hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頭頸部癌に対する新しい免疫療法の試み

扁平上皮癌由来培養細胞から細胞膜蛋白,可溶分画蛋白および培養上清蛋白を抽出し、これら蛋白の抗原性についてBALB/cマウスの脾臓細胞培養系と腹腔内マクロファージを用いた活性酸素産生能測定法を用いて検討した。培養細胞はマウス扁平上皮癌細胞を、活性酸素産生能を測定する腹腔内マクロファージは、同系のBALB/cマウスを用いた。その結果、リンパ球の芽球化反応は、扁平上皮癌由来培養細胞の細胞膜蛋白、可溶分画蛋白および培養上清蛋白間において有意な差はみられなかった。腹腔内マクロファージの活性酸素産生能は、細胞膜抽出蛋白を添加することによって軽度上昇した。また、培養上清蛋白添加群においても活性酸素産生能のわずかな上昇が認められた。しかし、可溶分画蛋白では腹腔内マクロファージの活性化はみられなかった.それぞれの抽出蛋白(10μg)をBALB/cマウスの皮下に接種したのち,扁平上皮癌培養細胞を移植して細胞の生着率を検討した。その結果、可溶分画蛋白、培養上清蛋白、細胞膜蛋白の順に生着率が高かった。以上の結果より、細胞膜蛋白と培養上清蛋白に腫瘍抗原性が認められ、これらが同一抗原と考えると、本抗原が細胞膜よりSeddingにより細胞外へ移行している可能性が示唆された。なお、細胞膜蛋白と培養上清蛋白をFPLCで分画し,細胞抗原の粗精製を試みているが,抗原性を有する蛋白はきわめて微量であり,これらの蛋白の抽出・精製には,膨大な蛋白量が必要であることが明らかとなった。今後、ひきつづいて腫瘍抗原を抽出・精製し、抗体を作成したいと考えている。本研究では,実験動物に接種した癌細胞数と固形癌形成率との関係および腫瘍抗原(TAA)の由来を明らかにすることを目的として実験を施行し,以下の結果を得た。1)接種した癌細胞数と固形癌形成率剃毛したBALB/cマウスの側背部皮下に同系マウス由来(Ehrlich)細胞を1x10^6-5x10^7個接種した。接種21日後に換算腫瘍重量が30mgとなったものを固形癌形成とし,その形成率を検討した。その結果,2x10^6-1x10^7個の細胞を接種したマウスは約60%の固形癌形成率であった。2x10^7個以上の細胞を接種しても形成率は上昇せず(約50%),1x10^6個以下の接種では固形癌の形成がみられなかった。また,腫瘍換算重量と接種細胞数との明らかな相関性はみられなかった(n=12)。2)TAAの由来について(1)マウス由来細胞をホモジナイズし,核,細胞膜および可溶蛋白分画に遠心して分離した。.得られた10μgの細胞膜または可溶性蛋白をBALB/cマウスの側背部皮下に注射した(抗原処理)。2週間後にマウス由来細胞を5x10^6個接種すると抗原処理しなかったマウス(n=3)の固形癌形成率は55%であったが,抗原処理したマウス(n=3)では固形癌の形成はみられなかった。(2)無血清培地でマウス由来細胞を培養し,その培養上清を凍結乾燥した。この培養上清蛋白10μgをBALB/cマウスの側背部皮下に注射した。2週間後にマウス由来細胞を5x10^6個接種したところ,固形癌は形成されなかった(n=3)。以上の結果から,宿主は癌細胞の細胞膜および細胞から産生された液性因子を抗原として認識しうること,さらに抗原量によって腫瘍細胞に対する認識能が異なっていることが示唆された。
整形外科共通手術情報フォーマット及び医療ビッグデータ学習循環型支援フレームワーク

本研究の目的は,整形外科人工関節全置換術を対象とした術前術後を含む手術情報管理及び医療ビッグデータ活用による学習循環型手術支援システムの開発である.本研究では,多数の患者情報やインプラント情報を包含的に管理できる共通データフォーマットの策定を行い,医療ビックデータを統計解析することで,学習循環型手術支援システムの開発を行った.評価実験を100例に対して実施した結果,外科医計画に対し1評価値で有意に改善した他,残りの評価値全てで同等となった.また,術後自動評価システムの評価実験では,19例を適用し,術後インプラント位置推定において正解データとほぼ一致させることができたから,有用性を確認できた.本研究の目的は,整形外科人工関節全置換術を対象とした術前,術後を含む手術情報管理及び医療ビッグデータ活用による学習循環型手術支援フレームワークの開発である.本研究では,全社のインプラントを包含的に管理する仕組みや数千,数万人分の術前計画,術後評価情報をまとめて管理できるデータフォーマットを策定し,そのビックデータの有効活用及び匿名共有化を容易にする.また,ビッグデータの統計解析にもとづく術前計画最適化や術後予測等を実現し,循環学習による自動改善及び医師間でノウハウを共有可能な手術支援フレームワークを構築する.本年度は,大阪大学大学院医学系研究科高尾正樹助教,奈良先端科学技術大学院大学大竹義人准教授に協力頂き,多数の術前計画,評価情報や全社のインプラント情報を包含的に管理できる医療ビックデータ対応共通XMLデータフォーマットの策定を行った.大阪大学医学部附属病院で施術・保管されていた240症例分の人工股関節全置換術患者データを使用し,データ匿名化,学習データセットの作成を行った.これらのデータを使用し,術前計画最適化での循環型学習支援サブモジュールのテストを行い,最適化過程で生成される1症例辺り数千パターンに上る術前計画候補を策定した共通XMLデータフォーマットにより1ファイルに統合できることを確認した.これらの結果から,共通XMLデータフォーマットの有用性及び多数の学習データセットでの最適化モジュールの動作に問題ないことを示せたと考える.また,Webベースのプレビューシステムの試作も行い,手術支援フレームワークの基盤構築を進めた.本年度は,多人数,多数プランデータを内包可能な医療ビッグデータ対応共通XMLデータフォーマットの策定とそのフォーマットを用いての240症例分の人工股関節全置換術患者データを用いた術前計画最適化での循環型学習支援サブモジュールのテストを実施した.共通XMLデータフォーマットの策定では,従来1人の患者データにおいて,術前計画最適化で生成された数千のプラン候補を個別のXMLファイルとして生成し,ファイルデータの取り扱いに問題が生じていたが,提案フォーマットにより効率的に1ファイルに統合し,管理できるようになった.また,循環型学習支援サブモジュールのテストにおいては,システムの改良を施した上で,大阪大学医学部附属病院の240症例分のデータでの運用試験を実施し,目標としていた数百症例レベルで使用可能であることを確認した.また,Webプレビューシステムの試作を行うなど,手術支援フレームワークの基盤構築もほぼ予定通りに進捗した.これらのことから,全体としておおむね順調に進展しているといえる.本研究の目的は,整形外科人工股関節全置換術を対象とした術前,術後を含む手術情報管理及び医療ビッグデータ活用による学習循環型手術支援フレームワークの開発である.本研究では,全社のインプラントを包含的に管理する仕組みや数千,数万人分の術前計画,術後評価情報をまとめて管理できるデータフォーマットを策定し,そのビッグデータの有効活用及び匿名共有化を容易にする.また,ビッグデータの統計解析にもとづく術前計画最適化や術後予測等を実現し,循環学習による自動改善及び医師間でノウハウを共有可能な手術支援フレームワークを構築する.本年度は,大阪大学大学院医学系研究科高尾正樹助教,奈良先端科学技術大学院大学佐藤嘉伸教授,大竹義人准教授に協力いただき,前年度に策定した医療ビッグデータ対応共通XMLデータフォーマットを用いた学習循環型手術支援フレームワークの運用プロトコルを試作した.本プロトコルにもとづき,整形外科の症例データからDDR AP画像でのインプラント数リスト化や紙による手術記録のデータベース化する仕組みを整え,本研究が対象としている人工股関節全置換術を容易に抽出するようにした.また,フレームワークにおける学習データのバージョンを管理をできるようにした.評価実験では,適用した症例241例からプロトコルに従って得られた100例に対し,同一医師が立案した品質の保証された47例を学習データとして術前計画最適化を行い,専門医と同等,また脚長差については有意によい結果を得た.本年度は,まず学習循環型手術支援フレームワークへのデータ追加入力を行うためのプロトコルを試作した.整形外科に蓄積されている症例データは,対象としている人工股関節全置換術以外の異なる手術のデータも含んでおり,データベース化にあたり,手術のタイプ,使用インプラント,罹患側等の情報を電子化し,分類抽出する必要があるほか,学習データのバージョン管理も行う必要があるため,本プロトコルに応じたフレームワークの改良も行った.今回新たに追加した241例を適用したところ,利用可能な人工股関節全置換術症例データとして100例が得られ,術前計画最適化に使用した.学習データについては,同一専門医による品質の保証された47例を最初の学習データバージョンとして適用した.評価実験の結果,全ての評価値で専門医と同等,もしくは有意によい(脚長差)結果が得られた.術前計画データは全て前年度に策定したXMLデータフォーマットにより記述,管理された.このようにテスト運用に必要なプロトコル作成や試験運用も予定通りに進捗したことから,全体としておおむね順調に進展しているといえる.本研究の目的は,整形外科人工

股関節全置換術を対象とした術前,術後を含む手術情報管理及び医療ビッグデータ活用による学習循環型手術支援フレームワークの開発である.本研究では,多様なインプラントを包括的に管理する仕組みや数千,数万人分の術前計画,術後評価情報をまとめて管理できるデータフォーマットを策定し,そのビッグデータの有効活用及び匿名共有化を容易にする.また,ビッグデータの統計解析にもとづく術前計画最適化や術後予測等を実現し,循環学習による自動改善及び医師間でノウハウを共有可能な手術支援フレームワークを構築する.前年度までにデータフォーマットの策定及び過去の大規模術前データを用いた術前計画最適化を実施できたことから,本年度は術後自動評価システムの構築及び術後予測のための基礎的な研究を実施した.術後自動評価システムでは,術後CT画像からの手術対象骨及びインプラントを自動抽出するモジュール開発を行った.今回は,術後骨盤と骨盤側インプラントカップを対象として深層畳み込みニューラルネットワークによる自動抽出を可能にし,それらの形態に加えカップ位置特定も可能にした.適用試験として,術後CT画像19例分を使用し,2-fold交差検証を実施した.カップ位置推定において,正解とした手動抽出カップ位置との誤差が平均で0.56±0.52mmとなり,ほぼ一致させることができた.術後自動評価システムにより,高い精度での術後インプラント自動抽出及び位置推定が可能となったことから,その有用性が示された.また,術前計画のカップ位置との位置ずれを算出したところ,平均4.08±1.75mmとなり,一部症例で術前計画と比較してやや浅めの設置となっているのを確認できた.これらは術中の判断で設置変更したり,骨の硬さの影響で手前に設置された可能性があり,将来的には術後症例を学習することで術後予測が可能になると考える.本研究の目的は,整形外科人工関節全置換術を対象とした術前術後を含む手術情報管理及び医療ビッグデータ活用による学習循環型手術支援システムの開発である.本研究では,多数の患者情報やインプラント情報を包含的に管理できる共通データフォーマットの策定を行い,医療ビックデータを統計解析することで,学習循環型手術支援システムの開発を行った.評価実験を100例に対して実施した結果,外科医計画に対し1評価値で有意に改善した他,残りの評価値全てで同等となった.また,術後自動評価システムの評価実験では,19例を適用し,術後インプラント位置推定において正解データとほぼ一致させることができたから,有用性を確認できた.大阪大学医学部附属病院に保管されているより大規模な施術済患者データを策定した共通XMLデータフォーマットに変換し,XMLデータベースへ学習データセットとして登録する.
能の子ども役者の総合的研究

本年度の研究計画では二つのテーマを掲げた。1世阿弥時代の子どもの能について2金春禅鳳の研究前者ついては『雲雀山』と『国栖』の作品研究を行い、後者については作品研究ではなく、禅鳳の著『禅鳳雑談』の考察に変更した。『雲雀山』は世阿弥の『申楽談儀』に詞章が見えることから、成立は世阿弥と同時代かそれ以前と考えられている比較的古い子どもの能で、能と天皇制の問題を考える上で重要な作品と考えられる。能と天皇制の問題は、「成人の人物を演じる子ども役者」という能特有の演出と関係がある重要なテーマである。本研究では作品論を通してこの問題の意義を問い直し、「子方」という能の子ども役者の全体像を捉えることを目的の一つとしていた。その延長で、『国栖』の作品研究に取り組んだ。『国栖』は天皇の役として子方が登場する能の代表作である。能の子ども・稚児の表象と天皇制の関係を考察する上で、『雲雀山』と『国栖』の比較ははずせなかった。この研究は今後博士論文を執筆する際中心となる能の中の天皇制に関する考察の基礎にあたる。また、後者のテーマである金春禅鳳の研究では『禅鳳雑談』の読みを通して、禅鳳の作である修羅能『生田敦盛』について、他の修羅能との比較から検証してみた。禅鳳が修羅能をどうとらえ、そこからなぜ『生田敦盛』のような作品が生まれたのか、その作者の意識を分析した。この二つのテーマの他に、前年度で滞っていた観世長俊の作品研究の一部をすすめた。長俊作の『岡崎』という稚児の切合能に関する考察である。この作品は神能と切合能が融合した独特の構成で、先行する子どもの能とも異なる新しい構想の能である。『岡崎』どのような点が新しく個性的であるのか、他の類似する作品との比較を通して検討した。これについては、平成27年6月20日の能楽学会大会にて発表を予定している。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究成果は、室町時代末期の能作者観世信光の作品研究と、近世の子ども役者の歴史的研究の二点にまとめられる。前者の観世信光の作品研究では、修士論文の問題点を再度考察しなおすため、未調査だった番外謡曲の写本をもとに校訂本文の作り直し、また本説との厳密な比較や、先行作品との関係などを再検討した。具体的には、信光作品のうち少年武士の能である『光季』と『村山』、『二人神子』の校訂本文の作成を行った。また、信光の作風を考察するための参考作品である『知忠』も検討したが、この作品は謡本の写本が希少であり、本文の確認のため大阪府立中之島図書館の番外謡本の調査を行った。この内、『光季』は本説となった『承久記』との比較について論文にまとめており、国立能楽堂(独立行政法人日本芸術文化振興会)の平成26年3月31日発行『国立能楽堂調査研究8』に掲載された。後者の近世の子ども役者の歴史的研究については、江戸中期の観世大夫嗣子に関する研究を行った。17世紀から18世紀頃の、十四世観世大夫清親と十五世元章の時代が中心である。観世文庫に所蔵される、元章の書き残した資料(謡本や演能記録など)を調査し、観世大夫嗣子の活動と能楽界における位置づけを考察した。これも論文としてまとめており、今後、松岡心平編『観世元章の世界(仮)』に所収され、発行される予定である。(入稿済)また、この論文で使用した資料の一つを、平成26年5月発行『観世』の「観世文庫の文書62」で紹介している。(入稿済)本年度の研究計画では二つのテーマを掲げた。

長俊作の『岡崎』という稚児の切合能に関する考察である。この作品は神能と切合能が融合した独特の構成で、先行する子どもの能とも異なる新しい構想の能である。『岡崎』どのような点が新しく個性的であるのか、他の類似する作品との比較を通して検討した。これについては、平成27年6月20日の能楽学会大会にて発表を予定している。26年度が最終年度であるため、記入しない。着実に研究対象となる廃曲の作品研究が進んでいる。発表の場も得られており、おおむね問題はない。本年度のテーマの一つであった観世長俊の作品研究は、来年度に検討することに変更した。原因は、長俊に先行する能作者金春禅鳳の研究を優先する必要性を感じたためである。禅鳳は観世信光と長俊の間の時期に活動した能作者で、長俊作品の比較対象としてはもちろん、本年度の研究テーマであった信光の作品研究においても禅鳳との比較が不可欠であること痛感し、禅鳳抜きにしては、室町時代末期成立の能を考える上で不十分であると考えたためである。禅鳳の問題をまとめた上で、修士論文で扱った長俊の作品研究の内容を再検討し、来年度の研究に生かしたい。
人工衛星デ-タ解析による地球大気環境の変動解明ーオゾン変動、地球温暖化及びエアロゾル変動の解明

1.成層圏オゾンの北半球低緯度に於ける春季の分布に特徴を見い出した。すなわち、太平洋上で全オゾン量は少なく、経度90゚に極めてオゾン濃度の高い地域のある事を確認した。この事は、過去に報告されているD^^utchの1966年4月モデルを再検討してみるとこれにも現われており、又、本研究で解析したデ-タと同日のTOMSのデ-タとも一致する事を確認した。従って、この季節に、この地域に特有の一般的な現象であると考える。しかし、何故、この様な特徴が現れるのか不明であった。友研究で用いたLASのデ-タは、高精度のオゾン高度分布を与えるので、解析した結果、(1)上記の全オゾン分布の特徴と良い相関が見られるが、40kmの分布が最も良く、次に30km,20kmという順である、(2)経度90゚のオゾン濃度の高い地域の両側の地域では、逆にオゾン濃度が極小になる事が分かった。これを踏まえ、検討を進め、上記(1)の結果は、HOxやNOx,ClOxといった微量成分によるオゾン破壊速度の高度分布と極めて良い傾向にある事が分かった。従って、これらの微量成分の親分子の成層圏に注入される速度に分布が生じ、この様な結果になる事が分かった。経度90゚付近で、この季節に強い季節風が吹く事が良く知られているが、この季節風とHOx等の微量成分の親分子である水蒸気等の上昇する気流との間で相互作用があり、その結果、分布が生じるのであろうと考えられる。この相互作用は、スリップストリ-ム効果によって(2)の様な分布になる事を予測する。太平洋上からはより多くの水蒸気が蒸発するであろうから、オゾン濃度は小さくなる。2.オゾン等の組成分子種の絶対吸収強度の算出には、高精度の分子分生学的パラメ-タを定めなくてはならない。本研究では、このためのプログラム及びデ-タベ-ス開発、改良を進めた。
半導体レーザ能動干渉計における光カオスの解明と情報処理への応用

半導体レーザを光源とする干渉計の出力を電気的に光源への注入電流として帰還することにより、新しい光カオス系を提案した。この光カオス系の基本的な振る舞いとして、レーザの出力光に光双安定、多安定、不安定、光カオス現象が発生することを確かめた。光カオスの周期増倍分岐、光カオス、間欠カオスなどについて詳しく調べ、これまでに観測されたことのない新しいタイプのカオス振動などを観測した。そして、この系の特性を表す遅延微分方程式を導き、実験結果との比較を行い、実験をうまく説明することができた。また、将来的な光帰還による全光型のカオス系についても考察し、基礎的検討を行った。全光型のカオス系における実験、解析は、今後の課題として残された。光カオスの応用への第一歩として、光カオス系の出力を外部から制御するカオスコントロールの方法について検討した。その一つとしてOPF(OccasionalProportional Feedback)法に基づくカオス制御を試みた。本研究では、高次元カオス系に始めてこの方法を適用し、レーザ光出力を周期アトラクタに同期させることができた。さらに、光カオスの特定の周期軌道へのアクセスの方法として、存在し得るプリカオス信号の種となる信号を、外部から導入することにより、信号の書き込み、読み出しを行い、一種のダイナミカルメモリのような動作が可能であることを示した。半導体レーザを光源とする干渉計において、干渉計の出力光強度を光電検出し、この信号を半導体レーザの注入電流に帰還することにより、干渉計の安定化ができる。このような系の帰還において時間遅延があると、系からの出力であるレーザ光に不安定性が生じ、カオスが発生する。実際には、干渉計としてトワイマン・グリーン干渉計とファブリ・ペロ干渉計を用い、その干渉計出力信号をデジタル遅延回路を通して、半導体レーザへの電流帰還を行った。本年度は、計算機制御可能な高精度デジタル遅延回路と、高精度レーザ電流駆動回路を製作し、安定した光カオス信号の発生を確かめた。光カオスの制御パラメータとして、半導体レーザのバイアス電流と遅延時間を選び、それぞれの干渉計における光カオスの分岐、周期増倍、カオス窓の存在やそれらの信号の高調波振動を確かめた。その結果、あるバイアス電流と遅延時間の範囲で、典型的なカオスのルートがあることがわかった。これらの結果は、これらの系を表わす遅延微分方程式の理論的解析結果とも一致した。しかし、あるカオスパラメータの範囲においては、通常これまでに知られていないカオスルートも見つかり、理論式のシミュレーションにおいても、そのような解が有り得ることが判明いした。今後、これらの点について検討をする必要がある。カオスに至る手前の、プリカオス状態においては、無数とも言える多くの周期軌道が存在する。ここで提案している系で、外部から干渉信号に光変調信号を重畳することにより、任意の系の状態からプリカオスの特定のモードに状態を遷移させる、カオスサーチの実験を行い、カオスコントロールが可能であることを示した。今後、これらの結果を発展させて、カオスメモリなどの応用に取り組んでいく予定である。その一つとしてOPF(Occasional Proportional Feedback)法に基づくカオス制御を試みた。

さらに、光カオスの特定の周期軌道へのアクセスの方法として、存在し得るプリカオス信号の種となる信号を、外部から導入することにより、信号の書き込み、読み出しを行い、一種のダイナミカルメモリのような動作が可能であることを示した。
ＰＩＶ、ＤＮＳ、レオロジーの融合による界面活性剤水溶液の乱流抵抗低減機構の解明

高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに,壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の抵抗低減メカニズムを解明することを目的として,染料による可視化観察,レーザードップラー流速計(LDV)計測,粒子画像流速測定法(PIV)計測,新しい構成方程式モデル(BMP-Gモデル)を用いたチャネル乱流の直接数値シミュレーション(DNS),および一軸伸長流れの過渡特性によるレオロジー計測を実施した.高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに,壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の抵抗低減メカニズムを解明することを目的として,染料による可視化観察,レーザードップラー流速計(LDV)計測,粒子画像流速測定法(PIV)計測,新しい構成方程式モデル(BMP-Gモデル)を用いたチャネル乱流の直接数値シミュレーション(DNS),および一軸伸長流れの過渡特性によるレオロジー計測を実施した.高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに、壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の速度場の詳細を明らかにし、抵抗低減メカニズムを解明することを本研究の目的としている。本研究目的を達成するため、平成23年度においては,以下の順序で研究を推進した。1.高レイノルズ数乱流境界層の実現のための実験装置の設計と構築2.LDV計測によるDR効果および乱流統計量の流れ方向変化の解明1においては、全ての設計を完了し、現在、配管系を含めた実験装置を構築中である。2においては、従来の実験装置を用いて、異なる複数の主流方向位置における主流方向および壁面垂直方向速度成分のLDV計測を実施し、以下の知見を得た。・壁面摩擦係数や形状係数などの境界層パラメータ、抵抗低減率、平均速度の流れ方向変化は、注入の場合と一様な界面活性剤水溶液の場合とでほぼ同じである。・主流方向乱れ強さの最大値は、注入の場合には流れ方向にほとんど変化しないのに対して、一様な場合には大きくなる。ただし、最大位置が壁面から離れる傾向は、両者で同じである。・壁面垂直方向乱れ強さの流れ方向変化について、注入・一様の場合にかかわらず、最大値は小さくなり、最大位置は壁面から離れる。以上、平成23年度においてはまず、新実験装置の設計を完了し、現在は、配管系を含めた新装置の構築を進めている段階である。また同時に、従来の実験装置を用いて、壁面から界面活性剤水溶液を乱流境界層に注入した場合において、流れ方向位置が異なる複数のLDV計測を行い、乱流構造、抵抗低減率、および乱流統計量の流れ方向変化の詳細を明らかにした。高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに,壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の速度場の詳細を明らかにし,抵抗低減メカニズムを解明することを本研究の目的としている.本研究目的を達成するため,平成25年度においては,1.高レイノルズ数乱流境界層流れの可視化観察およびPIV計測,2.直接数値シミュレーション(DNS)による現象解明,3.伸長粘度計測にレオロジー計測,について研究を推進した.1については,まず,異なる設定主流速度において、流量調整バルブを利用した,流れ方向ゼロ圧力勾配調整手法を構築した.そして,可視化染料を用いた流れの可視化観察,ならびに主流方向および壁面垂直方向(x-y)断面のPIV計測を実施した。これらにより,界面活性剤を注入した場合,従来の低レイノルズ数流れの場合よりも大規模なシート状の乱流渦構造が壁面近傍に存在すること,また十分下流においては,再び乱れが生じ始めるという興味深い現象を見出すことができた.2については,従来よりも計算領域を広げた乱流境界層のDNSを実施することで,流れ方向に抵抗低減率が変化する様子を再現することができた.3については,液滴落下現象を利用した伸長粘度計を利用して,伸長粘度計測を行い,希薄界面活性剤水溶液の場合には伸長粘度が水のものよりも桁違いに大きくなることを示すことができた.以上、平成25年度においては、新実験装置での速度場計測,大規模なDNS,および伸長粘度計測を概ね計画通り実施することができた.高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに、壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の速度場の詳細を明らかにし、抵抗低減メカニズムを解明することを本研究の目的としている。本研究目的を達成するため、平成24年度においては、1.高レイノルズ数乱流境界層流れの実現のための新実験装置の構築、2.PIV計測による乱流構造の流れ方向変化の解明、について研究を推進した。1については、配管系を含めた実験装置を全ての組み立てを完了した。2については、従来の実験装置を用いて、異なる複数の主流方向位置において、主流方向および壁面垂直方向(x-y)断面のPIV計測、ならびに主流方向およびスパン方向(x-z)断面のPIV計測を実施した。x-y断面のPIV計測より、上流測定位置においては水流の場合と違いが見られないが、より大きな抵抗低減率が得られた下流測定位置においては渦構造が流れ方向に引き伸ばされ、壁面付近には壁面垂直方向の乱れが抑制されることを明らかにした。x-z断面のPIV計測より、主流方向変動速度の二点相関係数のが極値となる距離(低速ストリーク間隔)は、下流測定位置ほど大きくなることを明らかにした。以上、平成24年度においてはまず、新実験装置の組立を完了し、現在は速度場計測を行うための準備を進めている段階である。

また同時に、従来の実験装置を用いて、壁面から界面活性剤水溶液を乱流境界層に注入した場合において、異なる流れ方向位置でのPIV計測を行い、乱流渦構造の流れ方向変化の詳細を明らかにした。高レイノルズ数での平板上乱流境界層流れに,壁面から抵抗低減界面活性剤水溶液を注入した場合の速度場の詳細を明らかにし,抵抗低減メカニズムを解明することを本研究の目的としている.本研究目的を達成するため,平成26年度においては,1.高レイノルズ数乱流境界層流れのLDV計測,2.BMP-Gモデルを用いたチャネル乱流のDNS,3.一軸伸長流れの過渡特性の解明,について研究を推進した.1については,まず従来よりもレイノルズ数が高い水流の乱流境界層流れにおいてLDV計測を実施し,DNSデータとの比較により測定データの信頼性を確認した.次に,界面活性剤水溶液注入の場合においてLDV計測を実施し,抵抗低減率が70%以上となる流れ場の詳細な速度場計測に成功した.抵抗低減率が高い場合には,摩擦速度で正規化された平均速度が,ポリマー溶液の場合のVirkの最大抵抗低減漸近線を超えることを明らかにした.さらに、乱流統計平均量の主流速度依存性を明らかにした.2については,従来のBMPモデルで使用されているOldroyd-BモデルをGiesekusモデルに変更することで,希薄界面活性剤水溶液の特徴的なレオロジー特性であるshear-thinning特性とshear-thickening特性を併せ持つ挙動を再現できるモデル(BMP-Gモデル)を新たに提案した.さらに,BMP-Gモデルを用いた抵抗低減チャネル乱流のDNSを実施した.3については,一軸伸長流れのフィラメント直径と長さに及ぼす流量および管内径の違いによる影響,ならびに無次元パラメータを用いたデータ整理を実施した.以上,平成26年度においては,主流速度が異なる高レイノルズ数でのLDV計測,BMP-Gモデルのレオロジー特性の解明およびその抵抗低減チャネル乱流のDNSの実施,一軸伸長流れのデータベース構築を概ね計画通り実施することができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。流体工学26年度が最終年度であるため、記入しない。現時点で高レイノルズ数乱流境界層流れを実現するための新実験装置は未完成ながら、4件の国内会議および1件の国際会議での発表を行い、実験的アプローチおよび数値的アプローチともに一定の進展が得られたため。昨年度まで改良を重ねてきた新装置において,当初予定していた通り,可視化観察ならびにPIV計測を実施することができた.また,抵抗低減メカニズムの解明を目指した直接数値シミュレーション(DNS)の実施,ならびにレオロジー計測として液滴落下を利用した伸長粘度計測を実施することができた.高レイノルズ数乱流境界層流れを実現するための新実験装置は構築できたものの、当初予定していた乱流の速度場計測が行えていない。これは、実験装置がかなり大きく、配管系の組み付けに手間取ったこと、ならびに水漏れ対策に時間を要したためである。しなしながら、従来の実験装置を用いて、3件の国内会議および3件の国際会議(内1件は採択決定)の発表を行い、実験的アプローチおよび数値的アプローチともに一定の進展が得られた。バルブによる圧力調整機能を向上させ、テスト流路部における流れ方向圧力勾配の調整をより容易にすることで、実験をよりスムーズに行えるようにする。
スピンフィルター磁性ヘテロ構造の創製と集積デバイスへの応用

本研究での目標であるスピンフィルター磁性ヘテロ構造を創製するために、Si基板上にエピタキシャル薄膜緩衝層を作製することがその基盤となる。この課題について特に取組み、γ-Al2O3層の電子ビーム蒸着法による作製やパルスレーザー堆積法による作製、それらに加え、意図的に酸化したSi基板上に、パルスレーザー堆積法、或いはKセルによってAl薄膜を堆積して熱により固相成長する方法もおこなった。高速反射電子回折、原子間力顕微鏡、X線光電子分光、による評価をおこなった。これらによって、Si基板を酸化しない結晶相に近い層は作製できたが、化学量論比や緩衝層上に磁性薄膜を作製するまでには至らなかった。本研究での目標であるスピンフィルター磁性ヘテロ構造を創製するために、Si基板上にエピタキシャル薄膜を作製することがその基盤となる。今年度はその項目についておこなった。Si(001)基板上へのヘテロ構造の結晶成長には、超高真空装置にて電子ビーム(EB)蒸着法、スパッタ蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD)法を用いた。それぞれの材料などによって最適な蒸着法を探求する。成長中の高速反射電子回折(RHEED)観察と成長後の原子間力顕微鏡(AFM)像により、成長方位、成長様式などの評価をおこない、エピタキシャル結晶成長の最適化を行う必要がある。結晶成長パラメーターの主なものは、成長中の基板温度、成長レート、成長中の雰囲気である。今年度は、他のグループにてエピタキシャル成長の報告のあるMgAl204やγ-A1203といった非磁性絶縁膜をSi基板上に成長することを試みた。使用した機器はEB蒸着法とスパッタ蒸着法である。RHEEDでは膜厚の増加と共にSi基板のパターンが弱くなることが観察され、またAFMによる表面観察ではピンホールなどのない非常に平坦な連続薄膜であることがわかった。XPSによってSiが酸化されていないことが確認され、急峻な界面であることが予想された。しかしながら様々な測定結果から、成長した薄膜はアモルファスであることが推測された。また、化学量論比の著しいずれが見られたため、結晶成長の方法などを変更しておこなう必要があると結論した。今年度も引き続き、その項目について研究をおこなった。研究に用いる材料は酸化物であるため、Si基板直上に作製する層が結晶成長の要となる。従って他のグループにてエピタキシャル成長の報告のあるγ-Al2O3層を同じ方法にて作製することとした。具体的にはSiO2基板上に堆積したAlをアニールしてγ-Al2O3を固相成長する方法である。基板はSi(111)を用い、SiO2層はRCA化学洗浄後にHClを用いて作製した。前年度まで、PLD法をもちいたAlの堆積を行っていたが、今年度はKセルによる方法で試行する。この理由は、PLD法で堆積したAlを用いた場合、原子レベルでスムースな表面は得られるものの、数100nm程度のパーティクルが取り除くことができなかったためである。室温にてKセルを用いてAlの堆積を行った後、真空チャンバー内でアニールを行った。SiO2層を含む基板のRHEEDパターンはSi基板との明瞭な違いが見られず、またAl堆積後やアニール後にも明瞭な違いが見られなかった。このことは超薄膜であること、或いはアモルファスであることが原因として考えられる。原子間力顕微鏡で観察を行ったところ、表面はパーティクルのなくスムースであり、Kセルを用いた方法によって意図したとおりにパーティクルは取り除くことはできた。X線光電子分光法(XPS)により評価をおこなったところ、Si基板との界面にはSiO2層は形成されていなかった。ただし、結晶相に近い状態は見られているものの、化学量論比も含め、それらを決定づけるまでには至らなかった。今年度は引き続き、その項目について研究をおこなった。

SiO2層を含む基板のRHEEDパターンはSi基板との明瞭な違いが見られず、またAl堆積後やアニール後にも明瞭な違いが見られなかった。このことは超薄膜であること、或いはアモルファスであることが原因として考えられる.X線光電子分光法(XPS)により評価をおこなったところ、結晶相に近い状態は見られているものの、化学量論比も含め、それらを決定づけるまでには至っていない。したがって、評価法自体を多角的に行う必要性と、Al作製法(今回はPLDを使用していた)を変更する必要があると結論した。該当年度の電力事情などがあり、実験の実施時間等に制限が大きく掛かったこと。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題を遂行するために既存実験装置の拡張をおこなったが、この作業に時間を要したことが大きな理由である。具体的には、購入・導入した機器の配置不備や納入時の破損などである。これまではSi(001)基板上への成長を試みていたが、まずはこれよりも比較的容易と考えられるSi(111)基板をもちいてエピタキシャル成長を試みる。これらに加え、反応性の結晶成長、固相成長によるテンプレート層の作製などを試行してみる。また、これまでおこなっていなかったPLD法によっても試行する。これまではPLD法をもちいたAlの堆積を行っていたが、今年度はKセルによる方法で試行する。また、γ-Al2O3の反応温度が比較的高温であるため、立方晶系の他の酸化物薄膜についても同様の固相成長を試みて、反応温度の低い材料を見出すこともおこなう。これらによって良質なバッファー層が作製できれば、PLD法によって酸化物ヘテロ構造の作製を試みる。
広エネルギー領域の精密測定で探る超高エネルギー宇宙線源の進化

本研究課題の目的は、地表粒子検出器(SD)80台と大気蛍光望遠鏡(FD)10台を米国ユタ州デルタ市近郊のTelescope Array実験(TA実験)サイトに設置し、Telescope Array Low energy Extension(TALE)ハイブリッド検出器を建設すること、さらに建設後2年間の観測から、10の16乗から10の18乗電子ボルト領域宇宙線について、銀河系内起源での加速、磁場による閉じ込め・遮断、銀河系外起源の宇宙論的進化、の解明に迫ることである。2018年度には科学研究費委員会審査・評価第二部会による研究進捗評価を受け、「A:当初目標に向けて順調に研究が進展している」との結果であった。以下では、2018年度の実績報告書に記述した「今後の研究の推進方策」の実施計画4項目に沿って、その結果を述べる。(1)ハイブリッド観測開始:2018年9月にハイブリッドトリガーシステムを中央データ収集計算機に設置し運転を開始し、調整期間を経て同年11月から定常運用を開始・継続している。この成果については2018年10月の国際会議UHECR2018(於パリ)で発表した。(2)人材の強化、データ解析へ重心を移す:宇宙線化学組成のデータ解析に精通する研究分担者を新たに加え、データ解析プログラムの開発体制を強化した。FDによる観測データ解析プログラムが完成し、当初目標通りの低エネルギーしきい値、組成決定精度が達成できる見込みである。この成果については、2019年3月の日本物理学会で発表した。(3)TALE実験の較正:較正のための中央レーザー散乱光の観測は2018年中に行われたが、データ解析は今後行う予定である。(4)定常観測の継続と他の観測装置との連携:定常観測を継続しており、毎週モニターデータを集計して装置の健全性を確認している。TA実験との同時観測によるエネルギースケールの統一は今後の課題である。6.でも述べたように、2018年度には科学研究費委員会審査・評価第二部会による研究進捗評価を受け、「A:当初目標に向けて順調に研究が進展している」との結果であった。2018年2月にSD80台によるTALE実験SDアレイの設置が完了し、ハイブリッドトリガーシステムが2018年11月に完成し、安定稼働状態に入った。TALE実験はTelescope Array実験(TA実験)と共同することで、10の16乗から10の20乗電子ボルトを超えるエネルギー領域を、単一のエネルギースケールでシームレスに、しかもFDとSDのハイブリッドで観測する世界で唯一の装置であり、これが完成したことになる。当初予定の103台よりもSDが少ないが、TA実験より低いエネルギーの宇宙線を観測するための設置間隔400mの領域と間隔600mの領域は完全にカバーされており、研究目的の達成に実質的な問題はない。データ収集・データ解析は今後行われるが、FDに関するデータ解析プログラムの開発とその性能評価はすでに終わっている。今後はハイブリッド事象の解析のためのプログラム開発と性能評価が必要となる。化学組成決定に使われるパラメーターである空気シャワー最大発達深さ(Xmax)の精度として20g・cm^-2を達成できる見込みで、これは世界最高レベルの精度であり、10の16.5乗電子ボルトから10の18乗電子ボルトのエネルギー領域では史上最高の精度である。TA実験の3台のFDとTALE実験FDの合計4台でステレオ観測された空気シャワー事象の解析が可能になっている。これは世界で唯一の解析能力で、TA実験の米国側グループも達成していない。エネルギースケールの統一はこのプログラムを通して行われる。本研究課題で進めてきたTALE実験SDアレイについては、2018年2月に全80台の設置が完了し、総面積40平方kmのSDアレイが完成した。2012年から稼働を続けている10台のFDで検出されたイべントトリガーによって、SDアレイの情報も取得する「ハイブリッドトリガー」は2018年9月に実装作業が行われて、同年11月から定常観測運用が始まり、観測が継続されている。これに対して、データ解析プログラムの開発が2018年度から始まり、FD観測に対する解析プログラムは完成して性能が確認され、SDアレイ観測に対する解析プログラムもほぼ完成している。2019年度はSDアレイ用解析プログラムの性能評価、それぞれの観測装置の性能評価をモンテカルロシミュレーションイベントの解析を通じて進めていく。さらに現在未完成のハイブリットイベント用データ解析プログラムの開発を完了し、その性能評価を進める。その後、実イベントのデータ解析を進め、2019年度内に予備的な解析結果を公表したい。2019年度も定常観測を継続する。TA実験と比較したエネルギー・到来方向決定精度の決定、TA実験との間のエネルギースケールの統一などにはTA実験との連携が必要である。低エネルギー側での化学組成決定には、チェレンコフ光検出によってTALE実験よりさらに低エネルギー側への観測感度を拡張するNICHE実験との連携も重要である。1地表検出器(SD)用エレクトロニクスの開発と製作:テレスコープアレイ実験(TA実験)で用いられているSDエレクトロニクスの無線LANモジュール部を改良した本課題、すなわちTALE実験用SDのための新型エレクトロニクスの開発を荻尾を中心に進めた。現地での動作試験を完了したので、量産を開始した。2 TALE-SD400m空気シャワーアレイによる宇宙線観測:TALE-SDアレイは現在16台稼働しており、観測を継続している。竹田を中心に、運用の継続、データ解析プログラムおよびシミュレーションプログラムの開発が進められている。

3 SDの製作:Geant4を用いた詳細なシミュレーション計算とSD試作機実機による試験観測を並行して行った性能評価の結果、製作・設置。運用にかかる費用の点も考慮して、TALE実験ではTAx4実験(TA実験の4倍拡張計画で、平成27年度から特別推進研究を受けて実施中)と全く同じデザインのSDを使うことを決断した。平成27年度はこの新型SDの架台の製作から始めた。SD検出器は10年以上もの期間メンテナンス無しに動作するという堅牢性・耐環境性が求められる。また自然保護の観点から環境に与える影響ができるだけ小さいという環境性能も同時に求められる。さらに空中輸送で設置されることから軽量でなければならない。これらの性能を満たす架台を特注し、製作した。また項目1のエレクトロニクスの製作も開始した。これら製作については荻尾と有働が分担してあたっている。1 SD用エレクトロニクスの開発と製作:当初、平成27年度にSDエレクトロニクス35台を完成させ、同年度中に35台のSDからなるシャワーアレイの運用を開始する計画であったが、完成しなかった。これはエレクトロニクスの開発、中でも現地での試験の完了が遅れたためであった。しかし、このことは申請書の研究計画・方法にも記述したように想定の範囲内であり、量産を始めることもできているので問題ではないと考えている。2 TALE-SD400m空気シャワーアレイによる宇宙線観測:TALE実験の大気蛍光望遠鏡、SDアレイ(現在16台であるが)は順境に稼働して観測を継続している。データ解析プログラムおよびシミュレーションプログラムの開発も進められ、解析結果も順次発表されており、順調である。3 SDの製作:シミュレーション計算とSD試作機実機による試験観測を並行して性能評価を完了している。また、新規設置SDの設置許可を完全に得ることができた。この点では予想以上に進展している。平成27年度はこの新型SD本体の製作も始めることができ、この点でも想定以上の進展があった。以上の点から、全体をならすとおおむね順調に進展しているとみることができる。米国ユタ大学らによって建設された10台の大気蛍光望遠鏡(Fluorescence Detector, FD)に隣接して、本研究申請によって80台の地表粒子検出器(Surface Detector, SD)からなる空気シャワーアレイを設置し、結果としてハイブリッド型宇宙線観測装置を完成させ、これを用いて10の16乗eV以上の超高エネルギー宇宙線の流量と化学組成を精密測定する国際共同研究「TALE実験」を推進する。H28年度の主な成果は、1SD制御用エレキの量産完了:H27年度に開発完了したSD制御用エレキについて、H28年度には荻尾と竹田が、これを100台量産し完成した。動作試験、温度試験等を経て実験サイトである米国ユタ州ユタ大学宇宙線センターに出荷した。2データ収集系の完成・試験運転開始:TALE実験データ収集システムは、分散配置されるSDから情報を集め、
陸上競技短距離選手に対する高地/低酸素トレーニングの有用性の解明

【背景】近年我々は、大学女子陸上競技400・800m選手を対象として、常圧低酸素環境において5日間の高強度トレーニングを実施することにより、最大無酸素性ランニングテストの最大パワーが有意に向上することを報告しているが、さらに短期間での低酸素トレーニングは効果的なのか否かは明らかではない。そこで本研究では、3日間の低酸素トレーニング合宿の効果について検討することを目的とした。【方法】対象は400m走を専門とする日本代表女子陸上競技選手9名であった。低酸素トレーニングは、酸素濃度14.5%に設定した低酸素トレーニング室を用いて午前中にスプリントトレーニング、午後に持久性トレーニングを実施するものであり、3日間合計6回実施した。トレーニング前後にトレッドミルを用いて漸増負荷ランニングテストにより最大酸素摂取量(VO2max)を測定し、一定負荷ランニングテストにより最大酸素借(MAOD)を測定した。また、それぞれのテストにおける運動持続時間を運動パフォーマンスの指標として用いた。【結果】運動パフォーマンスの指標として用いた、漸増負荷ランニングテスト及び一定負荷ランニングテストの運動持続時間はいずれテストにおいても有意(P < 0.05)に増加した。VO2maxは7名中4名が増加したがトレーニング前後で統計的に有意な変化は認められなかった。一方、MAODは7名中5名が増加し、トレーニング前後で統計的に有意に増加する傾向が認められた(P = 0.05)。【まとめ】標高3000m相当に設定した常圧低酸素環境におけるスプリントトレーニングと持久性トレーニングを組み合わせた高強度トレーニングは、わずか3日間合計6回のトレーニングセッションで日本代表選手の無酸素性能力を改善させ、運動パフォーマンスを向上させる効率的かつ効果的なトレーニング法であることが示唆された。計画通りにトレーニング実験を実施できているため。次年度も同様に短期間の低酸素トレーニングが運動パフォーマンスおよび生理学的能力にどのような変化を生じさせるかに関して検討する予定である。常圧低酸素環境を用いたトレーニング(低酸素トレーニング)は間欠的スプリント能力や30秒間全力ペダリング運動におけるパワー発揮を改善することが報告されている(Faiss et al, 2013; Hamlin et al., 2010; Kasai et al., 2015)。しかし、低酸素トレーニングや高地トレーニングの実施が陸上競技の短距離種目を専門とする選手に対しても有効なのか否かについては明らかではない。そこで本研究では、陸上競技短距離選手を対象とした短期間の高地トレーニングの効果について検討することを目的とした。被験者には大学生男子陸上競技400m走を専門とする選手18名を用い、9名を標高1700mで宿泊とトレーニングを行う高地トレーニング群(n= 9, 19.0 ±0.9歳)、残りの9名を標高100mで宿泊とトレーニングを行う低地トレーニング群(n= 9, 19.0 ±0.9歳)とした。両群ともにオールウェザートラックにおいて、1日2回5日間連続の高強度トレーニングを行い、前後に60m、400m全力走および垂直跳を実施した。なお、トレーニング後のテストは、2,14,21,28日後に実施した。5日間の高強度トレーニングにより、400mの走タイムは両群とも有意な変化は認められなかった。しかし、400m走タイムの変化率は高地トレーニング群(2.1 ±1.0 %)が低地トレーニング群(1.0 ±0.9 %)と比較して有意(P < 0.05)に高かった。60m走の後半30mタイムは、トレーニング後21日目に両群で有意(P < 0.05)に向上したが、両群で有意差は認められなかった。また、垂直跳は両群ともに有意な変化は認められなかった。これらの結果から、高地環境における1日2回5日間の高強度トレーニングは、陸上競技400mを専門とする選手にとって有効であることが示唆された。計画通りにトレーニング実験を実施できたため。

【まとめ】標高3000m相当に設定した常圧低酸素環境におけるスプリントトレーニングと持久性トレーニングを組み合わせた高強度トレーニングは、わずか3日間合計6回のトレーニングセッションで日本代表選手の無酸素性能力を改善させ、運動パフォーマンスを向上させる効率的かつ効果的なトレーニング法であることが示唆された。計画通りにトレーニング実験を実施できているため。昨年度に引き続き、今年度もトレーニング実験を実施する予定になっている。次年度も同様に短期間の低酸素トレーニングが運動パフォーマンスおよび生理学的能力にどのような変化を生じさせるかに関して検討する予定である。実験の被験者謝金を支払う予定であったが、被験者か謝金受取を辞退したため。当該年度の被験者が日本代表選手であり、被験者謝金が必要なかったため。次年度は海外での研究成果発表を予定しており、その渡航費用および学会参加費に使用する予定である。
初代培養細胞における神経細胞死モデルの解析ソフトウェアの開発

本研究では、はじめに、細胞計数実験の顕微鏡写真データの解析を目的とした、自動解析ソフトウェアを開発し、その結果、研究の効率化を図ることが可能となった。本解析システムを用いて、グルタミン酸神経毒性を抑制する神経保護因子を探索するとともに、大脳皮質および網膜におけるグルタミン酸誘発神経細胞死の機構を解明することを目的として以下の実験を行った。1.培養大脳皮質神経細胞におけるグルタミン酸神経毒性に対する、B群ビタミンの一つであるメチルコバラミン(CH_3B_<12>)の作用を検討した。その結果、CH_3B_<12>のグルタミン酸神経毒性に対する保護作用が、一酸化窒素(NO)神経毒性を抑制することにより生じること、また、その作用発現には、CH_3B_<12>が関与する細胞内代謝経路の中間生成物であるS-アデノシルメチオニンを経由した細胞内メチル化反応の促進作用が関与していることを明らかにした。2.培養網膜神経細胞におけるグルタミン酸神経毒性に対するZn2+の作用を検討した。その結果、培養網膜細胞において、Zn^<2+>がN-methyl-D-aspartate (NMDA)受容体を介する神経毒性に対して有効であることを明らかにした。3.培養網膜神経細胞のグルタミン酸神経毒性におけるNOの役割を検討した。その結果、NOはグルタミン酸神経毒性に対して二相性の作用を有し、低濃度では神経保護を、高濃度ではグルタミン酸神経毒性のメディエーターとして役割を果たすことを明らかにした。グルタミン酸神経毒性は脳虚血や網膜虚血などの原因による神経変性に関与することが報告されており、脳血管性痴呆、アルツハイマー病などの老年痴呆や縁内障との関与が指摘されてきている。本研究の結果は、種々の神経変性疾患に対する神経保護薬の開発研究を推進する上で重要な基礎的資料を提供するものと考えられる。顕微鏡画像をコンピューターに取り込み、コンピューターを用いて細胞を計数するソフトウェアを開発し、ラット胎仔由来大脳皮質および網膜の初代培養細胞を用いた研究に用い、以下の成果を挙げることができた。培養大脳皮質細胞におけるグルタミン酸神経毒性の機序を検討した結果、短時間のグルタミン酸により誘発される神経毒性には一酸化窒素(NO)が重要なメディエーターとして働くことを明らかにした。NOを介するグルタミン酸神経毒性を抑制する神経保護因子の候補物質を探索した結果、ニコチン性アセチルコリンと脳由来栄養因子(BDNF)が強力なグルタミン酸神経毒性抑制作用を持つことを見出した。ニコチン性アセチルコリンはNO神経毒性自体には無効であり、NO生成を抑制することにより神経保護作用を発現することを示唆する知見が得られた。BDNFはグルタミン酸神経毒性と血清除去によるアポトーシス様の神経細胞死の両者を抑制した。BDNFはその高親和性受容体であるTrkBの自己リン酸化を短時間のうちに促進したが、神経保護作用発現には1時間以上の前処置時間が必要であり、さらに、その保護作用がタンパク合成阻害剤のシクロヘキシミドにより抑制されたことなどの知見から、TrkBを介して細胞内で何らかの細胞死制御蛋白の発現を促進することにより神経保護作用を発現すると考えられた。しかし、この点については、今後の検討が必要である。BDNFは、カルシウム・イオノフォアのイオノマイシンの神経毒性を抑制するとともに種々のNOドナーの神経毒性も抑制したことから、NOと活性酸素の反応により生じるラジカル反応による細胞障害を抑制することによりグルタミン酸神経毒性に対する保護作用を発現することが示唆された。さらに、培養網膜細胞を用いた研究において、亜鉛がグルタミン酸神経毒性に対する保護作用を発現することを見出した。

顕微鏡画像をコンピューターに取り込み、コンピューターを用いて細胞を計数するソフトウェアを開発し、ラット胎仔由来網膜および大脳皮質の初代培養細胞を使用して、以下の成果を挙げることができた。培養網膜細胞において、グルタミン酸の短時間投与により遅延性の神経細胞死が誘発された。グルタミン酸投与前および投与中に、免疫抑制剤であるFK506を添加することによりグルタミン酸神経毒性は抑制された。FK506の競合的阻害剤であるrapamycinを同時投与することにより、FK506の神経保護作用は抑制された。また、Ca2+依存性プロテインフォスファターゼであるcalcineurinを直接抑制するcyclosporin Aは、FK506と同様に、グルタミン酸投与前および投与中に投与することにより、グルタミン酸神経毒性を抑制した。カルシウムイオノフォアであるA23187、およびNO生成試薬であるS-nitrosocysteine(SNOC)は、それぞれグルタミン酸と同様に神経細胞死を誘発した。FK506はA23187毒性を抑制したが、SNOC毒性には影響しなかった。また、arginineからcitrullineへの生合成能を指標とするNO合成酵素(NOS)の活性をFK506は抑制した。以上の結果から、FK506はNOS活性を抑制することにより、グルタミン酸神経毒性を抑制すると考えられた。また、培養大脳皮質細胞において、ニューロトロフィンの一種であるNGFの前処置により、グルタミン酸神経毒性を抑制することを見出した。この作用機序については、今後検討する必要がある。