hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ストレスに伴う食欲減退のメカニズムを探る

このことからフルボキサミンは、明期(すなわちヒトにおいては夜間)にストレス負荷した場合に限り、暗期(すなわちヒトにおいては午前中)の行動を正常に回復させる効果があることがわかった。とくに糖尿病の場合はその効果がより大であったことは、フルボキサミンが脳でのシナプス間隙での5-HTの再取り込みを阻害することにより、5-HTの濃度を上昇させた可能性が強く示唆された。ストレス負荷の方法としてアルコール投与がある。今年度はアルコールの濃度・投与時刻がマウスの行動量や摂食・摂水量の日内リズムに与える影響に注目した。さらにこれらに糖尿病状態がどのように影響するかを知るために自然発症糖尿病マウスも使用した。健常マウスとして雄性のC57/BLマウス(n=10、平均週齢69週)と糖尿病マウスとしてKK/Taマウス(n=10、平均週齢57週)を用いた。両群マウスにおいて、明期(7:0019:00)の8:00にアルコール三濃度を負荷した場合と、暗期(19:007:00)の18:00に負荷した場合で摂食・摂水量や行動に与える影響を調べた。第一日目に対照実験として生理食塩水投与、第二日目にエタノール0.5g/kg投与、第三日目にエタノール1.0g/kg投与、第三日目にエタノール2.0g/kg投与し、摂食・摂水量、行動量に与える影響を調べた。健常マウスでは、アルコール投与で行動量は濃度依存性に減少したが、明期(非活動期)投与に比べて暗期(活動期)投与で摂食量や行動量は著しく減少(行動量:1.0g/kg投与で55%減、2.0g/kg投与で60%減、摂食量:1.0g/kgで18%減、2.0g/kgで40%減)し、体重も減少傾向を示した。また、糖尿病マウスにおいても明期投与では摂食量の減少はみられず、暗期投与に有意に減少したが健常マウスに比して、減少の程度は軽微であった(2.0g/kgで12%減)。しかし体重の若干の増加が観察された。GI(グリセミック・インデックス)値の異なる細胞破壊試料と単細胞化試料を投与して、ストレス負荷のラット行動量に及ぼす効果を検討した。試料は、(1)生食水(1.5g/kg),(2)単細胞化さつまいもペースト(1.5g/kg体重さつまいも相当量)、(3)細胞破壊さつまいもペースト(1.5g/kg体重さつまいも相当量)を用いた。ラットを生食水群、単細胞化群と細胞破壊群に分け、試料投与前の血糖値を測定し、投与後は30分ごとに180分まで測定した。行動量は24時間自発運動量測定装置(シナノ)を用い、ストレス負荷は、コミュニケーションボックス中で0.5mAの電気刺激(1サイクル=10秒電気刺激+50秒レスト)を30サイクル(30分間)行った。血糖値上昇は、細胞破壊群>単細胞化群>生食群の順であった。ストレス負荷無しの場合の1日総運動量は、細胞破壊群が最も多く、次いで単細胞化群、生食水群の順であり、血糖値と比例関係にあった。確かに、血糖値が行動に強く影響していることがわかる。ストレス負荷の場合、いずれの群も大幅に運動量を上昇した。しかしその内容は、生食水群が5.4倍、単細胞化群が3.3倍、細胞破壊群が1.5倍であり、血糖値上昇度が高いほど、ストレスによる運動量の増加が抑えられているのが示唆された。電気刺激ストレスは交感神経賦活化やアドレナリンなどの分泌を促進して運動量を増加したと考えられる。つまり、血糖値をより高く保つことも、ストレスに対しての緩和作用を発揮できることが示唆された。
旧植民地の地籍資料を用いた東アジア諸地域の空間的変容に関する研究

本研究の目的は、第二次世界大戦前における日本の旧植民地で作成された地籍資料(地籍図、林野図、土地台帳、林野台帳など)の所在と保存状況を確認したうえで、これを用いて当時の土地利用や土地所有関係、さらには都市形成や農村開発、それにかかわる各種の日本人の活動などの詳細な過程を明らかにするところにある。この結果、次のような研究成果を得た。第一に、文献研究および日本(沖縄含む)、台湾、韓国で行った調査の結果、地籍資料は大まかにみて日本本土→沖縄・北海道→台湾→朝鮮の順で作成され、その形式は基本的には日本本土の形式に準じたものであることが理解された。また明治期の沖縄・北海道以降は実測調査で地籍図が作られたため、その精度は向上し、特に朝鮮半島のものは最も正確であった。また上記のどの地域においても地籍資料は行政機関に保存される例が多いが、その一部は戦火によって消失しており、あるいは保存状況が悪化しているケースがある。第二に研究メンバーは、沖縄、台湾、韓国において地籍資料を用いた旧植民地の空間的変容について、現地調査を含む研究を行った。澁谷と轟(研究協力者)は地籍図を用いて、当時の景観復元をそれぞれ沖縄八重山諸島と韓国の旧邑都市において行った。特に地籍図の原版を用いて、それ以前の時期の景観復元が可能であることが確かめられた。山元、内藤、河原は、地籍図に加えて土地台帳に記載された所有者名やその住所と地籍図を用いて、それぞれ韓国・清州市、台湾・花蓮市、韓国・済州島における当時の人々(日本人を含む)の活動を明らかにした。このほか、台湾・花蓮近辺の日本人入植村「吉野村」、および韓国・全羅北道咸悦の日本人町についても現地調査を通じて、地籍資料を収集し、景観復元を行なった。これらの研究を通じ、本研究課題で扱った旧植民地の地籍資料が、今後近代東アジア研究の重要なツールの一つとしなりうることが理解された。平成16年度は、以下の2点を中心に研究を実施した。(1)まず、これまで渋谷・山元・河原が扱ってきた、日本が戦前期に作成した朝鮮半島の地籍資料の位置づけをするために、近代日本における地籍資料の作成に関する検討を行った。具体的には朝鮮半島などいわゆる「外地」の地籍資料(特に地籍図)を、日本本土の地籍資料と比較しつつ、その精度や作成方法などの面を中心に、文献調査などを行った。その結果、日本本土の地籍図に比べ沖縄・朝鮮などで作成された地籍図の精度が高いことが確認され、またその原因として明治期の北海道の地籍図作成において「連絡図」と呼ばれる、経緯線(グリッド)を使用した見取り図が用いられたことがあるものと考えるに至った。また河原は「『京都地籍図』の作成経緯をめぐる基礎的研究」において、日本における地籍図の利用に関する検討を行った。(2)次に、沖縄における地籍資料の所蔵調査とおよび台湾における現地予備調査を行った。沖縄では琉球処分後実測調査によって地籍資料が作成されたが、まずこれらの地籍資料の所蔵について確認した。それによると、沖縄本島の本部町、宜野湾市、勝連町、宮古島の城辺町等において地籍図の所蔵が確認され、八重山諸島の石垣市・竹富町においては地目入り測量図のコピーと、旧土地台帳の所蔵が確認された。

実際に宜野湾市などで地籍図を閲覧した結果、朝鮮半島の「索引図」と類似した様式の「間切図」が作成され、すでに明治後期には地籍図の様式がある程度確立していたことなどが確認された。一方、来年度本格的に調査を行う台湾においては、これまで内藤が調査を行っていた花蓮市周辺において予備調査を行い、花蓮地政局に日本時代の旧地籍図と旧土地台帳が所蔵され、利用可能であることを確認した。また、戦前に徳島県からの日本人移民が来住した旧・吉野村において現地予備調査を行った結果、来年度の研究対象地域とした。本年度は、昨年度の沖縄を中心とした調査研究結果を整理し、これを踏まえて旧植民地期の台湾における地籍資料について調査し、これを用いた研究を行った。詳細は以下に記す。1.沖縄における戦前期の地籍資料の整理:昨年度現地資料調査を行った沖縄の地籍資料について整理し、代表者である澁谷は、石垣市市史編纂室などに保存される地籍測量図や現在の地籍図を、消失した「抱護林」とよばれる人工林の復元に用いた。その結果として「沖縄の風水見分記と抱護・植樹の思想-東アジア風水比較研究に向けて-(韓文)」を発表した。2.台湾における地籍資料の所蔵調査:2005年8月に分担者の山元と研究協力者の豊島が、台湾において調査を行い、台湾花蓮市周辺の地籍資料の所蔵とその状況について確認した。花蓮周辺の旧植民地期の地籍資料は、花蓮市内の行政機関「花蓮地政局」に所蔵され、そこには終戦(解放)直後まで使用された地籍図と土地台帳が保存されていた。韓国と同様に台湾においても、研究資料としての利用は許可された。なお、花蓮においては解放後に地番のふり直しが行われ、地籍資料の利用の際、留意すべきことが理解された。3.台湾・旧吉野村における地籍資料を用いた研究:2006年3月には、メンバー全員および研究協力者の北川(立命館大学・院生)で、これまで内藤が調査を行っていた花蓮周辺において現地調査を行った。具体的な内容としては、(1)これまで内藤が実測調査を行ってきた日本式住宅についてその具体的な地番を特定し、その土地所有者の情報を地籍資料から得て研究の深化に資するという試みを行った。さらに(2)昨年度具体的な調査地に決定した、植民地期に日本人が入植・開拓した花蓮縣吉安(旧・吉野村宮前)について、日本式住宅についての現地踏査を行い、調査地に対応する地籍資料を閲覧・撮影した。この調査結果については現在分析中であるが、日本人移民村の詳細な土地所有や移転の動きが把握されうるものと考えている。本年度は,これまでの沖縄・北海道、および台湾における地籍資料の分析を元に、旧植民地において最も遅い時期に作成された朝鮮半島の地籍資料(地籍図・土地台帳など)ついて,地籍資料を用いた当時の都市と農村の変容に関する資料の分析と,補足的な資料収集・現地調査を行った。第一に、近代日本による旧植民地における地籍資料作成の経緯について、おおよその把握ができた。9月には渋谷と山元が沖縄県に赴き、一昨年度に行った地籍資料の補足調査を行った。これは、一昨年には知られていなかった地籍図が那覇市の宮城(みやぐすく)自治会館に所蔵されていることが明らかになったためである。この資料は、「土地調査事業」以前のいわゆる「公図」に近いものと判断され、沖縄の地籍図作成における試行錯誤の過程が明らかにされた。またこの補足調査から、沖縄・北海道から朝鮮半島に至る近代日本の地籍資料作成の全体像がおおよそ理解された。第二に,植民地期に日本人の大規模な農園のあった韓国・全羅北道の江景・成悦において澁谷と山元が8月に現地調査を行った。かつて日本人街が形成された咸悦について地籍資料を通じ、地主の多木肥料が土地を集積していく過程の分析を行った。
優性遺伝病の原因検索法の開発

ヒト線維芽細胞より蛋白質を抽出し、二次元電気泳動による分離発色後、パーソナルコンピュータに接続したモニターディスプレイ上で個々のスポットを検出、同定し、データ処理をおこなった。再現性のよい定量的な蛋白質情報が得られ、遺伝病検索のための有効な手段となり得ることが分った。そこでこの方法により、正常人及び優性遺伝病患者由来の線維芽細胞中の蛋白質スクリーニングを行った。年令、性、細胞培養条件などの影響はなかった。ただしマイコプラスマ感染のある細胞では、6つの異常なスポットが出現しており、データの解析には充分考慮すべきであることが分った。また病的対照として分析したいくつかの劣性遺伝病細胞には、全く異常を認めなかった。本研究の主要目的である優性遺伝病としては、母斑病及び骨軟骨系統疾患をとりあげた。神経線維腫(フォンレックリングハウゼン病)、結節性硬化症などの母斑病には特異的な変化を見出し得なかった。骨軟骨疾患の中で軟骨形成不全症に注目すべき異常が見出された症例があった。すなわち7例中4例には、本研究で用いた銀染色法では異常が認められなかったが、他の3例には共通の所見として、異った場所に出現する2つのスポットの出現があった。これらは今回同じ方法でしらべた数十の細胞株のどれにもみられず、これらの症例に特異的な所見と考えられた。この結果から、軟骨形成不全症という病気は、遺伝情報産物としての蛋白質のパターンから、少なくとも2つの病型に分類し得るのではないかという結論となったヒト線維芽細胞より蛋白質を抽出し、二次元電気泳動による分離発色後、パーソナルコンピュータに接続したモニターディスプレイ上で個々のスポットを検出、同定し、データ処理をおこなった。この結果から、軟骨形成不全症という病気は、遺伝情報産物としての蛋白質のパターンから、少なくとも2つの病型に分類し得るのではないかという結論となった本年度は1研究材料の収集と、基本的分析方法の検討をおこなった。既知の遺伝性疾患の臨床診断後、皮膚線維芽細胞の培養株を確立し、又症例によっては、末梢血リンパ球のEVウィルスによる形質転換株を樹立した。遺伝性奇形症候群、骨軟骨系統疾患、母班症などを中心に集め、来年度以降の分析資料とした。蛋白質分析は、高速液体クロマトグラフィー,ゲル電気泳動法などを中心とした方法に習熱し、系統的解析をおこなうための準備として、これまで扱ってきた酵素などの機能蛋白の分離精製、同定などをおこなった。肝細胞内の特殊なレセプター、リソゾームに局在する酵素蛋白及びこれに機能的関係をもつ特殊な蛋白の分離、同定などに成功し、一部はすでに発表した。最も大きな問題のあった二次元電気泳動法も泳動条件、蛋白抽出法の詳細な検討により、再現性のある、分離のよい泳動パターンが得られるようになった。正常人及び優性遺伝病患者由来の線維芽細胞中の蛋白質の二次元電気泳動分析をおこなった。ただしマイコプラスマ感染のある細胞では6つの異常スポットが出現しており、注意すべき所見と考えられた。次に遺伝性疾患の解析にうつり、劣性遺伝病を病的対照として分析したが、数種の先天性代謝異常では全く変化をみとめなかった。原因不明の優性遺伝病としては、骨・軟骨系統疾患、母斑症をとりあげた。神経線維腫症(フォンレックリングハウゼン病)、結節性硬化症には、これまでのところ、特異的な異常を見出し得なかった。軟骨形成不全症の一部には特異的と思われる変化を見出した。今回検索し得た7例中4例は、我々の銀染色の条件で、対照細胞との差を認めなかったが、3例には共通の異常が認められた。いづれも同じ場所に2つの異ったスポットの出現があり、この疾患の病態とつながりのある所見と考えられた。この2つの蛋白質スポットは、数十の細胞株のいづれにも見られなかったものであり、この所見から軟骨形成不全症という病気は、少くとも線維芽細胞蛋白の分析からは2つの遺伝性疾患の表現であると予想された。ただしこのデータが、病気の本態と直接結びついた遺伝情報の発現の結果を示すのかどうかは、来年度以降、新しいプロジェクトとして確認したい。
幹細胞マーカーＥｐＣＡＭを用いた肝発癌モデルの樹立とゲノム／エピゲノム異常の解析

肝癌は臨床的に極めて難治癌であるが、極めて難治たらしめている原因として癌幹細胞の存在が提唱されている。その癌幹細胞からの肝発癌メカニズムを明らかにするというコンセプトで研究を開始した。具体的には、肝臓の幹細胞/前駆細胞や消化管上皮に存在するEpCAM陽性細胞にヒトの遺伝子編集酵素であるAIDを特異的に発現させることにより、消化器組織の幹細胞に遺伝子異常が生じることが肝癌を初めとする消化器癌の発癌につながるか否かを明らかにすることを目的として、研究を進めてきた。まず、初年度に、AIDにタモキシフェン受容体であるERT2を結合したAID-ERT2コンストラクトを作成した。同コンストラクトをEpCAMプロモーターの下流にknock inすることで、EpCAM発現細胞に特異的にAID-ERT2融合蛋白を発現するEpCAM-AID-ERT2マウスを作成した。2年目は交配を続けて経過観察を行い、解析対象の個体数を確保することに努めた。発癌までに72-90週を見込んでおり、3年目は、EpCAM-AID-ERT2マウスと野生型マウスでの表現型の違いを解析することを目標とした。90週に到達したマウスにつき、順次解剖を行ったところ、EpCAM-AID-ERT2マウス、野生型ともに、肝癌の発生は一例も確認することができなかった。薬剤性肝障害モデルの既報を参考に、薬剤による発癌促進を試みており、経過観察を進めている。一方で、ゲノム解析にむけて、肝癌関連遺伝子の遺伝子解析用パネルを作成し、ヒト腫瘍組織を用いて、癌関連遺伝子のターゲットシーケンスを行うとともに、全エクソンシーケンスを施行し、それぞれ変異検出のための解析プラットフォームを確立した。今後発癌モデルマウスで、上記の解析プラットフォームを応用して変異解析を行っていくことが可能と考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。まず、計画通り、AIDにタモキシフェン受容体であるERT2を結合したAID-ERT2コンストラクトを作成した。さらに、同コンストラクトをEpCAMプロモーターの下流にknock inすることで、EpCAM発現細胞に特異的にAID-ERT2融合蛋白を発現するEpCAM-AID-ERT2マウスを作成した。同マウスでは、細胞質に発現したAID-ERT2はタモキシフェン投与にて核内に移行し、核内でAIDが機能することが期待され、生後タモキシフェンを投与することで、任意の時期にAIDのゲノム異常の誘導作用をEpCAM陽性細胞に選択的に機能開始させることができると考えられた。誕生したマウスをSPF領域で飼育し、野生型マウスとの交配を行い、4週齢前後でジェノタイピングを行い、EpCAM-AID-ERT2のアレルを有するマウスが誕生したことを確認した。AIDの作用による発癌率の違いを検討するため、EpCAM-AID-ERT2マウスにタモキシフェン投与群、EpCAM-AID-ERT2マウスに通常餌投与群、野生型マウスにタモキシフェン投与群、とコントロールを設定し、それぞれ10-20匹ずつを現在経過観察中である。当初の研究計画通り、目的とするAID-ERT2コンストラクトの作成、EpCAM-AID-ERT2マウスの作成を行い、ジェノタイピングにて目的の遺伝子発現を伴うマウスが誕生したことを確認した。AID-ERT2が細胞質に発現していることを組織免疫染色法を用いて確認した。交配を重ね、十分な個体数を確保して飼育中である。タモキシフェンを投与する発癌モデルの作成において、給餌方法の検討を経て、順調に、タモキシフェンを経口投与にてAIDを核内で機能させるモデルを作成し、コントロールの野生型マウスとともに経過観察中である。腫瘍発生有無の比較を検討しているが、当初の予定通り、発癌には72週程度の時間を要すると、先行研究などから推測され、現時点では腫瘍発生率の比較などはできていない。二年度の途中で予定の週齢に達するマウスが誕生するため、発癌率について検討する予定である。また、週齢が早い段階での肝胆膵組織を検討する予定であったが、個体数を確保するために十分な組織の採取、解析はできていない。十分な個体数を確保した上で、二年目の課題とする。肝臓の幹細胞/前駆細胞や消化管上皮に存在するEpCAM陽性細胞にヒトの遺伝子編集酵素であるAIDを特異的に発現させることにより、消化器組織の幹細胞に遺伝子異常が生じることが肝癌を初めとする消化器癌の発癌につながるか否かを明らかにすることを目的として研究を進めてきた。

AIDにタモキシフェン(TAM)受容体であるERT2を結合したAID-ERT2コンストラクトを作成し、同配列をEpCAMプロモーターの下流にknock inすることで、EpCAM発現細胞に特異的にAID-ERT2融合蛋白を発現するEpCAM-AID-ERT2マウスを作成した。TAM含有ペレットの経口投与法を選択し、投与開始後、投与中のみAIDが機能する、という実験系でTAM含有給餌を開始した。AIDの作用による発癌率の違いを検討するため、EpCAM-AID-ERT2マウスにTAM投与群、EpCAM-AID-ERT2マウスに通常餌投与群、野生型マウスにTAM投与群、とコントロールを設定し、それぞれ10-20匹ずつの経過観察を行ってきた。EpCAM-AID-ERT2マウスにTAMを投与した群において、生後1年以内の死亡例が相次いで確認された。TAMの副作用としての肝障害や、肝腫瘍の発生などの可能性が考えられたため、生後1年での解剖を5例行ったが、いずれも肝臓を含む臓器に肉眼的腫瘍形成は確認できなかった。一方、TAM投与群は非投与群と比較して体重増加に乏しく、TAM投与により栄養状態や成長に影響が出ている可能性が示唆され、投与方法など、長期生存のための条件を再度検討している状況である。発癌までに72-90週を見込んでおり、引き続き経過観察を行う予定である。これまで順調にマウスの交配がなされ、個体数を増やし、週齢を重ねている。一部のEpCAM-AID-ERT2マウスで48週、72週で解剖を行ったが、いずれも肝発癌は認めていない。ただし、これまでの発癌モデルマウスの検討から、当初の計画で発癌をきたすまでに72週以上必要と見込んでいるため、より長期の観察および多数例の解析が必要と考えられる。また、タモキシフェンの投与により死亡率が上昇したことを受けて、隔週投与にするなどの投与方法調整を行っている。引き続き経過観察を続け、三年目に各群での腫瘍発生率の違いに差が出るか、表現型の評価ができる予定である。腫瘍が認められれば、腫瘍組織を用いて、次世代シーケンサーを初めとしたゲノム解析、遺伝子発現解析へと進める予定とする。肝癌は臨床的に極めて難治癌であるが、極めて難治たらしめている原因として癌幹細胞の存在が提唱されている。その癌幹細胞からの肝発癌メカニズムを明らかにするというコンセプトで研究を開始した。具体的には、肝臓の幹細胞/前駆細胞や消化管上皮に存在するEpCAM陽性細胞にヒトの遺伝子編集酵素であるAIDを特異的に発現させることにより、消化器組織の幹細胞に遺伝子異常が生じることが肝癌を初めとする消化器癌の発癌につながるか否かを明らかにすることを目的として、研究を進めてきた。まず、初年度に、AIDにタモキシフェン受容体であるERT2を結合したAID-ERT2コンストラクトを作成した。同コンストラクトをEpCAMプロモーターの下流にknock inすることで、EpCAM発現細胞に特異的にAID-ERT2融合蛋白を発現するEpCAM-AID-ERT2マウスを作成した。2年目は交配を続けて経過観察を行い、解析対象の個体数を確保することに努めた。発癌までに72-90週を見込んでおり、3年目は、EpCAM-AID-ERT2マウスと野生型マウスでの表現型の違いを解析することを目標とした。90週に到達したマウスにつき、順次解剖を行ったところ、EpCAM-AID-ERT2マウス、野生型ともに、肝癌の発生は一例も確認することができなかった。薬剤性肝障害モデルの既報を参考に、薬剤による発癌促進を試みており、経過観察を進めている。
AlN中間層を用いたハイドライド気相成長法によるサファイア基板上AlN厚膜成長

現在、窒化物系発光デバイスの発光効率低下の原因となる自発、圧電分極の影響を回避するために、非極性面を用いたデバイスの研究が進んでいる。AlGaN系深紫外発光素子用の基板材料としては、紫外光透過性に優れ格子定数差が小さいことからAlN基板が最適であるとされているが非極性面AlN基板の報告例は少ない。本研究では非極性面AlN基板作製に向けたAlN HVPE成長について検討を行った。初期墓板にはr面サファイア基板を用い、無極性a面AlN成長を試みた。その結果、成長前段階においてr面サファイア基板表面がキャリアガスと反応することがa面AlN成長の選択性を阻害する原因となっていることを明らかとした。また、この基板とキャリアガスとの反応を抑制することで単結晶無極性a面AlN成長に成功し、無極性AlN自立基板作製のために重要な知見が得られた。また、これまでにサファイア基板上に成長したAlN厚膜の分離手法としてc面サファイア基板上に成長したc面AlN厚膜においては、AlN/sapphire界面に形成するボイドを利用することで自発的に分離することを見出し、自立基板化に成功している。しかし、他の面のサファイア基板においてこの手法が適用可能かどうかについては未解明であった。そこで非極性AlN自立基板作製のために界面ボイドを利用することが可能かどうかを検討するため、まずa面サファイア基板を用いて、c面サファイア基板と同様に界面ボイド形成が可能かどうか調査した。a面サファイア基板上においてはc面AlN成長が可能であり、c面サファイア基板を用いた場合と同等の結晶性を有するAlN厚膜が得られることを確認した後に、界面にボイドが形成することについても確認した。この結果より、界面ボイドを用いたAlN厚膜の自発分離手法がc面以外のサファイア基板を用いた場合においても可能であることが示唆された。本研究の成果はHVPE法による非極性AlN自立基板作製のために非常に有用な知見を含んでおり、大きな進展が得られた。
細菌細胞のコンピュータシミュレーション

細菌の代謝に関するコンピュータシミュレーションを目的として、その具体的なパラメータ取得のため、網羅的な代謝物質の分析、同定をキャピラリー電気泳動-質量分析計(CE-MS)法を用いて行なっている。これまで、微生物、植物、動物細胞に存在する代謝物質を網羅的に抽出する方法を開発した。さらに、3種類の分析条件で、陽イオン性、陰イオン性代謝物質およびヌクレオチド類を一斉に測定、定量することを可能にした。本年度は1.キャピラリー電気泳動-タンデム質量分析法(CE-MS灘S)、-飛行時間質量分析法(CE-TOF-MS)、-イオントラップ質量分析法(CE-ITMS)を開発し、標準物質のMSスペクトルを測定した。2.人工知能技術Artificial Neural Networkを用いて、化合物の構造式からCEの泳動時間を推定する方法を開発した。本方法を用いることで、CE-MSによる代謝物質の分析結果を自動的に判断し、物質毎に分類、定量していくことが可能になった。3.大腸菌の組換え体蛋白質を用いた試験管内酵素反応系の確立とこの系を用いた代謝物質の変動解析を行なった。特に、解糖系を中心に主たる代謝酵素の組換え体蛋白質の産生、精製および試験管内反応系の構築を行い。各酵素のKm値、Vmax値などをはじめとしたキネティクパラメータの取得を行なった。さらに複数の酵素を用いて、その代謝物質の変動を時系列でCE-MSにて解析することにより、"In vitro解糖系"の開発にも成功した。4.公共のデータベースによる既知情報、試験管内で取得した酵素のキネティクス等を用いて、190反応からなる代謝大規模モデルのプロトタイプをE-CELL上に構築した。このモデルに含まれる代謝経路は解糖系、TCA回路、電子伝達系、ペントースリン酸回路、プリン・ピリミジン生合成系などであり、基本的な代謝経路は構築できた。これまで、メタノールを用いて瞬時に酵素を失活させ、微生物、植物、動物細胞に存在する代謝物質を網羅的に抽出する方法を開発した。本年度は1.分析、測定のための標準物質測定を目的として、市販されている1,500種類の化学物質を購入し、約半数に関してCE-MSによる基本的なデータの取得を完了した。また、陽イオン性化合物に関してはCE-MS/MS法の開発に成功し、陽イオン標準品のMS/MSスペクトルを採取し、そのデータベース登録を行っている。さらに、得られたスペクトルの結果より物質構造とMS/MSの開裂パターンの解析に着手している。2.一方、これら代謝物質の分析結果を自動的に判断し、物質毎に分類、定量していくソフトウエアの開発に着手し、ほぼ自動的にデータを解析するプロトタイプのソフトウエアを作成した。3.また、大腸菌の解糖系に関してはその代謝を上記のCE-MSの定量的なデータに基づきながら、シミュレーションするプロトタイプのモデルを、我々の開発したシミュレーション環境であるE-CELL上に構築することが出来た。また、このモデルをより精密にしていくために、ハイブリッドアリゴリズムを開発中である。一方、大規模モデル化のためにゲノムデータから各種のデータベースを参照しながら基本的なモデルを自動生成するGEMシステムを開発した。本研究は大腸菌メタボローム解析に基盤を置き、実際の大腸菌代謝データに基づいたモデリングシステムをE-CELL上で構築することを最終目標に立案された。本年度は以下の成果を得た。

1.大腸菌のメタボローム解析(特に未同定物質の特定にむけて)(1)エレクロスプレーイオン化(ESI)飛行時間型質量分析計(ESI-TOFMS)をキャピラリー電気泳動装置(CE)に接続したCE-TOFMS法を開発し、未同定物質の精密質量(ミリMS)測定を可能にした。今後、この方法を用いて、大腸菌から検出されたすべての未同定ピークの精密質量を測定しその組成式を決定する。(2)CEに三連四重極型の質量分析計を接続したCE-MS/MSを開発した。未同定物質のMS/MSスペクトルを採取し、構造情報の取得を開始した。現在、509種類のイオン性標準代謝物質についてMS/MSスペクトルの採取を完了した。(3)イオン性代謝標準物質の移動時間をCE/MS上で予測するソフトウェアツールを開発した。2.メタボロームデータ解析に基盤を置いた大腸菌代謝モデリングシステムのE-CELL上での構築と精密化にむけて(1)細胞代謝のダイナミックモデルを構築するため、各酵素の反応速度式を求める必要がある。そこで、連続培養で定常状態に到達した菌体を用いて酵素反応速度、代謝物質の濃度、及び酵素濃度に関するデータ収集を開始した。また、定常状態における酵素反応速度(反応流束)を、CE/MSで測定した代謝物質同位体分布データより推定するシステムを開発した。(2)モデル化する対象系に含まれる酵素の活性時系列データが得られたとき、遺伝的アルゴリズムを利用して最も適切な動的酵素(律速酵素)と静的酵素の組み合わせを判別する手法を開発した。また、これに用いる酵素活性時系列データを代謝物質濃度の時系列データより推算する手法を開発した。
表皮基底膜部における7型コラ-ゲンの免疫組織学的検索

7型コラ-ゲンはanchoringfibril(AF)の主要構成蛋白であり、栄養障害型先天性表皮水疱症(EBD)では、表水基底膜部における7型コラ-ゲンが減弱あるいは欠損しているために水疱を生じると推測されているそこで、EBDの発症機序、および、7型コラ-ゲンの生成と生体における役割を知るために以下の検索を行った。(1)これまでの報告はすべて欧米からのものであり、本邦人についての検索は行われていなかった。そこで本邦健康人5例と、EBD5例について、7型コラ-ゲンのC末端とコラ-ゲン部分の2つのエピト-プについての抗体を用いて免疫組織学的に検討した。その結果は、健常人では表皮基底膜部に線状強陽性で、優性型EBDの1例も同様であったが、劣性型EBDの4例では、陽性1例、弱陽性2例、陰性1例とさまざまの程度に減弱していた。2つのエピト-プの減弱の程度は、同一症例ではほぼ同様であった。これらのEBD患者の、真皮線維芽細胞のcollagenaseおよびstromelysinのmRNAの発現程度をNorthern blott法で検索し、7型コラ-ゲンの発現程度と比較したところ、collagenaseとstromelysinは同一症例ではほぼ同程度に発現し、7型コラ-ゲンと両mRNAの発現程度は逆の相関を示した。以上の結果は、これらの蛋白分解酵素が7型コラ-ゲンの減弱に関与していることを示唆する所見であった。しかし、両エピト-プをそれぞれの抗体を用いて検索した結果は、同一症例では同程度の減弱を示し、C末瑞が陰性の症例もあった。このことは、逆に、蛋白分解酵素の消化作用よりも先天性形成不全説を支持する結果と思われる。今回の検索は対象例数が少なく、結論を出すにはさらに症例を増して同様の検索を行うことが必要である。(2)EBDの疾患モデルを探求する目的で、表皮襄腫壁の基底膜部を免疫組織学的および電顕的に検索したが、7型コラ-ゲンおよびAFは健常表皮基底膜部とほぼ同様で、モデルにはならないことが判明した。(3)AFの形成過程を知るために、健常表皮の器官培養実験を行い、dermalーepibolic junctionの7型コラ-ゲンおよびAFを免疫組織学的およびに電顕的に検索した。その結果、AFが形成される以前にすでに7型コラ-ゲンはlamina densa下に分泌されており、これが電顕的に無構造物質として認められると推測した。しかし、結論を得るにはさらに免疫電顕法による検索が必要である。(4)本研究期間中に開発した、2相分離細胞培養法によってAFの形成実験を行ったが、AFを形成するに至らなかった。(3)の実験結果との比較で、AFの形成には、lamina densaが先に形成されていることと、適当な真皮基質が必要と考えられてきた。

(4)本研究期間中に開発した、2相分離細胞培養法によってAFの形成実験を行ったが、AFを形成するに至らなかった。(3)の実験結果との比較で、AFの形成には、lamina densaが先に形成されていることと、適当な真皮基質が必要と考えられてきた。今年度は、7型コラーゲンに対するモノクローナル抗体を作成する予定であったが、ヒト羊膜からの7型コラーゲン抗原の抽出、精製の過程が予定のごとく進行せず、抗体作製まで至らなかった。そこで、1990年に予定していた。先天性表皮水疱患者皮膚における抗7型コラーゲンの検索実験の一部を、すでに作製したポリクローナル抗体を用いて行った。すなわち、免疫組織学的検索で、7型コラーゲンは正常ヒト皮膚では表皮基底膜部に線状陽性であるのに対して、劣性栄養障害型表皮水疱症(R型と略)の患者の一部では陽性所見を欠くことが明らかになったので、R型患者皮膚で7型コラーゲンが産生されているか否かを検索する実験を行った。方法は、2例のR型男性患者(32歳と14歳)の皮膚から線維芽細胞を分離して培養し、細胞抽出液に7型コラーゲンが含まれているか否かを、7型コラーゲンポリクローナル抗体を用いたインムノブロット法により検索した。対照は正常ヒト皮膚から得た線維芽細胞である。その結果、正常皮膚の線維芽細胞抽出液からは、17kDの7型コラーゲンが検出されたが、R型患者の抽出液からは検出されなかった。このことは、免疫組織学的検索から、本病型では7型コラーゲンが欠損していることを推測した我々の見解を、生化学的に支持する所見と考える。今年度に予定していたモノクローナル抗体の作成実験は遅延しているが、今後も完成に向けて努力する。しかし、本研究の最終目的が、7型コラーゲンの病態生理の究明とその診断学的応用にあることを想起し、モノクローナル抗体作成実験と同時に、今年度行った、ポリクローナル抗体を用いた臨床研究も、症例を増やし、また他の病型にも拡大して検索することとしたい。我々はこれまでの研究で、7型コラ-ゲンは健常皮膚おいては表皮真皮境界部に存在すること、また電顕的にはanchoring fibrilに局在することを明らかにした。さらに、重症劣性栄養障害型先天性表皮水疱症患者では7型コラ-ゲンが欠損していることを見いだし、このことが本症の水疱発生の機序に重要な役割を担っていると推測した。この仮説を実証するために1)7型コラ-ゲンに対する単clonal抗体を作製して、他の病型も含む多数の症例についてのin vivoの検索を行い、2)表皮細胞と線維芽細胞を同時にかつ別々にコラ-ゲン膜の両面に培養する2相分離培養法を用いたin vitroの実験で、7型コラ-ゲンの生成実験を行うこととした。このうち1)については単clonal抗体の作製が予定通り進行しなかっこと、多数の症例を集積することが難しいことの理由で平成元年度は保留期間とし、2)のin vitro実験を重点的に行った。この実験は、表皮細胞と線維芽細胞を、健常者由来あるいは先天性表皮水疱症患者由来のものとして、7型コラ-ゲンの生成を免疫組織学的に比較検討するものである。平成元年度においては、この実験の基礎的検討を行った。すなわち、健常皮膚から採取した表皮細胞および線維芽細胞を透過性コラ-ゲン膜の両面に分離して培養し、免疫組織学的および電顕的に観察した。
SUMO-1化による標的タンパクの機能変換と運命

SUMO-1はユビキチン経路と同様に活性化酵素(E1)、結合酵素(E2)を経て標的蛋白へと結合するが、基質に最も近いE3についてはその存在自体、不明であった。我々はSUMO-1の相同遺伝子である出芽酵母SMT3が増殖に必須であり、機能的にもSUMO-1ホモログであること、細胞質分裂面であるネックに存在するセプチンリングの構成因子の一つCdc3に結合すること、PIASタイプのSiz1/Ull1がSUMOリガーゼであることを初めて見い出した。本研究ではこのSiz1/Ull1の制御機構について分子遺伝学的に解析し、翻訳後タンパク質修飾による標的タンパク質の機能変換など、SUMO化の生物学的意義を考察することを目的とした。Siz1/Ull1はM期にネック領域にセプチンと共局在したが、それ以外の細胞周期では核に局在している。また、M期ではリン酸化されていた。C末端400アミノ酸配列を欠失するとネック局在は観察されなくなり、常時、核に局在した。また、セプチンのSUMO化も検出できなくなった。しかし、このC末領域を欠いたSiz1/Ull1はin vitro系におけるSUMO1リガーゼ活性は保持していた。従って、C末端領域は細胞内局在の制御機構に関与し、SUMOリガーゼ活性には影響がないと考えられた。CDK依存的にM期にリン酸化を受けたSiz1/Ull1がカリオフェリンMsn5と結合し、核外移行することが分かった。現在までに、出芽酵母のSmt3結合体が報告されたのはどれもSUMO化されることが増殖に必須ではない。チェックポイントコントロールなど、増殖に負に働く機構に関与していると考えられる。2種のPIAS型のSUMOリガーゼ遺伝子を破壊しても増殖はできるので、PIAS型以外のSUMOリガーゼが存在する可能性もある。出芽酵母Smt3経路は増殖にとって必須であるが、その必須な標的蛋白を同定することは急務と考えられる。新規の標的タンパク質を同定し、それらの制御機構を解明することは今後の重要な課題である。
医療的ケアを必要とする子どもの療養行動獲得支援の評価と普及に向けた研究

本研究は、先行研究より開発した、医療的ケアを必要とする幼児の療養行動獲得支援の看護支援プログラムを土台に、医療的ケアを必要とする子どもに関わる看護師が、家族と恊働する方法を自ら開発するための基盤となるプログラムを検討することであった。先行研究で十分検討できなかった家族側の要因について再分析し、公表された看護支援のガイドライン、プログラムや関連文献から、幼児の療養行動獲得支援の分析を行った。また外来や在宅支援において専門的に医療的ケアの子どもに関わる看護師による情報提供やプログラム評価を受けて、乳幼児期の家族の準備性や子どもの発達の解釈、環境整備等の課題等を組み入れたプログラムの修正を行った。本研究は、先行研究により開発した医療的ケアを必要とする幼児の療養行動獲得支援の看護プログラムを土台に、慢性疾患の子どもに関わる看護師が、乳幼児期の療養行動獲得の発達過程を理解し、家族と協働する支援方略を自ら開発するための普及戦略を検討数ことにある。平成25年度は、先行研究で開発してきた「気管切開を実施して家庭で生活する幼児の療養行動獲得のための看護プログラム」について評価を検討することおよび、看護師による学習会(データ収集の場)の準備を行うことであった。実践評価はプログラムの修正があったことと、協力機関での倫理審査の準備が十分できなかったことから、研修会でのプログラム準備と、参加者へのアンケート調査についての準備を実施した。文献や資料収集により、医療的ケアを実施する子どもの療養行動獲得ためのプログラム、モデル案を収集し、先行研究で提案したプログラムの不足や修正点を確認した。特に先行研究では対象となる子どもと家族を中心とした調査からのプログラムの提案だったが、文献や研究者間の検討から次のような内容について組み込むことが必要となった。1職種間連携による子どもの療養行動獲得支援の方法、2家族の相談や振り返りのシステム化、3療養行動発達支援の啓蒙(周知)方法、4実施記録と記録の共有システム、などである。また、アンケート調査の内容として、先行研究から提案した1必要な情報収集内容、2介入方法の種類や方法、3相談の機会や振り返りの機会、4環境的支援の方法、5記録や活用方法について準備中である。また、これらの方法を評価する評価指標については、子どもの日常生活行動、動作や認知の評価(発達評価)、子供の療養行動や自律性を示す行動の評価、親の関わり方の評価だけでなく、現実的なシステムとして動く場合に必要となる、看護師や各職種の必要時間、資源などについても評価できるように検討した。本研究は、先行研究により開発した医療的ケアを必要とする幼児の療養行動獲得支援の看護プログラムを土台に、慢性疾患の子どもに関わる看護師が乳幼児期の療養用行動獲得の発達過程を理解し、家族と協働する支援方略を自ら開発するための普及戦略を検討することにある。平成26年は、アンケート調査準備と研修会開催準備を引き続き実施した。アンケート調査内容の検討にあたり、子どもの療養行動に関わる家族側の課題について、先行研究の内容から再度分析を実施した。22名の家族への質問紙から、実施から一定の時間を経過した家族が継続的に持つ日常的なケアの不安として多い内容は、食事(飲み込みが下手)、緊急時の対応(災害時、急変、夜間の受け入れ、いざというときの対応)、カニューレのトラブル(抜去、肉芽やろう孔の出現、乾燥や形状の問題、目立つ色)、スピーチボタン(痰が増える、外してしまう)等でが上げられた。また、面接内容から、子どもを育てる上で求める支援として、7カテゴリーと各サブカテゴリーを抽出した。カテゴリーは、1「育てる上での指標とつながり」2「子どもの成長のための働きかけ」3「『医療的ケア』が育てる場を妨げない」4「ケア方法や身体安定への支援」5「気管切開をする子どもをわかる人が子どもも引き受ける」6「家族を受け止める場」7「経済的支援」であった。これらの結果について調査内容および研修時の検討内容に一部含めることとし、修正を行った。質問紙調査、研修会リクルートのための訪問看護ステーションならびに病院情報の準備や発送用物品等の準備を行った。本研究は、先行研究より開発した医療的ケアを必要とする幼児の療養行動獲得支援の看護プログラムを土台に、慢性疾患の子どもに関わる看護師が乳幼児期の療養行動獲得の発達課程を理解し、家族と協働する支援方法を自ら開発するための普及戦略を検討することにある。平成27年度は、調査内容の検討および研修会による参加者からのデータ収集の準備を実施しており、調査については実践者らの意見を聴取してさらに修正を実施した。また先行研究によりさらに家族の協力における内容について再分析を行い、子どもの動機づけに関わる家族の準備状況や姿勢に関わる項目について修正した。22名の家族への面接調査による子どもの動機づけに関わる家族の基盤となる力として、<「やりたい」「できる」を信じる><子どもの欲求に気づく><子どもの能力に気づく><子どもの先を見通す><子どもの感情に共鳴する><子どもとともにある自己への信頼><育てる方略を持つ>といった内容について検討し、これらの内容について看護師がどうかかわるのかについて調査内容に含めた。研修会(検討会)による参加者からのデータ取集については、研修会においては、モデルの紹介、実践者による幼児の在宅療養支援の関わりの内容について話題提供を行うことも含めて計画した。しかし、調査協力対象の調整がつかないことが判明したため、データ収集は延長して実施することとした。さらに、専門外来や在宅支援部門担当者による、子どもの療養行動獲得支援の家族との協働に関するインタビュー調査の調整を行った。調査内容の修正が必要となり、修正を行った。

また計画した研修会グループの検討の企画については、調査対象者と研究者の具体的な日程が調整できず実施ができなかったため、次年度に延長することとなった。評価内容について実践者からの聞き取りを行った。これまで検討してきた、発達過程に応じた療養行動獲得支援のプログラムについての、評価とプログラムの今後の発展への検討を行った。在宅療養支援ならび病院の病棟・外来ならびに地域支援部門等専門家6名から、プログラムの評価並びに現状に応じた対応とプログラム支援の課題について意見を得た。プログラムの大きな修正は3点あった。1医療的ケアを持つ「子どもの育ち」に目を向けるアプローチをひとつのポイントとして含める。:プログラムは、先行研究の結果から、医療的ケアがある子どもの育ちに視点を持つことができ、経験を語れる家族から協力を得て作成した。しかし、まだ「医療的ケア」に緊張感を持ち、「医療的ケアを必要な子ども」として捉えている家族へのアプローチはあまり考慮してこなかったため、このポイントもさらに含めることとした。ただ、このプロセスだけでも繊細なアプローチが必要であり、今回は、日常生活上の関わりの中に組み込むこととした。子どもの関心や感覚に、家族が関心を持ち、手を出せ関われる内容を加えた。2医療者が気づき、共有し、言語化を増やす:医療者の関わりや診療の中で、家族の変化や子どもの自立への気づきをさらに言語化して家族に伝えること、また家族の気づきを医療者が引き出すことを強化する。家族がどうしたいのかを引き出すための、共有する時間や言語化の時間を確保することを含めた。3特に外来では、短時間の中で子どもの生活や子どもの自立過程について家族や周囲の人との相互の関係について情報収集をとることは意識的に行わないと現状の中では難しい事が多く、現在提案している内容よりさらに定期的な情報収集が簡易に行える情報収集シートの作成を行った。上記に加えて近年の研究文献の結果から、数点の修正を加えて、今回のプログラムを作成した。多くの場への発送・発信には時間が不足したため、研究終了後に行う予定である。本研究は、先行研究より開発した、医療的ケアを必要とする幼児の療養行動獲得支援の看護支援プログラムを土台に、医療的ケアを必要とする子どもに関わる看護師が、家族と恊働する方法を自ら開発するための基盤となるプログラムを検討することであった。先行研究で十分検討できなかった家族側の要因について再分析し、公表された看護支援のガイドライン、プログラムや関連文献から、幼児の療養行動獲得支援の分析を行った。また外来や在宅支援において専門的に医療的ケアの子どもに関わる看護師による情報提供やプログラム評価を受けて、乳幼児期の家族の準備性や子どもの発達の解釈、環境整備等の課題等を組み入れたプログラムの修正を行った。研究代表者の所属が変更になり、協力体制を変更する必要があった。協力可能な機関での情報収集を中心に実施し、質問紙による調査方法並びに研修会の準備を中心に実施した。
核磁気共鳴マイクロスコピーによる海水飛沫着氷内のブライン排水路の発達機構の研究

本研究では、新たに低温室内で使用できるポータブル核磁気共鳴映像装置を開発し、灯台から採取した海水飛沫着氷内のブラインの3次元構造を可視化し、構造解析を行うことを目的とした。MRIは原子核の磁気モーメントを利用して信号と位置情報を計測する手法であり、人体内部を映像化する断層撮影技術としてここ数年目覚ましい発展を続けている。本研究では冬季に北海道日本海沿岸の浜益(石狩市),厚田(石狩市),豊岬(初山別村)の防波堤灯台において梅水飛沫により実際に成長した着氷資料を採取するとともに,浜益北防波堤に設置した模擬灯台の着氷の発生,成長,消滅を観察した.採取した着氷は直ちに低温室に輸送され,本研究で開発した低温室用MRI装置により内部の排水路の3次元構造が調べられた.この結果,すべての海水飛沫着氷で内部に排水路のネットワークが発達していることが確認された.この中には海永飛沫と一緒に飛来し取り込まれた気象着雪も含まれていると推定され,場所によっては粗目雪状の着氷と見られる箇所もあったが,その場合も内部に閉じこめられたブラインを排水するには十分な空隙があった.これはつららや雨氷,淡水によるしぶき着氷には見られない特徴であった.本研究ではさらに連通孔の3次元構造を解析するソフトを用いて,このブライン排水路の連結性の解析を行った.一方,海水飛沫着氷の観察および低温室での実験からは,撥水性材料のみならず超親水性材料の上でも着氷の発生,成長が抑制されることが見いだされた.これは真水による実験とは異なった傾向であり,本研究で確かめられた排水路ネットワークによりブラインが着氷と材料の界面に供給きれていることが示唆された.本研究では、新たに低温室内で使用できるポータブル核磁気共鳴映像装置を開発し、灯台から採取した海水飛沫着氷内のブラインの3次元構造を可視化し、構造解析を行うことを目的とした。本研究では冬季に北海道日本海沿岸の浜益(石狩市),厚田(石狩市),豊岬(初山別村)の防波堤灯台において梅水飛沫により実際に成長した着氷資料を採取するとともに,浜益北防波堤に設置した模擬灯台の着氷の発生,成長,消滅を観察した.採取した着氷は直ちに低温室に輸送され,本研究で開発した低温室用MRI装置により内部の排水路の3次元構造が調べられた.この結果,すべての海水飛沫着氷で内部に排水路のネットワークが発達していることが確認された.この中には海永飛沫と一緒に飛来し取り込まれた気象着雪も含まれていると推定され,場所によっては粗目雪状の着氷と見られる箇所もあったが,その場合も内部に閉じこめられたブラインを排水するには十分な空隙があった.これはつららや雨氷,淡水によるしぶき着氷には見られない特徴であった.本研究ではさらに連通孔の3次元構造を解析するソフトを用いて,このブライン排水路の連結性の解析を行った.一方,海水飛沫着氷の観察および低温室での実験からは,撥水性材料のみならず超親水性材料の上でも着氷の発生,成長が抑制されることが見いだされた.これは真水による実験とは異なった傾向であり,本研究で確かめられた排水路ネットワークによりブラインが着氷と材料の界面に供給きれていることが示唆された.本研究では、低温環境で使用できる核磁気共鳴映像装置を開発し、海水飛沫着氷内のブライン排水路を可視化することが目的である。本年度は3年計画の1年目に当たり、主に以下の5つの研究活動を行った。(1)従来のNMRI装置に空冷装置を組み合わせたシステムを用いて平成16年冬季に採取した海水飛沫着氷のブライン構造の可視化と3次元画像から情報の抽出を行った。さらに氷、ブライン、ドデカン、気泡による磁化率の違いがMRIの空間誤差に与える影響を検討し、これらの結果を国際会議で発表した。(2)平成16年2月に北海道で発生した着氷現象について広域調査を行い、さらに気象データから雨氷の発達した地域を推定する手法を開発した。解析の結果は国内の学会において発表した。(3)厳冬期に石狩市から稚内市にかけての北海道日本海に面した港湾設備において、海水飛沫着氷の実態調査を行った。その結果1月中旬、2月中旬、2月下旬に防波堤灯台に発達した海水飛沫着氷のサンプルを取得した。サンプルは車載型冷凍庫により採取時の温度環境を極力変えずに当該研究機関の低温室に運搬し、密度、塩分濃度等を測定するとともに本年度の可視化実験に用いる試料とした。さらに海水飛沫着氷の薄片試料を作成し、着氷の2次元構造とMRI3次元イメージとの比較に資するデータを作成した。(4)永久磁石を静磁場として用いたポータブルMRIを低温環境下で稼働させるため、予備実験を行った。低温下で効率よく温度を制御するため、冷却用ブラインを用いた液冷式の冷却チャンバーを開発し、常温室内で可視化を行った。(5)(3)により作成した防波堤灯台の海水飛沫着氷サンプルと、(4)により作成した液冷式低温チャンバーを用いて、共同研究者である巨瀬の核磁気共鳴装置により可視化実験を行った。本実験のデータは来年度に解析を行う予定である。

本研究では,低温環境で使用できる核磁気共鳴映像装置を開発し,海水飛沫着氷内のブライン排水路を可視化することが目的である.本年度は3年計画の2年目に当たり,主に以下の5つの研究活動を行った.(1)平成16年度に取得した海水飛沫着氷の3次元データを用いて,サンプルの採取場所の違いによるブライン排水路の発達の違いについて解析を行った.さらにブラインが排水された空隙にドデカンを注入し,開いたブライン排水路の可視化を行なった.(2)厳冬期に石狩市から稚内市にかけての日本海に面した港湾設備において,海水飛沫着氷の実態調査を行った.その結果1月上旬から2月下旬までの間に防波堤灯台に発達した海水飛沫着氷のサンプルを取得した.サンプルは車載型冷凍庫により採取時の温度環境を極力変えずに低温室に運搬し,密度,塩分濃度等を測定するとともに本年度の可視化実験に用いる試料とした.(3)平成16年度に開発した永久磁石を静磁場として用いたポータブルMRIを低温環境下で稼動させるため,改良を行った.永久磁石は温度によって磁場にゆがみが出るため,補正を行なうシムコイルを開発した.これにより低温室内で海水飛沫着氷を模した積雪のサンプルで画像を取得することに成功した.さらにコイルから発熱により雪氷サンプルが変態しないように改良した.(4)(3)のポータブルMRIで高空間分解能の3次元画像を高速で撮像する手法(強制回復法)の開発を行なった.この手法により,氷(信号なし)とブライン(信号あり)で構成される物体の内部構造を,従来の半分の計測時間で,1.5倍以上の信号対雑音比で撮像できるようになった.(5)海水飛沫着氷の3次元構造データから有効な情報を得るため,多孔質材の構造解析システムを元に新たなデータ処理システムを開発した.次年度はこれを用いて平成16,17年度に採取した海水飛沫着氷の構造解析を行う.本研究では,低温環境で使用できる核磁気共鳴映像装置を開発し,海水飛沫着氷内のブライン排水路を可視化することが目的である.本年度は3年計画の3年目に当たり,主に以下の5つの研究活動を行った.(1)平成17年度に低温室内で稼働できるように改良したポータブルMRIを用いて,海水飛沫着氷内のブライン排水路を撮像した.撮像にはスピンエコー法を用い,16回信号積算することにより空間分解能180μm,マトリックス128^3の高空間分解能3次元画像を取得した.(2)前年度開発した強制回復法を低温室用ポータブルMRIに導入するため,同型のポータブルMRI装置で指骨の骨梁構造の可視化を行ない,海綿骨内部構造を従来の半分の計測時間,1.5倍以上の信号対雑音比で取得・解析することが可能となった.また強制回復法を当該のMRI装置に導入し海水飛沫着氷の可視化に応用することを試みたが,装置の改良とオペレーション技術の向上を要するとの結論に至った.(3)海水飛沫着氷を低温室で再現するため,塩水を間欠的に供給し,積層状に着氷を成長させる実験装置を制作した.人工的な海水飛沫着氷を用いたMRI画像の解析により,着氷内にブラインが集中する領域が存在することが明らかとなったが,ブライン排水路が明瞭に形成されるには至らなかった.(4)多孔質材の構造解析システムを海水飛沫着氷のブラインの3次元構造の解析に用い,当該研究で採取した海水飛沫着氷の3次元データの解析を行った.試料内のブライン排水路を分離したのち,排水路長,Structure Model Index,節点数などを求め着氷の内部構造を明らかにした.
自由空間光インターコネクションを用いた空並列VLSIフォトニクス

本研究は、大規模集積回路(VLSI)技術と自由空間型光インターコネクション技術を用いて、高度な演算能力と通信能力を併せ持つVLSIフォトニクスシステムを実現することを目的としている。自由空間型の並列光インターコネクションは、光線の高密度な並列性による潜在的な優位性が認められていながらも、実用に資する技術として開花できていない。その理由として、パッケージング技術をはじめとして、システム化レベルにおける研究が不十分であることが挙げられる。そこで本研究では、まず、現実の計算機システム内でのVLSIチップ間接続に光インターコネクション技術を応用する際の技術課題を、VLSI回路技術、面発光レーザアレイ、微小光学技術等の原理的・技術的限界から検討した。その際、本研究の発端となるVLSIフォトニクスシステムであるOCULAR-IIでの最大の課題として明らかになったアライメントの問題を、実機を用いて詳細に評価し、パッケージング技術への要求には特に注意を要した。また、上記の解析を踏まえた上で、微小な光デバイス間の安定した実装手法に関して、様々なアライメント手法を検討した。自由空間型光インターコネクションに適したアライメント方式のひとつとして、並列性、高密度性、自由空間での接続、環境内に存在する振動等の外乱等の要件を考慮し、デバイスの位置・姿勢を実時間で制御するアクティブアライメント技術を検討し、基礎実験システムを用いた実証に着手した。