hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Glut4トランスロケーショに関する新規必須因子BIG2の機能解析

インスリン刺激によるGlut4トランスロケーションに対してBIG2は、インスリン存在下および非存在下どちらの場合においてもGlut4小胞形成に必須な因子であることを、in vivoおよびin vitroにおいて明らかにした。そして、BIG2は、リサイクリングエンドソームからのGlut4小胞形成に作用しており、また、このGlut4小胞形成にArf3が関与していることが示唆された。インスリン刺激によるGlut4トランスロケーション機構の解明を目指し、本研究ではGlut4トランスロケーションに対する新規必須因子BIG2の機能を明らかとすることを目的とした。まず、Glut4トランスロケーションがインスリンに対して非応答性である3Y1細胞と応答性である3T3-L1脂肪細胞においてGlut4の細胞内局在を比較した。その結果、3T3-L1脂肪細胞では主にトランスゴルジネットワーク(TGN)以降のコンパートメントに局在しているのに対して、3Y1細胞ではゴルジ体・TGNにその大部分が局在していることが明らかとなった。この違いがインスリン反応性の違いを引き起こしており、3Y1細胞におけるBIG2ノックダウンは、Glut4局在変化を引き起こしTGN以降に局在するGlut4が増加することにより3Y1細胞はインスリン反応性を獲得したのではないかと考えた。そこで、BIG2ノックダウン3Y1細胞のGlut4局在を確認したところ、やはりゴルジ体領域以外の細胞質側のコンパートメントにGlut4が増加しており、その多くは初期エンドソームに局在していた。さらに、BIG2の阻害剤として知られているBrefeldin Aにより細胞を処理した場合も同様の結果が得られ、3Y1細胞がインスリン反応性を示すためには、まず、Glut4がゴルジ体領域から初期エンドソームへ移行することが必要であと考えられた。また、3T3-L1脂肪細胞においてBIG2をノックダウンすると、Glut4は初期エンドソームとリサイクリングエンドソームを含む画分に蓄積しておりGlut4小胞の形成が抑制されていることが細胞分画により明らかとなった。これらの結果は、Glut4の細胞内局在がインスリン応答性に重要であることを示すものであり今後の研究の進展において非常に重要な知見が得られた。インスリン刺激によるGlut4トランスロケーション機構の解明を目指し、本研究ではGlut4トランスロケーションに対する新規必須因子BIG2の機能を明らかにすることを目的とした。H21年度の結果、3T3-L1脂肪細胞において、初期エンドソームとリサイクリングエンドソーム(RE)を含む高密度ミクロソーム(HDM)画分からのGlut4小胞形成がインスリン刺激によるGlut4トランスロケーションにおいて重要であることが示唆された。H22年度はこのことを確認するために、HDM画分からのin vitroにおけるGlut4小胞再構成系の構築を目指した。また、BIG2に関するこれまでの報告より、BIG2はREからの小胞形成に必要であることが考えられたため、このことについても確認した。また、Rab11(REのマーカー)の大部分がHDM画分に検出され、Glut4およびBIG2もこの画分に検出されることは前年度に確認していので、Rab11とGlut4またはBIG2との局在を蛍光免疫染色法により確認したところ、共に共局在が確認された。また、REからの小胞形成を抑制するBIG2変異体(BIG2(E738K))を3T3-L1脂肪細胞に大量発現させることによりGlut4トランスロケーションが抑制されることも明らかにした。これらの結果、BIG2はREからのGlut4小胞形成に必要な新規の必須因子であると考えられた。そこで、BIG2がHDM画分からのGlut4小胞形成に必須な因子であることを詳細に検討するために、HDM画分をドナー膜として、これにサイトゾルを加えインキュベートすることでin vitro Glut4小胞再構成系を構築することに成功した。このことにより、次年度においてBIG2を介したGlut4小胞形成のメカニズムをより詳細に解析することが可能となった。これまでに、3T3-L1脂肪細胞においてBIG2をsiRNAによりノックダウンすることで、インスリン刺激によるGlut4トランスロケーションが抑制され、このBIG2ノックダウンは、初期エンドソームとリサイクリングエンドソーム(RE)を含む高密度ミクロソーム(HDM)画分にGlut4蓄積を引き起こし、また、REからの小胞形成を抑制するBIG2変異体(BIG2(E738K))を3T3-L1脂肪細胞に大量発現させることによりGlut4トランスロケーションが抑制されることを明らかにした。そして、これらの結果、BIG2はREからのGlut4小胞形成に必要な新規の必須因子であること考えられた。そこで、H22年度に構築したHDM画分からのin vitroに:おけるGlut4小胞再構成系を用いて、BIG2をノックダウンした3T3-L1脂肪細胞より調整したHDM画分と細胞質成分を用いるとin vitroにおいてGlut4小胞形成が抑制されていることを明らかにした。

また、通常の3T3-L1脂肪細胞より調整した試料を用いたin vitroにおけるGlut4小胞再構成系において、抗BIG2抗体を加えるとGlut4小胞形成が抑制され、これに抗BIG2抗体の抗原ペプチドを添加することによりGlut4小胞形成が回復することを明らかとした。このことから、BIG2はREからのGlut4小胞形成に必須であることを明らかにした。そして、Arf3活性型変異体が、BIG2ノックダウンによりGlut4トランスロケーション抑制を回復することも明らかにした。
有機顔料薄膜を用いた光電流増倍デバイス

本研究は、n型のペリレン顔料薄膜において我々が発見した、1万倍にも達する光電流増倍現象の機構の詳細な解明を行い、増倍特性を自由に制御する指針を得て、有機高感度光センサーデバイスへの応用可能性を示す目的で行ったものである。この光電流増倍現象は、金属電極近傍のキャリヤトラップへの光生成ホールの蓄積によって、金属/有機界面に電界が集中し、電極からのトンネリング電子注入が誘起されたため(光誘起電子注入機構)起こる。デバイスの高速応答を実現するには、増倍特性をほぼ決定するキャリヤトラップの本質を解明する必要がある。今回まず、トラップからのキャリヤ解放による熱刺激電流(TSC)測定により、トラップのエネルギー深さ、濃度を検討した。その結果、通常の不純物等による電子的トラップでは、TSCの結果を説明できないことが分かった。そこで、増倍を引き起こすトラップの候補として、金属/顔料薄膜界面に存在する分子サイズの行き止まり構造にキャリヤが捕獲されるという構造トラップモデルを提出した。さらに、顔料薄膜の結晶化度及び金属電極の堆積方法と増倍特性との相関を検討した結果、界面の構造と増倍との深さ関係が明確に観測され、構造トラップの実在をほぼ実証できた。以上の結果から、界面の構造制御によって増倍特性を自在にコントロールできることが明らかになった。増倍効果を引き起こす分子サイズの構造トラップは、今回我々が提出した全く新しい概念である。これは、有機薄膜表面の分子配列とデバイス特性が密接に関係するという、これまでに例のない、基礎的に重要な問題を提起しており、有機材料のエレクトロニクスへの応用に不可欠な、有機薄膜への電荷注入という問題の解決の端緒になると考えている。
ファイバー空間の極小モデル

ファイバー空間の極小モデル理論は射影的代数多様体に対する理論の相対化として考えられるが,極小モデル存在のための障害となる未解決のフリップ予想もこの相対化に残る.しかし高次元の対象の研究がいつもフリップの存在を認めないと先に進まないのでは良くない.それで簡単で面白い楕円曲線をファイバーに持つ場合を具体的に調べようというのが目的である.楕円曲面論においては,極小モデルが常にあるので,考察する曲面は極小と仮定して進む.高次元の底空間の場合ではそれはできないが,いくつかの試行錯誤の末,局所モノドロミーがべき単で重複ファイバーが因子の上に並ばないとき,底空間上局所的に相対的極小モデルが存在することが証明できる.これが本研究の出発点である.尚,証明にはホッジ構造の変動やトーラス埋め込み理論等が必要である.この特殊な場合の極小モデルの記述により,射影的楕円ファイバー空間の双有理的分類が,底空間が局所的でその中の固定された正規交差因子の外側でファイバー空間が滑らかな場合にできる.これが第二段階にあたる.こうしてできた双有理同値類それぞれに対し,極小モデルの具体的構成を与えるのが第三段階である.そのあとにも,すべての極小モデルについての記述,そこから導かれる標準束公式の精密版などを調べる段階がある.これらができれば,多くの問題に応用できるようになるだろう.本研究では第二段階が完全に終わり第三段階も終わりにずいぶん近づいたところまで進んだ.さらに研究を進めるにはトーラス埋め込み理論の理解を深めることが重要である.またここまでの結果や議論は,ファイバーが複素トーラスの場合にもある程度有効であり,この方面への一般化も今後の課題となる.ファイバー空間の極小モデル理論は射影的代数多様体に対する理論の相対化として考えられるが,極小モデル存在のための障害となる未解決のフリップ予想もこの相対化に残る.しかし高次元の対象の研究がいつもフリップの存在を認めないと先に進まないのでは良くない.それで簡単で面白い楕円曲線をファイバーに持つ場合を具体的に調べようというのが目的である.楕円曲面論においては,極小モデルが常にあるので,考察する曲面は極小と仮定して進む.高次元の底空間の場合ではそれはできないが,いくつかの試行錯誤の末,局所モノドロミーがべき単で重複ファイバーが因子の上に並ばないとき,底空間上局所的に相対的極小モデルが存在することが証明できる.これが本研究の出発点である.尚,証明にはホッジ構造の変動やトーラス埋め込み理論等が必要である.この特殊な場合の極小モデルの記述により,射影的楕円ファイバー空間の双有理的分類が,底空間が局所的でその中の固定された正規交差因子の外側でファイバー空間が滑らかな場合にできる.これが第二段階にあたる.こうしてできた双有理同値類それぞれに対し,極小モデルの具体的構成を与えるのが第三段階である.そのあとにも,すべての極小モデルについての記述,そこから導かれる標準束公式の精密版などを調べる段階がある.これらができれば,多くの問題に応用できるようになるだろう.本研究では第二段階が完全に終わり第三段階も終わりにずいぶん近づいたところまで進んだ.さらに研究を進めるにはトーラス埋め込み理論の理解を深めることが重要である.またここまでの結果や議論は,ファイバーが複素トーラスの場合にもある程度有効であり,この方面への一般化も今後の課題となる.楕円ファイバー空間の極小モデルの構成についていくつかの進展があった.底空間が一般次元の多重円板で,その座標超平面の和の外側で滑らかな射影的楕円ファイバー空間の極小モデルはモノドロミーの型に応じて以下のように構成出来ると考えられる.(1)モノドロミ一群が無限または高々位数2の場合:モノドロミーがベキ単で座標超平面上に重複ファイバーが無い場合はトーラス埋め込みの手法で作ったモデルがある.その他はそのモデルを有限群で割って得られる商空間に双有理同値だがもとのモデルのトーラス埋め込みを与える凸体の分割をうまくとれば.商空間が良い特異点のみしか持たず,その極小部分特異点解消がトーラス埋め込みで記述出来ると思われる.これが極小モデルを与える.(2)モノドロミー群の位数が3,4,または6で,さらに座標超平面上重複ファイバーがない場合:ある特殊な楕円モジュラー曲面の定義方程式をもとにして,底空間と射影平面の直積に,標準特異点を許す意味での極小モデルとなる超曲面が構成できる.この特異点の極小部分特異点解消ができれば極小モデルを得る.(3)残った場合:(2)のモデルを有限群で割って部分特異点解消する.(1)は「モノドロミーがベキ単でなく位数が無限の場合」を除き成功した.(2)については上に述べたように,重複ファイバーの無いときは標準特異点を許す極小モデルができた.末端特異点しか許さない通常の意味での極小モデルについては,底空間が2次元でモノドロミー群の位数が3または6の場合(2),(3)のやり方で構成した.その際,特異点解消に底空間のブローアップを組み合わせるなど新しい方法を用いた.また(2)の楕円モジュラー曲面に現れるモジュラー函数をテータ函数で表示することも出来た.今後は残った場合の解析を行う.楕円ファイバー空間の極小モデルの存在について調べた.昨年の研究でいくつかの残された場合があったが,その場合も含め問題をさらに一般化した方が良い記述ができることに気づいた.それは射影的楕円ファイバー空間の底空間のザリスキ開集合上滑らかでしかもその開集合から底空間への開埋め込みがトロイド埋め込みとなる場合である.

非特異な底空間上の正規交差因子の補集合の場合や,その因子でのみ分岐する有限次被複空間もこの場合に属する.局所モノドロミーの位数が3,4,6以外の場合はトーラス埋め込み理論による記述が可能であり,末端特異点のみしか許さない相対的極小モデルの存在がいえる.モノドロミーがべき単でない場合は凸体の分割で得られるモデルでなく,それを有限群で割って得られる空間の末端化を構成するため,記述は複雑であり,また極小モデルをすべて構成したわけではない.位数が3,4,6の場合は,特殊な方程式で定義される空間の有限群による商空間がまず得られその末端化を作ればよいが,一般次元にも成り立つ方法は見つからなかった.
反復復号を用いた誤り訂正符号に関する研究

最尤復号を用いたときの誤り訂正能力を解析する手法として,符号の重み分布を用いた解析法が知られている.また,2元消失通信路におけるLDPC符号の主たる復号法であるBelief Propagationの振る舞いを解析する上で,stopping setおよびそのサイズの分布(stopping set分布)が重要な役割を果たす.本研究では,各種LDPC符号アンサンブルの重み分布ならびにストッピングセット分布の導出を行なっている.タナーグラフ上の2種類の枝をランダムに接続することによって得られるLDPC符号と、一方の枝の接続をジグザグに固定したLDPC符号に関して、符号語重み分布ならびにstopping set分布とそれらの漸近的指数部の導出を行なっている.これは近年,容易なパンクチャビットの導入や、低計算量で優れた復号性能を発揮することから注目を集めているMulti-Edge type LDPC符号のもっともシンプルな型と見なすことができ,本研究で扱うLDPC符号の優位性を示す理論的な解析となっている.最尤復号を用いたときの誤り訂正能力を解析する手法として,符号の重み分布を用いた解析法が知られている.また,2元消失通信路におけるLDPC符号の主たる復号法であるBelief Propagationの振る舞いを解析する上で,stopping setおよびそのサイズの分布(stopping set分布)が重要な役割を果たす.本研究では,各種LDPC符号アンサンブルの重み分布ならびにストッピングセット分布の導出を行なっている.タナーグラフ上の2種類の枝をランダムに接続することによって得られるLDPC符号と、一方の枝の接続をジグザグに固定したLDPC符号に関して、符号語重み分布ならびにstopping set分布とそれらの漸近的指数部の導出を行なっている.これは近年,容易なパンクチャビットの導入や、低計算量で優れた復号性能を発揮することから注目を集めているMulti-Edge type LDPC符号のもっともシンプルな型と見なすことができ,本研究で扱うLDPC符号の優位性を示す理論的な解析となっている.
並列ア-カイブシステムとその適応的負荷分散制御機構の基礎研究

比較的小規模な1テラバイト程度のコモディティアーカイブ装置を並置し、次世代に必要とされるペタバイト級超大規模ア-カイバ構成の為の方法論を確立することを目的とする。数百から千台程度の要素ア-カイバの並列駆動並びにその上でのファイル配置、ファイルマイグレーションは全く未知の領域であり、高性能なファイル管理手法を開発するものである。まず、並列ア-カイブシステム実現可能性について詳細に検討を行ない、ハードウェア的に可能なマイグレーション方式とその実現方式を明らかにするとともに、その為のコストならびにマイグレーション性能を算出した。1001000台の要素ア-カイバから成る並列ア-カイブシステムアーキテクチャの概念設計を行ない、この概念設計に基づき、多数台の要素ア-カイバ群に対するアクセス頻度情報に基づくア-カイバ間適応的テープマイグレーション方式の検討を行った。要素ア-カイバのアクセス処理性能を考慮することで、要素ア-カイバ内のテープドライブ装置が故障した場合でも自動的にテープを再配置し、システム性能を損なうことなく動作可能であることを示した。さらに、大量データ高速入出力を実現するための要素ア-カイバ並列駆動方式の検討を行ない、並列駆動の有効な領域を明らかにした。また、地球環境データベースシステムのファイル構成、アクセスパタンを用い、並列ア-カイブシステムを実アプリケーションに用いた場合の有効性を明らかにした。本研究では比較的小規模な1テラバイト程度のコモデイティアーカイブ装置を並置し、次世代に必要とされるペタバイト級超大規模ア-カイバ機構の為の方法論を確立することを目的とする。数百から千台程度の要素ア-カイバの並列駆動並びにその上でのファイル配置、ファイルマイグレーションは全く未知の領域であり、高性能なファイル管理手法を開発する。本年度は並列ア-カイブシステム実現可能性について詳細に検討を行なった。ハードウエア的に可能なマイグレーション方式とその実現方式を明らかにするとともに、その為のコストならびにマイグレーション性能を算出するために,まず,1001000台の要素ア-カイバから成る並列ア-カイブシステムアーキテクチャの概念設計を行なった。この概念設計に基づき、多数台の要素ア-カイバ群に対するアクセス頻度情報に基づくア-カイバ間適応的テープマイグレーション方式の検討として,マイグレーション駆動条件ならびに閾値の決定方式、マイグレーション対象テープの決定方式、マイグレーション対象テープの転送先ア-カイバ決定方式などの検討を行なった.さらに,大量データ高速入出力を実現する為の要素ア-カイバ並列駆動方式の検討を行なった.つまり,並列度は当該アクセスデータ量、並びに要素ア-カイブロボディクスに於けるアクセス性能より決定できる。並列駆動は一つのアクセスの性能を向上させるが,並列度を上げるとファイルアクセス間の相互干渉が増加することとなるため、並列駆動の有効な領域を明らかにした。以上の方式について、検討項目についての詳細な評価を行うためのシミュレータを本年度購入した並列処理環境システムを用いて作成した.比較的小規模な1テラバイト程度のコモディティアーカイブ装置を並置し、次世代に必要とされるペタバイト級超大規模ア-カイバ構成の為の方法論を確立することを目的とする。本年度は、前年度に購入した並列処理環境システム上のシミュレータを拡張し、並列ア-カイブシステムにおけるマイグレーション方式についてより詳細な検討を進めた。各要素ア-カイバのアクセス頻度情報をそのア-カイバがもつテープドライブ装置数によって決定されるアクセス処理性能により正規化し、この正規化されたアクセス頻度情報に基づくマイグレーション対象テープの決定方式、マイグレーション対象テープの転送先ア-カイバ決定方式の検討を行った。テープドライブ装置の故障に応じて動的に要素ア-カイバのアクセス処理性能を変更することで、要素ア-カイバ内のテープドライブ装置が故障した場合でも自動的にテープを再配置し、性能を損なうことなく動作することが可能であるア-カイブシステムの実現可能性を明らかにした。

さらに、大規模なア-カイブ装置を必要とする代表的なアプリケーションである地球環境データベースシステムにおけるファイルサイズ、各ファイルへのアクセスパターンなどを用いた評価を行い、並列ア-カイブシステムを現実のアプリケーションに用いた場合の有効性を明らかにした。
地球温暖化による動植物相の競合関係の変化に関する実験的研究

本研究は、中部山岳乗鞍岳山頂部の高山植生群落条にプラスティック製のミニ温室を設置し、その内外の気温・土壌・水分環境および動植物の成長等を計測・観測し、ミニ温室内外における諸項目の比較・検討を通して、温室効果を定量的に把握し、地球温暖化の動植物相の競合関係への影響を予測するための実験的研究である。平成10年度は、1)気温、地温、降水量などの観測を行うための観測項目の検討を行うとともに、観測機器類やセンサーの改良、観測方法の検討を行った。2)植生の現存量および生育量、小型動物の生態・生息調査および分布調査のための調査種類・調査項目を検討した。特に、植生の発芽、開花、紅葉、落葉の季節変化の観察と群落領域の変化を経時的に把握するための定時観察と図化の検討をし、計算機プログラムを開発した。3)実験地および周辺地域の土壌および水環境の実態把握のための調査項目の選定と計測機器の検討を行った。特に、乗鞍岳山頂部付近の湖沼の水位の把握が重要であるが、気圧による水位変化の補正方法とそのための機材を決定した。4)実験地におけるミニ温室設置地点、各センサーの設置地点を決定し、観測を開始した。本研究は数年間の観測・測量結果が整って初めて、地球温暖化の影響を検出できるが、過去2年間の観測データを分析し、ミニ温室によって0.5°Cの昇温効果を創出することが判明し、それに伴って、植物の生育の促進、開花、落葉等の季節変化への影響を把握した。本研究の成果は、国際会議、及び、論文で公表した。本研究は、中部山岳乗鞍岳山頂部の高山植生群落条にプラスティック製のミニ温室を設置し、この内外の気温・土壌・水分環境および動植物の成長等を計測・観測し、ミニ温室内外における諸項目の比較・検討を通じて、温室効果を定量的に把握し、地球温暖化の動植物相の競合関係への影響を予測するための実験的研究である。平成9年度は、1)気温、地温、降水量などの観測を行うための観測項目の検討を行うとともに、観測器機類やセンサーの改良、観測方法の検討を行った。特に、湿度センサーは結露のため湿度の正確な把握が困難であり、センサーの改良と設置方法の工夫の必要なことが判明した。3)実験地および周辺地域の土壌および水環境の実態把握のための調査項目の選定と計測機器の検討と行った。4)実験地におけるミニ温度設置地点、各センサーの設置地点を決定した。本実験地は自然保護特別地域に位置することから、環境庁、営林署、県との折衝を行い、実験許可を取得した。本研究は数年間の観測・測量結果が整って初めて、地球温暖化の影響を検出できる。来年度以降本格的な調査を行う予定である。
発育期の骨質強化に対する力学的負荷およびビタミンK摂取の有効性に関する実験的研究

現代生活の運動頻度の減少や栄養の不足・偏りは,発育期の健全な骨成長を阻害して骨の易骨折性を招き,長期的には骨の成熟度を減じて将来の骨粗髪症発症リスクを増大させる.本研究では,栄養疫学調査からその骨形成効果(コラーゲン産生,骨基質へのカルシウム結合の促進)が期待できるビタミンK2(VK2)と適度な骨への力学的負荷に着目し,これらの骨形成促進作用について実験的検討を行なった.生後4週齢のウィスターラット(♀)を,標準餌,VK2添加餌群に分け,両群とも左下腿に対し,断続的負荷-1Hz,ピーク荷重0.5kgfで20秒間,10秒の無負荷時間を挟んで18サイクルーを週3回の頻度で4週間与え,1週間の休止期間後,さらに同様の負荷を4週間与えた.VK2の一日の摂取量はkg体重あたり22mgであった.負荷実験終了時には血液サンプリングし,両肢の脛骨を摘出した.脛骨は近位骨幹端と骨幹部に切り分け,各々について,マイクロCTによる海綿骨形態計測,フーリエ変換赤外分光顕微鏡法による材料特性計測を行った.エンザイムイムノアッセイにより得られた血漿中のグラ化オステオカルシン濃度は,VK2群で有意に高く,VK2による骨基質へのカルシウム沈着の促進効果が示唆された.実際に,海綿骨骨梁の体積と体積率,骨梁幅はVK2群で増加し,骨の構造強度の増加が確認された.また,皮質骨のハイドロキシアパタイト結晶度もVK2群で有意に高く,VK2摂取による骨の成熟性の促進が明らかになった.しかしながら,両群とも左右の脛骨の形態,材料特性には有意な違いは見られず,本実験で与えた負荷では効果がないことが確認された.成長期の骨形成促進において,より効率的な負荷の必要性が窺われた.本年度はラット下腿に反復的負荷を与えるためのシステムを構築し、その動作確認を行うとともに、発育期のラットを対象としたパイロットスタディを行った。ラット下腿膝部を固定し、足部から膝部に向けて長軸方向に負荷がかけられるように骨負荷装置を作製した。駆動源にACサーボ・リニア・アクチュエータを使用し、PCで作成した振動波形パターンをドライバに入力してこれを駆動した。膝固定部ではロードセルによって荷重を検出し、センサーインターフェイスを介して荷重パターンをモニタリングした。マイクロメータヘッドによって膝固定部の位置を微調整し、骨負荷の大きさを目的値に合せられるようにした。脛骨へ与える負荷として、反復負荷(1Hz,0.5kgf)-無負荷状態を交互に繰り返す間欠性負荷パターンを生成し、1サイクル20秒(負荷10秒+無負荷10秒)として、18サイクルを1回/日、3回/週で4週間、1週間の休止期間を経て、再度4週間の間欠性負荷を与えた。発育期のウィスターラット(5週齢♀)をペントバルビタールにより全身麻酔し、左下腿に前述の間欠性負荷を与えた。実験期間中、ラットは動物飼育室(25°C、人工灯7:00-19:00)で飼育管理した。実験終了後、ラットを安楽死させ、左右の脛骨を摘出し、90%エタノールで固定し、骨幹端近位部より骨試料を作製した。マイクロフォーカスCTにより、ボクセルサイズ11.6μmで再構成像を得た。大津の方法に基づき骨部を抽出/2値化し、左右の海綿骨形態を比較したところ、負荷側において骨梁ネットワークが発達している様子が窺え、本骨負荷パターンの骨形成促進効果が確認された。次年度は標準飼料群、ビタミンK2添加飼料群について骨負荷実験を行い、骨形成促進における骨負荷およびビタミンK2の作用について、骨形態に加え材料特性の点からも解析する予定である。現代生活の運動頻度の減少や栄養の不足・偏りは,発育期の健全な骨成長を阻害して骨の易骨折性を招き,長期的には骨の成熟度を減じて将来の骨粗髪症発症リスクを増大させる.本研究では,栄養疫学調査からその骨形成効果(コラーゲン産生,骨基質へのカルシウム結合の促進)が期待できるビタミンK2(VK2)と適度な骨への力学的負荷に着目し,これらの骨形成促進作用について実験的検討を行なった.生後4週齢のウィスターラット(♀)を,標準餌,VK2添加餌群に分け,両群とも左下腿に対し,断続的負荷-1Hz,ピーク荷重0.5kgfで20秒間,10秒の無負荷時間を挟んで18サイクルーを週3回の頻度で4週間与え,1週間の休止期間後,さらに同様の負荷を4週間与えた.VK2の一日の摂取量はkg体重あたり22mgであった.負荷実験終了時には血液サンプリングし,両肢の脛骨を摘出した.脛骨は近位骨幹端と骨幹部に切り分け,各々について,マイクロCTによる海綿骨形態計測,フーリエ変換赤外分光顕微鏡法による材料特性計測を行った.エンザイムイムノアッセイにより得られた血漿中のグラ化オステオカルシン濃度は,VK2群で有意に高く,VK2による骨基質へのカルシウム沈着の促進効果が示唆された.実際に,海綿骨骨梁の体積と体積率,骨梁幅はVK2群で増加し,骨の構造強度の増加が確認された.

また,皮質骨のハイドロキシアパタイト結晶度もVK2群で有意に高く,VK2摂取による骨の成熟性の促進が明らかになった.しかしながら,両群とも左右の脛骨の形態,材料特性には有意な違いは見られず,本実験で与えた負荷では効果がないことが確認された.成長期の骨形成促進において,より効率的な負荷の必要性が窺われた.
腸管機能低下（老化）が骨格筋萎縮・肥大機構に及ぼす影響

運動と内部臓器との相互作用を明らかにすることは、競技能力の向上に役立つに留まらず、運動による健康増進にも大きく貢献する。特に近年では、高齢者のサルコペニア(筋萎縮)が注目され、骨格筋の萎縮とトレーニングによる筋肥大に焦点を当てた研究報告は数多い。本研究では、サルコペニアの原因が、単に骨格筋の萎縮だけではなく、加齢に伴う腸管機能の低下が原因である可能性に着目して、若齢マウスと加齢マウスを用いて骨格筋萎縮と腸管機能の関連を調べた。その結果、腸内環境を維持するプロバイオティクスを摂取した際には、ギプス固定で筋不活動状態(骨格筋萎縮誘導)の後、筋の肥大過程が改善されることが示唆された。運動と内部臓器との相互作用を明らかにすることは、競技能力の向上に役立つに留まらず、健康増進にも大きく貢献する。近年、高齢者のサルコペニア(筋萎縮)が重要視され、骨格筋萎縮と肥大に焦点を当てた研究や、これらの報告は枚挙に暇がない。本研究では、サルコペニアの原因が単に骨格筋の萎縮だけではない可能性に注目している。そこで、1)高齢者のサルコペニア(骨格筋萎縮)が腸管機能・消化器系機能老化に関与している可能性を立証する。2)ギプス固定で筋不活動状態(骨格筋萎縮誘導)の後、トレーニングによる筋肥大過程において、腸管由来の骨格筋萎縮・肥大因子を明らかにする。3)また、腸管と骨格筋の関連ループについて、腸管・消化器系を介さない経路を用いて、腸管機能・消化器系機能の重要性と、その妥当性の検討行う。本研究の特色・独創性は、腸管機能・消化器系機能の老化がサルコペニア(骨格筋萎縮)に影響している可能性、骨格筋肥大には腸管・消化器系機能が重要であることを明らかにする点にある。平成25年度は、1)と2)に焦点を絞り、骨格筋萎縮後の回復過程に腸管機能が関連していることを明らかにすべく、ギプス固定による筋不活動後の回復過程について、若齢マウスと加齢マウスの筋重量を比較した。その結果、加齢マウスに比べ、若齢マウスでは顕著な筋萎縮(筋重量の低下)が認められ、回復過程も顕著であった。加齢マウスでは若干の筋重量の低下が認められ、回復過程は遅延する傾向が見られた。平成26年度以降は、筋萎縮からの回復について腸管からの経路を明らかにするため、腸管由来の骨格筋に関連する因子を調べる実験を中心に行い、腸管と筋肉の関連メカニズムを明らかにする。同時に、論文作成に着手して行く予定である。運動と内部臓器の相互作用を明らかにすることは、健康増進のみならず、アスリートのパフォーマンス向上に大きく貢献する。高強度の運動やトレーニングは、付随する精神的ストレスと重なり合い、消化器系の機能障害を引き起こすことから、オーバートレーニングと腸管機能低下の関連について着目されている。コンディションを崩したアスリートは消化器系の失調状態や腸管機能低下から、十分な食事を摂取しても栄養素を消化吸収が低下し、筋へのエネルギー補給が追いつかず、パフォーマンス低下に陥るケースが少なくない。一方で、高齢者のサルコペニア(廃用性筋萎縮)が重視されていることから、高齢者のサルコペニアが単なる筋の萎縮のみにとどまらず、腸管機能の老化が原因であることに着目した。本研究では、1)高齢者のサルコペニア(骨格筋萎縮)が腸管機能・消化器系機能低下(老化)に関与している可能性を立証する。2)ギプス固定で筋不活動状態(骨格筋萎縮誘導)の後、トレーニングによる筋肥大過程と腸管由来の骨格筋萎縮・肥大因子を明らかにする。3)さらに、腸管・消化器系を介さない栄養補給経路を作成し実験に用い、妥当性を検討する。以上1)3)の実験から、腸管機能・消化器系機能が骨格筋肥大、骨格筋機能と適応を制御している可能性を明らかにし、腸管機能・消化器系機能の老化がサルコペニア(骨格筋萎縮)に影響している可能性、さらに、骨格筋肥大には腸管・消化器系機能が重要であることを明らかにする。身体活動・運動と内部臓器との相互作用を明らかにすることは、競技能力向上に役立つに留まらず、健康増進に大きく貢献することは周知であるが、腸管・消化器系機能の低下が骨格筋へ及ぶ影響に関しては、未だ明らかにされていない。近年では骨格筋が萎縮する高齢者のサルコペニア予防を目的とした運動処方がさかんに取り入れられており、骨格筋萎縮・筋肥大のみに焦点を当てた報告は数多いものの、栄養摂取状況や腸管での吸収が骨格筋肥大に関連するという着眼点から、高齢者のサルコペニアの原因を模索した研究はみられない。そこで本研究では、高齢者のサルコペニア(骨格筋萎縮)が腸管機能・消化器系機能老化に関与している可能性の立証、さらに、ギプス固定で筋不活動状態(骨格筋萎縮誘導)の後、トレーニングによる筋肥大過程において、腸管由来の骨格筋萎縮・肥大因子を明らかにすることを目的として実験を行った。平成27年度には、腸管機能・消化器系機能の老化に伴う骨格筋萎縮を招いている可能性に注目し、動物実験を用いて、腸管機能の老化と骨格筋萎縮・肥大の影響を調べた。その結果、加齢マウスが若齢マウスにおいて、ギプス固定で筋萎縮を誘導した後の筋肥大過程を、筋重量および免疫組織化学染色によって筋線維周囲径によって調べたところ、加齢マウスにおいて、筋線維の肥大過程が遅延することが示唆された。

加齢マウスおよび若齢マウスに乳酸菌摂取を行い、筋萎縮からの肥大過程を調べたところ、若齢マウスには変化がみられなかったものの、加齢マウスにおいては、肥大過程の遅延が改善されることが示唆された。これらのことから、加齢に伴う腸管機能低下は、腸内環境を改善することによって骨格筋肥大過程を改善する可能性が示された。また、各マウスの門脈採血における栄養因子(血中アルブミン)を調べたところ、乳酸菌摂取によって、改善することが明らかになった。運動と内部臓器との相互作用を明らかにすることは、競技能力の向上に役立つに留まらず、運動による健康増進にも大きく貢献する。特に近年では、高齢者のサルコペニア(筋萎縮)が注目され、骨格筋の萎縮とトレーニングによる筋肥大に焦点を当てた研究報告は数多い。本研究では、サルコペニアの原因が、単に骨格筋の萎縮だけではなく、加齢に伴う腸管機能の低下が原因である可能性に着目して、若齢マウスと加齢マウスを用いて骨格筋萎縮と腸管機能の関連を調べた。その結果、腸内環境を維持するプロバイオティクスを摂取した際には、ギプス固定で筋不活動状態(骨格筋萎縮誘導)の後、筋の肥大過程が改善されることが示唆された。本研究課題を実施するにあたり、東北工業大学では実験環境がないため、東北大学大学院医学系研究科の施設での実施が滞りなく進んでいたものの、平成26年度は、ヒト対象研究「腸内環境変化とアスリートのコンディションに関する研究」に時間を費やしたため、動物モデルでの実験進行の遅れと、当初予定していた消耗品等の購入費使用を行っていないことが理由である。平成27年度は、東北大学医学系研究科に移籍したこと、および平成26年度のヒト対象試験「腸内環境とアスリートのコンディションに関する研究」が一段落したことにより、動物実験のみに集中できると考えられる。また、実験環境がセットアップされた環境下において、平成27年度には実験を全て消化し、研究論文を投稿し計画通りに進められる。上述のように、平成27年度は、研究・実験がセットアップされた東北大学医学系研究科に着任したことから、すぐに実験に取り組める環境でるため、実験と同時に研究成果として論文を公表できると考えている。運動免疫学平成25年度に、計画通り実験を終えており、最終年度の到達目標である論文投稿まで、本研究課題を全部終了することが可能であると考えられる。平成27年度は、平成26年度でやや遅れぎみになっている、腸管維持機能のコントロール群と腸管機能抑制操作群の骨格筋の萎縮および肥大に関連因子を比較し、腸管機能の低下が骨格筋肥大を抑制する経路を明らかにするための実験を実施、現在進行中でもある予備実験を確立させた後、腸管および骨格筋組織のサンプルから骨格筋萎縮・肥大過程に影響を及ぼす腸管由来のメディエータの機能解析を中心とした実験を実施する。本研究課題の総まとめとして、腸管機能・消化器系機能の老化がサルコペニア(骨格筋萎縮)に影響している可能性、骨格筋肥大には腸管・消化器系機能が重要であることを明らかにし、研究論文として投稿を予定している。所属先の移籍にともない、実験を開始するまでの施設利用のための準備、動物実験のための倫理委員会への承諾に時間を要したことが達成に到らなかった理由である。移籍後の実験は、母校である東北大学大学院医学系研究科の施設での実施となったため、施設使用手続き、動物実験倫理委員会への申請する必要があることから、夏期に申請を行い、倫理書類審査および面談を終え、倫理審査通過後、平成25年度後期からの実験を行った。当初予定していた実験開始が遅れたが、おおむね順調に実験は進展している。
セレンを含む層状有機物質における超高圧下物性研究

本研究の第一の研究成果として、研究ターゲットとして注目した物質群の構成原料であるBEDSe-TTF分子の大量合成したことを言及しておきたい。ここでは、合成研究の専門家の助言に従い、効率的な合成ルートにより、高純度の分子を合成することに成功した。次に、得られた分子を用いて、二種類のBEDSe-TTF系電荷移動錯体の良質単結晶合成に成功した。これらについては、常圧及び低圧下での、伝導物性と磁気物性のキャラクタリゼーションを経て、キュービックアンビル型圧力発生装置を用いて、8GPaまでの高圧下物性を調査した。両塩とも、常圧では、強い半導体的振る舞いを示していたが、超高圧印加にともない、この振舞いは抑制され、両塩ともに高温部での金属化に成功した。得られた結果は、同型のBEDT-TTF塩との結果と比較し、議論した。さらに、BEDTSe-TTF系と同様の強いダイマー構造を持ち、しかも同様に一次元伝導を示すアクセプター型伝導体MEM(TCNQ)_2の常圧下における磁性の研究、及び超高圧下物性研究を行った。得られた結果を総括すると、アクセプター系物質においては、ドナー系物質で見られたような超高圧下での抵抗の急激な減少は見られなかった。この事実は、一次元ダイマー構造を持つ系においては、アクセプター系物質を高圧印加によって金属化することは困難であるとの結論を得た。本年度は,まず,我々が研究ターゲットとして注目した物質群の構成原料であるBEDSe-TTF分子を大量に合成した。ここでは,合成研究の専門家の助言に従い,効率的の合成ルートにより,高純度の分子を合成することに成功した。得られた分子を用いて,我々が世界記録の超伝導を観測したβ'-(BEDTTTF)_2ICl_2と同型の電荷移動錯体であるβ'-(BEDSe-TTF)_2ICl_2とβ'-(BEDSe-TTF)_2IBr_2の良質単結晶合成に成功した。これらについては,常圧及び低圧下での,伝導物性と磁気物性のキャラクタリゼーションを経て,キュービックアンビル型圧力発生装置を用いて,8GPaまでの高圧下物性を調査した。両塩とも,常圧では,強い半導体的振る舞いを示していたが,超高圧印加にともない,この振舞いは抑制され,両塩ともに高温部での金属化に成功した。ただし,β'-(BEDT-TTF)_2ICI_2の結果とは対照的に,これら両塩では低温部での超伝導の出現は観測されなかった。同様に結晶構造を持つにもかかわらず,超伝導については異なる結果を与えるという事実は,超伝導発現について,重要な情報を与えている可能性がある。得られた結果は,我々がここ数年,精力的に行ってきたBEDT-TTF塩の超高圧下物性研究で蓄積された実験結果と比較検討することにより,分子の違い,すなわち,分子軌道の違いが及ぼす超高圧下での伝導物性の振る舞いの違いについての議論を行った。以上に結果は,次年度(以降)の有機物質の超高圧下物性研究に重要な知見を与えるものであり,さらに分析を進め,より高い転移温度を持つ有機超伝導体の実現に向けて努力したい。本年度は、我々が世界記録の超伝導を観測したβ'-(BEDT-TTF)2ICl2と同型の電荷移動錯体であるβ'-(BEDSe-TTF)2ICI2とβ'-(BEDSe-TTF)2IBr2の物性を、昨年度に引き続き、研究した。これらについては、常圧及び低圧下での物性、キュービックアンビル型圧力発生装置を用いた8GPaまでの高圧下物性を議論した。得られた結果は、我々がここ数年、精力的に行ってきたBEDT-TTF塩の超高圧下物性研究で蓄積された実験結果と比較検討することにより、分子の違い、すなわち、分子軌道の違いが及ぼす超高圧下での伝導物性の振る舞いの違いについての議論を行った。

さらに、BEDTSe-TTF系と同様の強いダイマー構造を持ち、しかも同様に一次元伝導を示す、アクセプター型伝導体MEM(TCNQ)2の常圧下における磁性の研究、及び超高圧下物性研究を行った。この系とBEDT-TTF系物質やBEDSe-TTF系物質との比較研究は、ドナーとアクセプターの違いが高圧下物性にどのように影響するかを議論できるため、大変興味深い。得られた結果を総括すると、アクセプター系物質においては、ドナー系物質で見られたような超高圧下での抵抗の急激な減少は見られなかった。この事実は、一次元ダイマー構造を持つ系においては、アクセプター系物質を高圧印加によって金属化することは困難であるとの結論を得た。これは、分子鎖間の相互作用を高圧印加で増強することは、LOMOの性質上困難であるからである。以上に結果は、有機物質の超高圧下物性研究に重要な知見を与えるものであり、さらに分析を進め、より高い転移温度を持つ有機超伝導体の実現に向けて努力したい。
肥満・糖尿病合併認知症における脳－脂肪連関の分子基盤の解明：TREM2の病態意義

超高齢社会が進む本邦では、特に高齢者における肥満・糖尿病の増加とともに認知症が急増し、その対策は急務である。本研究では、GWASから認知症との関与が示唆される細胞表面分子・TREM2に焦点を当て、肥満・糖尿病の脂肪組織における病態意義と認知機能低下における病態意義を検討する。さらに、植物由来生理活性物質・タキシフォリンによる糖代謝悪化・認知機能低下の改善作用の詳細と分子機構を明らかにする。以上より、肥満・糖尿病に伴う認知症の新規予知・治療戦略の開発を目指す。
岩石の衝撃破壊強度に関する研究

岩石の削孔、切削等においては、おおよそ1msのオーダで、破壊が起こっていると考えられる。通常の一軸圧縮試験と比べて56桁程度速い現象である。従って、一軸圧縮強度等の物性は相当に異なっているものと考えられる。従来よりこの点は指摘されており、既にいくつかの研究がなされているが、いずれも特殊な装置を必要とし、かなりの時間と費用を要する。岩石の削孔、切削を能率的に行うには、物性を十分に把握することが必要であるが、現状では、簡便に衝撃圧縮強度等を調べる方法が見あたらない。本研究では、破壊までの時間が1ms程度のときの衝撃圧縮強度を簡便に求める試験方法を開発することにした。種々の実験方法が考えられるが、それらを一々検討することは難しいので、計算機プログラムを独自に開発し、計算機によるシミュレーションによって、有望な実験方法の絞りこみを行った。その結果、通常の一軸圧縮試験に使用される円柱試験片を市販のロードセル(荷重変換器)の上におき、ハンマーで叩くことによって、簡便に衝撃圧縮強度が求められる事が分った。河津凝灰岩と多胡砂岩を用いて実験を行ったところ、衝撃圧縮強度は通常の一軸圧縮強度の約2倍となった。この場合の破壊までに要する時間は、1msのオーダであり、得られた結果は従来の知見とよく一致している。本実験で必要とされるものは、ロードセル、ハンマー、鋼棒、ゴム板である。いずれも簡単に入手でき、価格も比較的安い。また、試験は簡単であり、短時間に行える、また、装置は小形で運搬が容易なので、現場で必要に応じて実験を行うことも可能と思われる。1.サーボ試験機を用い,載荷速度を広い範囲で変えて一軸圧縮試験を行い,一軸圧縮強度を求めると共に完全応力ー歪線図を得た.その結果,一軸圧縮強度は載荷速度が大きくなるに従って大きくなることがわかった.また,載荷速度が大きい時の応力ー歪線図は,それの小さい時の線図を内包することが分った.2.衝撃圧縮過程を理論的に考察するとともに,より簡便な衝撃圧縮強試験方法を開発するため,計算機シミュレーション・プログラムを開発した.錘落下式試験機,空気ハンマー式試験機などを,数値シミュレーションによって検討した.その結果,以下で述べるような簡単な試験機で,かなり正確に衝撃圧縮強度が求まる可能性のあることがわかった.3.開発した試験機は,ロードセルとその取付け台,スペーサ,ハンマーより成り立っている.まず,ロードセルとその取付け台の上に,岩石試験片を乗せる.その上にスペーサを乗せ,スペーサをハンマーによってたたく.このように,非常に簡単な装置を用いて,予備的な実験を行い,下記のような結果を得た.(1)破壊するまでの時間は,ハマンーの大きさを変えることに依ってある程度かわるが,同一のハンマーを使用すれば打衝速度に左右されない.(2)得られた衝撃破壊強度は,静的一軸圧縮強度の130160%程度である妥当と思われる.また,試験片ごとの衝撃圧縮強度のばらつきが,比較的少ない.(3)実験結果に最もおおきな影響を及ぼすのは,スペーサの大きさと材質であることがわかった.この点は,数値シミュレーションも併用して行い,慎重に検討してゆく予定である.本研究では、破壊までの時間が1ms程度の時の衝撃圧縮強度を簡便に求める試験方法を開発した。

その結果、通常の一軸圧縮試験に使用される円柱試験片を、市販のロードセル(荷重変換器)の上に置き、ハンマーで叩くことによって、簡便に衝撃圧縮強度が求められる可能性のあることがわかった。実際に実験を行ってみると、いくつかの問題点が見付かった。まず、鉄のハンマーで直接岩石試料片を叩くと、端面がかけてしまう事がわかった。また、破壊までの所要時間も目標とする1msよりかなり速くなってしまうことがわかった。そこで、ハンマーとして、先端が硬質プラスチックで出来ている無反動ハンマーを使用することにした。また、ロードセルの固定の仕方によっても、結果の異なる事もわかった。いくつかの問題点を、実験と計算機シミュレーションに依って検討し、いくつかの細かい実験方法の改良と変更を行った。その結果、まずまずの精度で衝撃圧縮強度を求められるように成った。河津凝灰岩と多胡砂岩を用いて実験を行ったところ、衝撃圧縮強度は、通常の一軸圧縮強度の約2倍となった。この場合の破壊までに要する時間は、静的圧縮試験の場合と6桁ほど異なっている。その結果、衝撃圧縮強度がほぼ2倍となったものと思われる。この結果は、従来の知見と一致している。本実験で必要とされるものは、いずれも簡単に入手できるものばかりであり、また価格も比較的安い。試験を短時間に行える特徴を有しており、今後種々の分野で応用可能と思われる。
ＲＦ－ＩＤシステムによる暴風雪悪視界下のインタラクティブナビゲーション

本研究では,まずUHF帯RF-IDシステムを2アンテナで運用するためのRF-IDタグの配置および基本的なソフトウェアの整備を行った。次に交差点での誘導を念頭に直線路において,磁気方位情報を取り入れ,道路方向の情報をRF-IDタグより得ることにより誘導精度の向上を図った。最後に交差点前の警告および停止動作用にRF-IDタグに情報を付加し,交差点前での停止を実現し,さらに交差点内で理想進行方向をRF-IDタグに載せて交差点での右折動作を行えるようにした。北国での冬季間特有の降雪による悪視界下での車両のナビゲーションシステムをUHF帯RF-ID(Radio Frequency Identification)タグ,アンテナ,リーダライタなどから成るシステムを用いて構成し,実用化を目的としている。平成25年度は研究計画遂行の2年目であるため,平成24年度での準備状況を踏まえ,実験環境を整えることとした。1)総務省の方針によるUHF帯RF-IDシステムの使用周波数帯の変更により,システムを6月から10月にかけて交換した。まず,基本性能の把握やRF-IDタグをアスファルト道路に埋設した場合の実験道路上での交信条件を調べ,直線道路上の誘導の車両誘導のためのRF-IDタグの配置を行った。ここでは,2アンテナシステムで昨年度までに得られた状況を復旧させることに力点を置き,ほぼ同様の実験環境を再現できた。2)降雪による悪視界環境の再現のため,気泡梱包材を運転者側のフロントウインドウ及びサイドウインドウおよびリアウインドに貼り付け,運転席と助手席の間にカーテン状に間仕切りをすることにより,運転席からの視界を遮断した。これにより運転席からは外の状況が視認できない環境を作った。ただし,実験の安全確保のために助手席の視界は得られるようにしており,さらに外からの指示がわかるように助手席の実験者にはトランシーバで屋外監視員と連絡が取れるようにしている。3)交差点の誘導のためには,自車の進行方向の把握とその地点での理想的な進行方向の情報が必要となる。このために自車の進行方向を知るためにINS(Inertial Navigation System)をシステムに組み込み,磁気情報により車両の進行方向を得て,運転指示用のGUI(Graphical User Interface)にこの情報を反映させた。これにより,まず直線路での誘導実験を行った。4)交差点での誘導のためのRF-IDタグの配置と各RF-IDタグ毎に理想的な誘導方向を考えて,交差点を含む道路にRF-IDタグを埋め込んだ。北国冬季間特有の降雪による悪視界下での車両のナビゲーションシステムをRF-ID(Radio Frequency Identification)タグ,アンテナ,リーダライタなどから成るシステムを用いて構成し,実用化を図るためことを目的としている。平成24年度は研究計画遂行の初年度であるため,まず基本的な実験を行うとともに実験環境を整えることとした。1) UHF帯のRF-IDタグをアスファルト道路に埋設した場合の実験道路上での交信条件を踏まえて,直線道路上の誘導の車両誘導のためのRF-IDタグの配置を考えた。特に2アンテナシステムに適したRF-IDタグの配置を考えて,実験道路上に埋設し走行実験を行い,良好な結果を得た。これにより本研究の誘導システム以外は運転席からは外の状況が確認できない環境を作った。3) 2アンテナシステム用に運転指示用のGUI(Graphical User Interface)等のプログラムを改良し,走行実験時に行いつつ,さらに見直しをした。本研究の目的は,北国の冬期間の降雪による悪視界での路外転落事故などを防ぐために,悪視界下でも有効なナビゲーションシステムをRF-ID(Radio Frequency IDentification)システムを用いて構築することにある。本年度の研究では,交差点での一時停止を行えるよう交差点前の30mから警告をノート型のコンピュータに接続した液晶ディスプレイ上にGUI(Graphical User Interface)を表示した。また交差点内の誘導のためのRF-IDタグの配置およびそれぞれのRF-IDタグの理想進行方向を考え,実験道路の交差点でRF-IDタグを埋設し,それぞれのRF-IDタグに理想進行方向等の情報を入れた。このような方位情報および交差点での誘導を円滑に行うためのGUIを新たに作った。車両の進行方向の情報の取得のために磁気方位情報を取り込む方向も改良を加え,交差点を含む実験道路での走行実験を行い,それぞれのRF-IDタグに書き込んだ情報の是非を含めて,走行実験で確認した。走行実験時には,降雪悪視界の条件を模擬するために運転席の周囲の窓および助手席との間に気泡緩衝材を付けて,視界不良の状況にした。特にフロントグラスには,透過性を下げるために黒いビニルを2枚の気泡緩衝材の間に挟み,より条件を厳しくしてある。

誘導時の安全確保のために必ず実験監視員を2名置き,なおかつ助手席にデータ管理および緊急時の対応のために1名搭乗させている。本実験研究では,機器の動作不良で磁気方位情報の取得ができなかった場合を除き,交差点での誘導ができて,路外に車両が外れることはなかった。また衝突等の事故も皆無であった。制御工学関係規則の改正に基づき,平成24年度8月にソフトバンクモバイルより周波数帯移行手続きの通知があり,平成25年6月より現有システムの全てを入れ替える作業を始めた。新システムは使用周波数が950MHzから920MHzに変わり,電波送信方式も変更となった。これにより,新システムのアスファルト中のタグとアンテナの交信可能範囲の測定など,本研究を遂行する上で必要となる基礎データの収集と実験線の撤去・新規作成作業が入った。新システムの初期不良によるリーダライタの交換などのアクシデントもあり,試験走行,旧システムの廃棄などを含めて,新システムへの移行完了が10月までかかった。これにより,平成25年度に行うべき研究・実験の進捗に影響が出て,全体的に遅れぎみである。関係規則の改正に基づき,平成24年度8月にソフトバンクより周波数帯移行手続きの通知があり,当初は平成24年度中に現有システムの全てを入れ替えることとなっていた。しかし,相手側の作業が遅れ,平成25年5月現在でもシステムの入れ替え作業は行われていない。昨年度は,新システムにすぐに入れ替えるとのことであったため,新システムに対応した実験線の構築やシステムの修正を念頭に現有システムに関わる改良や新たな実験線の作成などは必要最小限に留めた。現在も新システムの本実験環境下での交信範囲などが全く不明であり,実験線のRF-IDタグの埋設間隔など,本研究を構成する要の部分を決められずにいる。無駄な支出を抑えるため,実験線の新設や装置周辺部分の改良なども新システムに移行してから行うようにしたため,計画が全体的に遅れぎみである。1. UHF帯RF-IDシステムが新周波数帯に移行し,新システムの基本的な性能の把握および本研究特有のアスファルト中のタグとの交信範囲などの再測定,直線路の誘導実験などが終わり,交差点へのRF-IDタグの埋め込みも終えた。まずは,越冬後のRF-IDタグの状況を調べ,交差点での誘導実験の準備を行う。これにはGraphical User Interfaceの整備などが含まれる。2.直線路の誘導実験なども繰り返し,交差点での誘導実験も行う。この実験により,得られた知見でさらに運転しやすい誘導方法などを探る。1. UHF帯RF-IDシステムが新周波数帯に移行したのち,新システムの基本的な性能の把握および本研究特有のアスファルト中のタグとの交信範囲などの再測定が必要となる。さらに交信範囲が変わることが想定されるため,既存の実験線が使えなくなる可能性もある。
ラジカルを発生する生体分子融合ナノ粒子による新規がん治療法の確立

われわれは二酸化チタンに超音波を照射することにより活性酸素種(ラジカル分子)が発生する現象を見出した。この現象をがん治療への新たな手法として応用することが本研究の目的である。本申請研究では(1)ナノ二酸化チタン包括ターゲティングリポソームの開発、(2)創製した二酸化チタンと超音波照射法を培養細胞に適用することで、どのようながん治療の効果が得られるのか検討、そして(3)がん組織(がん細胞)におけるラジカル攻撃の分子レベルの挙動解析の3点について検討を行った。(1)項においては、センダイウィルスや特定のタンパク質をリポソーム表面に固定化した二酸化チタン包括リポソームの構築を完了した。更に、このリポソームを用いて、(2)項にて培養細胞との融合実験および、超音波照射による細胞死滅効果について検討を行い。二酸化チタンの効率的取り込みと、取り込んだ細胞における超音波照射による効果的な細胞死滅現象が確認できた。そして(3)項では、細胞の死滅機構にラジカルが関与していることが実証できた。この事より、二酸化チタン・超音波照射法によりラジカルが発生し、そのラジカルが細胞死を誘導していることが示唆できた。