hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
補強材を用いることなくレンガ同士の噛み合いを利用した組積造の耐震性向上策の開発

ブロック同士のインターロッキング(噛み合い)を利用した組積造の耐震性向上策について研究を行った.噛み合いの強いI型は,噛み合い部に応力集中が生じブロックが破壊し易く,耐力向上を期待できないことがわかった.ブロック形状を,噛み合いの弱い波型にすることで,応力集中が緩和され,耐力が向上することがわかった.組積造壁に地震荷重を模擬した水平力を載荷し,上載荷重は2,4,6階建を想定して3通りとした.2階建の場合は,波型の耐力が大きく,直方型の耐力が最小となった.6階建の場合は,摩擦力が向上するため,直方型も比較的大きい耐力を示した.波型は,上載荷重が小さいときに,特に耐力向上効果のあることがわかった.世界の地震災害による死者の半数近くは,開発途上地域で多く建設されている耐震性の低い組積造建築物の崩壊・倒壊によるものである.これまで,組積造建築物の倒壊・崩壊を防ぐ耐震補強として,PP-bandや廃タイヤゴムを用いた補強方法が提案されているが,これらの補強方法は補強材料を必要とする.経済的に貧しい人々が安価な組積造に住んでいることから,コストのかかる補強法は普及が難しいと考えられる.そこで,補強材料を用いない,凹凸のある煉瓦同士のインターロッキング(噛み合わせ)を利用した補強方法について,その効果を実験と解析の両面から検討することを目的とした.具体的には,直方体煉瓦で構成された組積造壁と,凹凸を有する煉瓦で構成された組積造壁(土型, I型の2種類)の組積造壁を考え,斜め圧縮試験とその静的再現解析により,耐力を比較した.実験では,直方体煉瓦を用いた組積造壁は,主に煉瓦とモルタル目地の接着面で破壊が発生した.一方,凹凸を有する煉瓦で構成された組積造壁は,噛み合い部において煉瓦自身の破壊が多く発生し,補強効果は確認されなかった.数値解析により,斜め圧縮試験の再現を行ったところ,煉瓦自身の破壊を考慮しない場合は,最大耐力が向上しインターロッキングを利用した補強工法の効果が確認できた.しかし,煉瓦自身の破壊を考慮した解析を実施すると,凹凸の噛み合い部において大きな応力が発生し,煉瓦が破壊してしまい,耐力は向上せず,実験と似た傾向を示した.以上のことから,実験において凹凸を有する煉瓦の組積造壁の耐力が向上せず,インターロッキングの効果が見られなかった理由は,噛み合い部に応力集中が生じ,煉瓦が破壊しやすくなることが原因であるとわかった.インターロッキングによる組積造壁の耐震性向上効果を,実験と解析によって検討することができた.効果は確認できなかったものの,効果が確認できない理由が,噛み合いによる応力集中の発生であることが明らかとなった.開発途上国で多く建設されている耐震性の低い組積造構造物の地震時の倒壊による人的被害が多く報告されている.そこで,人的被害軽減のために,新設の組積造構造物に対して,煉瓦同士のインターロッキング(噛み合い効果)を利用した工法が提案されている.噛み合い効果のあるブロック形状としては,I型や波型など様々なものが考えられるが,ブロック形状と耐震性の関係に関する研究はほとんどなされていない.そこで本研究は,インターロッキングブロックの形状が組積造壁の荷重-変位関係に及ぼす影響について検討するために,斜め圧縮試験と再現解析を行った.形状の異なる5種類の型のインターロッキングブロック(直角型Var1,直角型Var2,鈍角型,三角型,Cosine型)の斜め圧縮試験を実施した.直角型と鈍角型はインターロッキングの影響が大きい.Cosine型と三角型は鈍角型と直角型に比べてインターロッキングの影響が小さい.供試体の寸法は18cm×18 cm×10 cmである.万能試験機を使い供試体に荷重を載荷し,変位と荷重の時刻歴を記録した.また,高速度カメラを用いて面的ひずみ分布を計測した.斜め圧縮試験結果をまとめると,インターロッキングの影響が大きい直角型と鈍角型は,角の凹凸部分に応力が集中するためひび割れが生じ,破壊が起こるので最大耐力が小さくなった.一方,インターロッキングの影響が小さい三角型とCosine型は,応力が集中している部分が少なくひび割れが生じにくくなるので最大耐力が大きくなった.次に,2次元静的有限要素解析により,斜め圧縮試験の再現解析を行った.組積造壁の破壊箇所と破壊の仕方,荷重-変位関係を比較した結果,定量的な再現性には課題を残すものの,破壊箇所やは破壊の仕方など,形状の異なる5種類のインターロッキングブロックの斜め圧縮試験における破壊メカニズムを概ね再現することができた.耐力の向上効果の期待できるインターンロッキング・ブロックの形状について,実験により検討することができた.数値解析についても,定量的な再現性には課題を残すものの,破壊メカニズムを再現することができた.ブロック同士のインターロッキング(噛み合い)を利用した組積造の耐震性向上策について研究を行った.最初に,噛み合い効果の大きいI型・土型と,噛み合い効果のない直方型からなる組積造に対して斜め圧縮試験を実施し,耐力を比較した.予想に反して,直方型の耐力の方が大きいことがわかった.土型とI型の耐力が直方型よりも小さくなってしまった理由を数値解析により検討したところ,噛み合い部に応力集中が生じ,ブロック自身が破壊し易くなってしまうことが原因であることがわかった.

次に,噛み合い効果を低減することで,応力集中を緩和し,耐震性を向上できないかと考え,I型でなく波型のブロックにすることを考えた.斜め圧縮試験により,波型の方が耐力が大きくなる傾向が見られ,期待通りの結果が得られた.数値解析からも,波型にすることで応力集中が軽減され,ブロックが破壊しにくくなることがわかった.しかし,これらの実験は斜め圧縮試験であり,実際の地震荷重を模擬したものではなかった.最後に,地震荷重を模擬した実験を行った.2階建て,4階建て,6階建ての組積造を想定して,上載荷重は3通りとした.実験の結果,2階建ての場合は,波型の耐力が大きく,直方型の耐力が最小となった.しかし,6階建ての場合は,摩擦力が向上するため,直方型も比較的大きい耐力を示した.波型ブロックは,上載荷重が小さいときに耐力向上効果のあることがわかった.数値解析については,要素間の線形ばねを切断することで,ブロック内部の破壊と目地での破壊の双方を表現できるようにした.最大荷重は概ね良い精度で再現できたが,変位の再現精度には課題を残した.変位の再現性を向上させるには,非線形のばねを用いる必要のあり,構成則の高度化が必要であることがわかった.研究期間中にネパール・ゴルカ地震が発生した.被災した組積造の調査・振動計測を実施し,耐震性向上策について検討した.ブロック同士のインターロッキング(噛み合い)を利用した組積造の耐震性向上策について研究を行った.噛み合いの強いI型は,噛み合い部に応力集中が生じブロックが破壊し易く,耐力向上を期待できないことがわかった.ブロック形状を,噛み合いの弱い波型にすることで,応力集中が緩和され,耐力が向上することがわかった.組積造壁に地震荷重を模擬した水平力を載荷し,上載荷重は2,4,6階建を想定して3通りとした.2階建の場合は,波型の耐力が大きく,直方型の耐力が最小となった.6階建の場合は,摩擦力が向上するため,直方型も比較的大きい耐力を示した.波型は,上載荷重が小さいときに,特に耐力向上効果のあることがわかった.土型とI型の凹凸のある煉瓦は,直角の角を有する煉瓦であり,この角に応力が集中し,破壊が発生した.そこで,応力が集中しないように,角を鈍角にするなどして,応力集中の起きにくい煉瓦形状を検討し,実験と解析によって効果を検証したい.万能試験機を用いた斜め圧縮試験を実施は,組積造の耐力評価によく用いられる実験方法ではあるが,実際の地震時における組積造壁に働く外力を忠実に模擬しているとは言い難い.そこで,地震時において組積造壁に作用する力を忠実に模擬した外力を与えた実験および解析を実施して,インターロッキングブロックの効果を検討したい.地震工学解析に大学のスーパーコンピューターを使用することができたため,解析用パソコン代を安く抑えることができた.研究打ち合わせは,学内や近郊の研究者と行ったため,旅費を抑えることができた.供試体の作成については,当初予定していた方法では,同じ配合で同時に打設しないと,ブロックの噛み合い効果の影響以外に,材料の配合の違いや養生条件の違いによるブロック毎の物性値のばらつきの影響が試験結果に表れてしまうことが分かった.
高感度γ線コンプトンカメラ技術の医療現場への実践的展開

本申請者らは、2015-18年度科研費基盤(B)(代表:村石浩)の支援のもとで高感度γ線オールスカイ型コンプトンカメラ技術の開発に世界に先駆けて成功し、医療現場への応用のためのブレークスルーを見出したところである。本申請では、本技術の医療現場への実践的展開を目的として、これまで検討が困難と考えられてきた3つの研究テーマを独自に遂行する。1核医学分野における新しい医療評価指標の開発(511keVγ線イメージング)2核医学施設における放射能汚染監視モニターの開発(100-400keVγ線イメージング)3放射線治療・加速器施設におけるγ線可視化装置開発(>1MeVγ線イメージング)本申請者らは、2015-18年度科研費基盤(B)(代表:村石浩)の支援のもとで高感度γ線オールスカイ型コンプトンカメラ技術の開発に世界に先駆けて成功し、医療現場への応用のためのブレークスルーを見出したところである。1核医学分野における新しい医療評価指標の開発(511keVγ線イメージング)2核医学施設における放射能汚染監視モニターの開発(100-400keVγ線イメージング)3放射線治療・加速器施設におけるγ線可視化装置開発(>1MeVγ線イメージング)
単為結果性PAT-2遺伝子の分子改変による新規変異体の作出

トマト栽培では訪花昆虫による受粉促進またはホルモン剤散布による着果促進処理が行われている。単為結果性は受粉・受精しなくても果実が着果・肥大する形質であり、気候変動による高温等の環境下でも安定した着果が期待できる有用形質である。単因子劣性形質であるトマト単為結果性pat-2の発現機構の解明および採種不安定性の改善のために、ゲノム編集技術を用いてPAT-2遺伝子およびPAT-2ホモログに変異を導入した変異体を作出し、単為結果性と採種性を評価するとともに花芽・果実形成への影響等を調査することを目的としている。PAT-2遺伝子およびPAT-2ホモログ遺伝子のトマトの単為結果性への関与を調査するために、当該遺伝子の変異体を作出した。CRISPR/Cas9による変異誘導に用いたガイドRNA配列は、当該遺伝子のN末端領域および保存領域を標的とし、複数のツールにより設計した候補から選定した。設計したガイドRNA配列をゲノム編集ベクターに挿入してコンストラクトを作成し、アグロバクテリウム法により形質転換実験を行った。これまでに、PAT-2遺伝子およびPAT-2ホモログ遺伝子のN末端領域に変異を導入した形質転換体を得た。これらの形質転換体の多くは標的変異をヘテロに有していた。変異のホモ化とキメラ変異を除去するために、形質転換体の自殖後代種子を採種した。また、標的遺伝子のプロモーター領域に変異を誘導するガイドRNAを設計し、コンストラクトを構築した。当初の予定と異なり、トマトの形質転換効率が低く、形質転換体の獲得に時間を要している。標的遺伝子の機能欠損による影響とも考えられるため新たなガイドRNAの選定を行うとともに、形質転換条件の検討も合わせて行い、形質転換効率の改善を図った。PAT-2およびPAT-2ホモログ遺伝子のN末端領域の変異体の自殖後代からnull分離個体を選抜し、変異固定個体を選抜し表現型を調査する。また、新規対立遺伝子変異体の作出のために、PAT-2遺伝子の保存領域およびプロモーター領域に変異を誘導するコンストラクトを用いて、変異体を作出する。PAT-2遺伝子およびPAT-2ホモログ遺伝子がトマトの単為結果性に関与することを確認するために、当該遺伝子のN末端領域にガイドRNA配列を設計し、機能欠損変異体の作出に着手した。ガイドRNA配列は、徳島大学のgRNA設計ウェブツールfocas (Osakabe et al. 2016)を始めとする複数のツールによる結果を比較し、推定される特異性、ゲノム編集効率、off-target効果等を参考に配列を選定した。選定したガイドRNA配列をゲノム編集ベクターに挿入してコンストラクトを作成し、アグロバクテリウム法によりトマト形質転換体の作出に着手した。現在、数個体の形質転換体を得ている。ゲノム編集の効率はガイドRNA配列に依存しており、設計したガイドRNA配列毎に変異誘導効率の確認が必要である。そこで、ヘテロ二本鎖切断分析、ヘテロ二本鎖移動度分析、標的領域の配列解析による変異誘導確認手法を検討した。これにより、変異をキメラに有する形質転換初期のカルスなどの変異頻度を推定することができ、ガイドRNA配列の効率的な選定が可能となった。標的遺伝子の機能欠損による影響とも考えられるため、新たなガイドRNAの選定を行い、形質転換体の作出を進めるとともに、形質転換条件の検討も合わせて行なっている。

変異のホモ化とキメラ変異を除去するために、形質転換体の自殖後代種子を採種した。また、標的遺伝子のプロモーター領域に変異を誘導するガイドRNAを設計し、コンストラクトを構築した。当初の予定と異なり、トマトの形質転換効率が低く、形質転換体の獲得に時間を要している。標的遺伝子の機能欠損による影響とも考えられるため新たなガイドRNAの選定を行うとともに、形質転換条件の検討も合わせて行い、形質転換効率の改善を図った。PAT-2およびPAT-2ホモログ遺伝子の機能欠損変異体を作出し、自殖後代を取得後にnull分離個体を選抜し変異固定個体の表現型を調査する。また、新規対立遺伝子変異体の作出のために、PAT-2遺伝子の保存領域およびプロモーター領域にガイドRNAを選定し、変異体の作出に着手する。PAT-2およびPAT-2ホモログ遺伝子のN末端領域の変異体の自殖後代からnull分離個体を選抜し、変異固定個体を選抜し表現型を調査する。また、新規対立遺伝子変異体の作出のために、PAT-2遺伝子の保存領域およびプロモーター領域に変異を誘導するコンストラクトを用いて、変異体を作出する。形質転換体の獲得が遅れたため、予算の執行が遅れた。物品費(消耗品)として、次年度予算と合わせて有効に使用する。形質転換体の獲得が遅れたため、予算の執行が遅れている。
伝統野菜ワケギの食感形成に関与する遺伝子の同定と葉ネギ育種への応用

ワケギの独特な肉質や食感、風味などは葉ネギには無い優れた形質である。それらの形質を葉ネギに導入することが出来れば新しい品種の育成が可能になる。本研究により、ワケギ独特の食感形成に係わる成分はプロトペクチンおよび水溶性ペクチンであり、それらの代謝関連遺伝子(ペクチンメチルエステラーゼ、ポリガラクツロナーゼ)の染色体上での所在が明らかとなるなど、ワケギ独特の食感を有するネギの育成に利用可能な知見が得られた。本年度は以下の四点について実験及び検討を行った。1.ワケギ特有の食感に関与する内容化学成分の同定ワケギ3品種と葉ネギ3品種の葉身由来細胞壁多糖類の分画および定量を行った。得られた分画の中で、ワケギのプロトペクチンの含有量がネギと比べて有意に増加しており、ワケギの食感形成にはプロトペクチンの含有量が強く関係することが示唆された。2.特有内容成分の生産に関する遺伝系の解明ワケギにおいて増加が認められたプロトペクチンについて、シャロットの染色体(1A-8A)を1本ずつ添加したネギ系統(添加系統)において一年間定量を行った。その結果、対照区と比較して7Aおよび8A添加系統のプロトペクチン含量が秋期に著しく増加し、その後冬期になると急速に減少することが明らかとなった。したがって、プロトペクチンの代謝に係わる遺伝子が7Aおよび8A染色体上に集中して存在することが示唆された。3.特有内容成分の生産に関与する遺伝子のDNA多型解析ペクチンの代謝に関与するペクチンエステラーゼ(PE)の三種類のホモログに対してPCRプライマーセットを合成してシャロットとネギおよび添加系統のゲノムDNAを用いた多型解析を行った。その結果、一種類のPEが7A染色体に座乗することが明らかになった。4.重複異種染色体添加系統シリーズの作出重複異種染色体添加系統が完成していない3Aと7A添加系統の茎頂部をコルヒチン添加MS培地で培養して染色体倍加個体の作出を試みた。3Aから10個体と7Aから20個体の茎頂部を調整して培養を行った。その結果、3Aから1個体および7Aから3個体の生存実生を得ることに成功した。本年度は以下の三点についてワケギ,ネギ,シャロットおよびシャロットの染色体(1A-8A)を一本ずつ添加したネギ系統(添加系統)を用いて実験および検討を行った.1.ワケギ特有成分の生産に関与する遺伝子の染色体マッピングペクチンメチルエステラーゼ(PE)と同様にワケギの食感形成に係わるペクチンの代謝酵素であるポリガラクツロナーゼ(PG)の3種類のホモログに対してPCRプライマーを合成して,シャロットとネギおよび添加系統のゲノムDNAを用いた多型解析を行った.その結果,一種類のPGが4A染色体に座乗することが明らかとなった.2.ワケギ由来特有成分を有する葉ネギ品種開発への重複異種染色体添加系統シリーズの利用ペクチンの代謝関連遺伝子が座乗する染色体を有する系統であるFF+4Aの染色体倍加により添加染色体を二本もつ四倍性二染色体添加系統(FFFF+4A4A)が作出された.これらの個体の自殖およびネギを戻し交配することでワケギに近いネギの作出を試みたところ,FFFF+4A4Aの自殖から2個体,FFFF+4A4A(♀)×ネギ(♂)の交配から2個体の後代の作出に成功した.3.ワケギ由来特有成分形質を導入した葉ネギ系統の開発ワケギ複二倍体(ゲノム構成AAF'F')にネギ(FF)を戻し交雑することで作出された異質三倍体(AF'F)にネギを二回戻し交雑することで,ワケギ由来のPゲノム領域が理論上1/8にまで減少したワケギ由来ネギ系統BC_3(116個体)を作出した.これらの中から旺盛な生育を示したいくつかの個体のペクチン含量を分析したところ,全ペクチンに占めるプロトペクチンの割合が高いというワケギ由来の性質を示す系統が含まれており,本手法を用いることでワケギの食感を有するネギ系統の作出が可能となった.
逆光電子回折現象を利用したバルク敏感性可変原子構造解析法の確立と応用（国際共同研究強化）

エネルギー損失電子の角度分布中の光電子回折模様とは真逆のネガコントラスト発現の定量的理解、その測定装置の整備、その現象を応用したバルクと表面の統合的な原子構造解析研究の成果を国際共同研究の枠組みで発展させた。国際共同研究ではスイス放射光施設の光電子回折専用ビームラインを拠点に元素選択性に関する吸収端近傍でのエネルギー損失スペクトルなどの高エネルギー分解能測定をすすめた。光電子回折から適切にエネルギー損失電子回折のバックグラウンドを除去する重要性を示した点で、局所原子構造解析の信頼性の向上に寄与するものであった。国際共同研究を通じ、こうした知見を広めることに努めた。内定年度:2015私たちは、結晶試料から放出される電子の全方位角度分布(ホログラム)に様々な物理現象発現や固体物性の情報が記録されている点に注目し、表面磁気相転移をはじめとする表面電子物性を研究している。本国際共同研究では、実験拠点(スイス新規光電子回折ビームライン[PEARL])にて新たに見出された新規物理現象解明と光電子ホログラムの高効率投影型分析器[PESCATORA]開発を軸に、原子レベルでの表面・界面物性研究を推進することを目的とする。本年は夏から秋にかけ3カ月スイスに滞在し、共同研究を進めた。(1)3年に一度開催されている国際会議VUVX2016がチューリッヒETHで開催された。実行委員に知己が多いこともあり、局所原子構造・電子状態の研究に関するサテライトワークショップを主催する機会を得た。チューリッヒ大学を会場に国際ワークショップを共同開催し、関連する欧米各国の研究者に呼びかけ研究交流を行った。(2)光電子回折ビームラインの光軸・分析器調整を進め、光電子回折の共同実験を成功させた。分析器開発で得ていた知見がこの調整作業に役立ち、光軸のずれの評価と光学系最適化を行った。その結果角度分解能とエネルギー分解能の向上を達成し、信頼性のある光電子回折測定が日常的に進められるようになった。(3)PESCATORA設置の真空ポートを決定し、それに合わせ分析器の製作を進めた。出口スリットの代わりにコリメータを用いた新原理に基づく飛行機でも可搬の手のひらサイズの小型分析器を開発・製作。単結晶グラファイトからの電子回折模様とAugerスペクトルの取得を通じ、新規分析器の実証実験に成功した。2016年7月に国際特許を申請した。(4)エネルギー損失電子回折の理論研究を共同で進めてきたドイツハレ大学やMax PlanckInstituteのスタッフらとも引き続き研究交流を続けている。(2)ビームラインの調整が成功したことを受け、他のユーザーの実験も順調に進んでいる。2017年3月に実験課題申請を行い、現在審査中である。(3)新規分析器の調整を行っている。国際特許申請PCT出願[静電レンズ、並びに、該レンズとコリメータを用いた平行ビーム発生装置及び平行ビーム収束装置]を行い、すべての項目について新規性を認める国際調査報告・見解書を頂いた。(4)エネルギー損失電子回折のネガコントラスト模様発現機構の解明の糸口が見いだせた。MoSe2を用いた実験で光エネルギーを変化させると元素別の回折模様の比が大きく変わっていくことを見出した。また2H積層構造のステップレスの劈開表面を得ることに成功し、ネガコントラスト模様の対称性の観測から発現機構の特定につながるヒントを得た。私たちは、結晶試料から放出される電子の全方位角度分布(ホログラム)に様々な物理現象発現や固体物性の情報が記録されている点に注目し、表面磁気相転移をはじめとする表面電子物性を研究している。本国際共同研究では、実験拠点(スイス新規光電子回折ビームライン[PEARL])にて見出された新規物理現象解明と光電子ホログラムの高効率投影型分析器[PESCATORA]開発を軸に、原子レベルでの表面・界面物性研究を推進することを目的とする。本年も本務の授業のない夏から秋にかけ3カ月スイスに滞在し、共同研究を進めた。(1)共同研究者Muntwiler氏とともに表面構造に関する国際会議ICSOS(Atlanta)で成果発表を行った。松井は招待講演を行い同国際会議の国際アドバイザーに就任した。(2)共同研究の成果の一部を2報Phys.Rev.B誌から出版した。Auger電子回折の円二色性という新規物理現象とグラファイトのkz分散に反映される原子軌道配列の解析法に関する基礎的に重要な研究である。他にも総説4報を含め多数の論文を執筆した。(3)ビームラインPEARLに申請していた3件の実験提案が採択され、1カ月にわたり実験を行った。Bi2Se3,TiO2,SiC表面およびバルクの結晶構造を解析した。(4)新規分析器PESCATORAの展開を進めた。欧州での製作についてメーカーと打ち合わせを行っている。国際特許のドイツ・米国への権利移行を行った。(5)エネルギー損失電子回折の論文執筆を進めている。ステップのない2H構造を持つMoSe2やMoS2表面を用いると反転対称性のない原子配列の光電子回折を測定することができる。エネルギー損失電子回折がそれぞれの元素でそのように変化するか詳細に調べている。

国際共同研究ではスイス放射光施設の光電子回折専用ビームラインを拠点に元素選択性に関する吸収端近傍でのエネルギー損失スペクトルなどの高エネルギー分解能測定をすすめた。光電子回折から適切にエネルギー損失電子回折のバックグラウンドを除去する重要性を示した点で、局所原子構造解析の信頼性の向上に寄与するものであった。国際共同研究を通じ、こうした知見を広めることに努めた。(1)2017年3月にスイス放射光施設光電子回折ビームラインPEARLに課題申請を3件行った。現在、審査中である。8月下旬から9月上旬にかけビームタイムの希望を出している。SiC表面パッシベーション、グラフェン、酸化チタン表面の実験を予定している。前後の期間併せて2カ月ほど滞在を行う予定である。(2)分析器の設置を進める。現在PEARLの真空ポートに合わせ直線導入ステージを入手し、この上に分析器の構築を進めている。(3)エネルギー損失電子回折の実験データ解析ができているので論文化を進める。表面物性物理学
除去修復酵素の細胞内分布と紫外線損傷生成に伴う反応

太陽紫外線はヒト皮膚の細胞DNAに損傷を誘起し、皮膚がんを発生させる。紫外線(UVC)により生じる主要な2つのDNA損傷はシクロブタン型ダイマーおよび(6-4)型ダイマーである。これまでに、私達は、DNA損傷特異モノクローナル抗体を共焦点レーザー顕微鏡に応用し、正常および色素性乾皮症患者由来細胞の個々の細胞核における損傷修復動態を3次元的に可視化することに成功した。本年度はその結果をさらに発展させ、細胞核内に限局的な損傷部位を誘発・可視化した。紫外線照射によるヒト細胞核内におけるDNA損傷部位やその修復部位と各種修復蛋白の挙動を実際の反応の場である細胞核と関連付けるため、正常ヒト細胞および除去修復に欠陥を持つ遺伝病、色素性乾皮症A群患者由来細胞(XP-A)にポリカーボネート製フィルターマスク(孔径3μm)を通してC紫外線100J/m^2を照射し、細胞核あたり数個の小円状のDNA損傷部位を作成し検討した。CPDも6-4PPも共に、免疫染色によりマスクの穴の孔径や分布に一致する水玉様に検出された。正常細胞は核全体に照射された場合と同様に、水玉様に誘発されたCPDを24時間で半分程度修復除去し、6-4PPを3時間以内で完全に修復したが、XP-A細胞は、同時間内に両損傷をまったく修復できなかった。更に、細胞核内の限局した部分に紫外線を照射し、除去修復酵素であるPCNAが損傷部位に一致して集まるかを検討した。正常細胞において、PCNAは照射後30分以内に核内に水玉様に染色されたが9-24時間にかけて次第に染色が弱くなった。XP-A細胞では、逆に照射後3時間まで染色は認められなかったが、9および24時間において水玉様に染色された。すなわち、正常細胞において、PCNAは紫外線照射に伴いDNA損傷部位に結合し、XP-A細胞においても、照射後9時間以降に次第にDNA損傷部位に結合することが示唆された。
新規食品機能成分シフォナキサンチンの生体内代謝の全容の解明

申請者は海ぶどうなどの食用緑藻に含まれるシフォナキサンチンに注目し、その生物活性の探索と作用メカニズムの解析を進めてきた。そのなかで当該カロテノイドがマスト細胞の炎症反応を強く抑制することを見出した。マスト細胞の炎症反応を抑制することは、国民病のひとつとも数えられる花粉症の症状を軽減することに繋がるため、これを有効利用するべく更なる研究を進めている。動物実験によって、個体レベルでの抗アレルギー作用も確認できたが、同時に、シフォナキサンチンを経口摂取させたマウスの体内では、元の化学構造を維持したものよりも代謝産物(3種類をそれぞれDHM、DHS、DDMとする)の方が多く蓄積することが明らかとなり、これらの抗炎症作用にも興味がもたれた。そこで平成30年度は、3種類のシフォナキサンチン代謝産物の抗炎症作用の評価を研究目的とした。これまでと同様の手法を用いてマスト細胞の炎症反応に対する抑制作用を評価したところ、DHMとDDMがシフォナキサンチンそのものよりも強い抗炎症作用を示すことを見出した。特にDDMについては、シフォナキサンチン摂食マウスの血漿濃度より低い濃度においても活性を示したことから、個体レベルでの抗炎症作用に重要な代謝産物と考えられた。また、マウスマクロファージ様細胞株RAW264細胞やヒト単球様細胞株THP-1細胞を用いた抗炎症作用の評価も進め、そのほとんど全てにおいて、シフォナキサンチンそのものよりも代謝産物の方が強い抗炎症作用を示すという結果を得た。化学構造の比較や阻害剤を用いた検討により代謝産物の強い抗炎症作用は、Nrf2の活性化能に起因することを見出した。レポータージーンアッセイを用いた簡便な抗炎症作用評価系を確立できたことにより、当初予定していたよりも多くの評価系を用いて抗炎症作用を評価することができた。また、そのほとんどすべてにおいて、代謝産物の方が強い活性を示したため、効率よく作用メカニズムの解明に着手することができた。ただし、次年度の予定を前倒ししているのではないため、進捗状況はおおむね順調とした。当初の予定通り、カロテノイドのポリエン骨格の開裂反応を中心に研究を進める。開裂反応はBCO2と呼ばれる酵素によって触媒されることが知られている。そこでまずは、BCO2の酵素活性評価系の確立を目指す。具体的には、評価系に適当なBCO2粗酵素液を探索する。すなわち、動物種(マウスまたはラットおよびその系統)、臓器(肝臓、腎臓、または小腸)、BCO2の局在が報告されているミトコンドリアを精製するか否か、などを検討する。また、必要に応じて、市販のヒト肝臓ホモジネートの利用や大腸菌などによる組換えBCO2の作成も検討する。
結晶面を制御した卑金属元素固体触媒による温和な条件での水中硝酸イオンの除去

卑金属元素であるニッケル触媒を用いて水中の硝酸イオンを窒素ガスに変換する触媒の開発を行なった。(100)面または(111)面を相対的に多くもつニッケル粒子を調製し反応を行なったところ、窒素選択性にはそれほど差はなく本反応は構造敏感反応ではないことが明らかとなった。一方、ニッケル微粒子調製時の温度を上昇させニッケル結晶子径を増大させると窒素選択性が向上することを見出した。また、ラネーニッケル合金を展開前に焼成しニッケル触媒の構造・結晶性を変化させることにより、転化率100%・窒素選択性4060%程度まで向上させることに成功した。モリブデンなどの助触媒の添加により活性低下の抑制にも成功した。本研究課題は,水中の硝酸イオンを除去するための卑金属元素固体触媒の開発である。初年度は,ニッケル金属微粒子を用いて水中硝酸イオンの水素化を行い,高い窒素選択性を与えるニッケル結晶面の特定を試みた。塩化ニッケル水溶液をヒドラジンを用いて還元する際に,ポリビニルピロリドンを混在させるとNi(100)面を相対的に多くもつと考えられる五角柱をもつ粒子が得られた。また添加物を存在させないと,Ni(111)面を相対的に多くもつと考えられる六角形星形平板を積層させた粒子が得られた。これらを用いて水中硝酸イオンの水素化を行った結果,転化率は両ニッケル粒子ともほぼ同じであったが,Ni(111)面を多くもつニッケル粒子の方が窒素の選択性が若干高いことが明らかとなった。平成26年度はヒドラジンを用いて調製したニッケル微粒子を用いることにより,Ni(111)がNi(100)面よりも窒素の選択性が若干高いことが示唆されたが,Ni(111)面とNi(100)面での水素化活性(硝酸イオン転化率),窒素選択性の差はそれほど大きくはなく,それぞれ30-40%,20%程度であった。平成27年度はさらに窒素選択性を向上させるため,当初,ニッケル触媒に添加する助触媒の探索を行う予定であったが,さらに水素化活性が高いニッケル基材の検討を優先することを考え,ラネーニッケルをニッケル基材に用い,その構造(結晶性)を変化させることにより,水素化活性を向上させるとともに,窒素選択性の向上を試みることとした。その結果,回分式の反応装置を用い,硝酸イオン転化率100%,窒素選択率40%程度まで向上させることに成功した。平成27年度の目標は,前年度よりもさらに高い水素化活性,窒素選択率を得ることであったので,おおむね目的は達成されたと考えている。これらを用いて水中硝酸イオンの水素化を行った結果,Ni(111)面とNi(100)面での硝酸イオン転化率,窒素選択性の差はそれほど大きなものではなかった。しかしながら,ニッケル微粒子調製時の温度を上昇させニッケル結晶子径を増大させると窒素選択性が向上することを見出した。平成27年度は,さらに高い水素化活性を持つニッケル基材の開発に重点をおき,ラネーニッケルをニッケル基材に用い,ラネーニッケル合金を展開前に焼成することによりニッケル触媒の構造・結晶性を変化させた。その結果,硝酸イオン転化率100%,窒素選択率4060%程度まで向上させることに成功した。平成28年度は助触媒の検討を行った。ニッケル-アルミニウム合金にクロム,バナジウム,鉄,ジルコニウム,炭素,タングステン,あるいはモリブデンを添加したものより助触媒添加ニッケル触媒を調製した。その結果,タングステンあるいはモリブデンを添加したものは,無添加の場合と比較して長時間硝酸イオン転化率100%を保てることを見出した。これまでニッケル触媒を用いた反応では,硝酸イオン転化率が100%近く得られる触媒は窒素選択率が10%程度の結果しか報告されていない。本研究により窒素選択率を大きく向上させることができ,本反応におけるニッケル触媒の有効性を確認できた。

初年度の目的は,「高い窒素選択性を与えるニッケル結晶面の特定」であったので,Ni(111)面を多くもつニッケル粒子の方がNi(100)面を多くもつニッケル粒子より窒素の選択性が若干高いことを見いだせており,おおむね目的は達成されたと考えている。ラネーニッケルをニッケル基材に用い,助触媒を添加した触媒の調製を行い,窒素選択率の向上をめざす。触媒化学これまでNi(111)がNi(100)面よりも窒素の選択性が高いことが示唆されたため,Ni(111)面のみをもつニッケル微粒子の調製法を詳細に検討する。しかしながら,Ni(111)面とNi(100)面での窒素選択性の差はそれほど大きくはないとの結果も得られており,ニッケルにさらに助触媒を添加した触媒の調製を並行して行い,窒素選択性の向上をめざす。平成26年度に発生した余剰金の一部が繰り越された形となっている。2014年度はガスクロマトグラフを購入したが,研究の遂行が可能である範囲内で当初購入予定の機種よりも低価格のものを購入,およびガスクロマトグラフ用レコーダーを既存のものを流用することで,余剰金が発生した。また,消耗品類を当研究室に既存のものを研究開始当時に用いていたことも一因である。平成28年度は,イオンクロマトグラフ用カラムの購入,反応装置の改良,高純度ガス,薬品類などの購入に充て,全体としては当初予定通りの使用計画とする。2015年度は,余剰金も含めて,イオンクロマトグラフ用カラムの購入,反応装置の改良,高純度ガス,薬品類などの購入に充て,全体としては当初予定通りの使用計画とする。
小型航空機による海藻群落(藻場)探査法の開発

鹿児島湾の上空300mを飛行する小型航空機の窓から、35mm一眼レフカメラとブロニ-版中型カメラならびにVTRカメラを用いて、海岸線を連続的に撮影し、その映像を比較検討した結果、ブロニ-版中型カメラを用いることによって、沿岸浅海域の海藻群落が鮮明に撮影されることが分かった。この画像をスキャナーでMacintosh Performa5210コンピュータに取り込み、画像解析ソフトAdobe photoshop LE-JとNIH Image1.59/PPCを用いることによって、海面に浮かび上がった褐藻ホンダワラ類(Sargassum)の群生する藻場の被度面積を計算することができた。つまり、海藻の現存量が一年のうちで最大となる春の大潮干潮時に空中撮影を行うことによって、普段は海中に没し潜水によらなければ見ることのできない藻場の面積を容易に測量できることが確かめられた。また、鹿児島湾内の典型的な藻場四箇所(神瀬、磯脇、矢筈島、岩本)については実際に潜水による測量を試み、藻場の面積を実測し、空撮のデータと一致することを確かめた。この手法を用いて、1996年6月における鹿児島湾内全域の藻場面積を測定したところ、322haと計算された。この値を、1978年に鹿児島県水産試験場の調査比較したところ、鹿児島湾ではこの18年間にホンダワラの藻場面積が47ha減少しておりその傾向は大隅半島側で著しいことが分かった。
ε型Cキナーゼの細胞内生理的基質の同定と機能の解析

プロテインキナーゼC(PKC)は、種々の生理機能に関与していることが示唆されている蛋白質リン酸化酵素群であり、分子レベルでの解明が急務である。しかし、12種の分子種が存在し、それら種間の基質特異性は酵素学的に低く、細胞内での選択的活性化と生理的基質の特異的リン酸化機構について殆ど明らかでない。本研究において我々は、脳下垂体腫瘍由来のGH細胞株をホルモン分泌細胞のモデル系として、遺伝子導入により樹立したε型PKC高発現株と野生株を用い、プロテオーム解析法により比較検討した。その結果、視床株ホルモンであるTRH刺激により活性化されるε型PKCがMARCKSと中間径繊維蛋白質をリン酸化することを見出し、これらの蛋白質がε型PKCの生理的基質であることを明らかにした。また、MARCKSと中間径繊維蛋白質のリン酸化の時間経過はTRH刺激に伴うプロラクチン分泌の経過と一致し、ホルモン分泌にε型PKCの基質が重要な役割を果たしている可能性を示唆した。現在、PKC分子種と基質の特異的シグナル伝達機構を探る目的で、ε型PKCと基質の相互作用を可能とする細胞内ターゲテイング機構について解明する糸口を探っている。また、今後、ε型PKCによる基質のリン酸化部位を決定し、それらのどの部位がホルモン分泌に結びつくのかを明らかにする予定である。他方、RBL-2H3マスト細胞からのアレルギー起因物質であるヒスタミンの放出にはβii型PKCが促進的に作用すること、アポトーシスや虚血系においてもPKCは分子種特異的に異なった役割を果たすことを明らかにした。プロテインキナーゼC(PKC)は、種々の生理活性物質の分泌や、細胞増殖、分化、細胞死に深く関与している。その制御の狂いは、癌やアレルギー等の様々な現代病を引き起こすことから、PKC分子種レベルにおける細胞内情報伝達機構の解明は急務である。しかし、未だ個々の分子種の役割やその作用点については殆ど不明である。我々は、ラット下垂体由来のGH細胞において、PKC εが視床下部ホルモンのTRH(throtropin-releasing hormone)によるプロラクチン(PRL)分泌調節に必須の役割を果たすことを既に明らかにした。本研究は、この細胞をモデル系として、生理的刺激によるPKC εの分子作用機構を明らかにすることを目的として開始した。本年度は、in vivoラベルしたリン酸化蛋白質について二次元電気泳動法により解析し、PKC εの基質を探索した。その結果、TRH刺激でリン酸化レベルが上昇する蛋白質のうち、分子量約80kD(PI;4.3)、52kD(PI;5.6-5.75)、19kD(PI;5.5-5.6)のリン酸化がPKC活性化剤のTPA刺激によって増大し、且つ、PKC阻害剤で抑制された。80kDと19kDの分子は、酸や熱に対する耐性等の生化学的特性から、各々MARCKSとstathminであることが推定された。他方、52kD分子は、ペプチドマップ、アミノ酸部分配列、イムノプロット等の解析により中間径繊維物質(IF)であることが判明した。MARCKSと1Fのリン酸化の経時変化は、PKC εの活性化とPRL分泌増大とよく一致し、更にこれらはPKC εの強制高発現株で亢進していた。他方、stathminに関しては一致しなかった。以上の結果から、MARCKSとIFがPKC εの生理的基質であり、これらが構成するアクチン系と中間径繊維の各々独立した細胞骨格構造が、調節性ホルモン分泌過程に重要な役割を果たすことが強く示唆された。プロテインキナーゼC(PKC)は、種々の生理活性物質の分泌や、細胞増殖、細胞死に深く関与している蛋白質リン酸化酵素群であり、分子レベルでの解明は急務である。

しかし、PKC分子種間の基質特異性は酵素学的に低く、細胞内での選択的活性化と生理的基質の特異的リン酸化機構についての解析は極めて少ない。我々は本研究において、脳下垂体腫瘍由来のGH細胞株に遺伝子導入により樹立したε型PKC高発現株と野生株を用いて、プロテオーム解析法により比較検討し、視床株ホルモンであるTRH刺激により活性化されるε型PKCがMARCKSと中間径繊維蛋白質をリン酸化することを見出し、これらの蛋白質がε型PKCの生理的基質であることを示唆した。現在、ε型PKCとこれらの基質が多機能性蛋白質と相互作用しているか否か、すなわち蛋白質間相互作用を介する細胞内ターゲティング機構が存在するかどうか、PKC分子種特異的シグナル伝達機構を解明する糸口を探っている。また、ε型PKCはTRH-イノシトールリン脂質代謝系を介するプロラクチン分泌過程に律速酵素として必須の役割を果たしていることから、MARCKSと中間径繊維蛋白質のリン酸化の時間経過を解析したところ、このホルモン分泌の経過と一致した。今後どのリン酸化部位がホルモン分泌に結びつくのかを明らかにする予定である。他方、RBL-2H3マスト細胞からのアレルギー起因物質であるヒスタミンの放出にはβII型PKCが促進的に作用すること、アポトーシスや虚血系においてもPKCは分子種特異的に異なった役割を果たすことを明らかにした。
非線形現象に関連した非線形偏微分方程式における解の特異性の生成とその性質

非線形偏微分方程式において、解の特異性が非線形性によってどのような相互作用をするのかということを調べるのは、極めて重要な問題の一つである。それは、解の時間大域的存在や有限時刻での爆発の問題と密接に関連している。空間1次元の特殊な3次の非線形性を持つ非線形シュレデインガー方程式は完全可積分系となり、その解は時刻無限大でも非線形効果が消えず、解は摂動を受けていない自由解には近付かないことが知られている。空間1次元の場合、3次の非線形性は線形散乱理論で云うところの長距離ポテンシャルに相当しており、この事実自体は自然なことである。しかし最近、非線形波動方程式について、従来長距離ポテンシャルに相当すると考えられていた場合でも、ある特別な非線形項に対しては解の特異性が相殺し、時刻無限大で解は自由解に近付くことが分かってきた。非線形シュレデインガー方程式に対しても、特別な非線形項の場合は波動方程式の時と同様、解の特異性が相殺し時刻無限大で非線形効果が消えることが予想される。そこで、今年度は、どのような3次の非線形項に対して、解の特異性が相殺し時刻無限大で解が自由解に近付くかを調べた。また、最近は、単に理論的に解析するだけではなく、数値計算によって偏微分方程式を調べるということも、応用上重要な問題となっている。今回非圧縮性ナヴィエ・ストークス方程式の分岐問題について装置実験を行い、2次分岐の発生やカタストロフ理論におけるカスプ点に相当するものが存在することを捕らえた。このような数値解析が、ナヴィエ・ストークス方程式の解の正則性や特異性の解析に役立つことが期待される。
発がんプロモ-ションにおけるシグナル伝達と遺伝子発現の解析

本研究では多段階発がんのメカニズムを、発がんプロモ-ション期にしぼり、特にCキナ-ゼによるシグナル伝達と遺伝子発現について研究を進めている。1上皮細胞で発現しているCキナ-ゼ分子種の同定昨年度の研究において、マウス皮膚cDNAライブラリ-よりカルシウム非依存性のCキナ-ゼにPKC_7をクロ-ニングした。本年度はこのCキナ-ゼ分子種が上皮系に多いことをmRNAおよび蛋白レベルで証明した。mRNAの発現量は皮膚、前胃〓で扁平上皮においては脳の発現レベルの10倍にも達っしていた。組織内の局在性をin situhybridization法および免疫染色法によって検討したところ、増殖している基底細胞層よりも分化している上層の細胞に特異的に発現していることがわかった。このような傾向は,皮膚,舌,食道,前胃,小腸において一致して認められた。また,これとは別に,筋肉に特異的なnPKCDも分離した。2Cキナ-ゼ標的蛋白の同定これまでハマウス表皮におけるCキナ-ゼ標的蛋白4種を同定した。本年度は分子量28Kの蛋白が,ストレス蛋白hsp28と同定した。3皮膚の構造と機能の解析我々は皮膚を上皮細胞の典形的なモデルと考えて研究を進めている。この一連の研究のなかで,本年度は皮膚の三次元培養と毛のうの遺伝子の分離に成功した。特に前者は、今後皮膚の増殖と分化のメカニズムを分析していく際の強力な手段となるであろう。
ガングリオシド依存性タンパク質リン酸化の神経機能に対する役割

神経細胞の形態変化ならびに機能制御にガングリオシド依存性タンパク質リン酸化が関与することが示唆されてきた。一方、褐色細胞腫PC12細胞が神経成長因子(NGF)の作用下に、形態学的及び生化学的に交感神経様の表現型を取るに際しても、種々の特異的なタンパク質のリン酸化が観察されることも報告されている。そこで本年度は、PC12h細胞のNGF誘導性分化現象及びタンパク質リン酸化反応に対するガングリオシドの効果を検討し、以下の実験成績を得た。1.ガングリオシドはNGF作用下のPC12h細胞の分化を促進する。a)培養4日目において神経突起を伸ばした細胞の割合は、NGF(50ng/ml)単独では約40%であったが、G_<M1>共存下には60%を越えた。b)チロシンヒドロキシラ-ゼの活性増も、NGF単独添加の場合に比べ、G_<M1>共存下には約1.5倍の増幅拡大が認められた。2.内因性ガングリオシド合成の阻害は神経突起の伸長を抑制する。a)NGF存在下の培養に際して、糖鎖合成の阻害剤、ツニカマイシン(1μg/ml)または2ーデオキシグルコ-ス(2ーDG;1mM)を共存させると、4日後でも神経突起はほとんど観察されなかった。b)[ ^<14>C]グルコサミンの取り込み量によって調べたところ、この条件下ではG_<T1b>の合成が著明に抑えられていた。c)同時に、ガングリオシド(G_<T1b>,100μg/ml)を添加しておくと、有意な保護効果が見られ、20%強の細胞で突起が観察された。3.NGFの作用下に生じる特異的なタンパク質(チロシンヒドロキシラ-ゼ、細胞質画分33ーkDaタンパク質、核画分22ーkDaタンパク質等)のリン酸化を促進する。ガングリオシド単独の添加では、これらの現象に関して、何ら有意な効果は認められなかった。
スマート農業システムの社会的費用便益分析

スマート化を,情報技術の活用による生産や経営のためのマネジメント強化と定義したうえで,スマート農業システムに対する新規資材投入(情報財・サービスの投入など)と,それによる成果(農業以外への産業の波及効果,フードロスの削減や再生可能エネルギーの利用拡大,農村の地域福祉の向上等)がもたらす効果を,俯瞰的,定量的に評価する。分析には主に応募者らが開発した次世代エネルギーシステム分析用産業連関表を用いる。
会話型交通シミュレーションによる信号制御戦略の探索と学習

1.本研究では、人間の優れた情報認識能力と情報処理能力を系統式信号制御に応用し、人間の視覚的総合的な交通状況判断能力を応用すれば制御効率を改善できるかどうかについて検討シタ。そのために一連の信号交差点の時々刻々の交通状況を人間が視覚的に判断しながら、系統制御に随時介入するというゲ-ミングシミュレーションを行い、制御効率のよい制御戦略を探索した。得られた制御戦略をニューラルネットワークで学習し、その制御戦略をモデル化した。2.主な研究成果は次のとおりである。(1)系統制御の交通流シミュレーションのプログラムを完成させ、会話形式でゲ-ミングできるようにした。(2)交差点における加減速挙動および発進波の伝播挙動を知るために交通流観測調査を行い、その結果を用いてシミュレーションのパラメータを調整した。(3)シミュレーション画面で交通状況を見ながらキ-入力で信号制御に介入し、信号の切り替えまたは青延長を行うというゲ-ミング実験を行った。(4)信号制御のゲ-ミング実験を繰り返し、単純系統式制御よりも望ましい制御戦略を得ることができた。(5)得られた制御戦略をニューラルネットワークで学習できるようにした。そのネットワークに交通状況を入力すれば制御戦略が求められるようにモデル化した。(6)モデルから求めた制御戦略を適用してシミュレーション上で制御実験を行った。交通道路を含む信号系全体の制御効率はつねに満足できるものではなかったが、条件によっては効率のよいものも得られた。1.本研究の目的は、人間の優れた情報認識能力と情報処理能力を交通応答制御に応用し、人間の視覚的総合的な交通状況判断能力を制御を導入することを試みるものである。人間の判断能力を導入すれば制御の品質向上に寄与できるかどうかについて検討する。そのために一連の信号交差点の時々刻々の交通状況を人間が視覚的に判断しながら、系統制御に随時介入するというゲ-ミングシミュレーションを行う。これによって既存の交通応答型の系統制御よりも望ましい制御戦略を探索する。その制御戦略をニューラルネットワークで学習し、またはファジィ制御規則にまとめて制御戦略をモデル化する。2.研究全体は、(1)ミュレーション・プログラムの作成、(2)信号交差点における交通流観測調査、(3)ゲ-ミングシミュレーションの実行、(4)制御戦略の分析と学習、(5)制御戦略の適用性の検討、および(6)まとめからなる。このうち、本年度は(1)および(2)を実施した。具体的には次の通りである。(1)系統制御の交通流シミュレーションのプログラムを作成し、画面上に道路と信号灯器を表示し交通流を流すようにした。信号は規定値に従って動作するほかキーボードから随時変更できるようにし、会話形式でゲ-ミングができるようにした。右左折交通と交通需要の時間変動を考慮できるように改訂しているところである。(2)シミュレーションは、車両の追従現象を考慮し1台1台を扱うものである。このシミュレーションでは交差点前後における車の挙動をできるだけ忠実に再現することが重要である。そこで信号交差点の停止線付近における交通流現象、特に発進停止に関連した現象をビデオカメラで観測し解析した。1.本研究の目的は,人間の優れた情報認識能力と情報処理能力を信号制御に応用し、人間の視覚的総合的な交通状況判断能力を導入すれば信号制御の品質向上に寄与できるかどうかについて検討することである。そのために一連の信号交差点の時々刻々の交通状況を人間が視覚的に判断しながら、系統制御に随時介入するといゲ-ミングシミュレーションを行う。これによって既存の系統制御よりも望ましい制御戦略を探索することを試みる。得られた制御戦略をニューラルネットワークで学習し、その制御戦略をモデル化する。2.昨年度は、シミュレーション・プログラムをほぼ完成させ、また交通流観測調査を行い、シミュレーションのパラメータを調整した。3.本年度の研究概要は次の通りである。(1)交通流観測調査を若干補足し、その結果を用いてプログラムの発進波伝播速度をチェックした。(2)シミュレーション画面で交通状況を見ながらキ-入力で信号制御に介入し、信号の切り替えまたは青延長を行うというゲ-ミング実験を行った。(3)信号制御のゲ-ミング実験を繰り返し、単純系統式制御よりも望ましい制御戦略を得ることができた。

(4)得られた制御戦略をニューラルネットワークで学習できるようにした。そのネットワークに交通状況を入力すれば制御戦略が求められるようにモデル化した。(5)モデルから求めた制御戦略を適用してシミュレーション上で制御実験を行った。交差道路を含む信号系全体の制御効率は泌ずしも満足できるものではなかったが、系統区間のみをみると効率のよいものも得られた。
アストロサイトのエネルギー代謝からみた新たな脳梗塞治療法の開発

脳虚血時に虚血巣において上昇する乳酸は組織のpHを低下させ、また脳浮腫の原因となり、細胞障害の増悪因子となっている。細胞内外への乳酸輸送を制御する因子としてmonocarboxylate transporters (MCTs)が大きな役割を果たしていることが近年明らかになっているが、脳虚血時の発現の変化はほとんど検討されていない。我々は、MCTsの脳内の主なアイソフォームと考えられているMCT1、MCT2の虚血巣における発現の変化を経時的に免疫染色を用いて検討した。Sprague-Dawleyラット(雄性280-330g)の右中大脳動脈を血管内栓子法により90分間閉塞し、その後再灌流を行った。再灌流後24時間、96時間、168時間後に4%パラフォルムアルデヒドで灌流固定を行い、脳の凍結連続切片を作製した。MCT1,MCT2に対するポリクローナル抗体(Chemicon International)を用いて、ABC法により免疫染色を行った。コントロールは、sham手術群を用いた。MCT1の発現はsham手術群に比べ、再灌流24時間後の梗塞巣の血管壁で増強したが、非虚血側では変化はなかった。再灌流96時間後、168時間後ではMCT1の血管壁における発現は再灌流24時間後と比べて低下し、むしろ活性化したマイクログリアを中心に発現が認められた。sham群において血管壁に認められていたMCT2の発現は、再灌流24時間以降低下した。脳虚血再灌流後、MCTsのアイソフォームにより、その発現が経時的に変化をすることが明らかになった。虚血により上昇した乳酸輸送の調節が行われている可能性が示唆された。