hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食文化に根差した省エネ・低炭素型地域コミュニティー創生への挑戦

本研究では、健康、長寿、安全、安心、省エネルギー、低炭素を目的とした社会の構築のため、将来どのような地域コミュニティーを創成するべきかを、日本の食文化に着目して提案することである。食の省エネルギー・低炭素化については、エネルギー消費が大きい「煮る」、「蒸す」、「ゆでる」の水を媒体に用いた加熱調理に着目し、食材内部の温度変化や食材の硬さ変化を表す数値モデルを構築し、加熱調理の最適化を行った。低炭素型地域コミュニティー創生について、農産物生産からみた未来社会像をデザイン思考によりイメージし、未来社会では、「時間をかける=待つ」ことからうまれる価値が重要であるというコンセプトが導かれた。本年度は、調理の研究に関しては、水を媒体とした調理法のうち、「ゆでる」と「煮る」の2つの調理プロセスに着目した。まず、「ゆでる」に関しては、ゆで卵を題材に、調理時間予測モデルの構築と、このモデルに基づいたガス加熱とIH加熱の違いによるエネルギー消費および、二酸化炭素排出量の評価を行った。調理時間予測モデルでは、卵殻、卵白、卵黄の3つの層からなる2次元軸対称系を設定し、非定常熱伝導方程式に基づくモデルを構築し、このモデル式を用い、調理時の水温変化を考慮に入れて有限要素法にてシミュレーションを行った。数値計算で得られた卵内の温度の時間変化は、実際の調理実験で得られた卵内の温度変化とよく一致し、構築した調理時間予測モデルの妥当性が示された。この調理時間予測モデルを基に、卵黄内の温度が80°Cに達する時間を調理完了時間として、最適加熱方法をガス加熱とIH加熱それぞれで決定し、この最適加熱法において消費されるエネルギー量と排出される二酸化炭素量の評価を調理実験により行った。その結果、IH加熱は熱効率の点で優れているものの、発電ロスや送電ロスを加味した場合、エネルギー消費量、二酸化炭素排出量ともに、ガス加熱よりも大きくなった。一方、ガス加熱においては、加熱調理時の熱効率が50%に満たず、熱効率の点で問題があることがわかった。その結果、加熱調理において、ガス加熱では調理時の熱効率の向上、IH加熱では発電、送電効率の向上が、省エネルギー、低炭素化の鍵となることがわかった。また、地域創生に関しては、醤油などの発酵食品が日本食の特徴の一つであることから、発酵食品生産と農産物生産を組み入れたエコプロダクションシステムについて検討を開始した。発酵食品生産の前処理プロセスとして、Couette-Taylor流を用いたデンプンの連続糖化プロセスを提案し、効率よく還元糖が得られることを明らかにした。平成26年度は、ニンジンやほうれん草を中心とした根菜類について、「煮る」と「蒸す」の調理法について、エネルギー評価を行った。まず、ニンジンやほうれん草などの根菜類のできあがりについて、軟らかさについて着目し、破断荷重と官能評価とを相関させ、最適な軟らかさを破断荷重により数値化した。根菜類の硬さ変化を一次化学反応モデルによりモデル化した。このモデルを用い、強火、弱火を組み合わせ、加熱方法を最適化することで、省エネルギー、低炭素化を達成できることがわかった。つぎに、地域創生については、農産物生産から見た未来社会像を、デザイン思考に基づくワークショップを実施して、バックキャスティングすることを試みた。アイデアの創出からソリューションの提案までを様々な人たちと一緒に考えるためのワークショップをとおして、ブレインストーミング、親和図法、強制連想法などの作業を行い、その作業過程や結果からこれまで気づいていなかったインサイト(気づき)を見つけることに取り組んだ。その中で、学生を対象としたワークショップから、「時間をかける=待つ」ことへの欲求を若者が感じているというインサイトを得た。現代社会では、都市は速さや効率のよさを追求した定量的評価の下で発展してきたが、農村では農作物の生長などの制約から時間をかけることが必要である。未来社会では、「時間をかける=待つ」ことからうまれる価値、即ち、定性的評価の確立が重要であり、都市と農村との時間ギャップを如何に埋めるかが重要であるというコンセプトが導かれた。「待つ」ことを可能にするには、このギャップを埋める「場」が重要であり、その「場」の構築が、望む未来社会像への到達アプローチであると考えられた。化学工学平成25年度は、「ゆでる」、「煮る」という水を媒体とした調理において、化学工学的、エネルギー工学的に検討を行い、加熱器具の特性を明らかにするとともに、省エネルギーや低炭素化につながる加熱調理法の最適化を行ったこと、さらなる省エネルギーや低炭素化に向け、加熱器具と加熱調理法に関する課題を明らかにした。以上の点は平成25年度の計画を概ね達成するものである。また、これに加え、食感や、味のしみこみなど、家政学的、調理学的検討も合わせて行っており、この点は当初の計画よりも進展している。

さらに、地域コミュニティの創生については、プロセス強化の観点から発酵食品生産において、サプライチェーンに基づく、生産から廃棄物・排水処理を含めた省エネルギー・低炭素化を行うために、まず前処理工程に当たるデンプンから連続的に糖を得るCouette-Taylor流を用いた連続糖化プロセスを提案し、その有効性を明らかにした。さらに、植物工場をハブとしたスマートコミュティの構築に向け、学内および、学外研究機関との連携体制も整いつつあり、平成26年度の研究推進に向けた準備も着々と進んでいる。上記のことより、加熱調理のうち、「蒸す」の進捗状況に、少し遅れはあるものの、概ね順調に進展していると判断した。加熱調理においては、引き続き「煮る」、「蒸す」について、化学工学、エネルギー工学、家政学、調理学の複合的観点からの考察を進めていく。また、健康・福祉の観点から、栄養についても検討していく。つぎに、地域コミュニティの創生に関しては、食材のサプライチェーンに基づく、生産から廃棄物・排水処理を含めた省エネルギー・低炭素化を行うために、各段階でのエネルギー変換効率や輸送効率を考慮したLCA解析も行う。また、食物生産に関して、地域のスマートコミュニティ化を目指し、植物工場をハブとした植物生産ネットワークの構築を検討する。このため、社会学、経済学、システム工学の研究者と積極的な交流を持ち、意見交換を行っていく。
S=-2をもつ原子核の研究

ダブルハイパー核など核内にストレンジネス(S)を2個含む原子核系の研究は、バリオン間相互作用の統一的理解に重要であるのみならず、ストレンジクォーク物質等の新しい核物質研究への基礎を築く。ところが、ダブルハイパー核に関する実験からの情報は、過去40年間で2例のみであった。そこで、10倍以上のデータに基づいた確定的な情報を得るために、1)ブルックヘブン国立研究所(BNL)AGS加速器の高強度K^-ビームを^9Be標的に照射し、ΛΛ核からの2回連続崩壊するπ中間子を円筒型検出器系(CDS)で検出し、比較的軽いΛΛ核の同定を行う(E906)、2)エマルションカウンター複合実験法を用いて、エマルション中にΞ^-粒子を数百個(従来の10倍)静止させ、質量が10程度のS=-2核を検出する(E373)、の実験を行った。E906のデータ解析はほぼ最終段階にあり、いくつかの非常に興味ある結果が得られた。まず、S=-2の原子核でもっとも軽い^4H_<ΛΛ>の多量生成(数10個)に成功した。これは世界初の画期的な成果であり、現在^4H_<ΛΛ>の質量を精度良く求めつつある。これは、将来のより高強度のビームによる本格的なストレンジネス(S)を2個含む原子核系の研究に対し新しい道を切り開いたといえる。更にΞ^-p elasticやΞ^-p->ΛΛの断面積も求まった。E373実験はKEK-PSを用い、当初予定の50%のビームを照射し終え、現在種々の較正を行いつつエマルションの解析も始まった。まだ、ダブルラムダ核を見いだすには至っていないが、今後解析を進めると同時に、残されたビーム照射を2000年度に行い、最終的に過去の10倍のデータを提出する予定である。本研究は、ストレンジネスS=-2をもつ原子核を従来より12桁多く生成し、高精度の決定的なデータを得ることを目的としている。そのためにa)(K^-,K^+)反応による直接的多段階過程でダブルラムダ核を生成し、その同定・質量決定のために2回連続的に崩壊するπ^-を検出する。実験は米国ブルックヘブン国立研究所(BNL)の大強度ビームを用いて行う。本年度はこのための中心装置である大立体角円筒型スペクトロメータ(CDS)を建設した。高工研でのビームテストの後、BLNに搬入し、現在ビームラインに設置・調整中であり、9年度からの予備実験に備えている。一方、別の方法による実験としてb)(K^-,K^+)反応のQuasi-free過程で放出された三^-粒子をエマルション中に静止させ、ダブルラムダ核の生成・崩壊を観測する実験を高工研で準備中である。本年度は、従来のエマルションに改良を加え、テストの結果、新しいタイプのエマルションが完成した。エマルションをとりかこむファイバーシンチ(飛程の長い崩壊粒子検出用)からの信号を増幅するためのイメージインテンシファイア-(11T)とエマルション駆動装置(10μm精度)も完備し、来年度5月からの予備実験に備えている。本研究は、ダブルラムダハイパー核(ΛΛ核)を従来の二桁以上多量に生成し、その性質を調べることを目指している。そのために、二つの相補的な実験を行う。

一つは、円筒型検出器系(CDS)とブルックヘブン国立研究所(BNL)AGS加速器の高強度K^-ビーム(10^6/秒、運動量1.8GeV/c)を用い、ΛΛ核からの2回連続崩壊するπ^-中間子をCDSで検出し、比較的軽いΛΛ核の同定を行う(E906)。他の方法は、エマルジョンカウンター複合実験法を用いて、エマルジョン中にΞ^-粒子を約10^3個(従来の10倍以上)静止させ、質量が10程度のS=-2核を検出する(E373)。前者の研究では、昨年度10月までにCDSの建設を終了し、12月に文部省高エネルギー研究所(KEK)において基本性能を確認するためのテスト実験を行ない、予想された性能を有することが確認された。その後CDSをBNLに向けて搬出し、最終の組み立てを行なった後、AGS加速器のDラインに設置した。本年度4月からは、実際のK^-ビームを用い、CDSおよびK^+検出用のスペクトロメータの調整を行ない、5月より本実験に入った。その結果Ξ^-生成率として6×10^<-7>/K^-が得られ、これまでの結果と一致しスペクトロメータ系の調整は完成した。CDSではΞ粒子の崩壊がきれいに見えており、今後検出効率を評価する。現在、2π^ーバーテックスの解像度を高めるために、ターゲット上下にシリコンマイクロストリップ検出器の導入を進めており、こうした改良を行い来年度9月以降、本格的なデータ収集を行なう予定である。複合実験(E373)では、主に岐阜大学における原子核乾板の作成、全自動解析装置の製作、またビーム照射後の乾板の現像を東大・宇宙線研究所で実施するための装置の準備を行った。原子核乾板は、これまで誰も実現できなかった50ミクロンのアクリル支持体の使用を現実のものとした。全自動解析装置は、ハードの部分がほぼ完成し、1秒間に10枚の画像を顕微鏡の焦点面を移動しながら撮影できるところまで達した。現像では、0.5mm厚の乾板中での現像条件の相違を、20%以下に押さえることができるように、温度・薬品濃度の条件出しを行った。このような準備のもとで、2月末より3月上旬にかけて、全体の2割の乾板にビーム照射を行い、現像を行いつつある。今後、来年度の4月から6月にかけて、残りの8割の照射を行うべく、準備を進めている。本研究は、ダブルラムダハイパー核(ΛΛ核)を従来の二桁以上多量に生成し、その性質を調べることを目指している。そのために、二つの相補的な実験を行った。一つは、円筒型検出器系(CDS)とブルックヘブン国立研究所(BNL)AGS加速器の高強度K^-ビーム(10^6/秒、運動量1.8GeV/c)を用い、ΛΛ核からの2回連続崩壊するπ^-中間子をCDSで検出し、比較的軽いAA核の同定を行う(E906)。E906実験については、本年度9月より本格的なデータ収集に入り、11月末までビームを照射し、良質のデータが収集できた。2つのπ^-を放出して崩壊するイベントについての予備的な解析では、興味ある運動量範囲に、Ξ粒子の崩壊から予想されるイベント以外の成分が多く観測されており、今後の調整でCDSの運動量分解能が向上する事により、ΛΛ核からの2回連続崩壊するπ^-中間子を同定できると期待している。複合実験(E373)では、平成10年2月から5月末にかけて乾膜35リットルのエマルション(45スタック)に、約700時間の照射を行った。スペクトロメータの予備解析の結果では、約5.0×10^4個の(K^-,K^+)イベントを蓄積できたと推定される。またファイバーの画像も良好であった。
高等動物の染色体バンド境界領域の核内配置とその動態

高等動物染色体の高度に組織化された核内配置を決定する情報は,基本的には塩基配列に担われると考えられる.セントロメアおよびテロメアが,重要な役割をはたすことは明らかであるが,染色体バンド境界も重要な部位と想定している.ヒトMHC領域内に,複製タイミングのスイッチ点としてバンド境界を正確に特定でき,SARの存在および複数の特徴的な配列類を見いだした.間期核内配置を決める分子機構としては,DNA配列に特異的に親和性を示す核内構造の存在が想定される.生理条件下でこのような活性を示す分子レベルでの構造体としては,単鎖及び3重鎖のような非ワトソン・クリック型構造を形成するDNA部位や,RNAや,配列特異性のあるDNA結合タンパク質,及びこれらの複合体が考えられる.バンド境界領域にも,これらの活性と関係する配列類が存在していた.生理条件下で,配列特異的にDNAに高親和性を示す核内構造体を探索する目的で,バンド境界領域に見出されたtriやtetraヌクレオチドの反復配列およびPABL,ならびにテロメアとαサテライト反復配列を蛍光プローブとして,ヒトの培養生細胞へのlipofectionによる導入実験と,未変性間期核に対するin situ結合実験を行った.いずれの方法でも,配列特異的に特徴的なfoci状の結合像が得られた.PABLプローブはテロメア近傍に強い結合を示したが,RNase処理核ではこの結合シグナルは消失する。PABL由来のRNAがテロメア近傍に局在することが示唆される。トリヌクレオチドリピート配列である(CTG/CAG)nや(GAA/TTC)nは,non-B型形成能を持つことが知られているが,配列特異的にfoci状の結合像を与える。単鎖特異的ヌクレアーゼに感受性であるので,non-B型DNAから構成される構造が結合に重要と考えている。核内には,non-B型構造がfoci状に存在しており,RNAやDNAへの配列特異的なたんぱく質とも複合体をなし,配列特異的に高親和性を示す部位を形成し,染色体上で離れた位置にあるDNA間での特異的な結合を可能にし,DNAの高度な組織化を実現しているとのモデルを考えている。
バロンの反乱(1258-67年)のイングランド国制史上の意義に関する研究

平成13年度には申請書に記入したとおり、イングランドに赴いて公文書官やケムブリッジ大学図書館などに保管されている原史料を転写し、コンピュータに入力した。特にケムブリッジシァのトリプロウ・ハンドレッドに関する、イーリ司教や小修道院長領の荘園裁判記録は、イングランドの研究者にとってもまだ未整理であり、研究代表者(朝治)が最初の転写者となる。さらに公文書館で13世紀の公文書類を転写した。両史料の比較により、国王が管轄する司法の分野と、司教等の特権領主の管轄する分野とが、上下にではなく並列的に位置づけられ、司法に関する国家の公権力とは国王と特権領主とが、分担して機能させていたことをつかみ取った。その成果を『関西大学文学論集』51-4等に発表した。平成14年度には、封建国家の公権力が果たすべき任務を、マグナ・カルタ以後の国王政府が如何に果たしていたのかを1250年までと、12501258年との2期に分けて考察した。その目的達成のために、イングランドに赴き公文書館等で、国王証書の立会人リスト等の史料を転写し、コンピュータに入力した。その結果、ジョン王も、その子ヘンリ3世も公権力にあたる権力を国家目的あるいはイングランド住民のために使っていたとは言えず、王家の特殊利害追求のために利用していた。この成果を『関西大学文学論集』52-4等に発表した。平成15年度には、国家公権力にあたる権力体が1258年56月に、諸侯の改革運動によって形成され、約2年間実際に機能していたことを、各種の公文書で確認し、『関大文学論集』53-4に発表する一方、これまでの成果を総合して一書にまとめ、京都大学学術出版会から『シモン・ド・モンフォールの乱』として公刊した。さらにその書にはスペースの関係で収録しきれなかった原史料の転写分の一部を、解説を付けて科学研究費成果報告書冊子体の形で公表する。(近刊)今年度には英文原稿の査読を受けるため渡英した。平成13年78月に英国において、下記の諸施設に所蔵されている手稿本や文書の転写、解読を行った。公文書館(ロンドン)←13世紀巡回裁判記録、特に1261,1268年にケムブリッジシァで行われた巡回裁判の記録を転写した。2.オクスフォード大学ボドリー図書館、サフォーク・ロルズ。リチャード・フリヴィルがケムブリッジシァの複数のハンドレッドに保有する荘園の、法廷記録である羊皮紙計5枚の転写と解読。3.ケムブリッジ大学、ゴンヴィル・キーズ・カレッジ図書館、イーリ司教領文書。1252年に実施された、ケムブリッジシァとその周辺地域に司教が保有する領地の土地評価簿、司教の巡回法廷記録が豊富に収録された文書集(カーチュラリ)の転写と解読。3.大英図書館、Cotton Vespasian IX.イーリ司教保有の土地地評価簿の転写と解読。平成13年5月に駒沢大学でのイギリス中世史研究会において、報告「トリプロウ・ハンドレッドの陪審員たち」を口頭で発表した。同じく5月に一橋大学での「西欧中世史研究会」において、「ケムブリッジシァの荘園法廷記録」を口頭で発表した。この内容は論文の形で公表する予定である。平成13年11月『西洋史研究』30号に論文「トリプロウ・ハンドレッドの陪審員たち」が掲載された。平成13年12月に『西洋史学』203号に、論文「1258-60年イングランドの王国共同体」が掲載された。

科学研究費で購入した英国公文書館発行の『勅状摘録集』『ヴィクトリア記念州史ケムブリッジシァ』を使用して、在地陪審員の個別研究を行った。その結果を論文にして『関西大学文学論集』に掲載予定である。今年度初めに作成した研究計画に従って、13世紀イングランドにおける王国共同体の実体を、国制史の史料から探り出す研究を行った。その結果、パウイク等による通説とは異なる結論を得た。その内容は以下の通りである。1215年のマグナ・カルタ第61条に見られる王国共同体の語が表すのは、規定された25人の諸侯とそれに次ぐ地位の諸侯からなる団体であった。それは国王がそれまで行使していた国家の公権力に相当する権力を実際に行使していた。その後ジョンの死、9歳のヘンリ三世の後継により、摂政となったマーシャルの下で国王は公権力を諸侯と分有する政策を採った。1234年にロッシー派を追放した後、国王は親政を開始し、ヨーロッパ内でのイングランド王家の地位を高める政策へと転換した。フランス王と対決しポワトゥへ出兵した。その戦費を課税で賄おうとして、諸侯の既得特権を侵害する行為、すなわち州長官の特権領立ち入っての調査および裁判、領民への直接課税を、1237年以降積極的に行った。その都度諸侯は初めは個別に、1244年以後は同盟を結んで国王の政策に対抗した。1250年以後、王の介入が露骨になると諸侯の抵抗も厳しくなり、1258年2月にはウースタ司教特権を国王に承認させた。しかし同年4月の国王親族がある諸侯の特権を侵した事件をきっかけに、バロンは公然と国政改革運動を開始した。すなわち1215-58年には、身分の境を超えた「国民」一体としての王国共同体像は証明されない。この一連の過程を国王と諸侯とのやりとりを示す公文書や年代記を用いて実証した。研究の中間報告を5月に奈良大学で、11月に関西学院大学で講演した。詳しい内容を論文として2003年3月刊の関西大学文学論集に掲載する。また英文で合衆国での環太平洋中世学会にて3月に報告する。2002年11月にその内容の一部の要約を英文で雑誌に掲載した。今年度はこれまでの研究の集大成を目指した。1258年4月にレスタ伯等7人の特権諸侯が、国王ヘンリ3世に国政改革を迫るという事件を契機に始まったバロンの反乱は、紆余曲折の後、1265年8月にレスタ伯が戦死することで終結し、死の直前に彼の主導権の下に開催されたパーラメントへ、旧来からの封建諸侯に加えて、州代表と都市代表とをイングランド史上初めて召集したことが、歴史的成果であると見なされてきた。この見解は19世紀末のイギリス議会政治を称えるというバイアスをもった歴史観が作り出したもので、その後の研究により批判されている。では反乱の歴史的意義は何なのか。それは端的に言えばイングランド封建国家の公権力にあたるものが、1258年の改革派諸侯の主導権で造られたオクスフォード条款の規定によりうち立てられ、その後2年間ほどは実際に権力を行使していたという事実である。1260年以後には国王政府も、またヘンリのあとを継いだエドワード1世の政府も、反乱中にうち立てられた公権力の役割を自らのうちに取り込んで、任務を果たすことができた。以上の見解は通説とは大いに異なっている。
アジアNICs諸国比較研究(I)韓国・台湾

本研究は、韓国、台湾両国に高度経済成長をもたらしてきた諸要因を分析的に明らかにすることを目的にしている。わけても両国発展のための制度的・組織的枠組の有効性を明示することは、アジア開発途上国の経済開発のための教訓的示唆会を得るという問題意識に応えるところ大であるという考えにもとづき、この点に重点をおいて研究を進めている。両国はしばしば官僚資本主義国家と呼ばれ、経済発展における官の役割には著しく大きいものがある。発展に果たした経済官僚組織の有効性に関する研究に今年度も重点がおかれ、主として山田辰雄と中川昌郎の両名がこれを担当して報告を行った。また韓国の財閥、台湾における大企業と中小企業の効率連携の例にもみられるごとく、産業組織、企業経営組織における有効性を究明することもまた大きな重要性をもつと考えられ、川喜多喬と深川由起子の両名がこの面での研究を準備し、報告した。両国における改府ならびに民間の制度的、組織的な枠組は、儒教の文化的伝統と深いかかわりをもっているとみられる。官主導のもとでの発要、組織に対する忠誠、企業における・同族主義などは儒教的エートスの存在と無関係ではありえない。その意味で制度的、組織的枠組と儒教文化との関連についてもわれわれは関心をもっているが、栗林純夫がこの面での資料収集につとめ、資料解題のための報告を行った。渡辺利夫は以上の研究を総括し、韓国、台湾のマクロ経済分析に関する報告を行った。本年度を通じ、数回の研究会を開催し、研究分担者以外の多くの専門家のコメントを受けることができた。又た本研究にとって、中国の経験を参照する機会が必要であり、今年度は中国についての研究が同時に進められた。
Bound GraphとClique Coverについて

Upper bound graph及びdouble bound graphは、posetの要素間の関係から構成されたグラフである。これらのグラフはグラフの観点からはedge clique coverが、posetの観点からはorderi deal及びintervalが、各々密接に関係していることがわかった。Intervalの立場からposetを調べることにより、同じdouble bound graphを持つposet間の変換が得られ、double bound graphの一意性に関する結果を得た。これらの変換を、詳細に検討することにより、同じdouble bound graphを持つposetの族のminimum poset及びmaximal posetの特徴付けが得られた。このposetの族を距離の概念から検討し、直径及び半径等に関する様々な性質が解明できた。特に半径に関しては、極値的なグラフの特徴付けが得られた。極大でないcliqueに関する観点からdouble bound graphやsemi bound graphを捉えることにより、cliqueとposetのinterval、order ideal等との関係が解明でき、double bound graphやsemi bound graphの新たな特徴付けが得られた。すなわち、vertex-Clique接続行列の性質を調べることにより、各点に対応するnon-maxmal cliqueの性質を明確にでき、non-maximal cliqueの族の持つ半順序性から、double bound graphやsemi bound graphの新たな特徴付けを得たのである。これらの行列論的特徴付けにより各種bound graphの判定基準が得られ、アルゴリズム論的側面への寄与ができた。特に、non-maximal cliqueの性質の解明によりsemi bound graphの様々な角度からの特徴付けが得られ、同じsemi bound graphを持つposetの族の性質が解明できた。すなわち、同じsemi bound graphを持つposetの族のminimum poset及びmaximal posetの特徴付けが得られた。このposetの族を距離の概念から検討し、直径等に関する様々な性質が解明できた。このように、グラフ理論上の様々な構造的性質とposet上の構造との関係が解明できたことにより、posetの様々な概念がどのようにグラフ上の構造に影響しているかがわかり、upper bound graphやdouble bound graphの構成的な特徴付けを得ることもできた。Double bound graphは、グラフの観点からはedge clique coverが、posetの観点からはintervalが、各々密接に関係していることがわかった。また、極大でないcliqueに関する観点からdouble bound graphやsemi bound graphを捉えることにより、cliqueとposetのinterval、order ideal等との関係が解明でき、double bound graphやsemi bound graphの新たな特徴付けが得られた。さらに、posetに関するgraphに辺の多重性を許すことによってposetの性質をより反映したmultigraph、すなわちdouble bound multigraphが得られた。

このgraphに関する研究を行い、double bound multigraphの特徴付けを得た。Upper bound graph及びdouble bound graphは、posetの要素間の関係から構成されたグラフである。これらのグラフの族はグラフの観点からはedge clique coverが、posetの観点からはorder idealが、各々密接に関係していることがわかった。この結果に基づいて、多くの結果が得られた。特に、non-maximalcliqueの性質を検討することにより、bound graphの性質がどのようにposetの構造に影響を及ぼしているかが明確になった。極大でないcliqueに関する観点からdouble bound graphやsemi bound graphを捉えることにより、cliqueとposetのinterval、order ideal等との関係が解明でき、double bound graphやsemi bound graphの新たな特徴付けが得られた。すなわち、vertex-clique接続行列の性質を調べることにより、各点に対応するnon-maximalcliqueの性質を明確にでき、non-maximal cliqueの族の持つ半順序性から、double bound graphやsemi bound graphの新たな特徴付けを得たのである。これらの行列論的特徴付けにより各種bound graphの判定基準が得られ、アルゴリズム論的側面への寄与ができた。特に、non-maximal cliqueの性質の解明によりsemi bound graphの様々な角度からの特徴付けが得られ、同じsemi bound graphを持つposetの族の性質が解明できた。すなわち、同じsemi bound graphを持つposetの族のminimum poset及びmaximal posetの特徴付けが得られた。
貪食細胞におけるサイレントカリウムチャネルのon-off スイッチング機構の解明

マクロファージは自然免疫系において非常に重要な役割を担っている。マクロファージの一連の免疫応答に対するイオンチャネルの寄与については未だ不明な点が多い。本研究では、マクロファージに発現するK+チャネルのうち役割が未知である2ポアドメインK+チャネル(TWIK-1)と内向き整流性K+チャネル(Kir2)の生理的意義の解明を目的とした。TWIK-1はマクロファージにおいてK+チャネルではなくむしろ非選択的な陽イオンチャネルとして機能し、膜電位制御を介してサイトカイン産生などに寄与することが示唆された。一方、Kir2.1はマクロファージのM1分化に対する抑制因子の1つとして機能すると推測される。マクロファージ(Mφ)は自然免疫系において非常に重要な役割を担っている。Mφの主な機能として、生体外から侵入した異物の貪食作用、貪食した異物の情報を他の免疫細胞に伝える抗原提示作用、他の免疫細胞の活性化をコントロールするサイトカインの産生作用などが挙げられる。Mφは一連の免疫応答を引き起こすために、細胞外の環境変化を感知し、細胞内に情報を伝達する多様な機構を備えている。この情報伝達機構の一つに、イオンチャネルによる細胞膜電位の制御がある。我々は、pH、温度、機械刺激など、多様な細胞外刺激によって活性化・不活性化を引き起こし、細胞膜電位を制御するTwo-pore-domain K+(K2P)チャネルに着目した。本研究では、Mφに発現する主要なK2Pサブファミリーを同定し、Mφ機能への寄与を明らかにすることを目的とした。1発現解析の結果、TWIK-1のmRNAおよびタンパク質レベルでの発現が検出された。2TWIK-1は持続的にエンドサイトーシスを受けるため、細胞膜発現が不安定であることが報告されている。そこで、TWIK1の細胞外ドメインを認識する抗体を用いて、非膜透過処理下で染色したところ、意外なことにTWIK-1がマウス腹腔Mφの細胞膜上に安定的に発現することが明らかになった。3ホールセルパッチクランプ法により膜電流を測定したところ、想定されるK+電流は検出されなかった。細胞外のK+を除くと、TWIK-1は非選択的陽イオンチャネルとして機能することが知られている。そこで、0 mM K+条件下で膜電流を測定したところ、非選択的な陽イオン電流が検出された。この電流はshTWIK-1によるノックダウンにより有意に減少した。以上より、TWIK-1はMφにおいて非選択的な陽イオンチャネルとして機能し、細胞膜のイオン輸送を介して多様なシグナル伝達に寄与している可能性が示唆された。1定量的PCR、ウエスタンブロッティング、免疫染色法などの多方面からの発現解析の結果、腹腔マクロファージにおいてTWIK-1が発現することを初めて明らかにした。また先行研究の結果に基づく予想とは反して、TWIK-1が細胞膜上に局在することを明らかにした。今後、蛍光ビーズや粒子状物質の貪食によって細胞膜発現量あるいはエンドサイトーシス効率の変化などを解析する。2ホールセルパッチクランプ法により、TWIK-1がK+チャネルとしてではなくむしろ非選択的陽イオンチャネルとして機能することを示唆するユニークな結果が得られた。今後細胞外環境によるイオン選択性の変化や細胞膜電位に対する影響を明らかにする。3レンチウイルスによる遺伝子導入系の立ち上げに概ね成功した。これによりshRNAの導入によるTWIK-1のノックダウンが可能になり、選択的な阻害薬が存在しないTWIK-1の機能的解析を行うことができるようになった。しかし、ウイルスのタイターに依然ばらつきがあるため、プロトコールをより簡素化・統一する必要がある。本研究では、Mφの活性化状態で発現レベルが大きく変動する内向き整流性K+チャネル(Kir2)の生理的役割を明らかにすることを目的とした。まず、マウス骨髄由来Mφを用いてホールセルパッチクランプ法により膜電流を測定した結果、Kir2.1とKir2.2由来の内向き整流性電流が観察された。ストア作動性Ca2+流入(SOC)に対するKir2活性の影響を調べたところ、Kir2活性はSOC活性を上昇させることが明らかになった。SOC活性は様々な細胞で分化・増殖などに関与することが知られている。そこで、Kir2の特異的阻害剤である低濃度Ba2+を用いて、単球からMφへの分化に対するKir2の関与を調べた。しかし、Mφの分化に対するKir2の関与は認められなかった。さらに細胞増殖やビーズ貪食に対するKir2の影響を調べたが、いずれの場合もBa2+投与による変化は見られなかった。一方、LPSで刺激してM1に分化させると、Kir2.1のmRNAレベルおよび電流量は有意に低下した。またM1時では、静止膜電位の脱分極シフトと静止時の細胞内Ca2+濃度の低下が観察された。M1状態のMφに対してKir2.1を過剰発現させると、LPS刺激後のサイトカイン産生(IL-1bやTNFaなど)は有意に低下した。以上より、Kir2.1はMφのM1状態への分化に対する抑制因子の1つとして機能すると推測される。

マクロファージは自然免疫系において非常に重要な役割を担っている。マクロファージの一連の免疫応答に対するイオンチャネルの寄与については未だ不明な点が多い。本研究では、マクロファージに発現するK+チャネルのうち役割が未知である2ポアドメインK+チャネル(TWIK-1)と内向き整流性K+チャネル(Kir2)の生理的意義の解明を目的とした。TWIK-1はマクロファージにおいてK+チャネルではなくむしろ非選択的な陽イオンチャネルとして機能し、膜電位制御を介してサイトカイン産生などに寄与することが示唆された。一方、Kir2.1はマクロファージのM1分化に対する抑制因子の1つとして機能すると推測される。1細胞膜電位に対する影響の解析:TWIK-1の細胞膜発現が明らかになったが、そのイオンチャネルとしての機能は不明な点が多い。0 mM K+条件下の非選択的陽イオン電流に加えて、K+をRb+に置換した際のRb+電流も測定し、TWIK-1の機能発現をより明らかにする。また、pHなど細胞外環境の変化によるイオン選択性に対する影響を明らかにする。さらに、細胞膜電位に対するTWIK-1の寄与をパッチクランプ法や膜電位感受性色素を用いた実験により明らかにする。2各種炎症性サイトカイン産生に対する影響の解析:LPSやTNFαなどで刺激した際の各種サイトカイン産生に対するTWIK-1の寄与を定量的PCRやELISA法によって明らかにする。特にATP刺激によって引き起こされるNLRP3インフラマソームの活性化(特に、膜電位変化や細胞内Ca2+濃度変化、IL-2産生量の変化など)に対する寄与を明らかにする。3蛍光ビーズなどの粒子状物質で刺激した際のTWIK-1の細胞内局在の変化の解析:ATPのみならずシリカやアスベスト、尿酸結晶などの粒子状物質によっても炎症性サイトカインが産生されることが明らかにされている。そこで、蛍光ビーズや尿酸結晶、水酸化アルミニウムなどの粒子状物質で刺激した際のTWIK-1の細胞内局在や機能変化を明らかにする。またサイトカイン産生量の変化についても明らかにする。薬理学概ね計画通りに予算を執行することができた。腹腔マクロファージの状態やレンチウイルスの性能・タイターが安定しないことがあったため、ELISA法によるサイトカイン産生量の検討が十分に行えず、使用額に差が生じた。より安定的な系で実験を行うため、骨髄由来マクロファージ(BMDM)を用いた実験系を立ち上げる。また、これまでに得られた結果が、チオグリコレート培地で誘導した腹腔マクロファージに特異的なものであるという可能性を排除するため、BMDMも含めた他種のマクロファージを用いてTWIK-1発現・機能を調べる。
門脈圧亢進時における肝類洞循環および胆汁分泌機構に関する生体肝レベルの解析

門脈圧亢進症の病態発生機構を解明するため、肝循環動態の解析ならびに生体肝における肝微小循環動態の観察を行った。急性のエタノール投与による門脈圧亢進症および慢性の四塩化炭素投与による肝硬変モデルを作製し、門脈圧を水柱圧計で、肝組織血流量をlaser doppler血流計で測定し、肝類洞を走査型電顕で観察した。エタノール濃度の上昇とともに門脈圧は上昇、肝組織血流量は低下し、同時に肝類洞内皮細胞小孔(SEF)の数と径の減少が走査型電顕により明らかにされた。これらの循環動態およびSEFの変化はET_Aレセプターの拮抗剤であるBQ-123で阻害されることから、急性のエタノール投与による肝循環障害機構としてET-1を介する血管収縮が関与すると考えられた。Video-enhanced microscopyによる生体肝の観察では、エタノール投与後類洞血流は緩徐となり、白血球のローリングが認められ、肝微小循環障害が惹起され、エタノール投与時の門脈圧亢進に基づく肝循環障害機構の一面が明らかにされた。正常ラットにBQ-123を投与すると、門脈圧は有意に低下し、SEFの著明な拡張が認められた。肝硬変ラットでは血漿ET-1濃度が高値を示し、門脈圧は16.6±1.5cm H_2Oと明らかに上昇したが、BQ-123投与により門脈圧は低下し、肝血流量はほぼ正常に保たれた。一方、ET_Bレセプター拮抗剤であるBQ-788投与では、正常および肝硬変ラットのいずれにおいても明らかな門脈圧、肝組織血流量の変化は観察されなかった。肝におけるETレセプターの発現を検討すると、ET_A、ET_Bレセプターのいずれも肝硬変で増強していた。以上の成績より、肝の循環統御機構においては、ET_BよりむしろET_Aレセプターを介するET-1の作用が主体で、門脈圧亢進機構に深く関与していると考えられた。正常およびエタノール投与による急性門脈圧亢進症モデルを用い、肝組織血流量、酸素飽和度、門脈圧、全身血圧を経時的に測定した。エタノール濃度の上昇とともに、投与20分後より有意に門脈圧は上昇、肝組織血流量は低下し、同時に肝類洞内皮細胞小孔(SEF)の数と径の減少が走査型電顕により明らかにされた。光顕、電顕的には肝細胞自体に変化はみられず、この循環動態の変化はエンドセリン-1の拮抗剤であるBQ-123の前処置で阻害されることから、急性のエタノール投与による肝循環障害機構としてエンドセリン-1を介する血管収縮が関与すると推定された。生体肝の観察には、開腹後ラット肝をステージに固定、sodium fluoresceinあるいはacridine orangeを投与後肝微小循環を螢光顕微鏡、微分干渉顕微鏡で観察した。得られた画像をSIT、chalniconカメラで捉え、videosignalをコンピューター画像処理後記録した。正常では蛍光物質の注入後、終末門脈枝より速やかに類洞に流れ、終末肝静脈技に収束するダイナミックな肝微小循環動態が観察された。エタノール投与後類洞血流は緩徐となり、白血球のローリングが認められ、肝微小循環障害が惹起された。

透過光線法に切り替え観察すると、肝細胞と類洞の関係が明瞭となり、緩徐に流れる赤血球が認められた。以上の成績より、急性エタノール投与時の門脈圧亢進に基づく肝循環障害機構の一面が明らかにされた。本研究では昨年度に引き続き門脈圧亢進症の病態発生機構を解明するため、肝循環動態の解祈ならびに生体肝における肝微小循環動態の観察を行っている。本年度は特に、エンドセリンレセプタ-拮抗剤が門脈圧亢進時における肝の循環動態に及ぼす影響を検討した。門脈圧亢進症モデルとして四塩化炭素を12週間投与し肝硬変を作製し、肝組織血流量をlaser doppler血流計で、門脈圧を水柱圧計で経時的に測定し、さらに肝類洞を走査型電顕で観察した。エンドセリンレセプタ-A(ET_A)の拮抗剤であるBQ-123を正常ラットの腸間膜静脈枝より投与すると、門脈圧は有意に低下、肝組織血流量は増加し、肝類洞内皮細胞小孔の著明な拡張が認められた。肝硬変ラットでは血漿エンドセリン-1濃度が高値を示し、門脈圧は16.6±1.5cm H_2Oと明らかに上昇したが、BQ-123投与により門脈圧は低下し、肝血流量はほぼ正常に保たれた。一方、ET_Bレセプタ-拮抗剤であるBQ-788を投与すると、正常および肝硬変ラットのいずれにおいても明らかな門脈圧、肝組織血流量の変化は観察されなかった。酵素抗体法によリ肝におけるエンドセリンレセプタ-の局在を検討すると、ET_Aレセプターは門脈枝、肝静脈枝および類洞壁細胞(lto細胞)に存在し、肝硬変ではその発現が増強していた。以上の成績より、肝の循環統御機構においてはET_Aレセプターを介するエンドセリン-1の作用が主体で、門脈圧亢進機構に深く関与していると考えられた。本研究では引き続き門脈圧亢進症の病態発生機構を解明するため、肝循環動態の解析を行っている。本年度は特に、門脈圧調節機構において、肝局所におけるET-1レベルならびにETレセプターを介するET-1の関与を明らかにするため、肝組織中のET-1およびET_A、ET_Bレセプターの発現を免疫組織化学ならびに電顕細胞化学的に検討した。正常ラットでは、ET-1は肝類洞壁に沿って均一に存在し、肝硬変時には再生結節内の類洞壁に明らかにET-1の発現の増強が観察され、肝組織中においてもET-1が増強していることが明らかとなった。ET_Aレセプターの肝内局在は正常では門脈枝および終末肝静脈枝の血管壁に沿って認められたが、類洞内には明らかなET_Aレセプターの発現はみられなかった。肝硬変ラットでは、ET_Aレセプターが門脈の血管壁とともに類洞壁に沿って観察され、正常よりややその発現の増強していた。ET_Bレセプターは正常では門脈域および肝小葉内の間葉系細胞、すなわちhepatic stellate cellに観察され、肝硬変では、その発現は著明に増強していた。すなわち、胚硬変時には血液レベルのみならず、肝組織中においても高ET血症を示しており、さらに肝組織中のETレセプターの発現も増強していることより、ET-1が肝硬変時の門脈圧亢進機構において大きな役割を果たしていると考えられた。昨年度までの成績をふまえると、肝の循環統御機構においては、ET_BよりむしろET_Aレセプターを介するET-1の作用が主体で、門脈圧亢進時には深く関与していると考えられた。
生活の質と個体追跡からみた高齢者歩行の運動力学

高齢者の歩行運動を個体追跡を用いた縦断的方法により研究し、とくに生活の質(QOL)の観点から高齢者の健康福祉へも寄与することを目的とする。歩行能力は基礎体力の指標であり、自立した生活の基本要因である。少子高齢化社会が進みつつある日本において、詳細な研究が必要である。昨年度よりの調査を続行し、まとめを行った。被験者として、まず66歳から78歳までの地域在住高齢者28名(うち女性15名、男性13名)の高齢者(ここでは65歳以上)を夏冬半年ごとに縦断的に調べた。対象群として、日常的に運動を行っている地域スポーツクラブ会員の高齢者24名(うち女性12名、男性12名)、および20歳近辺の若年成人20名(うち女性10名、男性10名)の調査をいずれも夏季に一回のみ調査した。被験者には調査の目的を説明し、書面で同意を得た。測定項目は身長、体重、体脂肪量、骨密度の生体計測、握力、開眼片足立ちの生理機能計測、歩行時の体節移動、両角度変化、重心位置加速度の運動学・運動力学計測、問診票による日常生活調査、万歩計貸し出しによる1週間の歩数記録、などである。これらの研究により以下の三つの課題が指摘検討された。1)健康な高齢者の若年成人とのちがいが明らかとなった。日常生活動作能力(ADL)の低下、筋力の低下、平衡能の低下と、これらと関係すると考えられる一歩距離の低下、歩行速度の低下、両脚支持期の延長などがみられた。また加速度の周波数分析、高齢者内部での年齢相関などの新しい知見もえられた。2)健康な在宅高齢者地域集団の実態を示した。日常活動量が体力維持に役立つことを示した。3)季節変動の徴候をみとめた。夏と冬における活動量のちがいが体力と歩行に影響していると考えられる。これについてはさらに縦断的研究をつづける必要がある。本研究課題は2003年10月になって追加採用の通知があり、補助金が使用できるようになったのは12月であった。そのため、本年度においては実験的研究の実施は遅れている。本年度はまず、本研究課題を遂行するために、本学既存の備品の他に必要な備品の購入を行い、実験装置をくみあげることからはじめた。本研究は縦断的な追跡調査を特徴とするため、最初からなるべく同一に近い実験条件で繰りかえし調査をおこなう必要をもつ。運動学ならびに運動力学的データをとるための備品の納入とその点検整備は大幅に遅れて2004年2月までかかり、それでもいまなお不十分なところはある。このうち、運動学的な解析システムについては予備的な実験をおこない、同年3月には一通りのめどがついた。運動力学的な解析システムは現在もなお整備中のところがある。また、高齢者に対しては実験室へきていただく実験のみでは身体的・心理的条件から問題があるかもしれない。このためこちらから出向くとしたときに得られる情報量の検討が必要である。このためにこれらのシステムを携帯可能なものとすることについて現在検討中である。一方この間に、とくに生活の質に焦点をあてた研究課題の推進のため、既存の関連研究内容の精査、国内の高齢者研究者・歩行研究者との情報交換、などをおこなってきた。被験者に過度の負担のかからないで必要充分な調査項目の選定のために考察検討中である。

来年度にはシステム全体を一通り構築し、6月をめどに地域高齢者の方々にお願いして被験者となっていただき、歩行実験をはじめる予定である。この際に充分なインフォームドコンセントをとることと、被験者にとっても利益となるようなフィードバックとは必須の条件である。こののち、必要に応じた最小限の手直しを含んで、半年毎の追跡調査を予定している。高齢者歩行運動の実態を個体追跡による縦断的研究により調べ、その生活の質との関連を明らかにすることを目的とする。ロコモーション能力は基礎体力と生活維持の基本要因であるため、高齢者社会へ進みつつある現在、詳細な調査が求められる。昨年度に整備された機器と実行計画に従い、本年度より実測調査を開始した。被験者は地域在住の満65歳以上の一般高齢者ボランティア女性11名、男性12名、計23名である。初回時の平均年齢は女性69.3歳、男性71.7歳である。個体追跡のため半年ごとの2回大学へ集まってもらい測定を行った。健康な高齢者の対照群として、この地域で盛んなグラウンドゴルフ競技クラブに所属して日常的に実技を行っている満65歳以上の高齢者にボランティアを依頼した。これをGG群と名付ける。GG群は女性12名、平均年齢69.3歳、男性12名、平均年齢71.2歳、計24名よりなる。被験者には調査の意図を説明し書面で承諾を得た。測定項目は身長、体重、体脂肪量、骨密度の生体計測、握力、開眼片足立ちの生理機能計測、歩行時の体節移動、同角度変化、重心位置加速度の運動学・運動力学計測、問診票による日常生活調査、万歩計貸し出しによる1週間の歩数記録、などである。現在はまだ半年間隔2回の調査であるので個体追跡は充分ではないが、中間的な結果は次の通りである。一般高齢者群は肥満者が少なく、転倒経験が少なく、日常歩数が多く、同年齢層既報値と比べて握力と片足立ち時間がやや大きく、またGG群との差はほとんどない。これは大学まで来訪する意欲と体力のある方々の集団であることが関係すると考えられる。この種ボランティアの問題となるところである。歩行において青年成人と大きく差が見られるのは速度である。これは下肢関節可動域とくに股関節可動域が狭く、歩幅が小さいことが要因とみられる。高齢者の歩行運動を個体追跡を用いた縦断的方法により研究し、とくに生活の質(QOL)の観点から高齢者の健康福祉へも寄与することを目的とする。歩行能力は基礎体力の指標であり、自立した生活の基本要因である。少子高齢化社会が進みつつある日本において、詳細な研究が必要である。昨年度よりの調査を続行し、まとめを行った。被験者として、まず66歳から78歳までの地域在住高齢者28名(うち女性15名、男性13名)の高齢者(ここでは65歳以上)を夏冬半年ごとに縦断的に調べた。対象群として、日常的に運動を行っている地域スポーツクラブ会員の高齢者24名(うち女性12名、男性12名)、および20歳近辺の若年成人20名(うち女性10名、男性10名)の調査をいずれも夏季に一回のみ調査した。被験者には調査の目的を説明し、書面で同意を得た。これらの研究により以下の三つの課題が指摘検討された。1)健康な高齢者の若年成人とのちがいが明らかとなった。
屋内暖房による居住環境汚染にともなう疾病発生状況の検討

一般家屋に於ける空気の汚染源としては、暖房装置と炊事用熱源が挙げられるが、本研究では前者に注目し、その種類によって自覚症状に変化が見られるか否かを調査した。対象は宮城県仙台市・涌谷および田尻町の3地区40歳以上の男女32124人(男14383人、女17741人)とし、この人達にアンケート調査をした結果の解析を行うとともに、これに同県白石市の8千人の対象者を加えるための調査を行った。暖房に関する質問として、(1)暖房しない(2)電気ストーブまたは電気ごたつ(3)エアコン、セントラルヒーティングまたはスチーム(4)クリーンヒータ(5)煙突付きのストーブ(6)煙突無しストーブ(7)炭や煉炭の火鉢やこたつなど、のどれを使うかを回答してもらい、汚染源となる(6)(7)のいずれか一つでも用いる群(I)と、いずれも用いない群(II)とに対象者を分けて自覚症状に差が見られるか否かを検討した。その結果、撹乱因子の少ないと思われる非喫煙者を見ると、男子では涙が出やすい(Iで13%、IIで10%、値はいずれも年齢訂正有症率、以下同様)と疲れやすい(I16%、II13%)という自覚症状が汚染源を使用する群に有意(P<0.05)に多く、女子では鼻汁がよく出る(I11%、II10%)と不眠(I10%、II8%)に有意の差が現れていた。それ以外では統計的に有意とはならないが、男子では、せき、たん、眼の充血、眼がコロコロする、女子では眼の充血、眼がコロコロする、涙が出やすいなどが増加する傾向を示した。また、生活環境に影響を与える道路に面した家屋に住んでいるか否かについても解析したが、この影響は明確で、非喫煙女子では「症状無し」も含め17項目中9項目に有意差が認められた。以上のことから、暖房にともなう屋内汚染の人体に対する影響は若干認められるが、その程度は道路に代表される屋外環境の影響よりは少ないと推定される。