hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
mTORシグナル異常制御による心不全治療の開発

b)TNF/zVADによるネクロプトーシスは、rapamycinおよびKu-0063794(Ku)によるmTORC1活性阻害により抑制された。RapamycinおよびKuによるmTORC1活性阻害はRIP1のRXXS配列上のセリンをリン酸化した。RIP1への点変異導入による検討から、mTORC1活性阻害はRIP1-Ser320をリン酸化することが明らかとなった。RIP1-Ser320A導入細胞では、mTORC1活性阻害によるネクロプトーシス抑制効果が消失していた。さらにmTORC1活性阻害は、TNF/zVADによるRIP1-RIP3結合を抑制したが、RIP1-Ser320A導入細胞ではこの効果は消失していた。以上から、mTORC1活性阻害はRIP1-Ser320のリン酸化を介してネクロプトーシスを抑制する可能性が示唆された。c)TNF/zVAD添加4時間後にオートファゴソームLC3が有意に増加したが、全LC3量に対するオートファゴソームLC3量の割合はvehicle群と同様であった。Rapamycinは、TNF/zVADの有無にかかわらず、全LC3量に対するオートファゴソームLC3量の割合を低下させた。一方で、RIP1阻害薬であるnecrostatin-1はTNF/zVAD存在下において、全LC3量に対するオートファゴソームLC3量の割合を低下させた。RapamycinとRIP1阻害薬投与によりリソソームタンパクの主要な調節因子であるTFEBの核分画での発現が増加していた。以上の結果から、rapamycinはRIP1活性化によるオートファジー障害を抑制する可能性が示唆された。ネクローシスとオートファジーの分子機構連関a)ラット心筋芽細胞(H9c2細胞)を用いて、ネクロプトーシスを誘導するために、TNF-α(TNF, 50 ng/ml)とカスパーゼ抑制薬(z-VAD-fmk: zVAD, 20 μM)の同時投与(TNF/zVAD)を用いた。ネクロプトーシスの指標として、培養液中のLDH活性とRIP1とRIP3の結合(免疫沈降法で評価)を用いた。TNF/zVAD刺激は、vehicle刺激群の約4倍まで培養液中のLDH活性を増加させ、このTNF/zVADの効果はRIP1抑制薬及びRIP3抑制薬によって完全に遮断されたことから心筋細胞においてもネクロプトーシスが誘導されることが明らかとなった。一方で、ミトコンドリア透過性遷移孔開口抑制薬はTNF/zVADによる細胞死に影響を与えなかった。b)TNF/zVADにより、LC3-IIが増加し、bafilomycin A1によるリソソーム機能阻害でさらに増加しなかったことからTNF/zVADはオートファゴソームとリソソームの結合以降のレベルでオートファジーを阻害していると思われた。この知見は、RFP-GFP-LC3発現によるautophagic fluxの詳細な解析により確認された。さらに、TNF/zVADによりRIP1とp62の結合が増加し、LC3とp62の結合が低下していた。このTNF/zVADの効果はmTORC1活性抑制によりオートファジーを促進するrapamycin (10 nM)により遮断された。さらに、Rapamycin(10 nM)は、TNF/zVADによるネクローシスを軽減させた。c)以上から、ネクロプトーシス誘導機構においてオートファジー機能低下が重要な役割を果たしていた。さらにmTORC1抑制薬はネクロプトーシス軽減により心筋保護作用をもたらす可能性が示唆された。本年度は、mTORC1の恒常的活性化が左室機能障害をもたらす分子機構として二つの異なる機序のネクローシスに注目した。実験結果から、mTORC1阻害薬はオートファジー促進を介してネクロプトーシスを軽減することが明らかとなり、ミトコンドリア透過性遷移孔開口は寄与していないことが判明した。さらにネクロプトーシス刺激がオートファジーを障害する分子機構の一部を解明することができた。以上のとおり、ネクロプトーシスとmTORC1依存性オートファジーの関連に注目して分子機構を解明し、既に論文を投稿することができたため、おおむね順調に進展していると評価した。mTORC1活性阻害は、RIP1の抑制的リン酸化により心筋細胞のネクロプトーシスを抑制するb) Rapamycinは、complex I、II及びネクロソーム構成蛋白の蛋白量あるいはcomplex Iからcomplex IIへの移行を反映するTNFによるRIP1の切断レベルに影響を与えなかった。TAK1阻害薬である5z7、IKK阻害薬であるTPCA-1あるいはcIAP阻害薬であるBV6は、TNF/zVAD添加後の細胞死を増悪させたが、rapamycinの細胞死抑制効果は残存していた。TNF/zVADはRIP1の自己リン酸化による活性増加の指標であるRIP1-Ser166のリン酸化を増加させたが、抑制的リン酸化部位であるRIP1-Ser414のリン酸化に影響を与えなかった。RapamycinあるいはKu-0063794添加によりTNF/zVADによるRIP1-Ser166のリン酸化レベルが部分的に低下し、RIP1-Ser414のリン酸化レベルが増加した。さらに、rapamycinはTNF/zVADによるRIP1とRIP3の結合増加を抑制した。

c)以上から、mTORC1活性阻害はRIP1の抑制的リン酸化により心筋細胞のネクロプトーシスを抑制する可能性が示唆された。前年度の研究において、rapamycinが心筋細胞のネクロプトーシスを軽減することが明らかとなったため、本年度はその分子機構に注目した。本年度の実験結果から、rapamycinはmTORC1の活性阻害を介して、p70s6kinase非依存性にネクロプトーシスを軽減することが明らかとなった。mTORC1活性阻害薬は、TNF受容体活性化以降のRIP1活性化上流のネクロプトーシス誘導シグナルには影響を与えなかったが、RIP1の抑制的リン酸化を誘導した。一方で、予想に反して、p53阻害薬及びsiRNA法による発現抑制はネクロプトーシスに影響を与えなかった。以上から、rapamycinによるmTORC1活性阻害は、RIP1の抑制的リン酸化により心筋細胞のネクロプトーシスを抑制する可能性が示唆された。現在、RIP-Ser414の点変異を作成し、さらなる検討を行っている。さらに、in vivoでrapamycinがRIP1-Ser414のリン酸化に影響を与えるか否かを解析中である。その後に本年度の知見を論文として投稿予定であり、"おおむね順調に進展している"と評価した。b)TNF/zVADによるネクロプトーシスは、rapamycinおよびKu-0063794(Ku)によるmTORC1活性阻害により抑制された。RapamycinおよびKuによるmTORC1活性阻害はRIP1のRXXS配列上のセリンをリン酸化した。RIP1への点変異導入による検討から、mTORC1活性阻害はRIP1-Ser320をリン酸化することが明らかとなった。RIP1-Ser320A導入細胞では、mTORC1活性阻害によるネクロプトーシス抑制効果が消失していた。さらにmTORC1活性阻害は、TNF/zVADによるRIP1-RIP3結合を抑制したが、RIP1-Ser320A導入細胞ではこの効果は消失していた。以上から、mTORC1活性阻害はRIP1-Ser320のリン酸化を介してネクロプトーシスを抑制する可能性が示唆された。c)TNF/zVAD添加4時間後にオートファゴソームLC3が有意に増加したが、全LC3量に対するオートファゴソームLC3量の割合はvehicle群と同様であった。Rapamycinは、TNF/zVADの有無にかかわらず、全LC3量に対するオートファゴソームLC3量の割合を低下させた。一方で、RIP1阻害薬であるnecrostatin-1はTNF/zVAD存在下において、全LC3量に対するオートファゴソームLC3量の割合を低下させた。RapamycinとRIP1阻害薬投与によりリソソームタンパクの主要な調節因子であるTFEBの核分画での発現が増加していた。以上の結果から、rapamycinはRIP1活性化によるオートファジー障害を抑制する可能性が示唆された。最近、ネクロプトーシスが虚血再灌流障害や心不全の病態形成に関与していることが繰り返し報告されている。これまでの実験結果から、mTORC1阻害薬はオートファジー促進を介してネクロプトーシスを軽減することが明らかとなり、ミトコンドリア透過性遷移孔開口は寄与していないことが判明した。そのため、ネクロプトーシスとmTORC1依存性オートファジーの関連に注目して分子機構を解明していく。
メタボリックシンドローム発症における食事の欧米化による腸内細菌の変化の関与

正常耐糖能の男性において、日系米人(J-A)は、日本人(NJ)と比較して、Matsuda Index(MI)が低値であった。そして、J-AとNJは腸内細菌叢が異なることを認めた。その中でも、Bacteroidetes門に属する腸内細菌は、NJと比較して、J-Aでその割合が低く、両群において、MIと正相関を認めた。高脂肪高蔗糖食負荷マウスにミグリトールを投与すると、腸内細菌叢の変化や腸管炎症の一部是正を伴い、非アルコール性脂肪肝炎の発症が抑制された。これらの結果は、食事の欧米化により腸内細菌叢は変化すること、そして、腸内環境は、メタボリックシンドロームの治療標的となる可能性があることを示唆した。本研究の目的は、欧米化した食事による腸内環境の変化を介したメタボリックシンドローム(MetS)発症のメカニズムを明らかにすることである。そのために、ヒトに関しては、日本人とロサンゼルス在住の日系米人、そしてマウスに関しては、通常食(NCD)あるいは欧米食のモデルとして高脂肪高蔗糖食(HFHSD)を与え、腸内細菌叢を含めた腸内環境を比較検討している。ヒトに関しては、日系米人については、ロサンゼルス検診において、対照となる日本人については、広島在住の一般住民検診において、血液および便サンプルを入手した。現在、次世代シーケンサーを使用して、腸内細菌叢の解析を進めている。マウスに関しては、HFHSD負荷マウスは、NCD負荷マウスと比較して、肥満を呈し、インスリン抵抗性および非アルコール性脂肪肝炎(NASH)を発症した。腸内環境については、HFHSD負荷マウスは、NCD負荷マウスと比較して、腸内細菌叢が変化し、腸管炎症が惹起されることを認めた。α-グルコシダーゼ阻害薬を投与すると、HFHSDによる腸内環境の変化が一部是正され、インスリン抵抗性やNASHの発症が抑制されることを報告した。この結果は、腸内環境が、メタボリックシンドローム発症に関与し、重要な治療標的となりうることを示唆した。更に欧米食による腸内環境の変化を明らかにするために、RNA-SeqでNCD群とHFHSD群の腸管の遺伝子発現を網羅的に解析した結果、腸管免疫等に関与する遺伝子発現が変化していることを認めた。ヒトおよびマウスモデルにより、我が国でも進んでいる食事の欧米化による腸内環境の変化を明らかにすることにより、腸内環境の変化を介したメタボリックシンドローム発症の病態が明らかとなり、その予防につながる可能性があると考えている。日本人および日系米人の便サンプルを入手したが、次世代シーケンスによる腸内細菌叢の解析を現在進めている段階であり、やや進行が遅れている。また、マウス腸管の網羅的遺伝子発現解析に関しては、RNA-Seqは終了したが、解析を進めている途中である。そのために、ヒトに関しては、日本人とロサンゼルス在住の日系米人、そしてマウスに関しては、通常食(NCD)あるいは欧米食のモデルとして高脂肪高蔗糖食(HFHSD)を与え、腸内細菌叢を含めた腸内環境を比較検討した。正常耐糖能の男性において、日系米人は日本人に比し、年齢が高く、総エネルギーに対する飽和脂肪酸の割合が高い傾向がある一方で、多価不飽和脂肪酸の割合は低かった。糖代謝に関しては、日系米人は日本人に比し、インスリン抵抗性の指標であるMatsuda Index(MI)が低値であった。腸内細菌に関しては、日系米人は日本人と比較して、門、属、種レベルにおいて、腸内細菌が異なることを認めた。その中でも、Bacteroidetes門に属する腸内細菌は、日本人と比し、日系米人でその割合が低く、日本人および日系米人において、MIと正相関を認めた。これらの結果は、生活習慣の欧米化により腸内細菌叢は変化し、その中でも、ある特定の腸内細菌が、インスリン抵抗性の増大に関与している可能性があることを示唆した。RNA-SeqでNCD群とHFHSD群の腸管の遺伝子発現を網羅的に解析した。その結果、免疫や各種トランスポート関連遺伝子の発現が変化していることを認めた。これらの変化は、ヒトにおいても、欧米化した食事による腸内環境の変化として認められる可能性がある。しかしながら、その中に、腸管特異的に発現し、ヒトにおいて血液で測定可能であるものを見出すことができなかった。現在解析中である日本人と日系米人の腸内細菌叢の違いと身体所見、血液サンプルより得られた代謝パラメータ、栄養摂取状況との関連を統計学的に検討する予定である。

また、RNA-SeqでNCD群とHFHSD群の間で差を認めた遺伝子群の中で、特に、腸管分泌タンパクに注目して、日本人および日系米人において血中濃度をELISA等で検討する。そして、血中濃度に差を認めた腸管分泌タンパクと代謝パラメータとの関連を統計学的に検討する予定である。代謝学ヒトの便サンプルにおける腸内細菌叢解析が終了している予定であったが、現在、進行中であり、今後、その費用が発生するため、次年度使用額が生じた。ヒトの便サンプルにおける腸内細菌叢解析に使用する予定である。
コーパスを用いた現代英語のコロケーションの記述的研究および結合度測定方法の研究

1990年代半ば以降,コンピュータ技術の発達などにより,膨大な語数から成るコーパスが容易に利用できるようになった。大規模コーパスの利用により,これまでの手作業による研究では気付かれることのなかった言語事実が多数発掘されるようになってきた。コーパスの利用によって初めて本格的研究が可能となったのは,語と語の結び付きの強度(結合度)をも考慮に入れたコロケーション研究である。例えば,abundantly clear, a whole new wayは自然で,^*abundantly hot, ^*a whole colddayは自然ではないことは,従来の研究でも明らかにされていたが,コーパスは,語と語の結び付きの強度を客観的な数値で示すことを初めて可能にした。このようなコロケーションの結合度を測る手法として,これまでMI-score (Mutual Information Score「相互情報量」)やt-scoreが提案されてきた。本研究では,コーパスを用いて,現代英語のコロケーション記述を詳細に行い,同時にその結び付きの強度(結合度)の測定方法を検討することを目的とした。研究に用いたコーパスは,The British National CorpusとThe Bank of Englishという現代英語における最大規模のコーパスである。特に注意を払ったコロケーションは,-ly副詞と形容詞のコロケーションであり,実際に,MI-score, t-socreそして頻度を利用して,コーパスから有益なコロケーションを抽出し,併せて,これらの値の利用の仕方に関して検討した。当初は語と語の共起関係に関心をもって研究を始めたが,研究途上で語と構文の共起関係にも注意が向くようになった。そこで本研究の一環として,「SOV構文」や「米語におけるhaven't NP」に頻出する語彙的パターンの同定を試みた。今年度は,以下のことを行った。(1)コーパスは生のデータの集合であるから,そのままでは英語研究に利用できない。その構成などをきちんと検討する必要がある。昨年度までに収集したコーパスの中で,検討が終わっていなかったLinguistic Data Consortiumなどから入手したデータに関して,どのような構成になっているのかを中心に分析を行った。(2)コーパスから例文やコロケーション情報を抽出するため,プログラミングに長けた研究者に依頼して,分析に必要なコンピュータ・プログラムの作成を行った。(3)コロケーション研究で著名なJohn Sinclair博士(Tuscan Word Centre(イタリア)),Susan Hunston博士(バーミンガム大学),Goran Kjellmer博士(ヨーテボリ大学)Stig Johansson博士(オスロ大学)らに,直接お目にかかり,コロケーション研究における方法論上の問題点,統計的手法の問題点の洗い出しと整理を行った。(4)エジンバラ大学において「コーパスに基づく日英語のコロケーション研究」という講演を行った。その際,同大学において,コロケーション研究上,興味深い事例に関して,言語学専攻の大学院生や,日本語教育関係の研究者と意見交換を行った。(5)玉岡賀津雄・広島大学教授にお目にかかり,t-score, MI-scoreの統計的意味合いについて,ご教示頂いた。その上で,それぞれの統計値をどのように扱うと記述的に有益な情報が得られるのかに関しても,議論を行った。(6)現代英語談話会(2002年12月14日:現代英語談話会:芝欄会館)において,「現代英語におけるSOVの語順」という題で研究発表を行った。(7)斎藤伸治・岩手大学助教授,細井洋伸・鹿児島県立短期大学助教授に面会し,コロケーションに課せられる文法的制約に関して,議論を行った。(1)今年度は,5回の発表を行った。

(1-4)明海大学で開催された英語コーパス学会(第22回大会)で「英語構文研究の実践-コーパスの貢献-」というシンポジウムにパネリストとして参加し「周辺的な構文を記述するためのコーパス利用-現代英語におけるSOV構文を例に-」というテーマで研究発表を行った(2003年10月25日)。(1-5)熊本大学で開催された複数の科研プロジェクトの共同主催による「言語・英語研究とコーパス」(2004年3月8日-3月9日)というシンポジウムにおいて「大規模コーパスを利用した現代英語の研究と教育」というタイトルで講演(4時間)を行った(2004年3月8日)。同じシンポジウムで,「現代英語におけるコロケーションの記述-大規模コーパスの利用-」というタイトルで研究発表を行った(2004年3月9日)。このように今年度は,本科研の課題あるいはそれと深く関係する課題に関して,海外を含め,数多くの発表を行い,参加者から問題点の指摘を受け,考察すべき問題点を整理した。(2)昨年度に引き続き,コーパスから例文やコロケーション情報を抽出するため,分析に必要なコンピュータ・プログラムの作成を行った。(3)昨年度に引き続き,コーパスからのコロケーション抽出の方法を検討した。今年度は,t-scoreとMI-scoreを用いることを集中的に検討したが,来年度は,その他の値に関しても検討する。近年,コンピュータ技術の発達などにより,膨大な語数から成るコーパスが容易に利用できるようになった。大規模コーパスの利用により,これまでの手作業による研究では気付かれることのなかった言語事実が多数発掘されるようになってきた。コーパスの利用によって本格的研究が可能となったのは,語と語の結び付きの強度(結合度)をも考慮に入れたコロケーション研究である。例えば,abundantly clear, a whole new wayは自然で,*abundantly hot,*a whole colddayは自然ではないことは,従来の研究でも明らかにされていたが,コーパスは,語と語の結び付きの強度をMI-scoreやt-scoreなどの客観的な数値で示すことを初めて可能にした。しかし,これらの統計値の利用方法は未だ明らかではなく,どのような統計値をどのように用いることが母語話者の直観を正しく反映することになるのかという問題はほとんど議論されてこなかった。本研究は,コーパスを用いて,現代英語のコロケーション記述を詳細に行い,同時にその結び付きの強度(結合度)の測定方法を検討することを目的としている。本研究にあたっては,既に購入済みのThe British National Corpusを用いると同時に,The Bank of Englishの利用契約も結び,常時,利用した。また,コーパスから情報を抽出するためのツールに関しても整備を行った。また,これまで自ら収集してきたコロケーションの事例の吟味をまず行い,更なる検討が適当と思われる事例に関してコーパスで調査するという方法を基本的に採用した。
細胞傷害顆粒に対する新規膜結合型分子プローブの創製と機能解析法の開発

ヒト肺がん腫A549細胞において、HM13、TMED10、SLC3A2がLysoTracker Red DND-99と部分的に共局在し、LAMP1のC末端領域と連結したパーフォリンもしくはグランザイムBがLysoTracker Red DND-99と共局在することを明らかにした。シリアンハムスター腎臓由来BHK-21細胞において、LAMP1がおもにtrans-Golgiネットワークに局在することを見出した。マウス胸腺腫BW5147細胞において、T-box転写因子eomesoderminがIFN-γ遺伝子座のプロモーター領域とCNSへのRelAとNFATc2の結合を促進することを見出した。本研究では、パーフォリン、もしくはグランザイムBとlysosome-associated membrane protein-1 (LAMP-1)を連結させることによって、細胞傷害顆粒に対する膜結合型分子プローブを作製することを目的とした。LAMP-1遺伝子は、C末端にリソソームの局在に必要な短いサイトゾル領域を有している。N末端にシグナル配列を含むヒトパーフォリン、もしくはヒトグランザイムBにヒトLAMP-1 (325-417)を融合させた遺伝子を作製し、C末端にFLAGタグ、もしくは緑色蛍光タンパク質(EGFP)を連結させた発現ベクターを構築した。ヒト胎児腎細胞HEK293Tにトランスフェクションし、抗FLAG抗体によるウェスタンブロッティングを行ったところ、パーフォリン-LAMP-1とグランザイムB-LAMP-1の発現が確認された。さらに、パーフォリン-LAMP-1-EGFPとグランザイムB-LAMP-1-EGFPは、LysoTracker Red DND-99と共局在することが観察された。本研究では、パーフォリンとLAMP-1、及びグランザイムBとLAMP-1の融合タンパク質を作製し、これらの融合タンパク質の発現とリソソームマーカーとの共局在を確認することができた。また、ヒトNK細胞株YTN10のcDNAライブラリーより、HM13とTMP21をクローニングした。以上の点から、膜結合型分子プローブの作製はおおむね順調に進展している。一方、NK細胞における膜結合型分子プローブの遺伝子導入や機能解析がやや遅れている。本研究では、perforin-LAMP-1(325-417)とgranzyme B-LAMP-1(325-417)を作製し、リソソームの可視化に有用な膜結合型分子プローブであることを明らかにした。一方、ナチュラルキラー細胞株における遺伝子導入と機能解析がやや遅れている。ヒトナチュラルキラー(NK)細胞株YTN-10細胞から限界希釈法を用いて、シングルセルからの増殖が可能な複数のクローンを単離した。さらに、これらのYTN-10細胞クローンにおける内在性のperforinの発現量とエレクトロポレーションによる遺伝子導入効率を検討したところ、野生型YTN-10細胞と比較して、内在性パーフォリンの発現量は同程度であるが、高い遺伝子導入効率を有するYTN-10細胞クローンが得られた。SLC3A2は細胞傷害顆粒画分に含まれていることが報告されている膜タンパク質である。YTN-10細胞のcDNAライブラリーから、SLC3A2遺伝子をクローニングした。ヒト胎児腎HEK293T細胞において、SLC3A2-EGFPを発現させたところ、分子量88-113 kDaに相当するバンドとして観察された。さらに、ヒト肺がん腫A549細胞において、SLC3A2-EGFPとLysoTracker DND-99が部分的な共局在を示すことが観察された。今後、構築した膜結合型分子プローブの発現量や安定性に対する影響を検討する。さらに、NK細胞株への膜結合型分子プローブの遺伝子導入を試み、安定発現させたNK細胞を作製し、細胞傷害顆粒に特異的な膜タンパク質の探索や細胞傷害顆粒の高純度精製法の構築を行う。今後、作製した膜結合型分子プローブをナチュラルキラー細胞に安定的に発現させたトランスフェクタントを樹立し、細胞傷害顆粒の可視化や高純度精製法の構築を行う。細胞生物学
2種類の大きさのスピンが規則的に配列した1次元量子スピン系の理論的研究

本研究で我々は,一貫して,2個のS=1/2スピンと2個のS=1スピンが交互に並んでいる1次元量子混合スピン鎖を取り扱い,数値的及び解析的方法を用いて,系の基底状態および有限温度の性質を理論的に研究した.この系において,S=1/2スピン間,S=1/2スピンとS=1スピン間,S=1スピン間の等方的最近接交換相互作用定数を,それぞれ,J_1,J_2,J_3(正の場合反強磁性的,負の場合強磁性的)とする。1.基底状態先ず,Lieb-Mattisの定理を応用することにより,基底状態における全スピンの大きさが,J_1,J_2,J_3の符号によって,どのように変化するかを調べた.次に,Wigner-Eckartの定理の適用や摂動計算により,J_2>J_1,J_3などの極限を調べ,考えている系を既知のボンド交代スピン鎖にマップすることにより,各極限での,エネルギーギャップの消失を伴う2次相転移線の振舞い,および,各基底状態相がValence-Bond-Solid(VBS)描像によってどのように表されるかを明かにした.更に,密度行列繰り込み群法を用いて,J_3の値をJ_3=1に固定したときのエネルギーギャップのJ_1,J_2依存性を計算し,J_1対J_2全平面上の基底状態相図を決定した.この結果,J_1対J_2平面に5本の相転移線が存在し,これらがこの平面を6個の相領域に分割することが明らかになった.また,最近接スピン対相関関数やストリングオーダーパラメタのJ_1,J_2依存性の計算を行い,それらの結果より,各基底状態相が11種類のVBS描像によって表されることを明かにした.以上に述べた基底状態相図に関する研究の他,得られた基底状態相図に対する,S=1スピンがもつ1イオン型異方性エネルギーの影響や基底状態磁化曲線などの研究を行った。2.有限温度量子モンテカルロ計算を行うことにより,いくつかのJ_1,J_2の値(J_3はJ_3=1.0に固定)に対して,比熱や帯磁率の温度依存性を計算した.その結果,例えば,J_1=1.0,J_2=5.0のとき,比熱が温度の関数として2つのピークをもつことなど,混合スピン系に特有ないくつかの現象を見いだした.We have investigated both analytically and numerically the ground-state and thermodynamic properties of the quantum mixed spin-1/2-1/2-1-1 chain described by the Hamiltonian H = ΣィイD31N/4(/)l=1ィエD3(JィイD21ィエD2・SィイD4→ィエD4ィイD24l-3ィエD2・sィイD4→ィエD4ィイD24l-2ィエD2 + JィイD22ィエD2 sィイD4→ィエD4ィイD24l-2ィエD2・SィイD4→ィエD4ィイD24l-1ィエD2 + JィイD23ィエD2 SィイD4→ィエD4ィイD24l-1ィエD2・SィイD4→ィエD4ィイD24lィエD2 + JィイD22ィエD2 SィイD4→ィエD4ィイD24lィエD2・sィイD4→ィエD4ィイD24l+1ィエD2), where two S = 1/2 spins (sィイD4→ィエD4ィイD24l-3ィエD2 and sィイD4→ィエD4ィイD24l-2ィエD2) and two S = 1 spins (SィイD4→ィエD4ィイD24l-1ィエD2 andィイD4→ィエD4ィイD24lィエD2 are arrayed alternatively.本研究で我々は,一貫して,2個のS=1/2スピンと2個のS=1スピンが交互に並んでいる1次元量子混合スピン鎖を取り扱い,数値的及び解析的方法を用いて,系の基底状態および有限温度の性質を理論的に研究した.この系において,S=1/2スピン間,S=1/2スピンとS=1スピン間,S=1スピン間の等方的最近接交換相互作用定数を,それぞれ,J_1,J_2,J_3(正の場合反強磁性的,負の場合強磁性的)とする。1.基底状態先ず,Lieb-Mattisの定理を応用することにより,基底状態における全スピンの大きさが,J_1,J_2,J_3の符号によって,どのように変化するかを調べた.次に,Wigner-Eckartの定理の適用や摂動計算により,J_2>J_1,J_3などの極限を調べ,考えている系を既知のボンド交代スピン鎖にマップすることにより,各極限での,エネルギーギャップの消失を伴う2次相転移線の振舞い,および,各基底状態相がValence-Bond-Solid(VBS)描像によってどのように表されるかを明かにした.更に,密度行列繰り込み群法を用いて,J_3の値をJ_3=1に固定したときのエネルギーギャップのJ_1,J_2依存性を計算し,J_1対J_2全平面上の基底状態相図を決定した.この結果,J_1対J_2平面に5本の相転移線が存在し,これらがこの平面を6個の相領域に分割することが明らかになった.

また,最近接スピン対相関関数やストリングオーダーパラメタのJ_1,J_2依存性の計算を行い,それらの結果より,各基底状態相が11種類のVBS描像によって表されることを明かにした.以上に述べた基底状態相図に関する研究の他,得られた基底状態相図に対する,S=1スピンがもつ1イオン型異方性エネルギーの影響や基底状態磁化曲線などの研究を行った。2.有限温度量子モンテカルロ計算を行うことにより,いくつかのJ_1,J_2の値(J_3はJ_3=1.0に固定)に対して,比熱や帯磁率の温度依存性を計算した.その結果,例えば,J_1=1.0,J_2=5.0のとき,比熱が温度の関数として2つのピークをもつことなど,混合スピン系に特有ないくつかの現象を見いだした.本科学研究費の補助のもとで,我々は2個のS=1/2スピンと2個のS=1スピンが交互に並んでいる1次元量子スピン系の基底状態の性質を,数値的方法および解析的方法を用いて研究した。この系において,各最近接スピン間に等方的な交換相互作用を仮定し,S=1/2スピン間,S=1/2スピンとS=1スピン間,S=1スピン間の交換相互作用定数を,それぞれ,J_1,J_2,J_3(正の場合反強磁性的,負の場合強磁性的)とする。1.基底状態相図:Wigner-Eckartの定理の適用や摂動計算などの解析的方法および密度行列繰り込み群法,量子モンテカルロ法,有限系の厳密対角化法などの数値的方法を用いて,J_3の値をJ_3=1に固定したときのJ_1(J_1>0)対J_2平面上の基底状態相図を決定した。この結果,上記平面上に2次相転移に関連した4本の相境界線(massless line)が存在し,これらによってこの平面が6つの領域に分けられ,従って,6つの異なる相が出現することが明かになった。また,種々のJ_1(>0),J_2の値に対して,基底状態における最近接対スピン相関関数を計算し,その結果を参考にして,得られた6種類の相がVBS(Valence-Bond-Solid)描像を用いてどのように表されるかを明かにした。2.基底状態磁化曲線:坂井・高橋によって提唱された,有限系の厳密対角化法と共形場理論とを組み合わせた方法を用いて,種々のJ_1(>0),J_2の値(ただし,J_3の値はJ_3=1に固定)に対する基底状態磁化曲線,および,J_1(またはJ_2)対H(外部磁場の大きさ)平面上の基底状態相図を計算した。その結果,多くの場合,基底状態磁化曲線にいわゆる2/3-plateauおよび1/3-plateauが出現するが,特にJ_1=1,J_2、【less than or similar】0.7では1/3-plateauは消失し,2/3-plateauのみが現れることなどが明らかになった。このようなplateauの出現,消失の現象は,1.の研究で明らかになった基底状態に対するVBS描像を用いて説明することが出来る。本科学研究費の捕助のもとで,我々は,初年度に引き続き,2個のS=1/2スピンと2個のS=1スピンが交互に並んでいる1次元量子スピン系の基底状態の性質を,数値的方法および解析的方法を用いて研究した。この系において,各最近接スピン間に等方的な交換相互作用を仮定し,S=1/2スピン間,S=1/2スビンとS=1スピン間,S=1スピン間の交換相互作用定数を,それぞれ,J_1,J_2,J_3(正の場合反強磁性的,負の場合強磁性的)とする。初年度は,Wigncr-Eckartの定理の適用や摂動計算などの解析的方法および密度行列繰り込み群法,量子モンテカルロ法,有限系の厳密対角化法などの数値的方法を用いて,J_3の値をJ_3=1に固定したときのJ_1(J_1>0)対J_2平面上の基底状態相図を決定した。
顧客とデザイナの陰的および陽的な感性アクションに基づく意匠設計支援システムの開発

本研究は,顧客およびデザイナの意匠製品形状に対する感性に基づいた陰的および陽的な認知情報から,意匠製品の概念設計・基本設計を支援するステムを開発することを目的として実施され,以下の成果が得られた.1.顧客の感性に基づく基本意匠形状提示システムの開発(1-1)顧客の陰的アクションに基づく基本意匠形状の構築サブシステム製品の販売実績を顧客の意匠形状に対する感性に基づく陰的な感性アクション(陰的認知行動)として認識し、製品の販売実績の変化を統計的に分析することにより,次の製品に期待・要求する意匠形状を提案するサブシステムを開発した。(1-2)顧客の陽的アクションに基づく基本意匠形状の構築サブシステム形状に対する印象をアンケートし,意匠形状に対する抽象化感性言語を抽出した。同結果を顧客の意匠形状に対する陽的アクション(陽的認知行動)として捉え,コンセプトに沿った意匠形状を提案するサブシステムを開発した。2.デザイナの感性に基づく基本意匠形状改良システムの開発(2-1)デザイナの陰的アクションに基づく基本意匠形状の改良サブシステム意匠形状に対するデザイナの感性(陰的アクション)を脳波として測定し,その分析に基づき,ザイナの意図に沿った形状を提案するサブシステムを開発した。(2-2)デザイナの陽的アクションに基づく基本意匠形状の改良サブシステム意匠形状に対するデザイナの陽的なアクションにより意識的に形状修正を行えるサブシステムを開発した。(2-3)工学的評価に基づく意匠形状の高品位化・美形状化サブシステム意匠形状を評価するための工学的特徴線(ハイライト曲線,シルエット曲線,キャラクタライン)を表示するとともに,意図する特徴線が得られていない場合,要求する特徴線形状を入力し,その特徴線が得られる形状を再構築するサブシステムを開発した。平成14年度では,次の2つのシステムを開発した。1.顧客の感性に基づく基本意匠形状提示システム(顧客データに基づく基本意匠形状提示)(1)顧客の陰的アクションに基づく基本意匠形状の構築サブシステム製品の販売実績を顧客の意匠形状に対する感性に基づく陰的な感性アクション(陰的認知行動)として認識し,製品の販売実績の変化を統計的に分析することにより,顧客が次の製品に期待・要求する意匠形状を予測し,ヒット形状として提案するエージェント型サブシステムを開発した。(2)顧客の陽的アクションに基づく基本意匠形状の構築サブシステム形状に対し感ずる印象をアンケート調査し,その分析より意匠形状に対する抽象化感性言語を抽出した。同結果を顧客の意匠形状に対する陽的アクション(陽的認知行動)として捉え,次期製品のコンセプトが決定したときに,コンセプトに沿った意匠形状を提案するエージェント型サブシステムを開発した。2.デザイナの感性に基づく基本意匠形状改良システム(デザイナ感性に基づく基本意匠形状改良)(1)デザイナの陰的アクションに基づく基本意匠形状の改良サブシステム意匠形状に対してデザイナが陽に意識することなく感じている感性(陰的アクション)を脳波として測定し,その分析に基づき,よりデザイナの意図に沿った形状を提案する機能を開発した。このプロセスを繰り返し,デザイナが期待・要求する意匠形状へ導くナビゲーション機能(可到達行列とグラブ理論により実現)をもったサブシステムを開発した。(2)デザイナの陽的アクションに基づく基本意匠形状の改良サブシステム意匠形状に対するデザイナの陽的なアクションにより意識的に形状修正を行えるサブシステムを開発した。このとき,形状修正は,感性言語をマイクから入力することにより実現することができる。また,修正部分の指示は,デザインが無意識に注目している視点位置を対象とすることとし,システムの操作が煩雑になる問題を解決している。本研究では,顧客およびデザイナが,意匠製品形状に対する感性に基づいた陰的および陽的な認知行動を感性アクションとして分析することにより,意匠製品の概念設計・基本設計を支援し,次期製品として顧客が要求する意匠形状を提示するエージェントシステムを開発することを目的として実施された。

平成14年度では下記(a)、(b)のシステムが開発され、平成15年度では下記(c)のシステムが開発されるとともに、システムの統合が行われた。(a)顧客の感性に基づく基本意匠形状提示システムの開発(b)デザイナの感性に基づく基本意匠形状改良システムの開発(c)工学的評価に基づく意匠形状の高品位化・美形状化システムの開発平成15年度では,次の成果が得られた.(1)工学的評価に基づく意匠形状の高品位化・美形状化システムの開発(工学的意匠形状の高品位化)(1-1)工学的意匠形状評価特徴線の表示サブシステムの開発顧客の感性を基に構築され,デザイナの感性で改良された意匠形状を評価するための工学的特徴線(ハイライト曲線,シルエット曲線,キャラクタライン)を表示するサブシステムを開発した。(1-2)感性評価に基づく工学的意匠形状評価特徴線に基づく形状の高品位化・美形状化サブシステムの開発表示された工学的特徴線をデザイナの感性で評価し,意図する特徴線が得られていない場合,要求する特徴線形状を入力し,その特徴線が得られる形状になるよう修正を行い,意匠形状の高品位化・美形状化を行うサブシステムを開発した。(2)研究の取りまとめ本研究は,平成14年度,15年度に実施され,その中で得られた成果を統合し,所期の目的とするシステムを構築するとともに,報告書としてとりまとめた。
脳の虚血耐性に関する研究1:核磁気共鳴法と免疫組織化学技法を用いた検討

近年、砂ネズミやラットの脳にあらかじめ短時間の前脳虚血負荷を与えておくと、その後長時間に前脳虚血侵襲に対し海馬CAI細胞が耐性を示すことが報告されるようになった。本研究研では局所性脳梗塞後、周辺の神経細胞が耐性を示すか否かについて検討を行った。雄砂ネズミに頭蓋磁石-微小鉄粒子静注による右頭頃真皮質小梗塞または中大脳動脈閉塞による右皮質線条体梗塞を作成した。梗塞3時間後7日後に行ったinsitu hybridizationによる検討では梗塞およびその周辺にHSP70mRNAの誘導は見られなかった。しかし免疫組織化学法(GFAP染色)による検討では梗塞3日後に梗塞巣および直下の海馬CAI領域に著明な反応性アストロサイトの出現が認められた。梗塞1、3、7日後に5分間前脳虚血を負荷し、その1週間後に組織学的検討を行ったところ、非梗塞側の海馬CAI細胞は時期のいかんにかゝわらず広範囲な細胞死を示した。一方、梗塞例のCAI細胞は3日後の群では大半が生存しており、特に梗塞直下のCAI領域で虚血耐性が著明であった。1日後の群でも軽度な虚血耐性が認められたが、7日後の群では耐性は見られなかった。梗塞3日後に^<31>P-NMRスペクトロスコピーによる検討を行ったところ、あらかじめ梗塞が存在するか否かにかゝわらず脳エネルギー代謝は著明な障害を示した。以上の結果から、あらかじめ局所的な虚血病巣が存在すると、その後、数日間周辺の神経細胞が虚血耐性を示すことが明らかにされた。この局所的な虚血耐性は熱ショック蛋白の誘導やエネルギー障害の軽減によるものではなく、反応性アストロサイトの神経細胞保護作用等による可能性が高いと考えられた。雄砂ネズミを用いて実験を行なった。先ずペントバルビタール麻酔下に右大脳皮質に限局性の脳梗塞を作成した。梗塞作成1,3,7日後に2.0%ハロセン、30%酸素プラス70%窒素混合麻酔下に5分間の前脳虚血負荷を加え、その1週間後に脳を灌流固定して組織学的検討を行なった。その結果、梗塞1または3日後に前脳虚血を負荷した群では、左半球の海馬CA1細胞は広範囲な壊死を示すが、右半球の海馬CA1細胞は正常形態を示すものが多く、特に梗塞直下の細胞の大半は壊死から免れていた。一方、梗塞7日後に前脳虚血を負荷した群では、両側半球の海馬ともこのような保護作用は見られなかった。大脳皮質梗塞後に海馬にheat shock protein(HSP)が誘導され、これが保護作用に関係するか否かを検討するため、梗塞3時間後から7日後までのHSP72 mRNAの発言をin situ hybridization法を用いて検討したが、海馬CA1領域にHSP72 mRNAは発言しなかった。次に梗塞1,3,7日後の反応性astrocyteの出現を免疫染色(GFAP)を用いて検討したところ、梗塞3,7日後に梗塞直下の海馬CA1領域に著明な反応性astrocyteの出現が見られた。以上より、大脳皮質梗塞1-3日後の急性期には梗塞周囲の神経細胞は虚血性負荷から保護されること、その機序にはHSP72以外の因子が関与することが示唆された。脳の一部に虚血病巣が存在すると週辺の神経細胞が虚血に対して抵抗性を示すか否かを明らかにする目的で砂ネズミを用い,核磁気共鳴スペクトロスコピーと免疫組織化学法による検討を行った。砂ネズミの右大脳皮質に中大脳動脈閉室または頭蓋磁石-微小鉄粒子静注による梗塞を作成した。

梗塞3時間7日後の期間,梗塞周辺部に熱ショック蛋白の誘導は認められなかった。GFAP染色による検討では梗塞3日後に梗塞直下の海馬CA1領域にかけて著明な反応性アストロサイトの出現が見られた。アストロサイトは梗塞7日後にもほゞ同様に認められた。梗塞の1,3または7日後に5分間前脳虚血を負荷し,その1週間後に組織学的検討を行ったところ,非梗塞側の海馬CA1細胞の大半は死亡していた。しかし梗塞3日後の群の梗塞側CA1細胞は生存しているものが多く,この虚血耐性現象は特に梗塞直下において著明であった。梗塞1日後の群においても類似の耐性現象が見られたが,梗塞7日後の群では虚血耐性は明らかではなかった。梗塞3日後に20分間前脳虚血を負荷し,^<31>NMRスペクトロスコピーを用いてエネルギー代謝の変化を検討したところ,梗塞の有無にかゝわらずエネルギー代謝は同程度の障害を示した。以上の結果から,あらかじめ局所的な虚血巣が存在すると,その後数日間,周辺の神経細胞が虚血に対して抵抗性を示すことが明らかにされた。この局所的な虚血耐性は熱ショック蛋白の誘導とは無関係であり,エネルギー代謝障害の軽減によるものでもないと思われる。虚血後に出現するアストロサイトの神経細胞保護作用が関与すると思われる。
船舶に対する安全を考慮した沿岸域環境計画

船舶の安全を考慮した沿岸域の環境計画をするための手法について次のような調査を行った。橋梁など人工的な構造物に対する船舶の衝突事故の実態を把握するために、まず、事故側について調査した。本研究では1994年の事故について調査した結果、橋梁に対する衝突事故例は以前の事故件数と比べて減少していないことがわかった。その他港湾施設に対する船舶の衝突事故例についても調査し、この種の事故がかなり発生していることがわかった。次に衝突事故を防止するための一つの装置として緩衝施設について検討した。本研究ではゴムとプラスチックの中間的な特性をもつ新素材に着目し、この新素材を用いた緩衝施設についてその設計方法を見い出した。さらに人工的な構造物近傍を航行する船舶の安全性を検討するためにシミュレーション計算を行い検討した。その結果風や潮流が厳しい海域では充分注意して航行する必要があることがわかった。また港湾施設に対する安全性の調査として港湾の入口の水路について航行船舶との関係を調査した。その結果、最近の船舶の大型化に伴ってやや余裕がなくなってきていることがわかった。船舶の安全性を考慮した沿岸海域の環境計画の手法としては今回行なったように、過去の実際に発生した事故例の調査、シミュレーション計算による安全性の検討、を中心に実施することが重要であることがわかった。過去における船舶の事故例を調査した。本年度特に船舶と船舶との衝突事故例について調査し、比較的船舶交通量の多い海域で事故が多く発生していることがわかった。また最近、小型のプレジャーボ-トや遊漁船が内船貨物船などと衝突している事故例が多くみられたので、比較的小型の被衝突船に船舶が衝突したときの挙動について実験により検討した。被衝突船の船首方位を変化させ衝突船を船速を変えて被衝突船の船首部から船尾部にわたり衝突させそのときに船体に働く衝突力や加速度変化をしらべた。その結果、衝突力と加速度変化は比例関係となることがわかった。被衝突船と衝突船の寸法比の影響についても他の文献と比較することにより求めることができた。次に海洋構造物などに対する船舶の衝突事故を防止する緩衝施設について研究した。緩衝施設としてはゴムとプラスチックの中間的な性能をもつ新素材を使って調査した。本年度行なった実験としては構造物に設置された際に海洋波によりどのような力を受けるかについて計測を行なった。その結果、同規模の他の形式の緩衝施設に比べ受ける波力はそれ程大きくならないことが示された。その他、緩衝施設に対する船舶の衝突実験も行ない、その性能をしらべた。その結果及び実用化に向けての実験は次年度に行なうが、有効性はある程度示すことができた。海洋構造物に対する船舶の事故を防止または軽減するための緩衝施設に関して、昨年度から実験を行っている新素材を用いた緩衝施設についての設計手法を示すことができた。そのためにまず、新素材緩衝施設に船首モデルを衝突させてその衝突速度、船首進入量などと反力の関係を求める実験を行った。その結果、今回行ったある程度速度を有した動的な衝突実験の結果は、今まで実験していたような船首モデルを緩衝施設にゆっくりと進入させる静的な実験とほぼ同じような結果が得られた。これにより、今までの静的な実験結果を緩衝施設の特性として用いることができることがわかった。次に、この新素材の緩衝施設について、船首進入量と反力の特性曲線を実験式で示した。この実験式には新素材の曲げ剛性率、緩衝施設の規模、緩衝施設に取り付けられた帯板など形状の影響などが含まれた形になっているので、緩衝施設が設置される海域での対象船舶の条件などに対応させた緩衝施設の設計が可能である。この実験式を用いて、本州四国連絡橋の一橋脚について設計例を示すことができた。またこの緩衝施設の特徴として、様々な船舶の衝突条件に対応できること、一度衝突した後もほぼ元通りに復旧するので繰り返し使用可能なことなどがわかった。海洋構造物付近での船舶の航行挙動シミュレーションについては、シミュレーションプログラムの開発を行った。ただし、今年度は実例に対応したシミュレーション結果を示すまでには至らず、これらについては次年度以降に行いたい。

船舶の安全を考慮した沿岸域の環境計画を実施するための手法をまとめるにあたり、本年度は海上に構築された構造物の近傍を航行する船舶の安全性を検討するためにシミュレーション計算を行なった.対象として本州四国連絡橋の南備讃瀬戸大橋の橋脚、本州四国連絡橋の明石海峡大橋の橋脚、東京湾横断道路の川崎人工島の3つの構造物を取り上げその近傍を航行する船舶の安全性について検討した.その結果、明石海峡大橋の橋脚の近傍を航行する船舶に対しては特に潮流に対する影響がみられることなどが示された.またその他、日本各地の港湾施設について検討する目的で、その一例として港湾入口の水路について検討した。そのために標準的な各種船舶の諸寸法を一般化しておく必要があるが最近の船舶に対し船種毎に平均的な数値をまとめた。この結果を用いて港湾入口の水路についてしらべた結果、最近の船舶の大型化に伴ってやや余裕量が減少していることが示された。
タイの住民参加型環境援助とその課題-ローカルアジェンダ21作成支援を中心に-

平成19年度、タイの住民参加型環境援助とその課題について下記のとおり研究を行った。1.住民参加型環境援助の理論的・実践的意義、役割を明らかにするために、先行研究論文の収集を行った。2.上記文献調査結果に基づき、開発援助政策と開発援助論の変遷、これらにおける環境・住民参加の位置づけに関する論文を執筆し、投稿した。4.住民参加型環境援助事業の評価に関する論文を、タイ・環境保全基金サブプロジェクトに焦点を当て執筆した。□(「環境援助事業と住民参加に関する一考察-タイ・環境保全基金支援事業から-」)。5.上記論文を平成18年度発足特定領域研究持続可能な発展の重層的環境ガバナンスDiscussion Paperとして発表し、雑誌『国際開発研究』へ投稿した。6.昨年度執筆した下記論文を書籍『環境ガバナンス論』(松本和夫編著、2007年、京都大学学術出版会)の一部として発表した。京都大学森晶寿准教授との共著(「途上国の都市の環境ガバナンスと環境援助-タイのLA21プロジェクトを素材として-」)平成18年度、タイの住民参加型環境援助とその課題について下記のとおり研究を行った。1.住民参加型環境援助の理論的・実践的意義、役割を明らかにするために、先行研究論文の収集を行い、データベースを作成した。・英文ジャーナル50誌の過去10年間全論文についてサーベイを行い、本研究テーマに関連のある論文のデータベースを作成した。これは短期的には論文執筆のための資料となるが、この他にも各ジャーナルの目的や範囲を把握することを通じて、今後の研究成果公表の手立てを分析することが可能となった。2.上記文献調査結果に基づき、開発援助政策と援助理論の変遷、および援助政策と理論における環境・住民参加に関する論文を執筆した。・1940年代以降の援助政策について、政策のテーマ・主目的の変遷、ならびに援助実施手法の変遷を追うことを通じて、援助政策の有効性と今後の課題を分析した。3.住民参加型環境援助事業の評価に関する論文を、タイ・ローカルアジェンダ21に焦点を当て、執筆した。・京都大学森晶寿助教授との共著(「途上国の都市の環境ガバナンスと環境援助-タイのLA21プロジェクトを素材として-」)。5.在外研究先であるオランダ国の環境政策、国際援助政策、住民参加制度に関する知見を獲得した。・これにより、オランダのみならず欧米の環境政策・援助政策を総合的に理解することが可能となり、今後の研究に新たな視角が加わることが期待される。京都大学森晶寿准教授との共著(「途上国の都市の環境ガバナンスと環境援助-タイのLA21プロジェクトを素材として-」)