hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
第3次クリープ領域を包含したクリープ構成式の実機適用性

これは第3次クリープ領域を包含したクリープ構成式の検証が十分成されていないことが一因である.このため本研究では,第3次クリープ領域も十分な精度で表現できるクリープ構成式として最近提案されている,θプロジェクション法等を利用して,単軸応力状態ばかりか,多軸応力下の各種クリープ変形挙動を推定した.この結果,車軸試験片を用いて,第3次クリープ領域で応力を変動させた後の変形挙動は,ひずみ硬化則とθプロジェクション法である程度推定できることを示した.ただし試験片がくびれる寿命末期に応力を急増させる応力変動試験や,応力急減試験への適用はまだ困難であることも分かった.さらに多軸(本研究では引張-ねじり)応力下での単調並びに繰返し応力反転クリープ試験を実施した.ここでは特に薄肉円筒クリープ試験片の最適形状を実験/解析両面から検討した.加熱電気炉内の薄肉円筒試験片ゲージ部には通常変形取り出し用のツバを設けられるが,これがゲージ部の一様変形を阻害しているため,この拘束を解放すべくツバ部にスリットを挿入した.弾クリープFEM解析の結果,ツバ部に数多くのスリットを挿入すると,ゲージ部の一様変形性能が向上することが分かった.しかしながら2,4,8つのスリットを挿入した試験片でこれを実験的に検証した結果,必ずしも解析結果とは一致しなかった.これはスリットを厳密に軸対称加工する必要があること,実際の引張-ねじり試験機には曲げ成分が存在した結果と思われる.さらに繰返し応力反転クリープ試験をいくつか実施したが.この変形挙動の簡易推定は次年度実施する予定である.現在使用されている高温構造設計基準は第2次クリープ領域までを設計対象としている.しかしながら近年開発された大半の耐熱材科は寿命の大半を第3次クリープ領域が占めている.このため現在の設計基準では材料の有効利用が成されないばかりか,合理的設計も困難となっている.このため本研究では,第3次クリープ領域も十分な精度で表現できるクリープ構成式として最近提案されている,θプロジェクション法を利用して,単軸応力状態ばかりか,多軸応力下の各種クリープ変形挙動を推定することとした.単軸試験片を用いて,第3次クリープ領域で応力を変動させた後の変形挙動は,ひずみ硬化則とθプロジェクション法である程度推定できることを示した.しかしながら試験片がくびれる寿命末期に応力を急増させる応力変動試験や,応力急減試験への適用はまだ困難であった.引張ーねじり応力下での各種クリープ試験を実施したが,従来の微小変形を対象とした薄肉円筒試験片の形状寸法を採用したため,大変形域では顕著なクリープ座屈現象が発現した.このため本研究ではこれら試験に対する薄肉円筒クリープ試験片の最適形状をも実験及び数値解析の両面から検討した.弾クリープFEM解析の結果,伸び取り出し用ツバ部に数多くのスリットを挿入すると,ゲージ部の一様変形性能が向上することが分かった.しかしながら各種スリットを挿入した試験片で実験的に検証した結果,必ずしも解析結果とは一致しなかった.これはスリットを厳密に軸対称加工する必要があること,実際の引張ーねじり試験機には曲げ成分が存在した結果と考えられる.このように外形,内径,ゲージ部を変化させながら数値解析を実施したが,パラメータメータの数が多く,薄肉円筒試験片の最適形状については必ずしも最終結論は得られなかった.
オートファジー性心筋細胞死の病態生理学的意義の検討、及び治療への応用

心不全時の病態にかかわる神経体液性因子や、チロシンキナーゼ阻害抗がん剤は、心筋細胞にオートファジーを誘導した。少量のオートファジーは細胞保護的に働き、心筋アポトーシス回避効果を有するが、大量のオートファジーは細胞死を誘導する。本年度は培養心筋細胞を用いた、invitro実験を行った。ラット新生仔培養心筋細胞を用いグルコース除去、血清除去の培養液を用いて、オートファジーの誘発を行った。オートファジーの検出をmonodansylcadaverine(MDC)蛍光染色にて行い、オートファジーの定量を同じくMDCの蛍光強度をフルオロメーターにより測定した。また、オートファゴゾーム形成の際に発現増加が知られているLC3等、オートファジーに際して発現増加が報告されているBeclimn I、Cathepsin D、Ubiquitin、のWesternblotを行い我々の実験系における至適実験条件の設定を行った。次に、心疾患の中でも予後不良の病態として知られる、心アミロイドーシスのモデルとして。アミロイドβ(1-42)(10μM)、あるいはその障害に関連すると報告されているC2ceramide(1-10μM)を培養上清に添加し、12時間、24時間培養を行った。C2ceramideは濃度依存性にLC3発現を増加させ、オートファジーの特徴とされる16kDa typeのLC3発現の増加が認められた。アミロイドβ(1-42)もceramideに比べるとその程度は軽度ながら同様にLC3発現の増強を誘導した。さらにBeclin I発現、Cathepsin D発現においても同様の結果であった。また、MDC染色、及び蛍光強度測定においても、Ceramideやアミロイド投与により、蛍光が増強する傾向が認められている。これらにより、心アミロイドーシスの病態、及びceramideの心筋細胞への作用に、オートファジーが関与している可能性が示唆された。本年度はラット新生仔培養心筋細胞を用いた、in vitro実験を行った。慢性骨髄性白血病の標準治療薬として用いられているチロシンキナーゼ阻害薬であるイマチニブを用い、薬物心毒性とオートファジーの関連を検討した。オートファゴゾームの検出をmonodansylcadaverine(MDC)蛍光染色にて行い、蛍光強度測定により定量評価した。また、オートファゴゾーム形成の際に必要なbeclin I、LC3のWesternblotを行った。また細胞死の検討をLDH放出、及びトリパンブルーexclusion assayで検討し、アポトーシスを核の形態変化及びカスパーゼ3活性にて検討した。イマチニブ(1-50μmol/L)は濃度依存的にMDC陽性オートファゴゾームの形成を増加させ、LC3、BeclinのI発現増加もともなっており、オートファジーを誘導することを見出した。イマチニブ10μmol/L6時間の刺激は心筋細胞にアポトーシスを誘導し、オートファジー阻害薬である3MAは心筋アポトーシス誘導を増強させた。一方イマチニブ50μmol/L6時間の刺激は著しいオートファジーとともに有意に細胞死を増加させ、3MAはこれを減弱させた。イマチニブはミトコンドリア由来活性酸素種(ROS)を増加させることを、ROS依存性蛍光指示薬であるDCFにより確認したが、ROS消去薬はイマチニブ依存性オートファジー誘導に影響を与えなかった。一方AG957(bcr-ablチロシンキナーゼ阻害薬)はイマチニブ同様オートファジーを誘導し、細胞障害も同様に導いた。オートファジーは軽度の細胞障害時には、保護的に、一方大量のオートファジーが出現する状況では細胞死を促進性に働くことを見出した。
大規模パネルデータを用いたマクロ経済動学分析とビッグデータの活用可能性

本研究の目的は、独自性のあるデータを用いてマクロ経済動学を分析する点にあります。特に本研究では、家計の消費に焦点を当て、集計データでは必ずしも明らかになるとは言えない消費の実態について、個票データの分析によって明らかにします。消費の実相については近年、強い関心が寄せられています。本研究では、民間調査会社が保有する大規模消費パネルデータを用いることで、従来のデータでは迫り切れなかった家計消費の実態を明らかにすることを目的にしています。
ガイダンスシグナルにおいて普遍的に駆動される情報伝達機構の解明

低分子量G蛋白質R-Rasは細胞接着因子受容体、インテグリン活性化におけるポジティブフィードバックを担う。一方、反発性ガイダンス因子semaphorin受容体、Plexinは自身のもつR-Ras GAP活性によりR-Rasを不活性化し、このポジティブフィードバックループを抑制する。本研究は、R-Rasの上流・下流の分子要素の同定を分子・細胞生物学的手法で行った。低分子量G蛋白質R-Rasは神経系に限らず、幅広い組織で発現している。また、反発性ガイダンス因子semaphorin (Sema)は元来、発達期の神経系においての反発因子として働く因子として単離されたが、近年の報告で、Semaが神経系以外を含めた幅広い細胞種で細胞接着や細胞運動を制御していることが相次いでわかってきた。R-Rasは細胞接着刺激により細胞内で活性化され、さらに逆にこの活性化されたR-Rasが細胞内から細胞接着因子受容体、インテグーリンを物理的に活性化構造にし、細胞外マトリックスへの親和性を上昇させることで、細胞接着におけるポジティブフィードバックループの一点を担う。一方、反発性ガイダンス因子はR-Rasを不活性化し、このループの1点を抑制することで、インテグリンの活性を抑制し、神経軸索の伸長を抑制する。最も基本的で普遍的な細胞機能の1つである細胞接着においてR-Rasを介した増幅機構が存在すると考えられるが、その分子機構は全く不明である。そこで、本年度はまず、個々の分子要素の同定を試みた。我々はこれまでに、R-Rasは細胞外マトリックスへの接着刺激により細胞内で活性化され、さらに逆にこの活性化されたR-Rasが、細胞内から(inside-outに)細胞接着因子受容体、インテグリンを物理的に活性化分子構造にし、細胞外マトリックスへの親和性を上昇されることで、細胞接着におけるポジティブフィードバックループを担うことを明らかにした。さらに、R-Rasがどのような分子機構でインテグリンの活性化を引き起こすのかを検討するために、R-Rasの下流でインテグリンを活性化するR-Rasに特異的なエフェクター分子を同定するため、活性型R-Rasに結合する分子を酵母のtwo-hybrid法を用いてスクリーニングし、現在、候補分子との機能連関を検証していっている最中である。神経軸索成長過程において、その先端の成長円錐は外界の様々なガイダンス因子を受容し、標的細胞に到達するためのセンサーとして働いている重要な構造体である。成長円錐は極めて運動性が高い部分で、細胞骨格の再構築をくり返すことで細胞外基質との接着を変化させつつ、細胞外基質の中を進む。これまでのわれわれの研究により、海馬や大脳皮質の初代培養神経細胞を用いた系において、反発性ガイダンス因子のsemaphorinを培地中にbath applicationすることにより神経細胞全体に作用させると、R-Rasが不活性化され、成長円錐の崩壊が引き起これれることが明らかになっている。本年度はさらに、R-Rasに対するFRETプローブを用いたライブセルイメージングを行うことで、成長円錐内局所でのR-Rasの時空間的活性変化を観察できた。また、semaphorin刺激によって引き起こされる成長円錐崩壊に至る過程でのアクチン細胞骨格系の変化をアクチン結合微小分子、LifeActを用いた全反射顕微鏡イメージングによって、観察できた。さらに、R-Rasが実際にin vivoでの軸索形態制御に関わっているかを、in utero electroporation法を用いたR-Rasのノックダウンにより検討し、R-Rasがin vivoにおける軸索伸長に必要であることを示唆するデータを得た。R-Rasは神経系に限らず、幅広い組織で発現している。また、反発性ガイダンス因子semaphorin(Sema)は元来、発達期の神経系においての反発因子として働く因子として単離されたが、近年の報告で、Semaが神経系以外を含めた幅広い細胞種で細胞接着や細胞運動を制御していることが相次いでわかってきた。さらに、Semaおよびその受容体Plexinはガン化した細胞にも発現しており、それらの変異とガンの転移・浸潤能力に相関があることを、以前の研究でわれわれは明らかにしている。さらに、別の反発性ガイダンス因子ephrinも様々な細胞においてR-Rasを不活性化することにより細胞運動の抑制をすることがわかってきた。しかしながら、R-Rasの細胞接着因子刺激による活性化機構やR-Rasによるインテグリン活性化の機構についてはわかっていない。このことからわれわれは、神経系のみならず幅広い細胞種においての、さらに様々なガイダンスシグナルにおいて普遍的に駆動される情報伝達の解明につなげるという狙いで、R-Rasの上流および下流の制御分子研究を行った。海馬や大脳皮質の神経細胞を用いた細胞生物学的・生化学的研究の結果、アクチン細胞骨格足場タンパク質のAfadinおよび、アクチンanti-cappingタンパク質、Ena/VASPのリガンドであるLamellipodinを、R-Rasのエフェクターとして同定し、前者が神経軸索の分枝化、後者が神経軸索の成長円錐の形態制御に関わっていることを明らかにした。

当該研究費予算が秋の繰り上げ採用だったため、今年度下半期での研究となったが、必要な設備機器のセットアップや実験系の導入が順調に進み、当初の計画通り、今年度の計画予定であった、R-Rasの下流分子の分子の探索を完了できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画調書には、課題として、R-Rasの上流および下流の因子の同定を挙げていたが、研究期間内においては、下流分子の同定は想定以上に進み、AfadinとLamellipodinという、2つの分子を同定し、論文公表に至った。一方で、上流分子の同定は、研究途上にあるため。当初の計画通り、来年度以降には、今年度のスクリーニングで得られたおのおのの分子について、R-Rasファミリー低分子量G蛋白質との機能的連関を検討していく。本年度はまず、様々な反発性・誘引性ガイダンス因子刺激を海馬や大脳皮質の神経細胞に刺激したときの神経細胞内在性のR-Ras活性の変化を検証し、様々なガイダンス因子刺激の情報がR-Rasの活性度合いに統合されうるのかを検証する。さらに、R-Rasに対するFRETプローブを用いたライブセルイメージングを行うことで、成長円錐内局所でのR-Rasの時空間的活性変化を検討する。さらに、反発性あるいは誘引性ガイダンス因子刺激によって引き起こされるアクチン細胞骨格系の変化をアクチン結合微小分子、ライフアクトを用いた全反射顕微鏡イメージングによって、観察することで、ガイダンス因子シグナルが軸索形態を変化させるに至るシグナル伝達経路を明らかにしていく。さらに、R-Rasが実際にin vivoでの軸索形態制御に関わっているかを、in utero electroporation法を用いたR-Rasのノックダウンにより検討する。
バイブロサイスミックによる日高衝突帯の3次元深部構造解析とテクトニクス

日高衝突帯(日高山脈)の深部構造とテクトニクスを解明する目的で,国道236号線(浦河町広尾町)に沿う約20kmの地表地質調査とバイブロサイス反射法地震探査およびその周辺の重力探査とMT法探査を行った.当初は屈折法地震探査も行う予定であったが,予算の関係で行えなかった.変成帯におけるバイブロサイス反射法地震探査はわが国では最初であったが,いくつかの反射面を捉えるなど満足すべき結果をえ,これらの方法地殻深部探査に有効であることがわかった.1.地表で急立する日高主衝上断層(HMT)は約45度で北北東に傾斜しており,変成帯東端では深度約7kmで傾斜は緩くなっている.したがって,日高変成帯の底は予想以上に浅いことがわかった.2.変成帯東部の下でHMTの約1km下にそれと平行にもう一つの反射面があり,他表では薄い幌尻オフィオライト帯は地下では約1kmの厚さがあることがわかった.これは重力データからも支持される.3.日高変成帯前縁(西側)のイドンナップ帯には深度5kmあたりまで,いくつかのへの字形の反射面が認められ,衝突帯前縁のThrust-and-fold構造を予想させる.4.日高変成帯東縁の深度約13km付近にはほぼ水平な反射面が見られ,その上下には水平な細かな反射面が見られる.これらは大陸地殻下部に見られるSeismic laminationの可能性がある.5.重力異常は既存のデータと同様に,主稜線に沿う強いプラスのブ-ゲ-異常を示し,日高山脈の下に密度の大きな物質が存在することを示している.6.MT法探査(地磁気地電流調査)によると,変成帯の下には高変成度岩と考えられる10000 ohm-mの高比抵抗層が深度約約9kmまで続く.変成帯東端では,比抵抗値のより低い層の下(深度約5km)に同じ高比抵抗層が存在する.それらの結果はバイブロサイス反射法の結果と調和的である.日高衝突帯(日高山脈)の深部構造とテクトニクスを解明する目的で,国道236号線(浦河町広尾町)に沿う約20kmの地表地質調査とバイブロサイス反射法地震探査およびその周辺の重力探査とMT法探査を行った.当初は屈折法地震探査も行う予定であったが,予算の関係で行えなかった.変成帯におけるバイブロサイス反射法地震探査はわが国では最初であったが,いくつかの反射面を捉えるなど満足すべき結果をえ,これらの方法地殻深部探査に有効であることがわかった.1.地表で急立する日高主衝上断層(HMT)は約45度で北北東に傾斜しており,変成帯東端では深度約7kmで傾斜は緩くなっている.したがって,日高変成帯の底は予想以上に浅いことがわかった.2.変成帯東部の下でHMTの約1km下にそれと平行にもう一つの反射面があり,他表では薄い幌尻オフィオライト帯は地下では約1kmの厚さがあることがわかった.これは重力データからも支持される.3.日高変成帯前縁(西側)のイドンナップ帯には深度5kmあたりまで,いくつかのへの字形の反射面が認められ,衝突帯前縁のThrust-and-fold構造を予想させる.4.日高変成帯東縁の深度約13km付近にはほぼ水平な反射面が見られ,その上下には水平な細かな反射面が見られる.これらは大陸地殻下部に見られるSeismic laminationの可能性がある.5.重力異常は既存のデータと同様に,主稜線に沿う強いプラスのブ-ゲ-異常を示し,日高山脈の下に密度の大きな物質が存在することを示している.6.MT法探査(地磁気地電流調査)によると,変成帯の下には高変成度岩と考えられる10000 ohm-mの高比抵抗層が深度約約9kmまで続く.変成帯東端では,比抵抗値のより低い層の下(深度約5km)に同じ高比抵抗層が存在する.それらの結果はバイブロサイス反射法の結果と調和的である.本年度はバイブロサイス反射法地震探査測線の決定と探査の実施および地表地質調査、重力調査および新規購入したELF測定器による予備的な地磁気地電流調査を行った。1.測線としては、ほぼ90%舗装は完了しているが、一部工事中のため未供用になっている国道236号線のうち、日高衝突帯を含む全長約20kmを決定した。2.反射法地震探査の実施は、我が国において唯一バイブロサイスを運用している(株)地球科学総合研究所に依託し、平成6年8月に行われた。探査深度目標の30kmを達成するために、(1)発振は17tバイブレータ4台、発振点数、間隔50m、スタック数12回、スイ-プ長16秒、周波数8-45Hz,(2)受振は間隔25m、受振点数824点、1点当たりの受振器数18ケ、(3)記録は周波数8-90Hz、記録長24秒、チャンネル数240で行った。3.結果はまだ解析中であるが、ブルートスタックの段階でも、日高主衝上断層と思われる反射面が地表付近から変成帯東端の深度約9Kmに続くように見られ、さらに下にも東へ傾斜する反射面が識別される。また、日高主衝上断層の東西で反射面構造の特徴に違いが認められ、今後のより詳細な解析によって、地殻構造解明が大いに期待される。

4.重力調査では日高山脈の西麓により重い物質の存在が予想され、複数の東へ傾斜する反射面の存在とともに注目される。これらは、日高山脈の重力異常が大きな正を示すこととも考え合わせると、日高衝突帯の下には密度の大きな空知層群あるいはオフィオライトがデュプレクス状に繰り返しているのかも知れない。5.来年度は反射波地震探査結果のさらに詳細な解析と現地における重力調査とMT法調査(地磁気地電流調査)を行い、地表地質データを考慮して、深部構造の解釈を行う予定である。日高衝突帯(日高山脈)の深部構造とテクトニクスを解明する目的で、1994年度に実施したバイブロサイス反射法地震探査データの各種解析および探査測線沿および周辺の補足的地表地質調査をMT法探査を行った。その結果は以下のとおりである.1.既存データも含めとくに日高衝突帯前縁のイドンナップ帯の構造区分と衝上断層構造を整理し,バイブロサイス反射法のデータとの対比を試みた.しかし,浅部でのバイブロサイス反射法データが不十分で対比できなかった.2.バイブロサイス反射法データのマイグレーション処理により,イドンナップ帯深部に見られた東へ急傾する反射面は測線西端から約10km西に露出するオショロベツ断層あるいはその周辺の断層に相当することがわかった.3.日高変成帯東部の深度約7kmに見られる日高主衝上断層の反射面の下約1kmにそれに平行なもう一つの反射面が存在することがはっきりした.当地域では,地表での幌尻オフィオライト帯の分布は狭いが,重力データも考慮すると,この二つの反射面の間が幌尻オフィオライト帯を示すと考えられる.4.日高変成帯の走向に直交な方向での重合処理により,日高主衝上断層を考えられる反射面の傾斜が約45度であることがわかった.5.日高変成帯東縁の深度約13km付近のほぼ水平な反射面がより鮮明になった.これは北部日高で識別されている5.9km/s層と6.6km/s層の境界面に相当するかも知れない.6.MT法探査により,日高変成帯の下では,約9kmの厚さのある日高変成岩と考えられる10,000ohm-mの高比抵抗層,その下の厚さ約2kmの100ohm-mの低比抵抗層,さらに下の150,000ohm-mの高比抵抗層(日高変成岩?)の3層構造が明らかになった.
マイクロマシニングによる超微量液体用の光学式密度計の開発

本研究ではマイクロマシニングによりSiO_2の超小形の片持ち梁を製作し、これを液体中で半導体レーザを用いた光熱効果により振動させる。片持ち梁の共振周波数は液体の密度によって変化するので、振動を別のレーザを用いて光学的に検出し、共振周波数によって密度を決定する。平成5年度までの基礎的な研究により、密度および粘度を本手法により光学式に測定できることが明らかになり、理論的にも検証されたので、最終年度は実用的な観点にたって以下のような研究を行った。1.マイクロマシニングにより製作された超小型の片持ち梁振動子を用い、液体の密度を測定した。理論値との一致はよいものの、超小型の振動子に赤外レーザ光を液体中で照射することはかなり困難であり、実用的な観点からは問題が残った。2.光ファイバーを用いたシステムについて検討し、ファイバーの先端そのものを加工し、超小型の片持ち梁を製作することによって、光学的結合の簡素化・効率化をはかった。実験を行った結果かなり実用的なシステムであることが判明した。本システムは液体の密度計だけではなく、液体の粘度計、気体の圧力計、および温度計としても対応できるものと考えられる。振動の検出もファイバーを用いてできる光学系を構築できれば、血管用カテーテルなどにも使用できるものと思われる。当初の研究計画調書に記載した本年度の計画のうちかなりの部分は昨年度に終了したので、本年度は次年度まで踏み込んだ計画をたて交付申請した。以下のような知見が得られた。1.レーザを用いた光熱振動の共振周波数により液体の密度を測定できることが明らかになり、理論値との一致も非常によいことが明らかになった。これらの実験結果および理論解析についてJ.Appl.Phys.,71(1992)3631およびSensors & Actuators A,33(1992)163で公表した。2.振動子の形状効果についても実験を行い液体の密度測定と同時に共振の鋭さQにより粘度の測定ができることを明かにした。その研究成果はJ.Appl.Phys.,73(1993)3月号において公表される。3.液体の密度および粘度は温度および圧力によって変化するので、共振特性の温度依存性及び圧力依存性を測定し、これを逆に利用した光学式液体温度計および液深計について検討している。このうち、温度依存性については実験結果は温度により共振の鋭さQが変化することが明らかになったので温度測定は可能ではないかと考えている。これについては次年度に継続して研究を行う予定である。液深計についてはそれほど大きな差異が認められない。次年度には、液体の密度計測および粘度計測に最も適した形状、評価方法、および光学系を含んだシステムについて最終的な検討を行い、さらにマイクロマシニングで製作した振動子に関する実験の準備を行う予定である。本研究ではマイクロマシニングによりSiO2の超小形の片持ち梁を製作し、これを液体中に半導体レーザを用いた光熱効果により振動させる。平成4年度までの研究により微量液体の密度および粘度の光学式計測が十分可能であることが明らかになった。平成5年度は以下のような研究を行った。1.マイクロマシニングで製作した超小型の片持ち梁で実験を行い、液中で十分共振周波数を測定できることが明らかになった。2.棒状の振動子を電解研磨によって製作し、共振周波数の液体密度依存性について実験を行い、理論解析との一致をみた。3.計測システムについて改良を加え、これまで2本のレーザを使用していたが、これを1本のレーザで共振周波数を測定できるシステムを構築した。4.より精度を上げるためにこれまでの方式とは全く異なる、レーザマイクロマニピュレーションの技術を取入れ、液体中での粒子のトラッピングに成功し、とりあえず粘性係数が測定できることを実証した。今後の展開として、光ファイバーを導入し、ファイバー自体をエッチング加工することによって片持ち梁を製作し、実用的で簡便な光学系を構築する予定である。

本研究ではマイクロマシニングによりSiO_2の超小形の片持ち梁を製作し、これを液体中で半導体レーザを用いた光熱効果により振動させる。片持ち梁の共振周波数は液体の密度によって変化するので、振動を別のレーザを用いて光学的に検出し、共振周波数によって密度を決定する。平成5年度までの基礎的な研究により、密度および粘度を本手法により光学式に測定できることが明らかになり、理論的にも検証されたので、最終年度は実用的な観点にたって以下のような研究を行った。1.マイクロマシニングにより製作された超小型の片持ち梁振動子を用い、液体の密度を測定した。理論値との一致はよいものの、超小型の振動子に赤外レーザ光を液体中で照射することはかなり困難であり、実用的な観点からは問題が残った。2.光ファイバーを用いたシステムについて検討し、ファイバーの先端そのものを加工し、超小型の片持ち梁を製作することによって、光学的結合の簡素化・効率化をはかった。実験を行った結果かなり実用的なシステムであることが判明した。本システムは液体の密度計だけではなく、液体の粘度計、気体の圧力計、および温度計としても対応できるものと考えられる。振動の検出もファイバーを用いてできる光学系を構築できれば、血管用カテーテルなどにも使用できるものと思われる。
MR信号の理論的解釈に向けた骨格筋内の水分子間相互作用エネルギーの直接的定量測定

MRIでは病気ごとに違う水の状態を利用して画像にしている。ただし、実際にはMRIでみる水の状態は同じようにみえても複数の解釈があり、経験を合わせて診断している。この水の状態をMRIとは違う、周囲の水分子との相互作用エネルギーの変化を反映する融解熱という観点でみるのが本研究である。実際細胞内には-20°C以下に融解熱をもつ水がある。サルコメアを基本構造として、規則周期的に構成されている骨格筋なら融解熱の局在を解明するのに適している。この-20°C以下に融解熱をもつ水が骨格筋細胞の中の具体的にどこにあるのか、この水はMRIでみている水の状態とどのような関係があるかを解明するのが、研究の目的である。
アダプター・MDR1欠損マウスを用いた消化管薬物吸収機構のインビボ解明

アダプタータンパク質PDZK1が、小腸に発現する複数の吸収トランスポーター(PEPT1, OCTN2, OATP1A)のapical膜上での発現を制御し、その基質化合物の消化管吸収を制御することをin vivoで示した。pdzk1遺伝子欠損マウス(pdzk1^<-/->)では、小腸の吸収トランスポーターだけでなく、排出トランスポーターBCRPの発現が著しく低下し、その基質であるcimetidineの消化管吸収が増加した。このようにPDZK1は小腸に発現する取り込みおよび排出トランスポーターを制御することで、栄養物の効率的な吸収と異物からの防御を同時に行なっていると考えられる。本年度は、薬物の消化管吸収に働くin vivoで重要な新規輸送機構の解明を目的として、in vitroおよびin vivo実験でトランスポーターの機能・発現調節因子であることを示唆してきたアダプタータンパク質PDZK1に着目した。申請者はpdzk1遺伝子欠損マウス(pdzk1^<-/->)を用いた検討により、PDZK1は小腸刷子縁膜上に発現する複数の取り込みトランスポーター(PEPT1, OCTN2, OATP1A)の発現およびトランスポーター基質となる薬物の消化管吸収を制御することをin vivoで明らかとした。そこで本研究では、pdzk1^<-/->を用いることで消化管吸収メカニズムが未解明な薬物の輸送機構を解明できると考え、従来、単純拡散で消化管吸収されると考えられてきたcimetidineに着目した。予想とは異なりpdzk1^<-/->ではcimetidine経口投与後の血漿中濃度が高値を示し、PDZK1が小腸刷子縁膜上に発現する排出トランスポーターを制御することをin vivoで明らかとした。さらに、PDZK1はcimetidineの輸送に関わる排出トランスポーターBCRPと相互作用することを明らかとした(論文投稿中)。また、pdzk1^<-/->の小腸において、BCRPのmRNAレベルは変化しないにも関わらず、小腸刷子縁膜でのタンパク質レベルでの発現量は減少し、PDZK1によって転写後調節されることが示唆された。遺伝子発現細胞を用いた検討においても、PDZK1存在下においてBCRPの発現および輸送能は増加し、in vivoと同様の結果が得られた(論文投稿中)。このようにPDZK1は小腸に発現する取り込みおよび排出トランスポーターを制御することで、生体を異物から防御していると考えられる。以上、本研究は順調に進行している。小腸上皮細胞刷子縁膜上に発現する複数の取り込みトランスポーター(PEPT1,OCTN2,OATP1A)の機能・発現調節因子であることを示唆してきたアダプタータンパク質PDZK1に着目した。本年度は昨年度までに引き続き、PDZK1遺伝子欠損マウス(pdzkr1^<-/->を用い、薬物の消化管吸収機構の解明を試みた。小腸での吸収機構が未知であったcimetidineの消化管吸収過程の解明を目的とし、pdzkr1^<-/->を用いたin vivo試験を行ったところ、cimetidineの分泌に関わる排出トランスポーターBCRPの発現がpdzkr1^<-/->で顕著に減少しており、結果としてcimetidineの経口投与後の血漿中濃度が有意に上昇した。さらに遺伝子発現細胞を用いた検討から、BCRPを介した抗癌剤SN-38に対する薬剤耐性がPDZK1存在下で有意に強くなることも見出した(Shimizu et al.,2011にて発表)。またPDZK1は小腸だけでなく、肝臓の類洞膜側に発現するOATP1A1の局在を制御する。そこでpdzkr1^<-/->マウスを用いることで、新規血小板増多剤eltrombopagの肝取り込み過程にOATPsが関与することをin vivoで示唆した。Eltrombopagは経口剤であるがその消化管吸収機構は未知であるため、同様にpdzkr1^<-/->を用いた消化管吸収機構の解明をすべく現在進行中である。pdzkr1^<-/->は、複数のトランスポーターを制御するため、消化管吸収機構解明に有用なツールであった。本申請研究は順調に進行し、その結果は国内学会、国際学会で発表するとともに、学術誌・図書に投稿・公表し、世界に向けて情報を発信した。
建築の環境設計資料としての天空放射輝度分布に関する基礎的研究

本研究は、天空放射輝度分布の標準化を目的としている。本研究で得た知見は以下である。1.天空放射輝度分布による平均天空の構成の試み:平均天空は昼光率の予測計算のために提案されたもので、一定期間の各日における一定の就業時間帯の平均的な輝度分布である。天空放射輝度に関しても、福岡と調布における1年間のデータを用い、平均天空の構成を試みた。2.天頂放射輝度に関する考察:暫定的に提案している昼光データに基づく天空状態の分類方法を用い、福岡における1994年の1年間のデータを晴天空、中間天空、曇天空に分類した。これより、それぞれの天空について天頂放射輝度の実態を検討した。(1)天空状態に関わらず、天頂放射輝度は天頂輝度に対して線形の関係をとる。(2)天頂放射輝度の太陽高度に関する回帰式を求めた。天頂放射輝度の実測値から得た式と、天頂輝度から推定した天頂放射輝度による回帰式は良く一致した。3.太陽高度別天空放射輝度分布の平均に関する検討:天空状態による分類は行わず、全ての天空状態について、福岡の1年間のデータを太陽高度別に分類し、要約した。太陽の方位角は同一となるよう、方位の座標を変換する。(1)太陽高度10°毎に各測定点の実測値を平均した。これを天頂放射輝度の平均値で除し、分布図を作成した。(2)天頂放射輝度に対する天空放射輝度の相対値を、太陽と天空要素との角距離の関数として回帰式の導出を試みた。この数式により、天空放射輝度分布の予測を可能とした。
アクチン線維束に介したHIV-1 RevによるウイルスmRNAの核外輸送

1.HIV-1 gag mRNAとRev、CRM1、Ran-GTPaseは核内F-アクチン上で核外輸送シグナル依存性に共存することを確認した。2.G-アクチンに特異的に結合し、F-アクチンを脱重合するLatrunculinB(LAT-B)を作用させたところ、上記細胞因子の共存は消失しgag mRNAの核外輸送は阻害された。3.この輸送阻害効果は可逆的であり、LAT-B除去後遺伝子導入細胞はgag mRNA輸送を再開した。そこで、この細胞を4°Cに置いたところ、37°Cに置いた場合とは異なり、RNA輸送の再度の阻害が認められた。以上の結果から、RRE RNA-Rev複合体の輸送は温度感受性であると結論した。4.GST-Revに核抽出液を加え共沈するCRM1を指標にRev-CRM1複合体形成の温度感受性を検討したところ、両者の結合は4°Cでは観察されなかった。また、この温度依存性の結合がGTPgSの添加により濃度依存的に抑制されるのが観察された。5.イントロンレスのluciferase mRNAの核外輸送は、RRE mRNAの輸送と同様温度感受性であると共に、CRM1とGTP結合型RanGTPaseを必要とし、LAT-Bにより阻害されることが観察された(Kimura et al.in preparation)。これまでmRNAの核外輸送は、単純拡散によりエネルギー非依存性に核外輸送されると考えられてきたが、以上の結果はイントロンを含むRev依存性のRRE RNAならびにイントロンレスのluc mRNAは、拡散によらず、核内F-アクチンを介し能動的に輸送されることを強く示唆した。
LAG-3分子解析による魚類調節性Tリンパ球亜集団の新規解明

魚類調節性T細胞システムのマーカーとなり得る分子群、即ち、LAG-3、MHCclassII、インターロイキン-15受容体α鎖(IL-15Ra)そしてインターロイキン-2(IL-2)等の分子に関する解析において大きな進展が得られた。哺乳類においては、免疫反応の抑制的機能は、調節性T細胞(Treg)により担われている。LAG-3は魚類において、その存在が予想される調節性T細胞の同定及び解析には最も期待できるマーカーであると考えられる。本研究は、魚類LAG-3分子の機能解析と魚類調節性T細胞の同定では、初めての研究となる。まず、ギンブナLAG-3分子に対してモノクローナル抗体を作成し、LAG-3陽性細胞を単離する。この細胞が調節性T細胞に属するかどうかを、典型的なマーカーの存在を調べたり、invivoで抗原特異的トレランスを誘導する能力を調べることにより、解析する。ニジマスLAG-3を研究し、その発現が鰓で高いことを見出した。鰓では、IL-4/13Aの発現も高く、Th2/Tregに傾いた環境であると推察される。これらの結果は、2つの論文にまとめられた。ニジマスLAG-3をラット細胞株NRKで発現させ、現在、この分子に対してモノクローナル抗体を作成することを試みている。残念ながらギンブナLAG-3に対するモノクローナル抗体作成はうまく進んでいない。ニジマス及びギンブナのLAG-3を大腸菌でHis-Sumo蛋白質として産生させることを試みており、ウサギでの免疫や結合実験に用いる為に可溶性のタンパクを得ることを目指している。免疫調節性T細胞の存在を調べるために、ギンブナを用いて免疫トレランス実験を行なった。抗原はovalbuminを用い、可溶性抗原及びアジュバント混合抗原を用いて種々のスケジュールで免疫を行なった。現在ELISA解析を行なって抗体の力価を調べている。LAG-3分子のリガンドは古典的MHCクラスII分子である。しかしながら、魚類には数多くのクラスII遺伝子が存在しており、その多くは古典的遺伝子ではないと考えられる(論文作成中)。魚類においてMHCクラスIIが古典的かどうか判断する際の現時点で唯一使用可能な指標は、個体ごとに対立遺伝子が異なってくる多型性である。しかし我々が調べている3倍体のギンブナではその様な指標は得られず、それ故この自然にクローンとなっているフナの祖先の解析が必要となった。このフナは関係するフナより由来する3種のハプロイドゲノムから形成されたと考えられる。日本フナに関する専門家の協力を得て、すでに多くの個体のG6F-like遺伝子の解析を行い、また現在MHC遺伝子について解析を行っており、近い将来に研究をまとめる予定である。LAG-3遺伝子は大西洋タラでは見出すことができないが、この魚種はMHCクラスII遺伝子を欠いており、魚類LAG-3がやはりMHCクラスII分子をリガンドとする証拠と考えられ、論文を作成中である。また魚類IL-15Ra、IL-2およびIL-15については、遺伝子および機能レベルでの解析を開始した。魚類は典型的なTregマーカーであるIL-2Raを欠いており、IL-2、IL-15の両者がIL-15Raに結合し得る。我々はIL-15とIL-2両者のサイトカイン濃度のバランスが免疫反応の増強または抑制の決定に重要であると推測している。本研究では、MHCクラスII分子と免疫抑制的MHCクラスII受容体であるLAG-3を解析することにより、魚類のTregを解明し、さらに異なる近縁種から由来すると考えられている3種の異なったハプロイドゲノムを有するクローンのtriploidギンブナの起源を解析することを目的としている。我々はLAG-3の発現をTh2/Tregにシフトした免疫環境である鰓で見い出した。さらにギンブナMHCクラスIIを解析することに成功し、魚類MHCクラスIIの進化に関して大変興味深い研究結果を得ることができた。我々のtriploidクローンギンブナのモデル系統の解析において3種の異なるLAG-3/CD4関連遺伝子であるG6F-like配列を得た為、各種フナの多数の個体を入手し、さらにDNA塩基配列解析を行った。Triploidギンブナは、予想外にheterogenousなギンブナ種に元々属していたことが明らかになりつつある。またゼブラフィッシュのG6F-like分子が血液凝固の系に於いて重要であることを明らかにした。2011年に硬骨魚類のTregマーカーとしてIL-15Raが有望であることが報告されたので、解析をその方向へとシフトさせることにした。IL-15RaはIL-2、IL-15、IL-15Lなどの関連するサイトカインにより特異的に活性化を受け、魚類の免疫システムに影響を与えるため、ツールとして大変有望と考えられる。さらに、我々は同じIL-15Raと反応する上記近縁サイトカインが免疫抑制的なTreg活性と炎症(哺乳類では各々IL-2Ra及びIL-15Raによる)とをどの様に区別しているのかについて、進化的な観点から非常に興味を持っている。我々はニジマスのIL-2、IL-15、IL-15L、IL-15Ra遺伝子を増幅し、リコンビナントIL-15LがIL-15Raに結合することを見い出した。

LAG-3に関する実際のデータがまだ得られていないが、この遅れは主として論文執筆が律速となっているためであり、既に魚類MHC及びTregに関する洞察を多数得ており、近い内に多くの論文を投稿予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、MHCクラスII遺伝子の解析を進めた後に魚類LAG-3分子のMHCクラスII分子への結合を解析する。
遺伝学,遺伝相談,遺伝子治療に対する倫理的・法律的問題の比較法的研究

本研究では,遺伝診断実施の際のインフォームド・コンセントの問題,遺伝情報の守秘とそれに基づく差別の問題,遺伝相談・出生前診断における基本理念と過失責任の問題に焦点を定め,法的・倫理的問題を検討した。その際に,必要に応じて,1996年のWHOのガイドライン草案やアメリカ合衆国の資料を参照した。1.インフォームド・コンセントに関しては,日米におけるその基本理論を踏まえた上,遺伝子診断における問題として,とくに(1)任意性の確保,(2)説明されるべき事項,(3)説明の方法,(d)同意能力を欠く者,の問題を検討した。遺伝因子の遺伝するという性格のために,他の家族,親族の利益のために未成年者などの同意能力を欠く者の検査が必要となる場合に,特に困難な問題が生じる。個別の問題としては,新生児スクリーニングの場合の同意の問題を取り上げた。2.遺伝情報の守秘と差別においては,基本原則を踏まえた上で,保因者であることが疑われる第三者に対して告知をする権限・義務について検討した。アメリカやWHOの指針によると,医師など医療従事者の側に告知する権限を認めても,告知を法的に義務づける見解は少なかった。また,遺伝情報による保険差別の問題では,主として,アメリカの動きからこの問題に対するあるべき対応を考えた。3.出生前診断にかんしては,(1)WHOガイドラインを批判的に検討するとともに,(2)母体保護法の制定がもたらす問題を論じ,(3)wrongful birth訴訟とwrongful life訴訟について日米の判決を最近のものまで網羅的に分析した。本年度は,遺伝学の基礎的知識の習得に努めるとともに,(1)遺伝検査の実施に対するインフォームド・コンセントの問題,(2)遺伝情報を理由とする差別の問題,(3)遺伝情報の守秘の問題について研究について研究を行った。(1)については,(a)新生児に対する先天性代謝異常に関するマス・スクリーニングをめぐる問題について日米の状況を調査した。アメリカでは,この検査に対する親の同意の要否については,州毎に区々であった。ほとんどの州で宗教上の理由による受検拒否が認められているが,拒否できることについての説明を義務づけてはいなかった。これについて学説は,早期の治療の有効性から是認する見解が一般的であるが,治療方法が存在しない異常については,強制的にスクリーニングを行うことに否定的な意見が大勢を占める。わが国でも,同様のマス・スクリーニングが行われているが,兵庫県の15ほどの病院で調査したところ,インフォームド・コンセントがとられているところは少なかった。(b)また,患者の治療ではなく,保因者診断や出生前診断を一次目的とする遺伝子検査が同意能力のない患児に対してなされる場合,親の念頭には,患児の利益だけでなく,新たな患児の出生の回避という目的があり,子に対する医療についての同意権が親に与えられる通常の状況と異なる状況が見られるが,そのことについての医師の認識は低く,何らかの保護策を講じる必要性の検討が求められた。(2)については,保険加入と雇用における問題について研究を進め,(3)については,精神医療やAIDSなどの感染症の場合と対比させながら,第三者への危険を回避するための遺伝情報の第三者への開示の問題を研究した。なお,遺伝子治療の開発をめぐる問題を考える予備作業として,臨床研究に関する規制のあり方を,合衆国の規則を中心に研究した。1医師の過失のために避妊・中絶の機会が失われたことによって障害児が出生した場合に親や子が提起するいわゆるwrongful birth/wrongful life訴訟をめぐるアメリカの判決を網羅的に分析した。最近の傾向を要約すると,1980年代前半に確立された原則が定着したということになる。訴訟原因の成立については,親の提起するwrongful birth訴訟に関しては大半の州で肯定され,子が提起するwrongful life訴訟に関しては3州を除いて否定されている。救済については,大部分の判決が通常外の医療費について認容するが,親の精神的損害については法域によって認否が二分されている。いずれにせよ,個々の法域についてみれば,この問題に関する原則は確定したといえるところが大部分である。

そのせいか,最近では,この分野の公表判例が減少する傾向が見られた。3遺伝医学など先進的医学分野での倫理的・法律的問題を考える際に臨床研究に対する法的・倫理的規制が重要であることに鑑みて,アメリカ厚生省の規則を研究し,翻訳した。
分散ネットワ-ク環境での協調問題解法についての研究

1.重み最小生成木Tが構成されているネットワ-クNで,リンク追加と削除が生じたとき,トポロジ-変化後のネットワ-クN ́の重み最小生成木T ́を再構成する,通信計算量O(nlog(f+t)+e)で理想時間計算量O(nlog(f+t)+n)の分散アルゴリズムを示した.ここで,nとcはそれぞれN ́のプロセッサ数とリンク数で,tは追加リンク数,fは削除リンク数である.ここで,f=0のとき,m=n+fで,f>0のとき,m=eである.また,リンクとプロセッサの追加と削除が生じたとき,重み最小生成木を再構成する分散アルゴリズムも示している.2.完全ネットワ-クにおいて一つの有効ハミルトン閉路Hを考え,各プロセッサが自分に接続するリンクをH上の距離で識別できるとき,この完全ネットワ-クには方向感覚があるという.高々f_p個(f_p<n/2)のプロセッサが故障のために停止している方向感覚付き完全ネットワ-クにおいて,リ-ダ選択問題を通信計算量O(n+k・f_p)で解く分散アルゴリズムを示した.ここで,kは始動プロセッサ数である.この通信計算量はオ-ダ-的に最適である.故障のない場合,完全ネットワ-クの方向感覚の有無が,リ-ダ選択問題などの通信計算量のオ-ダに影響を与えることが知られている.ここでの結果は,故障プロセッサのある完全ネットワ-クにおいても,方向感覚の有無が,リ-ダ選択問題の通信計算量のオ-ダに影響を与えることを意味する.1.重み最小生成木Tが構成されているネットワ-クNで,リンク追加と削除が生じたとき,トポロジ-変化後のネットワ-クN ́の重み最小生成木T ́を再構成する,通信計算量O(nlog(f+t)+e)で理想時間計算量O(nlog(f+t)+n)の分散アルゴリズムを示した.ここで,nとcはそれぞれN ́のプロセッサ数とリンク数で,tは追加リンク数,fは削除リンク数である.ここで,f=0のとき,m=n+fで,f>0のとき,m=eである.また,リンクとプロセッサの追加と削除が生じたとき,重み最小生成木を再構成する分散アルゴリズムも示している.2.完全ネットワ-クにおいて一つの有効ハミルトン閉路Hを考え,各プロセッサが自分に接続するリンクをH上の距離で識別できるとき,この完全ネットワ-クには方向感覚があるという.高々f_p個(f_p<n/2)のプロセッサが故障のために停止している方向感覚付き完全ネットワ-クにおいて,リ-ダ選択問題を通信計算量O(n+k・f_p)で解く分散アルゴリズムを示した.ここで,kは始動プロセッサ数である.この通信計算量はオ-ダ-的に最適である.故障のない場合,完全ネットワ-クの方向感覚の有無が,リ-ダ選択問題などの通信計算量のオ-ダに影響を与えることが知られている.ここでの結果は,故障プロセッサのある完全ネットワ-クにおいても,方向感覚の有無が,リ-ダ選択問題の通信計算量のオ-ダに影響を与えることを意味する.交付申請書・平成元年度の研究実施計画(1)ー(3)に関して、次の結果を得た。すべての計算機間にリンクの存在するネットワ-ク(完全ネットワ-ク)で、計算機が故障している可能性がある場合に、故障していない計算機の中から正確1つだけリ-ダを選出する問題を考察している。そして、大局的方向感覚のある場合(例えば、各計算機が他のすべの計算機の識別子を知っている場合)に、選出するまでに要するメッセ-ジ総数が最適である分散解法を提案している。この問題に関しては、メッセ-ジ数の上界と下界とが一致した結果が出せたので、オ-ダ的には改善の余地がない最良の結果である。〔新たに得られた知見〕いままで考察されている分散問題は、問題を1度だけ解くことを考えての問題設定である。しかし、実用上たとえば最小コスト生成木構成(MST)問題にしも、リンクの故障や復旧は何度も発生し、MST問題もそれにつれて何度も解く必要がある。この場合、毎回初期デ-タから新規にMST問題を解く分散解放を走らすことも考えられるが、たとえば初期デ-タ以外に現在のMSTの解を知っているという状況を考えても不自然ではない。さらに、1回のMST問題に着目するのではなく、連続するm回のMST問題に着目して、その総計のメッセ-ジ数などを評価尺度とする。このような問題設定を、更新問題と名付けるが、基本的な分散問題をこの問題設定で研究することも重要であることを意識した。研究遂行上生じた問題点は、現在のところない。1.重み最小生成木Tが構成されているネットワ-クNで,リンク追加と削除が生じたとき,トポロジ-変化後のネットワ-クN'の重み最小生成木T'を再構成する,通信計算量O(n log(f+t)+e)で理想時間計算量O(n log(f+t)+n)の分散アルゴリズムを示した.ここで,nとeはそれぞれN'のプロセッサ数とリンク数で,tは追加リンク数,fは削除リンク数である.

2.完全ネットワ-クにおいて一つの有効ハミルトン閉路Hを考え,各プロセッサが自分に接続するリンクをH上の距離で識別できるとき,この完全ネットワ-クには方向感覚があるという.高々f_p個(f_p〈n/2)のプロセッサが故障のために停止している方向感覚付き完全ネットワ-クにおいて,リ-ダ選択問題を通信計算量O(n+k・f_p)で解く分散アルゴリズムを示した.ここで,kは始動プロセッサ数である.この通信計算量はオ-ダ-的に最適である.3.いままでの分散アルゴリズムの対象領域を「分散協調問題」と呼ばれる領域まで拡張しようとしている.分散協調問題解決分野は,統一された基礎理論から出発した研究分野ではなく,典型的な応用問題を取り上げて,モデル化し,実験する中から新たな理論を導く方向で研究が進めらてきた.分散協調問題解決の分野の各種側面を分散アルゴリズムの立場から整理し,自然語によりあいまいに議論されている内容を形式的に厳密に議論するための計算モデルを整理し,体系的な基礎理論を作ろうとしている.現在,航空機管制問題や回線設定問題などを題材として,対象としている問題自身の定式化を行なった.