hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血流量変化に注目した灼熱痛の新たな計測法

(1)光透過性のフィルム状加熱素子とレーザードップラー血流計を組み合わせることにより、熱刺激によって生じる痛みの閾値測定と同時に熱刺激中心部及び周囲の非熱刺激部の血流変化の検出を可能とする接触加熱型痛覚測定システムを構築した。(2)前腕内側部および下肢脛骨内側部において台形状の温度刺激(温度上昇率5°C/sec、ピーク温度10sec保持)に対する灼熱痛の発生と末梢血流変化を測定した。(3)非熱刺激部の血流の変化は熱刺激(加熱素子)の中心から10mmの位置で安定して観察できた。キシロカインを用いた実験によって、熱刺激部を局所麻酔した場合には熱刺激部周囲の血流増加は生じないことを確認した。この結果から、非熱刺激部の血流増加は熱刺激による直接的な反応ではなく、軸索反射を介して生じる軸索反射性の血管拡張反応であることが示唆された。(4)軸索反射性の血流増加(血管拡張)の閾値温度は43.344.7°Cであり、熱刺激中心における熱刺激直接性の血管拡張閾値(41.042.2°C)に比べ有意に高く(p<0.05)、灼熱痛閾値(43.844.8°C)とほぼ一致した。これらの閾値温度の比較から、計測した軸索反射性の血管拡張は、灼熱痛と同じ侵害受容器の神経軸策(C線維)の末梢の分岐で生じていると推測される。従って、末梢血流の測定と痛覚測定の組み合わせは、弁別の難しい灼熱痛の閾値を測定するための客観的指標を与える有力な武器となると考えられる。(5)今回構築したシステムを反復熱刺激に対する刺痛閾値の変化の測定にも応用を試みた。刺痛と軸索反射性の血管拡張は直接は関係しないが、末梢血流の計測により他の末梢神経の状態や自律神経支配の状態を知る客観的な情報が得られるので、刺痛の機構を考察するために極めて有用であることが示された。
ゲル状磁気式触覚センサを応用した新たな歯根膜矯正力測定システムの開発

矯正治療を行う際、歯に適切な矯正力を加えることは、効率の良い治療を行うために重要である。一方、不適切な矯正力が加わると、根尖部の歯根吸収が起こる可能性があるため、根尖部に加わる矯正力を把握することは重要である。矯正力を測定するための装置として、現在まで様々な装置が報告されているが、歯根膜を再現した装置はあるものの、歯根膜を再現した状況下で根尖に加わる矯正力を計測した研究は筆者の知る限り存在しない。そこで研究期間中、歯根膜を模した歯根膜矯正力測定システムを製作し、マルチブラケット装置における歯根膜に加わる矯正力を計測することを目標とした。本研究で開発した根尖部矯正力計測システムでは、これまでシミュレートする歯根膜の厚さを0.33mmとし、計測を行ってきた。しかし、過去に歯根膜をシミュレートし矯正力を計測した研究では、0.5mmの厚さが適しているという報告がある。そのため平成30年度は歯根膜の厚さを0.5mmに改良し、分銅(50、100、200gf)を用いて圧下方向舌側方向に力を加えて時の根尖に加わる力を計測し、歯の移動方向の違いにおける根尖に加わる矯正力を比較した。その結果、圧下では舌側方向と比較して根尖部に有意に大きな力が加わっていた。さらに50gfの矯正力をかけた時には、圧下では舌側移動と比較し1.2倍大きな力が根尖部に加わっていたのに対し、200gfの矯正力をかけた時には、圧下では舌側移動と比較し2.3倍大きな力が根尖部に加わっていた。そのため圧下の際、特に大きな矯正力を発揮するようなステンレススチール製のアーチワイヤーを用いる場合、根尖部に過度な力が加わらないように留意するべきである。一方、不適切な矯正力が加わると疼痛や、根尖部の歯根吸収が起こる可能性があるため、歯根膜に加わる矯正力を把握することは不可欠である。矯正力を測定するための装置として、現在まで様々な装置が報告されているが、筆者の知る限り歯周組織を十分に再現し、特に歯根膜に加わる矯正力を計測した研究は存在しない。本研究では、歯根膜を模した歯根膜矯正力測定システムを新たに製作し、マルチブラケット装置における歯根膜に加わる矯正力を計測することを試みた。本研究では当初、ゲル状磁気式触覚センサを応用し、システムを開発する予定であったが、2016年3月でセンサの販売が中止となり、入手が不可能となってしまった。そのため、再度システムのデザインを検討し、直径7.0ミリの超小型3軸力覚センサを上顎中切歯根尖部に設置し、歯根周囲には歯根膜を再現するためにゲルを塗布し、歯根膜、特に歯根吸収が認められる根尖部に加わる矯正力を計測する計画とした。今年度は、予備実験として、歯根周囲にはゲルを塗布せず、歯根膜がない状況下で上顎中切歯模型の根尖に加わる矯正力を計測する装置を製作し、精度の検証を行った。上顎中切歯模型にブラケットを装着し、30g、50gの分銅をかけ、前後方向、上下方向、左右方向に力を加え、根尖部に加わる力を計測し、計測誤差を検証した。その結果、計測誤差は-13.6%18.4%(平均1.0%)であり、今後、システムを改良し、精度を高める必要がある。平成28年度の研究実施計画として、1歯根膜矯正力システムの製作、2歯根膜矯正力測定システムの精度の検証を挙げていた。研究開始当初、本システムではゲル状磁気式触覚センサを用いる予定であったが、販売が中止となり、入手が不可能であったため、システムの設計を再考する必要があったが、直径7.0ミリの超小型3軸力覚センサを応用することでシステムの製作を継続した。精度の検証については、さらに精度を高める必要があり、システムの設計や用いるセンサなどを再度検討し、改良をしていく。本研究では当初、ゲル状磁気式触覚センサを応用し、システムを開発する予定であったが、センサの販売が中止となり、入手が不可能となってしまった。そのため、平成28年度は、ゲル状磁気式触覚センサの代わりに、直径7.0ミリの小型6軸力覚センサを使用することとし、システムのデザインの再検討を行った。平成29年度では、上顎中切歯を模した金属ブロックの根尖部に6軸力覚センサを設置し、歯根周囲には歯根膜を再現するためのゲル材として義歯用リライン材を厚さ0.3mmとなるように塗布し、システムの製作を行った。分銅(50、100、200gf)を用いて歯冠に力を加え、根尖部に加わる矯正力を計測した。

圧下と舌側移動の2つを再現し、圧下では、切縁にジグを介して圧下方向に分銅を掛け、根尖部に加わる圧下方向の力(Fz)を計測した。舌側移動では、ブラケットに分銅を掛け、舌側方向に力を加え、根尖部に加わる舌側方向の力(Fx)を計測し、歯の移動方向の違いにおける根尖部に加わる矯正力を比較した。その結果、圧下では舌側方向の歯の移動と比較し、根尖部に有意に大きな矯正力が加わり、歯の移動方向によって、根尖部に加わる力が異なることが示唆された。平成29年度計画として、歯根膜矯正力測定システムの製作と精度の検証、および歯根膜に加わる矯正力の計測を目標としていた。まず、歯根膜矯正力測定システムの製作を行った。さらに、歯根膜に加わる矯正力前に、センサの精度を検証したが、誤差が認められたため、校正値を算出し、誤差に対応した。歯根膜に加わる矯正力の計測については、今年度は、根尖部に加わる矯正力を計測し、歯の移動方向の違いにおける根尖部に加わる矯正力の比較まで行うことができ、当初の目標をおおむね達成できたと考えられる。矯正治療を行う際、歯に適切な矯正力を加えることは、効率の良い治療を行うために重要である。一方、不適切な矯正力が加わると、根尖部の歯根吸収が起こる可能性があるため、根尖部に加わる矯正力を把握することは重要である。矯正力を測定するための装置として、現在まで様々な装置が報告されているが、歯根膜を再現した装置はあるものの、歯根膜を再現した状況下で根尖に加わる矯正力を計測した研究は筆者の知る限り存在しない。そこで研究期間中、歯根膜を模した歯根膜矯正力測定システムを製作し、マルチブラケット装置における歯根膜に加わる矯正力を計測することを目標とした。本研究で開発した根尖部矯正力計測システムでは、これまでシミュレートする歯根膜の厚さを0.33mmとし、計測を行ってきた。しかし、過去に歯根膜をシミュレートし矯正力を計測した研究では、0.5mmの厚さが適しているという報告がある。そのため平成30年度は歯根膜の厚さを0.5mmに改良し、分銅(50、100、200gf)を用いて圧下方向舌側方向に力を加えて時の根尖に加わる力を計測し、歯の移動方向の違いにおける根尖に加わる矯正力を比較した。その結果、圧下では舌側方向と比較して根尖部に有意に大きな力が加わっていた。さらに50gfの矯正力をかけた時には、圧下では舌側移動と比較し1.2倍大きな力が根尖部に加わっていたのに対し、200gfの矯正力をかけた時には、圧下では舌側移動と比較し2.3倍大きな力が根尖部に加わっていた。そのため圧下の際、特に大きな矯正力を発揮するようなステンレススチール製のアーチワイヤーを用いる場合、根尖部に過度な力が加わらないように留意するべきである。平成29年度の研究の推進方策として、当初の予定通り、まず歯根膜矯正力測定システムの製作と精度の検証を行い、その後、歯根膜に加わる矯正力の計測を行う予定である。歯根膜矯正力測定システムの製作と精度の検証については、精度の向上のために、センサの選別、設計の修正を行う。過去の報告では、矯正力は10g120gが適しているとされているため、特にその範囲において精度が出るように、再評価と装置の改良を行う予定である。平成28年度では、歯根膜のない状態であったため、平成29年度はまず歯根膜に適したゲルを選定する。その後、本システムに応用する。本システムに歯根膜ゲルを応用した後、歯冠に接着されたブラケットに10g120gの力を加えた時に根尖部歯根膜に加わる矯正力の計測を行う。さらに歯の移動様式(傾斜、歯体移動、圧下など)による根尖部歯根膜に加わる矯正力の違いを検討していく。
生乳の脂質酸化に及ぼす要因解析とその防止策の検討

牛乳で脂質が酸化する事による品質の劣化が問題となっている。本研究では、長期冷蔵保存下での脂質酸化のメカニズムを明らかにし、その生乳段階での乳成分との関連を検討した。脂質酸化の最終段階で発生する物質(ヘキサナール)は過酸化脂質を経て生成され、その経過は脂肪酸組成の影響を強く受けた。不飽和度の高い脂肪酸(リノレン酸)を多く含む生乳は早い段階でヘキサナールの生成が確認され、リノール酸を多く含む生乳はある程度経過してからヘキサナールが生成された。生乳中の脂肪酸組成は飼料構成の影響を強く受けるため、今後は飼養条件や生乳成分の違いによる生乳の用途・流通を考慮する必要があるだろう。1従来から実際の酪農現場において風味異常乳が度々問題となっている。その要因の一つとして生乳中脂質の酸化による脂質酸化臭が挙げられているが、その脂質酸化の発生原因についてはいまだ明らかではない。本研究では、実際の酪農家レベルでの各生乳成分の違いと脂質酸化程度との関係を明らかにすることを目的とし、平成21年度は実地調査を行った。2北海道の3地域(道央、十勝および道北地域)で、季節毎(冬、春、夏;道北のみ初夏を加えた)に生乳サンプル採集とアンケート調査を行った。農家毎に飼養条件、一般乳成分、脂肪酸組成、抗酸化物質含量および過酸化脂質量(当日、3日間および5日間冷蔵後冷凍)を測定した。季節毎の差異が小さいので道央および十勝地域は一年分をまとめ、道北については放牧時期(初夏および夏)と舎飼い時期(冬および春)に分割し、解析した。3冷蔵後日数に関わらず、道北地域の過酸化脂質量は道央および十勝地域より多く、特に道北地域の放牧時期が多かった(道央、十勝、道北-放牧および道北-舎飼い;7.7、5.6、14.9および8.5mM of O_2/L of milk)。冷蔵後日数間で過酸化脂質量に有意な差はなかった(当日、3日間および5日間冷蔵後冷凍;8.3、7.8および7.9mM of O_2/L of milk)。4道北地域の放牧時期の生乳は他の地域および舎飼い時期の生乳と比較して異なる成分的特徴を持つことは明らかである。他の地域と比較して脂肪酸組成ではリノール酸割合が低く、α-リノレン酸および共役リノール酸割合、α-トコフェロールおよびカロテノイド含量が高かった。一般的に、脂質の酸化は不飽和脂肪酸含量と抗酸化物質含量とのバランスで変動するとされている。本調査の結果から、北海道の地域および季節間で乳中過酸化脂質量は変化することは明らかであったが、この程度の抗酸化物質量では放牧時期の脂質酸化を抑える事は困難であるのかもしれない。1.酪農現場における風味異常乳の原因の一つである脂質酸化臭の発生要因を明らかにするために生乳成分が特徴的な放牧時の生乳を試料とし、試験を実施した。本研究では、北海道大学および北海道農業研究センターの研究農場において、舎飼い時期、放牧移行時期および放牧時期に経時的にサンプルを採取した。採取した生乳は、冷蔵庫で0、12、24、48および96時間、断続的に攪拌しながら冷蔵保存し、経過時間毎のサンプルは-80°Cで分析まで冷凍保存した。2.生乳中過酸化脂質量(PV)は舎飼い時期から移行時期にかけて増加し、放牧前期には低下、放牧後半で再び上昇する変動を示した(14.8、27.3、15.2および32.1 mM of O_2/L of milk)。また、生乳中PVは生乳中のα-リノレン酸および共役リノール酸割合と正の相関があり、構造的により不安定な炭素数18の脂肪酸が過酸化脂質に転換されたと考えられる。しかし、冷蔵保存時間の経過に伴うPV値の変化は緩慢であり、やや低下する傾向がみられただけであった(0、12、24、48および96時間;32.1 31.4、29.7、29.7および28.7 mM of O_2/L of milk)。3.前年度でも同様の結果が得られており、これらの結果からPVは脂質酸化臭の原因物質(アルデヒドとされている)の変動を表すには不適であり、原因物質自体の測定が必要となった。そこでアルデヒドの定量化方法を検討し、アルデヒドのHPLCでの定量化方法を確立した。その結果、放牧後半の生乳ではMalondialdehydeやHexanalなどのアルデヒドが冷蔵保存時間の経過に伴い増加することを確認した(Hexanal:0、12、24、48および96時間;18.9、19.4、19.3、20.5および27.4μM)。今後はアルデヒドの生成とその他の生乳成分(脂肪酸、抗酸化物質など)との関連を検討する必要がある。

1.酪農家バルク乳レベルでの生乳成分と脂質酸化臭原因物質量との関係を明らかにするために試験1では飼養条件が異なる酪農家バルク乳(n=30)、試験2では原料(n=7)および加工処理(3処理:HTSTホモ、HTSTノンホモおよびUHTホモ)が異なる牛乳を試料とし、それぞれで生乳成分と脂質酸化の指標物質であるヘキサナールとの関係を検討した。酪農家バルク乳は採取日当日(Oh)、48および96時間まで冷蔵保存し、経過時間毎のサンプルは-80°Cで分析まで冷凍保存した。2.[試験1]酪農家バルク乳はヘキサナールのOh含量と96hまでの増加率によりOh含量が低く変化率が低いA群、Oh含量が低く変化率が高いB群およびOh含量が高く変化率が低いC群の3つの群に分類できた。問題となるのはBおよびC群である。多価不飽和脂肪酸であるリノール酸割合はB群が最も高く、共役リノール酸およびα-リノレン酸割合はC群が高かった。抗酸化物質であるβ-カロテン含量はAおよびC群でB群と比較して高く、Ohのα-トコフェロール含量に群間で差はないが、A群でのみ96hまでに減少する推移を示した。3.[試験2]加工処理の強度(HTSTもしくはUHT)がヘキサナール増加に及ぼす影響は明確ではなかったが加工処理によりヘキサナールが増加する原料(増加群)と減少もしくは変化しない原料(無変化群)が存在した。原料の脂肪酸組成、β-カロテン含量に群間で大きな違いは無かったが、増加群と比較して無変化群ではα-トコフェロール含量が高い傾向にあった。4.以上より、牛乳中のヘキサナール含量の変動には生乳時の脂肪酸組成、特にリノール酸およびα-リノレン酸が関与し長期保存時の変動様相に影響する事、また抗酸化物質であるβ-カロテンおよびα-トコフェロール含量が長期保存時および加工時の変動に関連する事を明らかとした。
長期歯の喪失と高次脳機能障害の発症機序に関する研究

本研究では歯根膜感覚情報の違いが高次脳機能にどのような影響を及ぼすかについて,行動学的,組織学的,薬理学的および生理学的手法を利用し多面的観点から検討することを目的とした.平成14年度では,Wistar系雄性ラットを用い,生後8週齢で上顎両側臼歯を抜歯した臼歯喪失群(6匹)と非処置の対照群(6匹)を用いた.抜歯後60週まで自由摂取させた後,海馬内血流量を測定した.ラットをpentobarbital麻酔下にて脳定位固定装置に固定した.測定装置はLaser Flow BRL-100(バイオリサーチセンター社製)を用いた.海馬内に埋入したシングルファイバーセンサーから血流量を導出し,PowerLAB2/20 System (ADInsturuments社)にてMacintosh PowerBook G3 333に連続記録した.測定は体性感覚刺激および侵害刺激を付与した場合について行った.その結果,対照群と臼歯喪失群では体性感覚刺激後には刺激条件により海馬血流量の変動は異なり一定しなかった.一方,侵害刺激後には対照群に比較して臼歯喪失群の海馬血流量の変動は有意に低かった.また,病理組織学的観察として,脳血流測定後4%パラホルムアルデヒドで固定し,脳を摘出,海馬領域を含む厚さ7μmのパラフィン連続切片を作製,Nissl染色を行い海馬錐体神経細胞数を計測した.その結果,対照群に比較して臼歯喪失群の海馬錐体神経細胞数は有意に減少した.したがって,長期間におよぶ臼歯喪失は海馬血流量の変動が低下することにより,海馬錐体神経細胞の減少を惹起する可能性が推察された.本研究では歯根膜感覚情報の違いが高次脳機能にどのような影響を及ぼすかについて,行動学的,組織学的および薬理学的手法を利用し検討することを目的とした.平成13年度では,wistar系雄性ラットを用い,歯根膜感覚を喪失させた臼歯喪失群と歯根膜感覚を残存させた臼歯歯冠切除群(各10匹),および非処置の対照群(10匹)を設定し,抜歯および歯冠切除後1,3,7週目に放射状迷路課題における遅延試行試験を時系列的に行った.その結果,対照群に比較した実験2群は遅延試行試験の遂行阻害に違いを認め,臼歯喪失群では課題遂行に対する阻害効果が明らかに歯冠切除群より大きく,記憶の保持や再生過程に対して逆向性の影響を受けていると考えられた.一方,臼歯歯冠切除群では情報の獲得過程に対する順向性の障害を引き起こしていることが推察された.次年度に予定していた薬理学的検討については,行動学的結果との関連を詳細に裏付けるために本年度に行うこととした,迷路実験終了後,大脳皮質,海馬,線条体の神経伝達物質のアセチルコリン(ACh),ノルアドレナリン(NE),ドーパミン(DA),セロトニン(5-HT),および代謝産物の7リン(Ch),ドーパック(DOPAC),5-ヒドロキシインドール酢酸(5-HIAA)の含有量の測定を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて行った.その結果,臼歯歯冠切除は偉海馬においてのみDA含有量の低下を認めたのに対し,臼歯喪失群は海馬および線条体のDA含有量に低下を認めた.また,行動学的実験における成績と神経伝達物質の含有量との相関から,線条体において臼歯歯冠切除群はACh含有量に相関を認め,臼歯喪失群はAChおよびDA含有量に相関を認めた.以上より,高次脳機能に及ぼす影響は臼歯喪失群と臼歯歯冠切除群で異なり,その影響は臼歯喪失群で顕著であることが示唆された.本研究では歯根膜感覚情報の違いが高次脳機能にどのような影響を及ぼすかについて,行動学的,組織学的,薬理学的および生理学的手法を利用し多面的観点から検討することを目的とした.平成14年度では,Wistar系雄性ラットを用い,生後8週齢で上顎両側臼歯を抜歯した臼歯喪失群(6匹)と非処置の対照群(6匹)を用いた.抜歯後60週まで自由摂取させた後,海馬内血流量を測定した.ラットをpentobarbital麻酔下にて脳定位固定装置に固定した.測定装置はLaser Flow BRL-100(バイオリサーチセンター社製)を用いた.海馬内に埋入したシングルファイバーセンサーから血流量を導出し,PowerLAB2/20 System (ADInsturuments社)にてMacintosh PowerBook G3 333に連続記録した.測定は体性感覚刺激および侵害刺激を付与した場合について行った.その結果,対照群と臼歯喪失群では体性感覚刺激後には刺激条件により海馬血流量の変動は異なり一定しなかった.一方,侵害刺激後には対照群に比較して臼歯喪失群の海馬血流量の変動は有意に低かった.また,病理組織学的観察として,脳血流測定後4%パラホルムアルデヒドで固定し,脳を摘出,海馬領域を含む厚さ7μmのパラフィン連続切片を作製,Nissl染色を行い海馬錐体神経細胞数を計測した.その結果,対照群に比較して臼歯喪失群の海馬錐体神経細胞数は有意に減少した.したがって,長期間におよぶ臼歯喪失は海馬血流量の変動が低下することにより,海馬錐体神経細胞の減少を惹起する可能性が推察された.
新しいES細胞分化システムを用いた細胞分化におけるゲノム機能の系統的解析

研究代表者らは、胚性幹(ES)細胞を用いた心血管分化研究を行ってきた。すなわち、ES細胞からFlk1陽性の中胚葉レベルの細胞を分化誘導し、そこから血管を分化誘導する新しい分化誘導系を開発した(Nature, 2000)。さらに同システムを用いて新しい心筋前駆細胞の同定及び動静脈リンパ管内皮細胞の系統的誘導に成功した。これらの成果により、広汎な心血管系細胞の分化多様化過程を培養下に再現できる新しい系統的細胞分化発生システムが構築された。本研究は、同分化系をモデルとして細胞分化をゲノムレベルで解析し理解することを目的とする。1)心血管分化多様化過程における遺伝子プロファイル作製。2)分化段階特異的遺伝子の機能解析。3)ヒトES細胞実験システム構築。4)恣意的遺伝子操作による細胞形質と遺伝子発現パターン変化の相関解析。5)メチル化DNAの網羅的解析により細胞分化におけるゲノム機能とその意義を明らかにすることとした。平成21年度は、2)4)に関してcAMP下流シグナルの探索を行い、Notchおよびβ-cateninが同時に活性化されることにより動脈内皮細胞が誘導されるという新しい動脈内皮細胞分化誘導機構明らかにした(J Cell Biol, 2010)。また、Proteinkinase A(PKA)がVEGF165に対する特異的受容体であるFlk1とneuropilinl(NRP1)の発現を血管前駆細胞において亢進させ、血管前駆細胞のVEGFに対する感受性を約10倍促進するという新しい血管内皮分化制御機構も明らかにした(Blood, 2009)。これらの論文により筆頭著者の山水は日韓血管生物学会YIA,日本心血管内分泌代謝学会(CVEM)YIAを受賞し、研究代表者もCVEM高峰譲吉研究奨励賞を受賞するなど、国内外で高い評価を受けている。このように研究期間内において着実な研究計画の進展を認めた。さらに同システムを用いて新しい心筋前駆細胞の同定(FASEB J, 2005)とペースメーカー機能の解析(Stem Cells, 2007)及び動静脈リンパ管内皮細胞の系統的誘導に成功した(2x Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2006)。これらの成果により、広汎な心血管系細胞の分化多様化過程を培養下に再現することが可能な新しい系統的細胞分化発生システムが構築された。さらにES細胞における新しい遺伝子機能解析系も構築した(Biochem Biophys Res Commun, 2006)。本研究は、同ES細胞心血管分化系をモデルとして細胞分化をゲノムレベルで解析し理解することを目的とする。3)ヒトES細胞における実験システム構築。5)メチル化DNAの網羅的解析。これら5項目の研究により、ヒトを含めた細胞分化におけるゲノム機能とその意義を包括的に明らかにすることとした。平成20年度は、1)マウス人工多能性幹細胞(iPS細胞)を用いた心血管分化誘導システムの構築(Narazaki, Circulation, 2008)。2)マウスES細胞からの高効率心筋前駆細胞及び心筋細胞分化誘導法の開発(Yan, Biochem Biophys Res Commun, 2009)を行った。Narazakiの論文は2008年Circulation誌基礎生物学部門の最優秀論文賞に選ばれた。このように着実な研究計画の進展を認めている。

これらの論文により筆頭著者の山水は日韓血管生物学会YIA,日本心血管内分泌代謝学会(CVEM)YIAを受賞し、研究代表者もCVEM高峰譲吉研究奨励賞を受賞するなど、国内外で高い評価を受けている。このように研究期間内において着実な研究計画の進展を認めた。
Learning Health Systemによる慢性腎臓病重症化予防の強化

本研究の目的はヘルスシステムが含有するデータを活用しシステム改善を継続的に行うLearning Health System(LHS)のモデルを構築・検証・実装することである。慢性腎臓病重症化予防をケースとして、1課題の抽出:健診・医療レセプトから未受診問題を可視化、2介入の設計:行動経済学理論に基づき設計、3介入評価とデータ取得:リアルワールドで介入評価し、介入から得られるデータを次の課題抽出に繋げる循環を形成。LHS構築方法を体系化し、他領域への展開を可能にする。LHSモデルにより外的要因の変化にも柔軟に対応する持続可能性の高いヘルスシステムのモデルを提示することが期待できる。
虚血・再灌流における心筋障害進展機構とその防止

再灌流心筋障害は、再酸素化時に心筋組織あるいは活性化された白血球より生じる活性酸素ラジカルが膜脂質の過酸化反応を通じて心筋壊死進展の病態進行を増幅することにより招来される可能性が示唆されている。本研究は、(1)単離培養心筋細胞を用いた低酸素-再酸素化モデル、(2)成犬冠動脈閉塞モデルという2つの実験系を用いて、心筋細胞障害進展における活性酸素ラジカルの役割を追究し、心筋梗塞治療法の基礎的検討を目的をした。培養細胞系のモデルでは、再酸素化により心筋細胞障害は却って増大し、この際、電子スピン共鳴スピントラップ法、化学発光法により測定した活性酸素ラジカルの著明な産生亢進がみられた。同時に、活性酸素ラジカルの発生源となりうるアラキドン酸リポキシゲナ-ゼの代謝物質の産生増大も認められた。これら代謝動態は、心筋細胞障害の出現率と正の相関を示した。活性酸素ラジカル消去剤、リポキシゲナ-ゼ阻害剤は共に細胞障害の出現を抑制し、活性酸素ラジカルの産生を顕著に低下させた。一方、実験的心筋梗塞モデルでは、虚血心筋組織において冠動脈再灌流後数時間持続する活性酸素ラジカル産生が電子スピン共鳴スピントラップ(急速凍結)法により検出された。リボキシゲナ-ゼ阻害剤の投与により、このラジカル産生が抑制されると共に心筋梗塞の壊死進展が著明に抑制された。以上より、リポキシゲナ-ゼ代謝亢進が活性酸素ラジカルの生成と密接に連関して、虚血・再灌流心筋障害の進展に深く関与する可能性を示唆している。本研究は、単離培養心筋細胞の低酸素ー再酸素化モデルを用いて、再灌流心筋障害の進展におけるアラキドン酸リポキシゲナーゼ代謝並びにこれと密接な関連を有する活性酸素の役割を検討した。低酸素(45分)条件下から急激に再酸素化を行うと、心筋細胞は長桿状から円形へと変形するが、円形細胞の出現率並びにCK遊出量は再酸素化初期では低酸素持続条件下よりもむしろ増大し(再酸素化細胞障害)、再酸素化5時間後には各々74.5%、92.4mIU/mg proteinに達した。この際、細胞障害の進展に先行してリポキシゲナーゼ代謝物質ヒドロキシ酸(HETE)は著明に亢進し、再酸素化5時間後には、5ーHETE13.4ng/mg protein、12-HETE26.8ng/mg proteinのプラトーに達した。再酸素化後、円形細胞の出現率と総HETE産生量との間にr=0.89(P<001)の正相関が認められた。かかる条件下での活性酸素生成をスピントラップ剤による電子スピン共鳴法を用いて測定すると、再酸素化直後並びに細胞障害の進展過程である1ー3時間後にその産生亢進が認められた。同時に、蛍光物質ルミノール添加による化学発光量(ケミルミネッセンス)を微弱発光測定装置で計測すると、再酸素化1ー3時間後に著明な産生ピークがみられた。リポキシゲナーゼ代謝阻害剤nordinydroguaiaretic acid(10μM)を再酸素化時に投与すると、HETE産生の低下並びに化学発光量の著明な減少と共に円形細胞出現率の低下も認められた。従来より、虚血心筋組織でアラキドン酸等の不飽和脂防酸が遊離されること、HETE産生が亢進していることが知られている。今回の結果は、(1)虚血心筋組織のHETE産生が心筋細胞自身に由来する可能性のあること、(2)リポキシゲナーゼ代謝亢進が活性酸素生成と関連して、低酸素・再酸素化心筋細胞障害の進展に密接に関わっていることを示唆している。

我々は、再灌流心筋組織において直接酸素フリ-ラジカル(オキシラジカル)産生を検出し得るか否かをみる目的で、虚血再灌流心筋中のオキシラジカル濃度を電子スピン共鳴法(ESR)で測定した。方法は、成犬(10ー14kg)をペントバルビタ-ル麻酔下に開胸し、左冠状動脈前下行枝を90分間結紮後に5時間再灌流を行った。いくつかの個体はhuman recombinant superoxide dismutase(hーSOD,2.5mg/kg/hour)とcatalase(2.5mg/kg/hour)を左心房に留置したカテ-テルから持続的に点滴した。虚血部並びに非虚血部心筋組織を貫壁的に生検採取し、直後に液体窒素中に凍結させた。凍結した組織片をカリウム燐酸緩衝液中で50mM 5,5-dimethyl-1-pyrroline-n-oxide(DMPO)と反応させて10秒以内に急速解凍し、DMPO反応溶液を材料とした。その結果、(1)虚血持続下及び非虚血部心筋からはDMPOradical adductのシグナルを検出しなかったが、再灌流心筋からはDMPOーOOH(a_N=14.2G、a_Hβ=11.7G、a_Hγ=1.3G)とDMPOーOH(a_N=a_H=14.9)の混合シグナルが検出された。(2)再灌流直後には15秒をピ-クとする主にDMPOーOOHの産生を認めた。このピ-クの持続時間は短く、1分間以内に消失した。その後、再灌流5時間後までDMPOーOOH並びにDMPOーOHの特異的スペクトルが検出され、各々再灌流後1時間、3時間にピ-ク値5.4、19.5μM/0.1gtissueを示した。(3)hーSOD、catalaseの投与によってDMPOーOOH産生はほぼ完全に抑制されるが、DMPOーOH産生には有意な影響を与えなかった。(4)梗塞サイズは、90分間虚血後18.3±4.8%(mean±SEM)であったが、5時間再灌流後には43.6±7.2%と著明に拡大した。以上の結果は、虚血ー再灌流心筋障害において、再灌流直後のみならず、再灌流後数時間大量のオキシラジカル(・O_2^-、・OH)が虚血ー再灌流心筋局所において産生され、これが心筋梗塞の進展に密接に関連することを示唆した。
窒素原子の特性を用いた多機能有機酸化還元系の創出

可逆に酸化還元反応を繰り返すことが可能な酸化還元活性な有機化合物は、蓄電材料や酸化還元触媒はじめとした様々な機能を示し、レアメタルを用いないことや、化学修飾による高機能化が可能といった有機化合物に特有の長所を持つ。本研究では、窒素原子に基づいた新しい酸化還元活性構造を提案し、多様な類縁体合成を行う。そして得られた化合物の、電気化学特性や光物性の評価を行うことで有機蓄電材料、酸化還元触媒、有機電子材料、光機能性材料などの様々な研究分野への応用可能性を模索する。
都市直下活断層の危険度評価

1.活断層の詳細な分布を示す精密な活断層図に盛り込む情報とその表現法について検討し,日本の実情に合った規準を設定した.これに基づいて六甲山南麓および大阪平野北縁部の活断層の分布を,第二次大戦直後に撮影された大縮尺航空写真の判読と現地調査によって明かにし,精密な活断層分布図を大縮尺地形図(1/10,000)ケ-ルで作成した.京阪神地域の活断層図と同じ基準によって,首都圏地域の立川断層や横須賀市の活断層および仙台市の長町ー利府線についても詳細活断層分布試作図を作成した.2.古地震について,考古学的資料や古文書などを検討した結果,1596年の伏見地震が有馬ー高槻構造線の運動によって発生した可能性が指摘され,現地調査によってもこれが確認された.この地域には,6世紀始め頃の地震跡も発見されており,その発生源となった活断層を特定することが今後の課題である.大阪平野の東部でも数多くの地震跡が発見されており,1510年,1596年の地震とその発生源となった活断層が推定された.3.大阪平野には伏在断の存在が知られており,この活動時期を検討するためにボ-リング資料,物理探査記録を検討したが,詳細な地下構造の解明にはトレンチ掘削調査などが不可欠であることが明かとなった.4.活断層から発生する最大規模地震による地震分布を検討した結果,1)関西地域はM8の大地震の発生源となりうる長大な活断層が発達し,2)全国の起震断層228のうち108が分布し,3)加えて,活動度の高いA級の活断層の大部分が分布する地震危険度の高い地域であることが明らかになった.5.活断層沿いの土地利用を箕面市を例に検討した結果,学校,病院などの公共施設が活断層近傍に立地する割合が高いことが知られ,土地利用計画に活断層の危険性が全く考慮されていないことが明かとなった.1.活断層の詳細な分布を示す精密な活断層図に盛り込む情報とその表現法について検討し,日本の実情に合った規準を設定した.これに基づいて六甲山南麓および大阪平野北縁部の活断層の分布を,第二次大戦直後に撮影された大縮尺航空写真の判読と現地調査によって明かにし,精密な活断層分布図を大縮尺地形図(1/10,000)ケ-ルで作成した.京阪神地域の活断層図と同じ基準によって,首都圏地域の立川断層や横須賀市の活断層および仙台市の長町ー利府線についても詳細活断層分布試作図を作成した.2.古地震について,考古学的資料や古文書などを検討した結果,1596年の伏見地震が有馬ー高槻構造線の運動によって発生した可能性が指摘され,現地調査によってもこれが確認された.この地域には,6世紀始め頃の地震跡も発見されており,その発生源となった活断層を特定することが今後の課題である.大阪平野の東部でも数多くの地震跡が発見されており,1510年,1596年の地震とその発生源となった活断層が推定された.3.大阪平野には伏在断の存在が知られており,この活動時期を検討するためにボ-リング資料,物理探査記録を検討したが,詳細な地下構造の解明にはトレンチ掘削調査などが不可欠であることが明かとなった.4.活断層から発生する最大規模地震による地震分布を検討した結果,1)関西地域はM8の大地震の発生源となりうる長大な活断層が発達し,2)全国の起震断層228のうち108が分布し,3)加えて,活動度の高いA級の活断層の大部分が分布する地震危険度の高い地域であることが明らかになった.5.活断層沿いの土地利用を箕面市を例に検討した結果,学校,病院などの公共施設が活断層近傍に立地する割合が高いことが知られ,土地利用計画に活断層の危険性が全く考慮されていないことが明かとなった.
立体保護を活用した安定な含ケイ素芳香族化合物(シラアロマティックス)の創製

芳香族炭化水素、例えば、ベンゼン、ナフタレンなどは有機化学において中心的役割を果たす重要な化合物であるが、その骨格炭素をケイ素に代えた含ケイ素芳香族化合物(シラアロマティックス)は極めて不安定であり、単離された例がなかった。本研究ではケイ素上に我々が開発した極めてかさ高い立体保護基である2,4,6-トリス[ビス(トリメチルシリル)メチル]フェニル基(Tbt基と略記)をもつ2-シラナフタレンの合成を行った。テトラヒドロ-2-シラナフタレンのジクロロ体から出発し、還元、TbtLiの反応、臭素化、還元、再度臭素化を経て前駆体を合成し、それをt-ブチルリチウムにより脱臭化水素反応を行い、目的の2-シラナフタレン(1)を無色結晶として得た。1は水、酸素とは極めて速やかに反応するが、熱的には非常に安定であり、各種スペクトルにより同定された。特に注目すべきは、^<29>SiのNMRスペクトルであり、環内のケイ素が87.4ppmに観測されsp^2のケイ素を持つことが示された。またシラナフタレン骨格のCl-Si、Si-C3結合の^1J値がそれぞれ92、76Hzであることから明らかにケイ素を含む6員環部分にπ電子の非局在化が起こっていることが示された。1の構造は最終的にはX線結晶構造解析により決定された。1のX線結晶構造解析は、低温で測定したにもかかわらず熱振動のために十分満足すべき結果ではなかったので、Tbt基の代わりにBbt基(2,4-[ビス(トリメチルシリル)メチル]-4-トリス(トリメチルシリル)メチルフェニル基)に代えた2-シラナフタレン2も合成した。2も良い結晶を与えなかったが、新たな安定なシラ芳香族化合物の例となった。ベンゼン、ナフタレンなどは有機化学において中心的役割を果たす重要な化合物であるが、その骨格炭素をケイ素に代えた含ケイ素芳香族化合物(シラアロマティックス)は極めて不安定であり、単離された例がない。本研究ではケイ素上に我々が開発した極めてかさ高い立体保護基である2,4,6-トリス〔ビス(トリメチルシリル)メチル〕フェニル基(Tbt基と略記)をもつ2-シラナフタレンの合成を行った。特に注目すべきは^<29>SiのNMRスペクトルであり、環内のケイ素が87.4ppmに観測されsp^2のケイ素を持つことが示された。またシラナフタレン骨格のCl-Si、Si-C3結合の^1J値がそれぞれ92、76Hzであることから明らかにケイ素を含む6員環部分π電子の非局在化が起こっていることが示された。シラナフタレン環は平面構造をもち、Tbt基とほぼ直交し、Tbt基がSi=C結合部分を非常に効率よく保護している。

Cl-Si、Si-C2結合の長さは1.704、1.765Åで、共に単結合と二重結合の中間の値であり、結合長の面からも1が非局在化の起こった芳香族化合物であることが示された。このように1は芳香族としての安定化を受けていると考えられるが、そのSi=C結合は極めて反応性が高く、水、メタノール、ケトン、ジエンなどと効率よく反応し、対応する付加生成物を与えた。ベンゼン、ナフタレンなどは有機化学において中心的役割を果たす重要な化合物であるが、その骨格炭素をケイ素に代えた含ケイ素芳香族化合物(シラアロマティックス)は極めて不安定であり、単離された例がない。本研究ではケイ素上に我々が開発した極めてかさ高い立体保護基である2,4,6-トリス〔ビス(トリメチルシリル)メチル〕フェニル基(Tbt基と略記)をもつ2-シラナフタレンの合成を行った。テトラヒドロ-2-シラナフタレンのジクロロ体から出発し、還元、TbtLiの反応、臭素化、還元、再度臭素化を経て前駆体を合成し、それをt-ブチルリチウムにより脱臭化水素反応を行い、目的の2-シラナフタレン(1)を無色結晶として得た。1は水、酸素とは極めて速やかに反応するが、熱的には非常に安定であり、各種スペクトルにより同定された。特に注目すべきは^<29>SiのNMRスペクトルであり、環内のケイ素が87.4ppmに観測されsp^2のケイ素を持つことが示された。またシラナフタレン骨格のC1-Si、Si-C3結合の^1Jがそれぞれ92、76Hzであることから明らかにケイ素を含む6員環部分にπ電子の非局在化が起こっていることが示された。1の構造は最終的にはX線結晶構造解析により決定された。1のX線結晶構造解析は、低温で測定したにもかかわらず熱振動のために十分満足すべき結果ではなかったので、Tbt基の代わりにBbt基(2,4-ビス〔ビス(トリメチルシリル)メチル〕-4-トリス(トリメチルシリル)メチルフェニル基)に代えた2-シラナフタレンも合成した。この場合にも良い結晶は得られなかったが、新たな安定なシラ芳香族化合物の合成として興味深い。
小児患者への適用を可能とする成長性を有した生体組織由来scaffoldの開発

我が国では年間1万件以上の心臓弁置換術が施行されている。我々は、同種あるいは異種組織から細胞成分を消失させた後に患者の細胞を組み込んだテーラーメード型組織移植を目指している。移植後に自己細胞が侵入することでリモデリングされ、自己組織化されるため、移植後に成長する移植組織が作出し得ると考えられる。ドナーとなるミニブタから、肺動脈弁及び下行大動脈を採取し、超高静水圧印加処理によってドナー由来細胞を破壊した。続けて、洗浄液及びエタノールで洗浄した。肺動脈弁及び下行大動脈を同種ミニブタに同所性に移植した。期間前半では、脱細胞化下行大動脈の同種移植実験を実施したが、移植後組織内の石灰化を認めた。この理由として、脱細胞化処理後の組織内にリン脂質の残存が認められたため、期間後半では超高圧処理後の洗浄過程にてアルコール処理を導入することで、その残存量を顕著に減少させることができた。現在、同種移植実験を継続中であるが、下行大動脈組織で、石灰化が極めて抑制されている結果を得つつある。欧米では脱細胞化処理に薬液を用いた方法で、既に数グループが臨床応用を開始しているが、米国社の製品では、不十分な脱細胞化が原因と思われる移植後早期の不全例が報告され、現在、製造停止状態にある。一方、独国フンボルト大学のグループは、100名以上の患者に適用しており、異常所見は認められていないと報告している。我々は、ミニブタを用いた同種肺動脈組織での良好な結果を受けて、脱細胞化同種肺動脈弁の臨床応用は2年以内に可能であろうと考えている。脱細胞化同種大動脈弁や血管、及び患者細胞を播種した異種組織についても数年以内の臨床応用を目指している。心臓弁膜症による弁置換術においては、最近、心停止者から提供された凍結保存同種弁が臨床で使用されつつある。機械弁や異種生体弁に比べて抗血栓性や耐久性、抗感染性で優れているが、提供数が絶対的に不足しているのが大きな問題である。また、機械弁、異種生体弁はもとより、凍結保存同種弁でも成長性を有しないため、小児患者の場合では再移植となる場合も少なくない。我々はこれらの問題を解決するために、動物から対象となる臓器や組織を摘出した後、細胞成分や抗原性部位のみを除去し、コラーゲン線維や弾性線維、基底膜などの生体由来構造組織のみを利用した移植用素材としてのscaffoldの開発を進めている。本研究では、心臓弁の他、血管や心筋、食道、気管などの広範な組織を対象として提供者由来細胞を除去し、患者の自己細胞や成長因子等をscaffold内に効率よく組み込むための有効な方法を開発し、小児患者への適用を可能とする成長性を有した生体組織由来scaffoldを開発する。本年度は、我々が開発した新規な脱細胞化処理法について検討するとともに、ミニブタ心臓弁scaffoldへの細胞播種について検討した。我々が開発した超高静水圧印加処理及び低温下マイクロ波照射処理により、ドナー細胞を完全に破壊し、かつ滅菌できることで、安全なscaffoldを得ることができた。さらに、scaffold表面への血管内皮細胞の播種について検討したところ、回転培養法によって血管内皮細胞を血管壁面、弁葉表面にほぼ均一に播種することができた。現在、循環培養法による長期間培養によって、付着させた内皮細胞のコンフルエント化、形態変化等について検討している。また、平滑筋細胞と線維芽細胞を含めた複数種細胞の播種についても検討中である。我が国では年間約5千の大動脈弁置換術が施行されており、80%が機械弁、20%が異種生体弁である。

しかし、機械弁では抗血栓性、異種生体弁では耐久性の問題が解決されていない。近年、自己肺動脈弁を大動脈弁位に、凍結保存同種弁を肺動脈弁位に移植するロス手術が有効な成績を上げている。自己肺動脈弁は抗原性を有さず、患者の成長に伴ってサイズが大きくなる成長性を有しているため、特に小児患者で有効である。しかし、我が国では同種弁の提供数が圧倒的に不足している。我々は同種あるいは異種組織からドナー由来細胞を除去したマトリックスをscaffoldとして利用し、患者の細胞を組み込むことで自己修復性や成長性を有した移植組織の創製を目指している。本年度は、昨年度に開発した超高静水圧印加による脱細胞化処理法の安全性を検討するとともに、ミニブタ同種大動脈移植術によって有効性を評価した。既に報告例のある界面活性剤浸漬処理では、ミニブタ組織内の内在性レトロウイルス(PERV)は除去できないが、超高静水圧印加処理では、組織深部まで完全に細胞が除去されるとともに、PERVも検出されなかった。脱細胞化大動脈を移植後1ヶ月に摘出したところ、移植組織表面には血管内皮細胞層が認められ、組織内にも細胞の浸潤が認められた。Scaffold素材として研究されている生体吸収性材料では心臓弁のような形状を造形するととが容易でなく、生体よりも硬いという欠点がある。また、高圧に耐える必要のある左心系では分解吸収速度の制御も容易ではない。生体由来組織ではこれらの欠点はないが、ドナー由来の抗原性を減弱する必要があり、動物由来の場合は未知の感染性やPERVの除去が必須である。超高静水圧印加処理により、ドナー細胞を完全に破壊し、滅菌でき、さらにPERVも完全に除去した安全なscaffoldを得ることができた。現在、移植実験を継続中である。我が国では年間1万件以上の心臓弁置換術が施行されており、70%が機械弁、30%が異種生体弁である。本研究では、同種あるいは異種組織からドナー由来細胞を除去したマトリックスをscaffoldとして利用し、患者の細胞を組み込むことで自己修復性や成長性を有した移植組織の創製を目指している。本年度は、昨年度までに開発した超高静水圧印加による脱細胞化処理法の安全性を検討するとともに、ミニブタ同種肺動脈弁同所性移植及び大動脈弁基部移植術によって有効性を評価した。クラウン系ミニブタの肺動脈弁及び大動脈弁を採取し、超高静水圧印加法によって脱細胞化した。同種ミニブタに、肺動脈弁は同所性に、大動脈弁は下行動脈位に移植した。所定期間経過後、超音波にて観察するとともに、摘出組織を免疫染色やSEM観察にて組織学的に評価した。その結果、両組織とも移植血管の破裂等は認めなかった。肺動脈弁では、移植3及び6ヶ月後での超音波観察で、弁の機能不全は認めなかった。内腔は完全に内皮化しており、組織内への細胞浸潤も顕著であった。また、石灰化も全く認めなかった。これに対し、大動脈弁では、移植1ヶ月後において、弁葉内には石灰化は認めなかったが、導管部には石灰化を認めた。
卓越年級群発型資源における資源変動特性の統計学的研究

本研究課題の目的は,卓越年級群を発生して大きく変動する資源に対して,その資源変動を各海域で捉えて,時系列モデルを用いてモデリングし,統計的な制御方法の基板とすることである.トラフグの資源変動も卓越年級群の発生に大きく依存しているので,この資源を研究対象とした.まず,トラフグの主要産卵場(瀬戸内海中部と開門海峡,伊勢湾,若狭湾)とトラフグの生育場・越冬場(豊後水道,紀伊水道,遠州灘,下関南風泊市場など)で,トラフグを対象として操業する漁業の漁獲統計を収集した.また.漁獲対象のトラフグの年級群を知るために生物測定を行い,年級群分析を行った.さらに,同一産卵場からの移動・回遊に伴う資源変動の伝達を,海域間の変動の相互相関分析を行い,伝達関数を決定した.卓越年級群の発生と伝達についての産卵場間の差異について着目して,分析を加えた.瀬戸内海から生育期に資源が回遊することが標識放流などで確認されている伊予灘,豊後水道における主な漁獲は,秋漁期には1+歳魚を,冬漁期には当歳魚(0+歳)が加入して,年級群の強さによって0+歳か1+歳のとなることが明らかになった.この伊予灘,豊後水道における漁獲量と2年後の産卵場での漁獲量について相互相関分析を行ったところ,2年の時間ずれをもって相互相関係数0.9以上の有意な相関を示した.この2年の差は,伊予灘,豊後水道での主な漁獲対象が0+歳と1+歳の対して,産卵場での完全加入年齢が3歳であることから,同一資源の年級群を漁獲していることを示している.またこの回分析から,両者地域間の伝達関数を求めた.今回,新たに行った統計資料収集によって,若狭湾におけるトラフグの漁獲が産卵期だけに行われることが明らかとなり,その漁獲量変動は瀬戸内海の産卵場の漁獲量変動ととほぼ一致した.これに対して,産卵場でも伊勢湾・遠州灘における漁獲量変動は,瀬戸内海産卵場とはトレンドが大きく異なり,産卵場間の系群の差を示唆している.また,トレンドを除去した短期変動傾向は,いずれの産卵場でもトラフグの雌成熟年齢と同一の4,5年周期成分を持つ同一の変動を示し,自己回帰性が示唆された.本研究課題の目的は,卓越年級群を発生して大きく変動する資源に対して,その資源変動を各海域で捉えて,時系列モデルを用いてモデリングし,統計的な制御方法の基板とすることである.トラフグの資源変動も卓越年級群の発生に大きく依存しているので,この資源を研究対象とした.まず,トラフグの主要産卵場(瀬戸内海中部と開門海峡,伊勢湾,若狭湾)とトラフグの生育場・越冬場(豊後水道,紀伊水道,遠州灘,下関南風泊市場など)で,トラフグを対象として操業する漁業の漁獲統計を収集した.また.漁獲対象のトラフグの年級群を知るために生物測定を行い,年級群分析を行った.さらに,同一産卵場からの移動・回遊に伴う資源変動の伝達を,海域間の変動の相互相関分析を行い,伝達関数を決定した.卓越年級群の発生と伝達についての産卵場間の差異について着目して,分析を加えた.瀬戸内海から生育期に資源が回遊することが標識放流などで確認されている伊予灘,豊後水道における主な漁獲は,秋漁期には1+歳魚を,冬漁期には当歳魚(0+歳)が加入して,年級群の強さによって0+歳か1+歳のとなることが明らかになった.この伊予灘,豊後水道における漁獲量と2年後の産卵場での漁獲量について相互相関分析を行ったところ,2年の時間ずれをもって相互相関係数0.9以上の有意な相関を示した.この2年の差は,伊予灘,豊後水道での主な漁獲対象が0+歳と1+歳の対して,産卵場での完全加入年齢が3歳であることから,同一資源の年級群を漁獲していることを示している.またこの回分析から,両者地域間の伝達関数を求めた.今回,新たに行った統計資料収集によって,若狭湾におけるトラフグの漁獲が産卵期だけに行われることが明らかとなり,その漁獲量変動は瀬戸内海の産卵場の漁獲量変動ととほぼ一致した.これに対して,産卵場でも伊勢湾・遠州灘における漁獲量変動は,瀬戸内海産卵場とはトレンドが大きく異なり,産卵場間の系群の差を示唆している.また,トレンドを除去した短期変動傾向は,いずれの産卵場でもトラフグの雌成熟年齢と同一の4,5年周期成分を持つ同一の変動を示し,自己回帰性が示唆された.
沿岸流砂系を対象とした3次元海浜流モデルの開発

本年度は海浜侵食が最も顕著になる、台風や非常に強い高潮・高波来襲時の海浜流予測を流砂系全体で行えるようにモデル開発を行った.特にWave-setupが高潮時の水位に大きく寄与し、流れ場に大きく影響することを明らかにした。次に実地形への適応の検証を実施した.2005年にアメリカを襲ったハリケーンカトリーナに対しては、水位を精度よく追算でき、流れの場の予測も本モデルで可能である.2006年10月に茨城県沖を通過した爆弾低気圧に伴う高潮の追算については、十分な精度が得ることはできなかった.精度が得られなかった原因を解明するために、通常の波浪でも発生し海浜流と一体となる現象、Wave Setupの予測が問題であるか、風の吸上げ、風の吹寄せ、エクマン輸送が問題であるのかの検討を行った.この計算では2つの領域、一つは流砂系を網羅するもの,もうひとつは観測地点がある大洗港を含む狭い領域にとした.後者では、計算メッシュ幅を可能な限り小さくして、計算メッシュによる誤差を除外できる.大領域と小領域での計算された水位の差はWave Setupにあり、大領域での計算結果に問題があること、それは風の場の変化と複雑な地形に対応した波浪場を十分に再現できないためと推測された.以上の結果から、日本の海岸地形に流砂系全体の海浜流モデルを適応するには、日本の複雑な海岸線および海底地形を考慮できる波浪場および流れ場の計算座標系の開発が新たに必要であるといえる.海浜流は3次元構造を有しており,5つの駆動力,ラディエーション応力勾配,平均水位勾配,レイノルズ応力,波動境界層のせん断力と海底面摩擦によって複雑に形づくられる.この中でラディエーション応力と境界層のせん断力は,波による流れの初期駆動力である.現在,3つの有効なラディエーション応力の鉛直分布形状が提案されている.本年度の目的は,改良ラグランジェ型を含む各ラディエーション応力の海浜流予測能力を示すことである.各形状を用いた計算結果を実験結果と比較し,3次元海浜流予測のために適したラディエーション応力の鉛直形状など以下の結論を得た.(1)規則波一様勾配地形:砕波前の各ラディエーション応力の形状は,オイラー型の場合沖向き力が水面で強く,ラグランジェ型では沖向きの力が水表面で弱くなる.他方,改良型ラグランジェと波消散型は全水深に渡って一様になる.後者それぞれで計算された海浜流の形状は実験結果と良く一致する.これらの結果は,浅水域ではラディエーション応力の鉛直形状は一様であり,岸沖流れの駆動力は波動境界層のせん断力であることを示している.一方,砕波帯では各ラグランジェ型のラディエーション応力は,オイラー型と波消散型に比べとても弱い.オイラー型と波消散型で計算された流れは,ラグランジェ型のそれよりもはるかによい.(2)不規則波の自然海浜場:波消散型と複合型ラディエーション応力による岸沖流れの計算結果は実験結果とよい一致をした.本モデルが現地に十分に適応できると言える.(3)複合型の利点は,平均水位下降を良く表せることである.平均水位の分布も強い駆動力となるので、海浜流モデルにとって重要である.一方,不規則波では砕波が一箇所でないため水位下降が小さく,砕波帯境界も不明瞭である.これらの点から,波消散型は,3次元海浜流モデルのラディエーション応力としてより適した方法である.ラディエーションストレスの鉛直分布を基にした3次元海浜流数値モデルに、海表面の大気圧,風応力の外力を導入し、台風や強烈な低気圧による強風時にも対応したモデルを開発した。同時に、風の場の算定モデルと浅海域での波浪推算モデルと組合わせた結合モデルも開発した.この結合モデルが一般的な浅水方程式モデルと等しい精度を持っていることを確認するため、2005年8月にアメリカ南部を襲った巨大ハリケーンカトリーナによる高潮と、1677年に茨城県と千葉県外房を襲った延宝地震による津波の再現計算をおこなった.カトリーナによる高潮計算結果は、潮位記録の欠測のため現地調査された痕跡高と比較したところ、良好な結果を得た.延宝地震津波に対しても痕跡記録と比較したところ、本モデルに十分な精度があることを確認した.また、海浜流のミクロな現象として、砕波帯内の大規模渦のモデル化について、他種である幾何学的な田島・Madsenモデル、合田モデルと比較検証をおこなった.砕波直後の運動量輸送について違いが見られたが、砕波の突っ込み点から波打ち際までは、表面付近の岸向きの流れ、底面付近の沖向きの流れを幾何学モデルと同じ精度で本モデルが予測できることを確認した.これらのことから、広範囲で風の影響を考慮しての予測、砕波帯内での詳細な流れ現象の両点について精度あるモデルの開発が達成されたと言える。これから計算スキームを先端のものに改良により沖合いと海岸線付近の現象スケールの違いを考慮した計算間隔を導入することで、課題の沿岸流砂系を対象としたモデル開発が達成することができる.本年度は海浜侵食が最も顕著になる、台風や非常に強い高潮・高波来襲時の海浜流予測を流砂系全体で行えるようにモデル開発を行った.特にWave-setupが高潮時の水位に大きく寄与し、流れ場に大きく影響することを明らかにした。次に実地形への適応の検証を実施した.