hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽系外惑星大気特性の解明を目指した新しい高分散分光器の開発

将来の地球型惑星の高分散分光観測による大気成分の詳細観測のためには、分光器の透過率を現在の数倍以上に高めることとある程度の空間分解能が必要である。本研究では天文応用が限られていたフーリエ分光法を用いてこれらの実現を目指した。フーリエ分光を行う階段状の高精度鏡を製作し、可視光で波長分解能最大30000を実現する段数30段のアルミ階段鏡の製作に成功した。また波長分解能100000を目指した200段ミラーの設計も行った。さらに、明るい恒星光を除去するコロナグラフとフーリエ分光器を組み合わせた室内実証実験も行った。これらの成果は、将来の高コントラスト分光観測の実現に向けた重要な一歩である。本研究では、高い波長分解能・高効率・空間分解能を合わせ持つ新しい分光器の実証試験を行うことを目標としている。高波長分解能を実現するために必要な光路長スキャンを、従来のフーリエ分光器のように動的に変化させるのではなく、階段状のミラーを用いることで実現する。これにより可動部がなく、極めてコンパクトな分光器となる。本年度は、階段ミラー製作に先立ち、まずは波長分解能約10000の実現に必要なミラーの段数・段の深さ、検出器サイズなどのパラメーター検討を行い、解を見出すことができた。また階段ミラー製作は、アルミ部材の超精密切削加工より製作を行うが、そのためのミラー全体のサイズ・段数・面精度・面荒さなどを踏まえた製作の実現性検討を、機械加工専門家と共に行い、まずは10段程度のミラー製作の目途を立てた。また、高波長分解能に加えて空間分解能を持たせるためには、異なる位置の光源からの光の干渉縞を分離する必要があるが、これが可能であるか検討するために数値シミュレーションを行い、いくつか技術的な問題・制限はあるものの、基本的には分離可能であることを確認した。平成27年度は、プロトタイプとして階段ミラー製作を行い、性能に問題がないことを確認することが目標の一つであったが、ミラーの設計・干渉縞生成シミュレーションの確認に時間を要したため、ミラー製作まではできなかった。また、空間分解能を持たせるためのプリズムを用いた実験についても、干渉縞から空間情報を引き出すという点の確認に時間を要したため、実験光学系を組む所までは到達できなかった。本研究では、太陽系外惑星大気の詳細なキャラクタリゼーションを目指した、高効率かつコンパクトな新しい高分散分光器の実証実験を目指した。従来の回折格子型、あるいはフーリエ分光器では得られない、高い波長分解能と高効率を実現するために、静的な可動部のないフーリエ分光器を用いる。高い波長分解能を得るためには、フーリエ分光では大きな光路長の変化が必要であるが、本研究では、可動部を持たない特殊な階段状のミラーを用いることでこれを実現する。階段ミラー製作に必要なパラメーター検討により、可視光(633nm)で波長分解能最大30000を実現するには、階段の段数30段、階段高さ204um、大きさ約10mmx10mmという最適解を得ることができた。また鏡の基盤素材について検討を行い、ガラス製とアルミ切削鏡の2つを検討した結果、ガラス製の場合は階段の幅や深さが非常に小さいことにより製作が難しく、一体加工が可能なアルミ切削鏡が良いとの結論を得た。階段ミラーの製作の結果、階段深さ、幅についてはほぼ仕様を満たすミラーの製作に成功した。一方で、予測されていたことではあるが、面粗さについては16 nm Ra程度と、ガラス鏡に比べるとかなり大きいことがわかった。メッキや研磨加工を施すことにより、面粗さは少し改善する可能性がある。また鏡面の一部に筋状のパターンが見られるが、面粗さと共に分光測定への影響を見積もることは今後の課題である。平成28年度は、1)超精密加工機によるアルミ切削ミラーの試作により、高分散分光を実現する上での最重要パーツの実証試験を行う。まずは製作が比較的容易な段数10段程度のミラー試作に続き、100段程度の階段ミラーの製作を行い、波長分解能50000以上が実現可能なミラーを実現する。2)空間分解能を持たせるためのプリズムを用いた実験光学系を構築し、得られた干渉縞から2つの人工光源を分離するための実証実験を行う。この時の波長分解能は10000程度とする。3)空間分解能を持たせるためのプリズム、望遠鏡焦点面に設置する光ファイバーアレイ、100段程度の階段ミラーを組み合わせ、波長分解能50000以上かつ、空間情報を得ることができる光学系を構築し、人工光源においてその性能と特性を詳しく調べる。波長分解能と視線速度測定精度の限界を明らかにする。太陽系外惑星

平成27年度は、超精密加工機によるアルミ切削ミラー製作を予定していが、事前検討の結果、高波長分解能を実現するために必要なミラーのパラメーターと、ミラー製作方法についての技術的な検討に時間を要したため、実際の製作はできなかった。またこれに伴い、空間分解能を持たせる光学系構築するための光学素子・光学系の設計に時間を要したため、光学系の構築に遅れが生じた。平成28年度は、より詳細な干渉縞の数値シミュレーションと、アルミ切削ミラーのプロトタイプ製作を早急に行い、まずは10段程度の階段ミラーの実証を行う。また空間分解能を付与するための光学系構築を行い、高波長分解能かつ空間分解能を持つ、新しいシステムの実証を行う。これらの階段ミラーを用いた波長分解能約10000の実証が完了次第、約100段の階段ミラー製作を行い、波長分解能50000以上かつ、空間分解能を持つ光学系構築を行い、性能実証試験を行う。
地球物理的手法による地下空間地層環境モニターに関する研究

本研究の目的は,高精度弾性波測定システムの導入による地下空間地層環境モニタリングシステムの開発,および既存の観測系の結果を総合し,地下空間内部および外部の環境を支配するメカニズムを地球物理的手法の観点から検討することである.一般に,地殻変動観測等で要求される微小な変化をとらえるために気象変動等の外的擾乱の小さな地下観測壕が用いられる.その結果,計測される変化量も僅かとなり複数の物理量の比較観測を実施してもモデルの絞込みが困難なことが多い.本研究のテストサイトに選定したアルプスの観測壕は気象変動による擾乱がおさえられているだけでなく,隣接するダム湖の水位の年周変動が60mに達するので,ショートタームで変動する僅かな量のモデリングの絞込みにロングタームで変化する大きな外力変化が利用できるという特徴を持つている.ただし冬のほぼ半年間,降雪のためアクセス不能となること,オンライン化も困難であり,しかも観測壕内では12VDCが最大利用可能電圧であるという問題点があった.本研究では12VDCで稼動し半年間メンテナンスフリーで動作可能な高精度弾性波速度測定システムを設計し,研究計画二年目に現地に設置し連続観測を開始した.2006年4月に雪上車で到達したフランスの共同研究者が比較的長時間観測小屋のドアをあけたためパーソナルコンピュータが結露し稼動を停止するまで,1年半にわたり無人で動きつづけた.えられた弾性波到達時間の経時変化はダム湖の水位変動と調和的であり,外力から推定された弾性波速度の応力感度係数は,岩手県釜石で類似の試験によりえられた結果と調和的であった.本研究の目的は,高精度弾性波測定システムの導入による地下空間地層環境モニタリングシステムの開発,および既存の観測系の結果を総合し,地下空間内部および外部の環境を支配するメカニズムを地球物理的手法の観点から検討することである.一般に,地殻変動観測等で要求される微小な変化をとらえるために気象変動等の外的擾乱の小さな地下観測壕が用いられる.その結果,計測される変化量も僅かとなり複数の物理量の比較観測を実施してもモデルの絞込みが困難なことが多い.本研究のテストサイトに選定したアルプスの観測壕は気象変動による擾乱がおさえられているだけでなく,隣接するダム湖の水位の年周変動が60mに達するので,ショートタームで変動する僅かな量のモデリングの絞込みにロングタームで変化する大きな外力変化が利用できるという特徴を持つている.ただし冬のほぼ半年間,降雪のためアクセス不能となること,オンライン化も困難であり,しかも観測壕内では12VDCが最大利用可能電圧であるという問題点があった.本研究では12VDCで稼動し半年間メンテナンスフリーで動作可能な高精度弾性波速度測定システムを設計し,研究計画二年目に現地に設置し連続観測を開始した.2006年4月に雪上車で到達したフランスの共同研究者が比較的長時間観測小屋のドアをあけたためパーソナルコンピュータが結露し稼動を停止するまで,1年半にわたり無人で動きつづけた.えられた弾性波到達時間の経時変化はダム湖の水位変動と調和的であり,外力から推定された弾性波速度の応力感度係数は,岩手県釜石で類似の試験によりえられた結果と調和的であった.本研究の目的は、高精度弾性波測定システムの導入による地下空間環境モニタリングシステムの開発,および既存の観測系の結果を総合し,地下空間内部および外部の環境を支配するメカニズム,すなわち物質および熱の地下空間内外の移動メカニズム,微小応力変化ときれつのネットワーク挙動,および地下水の移動や熱の移動メカニズムを地球物理的手法の観点から検討することである.一般に,微小な変化をとらえるために,地下観測壕のような気象変動等の外的擾乱の小さな場所が選択される.その結果,計測される変化量も僅かとなり,複数の物理量の比較観測を実施しても複数のモデルの絞込みが困難なことが多い.本研究のテストサイトに選定したIPGPが観測を実施しているアルプスの観測壕は,気象変動等の擾乱が抑えられているだけでなく,60mに達する水位の年周変動があるダム湖の近くに存在するので,ショートタームで変動する僅かな変化量にもとづくモデリングの絞込みにロングタームで変化する既知の大きな外力が利用可能という特徴をもっている.申請書の提出と同時期に,現地調査を実施したところ,高精度弾性波計測システム導入にあたり,二つの重大な問題点が明らかとなった.それはDC12V以上の電源配線が許可されないこと,および冬期間,ほぼ半年にわたってアクセス不能であり,電話回線等によるメンテナンスもほぼ不可能という点である.前者の制約により,かなり特殊な機器仕様が必要となり,後者の制約により,メンテナンスフリーのシステム構築が不可欠であることがわかった.そこで計画調書作成にあたり,初年度は,このような特殊仕様の機器開発とメンテナンスフリーシステムの構築に集中することとした.今年度構築したシステムは,来年度夏に現地に設置し,比較観測を開始する.本研究の目的は,高精度弾性波測定システムの導入による,地下空間地層環境モニタリングシステムの開発,および既存の観測系の結果を総合し,地下空間内部および外部の環境を支配するメカニズム,すなわち物質および熱の地下空間内外の移動メカニズム,微小応力変化ときれつのネットワーク挙動,および地下水の移動や熱の移動メカニズムを地球物理的手法の観点から検討することである.一般に,微小な変化をとらえるために,地下観測壕のような気象変動等の外的擾乱の小さな場所が選択される.その結果,計測される変化量も僅かとなり,複数の物理量の比較観測を実施しても複数のモデルの絞込みが困難なことが多い.

本研究のテストサイトに選定したパリ地球物理研究所が観測を実施しているアルプスの観測壕は,気象変動による擾乱がおさえられているだけでなく,隣接するダム湖の水位の年周変動が60mに達するので,ショートタームで変動する僅かな変化量のモデリングの絞込みにロングタームで変化する大きな外力変化が利用できるという特徴を持っている.システム導入にあたり,DC12V以上の壕内配線が許されないこと,および降雪により冬期間,ほぼ半年にわたってアクセス不能となることがわかった.そこで地震研究所において慎重にテストした後,今年度7月に発振系および受信系の導波棒を岩盤に固定し,10月に観測機器を設置,連続観測を開始した.実験サイトには電話回線があるが,通信速度の制限のためオフライン設計である.幸い,フランスの共同研究者が設置している監視カメラを利用することができたので,動作確認のみが可能である.本報告書を書いている現在,無事,システムは稼動しているので,雪解けを待って,データ回収する予定である.本研究の目的は,高精度弾性波測定システムの導入による地下空間地層環境モニタリングシステムの開発,および既存の観測系の結果を総合し,地下空間内部および外部の環境を支配するメカニズムを地球物理的手法の観点から検討することである.一般に,地殻変動観測等で要求される微小な変化をとらえるために気象変動等の外的擾乱の小さな地下観測壕が用いられる.その結果,計測される変化量も僅かとなり複数の物理量の比較観測を実施してもモデルの絞込みが困難なことが多い.本研究のテストサイトに選定したアルプスの観測壕は気象変動による擾乱がおさえられているだけでなく,隣接するダム湖の水位の年周変動が60mに達するので,ショートタームで変動する僅かな量のモデリングの絞込みにロングタームで変化する大きな外力変化が利用できるという特徴を持っている.ただし冬のほぼ半年間,降雪のためアクセス不能となること,オンライン化も困難であり,しかも観測壕内では12VDCが最大利用可能電圧であるという問題点があった.本研究では12VDCで稼動し半年間メンテナンスフリーで動作可能な高精度弾性波速度測定システムを設計し,研究計画二年目に現地に設置し連続観測を開始した.昨年10月に回収したデータにもとづく解析によると弾性波到達時間の経時変化はダム湖の水位変動と調和的であり,計画当初の予想どおりである.今冬のフランスのアルプス地方は異常な降雪量のため,今後もしばらくデータ回収不能であるが,雪解けを待ってさらに蓄積されたデータを回収するとともに,フランスの共同研究者が実施している観測・解析結果を総合し,成果報告書を作成する予定である.
新規ＰＡＩ－１阻害剤による骨代謝改善/骨壊死発症予防の実現

本研究ではマウスを用いた骨粗鬆症モデルを作成し、PAI-1阻害剤を投与することにより、骨粗鬆症、大腿骨頭壊死の治療、予防効果を検証することを目的とした。生後8週の雌C57BL6/Jマウス30匹を、Sham手術+溶媒投与群(S+V)、卵巣摘出+溶媒投与群(OVX+V)、卵巣摘出+PAI-1阻害剤投与群(OVX+P)に分けた(n=10)。手術直後からPAI-1阻害剤浮遊液、あるいは溶媒をゾンデにて経口投与した。術後2週で採尿しCTX-1濃度をELISAで計測した。術後6週で屠殺し、大腿骨をmicroCT,脛骨と腰椎を非脱灰組織解析にて解析した。骨髄細胞をFACSにより解析した。大腿骨、脛骨、腰椎においてすべて、OVX+V群では有意に骨量が低下したが、OVX+P群では回復した。術後2週の尿中CTX-1濃度は、OVX+V群、OVX+Pにて共に増加し、両者間に有意差はなかった。骨形態計測の結果、骨形成の指標はSham+V群と比較してOVX+V群にて増加していたが、OVX+P群では更に増加していた。FACS解析の結果、骨髄中のSca-1およびCD140a陽性の間葉系幹細胞がPAI-1阻害剤により増加していた。PAI-1阻害剤はマウス卵巣摘出モデルにおいて骨形成を刺激することにより骨量を回復させた。すでにヒトでの安全性は確認されており、骨粗鬆症の治療薬として有力な候補となりうる。卵巣摘出マウスに対してPAI-1阻害剤を投与し、骨量維持効果を証明することができた。骨髄除去モデルに対しても、骨量の回復を促進する効果が認められた。・マウス糖尿病骨粗鬆症モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証・マウスステロイド性骨粗鬆症モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証・ラットステロイド誘発性骨壊死モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証骨粗鬆症は、ロコモティブシンドロームの原因疾患として克服すべき疾患に挙げられるが加齢と骨代謝の分子メカニズムは十分に解明されていない。PAI-1欠損マウスは卵巣摘出による閉経後骨粗鬆症モデルでは骨量低下に抵抗性である。つまり閉経後骨粗鬆症にはPAI-1増加が重要であることが明らかとされた(Daci, E.ら2000)。連携研究者の宮田らは、PAI-1分子の新たな役割とその阻害薬の臨床応用を探索するため、低分子経口阻害薬を開発している。そのひとつであるTM5275は、対照薬とした臨床で抗血栓薬として最も使用されているclopidogrelと同等以上の確実な抗血栓作用を示し、なおかつ対照薬とは異なり出血時間を延長しないという長所を持ち、現在も低分子化合物の構造最適化が進められている。本研究ではマウスを用いた骨粗鬆症モデル、ラットを用いた大腿骨頭壊死モデルを作成し、PAI-1阻害剤を投与することにより、骨粗鬆症、大腿骨頭壊死の治療、予防効果を検証する。本年度は以下計画を立てた。【閉経後骨粗鬆症モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証】C57BL6Jマウスに卵巣摘出術、あるいはsham手術を施行する。術後にPAI-1阻害剤を生理食塩水に混濁させ、毎日ゾンデによって経口投与する。屠殺後に骨形態計測を行う。【マウス骨髄除去モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証】骨改変に対する影響を検証するために、骨髄除去後の骨髄骨梁再生を定量する骨髄除去モデルをマウスに適用し骨髄再生経過を解析する。閉経後骨粗鬆症モデルにPAI-1阻害剤を経口投与したところ、骨形成促進、骨吸収抑制の効果によって、骨量減少が抑制された。また、骨髄除去モデルでもPAI-1阻害剤投与により、溶媒投与群と比較して旺盛な海面骨再生が観察された。これらの成果はFEBS open bio誌に掲載された。骨粗鬆症モデルである卵巣摘出モデル、および骨髄除去モデルにおいて、PAI-1阻害剤が骨代謝に促進的な効果を持つことが明らかとなった。結果は仮説どおりであり、また、国際誌にも掲載された。術後2週の尿中CTX-

1濃度は、OVX+V群、OVX+Pにて共に増加し、両者間に有意差はなかった。骨形態計測の結果、骨形成の指標はSham+V群と比較してOVX+V群にて増加していたが、OVX+P群では更に増加していた。FACS解析の結果、骨髄中のSca-1およびCD140a陽性の間葉系幹細胞がPAI-1阻害剤により増加していた。PAI-1阻害剤はマウス卵巣摘出モデルにおいて骨形成を刺激することにより骨量を回復させた。すでにヒトでの安全性は確認されており、骨粗鬆症の治療薬として有力な候補となりうる。卵巣摘出マウスに対してPAI-1阻害剤を投与し、骨量維持効果を証明することができた。骨髄除去モデルに対しても、骨量の回復を促進する効果が認められた。平成30年度の研究実施計画。【マウス糖尿病モデルにおける骨量減少に対するPAI-1阻害剤投与効果の検証】C57BL6Jマウスにstreptozotocin (STZ)を投与することにより糖尿病性骨粗鬆症モデルを作成することができる。このモデルにSTZを投与し、非脱灰標本によって骨形態計測を行う。上記のマウスから骨標本を作製しAGEの発現を免疫組織学的に評価する。大腿骨に対して3点曲げ試験を行い骨強度を評価する。本年度はすでに採取したサンプルに対する評価、解析を中心に行う。【マウスステロイド骨粗鬆症モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証】C57BL6Jマウスステロイド性骨粗鬆症モデルを作成する。PAI-1阻害剤を経口投与し、ステロイド投与開始後4週で屠殺、骨形態計測を行う。三点曲げ試験により力学的評価を行う。平成31年度の研究実施計画【ラットステロイド誘発性骨壊死モデルの確立とPAI-1阻害剤投与効果の検証】参考文献(2009 OkazakiらRheumatology)に基づき雄WisterラットにLPSとメチルプレドニゾロンを同時に投与して大腿骨頭壊死を誘導する。同時にPAI-1阻害剤を経口投与し、大腿骨頭壊死発生率に対する投与効果を組織学的に検証する。【マウス間葉系幹細胞増殖に対するPAI-1阻害剤投与効果の検証】宮田らはPAI-1阻害薬が骨髄ニッチから造血幹細胞を離脱させ、造血細胞へと分化させることを発見した。本研究では間葉系幹細胞に対するPAI-1阻害剤の投与効果を検証する。各種骨粗鬆症モデルにおいて、末梢血、骨髄細胞を採取し、フローサイトメトリーにより間葉系幹細胞の分布を解析する。PAI-1の標的が骨芽細胞であることから、骨芽細胞の供給源である間葉系幹細胞の増殖が刺激されている可能性が考えられる。・マウス糖尿病骨粗鬆症モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証・マウスステロイド性骨粗鬆症モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証・ラットステロイド誘発性骨壊死モデルに対するPAI-1阻害剤投与効果の検証試験進行の関係上、必要とする試薬と請求額に若干の相違があり、端数が生じたが、次年度使用額は平成30年度に適性に使用する。次年度使用額は小額で端数である。消耗品購入に充当する。
構造不均質がコントロールする地震の動的破壊機構：XBIEM高度化による理論解析

地震発生に伴う物理現象の数理モデルにおいて,グリーン関数の空間2階微分の評価がしばしば必要となる.弾性変形場の歪み・応力・密度摂動との相互作用を考える問題においては,変位場の空間勾配を評価し,その際に非積分関数に空間2階微分が現れるからである.断層面上で応力と滑り速度の間に成り立つ境界積分方程式を用いた動的破壊問題の定式化はその典型である.近年,地震の即時検知の高度化の可能性として,地震発生に伴い光速で伝わる重力場・電磁場摂動の検出が提案されている.弾性波速度で広がっていく応力や密度の摂動は,ピエゾ電気・磁気や重力変化を引き起こす.このようなモデルにおいてもグリーン関数の2階微分の評価が必要になる.地震学的モデリング研究において,空間2階微分の評価には全無限グリーン関数(全無限均質等方弾性媒質中における動弾性グリーン関数の解析解)が用いられてきた.これらの研究では,震源をダブルカップル点震源とし,関連する物理量(電磁場摂動研究の場合は応力,重力場摂動研究の場合は密度摂動)に対してグリーン関数空間2階微分を含む表現を導出している.全無限グリーン関数に対してその2階微分の導出は,特段の難しさはないものの高次テンソルのため大変煩雑である.任意の力源に対して関連する物理量が全て統一的に記された公式として利用できれば便利である.本年度は,全無限グリーン関数の2階微分,およびこれを用いたモーメントテンソルで記述される点震源が引き起こす歪み・応力・密度摂動場の表現を導き公式として記す.次に,近年注目を集める地震の即時重力変化検出の研究について紹介し,弾性体中のダブルカップル震源が引き起こす重力摂動の理論モデル波形が,この公式により簡便に,任意の震源に拡張されることを示す.また,公式の応用例として,地震により4象限型に動的に再分配される質量をマグニチュードの関数として導き概算を示す.【媒質不均質を取り扱う地震破壊理論研究】地震破壊の理論的研究は、解析の数学的困難さから、その枠組みが均質媒質中に限られてきた。媒質不均質を取り扱う地震破壊理論研究を立ち上げ、その実行のための数値計算手法の開発を拡張境界積分方程式法の定式化を用いて行う。【2次元の面外・面内変形における全てのXBIEM核関数の導出】2次元の面外・面内変形において、時空間4半象限で単位トラクション入力に対する媒質内部の変位及び応力の応答関数(XBIEM核関数)を導出する。核関数を系統的に導出にするための基本となる応答関数として、時空間4半象限の単位トラクションレート入力に対する変位応答関数を考える。この基本応答関数において、2重積分は解析的に評価でき結果は初等関数で表される。本年度、破壊解析に必要となる全てのXBIEM核関数(及び、従来のBIEM核関数)が、この基本関数の微分操作のみにより導出できることを示した。これにより、既往の面外核関数に加えて、面内各関数の解析表現式を完全に得られることになる。Hirano and Yamashita (2015)は、二層媒質中の面外変形に対する弾性波応答(グリーン関数)を考え、媒質境界を横切る動的破壊問題(破壊速度が運動学的に与えられる)に取り組んだ。彼らの解析解と我々のXBIEM核関数を用いた数値解との比較はよい一致を示している。・2次元の面外・面内変形において、時空間4半象限で単位トラクション入力に対する媒質内部の変位及び応力の応答関数(XBIEM核関数)を導出することができた。【媒質不均質を取り扱う地震破壊理論研究】地震破壊の理論的研究は、解析の数学的困難さから、その枠組みが均質媒質中に限られてきた。【2D-XBIEM数値計算コードの実装および媒質効果のデモ】本研究で導かれた2次元問題におけるXBIEM核関数(単位トラクション入力に対する媒質内部の変位及び応力の応答関数)を用いて、媒質境界破壊の取り扱いに必要となる陰的時刻更新スキームを考案し、数値計算コードの実装を行った。直接対応する解析的ベンチマークは存在しないため、解析的ではあるが運動学的な界面破壊の既往研究の解を用いて陰的スキームの検証を行った。両者は良い一致を示し計算コードの有効性が確認できた。こうして作成した数値計算コードを用いて、二層媒質において面外直線形上亀裂が界面と交差する動的破壊問題を解析した。媒質コントラストの比、および界面に対する垂直圧縮応力、水平圧縮応力の比の二つをパラメタに取り、両者を系統的に変化させて媒質効果を抽出する。界面において動的破壊が進展する/停止する二つの現象に分岐し、分岐線はパラメタ平面上においてほぼ直線で表現された。この解釈のために、弾性波動論における媒質境界における平面波の反射と屈折から期待される亀裂先端のクーロン応力の増分の理論式を導出した。分岐線をフィットさせた所、理論式において応力増分が一定値の場合とほぼ一致することが示された。このことはすなわち、界面破壊の進展と停止を支配するのは、界面において動的に生成される応力場の効果であることを定量的に示している。

地震発生に伴う物理現象の数理モデルにおいて,グリーン関数の空間2階微分の評価がしばしば必要となる.弾性変形場の歪み・応力・密度摂動との相互作用を考える問題においては,変位場の空間勾配を評価し,その際に非積分関数に空間2階微分が現れるからである.断層面上で応力と滑り速度の間に成り立つ境界積分方程式を用いた動的破壊問題の定式化はその典型である.近年,地震の即時検知の高度化の可能性として,地震発生に伴い光速で伝わる重力場・電磁場摂動の検出が提案されている.弾性波速度で広がっていく応力や密度の摂動は,ピエゾ電気・磁気や重力変化を引き起こす.このようなモデルにおいてもグリーン関数の2階微分の評価が必要になる.地震学的モデリング研究において,空間2階微分の評価には全無限グリーン関数(全無限均質等方弾性媒質中における動弾性グリーン関数の解析解)が用いられてきた.これらの研究では,震源をダブルカップル点震源とし,関連する物理量(電磁場摂動研究の場合は応力,重力場摂動研究の場合は密度摂動)に対してグリーン関数空間2階微分を含む表現を導出している.全無限グリーン関数に対してその2階微分の導出は,特段の難しさはないものの高次テンソルのため大変煩雑である.任意の力源に対して関連する物理量が全て統一的に記された公式として利用できれば便利である.本年度は,全無限グリーン関数の2階微分,およびこれを用いたモーメントテンソルで記述される点震源が引き起こす歪み・応力・密度摂動場の表現を導き公式として記す.次に,近年注目を集める地震の即時重力変化検出の研究について紹介し,弾性体中のダブルカップル震源が引き起こす重力摂動の理論モデル波形が,この公式により簡便に,任意の震源に拡張されることを示す.また,公式の応用例として,地震により4象限型に動的に再分配される質量をマグニチュードの関数として導き概算を示す.引き続き拡張積分方程式法の開発を進める。今後は、3次元問題に適用するための三角要素上の単位トラクション入力に対する応答関数の導出を、2次元問題の場合と同様に、従来の既存研究を含む統一的な形式を用いて行う。今後の研究の推進は二つの方向性が考え得る。一つは、3次元問題への展開である。この場合、幾何学的に複雑な断層破壊の表現に必要となる三角要素上の単位トラクション入力に対する応力各関数を導く。もう一つは、2次元問題において媒質境界を含む現実的な構造不均質に対してシミュレーションを行い、地震発生における構造不均質の効果を抽出する。現在投稿中の英語論文の審査が年度内に終わらなかったので出版費用を次年度にもちこす。【受賞】木村将也(修士課程2年)修士論文「地震の即時重力変化検出の研究」2017年度東京大学理学系研究科奨励賞、2018年3月22日論文が受理下の後に出版経費の支払いに使用する。本研究の研究成果が2016年度日本地震学会学生賞優秀発表賞を受賞した。日下部哲也東京大学大学院理学系研究科(博士課程3年)「2次元動的破壊問題で必要となるXBIEM核関数の全導出」木村将也東京大学大学院理学系研究科(修士課程1年)「重力で地震発生を捉える(3) 重力変化と重力勾配変化の理論記象のモーメントテンソル表現ー」
ヒトにおける複製後修復機構とその破綻に伴う病態

複製後修復はDNA修復と共に種々のDNA損傷に対処し、ゲノム維持機構の重要な一翼を担う。DNA修復が損傷そのものを取り除いてゲノムを元の状態に回復するのに対し、複製後修復では損傷そのものは残した状態でDNA複製を完了させることを一義的な目的としており、両者の協調的関係がゲノム維持に重要である。RAD18遺伝子は出芽酵母の放射線感受性変異株より分離されたもので、複製後修復機構で中心的な役割を果たしていることが酵母の遺伝学より推定されていたが、その機能の実体については最近まで不明であった。我々は高等生物におけるRAD18の役割を解明するため、データベースを利用してヒト・マウスのRAD18遺伝子を単離した(hRAD18、mRAD18)。次に遺伝子破壊法によりRAD18ノックアウトマウスES細胞及びRAD18ノクアウトマウスを作製し、更にRAD18ノックアウトマウスよりRAD18欠損細胞株を樹立した。これらの材料を用いて、細胞レベル及び個体レベルでのRAD18の機能解析を試み、以下の新知見を得た。損傷乗り越え合成においてRad18蛋白はpolηと結合し、polηを複製停止部へ誘導するが、この誘導にRad18のDNA構造特異的な結合能が関与し、これにはRad18のもつSAPモチーフが重要である。RAD18欠損雄マウスでは、生後2ヶ月頃から不妊症となり、10ヶ月頃には精子形成が消失する。これは精細管内の精原細胞が何らかの異常で死滅することによる。RAD18欠損マウスはX線照射に感受性を示す。RAD18欠損細胞株でも弱いX線感受性を示し、これは細胞周期上G1期に特異的な現象である可能性が高い。Rothmund-Thomson症候群(RTS)は、光線過敏、不妊症を主徴とし、RAD18欠損マウスと類似した臨床所見をもつ遺伝性疾患である。RTSと診断された3症例につき、我々の開発した初代培養細胞を用いるDNA損傷後のPCNAのモノユビキチン化を指標とする、複製後修復異常の有無をみたが、これまでのところ異常は検出されなかった。Rad18タン白の機能を調べる目的から常法に従って、RAD18ノックアウトマウスES細胞を作製した。アルカリ蔗糖密度勾配遠心法で複製後修復に異常のあることおよび種々のDNA損傷に対し感受性が増大することが確認された。誘発突然変異への影響をみるため、UV、MMS処理後のウアバイン耐性細胞の出現頻度を調べたところ、いずれの場合にも、変異頻度は上昇するものの野生株以上の変異頻度は認められなかった。ノックアウトES細胞では自然発生及び変異原処理後の姉妹染色分体交換が正常細胞と比較して3倍上昇していた。これらのノックアウトES細胞では外来性のDNAが組み込まれやすく、しかも相同組換えの頻度が1桁上昇することがわかった。これらの結果から高等真核細胞においても我々の単離したRad18タン白が複製後修復に関与し、その欠損に伴いゲノム不安定性の表現型が生じること、およびRad18は何らかの機構で組換えを抑制していることが明らかとなった。Rad18欠損細胞とvariant型xeroderma pigmentosum (XPV)細胞間には共通して複製後修復異常が認められる。今回RAD18ノックアウト細胞でのUV感受性がXPV同様カフェインで増強されることを見出した。株化したXPV細胞も種々のDNA損傷に対して感受性を示す。従って、両者の細胞レベルでの特長はほぼ同一であることから、XPVと診断された患者中にRad18欠損例が含まれている可能性が考えられる。そこでRad18欠損株とXPV細胞間で雑種細胞を作り相補性テストを試みたところ、これらの雑種細胞はいずれの親細胞よりもUV抵抗性となることが判明した。以上より、RAD18異常とXPV細胞の表現型は酷似するものの、相補性テストで両者は区別できることが明らかとなった。DNA損傷に伴い、S期でのDNA複製は損傷部位で一次的に停止する。紫外線により誘導されるピリミジン2量体は他の損傷と比べて修復効率が悪いためしばしばこのような複製停止をもたらす。正常ヒト細胞ではDNA複製酵素であるポリメラーゼエータ(polη)がピリミジン2量体部位をエラーなしで乗り越え(translesion synthesis:TLS)複製することで複製の中断を回避する。日光露光部に高頻度で皮ふ癌を発症するバリアント型色素性乾皮症(XPV)ではpolηが欠損するため、ピリミジン2量体部位で誤まりがちなTLSが働くため、遺伝子に高頻度で突然変異が導入されるものと考えられている。TLSの際、polηは核内の複製停止部位に一致してフォーカスを形成することがイギリスの研究グループにより明らかにされている。我々はpolηの上位で働くと考えられるRad18の機能解析を行う中で、紫外線照射後に形成されるpolηフォーカス形成がRad18ノクアウト細胞では起らないことを見出した。更に、このpolηフォーカス形成不全は正常ヒトRad18を発現することで回復することが明らかとなった。またRad6結合部位を欠損するRad18を上記Rad18ノックアウト細胞内で発現させてもpolηのフォーカス形成の回復が見られないことから、polηの複製停止部位への集積にはRad18及びRad6が必須であることを示した。更にRad18の一部はpolηと直接結合しており、polηのフォーカス部位では両者が共局在化することも明らかにした。Rad18は単鎖DNAへ結合する活性をもつことから、複製停止部位に形成される単鎖DNA状のギャップを標的としてRad18がpolηを複製停止部へロードするモデルを提唱している。

またDNA損傷に伴いRad18、Rad6依存性にPCNAがモノユビキチン化されることが明らかとなった。ヒトでの発癌過程でのRad18経路の関与を調べる目的から、各種ヒトがん細胞株でのRad18の発現量及び紫外線照射後のPCNAのユビキチン化の程度をウェスタンブロット法で検討した。いくつかの細胞株ではRad18の発現量に有意の低下があることがわかった。更に興味深いことにRad18の発現量は正常であるにもかかわらず、紫外線照射後のPCNAモノユビキチン化がほとんど起らない細胞株が見つかった。これらの細胞株ではRad18遺伝子に突然変異の可能性が高く、現在遺伝子解析の準備を進めている。紫外線照射により形成されるピリミジン2量体等のDNA損傷は修復効率が悪いため、しばしばDNA複製阻害の原因となる。Rad18はバリアント型色素性乾皮症(XPV)の原因遺伝子がコードするポリメラーゼη(polη)と結合して、複製停止部位へpolηを誘導し、Rad6と共同してPCNAをモノユビキチン化することで、polηによる損傷乗り越え複製を制御することを明らかにした。またRad18自身、分子内にあるZnフィンガー領域を介して2量体を形成し、互いに他をモノユビキチン化することで、核内から細胞質へと局在を変化させ、核内における有効量の調整を行っていることも明らかになってきた。Rad18ノックアウト細胞(Rad18^<-/->)では紫外線の他、種々のDNA損傷に対しても感受性を示し、また損傷の有無にかかわらず姉妹染色分体交換(SCE)の頻度が正常細胞と比べて著しく増加していること、更に相同組換えの割合も上昇し、精巣での発現量が圧倒的に多いことから減数分裂の過程にも関与している可能性を指摘してきた。Rad18蛋白欠損に伴う病態を解析するためにはこの遺伝子に変異をもつ患者の発見が極めて重要となる。日常的検査でその異常を検出する簡便な方法の開発が望まれてきたが、初代培養細胞を用いて紫外線照射後のPCNAのモノユビキチン化の有無を指標とする検出方法を開発した。これにより光線過敏を主症状とする患者のスクリーニングが可能となった。またヒト疾患のモデルとして既にRad18ノックアウトマウスを樹立している。このマウスは正常に生まれ発育も正常であるが、10ヶ月前後から雄は不妊症を示すようになる。精巣の重量は正常マウスの1/3近くまで減少し、精子形成の幹細胞が加齢と共に減少することがわかり始めた。一方、雌マウスでは今のところ異常が検出されていないので精子幹細胞維持にRad18が特異的に関与していることが示唆される。現在更にヌクレオチド除去修復に異常をもつXPAノックアウトマウスとかけ合わせたRad18^<-/->Xpa^<-/->ダブルノックアウトマウスを作製し、その解析を始めた。複製後修復はDNA修復と共に種々のDNA損傷に対処し、ゲノム維持機構の重要な一翼を担う。
南カリフォルニアでの大気中反応性有害物質の検出と生体応答評価系の開発

大気汚染物質は粒子状物質と揮発性成分に大別できる。これまで粒子状物質が生体に及ぼす影響については数多く報告されているが、揮発性成分が生体に与える影響についての知見は非常に乏しい。ヒト気道上皮細胞を南カルフォルニア地域にて採取した大気中揮発性成分に曝露し、網羅的な遺伝子発現解析を行ったところ、主に生体防御に関わる遺伝子群の発現誘導が生じた。これと一致して、転写因子Nrf2の活性化およびその下流遺伝子群の発現亢進が見られ、その要因として、揮発性成分中の親電子物質が関与していることが示唆された。一方、気管支炎や喘息の罹患には大気中微小粒子による炎症性サイトカインの発現上昇が関与することが示唆されているが、揮発性成分は炎症性遺伝子群の発現誘導を引き起こさないことが明らかとなった。我々は先行研究より、カリフォルニアで採取した大気中揮発性成分中に親電子物質が存在することが示唆された。また、1,2-NQのような親電子物質がGAPDHやPTP1Bのような反応性システイン残基を有するタンパク質に共有結合して本活性を阻害することを見出している。そこで本年度は、ケミカルバイオロジー的手法により、大気中揮発性成分に含有されている親電子物質の有無を検出するアッセイを検討した。2010年9月にロサンゼルスを訪問し、SCPCメンバーに対する本研究の紹介と共同研究打ち合わせ、サンプリング予定地域の状況調査、サンプリングに必要なトレーターの下見、機材運搬の確認、サンプル回収後の作業確認等を行った。得られた大気中揮発性成分をPTP1BおよびGAPDHと反応して、本サンプル中に含まれる親電子物質の化学修飾(クリックケミストリーおよびMALDI-TOF/MS分析)およびそれに起因する酵素活性の変動を調べた。その結果、大気中揮発性成分はそれぞれのセンサータンパク質に共有結合して酵素活性を低下することが明らかとなった。大気中揮発性成分をA549細胞に曝露すると、PTP1Bの活性低下に伴うEGFR/ERKシグナルの活性化が生じた、さらに、大気中揮発性成分をRAW264.7細胞に曝露すると、転写因子Nrf2が活性化され、その下流遺伝子群の発現誘導が観察された。一連の現象は酸化ストレスによるものでないことも確認された。以上より、今回用いたアッセイ系により、間接的に大気中揮発性成分に含まれる親電子物質を検出できることが示唆された。我々は先行研究により、アメリカ南カルフォルニアで採取した大気中揮発性成分中に親電子物質が存在することを明らかにした。一方、生体はそのような反応性の高い化学物質から身を守る感知・応答の適応システムを有していることが知られている。そこで本年度は、大気中揮発性成分中の生体影響および細胞応答能を評価するため、当該揮発性成分に曝露した細胞の遺伝子発現変化の網羅的な解析を行うことを目的とした。大気中揮発性成分は南カルフォルニア大学付近にてハイボリュームエアサンプラーを用いて、XAD-2樹脂で採取したものを使用した。当該揮発性成分をヒト気管支上皮由来BEAS-2B細胞に6時間曝露後、mRNAを抽出してマイクロアレイで分析した結果、発現が2倍以上増加した遺伝子群および1/2以下に減少した遺伝子群をそれぞれ81個および42個検出した。その中でも発現が増加した遺伝子群に着目し、5倍以上に発現が増加した遺伝子群を機能別にグループ分けしたところ、ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)、シスチン/グルタミン酸トランスポーター(xCT)、グルタミルシステインリガーゼ(GCL)およびアルドケト還元酵素1B10(AKR1B10)などの解毒代謝に関わる酵素群の割合が最も多かった。一方、気管支炎や喘息の罹患には大気汚染物質による炎症性サイトカインの発現上昇が関与することが示唆されているが、大気中揮発性成分は炎症性遺伝子群の発現誘導を引き起こさないことが明らかとなった。2012年3月には研究代表者がロサンゼルスを訪問し、共同研究先である南カルフォルニアパーティクルセンターの研究メンバーとの綿密な打ち合わせ、およびサンプリング地域の状況調査、サンプル回収後の作業確認等を行った。産業の発達に伴い、化石燃料の燃焼等により発生する大気汚染物質の生体影響が危惧されている。我々は先行研究により、大気汚染の深刻な地域であるアメリカ南カルフォルニアで採取した大気中揮発性成分中に親電子物質が存在することを明らかにした。一方、生体はそのような反応性の高い化学物質から身を守る感知・応答の適応システムを有していることが考えられる。

実際、南カルフォルニアで採取した大気中揮発性成分にヒト気管支上皮由来BEAS-2B細胞を曝露後、網羅的な遺伝子発現解析を行ったところ、ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)、シスチン/グルタミン酸トランスポーター(xCT)、グルタミルシステインリガーゼ軽鎖(GCLM)などの解毒代謝に関わる遺伝子群の誘導が主に観察された。そこで本年度は、大気中揮発成分に対する転写因子Nrf2を介した細胞の防御応答システムについて詳細に検討を行った。南カルフォルニア大学付近にて採取した大気中揮発性成分にBEAS-2B細胞を曝露したところ、Nrf2の活性化が観察され、抗酸化剤応答配列(ARE)の転写活性化が有意に増加した。同条件下において、ARE下流のHO-1、xCT、GCLMなどの発現がmRNAレベルおよびタンパク質レベルにて誘導された。更に、大気中揮発性成分によるNrf2の活性化は、当該成分をグルタチオンで前処理することによって抑制されたことから、大気中揮発性成分によるNrf2の活性化には親電子物質が少なくとも一部関与していることが明らかとなった。マイクロアレイを用いた遺伝子発現変化の網羅的な解析により、大気中揮発性成分の生体影響および細胞応答の一端を明らかにすることができたことから、研究は概ね順調に進展していると言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、大気中揮発性成分の曝露により発現が増加した代表的な遺伝子群(HO-1,xCT,GCL等)をリアルタイムPCRおよびウエスタンブロット法により検出する。また、これらの遺伝子群はいずれも転写因子Nrf2によって制御されていることから、大気中揮発性成分によるNrf2の活性化を検討する。
対称性が破れた強誘電体リラクサー人工格子形成と脳型メモリ創成

物性“ゆらぎ"の1現象であるスピングラスは、隣り合うスピンを並行に揃えようとする強磁性相互作用と、反並行に揃えようとする反強磁性相互作用が混在した状態、つまり、“フラストレーション"と“ランダムネス"とが競合した際に生じる興味深いスピン状態である。前述したように、スピネル型結晶構造を持つフェライト化合物(FeO){Fe_2O_3}を薄膜化することにより、室温を超える高い温度でのクラスター(スピングラス)グラス材料の合成に成功した。ホップフィールドによればスピングラスを示すハミルトニアンが、脳シナプスにおける情報伝達モデルと同値とされており、スピングラスを利用した脳型素子が期待される。一方、双極子“ゆらぎ"についても、人工格子技術を用いたペロブスカイト型酸化物において、双極子グラスとも言うべきリラクサー材料を対象として、双極子ゆらぎを人工的に制御することに成功している。さらにスピン秩序と双極子秩序を併せ持つ物質(マルチフェロ材料)を、ガーネット型フェライトにおいて実現し、これをトンネルバリアとして、スピングラスと強磁性金属によりサンドイッチしたスピンTMR素子は、スピンフィルタ機能を有すると共に、外場により強誘電性による双安定ポテンシャルおよび、強磁性によるゼーマン項を利用する事で多値論理回路への適応が可能となると思われる。このように、スピンおよび双極子の協調現象および“ゆらぎ"機能を利用する事で、新しい光エレクトロニクスが期待される。(1)秩序-無秩序人工格子によるリラクサーメカニズムの解明従来の人工格子研究は、すべて「自然界に存在しない秩序構造を人為的に導入する」という、人工秩序構造の構築に主眼が置かれてきた。しかし、本研究では、従来の常識を破った逆転の発想である「無秩序性の人為的な導入制御」を実施した。の秩序-無秩序人工格子を合成し、比較検討を行い、価数ではなくイオン配列秩序が重要であることを明らかにした。(2)スピン・双極子グラス状態における統一概念の構築スピングラス、双極子グラス(リラクサー)は、これまで全く別々に取り扱われてきたが、"これらは相共存状態における不安定性が引き起こす、外場敏感応答、巨大物性"という、物性発現機構のもとに新しい統一メカニズムで解釈できると考えた。スピネル系スピングラス物質:(Mg,Ti)Fe_2O_4、(Co,Al)Fe_2O_4およびガーネット系:YFeO_<12>等と比較することで、モーメント相関相互作用の距離因子(長距離か短距離)、構成元素・イオン配列の規則性(不規則性)などの支配因子等を明らかにすることを実施した。従来別々に取り扱われていた現象に統一メカニズムを見出し、この物質設計指針をもとに、新しい高機能誘電体材料を創製することを目指し、研究を行った。対称の破れた結晶系における誘電異常の評価バルク、薄膜および人工格子手法により、対称性が破れた格子の制御形成を行った。評価は、結晶構造評価(ポールフィギュア、逆格子図、TEM)、表面構造(AFM、MFM)、電気特性(誘電特性)を行った。また、結晶構造の周期性、局所構造変化(格子歪み等)を評価し、対称性の破れ(結晶構造変化)と誘電物性との相関を観察した。併せて、Spring8での精密結晶構造解析を実施し、結晶構造対称性の実験的計測と共に、MEM法による電子状態を実測した。相共存と双極子ゆらぎによる発現する特異な誘電特性であるリラクサー物性の評価から、強誘電性-常誘電性相共存が、双極子グラスともいえるリラクサー物性の鍵であることが明らかになった。デバイスへの適用化検討ホップフィールドにより理論的に予測されているシナプス神経伝達機構とスピン(双極子)グラスとの同一性を具体化することにより、適応学習、閾値判断機能を有した脳型のセンサ・メモリが期待でき、第一課題として目指している統合メカニズムをガイディングプリンシプルとして、室温スピングラスの研究成果と融合させた新概念デバイス設計を開始した。

基板結晶の方位特性を生かしてエピタクシー膜を作製することにより、種々の構造および双極子特性を制御したSrTiO_3-SrSrO_3系のリラクサー人工超格子の作製に成功した。人工格子手法により、原子配列の秩序性を制御し、秩序度20%で双極子グラス状態を示す新規リラクサー誘電体を開発した。双極子グラスに留まらず、スピネル型自然超格子化合物Zn_<0.5>Co_<0.5>Fe_2O_4等がスピングラス状態の特徴を有することを明らかにし、さらに、紫外光照射による物性変化を検討した。ZnO薄膜を用いて、Coなどの遷移金属を組み込むことで、室温動作の磁性半導体ZnOを作製し、これがスピンエレクトロニクスに重要なキーマテリアルとなりうる事を輸送現象(異常ホール効果)、帯磁率測定、磁気光学計測により確認した。原子レベルで構造制御した、SrMnO_3/BaMO_3(M=Ti,Zr,Hf)超格子薄膜を作成して、現れる種々の性質である,双極子フラストレーション、リラクサー物性等の関連性を系統的に調べた。
学童期から青年期へ繋がる食育を目指して

食育を町づくりとして位置づけ、ライフステージを通した食育を目指し活動している地区において、これまで把握していなかった高校生の実態を調査した。毎日朝食を食べる習慣のある生徒は、毎日運動をしており、主食・主菜・副菜のそろった朝食を食べ、排便リズムも整っている傾向が示された。また、朝食習慣、欠食事由、不調理由等で地区の中学生と同じ傾向がみられた。【目的】本研究は、ライフステージ間で繋がりのある体系的な食育プログラムの構築という大きな構想の第一歩として実施している。平成20-21年度の2年間で、木曽町の小・中学校および高校に通う児童生徒を対象に、食・食行動およびそれらと密接に関わる家族との食生活や本人のライフスタイルの実態を、フォーカス・グループディスカッション(FG)により割り出すことを目的に研究を実施する。初年度(半期)は、以下4目標をもって実施した:1.FGで取り上げる具体的内容を木曽町の栄養士らと共に決定、2.各対象グループにあったFGを行なうためのモデレーター育成プログラムの立案、3.モデレーターとFG実施校の選定、4.ライフステージ間の繋がりを見据えた食育活動を実施している学校の視察。【方法】木曽町栄養士連絡会、木曽町食育推進計画の中心である食育推進連絡会のメンバーならびに学校関係者に対するインタビェー調査を実施した。また、本研究が目的としている食育プログラムをつくるためのモデルとして、小・中一貫教育として食育を実施している愛知県西尾市の学校の公開授業を視察した。【結果】木曽町の小・中学校では、学校給食を教材に食態度も含めた食育を実施しているが、給食のない高校では食育活動はほとんどなされていないことが明らかとなり、高校生が学校で昼食を購入する場合、栄養バランスのよい昼食をとることが難しい環境であることが示唆された。これまで栄養教諭を中心に小・中学校で実施されてきた食育内容を踏まえ、FGで取り上げる具体的内容の検討と実施校の選定を行った。FG実施協力校のPTAとの協議により、FGにより児童生徒(特に中学生)から意見がでるか懸念された。これらを踏まえ、H21年度は、FG実施協力校の児童生徒を対象に、無記名による質問紙調査を実施し、その調査の中でFG協力者を募りFG実施準備を進める。また、高校生の昼食の栄養バランス、食環境および昼食選択行動を質問紙調査により把握し、小・中学生に対する調査ならびにFGの具体的内容を決定する。本研究は、ライフステージ間で繋がりのある体系的な食育プログラムの構築という大きな構想の第一歩として、木曽町の小・中学校および高校に通う児童生徒を対象に、食・食行動およびそれらと密接に関わる家族との食生活や本人のライフスタイルの実態をフォーカス・グループディスカッション(FG)により割り出すことを目的に実施した。平成20年度の調査より、給食のない高校では食育活動はほとんどなされていないことが明らかとなり、高校生が学校で昼食を購入する場合、栄養バランスのよい昼食をとることが難しい環境であることが示唆された。また、FG実施に向けた協力校のPTAとの協議にて、児童生徒を対象にFGを行うことに関して懸念が示された。これらのことを踏まえ、H21年度は、(1)中学から高校へと生活環境が変化する時期の繋がりを検討するため、質問紙調査により地区の高校生の食生活・生活習慣および食環境の実態を把握し、その結果をもとに、(2)FGのテーマの絞り込み、FG実施協力校との調整を進めることを目的とした。高校生513名に対する調査結果より、朝食欠食や家族との食事状況等について、地区の中学生と同じ傾向が見られた。生活習慣、食環境に関わる項目では、中学生よりも自立が進み、部活動、友人や学校環境の影響も多分に受けていることが示唆された。町の栄養士連絡会、食育推進連絡会にて結果報告をするとともに、栄養士連絡会員を対象にグループインタビューを実施し、小中高校とライフステージを進む過程で学んだことが繋がる食育について検討を加えFGのテーマの絞り込みを行った。本年度は、目的(1)地区の高校生の食生活・生活習慣の実態把握および中学高校への繋がりの検討が主となったが、中学校から高校への繋がりを考える上で重要な基礎資料を得られたと言える。また、町づくりとしてライフステージを通した食育を目指して活動している木曽町において、これまで把握していなかった高校生の実態を把握できたことは今後の町の食育活動を考える上で意義のある結果であった。FGという調査手法に対する協力校ならびにその児童生徒と保護者の理解・協力をえることが今後の課題である。
環状アセタールを基本骨格としたポリエーテル型新規バイオマテリアルの創製と機能評価

「多機能性を有する、分解性環状アセタール由来新規バイオマテリアルの開発」を目的に、(1)再生組織構築のための細胞内包担体、(2)酸性分解生成物排出ゼロのドラッグデリバリー担体の開発を行った。(1)5段階の合成より環状アセタール含有新規ヒドロゲルを合成し、間葉系幹細胞の内包化を行った。細胞内包ゲルを培地中にて培養したところ、数週間後にも良好な細胞生存性を示し、骨芽細胞誘導培地中にて骨芽細胞へ分化する様子が確認された。またゲルの膨潤性の違いによりゲル中の細胞の形状に変化が見られ、この形状の違いが細胞分化に影響を与えることが示された。(2)環状アセタール含有親水性ポリマーをコアに、疎水性ポリカーボネートをシェルに有するABA型トリブロック共重合体を合成した。合成には環境低負荷型触媒である酵素触媒を用い、安全性に考慮したプロセスによるバイオマテリアル合成を達成した。合成した共重合体から両親媒性ミセルを作製し、ミセル粒径や臨界ミセル濃度を測定したところ、これらの値はポリマーの親疎水性比に依存することがわかった。抗がん剤であるメトトレキセートをミセル内に内包させ、放出速度のpH依存性を評価したところ、pHが低下するに従い環状アセタールの分解率が増加するため、放出速度が上昇するという傾向が見られた。これらの結果より、本研究で作製した高分子ミセルのpH応答型ドラッグデリバリーキャリアーとしての可能性が示された。これらの結果に基づき論文を2報投稿し(受理済み)、国内外の学会にて研究内容の発表を行った。