hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
方位選択を伴う錯視現象の色選択性～心理物理学的逆相関法による解析～

昨年度は実験結果における個人差が大きかったが、今年度は実験条件を調整し、概ね検出刺激と周辺刺激の色相が一致したときに感度改善が最大となった。呈示刺激は縦縞模様をガウス分布で切り出したGabor刺激であった。呈示刺激の色は色空間における反対色の組み合わせで変化した。検出刺激は色空間の主軸である赤-緑、青-黄とその中間色の計4条件であった。周辺刺激は検出対象の色条件と、さらに中心の色相が逆になった4条件を追加し計8条件であった。ある検出対象の色条件に対して、周辺刺激8条件における弁別閾値をニ肢強制選択法により測定した。得られたデータから弁別閾値を推定し、その弁別閾値に対してガウス分布に基づいたモデルを当てはめ、弁別閾値変化の中心色相や感度幅を推定した。結果として、周辺刺激の色相によって検出刺激の弁別閾値は変化した。ただし、今回の実験条件では青-黄の検出刺激に対しては個人差が大きく、全被験者平均の結果では閾値変化が見られなかった。また、モデル当てはめの結果、赤-緑と中間色の1つ(赤-緑を0°、青-黄を90°とした場合、45°に相当する色相)は同じ中心色相であると考えられることがわかった。これらの結果から、今回の実験条件では赤-緑の主軸がCF効果に大きく寄与している可能性が示唆された。刺激の色相によって個人差が大きくなる条件があるものの、色相によるCollinear facilitation (CF)効果の変化を心理物理学的に測定することができた。したがって、CF効果に色選択性があることが確認できたと考える。しかしながら、当初の計画にある逆相関法による実験については予備実験段階であり、実験刺激や実験手続きの調整が必要である。また、CF効果は方位という空間情報によって生じる錯視現象である。空間情報と色の関係を調査する際、輝度の影響が懸念される。例えば、結果として得られた青-黄の検出対象でCF効果が見られなかった原因は輝度の影響が大きかった可能性が考えられる。そこで、輝度の影響を除外した実験条件で弁別閾値を測定することを検討している。CFの色選択性について、実験結果の個人差が小さくなるような実験条件を決める。具体的には周辺刺激のコントラストや、検出刺激との距離など実験条件を調整し、実験協力者の弁別感度推定の精度が良い条件を模索する。実験刺激の最適条件は先行研究を参考に決定し実験を実施したため、心理物理実験の実験パラメータについても検討する。実験条件を決定後、実験協力者数を増やし発表可能な成果が得られしだい対外発表を行う。輝度の影響を除外した実験条件で弁別閾値を測定する。具体的には、検出刺激に対して輝度ノイズを付加することで周辺刺激と検出刺激を輝度成分によって接続が困難な状態にし弁別閾値を測定する。付加する輝度ノイズは空間周波数や方位など検出刺激に基づいたパラメータを設定し、周辺刺激と検出刺激の輝度成分による接続を阻害する。逆相関法によるCF効果の調査については、予備実験ではブロックノイズを用いて実験を行なった。結果として弁別実験中に実験協力者が手掛かりにしている情報を可視化できることを確認した。ただし、ノイズが収束し可視化するためには2000枚のノイズ画像が必要であるため、検出刺激の特定の色相条件に絞って実験を行なった。
発達性読み書き障害児の音読の正確性と流暢性にテキストの拡大が与える影響について

本研究では、日本語話者の発達性読み書き障害児を対象とし、音読の正確性と流暢性に視覚的要因(文字の大きさ)が与える影響を検討した。対象は小学4年生から高校1年生までの発達性読み書き障害児6名である。ひらがな単語と非語の音読課題(文字の大きさ:縮小文字、標準文字、拡大文字)を実施し、音読所要時間と誤読率を分析した。実験の結果、ひらがな非語課題の誤読率に関して、文字の大きさが異なる3条件間で有意差もしくは有意傾向が認められた。視覚的要因(文字の大きさ)は音読の正確性に影響を及ぼす可能性が示唆された。1.本研究の目的学習障害(LD)の中核症状は、発達性読み書き障害(developmental dyslexia)すなわち読み書きの問題であると考えられている(Lyon et al.,2003 ;宇野ら,2002)。発達性読み書き障害の日本での出現頻度は約8%と報告(Uno et al.,2009)されており、発達障害の中では最も多い障害群である。特別支援教育における発達性読み書き障害児への読み書きの支援は目下の急務と考えられる。2008年に施行された「障害のある児童及び生徒のための教科用特定図書等の普及の促進等に関する法律」では、国の責務として弱視の児童生徒に加え、通常の教科書での学習が困難な児童生徒にも拡大教科書の活用ができるよう調査研究を推進することが謳われている。発達性読み書き障害の児童は拡大教科書がもたらす恩恵を強く受ける可能性があるが、日本では未だ充分な検討がなされていない。日本語話者の発達性読み書き障害児に対する拡大教科書の学習支援効果を明確に示すためには、拡大教科書によって変化する視覚的要因(文字の大きさ、文字と文字の間隔および行間)が、客観的評価診断を受けた発達性読み書き障害児の音読の正確性と流暢性にどのような影響を及ぼすのか、音読実験から得られるデータによって明らかにする必要がある。本研究では、拡大教科書によって変化する視覚的要因(文字の大きさ、文字と文字の間隔および行間)が、日本語話者の発達性読み書き障害児の音読の正確性と流暢性に与える影響を明らかにする。2.本年度の研究実績本年度は、文字の大きさに焦点を当てた研究(第1研究)について、音読課題の刺激を作成し、実験手続きの整備を行った。2.本年度の研究実績本年度は、第1研究(文字の大きさに焦点を当てた研究・平成25年度実施)と第2研究(文字と文字の間隔や行間に焦点を当てた研究・平成26年度実施)で使用する音読課題の刺激を作成するために国内外の学術論文を収集し、音読課題の刺激のほか、実験手続きや解析方法等についても情報を整理した。

学習障害(LD)の中核症状と考えられている発達性読み書き障害(developmental dyslexia)児は、日本での出現頻度が約8%と報告(Uno et al.,2009)され、発達障害の中では最も多い障害群であるため、拡大教科書がもたらす恩恵を強く受ける可能性があるが、日本では未だ充分な検討がなされていない。本研究では、拡大教科書によって変化する視覚的要因が、日本語話者の発達性読み書き障害児の音読の正確性と流暢性に与える影響を明らかにする。本年度は、日本語話者の発達性読み書き障害児を対象に文字の大きさが音読の正確性と流暢性に与える影響を検討した。対象は小学生から高校生までの発達性読み書き障害児8名である。ひらがな単語と非語の音読課題(書字方向:縦書き、横書き/文字の大きさ:小、中、大)を実施した。対象児には、「これから見せる文字や文章をできるだけ速く間違えないように読んでください」と教示し、「始め」の合図をしてから刺激を提示した。音読サンプルをICレコーダーで録音し、音読所要時間をストップウォッチで計測した。本研究では音読所要時間と誤読数を分析対象とした。音読課題終了後に全課題を再度提示し、文字の大きさによって読みやすさに変化があったか否か内観を聴取した。実験結果については現在解析中のため、研究成果報告書にて解析結果を述べる。社会科学当初の計画では、本年度に文字の大きさに焦点を当てた研究(第1研究)を実施する予定であった。しかし本年度は、音読課題の刺激作成や実験手続きの整備までしか実施できておらず、本研究の本年度における達成度は遅れていると言える。当初の計画では、本年度に音読課題の刺激を作成し、第1研究である文字の大きさに焦点を当てた研究(平成25年度実施)と第2研究である文字と文字の間隔や行間に焦点を当てた研究(平成26年度実施)に先立ち予備実験を実施する予定であった。本年度は、音読課題の刺激作成を含んだ実験計画の立案までしか実施することができず、本研究の本年度における達成度は遅れていると言える。日本語話者の発達性読み書き障害児を対象に、拡大教科書によって変化する視覚的要因(第1研究:文字の大きさ、第2研究:文字と文字の間隔および行間)が、音読の正確性や流暢性に与える影響を明らかにする。当初の計画通り、平成25年度は、日本語話者の発達性読み書き障害児を対象に、拡大教科書によって変化する視覚的要因の1つである文字の大きさが、音読の正確性や流暢性に与える影響を明らかにする。研究実施に先立ち、文字の大きさの異なる音読課題を作成し、予備実験にて実験計画の妥当性と信頼性を十分に検討した上で本実験を開始する。今年度、文字の大きさに焦点を当てた研究(第1研究)が実施できなかったため、当初使用する予定だった各種備品の購入費、人件費および謝金が未使用となってしまった。次年度は、文字の大きさに焦点を当てた研究(第1研究)や、文字と文字の間隔および行間に焦点を当てた研究(第2研究)の実施に掛かる費用である各種備品の購入費、人件費および謝金などを計画的に使用していく。本年度実施予定であった予備実験に掛かる費用(実験条件を統制した音読課題を実施するために必要な各種備品の購入費)を次年度に持ち越した。次年度は、当初の計画通り、第一研究(文字の大きさが、日本語話者の発達性読み書き障害児の音読の正確性や流暢性に与える影響を明らかにする)を実施することから、音読実験の実施に必要な各種備品を購入する。その他、国内外の学会や研究会を中心に最新情報収集のための調査に掛かる旅費や、海外の学術論文誌へ研究内容を投稿する際の英文校閲料として研究費を使用する。
東アジアにおける民族スポーツの観光化変容

全4年度研究の最終年度に当たる本年度は、東アジアにおける民族スポーツの観光化変容補充調査及び、本研究の目的である"民族スポーツに観光化変容をもたらした要因の分析"及び、本研究活動を報告書にまとめる作業にあてられた。補充調査は、日本にあっては、北海道最大規模の観光イベントであるよさこいソーラン祭り、また沖縄県最大規模の観光イベントである那覇祭りの民族スポーツ(大綱引き、エイサー)、韓国においては忠清北道忠州市の忠州世界武術祭と慶尚南道の晋州闘牛、中国においては新彊ウイグル自治区ウルムチの少数民族民族スポーツ、また広東省広州市で2007年11月に催された第8回中国少数民族伝統体育運動会、それに北京市及び河南省温県陳家溝の武術について実施された。民族スポーツの観光化変容については、当該地域の経済活性化が最大要因として指摘されるが、担い手が少数民族である場合、経済要因に加え、民族の存在主張・文化主張の動機が無視し得ない。また、観光化に当たっては当該地の行政が大きく関与する事も全体的に認められる。特に中国の場合、1990年代の改革開放政策後に民族スポーツの観光化変容が開始するのが、その良い例である。それまで中国の民族スポーツは当該民族の伝統文化保存と健康という目的に存在根拠が求められていたが、改革開放後は「文化とスポーツが舞台を築き、その上で経済が踊る」のスローガンのもと、全国的規模で民族スポーツの観光化が進行して現在に至っている。観光化する民族スポーツの種目は多岐にわたるが、今回の調査で、これまではもっぱら修行や教育の枠内で展開し、経済や観光とは無縁であった武術に観光化の熱いまなざしが注がれていることが大いに注目される。4年度計画の初年度に当たる本年度は、観光化民族スポーツの分布図作成に必要な情報収集に当てられた。また、先行的に、台湾の民族スポーツ観光化の実態調査が実施された。調査は台湾原住民族に限定したもので、事前に運営形態の視点から差異化しておいたいくつかの箇所において聞き取り調査をおこなう形であった。調査地として、南投県魚池郷の九族文化村、屏東県馬家郷の原住民文化園区、台東県延平郷のブヌン族村、花蓮県吉安郷の花蓮アミ文化村が選ばれた。それぞれの運営形態は、アミ文化村がアミ族出資の会社経営、ブヌン族村が財団法人ブヌン文教基金会の経営、九族文化村が漢族出資の会社経営、原住民文化園区が政府経営(行政院原住民族委員会)となっている。これら4例については運営形態の違いのほか、当該民族の文化のみを扱う場合(アミ族文化村、ブヌン族村)と11民族全体をカバーする場合(九族文化村、原住民文化園区)など違いが見られるが、いずれにおいても、原住民族の伝統文化が観光資源とされ、また個々の原住民は雇用契約のもとに伝統文化を観覧に供するという点で共通している。印象深いのは、1995年にブヌン族出身のキリスト教神父の提唱によって財団化されたブヌン族村の例である。ここでは村内に観光客の為の宿泊所、レストラン、ショップ、歌舞場が設けられ、入村料を含むこうした施設利用料金と財団からの支援とによって運営が支えられているが、その効果は経済の向上にとどまらず、彼らのアイデンティティの強化ならびに自民族に対する誇りの回復とを生起せしめている。4年度計画の2年次に当たる本年度は、日本、韓国、中国、台湾における民族スポーツの観光化実態のフィールドワークに当てられた。民族スポーツの観光化を推進する主体として、近年政府や地方行政体が主要な役割を果たす傾向が指摘されているが、そうした典型例として韓国のソウル市が主催するソウル端午民俗祭は注目される。

ソウル端午民俗祭は、本年度の2005年には旧暦5月5日に当たる6月11日12日の間、ソウル市内の南山韓屋村において開催された。南山韓屋村は韓国の伝統家屋を再現し、年間を通して諸種の韓国伝統文化を公演するスペースである。端午民俗祭では、菖蒲湯の洗髪など端午に因む習俗の体験のほか、民族舞踊である農楽のパフォーマンス、それに民族相撲のシルムや女性による伝統的ブランコなどが披露された。端午の民族スポーツはシルムとブランコによって構成するのが古い形であり、この祭りのパンフレットの表紙・裏表紙もシルムと女性ブランコで飾られているが、伝統武術のテッキョンや正月遊びのノルティギとユンノリまでもが同時に実施された。ここには、"端午"民俗祭とは称しながらも、元来は端午祭とは関わらない民族スポーツをもこの機会に総合的に展示したいとする主催者の意図が認められる。遊びや娯楽以外の伝統行事で別の節日のものを端午民俗祭に導入することのおこなわれないことを考慮すると、節日の境界を越境することが民族スポーツについて始まっている状況は、主催者であるソウル市の文化政策を考える上で主要な意味をもつことになる。同様の動向が他所においても進行しているかの検討は、今後の課題である。全4年度研究中の第3年度にあたる本年度は、日本、韓国、台湾、中国においてそれぞれ次のような民族スポーツ観光化変容調査がおこなわれた。日本については、北海道のヨサコイソーラン踊り、沖縄の闘牛・ペーロン・大綱引など、韓国においては忠清北道忠州市の「忠州世界武術祭」が調査された。忠州世界武術祭は今回調査の2006年が第7回を数えるが、主催が国・市から民間に移管された最初のケースとして注目される。台湾については、屏東県馬家郷に設けられた原住民族文化園区において、台湾の12先住民の民族スポーツが、それまで存在しなかった諸族合作民族スポーツ創造過程に注目して調査がなされた。中国については、西安における少数民族の民族スポーツが調査され、また河南省温県陳家溝の太極拳観光化変容が調査された。近年中国では北京を中心に、伝統武術の舞台観光化が進行しており、北京崇文区の工人文化宮内に設けられた紅劇場では外国人観光客を主たる対象とした中国武術劇"The Legend of Kungfu"が定期公演されている。仏門に入った少年が拳法と精神の厳しい修行を通して成長し、やがては寺の長老となるストーリーが、独特の武術パフォーマンスによって展開される。プロデューサーに二人のアメリカ人舞台監督が迎えられ、彼らによって中国武術が音楽・照明と徹底的にコラボするよう見事に振り付けされて観客の目を奪うかたちに整えられている。武術の観光化は、北京のこの紅劇場スタイルに、その最も新しいかたちが認められる。本研究の第4年度においては、中国と中国以外における同様な事例の調査が要請されよう。全4年度研究の最終年度に当たる本年度は、東アジアにおける民族スポーツの観光化変容補充調査及び、本研究の目的である"民族スポーツに観光化変容をもたらした要因の分析"及び、本研究活動を報告書にまとめる作業にあてられた。補充調査は、日本にあっては、北海道最大規模の観光イベントであるよさこいソーラン祭り、また沖縄県最大規模の観光イベントである那覇祭りの民族スポーツ(大綱引き、エイサー)、韓国においては忠清北道忠州市の忠州世界武術祭と慶尚南道の晋州闘牛、中国においては新彊ウイグル自治区ウルムチの少数民族民族スポーツ、また広東省広州市で2007年11月に催された第8回中国少数民族伝統体育運動会、それに北京市及び河南省温県陳家溝の武術について実施された。
超音波が固液混相流体とマイクロバブル気液二相流体に引き起こす音響流

本研究は,固液混相流体やマイクロバブル(以下,MBと称する)を含む気液二相流媒体に超音波を照射したとき生じる音響流の数値解析に必要な基本的現象及び基本特性を明らかにすることを目的としている.液中にナイロン粒子を含んだ混相媒体は単相流の音響流と類似の流れを形成することが分かった.一方,液中にMBを含んだ混相媒体では,円形平面型超音波用振動子の超音波周波数の違いに伴う超音波の指向性の変化がMBの挙動を大きく変えることが明らかになった.MBは液に比べて音響放射力を強く受けることや浮力の影響によって液に対する追随性が低いためにMBと液は別々に解析する必要がある本研究は,固液混相流体やマイクロバブル(以下,MBと称する)を含む気液二相流媒体に超音波を照射したとき生じる音響流の数値解析に必要な基本的現象及び基本特性を明らかにすることを目的としている.液中にナイロン粒子を含んだ混相媒体は単相流の音響流と類似の流れを形成することが分かった.一方,液中にMBを含んだ混相媒体では,円形平面型超音波用振動子の超音波周波数の違いに伴う超音波の指向性の変化がMBの挙動を大きく変えることが明らかになった.MBは液に比べて音響放射力を強く受けることや浮力の影響によって液に対する追随性が低いためにMBと液は別々に解析する必要がある固液混相流体やマイクロバブルを含む容器内の気液二相流体に超音波を照射すると内部に音響流が生じる.また,外部から超音波を内部の局所に集中させれば,混相流体の局所に流れを起こすことができると考えられる.さらに,外部からの超音波照射は,マイクロマシン内部の混相流体の駆動・混合等に利用できる.本研究は,これらの基礎特性を明らかにすることを含め固液混相流体やマイクロバブルを含む気液二相流体の基本的現象及び基礎的なな検討を行うことを目的としている.本年度については,固体微粒子を含む容器内固液混相流体に超音波を照射すると内部に音響流が生じるが,その特性と各種パラメータが音響流に及ぼす影響を測定し考察した.矩形形状で上部が大気解放されている容器内に微粒子(比重2.7で直径50150μm)を混ぜた水を満たし,容器の側壁につけた超音波用振動子を使って,固液混相媒体に周波数(22, 98, 500kHz)の超音波を水平方向に照射した.振動子から超音波の照射方向(水平方向)をZ軸方向とすると,この進行波によってZ軸方向に音響流ができた.アルミ箔片あるいはアルミ粒子と水の混相流体の場合に,音響流に及ぼす周波数等の影響を調べたが,音響流の速度について溶存酸素濃度(溶存ガス濃度)が支配的なパラメータの一つであることを明らかにした.このことから,音響流を利用し制御するためには,多くのパラメータの中で,溶存ガス濃度の管理が重要であることが分かった.固液混相流体やマイクロバブルを含む容器内の気液二相流体についても超音波を照射すると内部に音響流が生じる.この現象を利用すると,外部からの超音波照射を内部の局所に集中させれば,混相流体の局所に流れを起こすことができると考えられる.外部からの超音波照射は,マイクロマシン内部の混相流体の駆動・混合等に利用できる.本研究は,これらの音響流の基礎特性を明らかにすることを含め固液混相流体やマイクロバブルを含む気液二相流体の基本的現象及び基礎的な検討を行うことを目的としている.本年度については,音響流に及ぼす諸因子の影響を測定し考察した.水平方向に設置された円筒容器内に微粒子を混ぜた水を満たし,円筒容器の端面(円形壁)につけた超音波用振動子を使って,固液混相媒体に周波数(98kHz,500kHz)の超音波を水平方向に照射した.超音波の照射方向(水平方向)をZ軸方向とすると,この進行波によってZ軸方向に音響流ができた.異なる種類の粒子,粒子濃度,照射時間などの音響流に及ぼす影響を明らかにした.一方,矩形形状で上部が大気解放されている容器内のマイクロバブルを含む液に対して端面(側壁)の円形振動子から超音波を時間に対してステップ状に照射すると,超音波の複雑な指向性のために一次元ではない非定常な流れが観察できた.固液混相流体やマイクロバブル(以下,MBと称する)を含む容器内の二相媒体についても超音波を照射すると内部に音響流が生じる.この現象を利用として外部から超音波照射を内部の局所に集中させれば,混相流体の局所に流れを起こすことができる.外部からの超音波照射は,マイクロマシン内部の混相流体の駆動・混合等に利用できる.本研究は,超音波を照射したとき生じる固液混相流体やMBを含む気液二相媒体の音響流の数値解析に必要な基本的現象及び基本特性を明らかにすることを目的としている.平成22年度については,鉛直方向に設置された円筒容器内(内径268mm)の混相媒体について,円筒容器の端面(底面)につけた円形平板型超音波用振動子(直径50mm,485kHz,直径26mm,3.5MHz)から鉛直上向きに超音波を照射して基礎現象を調べた.すなわち,上水中のMBに対して超音波を照射した場合と上水中のナイロン粒子等に対して超音波を照射し場合を比較した.さらに,周波数をパラメータとして粒子挙動の違い,及び流れ場の違いを調べた.その結果,液中にナイロン粒子等を含んだ混相媒体については単相流の音響流と類似の音響流れを形成することが分かった.

一方,液中にMBを含んだ混相媒体では,円形平板型超音波用振動子の超音波周波数(96kHz,485kHz,3.5MHz)の違いに伴う超音波の指向性の変化がMBの挙動を大きく変えることを明らかにした.従って,液中にMBを含んだ混相媒体では,MBは液に比べて音響放射力をかなり強く受けて音響流れに対する追随性の低いことより,各相に対する数値解析と振動子形状に応じた超音波の指向性を考慮した数値解析が必要である.本研究では,今後のMBを含む気液二相流体に超音波を照射した現象の数値解析にとって必要な基礎現象のデータと重要な知見が得られた.
不全心における心臓交感神経pre-synapse機能のPETによる検討

ほぼ予定の患者数および健常ボランティアにPET検査が施行され、後には詳細な統計学的検討および論文執筆が残るのみである。循環器内科学得られた結果の統計解析、論文執筆を早急に行う。PET検査は予定症例数を順調にこなしており遅延はない。検査スケジュールの都合で予定数のPET検査ができず、PET検査施設(名古屋市総合リハビリテーションセンター)への支払いが予算が未執行であったため(1例分)。および分担研究者の経費執行がなかったため。今後は、さらなる症例数の追加と並行してデータ解析を進める予定である。平成27年度に検査を追加で行う(1例分)。加えて、分担研究者の研究環境整備に経費執行予定。研究分担者の直接経費200,000円が未執行であるが、本年度は研究代表者の直接経費内の活動で研究に支障がなかったため、執行されなかった。次年度分100,000と合わせ計300,000円を研究分担者が研究遂行のために適切に執行する。
イオン伝導性酸化物における広帯域導電率測定による格子振動解析

酸化物イオン伝導体セラミックスにおいて,電気領域(数Hz以上)から光領域(THz)に及ぶ広周波数帯域における複素導電率を連続的に評価する手法を開発した.本手法を用いて,代表的な酸化物イオン伝導体(イットリア安定化ジルコニア等)について評価を行い,格子振動の振る舞いとイオン導電率の関係を定量的に調べた.結果,格子振動定数のうちダンピングファクター(振動の減衰項)が小さいほど,イオン導電率が高いという一定の相関を見出すことができた.イオン伝導性酸化物は優れた環境調和性と高効率発電の観点から,固体酸化物燃料電池(SOFC)用の固体電解質材料としての期待が非常に高く,その実用化に向けた材料開発が活発に行われている.本研究はイオン伝導性酸化物において,電気領域(kHz)から光領域(THz)に及ぶ広周波数帯域での複素導電率測定を用いた格子振動解析により,マイクロスコピックな格子振動挙動とイオン伝導性との関係を定量的に解明することを目的とした.まずイオン伝導性酸化物に適用可能な広帯域導電スペクトル法の開発を行った.具体的にはイオンホッピング伝導の周波数関数を,等価回路の回路パラメータとして導入し,広帯域導電率の理論式を得た.得られた理論式により実測した複素導電率ならびに赤外反射率に対し非線形最小二乗フィッティングした.最終的に0.1Hzから100THzに及ぶ超広帯周波数での複素導電率の測定に成功した.また本手法により,光学領域で活性化する格子振動のパラメータとイオン伝導パラメータの相関を議論することが可能となっている.評価試料として,代表的な酸化物イオン伝導体であるイットリア安定化ジルコニア(YSZ),イッテルビア安定化ジルコニア(YbSZ),およびガドリア安定化ジルコニア(GdSZ)の3種類を使用し実験を行った.結果,格子振動パラメータのうち減衰定数(格子振動の減衰のしやすさ)が小さくなるにつれ,バルク導電率が高くなる傾向を見出した.実際,YSZ,YbSZおよびGdSZを比較すると,粒内の酸化物イオン導電率(バルク導電率)はYbSZ>YSZ>GdSZの順となり,減衰定数の大きさはこの逆の順になることが明らかとなった.開発した広帯域導電スペクトル法により,イオン伝導性酸化物材料において微構造(格子振動)の観点でバルク導電率の起源を定量的に議論することが可能となり,この点が本研究課題の主要成果である.酸化物イオン伝導体セラミックスにおいて,電気領域(数Hz以上)から光領域(THz)に及ぶ広周波数帯域における複素導電率を連続的に評価する手法を開発した.本手法を用いて,代表的な酸化物イオン伝導体(イットリア安定化ジルコニア等)について評価を行い,格子振動の振る舞いとイオン導電率の関係を定量的に調べた.結果,格子振動定数のうちダンピングファクター(振動の減衰項)が小さいほど,イオン導電率が高いという一定の相関を見出すことができた.イオン伝導性酸化物は,優れた環境調和性と高効率発電の観点から,固体酸化物燃料電池(SOFC)用の固体電解質材料としての期待が非常に高く,その実用化に向けた材料開発が活発に行われている.本研究は,イオン伝導性酸化物において,電気領域(kHz)から光領域(THz)に及ぶ広周波数帯域での複素導電率測定を用いた格子振動解析により,マイクロスコピックな格子振動挙動とイオン伝導性との関係を定量的に解明することを目的としている.これまでに,イオン伝導性酸化物に適用可能な広帯域導電スペクトル法の開発を行った.標準試料として,代表的な酸化物イオン伝導体であるイットリア安定化ジルコニア(YSZ)およびイッテルビア安定化ジルコニア(YbSZ)を用いた.イオンホッピング伝導の周波数関数を,等価回路の回路パラメータとして導入し,広帯域導電率の理論式を得た.得られた理論式により実測した複素導電率ならびに赤外反射率に対し非線形最小二乗フィッティングした.最終的に,YSZおよびYbSZについて,0.1Hzから100THzに及ぶ超広帯周波数での複素導電率の測定に成功した.得られた広帯域スペクトルを詳細に解析した結果,安定化ジルコニアにおいて,格子振動パラメータのうちダンピングファクター(格子振動の減衰のしやすさ)が小さくなるにつれ,バルク導電率が高くなる傾向を見出した.実際にYSZとYbSZを比較すると,低周波イオン伝導率(バルク導電率)はYbSZの方が高く,ダンピングファクターはYbSZの方が小さいことがわかった.これまでの成果により,材料の微構造の観点,特に格子振動挙動の観点でバルク導電率の起源を定量的に議論することが可能となったといえる.現在までに,イオン伝導性酸化物に適用可能な広帯域導電スペクトル法の開発を行うことを研究目的として遂行してきた.従来,低周波のイオン伝導率はバルク導電率とフォノンによる導電率を和した見かけの導電率として評価されてきた.本研究では,独自に酸化物イオン伝導体の等価回路を考え,その回路定数であるバルク成分(キャパシタンス・コンダクタンス)として,イオンホッピング伝導の周波数特性であるUniversal Dielectric Response (UDR)を導入し,すべての伝導機構を同時に考慮した理論式を構築した.この理論式により実測の複素導電率を非線形最小二乗法によりフィッティングすることで,広帯域導電スペクトルの測定に成功している.さらに,得られた広帯域導電スペクトルから,格子振動の解析を行い,格子振動パラメータとイオン伝導性の関係を議論した.

実際に,8mol%イットリアを添加したジルコニア(8YSZ)と,8mol%イッテルビアを添加したジルコニア(8YbSZ)を比較したところ,イオン伝導度は既報の結果と同様,8YbSZの方が高い値となった.格子振動パラメータのうち,ダンピングファクター(減衰項)の値にのみ有意な差が見られ,8YbSZが8YSZよりも小さい値となった.イオン半径はYb3+とY3+はYb3+の方がZr4+に近く,そのため立方晶結晶構造の格子歪がYに比べ緩和され,その結果,格子振動の減衰が低減されているものと考えられる.この結果は,見かけのイオン伝導率が格子振動パラメータにより,格子歪の観点で定量的に議論できることを示唆している.平成23年度の目的である広帯域導電率測定法の確立は既に達成しており,さらに格子振動パラメータの観点で一歩踏み込んだ議論をできているという点で,当初の予定通りおおむね順調に進展していると結論付けた.現在までに,格子振動パラメータのうち,ダンピングファクターがイオン伝導性に大きな影響を持つことが示唆された.これは来年度の課題に向けて大きな手がかりとなった.YSZは安定化剤であるイットリア(Y2O3)の添加量により大きくそのイオン伝導性が変化する.今後は,イットリアの添加量の異なるYSZについて,広帯域導電率測定法による格子振動解析を行う.既報の結果ではイットリアの添加量を増大していくと,Yが8mol%程度まではイオン伝導度が大きくなるということが知られている.イットリアの添加量を変化させ,広帯域導電率測定により格子振動解析を行い,ダンピングパラメータが実際に小さくなるかどうかの検証を行う.さらに,安定化剤の種類に着目し,ホストであるジルコニウムイオンに対してイオン半径の異なる種々のカチオンを添加剤として検討し,格子振動解析を行う.また,現在,実用のSOFCに用いられているジルコニア系電解質材料は,比較的ジルコニウムイオンにイオン半径が近いイットリウムイオン(Y3+)やスカンジウムイオン(Sc3+)などの希土類元素(レア・アース)を安定化剤として添加したものが主流である.国際戦略的な観点から,今後,レア・アースの需要がますます増大するのは必至であり,レア・アースに依存し過ぎないためにも,レア・アースに対する代替的な電解質材料の開発が求められる.定量的に格子歪・格子振動パラメータ・イオン導電率の関係を明らかにすることができれば,添加剤のイオン半径ではなく,格子振動パラメータなどの結晶微構造の観点で,高いイオン導電率を発現するような系を予想することが可能となる.将来的には,コスト面・供給安定性で優れ,かつ高イオン導電率を実現できるような電解質材料を探索していく.現在までに,イオン伝導性酸化物において広帯域導電率測定のための測定機器・設備は完備している.今後は,イットリアなどの安定化剤の添加量を変えたり,安定化ジルコニアに様々な添加剤を適用していく.そのため,試料合成に必要な高純度試薬の購入を予定している.また,電気測定で必要な高周波ケーブルやタングステン探針などの消耗品,FT-IRを用いた光学測定に必要な窓剤などの消耗品にも使用予定である.その他,引き続き積極的に研究成果を発信していくため,国内学会や国際学会への発表参加旅費,研究協力者との打ち合わせのための出張・会議費用,論文投稿料として使用を計画している.
融雪を考慮した新たな土砂災害警戒情報提供システムの開発

土砂災害発生の危険度が高まったときに,対象となる市町村を特定して警戒を呼びかけるため,土砂災害警戒情報が発表されている。現状では雨量データのみを用いて発表されており,融雪水の影響が考慮されていないため,地すべりが警戒情報の対象現象となっていない,融雪に起因する土砂災害に対する避難の判断が困難であるといった大きな問題が生じている。本研究では,警戒情報への応用を見据えた融雪水量推定手法を開発した上で,融雪の影響を加味した警戒情報の提供システムを開発することを目的とする。本年度は,昨年度に引き続き,既往の融雪に伴う土砂災害の発生事例を収集した。新たに収集した事例を加える一方で,災害発生時の気象データを入手できる事例に絞り込みを行った結果,14事例を以下の解析に用いることとした。地すべりが大半を占めるが,土石流や崩壊の事例も含まれる。これら14事例に対して,昨年度提案した手順に従って警戒情報を発表した場合の精度を検証した。融雪水量を求めるための係数は,既往の積雪水量観測データの解析結果から0.195 mm/°C/hrとした。その結果,14事例とも災害発生時に警戒情報の発表基準線(CL)を超過していなかった。このような結果となった理由として以下の2点が挙げられる。1点目は,地すべりに対する警戒情報の適用性である。融雪による土砂災害は地すべりが多いが,現行の警戒情報は地すべりを対象としていないため,発表の際に用いられている指標や現在設定されているCLが地すべりには適していない可能性がある。2点目は,融雪水量の推定精度である。本研究では全国的に融雪水量を計算するため,降水量と気温のみから計算できる簡易なモデルを採用したが,融雪に最も影響を与える日射の影響を考慮できていないなど,精度がまだまだ不十分な可能性が高い。今後はこうした点を改善していく必要があることが分かった。現状では雨量データのみを用いて発表されており,融雪水の影響が考慮されていないため,地すべりが土砂災害警戒情報の対象現象となっていない,融雪に起因する土砂災害に対する避難の判断が困難であるといった大きな問題が生じている。本研究では,土砂災害警戒情報への応用を見据えた融雪水量推定手法を開発した上で,融雪の影響を加味した土砂災害警戒情報の提供システムを開発することを目的とする。本年度は,まず土砂災害警戒情報に適した融雪水量推定手法の開発を行った。全国的な展開を見据え,広域的に取得が容易な降水量と気温から,積雪層の形成や融雪水量を1時間ごとに計算できるモデルを構築した。これと並行して,文献調査と観測を実施し,北海道から長野県までの17地点における延べ161冬期分の積雪水量の観測データを収集した。いずれも,観測日時と地点が特定できるものである。各積雪水量観測地点近傍の気象庁アメダス3地点の降水量および気温のデータから,標高補正および距離重み付け平均法により積雪水量観測地点での1時間ごとの降水量および気温を推定し,上記で開発したモデルに与えた。こうして得られた積雪水量の推定値を観測データと比較したところ,ある程度の精度で積雪水量を推定できるが,推定した積雪水量のピークが観測データより低く出るケースが多いことや,融雪水量を求めるための係数を事後的に算出している等の課題が明らかとなった。本年度は,[1]土砂災害警戒情報に適した融雪水量推定手法の開発,および[2]開発した手法の妥当性の検証を計画していた。このうち,[1]については,全国的な展開を見据え,広域的に取得が容易な降水量と気温から推定する以下のようなモデルを構築した。まず,気温により降水を降雨または降雪と判定する。降雨はただちに地表面に到達し,降雪は地表面に積雪層を形成する。形成された積雪層は気温に応じて融けるものとし,基準気温との差が正の場合に,その気温差に係数を乗じた水量が融雪するとして積雪層から減じ,ただちに地表面に到達するものとする。[2]については,文献等で公表されている実際の観測データを収集した。融雪水量のデータは入手が困難であったため,積雪層として貯留されている水の量を表す積雪水量のデータで代用した。収集した観測データは,北海道から長野県までの16地点における延べ160冬期分のデータで,観測日時と地点が特定できるものである。研究代表者自らが北海道空知地方の1地点で新たに観測したデータもあわせて用いた。各観測地点を内包する最も小さな三角形を構成できる気象庁アメダス3地点を選び,その3地点での降水量および気温のデータから,標高補正および距離重み付け平均法により積雪水量観測地点での1時間ごとの降水量および気温を推定した。これらの値を上記で開発したモデルに与え,積雪水量の推定値を算出した。融雪水量の計算に必要な係数は,各積雪水量観測地点での観測結果を最もよく再現できるように決定した。こうして得られた積雪水量の推定値を観測データと比較したところ,ある程度の精度で積雪水量を推定できるが,推定した積雪水量のピークが観測データより低く出るケースが多いことや,係数を事後的に求めている等の課題が明らかとなった。

現状では雨量データのみを用いて発表されており,融雪水の影響が考慮されていないため,地すべりが土砂災害警戒情報の対象現象となっていない,融雪に起因する土砂災害に対する避難の判断が困難であるといった大きな問題が生じている。本研究では,土砂災害警戒情報への応用を見据えた融雪水量推定手法を開発した上で,融雪の影響を加味した土砂災害警戒情報の提供システムを開発することを目的とする。本年度は,昨年度に引き続き,土砂災害警戒情報に適した融雪水量推定手法の開発と開発した手法の妥当性の検証を行った。昨年度開発したモデルに,受水口付近の気流の乱れに伴う雨量計の捕捉率を考慮した降水量の補正を加えることで,積雪水量の推定精度を向上させることができた。また,これに関連して,融雪に起因する地すべりや崩壊は地下水位の上昇により発生するため,開発したモデルにより推定された融雪水量の経時変化を用いて地下水位の変動を再現できるかを確認する必要がある。そこで,北海道の地すべり地において地下水位の計測を行い,融雪を考慮した実効雨量法により地下水位変動の再現を試みたところ,精度よく再現できることが確認された。また,融雪水の影響を組み込んだ土砂災害警戒情報の発表手順を提案した。現行では降雨量のみから計算される土壌雨量指数と60分間積算雨量を,降雨量と融雪水量の合算値から計算する方法に改め,それ以外は現行の方法を踏襲することとした。さらに,既往の融雪に伴う土砂災害の発生事例を収集した。その結果,1947年から2017年に北海道から富山県にかけて発生した28事例を収集することができた。いずれも発生場所と日時を特定できるものである。地すべりが大半を占めるが,土石流や崩壊の事例も含まれる。本年度は,[1]土砂災害警戒情報に適した融雪水量推定手法の開発と開発した手法の妥当性の検証(昨年度からの継続),[2]融雪水の影響を組み込んだ土砂災害警戒情報の発表手順の提案,および[3]既往の融雪に伴う土砂災害の発生事例の収集を計画していた。このうち,[1]については,昨年度開発したモデルに,受水口付近の気流の乱れに伴う雨量計の捕捉率を考慮した降水量の補正を加えることで,積雪水量の推定精度を向上させることができた。また,[1]に関連して,融雪に起因する地すべりや崩壊は地下水位の上昇に伴い発生するため,開発したモデルにより推定された融雪水量の経時変化を用いて地下水位の変動を再現できるかを確認する必要がある。[2]については,現行の土砂災害警戒情報の発表手順をなるべく踏襲しつつ,融雪水の影響を組み込む方法を提案した。すなわち,現行では降雨量のみから計算される土壌雨量指数と60分間積算雨量を,降雨量と融雪水量の合算値から計算する方法に改め,それ以外は現行の方法を踏襲する。なお,現行の手法で用いられる各5kmメッシュの中にはさまざまな標高帯が含まれるため,融雪の状況も1つのメッシュの中で大きく異なることが想定される。そのため,融雪水量を求める際は,安全側を考慮して,人家が存在する標高帯のうち,融雪が最も活発に発生している標高における値を都度採用することが望ましいと考えられる。
形状記憶合金デバイス設計のための計算力学システムの開発

本研究では、磁気による相変態を考慮し、汎用的強磁性形状記憶合金(FSMA)構成方程式を定式化する。すなわち、FSMAの材料試験との比較により、応力、温度による相変態に磁気の影響も含まれるように拡張し、引張・圧縮の非対称性、垂直変形とせん断変形の連成などを考慮し、二次元および三次元構造に対する新しいFSMA構成方程式を提案する。この構成方程式を用い、シェル要素とソリッド要素を利用した超弾性大変形有限要素解析プログラムを作成する。続いて、FSMAの磁場-超弾性連成解析システムを構築し、田谷らによるFSMAアクチュエータ素子に関する実験結果と比較し、この解析システムの定量的な有用性を実証する。さらに、完成した解析システムを利用し、様々な機能と形状を持つ形状記憶合金(SMA)またはFSMAアクチュエータシステムの設計のための解析を実施する。本年度は、SMAの二次元構成方程式を提案し、シェル要素を利用した増分形大変形有限要素解析法を定式化した。本計算手法の有用性を示すため、SMAおよびFSMA板ばねアクチュエータの解析に適用した。特に、FSMA板ばねアクチュエータ解析の場合は磁場・超弾性連成解析を行った。磁場と磁気力の解析にはANSYS/Emagを用い、超弾性挙動解析は本研究グループで開発したSMAプログラムを利用した。また、ワシントン大学知的材料システム研究センターで実施されたハイブリッド型板ばねアクチュエータの解析を行っている。ハイブリッド型板ばねアクチュエータの解析のため、中立面上の節点を任意の面に変換できるようにシェル要素を利用した有限要素解析法を拡張する必要がある。節点の変換を考慮するため、P-point変換法を利用した有限要素解析法の定式化が進行中である。本研究では、磁気による相変態を考慮し、三次元系の汎用的FSMA構成方程式を定式化する。この構成方程式を用い、ソリッド要素を利用した超弾性大変形有限要素解析プログラムを作成する。さらに、完成した解析システムを利用し、様々な機能と形状を持つSMA(またはFSMA)アクチュエータシステムの設計のための解析を実施する。また、本解析システムをメソスケール解析と組み合わせることにより、多孔質体SMAを利用した人工骨、エネルギー吸収装置などの設計のための解析を行う。SMAの構成方程式および有限要素解析への応用に関する研究として、Brinsonによる一次元構成式の定式化と有限要素解析への応用、多軸構成式および有限要素解析への応用については河井ら、TrochuとQian、AuricchioとTaylor、QidwaiとLagoudasによる研究などが知られているが、まだ不十分な点が多く、三次元系の実用的な有限要素解析法は確立していない。また、三次元SMA構成方程式の定式化のための実験データも不十分な状況である。さらに、相変態に磁場の影響を考慮したFSMAの構成方程式に対する研究は全く知られていない。本年度は、FSMAの相変態関数に、温度、応力および磁場の影響を考慮できるようにした三次元系の汎用的FSMA構成方程式の定式化を試みた。温度と応力の影響に対しては従来のSMA実験結果を利用した。磁場の影響については田谷らによるFSMA実験結果を利用した。
ウナギの飲水行動制御機構:嚥下反射の神経回路

海水ウナギの脳室内にアンギオテンシンII(ANG II)、アセチルコリン(ACh)、イソプロテレノール、P物質を投与すると濃度依存的に飲水量が増える。また心房性ナトリウム利尿ペプチド、バソトシン(AVT)、ブラヂキニン、グレリン、フェニレフリンは濃度依存的に飲水を抑御した(Kozaka, Fujii & Ando,2003)。これらの効果は血液中からの効果と同じものであった。(Ando et al.,2000)。飲水行動は脳がコントロールするので、これらの血液因子は脳に直接作用していると考えられる。しかしこれらペプチドが血液脳関門を通過するとは考え難く、血液脳関門のない特殊な脳部位(脳室周囲器官)の存在が予想される。そこでウナギの腹腔内にEvans blue (EB)を注入し、この色素で染まる脳部位を探した。すると間脳のMagnocellular preoptic nucleus (PM)、視床下部のAnterior tuberal nucleus (ATN)、延髄のArea postrema (AP)がEBでそまった。PMはANG II抗体で弱くAVT抗体で強く染まり、APはチロシンハイドロキシラーゼ抗体で強く染まったことから、PMはAVTをAPはカテコールアミン(CA)を神経伝達物質として用いていると考えられる(Mukuda, Matunaga & Ando,投稿中)。ウナギの嚥下は食道括約筋の弛緩であるので、次にこの筋を支配している脳内神経核をEBで逆行性に標識することによって同定した。延髄のGlossopharyngeal-vagal motor complex (GVC)にそのニューロンはあり、コリンアセチルトランスフェラーゼ抗体で染まったことから、食道括約筋はAChによる支配を受けていることが考えられる(Mukuda & Ando,2003)。事実この筋はコリナージックな神経支配を受けており、Achによって収縮する(Kozaka & Ando,2003)。GVCニューロンの活動はCAによって抑えられ、APの神経線維はGVCまで伸びているので、AP-GVCの回路による嚥下が考えられる(Mukuda & Ando,準備中)。また本研究で神経核を同定するのに必須のウナギの脳地図も作成した(Mukuda & Ando,投稿中)。ウナギの飲水行動に関与する7つの筋(胸骨舌骨筋、第3鯛筋、第4鯉筋、鯉蓋筋、咽頭筋、上部食道括約筋(UES)、食道筋)に、EBを20ul注射し、4日後に脳を潅流固定し、EBを取り込んだ神経核を捜したところ、spinooccipital motor nucleus(NSO)が胸骨舌骨筋に神経を伸ばし、残りの6筋はGVCからの神経支配を受けていることが分かった。またこの6筋を支配する神経はGVC中で吻側から尾側へと、筋の配置と同じ順序で並んでいた(viscerotopic organization)。EBを取り込んだこれらNSOとGVC神経はコリンアセチルトランスフェラーゼの抗体に強く反応した。咽頭や食道にEBを打つと、GVC以外に延髄付近の神経節(NG)が染まった。以上の結果を基に、ウナギの飲水行動制御のための神経回路を提案した(J. Fish Biol.に投稿中)。

現在、延髄から出ている迷走神経に8本の分枝(X1-X8)が識別できること、そのうちX1はUES内圧を上げると発火頻度を高めること、X4を電気刺激するとUESが収縮することを見つけている。海水ウナギの脳室内にアンギオテンシンII(ANG II)、アセチルコリン(ACh)、イソプロテレノール、P物質を投与すると濃度依存的に飲水量が増える。また心房性ナトリウム利尿ペプチド、バソトシン(AVT)、ブラヂキニン、グレリン、フェニレフリンは濃度依存的に飲水を抑制した(Kozaka, Fujii & Ando, 2003)。これらの効果は血液中からの効果と同じものであった(Ando et al., 2000)。飲水行動は脳がコントロールするので、これらの血液因子は脳に直接作用していると考えられる。しかしこれらペプチドが血液脳関門を通過するとは考え難く、血液脳関門のない特殊な脳部位(脳室周囲器官)の存在が予想される。そこでウナギの腹腔内にEvans blue(EB)を注入し、この色素で染まる脳部位を探した。すると間脳のMagnocellular preoptic nucleus(PM)、視床下部のAnterior tuberal nucleus(ATN)、延髄のArea postrema(AP)がEBでそまった。PMはANG II抗体で弱くAVT抗体で強く染まり、APはチロシンハイドロキシラーゼ抗体で強く染まったことから、PMはAVTをAPはカテコールアミン(CA)を神経伝達物質として用いていると考えられる(Mukuda, Matunaga & Ando,投稿中)。ウナギの嚥下は食道括約筋の弛緩であるので、次にこの筋を支配している脳内神経核をEBで逆行性に標識することによって同定した。延髄のGlossopharyngeal-vagal motor complex(GVC)にそのニューロンはあり、コリンアセチルトランスフェラーゼ抗体で染まったことから、食道括約筋はAChによる支配を受けていることが考えられる(Mukuda & Ando, 2003)。事実この筋はコリナージックな神経支配を受けており、AChによって収縮する(Kozaka & Ando, 2003)。GVCニューロンの活動はCAによって抑えられ、APの神経線維はGVCまで伸びているので、AP-GVCの回路による嚥下が考えられる(Mukuda & Ando,準備中)。また本研究で神経核を固定するのに必須のウナギの脳地図も作成した(Mukuda & Ando,投稿中)。
アユのビブリオ病に対する浸漬免疫の成立機構

1.アユにおけるVibrio anguillarumの侵入門戸に関する検討菌液を含んだろ紙片を、アユの体表に1分間接触させる方法(パッチ・コンタクト法)で感染を計った結果、V.anguillarumが鰭を含む体表からアユの体内に侵入し感染することが確かめられた。特に背鰭、胸鰭基部および肛門付近が主要な侵入部位となっていることが判明したが、鰓からの侵入はあまりないものと判断された。2.Vibrio anguillarum O抗原を用いてアユを注射法および浸漬法で免疫した結果、次のことが明らかになった。(1)免疫後のアユの体内における抗原分布をELISA法により追跡したところ、注射法の場合は免疫直後から抗原が検出され、3から6時間後にかけ脾臓および腎臓において抗原量が最高値に達した。一方、浸漬免疫したアユの体内からは抗原は検出されなかった。(2)注射免疫した魚では6日後に脾臓に抗体産生細胞が現れ、8日後には腎臓にも抗体産生細胞が出現し、その後両組織における抗体産生細胞数は減少し始め17日後には消失した。浸漬免疫魚では抗体産生細胞は出現しなかった。(3)注射免疫した魚では11日後に血清中の抗体が検出されるようになり、抗体価は28日後に2^5なる最高値に達した。浸漬免疫魚においては血清抗体は終始検出されなかった。(4)以上の実験結果から、アユにおける浸漬免疫には液性抗体は関与しないことが明らかとなり、防御に関与するのは細胞性免疫であろうと考えられた。
PCNAに対するアンチセンスオリゴ導入による腫瘍細胞の放射線増感の試み

本研究は、DNA複製並びにヌクレオチド除去修復、塩基除去修復のaltemativepathwayに必須なproliferating cell nuclear antigen(PCNA)の細胞内発現を、アンチセンスオリゴヌクレオチド処理によって低下させ、細胞の放射線増感効果が得られるかどうかを目的として行われた。このために、PCNA cDNA塩基配列の先頭のメチオニン(ATG)を含む16merからなる3つの異なるセンス、およびアンチセンスオリゴヌクレオチド(S-オリゴ)を作製した。細胞内への取り込み効率の増加を図るためにリポソームでオリゴを被覆して、最終濃度が500nMになるようにマウス胎児由来線維芽細胞を処理した。これを1日毎に繰り返し4日まで処理を行った。経時的にWestern blotによってPCNAタンパクレベルを測定したところ、いずれのアンチセンス処理においても、4日めまで有意な低下は認められなかった。これ以上オリゴ濃度を上げることは細胞毒性を考えると不可能であった。これはおそらく、PCNAの細胞内含量及びそのタンパク安定性が非常に高いため細胞毒性が起こるような高濃度のオリゴでも容易にPCNAレベルが低下しないものと考えられた。そこで、筆者は、間接的ではあるが2つの塩基除去修復経路のうち主経路と考えられるpol β依存性修復を欠損する細胞、すなわち、PCNA依存性経路のみ機能する細胞と正常細胞を用いて、電離放射線に対する感受性をコロニー形成法にて調べた。その結果、両者に全く感受性の違いが認められないことを明らかにした。放射線によって多くの塩基損傷が起こり、塩基除去修復によって修復されていることはすでに明らかであり、従って、この結果はpol βがなくとも電離放射線によってできる塩基損傷はPCNA依存性経路によって行われていることを示唆している。より直接的にこのことを示すためには、PCNAレベルをすみやかに低下させるgenetic engineeringが必要であろう。Wilsonらのグループは、DNAポリメラーゼβノックアウトマウス由来の細胞の放射線感受性が正常細胞と全く変わらないことを報告し、電離放射線による塩基損傷は本来DNAポリメラーゼβによって修復されるが、修復されなくとも細胞な死に至らないと結論した(Nature,379,183-186,1996)。これまでの我々の知見から、我々は、この現象を次のように考えた。電離放射線による塩基損傷は、DNAポリメラーゼβによってもまたPCNA依存性DNAポリメラーゼδ/εによっても修復可能であり、かりに前者が存在しなくとも後者によって十分修復され、そのために放射線感受性は正常である。DNA単鎖および二重鎖切断の修復動態が、正常細胞とβ(-)細胞で全く変わらないこと(Rydberg et al.,46th Annual Meeting of the Radiation Research Society,1997)、また我々が提供した、PCNA機能を中和する自己抗体AKを、β(-)細胞からの抽出液と反応させ、その後にin vitroで塩基除去修復を行なうと、ほぼ完全に修復が抑制されること(Biade et al.,J.Biol.Chem.,273,898-902,1998)が最近明かとなり、我々の説を支持する報告が出はじめている。本年度、我々は、Dr.Wilsonよりβ(-)細胞と正常細胞を提供して頂き、その細胞の放射線生物学的特徴づけと、PCNAレベルをアンチセンスオリゴによって減少させるための条件設定を予定したが、細胞がなかなか入手できず、実験の着手にてまどった。やっと上記細胞が手に入り、現在プロジェクトが進行中である。