hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低磁場駆動するメタ磁性形状記憶合金の基礎研究と熱磁気モーターの試作

巨大歪み、高い外部発生応力、即応答性の三拍子を兼ね備えたマルチフェロイック材料として期待されるNiMn基メタ磁性形状記憶合金の研究である。現時点では、磁場誘起変態させるために数テスラを超える強磁場が必要であり、これが実用化を阻む最大の問題点となっている。これらを解決するため、様々な合金系および組成で基礎研究を積み重ねた。その結果、ボロン元素の添加が結晶粒界の脆弱性を抑制する効果があることが明らかとなった。また、Co置換が母相とマルテンサイト相の磁化の差を大きくすることに有効であり、その現象理解を深めることに成功した。本課題の最大のテーマはNiMn基メタ磁性形状記憶合金において、低磁場での磁場誘起変態を発現する事である。しかし、メタ磁性形状記憶合金の実用化への障壁として加工性を改善することが必要不可欠である。今年度は、NiMnInおよびNiMnSn合金に粒界強化元素としてB(ホウ素)を添加し、その微細組織と機械的性質の関係性を調査した。種々の組成のNiMnInBおよびNiMnSnBをアルゴン雰囲気中の高周波誘導溶解炉を用いて作製した。得られたインゴットを小片に切り出し、透明石英管中に真空封入し、所定の温度で溶体化熱処理を施し、水中に焼き入れて測定試料とした。特性評価として、光学顕微鏡観察、マルテンサイト変態温度測定、飽和磁化の測定、結晶構造同定を行った。B添加量の増加に伴い、NiMnInBおよびNiMnSnBのどちらの合金においてもB化合物の析出量が比例関係で増加した。In系合金ではB化合物が均一に分散して析出したのに対し、Sn系合金では結晶粒界に沿って析出した。Bを添加していない3元合金では、多くのクラックや結晶粒界に沿った割れが生じていたが、B添加によりそれらが抑制され加工性が改善したことが明らかとなった。また、B添加によってマルテンサイト変態温度は増加した。これはB化合物が析出し、主相のIn濃度が減少したことに起因する。NiMnInB合金のマルテンサイト相の磁化は極めて小さく、B化合物の存在が磁場誘起変態を阻害しない事が予想される。本課題の最大のテーマはNiMn基メタ磁性形状記憶合金において低磁場での磁場誘起変態を発現することである。今年度は低磁場駆動と関連性の深い変態ヒステリシスに着目し、NiCoMnInおよびNiCoMn(Al,In)合金における変態ヒステリシスの組成依存性を調査した。実験方法は、種々の組成のNiCoMnIn合金およびNiCoMnAlIn合金をアルゴン雰囲気中の高周波誘導溶解にて作製した。得られたインゴットを石英管中に真空封入し、所定の温度で溶体化熱処理を施し、氷水中に焼き入れて測定試料とした。特性評価として組織観察、マルテンサイト変態温度およびキュリー温度の決定、飽和磁化の測定、結晶構造同定を行った。NiCoMnIn4元合金における変態ヒステリシスのCo濃度依存性を調べた結果、Co濃度が23.5at.%の時に最小値(810K)を示すことが明らかとなった。また、In濃度依存性も見られ、In濃度が低いほどヒステリシスが小さくなることも明らかになった。一方、メタ磁性形状記憶合金で唯一延性に優れるNiCoMnAl合金の変態ヒステリシス改善の目的でNiCoMnAl合金に対するIn置換の影響を調査した。その結果、1at.%のIn置換で母相の結晶構造がB2構造からホイスラー構造へ変化することがわかった。この結果に起因して結晶粒界が弱くなり、試料全体は脆弱化した。高い延性を維持するためには母相の規則度の制御が重要であることがわかった。本研究の目的は研究代表者らが見出したNi-Mn-X (X = In, Sn, Al)基合金を中心に、低い磁場で磁場誘起変態が発現し、さらに高加工性を有するメタ磁性形状記憶合金を開発し、その応用に向けた試作品を作製することであった。40Ni-10Co-39Mn-11Sb合金の磁場誘起逆変態の挙動を調査するため、定常およびパルス強磁場下での磁化測定を行った。50K以下の極低温域において、カイネティックアレスト現象により、磁場誘起変態における平衡磁場が一定値になることが確認された。なお、Ni(Co)MnZ (Z = In, Sn, Ga, Al)合金でも同様の現象が確認されている。40Ni-10Co-39Mn-11Sb合金の4.2Kにおける自発磁化は5.4 μB/f.u.であり、これはCoの置換によって4aサイトと4bサイトに位置するMn原子の磁気的相互作用に影響を与えたことが原因と考えられる。

一方、加工性については、結晶粒界の脆弱性に問題のあるNiMnIn合金に対して、粒界強化を目的としてBを添加して改善を試みた。B化合物の多くが粒内に析出し、著しい粒界強化は見られなかった。特に最終年度は加工性に優れるNiCoMnAl合金に着目し、Ni+Co=50の化学量論断面からずらしたNi+Co=46および48断面におけるマルテンサイト変態温度変化と磁気特性を調査した。NiMnIn3元合金ではNi含有量を化学量論組成から変化させることで変態ヒステリシスが大幅に減少する、という報告を基に実施したが、NiCoMnAl合金では類似の結果は得られなかった。しかし、飽和磁化ΔMやキュリー温度の増加は見られ、Ni+Coの組成比の更なる検討をすることで、特性の向上が期待できると考える。材料組織学分野今年度は最も優れた磁場誘起変態挙動を示す合金を用い、様々な組織制御を施して延性および形状記憶効果の向上を図り、特にボロンやカーボンといった粒界強化に実績のある元素を添加し、その組織および延性、形状記憶特性を調査するという研究計画であった。合金探索は思ったように進んでいないが、粒界強化元素を添加したNiMnInBおよびNiMnSnB合金を作製し、組織と延性について確認した。合金探索から変態ヒステリシス改善を狙った研究を進める予定であったが、おおむね順調にすすんでいる。なお、合金探索は当初から1年半かけて行うことにしており、次年度も引き続き行う。来年度は、加工性に優れるNiCoMnAl合金の低磁場駆動に向けて、研究を進めていく。引き続き、低磁場誘起変態可能なメタ磁性形状記憶合金の合金探索を行う。最適な組成が見つかった際には、加工性に着目して組織制御を行っていく。来年度に購入希望の装置が高額であり、来年度予算だけでは購入が見込めなかったため。合金試料を石英管に真空封入する際に必要不可欠である真空ポンプを購入予定である。なお、消耗品として合金元素、溶解用坩堝、透明石英管を引き続き購入予定である。研究成果の発表および最新の研究動向調査のため、日本金属学会秋期大会、日本物理学会秋期大会に参加予定である。高融点のメタ磁性形状記憶合金を溶体化熱処理するため、1200°C以上で定常使用可能な高温管状炉を購入予定である。次年度も引き続き合金探索を行うため、消耗品として合金元素、溶解用坩堝等を購入予定である。また、磁性形状記憶合金の最新の研究動向を把握するため、日本金属学会および日本物理学会の講演大会に参加予定である。
レチノイン酸による肝線維化抑制に関するin vivo および vitroよりの研究

本研究において、レチノイン酸(RA)による肝線維化に対する影響に関して検討した。まず、初代培養および継代培養ラット伊東細胞に、all-transRA,9-cis RAを添加し、その増殖およびコラーゲン産生を検討した。10-8-10-6 MのRAでは、細胞増殖には有意な差は認めなかったが、コラーゲンmRNAの発現は抑制された。コラゲナーゼ産生に関しては抑制傾向を示した。樹立伊東細胞様株細胞でも同様の検討行い、RAによるコラーゲン産生の抑制を観察した。in vivoの実験では、四塩化炭素投与によりラット硬変肝を作成し、その課程でRAを併用し線維化への影響を検討した。一連の研究では、RAの併用により肝臓の線維化は組織学的には抑制されたが、生化学的には明確でなかった。これは、個々の動物での薬剤に対する感受性が異なるためと考えられ、動物モデルに関してはさらに検討の必要がある。本実験から、RAはコラーゲン・コラゲナーゼともに発現を抑制する傾向があり、最終的なin vivoでの線維化抑制に寄与し得るかは結論ずけられなかった。今後、肝線維化過程での肝細胞、伊東細胞それぞれにおけるコラーゲンおよびコラゲナーゼの発現の割合が、RAおよびその誘導体により線維化抑制の方向にコントロールできるか検討する。
ヘテロ二量化受容体が持つ二種類の結合部位から伝達される生理活性情報の識別

膜タンパク質の主要成分である7回膜貫通型受容体の二量体構造とシグナル伝達の解明は、受容体研究の重要な領域となっている。好中球に発現するホルミルペプチド受容体の多量体構築と細胞内情報伝達について理解する目的で、ホルミルペプチド受容体の2つのサブタイプに対し選択的なペプチドを二量化したペプチドを合成した。選択的アンタゴニスト処理した細胞や選択的アゴニストで脱感作した細胞上で生物活性を評価した結果、ヘテロリガンドの2つのペプチドはそれぞれ異なる相手と相互作用し、活性を発現していることが示唆された。白血球の主成分である好中球の細胞膜上に存在するFormylPeptideReceptor(FPR)は、細胞膜を7回貫通する構造を持つGタンパク質共役型受容体(GPCR)である。二量化受容体研究において、リガンドの二量化は有用なツールであり、リガンドのヘテロ二量体の合成を計画した。今回は、FPR1選択的なリガンドfMLPをシスチンにて架橋した二量体ペプチドの合成と生物活性評価を行なった。二量化ペプチドの合成は、対応する単量体ペプチドをジスルフィド結合で二量化する方法で行なった。単量体ペプチドはFmoc固相合成法にて合成した。2-クロロトリチル樹脂を用い、Fmocアミノ酸をHBTU-HOBt法にて活性化させ、樹脂上で縮合する事で得た。Cys残基間のジスルフィド結合の形成は一方のチオール基をNpysで活性化し、他方のチオール基と反応する方法で行なった。得られた化合物の純度及び構造はHPLC及びMALDI-TOFMSにて確認した。それらの化合物の生物活性は急性骨髄性白血病細胞HL-60における細胞内カルシウムイオン濃度変化として評価した。活性部位を2つ持つ二量化fMLPシリーズでは、鎖長が短くなるほど活性増強の傾向にある事が分かった。また、二量化fMLPの高い活性の原因が二価性であることを検討するため、fMLPの活性発現に必須のHCO基を、2つの活性コアから片方取り除いたペプチドを化学合成した。それらの生物活性を評価したところ、モノホルミル二量化fMLPは、相当する二量体に比べ著しい活性低下が認められた。この結果から、二量化fMLPの活性増強には、2つの薬理学的コアの存在が重要であることが示された。平成25年度は、ヘテロな受容体タンパク質二量体にある2つのリガンド結合部位の機能を調べる目的で、ホルミルペプチド受容体の2つのサブタイプに選択的な2つのアゴニストを共有結合で架橋した二量体を合成した。今回二量体合成に用いたFPR1及びFPR2選択的アゴニストは、それぞれの受容体に同等の結合親和性をもつ必要があるため、それぞれHCO-Met-Leu-PheとTrp-Lys-Tyr-Met-Val-Met-NH2を選択した。比較の為、それぞれに対応するホモ二量化ペプチドもあわせて合成した。二価的受容体と結合できる2つのリガンド間に至適距離を評価するため、2つのペプチド間を複数のGly残基で架橋した。さらに、架橋には、迅速な合成を達成する目的でCysのジスルフィド架橋を用いた。ペプチドの合成はFmoc固相合成でおこなった。アミノ酸の縮合はHBTU-HOBt法でおこない、TFA溶液により脱樹脂をおこなった。得られたペプチドの純度はRP-HPLCで、構造はMALDI-TOF MSで確認した。生物活性は好中球様に分化させた急性骨髄性白血病細胞株を用い、細胞内Ca2+濃度変化として評価した。それぞれの受容体タンパク質から伝達されるシグナル量についてもあわせて検討した。得られたヘテロ二量体ペプチドはそれぞれの単量体ペプチドよりも高い生物活性を示した。それぞれのペプチドの受容体結合を調査する目的で、各サブタイプに選択的なアゴニストに夜脱感作、及び、各サブタイプに選択的なアンタゴニストを用いた実験をそれぞれ行った。その結果、ヘテロ二量体ペプチドの2つのペプチドはそれぞれ異なる受容体サブタイプと相互作用していることが示唆された。平成23年度は、ホルミルペプチド受容体の各サブタイプに選択的なアゴニストを共有結合で架橋した二量体を合成した。今回ホルミルペプチド受容体のサブタイプFPR1について、fMLP(HCO-Met-Leu-Phe))、もう1つのFPR2サブタイプに選択的なアゴニストとしてWKYMVM(Trp-Lys-Tyr-Met-Val-Met-NH2)を用いた。fMLPについて以前オリゴエチレングリコール架橋体の合成を行ったが、今回ヘテロ合成のため、シスチンを架橋剤として再合成した。生物活性評価の結果、各二量体とも、それぞれ母体単量体の有する受容体サブタイプ選択性、及び高い生物活性を発現することを見いだした。

これらホモペプチドダイマー合成の際、二量化反応が進行しないことが判明したため、ヘテロリガンド合成で予定していた活性チオールを経由する二量体合成法を実施下。その結果、満足のいく結果で二量化ペプチドを得ることができた。この結果、合成の困難さが予想されていたヘテロ二量化ペプチド合成の経路も確立できた。研究計画であるヘテロ膜貫通ペプチドの生理機能を精査するため、ヘテロ膜貫通ペプチドを用い、アゴニストやアンタゴニストの生理活性評価は完了した、また、光架橋アミノ酸を含むペプチドの再度合成も完了した。研究計画である(1)ヘテロ二量化受容体の各サブタイプに高活性に結合するアゴニストーアンタゴニストハイブリッドの開発、(2)膜貫通配列ペプチド二量体を用いたライブセル上での受容体二量体構築と発現される生理活性の評価において、1年目ですでにハイブリッドダイマーの合成が概ね完了しており、順調に進展していると判断される。平成25年度は、ヘテロ受容体タンパク質構築を詳細に検討する。現在まで申請者は、好中球受容体の7回の膜貫通部位のうち、N末端から4番目の膜貫通部位の配列を持つペプチドで前処理したヒト好中球が、アゴニストを単独で投与した場合に比べ高い生物活性を発現することを見いだした。これは膜貫通ペプチドが受容体タンパク質の膜貫通部と特異的に相互作用することで受容体を前活性化(プライミング)状態に変換させていると考えられている。今回はヘテロ膜貫通ペプチドの生理機能を精査する。ヘテロ膜貫通ペプチドを用い、アゴニストやアンタゴニストの生理活性を調べ、受容体の会合を調べる。優位に受容体と相互作用するペプチドでは、光架橋アミノ酸を含むペプチドを再度合成し、ペプチドが相互作用するタンパク質を特定する。膜タンパク質架橋の研究は種々報告があるが、ヘテロ二量体によるヘテロなタンパク質を架橋した例はほとんど無い。この場合は二種類の光架橋アミノ酸をそれぞれ別々にヘテロ膜貫通二量体の膜貫通領域に挿入し別々に光架橋を試みたい。また、受容体膜貫通ペプチドの開発も行う。平成24年度は、ヒト好中球等の細胞膜上に発現している受容体タンパク質の多量体形成を、化学合成した膜貫通ドメインペプチドを用いて調節することを試みる。以前の研究において二量体形成を必要とする受容体系へ単量体膜貫通ペプチドを添加し、受容体の発現する生理活性の調節に成功した。この現象は受容体膜貫通ペプチドが、生体膜上で受容体の膜貫通領域と相互作用し、受容体の二量化に影響を与えた結果と考えている。そこで膜貫通ペプチドを共有結合で二量体したペプチドを化学合成し、細胞膜上に添加することを試みる。期待される効果としては、(1)休止状態(単量体タンパク質状態)にある受容体を二量体へと変化させ、活性化状態を作り出す、(2)膜貫通領域の特異的相互作用を期待して、異なる膜貫通ペプチドを二量化させたペプチド(ヘテロ膜貫通ペプチド)が、異なる受容体タンパク質を会合させ、多様な生理活性を発現する、もしくは新規な生理機能を創生することが期待される。これらの状態で蛍光ラベルしたアゴニストやアンタゴニスト(例えばfMLPやBoc-FLFLF)を加え、細胞活性を評価することで、ライブセルでの機能性受容体の構造評価が可能となると期待される。今年度は予定通り計画を進めることができた。昨年度の変更により、次年度に使う研究費が生じた。次年度は、計画通り研究を遂行する予定である。
教育技術研究のパラダイムを利用した現職教育に関する研究

従来の実証的な授業研究では、学習者ならびに教師の観察可能な行動を記録し、定量的な分析が重視されてきた。しかし、技術の本質から考えるならば、客観的な対象に対する主観的な判断が重要になる。このような立場から、授業記録を定量的に分析する以前に定性的な分析を実施することが重要である。そのためには授業記録をとるにあたって、観察可能なものだけではなく、教師が主観的に観察したこと、判断したことなど内面過程を記録することが必要である。授業記録を解釈していくが、解釈の根拠となるものが重要になる。この根拠は教育的価値観、読みの深さなどに左右されるが、これは授業設計のときの教材観や価値観とも深く関連している。授業記録を解釈する過程で授業分析と授業設計との間を往復しながら、次第に概念化、モデル化さらには命題化を図ることによって、実践知を明らかにする手がかりが得られると考えられる。この概念化、モデル化においては、教師の経験知すなわち暗黙知を形式知に転換することで必要であり、それによって実践知が創造される。教育実践が、従来、理論の適用であったり、経験を暗黙のうちに積み重ねていたが、これを組織的に形式知に転換し、批判,修正、伝達できる対象にすることが重要である。今後、情報技術の発達によって、インターネットを利用するなど学校間あるいは教師間での経験の交流が活発になることが期待される。教育技術の交流は今後の現職教育にとってもっとも基本的なものであり、そのときに効率よい流通を追究するために教育技術に関する形式知への転換が必須である。本研究によってこのような方向性についての目途が得られた。教育工学分野における授業研究においては、従来、量的分析に力点が置かれ、カテゴリによる分析などが行われてきた。しかしながら、教師自らが自分の教育技術を自省的に研究するときには、そのような量的分析では不十分であり、質的分析が必要になる。最近、いろいろな分野においてコンピュータを利用しての質的分析が試みられるようになっているが、わが国の教育分野においてはまだ研究事例は少ない。そこで、本年度は、研究の枠組みとなる教師の教育技術について理論的に検討し、教育技術を判断命題として記述することの妥当性を検討した。一方、そのような命題をカ-ル・ポパ-の批判的合理主義の立場を参考にしながら組織的に命題を修正する方法を検討した。このような理論的検討と並行して、修士課程の学生の協力を得手装置を用いてのデータ分析の基本的システムを構築することを進めた。現在の状況では、ビデオ録画された授業風景をオンラインコントロールしながらカテゴリー化することには成功している。カテゴリー間を連結して関連づけることも終了している。また、質的分析のもっとも単純な方法として、表計算ソフトのEXCELにデータとして取り込み、それを操作しながら質的分析を試みている。このような経験から、ビデオ制御装置を用いることによって、カテゴリー分析ならびに単純な質的分析を実行することが可能となった。とくにオンラインのデータ化から分析に至るまでの中間段階として表計算ソフトを活用することは、データの編集、修正などの管理面できわめて便利であることが示された。今後の研究としては、質的分析の方法を検討しそれをプログラムとして記述することである。昨年度確立した質的な授業分析方法論,すなわち教育技術を判断命題として記述し,カ-ル・ポパ-の批判的合理主義の立場を参考にしながら組織的に修正する方法の適用事例をさらに拡張し,その確立を図った。具体的には,教師対児童生徒という授業過程の質的分析から,授業の設計場面における教師間の共同授業設計場面の分析へ,そして校内研修における授業カンファレンス場面へと分析事例を拡張して行った。このような場面を選択した理由は,単に分析し,命題を記述することから,記述された命題の伝達過程および教授相互のコミュニケーションによって形成される命題の特性を明らかにするためである。

その結果,共同授業設計場面の分析からは,教師の実践的思考様式に関する命題モデルと図式モデルを構成し,授業カンファレンス場面の分析からは,特徴的な複数の命題を抽出できた。これらの分析はいずれもオンラインのデータ化から分析に至るまでの中間段階として表計算ソフトを活用するという手続きによって実施されており,昨年度考案された分析方法の枠組みおよびその手続きは一定の成果をあげてきているといってよい。今後の研究としては,まず第一にオンラインのデータ化をさらに容易にすること,例えばランダムアクセス可能なビデオ映像を利用する.複数の分析結果を比較できる等の工夫をすることである(前者については昨年度より開発を進めている授業分析ツールの改良によって対処することができる)。そして第二に,分析事例をさらに積み重ねることによって,質的分析をプログラムとして記述することである。教育工学分野における授業研究においては、従来、量的分析に力点が置かれ、カテゴリによる分析などが行われてきた。しかしながら、教師自らが自分の教育技術を自省的に研究するときには、そのような量的分析では不十分であり、質的分析が必要になる。最近,授業研究においても,コンピュータを利用しての質的分析が試みられるようになっているが、わが国の教育分野においてはまだ研究事例は少ない。そこで、研究最終年度にあたる今年度は,これまでの表計算ソフトにデータを取り込みつつ、カテゴリー分析ならびに単純な質的分析法を行う研究方法論を利用した授業分析をさらに進めた。今年度対象としたのは(1)小学校社会科における児童の社会認識の形成過程,(2)算数科における特定児童の変容過程,(3)児童の主体的活動の形成過程における教師の指導方略,の3点である。いずれも本方法論を用いて命題を記述することに成功し,一定の成果をあげることができた。それに加え,各教師が自らの授業を本方法論によって分析することにより,学校教育現場での授業実践・授業改善のために有効な,いわば実践的思考を身につけたと考えられる。本方法論は,特別な装置を必要とせずに,授業における命題記述からその特徴を表現するための概念化を目指したものであったが,同時に教師教育にとっても有効であると考えられる。なお,教師教育の効果については,本方法論を身につけた教師が,さらに学校教育現場での試行を繰り返しつつ,長期にわたって評価する必要がある。
投球が肩関節回旋腱板筋の固有筋力に及ぼす影響に関する研究

本研究では長期間にわたり投球動作を反復することが、肩関節の回旋腱板筋の筋量低下など量的変化や、筋断面積あたりの発揮筋力の低下など質的変化をもたらすかという点を明らかにすることを目的とした。棘上筋の筋断面積とその機能を表す外転筋力を測定し、固有筋力指数(単位断面積あたりの発揮筋力)を評価したところ、投球競技者の投球側と非投球側では筋断面積や固有筋力指数には差は見られず、投球動作を長期間継続することが投球側の回旋腱板筋において筋の量的、質的な低下をもたらすものではないことが示唆された。本年度は投球競技を行っている大学生スポーツ選手の肩関節回旋腱板筋の固有筋力について他の競技者との比較を行い、その特性について検討を行った。対象は大学生の野球投手群、野球野手群、陸上競技投擲群、陸上競技短距離群、体操競技群の各9名である。超音波診断装置を用いた棘上筋の筋断面積撮影、等速性筋力測定器を用いた肩関節外転トルクの測定から、単位筋断面積あたりの外転トルクで示される棘上筋の固有筋力指数を計算し、各群間の比較を行った結果、以下のような知見を得た。1)各競技種目における利き腕側と非利き腕側の比較より、いずれの競技種目においても肩関節外転トルク、棘上筋の筋断面積、固有筋力指数には差がみられなかった。2)利き腕側を対象とした競技種目間の比較において、外転トルクは投擲群が野球投手群に対して、棘上筋の筋断面積は投擲群が野球投手群と野球野手群、体操競技群に対して高い値を示したが、固有筋力指数はいずれの競技種目間にも差は見られなかった。3)上述の結果より、投動作をともなう競技種目を含む各種スポーツ選手の棘上筋の固有筋力指数は両側間に差がないばかりでなく、各競技種目を通してみてもほぼ一定に保たれており、外転トルクの大きさは筋断面積(筋量)に依存するところが大きいことが示唆された。本年度は上肢を非対称的に使用しない一般人の場合の肩関節における棘上筋の筋断面積、外転筋力、棘上筋における固有筋力指標について横断的な調査を行い、両側の筋厚、筋力がいかに発達するかという観点から研究を行なった。10歳から21歳までの男性を10-12歳群、13-15歳群、16-18歳群、19-21歳群の4群に分け、棘上筋の筋断面積を超音波診断装置(SSD-900,Aloka)、肩関節の外転筋力を90度外転位においてハンドヘルドダイナモメーター(ミュータスF1,アニマ)を用いて測定した。取得されたデータは19-21歳群を成人値と考え、筋断面積、筋力、固有筋力指標がいずれの年齢で成人値に達するかという観点で分析を行なった。棘上筋の筋断面積は16-19歳群において成人値と有意な差が見られなくなり、成人値と同等の値に達したものと考えられた。同様に、肩関節外転筋力、固有筋力指標が成人値に達するのは、それぞれ16-19歳群、13-15歳群であった。本研究は投球動作を長年続けたときに、野球投手の肩関節回旋腱板筋の形態や筋力に見られる影響を検討する研究計画の中で、投球動作を行なわない者(コントロール群)の場合を把握する目的で行なわれたものである。結果は利き腕側と非利き腕側において筋断面積、筋力、固有筋力に差が見られないことを示すとともに、各指標が成人値に達する時期において固有筋力指標が最も早期に成人値に達し、その後で筋断面積や筋力が成人値に達することが示された。固有筋力の増加が神経系の機能の改善によりもたらされるとする先行研究から考えると、棘上筋機能の発達においても発育期の早期には神経系の機能の改善による筋力向上が見られ、その後、筋断面積の増加による筋力増加が起こるという順序性があることが示唆された。投球動作を頻繁に繰り返す野球投手では、棘上筋機能の低下による肩関節不安定性を原因とした肩関節障害が多くみられる。本研究は競技を継続する過程における棘上筋機能の変化を筋力、筋断面積、固有筋力という指標を用いて明らかにすることを目的とした。はじめに、発育段階における一般的な棘上筋の固有筋力指数(外転筋力/棘上筋断面積)の変化を明らかにするため、野球競技を行っていない1021歳の男性を対象とした横断的研究を行った。その結果、棘上筋の筋断面積、外転筋力は1012歳群、1315歳群は1921歳群に対して有意に低い値を示したが、固有筋力は10-12歳群のみが1921歳群に対して有意に低い値を示した。このことから、棘上筋の機能は質的には中学生段階で成人と同水準に達し、その後は筋量が増加することにより外転筋力が増加するという過程をたどることが示唆された。

また、利き腕と非利き腕を比較してもすべての群において一方の優位性はみられず、いずれの発達段階においても棘上筋の固有筋力指数は両側が同等のレベルにあることが示された。次に、大学生野球選手9名を対象に同様の指標を用いて評価してみたところ、投球側と非投球側の間に固有筋力指数の差は見られず、同様に野球投手の棘上筋の形態、機能を他の競技種目のスポーツ選手との比較を行っても、筋断面積や筋力では投擲選手群に比べて有意に低値を示したものの、固有筋力指数では各競技者群の間に有意な差はみられなかった。これらの結果より野球投手の棘上筋機能を評価するにあたり、非投球側の固有筋力指数や、一般成人、スポーツ選手の固有筋力指数は重要な比較対象であり、肩関節障害防止の観点からは、棘上筋の固有筋力指数を一定の範囲内に維持することが重要であることが示唆された。
細胞内Ｃｌダイナミクスタンパクをターゲットとした新規細胞機能制御法の開発

本研究では、「細胞内Cl-Caダイナミクス連関」とその生理的意義を明らかにすることを目的とした。興奮性細胞として心筋細胞を、非興奮性細胞としてBリンパ球細胞を選択し、細胞生理学実験及びコンピュータシミュレーションを行うことにより、以下の研究成果を得た。1.細胞内にClストアが存在し、細胞内Clダイナミクスに寄与することを示した。2.細胞内Cl-Caダイナミクス連関の存在を明らかにした。3.ミトコンドリアが細胞内Cl-Caダイナミクスに関与することを明らかにした。「細胞内Cl-Caダイナミクス連関」を明らかにするために、まず細胞内小器官を介したCaダイナミクスに関する基本動作原理を得た。すなわち、細胞内Ca制御機構が異なる興奮性細胞(株化培養心筋細胞HL-1)・非興奮性細胞(DT40Bリンパ球細胞、A20Bリンパ球細胞)において、新規ミトコンドリアNa-Ca交換輸送体NCLXをノックアウトあるいはノックダウンすると、いずれの細胞においても著明なミトコンドリアCa排出の抑制、小胞体Ca含量減少がおこった。その結果、リンパ球細胞においては抗IgM、IgG抗体による細胞膜抗原受容体刺激で誘発される小胞体Ca放出の抑制、心筋細胞においては自発興奮の周期の延長が惹起された。リンパ球細胞については数理モデルによる論理的解析が完了し、今年度この成果を論文発表した(Kim et al.Physiol.20l2 ; 590 : 459.74)。心筋細胞については数理モデルを構築中であり、完成次第論文発表する予定である。2種類の異なる蛍光ClセンサータンパクについてBregestovski教授(Insem)、Augustine教授(KIST)より供与を受けた。これらのタンパクを種々のリンパ球細胞、株価培養心筋細胞HL-1に発現させ、細胞質Cl濃度の測定システムを完成させた。現在、細胞内ClダイナミクスとCaダイナミクスとの相関解析を進めている。細胞内Cl輸送タンパクの候補であるCLICファミリーについて、Ramos B細胞、Jurkat T細胞を用いてリアルタイムPCRにて発現解析を行った。その結果、いずれの細胞においてもCLIC1,4の発現が多く、CLIC2,6はその1/10以下であった。CLCI5については発現が認められなかった。興奮性細胞については現在解析を進めている。「細胞内Cl-Caダイナミクス連関」を明らかにするために、平成26年度は興奮性細胞として株化培養心筋細胞HL-1を、非興奮性細胞としてA20 Bリンパ球細胞を用いて、以下の成果を得た。蛍光共鳴エネルギー移動(Fluorescence resonanceenergy transfer: FRET)を利用したClセンサーclomeleonを用いて、細胞内Cl動態を調べた。ミトコンドリアNa-Ca交換輸送体NCLXを抑制するとHL-1細胞の自動能発生が著しく遅延するが(Takeuchi et al., Sci Rep, 2013)、このとき細胞内Cl濃度も減少することを見出した。すなわち、ミトコンドリアが細胞内Cl-Caダイナミクスに関与することが示唆された。また、A20 B細胞を用いて、前年度に得られたClチャネルブロッカー感受性の細胞内Cl濃度増大のメカニズムについて解析した。A20B細胞では、細胞外Cl濃度の変化による細胞内Cl濃度変化は極めて小さいことから、細胞膜Clコンダクタンスが小さいことが考えられた。それにもかかわらずClチャネルブロッカーによって細胞内Cl濃度が増大するという事実は、細胞内にClのストアが存在することを示唆する。ミトコンドリア膜電位を脱分極させるとこの変化は消失したことから、ミトコンドリアは細胞内Clストアとして機能する可能性が示唆された。前年度に抽出した細胞内Cl輸送タンパクの候補(CLIC1, 4, CLCN4)について、siRNAによるノックダウン実験を行った。しかし、いずれのノックダウン細胞でも細胞内Cl動態に変化は認められなかったことから、新規Cl輸送タンパクが存在することが示唆された。「細胞内Cl-Caダイナミクス連関」を明らかにするために、平成24年度は興奮性細胞として株化培養心筋細胞HL-1を、非興奮性細胞としてA20 Bリンパ球細胞を用いて、以下の成果を得た。自動能を有するHL-1細胞を用いて細胞内小器官Ca動態の基本動作原理を得た。すなわち、ミトコンドリアNa-Ca輸送担体(NCLX)をノックダウンすると、著しい拍動リズムの遅延が認められた。細胞生物学実験並びに数理モデル解析から、NCLXは筋小胞体Ca動態を調節することで「Caクロック」機序を修飾することが明らかになった。この成果は現在論文投稿中である。細胞内Cl濃度変化に対する細胞内小器官の関与が示唆されたため、clomeleonにミトコンドリア標的シグナルシークエンスを付加し、ミトコンドリアClセンサー(clomeleon-mito)を作製した。これを用いてミトコンドリア内Cl濃度の測定を進めている。また、小胞体を標的とした小胞体Clセンサーを作製中である。細胞内Cl輸送タンパクの候補のうち、CLIC

1, 4, CLCN4がHL-1とA20に共通して発現することを確認し、現在機能解析中である。今年度は種々の細胞において細胞内小器官を介したCaダイナミクスの基本動作原理を得るとともに、細胞内Cl濃度の測定システムを完成させることができた。興奮性細胞の解析が多少遅れているが、「おおむね順調に進展している」と評価する。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、HL-1細胞、A20B細胞を用いて細胞内Cl-Caダイナミクスの基本動作原理を得ることができた。また、ミトコンドリアをターゲットとしたClセンサーを作製した。成果の学会発表、論文準備ともに十分に行うことができたため、「おおむね順調に進展している」と評価する。興奮性細胞を用いた解析がやや遅れているが、リンパ球細胞で用いた手法を転用できるため、次年度の初めには完了することができると考える。現時点では研究計画の変更はしない。小胞体Clセンサーの作製が多少遅れているが、次年度の初めには完了することができると考える。
生体におけるエネルギー転換機構の総括的研究

本特定研究は生命現象を支えるエネルギー代謝の中枢をなすATPの生成と消費に関するエネルギー転換系の分子機構を解明してライフサイエンスの基礎の確立を目ざしたものである。そのため以下の5つの計画研究班を中心に研究が推行された。A:酸化還元エネルギー転換機構班、B:ATP合成機構班、C:能動輸送機構班、D:筋収縮機構班、E:化学認識と情報伝達機構班。総括班の任務を円滑に推行するために小委員会として、協働委員会、連絡委員会、評価委員会を設けた。本年度はとりまとめの年にあたるので2回の総括班会議を開催、とりまとめの計画に還漏のない様協議した。5月末米国バンダービルト大学教授S.Fleisher及びUCSF教授M.F。Moralesを中心にATPase関係、BCD3班の殆んど全計画研究班が成果を発表し、相互に討論を行い今後の研究の展開についての助言を受けた。結論として本特定研究成果の先進性と独創性が評価され賞賛され大いに激勵を受けた。12月19日より3日間にわたり、ATPaseとやや関係の少なかった残りの2班は研究成果を発表し討論した。12月21日東京(大手町農協ホール)に於て「ATPをめぐる研究の最近の展開」と題する公開講演会を行い約150名の来聽がありATPの生成と消費機構に関する熱心な討議がなされた。和文業績集はB4版333頁のものが2月末に完成し、関係各方面に配布中である。英文業績集は現在印刷中であるが変形B5版ハードカバー約170頁のもので諸外国の一流研究者及び研究機関に送付する予定である。推進者の一人殿村能動輸送班長の急逝という不幸に見舞われたに拘らず、本特定研究は諸外国注視の中で着々と成果が積み上げられたと云える。本邦バイオエナジテイクス研究の国際的比重が高かったので今後の発展が大いに期待される所である。
サケ科魚類の細菌性伝染病の免疫予防に関する基礎ならびに応用研究

サケ科魚類の病原細菌であるVibrio anguillarumとAeromonas salmonicidaに対するニジマスの防御免疫機構を検討した。1.マクロファージ(Mφ)の活性化機構と免疫防御:ニジマスにおける抗体産生と感染防御との関連を検討したところ、死菌で免疫したニジマスは強毒菌の攻撃に耐過したが、感染防御と抗体価との間に相関は見られなかった。一方、V.auguillarum生菌は腹腔Mφに強い化学発光(CL)反応を起こさせるのに対し(Mφ活性化)、死菌のそれは弱かった。死菌で免疫したMφは、免疫後7日からCL反応の上昇を示し、この時点でニジマスを生菌攻撃するとそのほとんどが耐過した。さらに、次項に述べるニジマスCRPは、Mφの食作用を増強させた。2.Cー反応性蛋白の産生機構と、宿主の防御機構におけるCー反応性蛋白の役割:まずニジマスCRPを精製し、その理化学性状を明らかにした。細菌感染ニジマスにともない、血清中CRP量は顕著に上昇した。CRPはニジマス補体の消費量を増大(補体を活性化)させた。CRPを補体とともに培養液中に加えると、in vitroにおける菌の増殖が抑制された。さらに、水温を上昇させるなどして魚にストレスを与えた場合にも、顕著なCRP産生を見た。3.細菌内毒素に対するニジマスの低抗性機構:合成発色基質を利用した細菌内毒素微量定量法を用いて血清中の内毒素量を測定したところ、哺乳動物と比較して高い濃度の内毒素が検出された。内毒素をニジマスに接種すると、血清中内毒素濃度量は顕著に上昇し、しかも長期間検出されたが、魚は臨床的に全く異常を示さず、ニジマスはマウスに比べ100倍以上の抵抗性を有することが明らかとなった。1.細菌抗原に対するニジマスの細胞性免疫リンパ球とならび細胞性の感染防御機構として重要なマクロファージの活性化機構を化学発光(chemiluminescens;CL)を利用して調べた。Vibrioanguillarum生菌はニジマス腹腔マクロファージに強いCL反応を起こさせるのに対し、死菌のそれは弱かった。V.anguillarum死菌で免疫したニジマスのマクロファージは免疫後7日からCL反応の上昇を示し、この時点でニジマス生菌攻撃するとそのほとんどが耐過した。これらの結果からマクロファージが細菌感染早期における防御に関与することが示唆された。2.ニジマスの体液性免疫予防効果評価魚における炎症反応の状態を知るための指標として、C反応性蛋白(C-reactive protein;CRP)の検出法を検討した。まずニジマス血清よりCRPを精製することに成功し、その理化学的性状を明らかにした。次にV.anguillarum感染ニジマスにおけるCRP量を測定したところ、感染にともない血中濃度は顕著に上昇した。これによりCRPの測定を免疫予防効果評価に利用しうる可能性が示唆された。さらに、合成基質を使用したエンドトキシン微量定量法を確立した。正常ニジマスにおいては血清中に哺乳動物と比較して高い濃度のエンドトキシンが検出された。エンドトキシン濃度はV.anguillarum生菌あるいは精製工ンドトキシン接種により顕著に上昇した。大量のエンドトキシンを接種しても魚は死亡しないことより、ニジマスのエンドトキシンに対する感受性は低いものと推測された。細菌感染に対するサケ科魚類の防御免疫機構の一端を解明するため,前年度に引き続き以下の課題について検討を加えた.1).

Cー反応性蛋白(Cーreactive protein;CRP)の補体活性化機構:前年度で精製に成功したニジマス血清CRPの補体活性化作用を調べた. CRPのリガンドであるCー多糖(CーPolysaccharide;CPS)存在下で, CRPはニジマス補体の消費量を増大(補体を活性化)させた. CPS非存在下では補体は消費されないことから, CRPは補体を直接活性化しないことが推測された.また,急性期血清はCPS非存在下においても補体を活性化した.2).Vibrioanguillarumに対するニジマスの免疫予防におけるマクロファージ活性化とCRP産生:ホルマリン不活化V.anguillarumで免疫したニジマスは免疫早期に防御能を獲得し,マクロファージ活性が上昇することを前年度に明らかにした.今年度はマクロファージ活性化におよぼすCRPの影響を検討した.免疫に用いたアジュバントはCRPの濃度を顕著に上昇させ,アジュバントの炎症誘起作用をうかがわせた.マクロファージのV. anguillarum食作用に対するCRPの影響を検討した結果,CRPは食作用を増強させることが示された.さらに,in vitroにおけるV.anguillarum増殖に対するCRPの影響を調べた. CRPあるいはニジマス血清を培養中に加えると菌の増殖が抑制され, CRPあるいはCRPにより活性化された補体による菌の増殖抑制が推測された.これら実験結果は,ニジマスCRPは補体を活性化し,食菌促進や菌の増殖抑制などを通して,急性期における生体防御に重要な役割をはたすことを示唆する.
Cerebral microbleedsによる抗血栓療法の頭蓋内出血リスク層別化

本研究では、心血管疾患における抗血栓薬2剤併用療法、抗血小板薬+抗凝固併用療法が、頭蓋内出血のサロゲートマーカー頭部MRI T2*画像による頭蓋内微小出血(CMBs)を増加させるか、さらに頭蓋内出血を増加させるかを前向き登録研究により検討する。古典的動脈硬化危険因子に加え、尿中アルブミンや血中AGEといった新しいバイオマーカー、内皮機能、脈波速度、中心血圧など新しいサロゲートマーカーとCMBs発症との関連を評価する。これによりCMBsが心血管疾患における抗血栓療法の頭蓋内出血発症の個別的予知因子となるか、頭蓋内出血リスク層別化が可能であるかを明らかにする。今年度の研究実績:久留米大学医療センター循環器内科、久留米大学心臓・血管内科の心血管疾患患者のうち、アスピリン、チエノピリジン系薬剤のいずれかの単剤療法症例(SAPT群)、DES施行例でアスピリン+チエノピリジン系薬剤による新規DAPT症例(DAPT群)、ワルファリンまたはDOACのいずれかによる単剤療法症例(SOAC群)、SAPT+ワルファリンまたはSAPT+DOACによる2剤併用症例(DT群)、DES施行例で新規DAPT+ワルファリン併用症例(TT群)を登録を終了。観察期間が終了した症例について順次、観察終了時データの整理・解析を行った。登録初期の症例で12か月以上のフォローが可能であったDAPT群20例についてpreliminaryな検討したところ、登録時にCMBsが認められたものは16%であった。12か月後の再検時に新規CMBsは19%に出現した。CMBs陽性例と陰性例とを比較検討したところ、CMBs陽性群において冠動脈罹患枝数が有意に多く、SYTAXスコアも高値であった。また登録時血圧は両群で同等であったがCMBs陽性群では8か月後の収縮期血圧が高値で、血圧変動が大かった。また、観察期間に頭蓋内出血、入院を要する大出血、脳梗塞、全身性塞栓症および心血管死亡は認められなかった。本研究の目的:頭蓋内出血は抗血栓療法の最も重篤な合併症であり、特に併用によりそのリスクが増大する。本研究では、心血管疾患における抗血小板薬2剤併用療法、抗血小板薬+抗凝固薬併用療法が、頭蓋内出血のサロゲートマーカーとして注目される頭部MRI T2*画像による頭蓋内微小出血(cerebral microbleeds; CMBs)を増加させるか、さらに頭蓋内出血を増加させるかを前向き登録研究により検討する。また古典的動脈硬化危険因子に加え、尿中アルブミンや血中ADMA、血中AGEといった新しいバイオマーカー、内皮機能、脈波速度、中心血圧など新しい心血管疾患サロゲートマーカーとCMBs発症との関連を評価する。これらにより、CMBsが心血管疾患患者における抗血栓療法の頭蓋内出血発症の個別的予知因子となるか、頭蓋内出血リスクの層別化が可能性であるかを明らかにする。今年度の研究実績:久留米大学医療センター循環器内科、久留米大学心臓・血管内科の外来通院中またはDESによるPCI施行予定で入院中の心血管疾患患者のうち、アスピリン、チエノピリジン系薬剤のいずれかの単剤療法症例(SAPT群)、DES施行例でアスピリン+チエノピリジン系薬剤による新規DAPT症例(DAPT群)、ワルファリンまたはNOACのいずれかによる単剤療法症例(SACT群)、SAPT+ワルファリンまたはSAPT+NOACによる2剤併用症例(DT群)、DES施行例で新規DAPT+ワルファリン併用症例(TT群)を登録中である。登録時において、頭部MRIに加え、登録時臨床情報収集、一般検査、一般生化学検査、上記特殊検査を施行している。現在、抗血栓療法中の心疾患患者を登録中であるが、おおむね順調に登録が進んでいる。動脈硬化の生理学的指標の計測も頸動脈エコー、脈波伝搬速度(PWV)および前腕血流依存性血管拡張反応(FMD)により評価する予定であった。前2者については問題無く施行できているが、FMDに関しては再現性に問題がある症例が多くみられたことから臨床検査部での実施が中止となった。これに変わって再現性に優れたエンドパッドが使用可能となったため、エンドパッドによる評価を行うこととなった。今年度の研究実績:久留米大学医療センター循環器内科、久留米大学心臓・血管内科の心血管疾患患者のうち、アスピリン、チエノピリジン系薬剤のいずれかの単剤療法症例(SAPT群)、DES施行例でアスピリン+チエノピリジン系薬剤による新規DAPT症例(DAPT群)、ワルファリンまたはDOACのいずれかによる単剤療法症例(SOAC群)、SAPT+ワルファリンまたはSAPT+DOACによる2剤併用症例(DT群)、DES施行例で新規DAPT+ワルファリン併用症例(TT群)を登録中である。

登録初期の症例で12か月以上のフォローが可能であったDAPT群14例についてpreliminaryな検討したところ、登録時にCMBsが認められたものは2例(14%)であった。12か月後の再検時に新規CMBsは2例(14%)に出現した。登録時にCMBsを認めた2例に変化はなかった。CMBs陽性であった4例と陰性であった10例を比較検討したところ、CMBs陽性群において冠動脈罹患枝数が有意に多く、SYTAXスコアも高値であった。また登録時血圧は両群で同等であったがCMBs陽性群では8か月後の収縮期血圧が高値であった。現在、抗血栓薬服用中の心血管疾患患者を登録中である。概ね順調に登録は進んでいるが、抗血小板薬単剤SAPT群と抗血小板薬2剤併用DAPT群と比較して、SAPT+ワルファリン併用のDT群およびDAPT+ワルファリン併用TT群の症例数が少ない傾向が見られる。動脈硬化の生理学的指標として当初FMDを用いる予定であったが、当院検査部がFMD検査を廃止し、エンドパッド検査に切り替えた。しかし、その切替え時期が遅れたため登録初期の症例でエンドパッドのデータが得られなかった。本研究では、心血管疾患における抗血栓薬2剤併用療法、抗血小板薬+抗凝固併用療法が、頭蓋内出血のサロゲートマーカー頭部MRI T2*画像による頭蓋内微小出血(CMBs)を増加させるか、さらに頭蓋内出血を増加させるかを前向き登録研究により検討する。古典的動脈硬化危険因子に加え、尿中アルブミンや血中AGEといった新しいバイオマーカー、内皮機能、脈波速度、中心血圧など新しいサロゲートマーカーとCMBs発症との関連を評価する。これによりCMBsが心血管疾患における抗血栓療法の頭蓋内出血発症の個別的予知因子となるか、頭蓋内出血リスク層別化が可能であるかを明らかにする。今年度の研究実績:久留米大学医療センター循環器内科、久留米大学心臓・血管内科の心血管疾患患者のうち、アスピリン、チエノピリジン系薬剤のいずれかの単剤療法症例(SAPT群)、DES施行例でアスピリン+チエノピリジン系薬剤による新規DAPT症例(DAPT群)、ワルファリンまたはDOACのいずれかによる単剤療法症例(SOAC群)、SAPT+ワルファリンまたはSAPT+DOACによる2剤併用症例(DT群)、DES施行例で新規DAPT+ワルファリン併用症例(TT群)を登録を終了。観察期間が終了した症例について順次、観察終了時データの整理・解析を行った。登録初期の症例で12か月以上のフォローが可能であったDAPT群20例についてpreliminaryな検討したところ、登録時にCMBsが認められたものは16%であった。12か月後の再検時に新規CMBsは19%に出現した。CMBs陽性例と陰性例とを比較検討したところ、CMBs陽性群において冠動脈罹患枝数が有意に多く、SYTAXスコアも高値であった。また登録時血圧は両群で同等であったがCMBs陽性群では8か月後の収縮期血圧が高値で、血圧変動が大かった。また、観察期間に頭蓋内出血、入院を要する大出血、脳梗塞、全身性塞栓症および心血管死亡は認められなかった。平成29年度も症例登録をすすめる。さらに登録時の末梢血マーカーの測定も進めていく。12か月の観察期間終了症例については、フォローアップ検査(頭部MRI、生理学的検査、末梢血マーカーなど)を施行する。目標登録数に達した時点で、データを固定し解析を開始する。
VR技術の応用による高速道路合流部における交通挙動解析

本研究は,Virtual Reality (VR)技術の適用により,渋滞対策,安全対策の観点から,高速道路合流部における交通挙動の実態把握・解析を行うことを目標とし,特に設計指針の確立が求められている付加車線(加速車線)と交通挙動の関係に着目した.平成16年度は,付加車線長の違いによる合流車挙動の変化を分析した.その結果,付加車線を延伸した場合,特に本線の交通密度が高い場面において顕著に合流車挙動の自由度が増すことが明らかとなった.これは合流車の視点で見ると付加車線延伸は渋滞対策の観点から有効であることを示していると捉えることができる.ただし,付加車線延伸時に,本線車より速い速度で合流する合流車が多く確認されているが,これらの合流車が合流するギャップの後方車(以下,合流ギャップ後方車),および合流ギャップ後方車に続く本線車両が受ける影響については確認されなかった.この課題を受けて,平成17年度では,付加車線延伸時の本線車両の挙動解析を目的として研究を行った.得られた結果から,付加車線長を600mに延伸することにより,付加車線長200mの場合に見られる減速波の増幅,およびボトルネック現象が緩和される傾向にあるという知見を得た.この知見と平成16年度で得られた知見は課題となっている付加車線延伸の定量化に寄与するものであると考える.また,ドライビング・シミュレータを用いた実験において,合流車および合流ギャップ後方車の挙動について現況再現性を確認できたことは,本研究で得られた知見からも分かるように,今後VR技術の適用により,合流部の交通挙動を解明できる可能性が広がったと考えられる.本研究は,Virtual Reality (VR)技術の適用により,渋滞対策,安全対策の観点から,高速道路合流部における交通挙動の実態把握・解析を行うことを目標とし,特に設計指針の確立が求められている付加車線(加速車線)と交通挙動の関係に着目した.平成16年度は,付加車線長の違いによる合流車挙動の変化を分析した.その結果,付加車線を延伸した場合,特に本線の交通密度が高い場面において顕著に合流車挙動の自由度が増すことが明らかとなった.これは合流車の視点で見ると付加車線延伸は渋滞対策の観点から有効であることを示していると捉えることができる.ただし,付加車線延伸時に,本線車より速い速度で合流する合流車が多く確認されているが,これらの合流車が合流するギャップの後方車(以下,合流ギャップ後方車),および合流ギャップ後方車に続く本線車両が受ける影響については確認されなかった.この課題を受けて,平成17年度では,付加車線延伸時の本線車両の挙動解析を目的として研究を行った.得られた結果から,付加車線長を600mに延伸することにより,付加車線長200mの場合に見られる減速波の増幅,およびボトルネック現象が緩和される傾向にあるという知見を得た.この知見と平成16年度で得られた知見は課題となっている付加車線延伸の定量化に寄与するものであると考える.また,ドライビング・シミュレータを用いた実験において,合流車および合流ギャップ後方車の挙動について現況再現性を確認できたことは,本研究で得られた知見からも分かるように,今後VR技術の適用により,合流部の交通挙動を解明できる可能性が広がったと考えられる.研究課題に対し,本年度は,異なる本線の交通状況(交通密度,空間平均速度)を考慮しながら,異なる付加車線長に対する合流時運転行動の変化を調査分析し,円滑な合流行動の面からの適正な付加車線長について検討した.分析結果から,付加車線長を200mから400m,600mに延伸することにより,特に本線交通状況が高密度の場面において顕著に合流車挙動の自由度が増すことが,多角的な視点から確認できた.また合流車の観点から見た,望ましい付加車線長の値は,400mから500mの間に存在する可能性があることも分かった.これらの知見は,これまで実現象を考慮した合流部の現象把握に取り組んだ調査,研究がほとんどないことを考慮すれば,今後の高速道路合流部における付加車線設置に際し,重要な設計指針を与えると同時に,合流部の現象把握を行う上での貴重な成果となる.なお本成果は,検討の前提として,合流する側の視点から,本線状況を変化させた状況下で,付加車線延伸の効果を検討している.そのため,本結果だけをもって「合流する側,される側両方の視点から,付加車線延伸は渋滞対策として効果がある」と断定することはできない.今後は,両方の視点から付加車線延伸が渋滞対策の観点から効果があることを確認するために,本線走行車両の視点,つまり合流される側からの視点を考慮に入れて,合流部全体としての交通流の解明を検討する.本研究は,Virtual Reality (VR)技術の適用により,渋滞対策,安全対策の観点から,高速道路合流部における交通挙動の実態把握・解析を行うことを目標とし,特に設計指針の確立が求められている付加車線(加速車線)と交通挙動の関係に着目した.平成16年度は,付加車線長の違いによる合流車挙動の変化を分析した.その結果,付加車線を延伸した場合,特に本線の交通密度が高い場面において顕著に合流車挙動の自由度が増すことが明らかとなった.これは合流車の視点で見ると付加車線延伸は渋滞対策の観点から有効であることを示していると捉えることができる.ただし,付加車線延伸時に,本線車より速い速度で合流する合流車が多く確認されているが,これらの合流車が合流するギャップの後方車(以下,合流ギャップ後方車),および合流ギャップ後方車に続く本線車両が受ける影響については確認されなかった.この課題を受けて,平成17年度では,付加車線延伸時の本線車両の挙動解析を目的として研究を行った.

得られた結果から,付加車線長を600mに延伸することにより,付加車線長200mの場合に見られる減速波の増幅,およびボトルネック現象が緩和される傾向にあるという知見を得た.この知見と平成16年度で得られた知見は課題となっている付加車線延伸の定量化に寄与するものであると考える.また,ドライビング・シミュレータを用いた実験において,合流車および合流ギャップ後方車の挙動について現況再現性を確認できたことは,本研究で得られた知見からも分かるように,今後VR技術の適用により,合流部の交通挙動を解明できる可能性が広がったと考えられる.