hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
廃棄物を用いて作製される人工造粒物の地盤材料としての有効利用に関する研究

石炭灰に若干のセメントと副原料を加えて作成した造粒石炭灰について,地盤材料としての有効利用を目的に研究を行った.造粒石炭灰を地盤材料として有効利用する上での環境影響評価を行うことを目的とし研究を実施した.具体的には,カラム透水装置を用いて,(1)カラム中の造粒石炭灰から溶出する重金属の分析,特に動水勾配やpHの違いの影響に着目,(2)カラム試験による実験結果を基に移流分散解析に必要なパラメータの同定,(3)移流分散解析結果に基づく人の健康被害リスク評価,を行った.得られた知見を以下に示す.(1)造粒石炭灰からの微量物質溶出挙動は,動水勾配の影響を受け,その挙動は微量物質の種類によって大きく異なることがわかった.また,微量物質溶出挙動は溶媒のpH依存性があること,さらにCaの溶出とも関係があることがわかった.(2)NaClによるトレーサー試験より,分散長の同定を行い,模擬液のトレーサー試験より,分配係数の同定を行った.BやCr(VI)ともに吸着特性は,線形平衡吸着モデルを用いることで良く表現できることがわかった.(3)同定したパラメータを用いて移流分散解析を行い,造粒石炭灰を用いた場合の周辺地盤での微量物質の濃度変化を定量的に評価した.また,その周辺地盤での微量物質の濃度を用いて人の健康被害リスク評価を行った.周辺地盤への溶出濃度は低く,健康被害リスクの値も小さく,環境影響は小さいことがわかった.また,吸着特性を評価することで微量物質の移流分散挙動は大きく変化することから,吸着特性を適切に評価することが重要である.廃棄物による造粒手法は,石炭灰や泥土など様々な再生資源が対象であり,廃棄物が本来有するいくつかの問題点を改善できる。例えば,石炭灰では,重金属の溶出抑制や粉末状の灰と比較して維持管理の容易さ,泥土ではハンドリングの大幅な改善という利点が挙げられ,廃棄物を地盤材料として有効利用を進める上で造粒化は,優位な手法と考えられる。また,人工造粒物であるために,粒子個々の強度は容易に知ることができ,更には,その強度を管理することも可能と考えられる。そこで,本研究では,人工的に造粒した造粒石炭灰を用いて粒子個々の強度と集合体としての強度の関連性,また,石炭灰を造粒化した場合の地盤材料としての力学特性を把握することを目的とした.造粒石炭灰の粒子強度は自然砂と比較して低いが,強度のバラツキは小さく,また,強度の粒径依存性がないことが分かった.さらに,造粒石炭灰の粒子強度はセメントが配合されていることや石炭灰自身の自己硬化性のために材齢の増加による強度増加が認められた.造粒石炭灰の集合体としての力学特性は,粒子強度が自然砂に比べて低いことから,一次元の圧縮降伏応力も低くなることが分かった.しかしながら,造粒石炭灰は構成粒子の大半が砂分で若干のシルト分を含む粒度を有する材料であるため,粘土のように圧縮に時間遅れは伴わず,即時変形による体積収縮を起こす.三軸圧縮試験によるせん断特性にも,一次元の圧縮特性と同様に粒子強度の低さに起因する収縮変形が大半で,拘束圧が低い地表面付近の応力域において膨張挙動を示すことがわかった.また,そのせん断や圧縮中の収縮変形は粒子の破砕に起因するところが大きく集合体の変形に粒子強度が大きく関与していることが推察された.加えて,内部摩擦角φの拘束圧依存性が確認され,これも粒子強度の影響によるとことが大きいことがわかった.これらの実験事実を利用して,内部摩擦角φや降伏応力Pyと粒子強度との関係に良い相関があることがわかった.繰返しせん断試験を行った結果,造粒石炭灰の繰返しせん断強度は,豊浦砂の繰返しせん断強度の約1.7倍もあることがわかった.この強度発現には粒子の破砕が要因として考えられた.石炭灰に若干のセメントと副原料を加えて作成した造粒石炭灰について,地盤材料としての有効利用を目的に研究を行った.造粒石炭灰を地盤材料として有効利用する上での環境影響評価を行うことを目的とし研究を実施した.具体的には,カラム透水装置を用いて,(1)カラム中の造粒石炭灰から溶出する重金属の分析,特に動水勾配やpHの違いの影響に着目,(2)カラム試験による実験結果を基に移流分散解析に必要なパラメータの同定,(3)移流分散解析結果に基づく人の健康被害リスク評価,を行った.得られた知見を以下に示す.(1)造粒石炭灰からの微量物質溶出挙動は,動水勾配の影響を受け,その挙動は微量物質の種類によって大きく異なることがわかった.また,微量物質溶出挙動は溶媒のpH依存性があること,さらにCaの溶出とも関係があることがわかった.(2)NaClによるトレーサー試験より,分散長の同定を行い,模擬液のトレーサー試験より,分配係数の同定を行った.BやCr(VI)ともに吸着特性は,線形平衡吸着モデルを用いることで良く表現できることがわかった.(3)同定したパラメータを用いて移流分散解析を行い,造粒石炭灰を用いた場合の周辺地盤での微量物質の濃度変化を定量的に評価した.また,その周辺地盤での微量物質の濃度を用いて人の健康被害リスク評価を行った.周辺地盤への溶出濃度は低く,健康被害リスクの値も小さく,環境影響は小さいことがわかった.また,吸着特性を評価することで微量物質の移流分散挙動は大きく変化することから,吸着特性を適切に評価することが重要である.
超微粉の焼結による超微細組織材料の作製と特性評価

材料の諸性質は、その組成の選択ばかりでなく組織の制御によって改良され、組織制御のうち母相の微細化は機械的、磁気的、化学的性質の改良をもたらすことが多い。母相の微細化の方法としては歪-焼〓法、急冷凝固法、アモルファスの焼〓法などが良く知られている。これら以外の方法として、著者は金属超微粉の焼結により微細結晶粒の材料を得るための作製条件ならびに材料の性質を基礎的に調べて来ている。本研究では、鉄、コバルト、ニッケルおよび銅の超微粉(平均粒径0.020.05μm;酸素量、615重量%)について、水素中、400MPaまでの圧縮率下での完全緻密化温度と共に焼結体の結晶粒度と硬さを調べ、以下の諸結果を得た。(1)焼結体の酸素量は0.030.25重量%となり十分に低い値となった。(2)400MPa下での緻密化温度はそれぞれ620、670、470および470Kであり、これらの値はOMPaの場合の値に比べて350600K程低かった。そして緻密化の機構は主として粒界拡散型の拡散クリープと考えられた。(3)緻密化焼結体の平均結晶粒度はそれぞれ約0.08、0.21、0.12、0.40μmであり、原料粉に比べてかなり粗大化した。しかし、これらの値は他の方法で得られる値(1μm以上)に比べて著しく小さかった。(4)硬さはそれぞれ約600、550、550、130Hvの値が得られ、普通粒度金属の値(それぞれ80、170、85、51Hv)に比べ、最大520Hv程高かった。同一結晶粒度の下での硬さは、銅<鉄【similar or equal】ニッケル<Rコバルトの順となった。硬さと結晶粒度の平方根の逆数との間にはHall-Petchの直線関係が成立った。コバルトが特に高硬度となったのは、fcc→hcpマルテンサイト変態に基づくと〓〓〓(5)この外、超微粉の焼結により低温における多元系平衡状態図と比較的容易に作りうると考えられた。当初の計画では鉄-ニッケル混合超微粉の常圧焼結による緻密化と粒成長の研究を予定していたが,より重要と考えられた鉄超微粉の加圧焼結による緻密化と粒成長について調べた. (目的)鉄超微粉を常圧焼結することにより結晶粒度が約0.5μmの緻密焼結体をすでに作っているが,本研究では常圧焼結法よりも低温で緻密化させることが可能な加圧焼結法を用いて,どの程度緻密化温度が下げられ,より微細組織のものが作りうるかを検討した. (方法)原料粉末としては,市販の鉄超微粉(平均粒径0.02μm:酸素量は15質量%)を用い,金型成形法により相対密度が18%の圧粉体を作った.

加圧焼結は水素雰囲気(露点213K)中で,昇温速度0.17K/S,温度673-973K,時間1.8Ks,応力100,200MPaの条件で行った.得られた焼結体の相対密度,結晶粒度,硬さなどを調べた. (結果)1.焼結体がほぼ完全に緻密化する温度は,無加圧の場合の973Kに比べて, 100,200MPaの加圧下ではそれぞれ約150,300K以上低くなった.加圧焼結下の緻密化速度は,粒界拡散型の拡散クリープ機構に基づくコーブルの緻密化速度式によって計算した値に近かったが,詳細は検討の必要がある.2.緻密で低酸素焼結体のうち,最低の焼結温度の下で得られたものの結晶粒径は無加圧の1.2μmに対し, 100,200MPa加圧焼結体ではそれぞれ約0.5, 0.15μmとなり,とくに200MPaの焼結体の値は極めて微細であった.なお,同一焼結温度の下では,結晶粒径に及ぼす加圧力の影響はほとんど認められなかった.3.緻密な焼結体の硬さ(Hv)は,普通の粒径のものが約85であるのに対し,加圧焼結体のHvは最大385に達した.そして, Hvと粒径の平方根の逆数との間には,約0.15μmまでの範囲内では, Hall-Petchの直線関係が認められた.材料の諸性質は、その組成の選択ばかりでなく組織の制御によって改良され、組織制御のうち母相の微細化は機械的、磁気的、化学的性質の改良をもたらすことが多い。母相の微細化の方法としては歪-焼〓法、急冷凝固法、アモルファスの焼〓法などが良く知られている。これら以外の方法として、著者は金属超微粉の焼結により微細結晶粒の材料を得るための作製条件ならびに材料の性質を基礎的に調べて来ている。本研究では、鉄、コバルト、ニッケルおよび銅の超微粉(平均粒径、0.020.05μm;酸素量、615重量%)について、水素中、400MPaまでの圧縮応力下での完全緻密化温度と共に焼結体の結晶粒度と硬さを調べ、以下の諸結果を得た。(1)焼結体の酸素量は0.030.25重量%となり十分に低い値となった。(2)400MPaFでの緻密化温度はそれぞれ620、670、470および470Kであり、これらの値はOMPaの場合の値に比べて350600K程低かった。そして、緻密化の機構は主として粒界拡散型の拡散クリープと考えられた。(3)緻密焼結体の平均結晶粒度はそれぞれ約0.08、0.21、0.12、0.40μmであり、原料粉に比べてかなり粗大化した。しかし、これらの値は他の方法で得られる値(1μm以上)に比べて著しく小さかった。(4)硬さはそれぞれ約600、550、550、130Hvの値が得られ、普通粒度金属の値(それぞれ80、170、85、51Hv)に比べ、最大520Hv程高かった。同一結晶粒度の下での硬さは、銅<鉄=ニッケル<コバルトの順となった。硬さと結晶粒度の平方根の逆数との間にはHall-Petchの直接関係が成立った、コバルトが特に高硬度となったのは、fcc→hcpマルテンサイト変態に基づくとみなせた。(5)この外、超微粉の焼結により低温における多元素平衡状態図を比較的容易に作りうると考えられた。
ハンス・ヨナスの哲学の統合的かつ重層的な理解の構築

本研究はグノーシス研究、生命哲学、未来倫理、ホロコースト以後の神学など多様な面をもつヨナスの哲学的経歴を統合的に理解することを目的とした。その生命哲学に含まれる目的論的自然観、存在と善を結びつける形而上学、グノーシス思想と近代哲学に自然からの離反という共通の欠陥をみる指摘、神学的思索はいずれもそれだけをとれば価値多元社会の現代では反時代的と批判されやすい。しかしその哲学は、人間以外の自然のみならず人間自身が技術的操作の対象と化している現状への危機感の表明である。本研究は、英独で発刊された書籍に収録された二編を含む七編の論文、依頼講演二回の学会発表を通じて上記のヨナスの現代的意義を示した。9月には、第7回ハイデガー・フォーラム(9月15-16日、東北大学)において招待講演「技術、責任、人間」を行った。その内容は、ハイデガーの強い影響のもとにグノーシス思想の実存哲学的解釈から出発したヨナスがそれと対峙する生命哲学に転じた経緯を略述しながら、可死的な存在者である人間同胞への責任を説くヨナスの立場から、存在論に定位するハイデガーの技術論を根本的に批判した。この発表をもとにした論文は『ハイデガー・フォーラム』第7号(2013年9月刊行予定)に掲載される予定である。以上、2012年度は、現代の科学技術に対してヨナスの倫理理論からいかなることがいえるかというテーマに取り組んだ。本研究は平成23年度に採択され、平成26年度まで交付が内定していたが、研究計画を再構築して新規応募したところ採択されたために、平成25年度を最終年度として結了したものである。研究成果は、一年目に、価値多元主義の現代社会においてヨナスのように形而上学・神学的思索を倫理学に結びつける試みのもつ意義を論じた「価値多元社会における倫理、形而上学、宗教」、二年目に、ヨナスと和辻の類縁性を主張するラフルーアに対して彼我の違いを指摘した"Why and how has Jonas been `welcomed' in Japan?"、三年目に、ヨナスの見解に立脚してハイデガーの技術論へのの批判を提示した「技術、責任、人間ーヨナスとハイデガーの技術論の対比」、人体への技術的介入について個人の自由に委ねるのではなく、人類という次元で考察する試みとしてヨナスの責任原理をハーバマスの類倫理とともに論じてその意義を示した"The status of human being:manipulating subject, manipulated object, and human dignity"(英国で出版)、ヨナスがその独自の神学的思索のなかで展開した、創造にすべてを委ねたために世界に介入することのもはやない無力な神と世界に対する責任を担うべき存在としての人間について論じた"Der nicht omnipotente Gott und diemenschliche Veantwortung"(ドイツで出版)などの諸論文のうちに発表した。このほか、二年目に国際会議での発表(Uehiro Carnegie Oxford Conference,)、国内学会での招待講演(ハイデガー・フォーラム)を行った。とくに海外で出版された図書に論文2本を収録できたことは予想を超えた収穫だった。しかし他方で、ヨナスが研究の出発点とした「アウグスティヌスとパウロ的自由の問題」やグノーシス思想に関する考察は当初の予定ほどには進まなかった。研究計画を再構築して進展させる所存である。本研究は平成20-23年度基盤研究(C)「ヨナス哲学の展開と統合ーグノーシス、生命、未来倫理、神」の課題を再構築して進めている。ヨナス哲学は、(1)グノーシス思想研究、(2)生命の哲学、(3)生命倫理学と環境倫理学の分野での提言、(4)ホロコースト以後の神学的考察に分節される。上に記した研究では、(4)の思想を訳出し、『アウシュヴィッツ以後の神』(法政大学出版局、2009年)と題して公刊し、その中に(1)から(4)にいたる流れを示す論考を収録した。本研究はこの成果を踏まえて、(1)-(4)の各節を詳しく研究し、さらなる肉付けをめざしている。平成23年度は、とくに(1)に焦点をあて、ヨナスの最初の著書Augustinusund das paulinische Freiheitsproblemの解釈を、Mueller,Bongart, Wernerなどの先行研究を参照しつつ進めたが、その成果を論文にするまでには至らなかった。その事情は下欄に記す。だが、その他の点では研究の成果を提示できた。

(4)に焦点をあててその中で(1)-(3)の展開を遡って跡づける論考をドイツ語訳し("Der nicht omnipotente Gott und die menschliche Verantwortung")ベルリン自由大学ハンス・ヨナス・ツェントルム所長Böhler教授の退官記念論文集に寄稿した(現在、ゲラの段階である)。また、ヨナスと和辻の類縁性を主張するLaFleurの見解を検討し、彼我の違いを指摘した"Why and how has Jonas been `welcomed` in Japan?"をJournal of Philosophy of Lifeに発表した。「責任」(『生命倫理の基本概念』)も力の関数としての責任というヨナスの思想に依拠した論考である。哲学、倫理学「研究実績の概要」の欄に記した業績は2011年度実施状況報告書の「今後の研究の推進方策」の計画通りに達成できたものであるが、遺憾ながら全体としてみれば当初の計画よりも進捗が遅れている。というのも、ヨナスの思想は、(1)ローマ書とグノーシス思想の実存哲学的解釈、(2)生命の哲学、(3)生命倫理学と環境倫理学の分野での提言、(4)ホロコースト以後の神学的考察に分節され、当初の計画ではまず(1)の時期に焦点をあてる予定だった。しかし、予想されたことではあったが、哲学・倫理学の研究者である研究代表者にとって神学・宗教学の知識の深化に手間取っている。したがって、「研究実績の概要」に記したように、2012年度はむしろ(招待講演という外的制約に乗る仕方で)(3)の時期に焦点をあてた研究について成果を出す迂回策をとった。とはいえ、(1)の時期に対する進捗がまったくなかったわけではない。ヨナスがハイデガーとともに師とし、(1)の時期の研究についてはハイデガー以上に実質的な師としたブルトマンのローマ書に関する論文を参照し、かつまた、ヨナスの(あまりこれまで主たる著作のなかに数え上げられることのなかった)Philosophical Essays所収の(1)の時期に関係する諸論文の読解を進めることで、(1)の時期に焦点をあてた研究を進める準備を進めている。直接にヨナスに関わる研究成果ではないが、ローマ書に示唆されたひとりひとりの人間のなかに見出されるその個人を超えた超越的な要素については論文「他者の人間性への尊敬ー安彦一恵氏の問いかけに応えて」のなかに論じることができた。以上に加えて、2008年度から逐次配本が予定されていたヨナスの全集が、2012年度もただ1巻だけ、それ以前と合わせてもなお2巻しか刊行されていないという事情も本研究の計画の進行にとって予想外の要素である。「研究実績の概要」に記したように、平成23年度はヨナスの哲学的経歴の出発点にあたる時期に焦点をあてて研究を進めた。この時期のヨナスは師ハイデガーの実存哲学の概念によってパウロの回心やグノーシス思想の解明を試み、とくに後者の研究によって宗教史家として認められた時期である。研究代表者のヨナス研究は上記の分節でいえば、ヨナスが独自の倫理学・哲学を提示した(3) (2)から出発し、ついで、研究代表者の専門領域が哲学・倫理学であってユダヤ思想ではないことから最も難関と予想した(4)に進み、そこから遡及的に(1)(2)(3)の展開を跡づけるというものだった。「研究実績の概要」に記したように、その成果の一端を訳書の解説に提示し、海外の研究者にあててドイツ語論文による公表を進めてきた。
微小血管造影法による脳穿通枝および球後性眼微小動脈の病態評価と臨床応用への展開

脳穿通枝の血流障害は大脳皮質下病変を通じて、認知障害、転倒、誤嚥など老年病症候群と呼ばれる精神・身体疾患に関連する。糖尿病は網膜の微小血管障害を起こすが、一方で球後性眼動脈微小血管にも病変は及び、網膜症治療後もなお進行する視神経障害の原因となる。従来の血管造影では、これらの脳微小血管系を可視化することができなかった。我々は、放射光微小血管造影法と回転セリウム陽極微小血管造影装置を用いて基礎ならびに前臨床研究を行った。放射光装置で細動脈領域(血管系50-200μm)の定量的評価を、高輝度化回転セリウム陽極装置で大動物頭部(体厚約20cm)の微小血管造影を実現した。糖尿病は球後性眼動脈微小血管にも病変は来たし、網膜症治療後もなお進行する視神経障害の原因となる。我々は、基礎研究用装置として開発した放射光微小血管造影法、臨床応用を目指す装置として開発した回転セリウム陽極微小血管造影装置を用いて基礎ならびに前臨床研究を行う。1.放射光微小血管造影法を用いた脳微小血管の病態生理学的意義に関する研究:高エネルギー加速器研究機構(KEK)AR-BL7から得た白色をシリコン結晶で単色化(33-3KeV)して被写体に照射し、透過X線を高解像度(25μm).超高感度撮像系(撮影視野25mm×25mm)等により検出する微小血管造影システムを構築した。週齢20-25週のLETo(対照)ラットにおいて、中大脳動脈から分岐する穿通枝の描出が可能かどうかを検証した。ついでアセチルコリン負荷時の血管拡張反応の定量的評価を実現できるか否かを評価した。糖尿病が脳微小血管の機能・形態に及ぼす影響をOLETF(II型糖尿病)ラットにおいて検討した。大脳皮質下白質病変モデルを来年度以降に作成する。2.回転セリウム陽極疑似単色x線診断システムの開発とその前臨床研究:麻酔した犬を用いて選択的内頸動脈造影を行い、人体に匹敵する厚い被写体でも脳穿通枝の描出とが可能かどうかを摘出臓器で検証した。空間分解能50μmの動画撮影システムを構築した。II型糖尿病モデル(OLETF)ラット等を対象として、血管造影実験をおこない、放射光微小血管造影法の検出能との比較を来年度以降に行う。脳穿通枝の血流障害は大脳皮質下病変を通して、認知障害、転倒、誤嚥など老年病症候群と呼はれる精神・身体疾患に関連する。我々は、基礎研究用装置として開発した放射光微小血管造影法、臨床応用を目指す装置として開発した回転セリウム陽極微小血管造影装置を用いて、上記の脳微小血管の可視化を目指した基礎研究を行った。I.放射光微小血管造影法を用いた脳微小血管の病態生理学的意義に関する研究:(1)撮影システムの構築:高エネルギー加速器研究機構に放射光微小血管造影システムを構築した。(2)昨年度に引き続き脳微小血管の描出と血管反応性の定量的評価:週齢20-25週のラットにおいて、中大脳動脈から分岐する穿通枝、内頸動脈から分岐する眼動脈の、球後性微小動脈の描出が可能かどうか検証した。ついでアセチルコリン負荷時の血管拡張反応の定量的評価を検証した。II.回転セリウム陽極疑似単色X線診断システムの開発とその前臨床研究:(1)回転セリウム陽極疑似単色X線を線源として、フラットパネル動画撮影システムおよび高感度シンチレータ・超高感度カメラを撮像システムとする、大動物および人体の撮影に応用できる微小血管撮影装置を構築した。(2)回転セリウム陽極疑似単色X線診断システムの比較装置として、移動可能な通常X線撮影装置を用いた撮像システムを構築した。(3)昨年に引き続き、摘出した犬の心臓と脳の血管にヨード含有マイクロスフェアーを充填して微小血管撮影用ファントムを作成し、上記の2つの撮影装置を用いて撮影実験を行った。(4)正常対照犬を用いて脳および心臓の微小血管撮影実験を実施した。

脳穿通枝の血流障害は大脳皮質下病変を通じて、認知障害、転倒、誤嚥など老年病症候群と呼ばれる精神・身体疾患に関連する。糖尿病は球後性眼動脈微小血管にも病変を来たし、網膜症治療後もなお進行する視神経障害の原因となる。従来の血管造影では、これらの脳微小血管系を可視化することができなかった。我々は、基礎研究用装置として開発した放射光微小血管造影法、臨床応用を目指す装置として開発した回転セリウム陽極微小血管造影装置を用いて基礎ならびに前臨床研究を行う。1.放射光微小血管造影法を用いた脳微小血管の病態生理学的意義に関する研究:高エネルギー加速器研究機構(KEK)AR-BL7から得た白色をシリコン結晶で単色化(33.3KeV)して被写体に照射し、透過X線を高解像度(25μm)・超高感度撮像系(撮影視野25 mm ×25 mm)等により検出する微小血管造影システムを構築した。週齢20-25週のLETO(対照)ラットにおいて、中大脳動脈から分岐する穿通枝の描出が可能かどうかを検証した。ついでアセチルコリン負荷時の血管拡張反応の定量的評価を実現できるか否かを評価した。糖尿病が脳微小血管の機能・形態に及ぼす影響をOLETF(II型糖尿病)ラットにおいて検討した。糖尿病ラットに頸動脈洞破壊を付加した大脳皮質下白質病変モデルを作成し、その脳穿通枝を含めた脳微小血管の描出を開始した。2.回転セリウム陽極疑似単色X線診断システムの開発とその前臨床研究:麻酔した犬の心臓あるいは脳の血管床に造影剤を充填して摘出し、ホルマリンで固定した心臓あるいは脳を用いて微小血管撮影を行い、人体に匹敵する厚い被写体でも心筋貫通枝や脳穿通枝の描出が可能かどうかを検証した。空間分解能50μmの動画撮影システムで撮影を行った。麻酔した犬を用いて生体下で心臓および脳の微小血管を描出できるか検証する実験を開始した。現在までのところ研究及び実験は、概ね予定通り実施できている。25年度が最終年度であるため、記入しない。現時点では申請当初の研究計画の変更は予定されていない。
脳動脈瘤発生増大破裂に関わる炎症の分子カスケードの解明と予防的治療法の開発

クモ膜下出血は脳動脈瘤の破裂によって生じ、約半数が死亡する重篤な疾患であるが、今なお外科的治療以外に予防的治療はない。我々は脳動脈瘤の発生と増大においてNF-kBを中心とした慢性炎症反応がかかわっていることを解明した。臨床的にもスタチンがNF-kBを抑制することにより動脈瘤の進展を抑制さらには動脈瘤壁の変性抑制作用を示すことを報告し、動脈瘤の新たな内服による治療の可能性を発見、証明した。(1)脳動脈瘤発生の分子メカニズムの解明(特に血管内皮細胞機能低下のメカニズムについて)血管内皮細胞において炎症に関与するさまざまな遺伝子の転写を促進させる転写因子であるNF-κBの活性化が脳動脈瘤壁で増加していることを免疫組織染色およびEMSAで明らかにし、NF-kBのsubunitであるp50のノックアウトマウスでは脳動脈瘤発生頻度が有意に減少することを示した。MCP-1、VCAM-1、MMPなどのNF-κB下流分子の発現はp50 knockout mouseで有意に減少しており、NF-κBのdecoyを投与によっても、脳動脈瘤の発生増大が有意に抑制された。これは脳動脈瘤発生増大において、NF-kBの活性化が重要な役割を果たしていることを示しており、NF-kBがさらに下流の炎症関連遺伝子を活性化することにより、脳動脈瘤壁での炎症カスケードが進行し、脳動脈瘤増大破裂につながることを示唆するものである。この研究成果は、NF-κBを標的とした治療により脳動脈瘤発症増大を予防するような新たな治療法の開発につながるものと期待される。(2)脳動脈瘤増大におけるTIMPの役割我々はこれまでにマクロファージから分泌される蛋白分解酵素であるMMP-2や-9が、脳動脈瘤増大を促進する働きがあることを報告したが、その阻害物質であるTIMP-1、-2も脳動脈瘤壁で発現が上昇するが、MMPと比較すると増加率は低く、特に進行した脳動脈瘤ではMMP/TIMPの比が上昇することを証明した。TIMP-1、TIMP-2それぞれのノックアウトマウスでは脳動脈瘤の増大が促進しており、組織におけるMMP/TIMPの不均衡が脳動脈瘤増大の一因になっていることが示唆された。我々は、uclear factor-kappa B(NF-kB)が脳動脈瘤形成と増大にかかわっていることを既に発表しているが、本年度はさらにNF-kBの標的の一つであるMonocyte chemoattractant protein-1(MCP-1)に注目して解析した。MCAP-1は、マクロファージが病変部に遊走してくる際に必須の因子であるが、動脈瘤モデルにおいて、MCP-1は、脳動脈瘤壁ではNF-kBにより転写レベルで制御され、脳動脈瘤形成の初期では内皮細胞層で、後期にはサイトカインとして血管壁全層から分泌されていた。MCP-1ノックアウトマウスないしはドミナントネガティブ蛋白投与によりMCP-1の機能を抑制するとマクロファージ浸潤が有意に抑制され、結果として脳動脈瘤形成は著明に抑制された(Stroke2009;40(3):942-951)。これらの結果は、脳動脈瘤形成に対するMCP-1とマクロファージ浸潤の重要性を示している。臨床応用については、これまでの結果からNF-kBを抑制する薬剤が脳動脈瘤の治療薬として有効であると考え実験を行った。高脂血症治療薬であるスタチン製剤は、強力なコレステロール低下作用と共にpleiotrophic effectと呼ばれるNF-kB抑制作用を有する。ラット脳動脈瘤モデルでスタチン製剤は、その強力なNF-kB抑制効果を通じ脳動脈瘤壁の慢性炎症性変化を抑制することにより脳動脈瘤形成を抑制し、さらに既存の脳動脈瘤に対してもスタチン製剤は優れた増大抑制効果と脳動脈瘤壁の変性抑制作用を示すことを報告した(Stroke2008;39(4):1276-1285、Neurosurgery2009;64(2):357-366)。近い将来、スタチン製剤など脳動脈瘤の内服による治療薬が登場する事が期待される。
オートファジー制御による肥満重症喘息に対する新規治療法の開発

1.肥満喘息モデルマウスの作成:野生型マウス(C57BL/6, 3-4週齢)を用いてハウスダスト(HDM)感作による喘息モデルマウスのプロトコールを確立した。その後に野生型マウス(C57BL/6, 3-4週齢)に普通食あるいは60%の高脂肪食(HFD)を16週負荷し肥満マウスを作成した。作成した肥満マウスを用いてHDM感作による喘息モデルマウスの作成した。当初予想したように肥満マウスでは著名な体重増加と内臓脂肪の蓄積を認めた。気管支肺胞洗浄(BAL)にと病理学的な炎症評価においても好中球炎症が惹起されていることを確認した。現在は免疫細胞が好中球炎症に関わる機序に関する解析を行っている。2.遺伝子改変マウスの入手と維持・繁殖: Atg5 KOおよびLC3-GFPマウスの供与を受け繁殖・維持を開始している。これらのマウスを用いて肥満喘息及び好中球炎症の機序に関する研究を継続していく方針である。27年度が最終年度であるため、記入しない。
基質による骨格筋ミトコンドリア生合成の新たな分子機序の解明と呼吸機能評価の確立

我々は基質(ポリフェノール)によってミトコンドリアの生合成が誘発されること、とりわけ、運動が引き起こす効果を増幅させることを発見した。この事象はポリフェノール依存的に活性化するシグナル経路の存在を推測させるものの、体系的な研究が進んでいない。本研究では、運動トレーニングやクルクミン投与によって生じる骨格筋のミトコンドリア生合成の分子機序とミトコンドリアの呼吸機能を明らかにすることを目的とした。本研究の結果、継続的な運動トレーニングはそれ自体がミトコンドリア生合成を促進する刺激ではあるが、クルクミン投与によっても運動とは別にミトコンドリア生合成を上昇させることが明らかになった。栄養基質(例:ポリフェノール)によってミトコンドリアの生合成が誘発されることや、その基質摂取と運動との併用が、本来、運動が引き起こすトレーニング効果を増幅させることがある。こうした事象は基質依存的に活性化するシグナルカスケードの存在を推測させるものの、基質によって賦活されるシグナル分子の同定や、増えたミトコンドリアの機能評価を含めた体系的な研究が進んでいない。平成27年度では、高い抗酸化作用を持つとされるポリフェノールであるクルクミン(CurL)を取り上げ、CurLがミトコンドリアの生合成を誘発させ、運動効果を相乗的に増幅する可能性があるかどうかについて検証した。CurLはDMSOに溶解し、腹腔内へ注入した。CurL投与群では投与期間を4週間とし、最終日の投与から2時間後に骨格筋や心筋、肝臓の各組織を摘出した。また、運動群では同期間4週間の水泳トレーニングを実施した。さらにCurLとeTRの併用群では、日々のeTRの2時間前に腹腔内へCurLを注入してeTRを実施した。分析の結果、CurL投与量の多寡に応じて骨格筋のミトコンドリアが増加することが認められた。また、運動を併用するとミトコンドリアのタンパク量が加算的に増加することも認められた。エネルギーセンサーでもあるAMPKのリン酸化状態もCurL投与量に依存的に亢進し、運動の併用でも加算的亢進を示した。さらにミトコンドリア生合成に関わるとされるSirt1量も同様の傾向を示した。これらの結果はCurLがミトコンドリア生合成に関わるとされるシグナル経路を賦活させることを強く示唆している。本年では、in vivoモデルにてポリフェノールによるミトコンドリア生合成への効果、ならびに運動の併用による加算的効果が確認できた。また、その背景にあるシグナル分子(タンパク質の量やリン酸化状態)を検証することができた。栄養基質(例:ポリフェノール)によってミトコンドリアの生合成が誘発されることや基質摂取と運動との併用が、本来、運動が引き起こすトレーニング効果を増幅させることがある。平成27年度の研究内容を継続しつつ、CurLによって賦活されるシグナル系の詳細について検証した。CurLはDMSOに溶解し、ラット腹腔内へ注入した(投与期間=4週間)。最終日の投与から2時間後に骨格筋や心筋、肝臓の各組織を摘出した。筋細胞内基質(NADHの酸化還元状態)や関連するタンパク質のリン酸化やアセチル化状態を分光光学的手法やウエスタンブロット法などによって検証した。細胞内の代謝性酸化還元比を表す[NDA+]/[NADH]はCurL投与によって上昇した。このことがSIRT1の発現量(核内)の上昇を引き起こしていると考えられる。また、CurL投与によってSirt1の下流にあるPGC-1aの脱アセチル化も生じていた。これらの結果はCurLがSirt1経路の活性化を通じてミトコンドリアの生合成を亢進させている可能性を示唆している。また、ミトコンドリアの生合成が誘発される背景として、CurLが骨格筋に対して直接的に作用しているのか否かを検証する必要がある。そこで、CurLを投与したラットの筋組織を用いて、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって摘出した骨格筋細胞質へのCurLの貯留量を分析した。解析の結果、筋サンプル内にCurLが検出できなかった。このことはCurLが細胞内へ吸収されにくいものであることを示唆するが、サンプルや解析条件を調整し、再分析する必要があると考えている。本年では概ね計画に沿ってin vivoモデルにてCurLによるミトコンドリア生合成に関する細胞内シグナル分子(代謝性酸化還元比やタンパク質発現量や活性化状態)を検証することができた。平成27-28年度の研究内容を継続しつつ、これまでの検証から得られたミトコンドリア、つまりクルクミン(CurL)によって増加したミトコンドリアの呼吸機能を評価した。ミトコンドリアの呼吸機能評価には、高感度ミトコンドリア呼吸測定機を用い、ラット骨格筋(腓腹筋)から単離したミトコンドリアを分析に供した。添加基質/阻害剤によって呼吸鎖複合体毎に機能評価したところ、CurLによって増加したミトコンドリアの呼吸活性は、対象群から得られたミトコンドリアのそれと同じであった。つまり、CurLによって増加したミトコンドリアには呼吸活性上の異常が無いこと、また、そうしたミトコンドリアがCurL投与を通じて増加することによって筋組織の呼吸機能や代謝機能が亢進していることが推測された。また、細胞内にCurLが取り込まれていないにも関わらずミトコンドリアの生合成を亢進している結果の背景を探ったところ、CurL投与によってcAMPが上昇していた。

cAMPの上昇はprotein kinase Aによって触媒されることから、CurLはprotein kinase Aの活性亢進を介してcAMPを増加させているもとの推察された。本研究では追加実験としてprotein kinase Aの阻害剤であるH89を投与することによってcAMPの上昇が抑制されたこと、言い換えるとCurLのcAMP上昇効果が抑制された結果を明らかにした。以上のような結果を含め、3カ年の成果を取りまとめ、成果報告を行う。我々は基質(ポリフェノール)によってミトコンドリアの生合成が誘発されること、とりわけ、運動が引き起こす効果を増幅させることを発見した。この事象はポリフェノール依存的に活性化するシグナル経路の存在を推測させるものの、体系的な研究が進んでいない。本研究では、運動トレーニングやクルクミン投与によって生じる骨格筋のミトコンドリア生合成の分子機序とミトコンドリアの呼吸機能を明らかにすることを目的とした。本研究の結果、継続的な運動トレーニングはそれ自体がミトコンドリア生合成を促進する刺激ではあるが、クルクミン投与によっても運動とは別にミトコンドリア生合成を上昇させることが明らかになった。平成27年度の研究内容を継続しつつ、CurLによって賦活されるシグナル系の詳細について検証を進める。そのためにも、筋細胞内基質(NADHの酸化還元状態)や関連するタンパク質のリン酸化やアセチル化状態を追加検証する。また、ミトコンドリアの生合成が誘発される背景として、CurLが骨格筋に対して直接的に作用しているのか否かを検証する。CurLはポリフェノールの芳香族環が2つの不飽和カルボニル基で連結された構造をとっているために電子吸引反応が高く、生体内では高い抗酸化活性を持つと考えられているが、難水溶性であるため、生体への吸収動態は不明な点が多い。そこで、CurLを投与したラットの筋組織を用いて、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分析を試みる。これらの分析を通じて、CurLの生体内動態、とりわけ筋組織への吸収について証拠を得て、細胞内に取り込まれるCurLが直接的にシグナル伝達系に影響を及ぼしているのか否かについて明らかにする。平成27-28年度の研究内容を継続しつつ、これまでの検証から得られたミトコンドリア、つまりCurLあるいは運動トレーニングによって増加したミトコンドリアの呼吸機能を評価する。ミトコンドリアの呼吸機能評価には、高感度ミトコンドリア呼吸測定機を用いる。細胞から単離したミトコンドリア、あるいは膜透過処理した筋細胞で検証する。まず、呼吸機能評価のための測定プロトコールの確立を図る。添加基質/阻害剤によって呼吸鎖複合体毎に機能評価する。評価系の確立後にCurL投与やeTRしたミトコンドリアを用いて呼吸機能評価を実施する。また、細胞内にCurLが取り込まれていなかったことを再検討しながら、CurLのような脂溶性基質が筋細胞のどこに作用することによってミトコンドリア生合成を亢進させているのかを明らかにする必要がある。
エピジェネティクス制御をターゲットとした脂肪性肝炎の病態進展抑制の検討

脂肪性肝炎の新規治療法を模索するため、脂肪性肝炎マウスの病態進展過程においてエピジェネティックな変化が果たす役割を、特に小胞体ストレスとの関連に着目して解析した。運動療法は肝組織内カルニチンプールを増加させ脂質代謝不全を改善させることによって、脂質制限食による脂肪性肝炎の改善効果を促進させる可能性を示した。また、小胞体ストレスの亢進が肝組織におけるエピジェネティックな変化を誘導し、肝線維化・肝発癌の進展過程に関与していることを見出した。そして、フェニル酪酸による抗小胞体ストレス療法が病態の改善に寄与することをvitro, vivoの系で示し、新規の治療ターゲットになり得ることを明らかにした。本年度は、脂肪性肝炎の病態の進展過程とエピジェネティックな変化を解析するため、脂肪性肝炎+肝発癌モデルのストレプトゾトシン+高脂肪食投与マウス(NASH-BL6N)を用いた研究を行った。NASH-BL6Nマウスは12週令で肝細胞の脂肪肝・肝細胞膨化・炎症を来たしてヒトの非アルコール性脂肪肝炎(NASH)に酷似した病理像を呈し、16週令で肝線維化、肝がんを発症する。NASH-Bl6Nマウスの肝組織から酸抽出した核蛋白に対してアセチル化およびメチル化ヒストン抗体を用いたウエスタンブロット法で解析したところ、12週令のNASH-Bl6Nマウスの肝組織にてヒストンH3の27番目のリジン残基(H3Lys27)アセチル化の亢進を認めた。また、肝組織の蛋白を用いた実験ではDNAメチル化に寄与するDMNT1の発現が亢進していた。同マウスの肝組織で小胞体ストレスマーカーのeIF2αのリン酸化およびGRP78の発現亢進も認められ、小胞体ストレスが病態進展に深く寄与している可能性が示された。そこで我々は、化学シャペロンのフェニル酪酸(PBA)の効果を検討した。NASH-BL6NにPBAを8週令より連日腹腔内投与したところ、12週令の時点でのeIF2αのリン酸化、GRP78の発現はいずれも有意に抑制され、肝脂肪化、炎症、線維化が軽減し、16週令の肝線維化、肝発癌も有意に抑制された。アセチル化H3Lys27はコントロールレベルにまで減少し、DMNT1の発現も有意に抑制された。このことから、NASH-Bl6Nマウスにおける肝発癌のプロセスには小胞体ストレスの亢進を介した病態進展とエピジェネティックな変化が関与しており、化学シャペロンによる小胞体ストレスの軽減はそれらを全て抑制し得ることが示された。これらの結果は、欧州肝臓病学会(EASL)第49回総会にて報告した。Vivoの実験系では当初の計画通りに肥満モデルマウスの雄性KK-Ayマウスを用いた実験を行ったが、通常食では12週齢の時点でも肝脂肪化が軽微であったため、よりヒトの脂肪肝に近い病態を再現するために高脂肪食摂取による負荷を与えることにした。それに合わせ、次年度の予定であった低脂肪食摂取+トレッドミル負荷モデルの作成を今年度に繰り上げた。8週齢のKK-Ayマウスに高脂肪食を4週間投与したところ、肝組織に著明な小滴性+大滴性の脂肪沈着が得られた。そこで、4週間の高脂肪食負荷後に低脂肪食に切り替えて食餌制限もしくはトレッドミル装置による運動負荷をさらに4週間与えた。その結果、食餌制限のみ、もしくは運動療法単独では肝脂肪化、体重、肝体重比、血清ALT値のいずれもが改善しなかった。一方、食餌制限と運動負荷を共に行った群では肝組織上の脂肪滴はほぼ消失し、顕著かつ有意な体重および肝体重比の低下が得られ、血清ALT値に関しても有意な改善が得られた。この結果から、ヒトの脂肪肝に対する食事運動療法の効果を見る上で極めて有効な疾患治療モデルと考えられた。現在、エピゲノムの変化に関する解析を行っている。Vitroの実験系に関しては、C57Bl6マウスよりコラゲナーゼ還流法にて肝細胞を単離して初代培養肝細胞の系を作成し、同濃度のオレイン酸(不飽和シス脂肪酸)、エライジン酸(不飽和トランス脂肪酸)、パルミチン酸(飽和脂肪酸)を加えて遊離脂肪酸の質の変化による肝細胞障害の相違について検討した。その結果、オレイン酸負荷では肝細胞死は軽微であったのに対し、エライジン酸およびパルミチン酸では有意な肝細胞死を惹起した。この結果は以前KKAyマウス+フルクトース負荷モデル(in vivo)で得られた結果と同様であり、脂肪酸の質による肝細胞障害の変化を見る上で有効なモデルであることが示された。本年度の成果:初代培養肝細胞にトランス脂肪酸を添加したin vitroの系の解析を進めた。

エライジン酸を添加して脂肪滴を形成させたマウス肝細胞では小胞体ストレスマーカーのeIF2αリン酸化およびGRP78の発現が亢進していることを発見し、化学シャペロンのフェニル酪酸(PBA)を培地に加えると、小胞体ストレスは抑制され、酸化ストレス刺激による細胞死が有意に減少した。また、肥満マウスKK-Ay+高脂肪食による、高度脂肪性肝炎モデルに対してもさらなる解析を行った。高度脂肪性肝炎マウスではSREBP1cおよびCPT1αが亢進して肝内カルニチン量が減少し、インスリン抵抗性の亢進、TNFαの増加、肝細胞アポトーシスが生じた。トレッドミル装置による運動負荷は単独でもSREBP1cを抑制したが、低脂肪食と併用することによって肝内カルニチン量を増加させ、低脂肪食によるインスリン抵抗性およびTNFα、肝細胞アポトーシスの減少効果をさらに促進した。研究期間全体の成果:ストレプトゾトシン前処理+高脂肪食摂取マウスの実験系では、脂肪性肝炎から肝癌発症に至る過程で小胞体ストレスの亢進を介してDMNT1の発現が誘導されてエピジェネティックな変化が生じており、PBAで小胞体ストレスを抑制することによりこれらの病態が抑制されることを明らかにした。また、脂肪酸を加えた初代培養肝細胞の系ではトランス脂肪酸の添加により小胞体ストレスが亢進し、2次的酸化ストレスによる肝細胞死が誘導されることを示した。また、KK-Ayマウスに高脂肪食を摂取させた系では食事運動療法による脂肪性肝炎の病態改善にカルニチン代謝の制御が深く関与している可能性を示した。これらの研究成果は本年度では欧州肝臓学会および国際アルコール医学生物学会で発表し、第50回日本肝臓学会総会の主題演題に採用された。現在は原著論文を作成し、英文誌に投稿中である。肝臓病学今回は、前年度まで未達であった核蛋白を用いたヒストンアセチル化・メチル化の解析を起動に乗せることができた。また、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)のモデルマウスについて前年度から実験モデルを変更し、脂肪性肝炎から線維化、肝癌に進展するストレプトゾトシン+高脂肪食摂取マウスを用いた。その結果、同モデルについて病態進展の経過を解析・評価し、エピジェネティクス解析の有効性について確認するだけでなく、化学シャペロンであるPBAが同モデルマウスの病態を軽減することを示すことができた。これらの結果から、化学シャペロンによる抗小胞体ストレス療法がNASHの病態進展、特に肝発癌に至る病態進展を抑制し得ることが示された。本年度はNASHの進展した病態を評価するために実験モデルマウスを当初の予定から変更し、病態の評価を行った。その結果、同モデルがNASHおよびNASH関連肝発癌の解析に有効なモデルであることを確認し、小胞体ストレスおよびエピジェネティクス解析のNASH病態への関与を解析するのに適したモデル動物であることを示すことができた。さらに、化学シャペロンによる病態の抑制効果を示すことができ、計画全体としては概ね順調に推移していると評価した。しかしながら、クロマチンIPによるエピジェネティクス解析にまでは至らなかった。また、エピジェネティクスな変化を直接抑制することによる影響の評価やvitroの系による検討もできておらず、次年度の課題とした。当初の予定では平成24年度に解析系の確立、平成25年度にモデル動物の作成を目指していたが、実際に実験を行って得られた結果から、モデル動物の作成を優先して行うように順序を変更した。
環日本海地域のグリンタフ下部層の比較層序・古植物と古地理学的意味

昭和62年度に引続き、日本海沿岸に発達するグリンタフ下部層の植物化石群と層序・古地理を調べた。とくに、中新世植物群の南北緯度差を具体的に知るために北海道天北炭田の植物群調査を重点的に行った。また62年度調査を補足するために、秋田県男鹿半島、福島県いわき市周辺の野外調査を加えた。主な研究成果は次のとおりである。1.天北炭田の調査により、樺太と北海道-本州の既知資料と比較するための材料を得ることができ、本州中部(能登半島)から東北地方、北海道西側、樺太西海岸の南北系列について植物群の組成変化を明らかにした。2.これらは、ほぼ現在の緯度的配置に対応するが、本州北端部で顕著な老化部分が認められることが分り、予察的報告を公表した。3.前期中新世前半の植物群は、日本海側のものが太平洋側のものに比べ温冷要素が一様に顕著となる。4.一方、前期中新世後半の植物群は大部分が沿岸性のもので、日本海側から太平洋側への変化が認められなくなる。これは日本海生成にかかる古地理変化を強く裏づける証拠と考えた。5.日本海沿岸部のグリンタフ生成期植物群の既知資料をデーターベースとして入力した。また、樺太の中新世植物および男鹿半島の台島植物群の分類学的検討をした。いずれも公表予定である。6.以上の成果をふまえ、グリンタフ生成期とその前後の時代(漸新世、前期中新世前半、前期中新世後半、後期中新世)の古地理図を作成した。日本海の沿岸に発達するグリンタフ下部層(中新世前期)に含まれる植物化石および共産化石を調べ,その層序学的位置づけと陸域を中心とした古地理を明らかにするため,秋田県男鹿半島,山陰,壱岐島の野外調査を行った.また,山形県西田川炭田のグリンタフ層産植物化石を検討した.主な成果は次のとうりである. 1.グリンタフ下部層の模式的発達地である男鹿半島において,阿仁合型フローラ(中新世前期の前半)を含む門前層に,コンプトニアを含む層準が発見され,より新期の台島型フローラ(中新世前期の後半)の両者が層序的に近接することおよび門前層の改訂が必要であることが分った.2.台島型フローラの産出層準に新旧2層準が確かめられた.3.男鹿半島におけるこれらの事実は,グリンタフ下部層の細分に新基準を提供するものと考えられる.4.中新世前期フローラにみられる南北緯度差は,山陰・壱岐島の調査により,当初予想したよりも顕著でない.5.樺太北海道本州中北部のフローラには,温暖系植物の含有率に明らかな南北差が認められる.6.山陰・壱岐島のフローラに温暖要素が顕徴でないことは,日本海の生成と関連した古地理的環境が影響しているものと考えられる.すなわち, 7.暖流の影響が予想よりも低い(山陰)か,より内陸側(壱岐島)という古地理が推定できる.以上の成果に加えて,隣接する朝鮮半島,沿海州,樺太の同時代フローラについては,既知資料を収集し,比較層序・古植物学的な検討を行っている.また,植物化石以外の古生物学的検討は各分担者によって進められている.昭和62年度に引続き、日本海沿岸に発達するグリンタフ下部層の植物化石群と層序・古地理を調べた。
分子生物学的手法を用いた内リンパ嚢におけるイオンチャンネルの同定

われわれの研究グループの最近の研究から、内リンパ嚢におけるナトリウム輸送が内リンパの恒常性維持に重要であることが明らかになりつつある。前年度の研究にて内リンパ嚢組織にNa-H exchanger(NHE)の発現がみられた。PCR法にてNHE1,NHE2,NHE3の発現が認められたが、in situ hybridization法では上皮細胞にNHE2のみの発現がみられた。両手法で発現が認められたNHE2は内リンパ嚢におけるナトリウム輸送にある役割を担っているものと考えられる。今年度はナトリウム輸送に重要な役割を持つアミロライド感受性上皮性ナトリウムチャンネルについて、PCR、in situ hybridizationを用いて、その同定を行った。実験動物はラットを用いた。PCR primerはラットアミロライド感受性上皮性ナトリウムチャンネルαサブユニットの公表されているcDNA sequenceに基づいて作成した。アミロライド感受性上皮性ナトリウムチャンネルならびにNHEにおいてPCR法とin situ hybridization法による差異はその検出の感度の差によるものなのか、あるいはその他の要因が関与しているのかは今後検討の必要がある。これらの点をもっと明らかにしてから論文として発表したいと考えている。内リンパ嚢内リンパは蝸牛、前庭・半規管の内リンパとは異なり、ナトリウム濃度がカリウム濃度より高いため、内リンパ嚢内リンパの恒常性維持にナトリウム輸送が重要であると考えられている。Na-H exchanger (NHE)は細胞内pHの調節の他にナトリウム輸送に関与していることが知られている。NHEには4つのsubtypeがあり、subtypeによりその作用が異なる。NHE1は細胞内pHと細胞体積の調節、NHE2,NHE3,NHE4は上皮細胞におけるナトリウム輸送に関与している。内リンパ嚢におけるNHEのsubtypeを分子生物学的手法を用いて同定した。成熟ラット(Wister strain, female)を使用した。PCR法、In situ hybridizationを用いて内リンパ嚢におけるNHEのsubtypeの発現とその局在を調べた。内リンパ嚢ではPCR法にてNHE1,NHE2,NHE3の発現が認められた。In situ hybridizationでは内リンパ嚢上皮細胞にNHE2のみ発現が認められた。NHE2は腎臓、胃、腸にて上皮細胞におけるナトリウム輸送に関与していることが知られている。内リンパ嚢上皮細胞におけるNHE2の存在はNHEが内リンパ嚢におけるナトリウム輸送に重要な役割を演じていることを示唆しているものと考えられる。今後、内リンパ嚢においてナトリウム輸送に関与しているイオンチャンネルやイオントランスポーターなどの発現の有無を分子生物学的手法を用いて調べていく予定である。
人間監視制御環境におけるユーザインタフェースに関する研究

本研究は、人間の得意とする柔軟性を、変化に富む生産工程におけるリアルタイム性の高い管理や制御に生かすための、人間オペレータと機械との間の相互作用を円滑に行うためのユーザインタフェース設計の指針を見いだすことであり、本年度は、まず、対象とする生産工程モデルを設定した。本研究では、1人の人間オペレータによって生産スケジュール管理やりアルタイムな人間監視制御が可能である範囲をモデルとして設定した。対象となるモデルの選定にあたっては、工場への聞き取り調査や意見交換を活発に行い、実状に即したデータを収集した。次に、シミュレーション実験で行うため、そのためのシミュレーションシステムを設計し開発した。シミュレーションシステムは大きく分けて、実際の生産工程をコンピュータ内部で模擬的に行う生産工程シミュレータ、未来予測や人間オペレータの意志決定を支援するためのオンラインシミュレータ、人間オペレータが実際に生産スケジュールを管理したり、人間監視制御を行うためのユーザインタフェースといった3つの機能から構成される。ユーザインタフェースには、円滑なマン・マシンインタラクションを実現するためにグラフィカルユーザインタフェース(GUI)を用いた。本研究では、これらの機能をネットワークに接続されたパーソナルコンピュータ上で機能を分散させて実現させた。また、これらを実現させるための付加的な技術として、生産工程における情報システムにクライアント・サーバシステムを応用したり、WWWシステムを用いたWebベース型の情報ネットワークシステムを導入した。そして、人間と機械の間にネットワークを介した、マン・ネット・マシンインタフェースの概念を提唱した。本研究では、1人の人間オペレータによって生産スケジュール管理やリアルタイムな人間監視制御が可能である範囲をモデルとして設定した。