hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気候変動に伴う海面上昇と波候変化に対する海浜応答の全球的予測とリスク評価

本研究は,気候変動に伴う波候・海面水位の変化に対して,海浜地形に生じる将来変化を数値モデルによって予測し,それによる沿岸災害リスクを評価するものである。本研究では,10年間以上の長期の海浜地形観測データを有する波崎海岸(茨城県),表浜海岸(愛知県),Ocean Beach(カリフォルニア)において,開発した平衡型汀線変化モデルを適用し,過去再現計算を行った。モデルのパラメーターの一般化に関する課題が残るものの,各海岸の観測データに対するキャリブレーションを行うことで,高精度な再現結果が得られた。これにより,本モデルが環境の異なる様々な海浜において適用可能であることが明らかとなった。一方で,本モデルは岸沖漂砂による地形変化を対象としたモデルであり,沿岸漂砂の影響の大きいOcean Beachなどでは,その影響を排除して岸沖漂砂による地形変化のみを予測することが難しく,沿岸漂砂による影響を別途検討する必要があることが示された。また,将来の海面上昇および波候変化のシナリオデータを用いて汀線位置の将来予測計算を行った。日本の波崎海岸では60cmの海面上昇によって岸沖方向に10m程度の侵食が生じる一方,カリフォルニアのOcean Beachでは150cmの海面上昇によって岸沖方向に10m程度の侵食が生じることが予測された。一方,波候の変化は一時的に大きな侵食を引き起こし,沿岸災害リスクを高めることが分かった。将来の気候変動に対する汀線変化の予測計算については,まだ課題が残るものの,本研究によって汀線変化の将来予測手法が確立できており,今後の全球予測において重要な発展となった。本研究は,将来の気候変動に伴う波候・海面水位の変化に対して,海浜地形に生じる変化を数値モデルによって全球的に予測し,そのリスクを評価するものである。本研究は主に「地形変化モデルの構築」,「地形観測データを用いたモデルの検証」,「将来予測用入力データの解析・整理」,「海浜地形の将来予測とリスク評価」の四つで構成される。本年度は海浜地形変化モデルを平衡型モデルに改良して構築するとともに,そのモデルを全球上の様々な海浜に適用可能とするために必要となる長期の海浜地形変化データの収集・整理を行った。具体的には,オーストラリアおよびアメリカ西海岸の海浜データの利用が可能となった。次年度以降にこれらのデータを用いたモデルの一般化および検証を行っていく予定である。同時に,それらの国際共同研究相手と協同で環太平洋圏での海浜地形変化と波浪外力との応答について検討し,成果をとりまとめた。一方で,気候変動に伴う海浜地形変化に対するリスク評価手法を開発した。具体的には,時々刻々変化する「海浜地形」,「波浪」,「海面水位」の三つを併せて考慮することで波の遡上端を確率的に求め,防護ラインを超える越波災害等の沿岸災害リスクを評価した。本手法は次年度以降に地形変化モデルによって予測する将来の海浜地形に対してリスク評価を行う際に用いるものであり,本年度は一例として従前の地形変化モデルをもとにした茨城県波崎海岸の海浜地形の将来予測結果に対してリスク評価を行った。その結果,現在ではほとんど波の遡上が到達しないと考えられる場所においても,将来においては10年間に1日程度の確率で波の遡上が超えると推測され,沿岸災害リスクが気候変動によって大幅に上昇することが示された。海浜地形変化モデルの定式化はほぼ終了し,今年度の計画通りに進展した。また,波崎海岸におけるモデルの検証も当初の計画通りに進展した。環太平洋圏の海浜地形データの収集については,ほぼ終えているものの,その整理については,平成28年度に行う予定である。一方で,平成29年度に行う予定の海浜変形のリスク評価に関する手法を確立したことから,次年度以降の研究の進展が円滑となると考えている。以上のことから,本研究課題は概ね順調に進展していると判断した。本研究は主に「地形変化モデルの構築」,「地形観測データを用いたモデルの検証」,「将来予測用入力データの解析・整理」,「海浜地形の将来予測とリスク評価」の四つで構成され,平成27年度までに,地形変化モデルの構築は完了し,リスク評価手法の開発を実施した。この結果,波崎海岸での将来予測とリスク評価については,海面上昇によって海岸侵食が増大し,さらには波候が変化することで大きく沿岸災害リスクが高まるという結論が得られた。このような予測を全球上の様々な海浜において実施するために,平成28年度においては,全球上の複数点での将来予測用の入力データを収集・整理した。具体的には,波崎海岸(日本),オーシャンビーチ(アメリカ西海岸),コロライ・ナラビーンビーチ(オーストラリア),トュルク・ヴェールビーチ(フランス)の海浜地形変化の観測データの収集・整理を行い,一部のデータを用いたモデルの検証を実施した。これらの海浜はそれぞれ底質の粒径や波浪特性も異なり,いずれも10年数十年間の長期の地形観測データであることから,地形変化モデルの一般化に非常に有益である。平成29年度には,これらのデータを用いて,モデルの一般化の検証を行うとともに,全球各点での海浜地形の将来予測とリスク評価を行い,研究を取りまとめる予定である。海浜地形変化モデルの構築は完了しており,全球の海浜地形観測データも当初の予定通り収集できた。これらのデータを用いたモデルの検証と将来予測については,やや時間を要しているものの,平成29年度に行う予定のリスク評価に関する手法は既に確立できていることから,以降の研究は円滑に進展するものと考えている。

以上のことから,本研究はおおむね順調に進展していると判断した。本研究は,気候変動に伴う波候・海面水位の変化に対して,海浜地形に生じる将来変化を数値モデルによって予測し,それによる沿岸災害リスクを評価するものである。これらは,砂浜における気候変動適応策の検討に必要となる情報である。本研究では,10年以上の長期の海浜地形観測データを有する波崎海岸(日本),オーシャンビーチ(アメリカ西海岸),コラロイ・ナラビーンビーチ(オーストラリア),トュルク・ヴェールビーチ(フランス)を対象とし,海浜地形の将来予測を行い,そのリスクを評価する。平成29年度においては,地形変化モデルの一般化を行い,波崎海岸とオーシャンビーチの海浜地形観測データおよび波浪・海面水位データを用い,同一モデルによる海浜地形変化の過去再現計算を行い,モデルによる再現性の検証を行った。これにより,構築した地形変化モデルが単一の海岸だけで使用可能なモデルではなく,全球的に様々な海岸に適用することが可能なものであることを確認した。また,海外研究協力者との連携し,同海岸の将来予測に用いる波浪データおよび海面水位データを整理し,将来予測計算を円滑に実施できる基盤を整えた。波崎海岸においては,海面上昇によって海岸侵食が増大し,波候が変化することによって大きく沿岸災害リスクが高まることが既に結果として得られている。平成30年度には,少なくとも北太平洋の両岸となる日本の沿岸とアメリカの西海岸において,海浜地形の将来予測結果および沿岸災害リスクを比較し,研究をとりまとめる予定である。観測データの整理にやや時間を要したものの,波崎海岸とオーシャンビーチの過去再現計算によって,モデルの汎用性が確保されたことから,以降の将来予測とリスク評価は円滑に進展できるものと考えている。以上のことから,本研究は概ね順調に進展していると判断した。本研究では,10年間以上の長期の海浜地形観測データを有する波崎海岸(茨城県),表浜海岸(愛知県),Ocean Beach(カリフォルニア)において,開発した平衡型汀線変化モデルを適用し,過去再現計算を行った。モデルのパラメーターの一般化に関する課題が残るものの,各海岸の観測データに対するキャリブレーションを行うことで,高精度な再現結果が得られた。これにより,本モデルが環境の異なる様々な海浜において適用可能であることが明らかとなった。一方で,本モデルは岸沖漂砂による地形変化を対象としたモデルであり,沿岸漂砂の影響の大きいOcean Beachなどでは,その影響を排除して岸沖漂砂による地形変化のみを予測することが難しく,沿岸漂砂による影響を別途検討する必要があることが示された。また,将来の海面上昇および波候変化のシナリオデータを用いて汀線位置の将来予測計算を行った。
回転磁場と電場を用いた配向積層制御セラミックスの創製に関する研究

物質や材料においては、その特性は結晶方向に依存するため、結晶方向を揃える配向は有望な組織制御手法である。本課題においては、回転磁場と電気泳動堆積法(EDP)を用いた結晶配向制御プロセスを構築し、酸化亜鉛と窒化アルミニウムにおいて磁化困難軸であるc軸が配向した圧膜の作製に成功した。また、その配向が劣化する原因については、回転による溶媒の流れとEPDによる電気浸透流であると示唆されることを示した。セラミックス材料において、その特性の優れた結晶方向を揃える配向制御を行うことは、特性を改善させたり信頼性を向上させるために有望な組織制御手法である。本研究実施者らは、反磁性セラミックスでも強力な磁場を用いることにより配向制御が可能であることを見出し、アルミナ、炭化ケイ素、酸化チタン等の弱磁性セラミックスへ磁場配向の適用が可能であることを示してきた。さらに、静磁場中電気泳動堆積(EPD)法を用いた微構造制御による新規セラミックスの創製法を提案し、アルミナにおいて斬新な微構造を作製出来るプロセスを開発してきた。また、磁化困難軸の配向制御に関しては、回転磁場を用いての配向制御を試みており、静磁場ではa,b軸配向である窒化アルミニウム等においてc軸配向制御が可能であることを示してきた。本年度は、回転磁場中スリップキャストを用いた窒化アルミニウムのc軸配向制御に関し、その配向特性を電子後方散乱回折測定により定量的に評価し、回転磁場面垂直方向とc軸とのなす角が20度以下の結晶粒が60%以上あることを見出した。また、回転磁場中スリップキャストおよび静磁揚中EPDに良好なスラリー調製条件の探索を行った。ポリエチレンイミンを分散剤として添加量の最適化を行うことにより、回転磁場中スリップキャストおよび静磁場中でのEPDにおいて配向性にすぐれた窒化アルミニウムの作製が可能であることを確かめた。さらに、回転磁場中電気泳動堆積装置の試作を行い、回転磁場中においても電気泳動堆積を可能とした。本研究実施者らは、反磁性セラミックスでも強力な磁場を用いることにより配向制御が可能であることを見出し、アルミナ、炭化ケイ素、酸化チタン等の弱磁性セラミックスヘ磁場配向の適用が可能であることを示してきた。昨年度に試作した回転磁場中電気泳動堆積装置を用いて、強磁場中でサスペンションを回転させながらEDPを行った。強磁場中EPD後の試料を焼結後にX線回折を用いて配向を確認したところ、磁場回転面と垂直にc軸が揃っていることが確認できた。しかしながら、磁場回転面と並行面における002反射は他のピークに比べて僅かに強い程度であり、この配向は回転磁場中スリップキャストで得られる配向性よりも劣っていた。これに関して、回転数、EPD電圧、サスペンション濃度等を系統的に変化させた実験を行い、検討した結果、この配向性が低いのは泳動による粒子の流れが回転磁場で揃った粒子の方位を乱すからだと考えられた。
アカデミックキャリア男女間格差解消を目指した新たな医学部ジェンダー教育の構築

平成28年度は、奈良県立医科大学の医学科学生(男子503名、女子188名、合計691名)と附属病院の初期臨床研修医(男性53名、女性30名、合計83名)を対象に意向調査を実施し、平成29年度は、意向調査の分析を行った.平成30年度は、前年度までの研究結果に基づきアカデミックキャリア男女医師間格差解消を目指した教育プログラムの作成を行った.プログラムでは、意向調査で得られた男女共同参画と男女間アカデミックキャリア格差に関する認知度や意識、キャリア向上に対するモチベーションに性差が存在し、女性臨床研修医が明確なキャリアプランを描きにくい現状を学生に伝え、対処法や解決策を男女混合のグループで学生自身に考えさせる内容とした.男子学生には、学業面に差がない女子学生が、性別役割分担感等社会通念から将来のキャリア形成に不安を抱いていることの理解を促し、解決策を女子学生とともに考える中で男女共同参画の意識を高めるように工夫した.また、女子学生には、指導的立場に立つ女性医師の増加は医学界に多様性を生み、医療を更に発展させる可能性があることを伝え、自身がその当事者であるという自覚を促す内容とした.これらのプログラムを本学医学部5年生の臨床実習の際に、男女混合の5-6人の少人数グループで実施した.さらに、医学部2年生には、身近なロールモデルである先輩医師や教員の現状とキャリア形成の過程を紹介する授業を実施し、臨床研修医に対しては、アカデミックキャリアを阻むと予想されるハラスメント等外的要因の予防策や対処法を示した.平成30年度は、意向調査の結果をもとに医学部ジェンダー教育プログラムを作成し、主として本学医学部5年生に実施したが、理解度に個人差が大きかったため、プログラム改善の必要性がある.また、当初予定していた各学年の成長に合わせた継続的なプログラムの作成ができておらず、研究はやや遅れていると判断する.本学の教育開発センターおよび臨床研修センターに所属する教員と協働し、平成30年度に作成した医学部ジェンダー教育プログラムを改善する.また、改善したプログラムを低学年から高学年、臨床研修医に対して実施し、授業の前後で男女共同参画とアカデミックキャリアに関する意識調査を行い、プログラムの教育効果を検証する.奈良県立医科大学の医学科全学生(男子503名、女子188名、合計691名)と本学附属病院の初期臨床研修医(男性53名、女性30名、合計83名)を対象として、平成28年度に男女共同参画とアカデミックキャリア男女間格差に関する認知度や意識、アカデミックキャリア形成意欲、自身のキャリアプラン、アカデミックキャリア向上に必要な情報や機会等について、リッカート5段階尺度による評定質問を中心に、設問によっては自由記載形式を採用し、無記名質問票直接配布回答方式で意向調査を行った。医学科学生の有効回答率は95.5%(男子95.6%、女子95.2%)、臨床研修医の有効回答率は48.2%(男性35.8%、女性70%)であった。卒後の具体的なキャリアイメージについては、医学生の44.4%が「ある」と回答し男女学生間に差を認めなかった。学年別では、各診療科で臨床実習を経験した5、6年生では58.3%が「ある」と回答し、臨床実習前の1年生から4年生の37.7%と比べると有意に高い結果であった。臨床研修医では、男性の57.9%が臨床研修後の具体的なキャリアイメージが「ある」と回答したのに対して、女性は23.8%と低い傾向にあった。また、昇進意欲に関しては、男子学生の42.2%、男性研修医の52.6%が「将来、管理職(教授・部長など)に就きたいと思う」と回答したのに対し、女子学生で「思う」と回答したのは15%、女性研修医では0%と男女間で明らかな昇進意欲の差を認めた。臨床研修医は、自身のキャリア形成を考える際に、長時間労働や休日・休暇の取得等の職場環境を不安視する傾向が学生と比べると高いが、男女間では有意な差を認めなかった。一方、男性臨床研修医は女性と比べて自身のキャリア形成において学位(博士)取得を重要視しており、男女研修医の間に有意な差を認めた。平成28年度は、予定していた医学科学生と臨床研修医を対象とした意向調査を実施し、調査結果の分析も概ね終了している。研究はおおむね順調に進展していると考える。奈良県立医科大学の医学科全学生(男子503名、女子188名、合計691名)と本学附属病院の初期臨床研修医(男性53名、女性30名、合計83名)を対象として、平成28年度に男女共同参画とアカデミックキャリア男女間格差に関する認知度や意識、アカデミックキャリア形成意欲,自身のキャリアプラン等について意向調査を行った。医学科学生の有効回答率は95.5%(男子95.6%、女子95.2%)、臨床研修医の有効回答率は48.2%(男性35.8%、女性70.0%)であった。卒後の具体的なキャリアイメージについては、臨床実習を経験した5、6年生は男女ともに、1年生から4年生と比べて明確化している割合が有意に高かった。医療の現場で働き始めた女性臨床研修医では、キャリアイメージを明確化している割合が、5、6年生の女子学生と比べて明らかに低くなっており、将来像を明確にすることが難しい状況にある。また、将来管理職に就きたいと考える割合は、5、6年の男子学生と男性研修医では過半数を超えるが、女性は低学年から研修医まで一貫して低く、男女間で有意な差を認めた。

卒後教育の一つである博士(医学)の学位取得に関しては、学生には男女間で差は認めなかったが、研修医では男性が女性と比べて有意に学位取得を重要視していた。キャリアに不安を感じる事がらとして、女子学生は男子学生と比べて、ワーク・ライフ・バランスや結婚・出産・育児に強い不安を感じていた。人間関係・ハラスメントに関しては、男女に関わらず学生と臨床研修医の約70%が、不安を感じていると回答をしていた。男女共同参画の認知については、男子学生と男性研修医の過半数は、男性医師と女性医師の間に専門医認定割合や給与、職位、学位取得等のアカデミックキャリアの形成に格差はないと回答する一方、女子学生と女性研修医の過半数は男性優位と回答した。平成29年度は、当初平成28年度に終了すると予定していた意向調査結果の分析を終了したが、アカデミックキャリア男女医師間格差解消を目指した新たな医学部ジェンダー教育プログラムの作成には至っておらず、研究はやや遅れていると判断する。平成28年度は、奈良県立医科大学の医学科学生(男子503名、女子188名、合計691名)と附属病院の初期臨床研修医(男性53名、女性30名、合計83名)を対象に意向調査を実施し、平成29年度は、意向調査の分析を行った.平成30年度は、前年度までの研究結果に基づきアカデミックキャリア男女医師間格差解消を目指した教育プログラムの作成を行った.プログラムでは、意向調査で得られた男女共同参画と男女間アカデミックキャリア格差に関する認知度や意識、キャリア向上に対するモチベーションに性差が存在し、女性臨床研修医が明確なキャリアプランを描きにくい現状を学生に伝え、対処法や解決策を男女混合のグループで学生自身に考えさせる内容とした.男子学生には、学業面に差がない女子学生が、性別役割分担感等社会通念から将来のキャリア形成に不安を抱いていることの理解を促し、解決策を女子学生とともに考える中で男女共同参画の意識を高めるように工夫した.また、女子学生には、指導的立場に立つ女性医師の増加は医学界に多様性を生み、医療を更に発展させる可能性があることを伝え、自身がその当事者であるという自覚を促す内容とした.これらのプログラムを本学医学部5年生の臨床実習の際に、男女混合の5-6人の少人数グループで実施した.さらに、医学部2年生には、身近なロールモデルである先輩医師や教員の現状とキャリア形成の過程を紹介する授業を実施し、臨床研修医に対しては、アカデミックキャリアを阻むと予想されるハラスメント等外的要因の予防策や対処法を示した.平成30年度は、意向調査の結果をもとに医学部ジェンダー教育プログラムを作成し、主として本学医学部5年生に実施したが、理解度に個人差が大きかったため、プログラム改善の必要性がある.また、当初予定していた各学年の成長に合わせた継続的なプログラムの作成ができておらず、研究はやや遅れていると判断する.平成28年度に行った意向調査分析の結果に基づきアカデミックキャリア男女医師間格差解消を目指した新たな医学部ジェンダー教育プログラムを作成する。意向調査から、男女共同参画と男女間アカデミックキャリア格差に関する認知度や意識、キャリア向上に対するモチベーションに性差が存在し、女子学生が明確なキャリアプランを描きにくいことが明らかとなっているため、現状を学生に伝え、対処法や解決策を男女混合のグループで学生自身に考えさせるよう工夫したプログラムを作成する。男子学生には、学業面に差がない女子学生が、性別役割分担感等社会通念から、将来のキャリア形成に不安を抱いていることの理解を促し、解決策を女子学生とともに考える中で、男女共同参画の意識を高める。
糖尿病性血管内皮細胞障害におけるLDLコレステロールの関与

申請者は糖尿病時における血管障害の発症機序におけるLDLコレステロールの関与について内皮細胞の機能に焦点を当て研究した。1)ストレプトゾトシンは血糖値を上昇させた。低濃度のインスリンおよびは血中LDLコレステロールを増加させ、この増加したLDLは肝臓のLDL受容体の脱感作を生じた。高血糖はまたMn^<2+>-superoxide dismutase(Mn-SOD)のmRNAの発現およびSODの活性を減少した。このSOD活性の低下は内皮細胞から遊離されるNOを不活性化させ、さらにLDLを酸化し、この酸化LDLは内皮細胞の機能を低下することが示唆された。2)糖尿病マウスにおいて、内皮細胞内へ流入するCa^<2+>が減少することを見い出し、このCa^<2+>流入低下はコレスチラミンを慢性投与することから、糖尿病時に見られ内皮細胞へのCa^<2+>流入低下はコレステロール、特に酸化LDLが関与していることが明らかとなった。酸化LDLから遊離されるlysophosphatidy lcholine(LPC)は内皮細胞へのCa^<2+>流入を著明に抑制することから、LPCは内皮細胞へのCa^<2+>流入に影響を与えていることが示唆された。3)糖尿病ラットでは、血糖値およびendothelin-1(ET-1)が著明に増加していることを見い出した。ET-1による収縮反応および弛緩反応は糖尿病ラットの腸間膜動脈床おいてともに減弱していたが、これは血中に増加したET-1によるものと考えられる。4) α作動薬であるメトキサミンによる収縮反応は、糖尿病ラットの腸間膜動脈床において著明に減弱していたが、これはPGl_2の産生増加とTXA_2の産生低下によるものであることを明らかにした。これらのことから、糖尿病ラットの血管では、プロスタノイドの代謝が変化している可能性を明らかにした.申請者は糖尿病時における血管障害の発症機序におけるLDLコレステロールの関与について内皮細胞の機能に焦点を当て研究した。これらのことから、糖尿病ラットの血管では、プロスタノイドの代謝が変化している可能性を明らかにした.平成9年度の研究において以下のような成果が得られた。1.自然発症糖尿病動物において、胸部大動脈に対するノルエピネフリンの反応性は著明に増強しており、この原因が内皮細胞の機能低下にあることが明らかとなった。2.糖尿病マウスおよび高脂血症マウスにコレスチラミンを慢性投与すると、LDLコレステロールが低下し、また内皮細胞依存性弛緩反応の減弱が改善されることが明らかとなった。従って、糖尿病マウスおよび高脂血症マウスにおける内皮細胞の機能低下にLDLコレステロールが重要な役割を果たしていることを明らかにした。3.糖尿病ラット血管内皮細胞において、Cu,Zn-SODおよびMn-SODのmRNAを測定したところ、いずれも著明に低下していることを明らかにした。このことは糖尿病時にはスーパーオキシドアニオンが分解されにくくなっていること、また一酸化窒素(NO)が分解されやすく、かつLDLが酸化されやすいことを意味しており、重要な知見である。4.心臓のα受容体およびβ受容体を介した電気生理学的研究を行ったところ、β受容体を介した反応は減弱されており、α受容体を介した反応は増強されていることが明らかとなった。結合実験の成績において、β受容体の数が著明に減少していたことからβ受容体の脱感作が生じる代償性の機序としてα受容体を介する反応が亢進しているものと推測できる。

5.腎臓に走行している血管を灌流し、この部位の内皮細胞の機能を検討したところ、著明な減弱が生じることが明らかとなり、またprostaglandinl_2の生成が促進されていることを始めて明らかにした。6.本研究を遂行中、α作動薬は胸部大動脈と異なり腸間膜動脈床では極めて脱感作されやすいことを見い出した。申請者は糖尿病時における血管障害の発症機序におけるLDLコレステロールの関与について内皮細胞の機能に焦点を当て研究した。1)ストレプトゾトシンは血糖値を上昇させた。低濃度のインスリンおよびは血中LDLコレステロールを増加させ、この増加したLDLは肝臓のLDL受容体の脱感作を生じた。高血糖はまたMn^<2+>-superoxide dismutase(Mn-SOD)のmRNAの発現およびSODの活性を減少した。このSOD活性の低下は内皮細胞から遊離されるNOを不活性化させ、さらにLDLを酸化し、この酸化LDLは内皮細胞の機能を低下することが示唆された。2)糖尿病マウスにおいて、内皮細胞内へ流入するCa^<2+>が減少することを見い出し、このCa^<2+>流入低下はコレスチラミンを慢性投与することから、糖尿病時に見られ内皮細胞へのCa^<2+>流入低下はコレステロール、特に酸化LDLが関与していることが明らかとなった。酸化LDLから遊離されるlysophosohatldylcholine(LPC)は内皮細胞へのCa^<2+>流入を著明に抑制することから、LPCは内皮細胞へのCa^<2+>流入に影響を与えていることが示唆された。3)糖尿病ラットでは、血糖値およびendothelin-1(ET-1)が著明に増加していることを見い出した。ET-1による収縮反応および弛緩反応は糖尿病ラットの腸間膜動脈床においてともに減弱していたが、これは血中に増加したET-1によるものと考えられる。4) α作動薬であるメトキサミンによる収縮反応は、糖尿病ラットの腸間膜動脈床において著明に減弱していたが、これはPGl_2の産生増加とTXA_2の産生低下によるものであることを明らかにした。これらのことから、糖尿病ラットの血管では、プロスタノイドの代謝が変化している可能性を明らかにした。
疾病関連タンパク質検出のための誘導適合off/on型蛍光プローブの開発

プテリンが蛍光物質であることは古くから知られているが、蛍光プローブのフルオロフォアとして利用された例はこれまでに無い。申請者はプテリンに芳香族置換基をつなぐことで、容易に化学変化によるoff/onスイッチングができる蛍光プローブとして利用できることを見出してきた。本研究ではこれを化学変化から柔軟な構造変化によるoff/onスイッチングへと展開し、アルツハイマー病の発症に関わるアミロイド線維の構造変化の検出や、葉酸関連酵素の阻害剤(抗がん剤や抗生物質)探索に利用可能な革新的な蛍光プローブの開発を目指す。
2色放射温度計の原理を利用した赤外線温度画像システム実用化研究

本研究グループの一人が過去に提案した,2色放射温度計の原理を応用した新しい赤外線温度画像システムについて,8年度では,その温度計測精度の改善に関する理論的検討およびその実験的検証を行った.本システムは、赤外線温度画像システムの検知波長領域をフィルターを通して2つの領域に分け,それぞれの波長領域において計測されるふく射強度のデータから,2色温度計の原理により温度を決定するもので,対象物の放射率が未知の場合でも正しい温度が得られることに特徴がある.このシステムでは,検知領域を2つに分割する波長(分割波長)が温度計測精度に強く影響を及ぼすとの予測から,ここでは,この分割波長が温度計測誤差に与える影響を理論的に検討した.その結果,温度計測誤差を最小にする最適分割波長が存在することを明らかにした.9年度は,放射率および温度が時々刻々と変化する対象物に適応できるシステムの可能性を探るために,ミラーで切り替えできる二つの経路に透過波長域の異なるフィルターを設置したシステムを試作し,極短時間で温度画像を得られることを確認した.このことより,現在,実際に利用されている2次元アレイセンサーを2組搭載し,検知波長域を分割できるハーフミラー(例えば,長波長域を透過させ,短波長域を反射する干渉ミラー)を利用できれば,同時刻の画像を取り込むことは技術的に容易であり,本システムにより温度分布の動画像を得ることも可能であると予測された.本研究グループの一人が過去に提案した,2色放射温度計の原理を応用した新しい赤外線温度画像システムについて,8年度では,その温度計測精度の改善に関する理論的検討およびその実験的検証を行った.本システムは、赤外線温度画像システムの検知波長領域をフィルターを通して2つの領域に分け,それぞれの波長領域において計測されるふく射強度のデータから,2色温度計の原理により温度を決定するもので,対象物の放射率が未知の場合でも正しい温度が得られることに特徴がある.このシステムでは,検知領域を2つに分割する波長(分割波長)が温度計測精度に強く影響を及ぼすとの予測から,ここでは,この分割波長が温度計測誤差に与える影響を理論的に検討した.その結果,温度計測誤差を最小にする最適分割波長が存在することを明らかにした.9年度は,放射率および温度が時々刻々と変化する対象物に適応できるシステムの可能性を探るために,ミラーで切り替えできる二つの経路に透過波長域の異なるフィルターを設置したシステムを試作し,極短時間で温度画像を得られることを確認した.このことより,現在,実際に利用されている2次元アレイセンサーを2組搭載し,検知波長域を分割できるハーフミラー(例えば,長波長域を透過させ,短波長域を反射する干渉ミラー)を利用できれば,同時刻の画像を取り込むことは技術的に容易であり,本システムにより温度分布の動画像を得ることも可能であると予測された.本研究グループの1人が過去に提案した,2色放射温度計の原理を応用した新しい赤外線温度画像システムについて,本年度では,その温度計測精度の改善に関する理論的検討およびその実験的検証を行った.本システムは,赤外線温度画像システムの検知波長領域をフィルターを通して2つの領域に分け,それぞれの波長領域において計測されるふく射強度のデータから,2色温度計の原理により温度を決定するもので,対象物の放射率が未知の場合でも正しい温度が得られることに特徴がある.このシステムでは,検知領域を2つに分割する波長(分割波長)が温度計測精度に強く影響を及ぼすとの予測から,ここでは,この分割波長が温度計測誤差に与える影響を理論的に検討した.その結果,温度計測誤差を最小にする最適分割波長が存在することを明らかにした.この理論的検討においては,赤外線温度画像装置において計測されると予測される理論ふく射強度を元に,検討が行われているが,この理論の有用性を確かめるためには,理論ふく射強度と,実際に赤外線温度画像装置において計測されるふく射強度が一致する必要がある.実際に比較を行ったところ,両者は極めて良く一致し,上記理論の有用性が確かめられた.さらにここでは,理論的に予測される最適分割波長で,実際に,赤外線画像装置の検知波長域を分割し,可視化される温度の精度が改善されることを確認した.次年度の研究においては,時々刻々放射率が変わる対象物に対して,適用可能なシステムについて実験的検討行う予定である.本研究では,2色温度計の原理を利用した新しい赤外線温度画像システムの実現の可能性について,理論的,実験的検討を行っている.このシステムは,赤外線温度画像システムの検知波長領域をフィルターを通して2つの領域に分け,それぞれの波長領域において計測されるふく射強度のデータから,2色温度計の原理により温度を決定するもので,対象物の放射率が未知の場合でも正しい温度が得られることに特徴がある.昨年度には,このシステムの温度計測精度に関して検討を行い,温度計測誤差を最小にする最適分割波長が存在することを明らかにした.本年度は,放射率および温度が時々刻々と変化する対象物に適応できるシステムの可能性を探るために,ミラーで切り替えできる二つの経路に透過波長域の異なるフィルターを設置したシステムを試作し,極短時間で温度画像を得られることを確認した.このことより,現在,実際に利用されている2次元アレイセンサーを2組搭載し,検知波長域を分割できるハーフミラー(例えば,長波長域を透過させ,短波長域を反射する干渉ミラー)を利用できれば,同時刻の画像を取り込むことは技術的に容易であり,本システムにより温度分布の動画像を得ることも可能であると予測された.さらに本研究では,赤外線のバンドパスフィルターの不透過波長域において放射されるふく射を低減させるために,干渉膜素材の物性について,引き続き検討を行っている.
病害虫抵抗性におけるカロテン関連物質の重要性の解明

報告者らは害虫抵抗性誘導剤を開発するべく、害虫抵抗性誘導活性を示す植物成分として同定したロリオライド(モノテルペンラクトンの1種)の作用機作の解明を目的として研究を行った。ロリオライド処理はナミハダニ、ハスモンヨトウ、ミカンキイロアザミウマの生存率を低下させた。ロリオライド自体には殺虫活性がなかった。ロリオライド応答性遺伝子としてスクロース代謝酵素をコードする遺伝子を同定した。害虫加害後36時間目で内生ロリオライドが蓄積された。以上の結果から、害虫による食害を受けた植物が蓄積するロリオライドがスクロース代謝(防御に必要なエネルギー生産)を活性化させ、防御にあたっていると考えられる。近年、植物が本来もつ病害抵抗性を誘導する物質、プラントアクティベーターが注目されている。既知の抵抗性誘導物質は、病害微生物を対象としており、害虫を対象とした抵抗性誘導物質の報告は全くと言ってよいほどない。害虫種に有効な抵抗性誘導物質を探索するために植物病害抵抗性反応一形態である過敏感反応に着目し、過敏感反応が誘起されたタバコ葉から候補物質としてカロテン関連物質を単離・同定した。植物の病害虫抵抗性におけるカロテン関連物質の役割についてはよくわかっていない。そこで本研究では、カロテン関連物質の病害虫スペクトラムや作用機作等の解明研究を通じて、病害虫抵抗性に果たすこれら物質の役割について明らかにするとともに、病害防除技術の開発に資する。初年度は病害虫スペクトラムの研究を重点的に進めた。カロテン関連物質を処理したトマト葉に、汁吸性害虫であるナミハダニを接種し、生存率と産卵数を調べたところ、濃度依存的な生存率と産卵数の低下が観察できた。また、食植性害虫であるハスモンヨトウについても検定したところ、本害虫種でも生存率の低下が認められた。カロテン関連物質にはこれら害虫に対する直接的な殺虫活性は示さなかったことから、見られた効果は本物質を処理することによって植物で引き起こされた何らかの防御反応の結果であることを示唆した。次いで、カロテン関連物質の作用機作を明らかにするための足掛かりとして、本物質によりその発現が誘導される遺伝子の同定を試みた。カロテン関連物質を処理したトマト葉における種々の防御遺伝子の発現を調べたところ、ジャスモン酸応答性遺伝子群の発現が強く誘導されることが判明した。これらの結果は、トマトにおいてカロテン関連物質はおそらくジャスモン酸シグナル伝達系を活性化することによりナミハダニとハスモンヨトウに対する抵抗性を誘導する働きがあることを示唆した。本課題では、新たな病害虫抵抗性誘導物質として見出したカロテン関連物質について、病虫害スペクトラムと作用機作の詳細な解析を通じて病害防除技術の開発に資する知見や素材を得るとともに、植物におけるカロテン関連物質の役割を解明することを目的とする。本年度(平成26年度)は、カロテン関連物質の害虫スペクトラム調査を進めるとともに、その下流で機能する植物側遺伝子等因子の解析を試みた。害虫スペクトラム調査については、供試害虫としてミカンキイロアザミウマを用いた。カロテン関連物質であるロリオライドを予め処理した葉にミカンキイロアザミウマの孵化幼虫を接種したところ、接種7日後の生存率は対照区である溶剤のみに比べて約半分に低下した。また、ロリオライド処理葉では幼虫の発育遅延の傾向が見られた。下流因子の解析については、初年度に実施したジャスモン酸応答遺伝子等の既知遺伝子の発現解析では得られる情報に限界があるため、さらなる情報・知見を得るためにマイクロアレイ解析を行った。ロリオライド処理したトマト葉で発現が変動する遺伝子を調べたところ、強い発現誘導が見られた遺伝子としてスクロース分解酵素であるinvertaseをコードする遺伝子を同定した。定量PCRによりinvertase遺伝子はロリオライド処理や虫害により発現が高まることを確認できた。植物は害虫に対する防除エネルギー源として糖を利用することが知られており、ロリオライドによって誘導されたinvertaseの働きにより糖が分解されたときのエネルギーが虫害に対する防御に寄与することが考えられる。今年度は、前年度までに得られた成果を踏まえ、単離・同定したカロテン関連物質の病害虫スペクトラムの解析及び当該物質の作用機作・生理学的解析を行った。病害虫スペクトラムの解析については、カロテン関連物質の構造活性相関に関する知見を得ることを目的として、類縁化合物の病害虫に対する抵抗性誘導能の有無をトマト等を用いて検証した。具体的には、市販品の複数の類縁化合物(β-cyclocitral等)について、トマト葉に処理し、重要害虫であるミカンキイロアザミウマを接種し、生存数を計測したところ、ある特定の化合物処理区で対照区と比較して有意に生存数の低下がみられた。一方、タバコモザイクウイルスとタバコの組み合わせを用いたウイルス抵抗性の誘導効果について調べたが、本ウイルスについては抵抗性誘導活性は認められなかった。作用機作・生理学的解析については、害虫加害などのストレス付与後の内生カロテン関連物質を定量するとともに、病害虫ストレス応答に関わるジャスモン酸等植物ホルモンの量的変動も同時に調べた。その結果、ハスモンヨトウ加害後、6時間以内にカロテン関連物質の内生量の増加が認められた。ほぼ同時にジャスモン酸の増加も認められた。これらの結果は、カロテン関連物質は害虫に対する抵抗性のシグナル伝達物質として機能している可能性を示す。

ロリオライド処理はナミハダニ、ハスモンヨトウ、ミカンキイロアザミウマの生存率を低下させた。ロリオライド自体には殺虫活性がなかった。ロリオライド応答性遺伝子としてスクロース代謝酵素をコードする遺伝子を同定した。害虫加害後36時間目で内生ロリオライドが蓄積された。以上の結果から、害虫による食害を受けた植物が蓄積するロリオライドがスクロース代謝(防御に必要なエネルギー生産)を活性化させ、防御にあたっていると考えられる。カロテン関連物質の害虫スペクトラムを明らかにすることが本課題のひとつであり、これまでにつの異なる害虫(ナミハダニ、ハスモンヨトウ、ミカンキイロアザミウマ)に対して抵抗性を誘導することを明らかにできたことは計画が順調に進んだことを意味する。また、カロテン関連物質の下流で機能する植物遺伝子の特定も目的のひとつであり、マイクロアレイ解析によりそのような遺伝子を見い出すことができたことは計画が順調に進んだことを示す。以上により、おおむね順調に進展していると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。植物保護これまで得られた結果から、カロテン関連物質であるロリオライドは害虫抵抗性の内生シグナル物質として働くことが示唆された。今後はシグナル物質であることをダイレクトに証明するための研究を進める。また、植物は多様なカロテン関連物質を生産することからロリオライド以外のカロテン関連物質の関与についても調査する方向である。初年度は病害虫スペクトラムの実験を重点的に行う計画を立てた。実際に、汁吸性害虫(ナミハダニ)と食植性害虫(ハスモンヨトウ)に対して効果を示すことが確認できた。また、作用機作の解析については、研究対象としている物質がジャスモン酸の上流で機能していることを示唆するデータが得られ、今後の解析に役立つ知見が得られた。このように全体的には初年度の計画はおおむね順調に進展したと言える。研究協力者として雇用していた契約職員の雇用が途中で出来なくなり、その間の賃金分相当が生じたため。カロテン関連物質が2つの異なる摂食様式の害虫に対して抵抗性誘導活性を示したことから、本物質は広範囲の害虫に対して効果を示す可能性が示唆された。そこで、今後は、アザミウマ等の別の害虫を用いた検定を行い、その有効性の範囲を検証する。ジャスモン酸との関連が示唆されたが、現段階では証拠としては不十分である。そこで、ジャスモン酸との関係を証明するためにシロイヌナズナのカロテン関連変異株やジャスモン酸関連変異株等を用いた抵抗性検定等を行う。作用機作を進める上で必要となる類縁体の合成や遺伝子・代謝物の網羅的解析の業者等への外部委託等に使用する予定である。
若年性パーキンソン病におけるPINK1およびDJ-1遺伝子変異の大規模解析

パーキンソン病はアルツハイマー病に次いで頻度の高い神経変性疾患であり、その原因は現在もまだ不明である。近年家族性パーキンソン病の原因遺伝子は次々に明らかになり現在では7つの遺伝子が明らかにされている。家族性パーキンソン病の原因遺伝子が明らかとなり、その蛋白の機能を明らかとすることで神経細胞死の原因究明、さらには弧発性パーキンソン病の原因究明に迫ることが出来ると考えられる。本研究では日本におけるPINK1遺伝子およびDJ-1遺伝子変異の頻度および臨床的特徴を明らかにすることを目的とした。さらなる解析として、パーキン遺伝子変異、PINK1遺伝子変異が見られない家系に対してマイクロサテライトマーカーを用いた連鎖解析を行い新たなる家族性パーキンソン病の遺伝子座および遺伝子の発見が今後の目的となる。今回の我々の結果は以下の通りである。1.642人の若年性パーキンソン病患者に対してPINK1遺伝子変異の解析を行い11人のPINK1変異患者を発見した。そのうち2変異は新しく発見された変異であった。(投稿中)2.DJ-1遺伝子変異については現在も解析を継続しているが、日本での変異は発見されていない。近年家族性パーキンソン病の原因遺伝子は次々に明らかになり現在では5つの遺伝子が明らかにされている。昨年、我々は若年性パーキンソン病の一つであるPARK6の原因遺伝子がPINK1であることを世界で2番目に明らかにした。これらの研究からパーキン遺伝子やPINK1遺伝子変異のみられない家系も多く存在することが明らかになった。本研究では日本におけるPINK1遺伝子の変異の頻度および臨床的特徴を明らかにすることを目的として研究を行っている。1.DJ-1遺伝子変異が日本では稀な変異であることをドイツ、ベルリンでの国際学会で発表した。2.PINK1遺伝子の欠損変異の家系をNeurologyに報告した。当研究室では家族性パーキンソン病のうちPARK2の原因遺伝子であるパーキン遺伝子の異常を発見し、その機能解析および変異解析を行っている。我々は家族性パーキンソン病患者においてパーキン遺伝子の変異解析を行っていくうちに、常染色体劣性遺伝形式をとる家族性パーキンソン病のうち約40%の患者にパーキン遺伝子変異の認められないことを確認した。平成16年に、我々は若年性パーキンソン病の一つであるPARK6の原因遺伝子がPINK1であることを世界で2番目に明らかにした。
地盤の非線形性を考慮した群杭基礎の杭間相互作用とインピーダンス特性の実験的評価

本研究は、建物を支持する群杭基礎の強震時におけるインピーダンス特性について、模型実験を実施してその動特性を評価したものである。インピーダンス特性とは、建物を支持する基礎と地盤のばね特性を呼称するものであり、特に動的な効果を含めたばね特性を意味する。近年観測されるような強震時には、基礎近傍に地盤材料の非線形性が生じる。そのため、従来知られている線形弾性を仮定したインピーダンス特性とは異なることが予想される。本研究では、杭間の相互作用特性の評価、インピーダンス特性の評価と評価式を構築した。本研究により、地盤の非線形性はインピーダンス特性に著しい変化をもたらすことが明らかとなった。本年度の研究成果として、1)平成23年度に実施した杭間相互作用係数の計測を目的とした実験結果に基づく、杭間相互作用係数の数理モデルの提案と妥当性の検証、2)同じく平成23年度に実施した群杭インピーダンス試験結果の現象解明と前記杭間相互作用係数を用いたスーパーポジション法の比較とその物理的解釈である。1)に関しては、従来の一様な線形弾性半無限地盤を仮定した杭間相互作用係数(Dobry and Gazetas, 1988)のモデルを骨格とし、加振加速度の大きさと地盤の非線形性に関する変数を含んだ形で表されるモデルを提案した。本モデルは実験結果を良好に再現することが可能であり、群杭インピーダンスのモデル化のための基本モデルとして極めて重要な成果と言える。2)に関しては、実験から得られた群杭インピーダンスの力学的特性や性質の現象解明ならびに物理的解釈を行った。平成23年度の成果報告で説明しているように、スーパーポジション法が地盤非線形状態においても適用可能であることを確認している。しかしながら、非線形状態にある杭間相互作用係数が、群杭の剛性と減衰(実部と虚部)に及ぼす物理的なメカニズムは不明であった。本年度は、杭間相互作用係数の有無が群杭インピーダンスに及ぼす影響とその相違点を把握した。その結果、杭間相互作用係数の振幅値と位相差の振動数依存性により、群杭内の各杭が分担する単位変位あたりの杭頭反力が変化し、それにより剛性と減衰が振動数に応じて増減することで、群杭全体のインピーダンスが地盤の非線形性によらず特定のパターンで変化すること、そしてその特性は杭間相互作用係数の左記の特性に起因することが解明できた。実験結果から、地盤の非線形性と杭間相互作用、そして群杭インピーダンスを分析した事例はこれまでになく、極めて新しく有用な成果である。本年度の研究成果として、1)杭基礎の鉛直方向に関するインピーダンス特性の把握、2)非線形性を考慮したGyro-Lumped Parameter Model(以下、GLPM)の拡張モデルの開発を実施した。1)に関しては、先行して実施した水平方向のインピーダンス特性の実験評価に続く検討として、本研究で構築した鋼製鉛直フレームに鉛直方向にアクチュエータ(10kN)を固定して杭頭インピーダンス特性の実験的評価を行った。本実験により、加振振幅の増加に伴い杭周辺には地盤の局所的な非線形性(主に周面すべり)が生じる一方で、鉛直インピーダンスは増加する傾向が加振振動数の広い範囲で確認された。この特性はこれまで検討した水平インピーダンスとは大きく異なる特性である。その理由として、杭頭押し込み側での杭先端支持力の増加が起因しているものと推察される。加えて、静的試験による荷重-変位関係からは、押し込み側と引き抜き側での著しい特性の違いが確認できた。特に、引き抜き側に対して押し込み側では剛性(割線剛性)が2倍から4倍程度の違いが現れる結果となった。2)については、線形GLPMに多段式のマルチ摩擦モデルを与えることで、地盤ばねとしての有効抵抗土圧を考慮できる非線形GLPMモデルを考案した。平成23年度からの非線形性を考慮した杭間相互作用係数のモデル化、ならびに群杭基礎のインピーダンス特性のSuperposition法の開発と検証により、地盤の非線形性を考慮した応答予測のための要素技術が構築できた。これらは今後、それらの要素技術を統合した応答予測手法を確立する上で極めて重要な成果と言える。平成23年度は、杭間相互作用係数についての模型振動実験を実施し、地盤非線形性が杭間相互作用係数に及ぼす影響について実験的評価を行った。当該年度は、世界で初めての非線形条件下におけるこの杭間相互作用係数を模型振動実験により求めることができた。実験方法は、埼玉大学所有の水平加振機(油圧加振型、加振力10kN)を用いて杭頭水平調和加振を実施した。地盤材料は岐阜砂を乾燥状態(相対密度77.5%)とした。地盤非線形性の程度を変化させるために加振レベルを0.2m/s2から5m/s2と幅広い範囲で検討した。

また、杭配列の構成として、杭間隔s/d(sは杭間隔,dは杭径)を4ケース、杭の加振方向と受信杭との角度(0度、45度、90度)の3つをパラメータとした計12ケースを評価した。その結果、杭間相互作用係数は非線形時においても振動数依存性を保持した複雑な特性を示すこと、近傍非線形性の影響はs/dが2.5の範囲で顕著となることが明らかとなった。また、平成24年度実施を予定していた群杭インピーダンスの非線形性による評価実験は、水平加振実験の一環として鉛直加振より先行して実施した。これにより、上述の杭間相互作用係数を用いたPoulosのsuperposition法による群杭インピーダンスが実験によるインピーダンスと良好に一致することが明らかとなり、非線形時にも同手法が適用可能であることを実験的に証明した。さらに平成25年度に具体的に実施するLPM構築については、本研究代表者が近年新たに提案したモーダルLPMの動的相互作用への適用可能性を模索するため、本年度は先行して単純なフーチング(杭なし)と地盤のインピーダンス特性に関するモデル化手法の評価を行った。複雑な振動数依存性を示す状況を模擬したインピーダンス関数に対して、モーダルLPMは少ない自由度で良好な再現性を示すことが確認できた。平成24年度の研究目的は、標準的な群杭基礎を対象に、非線形条件下における群杭インピーダンス特性を評価するものであり、本実験により、当該基礎の非線形時におけるインピーダンス特性を定量的に評価し剛性項(実部)と減衰項(虚部)を求めることであった。本実験は平成23年度中に実施しており、平成24年度は次年度のGLPM構築に向けたメカニズムの解明を行い群杭インピーダンスの特性を明らかにするに至った。また、杭間相互作用係数の定式化がもう一つの目的であったが、これについては定式化を行い、Leading国際誌のSoil Dynamics and Earthquake Engineeringにすでに論文が掲載されている状況である。以上のことから、おおむね順調に進展していると評価した。平成23年度の研究目的は、杭間相互作用係数についての模型振動実験を実施し、地盤非線地盤非線形性が杭間相互作用係数に及ぼす影響について実験的評価を行うことにあった。上記の研究実績概要に記載の通り、実験準備から実施まで計画通りに遂行できている。また得られた研究成果は、世界で初めてとなる非線形性を考慮した杭間相互作用係数の振動数依存性を実験的に示した内容であり、現在、研究論文としてInternational Journalに投稿用原稿を執筆している。また、交付申請書に記載したように、水平加振の群杭インピーダンスの評価を鉛直加振よりも先行して行った。これにより、上記の杭間相互作用係数を用いたPoulosのスーパーポジション法の妥当性を実験上で検証することができた点は予想以上の成果であり、達成度は十分に満足するものである。加えて、平成24年度に先行して同実験から得られた杭間相互作用係数のモデル化を進めており、水平インピーダンスについては提案モデルが良好に実験結果をシミュレートできることを確認している。平成25年度から詳細なモデル化を行うLPM構築については、本研究代表者が近年提案したモーダルLPM法を複雑な振動数依存性を示す動的相互作用の分野に適用する初めての試みを行い、その適用性を検討した。