hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報ネットワークによる環境情報の組織化と情報活用基盤の形成

温室効果ガスの削減を目的とする交通動態の自動把握に関する検討を国土交通省と連携して行い、同省が実施している交通動態調査に活用するための評価を実施した。また、自動把握した情報をビッグデータとして効率的に体系化するためのデータベース手法につき提案した。さらに、ITU等国際標準化活動における次世代ネットワークの機能に位置づけるために、基本文書の標準化に協力した。本研究は、地球温暖化にかかわる温室効果ガスの排出抑制に関する課題を、情報通信機器を通して得られる情報をモニタリングし、組織化することにより改善することを目的とするものである。2008年6月にロンドンで開催されたIPCC(国連気候変動に関する政府間パネル)とITU(国連国際電気通信連合)との共同会議にて、研究代表者と研究協力者(米田)が地球環境のモニタリングのための標準モデルを提案しているが、これを基盤として研究を実施する。提案モデルを中心とする標準化のための作業部会がITUに設けられているが、作業会合に米田が出席し作業の促進に寄与するとともに、9月に開催されたSIIT 2009にて本提案概要を発表し、標準化の目標と学術的意義について議論を喚起した。作業は現在も継続されている。気候学、地球物理学を始めてとする気球関連学術機関では気候変動に関する学術研究を進展しているが、現状は相互の協調が十分とはいえない状況にある。COP15(IPCCコペンハーゲン会議)に先立ち学術の寄与を高めるためのフォーラムがコペンハーゲン大学を中心に開催されたが、ここでモニタリングモデルによる学術相互の連携を提唱した。携帯電話に代表される情報通信機器のユビキタス性に着目して、モニタリングを実証する活動が連携研究者が所属するソフトバンクテレコム社との連携により行われた。第一段階として、同社の職員が保有する携帯機器の電源管理のモニタリングが実施されている。提案するモニタリングモデルにより得られた情報を体系化するための検討が行われ、インプリメントモデルが形成された。同時に、端末位置の詳細把握のためにGPS情報の高速取得が必要となり、このための検討が進められ、大きな成果を得た。これら一連の成果を、電子情報通信学会等論文誌に3篇掲載している。尚、申請当初から研究協力者(米田・笠)を登録しているが、当該研究者が所属する企業が研究費を直接使用できない企業であるための処置であり、これら研究者が実質的に参加した。本研究は、地球温暖化に関わる温室効果ガスの排出抑制に関する課題を、携帯機器を通して得られる情報を組織化することにより系統的に解決することを目的として実証的研究を行うものである。第二年次である平成22年度は、次の事項からなる研究を実施した。(1)携帯機器のユビキタス性に着目し、機器が装備しているGPS位置情報に基づく情報収集を具体化した。現在、国土交通省では交通実態調査を実施しているが、そこでは、無作為に抽出された車両(乗用・貨物等)の移動目的・積載内容・移動距離・移動時間等を筆記により提出を求め、政府で使用する車両のエネルギー消費に関する唯一の基本情報として活用している。しかし情報の精度が協力者に委ねられ、協力に負担を強いている。この現状を改善し、本目的にかなう情報収集機能を携帯端末に実装し、GPS測位情報と共に、協力車両から受信し蓄積・体系化するために同省と連携して、プロトタイプを開発した。そこでは携帯機器(iPhone)を使用し、協力者に負担のかからない方法で情報項目(移動目的・積載内容等)を入力し、車両の走行情報(移動距離・移動地域・移動時間等)はGPS測位情報を定期的に受信することで自動蓄積している。本作業には、研究協力者(米田・笠・劉)が参加した。(2)ITUで活動を継続している作業部会(FG-FN)に参加し、標準情報収集モデルの標準開発を実施した。同時に国内標準化組織への連携を強め、ITUにおける「将来ネットワークビジョン勧告草案(Y.3001)」の開発に大きく寄与した。本活動には、研究協力者(米田)が参加し、ITU会合へ出席した。第三年次である平成23年度は、以下の事項からなる研究を実施し、成果を得た。(1)携帯機器から取得する温暖効果ガスに関する一次情報を蓄積・組織化するために、スマートフォンを所持し車両を運行することで、移動距離、移動時間、移動ルートを自動モニタリングする方式を提示し、国土交通省総合政策局とともに、同省が実施している交通流動態調査に採用するための可用性評価を実施した。また予め登録されている車輔の燃料消費データから、個々の走行により消費した燃料と温暖効果ガス排出量を算出することを可能とした。同時に、同省交通政策審議会委員として同環境部会が取り纏めている日本の環境対策基本方針に、ICT(ユビキタス・デバイス)による一次情報の蓄積と組織化への取り組みの重要性を記述することができた。(2)ITUにおいて「将来ネットワーク・ビジョン勧告(Y.3001)」の取りまとめに主体的に参加し、勧告草案の取りまとめに成功した。この勧告には、環境一次情報のネットワークによる蓄積と活用をモデル化している。(3)コペンハーゲン大学、国際学術組織であるEAEREと連携し、気候変動に関する国際学術研究で活用する温暖効果ガスの共有と活用態勢の検討を進めた。

以下の二点につき最終確認を行い、研究報告書を作成した。1交通動態の自動把握の効率化:交通動態の自動把握は、取得する情報量と状態認識の精度との相互関連により設計される。情報量は情報取得間隔に依存するが、交通動態においては、情報取得間隔を広げることにより状況認識を低下させることなく情報量を低減させることが可能である。理由として、今回は意図的な行為を対象としていないため、統計的渋滞は情報取得を間引いても統計的性質を失っていないことによる。以上から、実用的な応用に際しては、情報量の削減による弊害は無いとする結論を実証評価から得た。2ビッグデータとしての交通動態基礎情報の蓄積:交通動態の基礎情報は蓄積を目的としていることから、書き換え速度を短所とするSSDの弊害が顕在化せず、読み出し速度が高速であることのメリットが強調される。交通動態の応用には同一時刻の空間的情報処理(時間同一性処理)があり、分散され蓄積される情報の並列的処理が多数の応用で独立に実行される特徴を持つ。これを背景として、SSDの活用と、それに適したデータ構造につき評価を実施した。その結果、小さいサイズのデータ要素についてもBloom Filter Mapと命名したアクセス方式を提案しており、従来知られたSSDによるアクセス方式と比較して2倍以上の高速化が図られ実用可能と判断した。最後に、4年間の成果の詳細を残す目的で、研究成果報告書を作成した。尚、研究協居者として年度計画書に記載の通り、米田進と笠史郎が参加した。日本の基本統計である交通流動態調査に本研究成果の活用が図られる目途がついた。同時に、この活動を支援する意味で、日本の環境対策基本方針に、本研究の環境一次情報の蓄積と組織化の重要性を記述することができた。さらに、国際的な活動に発展させるために、ITUの将来ネットワークビジョン勧告に取り込むことができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。車両が排出する温暖効果ガスの一次情報を蓄積するためには、日本国内でも数百万台の走行車両からの走行データをリアルタイムに蓄積する必要がある。このような一次情報蓄積システム(データベース)は、書き込みリアルタイム性能とGreen性能(省電力データベース)であることが求められ、このようなデータベースを実現する方策につき、FlashメモリによるSSD(半導体ディスク)を活用することが話題となっており、amazon.comにおいても試行的な運用が発表されている。平成23年度はこの予備検討を進めたが、次年度は実用性に関する評価を進め、情報蓄積と組織化への活動全体に亘る環境志向を強化する所存である。
老化に伴う酸化ストレスと冠血管攣縮との関連について

近年本邦では、高齢化が急速に進行し、虚血性心疾患の罹患率と死亡率は今後ますます増加することが予想される。本邦に多くみられる冠攣縮性狭心症においても同様に加齢に伴いその発症頻度は増加するといわれている。その要因として以前より加齢に伴う酸化ストレスの増大が冠血管攣縮に関与していると考えられているが、その機序および治療法に関しては不明な点が多い。そこで、活性酸素種産生系に影響を及ぼす抗老化蛋白Senescence Marker Protein-30 (SMP-30)に注目し、SMP-30欠損マウスを用いて加齢に伴う酸化ストレスの亢進と冠血管攣縮発生との関連について研究を行った。SMP30欠損マウスの冠動脈または大動脈では、野生型マウスと比較し活性酸素や過酸化水素の産生が亢進し、内因性の一酸化窒素合成酵素阻害物質(ADMA)の産生も亢進していた。一方で、生体における主要な抗酸化物質である還元型グルタチオン量は減少し、酸化型グルタチオンのレベルが上昇していた。この酸化ストレスの亢進は、血管内皮型一酸化窒素合成酵素のグルタチオニル化を介して血管拡張作用を有する一酸化窒素の産生障害を惹起した。その結果、血管内皮依存性血管拡張物質であるアセチルコリンの投与にて冠血管の一過性虚血性過剰収縮が誘発された。この一連の反応はthiol還元剤であるdithiothreitolの前投与によって予防することが可能であった。これより、酸化ストレスの亢進は血管内皮細胞においてグルタチオニル化を促進し、一酸化窒素産生の低下および冠血管攣縮に関与している可能性が示唆された。酸化ストレスによる冠血管攣縮の発生機構について未だ不明な点も多いが、本研究は冠攣縮性狭心症の治療および予防に有益な新知見となると考える。抗老化タンパク(SMP30)欠損(KO)マウスを用いて加齢に伴う酸化ストレスの亢進と冠血管攣縮の発生機構の関連について検討した。今回、8-10週の野生型(WT)マウスとSMP30KOマウスを用いて冠動脈の酸化還元状態を評価した。また、WTマウス、KOマウスより大動脈を摘出し、アセチルコリン投与後の一酸化窒素の産生量をfree radical analyzerを用いて測定し比較した。まずMonocholobimane蛍光染色にて冠動脈におけるチオール基の酸化還元状態を評価した。細胞内外のチオール基に由来する蛍光強度は、WTマウスと比較しKOマウスで減少した。また、グルタチオンアッセイキットにて大動脈における総グルタチオン、酸化型グルタチオンおよび還元型グルタチオン濃度を計測したが、KOマウスの大動脈はWTマウスと比較し、総グルタチオン、還元型グルタチオン濃度は低下し、酸化型グルタチオン濃度は上昇した。続いて、WTマウス、KOマウスより大動脈を摘出し、アセチルコリン投与後の一酸化窒素産生量をfree radical analyzerを用いて測定し比較した。その結果、アセチルコリン投与後、WTマウスと比較しKOマウスでは一酸化窒素産生は減少した。今回の研究により、SMP30KOマウスの冠微小血管および大動脈では、酸化ストレスが亢進し、血管内皮細胞においてthiol酸化が促進していることが判明した。また、血管内皮依存性の血管拡張作用を有する一酸化窒素の産生がSMP30KOマウスにおいて減少することも判明した。このことは、加齢による酸化ストレスの亢進が、一酸化窒素産生の低下および冠血管攣縮に関与している可能性を示唆するものと思われた。酸化ストレスと冠血管攣縮発生機構との関連性の解明について、現在のところ順調に検討が進展している。

本研究では、血管内皮細胞においてthiol酸化が促進しており、thiol酸化の促進が、一酸化窒素産生の低下および冠血管攣縮に関与している可能性が示唆された。今後さらに研究をすすめ、thiol酸化の予防が冠攣縮性狭心症の発生及び進展に及ぼす効果につき検討し、thiol酸化阻害薬の冠攣縮性狭心症治療薬としての可能性を解明する。
うつ病における脳の拡散テンソル異常に関する研究

既治療のうつ病患者(難治性13名、非難治性12例)と、未治療のうつ病患者19名において、1.5Tesla MRI装置で撮像した拡散テンソルを用いて、脳白質の軽微な異常について検討した。既治療の難治性うつ病患者群では、健常者群と比べて、右前頭葉白質の一部に異常領域(fractional anisotropyの低下)を認めた。未治療のうつ病患者群では、脳白質の異常が認められたが、この白質異常は患者毎に異なる部位に生じていると考えられた。白質異常の程度は、うつ病の臨床的重症度とは無関係であった。(1)難治性うつ病患者13名において、拡散テンソルのグループ解析を行った。その結果、この患者群では、両側大脳白質の一部にFA(fractional anisotropy)の低下が認められた。このFA低下は、Global Assessment of Functioning(GAF)scaleと有意な相関を認めた。難治性うつ病では、fronto-striatal neural circuitsに異常が生じていると推測された。しかしながら、患者数がやや少ないため、さらに患者数を増やして検討を続けることとした。(2)うつ病が疑われ、かつ、未治療の患者9名において、延べ14回の拡散テンソル撮像を行った。この患者群に関しては、当初期待したほど患者が集まらなかった。また、一度検査した患者さんの、経過観察(1ヵ月後、3ヵ月後、6ヵ月後)が行えない症例も少なくなかった。症状が軽快すると受診しなくなる傾向があった。個々の症例で、拡散テンソル解析を行ったが、一定の傾向は見いだせなかった。すなわち、FAの異常がほとんどない症例と大脳白質の一部にFA低下を認める症例があり、後者ではFA.の異常部位は症例毎に異なっていた。個々の症例で病態が異なる可能性があり、引き続き臨床経過を観察することとした。最終診断をつけるまでには、さらに時間を要する症例もある。なお、症例数が不足しており、次年度も継続して患者のリクルートを行い、その後に統計学的解析を行うこととした。(2)平成21年度に、うつ病が疑われ、かつ、未治療の患者17名において、散テンソル撮像を行った。治療後に、計12回の経過観察の拡散テンソル撮像を行った。平成20年度以前も含めると、25名、延べ55回の拡散テンソル撮像を行った。現在、これら患者が、うつ病であるかどうかの確認作業中である。今後、うつ病と確定した患者に関して、健常者との拡散テンソルのグループ解析を行う予定である。(2)平成20年度以降に拡散テンソル撮像が行われた未治療(treatment-naive)のうつ病患者22名を、健常者22例と比較した。voxel-based analysis(one way ANOVAおよびpost-hoc t-test)で、患者群において、健常者と比べてFAやMDが有意に異なる部位は認められなかった。これらの患者では、FA低下部位が、患者毎に異なっている可能性が示唆された。今後、これらのうつ病患者の治療後経過観察を行い、拡散テンソル異常との関係の解析をさらに進める予定である。
好中球の新規シグナル機構による動脈硬化発症メカニズムの解明

細胞実験では、好中球細胞外トラップ(Neutrophil Extracellular Traps: NETs)によるマクロファージにおけるオートファジー活性に対する影響を解析するため、ヒト細胞株を入手し実験に用いた。ヒトHL-60細胞を好中球様細胞に分化させ、その後にコレステロールを投与しNETsを誘導した。NETsの解析のため、走査型電子顕微鏡での形態学的評価と、免疫染色法および細胞溶解液のウエスタンブロッティングでのシトルリン化ヒストンと酵素類の評価を行い、ヒストン修飾酵素Peptidylarginine deiminase (PAD) 4の非特異的阻害剤であるCl-amidine投与後に、好中球からのNETs誘導が阻害されることを見出した。さらに、ヒトTHP-1細胞をマクロファージ様細胞に分化させ、NETsとの共培養を行った。マクロファージ溶解液のウエスタンブロッティングでのMicrotubule-associated protein light chain 3 (LC3)IIの発現量を定量し、コレステロールの濃度依存性にオートファジーが活性化されることを確認した。さらに、NETs投与群ではコレステロールによるマクロファージのオートファジーが抑制されていることを見出した。動物実験では、Apolipoprotein E (ApoE)欠損マウスにおいて12週間の高脂肪食負荷による動脈硬化症モデルを作成し、マクロファージにおけるオートファジーならびにインフラマソーム活性を検討した。透過型電子顕微鏡での評価と免疫染色法により、マクロファージのインフラマソーム活性化を確認した。なお、陽性コントロールとしては、自己免疫性心筋炎マウスの心筋炎組織を用いた。動脈硬化巣の組織溶解液を用いたウエスタンブロッティングにて、シトルリン化ヒストン、LC3II、およびNLRP3発現の亢進を確認した。
PGE2 受容体を介するβアミロイドの産生制御とそのアルツハイマー病治療薬への応用

我々は、APPを過剰発現している神経由来培養細胞を用いて、PGE_2がβアミロイドの産生を促進することを見出した。またPGE_2の受容体であるEP受容体(EP_1EP_4まで4種類存在する)の特異的アゴニストの内、EP_2とEP_4受容体のアゴニストがPGE_2同様、βアミロイドの産生を促進すること、及びEP_2とEP_4受容体のアンタゴニストがβアミロイドの産生を阻害することを見出した。さらにAPPトランスジェニックマウスとEP_2受容体ノックアウトマウス、あるいはEP_4受容体ノックアウトマウスを掛け合わせたところ、野生型マウスに比べ、症状の改善が見られた。前述のように我々は、PGE_2によるβアミロイド産生促進にEP_2、及びEP_4受容体が関与することを報告している。EP_2、及びEP_4受容体の活性化は何れも、アデニレートシクラーゼを活性化しcAMP濃度を上昇させる。しかし、EP_2受容体依存のβアミロイド産生促進はcAMP上昇を介するものの、EP_4受容体依存の方は介さないという驚くべき結果を得た。そこで我々は、PGE_2によるβアミロイド産生促進機構に関して、EP_2受容体依存の経路、及びEP_4受容体依存の経路それぞれを検討した。EP_2受容体依存の経路に関しては、既にcAMP依存に活性化されるPKA(リン酸化酵素)の阻害剤により、EP_2受容体アゴニストによるβアミロイド産生促進が阻害されることを見出している(Hoshino et.al. submitted)。そこでPKAにより活性化(不活性化)される因子の阻害剤やsiRNAなどを用いて、PKAの下流経路を明らかしようと検討しているが、現在のところはっきりとした結果は得られていない。一方、EP_4受容体依存の経路に関して我々は、EP_4受容体の内在化(膜上の蛋白質が膜小胞(エンドソーム)を介して細胞内に再輸送されること)が関与していることを示唆している。そこで本研究で我々は、組織免疫染色法や細胞分画法などを用いて、PGE_2に依存したEP_4受容体の内在化を確認した。また、APPやセクレターゼ(何れも細胞膜上に存在)が、PGE_2、及びEP_4受容体依存的に内在化されることを見いだした。以上の結果は、EP_4受容体がAPPやセクレターゼと結合し、PGE_2依存的にAPPやセクレターゼを内在化することにより、βアミロイドの産生を促進している可能性を示している。アルツハイマー病の発症にはβアミロイドの産生促進以外にも、ネプリライシン依存のβアミロイド分解の抑制、タウ蛋白質リン酸化の促進、グリア細胞におけるβアミロイド貪食の抑制なども関与している。そこでこれらの現象に対するEP_2、EP_受容体アゴニスト・アンタゴニストの効果を検討し、アルツハイマー病におけるEP_2、EP_4受容体の役割の全体像を明らかにするのが本研究の目的である。この研究は、EP_2、EP_4受容体どちらのアンタゴニスト(あるいは両方ともに作用するアンタゴニスト)が、アルツハイマー治療薬としてより有望かを判断するために必要である。今年度我々は、グリア細胞におけるβアミロイド貪食に対するEP_2、EP_4受容体アゴニスト・アンタゴニストの効果を検討した。その結果、EP_4受容体アゴニストが、グリア細胞におけるβアミロイド貪食を阻害し、EP_4受容体アンタゴニストが逆に促進することを見出した。以上の結果は、EP_4受容体はこれまで知られていた、受容体の内在化、γセクレターゼの活性化を介して、βアミロイドの産生を促進するだけでなく、グリア細胞におけるβアミロイド貪食の阻害も介して、アルツハイマー病の進行を促進している可能性を示している。また我々は、EP_4受容体アンタゴニストを脳内に直接投与した場合にはβアミロイド産生を抑制するが、静脈から投与した場合には抑制しないことを見出した。即ち、この薬剤は脳内移行しない、即ちBBB(血液脳関門)を通過しない薬剤であると考えられるので、DDS技術を用いて脳内移行させる方法を現在検討している。
家族性筋萎縮性側索硬化症2型疾患iPS細胞の樹立とALS2疾患モデル細胞の作出

本研究を通じて、日本国内の2名の家族性筋萎縮性側索硬化症2型(ALS2)患者からiPS細胞を樹立し、それらを運動ニューロンへと分化誘導させることによりALS2疾患モデル細胞を作出した。そのALS2疾患モデル細胞特異的にみられる機能異常を同定することを目的とし、それらの細胞の網羅的な遺伝子発現解析を行った。現在、健常者由来運動ニューロンの解析結果とデータを比較することによりALS2疾患特異的に障害を受けるシグナル伝達経路の同定を試みている。本研究は、日本国内で初めて同定された2名の家族性筋萎縮性側索硬化症2型(ALS2)患者からiPS細胞を樹立し、そのiPS細胞株から運動ニューロンを分化誘導することによって、ALS2疾患モデル細胞を作出すること、さらに、その細胞表現型を非患者由来運動ニューロンの細胞表現型と比較することによって、ALS2疾患モデル細胞特異的にみられる機能異常を同定することを目的とする。ALS2は、常染色体劣性遺伝形式を示す若年発症型のALSである。重度の仮性球麻痺や痙性対麻痺などの上位運動ニューロン兆候が主体であることに比べて、筋萎縮が軽度であり、線維束性収縮の報告が少ないなど、下位運動ニューロン症候が軽微であることが特徴的である。2001年から現在までにALS2遺伝子上に独立した遺伝子変異が世界各国で同定されている。2009年に本邦でも、浜松医科大のグループによって複合ヘテロ接合体(compound heterozygosity)のALS2遺伝子変異が、若年発症型で緩徐進行性の運動ニューロン疾患を呈する兄弟に同定された。本研究は、この本邦で同定されたALS2患者からiPS細胞を樹立し、解析を行う計画である。本年度は、ALS2患者及びその家族の同意のもと、末梢血からリンパ球を採取し、その中のT細胞からiPS細胞株の樹立を開始した。現在までに、患者及び非患者各1名よりiPS細胞の樹立及びクローン選択が終了し、残りの患者及び非患者各1名よりiPS細胞の樹立及びクローン選択を継続して行っている。また、得られたiPS細胞株から運動ニューロンへの迅速な分化誘導系の条件設定行うと共に、ALS2疾患モデル細胞の表現型の評価系構築に着手した。家族性筋萎縮性側索硬化症2型(ALS2)は、劣性遺伝形式をとる若年発症型の家族性ALSである。その疾患進行は緩徐で、上位運動ニューロン優位の傷害を伴う。ALS2は低分子量Rab5の活性化因子であり、細胞内膜動態調節機能を介してオートファジー・リソソーム経路によるタンパク分解効率の調節に関与する。よって、運動ニューロンにおけるタンパク質分解経路調節の異常がALS2疾患発症の背景にあると示唆される。しかし、ヒト運動ニューロンを用いたALS2疾患研究は未だなされていない。本研究は、本邦で初めて同定された2名のALS2患者からiPS細胞株を樹立し、そのiPS細胞株から運動ニューロンを分化誘導することによって、ALS2疾患モデル細胞を作出し、その細胞表現型を非患者由来運動ニューロンの細胞表現型と比較することによって、ALS2疾患モデル細胞特異的にみられる機能異常を同定することを目的とする。昨年に引き続き本年度は、患者1及び非患者1の末梢血よりiPS細胞の樹立を行い、それを完了した。しかし、昨年に続き、末梢血から患者由来のiPS細胞の樹立効率が非患者と比較すると非常に低くいことが判明した。そのため、現在運動ニューロン分化誘導可能なiPS細胞株の選択が難しい状況にある。患者由来の末梢血は、末梢血培養条件下での増殖能が低く、それがiPS細胞樹立の効率に影響していると考える。樹立されたクローンから運動ニューロンの分化可能なiPS細胞株の選択が難しい状況であるため、患者由来繊維芽細胞からのiPS細胞樹立も試みる計画である。昨年取得した、iPS細胞株については運動ニューロンを分化誘導し、非患者由来の運動ニューロンと異常タンパク質の蓄積について比較した。しかし、異常タンパク質の過剰蓄積は観察されなかった。培養期間や、条件を再度検討し実験の再現性について検討する計画である。本研究は、日本国内で初めて同定された2名の家族性筋萎縮性側索硬化症2型(ALS2)患者からiPS細胞株を樹立し、そのiPS細胞株から運動ニューロンを分化誘導することによって、ALS2疾患モデル細胞を作出すること、さらに、その細胞表現型を非患者由来運動ニューロンの細胞表現型と比較することによって、ALS2疾患モデル細胞特異的にみられる機能異常を同定することを目的とする。本研究では、まずALS2患者2名及び健常者2名の血液サンプルより白血球を単離しiPS細胞株の樹立を試みた。しかし、ALS2患者の白血球からは細胞株が十分に得られなかったため、患者繊維芽細胞より、再度iPS細胞株の樹立を試みた。その結果、患者由来繊維芽細胞から十分数のiPS細胞株の樹立に成功した。それらの細胞株の幹細胞マーカーの発現を確認後、神経幹細胞及び運動ニューロンへと分化誘導した。それらの細胞を用いて、ウエスタンブロッティングによってオートファゴソームマーカーであるLC3の発現量を解析した結果、ALS2患者由来の神経幹細胞において、LC3の存在量が減少していた。一方で、総LC3量のうちの2型LC3の占める割合をウエスタンブロットのシグナル強度より算出した結果、ALS2患者iPS細胞株由来神経幹細胞では増加する傾向がみられた。従って、ALS2患者由来神経幹細胞において、オートファゴソームを介したタンパク質分解経路に変調をきたしている可能性が示された。

また、運動ニューロン分化誘導後播種した細胞をSMI-32抗体を用いて染色した結果、ALS2患者由来運動ニューロンにおいてSMI-32のシグナル強度の低下が認められた。現在、これらの背景にある分子メカニズムを明らかにするために、次世代シークエンシングによってALS2患者由来神経幹細胞及び運動ニューロン由来のmRNA発現解析を行い、健常者由来のそれらと比較することによって、ALS2疾患発症に関わるシグナル伝達経路の同定を試みている。本研究を通じて、日本国内の2名の家族性筋萎縮性側索硬化症2型(ALS2)患者からiPS細胞を樹立し、それらを運動ニューロンへと分化誘導させることによりALS2疾患モデル細胞を作出した。そのALS2疾患モデル細胞特異的にみられる機能異常を同定することを目的とし、それらの細胞の網羅的な遺伝子発現解析を行った。現在、健常者由来運動ニューロンの解析結果とデータを比較することによりALS2疾患特異的に障害を受けるシグナル伝達経路の同定を試みている。本年度は、iPS細胞株由来の運動ニューロンの細胞表現型の評価に着手する予定であったが、患者末梢血由来のiPS細胞樹立とクローン選択が難しい状況であったため、研究を計画に沿って遂行することができなかった。昨年取得した、iPS細胞株については運動ニューロンを分化誘導し、非患者由来の運動ニューロンと異常タンパク質の蓄積について比較した。しかし、異常タンパク質の過剰蓄積は観察されなかった。こちらについては、培養期間や、条件の設定について改善点があると考える。神経細胞生物学本年度は、iPS細胞株由来の運動ニューロンの細胞表現型の評価に着手する予定であったが、患者末梢血由来のiPS細胞樹立とクローン選択が難しい状況であったため、研究を計画に沿って遂行することができなかった。そのため、2名のうち1名の患者からは運動ニューロンの分化誘導可能なiPS細胞株の取得までには至っていない。この問題点を解決するために、患者由来繊維が細胞を用いたiPS細胞の樹立を行い、iPS細胞株を多数取得する。また、もし患者由来の細胞に問題がありiPS細胞の樹立が困難あれば、患者由来線維芽細胞にウイルスベクターを利用して運動ニューロン分化誘導に関わる転写因子群(Ascl1, Brn2, Myt1l, Lhx3, Hb9, Isl1,and Ngn2)を発現させ運動ニューロンを直接誘導する系を用いてその細胞表現型を評価する。本研究を開始する以前から、浜松医科大学、慶應義塾大学医学部生理学教室及び東海大学医学部の共同体制の整備を行ってきた。そのため、研究開始時から大きな問題を抱えることなく、患者の血液サンプルの入手及びそれらを用いたiPS細胞の樹立に着手することができた。学内外の方々の多くの協力を得て、2013年度に計画していたiPS細胞の樹立及び運動ニューロンへの分化誘導系の構築まで概ねスムーズに研究を進めることができた。人件費・謝金を過剰に見積もって準備していたが、実際の雇用時間が予想よりも短縮することができたため残金が生じた。また、旅費についても他の研究費からの調達が可能であったため、減額することができた。
表面改質処理による複合機能化合金層の物性研究

本研究は、各種非鉄金属及び一部ステンレス鋼基板上に中厚膜の改質層を表面拡散浸透法、プラズマCVD法、ア-クスパッタリング法、プラズマイオン窒化法、ア-ク合金化法などの各種処理法を利用して、金属、非金属、セラミックスにより作成した。そしてその作成条件、改質層の特性、改質層/基板界面特性の検討を行ない総合的な評価を行なった。主要成果をまとめると次のようになる。(1)表面溶融を伴う合金化法であるレ-ザ合金化法及びア-ク合金化法ではその合金化層の厚さは数百ミクロンから数mmと厚膜が形成できる。かつ母材との密着性は優れている。合金化層の物性は母材と合金元素との組合せで決定されるが、平衡状態図とはかならずしも一致せず、冷却速度の影響が大きい。(2)表面拡散浸透法であるプラズマイオン窒化法では合金化層厚さは数十から数百ミクロンであり、母材との密着性は良好である。また、合金化層の物性は母材と浸透元素との組合せにより決定され、平衡状態図よりほぼ予測可能である。(3)コ-テイング法であるプラズマCVD法やア-クスパッタリング法では母材とは関係なく、任意の機能を有する複合膜の形成が可能であるが、膜厚は数ミクロンから十数ミクロンと薄い。また母材との密着性に問題があり、密着性の改善に関する研究が今後の検討課題である。さらに、本研究では広範囲の基板と処理法により各種の合金化層を作成することに主力を注いだため被膜の各種特性を十分検討するまでには至らなかった。このため今後数年間に亘り詳細に検討を続け総合的な成果を挙げる必要がある。今年度は主として次の事をプラズマイオンおよび抵抗加熱法により行なった。1.プラズマイオン窒化法により一般に窒化硬化処理が困難とされているニッケル,銅,アルミニウム合金の窒化処理の可能性を検討した。特にニッケルと銅に対して、Ti,Al,Nb,Cr,Moなどを種々のパーセントだけ合金し、窒化処理を行った。この結果、純ニッケル,銅では硬化不能であったが、適当量の合金化で極めて有効な硬化層を作る事ができると言う事が判明した。またこれらの硬化層の形成機構と形成層については、X線回折,XMA,摩耗試験により検討した。2.上記の結果を利用して、実用耐熱ニッケル合金銅合金のプラズマイオン窒化処理を行いその硬化層の形成機構と形成層の物性特性を検討した。そして合金度と形成硬化の程度を推定する実験式を作製した。3.抵抗加熱法により、上記1の銅合金に対しボロン化処理を行いボロン浸透表層の形成機構と形成層の物性特性を検討した。4.研究の過程において、プラズマイオン窒化法における迅速窒化処理方法を見出した。これはホローカソードを利用した方法で、窒化速度が極めて速くなるものであり、今後の研究に役立つ事がわかった。5.プラズマ支援ボロン化処理装置を製作し、試験を開始した。ボロンガスの浄化装置の設置に関し、多少時間がかかったが目的の設備を設置した。6.電子ビーム,レーザビーム法による表面改質に関し、その手法を調査し検討し、次年度の研究のための準備とした。本年度は研究実施計画書にしたがい次の事を行った.1.プラズマボロン処理装置により,基盤金属(主にステンレス鋼,軟鋼板)上にTiN, TiB_2等の薄膜層を作成した.そして薄膜の膜形成速度,硬さ,結晶構造(X線回折法による),耐摩耗性(摩耗試験機OA式及び軽荷重試験装置を使用),基盤金属との密着性に及ぼす各種膜形成パラメータ(処理温度,反応ガス流量,反応ガスの混合比等)の影響を明らかにした.

さらに得られた薄膜コーティング層の機械的性貭(硬さ,耐摩耗性,密着性等)の変化を薄膜の結晶構造解折により説明した.2.ホローカソード式プラズマイオン窒化法によりNi合金, Cu合金, Au合金上に窒化層膜を形成し,その物性を明らかにした. Ni, Cu, Auは窒化物を形成しないが,特別な元素を合金化し,ホローカソード式プラズマイオン窒化法により処理すると,その表面層に窒化層が形成されることを見い出した. Niに対してはTi, V, Nb, Cr, Cuに対してはTi, Mu, Auに対してはV, Cr, Mn, Feが合金元素として有効であった. X線回折法, EPMA分折法により,窒化層にはそれぞれの合金元素の著化物の形成が確認された.さらに窒化層の形成によりこれら合金の表面硬さは増加し,その耐摩耗性が著しく改善されることを明らかにした.3.プラズマボロン処理装置により,ボロン化と窒化の複合化処理に対する基礎実験を行い,複合化処理が可能であることを確認した.しかし,複合層の物性特性については今後さらに詳細な検討が必要である.4.アークプラズマ式スパッタリング装置(SASー1)により, TiN, TiB_2等の基盤金属上へのコーティング処理の基礎実験を行い,コーティング膜形成をX線回折法により確認した.膜特性に対する今後の詳細な検討が望まれる.1.アークプラズマスパッタリング装置(SASー1)により、基盤金属(主にステンレス鋼、軟鋼板)上へのTiN、TiB_2のコーティングを行った。そして、コーティング膜の生膜速度、硬さ、結晶構造(X線回折、EPMA、ESCAによる)、耐摩耗性(OA式摩耗試験機)、基盤金属との密着性(小型シャルピー試験機による)に及ぼす各種膜形成パラメータ(処理温度、反応ガス流量など)の影響を明らかにした。さらに、プラズマボロン処理装置で形成したTiN、TiB_2膜との比較を行ったところ、両装置で作製したコーティング膜は基本的にはほぼ同じ物性特性を有していることが明らかになった。2.プラズマボロン処理装置により金属材料(主にステンレス鋼、鉄鋼)のボロン化と窒化の複合処理が可能となることを示した。得られた複合処理改質層はボロン化物、窒化物に加えて新たにボメン窒化物も混在した組織を呈し、特の耐摩耗性に優れていることが明らかとなった。3.厚膜表面改善層を得るために、CO_2レーザビームを用いて基盤金属表面にボロン、各種金属および各種セラミックス粉末を溶融合金化する方法を新たに開発した。代表的な軟質金属であるAlに対しては、ボロン、ボロン化物、ケイ化物が、またCu基盤に対してはボロンがそれぞれ合金化に適した粉末であった。これら合金化層の厚さは0.51.0mmに達し、また硬さもHv5003000にも達した。さらに、合金化層の組織は軟らかいAlやCu中に硬い合金化物質やその化合物が緻密に分解した組織であるために、耐摩耗性とともに密着性や衝撃特性(小型シャルピー試験で評価)にも優れていることを明らかにした。4.以上、厚さ数μmから数mmまでの任意の厚さの表面改質層を得る処理技術を確立した。しかし、得られる表面改質層の物性は多種多様であり、今後この方面の研究を中断することなく進めていく必要がある。平成元年度は本一般研究の最終年度である。このため、昭和61年度より各々個別に検討してきたレ-ザ合金化法、ア-ク合金化法、プラズマイオン窒化法、プラズマCVD法、ア-クスパッタリング法などについて、得られた機能合金化層の特性比較を行なうために系統的な追加実験を行なった。
一般廃棄物溶融スラグ微粉末のセメント用混和材および地盤改良材としての可能性

10年度から、コークスベット方式により生成された一般廃棄物溶融スラグ(以下スラグとする)を微粉末化し、セメント系固結材すなわち、「コンクリート用混和材」および「地盤改良材」としての利用を検討してきた。12年度は以下に示す結果が得られた。1.コンクリート用混和材としての評価:スラグの置換率30、50、70%、材齢7、28、91日、標準養生の条件でのコンクリートの強度発現は、初期強度は低いが、置換率30、50%の長期強度はスラグを使用しない場合を上回り、スラグによる強度増加が評価できた。また、スラグ置換率が多くなる程断熱温度上昇速度が遅くなり、耐化学(硫酸)抵抗性が高くなることが明らかになった。2.地盤改良材としての評価:土に対するセメント添加率を5、10、15%、セメントに対するスラグの置換率を0、30、50、70%、材齢7、28、91日の条件で4種類の土の一軸圧縮試験を行った。その結果、高含水比の有機質粘土に対してはいずれの添加率、材齢においてもセメント改良土の強度には及ばす、置換率が多くなる程強度発現効果は小さくなる傾向を示した。高含水比の本節粘土およびベントナイトに対しては有機質粘土とは対照的に、添加率、置換率が多くなる程セメント改良土より高い強度を示し、地盤改良材としての効果が明確であった。火山灰質粘性土に対し今年度は、自然含水比でのスラグの効果を確認したところ、セメント改良土の強度と比較するとやや劣るが、効果がほとんどみられなかった前年度の最適含水比とは異なり、添加率が多く、置換率が少ない場合においての有効性は高かった。セメント系固結材として、一般廃棄物溶融スラグの有効利用について検討を行っている。研究では、コークスベット方式により生成された、潜在水硬性を有する溶融スラグ微粉末(比表面積3.950cm^2/g、以下溶融スラグとする)を材料として実験を行い、以下の結果が得られた。1.スラグ微粉末の理化学性:主な結果を列挙すると、活性度指数は材齢7、28、91日でそれぞれ49、80、91%、フロー値比は10.3%、塩基度は1.54で、ほぼ高炉スラグに近い値であった。また、ガラス化率は98.8%と極めて高い値を示した。2.セメント用混和材としての圧縮強度:溶融スラグの置換率0、10、30、50%、材齢3、7、28日におけるモルタルの強度は、置換率が高くなると低示するが、高炉スラグで置換した強度と同等の値を示した。また、モルタルと同様の条件でのコンクリートは、置換率30%、材齢28、91日の強度が置換率0%と同等であった。3.地盤改良材としての圧縮強度:土に対するセメント添加率を5、10、15%、セメントに対する溶融スラグの置換率を30、50、70%、材齢3、7、28、91日の条件で行った結果、一般に置換率の増加とともに強度低下の傾向がみられるが、有機質粘土は添加率15%、置換率30%で強度が特に大きい。木節粘土は材齢28日以上になると、置換率に関わりなく置換率0%の場合と同程度の強度を示した。また、シルト質土は添加率10%以上、置換率30%においては改良材としての効果が顕著であった。4.スラグの安全性の評価:水銀、カドミウム、鉛、ひ素、クロム、セレンについて重金属の溶出試験を行った結果、溶出量は土壌環境基準値(環境庁告示大46号)を大きく下回り、安全性には問題がないと判断される。コークスベット方式により生成された一般廃棄物溶融スラグを微粉末化し、セメント系固結材としての利用を検討するため、10年度に引き続き以下に示した13の試験を行った。11年度は固結材としての効果をより高めるため、スラグ生成時の石灰石投入量を前年度よりも増やし、粉末度も3,950から4,300cm^2/gに増加させた。1.スラグ微粉末の理化学性:前年度のスラグ微粉末(以下、スラグとする)と比較すると、材齢7、28日の活性度指数は今年度の方がやや小さく、材齢91日ではほぼ同じ値、塩基度は1.58から1.65とわずかに増加、pHはやや低くなった。これらは前年度のスラグ同様、微粉末状の高炉スラグに近い値である。2.コンクリート用混和材としての圧縮強度:スラグの置換率0、10、30、50%、養生温度5、20、30°C、材齢7、28、91日の条件でのコンクリートの強度発現は、温度依存性が大きく、その傾向はスラグ置換率が高くなる程顕著になり、長期強度の発現は富配合においてスラグの効果が高い。3.地盤改良材としての圧縮強度:土に対するセメント添加率を5、10、15%、セメントに対するスラグの置換率を0、30、50、70%、材齢7、28、91日の条件で3種類の土の一軸圧縮試験を行った結果、高含水比の有機質粘土は前年度のスラグに比べ全体的に低い強度であった。

高含水比の木節粘土は添加率10、15%では置換率が高くなる程強度が増加し、火山灰質粘性土はスラグ添加による強度効果は、前年度のシルト質土に比べ少ない。10年度から、コークスベット方式により生成された一般廃棄物溶融スラグ(以下スラグとする)を微粉末化し、セメント系固結材すなわち、「コンクリート用混和材」および「地盤改良材」としての利用を検討してきた。12年度は以下に示す結果が得られた。1.コンクリート用混和材としての評価:スラグの置換率30、50、70%、材齢7、28、91日、標準養生の条件でのコンクリートの強度発現は、初期強度は低いが、置換率30、50%の長期強度はスラグを使用しない場合を上回り、スラグによる強度増加が評価できた。また、スラグ置換率が多くなる程断熱温度上昇速度が遅くなり、耐化学(硫酸)抵抗性が高くなることが明らかになった。2.地盤改良材としての評価:土に対するセメント添加率を5、10、15%、セメントに対するスラグの置換率を0、30、50、70%、材齢7、28、91日の条件で4種類の土の一軸圧縮試験を行った。その結果、高含水比の有機質粘土に対してはいずれの添加率、材齢においてもセメント改良土の強度には及ばす、置換率が多くなる程強度発現効果は小さくなる傾向を示した。高含水比の本節粘土およびベントナイトに対しては有機質粘土とは対照的に、添加率、置換率が多くなる程セメント改良土より高い強度を示し、地盤改良材としての効果が明確であった。火山灰質粘性土に対し今年度は、自然含水比でのスラグの効果を確認したところ、セメント改良土の強度と比較するとやや劣るが、効果がほとんどみられなかった前年度の最適含水比とは異なり、添加率が多く、置換率が少ない場合においての有効性は高かった。
選択的咀嚼筋制御と各咀嚼筋の代償性機能発現の特性に関する研究

実験的にウサギ咀嚼筋に機能抑制状態を作り、他の咀嚼筋に生じる代償性・同調性・協調性機能変化を解析し、各咀嚼筋の作用を詳細に解明することを目的とした。咬筋機能抑制ウサギの作成にはA型ボツリヌス毒素(BTXA)を用い、各咀嚼筋の筋電図を導出して咀嚼筋機能の分析を企図した。BTXAを投与した咬筋は筋の厚みが縮小し筋萎縮が確認でき、筋機能抑制状態を安定的に作成できた。筋電図の導出は全身麻酔下でウサギ咬筋への筋電図電極設置と肩背部への送信機埋入を行ったが、電極の脱離や送信機の露出等が生じた。筋電図電極の改良と手術方法の再検討を行ったが、長期に安定してデータを収集することは研究期間内では困難であった。1.目的:咀嚼運動は各咀嚼筋の共同作業により行われているが、それぞれの咀嚼筋が顎機能にどのようなタイミングでどのように関与しているかの詳細は必ずしも明らかではない。これまでわれわれはヒトの先天性疾患の症例を通して、咬筋の機能低下によって他の咀嚼筋の筋活動電位と活動パターンが変化することを明らかにしてきた。本研究では実験的にウサギ咀嚼筋に筋選択的な機能抑制状態を作り出し、他の咀嚼筋に生じる代償性・同調性・協調性機能変化を解析し、各咀嚼筋の作用を詳細に解明することを目的とした。すなわちA型ボツリヌス毒素により局所選択的に咬筋機能抑制ウサギを作成し、その後、各咀嚼筋の筋電図を導出し咀嚼筋機能を分析することを企図した。2.材料、方法:日本ウサギ(雌、体重22.5Kg)を用いて全身麻酔下で咬筋浅部にA型ボツリヌス毒素(BTXA)を局所投与し、咬筋機能抑制ウサギを作成した。筋機能は咀嚼筋の筋電図をテレメトリーシステムにて導出することとし、体内埋め込み型筋電図電極を咬筋に、送信器を肩背部に設置することとした。3.結果:ウサギ片側咬筋浅部にBTXAを投与したところ筋の厚みが縮小し咬筋浅部の筋委縮が確認できた。筋電図の導出については、全身麻酔下でウサギ咬筋への筋電図電極設置および肩背部への送信器埋入を行ったが、電極の脱離や送信機の露出等が生じ、非拘束下で長期的に電極を維持・安定するには電極部分のさらなる改良が必要であることがわかった。4.まとめ:筋選択的に咬筋機能抑制モデル動物を応用し、テレメトリーシステムで長期安定的に非拘束下での咀嚼筋筋電図の導出を行い実験的に筋機能を解析することは咀嚼筋の詳細な機能分析に非常に有効な方法であり、今後、筋電図電極の改良と手術方法の適正化を図り研究を推進していく。これまでわれわれはヒトの先天性疾患の症例を通して、咬筋の機能低下によって他の咀嚼筋の筋活動電位とパターンが変化することを明らかにしてきた。すなわちA型ボツリヌス毒素により局所選択的に咬筋機能抑制ウサギを作成し、その咀嚼筋の筋電図を導出し咀嚼筋機能を分析することを企図した。筋電図の導出については、全身麻酔下でウサギ咬筋への筋電図電極設置および肩背部への送信器埋入を行い、非拘束下で長期的に電極を維持・安定するには電極部分のさらなる改良が必要であることがわかった。4.まとめ:筋選択的に咬筋機能抑制モデル動物を応用し、テレメトリーシステムで長期安定的に非拘束下での咀嚼筋筋電図の導出を行い実験的に筋機能を解析することは咀嚼筋の詳細な機能分析に非常に有効な方法であり、今後、筋電図電極の改良を行い研究を推進していく。

本研究では実験的にウサギ咀嚼筋に筋選択的な機能抑制状態を作り出し、他の咀嚼筋に生じる代償性・同調性・協調性機能変化を解析し、各咀嚼筋の作用を詳細に解明することを目的とし、ウサギ咬筋の筋電図導出を長期安定的に行うことを試みた。2.材料、方法:日本ウサギ(雌、体重22.5Kg)を用いて、全身麻酔下で咬筋浅部にA型ボツリヌス毒素(BTXA)を局所投与し、局所選択的な咬筋機能抑制ウサギを作成した。筋機能は咀嚼筋の筋電図をテレメトリーシステムにて導出することとし、体内埋め込み型筋電図電極を咬筋に、送信機を肩背部に設置することとし、埋め込み手術を行った。3.結果:ウサギ咬筋浅部にBTXAを投与したところ筋の厚みが縮小し咬筋浅部の筋委縮が確認できた。筋機能を解析するための筋電図の導出については、全身麻酔下で局所麻酔を併用しウサギ咬筋への筋電図電極および肩背部への送信機埋入を行った。しかし1週間後に筋電図電極の脱離と送信機の日譜面からの露出が生じ、非拘束下で長期的に電極を維持・安定するには電極部分の再検討と手術方法の改良が必要であることがわかった。4.まとめ:筋選択的に咬筋機能抑制モデル動物を作成し、テレメトリーシステムで長期安定的に非拘束下での咀嚼筋筋電図の導出を行い実験的に筋機能を解析することは咀嚼筋の詳細な機能分析に非常に有効な方法である。今年度では長期安定的な筋電図の導出が行えなかったが、今後、筋電図電極の改良と手術方法の適正化を図り研究を推進していく。1.目的:咀嚼運動は各咀嚼筋の共同作業により行われているが、それぞれの咀嚼筋が顎機能にどのようなタイミングでどのように関与しているかの詳細は必ずしも明らかではない。これまでわれわれはヒトの先天性疾患の症例を通して、咬筋の機能低下によって他の咀嚼筋の筋活動電位と活動パターンが変化することを明らかにしてきた。本研究では実験的にウサギ咀嚼筋に筋選択的な機能抑制状態を作り出し、他の咀嚼筋に生じる代償性・同調性・協調性機能変化を解析し、各咀嚼筋の作用を詳細に解明することを目的とした。すなわちA型ボツリヌス毒素により局所選択的に咬筋機能抑制ウサギを作成し、各咀嚼筋の筋電図を導出し咀嚼筋機能を分析することを企図した。今年度は特に筋電図電極の改良と手術方法について検討することとした。2.材料、方法:日本ウサギ(雌、体重22.5Kg)を用いて全身麻酔下で咬筋浅部にA型ボツリヌス毒素(BTXA)を局所投与し咬筋機能抑制ウサギを作成した。筋機能は咀嚼筋の筋電図をテレメトリーシステムにて導出することとし、体内埋め込み型筋電図電極を咬筋に、送信機を肩背部に設置することとした。3.結果:ウサギ咬筋浅部にBTXAを投与したところ筋の厚みが縮小し咬筋浅部の筋委縮が確認でき、筋機能抑制を安定的に作成することができた。筋電図の導出については、全身麻酔下でウサギ咬筋への筋電図電極および肩背部への送信機埋入を行ったが、電極の脱離や送信機の露出等が生じた。そのため筋電図電極の改良と手術方法の再検討を行ったが、長期に安定してデータを得ることはできなかった。4.まとめ:筋選択的に咬筋機能抑制モデル動物を応用し、テレメトリーシステムで長期安定的に非拘束下での咀嚼筋筋電図の導出を行い実験的に筋機能を解析することは咀嚼筋の詳細な機能分析に非常に有効な方法であるが、筋電図電極のさらなる改良と手術方法の再検討が必要である。実験的にウサギ咀嚼筋に機能抑制状態を作り、他の咀嚼筋に生じる代償性・同調性・協調性機能変化を解析し、各咀嚼筋の作用を詳細に解明することを目的とした。咬筋機能抑制ウサギの作成にはA型ボツリヌス毒素(BTXA)を用い、各咀嚼筋の筋電図を導出して咀嚼筋機能の分析を企図した。BTXAを投与した咬筋は筋の厚みが縮小し筋萎縮が確認でき、筋機能抑制状態を安定的に作成できた。筋電図の導出は全身麻酔下でウサギ咬筋への筋電図電極設置と肩背部への送信機埋入を行ったが、電極の脱離や送信機の露出等が生じた。筋電図電極の改良と手術方法の再検討を行ったが、長期に安定してデータを収集することは研究期間内では困難であった。咀嚼筋の機能を明らかにするには筋電図導出が有効な方法であり、ウサギを用いて咀嚼筋の筋電図を長期安定的に導出することを試みた。
境界層近傍に限定した乱流化にもとづく熱伝達制御の基礎的研究

熱伝達を生じている伝熱面近傍のみを乱流化し、熱伝達を促進することは、自然循環のような低流速時においても除熱量を増加させ、また、それに伴う循環量の増大が期待できる。これらの境界層近傍のみの乱流化の方法として、電場を活用することにより電気流体力学(EHD)的に実現できる可能性がある。本研究は、電場により発生するEHD的な液体ジェット現象の境界層に焦点を絞り、流れの構造と浮力との関係などを実験的に検討すると共に、そのメカニズム、及び実際への適用可能性について検討した。実験として、フロンR113を用いる強制流動ループを製作した。試験部は巾150mm、高さ20mm、長さ600mmの矩形水平流路であり、この流路上面にステンレス箔をはって交流電源より直接加熱し、伝熱面の温度計測から熱伝達率を求めた。また、高電圧の電極として直径0.3mmのステンレスワイヤ7本を、伝熱面から約6mm離し、流れに平行に20mm間隔で設置した。実験条件は印加電圧04.5kV、レイノルズ数10004000、であり、またR113にエタノールを4%混入し電気伝導度の影響について調べた。実験結果として、レイノルズ数が低いほど小さい印加電圧で伝熱促進がみられること、また伝熱促進割合もレイノルズ数が小さい程大きいこと、エタノールを4%混入して電気伝導度を上げた場合、レイノルズ数1000の時、4kVの印加電圧では電圧をかけない場合にくらべ約25倍の熱伝達率(約650W/m^2・K)となること、などの結果が得られ伝熱促進効果を確認した。この伝熱促進のメカニズムとして、金属細線と伝熱面間の強い電界により生ずる電荷の運動が乱れを生じさせること、などが考えられ、今後、乱れ強さの測定などにより流れ場を解明する予定である。さらに、ワイヤ位置などの寸法形状、電気伝導度などの効果を調べ、最適条件を明らかにし、実際への適用を検討する計画である。
哺乳類個体発生初期における体内時計抑制機構の解明

哺乳類の個体発生における体内時計は、胎児期より徐々に形成されてくることが知られている。母子同調が起きていると考えられるため、胎児の体内時計に関しては、これまで重要だとは思われてこなかった。ところが、最近、申請者は個体発生過程のある時期までは、胚の概日時計がいくつもの機構で抑制されており、母体の概日リズムからさえも遮蔽されていることを見出した(Umemura et al., PNAS, 2017)。本研究では、さらに、この研究を推進し、「発生過程における体内時計の抑制機構の全容解明」を目指す。