hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
感情研究におけるベースライン測定の標準プロトコルの開発

心臓血管系など末梢の生理反応を用いた感情喚起の程度(反応の大きさや持続の程度)は,基準となるベースライン(以下,BL)との差分が評価の対象となる。そのため,BLをいかに測定するかが重要となる。本研究ではBL測定法として,雑誌の黙読(黙読法)の効果について検討した。2つの実験を通じて,黙読法が安静時の血圧の過剰な亢進を抑制すること,主観的にはより積極的な実験参加を促すことが示された。また,感情喚起課題時の反応にも影響を及ぼすことが見出された。実験結果より,BL測定に黙読法を用いることの有用性が示された。感情研究を行う上で,ベースライン(以下,BL)の測定は重要な位置づけとなる。たとえば,感情の心臓血管系精神生理学研究では,課題に対する反応性や回復性などが検討対象となるが,これらはBLとの差分値として分析されるため,BL測定が実験結果に決定的な役割を果たすことになる。しかし,BLをどのように測定すればよいのかという点については,これまでわずかしか研究が行われておらず,ラボごとに手探りの状態にあるといえる。先行研究を踏まえると,1生理反応だけでなく主観的感情体験を測定する,2特別な装置がなくとも容易に実施可能な方法を用いる,3先行研究にみられるような積極的な課題遂行ではなく,参加者の自覚なしに自然な形で認知負荷を課す,という3点が,BLの測定法を検討する上で取り組むべき課題として指摘できる。そこで本研究は,最終的に標準プロトコルの開発を視野に入れ,簡便で信頼性の高いBLの測定法について検討することを目的とした。25年度は,次の3点を踏まえた実験を行う予定であった(1黙読が主観的体験に及ぼす影響,2BLの最適な測定時間の検討,3これまでに提案されている測定法との比較)。研究代表者が行った先行研究から,上記問題点に対するひとつの対応として,黙読をBL測定時に採用することの利点が示唆されている。そのため,黙読の効果の検証を中心に,全体的な計画を進める予定とした。しかしながら,本年度に入ってから本助成金とは別に,学外(文部科学省・私立大学等研究設備等補助金)および学内の助成金を通じて実験室の大幅改修が実施されることとなり,継続的に実験が行える状況が確保できず,予定していた実験を完了することができなかった。26年度は,25年度中に検討できなかった研究課題および当初の計画を実施していく予定である。しかし,BLをどのように測定すればよいのかという点については,これまでわずかしか研究が行われておらず,ラボことに手探りの状態にあるといえる。先行研究を踏まえると,1生理反応だけでなく主観的感情体験を測定する,2特別な装置がなくとも容易に実施可能な方法を用いる,3先行研究にみられるような積極的な課題遂行ではなく,参加者の自覚なしに自然な形で認知負荷を課す,という3点が,BLの測定法を検討するうえで取り組むべき課題として指摘できる。具体的な研究課題として,1軽微な認知負荷(黙読)が主観的体験に及ぼす影響の検討,2BLの最適な測定時間の検討,3これまでに提案されている他の測定法との比較,4黙読が課題遂行時の反応性および課題後の回復性への影響の検討,5BL測定の標準プロトコル実施のためのマニュアル作成という5つの課題を設けた。26年度は,上記の課題のうち3および4に関する実験が完了している。また,1および2については現在実験が進行中である。完了した実験に関して現時点での分析結果からは,黙読における軽微な認知負荷は,先行研究で提案されている手法(ヴァニラベースライン法)に比べて安静時での心臓血管反応の安定をもたらす可能性が示唆されている。また,課題時の反応の亢進も相対的に抑えられる傾向がみられた。特に,感情の心臓血管系精神生理学研究では,課題に対する反応性や回復性などが検討対象となるが,これらはBLとの差分値として分析されるため,BL測定が実験結果に決定的な役割を果たすことになる。BLをどのように測定するかという問題は,当該領域の核心的問題であるにもかかわらず,これまで等閑視されてきた現状にあり,わが国においてはラボことに手探りの状態にあるといえる。外国で行われたわずかな先行研究を踏まえると,1生理反応だけでなく主観的感情体験を測定する,2特別な装置がなくとも容易に実施可能な方法を用いる,3先行研究にみられるような積極的な課題遂行ではなく,参加者の自覚なしに自然な形で認知負荷を課す,という3点が,BLの測定法を検討するうえで取り組むべき課題として指摘できる。

具体的な研究課題として,1軽微な認知負荷(黙読法)が主観的体験に及ぼす影響の検討,2BLの最適な測定時間の検討,3これまでに提案されている他の測定法との比較,4黙読が課題遂行時の反応性および課題後の回復性への影響の検討,5BL測定の標準プロトコル実施のためのマニュアル作成という5つの課題を設け,2つの実験を実施した。得られた成果としては,黙読法が心臓活動を介して血圧の過剰亢進を抑えること,主観的にはより積極的な実験参加を促すことが示された。また,他の測定法と黙読法との比較を通じて,BL時には測定法間で差がないものの,課題遂行時の反応性は黙読法の実施に伴い血圧がより低い水準に抑える可能性が認められた。これらの成果から,BL測定に黙読法を用いることの意義が見出されたといえる。心臓血管系など末梢の生理反応を用いた感情喚起の程度(反応の大きさや持続の程度)は,基準となるベースライン(以下,BL)との差分が評価の対象となる。そのため,BLをいかに測定するかが重要となる。本研究ではBL測定法として,雑誌の黙読(黙読法)の効果について検討した。2つの実験を通じて,黙読法が安静時の血圧の過剰な亢進を抑制すること,主観的にはより積極的な実験参加を促すことが示された。また,感情喚起課題時の反応にも影響を及ぼすことが見出された。実験結果より,BL測定に黙読法を用いることの有用性が示された。当初の補助事業期間は,25年度から26年度にかけてであったが,25年度に本助成金とは別に学外(文部科学省・私立大学等研究設備等補助金)および学内の助成金を通じて実験室の大幅改修が実施され,継続的に実験が行える状況が確保できず,予定していた実験を完了することができなかった。26年度は,当初予定していた実験準備の都合から,研究課題3(これまでに提案されている他の測定法との比較)および4(黙読が課題遂行時の反応性および課題後の回復性への影響の検討)について先に着手せざるを得ない状況にあり,課題1(黙読が主観的体験に及ぼす影響の検討)と2(BLの最適な測定時間の検討)については実験を完了できなかった。また,25年度の成果発表も26年度に行えなかった。以上より,2年間で全ての研究計画を順調に遂行できなかったが,補助事業期間の延長承認申請を行い,それが承認されたことから,27年度に残り研究課題を実施する予定である。感情心理学研究実績の概要の報告にあるよう,25年度は当初の予定と異なり,実験室の大幅改修が実施された影響から予定していた実験を完了するとができなかった。現在は,改修された実験室が順調に稼働することを確認し,予備的な検討がほぼ完了している段階である。26年度に,研究実施期間の2ヶ年分の計画を遂行する予定である。25年度に予定通り研究計画を履行できなかったことで,26年度の実施内容にも影響が生じるとともに,2年分の計画を全て完了することができなかった。そのため,5つの研究課題に関する実験にかかる費用と,25年度の成果発表を26年度に国際学会にて発表するための旅費を適切に執行することができず,次年度使用額が生じることとなった。26年度は,2ヶ年を通じた研究実施計画で挙げた以下の4点について実験を行うとともに,得られた結果を元にBL測定の標準プロトコル実施のためのマニュアルの作成を予定している。(1)黙読が主観的体験に及ぼす影響(2) BLの最適な測定時間の検討(3)黙読と他の測定法(色彩検出課題,リラクセイション映像)との比較(4)黙読が課題遂行時の反応性および課題後の回復性への影響の検討
KRAZ及びKAP-1のヘテロクロマチン領域における転写抑制メカニズムの解析

1.KRABドメインを持つKruppleタイプのZnフィンガー因子は、KAP-1というco-repressorを介して転写を拗制することが知られている。申請者が単離した二つのKRABドメインを持つKRAZ1とKRAZ2による転写抑制コンプレックスが、KAP-1とHP1を介してセントロメリックヘテロクロマチンに局在することと、この局在能力と転写活性が相関すること、また、この構造を保つためにはTSA感受性の脱アセチル化酵素の活性が必要であることを明らかにした。TSAによるKRAZ・KAP-1の複合体がセントロメリックヘテロクロマチンに局在するHP1との分離を免疫沈降法の実験より明らかにした。2.KRAZ・KAP-1のヘテロクロマチン複合体形成におけるヒストン修飾の役割を検証するため、KRAZとKAP-1の欠失変異体と、tetによるon/off可能なstable lineを用いた。Reporter assay及びChip assayの結果より、KRAZ・KAP-1の転写抑制が9番目リジンメチル化ヒストン3(H3-MeK9)が関与することを確認した。又、TSAと5-azacytidineを用いた実験では、KRAZ・KAP-1によるgene silencing状態の維持にはDNAのメチル化が重要であることが示唆された。3.ヘテロクロマチン領域に局在するBTBドメインを有する転写因子が報告された。申請者はgene-trapを行い、単離同定した新規BTBタンパク質GetBは細胞核に特徴的なドット状がセントロメリックヘテロクロマチン領域に局在することを確認した。GetBの転写抑制には、co-repressorであるCtBPとの結合がヘテロクロマチン領域に共局在することが重要であることを明らかにした。KRAZ/KAP1のヘテロクロマチン複合体形成におけるヒストン修飾の役割を明らかにするため、抗ヒストンH3、抗ヒストンH4の抗体を用いたChromatin immunoprecipitation (Chip) assay法、reporter assay法を行った。その結果、KRAZ/KAP1の複合体の形成及び転写抑制にはメチル化されたリジン(H3-K9)、アセルチ化されたリジン(H3-K14)が関与することが分かった。
遅延型過敏症を担うTh1,Th2細胞活性化における抗原提示細胞表面分子の役割

1.抗原刺激により得られた培養細胞の解析テトラクロロサリチルアニリド(TCSA)光感作マウスリンパ節細胞をTCSA光修飾脾細胞で抗原刺激を行った。(1)rIL-2+rIFN-γ,(2)rIL-2+rIL-12の2通りのサイトカインを添加培養し,それぞれフローサイトメトリーにより解析した。T細胞受容体(TCR)は(1),(2)の条件ともCD4陽性細胞,Vβ-7,Vβ-13陽性細胞の増加をみた。RT-PCR法によるサイトカインmRNAは(1)の条件ではIL-2,IL-10,IFN-γを表出していたが,IL-4は表出していなかった。(2)の条件ではIFN-γのみ表出し,IL-2,IL-4,IL-12は表出していなかった。2.培養細胞移入による受動感作上記1.(1)の条件下で抗原刺激した培養細胞をマウス尾静脈より投与し,培養細胞を移入したマウスとTCSA光感作マウス,未処置マウスの3群においてTCSA光惹起を行った。培養細胞を移入したマウスは光感作マウスと同様に未処置マウスより有意に耳翼の腫張を認めた。培養細胞を移入したマウスと光感作マウスでは耳翼の腫張に有意差はなかった。3.TCSA光感作マウスリンパ節におけるTCRVβ-7,Vβ-13陽性細胞の割合リンパ節細胞におけるTCRVβ-7,Vβ-13陽性T細胞の割合を,TCSA光感作マウスと未処置マウスにおいて解析した。TCSA光感作によりVβ-7陽性細胞は増加したが,Vβ-13陽性細胞は大きな変化はなかった。[考察]in vivoにおいて培養細胞の移入により光感作後の惹起反応と同等の反応を得ることができ,この培養細胞はTCSA接触光過敏症に関与するエフェクター機能をもつことを確認した。サイトカインプロファイルはいずれの培養条件でも純粋なTh1ではなく,エフェクター機能を持つTh1細胞を完全には純粋化していないことが考えられた。
肺癌の浸潤に伴う自家蛍光変化のメカニズム解明と術式選択への応用

2017年に肺癌取扱い規約が改訂され病理組織名に微小浸潤性腺癌等が加わり,腺癌の病期決定に浸潤径が重要視されるようになった.しかし当科で切除された,CT上すりガラス陰影を伴う肺癌を対象とした検討では,CTおよびPET/CTの定量データを用いても病理学的浸潤径を予測できなかった.術中迅速組織診断に自家蛍光顕微鏡を用いることで,腺癌の浸潤を評価できるか基礎的な検討を行った.【検討方法】2017年以降に切除した3cm以下のすりガラス陰影を伴う肺癌41病変(最終診断:上皮内腺癌(AIS)/微小浸潤性腺癌(MIA)/浸潤性腺癌(ICA):15/21/5病変)を対象とし,ホルマリン固定パラフィン包埋の脱パラフィンを行い,染色を行わずに包埋を行ったスライドガラスを用い,自家蛍光顕微鏡で観察し,弾性線維染色標本との対比で肺癌の浸潤部を特定できるか評価した.【結果】自家蛍光顕微鏡で観察すると,基底膜を構成するコラーゲンに一致した自家蛍光を視認することができた.肺癌の浸潤部分では,この基底膜の肥厚や断裂,欠損などが観察され,弾性線維染色標本で染色された部位と類似した部分が自家蛍光を発していることが確認された.自家蛍光顕微鏡で診断を行ったところ,HE染色標本との併用で正診率は83%であり,HE染色標本単独での正診率73%を上回った.【今後の研究予定】すりガラス陰影を伴う肺癌において,自家蛍光顕微鏡を用いて浸潤径を術中評価できる可能性が示唆された.現在術中迅速診断を想定した凍結切片による評価について,現在検討中である.2017年の肺癌取扱い規約の改訂を受け,新第8版から病理組織名に新たに加わった微小浸潤性腺癌が本研究に大きく関与する分類であると考えられたことから,研究計画を見直し追加検討を行った.2017年以降に切除した3cm以下のすりガラス陰影を伴う肺癌41病変(最終診断:上皮内腺癌(AIS)/微小浸潤性腺癌(MIA)/浸潤性腺癌(ICA):15/21/5病変)を対象とし,病理医とともに詳細な浸潤径の評価を行った.その上でさらに病理医とともに自家蛍光顕微鏡による浸潤径評価を行った.追加検討を行ったことや,複数の医師が同時に評価を行うこととしたため,研究日程の調整等で時間を要した.また,診断精度を向上させるための自家蛍光顕微鏡のフィルターや画像取得の条件設定に時間を要した.すりガラス陰影を伴う肺癌において,自家蛍光顕微鏡を用いて浸潤径を術中評価できる可能性が示唆されたが,更なる正診率向上を目指して自家蛍光の励起波長・検出波長および画像取得の条件設定などについて検討を行う.2017年以降に切除した3cm以下のすりガラス陰影を伴う肺癌41病変(最終診断:上皮内腺癌(AIS)/微小浸潤性腺癌(MIA)/浸潤性腺癌(ICA):15/21/5病変)を対象とし,現在の蛍光顕微鏡で用いているフィルターの設定(励起・検出波長)を変更し,診断精度の向上が可能が検討する.条件設定が決まれば,術中迅速診断を想定した凍結切片による評価を行う.すなわち,迅速組織診の検体を用い,HE染色とは別に無染色のプレパラートを作成し,検討を行う.平成28年度は「肺癌の組織分類に基づく自家蛍光パターンの解析」に着手した.【研究の目的】肺癌切除検体のHE標本を白色光および自家蛍光顕微鏡で観察し,癌細胞と間質における自家蛍光パターンを観察する.WHO分類による各組織型別の自家蛍光パターンを明らかにする.また,自家蛍光画像の蛍光強度を画像解析ソフトにより定量化し,病理学的因子や予後との関連についても検討する.【研究の実績】1.症例の集積:2006年2013年に当院で手術を受け,予後が判明している肺癌患者331例の臨床病理学的因子の情報を集積した.平成28年度の目標は「肺癌の組織分類に基づく自家蛍光パターンの解析」をテーマとしており,1症例集積,2組織学的再分類,3組織型別の自家蛍光パターンの解析を予定していた.12および3の一部まで行っているため,予定よりやや遅れているとした.遅れの理由としては,研究代表者が平成28年10月平成29年3月までの半年間海外留学していており,当該研究に関わることができなかったことが挙げられる.2017年に肺癌取扱い規約が改訂され病理組織名に微小浸潤性腺癌等が加わった.また病理学的診断には弾性線維染色を用いた詳細な評価が推奨された.浸潤診断は本研究のテーマであり,研究計画をアップデートする必要があると考えた.すりガラス陰影を呈する肺癌における画像と病理の浸潤径の差異,および浸潤を予測する因子について追加検討した.【検討方法】2017年以降に切除した3cm以下のすりガラス陰影を伴う肺癌41病変を対象とし,CTにおける病変全体径,腫瘍内平均CT値,充実成分径,PET/CTのSUVmax値のデータを集積した.【結果】上皮内腺癌(AIS)/微小浸潤性腺癌(MIA)/浸潤性腺癌(ICA):15/21/5病変であった.CTにおける充実成分径と病理学的浸潤径には中等度の相関(r=0.34)を認めた.

病変全体径,平均CT値,充実成分径,SUVmax値はAISに比較し,MIAとICAにおいて有意に高値であった.しかし,充実成分を有する病変(31病変)において,ICA診断に対する充実成分径5mm以上の陽性的中率は18%と低く,CTおよびPET/CTの定量データにおいて,ICAの診断に有用なカットオフ値は見出せなかった.【今後の展望】すりガラス陰影を伴う肺癌において,浸潤に伴って充実成分径と病変全体におけるCT値は増加し糖代謝も亢進する.しかし現在の画像診断では縮小手術の検討も可能と考えられるMIAの術前診断は困難であり,本研究における自家蛍光の応用は肺癌浸潤診断の新たなモダリティとして期待される.現在検討の対象とした41病変の顕微鏡学的自家蛍光パターンの解析を行っている.2017年の肺癌取扱い規約の改訂を受け,新第8版から病理組織名に新たに加わった微小浸潤性腺癌が本研究に大きく関与する分類であると考えられたことから,研究実績に記載した追加検討を行った.結果として研究計画に記載した予定からは遅れることとなった.2017年に肺癌取扱い規約が改訂され病理組織名に微小浸潤性腺癌等が加わり,腺癌の病期決定に浸潤径が重要視されるようになった.しかし当科で切除された,CT上すりガラス陰影を伴う肺癌を対象とした検討では,CTおよびPET/CTの定量データを用いても病理学的浸潤径を予測できなかった.術中迅速組織診断に自家蛍光顕微鏡を用いることで,腺癌の浸潤を評価できるか基礎的な検討を行った.【検討方法】2017年以降に切除した3cm以下のすりガラス陰影を伴う肺癌41病変(最終診断:上皮内腺癌(AIS)/微小浸潤性腺癌(MIA)/浸潤性腺癌(ICA):15/21/5病変)を対象とし,ホルマリン固定パラフィン包埋の脱パラフィンを行い,染色を行わずに包埋を行ったスライドガラスを用い,自家蛍光顕微鏡で観察し,弾性線維染色標本との対比で肺癌の浸潤部を特定できるか評価した.【結果】自家蛍光顕微鏡で観察すると,基底膜を構成するコラーゲンに一致した自家蛍光を視認することができた.肺癌の浸潤部分では,この基底膜の肥厚や断裂,欠損などが観察され,弾性線維染色標本で染色された部位と類似した部分が自家蛍光を発していることが確認された.自家蛍光顕微鏡で診断を行ったところ,HE染色標本との併用で正診率は83%であり,HE染色標本単独での正診率73%を上回った.【今後の研究予定】すりガラス陰影を伴う肺癌において,自家蛍光顕微鏡を用いて浸潤径を術中評価できる可能性が示唆された.現在術中迅速診断を想定した凍結切片による評価について,現在検討中である.2017年の肺癌取扱い規約の改訂を受け,新第8版から病理組織名に新たに加わった微小浸潤性腺癌が本研究に大きく関与する分類であると考えられたことから,研究計画を見直し追加検討を行った.2017年以降に切除した3cm以下のすりガラス陰影を伴う肺癌41病変(最終診断:上皮内腺癌(AIS)/微小浸潤性腺癌(MIA)/浸潤性腺癌(ICA):15/21/5病変)を対象とし,病理医とともに詳細な浸潤径の評価を行った.その上でさらに病理医とともに自家蛍光顕微鏡による浸潤径評価を行った.追加検討を行ったことや,複数の医師が同時に評価を行うこととしたため,研究日程の調整等で時間を要した.また,診断精度を向上させるための自家蛍光顕微鏡のフィルターや画像取得の条件設定に時間を要した.平成28年度の目標である「肺癌の組織分類に基づく自家蛍光パターンの解析」の完遂を目指し,その後「蛍光顕微鏡を用いた肺癌組織中の自家蛍光物質の特定と分布の解析」を開始する.
格子欠陥による熱特性局所揺らぎの評価・制御手法の開発

近年,フォノン解析などを用いて熱伝導メカニズムの微視的検討が行われているが,金属などでは自由電子の寄与が支配的なため純粋に理論的な評価は行われていない.Wiedemann-Franz則にも示されるとおり,電気特性と熱特性には自由電子の寄与という共通項があるため強い相関がある.本研究では格子欠陥近傍の局所的な熱/電気特性の変動を予測可能な評価システムを開発する.また,格子欠陥ごとの電気特性を評価することで,熱特性に優れた格子欠陥デザインを探索する.さらに実際の電子デバイス配線プロセスに倣って作製した銅微細配線に対して,選択的に格子欠陥を低減させる格子欠陥デザインに挑戦する.近年,フォノン解析などを用いて熱伝導メカニズムの微視的検討が行われているが,金属などでは自由電子の寄与が支配的なため純粋に理論的な評価は行われていない.Wiedemann-Franz則にも示されるとおり,電気特性と熱特性には自由電子の寄与という共通項があるため強い相関がある.本研究では格子欠陥近傍の局所的な熱/電気特性の変動を予測可能な評価システムを開発する.また,格子欠陥ごとの電気特性を評価することで,熱特性に優れた格子欠陥デザインを探索する.さらに実際の電子デバイス配線プロセスに倣って作製した銅微細配線に対して,選択的に格子欠陥を低減させる格子欠陥デザインに挑戦する.
パターン形成と細胞運動を協調制御する分子機構の解析

本研究ではオオヒメグモ初期胚を題材として用い、発生過程においてパターン形成と細胞運動がどのように相互に関係しているかを明らかにすることを目指して、解析系の立ち上げを行った。蛍光多重in situ法と細胞の2段階標識法を立ち上げ、これらとeRNAiとの組み合せで、複数の遺伝子の発現や細胞運動への影響を解析することを可能とした。さらに、パターン形成と細胞運動の両者の制御に関わる可能性のあるHhシグナルをpRNAiにより抑制し、これとRNA-seqとを組み合せることで、ゲノムワイドに分子を同定する基盤を作ることができた。本研究では、オオヒメグモ初期胚において細胞がどのように位置と向きを認識するのか、そして前後軸・背腹軸に沿ったパターンの形成と細胞運動がどのように関係しているかを解析し、これらを協調制御する分子機構の解明を目指している。予備的な実験でHhシグナルを細胞内に伝えるsmo遺伝子の発現を局所的に抑制したところ、細胞の位置と向きの認識が異常となっている可能性を示唆する結果を得ていたので、この結果を手がかりに研究を進めている。1) smoの抑制クローンと周囲の細胞の振る舞いの違いを可視化するために、卵への2段階の注射法を開発した。16細胞期のひとつの割球に蛍光色素標識デキストランを注入し、1ー2回の細胞分裂の後に二本鎖RNAとともに異なる蛍光色素で標識したデキストランを注入することで、抑制クローンと周りの細胞を標識できた。さらにクモ胚における多重蛍光in situ法の確立にも成功した(論文準備中)。これら二つの技術とライブ観察の組み合わせで、細胞の振る舞いの観察と遺伝子発現パターンへの影響を同一胚で解析可能となった。2) Tal effectorのシステムを利用した異所的発現系の開発を目指し、hh遺伝子の上流配列のクローニングと塩基配列決定を行い、上流配列から2カ所の標的配列を選択し、それぞれの配列を認識する2種類のTal effectorを作製した。Tal effectorのmRNAを卵に微量注入したが、今のところ明らかな効果は得られていない。3) smoノックダウン胚で発現量が変化する遺伝子の探索のために、ノックダウン胚と無処理胚の胚帯変換開始期のmRNAのプロファイルの違いの解析を計画している。ゲノム情報は遺伝子発現量の差異を解析するための良い指標となると考え、新たに所属機関に導入された次世代シーケンサーを用いてゲノム解読を行った。本研究ではオオヒメグモ初期胚において細胞がどのように位置と向きを認識するのか、そして前後軸・背腹軸に沿ったパターンの形成と細胞運動がどのように関係しているかを解析し、これらを協調制御する分子機構の解明を目指して研究を行った。予備的な実験で、ヘッジホッグシグナルを細胞内に伝えるsmo遺伝子の発現を局所的に抑制したところ、細胞の位置と向きの認識が異常となっている可能性を示唆する結果を得ていた。そこでヘッジホッグシグナルにより発現制御を受ける遺伝子がパターン形成や細胞運動の制御に関わっている可能性を考え、本年度は、ヘッジホッグのparental RNA干渉胚と正常胚において発現量に変化が見られる遺伝子を探索する方法を開発した。1)RNA-seq法の確立。オオヒメグモ胚50個程度からpolyA+RNAを抽出し、RNA-seqライブラリーを作製、次世代シーケンサーMiSeqによりシーケンスを決定した。ライブラリーをリアルタイムPCRにより定量することでMiSeq一度のランで2500万程のクローンの解読が可能となった。2)RNA干渉との組み合せ。二本鎖RNA注入前にうまれた胚とRNA干渉効果が現れてからうまれた胚からRNA-seqライブラリーを作製し、同一個体に由来する胚における発現情報を得ることに成功した。得られたリードの配列情報をcDNAやESTの配列情報に対してマッピングした結果、ヘッジホッグ自身や、ヘッジホッグにより発現制御を受けていることが既に分かっている遺伝子の発現が確かに抑制されていることが確認でき、この方法が新たな標的遺伝子の探索に有効であることが分かった。3)ゲノムワイドな解析への展開。RNA-seqにより得られた情報を解読が進行しているオオヒメグモのゲノム情報に対してマッピングを行った。ここから遺伝子のアノテーションが可能となり、ゲノムワイドな遺伝子探索の基盤作りができた。パターン形成と細胞運動を制御する具体的な分子機構の解明への足がかりができた。今年度は解析の基礎作りの年となった。細胞運動の解析や遺伝子発現量の違いを解析する準備が整った。しかしTal effectorのシステムが動いていないことが残念である。25年度が最終年度であるため、記入しない。2段階注射法と多重蛍光in situ法を用いて、smoの局所的なノックダウンクローンの解析を行う。また次世代シーケンサーの扱いにも慣れてきたので、トランスクリプトームを開始し、遺伝子の同定と機能解析を進める。異所的発現系の構築は他の方法を試みる計画である。
スギ花粉症治療米を用いた新たな舌下免疫療法の展開

マウススギ花粉症モデルを作成し、Cryj1やCryj2のT細胞エピトープの全領域を遺伝子導入したスギ花粉治療米を用いて、粘膜を介した免疫療法(経口的自然摂取/舌下投与)による鼻症状の抑制効果につき検討した。誘導相と反応相のいずれの投与においても、鼻症状の抑制効果が認められた。特異的IgE抗体の低下や鼻粘膜への好酸球浸潤の低下を認めた。舌下免疫療法を行ったマウスの頸部リンパ節リンパ球のTh2型サイトカイン(IL-5, IL-13)産生の低下とIFN-γの産生の亢進を認めた。花粉症治療米の蛋白顆粒のみを精製した成分を用いることにより、鼻症状の抑制に必要な有効投与量を低下させることができた。マウススギ花粉症実験モデルを作成し、スギ花粉の主要アレルゲンであるCryj1やCryj2のT細胞エピトープのみを遺伝子導入したスギ花粉治療米を用いて、経口あるいは舌下免疫療法の有効性を検討した。その概略は以下のとおりである。農水省生物資源研究所の高岩文雄氏より供与を受けたマウス用スギ花粉症治療米を用いて、経口免疫療法あるいは舌下免疫療法の有効性の検討した。Balb/cマウスを用いて、スギ花粉抽出物で全身感作を行う前に、治療米を経口投与もしくは舌下投与する実験系を組み、誘導相における経口免疫療法と舌下免疫療法の有効性を検討した。花粉症治療米の成分で遺伝子導入したT細胞エピトープを含む蛋白顆粒のみを精製した成分を用いることにより経口的自然摂取で、鼻症状の抑制に必要な有効投与量をさらに低下させることができた。また、血清中の特異的IgE抗体の減少や鼻粘膜への好酸球浸潤の低下が認められた。さらにこの精製した蛋白顆粒成分を舌下投与した実験系においても、鼻症状の抑制効果を認めることが証明された。さらに血清中の特異的IgE抗体の減少や鼻粘膜への好酸球浸潤の低下も確認された。従来型の精製したアレルゲンを用いた免疫療法では、有効性については評価されるが、Bエピトープを含む免疫療法用アレルゲンでは、皮下免疫でも舌下免疫療法でも、IgE抗体との結合は回避できず、アレルギー反応による副作用に常に留意しなければならず、今回の検討結果は、今後のスギ花粉症の治療における安全な治療薬の開発に繋がる。スギ花粉症治療米の蛋白分画を用いた経口免疫あるいは舌下免疫療法の有効性について、マウススギ花粉症実験モデルにおいて、十分な有効性を証明できた。有効な投与量あるいは剤形についても検討した。ざさらにその有効性の機序についても解明できた。現在、他施設でのスギ花粉症患者における臨床的検討において蛋白分画を含んだ腸用カプセルの安全性についての検討が行われ、安全性が示されている。今後、スギ花粉症患者における腸用カプセルの経口投与での有効性についての臨床試験の実施を検討中である。マウススギ花粉症実験モデルを作成し、スギ花粉の主要アレルゲンであるCryj1やCryj2のT細胞エピトープの全領域を遺伝子導入し、さらにはスギ花粉特異的なIgEと結合しないスギ花粉症治療米の蛋白顆粒(PB)を抽出して、経口あるいは舌下免疫療法の有効性を検討した。さらに、澱粉を含む治療米全体とプロテイン分画の有効性における投与量の違いについて検討した。農水省生物資源研究所の高岩文雄氏より供与を受けたマウス用スギ花粉症治療米ならびにPB分画を用いて、経口免疫療法あるいは舌下免疫療法の有効性の検討した。花粉症治療米の成分で遺伝子導入したT細胞エピトープを含むPBのみを精製した成分を用いることにより経口的自然摂取で、鼻症状の抑制に必要な有効投与量をさらに低下させることができた。さらに、PBを舌下投与した実験系においても、鼻症状の抑制効果を認めることが証明された。同時に血清中の特異的IgE抗体の減少や鼻粘膜への好酸球浸潤の低下も確認された。従来型の精製したアレルゲンを用いた免疫療法では、有効性については評価されるが、Bエピトープを含む免疫療法用アレルゲンでは、皮下免疫でも舌下免疫療法でも、IgE抗体との結合は回避できず、アレルギー反応による副作用に常に留意しなければならず、今回の検討結果は、今後のスギ花粉症の治療における安全な治療薬の開発に繋がると考えられた。スギ花粉症治療米の蛋白分画を用いた誘導相における経口免疫あるいは舌下免疫療法の有効性について、マウススギ花粉症実験モデルにおいて、必要な投与量と投与量に比例した十分な有効性を証明できた。有効性の機序については、舌下免疫療法の実験において、頸部リンパ節でのリンパ球を用いたサイトカイン産生において、抗原特異的なTh2型サイトカイン産生の抑制が認められ、調節性T細胞の誘導が示唆された。自然摂取を採用した経口投与の実験においても予備実験で得られた免疫学的データを支持する鼻症状の抑制と鼻粘膜における好酸球浸潤の低下を証明した。しかしながら、ヒトスギ花粉症患者の治療現場を考えた場合のマウススギ花粉症実験モデルの反応相における効果についての検討にまだ着手していない。

マウススギ花粉症モデルを作成し、Cryj1やCryj2のT細胞エピトープの全領域を遺伝子導入したスギ花粉治療米を用いて、粘膜を介した免疫療法(経口的自然摂取/舌下投与)による鼻症状の抑制効果につき検討した。誘導相と反応相のいずれの投与においても、鼻症状の抑制効果が認められた。特異的IgE抗体の低下や鼻粘膜への好酸球浸潤の低下を認めた。舌下免疫療法を行ったマウスの頸部リンパ節リンパ球のTh2型サイトカイン(IL-5, IL-13)産生の低下とIFN-γの産生の亢進を認めた。花粉症治療米の蛋白顆粒のみを精製した成分を用いることにより、鼻症状の抑制に必要な有効投与量を低下させることができた。マウススギ花粉症モデルを作成し、スギ花粉の主要アレルゲンであるCryj1やCryj2のT細胞エピトープの全領域を遺伝子導入され,さらにはスギ花粉特異的なIgE抗体に結合することのないスギ花粉治療米を用いて、粘膜を介した免疫療法による鼻症状の抑制効果とその機序について、詳細に検討を行った。1農水省生物資源研究所の高岩文雄氏より供与を受けたスギ花粉症治療米を用いて、経口免疫療法あるいは舌下免疫療法の有効性につき誘導相と反応相における有効性について検討した。実験にはBalb/cマウスを用いた。まず、スギ花粉抽出物で全身感作を行う前に、治療米を経口投与もしくは舌下投与する実験系を組み、点鼻にて局所感作を行い、くしゃみや鼻掻きの症状を観察し、誘導相と反応相における経口免疫療法と舌下免疫療法の有効性を検討した。その結果、誘導相と反応相のいずれの投与においても、鼻症状の抑制効果が有意に認められた。誘導相での投与では、鼻症状の抑制効果が認められた免疫療法群において、対照群に比較して、ELISA法での血清中特異的IgE抗体の低下や鼻粘膜への好酸球浸潤の低下が定量的な検討により明らかにされた。また舌下免疫療法を行ったマウスにおいて、対照群に比較して、頸部リンパ節リンパ球のアレルゲン特異的なTh2型サイトカイン(IL-5, IL-13)産生の低下とIFN-γの産生の亢進を認めた。2花粉症治療米の成分で遺伝子導入したT細胞エピトープを含む蛋白顆粒のみを精製した成分を用いることにより経口的自然摂取で、鼻症状の抑制に必要な有効投与量をさらに低下させることができた。また、用量依存的に血清中の特異的IgE抗体の減少や鼻粘膜への好酸球浸潤の低下も認められた。舌下投与でも同じ結果が得られた。今回の研究成果は、今後のスギ花粉症の予防的治療や発症後の治療における有効で副作用のない安全な治療薬の開発に繋がる。基礎的研究の成果は十分に得られたが、今後、スギ花粉症患者におけるスギ花粉症治療米(腸用カプセル)を用いた経口投与の有効性についての大規模臨床試験の実施が待たれる。また、小グループにおいても臨床効果の検討を行うべく、準備を進めている。スギ花粉症治療米の蛋白顆粒分画を用いた経粘膜的なアプローチでのスギ花粉症マウスモデルでの免疫療法に関する基礎的研究の成果は十分に得られたが、今後、スギ花粉症患者におけるスギ花粉症治療米(腸用カプセル)を用いた経口投与の有効性についての大規模臨床試験の実施が待たれる。耳鼻咽喉科学予定して実験的検討のうち、実験材料(スギ花粉症緩和米の蛋白分画など)の一部の課題が施行できず、動物購入費や実験に使用する試薬の購入費が消化できなかった。
水酸アパタイト,炭酸カルシウム,コラーゲン三成分複合生体膜の作製と評価

近年,我が国における急速な高齢化が進む中,整形外科的ならびに歯科的病巣の素早くかつ確実な治療が切望されている.この様な病巣の早期回復の目的で,現在,チタンやチタン合金等の金属が体内にインプラントされている.しかし,上記の金属材料は,「生体不活性物質」と呼ばれ,体内に埋入後,新生骨が積極的にはインプラント材料上に生成しないため,病巣の治癒に長時間を要している.一方,骨の無機主成分である「水酸アパタイト(Ca_6(PO_4)_<10>(OH)_2,以下HApと略す)」の人工物をインプラントした場合,病巣の劇的な早期治癒が確認されているが,HApは極めて脆弱なため,強度を要する部位などへの単体での埋入は行われていない.以上の背景から,2つの欠点を同時に克服するには,金属上へのHApコーティングが有望とされてきた.しかし従来のコーティング法をHApに適用した場合,複雑形状の多い歯科用,整形外科用インプラント材への均一なHApコーティングが不可能であり,良好なコーティング技術が切望されている.そこで申請者は,「水中熱基板法」なる新コーティング技術を提案し,本法を用いて,チタン表面へのHApコーティングを試み,本プロセスによって極めて簡便な装置でこれまで不可能とされてきた複雑表面上に容易にHAp膜が生成し,かつ,六角針状のHApコートにより新生骨の生成が速いことを明らかにしてきた.しかし骨主要成分であるHAp, CaCO_3とコラーゲンを同時に複合化させた三成分複合材は未だに作製されておらず,その生体内挙動についても一切検討されていない.そこで本研究では,水中熱基板法により,単一プロセスによってHAp, CaCO_3,コラーゲンの三成分をTi基板上に複合コーティングし,その試料を擬似体液に浸漬させ,新生骨の生成の良否を評価することを目的とし,それらの複合化に成功するとともに,結晶形態によって,生体活性が著しく異なることがわかった.近年,我が国における急速な高齢化が進む中,整形外科的ならびに歯科的病巣の素早くかつ確実な治療が切望されている.この様な病巣の早期回復の目的で,現在,チタンやチタン合金等の金属が体内にインプラントされている.しかし,上記の金属材料は,「生体不活性物質」と呼ばれ,体内に埋入後,新生骨が積極的にはインプラント材料上に生成しないため,病巣の治癒に長時間を要している.一方,骨の無機主成分である「水酸アパタイト(Ca_6(PO_4)_<10>(OH)_2,以下HApと略す)」の人工物をインプラントした場合,病巣の劇的な早期治癒が確認されているが,HApは極めて脆弱なため,強度を要する部位などへの単体での埋入は行われていない.以上の背景から,2つの欠点を同時に克服するには,金属上へのHApコーティングが有望とされてきた.しかし従来のコーティング法をHApに適用した場合,複雑形状の多い歯科用,整形外科用インプラント材への均一なHApコーティングが不可能であり,良好なコーティング技術が切望されている.そこで申請者は,「水中熱基板法」なる新コーティング技術を提案し,本法を用いて,チタン表面へのHApコーティングを試み,本プロセスによって極めて簡便な装置でこれまで不可能とされてきた複雑表面上に容易にHAp膜が生成し,かつ,六角針状のHApコートにより新生骨の生成が速いことを明らかにしてきた.しかし骨主要成分であるHAp, CaCO_3とコラーゲンを同時に複合化させた三成分複合材は未だに作製されておらず,その生体内挙動についても一切検討されていない.そこで本研究では,水中熱基板法により,単一プロセスによってHAp, CaCO_3,コラーゲンの三成分をTi基板上に複合コーティングし,その試料を擬似体液に浸漬させ,新生骨の生成の良否を評価することを目的とした.現在までに,3成分のうちの各2成分(HApとCaCO_3,HApとコラーゲン)の複合化に成功した.近年,我が国における急速な高齢化が進む中,整形外科的ならびに歯科的病巣の素早くかつ確実な治療が切望されている.この様な病巣の早期回復の目的で,現在,チタンやチタン合金等の金属が体内にインプラントされている.しかし,上記の金属材料は,「生体不活性物質」と呼ばれ,体内に埋入後,新生骨が積極的にはインプラント材料上に生成しないため,病巣の治癒に長時間を要している.一方,骨の無機主成分である「水酸アパタイト(Ca_6(PO_4)_<10>(OH)_2,以下HApと略す)」の人工物をインプラントした場合,病巣の劇的な早期治癒が確認されているが,HApは極めて脆弱なため,強度を要する部位などへの単体での埋入は行われていない.以上の背景から,2つの欠点を同時に克服するには,金属上へのHApコーティングが有望とされてきた.しかし従来のコーティング法をHApに適用した場合,複雑形状の多い歯科用,整形外科用インプラント材への均一なHApコーティングが不可能であり,良好なコーティング技術が切望されている.

そこで申請者は,「水中熱基板法」なる新コーティング技術を提案し,本法を用いて,チタン表面へのHApコーティングを試み,本プロセスによって極めて簡便な装置でこれまで不可能とされてきた複雑表面上に容易にHAp膜が生成し,かつ,六角針状のHApコートにより新生骨の生成が速いことを明らかにしてきた.しかし骨主要成分であるHAp, CaCO_3とコラーゲンを同時に複合化させた三成分複合材は未だに作製されておらず,その生体内挙動についても一切検討されていない.そこで本研究では,水中熱基板法により,単一プロセスによってHAp, CaCO_3,コラーゲンの三成分をTi基板上に複合コーティングし,その試料を擬似体液に浸漬させ,新生骨の生成の良否を評価することを目的とし,それらの複合化に成功するとともに,結晶形態によって,生体活性が著しく異なることがわかった.
災害予測図作成手法に関する基礎的研究

既に存在している災害履歴図・予測図を体系的にまとめ、地盤災害、地震災害、火山災害などに関する予測精度と用いる地形図の縮尺との関係をある程度明らかにした。また、将来作成すべき災害履歴図・予測図の方向性について考察を加えた。さらに、いくつかの災害について検討を行い、より精度の高い予測図作成手法の開発を始めるための基礎的資料とした。以下、各災害事象の調査結果を述べる。地震動災害-外国の既応の履歴図・予測図を収集し、対象地域・手法を軸として整理した(日本は整理済み)。地震時液状化災害-千葉県東方沖地震における液状化履歴図を作成した。また、琵琶湖周辺の数ケ所の遺跡調査から歴史上記載のない古地震による液状化履歴を知ることができた。地震時斜面災害-地形図を利用して伊豆半島と御岳山について崩壊地を推定し、伊豆大島近海地震と長野県西部地震での履歴と比較し、調査方法の適用性について検討した。豪雨時斜面災害-安部川上流部での山崩れを降雨量と比較して検討を行った結果、100mm以上の降雨日数が昭和47年までは発生件数に強い影響を及ぼしていた。地盤沈下災害-山形盆地と佐賀白石平野を対象地域として、既存の地盤沈下観測資料や繰返し圧密試験結果等を基として沈下解析を行い、地盤沈下の将来予測を行った。火山災害-伊豆大島火山を対象として、一つの噴火の始まりから終りまでの経緯と噴出物の変化の調査を行い、詳細な履歴図を作成した。さらに、噴火の進行を予測する方法の検討を行った。
直立時のヒト下腿における筋血流の1分変動と体液量変動1分波の関係

ヒトの下腿筋血流がどのように体液量変動1分波に関連しているかを分析するために、下腿血流量、下腿平均血圧、ヒラメ筋組織血液酸素飽和度、ヒラメ筋組織中総ヘモグロビン量、心拍数、一回心拍出量、心拍出量、平均血圧、14ヵ所の身体周囲長、下腿三頭筋体液量、下腹部体液量、胸部体液量、筋放電、足圧中心動揺を、直立姿勢で40分間測定した。被験者は11名の健常な若者とした。スペクトル分析により全ての指標の中に1分リズムを検出した。体液量変動1分波は、重力により体液貯留を引き起こしている下腿から、上方に伝搬した。姿勢動揺にトリガーされた下腿の筋ポンプ作用が1分波のパワーを増加させることを見いだした。1分変動の位相分析から、下腿三頭筋体液量と下腿血流量およびヒラメ筋組織中総ヘモグロビン量の増加位相、下腿平均血圧とヒラメ筋組織血液酸素飽和度の上昇位相は、1分変動の初期位相に入り理論に合致した。これらの結果は、体液量変動1分波の成因がリンパ系システムではなく、血管系システムにあることを示唆する。以上の知見は、体液量変動1分波の成因が血液貯留時の経壁圧上昇により引き起こされる血管の自動収縮であるという説を支持する。人が起立すると、重力のために血液が身体の下方に移動して脳や心臓の血流が減少する。著者らは、この負荷に対する補償作用のひとつとして、姿勢動揺の1分変動と体液量変動1分波が呼応して働く補償作用を見出した。これまで、この補償作用のメカニズムを一部解明し、筋ポンプを利用した起立性低血圧防止法を開発したが、この作用のメカニズムには不明な点が多い。本研究の目的は、まだ解明されていない組織血流に関するパラメータの1分変動を測定分析し、体液量変動1分波の作動機序解明に役立てることである。被験者は健康な大学生男子12名とし、背臥位と直立位において体液量変動1分波に関する測定をそれぞれ約40分間行った。測定項目は、左下腿ふくらはぎの組織酸素飽和度とへモグロビン量(近赤外分光法)、身体各部位の体液量変動(ラバーストレインゲージプレチスモグラフィー、インピーダンスプレチスモグラフィー)、血圧変動(フィナプレス)心拍出量等(インピーダンスプレチスモグラフィー)、心拍数、呼吸運動、下肢と腹背部筋放電等(ポリグラフィー)、足圧中心動揺(スタトキネシメトリー)とした。測定中に起立性低血圧を起こし実験を中止した場合、または測定器のトラブルでデータが得られなかった場合には、可能な限り、日を変えて再実験を行った。とりあえず3名のデータについてオートパワースペクトル分析を行った。その結果、これまでに1分変動が含まれていることが明らかにされているパラメータに加えて、左下腿ふくらはぎの組織酸素飽和度とへモグロビン量に、これまでと同様の周波数(0.0120.014Hz)を持つ1分変動を検出した。この結果は、体液量変動1分波の作動機序解明に非常に役立つことと思われる。今後さらに分析を進める予定である。被験者は健康な大学生男子25名とし、背臥位と直立位において体液量変動1分波に関する測定をそれぞれ約40分間行った。測定項目は、左下腿ふくらはぎの組織

酸素飽和度とヘモグロビン量(近赤外分光法)、身体各部位の体液量変動(ラバーストレインゲージプレチスモグラフィー、インピーダンスプレチスモグラフィー)、血圧変動(フィナプレス)心拍出量等(インピーダンスプレチスモグラフィー)、心拍数、呼吸運動、下肢と腹背部筋放電等(ポリグラフィー)、足圧中心動揺(スタトキネシメトリー)とした。測定中に起立性低血圧を起こし実験を中止した場合、または測定器のトラブルでデータが得られなかった場合には、可能な限り、日を変えて再実験を行った。分析可能な20名の直立位データについてオートパワースペクトル分析とクロスパワー分析を行った。その結果、これまでに1分変動が含まれていることが明らかにされているパラメータに加えて、左下腿ふくらはぎの組織酸素飽和度とヘモグロビン量に、これまでと同様の周波数(0.0120.017 Hz)を持つ1分変動を検出した。だが、前者については測定精度の問題が残された。下腿ヒラメ筋・筋放電の1分変動を基準にして求めた位相差については、一次分析の結果において散布度が大きく、確定的なことがいえなかった。しかし、これらの結果に基づいて今後さらに分析を進めれば、体液量変動1分波の作動機序解明に非常に役立つことと思われる。
乳幼児期・小児期におけるITツールの使用による発達への影響

当研究は以下の3つに分かれており、それぞれの成果について示す。1.乳児期のメディアツールの使用状況の統計:「子どもの健康と環境に関する全国調査」の結果を用いて、乳児期のメディアツールの使用状況を明らかにする。メディアツールをどのくらい使用しているかについては、具体的に「ふだんの1日、テレビやDVDを何時間ぐらい見せていますか。」「ふだんの1日、お子さんが携帯電話、携帯情報端末機や電子ゲーム機などを触ったりいじったりしているのは、何時間ぐらいですか」という問いである。そして、乳児期のメディアツールの使用状況について母親の年齢、世帯年収、学歴、母親のメディアツールの使用状況との関連の有無を明らかにする。2.子どもの発達状況の統計1すでに収集している結果から子どもの発達状況を明らかにする。そして、子どもの発達と基礎疾患の有無、母親の年齢、同胞の有無について関連の有無を明らかにする。2今年度は実際に親および子どもと面接を行い、子どもに質問票を使用して語彙力、自閉症スペクトラム障害について評価を行う予定である。社会性発達評価装置(Gazefinder)を使用し、こどもと親の視線を測定して、自閉症スペクトラム障害の有無について親子の検査を行う予定としている。親子の検査を行うことによって、子どもの環境・遺伝要因について推察する。3.子どものメディアツールの使用状況と社会発達性の関係については今後1.2の結果をもとに分析を行う予定である。乳児期のメディアツールの使用状況の統計:「子どもの健康と環境に関する全国調査」の結果を用いて、乳児期のメディアツールの使用状況を明らかにする。そして、乳児期のメディアツールの使用状況について母親の年齢、世帯年収、学歴、母親のメディアツールの使用状況との関連の有無を明らかにする予定であったが、現在も質問票が返送されてきていることから、解析を見合わせている。質問票の返送がないと判断した時に、解析を行いたいと考えている。子どもの発達状況の統計今年度および来年度は実際に親および子どもと面接を行い、子どもに質問票を使用して語彙力、自閉症スペクトラム障害について評価を行う予定である。社会性発達評価装置(Gazefinder)を使用し、視線から自閉症スペクトラム障害の有無について親子の検査を行う予定としている。子どものメディアツールの使用状況と社会発達性の関係については、2年間のデータ収集期間を経たのちに分析を行う予定である。データ採取業務が翌年度以降に繰り越されたため、謝金は不要となった。旅費は、統計解析を延期しているため、発表を行えなかったため、使用しなかった。今年度は解析を行い、学会にて発表する予定である。
農業用ダム耐震性評価の最適2次元断面設定法の開発

福島県で観測された東北地方太平洋沖地震の余震記録をさらに詳細に分析した。左岸地山から水平方向に入力した地震波形とダム堤敷から鉛直方向に入力した地震波形が重なり、天端中央部で堤軸方向波が増幅されると、堤体の振動は複雑になり、天端中央部で上下流方向の振動が制限される傾向を確認した。これについて、地盤工学会誌、農業農村工学会誌に発表した。このような実測分析結果に基づき、地山の振動が堤体の振動に与える影響を多方面から検討するために、1G振動台実験を実施した。地山をシリコンゴムでモデル化し、ダム堤体を粘土で作成した。そして、振動状態を高速度カメラ映像の画像解析を用いて分析した。その結果、地山モデルの基礎部分の高さを高くし、地山の揺れを強調したモデルで実験を行うと、入力振動数が大きくなると、地山は複雑な振動を示した。そして、その場合には、ダム堤体も最大断面で最も揺れる状態ではなく、複雑なモードで振動し、実測事例と似た挙動が再現された。これについては、バンコクで行われた国際シンポジウムで発表した。また、地山を考慮した3次元モデルを用いた解析も行った。今年は入力周波数が堤体振動挙動に与える影響を考察した。入力周波数は地山と堤体の両方を含めたモデルの1次固有振動周波数と同じである場合には、堤体は1次モードの振動形態を示したが、その他の堤体固有周波数、地山固有周波数の入力波に対しては、最大断面で最も大きな加速度を示すことは変わらないが、その他の断面では、下端と上端で加速度方向が変わるなど、高次モードの揺れが発生することを確認した。これについては、中間報告として、農業農村工学会ダム委員会にて報告した。その他、画像解析技術の開発や現地での土の状態の把握方法について検討を行った。実測記録の検討から、左右岸地山からの水平方向振動の入力が確認された。しかし、それは地震により、上下流方向振動波であったり、堤軸方向波であったりし、それにより堤体の振動挙動が影響を受けることが分かった。これは、本研究で初めて発見された現象である。数値解析では天端における複雑な振動モードの再現は難しかったが、最大断面以外の高次モードの振動が確認できた。これは、天端におけるクラックの入り方に影響を与える可能性があり、今後の耐震性評価において留意するべき点を指摘できる可能性がある。また、振動台実験においては、地山の振動挙動の違いがダム堤体の挙動に影響を与えることが明らかになった。実験により最大断面以外で最大加速度を示す場合を再現できたことは、2次元横断面解析における断面の選定に大きな影響を与える可能性があり、耐震性評価におけるモデル設定を検討する必要性のあることが分かった。さらに、実験において画像解析による分析は簡便に多点の情報を入手することができ、モニタリング手法として優れていることが分かった。室内実験において、地山の弾性係数を変えた材料でモデル化し、同一形状において入力波が異なる場合の堤体挙動の違いを考察する。弾性係数の違いは入力周波数による地山振動挙動の違いとなるので、この実験により地山振動挙動が堤体振動挙動に与える影響をさらに詳細に検討できる。また、挙動観測には画像解析手法が非常に有効であることが分かったが、今年度は3次元のモーションキャプチャー技術の導入を検討し、挙動を三次元的に分析し、より詳細に地山振動の影響を考察する。数値シミュレーションは3次元モデルの作成に非常な労力を要する。そのため、1つの幾何形状に限った検討となるが、振動台実験では難しい、材料特性の細かな違いや3次元の入力波形の違いによる影響を考察する。さらに、三次元画像処理技術や非破壊検査技術についての検討を深め、これの技術を現場に適用する可能性についても検討を加え、実験観測手法の高度化とともに、成果の実務への展開の可能性についても検討する。福島県内のダムで余震の加速度記録をさらに分析した。左岸地山から天端軸方向への波の伝達速度の分析を行った結果、左岸地山から堤体中央方向へ波が伝達した場合、その波と堤敷から鉛直方向に伝わった波と重合して、堤体最大断面でないところで加速度が大きくなっていることが分かった。また、鉛直方向のみの波の伝達の場合は最大断面で大きな加速度が生じ、1次モードに近い振動挙動を示すことが分かった。このようにダムの両岸からの地震波の伝播が振動挙動に影響を与える可能性があることが分かった。以上のような現象を再現するためのモデル試験の供試体作成法と動的挙動の観測法の試行錯誤を行った。供試体モデルは当初3Dプリンターを用いたが滑らかな地形の再現が困難なことと、現在のDEM地形データは既存ダムとその湖水も入っているため、モデル作成には適していないことが判明した。そこで3Dプリンターで作成したモデルをもとに粘土で地形を作成し、湖水のない状況を再現し、そこにダム模型を設置することとした。また、SFMによる動的挙動の把握を試みたが、精度の向上が難しいので、モーションキャプチャーによる観測を検討し、装置の導入を行った。これにより測定速度は格段と向上した。また、3次元モデルによる数値解析を試みた。本年度は2次元で行われている等価線形化法を用いようとしたが、引き戻し解析の一方向だけでも3週間ほどかかることが判明し、3次元方向の引き戻し解析も予定期間内でできなかった。この結果をもとに、今後は2次元解析で得られた最終的なせん断剛性を用いて弾性解析で3次元解析を行う方針とした。