hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電力用遮断器におけるノズル高分子材料の誘導熱プラズマ式選定手法の確立

16.1各種高分子パウダ供給時の熱プラズマ安定点弧実験高分子パウダをAr誘導熱プラズマに供給する実験を行い,その影響を検討した。誘導熱プラズマの発生には現有設備の200kW-ICP装置を用いた。高分子パウダを熱プラズマに供給すると,パウダのアブレーションにエネルギーが吸収されるため,誘導熱プラズマが不安定になり,場合によっては消弧する。前年度までに,誘導熱プラズマにCO_2+H_2などのガスの投入実験を行ってきており,誘導熱プラズマ安定限界のパウダ供給量を各材料に対して概略得ている。圧力を大気圧として,Ar誘導熱プラズマを50kWで安定維持した。そこに数g/minの割合でPTFEおよびPOM, PMMAの高分子材料の投入に成功し,プラズマも比較的安定維持できることを確認した。16.2スペクトル観測による誘導熱プラズマ内部診断Ar誘導熱プラズマに,各種高分子材料パウダを混入した場合,熱プラズマがどのような影響を受けているのかを知るために,分光マルチチャンネルディテクタによりArスペクトルの観測を行った。スペクトル観測の波長域は可視光領域とした。その結果,パウダを供給することで,Arスペクトルの放射強度は著しく低下した。この放射強度の低下は,これまで筆者らがガス投入の際に得ている熱プラズマ冷却効果を示すものである。このことから,高分子材料投入による熱プラズマ冷却効果を確認できた。16.3高分子材料投入時におけるArICPからのCおよびC_2スペクトル放射分布変化の測定投入する高分子材料にはC原子が含まれている。そこで今度は,高分子を投入した瞬間の熱プラズマ挙動からのC原子スペクトル強度の分布の過渡変化を分光観測した。これにより,各種プラスチック材料の混入率分布を熱平衡状態を仮定すると決定することができることを確認できた。また,C_2分子スペクトルも確認でき,これからC_2振動温度,回転温度を算出できるも確認できた。15.1各種材料の熱力学・輸送特性の計算高分子材料PMMA, PE, POM, PTFEを対象として温度300-30000Kまでの広い範囲にわたって粒子組成をGibbsの自由エネルギーを最小化させる手法により計算した。ここではC, H, Oが含まれる材料については,47種類のC, H, Oからなる粒子を考慮した。PTFEの場合については,C, F,からなる粒子を考慮した。さらに,質量密度,比熱,エンタルピーといった熱力学特性を計算により求めた。また,衝突断面積の文献調査を行い,データを収集した。得られない衝突断面積については,剛球体モデルを適用して衝突断面積を見積もった。これらと粒子組成のデータから導電率,熱伝導率,粘性係数および放射係数といった輸送特性を求めた。15.2高分子材料パウダ供給量調整実験熱プラズマに高分子材料を混入するには,材料をパウダ化し,これをパウダ供給器によりガスとともに供給することが必要である。このため,パウダを一定割合で熱プラズマに供給するために最適な実験条件をあらかじめ得ておかなければならない。そこで,上記パラメータ(パウダの粒径,パウダ供給器のモータ回転数,ガスフローレイト,背圧)を様々に設定し,それぞれの材料パウダにおける供給量の各パラメータ依存性のデータを実験的に得た。材料として,各種プラスチックPTFE, PMMA, PE, PET, PAおよびPOMを考えている。15.3高分子材料パウダ供給量調整実験熱プラズマに高分子材料を混入する場合には,固体から液体さらには気体へと相転移し,その際,潜熱により熱プラズマに多大な影響を及ぼす。一方,蒸発された高分子材料ガス自身も熱プラズマに影響を与えるものと考えられる。そこで,まずAr誘導熱プラズマに,固体ではなく,気体のCO_2+H_2混合ガスを投入し,その投入量依存性,あるいはCO_2+H_2混合比依存性を実験的に調べた。実験においては,分公的手法を用いた。その結果CO_2+H_2の混合がAr誘導熱プラズマに与える影響を整理できた。

これにより,各種プラスチック材料の混入率分布を熱平衡状態を仮定すると決定することができることを確認できた。また,C_2分子スペクトルも確認でき,これからC_2振動温度,回転温度を算出できるも確認できた。
終末期医療と刑法

本研究は、終末期患者の安楽死を正当化する可能性を模索したものである。とりわけ、安楽死を望む患者の同意は真意であり、そうでない場合の同意には瑕疵がある(ゆえに安楽死は正当化される)という有力な学説に取り組んだ。このことが証明できれば、安楽死の正当化は容易に導かれることになる。しかし結論として、そのような区別には根拠がないことが明らかになった。更に、このことによって安楽死正当化のためには更なる道筋を模索しなければならなくなったのだが、それについては国民の「死生観」にも由来する刑事政策が重要な役割を果たしうることを明らかにした。平成一九年度・前半においては、本研究のきっかけとなったフリンゲバードやヤコブスが、なぜ「単なる自殺志願者の承諾は真意ではなく(またはその蓋然性が高く)、しかし安楽死をのぞむ者の承諾は真意である」と主張したのかについて、とりわけ参考文献に注意しながら理解をすすめた。ここでは自殺前症候群についてのリンゲルという一人の精神医学者の論文だけがその論拠であることが判明した。続いて平成一九年度・後半においては、現在の精神医学界において、リンゲルの研究が一般に認められたものか否かの研究を開始した。本研究はなお継続中のものであるが、現在得られている知識は以下の通りである。まず、自殺前症候群という語は定着しておらす、多くの自殺者は「うつ」状態にあるとの見解は一致しているが、特別な病としての認識はなされていない。また、精神医学における、いわゆる「自殺学」においては、安楽死も通常の自殺者と同じく取り扱われている。つまり、精神医学的な根拠から単なる自殺志願者の承諾と安楽死を望む者の承諾とを区別して、両者の取り扱いを区別しようとする試みは、現在では難しい。実際に安楽死を許容しているオランダにおいては、安楽死は肉体的苦痛だけではなく、精神的苦痛から患者を解放するためにも行われうる(シャボット事件。詳細は、平野美紀「オランダにおける安楽死問題の行方-シャボット事件を中心に-」日蘭学会会誌22巻2号19頁以下参照)。更なる精神医学的な知見を必要としているが、これまでの研究においては、安楽死について、一概に承諾の真意性を根拠とした解決は困難であることが判明しつつある。本年度は、とりわけ刑事法的な文献を中心として安楽死・尊厳死に関する検討をおこなった。なぜ同意殺人が犯罪として規定され、同意傷害も条文そのものは存在しないが、実務や多くの学者の間で(傷害罪として)処罰すべきものだと考えられているのかを明らかにすることで、安楽死・尊厳死(その過程にある同意傷害)の特別な取り扱いを正当化できないかと考えた。まず本研究の端緒となったリンゲルのテーゼ、「自殺を行う者は、すべて自殺前症候群という病気に罹患している」は、刑法解釈論上用いるのが困難であることが明らかになった。なぜなら、このテーゼは安楽死ケースも含むものだからである。その他の精神医学の文献でも同様の検討をおこなったが、いずれの文献でも、通常の自殺と安楽死は、鬱に由来するものと解されており、安楽死を特別扱いするための要素はなかった。また「自己決定」というキーワードだけでは、同じく安楽死を正当化しないことも明らかになった。それは同意殺人を処罰する現行法に反するからである。その他のいくつかの検討を経て、安楽死・尊厳死の適法化もありうるが、被害者の承諾論を前提にして、「他人の生命のタブー化(他人の生命を重視する価値観の薄れに繋がる)」を重視する刑事政策的な判断が重要ではないかという結論に至っている。しかし、今後起こりうる法政策に向けて、安楽死・尊厳死を許容する基準を明らかにするために、「刑事政策」を構成する更なる要素の検討を要していることも明らかになった。
一般化Sturm-Liouville作用素に対するスペクトル理論とそのランダム化

研究課題名にあるSturm-Liouville作用素は微分作用素の一種であるが、本研究ではその係数を一般化することにより2階差分作用素および超関数的なポテンシャル項を持つシュレーディンガー作用素を同時に扱える理論を整備し、逆スペクトル問題の解を従来知られているものから本質的に広げることを検討する。また作用素のクラスに適切な位相を設定することにより、ランダム行列モデルの連続極限の問題を統一的に扱うことを目指す。
光誘起シンクロナイズド現象による有機フォトニックレーザーの創製

光誘起シンクロナイズド現象とは、アゾベンゼンポリマーをはじめとする有機高分子薄膜の表面に1μmより細かい周期で数100nmにもなる深さの凹凸構造(表面レリーフ)がmW程度の可視極微弱光を照射するだけで形成できることを言う。光だけでレリーフの記録、多重記録、消去、定着が自在に制御できる有機高分子の極めてユニークなシンクロナイズド現象である。この現象のメカニズムは、アゾベンゼンポリマー同士が光抗力を介して互いに相互作用しながら光異性化反応を自己組織化(シンクロナイズ)していくものと考えられているが、詳細は解明されていない。本研究の目的は、微弱な光刺激を受けて有機高分子材料自身が起すシンクロナイズド現象を多次元に活用してオンデマンドなフォトニックレーザーを生み出す、いわば最先端化学工学と光学新領域を高度に融合した全く新しいコンセプトのデバイス創製である。平成17年度には、Arレーザー(488nm)、Nd : YAGレーザー(532nm)を光源としてアゾベンゼンポリマーへのDFB格子書き込み条件の最適化をはかった。その結果、記録光源には488nmのArレーザーがより適していること、3次以上のDFB格子では高調波成分がほとんど現れないため、DFBレーザーの発振閾値が高くなりすぎることが実験的に解明できた。平成18年度は17年度に求めたDFB格子の最適記録条件を用いて導波路DFBレーザーの発振実験を行った。レーザー層としてDCM色素ドープPVKをオーバコートした二層膜素子を使用した。ピコ秒Nd : YAGレーザーを励起源とした場合、発振閾値は20μJ/cm^2であった。結合モード解析から発振閾値の妥当性について理論的に解析を行い、実験との良い整合を得た。素子寿命の改善が今後の課題である。この現象のメカニズムは、アゾベンゼンポリマー同士が光抗力を介して互いに相互作用しながら光異性化反応を自己組繊化(シンクロナイズ)していくものと考えられているが、群細は解明されていない。近年、光導波路の性能を最大限に引き出すキーテクノロジーとして、光の波長と同程度の周期の人口的な構造体(フォトニック構造)を導波路に組み込み、光の伝播ベクトルを精密に制御する(フォトニック結晶化)ことが活発に研究されている。このフォトニック結晶化された光導波路(フォトニックデバイス)は、光通信、光計測、光記録などの分野で次世代を担う高機能光デバイスと言える。特に、有機フォトニクスデバイスはコスト、量産性の面から、まさに、注目を一身に集めている。本年度は、アゾベンゼンポリマーに□だけ位相シフトさせた干渉縞を二重露光することで、記録したDFB格子の空間周波数を実効的に高めることを試みた。露光時間などを最適化することで、DFB格子の二次回折成分を数倍向上させることに成功した。このDFB格子を用いれば、導波路DFBレーザーの発振閾値を飛躍的に低減できると予想される。

次年度、導波路レーザーデバイスの作製、レーザー発振実験を行う予定である。光誘起シンクロナイズド現象とは、アゾベンゼンポリマーをはじめとする有機高分子薄膜の表面に1μmより細かい周期で数100nmにもなる深さの凹凸構造(表面レリーフ)がmW程度の可視極微弱光を照射するだけで形成できることを言う。光だけでレリーフの記録、多重記録、消去、定着が自在に制御できる有機高分子の極めてユニークなシンクロナイズド現象である。この現象のメカニズムは、アゾベンゼンポリマー同士が光抗力を介して互いに相互作用しながら光異性化反応を自己組織化(シンクロナイズ)していくものと考えられているが、詳細は解明されていない。近年、光導波路の性能を最大限に引き出すキーテクノロジーとして、光の波長と同程度の周期の人工的な構造体(フォトニック構造)を導波路に組み込み、光の伝播ベクトルを精密に制御する(フォトニック結晶化)ことが活発に研究されている。このフォトニック結晶化された光導波路(フォトニックデバイス)は、光通信、光計測、光記録などの分野で次世代を担う高機能光デバイスと言える。特に、有機フォトニクスデバイスはコスト、量産性の面から、まさに、注目を一身に集めている。本研究の目的は、微弱な光刺激を受けて有機高分子材料自身が起すシンクロナイズド現象を多次元に活用してオンデマンドなフォトニックレーザーを生み出す、いわば最先端化学工学と光学新領域を高度に融合した全く新しいコンセプトのデバイス創製である。本年度は、前年度までに研究したDFB格子の最適記録条件を用いて導波路DFBレーザーの発振実験を行った。発振閾値は20μJ/cm^2であった。結合モード解析から発振閾値の妥当性について理論的に解析を行い、実験との良い整合を得た。素子寿命の改善が今後の課題である。
ガストリンの生成分泌調節機構の解明

ガストリンは、カルボキシン(c)末端がアミド化されているペプチドホルモンの一つであり、生理活性発現にはC末端のアミド化が必須である。一般にC末端がアミド化されているペプチドホルモンは、その前駆体のC末端部位のアミノ酸配列はC末端にグリシンが延長し、さらに塩基性ジペプチドの配列が続くことが認められる。Bredburyらは、C末端をアミド化する酵素の存在を脳下垂体の分泌顆粒内に認め、それをpeptidyl-glycine α-amdating monooxigenase(PAM)と呼んだ。すなわちC末端のアミド化は、C末端にglycinlが延長した形よりunstable amineを介しアミド化されたペプチドが生じるのである。近年SuganoらによりC末端にglycineが延長したプロガストリンプロセッシング中間体の存在が報告されている。われわれもC末端にglycineが延長したプロガストリン(ガストリンーG)に対するモノクローナル抗体を作成し、これをRIAに用いガストリンーGの分泌動態の検討を行った。また今回の実験では、ラット胃前庭部粘膜組織培養のもとにガストリン及びガストリンーGの生合成の検討を行った。その結果、^<35>SーmethionineのガトリスーGへのincorporationは、chase in cubation30分後にすでに認められ、1時間後に最大になった。ガストリンへの^<35>Sーmethionineのincorporationはchase incubation30分後の時点では認められず、1時間後から認められるようになり、3時間後に最大になった。すなわち^<35>SーmethionineのincorporationがまずガストリンーGに生じ、その後ガストリンへと移ることが認められた。これらの結果よりガストリンのC末端のpost-translational processingがトリプシン様蛋白分解酵素により塩基性ジペプチド部位で切断され、その後PAMによりアミド化をうけガストリンが生成されることが考えられた。これまでガストリンの生成分泌機構を分子生物学レベルで詳細に検討した報告は見られない.本研究は,ガストリンの生成分泌調節機構を分子生物学レベルで解明しようとするものであり,本年度は先ず,ガストリンのプロセッシングにおいて, mRNAレベルにおける調節, Postーtranslationalプロセッシングにおける調節機構を解明した.ガストリンmRNAの生体調節は,ガストリン分泌刺激の1つである食事負荷をラットに加え時経的に屠殺,胃前庭部粘膜におけるガストリンmRNAをG34N端ペンタペプチド及びG17N端ヘキサペプチドに相補するオリゴフクレオドプローベ(Dr.Walsh,UCLA,U.S.Aより提供を受ける)を用いNorthern blotにより解析した.その結果はラットにおいて迷走神経切離後,ガストリンmRNAは胃前庭部粘膜において上昇してくることを認めている.またアクチノマイシンDをラットに前投与し同様に食事負荷を行ない,摂取後のガストリンmRNAの変動がtranscriptionの変動によるものかmRNAのstabilityによるものか現在,検討中である.Peptidylーglycine αーamidatingmonooxigenase(PAM)活性の調節をガストリンC末端ヘキサペプチドにglycineを延長した合成プロガストリンフラグメントを用い,組織中及び血清中PAM活性を定量した.定量にはHPLCを用い,アミド化非アミド化ペプチドを分離した. PAM actiratorであるCuイオン,ビタミンCのガストリンのアミド化に及ぼす影響を検討するために, Cu,ビタミンCを摂取あるいは欠乏させたラットを用い組織中,血清中PAM活性を定量中である.ガストリンの生成分泌機構を分子生物学レベルで解明するのが本研究の目的であり、これまでラットにおいて迷走神経切離後、ガストリンmRNAは胃前庭部粘膜において上昇してくることを認めている。

またガストリンは、カルボキシ(C)末端がアミド化されているペプチドホルモンの一つであり、生理活性発現には(末端のアミド化が必須である。ガストリンのC末端部位のプレプロガストリンの配列は、-Phe-Gly-Arg-Arg-と続いている。-Arg-Arg-という塩基性ジペプチド配列部位により、トリプシン様蛋白分解酵素が働き切断され、-Phe-Gly-よりPAM活性の作用により-Phe-NH_2とC末端がアミド化されるのである。C末端にglicineが延長したプロガストリン.プロセッシング中間体の存在を、合成ペプチドTyr-Gly-Trp-Met-Asp-Phe-Glyに対する抗体を利用したRIAにより認めた。またC末端にglyaineが延長したプロガストリン(gastrin-G)に対するモノクローナル抗体を作製し、これをRIAに用いgastrin-Gの生成分泌動態を検討した。ラット胃前庭部粘膜組織培養のもとに^<35>S-methionineを短時間(30分)培地に加えた後、経時的に^<35>S-methionineのガストリンおよびgastrin-Gへのincorporationを検討した結果、^<35>S-methionineはまずgastrin-Gへincorporateされ、その後ガストリンへincorporateされていくことが認められた。このことはガストリンのプロセッシングは、まずトリプシン様蛋白分解酵素の作用によりプレプロガストリンの塩基性ジペプチド部位が切断されG34-G、G17-Gという状態になり、さらに分泌顆粒中のPAM活性によりG34、G17が形成されるものと考えられた。
地球科学データの4次元可視化共有システムの構築

地球環境への関心の高まりと観測技術の発達から、地球科学に関するデータは爆発的に増大している。本研究では、地球科学データの活用を促すために、専門家以外でも利用が容易な地球科学データ4次元(空間3次元と時間)可視化ファイルの共有システムの構築を行った。その実現のために以下の3項目を実施した(1)共有システムの構築(2)地球科学データ可視化ファイルの作成、(3)システムの利用とファイル作成のためのコミュニティ作り。地球科学データの4次元可視化ファイルの共有システムの構築するため、(1)共有システムの構築、(2)地球科学データ可視化ファイルの作成、(3)システムの利用とファイル作成のためのコミュニティ作りの3点を進めた。・共有システムの構築:サーバー用のPCを購入して4次元可視化共有サーバーを構築した。共有サーバーの役割は、(1)スタート・ファイルの提供、(2)データリスト・ファイルの作成と提供、(3)一部の可視化データ・ファイルの作成と提供、(4)データ検索システム、(5)関連情報の提供、の5つである。http://dagik.orgとして運用をしている。・地球科学データ可視化データ・ファイルの作成可視化データ・ファイルの作成と提供として以下の2つの方法で進めた:(1)データを持っている研究者らが作成し、それら独自のデータベースから提供、(2)申請者らがデータ提供を受けて作成し、4次元可視化共有サーバーから提供。(1)としては台風経路データなどが追加された。(2)としては古生物学データベースによるデータなどが追加された。・システムの利用とファイル作成のためのコミュニティ作りシステムを発展させていくためには、ある一定数の利用者を必要としている。利用者があるとデータ提供も受けやすくなり、上記の(1)の形で可視化ファイルの作成から協力してくれる機関も増えていくと期待できる。そのために、簡単なパンフレットを作成し、学会等において配布を行った。また、サイエンスアゴラ等の科学イベントにも出展し、専門家だけではなくより広い利用者に対して、当データベースを用いた地球科学データの4次元可視化データの利用の普及を行った。本年度は平成21年度に構築した可視化ファイル共有システムの発展を行った。・共有システムの構築平成21年度に構築した4次元可視化共有サーバーの改良を進めた。共有サーバーの役割は、(1)スタート・ファイルの提供、(2)データリスト・ファイルの作成と提供、(3)一部の可視化データ・ファイルの作成と提供、(4)データ検索システム、(5)関連情報の提供、の5つであるが、特に(4)データ検索システムについては、初期的な実装しか出来ていなかったため今年度改良を進めた。・地球科学データ可視化データ・ファイルの作成平成21年度に続けて、可視化データ・ファイルの拡充を進めた。可視化データ・ファイルの作成と提供には以下の2つの方法がある:(1)データを持っている研究者らが作成し、それら独自のデータベースから提供する、(2)申請者らがデータ提供を受けて作成し、4次元可視化共有サーバーから提供する。このうち、(2)の形は、データ提供者の負担が少ないため(1)の形の協力が得られないデータに関しては、(2)の形での参加を呼びかけた。そのために、配布物を作成し、また、学会などで発表および展示を行い、研究者に対して地球科学データの4次元可視化データの利用の普及を行った。近年の地球環境問題への関心の高まりと観測技術の発達から、地球科学に関するデータは爆発的に増大している。しかし、データの増加に対して、利用者側が追いついていないのが現状である。本研究では、地球科学データの縦横無尽な活用を促すために、専門家以外でも利用が容易なGoogle Earthを用いた4次元可視化ファイルの共有システムの構築を行った。その実現のために以下の3項目を実施した:(1)共有システムの構築、(2)地球科学データ可視化ファイルの作成、(3)システムの利用とファイル作成のためのコミュニティ作り。共有システムの構築としては、4次元可視化共有サーバーの改良を進めた。地球科学データ可視化データ・ファイルの作成としては、可視化データ・ファイルの拡充を進めた。特に、昨年度に予定されていた打ち上げが延期されてたISS-IMAPミッションが2012年10月から定常観測を開始したため、そのデータのKMLファイルへの変換を行った。

システムの利用とファイル作成のためのコミュニティ作りとしては、配布物を作成し、システムの認知度を高めるのに用いた。また、学会などにおいて発表し、研究者に対して地球科学データの4次元可視化データの利用の普及を行った。とりまとめとして、完成した可視化ファイル共有システムの評価を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。
分子バイオマーカー検索に基づいた疲労の分子機構の解明とうつ病発症への影響の解析

過重労働のストレスによるうつ病や自殺につながる「疲労」のメカニズムの解明は重要であると考えられている。しかし、疲労の原因物質が同定されていないため分子機構は不明な点が多い。本研究では、疲労の原因となる分子(疲労因子)の候補を検索し、マウスへの導入実験により疲労との関連を検証することを目的とした。当研究により、疲労因子Aおよび疲労回復因子X, Yを特定した。興味深いことに、運動疲労と運動を伴わない疲労を比較した結果、両方で疲労因子Aの活性に有意な差が観察され、運動を伴わない疲労は疲労因子Aの活性が持続していた。これは、疲労回復因子Xの発現メカニズムが2種類の疲労で異なることを示唆している。過重労働のストレスによるうつ病や自殺が、最近大きな社会問題となっている。この問題の解決の糸口として、過重労働によってもたらされる疲労の分子機構の解明は非常に重要であると考えられる。しかし、疲労の原因物質が同定されていないため分子機構は不明な点が多く、脳機能や精神疾患への影響も解明されていない。本研究では、疲労によるヘルペスウイルスの再活性化という現象を手がかりに、疲労の原因となる分子(疲労関連分子)の候補を検索し、マウスへの導入実験により候補分子の疲労との関連を検証することを目的としている。疲労関連分子の候補を得るために、動物実験を行う体制を整え、マウスに様々な疲労負荷を与えた。疲労負荷直後のマウスを解剖し、心臓、肝臓、筋肉、脳などを摘出し、これらの臓器に含まれるRNAを抽出した。抽出したRNAからcDNAを調製し、同定済の疲労因子(FF)と関連する遺伝子の発現変化をreal-time RT-PCRにて定量した。これらの実験により、疲労負荷前後で変化する因子を幾つか特定しており、現在はこれらの因子がどのようなメカニズムで疲労に関与するのかを特定しようとしている。その一つの方法として、特定した因子が直接疲労に関与するかどうかを確認するために、マウスにin vivoトランスフェクションを行う予定である。現在はそのための準備として、発現プラスミドベクターへのクローニング等を行っている。さらに、疲労の判定を行うための行動実験の準備も行っている。昨年度の研究により、疲労負荷前後で変化する因子を幾つか特定しており、本年度はこれらの因子が機能するメカニズムの解明を目標とした。その一つの方法として、特定した因子が直接疲労に関与するかどうかを確認するために、マウスにin vivoトランスフェクションを行った結果、自発運動の低下が確認された。さらに、この疲労関連因子をin vivoトランスフェクションしたマウスでは、多くの疲労研究のターゲットとされている炎症性サイトカインの上昇が観察されなかった。また、運動疲労(強制水泳)と不眠疲労の比較を行ったところ、不眠疲労では疲労因子の長期活性化が見られたのに対して、運動疲労では疲労因子の活性が直ぐに抑制されていた。この結果から、運動疲労は疲労回復因子が強く機能するのに対して、不眠疲労は疲労回復因子が機能しないため、疲労が蓄積すると考えられる。疲労の蓄積である疲労因子の活性持続が脳機能や精神疾患に与える影響の解明は今後の課題である。26年度が最終年度であるため、記入しない。ウイルス学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度の研究計画目標は「疲労の誘導やシグナル伝達に関係する分子の同定」であった。疲労負荷直後に増加する分子を複数個同定することに成功しているため、おおむね順調と評価した。同定した疲労関連分子が直接疲労に関与するかどうかを確認するために、マウスにin vivoトランスフェクションを行い、自発運動量の低下が誘導されるか検討する予定である。さらに、疲労関連分子の疲労認識との関係を検討するために、疲労感と密接な関係が報告されている炎症性サイトカインの発現に疲労関連分子が関与しているかどうかを検討する。また、疲労関連分子をマウスに長期間発現させ、うつ病などの精神症状を発症するかどうかを検討する予定である。
段階的肝発癌における分子機構の解析

肝癌の発生機構を解明すべく、未だ有力な候補癌抑制遺伝子が単離されていない第4番染色体長腕についてマイクロサテライトDNAマーカーを用い染色体欠失の検索を行い詳細な欠失地図を作成しゲノムシークエンシングにより同部に存在する遺伝子を検索した。PAC/BACライブラリーの3次元スクリーニングからゲノムクローンを単離しコンティグを作成した。更にこれらPAC/BACクローンを超音波で破砕し、ゲル電気泳動を通して1-2Kbのサイズ分画を選択的に抽出し、プラスミドベクターにライゲーション後、トランスフォーメイションによる増幅、選別を経て得られた約1000個のサブクローンの両端をプラスミドプライマーを用いてサーマルサイクラー法に基づくシークエンスをABI PRISM377システムで行った。得られたシークエンス情報は直ちにデータベース上のホモロジー検索により、新規、あるいは既知の遺伝子相同性を明らかにした。染色体欠失領域の検索により第4番染色体長腕セントロメア側(4q21-q22)の肝癌における原因遺伝子領域を2つのDNAマーカーD4S1534とD4S2929の間1cMに限局した。この領域におけるSTS/EST等のDNAマーカーに対応するYAC/PACクローンを単離し、全領域をカバーするコンティグを作成し、データベースのホモロジー検索により、1個の既知遺伝子と2個のESTとの完全相同性を、6個のヒト遺伝子と5個のヒトESTとの部分相同性を見い出した。またGrail/Genescanプログラムによるゲノムシークエンス上の新規転写領域(exon)の予測により、それぞれ36、12個のエキソン様シークエンスを見い出した。原発性肝癌における遺伝子及びゲノムDNA変化の解析肝臓は体内で代謝を担う主たる臓器であるが、肝障害や切除後に示される様にその再生能力が非常に高いことに加え、肝炎ウイルスによる持続感染が成立するため、宿主に免疫応答が関与して慢性肝炎や肝硬変を引き起こし、多くの癌はこうした素地に発生してくる。肝癌では大腸癌の様ないわゆる腺腫形成を経て発育する例はむしろ稀であり、その意味合いにおいても慢性肝炎や肝硬変の前癌病変としての性格が議論されるが、結論には未だ至っていない。本研究としては、包括的に肝癌の発生機構を解明すべく、各段階的発育状態にある肝癌の様々な遺伝子変化や、更には前癌段階として慢性肝炎や肝硬変にも注目し、ゲノムや遺伝子の異常をマイクロサテライトDNAマーカーによる染色体欠失の検索した。1)マイクロサテライトDNAマーカー検索による染色体欠失(LOH,Loss of heterozygosity)検索を用い細胞に生じた微細な変化をとらえた。2)その材料に肝発癌の段階別サンプルとして、慢性肝炎、肝硬変、微小肝癌、結節内結節肝癌を顕微鏡下に病理学的に分離したものを用いた。これにより微小部位から抽出したDNAを用い、的確にその"ゲノム像"を描出できるため、従来の"病理像"による分類と異なった、ゲノム変化という見地から肝癌を見直すことも可能となった。今後、前癌病変や微小肝癌等でのいわゆる初期変化から転移に至るまでの発育過程で起こる段階的な変化の把握、結節内結節での相互の変化の比較、解析などによって得られる"ゲノム像"からその発育過程を正常、変異細胞のクローン化、癌等のカテゴリーに分類し、そこから発癌メカニズムの解明や予後の解析も可能となると思われる。

更にこれらPAC/BACクローンを超音波で破砕し、ゲル電気泳動を通して1-2Kbのサイズ分画を選択的に抽出し、プラスミドベクターにライゲーション後、トランスフォーメイションによる増幅、選別を経て得られた約1000個のサブクローンの両端をプラスミドプライマーを用いてサーマルサイクラー法に基づくシークエンスをABI PRISM377システムで行った。得られたシークエンス情報は直ちにデータベース上のホモロジー検索により、〓、あるいは既知の遺伝子相同性を明らかにした。染色体欠失領域の検索により第4番染色体長腕セントロメア側(4q21-q22)の肝癌における原因遺伝子領域を2つのDNAマーカーD4S1534とD4S2929の間1cMに限局した。この領域におけるSTS/EST等のDNAマーカーに対応するYAC/PACクローンを単離し、全領域をカバーするコンティグを作成し、データベースのホモロジー検索により、1個の既知遺伝子と2個のESTとの完全相同性を、6個のヒト遺伝子と5個のヒトESTとの部分相同性を見い出した。またGrail/Genescanプログラムによるゲノムシークエンス上の新規転写領域(exon)の予測により、それぞれ36、12個のエキソン様シークエンスを見い出した。
世界初のオキシトシン受容体遺伝子改変平原ハタネズミの作製と共感性の神経基盤の解明

本研究は、オキシトシン(Oxt)が制御する共感性の神経回路の解明を目的としている。共感性は社会行動のために重要な精神機能である。近年、Oxtとオキシトシン受容体(Oxtr)が共感性や社会行動、精神疾患の社会性障害の病状理解や治療に強く関与していることが報告されており、治療薬開発のためにもOxt/Oxtr系による共感性・社会性の神経制御機構の解明が求められている。本研究では、一夫一妻制という高い社会性を持ち社会行動モデル動物として近年注目されているげっ歯類の平原ハタネズミを主に使用する。平原ハタネズミは遺伝子操作が困難とされていたが、申請者らは随一の生殖工学技術とCRISPR/Cas9によるゲノム編集技術を応用することで遺伝子組換え(Oxtr KO)平原ハタネズミを作製することに成功した。遺伝子組換え平原ハタネズミは世界初の試みであり、マウスやラットより高度社会性を示す新たなモデル動物として研究への多彩な応用が期待できる。本年度は、すでに作製したOxtr KO平原ハタネズミを用いて社会行動を主とした様々な行動試験を実施、解析した。その結果、Oxtr KO平原ハタネズミでは社会新奇性や固執性に異常が認められた[Horie et al. 2018]。また、Oxtr関連の新たな遺伝子組換え平原ハタネズミをCRISPR/Casで作製し、社会性・共感性行動に関与している脳領域を特定した。この脳領域を中心として神経回路を解析し始めた。本年度は、これまでに作製していたOxtr KO平原ハタネズミの様々な行動試験を実施した。Oxtr KO平原ハタネズミは自閉症スペクトラムに類似した行動を示すことが明らかとなり、学術誌に論文発表することができた[Horie et al. 2018]。また、Oxtr関連の遺伝子組換え平原ハタネズミをCRISPR/Casで新たに作製し、これを用いることで社会性・共感性行動時に活性化する脳領域を特定することに成功した。当初の実験計画の順序は前後しているが、神経回路も解析し始めており、順調に進展していると言える。所属先変更のため、今後は進捗が遅れる可能性が高い。平原ハタネズミは一回あたりに出産する仔の数が少なく、また一夫一妻で飼育するためマウスやラットなどの一般的なげっ歯類と比較すると繁殖に時間がかかる。まずは繁殖に専念し、その後AAVも導入し神経回路解析を再開する予定。また新たな遺伝子改変平原ハタネズミの作製も進める予定で、繁殖中に実施する。平原ハタネズミ専用の隔離飼育施設を購入及び作製予定であったが、購入前に次年度の所属先変更が決定したため、繰り越すこととした。代わりに実験時にはマウスと隔離した専用の飼育部屋から毎回飼育ケージを移動し、十分な馴化に努めた。
温暖化に伴う山岳地域における降積雪量の変動に関する研究

1.山岳地域での積雪の融解過程を定量的に明らかにするために、雪面上での熱収支観測を実施した。観測項目は、気温、湿度、風向、風速、日射量、気圧である。その結果、積雪融解を支配していたのは短波放射収支によるエネルギーであり、消耗期に入ると、アルベドが低下し雪面で吸収する短波放射量が増加し、正のアルベドフィードバックが起こることにより、融雪は急速に進行した。つまり、短波放射が熱収支を支配する地点では、積雪の融解に関してアルベドが非常に重要であると考えられる。2.中部山岳地域の標高1450 mから3070 mの14地点において気象観測を継続し、その結果得られたデータから気温と積雪深について検討を行った。その結果、2003年から2017年までの中部山岳地域の気温の特徴は、2015年と2016年の年平均気温が高くなり、温暖化傾向が顕在化したようにみえたが、2017年は2014年以前の値に戻り、各地点での観測期間では、ほとんどの地点で統計的に有意な変動傾向は認められない。この変動傾向は中部山岳地域の標高1000 mを超えるアメダスの地点でも同様である。西穂高岳では年最大積雪深の年々変動が小さいが、乗鞍夫婦松、霧ヶ峰、志賀高原、乗鞍休暇村、上高地での年最大積雪深の年々変動は大きい。この5地点では、2015-16年冬期は観測期間中で特異的に少雪となり、前後の2014-15年と2016-17年冬期はいずれも比較的大きな積雪深を示す。この3冬期を含めて、5地点での積雪深の変動傾向は同期している。年平均気温と同様に、積雪深についてもアメダス地点と本稿の観測地点での観測地の変動傾向は整合的である。当初予定していた研究計画について、概ね順調に調査を行うことができるとともに、採取試料の分析や取得データの解析作業も問題なく実施している。さらに、研究成果についての学会発表等も行い、査読付き論文の公表も行った。1.これまでに得られた自動降積雪深計の観測結果から、降積雪深分布を検討していく。さらには、融雪に寄与するエネルギーの観測も継続する。2.山岳地域の多地点での気象観測を継続して実施する。3.これまでに得られた研究成果について学会等での発表を行い、さらに、投稿論文の作成も行っていく。1.上高地梓川流域において、気象条件による冬季降水(雪)量分布図を作成するために、流域内の複数地点において、積雪の雪氷学的調査を実施した。積雪調査時期は、積雪表面での融雪による融雪水の流下が始まる前で、かつ、できるだけ積雪深が深い時期を地点ごとに検討して決めた。まず、積雪を地表面まで掘削し、掘削面を平滑にした後に5cm間隔で雪温を測定し、雪結晶の粒径や雪質から層位を判定した。次いで、3cm深ごとに雪の密度を測定し、同じ深度ごとに雪試料を採取した。採取した雪試料は、融解させずにクリーンルーム実験室に運んだ。分析前に融解させ、ろ過後に電気伝導度とpHを測定し、イオンクロマトグラフにより主要イオン濃度分析を行った。2.穂高連峰涸沢の谷底部においてGPSの連続キネマティック測位による積雪深分布測量を実施した。ふたつの受信機を使う干渉測位が最も精度が良く、数mm単位での計測も可能であると言われている。干渉測位のひとつである連続キネマティック測位は、基準点に基準局となる受信機を設置し、もうひとつの受信機を移動させながら連続で計測していく方法である。受信機の移動を雪面上で縦横に行うことにより3次元位置座標を測量した。これと地表面の標高データとの差分から最大積雪深分布図を作成した。さらに、積雪深と積雪密度により積雪水量に変換し、積雪水量分布図を作成した。3.連続的な降積雪深の確認のため、自動降積雪深計による観測を流域内の3カ所で実施した。当初予定した研究計画について、おおむね順調に調査を行うことができるとともに、採取試料の分析や取得データの解析作業も問題なく実施できている。1.上高地地域の複数地点で、積雪の雪氷化学的調査を実施した。それぞれの調査時期は、積雪表面での融雪による融雪水の流下が始まる前で、かつ、できるだけ積雪深が深い時期を地点ごとに検討して決めた。調査方法は、まず、積雪を地面まで掘削し、垂直な掘削面を平滑にした後に、3cmごとに雪温を測定し、雪結晶の粒径や雪質から層位を判定した。採取した雪試料は、融解させずに信州大学の実験室に運んだ。分析前に融解し、濾過後に電気伝導度とpHを測定し、イオンクロマトグラフにより主要イオン濃度及び酸素・水素の安定同位体比を測定した。2.穂高連峰涸沢の谷底部において、GPSの連続キネマティック測位による積雪深分布測量を実施した。

これと地表面の標高データとの差分から積雪深分布図を作成した。さらに、積雪深と積雪密度から積雪水量に変換し、積雪水量分布図を作成した。3.上高地梓川流域における連続的な降積雪深測定のため、自動降積雪深計による連続観測を実施した。当初予定していた研究計画について、概ね順調に調査を行うことができるとともに、採取試料の分析や取得データの解析作業も問題なく実施している。さらに、研究成果についての学会発表等も行っている。1.北アルプス上高地地域で、積雪の雪氷化学的調査を実施した。それぞれの調査時期は、積雪表面での融雪による融雪水の流下が始まる前で、かつ、できるだけ積雪深が深い時期を地点ごとに検討して決めた。調査方法は、まず、積雪を地面まで掘削し、垂直な掘削面を平滑にした後に、3 cmごとに雪温を測定し、雪結晶の粒径や雪質から層位を判定した。次いで、3 cm深ごとに雪の密度を測定し、同じ深度ごとに雪試料を採取した。採取した雪試料は、融解させずに信州大学の実験室に運んだ。分析前に融解し、濾過後に電気伝導度とpHを測定し、イオンクロマトグラフにより主要イオン濃度及び酸素・水素の安定同位体比を測定した。2.上高地地域での積雪の融解過程を定量的に明らかにするために、雪面上での熱収支観測を実施した。観測項目は、気温、湿度、風向、風速、日射量、気圧である。3.上高地地域における連続的な降積雪深測定のため、自動降積雪深計による連続観測を実施した。4.上高地における近年68年間の気候・水循環変動を検討した。1945年から2012年までの年平均気温、年最高気温、年最低気温の長期変動傾向は認められない。同期間の年降水量は統計的に有意に減少傾向にある。1969年から2012年までの年累積降雪量深は統計的に有意に増加傾向にある。また、1945年から2012年までの上高地梓川の年流出高とともに、融雪期(5月から7月まで)の流出高は統計的に有意に増加傾向にある。上高地梓川下流側の大正池では,年降水量は統計的に有意に減少傾向を示すが,融雪期には増減傾向は統計的に有意ではない.さらに,大正池での推定された年蒸発散量も融雪期の蒸発散量も増減傾向は統計的に有意ではない.これらのことから、上高地梓川流域における年降雪量は近年68年間で増加傾向にあると言える。さらに、研究成果についての学会発表等も行い、査読付き論文の公表も行った。1.山岳地域での積雪の融解過程を定量的に明らかにするために、雪面上での熱収支観測を実施した。その結果、積雪融解を支配していたのは短波放射収支によるエネルギーであり、消耗期に入ると、アルベドが低下し雪面で吸収する短波放射量が増加し、正のアルベドフィードバックが起こることにより、融雪は急速に進行した。つまり、短波放射が熱収支を支配する地点では、積雪の融解に関してアルベドが非常に重要であると考えられる。2.中部山岳地域の標高1450 mから3070 mの14地点において気象観測を継続し、その結果得られたデータから気温と積雪深について検討を行った。
変化する情報に柔軟に対応する生産在庫物流システムの構築

本年度は,生産在庫システムや待ち行列システムにおける最適な基点在庫,到着やサービスの制御,最適発注政策やbullwhip効果について考察した.生産を行いながら顧客に注文から納品時刻を提供するとき,納期が遅くなると需要が減る一方で,納期を短くすると予定した納品時刻に間に合わなくなってしまう.このとき,適切な在庫を保持しつつ,適宜生産を行う必要がある.また,故障等の部品の注文に対しては,常時生産する必要はないものの,ある程度注文がきたらまとめて生産して対応するほうが望ましい.注文量に応じた適切なリードタイム時間情報と基点在庫量,生産を再開する注文量をパラメータとして,待ち行列モデルの解析結果を用いて平均費用を求め,最適なこれらのパラメータについて数値計算を用いて比較をおこなった.また,受注生産システムにみられる待ち行列システムにおけるサービスの制御として,待ち人数に応じて適切にサービス率や到着の制御を行う問題を扱っている.到着も一定人数以上入ると到着を制限する.この到着も待ち時間情報を与えることによって制御可能である.昨年度のモデル化をより一般化し,最適なサービスの制御を行っている.さらに,寿命の短い製品の最適発注方式等の解析に関する研究もマルコフ決定過程を用いて進めている.1回の発注に対し複数回の納入が行われるシステムについて,最適発注を求めている.その際,大規模問題では最適政策の導出が困難なため,近似アルゴリズムを用いている.今後さらにこの課題の研究を行う予定である.ADIを用いた多段生産システムの最適化に関する研究をマルコフ決定過程を用いて解析するとともに,マルコフ決定過程に関する基礎と在庫理論等への応用を含めた内容の本を出版した.さらに,下流の需要変動が上流に広がるbullwhip効果に関し,確率的リードタイム下において移動平均予測法のもとで性能評価を行った.多段の生産・在庫システムにおいて,需要の変化に対応して発注・生産量を変化させることは費用削減の点で重要である.この状況のもとで近似最適方策を求めるため,マルコフ決定過程として定式化した.近年論文で示された計算手法をもとに,本問題にあうようにアルゴリズムを改良し,近似最適方策を求めた.また,この結果をもとに,よく知られている基点在庫政策,拡張かんばん政策と比較をおこないその優位性を示した.このアルゴリズムは,現実の複雑さの問題にはまだ対応できていないものの,需要変動に適切に対応して発注・生産を行うことでより費用のかからない生産が可能となり,本研究の基礎的成果といえる.また,部品工場と倉庫からなるサプライチェインについて引き取り間隔を変えながら発注量を定めるときの,各工場にとって最適な基点在庫量,発注量を求めた.各工程の最適政策と,サプライチェイン全体の最適な政策との差についても議論した.これらは理論的なモデルについての成果であり,その考察により最適発注との関係についても論じている.さらに,複数の部品からなり製品で,それらが同時に劣化するときの最適な修理取り替え政策について論じている.マルコフ決定過程の定式化により,費用関数のある条件のもとでの閾値政策の最適性を理論的に示すとともに,条件を満たさない場合はその性質が成り立たないこともあることを示した.この結果は工程内での工程管理にもつながると考えられる.さらに,需要に対してリードタイムを提示し,最適な在庫発注政策を求める問題について,顧客にとっての満足度と発注政策との関係を議論した.さらに,劣化する商品の最適な動的発注政策についても議論している.これらの成果は顧客を含めた生産工程,在庫,工程の状態等の変化に柔軟なサプライチェインの最適化に関係したものである.情報の変化に対する生産・在庫システムの最適運用については,マルコフ決定過程の近似アルゴリズム等を用いた最適政策を求めている.より現実的な発注政策,また工具管理等にもつながる取り替え問題も扱っており,さらに顧客の需要の状況,事前需要情報といった情報の変化にも対応しながら,サプライチェイン全体を最適化するための1つの段階を超えたと考えている.工場.工程間の生産在庫の最適化に確率計画等を用いた最適化についてはまだ緒に就いてばかりではあるが,本研究とは別の研究で災害対応での最適倉庫配置.輸送に関する確率計画問題を扱っており,今後ここで扱われた方法を多段生産・在庫システムにも適用できるのではないかと考えている.倉庫と販売からなる2段の在庫販売システムにおいて,前工程への発注間隔が倉庫と販売で異なり,需要が価格に依存する場合について,理論的に定式化を行った.発注間隔の組み合わせにより,在庫量の変化が複雑になるため場合分けを行い解析した.その結果最適な発注間隔と価格設定について,販売者の最適化,倉庫の最適化,全体最適化の視点のそれぞれについて最適政策を行い,その差について比較を行うことができた.2段生産在庫システムに置いて,需要情報を用いて適切に生産指示や発注量を求める問題について,マルコフ決定過程として定式化するともに,その近似最適生産発注方策を求めるアルゴリズムとしてFargasoらの論文に示された手法を用いた.そのアルゴリズムを利用する際,問題に適切に対処してより高速かつ大規模な問題に対処するためアルゴリズムを一部変更した.計算により求めた近似最適政策とこれまでの基点在庫政策や拡張かんばん政策と比較し,優れた結果を得た.特に後工程の在庫量を状態に減らすことにより大きく貢献している.基点在庫政策にもとづいて生産を行うが,在庫量に応じて待ち時間情報を提示して一部の顧客はその情報を満たさない時は注文せずに退去システムを考え,費用を最小にするような政策と,それが顧客満足度に与える影響について定式化と数値実験を行った.

生産時間が指数分布の時に比較を行い,最低必要な在庫数と,在庫数やリードタイムの設定により,利益を多少減らしても顧客満足度が大きく伸ばすことができることがわかった.U字型ラインの最適配置に関連して,ウサギ追い型の作業者の配置について,その配置順序によりサイクル時間が変動することがあるとともに,その基本となる最小サイクル時間を達成する十分条件を理論的に示すことができた.それ以外にも災害前と災害発生後の適切な在庫の運営,VaRリスクに関する最適発注政策についても成果を得た.セル生産システムの最適化,複数の工場間の輸送・発注の最適化,需要情報の利用,顧客満足度の視点といった,様々な問題を通して,必要な情報の与え方,またその情報を用いた適切な生産・発注等のあり方については,おおよそ成果が得て来ていると判断している.一方で,たとえば工場内での最適化,たとえば工場内での最適搬送や最適生産については,いくつかのアプローチを行っているが大きな成果には至っておらず,今後この点についても考えて行きたい.本年度は,生産在庫システムや待ち行列システムにおける最適な基点在庫,到着やサービスの制御,最適発注政策やbullwhip効果について考察した.生産を行いながら顧客に注文から納品時刻を提供するとき,納期が遅くなると需要が減る一方で,納期を短くすると予定した納品時刻に間に合わなくなってしまう.このとき,適切な在庫を保持しつつ,適宜生産を行う必要がある.また,故障等の部品の注文に対しては,常時生産する必要はないものの,ある程度注文がきたらまとめて生産して対応するほうが望ましい.注文量に応じた適切なリードタイム時間情報と基点在庫量,生産を再開する注文量をパラメータとして,待ち行列モデルの解析結果を用いて平均費用を求め,最適なこれらのパラメータについて数値計算を用いて比較をおこなった.また,受注生産システムにみられる待ち行列システムにおけるサービスの制御として,待ち人数に応じて適切にサービス率や到着の制御を行う問題を扱っている.到着も一定人数以上入ると到着を制限する.この到着も待ち時間情報を与えることによって制御可能である.昨年度のモデル化をより一般化し,最適なサービスの制御を行っている.さらに,寿命の短い製品の最適発注方式等の解析に関する研究もマルコフ決定過程を用いて進めている.1回の発注に対し複数回の納入が行われるシステムについて,最適発注を求めている.その際,大規模問題では最適政策の導出が困難なため,近似アルゴリズムを用いている.今後さらにこの課題の研究を行う予定である.ADIを用いた多段生産システムの最適化に関する研究をマルコフ決定過程を用いて解析するとともに,マルコフ決定過程に関する基礎と在庫理論等への応用を含めた内容の本を出版した.さらに,下流の需要変動が上流に広がるbullwhip効果に関し,確率的リードタイム下において移動平均予測法のもとで性能評価を行った.マルコフ決定過程の(近似も含めた)
２次励起を用いた分布ファイバラマンレーザー増幅器による低雑音光中継伝送方式の研究

本年度は、分布ファイバラマンレーザー増幅(DRLA)による光増幅中継系に関して、計算機シミュレーションによる増幅特性の性能評価を主に行った。本解析では、光ファイバ中の信号光、一次励起光、および2次励起光の伝搬を記述する伝搬方程式に基づき、信号パワーの平坦性や2次励起光の相対強度雑音(RIN)が信号光に対して及ぼす影響(RINトランスファー)に注目して計算を行った。DRLAのRINトランスファーの周波数応答に関する従来報告では、10 kHz程度以下の低周波数領域での計算結果のみが報告されていたのに対し、本研究では信号伝送時において伝送品質への影響の大きい高周波数領域まで解析範囲を広げた検討を行った。これにより、DRLAにおいても従来型の1次励起光を用いた分布ラマン増幅と同様に、信号に対して同方向に伝搬する2次励起光のRINの影響が大きく、信号パワーの平坦性が最も高くなる励起条件においても高周波領域のRINトランスファーが大きいことを明確化した。また、上述したシミュレーション検討をもとに、光増幅特性を検証するための伝送実験に向けた実験系の整備を開始した。具体的には、初年度は2次励起光源を構成する半導体レーザモジュールやLDドライバの購入、立ち上げを行った。本テーマの研究内容を発展させた内容を含む平成30年度科研費申請(基盤研究)が採択されたため、研究活動スタート支援の規定上、本テーマの平成30年度の継続は辞退した。上述した研究成果を活用して、新テーマにおいてDRLAの更なる特性向上に向けた研究を進める予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
幼少期の“食”が生育後の行動および中枢神経系に及ぼす影響とその分子基盤の解明

飽食の時代である現代において、「何をどれだけ食べるのか」という問いは、我々にとって非常に重要な課題である。幼少期における“食"は、身体の発達や味覚の形成、食習慣の獲得等に重要であるが、脳の発達や心の形成にも非常に重要な役割を担っていると考えられる。そこで、本研究では、幼少期における“高脂質低糖質食"の摂取が生育後の行動や中枢神経系に及ぼす影響について、分子レベルから行動レベルまで生物階層性の段階を追って研究を進め、生育後の性格特性や精神疾患発症に影響を及ぼす分子基盤の解明を目的とする。
もやもや病iPS由来血管内皮細胞でみられるインテグリン発現低下の病態的意義の解明

シェアストレス実験を開始するため、灌流培養ユニットの検討を行った。ネッパジーン社の庄野式灌流培養チャンバーのデモ機を用い、ウシ脳血管内皮細胞を灌流下で培養した。15dyn/cm2で灌流し30時間後に観察をしたが、細胞が剥離し死細胞が多数認められた。次いで、日本ジェネティクス社のibidi pumpを検討した。ウシ脳血管内皮細胞を17dyn/cm2の灌流下で24時間培養した。目立った細胞死も認められず、実験に適していると判断し本製品を購入した。iPS細胞は、健常人由来3株、もやもや病患者由来3株を有している。これまで、マウス胎児由来線維芽細胞をフィーダー細胞としてiPS細胞の培養を行っていたが、ロット差の大きい動物由来成分を可能な限り排除するため、ビトロネクチンコーティング培養皿上で、Essential 8培地を使用し培養する、フィーダーフリー培養へと変更を行った。iPS細胞から内皮細胞への分化誘導は、iPS細胞に24時間BMP4とFGF2で処理を行い、さらに48時間、FGF2とVEGF添加した培地で処理し、最後に72時間FGF2, VEGFとSB431542を添加し培養を行うことで分化誘導を行った。しかし、血管内皮細胞の分化誘導効率が安定せず、分化誘導プロトコールの検証を行った。分化誘導の途中にY-27632を培地中に添加することによる血管内皮細胞の誘導効率改善効果を検討したが、明らかな効果は認められなかった。血管内皮細胞の分化誘導効率の改善に時間を要しているため。iPS細胞から血管内皮細胞を分化誘導させる際に、動脈内皮細胞、静脈内皮細胞、リンパ管内皮細胞が同時に発生することが報告されている。もやもや病は脳動脈系の異常を特徴とする疾患であるため、動脈内皮細胞を特異的に分化誘導させる方法についても検討をおこなっていく。VEGFと共に8-Br-cAMPを培地中に添加することにより、Ephrin B2を高度に発現する動脈内皮細胞を分化誘導できるとする報告があるため検証を行う。iPS細胞から内皮細胞への分化誘導は、iPS細胞に24時間BMP4とFGF2で処理を行い、さらに48時間、FGF2とVEGF添加した培地で処理し、最後に72時間FGF2, VEGFとSB431542を添加し培養を行うことで分化誘導を行っている。しかし、最終的なCD31およびCD144陽性率が10%以下と低値を示すことが度々あった。Y-27632が内皮細胞への分化、細胞増殖を促進するとの報告があり、Y-27632を添加し内皮細胞の誘導効率を検証している。iPS細胞から内皮細胞への分化誘導効率が低下しており、プロトコールの再検討を行っているため。内皮細胞分化誘導に関する最新の知見を参考に、プロトコールを再検討し内皮細胞誘導効率を高める。