hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポアソン効果により高エネルギ吸収特性を発現する傾斜フォーム充填衝撃吸収構造の開発

本研究課題では,薄肉円筒に軽量なコア材として内挿したシンタクチックフォームのポアソン効果と傾斜構造を効果的に利用した新規の衝撃吸収構造の開発を目的とした.ポアソン効果を有するシンタクチックフォームと円筒の相互干渉によりエネルギ吸収量が増加し,フォームのひずみ速度依存性により大きな静動比が得られることがわかった.また,高速衝撃の場合,衝撃吸収構造の衝突端のみを高密度,高剛性にすることで高いエネルギ吸収特性が得られると同時に固定端の荷重を低く抑えられること示した.さらに,コア材の材料特性を傾斜分布あるいは積層分布させることで,低速衝撃下における荷重ー変位線図を操作可能であることがわかった.本研究課題では,薄肉円筒に軽量なコア材として内挿したシンタクチックフォームのポアソン効果と傾斜構造を効果的に利用した新規の衝撃吸収構造の開発を目的としており,本年度に実施した研究内容および成果は以下の通りである.(1)コア材のエネルギ吸収量を向上させるために充填するマイクロバルーンを樹脂製からガラス製に変更し,均質フォームを充填した薄肉円筒のエネルギ吸収量評価を行った.同時に,母材樹脂として強度のひずみ速度依存性が高いエポキシ樹脂の検討を行った.ガラス製マイクロバルーンによりフォームのプラトー応力が向上し,母材樹脂の強度のひずみ速度依存性により高い静動比が得られることが明らかになった.さらにアルミニウム合金から成る薄肉円筒単体と比較して,単位質量あたりのエネルギ吸収特性を30%程度向上させることが可能となった.(2)高速衝撃下における衝撃吸収特性とコア材の傾斜構造あるいは薄肉円筒の幾何形状の関係を明らかにするために,フォームと薄肉円筒についてそれぞれ高速衝撃下の動的挙動の評価を行った.薄肉円筒単体について,高速衝撃を受ける場合は円筒の衝突端側のみの肉厚を大きくすることで衝撃エネルギ吸収特性を増加させつつ被保護空間への衝撃力を緩和できることを明らかにした.またフォームについては衝突側を高密度で高剛性とし被保護空間側を低密度で低剛性とすることで,上記薄肉円筒の場合と類似した効果が得られることがわかった.つまり高速衝撃下では構造の慣性効果を利用することで特殊な衝撃吸収特性を発現可能となる.(3)低速衝撃下においては構造内の慣性効果の影響は小さく上記のような衝撃吸収特性は期待できないが,シンタクチックフォームの材料特性を傾斜分布あるいは積層分布させることで,二段階のプラトー応力領域を発現する等,荷重ー変位線図を操作可能であることがわかった.本研究課題では,薄肉円筒に軽量なコア材として内挿したシンタクチックフォームのポアソン効果と傾斜構造を効果的に利用した新規の衝撃吸収構造の開発を目的とした.ポアソン効果を有するシンタクチックフォームと円筒の相互干渉によりエネルギ吸収量が増加し,フォームのひずみ速度依存性により大きな静動比が得られることがわかった.また,高速衝撃の場合,衝撃吸収構造の衝突端のみを高密度,高剛性にすることで高いエネルギ吸収特性が得られると同時に固定端の荷重を低く抑えられること示した.さらに,コア材の材料特性を傾斜分布あるいは積層分布させることで,低速衝撃下における荷重ー変位線図を操作可能であることがわかった.本研究課題では,薄肉円筒に軽量なコア材として内挿した傾斜構造を有するシンタクチックフォームのポアソン効果と傾斜構造を効果的に利用した衝撃軸圧縮荷重下で高いエネルギ吸収特性と衝撃緩和効果を両立する新規の衝撃吸収手法の開発を目的としており,本年度に実施した研究内容および成果は以下の通りである.まず,均質なシンタクチックフォームにおけるセル構造とポアソン比の関係を有限要素解析により評価し,プラトー応力領域においてポアソン効果を発揮し,ポアソン比はマイクロバルーンの粒径には依存しないことを明らかにした.さらに,エポキシ樹脂にアクリロニトリル系マイクロバルーンを充填した均質なシンタクチックフォームを開発し,静的圧縮変形下における応力-ひずみ応答およびポアソン比の測定を行い,プラトー応力領域においてポアソン効果を有することを確認した.また,ポアソン効果による横ひずみを拘束した場合,エネルギ吸収量が大幅に上昇することを明らかにした.次に,薄肉円筒にシンタクチックフォームを内挿し,軸圧縮試験を実施した.シンタクチックフォームの横方向の変形により薄肉円筒を円周方向に押し広げ,また薄肉円筒がシンタクチックフォームの横ひずみを拘束するという相互干渉により,薄肉円筒単体の場合と比較して単位質量あたりのエネルギ吸収量を20%程度増加できることを明らかにした.さらに,落錘衝撃試験により,衝撃荷重下においては母材であるエポキシ樹脂の強度のひずみ速度依存性により,さらなるエネルギ吸収量が見込めることがわかった.またこれらと並行して,動的有限要素法により傾斜構造を有するフォームの衝撃エネルギ吸収特性の評価を行った.衝突端側から被保護空間側に向けてシンタクチックフォームの密度を低下すなわちマイクロバルーンの充填量を増加させることにより,被保護空間側に作用する衝撃荷重を低減できることを明らかにした.

当該年度は,当初の研究実施計画に従い,均質なシンタクチックフォームのポアソン効果によるエネルギ吸収特性の向上に重点をおいて研究を実施し,本研究課題で提案する衝撃吸収手法の第一段階,すなわちシンタクチックフォームのポアソン効果による相乗効果を用いたエネルギ吸収特性を向上させる手法を確立することができ,一定の成果を確保することができたといえる.また,動的有限要素法により傾斜構造を有するフォームの衝撃エネルギ吸収特性の評価を行うことで,傾斜構造により衝撃緩和効果を発揮できることを明らかにし,次年度の研究実施計画に向けて順調に研究を推進できているといえる.平成24年度に引き続いて傾斜機能シンタクチックフォーム充填衝撃吸収構造に拡張して動的陽解法による有限要素解析を実施し,シンタクチックフォームのポアソン効果による相乗効果を生かしつつ,傾斜構造による動的非平衡状態を利用することで衝撃圧縮荷重下で高いエネルギ吸収特性と緩衝効果を両立する新規の衝撃吸収手法の構築するための材料設計を行う.ここでは,マイクロバルーンの傾斜分布構造だけでなく,母材樹脂の機械的特性の傾斜分布についても検討項目とし,本研究課題で提案する衝撃吸収手法を最大限に発揮するための傾斜機能シンタクチックフォームのポアソン比および機械特性の空間分布と薄肉円筒の幾何形状と材料特性の調査を行う.次に,解析で得られた力学的知見から見出した材料特性を有する傾斜機能シンタクチックフォームの製造・開発を行い,傾斜機能シンタクチックフォーム充填衝撃吸収構造の衝撃エネルギ吸収特性を衝撃試験により実験的に評価を行う.ここで,衝撃時の動的非平衡状態にある入力荷重と出力荷重を実験的に測定するために,スプリット・ホプキンソン棒法圧縮試験機を設計・製作し,動的非平衡状態にある試験片の両端の荷重測定および変位測定に応用する.また,スプリット・ホプキンソン棒法圧縮試験では得られないより高速な衝撃速度に対応できる高速衝撃試験機を設計・製作し,低速から高速における傾斜機能シンタクチックフォーム充填衝撃吸収構造の衝撃吸収特性の評価を行う.さらに,得られた成果を踏まえて,本研究課題で提案する高エネルギ吸収特性と衝撃緩和を両立する衝撃吸収手法の性能評価を行うとともに,その工学的応用範囲について検討し研究成果として取りまとめる.平成24年度は,購入を予定していたCCDカメラを現有のデジタルカメラで代替することが可能となったため当該研究費が生じた.そこで,平成25年度の研究を実施する上で必要となる衝撃試験機,特に平成24年度当初に予定をしていなかった高速衝撃試験機の製作費として補填することとする.
改革・開放以降の中国における家電広告とジェンダー表象をめぐる考察

平成24年度はこれまで分析してきた内容を総括しつつ、1980年代の家電広告における女性像と戴(2006)が指摘するメディアによる女性問題の隠蔽のレトリックについて関連づけなから考察した。そして、中国メディアによる主婦像を利用したレトリックについて検証した。戴は1990年代以降ファッション雑誌において「専業主婦(全職太太)」、「専業母親(専職母親)」の議論が登場し、これが「一種の『奇妙な』レトリックとして、女性労働者のレイオフ問題を、女性自らの役割選択の問題にすりかえることに成功した」と指摘する。また、「専業主婦」、「専業母親」はみな都市の「新階層」であり、そうした有閑夫人の存在は「先に豊かになった」男性の成功と社会的地位の獲得を意味していたと述べている。(戴2006、pp128-130)申請者はこれらのメディアによる隠蔽や書き換えは中国における家電広告の中の女性像と「共犯関係」にあった、または相乗効果を働かせていたのではないかと考える。よって、本研究の成果として以下のことを指摘した。日本製家電の普及とその広告に表象される主婦像は「現代化」の名のもと、中国にとっての新時代の生活スタイル、「豊かさ」という象徴的価値を構築しつつ流通していた。広告に描かれる「現代的」な「専業主婦」は一方で男性の社会的地位、つまりお金を稼ぎ(そして、例えば洗濯機を買うことで)妻に暇を与えられる豊かさの象徴も意味していた。1980年代後半から1990年代に中国で「愛妻号」洗濯機が製造・流通したが、洗濯機を「愛妻」と修辞し、またそれを「買う」ことは「家事=女性」言説やさらに言えばレイオフされた女性の現実をも不可視化し正当化する力学を働かせていた。戴錦華、2006、『中国映画のジェンダー・ポリティクス:ポスト冷戦時代の文化政治』、御茶の水書房。平成23年度は「研究の目的」の「1、日本製家電及びその広告の流通をめぐって中国というローカルな文脈においてはどのような意味構築がなされたのか」についての検証を中心的課題として取り組んだ。今回の分析では、日本の社会的・文化的文脈に沿って日本製家電広告において形成された主婦像が、それとは異なる社会的・文化的文脈である中国社会ではどのように「受容」されたか、その一つの反応を検証した。具体的には1980年代後半に中国で松下電器(現「Panasonic」)の全自動洗濯機「愛妻号」が発売されたことを契機として、90年代初期に登場し始めた「愛妻」をめぐるさまざまな言説に目を向けた。そして、1、家電製造・販売者、2、広告制作者、3、中国共産党関連組織、具体的には中華全国婦女連合会(以下、婦女連)4、研究者(広告研究、ジェンダー研究)・知識人らがどのような見解を示していたか、立場の異なるそれぞれの反応に焦点を当てた。時期は主に1980年代後半から90年代半ばに焦点を当て、当時出版された新聞や広告専門誌などに掲載された記事から言説分析を行った。さらに、中国におけるジェンダー視座による広告批判は80年代後半から登場し始めるが、その中で「愛妻号」洗濯機広告をめぐる批判言説はどのように位置づけられるのかも検証した。分析結果として、「愛妻号/型」洗濯機及びその広告をめぐる言説を整理すると以下の通りである。1、家電製造・販売者にとって「愛妻」は松下というブランドを示すものであり、2、広告制作者にとっては学ぶべき広告表現として肯定的に受容された。しかし、広告の中の女性像に関心が高まる中で、それは3、中国婦女連や4、研究者(広告研究、ジェンダー研究)・知識人たちの議論の対象となり、中国の「伝統的」な性役割イデオロギー「男主外、女主内」及び「賢妻良母」像をめぐる問題として批判された。

1980年代後半から1990年代に中国で「愛妻号」洗濯機が製造・流通したが、洗濯機を「愛妻」と修辞し、またそれを「買う」ことは「家事=女性」言説やさらに言えばレイオフされた女性の現実をも不可視化し正当化する力学を働かせていた。戴錦華、2006、『中国映画のジェンダー・ポリティクス:ポスト冷戦時代の文化政治』、御茶の水書房。平成23年度は「研究の目的」で挙げた課題の検証を達成することができた。また年次計画の通り冬季に上海に行き資料収集を行ったほか、現地で開催された学会にも参加し成果報告することもできた。以上の理由より、研究はおおむね順調に進展していると言える。平成24年度の研究としては「研究の目的」のとおり、「2、重層的かつ巨視的な視座で中国家電広告におけるジェンダー表象の変容を考察し、そこに内在するポリティックスを明らかにする。」1980年代から2000年代の中国家電広告におけるジェンダー表象をメディア研究における生産・流通・規制・表象・受容/消費すべてのアプローチによって描き出す。そして、相互に連関する全体の文化回路の見取り図とそこに浮かび上がるジェンダー・ポリティックスを捉えたい。
小胞体ストレスシグナリングカスケードに着目した重金属毒性抑制機構

小胞体は、蛋白質の品質管理を担う重要な細胞小器官である。申請者らは、小胞体ストレス応答(unfolded protein response、UPR)およびUPRに制御される転写因子ATF4が有害化学物質曝露による中毒性細胞死の発現に関与することを見出した。本研究では、小胞体ストレス軽減物質サルブリナルによる中毒性細胞死抑制効果について、翻訳開始因子eIF2αリン酸化、蛋白合成停止、選択的翻訳を受ける転写因子ATF4の標的遺伝子およびアポトーシスシグナルを解析することにより、その分子基盤を明らかにする。サルブリナルが中毒性細胞障害の防御物質として有用であることを提示する。
フラットプレート構造におけるせん断補強効果の定量評価

フラットプレート構造のパンチングシア破壊に関する実験を行った。スリットを設けることによって柱側面でのねじれ抵抗のみを抽出した試験体の結果から,RC規準が定めるせん断応力度が適切であることが分かった。しかし,スリットの無い試験体の結果より,RC規準で想定されている領域よりも広い範囲でねじれ抵抗していることが分かった。実験結果をもとに,パンチングシア強度を算定する方法を提案した。従来,フラットプレート構造は,倉庫など,限られた用途のみに使われてきた。しかし,最近の集合住宅の床スラブは,遮音性向上の目的で,以前に比べて厚くなる傾向にあり,スラブの曲げ性能に期待するフラットプレート構造を作りやすい環境ができつつある。本研究は,RCフラットプレート構造におけるせん断補強の効果を明らかにするための第一歩である。本構造に関する日本と海外の設計規準のギャップを埋め,合理的で使いやすい設計体系を目標とする。今年度は,フラットプレート建物から,外構面の1層1スパンを取り出した部分実験を行った。縮尺は実物大の1/2とした。コンクリートの圧縮強度は32MPaである。実験パラメータは,接合部のせん断補強筋とハンチおよびハンチ筋の有無である。ひずみゲージはハンチ筋始端,ハンチ始端,床終端に位置する各鉄筋に貼り付けた。試験体は,曲げ降伏したのち,一部,接合部の破壊によるエネルギー消費能力の低下がみられた。試験体の耐力と降伏変形は,計算値と実験値がほぼ一致し概ね評価できた。ハンチやハンチ筋を配することで,ヒンジ位置をある程度コントロールすることができることがわかった。ハンチやハンチ筋を配することで,ヒンジ位置が接合部か離れ,荷重変形関係もスリップ型から紡錘型になった。スラブには,せん断破壊を防ぐため,135°と90°フックを組み合わせた幅止め筋を配筋したが,幅止め筋の効果についても確認することができた。本研究は,鉄筋コンクリートフラットプレート構造におけるせん断補強の効果を明らかにするための第一歩である。今年度は、ハンチを用いた壁床構造の接合部に関する実験研究を行った。壁床構造の接合部にハンチを用いた接合部の損傷状況および,ヒンジ位置について実験により検討を行うことを目的とし,ハンチの有無,ハンチ筋の有無をパラメータとして,加力実験を行った。試験体は壁床接合部を対象とした1/2の縮尺模型とし,壁は層間の中央で床はスパンの中央付近で切り取ったト型の形状とした。本研究では,想定した建物の壁に伝わる軸力は壁全体で負担するため,軸力比は小さくなる。従って,本実験では壁への軸力は導入しないこととした。結果,ハンチやハンチ筋を配することで接合部の損傷を抑えることができ,ヒンジ位置を接合部から離すことができることを確認した。荷重変形関係もスリップ型から紡錘型になった。ハンチ筋は最終変形まで降伏しなかった。すべての試験体において,計算上の耐力が発現出来ているため,定着長が足りていなくても影響はほとんどなかった。日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」は,2010年に大幅な改訂版が刊行された。ここでは,柱・梁のせん断と付着,鉄筋の定着,耐震壁の付帯ラーメン規定・開口低減率など,最新の成果を取り入れた大幅な改定が行われた。しかし,フラットプレート構造に関する規定は,全く変更されなかった。日本の規準が柱側面のねじれ抵抗を高く評価する点は合理的である。しかし,この設計法の根本的な問題点は,柱まわりの曲げモーメント,せん断力,ねじれモーメントを単純合計する点にある。たとえば通常の梁の強度は,曲げ強度とせん断強度のうち低い方で決定される。つまり,これらの性能が同時に発揮されるという考え方には力学的に無理がある。本研究では,種々の実験を行い,スラブの変形状態を詳細に測定した。その結果,パンチングシア破壊に関する曲げ,せん断,ねじり抵抗を分離し,耐震性能に及ぼすせん断補強の効果を定量的に把握することに成功した。柱の境界面からスラブ厚さの約2倍程度までの領域がねじれに抵抗することも明らかになった。これらの知見に基づいて新たな強度計算式を提案した。既往の実験結果にもこの提案式が適用できることを確認した。

本研究は,鉄筋コンクリートフラットプレート構造におけるせん断補強の効果を明らかにするための第一歩である。本構造に関する日本と海外の設計規準のギャップを埋め,合理的で使いやすい設計体系を目標とする。今年度は、フラットプレート構造の耐震性を付与する上で必須になる耐震壁の曲げ変形性能に関する実験研究を行った。試験体のスケールは,実大の約1/3である。普通強度のコンクリートを使用した。耐力壁端部の拘束域広さ,柱型の有無,直交壁の有無などを変動因子とした。重力と地震力に相当する外力を加えた。試験体はすべて曲げ降伏後の端部圧縮破壊により耐力低下した。壁厚が同じ場合には,中立軸長さが短くなるほど変形性能が大きくなることが分かった。圧縮変形が集中する領域の長さは,部材せいとの相関は見られず,壁厚との相関が見受けられた。また,その長さは壁厚の2.5倍と考えられる。シングル配筋の直交壁がついた場合には,壁全体での変形性能は大きくなっていたが,曲げ変形性能のみに着目すると,大きな差はなかった。壁厚が250mm程度以上で拘束筋比0.3%程度の幅止め筋を配筋した場合には,変形性能が1.3倍程度大きくなった。実験が順調に終了し,ほぼ予想通りの結果が得られたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。フラットプレート構造の剛性が非常に低いことが問題である。この点について解決策を詰めていきたい。
モノクローナル抗体の機能変換に関する研究

本研究は、モノクローナル抗体の特異性及び親和性等の機能の変換のための基礎的技術の確立を目的とする。本研究では、抗モルヒネ抗体をモデルにして検討した。抗原特異性の解析が行われている11種の抗モルヒネ抗体の可変領域のアミノ酸配列を決定した。11種の抗体は、可変領域アミノ酸配列の違いから4グループに分類され、モルヒネ類縁化合物との交差反応性によるグループ分けに高い整合性を示した。さらに、抗体の抗原結合部位でのハプテン配向性の推定を行うために、[^3H]-モルヒネと抗モルヒネ抗体との直接UV-フォトアフィニティーラベリングを行った。その結果、抗体のL鎖に優先的に結合するタイプ(可変領域のタイプは、V_H-1とV_λ-1またはV_κ-10)と、H鎖に優先的に結合するタイプ(V_H-5とV_κ-21D)の2つに区分され、モルヒネの抗原結合部位での配向性に(少なくとも)2つのタイプのあることが示された。前者は、モルヒネのフェノール環がV_L鎖ループに向いており、後者は、フェノール環がV_H鎖ループに向いていると推定される。次に、抗体超可変部アミノ酸残基を置換した変異抗体を得る目的で、抗モルヒネ抗体由来のシングル鎖Fv(sFv)およびFabを大腸菌で発現させるための分泌発現型プラスミドの作製を試みた。マウスハイブリドーマのmRNAからRT-PCR法で抗体可変部と定常部のcDNAを調製した。分泌シグナルペプチドpelB leader、V_HとV_Lを接続するリンカーなどをコードするDNAは化学合成した。これらを接続し、tacプロモーターベクターに挿入して、sFvおよびFab発現用プラスミドを作製した。現在、大腸菌での抗体フラグメントの発現を試みている。今後発現条件を確立した後、改変抗体を作製する予定である。平成4年度は、抗原特異性の解析が行われている11種の抗モルヒネ抗体の可変領域のアミノ酸配列を決定した。11種の抗体は、可変領域アミノ酸配列の違いから4グループに分けられたが、モルヒネ関連物質との交差反応性によるグループ分けとも整合性があった。さらに、抗体上でのハプテン配向性の推定を行うために、[^3H]-モルヒネと抗モルヒネ抗体とのUV-フォトアフィニティーラベリングを行い、抗原が抗体のH鎖またはL鎖のいずれに結合特異性を示すかを検討した。その結果、抗体のL鎖に優先的に結合するタイプ(可変領域のタイプは、Vn-1と、Vλ-1またはVk-10)と、H鎖に優先的に結合するタイプ(Vn-5とVk-21D)の2つに区分された。モルヒネのフェノール環が抗体の近傍アミノ酸側鎖に共有結合すると推定されることから、モルヒネの抗原結合部位での配向性に(少なくとも)2つのタイプのあることが示された。前者は、モルヒネのフェノール環がV_L鎖ループに向いており、後者は、フェノール環がVn鎖ループに向いていると推定される。次に、抗体超可変部アミノ酸残基を置換した変異抗体を得る目的で、まず、最も親和性の高い抗モルヒネ抗体MOR131由来のシングル鎖F_V抗体を大腸菌で発現させるための分泌型発現ベクターを構築した。現在、このベクターを大腸菌に導入し、抗体を発現させる検討を行っている。

本研究は、モノクロナール抗体の特異性および親和性等の機能の変換のための基礎技術の確立を目的とする。本研究では、抗モルヒネ抗体をモデルにして検討した。抗体超可変部アミノ酸残基を置換した変異抗体を得る目的で、抗モルヒネ抗体MOR131とMOR39由来のシングル鎖Fv(sFv)およびFaを大腸菌で発現させるための分泌発現型プラスミドの作製を試みた。マウス抗体産生ハイブリドーマ2株のmRNAからRT-PCR法で抗体可変部と定常部のcDNAを調製した。分泌シグナルペプチドpelB leader、V_HとV_Lを接続するリンカー、ヒスチジンオリゴマー(Niキレートカラムによる精製を可能にする)などをコードするDNAは化学合成した。これらを接続し、tacプロモーターベクターに挿入して、sFvおよびFab発現用プラスミドを作製した。挿入DNA配列を制限酵素消化分析で確認した。これらを使って、現在、大腸菌での抗体フラグメントの発現を試みている。発現抗体の検出には、免疫ブロッティング法を用いた。大腸菌による抗体発現では、大腸菌株の種類、ベクターの種類、培養条件などの検討が必要とされており、それらを現在検している。他のベクターとしては、T7プロモーターをもつpETベクターを試みている。今後発現条件を確立した後、改変抗体を作製する予定である。昨年度のアフィニティーラベリングの結果から抗体内での抗原の配向性を推定できたので、改変抗体の設計に際して、置換するアミノ酸残基の選択に必要な分子モデリングの信頼度を向上させることができるものと考えられる。
抗精神病薬による線条体ドパミン系障害の発生機序-反復および持続投与の比較

本研究の目的は、抗精神病薬ハロペリドールの間欠または持続投与がラット線条体にどのような持続性変化をもたらせるか明確にすることにある。このためラットにハロペリドールを14日間投与し、1週間の休薬期間をおいて脳内ドパミン、その代謝物、受容体、イノシトール燐脂質代謝を検討した。投与は1日1回腹腔内に注射する間欠投与群(A群)と、皮下ヘミニポンプを埋没させハロペリドールを持続放出させる持続投与群(B群)である。その結果、下記の成積を得た。(1)A群は対照群よりも明瞭なアポモルフィン感受性を示したが、B群ではそれがみられなかった。間欠投与で起こるドパミン過感受性は持続投与で起こらず、投与法の違いが黒質線条体系に異なる変化をもたらせると推論した。(2)A群とB群では線条体のドパミン含量に変化はみられなかったが、テスト量のハロペリドール負荷でA群のみ対照群同様HVA、DOPACの増加がみられ、B群ではみられなかった。持続投与では線条体ドパミン系にハロペリドールへの代謝耐性が起こることが示された。(3)〔3H〕-スピペロン結合では、A群よりも有意に著しい線条体受容体数の増加を認めた。親和性には差はなかった。これがドパミン作動薬への低感受性や代謝耐性の一因をなすと推論した。(4)カルバコール、ノルエピネフリン、セロトニン刺激によるフォスファチジルイノシトール代謝は、A群、B群、対照群の3群間で差を認めなかった。以上の成積から、持続投与群は線条体ドパミン系に間欠投与よりも強い影響を与え、受容体により著しい変化を起こし、代謝耐性を形成し、そのために錐体外路性副作用が少ないという臨床知見のようなことが起こる可能性があると結論した。
分散制御型ロボット向けリアルタイムオペレーティングシステムの研究開発

今年度は,リアルタイムLinuxであるLITMus^RTに最適なマルチプロセッサ向けリアルタイムスケジューリングであるRUNを実装する研究を行った.また, LITMUS^RTに実装されているリアルタイムスケジューリングの実行を追跡・可視化するツールであるsched_traceをインプリサイス計算モデル向けに拡張した.これにより,インプリサイス計算モデル向けリアルタイムスケジューリングの開発効率を向上させることが可能になった.インプリサイス計算モデルに3つ以上の必須部分を持つタスクを扱うことを可能にするリアルタイムスケジューリングを提案した.この手法により,より複雑なインプリサイス計算モデルにリアルタイムスケジューリングを適用可能になった.また,インプリサイス計算モデル向け最適なマルチプロセッサ向けリアルタイムスケジューリングであるRUN-RMWPを提案した.RUN-RMWPはRUNを基調としたインプリサイス計算モデル向けの最適なリアルタイムスケジューリングである.シミュレーション結果では,従来のインプリサイス計算モデル向けリアルタイムスケジューリングであるG-RMWPやP-RMWPよりプリエンプションやマイグレーションの回数が少ない結果を示した.さらに,タスクの品質の評価結果では, G-RMWPやP-RMWPと比較して少なくとも同等もしくは高い評価結果となった.従って, RUN-RMWPは従来のインプリサイス計算モデル向けリアルタイムスケジューリングよりオーバヘッドを減らしつつ,タスクの品質を改善することが可能になった.上記の研究は,分散制御型ロボット向けリアルタイムオペレーティングシステムを研究開発する上で非常に重要であり,これらを研究する意義は十分にあると言える.(抄録なし)本年度は,分散制御型ロボット向けリアルタイムオペレーティングシステム(OS)の研究開発に関して,リアルタイムスケジューリング,リアルタイムOS,分散リアルタイム通信とリアルタイムLinuxに関する研究を行った.申請者が提案した準固定優先度スケジューリングを申請者が開発したリアルタイムOSに実装した.準固定優先度スケジューリングはインプリサイスタスクをサポートしているため,従来のタスクをサポートしているリアルタイムスケジューリングと比較してオーバヘッドがどの程度増加するのか知られていない問題がある.そこで,本研究では,準固定優先度スケジューリングの実用性を実機評価した.評価結果より,準固定優先度スケジューリングは従来のスケジューリングと比較してインプリサイス計算をサポートしたことによるオーバヘッドの増加が小さいことを示した.分散リアルタイムシステムを実現するための国際標準規格Responsive Link(ISO/IEC 24740:2008)に関する研究を行った.具体的には,Responsive Link固有の機能をユーザに利用しやすくするために,Responsive Link向けAPIの開発を行った.さらに,ノイズが多い環境下での通信を想定したノイズ耐性テストを行い,Responsive Linkのノイズ耐性値を測定した.評価結果より,通信速度が速いほど,ノイズ耐性が低下することを示した.また,Responsive Linkのノイズ耐性は,ノイズの多い環境でも十分に対応できることを示した.米国・ノースカロライナ大学チャペルヒル校に留学し,リアルタイムLinuxに関する研究を行った.具体的には,受入研究室で研究開発しているリアルタイムLinuxにマルチプロセッサ向けリアルタイムスケジューリングを実装する研究を行った.上記の研究は,分散制御型ロボット向けリアルタイムOSを研究開発する上で非常に重要であり,これらを研究する意義は十分にあると言える.今年度は,リアルタイムLinuxであるLITMus^RTに最適なマルチプロセッサ向けリアルタイムスケジューリングであるRUNを実装する研究を行った.また, LITMUS^RTに実装されているリアルタイムスケジューリングの実行を追跡・可視化するツールであるsched_traceをインプリサイス計算モデル向けに拡張した.これにより,インプリサイス計算モデル向けリアルタイムスケジューリングの開発効率を向上させることが可能になった.インプリサイス計算モデルに3つ以上の必須部分を持つタスクを扱うことを可能にするリアルタイムスケジューリングを提案した.この手法により,より複雑なインプリサイス計算モデルにリアルタイムスケジューリングを適用可能になった.また,インプリサイス計算モデル向け最適なマルチプロセッサ向けリアルタイムスケジューリングであるRUN-RMWPを提案した.RUN-RMWPはRUNを基調としたインプリサイス計算モデル向けの最適なリアルタイムスケジューリングである.シミュレーション結果では,従来のインプリサイス計算モデル向けリアルタイムスケジューリングであるG-RMWPやP-RMWPよりプリエンプションやマイグレーションの回数が少ない結果を示した.さらに,タスクの品質の評価結果では, G-RMWPやP-RMWPと比較して少なくとも同等もしくは高い評価結果となった.従って, RUN-RMWPは従来のインプリサイス計算モデル向けリアルタイムスケジューリングよりオーバヘッドを減らしつつ,タスクの品質を改善することが可能になった.上記の研究は,分散制御型ロボット向けリアルタイムオペレーティングシステムを研究開発する上で非常に重要であり,これらを研究する意義は十分にあると言える.当初の計画通りの研究は,分散制御型ロボットを構築する上で必要な準固定優先度スケジューリングをリアルタイムOSに実装し,またResponsive Link向けAPIの開発を行ったことである.当初の計画以上の研究は,リアルタイムLinuxにマルチプロセッサ向けリアルタイムスケジューリングの実装手法を構築したことである.また,この実装手法は準固定優先度スケジューリングにも応用可能である.今後の研究方針は,準固定優先度スケジューリングを用いて,分散制御型ロボットに対する実用性を実証することである.特に,モータ制御タスクや画像処理タスクを実装し,その有効性を既存のリアルタイムスケジューリングと比較評価する.これらのタスクを動作させるためのライブラリを開発する.特に,画像処理アルゴリズムは多岐に渡るため,ロボットに対して実用的な画像処理アルゴリズムを選定する.また,リアルタイムOSに実装した場合,オーバーロードした際に,画像処理タスクのデッドラインミスを回避するために,どの箇所の処理を中断可能にするべきかを設定する.(抄録なし)
High-repetitive真空紫外プローブ時間分解光電子分光装置の開発

有機半導体薄膜の機能性の理解に重要な、電子励起、緩和のダイナミクスを高精度で計測するため、時間分解光電子分光を、高繰り返しフェムト秒真空紫外パルスをプローブ光として計測するシステムを開発した。高効率波長変換のために、真空紫外光発生の前段階である紫外パルスの時間幅を、分散補償光学系により、70フェムト秒に圧縮した。このパルスによりフラーレン単分子膜の時間分解光電子分光を行った。その結果、光励起直後に生成した励起子が60フェムト秒後に電荷分離し、フリーキャリアとなった電子が近傍のフラーレンの最低非占有軌道を介して拡散する超高速現象を捕らえることに成功した。高繰り返し真空紫外フェムト秒パルスレーザー光(VUVパルス)発生装置を開発し、時間分解光電子分光に用いるための準備を整えた。開発に際し、「1、VUVパルス発生用真空チャンバー」、ならびにVUVパルスを時間分解光電子分光のための超高真空チャンバーへと導入する「2、差動排気チャンバー」を設計・製作し、それらを排気、モニターするための、「3、ターボ分子ポンプ、真空計など」の主要物品をそろえた。これと平行して、VUVパルスから基本波である紫外パルスを除去するため、NTTアドバンストテクノロジー社と協議を重ね、「4、100ナノメートルIn薄膜」をフィルターとして採用した。さらに、VUVパルスを試料へ集光する「5、SiC製凹面ミラー」は、1の設計過程で、当初2枚必要であった光学系を1枚に変更し、購入した。また、VUVパルス発生にもちいる希ガスを精度良く導入するため、「6、真空用移動ステージ」を購入した。上記の主要構成部品16によるVUVパルス発生装置の基本構造は、当初の設計を改定しつつ完成した。一方で基本となるフェムト秒レーザーの最適化に時間がかかってしまい、現状ではVUVパルスの発生には至っていない。しかしこの問題点はすでに克服され、ほぼ調整完了した。さらに、試料となる有機薄膜の作成・評価を先行しておこなった。これには紫外パルスのみによる時間分解光電子分光をもちいた。その結果、特にグラファイトや金単結晶表面上に蒸着したフラーレン(C60)分子が、極めて均質な単分子膜を形成する条件を見出したことに加え、特定の非占有準位が再現性の良いバンド分散を示すことを明らかにした。このことはC60単分子膜がVUVパルスを用いた時間分解光電子分光で標準試料として用いるのにふさわしい系であることを示しており、試料選択については当初の研究計画よりも予想を超えて進展した。有機薄膜における非占有バンドの広がりと、励起電子のダイナミクスを高精度で計測するためには、ポンプ光で励起した電子を、高い運動エネルギーをもつ光電子として検出する必要がある。本研究課題は、真空紫外領域の高次高調波発生装置を開発し、これをプローブ光として用いた時間分解光電子分光を行うことを目標としている。有機薄膜の時間分解光電子分光では、光源による試料の損傷を避けるため、高調波発生には不利な高繰り返しフェムト秒(fs)パルスレーザーを用いる必要がある。本年度は、計測に十分な高次高調波を発生させるために、基本となるfsレーザーをチャープパルス増幅機構により増幅する光学系を構築した。増幅したパルスをサファイア結晶への集光することで得られる、白色光の発生を高次高調波発生に必要なパルス尖塔出力の目安とし、これを確認した。増幅後のfsレーザーは非線形結晶光学系により、第3高調波に変換した後、希ガスセルに集光することで第9高調波を得ることが当初の計画である。高い尖塔出力と光電子計測における時間分解能を保持するため、変換した第3高調波を再度パルス圧縮する光学系を新たに構築した。これにより、第3高調波のパルス幅75 fsを達成し、圧縮を行わない場合と比較すると、パルス幅を半分以下とすることができた。この過程において、前年度に測定対象として提案した、フラーレン(C60)単分子膜について、第3高調波による時間分解光電子分光を行ったところ、60 fsで起こる、光誘起電荷分離を直接観測することに成功した。これは、圧縮前のパルスでは観測不可能であった、有機薄膜の電子ダイナミクスに関する新しい知見である。所属研究機関内における研究室の移転と重なり、当初の計画よりやや遅れたものの、上記に示したような丹念な調整の結果、真空紫外光発生の前段階における光源をより充実させることができた。物理化学VUVパルス発生装置の開発に際し、各々の構造設計を詳細に検討し、主要物品は当該年度中にすべて納品完了した。

改善させた点は、In薄膜フィルターの導入したことと、VUVパルスを反射、集光するSiCミラーの枚数を2枚から1枚にしたことで、発生したVUVパルスの約20 %程度を試料に入射できる設計にした。この利点は、VUVパルスが発生から試料表面までの減衰を当初の想定内に抑えた上で、基本波となる紫外パルスを完全に除去できることであり、時間分解光電子分光に有意である。もう一つの点は、VUVパルス発生部分に、当初予定のキャピラリーではなく、細いノズルから希ガスを噴射させる手法を採用したことである。この手法により、VUV発生装置を高真空に保つことができると想定される。これらのことから研究課題を達成するための必要物品については、より先鋭化されたものとして順調に調達完了できたと考えられる。一方で、VUVパルス発生の基本となるチタンサファイアレーザーの最適化が十分に進まず、当該年度中の到達目標としていたVUVパルスの発生には至っていない。これはパルスの時間幅を適切に縮めるための光学部品の経年劣化が原因であり、すでに交換し、再調整をおこなった。次年度からおこなう予定であった標準試料の作成について、先行して進めたところ、有機分子薄膜を極めて均質に作成する条件を見出すことができた。基板である金属単結晶やグラファイト表面の清浄化ならびに薄膜作成条件は、実際には装置により多少の違いがあり、最適化が必要である。この条件を早期に見出したことで、今後VUVパルスを用いた時間分解光電子分光の測定条件の最適化に重心を置き研究遂行できることとなった。上記のように、目標に到達していない部分もあるが、予想に反して進展した内容もあり、総合的に評価して本研究課題はおおむね順調に進展しているものと自己評価した。平成25年度中を目標にしていたVUVパルスの発生に集中的に取り組む。問題点がどこにあるのかを早期に把握して、対策をたてる必要があることからも最優先ですすめるべき項目である。本研究課題の要は、高繰り返しのVUVパルスを時間分解光電子分光のプローブ光源として適用することにあるが、これは本来、高調波発生によるVUVパルスへの波長変換には不利である。基本となるチタンサファイアレーザーの繰り返しは100-250 kHz程度の間で可変であり、繰り返しが小さいほどVUVへの変換効率は高い。従ってVUVパルスの発生が確認された後は、この強度と時間分解光電子分光の分解能を評価しながら測定条件を最適化する。上記の最適化は、すでに作製条件を確立した標準試料であるフラーレン単分子膜を用いておこなう。すでに予備実験にてわかっている非占有バンドの分散や、励起電子のフェムト秒での緩和ダイナミクスをVUVパルスを用いた時間分解光電子分光で追跡する。ポンプ光により非占有準位に励起された電子をVUVパルスにより高い運動エネルギーを持った光電子として検出することで、これまで困難であった、広い波数空間領域におけるバンド分散の一括計測を試み、本研究計画の意義を見出す。また、これをさらに発展させ、様々な有機薄膜試料についての同様の知見を深めることで、表面・界面における電荷伝達に支配されている有機薄膜の機能性の起源を明らかにすることを狙うとともに、薄膜において、通常の有機結晶状態とは異なる顕著な電子ダイナミクスを示す系を探索していく。平成25年度中におけるVUVパルス発生装置を最適化するための調整物品(たとえばステンレス管、ベローズなどの真空部品、レンズなどの光学部品、真空チャンバーの追加工費など)に企てる予定であったが、これには実際の微調整をおこないながら進めていく必要がある。
マイクロ波誘起プラズマを利用した液相有機合成反応

昨年度の研究で、イオン交換水中にSiC焼結体または炭素ブロックを入れ、これに150Wのマイクロ波を照射すると、水の沸騰と同時に、固-液界面でプラズマストリーマーが連続して発生し、その発光スペクトルの解析結果から、誘起体の種類に係わらずO、OH、H、H_α、H_βおよびH_2O^+等の活性種が生成することを明らかにした。本年度の研究で、導電率が著しく高いLa_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3を誘起体に用いた場合にも、同様の現象が観察されることを確認した。さらに、1)641ppmのジクロロ酢酸水溶液、2)614ppmのトリクロロ酢酸水溶液、3)283ppmフェノール水溶液および4)1010ppmのジエチレングリコールモノエチルエーテル水溶液中で、これらの誘起体を用いてプラズマを連続して発生させ、水溶液中に新たに生成する有機成分の種類と濃度の経時変化を測定した。その結果、1)と2)の試料溶液の場合には、プラズマを発生させてから約10後にクロロホルム、ジクロロメタンおよびクロロメタンの生成量が極大値を示した後、時間の経過ととも減少した。なお、これらの水溶液中のジクロロ酢酸およびトリクロロ酢酸量もプラズマ発生時間の経過とともに減少した。3)の試料溶液の場合には、新しい有機成分の生成は確認されず、フェノールの経時的な減少のみが観察された。4)の試料溶液の場合には、プラズマを発生させてから約10後に、ギ酸1,2-エタンジオールおよび1-エトキシ-2-プロパノールの生成量が極大値を示した後、時間の経過ととも減少した。さらに、ジエチレングリコールモノエチルエーテル量自体もプラズマ発生時間の経過とともに減少した。昨年度の研究で、エタノールを用いた場合には、より高分子量の1,1-ジエトキシエタン等が生成したので、水溶液中でのマイクロ波誘起プラズマにより重合反応が進行するかどうかは、原料の有機物の種類に依存することがわかった。また、SiC焼結体と炭素ブロックを用いた場合には、誘起体自体のプラズマ分解によって多量のC0_2が発生した。したがって、水溶液中でのプラズマの応用を検討する場合、本研究で用いた3種類の誘起体の中では、La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3が最も適していることがわかった。イオン交換水中にSiC焼結体または炭素ブロックを入れ、これに150Wのマイクロ波を照射すると、水の沸騰と同時に、固-液界面で赤白色のプラズマストリーマーが連続して発生した。その発光スペクトを解析したところ、誘起体の種類に係わらず、O.H_α、H_β、H_2O^+のスペクトルが観察された。また、イオン交換水中にエタノールや1-プロパノールを50vol%混合した溶液中でマイクロ波誘起プラズマを発生させると、前述のスペクトル以外にC原子に帰属されるピークが新たに確認された。マイクロ波を3060min間照射後に50vol%の各種アルコルー水溶液中の化学物質をGC/MSで分析した結果、1)メタノール水溶液を用いた場合にはギ酸と1,2-エタンジオールの生成が、2)エタノール水溶液の場合にはギ酸、酢酸および1,1-ジエトキシエタンが、3)1-プロパノール水溶液の場合には酢酸、酢酸n-プロピル、プロピオン酸n-プロピルおよび1,1-ジプロポキシプロパンが、また4)2-プロパノールの場合には1-メチルエチル酢酸および3,7,11-トリメチル-2,6,10-ドデカトリエン-1-オールの生成がそれぞれ確認された。さらに、これらの生成物量はマイクロ波照射時間とともに増加することも確認した。ちなみに、エタノール水溶液を用いた場合に、マイクロ波照射30min後の1,1-ジエトキシエタンの最終収率は0.2mol%であった。現在のところ収率は低いものの、原料に用いた有機物よりも高分子量の有機物の生成が確認されたので、マイクロ波誘起プラズマで生成した各種のラジカルが高分子量の有機物の合成に深く関与していることがわかった。

3)の試料溶液の場合には、新しい有機成分の生成は確認されず、フェノールの経時的な減少のみが観察された。4)の試料溶液の場合には、プラズマを発生させてから約10後に、ギ酸1,2-エタンジオールおよび1-エトキシ-2-プロパノールの生成量が極大値を示した後、時間の経過ととも減少した。さらに、ジエチレングリコールモノエチルエーテル量自体もプラズマ発生時間の経過とともに減少した。昨年度の研究で、エタノールを用いた場合には、より高分子量の1,1-ジエトキシエタン等が生成したので、水溶液中でのマイクロ波誘起プラズマにより重合反応が進行するかどうかは、原料の有機物の種類に依存することがわかった。また、SiC焼結体と炭素ブロックを用いた場合には、誘起体自体のプラズマ分解によって多量のC0_2が発生した。したがって、水溶液中でのプラズマの応用を検討する場合、本研究で用いた3種類の誘起体の中では、La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3が最も適していることがわかった。
骨髄微小環境における造血幹細胞の時間的動態解析

本年度は以下のような研究を行った。申請者はシートレーザー顕微鏡の扱いを熟知していることから、全骨髄構造を簡便かつ定量的に個々の細胞の位置情報などを解析することができる。しかし、これらの情報は極短い時間軸の情報でしかない。申請者はタイムラプスシステムとインキュベーターシステムをシートレーザー顕微鏡に加えることで4次元でのイメージング技術開発を行った。平成29年度に作製されたマウスを本技術を用い解析することで、造血幹細胞がどのような速さで、どのような経路をたどり動いているかが明らかするように試みた。さらには骨髄前駆細胞との比較を行うことで共通の支持細胞が存在するのか、もしくは全く別の支持細胞であるのか、造血幹細胞の動態と造血前駆細胞との動態比較を行った。平成29年度に作製された2種類のマウスを交配せずに、放射線照射したマウスに造血幹細胞を移植することで移植後の造血幹細胞の動態を細かな時間軸を設定することで、骨髄へのホーミング過程を解析する。また造血幹細胞にルシフェラーゼを高発現させ、かつ、超高感度in vivoイメージングシステムを用いることで1から5個程度の移植後の細胞からどのように造血幹細胞が分布していくのかを解析した。申請者は正常造血幹細胞における骨髄微小環境の解析を行うと共に、白血病細胞株を用いて解析を行った。申請者はすでに生体内に白血病発症遺伝子を発現するウイルスをマウスに投与することで造血幹細胞特異的にウイルスが感染し白血病を発症するシステムを構築している(Tajima Y et al.,unpublish data)。このマウスと造血幹細胞が接着した細胞特異的に蛍光標識できるマウスシステムを交配させることで、さまざまな白血病幹細胞と骨髄微小環境の関係性を明らかにすることを試みた。造血幹細胞や骨髄微小環境をモニタリングするマウスの交配スピードが予測よりも遅く、実験がスピーティーに行えなかった。しかし、1つ1つの実験結果は良いものであり、大枠での研究進捗には問題がない。最終年度の進捗に期待できる。人工的な骨髄微小環境の構築とそれを用いた生体外における造血幹細胞維持平成29、30年度で取得した様々なデータと、平成28年度で終了した人工骨髄の構築というテーマで得られたデータを総合的に詳細数値化し解析し工学系研究と協力することで、造血幹細胞が未分化性を保てる骨髄微小環境を生体外で模倣することを目指す。また本研究はマウスを中心とした研究であるが、ヒト由来造血幹細胞においても同時に解析を行う。具体的には基礎的な解析データから構築された人工骨髄が造血幹細胞をどの程度の期間維持できるのか、その機能は生体内で維持された造血幹細胞と同等の能力を保持しているのか?など臨床応用にむけた基盤的な研究を行い将来的な血液学治療の研究を目指す。造血幹細胞は骨髄中に存在し、未分化性を保ちつつ生体内の生涯にわたる全ての血液細胞を供給することができる組織幹細胞の1つである。申請者は過去に造血幹細胞の休眠機構を明らかにすることで(Yamazaki et al.,2006)、造血幹細胞の冬眠状態維持にTGF-betaが重要であることを証明した(Yamazaki et al.,2009)。また、骨髄中のシュワン細胞によるTGF-betaの活性化が造血幹細胞の休眠を誘導することを報告した(Yamazaki et al.,2011)。さらには、骨髄中には骨髄特有のアミノ酸濃度が存在し、そのアミノ酸バランスを崩すことで造血幹細胞を制御できることも明らかにしている(Taya et al.,2016)。本プロジェクトでは申請者がこれまで報告してきた知見と経験を基に、骨髄微小環境における造血幹細胞の時間的動態を解析することで、複雑に入り組んだ造血幹細胞ニッチ細胞とその構造を明らかにし、in vitroにおける造血幹細胞の未分化性を保つ培養方法の確立を目指す足がかりにする基盤構築を目指している。今年度の研究実績としては骨髄環境の理解により新しい培養システムの構築を開発した(Ieyasu et al., Stem Cell Reports 2017)さらにはiPS細胞から骨髄環境を模倣した組織をテラトーマ内で誘導することに成功した(Tsukada et al., Stem Cell Reports 2017)。2016年に細胞同士が接着することで接着された細胞のみが蛍光タンパクが発現するシステムが報告された(Morsut L et al., Cell)。この技術はリガンドと受容体との関係性を改良することで構築された技術である。申請者はこの技術を造血幹細胞の未分化性を維持している骨髄微小環境の同定に用いれるのではないかと考え、マウスの作出した。また、安定的な全骨髄3次元イメージングシステムの構築を成功させていることから、本研究は順調に遂行されている。

さらには骨髄前駆細胞との比較を行うことで共通の支持細胞が存在するのか、もしくは全く別の支持細胞であるのか、造血幹細胞の動態と造血前駆細胞との動態比較を行った。平成29年度に作製された2種類のマウスを交配せずに、放射線照射したマウスに造血幹細胞を移植することで移植後の造血幹細胞の動態を細かな時間軸を設定することで、骨髄へのホーミング過程を解析する。また造血幹細胞にルシフェラーゼを高発現させ、かつ、超高感度in vivoイメージングシステムを用いることで1から5個程度の移植後の細胞からどのように造血幹細胞が分布していくのかを解析した。申請者は正常造血幹細胞における骨髄微小環境の解析を行うと共に、白血病細胞株を用いて解析を行った。申請者はすでに生体内に白血病発症遺伝子を発現するウイルスをマウスに投与することで造血幹細胞特異的にウイルスが感染し白血病を発症するシステムを構築している(Tajima Y et al.,unpublish data)。このマウスと造血幹細胞が接着した細胞特異的に蛍光標識できるマウスシステムを交配させることで、さまざまな白血病幹細胞と骨髄微小環境の関係性を明らかにすることを試みた。造血幹細胞や骨髄微小環境をモニタリングするマウスの交配スピードが予測よりも遅く、実験がスピーティーに行えなかった。しかし、1つ1つの実験結果は良いものであり、大枠での研究進捗には問題がない。最終年度の進捗に期待できる。4次元イメージングによる骨髄微小環境の解析申請者はシートレーザー顕微鏡の扱いを熟知していることから、全骨髄構造を簡便かつ定量的に個々の細胞の位置情報などを解析することができる。しかし、これらの情報は極短い時間軸の情報でしかない。申請者はタイムラプスシステムとインキュベーターシステムをシートレーザー顕微鏡に加えることで4次元でのイメージング技術を開発する。平成29年度に作製されたマウスを本技術を用い解析することで、造血幹細胞がどのような速さで、どのような経路をたどり動いているかが明らかになる。さらには骨髄前駆細胞との比較を行うことで共通の支持細胞が存在するのか、もしくは全く別の支持細胞であるのか、造血幹細胞の動態と造血前駆細胞との動態比較も行う。移植後における造血幹細胞の動態解析平成29年度に作製された2種類のマウスを交配せずに、放射線照射したマウスに造血幹細胞を移植することで移植後の造血幹細胞の動態を細かな時間軸を設定することで、骨髄へのホーミング過程を解析する。また造血幹細胞にルシフェラーゼを高発現させ、かつ、超高感度in vivoイメージングシステムを用いることで1から5個程度の移植後の細胞からどのように造血幹細胞が分布していくのかを解析する。また分化細胞の生体内への広がりなども同時に解析を行う。また移植という条件以外にも老化、炎症、ストレス等の環境を誘導したマウスにおいても同様の実験を行うことで定常状態と比較することで骨髄内における造血幹細胞の動態を解析し一般化する。人工的な骨髄微小環境の構築とそれを用いた生体外における造血幹細胞維持平成29、30年度で取得した様々なデータと、平成28年度で終了した人工骨髄の構築というテーマで得られたデータを総合的に詳細数値化し解析し工学系研究と協力することで、造血幹細胞が未分化性を保てる骨髄微小環境を生体外で模倣することを目指す。