hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙機故障発見のためのデータマイニング手法に関する研究

前年度の成果を引き継ぎ、本年度も、人工衛星の膨大な時系列運用データの中からシステム異常を早期発見する上で重要なパターンを抽出し、効果的に人間(専門家)に提示するためのデータマイニング手法の研究を行った。特に本年度は、新たな手法として「回帰木学習による適応的リミット値監視法」を提案し、その有効性を示した。リミット値監視法は、従来の宇宙機健康状態監視において最も基礎的、かつ、広範に用いられている手法であるが、一般に、(1)事前に人手によって適切なリミット値を設定しなければならず、設定された値は運用期間全体を通して固定される、(2)誤警報を減らすために大きなマージンを設定することが多く、また、システムコンポーネント間の依存関係を考慮しない、などの限界があるため、きめ細かい監視には不向きで、システムの異常の兆候を早期に捕捉することが極めて困難であった。これに対して本研究に、機械学習・データマイニングの一手法である回帰木学習法を宇宙機テレメトリデータの多次元時系列データに応用することにより、対象となるセンサー値時系列データの範囲(上限・下限)を、他の関連シンボル値時系列との依存関係に基づいて適切に予測する方法を確立した。この提案手法により、宇宙機システムの稼働状態の健全性や異常値の発生を、従来手法と比べて非常にきめ細かく監視することが可能になった。上記の成果は国際学会等で発表されており、また、学術論文誌にも投稿予定である。研究初年度である本年度は、人工衛星の膨大な時系列運用データの中からシステム異常を早期発見する上で重要なパターンを抽出し、効果的に人間(専門家)に提示する手法の研究を行った。より具体的には以下の要素研究を行った。1.全体の運用データを構成する各時系列信号データを、パターンの類似性に基づくクラスタリングに基づいて、より抽象レベルの高いシンボル系列に変換する統一的手法の開発。2.各時系列信号データにおいて、周辺時刻との相違性が高いパターンを「外れ値パターン」として検出することにより、衛星システムに発生したイベントと関連性の高い信号パターンを抽出する手法の開発。3.様々な形状的特徴を持つ各時系列信号データに対して、複数の時間的尺度の観点から「変化点」を検出し、その変化パターンを分類する統一的手法の開発。4.上記の2,3により検出された各信号系列中のイベントおよび変化パターンの情報に基づき、異なる信号系列間の定性的な相関関係をルールとして抽出する手法の開発。5.検出されたイベントパターン,変化パターン,およびそれらの関連性を強調することにより、膨大な運用データの中で特に重要な情報だけを効率的に提示する情報可視化手法の開発。また、宇宙開発事業団より技術試験衛星7号の過去の運用データを借り受け、これを格納するデータベースシステムの構築と、前述の研究結果を適用し有用性を検証するためのプロトタイプシステムの構築を行った。これらの成果は、学術論文誌および国際学会などで発表されている。
北九州及びルール工業地帯における再自然化に関する研究

本研究は、ルール工業地帯を事例とした自然回復のあり方を調査し、さらに、北九州工業地帯を取り上げて、都市基盤整備の指針を目的としている。ルール工業地帯は、依然重工業地帯でありながら、多くの失われた自然環境を取り戻すため、1989年から10年間に渡って、120プロジェクトの再自然化工事が行われてきた。この再生計画では、深刻な汚染が問題となったルール工業地帯の自然環境の回復計画で、また、産業維持と新たな経済発展を目指したものである。この計画では、都市部の自然環境を守るため、既存のビオトープをネットワーク化している。これらのビオトープをネットワーク化するため、政策手法として、ビオトープ図が作成された。そして、都市間に存在する広大な遊休地を利用し、都市近郊に大規模なレクリェーション・保養地域を建設することであった。都心部及び都市間の緑地を拡大し、さらに連結することによってエムシャー・パークを形成してきた。鉄道、道路のような既存のインフラと、このような新しいグリーン・インフラ・ネットワークは都市再開発の重要な軸となった。現在、北九州市は鉄都からエコ・テクノロジー都市への転換を目指し、環境産業を柱とした「環境調和型都市」として蘇生しつつある。北九州工業地帯では、産業の変遷と一部衰退に伴う生活環境の変化に、既存の都市基盤機能は十分とは言い難く、次の産業への転換に向けて新しい都市基盤の整備が重要である。21世紀の今、20世紀になくしてしまった自然環境を回復し、水と緑に育まれた自然と調和した生活様式を取り戻すと共に、「環境調和型都市」の実現を目指し、新たに環境に配慮した都市づくりが望まれる。また、産業構造の転換を図るに当たって工業用地の再自然化を行うことにより、これまでのインフラ整備の在り方を見直すべきである。ルール工業地帯の分析に基づいて、北九州工業地帯における再自然化計画を検討し、自然回復・保全を実践するための整備指針とビオトープ・ネットワーク計画を提案している。北九州及びルール工業地帯では、基幹産業を支持するために都市基盤が整備されたが、1960年以降、それまでの基幹産業が衰退し始め、それに伴い多くの工業用インフラと産業施設が工場跡地として、第三次産業期において再利用されず放置されている現状にある。さらには、工業用地、住宅用地の拡大や道路整備等によって、河川、緑地等の自然環境が徐々に破壊された。ルール工業地帯は、依然重工業地帯でありながら、多くの失われた自然環境を取り戻すため、エムシャー・ランドスケープ・パークのもとに、1989年から10年間に渡って、120プロジェクトの再自然化工事が行われてきた。この再生計画では、深刻な汚染が問題となったルール工業地帯の自然環境の回復計画だけではなく、さらに産業維持と新たな経済発展を目指すものである。この再生計画では、都市部の自然環境を守るため、既存のビオトープをネットワーク化している。本研究では、ルール工業地帯の再生計画を検討し、さらに、北九州工業地帯を取り上げて、21世紀型都市基盤整備の指針を目的としている。北九州工業地帯では、産業の衰退に伴い既存の都市基盤が十分に機能しておらず、次の産業への転換に向けて新しい都市基盤整備が急務となっている。産業構造の転換を図るに当たって工業用地の再自然化を行うことにより、これまでのインフラ整備の在り方を見直すべきである。平成13年度は、ルール工業地帯の分析に基づいて、北九州工業地帯における再自然化計画プロジェクトを検討し、さらに、自然回復を実践するための整備指針と基本計画を提案する。
脳幹・脊髄痛覚神経回路における可塑性の機構の解明神経損傷後の異常感覚に対する生化学的・分子生物学的検討

神経損傷後の異常感覚の発生には,損傷神経自体の過敏性獲得や上位ニューロンの自発的な高頻度の興奮による求心路遮断痛に加えて,脊髄の可塑性の関与が示唆される.脊髄後角の軸索終末には多数の神経伝達物質・関連物質が存在し、末梢側軸索の刺激・損傷により多様に変化することに着目し、以下のモデルを作成検討した。I.坐骨神経圧挫損傷モデル:坐骨神経に圧挫による軸索断裂損傷を加えた。病変側の脊髄後角表層のE-cadherin,substance-Pの発現が低下した。圧挫部位へのNGF持続注入はsubstance-Pの変化を制御し得るが,cateninを介して細胞骨格蛋白と結合するE-cadherinはregulateしないことを確認した。II-1.凍結自己神経frozen autograft移植モデル:切断した坐骨神経に、その末梢部位の坐骨神経を凍結・融解を繰り返し、細胞成分を除去した組織としこれを接合した。II-2無細胞.acellularallograft移植モデル:化学処理を施すことにより、細胞成分を完全除去した神経組織を切断した坐骨神経中枢端に接合した。II-3.外因性成長因子持続投与再生促進モデル(切断+galectin-1(GAL-1)持続投与):最近神経再生促進作用が明らかとなったGAL-1を移植組織断端に浸透圧ポンプで持続投与した。II-4.抑制モデル:同様操作にて抗galectin-1中和抗体を持続投与することで内因性のGAL-1の作用を抑制した。末梢神経の再生能は、frozen autograftモデル、acellular allograftモデルの両者ともに、GAL-1投与により促進され、抗galectin-1中和抗体により抑制されることがわかった。また、acellular allograftモデルにおいて再生軸索の伸長に先んじて、シュワン細胞の遊走が促進されることが明らかとなった。今後これらの再生モデルにおける脊髄後角における軸索終末の変化の差異を検討する。神経損傷後の異常感覚の発生には,損傷神経自体の過敏性獲得や上位ニューロンの自発的な高頻度の興奮による求心路遮断痛に加えて,脊髄の可塑性の関与が示唆される.精髄後角の軸策終末には多数の神経伝達物質・関連物質が存在し、末梢側軸索の刺激・損傷により多様に変化することに着目し、現在以下のモデルを作成検討中である。II.更に以下のモデルを作成し、その効果、影響を検討中である。1.凍結自己神経移植モデル:切断した坐骨神経に、その末梢部位の坐骨神経を凍結・融解を繰り返し、細胞成分を除去した組織とこれを接合。2.Acellular allograft移植モデル:化学処理を施すことにより、細胞成分を完全除去した神経組織を切断した坐骨神経中枢端に接合。3.外因性成長因子持続投与再生促進モデル(切断+galectin-1(GAL-1)持続投与):最近神経再生促進作用が明らかとなったGAL-1を移植組織断端に浸透圧ポンプで持続投与。4.抑制モデル:同様操作にて抗galectin-1中和抗体を連続投与することで内因性のGAL-1の作用の抑制。

病変側の脊髄後角表層のE-cadherin,substance-Pの発現が低下した。圧挫部位へのNGF持続注入はsubstance-Pの変化を制御し得るが,cateninを介して細胞骨格蛋白と結合するE-cadherinはregulateしないことを確認した。II-1.凍結自己神経frozen autograft移植モデル:切断した坐骨神経に、その末梢部位の坐骨神経を凍結・融解を繰り返し、細胞成分を除去した組織としこれを接合した。II-2無細胞.acellularallograft移植モデル:化学処理を施すことにより、細胞成分を完全除去した神経組織を切断した坐骨神経中枢端に接合した。II-3.外因性成長因子持続投与再生促進モデル(切断+galectin-1(GAL-1)持続投与):最近神経再生促進作用が明らかとなったGAL-1を移植組織断端に浸透圧ポンプで持続投与した。II-4.抑制モデル:同様操作にて抗galectin-1中和抗体を持続投与することで内因性のGAL-1の作用を抑制した。末梢神経の再生能は、frozen autograftモデル、acellular allograftモデルの両者ともに、GAL-1投与により促進され、抗galectin-1中和抗体により抑制されることがわかった。また、acellular allograftモデルにおいて再生軸索の伸長に先んじて、シュワン細胞の遊走が促進されることが明らかとなった。今後これらの再生モデルにおける脊髄後角における軸索終末の変化の差異を検討する。
自律神経障害患者における換気応答異常の機序の解明

自律神経機能障害が呼吸調節に及ぼす影響については多くは動物で検討され、ヒトでは肺移植や頚動脈体切除例などで少数例検討されているのみである。また移植肺では吻合部以下のみの脱神経支配であり呼吸器系における多くの求心性神経末端(機械的化学的受容体)が豊富に存在する上気道(喉頭気管)の関与は除外されている。FAPは、肺内気道、肺と同時に頚動脈体や上気道の自律神経支配傷害も予想される。(剖検例にて迷走神経へのアミロイド沈着を病理学的に確認している)ので肺内気道、肺の神経因子の関与と同時に頚動脈体や上気道の神経因子についても総合的に検討可能である。研究代表者らは、自律神経機能が化学的呼吸調節に重要な役割をはたしているものとの仮説をたて、重篤な自律神経症状を呈する家族性アミロイドポリニューロパシー(以下、FAP)患者を対象に、低酸素および高炭酸ガス吸入負荷に対する換気応答を検討した。その結果、高炭酸ガスに対する応答が正常コントロールに比し有意に低下していること、また、低酸素に対する応答も正常コントロールに比し低下傾向にあること、更に、これらの患者では、肺機能が正常であるにもかかわらず、安静時の動脈血液中の炭酸ガス分圧が上昇していること、これらの異常は、自律神経機能異常の重症度に相関することを発見している。このことは実際の臨床で、中枢化学受容体のみならず末梢自律神経機能も化学的呼吸調節に重要な役割を果たしていることを示唆している。I自律神経障害を伴う家族性アミロイドボリニューロバシー(以下)FAP)患者において、呼吸のautomatic(自律性)調節異常の有無を検討し、その臨床的意義について調べた。その結果1)自律神経障害が重篤な症例では、低酸素、高炭素ガス刺激に対する換気応答が有意に低下していた。これらの患者では、肺機能(肺活量、1秒量)は正常であり、肺、胸部の異常による換気の低下ではなく、中枢からのclriueの低下が示唆された。2)重篤な自律神経障害での化学的呼吸調節機構の異常が睡眠時にclesaturationをひきおこしているか田舎をSleep mevitorで調べた。その結果、重度の自律神経障害を呈するFAP例では、夜間の低酸素血症が頻発していることが判明した。この点については、症例数を増やして統計学的検討が必要であり、睡眠無呼吸を呈しているか否かの確認と睡眠無呼吸であればどのようなtypeの無呼吸かなどの検討も今後実施する必要がある。II睡眠時無呼吸症候群における化学的呼吸調節の異常睡眠中の呼吸調節は、覚醒の影響が減少し、主に自動的(化学的)呼吸調節が、なされていると考えれる為、自律神経調節の関与が示唆される。そこで睡眠無呼吸症候群について、低酸素刺激に対する換気応答を調べ、重症の患者群では、応答が低下していることが判明した。FAPは、肺内気道、肺と同時に頚動脈体や上気道の自律神経支配傷害も予想される(剖検例にて迷走神経へのアミロイド沈着を病理学的に確認している)ので肺内気道、肺の神経因子の関与と同時に頚動脈体や上気道の神経因子についても総合的に検討可能である。研究代表者らは、自律神経機能が化学的呼吸調節に重要な役割をはたしているものと仮説をたて、重篤な自律神経症状を呈する家族性アミロイドポリニューロパシー(以下、FAP)患者を対象に、低酸素および高炭酸ガス吸入負荷に対する換気応答を検討した。

その結果、高炭酸ガスに対する応答が正常コントロールに比し有意に低下していること、また、低酸素に対する応答も正常コントロールに比し低下傾向にあること、更に、これらの患者では、肺機能が正常であるにもかかわらず、安静時の動脈血液中の炭酸ガス分圧が上昇していること、これらの異常は、自律神経機能異常の重症度に相関することを発見している。このことは実際の臨床で、中枢化学受容体のみならず末梢自律神経機能も化学的呼吸調節に重要な役割を果たしていることを示唆している。
分割表のランダム生成に対する代数的アプローチを用いたマルコフ連鎖構築

定理(1)それぞれのU_iは,対称的なHilbert関数を持っ.(2)各々のU_iが強いLefschetz条件をもてば,A自身が強いLeschtz条件を持つ.この定理が本研究で得られたもっとも大きな定理であり,さまざまの応用をもつ.上記の定理で,「ゴレンスタイン環」という条件を除き,その代わりに,新たに2つの条件(1)AのHilbert関数が対称的であること,と(2)central simple moduleのHilbert関数が対称的であることを加えても同じ結論がえられる.上記の定理を使えば,たとえば,連続した番号を持つベキ和が生成するイデアルが定義する完全交差アルティン環は,強いLefschetz性をもつことを証明することできる.また,.A_<n-1>B_nD_n型のワイル群による余不変式部分環が,強いLefschetz条件をもつことを,Hard Lefschetz Theoremを経由しなくても,直接示すことができる.完全交差環A=K[x_1,x_2,...,x_n]/(x^d,...,x^d)において,L=x_1+...+x_nとおく.このとき,(A,L)のcentral simple moduleU_iは,S_k-加群である.n=2のとき,U_iは,i-1次のSpecht多項式によって生成される.また,d=2のときは,U_iは1次元である.いずれの場合も既約S_d既約加群である.このことと,五の強いLefschetz性を利用して,AのS_n加群としての,既約分解をもとめることができる.定理(1)それぞれのU_iは,対称的なHilbert関数を持っ.(2)各々のU_iが強いLefschetz条件をもてば,A自身が強いLeschtz条件を持つ.この定理が本研究で得られたもっとも大きな定理であり,さまざまの応用をもつ.上記の定理で,「ゴレンスタイン環」という条件を除き,その代わりに,新たに2つの条件(1)AのHilbert関数が対称的であること,と(2)central simple moduleのHilbert関数が対称的であることを加えても同じ結論がえられる.上記の定理を使えば,たとえば,連続した番号を持つベキ和が生成するイデアルが定義する完全交差アルティン環は,強いLefschetz性をもつことを証明することできる.また,.A_<n-1>B_nD_n型のワイル群による余不変式部分環が,強いLefschetz条件をもつことを,Hard Lefschetz Theoremを経由しなくても,直接示すことができる.完全交差環A=K[x_1,x_2,...,x_n]/(x^d,...,x^d)において,L=x_1+...+x_nとおく.このとき,(A,L)のcentral simple moduleU_iは,S_k-加群である.n=2のとき,U_iは,i-1次のSpecht多項式によって生成される.また,d=2のときは,U_iは1次元である.いずれの場合も既約S_d既約加群である.このことと,五の強いLefschetz性を利用して,AのS_n加群としての,既約分解をもとめることができる.渡辺は,論文において,冪ゼロ行列の交換子代数が決定できることと,交換子代数の全ての既約加群が決定できることを示した.これは0次元可換代数の一般元の階数を求める強力な手段になる.これを用いると様々の0次元ゴレンスタイン環が強レフシェツ条件を持つことが証明できる.ワイル群による不変式部分間の余不変式環は,完全交差環であり,これらについては代数幾何でいうHard Lefschetz Theoremが適用できるので,強レフシェツ条件をもつことが判っている.一方,本研究の上記の結果を用いることにより,その別証明を与えるたのみならず,更に大きなクラスの完全交差環について強レフシェツ性を持つことが証明できた.これは,対称群が作用する0次元ゴレンスタイン環が,すべて決定され,しかも,強レフシェツ性を持っことを示唆するものである.さらに,完全交差環をあたえる調和多項式の大量の例が構成できた.また,全ての0次元ゴレンスタイン環は,ブール代数の部分代数の部分環として実現されることがわかった.アルティン環の強レフシェツ条件と、Schur-Weylの相互法則とが密接に関連していることが次第に明らかなになり,表現論の研究者グループとの情報交換のため若手研究者を中心とした、小規模な研究集会を2回開いた.この,強レフシェツ条件とSchur-Weyl相互法則の関連性が,現時点での最大の成果である.このことと,それの具体的な応用として,ブール代数におけるレフシェツ元のジョルダン基底を,Specht多項式を用いて表すことに成功した.これらに関する成果を,平成16年度北海道大学における,日本数学会で講演し,さらに,また,第26回可換環論のシンポジウムおよび,研究集会「アルゴリズムと半順序集合」において,これに関する成果を発表した.また、以上の結果を英文の論文2編にまとめる作業に入っり、そのうちの一つは、北海道大学、数学教室のプレプリントシリーズの一冊として、発行した。さらに、副産物として、ブール代数に付随して表れる、特殊な形の正方行列(高次Hessian)の行列式の値を決定することができた。

これは、英文の論文にまとめて離散数学系統の専門誌に投稿した。本研究期間に得た主な結果は、以下のとおりです。1.0次元ゴレンスタイン環の一次式を固定することにより、中心的単純加群が定義される。それらは、対称的なヒルベルト関数を有する。2.そのことから、各々の中心的単純加群に対して、「強いレフシェツ条件」を定義することができる。しかも、ひとつの一次式を固定するとき、中心的単純加群が強いレフシェツ条件を満たすという条件から、ゴレンスタイン環自身の「強いレフシェツ条件」を導くことができる。3.ベキゼロ行列の交換子代数を決定し、その、ゼロ根基を決定できる。4.上記の事実の応用として、さまざまの「強いレフシェツ条件」をもつ、完全交差環の例を構成することができる。5.対称群が作用するゴレンスタイン環を考えると、「強いレフシェツ元」の存在から、対称群の既約分解にたいする強力な方法がえられる。この方法により、Schur-Wey1の相互法則にたいする可換環論的、乃至、ホモロジー代数的な方法が有効となる。それは、Schur-Wey1の相互法則の一般化につながる。Wey1の次元公式と、Hook-Length-formulaのq類似が可換間論的な意味を持ち始める。今後の研究課題としては、次のことが考えられる。1.対称群の作用をもつ完全交差環を考え、それに対してヤング対称子を施して得られるベクトル空間は、ある種の代数群の作用をもつと期待できる。その代数群が如何なるものであるかを追求することは、きわめて興味深いものである。候補としては、(1)偏微分オペレータ作用素環の乗法群、(2)その環自身の乗法群とその相対が生成するGL(A)のなかのある形の部分群などが考えられる。2.次数突き代数に対して定義される強いレフシェツ条件の定義を一般の正則局所環に拡張する。
p電子系およびナノ構造物質における強相関第一原理手法による電子状態の解明

本課題は密度汎関数法と強相関電子模型の解法を組み合わせたハイブリッド手法を開発し、電子相関の強い系への応用、特にp電子系やナノ構造への応用をめざした。このハイブリッド手法は以下の3段階で構成されている。(1)密度汎関数計算により、高エネルギーの大域的バンド構造を求める。(2)高エネルギー側の電子の自由度を消去し(downfoldingと呼ぶ)、低エネルギー側の自由度だけが残された有効電子模型を導く。(3)求められた有効模型を、精度の高い低エネルギーソルバーで解く。開発されたアルゴリズムはまずSr_2VO_4の電子状態計算に応用され、Sr_2VO_4が反強磁性絶縁体と金属の相境界の近傍にあり、複雑なスピン、軌道秩序を持っことを解明した。次にYVO_3の電子状態の計算もすすめた。得られた絶縁体ギャップの大きさは0.9eVであり、実験結果の1eV程度と定量的に良い一致を示した。また磁気秩序と軌道秩序についても実験を正しく再現した。これらの成果を踏まえて、p電子系への適用を進めた。p電子系の場合には平面波基底によるDFT計算を行ないdownfoldingの手法を確立した。この手法を有機化合物であるBEDT-TTF化合物に適用し、低エネルギー側(フェルミレベル近く)の有効格子模型を導出した。一方、基底状態だけでなく、励起状態の性質解明にdownfolding法が有効かどうかも検証した。GaAsやLiFに対するdownfoldingを実行して、有効模型の光学伝導度を計算し、電子間相互作用によって生じるエキシトン効果が正しく求められることを示した。また低エネルギーソルバーとして、経路積分繰り込む群法に加えて、ガウス基底モンテカルロ(GBMC)法のアルゴリズム開発を進め、GBMC法が負符号問題を起こさない、きわめて精度の高い手法として使えることを実証した。さらに変分モンテカルロ法の改良も行なった。以上、3段階downfolding法の適用で現実の強相関電子系の物性解明に資する親手法がほぼ完成した。本課題は密度汎関数法と経路積分繰り込み群法を組み合わせたハイブリッド手法を開発し、電子相関の強い系への応用、特にp電子系やナノ構造への応用をめざしている。今年度までに確立された具体的な計算の手続きは以下のようなステップで構成されている。(1)密度汎関数計算(局所密度近似)により、遷移金属酸化物や有機化合物のバンド計算を行ない、高エネルギーの大域的電子構造を求める。(2)GW法および制限された局所密度近似を組み合わせることで、高エネルギー部分の電子に起因する遮蔽されたクーロン相互作用と自己エネルギーを求め、高エネルギー側の電子の自由度を消去し(downfoldingと呼ぶ)、低エネルギー側の自由度だけが残された有効電子模型が導かれる。(3)downfoldingで求められた有効模型を、精度の高い経路積分繰り込み群法で解く。開発されたアルゴリズムはまずストロンチウム・バナジウム酸化物(Sr_2VO_4)の電子状態計算に応用された。この物質では局所密度近似では良い金属、ハートレーフォック近似では強磁性絶縁体が予測されるが、実際は金属絶縁体転移に極めて近い反強磁性的な絶縁体であり、いずれの予測とも合致せず、電子間相互作用の効果が顕著である。すなわちこの物質は強相関電子系の電子状態計算の精度を試すベンチマークとなる。

我々の方法を適用した結果は、Sr_2VO_4が反強磁性絶縁体と金属の相境界の近傍にあることを示し、現実の物性と良い一致を示す。さらに実験的には解明されていないスピン、軌道秩序についても予測が可能になった。このように、この新たなアルゴリズムは、電子間相互作用の効果の大きな強相関電子系に有効な電子状態計算手法であることが実証されたと判断できる。密度汎関数法によって大局的な電子状態を求め、フェルミ面から離れた高エネルギー側(フェルミ面から離れたエネルギーを指す)の電子自由度を消去するダウンフォールディングの手法によって、低エネルギー電子のみの自由度を持つ有効模型を導く手法を確立している。信頼のできる計算の困難だった低エネルギー電子に対しては、経路積分繰り込み群法を採用し、DFT-PIRG法という方法によって、強相関物質での精度の高い計算手法を確立し、応用を進めている。多くの遷移金属酸化物の中でも特にストロンチウム・バナジウム酸化物(Sr_2VO_4)はLMTO局所密度近似では良い金属を予測し、ハートレーフォック近似では強磁性絶縁体が予測されるが、実際の物性は金属絶縁体転移に極めて近い反強磁性的な絶縁体であり、いずれの予測とも合致しない。このことから、この物質は強相関電子系の電子状態計算の精度を試すベンチマークとなる物質である。我々は実際にこのプロジェクトで開発したDFT-PIRGの方法をこの物質に対して適用し、Sr_2VO_4が反強磁性絶縁体と金属の相境界の近傍にあることを示しており、現実の物性と大変良く一致することを示した。この物質の光学伝導度が最近測定された。DFT-PIRG法による軌道スピン秩序状態をもとに、電気伝導度の計算を行なった結果、実験結果と定性的にほぼ一致する特徴を持つ光学伝導度を得た。この結果は、電荷ギャップが軌道によって選択的に異なる量子効果の影響を受けていることを示す興味深いものである。さらにYVO_3の電子状態の計算もすすめ、実験結果との定量的な比較に耐える精度の高い計算手法であることを実証した。今回の我々の計算結果での絶縁体ギャップの大きさは0.9eVであり、実験結果の1eV程度と定量的にも良い一致を示している。また磁気秩序と軌道秩序についても実験を正しく再現した。密度汎関数法によって大局的な電子状態を求め、フェルミ面から離れた高エネルギー側(フェルミ面から離れたエネルギーを指す)の電子自由度を消去するダウンフォールディングの手法によって、低エネルギー電子のみの自由度を持つ有効模型を導く手法を展開し、研究を進めている。信頼のできる計算の困難だった低エネルギー電子に対しては、経路積分繰り込み群法を採用し、DFT-PIRG法という方法によって、強相関物質での精度の高い計算手法を確立し、応用が進んでしる。今まで、多くの遷移金属酸化物の中でも特にストロンチウム・バナジウム酸化物(Sr_2VO_4)とYVO_3の電子状態の計算を行ない、実験結果との定量的な比較に耐える精度の高い計算手法であることを実証した。これらの成果を踏まえて、この手法が有効になると考えられるp電子系への適用を進めた。p電子系の場合にはd電子系である遷移金属酸化物の場合に有効であったlinearlized muffin tin orbita1(LMTO)法の適用は賢明ではない。
歯科用ポータブルX線撮影装置の開発

在宅診療における安全でかつ有用なX線審査を行なう目的で,被曝線量の少ないX線CCDセンサーを応用して,歯科用ポータブルX線撮影装置を開発し,以下の結論を得た。(1)X線CCDセンサーの斜入射特性を調べその補正法を確立した。これによってX線CCDセンサーの大きさは市販品の中,大きめなものが有用であることが分かった。(2)ポータブルX線装置に、防塵シェード、矩形コリメーターを装着することによって、術者被曝を低減でき、さらに照射筒および防護シェードを透明材料で作成した結果、防護シェード後方からの位置合わせが容易になり、安全にまた的確に撮影が可能となった。(3)X線CCDセンサー保持装置を開発した結果、手指の不自由な患者でも、安全なCCD保持と位置合わせが容易にまた正確にできるようになり、さらに介助者の被曝をなくすることができた。(4)在宅歯科診療での術社被曝は、患者より1mの距離で防護シェードの後方であれば、3.12μSv/sec(0.936μSv/枚)であった。本装置を直接手でもって撮影しても、予想される被曝線量は多めに見積もり年間1万5千枚撮影としても、術者被曝線量は6.75mSvで線量限度値以下であった。(5)介護者・家族の予想される被曝線量は多めに見積もって、年間50回被曝したとすれば、患者より20cmの位置では1.35mSvとなり、線量限度を越える恐れがある。しかし、防護シェード後方であれば22.5μSvで線量限度値の約44分の1、さらに1mの位置では0.9μSvで、線量限度値の1000分の1以下であった。これらの結果により、歯科用ポータブルX線撮影装置の開発の結果、安全でかつ有用なX線診査を在宅歯科診療で行うことができるようになった。なお、本装置のヘッド部の3kgは操作性、安全性からしてまだまだ重い感があり、ヘッド部の軽量化に関しては今後の課題として残った。9年度は在宅診療用のポ-タブルエックス線装置のCCDセンサー部の開発を中心に行い、以下に示す成果を得た。1)装置の小型軽量化:CCDX線センサーにDOI社CDR-Lを採用し、A/D変換ボードをパーソナルコンピュータ、エプソンダイレクト社AT-500に組み込んだ結果、本体の大きさを240×300×72mmにする事が出来、在宅診療へのポ-タブル化は十分可能であることが分かった。モニタは、TFT液晶表示型の小型TVでも撮影は可能であり、ある程度の診断も可能であることが分かった。さらにラップトップ型パーソナルコンピュータの可能性について、現在検討中である。2)被曝線量の評価:本年度はX線撮影に必要な最低線量について、ヨシダ社デンタルエックス線装置REXと銅の付加フィルタにより撮影条件を設定し、京都科学社開口アクリル頭部ファントムを用いて撮影条件を検討した結果、Eタイプフィルムの4分の1まで照射線量を減少することが可能であることが分かった。3)画質および情報量の評価:従来のCCDはラチテュ-ドが狭く、濃度分解能が低いこと、また、受光面積が狭いため撮影が難しく再撮も多いとされてきた。今回用いたCDRは、4096階調の濃度分解能を有しており、また受光面積も36.5×25.2mmとデンタルフィルムの約75%の大きさであることから、初期診断にも有効で、また再撮も少ないことが分かった。

以上のことから、CCDは小型で被曝線量が4分の1、診断能も十分で、在宅診療には非常に有効であることが明らかとなった。10年度は在宅診療において、矩形コリメータ、防護シェード、防護シートを応用することにより、X線撮影室が黒い場合の術者被曝軽減ならびにCCDセンサの初期診断の有効性について検討を行った。【材料および方法】X線撮影室が無い場合の術者散乱線被曝を想定し、従来のフィルムを用いた方法および防護策を講じた場合の散乱線の軽減度合いを測定した。被写体には京都科学人骨埋入開口アクリルファントムを用い、X線装置はヨシダREX(60kV,焦点・コーン断端距離20cm,断端直径52mm)線量計はRadcal社MOD 10×5-1800、CCDセンサはCDR-Ltypeを用いた。矩形コリメーターは25mm×18mmの開口を持つ鉛製絞りでコーン断端部に装着しCCD保持具と一体となったものであり、照射野は21%になる。防護シェードは直径40cmの円形で、0.07mmPbの含鉛ビニール製で中心にコーンを通す穴があり、コーン中心に照射部位を覆うことが出来る。また防護シートは50×100cm,0.3mmPbで患者の枕元に敷くもので直接線の遮蔽効果も兼ねている。【結果】下顎臼歯部撮影の測定では、照射野より50cmの位置での散乱線被曝は、Eタイプ・フィルムからCCDにする事により約30%に減弱し、さらに矩形コリメータを使用するとその13.6%になり、さらに防護シェードによりその20%にする事が可能で、1枚あたりの散乱線による被曝線量は5.2×10^<-10>C/kgであった。また追加実験によりCDR-Ltypeは画像面積が大きく、初期診断にも有効であることが分かり、X線CCDセンサを用い、矩形コリメータ、防護シェード、防護シートを応用すれば、在宅診療でも安全で有用なX線診査が可能であることが分かった。[目的]本研究の目的は在宅歯科診療において、安全で有用なX線撮影法を確立することにある。昨年度までにX線CCDセンサ、矩形コリメータ、防護シェード、防護シートを応用することにより、X線撮影室が無い場合でも、被曝線量の少ないX線撮影が可能であることを報告した。本年度は実際に在宅診療において様々な状況下で撮影できるように、(1)X線装置の照射筒および防護シェードをすべて透明材料にしたこと、(2)X線CCDセンサーの固定具を用いることにより、手指の不自由な患者でも、安全なCCD保持と位置合わせが容易にまた正確にできるようになり、在宅診療での種々の状況に対応した撮影を安全に行うことが可能となった。[方法]ポータブルX線装置の照射筒部は、撮影時の位置合わせが容易にできるように透明材料に変更した。これには、既存の照射筒を基部20mmで切断し、かわりにクラレ社製の、透明含鉛アクリルコーンを装着した。防護シェードは、クラレ社製透明含鉛アクリルを直径200mmのドーナツ状の円板に成形し、照射筒を円板の中心に通し、帽子のつば状のシェードとして用いた。X線CCDセンサの保持は、阪神技研社のインジケータを改造して用いた。インジケータは照射筒先端に装着し、エックス線装置と一体として用いることもできるように改造した。また、インジケーターを保持するための装置を、2つのスライドアームと雲台を組み合わせて製作し、あらかじめインジケーター及びX線CCDを位置付けした後で、照射筒を宛って撮影することも可能とした。[結果・結論]
Raft Cultureシステムを用いた口腔扁平上皮がんの機能解析

扁平上皮がんは口腔領域の悪性腫瘍の約90%を占めており、その浸潤・転移能が患者の予後を左右する大きな因子となっている。近年の分子生物学的検索により、これらの因子は間質や血管系の細胞外基質を分解する複数のタンパク分解酵素により修飾を受けていることが明らかになってきた。MMP-9(92kD gelatinase/collagenase)はmatrix metalloproteinaseファミリーに属し、基底膜の構成成分である4型コラーゲンを分解することから腫瘍の転移・浸潤と深く関わっていることが示されている。今回、我々は性格の異なる2種類の口腔扁平上皮がん由来細胞(HSC3,Ca9.22)をヌードマウス舌に移植し、そのin vivoにおける生物学的活性を検索すると共に、これらの細胞をコラーゲンゲル上で培養(Raft culture)し、in vitroでの性格を分子病理学的に検索し、以下の知見を得た。1、HSC3細胞はヌードマウス舌において高分化型の扁平上皮がんを形成した。この腫瘍は分化度は高かったが、舌において浸潤性の増殖を示し、頚部リンパ節への転移能も示した。これに対して、Ca9.22細胞は、分化度は低かったが、比較的限局性の腫瘍を舌に形成し、転移能も示さなかった。2、2種の細胞よりmRNAを抽出し、MMP-9および、がん遺伝子etsファミリーに属する転写因子E1A-Fをプローブとし、Northern blottingを行った。その結果、HSC3細胞には両者の強い発現がみられたのに対し、Ca9.22細胞ではその発現の低下が認められた。3、Raft cultureでは、Ca9.22細胞はコラーゲンゲル上で多層化し、扁平上皮様の形態を示し、深部への浸潤傾向は示さなかった。これに対して、HSC3細胞は細胞が単離する傾向を示し、深部へ著しい浸潤を示していた。4.Raft cultureにおけるMMP-9、E1A-FmRNAの発現をin situ hybridizationの手法を用いて検索した。HSC3細胞では両者の発現がみられたのに対し、Ca9.22では発現はほとんど認められなかった。以上の所見は、腫瘍の浸潤・転移にMMP-9が深く関わっていること、その転写には転写因子E1A-Fの発現が関与していることを示唆するものと思われた。
複素解析的な高次元クライン群理論の試み

今年度の第1の研究目標は、Ahlforsの極限集合の測度が零になるという定理の類似を得ることであった。Maskit型定理は、昨年度に得ていた自由積になる場合以外にHandle Attachmentの場合にも証明することは出来たが、結果を本質的には改良することが出来なかった。もう少し考察が必要であると思うが、Maskit型の定理は改良を重ねても記述が煩雑になるだけでえられる結果の美しさは損なわれて行くように思われる。Sullivanの構造安定性については手がつけられなかった。第2の目標は3次元射影空間のClassLの領域の商空間に現れる『尖点』の構造の研究であった。『尖点』を埋める問題についてはいまだにその方法がわからない。しかし、flat twistor spaceになっているようなコンパクトな商空間としてのClassL多様体は貴重な非常に具体的な例がえられた(上智大学大学院修士課程前田泰成)。すなわち、flat twistor spaceの基底空間となる実4次元compact非特異双曲多様体の具体例で被覆変換群、基本領域、商空間のすべてが目にみえる形で構成されている。これはM.Davisが1985年に発見していたものの再発見であったが、方法はまったく独自で構成方法が計算機内のデータとして記述されており今後上記のような問題に対しても非常に有効な研究手段が得られたと思う。そのほか、積分可能な対数的射影構造を持つ複素多様体の構造に関する結果を得た。すなわち、(X,D)を複素多様体Xとその単純正規交差の被約因子Dの対数対とするとき、(X,D)が対数的射影接続を許し更にその曲率が零であれば、Dの各既約成分には射影構造が入る。さらにDのいくつかの成分の共通部分にも射影構造が入りそのX内の近傍は法バンドルの零セクションの近傍と正則同型である等。今後は、(X,D)が対数的射影接続が入るための良い十分条件を求めること、宮岡型の特性類の間の不等式の存在などの問題などを考えたい。
南アフリカ大深度鉱山での断層沿い微小地震発生パタン解析によるリスク評価の研究

南アフリカの大深度金鉱山においては,採掘で誘発される地震による被害が多発している.このような環境下で実施した微小破壊(Acoustic Emission)観測で得られたデータを元に,1年以上に渡るカタログを作成し,その活動パタンを調べた.その結果,既存断層面上の定常AE活動や,超微小Repeating Earthquake,切羽直近の損傷領域の形成過程を示唆するAE活動といった様々なタイプの活動を見出し,その時間変化を調べることができた.南アフリカEzulwini金鉱山で観察された,前進する採掘前線直近10-30 mの位置にある既存断層面上で採掘の進行とともに新たに始まった2次元状の分布を示す微小破壊活動について,その3ヶ月間の活動変化をまとめ,国際誌(Journal of Geophysical Research誌)において出版した.同論文では,これらの活動域が時間とともに徐々に拡大する様子を報告している.このことは採掘が近づき,応力レベルが増大したことによって既存面上でゆっくりすべりが発生し,それが広がったことに対応しているとみられる.また,この活動ではb値が低下2.5から1.5に顕著に低下したことが確認された.これらの成果は,採掘前線直近という,鉱山の中でも特に応力変化の速度が大きい場所において,微小破壊活動の明瞭な変化が確認された好例である.また,より採掘前線から遠い複数の面状分布を示す活動についてもその特徴をまとめ,別の国際誌(Tectonophysics誌)において出版した.面状分布を構成する微小破壊の押し引き解析からは,これらのイベントが既存面上でのすべりであることが示唆され,これらの活動のb値は採掘前線で発生する微小破壊に比べて高い値を示すこともわかった.また,これらの断層面上で起こった小繰り返し地震についての解析も進んでいる.当初計画で予定していたカタログ作成(解析期間の延長)については,当初の予定よりやや遅れ気味ではあるが,およそ1年分のデータ解析がほぼ終了している.南アフリカCooke 4金鉱山(旧称Ezulwini金鉱山)で行ったAE観測で,良質なデータが得られた14ヶ月分のデータについて,震源決定・Mw推定を行い,カタログ作成を完了させた.震源がよく決定されたもののみで,223万個もの震源が得られている.この観測において,地質断層上で見つかった極微小Repeating Earthquake(-5 < Mw < -3)について,その活動様式を詳しく調べ,プレート境界でおこるRepeating earthquakeとは異なる発生頻度と規模の関係を持つことがわかった.また,これらのRepeaterの中には,新規に現れるものや,消失するもの,Mwの時間変化を示すものなど,多彩な時間変化を示すものが含まれていることを明らかにした.断層面上のアスペリティの状態変化に起因する現象とみられる.また,別鉱山(Mponeng金鉱山)で行ったAE観測のデータ解析も行い,M2の地震後に得られた約2万個の余震中にもRepeating eventが存在することを明らかにした.鉱山の切羽直近でおこるAEの活動解析も行い,Collapsing法やDouble Difference法によってその詳細な空間分布の解析を進め,切羽直近では採掘の進行とともに二次元状ダメージ集中域が規則的に形成されること,これらが普遍的に現れること,採掘前線の形状が複雑な場所ではAE分布も非常に複雑な構造を描き出すことを明らかにした.上記の二次元状分布,あるいは断層面上で起こるAE活動について,その活動レートの変化,b値,空間相関長の時間変化などを調べた.切羽前方の応力上昇レートが高いとみられる場所ではb値の低下がかなり普遍的に確認されたが,空間相関長については明瞭な関係は確認できなかった.また,大きなイベントに先行するAEレート変化を詳しく調べたが,多くのイベントでは先行研究でみられるAE発生率の加速といった現象が確認できず,むしろ先行するAEの発生頻度は極めて一定であるケースが多いことがわかった.南アフリカの大深度金鉱山においては,採掘で誘発される地震による被害が多発している.このような環境下で実施した微小破壊(Acoustic Emission)観測で得られたデータを元に,1年以上に渡るカタログを作成し,その活動パタンを調べた.その結果,既存断層面上の定常AE活動や,超微小Repeating Earthquake,切羽直近の損傷領域の形成過程を示唆するAE活動といった様々なタイプの活動を見出し,その時間変化を調べることができた.「研究実績の概要」部分で示した成果の他に,当初の予定通り,既存断層面上でおこるb値の時間変化の解析を行ったが,b値の時空間変化が激しく,意味のある解釈が難しい状況となっている.現在は,解析に用いるパラメタの調整などによる結果の変化を検討中である.また,空間相関長の変化についても解析を始めたところである.これまでカタログ作成済であった3ヶ月分のデータ解析は概ね順調に進行しているといえる.解析期間の延長については,やや遅れ気味ではあるものの,およそ1年分の解析がすでにほぼ終了しており,今後は延長した新しいカタログを用いた解析を進めていく.27年度が最終年度であるため、記入しない。地震学当初の予定どおり,解析期間を延長した微小破壊活動カタログを用いて,大きな地震の発生サイクル中の活動変化の検出を目指した解析を行う.27年度が最終年度であるため、記入しない。
精巣のCa-カルモデュリン依存性脱リン酸化酵素カルシニューリン

脱リン酸化酵素の代表的なものであるカルシニューリンについてラットの精巣で、その分子構造、生理学的役割について研究した。蛋白レベルにおいてラットの精巣には、抗ヒトカルシニューリン抗体に反応するbetaサブユニットがimmunoblottingによって2つ存在することが証明された。ラットの週齢ごとのdevelopmental studyではこの2つのサブユニットは、精子形成に何らかの協調性をもって関与していることが推測される。このbetaサブユニットの塩基配列の決定においては、市販のラット精巣のm-RNAライブラリーから我々の作成した抗ヒトカルシニューリンbetaサブユニットモノクローナル抗体を用いてクローニングを試みた。いくつかのクローンをピックアップし、塩基配列をそれぞれ解析し、つなぎあわせてみると現在報告されているヒトのbetaサブユニットのものと明らかに異なるものが1つ検出できた。しかしこれは末端がとぎれた不完全なもので、今後再クローニングが必要である。ヒトの精子に対してカルシニューリンを負荷してみて、運動能の変化をcell soft systemにて解析もしてみたが、やや運動能の増加はみられたが明らかではなかった。精子の造精機能において重要な役割を担っているのであるとすれば、精巣発現の不妊症患者に対して効果が期待できるものではないかと考えている。今後完全な塩基配列と精子形成過程における役割を検索することが必要であろう。
機能性ディスペプシア治療薬の開発を目指した新規病態モデル動物の開発と薬効評価

機能性ディスペプシア(FD)はストレスに起因する胃腸機能障害であり、この病因の1つに胃運動低下が知られている。我々は本研究課題により、ワサビ辛味成分アリルイソチオシアネート(AITC)がラット胃粘膜バリアの崩壊作用およびラット胃粘膜血管透過性の亢進など炎症惹起作用を有することを見出した。さらに、FD症状を反映した病態モデル動物開発への第一歩としてAITC処置マウスは胃運動を減弱し、そのような異常は既存の胃腸運動改善薬およびFD治療薬により回復すること明らかにした。以上より、我々はAITCを用いヒトFD症状の1要因である胃運動減弱を示す病態モデル動物を開発することができた。当該研究は、ストレス性胃腸機能障害である"機能性ディスペプシア(FD)"の治療薬開発を支える病態モデル動物の開発とそのモデル動物を用い既存薬の新たな薬効価値を見出すことを最終目標としている。平成25年度は平成24年度の反省を生かし「ヒトFD症状に類似したモデル動物をワサビ辛味成分アリルイソチオシアネート(AITC)にて作製する」ことを到達目標として取り組んだ。(1) AITCのラット胃粘膜適用は、微小炎症の指標である粘膜血管透過性の亢進を引き起こしたが、肉眼的な重篤な胃粘膜損傷を誘起しないことを見出した(Ulcer Research 40; 13-16, 2013)。(2) FDの病態成因として、バニロイド受容体TRPV1とワサビ受容体TRPA1発現知覚神経の異常興奮が胃腸機能障害を誘起すると推察されている。そこで、正常動物でのTRPV1とTRPA1による胃腸機能調節を解析した。その結果、1) TRPV1活性化薬カプサイシンは胃粘膜血流の増大を誘起し、その作用はTRPV1発現神経に含まれる神経型一酸化窒素合成酵素由来のNOが関与することを明らかにした(Pharmacology 92: 60-70, 2013)。2)カプサイシンはTRPV1を介して胃運動を亢進することを明らかにした(Gastroenterology 144 Suppl 1: S-194, 2013)。3)アリルイソチオシアネートはTRPA1発現神経の興奮を介して摘出下部消化管平滑筋の収縮を誘起させることを見出した(Gastroenterology 144 Suppl 1: S-370, 2013)、そして、4)アリルイソチオシアネートは覚醒下マウスの胃運動を減弱させることを見出した(第41回日本潰瘍学会口頭発表)。以上より、AITCは胃粘膜微小炎症を引き起こすこと、また、TRPV1/TRPA1発現知覚神経は胃腸機能を調節し、それら神経異常は胃腸運動異常など機能障害を誘起することが示唆された。これらの結果は、ヒトFDにおいても胃運動異常が病態要因の1つと考えられているため、FD病態モデル動物の作製におけて手がかりを掴むことができた。当該研究は、ストレス性胃機能障害である"機能性ディスペプシア(FD)"の治療薬開発を支える病態モデル動物の開発とそれらを用い既存消化器病薬の新たな薬効価値を見出すことを最終目標としている。そのため、平成24年度は「ヒトFD症状に類似したモデル動物をワサビ辛味成分アリルイソチオシアネート(AITC)にて作製する」ことを到達目標とし、以下の研究成果が得られた。1.ワサビ辛味成分AITCは、現在TRPA1活性化薬として頻用されている。今回我々はAITCのラット胃粘膜適用により胃粘膜神経原性炎症を惹起したが、肉眼的な重篤な胃粘膜損傷に至らないことを見出した(田嶋らUlcer Research 39; 128-131, 2012)。以上より、AITCは胃粘膜神経原性炎症を引き起こすこと。また、TRPV1/TRPA1発現知覚神経は胃機能を調節しているため、それら神経異常は胃機能障害を誘起することが示唆された。また、FD病態モデル動物の作製においてAITCが有用であることが推察された。平成26年度はこれまでの成果が実り、「ヒトFD様症状に類似した病態モデル動物」を作製する上で病態要因の1つと考えられる胃運動減弱状態をワサビ辛味成分アリルイソチオシアネート(AITC)にて作製するに成功した。さらに、それは薬効評価可能であることが示された。以下、最終年度の研究成果を中心に記す。(1) AITCによる胃運動減弱モデルマウス

我々は、覚醒下マウスへのAITC経口投与いより胃運動減弱状態を引き起こすが、胃粘膜傷害を惹起しないことを観察した。さらに、AITC誘起胃運動減弱は、既存の胃腸運動改善薬であるイトプリド、モサプリド、ネオスチグミン、そして、FD治療薬アコチアミドで改善することを見出した。それ故、AITC誘起胃運動減弱モデルマウスは胃運動改善薬を評価できる動物モデルであるとともに、FD様症状を反映した病態モデル動物として開発可能であることが示唆された(田嶋ら. 2014.第8回機能性ディスペプシア研究会)。(2) FD様症状の病態成因の解析我々はラット胃粘膜初代培養細胞を用い、AITCはタイトジャンクションバリアを崩壊すること明らかにした(Tashima et al. 2014, doi: org/10.5772/58603)。さらに、ラット胃粘膜ev-vivoチェンバーを用いAITCは炎症初期に生じる粘膜血管透過性の亢進を誘起するが、肉眼的胃粘膜損傷を生じないことを見出した(渡邉ら. 2015.3,日本薬学会第135年会)。薬理学平成25年度は、平成24年度の自己評価の到達区分でやや遅れていると判断したことを反省し、「ヒト機能性ディスペプシア(FD)症状に類似したモデル動物をワサビ辛味成分アリルイソチオシアネート(AITC)にて作製する」ことを到達目標として取り組んだ。その結果、AITCは肉眼的な胃粘膜傷害を引き起こさずに覚醒下マウスにおいて胃運動を減弱させることを見出した。ヒトFDの病態要因の1つとして胃の器質的変化はなく、胃運動の低下が生じていることが知られている。この臨床知見を反映するモデル動物の作製に成功した点は進歩であった。しかし、胃運動低下だけではFD病態モデル動物を確立できたわけではない。以下、FD病態モデル動物確立のためさらに解析が必要であると考えている。AITC処置動物がFD病態モデル動物となり得るための症状・行動変化の検証(1)悪心・嘔吐の指標となるパイカ行動(2)胃適応弛緩反応平成24年度「ヒト症状に類似した機能性ディスペプシア(FD)病態モデル動物をワサビ辛味成分アリルイソチオシアネート(AITC)にて作製する」ことを到達目標として取り組んだが、下記の観点で目標達成が十分ではなかったと自己点検で評価している。AITC処置動物がFD病態モデル動物となり得るための症状・行動変化の検証1胃排出能の変化2悪心・嘔吐の指標となるパイカ行動3胃拡張刺激による内臓痛に伴う異常行動FD病態モデル動物を作製する上でAITCは、FDの病態成因を誘起するため有用であることを「研究実績の概要」にて上述した。しかし、AITC処置動物がヒトFD症状を現すかは、1胃排出能の解析以外では十分進んでない。その理由として、2悪心・嘔吐の指標パイカ行動、および、3胃拡張刺激による内臓痛に伴う異常行動を解析評価する実験条件を確立する必要があったためである。そのため、平成25年度はFD病態モデルに求められる症状・行動変化として上げられる3つの現象のうち、特に、2悪心・嘔吐の指標となるパイカ行動、および、3胃拡張刺激による内臓痛に伴う異常行動の両実験系の確立・評価に力点をおき検討したいと考えている。本研究課題