hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
豚筋肉中に存在する発色促進成分の同定と有効利用

その結果、ゲルロ過で得た発色促進領域の物質は、カラムに保持されずに溶出され、波長230nmの測定で78個のピークが検出された。今後はイオン交換カラムによる分離を進め、効果の高い領域を純化し、肉製品の発色に関与する成分についてさらに検討を進めたい。昨年度に引き続き、筋漿低分子量(LMS)画分中の発色促進物質を豚筋肉から効率的に分離し、その成分を分取すると共に作用効果を明らかにすることを目的として実験を進めた。LMS画分自体の調製条件およびそれをSephadexG-15、pH5.5でゲルろ過を行い、LMS画分特有の最大吸収波長(248nm)で溶出パタ-ンを作成し、溶出条件を検討し、酢酸緩衝液(pH5.5)が、各画分とミオグロビンおよび亜硝酸塩からなる反応液の発色度測定に適していることを昨年度見い出した。本年度は、有効成分分取の諸条件を見出すため、昨年度の結果に基づきペプチドに着目して、逆相シリカ系のカラム(日本分光、Biofine使用)ならびにトリフロル酢酸の水溶液とアセトニトリル溶液の濃度勾配溶出法により高速液体クロマトグラフィ-(HPLC)を行った。その結果、ゲルろ過法で得た発色促進領域の物質(標準物質を用いた別途実験で分子量200550と推定)は、カラムに保持されずに溶出され、波長230nmの測定で78個のピ-クが検出された。また、酢酸緩衝液はこの波長で若干吸収が見られたが、測定を阻害することはなかった。次に、ゲルろ過法で得られた発色促進効果の高い領域を陽イオン交換体Dowex50WX8に通し、その非吸着部に有効成分が多く回収されることを確認した。さらに、その領域をメタノ-ル:水(7:3)を移動相として、HPLCによる分析を行ったところ、230nmの測定で単一のピ-クが観察された。標準物質としてHPLCにかけた還元型グルタチオン(GSH)も同じ保持時間で溶出されたことや、GSH自体発色促進効果を持つことなどから、この物質が有効成分としてLMS画分中に含まれる可能性が推定された。現在、この領域の純化を進めるべく、HPLCの分析条件を検討中である。
余次元1正則葉層構造に対するPoincare-Bendixson型定理とその応用

この研究はA.DouadyとT.Itoによる「正則ベクトル場に対するPoincare-Bendixson型定理」を余次元1葉層構造へ拡張することを目的とした。より具体的には次のような問題を設定した。得られた主要な結果は次のとおりである。(3)Fが閉多重円板<Δ^n(1)>^^^-⊂C^nの近傍Uで定義されている。Fが<Δ^n(1)>^^^-の境界に横断的と仮定する。このとき、F=φ^*(L)となる。ここでLはC^n上のhyperbolic linear logarithmic foliationで、φ:U→C^nは正則写像である。(5)Ker(ω)がS^<2n-1>(R)に横断的ならば、ωはB^<2n>(R)内にただ1つの特異点をもち、この特異点はsimpleである。伊藤敏和は2001年4月14日16日に龍谷大学で「複素葉層構造と複素力学系」研究集会を開催し、この講義録(英語で)を作製した。得られた成果を国際会議「Foliation and Geometry 2001」(2001年8月2日11日,リオ・デ・ジャネイロ)で発表した。四ッ谷晶二は柳田氏との共同研究で半線形楕円型方程式の正値球対称解の標準形理論を作り,それを特異解の構造解明と共形スカラー曲率方程式に応用し,いくつもの成果を得た。松本和一郎は山原氏との共同研究で,係数が解析的な単独高階偏微分方程式の解析的初期値に対する初期値問題の必要十分条件をサイズが2の系で空間次元が1の時に肯定的に解決した。森田善久はホモクリニック軌道をもつ常微分方程式を対称的に結合したとき,非対称な1組のホモクリニック軌道が分岐する条件を明らかにし,具体的な例でその条件を確めた。ギンツブルグ・ランダウ方程式における特異極限で渦系の運動を表わす極限方程式を導き,その平衡解の構造や,渦系の消滅について解析した。山岸義和は射影平面上の有理写像で定義された力学系における周期的な不定点が一定の条件の下で安定多様体のカントール族をもつことを調べた。またこの応用として,2変数ニュートン法における階数1の重根が一定の条件の下で,2次収束する初期値をもつことを調べた。さらに,これらの力学系に摂動を与えたときの安定多様体の存在について調べた。伊藤敏和はJSPSの外国人研究者B.Scardua教授(リオ・デ・ジャネイロ大学)を受け入れ,共同研究をし,正則1-形式に対するPoincare-Hopf型定理をつくり,その応用を与えた。この成果はフランスのLuminy大学のCIRMで開催される国際会議「Web geometry and differential equations」(2003年3月31日4月4日)で発表する。龍谷大学で2002年8月に「力学系理論の新しい方向」国際会議を開催,11月には「Complex singularities and holomorphic foliations」研究集会を開催した。四ツ谷晶二は古典的な楕円関数論と計算機の数式処理能力を有効に融合し,流体力学の基本的かつ古典的な問題(Oseenの螺旋流)に対して完全解決を与えた。森田善久は3次元の厚みの薄い領域でギンツブルグ・ランダウ方程式を考える。厚さがゼロになった極限における縮約系を考察し,その縮約系が非退化な安定解をもつとき,元の3次元領域における方程式も安定解を持つことを示した。また,この結果の応用として,具体的な領域で渦糸解と呼ばれる零点を持つ安定解を構成した。山岸義和は緩和パラメータつき2変数ニュートン法において,階数一の重根に対して速い収束をする初期値の存在を示した。これらは相空間において曲線のカントール族をなし,緩和パラメータに対して連続に動く。緩和パラメータが本来のニュートン法を表わすときの速い収束とは2次収束である。松本和一郎は四ツ谷と村井との共同研究で最小曲率エネルギー曲線に囲まれる領域はKacの問題が肯定的な領域で,周長を固定して領域面積をSΠから小さくしていくと凸領域から凸でない領域に変わることを厳密に証明した。四ツ谷晶二はLou-NiとW.M.Niとの共同研究で未知定数を含む積分制約条件付きの半線形楕円型方程式の解の構造を研究するのに全く新しい方法を提案しそれを実行し,空間1次元の場合に,ほぼ完全な解答を与えた。

森田善久はホモクリニック軌道をもつ常微分方程式系を2つ対称に結合した系を考え,対称な平衡点から新たな平衡点が分岐するとき,ホモクリニック軌道も分岐することを示した。山岸義和は二変数Newton法の重根のまわりの局所的な挙動を力学系の観点から調べ,二次収束する初期値の存在を示した。また緩和係数をつけた場合のニュートン法の重根の近傍においても,重根に対して速い収束をする初期値の集合が複素曲線のカントール族をなすことを示した。
CVD単結晶ダイヤモンド合成とリフトオフ法に基づく放射線検出器の開発と応用

単結晶CVDダイヤモンドの合成条件を最適化した。合成結晶から検出器を製作しα線を使用した誘導電荷量分布測定を行った。その結果、電荷取集効率:100%(正孔)、97%(電子)、μτ積:1×10-4(正孔)、9.6×10-6(電子)cm2/Vを得た。これらの検出器を用い14MeV中性子応答関数測定を行った結果、12C(n,alpha)9Be反応によって生じたピークのエネルギー分解能:3.5%を達成した。また、8GeV電子ビームを使用した時間応答測定では350psの時間分解能を達成した。極限環境下で動作する人工ダイヤモンド放射線検出器の実用化を目指す。プラズマCVD法によるホモエピタキシャル成長により高品質単結晶ダイヤモンドを合成し、高エネルギー分解能と実用的な計数率をもった放射線検出器の開発を行う。オフ角制御等を施した高品質基板を使用し、リフトオフ法によりこの基板の繰り返し使用を可能とする。これにより合成結晶の基板依存を排除した上で合成条件の最適化を図り、エネルギースペクトロメータグレードのCVD単結晶ダイヤモンドを歩留まり良く合成することを目指す。さらにアプリケーション展開の第一歩として、14MeV中性子エネルギースペクトル測定、漏洩荷電粒子測定、慣性核融合における中性子飛行時間測定、放射光・自由電子レーザーにおける電子ビーム測定、医療照射などへの適用可能性評価を行う。オフ角制御処理を施した高圧高温合成IIa型単結晶ダイヤモンド基板を複数個製作し、その基板上にCVD単結晶ダイヤモンドの合成を行った。その結果、窒素不純物が多く含まれるIb型基板を使用した際に問題となった残留応力割れの問題は解決することに成功した。またオフ角制御基板を使用し、いろいろな合成条件でCVD単結晶を合成した結果、<001>方向と<111>方向の成長速度の比で定義されるα値が1.5あたりで基板起因の欠陥を抑制できる可能性を見出した。これまでは基板結晶の個体差による影響が大きく合成条件の影響を同一条件で評価する事が難しかったがリフトオフ法により、同一基板からいろいろな条件で結晶を合成し、電荷キャリア輸送特性の評価も行った。この結果、正孔については電荷収集効率:100%、α線に対するエネルギー分解能:0.7%という性能をえられる結晶の合成に成功した。しかしながら、電子に対しては電荷捕獲が依然としてあり、半導体材料としての重要な指標であるμτを測定すると、理想値の12桁低い値が出ており今後の改善が必要となる。今年度は合底条件を系統的に変化させながらCVD単結晶ダイヤモンドを合成し、表面形態観察、カソードルミネッセンス測定、電荷キャリア輸送測定等を実行した。メタン濃度の低下に伴い、電荷キャリア輸送特性が向上し、メタン濃度:1%では電荷収集効率は正孔、電子のそれぞれに対して101%、97%を記録した。またその際の5.5MeVα線に対するエネルギー分解能は0.7%、1.1%であった。この結晶のμτ積は正孔に対して1×10-4cm2/V、電子に対して9.6×10-6cm2/Vであった。残留ガスによる影響はあるものの、正孔については報告されているベストデータと同一オーダーになった。今後、残留ガスの低減をはかり電子に対する電荷捕獲を無くし、μτ積の改善を図る必要がある。213nmUVパルスレーザーをもちいた応答測定結果では、厚さ60μm程度の結晶に対して80V程度を印加した場合、走行時間の半値幅は1ns以下であった。結晶品質の向上により、さらなる時間応答の改善も期待できる。この検出器を大阪大学・レーザー研究所に持ち込み、激光XII号の爆縮実験で測定を行った。検出器は検出効率以外は測定可能なものになっていたが、RFノイズ対策が不十分で今後の改善が必要であることが分かった。2013年以降をめどにRFノイズ対策ならびに結晶品質の向上を順次図り、爆縮実験で時間分解能100ps台のダイヤモンド放射線検出器の実現を目指す。また、2012年度は14MeV中性子応答関数測定、XFELにおける高速電子に対する応答測定も行う。研究開発の最終年度に当たる今年度は合成条件の探索を進めるとともに、合成したCVD単結晶ダイヤモンドから作製した放射線検出器の現状における性能評価を加速器等も使用して行った。合成装置が高出力条件で安定することから、高いプラズマ密度での合成と従来の低出力条件で合成した結晶の比較を行ったが、予想に反して低出力条件で合成した結晶の方がカソードルミネッセンス測定、電荷キャリア輸送特性評価において優れた結果となった。これは前者の方が相対的に合成速度が速く、点欠陥もしくは構造結果が結晶中に出来たためと考えられる。このため特に正孔に対する電荷キャリア輸送特性が劣ることが分かった。

低出力条件、メタン濃度1%で合成した結晶は優れた特性を示し、μτ積は正孔:1.5×10^-4、電子:9.6×10^-6cm^2/Vを達成した。正孔についてはダイヤモンドのベストデータと同一オーダーに入っている。電子の電荷キャリア輸送特性が正孔と比較して劣っている理由として、合成装置の大気リークにより窒素不純物による捕獲準位が形成されたことによる影響の可能性が極めて高い。この点については今後、装置の改造などが必要となる。製作した検出器の14MeV中性子応答関数測定を行ったところ、12C(n, alpha)9Be反応によるピークの半値幅3.5%を達成した。また高速電子に対する時間応答測定を試みたところ、半値幅350psの時間応答を達成した。電子に対する電荷捕獲はわずかに残るものの、エネルギースペクトロメータグレードの単結晶CVDダイヤモンドを再現性良く合成できるようになっている。特にμτ積が大きく向上したことは今後の検出器開発、半導体デバイス開発を進めるうえで重要な進歩を遂げた物と考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。残留ガスの低減、合成条件の最適化により電子に対する電荷捕獲の低減を進める。試作した検出器の14MeV中性子応答関数測定、XFELでの測定を予定している。
がん転移における血管新生の役割-浸潤能に依存しない転移メカニズムの分子的解明-

マウス自然発生乳癌から樹立した低浸潤性高転移株(MCH66)の「浸潤能に依存しない血行性転移」のメカニズムを明らかにするために、高浸潤性高転移株(MCH416)およびMCH66から選別した非転移性クローン(MCH66C8)との比較研究を行った。MCH66の細胞生物学的な特徴として1)gelatin分解活性が低い、2)in vivoの増殖性が高い、3)血管新生活性が高い、4)移植腫瘍内に類洞血管の発達が著しい、5)類洞血管の発達と肺転移結節数が相関する、が明らかとなり、「浸潤能に依存しない転移」に類洞状血管を誘導する分子が関与することが示唆された。RT-PCR法による血管新生因子の解析ではpleiotrophinがMCH66に特異的な高発現を示していた。Suppression Subtractive Hybridization(SSH)法によりMCH66に高発現するmRNAとして10の既知遺伝子と5つのESTsをクローニングした。マウス乳癌から樹立した2種類の転移性細胞株;MCH66とMCH416は組織学的に、転移様式が大きく異なっていた。MCH66は癌胞巣が腫瘍血管に包まれて血中に遊離し、肺にのみ転移するのに対し、MCH416は血管壁を浸潤して血中に入り、広範な臓器転移をきたす。MCH66は非浸潤性に発育し、in vitroでもゼラチン分解活性が極めて弱く、その転移は浸潤能に依存しない新しい様式であると考えられた。この転移の分子機構を明らかにするために、MCH66とMCH416およびMCH66から分離した非転移性クローン(MCH66C8)を比較し、以下の結果を得た。1)腫瘍の増殖速度はin vitroでは3腫瘍ともに同程度であったが、in vivoではMCH66が他の2種よりも極めて高かった。2)移植腫瘍における基底膜形成はMCH66には高度であるのに対し、MCH416には認めなかった。3)Airdorsal sac法を用いたin vivoでの血管新生活性はMCH66が他の2種よりも優位に高かった。4)RT-PCRによる既知の血管新生因子の解析では、PleiotrophinのみがMCH66に特異的に発現していた。5)MCH66対MCH416、MCH66対MCH66C8のSuppression subtractive hybridization(SSH)法を行い、MCH66に共通して強く発現しているmRNA(cDNA)13種(既知遺伝子;9、EST:4)を得た。既知遺伝子には複数の細胞外基質成分が含まれていた。以上より、浸潤能に依存しない転移にはPleiotrophin等による血管新生と種々の細胞外基質が関与している可能性が示された。今後、強制発現によりこのタイプの転移が誘導される遺伝子を同定し、その制御機構を解明していく予定である。Suppression Subtractive Hybridization (SSH)法によりMCH66に高発現するmRNAとして10の既知遺伝子と5つのESTsをクローニングした。以上の結果はAmerican Journal of Pathology (in press)で報告する。
光ファイバー温度計を用いたメタンハイドレート層の熱物性現位置評価法の開発

メタンハイドレート開発シミュレータの精度の向上には,入力する熱物性値の正確さが重要である。地層の熱伝導率の値は通常コア分析により決定されているがこの方法では高コストであるだけでなく,コア運搬時にMHが分解するためデータの質保証が難しい。そこで,本研究ではMH生産挙動予測の精度向上を目指して,MH層における熱伝導率分布の原位置測定法を確立させるため室内実験,フィールド試験解析および数値シミュレーションモデルの開発を行った。本研究ではサーマルレスポンス試験(TRT)技術をMH層に適用することにより,MH層における熱伝導率分布の現位置測定法の確立を目指す。一般的に,TRTでは地層を加熱して温度上昇を計測するが,MH層における加熱はMHの分解につながり,自然状態では存在しない気相の発生が生じるため,本研究では,冷凍機を用いて冷却した熱媒体を坑井内に循環させて地層を冷却し,温度低下曲線より熱伝導率を推定する。本年度は半径400mmの塩ビ管に砂を充填して作成した模擬地層を用いたTRTとその結果に基づく数値計算を実施した。室内TRTでは,模擬地層を水飽和させた後に冷凍機で造成した-10°Cの不凍液をモデル外周部に循環して凍結させ,さらにー2°C程度になるまで放置して温度を均一化し,これを模擬MH層とみなした。次に模擬地層中心部に長さ50mmの同軸型地中熱交換器を設置し,これに負の熱負荷を与えた不凍液を循環して徐々に地層を冷却して,模擬地層内の温度と循環液の井戸の出入口温度を3時間測定した。その結果,冷水の循環により,モデル中心部より徐々に地層温度が低下すること,またモデル浅部では地表面の影響を受けて温度低下幅が小さいことが示された。数値計算では,地下水熱輸送シミュレータFEFLOWを用いて,模擬地層内の温度と循環液の井戸の出入口温度に関するヒストリーマッチングを行った。マッチングでは,熱交換井入り口温度を入力値とし,出口温度および地層内温度を計算した。その結果,出口温度およびほとんどの温度測定点において,実測値と計算値の良好な一致を得た。ただし,モデル中心から最も離れた点では若干のずれが見られたが,これは計算では外部境界を断熱としているが,実験では断念つが完全でなかったための影響であると考えられる。今後はこれを修正してモデルの高度化を図る予定である。1.地層水の凍結を伴わないサーマルレスポンス試験(TRT)の実施青森県黒石市に深度80mの試験井を掘削し,地中熱交換器の本数および熱負荷を変更して計4回のTRTを実施した。同試験井でヒーターで造成した温水を試験井内に循環し,光ファイバー温度計を用いて試験井内の温度プロファイルを計測した。温水の循環は2日間継続し,循環停止後は地層における温度回復を5日間モニタリングした。2. TRTの解析TRTにおいて計測された熱交換井出入り口温度,熱媒体流量,光ファイバー温度計より得られた温度プロファイルデータを用いて,坑井周辺地層の熱伝導率分布を推定した。推定では地層を深度方向に細分割し,それぞれの分割された要素に円筒型熱源関数(円筒型の熱源からの発熱に基づいて熱伝導をあらわす解析解)を適用して,TRT挙動を再現する複数層モデルを構築した。熱伝導率は地層温度プロファイルの測定値と計算値の残差二乗和が最小となるように非線形回帰法を用いて推定した。そして,同地の地質状図との比較により,光ファイバー温度計を用いたTRTの有効性を確認した。MH層からの生産手法として有望と考えられている減圧法ではMH層およびMH層上下盤の熱伝導率がガス生産挙動に大きく影響する。MH層の熱伝導率の値は通常コア分析により決定されているが,この方法は高コストであるだけでなく,コアを地上に運搬する際にMHが分解するためデータの質の保証が難しい。そこで,本年度の研究ではMH層における熱伝導率分布の原位置測定法を確立させるための同軸管熱交換器を用いたフィールド試験方法の提案と,その際に使用する数値シミュレーションモデルの開発を行った。提案するフィールド試験方法では,熱負荷を与えた熱媒体を同軸型地中熱交換器の内部に循環させ,深度ごとの温度プロファイルを光ファイバー温度計で測定して実測値を得た後,各地層の熱伝導率を変数とし,非線形回帰法を用いた最小化計算を行う。シミュレーションプログラムの妥当性を検証するために用いたデータは,MH層における実験結果が存在しないため,秋田県仙北郡田沢湖町生保内字黒湯沢(現仙北市)にあるカラ吹源泉3号井においての実験結果を使用した。この際,出口温度予測値は,実測値における出口温度と良好なマッチングを示したため,本研究のシミュレーションプログラムの妥当性が検証された。また,本シミュレーションプログラムにより,地層の熱伝導率の影響を受けた各深度においてのアニュラスの温度挙動を確認することが可能だったため,提案したフィールド試験方法により温度挙動の実測値が得られた場合,非線形回帰法を用いた最小化計算により原位置でのMH層の熱伝導率を推定することが可能であると考えられる。

そのため,本研究で提案したフィールド試験が実現した場合,より正確な熱伝導率が得られると推定でき,専用シミュレータにより算出されるMH層の埋蔵量・生産量等の精度を上げることができると判断された。地球・資源システム工学予定していた室内試験および数値シミュレーションを実施することができたので順調と判断される。H24年度においては予定していたTRTを順調に実施でき,またその解析における制度が確認できたので研究はおおむね順調に進展していると考えられる。平成25年度に実施した室内試験において断熱を強化してさらに精度の高いデータを採取し,数値計算モデルの検証を行う。数値計算モデルはフィールドスケールに拡張し,実規模のメタンハイドレート層における熱伝導率評価試験のデザインを行う予定である。1.地層水の凍結を伴うサーマルレスポンス試験の実施前年度の成果を踏まえて,H25-26年度は本研究の目的である地盤の凍結を伴うTRTを実施する予定である。熱交換井に循環する熱媒体をエチレングリコール30%水溶液(凍結温度-17°C)に置換し,ヒートポンプを用いて-10°Cの循環水を作成する。熱交換井内にー10°Cの熱媒体を100日間程度循環し,坑井周辺の地層水を凍結させる(線源理論を用いた試算によると100日間の冷却による凍結範囲は坑井中心より約0.5m)。冷却期間中は光ファイバー温度計を用いて坑井内の温度分布をモニタリングし,地層内の凍結状況を推定する。地層水が十分に凍結したことが確認された後,0°Cの熱媒体を循環して前年度と同様のTRTを実施する。循環期間は周辺地層からの熱流入による温度回復の影響を受けない5日間程度とする。2.TRTデータの解析による熱伝導率分布の推定前年度と同様に光ファイバー温度計より得られた温度プロファイルデータを用いて,坑井周辺地層の熱伝導率分布を推定する。地層水が凍結した状況では岩石の見かけ熱伝導率が改善されるため,採取したコアを水飽和・冷凍した後に熱伝導率計を用いて熱伝導率を測定し,TRT解析結果と比較する。地層のモデリングでは,凍結状況により半径方向に熱伝導率が変化するため,Composite型の解析解または有限差分法を用いた数値モデリングを用いる。研究発表を行った学会について,他の研究費を使用して出張しており,旅費が未使用となったため。室内実験に使用する消耗品,旅費に充当するほか,研究のために雇用する技術系補佐員の人件費として使用する予定である。H25年度の研究費は主に熱交換井の改修作業と熱媒体の冷却装置の購入に充当する予定である。
解離性大動脈瘤に対する外科療法ーカテ-テルによる解離口閉鎖法の開発ー

解離性大動脈瘤の急性期を乗り切るため,バル-ンカテ-テルによる解離口の一時閉鎖を目的とし,現在までに3種類のバル-ンカテ-テルを試作した。試作したカテ-テルは,a.Umbrella Type, b Double Balloon Type,C.Spiral Balloon Yypeであり,aとcについては回路による実験をbについては犬を用いて実験を行った。aに用いた回路は、閉鎖回路で、回路内の流量を1.81/minから2.71/minにまで段階的にあげ、inflow、Entry,Oufflow部分の圧を測定し,アンブレラを開きバル-ンを膨張させたところ,Entryは完全に閉鎖され,バル-ン前後での圧較差も認めなかった。bについては,犬の腹部大動脈からカテ-テルを挿入し胸部大動脈の高さで膨張させ,Entry閉鎖を試みた。バル-ン前後の圧較差は認めなかったが,Entry閉鎖は不充分であった。cについては,人間の大動脈に解離が発症した状態類似の回路を作成し,Entryの大きさを0.5×1cmから1×2cmの大きさに可変させ,造影剤を含んだ水を,定常流及び拍動流ポンプで循環させ,DSAのる不撮影によりEntry閉鎖の状態を観察し,バル-ン前後の圧を測定した。回路内圧を200mmHgにまで上げ,バル-ンを膨張させたところ,バル-ン前後で圧較差は認めず,Entryを1×2cmの大きさまで大きくしても,Entryはバル-ンカテ-テルにより完全に閉鎖された。以上3種類のバル-ンカテ-テルを試作し実験を行ったが,aについてはEntryの閉鎖は完全であるが,構造がやや複雑であるため小型化には問題が残ると考えられた。bについては,構造が単純であるため小型化が可能であるがEntry閉鎖が不完全であると考えられた。cについては,構造がaより単純であり,全同圧迫型であるためEnrty閉鎖も完全でありさらに小型化すれば実用化の可能性がもっとも高いと考えられた。1.解離口閉鎖カテーテルの試作、現在までに3種類のバルーンカテーテルを試作した。a.本カテーテルはバルーン部分と梁の部分から成っており、挿入する際はバルーン及び梁を縮ませ、解離口の高さで梁及びバルーンを膨らませる。(アンブレラtype)。b.本カテーテルは、中空の円筒の外に2つのバルーンを付けたもので、血流は中空の円筒の中と、2つのバルーンの間より血流が保たれる。(Doubleバルーンtype)C.本カテーテルは、スパイラル型のバルーンを膨らませることにより、解離口を閉鎖しようとするものである。(スパイラルバルーンtype)aについは回路による実験を行い、解離口の閉鎖と、バルーン前後での圧較差を測定したが、いずれも満足すべき結果を得た。しかし大きさについては、動物実験するには大きすぎ、小型化の必要がある。bについては、小型化が容易であるので、犬について予備実験を行った。バルーン前後の圧較差は認めなかったが、解離口閉鎖については、全同圧直型でないので問題が残る。cについては、最近開発したので、回路実験を行っているが、解離口閉鎖及びバルーン前後の圧較差について有望である。また、本カテーテルは構造が比較的単純であるので、小型化も可能と考え現在小型のカテーテルを開発中である。

最近開発したSpiral balloon typeのカテーテルについて回路実験を行った.本カテーテルは,バルーン縮少時の外径が1.5cm,バルーン膨張時の内径が1.5cm,外径が2.02.8cmである.回路は,人間の大動脈に解離が発症した病態に類似した装置で,閉鎖回路の一部が2連統となり,Entry及びreーEntryに相当する2ヶ所の穴で互に連っている.このEntry及びreーEntryの大きさは外から変化させることができる.この回路の本幹にSpiral Balloonカテーテルが挿入可能な側枝がついており,ここから挿入しEntryの高さで,バルーンを膨張させた.回路に造影剤を含んで水を,ローラーポンプ及び抑動流ポンプで灌流させ,バルーンを縮少させた状態及び膨張させた状態でDSAによる撮影を行い.観察した.またバルーン前後の圧を測定した.回路内圧を200mnHgにまで上げたが,バルーン前後の圧較差は認めなかった.またEntryの大きさを1×0.5cmから1×2cmの大きさまで変化させ,バルーンを膨張させDSAのシネ撮影にて,Entry閉鎖の効果を調べたところ,Entryは完全に閉鎖されるのが観察された.以上で本カテーテルは,直径1×2cm程度までの大きさのEntryであれは,閉鎖が可能であり,また膨張時にもバルーン前後で圧較差を認めなかったことから,血行動態に悪影響を及ぼす恐れもないと考えられた.しかし,バルーン縮少時の外径が1.5cmあるので,現在の段階では,腹部大動脈からしか挿入することができず,できれば大腿動脈からの挿入が可能な1.0cm以下にまで小型化するのが理想と考えられた.
テトラスパニンウェッブ依存性細胞接着におけるメカニカルストレス受容

メカニカルストレス受容に関して基底膜に強く発現するEWI-F/FPRPに着目し、その接着制御について解析した。テトラスパニンウェッブの細胞接着の制御機構の検討をおこなった。ノックダウン解析およびフローサイトメトリー解析の結果、HeLa細胞においてはとくにEWI-Fが細胞の接着による形態形成に重要な役割を持つことを示唆する結果が得られた。これらの結果より、テトラスパニンウェッブ分子は相互に作用しながら細胞の形態維持や細胞の生存シグナルと関連していることが考えられた。メカニカルストレス受容に関しては細胞膜によるメカニカルストレス感受性イオンチャンネルや接着分子特にインテグリンとの関与が示唆されているが、まだ、その詳細については明らかにされていない。この点に関して我々が抗体パネルを用いて皮膚線維芽細胞の接着制御に関わる分子を検索した結果、テトラスパニンウェッブ構成分子を見出した。テトラスパニンウェッブはCD81、CD151、EWI-F等によって構成されており、その分子構成は細胞及び状況等により変動する可能性が示唆されている。我々はこのうち基底膜に強く発現するEWI-F/FPRPに着目し、その接着制御について解析している。今回、主要な目標はテトラスパニンウェッブのメカニカルストレス応答における役割とテトラスパニンウェッブを介する(が関与する)メカニカルストレスシグナルトランスダクションの意義を検討した。ノックダウン解析の結果、HeLa細胞においてはとくにEWI-Fが細胞の接着による形態形成に重要な役割を持つことを示唆する結果が得られた。また、メカニカルストレス負荷によりMAPKファミリー分子の発現誘導が起こることが示された。これらの結果を基にテトラスパニンウェッブと細胞機能の関連を解析していく。さらにヒト正常皮膚由来線維芽細胞においてはHeLa細胞とは異なる機能を持つとの示唆を得た。また、フローサイトメトリー解析の結果、EWI-F/FPRPの減少に伴い他のテトラスパニンウェッブ分子の発現量が減少する可能性が示唆された。
ニホンナシの自家不和合性の発現に関する生理学的研究

本研究ではニホンナシの自家不和合性の発現について、受粉後花粉管が花柱組織内で伸長を抑制される過程を知るために、花粉の発芽後の花粉管形成過程及び花柱組織内での伸長過程の細胞学的研究を行った。材料として人工発芽させた花粉及び自家、他家受粉した花柱を用い、透過型電子顕微鏡で細胞の微細構造を観察した。また、花粉管中の核の挙動を観察するため、DAPI染色を行い、落射蛍光顕微鏡で観察した。(1)発芽初期における花粉壁及び花粉粒内部の微細構造花粉壁は好オスミウム性で約2μmの外壁と電子密度の低い23μmの内壁から成っていた。外壁は中層に棍棒状のバキュラが存在し、3層構造であった。内壁は一層で、電子密度の異なる微細な顆粒構造が認められ、細胞膜は滑らかであった。細胞内には生殖細胞を含み、花粉細胞質は栄養核、ミトコンドリア及びサイズと電子密度の異なる多数の顆粒が存在した。花粉の吸水が起きると細胞内の顆粒は融合して大型化し、フリ-のリボゾ-ムが多数出現した。発芽が開始すると、内壁部分が突出し細胞膜との間にキャップ構造を形成した。キャップ内部は電子密度の低い物質が充満し、リボゾ-ムが認められた。細胞質ではリボ-ム及び複数の膜構造を含む顆粒が増加し、液胞の形成が見られた。(2)花粉管の微細構造及び花柱における伸長過程花粉の発芽直後には花粉壁は内層の突出した構造を示したが、次第に2層の花粉管壁を形成した。内壁は0.2μm程度で、電子密度が極めて低くほぼ均一な層であった。外壁も厚さは0.2μm内外であったが微細な繊維構造を含んでいた。細胞膜は起伏があり波状を呈した。細胞質には細胞小器官としてER、ミトコンドリア、プラスチッド、ゴルジ体及びリボゾ-ムが存在した。細胞顆粒は大型の液胞と電子密度の低い小顆粒が多数存在した。花粉管は花柱誘導組織の細胞間隙に侵入し、花粉管壁は細胞間隙の分泌物質と接していた。花粉管の壁及び花粉管内の微細構造は自家及び他家受粉で差異は見られなかった。本研究では花柱内部での花粉管先端のキャップ構造が検出されず、花粉管の伸長及び停止部位での両者の差異についてはさらに検討進める必要があった。(3)花粉管内における栄養核及び生殖細胞の微細構造栄養核はクロマチンが散在し、不定形で生殖細胞を取り巻くようにして存在した。生殖細胞は中心に大型で球状の核を含み凝縮したクロマチンが認められ、細胞質は電子密度が低く多数の顆粒を含んでいた。花粉は発芽後12時間後には花粉管長が2mmまで伸長し、栄養核と生殖細胞は花粉管内に移動した。生殖細胞は36時間後に30%、48時間後に60%が分裂した。花粉管中では生殖細胞が先行する場合がやや多い傾向であったが、生殖細胞の分裂時の花粉管中での位置は一定でなかった。分裂後の生殖細胞中の2精細胞の形態的差異は見られなかった。

本研究では花柱内部での花粉管先端のキャップ構造が検出されず、花粉管の伸長及び停止部位での両者の差異についてはさらに検討進める必要があった。(3)花粉管内における栄養核及び生殖細胞の微細構造栄養核はクロマチンが散在し、不定形で生殖細胞を取り巻くようにして存在した。生殖細胞は中心に大型で球状の核を含み凝縮したクロマチンが認められ、細胞質は電子密度が低く多数の顆粒を含んでいた。花粉は発芽後12時間後には花粉管長が2mmまで伸長し、栄養核と生殖細胞は花粉管内に移動した。生殖細胞は36時間後に30%、48時間後に60%が分裂した。花粉管中では生殖細胞が先行する場合がやや多い傾向であったが、生殖細胞の分裂時の花粉管中での位置は一定でなかった。分裂後の生殖細胞中の2精細胞の形態的差異は見られなかった。
管路系流体騒音発生源の音響特性に関する研究

1.実験装置については,計測用管路,無反射端末装置,端末音響制御装置,管内オリフィスを作成し,無音送風装置に接続して実験を開始した.ここで本研究費により購入した5系統の計測用増幅装置をマイクロホンの出力増幅に,また,微差圧計を流速測定に用いている.2.端末音響制御装置の能動制御による実現については,4により得られる端末音響制御装置の音響特性にたいし所望の特性をデジタルフィルタに与え,また,これによる制御を行う上に必要なプログラムを作成して実験を始めた段階である.現在のところ周波数によって所期の制御性能が得られない場合があり検討中である.以下では,その達成を待たず,繁雑ではあるが3条件の受動的端末装置を交換して研究を進めている.3.測定対象点のほかに参照2点を加えたダクト壁面4点音圧の相互クロススペクトル測定による近接2点音圧のクロススペクトルの新たな乱流内間接観測手法について,センサを作成し上流側ラウドスピ-カからの音響および無音送風装置からの乱流強度を変化させて実験を行い,到来波音圧が乱流変動圧に比べ10dB程度低い場合でも,乱流変動圧を除去して到来波音圧が抽出可能であることが確認された.4.音源固有受動・能動特性2段階測定手法については,まず無機流中でラウドスピ-カを音源とする1ポ-ト,さらに2ポ-トダクトコンポネントにたいしてその基礎的有効性が確認できた.したがって予定を早め,上記気流中の音響計測手法を適用した実用2ポ-トコンポネントの音響特性測定への応用研究に着手した.すなわち,稼働中の軸流ファンおよび遠心ブロワの音響的受動特性(複素音圧反射および透過係数)および能動特性(駆動音圧およびその各ポ-ト間コヒ-レンス)が実用的に十分な精度で計測可能であることを確認し,透過係数の非相反性など無気流中では見受けない幾つかの重要な性質を明らかにしえた.1.実験装置については,計測用管路,無反射端末装置,端末音響制御装置,管内オリフィスを作成し,無音送風装置に接続して実験を開始した.ここで本研究費により購入した5系統の計測用増幅装置をマイクロホンの出力増幅に,また,微差圧計を流速測定に用いている.2.端末音響制御装置の能動制御による実現については,4により得られる端末音響制御装置の音響特性にたいし所望の特性をデジタルフィルタに与え,また,これによる制御を行う上に必要なプログラムを作成して実験を始めた段階である.現在のところ周波数によって所期の制御性能が得られない場合があり検討中である.以下では,その達成を待たず,繁雑ではあるが3条件の受動的端末装置を交換して研究を進めている.3.測定対象点のほかに参照2点を加えたダクト壁面4点音圧の相互クロススペクトル測定による近接2点音圧のクロススペクトルの新たな乱流内間接観測手法について,センサを作成し上流側ラウドスピ-カからの音響および無音送風装置からの乱流強度を変化させて実験を行い,到来波音圧が乱流変動圧に比べ10dB程度低い場合でも,乱流変動圧を除去して到来波音圧が抽出可能であることが確認された.4.音源固有受動・能動特性2段階測定手法については,まず無機流中でラウドスピ-カを音源とする1ポ-ト,さらに2ポ-トダクトコンポネントにたいしてその基礎的有効性が確認できた.したがって予定を早め,上記気流中の音響計測手法を適用した実用2ポ-トコンポネントの音響特性測定への応用研究に着手した.すなわち,稼働中の軸流ファンおよび遠心ブロワの音響的受動特性(複素音圧反射および透過係数)および能動特性(駆動音圧およびその各ポ-ト間コヒ-レンス)が実用的に十分な精度で計測可能であることを確認し,透過係数の非相反性など無気流中では見受けない幾つかの重要な性質を明らかにしえた.
神経におけるリサイクリング小胞の機能解析

本研究では、神経シナプスにおける受容体リサイクリングのロジスティクス制御機構を、関連するタンパク質や脂質の役割を解析することにより明らかにすることを目標とした。今年度は、ポストシナプスにおけるLTPシグナルとprotrudinとの関係について特に詳細に解析した。その結果、(1)LTPシグナルのPKAおよびPKC依存的にprotrudinがリン酸化されることを明らかにし、またそのリン酸化部位を質量分析により同定した。(2)PKAおよびPKC依存的にprotrudinがRabllと結合することを明らかにした。(3)さらに野生型およびprotrudinノックアウトマウスにおいて、マウス海馬神経におけるLong-term potentiation (LTP)について電気生理学的解析を行ったところ、protrudinノックアウトマウスでLTPの減弱が有意に認められた。(4)また、FYVEドメインの結合脂質との関係について、マウス初代海馬神経培養系で検討した。FYVEドメイン結合脂質のノックアウトマウスでは、protrudinノックアウトマウスと同様のスパイン成熟異常が認められた。以上の結果より、protrudinはRabllを介するリサイクリング小胞輸送により、ポストシナプスにおいてLTPシグナル依存的に受容体をスパイン表面へ輸送し、シナプス増強に働くことがわかった。よって、protrudinは記憶・学習などの高次脳機能に重要な働きをしていることが明らかになった。またその機構にはFYVEドメイン結合脂質が関与していることが明らかになった。具体的にはシナプス膜を生化学的に分離し小胞を機能別に分離し、シナプス制御におけるリサイクリング輸送について硫酸化糖脂質の関与を含めた詳細な制御機構を解析した。そして、リサイクリング小胞輸送の異常に起因する神経疾患について、発症の分子機構の解明と治療への応用を目指した。Protrudinとスルファチド、およびRab11の神経細胞樹状突起スパインへの関与を調べた。さらに、シナプス結合への関与を解析した。Protrudinノックアウトマウスを作製した。そのマウスを用い、神経細胞における膜輸送の異常、脂質分布の異常、神経疾患の発症、について解析した。そしてRab11-positiveな小胞輸送制御の神経機能制御との関連を解析した。
タンニン酸によるヒド頬粘膜上皮細胞へのP. gingivalisの付着抑制作用

本研究は、成人性歯周炎の主要原因菌として重視されているPorphyromonas gingivalisのヒト頬粘膜上皮付着に対するタンニン酸の阻害作用を追求し、そのメカニズムの一端を解明するため、タンニン酸ならびに構造類似物質であるピロガロール、没食子酸、カテキンを用い基礎的実験を行い、以下の知見が得られた。1、タンニン酸による菌体の上皮細胞への付着におよぼす影響は、タンニン酸の添加により明らかな付着菌数の減少が認められた。また、タンニン酸濃度の増加に伴い付着抑制効果は増大し、1,000μg/ml濃度でほぼ完全に菌体の上皮細胞への付着を抑制した。2、タンニン酸の菌体あるいは上皮細胞前処理による影響は、両者において顕著な付着阻害が認められた。また、菌体処理の方が上皮細胞処理より常にその効果は大きかった。その阻害効果は経時的に増加し、90分で両者ともほぼ最大値を示した。3、タンニン酸の同種異菌株への影響は、各菌体共にタンニン酸により明らかな付着菌数の減少が認められ、各菌株間にほとんど相違は認められなかった。4、タンニン酸の各分画標品および構造類似物質の菌体の上皮細胞付着への影響は、ガロイル基の数により分画された3種の分画標品を用いたところ、菌体の上皮細胞への付着阻害率はいずれも90%程度でガロイル基の数の違いにより付着阻害効果に差異は認められなかった。また、構造類似物質においては、その阻害率はカテキンで約15%、没食子酸で約40%、ピロガロールにおいて約60%と程度の差はあれいずれにおいても認められた。このことよりガロイル基の存在およびその立体配置が重要であることが示唆されると同時にカテコール基およびピロガロール基も関与していることが推察された。
超原子電子軌道（SAMO）の実時間実像イメージング法の確立

本研究は、電界放出顕微鏡(FEM)を応用して、分子の外側に、分子をあたかも原子核とみなした電子軌道である超原子電子軌道(SAMO)の実時間、実空間イメージング法を開拓するものである。FEMは尖鋭化した金属針先端から放出された電子の空間分布の拡大投影であり、極めて簡便な電子状態計測法である。SAMO同士が重なることでこれによって、自由電子的なバンドを作ることが可能であり、本研究により、これまであまり注目されてこなかったSAMO軌道を活用したエレクトロニクスの可能性を検討することが可能となる。
グルコース応答性インスリン分泌とその破綻の分子機構

【目的】グルコース応答性インスリン分泌に関わる遺伝子の解明のために、膵β細胞株MIN6細胞を限界希釈して得られたコロニーを単離し、グルコース応答性インスリン分泌が良好なm9株と、不良なm14株をサブクローン化した。本研究では、この2つのサブクローン化したMIN6細胞を用いて、グルコース反応性インスリン分泌機構とその破綻に関与する遺伝子を網羅的に同定し、それぞれの遺伝子のインスリン分泌における役割を解析する。【本年度の研究実績の概要】蛍光ディファレンシャルディスプレイ法、データベース検索およびノザン法によりm9株とm14株の間で発現量の異なる遺伝子を複数個同定した。すでに単離しているpTet-onを安定発現するm14株(m14-Tet-On)は、ドキシサイクリンの存在下でテトラサイクリン応答エレメント(TRE)に結合しプロモーターを活性化する特性を有し、刺激-時間制御が可能な系である。M14株でm9株に比べ発現量の低下が認められたStanniocalcin遺伝子をこの複合プロモーターの下流に連結し、m14-Tet-Onに再び安定発現させるべく遺伝子導入した。20個余りのクローンをすでに単離した。Stanniocalcinは細胞内カルシウム調節に重要なホルモンであることが知られている。Stanniocalcinの発現低下がm14株のインスリン分泌障害の原因の一つである可能性があり、糖尿病との関与も示唆される。得られたクローンを用いてドキシサイクリンによる誘導前後でインスリン分泌や代謝の変化、形態、細胞内カルシウム動態、細胞膜電位の変化などさらに機能解析を行なう予定である。MIN6細胞はマウスインスリノーマ由来の株化細胞で、良好なグルコース応答性インスリン分泌を示す細胞(m9)と不良な細胞(m14)をサブクローン化し、両者の代謝やインスリン分泌特性、遺伝子発現を網羅的に比較することによって、グルコース応答性インスリン分泌障害に関与する因子を検索した。【方法】限界希釈法によってMIN6細胞をサブクローン化し、m9とm14を選択した。両者の生理学的解析およびmRNAディファレンシャルディスプレイを行なった。【結果】生理学的解析:m9細胞、m14細胞両者ともに糖輸送担体GLUT2の発現はほとんど認められず、代わりにGLUT1が強く発現していた。m14細胞ではへキソキナーぜHKの発現が多く、グルコキナーゼGKの発現が少ない。m14細胞ではm9細胞に比しLDH活性が増加し、培地中に放出された乳酸量も有意に増加していた。さらに、培地中のグルコース消費はm14細胞で有意に亢進していた。グルコースによるATP産生は両細胞間で差を認めなかったが、ミトコンドリア呼吸鎖由来のATP産生はm14細胞ではほとんど欠如していた。m14細胞でK_<ATP>チャネルの標準化コンダクタンスは有意に低値を示し、静止膜電位は有意に高値を示した。m9細胞では細胞外グルコース濃度の増加に伴って、細胞内Ca^<2+>濃度の増加が認められたが、m14細胞ではまったく変化が見られず、VDCCを介するCa^<2+>電流もm14細胞で減弱していた。mRNAディファレンシャルディスプレイ:両細胞間で差の認められたバンドを98個見出した。これらすべてをサブクローニングし、RNAブロッティングを行った結果、発現量に著しい差を認めた遺伝子を10個見い出した。【結論】グルコース応答性インスリン分泌障害の分子メカニズムを解明するための材料として、本研究において樹立したインスリン分泌特性の異なる2つの細胞株は有用である。
胃瘻からの半固形化栄養材注入法の機序と臨床的意義の検討

本研究は、経腸栄養剤は液体であるという概念を根本的に覆す画期的な研究であり、本研究の最終目標は、経腸栄養剤として一般化している液体栄養剤を半固形化栄養材に変更することにより、胃食道逆流による呼吸器合併症等をなくし、短時間での栄養の摂取を行える胃瘻栄養法の確立し胃瘻患者のQuality of Good Lifeに寄与することである。栄養材の形態(すなわち半固形であること)が、胃瘻栄養法において重要であるとのこれまでの研究成果を基に、本研究期間内には栄養材の形態が胃の運動に与える効果と胃瘻からの半固形栄養材短時間注入法の安全性と有用性に関する多施設共同研究を行った。本研究は、経腸栄養剤は液体であるという概念を根本的に覆す画期的な研究である。本研究の最終目標は、経腸栄養剤として一般化している液体栄養剤を半固形化栄養材に変更することにより、胃食道逆流による呼吸器合併症等をなくし、短時間での栄養の摂取を行える胃瘻栄養法の確立し胃瘻患者のQuality of Good Lifeに寄与することである。研究代表者の考案した「胃瘻からの半固形栄養材短時間注入法」は、できるだけ生理的な形態の栄養材を胃内へ入れることにより胃本来の機能を発揮することができる胃瘻からの栄養摂取法である。栄養材の形態(すなわち半固形であること)が、胃瘻栄養法において重要であるとのこれまでの研究成果を基に、本研究期間内には栄養材の形態が胃の運動に与える効果と胃瘻からの半固形栄養材短時間注入法の安全性と有用性に関する多施設共同研究を行っている。研究課題1栄養材の形態(粘度)が胃の運動に及ぼす効果の検討健常人と胃瘻患者を対象に、粘度の異なるバリウム製剤や栄養材を胃内に短時間で注入後の胃幽門部の運動振幅をX線透視と胃電図を用いて検討している。X線透視法では、粘度が高いほど胃の運動振幅の増加を認めている。胃電図法は、注入前後による比較を行っているが、現在、測定法方法が確立せず試行錯誤中である。研究課題2胃瘻からの半固形化栄養材短時間注入法の安全性と有用性に関する多施設共同試験口腔内の糖の存在を検出することにより胃食道逆流を証明する検査法(Sugar法)を用い、液体栄養剤患者と半固形栄養材患者における胃食道逆流の発生頻度の比較検討を行うもので、データー集積が終わり解析中である。胃電図法は、注入前後による比較を行っているが、現在、胃電図の測定法方法が確立せず試行錯誤中である。研究課題2胃瘻からの半固形化栄養材短時間注入法の安全性と有用性に関する多施設共同試験口腔内の糖の存在を検出することにより胃食道逆流を証明する検査法(Sugar法)を用い、液体栄養剤患者と半固形栄養材患者における胃食道逆流の発生頻度の比較検討を行うもので、データー集積、解析が終了し投稿準備中である。

本研究の最終目標は、経腸栄養剤として一般化している液体栄養剤を半固形化栄養材に変更することにより、胃食道逆流による呼吸器合併症等をなくし、短時間での栄養の摂取を行える胃瘻栄養法の確立し胃瘻患者のQuality of Good Lifeに寄与することである。研究代表者の考案した「胃瘻からの半固形栄養材短時間注入法」は、できるだけ生理的な形態の栄養材を胃内へ入れることにより胃本来の機能を発揮することができる胃瘻からの栄養摂取法である。栄養材の形態(すなわち半固形であること)が、胃瘻栄養法において重要であるとのこれまでの研究成果を基に、本研究期間内には栄養材の形態が胃の運動に与える効果と胃瘻からの半固形栄養材短時間注入法の安全性と有用性に関する多施設共同研究を行っている。研究課題1栄養材の形態(粘度)が胃の運動に及ぼす効果の検討健常人と胃瘻患者を対象に、粘度の異なるバリウム製剤や栄養材を胃内に短時間で注入後の胃幽門部の運動振幅をX線透視と胃電図を用いて検討している。X線透視法では、粘度が高いほど胃の運動振幅の増加を認めている。胃電図法は、注入前後による比較を行っているが、現在、胃電図の測定法方法の検討中である。研究課題2胃瘻からの半固形化栄養材短時間注入法の安全性と有用性に関する多施設共同試験口腔内の糖の存在を検出することにより胃食道逆流を証明する検査法(Sugar法)を用い、液体栄養剤患者と半固形栄養材患者における胃食道逆流の発生頻度の比較検討を行うもので、中間データー集積、解析が終了しESPENで報告した。本研究は、経腸栄養剤は液体であるという概念を根本的に覆す画期的な研究である。
分野横断アルゴリズムと計算機シミュレーション

本新学術領域研究が目的とする計算物理に基づく素粒子・原子核・宇宙物理の融合と重層的物質構造解明のために、アルゴリズムやシミュレーションの高速化手法に関する分野を横断した連携体制の構築、超並列計算機やGPGPUなどの先進アーキテクチャの性能を引き出すための手法の開発、計算素粒子物理学(格子QCD)のためのデータグリッドなど計算環境の整備、格子QCDシミュレーションのための共通コードの開発(2012年7月に公開)を行った。本計画研究は、新学術領域研究「素核宇宙融合による計算科学に基づいた重層的物質構造の解明」において、他班が推進する物理研究の基盤となる数値計算手法の開発や環境整備を目的としている。数学的、アルゴリズム的視点から物理現象を分析することにより、階層の異なる物理の統一的な理解に迫る。以下のような計画に従って研究を進める。(1).分野を横断した数値計算アルゴリズムの応用と開発:素粒子、原子核、宇宙の分野で研究されているアルゴリズムや最適化の知見を融合し、応用数学の専門家等とも共同で改良し、それぞれの分野に応用する。(2).高速計算のためのアーキテクチャの検討と高速化手法の開発:近年発展の著しいグラフィックカードなどの演算アクセラレータや、大規模並列計算機など、様々なアーキテクチャの計算機の持つ能力を最大限に利用するための研究を行う。(3).データ共有のための環境整備:大容量化するデータを効率的に利用するため、異なった研究機関の間での高速なデータ転送を行い、データを公開、共有するための環境を整備する。格子QCD分野におけるデータグリッド「JLDG (Japan Lattice Data Grid)」を運用し、これをより使いやすいシステムに発展させるとともに、同様の仕組みが有効な他分野への支援を行う。(4).格子QCDのための共通コードの開発:領域内で要望や、(1)-(3)のテーマに対する共通基盤の必要性に答えるため、格子ゲージ理論の共通コードを開発するプロジェクトを2009年度より開始した。初心者にとって理解しやすく、また同時に高性能な計算も可能なプログラム体系の構築を目指す。多くの研究者が参加する開発体制のテストケースとなることも期待している。本年度は本研究の初年度であり実施期間も短いことから、これからの本格的な研究に備えての準備を行った。新領域全体で行ったシンポジウムを含め、研究打ち合わせを行い、今後の計画について検討した。アルゴリズムに関する分野を横断した応用、新しいアーキテクチャのプロセッサを効率的に利用するための研究について、緊密な協力体制を構築しているところである。特に格子QCDや超新星爆発のように、シミュレーション時間の大きな部分を線形問題の解法が占める場合について、効果的なアルゴリズムや大規模並列化の手法を研究する準備を行った。また研究支援者としてポスドクを雇用し、これからの研究計画の策定を行った。機器としてはグラフィックカード(GPGPU)を搭載した計算サーバ(KEK設置)及びJLDG(Japan Lattice Data Grid)のためのファイルサーバ(筑波大設置)を導入した。前者は演算加速器として最近注目されているGPGPUを搭載した並列計算サーバで、これを用いて効果的に演算加速器を利用するプログラミング技法を蓄積することを目指している。格子QCDについては既に単体のGPGPUを用いては実際の計算ができる状況であり、今後並列化まで含めたチューニング技法や最適なアルゴリズムの研究を行ってゆくために、環境の整備を行った。同様の研究を行っている研究者との情報交換や協力体制の整備も進めている。JLDGのためのファイルサーバについては、現在グリッドファイルシステムであるGfarm(産総研、筑波大で開発)のバージョンアップに伴う構成の見直しを行っており、より使いやすいシステムとしての運用を近く開始する予定である。また、配位データの公開に向けた準備を行っているところである。計算物理の手法を用いて、素粒子・原子核・宇宙物理を統一的に理解することが領域全体の目標であり、この課題ではそのために必要なアルゴリズムや計算手法などを研究・開発することを目的としている。次のような3つのアプローチから、それぞれ研究を行った。1.アルゴリズム:素核宇宙の数値計算アルゴリズムの改良を図るため、応用物理の研究者との連携を進めた。特に格子ゲージ理論に現れる線形問題については、共通の問題設定を行い協同研究の基盤とした。これは他分野への応用を進める上でのモデルケースとなる。Block Krylov法などの格子ゲージ理論への応用に進展があった。2.アーキテクチャと並列化:GPGPUやCell B.E.等の演算アクセラレータを効果的に使用するために、講習会、研究会を開催した。格子ゲージ理論に対してはすでに実用段階に入っており、科研費で購入した計算サーバが効果的に利用されている。他分野への応用に関連して、多体問題や4倍精度計算での活用例について、これらの分野の研究者と議論を行った。大規模並列計算については、超新星爆発シミュレーションの研究者と効果的な並列化についての議論を行い、開発を進めつつある。3.データ共有環境:ファイルサーバの増強と、Gfarmによるグリッドファイルシステムの改良を行った。これにより、研究グループ内でのファイル共有・転送サービスを実用段階に進めることができた。いくつかのグループにおいて、データの高速転送に活用されている。