hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
難純化ウイルスに対する複製型二本鎖RNAからの遺伝子のクローニングと抗血清の作製

本研究では、病原ウイルスの純化が困難なために現在まで抗血清が作製されていない難純化植物ウイルスを対象として、まずウイルスゲノムに対応した複製型二本鎖RNAをウイルス感染植物から抽出し、これを用いて病原ウイルスの遺伝子に対応したcDNAのクローニングを行うことを第一の目標としている。さらに、ウイルス遺伝子がコードするタンパク質に対応した塩基配列を決定し、大腸菌に融合タンパク質としてウイルスタンパク質を産生させ、それに対する抗血清を作製することを第二の目標としている。さらにこれらの成果を利用して、難純化ウイルスの検出・同定・系統判別を迅速に行えるようにすることを最終目標としている。果樹ではカンキツトリステザウイルス(CTV)、イチゴではイチゴマイルドイエローエッジウイルス(SMYEV)を取り上げて実験を行い、以下のような知見が得られた。1.CTVでは複製型二本鎖RNAからCTV-RNAのクローニングに成功した。得られたcDNAクローンのひとつは外被タンパク質を大腸菌で産生する能力をもっており、その塩基配列を決定した。また塩基配列に基づいて作成したプライマーを用いて、PCR法により二本鎖RNA試料からCTV遺伝子が検出でき、さらにCTVの系統判別もできることが明らかとなった。2.CTVの外被タンパク質遺伝子が重複したと考えられる外被タンパク質類似タンパク質を融合タンパク質として大腸菌で生産させることに成功し、これに対する抗血清も作製することができた。3.SMYEVは、いまだにウイルス粒子の形態すら未確認であるため、接木試験で発病した多数のイチゴから複製型二本鎖RNAを抽出し、cDNAのクローニングに成功した。このcDNAの塩基配列を決定したところ、報告のある植物ウイルスの塩基配列とは一致しなかった。本研究では、病原ウイルスの純化が困難なために現在まで抗血清が作製されていない難純化ウイルスを対象として、まずウイルスゲノムに対応した複製型二本鎖RNAを抽出し、これを用いて病原ウイルスの遺伝子に対応したcDNAのクローニングを第一の目標としている。さらに、ウイルスの外被タンパク質に対応した塩基配列を決定し、大腸菌に融合タンパク質としてウイルス外被タンパク質を産生させ、抗血清を作製することを最終目的としている。平成4年度では、果樹ではカンキツトリステザウイルス(CTV)、イチゴではイチゴマルイドイエローエッジウイルス(SMYEV)を取り上げて実験を行い、以下のような知見が得られた。得られたcDNAクローンのひとつは外被タンパク質を産生する能力をもっていた。その塩基配列を決定し、日本産CTVの外被タンパク質遺伝子と米国産のものが比較できた。以上の点から、複製型二本鎖RNAを用いた植物ウイルス遺伝子のクローニングが実用的技法であることが証明された。2.さらに外被タンパク質遺伝子近傍のCTV-RNAの塩基配列を調べたところ、日本には未発生のbeet yellows closterovirusとCTVが近縁であることが明らかとなった。また外被タンパク質遺伝子と外被タンパク質類似遺伝子が重複している現象も見られた。3.SMYEVは、いまだにウイルス粒子の形態すら未確認であるため、接木試験で接種した多数のイチゴから複製型二本鎖RNAを抽出して比較したところ、数種の電気泳動パターンが得られ、SMYEV感染イチゴといわれているものには、複数のウイルスが感染していることが明らかとなった。本研究では、病原ウイルスの純化が因難なために現在まで抗血清が作製されていない難純化ウイルスを対象として、まずウイルスゲノムに対応した複製型二本鎖RNAをウイルス感染植物から抽出し、これを用いて病原ウイルスの遺伝子に対応したcDNAのクローニングを行うことを第一の目標としている。さらに、ウイルス遺伝子のコードするタンパク質に対応した塩基配列を決定し、大腸菌に融合タンパク質としてウイルスのタンパク質を産生させ、抗血清を作製することを最終目的としている。平成5年度では、果樹ではカンキツトリステザウイルス(CTV)、イチゴではイチゴマイルドイエローエッジウイルス(SMYEV)を取り上げて実験を行い、以下のような知見が得られた。

得られたcDNAクローンのひとつは外被タンパク質を産生する能力をもっていた。その塩基配列を決定し、日本産CTVの外被タンパク質遺伝子と米国産のものが比較できた。以上の点から、複製型二本鎖RNAを用いた植物ウイルス遺伝子のクローニングが実用的技法であることが証明された。3.SMYEVは、いまだにウイルス粒子の形態すら未確認であるため、接木試験で発病した多数のイチゴから複製型二本鎖RNAを抽出し、cDNAのクローニングに成功した。このcDNAの塩基配列を決定したところ、報告のある植物ウイルスの塩基配列とは一致しなかった。
水棲動物を模したロボット教材の開発

[目的]近年,小中学生の理工系離れが進行している.この様な状況の中でも各種ロボットコンテストや,2足歩行ロボット等でメカトロニクス分野が産業界で話題に上っている.工業高専においてもNHKロボコン等で関節のメカニズム機構の動力にサーボモータを扱うことが多く,ロボットと高専は,きってもきれない関係となっている。このような中で小中学生を対象とした公開講座が多く開催されている.この研究では,複雑な2足歩行ではなく,水棲動物の泳ぎの動作を1つの関節の動きでマイコン制御し,水棲動物を模した簡易ロボットを触って泳がせるなどの体験を通して,小中学生や高専生に動物の動きやものづくりやサーボモータを使ったロボット制御に関する興味と関心を持ってもらうことを目的としている.[研究方法]マイコン(Arduino)を使用し,プログラミングによりサーボモータ制御用信号を発生させ,次いで,再利用出来るレゴマインドストームを使って,サーボモータの基礎的動作メカニズム,制御方法の実験教材を作製する。そして,既存の水中ロボット(単関節を持った)を改良することで,公開講座向け,水棲動物型メカトロニクス教材を作製する.[研究成果]1)この研究では,マイコン(Arduino)を使用し,プログラミングによりサーボモータ制御用PWM信号を発生させる制御回路実験教材を作製した.2)サーボモータの基礎的動作メカニズム(動作原理)と制御方法(特性測定)の教材を再利用可能なレゴマインドストームとマイコン(Arduino)を使用して作製した.3)既存の水中ロボット(単関節を持った)を改良することで,公開講座向け,水上で光センサー等を使ってライントレース自律移動をする水棲動物型ロボット実験教材を作製した.[目的]近年,小中学生の理工系離れが進行している.この様な状況の中でも各種ロボットコンテストや,2足歩行ロボット等でメカトロニクス分野が産業界で話題に上っている.工業高専においてもNHKロボコン等で関節のメカニズム機構の動力にサーボモータを扱うことが多く,ロボットと高専は,きってもきれない関係となっている。そして,既存の水中ロボット(単関節を持った)を改良することで,公開講座向け,水棲動物型メカトロニクス教材を作製する.[研究成果]1)この研究では,マイコン(Arduino)を使用し,プログラミングによりサーボモータ制御用PWM信号を発生させる制御回路実験教材を作製した.2)サーボモータの基礎的動作メカニズム(動作原理)と制御方法(特性測定)の教材を再利用可能なレゴマインドストームとマイコン(Arduino)を使用して作製した.3)既存の水中ロボット(単関節を持った)を改良することで,公開講座向け,水上で光センサー等を使ってライントレース自律移動をする水棲動物型ロボット実験教材を作製した.
組換え遺伝子(Rad51)を用いた耐性がんの治療

がんの化学療法や放射線療法には、がんのもつ自然耐性、あるいは獲得耐性によって、臨床的な治療効果に限界がみられることがある。さらに、いずれの治療においても正常組織が障害を起こさないようにするために照射する放射線強度、抗がん剤の濃度を抑える必要があり、十分な治療効果が得られないことが問題である。このようながん治療の障害となる放射線や抗がん剤に対する耐性を抑制し、より効果的で安全ながん治療法を開発することは重要である。哺乳動物のRad51遺伝子は、放射線やアルキル化剤などによるDNA二重鎖切断の組換え修復に関与していると考えられる。Rad51遺伝子は精巣、卵巣、脾臓、胸腺、小腸、子宮など、分裂の盛んな組織で発現しており、細胞周期のG1後期からS期に強く発現している。さらに、Rad51遺伝子のノックアウトマウスは胚発生初期で致死となることから、この遺伝子は細胞増殖に非常に重要であると考えられる。我々は、Rad51遺伝子に対するアンチセンスDNAを合成し、培養細胞に添加した。その結果、細胞の放射線に対する感受性が高くなるとともに、細胞の増殖能が低下した。また悪性のグリオーマ細胞をマウスに移植する実験では、Rad51アンチセンスDNAの処理で延命効果が認められた。さらに、放射線照射とアンチセンスDNAの両方の処置を行った場合マウスの生存日数は、著しく延長することが明らかとなった。このように放射線や抗がん剤治療にRad51アンチセンスを用いた遺伝子治療を併用することにより、低線量、低濃度でのがん治療あるいは耐性がんの克服に役立ち、治療のQOLを高めるためにも重要であると考えられる。
比較トランスクリプトーム解析に基づくシロイヌナズナ受精卵の極性化機構の解明

受精卵の極性化を制御する実働因子の同定を目指し、受精卵のトランスクリプトーム解析を行った。本年度はまず、受精卵を胚珠から単離・回収するための手法の開発に取り組んだ。はじめに、発生後期の胚の単離法などを参考に、実体顕微鏡下で胚珠を解剖して受精卵を単離することを試みた。しかしながら、この方法では胚珠の切断場所などを検討しても、受精卵を遊離させることができなかった。そこで、当研究室の先行研究で実施された卵細胞の単離の方法を参考にして、胚珠を細胞壁分解酵素で処理することで、受精卵をプロトプラスト化して遊離させることを目指した。しかしながら、酵素処理のみでは受精卵は遊離しなかったため、さらに胚珠を物理的に破砕する操作を加えた。様々な条件検討の末、受精卵を遊離させることに成功した。次に、上記の方法で野生型の受精卵を30個回収して、市販のキットを用いてmRNAを抽出してからcDNAを合成・増幅し、中部大学の鈴木孝征博士との共同研究として、次世代シーケンサーによるRNA-seqを行った。しかし、1サンプルあたり1000万リードを見込んでシークエンシングしたにもかかわらず、30個の受精卵からはおよそ10万リードしか検出できず、遺伝子発現を解析するには不十分であった。そこで、回収する受精卵の個数を増やし、さらにライブラリー濃縮のためのPCRのサイクル数も変更したことで、十分な量のリード数を検出できるようになった。以上の検討によって、受精卵の遺伝子発現を精確に解析するためのサンプル調整方法が確立できたと考えられた。そこで、この方法で得られたトランスクリプトームデータの信頼性を確かめるために、卵細胞のトランスクリプトームデータと比較した。その結果、受精卵では卵細胞と比べて、6000以上の遺伝子が特異的に発現していることがわかった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
アセチル化を介したクロマチンとゲノム損傷応答のダイナミズム

我々は、DNA損傷に伴い、TIP60アセチル化複合体によるH2AXのアセチル化が、H2AXのクロマチン上での交換反応を促進し、それに伴ってDNA損傷のセンサー蛋白質NBS1の損傷領域への集積を可能にしていることを明らかにした。しかしながら、TIP60によるH2AXのアセチル化が、いかなる機構で、誘導、維持、そして増幅されるのかについては、未だ明らかにされていない。本課題では、TIP60複合体の構成因子で、PI3 kinaseファミリーに属しながらもリン酸化活性のないTRRAPに着目し、DNA損傷領域におけるTIP60の集積とそれに伴うアセチル化シグナルの活性化メカニズムを明らかにすることを目的とする。TRRAPのノックダウン細胞を用いて、TRRAPが、放射線照射後TIP60及びNBS1などのDNA損傷応答関連因子の損傷部位への集積にどのような影響を与えるのかを蛍光免疫組織学的解析及びmicro-irradiation(MI)とFRAPを組み合わせた手法により検討した。その結果、TRRAPノックダウン細胞では、TIP60及びNBS1などのDNA損傷応答関連因子の集積が、野生型と比較して、遅延することが明らかになった。さらにMIとFRAPを組み合わせた解析においても、TRRAPノックダウン細胞では、GFP-TIP60及びGFP-NBS1のブリーチング後のGFP回復のカイネティクスが野生型細胞と異なり、その回復速度が遅れることを確認した。またH2AX発現細胞にTRRAPshRNAを導入し、その細胞のクロマチン分画から、DNA損傷の前後でH2AXを含むヌクレオソームを精製し、H2AXのアセチル化及びH4のアセチル化の状態を生化学的に検討した。その結果、これらアセチル化シグナルが抑制される事を見出し、TRRAPが、TIP60を介したアセチル化シグナルに関与することが明らかになった。我々は、TIP60によるH2AXのアセチル化が、DNA損傷応答シグナルの活性化に関与することを明らかにしてきたが、DNA損傷の現場でH2AXのアセチル化シグナルがいかなる機構で、誘導、維持、そして増幅されるのかについては、未だ明らかにされていない。本課題では、TIP60複合体の構成因子で、PI3 kinaseファミリーに属しながらもリン酸化活性のないTRRAPに着目し、DNA損傷領域におけるTIP60の集積とそれに伴うアセチル化シグナルの活性化メカニズムを明らかにすることが目的である。本年度は、TRRAPのノックダウン細胞を用いて、TRRAPが、放射線照射後、TIP60及びNBS1などの損傷応答関連因子の損傷部位への集積にどのような影響を与えるのかを蛍光免疫組織学的解析およびmicro-irradiation (MI)とFRAPを組み合わせた手法により検討した。その結果、当初の予想通り、TIP60及びNBS1などのDNA損傷応答関連因子の集積は、TRRAPをノックダウンすることにより野生型と比較して、集積像が異なっていることが明らかになった。さらにMIとFRAPを用いた解析においても野生型と比較してTRRAPをノックダウンした細胞では、損傷領域に集積したGFP-TIP60およびNBS1-GFPのBleaching後のGFP回復のカイネティクスが野生型の細胞と比較して異なることを見出すことに成功した。生化学的解析では、H2AX-Flag-HAを発現させた細胞にノックダウンのためのTRRAPshRNAを誘導し、その細胞のクロマチン分画からH2AXを含むヌクレオソームの精製に成功した。TRRAPのH2AXのアセチル化及びH4のアセチル化への影響を生化学的に検討する準備が整った。本年度は、TIP60ヒストンアセチル化酵素複合体の構成因子であるTRRAPに着目し、そのノックダウン細胞の作製を数種類の細胞で行い成功した。それらの細胞の中の一つを用いて、まずはTIP60及びNBS1などのDNA損傷応答関連因子のDNA損傷領域への集積を検討し、TRRAPは、これら因子のDNA損傷領域への集積に深く関与していることを明らかにした。また研究実績の項目でも記載したようにmicro-irradiationとFRAP解析を用いた実験も当初の予定通り進んでいる。しかしながら、TRRAPノックダウン細胞を用いたクロマチン免疫沈降に関しては、この実験に用いるTIP60の抗体が、枯渇しつつあり、新たな抗体作製が必要となり、この点が当初の予定よりやや遅れている。全体としては、おおむね順調に進展していると言える。我々は、TIP60によるH2AXのアセチル化が、これまで知られているH2AXのリン酸化に加えてDNA損傷応答シグナルの活性化に関与していることを明らかにしてきた。しかしながらTIP60によるH2AXのアセチル化が、DNA損傷領域において如何に維持され、増幅されるのか、そして既知のH2AXのリン酸化シグナルカスケードと如何なる関係にあるのかについては明らかにされていない点が多い。この課題に対して、我々は、TIP60複合体の構成因子であるTRRAPに着目して研究に取り組んできた。今年度は、H2AX-Flag-HA遺伝子を安定に発現させた細胞にTRRAP siRNAとmock siRNAを遺伝子導入し、放射線照射後、クロマチン分画を調製し、これらの細胞のクロマチン分画をMNaseで処理して、H2AXを含んだヌクレオソームを精製した。コントロール細胞では、DNA損傷依存的に増加するH2AXとH4のアセチル化が、TRRAPのノックダウン細胞では抑制されていることが、ヒストン化学修飾に対する抗体を用いたWestern Blotting法で明らかになった。さらにDR/GFPカセットを導入した細胞にTRRAP

siRNAとmock siRNAを遺伝子導入し、I-Sce Iによって誘導されるDNA二本鎖切断領域のヒストン化学修飾の状態をヒストン化学修飾の抗体を用いたクロマチン免疫沈降法によって検討し、先の生化学的解析と同様に損傷で誘導されるH4のアセチル化が抑制されることを確認した。また今回、TRRAP因子の化学修飾を見出し、その修飾部位を認識する抗体の作製を行った。この修飾は、今回の損傷領域でのH2AXおよびH4のアセチル化の増幅に関与している可能性があり、現在、その修飾部位を変異させたTRRAP変異体遺伝子を作製し、細胞への遺伝子導入を試みている。今年度は、当初の予定通り、TRRAPが、DNA損傷依存的に変化するH2AXとH4のアセチル化に関与することを生化学的解析とDR/GFPカセットを導入した細胞を用いたクロマチン免疫沈降法によって示すことに成功した。この修飾は、当初の予定では想定されたものではなかったが、TIP60との結合特異性あるいは、TIP60との結合能の増強など、今回の損傷領域でのH2AXおよびH4のアセチル化の増幅に関与している可能性があり、TRRAPが、如何なる分子メカニズムでDNA損傷領域でのアセチル化の増幅と維持に関与しているのかについてより詳細な知見を提供してくれると期待している。現時点は、この修飾の意義は、不明であり、その成果は、今後の研究の結果に依存している。従ってこれまでの結果からTRRAPが、TIP60によるH2AXのアセチル化を介したDNA損傷応答シグナルカスケードに深く関与することが明らかになりつつあり、研究は、おおむね順調に進展していると判断した。我々は、DNA損傷に伴い、TIP60アセチル化複合体によるH2AXのアセチル化が、H2AXのクロマチン上での交換反応を促進し、それに伴ってDNA損傷のセンサー蛋白質NBS1の損傷領域への集積を可能にしていることを明らかにした。しかしながら、TIP60によるH2AXのアセチル化が、いかなる機構で、誘導、維持、そして増幅されるのかについては、未だ明らかにされていない。本課題では、TIP60複合体の構成因子で、PI3 kinaseファミリーに属しながらもリン酸化活性のないTRRAPに着目し、DNA損傷領域におけるTIP60の集積とそれに伴うアセチル化シグナルの活性化メカニズムを明らかにすることを目的とする。TRRAPのノックダウン細胞を用いて、TRRAPが、放射線照射後TIP60及びNBS1などのDNA損傷応答関連因子の損傷部位への集積にどのような影響を与えるのかを蛍光免疫組織学的解析及びmicro-irradiation(MI)とFRAPを組み合わせた手法により検討した。その結果、TRRAPノックダウン細胞では、TIP60及びNBS1などのDNA損傷応答関連因子の集積が、野生型と比較して、遅延することが明らかになった。
多孔質コンクリートへのもみ殻灰の適用に関する研究

ポーラスコンクリートへのもみ殻灰の適用と天然資源の有効利用および木質系廃棄物の有効利用に関して基礎的検討を行った結果,以下の事柄が明らかとなった。1)フレッシュ時のもみ殻灰混和ペーストの塑性粘度・降伏値ともみ殻灰混和率,水結合材比の関係を明らかににし,パラメータの設定を行った。また塑性粘度・降伏値の測定は現有の回転粘度計で行い,フロー試験とともに,各配合の流動特性を明らかにした。さらに,シリカフュームを用いた場合との比較も行い,もみ殻灰を用いた場合の流動特性の評価も行った。2)もみ殻灰をポーラスコンクリートに混和する際の基礎的検討として,もみ殻灰混和モルタルを作製し,その強度特性および早期材齢での強度発現について明らかにした。3)端材である杉木片および天然ゼオライトを骨材に用いたポーラスコンクリートを作製し,単位容積質量,空隙率,圧縮強度,弾性係数および透水係数等の物理的性質を明らかにした。4)上記3)のポーラスコンクリートを用いて,保水性能試験を行い,保水性能を必要とする緑化コンクリート等への適用のための基礎的検討を行った。5)天然ゼオライトを骨材に用いたポーラスコンクリートの強度特性を明らかにし,また圧縮試験時の破壊モードを詳細に観察することにより,骨材が低強度である場合に,結合材の粘性および強度を向上することが,ポーラスコンクリート全体の強度向上にどの程度影響するかについて,考察を行った。6)ポーラスコンクリートの耐凍害性能に関して基礎的な検討を行った.7)建設工事の際に大量に廃棄されている伐根材を破砕し,ウレタン系結合材および骨材として用いてポーラスコンクリートを作製し,物性とアプリケーションに関して検討を行った。1)フレッシュ時のもみ殻灰混和ペーストの塑性粘度・降伏値ともみ殻灰混和率,水結合材比の関係を明らかににし,パラメータの設定を行った.また塑生粘度・降伏値の測定は現有の回転粘度計で行い,フロー試験とともに,各配合の流動特性を明らかにした.さらに,シリカフュームを用いた場合との比較も行い,もみ殻灰を用いた場合の流動特性の評価も行った.2)もみ殻灰をポーラスコンクリートに混和する際の基礎的検討として,もみ殻灰混和モルタルを作製し,その強度特性および早期材齢での強度発現について明らかにした.3)端材である杉木片および天然ゼオライトを骨材に用いたポーラスコンクリートを作製し,単位容積質量,空隙率,圧縮強度,弾性係数および透水係数等の物理的生質を明らかにした.4)上記3)のポーラスコンクリートを用いて,保水性能試験を行い,保水性能を必要とする緑化コンクリート等への適用のための基礎的検討を行った.5)天然ゼオライトを骨材に用いたポーラスコンクリートの強度特性を明らかにし,また圧縮試験時の破壊モードを詳細に観察することにより,骨材が低強度である場合に,結合材の粘性および強度を向上することが,ポーラスコンクリート全体の強度向上にどの程度影響するかについて,考察を行った.6)ポーラスコンクリートの耐凍害性能に関して基礎的な検討を行った.7)以上の検討により,次年度,ポーラスコンクリート結合材にもみ殻灰混和セメントを用いることに関しての基礎的資料がある程度整備でき,研究の遂行に大きく寄与できる結果を得ることができたものと考えられる.ポーラスコンクリートへのもみ殻灰の適用と天然資源の有効利用および木質系廃棄物の有効利用に関して基礎的検討を行った結果,以下の事柄が明らかとなった。
都市周辺部における地震時の大規模崩壊による災害の規模とその予測

主に,1998年に342galの地震加速度が発生した藤原町土石流と,最大982galの地震加速度が発生した1999年台湾集集地震によるそのごの土砂災害について検討した。1.藤原町土石流の調査結果平成11年に土石流の発生した藤原町西之貝戸川(8月と9月に各1回発生)と小滝川(9月に1回発生)に平成14年7月17日午前9時20分頃中規模の土石流が発生した。両渓流において土石流の民家への直撃は無かったが,西之貝戸川での流出土砂量は,4基の砂防堰堤における堆砂量からの推定で約27千m^3であった。この量は,平成11年8月発生土石流における流出土砂量(5千7千m^3)のほぼ4倍の流出土砂量であった。2.台湾九〓二山地区と草嶺の崩壊地調査結果a.九〓二山地区崩壊の向かい側に住んでいた官盛富氏より,2002年12月24日に地震当夜の地震とそれに伴って発生した崩壊にまつわる話を聞くことができた。基礎データとして,崩積土の単位体積重量の測定を2つの採土円筒,採土円筒A(598cm^3),採土円筒B(400cm^3)を使用して行った。採土円筒Aで,試料1と2を採取し,採土円筒Bで試料35を採取した。その結果より,1.581.95gf/cm^3程度の値が得られた。また,崩積土の透水係数の測定を,今回,時間の関係で試料4だけの測定を行った。約18時間放置したが,試料は飽和状態にならなかった。そのため,測定結果は不飽和状態の透水係数k_uである。その結果k_u=2.63×10^<-5>(cm/s)が'得られた。b.地震前,草嶺の山腹上部に住んでいて今回の崩壊で対岸に放り出されて助かった簡成品氏一家に関する話と,斜面下部の清水渓の右岸付近(崩壊地上流端から3km程下流)に住んでいた人の話を聴取することができた。近年の道路網の発達および山麓部の第二次および第三次産業用地化に伴って、都市域の周辺山麓部への急激な拡大が見られ、そのような地域が人間生活の場として漸次開発されている。このような所に地震が発生するといわゆる都市型災害以外に崖面の崩壊や、山地部における土石流の発生が心配される。関東地震のときの根府川の土石流災害がその例であり、山麓・山地部における集落の増加、および河幅の減少と、最近の地震の増加より、このような災害が注目される。・三重県北部藤原町の地震(1998.4)とその後の1999年8月の土石流の発生は、規模が小さいもののこのような災害の一端を示したものであった。藤原町では1999年8月19日、流下土砂量1万立方m規模の土石流が発生し、その後9月24日には土石流が他の支流にも拡大をはじめた。調べて見ると1998年8月はじめに小規模な土石流が発生していた。

これが発端であったが、それ以前には土石流の報告はなかった。何故、1998年8月から土石流の発生が見られるようになったのか、当初は全く原因が不明であったが、1998年4月に藤原町(標高約200m)で342gal(EW成分)の地震が発生していたことが判明した。土石流の発生場所は藤原岳中腹約450m500mであり、地震動の拡大が生じ、加速度もかなり大きくなったものと考えられる。このことが、山体を弱め崩壊を誘発させ、土石流の原因となったことを突き止め、、今後の発生土砂量の推定を行った。・このような山地斜面において、山地表層の崩壊の発生を明らかにするには、地震力を含めた斜面安定解析が必要である。斜面安定解析は、2次元ではほぼ完成されているが、3次元ではまだ未完成である。今回、円弧状の3次元すべり面の解析方法に対して、目処を立てることができた。1.大規模な崩壊が発生しやすい条件を持っている火山体を対象に、崩壊の可能性のある斜面を地形の特徴から推定する方法について考察した。火山体は堆積地形であり、その縦断面形は火山物質の移動・停止のプロセスを反映した形状特性を示すが、大規模な崩壊を対象とする場合、地表面での侵食や堆積よりも山体が安定して維持されるかどうかが問題となる。そこで、最近400年間に大規模な崩壊を起こした成層火山として4火山(北海道駒ヶ岳、渡島大島、磐梯山、御岳山)を、また比較対照として現在整った円錐形の成層火山である富士山と羊蹄山を採り上げた。火山体がその山体を維持していくためには、ある標高より上部の山体重量をその標高での断面積で支えなければならない。すべての標高でこの釣り合い保たれると仮定すると、どの火山体も山体標高とそれより上の体積の関係が2本の折れ線で近似でき、その交点の標高は崩壊の源頭部の標高とほぼ一致していた。この理由については、来年度さらに検討を続ける。2.1999(平成11)年9月に台湾中部で発生した地震により、崩壊土砂量10^710^8m^3規模の大規模崩壊が2個所で発生した。本科研の申請時には予期していなかったが、堆積岩山地での大規模な地震崩壊の典型的事例として調査を実施した。その結果、崩壊の発生には、地震動、とくに上下動の大きさの他に、当該斜面のそれまでの崩壊履歴、クリープによる岩盤の緩み、塩類風化、地下水の供給、など地震に至るまでの斜面内での素因の形成が大きく寄与しているものと推測された。3.円弧状のすべり面に対する三次元斜面安定解析法をほぼ完成させ、検証のために、すべり面に垂直に作用する応力の計算値と実験による実測値とを対比した結果、良い一致が得られた。本研究を行っている最中に,台湾にて規模M_L7.3の921集集大地震が発生した。環太平洋地震帯に属する台湾の直下型地震による山地災害を調査することは,日本にとっても有意義なことである。最も参考となる例が,大規模崩壊と堰止め湖の形成である。一つは九〓二崩壊であり,他の一つは草嶺の崩壊である。堰止め湖は未だ決壊していないが,九〓二においては深刻である。崩壊斜面の地震応答加速度を求めるため,九〓二・草嶺の崩壊現場にて弾性波探査を実施し,すべり面での粘土採取と土質試験を行った。大規模崩壊は,流れ盤という地質的な弱点に沿って発生した。九〓二崩壊は,頁岩層の崩壊(概略1×1.7km,崩壊土砂量:3千500万m^3)である。今回の知見の一つは,この地域が1937年の陸地測量部の測量と比較して,約2m高くなっていることと,崩壊地につながる尾根のピーク(中心山)がおそらくは過去の地震(特定できない)の際に失われたことである。他の一つは,今回の崩壊斜面が実は過去の時代の崩壊跡地斜面であった,という知見である。崩壊後何十年か経つと地層が劣化し,次の地震等により崩壊が発生することが示唆された。崩壊斜面における加速度は,草嶺に比較するとそれほど大きくなく,0.5G程度であった。草嶺の崩壊は,1.3×1.7kmで,崩壊土砂量が約1億m^3という巨大崩壊ある。この崩壊は過去の地震等によって4回崩壊していることが知られていた。
ソフトウェア開発における要求分析過程の体系的支援方式に関する研究

本年度における本研究の目的は,情報構造分析の結果と人間の発想や判断との相関を分析し,開発環境における要求分析過程の計算機支援方式について検討と開発を行うことにより,ソフトウェアの要求分析工程の計算機支援を実現することであった.昨年度までの研究成果に基づき,本年度は,要求分析過程の計算機支援実現の一方式として,意味情報を忠実に表現し,管理することのできるソフトウェアリポジトリの構築を行い,その有効性について検討をした.具体的には次に述べる項目について研究成果を得た.昨年度までの成果である,コミュニティにおける情報共有のためのデータ構造に基づき,要求分析支援の基礎となる情報構造を決定した.この情報構造では,要求分析過程において生産されるプロダクトを,構造面,制約面という二つの意味的なモジュールに基づいて記述する方式を採用している.構造記述は実体関連モデルに基づき,分析対象とそれらの関係を示すものであり,制約記述は,実体や関連の間の意味的な関係を初等的な集合論に基づいて記述するものである.さらに,この情報構造記述の意味的モジュール性を保存したまま管理することのできるリポジトリシステムの構築を行った.このリポジトリシステムを用いることにより,構造記述に対して制約記述をプラガブルに入れ換えるなど,要求分析過程においてしばしば行われる,情報モデルの改変にも柔軟に対応することができる.つまり,このリポジトリシステムが要求分析過程を支援するCASEツールの共通的なプラットフォームとして有効であるといえる.また,本研究の有効性を検証するため,リポジトリシステム上にユニバーサルグラフエディタを構築した.これは,編集対象であるグラフの構成要素とそれらの間の制約を前述の情報構造記述として与えることにより,さまざまな種類のグラフを編集可能とするものである.これにより,グラフエディタというソフトウェアに対する要求に,リポジトリシステムが柔軟に対応できることが示されたといえる.本年度においては,情報構造の分析に関する発想機構と判断基準に関し,主にコミュニティ内での情報共有に着目し,人間の意図や判断を適切に表現するための情報構造に関して調査研究を行い,その結果をソフトウェアの要求分析過程に適用するという方針で研究を進めた.本年度の研究目的として掲げた三項目に対する研究成果および今後の展望については以下の通りである.1.発想機構とプロダクトの相関関係の分析人間の判断や発想に機構に関する考察を主にコミュニティ形成の面から行った.コミュニティにおける意志疎通には,情報伝達と共有が重要な役割を演じるが,本年度は,概念とその間の関連のみからなる「弱い情報構造」を情報構造と規定し,コミュニティの形成支援方式を検討した.また,主にオブジェクト指向分析方法論に基づき,この弱い情報構造をプロダクトの情報モデルに適用した事例について,分析判断とプロダクトの相関に関し,その特長や問題点に関して調査を行っており,次年度において継続的に研究を行う.2.リポジトリ向け意味制約管理モデルの一般化リポジトリ向け意味制約モデルの設計を行い,リポジトリの国際基準であるPCTEの提供するデータモデルとの特失比較に基づき,モデルの改良を行い,情報の構成と制約を記述する言語を提案した.提案する記述言語の処理ツールは現在開発中であり,次年度には実際のソフトウェア開発への適用評価を行う.3.意味情報を明示的に表現できる情報モデルの構築以上二つの成果の統合化を行うため,弱い情報モデルと意味制約モデルとの変換規則についての考察を行った.また,並行してソフトウェアの意味と分析設計判断の履歴を表現する情報モデルの構築に関する検討を行っており次年度においても継続的な研究課題とする.本年度における本研究の目的は,情報構造分析の結果と人間の発想や判断との相関を分析し,開発環境における要求分析過程の計算機支援方式について検討と開発を行うことにより,ソフトウェアの要求分析工程の計算機支援を実現することであった.昨年度までの研究成果に基づき,本年度は,要求分析過程の計算機支援実現の一方式として,意味情報を忠実に表現し,管理することのできるソフトウェアリポジトリの構築を行い,その有効性について検討をした.具体的には次に述べる項目について研究成果を得た.昨年度までの成果である,コミュニティにおける情報共有のためのデータ構造に基づき,要求分析支援の基礎となる情報構造を決定した.この情報構造では,要求分析過程において生産されるプロダクトを,構造面,制約面という二つの意味的なモジュールに基づいて記述する方式を採用している.構造記述は実体関連モデルに基づき,分析対象とそれらの関係を示すものであり,制約記述は,実体や関連の間の意味的な関係を初等的な集合論に基づいて記述するものである.さらに,この情報構造記述の意味的モジュール性を保存したまま管理することのできるリポジトリシステムの構築を行った.このリポジトリシステムを用いることにより,構造記述に対して制約記述をプラガブルに入れ換えるなど,要求分析過程においてしばしば行われる,情報モデルの改変にも柔軟に対応することができる.つまり,このリポジトリシステムが要求分析過程を支援するCASEツールの共通的なプラットフォームとして有効であるといえる.また,本研究の有効性を検証するため,リポジトリシステム上にユニバーサルグラフエディタを構築した.これは,編集対象であるグラフの構成要素とそれらの間の制約を前述の情報構造記述として与えることにより,さまざまな種類のグラフを編集可能とするものである.これにより,グラフエディタというソフトウェアに対する要求に,リポジトリシステムが柔軟に対応できることが示されたといえる.
うつ病発症機序の2-hitストレスモデルによる検証

1.平成29年度に600名の一般成人を対象に実施した大規模調査の解析を行った。この調査では小児期体験、パーソナリティ特性、ライフイベント、レジリエンス、職業性ストレス、睡眠がうつ、不安、認知機能、QOL、プレゼンティズムに与える影響を検討している。虐待、低養護、いじめなどの小児期体験は神経症的特質を高め、レジリエンスを低下させていた。さらに、これらの要因は職業性ストレスに影響し、心身のストレス反応を増強していた。2.職業性ストレスが睡眠を悪化させ、プレゼンティズムを間接的にも悪化させていた。さらに、夜型の生活は睡眠を悪化させることにより、職業性ストレスにおける心身のストレス反応を間接的に悪化させていた。このように、職業性ストレスにおいて睡眠が重要な役割をはたしていることが明らかになった。3.小児期体験としてのいじめが成人期抑うつ状態に及ぼす影響が、様々な環境因子とは独立な効果であるかどうかを、重回帰分析により検討した。成人期うつ症状を目的変数、小児期にいじめられた体験の他、両親からうけた被養育体験、年齢、性、主観的社会的地位、精神疾患既往歴、飲酒、喫煙などの19因子を説明変数として重回帰分析を行った。いじめ、母からの養護、収入、過去1年の否定的体験の評価、主観的社会的地位、精神疾患既往歴が有意に抑うつ症状の重症度を予測していた。4.抑うつ的反芻とは自己の抑うつ気分・症状や、その状態に陥った原因・結果について消極的に考え続けることと定義されている。近年心理学の分野においては反芻が抑うつの持続・重症化やうつ病の発症・再発を予測すると報告されている。しかしどのような因子が反芻に影響を与えるかについてはこれまで検討されていない。重回帰分析により、様々な環境・パーソナリティ因子のうち、性、同居人人数、一家の収入、小児期の被虐待体験、特性不安が反芻に有意な影響を与えていた。1.平成28年度にはまずうつ病を含む一般成人415名を対象に実施した質問紙調査データを用いて、小児期の養育体験、虐待が神経症的特質への影響を介して、抑うつ症状とストレスの否定的評価を増強するという仮説を検証した。その結果、小児期の低養育、過保護、虐待(特にネグレクト)が神経症的特質を増強し、さらに間接的に抑うつ症状とストレスの否定的評価を増強することが明らかになった。このモデルでは小児期の低養育、過保護は直接抑うつ症状に影響を与えることはなかったが、小児期の虐待(特にネグレクト)は直接抑うつ症状に影響を与えていた。したがって、抑うつ症状に対する小児期の低養育、過保護の影響はほとんど神経症的特質によって媒介される経路が主であるといえる。一方、小児期の虐待(特にネグレクト)は神経症的特質以外の特性への影響も介して抑うつ症状に影響を与えている可能性があり、低養育・過保護と虐待のうつ症状に対する作用機序が異なることが示唆される。2.小児期の養育体験は自尊感情への影響を介して特性不安に影響することも明らかになった。さらに、小児期虐待の抑うつ症状に対する効果が循環、抑うつ、不安、焦燥などの感情気質により媒介されていることを我々は既に明らかにしてきたが、感情気質の効果はさらに対人関係敏感性によって媒介されていることも明らかになった。3.上記の小児期体験、パーソナリティ特性、抑うつ・不安症状と睡眠、職業性ストレス、レジリアンスとの関連について大規模調査を開始し、集計解析中である。当初の計画通りに多数のデータを集め、多変量解析により精神医学にとって重要な所見がえられている。1.平成29年度にはまずうつ病を含む一般成人404名を対象に実施した質問紙調査データを用いて、小児期の養育体験、虐待が特性不安への影響を介して、抑うつ症状とストレスの否定的評価を増強するという仮説を検証した。その結果、小児期の低養育、過保護、虐待(特にネグレクト)が特性不安を増強し、さらに間接的に抑うつ症状とストレスの否定的評価を増強することが明らかになった。したがって、抑うつ症状に対する小児期の低養育、過保護の影響はほとんど特性不安によって媒介される経路が主であるといえる。一方、小児期の虐待(特にネグレクト)は特性不安以外のパーソナリティ特性への影響も介して抑うつ症状に影響を与えている可能性があり、低養育・過保護と虐待のうつ症状に対する作用機序が異なることが示唆される。2.さらに、小児期ストレスが自尊感情や感情気質を介して一般成人の抑うつ症状に与える影響において、主観的社会的地位が媒介効果を示すことが明らかになった。近年、主観的社会的地位と精神疾患発症との関連が示唆されており、本研究結果は主観的社会的地位が抑うつ症状に影響する機序を示唆している。3.上記の小児期体験、パーソナリティ特性、抑うつ・不安症状と睡眠、職業性ストレス、レジリアンスとの関連について、平成29年度に600名の一般成人を対象に大規模調査を実施し、集計解析中である。

虐待、低養護、いじめなどの小児期体験は神経症的特質を高め、レジリエンスを低下させていた。さらに、これらの要因は職業性ストレスに影響し、心身のストレス反応を増強していた。2.職業性ストレスが睡眠を悪化させ、プレゼンティズムを間接的にも悪化させていた。さらに、夜型の生活は睡眠を悪化させることにより、職業性ストレスにおける心身のストレス反応を間接的に悪化させていた。このように、職業性ストレスにおいて睡眠が重要な役割をはたしていることが明らかになった。3.小児期体験としてのいじめが成人期抑うつ状態に及ぼす影響が、様々な環境因子とは独立な効果であるかどうかを、重回帰分析により検討した。成人期うつ症状を目的変数、小児期にいじめられた体験の他、両親からうけた被養育体験、年齢、性、主観的社会的地位、精神疾患既往歴、飲酒、喫煙などの19因子を説明変数として重回帰分析を行った。いじめ、母からの養護、収入、過去1年の否定的体験の評価、主観的社会的地位、精神疾患既往歴が有意に抑うつ症状の重症度を予測していた。4.抑うつ的反芻とは自己の抑うつ気分・症状や、その状態に陥った原因・結果について消極的に考え続けることと定義されている。近年心理学の分野においては反芻が抑うつの持続・重症化やうつ病の発症・再発を予測すると報告されている。しかしどのような因子が反芻に影響を与えるかについてはこれまで検討されていない。重回帰分析により、様々な環境・パーソナリティ因子のうち、性、同居人人数、一家の収入、小児期の被虐待体験、特性不安が反芻に有意な影響を与えていた。現在研究計画を計画通りに推進して、研究成果を得たい。順調に研究費を使用して研究を進めたが、年度をまたぐ研究のため、少額年度内に支出しきれなかった。しかし、次年度に継続する研究において次年度使用額を使用する予定である。(理由)順調に研究費を使用して研究を進めたが、年度をまたぐ研究のため、少額年度内に支出しきれなかった。(使用計画)引き続き、データ収集のための消耗品、謝礼に使用していく予定である。引き続き、データ収集のための消耗品、謝礼に使用していく予定である。
学校教員における職業性ストレスの評価と評価票の開発

学校教員の精神疾患を理由とする休職者数は増加している。他職種と比較しても,教員はより強いストレス状況下にあり,うつ傾向も強いことが報告されている。日本の教員は世界的にも長い勤務時間であり,課外活動や一般的事務作業や授業の準備が長い傾向が指摘されている。教員は,「保護者との対応」や「生徒指導」や部活など特有のストレスを抱え,感情労働としての業務量の増加なども指摘されている。職業性ストレス簡易調査票は、職種による違いを考慮した判定が行えず、職種ごとに特徴的なストレス要因の評価ができないという問題点がある。職種ごとに特徴的なストレス要因を十分な信頼性と妥当性を有した専用の尺度で評価することが,具体的なメンタルヘルスケアのために必要である。本研究は簡便で客観的な教員の職業性ストレス評価票を新たに開発することを目的としている。予備調査として,宮崎市内の小中学校4校の教員98名に匿名式自由記述式質問紙を用い,教員特有の業務上のストレスを記載する形式で実施した。これにより45項目からなる「教員の職業性ストレス尺度原案」を作成した。平成29年度中に,宮崎市教育委員会の了承を得て,宮崎市内の公立小中学校の教員2276名の教員に「教員の職業性ストレス尺度原案」45項目を配布し,1721名の有効回答を得て,そのうちデータの欠損等を除く1300名を解析対象とした。因子分析により,23項目の「教員の職業性ストレス尺度」を開発し,信頼性・妥当性を検証し論文化した。平成31年3月29日にNeuropsychopharmacology Reportsへの論文が受理され、掲載予定である。今回の調査は1300名という大人数を解析できたので、小学校と中学校の比較、性差による比較、経験年数別比較と視点を変えて、複数の論文作成を検討している。因子分析により,23項目の「教員の職業性ストレス尺度」を開発し,信頼性・妥当性を検証した。現在は,英文雑誌への論文投稿作業を進めている。職業性ストレス

簡易調査票は、職種による違いを考慮した判定が行えず、職種ごとに特徴的なストレス要因の評価ができないという問題点がある。職種ごとに特徴的なストレス要因を十分な信頼性と妥当性を有した専用の尺度で評価することが,具体的なメンタルヘルスケアのために必要である。本研究は簡便で客観的な教員の職業性ストレス評価票を新たに開発することを目的としている。予備調査として,宮崎市内の小中学校4校の教員98名に匿名式自由記述式質問紙を用い,教員特有の業務上のストレスを記載する形式で実施した。これにより45項目からなる「教員の職業性ストレス尺度原案」を作成した。平成29年度中に,宮崎市教育委員会の了承を得て,宮崎市内の公立小中学校の教員2276名の教員に「教員の職業性ストレス尺度原案」45項目を配布し,1721名の有効回答を得て,そのうちデータの欠損等を除く1300名を解析対象とした。因子分析により,23項目の「教員の職業性ストレス尺度」を開発し,信頼性・妥当性を検証し論文化した。平成31年3月29日にNeuropsychopharmacology Reportsへの論文が受理され、掲載予定である。英文雑誌への論文投稿作業を進めている。今回の調査は1300名という大人数を解析できたので、複数の論文作成を検討している。今回の調査は1300名という大人数を解析できたので、小学校と中学校の比較、性差による比較、経験年数別比較と視点を変えて、複数の論文作成を検討している。英語論文を作成し、投稿する作業のうち、論文の取り寄せや英文校正に係る費用を確保するため、次年度使用額が生じた。
癌予防薬としてのスタンジシナール及びその誘導体の新規不斉合成法の開発

近年、standishinalは、強いアロマターゼ阻害活性を有することから乳がんの予防薬として期待されているジテルペンであり、またその構造は不斉4級炭素をもつ新規な骨格を有している。そこで、今回、私たちは不斉Heck反応による4級炭素の構築を鍵段階とするstandishinalの全合成を計画した。β-Cyclocitral(1)と2-methoxyphenyllithiumとの縮合により生成する2級アルコールを脱水反応にかけ、得られるオレフィン体のメトキシル基をイソプロピルチオール-水素化ナトリウムで脱メチル化した。続いて、生成した水酸基をトリフラート基に変換後、Pd(OAc)_2/(S)-BINAPを用いてHeck反応を行い、高収率(87%)および高光学純度(97%e.e.)で6/5/6員環からなる縮合三環化合物を得ることに成功した。しかし、三環化合物のA/B環の配置をtransに変換することが困難であったことから、一時的に標的分子をdichroanals Bに変更した。まず、1と2-methoxy-3,4-diisopropoxy-5-isopropylphenyllithiumとの縮合により生成する2級アルコールを脱水反応にかけ、得られるオレフィン体のメトキシル基をトリフラート基に変換後、これにPd(OAc)_2/(S)-BINAPを用いたHeck反応を行い、高収率で縮合三環化合物を得た。最後に、三塩化ホウ素でベンゼン環(C環)上の2つのイソプロポキシルを脱アルキル化し、dichloromethoxy- methaneと反応させてC環上にホルミル基を導入し、不斉収率56%e.e.ながら、dichroanal Bの全合成に成功した。現在、学術誌へ投稿準備中である。
仮想先物市場(U-Martシステム)を用いた経済システムの制度創発に関する研究

人工先物市場(U-Mart)を開発し、金融市場の制度デザインの研究を行っている。平成14年は、主に(1)サマースクールの開催(2)国際公開実験と国内公開実験の実施と、参加エージェントによる人工市場研究(3)ヒューマンエージェントのによる実験の3つの活動を行った.平成14年7月にサマースクールを開催した。大規模な市場システムを構築する技術を持つ開発スタッフを育てるため、研究分担者を中心に7名が講師となり、大学院生や大学生の20名の受講者に対して教育した。その結果、中心的な開発を行うスタッフが充実し、新サーバーや各種開発ツール、分析ツールが開発された。平成14年6月に、カーネギーメロン大学で行われたCASOSカンファレンスの1セッションとして、国際公開実験UMIE2002が開催された。12チーム、48エージェントの応募があった。様々な実験環境の下で、取引実験を行った所、エージェントの順位について、対戦相手の違いよりも外部環境(与えられた時系列)の違いの方が大きな影響を与える事がわかった。また、大阪産業大学で大規模なヒューマンエージェントによる実験が行われた.試行回数を増加させるにつれて、参加者の投資スキルが上昇した事がわかった。また、板情報の有無による投資行動の違いについて調べたが、与えられた状況下では明確な違いが発見できなかった。
管腔臓器力学特性の計測・モデル化・データ公開とシミュレータ実装

本研究では外科シミュレータのための生体組織,中でも管腔臓器の力学特性の新しい計測・解析法を提案した.そして,その結果を集約して一般的に利用できる生体特性データベースを構築した.また,得られた力学特性を活用して医療シミュレータを実装した.本研究では外科シミュレータのための生体組織,中でも管腔臓器の力学特性の新しい計測・解析法を提案した.そして,その結果を集約して一般的に利用できる生体特性データベースを構築した.また,得られた力学特性を活用して医療シミュレータを実装した.本研究では外科シミュレータ構築のための生体組織力学特性の計測・解析法を確立し,その結果を一般的に利用できる生体特性データベースとして公開することを目指している.実施計画に基づき平成19年度は管腔臓器のin-vitro運動機能再現と計測を行うための独自の実験系を構築した.まず組織の高温損傷を防ぐため,加温槽と組織槽を分けて溶液循環装置を構築した.調合したクレブス水溶液を本循環装置に満たし,95%02+5%C02混合気体を与える.また溶液温度が36度一定となるよう恒温制御装置を作成した.生理実験用ラットから十二指腸,空腸,回腸を摘出し,本装置で計測したところin-vitro運動機能再現に成功した.運動機能の画像計測を行うため,臓器そのままの状態,0.4mm径ガラスビーズを一様に散布した状態,スプレー塗料を用いてインク点を一様に散布した状態を複数のカメラを用いて画像記録を行った.この記録データ解析のために,管腔臓器の平滑筋モデルの構築を行った.従来から提案されている神経モデルを発展させ,縦走筋と環状筋の活動を個別にモデル化した.これにより画像記録された組織表面付近の平滑筋の動きをパラメータ化することが出来た.構築した実験装置や実験様子を画像記録し,計測結果と共に公開する準備を行った.サーバPCには低消費電力型の計算機を調達し,ソフトウェアは無料の物を中心に活用した.生理力学シミュレーションのための生体組織パラメータ決定は多くの研究者が必要としていることであり,本年度の研究成果はデータそのもの,及び実験手法を普及させる目的において有意義な貢献を果たした.本研究では外科シミュレータ構築のための生体組織力学特性の計測・解析法を確立し,その結果を一般的に利用できる生体特性データベースとして公開することを目指している.実施計画に基づき生理実験と数理実験を平行して実施した.組織の応力-歪み測定に関する生理実験ではステッピングモータと歪みゲージを用いた専用計測デバイスを設計・構築した.粘弾性を考慮し加力する速度を0.1Hz100Hzまで段階的に変えて計測した.外力による大域変形の測定に関する生理実験では伸長,収縮,圧縮,ねじり,ずれを再現し大域変形を計測し,また変形の計測には複数の高速カメラと変調光源を利用して3次元形状の実時間変化を計測した.数理実験においては外部変形刺激が与える筋活動の変化をモデル化することで,平滑筋に対する外部刺激の影響モデルを構築した.次に有限要素法をベースとした非線形,粘弾性変形モデルを構築した.筋活動モデルを組み込み,外部刺激との相互作用も考慮することで管腔臓器変形モデルを構築することができた.また,トレーニングシステムを実現する為には実時間変形を必要とするための計算速度の高速化が必要となる.そこで,より物理的に正確な変形モデルを構築し,現在の計算機能力で実時間変形を実現するため計算速度の高速化に取り組んだ.なお,多数の医師から評価を得る必要があるため高額で特殊なハードウェアは使用せず,汎用計算機のみを使用した.以上,概ね計画通りに研究を進めることができた.本研究では外科シミュレータ構築のための生体組織力学特性の計測・解析法を確立し,その結果を一般的に利用できる生体特性データベースとして公開することを目指している.実施計画に基づき生理実験と数理実験を平行して実施した.生理実験では,腸管の運動をより高精度かつ高密度に計測する方法として,ステンレスマイクロビーズ(平均径100マイクロメートル)を臓器表面に均等に塗布し,かつ水溶液中でも付着させる方法を開発した.これにより画像対応点が大幅に増し,トラッキング処理もより安定させることができた.次にこの計測方法を使って生理条件の異なる環境での臓器の運動を解析した.つまり溶液の温度,酸素飽和度をパラメータとして定量化した運動量指標との関係を調べた.数理実験においては訓練の必要性が高い腸管吻合シミュレータを題材としたトレーニングシミュレータの実装を中心に行った.有限要素法による腸管の変形,バネモデルによる糸の振る舞いを実時間で実装し,また,腸管・糸・鉗子の衝突判定を効率的に実施するフレームワークを構築した.これにより腸管の吻合手技を計算機上で再現することができ,医療訓練の応用を果たした.なお,多数の医師から評価を得る必要があるため高額で特殊なハードウェアは使用せず,汎用計算機のみを使用した.以上,概ね計画通りに研究を進めることができた.
統合国際深海掘削計画による深部地下生物圏の存在と分布に関する有機地球化学的研究

本年度は、有機化合物の分子レベル安定同位体比に関する解析法と新規バイオマーカーの構造解析法を確立するために液体クロマトグラフ/質量分析計、ガスクロマトグラフ/燃焼/同位体質量分析計、核磁気共鳴スペクトル法などを組み合わせたバイオマーカー研究を進めた。また、既存の方法では、珪質、石灰質などの無機的夾雑物や微生物群集にみられる多糖類を多く含むムチン質試料(有機的來雑物)における分子レベル安定同位体比の計測が困難であったが、陽イオン交換カラムクロマトグラフィーによる精製、脱塩、分画を導入したところ良好な分子レベル安定同位体比のデータが得られた。この方法を応用し、原核生物のうち真正細菌のペプチドグリカンに見られるD-アラニン(バクテリアバイオマーカー)、古細菌と真核生物由来のシュードペプチドグリカンの分子レベル安定窒素同位体比の計測を行なった。また、アラニンの部位特異的同位体比分配の特徴を探るために、核磁気共鳴スペクトル法を用いて個々の炭素毎の安定同位体比を評価する手法を検討した。本法は、過去の化石試料を用いた古食性復元、現世の硬組織試料や微生物試料や微生物試料を読み解くため指標化合物として、有効な方法となる。さらに本年度は、深海底での安定同位体ラベル現場培養実験による微生物の代謝活性を評価するために、代表的な古細菌由来の脂質化合物を液体クロマトグラフ/質量分析計で単離・精製する分析ラインの確立を行ない、脂質化合物の分子レベル安定同位体比を評価する手法を開発した。陸源堆積物に富む大陸近傍やプレートの収束境界では、陸源地下水の浸透や有機物を多く含む陸源堆積物等の圧密により種々の化学成分を含む冷湧水系が形成される。北米大陸の南央部は、有機物の一次生産量が高いだけではく、巨大河川による陸源有機物の外洋域への運搬量も多い。海底下の堆積物中には,種々の化学成分を含む流体が存在している。その流体移動は、地殻下部の熱の伝搬や物質移動の役割を担うと考えられている。そこで本研究では、過剰圧流体の存在するメキシコ湾の深層掘削の調査機会を通じて、流体移動プロセスと地下生物活動の因果検証を試みた。