようなハイブリッド表面処理技術の開発を行うと共に,それにより表面強化された車軸材の超長寿命域における疲労信頼性の評価を行った.(5)高速鉄道車輪材の転動疲労特性向上:車輸を模擬した小型転動疲労試験片を用意し,転動疲労によるはく離のメカニズムを明確にするとともに,はく離の発生が抑制できる表面処理法を開発し,実際に表面強化された車輸材の転動疲労特性の評価を行い,実用化を試みた.(6)高速車輔用車輪および車軸における探傷周期の適性化:実物の車輪およびサイクル疲労試験を実施し,実際に両者(車輪・車軸)におけるき裂進展特性を破壊力学的観点から定量化するとともに,かかる疲労き裂に対する超音波探傷精度を明らかにし,最適な車軸探傷検査周期を提案した.
遺伝性顎口腔疾患特異的ヒトｉＰＳ細胞の無血清・無フィーダーでの樹立と発症機序研究

本研究では、遺伝性疾患の発症メカニズムを明らかにし、診断・治療法を確立するため、遺伝性疾患(鎖骨頭蓋異形成症:CCD)患者由来iPS細胞をフィーダーレス無血清培養系にて樹立し機能解析を行い、疾患モデル系を確立することで、発症メカニズムの解明および治療法の開発を行った。また、ヒトiPS細胞の未分化性および多分化能を維持可能な無血清培養法の改良およびヒトiPS細胞誘導法の改善についても検討を行い、無血清培地にてフィーダー細胞を用いず安定して維持可能な条件を確立した(YamasakiS, et al.PLoSONE2014;9:e87151)。本研究では、遺伝性疾患の発症メカニズムを明らかにし、その診断・治療法を確立するため、遺伝性疾患患者由来iPS細胞をフィーダーレス無血清培養系にて樹立し機能解析を行い、疾患モデル系を確立することで、発症メカニズムの解明および治療法の開発を行うことを目的としており、以下のとおり実施した。本年度はヒトiPS細胞の未分化性および多分化能を維持可能な無血清培養法の改良およびヒトiPS細胞誘導法の改善について検討を行った。その結果、無血清培地にてフィーダー細胞を用いず安定して維持可能な条件を確立すると共に、継代後の未分化能および多分化能を有することを確認した。また、従来の樹立法ではレトロウイルスを用いて初期化遺伝子を導入し、ヒトiPS細胞を樹立していたが、レトロウイルスの使用により細胞のゲノムへランダムな遺伝子挿入が生じるため腫瘍化のリスクがあったため、センダイウイルスベクターを使用しゲノムDNAへの挿入のない安全性の高いiPS細胞の作製、ならびに動物由来成分を含まないdefinedでかつsimpleな培地を用いたiPS細胞作製法について検討を行った。また樹立した鎖骨頭蓋異形成症(CCD)患者由来疾患特異的iPS細胞を用いた発症メカニズムおよび原因究明についても検討を行った。CCDはRunx2の変異により発症する常染色体優性遺伝であり、樹立した疾患特異的iPS細胞を用いて、骨・軟骨への分化誘導を行うことで、各種遺伝子発現に有意差があることを明らかにしている。ヒトiPS細胞の未分化性および多分化能を維持可能な無血清培養法の改良およびヒトiPS細胞誘導法の改善について検討を行い、無血清培地にてフィーダー細胞を用いず安定して維持可能な条件を確立すると共に、継代後の未分化能および多分化能を有することを確認した(Yamasaki S, et al. PLoSONE 2014; 9: e87151にて発表)。また、センダイウイルスベクターを使用しゲノムDNAへの挿入のない安全性の高いiPS細胞の作製、ならびに動物由来成分を含まないdefinedでかつsimpleな培地を用いたiPS細胞作製法について検討を行い、その方法を確立した(論文投稿中)。さらに、樹立した鎖骨頭蓋異形成症(CCD)患者由来疾患特異的iPS細胞を用い、骨・軟骨細胞系列へ分化誘導を行い、健常人由来iPS細胞と比較検討を行った。CCDの原因遺伝子Runx2は軟骨細胞分化、破骨細胞分化、歯の発生に重要な因子であり、CCD患者由来細胞では分化誘導時にRunx2およびColl10A1両遺伝子発現の有意な発現低下を認めた。また、試料提供を受けたCCD患者はRunx2 Exson3のミスセンス変異を認めるため、(R225Q、674G>A)を正常化する人工ヌクレアーゼ(TALEN)の構築を行った。現在、TALENを用いてCCD-iPS細胞のゲノム編集行い、変異遺伝子配列を正常化した細胞の取得を目指している。現在までに、無血清培地にて樹立されたCCD患者由来疾患特異的iPS細胞において、未分化性および多分化能の検討を行い、骨・軟骨への分化誘導時に健常人由来iPS細胞と比較して分化効率に差異があることが明らかとなった。また本無血清培養系を用いて得られたヒトiPS細胞はフィーダー細胞や血清添加培地を用いることなく樹立可能であったが、同培地を改良し、当初予定していたヒトiPS細胞樹立後の継代・維持に有利な添加因子の検討を行い、長期間未分化能および多分化能を維持可能な条件を確立した。また、これまではレトロウイルスを用いて初期化遺伝子の導入を行い、iPS細胞の樹立に成功したが、ゲノムDNAへの遺伝子挿入のおこらない安全かつ簡便なセンダイウイルスベクターを使用した遺伝子導入法を用いての無血清培養条件下でのiPS樹立を行うことに成功し、今後同条件にて樹立したiPS細胞の継代・維持および未分化性および多分化能の維持等について検討を行う。

また、CCD患者由来疾患特異的iPS細胞の変異遺伝子配列をターゲットとした遺伝子改変技術を用いてゲノム編集を行い、変異遺伝子の正常化し、遺伝子改変したiPS細胞を用いた発症メカニズムの究明および治療法の開発研究について検討を行う予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後はゲノムDNAへの遺伝子挿入のおこらないセンダイウイルスベクターを用いた条件で、無血清培地を用いてフィーダー細胞を使用せず確立したヒトiPS細胞を用いて、同細胞の継代・維持に必要な条件を検討するとともに、同条件にて樹立したiPS細胞の継代・維持および未分化性および多分化能の維持等について検討を行う。また、CCD患者由来疾患特異的iPS細胞の変異遺伝子配列をターゲットとした人工酵素TALENを用いたゲノム編集を行い、変異遺伝子の正常化および改変細胞を用いた発症メカニズムの究明および治療法の開発研究について検討を行う予定である。また、引き続き他の遺伝子疾患患者由来iPS細胞の樹立を目指すとともに、細胞バンク化を推進する。特定の細胞系列への効率的な分化誘導法について検討を行う予定である。またこれまで得られた結果をもとに難病の原因究明や治療法の開発を目指した疾患研究、医薬品の安全性試験などへの利用、細胞製剤の開発などの創薬研究、神経や血液・組織や臓器の機能修復や再生を目指した再生医療への応用を推進する。
日本列島における鷹・鷹場と環境に関する総合的研究

今年度は研究計画の3年目にあたり、前年同様、共同研究におけるフィールドワークを重視した。まず、9月7日(金)から9月9月(日)にかけて韓国調査を実施した。参加者は8名。韓国大田市において、大田市無形文化財に登録されている鷹狩技術保持者である鷹師のパク・ヨンスン氏から聞き取り調査をおこなった。日本と韓国の鷹狩文化の違い、朝鮮オオタカの特徴、鳥屋の状況を見聞することができた。また、南山ゴル韓屋村ではパク氏の弟子であるファン・ティン氏と交流し、鷹狩文化研究の発展に向けて東アジア全体で協力する必要を確認した。調査報告はニューズレター5号(HP公開)に掲載した。次に宮内庁鴨場の見学を申請したところ、幸運にも参加する機会をえた。数年応募しても難しい倍率だということで、貴重なフィールドワークとなった。6月29日に埼玉鴨場(1名)、9月25日に千葉新浜鴨場を見学した(10名)。11月23日(金)25日(日)は北海道阿寒郡鶴居村にて丹頂ツルのフィールドワーク、および第4回研究会を開催した。参加者17名。研究報告4本、韓国調査報告、次年度以降の研究会活動のうちあわせなどを行った。年度末には、研究代表者が、Bostonで開催中のEagle Maniaという日本の鷲・鷹をテーマとした展示会を観覧した。鷹・鷹場・環境研究文献DBは昨年度より70タイトルを増やした。増加データを研究会メンバーに配布した。文献DBはほぼ完成したが、次年度も引き続きデータを補う必要がある。成果公表は、HPを定期的に更新し、文献情報のデータを公開・更新し、イベント情報を提供するなど、広く社会への情報発信を続けた。年度末には『鷹・鷹場・環境研究』3号を公刊し、論文6本、史料紹介3本、書評3本という大変充実した内容となった。NEWS LETTER『鷹・鷹場・環境NEWS』46号を発行し、HP上にて公開した。重点的に実施予定にしていたフィールドワークで大きな成果をあげることができた。前年度の鹿児島県出水市内での鶴(マナヅル・ナベヅル・クロヅル等)観察の成果のうえに、丹頂ツル観察をしたことにより、いかに丹頂ツルが巨大な鳥であり、鷹狩で丹頂ツルを獲ることが不可能であるかを科研メンバーで共通理解にすることができた。こうした生態学的な調査が蓄積されたことで、より大きな成果が得られたと評価できる。加えて、予定していなかったが、宮内庁鴨場見学という幸運にも恵まれた。特に鴨場見学で得た知見が、当日は不参加だった来見田博基氏の第4回研究会での報告と密接にかかわるものであるとわかり、共同研究の利点が大いに発揮される結果が得られた。韓国調査では、韓国鷹匠の方々との交流が得られたことで、今後の国際シンポジウム実施に向けての足掛かりを作ることができた。また、米国出張により米国研究者との交流もおこない、国際的に本科研の活動を発信することができた。『鷹・鷹場・環境研究』3号は150頁に及ぶ充実した内容となった。そのうち英文論文2本を載せることができ、国際的な研究活動にも成果を残すことができた。研究分担者の個別研究も第4回研究会において報告4本をおこなった。そのうち、『鷹・鷹場・環境研究』3号に3本の研究成果が報告され、残る1報告は次年度の『鷹・鷹場・環境研究』4号に載せる予定である。前年度の報告者で2号未掲載の論文も3号に載せることができ、報告→論文化というサイクルで、着実に研究成果の発信ができている。またニューズレターも、前年と同様に年3回6号まで発行し、HP上でも閲覧できるように公開した。このように着実に国内外に広く成果を示すことができており、当初の計画以上に進展していると判断した。平成31年度の研究活動は、引き続きフィールドワークを重視する。平成29年度の出水市、平成30年度の鶴居村で種々の鶴を生態学的に調査できたフィールドワークの意義は、科研メンバーが共通して認識するところである。そこで、平成31年度は生物学的に鶴ではないが、江戸時代に「目赤ツル」と呼ばれたトキの生態観察を実施したい。トキが換羽を終えつつある8月下旬に実施するとともに、第6回研究会を開催する。報告者は東日本班の予定である。研究計画では国際調査は今年度が最後となるため、第2次モンゴル調査隊を派遣したい。前回の反省としては、訪問した9月が温暖であり、本格的な狩猟シーズンにはいっていなかった。そこで、狩猟が確実な冬季に4名程度で実施する予定である。なお、職場環境の事情等から冬季に調査隊が派遣できないことも想定されるため、その場合には調査時期をずらすなど柔軟に対応する。また、平成32年度が最終年度となるため、一般市民向けのシンポジウムの計画準備、国際シンポジウムの計画準備を平成31年度中に段階的に進めるためのうちあわせを行う。平成30年度の個人研究では、引き続き文献調査および論文執筆を進める。なお、通常の研究成果の公開としては、引き続きNEWS LETTERを発行し、HPを定期的に更新するなどして、タイムリーな情報研究に努める。年度末には『鷹・鷹場・環境研究』第4号を刊行し、九州大学機関リポジトリに登録する。研究会メンバーの所属する博物館における展示活動や講演会活動にも協力する。

本研究の目的は、日本列島において鷹を頂点とする生態系を維持するための環境条件が、いかなる相互作用のもとに保全されていたかという問題を解明するために、江戸時代に諸藩に設定されていた鷹場に着目し、鷹場環境を構成する個々の条件(環境因子)を政治・制度・文化・生活・空間などの視点から総合的に検討し、生物多様性を守り、持続可能な社会を維持するための確かな「知」を学際的な学術研究の立場から発信していくことにある。近年、日本列島における環境破壊が深刻化し、その主たる要因を近代化過程に求めることが多いが、江戸時代に鷹場が環境維持に果たしてきた重要な役割が解明され、歴史的に位置づけられるようになれば、幕末に鷹場が全国的に廃止されたことが環境に深刻な影響を与えたことは一目瞭然となる。しかし、従来、日本列島を対象に、このような側面に着目した研究はなかった。よって、日本列島における鷹場や鷹狩文化のありようを解明しようとする本研究は、現代の環境を検討するうえでの示唆を与える重要な研究になることが意義として認められる。5年間の研究計画では、4つの班を設定し、課題を解決する。まず、日本列島の植生差をふまえ西日本班と東日本班にわけ、全国諸藩に設定された鷹場について具体的に解明する。また、伝統文化班では日本の鷹狩文化の源流であるモンゴルとの比較、古代・中世の放鷹制の展開、そうした鷹狩の伝統が継承され、出版文化や鷹図・鷹狩図などの近世文化として展開する側面を解明する。生活・空間班では、鷹・鷹場が社会に与えた影響を多角的に分析する。鷹匠や鷹匠役人の身分・格式、狩猟技術、諸鳥や皮革の流通、献上儀礼、都市と村落の生活からみた鷹場とのかかわりなど、である。今年度は研究計画の初年度にあたるため、共同研究の基盤作りを目標とした。まず、7月30日から8月1日かけて第1回研究会(福岡市)、1月35日に第2回研究会(東京都)を計画通り実施した。フィールドワークは、正月に予定していた浜離宮恩賜庭園で開催予定の諏訪流放鷹実演会の観覧が、鳥インフルエンザの影響で中止となったが、諏訪流放鷹術保存会の協力で本拠地青梅市での実演会を催してもらい、至近距離で鷹の据替や鷹の呼び寄せ等の実演をみることができ、期待以上のフィールドワークを実施することができた。全国鷹場マップの作成は、研究者全員で分担を決め、全国の自治体史や研究論文の収集にあたり、ほぼ収集を終え、期待通りの成果をあげることができた。ただし、地域によっては情報の精度に濃淡があったため、鷹場マップの制作方法についての検討を必要としたため、これは平成29年度に具体化することにした。その点で課題を次年度に繰り越すことになった。鷹・鷹場研究文献データベースは、1076タイトルの文献データを入力し、その90パーセントの文献を収集し、論文を中心にPDF化を終え、研究メンバーにUSBで配布した。これは研究史の整理に役立つだけでなく、文献を収集する労力を大幅に削減することに貢献している。絵画資料や書籍史料については情報収集段階にあり、PDF化は未着手となった。ただし、絵画情報については、研究報告を活字化することができたので、一程度の成果は達成できたと考える。研究成果の公開としては、メンバーの協力のもとHPを作成し、研究代表者の所属する九州大学基幹教育院において公開している。また、年度末には『鷹・鷹場・環境研究』創刊号を公刊し、関係機関(者)に送付を終えた。NEWS LETTER
随意的陽圧呼吸によって好気的運動機能を改善するためのマスクの開発

本研究の目的は、運動時に陽圧呼吸法を用いて、動脈血の酸素化が最も亢進する最適呼気圧と換気量を決定し、この現象のメカニズムの解明をすることであった。運動強度にかかわらず、マスク内圧が何cmH_2Oで一定に保たれることが動脈血酸素飽和度(SaO_2)増加のために最良なのかを明らかにするために、CPPB(continuous positive pressure breathing)持続陽圧呼吸装置を開発作製し、マスクの呼気内圧を2、4、5CmH_2Oの3つの段階で一定に保ちながら自転車エルゴメーターにより運動し、実験をおこなった。実験時の環境条件は、信州大学所有の低圧チャンバーを用い、標高3000mの状態に設定した。運動のプロトコールは、5分間安静の後、被験者の50%VO_2Maxで15分間運動し、心拍数、SaO_2の値が安定したところで、それぞれ呼気内圧を変えながら5分間の運動をおこなった。その結果、呼気内圧が5CmH_2Oの時、SaO_2に有意な増加が見られたが、その増加は3分程度であった。これは、呼吸数、換気量に依存しているのではないかといった他の研究者からの指摘もあり、今度は安静時における普通呼吸と呼気内圧を加えながらの呼吸で呼吸数、換気量を一定に保ち実験をおこなった。その結果、普通呼吸よりも呼気内圧を加えた方がSaO_2に有意な増加が見られた。今後の課題としては、呼気内圧を一定に保った時、どの程度の運動強度でSaO_2に有意な増加が見られるのかを検討していきたいと考えている。今回学会発表をおこなえるデータを収集することはできなかったが、この実験が糧になることは確実であり、このような機会を与えて下さったことに感謝の意を表します。