hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構造物の燃焼解析と精緻な風況解析を連成した市街地火災解析法の構築

平成30年度は,当初,放射解析と飛び火を考慮した燃焼解析法を構築する計画であった。しかしこれまでの研究過程で,これらの解析法を構築する上で,事前に従来よりも高精度な数値解析法を導入する必要があると考えられたこと,アイソジオメトリック解析の提案者であるThomas J.R. Hughes教授から直接指導を受ける機会が得られたことから,当初は平成31年度に実施予定であったアイソジオメトリック解析に基づく風況解析法の構築を先行して行った。さらに,時間積分法をクランク・ニコルソン法から,より安定かつ高精度な一般化α法に変更するとともに,平成32年度に計画している大規模解析に対応できるよう,OpenMPとMPIの通信アルゴリズムを併用したハイブリッド並列解析法を導入した。東京大学スーパーコンピューターシステム上で大規模なハイブリッド並列解析が実施可能であることを確認している。以上のように,平成30年度は大規模な市街地の風況解析を想定したアイソジオメトリック風況解析法を構築した。当初の平成30年度の研究計画(放射解析および飛び火を考慮した燃焼解析法の構築)と平成31年度の計画(アイソジオメトリック解析に基づく風況解析法の構築)は,それぞれを並列的に実施し,平成32年度を迎える時点で統合することを考えていたため,実施年度を入れ替えたとしても,研究全体に支障は来さない。当初の平成31年度の研究計画であるアイソジオメトリック解析にもとづく風況解析法の構築は,前述の研究実績で述べたように,従来の有限要素解析法をベースに新しく構築することができた。したがって,研究の進捗状況は順調と言える。平成31年度は,当初平成30年度に計画していた放射解析および飛び火を考慮した燃焼解析法の構築に取り組む。平成29年度の時点で,運搬が可能でかつ簡易的な燃焼実験装置を構築したが,これは当初計画していなかった内容であり,それに時間を要してしまったため,放射解析の検証に必要なデータが十分に取得できていない。そのため,放射解析法の構築とともに,解析結果の検証に資するデータを自ら取得する実験を,当初の計画に追加して実施する。放射解析法に関しては,平成29年度に基礎的な検討(無風時に燃焼物体から放出される放射伝熱量の解析)を実施しており,その際に用いた放射伝熱モデルを,アイソジオメトリック風況解析法に実装し,有風時の放射解析を実施する。飛び火の影響は,前述の放射熱を測定する実験の動画を記録し,飛び火の挙動および影響を把握した上で,解析法にその影響を組み込む方策を模索する。現状では,風況解析自体の負荷が高いことから,飛び火を解析中でEuler的に扱う方法を考えている。平成29年度は,無風時および有風時の燃焼実験,その精度を向上させるための風洞装置の自作,そして放射解析法の構築を試みた。研究計画立案時には建築研究所の火災風洞を使用して有風時の実験を実施する計画を立てていたが,スケジュールの問題で使用できる目処が立たなかったことから,代わりに消防関係の火災訓練施設を借用して実験を実施した。ただし,風洞がない施設であったことから,送風機を用いて無風時および有風時の燃焼実験を行った。無風条件下の放射熱の影響およびそれに応じて生じる延焼の速度を得ることが出来た。有風時のデータは延焼速度が文献値に比べて遅いものであった。これは送風機の生成する気流の一様性に起因すると考えられたため,有風時の燃焼実験が可能な簡易的風洞装置を自作した。自作風洞は,屋外や学外の施設での使用を念頭に置き,PCのファンを利用した軽量かつ低電力の仕様とした。送風機に比べて一様かつ乱れの少ない気流を生成することができたので,今後は前述の施設において,再度有風時の燃焼実験を実施し,放射解析の検証データの取得を行う予定である。あわせて平成30年度に予定していた放射解析法の構築にも取り掛かった。隣接して配置された木材の延焼シミュレーションを実現するため,構築している火災シミュレーション法に放射熱計算プロセスを組み込んだ。これまでは周辺の気流温度が高まることのみで延焼過程を表現していたが,放射伝熱による効果で隣接する木材が燃焼する結果を得た。ただし,燃焼実験で得られた延焼速度よりも解析で得られた延焼速度が若干遅く,計算プロセスの修正が必要である。9月には火災研究者の集う国際会議に参加し,構築中の解析法に関する研究発表を行った。また,3月には風関連災害に関する国際ワークショップに参加し,同じく解析法の発表を行った。火災および風の両方の研究者と今後の課題について議論した。当初の計画どおり無風時および有風時の燃焼実験を実施した。ただし,当初計画していた火災風洞での実験ができず,他の施設を使用したことで,有風条件下のデータの精度が想定よりも低かった。そのため,当初の計画では予定しなかった自作風洞装置の制作を行うことになり,その分進捗は若干遅れた。ただし,使用スケジュールがタイトな火災風洞以外に有風時の燃焼実験が可能な施設を確保できたことから,今後,このスケジュールの遅れを取り戻す事は十分可能と考えている。一方で,計画時には本年度に予定していなかった放射解析に取り掛かり始めた。平成30年度に計画していた内容全てを終えたわけではないが,その一部を構築した点は予定よりも先行したと判断する。以上の点から総合すると当初の計画程度の進捗状況と思われる。

しかしこれまでの研究過程で,これらの解析法を構築する上で,事前に従来よりも高精度な数値解析法を導入する必要があると考えられたこと,アイソジオメトリック解析の提案者であるThomas J.R. Hughes教授から直接指導を受ける機会が得られたことから,当初は平成31年度に実施予定であったアイソジオメトリック解析に基づく風況解析法の構築を先行して行った。さらに,時間積分法をクランク・ニコルソン法から,より安定かつ高精度な一般化α法に変更するとともに,平成32年度に計画している大規模解析に対応できるよう,OpenMPとMPIの通信アルゴリズムを併用したハイブリッド並列解析法を導入した。東京大学スーパーコンピューターシステム上で大規模なハイブリッド並列解析が実施可能であることを確認している。以上のように,平成30年度は大規模な市街地の風況解析を想定したアイソジオメトリック風況解析法を構築した。当初の平成30年度の研究計画(放射解析および飛び火を考慮した燃焼解析法の構築)と平成31年度の計画(アイソジオメトリック解析に基づく風況解析法の構築)は,それぞれを並列的に実施し,平成32年度を迎える時点で統合することを考えていたため,実施年度を入れ替えたとしても,研究全体に支障は来さない。当初の平成31年度の研究計画であるアイソジオメトリック解析にもとづく風況解析法の構築は,前述の研究実績で述べたように,従来の有限要素解析法をベースに新しく構築することができた。したがって,研究の進捗状況は順調と言える。有風時の燃焼実験で得られたデータ精度に課題が残ったことから,自作風洞装置を使って再度データ収集を行う。実験方法に関しては,従来実施していた方法と大きく変える必要はないと考えているが,燃焼材料として使用する木材の湿度(含水量)の僅かな差異が,燃焼度合いに大きく影響することが確認できたため,実験材料の湿度管理はこれまで以上に慎重に行うこととする。なお,平成29年度に得られたデータであっても,構築する解析法の初期段階の検証には使用できると考えている。そこで,計画通り放射の影響や飛び火を考慮した解析法の構築を行い,当面は平成29年度のデータとの検証を進める。新たなデータが取得できた段階で,より精緻な検証に取り掛かることとする。平成31年度は,当初平成30年度に計画していた放射解析および飛び火を考慮した燃焼解析法の構築に取り組む。平成29年度の時点で,運搬が可能でかつ簡易的な燃焼実験装置を構築したが,これは当初計画していなかった内容であり,それに時間を要してしまったため,放射解析の検証に必要なデータが十分に取得できていない。そのため,放射解析法の構築とともに,解析結果の検証に資するデータを自ら取得する実験を,当初の計画に追加して実施する。放射解析法に関しては,平成29年度に基礎的な検討(無風時に燃焼物体から放出される放射伝熱量の解析)を実施しており,その際に用いた放射伝熱モデルを,アイソジオメトリック風況解析法に実装し,有風時の放射解析を実施する。飛び火の影響は,前述の放射熱を測定する実験の動画を記録し,飛び火の挙動および影響を把握した上で,解析法にその影響を組み込む方策を模索する。現状では,風況解析自体の負荷が高いことから,飛び火を解析中でEuler的に扱う方法を考えている。
シングル・ペアレント・ファミリー支援における地域課題と子どもの福祉についての研究

地方都市のひとり親家庭、特に母子家庭における子育てについて量的・質的調査及び文献による研究を行った。その結果、母子家庭では就労にも関わらず、生活困難が継続しており、仕事と家庭生活との葛藤も強いことが明らかになった。貧困の連鎖を断つためには、母親の労働環境や待遇の改善と、親子がゆとりを持って交流できる支援が必要である。本研究は、研究代表者と分担者のそれぞれが所属する規模の異なる地方都市において、そこで暮らすひとり親家庭に対して調査を行い、地方都市に暮らすシングル・ペアレント・ファミリーが抱える地域特性から生じる生活課題と子どもの福祉に関わる問題を明らかにし、これらに対する必要なフォーマル、インフォーマルな支援のあり方について考察することを目的とする。平成21年度は、以下の2点について研究を行った。1、アンケート調査九州における地方都市K市およびN市において、多くのひとり親が子どもを預けていると思われる保育園を対象に、それぞれの保育園児数に応じてランダムサンプリング行い抽出し、協力の得られた計29園を対象に保育園児の共稼ぎ・ひとり親ともに含まれる母親を対象として、仕事や収入、子どもとの交流などや、ワーク・ライフ・バランスになどに関した質問紙調査を行った。2、文献研究等調査対象地域における単親家庭に対する施策についての研究、およびひとり親家庭や児童福祉に関する歴史を通じた文献研究を、研究代表者および分担者がそれぞれ行った。平成22年度は、アンケート調査結果のデータクリーニング後、単純集計結果について報告書を作成する。また、共稼ぎの母親とひとり親の母親のデータを統計的に比較検討し、育児不安、ワーク・ライフ・バランス、うつ的傾向など各項目について多変量解析等を用いて比較検討していく。また、母子家庭および父子家庭を対象としたインタビュー調査を行い、事例の検討も行っていく予定である。研究計画に基づき、平成22年度はデータの分析、ケース研究および、文献研究を行った。データ分析に関しては、平成21年度に保育園児の母親対象に行ったアンケート調査が複雑な回答形式であったため、前年度の初期入力の結果を算出すると、データ内容に混乱が多いことが判明した。そのため、データクリーニングを業者委託の形で丹念に行い、今後の分析においても正確な矛盾の無いデータに整えた。そしてこのデータに基づき、アンケート調査結果の単純集計結果及び自由記述欄に記入された内容は倫理的配慮を行い、平成23年度末に報告書として印刷製本し、調査協力園に対し結果のフィードバックを行った。また、ケース研究では、母子生活支援施設などで母子家庭の母親対象にインタビュー調査を行うなど、量的調査結果では分からない、ひとり親での生活になる背景や子どもへの思い、親子関係などについて聞き取りを行った。モデル地域研究としては、平成22年度より調査研究地域である熊本県がひとり親等応援事業を開始し、在宅就労支援のみならず、キャリアアップ支援講座や子どもの教育対策事業など県独自に積極的な取り組みを開始したので、その内容や取り組みに至る背景について調べ、現在も担当者から事業内容や進行状況などを直接確認している。さらに、ひとり親やその子どもについて国内外の文献研究を行い、歴史を通じた研究や、現時点での国や地域におけるひとり親に対する施策について調べるなど、多角的研究方法でアプローチすることにより、現在も増えつつあるひとり親家庭やその子どもたちが、格差が広がる日本社会において貧困の連鎖に陥るなど不利にならないように、その課題や適切な支援方法などについて研究・考察を行った。研究計画に基づき、平成23年度はデータの分析、モデル地域研究および文献研究を行った。データの分析においては、平成21年度に行ったアンケート調査データのクロス表分析、単回帰分析、T検定などの基礎的分析を行うとともに、ワークフェアによる就労による自立施策が促進される中で現在の生活満足度の規定要因について、取入や配偶関係などの基本属性や、子どもとの交流や養護、しつけ項目のより合成した子どもとの関係、子育て感、ワーク・ファミリー・コンフリクトなどの諸要因を説明変数とした重回帰分析を行った。その結果、ひとり親家庭の母親の場合は、共働き家庭の母親よりも、子どもとの関係や、子育て感が生活満足を強く規定していることが明らかになった。モデル地域研究については、平成22年度より調査研究地域である熊本県がひとり親等応援事業を開始し、在宅就労支援のみならず、キャリアアップ支援講座や子どもの教育対策事業など県独自に積極的な取り組みを開始したので、県の担当者より事業の背景や内容、進行状況などについて直接詳細に話を聞くことができた。また、本学は熊本市との包括協定により地域のひとり親家庭児童への学生による訪問援助事業を行っており、モデル地域の事業と位置付けることが出来る。これらデータ分析やモデル地域分析、さらに文献研究から得られた知見については、2011年9月に開催された日本家族社会学会大会にて自由報告を行った。さらに、研究代表者の勤務校のある熊本市の慈恵病院には「こうのとりのゆりかご」と呼ばれる日本で唯一の赤ちゃんポストが設置されており、利用者は離婚や未婚の母子家庭が多いことが判明している。ひとり親の子どもの育ちを支える地域支援の在り方として、そのモデルとなったハンブルクにあるE.V.シュテルニパルクの"BABBY KLAPPE"やその他E.V.などを訪れ、関係者よりドイツにおける先進的な母子福祉の在り方についても現地フィールドワークを行い、地域で母子を支える視点違いについて比較検討を行った。
制御工学的アプローチによる技能評価および技能獲得支援システムの開発

本研究は,制御工学的にアプローチすることでものづくりの技能を評価し,その評価を用いて技能獲得を支援するシステム開発を主目的としている。技能評価のためのモデルを「一次遅れ+むだ時間」モデル(TKLモデル)を用い,個人の技能を評価できることを検証した。技能評価システムの検証および支援システムの検討により技能獲得支援システムの開発を行った。主には,「製図読図能力の評価および支援」および「掃き掃除技能の評価および支援」に関して研究を行った。「製図読図能力の評価および支援」においては,スキル評価でTKLモデルを用いるのではなく,心理学の学習曲線でよく用いられている指数関数モデルを改良したモデルを用いた。心理学では試行回数を用いているが,本研究では学習時間に置き換え,時間軸で評価できるように改良した。このモデルにより,大学生を対象に時系列による製図読図能力を評価した。30mm四方の様々な立体模型とそれらの第三角法で表現された正投影図で描かれた図面をマッチングさせる作業を行わせ,作業にかかった時間(反応時間)により個人の能力を3つのパラメータ(学習により最終的に収束するであろう反応時間となる漸近値a,学習により短縮される反応時間b,学習率c)で評価し,個人の特性を示すことができた。また,反応時間を短縮するための方策を発見することもできた。「掃き掃除技能の評価および支援」においては,ほうきの動き(加速度)を計測し,個人の特性を評価できるシステムの構築ができた。この評価により,個人に対して技能向上のための支援方法の検討を行った。これらの取り組みを学会において発表した。技能評価および技能獲得支援システムの検証・まとめとして,これまでの研究内容をまとめ,論文投稿した。また,本研究に関して,電気学会より特集解説に投稿依頼があり,投稿した。本研究は,制御工学的アプローチを用いてものづくりの技能を評価し,さらに技能獲得を支援するシステムの開発を主目的としている。そのため,平成28年度は以下の内容を実施した。1評価に用いる技能の選定(平成28年4月平成28年5月):技能評価に関する検討を行った。技能評価に用いる作業として,きりによる穴あけ加工を採用した。また,文献調査により技能評価に用いている課題内容・実験内容を分析した。さらに,定量的な評価を行うための遺伝的アルゴリズムについて文献調査を行った結果,実数値型遺伝的アルゴリズムを用いることとした。この理由として,技能の評価に用いるデータが離散であること,またむだ時間の推定に適していることが挙げられる。2評価に用いる学習者モデルの検証(平成28年6月平成28年7月):1で選定した技能を評価するための課題・実験を用い,学習者モデルとして「一次遅れ+むだ時間」モデルに適用し,3つのパラメータ(システムゲイン,時定数,むだ時間)の検証を行った。この理由といて,システムゲインは到達できる習熟度の最終値(漸近線)を示すことができ,時定数は急速な伸長が見られる成長期の傾きを示すことができ,むだ時間は学習が開始されてから習熟過程が始まるまでの時間を示すことができる。3技能評価システムの開発(平成28年8月平成29年3月):1および2で得られた学習者モデルによる技能の評価を基に,コンピュータによりデータ取得・処理し,評価できるシステムの基礎開発を行った。このとき,個々の学習者モデルの3つのパラメータにより評価を表すことができた。申請書通りの計画(1評価に用いる技能の選定(平成28年4月平成28年5月),2評価に用いる学習者モデルの検証(平成28年6月平成28年7月),3技能評価システムの開発(平成28年8月平成29年3月))で進んでいる。ただし,実験データを取得するための被験者を大学生としているため,中学生のデータがとれるよう調整する予定である。平成29年度は以下の内容を実施した。4技能評価システムの教育現場で検証および支援システムの検討(平成29年4月平成30年3月):平成28年度の3で開発したICT技術を用いた技能評価システムを大学の実習で利用し,教員や学生の評価を試行した。このとき,技能評価システムと現場教員の評価との差異を考察した。技能評価には,木材加工で用いるきりの穴あけ作業や子どものブランコ漕ぎに適用し,考察を行った。木材加工で用いるきりの穴あけ作業に関しては,穴あけ加工における力の掛け方を,機器を用いて計測し,過程を含めて定量的に評価を行った。科学的根拠による定量的に評価を行うための内容を精査するために,被験者11名のデータから調査を行った。その結果,効率の良い加工において,トルクとスラスト力の関係が加工穴の状態に影響があることがわかった。これらのことから,加工作業に,ICTを活用することで技能を可視化し,効率良く技能を習得支援できることが可能であることがわかった。子どものブランコ漕ぎに関しては,ロボットを活用し基本的な運動技能の習得支援を検討した。バンデューラの社会的学習理論やピアジェの思考発達段階説の中で,子どもは,他者(モデル)の行動を観察することでその行動を学習し,模倣を通して実行に移せる能力があると述べられているため,これらを考慮した教育支援を行った。ロボットを活用した技能習得支援教育により,ロボットの示範行動をモデルとした観察学習により児童の技能習得に与える影響を評価・考察することができた。

申請書通りの計画(4技能評価システムの教育現場での検証および支援システムの検討(平成29年4月平成30年3月))で進んでいる。また,実験により得られた結果をまとめ学会誌に投稿し,2件掲載された。本研究は,制御工学的にアプローチすることでものづくりの技能を評価し,その評価を用いて技能獲得を支援するシステム開発を主目的としている。技能評価のためのモデルを「一次遅れ+むだ時間」モデル(TKLモデル)を用い,個人の技能を評価できることを検証した。技能評価システムの検証および支援システムの検討により技能獲得支援システムの開発を行った。主には,「製図読図能力の評価および支援」および「掃き掃除技能の評価および支援」に関して研究を行った。「製図読図能力の評価および支援」においては,スキル評価でTKLモデルを用いるのではなく,心理学の学習曲線でよく用いられている指数関数モデルを改良したモデルを用いた。心理学では試行回数を用いているが,本研究では学習時間に置き換え,時間軸で評価できるように改良した。このモデルにより,大学生を対象に時系列による製図読図能力を評価した。30mm四方の様々な立体模型とそれらの第三角法で表現された正投影図で描かれた図面をマッチングさせる作業を行わせ,作業にかかった時間(反応時間)により個人の能力を3つのパラメータ(学習により最終的に収束するであろう反応時間となる漸近値a,学習により短縮される反応時間b,学習率c)で評価し,個人の特性を示すことができた。また,反応時間を短縮するための方策を発見することもできた。「掃き掃除技能の評価および支援」においては,ほうきの動き(加速度)を計測し,個人の特性を評価できるシステムの構築ができた。この評価により,個人に対して技能向上のための支援方法の検討を行った。これらの取り組みを学会において発表した。技能評価および技能獲得支援システムの検証・まとめとして,これまでの研究内容をまとめ,論文投稿した。また,本研究に関して,電気学会より特集解説に投稿依頼があり,投稿した。平成29年度の予定では,4技能評価システムの教育現場での検証および支援システムの検討(平成29年4月平成30年3月)となっているため,技能評価システムを大学の実習や中学校技術科の授業において利用してもらい,教員および学生,生徒にシステムの評価をしてもらえるうよう調整を行う。平成30年度の予定では,5技能獲得支援システムの開発(平成30年4月平成30年12月),および6技能評価および技能獲得支援システムの教育現場での検証・まとめ(平成31年1月平成31年3月)となっているため,教育現場で活用が容易なシステムにブラッシュアップする。具体的には,5は平成30年度に検討された技能獲得のための,セルフチューニング制御を応用した支援システムの開発を行う。このとき,視覚,聴覚および触覚によるフィードバックにより個々の学習者に対応できるように工夫を行う。6は5で開発されたシステムを大学および中学校技術科の授業において再度利用してもらい,学生,教員,生徒にシステムの評価をしてもらう。最終的に,国内外の関連する学会等で発表を行い,同時に論文投稿を行う。
沖縄県における成人T細胞白血病／リンパ腫のゲノム解析

近年、ヒトのDNA配列を網羅的に解析する技術の進歩により、ATL患者における遺伝子異常の全貌が明らかにされつつある。また、地域によりATLの遺伝子異常プロファイルに差違があることが報告されているが、その詳細な背景は明らかではない。申請者らは以前、ATL発症の原因ウイルスであるHTLV-1のウイルスタイプが沖縄県と日本本土で異なることを明らかにしている。そこで、本研究は沖縄県におけるATLの遺伝子異常を網羅的に解析し、地域性とウイルスタイプに着目した分析を行う。本研究から得られる成果は、複雑なATL病態の多様性を解明する上で重要な知見を与えるものと期待される。
特発性側弯症の新規発症メカニズムに基づく動物モデル作成

思春期特発性側弯症はその原因がわかっていないため、発症の予防や進行の防止を目指す治療が確立されていない。われわれは健常な子供から成人における軽度な脊柱変形をレントゲン、CTなどで計測することにより胸郭変形がその原因となっている可能性を突き止めた。そこで胸郭変形を起こすことにより、側弯症を生ずることが出来ることをマウスを使って証明した。このマウスは、非侵襲的にヒトの思春期特発性側弯症と同様の変形を生じているものであり、側弯症の動物モデルと考えられた。今後はこのモデルマウスを用いて思春期特発性側弯症の予防治療、早期治療などにつき解明できる可能性があると考える。思春期特発性側弯症の原因はわかっておらず、その病態解明は将来の治療法の開発に必須と考える。我々は、思春期特発性側弯症のモデルが存在しないことが研究進行の妨げになっていると考え、健常人のわずかな変化にその手がかりを見つけることができるのではないかと考えた。そこで、健常人1300名の立位胸部レントゲン計測を行い、胸椎右凸カーブの存在を確認した。その際、年齢を3-9才、10-19才、20-29才の各群間で比較を行ったところ、男女とも年齢の上昇とともに胸椎右凸カーブの増大を認めた。健常人のわずかな胸椎右凸カーブは、年齢とともに増大すること、右凸であることが思春期特発性側弯症と同様の特徴を有することが確認された。さらに、健常成人女性(20-39才)の胸部CT画像を用いて、胸郭前後径、大動脈左方変位、胸郭回旋を計測した。それぞれの相関について調べたところ、胸郭前後径が減少した場合、大動脈が左方変位しており、さらに胸郭回旋がより強くおこっているという優位な相関を認めた。以上により、思春期特発性側弯症の特徴である、1右凸側弯を生じること、2年齢とともに側弯が増強すること、3胸郭前後径が小さい場合により側弯が強いこと、4胸郭の回旋と側弯が相関することについて、健常人においても同様の変化を証明できた。これら健常人のわずかな体幹変形は思春期特発性側弯症の発症初期モデルとなり得る可能性が高いことが示されたと考える。特発性側弯症での脊椎変形の発症メカニズムを明らかにするため、昨年度作成したマウスを用いての側弯症モデルを解析した。マウス側弯モデルに用いた胸椎圧迫装具は、マウス胸郭を前後につぶして胸腔前後径を減少させるものであったが、側弯を発症したメカニズムが、肋骨、心臓、呼吸、肺、横隔膜、大動脈などどの臓器を介するものかを明らかにすることでさらにヒトへの治療応用が可能と考え、研究を進めた。マウスモデルで初期に心臓が左に変位したものが右凸側弯を生じるのに対し、初期に心臓が右に変位したものは左凸側弯を生じることが観察された。また、心臓の拍動、呼吸変動などが椎体変位に影響すると考えられるが、特に呼吸に同期して側弯マウスの胸椎の弯曲方向へ向かう動きが観察された。これらから、初期の右凸胸椎カーブは心臓との位置関係が重要であること、また、側弯の増強には呼吸に伴う肋骨の動きが重要である可能性があると考えられた。マウスモデルを用いて,一旦発症した側弯について別の装具を装着して進行防止を図る実験については、基礎データを集める段階で再現性がなかなか得られていない。思春期特発性側弯症の健常人データは、胸郭前後径の小ささと側弯発症に因果関係があると結論づけられたが、マウスで胸郭前後径を減少させる装具装着により、ヒトの思春期特発性側弯症と近似した体幹変形を得ることに成功した。また、マウスモデルでの側弯発症のさらに詳細なメカニズムとして、初期の側弯カーブの方向に心臓の位置が関与する可能性があること、側弯進行に肋骨を介する呼吸変動が関与する可能性がある知見を得た。これらの知見からヒトの思春期特発性側弯症治療の際の装具の考え方など治療方法の改善点などを検討していくことが出来ると考えられる。また、側弯症のsagital balance計測の新たな指標を提唱し、論文として発表することが出来た。思春期特発性側弯症の原因が解明されることが、適切な治療法の確立に必須である。そこで、側弯のモデルを作成することを主体として研究を進めた。まず我々は、思春期における健常人のわずかな体幹変形が、思春期特発性側弯症と同様の特徴を有することを確認し、発症初期モデルとなることを確認した。とくに、胸郭前後径が小さい場合、胸椎カーブがより強くなる傾向を見出した。さらに、この知見を動物モデル作成に応用し成果を得た。すなわち、マウスに胸郭前後系を小さくする装具装着を行うことで側弯発症モデルを作成することに成功した。さらに最終年度には、モデルマウスにおいて肋骨切除した場合は装具装着にても側弯発症が抑制されることを確認し、肋骨を介して椎体の変形が生じることを明らかにした。

以上より、思春期特発性側弯症は胸郭の前後系が小さい場合に肋骨を介する力で増悪することが明らかとなったた。この知見を応用することにより、側弯症が明らかに増悪する症例においては初期に肋骨切除を部分的に行うことにより将来的な侵襲の大きな手術を回避できる可能性があると考えた。今後は大型動物を用いた検証を行うことにより、ヒトへの治療応用を行える可能性があると考える。さらに、脊柱後弯変形評価の臨床応用できる新たな指標を提唱することができたことも、本研究を通じてもたらされた成果と考える。思春期特発性側弯症はその原因がわかっていないため、発症の予防や進行の防止を目指す治療が確立されていない。われわれは健常な子供から成人における軽度な脊柱変形をレントゲン、CTなどで計測することにより胸郭変形がその原因となっている可能性を突き止めた。そこで胸郭変形を起こすことにより、側弯症を生ずることが出来ることをマウスを使って証明した。このマウスは、非侵襲的にヒトの思春期特発性側弯症と同様の変形を生じているものであり、側弯症の動物モデルと考えられた。今後はこのモデルマウスを用いて思春期特発性側弯症の予防治療、早期治療などにつき解明できる可能性があると考える。側弯症患者においても胸郭の前後系と、心臓の位置の変位は胸郭回旋、胸郭変形と相関することが明らかとなった。また、マウスモデルで胸郭圧迫が心臓の位置、肋骨への力の伝達で側弯の方向、進行に関与している可能性があることが明らかとなった。以上の知見をヒトへ応用するために、110才以下の若年発症側弯症例を集めて、胸郭前後径と側弯進行程度の差を検討する、2ヒトでの側弯装具治療の際に効果のある装具を過去さかのぼって検証し肋骨への力の伝導様式の意義について調べる、3マウスモデルで肋骨切除などを加えることにより側弯進行の防止が可能か検証する,ことなどを中心に研究を進めていく。脊椎思春期特発性側弯症の発症メカニズムを調べるにあたり、初年度は健常人において同様の体幹変形がおこっていることを、レントゲン、CT計測することにより確認、証明することを目的に研究を進めた。その結果、特に我々の仮説を裏付けるような結果が得られた。本研究をマウスなど動物モデルへと発展させる基礎データが得られたと考えられ、順調に研究が進んでいると考えられる。雑誌投稿に際し、校正および掲載決定後の投稿料として確保し雑誌投稿を行った。しかし、年度内に掲載決定とならなかったものがあったため年度内に使用できなかった。現在投稿している原稿が、雑誌掲載となった際、その掲載料および校正料として用いる予定である。思春期特発性側弯症の発症初期モデルと考えられる健常人での体幹変形を調べることにより、胸郭の前後径の減少と胸椎カーブが相関することが明らかとなった。そこで、胸郭の前後系減少が直接側弯を生じることを、マウス、ラットなどの動物モデルを用いることにより証明していく。特に胸郭の前後径が減少することが心臓の圧迫を生じ、それが直接胸椎に影響することにより胸椎変形を生じ側弯を生じるのではないかと考えており、この点について動物モデルでの実験を進めていく。本年度の研究成果を、雑誌Scoliosisに投稿予定であり、その論文査読等の費用に用いいる予定であったが、投稿時期が遅くなり本年度中に使用できなかった。論文投稿時の原稿投稿費に用いる予定である。
7テスラ高磁場Cー13MR画像の開発と動物実験による基礎的研究

現在の分子イメージングは主にPETなどを使った核医学的手法が用いられている。しかし、サイクロトロンが必要でさまざまな核種の使用には施設が限られている。一方、MRIでは最近3Tや7Tなどの超高磁場装置が臨床に応用され、S/Nの向上やケミカルシフトの増加によリプロトン以外の核種におけるMR spectroscopy(MRS)の測定が容易になってきている。その核種としては炭素13(13C)、リン31(31P)などが知られており、13Cに関しては天然存在比が1%以下であり、13C置換化合物の投与により周囲との高いコントラストで標的構造の描出が可能と予想される。また13Cなどの安定岡位体は、核医学検査で使用される放射性同位体と異なり特殊な装置や機器がなくても比較的長期の保存が可能であること、放射性物質ではないため被曝がないこと、臨床用MRI装置でも画像化が期待できることが長所と思われる。本研究の目的は、我々は13C標識メチオニンをグリオーマ移植マウスに投与し、超高磁場MRI装置にてグリオーマに集積した13Cを画像化できるかどうかを検討した。方法は、ヒトグリオーマ細胞をSCIDマウスの背部皮下2ヶ所に移植し、13C標識メチオニンを腹腔内投与した。コントロール群としてグジオーマ移植マウスの腹腔内に生理的食塩水を投与した。動物実験用4.7TMRI装置にて直径1インチ3回巻きの13Cコイルおよび1H体幹部コイルを用いて1Hおよび13Cの画像を撮像した。結果は、コントロールのマウスにおける13C-MR画像では、皮下脂肪織に含まれる天然存在13Cによるものと思われる淡い信号が描出された.一方、13C標識メチオニンを投与したマウスでは腫瘍部位に一致して13C-MR画像で2箇所に高信号域が描出された。以上より、グリオーマに対して13C標識メチオニンの取り込みを13CMR画像にて観察できたものと考えられた。腫瘍の代謝動態を13CMR画像を用い非侵襲的に観察することができる可能性が示唆された。脳腫瘍の診断において、新しいMR画像診断法(拡散強調画像、灌流画像)は有用であるが、放射線脳壊死や再発との鑑別など、まだ診断が難しいことも多い。本研究の目的は安定同位体化合物を用い、脳腫瘍のC-13MR画像化への可能性を超高磁場MRI装置にて明らかにするものである。平成19年度は以下の成果を得た。'1.安定同位体化合物のMR特性確認動物実験用7T MRI装置(Varian社UNITY Inova 300/180)を起動させるために、オックスフォード社に依頼したが、機械の不具合がおこり、7T MRI装置の安定運用にやや遅れがでている。脳腫瘍モデルラットは作成できる準備は整っているが、7T MRI装置の安定運用がなされていないため、脳腫瘍モデルラットの作成は待機中である。3.今後の研究展開脳腫瘍モデルラットから得られた動物標本を病理学的、免疫組織学的分析し腫瘍のサイズや性状を評価し、また質量分析、NMR分析で脳腫瘍中のC-13メチオニンを定性、定量解析する。7T MRI装置で得られた画像データ、質量分析やNMR分析で得られたデータを総合的に集計、解析し、C-13安定同位体を用いたMR画像の臨床的な実用可能性を明らかにする。
液々2重界面を利用した新規マイクロカプセルの調製と希少金属の分離

希薄金属水溶液からの金属回収プロセスとして、近年、物質分離樹脂を用いたカラム操作が注目を浴びている。しかし、これまで開発されてきた分離樹脂は、選択性が低い或いは高価であるため、安価な高い物質選択性を有した分離樹脂の開発が望まれている。昨年度、逆抽出溶液を芯物質とし、そのマイクロカプセル膜細孔部に抽出試薬を含浸させた疑似液膜型抽出マイクロカプセルを、界面重合と液中乾燥法からなる複合プロセスにより調製した。抽出試薬および逆抽出溶液として3級アミンであるTOAおよび純水、金属イオンとしてZn(II),Cu(II)を使用し、その物質分離機能を検討した。本研究では、桜島からの噴出物であるシラスや火山灰に微量ながら含有されている希少金属の回収プロセスの構築を目的に、シラスから浸出させた金属水溶液からの分離回収特性を検討した。シラスを構成する金属元素分析を行った結果、Al,Fe,Mgと希少金属であるTiを含有してることがわかった。種々の液温、浸出液などの操作条件の浸出率に与える影響を検討した結果、浸出液として塩酸を使用し、高温で操作するとその浸出率は向上することが明らかとなった。さらに、高濃度液を使用することで、浸出速度も迅速になった。次に、Al,Fe,MgとTiの各単独水溶液とそれらの混合水溶液をシラス浸出模擬液として使用し、昨年度調製に成功したTOA含浸マイクロカプセルにより抽出実験を行った。その結果、これら4種の金属のうちFeだけを選択的に抽出することがわかった。さらに抽出試薬として有機リン酸系抽出試薬であるD2EHPAを含浸させたマイクロカプセルを調製し抽出実験を行った結果、塩酸酸性水溶液中からはTiのみを、硫酸酸性水溶液ではAlだけを抽出することが可能であった。以上の検討結果から、3段攪拌槽装置(第1槽:TOA含浸マイクロカプセル、第2槽および第3槽:D2EHPA含浸マイクロカプセル、第2槽と第3槽の間に硫酸添加)にAl,Fe,MgおよびTiの4元系混合水溶液を通液することで、順次、Fe,Ti,Al,Mgを分離・回収できるプロセスを構築することができた。
認知科学的観点に基づいたタブレットＰＣを活用する相補的な日本画学習法の実践的開発

1研究の目的本研究は、認知科学的観点から人間の学びを理解し、日本の伝統文化や独自の価値観を理解するための教育教材の1つである日本画学習法において、これまで全国的にも多く実践されてきた言語活動を活用した鑑賞教育に加え、表現活動においても一斉授業的な手法ではなく、他者と積極的に関わり、教師や生徒・友人などが相補的に学びを補い、学習を構築していく「相補的な日本画学習法」を開発・実践するものである。また、相補的な学習ツールとしてタブレットPCを使用し、多種同時的に実技指導を可能にする試みを検証する。2研究の方法勤務校(専門学科:美術科)の日本画専攻授業で、日本画カテゴリー概念別にそれぞれの特徴的な日本画表現手法の基礎的な解説や動画をあらかじめ作成し、タブレットPCに事前に取り込み、生徒の学習の進行に応じて自分なりのタイミングで再生させた。タブレットPCを活用することで、自己の制作過程において必要時に必要な情報を得ることが可能となり、教室内で複数カテゴリーの表現方法について同時進行的な解説・指導補助的な役割を担った。「個」の様々な学習過程の記録から、表現において行動変容に繋がった部位を調査し、ある一定の表現行動の変容につながる「学びの汎用性」を明らかにしようと試行授業を検証した。3研究成果学習活動を行う上で、タブレットPC自体に多くの生徒は興味を持ち、概ね違和感なく使用できたが、PCに対しての得意・不得意の差が発生し、不慣れな生徒にとっては逆に負担となる結果となった。また、教師側が用意したタブレットPCもメーカーを統一することができず、その扱いに戸惑ったのも事実である。一方、これまでWSとして作成してきた紙ベースの教材は誰でも使いこなせ、その効果も大きいと改めて分かった。日本画教育でのタブレットPCを活用した本格的な取り組みは、まだこれからだと思われるが、タブレットPC上での学習者の軌跡は「学びの記録」に直結し、その情報量は、今後の研究に大きな期待が持てる。
新素材シンチレーターを用いたK0稀崩壊実験用VETO検出器の基礎開発

前年度にPET樹脂を発光体とした検出器の可能性を探ったが、今年度はそれも視野に入れてWLSファイバー集光系のスタディをおこなった。高エネルギー物理学の実験では、特に時間応答の早さが要求されるので、現在入手可能な製品が要求性能を満たしているかどうかテストするのに加えて、(株)クラレ社とともに新開発のWLSファイバーの物性(吸光発光特性、時間特性等)を測定した。(物性物理学の研究者の協力を得ながら。)クラレ社製既発売モデルについては、自然科学研究機構分子科学研究所極端紫外光研究施設のUVSOR放射光を利用してプラスチックシンチレーションファイバー及び波長変換ファイバーの性能評価をおこなった。シングルバンチ運転下のUVSOR BL3Bビームラインからの紫外光を励起光源とし、時間相関単一光子計数法によりクラレ社から提供された試料の蛍光寿命を決定した。測定試料はY-11(300), Y-8(100), B-3(300), O-2(100), R-3(100), SCSF-78J及びポリスチレン母材である。加えて分光蛍光光度計(ランプ光源照射)により、それぞれの試料の吸光・発光スペクトルも測定し、発光特性についての補足データを収集した。UVSORで測定された発光の時間分布は、光電子増倍管やエレクトロニクス等の測定系が持つ分解能に加えて、放射光ビームの時間構造を含んだ複雑なものである。本研究では、その時間スペクトルから試料の蛍光寿命(1ー3成分)を解析し決定するための妥当な数式を得ることができ、上記7種類以上の試料の解析に用いることができた。平成28年度は主に以下の2項目について重点的に研究を推進した。(1)新素材シンチレックスを発光体として採用した試作サンドイッチカロリメーター(鉛板2mm+シンチレックス5mmx20層)のビームテストについてのデータ解析。その応答特性について、プラスティックシンチレーターの従来品(EJ-200)を発光体として採用した同一構成のテスト検出器と詳細な比較をおこなった。(東北大学電子光理学研究センターにおける100ー800MeVの陽電子ビームを使用。)獲得光電子数、応答の直線性、エネルギー分解能が主な解析対象である。1mm厚のシンチレックスを積層して構成しなければならなかったという不利のため、獲得光電子数性能については劣った結果となったものの、得られたエネルギー分解能については、その統計項においては、シンチレックスを採用したカロリメーターでも遜色は見られない結果となった。(2)山形大学の物性実験グループの協力を得て、シンチレックスの吸光特性、発光特性などの物理特性について詳細な測定をおこなった。主な測定事項は以下の通り。吸収波長/発光スペクトル/発光量の温度依存性/減衰時間の温度依存性/熱発光/宇宙線を使用した波形の測定。シンチレックスの物理特性をここまで明らかにできたのは世界初のことと思われる。なかでも減衰時間の測定結果は、ビーム実験時や宇宙線測定時における、シンチレックスからの信号波形の特徴をよく説明できるものであると考えられる。今年度は以下の点において研究の進捗があった。1.シンチレックスを発光体に採用したサンドイッチカロリメーターの試作研究では、以下に述べる項目について一貫した研究として大学院生の修士論文としてまとめあげることができ、今後の研究開発のための基礎資料としての知見を得ることができた。(1)シンチレックスの吸光発光特性測定(2) GEANT4を用いた数値シミュレーションとテスト用検出器の基礎デザイン(3)粒子ビームに対するシンチレックスの出力信号(波形)の特徴(4)ビーム実験における応答特性(獲得光電子数、直線性、分解能)(5)その結果と数値シミュレーションとの比較。2.シンチレックスの発光物性について詳細な測定をおこなうことができたが、多くは世界で初めての試みと思われる。上記のビームテスト時において観測された出力信号(波形)の時間特性や、宇宙線を用いたベンチテストにおける出力信号の特徴を説明できるような実験結果を、この蛍光測定から得ることができた意義は大きい。発光量の温度依存性の測定、減衰時間の温度依存性の測定、熱発光の測定などからは、シンチレックスのシンチレーターとしての素性の良し悪しを物語るデータを得ることができ、実際に粒子線検出器に応用する(デザインする)際には、その基盤となる重要なデータであると考えられる。以上、総合的に勘案して標記の評価とした。平成29年度は主に以下について重点的に研究を推進した。(1)フォトン・カウンティング・デバイスとして第3世代MPPCを採用する可能性について追及した。この新世代MPPCは、これまでより低い電圧で動作し、クロストークも抑えられノイズも低減されているので、より高精度な位置測定性能をバレル部のVETO検出器に持たせたい次期計画に、省スペース、多CH化、経済性という点で光電子増倍管より好ましいと考えられる。小型のプラスティックシンチレーターホドスコープに装着した試作機を製作し、さまざまな電圧供給読み出し回路及び増幅回路を工夫することによって、優れた時間分解能を実現できることがわかった。また高計数率(< MHz)下で、安定した動作と優れた信号特性を実現できるよう、読み出し回路の改良によるR&Dをおこなった。ピコ秒幅の波長408nmレーザーをMPPCに照射できるライトパルサによるテストベンチを構築し、減衰時間特性及び波形特性に注目しながら試作した読み出し回路をテストした。また回路設計にあたってはLT SPICEを用いたシミュレーションもおこなった。

(2)サンドイッチカロリメーターのシンチレーター部としてPEN以外の素材の可能性を探った。とくに安価な市販品が手に入るPET樹脂について、吸光発光スペクトルの測定や、線源による発光特性についての試験をおこなった。素粒子原子核実験でひろく利用されているプラスティックシンチレーターに比べ、発光性能は劣る結果ではあったものの、(i)適切な集光系をデザインすること、(ii) 2桁以上安価であることを考え合わせれば、経済性に優れた大型サンドイッチカロリメーターへ応用できる可能性があることを示せた。平成29年度は主に以下について研究の進捗があった。(1)サンドイッチカロリメーターの光学デバイスとして光電子増倍管(PMT)にかわり、第3世代MPPCを採用できる可能性を示せたこと。K中間子稀崩壊実験においては、測定器のすべては真空容器の中に収納しなければならないので、検出器からの一次情報を処理するデバイスは省スペースでなければならない。また、次期計画ではバレル部の検出器にも現行より詳細なγ線位置検出性能を持たせたいので、多CH化は必至である。今回、優れた時間分解能特性のみならず、読み出し回路系の設計を工夫することにより、高係数率下においても信号特性に優れて安定に動作させることが可能であることが示せた。これによりγ線検出部や集光系の種類に依らず、省スペース、多CH化、経済性という点で、新世代MPPCは光電子増倍管以上の汎用性を有することを示すことができた。(2)ベンチテストやビームテストに向けた機器の整備を着実に進めることができた。サンドイッチカロリメーターは多数の読み出し系を必要とする。光電子増倍管を利用した場合、動作電圧を印加するための電源を必要CH数分用意するのもコストが嵩む。今回、分割回路の大本の高圧電源を自作し、多CHのPMTによるテストを可能にした。また新たにサンドイッチカロリメーターのテストモジュールを支えるフレームを2台製作し、汎用性の高い構造を持たせ、以下のものを入れ換え、検出器の性能を様々な角度から十分に評価できるように準備をおこなった。(i)金属輻射体(ii)シンチレーター(iii)ホドスコープ構造を有するシンチレーターやWLSファイバー等の集光系デバイス(iv)光電子増倍管やMPPC等のフォトン・カウンティング・デバイス。前年度にPET樹脂を発光体とした検出器の可能性を探ったが、今年度はそれも視野に入れてWLSファイバー集光系のスタディをおこなった。高エネルギー物理学の実験では、特に時間応答の早さが要求されるので、現在入手可能な製品が要求性能を満たしているかどうかテストするのに加えて、(株)クラレ社とともに新開発のWLSファイバーの物性(吸光発光特性、時間特性等)を測定した。(物性物理学の研究者の協力を得ながら。)クラレ社製既発売モデルについては、自然科学研究機構分子科学研究所極端紫外光研究施設のUVSOR放射光を利用してプラスチックシンチレーションファイバー及び波長変換ファイバーの性能評価をおこなった。
スギの水分通導組織の機能とコストとの関係:水分環境と個体サイズの影響

本研究は、水分通導組織の機能を評価するとともに、そのコストを定量し、樹木の成長・繁殖に対して水供給にかかわるコストが、どの程度制約になっているかを明らかにすることを目的としている。昨年度までのプレッシャーチャンバーなどを用いた調査から、枝の次数が低いほどしおれに強い葉を付けていることが明らかになり、また、高次の枝では日中のはやい段階で気孔を閉じてしまうことが示唆された。ここで、枝の次数とは、幹を一次枝とし、一次枝から直接分岐している枝を二次枝、以下同様に、二次枝から直接分岐している枝を三次枝というように定義している。今年度は、あらたに実際の野外条件での気孔コンダクタンスを測定した。その結果、個体の中心を担う低次の枝では、日中もある程度気孔を開いて蒸散および光合成を行なっている一方で、高次の枝では日中の気温が上昇してくる時間帯においては気孔が閉じ気味になることが分かった。つまり、相対的に水が不足してくると高次の枝は蒸散を抑制し、個体の中心構造を担う低次の枝に優先的に水が供給されるようになっていることが確かめられた。樹木は、乾燥や個体サイズの増大といった、個体全体への水分供給が難しくなる条件に対して、こうした主軸への水分供給を優先する仕組みを備えることで適応していることが示唆された。また、昨年度に作成したカロリメトリを利用して繁殖器官の構成コストを正確に定量することができ、繁殖が水分供給に及ぼす影響を定量的に評価することができた。本研究は、水分通導組織の機能を評価するとともに、水分通導組織のコストを定量し、樹木の成長・繁殖に対して水供給にかかわるコストが、どの程度制約となっているかを定量的に明らかにすることを目的としている。初年度にあたる今年度は、水分通導の機能とコストを評価する上での方法論を確立することを目的として研究をおこなった。水分通導機能の指標のひとつである、木部の水分通導度の測定については、京都府立大学の池田武文先生のご協力のもと、測定技術を習得することができた。水供給のコストは、構成コストと維持コストの和である。構成コストについては、燃焼熱をもとに推定するが、今年度は大阪大学分子熱力学研究センターの長野八久先生及び大阪大学工作センターのご協力により、燃焼熱測定のためのシステムを組むことができた。また維持コストについては、大阪大学理学研究科の野口航先生のご協力により、予備調査をおこなった幹の呼吸に由来する二酸化炭素が、木部液に溶け込み、それが葉によって再同化される過程も考慮することで、より正確な維持コストの定量が可能となるとみている。維持コストについては当初の計画どおり、来年度から本格的な測定にはいる。また、今年度は、樹冠のさまざまな位置の葉について、水分生理特性を定量した。その結果、葉の水分生理特性が、枝の次数によって異なることが明らかとなり、個葉の特性が水分通導機能に影響する可能性が示唆された。本研究は、水分通導組織の機能を評価するとともに、そのコストを定量し、樹木の成長・繁殖に対して水供給にかかわるコストが、どの程度制約となっているかを明らかにすることを目的としている。今年度は、水分環境と個体サイズを考慮して調査ブロットを設定し、実際にデータを収集した。水分通導機能の指標のひとつである木部の水分通導度の測定については、調査ブロットに隣接する場所に生育する個体を対象にして、予備的データを得ることができた。木部の水分通導度の測定に関しては京都府立大学の池田武文先生のご協力をいただいた。葉に水を供給するためのコストについても、構成コストについてはカロリメトリーから構成コストを測定した。カロリメトリーによる測定においては大阪大学熱力学研究センターの長野八久先生の協力を得た。一方、維持呼吸は幹呼吸の測定から推定されるが、木部の二酸化炭素濃度を考慮した測定システムを構築するために、昨年度の測定システムの改善に取り組んだ、システムの改善に手間取ったため、実際の測定は来年度に持ち越されることになった。また、昨年度に引き続き、樹冠のさまざまな位置の葉について、水分生理特性を定量した。プレッシャー・チャンバー法により葉のP・V曲線を作成した結果、低次の枝ほどしおれに強い葉を付けていることが分かった。また日中の水ポテンシャルを測定した結果、高次の枝では日中はやめに気孔を閉じてしまうことが示唆される結果を得た。これらは個体の主軸部分に優先的に水が配分される仕組みの一つであると考えられる。

つまり、相対的に水が不足してくると高次の枝は蒸散を抑制し、個体の中心構造を担う低次の枝に優先的に水が供給されるようになっていることが確かめられた。樹木は、乾燥や個体サイズの増大といった、個体全体への水分供給が難しくなる条件に対して、こうした主軸への水分供給を優先する仕組みを備えることで適応していることが示唆された。また、昨年度に作成したカロリメトリを利用して繁殖器官の構成コストを正確に定量することができ、繁殖が水分供給に及ぼす影響を定量的に評価することができた。
酸素分圧変化に応答してラット新生仔の肺上皮に発現する調節遺伝子の検索

本プロジェクトの目的は、ラットの新生仔、あるいは、胎仔の肺から分離した間質細胞と上皮細胞を異なった酸素環境下で培養し、発現量が変動する遺伝子、とくに、転写因子を検索することにある。Differential Display法を用いて低酸素応答性遺伝子を検索し、prolyl 4-hydroxylase mRNA量の増加を見出した。さらに、Run-onアッセイ法による検討から転写速度の増加が明らかとなった。また、タンパク質量の増加が見出された。次ぎに、ラット胎仔および新生仔肺からRNAを調製し、prolyl 4-hydroxylase mRNA量の変化を検討した。prolyl 4-hydroxylaseのmRNA量は妊娠後期の胎齢20日かた22日に胎齢18日のおおよそ10倍に増加した。出生12時間後には、胎齢18日のレベルまで低下した。これらのことは、出生に伴う酸素濃度の急上昇がprolyl 4-hydroxylaseの発現レベルを制御していることを示唆している。プロコラーゲンの水酸化酵素として、lysyl hydroxylaseの存在が知られている。酸素環境がlysyl hydroxylaseの転写レベルを制御する因子のひとつであることを考え、その影響を検討した。培養酸素濃度を20%から0%に変え、324時間培養を続けた。lysyl hydroxylaseのmRNA量は低酸素培養16時間後に、常圧酸素培養時の3倍に増加した。以上の結果は、酸素濃度はプロコラーゲンの水酸化を行う酵素遺伝子の転写量を制御する重要な因子の一つであることを示している。今後、出生に伴う、両酵素発現量の変化とコラーゲン代謝の関連をさらに検討する予定である。本プロジェクトの目的は、ラットの新生仔、あるいは、胎仔の肺から分離した間質細胞と上皮細胞を異なった酸素環境下で培養し、発現量が変動する遺伝子、特に、転写因子を検索することにある。大気環境下(20%O2,5%CO2,75%N2)でほぼconfluentに達したラット胎仔肺線維芽細胞及び肺胞2型細胞を、大気酸素環境あるいは低酸素環境(0-3%O2)でさらに16時間培養しmRNAを分離後、Differential Display(DD)法を用いて、低酸素条件により発現量が増減する遺伝子を検索した。その結果、phosphoglycerate mutase B,prolyl 4-hydroxylase,また、未知の遺伝子(以下B8と呼ぶ)を見いだした。B8は核酸配列から転写因子に特有なタンパク質のドメイン構造の1つであるロイシンジッパー構造を有することが予想された。低酸素暴露後のB8mRNA量の変化は、暴露1-4時間目に対照値より低下し、暴露8-16時間目に増加するという2相性の変化を示した。この変化機構を検討するため、B8遺伝子の転写速度をRUN-ON法を用いて測定した。B8mRNAの転写速度はmRNAの蓄積速度とほぼ同様に変化した。従って、B8遺伝子の発現の調節は主に、転写の段階で行われていると考えられた。また、phosphoglycerate mutase BのmRNA、タンパク質、そして、酵素活性の低酸素暴露後の変化を検討した。いずれの項目とも、低酸素暴露後8-16時間目に対照値の2-3倍増化した。現在、上記遺伝子の発現と、Hipoxia in ducible factorとの関わりを検討中である。本プロジェクトの目的は、ラットの新生仔、あるいは、胎仔の肺から分離した間質細胞と上皮細胞を異なった酵素環境下で培養し、発現量が変動する遺伝子、とくに、転写因子を検索することにある。Differential Display法を用いて低酸素応答性遺伝子を検索し、prolyl4-hydroxylase mRNA量の増加を見出した。