hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳酸を介した消化管上皮細胞の摂食応答機構：健康増進のための分子基盤解明

ヒト大腸癌手術症例の摘出標本を用い、癌背景粘膜の免疫染色結果を画像解析により定量化し、肥満・糖尿病合併例と非合併例の間に差があるかどうかなど、臨床情報との相関についての解析を行った結果、大腸細胞増殖マーカーや栄養シグナル分子の発現は、BMI、腹囲、皮下脂肪量、血中脂質などと正の相関が見られた。これらの結果はヒトにおいても肥満と並行して、大腸上皮細胞の動態や栄養シグナル活性化状態の異常をきたしていることを示している。マウス高脂肪食投与実験において、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸の組成の異なる独自の高脂肪食を作製し与えると、体重増加、脂肪重量及び脂肪肝の形成に大きく差があった。このメカニズムを明らかにするため、免疫担当細胞の解析を行ったところ、飽和脂肪酸食より不飽和脂肪酸食において、脂肪組織や肝臓で自然免疫担当細胞がより強く活性化されていることがわかった。また、不飽和脂肪酸食においては、消化管内及び血液中の酸化ストレス指標も、より高くなっていた。また大腸上皮細胞の遺伝子発現網羅的解析では、低脂肪食に比べて、一部の増殖因子の発現が高く、大腸上皮細胞の細胞回転の促進が示唆された。アゾキシメタンの腹腔内投与による大腸発癌モデルマウスに、大腸で乳酸を遊離する乳酸化ハイアミロース飼料群、コントロール飼料群、さらにこれらに間歇的絶食の有無群を加えた実験を行った結果、乳酸化ハイアミロース自由摂取群で前癌病変数が最も高くなったが、これは間歇的絶食によって抑制することができた。大腸上皮細胞は、一定時間の絶食中は増殖を停止するが、再摂食すると常在細菌叢由来の乳酸により一過性の生理的過増殖状態となる。本研究では、肥満個体の大腸粘膜ではこの生理的応答の異常のため大腸発癌リスクが高まっていることを見いだした。しかし、間歇的絶食期間の設置、乳酸の再摂食などの介入により、炎症の抑制や粘膜修復を促進することができ、摂食行動によって大腸発癌リスクを避けることが可能であることも明らかとなった。短期飼育試験のデータを基に、長期の飼育試験に移行し、長期高脂肪食摂取による大腸上皮細胞のアポトーシス感受性がどのような機転で亢進するのか、さらに網羅的遺伝子発現とエピジェネティックな解析をくわえる。さらに乳酸とHIF1a経路の活性化に関して、マウスを用いたin vivo及びex vivo実験系を用いて解析を行う。肥満のヒト消化管検体についても収集を継続する。脂肪酸組成の異なる高脂肪食を作製し、長期与えたところ、体重増加、脂肪重量及び脂肪肝の形成に大きく差があった。このメカニズムを明らかにするため、脂肪組織での免疫担当細胞の解析をすすめる。さらに、大腸上皮細胞の遺伝子発現網羅的解析に基づき、蛋白発現解析による検証を行ない、高脂肪食による大腸上皮細胞の動態、代謝の変化を明らかにする。高脂肪食マウスの大腸上皮細胞の解析の結果、肥満マウスの大腸では絶食に対する応答に異常を来している可能性のあることがわかった。ヒトでは大腸手術前に絶食が必ず行なわれているため、このフェノタイプが反映されているかどうかを肥満症例と非肥満症例を比較する事によって解析可能と考えられる。そこで、ヒト大腸癌手術症例の摘出標本を用い、癌背景粘膜の免疫染色を行なう。症例は肥満・糖尿病合併例、非合併例、健常ボランティアをすでに確保している。これらの試料を用いて、組織切片の画像解析により、粘膜固有層内の上皮細胞の占める面積の割合、上皮細胞のうち分裂細胞が占める割合、粘膜固有層面積のうち増殖マーカー陽性細胞が占める割合などを算出し、肥満・糖尿病合併例と非合併例の間に差があるかどうか、また、血液生化学検査、BMI、体脂肪量との相関についても解析を進める。同様な解析を他のタンパク質、リン酸化シグナル蛋白質に対する抗体を用いて行ない、マウスで観察された結果をヒトで評価する。
機能T細胞のマルチイメージング化による歯周疾患の免疫病態解析手法の確立

『機能T細胞のマルチイメージング化による歯周疾患の免疫病態解析手法の確立』(2010/04/05神村)様々な免疫疾患の病態発生において新しいT細胞サブセットであるTh17と制御性T細胞(Treg)の関与が明確になってきている。これらの細胞分化はナイーブCD4^+T細胞が抗原刺激を受ける際の微小環境により決定される。本研究では、歯周病におけるT細胞サブセットの動きを生体において可視化することで、真の病態解明に迫ろうというのが当初の目的であった。当初の戦略としては、Th17に特異的に発現する転写因子ROR(gamma)tおよびTh17細胞の産生するサイトカインであるIL-17、またはTreg分化のマスター遺伝子である転写因子Foxp3に注目し、これらのプロモーターにレポーターとしてeGFP,RFP,あるいはLuciferaseを発現させることでTh17およびTregの可視化を行うべく、ウイルスベクターを作成し、T細胞に遺伝子導入し発現確認を行う予定であった。しかしながら、先んじてL.MatthiasらによりTh17、F.JasonらによりTregのレポーターマウスの樹立が報告され、これからトランスジェニックマウスを樹立するよりも、共同研究としてすでに樹立されたマウスを入手する方が得策と考え、マウス歯周病モデルの樹立を先行させることに計画を変更した。全ゲノム解読が既に完了しているヒト歯周病患者由来のPorphyromonas gingivalis菌株であるTDC60の提供を受け、マウス歯肉に塗布感染させ、歯周病の発症実験を行った。病態評価のために、マイクロCTによる歯槽骨吸収、歯肉の免疫組織染色、歯肉で発現している炎症関連分子のリアルタイムPCR、血清・唾液・歯肉溝滲出液中のPG菌特異的な抗体価の測定などの評価系を立ち上げ、ほぼ完了した。マウスの歯周病モデルは、Th17とTregの機能や動態解析のみならず、様々な分子や細胞の歯周病への関与を検討していく上で、今後有益であると考えられる。免疫応答が関与する炎症は,近年, IL-17を産生するT細胞サブセットであるTh17により惹起されることが明らかとなり,一方,免疫応答の抑制には制御性(regulatory)T細胞(Treg)によりになわれていることが知られている.これらの細胞への分化は,未感作なCD4(+)T細胞が抗原刺激を受ける際の微小環境により決定される.これらの細胞の実際の炎症部位における解析はそれらの細胞のin vivoにおける機能を理解するのに必要である.本研究においては,「Th17とTregのin vivoでの可視化による挙動観察とそれら細胞のin situでの遺伝子発現を観察することでin vivoでの機能を明らかにする」ことを目標とした. T細胞においてTh17に特異的発現する転写因子ROR(gamma)tおよび実際のエフェクターサイトカインであるIL-17,また, Tregにおいて特異的に発現し,マスター遺伝子として機能する転写因子Foxp3に注目し,これらのプロモーターにGFPおよびRed fluorescence protein (RFP)あるいはLuciferase遺伝子を連結することで, Th17およびTregを可視化することにより,それらの挙動を観察することが可能になると考えられる.今年度はまず, Rorc(gamma), IL-17, Foxp3プロモーターとeGFP, RFP, Lucを連結したウイルスベクターの作製を試みた.今後,得られたベクターを用いて遺伝子をT細胞に導入し,発現の確認を行い,その系を用いて解析を進めるとともに,それらの遺伝子のトランスジェニックマウスを樹立して,解析することで, in vivoにおけるそれらの細胞の機能を直接的に評価することを目標とする.『機能T細胞のマルチイメージング化による歯周疾患の免疫病態解析手法の確立』(2010/04/05神村)様々な免疫疾患の病態発生において新しいT細胞サブセットであるTh17と制御性T細胞(Treg)の関与が明確になってきている。

マウスの歯周病モデルは、Th17とTregの機能や動態解析のみならず、様々な分子や細胞の歯周病への関与を検討していく上で、今後有益であると考えられる。
高次脳中枢による嗅球神経回路調節機構の多様性に関する三次元構造解析

申請者がこれまで確立した電顕連続切片三次元再構築法、単一ニューロン標識、電子線トモグラフィー法、超高圧電子顕微鏡法を組み合わせた統合解析を駆使し、高次脳領域からの嗅球神経回路の調節機構の解明を目的とする。本研究の根幹をなす方法は、長年の経験で確立し、労苦を要するが、他の方法では得られない、現時点で最も確実なデータを得られる独自の統合的形態解析であり、国内外で実行する者はなく、遂行する科学的意義は深い。更に体内リズム、意識、記憶、注意、情動など多様な脳機能と嗅覚との関係の理解にとどまらず、嗅覚系から見たシナプス神経回路レベルの脳機能発現の構造的基盤の確立を目指すのが、本研究の概要である。
T4ファージ粒子形成と分子シャペロン

T4ファージの尾部形成に関与する2つの分子シャペロン様蛋白質gp51とgp57Aについて研究を進めてきたが、gp51については封入体を巻き戻したものには活性が見出されなかったが、それを大腸菌溶菌液と混合してインキュベートする事によって活性のある。現在、こうして活性の得られたものについて再び精製を進めている。なお、遺伝子57A欠損株の偽復帰温度感受性変異株を得ることができたが、マッピングを行ったところ、少なくとも尾部関連遺伝子には変異は存在しないことが明らかとなった。他方、gp57Aについては大量調整・特徴付けが進み、本蛋白質は90%以上がαヘリックスからなる細長い蛋白質で、N末端から約50残基の領域でhead-to-tailに会合した二量体がさらに2つ会合して4量体(four helix-bundle)を形成していると考えられるに至った。示差走査型微少熱量計(DSC)によって本蛋白質は完全に可逆的な2段階の熱変性を行い、中間体は二量体と考えられること、変性の2段階でいずれも円2色性の変化を伴うので、両段階にαヘリックスの形成が関与していることが分かった。塩酸グアニジンによる変性も完全に可逆的であり、巻き戻し反応は二量体形成が律速段階であることが分かった。ところで、小尾繊維gp12の繊維形成にgp57Aが必須であることは種々の実験結果から明らかであるが、免疫沈降の実験およびgp57A存在下で行ったDSCの結果から、gp12とgp57Aは直接には相互作用しないと考えられる。gp57Aの推定fourhelix-bundle構造は昨年立体構造が明らかにされた大腸菌grpEの構造を想起させるものであり、今後はgp57Aと協同してシャペロン機能を発揮する大腸菌由来の因子を明らかにすることが重要であると考えている。
定量的タンパク質発現解析を利用したミクロ解剖学アトラスの開発

ラット脳よりmRNAを抽出し、PCR法によりラット(Wistar系)Hn-1遺伝子の一部を増幅した。塩基配列解析を行い、これが既知のHn-1遺伝子と相同であることを確認したのち、本PCR断片をプラスミドベクターに挿入、これを鋳型としてcRNAプローブを作成した。このcRNAプローブを用いて片側の顔面神経損傷後のラット脳切片に対してin situ hybridizationをおこなった。損傷側の顔面神経核領域および三叉神経核(手術操作による損傷と考えられる)におけるHn-1mRNAの発現が示唆された。本研究課題では、末梢神経や脳神経の損傷時に細胞体内において発現がup-regurateされるタンパク質に注目した。特にわれわれはそれらのうち、HN1タンパク質(hemopoietic- and neurologic-expressed sequence-1)を利用し、脳神経損傷後の発現量のup-regurationを検討する事で中枢神経における解剖学的アトラスを作成する事を目的とした。脳神経のモデルとしては顔面神経をターゲットとし、特に各枝を個々に損傷後、神経核内でのHN1タンパクの発現を観察する事を目的とした。HN1の中枢神経における役割については研究がなされておらず、また市販されている有用な抗体が得られない事から、in situハイブリダイゼーションを行う事とした。まず、ラットの脳をホモジェナイズし、total RNAを抽出した。これを鋳型とし、ラットHN1に対して設計したPCRプライマーを用いて、RT-PCRを行った。およそ1000bpのPCR産物が得られた。これをTーVectorに挿入し、塩基配列解析を行った所、確かにラットHN1であった。in situハイブリダイゼーションのプローブの作成のため、これらを切り出し、他の適切なベクター(pBS)に挿入を試み、現在、in situハイブリダイゼーションのテンプレートとなるプラスミドの作成までに至った。また、プラスミドを大量に抽出し、逆転写酵素によりプローブの作成を行っている。本研究課題では、末梢神経や脳神経の損傷時に細胞体内において発現がup-regurateされるタンパク質のうち、特にHN-1タンパク質に注目し、脳神経損傷後の発現量のup-regurationを検出することで中枢神経系におけるミクロな解剖学的アトラスを作成することを目的としている。特に顔面神経核をモデルとし、各枝を個々に切断したのち、神経核内でのHN-1タンパク質のup-regurationされている領域を画像化および再構築することを目指している。昨年度までにHN-1タンパク質をコードするcDNAの断片をRT-PCRによりクローニングし、これをプラスミドに組み込むことまでを行った。本年度は、これを逆転写し、in situハイブリダイゼーション用のcRNAを作成し、Digoxigeninの系によりin situハイブリダイゼーションを行い、HN-1の検出を行うことを試みた。まず、正常ラット(なにも損傷させていない)での脳切片を作成し、in situハイブリダイゼーションを行ったところ、微弱なシグナルが一部において認められたが、左右差が認められず、ポジティブコントロールとはならなかった。次に片側の顔面神経本幹を切断したのち約5日で抜脳、in situハイブリダイゼーションを行ったところ、一部切片ではシグナルが検出された一方で、不安定な検出であった。本研究課題では微細な(ミクロな)解剖学的描出を目的としている。これまでマクロ解剖学の進歩により様々な知見が得られてきたが、手術技術の発展に伴い、よりミクロなレベルにおいての知見(神経の走行、断面での構造、微細な血管構造など)が必要とされてきている。われわれは損傷末梢神経にup regurateされて発現するとされるHN-1タンパク質に着目し、その発現パターン解析を試みている。引き続きin situハイブリダイゼーションによる描出を試みているが、瀰漫性の染色パターンを認めた。一方で画像診断技術の進歩に伴い、微細な構造の描出や詳細な3次元描出が可能となった。CT(computed tomography)技術を駆使し、これまでの3次元的な画像評価に時間軸を加え、4次元で腓骨皮弁による下顎再建後の骨構造の変化や咀嚼における運動を描出することに成功した。これにより下顎再建後の患者においてより詳細な口腔機能の評価が出来るようになった。in situハイブリダイゼーションの系は不安定ながらも立ち上がりつつあるため、当該評価とした。形成外科学in situハイブリダイゼーションの実験系はまだ安定していないため、まずは系の安定を試みる。安定した時点で順次、神経の枝を切断し、mappingを行う予定である。同時に抗体の検索を行い、同様の実験を免疫組織学的に行う予定である。in situハイブリダイゼーションのプローブ作成をおよそ完了しており、おおむね当初の計画通りに進行している。実験動物を他の研究課題と共有したこと等により差額が生じた。これまでの研究によりin situハイブリダイゼーションのためのプローブを作成するうえで必要なテンプレートの作成に成功した。

今後、これらをもとにDigラベルされたプローブを作成し、in situハイブリダイゼーションを行う予定である。本年度は、in situハイブリダイゼーションの実験系の確立を目指し、ルーチン化させて行きたい。試薬購入や実験動物の購入、画像解析ソフトの購入などを行う。昨年度内にほぼ使用しており、動物飼育費などの調整により差額が生じた。動物飼育費や試薬費に重点をおき使用する。
物質文化を通じた新たなアフリカ像の構築-国際協慟による在来知と外来知の体系的検証

本研究計画は、アフリカ諸文化が生み出したモノ、すなわち物質文化に改めて焦点を当て、そこに埋め込まれた歴史過程を比較研究により洗い出すことで、アフリカについての新たな知見を提示することをめざした。本研究により、アフリカの諸文化が外部世界との絶えざる交流の中で形成されてきたことを跡づけることができ、さらにはその成果を公開シンポジウムや展示を通じて逐次公開することによって、いわば開かれた大陸としての「新たなアフリカ像」を実践的に提示することができた。本研究は、アフリカにおける物質文化の比較研究を通じてアフリカと外部世界の交渉を明らかにし、これまでのアフリカ認識とは異なる新たなアフリカ像の構築を進めようとするものである。計画の初年度に当たる本年度は、研究代表者・研究分担者・連携研究者がそれぞれ担当国に赴き、現地研究拠点においてまず研究体制を整備したうえで、それぞれの地域で指標となる物質文化を抽出して、それについての在来知と外来知の複合の全体的把握に努めた。代表者の吉田憲司は、ザンビア、マラウイの両国にまたがるチェワ、ンゴニ社会における生業・儀礼活動にかかわる物質文化の比較研究を進めた。分担研究者の井関和代は、エジプト、エチオピアの両国において機織りに焦点をあて、その技術の比較調査をおこなった。同じく分担研究者・亀井哲也は、南アフリカのンデベレ社会とジンバブウェのンデベレ社会における、儀礼をめぐる物質文化の比較調査をおこなった。連携研究者の栗田和明は、タンザニア国内の各地で、物質文化の比較とその流通経路についての追跡を実施した。連携研究者の飯田卓は、マダガスカルの北西海岸部と南西海岸部においてカヌーの建造技術に関する比較調査をおこなった。さらに分担研究者の川口幸也は、ナイジェリア都市部における伝統的物質文化と現代生活の中の物質文化の連続性と断絶についての調査を実施した。以上のような調査により、対象とした諸地域における物質文化の歴史的展開について基礎的なデータを蓄積することができた。また、吉田と亀井は、イギリス、オーストリア、アメリカ合衆国、カナダにおいて、欧米世界とアフリカの接触の初期に収集された歴史的資料の調査を実施し、上で述べたアフリカでの知見の裏付けの作業を進めた。一連の作業により、4年間の計画で物質文化を通じた新たなアフリカ像の構築を進めるという本計画の研究体制が整備され、また基礎的な情報も蓄積し得た。計画の基礎を確立できたと考えている。計画の第2年次に当たる本年度は、研究代表者・研究分担者・連携研究者がそれぞれの担当国に赴き、現地共同研究者とともに共同調査を実施した。まず、サハラ以南のアフリカの物質文化とのつながりについてのこれまでの研究の蓄積が希薄な北アフリカについては、研究代表者の吉田憲司、研究分担者の亀井哲也、連携研究者の飯田卓の3名が、モロッコにおいて、現地研究者と共同で調査をおこなった。この結果、モロッコの文化とサハラ砂漠の南縁部、とくにマリ・トンブクトゥの文化との連続性を確認した。研究分担者・連携研究者による個別の調査としては、研究分担者の亀井哲也が南アフリカとレソトにおけるンデベレ社会の物質文化の比較調査を実施し、両者の関係を検証した。同じく研究分担者の慶田勝彦は、ケニアのミジケンダ社会における物質文化の特徴を、インド洋岸の周辺諸文化との関連のなかで調査した。井関和代は、エチオピア、エジプトの両国において、織りと編みの技術に焦点をあて、その技術の比較調査をおこなった。連携研究者の栗田和明は、タンザニアおいて物質文化の移動の過程を追跡した。同じく連携研究者の飯田卓は、マダガスカルにおいて、地域による伝統的物質文化の制作状況の差異とその近代における変容の調査を実施した。一方、研究代表者の吉田憲司と研究分担者の川口幸也は、ヨーロッパにもたらされた初期のアフリカ物質文化の調査をおこない、現代の物質文化との比較分析を実施した。一連の作業により、物質文化を指標として、外部世界との関係の中でアフリカ文化史を再構成するという作業に、一定の展望を得るにいたった。今後は、その展望のもとに、さらに精緻な情報を集積していくことが課題となる。本研究は、アフリカにおける物質文化の比較研究を通じてアフリカと外部世界の交渉を明らかにし、これまでの認識とは異なる新たなアフリカ像の構築を進めようとするものである。本年度は、まず研究代表者・吉田憲司がモザンビーク、ザンビアに赴き、モザンビーク内戦後も民間に残された武器を農具と交換し、回収した武器を用いて立体作品を制作する「武器を農具に」というプロジェクトに焦点を当て、その実態とそれを支える在来の製鉄技術の調査を実施した。この結果、同プロジェクトの現代的意義を明らかにするとともに、ザンビアにおいては消滅した製鉄の遺構を発見した。研究分担者では、慶田勝彦がケニアのミジケンダ社会における物質文化の展開を世界遺産指定との関係で検証し、亀井哲也が南アフリカのンデベレ社会における女性成人儀礼の調査から儀礼用具の秘儀的意味を解明した。

川口幸也は北アフリカ・モロッコを調査しサハラを越えた文化交流を跡づけた。また、吉田と川口は、ヨーロッパにもたらされた初期のアフリカ物質文化の調査を実施し、現代の物質文化との比較分析を行なった。その他の研究分担者・連携研究者は国内にて現地との連携により各自の研究の深化を図った。年度後半には国際シンポジウム「アフリカを展示する-ミュージアムにおける文化の表象・再考」を開催し、海外共同研究者を日本に招聘して、アフリカ各地の物質文化の歴史的・現代的屏開について研究を集約するとともに、それをうけた日本におけるアフリカ文化の表象のありかたを検討した。このシンポジウムでは、本研究のこれまでの研究成果を反映して実現した国立民族学博物館の新たなアフリカ展示の評価を行ない、その国際的位置づけを図ると同時に、アフリカの物質文化の表象の新たな方向性についても指針を示した。一連の作業により、物質文化を通じた「新たなアフリカ像」の構築に、実質的かつ大幅な進捗を得たと考えている。平成24年度(最終年度)には、まず5月に国立民族学博物館(民博)で日本アフリカ学会学術大会を開催するのに合わせ、国際シンポジウム「アートと博物館は社会の再生に貢献しうるか?」を開催し、内戦後のモザンビークで民間に残された武器を農具と交換に回収し、その武器でアートの作品を制作して平和構築を進めるというTAE(Transformação de Armas em Enxadas)「武器を農具に」の活動に焦点をあてて、アートや博物館の平和構築に向けた可能性を検証した。これをうけて、研究代表者の吉田憲司は10月にモザンビークへ赴き、TAEのプロジェクトによる作品(後に民博で収蔵)の製作の全過程を追跡・記録するとともに、このプロジェクトの評価を行なった。吉田はあわせてザンビアで仮面文化の新たな展開を調査した。研究分担者・連携研究者では、亀井哲也が南アフリカにおけるビーズ文化の歴史的展開について、井関和代がエチオピアにおける織りと編みの技術の由来について、栗田和明がマラウイとタンザニアにおける生活物資の国際移動について、それぞれ現地調査を行なった。また、飯田卓と川口幸也はマダガスカルにおける木彫技術の現代的展開について調査した。その成果は、民博における特別展「マダガスカル霧の森のくらし」で公開した一方、本研究計画を通じたアフリカにおけるビーズの研究については、神奈川県立近代美術館・葉山にて「国立民族学博物館コレクションビーズ・イン・アフリカ」を開催し、その成果を公表した。一連の研究活動により、アフリカの物質文化について、在来の知・技術の内的展開と外界との接触・交流による変容を具体的に跡づけることができた。また、本研究は、その成果を公開シンポジウムや展示という形で公開することで「物質文化を通じた新たなアフリカ像」を実践的に提示するものとなった。今年度に新たに取り上げた、上記「武器を農具に」のプロジェクトは、アフリカの物質文化の新たな展開が社会の再生と平和構築に結びつくという動きの試金石となるものであり、本研究の目的である「新たなアフリカ像の構築」に向けての重要な事象を把握したことになる。
細胞増殖および血管新生抑制分子を発現する組換えアデノウィルスによる癌の遺伝子治療

1.Dominant-negative H-Ras発現アデノウイルス(AdCARasY57)を作製し、ヒト膀胱癌由来細胞に感染させたところ、通常倍地での細胞増殖は30%程度抑制したにすぎないものの、Soft agar上での増殖をほとんど完全に抑制した。さらにヌードマウスでの造腫瘍性を観ると腫瘍形成は完全に抑制された。転移や造腫瘍性には増殖信号とは異なるH-Ras-MAP kinase系を介する経路の存在が示唆されるとともに、D/N Rasの導入によりin vivoでの腫瘍形成(とくに転移)を有効に抑える可能性が示された(論文投稿中)。3.がん抑制遺伝子p53,細胞周期進行抑制分子p21WAF1/Sdi1発現ウイルスを作製し、両者のがん細胞増殖に与える抑制効果をin vitro,in vivoで検討した。p53はp21には依存せずにアポトーシスを惹起しがん細胞は死滅した。p21では細胞は増殖を停止し老化に似た形質を示すがアポトーシスは起こらず細胞は残存する。p53はin vivoでもより強い抗腫瘍効果を示した。両者には相加/相乗作用は認めなかった(論文投稿中)。4.がん細胞に依ってアデノウイルスへの感受性が著しく異なる。細胞表面のある種のインテグリンを定量することで感受性を予測できることを観察した(論文印刷中)。5.研究計画どおりに数種の新しいベクターの作製に着手した。
理科教育の現代的課題の解決を図るマイクロスケール実験による個別実験と授業デザイン

マイクロスケール実験による教材開発と授業デザインの提案を通して、実践的に学校現場への普及を図る。具体的には、マイクロスケール実験による主体的な学習を支援する実験方法を提案する。次に、詳細な観察による考察の深化、実感を伴った理解の促進等を図る授業デザインを現場の先生方と共に追及していく。学習効果の高いマイクロスケール実験を日常的に普及させることは意義があり、他の教材実験の開発を促す原動力ともなる。授業実践では,主に小学校教員志望の学生に,理科の指導力向上を目指して実験を含む授業を多く体験させる。
準限界集落の高齢者生活を支える"家族を超えた「家族的関係」"の模索と創造

静岡県藤枝市岡部町朝比奈地域の青羽根集落・日向集落は、過疎化と農業従事者の高齢化が進む海抜500メートルの中山間地域である。本集落では、高齢農業者が「より高い品質のお茶をつくる」という「共通の目標」・「競争意識」・「緊張感」により集落の「共同性」を維持し、栽培技術の開発や製茶工程の高度化を図ることで、わが国有数の高級茶を生産している。後継者の他出や農業者の高齢化により「手間」が不足した世帯は、農作業の日常的援助や製茶工場における共同製茶によって集落全体でフォローされている。日本三大玉露の生産地、静岡県藤枝市岡部町朝比奈地域(元志太郡岡部町)において1982年から2005年までの間に実施した8つの既存調査データを用いて、世帯構成の変化、老後意識の変化後継ぎの結婚難の実態、農業従事者の変化、大正・昭和ヒトケタ生まれ/昭和10年代生まれ/昭和20年代生まれの3つのコーホート別のライフコース、情緒関係の主観的認知の変化などについて、詳細な分析を行った。本分析によって、70年代、80年代は茶生産の隆盛期であり、直系制家族規範が強固であったが、93年には茶生産が停滞し兼業化が進み、嫁不足問題が発生していること、2005年には茶生産が衰退し、日常生活圏の拡大、直系家族の再生産の停滞、介護問題の顕在化などが明らかになった。また、『農業センサス』『世界農業センサス』を用いて、本研究の調査対象地となる青羽根集落の人口動態、世帯変動、農家率、農業就業人口、基幹農業従事者の年齢構成、経営耕地面積や茶栽培面積などの変化を分析した。これによって、調査対象地域の地域変容と家族変動を概観することができた。さらに、岡部町青羽根地域の3つの集落のグループインタビューを実施した。グループインタビューでは、高齢者の生活構造の変化、茶の収穫方法が手作業の「茶刈鎌」から電動の「二人刈り」へ変化することによって夫婦関係に変化がみられたこと、茶園のある山へ行く道が整備されたことや製茶工場が平成11年に完成したことによって、住民の生活構造に変化がみられたこと、後継者が他出したため、高齢者は農業就労から引退することができず、健康状態が思わしくない者も現役農業者であり続け、対象者たちの親世代がすごしたゲートボールや旅行を楽しむといった引退後のステージへ移行することができない実態が明らかになった。平成22年度は、本研究3か年間の2年目に当たり、高齢者の安定的な生活を支える「家族を超えたサポートネットワーク」の実態を把握することを目的として、静岡県藤枝市岡部町朝比奈地域の青羽根地区、ハノイ近郊、釜山市ギザン郡において事例調査を実施した。まず、岡部町朝比奈地域では13人の事例調査を実施した。この事例調査から、次の点が明らかになった。まず、本地域では、農業就業人口の高齢化、高齢夫婦のみ世帯が激増するなかで、年間を通して最高級茶の栽培に最新の注意をはらい、年々進化する栽培技術を習得して、静岡県下最高単価額の茶を生産し続けている。対象者にとって最高品質の茶を生産することが生きがいでもある。しかし、高齢化や過疎化によって、手間のかかる良質な茶を栽培することはもとより、現在の日常生活を維持することさえ徐々に難しくなっている。こうした現状に強い危機感を感じている対象者のなかには、個々人の家族を超えた「家族的関係」を模索する者が現れている。しかし、本地域は伝統的に直系家族制規範意識が強固であり、対象者たちは老年期を住み慣れた本地域で暮らし続けたいと考えながらも、個々の家族を超えた「家族的関係」をイメージすることや長年の生活基盤としてきた「家族依存型」ライフスタイルを変更することは容易ではないことなどが明らかになった。そこで、儒教による父系原理が有力であり、近代化、産業化の途上にあるベトナム、わが国と同様に儒教文化圏で家族制度も直系家族制度である韓国において、高齢者が日常的に保有するネットワークの実態、高齢者の生活保障に家族、親族、近隣の人々や友人たちが果たす役割、公的機関や宗教団体によるネットワーク形成拠点としての機能などについて事例調査を実施し、家族変容が生じるなかで高齢者自身が豊かなネットワークを形成している実態を明らかにした。平成23年度は、本研究の3か年間の最終年度に当たる。今年度は、まず第1に静岡県藤枝市岡部町朝比奈地区の青羽根集落と日向集落において実施した高齢者のインタビュー調査の結果分析を行った。この結果、世帯単位の茶栽培・茶生産体制、地域人口および農業就業人口の高齢化、「しがらみ連帯」などによる伝統的な家族・社会関係が、新たな「つながり」の創造・模索を阻み、高齢者のWell-beingの向上を困難にしている実態が明らかになった。また第2に、日本と同じ儒教文化圏に属し、家族制度が直系家族制である韓国において2回目の調査を5月17日に、釜山市郊外の機張郡老人福祉館で実施した。

対象者は、第1回調査と同じ対象者25人である。第2回調査では、韓国高齢者の経済生活の実態を詳細に把握するとともに、「地域福祉事業」の一環として整備・推進されている「老人福祉館」が、地域社会の在宅高齢者に対するサーポート拠点としてどのような事業を展開しているか、「老人福祉館」の利用が、高齢者の新たなライフスタイルを形成し、彼らのWell-beingの向上を促しているかについて分析、検討した。この結果、「老人福祉館」が「地域高齢者の交流拠点」としての役割を果たしており、高齢者たちに「毎日身だしなみを整えて外出する機会」を与えていること、高齢者は「老人福祉館」の教育支援事業で学習する楽しさ、友人と交流する楽しさ、生きがいを得ていること、利用料が安価であるため低所得の高齢者でも毎日利用できること、雇用支援事業が高齢者の住み慣れた地域での仕事を紹介することによって、高齢者の経済生活の安定を支援していること、健康支援事業が健康増進・疾病予防・介護予防を推進し、社会参加事業がボランティア活動への参加を通して高齢者の社会参加を活発化し、高齢者の地域貢献を促していることが明らかになった。「老人福祉館」の利用は「生き生きした生活ができるようになった」「生きがいができた」「人間らしい生活ができるようになった」など高齢者のWell-beingを向上させている。
脳動脈瘤の成長に関する計算生体力学研究:血管の適応反応がもたらす悪循環に注目して

脳動脈瘤の形成(発生・成長)や破裂において,血流による血管璧への力学的刺激・負荷(血行力学)が重要な役割を果たしていることが知られている.本年度は特に,脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標を見出すことを目的として研究を遂行した.脳動脈瘤の発生に関わる力学的要因として,血流が壁に及ぼす力学的負荷の"大きさ"および"方向"の時間変動に着目した.すなわち,それらの時間変動が激しい場所ほど脳動脈にはより大きな負荷がかかることになり,結果,瘤の発生に至りやすいのではないか,との考えである.血管璧への力学的負荷を表す量の一つとして,血流による壁せん断応力の空間勾配(spatial wall shear stress gradient;SWSSG)が挙げられることから,本研究では,SWSSGの時間変動の評価式を独自に定式化した.その検証のために,(a)実際に脳動脈瘤を発症した患者(内頸動脈湾曲部に瘤を有する)の医用画像から再構築した,3次元実血管形状の数値データの提供を受け,(b)独自の手法により,計算機上で瘤を人為的に取り除いた後,瘤発生前の血管形状を力学的解析に基づいて再現し,(c)当該形状に対して,リアリスティックな拍動条件下で血流シミュレーションを行った上で,(d)上述の時間変動量の分布を計算により求めて瘤発生箇所との相関を調べた.その結果,本研究で定式化した新しい血行力学量は,瘤発生箇所において有意に高い値を示した.この結果は,当該量が脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標になり得る可能性を示唆するものである.以上の成果は,Journal of Biomechanics誌において発表済みである.本研究では,脳動脈瘤の形成メカニズムに対する仮説の提唱とその検証を通じて,形成メカニズムの解明に有用な新たな知見を得ることを目的としている.脳動脈瘤の形成メカニズムの本質は,血流と血管壁の力学的・生物学的相互作用にあると考えられている.本年度は,過去の実験結果をもとにして,「血流が血管壁に及ぼすせん断応力」が大きい部位で「血管壁の生物学的反応(細胞増殖や線維質の増加)」が生じるという仮説を提案し,これを数理モデル化した.またそれを調べるための数値シミュレーションコードを開発した.この数値シミュレーションコードは,(1)血流計算と,(2)血管壁の変形計算の2旨つの要素から構成される。(1)では,境界適合格子系で3次元非圧縮粘性流れを解析できる計算コードを作成した.境堺適合格子の長所は他の格子系に比べて,「血流が血管壁に及ぼすせん断応力」を高い精度で算出できることにある.(2)では,過去に提案されている赤血球膜に対するばねモデルを応用して壁の構成則を表現し,これを解析できる計算コードを作成した.ばねモデルを用いることの長所は,局所的なmassの生成(細胞増殖や線維質の増加に相当)を力学的に表現しやすいことにある.ヒトの内頸動脈走行を模したモデル血管において,次のケースに対して瘤の形成シミュレーションを実施した;(a)壁せん断応力が大きい部位で壁の強度が弱くなる場合,(b)上記仮説.従来の医学的見解では,血管壁に長期的な血行力学的ストレスが負荷されることによって血管壁の強度が低下し,結果として内圧によって瘤状の拡張が生じるとされてきた.これに対応するのが(a)である.シミュレーションの結果,(b)でのみ,臨床で観察されるような形状の脳動脈瘤が形成された.これにより,脳動脈瘤の成因の説明として,従来言われてきた(a)の説明では不十分であり,血管壁の生物学的反応(細胞増殖や線維質の増加)が重要な要因である可能性が示唆された.脳動脈瘤の形成(発生・成長)や破裂において,血流による血管璧への力学的刺激・負荷(血行力学)が重要な役割を果たしていることが知られている.本年度は特に,脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標を見出すことを目的として研究を遂行した.脳動脈瘤の発生に関わる力学的要因として,血流が壁に及ぼす力学的負荷の"大きさ"および"方向"の時間変動に着目した.すなわち,それらの時間変動が激しい場所ほど脳動脈にはより大きな負荷がかかることになり,結果,瘤の発生に至りやすいのではないか,との考えである.血管璧への力学的負荷を表す量の一つとして,血流による壁せん断応力の空間勾配(spatial wall shear stress gradient;SWSSG)が挙げられることから,本研究では,SWSSGの時間変動の評価式を独自に定式化した.その検証のために,(a)実際に脳動脈瘤を発症した患者(内頸動脈湾曲部に瘤を有する)の医用画像から再構築した,3次元実血管形状の数値データの提供を受け,(b)独自の手法により,計算機上で瘤を人為的に取り除いた後,瘤発生前の血管形状を力学的解析に基づいて再現し,(c)当該形状に対して,リアリスティックな拍動条件下で血流シミュレーションを行った上で,(d)上述の時間変動量の分布を計算により求めて瘤発生箇所との相関を調べた.その結果,本研究で定式化した新しい血行力学量は,瘤発生箇所において有意に高い値を示した.この結果は,当該量が脳動脈瘤の発生箇所の予測に有用な血行力学的指標になり得る可能性を示唆するものである.以上の成果は,Journal of Biomechanics誌において発表済みである.
初代培養系,実験的軸索切断モデルを用いた神経節細胞保護因子,薬物の基礎的研究

初年度はin vivoではラット網膜虚血モデル、in vitroでは低酸素モデルを用いて種々の薬剤について検討した。最終年度である今年度はin vivoでラット軸索切断モデルin vitroで血清除去による細胞死誘発モデルを用いて検討した。特に現在市販されている緑内障点眼薬の神経保護作用について調べた。ニプラジロール点眼薬はNO基を有し、生体内でNOを産生することが知られている。NOは血管拡張作用のみならず神経保護作用を有することが知られていることからこの化合物における作用を検討した。ラット軸索切断モデルで軸索切断によって起こる神経細胞死を顕著に抑制することが明らかとなった。また、この作用メカニズムを調べるため、ニプラジロールの硝子体内投与と同時にNO消去剤であるcarboxy-PTIOを投与したところ保護作用の減弱が見られた。このことから、ニプラジロールの保護作用はNOを介していることが推察された。また、ニプラジロールはα、β受容体の遮断作用を持つため、α遮断作用を有するブラゾシン、β遮断作用を有するチモロールについても保護作用を確認したが、保護効果は認められなかった。緑内障患者の硝子体中グルタミン酸濃度は通常より有意に高いことが報告されており、緑内障においてもグルタミン酸毒性が神経細胞死に関与していることが示唆されている。このグルタミン酸毒性にはNMDA受容体が重要な役割を持つことがこれまでの研究で明らかにされている。そこで、本年度は硝子体内へのNMDAの投与によって引き起こされる神経細胞死に対するCaチャネルブロッカーの保護効果について検討した。Caチャネルブロッカーとしては、すでに緑内障治療薬として用いられているbetaxololを用いた。betaxololは選択的β1部ロッカーとして眼圧下降作用を示すとともにL-typeCaチャネルブロッカーとしての作用を併せ持つことが知られている。方法として、ラット上丘より蛍光色素を注入し、網膜神経節細胞を蛍光標識した後、硝子体内にNMDAを投与し神経節細胞死を誘導した。薬物は種々の濃度でNMDAと同時に硝子体内に投与した。投与後1時間後に眼球を摘出し、網膜伸展標本を作製し実体顕微鏡下にて、蛍光標識された神経節細胞を計測した。L-typeCaチャネルブロッカーの投与によりNMDAによって誘発される神経節細胞死が抑制された。また、網膜神経節細胞は細胞体の大きさにより分けることが可能であるが、種々の細胞体の大きさによりL-typeCaチャネルブロッカーの保護作用について検討したところ、神経節細胞の種類により効果に差があることが判明した。現在、その差が何に起因するものか更に検討している。
顎関節症における咬合接触と咬合力分布

顎関節症の発症には咬合異常が関与すると考えられているが,いかなる咬合異常が顎関節症の発症にどのように関与しているかは,未だ明らかではない.そこで本研究では,咬合接触の異常に着目し,顎関節症と咬合接触状態および歯列上の咬合力分布の関連を明らかにすることを目的とした.本年度は顎関節症患者40名を対象に,PCPで記録した咬合接触状態(咬合接触点数,咬合接触面積),および咬合力分布について検索した.得られた結果は以下のとおりである.(1)患者群の咬合接触点数は,4.2±2.3点(平均±標準偏差)であった.この値は,昨年度に得られた健常者群の咬合接触点数(21.5±7.7)よりも有意に少なかった.(2)咬合接触点数の左右バランスをAsymmetry Index(AI)を用いて検索すると,患者群のAIは,54.3±32.0%で,健常者群の10.1±7.5%よりも有意に大きかった.(3)咬合接触面積の左右バランスについても,AIを用いて検索すると,患者群のAIは,54.6±33.1%で,健常者群の14.9±9.7%よりも有意に大きかった.(4)前歯部および小臼歯部の咬合接触面積比は,患者群,健常者群ともにほぼ同様の値を示した.(5)患者群の第一大臼歯の咬合接触面積比(11.3±16.6%)は,健常者群の値(32.4±10.7%)よりも有意に小さく,逆に,患者群の第二大臼歯の面積比(55.4±34.2%)は,健常者群の面積比(38.8±10.5%)よりも有意に大きな値を示した.(6)患者群の各歯種の咬合力比は,後方歯ほど大きい傾向を示した.咬合力比の平均は,第二大臼歯(25.4±9.3%),第一大臼歯(14.9±8.6%),第二小臼歯(3.6±3.1%)の順に小さくなった.(7)すべての歯種において咬合力比の値は,患者群と健常者群との間に有意差が認められなかった.以上より,顎関節症患者の咬合接触は,前後的,左右的にバランスを崩していることが示唆された.顎関節症の発症に咬合異常が関与すると考えられているが,いかなる咬合異常が顎関節症の発症にどのように関与しているかは,未だ明らかではない.そこで本研究は,咬合接触の異常に着目し,顎関節症と咬合接触状態および咬合力分布の関連を明らかにすることを目的とした.本年度は健常者を対象に,咬合接触状態(咬合接触点数,咬合接触面積)と咬合力分布の検索を行った.咬合接触状態は,ICPとPCPの二つの咬合位にて,12名を対象に検索した.また,咬合力の歯列上分布は,56名を対象に検索した.得られた結果は以下のとおりである.1.ICPにおける咬合接触点数は,37.2±7.2であった.歯種別では:第一大臼歯(11.4±3.2)が最も多く,次いで第二大臼歯(10.1±3.6),最も少ないのが側切歯(1.4±1.2)であった.また,咬合接触点数の左右差(|R-L|/R+L)は,0.13±0.09であった.2.PCPにおける咬合接触点数は,21.5±7.7であった.歯種別では,第一大臼歯(6.4±3.6)が最も多く,次いで第二大臼歯(6.2±1.8),最も少ないのが側切歯(1.2±1.3)と犬歯(1.2±1.0)であった.また,咬合接触点数の左右差は,0.10±0.08であった.3.ICPにおける総咬合接触面積に対する各歯の咬合接触面積比は,第二大臼歯(0.38±0.09)が最も大きく,次いで第一大臼歯(0.34±0.09),最も小さいのが中切歯(0.03±0.03)であった.また,咬合接触面積の左右差は,0.14±0.08であった.4.PCPにおける総咬合接触面積に対する各歯の咬合接触面積比は,第二大臼歯(0.39±0.11)が最も大きく,次いで第一大臼歯(0.32±0.11),最も小さいのが側切歯(0.03±0.03)であった.また,咬合接触面積の左右差は,0.15±0.10であった.5.総咬合力に対する各歯の咬合力比は,第二大臼歯(0.49±0.10)が最も大きく,次いで第一大臼歯(0.31±0.07),最も小さいのが側切歯(0.02±0.02)であった.また,咬合力分布の左右差は,0.09±0.06であった.顎関節症の発症には咬合異常が関与すると考えられているが,いかなる咬合異常が顎関節症の発症にどのように関与しているかは,未だ明らかではない.

そこで本研究では,咬合接触の異常に着目し,顎関節症と咬合接触状態および歯列上の咬合力分布の関連を明らかにすることを目的とした.本年度は顎関節症患者40名を対象に,PCPで記録した咬合接触状態(咬合接触点数,咬合接触面積),および咬合力分布について検索した.得られた結果は以下のとおりである.(1)患者群の咬合接触点数は,4.2±2.3点(平均±標準偏差)であった.この値は,昨年度に得られた健常者群の咬合接触点数(21.5±7.7)よりも有意に少なかった.(2)咬合接触点数の左右バランスをAsymmetry Index(AI)を用いて検索すると,患者群のAIは,54.3±32.0%で,健常者群の10.1±7.5%よりも有意に大きかった.(3)咬合接触面積の左右バランスについても,AIを用いて検索すると,患者群のAIは,54.6±33.1%で,健常者群の14.9±9.7%よりも有意に大きかった.(4)前歯部および小臼歯部の咬合接触面積比は,患者群,健常者群ともにほぼ同様の値を示した.(5)患者群の第一大臼歯の咬合接触面積比(11.3±16.6%)は,健常者群の値(32.4±10.7%)よりも有意に小さく,逆に,患者群の第二大臼歯の面積比(55.4±34.2%)は,健常者群の面積比(38.8±10.5%)よりも有意に大きな値を示した.(6)患者群の各歯種の咬合力比は,後方歯ほど大きい傾向を示した.咬合力比の平均は,第二大臼歯(25.4±9.3%),第一大臼歯(14.9±8.6%),第二小臼歯(3.6±3.1%)の順に小さくなった.(7)すべての歯種において咬合力比の値は,患者群と健常者群との間に有意差が認められなかった.以上より,顎関節症患者の咬合接触は,前後的,左右的にバランスを崩していることが示唆された.
熱方程式の解の零点集合の研究

1.2変数Hermite多項式および共役Hermite多項式式の零点集合、特に無限遠点の近傍での挙動、特異点の個数に関する評価等について解明した。これらの成果は次に述べる研究2に大きな役割を果たしている。2.空間次元2、2階放物形偏微分方程式(例えば熱伝導方程式)の解析的局所解の零点集合について、その時間変数の変化による挙動を考察した。特に、空間次元1の場合の顕著な性質(初期面に解の特異点が存在すれば、過去と未来の零点集合は必ず異なるという性質)は、空間次元2の場合は持たないので、過去と未来の零点集合が位相同型となる条件、逆に位相同型とならない条件について幾つかの結果を得た。次に述べる研究成果を得、現在公表の準備中である。ただし、その一部は京都大学数理解析研究所における研究集会「特異点と微分方程式」において口頭発表した。1. 2点境界値問題のもとての空間1次元熱方程式の解の零点の次数の有限性2.平面領域における固有値問題の固有空間の次元の評価の精密化。今後の課題前記1の問題を一般次元に拡張する事次の述べる研究成果を得、現在公表の準備中であろ。1.2変数Hermite多項式の零点、特異点の分布について解明した。2.1の結果を利用した、空間次元2の熱方程式の解析的解の零点、特異点、今後の課題上記結果を2次元以上の空間における熟方程式の、必ずしも解析的でない解に拡張すること。
アモルファス物質の特異なレオロジー・変形機構に対する理論的研究

まず合金の2相状態の塑性変形機構を3次元計算で解明しつつある。紐状の格子欠陥が密に柔らかい相の内部に発生することを計算で示した。この事実は実験と対応している。我々の仕事は塑性変形の機構は1相状態と2相状態で大きく異なることを例示している。次にガラスは大きさの異なる2種類の粒子系の混合で作られる。そのサイズ比を変えていくと結晶からガラスへの移り変わりが起こる。乱雑パラメータという構造的不規則性を特徴づける量を導入した。またせん断流のもとでは、多結晶状態では巨大な応力揺らぎが発生することを見出している。乱雑性の増したガラス状態ではむしろ応力揺らぎが小さくなる。そして固体での非線形弾性論を構築した。弾性エネルギーをストレインの周期関数と考える。この理論モデルに基づく計算機実験により格子欠陥を大量に含む塑性状態が自然に記述できる。またガラス状態は格子欠陥が密に存在する状態と考えられる。格子内の自由体積(隙間)の拡散過程と非線形弾性変形が結合してゆっくりとした構造緩和が起こるという考えを提出し計算例で具体的に示した。van der Waals理論は統計熱物理学における金字塔であるが、気液界面の記述は不可能な理論と思われている。だがvan der Waalsこそ界面を記述するため密度の勾配に起因する自由エネルギーを考えた最初の人である。それでも熱が流れ蒸発・液化が起こる非平衡状態の記述はだれも出来てない。温度不均一の場合の相転移とは?温度の非平衡状態の定義?これら普遍的疑問にも答えるべく、密度の勾配に起因するエントロピー・内部エネルギーを導入して動的van der Waals理論を構築した。小貫は粗視化したモデルを使い固体の非線形の塑性変形の動的モデルを構築して解析的・数値的に解析した。この理論では固体に大きなせん断変形を与えると、1)まず刃状転位が対で現れ固体中に切れ目が生じ、2)いわゆるPlastic流の領域では大量の刃状転位が自発的に生ずる。ここでは変位と塑性変形がshear bandと呼ばれる狭い領域に集中する傾向がありbandの厚みは徐々に成長していく。このような転位が大量発生した非平衡状態は非常に長い寿命をもっていて、無定形物質やガラス状の物質のような結晶秩序の著しくみだれた非平衡状態と本質的に同じであると考えている。またこの動的モデルにわずかの粒子間の間隙(free volume)を表す自由度を導入すると、間隙の拡散的移動により上記日平衡状態の遅い緩和(ageing)が起こる。この側面の研究はこれからの課題である。山本は大規模な分子動力学シミュレーションを行い、単原子からなるモデル液体と、絡み合いのある比較的長い鎖からなる高分子メルトのダイナミクスとレオロジーを調べた。前者の場合については大きなせん断速流の下でも過冷却液体の微視的なダイナミクスが等方性を失わないことを示すことに、後者については世界で初めてシミュレーションによって直接絡み合い点を可視化することに成功した。アモルファス物質の微視的な変形機構の理解については今後の課題とする。実績は次のようである。1)高分子の絡み合い点は高分子の動的性質に多大の影響をあたえる。しかし絡み合い点が直接に観測されたことはない。我々は初年度中に高分子専用高速分子動力学プログラムの開発をほぼ完了し、昨年度には比較的短い高分子の大規模な分子動力学シミュレーションの遂行を行った。すでにその成果として、ガラス化点での高分子の非平衡動力学を調べた。平成16年にはデータの定量性を改善するため、さらに長い鎖高分子系の分子動力学シミュレーションを実行し、シミュレーションで得られたレオロジーデータの解析がなされた。具体的にはせん断下での絡み合い鎖の運動の様子をアニメーション化することによって、その著しい非線形レオロジーのメカニズムを理解することとなった。

発表論文では大規模計算機計算により絡み合い点の直接の可視化に成功した。粒子間ポテンシャルエネルギーの長時間平均や絡み合い点に対する力学的な引っ張りなど数々の工夫がされている。高分子の急速なるずり変形に対する力学応答に関してもいくつかの予言や過去の実験の説明もなされた。2)アモルファス金属などでもせん断にたいする非線形効果が重要であるが、そこでは格子欠陥が大量に発生しており力学挙動に大きな影響を与えている。代表者はそのための基礎理論を昨年度提出しているが(Phys.Rev.E68,061502)、平成16年には数値解析をさらに遂行した。とくに固体に欠陥のある場合の力学挙動を調べた。代表者はこれらの成果を基にしてIUPAP統計物理学国際会議で基調講演をした。講演内容については会議録に掲載される予定で近日中に本の一部として現れる。現在これら平成16年の成果を本論文として発表する準備をしている。1)固体での非線形弾性論を構築した。弾性エネルギーをストレインの周期関数と考える。この理論モデルに基づく計算機実験により格子欠陥を大量に含む塑性状態が自然に記述できる。またガラス状態は格子欠陥が密に存在する状態と考えられる。格子内の自由体積(隙間)の拡散過程と非線形弾性変形が結合してゆっくりとした構造緩和が起こるという考えを提出し計算例で具体的に示した。2)合金の2相状態の塑性変形機構を3次元計算で解明しつつある。紐状の格子欠陥が密に柔らかい相の内部に発生することを計算で示した。この事実は実験と対応している。我々の仕事は塑性変形の機構は1相状態と2相状態で大きく異なることを例示している。3)ガラスは大きさの異なる2種類の粒子系の混合で作られる。そのサイズ比を変えていくと結晶からガラスへの移り変わりが起こる。乱雑パラメータという構造的不規則性を特徴づける量を導入した。またせん断流のもとでは、多結晶状態では巨大な応力揺らぎが発生することを見出している。乱雑性の増したガラス状態ではむしろ応力揺らぎが小さくなる。4)van der Waals理論は統計熱物理学における金字塔であるが、気液界面の記述は不可能な理論と思われている。だがvan der Waalsこそ界面を記述するため密度の勾配に起因する自由エネルギーを考えた最初の人である。それでも熱が流れ蒸発・液化が起こる非平衡状態の記述はだれも出来てない。温度不均一の場合の相転移とは?温度の非平衡状態の定義?これら普遍的疑問にも答えるべく、密度の勾配に起因するエントロピー・内部エネルギーを導入して動的van der Waals理論を構築した。