hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
創傷治癒過程における酸化ストレス応答タンパク質Ｔｒｉｍ１６の分子機能

その中で、新たに酸化ストレス応答遺伝子として見出したTrim16の遺伝子欠損マウスの皮膚は、紫外線障害などの外因性ストレスに非常に弱いことを見出した。すなわちTrim16は皮膚におけるストレス制御に重要な役割を持つと考えられる。そこで本研究は、皮膚創傷治癒過程におけるTrim16の影響、役割を分子レベルで明らかにすることを目的とする。本年度は、Trim16の創傷治癒過程における機能を解析するために、野生型、Trim16欠損マウスの胎児由来線維芽細胞(MEF)の樹立を試みた。しかし、Trim16欠損マウス由来のMEFは増殖速度が野生型マウスの細胞と比べて著しく低く、安定した性質を持つ細胞株を得ることが出来なかった。これにより細胞増殖にTrim16が何らかの重要な役割を果たしていることが考えられた。創傷治癒過程の解析のためsiRNAによるノックダウンを試みた。その結果、効率よくTrim16の発現を抑制する実験系を作製することが出来た。Trim16ノックダウン細胞を用いて、紫外線照射による応答を解析した結果、Trim16は障害防御に重要な役割を持つことを見出した。次年度に予定しているマウス個体を用いた創傷治癒実験に向けた重要な知見を得ることができ、計画通り順調に進展している。Trim16の創傷治癒過程における機能を明らかにするために必要な細胞の樹立を試みた結果、Trim16ノックアウトマウス由来の細胞は増殖が不良であり樹立することが出来なかったが、野生型マウス由来の細胞をsiRNA処理することによりTrim16を効率よくノックダウンする細胞を調製することが出来た。また、Trim16は細胞増殖に対し、何らかの重要な役割を持つことを明らかにした。これまでの細胞レベルでの解析結果を踏まえて、Trim16遺伝子欠損マウスを用いて、創傷治癒過程における分子機能を個体レベルで解析する。siRNAによるTrim16ノックダウン細胞を用いて、創傷治癒過程(scratch wound healing)、紫外線照射、様々なストレス剤に対する応答を分子生物学的、生化学的に解析して行く。また、増殖速度に対する影響についても詳細な検討を加える。該当しない。試薬、消耗品の購入、マウスの飼育管理費に充てる。
パルス超音波による生体用in vivo高速顕微プローブの開発

高分子基板に接触した生体軟組織断面の特性音響インピーダンスを画像化し、非染色、非接触で定量観察できる超音波顕微鏡を提案し、細胞レベルに至る画像分解能を得た。ラット由来のグリア細胞を観察した結果、核と細胞骨格を含む内部構造が観察できた。また、ラットの脳腫瘍モデルを観察し、腫瘍部分は音響物性のばらつきが大きいことなどを明らかにした。医師が施術中に使える顕微プローブを目指し、従来のXY走査に代えて螺線走査を提案し、予備実験を実施した。(1)システムの概念設計生物用光学顕微鏡ステージを改造し、コンデンサレンズの代わりに振動子を取り付け、基板の背面側から結合媒体を介して基板表面に収束させた超音波を出射できるようにした。振動子をXY方向に機械走査することで、反射強度像を得た。超音波ビームの焦点を観察組織と基板の界面に結ぶとともに、組織の音響インピーダンスよりも基板の音響インピーダンスを十分大きくとり、組織内部からの反射を界面からの反射に比較して無視できる程度に小さくした。さらに、パルス超音波の反射波形に窓関数をかけ界面からの反射のみを抽出するとともに、必要な解像度に対応する高周波成分のみを取出し、反射強度を代表するパラメータとした。(2)音響インピーダンス校正法の検討と測定精度評価定量化された生体情報データベース構築に資するため、反射強度をもとに組織の局所音響インピーダンスを校正する方法を検討した。予め音響インピーダンスが判っているアクリル樹脂またはスチロール樹脂を基板とし、ラットの小脳を観察したところ、層構造が音響インピーダンス像として明瞭に観察できた。同じ層であっても日齢にともない音響インピーダンスが変化することから、音響インピーダンスが神経組織の発達過程を反映していることが示唆され、組織キャラクタリゼーションのツールとしての有効性が示された。(3)測定誤差に関する検討音響インピーダンスは、基板と組織間の反射係数をもとに計算されるが、集束ビームを使うシステムでは集束角により見かけの反射係数が異なるため、集束角が大きくなると誤差が無視できなくなる可能性がある。そこで、この誤差を推定し補正するアルゴリズムを検討し、簡単なプログラムを作成した。平成19年度はこれにもとづき、各種試料の測定を行い誤差推定と補正の方法を確立する。(1)高分解能を実現するための測定システムの開発前年度試作した音響インピーダンス顕微鏡の分解能を向上させ、細胞レベルの観察が行えるようにした。中心周波数300MHzの振動子をパルス電圧で駆動し、200400MHz程度に拡がる広帯域超音波パルスを発生させた。前年度まで基板として使用してきたプラスチックシャーレを改良し、シャーレ底面に貼付けた50μ厚のPETフィルムを基板として利用することで、焦点距離の短い高周波振動子に対応できるようにした。このフィルム上にラット由来のグリア細胞を培養し、音響インピーダンスによる非接触観察を行った。細胞組織の音響インピーンスは1.51.65MNs/m^3程度と表示されているが、集束角が大きいため、垂直入射を仮定して較正された表示値は、真値より若干大きく計算されていると考えている。今後斜め入射を考慮した補正により正しい値に近づける。本年度成果により、形態のみでなく、音響物性にもとづく細胞組織の識別が可能となることが示唆されたと考えている。今後は画像分解能の向上、定量測定の高精度化を図る。(2)各種弾性パラメータの計算方法の検討集束ビームを使うシステムでは集束角により見かけの反射係数が異なるため、集束角が大きくなると誤差が無視できなくなる可能性がある。前年度はこの誤差を推定し補正するアルゴリズムを検討し、簡単なプログラムを作成した。本年度はこれにもとづき、各種試料の測定を行った結果、集束角が20度程度以上になると無視できない測定誤差が発生することが判った。前年度検討したアルゴリズムを測定解析システムに組み込み、誤差を補正する方法を確立した。(1)高分解能を実現するための測定システムの開発本研究課題で提案している音響インピーダンス顕微鏡は、高分子基板に接触した生体軟組織断面の特性音響インピーダンスを画像化し、非染色、非接触で定量性を有する生体組織観察を可能にすることを目指している。本研究で用いる音響系では、汎用性の高い球面振動子あるいは球面レンズ型振動子を使用し、高分子板の背面から超音波を送波する。高分子板と振動子は水で結合させるが、水と高分子の音響物性が異なるために、収差が生じる。平成20年度は幾何光学的な計算によりこの収差を評価し、水中の集束径に比べて無視できない程度であることを確認した。これを計算により補正することができれば、取得画像の高分解能化を図ることができる。平成21年度以降の研究において、系の高周波化と収差補正により、サブミクロンレベルの画像分解能を目指す。(2)各種生体組織の観察ラット由来の星状グリア細胞、グリオーマ細胞、繊維芽細胞を高分子フィルム上に培養し、音響インピーダンス像を観察した。

その結果、細胞核と細胞骨格を含む細胞の内部構造が音響インピーダンス分布として観察できることが判った。また、ラットの脳腫瘍モデルの音響インピーダンス像を観察し、腫瘍部分は音響インピーダンスの空間的ばらつきが大きいことが判った。平成21年度以降の研究においては、医学生物学研究者の協力を得て、臨床応用を含む応用開拓を行う。(3)各種弾性パラメータの計算方法の検討外科医がベッドサイドで使える光速顕微プローブの開発を目指した走査方式の一つとして、従来のXY走査に代えて螺線走査を提案し、簡単な予備実験を実癒した。得られたプロファイルを座標変換によって直交座標系で表示できることを示した。
網羅的遺伝子解析を用いた破骨細胞分化抑制マウスにおける歯の萌出機序の解明

本研究では、破骨細胞分化が抑制された遺伝子欠損マウスのうち、歯の萌出が起こらないc-fos欠損マウスと、歯の萌出が起こるDAP12遺伝子欠損マウスとDAP12/FcRrの二重遺伝子欠損マウスを用いて、萌出過程にある歯の周囲組織の遺伝子発現を網羅的に解析し、代償性に破骨細胞分化に関与する分子の同定を目的とした。当該年度は、上記の3系統のマウスと野生型マウスの下顎臼歯部について組織学的検討を行った。生後2週齢の野生型マウスとc-fos欠損マウス、DAP12遺伝子欠損マウスの臼歯部下顎を摘出し、固定後に脱灰して、パラフィン切片を作製した。切片にヘマトキシリン・エオジン(H-E)染色と酒石酸耐性ホスファターゼ(TRAP)染色を施し、歯槽骨や歯根膜、臼歯の形成について比較検討した。その結果、c-fos欠損マウス歯槽骨は大理石骨病様を呈し、歯根膜は薄かったが、DAP12遺伝子欠損マウスの歯槽骨に異常は見られず、歯根膜も野生型マウスと同様、正常であった。また当該年度は、生後12週齢と生後4週齢のDAP12/FcRr遺伝子欠損マウスの下顎をマイクロCT撮影し、得られた画像データの比較検討を行った。生後4週齢よりも生後12週齢で骨量は増加していた。また、生後12週齢のDAP12/FcRr遺伝子欠損マウスと野生型マウスのマイクロCT画像を比較検討したところ、DAP12/FcRr遺伝子欠損マウスは野生型マウスと比較して、骨量の増加が認められた。以上のことから、生後1ヶ月以内では骨に異常はみられないが、生後3ヶ月経つと骨量が増加し、大理石骨病様になる可能性が示唆された。今後、生後12週齢の骨を組織学的に検討する必要があると考える。通常、破骨細胞分化に関与する分子の遺伝子が欠損したマウスでは、歯の萌出が起こらないことが知られている。しかしながら、破骨細胞分化に必須の分子であるDAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスでは、歯の萌出が起こるとされている。そこで本研究計画では、DAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスを用いて、萌出過程にある歯を取り囲んでいる歯小嚢の遺伝子発現をDNAマイクロアレイにより網羅的に解析し、代償性に破骨細胞分化に関与する分子の同定を目指す。今年度は、本研究で必要な遺伝子欠損マウスの飼育・繁殖を行い、マイクロCT解析に用いるサンプルを採取した。野生型マウスとDAP12遺伝子欠損マウス、DAP12とFcRγ遺伝子欠損マウスの3系統については既にサンプリングを終え、随時マイクロCT撮影を行っている。さらにマイクロCT撮影後のサンプルについては、凍結包埋あるいはパラフィン包埋を行い、それぞれー80°Cと4°Cで保存した。今後、切片を作製して組織学的検討を行う予定である。c-fos欠損マウスについては、熊本大学のCARDから購入後、繁殖を試みている最中である。これまでに、DAP12遺伝子欠損マウスとDAP12とFcRγの二重遺伝子欠損マウスの歯(歯胚)・歯周組織についての詳細な報告はなく、本研究において初めてその知見を得ることとなる。また、本研究により得られる結果は、破骨細胞分化に関与する新規の分子を特定し、破骨細胞分化の分子メカニズムの解明に貢献するとともに、複雑な歯の萌出メカニズムの一端を解明し、顎口腔領域の発生研究分野に有益な情報を提供できるものと考える。本研究で使用するc-fos遺伝子欠損マウスの繁殖が遅れており、当初予定していた組織学的検討もやや遅れている。しかしながら、DAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスの飼育・繁殖に成功し、コントロールの野生型マウスとともに既にサンプリングは終了している。また、マイクロCT撮影も順調に進んでおり、一部解析を初めていることなどから、おおむね順調に進展していると思われる。破骨細胞分化に関与する分子の遺伝子が欠損したマウスでは、歯の萌出が起こらないことが知られている。しかし、破骨細胞分化に必須であるDAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスでは歯の萌出が起こるとされている。そこで本研究計画では、DAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスを用いて、萌出過程にある歯の周囲組織の遺伝子発現を網羅的に解析し、代償性に破骨細胞分化に関与する分子の同定を目指す。今年度は、マイクロCT撮影・解析とreal-time PCR用のサンプル採取を行った。野生型マウス、DAP12遺伝子欠損マウス、DAP12/FcRγの二重遺伝子欠損マウスについては、マイクロCT撮影とreal-time PCR用のサンプル採取、マイクロCT撮影後の試料のパラフィン包埋が終了している。現在、マイクロCTのデータ解析を進めており、頭部の線計測と骨密度の測定を中心に解析を行っている。c-fos遺伝子欠損マウスについては、real-time PCR用のサンプル採取を始めたところである。これまでに得られたマイクロCT画像から、c-fos遺伝子欠損マウスは生後3週齢で歯の萌出はなく、歯根の成長が認められないが、DAP12遺伝子欠損マウスとDAP12/FcRγ二重遺伝子欠損マウスでは、生後3週齢で歯根の成長と歯の萌出が認められることがわかった。さらに、野生型マウスと比較すると、どの遺伝子欠損マウスの骨も骨量の増加が認められた。

DAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスにおける歯の所見については、過去に報告がなく、本研究において初めてその知見を得る。以上のことから、本研究結果は複雑な歯の萌出メカニズムの解明に有益な情報を提供できるものと考える。本研究で使用するc-fos遺伝子欠損マウスの繁殖が遅れてしまったことから、研究の進行に遅れが生じてしまった。また、ホモのノックアウト(-/-)同士の交配ができないことから、ヘテロ(+/-)同士の交配から得られた個体のgenotypingにより、ホモのノックアウト(-/-)を得てサンプルとするため、当初の予定していたよりサンプル採取に時間がかかっている。破骨細胞分化に関与する分子の遺伝子が欠損したマウスでは、歯の萌出が起こらないことが知られている。しかし、破骨細胞分化に必須であるDAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスでは歯の萌出が起こるとされている。そこで本研究計画では、DAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスを用いて、萌出過程にある歯の周囲組織の遺伝子発現を網羅的に解析し、代償性に破骨細胞分化に関与する分子の同定を目指す。今年度は、主に破骨細胞の有無・分布等を検索するために、TRAP染色を用いた検討を行った。その結果、野生型マウス・DAP12遺伝子欠損マウス・DAP12/FcRγの二重遺伝子欠損マウスについては、生後2・3週齢の下顎骨においてTRAP陽性細胞が確認された。数や分布に大きな差は見られず、歯根の伸長度合いにも差は認められなかった。一方、c-fos遺伝子欠損マウスにおいては、同週齢の下顎骨にTRAP陽性細胞は見られず、臼歯歯胚に歯根の伸長は認められなかった。今後、マイクロCT解析と並行してその他のタイムポイントにおけるTRAP陽性細胞について同様の検討を行う予定である。また、c-fos遺伝子欠損マウスについては、real-time PCR用のサンプル採取が終了し、現在、トータルRNAの抽出を行っている。DAP12とFcRγの遺伝子欠損マウスにおける歯の所見については情報がなく、c-fos遺伝子欠損マウスと比較検討した報告は過去にない。従って本研究結果は、これらの分子の新たな機能を提供し得るものであり、歯の成長・萌出メカニズムの解明の一端を担うものと考える。本研究で使用するc-fos遺伝子欠損マウスはホモ(-/-)のノックアウトマウス同士の交配ができないため、ヘテロ(+/-)同士の交配により個体を得ることから、サンプルを必要数採取するのにかなりの時間を要し、研究の進行に遅れが生じてしまった。また、TRAP染色が安定して行えなかったため条件設定の見直しが必要となり、採取済みサンプルの解析等にも遅れが生じた。本研究では、破骨細胞分化が抑制された遺伝子欠損マウスのうち、歯の萌出が起こらないc-fos欠損マウスと、歯の萌出が起こるDAP12遺伝子欠損マウスとDAP12/FcRrの二重遺伝子欠損マウスを用いて、萌出過程にある歯の周囲組織の遺伝子発現を網羅的に解析し、代償性に破骨細胞分化に関与する分子の同定を目的とした。当該年度は、上記の3系統のマウスと野生型マウスの下顎臼歯部について組織学的検討を行った。生後2週齢の野生型マウスとc-fos欠損マウス、DAP12遺伝子欠損マウスの臼歯部下顎を摘出し、固定後に脱灰して、パラフィン切片を作製した。切片にヘマトキシリン・エオジン(H-E)
自然免疫を調節する受容体型グアニル酸シクラーゼGyc76Cのリガンド探索

私たちは受容体型グアニル酸シクラーゼGyc76Cが自然免疫を調節する新規受容体であることを明らかにしてきた。本研究では、Gyc76Cのリガンドを同定することを目標として研究を進めた。ショウジョウバエ幼虫抽出液中に抗菌ペプチド発現を誘導する活性を見いだし、単離・精製し、新規自然免疫活性化因子を同定した。今後は、この因子がGyc76Cのリガンドであるか詳細な解析を進める。自然免疫を調節する受容体型グアニル酸シクラーゼGyc76Cのリガンドを同定することを目的として研究を進めている。Gyc76Cリガンド同定のため2つの異なるアプローチを取っており、下記に記すように、いずれにおいても順調に研究が進められている。1.細胞外領域Gyc76Cの発現・精製細胞外領域Gyc76Cを昆虫細胞に発現させるバキュロウイルスの作成を完了し、実際にリコンビナントタンパク質が発現することを確認した。細胞外領域Gyc76Cをショウジョウバエ細胞株S3細胞に発現させる発現ベクターの作成を完了し、一過的に遺伝子導入を行うことで実際にリコンビナントタンパク質が発現することを確認した。細胞外領域Gyc76Cを発現するショウジョウバエ個体を作成するためのプラスミドを構築し、トランスジェニックショウジョウバエの作成を依頼した。外注したトランスジェニックショウジョウバエが到着し、飼育を行っている。2.細胞内cGMP濃度を定量する実験系の確立ショウジョウバエ幼虫よりペプチド画分を調製する方法を確立した。そのペプチド画分をGyc76C発現S2細胞と共培養すると、細胞内cGMP濃度が5倍程度上昇することを確認した。したがって、この実験系を用いて、細胞内cGMP濃度を上昇させる活性をHPLCで精製することで、Gyc76Cのリガンドを同定することができる。今後は、以上の二つのアプローチを進めていくことで目的とするGyc76Cリガンド同定が達成されることが期待される。自然免疫を調節する受容体型グアニル酸シクラーゼGyc76Cのリガンドを同定することを目的として研究を進めてきた。前年度までに、ショウジョウバエ幼虫よりペプチド画分を調製する方法を確立し、そのペプチド画分に細胞内cGMP濃度を上昇させる活性を見いだしていた。今年度は、Gyc76Cリガンドの同定にまではいたらなかったものの、その途上において以下のような発見をすることができた。まず、幼虫ペプチド画分がショウショウバエ培養細胞株において抗菌ペプチドDrosomycinの発現を誘導する活性があることを見いだした。この活性は、細胞内cGMP濃度を上昇させる活性より明瞭であるため、アッセイを行う際に有用であることがわかった。Gyc76Cの過剰発現ショウジョウバエも同様にDrosomycinの発現を強く誘導することから、幼虫ペプチド画分を、Drosomycin発現誘導活性を指標に精製することでGyc76Cリガンド候補を同定できると考え、逆相クロマトグラフィーを中心としたHPLCを行うことでその活性を単離することに成功した。その単離品のアミノ酸配列をプロテインシーケンサーで決定した。その分子は、Drosomycin発現誘導活性をもつことが知られてい分子であったため、新規の免疫活性化因子を同定することができた。本因子の解析をすすめることで、新たな自然免疫制御機構の解明につながることが期待できる。今後の研究の展開として、まず、本研究で同定することのできた因子のリコンビナントタンパク質を作成し、Gyc76Cのリガンドとなっているかどうか検証する。リガンドでなかった場合には、新たな自然免疫受容体の存在が示唆されるので、それを同定する研究を行っていきたい。研究計画調書に記載した平成23年度分の計画は全て終了していないものの、おおむね順調に進められており、平成24年度分に行うことを考えていた実験計画も一部遂行し順調に進んでいくことから上記のように達成度を判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度において、おおむね研究計画調書に記載したとおり研究が遂行された。したがって、次年度もこのまま研究計画調書に記載したとおりに研究を遂行する予定である。
人工流水による植物プランクトンの増殖抑制と水質浄化に関する研究

流動が藻類の増殖を抑制するメカニズムと流水による水質浄化に関して検討を行い、以下のような結論が得られた。流速030cm/sの範囲内で円形水槽を用いて実験を行い、流速があると藻類増殖が抑制されるという結果を得た。ただし、実験で明らかになった流れの増殖抑制効果は、それほど大きいものではなかった。次いで、流速を10cm/sに設定し、水槽の底部に粒径の異なる砂礫を敷き詰めてその上を流すと、浮遊している水中のクロロフィル-aは2日程度で砂礫に捕捉されたが、砂礫に捕捉された藻類をさらに除去する機構が働かないと、再度藻類濃度は増加する結果となった。透過光量子量に対する水深、水質の影響は大きく、50cm程度の水深における光量子量は、水面における値から数割も減少する。なお、透過光量子量に対する水面波の影響は小さく、ほとんど無視しうる程度であった。さらに、1.27.6秒の変動周期の光量子のもとで藻類培養を行うと、変動周期が長いほど藻類増殖が抑制されるという結果が得られた。本研究により、流動が藻類増殖を抑制するメカニズムの一つが鉛直混合にともなう利用可能光量の減少にあることが明らかになった。得られた結果の範囲内で藻類の増殖を抑制する方法を提示すれば、鉛直混合が生じる程度の流動が必要で、水深も50cm程度は必要である。河床が砂礫等であれば藻類が補足されるが、補足された藻類を除去する仕組みがないと効果は持続しない。照度と水温を一定に保った円形水路において人工的に流水を発生させ、別途培養しておいたMicroysris aeruginosaを用いて実験を行った。実験は、水路底に砂礫を敷き詰め流速を変えた実験と、砂礫を敷かずに流速のみをを変えてた実験とを行った。実験においては、水中の藻類濃度、SS、窒素、リン、CODを測定し、砂礫の粒度と流速の影響が藻類増殖ならびに水質に及ぼす影響を検討した。砂礫を敷かずに流速の影響だけを検討した実験においては、流速が0-30cm/sの範囲内では、流速が速いほど藻類増殖速度が抑制されること、流速を与えた水路と流速の無い水路では、藻類の増殖の速度の他にも、水質変化が異なることが明らかになった。なお、流速を与えない水路では、最終的には最も藻類濃度が増加したが、実験の初期には増殖のラグが生じた。また、実験期間中の藻類濃度の変化は、設定した昼と夜とで濃度変化が異なり、夜間に濃度減少が生じる傾向にあった。ただし、次に述べる水路底に砂礫を敷き詰めた実験で生じる大きな濃度の変動は生じず、多少の増減は生じるが全体として藻類濃度は単調に増加し、一定値に漸近する傾向が認められた。実河川を模擬して水路底に砂礫を敷き詰めた実験では、流速によって藻類増殖への影響が異なるようであり、流速の遅い場合には、濃度の減少、増加、安定化といった極めて複雑な変化を示した。この間、窒素やリンなどの栄養塩が欠乏するような状況は認められなかった。なお、砂礫の粒度の違いの影響に関しては明確ではなかった。流動が藻類の増殖を抑制するメカニズムを検討するために、現地河川での透過光量子量の検討と、室内実験結果のモデルによる解析を行った。現地河川での透過光量子量の計測より、透過光量子量の平均値に関しては、流動に関係なく水深に応じて減少することが示された。流動の影響は、透過光量子量の瞬間値に顕著に現れ、数10cm/sの比較的速い流動条件下では透過光量子量が大きく変動し、水中での透過光量子量の瞬間値は、水面での光量子量を超える場合も存在した。流速が10cm/s以下の遅い場合にはそのような現象が生じないことが明らかになった。

このような変動には、水面の波による光の分散と集中化とが生じていることが原因であると考えられた。水深中央付近におけるにおける透過光の変動だけでは、藻類増殖に対する大きな抑制効果は期待できないと考えられた。ところで、浅くて流速の速い河川では流動に伴い鉛直方向に混合が生じると考えられる。このような場合には、藻類が水と共に鉛直移動することにより利用可能な透過光量子量の変化が生じ、透過光量子量の変化に伴い対応する光量子量に応じた平均的な光合成量は減少する。水面での光量子量を利用できる藻類の光合成量と、水面から水底まで鉛直移動する際に水深に応じて変動する透過光量子量しか利用できない藻類の光合成量とを比較すると、鉛直移動する藻類の場合では光合成量がかなり大きく減少することも起こりうると推定された。また、照度と水温を一定に保った円形水路において、人工的に流水を発生させ、Microcystis aeruginosaを用いて実験を行って得られたクロロフィルaならびにSSの変化を、モデルによって解析した。解析結果は、クロロフィルでは良好な再現性が得られた。モデルでは、日中と夜間の非増殖速度を区別して扱っており、解析結果によれば、流速が大きくなるにつれて日中比増殖速度は小さくなり、死滅速度は大きくなるという結果が得られた。また、流速が大きくなるにつれてスペース効果に関する係数が大きくなった。これらの効果は、流動があると藻類増殖が抑制されることを示している。なお、SSの変化に関して現象が複雑であり、更に検討が必要である。河川流下過程で、堰上流部やダム貯水池などのように流速が遅い水域では藻類増殖が生じるが、流速が速いと藻類増殖が抑制され濃度減少する事実が認められている。しかしながら、増殖が抑制されるメカニズムに関しては不明である。抑制メカニズムに関しては、様々な要因が関係していると考えられるが、本研究では流動に伴う水の鉛直混合によって藻類も水とともに鉛直混合することにより、水面を流れる場合に比べて、藻類が利用可能な光量子量の減少が生じることと、ならびに、光量子量光合成量の関係が比例的でないこととが関係していることに着目して検討を加えた。加えて、大型植物では明らかにされている平均光量子量は同じであっても、光量子量の変動周期が異なると光合成量に及ぼす影響が異なるという事実が、植物プランクトンにおいても成立するかどうかに関しても検討を加えた。ここでは、平均光量子量は同じにして光量子を周期的に変動させた環境下で、Microcystis aeruginosaを用いて培養実験を行い、変動周期によって増殖速度が異なるかどうかに関して検討した。採用した変動周期は、流下過程で藻類濃度の現象が認められている河川等の比較的水深の浅い系での鉛直混合を想定しているので、1.2秒7.6秒とした。これらの変動周期の範囲内では、変動する光量子量の瞬間値に対する光合成量の時間積分値により、変動する光量子下での光合成量の概略値を推定しうることが示された。変動周期の増殖速度に対する影響はさほど大きいものでは無かったが、実験した変動周期の範囲内では、変動周期が長くなるにつれてやや増殖速度が遅くなる傾向も認められた。なお、この様な傾向は大型植物で認められている傾向と矛盾しないものであった。なお、河川水質と光量子の消散係数についても検討を加えた。
肥満おける運動療法に与えるリポ蛋白リパーゼおよびアポリポ蛋白ＡⅡの作用の解明

野生型ウサギやリポ蛋白リパーゼ(LPL)遺伝子導入(Tg)ウサギに比べ、アポリポ蛋白(apo)AII-Tgウサギでは、運動時の乳酸閾値が低い傾向が示された。静脈内糖負荷試験の結果、血糖値の下降速度は野生型ウサギに比べ、LPL-Tgウサギでは早く、apoAII-Tgウサギでは遅い傾向があった。10%脂肪食を給与し、週に5日、1日1回の歩行運動を12週間負荷した後に同様の試験を行ったところ、野生型ウサギおよびLPL-Tgウサギに比べ、apoAII-Tgウサギでは血糖値の下降速度が遅い傾向にあった。これらは、導入されたLPLもしくはapoAII遺伝子の作用の結果であると考えられた。試作段階での問題点を改善し、トレッドミル型ウサギ専用歩行装置が完成した。これを用いて、ウサギに様々な強度(525m/分程度)の運動を負荷した際の血中乳酸値を測定し、乳酸閾値を決定した。その結果、野生型の日本白色種ウサギにおいては、1518m/分の速度の運動強度において乳酸閾値が確認された。それを元にして本実験においては、16週目までは15m/分の速度で15、20、25、30、35、40分間とエクササイズの時間を延長し、その後712週目までは18m/分の速度で40分間のエクササイズを週に5日、ウサギに課すこととした。エクササイズ開始の4週前からウサギに10%の脂質を含んだ餌を実験終了時まで給与し、その間週に一度採血をして血中脂質のモニタリングを行った。エクササイズ期間の前後には、エネルギー代謝計測のために二重標識水を静脈内に注入し4時間後、7日間後に採血を行った。また、静脈内糖負荷試験を行い、インスリン抵抗性について検討した。これらの実験を終えたウサギを安楽殺し、血液、皮下脂肪、内蔵脂肪、腓腹筋、ヒラメ筋、肝臓等の凍結およびホルマリン固定サンプルを採取した。これまでにエクササイズ群においては野生型ウサギ3匹、apoAII-Tgウサギ3匹、LPL-Tgウサギ2匹、同期間脂肪食を給与したコントロール群については野生型ウサギ2匹、apoAII-Tgウサギ2匹、LPL-Tgウサギ2匹の実験を終えてサンプリングを行った。ウサギの平常時の血中乳酸値を知るために、野生型及びヒトアポリポ蛋白(apo)AII遺伝子導入(Tg)ウサギの血液を採取して乳酸値を計測した。31月齢のウサギにおける乳酸値は、雄野生型で3.2(mg/dL)、雄Tgで3.0、雌野生型で3.2程度であったのに対し、雌Tgでは5.0と高い傾向にあった。当初、本研究の為に新たに考案した平面方向に回転する歩行運動装置の開発を目指したが、動物実験器具メーカーとの打合せの結果、作製費用が高額となる事が判明したため一時保留とした。そこで、これまでに報告のあるトレッドミル型のウサギ専用歩行運動装置を先行して作製することとした。完成した歩行運動装置を試用したところ、オペラント条件付けによりウサギは学習し、歩行運動を行うようになった。この事から、トレッドミル型の歩行運動器はウサギに運動を課すのに適すると考えられた。しかし、歩行トレーニング中にウサギの後肢が刺激電極の間に挟まれ、傷を負う事態が発生したため、電極の形状の調整を行うこととした。同時に、apoAIIおよびリポ蛋白リパーゼ(LPL)-Tgウサギの繁殖を行った。雄apoAII-Tgウサギから精子を採取し、雌日本白色ウサギに人工授精したところ、9匹の仔ウサギが産まれた。その内7匹(雄2匹、雌5匹)が離乳し、PCRにより遺伝子型を解析したところ、雄1匹、雌4匹がTgで、雄雌1匹ずつは野生型であった。雄LPL-Tgウサギの精子を雌ウサギに人工授精したところ7匹の仔ウサギが産まれ、内6匹(雄5匹、雌1匹)が離乳に至った。遺伝子型を解析した結果、雄4匹がTgで、雄1匹、雌1匹が野生型であった。ウサギが26週齢になった時点で、10%脂肪を含む飼料(高脂肪食)の給与を開始し、その4週後に歩行運動の負荷を開始した。運動負荷期間は12週間で、1日1回の歩行運動を週に5日負荷した。開始から16週目までは、15 m/分の速度で15、20、25、30、35、40分間と運動時間を延長し、その後712週目までは1 8 m/分の速度で40分間の歩行運動をウサギに負荷した。

ウサギの体重は高脂肪食の給与により増加したが、12週間の運動負荷により脂質・運動負荷前と近い値へと減少した。運動負荷期間の終了後、絶食時に静脈内にグルコースを投与して継時的に採血し、血糖値の変化を観察した(静脈内糖負荷試験)。その結果、野生型(JW)およびリポ蛋白リパーゼ(LPL)遺伝子導入(Tg)ウサギに比べ、アポリポ蛋白(apo)AII-Tgウサギでは血糖値の下降速度が遅い傾向にあった。同様の試験を脂質・運動負荷前に行った場合の血糖値の下降速度は、JWウサギに比べLPL-Tgウサギでは早く、apoAII-Tgウサギでは遅い傾向にあった。また、二重標識水をウサギの静脈内に投与し、4時間後、7日間後に採血して、血中の標識水の濃度を計測した。その後安楽殺したウサギから、皮下脂肪、内臓脂肪、骨格筋、肝臓などを採取し、遺伝子発現解析用の凍結サンプルとして保存した。実験動物学ウサギ専用歩行装置の開発・改良に時間を要した。作製した歩行装置では一度に運動させられるのはウサギ1匹のみで、同一期間にエクササイズさせられる数は限られており、同一の実験を複数回に分けれ繰り返し行う必要がある。平成24度に佐賀大学動物実験施設の改修工事が行われた為、ウサギの飼育スペースの確保が困難であった。ウサギ歩行運動装置の作製および調整に時間を要した。これまでに実験サンプルの採取を終えているのは合計14匹分であるが、加えて現在エクササイズを行っている群および高脂肪食の給与を行っている群が存在する。実験期間の延長を避けるため歩行装置の稼働率を最大限に引き上げるように、計画的にウサギの繁殖を行う。必要なサンプルが揃い次第、まとめて一度に解析を行い、作業の効率化を図る。遺伝子改変ウサギの繁殖を急ぎ、必要週齢の動物が得られ次第、順次運動トレーニング、実験を開始する。一群10匹の個体数の確保を目指す。サンプルの採取を完了した後に、まとめて一度に解析を行う事としたため、各種測定や試薬の購入を次年度に行うこととした。必要なサンプルが全て集まり次第、各種の測定をまとめて行うための検査費用や試薬の購入費として使用する。安価で安定的な効果が得られる新規の歩行器具の開発を目指す。また同時に、既存の運動措置を用いた実験を進めるため、二重標識水を用いたエネルギー代謝の測定や血中の脂質、糖およびエネルギー代謝に関与するホルモン、サイトカインの能動計測に必要な試薬を購入する。
腫瘍内自己増殖性レトロウイルスベクターを用いる癌の遺伝子治療法の開発的研究

腫瘍へのHTK遺伝子導入とガンシクロビル(GCV)投与による遺伝子治療が米国では臨床応用されている。しかしウイルス産生細胞を直接投与する方法でも、レトロウイルスの力価の低さや免疫学的反応、さらに脳グリオーマ細胞の高い遊走性を考えるとグリオーマを完全に治癒させる事は難しいと考えられる。そこで我々はグリオーマに直接、ウイルス遺伝子をもつプラスミドと組み換えウイルスのプラスミドを同時にリポソーム法を用いて導入し、グリオーマ自身をレトロウイルス産生細胞に変える方法を検討した。まず我々が従来用いていたHTK遺伝子にはpolyA付加シグナルが付いていることが明らかとなったため、それを除いたベクターを構築したところウイルスのタイタ-が上昇した。次に我々の用いたグリオーマ細胞、ベクター系におけるby stander効果(GCVの投与で、HTK導入細胞周辺の導入されていない細胞にも細胞障害を引き起こす効果)をin vivoで検討したところ、グリオーマ細胞全体に対してHTK遺伝子導入が25%の細胞に行われれば十分な腫瘍抑制効果が得られることがわかった。レトロウイルス産生グリオーマ細胞形成法の確立については、まずφ2細胞からgag,pol遺伝子を、PA317細胞からenv遺伝子を調製し、これらの強制発現ベクター構築から始めた。このベクターを細胞へ導入したがウイルス産生が見られなかった。そのため、どの遺伝子に問題があるのかを検討中である。マウス個体を用いたグリオーマへの遺伝子導入効率の至適化についての検討は、in vivoでのマウス脳内グリオーマへのリポソームによる遺伝子導入によって行った。3種類おリポソーム試薬を用いて行ったがその導入高率は悪く、別の導入法も含めた検討が必要と考えている。また正常脳内へのリポソーム投与で細胞毒性が見られた試薬もあり、さらに慎重な検討が必要と考える。我々が従来用いていた組み換えレトロウイルスプラスミドのヘルペス単純ウイルスチミジンキナーゼ(HTK)遺伝子には、polyA付加シグナルが付いていることが明らかとなった。そこで、それからpolyA付加signalを除いたベクターを構築したところウイルスのタイタ-が上昇した。また、我々の用いたグルオ-マ細胞、ベクター系におけるby stander効果(細胞障害性遺伝子導入により周りの細胞にも細胞障害を引き起こす効果)をin vivoで検討したところ、グリオーマ細胞全体に対してHTK遺伝子導入が25%の細胞に行われれば十分な腫瘍抑制効果が得られることがわかった。今後25%の細胞へのin vivo HTK組み換えウイルス導入を目標とする。これら以外には、以下の内容が進行中であるが、問題点も明かとなっており検討を行っている。〔レトロウイルス産生グリオーマ細胞形成法の確立〕についてψ2細胞からgag,pol遺伝子を、PA317細胞からenv遺伝子を調製した。これらを発現用ベクターに組み込み、グリオーマ細胞への導入をしようとしている。〔リポソーム法の毒性実験〕について若年マウス脳内へのリポソーム投与で一部細胞毒性が認められたが、成熟マウス脳内への投与では全く毒性を認めなかった。〔マウス個体を用いるグリオーマへの遺伝子導入効率の至適化〕についてin vivoでのマウス脳内グリオーマへのリポソームによる遺伝子導入は効率が悪く、別の導入法も含めた検討が必要と考えている。〔試薬類の安定性の検討〕について導入法が未定のため、検討できていない。

そこで我々はグリオーマに直接、ウイルス遺伝子をもつプラスミドと組み換えウイルスのプラスミドを同時にリポソーム法を用いて導入し、グリオーマ自身をレトロウイルス産生細胞に変える方法を検討した。まず我々が従来用いていたHTK遺伝子にはpolyA付可シグナルが付いていることが明らかとなったため、それを除いたベクターを構築したところウイルスのタイタ-が上昇した。次に我々の用いたグリオーマ細胞、ベクター系におけるby stander効果(GCVの投与で、HTK導入細胞周辺の導入されていない細胞にも細胞障害を引き起こす効果)をin vivoで検討したところ、グリオーマ細胞全体に対してHTK遺伝子導入が25%の細胞に行われれば十分な腫瘍抑制効果が得られることがわかった。レトロウイルス産生グリオーマ細胞形成法の確立については、まずφ2細胞からgag,pol遺伝子を、PA317細胞からenv遺伝子を調製し、これらの強制発現ベクター構築から始めた。このベクターを細胞へ導入したがウイルス産生が見られなかった。そのため、どの遺伝子に問題があるのかを検討中である。マウス個体を用いたグリオーマへの遺伝子導入効率の至適化についての検討は、in vivoでのマウス脳内グリオーマへのリポソームによる遺伝し導入によって行った。3種類のリポソーム試薬を用いて行ったがその導入効率は悪く、別の導入法も含めた検討が必要と考えている。また正常脳内へのリポソーム投与で細胞毒性が見られた試薬もあり、さらに慎重な検討が必要と考える。
環境応答性高分子を用いた生体機能解析のための新規分離システムの開発

本研究では、外部刺激により試料との相互作用を変化させ分離選択性を制御する既存の方法にはない全く新しい概念の分離システムを開発し、生体機能解析への応用について検討した。1.環境応答性高分子の分子設計と合成生体機能システムに適した機能性高分子を分子設計した。具体的にはPNIPAAmとその共重合体を使用し、これまで分離が困難であったDNAや核酸あるいは、親水性薬物にも対応する温度・pH感受性ポリマーを新たに開発した。農薬、抗菌剤、リン酸化ペプチド分離が可能となった。2.生体機能解析への応用薬物代謝酵素P450代謝能解析(テーラメード医療への貢献):代謝能解析のためには個々のプローブ薬物の測定が必須となるが、P450分子種CYP1A2,2C19,3A4等のプローブ(指標)薬物の分析に成功していることから、代謝能解析に応用した。プローブ薬物とその代謝物など性質が大きくことなる成分についても単一移動相で外部刺激により分離を制御することにより同時分析可能である。溶離液調製・グラジエント装置などが不要で簡便となるため、医療現場での測定法として期待される。3.生体機能解析用ナノシステムの構築PDMS(ポリジメチルシロキサン)で作製したマイクロチップに温度応答性充填剤を充填した『温度応答型マイクロチップ』を構築した。マイクロオーダーで分析を行う際にスムーズな送液を達成するためにO_2プラズマ処理により表面の性質を親水化し、微量なタンパクを迅速かつ高感度に検出する技術を目指し、高感度微量分析用にFITC等で蛍光ラベル化したIgG(イムノグロブリン)等のタンパク分析への応用について検討した。新しい生体機能解析用のマイクロシステムを構築のため小型の生体分子間相互作用測定装置について検討した。環境変化を認識し応答する機能性高分子を分離に応用することにより、外部刺激に応答して試料との相互作用を変化させ分離選択性を制御する全く新しい概念の分離システムの開発を行っている。これまでに温度応答性高分子を用いた温度応答性クロマトグラフィーを実現した。温度により分離担体表面の性質を制御し、水のみの移動相でステロイドなど医薬品やタンパク、DNAなどの生体高分子を含む複雑な系における分析が可能であった。本年度の研究成果を以下に述べる。温度グラジエントによる経口避妊薬の分析経口避妊薬の成分である黄体ホルモンと卵胞ホルモンを水100%移動相により分離を達成した。疎水性度の大きく異なるこのような成分を分析する際、一般的な逆相カラムでは溶媒グラジエント法を用いる必要があるが、本システムでは固定相表面の温度応答性が早いことからLC分析において新しい手法となる温度グラジエント法を用いて良好な分離を達成した。温度グラジエント法は、リニア・ステップ法など目的に合わせて使い分けることが可能であり、溶媒グラジエント法に欠かせないグラジエント用ポンプ、経験による移動相の組成の決定など必要とせず、恒温槽の設定を行う簡単な機械操作で行え、コスト・環境問題の面からもメリットがある。チトクロームP450プローブ薬と代謝物の分離^*(国内外で特許出願中)薬物代謝の表現型解析を行うにあたり重要とされるチトクロームP450各分子種のプローブの薬物を、本システムを用いて簡便な条件の下で一斉分析を達成した。臨床現場において血中濃度測定にはイムノアッセイ法が主に用いられるが、代謝物や複数薬物の同時分析は行えない。一方、一般的な逆相系HPLCでこれらの医薬品とその代謝物の同時分析を行うと、移動相に大量の有機溶媒を用いる必要があるが、本システムでは、このような分析を水100%移動相のみで達成した。また、製薬企業での薬物代謝能評価に用いられているプローブ薬物の生体試料中の一斉分析も可能であった。

このことから、臨床現場で分析の経験が少ない人でも簡単に使用できる薬物代謝能の評価法として有用であり、ゲノム情報に基づく患者個人の代謝能解析への応用が期待される。本研究では、外部刺激により試料との相互作用を変化させ分離選択性を制御する既存の方法にはない全く新しい概念の分離システムを開発し、生体機能解析への応用について検討した。1.環境応答性高分子の分子設計と合成生体機能システムに適した機能性高分子を分子設計した。具体的にはPNIPAAmとその共重合体を使用し、これまで分離が困難であったDNAや核酸あるいは、親水性薬物にも対応する温度・pH感受性ポリマーを新たに開発した。農薬、抗菌剤、リン酸化ペプチド分離が可能となった。2.生体機能解析への応用薬物代謝酵素P450代謝能解析(テーラーメード医療への貢献):代謝機能解析のためには個々のプローブ薬物の測定が必須となるが、P450分子種CYP1A2,2C19,3A4等のプローブ(指標)薬物の分析に成功していることから、代謝能解析に応用した。プローブ薬物とその代謝物など性質が大きくことなる成分についても単一移動相で外部刺激により分離を制御することにより同時分析可能である。溶離液調製・グラジエント装置などが不要で簡便となるため、医療現場での測定法として期待される。3.生体機能解析用名のシステムの構築PDMS(ポリジメチルシロキサン)で作製したマイクロチップに温度応答性充填剤を充填した『温度応答型マイクロチップ』を構築した。マイクロオーダーで分析を行う際にスムーズな送液を達成するためにO_2プラズマ処理により表面の性質を親水化し、微量なタンパクを迅速かつ高感度に検出する技術を目指し、高感度微量分析用にFITC等で蛍光ラベル化したIgG(イムノグロブリン)等のタンパク分析への応用について検討した。新しい生体機能分析用のマイクロシステムを構築のため小型の生体分子間相互作用測定装置について検討した。
時効による安定化ジルコニアの導電率低下メカニズムの光学的評価法に関する研究

固体酸化物型燃料電池の代表的な固体電解質である安定化ジルコニアのイオン伝導率は時効による低下と呼ばれる高温での時間経過に伴う劣化を起こし、その度合いは添加イオン量で大きく変わる。スカンジア,インジアなどを添加することによって、時効による劣化が抑制される添加条件がある。これらの発光スペクトルはイオン伝導を引き起こす酸素空孔の状態を反映し、その添加条件ごとの測定によって、劣化の抑制メカニズムの研究を行った。イットリア安定化ジルコニア(YSZ)のイオン伝導率およびその時効による低下の度合いはイットリア添加量で大きく変わるが、さらにスカンジア,インジアなどを添加することによって、時効による劣化が抑制される添加条件があることがわかっている。8YSZ, 10YSZ等を用いた申請者らの先行研究に引き続き、これらの添加試料の発光スペクトルの測定によって、劣化の抑制メカニズムを明らかにし、新たな、より効果的な添加剤の提案のための評価法を確立する研究に既に着手しているが、光学特性の検討を行った先行研究のほとんど無い物質であるために、光吸収スペクトルと併せた発光ピークの帰属、励起-発光過程の詳細な検討を、フォトルミネッセンス(PL)測定と併せた分光光度計による吸収スペクトル測定によって新たに行うことが不可欠である。共に時効による劣化を抑制する効果を持つにもかかわらず、添加にともなって導電率の値を低下させないスカンジアと低下させるインジアの違い、インジアの添加量4mol%付近での導電率の特異な振舞を、酸素空孔の局所構造と関連づけて説明することを目標とした。本年度は、主要設備である紫外-可視-近赤外分光光度計を設置・稼働させ、吸収スペクトル測定系を構築しスカンジア/インジア添加YSZを用いた測定を行った。また、スカンジウムイオンによる摂動を受ける酸素空孔からのPL発光の解析のために、上述の吸収スペクトルとともに、スカンジア安定化ジルコニアでのPL測定に着手し、その現在までの成果について、国際会議The IUMRS-ICA 2008 Conference(Nagoya, Japan, Dec, 2008)において、"Photoluminescence properties of scandia-stabilized zirconia"と題する研究発表を行い、論文投稿も進行中である。イットリア安定化ジルコニア(YSZ)のイオン伝導率・時効による低下の度合いはイットリア添加量で大きく変わるが、さらにスカンジア,インジアなどを添加することによって、時効による劣化が抑制される添加条件がある。8YSZ, 10YSZ等を用いた申請者らの先行研究に引き続き、これらの添加試料の発光スペクトルの測定によって、劣化の抑制メカニズムを明らかにし、新たな、より効果的な添加剤の提案のための評価法を確立する研究に既に着手しているが、光学特性の検討を行った先行研究がほとんど無いため、光吸収スペクトルと併せた発光ピークの帰属、励起-発光過程の詳細な検討を、フォトルミネッセンス(PL)測定と併せた分光光度計による吸収スペクトル測定によって新たに行うことが不可欠である。本年度は、スカンジア安定化ジルコニア(ScSZ)のPL測定による欠陥構造とその電子構造との関係のスカンジア添加量に対する変化を明らかにした。また、YSZ, ScSZの発光強度の温度依存性を調べ、実験を再現する温度-強度の式を与えるモデルを提示することにより、欠陥構造変化に対する依存性の異なる各発光サブバンドを分類するための指針を得た。また、同じく酸化物イオン結晶であり酸素空孔構造を有する典型的な化合物である酸化チタンに対しても、バンドギャップ付近の紫外可視近赤外光吸収スペクトル測定とPL測定を用いた励起-発光過程の検討による酸素空孔の電子構造の研究に着手し、とくにマイクロ波照射による電磁波と酸素空孔構造、酸素イオン輸送・放出とその促進に重点を置いて研究の新たな展開を図った。
地理教育を通じた児童の持つ地理的概念の変化と発達に関する研究

1英語圏における地理教育におけるラーニング・プログレッションズ研究の整理、2日本の理科教育などで行われているラーニング・プログレッションズ研究の整理、3日本の地理教育で取り上げられる地理的な概念の現状についての整理、4アメリカ、イギリスやシンガポールでのラーニング・プログレッションズ研究の現状やそれらの国での実際の授業や教員の意識についての現地調査、5日本における実験授業の実施、を実施する。
芳香族炭素資源高度利用のための機能開発

芳香族炭素資源の有効高度の利用のため、その構造組成の特徴を生かし新しい機能を発現させるために必要なプロセスを検討した。1)化学的生理活性機能を対象としてフラン化合物(桑嶋)、縮合複素多環キノン化合物の開発と酸化触媒活性の検討(阿河、大城)、アダマンタン、ホモアダマンタン系の開発(江口)、新生理活性物質の開発(伴)、また1,3-ジチオール環を含む新しい電子供与体、テトラキス(アルキルチオ)チエノフェンの合成とこれを用いた電荷移動錯体の調整(米田)を行っている。2)光学的・電気的特性の開発を対象として置換1,4-ナフトキノンとシリルエノールエーテルの光励起電子移行を経ての反応性を検討し(丸山)、生理活性構造と機構について研究をすすめ、(北尾ら)はテトラフルオロアントラキノン系色素を用いた光記録材料の開発、NN-ジアシル、NN-ジアルキル-インジゴ誘導体での可視光エネルギー変換機能と光化学反応特性などを検討している。また(田村ら)は光原子異性にもとづく光情報記憶機能材料の開発を目的とし、t-ブチル置換ナフタレンを用いてフォトクロミック機能について検討している。(石川ら)はジシラニレンフェニレンポリマー合成とリソグラフィーへの応用を検討している。またジシラン資源を芳香族化して(永井ら)はジシラン化合物の利用とその電気的・光学的・磁気的特性を検討している。(小川)はヘキサアザマクロサイクルの合成とその酸素環元特性の検討からそのFe錯体が酸素環元電位が低く、安定性で燃料電池電極としての可能性を示唆した。3)FRM.FRC.電導性材料としてカーボン材料の大量利用のため液相有機アルミ系での表面処理を試み(内田)、容易かつ有効な方法を開発している。
数値解析を利用した寝心地シミュレータによる寝心地の推定

寝具に寝た際に生体内に生じる応力を人間は寝心地として取得しているので、寝具に寝た際に生じる生体内の応力を知ることができれば有益である。そこで、生体内の応力を推定可能な数値解析を用いて寝具の寝心地に関して検討した。様々な体型の人体数値モデルを構築して生体内の応力を調査したところ、体型の変化に伴って腰部と頚部周辺の応力分布や沈み込み量が変化した。また、厚径方向の変化は、身長方向の変化と比較して複雑であり、頚部は体型の特徴が出やすいことが示唆された。つまり、体型の違いによって寝姿勢が変化しており、体型の違いによって寝心地が異なると考えられる。寝具上に寝た際に生じる生体内変形とそれに伴う生体内応力を我々は寝心地として感じているため、生体内変形と生体内応力を推定できる数値解析は、寝心地を評価する際に非常に有益である。本研究では、様々な体型の人体数値モデルを作成し、数値解析によって生体内応力を調査し、コンピュータ上で寝心地が推定可能な寝心地シミュレータを開発する。この寝心地シミュレータを構築するためには、まず、数値解析結果と実測結果との対応関係を調査する必要がある。また、快適な睡眠を得るための要因として、直接体に触れる寝具は重要な要因の一つである。そこで、寝具の特性の中でもウレタンフォームマットレス表面の凹凸高さに着目し、寝心地シミュレータの基礎データとなる実測としてアンケート調査と睡眠実験を用いて、凹凸高さの違いが嗜好度や睡眠の質に与える影響について調査した。凹凸高さの異なる3つの試料と日常生活で使用しているマットレスを加えた4つを実験試料とし、男性被験者を用いて終夜睡眠実験を行った。終夜睡眠実験の結果、凹凸高さが一番高い試料が睡眠の質が比較的良好となった。次に、3つのマットレスに5分間仰臥位で寝てもらい、嗜好度に関するアンケート調査を実施した。アンケート調査の結果、凹凸高さが一番高い試料の評点が全体的に高く、好まれる傾向にあった。さらに、体圧計測や圧縮試験を行った結果、凹凸高さが一番高い試料は他の試料に比べて人体に対して点接触を促すことが分かった。凹凸高さが一番高い試料が好まれる傾向にあり、凹凸を高くして点接触を促すことで、嗜好度に良い影響を与えることが分かった。凹凸高さが一番高い試料は、他の試料と比較して睡眠の質が良かったことより、マットレスの嗜好度と睡眠の質との関連が示唆された。また、人間の体型には個人差があり、そのため、各個人に適した寝具は異なると予想される。各個人に適した寝具を探すには、評価実験をするしかなく、非常に時間を要してしまう。しかし、数値解析を用いれば、コンピュータ上に様々な体型の人体モデルを比較的容易に作成できるので、評価実験をすることなく、寝具の寝心地について検証できる可能性がある。そこで本研究では、数値解析手法を用いて、人体と寝具の数値モデルをコンピュータ上に構築し、体型が変化すると生体内変形に伴って生じる生体内応力がどのように変化するのか調査し、寝心地について考察した。まず、男子大学生の体型を再現した2次元の人体数値モデルを構築し、この人体数値モデルを基準モデルとした。体型は身長と身体各部の厚径によって表現できると単純に仮定した。基準モデルの身長方向は0.9倍から1.1倍まで、厚径方向は0.8倍から1.2倍まで伸縮させ、体型の違いを表現した。数値解析手法として有限要素法を用い、腰部と頚部周辺の相当応力と沈み込み量を調査した。有限要素解析の結果、身長が高くなると、腰部は沈み込みにくくなり、腰部の相当応力は低くなった。身長が高くなると、頚部では沈み込み量は増加し、相当応力値も増加した。逆に、身長が低くなると、その逆の傾向であった。次に、厚径方向だが、厚径方向が増えると太っていくことになる。太っていくと腰部の沈み込みが大きくなり、腰部の相当応力は大きくなった。頚部では、太っていくと沈み込みが大きくなったが、頚部の応力は減少した。逆に、痩せていくと、その逆の傾向であった。つまり、体型によって寝姿勢が変化することが示唆された。寝具上に寝た際に生じる生体内変形とそれに伴う生体内応力を我々は寝心地として感じているため、生体内変形と生体内応力を推定できる数値解析は、寝心地評価に対する有益なツールである。各個人に適した寝具を探すには、評価実験を行うしかなく、それでは非常に時間を要してしまう。数値解析を用いれば、コンピュータ上に様々な体型の人体モデルを比較的容易に作成できるので、評価実験をすることなく、寝具の寝心地について評価できる可能性がある。そこで本研究では、数値解析手法を用いて人体と寝具の数値モデルをコンピュータ上に構築し、体型が変化すると生体内変形に伴って生じる生体内応力がどのように変化するのか調査し、寝心地について考察した。体型は伸張と身体各部の厚径によって表現できると仮定した。