hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気管支喘息における気道局所への好酸球湿潤のメカニズム:気道上皮細胞の役割

1.正常および患者から得られた気道上皮細胞のサイトカイン発現:正常および軽症気管支喘息患者から気管支フアイバースコープ下にブラシにより気管支上皮細胞を回収して、その培養とリバーストランスクリプション・ポリメラーゼ反応(RT-PCR)によるサイトカインの遺伝子発現を検討した。その結果、IL-8,GM-CSFの産生と遺伝子発現が喘息患者においてより増強していることが認められた。そして、喘息症例で治療前後で検査可能だった例では明らかにサイトカインの遺伝子発現や産生が抑制された。NOの産生も喘息由来の気道上皮細胞でより認められた。2.気道上皮細胞の各種炎症性細胞への活性:リンパ球、肥満細胞、および好酸球への遊走活性をボイデン法により検討した。ヒト気管支上皮細胞の培養上清中にはこれらの炎症性細胞への遊走活性が存在し、かつその活性は喘息由来の上皮からのほうが強かった。現在その活性物質の解析中である。さらに上皮培養上清中には好酸球のプライミング効果や寿命延長効果があること、そしてその活性も喘息由来の上皮で亢進していることが確かめられた。3.次に、ヒト気管支上皮細胞と好酸球との接着の制御について検討した。好酸球側では血小板活性化因子(PAF)が、上皮側ではTNFαやインターフエロンγがそれぞれ接着増強因子として作用した。好酸球からのECPやIL-8の産生は接着により亢進した。4.さらに、好酸球の培養上清には気道上皮からのサイトカイン産生刺激活性が認められた。5.以上の好酸球の接着や上皮と好酸球の活性化はステロイド(デキサメタゾン)、エリスロマイシンなどの喘息治療薬により抑制された。このように、喘息の気道炎症病態で重要な炎症性細胞と気道上皮は相互に緊密なサイトカインネットワークを形成していることが明らかとなった。この連鎖を断ち切ることが喘息のよりよい治療につながるものと考えられた。
トランスポゾン操作による統合失調症関連脳神経回路の構成的理解

統合失調症患者死後脳神経細胞でゲノムコピー数が増大しているレトロトランスポゾンLINE-1に着目した分子機構解析を行う。統合失調症動物モデルとして、妊娠マウスへpoly(I:C)化合物投与を行い、生まれた仔を用いる。本年度は、poly(I:C)化合物投与マウスを利用した実験条件の検討と環境整備を主に行った。この際、新規転移が生じた脳神経細胞を可視化するため、LINE1-EGFPトランスジェニックマウスを用いた。このマウスは、ゲノムにLINE-1の新規転移が生じると蛍光蛋白質EGFPが再構成されCMVプロモーター制御下で発現するコンストラクトを持つ。本年度は、特にpoly(I:C)未処理マウス脳組織を用いた実験を中心に行い、EGFPの抗体染色および遺伝子発現解析による検出実験を行った。また、poly(I:C)投与に対する特定の腸内細菌の影響を検討するため、様々なブリーダーから導入した同系統のマウスの菌保有率をPCR法により比較した。結果、ブリーダーごとに菌保有状態が異なること、また同一ブリーダーからもロット間で保有・非保有の差が認められた。これらは、マウスの行動解析での再現性に影響を与えていると考えられた。現在、バンコマイシン投与により、腸内細菌の状態を一定に保つことの必要性と実験系への影響を検討している。全ての動物実験は熊本大学動物実験倫理委員会の承認を得、動物実験ガイドラインに従って実験を行った。実験条件の確立が順調に進んでいる。計画に基づき、より効率的な動物モデルの作製に尽力する。
モヤモヤ病タンパク質ミステリンの構造と機能

ミステリンがATPアーゼ活性のあるAAA+ドメインを含むことを明らかにし、また、ミステリンがこのドメインを介して巨大ドーナツ状オリゴマーを形成し、動的に構造を変化させていることを明らかにした。さらに、ミステリンはin vivoにおいて神経・筋・血管の発生に必須であり、しかもATPアーゼ活性とユビキチンリガーゼ活性が重要であることを、ゼブラフィッシュを用いて明らかにした。モヤモヤ病は日本人に多い脳血管疾患で、内頸動脈分岐部での血管の狭窄・閉塞、および側副血行路の形成と出血を特徴とする。モヤモヤ病患者の遺伝解析から、新規遺伝子ミステリンのミスセンス変異が、モヤモヤ病罹患リスクを著しく上昇させることが分かっていたが、ミステリンの生理機能、およびミスセンス変異がどのような分子・細胞レベルでの影響を及ぼすことで罹患につながっているのかについて、不明のままであった。そこで、我々はミステリンの分子・細胞レベルでの解析を行い、ミステリンが2つのAAA+ ATPアーゼモジュールを持つ新規タンデム型AAA+ ATPアーゼであることを明らかにした。ミステリンは2つのAAA+モジュールを介して、巨大なドーナツ状複合体を形成し、ATP結合・加水分解と共役して複合体状態を変化させていた。ミステリンは細胞内において、ATP加水分解エネルギーを用いた物理的な仕事をしていることが強く示唆された。また、ミステリンは細胞内において広く細胞質に分布しているが、一部は何らかの細胞内構造と結合していることが明らかとなった。ミステリンは秒オーダーでこの構造と結合・解離を繰り返していた。現在、この構造の同定と、ミステリンが細胞内の特定の領域でどのような機能を担っているのかについて、各種ATPアーゼ変異体、ユビキチンリガーゼ変異体、疾患変異体、GFP融合体等を用いて、細胞生物学的解析を継続している。ミステリンは脳血管疾患モヤモヤ病の遺伝解析により見つかった新規タンパク質である。家族性および一部の孤発性モヤモヤ病患者においては17番染色体に稀なミスセンスSNPが認められるが、これによりミステリンC末端付近のアルギニンがリジンに置換され、モヤモヤ病の発症率が約100200倍程度上昇する。ミステリン遺伝子にはAAA+ドメインとユビキチンリガーゼドメインを含む巨大(591 KDa)なタンパク質がコードされていた。これら2つの酵素ドメインを持つタンパク質は、知られてる中ではミステリンのみであり、その巨大さと併せて非常に特徴的な因子であると言える。これまで全長ミステリンタンパク質の精製に成功し、精製標品が通常のAAA+タンパク質と同様、ドーナツ状オリゴマーを形成して、動的に構造を変化させることを観察してきた。一方で、ミステリンのATPアーゼ活性およびユビキチンリガーゼ活性の生理的意義については明確でなかった。今回、ゼブラフィッシュにおいてミステリンの発現抑制を行うことで、ミステリンが血管・神経・筋肉の正常発生に必須の因子であることを明らかにすると共に、野生型・変異型ミステリンを用いたレスキュー実験により、2つの酵素活性(ATPアーゼ活性・ユビキチンリガーゼ活性)の両方が、ミステリンの神経・筋肉における生理機能に必須であることを明らかにし、これら酵素活性が生理的に重要であることを初めて示すことが出来た。構造生物化学当初の予定にない精製を行うため、予定外の日数がかかってはいるが、研究全体の進捗としてはすでに研究計画の一部を完了して論文として発表するにいたり、おおむね順調に進展しているといえる。ミステリンのAAA+ ATPアーゼとしての性質は複雑なものであり、ATP結合・加水分解および複合体形成に異常のある各種変異体を用いて、ミステリンの酵素活性と細胞内機能がどのようにリンクしているのか、詳細な検討を進める。ミステリンの構造解析のため、大腸菌、昆虫細胞を用いたタンパク質精製に取り組んだが、十分な量の精製標品は得られなかった。そこで代替手段として、当初の予定に含まれなかったほ乳類浮遊培養細胞系による精製をスタートした。このため予定外の日数がかかっており、次年度引き続き精製を行う必要がある。よって、当初予定していた大腸菌、昆虫細胞を用いたタンパク質精製に必要な消耗品費等を繰越した。ほ乳類浮遊培養細胞系に必要な培養試薬・血清等や、培養に必要な機器等の購入、および成果発表・研究打ち合わせのための旅費等に用いたい。
高悪性度の前立腺癌に発現するマーカーの研究

糖鎖を認識するモノクローナル抗体(mAb)RM2が前立腺癌の悪性度を反映することに基づき、前立腺癌細胞株においてRM2が反応する糖蛋白バンドのうち、不死化正常前立腺上皮細胞株(PrEC)よりも反応レベルが高いバンドに焦点を絞ってLC-MS/MS解析した。各バンドから合計200種類以上もの蛋白が同定されたため、論文調査により絞り込みをかけることとした。1)酵素PCGP-enz、2)解糖系関連蛋白PCGP-glyco、3)血圧関連分子PCGP-bp、4)ストレス応答分子PCGP-stress、5)ユビキチン関連蛋白PCGP-ub、6)高悪性度乳がんに共通発現する蛋白PCGP-br、7)肺癌にも発現する蛋白PCGP-lc、8) ER蛋白PCGP-er、等々である。これらの分子のうち、PCGP-lcを70例の前立腺全摘除術標本を用いて臨床病理学的パラメーターとの関連を調査した。PCGP-lcの高発現群(35例)は低発現群(35例)に比して、有意にGleason scoreが高かった(p = 0.008)。また、PCGP-erに関しては69例で調査し、高発現群(21例)は低発現群(48例)に比して有意にGleason scoreが高く(p < 0.0001)、T stageも高かった(p < 0.0001)。一方、SSEA-4ならびにその合成酵素のST3Gal II (Saito S. J Biol Chem 2003)が、乳がんの悪性度との関連が示されている(Aloia A. Breast Cancer Res 2015)が、長崎大学との共同研究でSSEA-4 (mAb RM1)が前立腺癌の悪性度を反映することがわかり、DU145においてSSEA-4の合成酵素のST3Gal IIをノックダウンしたが、増殖能は抑制しないことが判明した。引き続き研究予定である。GalNAcDSLc4という糖鎖を特異的に認識するモノクローナル抗体RM2が前立腺癌細胞の悪性度を反映することを報告したが(Saito S, et al. Int J Cancer)、RM2が前立腺癌細胞においてのどの糖蛋白に反応するかは不明なままであった。そこで、RM2の前立腺癌細胞株に対するウエスタンブロッティングにより絞り込まれたバンドをLC-MS/MSにより解析した。これまでに解析された100以上の蛋白の中から、悪性度と関連しうる蛋白として同定されたのは、解糖系に関連する蛋白、血圧調節に関連する蛋白、発生と関連する蛋白、まだ機能が不明な蛋白である。これまでにそれぞれの糖蛋白について前立腺全摘除標本70例で免疫染色を施行し、high-grade cancerにおいて発現する傾向が認められた。一方、前立腺癌に比べて前立腺肥大症の尿中で増加する糖蛋白も同定した。現在、上記蛋白の臨床的な意味づけを進めている。また、以上の他にも多数の候補蛋白が同定されている。特に重要なことは、RM2が反応するエピトープを有する糖蛋白を同定することである。平成28年度はサンドイッチアッセイによりRM2が反応する蛋白同定を試みるため、非特異的反応の軽減など種々の条件設定を検討した。平成29年度はこれまでに蓄積された条件設定に加えて、新たに考案した方法に基づいて同定する予定である。高悪性度を反映する体液マーカーの同定を最大の目的に設定していたが、まだ組織学的なマーカーしか得られていない。他系癌では血清中に検出されるという糖蛋白も3つほど同定したが、前立腺癌ではELISAで測定したが増加が見られなかった。また、サンドイッチアッセイに備えて、モノクローナルRM2がどの蛋白に反応するかについてビーズを用いた免疫沈降などを試みるもビーズにうまく結合しないなどのIgMモノクローナル抗体に特有の問題が生じている。前立腺癌における組織学的マーカー、血清マーカーを探索すべく、前立腺癌細胞株PC3, DU145, LNCaP、正常前立腺細胞株PrECを用いて、前立腺癌の悪性度を反映するモノクローナル抗体RM2でウエスタンブロッティングを行い、反応するバンドから蛋白を切り出し、LC-MS/MSにて解析し、100以上の蛋白が同定された。その中から、Multifanctinal protein,代謝関連酵素、血圧調整酵素、細胞骨格蛋白、ストレス応答蛋白等が同定され、ウエスタンおよび組織免疫染色を行い、悪性度に関連する分子が同定された。1例として分子量18kDaの蛋白p18 (仮称)は、69例の前立腺全摘術標本において、年齢(70歳以上vs 70歳未満)、Gleason score (GS 4+3 or more vs GS3+4 or less)、T stage (T3 ore more vs T2)、seminal vesicle invasionを反映していた。また肺がんで悪性度との関連が報告されたPTX (仮称)もGleason score (GS 4+3 or more vs GS3+4 or less)を反映していた。ある種のMultifunctional proteinもPSA非再発率との関連が認められた。このように、前立腺癌の悪性度を反映する分子をいくつか同定しつつある。また代謝関連酵素、ストレス応答に関連する蛋白は細胞培養上清中での発現を認めたが、前立腺癌患者血清中での発現は今後検討する予定である。一方、共同研究によりある種の糖鎖が前立腺癌のT stage, M stage, Gleason scoreを反映することがわかり、浸潤(T stage)、転移(M stage)と関連していると考えられた。

さらに当該糖鎖は前立腺全摘術後のPSA非再発率と関連していた。組織学的マーカーについてはかなりの数の分子について組織免疫染色を行っているが、マンパワー不足もあり、論文化が遅れている。血清マーカーを同定する上では、培養上清での発現確認を行ってから貴重な血清を用いるという段階を踏んでいること、候補となりうる蛋白を一つ一つ確認していることで時間がかかっている。また、培養上清で発現確認ができても血清での確認はハードルがあり、そこを克服する必要が有ると考えている。糖鎖を認識するモノクローナル抗体(mAb)RM2が前立腺癌の悪性度を反映することに基づき、前立腺癌細胞株においてRM2が反応する糖蛋白バンドのうち、不死化正常前立腺上皮細胞株(PrEC)よりも反応レベルが高いバンドに焦点を絞ってLC-MS/MS解析した。各バンドから合計200種類以上もの蛋白が同定されたため、論文調査により絞り込みをかけることとした。1)酵素PCGP-enz、2)解糖系関連蛋白PCGP-glyco、3)血圧関連分子PCGP-bp、4)ストレス応答分子PCGP-stress、5)ユビキチン関連蛋白PCGP-ub、6)高悪性度乳がんに共通発現する蛋白PCGP-br、7)肺癌にも発現する蛋白PCGP-lc、8) ER蛋白PCGP-er、等々である。これらの分子のうち、PCGP-lcを70例の前立腺全摘除術標本を用いて臨床病理学的パラメーターとの関連を調査した。PCGP-lcの高発現群(35例)は低発現群(35例)に比して、有意にGleason scoreが高かった(p = 0.008)。また、PCGP-erに関しては69例で調査し、高発現群(21例)は低発現群(48例)に比して有意にGleason scoreが高く(p < 0.0001)、T stageも高かった(p < 0.0001)。一方、SSEA-4ならびにその合成酵素のST3Gal II (Saito S. J Biol Chem 2003)が、乳がんの悪性度との関連が示されている(Aloia A. Breast Cancer Res 2015)が、長崎大学との共同研究でSSEA-4 (mAb RM1)が前立腺癌の悪性度を反映することがわかり、DU145においてSSEA-4の合成酵素のST3Gal IIをノックダウンしたが、増殖能は抑制しないことが判明した。引き続き研究予定である。個々の分子の解析にとどまらず、目的とする糖蛋白の濃縮・同定方法についてよりsystematicな解析方法を考案したので、平成29年度は新たに考案した方法でRM2反応糖蛋白を同定し、サンドイッチアッセイに持っていく予定。モノクローナル抗体RM2により同定された蛋白が多いことから絞り込み方法に工夫を加える予定。また、組織中はもちろんであるが、とりわけ血清中に発現するマーカーを引き続き探索する予定である。別な観点から、糖鎖発現に関して共同研究を開始した。そのことで、マンパワー不足の解決と、前立腺癌組織の検体不足の解消が図れると考えている。まだ発表の前段階であるが、悪性度の高い組織に発現する糖鎖を同定しつつある。
代謝型グルタミン酸受容体C末端領域によるシグナル伝達制御機構の解明

代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)のサブタイプのひとつであるmGluR1は、G蛋白質共役型の受容体であるが、複数のG蛋白質(Gs、Gq、Gi)と機能的に共役し、さらに、小脳において非選択性陽イオン電流を発現させるなど、多様な機能を示す受容体である。多様なmGluR1の機能を制御するメカニズムを探るために、イメージングの技法を用いて研究を行った。実験方法として、mGluR1が複数のG蛋白質を活性化する過程を、Ca^<2+>指示薬とcAMP感受性蛋白質を用いて可視化した。細胞内Ca^<2+>濃度およびcAMP濃度上昇は、それぞれ、GqおよびGs蛋白質の活性化を反映するものである。多様な機能を制御するメカニズムの一つして、異なるリガンドによる異なる活性型構造を見出し、PNAS誌にて報告した。グルタミン酸のみならず三価陽イオンのGd^<3+>もmGluR1を活性化することが知られているが、グルタミン酸がGqおよびGs系を活性化するのに対して、Gd^<3+>はGq系のみを活性化するという結果から得られたものである。一方、細胞内の受容体C末端領域による機能制御の可能性について検討するため、本実験系で以下の知見について確認した。i)C末端領域の膜近位にあるRRKKという陽電荷クラスターがmGluR1とGs蛋白質との共役を阻害すること、ii)長いC末端領域が陽電荷クラスターをマスクすること。C末端領域は約350アミノ酸残基からなり、RRKKは細胞膜直下から40番目に位置している。そこで、RRKKの配列をマスクするのに重要な部位を検索するため、C末端領域をいろいろな長さで削ったところ、C末端領域遠位の90残基を削ることで、Gs系の活性化が消失することが明らかとなった。この遠位部には、陰電荷クラスターが存在するため、上記のRRKKと静電的に相互作用して、mGluR1のシグナル伝達を制御するという可能性を見出した。
近代化転換の観点から見たソビエト教育史(1930年代)の実証研究

本研究は、(1)ロシアの公文書館で教育研究所の内部資料を開拓し、これにより、(2)スターリン権力が革命以来の教育理想(ポリテフニズム・労働の授業)を公式に掲げるにも係わらず、現場の実現措置を図らず理想を実質的に破棄し、学校に競争と儀式を持ち込み、重点を母語と規律に移しソビエト型近代化を模索したこと、及び(3)労働学校の最大の理論家、P.ブロンスキーのスターリン下の不服従の活動の一端、を明らかにした。本研究計画の目的は、現地の図書館と公文書館(アルヒーフ)で資料開拓を行うことにより、1930年代ロシアにおける労働学校理念・「新教育」の放棄の過程と「体系的」な教育課程・評価制度の初期構築過程を解明すること、これによりソビエト的な学校制度・教育学の形成を実証的にとらえること、及び、そこにおける教育学者・児童学者・心理学者、パーヴェル・ブロンスキーの活動に関する新しい評価を行うこと、であった。代表者は計画の助走的研究を、教育史学会53回大会(2009年10月、名古屋)においてコロキウム小報告「新教育・ブロンスキーの実像をめぐって」として発表。ここでブロンスキーへの内外の関心動向を整理し、具体的論点として、1930年代初頭、普遍的義務教育の実施に伴う生徒編成と生徒指導支援のため児童学が動員されている状況を利用しつつブロンスキーが、スターリンと対立していた「正統派」革命家・教育学者クループスカヤと共に、当時の授業水準から取り残された労働授業の立て直しを試みたことを取り上げ、これをスターリン政権下での進歩派の教育政策的抵抗として評価した。実施計画により、12月に現地資料調査を実施し(約1週間)、文書館のブロンスキー・ファイルから回想録資料と伝記研究文献を中心に収集した。以上に基づく第一年度の成果を北海道教育学会54回大会(2010年3月、札幌)で公表し、そこで、ブロンスキーの1910年代半ばから1930年代後半までの活動と意義を我が国では初めて総覧すると共に、特に、1930年代前半に児童学か動員されかつ研究者たちがイデオロギー「戦線」に屈服させられた状況の中で、ブロンスキーが子供研究の政治からの相対的独自性を主張(1932年)し得る学問的卓越と権威を享有していたことを指摘した。本研究計画の目的は、現地の図書館と公文書館で資料開拓を行うことにより、1930年代ロシアにおける労働学校理念・「新教育」の放棄の過程と「体系的」な教育課程・評価制度のソビエト的構築過程を解明すること、及び、そこにおける教育学者・児童学者・心理学者、パーヴェル・ブロンスキーの活動に関する新しい評価を行うこと、であった。計画の第二年次研究で、12月に現地資料調査を実施(8日間)、以下の諸点を解明できた。(1)ブロンスキーの従来判明していた1930-31年の心理学研究所とポリテフニズム教育研究所への入所の事実に加え、新たに1931年に民族教育学中央研究所児童学班への所属と民族児童の義務教育条件の調査およびそれに基づき彼が1932年論文でヴィゴツキー、ルリヤ等の民族啓蒙観を批判した事実、非ロシア民族地域においても全ソ連画一の教育課程導入に疑義を呈した事実。(2)教育人民委員部の下で統合された中央教育学研究所における1933-34年段階の授業論の議論ではいまだにトルストイ的な無政府的な学校論や十月革命以来の夢想を引きついだ「教師=生徒の同僚」論も位置を占めて、学校現場を教授法で支援するにはほど遠かった事実。(3)これに対して1932-35年のブロンスキーにあっては、ロシアの学界で影響を復活させていたヘルバルト的5段階論を批判しつつ、教科の特質を反映した授業の論理構造化、地域事情や子供の年齢特性を考慮した(児童学に基づく)指導法を提案しており、後に続く仮説をまとめつつあった。以上に基づく第二年度の成果を北海道教育学会55回大会(2011年3月)で公表した。本研究計画の目的は、現地の図書館と公文書館で資料開拓を行うことにより、1930年代ロシアにおける労働学校・ポリテフニズム理念の放棄の過程と「系統的」な教育課程・評価制度のソビエト的構築の過程を解明すること、及び、そこにおける教育学者・心理学者、P.ブロンスキーの活動に関する新しい評価を行うこと、であった。計画第三年次の研究で、9月に資料調査(8日間)を実施し、以下の諸点を解明できた。(1)ブロンスキーの諸活動と方法論に関する研究史では、「マルクス・レーニン主義」に徹しない折衷的なものとして批判的にとらえてきた従来のものから「多元的」で現代的だとする積極的評価への転換を1980年代後半以降行っていた教育学者群をF.フラドキン「学派」と整理しうる。(2)スターリン体制は政策・法令の上では「ポリテフニズム学校」の標語を掲げ続けたが、1935年からは、全国優秀学校コンクールにおける評価重点に見る限りでも、校内秩序の確立やロシア語教育の「成果」に、重点をシフトさせた。

(3)教育人民委員部の30年代中期の主要シンクタンク、中央教育学研究所における授業論論争を経たM.ピストラーク(ブロンスキーと同様、クループスカヤ側近の教育学者・大学教授)の、教育の主体性に関わる「左」右の批判を貫いた大学教科書「教育学」(1934-1936年、計3版)が評価された。(4)政権側は彼を1936年秋同研究所長に据えたが、37年には主体性「不十分」として粛正で葬り去るなど、その教育課程路線に「安定」を見い出せず、とりわけ教育評価の論争は40年まで続いた。以上第三年度の成果は、一部は私の公開・最終講義「20世紀ロシアの教育学遺産-P.ブロンスキー」(2012年3月17日)で公表したが、これを含めて現在、論文化中である。
不同沈下を考慮したコンクリート舗装版の応力解析法と長寿命設計法の提案

版下面に不同沈下による空隙を有する連続鉄筋コンクリート舗装版の長寿命版厚設計法の確立に資するため、版とアスファルト中間層との接地・剥離の判定方法と空隙モデル、版と路盤との接地の有無を考慮した自重応力に及ぼすクリープの影響、横ひび割れ部の骨材のかみ合わせに基づくせん断伝達モデルについて検討した。その結果は、版と中間層との接地・剥離の判定と空隙モデルは妥当である、自重応力に及ぼすクリープの影響は接地時の版応力に認められる、骨材かみ合わせ開始時の段差/ひび割れ幅で定義されるせん断ひずみとかみ合い後のせん断剛性からなるせん断伝達モデルは載荷・非載荷側の応力評価に有効である、ことなどを示した。不同沈下の影響を考慮したコンクリート(Co)版の応力解析は、これまで板とバネの間に空隙要素を取り入れたモデルを用い、かつ空隙による版の自重応力をクリープの効果により低減するという考え方に基づいて行われてきた。しかし、前者の場合接地した要素でCo版下面の変位がばね要素上面の変位より大きく、実際にあり得ない現象が生じ、また後者の場合版がクリープ変形するのであって応力は低減されない、といった現象と異なる問題がある。そこで本研究は、不同沈下に起因するCo版と路盤との間に生じる空隙の影響を考慮した解析法の確立を目的とする。すなわちCo版下面とアスファルト(As)中間層上面との接地・剥離の判定を現象に即した手法の確立を目指す。平成28年度の研究実績の概要は以下のようである。(1)解析は路床、砕石路盤、As中間層の上に舗設された厚さ300mmの連続鉄筋コンクリート舗装(CRCP)を対象とし、空隙はCRCPとAs中間層上面間に設けた。接触・剥離の判定をより厳密に行うため、自重、版上下面の温度差、輪荷重をそれぞれ1/100に分割し、増分荷重を順次負荷した。接触の判定はΔz/z≧1(z:載荷前の空隙量、Δz:減少した空隙量)を満たしたときに接触するとした。空隙要素のヤング係数は、接触前は微小値、接触後はAs中間層の値とした。これによりCo版下面の変位がAs中間層上面の変位を超えるといった従来の問題点を解決することができた。(2)空隙量を0.8mm、クリープ係数を2.0とした場合のクリープによる輪荷重直下の版下縁応力の低下率は8程度%であった。。(3)横ひび割れ部のせん断剛性をひび割れのない場合の80%とした場合、輪荷重直下の非載荷側版下縁応力/載荷側下縁応力は80%強であった。沈下による空隙を有する版と路盤の接触の有無、自重+温度差によるそり応力+輪荷重および横ひび割れ部のせん断伝達を包括的に取り入れた3D-FEMの枠組みを構築した。版とAs中間層間に空隙を有する場合のCo版の自重によるクリープ変形に加え、Co版温度差の作用と荷重作用による接触・剥離の解析が可能となった。自重によるCo版のたわみにクリープの影響を取り込み、これにより応力が低減することを確認した。また、ひび割れ部の骨材かみ合わせによるせん断伝達モデルを組み込むことにより、非載荷側と載荷側の輪荷重直下の版下縁応力を示した。以上から「概ね順調」と評価した。不同沈下の影響を受けるコンクリート舗装の長寿命設計法の確立に資するために、平成28年度に、CRCP版(厚さ300mm、幅員3850mm)下面とアスファルト中間層上面間の空隙モデルと版と中間層の接地・剥離の判定方法を適切に定めることにより、適合条件を満たす版と中間層の変位の解析例を示した。平成29年度は版と中間層の接地前後の応力に及ぼすクリープの影響、横ひび割れ部の載荷側、非載荷側の応力に及ぼす骨材かみ合い(せん断伝達)開始時のせん断ひずみの影響、自重、自重+温度差、自重+温度差+輪荷重それぞれの作用による版下面応力に及ぼす、クリープ、空隙深さの影響を検討し、以下の結果を得た。なお、クリープの影響は有効ヤング係数法によった。(1)下面に最大深さ0.5mmの空隙が生じた版が、自重により中間層と接地する時の下面応力は、クリープ係数=1の場合弾性応力の71%、2の場合54%で、クリープによる低減効果は有意であった。(2)自重、版上下面温度差(10°C)、輪荷重(98kN)が順次作用し、クリープ係数=2とした時の横ひび割れ部の非載荷側下縁応力/載荷側下面応力の比は骨材のかみ合い(せん断伝達)開始時せん断ひずみ(ひび割れ部段差/ひび割れ幅)γz,conが0.04の場合0.83、0.17の場合0.56とγz,conに大きく依存した。(3)不同沈下を伴う冬場の場合は版厚方向にひび割れ幅が増大することが予想されるので、その分布を考慮したせん断伝達開始ひずみやせん断剛性の設定が今後の課題となった。(4)クリープおよび空隙深さが版応力に及ぼす影響は自重応力に認められ、自重と比べて温度差、温度差に加えて輪荷重が作用する場合の影響は大きくはない。(5)有効ヤング係数法は変動応力に対しては精度が低下するので材齢係数の適用あるいは他のクリープ解析手法を用いて解析精度の向上を図る必要がある。

版下面に不同沈下による空隙を有する連続鉄筋コンクリート舗装版の長寿命版厚設計法の確立に資するため、版とアスファルト中間層との接地・剥離の判定方法と空隙モデル、版と路盤との接地の有無を考慮した自重応力に及ぼすクリープの影響、横ひび割れ部の骨材のかみ合わせに基づくせん断伝達モデルについて検討した。その結果は、版と中間層との接地・剥離の判定と空隙モデルは妥当である、自重応力に及ぼすクリープの影響は接地時の版応力に認められる、骨材かみ合わせ開始時の段差/ひび割れ幅で定義されるせん断ひずみとかみ合い後のせん断剛性からなるせん断伝達モデルは載荷・非載荷側の応力評価に有効である、ことなどを示した。東広島・呉道路(東呉)の明り部盛土、明り部切り土、トンネル内の切り土内に埋設された計器の測定値、特に平成29年に予定されている載荷試験から得られる応力、ひずみと解析値を比較し、妥当性や問題点を整理する。これに基づき、ひび割れ部の骨材のかみ合いによるせん断伝達、鉄筋のせん断抵抗、鉄筋の付着それぞれのモデルの改良を図る。さらに、Co版の疲労解析を行い、東広島・呉道路(東呉)の設計時の疲労度と比較するとともにどの程度の版厚になるかを試算する。以上をまとめ長寿命設計法の考え方を提案し本研究の総括とする。コンクリート工学
情報技術導入におけるビジネスシステム構築プロセスの理論化

本研究では、従来、研究レベルで開発してきたマーケティング用のシステムを、現実で利用可能なパッケージへと改良して、それを現実の企業へ導入し、実践科学的にその効果を検証する。我々が最も重要だと考えるのは、そうした新しい情報技術の導入に際して、新しいビジネスシステム、組織間関係の構築プロセスを理論化することである。新しい技術が新しいビジネスシステムや組織間関係のもとで、新しい価値をもたらすとすれば、そうしたプロセスを理論化し、より効率的な方法を模索することが社会的にも大きな意義をもつものと考えられる。本年度、大別して2つの領域において上記の研究を進展させることができた。第一に、データマイニング技術を利用したマーケティングシステムとして、時系列解析をベースにした需要予測システムを開発した。新しい情報技術として今後、これらをビジネスのフィールドに導入していく予定である。第二にデータマイニングを利用したビジネスプロセスの理論化を行った。大規模データから有用な知識を発見するプロセスを理論化し、さらにそのプロセスの効率化に関するマネジメント戦略を提起した。本年度までで、新しい情報技術の導入、それを利用したビジネスプロセス、知識発見プロセスの理論化までを行い、知識発見プロセスの組織戦略まで明らかにすることができた。今後、これらの研究をベースにして、利害関係者すべてを含むビジネスシステム(ビジネス全体の仕組み)の構築プロセス、組織能力の構築理論を明らかにしていきたい。
雌性先熟魚類に対する現行の漁業は適切？：繁殖生態に基づいた適切な漁業管理策の検討

熱帯から温帯において重要な水産資源である大型雌性先熟魚類の性転換について、シロクラベラChoerodon schoenleiniiをモデル魚種として調べることによって、現行の漁業活動が雌性先熟魚類資源の再生産に与えている影響を明らかにすることを目的とした。飼育実験の結果、雄の集団からの消失後に雌が機能的な雄に性転換するまでには非常に長い時間がかかることがわかった。そのため、繁殖期前および繁殖期中に集団から雄を漁獲することは資源の繁殖成功を大きく制限しうることが示された。熱帯、亜熱帯域の沿岸資源には雌性先熟魚類が多くみられ、そのような種では大型個体は雄として資源の再生産に大きく貢献する。しかし、現行の漁獲規制(体サイズ規制)のもとではこのような大きな雄ほど漁獲対象となりやすい。雌性先熟魚類では、漁獲等によって雄が消失した場合、集団中の大きな雌が雄へ性転換することが知られているが、機能的な雄となるにはある程度の期間を要すると予想される。そのため、繁殖期直前および繁殖期中の雄の漁獲は資源の再生産に悪影響を与えることが懸念される。そこで本研究では、雌性先熟魚類であるシロクラベラをモデル魚種として、繁殖期直前および繁殖期中における雄の漁獲が雌性先熟魚類資源の再生産に与える影響を水槽実験によって調べることを目的とした。実験群は1群あたり4個体とし、使用する個体サイズは漁獲物組成を参考にした(体長約60 cm以上の雄1尾、体長55 cm程度の大型雌1尾(性転換可能な体サイズ)、体長50 cm以下の小型雌2尾)。実験群からは繁殖期直前、もしくは繁殖期中に雄を取り除き、雄の漁獲を再現した。それによって、1)雌は繁殖期のいつでも性転換が可能か?や、2)性転換個体が雄として機能するのに要する期間、3)性転換直後の雄としての繁殖能力について現在調べている。これまでの途中結果を概説すると、繁殖期直前および繁殖期中に雄を除去すると、その集団から繁殖期中に産出される総受精卵数が著しく低下し、多くの場合、雌は繁殖期中に雄への機能的性転換を完了できなかった。繁殖期直前に雄を除去した場合、これまで1例のみ雄への機能的性転換が観察されたが、性転換直後の雄としての繁殖能力は低く、受精率が低かった。本研究課題の成果は、シロクラベラに限らず、他の雌性先熟魚類資源においても、現行の資源利用方法に対する評価や資源管理策を構築の際に有用な情報となり、それら資源の漁業管理に貢献する。熱帯、亜熱帯域の沿岸資源には雌性先熟魚類が多くみられる。大型個体は雄として資源の再生産に大きく貢献するが、現行の漁獲規制(体サイズ規制)のもとではこのような大きな雄ほど漁獲対象となりやすい。雌性先熟魚類では、漁獲等によって雄がいなくなった場合、集団中の大きな雌が雄へ性転換するが、機能的な雄となるにはある程度の期間を要すると予想される。そのため、繁殖期直前および繁殖期中の雄の漁獲は資源の再生産に大きな影響を与えることが懸念される。そこで本研究では、雌性先熟魚類のひとつであるシロクラベラをモデル魚種として、繁殖期直前および繁殖期中における雄の漁獲が雌性先熟魚類資源の再生産に与える影響を水槽実験によって調べることを目的とした。実験群は、1群あたり4個体とし、使用する個体サイズは漁獲物組成を参考にした(体長約60 cm以上の雄1尾、体長55 cm程度の大型雌1尾(性転換可能な体サイズ)、体長50 cm以下の小型雌2尾)。実験群からは繁殖期前の1月上旬、もしくは繁殖期中の3月中旬に雄を取り除き、雄の漁獲を再現した。本実験は現在実施中であり、雄を除去した後の雌の行動や産卵の有無等について観察を続けている。繁殖期前の1月上旬に雄を除去した実験群では、雄の除去から約100日後の現時点では受精卵は得られておらず、機能的な雄はまだ出現していない。同様に3月に雄を除去した群からも未だに受精卵は得られていない。今後も観察を続けることによって、1)雌は繁殖期のいつでも性転換が可能か?や、2)性転換個体が雄として機能するのに要する期間、3)性転換直後の雄としての繁殖能力(受精能力等)について調べる予定である。熱帯、亜熱帯域の沿岸資源には雌性先熟魚類が多く見られ、そのような種では大型個体は雄として資源の再生産に大きく貢献する。

雌性先熟魚類では、漁獲等によって雄が集団内から消失した場合、集団中の大きな雌が雄へと性転換することが知られているが、機能的な雄となるにはある程度の期間を要すると予想される。そのため、繁殖期直前および繁殖期中の雄の漁獲は資源の再生産に悪影響を与えることが懸念される。そこで本研究では、大型雌性先熟魚類であるシロクラベラをモデル魚種として、繁殖期直前および繁殖期中における雄の漁獲が雌性先熟魚類資源の再生産に与える影響を水槽実験によって調べることを目的としている。実験群は1群あたり4個体として(体長60 cm以上の雄1尾、体長55 cm程度の大型雌1尾(性転換可能な体サイズの雌))、体長50 cm以下の小型雌2尾)、実験群から繁殖期直前もしくは繁殖期中に雄を取り除き、雄の漁獲を再現した。それによって1)雌は繁殖期中に性転換が可能か?、2)雌が性転換して機能的雄となるのに要する期間、3)性転換直後の雄の繁殖能力について調べた。その結果、繁殖期直前および繁殖期中に雄を除去すると、その集団から繁殖期中に産出される総受精卵数は著しく低下し、多くの場合において雌は繁殖期中に雄への機能的性転換を完了できなかった。繁殖期直前に雄を除去した場合に、唯一ひとつの実験群において繁殖期中に雌が機能的な雄へと性転換したが、その雄としての繁殖能力(受精能力)は低かった。以上の結果から雌性先熟魚類の漁業管理には現行の体サイズ規制に加えて、時期によって大型個体を保護することが資源の再生産能力の維持に貢献すると考えられた。行動生態学現在、当研究課題はデータ収集中であるが、その進捗に問題は無く、計画通りにデータを収集できているため。現在、当課題は実施中であるが、その進捗に問題は無く、計画通りにデータを収集できているため。2011年度、2012年度に引き続き、2013年度もこれまでと同様の実験を行うことによりサンプル数の充実を図り、データの信頼性をあげる計画である。現在のところ、実験計画に変更予定はない。データの信頼性をあげるため、来年度は今年度と同様の実験を行い、サンプル数の充実を図る予定である。現在のところ、実験計画の変更は特に無い。飼育魚に与える餌料を冷凍保存しておくべき、研究機関の大型冷凍庫の設備を更新する工事が長期間にわたって入ったことに起因して、餌料の納入時期を計画より遅延するという変更が必要となったため。生じた「次年度使用額」は、納入の遅れた餌料の購入にあてる。今年度同様、1群あたり4個体の実験群を複数設定する。実験群からは繁殖期前の1月上旬、もしくは繁殖期中の3月中旬に雄を取り除くことによって雄の漁獲を再現し、雄を除去した後の雌の行動や産卵の有無等について観察を行う。これによって、1)雌は繁殖期のいつでも性転換が可能か?や、2)性転換個体が雄として機能するのに要する期間、3)性転換直後の雄としての繁殖能力(受精能力等)について調べる予定である。
近紫外線により実験的に誘発されたヒト皮膚がんの特異的遺伝子変異

ヒト発がんの実験的研究は、限られた、あるいは不自然な条件下(培養細胞など)でしか成され得なかったが、改良SCIDマウスには、ヒト良性腫瘍や前癌病変のみならず、ヒト正常組織の長期にわたる継代維持も可能となった。本研究では、改良SCIDマウスに、最も観察の容易なヒト正常皮膚を移植し、長期にわたり太陽紫外線類似のA,B領域紫外線(UVB,UVA)を連日照射したところ(線量率約2.8J/m^2/sec)、ケラトーシスがヒト皮膚に高率(75-80%)に発生し、2年近い連日照射(0.718×10^5J/m^2)により、ヒト皮膚扁平上皮がん3例と未分化がん1例の誘発に初めて成功した。UVB照射皮膚のパラフィン片よりDNAを抽出し、UVBによるヒト皮膚の遺伝子変異の特性とケラトーシス、がんへの進行過程での変化を調べたところ、K-ras遺伝子の変異は検出できなかったが、p53癌抑制遺伝子の突然変異を調べたところ、突然変異が高率に誘発されており、その75%はdipyrimidine siteのtransitionであった。しかも、誘発されたヒト皮膚ケラトーシス6例中5例および皮膚がん3例中3例ではp53遺伝子のcodon242に特異的に突然変異が誘発されていた。皮膚がん3例には、codon242以外に、2重、3重のp53遺伝子の突然変異が誘発されていた。PUVA療法によるヒト2次皮膚がんでもcodon242に同じ突然変異が確認されており、codon242皮膚がん発生の初期段階で大きな役割をなしているものと思われる。がん化には2重、3重のp53遺伝子の突然変異も必要なのだろう。
鉄電解による水中硝酸・亜硝酸イオン促進還元技術(ARP)の開発

無機系の高濃度硝酸性窒素排水の処理には有機物の添加を必要としない化学還元法の開発が期待されている。本研究では、金属鉄の高いNO_3^-還元能力に着目し、鉄粉と鉄及び不溶性電極による電解、さらに食塩電解によって生成するClO^-による酸化を組み合わせた硝酸・亜硝酸イオンの促進還元技術(ARP)の開発を行なってきた。まず、鉄電極を用いた電解処理によるNO_3^-のNH_4^+への還元と、食塩の電解によって生成するClO^-によるNH_4^+のN_2ガスへの酸化を試みた。しかし、鉄電極ではClO^-生成が不十分であったため、不溶性(白金)電極を使用し、Fe^<2+>、Cl^-存在下、電解処理を行なうこととした。これにより、NO_3^-還元に関わる影響因子(電極比表面積、電流密度、Fe^<2+>添加量、電極間距離)について定量的に解析を行った。電流密度とFe^<2+>添加量がNO_3^-還元及びNH_4^+酸化に最も影響を及ぼした因子であること、電流密度の増加とともにNH_4^+の除去速度定数が直線的に上昇すること、NO_3^-の除去速度定数は電流密度40mA/cm^2までは上昇するが、それ以上ではほぼ一定の値を示すこと、Fe^<2+>添加量の増加はNO_3^-の除去速度定数の上昇とNH_4^+の除去速度定数の低下をもたらすことなどを明らかにした。この原理に基づくNO_3^-含有排水処理装置を模擬して、NO_3^-処理量当たりの電力消費等の処理コストの評価に必要な各種パラメーターの評価を可能にした。また、NO_3^-還元時の電子効率と反応速度の向上を目指し、添加する金属(Fe^<2+>,Cu^<2+>)の影響を評価した。電解処理によるNO3-の還元は、Fe^<2+>またはCu^<2+>を添加することにより促進された。さらに、Fe^<2+>及びCu^<2+>の酸化還元電位の違いにより、Cu^<2+>を添加した場合の方がNO_3^-の還元能が高いことが示された。現在、無機系窒素排水を高濃度に含む排水の処理には生物学的脱窒素法が主に使用されている。しかし、生物学的脱窒素法においては電子供与体として有機物が必要であるため、無機系窒素排水ではメタノール等の添加の代替が処理コストの上昇をもたらしている。そのため、無機系窒素排水に適した新たな処理技術の開発が急務である。そこで、硝酸・亜硝酸イオンの促進還元技術(ARP)の開発を目的とし、金属鉄を用いた硝酸・亜硝酸性窒素の還元の特性に加えて、硝酸イオン除去速度の向上と装置のコンパクト化をめざして、不活性電極および鉄電極を用いた電解の導入を検討した。30mM-N(NaNO_3,NaNO_2)をモデル排水として、初期pHを硫酸によって27の範囲に調整し回分方式で還元処理の実験を行った。気相を酸素置換したフラスコに1N HClで表面を洗浄した鉄粉(80メッシュ)を加えて。内温度(25°C)及びpH(設定値)を一定に維持し、攪拌しながら反応を進行させた。pH4以上では硝酸還元速度は低いが、4以下に低下すると還元速度が急激に上昇した。

どのpHにおいても硝酸還元速度は硝酸濃度のほぼ一次反応であると見なせた。生成物については低いpHではアンモニアであり、窒素ガスへの転換率は低かった。亜硝酸についても同様の実験を行い、亜硝酸還元速度は亜硝酸濃度のほぼ一次反応であり、反応速度は遥かに高いこと、弱酸性条件でも窒素ガスへの転換率が高いことが明らかになった。以上のことから、金属鉄を添加することで、硝酸及び亜硝酸の還元が可能であり、pHをコントロールすることで、反応速度及び生成物を制御できることが明らかになった。加えて、不活性電極を用いた電解操作の導入によって、単位電力量当たりの硝酸還元量、電極単位面積当たりの還元速度などが明らかになった。窒素・リンの水環境への排出による富栄養化や地下水汚染が大きな環境問題となっている。窒素成分に加えて有機汚濁物質を併せて含む排水に対しては、処理コストの問題は残るものの生物学的な排水処理技術の適用が可能である。しかし、金属・機械製造工場などから排出される無機系の高濃度硝酸性窒素排水に適した排水処理技術は皆無に等しい。そこで本研究では、有機汚濁物質を含まないNO_3-含有排水の処理に適用するための新規処理技術の開発研究を実施してきた。本研究の特徴は、NO_3-還元能力を有する鉄粉による電解と鉄及び不溶性電極による電解、さらに食塩電解によって生成するCIO-による酸化を組み合わせることによりNO_3-除去反応を促進することである。まず、鉄電極を用いた電解処理によるNO_3-のNH_4+への還元と、食塩の電解によって生成するClO-によるNH_4+のN_2ガスへの酸化を試みた。しかし、鉄電極ではClO-生成が不十分であったため、不溶性(白金)電極を使用し、Fe^<2+>、Cl-存在下、電解処理を行なうこととした。これにより、NO_3-還元に関わる影響因子(電極比表面積、電流密度、Fe^<2+>添加量、電極間距離)について定量的に解析を行った。電流密度とFe^<2+>添加量がNO_3-還元及びNH_4+酸化に最も影響を及ぼした因子であること、電流密度の増加とともにNH_4+の除去速度定数が直線的に上昇すること、NO_3-の除去速度定数は電流密度40mA/cm^2までは上昇するが、それ以上ではほぼ一定の値を示すこと、Fe^<2+>添加量の増加はNO_3-の除去速度定数の上昇とNH_4+の除去速度定数の低下をもたらすことなどを明らかにした。以上の成果より、この原理に基づくNO_3-含有排水処理装置を模擬して、NO_3-処理量当たりの電力消費等の処理コストの評価に必要な各種パラメーターの評価を可能にした。無機系の高濃度硝酸性窒素排水の処理には有機物の添加を必要としない化学還元法の利用が期待されている。本研究では、鉄粉と電解処理によるNO_3^-還元に着目して新規処理技術の開発研究を実施してきた。これまでに、NO_3^-還元能力を有する鉄粉による電解と鉄及び不溶性電極による電解、さらに食塩電解によって生成するClO^-による酸化を組み合わせることによりNO_3^-除去反応を促進することが可能であることを明らかにしてきたが、NO_3^-還元時の電子効率と反応速度が低いという課題が残されている。そこで電解処理によるNO_3^-還元の促進を目的として添加する金属(Fe^<2+>,Cu^<2+>)の影響を評価した。Fe^<2+>を添加した場合は、NO_3^-の還元によるNH_4^+が生成した。生成したNH_4^+を同時除去するためにCl^-を添加して電解処理を行い、Cl^-添加の有無による電極表面積基準のNO_3^-反応速度定数を比較した結果、Cl^-を無添加、添加でそれぞれ0.061、0.030m/hrであり、Cl^-の添加はNO_3^-還元の速度を低下させた。
コレシストキニンA受容体遺伝子多型とアルコール依存症及び精神神経症状、その分子機構

DSM-IVに基づいて診断されたアルコール依存症のうち精神神経症状のはっきりした435例(男性)と健常対照男性(1584例)についてヒトコレシストキニン(CCK)-A受容体遺伝子のプロモーター領域に2箇所の塩基置換(-128のGがT、-81のAがG)とアルデハイド脱水素酵素(ALDH)2の多型を解析した。ALDH2野生型は、アルコール依存症384例、対照男性792例であった。CCK-A受容体多型は、アルコール依存症群で発生頻度が多い傾向にあった(P=0.053)。とくに-81のAがGに変異する頻度は依存症で有意に高かった(P<0.023)。アルコール依存症群の中だけで検討すると、-81Gを持つ個体は、反社会的性格を示し、譫妄、家族歴を有する頻度が高く、発症年齢が低かった。異常のことから、-81G変異は、アルコール依存症の危険因子であると同時に、より、難治性の重症のアルコール依存症を起こすと結論された。ADH2多型は、有意の影響を示さなかった。CCK-A, B, AB受容体(R)遺伝子ノックアウトマウスに、エタノールの腹腔内投与後、30、60、90、120分でのマウスの覚醒状態を正向反射による数値化で計測したところ、有意差は認めなかった。しかし、2瓶法によるエタノール飲用量の相違を各遺伝子型で比較すると、CCK-AR欠損マウスでエタノール飲用量が増加しており、側坐核のドーパミン2受容体タンパク発現が増加していた。従って、CCK-AR欠損がドーパミン2受容体タンパクを増加させることで、飲酒を促進している可能性が示唆された。解析結果はcohort study男性におけるALDH2^*1/1(野生型)と1/2,2/2の分布の比は55:45であった。ALDH2^*1/1,1/2,2/2それぞれの群におけるCCK-A受容体多型の頻度は殆ど差をみとめなかった。確認する。アルコール依存性の集団では、ALDH2^*2/2は検出されない。ALDH2^*2/1は、10%強にみとめられ、CCK-A受容体遺伝子多型の分布は、野生型が多い傾向がみられたが、有意差はなかった。アルコール依存症とコントロール群とを比較すると、CCK-A受容体多型の分布は有意差がなかったが、ALDH2^*1/1のみを抽出して比較すると、-81 Ato G変異がアルコール依存症群で有意に高かった。CCK-A受容体遺伝子ノックアウトマウスは、飲水量、飲酒量ともに他群に比較して多かった。しかし、とくにアルコールのみを嗜好してはいなかった。
手術シミュレータを対象とした血管の変形と出血の同時処理における高速化に関する研究

本研究では、血管の変形と血管を傷つけた際に発生する出血を同時に実現して性能評価を行うと共に、単体の計算機だけではなく複数の計算機をネットワーク結合した手術シミュレータシステムを構築して、処理の高速化に関する検討を行った。さらに、従来の血管モデルでは血管径を一定とした変形にしか対応できないため、血管径の変化も考慮したモデルを考案し、大動脈手術のような血管そのものの手術にも対応できるモデルと変形手法を構築した。手術シミュレータを対象とした血管の変形と出血の同時表示における高速化手法を検討するために,血管の安定的な変形モデルの再検討を行った。血管は細長く,また本数が多いために,有限要素法を用いるとリアルタイム処理が困難である。一方,質点バネモデルは高速処理可能であるが,血管を構成する3質点が同一直線上に存在すると安定的な解を得ることができない。そこで,各質点に仮想バネを挿入することにより安定的な変形処理が行える。出血処理に関しては血管からの出血を模擬するためには粒子法が最適である。しかしながら,粒子を細かくすると血液を表現するために必要な粒子数が多くなり,リアルタイム化が困難である。そこで,粒子数を減らして粒子の径を大きくする代わりに,血液粒子を包含する血液面を作成して出血の表現を行った。これらの手法を適用して,Pentium IV2.2GHzのCPU,512MBの主記憶,Nvidia GeForce4 Ti 4600のグラフィックスボードを搭載した一般的なPCで性能測定を行った結果,血管を構成する質量を20,出血を構成する粒子数を500にすればリアルタイム(30Hz)で表示可能であることが分かった。しかしながら,一般的なPCを用いた場合,血管を構成する質点の数を抑制する必要があるばかりでなく,血液粒子を包含する血液面の生成にも多大な時間を要することから,リアルタイム処理を優先する場合には,血液面の生成を行えないことが分かった。今後,これらの問題点を解決することで,本手法を様々な手術シミュレータに適用することが可能となる。手術シミュレータを対象とした血管の変形にあたり、血管の表面にのみ質点バネを配置したモデルでは、血管の正確な変形が行えない。特に、血管内に流れる血流を考慮していないため、変形により血管径が極端に細くなる。このため、血管内部にも質点とバネを配置する方法もあるが、システムの剛性方程式が膨大となり多大な処理時間がかる。また、血管内部は血液が流れており、血管そのものは空洞であるため、物理的に正確なモデルとは言えない。一方、血管内部における血流を粒子法により解析する方法も存在する。物理的には正確なモデルとなるが、やはり多大な処理時間を要するため手術シミュレータとして必要なリアルタイム応答を実現できない。そこで本研究では、血管内部に理想気体が存在するものと考えて血管内部からの圧力を考慮することで、血管径をほぼ一定に保ったまま、高速かつ正確な血管の変形を実現した。本方式では血管径の計算に繰り返し処理を必要とするが、シミュレーションの結果、1回の計算でほぼ収束することを確認した。粒子法を用いた計算では粒子数nに対してO(n^2)の計算時間が必要であるのに対し、本手法を用いると質点数nに対し、O(n)の計算時間で処理できることになり、高速化を実現することができた。また、手術シミュレータをネットワーク結合し、複数人の医師が共同で手術練習を行うことのできるシステムも構築した。特に、別々の手術シミュレータを操作している二人の医師による血管の同時変形を実現すると共に、ネットワーク化された手術シミュレータに対して、自由に途中参加、あるいは退場が行えるようにシステムを改良した。