hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨格筋の筋萎縮の発生メカニズムに関する研究

6週齢雄wistar ratの長趾伸筋に塩酸ブピバカイン(マーカイン;藤沢薬品工業(株))を,対照として生理食塩水(生食)を直接筋肉内に注射した。投与後、12時間、1,2,3,4,5,10,14日で試料を採取した。凍結切片でH.E.染色、マクロファージ特異的抗RM-4抗体(熊本大学第2病理竹屋元裕先生供与)、TUNEL染色(Apop Tag;Intergen)による免疫染色を行った。超薄切片に酢酸ウラニールと鉛による二重染色と免疫金法を応用したTUNEL法を行い、電子顕微鏡で観察した。筋組織より総RNAを抽出し、逆転写酵素によりcDNAを作製しmonocytechemoattractant protein-1(MCP-1)の発現レベルをRT-PCRにて検討した。マクロファージは注射後2日目以降に急激に増加し,4日目以降に漸減した。アポトーシスに陥った細胞は2日目から4日目にかけて増加し、その後は減少した。連続切片を用いた免疫染色では抗RM-4抗体陽性細胞の一部はTUNEL染色陽性であった。電子顕微鏡においてもアポトーシスに陥ったマクロファージが確認された。MCP-1 mRNAの発現はマクロファージの出現と消失の時期によく一致していた。生食のみを投与した群では筋線維の破壊やマクロファージの著しい増加は観察されなかった。このことがら、マクロファージの消失するメカニズムには遊走因子の減少とともにアポトーシスが関与していることが示された。6週令雄Wistar ratの坐骨神経を切除したのち経時的に神経支配筋を採取し光顕TUNEL法にて筋核、筋衛星細胞のアポトーシスの評価を行った。結果、TUNEL陽性細胞は全体に少なく、筋線維タイプ別の筋核、筋衛星細胞におけるTUNEL陽性細胞数に優位な差を認めなかった。また透過型電子顕微鏡でも筋核、筋衛星細胞の典型的なアポトーシスの像は確認できなかった。このことから脱神経後2ヶ月までの早期に速筋線維が優位に萎縮するメカニズムにアポトーシスが関与している可能性は少ないと考えられた。ところで、この実験モデルではほとんどマクロファージの出現がみられない。一方、局所麻酔剤を骨格筋に直接注入した際にマクロファージが出現し壊死した筋線維を貧食する。また筋線維は破壊されるにも関わらず筋線維の再生がみられる。そこで、マクロファージの動態、機能を調べることで、筋萎縮の発生と筋線維再生について何らかの知見が得られるのではないかと考え検討することとした。現在、6週令雄Wistar ratの骨格筋に直接1回の局所麻酔剤(マーカイン)を注入したモデルで随時、試料を採取し、マクロファージについて組織化学、免疫組織化学、電子顕微鏡および分子生物学的手法を用いて調べている。6周齢雄wistar ratの長趾伸筋に塩酸ブピバカイン(マーカイン:藤沢薬品工業(株))を対照として、生理食塩水(生食)を直接筋肉内に注射した。筋組織より総RNAを抽出し、逆転写酵素によりcDNAを作製しmonocytechemoattractant protein-1の発現レベルをRT-PCRにて検討した。マクロファージは注射後2日目以降に急激に増加し4日目以降に漸減した。

MCP-1 mRNAの発現はマクロファージの出現と消失の時期によく一致していた。生食のみを投与した群では筋線維の破壊やマクロファージの著しい増加は観察されなかった。このことから、マクロファージの消失するメカニズムには遊走因子の減少とともにアポトーシスが関与していることが示された。
Sinc法の再定式化と応用拡大

本研究の目的は,解析的な関数に対する超高性能数値計算法であるSinc法を改良し,また適用範囲を拡大していくことである.自然科学・工学では,扱う対象が解析的な関数であることが多く,この場合は既存の汎用手法に比べSinc法が非常に高性能であることが知られている.そこで本研究では,このSinc法をさらに改良し適用範囲を拡大すべく,提案されているSinc法に基づく数値計算法に対し(a)連立系への拡張,(b)Sinc法と組み合わせる変数変換の改善,(c)精度保証付き数値計算法の開発,等について研究を行う.この際,現状のSinc法の手法をナイーブに拡張していくと実装が煩雑化してしまう部分があるため,その難点の解消のためにSinc法の再定式化を行うことが一つのポイントとなる.平成29年度には,有限区間のみでなく半無限区間全体で微分方程式の初期値問題の近似解を求めるSinc-Nystroem法の改善を行ったが,平成30年度はそれに対する理論誤差解析を行い,サンプリング数の増大に対し指数関数的に誤差が減少することを示した.さらに,Sinc-Nystroem法には特殊関数の計算が必要であり計算に時間がかかるという欠点があったため,その欠点をなくすためにSinc選点法の開発を行った.数値実験により,実際にSinc-Nystroem法のほぼ半分の時間で計算ができることを多くの問題で確認した.またこれらは連立系への拡張も行っている.さらに,正弦積分関数に対するSinc法に基づいた精度保証付き数値計算法の開発や,Sinc法に基づく行列のp乗根の計算法に用いるアルゴリズムの改善,半無限区間におけるSinc法の原点・無限遠点の影響を考慮した再定式化,片側急減数関数に対するSinc法の変数変換の改善,Sinc法に代わる高性能近似手法の開発・理論解析によりさらなる高性能化の模索などを行っている.研究の目標である,Sinc法に基づく数値計算法に対する(a)連立系への拡張,(c)精度保証付き数値計算法の開発,についてそれぞれ成果を挙げており,さらに半無限区間におけるSinc法の原点・無限遠点の影響を考慮した再定式化や,Sinc法に基づく行列のp乗根の計算法に用いるアルゴリズムの改善なども行い,さらなる成果を積み重ねている.また並行して,Sinc法の性能を超える超高性能数値計算法を鋭意開発中である.初期点より先の半無限区間全体で近似解を求めるSinc選点法の開発を行ったが,それに対する理論誤差解析はまだ行われていない.そのため,理論誤差解析を行う予定である.この際に,平成30年度で行った半無限区間におけるSinc法の原点・無限遠点の影響を考慮した再定式化の結果を踏まえることがポイントとなる.また,全無限区間における片側急減数関数に対するSinc法の開発や,精度保証付き数値計算のための理論誤差評価を与えることも予定している.本研究の目的は,解析的な関数に対する超高性能数値計算法であるSinc法を改良し,また適用範囲を拡大していくことである.自然科学・工学では,扱う対象が解析的な関数であることが多く,この場合は既存の汎用手法に比べSinc法が非常に高性能であることが知られている.そこで本研究では,このSinc法をさらに改良し適用範囲を拡大すべく,提案されているSinc法に基づく数値計算法に対し(a)連立系への拡張,(b)Sinc法と組み合わせる変数変換の改善,(c)精度保証付き数値計算法の開発,等について研究を行う.この際,現状のSinc法の手法をナイーブに拡張していくと実装が煩雑化してしまう部分があるため,その難点の解消のためにSinc法の再定式化を行うことが一つのポイントとなる.平成29年度は,微分方程式の初期値問題をSinc法に基づいて解くSinc-Nystroem法とSinc選点法という二つの方法に対し,連立系への拡張およびその理論誤差解析を行った.これらの方法は微分方程式を変形してVolterra積分方程式という方程式に帰着して設計されたものであるため,この成果をもとにVolterra積分方程式に対するSinc-Nystroem法やSinc選点法にも今後結果が拡張できるものと期待される.またこれらは初期点を端点とするある有限区間で解くことを前提にしたものであるが,初期点より先の半無限区間全体で近似解を求めるSinc-Nystroem法も提案されていた.ただし組み合わせる変数変換に改善の余地があり,(i)収束性能が向上する,(ii)逆関数が初等関数を用いて表せる,等の性質をもつ変数変換に改良を行った.さらに,半無限区間におけるSinc法に基づいた不定積分近似法の改良・精度保証のための理論誤差評価,ガンマ関数に対するSinc法に基づいた精度保証付き数値計算法の改良などを行っている.研究の目標である,Sinc法に基づく数値計算法に対する(a)連立系への拡張,(c)精度保証付き数値計算法の開発,についてそれぞれ成果を挙げており,さらにVolterra微積分方程式に対するSinc法に基づく数値計算法の改良や理論解析,片側急減数関数に対する無限積分の近似公式の改良なども行い,さらなる成果を積み重ねている.また並行して,Sinc法の性能を超える超高性能数値計算法を鋭意開発中である.本研究の目的は,解析的な関数に対する超高性能数値計算法であるSinc法を改良し,また適用範囲を拡大していくことである.自然科学・工学では,扱う対象が解析的な関数であることが多く,この場合は既存の汎用手法に比べSinc法が非常に高性能であることが知られている.

そこで本研究では,このSinc法をさらに改良し適用範囲を拡大すべく,提案されているSinc法に基づく数値計算法に対し(a)連立系への拡張,(b)Sinc法と組み合わせる変数変換の改善,(c)精度保証付き数値計算法の開発,等について研究を行う.この際,現状のSinc法の手法をナイーブに拡張していくと実装が煩雑化してしまう部分があるため,その難点の解消のためにSinc法の再定式化を行うことが一つのポイントとなる.平成29年度には,有限区間のみでなく半無限区間全体で微分方程式の初期値問題の近似解を求めるSinc-Nystroem法の改善を行ったが,平成30年度はそれに対する理論誤差解析を行い,サンプリング数の増大に対し指数関数的に誤差が減少することを示した.さらに,Sinc-Nystroem法には特殊関数の計算が必要であり計算に時間がかかるという欠点があったため,その欠点をなくすためにSinc選点法の開発を行った.数値実験により,実際にSinc-Nystroem法のほぼ半分の時間で計算ができることを多くの問題で確認した.またこれらは連立系への拡張も行っている.さらに,正弦積分関数に対するSinc法に基づいた精度保証付き数値計算法の開発や,Sinc法に基づく行列のp乗根の計算法に用いるアルゴリズムの改善,半無限区間におけるSinc法の原点・無限遠点の影響を考慮した再定式化,片側急減数関数に対するSinc法の変数変換の改善,Sinc法に代わる高性能近似手法の開発・理論解析によりさらなる高性能化の模索などを行っている.研究の目標である,Sinc法に基づく数値計算法に対する(a)連立系への拡張,(c)精度保証付き数値計算法の開発,についてそれぞれ成果を挙げており,さらに半無限区間におけるSinc法の原点・無限遠点の影響を考慮した再定式化や,Sinc法に基づく行列のp乗根の計算法に用いるアルゴリズムの改善なども行い,さらなる成果を積み重ねている.また並行して,Sinc法の性能を超える超高性能数値計算法を鋭意開発中である.初期点より先の半無限区間全体で近似解を求めるSinc-Nystroem法の改善を行ったが,それに対する理論誤差解析はまだ行われていない.そのため,理論誤差解析を行う予定である.さらに,Sinc-Nystroem法には特殊関数の計算が必要であり計算に時間がかかるという欠点があるため,その欠点をなくすためにSinc選点法の開発を行う.また,片側急減数関数に対する無限積分の近似公式をさらに改良し,精度保証付き数値計算のための理論誤差評価を与えることも予定している.初期点より先の半無限区間全体で近似解を求めるSinc選点法の開発を行ったが,それに対する理論誤差解析はまだ行われていない.そのため,理論誤差解析を行う予定である.この際に,平成30年度で行った半無限区間におけるSinc法の原点・無限遠点の影響を考慮した再定式化の結果を踏まえることがポイントとなる.また,全無限区間における片側急減数関数に対するSinc法の開発や,精度保証付き数値計算のための理論誤差評価を与えることも予定している.
フグ血漿中のテトロドトキシン、サキシトキシン結合蛋白質の構造と機能

ヒガンフグ(Fugu pardalis)血漿中に、テトロドトキシン(TTX)及びサキシトキシン(STX)と結合する糖蛋白質(pufferfish STX and TTX binding protein : PSTBP)を見い出し、フグの毒の体内輸送、蓄積や代謝に関与するのではないかと考えた。PSTBPとの結合におけるTTX, STXの相互の競合的結合阻害について、及びNMRスペクトルを用いたdcSTXとPSTBPの結合状態の解析を行った。STX標品、TTX標品及び精製PSTBPとSTXs, TTXsの蛍光HPLCを用いて相互の結合阻害実験を行った。その結果、TTXのIC_<50>は、81±16μM(n=2)であった。また、同様に濃度一定のTTX(1.6μM)とPSTBP(1.2μM)に濃度可変のSTXを加えて同様の操作を行って求めたSTXのIC_<50>は0.35±0.057μM(n=2)であった。もし単純な競合結合であるならば、TTXのIC_<50>(81μM)から予想されるSTXのIC_<50>は、0.0093μMであるが、実際は38倍大きかった。この結果より、TIX、STXのPSTBPとの結合が単純な競合モデルでは説明できないと考えられた。2)NMRスペクトルを用いたdcSTXとPSTBPの結合状態の解析の試みSTXの同族体のC1,C2を生産する、淡水産らん藻に^<13>CラベルCO_2存在下で培養し、^<13>Cを取り込ませたC1,C2を生産させた。化学変換によりSTXと同等にPSTBPと強く結合するdcSTXを調製した。ラベル化dcSTXに、徐々にPSTBPを加えてdcSTXの^<13>C及び^1Hのケミカルシフトの変化をHSQCで追跡したところ、dcSTXのシグナルの検出感度が低下しdcSTXのクロスピークは完全に検出不可能となった。dcSTXがPSTBPと弾く結合し、PSTBP中に完全にはまりこんだことにより、T2が減少して感度が低下したと考えられた。ゲル瀘過カラムクロマトグラフィー(200kDa)やSDS-PAGE(104kDa)の結果から、PSTBPは非共有結合で二量体を形成していると考えられた。PSTBPは変性条件でGlycopeptidaseFと反応し42kDaのほぼ単一バンドを与え、単量体104kDaのうち、糖鎖が62kDa、蛋白質部が42kDaであると推定された。一方、PSTBPのN端24アミノ酸残基、及び、PSTBPのBrCN分解で得られた主な断片F1,F2のN端のそれぞれ25、46残基を決定した。その配列を基にprimerを設計してヒガンフグ肝臓から調製した全RNAを鋳型としてRT-PCRを行い、3つのcDNA断片を得た。それらの断片をprobeにして、ヒガンフグ肝臓cDNAライブラリーをスクリーニングした。その結果、アミノ酸レベルで96%のidentityを示す、2つの非常に類似したcDNA, PSTBP1(1261bp),PSTBP2(1304bp)が得られた。PSTBP1,2はそれぞれ389および391のアミノ酸からなると推定され、20番目までの疎水性に富んだアミノ酸配列はシグナルペプチドであると考えられた。シグナル部を除いた予想分子量はPSTBP1,2それぞれ、41876,41909 Daであり、N-deglycosylation体のSDS-PAGEで推定された分子量(42kDa)とよく一致した。また、PSTBP1,2ともに類似した配列が2回繰り返す構造を示した。それぞれN端側とC端側をPSTBP1-N(aa 1-202)とPSTBP1-C(aa 203-389)及び、PSTBP2-N(aa 1-202)とPSTBP2-C(aa 203-391)として比較した。PSTBP1-NとPSTBP1-Cのアミノ酸のidentityは71%、PSTBP2-NとPSTBP2-Cのidentityは66%であった。

もし単純な競合結合であるならば、TTXのIC_<50>(81μM)から予想されるSTXのIC_<50>は、0.0093μMであるが、実際は38倍大きかった。この結果より、TIX、STXのPSTBPとの結合が単純な競合モデルでは説明できないと考えられた。2)NMRスペクトルを用いたdcSTXとPSTBPの結合状態の解析の試みSTXの同族体のC1,C2を生産する、淡水産らん藻に^<13>CラベルCO_2存在下で培養し、^<13>Cを取り込ませたC1,C2を生産させた。化学変換によりSTXと同等にPSTBPと強く結合するdcSTXを調製した。ラベル化dcSTXに、徐々にPSTBPを加えてdcSTXの^<13>C及び^1Hのケミカルシフトの変化をHSQCで追跡したところ、dcSTXのシグナルの検出感度が低下しdcSTXのクロスピークは完全に検出不可能となった。dcSTXがPSTBPと弾く結合し、PSTBP中に完全にはまりこんだことにより、T2が減少して感度が低下したと考えられた。
食道癌の増幅遺伝子ＳＯＸ２のＡＫＴ経路を介した腫瘍増殖機序の解明と治療への応用

食道癌においてSOX2は遺伝子増幅により過剰発現している。一方、進行食道癌に対する治療法は限られており、その予後は不良である。今回の研究では、SOX2がどのようなシグナル経路を介して食道癌で癌促進的に作用するのかを明らかにし、SOX2が過剰発現している食道癌に対する分子標的治療の基礎的検討を行った。SOX2は食道癌細胞において、AKT/mTORC1経路を活性化させ、腫瘍増殖を促進することを明らかにした。またAKT/mTORC1経路の阻害はSOX2過剰発現食道癌の増殖を抑制することができた。さらに食道癌臨床標本においてSOX2とリン酸化AKTの発現は正の相関を認めた。SOX2の遺伝子増幅に伴う癌促進的シグナル経路を明らかにするため、リン酸化蛋白アレイによるスクリーニングとウェスタンブロッティングによる検証を行い、SOX2の過剰発現がp-AKT-mTORC1経路の亢進(p-AKT、p-S6K、p-S6、p-4EBP1の上昇)をもたらすことを明らかにした。in vitroにおいて、p-AKTの上流であるPI3Kやp-AKTの下流であるmTORC1を阻害剤を用いて阻害すると、SOX2の遺伝子増幅のある食道扁平上皮癌細胞において、濃度依存性に細胞増殖が抑制された。一方で、MEK阻害剤を用いて他の増殖促進経路であるERK経路を抑制しても増殖は抑制されず、その機序としてはp-AKTの活性化が考えられた。in vivoにおいて、ヌードマウスの皮下に細胞を移植し、腫瘍形成させると(皮下移植腫瘍モデル)、SOX2強制発現細胞株はコントロールと比較し、腫瘍増殖が亢進している結果であった。これらのサンプルにおいてもin vitroの結果同様、p-AKT-mTORC1経路が亢進している結果であった。さらにSOX2強制発現細胞をin vivoで腫瘍形成させた後、PI3K阻害剤を投与すると、p-AKT-mTORC1経路の抑制を認め、腫瘍増殖は抑制された。臨床標本において、SOX2とp-AKTの発現を免疫染色で比較すると、SOX2高発現腫瘍において有意にp-AKTの発現も上昇している結果であった。これらの結果をまとめ、学会発表及び論文発表をおこなった。SOX2の遺伝子増幅をもつ食道扁平上皮癌細胞株を用いて、さまざまなシグナル経路のタンパク質のリン酸化を検出するリン酸化蛋白アレイを行うと、SOX2を抑制した場合にp-AKTおよびp-S6の発現が抑制される結果であった。これらの結果をウェスタンブロッティングで検証し、SOX2をノックダウンすると、p-AKT、p-S6K、p-S6、p-4EBP1の発現が低下することが明らかとなった。一方、SOX2の発現が極めて低い細胞株KYSE30にSOX2を強制発現させた安定発現株(KYSE30-SOX2)は逆に前述のリン酸化蛋白の発現が上昇していた。これらの結果からSOX2はAKT-mTORC1経路を活性化させていることが示された。また、in vitroにおいて、LY294002(PI3K阻害剤)を用いてp-AKTを阻害すると、これらの細胞の増殖は濃度依存性に抑制された。つぎに、SOX2の安定発現株(KYSE30-SOX2)及びコントロールの細胞を用いてin vivoにおける腫瘍形成をヌードマウスの皮下に移植する皮下移植腫瘍モデルを用いて検討したところ、SOX2はvivoにおける腫瘍形成を促進した。vivoで形成された腫瘍を回収し、タンパクの発現をウェスタンブロッティングで確認し、vitro同様、AKT-mTORC1経路がSOX2の導入に伴い活性化していることが明らかとなった。このSOX2安定発現株が形成したvivoにおける腫瘍に対して、LY294002あるいは溶媒のみをマウスの腹腔内に投与すると、LY294002の投与によって腫瘍形成は抑制され、腫瘍におけるp-AKTの発現も抑制されていた。以上の結果から食道扁平上皮癌の増幅遺伝子SOX2は食道扁平上皮癌においてAKT-mTORC1経路を活性化させ、腫瘍形成を促進していることが考えられた。食道扁平上皮癌におけるSOX2の遺伝子増幅に伴う、癌促進的シグナル経路を明らかにすることを目的とし、SOX2の発現をノックダウンしてリン酸化蛋白アレイを行い、癌促進的な役割を果たすシグナル経路をスクリーニングした。その結果、SOX2の過剰発現はAKT及びmTORC1経路の亢進させることが明らかになり、ウェスタンブロッティングでp-AKT、p-4E-BP1、p-p70S6K、p-S6の発現がSOX2の発現レベルと相関していることを検証した。

in vitroにおいて、PI3K阻害剤を用いてp-AKTを抑制するとSOX2の遺伝子増幅のある食道扁平上皮癌細胞の増殖は濃度依存性に抑制され、mTOR阻害剤を用いても同様の結果が得られた。一方、MEK阻害剤を用いて他の増殖促進経路であるp-ERKを抑制しても増殖抑制効果は得られず、p-ERKを抑制するとp-AKTの発現が上昇していることが明らかになった。次にヌードマウスの皮下に癌細胞を移植する皮下移植腫瘍モデルを用いて、in vivoでの検討を行った。SOX2の発現が極めて低い細胞にSOX2を強制発現させた安定発現株を樹立すると、vivoにおける腫瘍増殖が亢進している結果が得られ、vivoのサンプルにおいてもSOX2の発現とp-AKT、p-4E-BP1、p-p-70S6K、p-S6K(AKT経路及びmTORC1経路)の発現は相関していた。さらにSOX2強制発現細胞を皮下で腫瘍形成させたのち、PI3K阻害剤を投与するとAKT-mTORC1経路が抑制され、結果として腫瘍増殖が抑制された。食道扁平上皮癌臨床標本において、tissue micro arrayを用いて、SOX2とp-AKTの発現を調べたところ、発現レベルの相関を認めた。これらの結果をまとめ、学会発表および論文発表を行った。今後の課題として、SOX2がAKT経路を亢進させる機序について検討を行っているところである。消化器内科今回、3年間で予定していた研究計画は、1食道扁平上皮癌におけるSOX2発現亢進に伴うAKT/mTOR経路の活性化、2SOX2発現食道扁平上皮癌細胞におけるAKT/mTOR経路阻害の抗腫瘍効果、3臨床標本におけるSOX2発現によるAKT活性化の臨床病理学的評価の3つであった。初年度において1について、in vitro及びin vivoで検証することができた。2については今年度の実験でAKT阻害及びmTORC1阻害により、AKT-mTORC1シグナルあるいはmTORC1シグナルの抑制が確認でき、それによる増殖阻害効果を検証することができた。さらに3についてもtissue micro arrayを用いて食道扁平上皮癌におけるSOX2の発現とp-AKTの発現を調べたところ、臨床病理学的所見との関連は認めなかったが、SOX2の発現とp-AKTの発現に正の相関があることを見いだした。これらの結果をまとめ、学会発表及び論文発表を行い、当初3年間で予定していた計画は順調に遂行することができた。現在、これらの結果を元に、SOX2がp-AKTを亢進させる機序の解明に取り組んでいる。本年度まで得た結果を論文発表した。今回、3年間で予定していた研究計画は、1食道扁平上皮癌におけるSOX2発現亢進に伴うAKT/mTOR経路の活性化、2SOX2発現食道扁平上皮癌におけるAKT/mTOR経路阻害の抗腫瘍効果、3臨床標本におけるSOX2発現によるAKT活性化の臨床病理学的評価の3つであったが、予定通り1についてはin vitroおよびin vivoで確認することができた。また2については、mTOR阻害剤による抗腫瘍効果は検証できていないものの、AKTを阻害することでAKT/mTORC1経路が抑制され、SOX2高発現腫瘍における抗腫瘍効果を確認することができた。以上の結果から、当初予定していた実験はおおむね順調に進んでいると考える。これまでの結果を元に以下の点を明らかにするために研究を進める。
蚊の腸内細菌叢の破綻による蚊の発生コントロール

現在まで行ってきた蚊と蚊の腸内細菌叢の相互関係の研究において、蚊の腸内細菌叢のバランスを破綻させると、蚊の卵巣形成機能が低下することを見出した。そこで、“抗生物質投与→腸内細菌叢の破綻→特定腸内細菌の増加→卵巣形成機能の低下"の関係が成立すると仮説を立て、蚊の発生コントロール法の開発に向けた検討を行う。1蚊の腸内細菌叢の解析:1)各種抗生物質の蚊の卵巣形成に及ぼす影響評価。2)抗生物質投与により卵巣形成能が低下した蚊の腸内細菌叢の解析および主要腸内細菌の分離同定。3)腸内細菌除去蚊への分離菌の再定着および卵巣形成に及ぼす影響評価検討。2蚊の卵巣形成の作用機序の解明および応用利用の検討。
起業看護者の育成に関する研究: 看護者のキャリア選択の多様化に向けて

1.看護起業者へのインタビュー日本、アメリカ、シンガポールにおいて19名の起業看護者に対してインタビューを実施。その結果、主に以下の点が明らかになった。1)成功している起業家は、(1)起業前に苦労談や修行経験がある、(2)人脈を大切にしている、(3)自社の強みが明確である、(4)情報量が多い、(5)チャレンジを楽しんでいる、(6)ビジネスは手段でありさらに大きな目標を持っている。2)起業によって大切だと考えていることは、(1)アイデア実現に向けた行動、(2)忍耐力、(3)理解者の存在,(4)客観的に評価されること3)看護起業者を増やすためには、以下のようなことが必要である。(1)起業モデルを身近に作る、(2)看護起業の相談窓口の設置、(3)経営知識の取得機会、(4)人脈作りの機会2.一般看護スペシャリスト(専門看護師・認定看護師・認定看護管理者)への質問紙調査一般看護師1490名(回収率79.8%)、専門看護師81名(回収率48.5%)・認定看護師937名(回収率44.1%)・認定看護管理者175名(回収率57.6%)に起業意識に冠する調査を実施。主に以下の点が明らかになった。1)一般看護師よりも、スペシャリストの方が起業への興味を持っている2)起業へのイメージは一般看護師もスペシャリストも、「リスクがある」「難しい」が上位であったが、「可能性を感じる」「やりがいがある」などが続いた。3)組織内起業や、産官学連携などの言葉に対する認知は高くない4)起業したいと回答したスペシャリストの目的は、「専門性の発揮」が最も高かった。5)起業に必要なことは、一般看護師もスペシャリストも「経営知識」「資金」「支援者・アドバイザー」を上位に選んでいた。6)起業に必要な支援制度としては、一般看護師もスペシャリストも「事業計画や会社設立に関する個別アドバイス」を最上位に選んでいた。7)今後起業する予定は、一般看護師は9.2%、スペシヤリストは8.7であった。3.看護学生への質問紙調査X大学看護学部4回生90名に看護起業に関する2コマの授業を実施。実施前後で起業に対する考え方の変化を探索した。講義前に起業に興味があったのは17.4%であったが、講義後には40.6%となった。起業してみたいと思うかについては、33.3%が興味をもっており、その実現のために必要なものとして、「経営知識」「資金」「支援者・アドバイザー」「専門的知識や技術」が挙げられた。

起業してみたいと思うかについては、33.3%が興味をもっており、その実現のために必要なものとして、「経営知識」「資金」「支援者・アドバイザー」「専門的知識や技術」が挙げられた。
新生血管の構築と基底膜コラーゲンの新しい機能

1血管系特に毛細血管全体におけるXVIIIコラーゲンおよびXVコラーゲン遺伝子の発現両コラーゲンは内皮細胞直下基底膜と血管壁に存在する平滑筋細胞周囲の基底膜であることがわかった。毛細血管内皮細胞下基底膜ではXVIII型とXV型を共通に発現するものが認められる.即ち腎や小腸粘膜、皮膚の毛細血管の内皮細胞下基底膜はXVIII型/XV型両者が共存する.しかしこれは組織臓器により異なり、肺胞壁、肝類洞、糸球体基底膜はXVIII型が主であり、他方胎盤、心臓、骨格筋、小腸筋層ではXV型が主であった.しかし、XVIII型/XV型両者の発現のない毛細血管は認められなかった.このように、毛細血管内皮細胞下基底膜のXVIII型とXV型の発現には多様性がある、XVIII型とXV型ともに発現するものが基本だが、類洞や糸球体基底膜のように特殊化した毛細血管ではXVIII型が優位に発現された.2基底膜IV型コラーゲンの新しい機能IV型コラーゲンのα鎖は6種類あり、中央にコラーゲン部分、N末(NC2ドメイン)とC末(NC1ドメイン)に非コラーゲンドメインを有する。私達は、これらの6種類のα鎖のNC1ドメインをリコンビナントで作製し、これらを用いて血管内皮細胞の接着性と走化性をみたところ、α2、α3、α6鎖NC1ドメインにそれを抑制する活性が認められた。さらに、血管内皮細胞の接着と走化性はインテグリンαvβ1依存性であることが分かった。鶏胚の系(CAMアッセイ)でbFGFによって誘導された血管新生が、明らかにコントロールとくらべて優位に、リコンビナントα2、α3、α6鎖NC1ドメインによって抑制されるという結果を得た。このことは初めての報告であり、IV型コラーゲンの断片に新しい機能があることが明らかになったという意味で意義のある発見である。基底膜のheterogenietyと毛細血管の臓器特異的機能との関係について調べた。1)毛細血管におけるIV型コラーゲン遺伝子の発現私共は基底膜の主要構成成分であるIV型コラーゲンの6っつのα(IV)鎖に対して特異的に反応するモノクローン抗体を作成したので、それらを用いて各種の毛細血管内皮細胞下の基底膜を免疫組織染色した。その結果、常にα1(IV)とα2(IV)鎖の存在を認めた。また、血管平滑筋細胞周囲の基底膜における分布は、基本構造としてα1(IV)とα2(IV)鎖が存在するが、それに加えてα5(IV)とα6(IV)鎖で構成される分子が血管の種類、場所、機能によって偏って分布することが分かった。2)XVIII型およびXV型コラーゲンに対するモノクローン抗体の作成XVIII型コラーゲンcDNA塩基配列から推定したアミノ酸配列をもとに、ラットリンパ節法を用いて、複数の抗ペプチドモノクローン抗体作成を試みた。スクリーニングはELISA、組織染色を用いた。その結果、明らかにVXIII型コラーゲンと反応する複数のモノクローン抗体(NC1ドメインを認識する抗体とNC7を認識する抗体)を得ることができた。また、XVIII型コラーゲンと類似の構造を示すXV型コラーゲンについても、同様の方法でそのモノクローン抗体を作製した。両モノクローン抗体は各々リコンビナントα1(XVIII)鎖とα1(XV)鎖には反応するが、相同性を示す相互のα鎖には反応しない。また、腎臓組織抽出物を用いたウエスタンプロットで、α1(XVIII)鎖と思われる180kDaのバンドと反応した。これらを用いて組織染色すると、XVIII型コラーゲンは胎盤では基底膜に染色され、IV型コラーゲンとともに、基底膜の主要構成成分であることがわかった。血管基底膜における分布も観察された。

鶏胚の系(CAMアッセイ)でbFGFによって誘導された血管新生が、明らかにコントロールとくらべて優位に、リコンビナントα2、α3、α6鎖NC1ドメインによって抑制されるという結果を得た。このことは初めての報告であり、IV型コラーゲンの断片に新しい機能があることが明らかになったという意味で意義のある発見である。
アクリジンオレンジ光線力学療法による耐性菌感染の制御

アクリジンオレンジ光線力学療法を用いて細菌の増殖が抑制できるかどうかについて検討した。アシネトバクター、バンコマイシン耐性腸球菌、腸球菌、メチシリン耐性ブドウ球菌、黄色ブドウ球菌はアクリジンオレンジ濃度が50μg/mlで優位に増殖が抑制され、増殖率はそれぞれ4%、17%、18%、7%、15%であった。本法による細菌の増殖抑制のメカニズムは明らかにすることはできなかったが、メチシリン耐性ブドウ球菌に対しては比較的強い増殖抑制効果がみられたことから、骨関節感染症などの分野においては臨床応用も可能ではないかと考えられた。骨軟部悪性腫瘍の治療に臨床応用されているアクリジンオレンジを用いたアクリジンオレンジ光線力学療法が感染症の治療として利用できるかを検討した.表皮ブドウ球菌,メチシリン耐性ブドウ球菌,黄色ブドウ球菌,バンコマイシン耐性腸球菌,腸球菌,ESBL産生大腸菌,大腸菌,多剤耐性緑膿菌,緑膿菌,多剤耐性アシネトバクター,アシネトバクターの11菌種の臨床分離株を用いて実験を行った.アクリジンオレンジ濃度が10μg/mlではバンコマイシン耐性腸球菌,メチシリン耐性ブドウ球菌の増殖が優位に抑制された.増殖率はそれぞれ73%,22%であった.アクリジンオレンジ濃度が50μg/mlではアシネトバクター,バンコマイシン耐性腸球菌,腸球菌,メチシリン耐性ブドウ球菌,黄色ブドウ球菌の増殖が優位に抑制された.増殖率はそれぞれ4%,17%,18%,7%,15%であった.光線力学療法による細菌などの増殖抑制は、光感受性物質が菌内に直接取り込まれ励起されて活性酸素を放出して殺菌効果を発揮するためと言われている,アクリジンオレンジも同様の機序が推察されるが,まだ不明な点もある,今回の研究ではメチシリン耐性ブドウ球菌とバンコマイシン耐性腸球菌が低いアクリジンオレンジ濃度でも増殖が抑制されたが,増殖率はメチシリン耐性ブドウ球菌が22%に対してバンコマイシン耐性腸球菌は73%と高かった,メチシリン耐性ブドウ球菌は治療に難渋することもあり、表在性の感染症に対しては新たな治療方法のひとつとなり得る可能性が示唆された。本研究を行うにあたり、アクリジンオレンジ濃度、照射光の強さ、照射時間に関する至適条件を決定するために、メチシリン耐性ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、バンコマイシン耐性腸球菌、大腸菌の4種類の菌種に対してアクリジンオレンジ光線力学療法を行った。その結果アクリジンオレンジ濃度は、現在の臨床研究で使用している1μg/mlから10μg/mlでは容量依存による効果の差は生じなかったために1μg/mlとした。照射光の強さは、10000ルクスから50000ルクスまで検証したところ、照射光の強さに依存して増殖抑制効果が得られた。また、照射時間は010分までは照射光の強度に関わらず時間依存性に増殖抑制効果が増強したが、1015分では照射光の強度に関わらずほぼプラトーに達した。臨床応用を念頭においた場合に施行が可能な現実的な条件として、照射光の強度は50000ルクス、照射時間は10分で固定して実験を行った。この条件で行った実験では、菌種により増殖抑制効果に差がみられた。メチシリン耐性ブドウ球菌では強い増殖抑制効果がみられたのに対して、大腸菌ではほとんど増殖抑制効果はみられなかった。表皮ブドウ球菌、バンコマイシン耐性腸球菌では増殖抑制効果がみられたが、メチシリン耐性ブドウ球菌ほどではなかった。以上の結果については、第35回日本骨・関節感染症学会、関東骨軟部腫瘍の基礎を語る会(第1回春のセミナー)で報告した。実験環境から同時に照射できるシャーレ数が限られてしまい、対象の菌種が4菌種のみの検討になってしまった。照射光を照射範囲内で均一になるように一定に保ちながら10個程度のシャーレを同時に照射できる装置を導入して、実験効率を上げて菌種を増やすこと、条件を変えて検証することができるようにした。過去の文献では同一実験条件下で多菌種に対して光感受性物質を利用した光線力学療法を比較したものはない。単一菌種ごとの実験で、また使用した光感受性物質も実験ごとに異なっていたが、それぞれの実験では概ね90%程度は増殖は抑制されるといわれていた。今後は菌種を増やしてどの菌種で増殖抑制効果が得られるのか、また菌種による増殖抑制効果の差が何によって生じるものなのかという点にも着目して、臨床での応用ができるような治療方法を探索していく予定である。まず、菌種により増殖抑制効果に差が生じた原因を探索するために、各菌種によりアクリジンオレンジの菌内への取り込みに差があるのかを培地、温度、PHなどの培養環境を変動させながら蛍光顕微鏡により観察する。

また菌内への取り込みの差がアクリジンオレンジでみられた場合には、他の光感受性物質で差がみられるかどうかについても検証する予定である。また、照射光については強度をさらに上げた場合に増殖抑制効果がどの強度でプラトーになるのか、さらに波長ごとに増殖抑制効果を確認して、より効率的に増殖抑制効果が得られる方法を探索していく予定である。各種の条件毎に菌内へのアクリジンオレンジなどの光感受性物質の取り込みを観察するために記録機能が付いていて、観察光の波長の変更が可能な蛍光顕微鏡ならびに記録のためのCCDカメラを購入予定です。その他消耗品として培地、アクリジンオレンジ液などの購入を予定しています。
高次脳機能障害におけるＡＳＬ－ＭＲＩ脳血流画像での臨床的解析法の確立

失語や記憶障害、認知機能低下等の高次脳機能障害は、日常生活能力低下や遂行機能障害等を来たし、就労の妨げになったり過度の負担のため実生活に戻れない等、社会復帰への大きな障害に直結する問題として注目されている。これらの病態を客観的評価する脳機能画像診断法として従来よりPETやSPECT等の核医学検査が臨床応用されているが検査設備を有する施設の不足や高額な検査費用から全患者での頻回な評価は難しい。ASLーMRI(アーテリアル・スピン・ラベリング;ASL)は非侵襲性に脳血流量を測定するMRI画像診断法であり、これを核医学検査に代わる画像評価法として活用する方法を探索し具現化を目指す研究を行った。●本研究の主眼である「ASLを用いた脳血流による高次脳機能障害」の発表を学会の招待講演で行い、高次脳機能障害を来す対象疾患を対象にASL-MRIの有用性を説いた。(演題と学会名: ASLを用いた脳血流による高次脳機能障害の評価第37回日本脳神経CI学会総会ソニックシティ(さいたま市)2014年3月1日)。高次脳機能障害を来す対象疾患を対象に、1学会発表、2論文作成を以下のように実践している。神経放射線診断●達成度の評価の理由として1すでに達成したこと、2これからの課題、を以下に述べる。1上記のごとくASL-MRIを用いた高次脳機能障害の評価について、成果を学会発表した。また、高次脳機能障害を来すモヤモヤ病のASL-MRI先行研究について英語論文発表も行った。2今後のあらたな研究として、高次脳機能障害を来す疾患の対象を広げ、血流の差異をSPECTとASL-MRIで比較すること、などがあげられる。達成度の評価の理由として1すでに達成したこと、2これからの課題、を以下に述べる。1上記のごとくASL-MRIと高次脳機能障害を来す3対象疾患を比較検討しており、それらの関連性について明らかし、成果の発表を行うことができた。21の成果を英語論文化することが必要である。また今後のあらたな研究として、SPECTとの血流値の比較を多数対象者で行うこと、ファントム実験での水流値の実測値の妥当性を行うこと、健常者と疾患対象者での血流の差異を比較すること、などがあげられる。●SPECTとの血流値の比較を多数対象者で行うため、データ収集及びデータベースの構築が必要である。●ファントム実験での実験装置を作成する必要がある。●健常ボランティアとして多数のサンプル採取が必要となる。●現在の横断的解析から、経過を追跡した縦断的研究へつなげ、急性期から慢性期の経過や、リハビリテーションによる機能回復などの客観的指標としてのASL-MRIの有用性を模索する。SPECTとの血流値の比較を多数対象者で行うため、データ収集及びデータベースの構築が必要である。またファントム実験での実験装置を作成する必要がある。健常ボランティアとして多数のサンプル採取が必要となる。データベースを作成するためのコンピュータおよびソフトウェアを購入する必要がある。ファントム装置の備品を購入する必要がある。健常ボランティアに対して謝礼を支払う必要がある。学会発表のため参加費および旅費が発生する。英語論文作成のため英語翻訳校正費用が発生する。
湿地生態系における植物と昆虫のパートナーシップ

福井県敦賀市中池見湿原において湿地植物の開花フェノロジーを,1994年から2年間、ほぼ毎月調査した.この湿原は日本では極めてまれになった低湿地の一つであり,絶滅に瀕する植物が数多く残っている.開花の見られたこれらの植物すべてについて送粉者の調査を行なった.送粉者として特に顕著であったのはハナアブ類であり,このことはハナバチが卓越する森林生態系と対照的であった.これらのハナアブの多くは、水中または水辺で幼虫期間を過ごすものが主体であった。ハナバチ相に関しては、地中営巣性の種が少なく、枯れ茎などに営巣する借孔営巣性のハナバチが卓越していた。ハナバチの中で最も個体数が多かったのは、ヨシの枯れ茎に営巣するホソチビムカシハナバチという種で、これはこれまで日本の2箇所からしか記録がなかった稀種であった。このように、湿地生態系は独自の送粉共生系を有していることが明らかになった。また、カキツバタやコバギボウシのように,森林性のトラマルハナバチに送粉を託す植物も湿地内には見られ,送粉共生系を維持して行くためには湿原周囲に森林環境が残っていることが必須であることが示唆された.塩性湿地の植物と昆虫のパートナーシップについて,千葉県小櫃川河口,兵庫県千種川河口,山口県秋穂湾,福岡県有明海沿岸,鹿児島県甑島・奄美大島,沖縄県石垣島・西表島において調査を行なった.塩性植物の中にも,ハママツナやフクド、アツケシソウのように満潮時には海面下にありながら潜葉虫がいるもの,ウラギクのようにハキリバチやハナアブが送粉するものなどが観察された.干潟は内湾に位置する特異な湿地環境であるが、そこでもさまざまなパートナーシップが観察さた。干潟に生息するアナジャコの腹面に着生して生活するマゴコロガイの生態についても新たな知見が加えられた。福井県敦賀市中池見湿原において湿地植物の開花フェノロジーを,4月より10月まで毎月調査した。この湿原は日本でも数少なくなった低湿地の一つであり,絶滅に瀕する植物が数多く残っている。この湿原を特徴づける花は,4・5月のサワオグルマ,6月のノアザミ,7月のヘラオモダカ,8月のオモダカ,コバギボウシ,ミズアオイ,9月のミソハギ,ミズトラノオ,サワヒヨドリ,10月のミゾソバ,オオニガナなどであった。開花の見られたこれらの植物すべてについて送粉者の調査を行なった。得られた送粉者は標本にし,ラベルをつけ,同定した。送粉者として特に顕著であったのはハナアブ類であり,このことはハナバチが卓越する森林生態系と対照的であった。しかし,カキツバタやコバギボウシのように,トラマルハナバチに送粉を託す植物も見られ,送粉共生系を維持して行くためには湿原周囲に森林環境が残っていることが必須であることが示唆された。ミゾソバは3花柱性が維持されており,この湿原の送粉者群集が豊かであることを暗示していた。この湿原の植物各種の植食者群集についてのデータも集まりつつある。塩性湿地の植物と昆虫のパートナーシップについて,千葉県小櫃川河口,兵庫県千種川河口,山口県秋穂湾,福岡県有明海沿岸,鹿児島県甑島・奄美大島,沖縄県石垣島・西表島において調査を行なった。

塩性植物の中にも,ハママツナのように満潮時には海面下にありながら潜葉虫がいるもの,ウラギクのようにハキリバチやハナアブが送粉するものなどが観察された。福井県敦賀市中池見湿原において湿地植物の開花フェノロジーを,1994年から2年間、ほぼ毎月調査した.この湿原は日本では極めてまれになった低湿地の一つであり,絶滅に瀕する植物が数多く残っている.開花の見られたこれらの植物すべてについて送粉者の調査を行なった.送粉者としては特に顕著であったのはハナアブ類であり,このことはハナバチが卓越する森林生態系と対照的であった.これらのハナアブの多くは,水中または水辺で幼虫期間を過ごすものが主体であった.ハナバチ相に関しては,地中営巣性の種が少なく,枯れ茎などに営巣する借孔営巣性のハナバチが卓越していた.ハナバチの中で最も個体数が多かったのは,ヨシの枯れ茎に営巣するホソチビムカシハナバチという種で,これはこれまで日本の2箇所からしか記録がなかった稀種であった.このように,湿地生態系は独自の送粉共生系を有していることが明らかになった.また,カキツバタやコバギボウシのように,森林性のトラマルハナバチに送粉を託す植物も湿地内には見られ,送粉共生系を維持して行くためには湿原周囲に森林環境が残っていることが必須であることが示唆された.塩性湿地の植物と昆虫のパートナーシップについて,千葉県小櫃川河口,兵庫県千種川河口,山口県秋穂湾,福岡県有明海沿岸,鹿児島県甑島,奄美大島,沖縄県石垣島,西表島において調査を行なった.塩性植物の中にも,ハママツナやフクド,アツケシソウのように満潮時には海面下にありながら潜葉虫がいるもの,ウラギクのようにハキリバチやハナアブが送粉するものなどが観察された.干潟は内湾に位置する特異な湿地環境であるが,そこでもさまざまなパートナーシップが観察された.干潟に生息するアナジャコの腹面に着生して生活するマゴコロガイの生態についても新たな知見が加えられた.
状態推定フィードバックディジタル制御器の最適合成に関する研究

1)状態推定フィードバックから成る閉ループシステムを対象にディジタル制御器における積和演算結果の丸めに起因して発生する閉ループシステムの出力雑音をディジタルフィルタにおける誤差スペクトル整形の技術を応用して有効に低減する技法について提案した。2)推定フィードバックディジタル制御器を固定小数点表現によって実現する場合について、このディジタル制御器の係数に対する閉ループシステム全体の伝達関数感度をL2ノルムのみを用いて評価する関数を導き、この評価関数を最小化する状態推定フィードバックディジタル制御器の最適な実現法を提案した。3)状態推定フィードバック閉ループシステムを対象にディジタル制御器の丸め誤差をフィードバックすることによって、閉ループシステムの出力雑音を低減化する技法について提案した。4)制御対象に対して、状態推定フィードバック制御器の係数変動に対する閉ループシステムの入出力特性の偏差を評価し、正規直交梯子形フィルタ構造を用いた状態推定フィードバック制御器の合成法を開発した。5)状態推定フィードバック閉ループシステムを対象にディジタル制御器の丸め誤差をフィードバックして、フィードバック係数行列と座標変換行列を同時に最適化することによって、閉ループシステムの出力雑音を最小化する方法を開発した。(1)ディジタル制御器における丸め誤差に起因した閉ループ系出力雑音の低減に関する研究状態推定フィードバックから成る閉ループシステムを対象に、ディジタル制御器における積和演算結果の丸めに起因して発生する閉ループシステムの出力雑音を、ディジタルフィルタにおける誤差スペクトル整形の技術を応用して、有効に低減する問題について研究した。すなわち、同一次元状態オブザーバとレギュレータから成るディジタル制御器に丸め誤差のフィードバックを施し、閉ループシステムの出力雑音を低減するように、誤差フィードバック係数行列を設計する方法を提案した。ここでは、誤差フィードバック係数行列が一般形の場合、対角形の場合、単位行列のスカラー倍の場合、のそれぞれについて提案した。また、ディジタル制御器が入力平衡実現形で与えられる場合についても検討した。(2)ディジタル制御器における係数量子化に起因した閉ループ系の特性劣化の低減に関する研究推定フィードバックディジタル制御器を固定小数点表現によって実現する場合について、このディジタル制御器の係数に対する閉ループシステム全体の伝達関数感度を、L2ノルムのみを用いて評価する関数を導いた。つぎに、この評価関数を最小化する状態推定フィードバックディジタル制御器の最適な実現法を提案した。ここでは、L2ノルムのみを用いて係数感度を評価しており、L1ノルムとL2ノルムの混成によってこれを評価する従来の方法に比べて、十分に合理的な評価関数になっている。(1)ディジタル制御器の丸め誤差フィードバックによる閉ループシステムの出力雑音低減化状態推定フィードバック閉ループシステムを対象に,ディジタル制御器の丸め誤差をフィードバックすることによって,閉ループシステムの出力雑音を低減化する技術について研究した.すなわち,状態推定フィードバック閉ループシスチムに含まれるディジタル制御器に対して誤差フィードバックを導入し,閉ループシステムの出力雑音を低減化する誤差フィードバック係数行列の設計法を開発した.また,誤差フィードバックと座標変換を併用して,より効果的に閉ループシステムの出力雑音を低減化する技術についても提案した.さらに,数値例を通して提案手法の有用性について検証した.(2)正規直交梯子形フィルタ構造を用いた低感度な状態推定フィードバック制御器の命成法線形連続時間システムで記述された制御対象に,状態推定フィードバック制御器の係数変動に対する閉ループシステムの入出力特性の偏差を評価し,正現直交梯子形フィルタ構造を用いた状態推定フィードバック制御器の合成法について研究した.すなわち,L2ノルムのみを用いて0,1要素を考慮した係数感度の評価を行い,係数行列に0要素を数多く含む正規直交梯子形フィルタ構造を用いた状態推定フィードバック制御器の合成法を開発した.0要素は回路的には非接続を意味しており,これらの要素が数多く含まれていれば回路構成がそれだけ簡単になり実現コストが安価になると共に,これらの要素はパラメータ変動を生じないために閉ループシステムの入出力特性偏差に直接影響を及ぼさない.正規直交梯子形フィルタ構造を用いて状態推定フィードバック制御器を実現した場合,制御器の閉ループシステムに対する係数感度を大幅に低減出来ることが,数値例によっても確認された.

制御対象を線形離散時間システムによって記述した場合において,状態オブザーバを用いたレギュレータを設計し,これらから構成された状態推定フィードバックディジタル制御器を固定小数点による有限語長表現で実現したとき,閉ループシステムの出力に,積和演算結果の量子化誤差に起因した雑音が発生する.状態推定フィードバック閉ループシステムを対象に,ディジタル制御器内の積和演算結果の量子化誤差に起因した出力雑音を低減する研究については,ディジタル制御器の座標変換行列を最適に選ぶことによって,L2ノルムのスケーリング制約条件の下で出力雑音を最小化するディジタル制御器の最適実現に関する研究が行われている.ディジタル制御器に誤差フィードバックを施して出力雑音を積極的に低減する研究もある.L2ノルムのスケーリング制約条件の下で,出力雑音を最小化するように,座標変換行列と誤差フィードバック行列を同時に最適化すれば,出力雑音がより小さくなることが期待される.本研究では,状態推定フィードバック閉ループシステムを対象に,ディジタル制御器の丸め誤差をフィードバックし,フィードバック係数行列と座標変換行列を同時に最適化することによって,閉ループシステムの出力雑音を最小化する問題について論じており,その解法を開発している.ここでは,最初に,状態推定フィードバック閉ループシステムを記述している.次に,ディジタル制御器に誤差フィードバックを導入し,閉ループシステムの出力雑音を最小化する,誤差フィードバック係数行列とスケーリング制約条件を満たす状態空間の座標変換行列の同時最適化による設計法を提案している.最後に,数値例を用いて提案された設計法の有用性を確認している.
周期的静電磁場を横切る原子の内部・外部自由度のコヒーレント制御

本年度は、静周期磁場を横切る原子が、ゼーマン副準位間で共鳴的に遷移を起こすことの観測に成功した。これにより、本研究の目的の最も重要な部分が達成されたことになる。また、その共鳴によって引き起こされるコヒーレントな過渡現象の観測のための道筋もついた。以下、その詳細について述べる。サンプル原子は、ガラス容器(セル)の中に閉じ込めた気体ルビジウム原子である。セルは薄く、内部のギャップは0.2mm、ガラス板を含めても1.2mmの厚さである。それを周期的に配列した電流線で上下から挟み、内部に周期1mmの静周期場が作られた。原子に円偏光のレーザー光を照射し、ある速度(典型的には150m/s)をもった原子だけをドップラーシフトで選択的に偏極しかつ観測した。磁気共鳴を起こす条件、つまり(副準位間の周波数差)=(速度)/(周期)を満たすと、磁気共鳴が起こることが観測された。得られたスペクトルは、通常の磁気共鳴、つまり、振動磁場を印加しておこる磁気共鳴の場合と同様であった。また、上の共鳴条件が、様々な選択速度で成り立っていることも確認できた。観測された遷移は、本質的にコヒーレントに起こっているはずであるが、その直接の観測を目指し、コヒーレント過渡現象であるスピン章動運動の観測に取り組んだ。その結果、スピン章動運動を観測するところまで到達できた。ただ、まだ信号の測定感度が不十分で、レーザーや磁場の強度を十分弱くできないため、それらにより時間発展が支配されていて、周期的な磁場によって遷移がコヒーレントに起こっているということの完全な実証には至らなかった。しかし、観測の成功への道筋は出来たと考えている。並行して進めている、イオンビームの結晶チャネリングにおける同様の現象であるコヒーレント共鳴励起の研究も着実な進歩を遂げることができた。本年度は、最初の信号を観測するための実験装置の設定が順調にほぼ完了した。現在、有意な信号を得るために、信号の精度をあげている状態で、まもなく測定できる予定である。以下、今年度の進展について、詳しく述べる。まず、実験において中心的な役割を果たすレーザーシステムを構築した。レーザー本体は、市販のレーザーダイオードを使い、外部共振器型のレーザーを自作した。そのレーザーの周波数安定化のためのロック回路も自作し、安定に動作している。また、周波数を掃引するための機構も導入できた。第二に、サンプルの用意が完了した。当初は、真空装置内のルビジウムもれ出しビームを使う予定だったが、極めて薄い(間隔0.2ミリメートル)ルビジウム蒸気セルを使うことで、実験の第一段階として、当初の計画と同等の実験を行えることを発案した。これにより、労力とコストをかけずに、実験の準備が進んだ。その薄いセル内のルビジウム原子の分光にもすでに成功した。第三に、周期的磁場を用意した。これは、周期的に銅線を配線したプリント基板で、上記のセルを上下から挟むことによって行った。周期は1ミリメートルと当初の計画より長いが、胃電流の大小で場の強さを自由に変えられるため、初期の基礎データを収集するにはふさわしいシステムである。そのほか、均一な外部定磁場を作るためのヘルムホルツコイル、精度良くレーザー光を観測するためのフォトダイオード検出器なども作成し、実験の準備をほぼ終えた。