hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報科学的アプローチによるインスリン受容体周辺の膜環境の動態解析

脂質ラフトとは細胞内の情報伝達プラットフォームの役割を担い、細胞内輸送や免疫応答などの機能発現に関与するとされる。脂質ラフトの機能異常は様々な病態の発生原因になるとされるが、その動態はまだ明らかになっていない。そこで本研究では脂質ラフト上に存在する各種のシグナル受容体のうち、特にインスリン受容体の刺激変化に注目することで、シグナル伝達時の脂質ラフト周辺の細胞膜の動態を明らかにしようとしている。本研究ではこれまでに、近年確立された環境感受性の標識ラベルで受容体周辺の膜環境のみを標識したタイムラプス画像を大量に獲得した。その後、取得画像を用いてインスリンシグナルに対する受容体周辺の膜環境変化を、GP(Generalized Polarization)値を基準に定量解析することを目的としてきた。この目的のため、ノイズの多い取得画像から受容体周辺領域のみを認識する画像処理手法を提案した。また、インスリンシグナルに対するGP値の時間変化と細胞膜の位置情報との相関を解析するため、正規化相互相関による局所領域の差分統計量を用いてGP値の時間変化を解析する方法を提案した。以上の提案によって、インスリン受容体付近の細胞膜ではシグナル伝達後にGP値が下がる傾向にあり、またその変化量は細胞膜の形態によって違いがある可能性があることが示唆された。これらの研究成果は国内外の学会やセミナーにて発表済みである。最終年度はこれまでの研究成果をまとめ、ジャーナル投稿を予定している。本研究は,インスリン刺激に対する受容体周辺の膜環境変化を画像解析を目的とし、目的達成のために以下の3課題を遂行することを掲げてきた.1.対象領域の認識、2.現象の定量・可視化、3.現象の相関解析H28-H29年度までに,1の対象領域の認識について,インスリン受容体領域の自動領域分割法を決定した.具体的には,我々が開発している画像処理法の性能評価システムを用いて,約1000以上の領域分割法から,観察画像に適した方法を網羅的に評価した上で,Difference of GaussianフィルタやK-means法等を組み合わせた領域分割法を決定した.その結果,約30万枚の画像から受容体周辺領域の認識に成功し,認識領域のGP値に関するインスリン刺激前後の変化を解析,可視化した.H30年度には、認識したインスリン受容体領域を対象に、インスリンシグナル前後のGP値の時間変化の解析法を提案した。具体的には、正規化相互相関を用いて局所的領域の時間変化量を求め、細胞膜のどの領域でGP値の変化量が大きいか等、細胞の空間的情報とGP値変化との相関を解析した。これらの結果は国内外で既に発表していることから,当初の計画通り概ね順調に進展していると考える.本研究のこれまでの解析によって、インスリンシグナル後は細胞膜付近のGP値が下がることが分かっている.また、本研究ではGP値の時間変化だけではなく,インスリン刺激前後の局所的なGP値変化及び,細胞膜構造との空間的配置を考慮した大局的なGP値変化の可視化を目指してきた.H30年度の研究成果によって、細胞膜の形態によってインスリンシグナルの伝達に違いがあることも示唆されてきた。H31年度は最終年度であることから、これまでの研究成果を国内外で積極的に発表するとともに、全ての結果をまとめたジャーナル投稿を予定している。脂質ラフトは,細胞内の情報伝達プラットフォームの役割を担い,細胞内輸送や免疫応答などの機能発現に関与し,病態の発生原因になるとされるが,未だその動態については明らかになっていない.そこで脂質ラフトと,ラフト上に存在する各種のシグナル受容体に注目することで,シグナル伝達時の脂質ラフトの動態を明らかにしようとする研究が行われている.特に本研究では,近年新たに確立された観察系として,インスリン受容体を環境感受性の蛍光プローブで標識し,受容体周辺の膜環境のみを観察することに成功した観察系から得た大量のタイムラプス画像を用いて,インスリン刺激に対する受容体周辺の膜環境変化を画像解析しようとしている.具体的な課題として,580nm前後及び630nm前後の短・高波長から得た2チャンネルのタイムラプス画像から,受容体を領域分割する必要がある.取得画像は,低侵襲撮影や,対象の移動や蛍光退色に伴う時間変化などによって,極めてノイズが多い.大量画像処理や,領域分割の後の解析に客観性を持たせるためには,現在は手作業で行っている領域分割を自動化することが求められている.そこで我々は,本研究に先だって研究・開発を進めている画像処理法の性能評価システムを用いて,対象の時間変化やノイズにロバストな領域分割法について検討している.現在までに,画像処理法の性能評価システムを用いて,インスリン受容体の領域分割を1000以上の方法で処理し,各結果の性能評価を行った.その結果,システムが分割性能が高いと判断した方法は,細胞観察者の領域判断を反映できていることを確認した.その後,システムが最も精度が良いと判断した領域分割法を用いて,タイムラプス画像から受容体を領域分割し,インスリン刺激前後の受容体領域の画素値変化を可視化した.現在これらの結果から,画像解析による膜環境変化の動態解析の可否について検討している.本研究は,インスリン刺激に対する受容体周辺の膜環境変化を画像解析を目的とし,以下の3課題をH28年度H30年度に遂行することを掲げている.1.対象領域の認識2.現象の定量・可視化3.現象の相関解析H

28年度は,1の対象領域の認識について,インスリン受容体領域の自動領域分割法の決定を実施した.具体的には,我々が先だって開発した画像処理法の性能評価システムを用いて,約1000以上の領域分割法から,観察画像に適した方法を網羅的に評価した.その結果,最も領域分割性能が高いと判断された領域分割法を用いて,タイムラプス画像から受容体を領域分割し,インスリン刺激前後の受容体領域の画素値変化を可視化した.この変化量の可視化は,インスリン刺激前後の膜動態(具体的には親水性及び疎水性)の変化を表現していることから,画像解析による膜動態の観察に繋がる.現在は,この結果の妥当性について,研究協力者に生物学的視点から評価を受けている.以上のことから,H28年度については,当初の計画通り,概ね順調に進展していると考える.脂質ラフトは,細胞内の情報伝達プラットフォームの役割を担い,細胞内輸送や免疫応答などの機能発現に関与する.病態の発生原因になるとされるが,その動態はまだ明らかではない.そこでラフト上に存在する各種のシグナル受容体に注目することで,シグナル伝達時の脂質ラフトの動態を明らかにしようとする研究が行われている.本研究では,近年確立された環境感受性の標識ラベルで,受容体周辺の膜環境のみを標識したタイムラプス画像を大量取得している.取得画像を用いて,インスリン刺激に対する受容体周辺の膜環境変化を画像解析することが,本研究の目的である.今年度までに,580nm630nm付近の短・高波長それぞれ8チャンネルのタイムラプス画像から,受容体周辺領域のみを自動的に領域分割することに成功した.取得画像は対象の移動や蛍光退色に伴う時間変化などによって,極めてノイズが多い.そこで本研究では,我々が先だって研究・開発を進めている画像処理法の性能評価システムを用いて,対象の時間変化やノイズにロバストな領域分割法を検討した.その結果,Difference of GaussianフィルタやK-means法等を組み合わせた領域分割法を提案し,現在までに約30万枚の画像に対して自動領域分割に成功した.分割領域に対し,膜の固さを表す指標であるGP値を求め,インスリン刺激前後のGP値変化を統計解析した.これらの結果のうち,画像処理に関わる方法論については画像センシングシンポジウムで発表した.また,本研究で提案した画像処理法の一部を,他研究課題に適用した成果は,欧文ジャーナル誌に掲載された.本研究の生物科学系の成果は,共同研究者がSwiss National Center of Competence in research(NCCR)でポスター発表を実施した.また次年度に2学会での発表が確定している.本研究は,インスリン刺激に対する受容体周辺の膜環境変化を画像解析を目的とし,以下の3課題をH28年度H30年度に遂行することを掲げている.1.対象領域の認識2.現象の定量・可視化3.現象の相関解析H28-H29年度までに,1の対象領域の認識について,インスリン受容体領域の自動領域分割法を決定した.具体的には,我々が開発している画像処理法の性能評価システムを用いて,約1000以上の領域分割法から,観察画像に適した方法を網羅的に評価した上で,Difference of GaussianフィルタやK-means法等を組み合わせた領域分割法を決定した.
脳血管障害と海馬シナプス伝達に関する研究

海馬シナプスでは高頻度神経刺激に対応して、持続的なシナプス伝達効率の変化がみられる。これは瞬時的な神経入力からシナプス可塑性を伴った記憶への変換を長期増強(LTP)といわれる電気生理学的現象であり、記憶・学習の生理学的基盤をなす現象と考えられている。しかしながら、従来の報告は主として脳スライス標本を用いた実験に基づくものであり、その物質的背景および記憶・学習機能との関連性を含めた体系的な研究には限界があった。我々は、記憶・学習の神経機構の解明には神経回路網が無傷なin vivoの実験において評価する必要性があるとの認識に立ち、in vivoの実験を用いた評価系の確立を計ってきた。今回科学研究費の助成を受け、記憶形成のメカニズムを一過性脳虚血モデルラットにおけるLTP形成能を指標として電気生理学的評価に追究すると同時に、神経生化学的側面からの評価を含めた体系的な解析を試みた。特に記憶形成の物質的基盤としてその役割が注目されている一酸化窒素(NO)に注目し、一過性能虚血再開通後のLTP形成能変化との関連性を追究した。ラット海馬におけるNO産生の指標として、その酸化代謝産物であるnitriteおよびnitrateの細胞外液濃度を脳内微量透析法によって経時的および経日的に測定し、その後同一ラットについて海馬におけるLTPを記録し、両者の関連性を検討した。その結果、4血管紮再開通4日後LTP形成能の低下が観察された。それに先立ち、NO酸化代謝産物が増加し、特に再開通1日後において顕著であった。しかもLTP形成能と海馬NO酸化代謝産物濃度変化との間には負の相関が認められた。すなわち、脳虚血に伴う記憶・学習機能障害の物質的基盤としてのNO産生との関連性を直接的に示す結果が得られた。これらの成績については1997年米国薬理学会(San Diego)をはじめ国内学会において報告し、現在投稿準備中である。現在、痴呆に伴った知的機能障害の改善を目的とする薬物の評価系としての応用を試行中である。
建仁寺両足院に所蔵される五山文学関係典籍類の調査研究

この4年間で、建仁寺両足院に所蔵される書跡や版本の総目録を作成した。平成19年度には、第1函から第60函までの書目を納めた「建仁寺両足院所蔵聖教目録I」を作成し、平成21年度には中間報告書として第61函から第120函までの書目を納めた「建仁寺両足院所蔵聖教目録II」を、最終年度には残りの第121函から補遺分を採録した「建仁寺両足院所蔵聖教目録III」を作成した。3冊1具の目録は、いずれも詳細な書誌学的事項を収録しており、両足院所蔵の書跡・典籍類の全貌が見通せることになり、大きな成果を収めたといってよい。各方面から長らく待望された目録が無事に完成した。本研究では、建仁寺両足院に所蔵されている書跡・典籍類のうち、第71箱より調査を開始し、調査未了の版本や古写本などの仏教学関係や五山文学関係の典籍類を順次調査する。各箱ごとに納められている一冊ごとに、書名・法量・装訂・外題・首題・尾題・版式・行数・訓点・奥書・刊記などの書誌学的な調査と各々の内容に関する調査を実施し、それぞれを調書に記入し、全書目の総目録の作成を目指すものである。今年度は、両足院に所蔵される書跡・典籍類のうち、第70箱から第100箱までの調査をほぼ終了した。調査方法は、箱ごとの悉皆調査であり、書名・員数・法量・装訂・外題・尾題・版式・行数・訓点・奥書・刊記などの調査項目を所定の調書に記入するものである。第70箱から第73箱までは、江戸時代の版本ではあるが、仏典の史伝部に相当し、中国の高僧の伝記である『高僧伝』や仏教史書である『仏祖統紀』、またわが国の高僧の伝記である『元亨釈書』などが確認された。第74箱から第79箱までは、『周易』『尚書』『毛詩』『礼記』『左氏春秋』のいわゆる五経の版本が中心で、やはり江戸時代の版本が中心ではあるが、まま写本も見い出された。第80箱以降は史書が多く存在するが、第85箱・第86箱の2箱にわたって元時代至元六年(1340)の刊記がある『王海』二百巻・附『辞学指南』四巻、合わせて二百四巻八十冊が納められている。『王海』は、南宋の文学者である王応麟(1223-96)が編纂したものであり、21の部門を設けて古書から故実に関する文章を集めたものである。その元時代の版本が存在することは、貴重なことである。また今年度は、本研究の前身である平成16年度から平成18年度にわたる科学研究費補助金・基盤研究(B)「五山禅宗寺院に伝わる典籍の総合的な調査研究-建仁寺両足院所蔵本を中心に-」の成果報告書を作成し、総目録作成の第一歩とした。今年度は、都合3回の調査を実施し、両足院に所蔵される書跡・典籍類のうち、第107箱から第140箱までの調査をほぼ終了した。第107箱から第112箱までは、漢籍や詩文集の江戸時代の版本が中心であった。第113箱から第116箱までは、禅籍および『高僧伝』類の版本が中心で、やはり江戸時代が中心ではあるが、まま写本も見出された。第117箱以降は漢詩文関係の版本が多く存在した。第131箱には、世界的に有名な『三国志伝』五冊が納められていた。『三国志伝』には、明・万暦壬辰(1592)の刊記があり、本文の体裁は、上中下の三段からなり、上段が批評、中段が図、下段が本文となっており、版式は半面16行、有界、一行27字、装丁は袋とじ装となっている。二巻一冊となっており、五冊分が残っているが、巻一より巻六までの三冊は、世界的に見ても現在のところ、他の所蔵がなく、まさに天下の孤本となっている貴重な版本であることを確認した。第131箱以降は、漢文学・地誌・工具書など、やや雑多な分野の版本が多く存在した。

また第61箱から第120箱にかけての調書の内容を順次、コンピューターに入力をしている。今年度は、都合3回の調査を実施し、両足院に所蔵される書跡・典籍類のうち、第141箱から第160箱までの調査をほぼ終了した。調査方法は、箱ごとの悉皆調査であり、書名・員数・法量・装訂・外題・尾題・版式・行数・訓点・奥書・刊記などの調査項目を所定の調書に記入するものである。全体的には、江戸時代の仏典や漢籍の版本が中心であったが、今年度の調査の中で特に注目されるのは、第158箱に納められている『刻楮集・〓韈集等抜粋』(写本)43冊である。これは、天隠龍沢が瑞渓周鳳の『刻楮集』や某家の『〓韈集』等から要文などを抜粋したものであり、室町時代に書写されたものである。現在、木帙10冊、火帙9冊、金帙11冊、水帙13冊の43冊が確認されているが、抑も、当時の五山僧には、仏教辞典や禅宗辞典は云うに及ばず、漢詩や漢籍などをはじめとする中国文学や思想を簡便に調べ、それらの要文などを見ることの出来る中国百科辞典というような書物が必要とされたのである。五山僧の学識を支えたのがこのような書物であり、これらを手元に置きながら、漢詩などの文筆活動にいそしんだのである。今後、この『刻楮集・〓韈集等抜粋』(写本)43冊の内容についての精査が行われれば、更にその重要性が増すものと思われる。また調査済である第61箱から第120箱にかけての典籍類の書誌情報を採録した『建仁寺両足院に所蔵される五山文学関係典籍類の調査研究建仁寺両足院聖教目録II(第六一函第一二〇函)』(330p)を、研究成果の中間報告書として印刷・作成した。最終年度にあたる今年度は、3回の調査を実施して、第160箱から補遺に相当する書跡・典籍類の詳しいデータを採録し、全体の調査を無事に終了した。今年度の調査で特に注目されるのは、第170函に納められている『雑説疏』一冊で、中世禅僧の諸疏を類聚した史料であった。内容は、寛正年間前後に作成された入寺疏・淋汗疏などを集めたもので、とくに入寺疏については多くが字数・行数を記し、差出の連署もそのまま写したものがあるため、入寺疏そのものを実見して写したものと考えることができる。幸いにも綴ってある糸が切れていることで、紙背に文書があることを確認した。その紙背文書は二十一通あり、表紙・裏表紙紙背のものは金地院・十如院の名が見えることから他よりやや下って中世末のものと考えられるが、表紙・裏表紙以外の十九通は、東芳真詢・足矣などの名が見え、東芳真詢をはじめとする花押が据えられていることから、室町中後期のものと推定される。宛所は建仁寺大昌庵に宛てたものが多いが、大昌庵は一山派の塔頭であり、前述の東芳真詢も一山派であることから、この時期の一山派僧の交流の一端をうかがうことができる貴重な史料の出現となった。これらのデータを、第121函から第180函に加えて補遺分をも含む目録「建仁寺両足院に所蔵される五山文学関係典籍類の調査研究研究成果報告書(建仁寺両足院聖教目録III)」として作成した。これにより、三冊一具の目録の完成となり、当初予定していた調査を完了した。
精巣の微小循環障害に対する漢方治療の挑戦

男性不妊症の約70%は特発性(=原因不明)精子形成障害であり、その大きな要因に精巣の微小循環障害(=末梢血管障害)が関与していることが知られている。その治療にはホルモン製剤やビタミン製剤などを用いるが、その治療効果は低く、精巣の微小循環障害は難治性の高い慢性疾患である。近年、この病態に対する治療において、漢方製剤の役割が大きく期待される。本研究の目的は、精巣の微小循環障害モデル動物を用いて、漢方治療が有効であるかどうかを実験レベルで検証することであり、精巣の微小循環障害に対する漢方治療の発展に貢献したい。
コヒーレントナノ電子ビーム回折を用いた半導体/金属界面の研究

近年の半導体回路に集積化の進展は素子と導線などの制御要素の差をなくし、回路上のすべての部分の構造と物性が回路の動作特性や寿命を左右するようになってきている。このためSiやGaAs結晶内部の欠陥や塑性の評価とあわせ、電子の出入口である半導体・金属界面や各種の半導体超格子界面の詳細な評価の必要性が高まっている。本研究では、このような半導体・金属界面や各種の半導体超格子界面に新しい電子回折の手法としてのコヒアレントナノ電子ビーム回折や最新の電子顕微鏡法を適用して原子レベルの構造研究を行った。得られた研究成果としては(2)干渉性ナノ電子回折図形の生成過程について検討し、その図形をシミュレーションするためにマルチスライスプログラムを完成した。その成果は、J.Electron Microscopyに発表した。(3)Ge/Si半導体界面を最新電子顕微鏡法でcross-sectional modeで観察し、また新開発の画像処理法をも併用することによって、界面での原子配列およびミスフィット転位の性状をを明らかにした。その成果は、J.Electron Microscopyに投稿し現在審査中である。第1年度目の平成7年度は、半導体/金属界面の試料としてAu-Ge合金膜を作製し、その熱処理時における相形成などを調べた。Au-GeはAu-Siの合金シリサイドとくらべ研究が少なく、かつAu/Ge多層膜を熱処理することによって独特なフラクタル図形(フラクタル指数1.5-2.0)を示すため、相形成の試料として非常に興味深い。この試料を高分解能電子顕微鏡で観察し、Auが5nm程度のナノ結晶の場合、僅か70-150°Cの熱処理によって界面の合金相から融解し始め、その液滴の移動によって非晶質のGeが結晶化することを初めて見いだした。さらに400°Cで0.5時間程度の熱処理を加えることによってAuと結晶化したGeが数十nmの微粒子中で界面を作っている“きのこ"状の粒子が生成することを見いだした。第2年度にはこの微粒子を用いてコヒアレント電子回折を行う予定である。またコヒアレント電子回折のシュミレイションを行うプログラムも作製し、それを用いて実験データのあるGaAs/AlAs半導体超格子の[110]入射条件での(110)界面からの電子回折図形の解析を行った。第2年度目の平成8年度は、前年度実験とシュミレーションをおこなったPbTe/MgO2の重膜のコヒーレントナノ電子ビーム回折の研究をまとめ、学振主催の界面の研究に関する日仏セミナーで発表し、併せてJ.Inteface Scienceに投稿し印刷された。またこの研究は平成9年度米国で開かれる電子顕微鏡学会にも招待講演としてとりあげられ発表の予定である。またこの2重膜のコヒーレントナノ電子回折から2つの結晶の格子のズレを決める研究の、"実空間版"に相当する研究も行った。これは、高分解能電子顕微鏡像をコンピューターに読み込んだ後2次元のフーリエ変換を行い、それぞれの反射の位相を読み出すことによって、2つの格子の整合の様子を知る方法である。半導体の試料の面ではCdSe/CaF_2の複合膜を作製しその界面の様子を高分解能電子顕微鏡とナノ電子回折でしらべた。平成9年度は、これらの試料によって、コヒーレントナノ電子回折図形から結晶の構造因子の位相の決定の問題に取り組む予定である。近年の半導体回路に集積化の進展は素子と導線などの接続要素の差をなくし、回路上のすべての部分の構造と物性が回路の動作特性や寿命を左右するようになってきている。平成9年度に得られた研究成果としては(2)干渉性ナノ電子回折図形の生成過程について検討し、その図形をシュミレーションするためにマルチスライスプログラムを完成した。(3)Ge/Si半導体界面を最新電子顕微鏡法でcross-sectional modeで観察し、また新開発の画像処理法もを併用することによって、界面での原子配列およびミスフィット転位の性状をを明らかにした。
音韻部門における極小化に関する統合的研究

平成15年度研究計画・方法に従い,極小論(ミニマリスト・プログラム)の観点から,次の二つの課題の遂行にあたった。(1)極小主義の観点から、音韻部門のもつ演算装置の解明を行う。(2)その結果考案された音韻部門のモデルが,他の領域(統語・形態部門と調音・知覚機構)とどのように関わっているか(インターフェイスの問題)を,英語を中心とした様々な現象を通して解明する。(1)に関しては,昨年度に考案した余剰性を排除した素性理論であるエレメント理論を用いて音韻的裸句構造の導入をおこない,できるだけ経済的な音韻演算装置の構築を試みた。具体的には,昨今の音韻研究で中心的理論と考えられている最適性理論同様の,派生単層構造を提案しながら,演算装置には,最適性理論とは異なる原理・パラメタ理論を取り入れたモデルを提唱し,音韻現象の説明を試みた。(2)に関しては,(1)で採用した音韻表示と他の言語部門や機構との関わりの解明を新たな視点から試みた。具体的には,音韻表示と調音・知覚機構との関わりを説明するに当たり,音声的補間という概念を取り入れ,従来問題とされてきた音韻表示の二重レベルを排除することと,個別言語特有の挿入現象に対する明確な説明を与えることが可能となった。(1)と(2)のいずれの研究も,昨年度同様,関連研究をおこなっている国内外の研究者(特に,ロンドン大学のJohn Harris教授,そして九州大学のPhillip Backley助教授)からの情報提供や意見交換を通して遂行された。上述の研究成果は,平成15年度にロンドン大学UCLで開催されたhe UCL Alumni Reunion Conferenceと,弘前大学で開催された第58回東北英文学会のシンポジウム(英語学部門)において,それぞれ「真正有声性が関わる音現象」と「音韻領域末に生じる音の音節構造」の分析を通して報告された.平成14年度研究計画・方法に従い,極小論(ミニマリスト・プログラム)の観点から,次の二つの課題の遂行にあたった.(1)弁別素性理論における音韻範疇の再考と,それを踏まえた上での理論の改善.(2)弁別素性の束と考えられる韻律範疇(頭子音や核)間にみられる依存構造の再考と改善.(1)に関しては,表示上の余剰性を排除することに力点を置き,弁別素性理論の大幅な改定をおこない,従来より少ない数の素性で音韻表現を可能とする分節内表示モデルを考案した.具体的には,依存音韻論や認可・統率音韻論などで用いられてきた分節内表示(特にエレメント理論)を基本モデルとしながら,余剰素性の排除と,いくつかの素性の統合をおこない,過剰表示を生みだす能力を抑えたモデルの開発を試みた.(2)についても,(1)同様,表示上の余剰性を排する目的で,統語理論で用いられている裸句構造の基本概念を導入し,超分節構造の再構築を試みた.その結果,従来音節やモーラと考えられてきた形式的レベルを必要としないモデル(依存音韻論や認可・統率音韻論で論じられている超分節構造の折衷モデル)の構築に至った.(1)と(2)いずれの研究も,関連研究をおこなっている国内外の研究者(主に,ロンドン大学のJohn Harris教授と高橋豊美客員教授,そして九州大学のPhillip Backley助教授)との情報や意見の交換をもとに遂行された.上述の研究成果は,平成14年度に開催された英語音声学会(EPSJ)東北支部第5回研究大会と,同年に開催された日本言語学会第125回大会のシンポジウムにおいて,それぞれ,「英語の軟口蓋鼻音の音韻的振る舞い」と「喉頭音源がかかわる動的同化現象」の分析を通して報告された.平成15年度研究計画・方法に従い,極小論(ミニマリスト・プログラム)の観点から,次の二つの課題の遂行にあたった。上述の研究成果は,平成15年度にロンドン大学UCLで開催されたhe UCL Alumni Reunion Conferenceと,弘前大学で開催された第58回東北英文学会のシンポジウム(英語学部門)において,それぞれ「真正有声性が関わる音現象」と「音韻領域末に生じる音の音節構造」の分析を通して報告された.
子どもの推論的活動を支援する図形指導法の開発

本研究の目的は、小学校4年生を対象とした3年間の縦断的研究法によって、子どもの図形学習における推論的活動の発達を支援する指導法を明らかにすることである。研究結果から、次の結論が得られた。(1)図形の分割・補完・移動に関する図形認識では発達傾向が認められたが、推論の合成を伴う図形認識では発達が困難であった。(2)子どもの推論的活動の発達を支援する図形指導法の開発では、「認知的葛藤による方法」と「弁証-教授学的方法」の有用性が明らかになった。本研究の目的は、小学校46年生を対象とした縦断的研究法によって、子どもの図形学習における推論的活動の発達を支援する指導法を開発することである。本研究は3年間の継続研究であり、本年度はその1年次として、子どもの推論的活動の理論的研究、とくに推論的活動の発達水準の同定の方法および推論的活動を支援する図形指導法の理論的研究とその実証研究を行った。理論的研究については、メスキータ(Mesquita,A.)の図形認識の理論、ピアジェ(Piaget,J.)の意味の論理学、ジュネーブ学派の学習実験、ブロッソー(Brousseau,G.)の教授学的場の理論などを中心に考察した。実証研究については、1つの調査校で、子どもの推論的活動の発達水準を同定するために、長方形の二等分の問題、複合図形の面積計算の問題、三角形の等積変形の問題によって、4年生、5年生、6年生を対象として調査を実施した。その結果、学年進行とともに図形の分割的操作から変換的操作へ、局所的推論から系列的推論への発達的特性が明らかになった。別の調査校では、4年生に対して、生徒の図形認識と推論的活動の発達水準を明確にするための調査を行うとともに、推論的活動の発達を支援する図形指導法の開発のための教授実験を行った。ジュネーブ学派の「学習実験」などの理論を手掛かりとして図形指導法の枠組みを構築し、「認知的葛藤による方法」と「弁証法一教授学的方法」を利用した教授計画を立案し、通常の「問題解決授業」を「統制群」として設定した。実験結果から、実験群の被験者において図形認識による推論的活動の促進が認められた。本研究は3年間の継続研究であり、本年度はその2年次として、子どもの推論的活動の特徴を明らかにするためにピアジェ(Piaget, J.)の『意味の論理学』、ピアジェの後継者アンリケス(Henriques, G.)の『理由の形成』などを考察した。子どもの推論的活動を支援する図形指導法の研究では、ジュネーブ学派の学習実験およびブロッソー(Brousseau, G.)の『教授学的場の理論』などを中心に考察した。実証研究については、1つの調査校で、前年度に引き続き、子どもの推論的活動および図形認識の発達の特徴を明らかにするために、長方形の二等分の問題、複合図形の面積計算の問題、三角形の等積変形の問題によって、5年生と6年生を対象として調査を実施した。その結果、学年進行とともに、図形認識については局所的推論から系列的推論へ、分割的操作から変換的操作への発達的特性が示されたが、推論の合成を伴う推論的活動については発達の困難性が見られた。別の調査校では、5年生に対して、生徒の図形認識と推論的活動の発達水準を明確にするための発達調査を行うとともに、推論的活動の発達を支援する図形指導法の開発のための教授実験を行った。ジュネーブ学派の「学習実験」などの理論を手掛かりとして図形指導法の枠組みを構築し、「認知的葛藤による方法」と「弁証法-教授学的方法」を利用した教授計画を立案し、通常の「問題解決授業」を「統制群」として設定した。本研究は3年間の継続研究であり、本年度はその3年次として6年生が研究対象となる。子どもの図形認識と推論的活動の発達研究については、ピアジェ(Piaget,J.)の『意味の論理学』、ピアジェの後継者アンリケス(Henriques,G.)の『理由の形成』などを考察した。子どもの推論的活動を支援する図形指導法の研究では、ジュネーブ学派の学習実験(Bovet, et al)、ブロッソー(Brousseau,G.)の『教授学的場の理論』などを考察した。実証研究については、1つの調査校で、前年度に引き続き、子どもの図形認識と推論的活動の発達の特徴を明らかにするために、長方形の二等分の問題、複合図形の面積計算の問題、三角形の等積変形の問題によって、6年生を対象とした発達調査を実施した。

その結果、図形認識については、図形の操作的把握についての発達的特性が明らかになったが、推論的活動における推論の合成については発達の困難性が見られた。別の調査校では、6年生に対して、子どもの図形認識と推論的活動の発達の特徴を明らかにするための発達調査を行うとともに、推論的活動の発達を支援する図形指導法の開発のための教授実験を行った。実験群として「認知的葛藤による方法」と「弁証法一教授学的方法」によって教授計画を立案し、通常の「問題解決授業」を「統制群」として設定した。実験結果から、実験群の被験者において図形認識による推論的活動の促進が認められた。
北陸地方の魚介発酵食品の機能性に関する研究

北陸地方の魚介発酵食品の機能性について検討した。まず,かぶらずしについて17日間の発酵過程における各材料(カブ,ブリ,麹)のラジカル消去活性をDPPH法で経時的に測定した。その結果,カブとブリに関しては0日目から3日目に大幅な活性の上昇がみられ,その後はほぼ一定であった。また,製造元・原材料の異なる各種魚醤(イシル)8種のラジカル消去活性を調べた結果,活性は試料の吸光度(500nm)の高さにほぼ比例しており,メイラード反応の進行と深く関わっていることが示された。一方,魚醤の粗タンパク質含有量はラジカル消去活性の高さとは必ずしも一致しなかった。また,高いラジカル消去活性を示したイカイシルを用いて,活性成分の分離・精製を試みた。イカイシルの70%エタノール抽出液をゲル濾過クロマトグラフィー(Sephedex LH-20カラム)に負荷したところ,220nmの検出で4つのピークが得られ,うち溶出量198mlのピーク(F-33)及び溶出量366mlのピーク(F-61)に高い活性が認められた。F-33では,500nmにおける吸光度が最高値を示したため,イシル製造過程で生成されたメイラード反応生成物がラジカル消去活性に寄与した可能性も考えられた。各ピークを逆相カラムHPLCにより分離・精製した結果,6つの成分を得た。これらはトロロックス量換算で約1622mg/gの高い活性を有しており,これはイカイシル本体の1013倍に相当する活性であった。現在,これら6成分についてアミノ酸配列解析を行っている。北陸地方の魚介発酵食品の機能性およびその成分を明らかにすることを目的として研究を行っている。市販のかぶらずし,いしる各数種類を用い,DPPH(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl)ラジカル消去活性を測定した。市販のかぶらずしから魚およびカブの部分を分離し,試料とした。その結果,ブリを用いたかぶらずしにおいては,ブリおよびカブのラジカル消去活性はそれぞれTrolox相当量で0.6,1.0μg/g,サバを用いたかぶらずしにおいては,サバおよびカブのラジカル消去活性はそれぞれTrolox相当量で1,4,2.3μg/gとサバの方が若干高かった。また,いしるは適宜希釈して用いた。イカを用いたいしるおよびイワシを用いたいしるのラジカル消去活性は,それぞれTrolox相当量で約2000,1200μg/mlと,イカの方が高かった。一方,同様にかぶらずし,いしるのアンジオテンシン変換酵素(ACE)阻害活性について調べた結果,市販のかぶらずし中のブリのACE阻害活性(IC_<50>)は,約102372mg/mlと低いものであった。また,かぶらずしを小スケールで製造し,発酵過程におけるブリのACE阻害活性の変化について経時的に測定したが,大きな差は認められなかった。一方,イカを用いたいしるのACE阻害活性(IC_<50>)は6.4μg/mlと高かった。そこで現在,いしるのラジカル消去活性およびACE阻害活性に関わるペプチド成分を,SephadexG-25ゲル濾過オープンカラムおよびイオン交換樹脂により分離精製中である。北陸地方の魚介発酵食品であるイシルから抗酸化性成分を精製し,その有効性について検討することを目的とした。まず,イカイシル及びイワシイシルの抗酸化性について検討した。試料には,イカイシル3点,イワシイシル3点を用いた。抗酸化性の評価はDPPHラジカル消去活性測定法により行い,測定値をトロロックス量に換算した。

その結果,イカイシルでは約1,5001,650μg/g,イワシイシルでは約9001,100μg/gトロロックス相当量であった。高い活性を示したイカイシルを用いて,活性成分の分離・精製を試みた。イカイシルの70%エタノール抽出液をゲル濾過クロマトグラフィー(Sephedex LH-20カラム)に負荷したところ,溶出量198mlのピーク(F-33)及び溶出量366mlのピーク(F-61)に高い活性が認められた。F-33では,500nmにおける吸光度が最高値を示したため,イシル製造過程で生成されたメイラード反応生成物が抗酸化性に寄与した可能性も考えられた。また,F-61では,220nmにおける吸光度が比較的高い値を示したことから,アミノ酸などの低分子窒素化合物の影響が示唆された。各ピークを逆相クロマトグラフィーにより分離したのち,活性画分をリクロマトグラフィーにかけ単一ピークを得た。これらはトロロックス量で約16,00022,000μg/gの高い活性を有しており,これはイカイシル本体の1013倍に相当する活性であった。さらにこれらの画分についてアミノ酸配列分析を行った結果,1つの画分がジペプチドまたはトリペプチドである可能性が示唆された。北陸地方の魚介発酵食品の機能性について研究を行った。本年度は,かぶらずし製造過程におけるラジカル消去活性の経時変化について調べた。まず,ブリのみを塩漬けした場合の活性変化について検討した。ブリに塩を加え重石をして9ヶ月間5°Cで保存し,この際溶出するブリ浸出液を1ヶ月ごとに採取してDPPH法を用いてラジカル消去活性を測定した。その結果,9ヶ月目に活性が若干上昇したが,大きな変化はみられなかった。また,17日間の発酵過程におけるかぶらずしの各材料(カブ,ブリ,麹)のラジカル消去活性を経時的に測定した。その結果,カブとブリに関しては0日目から3日目に大幅な活性の上昇がみられ,その後はほぼ一定であった。一方,各種魚醤(イワシ3種,イカ3種,アジ・サバ混合1種,メギス1種)のラジカル消去活性を調べた結果,イカを用いた魚醤(イカイシル)の活性がいずれも高かった。この活性は試料の吸光度(着色度)の高さにほぼ比例しており,メイラード反応の進行と深く関わっているものと思われた。そこでタンパク質の含有量をケルダール法で調べたところ,イカイシルの粗タンパク質含有量はアジ・サバ混合イシルより若干低く,イワシイシルよりやや高い傾向にあったが,大きな差はみられなかった。ラジカル消去活性の最も低いメギスイシルについては粗タンパク質含有量も低かった。さらに,イカイシルの70%エタノール抽出液をゲル濾過クロマトグラフィー(Sephadex LH-20)とHPLCによる逆相クロマトグラフィーで分離した。得られたピークのうち,ラジカル消去活性の高い画分をリクロマトグラフィーにかけ,5画分を得た。これらについてアミノ酸配列解析を行った。
卵巣明細胞腺癌の予後因子同定と予後判定バイオマーカー・分子標的治療薬の開発

(1) CPT-P療法が初回治療の卵巣明細胞腺癌(CCC)ではpT分類が独立予後因子で、I期とpT1/pT2で至適に腫瘍減量された場合長期予後良好であった。(2) 8遺伝子の免疫組織学的検討では、卵巣漿液性腺癌ではCyclin D1とp27Kipの免疫組織学的所見と予後が相関したが、CCCでは相関するものはなかった。(3) CCC検体のアレイCGHマイクロアレイ解析では3q27-29および12p12.2-13.33の増幅と4p15.2-15.32と11q22-25の欠失が予後不良因子であった。(4)免疫関連遺伝子の網羅的発現解析ではCCCでIL-6が高発現しており、siRNA法による発現抑制でCDDP・PTXのIC50は半分以下に減少したため、IL-6はCCCの薬剤耐性と関連が示され、IL-6シグナルは分子標的となる可能性が示唆された。卵巣明細胞腺癌は本邦に多く化学療法抵抗性で予後不良な疾患である。その予後改善のため本研究では1)臨床情報のデータベース化と臨床的予後因子の解析、2)免疫組織学的所見が独立予後因子となる腫瘍関連遺伝子・蛋白の同定と公表、3)既存分子標的治療薬の効果の検討、4)予後判定バイオマーカーの開発、5)新規分子標的治療薬の開発のための基礎的研究を行う。卵巣明細胞腺癌は欧米に比べ本邦に多く、化学療法抵抗性であり予後不良な疾患である。卵巣明細胞腺癌の予後改善をはかるため、本研究では卵巣明細胞腺癌での1)既存分子標的治療薬の効果の検討、2)免疫組織学的所見が独立予後因子となる腫瘍関連遺伝子・蛋白の同定と公表、3)予後判定バイオマーカーの開発、4)新規分子標的治療薬の開発のための基礎的研究を行うこととした。平成20年度はまず2)を中心に研究を行った。卵巣明細胞腺癌50例の手術検体のパラフィンブロックから免疫組織学的検討用の未染のスライドを作成した。文献上で既存の分子標的治療薬の標的分子もしくはその発現の有無・強弱・パターンが上皮性卵巣癌予後因子となることが報告されている腫瘍関連蛋白の内、本年度は[IDO、TP53、CDKN1A(p21)、CDKN1B(P27KIP1)、CyclinD1]について免疫組織学的検討(蛋白発現の有無・強度・局在性)を行った。抗体は広く用いられている市販の抗体を用い、染色には自動免疫組織装置を用いた。この内、IDOについては解析が終了したが、免疫組織学的所見と予後(無増悪生存期間、全生存期間)と相関が認められなかった。その他の腫瘍関連蛋白についても免疫組織学的検討を行い、現在、予後との相関を解析中である。平成21年度以降はTP53、CDKN1A(p21)、CDKN1B(P27KIP1)、CyclinD1について免疫組織学的検討と予後との相関の解析を終了し、さらに他の腫瘍関連蛋白についても引き続き免疫組織学的検討を続ける予定である。その予後改善のため本研究では1)臨床情報のデータベース化と臨床的予後因子の解析、2)免疫組織学的所見が独立予後因子となる腫瘍関連遺伝子・蛋白の同定と公表、3)既存分子標的治療薬の効果の検討、4)予後判定バイオマーカーの開発、5)新規分子標的治療薬の開発のための基礎的研究を行っている。平成21年度では前年度に引き続き、1)2)を中心に行った。1)の結果より、初回化学療法にCPT-P療法を行った明細胞腺癌は、単変量解析ではPS、臨床進行期、残存腫瘍径が臨床的予後因子であり、残存腫瘍径は多変量解析にて独立予後因子として同定された。2)では卵巣明細胞腺癌70例の手術検体のパラフィンブロックから免疫組織学的検討用の未染のスライドを作成した。

文献上で既存の分子標的治療薬の標的分子もしくはその発現の有無・強弱・パターンが上皮性卵巣癌予後因子となることが報告されている腫瘍関連蛋白の内、[IDO、TP53、CDKNIA(p21)、CDKN1B(P27KIP1)、CyclinD1]について免疫組織学的検討(蛋白発現の有無・強度・局在性)を行った。現在までの解析では、これら腫瘍関連蛋白の免疫組織学的所見と予後(無増悪生存期間、全生存期間)との相関は認められていない。平成22年度以降はさらに他の腫瘍関連蛋白についても引き続き免疫組織学的検討を続ける予定である。卵巣明細胞腺癌は本邦に多く化学療法抵抗性で予後不良な疾患である。その予後改善のため本研究では1)臨床情報のデータベース化と臨床的予後因子の解析、2)免疫組織学的所見が独立予後因子となる腫瘍関連遺伝子・蛋白の同定と公表、3)既存分子標的治療薬の効果の検討、4)予後判定バイオマーカーの開発、5)新規分子標的治療薬の開発のための基礎的研究を行っている。平成22年度では前年度に引き続き、1)2)を中心に行った。1)の結果より、初回化学療法にCPT-P療法を行った明細胞腺癌は、単変量解析ではPS、臨床進行期、残存腫瘍径が臨床的予後因子であり、残存腫瘍径は多変量解析にて独立予後因子として同定されたため、その成果を日本産科婦人科学会にて発表した。2)では卵巣明細胞腺癌85例と比較対象の漿液性腺癌66例の手術検体のパラフィンブロックから免疫組織学的検討用の未染のスライドを作成し、文献上で既存の分子標的治療薬の標的分子もしくはその発現の有無・強弱・パターンが上皮性卵巣癌予後因子となることが報告されている腫瘍関連遺伝子の内[Cyclin D1、pRb、p16、p53、p27^<KiP1>、p21^<Waf1/Cip1>、IDO]について免疫組織学的検討(蛋白発現の有無・強度・局在性)を行った。比較対象として行った卵巣漿液性腺癌ではCyclin D1とp27^<Kip>の免疫組織学的所見と予後(無増悪生存期間、全生存期間)との相関が認められたが、現在までの解析では明細胞腺癌では明らかではない。平成23年度以降はさらに他の腫瘍関連蛋白についても引き続き免疫組織学的検討を続ける予定である。.卵巣明細胞腺癌は本邦に多く化学療法抵抗性で予後不良な疾患である。その予後改善のため本研究では1)臨床情報のデータベース化と臨床的予後因子の解析、2)免疫組織学的所見が独立予後因子となる腫瘍関連遺伝子・蛋白の同定と公表、3)既存分子標的治療薬の効果の検討、4)予後判定バイオマーカーの開発、5)新規分子標的治療薬の開発のための基礎的研究を行うこととした。1)データベースの一部を用い、初回化学療法にCPT-P療法を行った卵巣明細胞腺癌は、単変量解析ではPerformansstatus、臨床進行期、pT分類、残存腫瘍径が予後因子であり、多変量解析ではpT分類を独立予後因子として同定した。また、I期ならびにpT1/pT2で至適な腫瘍減量がなされた症例では長期予後が良好であったこと明らかにした(Kunito S et al,in press)。2)卵巣明細胞腺癌85例と比較対象の漿液性腺癌66例の手術検体のパラフィンブロックから免疫組織学的検討用の未染のスライドを作成し、文献上で既存の分子標的治療薬の標的分子もしくはその発現の有無・強弱・パターンが上皮性卵巣癌予後因子となることが報告されている腫瘍関連遺伝子の内[Cyclin D1、pRb、pl6、p53、p27Kip1、p21Waf1/Cip1、IDO]について免疫組織学的検討(蛋白発現の有無・強度・局在性)を行った。比較対象として行った卵巣漿液性腺癌ではCyclin D1とp27Kipの免疫組織学的所見と予後(無増悪生存期間、全生存期間)との相関が認められたが(Hashimoto T et al,2011)、明細胞腺癌では明らかではなかった。
都市領域におけるエネルギーインバランスを考慮した乱流過程の把握

これまで都市大気乱流特性における建物凹凸の影響を把握のため,屋外都市模型実験での乱流計測を行ってきたが,本年度はこれまでに蓄積された乱流計測データの解析を主に行った.その主な成果として,接地境界層内の乱流変動に含まれる,地表面摩擦や建物の形状抵抗によって生み出された乱流変動成分と,その外層で発達する大気乱流混合に起因した低周波変動成分を生波形から分離することを試みた.そして両者の変動成分の持つ空間構造特性について検討を行った.その結果,外層起因の低周波変動がもたらすu(主流風速成分)スペクトルの乱流エネルギーが大きく減少したが,一方でw(鉛直風速成分)やuwスペクトルに関してはほとんど変化が無かった.つまり,外層起因の低周波変動は正味の運動量輸送をもたらさないinactiveな変動であることが分かった.また,外層変動成分を除去した後の変動成分については内部スケーリングによる相似性(例えばモニン・オブコフ相似則)が成立することが分かった.また乱流変動の水平分布形状について見てみると,低周波成分を除去した後の乱流変動に関して,低速領域が流れ方向に沿って細長く存在していることが分かった.その大きさは幅10m程度,流れ方向100m以上であることは前年度の研究でも確認されているが,外層起因の低周波変動成分除去した後も尚,残る構造であることから,これは外層変動に起因しない底面で作られた乱流構造であることが推測される.つまり本研究では都市大気境界層の乱流特性に関して,地表面凹凸や外層の低周波変動によらず,時間平均構造,空間構造共に普遍的であることを示唆している.本研究目的は都市大気乱流過程について検討するものであり、それに対して屋外都市スケールモデルにおいて複数の超音波風速計を用いた乱流計測を行った。主に次の2つに焦点を絞った観測を行った。(1)乱流構造の水平分布、(2)乱流過程における大気安定度の影響。都市での熱や物質の乱流拡散過程を理解する上で、上記の2点は重要な情報と考えられるが、都市域での現地観測の困難から観測例や研究報告は(1)に関しては全く無く、(2)に関しても非常に少ない。これらをシステマティックに観測、検討が可能な点が屋外スケールモデル実験の利点であると言える。主な研究成果として、16台の超音波風速計を水平一列に並べ、都市のような凹凸を持つ地表面上で発達する乱流構造の水平分布観測を行った。高度は建物模型の2倍の高度であり、接地境界層内に含まれる。その結果、風洞実験などで観測される平板境界層の低速ストリーク構造と似た風速分布が形成されていることが確認された。しかしその大きさはスパン方向約10m、流れ方向100m以上と、屋内実験のそれとはスケールが大きく異なり、また都市のような建物群の上空にそのような構造が発達していることを示した点が重要である。そして、そのようなストリーク構造と上空からの吹き降ろしの構造が正味の乱流輸送(運動量)の大半を担うことを示した。これらの乱流構造は建物に近い高度で発達していることから、キャノピー内の熱や物質の拡散過程にも大きな影響を及ぼすと考えられる。他に大気安定度変化が乱流構造にどのような影響を及ぼすか示した。先に都市接地境界層の乱流過程が低速ストリークと上空からの吹き降ろしに支配されていることを述べたが、大気安定度が両者の比率を系統的に変化させることを示した。これは大気安定度変化が乱流構造を変化させることを示唆するものである。前年度は屋外模型都市における乱流計測から、平板乱流に見られる低速ストリークに似た、非常に強い運動量輸送能を持った乱流の組織構造が確認された。前年度の解析では乱流構造の定性把握に留まったが、今年度はより定量的な解析を試み、乱流構造の特性やそれを規定する物理パラメータについての検討を行った。まず本模型都市で得られた乱流の時間統計量を実都市、平原、室内の平板で得られた値と比較し、それらの相似性について検討した。その結果、運動量をもたらすような乱流変動、いわゆるActive eddyによる風速変動は、壁面状態や境界層外層の状態に依存せずに、内部スケーリング(摩擦速度、高さ)に関して相似であることが確認された。この結果は、対数層における乱流構造は地表面幾何形状、粗度スケール、外層の条件などに拠らず、内部スケールにおいて普遍的な構造を持つ可能性を支持するものである。また上記とは別に乱流構造形の定量把握を試みた。これはこれまで定性的に捉えられていたストリーク状の構造を定量的に表現するものである。解析には高解像度の乱流構造水平分布データが必要であるが、これは水平方向に熱電対を高密度に配置し、そこで計測された温度変動を乱流変動とみなして用いた。解析手順としては、温度変動の水平分布の中で変動が空間的に連動している部分をクラスターとして認識する。そして個々のクラスターの持つ特長(幅、長さなど)を数値で表す。これによってストリークのアスペクト比やスケールの他、構造の曲がり具合のような2点相関では表現の難しい特長についても検討可能である。しかし現段階では構造と非構造を分ける閾値の設定に任意性が無いため、次年度はこれについてさらに検討を進める予定である。

これまで都市大気乱流特性における建物凹凸の影響を把握のため,屋外都市模型実験での乱流計測を行ってきたが,本年度はこれまでに蓄積された乱流計測データの解析を主に行った.その主な成果として,接地境界層内の乱流変動に含まれる,地表面摩擦や建物の形状抵抗によって生み出された乱流変動成分と,その外層で発達する大気乱流混合に起因した低周波変動成分を生波形から分離することを試みた.そして両者の変動成分の持つ空間構造特性について検討を行った.その結果,外層起因の低周波変動がもたらすu(主流風速成分)スペクトルの乱流エネルギーが大きく減少したが,一方でw(鉛直風速成分)やuwスペクトルに関してはほとんど変化が無かった.つまり,外層起因の低周波変動は正味の運動量輸送をもたらさないinactiveな変動であることが分かった.また,外層変動成分を除去した後の変動成分については内部スケーリングによる相似性(例えばモニン・オブコフ相似則)が成立することが分かった.また乱流変動の水平分布形状について見てみると,低周波成分を除去した後の乱流変動に関して,低速領域が流れ方向に沿って細長く存在していることが分かった.その大きさは幅10m程度,流れ方向100m以上であることは前年度の研究でも確認されているが,外層起因の低周波変動成分除去した後も尚,残る構造であることから,これは外層変動に起因しない底面で作られた乱流構造であることが推測される.つまり本研究では都市大気境界層の乱流特性に関して,地表面凹凸や外層の低周波変動によらず,時間平均構造,空間構造共に普遍的であることを示唆している.
高レベル変調高周波電磁界の非熱作用研究を目的とした細胞用曝露装置の開発

高周波電磁界の生体影響では熱作用が支配的であるが、局所に集中した曝露では、温度上昇がわずかでも大きな内部電磁界が生じうる。また、ディジタル方式の携帯電話では低周波でパルス変調された波形が用いられている。携帯電話機による頭部曝露などの安全性を確立するためには、このような曝露の生体安全性を明らかにしなければならない。作用機構を明らかにするためには細胞レベルの研究が有効であるが実験容器内で熱の影響を排除し、生物学的な実験条件の要求を満たしながら高レベルの曝露を実現することは困難であった。本研究では、この要件を満たす細胞用曝露システムの開発を目的とした研究を行った。ここでは、櫛形電極による装置、円形導波管型曝露装置、スリット導波管型曝露装置をそれぞれ開発した。櫛形電極による装置を微細加工技術で製作し、1°C以下の温度上昇で十分な強度での曝露が可能なことを示した。また、電極間に細胞を配置するためにマスクを利用する技術を開発した。円筒導波管による装置はシャーレ内に州方向の電界を生じさせることができ、また統計的処理を行うために十分な細胞数を対象にできる利点がある。この装置を製作し、曝露評価を行うとともに、細胞生物学的実験を行った。さらに、この装置の問題点であった冷却水系の耐久性の問題を解消するために、スリット導波管を用いた装置を開発した。また、研究の過程で、非熱作用に関する細胞生物学的な実験のエンドポイントを明らかにすることが曝露装置設計の前提条件として重要であることがわかった。変調波に固有の生体影響に着目することから、変調周波数である低周波の磁界、電界の細胞の突然変異に対する影響との関連、パルス変調波による熱弾性波の発生など、非熱的機構によるとされている現象について検討を加え成果を得た。作用の機構を明らかにするためには細胞レベルの研究が有効である。しかし、実験容器内で熱の影響を排除し、生物学的な実験条件の要求を満たしながら高レベルの曝露を実現することは困難であった。本研究では、この要件を満たす細胞用曝露システムの開発を目指す。まず、微小電極構造を用いた曝露装置の設計についての検討を行った。幅1ミリメートル以下の微小なコプレーナ型電極構造に細胞を配置した場合の電磁界分布および電極の入力インピーダンスを時間領域差分法により推定した。この結果、局所に高レベルの曝露が実現できることを明らかにした。また、電極構造面に細胞を生物学的な条件を維持したまま配置する方法を検討し見通しを得た。微小な電極による曝露では少数の細胞を対象とした観察が必要であるが、生物学的評価手法としては未確立な点多い。一方、多数の細胞を対象とした評価法は確立されている。そこで、ペトリ皿で曝露を行う装置も合わせて検討した。その結果、導波管内での反射を利用することによりペトリ皿底面の細胞付近に集中的に曝露できる見通しを得た。そこで、円形導波管のTE01モードを利用した曝露装置を設計製作した。次年度以降は、微小電極と導波管曝露装置の両方を用いて生物学的な実験を進める予定である。昨年度の研究成果を踏まえ、製作した円筒導波管型の細胞用マイクロ波曝露装置による曝露特性の解析および実験的測定をさらに詳細に行った。