hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
木粉・プラスチック複合材の耐候性・耐腐朽性に及ぼす水分の影響の解明

1.木粉とオレフィン系熱可塑性プラスチックを加熱下で混練し複合させた「木粉・プラスチック複合材(Woodfiber-plastic Composites;混練型WPC)」は、製造方法が容易であり廃棄物としての木粉やプラスチックを原料にできることから、環境資材として近年その生産量が急増している材料である。しかし、デッキなどの屋外での使用において、白色化などの退色や粉を吹いたようなチョーキングが発生し、更に腐朽による強度低下も懸念されはじめている。また、熱や水分による寸法変化も無視できないなど、屋外における劣化が問題となってきている。2.本研究では、屋外での使用環境下におけるWPCの劣化現象を水分との関係から把握し、耐候性や耐腐朽性、寸法安定性などの耐久性能の向上を図るためにその劣化機構を解明することを目的とする。これにより、WPCの耐久性向上のための問題点が明らかとなり、WPCの屋外における耐久性向上処理技術の開発に資する。3.本研究の成果としては、(1)木粉含量が40%以上において吸水性の増加が認められたがその浸透速度は木材と比較して非常に低く、寸法変化も小さかった。(2)長期間の湿潤状態では、WPC表面から徐々に水分が浸透し、WPC表面近傍の木粉は腐朽可能な含水率に達することが明らかとなり、木粉含量40%以上のWPCでは生物劣化による質量減少が生じた。逆に、木粉含有量が30%以下のWPCでは高い耐水性を示し、腐朽試験による質量減少がない高い耐朽性を示した。(3)押出成形によるWPCの寸法変化は異方性を示し、これは木材と非常に類似した傾向を示した。(4)WPC中への水分は表層からほぼ一応に浸透することが明らかとなったが、その浸透速度は非常に遅く、生物劣化による機械的強度特性は製品の厚さに依存することになる。本研究は、木材・プラスチック複合材(WPC)の耐久性を向上させるために、その劣化要因と予想される水分のWPC中への浸透機構を解明し、劣化との関係を明らかにすることである。17年度は、WPCの耐候性、耐久性の把握及び水分浸透経路の可視化の可能性について検討を行った。1.市販WPCの促進耐候性試験を行った結果、木粉とポリプロピレン(PP)との複合材は短時間の試験で退色が生じ、試験500時間では試験片はほぼ白色化を呈した。2.木粉とPPとの配合割合を変えたWPCを調製し耐候性試験を行った結果、木粉含量が多いほど退色が早く生じた。3.木粉を反応性紫外線吸収剤により改質し光安定化を行いPPと複合化させた結果、木粉の光安定化による退色抑制効果は小さかった。4.WPC表面をマイクロスコープにより観察した結果、短時間の促進耐候性試験においても白色化は木粉と共に周囲のPPにも進行し、表面に粉状のチョーキング物質が生じた。5.チョーキング物質をFTIRにより分析した結果、木材とPPの混合物であることが判明した。6.WPCに顔料を添加することにより、退色を大きく抑制できることが分かった。しかし、表面のチョーキング現象の抑制はできなかった。7.市販WPCの水中浸漬試験を行った結果、木粉量60%程度以下では1週間の試験でも水分はほとんど浸透しなかった。しかし、実際の屋外使用では腐朽や水分の浸透が生じることから、WPCへの吸水速度は非常に遅いことが予想された。このため、WPCの耐久性を評価するための水分浸透促進試験法の開発が重要である。

8.WPC中への水分浸透を可視化するために蛍光染料を用いた結果、蛍光顕微鏡観察によりWPC中への水分浸透の可視化が可能であることが分かった。来年度は、蛍光染料を用いたWPC中の水分浸透経路の可視化技術の更なる検討、WPCの生物劣化評価、木粉の化学的改質による耐久性向上効果の検証を主に検討する。本研究は、木材・プラスチック複合材(WPC)の耐久性を向上させるために、その劣化要因と予想される水分のWPC中への浸透機構を解明し、劣化との関係を明らかにすることである。18年度は、WPCの木粉含有率を変えた試験体について、水分に対する挙動を検討するための長期吸水及び吸湿試験、耐候性を検討するための促進耐候性試験、耐腐朽性評価のためのファンガスセラー試験及び土中埋設試験、そしてWPC中への水分浸透機構を検討するために引き続き蛍光染料と蛍光顕微鏡による観察を行った。1.吸水試験では、木粉含有率が高いほど吸水率、寸法変化量が増加する傾向を示した。煮沸16時間で室温水中浸漬の約30日と同等の質量増加率が得られた。寸法変化は異方性があり、厚さ方向>幅方向>長さ方向となり木材と同様な傾向となった。また、吸水による寸法変化量は、木粉含有率に比例して増加する傾向が見られた。20°C90%RHで調湿した結果、試験200日を経過しても質量増加が続いており、恒量には達しなかった。2.WPCをキセノンウェザーメータによる促進暴露試験を用いて2000時間まで試験を行った。供試したWPCには顔料が含まれているため、色差は最大でも10以下と高い安定性を示したが、木粉含有率に比例して色差が増大する傾向が見られた。しかし、色差が小さいものでも表面をこすると粉状物質がとれてくるチョーキング現象が見られた。3.耐腐朽性を評価するため、水分を間欠的に供給して28°Cに保った促進腐朽試験(ファンガスセラー試験)と屋外の土壌中に埋設した屋外試験を検討した。試験1.5年において、腐朽による質量減少は見られなかった。屋外試験は、つくば、鹿児島、八丈島の3箇所で行い、このうち鹿児島と八丈島はイエシロアリの活動が活発な試験地であるため、耐蟻性の評価が可能と考えられる。4.WPC中の水分浸透機構では、蛍光染料の浸透が可視化できたが、強制吸水試験ではプラスチックが木粉を包み込んだ状態となるカプセル効果が見られず、一様に水分が浸透していることが観察された。今年度の試験結果から、WPCへの水分の影響は木粉含有率に関係することから、来年度は木粉の改質による耐久性向上効果の検討を行う。また、長期吸水試験、吸湿試験、耐候性試験及び耐腐朽性試験を継続し、WPCの耐久性に及ぼす水分の影響を検討する。19年度は、WPCの耐水性試験及び耐久性試験を継続し、寸法変化や腐朽による質量減少等のデータの収集及び蛍光染料によるWPC中への水分の浸透を可視化し、WPCの耐久性に及ぼす水分の影響を解明した。(1)WPCの質量増加および寸法変化は木粉含量が多いほど大きくなる傾向が認められ、木粉含量が30%以下において高い耐水性が認められる。(2)寸法変化の異方性は、押出方向が最も変化が小さく幅方向、厚さ方向の順となり、その比はおよそ1:5:10であった。(3)20°C90%RHの高湿度下における調湿試験では、試験600日後でも質量及び寸法変化の増加が続いた。
脳微小領野と単一神経細胞の活動レベルの定量的解析

Glucose(Glc)のanalogueである2ーdeoxyglucose(DG)ラットに静注し、2,4分後に瞬間凍結した神経組織から凍結乾燥切片を調製し、顕微鏡下で乾燥切片より脊髄前角とその近傍の白質,小脳の分子,顆粒,白質の3層,及び脊髄運動ニュ-ロン細胞体とその近傍のニュ-ロピル,脊髄後根神経節細胞,小脳のPurkinje細胞の細胞体を切り出して試料とした。試料を高感度水晶糸バランスを用いて秤量した後,既に開発した超微量測定法を用いて,GlcとDGの燐酸化物2ーdeoxyglucose 6ーphosphate(DG6P)とglucose 6ーphsophate(G6P)を測定した。また新理論を工夫して,神経細胞の活動度を表す指標であるGlcの利用速度(GuR, Glucose Utilization Rate[μmol/g wet wt./min])と,DGとGlcの取り込み活性を表すDV(Distribution Volume [ml/g]:細胞内濃度[mol/g]/動脈血漿内濃度[mol/ml]比)を求めた。脊髄前角のGURは1.15で,近傍の白質(0.438)の3倍であった。GURは小脳の分子層(主に樹状突起,軸索,シナプスを含む,1.49)や顆粒層(主に神経細胞体を含む,1.70)が小脳白質(0.364)よりも4倍以上高いので,神経細胞はその活動のために,グリア細胞の少なくとも3倍のエネルギ-を費やしていると思われる。運動ニュ-ロン細胞体のGUR(2.12)は,周囲のニュ-ロピル(0.918)の2倍以上であるが,GlcのDVは細胞体(0.188)とニュ-ロピル(0.150)であまり変わらない。この結果は,細胞体は樹状突起や軸索部分よりも活発に活動しており,活動のためのエネルギ-消費はGlcの取り込みよりも,その代謝活性の高低により制御されていると考えられる。分析した3種のニュ-ロンのGlc濃度は取り込まれたDG濃度にほぼ比例し,細胞一個当りのGlcとDG濃度は広い範囲にばらついており,各細胞が固有の取り込み活性を示していた。取り込み活性を表すGlcとDGのDVもほぼ並行しており,28個(4匹のラットから各7個)のニュ-ロンのDGの平均DV値は,後根神経節細胞(0.899)>Purkinje細胞(0.697)>運動ニュ-ロン(0.642)〓その周囲のニュ-ロピル(0.600)であった。同じくGUR平均値は,運動ニュ-ロン(2.04)>Purkinje細胞(1.61)>後根神経節細胞(1.15)>運動ニュ-ロン近傍のニュ-ロピル(1.02)であった。平静な状態に置かれたラットの中枢神経系内では,運動ニュ-ロンは最も活発に活動していた。取り込み活性を表すGlcとDGのDVもほぼ並行しており,28個(4匹のラットから各7個)のニュ-ロンのDGの平均DV値は,後根神経節細胞(0.899)>Purkinje細胞(0.697)>運動

ニュ-ロン(0.642)〓その周囲のニュ-ロピル(0.600)であった。同じくGUR平均値は,運動ニュ-ロン(2.04)>Purkinje細胞(1.61)>後根神経節細胞(1.15)>運動ニュ-ロン近傍のニュ-ロピル(1.02)であった。平静な状態に置かれたラットの中枢神経系内では,運動ニュ-ロンは最も活発に活動していた。
爆縮核燃焼プラズマのX線分光診断に関する研究

レーザー爆縮核燃焼プラズマを対象としたX線分光計測を実施する供に、関連分光解析ツールを整備することを目的として実施した。特に、高時間・空間分解を可能とする新しい単色X線サンプリング画像診断法を開発し、核計測の相補的計測手段として、本特定領域研究が目標とする自己加熱プラズマに特徴的な要素の解明への貢献を図った。爆縮プラズマからのトレーサー選択と放射強度を考察したうえで、湾曲結晶とX線ストリークカメラとからなる単色X線サンプルカメラの設計、製作、特性評価を行った。次に、塩素をトレーサーとして混入させた球状ペレットを開発し、爆縮実験を実施した。ペレットの直径は500μm、アブレータ層の厚み5μm、トレーサー層の厚み2μmとした。また、サンプルカメラの設定は、空間倍率26倍、空間分解能は10μm、時間分解能は20ps、分解能(=λ/Δλ)は200とした。まず、サンプルスクとストリークカメラ結像系の確認を静止モード撮像した後、球状ペレットのレーザー爆縮を行い、塩素トレーサーからのHeα線発光履歴を観測した。その結果、原理的に本来画像が現れない領域にまで「画像のしみだし」が見られた。また、トレーサー層が爆縮途上でアブレーション領域にまで到達し、期待した時刻よりもl.5ns以上も早く発光が開始されたため、サンプル画像同士が重なり、良好な画像を得ることが出来なかった。しかし、塩素をペレットのコアプラズマからの連続スペクトルを用いたサンプル画像法により、時間分解能20ps,空間分解能30mmのX線フレーム画像取得に成功した。これらの結果は、複数のレーザー核融合関連国際会議や国際会議を通じて発表した。レーザー爆縮高密度プラズマを対象とし、プラズマ中のエネルギー輸送診断のための新しいX線分光診断法を開発し、関連分光解析ツールを整備することを目的として研究を開始した。高速点火核融合プラズマに特有のエネルギーシフトKα線観測の新しい展開を図るとともに、X線バックライト光源の高効率化や、高時間・空間分解を可能とする新しい単色X線サンプリング画像診断法の開発を主眼に、従来の手法によるX線分光診断と併用することにより、核計測の相補的計測手段として自己加熱プラズマに特徴的な要素の解明を目指した。本年度は、単色X線画像サンプリングカメラを開発し、その実用化へ向けた技術課題を明らかにすることを目標とした。まず、爆縮プラズマからのトレーサー選択と放射強度を考察したうえで、湾曲結晶とX線ストリークカメラとからなる単色X線サンプルカメラの設計、製作、特性評価を行った。実験に先だって、予備光軸調整のための精密治具と、カメラ本体をターゲットチェンバーに接続するための機構部の開発製作をおこなった。また、サンプルカメラの設定は、空間倍率26倍、空間分解能は10μm、時間分解能は20ps、スペクトル分解能(=λ/Δλ)は200とした。今回使用できたストリークカメラは静電レンズ型であり、空間分解能は6本/mmであった。このほか、原理的に本来画像が現れない領域にまで「画像のしみだし」が見られた。また、トレーサー層が爆縮途上でアブレーション領域にまで到達し、期待した時刻よりも1.5ns以上も早く発光が開始されたため、サンプル画像同士が重なり、良好な画像を得ることが出来なかった。空間分解能向上ならびにトレーサー混入法の最適化などの課題を解決しつつ、X線分光法を中心とした爆縮プラズマ中のエネルギー輸送診断を実施する予定である。
QCM法によるアパタイト担体と薬剤の化学吸着の解明

まず、液相中で測定が行えるクオーツクリスタルマイクロバランス(QCM)装置を作製した。センサ本体は、市販の金蒸着電極をもつATカット水晶発信子(共振周波数6MHz)を用いた。これにリン酸カルシウム系ガラスをターゲットとしたスパッタ法により、水酸アパタイト薄膜をコーティングした。また、センサ保持部と試料チェンバーよりなるホルダーを自作した。試料チェンバーには、ポンプを接続することにより、試料を連続的に導入できるようにした。計測回路は水晶発振子駆動部と比較信号発生部には市販のファンクションジェネレータを用いた。信号検出部には、自作の周波数混合器を使用した。測定系の標準信号には、ファンクションジェネレータに内蔵されている高精度タイムベースの出力を用いた。信号測定部には、市販のデジタルオシロスコープと周波数カウンタを使用した。ファンクションジェネレータ、デジタルオシロスコープ及び周波数カウンタはすべてマイクロコンピュータに接続して一括して制御できるようにした。制御及びデータ処理用のプログラムは自作した。次に、水酸アパタイトをセンサ上にコーティングしたQCM装置により、アルブミンとヒストンの吸着実験を行った。周波数変化からは検出できないような、僅かな両者の吸着特性の差違が、損失係数の変化から明確に測定できた。また、抗ガン剤であるカルボプラチンの水酸アパタイトに対する吸着特性を測定した。これらより、水酸アパタイトに対する各種薬剤の吸着挙動の研究に、本研究で開発したQCM装置が有効であることが実証された。本年度は、まず液相中で測定が行えるクオ-ツクリスタルマイクロバランス(QCM)装置を作製した。これにリン酸カルシウム系ガラスをターゲットとしたスパッタ法により、水酸アパタイトをコーティングした。計測回路は水晶発振子駆動部には市販のファンクションジェンレータを用いた。信号検出部には、自作の高周波カップラー及び混合器を使用した。比較信号発生部には自作のPLL発振器を使用した。このPLL発振器の標準信号には、周波数カウンタに内蔵されている高精度タイムベースの出力を用いた。制御用のプログラムは自作した。次に、水酸アパタイトをセンサ上にコーティングしたQCM装置により、ヘモグロビンとミオグロビンの吸着実験を行った。両者の吸着特性の差が、吸着量並びに吸着強度の経時変化から明確に測定できた。また、本装置が極めて高い検出感度をもつことが確認できた。以上より本研究の当初の目的である、「水酸アパタイトに対する各種薬剤の吸着挙動のQCM法による解明」に使用できるQCM装置が作製されたことが実証された。
数値的条件の悪い非線形最適化問題に対する安定した求解手法とソルバの開発

本研究では,数値的条件の悪い非線形最適化問題(NLP)に対する研究を行った.NLPには,求解途中で問題の数値的条件が悪くなり,安定して求解できない問題がある.この問題を克服するために,本研究では計算精度を任意に設定できる多倍長精度計算を用いたNLPソルバ(求解ソフトウェア)を作成し,通常用いられる倍精度計算では求解できないNLPが多倍長精度計算で求解できるケースがあることを示した.さらに,本ソルバを用いて,数値的条件の悪いNLPの求解過程で生じることのある現象の一つであるMaratos効果について詳細に調べ,その現象が生じる領域が限定的であることを示した.本研究課題では,数値的条件の悪い非線形最適化問題(NLP)を安定して求解するための手法を開発することを目的としている.そのためには,数値的条件の悪いNLPが持つ特徴を抽出し,分析する必要がある.そこで平成27年度は,多倍長精度計算可能なNLPソルバ(NLPを解くためのソフトウェア)の開発に取り組んだ.通常,科学技術計算ソフトウェアを開発する際には,浮動小数点演算に倍精度計算(一般のプログラム言語におけるdoubleに相当)を用いる.しかし,本研究が対象とするのは数値的条件が悪いNLPであるため,倍精度計算では計算精度が不足する場合がある.そこで本研究では,計算精度を任意に設定できる多倍長精度計算を用いてNLPソルバを実装した.具体的には,NLPの解法の一つである逐次二次計画法を,多倍長精度計算を用いて実装した.さらに,本ソルバの開発に伴い,多倍長精度計算可能な自動微分もあわせて実装した.一般に,NLPに対する求解アルゴリズムでは問題の目的関数・制約条件の微分値が必要になる.微分値を求める方法として数値微分を用いることも考えられるが,これは本質的に誤差を含む手法である.一方,本研究で分析するのは数値的性質のよくない問題であるため,誤差を含む数値微分を用いることは適切ではない.それを克服するために,関数を形式的に微分することのできる(すなわち,誤差のない微分のできる)自動微分の機能を実装し,上記のNLPソルバと組み合わせた.これにより,(平成28年度以降に)数値的条件が悪いNLPの特徴を調べ,それを克服する手法の開発を行う環境を整えることができた.なお,これらの成果は,日本オペレーションズ・リサーチ学会2016年春季研究発表会等にて発表した.本研究課題申請時の予定として,平成27年度は,(a)多倍長精度計算可能な逐次二次計画法の実装,(b)求解中に倍精度・多倍長精度を切り替える手法の開発,を行う予定であった.(a)は,平成28年度以降に数値的条件の悪いNLPの特徴を抽出する際に必要となるために開発するものである.また(b)は,多倍長精度計算のみで求解すると計算時間が増大してしまうため,通常は倍精度計算を行い,必要なところでのみ多倍長精度計算を用いる手法を開発するものである.平成27年度は,(a)については実装を完了したが,(b)については完了することができなかった.一方で,平成28年度以降に行う予定であった,(c)多倍長精度計算を用いた自動微分の実装が完了した.(c)の機能が実装されていない状況下では,求解対象のNLPに現れる目的関数・制約条件の微分値を計算する関数を別途実装する必要があるが,(c)の実装が完了したため,その必要がなくなった.なお,(b)の代わりに(c)の開発を先に進めたのは,研究全体の人的コストを考慮した場合に(b)よりも(c)の方が有効性が高いと判断したためである.現在までの成果により,多倍長精度計算可能なNLPソルバの主要な機能が概ね完成したといえる状況にある.また,このソルバを用いることにより,平成28, 29年度の研究計画にある,数値的条件の悪いNLPの特徴抽出,ならびに数値的条件悪化を克服する手法の開発に着手することが可能な状況にある.これらの状況を総合的に判断すると,研究課題全体としてはおおむね順調に進めることができていると考えられる.本研究課題では,数値的条件の悪い非線形最適化問題(NLP)を安定して求解するための手法を開発することを目的としている.そのために,本研究では,《目標1》多倍長精度計算可能なNLPソルバ(NLPを解くためのソフトウェア)の開発,《目標2》数値的条件の悪いNLPの持つ特徴の分析と悪条件を克服する手法の開発,という2つの目標を設定している.平成28年度は,主に以下の2点について成果を得た:【H28年度実績1】Maratos効果が生じる問題例に対する数値的検証(《目標2》に寄与),【H28年度実績2】2階微分可能な自動微分ソフトウェアの実装(《目標1》に寄与).【H28年度実績1】平成27年度に実装したNLPソルバを用い,逐次二次計画法で生成される点列の収束が遅くなる典型的な例であるMaratos効果について,求解アルゴリズムの数値的挙動を調べた.従来,論文・教科書等におけるMaratos効果についての記述は理論的な結果の紹介に終始しており,数値的挙動を分析している例は見当たらない.今回,本研究課題で開発したNLPソルバを用いてMaratos効果の生じる例を詳細に調べたところ,最適解の近傍では,Maratos効果が生じる可能性が減少することを確認した.この結果は,多倍長精度計算を用い,現象を詳細に調べたことで得られたものである.【H28年度実績2】

平成27年度に開発した(多倍長精度計算可能な)自動微分ソフトウェアでは,1階微分のみが可能であった.しかし,NLPの求解アルゴリズムでは,目的関数や制約条件の2階微分が必要なものもある.そこで平成28年度は,平成27年度に開発した自動微分ソフトウェアを2階微分可能となるよう機能拡張を行った.本研究課題の申請時に示した研究計画は以下の通りである:【平成27年度】(1-a)多倍長精度計算を用いた逐次二次計画法(SQP法)の実装(※《目標1》に寄与),(1-b)倍精度計算と多倍長精度計算の切り替え手法の開発(※《目標1》に寄与).【平成28年度・平成29年度】(1-c)多倍長精度計算を用いた計算グラフ・自動微分の開発(※《目標1》に寄与),(2-a)数値的条件の悪いNLPの持つ特徴の抽出(※《目標2》に寄与),(2-b)数値的悪条件を克服する手法の開発(※《目標2》に寄与).これらの研究計画のうち,項目(1-a), (1-c), (2-a)については平成28年度までに概ね達成した.特に平成28年度に達成したのは(1-c)の一部,ならびに(2-a)である.(1-c)は,「研究実績の概要」で述べた「2階微分可能な自動微分ソフトウェアの実装」,(2-a)は「Maratos効果が生じる問題例に対する数値的検証」がそれに相当する.なお,平成27年度までに達成する予定であった(1-b)についてはまだ開発することができていないが,これは(2-a)でよい結果が得られたため,こちらの研究を優先的に行ったことによるものである.現在までの成果により,平成29年度に予定をしている(2-b)に着手することが可能である.また(1-b)はこれまでの成果とは独立に取り組むことができる内容である.これらの状況を総合的に判断すると,研究課題全体としてはおおむね順調に進めることができていると考えられる.本研究課題では,数値的条件の悪い非線形最適化問題(NLP)を安定して求解するための手法を開発することを目的としている.平成29年度は,主に以下の2点について成果を得た:【H29年度実績1】添字を扱うことができる自動微分ソフトウェアの設計と実装,【H29年度実績2】Maratos効果の回避に摂動が及ぼす効果の調査.以下,これらの内容について説明する.【H29年度実績1】NLPを解く際には目的関数や制約条件の偏導関数値が必要であり,そのためには自動微分ソフトウェアを用いるのが一般的である.本研究課題ではH27年度からH28年度にかけて自動微分ソフトウェアを開発したが,H28年度の時点では,添字を直接扱うことができないものであった.しかし,NLPは添字を持つ関数で構成されることが一般的である.そこで,これまでに開発した自動微分ソフトウェアを,添字を扱うことができるように改良した.【H29年度実績2】H28年度には,本研究課題で開発した多倍長精度計算可能なNLPソルバを用いて,逐次二次計画法で生成される点列の収束が遅くなる典型的な例であるMaratos効果について,求解アルゴリズムの数値的挙動を調べた.その結果,Maratos効果が生じる領域は実行可能領域の周りにのみ存在し,これが最適解に近づくにつれて縮小することがわかった.
環境撹乱に対する土壌動物群集の変化を安定同位体比によって簡易に計測する手法の開発

環境の撹乱(破壊)に対し、土壌生物の変化は目に見えない間に進行している。撹乱の影響の検知には種同定が必要であるが、それには、多大なコストが必要であるため、群集の変化を迅速に検知できず、対象地の保全対策が遅れるという問題点がある。したがって、より簡便に群集の変化を把握できる技術が必要である。土壌動物の安定同位体比は、同じ分類群内(目内)でも深い層位に生息する種ほど高くなることが知られており、この性質を利用し、その値が高い場所で、撹乱による群集の変化が大きいことが検知できる。そこで、本研究では、土壌動物の安定同位体比と撹乱の関係を明らかにし、撹乱による群集の変化を簡便に検知できる方法を開発する。
運動器細胞の力学刺激応答の解析:遺伝子発現と細胞骨格,メカノトランスダクション

運動器細胞の三次元培養組織に対し,力学刺激負荷培養を行い,細胞内伝達(メカノトランスダクション)の機序を明らかにするため,軟骨,滑膜,半月板など関節の運動器細胞の三次元培養組織を作成し,力学刺激を用いて,遺伝子発現(細胞外マトリックス,および,マトリックス分解酵素,転写因子,サイトカイン,など)とこれらの蛋白発現が変化する応答に,時間系列があること,また,生理的な力学刺激と非生理的な力学刺激(過負荷または低負荷)により細胞内骨格の再構成,再配列が起こることを明らかにした。運動器細胞の三次元培養組織と力学刺激負荷により,「力学刺激」のインプットが,「遺伝子発現,蛋白発現の変化」のアウトプットとして応答を結ぶ,細胞内伝達(メカノトランスダクション)の機序を明らかにする目的で,本年度は,以下の項目で研究を実施した.1)様々な運動器細胞の三次元培養組織の作製および力学刺激培養法の確立ヒト関節軟骨由来細胞,滑膜由来幹細胞,半月板由来細胞,筋組織由来細胞,および,マウス骨芽細胞,筋分化細胞を用い,三次元培養組織の作製を行った.三次元組織は直径5mm高さ3mmの円柱状のコラーゲン細胞担体を独自に作成し,凍結乾燥,架橋方法の違いによる力学的強度,マイクロCTによる微細構造を観察し,至適な作製条件を決定した.1x10^5-10^6個/mlの種々の細胞濃度にてコラーゲンゲル溶液とともに播種し,遠心法にて細胞担体内に均一に再現性よく細胞播種する方法を検討した.また,力学刺激培養を行うため,すでに開発済みの独自の力学刺激培養装置を改良し,多サンプル同時並列処理できるよう実験システムを検討し,従来の48穴細胞培養皿から96穴細胞培養皿での力学刺激培養法を作製した.2)力学刺激負荷による細胞骨格とメカノトランスダクションの解析力学刺激負荷によるメカノトランスダクションの解析を行うための,細胞内リン酸化を検出する,微量蛋白測定システムをHTRFシステムを用いて構築した.本年度の研究成果の意義は,新しい三次元力学刺激培養法と研究材料,作製法を確立し,研究を推進実施する条件設定が行えたことである.最終的な研究成果はまだ得られていないが,次年度での研究推進に向けて,研究手法の開発,確立をほぼ終えつつある.運動器細胞の三次元培養組織に対し,力学刺激負荷培養を行い,「力学刺激」のインプットが,「遺伝子発現,蛋白発現の変化」のアウトプットとして応答を結ぶ,細胞内伝達(メカノトランスダクション)の機序を明らかにする研究を以下の項目で実施した.1)運動器細胞(軟骨,滑膜など)よりの三次元培養組織の作製および力学刺激応答の評価2)力学刺激負荷による細胞骨格とメカノトランスダクションの解析3)力学刺激強度の違いによる応答の変化の解析結果(1)力学刺激負荷による運動器細胞のメカノトランスダクション軟骨,滑膜,半月板など関節の運動器細胞の三次元培養組織を作成し,力学刺激を用いて,遺伝子発現(細胞外マトリックス,および,マトリックス分解酵素,転写因子,サイトカイン,など)とこれらの蛋白発現が変化する応答に,時間系列があった.(2)生理的力学刺激および,非生理的力学刺激による細胞内シグナルの解析運動器細胞を用いて,生理的な力学刺激と非生理的な力学刺激(過負荷または低負荷)を与えると,細胞内骨格であるActin,Vimentinの再構成,再配列が起こり,これら細胞内骨格の変化が力学刺激でみられることを見いだした.この三次元力学刺激培養系が,定量的に組織の変形を伴う力学負荷をあたえ,負荷量により細胞応答が異なることが再現性よく評価できる有効な培養システムであることがわかった.以上の結果は,変形性関節症を引き起こすと言われる肥満や下肢変形による力学的負荷による関節破壊の細胞生物学的メカニズムと,関節固定や寝たきりなど廃用性運動器機能不全の病態,細胞内メカニズムの解明に意義があり,これら疾患の予防,治療戦略を与えるうえで重要である.
強い光照射による単細胞の忌避と振動応答反応過程の動的計測

1)光照射による高度好塩菌細胞内外のpH変化の相補性高度好塩菌懸濁液に関して、光照射による細胞内外のpHの変化を、pH感応色素を用いて観測し、その変化が細胞内外で相補的(対称的)でないことを見出した。この原因として、光受容膜蛋白質バクテリオロドプシンとハロロドプシンの寄与が大きいことをその変異株利用によって明らかにした。2)一個の細胞の光照射による細胞内pH変化光照射による単細胞内のpH変化を、レーザー顕微鏡を使って観測した。蛍光色素BCECF/AMを高度好塩菌細胞内に取り込まし、細胞内エステラーゼによる加水分解後の蛍光物質の蛍光強度は色素を取り巻くpHと正の直線関係がある。一個の単細胞をレーザートラップして、外部からバクテリオロドプシン吸収光を照射して、そのpH変化を調べた。その結果、細胞内pHは光照射によりアルカリ化したことが分かった。これは細胞懸濁液、すなわち、細胞の集合で観測された細胞内アルカリ化と同じ応答を示した。3)H^+/Na^+アンチポーター阻害剤に耐性を持つ高度好塩菌の発見プロトンポンプの阻害剤を用いたpH変化実験において、耐性菌を発見した。この菌は赤膜の色素であるバクテリオルベリン量が自然株より極めて少ないことが電子スペクトルと質量分析の結果、明らかになった。これはアンチポーター阻害によるNa^+排出阻害解消のために発現したことを意味する。4)光照射による細胞内カルシウムイオン濃度の振動現象強い光照射によって、細胞内のカルシウムイオン濃度が振動現象を示すことを示した。この周波数は0.02Hzであった。また、色素を持たない株に対しては応答がないことも分かった。
ガバナンス改革時代の大学経営人材養成に関する研究

近年、大学改革とりわけ大学のガバナンス改革が進む中で、学長のリーダーシップの確立が求められる一方で、これを支える職員の役割や教育・研究に関する専門職としての教員も、教職協働の観点から、教授会という場とは異なる局面で大学経営への参画が必要である。このような問題意識から、これまで蓄積してきた教員や職員の実態や課題と照合することによって、ガバナンス改革の時代にふさわしい大学経営人材のあり方およびその養成方策を明らかにすることに努めた。その結果、以下のような点が明らかになった。第一に、大学経営人材としての考察の範囲を、事務職員に留まらず教員出身者や外部人材として学外から登用された者にまで拡大し、過去に調査した結果も踏まえつつ、考察をしたところ、大学経営において、専門的かつ総合判断に優れた人材へのニーズが高まっていること、また職員・教員および外部人材は、それぞれの能力の特性を活かしつつ、実質的な協働を行う必要があることが分かった。第二に、教職協働の実態と方向性を明らかにした。教職協働を有効ならしめるには、単なる役割分担ではなく、教員・職員・外部人材の三者が目標を共有し、実質的な共同作業によって経営に当たる必要があるが、調査・研究の結果、そこことの正しさを明らかにした。第三に、とくに教員出身の大学経営人材の養成方策を検討した。米国の大学には、教員出身のアドミニストレーターが多数存在し、彼らの少なからぬ部分は教育・研究ではなく大学経営に専念し、専門的な大学経営人材に育つ者である。一方、わが国では教員を配置しても一時的な職務と観念されがちであり、彼らのキャリアパスとして大学経営人材が認識されている例はまれである。このため、米国やその他の国における実態とわが国の現実を対比させることによって、改善のための具体策を提案した。本研究は、諸環境の変化の中で、高度化や合理化など厳しく対応が求められている大学経営に関し、これを担い支える人々(大学経営人材)の能力開発に着目し、現実志向および国際的視野からこれを実証的に研究することを目的に実施している。平成27年度の実績の概要は以下の通りである。第一に、わが国の大学の管理運営および経営体制の実態、ならびに大学経営人材の実態について、各種文献を調査し、かつ研究会・研修会等への出席を通じてその実態を観察するとともに、論点を整理した。第二に、諸外国の大学経営人材に関する制度や実態について、平成2426年度の調査を踏まえてさらに精査した。これについては、各種の政府関係報告書や研究所、研究論文の解析を通じて行い、また実際にこのテーマに関係深い国際会議に出席の上、自らも研究の中間成果を発表し、また出席した外国の研究者・実践家との情報交換を行った。出席した会議は、PASCAL国際会議(27年10月イタリア・カターニャ)およびCIES(比較国際教育学会28年3月カナダ・バンクーバー)であるが、このほか科研費によらない外国出張の機会もとらえて情報収集と交換を行った。主なものは、広島大学ーメルボルン大学国際研究会(27年9月オーストラリア・メルボルン)、HER(高等教育改革ワークショップ、27年10月中国・天津)、およびOECD IMHE理事会(27年11月フランス・パリ)である。第三に、これまでに得た科研費による研究成果を発展させ、上記の調査研究をこれに加えて、わが国および各国の大学における管理運営システムの特色を、企業や他国の大学など他の社会組織と比較しつつ検討し、論点の相互関係を明らかにするように努めた。その成果の一部は、論文および評論の形で公表した。研究実績のうち、第一の項目については現在進行中であり、第二の項目については、科研費による調査出張以外にさまざまな機会もあり、思いのほか進展した。また、第三の項目については、目的遂行のため現在も進行中である。本研究は、諸環境の変化の中で高度化や合理化など厳しく対応が求められている大学経営に関し、これを担い支える人々(大学経営人材)の能力開発に着目し、現実志向および国際的視野からこれを実証的に研究することを目的としている。申請者は、これまでわが国における大学経営人材に関する研究をリードしてきたが、近年、ガバナンス改革が進み、研究の背景となる枠組みも大きく変化しつつある。すなわち、学長のリーダーシップの確立が求められる一方で、教育・研究に関する専門職としての教員も、教職協働の観点から、教授会という場とは異なる局面で大学経営への参画が必要となってきた。このため、変化する枠組みと、これまで蓄積してきた研究の成果と照合することによって、ガバナンス改革の時代にふさわしい大学経営人材のあり方およびその養成方策を明らかにするよう務めてきた。このため、我が国における大学の管理運営、経営体制の実態について、過去の申請者の研究成果をベースとしつつ、各種文献・資料の調査、研究会での意見交換、キーパーソンへのインタビュー等を通じて、より深い理解を得るようにつとめてきた。日本高等教育学会を始め高等教育に関する学会での発表、いくつかの大学におけるSD研修の講演なども、貴重な情報源として活用してきた。これらに加えて、平成28年度においては二つの国際研究集会に出席・発表することによって、各国における大学管理運営および経営に関する新たな知見やより深い理解を得ることができた。ダブリンで開催された高等教育改革ワークショップ(平成28年9月)および米国アトランタで開催された比較国際教育学会(平成29年3月)がそれである。以上のような作業を通じて得られた知見をとりまとめ、今後この分野の高等教育研究の発展に資する、また現実の大学管理運営および経営の改善に資する提言を取りまとめることにしている。

1.国内の大学管理運営および経営に対処する人材の養成・活用状況については、学会、講演、調査等における関係者との情報交換および各種文献調査によって、より深化したレベルでその分析を進めることができたこと。2.海外の事情については、我が国に来訪する大学職員への研修や、前述の二つの国際研究集会への出席により、概ね当初計画のレベルにおいて理解を深めることができ、かつ分析を行うことができたこと。3.国内外の事情についての文献・資料による調査については、実際の調査に加えて、情報源となるさまざまなデータが、Web上に多数存在することが日々明らかになっており、これらの情報にアクセスすることが容易であることが判明しつつあること。本研究は、諸環境の変化の中で高度化や合理化など厳しく対応が求められている大学経営に関し、これを担い支える人々(大学経営人材)の能力開発に着目し、現実志向および国際的視野からこれを実証的に研究することを目的としている。申請者は、これまでわが国における大学経営人材に関する研究をリードしてきたが、近年、ガバナンス改革が進み、研究の背景となる枠組みも大きく変化しつつある。すなわち、学長のリーダーシップの確立が求められる一方で、教育・研究に関する専門職としての教員も、教職協働の観点から、教授会という場とは異なる局面で大学経営への参画が必要となってきた。このため、変化する枠組みと、これまで蓄積してきた研究の成果と照合することによって、ガバナンス改革の時代にふさわしい大学経営人材のあり方およびその養成方策を明らかにするよう務めてきた。すなわち、各種文献・資料の調査、研究会での意見交換、キーパーソンへのインタビュー等を通じて、より深い理解を得るようにつとめ、日本高等教育学会を始め高等教育に関する学会での発表、複数の大学におけるSD研修の講演、各種の論文および評論執筆などを重ねてきた。平成29年度には、前年度までに行ったこれらの作業を前提として、さらに研究を進めるとともに、広島大学で開催された高等教育ワークショップにも出席し、部会の司会および申請者自身の研究発表を行った。今後は、この分野の高等教育研究の発展に貢献し、また現実の大学管理運営および経営の改善に資する提言を取りまとめることにしている。研究計画に沿って、できる限り効率よく作業を進めてきたが、平成28年度に大学院部長という管理職を併任し、またこれに付加して、教育の場である大学院大学アドミニストレーション研究科の研究科長を兼ねることとなったので、管理業務のため多忙を極めるようになった。また、予定していた海外調査が期限内に実施困難となった。このため、所属大学を通じて、日本学術振興会に対し「補助事業期間延長承認申請書」を提出し、1年間の延長が承認されたところである。平成29年度末にて管理職の任期が終了するので、今後はエフォート率を上げ、当初の計画に沿って、研究を完了する予定である。近年、大学改革とりわけ大学のガバナンス改革が進む中で、学長のリーダーシップの確立が求められる一方で、これを支える職員の役割や教育・研究に関する専門職としての教員も、教職協働の観点から、教授会という場とは異なる局面で大学経営への参画が必要である。
高難度英語ＣＥＦＲリスニングテストをＴＯＥＩＣ等主要英語検定試験にマッピングする

多くの英語学習者は英語を読むことができるが聞き取りが難しいと感じている。本研究では、潜在的な英語力が活かしきれていない学習者が自由に英語を駆使できるためのリスニング・ツールを構築した。速度がはやい自然な英語音声項目と英語イントネーションのリスニング項目をCEFR(欧州共通参照枠)や主要英語検定試験にマッピングしている。システムがレベル判定するので、学習者が聞き取りにくいリンキング等の音声現象を集中的に聞き、効率よく短時間に英語を聞き取る力を養うことができる。分析の結果、固有名詞を含む文の聞き取りが一番難しく、次いで、語数、脱落、同化、リンキングの順に聞き取りが難しいことが示唆される。本研究では、大人の英語学習者のための速度が速い自然な音声とイントネーションのリスニングテストを主要英語検定試験を用いてCEFR(欧州共通参照枠)にマッピングする。学習者は聞き取りにくいリンキング等の音声現象を集中的に聞くことによって、効率よく短時間に英語を聞き取る力を養うことができるようになる。出来上がったテスト等をインターネットで一般公開し、ビジネスマンや学生等が段階的に英語のリスニング力を身につけることができるようにする。二年に亘って音声のパラメータを抽出するためのデータベースを作るシステムを構築した。聞き取りにくい音声(リンキング、同化、弱化、フラップ化、成節子音、脱落)やイントネーションをパラメータ化し、今後、TOEIC等の検定試験を用いてCEFRにマッピングする。潜在的な英語力が活かしきれていない学習者が自由に英語を駆使できるためのリスニング・ツールを構築する。本研究で聞き取りにくい音声の個数、種類、語彙の難しさなどを調整し、難しさの度合いをレベル分けする。完成した音声テスト、練習問題、タスク等をインターネットで一般公開し、データを集め、プロジェクト終了後、一般使用者の上達率を緩やかに継続観察し、続けてレベルを調整する。学校現場で扱われることが少ない難しい音声の変化やイントネーションのリスニングテストのレベル別システムを作成する。現在の大人の英語学習者は、英語を読み、書き、話すことができるのに、ビジネスで聞き取ることができず、イントネーションを適切に使用できないことが多い。潜在的に英語力があるのに、会話の場でその力を充分に発揮できず、交渉の際に不利な立場におかれたりすることがある。本研究でビジネスパーソンや学生が音声現象を集中的に学習し、マスターできるシステムを構築する。昨年は音声のパラメータを抽出するためのデータベースを作るシステムを構築した。本研究では、大人の英語学習者のための速度が速い自然な音声とイントネーションのリスニングテストを主要英語検定試験を用いてCEFR(欧州共通参照枠)にマッピングしている。音声のパラメータを抽出するためのデータベースを作るシステムを構築した。聞き取りにくい音声(リンキング、同化、弱化、フラップ化、成節子音、脱落)やイントネーションをパラメータ化した。潜在的な英語力が活かしきれていない学習者が自由に英語を駆使できるためのリスニング・ツールが完成した。

聞き取りにくい音声の個数、種類、語彙の難しさなどを調整し、難しさの度合いをレベル分けしている。例えば、"You've got to loveus."という文は、Youとhaveが縮約形に短縮し、gotのtがフラップ化して「ら」に近い音になり、toのoが曖昧母音schwaに弱化、loveとusの間にリンキングが生じ、usのuが弱化する。現段階の単語の正答率は次の通りである:you 48%, have 30%, got 81%, to 11%, love 67%, us 63%。この文では、フラップ化と弱化が同時に起こるtoが特に正答率が低く、最初や最後の単語や途中の弱化していない音が聞き取りが良い。第一段階のデータが揃ったので、今後は新たにデータを投入する際は、全て最低レベル(安易なレベル)に設定し、正答率によって、難しさのレベルを常時再評価する。データを過去のリスニングデータで分析した結果に基づいて抽出した式:内容語の数/単語数ー難しい音変化/単語数×15と比較し、式の精度をあげ、聞き取りの難しさの要因を特定する。英語音声学昨年度、音声問題の正答率に合わせて出題問題の難易度を調整するプログラムをシステムに追加した。過去のリスニングデータで分析した結果に基づいて抽出した式(松井2013):内容語の数/単語数ー難しい音変化/単語数×15を基に聞き取りの難しさを予め設定し、実際の聞き取りデータに基づいて難しさのレベルを常時再評価する。データが蓄積した段階で上記式を修正する。時間をかけてさらに精度の高い式を見出す。昨年度はさらにデータベースを複数のホームページからアクセスできるようにシステムを組み替え、音声学習ソフトを公開後に複数ユーザーが同時に使用できるように整えた。最終的に1000文以上のデータベースを作成する。現在、200文分のデータをアップロードし、今後、微調整し、同時に作成している例文を入力できる準備を進めている。今年度さらにデータベースへ文を入力し、レベル別判定を行い、テスト後、レベル調整し、さらに項目を追加し、第二ラウンドのベンチマーク作業に進む。評定者よりも実際の聞き取りデータを評価基準にする方が精度が高い(リスニングの現状分析が正確な)ので、今年度はリスニングの結果回収とデータベースのレベル設定を繰り返し、問題のランク付け、評価の式の改善を行う。データベース作成システムを完成した。今後、このデータベースを既存英語学習システムにつなげ、学習環境を整え、データを回収する。1.リンキングや同化等の聞き取りが難しい音声の組み合わせが含まれている文をCEFRやCEFR-J(根岸2010参照)に沿って作成した。複数のパラメータを設け、項目を修正・編集する際にパラメータごとに変更できるようにデータベースを設計した。
気流閉塞と労働生産性低下（プレゼンティーズム）および病欠との関連の基盤研究

本研究は、呼吸機能低下(気流閉塞=慢性閉塞性肺疾患:COPD疑い)と労働生産性低下(presenteeism)および病欠(absenteeism)との関連を明らかにすることを目的とする。労働生産性については、健診受診時に男女労働者を対象として、The Quantity and Quality (QQ) methodと日本開発のプレゼンティーズム測定調査票(WFun)の2つの労働生産性低下の指標を用いて評価する。さらに、追跡調査を行い、将来の労働生産性低下を防止するための介入方法を検討する基盤となる研究を行う。本年度は、倫理委員会での承認後にリクルートを開始した。健診機関の協力の基すでに887名をリクルートした。引き続き第2年度の6月9月の期間に目標人数のリクルートを目指す。経年受診者に対し第2年度、第3年度に追跡調査を行う予定である。リクルートした対象者の人間ドックデータ:問診情報[既往歴および現病歴(労働生産性低下をもたらす主要な健康問題について)、生活習慣[喫煙習慣、食習慣、運動習慣、睡眠時間等]、職場要因[職場の禁煙状況、受動喫煙の有無、労働時間、上司のサポート状況等]、身体測定、血液検査および呼吸機能検査(1秒量:FEV1、努力性肺活量:FVC、対標準1秒量:%FEV1、1秒率:FEV1%、健診では可逆性試験なし)を抽出中である。すでに回収した労働生産性低下(presenteeism)の評価としてのThe Quantity and Quality (QQ) method、プレゼンティーズム測定調査票:労働機能障害調査票(WFun: Work Functioning Impairment Scale)、および病欠(absenteeism):過去1年間の病欠日数(なんらかの健康問題で就業できなかった日数)と呼吸機能との関連について検討を開始する予定である。研究対象者のリクルートのための環境整備(選定方法、質問票の内容、必要検査項目、提供の必要なデータ、研究協力者への説明と同意、研究に要した経費の請求方法、各施設での準備状況等)に時間を要したが、健診機関でのリクルートが開始されており、今後順調にリクルートができるものと考えている。目標症例数に達するまでリクルートを継続し、早期にリクルートの完了を目指す。リクルートされた対象者に関しては、本研究で測定した労働生産性と提供されたデータ(既往疾患および治療中疾患、生活習慣(喫煙習慣等)、測定項目として身長、体重、体脂肪率、腹囲などの体型因子、血圧、呼吸機能検査および血液検査全般(特に炎症のバイオマーカー:WBC,CRP等)、画像情報として胸部X線所見、CT所見等)を順次突合する。呼吸機能とこれらの労働生産性および病欠との関連について検討する。労働生産性低下をもたらす主要な健康問題として考えられる筋骨格系疾患、消化器疾患、循環器疾患、精神疾患、アトピー性皮膚炎、アレルギー性鼻炎、癌、呼吸器疾患(COPD以外)、脳梗塞、メニエール、頭痛、めまい症等の疾患、および生活習慣(喫煙、食生活、労働時間、睡眠時間等)、職場の喫煙環境等を問診情報により把握し、それらと労働生産性および病欠との関連について同様に検討する。また、労働生産性低下をもたらす主要な健康問題と考えられる呼吸機能低下以外の上記疾患を除外し、気流閉塞の有無および重症度と労働生産性低下および病欠との関連について、多重ロジスティク回帰分析等を用いて検討する。ジェンダー(性別)、生活習慣、業種、職種、職場要因等を考慮して解析する。研究期間内の分析完了を目指す。

目標症例数に達するまでリクルートを継続し、早期にリクルートの完了を目指す。リクルートされた対象者に関しては、本研究で測定した労働生産性と提供されたデータ(既往疾患および治療中疾患、生活習慣(喫煙習慣等)、測定項目として身長、体重、体脂肪率、腹囲などの体型因子、血圧、呼吸機能検査および血液検査全般(特に炎症のバイオマーカー:WBC,CRP等)、画像情報として胸部X線所見、CT所見等)を順次突合する。呼吸機能とこれらの労働生産性および病欠との関連について検討する。労働生産性低下をもたらす主要な健康問題として考えられる筋骨格系疾患、消化器疾患、循環器疾患、精神疾患、アトピー性皮膚炎、アレルギー性鼻炎、癌、呼吸器疾患(COPD以外)、脳梗塞、メニエール、頭痛、めまい症等の疾患、および生活習慣(喫煙、食生活、労働時間、睡眠時間等)、職場の喫煙環境等を問診情報により把握し、それらと労働生産性および病欠との関連について同様に検討する。また、労働生産性低下をもたらす主要な健康問題と考えられる呼吸機能低下以外の上記疾患を除外し、気流閉塞の有無および重症度と労働生産性低下および病欠との関連について、多重ロジスティク回帰分析等を用いて検討する。ジェンダー(性別)、生活習慣、業種、職種、職場要因等を考慮して解析する。研究期間内の分析完了を目指す。研究対象者のリクルートのための環境整備(選定方法、質問票の内容、必要検査項目、提供の必要なデータ、研究協力者への説明と同意、研究に要した経費の請求方法、協力機関での準備状況等)に時間を要したため、健診機関でのリクルートの開始が2月となったためである。初年度にリクルート体制が整ったことより第2年度に順調にリクルートできるものと考える。リクルートのための人件費・謝金、物品費また情報収集としての旅費等の必要な経費として計上した。
熱ショックタンパク質は温度感覚に関与するか?

光受容細胞、匂い受容細胞では、受容体型グアニレートシクラーゼ-cGMP系がシグナル伝達系として働いている。末梢感覚神経の細胞体が存在する後根神経節にはBタイプ受容体型グアニレートシクラーゼ(GC-B)、環状ヌクレオチド依存性カチオンチャンネル(CNG3)が発現していることから、末梢感覚神経においても同様のシグナル伝達系が存在することがわかった。本研究では温度刺激がこのシグナル伝達系を駆動するかを培養細胞における再構成系により検討した。GC-Bを発現したCHO-K1細胞を生きたまま加温すると、GC-BのリガンドであるCNP依存性のcGMP合成能が低下したが、GC-Bのタンパク質としての酵素活性は加温により上昇した。これは細胞におけるGC-B活性にGC-B以外の因子が関与し、温度依存性の調節を行なっている事を示唆する。GC-Bの活性は熱ショックタンパク質90(HSP90)の阻害剤ゲルダナマイシンで抑制された。つまり、HSP90がGC-B活性を調節している細胞内因子である可能性が示唆された。HSP90の免疫組織化学によりHSP90が後根神経節の神経細胞に発現していることを確認し、免疫沈降法によりHSP90とGC-Bが複合体として存在する事を示した。HSP90とGC-Bの結合は加温やゲルダナマイシンにより解離することがわかった。また、酵母two-hybrid systemによりHSP90のN末端側にあるATP結合領域とGC-Bのカイネース相同領域が直接相互作用する事をみとめた。これらの事から、GC-BはHSP90により調節を受けており、温度変化に対する細胞内cGMPシグナル伝達系を介在すると考えられる。線虫において温度走性の異常を引き起こす変異体として同定された熱ショックタンパク質(HSP90)および環状ヌクレオチド依存性カチオンチャンネル(CNG)が、捕乳類の温度受容ニューロンにおいても関与しているかどうかを検討した。実験(1)末梢温度受容ニューロンの細胞体が存在する後根神経節(DRG)からmRNAを回収し、RT-PCR法により、HSP90,CNG3,さらに環状ヌクレオチドであるcGMPを合成する受容体型グアニレートシクラーゼB(GC-B)の発現を確認した。実験(2) (1)で確認した遺伝子が発現している細胞をin situ hybridizationにより同定した。その結果HSP90、CNG3、GC-BはいずれもDRGの一部の感覚ニューロンに発現していることがわかった。現在、共発現の確認をするために、2重標識in situ hybridizationを行なっている。実験(3) DRGニューロンの分散培養を行ない、Fura-2顕微測光法により細胞内カルシウム濃度変化を測定する事で、温度刺激に応答する温度受容ニューロンを同定した。さらに膜透過型のcGMPアナログである8-bromo-cGMPを投与しCNGチャンネルを活性化する事で、温度受容ニューロンとCNGとの関係を検討した。その結果、CNGは加温に応答する温受容ニューロンの約半数に発現しているが、冷却に反応する冷受容ニューロンには発現していないことがわかった。実験(4) GC-B,CNG3の全長cDNAを晴乳類発現ベクターにクローニングし、CHO-K1細胞に発現した後に、温度刺激に対する応答を検討した。GC-Bを一過性に発現した細胞においてcGMP合成をEIAにより定量した。CNP存在下でのcGMP合成は25°Cをピークとして温度依存性に変化した。現在、GC-Bの活性の温度依存性にHSP90が関与しているかを共免疫沈降法および薬理学的方法で検討している。