hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタノール燃料の燃焼排気ガスの特性と生成機構に関する研究

メタノール燃料の燃焼排気ガス組成と生成割合、特にホルハアルデヒド等の生体に有害な微量成分の生成挙動については必ずしも明らかでなく、また燃焼排気ガス中の気相ラジカルの生成についてはほとんど知られていない。本研究では燃焼反応実験装置KRS-RG6097型(モデル装置)と実用エンジンを用いて、メタノール燃料を種々の条件下で燃焼させて得られる結果と考察から、燃焼排気ガスの特性と生成機構を解明したいとして、初年度は実用エンジンを用いた結果について報告した。本年度はモデル装置を用いた結果について報告する。すなわち、管状電気炉中に内径2.8cmphi、長さ60cmの石英燃焼管を挿入し、炉温を熱電対に接続した温度コントローラーで所定の温度に自動調節した。メタノール燃料と種々の空燃比(理論空燃比を基準とし、これと同組成の空燃比を当量比PHI=1とする)での酸素と窒素の混合気を供給流入させて燃焼させた。燃焼排気ガスの成分分析はガスクロマトグラフで、排気中の気相ラジカルは0.1MのPBN(alpha-フェニル-N-t-ブチルニトロン)/lベンゼン溶液にバブルさせ、スピントラップして採取後ESRスペクトロメータでスペクトル測定を行って解析した。気相ラジカルは炉温(470,500,600,700°C)と当量比(PHI=0.5,0.7,1.0,1.5)を変化させてみると、500°CのときPHIの増大に伴い、排気ガス成分の傾向と相応してほぼ漸増しているが、これ以外の温度ではPHI=0.7のとき最大濃度を示した。また、この気相ラジカルは実用エンジンでの結果と同じアルコキシラジカルとアルキルラジカルであり、これからはモデル装置と実用エンジンでの気相ラジカルの生成挙動はほぼ同じであると結論された。
脳老化と神経栄養因子

本研究は、主としてアルツハイマー病を中心的課題として取り上げ、老年痴呆の分子機構にアプローチしようとするものである。全三班の中で、本研究班は主要研究目的として神経栄養因子を取り上げ、この蛋白質群の神経細胞の生存と機能維持の細胞生物学的意義を明らかにすることから、神経細胞変性と死のメカニズムを解明しようと考えた。その結果、(1)アルツハイマー病との関連が予想されている脳由来神経栄養因子(BDNF)など、ニューロトロフィンによる神経細胞の生存について生後ラッド中枢神経細胞の培養系を用いる解析がすすんだ。(2)ニューロトロフィン-3(NT-3)の高感度酵素免疫測定法の開発を終え、NT-3は海馬のCA1領域にはほとんどなく、存在の局在が明らかになった。また、BDNFについての測定法も完成に近づいている。(3)ミクログリア細胞など、各種グリア細胞の選択的培養から、新しい神経栄養因子活性をもつ蛋白質の精製に成功した。(4)成長抑制因子(GIF)の新しい活性を明らかにした。また、アポプロテインEの作用との関連を明らかにした。(5)神経突起伸展因子レセプターのクローニングに成功した。脳の老化の中核をなす変化は神経細胞の変性死であり、この神経栄養因子の関与が注目されている。特に、アルツハイマー病においてはこの因子活性の異常が指摘されている。本研究は、多種類にわたって知られるようになった神経栄養因子の脳の老化、特に、アルツハイマー病の発症における関与を細胞生物学的、また分子生物学的に明らかにすることを目的とする。本年度は、班員各位の努力により以下のような成果を挙げた。(1)成長抑制因子(GIF)の活性部位は、N末端の5-23番目までにあり、金属を結合している状態の折り畳み構造をとっている必要がある。(2)ラット前脳基底野ではtrkA mRNA量が、生後になって急激に増加した。そこで、胎仔前脳基底野コリン作動性ニューロンを培養してtrkA mRNAの発現制御を測定したところ、NGFによるup regulationを見いだした。(3)アストログリア細胞でのNGF遺伝子発現調節に関わるプロモーター領域の絞り込みを行った。(4)ニューロンの生存維持に関わる脱分極剤の効果を、Ca^<2+>蛍光画像で調ベた。また、成熟ニューロンではNa^+依存性の機構もみることができた。(5)アルミニウム神経毒性をラット大脳皮質培養ニューロンを用いて検討したところ、シナプス形成の異常、また抗Tau抗体陽性像の異常を見いだした。その結果、(1)神経成長因子(NGF)およびそのファミリー蛋白質ならびにその他の神経栄養因子による神経細胞の生存を測定できるユニークなアッセイ系として生後ラット中枢神経細胞の培養法が完成した。(2)NGFと繊維芽細胞増殖因子の高感度酵素免疫測定法の開発を終えている。また、NGFおよびそのファミリー蛋白質のmRNAの定量的測定が可能である。加えて、NGFファミリー蛋白質の高親和性および低親和性レセプターの定量法も確立できた。(3)脳よりのミクログリア細胞の培養系の確立と、各種グリア細胞の選択的培養を可能とし、これらグリア細胞系を用いて神経栄養因子活性をもつ新しい蛋白質画分の精製に成功した。(4)神経細胞の神経栄養因子依存性の生存維持と細胞内カルシウムの関連を明らかにし、細胞生存ウインドー仮説を提唱した。(5)アルツハイマー病脳で特異的発現が減少する新しい因子蛋白質、成長抑制因子(GIF)のクローニングに成功し、分子構造を解明した。またその特異抗体の作製に成功した。(6)新しい神経突起伸展因子の構造を決定しており、さらにそのレセプターのクローニングに成功した。(7)培養大脳蛋白質および海馬神経細胞間のシナプス形成を、機能と形態の両面から、定量的に解析できる系を完成させた。
無線通信システム特性改善のためのトランスミットアレーを用いた電波環境操作法

MIMO (Multiple Input Multiple Output)システムは伝搬環境に由来する伝搬損失やキーホール効果によってチャネル容量が低下する.本研究では,可変トランスミットアレーの利用によって伝搬環境を操作し無線通信システムの伝送特性を改善する方法について検討した.可変素子を装荷した無給電の中継アレーアンテナを伝搬路に配置し,チャネル容量が改善するように無給電アレーアンテナを制御する.MIMOチャネルの測定結果より,チャネル容量の10%値を,2.52 bits/s/Hz改善することを示し,屋内環境の伝搬特性改善に可変トランスミットアレーが有効であることが明らかになった.MIMO (Multiple Input Multiple Output)システムは伝搬環境に由来する伝搬損失やキーホール効果によってチャネル容量が低下する.本研究では,可変トランスミットアレーの利用によって伝搬環境を操作し無線通信システムの伝送特性を改善する方法について検討した.可変素子を装荷した無給電の中継アレーアンテナを伝搬路に配置し,チャネル容量が改善するように無給電アレーアンテナを制御する.MIMOチャネルの測定結果より,チャネル容量の10%値を,2.52 bits/s/Hz改善することを示し,屋内環境の伝搬特性改善に可変トランスミットアレーが有効であることが明らかになった.本研究では,MIMO (Mutiple Input Multiple Output)システムにおいて,キーホール効果によって低下するチャネル容量を,電波伝搬環境を操作することによって改善することを目的としている.平成25年度の検討では,測定系の構築とそれを用いた基礎実験を行った.測定系の構築では,まず基板上にプリントによりダイポール素子を構成したトランスミットアレーを試作した.次に,パラレルインターフェースから出力される電圧値をダイオード制御に適した電圧に変換する増幅装置を製作しインターフェースと組み合わせることによって,トランスミットアレーの制御系を実現した.次に,既に構築している4x4MIMOのチャネルサウンダとこれらを組み合わせて伝搬試験を行った.伝搬試験では,ダイポール素子で構成された可変トランスミットアレーを部屋と部屋の間に設けた開口に設置し,トランスミットアレーによるチャネル容量改善効果を実験的に評価した.トランスミットアレーを構成するダイポール素子の装荷インピーダンスとして,varactor diodeを使用し,電圧制御を行うことによって可変機構を実現する.ダイポール素子を独立に制御し,最適な値の組み合わせを実現することによって,チャネル容量の最大化を図った.シールドルーム内で実験を行い,実際にアンテナを配置しトランスミットアレーを介して電波伝搬特性が改善されるか評価を行った.MIMOチャネルの測定結果より,チャネル容量の10%値が2.52 Bits/s/Hz改善することが分かり,見通し外(NLOS: Non Line-of-Sight)環境の伝搬特性改善にトランスミットアレーが有効であることが明らかになった.本研究では無給電アンテナを中継器として用いることで電波伝搬環境を改善する手段として,可変トランスミットアレーを提案し,計算および実験によりその性能評価を行った.電圧を無給電アンテナに実装した可変素子に印加し,その特性を制御することによってMIMOチャネル容量の向上を目指した.さらに,受信電力から可変素子の取り得る最適なリアクタンス値の組み合わせを導出するアルゴリズムについて提案した.はじめに,可変トランスミットアレーを用いた電波伝搬特性の向上効果について実験的検討を行った.実験系を構築し,可変トランスミットアレーの試作を行った.その上で, MIMOチャネル容量の評価を行った.実験結果から,最適なインピーダンス値の組合せを実現した可変トランスミットアレーアンテナを使用することによって,MIMOチャネル容量の10 %値を1.32倍に向上できることを明らかにした.これらの結果より,可変トランスミットアレーアンテナに装荷したインピーダンスの値を可変とすることで,特に通信環境が悪い場所でのMIMOチャネル容量の改善効果が大きくなることを確認した.つぎに,可変トランスミットアレーの高速制御法について提案を行った.これまでの検討では,トランスミットアレーは最適値の探索に多くの時間を要していた.一方,本方式では決定論的に最適値を定めることが可能である.数値計算により評価を行った結果,本方式は全探索とほぼ等しいチャネル容量改善量を達成することが分かり,本方式の有効性を確認した.以上の検討から,可変トランスミットアレーを用いることで,電波伝搬環境の改善が可能であることが実験的に明らかになり,さらに現実的な制御アルゴリズムを提案することができた.今後の実用化を考え,より大きな改善量が得られるアンテナ配置および伝搬路自体が変動する環境への対応等について引き続き検討を進めてゆく.工学平成25年度の主な実施計画は実験系の構築である.本年度は,誘電体(PTFE)基板上に無給電のダイポールアンテナを多数構成したトランスミットアレーを試作した.無給電ダイポールは中央に可変リアクタンス素子としてバラクタダイオードを取り付けた.各ダイオードにはバイアス線が接続されており,DC信号(DC電圧)によってリアクタンス値(終端条件)が制御される.トランスミットアレーを構成する全てのダイポール素子を個別に制御することを可能とした.次に,測定系を構築した.ネットワークアナライザと分岐SW(スイッチ)を用いた4x4 MIMOチャネルの測定系を活用した.基地局を想定した送信アンテナと,端末用の受信アンテナを試作した.トランスミットアレーは送受信装置の中間位置に配置できるよう,固定治具を作成した.また,パラレルインターフェースを用い電圧のON/OFF信号を多数出力させ,これをトランジスタによりバラクタの動作可能電圧(約20V)に増幅する回路を試作した.ネットワーク

アナライザ,分岐SW,パラレルインターフェース,ポジショナは制御PCによりコントロールされ,トランスミットアレーの終端条件やアンテナ位置を変えながらMIMOチャネルを自動測定する系を構築した.平成25年度の検討は概ね順調に推移しており,今後の検討は当初の計画通り以下のように実施するものとする.(1)トランスミットアレーによる改善効果の明確化(トップデータの取得):多素子の大規模な可変トランスミットアレーを試作し,改善効果の最大値を求める.この場合,送受信アンテナ位置に対して最適な終端条件を探索し,面的な特性評価を行う.これによって,通信可能エリアの改善効果が明確になる.さらにトップデータを取得し,トランスミットアレーによってエリア端の伝送容量が実際に23倍に改善されることを明らかにする.(2)制御法の簡易化:各端末の位置に対してトランスミットアレーを最適化することは実用上困難であることが予想される.例えばトランスミットアレー素子が100素子の場合はON/OFFの組み合わせが2の100乗≒10の30乗通りとなるため最適化に多大な時間を要する.そこで,トランスミットアレーと送受信アンテナ間の伝搬チャネルを推定する等の手段によって,決定論的に最適制御値を求める方法について検討する.これによって,ランダム探索が不要となるため,簡易かつ高速な最適化が可能になる.(3)固定的制御値の最適化:可変にしない簡易機構のトランスミットアレーの設定値を明らかにする.(4)環境や配置場所の検討:本測定系を様々な場所に配置し効果の評価を行う.基地局を実際に屋上に配置し,屋内に受信機を配置することによって,セルラシステムに近い伝搬特性で評価が可能になる.以上の方策によって,本検討を効率的に推進する.
グラファイト微結晶での新機能探索

直径が1nm程度のグラファイト微結晶は、表面に存在する炭素原子数とシグマ骨格中の炭素原子数が同程度であり、反応性に富む。この大きさのナノグラファイト構造は、固体や分子に見られない新しい量子効果を伴う未知の物性が可能であることが知られている。グラファイト微結晶にアクセプター型の不純物であるFをドープした系の電子状態の計算をMopac93及びGaussian94(半経験的及び非経験的分子軌道計算ライブラリ)を用いて行なった。計算では、炭素原子数24個のクラスターにFを付けて構造最適化をおこない電子状態を求めた。アクセプター型の不純物であるFをドープした系の最適構造は、既に報告したドナー型のLi黒鉛層間化合物と異なる結果が得られた。即ちドナー型の黒鉛層間化合物の場合には、6員環の中心の上方にアルカリ金属が存在するのであるが、Fの場合には炭素原子の真上に存在し、炭素原子はsp^3混成軌道の成分を持つ。このために、シグマ骨格が非常に大きな変形を受ける。これに対応してグラファイトのπ電子系が大きな影響を受ける。これが実験で観測されるスピン帯磁率のF濃度依存性の起源であると考えている。
南極域の対流圏成層圏環境に及ぼす太陽活動の影響

人工衛星によるオゾン観測データを解析し,全オゾン量と太陽活動との関係を調べた.ここでは,特定の緯度について経度方向に平均をとったものを用いた.それによると,南半球高緯度帯(南緯55度以南)において,特に南半球の春に太陽活動度(10.7cm太陽電波強度)との間に,有為な正の相関が見られた.しかし昭和基地全オゾン量データに見られたような,QBO依存性は見られなかった.これは,経度方向に現われる大気波動のパターンの振幅や位相の変化が的データに反映されているものと考えられる.以上の結果から,太陽活動の変化に伴って南極上空のオゾン量が,特に春季において正の相関を示すことは確認されたと言える.北半球では,顕著な相関は見られなかった.また,南極大陸の約20地点におけるゾンデ観測データを入手し,1957年代に遡って太陽活動と成層圏/対流圏温度と太陽活動との相関解析を開始した.しかしこれには不良データが多く混入していたり,指定気圧面への整薬がなされていない等,データそのものに問題が多く,一部のデータの解析を行うにとどまっているが,昭和基地のデータに見られたような,長/短期的太陽活動の影響の存在が他の地点でも示唆されている.南極域の大気環境の変動を示す指標として,昭和基地における1967年から1994年までの成層圏オゾン量の観測データの解析を行った。最も大きい年変化が見られるのはオゾンホールが見られる南極の春(10月)であるが,オゾンホールの継続的拡大傾向を直線で近似して経年変化を除去した上で太陽活動11年周期との関係を調べた.ここで,太陽活動の大きさを表す指数として,波長10.7cmにおける太陽電波放射強度を用いた.その結果最も有意な相関が見られたのは,30hPcレベルにおける成層圏風の準2年振動(QBO)が東向きのときであり,太陽活動が活発なときほどオゾン量が多いことが分かった.これに対応して同じ時期に成層圏の温度も上昇しているため,極域成層圏において低緯度帯からの大気循環がこの時期に活発になっていることが示唆された.今回解析は昭和基地の1地点についてのみについて行われたものであるが,今後は南極における他の観測基地における観測データや,人工衛星による全球的観測データとの比較を行い,太陽活動が南極域大気環境に影響を与えるメカニズムの解明を目指す.人工衛星によるオゾン観測データを解析し,全オゾン量と太陽活動との関係を調べた.ここでは,特定の緯度について経度方向に平均をとったものを用いた.それによると,南半球高緯度帯(南緯55度以南)において,特に南半球の春に太陽活動度(10.7cm太陽電波強度)との間に,有為な正の相関が見られた.しかし昭和基地全オゾン量データに見られたような,QBO依存性は見られなかった.これは,経度方向に現われる大気波動のパターンの振幅や位相の変化が的データに反映されているものと考えられる.以上の結果から,太陽活動の変化に伴って南極上空のオゾン量が,特に春季において正の相関を示すことは確認されたと言える.北半球では,顕著な相関は見られなかった.また,南極大陸の約20地点におけるゾンデ観測データを入手し,1957年代に遡って太陽活動と成層圏/対流圏温度と太陽活動との相関解析を開始した.しかしこれには不良データが多く混入していたり,指定気圧面への整薬がなされていない等,データそのものに問題が多く,一部のデータの解析を行うにとどまっているが,昭和基地のデータに見られたような,長/短期的太陽活動の影響の存在が他の地点でも示唆されている.
保護基の新しい利用法(キラルな保護基による立体配座の固定)

本研究では保護基の新しい利用法として糖の4,6位のアセタールに不斉を導入して、これ迄合成例がない^5H_O型のヘキス-2-エノピラノシド誘導体を作り、その反応性を調べることを目的としている。これ迄既に2位に導入したスルホニル基の立体障害を利用することにより、イド型のbeta-アノマーから合成が困難であったR型の4,6-O-ベンジリデン誘導体を40%近い収率で得、これから^5H_Oのヘキス-2-エノピラノシド誘導体の合成・単離に成功している。今回次の様な知見が得られた。まずalpha-アノマーを用いて同様な方法によりR体が得られるか否かを調べたが残念ながら安全なS体が主生成物となってしまった〔計画(1)〕。^5H_O型と^OH_5型のコンホーマーに対し、いくつかの求核試薬を反応させたところ〔計画(1)〕、(a)両基質に対し試薬はいずれも環の下側からのみ付加した。(b)^OH_5型から得られた付加体はすべて予期された^4C_1型の生成物であったが、^5H_O型からのものは、イド型を除き環の反転がおこった。また基質に関係なくSN2′生成物ではすべて^4H_5型となっていた。(c)^OH_5型の方が^5H_O型よりもかなり反応性が高い。例えばp-トルエンチオールとの反応では前者では、6.5時間で反応が終了するのに対し、後者では8日もかかっている。これらの事実、特に反応性の違いを考慮すれば、どちらの基質でもこれらの反応にたいし安定なコンホーマーと反応活性なコンホーマーは同じであると考えられる。そこで^5H_O型から一旦生成すると期待される^5H_4型のSH2'生成物を得るためにファニル基よりも嵩高いt-ブチル基である4,6-O-ネオペンチリデン誘導体の合成を行なった〔計画(4)〕。^5H_O型のネオペンチリデン誘導体に水素化ホウ素ナトリウムを作用させたところ、^5H_4型のSN2'生成物が得られた。この事実から先の考え方が正しいことが示された。従って、当初考えていた4,6-O-メチレン誘導体を合成する試み〔計画(5)〕を行なう必要がなくなった。また立体配座が固定されていない4,6-ジ-O-アセチル誘導体とp-トルエンチオールの反応では、単離法に問題はあるものの予期したとおり、試薬は下側からのみ付加することも確認している〔計画(2)〕。
含硫黄多環芳香族化合物を指標とする越境大気汚染物質の人体曝露評価法の開発

中国において大気汚染の主要な発生源となっている石炭燃焼由来の有機汚染物質で,黄砂を含め日本へ長距離輸送されている可能性が高いと推定される石炭燃焼マーカーとして含硫黄多環芳香族化合物(PASHs)を提案し,尿中代謝物を生体指標(バイオマーカー)とする石炭燃焼煙の人体曝露評価法を開発することを目的とした。代表的なPASHsの中からヒトへの曝露量が高いと予測できたdibenzothiophene (DBT)をマーカー候補とし,DBT投与ラット尿中から代謝物を同定し,代謝経路を明らかにすることに成功した。同定された主代謝物をバイオマーカー候補とし,実際にヒト尿試料から検出できる可能性が示唆された。中国で排出された大気中の有機汚染物質が日本海を越えて日本に長距離輸送されている可能性が示唆されているものの、汚染物質は様々な燃焼発生源に由来し、地元発生源の寄与も無視できないことから、その程度を含め結論に至っていない。冬季から春季にかけて中国において大気汚染の主要な発生源となっている石炭燃焼煙に特異性が高く、大陸からの長距離輸送を明確にでき、また黄砂による大気汚染物質の輸送をも評価できると推定される石炭燃焼マーカーとして含硫黄多環芳香族化合物(PASH)を提案し、燃焼発生源からの発生量及び大気中濃度、さらに尿中代謝物を生体指標(バイオマーカー)とする石炭燃焼煙の人体曝露評価法を開発することを目的とする。平成25年度は、石炭燃焼煙に対する特異性と大気中濃度が高いPASHの1つであるジベンゾチオフェン(DBT)を対象とし、SDラットにDBTを腹腔内投与して得られる尿中代謝物を、液体クロマトグラフータンデム質量分析計(LC-MS/MS)及びガスクロマトグラフー質量分析計(GC-MS)で分析し、構造解析を行った。その結果、DBTのスルホキシド、スルホン、水酸化DBTを主要な代謝物として同定するすることに成功し、ヒト尿中から検出する代謝物の候補化合物として決定した。平成24年度は、PASHの石炭燃焼マーカーとしての有用性を評価するため、頻用される4種の燃料(石炭、ディーゼル燃料、灯油、木材)の燃焼粉じん中PASH濃度を測定し、燃焼時のPASH放出量を比較した。各種燃料燃焼時のPASH放出量を推定した結果、石炭>ディーゼル燃料>木材>灯油となり、石炭が他の燃料と比べて数10数100倍高い放出量を示した。また、都市大気中PASH濃度を定量した結果、北京では石炭暖房の使用に伴い石炭使用量の増大する冬季に夏季の約8倍の濃度となったが、金沢では季節差はほとんどなかったことから、PASHが石炭燃焼マーカーとして有用であると結論付けた。大気中PASH濃度は、多環芳香族化合物(PAH)に対して1/10、PAHのキノン体に対して1/10程度の濃度であった。PASHの代謝物については、CYP1A1による代謝実験を行い、代謝反応物中からPASHのスルホキシド体及びスルホン体を主代謝物として同定することに成功した。

平成26年度は、石炭燃焼煙に対する特異性と大気中濃度が高いPASHの1つであるジベンゾチオフェン(DBT)をSDラットに腹腔内投与して尿中代謝物を前年度に続き同定したところ、DBTのスルホキシド、水酸化DBT及び水酸化DBTスルホキシドを主要な代謝物として同定することに成功し、ヒト尿中から検出する代謝物の最終的な候補化合物として決定した。代謝物の中でも、水酸化DBTスルホキシドの尿中排泄量はDBTスルホキシド及び水酸化DBTのおよそ10倍であり、DBTの主代謝物であることが推察されたが、バイオマーカーは対象化合物が試料中により高濃度に存在することが望ましく、還元処理を行った尿中水酸化DBTと水酸化DBTスルホキシドの総量としての水酸化DBTが最適な石炭燃焼煙曝露バイオマーカーとなり得ると考えられた。大気中DBT濃度と本代謝実験より得られた尿中への排泄量を考慮すると、ヒト尿試料における還元後の水酸化DBT濃度は数pMレベルと推定され、分析可能であることから、ヒト尿試料を還元して得られる水酸化DBTが石炭燃焼煙曝露のバイオマーカー候補として最も有力であると結論づけた。生体分析化学ラットに含硫黄多環芳香族化合物(PASH)の1つであるジベンゾチオフェン(DBT)を腹腔内投与して尿中に排泄される主要な代謝物を同定することに成功し、さらに平成24年度にin vitro実験で得られたPASHの代謝物とも結果が一致したことから、同定できた代謝物はヒトにおいても尿中に排泄されている可能性が高い。バイオマーカー候補となり得る代謝物を計画どおりに見つけられたことから、概ね当初の計画通り順調に進展している。石炭、灯油、木材燃焼煙及びディーゼル排ガス中のPASHを定量し、石炭燃焼煙がPASHの主要発生源であることをが明らかとなり、大気粉じん中のPASH濃度についても北京の冬季に特に高いことが分かった。また、バイオマーカーの候補化合物となる代謝物の同定にも成功しており、当初の計画どりに進展している。決定した代謝物候補化合物(DBTスルホキシド、スルホン、水酸化体)について、ヒト尿中からの同定と定量を実施する。ラット尿試料を分析する際に用いた分析法を改良して1050 mLのヒト尿試料に適用できるように固相抽出等の前処理を改良する。尿中代謝物の同定は、2 L程度のヒト尿試料を濃縮してマススペクトルを得ることで行う。同定された代謝物について10人程度の尿試料を定量して尿中濃度の基礎データを得る。生体内で代謝生成するPASH代謝物を推定して尿中代謝物の候補化合物を決定し、尿試料の前処理法と質量分析による検出を検討する。具体的には以下の項目について検討する。1.生体内で生成するPASH代謝物の探索(候補化合物の選定)石炭燃焼煙に対する特異性と大気中濃度が高いPASHを対象とし、SDラットにPASHを腹腔内投与して得られる尿中代謝物を、液体クロマトグラフータンデム質量分析計(LC-MS/MS)で分析し、構造解析を行って主要な代謝物を同定する。24年度の結果から主代謝物をPASHのスルホキシド体、スルホン体及び水酸化体と推定して検討し、ヒト尿中から検出する代謝物の候補化合物を決定する。LC-MS/MSでPASH代謝物を最も感度よく検出するために代謝物候補であるスルホキシド体、スルホン体及び水酸化体についてESIモード及びAPCIモードでのモニタリングイオン等を最適化する。尿試料の前処理は固相抽出により行い、逆相系と順相系の固相を組み合わせて精製する。
再生医工学的手法を用いた生体外人工免疫システムの開発

本研究では、生体外において造血幹細胞の分化や増幅を制御できるような培養系を確立することにより、人工免疫システムを開発することを目的とした。具体的には、多孔質樹脂を担体とする三次元培養系において、ストローマ細胞株を用いることによって造血幹細胞を効率的に分化・増幅できる培養方法を構築することを試みた。このとき、ストローマ細胞株の三次元凍結保存の影響についても検討した。ストローマ細胞としてマウス胎仔血管内皮細胞由来のストローマ細胞株DAS 104-8を用い、マウス胎仔肝臓中の造血系細胞の増幅を行ったところ、造血前駆細胞は三次元培養系において効率的に増幅された(2週間で約5倍)。さらに、三次元培養担体上で増殖させたストローマ細胞株を担体ごと凍結保存しておいた固定化凍結保存細胞に、造血系細胞を再播種して同様の実験を行ったところ前駆細胞は1530倍に増幅され、通常の方法よりもはるかに高い増幅効率が得られた。別のストローマ細胞株(DAS 104-4)を用いた場合にも同様の傾向であった。この原因として、固定化凍結保存したストローマ細胞の増殖能は低下していたために造血前駆細胞が良好に増殖したことを、mitomycin C処理により増殖を停止させたストローマ細胞株を用いた実験から確認した。DAS 104-8細胞株とinterleukin-7を併用することで造血系細胞のB細胞への分化を試みた実験では、担体中のB細胞と造血前駆細胞はともに減少した。この原因として、B細胞への分化が誘導されなかった可能性と、短期間に前駆細胞がB細胞に分化して担体から脱着した可能性の両方が考えられるため、今後これらの点を明らかにする必要がある。以上の結果から、固定化凍結保存したストローマ細胞株を用いることによって、簡便かつ効率的に造血前駆細胞を増幅できる培養方法を確立することができた。本年度は、ストローマ細胞を用いることで、造血幹細胞を効率的に増幅できるような三次元培養方法を構築することを目指した。これらの研究において、ストローマ細胞株やストローマ細胞の三次元凍結保存の影響について検討した。まず予備的な検討として、多孔質樹脂を担体とする三次元培養系において、担体の形状や造血幹細胞の播種細胞数などの培養条件の最適化を試みた。その結果、立方体状に細切した樹脂に遠心操作を用いて細胞を播種することにより、従来の約半分の細胞でも従来と同程度の密度で培養できることがわかった。次に、ストローマ細胞層が造血系細胞の増幅に及ぼす影響について検討したところ、ストローマ細胞層を形成しておくことにより造血前駆細胞を増幅することができた。さらに、ストローマ細胞層を形成するのに必要な培養期間(2週間)を短縮することによって、造血系細胞を効率的に増幅することを目的として、担体上に形成したストローマ細胞層を担体ごと三次元凍結保存しておき、解凍後に骨髄細胞などを再播種する実験を行った。その結果、ストローマ細胞を凍結保存していない場合と比較して、造血前駆細胞や造血幹細胞の増幅効率は同等以上であった。ストローマ細胞にマウス胎仔由来のストローマ細胞株を用いたところ、ストローマ層の形成に要する期間が1週間のときに最も高い効率で造血幹細胞は増幅された。

ストローマ細胞株を三次元凍結保存して培養に用いたところ、造血幹細胞の増幅効率は大幅に上昇し、2週間の培養で15倍以上に増幅することができた。以上の結果から、多孔質樹脂を担体とする三次元培養法により、造血幹細胞を効率的に増幅できることがわかった。本研究では、生体外において造血幹細胞の分化や増幅を制御できるような培養系を確立することにより、人工免疫システムを開発することを目的とした。具体的には、多孔質樹脂を担体とする三次元培養系において、ストローマ細胞株を用いることによって造血幹細胞を効率的に分化・増幅できる培養方法を構築することを試みた。このとき、ストローマ細胞株の三次元凍結保存の影響についても検討した。ストローマ細胞としてマウス胎仔血管内皮細胞由来のストローマ細胞株DAS 104-8を用い、マウス胎仔肝臓中の造血系細胞の増幅を行ったところ、造血前駆細胞は三次元培養系において効率的に増幅された(2週間で約5倍)。さらに、三次元培養担体上で増殖させたストローマ細胞株を担体ごと凍結保存しておいた固定化凍結保存細胞に、造血系細胞を再播種して同様の実験を行ったところ前駆細胞は1530倍に増幅され、通常の方法よりもはるかに高い増幅効率が得られた。別のストローマ細胞株(DAS 104-4)を用いた場合にも同様の傾向であった。この原因として、固定化凍結保存したストローマ細胞の増殖能は低下していたために造血前駆細胞が良好に増殖したことを、mitomycin C処理により増殖を停止させたストローマ細胞株を用いた実験から確認した。DAS 104-8細胞株とinterleukin-7を併用することで造血系細胞のB細胞への分化を試みた実験では、担体中のB細胞と造血前駆細胞はともに減少した。この原因として、B細胞への分化が誘導されなかった可能性と、短期間に前駆細胞がB細胞に分化して担体から脱着した可能性の両方が考えられるため、今後これらの点を明らかにする必要がある。以上の結果から、固定化凍結保存したストローマ細胞株を用いることによって、簡便かつ効率的に造血前駆細胞を増幅できる培養方法を確立することができた。
ハードウェア非依存な教育向け並列プログラム言語とその処理系の研究

本研究では,既存の代表的な複数の並列プログラミングからハードウェアに依存する煩雑な記述を取り除き,並列プログラミングに必要な共通的な操作だけで並列プログラムを記述できる教育用並列プログラミング言語,処理系,および可視化ツールを開発した.また,この処理系を用いて並列プログラミングの初学者に対して並列プログラミング演習を実施し,アンケート評価を実施した.本研究の目的は,並列プログラムの書き方を抽象化し,並列プログラミングの本質を学ぶのに適した教育向け並列プログラミング言語,およびその処理系を開発することである.平成27年度は,教育向け並列プログラミング言語であるT言語を提案した.まず,近年普及している,PCクラスタ,マルチコアCPU,GPUの3種類の装置において複数種の並列プログラムを作成し,各装置上の並列プログラミングにおける共通的な操作を抽出した.抽出した操作は,1)関数の並列呼び出し,2)並列に動作するプロセス・スレッドの識別子の取得,3)並列に動作しているプロセス・スレッドの総数,4)同期処理である.これらはいずれの装置においても用いられる操作である.これらに加え,分散メモリ環境を対象とした通信処理,共有メモリ環境を対象とした排他制御処理も抽出した.そして,各装置上の並列プログラムに必要な初期化処理等は排除し,抽出した操作のみを使って並列プログラムを記述できるようにした.これにより,T言語では,各装置における独特なコーディングを行うことなく,並列処理の実現方法に集中してプログラミングを行うことが可能となる.さらに,簡易的ではあるが,T言語で記述したプログラムをエミュレート実行する処理系も開発した.この処理系では,T言語プログラムをPCクラスタ上のMPIプログラム,または,マルチコアCPU上のPthreadプログラムに変換することで並列実行を実現した.これらの成果を,情報処理学会・全国大会において発表した.一方,並列プログラミングの初学者には実行状況を可視化することが有効であると考えられるため,上記の取り組みと並行してプログラムの実行状況を可視化するツールも開発した.現状では遂次のCプログラムを対象としたものではあるが,この成果は電子情報通信学会・総合大会において発表した.平成27年度の計画は,PCクラスタ,マルチコアCPU,GPUといった並列処理装置上で並列プログラムを実装し,並列プログラミングの共通性の抽出することである.これらの装置上で共通する操作として,関数単位の並列呼び出し,各関数呼び出しの識別番号の取得といった処理を見い出した.また,分散メモリ型と共有メモリ型の並列プログラミングについては,プロセス・スレッド間の送受信や排他制御といった処理を共通的な操作とした.これにより,当初計画していた共通性の抽出は実現できたと言える.また,ガウスの消去法,N体問題,ヒストグラムといった処理に対して,抽出した共通操作で並列プログラムを記述できること確認した.以上より,計画は順調に進展していると言える.本研究の目的は,並列プログラムの書き方を抽象化し,並列プログラミングの本質の学習に適した教育向け並列プログラミング言語とその処理系を開発することである.平成28年度は,前年度に開発した教育向け並列プログラミング言語の処理系において,(1)並列実行時の見かけ上の速度向上率を増加させる手法,および,(2)プロセス間通信の可視化と性能測定を支援する機能を提案した.いずれもPCクラスタ上で並列実行を行う場合の機能である.(1)については,PCクラスタに搭載されているCPUコア数をPc,最大使用プロセス数をPmaxとしたとき,使用プロセス数をP(Pc以上Pmax以下)としたときの速度向上率を見かけ上P倍に近い値にする機能である.この機能は,Linuxのcgroupsを用い,Pc, Pmax,およびPの値に応じて各プロセスのCPU使用率を制限することで実現した.この機能により,並列プログラミングの初学者は,実環境から得られる速度向上よりも大きい速度向上を体感することが可能となり,学習意欲の向上につなげられると期待できる.(2)については,処理系が並列プログラムをコンパイルする際に,通信履歴を生成するように並列プログラムを修正し,実行後にその履歴を元に通信状況を可視化する.また,並列プログラム中に特殊なコメントを記入することで,実行時間の測定を半自動的に行う.初学者にとって通信状況の理解難しく,実行時間の測定は煩わしいものである.本機能により,並列プログラミングの学習を効率良く行うことが可能になると期待できる.当初の目標通り実環境よりも大きい規模の環境での並列実行を実現できたため,順調に進展しているといえる.なお,当初の計画では平成28年度は単一のPC上で並列処理を行う処理系の開発する予定であったが,実装が容易と判断したため,平成27年度に開発した簡易的なエミュレータ上に実装した.当初の計画と異なるものであるが,実環境よりも大きい環境上で並列実行を行うという点に変わりはなく,本研究の目的から外れるものではない.本研究は並列プログラミングの本質の学習に適した教育向け並列プログラミング言語とその処理系を開発し,その教育効果を評価することを目的とする.平成29年度は,前年度までに開発した教育用並列プログラミング言語(T言語)の処理系を用いた並列プログラミング演習を実施し,受講者によるアンケート評価を行った.このプログラミング演習は2017/4/1(土)から2017/6/17(土)までの期間に並列処理を専門分野とする研究室に配属された大学4年生8名を対象に実施した.この8名はCやJavaによるプログラミングは学習しているが,並列プログラミングの学習は本演習が初めてである.演習課題は5つあり,最初の4つは簡単な通信プログラム,行列演算,画像処理などのプログラムをT言語で開発する.最後の課題ではT言語で開発したプログラムをC言語とMPI(高性能計算の分野において標準的に用いられているライブラリ)による再実装,およびCUDA(GPU上の並列処理における標準的な処理系)を用いた並列プログラムの作成である.アンケートの結果,T言語の単純さに対する肯定的な回答が多く得られた.

具体的には,「シンプルであるため必要な処理を考えやすかった」,「MPIやCUDAに比べて関数等が直感的でわかりやすく学習のハードルが下がった」といった回答や,それに類する回答が多く得られた.また,最初にT言語で並列プログラムを作成してから最後に実際に用いらている処理系を用いて作成する形式については,「T言語によって基本的な考え方がある程度理解できているためMPIやCUDAの特有の処理も理解しやすかった」といった回答が得られた.これより,T言語を用いることで並列プログラミングの学習負荷の軽減に一定の効果はあったものと考えらえる.本研究では,既存の代表的な複数の並列プログラミングからハードウェアに依存する煩雑な記述を取り除き,並列プログラミングに必要な共通的な操作だけで並列プログラムを記述できる教育用並列プログラミング言語,処理系,および可視化ツールを開発した.また,この処理系を用いて並列プログラミングの初学者に対して並列プログラミング演習を実施し,アンケート評価を実施した.当初の計画通り,提案した教育向け並列プログラミング言語で記述したプログラムを単一のPC上で実行する方式について検討する.並列プログラミングの学習において,学習者の学習意欲を高めるためには,並列化による速度向上を体感することは重要であると考えられる.一方,高い速度向上を得るためには,並列処理を行う装置を十分に用意した上で実行環境を整える必要がある.この作業は並列プログラミングの初学者にとって難しい.そのため,単一のPC上での実行において,上述の速度向上を体感できる仕組みを構築する.現実的には,単一のPCに搭載されたマルチCPUのコア数は28程度であるため,単純な実現では高々8倍程度の速度向上しか体感できない.そこで,提案した教育用並列プログラミング言語で記述したプログラムを実行する際,低並列度で実行した場合にはダミーの待機時間を挿入し,高並列度で実行した場合にはその待機時間を取り除くといった方法で,擬似的に速度向上率を高める手法について検討・評価する.平成28年度に開発した処理系を拡張する形で実際の並列計算環境上で動作する処理系を開発する.現在までに開発した処理系は,PCクラスタとマルチコアCPUを対象としたものであり,GPUへの対応はできていない.平成29年度はGPU上での並列実行を可能とする処理系を拡張する.当初の計画ではオブジェクト指向の考え方に基づいて実環境の詳細を隠蔽したライブラリを開発する予定であったが,これまでに開発した教育向け並列プログラミング言語自体が実環境の詳細を隠蔽できていると考えられるため,オブジェクト指向に基づいたライブラリの開発は見送り,これまでに開発した処理系を拡張する形で実装を進める予定である.また,前年度までに開発した教育用並列プログラミング言語およびその処理系の評価を行う.
日仏名詞限定表現の対照研究

名詞句の談話処理モデルに基づき,フランス語と日本語の名詞限定表現の対応の詳細を研究し,日本人フランス語学習者にとりフランス語限定表現の習得がなぜ難しいかを明らにした.名詞句の談話処理モデルに基づき,フランス語と日本語の名詞限定表現の対応の詳細を研究し,日本人フランス語学習者にとりフランス語限定表現の習得がなぜ難しいかを明らにした.フランス語と日本語の名詞句の用法の大きな違いは,冠詞のある・なしである,この違いが名詞句の使用や,意味論に及ぼす影響は非常に大きく,フランス語名詞限定表現の習得を困難にしている.ところが,これまでの冠詞論では,冠詞は,他の名詞限定表現(指示詞,所有形容詞など)と切り放して研究されることが多かった.しかし,この方法での日本語名詞句使用との比較は有意義ではない.フランス語と日本語の名詞句使用の違いを明確に理論化するには,名詞限定表現のシステム全体を考察する必要である.本研究では,日本語とフランス語の名詞句全体の用法を視野に入れ,その全体の中である特定の名詞句がそのどの用法を担っているかというシステム内の役割分担を考える.さらに,名詞句の機能を背景で支える知識ベースに目を向け,それぞれの名詞句が知識ベースとどのような関連をもつかを考え,包括的な名詞句理解のモデルを構築する.ここで問題になる,談話処理を背景で支援するこの知識ベースは,一般的知識,発話状況についての知識,先行談話に対する知識の3つのデータベースから構成され,さらにこの最後の談話処理記憶は,短期言語データ記憶,談話理解記憶,長期談話記憶に細分化される.こうした知識ベースに助けられることで,名詞限定表現は,十分は働きをすることができる.こうした名詞句の談話処理モデルから,定冠詞で限定されたフランス語名詞句(定冠詞句と呼ぶ)と限定表現がつかない日本語名詞句(裸名詞と呼ぶ)との対応の詳細を記述・分析する.この考え方により,日本人フランス語学習者にとりフランス語限定表現の習得がなぜ難しいかを明らかにするための基礎的研究を行った.フランス語と日本語の名詞句の用法の大きな違いは,冠詞のある・なしである.この違いが名詞句の使用や,意味論に及ぼす影響は非常に大きく,フランス語名詞限定表現の習得を困難にしている.ところが,これまでの冠詞論では,冠詞は,他の名詞限定表現(指示詞,所有形容詞など)と切り放して研究されることが多かった.しかし,この方法での日本語名詞句使用との比較は有意義ではない.フランス語と日本語の名詞句使用の違いを明確に理論化するには,名詞限定表現のシステム全体を考察する必要である.本研究では、日本語とフランス語の名詞句全体の用法を視野に入れ,その全体の中である特定の名詞句がそのどの用法を担っているかというシステム内の役割分担を考える.さらに,名詞句の機能を背景で支える知識ベースに目を向け,それぞれの名詞句が知識ベースとどのような関連をもつかを考え,包括的な名詞句理解のモデルを構築する.ここで問題になる,談話処理を背景で支援するこの知識ベースは,一般的知識,発話状況についての知識,先行談話に対する知識の3つのデータベースから構成され,さらにこの最後の談話処理記憶は,短期言語データ記憶,談話理解記憶,長期談話記憶に細分化される.こうした知識ベースに助けられることで,名詞限定表現は,十分は働きをすることができる.こうした名詞句の談話処理モデルから,定冠詞で限定されたフランス語名詞句(定冠詞句と呼ぶ)と限定表現がつかない日本語名詞句(裸名詞と呼ぶ)との対応の詳細を研究し,日本人フランス語学習者にとりフランス語限定表現の習得がなぜ難しいかを明らかにするための基礎的研究をさらに進めた.フランス語と日本語の名詞句の用法の大きな違いは,冠詞のある・なしである.この違いが名詞句使用や,意味論に及ぼす影響は大きく,日本語話者のフランス語名詞限定表現の習得を困難にしている.ところが,これまでの冠詞論では,冠詞は,他の名詞限定表現(指示詞,所有形容詞など)と切り離して研究されることが多かった.しかし,この方法は,名詞句使用の全体的システムへの考慮を欠き,有意義ではない。本研究では,日仏語名詞句使用の全体を視野に入れ,その全体の中で特定の名詞句がどの用法を担っているか,すなわち全体的システム内の役割分担を考え,個々の名詞句の機能を明らかにした.さらに,名詞句の機能を背景で支える知識ベースに目を向け,それぞれの名詞句が知識ベースとどのような関連をもつかを考え,包括的な名詞句理解のモデルを構築した.具体的には,談話処理に関係する知識ベースは,一般的知識,発話状況についての知識,先行談話に対する知識(談話処理記憶と呼ぶ)の3つのデータベースから構成され,さらにご談話処理記憶は,短期言語データ記憶,談話理解記憶,長期談話記憶に細分化される.こうした知識ベースに助けられることで,名詞限定表現は,十分働くことができる.このモデルから,定冠詞で限定されたフランス語名詞句(定冠詞句と呼ぶ)と限定表現がつかない日本語名詞句(裸名詞と呼ぶ)との対応の詳細を研究し,日本人フランス語学習者にとりフランス語限定表現の習得がなぜ難しいかを明らかにし,その習得を容易にする方法の研究を進めた.
思考力の測定を目的とした客観式テストの開発に関する基礎研究

本研究では、主に大学入試センター試験の改善に焦点を当て、多肢選択式客観テストの長所を生かしつつ論理的・数理的思考力および総合力等を測定することができる客観式テストの開発のための基礎研究を行う。本年度の実績は下記のとおりである1.共通試験受験者の解答結果と思考過程の比較前年度に選択肢の内容を変えた2種類の問題に対する受験者の応答の差を調べるモニター試験を行い、本年度はそのデータの解析を行った。問題文の設定の差による選択肢の選択率の差異および暗示的情報の種類や有無による選択肢の選択率の差異、前置された問題との連関問題に対する解き直し効果等について検討した。2.理系科目における共通試験受験者の思考過程について試験問題を解く際に要求される推理能力(ある事実・前提条件をもとにして他の事物に関する結論を得る能力)がより客観的に現れる理科系科目について、問題中の暗示情報(Hint)と推理能力との関係をモニター試験によって調べた。得られた成果については、日本行動計量学会第30回大会にて研究発表を行った3.学力構造抽出法および統計手法の検討主成分分析の空間表示に見られる性質について調べた。特に、テスト得点のような離散的な変数を用いた主成分分析の際に現れるクラスターの意味と性質およびそれを用いた受験者の特徴の分析方法等について調べた。得られた成果については、日本行動計量学会第30回大会にて研究発表を行った。本研究では、主に大学入試センター試験の改善に焦点を当て、多肢選択式客観テストの長所を生かしつつ論理的・数理的思考力および総合力等を測定することができる客観式テストの開発のための基礎研究を行っている。本年度の研究は下記のとおりである。1.センター試験受験者の解答結果と思考過程の比較解答結果と思考過程とを対応づけるのに適した理科系科目として、物理の共通試験問題について設問解答率分析図を用いて問題分析を行い、実際の解答結果から受験者の持つ思考過程の共通性を調べた。また、ここで調べた問題について選択肢の内容を変えてモニター試験を行い、問題設定の仕方が受験者の解答行動に及ぼす影響について調べた。2.主成分分析等の統計分析による問題の分類試験問題を構成している各設問が受験者のどのような能力を測定しているのかを調べるために、物理の過去の問題について主成分分析を行い、設問の分類を行った。3.試作試験問題作成支援のための問題データベースの作成問題データベースに適した画像形式を検討し、問題分析を行った過去の問題を電子化された画像データにする作業を行った。また、テキストデータ情報を付与したPDFファイルによる言語検索の有用性を確認した。4.思考力測定に適した問題に対する学力構造抽出法および統計手法の検討情報理論の応用および集団を構成する個々の成分の性質からマクロな構造を記述する多体問題の手法の応用を検討した。高野(1992,大学入試研究ジャーナル)によって提案された確率モデルを利用することにより、設問散布図の解釈に対していくつかの知見が得られた。
東南アジア型都市文明の形成ー外文明からの変容と内発的展開ー

本研究計画の目的は、東南アジアの都市形成に及ぼした「外文明」の役割を第1に、交易・宗教・法概念などに関する広域ネットワークの形成という視点から明らかにし、第2に東南アジアにおける都市圏域と農村世界の間の相互浸潤作用の型を解明することによって明らかにすることである。全体計画は4カ年計画として行なわれ、初年度においては、エジプト、インド、スリランカ、および東南アジアの各地で資料収集を行なっており、本年度は第2年次の中間的な調査統括の年に当たる。本研究計画では、イスラム世界、インド世界、上座部仏教世界、西欧キリスト教世界、中国文化世界の各々が、それぞれの文明のネットワークを通して東南アジアの都市形成に果たしてきた役割の特性を明らかにし、東南アジア型都市文明の形成の特徴を、「外文明」による変容と内容と内発的展開という両面において把握することが、試みられた。中間的まとめの時期にあたる本年度では、各研究者はそれぞれに関与した地域を対象として上述の問題意識の下に個別的な試行的考案を行なった。それぞれの研究分担者の分担テーマは以下の如くであって、これらの一部が中間報告書の形をとって、英文あるいは邦文でまとめられた。石井米雄法観念と王権秩序(タイ国)奥平龍二法観念と王権秩序(ビルマ)土屋健治イスラム的交易都市および植民地都市吉川利治タイ国の都市形成(バンコク)ニティ・イョウンリウオンタイ国の都市形成グナワリダナ、R.A.L.スリランカの都市形成福井捷朗都市圏域の展開(タイ国)プラサート、Y.都市圏域の展開(タイ国)五十嵐忠孝都市圏域の展開(タイ国)本研究計画の目的は、東南アジアの都市形成に及ぼした「外文明」の役割を第1に、交易・宗教・法概念などに関する広域ネットワークの形成という視点から明らかにし、第2に東南アジアにおける都市圏域と農村世界の間の相互浸潤作用の型を解明することによって明らかにすることである。石井米雄法観念と王権秩序(タイ国)奥平龍二法観念と王権秩序(ビルマ)土屋健治イスラム的交易都市および植民地都市吉川利治タイ国の都市形成(バンコク)ニティ・イョウンリウオンタイ国の都市形成グナワリダナ、R.A.L.スリランカの都市形成福井捷朗都市圏域の展開(タイ国)プラサート、Y.都市圏域の展開(タイ国)五十嵐忠孝都市圏域の展開(タイ国)
膀胱上皮細胞由来の排尿反射誘発因子の検討

膀胱上皮細胞には多くの化学物質が産生放出されるだけでなく、化学物質の受容体が存在することがわかり始めている。膀胱上皮細胞からは、その伸展の応じてATPと一酸化窒素が放出し、膀胱平滑筋をそれぞれ収縮・弛緩させる機能が知られている。これに加え、アセチルコリン(ACh)、ノルアドレナリン(NA)そしてプロスタグランジンが産生される。一方、膀胱上皮細胞にはムスカリン受容体、ニコチン受容体、α受容体、β受容体、EP1受容体、TRPV1チャネルの存在が確認されている。本研究では膀胱上皮細胞のα1D受容体の存在し、知覚神経の興奮性を高めていることを明らかとした(Ishihama et al.,J Urology,175,368-374,2006)。また、EP1受容体の存在を確認し、やはり知覚神経の興奮性を高めていることを明らかとした(Ikeda et al.,Biomed Res,27,in press,2006)。さらにEP1受容体ノックアウトマウスでは対照群ではみられる膀胱内へのPGE2灌流による排尿反射の短縮が見られなかった。しかし、カプサイシンや酢酸の灌流では排尿反射の短縮がおきた(Wang et al.,J Physiol Sci,56 suppl.S201)。従ってEP1受容体はTRPV1受容体の機能とは独立している可能性を示した。一連の研究により膀胱上皮細胞から膀胱知覚神経活動を刺激して排尿反射を活性化する機構があることが明らかとなってきた。その際、膀胱上皮細胞が持つ受容体の多くはATPを放出して一次求心性神経終末の活性化を起こすと考えられた(Momota et al.,J Physiol Sci,56 suppl.S201)。今後、上皮細胞から放出されたAChやNAの放出の条件や作用場所についてこれからの検討が必要である。1.プロスタグランジンによる膀胱上皮からの求心性神経活動発生機構を調べる目的でCOX抑制薬のロキソプロファン(Lox)を経口投与ないし、経静脈投与し、排尿に与える影響をラットを用いて検討した。代謝ケージでの検討はLox(1mg/kg)が一過性に排尿量、排尿回数を抑制した(持続4-8時間)。この効果は(1)腎での尿排出の抑制、PGE2排出抑制があること、(2)膀胱での求心性神経活動の抑制が同時におきているためであった。酢酸による急性炎症モデルではLoxによる抑制効果はより顕著となり、求心性神経活動はEP1受容体拮抗薬で遮断されたことから、膀胱上皮細胞で、EP1受容体を介する排尿反射促進機構が存在し、これは炎症時にはより顕著に活動すると考えられた。2.α_<1D>受容体による膀胱上皮からの求心性神経活動発生機構を検討した。膀胱上皮細胞にはα_<1D>受容体は豊富に存在したがα_<1A>受容体はなかった。α_<1D>選択性の拮抗薬のナフトピジル(Naf)を経口投与ないし、経静脈投与し排尿に与える影響をラットを用いて検討した。(1)拘束ケージでの酢酸による膀胱持続還流による検討ではNaf(1mg/kg)は排尿間隔の延長が認められた。(2)Nafは膀胱求心性神経活動を抑制(対照の17%)と、膀胱内放出ATP量の抑制(対照の39%)をおこした。(3)また、α_<1D>ノックアウトマウスでは酢酸による頻尿が起こらなかった。したがって、膀胱上皮細胞のα_<1D>