hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
空間データマイニングによる近代アジア経済の再検討―多元的地域経済史の統合的研究

19世紀初頭以降進行した世界経済の緊密な連鎖の下での、アジアに位置する諸国・地域の経済の変化は、域内相互依存の深化という点でも、発展経路の相互連関性という点でも、個別の国を越えた地域的問題であったと指摘されている。しかし、各地で階層的に連なる地域市場システムが、沿海部の港湾都市を介して相互に連関するといった経済圏・地域経済システムとしての近代アジア経済を検証するに至ってはいない。本研究は、域内の主要な港湾都市について、貿易と流通に関係する4つの問題群(国外貿易・国内交易、交通インフラ、通貨・金融、国内流通システム)関するデータベースを構築し、空間データマイニングによってアジア経済の構造と動態を新たな視点から再検討する。新しい分析手法・アプローチを開拓し、国単位の分析を越えた、多元的地域経済史の統合分析を行う。本年度は、世界各地へ至る航路を決定的に変化させたスエズ運河の開通(1869年)後の1873-1893年である「スエズ運河の衝撃」期に関して、データベースの作成に向けて、アジアの主要な港湾都市である、南アジア(コルカタ、ムンバイ)、東南アジア(シンガポール、バタヴィア、バンコク)、東アジア(広州、香港、上海、天津、神戸)について、統計資料と官民文書資料、古地図等の画像資料、およびアジア各地の港湾都市で刊行された外国語新聞を調査・収集するべく、内外の文献に関する基礎的なサーベイを行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。
高精度軸受の系統的固有誤差の絶対評価に関する研究

本研究では、系統的誤差の分離除去が高精度化に有効な空気静圧軸受を主な対象として、軸心の振れの大きさと方向をX-Yチャート上にベクトル軌跡として描くことにより、リサージュによっていた従来の変位表示手法におけるあいまいさを除去し、軌跡に外接する最小円の半径によって振れを絶対的に評価し、高精度軸受の軸心の振れをすべて同時に、厳密に定量評価する手法を確立した。軸方向位置の異なる2断面における半径方向の変位を直交2方向で検出することにより、半径方向への並進とコニカルモーションを同時に検出し、さらに軸端で軸方向の変位を検出することにより軸方向への並進も検出し、結果として軸のすべてのエラーモーションを把握することが可能である。最初に基本的実験システムを作成し、予備測定実験により得られたデータから、マスターボールの偏心を取り除き、軸心の振れをその大きさと方向に分けて算出し、ベクトル表示するソフトウェアを開発した。次に、マルチステップ法により、マスターボールの形状偏差を高精度に評価・除去して、断面における振れベクトルを算出した。本研究で取り上げた空気静圧軸受の回転誤差は、1回転を周期とする繰り返し再現性のあるものが主流であるが、その大きさと方向は従来のリサージュ法では正確に表せないことが明らかとなった。しかし、回転速度の変化に伴いその挙動は微妙に変化し、それらを総合的に扱うには、ダイナミカルシステムとして運動の解析を行なう必要のあることも判り、より高精度の軸受運動を議論する上ではさらに詳細な検討が必要であり、今後に課題が設定されることも併せて明らかとなった。ラジアルモーションとコニカルモーションでは、その挙動の特徴が異なることが実験的に明らかとなり、各モードとそれを左右する設計パラメータなどとの間の研究が今後展開される必要がある。本研究では、系統的誤差の分離除去が高精度化に有効な空気静圧軸受を対象として、軸方向位置の異なる2断面における半径方向の変異を直交2方向で検出することにより、半径方向への並進とコニカルモーションを同時に検出し、さらに軸端で軸方向の変位を検出することにより軸方向への並進も検出し、結果として軸のすべてのエラーモーションを把握することを目的とした。本研究では、軸心の振れの大きさと方向をX-Yチャート上にベクトル軌跡として描くことにより、リサージュによっていた従来の変位表示手法におけるあいまいさを除去し、軌跡に外接する最小円の半径によって振れを絶対的に評価し、高精度軸受の軸心の振れを前述した3成分すべてについて、同時に、厳密に定量評価する手法を確立する。2年計画の初年度に当たる本年度は、基本的実験システムを作成し、予備測定実験により得られたデータから、マスターボールの偏心を取り除き、軸心の振れをその大きさと方向に分けて算出し、ベクトル表示するソフトウェアを開発した。実験に先駆けて、試料軸受の形状を既に試作されている高精度の形状測定装置により離散データとして三次元測定し、また表面の形状は購入設備を用いて高精度に測定して、今後得られる軸受の運動誤差との対応を取ることとした。研究は概ね予定通り実施された。本研究で取り上げた空気静圧軸受の回転誤差は、1回転を周期とする繰り返し再現性のあるものが主流であるが、その大きさと方向は従来のリサージュ法では正確に表せないことが明らかとなり、本研究で想定していた問題が明確となった。

本研究では、系統的誤差の分離除去が高精度化に有効な空気静圧軸受を対象として、軸方向位置の異なる2断面における半径方向の変位を直交2方向で検出することにより、半径方向への並進とコニカルモーションを同時に検出し、さらに軸端で軸方向の変位を検出することにより軸方向への並進も検出し、結果として軸のすべてのエラーモーションを把握することを目的とした。本研究では、軸心の振れの大きさと方向をX-Yチャート上にベクトル軌跡として描くことにより、リサージュによっていた従来の変位表示手法におけるあいまいさを除去し、軌跡に外接する最小円の半径によって振れを絶対的に評価し、高精度軸受の軸心の振れを前述した3成分すべてについて、同時に、厳密に定量評価する手法を確立する。今年度は軸方向2ヵ所に取り付けたマスターボールの変位を測定し、マルチステップ法により、2個のマスターボールの形状偏差を高精度に評価・除去して、2断面における振れベクトルから軸の半径方向の並進成分と回転によるコニカルモーション成分とを独立に評価した。軸受の固有誤差のうち、コニカル成分は、その回転中心と回転角が、軸の回転とともに移動するので、その中心移動量の回転角の大きさ、方向を立体的に表示する新たな方法を検討した。実験は回転速度、回転方向、負荷などの諸因子を変えて行ない、それらの関係を求めた。研究は概ね予定通り実施された。本研究で取り上げた空気静圧軸受の回転誤差は、1回転を周期とする繰り返し再現性のあるものが主流であるが、その大きさと方向は従来のリサージュ法では正確に表せないことが明らかとなり、本研究で想定していた問題が明確となった。しかし、回転速度の変化に伴いその挙動は微妙に変化し、それらを総合的に扱うには、ダイナミカルシステムとして運動の解析を行なう必要のあることも判り、より高精度の軸受運動を議論する上ではさらに詳細な検討が必要であり、今後に課題が設定されることも併せて明らかとなった。
学校のスポーツ活動における負傷事故の分析：根拠に基づく実態の解明と安全対策の推進

本研究の目的は,次の2点である。(1)学校管理下のスポーツ活動における負傷事故について,その実態を解明して,安全対策の要点を導出する。(2)得られた知見を迅速にウェブサイト上に公開し,一刻も早い安全対策の検討を国内外に向けて呼びかける。(1)の学校管理下のスポーツ活動における負傷事故に関する研究では,2018年度は特定競技に踏み込んだ分析に,重点的に取り組んだ。具体的には,持久走における死亡と負傷・疾病の件数ならびにその推移を約10年分にわたって調べた。また,事例研究として,今日高い関心を集めている部活動について,とくに部活動中の事故の特徴を検討した。前者の持久走の分析においては,20082017年度に期間を限定した。保健体育科の授業では,持久走を含む競技種目全体のなかで,死亡事故が小中高で55件起きている。うち16件が持久走によるもので,全体に占める割合は,約29%である。負傷・疾病において同様の分析をおこなうと,持久走による負傷・疾病が全体に占める割合は約2%である。このことから,持久走では,死亡事故が発生しやすいことが明らかとなった。また後者の事例研究については,いくつかの重大事故(水泳の飛び込みスタート事故を含む)において,とくに施設整備の面において安全性が確保されていないなかで活動がおこなわれていることがわかった。(2)のウェブサイトにおける知見の公開については,筆者が主宰する「学校リスク研究所」ならびに「リスク・リポート」(ヤフーニュース個人)などにおいて,分析の結果を公開するとともに,事故防止の啓発活動に努めた。上記「研究実績の概要」に示した(1)の学校管理下のスポーツ活動における負傷事故に関する研究では,持久走に的を絞り,順調に分析を進めることができた。また,当初予定していなかったものの,部活動のあり方が話題になるなかで,部活動に特有の事故(水泳の飛び込みスタート事故を含む)の分析を実施することができた。いずれにおいても,啓発活動にもつなげることができた。研究交流により,スポーツドクターならびにアスレチックトレーナーとの連携を強化することができたため,各種事故の分析において適宜意見をもらうことができた。とくに持久走による死亡事故については,突然死の発生メカニズムについてさまざまな情報の提供を受けた。また,国際シンポジウムに招聘され,上記の内容を含めて日本のスポーツ事故の実態を報告し,スポーツ安全の専門家と意見を交換することができた。以上の理由から,本研究はおおむね順調に進展していると評価できる。まずは,平成2830年度の作業をとおして得られた知見を,ネット記事にくわえて,学会発表や論文執筆をとおして,広く世に発信したいと考えている。とくに持久走については,スポーツドクターやアスレチックトレーナー,さらには学校の保健体育科教諭と意見交換をしながら,そのあり方を慎重に検討していきたい。また現時点では,過去の事故実態の掘り下げが不十分である。『学校の管理下の災害』等の資料をもとにして,アルバイト学生の協力を得ながら,縦断的な分析も深めたい。なおウェブサイトについては,「学校リスク研究所」のデザインや使い勝手が時代に合わなくなってきたために,目下のところ再構築中である。作業完了後には,これまで公開してきたデータにくわえて,新たなデータも追加して,情報発信を進めたい。合わせて,英文資料も公開する予定である。(1)学校管理下のスポーツ活動における負傷事故について,過去約30年間の件数を数量的に整理したうえで,競技種目別に事故実態を解明・比較し,安全対策の要点を導出する。(2)得られた知見を日本語と英語にて,迅速にウェブサイト上に公開し,一刻も早い安全対策の検討を国内外に向けて呼びかける。前者の,学校管理下のスポーツ活動における負傷事故に関する研究では,次の2つの作業をおこなった。第一が,『学校の管理下の災害』の単純集計表を二次分析にかけて,最新年度のデータに関して,競技種目別に負傷の部位や程度を中心に,広く競技横断研究をおこなった。とくにここ数年話題となっている運動会・体育祭における組み体操については,喫緊の課題として重点的に分析をおこない,他競技種目と比べたときの特性について詳細に検討をおこなった。第二に,ケーススタディも実施した。筆者は愛知県内のA高校からスポーツによる負傷事故について個票データの提供を受けている。全国データとの比較や,校内の学年別比較等をとおして,事故防止の留意点を探った。後者の,ウェブサイトを利用した情報発信については,筆者が主宰するウェブサイト「学校リスク研究所」ならびに「リスク・リポート」,さらにはTwitterアカウントを活用して,学校管理下の負傷事故に関する情報を適宜発信した。とくに組み体操の事故については,重点的に情報を発信した。上記「研究実績の概要」に示したとおり,今年度の作業課題は,学校管理下の負傷事故について最新年度の分析をおこなうことと,得られた知見をウェブサイトで公開することである。前者の負傷事故の分析では,計画当初は,学校管理下のスポーツにおける負傷事故を広く横断する研究を想定していた。実際に研究に着手したところ,横断的な分析は比較的容易に終えることができたため,さらにそこから組み体操について重点的に分析をおこなった。また,具体的な事例についても収集することができたため,量と質の両面において組み体操事故の全体像を明らかにすることができた。後者の情報発信については,当初の予定通り,上記の知見を,筆者が主宰するウェブサイト「学校リスク研究所」ならびに「リスク・リポート」,さらにはTwitterアカウントを活用して,情報を発信した。

(1)学校管理下のスポーツ活動における負傷事故について,その実態を解明して,安全対策の要点を導出する。(2)得られた知見を迅速にウェブサイト上に公開し,一刻も早い安全対策の検討を国内外に向けて呼びかける。(1)の学校管理下のスポーツ活動における負傷事故に関する研究では,2017年度は特定競技に踏み込んだ分析に,重点的に取り組んだ。具体的には,プールの飛び込みスタートによって,頭部をプールの底に打ちつける事故の実態について,個別事例の分析,既存の資料の二次分析,質問紙調査による分析をおこなった。個別事例の分析においては,鳥取県の小学校で起きた事故事例をもとに,指導者である顧問の知識不足が,重大事故に結びつくことを示した。また,学校や教育委員会における事後対応の問題点を検討した。既存の資料の二次分析においては,『学校の管理下の災害』等の資料から,重大事故が体育の授業にくわえて部活動でも起きていること,また部活動では学年に関係なく起きていることを明らかにした。学校のプールは溺水防止用のために構造的に浅くつくられているため,初心者から上級者まで誰もが頭部を打つ危険性がある。さらに質問紙調査による分析においては,共同研究として東京都の高校生の水泳競技大会において質問紙を配付し,その分析をおこなった。その結果,高校での水泳部活動において約35%の生徒が,身体をどこか1回はぶつけた経験があることが明らかとなった。この分析からも,少なくない水泳部員が事故に遭っていることが示された。(2)のウェブサイトにおける知見の公開については,筆者が主宰する「学校リスク研究所」ならびに「リスク・リポート」(ヤフーニュース個人)において,分析の結果を公開するとともに,事故防止の啓発活動に努めた。上記「研究実績の概要」に示した(1)の学校管理下のスポーツ活動における負傷事故に関する研究では,当初予定していなかった分析が可能となったため,豊かな知見を得ることができたと同時にそれを啓発活動へとつなげることができた。とくに個別事案においては,被災した子どもの保護者と接点をもつことができたために,それが新たな研究の指針へとつながっていった。保護者からはさまざまな視点や検討事項を提示していただき,分析や啓発活動時における新たな着眼点を得ることができた。また,高校生を対象とした質問紙調査も,当初は想定していなかった調査である。調査の結果,水泳部員も日頃から危険な状況を経験していることが明白になった。これが,既存の資料の二次分析の結果を補強することになった。以上の理由から,本研究はおおむね順調に進展しているとみることができる。本研究の目的は,次の2点である。
海産無脊椎動物ホヤにエストロゲンが与える影響の分子生物学的解析とその応用

昨年度に引き続き、エストロゲンに被曝したホヤにおける遺伝子発現の変動をDNAマイクロアレイ法により解析した。今年度は、昨年までの解析によりエストロゲン被曝の影響が比較的現れやすいことが示唆された遺伝子群について、より多くの試料を用いて精度の高い解析を行うことを目標とした。そこで、まずこれらの遺伝子群から既にcDNA全長の塩基配列が公共データベース(DDBJ、GenBank、EMBL)に報告されているものを中心に327個を選定して、これら遺伝子群を搭載した新規のcDNAマイクロアレイを独自に作製した。次に、このcDNAマイクロアレイを用いて以下に述べる解析を行った。まず、被曝開始後の時間経過に伴う発現変動の様子を調べるため、17β-エストラジオール(E2)を添加した天然海水中でカタユウレイボヤ成体を飼育する実験を行い、実験開始後6時間、24時間、3日、7日、14日の各時点にサンプリングした合計60個体における遺伝子発現を観測した。この結果から特異的な発現パターンを示す遺伝子群を抽出したところ、実験開始後3日目までは発現量が増加し、その後減少に転じる遺伝子群が存在することが明らかになった。また、異なるエストロゲン濃度についてホヤに与える影響の程度を調べるために1nMおよび100nMのE2を添加した海水で飼育した個体における遺伝子発現を観測して比較したところ、これら2つの条件は有意な差を生じないことが示された。これらの結果は未解明な点が多い海産無脊椎動物に対する内分泌かく乱物質の影響を調査する際に一定の指標を与えるものである。エストロゲン濃度や実験期間を変えたさまざまな条件で飼育したホヤ成体について、DNAマイクロアレイ法により各個体における遺伝子発現の様子を網羅的に観測し、それぞれの実験条件における遺伝子発現プロファイルを作製した。予備実験を追試する過程でホヤ成体の遺伝子発現には個体間の差異が非常に大きく影響し、これがデータ解析の際に障害となる場合がしばしばあることが明らかになった。このため、実験には同一の両親から人工繁殖により生まれ同じ環境で生育した個体群を用いるなど、個体間の差異が及ぼす影響を極力排除するよう実験条件を整備・改良した。特に大きな変動要因であるホヤの成熟状況については、既存のデータから各段階で大きな発現変動を示す遺伝子を抽出し、これら遺伝子について大きな差異を示した個体については以降の解析においてそのことに配慮して取り扱った。こうして観測された遺伝子発現プロファイルを多変量解析の手法を用いて統計学的に処理し、実験条件に連動して発現が有意に変動する遺伝子を抽出した。また、条件間で発現データを比較することにより、各条件に固有な遺伝子発現変動を検出して特徴づけを行った。各被曝条件におけるE2処理群と対照群の比較では、それぞれの条件により発現変動の内容に差異があることがわかった。また、実験条件問での比較により、被曝時間に連動して発現が変動する遺伝子を見いだした。一方、濃度依存的に変動する遺伝子は検出されず、これまでに検討した2種類の濃度条件では、濃度の違いによる影響が全体に寄与する割合はあまり大きくないものと推定された。
胎盤の後生的遺伝子修飾機序に関する研究(母体血漿中胎児DNA及びRNAを用いて)

母体血漿中胎児成分の供給源を明らかにし、母体血漿中胎児DNAおよび母体血漿中胎児RNAを用いて後生的遺伝子修飾機序(エピジェネティクス)あるいは胎盤特異的遺伝子発現の状態を評価することが、胎盤機能を推察する指標となり得るのか否か、その可能性を追求した。期間内のターゲットとして、以下の4点について検討した。1.母体血漿中胎児DNAおよびmRNAの由来について:Confined placental mosaicism(CPM)症例において、母体血漿中にトリソミーアレルを検出し得たことから、胎盤は母体血漿中に混在する浮遊胎児DNAの主な供給源の一つであることが確認された。また、逆に臍帯血中への母体成分の流入に、陣痛が影響していることを確認した。さらに、羊水穿刺の前後で、母体血漿中胎児DNAレベルの上昇は認められるが、母体血漿中胎児mRNAレベルの上昇は認められなかった。DNAとmRNAとでは、母体血漿中への流入機序が異なるものと示唆された。2.胎盤特異的に発現する遺伝子について、妊娠中の胎盤機能をモニターする分子マーカーとしての可能性を探る。・母体血漿中胎盤由来mRNAの定量化:胎盤特異的遺伝子として、hPL遺伝子およびhCG遺伝子に着目した。hPL mRNA量は妊娠経時的に増加し、一方のhCG mRNA量は妊娠12週をピークとして減少傾向にあった。・胎盤由来mRNA定量化の穿通胎盤への臨床応用:膀胱へ浸潤した穿通胎盤を伴う症例で胎盤由来mRNA(hPL mRNAおよびhCG mRNA)レベルの経時的変化を定量的リアルタイムRT-PCR法でモニターし得ることを報告し、母体血漿中胎児mRNAの定量化が胎盤機能を推察する新たな分子マーカーである可能性を示唆した。・胎盤由来mRNA定量化の絨毛性疾患への臨床応用:臨床的絨毛癌症例に対して、子宮内掻爬術および化学療法の前後に採血を行い、定量的リアルタイムRT-PCR法で患者血漿中hCG mRNAレベルの変化をモニターした結果、hCG mRNAの定量化は、hCG蛋白レベルの定量化と比較して、よりリアルタイムに病状を反映している可能性が考えられ、hCG mRNAレベル定量化の絨毛性疾患における新たな分子マーカーとしての可能性が示唆された。3.ヒトゲノム刷り込み遺伝子H19のDNAメチル化状態を解析し、妊娠初期の胎児におけるエピジェネティクを非侵襲的に観察するマーカーとしての可能性を検討する:妊娠初期におけるエピジェネティクスとその異常に関して、表現型の異なる一卵性双胎、双胎形成の異常およびFetus-in-fetu(FIF)の2例について、分子遺伝学的検討を加えた。エピジェネティクスの評価対象として、H19遺伝子に着目し、2組のFIFのDNAメチル化状態を解析した結果、それぞれのメチル化状態は様々であり、本奇形の発生には妊娠極初期の一卵性多胎の取り込みが関与していると示唆された。4.ゲノムアレイCGH法を用いた羊水中胎児DNAからの染色体診断:羊水中に浮遊する胎児DNAをターゲットとして、自作のゲノムアレイCGHを用いて、胎児の染色体数的異常および性別を迅速かつ正確に判定し得ることを確認した。本法をゲノムアレイメチル化解析へ応用することにより、母体末梢血に浮遊する胎児血球あるいは核酸成分をターゲットとした胎盤機能の推察が可能と思われた。・胎盤由来mRNA定量化の絨毛性疾患への臨床応用:臨床的絨毛癌症例に対して、子宮内掻爬術および化学療法の前後に採血を行い、定量的リアルタイムRT-PCR法で患者血漿中hCG mRNAレベルの変化をモニターした結果、hCG mRNAの定量化は、hCG蛋白レベルの定量化と比較して、よりリアルタイムに病状を反映している可能性が考えられ、hCG mRNA

レベル定量化の絨毛性疾患における新たな分子マーカーとしての可能性が示唆された。3.ヒトゲノム刷り込み遺伝子H19のDNAメチル化状態を解析し、妊娠初期の胎児におけるエピジェネティクを非侵襲的に観察するマーカーとしての可能性を検討する:妊娠初期におけるエピジェネティクスとその異常に関して、表現型の異なる一卵性双胎、双胎形成の異常およびFetus-in-fetu(FIF)の2例について、分子遺伝学的検討を加えた。エピジェネティクスの評価対象として、H19遺伝子に着目し、2組のFIFのDNAメチル化状態を解析した結果、それぞれのメチル化状態は様々であり、本奇形の発生には妊娠極初期の一卵性多胎の取り込みが関与していると示唆された。4.ゲノムアレイCGH法を用いた羊水中胎児DNAからの染色体診断:羊水中に浮遊する胎児DNAをターゲットとして、自作のゲノムアレイCGHを用いて、胎児の染色体数的異常および性別を迅速かつ正確に判定し得ることを確認した。本法をゲノムアレイメチル化解析へ応用することにより、母体末梢血に浮遊する胎児血球あるいは核酸成分をターゲットとした胎盤機能の推察が可能と思われた。本年度は、母体血漿中胎児成分の供給源を明らかにし、胎盤特異的遺伝子発現と後生的遺伝子修飾機序(エピジェネティクス)を指標とした母体血漿中胎児DNAおよびRNAの胎盤機能への臨床応用の可能性を追求するため、期間内のターゲットとして以下の3点について、検討を加えた。1.Confined placental mosaicism (CPM)症例を用いて、父性由来のトリソミーアレルを母体血漿中に検出し得るのか否か検討し、母体血漿中胎児DNAの供給源を検証した。その結果、父性トリソミーを有するCPM3例を同定し、母体血漿中においてこれらトリソミーアレルを検出し得た。また、これらのトリソミーアレルは、分娩後一ヶ月に採取した母体血漿中から消失していた。胎盤は、母体血漿中に混在する浮遊胎児DNAの主な供給源の一つであることが示唆された。この結果を、英文論文として報告した(Masuzaki et al. J Med Genet. 2004)。また、逆に臍帯血中への母体成分の流入に、陣痛が影響していることを確認し、これを英文論文として報告した(Masuzaki et al. Clinical Chemistry. 2004)。2.胎盤特異的に発現する遺伝子について、母体血漿中の遺伝子発現量の基準値を妊娠中経時的に設定した。異常症例と比較し、妊娠中の胎盤機能をモニターし得る分子遺伝学的マーカーとしての可能性を検討した。その結果、real-time RT-PCR法を用いた定量系で、母体血漿中におけるhCG-βmRNAレベルは妊娠12週にピークに到達し、その後は妊娠経過とともに減少していた。一方、hPL mRNAレベルは妊娠経過とともに増加していた。本法の臨床応用として、膀胱浸潤を認める前置胎盤例における穿通胎盤の状態をモニターすることが可能であった。したがって、real-time RT-PCR法を用いた母体血漿中hCG-βmRNAレベルおよびhPL mRNAレベルの定量は、妊娠中の胎盤機能をモニターし得る分子遺伝学的マーカーとしての可能性が示された。
ストライエーションが観察されない疲労破面の応力推定法

疲労破壊に起因する機械・構造物の事故解析で必要な作用応力の推定法について、従来の限られたK値の範囲でしか適用できなかった方法にかわる新手法を開発した。昨年度までの研究で、疲労破面の電気抵抗(インピーダンス)と硬さを利用した2種類の作用応力推定方法について開発を行った。その結果、一定のΔKで作製された疲労破面については、破面インピーダンスとK値、ならびに破面の硬さパラメータとK値の間に相関がみられ、これらの新しい推定法が適用できる可能性が示された。本年度は、実際の機械・構造物が変動荷重を受けることを考慮して、本研究で提案した作用応力推定法に対して、より実用的な条件下での適用性を検討した。その手順は、変動応力下で疲労破面作製とき裂進展特性データの取得を行い、変動応力の影響を考慮したき裂進展挙動の統一的整理を行い、破面硬さ法による作用応力推定を行うというものである。変動応力は周期的に過大荷重が含まれる2段多重変動応力を用い、過大荷重の頻度と大きさをパラメータとした。過大荷重によってき裂進展には遅延現象が現れた。作用応力推定のために、荷重条件の差によるき裂進展速度の違いを等価K値により整理することを試みた。等価K値を用いた整理では種々の変動荷重条件下のき裂進展曲線がほぼ一本のデータバンドに収まった。作用応力推定はこの等価K値に対して行った。その結果、破面硬さと等価K値の間に正の相関関係がみられた。2段多重変動応力の場合にも、破面の硬さから等価K値を求め、き裂進展速度を推定できる可能性が示された。破壊事故解析において,原因特定や事故対策のために,破壊した部分に作用した応力を知ることは極めて重要である.本研究では,ストライエーション間隔を利用する従来手法が適用不可能である疲労き裂の発生起点近傍の低ΔK領域でも適用できる破面の作用応力推定法について検討することを目的とする.疲労破面に生じる薄い塑性変形層の電気抵抗が作用応力に応じて変化するという事前調査の結果から,本年度は高周波電流の表皮効果を利用して疲労破面のインピーダンスを測定し,破面のΔKと関係づける方法について開発を行った.オーステナイト系ステンレス鋼SUS304を供試材として,R=0の疲労き裂進展試験を行い,既知のΔKの破面を製作した.基本材料として,溶体化処理材を電解研磨して製作した無ひずみ材も実験に用いた.起点付近の微小領域におけるΔK推定が行えることが理想であり,インピーダンス測定用プローブ間隔を1mmに設定した.それらの破面と電解研磨面を用いて,接触抵抗の影響を低減するプローブの接触方法,高周波電流の周波数と破面インピーダンスの関係,周囲温度変化が測定値に与える影響,測定値のばらつきの低減方法,回路の共振特性などについて検討した.破面インピーダンスは高周波電流の周波数の増加にともなって増加したが,回路に含まれるLC成分の影響により周波数に対して共振特性を示し,周波数23MHz前後での測定が最適と判断された.測定値のばらつきは,同一点において1000回以上の繰返し測定を行うことによりかなり低減できた.無ひずみ材からΔK=30MPa√mの範囲において,破面インピーダンスはΔKの増加と共に増加する傾向を示し,高周波電流を用いた破面インピーダンスの測定から疲労破面の作用応力推定が行える可能性が示された.機械・構造物の疲労破壊事故解析では,作用応力の推定が必要である.疲労破面から作用応力を推定する方法として確立されているストライエーション間隔を利用する方法は限られたK値範囲しか利用できないので,新しい作用応力推定方法の開発が必要である.破壊した部品は破壊事故の重要な証拠であり,非破壊で推定できることも必要である.本研究では,疲労破面の電気抵抗(インピーダンス)と硬さを利用した,2種類の作用応力推定方法について検討した.前年度には,疲労破面のインピーダンスを利用した推定方法について,R=0.1一定の条件で得た疲労破面において,ΔKが増加するにつれて疲労破面のインピーダンスも増加することを明らかにした.本年度は,K_<max>を一定としてき裂成長に伴いΔKを漸減させた疲労破面において,この推定方法を適用した.また,もう一つの方法として,疲労破面硬さを利用した推定法の検討に着手した.それらの結果を以下に示す.供試材はSUS304溶体化処理材である.既知のK値履歴の試験片をつくるために,CT試験片を用いて疲労き裂進展試験を実施した.K_<max>を一定としてき裂成長に伴いΔKを漸減させた疲労破面における測定結果について,R=0.1の結果と同様にΔKが増加するとともに破面のインピーダンスZ/Z_0も増加する傾向が見られた.相関係数は0.81であり,正の相関が見られる.この実験のき裂進展試験における一方向塑性域深さは約200600μm,繰返し塑性域深さは約2080μmと推定され,また,周波数23MHzの高周波電流の表皮深さは約30μmであり,電流は繰返し塑性域の中を流れていると考えられる.その結果として本研究の方法で測定した疲労破面のインピーダンスは,繰返し塑性域内で生じた抵抗変化を測定しており,ΔKの変化が反映されたものと考えられる.R=0.1一定の疲労破面において,硬さ測定を行った.

押付け荷重は0.49Nとし,ビッカース圧痕の四隅を繋いだ四角形の面積をこの場合の硬さとして定義した.ΔKが増加するにつれて圧痕面積は減少した.これはΔKが増加するにつれて疲労破面の硬さが増加していることを示しており,これを利用した作用応力推定が可能であることを示している.ひき続き,K_<max>を一定条件下の測定を実施し,疲労破面硬さを支配する力学量がK_<max>,ΔKいずれによるものか調べる予定である.疲労破壊に起因する機械・構造物の事故解析で必要な作用応力の推定法について、従来の限られたK値の範囲でしか適用できなかった方法にかわる新手法を開発した。昨年度までの研究で、疲労破面の電気抵抗(インピーダンス)と硬さを利用した2種類の作用応力推定方法について開発を行った。その結果、一定のΔKで作製された疲労破面については、破面インピーダンスとK値、ならびに破面の硬さパラメータとK値の間に相関がみられ、これらの新しい推定法が適用できる可能性が示された。本年度は、実際の機械・構造物が変動荷重を受けることを考慮して、本研究で提案した作用応力推定法に対して、より実用的な条件下での適用性を検討した。その手順は、変動応力下で疲労破面作製とき裂進展特性データの取得を行い、変動応力の影響を考慮したき裂進展挙動の統一的整理を行い、破面硬さ法による作用応力推定を行うというものである。変動応力は周期的に過大荷重が含まれる2段多重変動応力を用い、過大荷重の頻度と大きさをパラメータとした。過大荷重によってき裂進展には遅延現象が現れた。作用応力推定のために、荷重条件の差によるき裂進展速度の違いを等価K値により整理することを試みた。等価K値を用いた整理では種々の変動荷重条件下のき裂進展曲線がほぼ一本のデータバンドに収まった。作用応力推定はこの等価K値に対して行った。その結果、破面硬さと等価K値の間に正の相関関係がみられた。2段多重変動応力の場合にも、破面の硬さから等価K値を求め、き裂進展速度を推定できる可能性が示された。
要素コイル積層型高温超伝導ソレノイドコイルの交流損失低減に基づく設計法の研究

要素コイル積層型高温超伝導ソレノイドコイルを構成する超伝導線材の交流損失評価を行い、これを基にコイルの交流損失を数値実験により導出する解析コードの作成を行った。この解析コードを基にコイルのエネルギー蓄積量を一定としたときのソレノイドコイル断面形状の最適化設計を行った。本研究は、超電導コイルのモデル化、測定法の確立、交流損失最小化に基づく最適設計法の提案の構成で行われている。本年度は、高温超電導線材の基礎特性の調査と実験結果に基づく交流損失特性のモデル化、パンケーキコイル積層型コイルの交流損失評価を行った。高温超伝導線材の基礎特性評価として、液体窒素温度における外部磁界の大きさと印加角度と通電電流の大きさによる交流損失のモデル化を行った。Y系線材の場合、薄膜形状であるため線材面に平行に磁界を印加した場合には、交流損失は非常に小さく通電することにより生じる交流通電損失のみの影響しかほぼ見られない。Bi系線材の場合には、平行磁界印加時の交流損失は無視することができないことがわかった。積層型コイルの交流損失特性評価のために、Bi2223/Ag線材を用いたダブルパンケーキコイルを3種類作成し、これらの交流損失測定を四端子法により測定を行った。この結果より、小型のパンケーキコイルでは測定が可能であるが、パンケーキコイルの層数を増加すると測定が困難になっていくことが実験的に示された。この要因としてコイルのインダクタンスが振動により安定していないためであるということが実験により示された。この結果より、来年度はこの問題を解消し超電導コイルの定量的評価を行う予定である。また、数値実験においてはパンケーキコイル積層型ソレノイドコイルの交流損失導出のための数値解析コードは開発済みであり、最適化設計を行うための数値解析コードを平成21年度に行う予定である。前年度得られた高温超電導線材の交流損失特性に基づき、Bi2223/Ag線材とY系線材の交流損失特性のモデル化を行った。このときのパラメーターとして、臨界電流値、線材の種類0磁界の大きさ・印加角度電流値とし交流損失特性のモデル化を行った。また、計算を高速化するためにソレノイドコイルが作る磁界を導出するために用いる楕円関数を簡略化した解析コードの作成を行い、超電導ソレノイドコイルに生じる交流損失の導出時間を短時間にすることに成功した。実験では、前年度行ったパンケーキコイルの交流損失の四端子法による測定の改良を行い、前年度問題となっていた振動の抑制を行うことにより、多少改善されたが超伝導コイル自身の振動による影響があり小型のソレノイドコイルの測定のみ行った。この結果を基に実験結果と解析結果を比較したところ要素型コイル積層型高温超伝導ソレノイドコイルの交流損失は一致することが示された。ただし、パンケーキコイル単体のような平板形状のコイルでは、線材中心の磁界の大きさと印加角度を代表値として数値解析を行った場合、実験値と乖離することが実験との比較により確認した。この理由はコイルを構成している超電導線材の断面方向に磁界のグラディエーションがあり、線材中心部の磁界を代表値として用いることができないためである。本件研究ではソレノイドコイルを評価対象としており、超伝導線材内の磁界のグラディエーションに関して数値実験を行った結果、ソレノイドコイルのような縦長の形状では線材内の磁界のグラディエーションがコイル全体の交流損失特性に大きく影響を及ぼさないことを確認した。これらの結果をもとに、要素コイル積層型高温超伝導ソレノイドコイルの交流損失の数値実験を行い、コイルを構成する超電導線材の平行磁界成分が交流損失特性に及ぼす影響に関して考慮しソレノイドコイルの交流損失を導出する必要があることを示した。
腎細胞癌に対するPIK3CAシグナル伝達異常の解析

【腎細胞癌株でのシグナル伝達の検討】我々は、すでに前立腺癌株と間質紬胞との研究(研究基盤(B)(2)08457426)や膀胱癌と間質細胞との研究(研究基盤(C)(2)13671657)で3次元培養の研究を行っており、間質細胞が癌細胞株に増殖と分化度の増加に関与していることと検討した。さらに当科徳田が前立腺癌と脂肪細胞との3次元培養の結果、増殖分化度の増加に、さらに増殖因子との関係を明らかにした(BJU INTERNATIONAL 2003;91:716-720)。これに着目し、前回までに4細胞株について、脂肪細胞の影響について検討したが、PI3Kシグナルの検討が出来なかった。今回、腎細胞癌株(Caki-1,VMRC・RCW, VMRC-RCZ, KMRC-1,KMRC-2)とWister Ratの精巣上体周囲脂肪との3次元培養を行い、PI3Kシグナル伝達異常について検討した。1: Wister Ratの脂肪細胞と腎細胞癌株の3次元培養では、5株のうち3株で脂肪と混合培養するとコントロールに比較し・増殖と分化が促進された。Caki-1細胞では増殖が促進され、KMRC-1細胞とKMRC-2細胞は細胞形態の変化を認め、顕著な分化を促進させた。VMRC-RCWとWRC-RCZ細胞では増殖や分化示す所見は得られなかった。検討した細胞株個々で、脂肪細胞から受ける反応に相違がみられ、癌細胞がそれぞれ独自の個性を有し、癌細胞-間質細胞相互作用について、一律ではないことが示唆された。ただし、脂肪細胞は、腎細胞癌の増殖分化を促す作用を確認した。2:蛋白発現を免疫染色で検討した。脂肪と混合培養するとコントロールに比較し、Caki-1細胞では、Badリン酸化のみ上昇していた。リン酸AKTの上昇は、KMRC-1細胞でみられたが、Badのリン酸化は認められなかった。同様に他の3株ともにAKT-Badシグナル異常を示す細胞は今回、確認出来なかった。脂肪細胞が腎細胞癌の増殖分化を促す作用には、ERKシグナル伝達異常などや液性因子が相互的に作用していると示唆された。3:現在、最終報告作成と結果の論文化さらに、ERKシグナル伝達異常の追加研究を行っている。本年度の結果【腎細胞癌株でのシグナル伝達の検討】我々は、すでに前立腺癌株と間質細胞(研究基盤(B)(2)08457426)や膀胱癌と間質細胞(研究基盤(C)(2)13671657)で3次元培養を行っており、間質細胞が癌細胞株の増殖と分化度に関与していることを解明した。さらに前立腺癌と脂肪細胞の3次元培養の結果、増殖、分化度、増殖因子との関係を明らかにした(Yuji Tokuda et al. BJU INTERNATIONAL 2003;91:716-720)。さらに近年、脂肪と関与するPI3Kシグナル伝達の異常が癌化に何らかの影響を及ぼすことが示唆されていることに着目し、腎細胞癌との関係について検討することとした。まず、2次元培養で細胞培養を行い、PI3Kシグナル伝達に関わる遺伝子発現の検討、腎細胞癌株とWister Ratの精巣上体周囲脂肪との3次元培養を行った。(1)まず、PI3Kシグナル伝達のうちAKT1の発現について検討した。正常胎児腎細胞株の発現に比べ、腎細胞癌株では、8割程度の発現量であった。現在、活性AKT1やその他のPI3Kシグナル伝達の下流遺伝子について、解析中である。2:Wister Ratの脂肪細胞と腎細胞癌株の3次元培養では、脂肪細胞を混合させていないコントロール群に比べると脂肪細胞混合群では、アポトーシスの割合が減少の傾向にあった。PI3Kシグナル伝達下流には、アポトーシス抑制に関与する遺伝子があり、今後、RNA in situ hybrydization、免疫染色を用い、PI3Kシグナル伝達異常について、さらなる検討を行う予定である。【腎細胞癌株でのシグナル伝達の検討】我々は、すでに前立腺癌株と間質細胞との研究(研究基盤(B)(2)08457426)や膀胱癌と間質細胞との研究(研究基盤(C)(2)13671657)で3次元培養の研究を行っており、間質細胞が癌細胞株に増殖と分化度の増加に関与していることと検討した。これに着目し、昨年、脂肪と関与するPI3Kシグナル伝達の異常について、2次元培養で細胞培養を行い、PI3Kシグナル伝達に関わる遺伝子発現としてRT-PCRで検討したが、細胞間でのRNA発現差は見られなかった。今回、腎細胞癌株(Caki-1,VMRC-RCW, KMRC-1,KMRC-2)とWister Ratの精巣上体周囲脂肪との3次元培養を行い、PI3Kシグナル伝達異常について検討した。1:Wister Ratの脂肪細胞と腎細胞癌株の3次元培養では、4株とも脂肪と混合培養するとコントロールに比較し、増殖と分化が促進された。とくにCaki-1細胞とKMRC-2細胞は増殖を促す一方で、細胞形態の変化を認め、著明な分化を促進させた。VMRC-RCWとKMRC-

1細胞には、細胞接着を高め、多くのコロニーが出現し、著明な増殖を促した。検討した細胞株は、腎細胞癌であるが、その反応に相違がみられ、癌細胞がそれぞれ独自の個性を有し、癌細胞-間質細胞相互作用について、一律ではないことが示唆された。ただし、脂肪細胞は、腎細胞癌の増殖分化を促進した。2:蛋白発現を免疫染色で検討した。脂肪と混合培養するとコントロールに比較し、PI3Kを抑制因子PTENとAKT下流に存在する前アポトーシス因子BAD発現が低下していた。3:現在、AKTのリン酸化、BADのリン酸化についての検討を施行中である。【腎細胞癌株でのシグナル伝達の検討】我々は、すでに前立腺癌株と間質紬胞との研究(研究基盤(B)(2)08457426)や膀胱癌と間質細胞との研究(研究基盤(C)(2)13671657)で3次元培養の研究を行っており、間質細胞が癌細胞株に増殖と分化度の増加に関与していることと検討した。さらに当科徳田が前立腺癌と脂肪細胞との3次元培養の結果、増殖分化度の増加に、さらに増殖因子との関係を明らかにした(BJU INTERNATIONAL 2003;91:716-720)。これに着目し、前回までに4細胞株について、脂肪細胞の影響について検討したが、PI3Kシグナルの検討が出来なかった。今回、腎細胞癌株(Caki-1,VMRC・RCW, VMRC-RCZ, KMRC-1,KMRC-2)とWister Ratの精巣上体周囲脂肪との3次元培養を行い、PI3Kシグナル伝達異常について検討した。1: Wister Ratの脂肪細胞と腎細胞癌株の3次元培養では、5株のうち3株で脂肪と混合培養するとコントロールに比較し・増殖と分化が促進された。Caki-1細胞では増殖が促進され、KMRC-1細胞とKMRC-2細胞は細胞形態の変化を認め、顕著な分化を促進させた。VMRC-RCWとWRC-RCZ細胞では増殖や分化示す所見は得られなかった。検討した細胞株個々で、脂肪細胞から受ける反応に相違がみられ、癌細胞がそれぞれ独自の個性を有し、癌細胞-間質細胞相互作用について、一律ではないことが示唆された。ただし、脂肪細胞は、腎細胞癌の増殖分化を促す作用を確認した。脂肪と混合培養するとコントロールに比較し、Caki-1細胞では、Badリン酸化のみ上昇していた。リン酸AKTの上昇は、KMRC-1細胞でみられたが、Badのリン酸化は認められなかった。同様に他の3株ともにAKT-Badシグナル異常を示す細胞は今回、確認出来なかった。脂肪細胞が腎細胞癌の増殖分化を促す作用には、ERKシグナル伝達異常などや液性因子が相互的に作用していると示唆された。3:現在、最終報告作成と結果の論文化さらに、ERKシグナル伝達異常の追加研究を行っている。
神経障害性アロディニアに直結する神経回路機能異常の解明

がんや糖尿病,脳梗塞などに伴う神経系の障害により,モルヒネにも抵抗性を示す神経障害性疼痛が発症する。特に,触刺激で誘発される激烈な痛み(アロディニア)の治療は困難で,多くの患者が苦しんでいるが,「なぜ触覚が痛覚に誤変換されてしまうのか」という根源的な問いは未解明である。本研究では,代表者らが最近独自開発した技術(新規アロディニア評価法,神経サブセット特異的機能制御法)を駆使し,アロディニアに直結する神経回路とその動作異常を特定し,触から痛への転換メカニズムを解明する。本研究によって,アロディニアの発症メカニズムの理解が格段に進展し,画期的な創薬シーズの発見へ繋がることが期待される。神経障害性疼痛は、その正確な病態生理ならびに画期的な治療法が全く不明である。それに対し、研究代表者のグループのこれまでの研究から多くの示唆に富む研究が生まれており、それらを基に新たな技術(オプトジェネティクスなど)を駆使した神経障害性疼痛の病態生理ならびに画期的な創薬にまで及ぶ研究である。研究代表者らが独自に開発した実験システムを用い、アロディニアの神経伝達回路を読み解こうとする独自性の高い研究である。アロディニアの機序が一部でも解明され治療に結びつけることができれば、きわめて大きなインパクトがあると考えられる。10年以上続く研究の継続性、その間にコンスタントに得られている卓越した研究成果から、さらなる研究の発展が大いに期待される。
メートル標準に準拠し光路差を周波数から直接測定するピコメートル干渉測長法の開発

メートル標準は光速度を介して周波数から長さを決定できることを示している。本研究では、この事を拠り所とし、周波数変化から長さ(変位)の精密計測法を試みた。電気光学素子(EOM)により位相変調を掛けた光を干渉計に導入し、干渉計出力光の光強度信号を、変調信号とロックイン検出すると、光路差が波長の整数倍のときに、ロックイン出力がゼロクロスする。従って零位法を用いて、光路差が波長の整数倍時の長さをピコメートルオーダで決定可能である。これが位相変調ホモダイン干渉計であるが、この光源として半導体周波数可変レーザ(ECLD)を用いると、光路差変化(すなわち変位)を、零位法と周波数測定により決定できる。ECLDの周波数変化は、周波数安定化レーザとのビート信号周波数で決定可能である。この原理を用いて次の実験を行った。(1)商用ヘテロダイン干渉計の位相補間誤差測定:商用ヘテロダイン干渉計の基本測定単位は、光源であるHeNeレーザの波長であるが、位相補間によりサブナノメートル分解能まで計測可能なものが市販されている。提案する手法と商用ヘテロダイン干渉計を同時に基準並進ステージに組み込み双方を比較した。この結果、商用ヘテロダイン干渉計は波長の周期で変動する位相補間誤差があることが判った。(2)光路差の自由スペクトル領域(FSR)の直接測定:2台のECLDを隣接干渉縞(隣接ゼロクロス点)にロックし、光路差のFSRを直接測定した。(3)空気屈折率変動の周波数変化による測定:構造部材として低熱膨張ガラスセラミクスを用いた干渉計を製作し、空気屈折率変動をECLDの周波数変化から求めた。温度・湿度・圧力・二酸化炭素濃度から計算する理論式(Ciddor)と良く合致した。ナノテクノロジなどの微細加工の進展に伴い、広い範囲をナノメートル以下の精度で測長可能で、かつメートル定義(標準)にトレーサブルな実用的な測定法(ナノメートルゲージ)が求められている。例えば、商用のヘテロダイン干渉計などはこのナノメートルゲージの候補となりうる。ただし、多くのナノメートルゲージにはnm以上の非線形誤差が指摘されており、この誤差をメートル標準と比較し校正できる手法の確立が急務である。ただし、イタリアの計量研により開発された位相変調ホモダイン干渉計は、光路差が波長の整数倍のとき、長さをピコメートルオーダで決定できる。本研究では、ナノメートルゲージの校正を実用的な測長範囲内で、ピコメートル精度で実行する装置・手法の要素技術の開発を最終的な目的とする。今年度は、1個の周波数可変レーザを光源とする位相変調ホモダイン干渉計を試作し、光路差変化をピコメートル精度でメートル標準(周波数安定化HeNeレーザ)と比較し周波数変化より決定する基礎手法を開発した。光路差を変化させながら、特定の暗縞にロックするように周波数を制御し、このときの周波数シフトを、周波数安定化HeNeレーザとのビート信号により検出するシステムを試作した。光源の周波数や干渉縞の次数を調整して、暗縞を検出・ロックできる制御系を組み込んだシステムを構築した。空気の屈折率変動や熱変形に伴う誤差を除去するために、光学系を内包する真空恒温環境を導入した。実験では、商用のヘテロダインレーザ干渉測長機の位相補間誤差を試作した装置で検出し、提案するする手法がナノメートルゲージの校正に有効であることを確認した。

ただし、多くのナノメートルゲージにはnm以上の非線形誤差が指摘されており、この誤差をメートル標準と比較し校正できる手法の確立が急務である。ただし、イタリアの計量研により開発された位相変調ホモダイン干渉計は、光路差が波長の整数倍のとき、長さをピコメートルオーダで決定できる。本研究では、ナノメートルゲージの校正を実用的な測長範囲内で、ピコメートル精度で実行する装置・手法の要素技術の開発を最終的な目的とする。昨年度は、1個の周波数可変レーザを光源とする位相変調ホモダイン干渉計を試作し、光路差変化をピコメートル精度でメートル標準(周波数安定化HeNeレーザ)と比較し周波数変化より決定する基礎手法を開発した。光路差を変化させながら、特定の暗縞にロックするように周波数を制御し、このときの周波数シフトを、周波数安定化HeNeレーザとのビート信号により検出するシステムを試作した。光源の周波数や干渉縞の次数を調整して、暗縞を検出・ロックできる制御系を組み込んだシステムを構築した。空気の屈折率変動や熱変形に伴う誤差を除去するために、光学系を内包する真空恒温環境を導入した。今年度は2個の周波数可変レーザを光源とする位相変調ホモダイン干渉計の開発を行った。それぞれの周波数を調整制御して、隣り合う暗縞にロックし、隣接干渉縞間の周波数差(FSR : Free Spectral Range)を2個の周波数可変レーザ間のビート信号から検出できるようにした。このことにより、FSRの事前測定なしで広い範囲にわたって測定すべき変位を周波数から直接測定可能である。実験では、FSR測定の有効性を確認した。メートル標準は光速度を介して周波数から長さを決定できることを示している。本研究では、この事を拠り所とし、周波数変化から長さ(変位)の精密計測法を試みた。電気光学素子(EOM)により位相変調を掛けた光を干渉計に導入し、干渉計出力光の光強度信号を、変調信号とロックイン検出すると、光路差が波長の整数倍のときに、ロックイン出力がゼロクロスする。従って零位法を用いて、光路差が波長の整数倍時の長さをピコメートルオーダで決定可能である。これが位相変調ホモダイン干渉計であるが、この光源として半導体周波数可変レーザ(ECLD)を用いると、光路差変化(すなわち変位)を、零位法と周波数測定により決定できる。ECLDの周波数変化は、周波数安定化レーザとのビート信号周波数で決定可能である。この原理を用いて次の実験を行った。(1)商用ヘテロダイン干渉計の位相補間誤差測定:商用ヘテロダイン干渉計の基本測定単位は、光源であるHeNeレーザの波長であるが、位相補間によりサブナノメートル分解能まで計測可能なものが市販されている。提案する手法と商用ヘテロダイン干渉計を同時に基準並進ステージに組み込み双方を比較した。この結果、商用ヘテロダイン干渉計は波長の周期で変動する位相補間誤差があることが判った。(2)光路差の自由スペクトル領域(FSR)の直接測定:2台のECLDを隣接干渉縞(隣接ゼロクロス点)にロックし、光路差のFSRを直接測定した。(3)空気屈折率変動の周波数変化による測定:構造部材として低熱膨張ガラスセラミクスを用いた干渉計を製作し、空気屈折率変動をECLDの周波数変化から求めた。
ソフトな相互作用からなる複合体のMSとNMRによる統合的な構造解析法の開発

ソフトな相互作用により形成されるタンパク質複合体の構造機能解析を行うことを目的として以下のような研究を行った。転写因子c-Myb DNA結合ドメイン(c-Myb DBD)と転写因子HSF3 DNA結合ドメイン(HSF3 DBD)の相互作用について解析した。両タンパク質は、強くはないものの特異的に相互作用することを、ESI-MSで確認し、結合のストイキオメトリーを1:1と決定した。続いてアミノ基に対する架橋反応とMSで詳細に解析することにより、架橋された部位を特定し、複合体を形成するタンパク質の相対的位置関係を解析した。リンカーの長さが(CH_2)_2ずつ異なる5種類の架橋試薬を用いることで、架橋を有するペプチドの帰属が行いやすくなること、また、架橋試薬のリンカーの長さから架橋されたアミノ基間の距離情報が得られることがわかった。さらに、15N標識したHSF3 DBDを用いた場合と用いない場合の結果と比較することで、HSF3 DBD由来のペプチドを含むペプチドを明確に見分けられ、これによってもペプチドピークの帰属の確実性を向上できることがわかった。これらの実験からHSF3 DBDとc-Myb DBDの相対的な位置に関して解析するとともに、15N標識したHSF3 DBDを用いて、長土居有隆博士の協力で、c-Myb DBDの存在の有無の2状態で15N一標識HSF3 DBDの1H/15NHSQCスペクトルを測定し、総合的にデータを解析した。その結果、HSF3 DBD第2ヘリックスとc-MybDBD Repeat 2の第2ヘリックス、HSF3のC末端部分とc-Myb DBD Repeat 3の第2ヘリックスが近接していることが示唆され、この手法が、特異性はあるが親和性の低いタンパク質複合体の構造について解析する場合、有効であることがわかった。本課題では、微量で迅速に構造情報が得られるという特徴を有する質量分析(MS)を、構造の詳細を原子レベルで明らかにすることができるNMRを組み合わせて用いることにより、特異性はあるが親和性の低いタンパク質複合体の構造について解析するための方法論を構築し、ソフトな相互作用により形成されるタンパク質複合体の構造機能解析を目指して研究を行った。1.ヒト基本転写因子TFIIEの構造解析ヒトTFIIEは基本転写因子の一つで、その全体の分子構造についてはこれまで解かれていなかった。ゲルろ過でα2β2のヘテロテトラマーの位置に溶出する画分について、エレクトロスプレー質量分析(ESI-MS)でその質量を正確に測定するとともに、分析用超遠心およびX線小角散乱による構造解析を行った。その結果、ヒトTFIIEは溶液中で分子量が84,152±5であることを明らかにし、また非常に細長い構造のαβのヘテロダイマーで存在することを示すことに成功した。これにより、X線結晶構造解析で全体構造を明らかにできない場合にも、この方法で巨大分子の溶液構造に関する知見が得られることを明らかにした。NMRで既に構造解析が行われているc-Myb DBDとHSF DBDが溶液中で1:1のストイキオメトリーで弱いながらも特異的に相互作用し、一部が複合体を形成していることをESI-MS法で確認した後、クロスリンク法と質量分析を組み合わせて用いることにより相互作用領域の解析を行った。その結果、異なる長さのスペーサーを用いること、アムステルダム大・Back博士より供与いただいた解析ソフトFindLink2を用いることで、修飾された部位の帰属を容易に行えることを明らかにするとともに、アミノ基間の距離情報を示唆するデータが得られた。