hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規痛覚受容体の単離と機能解析

ヒト三叉神経節から新しい水素イオン感受性チャンネルをスクリーニングしたところ、上皮型アミロライド感受性イオンチャンネルファミリーに属するENaC-delta(epithelial Na channel-delta)が単離された。アフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いて電気生理学的に解析したところ、水素イオンによって活性化されることが確認された。ASIC(acid-sensing ion channel)やVR1(transient receptor potential subtype-1)と同様に、末梢の痛覚受容器において炎症やリュウマチなどの局所的なアシドーシスに伴う痛みの発生に寄与していると考えられたので、三叉神経節における分布をin situ hybridization法および免疫組織化学法を用いて検討したが、特異的なシグナルは検出できなかった。しかしながら、ヒトの大脳皮質、小脳における発現をNorthern blot法を用いて調べたところ、両者に強く発現していることが確認できた。脳におけるENaC-deltaの役割は今のところ不明であるが、この遺伝子は霊長類以上のほ乳動物にしか発現していないことから、高次脳機能との関連が考えられ、現在も脳における詳細な分布パターンの解析を行っている。また、このイオンチャンネルがVR1のアンタゴニストであるカプサゼピンにより活性化することを我々は見出したので、ヒトの神経系におけるカプサゼピンの効果について詳しく検索しているところである。痛覚受容体研究の分野ではポリモ-ダルな痛覚受容体として単離されたカプサイシンレセプター(VR1)が脚光を浴びており、この受容体が、カプサィシシや高熱の他に、水素イオンでも活性化されることからアシドーシスに伴う痛みもこの受容体が担うと一般に考えられている。一方、痛覚受容器には水素イオンをリガンドに持つASICイオンチャンネル遺伝子ファミリーも発現している。ASICもVR1と同様にアシドーシス時に活性化されると考えられるにもかかわらず、痛覚を惹起・伝達する直接的な証拠が提示されていなかったためか、これまであまり注目されていなかった。しかしながら、我々が行うたヒト疼痛誘発試験の結果によると、酸皮下注射(PH>6.0)で誘発される痛みは、VR1の特異的阻害剤であるカプサゼピンでは抑えられないが、ASICの阻害剤であるアミロライドでは、ほぼコントロールレベル(pH7.4)にまで抑制されることがわかった。また、アミロライドはカプサイシンの痛みは抑制しなかったことから、アミロライドは痛み伝達の途中経路を遮断するのではなく、痛みを発生させるASIC自体を抑制することで痛みを抑えていると考えられた。pH5.0付近では、アミロライドの痛覚抑制効果は減弱するものの、それを補うかのようにカプサゼピンが部分的な痛覚抑制効果を示した。このことは、通常のアシドーシスにおいてはASICが痛覚発生の主要な役割を担っており、pH5.0以下の強いアシドーシスにおいてはVR1も痛みの発生に寄与していることを意味している。これらの結果は、英論文誌Journal of Clinical Investigationのハイライトにも取り上げられた(October 21 issue of the J Clin Invest 110, 1185-90(2002))。我々の開発したヒト疼痛誘発試験の結果から、アシドーシスの痛みにはacid-sensing ion channel (ASIC)とvanilloid receptor subtype-1(TRPV1)の両者が関与していることが明らかになった。これら両受容体の組織学的関係を調べるために、ヒトおよびラットの三叉神経節・後根神経節を用いてin situ hybridizationを用いてmRNAの発現部位を検討したところ、ASIC1aとVR1が小型ニューロンに強く発現しており、大部分が共存していることが判明した。ASIC3は小型から中型のニューロンに発現し、冷痛覚(ドライアイスなどによる痛み)に関与していると考えられているANKTM1とほぼ50%が共存していた。これらのことから温痛覚ニューロンと冷痛覚ニューロンのそれぞれの水素イオン感受性にASIC1aとASIC3が貢献していて、組織学的に明確存区別(住み分け)があることがわかった。また、RT-PCR法を用いて新規痛覚受容体を検索したところ、ASIC3のsplice variantが単離された。現在、電気生理学的に機能解析を行っているところであるが、既知の遺伝子に比べ、脱感作が非常に速く、一過性の痛みに関与している可能性が高いように思われる。
興奮性アミノ酸による神経細胞死の選択性とその防護に関する研究

興奮性アミノ酸による神経細胞死にはグルタミン酸受容体のサブタイプであるイオンチャネル型受容体が中心的な役割を果たしていることが示されている。一方で、代謝調節型グルタミン酸受容体を刺激すると神経細胞死が抑制されることが近年報告されている。同じアゴニストが、作用する受容体の違いにより神経細胞障害性にも防御性にも働くことは極めて興味深く、神経細胞死を研究する上でグルタミン酸作動性ニューロンの役割が極めて重要であることを意味している。本研究では、代謝調節型グルタミン酸受容体アゴニストである(2S,1′R,2′R,3′R)-2-(2,3-dicarboxycyclopropyl)glycine(DCG-IV)を微小浸透圧ポンプを用いて長時間(10時間以上)持続的に脳室内または脊髄くも膜下腔に前投与したあと、カイニン酸、アクロメリン酸をそれぞれ脳室内、脊髄くも膜下腔に投与し、引き起こされる神経細胞死に対するDCG-IVの防護作用を検討した。DCG-IVの前処理により、これらの興奮性アミノ酸による行動変化・神経病理学的変化が用量依存性に著明に軽減した(最大効果は8-27pmol/hで投与したときに得られた)。DCG-IVの前処理のみでは脳室投与では800pmol/h以下、脊髄くも膜下腔投与では80pmol/h以下の投与量ではラットには行動・病理変化はみられなかった。DCG-IVは細胞内セカンドメッセンジャーであるcyclic AMPを抑制する作用を持つ代謝調節型グルタミン酸受容体mGluR2/3に選択的に作用することから、ある種の代謝調節型受容体サブタイプの活性化が神経興奮抑制及び神経防護に関与すると考えられる。本実験から神経細胞死の制御にグルタミン酸作動性シナプスが大きな役割を果たしていることが示唆される。
レーザ・プラズマプロセス開発による先端材料・デバイスの創製

KrFレーザやYAGレーザを用いるアブレーション法による材料プロセス装置開発、レーザ生成プラズマの動的振る舞い解明、及び薄膜とナノ微粒子堆積について研究した。レーザアブレーション法にプラズマイオンインプンテーション法を併用したプロセスの開発によりTiNやCNxの堆積でチッソ成分の含有率を増やすことができた。また、ナノ科学技術への新しいシステムとして放電を重畳したマイクロ放電支援レーザアブレーション法を試み、ナノ構造の直接堆積や新ナノプロセスとしての可能性を調べた。レーザ蛍光法や分光学的方法を高度に機能化することにより、カーボン・レーザアブレーション生成プラズマの分解種C,C_2,C_3の空間的振舞を解明し、ダイヤモンド状膜特性との関連性を明らかにし、ラジカル種の効果がかなりの程度明らかとなった。さらにレーザ蛍光法を用いて、チッ化物作製で生ずるNOラジカルの観測法も確立した。高品位薄膜、これらのヘテロ構造、ナノ構造体作製としてはLSMO,SBT,ZnO,WO_3を詳しく研究し、従来のYBCO,PZT,DLC,CN_x,TiNなどとの多属化、複合化を行った。特に、磁気抵抗体LSMOは、LSMO/MgO構造で磁気抵抗率8%(0.4T時)を実現でき、非接触磁気センサとして十分に利用できる程高感度である。カーボン系薄膜として、DLCは2.0eVの広い光学ギャップを有する膜が常温で成膜でき、また、CN_x膜はNOガス利用、負バイアス印加などにより、N/C比1.0を到達した。更に、ZnO膜の堆積を行い、紫外線照射に伴うレーザ作用を確認した。2名の研究者がNorth Carolina州立大学に滞在して、共同研究を行い、得られた研究成果の詳細な検討、実用化デバイスへの展開、国際学会開催などの討議を行った。2001年度以降はレーザアブレーション法を「ナノ科学技術材料プロセス」を指向した最適システムとして開発し、光デバイス、環境センサ、DNA操作ツールとして研究展開することになっている。本年度は研究の初年度であり,熊本大学のレーザ・プラズマプロセスによる先端材料薄膜およびヘテロ構造作製技術とノースカロライナ州立大学のデバイス化・評価技術を密に連携するために,両大学研究者が相互に訪問し,研究討議,実験設備の規模・性能について実地に調査研究した。レーザアブレーションプロセスにより,強誘電体(PZT[Pb-ZZr-Ti-O],PLZT[Pb-La-Zr-Ti-O]),ダイヤモンド膜[DLC]など,Au/PZT/YBCO/MgOの超伝導へテロ接合を作製した。高品質な構造を与えるプロセス最適条件を明らかにし,この薄膜や構造の経時変化やスイッチング劣化特性について解明し,劣化抑制の薄膜特性制御法を調べた。PZT強誘電体は,残留分極32μ/cm2,抵電界45kV/cmの劣化の少ない高品質薄膜が得られ,不揮発性メモリー実用に近づいた。また,このPZT薄膜は10kV/cm程度の電界センサーにも利用できる。DLCやCNx膜の作製では,低温で可視透明度の向上を図ることができ,さらに,基板と密着性をよくするためにCNz/DLCを作製し,FTIRによる評価を行い,傾斜機能膜の有効性を明らかにした。プラズマイオンインプラーテンション法を併用したYAGレーザアブレーション装置を開発し,TiN薄膜のN取りこみ量を増やし,高品位の膜を生成できた。レーザアブレーションの固体

一光相互作用や光蒸発機構の理論解析,レーザ生成プラズマの特性を分光計測,質量分析により解析した。,蛯原,池上がノースカロライナ州立大学へ訪問,Narayan教授は熊本大学でレーザアブレーション法によるスマート材料作製を行い,また,地域の研究者と交流した。研究成果は,電気学会論文誌,ICCE-5国際会議,MRS秋の大会,超伝導国際会議,各種国内会議で公表した。現在までの当研究室の活動が評価され,多機能材料評価装置などの概算要求が認めれた。本年度は,熊本大学とノースカロライナ州立大学の両大学のレーザアブレーション装置を用い,レーザ生成プラズマの診断とダイヤモンド(DLC)薄膜,強誘電体薄膜,超伝導体薄膜,巨大磁気抵抗薄膜作製について共同研究を行い,以下の成果を得た.(1)レーザ蛍光法によるプラズマプルーム中分解種(C2,C^+イオンなど)の性質を調べ,ダイヤモンド状薄膜特性を支配する現象を解明した.(2)高品質DLC薄膜作製のキーパラメータはカーボンイオンとその並進運動エネルギーであることを見いだした.(3)金属基板上へのDLC薄膜作製とバッファー層の検討.(4)Si(100)基板上にYBa_2Cu_3O_<7-x>(YBCO)超伝導薄膜及びPbZr_xTi_<1-x>O_3(PZT)強誘電体薄膜の成膜を行い,残留分極30μC/cm^2,抗電界40kV/cm,臨界温度82Kを実現できた.(5)次世代の磁気ヘッド,磁気センサーへの応用が期待されるCMR材料La_<0.8>Sr_<0.2>MnO_3薄膜とYBCOやPZTとのヘテロ構造薄膜を作製した.最適プロセス条件(T_s=850°C,Po_2=100-500mTorr)では抵抗のピークはTp=330K,抵抗率の温度変化率TCR=3%/K(280K)と良好な特性を示した.(6)材料科学及びプロセスの新分野としてナノサイエンスに取り組むことにした.このために蛯原がケンブリッジ大学のロバートソン教授を訪問,研究討議,資料調査及び共同研究実施について打ち合わせた.平成11年度は,ノースカロライナ大学に蛯原、山形がそれぞれ滞在し共同実験を行い,研究成果をアメリカ材料学会(MRS),プラズマ化学国際会議(ISPC14),アメリカ物理学会(APS)超伝導国際会議などで公表した.グリシン教授(スゥエーデン王立工科大学)はLSMOに磁気抵抗測定に協力した.KrFレーザやYAGレーザを用いるアブレーション法による材料プロセス装置開発、レーザ生成プラズマの動的振る舞い解明、及び薄膜とナノ微粒子堆積について研究した。レーザアブレーション法にプラズマイオンインプンテーション法を併用したプロセスの開発によりTiNやCNxの堆積でチッソ成分の含有率を増やすことができた。また、ナノ科学技術への新しいシステムとして放電を重畳したマイクロ放電支援レーザアブレーション法を試み、ナノ構造の直接堆積や新ナノプロセスとしての可能性を調べた。レーザ蛍光法や分光学的方法を高度に機能化することにより、カーボン・レーザアブレーション生成プラズマの分解種C,C_2,C_3の空間的振舞を解明し、ダイヤモンド状膜特性との関連性を明らかにし、ラジカル種の効果がかなりの程度明らかとなった。さらにレーザ蛍光法を用いて、チッ化物作製で生ずるNOラジカルの観測法も確立した。
大規模被災地の復興過程における逐次バスネットワーク再編の数理解析

大規模被災地の復興過程では居住地や商業店舗の立地が刻々と変化していくが,住民の移動の不便さを緩和するためには,土地利用変化に迅速に対応する公共交通(路線バス,BRT等)のネットワーク再編,地域鉄道を含む公共交通モード間の接続性や運行頻度等のサービスの改善を迅速に実施する必要がある.本研究ではこれを支援する数理解析技術を構築する.バス事業者の実際の路線選定の意思決定構造を数理モデルで形式知化し,かつ利用者行動を考慮した上で,被災地の公共交通計画を迅速におこなえるネットワーク解析技術を開発する.対象地域は,被災面積が大きく,路線バス,BRT,鉄道が存在する三陸地域を候補とする.大規模被災地の復興過程では居住地や商業店舗の立地が刻々と変化していくが,住民の移動の不便さを緩和するためには,土地利用変化に迅速に対応する公共交通(路線バス,BRT等)のネットワーク再編,地域鉄道を含む公共交通モード間の接続性や運行頻度等のサービスの改善を迅速に実施する必要がある.本研究ではこれを支援する数理解析技術を構築する.バス事業者の実際の路線選定の意思決定構造を数理モデルで形式知化し,かつ利用者行動を考慮した上で,被災地の公共交通計画を迅速におこなえるネットワーク解析技術を開発する.対象地域は,被災面積が大きく,路線バス,BRT,鉄道が存在する三陸地域を候補とする.
副腎皮質細胞におけるhDiminutoの機能

方法6週齢のラットにDex4mg/kgを連続5日間連続腹空内投与してACTH分泌を抑制した後、ACTH-Z 50IU/kgを筋注し、0,12,24,48,72時間後に副腎を摘出した。ウエスタンブロット法、免疫組織化学法により増殖の指標であるPCNA、分化の指標であるp27kip1,p57kip2を、ノザン法によりhDiminutoの発現を解析した。結果Dex投与により副腎は萎縮した。PCNAは対照群では副腎髄質と皮質球状帯に認められ、Dexにより球状帯のPCNAが著明に減少したが、ACTH投与48、72時間後増加した。p27kip1はACTH投与後皮質で著明に減少し、72時間後球状帯で増加した。p57kip2は対照群、Dex投与群とも副腎細胞では認められなかったが、ACTH投与48、72時間後球状帯で著しく発現した。hDiminuto遺伝子の発現はDex投与により減少し、ACTH投与後増加した。結語ACTHにより増殖する副腎皮質細胞は主に球状帯に存在し、ACTHはp27kip1の発現低下、hDiminutoの発現増加を介して、細胞をS期に進行させる事が示唆された。またACTHは増殖刺激後p27kip1、p57kipの発現増加を介して増殖を抑制し分化を促進する事が示唆された。【方法】6週齢のラットにデキサメサゾン4mg/kg(Dex)を連続5日間腹空内投与してACTH分泌を抑制した後、ACTH-Z(50IU/kg)を筋注し、0,12,24,48,72時間後に副腎を摘出した。ウエスタンブロット法によりPCNA、p27kip1を、ノザン法によりhDiminutoの発現を解析した。【結果】PCNAはDexによりコントロール群(Dex非投与群)に比し著しく減少し、ACTH投与後48,72時間に有意に増加した。p27kip1はDexにより増加し、ACTH投与直後に著しく減少し、72時間後には再び増加した。hDiminutoはDexにより著しく減少し、ACTH投与後12時間以降有意に増加した。【考案】ACTHはhDiminutoやPCNAの発現増加を介して副腎皮質細胞の増殖を刺激すると共に、こうした増殖刺激後にはp27kip1の発現増加を介して増殖を抑制し分化を促進する作用があることが示唆された。我々が同定したhDiminuto遺伝子の発現は、コルチゾル産生副腎腺腫に隣接する萎縮副腎組織で著しく減少しており、同時に多数の細胞のアポトーシスが認められたことから、hDiminutoはアポトーシスの抑制を介して副腎皮質細胞の増殖に重要な役割を果たしていると考えられた。昨年のラットを用いた研究では、ウエスタンブロット法により、グルココルチコイドが副腎のhDiminutoの発現を低下させ、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)はこれを増加させること、更にS期特異的蛋白PCNA (Proliferating cell nuclear antigen)の発現がhDiminutoの発現と密接に連関することを見出した。すなわちACTHはhDiminutoの発現を介して副腎細胞の増殖を刺激することが示唆された。そこで本年度の研究では、副腎のどの細胞がACTHに感受性であるかを検討するとともに、cyclin dependent kinase(CDK)抑制蛋白p27kip1のACTHによる発現調節を検討した。p27kip1はG0/G1期にcyclin D-CDK4に結合してその機能を抑制しS期への進行を抑制する蛋白であり、そのノックアウトマウスでは副腎髄質の腫大が報告されている。【方法】6週齢のラットにデキサメサゾン4mg/kg(Dex)を連続5日間腹腔内投与しACTH分泌を抑制した後、ACTH-Z(50 IU/kg)を筋注し、0、12、24、48、72時間後に副腎を摘出した。免疫組織化学法によりPCNA、p27kip1の発現を検討した。【結果】

コントロールの副腎ではPCNA陽性細胞は主に髄質と皮質球状帯に認められ、Dexにより球状帯の陽性細胞が著明に減少した。ACTHは投与48、72時間後に球状帯の陽性細胞を増加させた。一方p27kip1の染色では、コントロール副腎、DEX処理副腎とも髄質に陽性細胞が集積していたが、皮質の球状帯、束状帯、網状帯の各帯で散在的に陽性細胞が認められた。ACTH投与後皮質の陽性細胞が著明に減少し、72時間後には球状帯で多数の陽性細胞が出現した。2重染色を行うとこのp27kip1陽性細胞はPCNA陽性細胞とは別の細胞であった。【結語】ACTHにより増殖する副腎皮質細胞は主に球状帯に存在し、ACTHはp27kip1の発現低下を介して細胞をS期に進行させることが示唆された。一方で、ACTHは増殖刺激後にはp27kip1の発現増加を介して増殖を抑制し分化を促進することが示唆された。方法ウイスター系雄ラットにDex 4mg/kgを連続5日間連続腹空内投与して内因性ACTH分泌を抑制した後、ACTH-Z 50IU/kgを筋注し、0,12,24,48,72時間後に副腎を摘出した。ウエスタンブロット法、免疫組織化学法によりPCNA、p27kip1,p57kip2の発現を解析した。結果Dex投与により副腎は著明に萎縮しPCNAの発現が減少したが、ACTH投与48、72時間後PCNAの発現は増加した。p27kip1の発現は、対照群、Dex投与群で同程度認められ、ACTH投与12時間後に皮質で著明に減少し、72時間後増加した。こうしたp27kip1の発現とは対照的に、p57kip2の発現は対照群、Dex投与群とも認められなかったが、ACTH投与48、72時間後球状帯で著しく増加した。結語p27kip1とp57kip2の副腎細胞における発現はACTHにより個別に制御されていることが明らかとなった。ACTHによる細胞の増殖にはp27kip1の発現低下による細胞周期の進行が重要で、その後のACTHによる細胞の増殖抑制・分化にはp27kip1とp57kip2の両者が協調して働くことが示唆された。
免疫細胞が引き起こす骨吸収機構への分子遺伝学的な解明

(実験方法)1)FK506を用いた動物実験モデルの作製:6週齢のICR雄性マウスを、対照群には生理食塩水を、実験群にはFK506を4週間連日腹腔内投与した。2)形態観察:脛骨のパラフィン切片を作製しB細胞を観察するために、免疫組織化学染色を行いた。次にそれに対応するTRAP染色像とを比較し、それぞれ対照群と実験群における変化を観察した。さらに大腸組織は組織切片製作し組織学的観察を行った。3)B細胞と破骨細胞の関係を検討するための培養実験:破骨細胞の形成は、骨髄細胞と初代骨芽細胞様細胞を採取し、活性型ビタミンDを添加した。7週齢のICR雄性マウスの腸間膜リンパ節を摘出し、CD45R陽性細胞を分離回収した。B細胞が直接接触して、または、間接的に何らかの因子が、破骨細胞の形成を促進しているのかを検討するために、共存培養系に、フィルターを用いて、B細胞を添加し、破骨細胞の形成により評価した。4)投与後、脛骨、大腿骨より骨髄細胞を採取し10日間の培養後、TRAP染色を行い破骨細胞数の計測、形態分化能の観察を行った。5)FK投与マウスの腸間膜リンパ節(MLN)を摘出し、FACSで解析した。6)血清サイトカインをBio-Plexにて計測した。(結果・考察)・対照群の免疫組織化学染色像と、それに対応するTRAP染色像では、B細胞は全体的に広がり、集積している様子やTRAP陽性の破骨細胞も、認められなかった。しかし実験群では、TRAP陽性の破骨細胞は、骨の表面に存在し、対照群と比べて増加していた。両者をあわせてみると、B細胞はTRAP陽性の破骨細胞の近くに集積しているように見えた。・培養実験では、TRAP陽性で多核の破骨細胞様細胞の形成数では、接触群は非接触群と比べて、TRAP陽性で多核の破骨細胞様細胞が有意に増加していた。・IL-6やTNF-α以外にも、対照群においては低値を示し、FK506のみ投与した群で高値を示した。すなわち、FK506によってコントロールより炎症性サイトカインが増加することが示唆された。・CD4+CD45RBloCD25+(Treg)はFK506投与群において対照群より有意に減少していた。CD4+CD45RBhicD25-はFK506投与群において対照群より増加傾向にあった。FK506投与による骨粗鬆症では、T細胞ではなく、B細胞によるRANKLの発現が増加して破骨細胞の形成が促進されているのではないかということが示唆された。さらにFK506投与により炎症が引き起こされ、これにより大腸での吸収が減弱して骨粗霧症が誘発される可能性が出てきた(実験方法)1)FK506を用いた動物実験モデルの作製:6週齢のICR雄性マウスを、対照群には生理食塩水を、実験群にはFK506を4週間連日腹腔内投与した。

さらにFK506投与により炎症が引き起こされ、これにより大腸での吸収が減弱して骨粗霧症が誘発される可能性が出てきたT細胞の活性を抑制する免疫抑制剤(FK506)を使用した場合に重篤な骨粗鬆症が引き起こされる。T細胞以外の他因子が関与して、破骨細胞が増加し骨破壊が引き起こされると考え以下の検討をした。(実験方法)1)FK506を用いた動物実験モデルの作製6週齢のICR雄性マウスを、対照群には生理食塩水を、実験群にはFK506を4週間連日腹腔内投与した。2)形態観察脛骨のパラフィン切片を作製しB細胞を観察するために、免疫組織化学染色を行いた。次に、免疫組織化学染色像と、それに対応するTRAP染色像とを比較し、それぞれ対照群と実験群における変化を観察した。3)B細胞と破骨細胞の関係を検討するための培養実験破骨細胞の形成は、骨髄細胞と初代骨芽細胞様細胞を採取し、活性型ビタミンDを添加した。7週齢のICR雄性マウスの腸間膜リンパ節を摘出し、CD45R陽性細胞を分離回収した。B細胞が直接接触して、または、間接的に何らかの因子が、破骨細胞の形成を促進しているのかを検討するために、共存培養系に、フィルターを用いて、B細胞を添加し、破骨細胞の形成により評価した。(結果・考察)・対照群の免疫組織化学染色像と、それに対応するTRAP染色像では、B細胞は全体的に広がり、集積している様子やTRAP陽性の破骨細胞も、認められなかった。しかし実験群では、TRAP陽性の破骨細胞は、骨の表面に存在し、対照群と比べて増加していた。両者をあわせてみると、B細胞はTRAP陽性の破骨細胞の近くに集積しているように見えた。・培養実験では、TRAP陽性で多核の破骨細胞様細胞の形成数では、接触群は非接触群と比べて、TRAP陽性で多核の破骨細胞様細胞が有意に増加していた。以上より、FK506投与による骨粗鬆症では、T細胞ではなく、B細胞によるRANKLの発現が増加して破骨細胞の形成が促進されているのではないかということが示唆された。平成18年度の結果から、FK506投与による骨粗鬆症では、T細胞ではなく、B細胞によるRANKLの発現が増加して破骨細胞の形成が促進されているのではないかということが示唆された。免疫機能の低下は、炎症を引き起こすため、今回はFK506投与による骨粗鬆症を炎症の観点から検索した。(実験方法)6週齢、ICR雄性マウスを2群に分類。実験群はFK506を腹腔内に投与。コントロール群は生理食塩水を腹腔内に投与。全ての群は4週間連日投与した。投与後、脛骨、大腿骨より骨髄細胞を採取し10日間の培養後、TRAP染色を行い破骨細胞数の計測、形態分化能の観察を行った。また血清サイトカインをBio-Plexにて計測した。大腸組織は組織切片製作し組織学的観察を行った。(結果・考察)1、培養:実験群はコントロール群と比較し破骨細胞様細胞の数、3核以上有する多核の破骨細胞共に増加傾向にあった。2、サイトカイン:実験群はコントロール群と比較しRANKL発現の起因となる炎症性サイトカインINFα、IL-1、IF-6の値は高値を示した。3、大腸組織:実験群では、大腸粘膜組織に壊死・破壊像が認められた。4、FK投与マウスの腸間膜リンパ節(MLN)を摘出し、FACSで解析した。血清サイトカイン23種類をBio-Plex(Bio-Rad)で測定した。
国際市場におけるわが国船舶管理業の将来性に関する研究

平成7年度の研究作業は、平成5年度および6年度の実態調査で収集した情報・資料を分析・検討し、この検討結果を船舶管理会社と船主にフィードバックして、これに関する意見を聴取するために再度面接調査した。これによって、我が国船舶管理会社のほとんどが親会社や関連会社の実質所有支配する「海外置籍船」の船員配乗・船舶の整備修繕等のテクニカル・マネジメントに集中しているが、これら親会社および関連会社が同時に外国の大手船舶管理会社の利用を拡大しているため、外国管理会社の競争を受けて、管理サービスの向上と管理コストの低減に懸命の努力を払っていることが浮き彫りにされた。この我が国海運会社による外国管理会社の利用拡大は、近年一段とコスト競争力を低下しているため、日本海運の経営合理化の一環として船舶管理会社の利用による運航コスト節減の効果を再認識したことによるものである。このため、外国管理会社からの競争に対抗し国内の船主および裸用船者から信頼を受けて船舶管理契約を取り付けるために、船舶管理サービスの向上との関連で、我が国の船舶管理会社の間に、国際海事機関(IMO)の定める本船の安全管理とこれを支援する陸上管理体制に関する『国際安全管理基準』(ISMコード)に適合していることを証明する「安全管理システム適合証書」を取得する会社が増えている。一方、船舶管理コストの低減との関連では、中小の船舶管理会社が規模の経済を得るために、親会社あるいは関連会社の指導で集約合併に向かっている。この結果、本研究期間の平成5年度から7年度までの3年間に、我が国船舶管理業界の管理サービスと管理コストの両面にわたる競争力は、国際レベルに向かって予想以上に早いペースで向上していることがわかった。初年度の平成5年度は、わが国の船舶管理会社を直接訪問し、会社設立の目的、管理業務の内容、管理船舶の隻数・船種・船型・企業業績(収益性)、将来計画等について実態調査を行った。一方、船舶管理会社の顧客の立場に立つ船主及び裸用船者がどんな理由なりメリットを期待して船舶管理業務を委託しているかについて、国内各地域の外航船主及び用船者に面接調査した。この初年度の調査結果に基づくかぎり、わが国の船舶管理業界は国内船主が所有支配する海外置籍船(便宜置籍船)と少数の日本籍船を需要源とし、それも大部分親会社またはグループ内船主をもっぱら顧客とし、第三者の船舶管理経験を持たない「インハウス」の管理会社(子会社)とオーナー主力船主が兼業として行う系列の管理会社でほとんどを構成されている。第三者の船舶管理を経営基盤とする「独立」の管理会社はきわめて少数であり、しかもこれら独立管理会社はもっぱら特定の国内船主が所有支配するわずかな外国籍船(便宜置籍船)と新マルシップ混乗船を管理する小規模経営にとどまり、真正の外国船主から管理需要を得ている事例は12の例外を除いてほとんどない。したがって、わが国の大手船舶管理企業がインハウス管理会社を有しまた系列のオーナー主力船主の多くが船舶管理業を兼営していることから、船舶管理業界は国内の第三者船主から管理需要を確保する余地は少ない。また、真正の外国船主の所有支配する船舶の管理経験がまったくないかまたはあってもきわめて乏しいことから、現段階では国際市場で管理需要を獲得できる状況にない。このため、今直ちに第三者の船舶管理、なかんずく国際管理市場に進出することを考えている管理会社はきわめて少なく、わずかな管理会社のみが将来国際水準の管理能力と競争力を持てるようになった段階で名実ともに独立の管理会社として自立を目指しているにすぎないことが明らかにされた。2年目の平成6年度は、より十分な分析データを収集するために、前年度の実態調査を補う形で、我が国船舶管理会社に対して会社設立の目的、管理業務の内容、管理船舶の隻数・船種・船型、企業業種(採算性)、将来計画等についてヒアリング調査する一方、船舶管理会社の顧客の立場に立つ船主および裸用船者がどんな理由なりメリットを期待して船舶管理業者を委託しているかについて、国内各地域の外航船主と裸用船者に面接調査した。

本年度は一部の内航船主も調査対象に含めた。この本年度の調査結果によって、世界的に船舶管理市場の競争が厳しくなっているところへ、1993年10月に国際海事機関(IMO)によって海難事故防止対策として採択された本船の安全管理のみならず、これを支援する陸上部門の管理体制も含めた包括的な安全管理体制の確立を狙った「ISMコード」が船舶管理会社にも適用されるため、このISMコードの定める要件を満たしていることを自国の船級協会によって認められ、これを証明する「安全管理システム適合証書」を取得していなければ、顧客の船主および裸用船者から信頼を受けて船舶管理契約を取り付けるのが次第に難しくなりつつあることが明らかになった。このため、我が国の船舶管理会社は現在「安全管理システム適合証書」を取得すべく、安全管理体制の整備向上に努力しているところであるが、このISMコード要件を満たし得ない一部の中小管理会社は不利な競争地位に置かれ、今後生存していくのが難しくなると見込まれる。この結果、立ち後れにより国際競争力において劣勢にある我が国の船舶管理業界は、この国際安全管理基準の実施によって一層厳しい状況に立たされることになった。平成7年度の研究作業は、平成5年度および6年度の実態調査で収集した情報・資料を分析・検討し、この検討結果を船舶管理会社と船主にフィードバックして、これに関する意見を聴取するために再度面接調査した。これによって、我が国船舶管理会社のほとんどが親会社や関連会社の実質所有支配する「海外置籍船」の船員配乗・船舶の整備修繕等のテクニカル・マネジメントに集中しているが、これら親会社および関連会社が同時に外国の大手船舶管理会社の利用を拡大しているため、外国管理会社の競争を受けて、管理サービスの向上と管理コストの低減に懸命の努力を払っていることが浮き彫りにされた。この我が国海運会社による外国管理会社の利用拡大は、近年一段とコスト競争力を低下しているため、日本海運の経営合理化の一環として船舶管理会社の利用による運航コスト節減の効果を再確認したことによるものである。このため、外国管理会社からの競争に対抗し国内の船主および裸用船者から信頼を受けて船舶管理契約を取り付けるために、船舶管理サービスの向上との関連で、我が国の船舶管理会社の間に、国際海事機関(IMO)の定める本船の安全管理とこれを支援する陸上管理体制に関する『国際安全管理基準』(ISMコード)に適合していることを証明する「安全管理システム適合証書」を取得する会社が増えている。一方、船舶管理コストの低減との関連では、中小の船舶管理会社が規模の経済を得るために、親会社あるいは関連会社の指導で集約合併に向かっている。この結果、本研究期間の平成5年度から7年度までの3年間に我が国船舶管理業界の管理サービスと管理コストの両面にわたる競争力は、諸外国特にビッグファイブに対比してまだ見劣りはするものの、国際レベルに向かって予想以上に早いペースで向上していることがわかった。しかし、日本の船舶管理業界が国際競争でシェアを確保し維持していくためには、外国の大手管理会社から管理サービスの向上とコスト合理化の面で学びとるべき点をまだ多く残している。
プラズマ帯電液滴プラントアクティベーターによる植物免疫制御の挑戦

大気圧空気プラズマを用いた植物防除法について,殺菌およびプラントアクティベーター(免疫活性化剤)による植物免疫制御(病害抵抗性誘導)の観点から研究を行った.殺菌に関しては,プラズマ中に導入する水導入量が多いほど分生子発芽抑制効果が高いことが明らかとなり,液中硝酸イオン濃度と正相関する活性種が寄与していると考えている.一方,病害抵抗性誘導に関しては,プラズマ活性ガス噴霧によって防御関連遺伝子が発現変動し,病害抵抗性の誘導が示唆された.さらに,防御関連遺伝子の発現変動は,液中水酸基ラジカル濃度との関連が示唆され,プラズマ活性ガスの活性種組成の制御による植物病害防除の機能制御の可能性を示した.本研究では,従来の農薬に代わる病害防除法として,植物のもつ防御応答システムをプラズマで活性化する「プラズマ帯電液滴プラントアクティベーター(免疫活性化剤)」による植物免疫の制御を目的としている.初年度は,大気圧放電プラズマで発生させた活性酸素種を帯電液滴内に取り込み,その帯電液滴を植物細胞に照射できる装置を作製した.また,帯電液滴が植物細胞に照射された際に,植物免疫のシグナル伝達に活性酸素種が作用することによって,植物免疫を活性化しているかどうかについて調べた.1.ガラス管内部に細管状電極を挿入し,高周波電力を印加することで大気圧空気プラズマを発生でき,さらに細管状電極から液滴(水)を導入することで帯電液滴を生成し,プラズマ中で生成された活性酸素種を帯電液滴中に取り込み,照射できる装置を作製した.2.帯電液滴含有プラズマをテレフタル酸溶液に照射することで,活性酸素種の一つである水酸基ラジカルの生成量を測定した.その結果,水導入量および空気流量を変化させることで,帯電液滴を介して照射される水酸基ラジカルの量を制御できることを明らかにした.3.帯電液滴含有プラズマを照射する対象植物としてイネを用いて,帯電液滴含有プラズマ中の水酸基ラジカルの効果を調べるため,まずはイネに感染している馬鹿苗病菌の殺菌効果を調べた.その結果,水導入量および空気導入量の増加により,高い殺菌効果が得られることが明らかになった.4.帯電液滴含有プラズマ照射によるイネに対する免疫活性効果を調べるため,帯電液滴含有プラズマを照射したイネ葉鞘からRNA抽出を行ない,抵抗性誘導を調べた.その結果,帯電液滴含有プラズマを照射した部分において抵抗性の発現を示唆する結果が得られた.これは帯電液滴に含まれている活性酸素種が植物免疫を活性化させたためであると考えている.本研究では,従来の農薬に代わる病害防除法として,植物のもつ防御応答システムをプラズマで活性化する「プラズマ帯電液滴プラントアクティベーター(免疫活性化剤)」による植物免疫の制御を目的としている. 2年目の本年度は,前年度に作製した帯電液滴含有プラズマを用いて,イネに対する免疫活性効果を詳細に調べた.1.帯電液滴含有プラズマ装置で生成されるプラズマ中の活性種を制御する目的で,2種類の電極を用いてプラズマを生成し(Plasma A,Plasma B),活性種組成と免疫活性遺伝子発現の関係について調べた.2.芽出しして湿った状態のイネ種籾に帯電液滴含有プラズマを噴霧し,2日間育苗してサンプリングを行い,免疫活性に関与する防御関連遺伝子(PBZ1およびPOX)の発現変動(ユビキチン(UBQ)規格化発現度)を調べた.その結果,これらの2つの遺伝子はプラズマ未噴霧の場合と比べて,発現度が数倍大きくなっており,プラズマにより防御関連遺伝子が誘導されている可能性が示唆された.さらに,異なる電極での結果を比較したところ,Plasma Aの場合において,PBZ1,POXの発現度が顕著に増加していることが明らかとなった.3.プラズマ中およびプラズマ噴霧された液相中の活性種を,赤外吸収分光法(気相中)や紫外・可視吸収分光法(液相中)により測定した結果,Plasma Aでは活性酸素種,Plasma Bでは活性窒素種の割合が多いことが分かった.すなわち,電極構造の違いにより発生する活性種組成が異なることが明らかとなり,この活性種組成の変化が遺伝子発現に影響を及ぼすことが示唆された.4.マイクロアレイ解析によりイネの遺伝子の発現度を網羅的に調べたところ,プラズマ噴霧により発現度が増加する遺伝子と減少する遺伝子があることが明らかとなった.これらの遺伝子の発現度の変化と免疫活性との関係を明らかにすることで,プラズマ帯電液滴プラントアクティベーターを実現できると考えている.大気圧空気プラズマを用いた植物防除法について,殺菌およびプラントアクティベーター(免疫活性化剤)による植物免疫制御(病害抵抗性誘導)の観点から研究を行った.殺菌に関しては,プラズマ中に導入する水導入量が多いほど分生子発芽抑制効果が高いことが明らかとなり,液中硝酸イオン濃度と正相関する活性種が寄与していると考えている.

一方,病害抵抗性誘導に関しては,プラズマ活性ガス噴霧によって防御関連遺伝子が発現変動し,病害抵抗性の誘導が示唆された.さらに,防御関連遺伝子の発現変動は,液中水酸基ラジカル濃度との関連が示唆され,プラズマ活性ガスの活性種組成の制御による植物病害防除の機能制御の可能性を示した.液滴の導入に関して,プラズマ生成電極の細管から水を導入することで,簡便にプラズマ中に液滴を導入することに成功し,さらに水導入量によって液滴に含まれる活性酸素種の一つである水酸基ラジカルの生成量を制御できることを明らかにしており,当初の計画以上に進展しているといえる.また,帯電液滴含有プラズマをイネに照射することで,抵抗性の発現を示唆する結果が得られており,当初は2年目に行う予定であった植物免疫の活性化に関する実験を前倒しで行っており,当初の計画以上に進展しているといえる.プラズマエレクトロニクスイネについては抵抗性の発現を示唆する結果が得られているが,イネ以外の植物にも対象を拡大し,生成した帯電液滴含有プラズマを植物に照射することで,細胞表面に強電界が生じ,植物免疫の活性化に対して効果があるかどうかを調べる.病原体に感染していないイネ以外の植物に活性酸素種を取り込んだ帯電液滴の照射を行い,病原体に対する免疫が活性化されているかどうかについて調べる.具体的には,病原体に対する抵抗性を発現した際に細胞が蛍光を示すように改良された植物を用いて,帯電液滴含有プラズマを照射することで植物免疫が活性化される最適条件を見出す.病原体に対して抵抗性を発現した植物に,病原体を接種することによって抵抗性評価を行う.照射する帯電液滴のパラメータ,特に活性酸素種の導入量と液滴の帯電量および極性(すなわち細胞表面で形成される電界の強度と方向)によって,植物免疫の活性化に差異が生じるかどうかについて注目する.その際に,植物自体の成長に影響を与えていないかどうかについても注意する.レポーター植物の蛍光発現の結果から,帯電液滴含有プラズマ照射によってシグナル伝達が活性化され,病原体に対する抵抗性が発現しているかどうかが明らかになっているので,さらにどの段階でのシグナル伝達にプラズマが作用しているかを明らかにする.共通性の高いシグナル伝達として,エチレンシグナル系,ジャスモン酸シグナル系,サリチル酸シグナル系があることが知られているが,それぞれのシグナル系遺伝子のプロモーターを用いることで,帯電液滴含有プラズマ照射により細胞内に導入された活性酸素種がどのシグナル伝達を活性化しているかを明らかにする.その結果,プラズマ照射がどの経路で病原体に対する抵抗性を発現しているかを明らかにする.次年度使用額は,今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である.平成27年度の請求額とあわせ,平成27年度の研究遂行に使用する予定である.
シナプスの再構築におけるミクログリア由来プロテアーゼの機能的役割に関する研究

本年度は、シナプスの再構築時ミクログリアがどのような作用、あるいは役割を示すのか、特にミクログリア由来プロテアーゼの産生、局在性を調べることにより検討した。神経障害後のシナプス再構築とミクログリア活性化が見られるモデル実験系としてラットの顔面神経を切断する系を使用した。顔面神経を切断するとその後脳幹にある顔面神経核ではシナプスの再構築とともにミクログリアの活性化が観察される。この時、神経切断側の神経核には特異的にプラスミノーゲンアクチベータ-(PA)活性が検出された。アクソトミ-後、3-5日後に最大活性を示し、その後減少した。このPAは哺乳類に見られる二種類のPA(tPAとuPA)のうち、インヒビターに対する感受性や分子量からuPAであることが明らかになった。このuPAの産生細胞は免疫組織化学的検索から活性化ミクログリアと考えられている。活性化ミクログリアは傷害された運動ニューロンの細胞体に密着して回りを取り囲むように配置しており、ミクログリアによるuPA産生や活性化は運動ニューロンとの細胞間相互作用により誘発される可能性が示唆された。その可能性をラット胎仔脳由来のニューロンとラット新生仔脳由来のミクログリアをコカルチャーする方法を用い検証した。その結果、ニューロン単独ではほとんどuPAを産生しないが、一定量産生するミクログリアとコカルチャーすると、ミクログリア単独時の約10倍のuPAが産生された。またニューロンの培養上清にも同様の効果が認められた。これらの結果よりニューロンはミクログリアのuPA産生を促進する物質または活性化誘導因子を産生する可能性が示唆された。従って、傷害ニューロンの状態を調節することによりミクログリアの活性化を、ひいてはシナプス再編を調節できる可能性も考えられる。
T細胞受容体遺伝子座異常とT細胞白血病

ヒト14番染色体q11.2領域に存在するヒトT細胞レセプター(TCR)α/δ鎖遺伝子座は、TCRα遺伝子座の中にTCRδ遺伝子座が内包されるという特殊な構造を持ち、T細胞の分化の過程でVα-JαあるいはVδ-Dδ-Jδ遺伝子再配列を行い、その特異性と多様性を獲得する。T細胞白血病においてTCRα/δ遺伝子座はしばしば遺伝子再構成の誤りによる染色体転座を生じ、プロト癌遺伝子の活性化を引き起こす。T細胞白血病において染色体転座はTCRα/δ遺伝子座の中でも特に、Dδ-Jδ-Jδ領域に限局して報告されている。成人T細胞白血病(ATL)患者では14番染色体q11における多くの染色体異常が認められるにも関わらず、これらの領域における染色体転座は現在までのところ証明されていなかった。われわれは、成熟したT細胞の腫瘍であるATLでは染色体転座が可変領域を中心に生じているためではないかと推定し、この領域を中心として全TCRα/δ鎖遺伝子座のゲノム解析を行った。この領域を含むYACクローンから合計158種類のコスミドクローンを単離し、さらに独立して13種類のBACクローンを単離し整列化を行った。その結果、全ての可変領域を含む約1MBの領域にわたるTCRα/δ鎖遺伝子座の完全な整列化を完成した。TCRα/δ鎖遺伝子座全体で、53種類のVαセグメントと3種類のVδセグメントの存在が確認された。またδRec遺伝子をVα19.1とVδ2.1の間に同定し、δRecとψJαとの遺伝子再配列によってVδ2.1-Dδ-Jδ-Cδ-Vδ3.1領域の欠失のもたらされることが明らかとなった。この領域由来するBACクローンをプローブとして染色体逆位inv14(q11.2q32)を持つATLの1症例において、蛍光in situハイブリダイゼイション法による解析を行った結果、ATLにおいても染色体転座の切断点がTCR遺伝子座内にあることを証明した。HTLV-Iウイルスと無関係の一般のT細胞白血病においてしばしば認められる、染色体14q11領域に生じる染色体転座のほとんどは、この領域にマップされるT細胞受容体α/δ遺伝子座において生じる。これらの染色体転座はT細胞受容体遺伝子座の中でも特に、Dδ-Jδ-Jα領域に於いてV(D)J結合の誤りとして、引き起こされる。これに対して、西南日本に多い成人T細胞白血病(ATL)患者では、多くの症例において第14番染色体q11における異常が認められるにも関わらず、一例もこのDδ-Jδ-Jα領域における染色体転座が証明されていない。ATLにおける染色体転座は、Vα領域に生じることが強く示唆されるが、現在までのところATLにおける染色体転座が本当にVαで起きているという直接的証拠は無かった。それは、Vα領域が1Mbにも達する広大な領域であるため、詳細な解析を行うためのプローブが従来存在しなかったためである。われわれは、Vα領域を含む酵母人工染色体(YAC)クローンを単離し、このYACクローンをプローブとして、染色体14q11領域に異常が認められるATL患者由来の染色体標本に対して蛍光in situハイブリダイゼイション法を適用し、染色体切断地点の解析を行った。その結果複数のATLの症例においてVα領域が染色体転座に関わっているという予備的知見を得ることができた。

さらにこの染色体転座の切断点をより詳細に解析するため、Vα領域に由来する平均インサートサイズ120kbのBACクローンを約30種類単離し、この領域の構造解析を進めている。ヒト14番染色体q11.2領域に存在するヒトT細胞セレプター(TCR)α/δ鎖遺伝子座は、TCRα遺伝子座の中にTCRδ遺伝子座が内包されるという特殊な構造を持ち、T細胞の分化の過程でVα-JαあるいはVδ-Dδ-Jδ遺伝子再配列を行い、その特異性と多様性を獲得する。T細胞白血病においてTCRα/δ鎖遺伝子座はしばしば遺伝子再構成の誤りによる染色体転座を生じ、プロト癌遺伝子の活性化を引き起こす。T細胞白血病において染色体転座はTCRα/δ鎖遺伝子座の中でも特に、Dδ-Jδ-Jα領域に限局して報告されている。成人T細胞白血病(ATL)患者では14番染色体q11における多くの染色体異常が認められるにも関わらず、これらの領域における染色体転座は現在までのところ証明されていなかった。われわれは、成熟したT細胞の腫瘍であるATLでは染色体転座が可変領域を中心に生じているためではないかと推定し、この領域を中心として全TCRδ鎖遺伝子座のゲノム解析を行った。この領域を含むYACクローンから合計158種類のコスミドクローンを単離し、さらに独立シテ13種類のBACクローンを単離し整列化を行った。その結果、全ての可変領域を含む約1MBの領域にわたるTCRα/δ鎖遺伝子座の完全な整列化を完成した。TCRα/δ鎖遺伝子座全体で、53種類のVαセグメントと3種類のVδセグメントの存在が確認された。またδRec遺伝子をVα19.1とVδ2.1の間に同定し、δRecとΨJαとの遺伝子再配列によってVδ2.1-Dδ-Jδ-Cδ-Vδ3.1領域の欠失のもたらされることが明らかとなった。この領域由来するBACクローンをプロープとして染色体逆位inv14(q11.2q32)を持つATLの1症例において、蛍光in situハイブリダイゼイション法による解析を行った結果、ATLにおいても染色体転座の切断点がTCR遺伝子座内にあることを証明した。
魚類社会における自律分散機構

今年度は、孤立分散的に分布するショウガサンゴに棲息し、一夫一妻の社会単位を持つダルマハゼを主な調査対象とした。まず飼育実験により、雄→雌、雌→雄、いずれの方向にも性転換する能力を持つことが確かめられた。ペアは似た大きさの雌雄からなり、配偶者が死亡すると、雌は性転換して雄になり、雄は性転換せずに、移入雌あるいは性分化雌と新ペアを形成することが多い。また、雌は雄に比べて、他のサンゴに移出して新たなペアを形成する頻度が高かった。雄は卵保護を担当するため、サンゴへの執着が雌より強いと考えられる。サンゴの消失・悪化に伴うサンゴ間移動も頻繁に観察されたが、日常的に付近のサンゴを見回り情報を得ているわけではなかった。おそらく移動時の捕食圧が高いために、特別な状況が生じたときのみ移動し、移動先の先住者の性と大きさに応じて、そこへの加入・ペア形成の可否が決まるのだと思われる。その際、双方向性転換能力を持つことは大変有利である。このようなダルマハゼの一夫一妻システムは、各個体が自らの繁殖成功を高めるべくふるまった結果に他ならないが、同時に、サンゴの大きさに応じた大きさのペアが棲息することにより、地域個体群全体としても、もっとも効率的な資源(サンゴ)利用状況がもたらされていると考えられる。このほか、一夫多妻なわばりを持つムラサメモンガラ、雄がなわばりを持つシクリッドについても、社会システム維持に関するデ-タ解析を行い、これらでは、近隣個体との日常的な情報交換(見回り・攻撃)が重要であることが明らかになった。さらに他の魚類の社会システムも概観した結果、孤立分散的な小社会単位で生活する種類では、個体の戦術の隔通性がシステムの維持には不可欠であることが予測され、来年度はこの点についてさらに詳しく調査する予定である。
複数自動車乗員連成系の斜衝突事故シミュレーションと人体内部構造の影響評価

本研究では事故時の各種衝突条件,即ち衝突角度や衝突相対速度などについて比較的簡便にパラメータ解析が行える,複数車の斜衝突時の人体-車体連成系の衝突応答解析システムを構築した.その際車体は骨部材から成る多質点系でモデル化し,車体損傷時のエネルギー吸収特性は,これと等価なクラッシュ部材を相互の車体周辺に配置させて取扱い簡便化を計っている.また人体多関節の動力学モデルについては,関節部に6自由度のバネ・ダンパ系を有する全体モデルを用い,特に重要な関節内部構造については,これとは別に,生体力学の筋骨格系解析モデルと解析システムを構築して,上記連成解析の結果得られる各関節部作用力や質点加速度の時刻をこれに与えて内部構造の各部筋肉の筋力予測が行えるシステムを構築した.解析システムの妥当性を評価するため,試験台車に,試作ドール(簡易内部構造付)を装着した斜衝突実験を各種の基本的条件で実施してシステムの有効性を検証している.次に自動車の車体サスペンション系,ステアリング系,アクセル・ブレーキ系,タイヤ系から成る3質点24自由度のマス・バネ系の動力学モデルの運動方程式をラグランジュ法により求めた.これにブレーキ系,アクセル系及びハンドリング系など各種の操作系の動力学モデリングを行い,これらを組み合わせる事により自動車のドライビングや,衝突により生じる運動及び動的応答特性が解析できるコンピュータ・シミュレーションシステムを構築した.アクセル・ブレーキやハンドルの各種の操作により生じる自動車のドライビング・シミュレーションを行ってその有効性を明らかにした.ブレーキ・アクセルとハンドルの連成操作や,自動車が,対抗車に衝突する場合の応答特性を解析できるようにした.本研究では事故時の各種衝突条件,即ち衝突角度や衝突相対速度などについて比較的簡便にパラメータ解析が行える,複数車の斜衝突時の人体-車体連成系の衝突応答解析システムを構築した.その際車体は骨部材から成る多質点系でモデル化し,車体損傷時のエネルギー吸収特性は,これと等価なクラッシュ部材を相互の車体周辺に配置させて取扱い簡便化を計っている.また人体多関節の動力学モデルについては,関節部に6自由度のバネ・ダンパ系を有する全体モデルを用い,特に重要な関節内部構造については,これとは別に,生体力学の筋骨格系解析モデルと解析システムを構築して,上記連成解析の結果得られる各関節部作用力や質点加速度の時刻をこれに与えて内部構造の各部筋肉の筋力予測が行えるシステムを構築した.解析システムの妥当性を評価するため,試験台車に,試作ドール(簡易内部構造付)を装着した斜衝突実験を各種の基本的条件で実施してシステムの有効性を検証している.次に自動車の車体サスペンション系,ステアリング系,アクセル・ブレーキ系,タイヤ系から成る3質点24自由度のマス・バネ系の動力学モデルの運動方程式をラグランジュ法により求めた.これにブレーキ系,アクセル系及びハンドリング系など各種の操作系の動力学モデリングを行い,これらを組み合わせる事により自動車のドライビングや,衝突により生じる運動及び動的応答特性が解析できるコンピュータ・シミュレーションシステムを構築した.アクセル・ブレーキやハンドルの各種の操作により生じる自動車のドライビング・シミュレーションを行ってその有効性を明らかにした.ブレーキ・アクセルとハンドルの連成操作や,自動車が,対抗車に衝突する場合の応答特性を解析できるようにした.平成6年度の研究は予定通りで行った、その実績の概要が次のようにまとめる。(1)複数自動車人体多質点系の斜衝突解析システムを構築した。人体を頭、上体、手腕系、脚肢系の15質点と14関節から成る動力学系にモデル化し、クラッシュ要素を装着した自動車の車体、前後車軸、サスペンション、タイヤ、E/G支持系などから成る3質点16自由度の動力学系モデルと組合せて、対抗車斜衝突時の人体、車体応答のシミュレーションシステム構築を終了した。これを用いて、車速や、衝突角度を変化させたパラメータ解析を行い、車体および乗員の応答特性を明らかにした。(2)斜衝突・等価クラッシュ部材モデルを構築した。実車のエネルギー吸収用クラッシュ部材について、折れ角や衝突角度を変化させた1/3スケールモデルを製作し、静的実験および製作した落錘衝撃試験機を用いた塑性崩壊実験を実施した。これより崩壊モードやエネルギー吸収特性の衝突角度による差異を実験的に明らかにすると共に、軸力と曲げの全塑性崩壊解析による結果から、実車の衝撃吸収部材の斜衝突時のエネルギー吸収特性を明らかにした。(3)試験台車・けん引系の設計・製作と乗員なし衝突実験およびシミュレーション結果との比較を行った。実車1/3相当の試験台車(1.5m,100Kg,周辺クラッシュ部材付)2体とモーター・ドラムロープ系の牽引装置2体を製作した。平成6年度末まで乗員なしの衝突実験を行い、既存の高速度カメラによる計測結果から衝突過程における2体の車体運動プロセスを(1)のシステムシミュレーションの結果と比較して、システムの検証,改良を計画通りで終了した。人体上体系内部構造即ち頚椎首関節筋系、背柱骨群椎間板背柱筋系および胸郭系(臓器)から成るモデルを設計、製作し、多関節系ダミ-(関節パネ、ダンパ、上体系内部構造付)の基本物性テストを行い、エネルギー吸収特性を明らかにした。試験台車ダミ-(上体系内部構造付)連成形の斜衝突実験を行い、上体系内部構造各部の応答および車体との相対運動,質点,関節作用力,および上体系内部構造各部の応答特性を各種の基本的条件で計測した。人体上体系を3質点・3関節の多体系にモデル化し、Updated Lagrange法を用いて自動車の斜衝突時の人体応答問題が解析できる理論および斜衝突シミュレーションが行なえるコンピュータプログラムを構築した。