hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
キャビテーション気泡崩壊時のマイクロ・スケール衝撃力測定システムの開発

ポンプや配管で発生するキャビテーション壊食の遠隔モニタリングを実現するため,逆解析を利用したマイクロ・スケール衝撃力計測システムの開発を行った.水中火花放電によりポリカーボネート円柱下方で気泡を生成し,円柱に作用した衝撃力を100 mm離れた円柱上面のAEセンサで測定するとともに,気泡の生成・崩壊挙動を高速度カメラで可視化した.気泡の崩壊圧推定には逆解析を用い,伝達関数はシャープペンシルによる芯の圧折力を用いて決定した.気泡の衝撃力を推定した結果,試験片下面に作用する最初の衝撃力は放電直後であること,また気泡崩壊によるジェットが固体壁に衝突した時刻に最大の衝撃力が作用することを確認した.液体の圧力が低下し液体中に気泡が生じる現象をキャビテーションと呼び,気泡が崩壊する際に高い圧力が発生することが知られている.ポンプや配管ではキャビテーション壊食による破損や損傷が発生しているが,壊食被害を確認するため装置を停止せずに管内壁の状況を管外からモニタリングできれば必要なときに維持管理のための補修を実施できるが,キャビテーション壊食のような固体と液体の界面に作用するマイクロ・スケールの衝撃力を遠隔的に測定する手法は確立されていない.そこで本研究では,界面に作用する衝撃力や波動伝播現象の解明と管内壁モニタリング実現のために,逆解析を利用した衝撃荷重計測システムの開発を行った.実験装置は,火花放電装置,AE計測装置,試験片固定台,オシロスコープ,アクリル水槽,高速度カメラで構成し,電極は水槽中央に2本の銅線を先端が接地するように対向して固定した.気泡生成はポリカーボネート円柱試験片下方で行い,気泡生成と崩壊時の衝撃力を試験片上面に取り付けたAEセンサで測定した.気泡の崩壊圧推定には逆解析を用いており,誤差の拡大を防止するため適切化処理としてMoore-Penroseの一般逆行列を用いる手法を用いた.気泡崩壊圧の測定に用いた伝達関数はシャープペンシルによる芯の圧折力を入力として推定した.シャープペンシル芯の圧折は0.35 μsで既知の圧縮荷重が解放されることが知られており,キャビテーションのような数μsで生じる現象に対する伝達関数の入力として適切である.アーク放電発生により生成した気泡は膨張して最大半径となり,その後収縮・崩壊した.推定した伝達関数を用いて気泡の衝撃力を推定した結果,試験片下面に作用する最初の衝撃力は気泡生成直後であること,ならびに流体ジェットが固体壁に衝突した時刻に最大の衝撃力が作用することを確認した.ポンプや配管で発生するキャビテーション壊食の遠隔モニタリングを実現するため,逆解析を利用したマイクロ・スケール衝撃力計測システムの開発を行った.水中火花放電によりポリカーボネート円柱下方で気泡を生成し,円柱に作用した衝撃力を100 mm離れた円柱上面のAEセンサで測定するとともに,気泡の生成・崩壊挙動を高速度カメラで可視化した.気泡の崩壊圧推定には逆解析を用い,伝達関数はシャープペンシルによる芯の圧折力を用いて決定した.気泡の衝撃力を推定した結果,試験片下面に作用する最初の衝撃力は放電直後であること,また気泡崩壊によるジェットが固体壁に衝突した時刻に最大の衝撃力が作用することを確認した.ポンプなどの流体機械等において問題となるキャビテーション壊食について,その機構を解明し,安全性評価に繋げるためには,マイクロ・スケールに作用する衝撃力とそれによる損傷を正確に評価することが重要である.そこで,本研究では,単一気泡発生装置と局所的に作用する衝撃力を高精度に測定するシステムを開発することを目的とし,ひずみゲージ,加速度センサ,レーザ変位計などの複数の種類のセンサを組み合わせ,それらのデータより作用点における衝撃力の時間変動を高分解能で逆解析して壊食機構の解明や,壊食のモニタリングへの活用を目指している.本年度は,マイクロ・スケールに作用する衝撃力の測定を目指し,衝撃力解析班,気泡実験班の2班体制で研究を遂行した.衝撃力解析班では,金属ブロックに衝撃力を作用させて衝撃応答から衝撃力を離れた位置に複数個配置したセンサで測定するためのシステムを開発し,逆解析法の高度化による測定精度の評価を行った.また,気泡実験班では,固体壁近傍で水中火花放電による単一のキャビテーション気泡を生成・崩壊させるための装置の開発を目指した.当初は表面を凹型にしたピストンの急激引張により,引張波を局所的に集中させて,単一の気泡を生成させることを試みたが,複数の気泡が生じてしまう結果となった.そこで,代替手法として,水中火花放電により気泡を生成させることを試み,固体壁近傍で単一の気泡を生成させることに成功した.H24年度の計画において,衝撃力解析班は逆解析手法による衝撃力計測システムの構築を目標とし,気泡実験班は固体壁近傍における気泡一個の生成・崩壊挙動の観察を目標とし,それぞれの目標を達成した.衝撃力解析班は,インパクトハンマを金属ブロックに衝突させて,AEセンサを用いて裏面で衝撃応答を測定して測定データから衝撃力の大きさの時間履歴を推定するための逆解析手法を構築した.また,気泡実験班では水中火花放電により固体壁近傍で気泡を一個生成するシステムを構築した.当初は表面を凹型にしたピストンの急激引張による気泡一個の生成を試みたが成功に至らず,代替システムを構築した.

本研究はH24年度とH25年度の2年間の研究計画であり,H25年度は,最終年度として衝撃力解析班と気泡実験班の成果を統合して実験を行う.H24年度に気泡の生成・崩壊時における流れの可視化のためのレンズを購入しており,高速度カメラと併用して水中火花放電により固体壁近傍で生成した気泡一個の生成・崩壊挙動を観察する.また,レーザ顕微鏡で固体壁損傷部の観察を行い,測定した衝撃力の検証を行う.さらに,キャビテーションタンネルにおける測定試験において,測定した衝撃力と流路内に直接設置した圧力センサにおける測定値とを比較することで構築したシステムの最終的な評価を行う.実験で使用する消耗品を研究期間中継続して使用する必要があり,その予算を計上している.また,情報交換や研究成果を学会にて報告するために必要な出張経費,および論文発表の際の諸経費を計上している.
エストロゲンで誘導されてLHサージと発情行動を誘発するタンパク質のクローニング

文部省科学研究費の援助を受けた研究により、卵巣摘出ラットにエストロゲンを投与して、脳内に発現するタンパク質をコードするcDNAの候補をある程度同定することができた。ウィスター系雌ラットの卵巣を摘出したもの(コントロール群)と、卵巣を摘出してエストロゲン(estradiolbenzoate)50mugを2日間投与したラット(エストロゲン処置群)の視床下部を取り出し、グアニジンイソシアネートの存在下で全RNAを抽出した。この全RNAからさらにoligo-dT celluloseをカラムを用いたアフィニティクロマトグラフィーでmessenger RNAを抽出した。エストロゲン処置群の視床下部messenger RNAを鋳型として逆転写酵素を用いて、reverse transcriptionを行って、そのcDNAを合成した。このcDNAライブラリーと多量のコントロール群の視床下部messengerRNAとをハイブリダイズさせて、両群に共通に発現しているcDNAを除き、ハイブリダイズされずに残ったcDNA(つまりエストロゲンで視床下部に誘導されたcDNA)をランダムプライマー法で^<32>P-dCTPでラベルした。エストロゲン処置群、コントロール群の両方のmessenger RNAを電気泳動して、ナイロン膜に転写したものを、このラベルしたcDNAとハイブリダイズさせた結果、コントロール群と比べてエストロゲン処置群に強く発現する数本のバンドが認められた。今年度の成果はここまでであるが、今後はこのバンドを形成したcDNAをクローニングし、さらにバクテリアあるいは真核細胞に導入して、コードするタンパク質を合成させて、そのタンパク質を用いて性行動、LH分泌に及ぼす影響を調べたいと考えている。
新規なカイコシステインプロテアーゼ阻害因子(BCPI)-機能と起源-

1.BCPIおよびCTLA-2の大腸菌における大量発現カイコシステインプロテアーゼ阻害因子(BCPI)と同様なタンパク質と考えられるマウスCTLA-2を大腸菌における発現システムで大量に発現、精製、阻害活性のあるタンパク質を大量に得るシステムを確立し、立体構造の解析を含む阻害機構の解析に用いた。2.BCPIおよびCTLA-2の阻害機構の解析BCPIが、カテプシンL様システインプロテアーゼを選択的にかつ強力に(Ki値がナノモルオーダー)阻害するタンパク質であることを明らかにした。大腸菌で発現させたマウスCTLA-2もBCPIと同様な性質を示した。これらの事実はこれらプロペプチド類似タンパクが、祖先のプロペプチド同様、選択的阻害タンパク質であることを強く支持している。3.ショウジョウバエCTLA-2様タンパク質(D/CTLA-2)の解析ショウジョウバエのゲノムデータベースから、CTLA-2様のタンパク質のcDNAクローンを見いだした。配列の検討から、同じく、ショウジョウバエのカテプシンL様酵素であるCP1のプロペプチド配列に類似なタンパク質であることが解った。大腸菌による大量発現システムで得られた本タンパク質は、システインプロテアーゼに対する阻害活性をもっており、新しい阻害タンパクと考えられる。現在、その阻害機構の解析、生体内における役割等の解析を進めている。今回、ショウジョウバエからもシステインプロテアーゼのプロペプチド類似な阻害タンパク質を見いだしたが、我々は、ラットにも同様なタンパクを見いだしており、これらの事実は、このような新規な阻害タンパクの一般的な存在を強く示唆するとともに、ヒトを含めた他の生物におけるさらなる検索を含めてより詳しい解析の必要があり、現在進めている。1)カイコシステインプロテアーゼ阻害因子(BCPI)の阻害機構の解析BCPIは,カテプシンL様システインプロテアーゼを選択的に阻害することが解った。すなわち,ヒトカテプシンLやカイコシステインプロテアーゼ(BCP)をナノモラーレベルのKiで阻害するが,パパインやカテプシンBはほとんど阻害しない。この事実は,おなじくシステインプロテアーゼ阻害因子であるいわゆるシスタチン類と根本的に異なり,新しい選択型の阻害タンパクであることを示している。また,その阻害様式は,スロウバインデイング様であること,BCPIのC-末端の2アミノ酸残鎖が分解される等の事実も解った。BCPI様のタンパクとして唯一報告されているCTLA-2に関しても調べたが,同じようにカテプシンL様システインプロテアーゼを選択的に阻害し,これらプロペプチド類似タンパクは,祖先のプロペプチド同様,選択的阻害タンパク質であることが強く示唆された。2)カイコシステインプロテアーゼ阻害因子(BCPI)のカイコ多核体ウイルスシステインプロテアーゼに対する効果多核体ウイルスがカイコに感染すると,システインプロテアーゼを分泌するが,BCPIはこの酵素を強く阻害することが解った。この酵素は,カイコ血液に分泌されるが,BCPIも血液中から発見された阻害因子である。この事実は,BCPIの生理的機能の一つとして,抗ウイルス作用の存在を強く示唆するものである。以上の研究により,BCPIやCTLA-2の様なプロペプチド類似阻害タンパク質は,選択的阻害活性を示し,この性質は,選択的阻害剤の開発研究にもヒントを与えるものとしても注目され,さらなる詳しい解析を行っている。1,BCPIおよびCTLA-2の大腸菌における大量発現カイコシステインプロテアーゼ阻害因子(BCPI)と同様なタンパク質と考えられるマウスCTLA-2を大腸菌における発現システムで大量に発現、精製、阻害活性のあるタンパク質を大量に得るシステムを確立した。立体構造の解析を含む阻害機構の解析に用いるとともに、特異的阻害タンパクとして種々の有用性の検討をおこなっている。2,CTLA-2の阻害機構の解析マウスCTLA-2もBCPIと同様に、カテプシンL様システインプロテアーゼを選択的に阻害するタンパク質であることを明らかにした。

この事実は、これらプロペプチド類似タンパクが、祖先のプロペプチド同様、選択的阻害タンパク質であることを強く支持している3,ショウジョウバエCTLA-2様タンパク質(D/CTLA-2)の解析ショウジョウバエのゲノムデータベースから、CTLA-2様のタンパク質のcDNAクローンを見いだした。配列の検討から、同じく、ショウジョウバエのカテプシンL様酵素であるCP1のプロペプチド配列に類似なタンパク質であることが解った。大腸菌による大量発現システムで得られた本タンパク質は、システインプロテアーゼに対する阻害活性をもっており、新しい阻害タンパクと考えられる。現在、その阻害機構の解析、生体内における役割等の解析を進めている。今回、ショウジョウバエからもシステインプロテアーゼのプロペプチド類似な阻害タンパク質を見いだしたが、我々は、ラットにも同様なタンパクを見いだしており、これらの事実は、このような新規な阻害タンパクの一般的な存在を強く示唆するとともに、ヒトを含めた他の生物におけるさらなる検索を含めてより詳しい解析の必要があり、現在進めている。
Walking Driveを利用した高真空対応超精密アライメント装置の開発

本研究では、次世代半導体製造に必要となる基盤技術として、超高真空中での超精密アライメントに有利な小型超精密XYθテーブルを、Walking Driveと呼ぶ手法を適用して開発することを目的とし、以下の項目について試作開発研究を行った。(1)変位拡大機構を持つ駆動部の開発クリープ特性と高真空に対して問題となる接着剤を用いず、制御の簡素化と高速化のために送り方向に変位拡大機構を採用し、新しい駆動部(足に相当する)を試作開発した。(2)アライメント装置の開発上記駆動部を6個用い、大気中から真空内のテーブル面マークを監視できるようにテーブルの周辺部で直接"歩行"を行うアライメント装置を開発した。本装置の構成に合わせた駆動ソフトウェアを開発し、概ね支持通りの駆動を行い得ることを確認した。(3)オープンループ駆動特性の改善圧電素子のヒステリシス特性を高次関数で近似し、これを補正しながら"歩行"を行う駆動アルゴリズムおよびソフトウェアを開発した。また、圧電素子のクリープ特性を入力電圧の波形をオーバーシュートさせることによって補正するソフトウェアを開発、オープンループでの駆動特性を大幅に改善した。(4)位置決め制御システムの構築CCDカメラ(画像処理装置を含む,設備備品として要求)を利用し、その間欠的なフィードバック信号を利用して、その間はオープンループで駆動して位置決めを行う制御システムを開発した。(5)試作開発したシステムの総合的な特性評価と実用化への検討新しい装置、駆動ソフトウェア、制御システムなど個別に開発した部分について全機能を統合した場合の特性を総合的に検討、評価した。超精密アライメント技術は、ステッパーなどの半導体製造装置、検査装置等に多用され、現在のハイテク産業を支える基盤技術として認識されている。現在、これらの中核となる製造技術は、光を利用したフォトリソグラフィであり、光の波長による描画分解能の限界が問題となっている。そこでこの限界を超えるために、超高真空内でのウェハーとウェハーの接合による半導体回路の3次元構造化や、電子ビーム、イオンビーム露光の採用が検討されており、これらの実現には真空環境下でのナノメートルオーダの超精密アライメント技術の開発が不可欠となっている。本研究では、次世代半導体製造に必要となる基盤技術として、超高真空中での超精密アライメントに有利な小型超精密XYθテーブルを開発することを目的とし、本年度は主として以下の2項目について試作開発研究を行った。(1)変位拡大機構を持つ駆動部の開発クリープ特性と高真空に対して問題となる接着剤を用いず、制御の簡素化と高速化のために、送り方向に変位拡大機構を採用し、新しい駆動部(足に相当する)を試作開発した。本機構は、圧電素子同士を接近させてねじで固定するだけの単純な構造で、支持ブロックを前後左右に傾斜させると同時に上下にも変位させることができる。本装置の構成に合わせた駆動ソフトウェアを開発し、駆動用電力増幅器と非接触微小変位計および計測制御用コンピュータを用いて動作確認を行い、概ね支持通りの駆動を行い得ることを確認した。本研究では、次世代半導体製造に必要となる基盤技術として、超高真空中での超精密アライメントに有利な小型超精密XYθテーブルを、Walking Driveと呼ぶ手法を適用して開発することを目的とし、本年度は主として以下の項目について試作開発研究を行った。(1)オープンループ駆動特性の改善圧電素子のヒステリシス特性を高次関数で近似し、これを補正しながら"歩行"を行う駆動アルゴリズムおよびソフトウェアを開発した。また、圧電素子のクリープ特性を入力電圧の波形をオーバーシュートさせることによって補正するアルゴリズムおよびソフトウェアを開発した。これらの補正によって、オープンループでの駆動特性を大幅に改善した。(2)位置決め制御システムの構築

半導体関連のアライメントに位置センサとして多用されているCCDカメラ(画像処理装置を含む,設備備品として要求)を利用し、ウェハー面上のマークを画像処理して位置を測定するシステムを構築した。さらに、画像処理に秒単位の時間を要するため、その間欠的なフィードバック信号を利用して、その間はオープンループで駆動して位置決めを行う制御システムを開発した。(3)試作開発したシステムの総合的な特性評価と実用化への検討新しい装置、駆動ソフトウェア、制御システムなど個別に開発した部分について全機能を統合した場合の特性を総合的に検討、評価した。
プロテインホスファタ-ゼによる免疫担当細胞内シグナル伝達過程解析と免疫病への応用

免疫担当細胞の情報伝達におけるプロテインホスファタ-ゼの役割を明らかにする目的で、まず免疫担当臓器の粗抽出液での本酵素の3分子種PP1、PP2、PP2Cの活性の分別定量法を確立した。次いでこれを用いて、細胞内情報伝達系に障害を有するとされる自己免疫疾患モデルマウスlprマウスの活性を測定して病態変異を解析した。3分子種の各々の全活性(活性型+不活性型)はともにlprマウスのリンパ節で最大値を示し、さらにlprマウスの脾臓と肝臓で対照マウスに比べ明らかな上昇を示した。これらの結果は、lprマウスリンパ節のほとんどを占める異常T細胞の脾臓と肝臓での異常蓄積によるものと結論される。またlprリンパ節のPP1活性は、コバルトートリプシン処理後の全活性が最高値を示したが、同処理前のPP1活性はむしろ低く、対照マウスの脾臓と胸腺よりやや低値を示した。従ってlprリンパ節ではPP1のほとんどが不活性型で存在することが明らかとなった。次に免疫担当臓器より免疫担当細胞T、B、Mφを分離し、細胞レベルでの本酵素の病態変異を解析した。その結果、T、B、Moのいずれの細胞においても、PP1の不活性型に存在する割合がlprマウスで増大していることが明らかとなった。PP1の活性型/不活性型比が、LPSなど種々の免疫刺激で変動することがわかったのでlprマウスにおけるその病態変異は、本疾患における免疫担当細胞の情報伝達の異状と何らかの関連があるものと考えられる。現在、この点について種々の免疫応答系を用いて検討している。一方、免疫応答における本酵素の役割を遺伝子発現の側面から解析するため、PP1のcDNAの分子クロ-ニングを行い、その全塩基配列を決定した。次いでこれをプロ-グとして用いてノザンブロット解析を行い、本酵素遺伝子が細胞増殖や細胞周期などによって変動することを明らかにした。その病態変異について検討中である。免疫応答過程での蛋白リン酸化の意義を解明するため,蛋白脱リン酸化を解媒するプロテインホスファタ-ゼに着目し,その3分子種PP1,PP2A,PP2Cの微量分別定量法を確定し,これを用いて脾・胸線・リンパ節・肝など免疫担当臓器の酵素活性を測定した.次いで免疫担当細胞内シグナル伝達に障害がある自己免疫疾患モデルマウスMRL/1prの活性と比較検討した.まず分別定量法の至適条件の検討により,粗抽出液では,PP1とPP2Aはともにほとんど不活性であったが,希釈により比活性の上昇が認められ,1000倍以上の希釈によりほぼ一定値に達することがわかった.またPP1は粗抽出液では容易に失活するが,Ca^<2+>ートリプシン処理により活性が回復する.PP2Aはエタノ-ル処理前後で測定した.その結果,PP1の活性は正常では脾が最も高値を示し,lprでは肝と脾で有意の上昇がみられた.Ca^<2+>ートリプシン処理により,正常では約2倍の活性化を示したが,これに対し,lprリンパ節では約5倍の活性化がみられ,PP1はlprでは酵素量の上昇を示すがそのほとんどが不活性な状態にあることが示唆された.PP2Aは,各正常臓器で同レベルの活性値が得られたが,lprでは脾とリンパ節エタノ-ル処理後の活性が明らかに上昇していた.

PP2Cは,脾で胸腺の2倍の活性が認められた.本酵素の残るひとつの分子種PP2Bについては,内因性Ca^<2+>依存性プロテア-ゼなどのため,粗抽出液での測定法がいまだ確立されていない.われわれはこの点についても検討を加え,ペプチド性インヒビタ-1を基質として用いることによりほぼ安定に測定できる条件を見いだした.現在粗抽出液での活性測定を進めている.以上により,プロテインホスファタ-ゼの免疫担当臓器での活性を正常と病態で比較し,病態変異を明らかにしたので,さらに遺伝子レベルからの解析をノザンブロットで進めている.免疫担当細胞の情報伝達におけるプロテインホスファタ-ゼの役割を明らかにする目的で、前年度にすでに、免疫担当臓器粗抽出液での本酵素の3分子種PP1、PP2A、PP2Cの分別活性定量法を確立し、これを用いて自己免疫疾患モデルマウス(Lprマウス)における活性を測定し、病態変異を解析した。そこで本年度は、組織レベルでの測定法を微量化して免疫担当細胞レベルでの本酵素の測定法を開発し、これを用いて脾臓、胸腺、リンパ節から調製した免疫担当細胞T、B、M_φについて活性の分別定量を行ない、本酵素の細胞レベルでの病態変異を検討して組織レベルでの変異の意義の解明につとめた。その結果、T、B、M_φのいずれの免疫担当細胞においても、PP1の不活性型として存在する割合がlprマウスで増大していることが明らかとなり、組織レベルでの結果と一致した。このPP1の活性型/不活性型比が、LPSで刺激したマクロファ-ジやILー刺激を受けたT細胞などでも変動することが明らかとなった。すなわち、PP1の活性型/不活性型比が、種々の免疫刺激に応答して変動する可能性が示唆された。lprマウスにおけるこの病態変異は、本疾患における免疫担当細胞の情報伝達の異状と何らかの関連があるものと考えられる。PP2C活性では著変はなく、PP2Aでは、組織レベルでみられた明らかな活性上昇が細胞レベルではみられず、その理由をなお追求している。一方、免疫応答における本酵素の役割を遺伝子発現の側面から解析するため、PP1、PP2A、PP2CのcDNAを用いてノザンブロット解析を行い、本酵素遺伝子が細胞増殖や細胞周期などによって変動することを明らかにした。現在免疫応答系について検索を進めている。
教員の勤務環境とその変化が職能形成に及ぼす諸影響の解明と実践的対応策の検討

本研究では、教員のメンタルヘルスと適応感、さらには能力形成について、二つの追跡的調査を行った。第一の調査は2つの町の全教職員を対象としたもので、異動後の時間経過に応じて勤務状況や職場適応の状況が変化することを明らかにした。第二の調査は2つの県の初任教員を対象としたもので、採用後の時間経過に応じて勤務状況や職場適応の状況が変化することを示したが、年度をまたぐことによる上司や同僚の入れ替わりが、初任教員の職場適応等に影響を与える様子が特徴的であった。これらの成果について、学術的な成果発表に加え、教員の人事配置や研修を担当する教育行政組織にもフィードバックを行い、研究成果の検討を行った。平成26年度は、これまでに開発してきた「適応感・メンタルヘルスチェックリスト」を、2つの県の初任教員(合計350名程度)と、2つの町の全教員(合計110名程度)を対象に実施し、データの蓄積を進めた。また希望者に対しては、回答に関する個別の分析結果を返送し、適応感やメンタルヘルスの状況をフィードバックした。分析結果等についての論文執筆や学会発表はあまり行えなかったが、年度終盤にはこれまで蓄積してきたデータの分析作業を開始することができた。また、学校組織に対するフィードバック(校長向け・教職員向けなどの各種研修といった場面を想定)や、教育委員会向けのフィードバックを開発するべく、その予備的な分析検討会も開催することができた。このように、具体的なアウトプットは次年度を待つことになるが、研究者と現場教職員とが意見交換をしながらデータや分析結果を多面的に解釈し、その成果を教育現場(教育委員会、学校(長)、教職員など)に向け多彩な方法でフィードバックするという本研究のゴールに向け、いくつかの試みを先行させることができた。平成27年度は「適応感・メンタルヘルスチェックシート」の継続実施を進めた。その結果、一つの県については初任期教員について2年間(3波・4波)のパネルデータの作成が可能となったほか、もう一つの県については学校種間で比較分析が可能になるだけのデータが蓄積され、回答者へのフィードバックと並んで教育センター等に対するフィードバックの準備を進めることができたほか、一部成果については学会発表を行った。2つの町を対象とする調査についても、3年間(6波)のパネルデータを作成することができ、人事異動と適応感・メンタルヘルスとの関係性について分析を進める準備が整った。既に町教委に向けてはデータの整理・分析に基づいたフィードバックを行っており、学会発表や論文執筆に向けた準備を充実させることができた。研究代表者の異動に伴い、分析結果の検討や調査票の改善等に関する研究会の開催を十分に行うことができなかったものの、教育委員会等へのフィードバック機会などを活用して必要最小限の打ち合わせについては進めることができた。また現場向けのフィードバックだけでなく、蓄積の進んだデータを活用した学術的成果についても分析と検討が進み、学会の口頭発表等でその一部を示すことができた。申請時に予定していた調査は、平成26年度に引き続き年2回のペースで実施することができ、データの蓄積が進んだ。2県の教育センター及び2町の教育委員会との間の関係も良好であり、分析結果に関するフィードバックも好意的に受け止められた。また、蓄積されたデータに関する分析も一部進めることができた。同種の研究関心においてパネルデータを蓄積しているものは皆無であるため、本研究の特筆すべき特徴を確立することができた。データの特徴を活かした分析についても一部先行させることができ、今後の口頭発表や論文執筆が期待されることから、進捗状況を「おおむね順調」とした。平成28年度は、2町の教育委員会による協力のもと、町内全教職員を対象とした職場への適応感とメンタルヘルスに関する調査を継続した。また1県の教育センターの協力のもと、初任期3年間の追跡調査を継続し、2コーホート(平成25年度採用者、平成26年度採用者)のデータセットを完成させることができた。研究成果としては、初任期の追跡調査に関するものと、町内全教職員を対象とするものの両方について、それぞれ学会での口頭発表を行った。また、初任期における職場適応については、成果を査読付論文としても公表した。実践上の成果としては、各調査に関して協力のあった町教委および教育センターに対してフィードバックとなる成果報告を実施した。このうち教育センターへの成果報告については、その資料の一部に関する使用許諾を行った結果、県内の学校・教職員向けの研修資料として活用された旨報告があり、今後も継続される見込みである。本研究では、3年間の調査と分析を経て、ある職場環境(特定の町への異動・配置)が教員の能力観やストレスにどう影響を与えたのかについて、追跡的なデータ収集を行うことができた。集計ベースでの学会報告等は逐次行えたので、今後はデータのさらなる分析と、論文等の媒体による報告が課題となる。また、教育行政や学校経営における研究知見の活用を目指したフィードバックについても試行を繰り返した。上記のように、研究者によるフィードバックを実践家(教育行政機関)が活用するという形での成果は出せたものの、なお開発の余地は大きいと考える。今後の研究活動や後継となる調査研究の中で、この点も更なる開発を進めたい。

第二の調査は2つの県の初任教員を対象としたもので、採用後の時間経過に応じて勤務状況や職場適応の状況が変化することを示したが、年度をまたぐことによる上司や同僚の入れ替わりが、初任教員の職場適応等に影響を与える様子が特徴的であった。これらの成果について、学術的な成果発表に加え、教員の人事配置や研修を担当する教育行政組織にもフィードバックを行い、研究成果の検討を行った。申請時に予定していた調査については、計画通り年2回のペースで実施できた。また、データの蓄積が進みつつある。この過程で、調査対象となっている地域の各教育センターや町の教育委員会とも良好な関係が維持できているため、今後の調査継続についても不安は無い。上記の進展状況は、平成27年度に予定しているデータ分析の進展や、成果を活用した学校向け・教職員向けフィードバック開発のそれぞれについて、準備が十分に進められたものと言えるため、進捗状況を「おおむね順調」とした。本課題の開始前からの蓄積分と、この2年度間における蓄積により、従来の研究よりも精度の高い分析行為が可能となった。このことを活かして、今後は蓄積したデータの分析を本格化させ、それぞれの収集データ(単年度2期の大量データ、3年度6期にわたる初任期データ、3年度6期にわたる山間地町内勤務者データ)の特質に応じた分析と成果の発信が第一の課題となる。また一方で、一部については調査票の改善課題が研究グループ内で共通認識されだしたので、改善可能性についての検討も今後の第二の課題となる。教育行政学、教育経営学これまでの調査とフィードバックを通じて、各教育委員会及び教育センターとの間に構築した信頼関係のもと、平成27年度についても継続して「適応感・メンタルヘルスチェックリスト」を実施することでデータの収集を行い、希望者へのフィードバックを図る。これに加え、平成27年度からは学校(管理職)と教育委員会向けのフィードバックの開発に着手する。初任者を迎える学校(管理職)に対してのフィードバックについて、研修センター担当者との検討を進めるほ。加えて、町全体の教職員について調査協力を得ている2町については、町の教育政策や学校支援の状況が教員にどのような影響を及ぼしているのか、データ分析結果のフィードバックを行うことで町の教育政策評価のための資料提示を行うほか、学校向けの説明機会を持つことでフィードバックのあり方を検討する。各メンバーの多忙化で、当初予定よりも打ち合わせ実施のペースが鈍化し、学会大会やフィードバック向け出張などの機会を活用したため。また、年度末に実施した調査について調査票の取りまとめに時間を要したため、入力の業者委託が翌年度(平成28年度)にずれ込んでおり、これに相当する次年度使用額が発生している。各構成員がこれまで構築してきた研究環境を活用して研究を遂行することが可能であったため、物品費をそれほど必要としなかったことや、構成員が多忙化したために当初予定よりも打ち合わせ出張の回数が少なくなり、代わりに学会大会などの機会を活用した打ち合わせなどを随時行ってコミュニケーションを図ってきたことが理由として挙げられる。平成27年度末に実施した調査のデータ入力を進めるとともに、得られたデータに基づく分析結果のフィードバックに「次年度使用額」を充て、円滑な研究の進展を図る。
分子標的治療の臨床応用へのアプローチ

本課題では現実に臨床応用の可能性が高まってきた抗体療法、分化誘導療法の研究を推進すると共に、がん化学療法における薬剤耐性および感受性からレドックス制御系、シグナル伝達系をとりあげ研究を行った。1.抗体療法に関して1)癌組織血管内皮細胞に対するモノクローナル抗体(TES-23)の作製に成功し、がん組織血管を標的にするミサイル療法の可能性が進展した(真弓)。2)糖鎖抗原には腫瘍特異性が有り、抗GD2抗体がアポトーシスを誘発すること(上田)、ヒト化糖鎖抗体の作製に成功し、GD3とIL-2融合抗体はマウス腫瘍の転移を顕著に抑制(花井)し、糖鎖抗原が癌治療の標的となることを明らかにした。3)臨床応用では、造血幹細胞移植におけるCD10,CD6抗体によるpurging効果の第1,2相研究(上田)。I-131で標識した抗CD20抗体(遠藤)、カリキアマイシン結合ヒト化抗CD33抗体(CMA-676)(大野)の前臨床研究、大腸癌に対するキメラ抗体と抗癌剤複合体(chA7-NCS)の第1相試験(山口)が施行された。2.分化誘導療法に関しては、deoxycoformycinとdeoxyadenosineおよびその誘導体の併用により単球性白血病細胞にアポトーシスを誘導し、in vivoで併用効果を認めた(本間)。臨床的には分化誘導剤(ATRA)耐性のAPL白血病に対して、新規分化誘導剤Am80の有効性を実証した。3.化学療法剤の新規分子標的に関しては、1)チオレドキシンの結合蛋白質(TBP-2)を同定し、TBP-2がチオレドキシンの活性を負に制御することや、HTLV-Iによる細胞のトランスフォーメーションへの関心を明らかにした。(淀井)。2)Cytostatic薬(UCN-01、E7070、YTA0040)の抗腫瘍効果に関わるsurrogateマーカーともなるべき標的分子を同定した(西條)。1.抗体療法に関しては、1)癌組織血管内皮細胞(TEC)に対するモノクローナル抗体TES-23の作成に成功。がん組織血管を標的としたミサイル療法の有用性が示唆された(真弓)。2)ガングリオシドGM2を認識するマウスモノクローナル抗体の遺伝子を単離し、コンピューターモデリングを利用してヒト化抗体を作成(花井)。3)キメラ抗体とネオカルチノスタチン複合体chA7-NCSの投与例における免疫反応を解析(山口)。4)Ph陽性急性リンパ性白血病のBMT後の再発に微少残存腫瘍(MRD)の持続的増加の関与が示された。悪性リンパ腫に対するCD34陽性造血幹細移植療法を検討した(上田)。5)I-131標識CD20抗体のin vitroならびに動物モデルの検討から、本治療法の有用性が示唆された(遠藤)。2.分化誘導療法に関しては、1)ホメオボックスB6、B9遺伝子の顆粒球系分化を明らかとした(大野)。2)白血病細胞の分化において、異なる二種類の分化誘導剤の併用により相乗効果をもたらすことを明らかにした(本間)。3.化学療法剤の新規分子標的として、1)ADF/チオレドキシン系の抗癌剤耐性への関与、アポトーシスに関係するCaspaseやp53の活性がレドックス制御をうけることを明らかとした(淀井)。2)MAPキナーゼ(MAPK)アンチセンス核酸投与による肺癌細胞の増殖抑制およびパクリタキセルの抗腫瘍作用増強効果をえた(西條)。1)抗体療法の基礎研究から臨床導入に関して発現ベクターを骨髄腫細胞に導入してヒト化抗体の恒常的発現細胞の作製に成功。N末端に標識ペプチドをコードする遺伝子を付加した標識ヒト化抗体の発現にも成功した。(花井)癌組織血管を標的として癌組織血管内皮細胞に対するモノクローナル抗体(TES-23抗体)を作製し検討した。本抗体は正常組織細胞や正常血管内皮の反応は弱く、ヒト癌組織の血管内皮と癌種を越えて反応した、抗体単独静脈内投与にて、著明な抗腫瘍効果を示した。(真弓)臨床応用として、RI標識抗体結合物を用いた画像診断、癌治療を目的として大腸癌肝転移を対象に標識CEA抗体及び悪性リンパ種を対象に、抗CD20抗体を検討中。(遠藤)また、造血器腫瘍における抗体療法として、CD34抗体陽性幹細胞移植の有効性,移植後GVHD予防を目的とした抗CD6抗体によるT細胞パージングの第1相,第2相試験を施行中(上田),固形癌に対する応用として、大腸癌を対象として抗CEA抗体にネオカルチンスタチンの複合体が抗癌剤との併用効果を示した。臨床プロトコールの検討中。(山口)2)分化誘導療法に関しては、レチノイン酸抵抗性の克服として、新規レチノイドAM-80の有用性が判明(大野),9-cis tretinoin tocoferilがAPに対して有効、数種の新規分化誘導剤の候補を選択(本間)。3)がん化学療法剤の新規分子標的として、チオレドキシン(TRX)やTRXレダクターゼの発現・活性がシスプラチンやプレオマイシン耐性に関与(淀井),Cytostaticな新規抗癌剤UCN-01のSurrogateマーカーとしてp21の臨床応用への可能性が得られ、新規分子標的治療剤の評価基準として期待された。(西條)本課題では現実に臨床応用の可能性が高まってきた抗体療法、分化誘導療法の研究を推進すると共に、がん化学療法における薬剤耐性および感受性からレドックス制御系、シグナル伝達系をとりあげ研究を行った。

1.抗体療法に関して1)癌組織血管内皮細胞に対するモノクローナル抗体(TES-23)の作製に成功し、がん組織血管を標的にするミサイル療法の可能性が進展した(真弓)。2)糖鎖抗原には腫瘍特異性が有り、抗GD2抗体がアポトーシスを誘発すること(上田)、ヒト化糖鎖抗体の作製に成功し、GD3とIL-2融合抗体はマウス腫瘍の転移を顕著に抑制(花井)し、糖鎖抗原が癌治療の標的となることを明らかにした。3)臨床応用では、造血幹細胞移植におけるCD10,CD6抗体によるpurging効果の第1,2相研究(上田)。I-131で標識した抗CD20抗体(遠藤)、カリキアマイシン結合ヒト化抗CD33抗体(CMA-676)(大野)の前臨床研究、大腸癌に対するキメラ抗体と抗癌剤複合体(chA7-NCS)の第1相試験(山口)が施行された。2.分化誘導療法に関しては、deoxycoformycinとdeoxyadenosineおよびその誘導体の併用により単球性白血病細胞にアポトーシスを誘導し、in vivoで併用効果を認めた(本間)。臨床的には分化誘導剤(ATRA)耐性のAPL白血病に対して、新規分化誘導剤Am80の有効性を実証した。3.化学療法剤の新規分子標的に関しては、1)チオレドキシンの結合蛋白質(TBP-2)を同定し、TBP-2がチオレドキシンの活性を負に制御することや、HTLV-Iによる細胞のトランスフォーメーションへの関心を明らかにした。(淀井)。2)Cytostatic薬(UCN-01、E7070、YTA0040)の抗腫瘍効果に関わるsurrogateマーカーともなるべき標的分子を同定した(西條)。
産業におけるプラットフォーム形成の国際比較研究-日中の携帯電話端末産業を中心に に関する研究

日本と中国の携帯電話産業はきわめて対称的で、日本では通信事業者のリーダーシップが強く、高級な携帯電話端末が支配的であるのに対して、中国は雑多な安い端末が広範に出回っている。本研究は、対称的な構造が存続している論理を解明するとともに、日本と中国の構造が成立した経緯を、通信事業者の戦略、欧米のICメーカーの戦略、韓国・台湾の企業の果たした役割などを含めて明らかにした。日本と中国の携帯電話端末産業におけるプラットフォーム形成の現状を調査するため、平成19年6月と8月に中国で携帯電話メーカー、ICメーカー、製造開発受託企業、ナビゲーションなどのソフトメーカーを調査した。また、国内で日本の携帯電話メーカーの調査を行った。これらの調査を通じ、プラットフォーム形成の様相は、目標とする市場における需要の特性、産業技術進歩の速さ(あるいは成熟度)によって規定されるらしいことがわかってきた。日本で企業間で共通のプラットフォームを作る場合には、各社に十分な差別化の余地を残すことが重視される。一方、中国ではプラットフォームを利用する企業の開発負担が軽減されてコストが削減されることが重視される。中国では、第3世代の携帯電話の独自技術規格がまさに立ち上がろうとする時期にその現場を観察することができたが、新技術の開始時においても、企業間で連携してプラットフォームを形成し、明確なコスト目標を設定して、新技術を安価に供給することを目指している。第三世代の開始時には、各メーカーが単独で開発に従事して膨大な開発費を負担した日本とは対照的である。こうした違いが生じるのは、日本では製品差別化が競争上重要性を持つような需要構造であるのに対して、中国では低価格が重要である。新技術の場合にも、その技術が低価格で提供できないと技術規格そのものが失敗する危険さえはらんである。プラットフォーム形成のパターンが需要によって規定されるという仮説をより一般化できるような調査・分析を今後進める必要がある。我々はこれまでの中国の携帯電話端末産業の研究を通じて、多くの端末メーカーが共通の「プラットフォーム」を利用して端末を開発する状況が広まっていることに気づいた。目本でも、ドコモなど同じ通信事業者に端末を納入している端末メーカー間で膨大な開発費を低減するために「プラットフォーム」を共通化する動きも見られた。我々は日本と中国の携帯電話産業で進行しているプラットフォーム形成の動きの相違のなかに、両国の産業の特徴が良く現れているのではないかと考えた。日本と中国の携帯電話産業は、それぞれの産業のなかで「プラットフォーム」が果たしている役割も含めて、きわめて対称的である。目本では通信事業者のリーダーシップが強く、高級な携帯電話端末が支配的であるのに対して、中国は雑多な安い端末が広範に出回っている。本研究は、対称的な構造が存続している論理を解明し、プラットフォームが形成される論理を明らかにするとともに、目本と中国の構造が成立した経緯を、通信事業者の戦略、欧米のICメーカーの戦略、韓国・台湾の企業の果たした役割などを含めて明らかにした。日本と中国に焦点を当てつつグローバルな携帯電話産業の形成過程に焦点を当てた学術的研究は、我々のものが世界で初めてである。携帯電話産業に関する我々の発見は、日本と中国の電子産業をはじめとするさまざまな産業の特徴を象徴しており、両国の産業の研究全般に対して有益な示唆を与えるものになった。
薬剤徐放ゲルシートを用いたアドリアマイシンによる血管吻合部新生内膜肥厚抑制の検討

ウサギを用いて頸動静脈吻合バイパスモデルにおいて、ドキソルビシン含浸徐放ゲルを、吻合部周囲に留置して、吻合部新生内膜肥厚抑制効果を検討する研究を行った。ウサギとラットをエーテル麻酔科に頸動脈を露出し、外頚静脈を採取し、同側の頸動脈の中枢側、末梢側に吻合し、その間の頸動脈を結紮し、バイパスモデルとした。ハイドロゲルシートを叙放剤として用い、それにドキソルビシンを包含させ、徐放効果を評価した。組織評価にはα-SM-actin/desmin染色、TUNEL染色、ECG染色の染色を行い、内膜中幕径比の測定により、新生内膜肥厚抑制効果の評価、内膜新生由来の検討を行った。4週後、犠死させバイパスを摘出し、吻合部、中央部、それらの中間部の5か所の断面標本を作製し、内膜中膜比の検討を行った。その結果、ハイドロゲルシートを用いた群で、ハイドロシートを用いない群に比べて吻合部における内膜肥厚の抑制が認められた。ドキソルビシンを除放的投与の効果が示唆された。TUNEL染織では両群に差は認められなかったが、叙放群の方でTUNEL陽性細胞が多い傾向にあった。ドキソルビシンは内膜増殖抑制効果を有することは既知であったが、その叙放投与効果に関して新しい知見をえた。この結果は今後末梢血管の動脈硬化性疾患や、冠動脈疾患における静脈グラフトバイパスにおいて、その開存性を含めた長期化成績の向上に寄与する所見であった。冠動脈バイハス術において、動脈グラフトの使用は術後成績を向上させることが証明されたが、現実には依然静脈グラフト使用もあり、その頻度は低くない。その静脈グラフトの長期開存を獲得することは成績向上には重要な課題である。今回、頸動脈結紮後に静脈を用いたバイハスモデルを用いて、薬剤投与による内膜肥厚抑制効果を検討した。内膜肥厚抑制方法として、申請に挙げたハイドロゲルにさまざまな薬剤を含浸させて徐放的に薬剤を作用させて、できるだけ長期間にわたって薬剤を作用させる工夫を行った。薬剤はアドリアマイシン、ハクリタクセルを用い、ハイドロゲルに含浸させ、動脈、静脈吻合部を被覆した。術後1日、7日、14日、21日に犠死させ、動脈静脈吻合部を採取し、内膜中膜比を測定した。コントロール群に比して、アドリアマイシン、パクリタクセル投与群では有意に内膜中膜比が減少し、内膜肥厚が抑制されていた。アホトーシス、細胞分裂指標などの検討でも、細胞分裂の抑制が見られ、アドリアマイシン、ハクリタクセルの作用機序も証明された。今回の結果は冠動脈バイハス術のみならず、下肢閉塞性動脈硬化症のバイハス術においても、脳血管血行再建術のおいても応用可能であり、動脈硬化性疾患の術後成績向上に大きな意義を有すると考えられる。薬剤の徐放が本当に有効か、あるいは他の投与方法(局所投与か全身投与かなど)も可能かは検討の余地がある。今後薬剤の濃度を変更し、至適濃度の検討、多臓器への悪影響の有無を検討する。
ビデオ強化型(VEC-DOC)顕微鏡を用いた培養血管内皮細胞への血小板の粘着

【目的】ウイルス感染、活性酸素、トロンビンなどにより血管内皮細胞が支障を受けると、血管内皮細胞に血小板が粘着・凝集することが知られている。培養血管内皮細胞への血小板の粘着・凝集現象をVEC顕微鏡で動的観察し、その定量化を試みた。さらにこれらの粘着・凝集現象に対する血小板膜糖蛋白(GP)IIb/IIIa,GPIbαの関与を検討した。【方法】ヒト大動脈血管内皮細胞(human aortic endothelial cell: HAEC)またはヒト脳微少血管内皮細胞(human brain microvascular endothelial cell: HBEC)を観察用カバーグラス上にカメラ、画像処理装置からなるVEC-DIC顕微鏡を用意し、拡大率3000-8000倍で観察した。また健常人より採決した多血小板血漿(PRP)を作成した。実験(1):多血小板血漿(PRP)をHAECまたはHBEC上に30分間環流(shear rate 10/sec)し、洗浄後、HAECに粘着した血小板数を定量評価した(A群)。実験(2)トロンビン(human α-thrombin)1.0U/mlをHAECまたはHBEC上に30分間灌流し、緩衝液にて洗浄、その後、PRPを20分間灌流、再度洗浄後に、血小板の内皮への粘着凝集の状態を観察した(B群)。実験(3)トロンビン刺激後、PRP+TAK029(PgIIb/IIIa拮抗薬:1μM)を灌流。洗浄後、同様の観察を行った(C群)。実験(4)トロンビン刺激後、PRP+GUR20-5(坑GPIbα抗体;20μg/ml)を灌流。洗浄後、同様の観察を行った(D群)。血小板の内皮への粘着・凝集の定量化;程度は30μm X 30μmの区画への粘着・凝集した血小板の数を各々100区画数え、その平均で評価した。【成績】HAECへの平均粘着血小板数は、A群;0.3±0.7/900μm^2、B群では、16.1±9.8/900μm_2(p<0.01, vs A群)、C群;0.4±0.3/900μm_2(P<0.01,vs B群)、D群では14.2±9.0/900μm_2であった。HBECへの血小板の粘着・凝集もHAECと同様であった。【結論】上記結果は、血管内皮細胞がトロンビン刺激を受けた場合に低流速下では血小板が内皮細胞に直接粘着・凝集し、その粘着・凝集にGPIIb/IIIaが関与していることを示している。

【結論】上記結果は、血管内皮細胞がトロンビン刺激を受けた場合に低流速下では血小板が内皮細胞に直接粘着・凝集し、その粘着・凝集にGPIIb/IIIaが関与していることを示している。【目的】ウイルス感染、活性酸素、トロンビンなどにより血管内皮細胞が障害を受けると、血管内皮細胞に血小板が粘着・凝集することが知られている。活性酸素、トロンビンは特に血管閉塞時の二次血栓形成にも関与する可能性がある。今回は、トロンビン刺激後の培養血管内皮細胞と血小板の粘着・凝集の状態をVEC顕微鏡で動的観察し、その定量化を試みた。【方法】血管内皮細胞(human aortic endothelial cell)を観察用カバーグラス上に,confluentな状態に培養した。観察には倒立型Nomarski顕微鏡、微分干渉対物レンズ、CCDカメラ、画像処理装置からなるVEC-DIC顕微鏡を用い、拡大率3000-8000倍で観察した。また健常人より採血した多血小板血漿(PRP)を作成した。実験(1)トロンビン(human α-thrombin)1.0U/mlを内皮細胞表面上に30分間潅流し、緩衝液にて洗浄、その後、PRPを20分間潅流、再度洗浄後に、血小板の内皮への粘着凝集の状態を観察した(A群:N=10)。実験(2)トロンビン潅流を行わず、PRPを20分間潅流し同様に観察した(N=5)。血小板の内皮への粘着・凝集の定量化;程度は30μm x 30μmの区画へ粘着・凝集した血小板の数を各々100区画数え、その平均で評価した。【成績】A群:トロンビンにより刺激された内皮細胞に血小板が粘着(接着およびその後の扁平化)するのが全例で観察された。粘着した血小板にさらに他の血小板が凝集し、凝集塊が形成される場合も見られた。平均粘着凝集血小板数は11.5±7.6個7900μm^2であった。B群:内皮細胞への血小板の粘着凝集はきわめて少なく、大きな凝集塊は見られなかった。平均粘着凝集血小板数は0.8±0.6個7900μm^2であり、A群に比較し有意(P<0.01)に少なかった。【まとめ】(1)トロンビンにより、血管内皮細胞が刺激されると、血小板が内皮細胞に粘着・凝集した。(2)本法は、培養血管内皮細胞と血小板の粘着・凝集過程の動的観察、定量化に有用であると考えられた。【目的】昨年度、トロンビン刺激後の培養血管内皮細胞に血小板が粘着・凝集することをVEC顕微鏡で動的観察し、その定量化を試みた。本年度は、これらの粘着・凝集現象に対する血小板膜糖蛋白(GP)IIb/IIIa,GPIbαの関与を検討した。【方法】ヒト大動脈血管内皮細胞(human aortic endothelial cell:HAEC)を観察用カバーグラス上に,confluentな状態に培養した。実験(1):多血小板血漿(PRP)ををHAEC上を30分間灌流(shear rate 10/sec)し、洗浄後、HAECに粘着した血小板数を定量評価した(A群:N=6)。実験(2)トロンビン(human α-thrombin)1.0U/mlをHAEC上に30分間潅流し、緩衝液にて洗浄、その後、PRPを20分間潅流、再度洗浄後に、血小板の内皮への粘着凝集の状態を観察した(B群:N=8)。実験(3)トロンビン刺激後、PRP+TAK029(GPIIb/IIIa拮抗薬;1μM)を潅流。洗浄後、同様の観察を行った。(C群:N=6)。実験(4)トロンビン刺激後、PRP+GUR20-5(抗GPIbα抗体;20μg/ml)を潅流。洗浄後、同様の観察を行った(D群:N=5)。
モデル生物が示すゆらぎの実用的効果と最適解探索手法への応用

本研究では,モデル生物が示す体の厚み振動を計測し,その振動データに非線形ダイナミクスを仮定することで,観測された振動パターン特徴量の抽出を試みた.また,このような振動パターン等の微小摂動を最短経路問題に応用可能な計算モデルに印加することで,その最適解探索への影響を調査した.特に,ある微小な外力を計算モデルに加えると,外力なしの場合と比較して最適解探索時間が短縮される結果を得ることができた.本年度は,対象とするモデル生物の実際の振動データを取得した場合に,その振動パターンの解析を目的として研究を行った.研究概要ならびにその成果を以下に示す.実験対象とする真性粘菌を小さな円領域が細い経路で格子状に結ばれた構造をパターン化した材料内に設置した場合に,各円領域を振動子として見なして,結合振動子系を構築して実験を行った.本研究では,環境適応的な行動を示すこの生物の動きを制御すると考えられる体の厚み振動には,確率的なダイナミクスではなくある種の非線形ダイナミクスが関与していると仮定し,実験で得られた振動データに非線形時系列解析手法を適用して,そのダイナミクスを推測することを試みた.実験で得られた振動データの特徴を視覚化するために,リカレンスプロットを描いてその特性を評価した.この特性図より,得られた振動データはプロットの様相が一様であることから,振動データの定常性が確保されていることを確認した.さらに, 2次元平面図の左下から右上を結ぶ傾き45度の線に平行な線分は決定論的な系に現れやすいことが知られるが,実験データにおいても多くみられることが分かった.次に,リカレンスプロットに関連して計算される相関積分値を求め,それらが非線形ダイナミクスを示唆し得る結果となった.一方で,実際の生物を対象とすることから実験データ数は限られており,これらの結果を別の観点から検証する課題も確認することができた.本研究では,モデル生物が示す体の厚み振動を計測し,その振動データに非線形ダイナミクスを仮定することで,観測された振動パターン特徴量の抽出を試みた.また,このような振動パターン等の微小摂動を最短経路問題に応用可能な計算モデルに印加することで,その最適解探索への影響を調査した.特に,ある微小な外力を計算モデルに加えると,外力なしの場合と比較して最適解探索時間が短縮される結果を得ることができた.本年度は,ネットワーク最適化能力を有するモデル生物の計算モデルにおいて,台形波外力を印加した場合の解探索過程に現れる影響を数値的に調査した.本研究の最終目的はゆらぎを持つ外力印加時の影響を調べることにあるが,周期的な外力信号への応答を詳しく調べることで,外力の非周期性の影響をより明らかにすることを狙いとした.対象としたネットワークは, 5×5個の節点が隣接結合された2次元格子ネットワークとし,競合経路が多数発生する状況を作り出すような範囲で指定した一様乱数を経路の重み情報として与えた.これは正弦波を印加した場合を調査した先行研究と同じ設定とすることで,外力の種類の変化による比較を可能とさせ,また外力の振幅値がなめらかに変化する場合と非連続的に変化する場合に,解探索過程に現れる影響を明らかにするためである.最初に,どの程度の外力強度が有効であるか調べるために直流バイアスの振幅値変化に対する計算モデルの解探索に要する時間を調査した.その結果,振幅の絶対値が大きすぎると最適経路を探索することが不可能となることを確認し,微小な振幅値が適当であるとの知見を得た.この結果を元に,微小な振幅値を持つ台形波を計算モデルに印加し,正負振幅一定時間およびそのデューティ比を変化させた場合に最適解探索時間が短縮される結果を得た.さらに,対象としたネットワーク設定の経路重み情報を変化させた場合においても定性的に同様な結果を得ることができた.これより,解の探索過程の初期状態直後に微小な台形波外力を印加し,解探索過程が求められた段階でその注入を停止することで,従来手法と比較して早い探索時間が期待できるという成果を得た.本年度は, 3個の円が細い経路で結合された格子型枠内のモデル生物の厚み振動データを計測して,その特性の解析を前年度に引き続き試みた.モデル生物でつくられた結合振動子系に現れる振動現象は,多種多様であり複雑な変化を見せる.本研究では,このようなモデル生物の動きを制御する体の厚み振動に,非線形ダイナミクスを仮定し,実験で得られた振動データに非線形時系列解析手法を適用してそのダイナミクスの推測を試みた.取得した時系列データを視覚化し,ランダムな時系列でないことを確認し,非線形ダイナミクスとして議論しうることを確認した.さらに,相関積分とその瞬時値を求め,特性曲線の評価を行った.本年度は特に時系列データの定常性を確保するために,データの移動平均処理を行った後にこれらの手法を適用した評価を実施できた.また,対象とするモデル生物は光,温度変化,および化学物質等の外部からの刺激に対する方向性運動,すなわち走性を示すことが知られている.