hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動時に生じる乳酸の処理

実験1では、酸素摂取動態を検討するために、漸増運動負荷の後に漸減運動負荷(トライアングル負荷)を行った。その結果、漸減負荷時の酸素摂取量は、漸増負荷時の値より大きいことが明かとなった(これを過剰酸素摂取量と呼んだ)。漸増負荷時の酸素摂取量は、ある時間遅れを持つために酸素債を生じる。この成分を過剰酸素摂取量から除いたものが酸素負債であると考えられた。また、この成分には乳酸性と非乳酸性の酸素負債があると考えられるので、乳酸の動態をも検討した。その結果、漸増負荷時に生じた乳酸は漸減負荷時に有意に減少した。この減少によって、酸素負債の一部を説明できた。実験2では、二酸化炭素排出動態を検討するために、強強度運動負荷を行った。その結果、二酸化炭素の過剰排出相が主に運動後の回復期に観察できた。これは、運動時に生じる乳酸の一部は重炭酸系によって緩衝されるが、その緩衝に係った二酸化炭素は、一旦、余剰成分として体内にとどまり、その後に過剰排出されるためであると考えられた。また、回復期の後半には、終末呼気二酸化炭素分圧が安静時より低下した。これは、過換気により生じたものと考えられた。また、この時期の二酸化炭素過剰排出は、生体内のpHの低下に対する呼吸性の代償作用であると考えられた。はじめに;運動を開始すると酸素摂取量が急激に増加し、その後は、運動強度が低い場合には定常状態を示すが、高い場合には緩慢な増加を示すことは良く知られた事実である。この事実を、腕運動時に確かめた。またその腕運動時に軽強度の脚運動を同時に行った場合について検討した。方法;被験者は、成年男子8名であった。自転車エルゴメーターを用いて、脚での漸増負荷と腕でペダルを漕ぐ漸増負荷をそれぞれ行った。この両負荷時の酸素摂取量の最大値をそれぞれ、脚の最大酸素摂取量、腕の最大酸素摂取量とした。また、腕の最大酸素摂取量の60%の負荷で6分間の定常負荷運動を行った。さらに、脚の最大酸素摂取量の30%の運動負荷で脚の運動を行った。その運動開始後5分時から運動強度60%の腕運動を開始した。その後6分後に腕および脚の運動を同時に終了した。安静時、運動時および運動回復時に酸素摂取量を測定した。また、乳酸値を安静時、運動回復直後、3、6、10分時に決定した。結果と考察;腕運動と腕と脚の結合運動時の回復時の乳酸値を比較すると何れの測定値においても両者の有意な差は認められなかった。また、腕運動時と腕と脚の結合運動時の6分と3分時の酸素摂取量の差を比較すると両者の間には有意な差が認められた。一般に脚運動負荷時の6分時と3分時の酸素摂取量の差が乳酸値と関係するとされている。したがって、腕運動負荷時での乳酸が生成されているときには、6分時と3分時の酸素摂取量の差が生じると考えられる。しかし、腕と脚の結合運動時との比較では、乳酸値に有意差はないが、酸素摂取量には差が生じていた。これは、乳酸がこの酸素摂取量の増加に関係しているとはいえるが、同時に結合運動時では何か他の因子が作用したために、腕のみの運動時より、その増加量が大きくなったものであると考えられよう。
密度拡散を考慮した鉛直モード展開に基く深層循環の研究

鉛直モードに展開し各モードの挙動を調ベることにより,深層循環の基礎力学を明らかにするのが本研究の目的である。密度の鉛直拡散に加えて水平拡散も考慮したので,三次元数値実験と比較可能なモデルとなり,広く深い理解が得られた。具体的成果は以下のとおりである。密度成層,コリオリ係数などに依存して,再循環を伴う粘性型と,再循環を伴わない幅の広い拡散型と二種類の西岸境界層が出現する。高次モードでは水平拡散が効き幅広の拡散型西岸境界層が形成されやすい。この構造に付随して鉛直流分布に大きな違いが出る。即ち,赤道(極)向きの境界流には沈降(湧昇)流が起こる。但し,境界すぐそばでは,密度拡散流束をなくすため逆向きの鉛直流が起こる。深層は湧昇と限らず,内部領域を含めて幅広い沈降流が領域で生じ得る。西岸境界層の構造変化と付随する鉛直流は渦位拡散という有力な概念を用いて説明できる。この概念は密度成層した海洋の循環一般に適用される。緩やかな海山・海谷地形の影響を摂動法によって吟味すると,海山・海谷によらずその上に低圧部を形成することが分かる。従来の特性曲線法で解くことができない臨界等地衡線の内部でも,散逸を考慮することにより,循環場を決めることができ,局所模型を用いて数値実験の結果を良く説明することが分かる。高次モードの定常解を求めるに際し開発した高精度で効率の良い直接解法を用いて深層循環の鉛直構造を調ベることができる。その他,緯度圏を一巡する南大洋と赤道域における深層循環を求めた。表層・中層・深層を包括する議論や,非線形性の影響を調べることが今後の課題である。海洋の深層熱塩循環は三次元数値実験を主な手段として調べられてきた。本研究では簡単な模型を用いて基礎力学を明らかにしていくことを目標とする。βー面だけでなくfー面も系統的に考察したので広く深い理解が得られた。以下では,主としてβー面の結果を,最も重要な鉛直第1モ-ドについて述べる。1.内部域では,密度方程式で鉛直移流と鉛直拡散が平衡する。渦度で云えば惑星渦度移流と渦柱伸縮が釣り合う。その意味ではSverdrup平衡となる。非一様な湧昇であることを除き,Stommel理論と同様である。鉛直流は底層で湧昇になる。2.西岸境界層の構造が密度拡散のために変化する。再循環を伴う粘性型と指数型の拡散型の二種類がありうる。どちらになるかは密度成層ユリオリ係数,鉛直モ-ド数などに依存する。赤道域では殆んど粘性型になる。3.赤道(極)向きの西岸境界流では沈降(湧昇)流が起こる。一方,境界のすぐそばでは粘性が強く効き,逆向きの鉛直流が生じる。境界層流の構造変化に付随する鉛通流は渦位を用いて力学的に説明できる。4.密度拡散のために,内部域にも広い沈降域が現れることがある。この不思議とされていた現象も渦位を用いて力学的に説明できる。5.高次モ-ドでは変形半径が小さくなり水平拡散が効き,幅の広い拡散型の西岸境界層が形成される。その結果,沈降流が底層の広い領域で生じることがある。但し力学自体は西岸境界層で伸べたとおりのものに留まる。6.海底地形の影響を海山・海谷を例にとって調べた。等地衡線が閉じている場合には臨界点が現れる。海山か海谷かによらず,その内部では低圧性の循環を生じる。その他は,平担な場合と同様になる。

前年度は、平坦な海底を持つ海洋における深層循環という基礎を研究し渦位拡散概念の有効性を示した。これに対し、本年度は海底地形の深層循環に及ぼす影響を主として調べた。海山や海谷のような典型的孤立地形がある場合の深層循環は、従来から研究されており、平坦な場合のストムメル型循環と異なることが指摘されている。緩やかな海底地形の場合を摂動法により調べたところ、海山・海谷に限らず低圧性循環を山谷地形付近に生み出す力学を明らかにすることができた。また、等地衡線が閉じるような急峻な山・谷の場合、従来の特性曲線法で解くことができない臨界等地衡線の内部でも、鉛直・水平の密度拡散を考慮することにより、圧力および流れの分布を決めることが出来た。更に単純化した局所模型(∂面近似)を用いて解析解を得、これが数値実験の結果を良く説明することが分かった。平坦な海底では西北端に最も古い深層解水が現れる筈にも拘らず、なぜ太平洋北東側に最も古い深層解水が存在するのかという問題に関連して、大洋規模の海底斜面の効果も考えた。指数型の東西斜面と南北斜面及びその複合型に対して得た解析解によれば深層流が東西向きになり、しかも最も古い深層水が海の東側に出現するようになることが明らかになった。この結果は、現実の太平洋の深層水の循環に及ぼす海底地形の大きな影響を強く示唆するものである。その他、緯度圏を一巡する南太洋で拡散・粘性に依存する境界層が西向きに発達すること、赤道域で拡散・粘性の効果により松野・ギル型流れの南北幅が広くなること、赤道付近に鉛直構造が現れやすいことなど、様々な現象を調べた.本研究課題で進めてきた簡単化した深層循環模型は密度拡散を考慮しており、複雑な数値シミュレーションの結果をも簡明に説明することが判ってきた。本年度は最終第3年度であり、成果のとりまとめに重点を置いた。前年度までの結果を吟味し、一部追加計算実験を行い、包括的な理論構成を行った。具体的成果は以下のとおりである。・深層循環のモデルを表層循環へ応用した。日本海東鮮暖流の季節変化など表層海流の解釈に応用されつつあるが、密度拡散を考慮した本モデルと「渦位厚み項」の拡散という概念が、密度成層した海洋の循環を議論する際、極めて有用であることが判明してきた。・海山、海嶺、海溝、陸棚斜面の影響を調べてきたが、実験結果の定常性を吟味しその力学を検討した。局所的に簡単化した方程式系を用いて、内部境界層の挙動を詳しく調べた。従来の特性曲線法では分からなかった、「地衡線の島」内部の循環が明らかになった。・時間積分法で定常解を求める従来の方法は、計算時間がかかりすぎまた高次モードで分解能が悪いという問題があった。そこで、定常解を直接求める方法を開発した。この方法は、高精度で計算効率が良く、更に高次モードの境界層をも良く分解できた。・前年度の三次元数値実験の結果と高次鉛直モードの解の結果を基に鉛直構造を更に詳しく吟味した。赤道と東岸からの高次鉛直モードの減衰と鉛直構造があきらかになりつつある。本モデル高次モードの解は数値実験の高次モードと定性的振舞いが一致するが、定量的には食い違いがあり、更に吟味が必要である。・赤道域で局在する深層水源を与えると、拡散の効果により、松野-Gill模様により応答海域が広がる。表・中・深層を包括した海洋循環像を構築することが今後の課題である。
外国語活動が児童の理解・意識・態度の伸長および自己の確立に及ぼす影響

本研究は、外国語活動に1年間もしくは2年間参加した3校の公立小学校に在籍する496名の高学年児童の心的変化を国際的志向性、自尊感情、社会的自尊感情と定義し、既存の児童用尺度(IUQC)を用いて測定した。その結果、3概念のうち1つ(国際的志向性)に肯定的な変化が見られた。本研究では研究期間を2年とし、初年度をデータ収集期間(平成22年度)、次年度をデータ収集および分析期間(平成23年度)とする。研究1年目にあたる平成22年度は、既存の児童用情意尺度IUQCを用い、公立小学校での外国語活動に1年間もしくは2年間参加する前後での児童の心的変化を探ることとした。心的変化とは、英語活動に参加した児童の異文化に対する態度(ここでは国際的志向性(Yashima,2002)と定義する)、自尊感情(Harter,1982)と社会的自尊感情(Luhtanen & Cracker,1992)と定義している。調査対象は、2010年4月から2010年3月までの約1年間、外国語活動の授業を受けた小学校児童(有効回答数78名)とした。6年生が40名、5年生が38名参加した。調査の結果、国際的志向性については、4つの概念構成要素のうち、「海外の出来事への興味」について全児童が年度末に興味が増していた。そしてその増加率は統計的に有意なものであった。しかし、それ以外については、数値は全て増加傾向にあったとはいえ、統計的な有意差を示すことはなかった。今回調査対象となった児童は、他校に比べて年度当初から数値が高かったことが一因と思われる。自尊感情、社会的自尊感情については、学年間に大きな隔たりがあった。これは年度当初から顕著であり、年度末にそれが縮まることはなかった。同一校で学年間に統計的に有意差が出る、というのはこれまでのデータ収集(若手研究(B)「国際理解教育が児童の理解・意識・態度の伸長および自己の確立に及ぼす影響(課題研究番号18720152)」も含む)では見られなかったことであり、同校でさらなる調査を行う必要がある。本研究では研究期間を2年とし、昨年度をデータ収集期間(平成22年度)、今年度をデータ収集および分析期間(平成23年度)としている。研究2年目にあたる平成23年度は、既存の児童用情意尺度IUQCを用い、公立小学校での外国語活動に1年間もしくは2年間参加する前後での児童の心的変化を探ることとした。心的変化とは、英語活動に参加した児童の異文化に対する態度(ここでは国際的志向性(Yashima,2002)と定義する)、自尊感情(Harter,1982)と社会的自尊感情(Luhtanen & Cracker, 1992)と定義している。調査対象は、2011年4月から2012年3月までの約1年間、外国語活動の授業を受けた公立小学校3校の児童(有効回答数389名)とした。6年生が231名、5年生が158名参加した。自尊感情、社会的自尊感情については、学年間および学校間に大きな隔たりがあった。同一校で学年間に統計的に有意差が出る、というのはこれまでのデータ収集(若手研究(B)「国際理解教育が児童の理解・意識・態度の伸長および自己の確立に及ぼす影響(課題研究番号18720152)」も含む)では見られなかったことであった。
歯周炎感受性に関与する抑制性IgGレセプターの免疫調節機能

1.FcγRIIb遺伝子型による歯周病原性細菌に対する抗体産生への調節機能ヒト抑制性IgGレセプターFCγRIIbは抗体産生の負の調節に必須である。私たちは以前の研究でFcγRIIB-1232T遺伝子型のFcγRIIB-232Tアレルが歯周炎と有意に関連していることを示した。そこで今回は、その機序を解明するため歯周病原性細菌Porphyromonas gingivalis(P.gingivalis)に対するIgG抗体産生がFcγRIIB-1232T遺伝子型によって異なるかどうかを調べた。歯周炎患者のゲノムDNAを用いてダイレクトシーケンシングにてFcγRIIB-1232T遺伝子型を決定した。また、血清中の総IgG濃度、P.gingivalis sonicateに対するIgG濃度、40-kDaリコンビナントP.gingivalis外膜蛋白(OMP)に対するIgGサブクラス濃度を調べた。その結果FcγRIIB-232Tアレル保有者は非保有者に比較してP.gingivalis 40-kDa OMPに対して有意に低いIgG2抗体濃度を示した。またFcγRIIB-232Tアレル保有者がP.gingivalis 40-kDa OMPに対して示した特異的IgGおよびIgG1レベルも非保有者に比較して低い傾向が認められた。この結果からFcγRIIB-232Tアレル保有者ではP.gingivalis外膜蛋白に対する抗体反応が低いことが歯周炎感受性に関与している可能性が示唆された。2.歯周炎患者における末梢血中のFcγRIIb発現歯周炎患者末梢血中における白血球上のFCγRIIb発現の量をフローサイトメトリーにて調べたところ、歯周炎患者末梢血中B細胞のFCγRIIb発現は、コントロールに比較して有意に低かった。さらに歯周炎患者のFcγRIIb発現量を健常者と比較したところ、末梢血B細胞上において歯周炎患者のFcγRIIb発現量は有為に低かった(p=0.01)。上記の成果を平成17年9月17日にオランダ・アムステルダムで開かれた国際歯科研究学会ヨーロッパ・スカンジナビア部会で発表した。この成果は平成18年6月29日にスペイン・マドリードで開催されるヨーロッパ歯周病学会で発表予定である。12名の歯周炎患者末梢血中におけるFcγRIIb発現の量をフローサイトメトリーにて調べたところ、歯周炎患者末梢血中B細胞のFcγRIIb発現は、健常者18名に比較して有意に低かった(Pく0.05)。この研究成果は7月にスペイン国マドリードで開かれた第5回EUROPERIO学会にて発表した。
精神障害者への家庭訪問における保健婦と福祉職の連携に関する研究

本研究は、地域の精神障害者への家庭訪問における保健婦と福祉職の連携および専門性を明らかにすることを目的に行っている。昨年度は家庭訪問場面への参加観察と保健婦、福祉職に対するインタビューを行ったが、それを基に今年度はアンケート用紙を作成し、全国調査に踏み切った。対象は保健所に勤める精神保健福祉担当の保健婦とした。全国821箇所すべての保健所に郵送し、現在回収中である。調査内容は、対象者の性別・年齢・保健婦としての勤務年数・精神保健福祉担当の年数・持っている資格などの基礎データ、各保健所で実施している精神保健福祉事業と携わっているスタッフ、家庭訪間への保健婦の参加度、福祉職をはじめとする他職種との連携のパターン、保健婦自身が感じている保健婦の専門性、他職種との連携のあり方などとした。この調査の目的は、保健所の保健婦がどのように精神保健福祉事業に携わっているかという実態を明らかにすることと、専門性や役割をどのように考えているかを知ることにある。今回の仮説としては、精神保健福祉事業に多く携わっている保健婦ほど自分の役割や専門性を確立したものと感じており、あまり携わっていない保健婦ほど他職種と役割が重なっていると感じているのではないか、ということである。精神保健福祉事業は平成14年度から徐々に市町村に移管されることとなっており、この調査内容を関連学会あるいは学会誌で発表することにより、保健所で培われてきた技術やシステムを市町村に伝える一助が果たせると考える。自由記載として「市町村に伝えたいこと」も併せて聞いており、これも別にまとめたいと考えている。本研究は、地域の精神障害者への家庭訪問における.保健婦と福祉職の専門性を明らかにすることを目的としている。平成12年度は、神奈川県内の保健福祉事務所より保健婦と福祉職が同行訪問している事例2例に研究者も同行し、参加観察を行なった。また、保健婦、福祉職各2名に対してインタビューを実施し、各々の考える専門性や連携のあり方について聞き取り調査を行なった。これらの調査から得られた現段階での知見は以下の通りである。1.保健婦は身体合併症のある精神障害者に対して、あるいは身体症状からのアプローチにおいて、能力を発揮しており、福祉職もそれを保健婦に期待している。2.事例へのかかわりの中心的存在は福祉職におれており.保健婦もそれを認めている。3.役割分担はした方がよいが、同時に明確な区分けは難しいと考えられている。4.保健婦も福祉職も、患者の意志、自己決定、人権の尊重を重要視している。5.保健婦と福祉職両者は、日常的に情報交換を重ねることがよい連携につながっていると考えている。調査依頼の段階で、神奈川県内であっても各保健福祉事務所によって精神保健福祉事業に対する業務のシステムがかなり異なっていることがわかったので.本研究の基礎調査として.県精神保健福祉センターでの聞き取り調査および必要に応じて各保健福祉事務所のシステムに関する郵送によるアンケート調査を追加して平成13年度に行なう。そして、さらに調査事例を増やしてデータ収集を重ね,知見をより確実なものへとしていく。
ナノ粒子の細胞毒性に関する研究:均一分散系を用いた粒子径依存性の評価

(1)細胞内局在部位の同定...平均粒子径が、2,10,20,50,80nmの市販金コロイドを分化可能な接着細胞であるマウス頭蓋冠由来前骨芽細胞MC3T3-E1へ0.0010.05mg/mlで曝露した。Alamar Blueで定量できるミトコンドリア還元性で細胞毒性が検出された2、10nmサイズの金ナノ粒子0.005mg/mlを3日間曝露した後に透過型電子顕微鏡観察すると、金粒子はクラスターを形成しvesicle中にも存在するが、主にリソソーム内に取り込まれていた。一方、20,50,80nmサイズの金ナノ粒子0.05mg/mlの3日間の曝露では細胞毒性は認められず、金粒子は分散された形でendocytic vesicleに認められた。いずれも核内には検出されなかった。これらの結果は、半導体ナノ粒子での研究や本研究遂行中にHeLa細胞等を用いて発表された他の研究グループによる結果と一致している。(2)凝集を防ぐ方法の確立...MC3T3-E1細胞の骨芽細胞への分化誘導には約10日間を要すため、その間に細胞外マトリックス上で金コロイドの凝集が認めれた。クエン酸安定化金コロイドは、培養中に血清タンパク質が金粒子表面のクエン酸の負荷電と相互作用したり、交換反応を引き起こすなど様々な反応を引き起こす可能性もあり、凝集を防ぐ手立ては見出せなかった。(3)細胞分化に及ぼす影響...20,50,80nmサイズの金ナノ粒子による曝露でも6日間を越えると、細胞毒性とマトリックス上でのクラスターの形成が認められ、骨様結節(ノジュール)の定性・定量に問題が生じ、ナノスペース理論を証明できなかった。1.細胞毒性と粒子サイズの関係...平均粒子径が、2,10,20,50,80nmの市販金コロイドを使用し、分化可能な接着細胞であるマウス頭蓋冠由来前骨芽細胞MC3T3-E1と浮遊細胞であるヒト慢性骨髄性白血病細胞K562へ0.1mg/mlまでの各濃度で曝露した。2,10nmサイズの金ナノ粒子の3日間の曝露では、Alamar Blueで検出できるミトコンドリア還元性と細胞形態において毒性が認められた。その際、培養上清の526nmでの吸光度を測定すると低下が認められたことから、細胞内への取り込みが示唆された。さらに、取り込み部位の同定を透過型電子顕微鏡で行う予定である。一方、2080nmサイズの金ナノ粒子では、7日間の曝露で初めて毒性が認められた。いずれの場合でも、光学顕微鏡レベルで観察される粒子の凝集が認められ、粒子径に依存した生体応答かどうか疑問が残る。今後、種々の還元・安定化剤を用いて還元・分散化し、GPCカラムで様々なサイズに分離精製する必要がある。2.細胞分化に及ぼす影響...MC3T3-E1細胞のデキサメサゾン、アスコルビン酸、β・グリセロリン酸で誘導される骨芽細胞への分化に及ぼす影響については、骨様ノジュールの定量で抑制効果を認めたが、上記の一般的な細胞機能への影響の結果である可能性もある。細胞外マトリックス中で凝集した金ナノ粒子も認められ、今回はマトリックス初期石灰化でのナノスペース理論を検証できなかった。
DNA二重鎖切断修復と塩基除去修復の相互作用とその修復分子機構の解明

昨年度に引き続き、今年度もDNA二重鎖切断修復の主要な経路であるHRおよびNHEJの細胞内寄与の検討を行った。GFPをレポーター遺伝子として用い、HRおよびNHEJを特異的に検出するプラスミドの、効果的ながん細胞トランスフェクション条件を決定した。同条件を用いたトランスフェクションにより、HRおよびNHEJ検出用プラスミド遺伝子をステイブルに発現するがん細胞株の樹立を試みた。X線および重粒子線を照射したがん細胞における塩基除去修復経路の関与について、本年度は塩基除去修復に関連するタンパク質の発現量変化に着目して検討を行った。がん細胞をそれぞれの放射線で照射した後、修復時間ごとにタンパク質抽出を行い、ウェスタンブロッティングを行った。その結果、検討したタンパク質間では放射線照射による顕著な差は認められなかった。また、修復時間による発現量変化影響も認められなかった。しかし、DNA二重鎖切断修復タンパク質の阻害剤を用いて放射線照射を行ったところ、放射線照射前後で、わずかではあるが一部の塩基除去修復に関与するタンパク質発現の減少が認められた。そのため、RT-PCR実験をセットアップした。重粒子線照射については、昨年行った炭素線に加え鉄線の影響についても検討を行った。その結果、塩基除去修復欠損の影響は炭素線のほうが鉄線よりも大きいことが明らかとなった。本研究目的は、重粒子線照射による癌増殖抑制機構をDNA二重鎖切断修復と塩基除去修復の相互作用から明らかとすることである。本年度は1.DNA二重鎖切断修復経路の主要な経路であるHRおよびNHEJの細胞内寄与の検討、2.NHEJのin vitro検出系の確立の試み、3.X線および重粒子線を照射した細胞における塩基除去修復経路の関与を検討した。1.の実験ではGFPをレポーター遺伝子として用い、HRおよびNHEJを細胞内で特異的に検出するプラスミドを精製した。これらのプラスミドを用いた効果的ながん細胞トランスフェクト条件を確認し、次年度にFACSによりそれぞれの修復経路の細胞内寄与を検討する予定である。2.の実験では細胞抽出物を制限酵素処理したプラスミドDNA基質とインキュベートし、生成物をアガロースゲルにより解析した。NHEJ効率はライゲーション効率を指標に評価した。しかし、NHEJ阻害剤によるライゲーション生成物阻害が顕著でないことから、更なるアッセイ条件の検討が必要である。3.の実験では塩基除去修復酵素欠損細胞にX線および重粒子線を照射し、それぞれの細胞感受性を検討した。その結果、X線照射では正常細胞および欠損細胞で感受性の差はほとんど認められなかったが、重粒子線照射では両者に顕著な差が認められた。つまり、本研究で着目した塩基除去修復酵素が重粒子線照射により生じるDNA損傷修復に関与していることが明らかとなった。今年度は交付初年度であり、実験立ち上げに時間がかかったため。2014年は重粒子線照射施設利用のために必要な課題を提出し、自身の課題のための照射時間を確保した。昨年度の実験継続に加え、本年度は主にDNA二重鎖切断および塩基除去修復を測定するプラスミドを用いて重粒子線照射された細胞の修復能を検討する。
テロメアブーケ形成開始機構の構造生物学的研究

本研究では、リボソーム成熟に関する申請者のこれまでの研究成果をもとに、リボソーム生合成因子Rrs1, Rpf2, Ebp2とテロメアアンカー蛋白質Mps3との相互作用の詳細を構造生物学的に解析し、これらの因子による染色体テロメアブーケ形成開始の制御機構を解明する。
アメリカの大学の会計分野におけるコンピュータ教育に関する実証的研究

最近2年程の間に、マイクロコンピュータをとりまく状況は大きく変化した。ハードウェア面では、IBM互換機に新CPU「Pentium」が登場し、また本年1月にApple社はMacintoshの新CPU「PowerPC 601」を発表した。また、ソフトウェア面では、IBM互換機にMS-DOS Ver.6とWindows Ver.3.1が登場して急速に普及し、そしてApple社のMacintoshもSystem7に移行している。とくに、昨年度、Apple社のMacintoshは毎月のように新機種が登場し、当初予定していた機種が廃止され、機種選定作業は難航した。最終的には、Quadra840AVという機種を導入し、その操作性等について検討した。その結果、会計というビジネス分野では、Macintoshのもつ操作性、印刷機能、オ-ディオ・ヴィジュアル機能の優位性はあまり活かされないのではないかと考えられる。この点については、本研究の中心であるアンケート調査の結果を待たなければならない。だが、この操作性等の検討によって、アンケート調査表作成時にMacintoshに関する十分な質問事項を織り込むことができた。ところで、本研究の中心を占めるアンケート調査についてであるが、アンケート調査表に上記のようなマイクロコンピュータをとりまく状況の変化等を織り込むために、多くの時間を費やし、当初の予定より大幅に発送が遅れる結果となった。アンケート調査表は、American Assembly of Collegiate Schools of Businessのメンバー校の内、学部レベルに会計学専攻コースをもつ238校に発送した。3月22日現在、その内59授から回答を得ており、集計と分析の作業を進めている最中である。なお、その結果については、今秋にも公表したいと考えている。
カイコ個体内遺伝子発現システムによる疾患モデルの確立

ヒト遺伝性疾患解析のモデル生物としてカイコを利用するために、カイコ内遺伝子発現システムを樹立することを進めた。そのために、AcNPVウイルスの感染を受け、そのウイルスが適度に増殖できる、特殊なカイコ系統を利用した。実際には目的遺伝子(GFPタンパク質遺伝子)を組み込んだAcNPVウイルスを、これらのカイコ系統に感染させることで一過性にGFPタンパク質を発現させることができることが判明した。機能未知のヒト遺伝子や遺伝子異常が原因とされる疾患を解析する場合、マウスやラットなど哺乳動物の遺伝子改変動物を作製することが従来から行われてきた。近年になり、下等生物からヒトまでのさまざまな生物のゲノム構造(遺伝子配列)が報告され、多くの遺伝子にヒトホモログhomolog(オーソログortholog)が存在することが判明した。したがって、それぞれの遺伝子の解析の際、条件が合った実験生物モデルを選択することが重要となる。カイコ(幼虫:約8 cm、6 g)は個体サイズが成体マウス(5 cm、約25 g)に近いので生化学的および形態学的解析が可能であり、かつショウジョウバエ研究のように遺伝子操作が容易であるので、ヒト疾患モデル生物として利用価値が高い。本申請では、これらの利点に基づき、ヒト遺伝性疾患解析のモデル生物としてカイコを利用するために、汎用性カイコ内遺伝子発現システムを樹立することを進めた。EGFPやDs-RedcDNAをAcNPV系バキュロウイルス発現ベクター系にサブクローニングし、レポーターコンストラクトを作製した。その後、Bac-to-bacバキュロウイルス発現システムを使用して改変バキュロウイルスを作製した。次に九州大学遺伝子資源開発研究センターから分与可能なカイコ系統のうち、AcNPVが感染し発現可能性の高いの各種のカイコ系統(c11, d17, f10系統など)を譲り受け、感染効率を検討した。さらに、目的遺伝子の安定発現カイコの作製に向けて、piggyBac系によるトランスポゾンシステムの発現ベクター及びその改変バキュロウイルスウイルスを作製した。さらに、ヒトでは未だ機能が不明なユビキチン化酵素(ユビキチンリガーゼ)の一つであるRNF185のカイコホモログを同定したので、ヒトからRNF185のcDNAをクローニングし解析した。レポーター遺伝子を含んだバキュロウイルスの作製を進めた:EGFP、Ds-Red及びルシフェラーゼ(Luc) cDNAをAcNPV系バキュロウイルス発現ベクター系にサブクローニングし、レポーターコンストラクトを作製する。基本的にBac-to-bacバキュロウイルス発現システムを使用することとする。AcNPVが感染できるカイコ系統の選別と感染条件の検討を行った:九州大学遺伝子資源開発研究センターから分与可能なカイコ系統のうち、AcNPVが感染し発現可能性の高いの各種のカイコ系統(c11, d17, f10系統など)を譲り受け、検討した。ヒト遺伝子のカイコホモログの同定と解析:ヒトでは未だ機能が不明なユビキチン化酵素(ユビキチンリガーゼ)の一つであるRNF185のカイコホモログを同定したので、ヒトからRNF185のcDNAをクローニングした。平成23年度は概ね順調に計画が進み、発現ベクター系および使用するカイコ系統の選出ができた。今後は、致死率を下げながら発現させる条件の検討を進めることが重要となる。また、ゲノム内移入が困難な場合を考え、レトロポゾンシステムを取得し、発現ベクター系の構築を進めている。平成24年度に,この新規発現系を使い,トランスジェニックカイコの作出を試みる予定である。また、RNF185の機能を調べるために、ヒトおよびカイコから結合タンパク質を同定することが重要と考えており、結合力を使用した方法を試みる予定である。1)トランスジェニックカイコの作出の可能性の検討:AcNPV-GFPを感染させ一過性にGFPを発現させた後、さらに一部がゲノム内移入genomic integrationし、恒常発現をする可能性がある。一部の胚細胞にゲノム内移入された場合、AcNPV-GFPを感染させたカイコ成虫同士を交尾させ産卵させると、蛍光実体顕微鏡の観察で蛍光を発する卵が作出できるかもしれない。

1匹の雌カイコは約500の産卵を行うので、ゲノム内移入効率が低い状態でも、産卵させる雌の匹数を増やすことで蛍光を発する卵が検出できる可能性がある。2)トランスジェニックカイコの高効率な作出の検討:前述の方法でもゲノム移入した卵が全く得られない場合は、piggyBacレトロポゾンシステムの併用によりゲノム移入の効率を上げることを検討する(既に分与済み)。目的遺伝子(まずはGFPなどのレポーター遺伝子)を含むpiggyBacトランスファーバキュロウイルスベクターとトランスポゼースを導入したバキュロウイルスベクターを構築することで、ウイルスを作製する。その後、AcNPV易感染性カイコに対してこれらのウイルスを多重感染し、交尾後産卵させる。卵を蛍光実体顕微鏡で観察して、GFP蛍光が陽性のクローン(卵)を選択する。その後、羽化してきたカイコ幼虫(成虫)においていかなる組織での発現が起きているかを、蛍光実体顕微鏡および切片作製後の蛍光顕微鏡下で観察する。GFP遺伝子の次世代での伝達が安定化するようであれば、RNF185-GFP融合遺伝子を含んだ発現バキュロウイルスを使用してトランスジェニックカイコを作出し、病理学的解析により、RNF185過剰発現による発生異常等を解析する。冬場の気温等のためにカイコの発育不良での多少の研究進行の遅れが発生し、予算上平成23年度未使用分がでたが、平成24年度になり順調に研究が進んでいる。
グライコミクス技術によるロタウイルスレセプターの特定と抗ウイルス薬創薬の検証

ロタウイルス感染症は、世界中で乳幼児を中心に年間1億人が発症する疾患であり、発展途上国を中心に年間60万人以上の死者を出している。ロタウイルスは、ウイルス表面に糖鎖認識分子を発現しており、感染時に宿主細胞上の糖鎖に結合することが示唆されている。しかし、これまでウイルス粒子が結合する糖鎖の解析例は報告されておらず、ウイルスエントリーに関わる重要な糖鎖構造は未だ明らかにされていない。我々は、これまで開発した糖鎖分析技術及び糖鎖アレイ法1を用いて生ロタウイルスが認識する糖鎖構造を明らかにした。また、ウイルス標的糖鎖構造が宿主細胞上の糖脂質に大量に発現していることを明らかにした。ロタウイルス高感受性細胞中の糖タンパク質糖鎖を網羅的に解析した結果、N-グリコリルノイラミン酸(NeuGc)、硫酸化糖鎖、リン酸化糖鎖、ポリラクトサミン型糖鎖等が特徴的な糖鎖として観察された。前年度実施した糖鎖アレイ解析により、ヒトロタウイルスとNeuGcが相互作用することが明らかになった。本年度ではまず、NeuGc以外の特徴的糖鎖とウイルスとの相互作用解析を実施した。その結果、ヒトロタウイルスは、NeuGc以外に硫酸化糖鎖、特にガラクトースの6位が硫酸化された糖鎖と非常に強い相互作用を示した。これらの解析結果から、ロタウイルスは複数の糖鎖と相互作用することで感染を成立させることが示唆された。ヒトロタウイルス認識糖鎖解析の結果を基に、ウイルス認識糖鎖のキャリア分子の特定を試みた。Guoらは、細胞表面の糖脂質糖鎖を切除するとウイルスに対する細胞の感受性が低下することを報告している(J Biochem. 126(4):683-8 (1999))。当初申請者は、糖タンパク質がウイルスレセプターとなる可能性が高いと推測していたが、この報告から糖脂質糖鎖についても評価する必要があると考えた。そこで、ロタウイルス高感受性細胞が発現する糖脂質糖鎖を網羅的に解析した。その結果、糖脂質上にもNeuGc並びに硫酸化糖鎖が観察された。さらに、糖タンパク質と糖脂質上に発現するNeuGc及び硫酸化糖鎖の発現量を比較すると、糖脂質上のNeuGc及び硫酸化糖鎖の量が、糖タンパク質上に存在するものに比べて約3倍の値を示した。この結果から、ヒトロタウイルスと相互作用する糖鎖の主要なキャリア分子は糖脂質であることが示唆された。以上の研究成果を学術誌に投稿する予定である。また、NeuGcによるヒトロタウイルス感染阻害効果を評価した結果、弱い阻害効果が認められた。今後は、硫酸化糖鎖を用いた感染阻害実験を行い、抗ウイルス薬の候補化合物となりうるか評価する。本年度は、ヒトロタウイルスが認識する宿主細胞上の糖鎖構造を特定するため、ヒトロタウイルス高感受性細胞(MA104細胞)が発現する糖鎖の構造解析及び、糖鎖アレイを用いたロタウイルス認識糖鎖のスクリーニングを実施した。MA104細胞上の糖タンパク質糖鎖を網羅的に解析した結果、アスパラギン残基結合(N-結合)型糖鎖は、高分岐型糖鎖やポリラクトサミン型糖鎖等の高分子糖鎖が大量に観察された。さらに、分子内にラックダイナック構造や硫酸及びリン酸基を含む糖鎖も観察され、複雑な糖鎖プロファイルを示した。一方、セリンスレオニン残基結合(O-結合)型糖鎖は、コア構造にCore 1およびCore 2構造を持つ糖鎖が主に観察された。さらに、N-結合型糖鎖と同様にポリラクトサミン構造を形成しているものが観察された。また、シアル酸分析を実施した結果、MA104細胞はN-アセチルノイラミン酸と共にN-グリコリルノイラミン酸(NeuGc)を多量に発現していることが明らかになった。前述したこれらの糖鎖構造の多くは、MA104細胞に特異的に観察されるため、ロタウイルスの標的糖鎖となる可能性が高い。そこでMA104細胞から、これらの糖鎖を調整し、調整した糖鎖をスライドガラス上に固定化し、糖鎖アレイを作製した。ヒトロタウイルス(MO株)と親和性を示す糖鎖構造を、作製した糖鎖アレイを用いてスクリーニングした結果、MO株ウイルスは、NeuGcに高い親和性を示した。これまで、MO株ウイルスの認識糖鎖は明らかにされていなかったため、本研究で得られた知見は極めて新規性が高いと考えらえる。一般的にヒト組織では、NeuGcは発現しないと言われているが、最近、ヒト体内にもNeuGcが発現するという事例が多くの研究機関で報告されており、ヒトロタウイルスの感染に、NeuGcが関与している可能性が高いと考えられる。

本年度計画した実施項目は、(1)ロタウイルス高感受性細胞が発現する糖タンパク質糖鎖の構造解析、(2)(1)で特定した糖鎖構造を用いた糖鎖アレイの作製、(3)作製した糖鎖アレイを用いたロタウイルス認識糖鎖の特定の3項目である。当初の研究計画通り、3つの研究項目を達成し、ヒトロタウイルス(MO株)がN-グリコリルノイラミン酸を有する糖鎖を認識することを明らかにした。以上の成果から、本研究課題は順調に進展していると評価できる。本年度の検討により、ヒトロタウイルス(MO株)がN-グリコリルノイラミン酸(NeuGc)を認識することが明らかになった。今後は、ロタウイルス高感受性細胞に発現するNeuGc含有糖タンパク質を、グライコプロテオミクス技術を用いて網羅的に同定する。同定した糖タンパク質の性質をデータベース検索及び文献調査により精査し、ウイルス感染メカニズムを考察する。また、NeuG含有糖鎖による、ロタウイルス感染阻害効果を評価し、糖鎖構造を基盤とした抗ロタウイルス剤創薬の可能性を検証する。該当なし
非一様乱流を支配するダイナミクスの記述及び普遍的空間構造に関する研究

本研究の目的は、非一様乱流のダイナミクスを記述する方法を構築し、大域的な時空間構造を理解することである。本研究は、個別の系の複雑さによらない視点から進めるために、主に周期境界領域で定義された決定論的に時間発展する非圧縮流体を対象とすることを特徴とする。研究目標の達成のために、対象の系に対して数値実験及び理論的計算を行った。非一様乱流乱流の大域的時空間構造について、主に壁境界系で観測される、亜臨界乱流遷移パラメタ近傍における非平衡相転移としての側面が近年注目を集めている。この場合、時間的定常な層流状態に乱流状態が埋め込まれた局在乱流と呼ばれる状態が、空間的素要素としての重要な役割を果たすことが知られている。本年度は、局在乱流が重要な役割を示す現象を新たな周期境界系で複数発見し、それらが重要であることを確認した。1つめの例として浮力によって駆動される系において局在乱流の出現を確認した。先行研究では壁境界に誘起されるせん断が乱れの駆動源であリ、新しいメカニズムによる局在乱流の発現の例として重要である。もう一つの例として壁乱流を模擬した周期境界系において、壁境界系と定性的に振る舞いが異なる遷移構造を発見した。乱流遷移のシナリオの中で、駆動力・境界条件がどのような役割を果たすか考察する際に重要である。これらの研究の中で、乱れの分布が従う拘束について支配方程式から予言する結果を得た。ダイナミクスの記述に関連し、局在した秩序構造が複数共存する状況における動力学を調べている。とくに、漸近状態として動的秩序構造の同期現象と呼ぶべき状態が発現することが明らかになった。もとの研究計画と比較し、ダイナミクスの記述に関しては少し進捗が遅れているが、非線形解を求める計算コードの開発は終了しており実行を待つ段階である。時空間構造の理解に関しては研究計画における本年度及び次年度の目的は達成されつつある。総合的に勘案した結果進捗は、おおむね順調であると思われる。ダイナミクスの記述に関して分岐構造をとくに非線形解との関係で調べる。これは非線形ダイナミクスを理解する基本的方法である。ただし、対象とする現象は空間的に局在した要素を単位とする動力学が現れているので、この現象を自然に捉える方策を、反応拡散系における先行研究を参考に開発中である。大域的な時空間構造については、現状局在乱流が出現することを確認した周期境界系で亜臨界遷移の転移点近傍での臨界現象を確認する。とくに、対応する有向浸透現象と臨界指数を比較する。また、局在乱流の出現・確率的な分裂の出現メカニズムについて対応する転移が起こるパラメータ域を詳細に調べ、分岐理論としての理解ができるか調べる。

また、局在乱流の出現・確率的な分裂の出現メカニズムについて対応する転移が起こるパラメータ域を詳細に調べ、分岐理論としての理解ができるか調べる。
分子クラスター中での化学反応の計算化学的研究方法の開発とその応用

本研究では、まず溶液中の溶質分子を原子あるいはフラグメントの集合体であるとし、それらの相互作用ポテンシャル(フラグメントポテンシャル、FP)を非経験的分子軌道法を用いて量子力学の第一原理から求め、それを簡単な関数系でフィットし、マクロな効果を含まない2体ポテンシャルを求めることを行い、それを用いて分子クラスタ中での反応を分子動力学法(MD)を用いて視覚的に解析することを試みた。FPを求める前に、溶液中のホルムアルデヒドの構造変化やダイポールモーメントの変化を定性的に見るために、すでに松岡等によって報告されている水のポテンシャルを用いて、超臨界状態という特異な状態の水溶液中におけるホルムアルデヒド分子の構造変化を計算した。ホルムアルデヒドの水溶液を調べた理由は、すでに広く利用されている水のポテンシャル(MCY)があったことと、ホルムアルデヒド分子は大きなダイポールモーメントをもつので、溶媒和によるホルムアルデヒドの分子構造などの変化が大きく出ることを期待したためである。繰り込む水分子を増やしていくと徐々に結合距離、ダイポールモーメントともに増加していき、ある一定値に収束することがわかった。MDを用いた計算では、超臨界流体中でも特異な分子クラスタの形成がなされているとは言えないという結果となり、現在解析を進めているところである。また状態の変化を定量的に見積もるために、巨大次元の状態密度を計算するプログラムを開発し、ネットワークで結合された簡単な並列計算環境で実行させたところ、ス-パコンピュータに匹敵する性能を発揮した。本研究では、まず溶液中の溶質分子を原子あるいはフラグメントの集合体であるとし、それらの相互作用ポテンシャル(フラグメントポテンシャル、FP)を非経験的分子軌道法を用いて量子力学の第一原理から求め、それを簡単な関数系でフィットし、マクロな効果を含まない2体ポテンシャルを求めることを目的とした。FPを求める前に、溶液中のホルムアルデヒドの構造変化やダイポールモーメントの変化を定性的に見るために、すでに松岡等によって報告されている水のポテンシャルを用いて、超臨界状態と言う特異な状態の水溶液中におけるホルムアルデヒド分子の構造変化を計算した。また状態の変化を定量的に見積るために、巨大次元の状態密度を計算するプログラムを開発し、ネットワークで結合された簡単な並列計算環境で実行させたところ、スーパーコンピュータに匹敵する性能を発揮した。
FGFシグナルの組織形成における役割とその分子メカニズムの解明

Fgf16遺伝子欠損マウス(Fgf16 KOマウス)を作製し、その表現形質を解析した。Fgf16 KOマウス野生型と外見上に大きな差はなかった。しかし、成体Fgf16 KOマウスの心筋細胞数は有意に減少していた。また、胎生期の心筋細胞増殖が減少していた。一方、脈拍や血圧、短縮率や駆出率などの心機能パラメータはほぼ正常であった。しかし、BNPの発現が有意に低下した。Fgf16は胎生期の心筋細胞増殖を促進し、成体においてはBNPの発現を促進することが示唆された。本年度では、まずゼブラフィッシュの系を用い、造血に必須な役割を果すfgf21の受容体の同定を行った。ゼブラフィッシュにおいて、fgfの受容体遺伝子は4種類存在する。4種類のfgf受容体について、それぞれの機能抑制胚を作製し、血流を検討したところ、fgf受容体2の機能抑制胚において、fgf21機能抑制胚と表現型質が一致した。また、fgf21受容体2遺伝子の発現をin situ hybridizationにより検討したところ、fgf21の発現が認められたゼブラフィッシュの脊索に隣接するように、造血部位においてfgf受容体2の発現が検出できた。従って、脊索に発現したfgf21は、傍分泌因子として、造血部位に発現するfgf受容体2に結合し、血球分化を制御することが明らかとなった。一方、当研究室で作製されたFgf16遺伝子ノックアウトマウスについて、心臓の縮小が認められた。その原因は心筋細胞の減少が原因であった。心筋細胞は胎生期において増殖し、生後はほぼ増殖しないことが知られている。そこでFgf16遺伝子欠損マウス胎児における細胞増殖をBrdU取り込みを指標に計測した。その結果、Fgf16遺伝子欠損マウス胎児では、胎生14.5日胚において細胞増殖の著しい減少が認められた。一方、16.5日胚、18.5日胚では細胞増殖がやや減少していた。一方、Fgfシグナリングは多くの組織形成過程において、細胞の生存意地にも関与する。しかし、Fgf16遺伝子欠損マウスの心臓においては、細胞死はほとんど検出されなかった。従って、Fgf16は胎生期における心筋細胞の増殖に重要であることが示された。生体におけるFgf16の機能を明らかにするため、Fgf16遺伝子欠損マウス(Fgf16 KOマウス)を作製し、これについて詳細な解析を行った。Fgf16 KOマウスは正常なメンデル率に従って出生し、野生型と外見上に大きな差は認められなかった。生後6ヶ月齢マウスの各臓器重量を測定した結果、心臓重量のみ野生型に比べFgf16 KOマウスで有意に減少していた。また心臓の形態観察を行った結果、野生型に比べFgf16 KOマウスで縮小傾向が見られた。次に、心臓の縮小原因を検討するため心筋細胞面積と心筋細胞数を測定した結果、前者に差は見られなかったが、後者は野生型に比べFgf16 KOマウスで有意に減少していた。以上より、Fgf16の欠損により心筋細胞数が減少し心臓に縮小傾向が見られることが示唆された。次に、Fgf16の心機能への影響を生後6ヶ月齢マウスについて検討した。野生型に比べFgf16 KOマウスで左室拡張期径がわずかに短縮していたものの、脈拍や血圧、短縮率や駆出率などの心機能パラメータはほぼ正常であった。胎生期の心臓形成過程において胎生7.5日齢に心臓原基が形成される。心筋細胞の増殖は胎生11.5日齢に緩やかなピークを迎え、その後徐々に減少し始め生後まもなく停止する。従って成体での心筋細胞数は胎生期の心筋細胞増殖により制御されると言える。Fgf16 KOマウスにおける心筋細胞数の減少原因を検討するため、胎生期の心筋細胞の増殖活性を検討した。胎生14.5日齢では、野生型に比べFgf16 KOマウスで有意に低下し、胎生16.5,18.5日齢でもやや低下傾向を示した。Fgfは多くの細胞の分化にも重要な役割を果たす。そこで生後6ヶ月齢マウスの心臓における心臓特異的因子の発現を検討した。生後6ヶ月齢ではBNPの発現が野生型に比べFgf16 KOマウスで有意に低下した。以上の結果より、Fgf16は胎生14.5日齢から心室の心筋細胞に発現し、胎生期の心筋細胞増殖を促進し、成体においてはBNPの発現を促進することが示唆された。
無線ネットワークを通信経路とする触覚フィードバック型ロボットの遠隔制御

無線ネットワークを介してロボットを遠隔操作し,離れた場所からの救急医療や災害時のレスキュー活動に適用可能なシステムの実現を目指し,無線通信における変動を含む通信遅延に対応した制御手法の構築と同時に,通信強度を指標とした自律移動制御を通信中継ロボットに搭載し実証実験を行った。また,リアルタイム性を有する無線中継機構を開発し,映像情報と制御情報が混在する通信における制御性能への影響を軽減した。無線ネットワークを介してロボットを遠隔操作し、離れた場所からの救急医療や災害時のレスキュー活動などに適用可能なシステムの実現を目指した研究を行い、次のような成果を創出した。1.変動を含む通信遅延に対応した制御手法の構築:無線ネットワーク特有の問題である通信時間の遅延について取り組み、遅延が変動する場合にも、安定した制御を行う研究について新しい制御方法を提案した。同制御手法においては、従来、変動遅延を不確かなものとして扱っていたところを、遅延を正確に測定することで、モデルの精度を向上した。その結果、制御性能を向上することが出来た。また、同制御手法を実験装置(ロボットアーム)に実装し実験を行い、同手法の有効性を確認した。2.建物内環境における通信遅延の特性計測:複数の無線ネットワーク装置間の通信遅延をナノ秒(10億分の1秒)単位で正確に計測する機構を開発し、通信装置間の遅延量を様々な状況下で計測した。この結果,極めて近距離にも関わらず無線ネットワークの場合、従来報告されていたインターネット上の遅延変動とは比較にならないレベルの変動遅延、データ欠損が生じることを明らかにした。3.無線遠隔操作可能な移動ロボットの開発:災害時のレスキュー活動等の際に使用する移動型ロボットの開発を行った。本年度においては、移動機構の設計・製作、モータ制御装置の実装、バッテリおよび駆動系の実装によって、移動ロボットを製作した。また、複数の移動ロボット間の無線電波強度をロボット自身が計測し、自律的に最適な場所に移動することで通信を中継するための制御手法を構築し、実験により有効性を検証した。1.変動を含む通信遅延に対応した制御手法の構築:無線ネットワーク特有の問題である通信時間の遅延について取り組み、遠隔地の制御対象および通信路のモデルを内包する制御器を構成することで、安定性と性能を向上した。また、同制御器の設計においては、構造的不確かさを考慮したロバスト制御設計法を適用し、従来の手法と比較し、より安定余裕度が増したことを確認した。2.無線通信を中継する移動ロボット群の制御:建物内のような閉空間で無線を使用すると近距離でも通信が途絶する。これを回避するため、複数の移動ロボットによって自律的に通信の中継を行うシステムを開発した。電波強度および通信速度の値に基づき、各ロボットを最適な位置に配置するための制御手法を考案し、前年度に開発した全方位移動可能なロボット群に同制御手法を実装した。また、シミュレーションおよび実験を実施した結果、同手法の有効性を確認した。3.無線ネットワークの中継機構の構築:中継ロボット間の制御情報は、画像情報などに比べて優先度が高い。このような情報を優先して中継する通信機構を考案、実験を行い従来の通信方法に比ベリアルタイム性の向上を確認した。無線ネットワークを介して自律移動ロボットを遠隔操作し、離れた場所からの救急医療や災害時のレスキュー活動などに適用可能なシステムの実現を目指した研究を行い、次のような成果を創出した。1.通信遅延の変動を含む制御系に対応した制御手法の構築:フィードバック系内に遅延を含むシステムに対して,従来の周波数領域における解析では,変動する時間遅れに対応することが理論的に困難であるため,Lyapunov-Krasovskii汎関数による安定条件から安定化制御器を線形行列不等式(LMI)の形で導出する制御手法を開発した。同手法では,通信の変動遅延,モデルの不確かさを考慮すると同時に,外乱抑制性能を陽に反映することが可能となった。この結果,ネットワークを通信路に含むシステムに対して,所望の性能設計を行うことできるため,安定かつ高性能な制御系を実現することが可能となった2.無線通信を中継する移動ロボット群の制御:建物内のような閉空間における無線通信距離の拡大のため,複数の移動ロボットによって自律的に通信の中継を行うための配置問題について研究を行った。移動中継ロボットの配置問題は,対象となるロボットの台数が増えると多体問題になるため,解析的な最適解を求めることは極めて難しい。そこで本研究では,中継器の最適配置を領域被覆問題としてとらえ,Voronoi分割手法に基づく被覆問題の最適化手法によって,中継ロボットの配置を動的に行う手法を開発した。同手法について,数値シミュレーションによって事前検証を行ったのち,開発した全方向移動型ロボットの制御アルゴリズムに実装して,実証実験を行い提案手法の有効性を確認した。
機能探索分子を用いた、容量依存性Ca^<2+>流入におけるIP_3受容体の機能解明

IP_3の1位のリン酸にクロモフォアであるマラカイトグリーンを結合させたMGIP_3がCALI用プローブとして有効に機能する事をモルモットの平滑筋組織を用いて確認した。さらにこの方法を細胞系へと応用した。細胞にはDT40(chicken B cell)を用いた。IP_3受容体の活性を測定後、MGIP_3を加え、レーザーを照射した。処理後にもう一度IP_3受容体活性測定し、処理前と比較したところ、レーザーを照射した細胞においてのみ有意に活性が減少していた。同視野内のレーザーのあたっていない細胞ではこうした抑制は見られなかった。続いて、ラット副腎褐色細胞腫(PC12細胞)を用いて単一細胞内局所におけるIP_3受容体不活性化を試みた。PC12細胞を神経成長因子により分化誘導後、ガラスピペットを用いてMGIP_3を細胞内に添加した。そして細胞体から細胞突起によって隔てられた成長円錐にのみレーザーを照射した後、IP_3受容体活性を調べる為に、細胞外液にブラジキンを添加した。その際の細胞体と成長円錐におけるカルシウムシグナルをFura-2によるイメージングにより解析した。その結果、レーザーを照射した成長円錐でのブラジキン応答が、レーザー非照射の場合に比べて、有意に低下することが確認された。MGIP_3非添加で同様の実験を行った場合は、レーザー照射に伴う変化は見られなかった。以上の結果から、単一細胞内局所におけるIP_3受容体不活性化が達成された。今後は、この系を用いて容量依存性Ca^<2+>流入におけるIP_3受容体の機能解明する予定である。