hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
衝撃生体力学を考慮した高速変形下で硬化するスポーツ用柔軟プロテクターの開発

本研究では,衝撃負荷時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクターを開発する.まず,外殻材料としてアミン系硬化のビスフェノールA型エポキシ樹脂を選定し,主剤・硬化剤の配合比を変更することで圧縮特性に及ぼすひずみ速度依存性を操作するとともに,動的粘弾性試験により緩和弾性率と配合比の関係を明らかにした.次に,弾性率の時間依存性に基づき,スポーツ用柔軟プロテクターを試作した.さらに,同プロテクターと市販のプロテクターに対して,柔軟性と衝撃吸収性を評価することで,本研究で提案した柔軟プロテクターの優位性を示した.本研究課題では,高速変形時のみ樹脂材料の粘弾性特性を利用して高速変形時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクターを開発する.多くの競技では,ボール,ヒト同士の衝突による受傷を軽減するため硬質なプロテクターを着用する.しかし,競技者の動きを妨げないように,その装着箇所は限定されている.低速変形時(通常動作時)には柔軟で,衝突負荷時のみ硬化する外殻材料を用いれば,競技者の動きを妨げず,また衝突による被害を防ぐプロテクターを実現できる.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.外殻材料として,アミン硬化ビスフェノールA型エポキシ樹脂を選定し,主剤と硬化剤の重量配合比が,同エポキシ樹脂の粘弾性特性におよぼす影響を動的粘弾性試験により調査した.まず,主剤・硬化剤の配合比を変更することで,ガラス転移温度を操作可能であり,硬化剤過多とすることで室温かつ低速変形下でゴム状となることがわかった.また,複素弾性率から緩和弾性率に換算し,同エポキシ樹脂の緩和弾性率の時間依存性を評価し,主剤・硬化剤の配合比を変更することで,緩和時間を広範囲で操作可能であることを示した.さらに,万能試験機,カムプラスとメータおよびスプリット・ホプキンソン棒法による低ひずみ速度,中ひずみ速度および高ひずみ速度における圧縮試験を行い,硬化剤過多とすることで,低ひずみ速度下でゴム状に高ひずみ速度下でガラス状となった.また,走る,ボールを蹴るなどの各種スポーツ動作の時間スケールを文献調査し,同エポキシ樹脂の緩和弾性率の時間依存性を照らし合わせ,通常運動時には柔軟であるが,衝突時は硬質とすることが可能であることを明らかとした.すなわち,同エポキシ樹脂を外殻材料として用いることで,高速変形時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクターを実現可能であることがわかった.平成27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)プロテクター装着時の人体への衝撃応答を評価するために,人体を骨部と皮質部により構成される単純な形状に近似し,それぞれの密度および等価弾性係数について文献調査を行い,人体に近い音響インピーダンス特性を求めた.さらに,スポーツにおける衝撃現象を簡便な形式で模擬した動的有限要解析により,プロテクターを装着したダミー体に負荷される衝撃応答を評価した.同解析により,スポーツにおける衝撃現象の時間スケールを明らかにするとともに,生体衝撃を模擬した衝撃試験において,被衝突体となるダミー体は,鋼材やアルミ材を用いた場合でも十分に人体の衝撃応答およびプロテクターの衝撃低減効果を評価できることがわかった.(2)平成26年度に得られた軟質エポキシ樹脂の弾性率の時間依存性とスポーツ動作・衝突現象の時間スケールを照らし合わせることで,スポーツ用柔軟プロテクターを試作した.ここでは,関節部への適用を念頭に置き,軟質エポキシ樹脂を外殻としたニーサポーターを作製した.さらに,二重振り子式柔軟性評価試験機を設計・製作し,同試作プロテクターの柔軟性を評価し,市販のバレーボール用ニーサポーターと同等の柔軟性を確保できることを示した.(3)試作プロテクターが衝撃変形下で所望の機能をはたしているかを確認するため,簡便な予備試験により同プロテクターの衝撃特性評価を行った.ここでは,鋼板および鋼管上に設置したプロテクターに対して,インパクターを自由落下により衝突させ,高速度カメラによるプロテクターの変形評価および感圧紙による圧力分布測定を行い,開発した試作プロテクターが衝撃変形下で硬化することで内殻材を一様圧縮することで衝撃力を分散するとともに,衝撃力を低減できることを明らかにした.当該年度においては,(1)生体衝撃を模擬した数値解析・柔軟プロテクターの設計,(2)柔軟プロテクターの作製と柔軟性評価,(3)柔軟プロテクターの衝撃特性評価(予備試験)を研究実施計画としていた.本研究課題が目指す「高速変形時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクター」を開発,実現する上で,上記の計画を順調に遂行することができており,また次年度の研究実施に向けて十分な知見および研究ノウハウを蓄積することができたため,順調に研究を推進できているといえる.本研究課題では,高速変形時のみ樹脂材料の粘弾性特性を利用して高速変形時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクターの開発を目的としており,得られた成果は下記の通りである.(1)プロテクターの外殻材料として,アミン硬化ビスフェノールA型エポキシ樹脂を選定し,主剤・硬化剤の配合比を変更することで,緩和弾性率の時間依存性を操作可能であることを示した.さらに,広範囲のひずみ速度において圧縮試験を行い,圧縮特性のひずみ速度感受性が極めて高いことを明らかにした.(2)スポーツにおける衝撃現象を簡便な形式で模擬した動的有限要解析により,プロテクターを装着したダミー体の衝撃応答を評価した.同解析により,スポーツにおける衝撃現象の時間スケールを明らかにし,生体衝撃を模擬した衝撃試験において被衝突体となるダミー体は,鋼材やアルミ材を用いた場合でも十分に人体の衝撃応答およびプロテクターの衝撃低減効果を評価できることがわかった.(3)軟質エポキシ樹脂の弾性率の時間依存性とスポーツ動作・衝突現象の時間

スケールを照らし合わせることで,スポーツ用柔軟プロテクターを試作した.軟質エポキシ樹脂を外殻としたニーサポーター等を作製した.さらに,柔軟性評価試験により同試作プロテクターの柔軟性を評価し,市販のバレーボール用ニーサポーターと同等の柔軟性を確保できることを示した.(4)落錘式衝撃試験により,同プロテクターの衝撃特性評価を行った.開発した試作プロテクターが衝撃変形下で硬化することで内殻材を一様圧縮することで衝撃力を分散するとともに,衝撃力を低減できることを明らかにした.さらに,外殻となる軟質エポキシ樹脂の中立面に強化繊維を挿入することにより,曲げに対する柔軟性を損なうことなく,幅広い温度範囲においても,高い衝撃吸収性を発揮できることを明らかにし,本研究課題で開発した柔軟プロテクターの優位性を示した.本研究では,衝撃負荷時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクターを開発する.まず,外殻材料としてアミン系硬化のビスフェノールA型エポキシ樹脂を選定し,主剤・硬化剤の配合比を変更することで圧縮特性に及ぼすひずみ速度依存性を操作するとともに,動的粘弾性試験により緩和弾性率と配合比の関係を明らかにした.次に,弾性率の時間依存性に基づき,スポーツ用柔軟プロテクターを試作した.さらに,同プロテクターと市販のプロテクターに対して,柔軟性と衝撃吸収性を評価することで,本研究で提案した柔軟プロテクターの優位性を示した.当該年度は,当初の研究実施計画に従い,スポーツ用柔軟プロテクターを構成するための外殻材料の選定および材料特性評価を重点的に行った.また,同プロテクターを設計するにあたり,ひずみ速度依存評価に代わる方法として,緩和弾性率の時間依存性を評価指標として用い,ヒトの各種動作の時間スケールについての既存データから所望の機能を発現するための樹脂特性を見出すことが可能であることがわかった.本研究で選定したアミン硬化ビスフェノールA型エポキシ樹脂を外殻材料として用いることで,高速変形時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクターを実現可能であ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27年度の研究成果により,プロテクターの変形挙動評価および人体の衝撃応答を評価する上で,ダミー体に用いる材料は鋼材・アルミ材で十分であることが明らかとなった.そこで,平成28年度は,生体衝撃を模擬した衝撃試験において,曲面を有する鋼管・アルミ管によりダミー体を構成し,実際のスポーツ用途を想定した条件下で,柔軟プロテクターの装着による人体への衝撃力低減効果を評価する.
直交偏光子法に基づいたチップスケール原子時計の低消費電力化

本研究では,直交偏光子法で検出される透過光のスペクトルに着目し,原子と相互作用した波長成分の光ビート信号を取得する方法を提案する.従来法では,原子との相互作用の有無に関わらず高次のサイドバンドが光検出器に入るため,所望のビート信号を取得することは困難であった.これに対して,直交偏光子法では,所望の波長成分のみの光ビート信号を取得できるため,光強度だけでなく位相情報が得られることが期待される.その結果,あたかも量子部をGHz帯域の超狭帯域バンドパスフィルタのように扱うことができ,簡易なアナログ回路で原子時計を構築することができるようになると考えられる.初年度で,直交偏光子法による光ビート信号のスペクトル特性を調べるため,透過光の光ビート信号を検出するための光学装置および量子部の通過特性を評価するための測定環境を構築した.次年度から,原子共鳴条件下における光ビート信号の位相特性の測定を開始した.まず,直交偏光子配置でない従来法で位相変化を測定したところ,共鳴近傍で良好な位相変化が現れた.次に,直交偏光子配置で位相変化を試みたが,ディテクタに入射する光強度不足により,SNが悪く,現在までにSNが高い位相変化は確認できていない.面発光レーザよりも光出力が大きいDFBレーザとファイバ型EOMを利用して実験を試みたが,戻り光によるレーザの発振不安定によってノイズが大きくなり,結果として良好なSNが得られなかった.今後,アイソレータを導入するなどして対策し,高SNで光ビート信号を取得することを試みる.これと並行して,原子共鳴の高速解析技術に関する報告行い,論文にまとめた.本研究では,直交偏光子法で検出される透過光のスペクトルに着目し,原子と相互作用した波長成分の光ビート信号を取得する方法を提案する.従来法では,原子との相互作用の有無に関わらず高次のサイドバンドが光検出器に入るため,所望のビート信号を取得することは困難であった.これに対して,直交偏光子法では,所望の波長成分のみの光ビート信号を取得できるため,光強度だけでなく位相情報が得られることが期待される.その結果,あたかも量子部をGHz帯域の超狭帯域バンドパスフィルタのように扱うことができ,簡易なアナログ回路で原子時計を構築することができるようになると考えられる.初年度は直交偏光子法による光ビート信号のスペクトル特性を調べるため,透過光の光ビート信号を検出するための光学装置および量子部の通過特性を評価するための測定環境を構築した.まず,直交偏光となるための2つの直線偏光子を導入した.その後,量子部の通過特性を評価するために,ルビジウム原子の遷移周波数6.8GHzに対応する高速フォトディテクタとネットワークアナライザを導入した.これらを用いて,装置単独での通過特性を測定したところ,半導体レーザの変調帯域が小さいことが原因で,当初想定よりも遷移周波数での挿入損失が大きいことが判明した.この挿入損失を抑えるために,周波数を半分にするプリスケーラを導入し,2次高調波のビート信号の位相を測定できるように測定装置を改良した.その結果,ルビジウム原子の遷移周波数で位相変化を測定できる環境が整った.実験に不可欠な測定装置(ネットワークアナライザ)の導入に時間を要したこと,半導体レーザの変調周波数帯域が想定より小さかったため,バンドパスフィルタやプリスケーラを導入するなどの改善に時間がかかったことが理由である.本研究では,直交偏光子法で検出される透過光のスペクトルに着目し,原子と相互作用した波長成分の光ビート信号を取得する方法を提案する.従来法では,原子との相互作用の有無に関わらず高次のサイドバンドが光検出器に入るため,所望のビート信号を取得することは困難であった.これに対して,直交偏光子法では,所望の波長成分のみの光ビート信号を取得できるため,光強度だけでなく位相情報が得られることが期待される.その結果,あたかも量子部をGHz帯域の超狭帯域バンドパスフィルタのように扱うことができ,簡易なアナログ回路で原子時計を構築することができるようになると考えられる.初年度で,直交偏光子法による光ビート信号のスペクトル特性を調べるため,透過光の光ビート信号を検出するための光学装置および量子部の通過特性を評価するための測定環境を構築した.次年度から,原子共鳴条件下における光ビート信号の位相特性の測定を開始した.まず,直交偏光子配置でない従来法で位相変化を測定したところ,共鳴近傍で良好な位相変化が現れた.次に,直交偏光子配置で位相変化を試みたが,ディテクタに入射する光強度不足により,SNが悪く,現在までにSNが高い位相変化は確認できていない.面発光レーザよりも光出力が大きいDFBレーザとファイバ型EOMを利用して実験を試みたが,戻り光によるレーザの発振不安定によってノイズが大きくなり,結果として良好なSNが得られなかった.今後,アイソレータを導入するなどして対策し,高SNで光ビート信号を取得することを試みる.これと並行して,原子共鳴の高速解析技術に関する報告行い,論文にまとめた.初年度で,光ビート信号を取得する実験装置が整った.今後は,原子と相互作用した光ビート信号の位相変化の測定に着手する.スペクトル特性を評価したのち,周波数安定度を測定する方策をとる.まず,直交する2つの偏光子の角度を変化させながら,原子共鳴下における,高次高調波を含む通過特性をスペクトルアナライザで測定し,本手法で得られる信号強度の知見を得る.

次に,ネットワークアナライザを用いて,原子共鳴による位相変化を検出する.そして,位相変化特性から,信号強度が最大になるように,光路長変化によって位相をシフトさせ,共鳴中心で周波数を安定化できるように,実験装置を構成する.最後に,構成された実験装置で,周波数安定度を測定し,本手法の有効性を確認する.次年度に使用額が生じたり理由は,実験装置の購入費が想定よりも安かったためである.次年度の使用額は,主に高周波部品(ローノイズアンプ,狭帯域フィルタ)の購入に使用する.本実験において,2つの偏光板の角度を直交近傍に設定する条件で,最適なS/N比が得られることが知られているが,信号強度が小さくなる可能性がある.このような小さい信号を適切に取得し,処理するために,ローノイズアンプと狭帯域のフィルタが可能性がある.
膝関節疾患患者の運動認知に関する研究

本研究の課題は1靭帯再建術によって安定性を再獲得した患者の体性感覚に関連する領域の脳活動が健常膝と同様に戻るのか、異なる活動となるのか。2靭帯再建術によって安定性を再獲得した患者において、不安や恐怖などの情動に関わる領域の脳活動が健常膝と同様に戻るのか。戻らない患者では何が原因なのか。3膝靭帯損傷による脳機能の変化を正常化させるにはどのような治療法が必要なのか。となっている。1について平成30年度には前十字靭帯再建術後患者25名、内側側副靭帯再建術後患者15名に対し、fMRIを撮像して術前との変化を調査する予定としていた。当該年度に実施予定であったのはfMRI解析における個人解析にあたる部分であり、それ自体では各個人の脳活動が示されるだけで、集団解析を行って初めて成果が表れる。よって現在のところは具体的な研究成果は得られていない。今後の研究の展開については、まず対象患者をいち早く集めてfMRIを撮像するとともに、膝固有感覚の評価、臨床データの収集を進めていかなめればならない。対象数のfMRI個人解析データが集まった段階で集団解析へと進め、靭帯再建前の集団解析データ、再建術後の集団解析データそれぞれを解析したうえで比較する。この結果から靭帯損傷から再建術、その後にわたる脳機能の変化が明らかとなり、これを参考にして、ある部分の脳活動、たとえば体性感覚野の活動が低下したままならば、それを改善するような機能訓練(バランスやコーディネーション)について検討していく。対象患者のリクルートに難航し予定対象患者数の撮像に至っていない。またMRI撮像部門の予定検査枠の拡大に伴い、研究のための検査日程の調整に苦労している。対象患者への連絡、リクルートを推進する必要がある。となっている。研究対象患者が集まらず、MRI撮像費用を使用せず、次年度に使用する予定とした。
「緩やかな協力体制」としての中ソ同盟―三層構造の史的分析（１９５０－５４）

中ソ同盟を再考するために、その初期(1950-54年)に焦点をしぼり、三構造から史的分析をした。第一層では公式の政府間合意である共同防衛体制を扱い、その限定性(ソ連の軍事的関与の限界)を指摘した。第二層では非公式の両共産党間合意である分業体制を分析し、その制度化が未熟であったことを明らかにした。1950年代半ばまでに、この両層ともに再編された結果、第三層である南北対立の種が中ソ同盟内にもめばえたことを示した。【目的】本年度は、中ソ同盟の三層構造分析のうちの第一層を研究することを目的とした。具体的には、東アジアにおける同盟の東西比較(米国中心の二国間同盟と中ソ同盟の比較)を通して、中ソ同盟の共同防衛体制を特徴づけるというものである。【内容】西側同盟(米国中心の二国間同盟)が1敵に対する抑止、2同盟者の武力行使統制という「二重の封じ込め」を特徴とするのとは対照的に、中ソ同盟が1敵に対する共同防衛態勢が弱く(在華ソ連軍の早期撤退を決定)、2同盟者の武力行使を統制する意思や能力に乏しいという点を明らかにした。特に、朝鮮戦争前後の時期にこの中ソ同盟の体制がどのように決定され、実行されたのかを史的分析した。【意義】学術的な意義は、二点に要約できる。1従来、中ソ同盟と西側同盟との比較研究は乏しかった。東アジアの国際政治全体のなかで中ソ同盟が果たした役割を考察するには、この東西比較の視点は不可欠である。2中ソ同盟の共同防衛態勢の実態(特に条約等の法的取決め)について、中ソ両者の新資料を利用して、詳細に史的分析した業績が意外なほどに稀有だという点である。【重要性】1日本における本格的な中ソ関係研究が未整備ななか、その基礎を構築するための一作業となった。21950年以降の旧ソ連公文書は一般にアクセスが難しいが、体系だった資料群を華東師範大学から提供してもらうことができた。3東アジアの同盟を東西比較することで、現代における米国型の二国間同盟と中国の独立自主外交とが向き合う国際政治の起点を素描することができた。【研究活動の内容】1海外(釜山市、上海市)の学会等で二回研究報告した。2北東アジア学会で研究報告をした。3上海市にある華東師範大学で中ソ関係資料を調査した。4学術論文を執筆・投稿した。【目的】本年度は、中ソ同盟の三層構造分析のうちの第二層を研究した。具体的には、世界革命を中ソが分担しあい、アジアの問題については北京がその主要な責任を負うという「中ソの分業体制」について、その実態を史的実証することを目的とした。【内容】中ソの分業体制は少なくとも次の三点で未熟なものであり、ソ連が求めた通りの体制を整備できなかったというのが実情に近い。1新中国の建国前夜、中国共産党は「向ソ一辺倒」政策を固めたため、ソ連を脇へおいて北京が革命の司令塔になるという構想を全面的に受け入れることに抵抗があった。実際、北京は重要な問題についてはモスクワの指示や関与を求め続けた。2革命運動の支援には秘密工作が不可欠となるため、分業を公式の制度として整備することは難しかった。3中国共産党とアジア地域の各共産主義政党との連絡関係には濃淡があったばかりか、各地の革命運動には大きな差異があったため、北京が一律にアジアの問題を担当できるだけの素地が乏しかった。【意義】従来の研究では、ソ連の分業「案」をそのまま「実態」として記述したり、中国共産党が分業を引き受けるさいの制約条件を軽視したまま、中ソ分業体制が成立していたかのように論じていたが、本研究ではその実態がなぜ、どのように未熟なものに終始したのかを論じた。【重要性】1日本を含めたアジア地域のなかで、中ソ分業の実態を再考できた。2日本において蓄積の少ない中ソ関係史の分野で基礎研究を提供するものである。3アジア政経学会東日本大会において、中ソ関係史の分科会を企画し、その基礎研究を発表する場を設けた。【研究活動の内容】1海外(北京市、上海市)のワークショップで二回研究報告した。2アジア政経学会で二回研究報告した。3上海市にある華東師範大学で資料の情報を得た。【目的】本年度は中ソ同盟の三層構造分析のうちの第三層を研究した。1950年代半ばまでに中ソ同盟がどのような南北対立の淵源を抱えていたのかを研究することを目的とした。【内容】中ソ同盟の第二層ー中ソ分業ーが、第三層ー南北対立ーの淵源になったことを明らかにした。中ソ分業は「中国革命」の経験をアジアに適用することを想定していた。それはソ連などの外部援助を「副」、現地革命勢力の自力更生を「主」とする構想でもあった。ここで、ある矛盾点が生まれた。アジアの革命運動を推進するにあたって、一方では冷戦という「二陣営論」の下、モスクワの役割が求められるが、他方では「中国革命」の経験に基づいて北京が主導役を果たすことにもなる。この矛盾点は当初、党レベルの「非公式」な革命援助を主体にしていたため顕在化しなかった。

しかし1950年代半ば、「雪解け」の下、政府レベルの外交攻勢[周辺諸国との通常の国家間関係構築]が活発になると、この矛盾が顕在化することになった。なぜなら、アジアという第三世界において主権国家からなる国際関係を構築することは、ときに民族解放運動や台湾政策の強硬化につながり、ソ連の進める平和共存政策との間に緊張が生まれるからである。【意義】従来の研究では、第二層と第三層を区分けして、明示的にその関係性を問うということが少なかった。本研究では第二層が第三層の淵源になっていく史的経緯を明らかにした。【重要性】1現代中国外交の祖形は1950年代半ばの外交攻勢のさいにつくられるが、その起源を中ソ同盟の第二、三層という文脈から広く捉えなおすことができた。2アジア政経学会学会誌『アジア研究』において、本研究内容を含む中ソ関係史の特集号を組むことができた。【研究活動の内容】1『アジア研究』において特集号を組んだ。2日本国際政治学会などで研究報告をした。3講演会にて研究内容の一端を市民向けに示した。中ソ同盟を再考するために、その初期(1950-54年)に焦点をしぼり、三構造から史的分析をした。第一層では公式の政府間合意である共同防衛体制を扱い、その限定性(ソ連の軍事的関与の限界)を指摘した。第二層では非公式の両共産党間合意である分業体制を分析し、その制度化が未熟であったことを明らかにした。1950年代半ばまでに、この両層ともに再編された結果、第三層である南北対立の種が中ソ同盟内にもめばえたことを示した。以下の理由により、研究計画が当初の予定に沿って進展していると判断する。第一に、当初の目標通り、中ソ分業の実態についての研究を進め、研究発表することができた。第二に、昨年度に華東師範大学で得た基礎資料群(1950年以降の中ソ関係史関連資料)やその他資料を今年度も活用することができた。第三に、以上の研究成果を学術論文としてすでに発表済みあるいは発表予定である。国際政治史次年度は、これまで集積した中ソ関係史の基礎資料群を中心にしながら、特に以下の各点に留意して研究を推進する予定である。1中ソ同盟の三層構造分析のうちの第三層として、同盟内の南北関係について研究を進める。2具体的には次のような論点に関して研究をする。a.なぜ、どのようにソ連が中国革命をアジア革命のモデルとするよう望んだか。b.中国共産党がどのようにそれに応じたか。c.朝鮮戦争後、中国は第三世界諸国の独立を保証する「平和五原則」を提起し、その後台湾海峡危機を引き起こすが、これが中ソ関係においてどのような意味をもっていたのか。3今年度と同様に、スターリン文書等広くネットで公開された史料も視野に入れて調査したい。4華東師範大学で現在整理されている中ソ分業関連資料についての情報収集にも努めたい。第一に、当初の目標通り、同盟の東西比較という点から中ソ同盟の共同防衛態勢について考察した論稿を国内外の学会等で発表できた。第二に、1950年以降の中ソ関係史を分析するさいに利用する基礎資料群を上海市の華東師範大学にて得られた。第三に、以上の研究成果を学術論文として投稿し、受理されている。2014年度は、2013年度得られた中ソ関係史の基礎資料群を中心にしながら、特に以下の各点に留意して研究を推進する予定である。1中ソ同盟の三層構造分析のうちの第二層として、中ソ間の緩やかな分業体制について、本格的な研究を進展させる。
ジェネリック構造とその自己同型群の研究

Hrushovskiの構成した擬平面は実数のパラメータαに依存した次元関数δと境界関数fに基づいて構成される。より具体的には次の通りである。グラフAに対し、δ(A) = |A|-αe(A)とする。|A|はAの頂点の数、e(A)はAの辺の数である。グラフAでその部分グラフBはすべてδ(B) ≧f(|B|)をみたすようなもの全体のクラスに対するジェネリック構造というものがHrushovskiの擬平面である。fは対数関数のように、上に凸、単調増加で、発散する関するである。Hrushovskiの構成した本来の境界関数fはαに依存して定義される。Hrushovskiはある予想に関する反例を構成しており、そのときのαは無理数であったが、αが有理数の場合でも構成自体は可能である。Evans, Ghadernezhad, TentはHrushovskiの構成法でえらえる構造の自己同型群の単純性について研究しており、上のような状況においてもジェネリック構造がmonodimensionalという性質をもてば、その自己同型群が単純群になることを示している。彼らは、αが1/2の場合についてはわりと一般的な状況でmonodimensionalになることを示しているが、任意の有理数での証明は与えていない。それに対し、αが0と1の間の有理数のときに、Hrushovskiの本来の擬平面の自己同型群が単純群になることを証明できた。これはmonodimensionalになることを証明することにより示した。また、この擬平面の公理系がモデル完全になることの証明も見やすくできた。さらに一般的な状況で通用すると思われる。さらに、大学院生の岡部氏の結果であるが、ジェネリック構造の定義を少し変更することにより、αが無理数の場合にジェネリック構造の公理系がモデル完全になるようにできることがわかった。境界関数fについて都合のよい条件を仮定した状況で、ジェネリック構造の自己同型群の単純性を示すことはできていたが、Hrushovskiの本来の境界関数の場合について示すことができた。これは大きな目標の1つであった。また、パラメータαが無理数の場合はなかなか手が出ない状況であったが、モデル完全性については少し進展があった。Hrushovskiが本来構成したαが無理数の場合については、モデル完全性も自己同型群の単純性について結果がでていない。有理数による近似との兼ね合いを詳しく調べることにより、無理数の場合にも自己同型群が単純になる例、あるいは単純でない例を構成したい。境界関数fについてはある程度一般の場合にもこれまでの証明法が通用すると思われるので、どこまで通用するか見極める。Hrushovskiが構成した擬平面と呼ばれる構造や、それに似た構造についていくつかの結果を得た。グラフAに対し次元関数δをδ(A)=|A|-αe(A)で与える。ここで、|A|はAの頂点の個数、e(A)はAの辺の個数、そしてαは0と1の間の実数である。これと対数関数に似た、上に凸な関数fから定義されるKfと表記される有限グラフのクラスがある。グラフAで、その任意の部分グラフBに対してδ(B)≧f(|B|)となるようなAの全体がKfである。このクラスに対してジェネリック構造と呼ばれる概念がある。fを境界関数と呼ぶことにする。Kfが融合性と呼ばれる性質をもつと、ジェネリック構造が存在する。fが有界でない場合、ジェネリック構造の満たす公理系は可算範疇性をもつ。fがある良い性質をもち、δの係数αが有理数の場合にこのジェネリック構造の満たす公理系がモデル完全になることを示した論文が、この年度中の修正を経て、論文誌に受理された。Hrushovskiの境界関数は上のよい性質を満たさないことがわかったが、αが有理数の場合については、やはりジェネリック構造はモデル完全になることがわかった。また、αが2次の無理数などよくある無理数の場合、Hrushovskiの境界関数は有界になることもわかった。もう少し具体的に述べると、αの連分数展開に現れる整数列が上に有界の場合、Hrushovskiの境界関数は有界になる。また、Hrushovskiの境界関数がfの場合、fが有界な関数ならばKfのジェネリック構造の満たす公理系はモデル完全にならないこともわかった。fが上のよい性質をもつ場合、αが1/2以下の有理数の場合はジェネリック構造の自己同型群が単純群になることもわかった。fがもう少し強いよい条件をもつ場合にも、αが有理数の場合はジェネリック構造の自己同型群が単純群になることがわかった。ジェネリック構造のモデル完全性については過去の研究である程度できていたが、今年度中に論文の査読者からのコメントにより証明がよりわかりやすくなったことがきっかけで、Hrushovskiの最初の場合にも同様の結果が得られた。もう少し一般化できる見通しもある。また、この証明に使った概念が自己同型群の単純性の証明にも本質的に使うことができた。自己同型群の単純性についてはまだ検討できていない場合がたくさんあるが、手をつけられるような段階になっていると考えている。係数が無理数の場合のモデル完全性についてもある程度の方針がたっており、よく検討する予定である。この場合はモデル理論的に安定な公理系をもつので、自己同型群についてはむしろ調べやすい可能性が高い。

グラフAに対し、δ(A) = |A|-αe(A)とする。|A|はAの頂点の数、e(A)はAの辺の数である。グラフAでその部分グラフBはすべてδ(B) ≧f(|B|)をみたすようなもの全体のクラスに対するジェネリック構造というものがHrushovskiの擬平面である。fは対数関数のように、上に凸、単調増加で、発散する関するである。Hrushovskiの構成した本来の境界関数fはαに依存して定義される。Hrushovskiはある予想に関する反例を構成しており、そのときのαは無理数であったが、αが有理数の場合でも構成自体は可能である。Evans, Ghadernezhad, TentはHrushovskiの構成法でえらえる構造の自己同型群の単純性について研究しており、上のような状況においてもジェネリック構造がmonodimensionalという性質をもてば、その自己同型群が単純群になることを示している。彼らは、αが1/2の場合についてはわりと一般的な状況でmonodimensionalになることを示しているが、任意の有理数での証明は与えていない。それに対し、αが0と1の間の有理数のときに、Hrushovskiの本来の擬平面の自己同型群が単純群になることを証明できた。これはmonodimensionalになることを証明することにより示した。また、この擬平面の公理系がモデル完全になることの証明も見やすくできた。さらに一般的な状況で通用すると思われる。さらに、大学院生の岡部氏の結果であるが、ジェネリック構造の定義を少し変更することにより、αが無理数の場合にジェネリック構造の公理系がモデル完全になるようにできることがわかった。境界関数fについて都合のよい条件を仮定した状況で、ジェネリック構造の自己同型群の単純性を示すことはできていたが、Hrushovskiの本来の境界関数の場合について示すことができた。これは大きな目標の1つであった。また、パラメータαが無理数の場合はなかなか手が出ない状況であったが、モデル完全性については少し進展があった。係数が有理数の場合のKfのジェネリック構造の自己同型群が単純になるという結果は研究集会や学会で発表しているが、まだ論文の形にはまとめてないので、論文として早急に書き下す予定である。無理数の場合は手付かずであったが、安定性をもつことや、有理数で考えた概念が有効に働いているようなので、自己同型群の性質は手がつけ安い可能性がある。モデル完全性についても証明の試みはあり、まだ改善の余地は残っている。自己同型群については、Baldwinの射影平面のような構造に対して検討する予定である。もととなる有限グラフのクラスは自由融合性をもたないが、そのために考える価値がさらに高いと考えられる。Hrushovskiが本来構成したαが無理数の場合については、モデル完全性も自己同型群の単純性について結果がでていない。有理数による近似との兼ね合いを詳しく調べることにより、無理数の場合にも自己同型群が単純になる例、あるいは単純でない例を構成したい。
鉄芯の積層構造と鋼板中の渦電流を考慮した磁界解析による誘導機の漂遊負荷損の低減

本研究では,鉄芯の積層構造と鋼板中の渦電流を均質化手法により考慮した磁界解析を用いて誘導機の漂遊負荷損の低減を検討するため,まず,本均質化手法を誘導機の鉄芯中の回転磁界が考慮できるように拡張した.次に,誘導機鉄芯の鋼板中に流れる横流による損失を実用的な計算時間で評価できる二次元・三次元併用解析法を開発した.さらに,電磁力,磁歪,及び焼き嵌めによる応力が鉄損増加に及ぼす影響を考慮するため,これらの応力を考慮した鉄損解析法を開発した.最後に,鉄芯の積層構造やスロット高調波を考慮した誘導機の解析を行い,鉄芯の積層構造による鉄芯端部での磁束の集中が漂遊負荷損の一因であることを明らかにした.本研究課題では,研究代表者らによって開発された「積層鉄芯の層間ギャップと鋼板中の渦電流を考慮した鉄損解析法」を誘導機に適用するため回転磁束が考慮できるように改良するとともに,開発した解析手法を用いて,現状の設計技術では評価困難な負荷時のスロット高調波成分の増加などに起因する漂遊負荷損の発生メカニズムを明らかにしてその低減を図り,大幅なコストアップを必要としない高効率な誘導機を開発することを目的としている.本年度は,上記積層鉄芯のモデリング手法を回転磁束が考慮できるように改良し,その妥当性を検証した.まず,積層鉄芯のモデリング手法では,積層鉄芯を塊状鉄芯で近似した磁界解析で積層鉄芯の層間ギャップと鋼板中の渦電流を考慮するため,塊状鉄芯の要素毎に別途鋼板解析を行うが,この鋼板解析を従来の一次元解析から三次元解析に拡張し,磁束の方向変化まで考慮できるようにした.その際,鋼板解析の分割図は,計算時間削減のため,鋼板が面内方向に無限に広いと仮定しこの方向には1分割のみとし,塊状鉄芯で得られた任意方向の磁束を方向を考慮して印加できる境界条件を明らかにした.その結果,実用的な計算時間で回転磁束を考慮できる積層鉄芯のモデリング手法が開発できた.また,開発したモデリング手法の妥当性を検証するため,本提案法を簡易モデルに適用し,積層構造を忠実にモデル化した解析結果との比較を行った.その結果,提案法では積層鉄芯端部の磁束分布の表現はできないが,鉄芯全体の平均磁束密度や渦電流損は精度良くモデリングできることを明らかにした.今後は,今年度開発したモデリング手法において磁気特性の非線形性が考慮できるようにさらに改良するとともに,実機に適用する.本研究課題では,研究代表者等によって開発された「積層鉄芯の層間ギャップと鋼板中の渦電流を考慮した鉄損解析法」を誘導機に適用するため回転磁束が考慮できるように改良するとともに,開発した解析手法を用いて,現状の設計技術では評価困難な負荷時のスロット高調波成分の増加などに起因する漂遊負荷損の発生メカニズムを明らかにしてその低減を図り,大幅なコストアップを必要としない高効率な誘導機を開発することを目的としている.昨年度は,上記積層鉄芯のモデリング手法を回転磁束が考慮できるように改良し,その妥当性を確認した.本年度は,まず,漂遊負荷損である積層鋼板中に流れる横流により発生する横流損の解析方法を開発した.橫流損を評価するためには,橫流は三次元的に流れるため,三次元渦電流解析が必要となる.しかしながら,誘導機の運転時の定常状態の解析では,定常状態になるまで膨大なステップが必要であり,計算時間も膨大となる.そのため,定常運転時の横流解析の計算時間を削減するため,まず二次元解析により定常運転時の磁束分布の時間的変化を求め,これを用いて横流による反作用磁界を無視した三次元渦電流解析により横流を後処理的に算出する二次元・三次元併用渦電流解析法を提案した.また,誘導機の簡易な三次元モデルを用いて,提案法の妥当性を検証し,提案法は短い計算時間で横流損の傾向を把握できることがわかった.さらに,誘導機の磁界解析の高度化として,共有メモリー型並列計算用ソフトウェアの開発,及び時間微分項の取扱法の検討を行った.前者は十分なスケーラビリティが得られなかったため,今後は分散メモリー型並列計算の開発を行うこととした.

後者については,従来用いていた後退差分法より,Newmark法の精度が良いことを示した.本研究では,研究代表者らによって開発された「積層鉄芯の層間ギャップと鋼板中の渦電流を考慮した鉄損解析法」を誘導機に適用するため,回転磁束が考慮できるように改良するとともに,開発された解析手法を用いて,現状の設計技術では評価困難な負荷時のスロット高調波成分の増加などに起因する漂遊負荷損の発生メカニズムを明らかにしてその低減を図ることにより,大幅なコストアップを必要としない高効率な誘導機を開発することを目的としている.昨年度まで,積層鉄芯のモデリング手法を回転磁界が考慮できるように改良するとともに,漂遊負荷損の一つである横流損を実用的な時間で解析できる二次元・三次元併用渦電流解析法を開発した.誘導機の磁界解析の高速化として,並列計算用ソフトウェアの開発を行うとともに,時間微分項にNewmark法を適用すればよいことを示した.本年度は,積層構造を考慮して誘導機の三次元磁界解析を行うことにより,鉄芯端部に磁束が偏り,これが鉄損増加の原因であることを明らかにするとともに,磁歪や応力を考慮した損失解析法を開発し,焼き嵌めによる応力によって鉄損が大幅に増加していることを明らかにした.本研究では,鉄芯の積層構造と鋼板中の渦電流を均質化手法により考慮した磁界解析を用いて誘導機の漂遊負荷損の低減を検討するため,まず,本均質化手法を誘導機の鉄芯中の回転磁界が考慮できるように拡張した.次に,誘導機鉄芯の鋼板中に流れる横流による損失を実用的な計算時間で評価できる二次元・三次元併用解析法を開発した.さらに,電磁力,磁歪,及び焼き嵌めによる応力が鉄損増加に及ぼす影響を考慮するため,これらの応力を考慮した鉄損解析法を開発した.最後に,鉄芯の積層構造やスロット高調波を考慮した誘導機の解析を行い,鉄芯の積層構造による鉄芯端部での磁束の集中が漂遊負荷損の一因であることを明らかにした.本年度は,「回転機の三次元磁界解析法の高度化」と「現行の誘導機の解析」を行う予定であった.「回転機の三次元磁界解析法の高度化」に関しては,漂遊負荷損の一つである横流損評価のための二次元・三次元併用解析法,共有メモリー型並列計算ソフトウェアの開発,時間微分項の取扱法の検討を行ったが,並列計算による速度向上が十分に得られず,現行の誘導機の解析を行うことができなかった.電力工学・電力変換・電気機器平成27年度が最終年度となるため,早急に分散メモリ型並列計算用ソフトウェアの開発を行い,現行の誘導機の漂遊負荷損の解析,低損失化のための改善設計を行い,その効果を確認することにより,研究を完了したい.本年度の目的である「積層鉄芯の層間ギャップと鋼板中の渦電流を考慮した鉄損解析法を誘導機に適用するため回転磁束が考慮できるように改良する」に対して,線形解析のソフトウェアが開発でき,妥当性まで検証できた.しかしながら,非線形解析の開発までは至らなかった.当初,誘導機の大規模三次元解析を行うために,共有メモリー型並列計算機の購入を予定していたが,共有メモリー型並列計算用ソフトウェアを開発し予備計算を行ったところ,所望の速度向上が得られなかったため,購入を見送った.今年度開発したモデリング手法において磁気特性の非線形性が考慮できるように改良するとともに,計画通り,大規模数値解析法を導入し,実機に適用し,漂遊負荷損のメカニズムを明らかにする.平成27年度には,共有メモリー型並列計算でなく,分散メモリー型並列計算用ソフトウェアの開発を行い,速度性能を確認した後,大規模磁界解析用並列計算機を購入する.積層鉄芯の非線形解析法が完成しなかったため,磁気特性の測定に必要な電力増幅器の仕様が確定できず,次年度に購入することとした.積層鉄芯の非線形解析法を完成させ,磁気特性の測定に必要な電力増幅器の仕様を確定した後購入する.
ミクロな粒子物性から予測する月面地盤の力学特性

平成23年度は,主としてアポロリターンサンプルのX線CTデータ解析を実施した.また,今年度は世界の地盤工学分野の研究で用いられることの多い標準砂のCTデータ解析も実施した.これら標準砂は既往の研究で多くの要素試験が実施されているため,標準砂の粒子形状を定量化できれば,粒子形状が砂のバルク特性に及ぼす影響を定量的に評価することができる.本研究で得られた様々な砂の3次元粒子形状データは既往の研究にはほとんど見られないものであり,重要な成果の一つと考えられる.いくつかの形状指標を算出し,それぞれの砂での比較を行うとともに.既往の研究で得られている砂の間隙比範囲やせん断強度と形状指標との相関について検討した.その結果,粒子の角張りが力学的特性に大きく影響することがわかった.本研究で用いる個別要素法(DEM)では,そのパッキング方法が問題とされることが多い.DEMでは粒子の摩擦係数を小さくして密詰めにするが,現実の操作で摩擦係数を変えることは困難である.そこで,3種類の異なる方法で試料を作製し,DEMによる単純せん断シミュレーションを行って試料作製方法が粒状体のバルク特性へ及ぼす影響を検討した.試料作製方法は,粒子間摩擦を小さくして圧縮する方法(FC法),圧縮時間を変える方法(TC法)および繰り返し単純せん断による圧縮(CC法)の3種類である.それぞれの方法で試料を作製して単純せん断を行った結果,FC法で作製した試料はCC法で作製した試料と比較して,初期試料内に作用する粒子間せん断力が小さく,初期配位数が大きいことがわかった.また,応力ひずみ関係においてはCC法で作製した試料の方がFC法よりも広い弾性領域が得られた.しかし,一旦接触点が滑り出すとその影響が失われるため,ピークせん断強度については大きな差異が見られなくなることが明らかとなった.昨年はアポロリターンサンプルの粒子形状を整理し,粒子分類を行った.また,粒子形状を詳細に評価し,カタログ化している.更にそれら粒子のイメージベースモデリングを行い,DEMにより単純せん断をシミュレートした.その際,粒子分類結果を参考にし,アグルーチネイトの含有率を任意に変更させている.その結果,アグルーチネイト含有率を増加させた場合には,せん断強度は変わらないものの,間隙比に影響し,ゆるく堆積する傾向となることが確認できている.また,昨年はイメージベースDEMの高度化を目的として,日本の地盤工学会で標準とされている豊浦砂,鉄道のバラスト軌道に用いられる砕石それぞれの粒子形状モデリングを行い,豊浦砂モデルでは単純せん断を,砕石モデルでは一面せん断をシミュレートし,実験結果との定量的な比較を行った.豊浦砂モデルでは,排水,非排水それぞれの条件での挙動をシミュレートしたところ,特に密詰め試験体では既往の試験結果との良好な一致が確認できた.砕石モデルでも,シミュレーションと合わせて一面せん断試験を実施し定量的に比較したところ一定の間隙比の範囲において良く一致することがわかっている.今年度は限定された粒径範囲内のリターンサンプルについて粒子形状評価を行っている.次年度は既にCT試験済みのその他の粒径範囲のCTデータ解析を行い,統計評価を行うとともに粒子カタログを充実させる予定である.また,これまでイメージベースDEMでは粒子間摩擦を下げて圧密し,密詰め試験体を作製してきた.これまでに実施したDEMと実験との比較では,DEMの方が実験よりも密に詰まる傾向であったが,これは密詰め試験体の作り方が原因と考えられる.より現実的な詰め方を表現するために,繰返しせん断により圧密し,実験との比較を行う予定である.平成23年度は,主としてアポロリターンサンプルのX線CTデータ解析を実施した.また,今年度は世界の地盤工学分野の研究で用いられることの多い標準砂のCTデータ解析も実施した.これら標準砂は既往の研究で多くの要素試験が実施されているため,標準砂の粒子形状を定量化できれば,粒子形状が砂のバルク特性に及ぼす影響を定量的に評価することができる.本研究で得られた様々な砂の3次元粒子形状データは既往の研究にはほとんど見られないものであり,重要な成果の一つと考えられる.いくつかの形状指標を算出し,それぞれの砂での比較を行うとともに.既往の研究で得られている砂の間隙比範囲やせん断強度と形状指標との相関について検討した.その結果,粒子の角張りが力学的特性に大きく影響することがわかった.本研究で用いる個別要素法(DEM)では,そのパッキング方法が問題とされることが多い.DEMでは粒子の摩擦係数を小さくして密詰めにするが,現実の操作で摩擦係数を変えることは困難である.そこで,3種類の異なる方法で試料を作製し,DEMによる単純せん断シミュレーションを行って試料作製方法が粒状体のバルク特性へ及ぼす影響を検討した.試料作製方法は,粒子間摩擦を小さくして圧縮する方法(FC法),圧縮時間を変える方法(TC法)および繰り返し単純せん断による圧縮(CC法)の3種類である.それぞれの方法で試料を作製して単純せん断を行った結果,FC法で作製した試料はCC法で作製した試料と比較して,初期試料内に作用する粒子間せん断力が小さく,初期配位数が大きいことがわかった.また,応力ひずみ関係においてはCC法で作製した試料の方がFC法よりも広い弾性領域が得られた.しかし,一旦接触点が滑り出すとその影響が失われるため,ピークせん断強度については大きな差異が見られなくなることが明らかとなった.
クロマチン組成変化が引き起こすがん化メカニズムの解明

細胞のがん化の過程では、ゲノム上に存在する2-3万もの遺伝子から特定遺伝子の選択的な発現が失われ、無秩序な発現形式に陥る。そのため、遺伝子発現調整システムの破綻の本質的な理解のためには、ヒストンバリアントの選択、そしてヒストン修飾からクロマチン高次構造に至る情報を全ゲノムレベルで明らかにしていく必要がある。そこで本研究では、一細胞・少数細胞トランスクリプトーム・エピゲノム計測技術の開発、およびグラフ上の複雑な時間のフローをホッジ分解と呼ばれる数理的手法を応用して単純な要素に分解・解析する技法を開発し、ヒストンバリアントの取り込みによるクロマチン組成の変化がもたらす「クロマチン機能変化」の実体解明を目指す。本年度は、申請者の同定したマウス骨格筋幹細胞に発現するヒストンバリアントH3mm7が、遺伝子の欠損により骨格筋再生不全を引き起こすことを発見し、論文発表を行った。組織染色やトランスクリプトーム解析の結果、H3mm7の欠損は不均一な遺伝子発現変動を惹起しており、H3mm7が遺伝子発現量の「レート制御」(増加率の変化)の機能を担っていることが示唆された。同定した他のH3バリアント群についても研究を継続中である。さらに、計画していた一細胞・少数細胞エピゲノム計測技術(ChIL)についても論文発表を行うことができた。ホッジ分解を応用したシングルセル・プロファイル追跡法ソフトウェアを一般公開し、プレプリントサーバにて論文を公開した。当初計画していたヒストンバリアントH3mm7の解析、および一細胞・少数細胞エピゲノム解析法(ChIL)の論文発表を行うことができた。またすでに、ホッジ分解を応用したシングルセル・プロファイル追跡法ソフトウェアは一般公開、およびプレプリントサーバにて論文公開しており、当初の計画以上に進展している。ホッジ分解によるシングルセル・プロファイル追跡法の論文公開を目指し、一細胞トランスクリプトーム・エピゲノムデータの取得計画を進める。本計画で開発した独自技術を組み合わせて用いることで、クロマチンのヒストン組成変化が引き起こす遺伝子発現調整機構の解明を目指す。
検査診断の新規バイオマーカーの開発を目指した血液中の低分子ＲＮＡの探索

本研究において、我々は検査診断の新規バイオマーカーを開発する目的で、血液中の低分子RNAの探索を行った。健常者に比較して多発性骨髄腫患者に有意に高頻度あるいは低頻度で存在するRNA種が血漿中に多数見出されたが、これらの中に骨髄腫の診断マーカーとなりうるものが存在する可能性がある。また、このRNA種の中には、ヒト培養細胞の増殖を促進したり抑制したりするものがあり、細胞間の情報伝達に使われている可能性を示唆している。健常者と多発性骨髄腫患者のそれぞれ3名の血漿から低分子RNAを精製し、cDNA作製、PCRによる増幅の後、5から40ヌクレオチドRNAの次世代シークエンサーによる網羅的配列決定を行った。その結果、個人毎に特有のRNA分布パターンが見られ、また、健常者サンプルに比較して骨髄腫患者サンプルに有意に高頻度あるいは低頻度で存在するRNA種が多数見出された。これらの中に、多発性骨髄腫の診断マーカーとなりうるものが存在する可能性がある。この中の1つに、機能のよく知られていない90ヌクレオチド程の細胞内RNAが切断された31ヌクレオチドのRNA断片があった。このRNA断片は、tRNase ZLの5′-half-tRNA型sgRNAの構造をとり、実際に、モデルRNA基質を用いたin vitro切断試験によりtRNase ZLのsgRNAとして機能することが示された。また、ノーザンブロット解析により、この31ヌクレオチドRNA断片が細胞内にも存在することが示された。このRNA断片を化学合成し、ヒト培養細胞HEK293およびA549に導入したところ、細胞増殖促進効果が観察された。また、同様に、他の特徴的な17ヌクレオチドのRNAをHEK293およびA549に導入したところ、細胞増殖抑制効果が見られた。これらの結果は、tRNase ZLのsgRNAとして機能する血漿中の短いRNA分子が細胞間の情報伝達に使われている可能性を示唆している。男女それぞれ2人ずつの血漿からトータルRNAを抽出し、サイズマーカーを基にしてアクリルアミドゲル電気泳動で、5-35塩基長の低分子非コードRNA(ncRNA)の単離を試みた。単離したRNAは放射性リンで5'末端標識を行い、電気泳動法により目的とした鎖長のRNAが精製できたことを確認した。調製したncRNAに対しcDNAを作製、PCR増幅後にクローン化を行った。クローン化DNAの塩基配列の解析から、これまでに19個(12種類)のncRNAが同定できた。これらのncRNAは、11塩基長のものが1個、12塩基長が2,13塩基長が10、15塩基長が2、17塩基長が2(同一塩基配列)、34塩基長が1であった。13塩基長の10個のncRNAの中で7個が同一配列であったので、血液中で存在量の高いncRNAであると推定された。なお、15,17と34塩基長のRNAは同一個人から単離されたものである。コンピュータ解析から、34塩基長のRNAは海洋微生物(Maricaulis maris)のMet-tRNAの中央部分の塩基配列と完全に一致した。この解析結果は、このRNAがジーンサイレンシング法の1つであるTrue Gene SilencingのガイドRNAになりうるものであり、生体内で重要な機能を持つことが示唆された。従って、このRNAが遺伝子治療のためのkey分子として利用される可能性が期待できる。また、このRNAについて、配列の全長に対するセンスとアンチセンスのプローブでそれぞれノーザンブロットを試みたが存在を示す確認は現時点でできなかった。恐らく血液中の存在量の問題と考えられるが現在検討中である。研究実績の概要の欄で記述したよう、申請時における平成24年度研究実施計画は4項目(I.血中ncRNAの単離・精製、II.単離したncRNAのcDNA作製とPCR増幅、III.cDNAのクローン化と解析、IV.モデル疾患のncRNAの発現解析)からなる。このうちIIIIの項目については計画通りに進行できた。ただし、クローンの解析数については、計画には示さなかったが数百クローンの解析を意識していたので、19個のクローンの解析では希望予想数をはるかに下回っていた。しかしながら、今回、ncRNAのクローン化については方法論的に確立できたので、平成25年度には満足できるクローン数の解析を達成できると確信している。以上より、平成24年度実施計画の項目IIIIに関しては計画した90%程度は達成できたと評価して良いと考えられる。一方、項目のIVに関しては全く実行することができなかったので評価としては0%である。1年間の研究を通して、項目IVは計画的に無理があり、今回の申請で遂行することは難しいと考えられ平成25年度の計画の変更を行いたい。これらを総合した平成24年度の研究目的の達成度は60ー70%と評価できる。

平成24年度の研究実績から平成25年度は当初計画していたコンピュータ解析によるncRNAの特性を明らかにし、それらが標的とする分子を予測していく。そのためには血液中のncRNAの塩基配列情報を可能な限り大量に蓄積し、それらを大規模かつ網羅的にコンピュータ解析していく必要がある。前年度の研究実績から、クローン化に必須である純度の高い低分子RNAの調製法は確立できたので、前年度と同様に継続してクローン化を行い、RNA塩基配列情報を蓄積していく。この方法と同時進行の形で、タカラバイオ、理化学研究所オミックス基盤研究領域、BGI Japanなどに委託解析を依頼することも方法として新たに採用していく。得られたRNA塩基配列情報について、コンピュータ解析によりそれらの特性及び標的分子について予測を行う。ついで、予測できた情報が実際に発現調節の制御に関わっているか培養細胞系を用いて検証していく。発現調節に関係するncRNA候補を同定できたならば、それらについて、定量RC法もしくはハイブリダイゼーション法によるncRNAの定量化を検討する。疾患とncRNAの関連については1年という時間的制約があるため、当初計画していた特定疾患患者からのncRNAの探索を新たに始めるのではなく、同定できた発現調節に関係するncRNA候補について、コンピュータ検索と文献検索等によりそれらの発現異常が関係すると考えられる疾患を予測していく。最終的には予想される疾患の患者について、対象となっているncRNAの血中濃度を調べマーカーとなり得るか判断する。【現在までの達成度】で記載したよう、平成24年度の実施計画の4つの実施計画のうち1つの計画について実施できず変更を行うことにした。この変更により、平成24年度に計上していた物品費の一部が未使用となった。この未使用分については、【今後の研究の推進方策】で述べたよう、RNAの委託解析費用として平成25年度に使用する計画である。なお、RNAの解析費用は1ランあたり30ー40万円の費用がかかるため、次年度使用額(B-A)で支払いは可能である。
人体内診断に向けたマルチセンサー磁気計測による磁気マーカーイメージング法の開発

人体内の磁気マーカーから磁気信号が十分得られるような高磁場生成・計測システムの開発を行う。続いて、複数のセンサーを配置した場合の磁気的干渉を抑制したマルチセンサー磁気計測システムの開発を行う。また、磁気マーカーから得られる磁気信号のモデル化を行い、システムの高感度・高分解能化を計る。さらに、実用性を検証するため、ファントムを用いたイメージング実験を行う。