hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Modeling, Design and Implementation of Heterogeneous Opportunistic Urban Sensor Network using Garbage-collecting Trucks as Communication Backbones

日本の家庭ゴミの収集は主に戸別収集や集積場収集で行うため、ゴミ清掃車が毎日、町の中に走っているので、都市のカバレッジが確保することができる。すなわち、町の大部分は1日中、清掃車が経由することがあるはず。本研究は、ゴミ清掃車のモビリティーを生かした街からデータを取集する車載センサーネットワークを提案し、ネットワークモデル化とルーティンアルゴリズムの設計を行う共に、藤沢市の清掃車にセンサーを装着した実験システムをベースとして、アプリケーションの開発と性能評価も行った。全期間の研究結果は下記に記述するまず、ネットワークのモデルとして、Alohaプロトコルを用いたMobile Ad Hoc Networkを研究した。当ネットワークモデルは有限なネットワークノードが有限な空間に「uniform」モビリテーを持つネットワークシナリオをモデル化する。また、2項点過程の分析ツールを用いて、当ネットワークにおける通信機会を分析した。当結果は国際論文誌Elsevier Ad Hoc Networksに発表した。次は、藤沢市の清掃車にセンサーを装着し、PM2.5,紫外線、加速度などのデータを収集し、かつ、リアルタイムにサーバに送信する実験システムを実装した。収集したデータを基づき、お見守り、大気汚染監視、ゴミ排出量推定などのアプリケーションサービスを開発した。また、清掃車の移動軌跡を用いて、清掃車のカバーレジン性能を評価した。得られた結果は国際論文誌Elsevier Ad Hoc Networksおよび国際学会ICMU, RTCAS, SenSysなどに発表した。本研究は都市のデータ収集におけるゴミ清掃車のモビリティーの有用性を明らかにした。ただ、本研究の規模の限りのため、示した価値は氷山の一角にすぎないと考えている。今後、得られたデータのや新しいアプリの開発より、新しい価値を作り出す。1.自動車を用いた都市センシングについて、関連研究の調査を行なった.欧米や中国をはじめとする各国では、交通情報や環境監視など様々な研究が行われているが、その中で、日本の清掃車の様に、ゴミ収集のためにほぼ毎日町を巡回し、時空間カバレッジが確保できる車両が少ないことが判明した.2.車載センシングシステムのカバレッジ性能を評価するために、時空間カバレッジ(tempral-spatio coverage)の定義を提案した.本定義の有用性を証明するために、我々が開発した藤沢市の清掃車センシングシステムから得られた移動軌跡データを用いて、当システムのカバレッジ性能を評価した.三日間で、町の三分の二をカバー出来ることを示した.3.実験システムの開発も進めている.特に、設置型と車載型のハードウェアのWi-SUN FANの通信モジュールを開発し、大学のキャンパスでの実験により検証した.4.性能評価の分析モデルを確立した.当モデルは確率幾何の理論を生かし、移動ネットワークにおける送信機会を予測する.今後、開発したシステムのルーティングアルゴリズムの設計と性能評価に使う予定である.本研究開発の調査、開発、実験準備及分析は全てスムーズに進んでいる.本年度で、ジャーナル論文誌1編、国際学会1編、国内研究会1編を発表したと共に、他の1編のジャーナル論文誌を作成し、投稿した.日本の家庭ゴミの収集は主に戸別収集や集積場収集で行うため、ゴミ清掃車が毎日、町の中に走っているので、都市のカバレッジが確保することができる。前年度の研究に基づき、ルーティングアルゴリズムの設計を行う.また、開発したプロトタイプのシステムを藤沢市の清掃車に実装し、実証実験を行う.さらに、実験から得られたデータを分析し、遅延や容量などの性能を評価する.最後に、PM2.5やカメラなどのセンサーを導入し、大気汚染モニタリングやゴミ排出量センシングなどのアプリケーションも開発する.H29年度、国際学会に投稿した論文が1本採択されなかったため、計画した学会発表はできなかった.その論文を直して、別の学会に投稿する予定である.
スーパークリプタド構造の構築と特異的な分子認識の発現

タンデムクライゼン転位により得られる大環状化合物(クラウノファン)から、共有結合を経由してロタキサンを合成する方法を開発した。この新規な合成法による[2]ロタキサンという超分子の構築とその機能について検討し、構成している分子間のエネルギー移動を利用するセンシング機能について明らかにしてきた。その結果、軸分子として種々の構造を持つロタキサンがローター分子と軸分子との協同的な働きにより、選択的にリチウムイオンを取り込み、蛍光スペクトルにおいてリチウムイオンとの錯体形成のときのみエネルギー移動を伴う特異的な強度の増大をもたらすことが明らかになった。さらに世界的にも例の少ない[1]ロタキサン、[3]ロタキサンの全く新しい合成法の開発に取り組み、その合成に成功するとともに、興味深い分子認識挙動を明らかにすることができた。すなわち、[1]ロタキサンを初めて共有結合法を経由する方法で合成に成功した。合成の新規さだけでなく、軸分子と大環状ローター分子との間で形成される3次元構造(スーパークリプタンド構造)が精密な分子認識場となり、質量分析、NMRスペクトルなどにより、錯体形成が確認され、イオン選択的な蛍光強度の変化が観察され、構造的にも、機能的にも極めて興味深い結果を得ることができた。さらに、[3]ロタキサンをも我々の方法を駆使すれば構築できることを示すことができた。合成した[3]ロタキサンにおいては軸分子を2つの大環状ローター分子が貫通しており、2つのローター分子が常にごく近傍に存在する。この超分子の合成も従来合成が困難であったが、我々の共有結合を経由する方法により、容易に得ることができるようになった。この[3]ロタキサンはそれぞれの大環状ローター分子と軸分子との間で2分子のリチウムイオンを捕捉すること、大きなイオン径を持つセシウムイオンに対しては2つの大環状ローター分子と軸分子との協同的な作用により、サンドイッチ型構造をとり、1:1で錯体形成することを見出した。以上のように、本研究において、種々のロタキサン超分子をこれまでにない新規な合成法により合成する方法を開するとともに、各種ロタキサンが3次元的にゲスト分子を選択的に捕捉し、蛍光スペクトルなどにおいて興味深い挙動を示すことを明らかにすることができた。タンデムクライゼン転位により合成した25員環を有するクラウノファンとエチレン鎖を持つビス酸クロリド(コハク酸ジクロリド)との反応で分子内ジエステル化合物を生成し、さらに、嵩高い末端基を有するアミンを反応させることによって、ロタキサンを効率よく合成することができた。さらに反応条件を検討し、温度を低目にして(室温近辺)、反応時間を長くすることにより、ロタキサン収率を上げることに成功した。また、この反応条件を用いて種々のオリゴメチレン鎖を持つビス酸クロリドとの反応を経由するロタキサン合成を収率よく行うことができた。これらのロタキサンのうち、軸分子の両末端基としてアントラセン環をもつロタキサンは、蛍光スペクトルにおいてローター分子のナフタレン環の励起波長を照射することで、ナフタレン環自体の蛍光スペクトルではなく、軸分子のアントラセン環に由来する蛍光スペクトルが現れた。これはナフタレン環からアントラセン環へのエネルギー移動が生じた結果であった。

これらの実験結果を踏まえて、軸分子として種々の長さのアルキレン鎖をもつものを合成し、2つのアミド基のカルボニル酸素原子が有効にカオチンゲスト分子種の相互作用を検討したところ、軸分子としてアジピン酸アミド部分をもつロタキサンはリチウムのみ選択的な蛍光挙動を示すこと、NMRにおいては明確なスペクトル変化を示すことを見出した。これらの現象はローター分子と軸分子が協同的に働いて分子を認識している結果と考えており、今後、軸分子の構造を変えて、イオン認識と構造との相関性を明らかにしていくつもりである。2つのフェノール性水酸基を有するクラウノファン類を我々の開発したタンデムクライゼン転位により合成し、それを出発物質として、独自の共有結合を経由するロタキサン合成法を前年度までに確立した。この反応を利用して、種々の鎖状構造を導入した軸分子をもつロタキサンの合成を行うことができた。軸分子中にオリゴオキシエチレン鎖を導入することで、アルキレン鎖のみのロタキサン(リチウムイオン選択性発現)とは異なった挙動を示すことを見出した。すなわち、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール鎖を導入することで、ナトリウムやカリウムに親和性を持つようになるという結果が得られた。これはローター分子と軸分子が協同的に仂き、1分子では発現しない超分子機能を発現したものと考えられる。また、非対称のローター分子と非対称の軸分子の組み合わせを持つ〔2〕ロタキサン(1つのローター分子と1つの軸分子からなるロタキサン)を共有結合法で合成した。このロタキサンは不斉部位を1ヶ所も持たないにもかかわらず、光学不斉のラセミ体であることがわかった。カラムにより光学分割でき、不斉ロタキサンを共有結合法により構築できることを明らかにした。今後不斉ロタキサンが不斉ゲスト分子の認識を行うことができるかどうかを検討する。またスーパークリプタンド構造を構築し、高機能性を発現するために、〔1〕ロタキサン(ローター分子と軸分子が結合しており、軸分子が環内を貫通しているもの)等の合成を行い、センシング材料や分子マシンとしての機能を明らかにしていくつもりである。前年度までに主として新規な合成法(タンデムクライゼン転位及び共有結合法)による[2]ロタキサンという超分子の構築とその機能について検討し、構成している分子間のエネルギー移動を利用するセンシング機能について明らかにしてきた。今年度は、さらに合成を推進して、新たに、世界的にも例の少ない[1]ロタキサン、[3]ロタキサンの全く新しい合成法の開発に取り組み、その合成に成功するとともに、興味深い分子認識挙動を明らかにすることができた、まず、軸分子と大環状ローター分子が結合した[1]ロタキサンを、我々が開発した共有結合法を用いて、初めて合成に成功し、その結果はアメリカ化学会の雑誌であるJ.Am.Chem.Soc.のCommunicationsに掲載され、高い評価を得ることができた。これは合成の新規さだけでなく、この分子が発現する機能、すなわち軸分子と大環状ローター分子とが形成する3次元構造(スーパークリプタンド構造と我々は呼んでいる。)が精密な分子認識場となるという、構造的にも、機能的にも極めて興味深い結果を得たことによるものである。
非正規雇用により生じる社会経済格差が家族の健康に及ぼす影響

健康へ影響する社会経済因子は集団や家庭で共有されているため、個人の健康障害要因はその所属組織・家族メンバーに強く影響すると考えられる。本研究では、非正規雇用の労働環境と健康管理の問題が波及する集団全体への健康影響や、同居家族との関係を明らかにすることを目的として行った。研究期間中に、非正規雇用の増加する社会における継時的健康悪化の実態、非正規雇用者の健康診断を中心とする不十分な健康管理、非正規雇用の多い日本の女性就労者の健康状況、経済格差要因・世帯構造と健康に関する論文を報告した。女性の非正規雇用における健康問題と家族個人と非正規雇用の関連性に関する成果は学会で報告することができた。近年の国民の健康状態について、厚生労働省が調査している統計「国民生活基礎調査」の2007年と2004年のデータを用いて、雇用者およびその家族の健康に関して分析した。その結果、通院率や有訴率、健康感不良率など、対象となる雇用者を正規と非正規で分けて、その配偶者もしくは子の健康状態を比較したところ、配偶者よりも子供の方が非正規雇用の家族(この場合、親)を持つことにより健康指標が悪く、特に、一人親であるとオッズ比も高くなった。この内容を日本産業衛生学会で報告し、現在、科学雑誌に投稿中である。非正規雇用という働き方の問題点として、収入の低さや保険・年金といった社会保険加入に際して事業主負担がない点など、経済的な側面が注目される。健康と所得との間には一定の関係があることで知られるが、わが国における非正規雇用の多くは賃金が低く雇用形態と収入に強い関連があるため、健康への影響は、雇用形態の違いなのか、収入による影響なのか定かではない。そこで、厚生労働省が調査している統計「国民生活基礎調査」のデータを用い、世帯における雇用者の形態別に健康と経済の関係を分析した。その結果、男女いずれも非正規雇用世帯(正規雇用者が居らず、非正規雇用者のみで構成された世帯)の雇用者の健康不良感は経済状態(等価可処分所得)で緩和されることが示唆された。この内容を日本産業衛生学会で報告し、現在、科学誌に投稿中である。非正規雇用者の健康状態について、国内外の査読済み研究報告論文を精査し、国内の科学雑誌にレビューとして報告した。さらに、近年の国民の健康状態について、厚生労働省が調査している統計「国民生活基礎調査」の過去数年分のデータを用いて、雇用者の健康に関して経時的変化を分析した。その結果、通院率や有訴率、健康感不良率など、いずれも健康指標が2004年以降悪化傾向にあることが示されたため、この内容を論文として国際誌に報告した。なお、、この研究において、雇用形態ごとに健康の経時変化を分析したが、横断的に健康状態が良いとされる正規雇用者のほうがむしろ経年的に悪化傾向を示し、非正規雇用者の集団だけが悪化しているわけではないことが示された。本研究の仮説として、近年の雇用構造の変化が条件の悪い集団の健康問題を生じるだけではなく、その集団を含む社会全体へ影響することを予想しており、その一部を示唆する結果を得ることができた。前年度までに申請した国の基幹統計及び一般統計のデータの解析を継続した。健康に影響する社会経済因子の一つである世帯所得の取り扱いや、世帯をユニットとする統計解析について分担研究者より意見が出、従来の解析手法とは異なるマルチレベル分析に着手した。この手法に取り込むべきデータと、解析モデルの設定に関する詳細条件、結果の解釈等について、ひき続き分担研究者と会合を重ね、検討した結果、世帯内就労者の雇用形態と、世帯内メンバー(配偶者、子)の健康との関連が示され、その結果に関しては、現在国際誌に投稿準備中である。今年度の研究から得られた知見として、非正規雇用により確かに同居家族の健康状態は低下するが、配偶者等の成人の場合、世帯収入によってそのような負の影響は小さくなる。一方、同居家族が子供である場合、収入等を調整しても健康への負の影響は残されるかむしろ大きくなる場合もあり、特に一人親世帯への影響が強く示された。また、健康、経済、人間関係などの社会関係資本からなる幸福度(生活満足度)に関する意識についても、非正規雇用は次世代へ影響することが示された。非正規雇用は女性に多い働き方であることに注目し、専門性の高い職業等に焦点を当てて解析し、非正規雇用が不本意就労により健康指標が低下する要因となる事を明らかにした。公衆衛生学社会疫学家族の要となりうる成人女性(多くの場合、妻・親の立場をとる)を対象に世帯を中心にしたコミュニティと健康の関係について調査する予定であったが、事前の検討としての解析により、結果が一様ではなく、そのため、分担研究者と分析方法と研究デザインに関する検討を重ねたため時間がかかった。

当初の予定では、国民生活基礎調査の他、児童家庭調査など国の各種統計の目的外使用申請の手続きを24年度中に完了する予定であったが、複数統計を申請する目的上、書類作成に時間を要し、現在、まだ申請中である(入手はまだである)。しかし、以前、雇用形態と成人女性の健康に関して行った小規模調査の研究検討結果を社会医学系の国際誌に報告したほか、共同研究者を筆頭にした関連研究の国際誌への報告を行ったので、これを応用して今後の研究を進める指針ができたと前向きに考える。従前の研究では、世帯内の雇用形態と従属する家族の健康との関係を分析したが、経済指標に関する解析に関して共同研究者と意見が分かれ、討議とさらなる分析を重ねたため報告に時間がかかっている。ただし、さらに研究に用いるデータを増やすため、国民生活基礎調査の他、児童家庭調査など国の各種統計の目的外使用申請の手続きを行い、年度内に完了することが出来た。しかし、周辺の研究として、主観的経済状況と健康予防行動の関連に関して行った調査研究の結果を英文誌に報告したので、これをさらに応用して今後の研究を進めることができると考える。国民の健康状態の経時的変化と世帯を中心にしたコミュニティと健康の関係について調査する予定であったが、そのための経時分析についての解析手段(APC分析:age-period-cohort analysis)について検討することに時間がかかった。よって、当初の予定では、国の各種基幹統計の目的外使用申請の手続きを23年度中に行う予定であったが、間に合わなかった。さらに小規模調査または得られた統計資料の調整等を行う予定であったが、これらも実行できなかった。しかし、経時分析に関して行った23年度の研究検討結果を社会医学系の国際誌に報告し、認められたので、これを応用して今後の研究を進める指針ができたと前向きに考える。24年度に実施した研究内容の報告手続きを完了させる。また、24年度より行っている国の基幹統計および一般統計の目的外使用申請の手続きを完了させ分析を施す。具体的には、雇用形態と経済指標と健康の関係を精査し、世帯を共同体とみなした相互の健康問題緩和(もしくは健康促進)要素を明らかにしていく。特に、発展型として、市町村レベルの社会関係資本データを収集することを予定している。収集対象は「雇用対策」「教育」「環境」等のデータを想定している。さらに、研究予算に余裕があれば、家族の健康に関して、同窓会組織等への協力を要請して調査協力者の住所情報を得、家族形態と就業形態、健康等の質問紙調査を行う予定である。25年度に申請した国の基幹統計および一般統計の目的外使用申請の手続きが完了したので、引き続き解析を行う。具体的には、健康や社会との関わりの総合評価指標である「生活満足度(幸福度)」と雇用形態の関係を分析し、世帯を共同体とみなし生活の質の決定要素を明らかにしていく。さらに、研究予算に余裕があれば、非正規雇用者の各集団と交渉し、家族形態と就業形態、健康、生活満足等の質問紙調査を行う予定である。23年度に計画していた国の基幹統計および一般統計の目的外使用申請の手続きを進める。具体的には国民生活基礎調査、国民健康・栄養調査(国民栄養調査)、全国家庭児童調査である。統計情報が得られたら調査年度や調査票を一定条件のもと突合させて解析を行う。
有機溶剤の生体内運命

有機溶剤テトラヒドロフラン(THF)について、kineticsを主とする実験的研究を行ない、次の結果を得た。1.ヒトにおけるTHFの生体内運命:健康人ボランティアに対して50-400ppmのTHFを曝露した。短時間曝露の場合、曝露濃度に対する呼気からの排泄率は男子は普通呼吸で約35%、深呼吸で約20%、女子ではそれぞれ約27%、19%で、50ppm3時間曝露では、男子普通呼吸で約40%、深呼吸で約27%であった。THF50ppm、200ppmともに3時間曝露後の肺胞気からの減衰は式Y=A・exp(-at)で示され、半減期は約30分となり、2濃度とも減衰速度はほぼ同程度であった。THF50ppm、6時間曝露後の血液中THF濃度は、曝露後3時間まで、痕跡程度が検出された。200ppm,2時間曝露後の血液中THF濃度は、曝露終了逐語より、曝露終了1時間後の方が上昇した。3時間曝露、1時間休憩、再度3時間曝露後の血液中THF濃度は固体差が大きく一定の傾向は示さなかったが、いずれの固体も曝露終了後4時間でピーク時の値より低下した。2.ラットにおけるTHFの生体内運命:ラットに対し200-400ppmのTHFを曝露した。曝露時の減衰のおそい相の持続時間も曝露濃度にほぼ比例していた。さらに曝露直後の減衰のおそい相の持続時間も曝露濃度にほぼ比例した。これらの曝露終了後の減衰のおそい相の半減期は約3時間であった。さらに、これらのおそい相に続く減衰の速い相についてみると、おそい相のない200ppm曝露も含めて、200-4000ppmの間の曝露における速い相での半減期は約20分となった。THF曝露後の血液からの減衰は曝露終了直後からほぼ30分の間にピークを認め、その半減期はラットで分マウスで60分となった。なお、THFは尿中に微量検出されたが、その尿中代謝物は液クロによる適当な測定条件をみつけることが出来なかった。ヒトにテトラヒドロフラン(THF)の吸入曝露を行なって、その短時間および長時間曝露中の呼気からの排泄の程度を明らかにするために本研究を行なった。短時間曝露実験の対象は日本人健康成人男子63名,女子7名について行なった。曝露方法と呼気の採取については50lのテドラーバッグにTHFを空気と共に送入し、あらかじめ濃度を測定した後で、1方通行の呼吸バルブの吸気側につける。THFを含んだ空気をバルブを通じて口呼吸を行なうと呼気は吸気側と反対の方へ呼出される。呼気側に空の2lのテドラーバッグをつけ、呼気適当量を採取する。曝露濃度は108,144,163,180,215,395ppmであった。曝露時間は6分間である。吸気中THF濃度と呼気中THF濃度の差を生体内に残留した量とした。

長時間曝露実験の対象は日本人健康成人男子10名について行ない、THF曝露は人工曝露室にて行なった。呼気の採取は短時間曝露のときと同じように、呼気と呼気の混合を出来るだけさけるために1方通行の呼吸バルブを通じて行なった。曝露濃度は50ppmと200ppmで曝露時間は3時間とした。いずれの実験においても呼気は普通呼吸と採取時のみ深く呼吸させた深呼吸による方法で採取した。空気中THF濃度はいずれの場合もガスクロマトグラフィーにて測定した。その結果THF100-400ppmの数段階の濃度における短時間曝露の場合、曝露濃度に対し男子は普通呼吸で約35%,深呼吸で約20%,女子ではそれぞれ約27%,19%となった。長時間曝露の場合も50および200ppmともに、男子普通呼吸で約40%,深呼吸で約27%であった。まとめると、THFに曝露されると短時間および長時間曝露,または曝露濃度にかかわらず、普通呼吸では曝露濃度の約6割が何らかの形で生体内に残留する。さらに普通呼吸より深呼吸の方が、男子より女子の方が多く生体内に残留すると考えられた。ラットにテトラヒドロフラン(THF)の吸入暴露を行なって,曝露後の呼気からの排泄の程度を明らかにするために本研究を行なった.実験動物にはウィスター系成熟ラット(250-350g)を用いた.THF曝露は1回4時間,ダイナミックフロータイプの小動物用有機溶剤暴露装置を用いて行なった.曝露濃度は200, 500, 1500, 4000ppmとした.曝露終了直後にラットを呼気採取装置に入れた.装置はラットが一匹入るスペースで,頚部の付近から新鮮空気を送入し,鼻先から排出するように作られている.新鮮空気は毎分200mlで送入し,鼻先付近の空気を呼気としてマイクロシリンジで採取し,ガスクロマトグラフィーにてTHFを分析した.これらの実験の結果, 200ppm4時間曝露の場合は,曝露直後から呼気中THF濃度は1.5ppmと低く,かつ減衰も早く,その半減期はほぼ20分であった. 500ppm曝露の場合,曝露直後の呼器中濃度は約25ppmで, 2時間までは呼器中THFの減衰速度は比較的遅く,曝露終了後2時間移行より急激に減少した.1500ppm曝露の場合,曝露終了直後は約100pmと高く,約6時間までは減衰の程度は遅れた.しかしその後の減衰は急速であった.4000ppm曝露の場合,曝露終了直後の呼気中THF濃度は約500ppmと最も高く,約14時間までは減衰が後れ,後急速に減少した.これらの実験結果をまとめると, 500-4000ppmの間の曝露において,曝露時間終了直後の呼器中THF濃度は曝露濃度に比例していた.さらに曝露直後の減衰のおそい相の持続時間も曝露濃度にほぼ比例した.これらの曝露終了後の減衰のおそい相の半減期は約2時間であった.さらに,これらのおそい相に続く減衰の速い相についてみると,おそい相のない200ppm曝露も含めて, 200-4000ppmの間の曝露における早い相での半減期は約120分となった.テトラヒドロフラン(THF)は環状エーテルに属する有機溶剤で労働衛生安全法により第2種溶剤として分類され、塩化ビニルの溶剤、その他の重合用溶剤として使用されている。今年度は健康成人ボランティアに対し種々の濃度のTHFを人工曝露室にて吸入実験を行なった。すなわちTHF曝露中および曝露後適時に呼気、肺胞気および血液を採取し、これらの試料中のTHF濃度をガスクロマトグラフィー(GC)によって測定した。その結果、50ppm3時間曝露では、男子普通呼吸で約40%、深呼吸で約27%、200ppm3時間曝では、男子普通呼吸で約40%、深呼吸で約27%が呼気から排泄された。THF曝露濃度に対し、呼出される濃度はいずれも低く、その差は生体内に取り込まれたものと考える。また、曝露濃度とは関係なく、普通呼吸より深呼吸の方が多く取り込まれ、男子より女子の方が多く取り込まれた。
光化学反応ジラジカル中間体の時間分解ESR法による研究

本研究では、Norrish II型光反応の基本的な過程を解明するために、O-メチルアセトフェニン(OMAP)、5.8-ジメチルテトラロン(5.8-DMT)、2,4,6-トリメチルアセトフェニン(TMAP)、2,4,6-トリメチルベンツアルデヒド(TMBA)を主な対象に、時間分解ESR法を用いて、励起三重項状態と、メチル基の水素原子が移動して生成するジラジカル中間体のスピン分極ESRを種々の条件下で測定して、反応過程について明解な考察を進めることができた。OMAPの励起三重項T_1状態は零磁場分裂定数とリン光寿命とからnπ*状態に帰属されるが、エタノールに少量の水を添加した溶媒中ではππ*に変わる。5.8-DMTでは、nπ*で、水の添加効果は殆どない。水素原子移動で生成するエノール三重項のスピン分極ESR信号は1M秒の間に徐々に強くなり、原子移動が比較的ゆっくり進行することを示す。スペクトルの1D1値は小さく、ジラジカル性を強くもっている。TMAPとTMBAのT_1状態は、D値とリン光寿命からππ*三重項である。これらのことを証左するために、芳香族カルボニル化合物のT_1状態に対する溶媒効果を5種類の物質について実験し、とくにプロトン溶媒の効果を考察した。フォトエノール生成の容易さは、T_1状態の性質と芳香環とカルボニル基の共平面性に強く依存している。ジラジカルのメチルビオロゲンによる捕捉実験で、観測CIDEPスペクトルから、エノール三重項が優れた電子供与体であることが示された。関連する研究として、フリーシッフ塩基の分子内プロトン移動によって生成する三重項ケトアミンのスピン分極ESRが、また、1-アルキルピリジニルラジカル二量体の均等光開裂によって生成するラジカルのスピン分極ESRを、増感剤の添加効果を中心に詳しく実験、反応機構を確立することができた。
旧ドイツ民主共和国選手選抜・適性診断と長期トレーニングシステムの基礎的研究

文献資料の収集と分析を,主に、「競技スポーツの理論と実践」誌、ドイツ体育大学および体育スポーツ研究所の博士論文,教授資格論文,を中心に行った.重点は以下の通りである.1.選抜・適性診断システムの制度面の全体像の把握1973年に施行された選抜適性システムは,1976年から本格稼働することになった.トレーニングを続ける中でのタレントの発掘と育成という基本的な考え方から,12歳前後までの多面的なトレーニングにより,運動の可塑性と変動性を育成することが狙いとされた.2.選抜・適性診断システムの科学1)生物学的年齢の測定法に関する研究スポーツ人類計測学の手法を確立することによって,簡便な形態発達インデックスを作製し,全児童を対象とする調査と検定が行われた.早生まれと遅生まれ,早熟児と晩熟児の選抜におけるチャンスの均等化という考え方をささえる,生物学的年齢の換算法が提案された.それにもとついて,各種目毎の,平均発達年齢の得点表が作製された.これは,選手選抜時点での年齢的な特徴を把握するための基礎として役立てられた.2)競技レベルごとの目標規準としての要求プロフィールの研究選抜と育成の各段階で規準値が設定され,その達成度を参考に,トレーニング内容の重点化が行われた.パフォーマンス前提(エネルギー面と形態面),時間,試合結果を,規準値にもとついて量化し,その関係から,発達診断,及び,トレーニング計画作成を行うという,指導者支援と指導の到達度判定のシステムが創られた.3)成長過程の診断と予測診断に関する研究成長発達の診断と予測診断のシステムが作り上げられるのは,1980年代になってからである.種目群毎に詳細な規準値表が作成された.競泳,漕艇,スピードスケート,体操競技,陸上競技,などの重点種目では,パフォーマンス診断,発達診断,予測診断,適性診断という四つを柱とする診断システムが構築された.3.選抜・適性診断システムをささえる専門家1973年にドイツ体育大学の一般トレーニング研究室と,FKSのタレント発掘研究班の共同プロジェクトが組織され,基礎育成段階における総合的な研究が行われた.競泳,体操競技,漕艇,重量挙げ,レスリング,スピードスケート,球技(サッカー,バレーボール,ハンドボール)などが重点種目として研究された.文献資料の収集と分析を,主に、「競技スポーツの理論と実践」誌、ドイツ体育大学および体育スポーツ研究所の博士論文,教授資格論文,を中心に行った.重点は以下の通りである.1.選抜・適性診断システムの制度面の全体像の把握1973年に施行された選抜適性システムは,1976年から本格稼働することになった.トレーニングを続ける中でのタレントの発掘と育成という基本的な考え方から,12歳前後までの多面的なトレーニングにより,運動の可塑性と変動性を育成することが狙いとされた.2.選抜・適性診断システムの科学1)生物学的年齢の測定法に関する研究スポーツ人類計測学の手法を確立することによって,簡便な形態発達インデックスを作製し,全児童を対象とする調査と検定が行われた.早生まれと遅生まれ,早熟児と晩熟児の選抜におけるチャンスの均等化という考え方をささえる,生物学的年齢の換算法が提案された.それにもとついて,各種目毎の,平均発達年齢の得点表が作製された.これは,選手選抜時点での年齢的な特徴を把握するための基礎として役立てられた.2)競技レベルごとの目標規準としての要求プロフィールの研究選抜と育成の各段階で規準値が設定され,その達成度を参考に,トレーニング内容の重点化が行われた.パフォーマンス前提(エネルギー面と形態面),時間,試合結果を,規準値にもとついて量化し,その関係から,発達診断,及び,トレーニング計画作成を行うという,指導者支援と指導の到達度判定のシステムが創られた.3)成長過程の診断と予測診断に関する研究成長発達の診断と予測診断のシステムが作り上げられるのは,1980年代になってからである.種目群毎に詳細な規準値表が作成された.競泳,漕艇,スピードスケート,体操競技,陸上競技,などの重点種目では,パフォーマンス診断,発達診断,予測診断,適性診断という四つを柱とする診断システムが構築された.3.選抜・適性診断システムをささえる専門家1973年にドイツ体育大学の一般トレーニング研究室と,FKSのタレント発掘研究班の共同プロジェクトが組織され,基礎育成段階における総合的な研究が行われた.競泳,体操競技,漕艇,重量挙げ,レスリング,スピードスケート,球技(サッカー,バレーボール,ハンドボール)などが重点種目として研究された.文献資料の収集と分析を,主に、「競技スポーツの理論と実践」誌、旧体育スポーツ研究所研究成果報告書、ドイツ体育大学および体育スポーツ研究所の博士論文,教授資格論文,各競技団体(ドイツ水泳競技連盟、ドイツ陸上競技連盟、ドイツボート競技連盟など)のトレーニングマニュアル、を中心に行った.重点は以下の通りである.1.選抜・適性診断システムの制度面の全体像の把握1973年に施行された選抜適性システムは,1976年から本格稼働することになった.トレーニングを続ける中でのタレントの発掘と育成という基本的な考え方から,12歳前後までの多面的なトレーニングにより,運動の可塑性と変動性を育成することが狙いとされた.2.選抜・適性診断システムの科学1)生物学的年齢の測定法に関する研究スポーツ人類計測学の手法を確立することによって,簡便な形態発達インデックスを作製し,全児童を対象とする調査と検定が行われた.

早生まれと遅生まれ,早熟児と晩熟児の選抜におけるチャンスの均等化という考え方をささえる,生物学的年齢の換算法が提案された.2)競技レベルごとの目標規準としての要求プロフィールの研究選抜と育成の各段階で規準値が設定され,その達成度を参考に,トレーニング重点が明確化された.パフォーマンス前提(エネルギー面と形態面),時間,試合結果を,規準値にもとづいて量化し,その関係から,発達診断を行うという,指導者支援のシステムが創られた.3)成長過程の診断と予測診断に関する研究成長発達の診断と予測診断のシステムが作り上げられるのは,1980年代になってからである.種目群毎に詳細な規準値表が作成された.3.選抜・適性診断システムをささえる専門家1973年にドイツ体育大学の一般トレーニング研究室と,FKSのタレント発掘研究班の共同プロジェクトが組織され,基礎育成段階における総合的な研究が行われた.文献資料の収集と分析を,主に、「競技スポーツの理論と実践」誌、ドイツ体育大学および体育スポーツ研究所の博士論文,教授資格論文,を中心に行った.重点は以下の通りである.1.選抜・適性診断システムの制度面の全体像の把握1973年に施行された選抜適性システムは,1976年から本格稼働することになった.トレーニングを続ける中でのタレントの発掘と育成という基本的な考え方から,12歳前後までの多面的なトレーニングにより,運動の可塑性と変動性を育成することが狙いとされた.2.選抜・適性診断システムの科学1)生物学的年齢の測定法に関する研究スポーツ人類計測学の手法を確立することによって,簡便な形態発達インデックスを作製し,全児童を対象とする調査と検定が行われた.早生まれと遅生まれ,早熟児と晩熟児の選抜におけるチャンスの均等化という考え方をささえる,生物学的年齢の換算法が提案された.それにもとづいて,各種目毎の,平均発達年齢の得点表が作製された.これは,選手選抜時点での年齢的な特徴を把握するための基礎として役立てられた.2)競技レベルごとの目標規準としての要求プロフィールの研究選抜と育成の各段階で規準値が設定され,その達成度を参考に,トレーニング内容の重点化が行われた.パフォーマンス前提(エネルギー面と形態面),時間,試合結果を,規準値にもとづいて量化し,その関係から,発達診断,及び,トレーニング計画作成を行うという,指導者支援と指導の到達度判定のシステムが創られた.3)成長過程の診断と予測診断に関する研究成長発達の診断と予測診断のシステムが作り上げられるのは,1980年代になってからである.種目群毎に詳細な規準値表が作成された.競泳,漕艇,スピードスケート,体操競技,陸上競技,などの重点種目では,パフオーマンス診断,発達診断予測診断,適性診断という四つを柱とする診断システムが構築された.3.選抜・適性診断システムをささえる専門家1973年にドイツ体育大学の一般トレーニング研究室と,FKSのタレント発掘研究班の共同プロジェクトが組織され,基礎育成段階における総合的な研究が行われた.
ナトリウム・水素・グラファイト層間化合物の電子構造・電子分布の第一原理的計算

ナトリウム・水素・グラファイト層間化合物(NaH-GIC)に対して、第一原理からのセルフコンシステントなバンド計算を行い、その分散関係と状態密度(DOS)、partial DOSを求めた。手法は、密度汎関数法に基づく数値規定を用いたLCAO法で、局所密度近似の範囲内で行った。興味がもたれる点は、この化合物が、(水素が2次元的な金属バンドを形成することが実験と理論の両面から示されている)カリウム-GIC (KH-GIC)とどのように異なる電子構造をもつかである。NaH-GIC結晶の構造に関しては、KH-GICの場合と同様に、HとNaがH-Na-Hという三重原子層を形成することが実験的に明らかにされているが、その面内構造ははっきりとは知られていない。そこで、KH-GICの計算で用いた結晶構造モデル(水素層内でHは原子状で存在しているというモデル)を用いて計算を行った。KH-GICの結晶構造モデルをそのまま用いた理由は、KH-GICとNaH-GICの電子物性の違いは単にK原子とNa原子の電子状態の違いに起因するものであろうと予想されたからである。その結果、水素の1s状態がフェルミ順位を横切り、KH-GICの時と同様に2次元的な金属バンドを形成しているという結果が得られた。ところが、この結果は、NMR等の実験から提唱されている電子構造の描像とは一致していない。現時点では、この不一致は計算に用いた結晶構造モデルによるものと考えられる。最近の実験からは、結晶中に水素分子と水素原子が混在しているという説もあり、そのような状況も考慮したより複雑な構造モデルに対するバンド計算も実行して検討してみる必要がある。従って、今後はそれらのモデルに対してバンド計算を行う予定であるが、構造および電子物性に関する詳細な実験が期待される。
遺伝子タギング法によるウイルス病抵抗性遺伝子と抵抗性発現調節遺伝子の単離と解析

キュウリモザイクウイルス系統(CMV-Y)をアラビドプシスecotype C24に接種すると過敏感反応を、ecotype Col.に接種すると全身感染を示す。これまでの研究よりこの過敏感反応は、C24の有する単一優性遺伝子(RCY1)とCMV-YのRNA3に存在する非病原性遺伝子との組合せにより誘導されることが明らかになっている。本研究では、遺伝子タギング法によりRCY1を単離するために、RCY1の遺伝子マッピングとC24へのトランスポゾンの導入を行った。(1)これまでに遺伝子地図上にマップされている遺伝的マーカーとSSLPマーカーを用いてArabidopsis thaliana C24染色体上におけるRCY1遺伝子の位置を解析したところ、第5染色体のマーカーnga139とnga106の間に存在することが明らかになった。(2)C24を、トウモロコシのトランスポゾンAcを導入したアラビドプシス【.right filled triangle.】Nae IsAc(Gus)-1(Arabidopsis Biological Resource Center,Ohio,U.S.A.)と交配し、transposase遺伝子をC24に導入した。(3)C24をトウモロコシのトランスポゾンDsを導入したアラビドプシスHmR Ds-A3(Arabidopsis Biological Resource Center,Ohio,U.S.A)と交配し、DsエレメントをC24に導入した。(4)交配により得られた両植物をかけ合わせ種子を得た。この種子細胞にはAcとDsが共存するため、Dsに転移が誘導される。これからは、得られた約10,000種子について、CMV-Yに対する反応を調べ、RCY1遺伝子がDsの挿入を受けて不活性化されCMV-Yが全身感染するようになった個体(RCY1がトランスポゾンタギングされた個体)を選抜する予定である。
２次元光双安定素子を用いたソリッドステートナチュラルコンピューティング

本研究では、ナチュラルコンピューティングの新たな実現法として、二次元的な広がりを持つ熱型光双安定素子における波面伝播を用いることを提案した。光をエネルギー源として動作する固体素子を用いるということでソリッドステートナチュラルコンピューティングと呼称する。その基本動作を有限要素法による数値シミュレーションと液晶を用いた試作素子による実験で確認し、迷路探索動作を実証した。この素子では、これまで真性粘菌のみで実現されていた縮退モードを、非生物系人工素子では初めて実現した。さらに外部フィードバックによる高機能化を検討し、不応フィードバックによりパルス化が可能であることを明らかにした。本研究では、従来のナチュラルコンピューティングの実験的実装における問題を解消しうる新規媒体として、光と熱による固体素子の状態変化に基づく「ソリッドステートナチュラルコンピューティング」を提案する。2次元的な広がりを持った光双安定素子における2状態間の遷移領域の空間的伝播(波面伝播)を用いて、理論と実験によって波面伝播ならびにそれを用いた迷路探索などのナチュラルコンピューティング動作を実証することを目的とする。また外部フィードバック系と組み合わせることで生物の神経系と同様のパルス伝播やカオスの発生といった機能の実現を目指す。初年度は、最も構造が単純で動作の確実性が見込まれる、熱伝導-温度相転移型の素子について検討を行った。この素子は液晶や低融点有機材料といった温度依存相転移材料と光吸収層の組み合わせを用いる。光共振器がないため白色光などでも動作し、またセル作製精度を必要としない(セル厚にあまり依存しない)という特長があるため、最初の動作検証に適している。まず理論的シミュレーションとして、熱拡散と温度依存透過率変化を組み入れた非線型偏微分方程式を有限要素法によって解いて、素子構造(セルの厚さなど)や動作条件(照射光強度や環境温度など)の影響を定量的に検討した。セル厚0.2mm、セル材料として熱伝導度の小さいアクリルを用い、0.1W/cm2オーダの照射光強度でトリガ可能な双安定状態が実現でき、波面伝播速度は0.1mm/sのオーダとなることを明らかにした。この知見に基づきセルを試作して5CBを充填した試料を試作し、プロジェクタ縮小投影系を仮組みして、波面伝播が起きることを実験的に確認した。第2年度である本年度は、パターン光照射実験系の構築を行い、アクリル板セルと液晶5CB(4-cyano-4'-pentylbiphenyl)を用いた試作素子で波面伝播実験を行った。波面伝播速度は約0.08mm/sと有限要素法によるシミュレーションの値と概ね一致することが明らかとなった。また素子構造と時空間応答特性の関係を数値シミュレーションにより検討した。さらに、外部フィードバック制御による高機能化の試みとして、神経細胞における不応期(神経細胞が発火したのちしばらく外部からの信号に応答しなくなる期間)にヒントを得た不応性フィードバック(On状態への遷移をカメラによって検出したら外部入射バイアス光をしばらくの期間十分弱くすることでOff状態へ引き戻す)によるパルスの発生伝播の検討を行なった。数値シミュレーションの結果、パルス的なOn領域の伝播が可能であることが確認できた。さらに遅延フィードバックによるカオス的挙動の誘起の検討を行い、フィードバックパラメータによって時空間的な不規則性を示す準周期的な振動が見られることが、数値シミュレーションにより判明した。これらのシミュレーション結果を実験的に検証するため、パターン光照射実験系の改装を行った。今年度は、初年度研究計画の積み残しとなっていたパターン光照射実験系構築とそれを用いた実験から取り掛かったため、その分今年度当初計画事項の実施が後ろ倒しとなった。その結果、フィードバックを用いた系と素子による実験的検証の一部が年度内には未了となった。またレーザー光源を用いたパターン照射実験系の構築については、使用する現有レーザー光源およびその実験環境の他のユーザーとの調停に手間取ったため、今年度中に取り掛かることができなかった。しかしながらこの問題はすでに解決し、最終年度(平成28年度)には当該実験環境を専有できることとなったため、実験系構築に早期に取り掛かることができる見込みである。このような状況を鑑み、達成度区分としては「(3)やや遅れている。」とした。本研究では、従来のナチュラルコンピューティングの実験的実装における問題を解消しうる新規媒体として、光と熱による固体素子の状態変化に基づく「ソリッドステートナチュラルコンピューティング」を提案している。2次元的な広がりを持った光双安定素子における2状態間の遷移領域すなわち波面の空間的伝播に着目し、理論と実験によって波面伝播ならびにそれを用いた迷路探索などのナチュラルコンピューティング動作を実証することを目的とする。第3年度である本年度は、アクリル板セルと液晶5CB(4-cyano-4'-pentylbiphenyl)を用いた試作素子で波面伝播実験を引き続き行って簡単な迷路の探索を実証するとともに、より複雑なSteinbock迷路パターン探索に向けて理論的実験的検討を行った。

時間依存三次元有限要素法による素子のシミュレーションを行って、経路幅3mm、素子サイズ約6×5cmの素子で、0.1-0.2W/cm2程度の比較的低い光強度で探索動作が実現可能であることを明らかにした。さらに波面が前進する伸長モードだけでなく、本提案の特長である縮退モード(行き止まり経路からOn領域が縮退していき最終的に正解経路のみが残る)が照射光強度を約10%低減することにより実現できることを数値シミュレーションにより確認した。実験的にSteinbock迷路の探索を実証するため、約6×5cmサイズの素子を作製して動作条件の最適化を行っている。また外部フィードバックによる不応期動作などの実験的検証を行うための外部フィードバック実験系の構築を行なうとともに、単一モード高出力レーザーを光源とするファブリペロー型素子向け実験系の構築に取り掛かった。今年度は、理論および数値シミュレーションについては概ね予定通りの進捗となったが、実験については昨年度の遅れた状況から始めることとなったため遅れが続いている。外部不応性フィードバック照射実験系の構築においては、フィードバック制御ソフトウェアの構築に時間を要している。また現有レーザー系設備の(当初計画されていなかった)実験室移動があったために実験系の分解再構築および調整に時間を要し、レーザー光源を用いたパターン照射実験系の構築の開始が年度終盤にずれ込んだ。これらの問題のため、本課題は1年間の延長申請を行った。理論と実験の進行度合いを鑑み、達成度区分としては「(3)やや遅れている。」とした。本研究では、従来のナチュラルコンピューティングの実験的実装における問題を解消しうる新規媒体として、光と熱による固体素子の状態変化に基づく「ソリッドステートナチュラルコンピューティング」を提案した。2次元的な広がりを持った光双安定素子における2状態間の遷移領域すなわち波面の空間的伝播に着目し、理論と実験によって波面伝播ならびにそれを用いた迷路探索などのナチュラルコンピューティング動作を実証することを目的とした。また外部フィードバック系と組み合わせることで生物の神経系と同様のパルス伝播やカオスの発生といった機能の実現を目指した。最終年度である本年度は、アクリル板セルと液晶5CB(4-cyano-4'-pentylbiphenyl)を用いた試作素子で波面伝播実験を行なうとともに、時間依存三次元有限要素法による素子のシミュレーションを用いた理論的検討を行った。実験で見られた問題点に、迷路のT字型交差点において始点からの波面が到達していないにもかかわらず自発的にon状態に遷移する場合があることが挙げられる。
ペプチド側鎖に共有結合したRNAオリゴマーの化学合成に関する基礎的研究

ポリオウィルス内に見出されたペプチドとRNAが共有結合をした特異なヌクレオプロテインの化学合成を目指して,まずRNA部位の合成の検討をおこなった.ポリオウィルスにあるヌクレオプロラインのRNAの5 ́末端はUpUの塩基配列からなるためこのウリジン2量体の合成を,ペプチドを5 ́末端リン酸に結合させることを念頭におき,おこなった.まず,ウリジンの塩基部位にあるイミド基をトリクロロヒーブチルオキシカルボニル(TCBOC)基で保護し2 ́-水酸基をテトラヒドロピラニル基を導入した.5 ́末端にはジメトキシトリチル(DMTr)基を3 ́-末端にはメトキシメチレン基をそれぞれ選びリン酸基の保護基にはフェニルサオ基を用いて縮合をおこない,収率よくUpUダイマーブロックを得た.この2量体の5 ́DMTr基を酸で除去したところ選択的に除去できることがわかり, RNA側のOHコンポーネントが合成できた.一方,ペプチド側の合成はN-末端から2番目と3番目にあるAla-TyroTyrとRNAが結合しているため, Tyrのフェノール性水酸基にリン酸化する必要がある.そこで, C末端をフェナシル基N末端をBOC基で保護したAla-Tyr2量体の合成をおこなった.この際Tyrの水酸基はジ(フェニルチオ)ホスホリル基を導入しておこなった.その結果保護されたAla-Tyr2量体が高収率で合成することができた.つぎにこの2量体から次亜リン酸処理することによりジ(フェニルチオ)ホスホリル基から1つのフェニルチオ基を選択的に除去することができた.この結果得られたペプチド側の2量体のリン酸ジェステル体と先に合成したRNA側の5 ́-OH体を縮合させたところヌクルオプロテイン骨格をもつ保護体を収率よく得られた.そこでこのものの脱保護を検討したところAla Tyr-UpUと思われる生成物を得,現在500MHzNMRで構造解析中である.ポリオウィルス内に見出されたペプチドとRNAが共有結合をした特異なヌクレオプロテインの化学合成を目指して,まずRNA部位の合成の検討をおこなった.ポリオウィルスにあるヌクレオプロラインのRNAの5 ́末端はUpUの塩基配列からなるためこのウリジン2量体の合成を,ペプチドを5 ́末端リン酸に結合させることを念頭におき,おこなった.まず,ウリジンの塩基部位にあるイミド基をトリクロロヒーブチルオキシカルボニル(TCBOC)基で保護し2 ́-水酸基をテトラヒドロピラニル基を導入した.5 ́末端にはジメトキシトリチル(DMTr)基を3 ́-末端にはメトキシメチレン基をそれぞれ選びリン酸基の保護基にはフェニルサオ基を用いて縮合をおこない,収率よくUpUダイマーブロックを得た.この2量体の5 ́DMTr基を酸で除去したところ選択的に除去できることがわかり, RNA側のOHコンポーネントが合成できた.一方,ペプチド側の合成はN-末端から2番目と3番目にあるAla-TyroTyrとRNAが結合しているため, Tyrのフェノール性水酸基にリン酸化する必要がある.そこで, C末端をフェナシル基N末端をBOC基で保護したAla-Tyr2量体の合成をおこなった.この際Tyrの水酸基はジ(フェニルチオ)ホスホリル基を導入しておこなった.その結果保護されたAla-Tyr2量体が高収率で合成することができた.つぎにこの2量体から次亜リン酸処理することによりジ(フェニルチオ)ホスホリル基から1つのフェニルチオ基を選択的に除去することができた.この結果得られたペプチド側の2量体のリン酸ジェステル体と先に合成したRNA側の5 ́-OH体を縮合させたところヌクルオプロテイン骨格をもつ保護体を収率よく得られた.そこでこのものの脱保護を検討したところAla Tyr-UpUと思われる生成物を得,現在500MHzNMRで構造解析中である.
血管内皮細胞の機械刺激受容機構の解明

機樋受容リセプターである機械受容チャネルのクローニングを目指した。研究実施計画に従い、いくつかのチャネルの種を通して保存されている領域に対するdegenerate primerを作製し血管内皮細胞および心筋細胞に対してスクリーニングを行った。これまでのところ心筋細胞においてカルシウム依存性・ATP感受性の機械受容チャネルの部分的なシークエンスを確認した。電気生理学的解析:トリ培養心筋細胞には5種類の機械受容チャネルが存在することを確認した。特に、コンダクタンスが200pSの機械受容チャネルについて解析を進めたところ、細胞内カルシウムに感受性を持ちサソリ毒キャリブドトキシンにより阻害される巨大コンダクタンス型カルシウム依存性カリウムチャネル(BK channel)であることが判明した(Am.J.Physiol.印刷中)。分子生物学的解析:上記の機械受容チャネルのクローニングを行った。(1)BK channelの保存領域に対するdegenerateprimerを作製た。(2)PCRを行ったところ予想される分子量にPCR産物が増幅された。(3)PCR産物をTAクローニングしシークエンスを行ったところ既知の塩基配列と高い相同性を持つ部分を得ることができた。(4)培養心筋細胞からmRNAを抽出しcDNAライボラリーを作製した。(5)cCDNAライボラリーをλファージベクターに組込んだ。(6)上記配列をプローブとしプラークハイブリダイゼーションを行った。(7)3種類の陽性クローンが取れた。(2)これまで確認されているトリBK channelと高い相同性があることが確認できた。(9)発現ベクターを構築した。(10)パッチクランプにて解析中である。機械受容リセプターである機械受容チャネルのクローニングを目指した。特に、コンダクタンスが200pSの機械受容チャネルについて解析を進めたところ、細胞内カルシウムに感受性を持ちサソリ毒キャリブドトキシンにより阻害される巨大コンダクタンス型カルシウム依存性カリウムチャネル(BK channel)であることが判明した(学会発表・論文投降中)。分子生物学的解析:上記の機械受容チャネルのクロ一二ングを行った。(6)現在、上記配列をプローブとしプラークハイブリダイゼーションを行っている。
心筋炎におけるナチュラルキラーT細胞の役割の解明

心筋炎は未だ予後不良である拡張型心筋症の原因となりうることが知られている。ナチュラルキラーT(NKT)細胞は、炎症惹起・抗炎症性サイトカインのバランスを調整する「炎症調整細胞」として機能している。本研究は、NKT細胞の心筋局所での機能低下が心筋炎の進展に重要な役割を果たしており、NKT細胞を活性化することで心筋炎のおよび心筋援護心筋症の発症・進展が抑制できるという仮説を検証し、その新規治療法を開発することを目指すものである。本年度は実験的自己免疫性心筋炎モデルマウスの作成に取り組む一方で、同様に心筋炎症を惹起する薬剤性心筋傷害モデルにおけるNKT細胞の果たす役割について検討した。実験的自己免疫性心筋炎モデルについては作成したモデルが安定せず、詳細な条件を検討しながら引き続き安定したモデルマウスの作成を継続していく。一方、薬剤性心筋障害モデルにおいては、ドキソルビシン誘発性心筋障害マウスモデルにおいて、NKT細胞を特異的に活性化するαーガラクトシルセラミドを投与することで、心筋障害の伸展が抑制できることを新たに見出した。また、その過程においてT細胞やマクロファージなどの炎症細胞が関与しており、IL-4やIL-10などのTh2サイトカインがその抑制に重要な役割を果たしていることも確認された。引き続き、実験的自己免疫性心筋炎モデル作成に取り組むとともに、心筋炎症におけるNKT細胞の関与についての検討を行う。心筋炎症が関連する薬剤性心筋障害モデルにおいてNKT細胞を活性化することにより心筋障害が抑制できることを見出した一方で、実験的自己免疫性心筋炎モデルの完成には至っていない。引き続き、実験的自己免疫性心筋炎モデルの作成に取り組む。また、薬剤性心筋障害モデルマウスにおいては病理学的および免疫学的手法による解析を引き続き行い、NKT細胞活性化による心筋障害の抑制の分子生物学的メカニズムの解析に取り組む。また、学会活動などでその成果を公表する。安定した実験的自己免疫性心筋炎モデルの作成に至っておらず、実際の分子生物学的機序解析にまで進行していない。次年度さらなる解析に使用する。