hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教育の国際化に対応した学校施設計画に関する調査研究

本研究はインターナショナルスクールを中心とした教育の国際化に対応した空間・場の計画指針を得ることを目的として行った。文献調査ではインターナショナルスクールを中心とした国内外の教育制度概要や学校施設整備に関する情報を収集した。実地調査では行動観察調査や施設概要調査・ヒアリング調査を国内外の代表的なインターナショナルスクールで実施した。実地調査結果は、学校概要、教育・運営方法、施設利用、計画プロセスなどで整理・分析するとともに、いくつかの教室・スペースのレイアウト図の整理・分析も行った。本研究では、これからの新しい教育メソッドへ対応した空間の在り方、特に新しい英語教育の導入など、教育の国際化に対応した空間・場の計画指針を得ることを目的として行った。最初にこれまでの調査資料・データを再編・再整理し、本研究の調査を実施するための基礎的な資料を作成し、国内の英語イマージョン教育実施校やインターナショナルスクール、一般校での英語教育の実態と施設・空間に関する情報を収集した。また国内外の教育制度概要、学校施設整備に関する基礎情報を収集した上で、イマージョン教育や国際的教育に関連した制度や教育システム、また施設や設備に関する情報を収集し実態を把握した。実地調査は、詳細な行動観察調査を、ぐんま国際アカデミーおよび幕張インターナショナルスクールで実施し、また施設概要調査・ヒアリング調査を、大阪インターナショナルスクール、名古屋インターナショナルスクール、神戸カナディアンアカデミーで実施した。さらに国外調査として韓国の2つのインターナショナルスクールの調査を実施した。実地調査結果は、学校概要、教育・運営方法、施設利用、計画プロセスなどで整理・分析し、合わせて教室・スペースのレイアウト図の整理・分析を行った。実地調査は、詳細な行動観察調査を、幕張インターナショナルスクールで実施し、また施設概要調査・ヒアリング調査を、西町インターナショナルスクール、調布アメリカンスクールで実施した。さらに国外調査として米国ニューヨークの4つのインターナショナルスクールの調査を実施した。なお調査は(1)施設概要調査(2)ヒアリング調査(3)代表的な教室のレイアウト実測調査、また一部の学校では行動観察調査を行っている。調査校ではICTを活用した授業展開や、図書館を学校の中心に計画することで授業と連携活用する様子が観察された。また教室内に様々な活動に特化したコーナーを設けて空間を作っている様子が伺え、児童の主体的な学習をサポートする工夫がされていた。更に児童の身体の大きさや興味、集中力など年齢に合わせた空間づくりや授業展開を行っており、今後の学習空間作りに参考となる結果が得られた。教育の国際化の流れとともに、日本のカリキュラムを使用して英語で授業を行う新しいタイプの学校も現れ、益々ニーズが拡大していくと考えられる。本調査研究により、我が国でも増加しているインターナショナルスクールのみならず、国際化への対応が求められる学校計画においても参考になる知見が得られた。当初予定していた国内のインターナショナルスクール調査のうち、セントメリーインターナショナルスクールの詳細調査と横浜の2つのインターナショナルスクール調査が実施できなかった。これは東日本大震災の影響で国内のインターナショナルスクールがその対応に終われ、調査を受け入れる余裕がなかったためである。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は最終年度であり、昨年度予定していたが実行できなかった調査を行うとともに、これまでの調査研究成果を補完するための調査を実施する予定である。また3年間の調査の総合的な分析・考察を行っていく予定である。
コウスティック法を用いた動的応力拡大係数測定に現れる高次項成分の影響

〔1〕PMMA試験片中を約550m/sの速度で進展するき裂を用い、進展開始から18μs後と73μs後におけるき裂先端付近の応力場を実験的に調べた。測定には、パルスホログラフィ顕微鏡法、ホログラフィ・コウスティック法を用いた。その結果、以下に示す結論を得た。(1)き裂に沿った方向においては、き裂進展開始から18μsと73μsの両方の時刻で、高次項成分の影響が現れていない。すなわち、き裂進展方向から180°の方向では、き裂進展開始後の時間に係わらず、特異平面応力場が成立している。(2)き裂進行方向から72°の方向では、進展開始から18μsの時刻において高次項成分の影響が強く現れている。それに対して進展開始から73μs後では、72°の方向においても高次項成分の影響は無くなっており、き裂先端から5mmまでの範囲で特異平面応力場が成立している。(3)き裂長さを一定に保った条件下で実験を行った結果、上記と同じ結果を得た。したがって、18μsの時刻に現れた高次項の影響は、き裂長さの違いによるものでなく、現象が過渡的であることに由来すると言える。〔2〕ホログラフィ・コウスティック法により得られた上記の結果を検証するために、光干渉を用いた応力測定法を開発し、高速進展開始から18μs後と73μs後におけるき裂先端応力場を調べた。その結果、ホログラフィ・コウスティック法と同じ結果を得た。〔3〕以上の結果より、高速進展開始直後のき裂においては、コウスティック法による動的応力拡大係数の測定に応力場の高次項成分の影響が現れると言える。[1]PMMA試験片中を約550m/sの速度で進展するき裂を用い、進展開始から18μs後と73μs後におけるき裂先端付近の応力場を実験的に調べた。計測手法として、パルスホログラフィ顕微鏡法によるき裂開口変位測定と、ホログラフィ・コウスティック法を用いた。したがって、COD測定は常に真のK値を与える。(2)き裂進行方向から72°の方向では、進展開始から18μsの時刻において高次項成分の影響が強く現れており、特異平面応力場が十分には成立していない。したがって、き裂発生直後の数十μsの間は、コウスティック法に高次項の影響が現れる。(3)き裂長さを一定に保った条件下で、上述の実験と同じ実験を行った。その結果、(1),(2)と同じ結論を得た。したがって、高速進展開始から18μsの時刻に現れた高次項の影響は、き裂長さの違いによるものではなく、現象が過渡的であることに由来する、と言える。[2]高速進展き裂先端部の応力場を測定するための光干渉法を開発した。この光干渉法を用い、き裂進行方向から±72°方向における応力場を測定することにより、コウスティック法から得られる応力拡大係数を検証することが出来る。[1]コウスティック法によって測定された高速進展き裂の動的応力拡大係数を検証するために、光干渉法を用いた応力測定法を開発した。

その結果、以下に示す結論を得た。(1)光干渉法を用いることにより、PMMA中を数百m/sの高速で進行するき裂先端周辺の応力場を測定することが出来る。(2)干渉縞の縞次数mの微計数∂m/∂rから、き裂の動的応力拡大係数を求めることが出来る。ここでrはき裂先端からの距離である。この方法は、き裂進行方向と成す角が|θ|<120°の範囲内であれば任意の角度で用いることが出来る。(3)コウスティック法はθ=±72°方向の応力場から動的応力拡大係数を求めている。したがって光干渉法を用してθ=±72°方向の応力場を解析することにより、コウスティック法から得られる応力拡大係数を検証することが出来る。[2]PMMA試験片中を約550m/sの速度で進展するき裂を用い、進展開始から18μs後と73μs後におけるき裂先端付近の応力場を、光干渉法を用いて調べた。(1)き裂進展開始から18μsの時刻において、θ=±72°の方向では、き裂先端応力場に高次項成分の影響が強く現れる。しかし73μsでは、高次項成分の影響はない。(2)上記の結果は、コウスティック法から得られる測定結果と一致する。(3)高速進展開始直後のき裂の動的応力拡大係数をコウスティック法で測定する場合には、測定結果の中に高次項成分の影響が現れる。このことは、光干渉法によっても確認された。
生分解性プラスチック製多孔質膜の開発

近年,ポリ乳酸やポリブチレンサクシネートなどの生分解性プラスチックはゴミ処理問題を解決するため広く利用されており,高度な利用方法の開発が求められている。そこで,生分解性プラスチック製多孔質膜に着目し,使用後に目詰まり成分とともにコンポスト化処理可能な濾過膜の開発に取り組んでいる。現在,ポリブチレンサクシネートの多孔質化にはポリ乳酸などの場合と比較して,温度履歴が膜の構造・孔径・濾過抵抗に大きく影響することを見出している。本研究課題では精密な温度制御装置を用いた多孔質構造の制御とその機能評価に関する研究を行った。1.高分子-溶媒-非溶媒-系の相図の測定相分離法による多孔質膜の作製に必要な,高分子-溶媒-非溶媒-系の相分離挙動を測定した。例えば,ポリブチレンサクシネートの場合では,50°Cで高分子をクロロホルム-メタノール-混合溶媒に溶解し,冷却することにより相分離温度を測定した。高分子:溶媒:非溶媒の比率を変えて測定した相分離温度から,25,35,45°Cの三相系の相図を作成した。2.生分解性プラスチック製多孔質膜の作製と性能評価生分解性プラスチック-溶媒-非溶媒-溶液を恒温水槽で一定温度に保持した後,厚み調整用のスペーサーを備えたガラス板にキャスト。このガラス板は低温恒温槽に接続したアルミ製冷却装置上に置き,冷却装置に冷媒を循環させることにより,高分子溶液の相分離と固化を行った。温度の変化をデーターロガーにより測定。固化したゲルをメタノールなどの非溶媒で洗浄して,多孔質膜を作製した。高分子濃度,メタノール濃度,開始温度,および冷却温度・時間を変化させて種々の多孔質膜を作製。多孔質膜は断面の走査型電子顕微鏡観察と,濾過法による水および各種粒径のポリスチレン粒子の透過性を測定により,作製条件と膜透過抵抗・孔径の関係を明らかにし,作製方法の最適化を行った。
咬合変化が顎関節症軟骨の基質成分に及ぼす影響に関する免疫組織化学的研究

本研究では、実験的咬合変化を惹起させたときのラット下顎頭軟骨基質成分に及ぼす影響をI型およびII型コラーゲンとコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを対象に免疫組織化学的に検討した。材料は4週齢および12週齢のWistar系雄性ラットを用いた。無処置群(対照群)と上下顎切歯および上顎臼歯を歯頸部まで削合した実験群の2群に分類した。各群とも固形飼料を用いて飼育し、実験開始後1、2および4週目に、全身麻酔下に4%パラホルムアルデヒド固定液を用いて潅流固定し、両側顎関節部を摘出した。摘出物を浸漬固定、10%EDTAを用い脱灰後、スパーレジンに包埋し、下顎頭の矢状断切片を作製した。トルイジンブルー染色ならびに免疫染色により下顎頭を観察した。免疫染色には、抗I型および抗II型コラーゲン抗体と2-B-6および3-B-3抗体を用いた。その結果、4週齢の実験群では、前方部軟骨層の厚径が菲薄化し、各免疫抗体に対する反応も著しく低下したのに対し、後方部軟骨層の厚径は増大し、増殖層から移行層での2-B-6抗体および成熟層での抗II型コラーゲン抗体に対する反応性が増大していた。一方、12週齢の実験群では、増殖層での細胞密度の減少と不規則な軟骨細胞巣の出現、細胞間基質の増大が認められ、免疫組織化学的に検討中である。以上より、歯牙削合による咬合変化は下顎頭に対する負荷部位を前後的に変化させ、下顎頭軟骨層における軟骨細胞の増殖・分化過程や細胞外基質成分の構成に影響を与えることが示唆された。
超小型衛星用の高精度姿勢制御系の設計とシステム解析

東京大学中須賀研究室で開発中の超小型衛星PRISMの伸展ブームを19年度無重量フライト試験により展開実験し、その伸展のダイナミクスを確認したが、20年度はそれに基づいてPRISMのフライトモデル(FM:実際に軌道上にうちあげるモデル)の開発を実施した。特に、伸展時の振動の減衰状況、伸展後のブームの長さの再現性、伸展時の周囲に与える衝撃力などが、無重量フライト試験により得られた重要な知見であり、それらを適切に伸展ブームFMの設計に反映した。このPRISMは、2009年1月23日、種子島宇宙センターよりH-IIAにより軌道上への打ち上げに成功し、初期運用を経て、ブーム展開を実施、所定の性能を得たことが確認され、設計の妥当性が検証された。また、伸展ブームの長さ等の不確定性を除くためにCMOSをモーターで前後してフォーカシングを行う機構についても、上記の試験結果を元に必要なストローク長などを検討し、設計・製作を実施した。PRISM打ち上げ後の軌道上実験においても、フォーカス機能により30mを上回る解像度の画像が撮れ始めており、設計・製作の妥当性が検証されている。非常に高精度の姿勢安定度が要求される超小型位置天文衛星Nano-JASMINEについては、その姿勢制御にとって重要な要素であるスターセンサーのソフトウエアの研究を行った。具体的には、スターセンサーが捉えた複数の星を使った同定アルゴリズムの開発、スターセンサーの星を追従しながらジャイロのバイアスを推定するためのカルマンフィルターの開発、および、星をスターセンサーの画面内で動かないように制御するフィードバック制御アルゴリズムの検討を実施し、Nano-JASMINE姿勢制御系の開発に反映した。我々の研究室で現在開発中の10kg以下の超小型衛星PRISMおよびNano-JASMINEでは、非常に小さなサイズの衛星上で極めて精度の高い制御を実現しなくてはならない。本研究では、その衛星や機器のモデル化、制御系の設計、制御系適応時のシステム解析を実施し、その成果をモデルを使った制御実験で検証することを目的とする。PRISMに関しては、姿勢精度およびミッションの実現性に大きな影響を与える伸展ブームのダイナミクス解析を実施するため、無重量フライト実験用の装置を作成し、19年9月に名.古屋空港にて実験を実施した。その結果、複数の軸の干渉による非線形振動が誘起されることがわかった。試験結果を元に伸展ブームの特性をモデル化し、その振動などのダイナミクスを予測した上で、PRISM搭載のオートフォーカスの制御則に反映させた。さらに、伸展ブームと受光素子およびオートフォーカス機構を光学ベンチで結合した実験装置を作り、その上で実際の画像を撮りながら制御ロジックのチューニングを行った。また、無重量フライト実験とその前後に重力下で行った伸展実験の結果の差から、ピントあわせにおける重力の補償法を導出した。光学系はエンジニアリングモデルが完成し、それをPRISM本体に取り付け、振動試験等の後でも伸展に再現性があることを確認した。これらの成果は、20年度に実施するPRISMのフライトモデルの製作に大いに反映される。また、この成果は、20年度に国際学会ISTSで発表される予定である。Nano-JASMINEに関しては、現在すでにほぼ完成している姿勢およびミッション機器シミュレーターに、さらに詳細なセンサーおよびアクチュエータモデル、外乱モデルを追加し、その上で、0.7秒角の超高姿勢安定度を達成する制御則の検討を行った。特に、姿勢決定精度に大きな影響を与えるスターセンサーの試作品を開発し、星の同定法についてシミュレーションベースで検討を加え、信頼度の高い同定アルゴリズムを開発した。
ＩＰｖ６アドレス範囲割当及び組織内動的経路制御への利用者区別可能な認証機構の導入

本提案研究の目的は、HTTPにおいては既に実現されている、利用者を区別可能な認証の仕組みを、動的IPv6アドレス範囲割当やサイト内動的経路制御においても実現可能とするための道筋を探ることである。本研究ではまずHTTPとDHCPv6-PD・OSPFv3での制約条件上の共通点・相違点を整理する。その整理を踏まえ、DHCPv6-PD・OSPFv3から呼び出し可能な認証手順と安全な呼び出し手順を設計し、実稼働するプログラムを実装し、その性能評価を行う。設計及び実装に当たっては、応募者のこれまでの研究において作成した、割当済情報集中管理のためのHTTPベースの情報登録・確認用インタフェースを基にする。
内視鏡を用いた脳深部の新規3次元イメージング法

30年度は、昨年度に製作したマウス用3次元蛍光顕微鏡を実際に動物に搭載して画像取得テストを行いながらハードウェア・ソフトウェアの改良を行った。具体的には、(1)視野内をより均一に照明できるよう励起光学系を改善した。(2)顕微鏡固定用の台座を改良して多種類の対物レンズを使えるようにした。(3)記録データにコマ落ちがあると3D画像の再構成の障害になるので、画像取得用ソフトウェアを改良してコマ落ちをなくした。(4)可変焦点レンズと画像取得の同期方法を改良した。これまではスタート時のみ同期を取っていたため記録が長時間に及ぶとレンズ駆動と画像取得のタイミングがずれることがあった。そこで一回の3Dスキャンごとに同期を取るようにしてズレを防いだ。これらの改良を行った顕微鏡システムを用い、自由行動中のマウス海馬CA1領域の1.2×0.8×0.4 mmの領域から5分間の記録を行った。得られた画像データに対しConstrained NMFを適用して単一ニューロン由来と思われる活動を分離したところ、1000個以上のニューロンの活動を同時記録することができた。現状では、カルシウムセンサー蛋白質(GCaMP6f)の発現細胞が全視野の3分の1程度なので、発現条件の最適化により記録ニューロン数をさらに増やすことができるだろう。また、現在のソフトウェアでは、記録時間が記録用PCの主メモリ容量によって制限されているので、メモリ容量を増やすか、記録データを定期的にハードディスクに転送することによって長時間記録できるようにする必要がある。自由行動するマウスから3次元的にカルシウムイメージングを行うという当初の目標は達成できた。ただし、年度内に成果発表を行うことができなかったため、計画を次年度に延長した。実際の動物からの3次元イメージングに成功したので、現在までの成果の学会発表・論文発表を行う。また、3次元イメージングは記録細胞数の増大だけでなく、長期間記録において細胞の追跡精度の向上にも役立つ可能性がある。そこで、2次元イメージングと比較してどの程度の精度向上が見られるかを定量的に比較する。本研究は、行動中のマウス脳からの蛍光イメージングにおいて3次元的に画像を取得する方法の開発が目的である。脳組織は透明度が低いため、脳深部のイメージングでは脳に内視鏡を挿入してイメージングが行われる。しかし組織への侵襲性の観点から内視鏡の直径には制限があり、おおむね0.5mm程度に制限される。この内視鏡の小さな視野から最大限の神経細胞を観察するためには3次元イメージングが有効である。まず、当初の構想通りライトフィールドカメラの原理を用いた内視鏡システムを設計した。シミュレーションにより光学系の検討を行ったところ、市販の光学部品を使う限り装置の大きさを許容範囲(マウス頭部に乗せられる重さ、3g程度)に収めることが困難であった。そこで、より小型軽量化が可能な方法として可変焦点レンズを用いて三次元画像を得る方法を検討した。この場合3次元画像は同時ではなく逐次的に取得することになるが、可変焦点レンズの動作は十分高速なので問題ない。また、光学系が簡素化されるので小型化に有利である。3Dプリンタを用いてハウジングを製作し、光学部品を搭載して画像取得を行ったところ、752x480x12ピクセルの3次元画像を毎秒5回取得することができた。これは神経細胞のカルシウムイメージングを行うに十分な速度である。また、試作内視鏡は十分小型でありマウスの自由行動を妨げないと考えられた。マウス頭部に搭載できる大きさの内視鏡システムを試作し、神経細胞のカルシウムイメージングに必要な速度で3次元画像の取得を行うことができた。原理的に目標が実現可能であることが判明したので、今後部分的な改良により目標が達成できると考えられる。

今年度は内視鏡と可変焦点レンズの制御ソフトウェアを改良し、実際の動物実験で容易に操作できるようにする。さらに、取得した3次元データから個々の細胞のカルシウム活動を抽出する解析方法の検討を行う。現在フリーソフトウェアとして公開され、広く使われている独立成分分析あるいは非負値行列因子分解を用いた方法を試す。また、3Dプリンタで製作した筐体は繰り返し使用するには強度が不足気味である。そこで樹脂を切削して筐体を製作する。最終的に、製作した内視鏡システムを用いて行動中のマウスからデータの取得を行う。ライトフィールドカメラについては、シミュレーションにより光学系を小型化できないかさらに検討する。実際の動物からの3次元イメージングに成功したので、現在までの成果の学会発表・論文発表を行う。また、3次元イメージングは記録細胞数の増大だけでなく、長期間記録において細胞の追跡精度の向上にも役立つ可能性がある。そこで、2次元イメージングと比較してどの程度の精度向上が見られるかを定量的に比較する。スライサーの機種選定が遅れたため、次年度での購入に変更した。これ以外の次年度予算は予定通り消耗品および旅費等に充当する。研究成果の発表が年度内に間に合わなかったため、次年度に学会発表および論文発表を行う。そのため、次年度は残額を学会参加費、旅費、論文掲載料、英文校閲費用として使用する。
外来経口抗菌薬の適正使用へ向けた地域医療連携体制の構築

抗菌薬の濫用による薬剤耐性菌の増加が世界的な問題となっている。日本における抗菌薬の処方量の9割以上が外来の経口用抗菌薬であり、外来における抗菌薬の使用抑制は喫緊の課題である。本研究では、外来における抗菌薬の適正使用を推進するための新たな手引きを開発し、当院のみならず地域医療機関の中で共有することで経口抗菌薬の使用適正化を目ざし、抗菌薬使用量の抑制効果および薬剤費の削減効果についての評価を行う。本研究により、新たな外来抗菌薬適正使用の手引きを開発し、地域で共有することにより経口抗菌薬の濫用を地域レベルで阻止できれば、薬剤耐性対策や医療経済に大きく貢献することが期待できる。
ラジカル及びラジカルクラスターの超高感度ミリ波分光

共振器を用いた光解離ミリ波ジェット分光装置を製作し、環境大気中や反応中間体として重要なラジカル及び分子錯体の検出を行なった。具体的には、1.パルスノズルに取り付けた円筒の中にエキシマーレーザー光を集光し、紫外光レーザー光解離反応によって、超音速ジェット中にラジカル種及びラジカル錯体を生成した。超音速ジェット中に生成したラジカルは、極低温に冷却されて振動基底状態の低い回転量子状態に分布する。2.真空セル内にホワイト型多重反射光学系を設置し、超音速ジェットの噴出の直下に、検出用のミリ波を約20往復させて集光し、検出感度の向上を計った。また、時間分解分光法を用いて紫外光レーザー照射直後の10-100μ秒間にのみ寿命を持つ反応性の高い短寿命分子種を、高感度に検出する分光法の開発を行った。3.後進行波管を用いた電波源を開発して、測定領域をミリ波(30-300GHz)領域からサブミリ波(300-900GHz)領域まで拡大した。これにより、低振動の分子間振動を持つ分子錯体の分子間伸縮振動および分子内回転遷移の観測が可能となった。以上の超音速ジェットサブミリ波・紫外光レーザー解離分光器を用いて、次の重要な短寿命種を検出し、それらの電子構造、および分子構造の決定した。塩化ビニルを紫外光解離しビニルラジカルを生成し、トンネル効果によるプロトンの移動に伴う遷移を観測した。これにより、ビニルラジカルのプロトン移動のポテンシャル曲面を決定した。また、遷移金属とCOやNO分子との配位錯体(CoCO,CoNO,FeCOなど)の回転遷移を観測し、特異な電子状態を解明した。次に、超音速ジェット中に生成する弱い結合を持った分子錯体(HeHCN,H_2HCN,NeHCN)の内部回転遷移を観測して、分子間ポテンシャルを解析した。
放射性セシウムの樹幹内における分布と存在形態の動的解析

樹皮へのセシウム(Cs)水溶液塗布あるいは土壌へのCs水溶液投与により、Csを吸収させた三年生のスギを調製した。所定の時間経過時点でスギ試料を採取、急速凍結した。凍結試料を用いて誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)によるCsの定量分析および低温二次イオン質量分析/走査電子顕微鏡(cryo-TOF-SIMS/SEM)分析による樹木内Cs分布の可視化を行った。Cryo-TOF-SIMS/SEM分析の結果より、塗布部から採取したサンプルでは、Csは外樹皮に高濃度で存在したが、内樹皮との境界で大きく濃度が低下した。Csは木部領域においてほとんど検出されなかったが、最も内側の髄の部分では多く検出された。樹皮へ塗布されたCsが髄へ到達しているにも関わらず、その途中の木部でほとんど検出されなかったことについて、外樹皮から内樹皮への侵入速度よりも木部を通過する速度の方が大きいため、木部における瞬間的な存在量が少ないのではないかと考えられる。8時間あるいは48時間塗布試料について、塗布部より20 cm上部の測定結果では、どちらも髄にのみCsが検出され、髄を経由した軸方向輸送が示唆された。土壌から経根吸収させたサンプルでは、樹皮、木部、および髄でCsが観察された。樹皮塗布の場合と比べて、特定の細胞内に局在している様子が木部領域でより多く観察されたことから、輸送経路に差異のある可能性が示唆された。Csの吸着状態について調査するため、水溶性Csを用いて樹木中の各種成分に関する吸着定量実験、赤外分光測定、および放射光硬X線微細構造分析による化学状態分析を行った。結果より、水溶性Csの樹木構成成分への吸着動態は主に陽イオン交換によるものであり、木質バイオマスへの吸着・乾燥過程における大幅な存在形態変化は検出されなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。樹皮に安定同位体セシウムを塗布した後、そのまま数ヶ月間生育させ、セシウム付着樹木のモデル試料を準備した。セシウム(Cs)の詳細な内部分布について、二次イオン質量分析(TOF-SIMS)による分析を行った。またさらに、当該研究課題とほぼ同時期に稼働開始となったあいちシンクロトロン光センターを利用して、放射光を用いた蛍光X線分析および硬X線吸収微細構造(XAFS)分析についても検討した。結果より、TOF-SIMSによる分析はCsに対して非常に感度が高く、詳細な分布評価を行うことが可能であった。しかしながら他無機金属との存在量比較は困難であったため、放射光による高感度蛍光X線分析を併用することとした。結果より、存在量について他無機金属と定量的比較を行うことが可能であった。また放射光をレンズ集光することで、0.5 mm以下の分解能によるマッピング分析が可能であった。これらの分析はそれぞれ表面分析であるため、より全体的な情報を得るため、誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を用いて、定量分析を行った。特にセシウムを樹皮塗布した樹木試料について、塗布部位から大きく離れた場所においても、Csを高感度に検出することが可能であり、Csの樹木内輸送状態についての知見が得られた。

セシウムの分布状態および定量分析について、当初より計画していたTOF-SIMSおよび誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)による分析だけでは、その体積スケールにあまりにも大きな差があり、両者を組み合わせて考察することは困難であった。しかしながら、放射光を用いたマッピング分析を新たに取り入れたことにより、両者の中間程度の空間分解能において、表面定量分析および存在状態分析のためのデータが得られるようになった。放射光を用いたX線分析については、専門家との議論を行って知見を集積中である。また植物への(安定同位体)セシウム塗布実験について、植物中をダイナミックにセシウムが移動していることを示すデータが得られている。当該成果については2014年3月の第125回日本森林学会大会において発表した。以上より、当初予定していた測定手法に加えて新たな測定手法を採用して良好な結果を得つつあり、セシウムの植物内移動についても定量結果が得られている。次年度でのより詳細な研究に向けて着実にデータが得られており、順調に進展しているものと判断した。森林化学研究室ホームページ第二年度では、植物中のセシウム移動について、より詳細かつダイナミックな可視化を試みる。具体的には樹皮にセシウムを塗布した上で凍結し、cryo-TOF-SIMS/SEMシステムにより、生きている植物中のセシウムをそのまま可視化する。また、セシウムの植物内移動に関して、他金属種の存在が影響を与える可能性について、他研究グループが報告している。そのため、cryo-TOF-SIMS分析では他金属種についても同様に存在状態をマッピングし、セシウムとの相関につてより総合的な動態分析を目指す。初年度に検討した各種定量分析、状態分析法についてはさらに検討を進め、セシウムの量および状態に関する知見を集積する。またセシウム塗布実験に用いる植物種を増やし、各植物内の特有成分とセシウムとの分布について比較を行う。セシウムが特に蓄積しやすい部位に関しては、セシウムを効率的に除去する方法についても検討する。
プロテアーゼ群による運動機能の制御機構

脊髄前角に局在する運動ニューロンにおいて、セリンプロテアーゼであるネキシン-1の過剰発現は、神経筋接合部における異常構造の起因となる。しかしながら、脊髄前角の運動ニューロンから分泌されるセリンプロテアーゼをコードする組織プラスミノーゲンアクチベータ遺伝子あるいはモトプシン遺伝子の欠損は、運動機能に影響を与えない。このことから、これらのプロテアーゼは運動機能障害を互いに補正していることが示唆される。我々は神経筋接合部の発生過程におけるタンパク分解機能を解析する目的で、プラスミノーゲンアクチベータ遺伝子およびモトプシン遺伝子を欠損する二重遺伝子欠損マウスを作成した。この二重遺伝子欠損マウスでは、対照として用いたヘテロ遺伝子マウスと同等の行動パターンを示し、また、神経筋接合部におけるアセチルコリン受容体も正常の局在を示した。したがって、神経筋接合部形成におけるタンパク分解機能を解明するためには、さらに詳細な解析が必要であると考えられる。脳内に存在する分泌型セリンプロテアーゼであるmotopsin/neurotrypsinについて遺伝子欠損マウスを用いて脳高次機能との関連を研究している。今回、我々はmotopsin欠損マウスでは社会行動の異常が見られることを報告した。プラズミノーゲンアクチベータ欠損マウスにおいては学習障害をはじめとする種々の行動異常が報告されているが、社会行動に関する報告はなく、また、セリンプロテアーゼインヒビターであるNexinを運動ニューロンで過剰発現させたマウスでは運動障害が見られるのにの対して、脊髄運動ニューロンに発現するプラズミノーゲンアクチベータ欠損マウスではそのような障害が認められないことが知られている。motopsinも脊髄運動ニューロンにも発現しており、プラズミノーゲンアクチベータの欠損をお互いに相補しあっていると考えられる。この点を検討するために、motopsin/neurotrypsin欠損マウスとプラズミノーゲンアクチベータ欠損マウスにおける二重KOマウスを作製条件を検討中である。また、マウス脳の海馬領域におけるmotopsinの局在についてmotopsin抗体を用いて免疫電子顕微鏡下にて可視化した。可視化には二次抗体として金コロイド標識抗体により行った。その結果、motopsinは神経細胞内に局在する小胞状構造に局在する知見を得た。さらに、motopsinの脳組織内に存在する基質の種類を解析するために、神経細胞の破砕液をTriton可溶性画分とTriton不溶性画分に分画する操作を行った。また、液体クロマトグラフィーと質量分析器を用いて得た結果をデータベースをもとにmotopsinの基質を同定する操作条件を検討中である。・カテコールアミンは、脳機能および脳発達において重要な役割を持っており,また,振戦、筋強剛、寡動などの神経症状に関与している.カテコールアミンの脳内含有量をモトプシン欠損マウスにおいて検討した.中枢神経系の海馬,帯状回,扁桃体の各部位におけるカテコールアミンを定量し,野生型のものと比較した.・単独のセリンプロテアーゼ欠損マウスでは運動障害を認められないために,プラズミノーゲンアクチベータ欠損マウスとモトプシン欠損マウスを交配し,プラズミノーゲンアクチベータとモトプシンを欠損する二重欠損マウスの作製を継続中である.また,プラズミノーゲンアクチベータ欠損マウスの行動観察を行っている.プラズミノーゲンアクチベータ欠損マウスの同定には,プライマーとしてt-PAWT S(5'ACCTGTGGCCTGAGGCAGTACAAACGGCCT3'),t-PAWT A(5'TCTGCCCAAG ACCACTTTAAGATGATT3'),およびt-PAKOS(5'GTGCGAGGCCAGAGGCCAC TTGTGTAGCG3')を用い,PCR法にて遺伝子解析を行っている.・精神遅滞原因遺伝子モトプシンとSeizure related protein-6が相互作用することにより神経突起の伸展が制御されることを検討した.モトプシンが単独に存在する場合には,神経突起は正常に伸展するが,Seizure related protein-6を発現させた培養神経細胞では,モトプシンにSeizure related protein-6が結合することにより,突起の伸展が抑制されることがわかった.内在性セリンプロテアーゼ阻害剤protease nexin-1の過剰発現によって神経筋接合部(NMJ)の発達が阻害されることから、NMJの発達にはプロテアーゼの作用が必須であることが示唆される。しかし、NMJに局在するセリンプロテアーゼtissueplasminogenactivator (tPA)の欠損マウスではNMJの構造的な異常は認められていない。そこで、NMJに局在するセリンプロテアーゼmotopsinとの二重欠損マウスを作製することにした。

tPA欠損マウスを新たに導入して繁殖を行った上で、motopsin欠損マウスと交配を行い、motopsin+/-,tPA+/-マウスを作製した。遺伝子型の決定はPCR法を用いたが、両遺伝子欠損マウス共にpGKneoカセットを有するために欠損motopsin遺伝子に対する新たなPCRプライマーの設計を3種類設計し、グラジエントPCRによって条件権等を行った。最も明瞭なバンドを検出したプライマーと温度条件を用いて遺伝子型の決定を行った。両遺伝子ともヘテロ欠損マウスを交配すると二重欠損マウスが誕生する確立は1/16となるので、motopsin-/-,tPA+/-とmotopsin+/-,tPA-/-とを交配することとした。二重欠損マウスが誕生する確率は1/4となる。二重欠損マウスは外見上大きな異常を認めずに少なくとも8週齢までは生存している。今後、神経筋接合についてα-bungarotoxinを用いてアセチルコリン受容体の形態学的検討とロータロッド等の協調運動の行動学的試験を行う予定である。
様々な骨格筋収縮パターンを再現する培養細胞系の創製とその応用

骨格筋における運動は、その収縮強度や収縮様式によって異なる生理作用を発揮すると考えられる。我々はマウス骨格筋細胞C2C12と電気パルス刺激などの物理的刺激を複合的に用いたin vitro擬似的運動刺激系を開発し、収縮強度や収縮様式に応答した骨格筋生理変化についての解析を行った。本研究では、特に収縮に応答した骨格筋分泌タンパク質に着目した解析を行った。その結果、激運動条件下においてC-CケモカインであるRANTESを含む複数の分泌タンパク質発現が抑制されることが明らかとなった。我々はさらにこのRANTES分泌抑制メカニズムについても解明した。本年度は、我々が開発したin vitro擬似的運動刺激系を用い、高度発達型C2C12筋管細胞に対して様々な収縮刺激を加えて細胞内シグナルおよび細胞生理応答がどのように変化するのかを詳細に解明することとした。まず、収縮刺激に応答した細胞内シグナルを1.糖代謝メカニズム、2.酸化ストレス応答、3.運動因子(運動依存的分泌因子)の3つの視点から解析した。その結果、は以下の通りとなった。1. GLUT4膜移行制御に重要な役割を果たしているSortilinの発現量が運動後速やかに上昇するが、持久的運動によってその量を減少させる、2段階の制御機構が存在することがわかった。さらに運動によって活性上昇することが明らかとなっているAMPキナーゼの関与を精査したところ、Sortilin減少を制御していることが示唆された。2.酸化ストレス関連遺伝子群の中でSOD2のみが運動後に発現上昇することがわかった。また予備的な結果ではあるが、このSOD2発現上昇によって運動による酸化ストレス増大が抑制されていることが示唆されている。3.運動による分泌上昇する因子のプロテオミクス解析による網羅的同定を試みた。現在までに運動によって発現上昇あるいは下降する因子を複数同定することに成功した。以上、我々は骨格筋における収縮刺激依存的な生理変化を新たに発見することに成功しており、最終年度において収縮パターンによって、これらの生理・シグナル変化がどのように影響されるのかを精査することを予定している。また、本研究成果は、神経細胞をはじめとする他の細胞におけるストレス依存的な細胞応答解明にも重要な情報を提供している。本研究計画の主題は、骨格筋で生じる様々な収縮様式を培養細胞系で再現し、収縮様式の違いから生じる細胞応答を包括的に理解することにある。本年度は、主に各種収縮様式を模した実験系の作製を行うことを達成目標とした。まず、マウス筋芽細胞C2C12の培養条件・分化条件を設定した後に、電気パルス刺激を付与して運動効果が生じることを確認した。その後、シリコンチャンバーにC2C12細胞を播種することを試みたが、チャンバーへの細胞接着の状況が一定せず、再現性のある結果を得ることが困難な状況となった。現在、この問題を解決するために各種細胞外マトリクスの添加やシリコンの表面加工など再現性の高い細胞接着を実現するための方法を検討している。一方、本研究を推進する過程で興味深い結果が得られた。これまでに、運動によってSIRT1の活性や発現量が増加し、PGC1aの機能を亢進することでミトコンドリア生合成を増加することが報告されている。一方、SIRT1の機能亢進は筋分化に対して負の効果を持つため、運動依存的な筋量増加との矛盾が未解決問題として残されていた。本研究で使用しているin vitro運動刺激系を用いて、様々な条件での運動を与えたところ、「長時間」の運動によっては、SIRT1機能が逆に低下することがはじめて明らかとなった。また、このSIRT1の機能低下は、細胞外にある程度のグルコースが存在している時のみ観察されたことから、細胞外栄養と運動のクロストークによって制御されていることも明らかとなった(データの一部を平成24年度の国際学会にて発表)。SIRT1は、細胞の運命制御に重要な因子として知られており、骨格筋の代謝・分化などにも重要な働きを持つことが分かっている。今後、様々な骨格筋収縮様式を再現した後に解析する標的分子としてSIRT1を同定できたことは重要な進展であると考えられる。本研究計画は収縮様式依存的な骨格筋生理応答の詳細を解明することを目的とし、我々が開発したC2C12擬似的運動刺激系を用いた解析を進めた。まず、収縮様式の再現についてはシリコンチャンバー上でのC2C12細胞培養において再現性の問題が発生したものの伸展刺激系を用いた研究が可能となった。C2C12擬似的運動刺激系についてこれらの収縮刺激系と伸展刺激系を組み合わせ、軽運動と激運動の比較を行った結果、以下の事象の発見に至った。まず、軽運動条件下において、糖輸送担体4の細胞膜へのリクルートメントに重要なSortilinタンパク質が運動時間に依存した変化を見せることがはじめて明らかとなった。

すなわち、軽運動開始後短期間の間ではSortilinタンパク質の時間依存的な発現上昇が見られ、これが運動依存的なinsulin感受性の上昇および糖取り込みの増大に関与している可能性が考えられた。一方、軽運動が長時間に渡って続くと逆にSortilinタンパク質の発現低下が観察された。この軽運動依存的なSortilin発現低下の生理的意義は未だ明らかではないが、持続運動時における低血糖を防ぐための機構と推察された。さらに我々は、激運動時にのみ「免疫応答を制御する骨格筋分泌タンパク質(運動因子)」の分泌低下が生じることを明らかとし、その分泌低下メカニズムにAMPKが関与していることを明らかにした。これまで運動強度に応答して免疫機能は上昇するあるいは低下するとの報告がなされてきたが、この相反する作用を説明する分子メカニズムは不明のままであった。今後、同定した新規運動因子の詳細な作用を調べることで、運動依存的な免疫変動を制御するための分子基盤を提供することも可能になると考えられる。ここで確立した分泌タンパク質解析に係る技術については、他の複数の論文発表を行う際にも大きく貢献するものであった。応用生物化学本年度、申請者らが開発したin vitro擬似的刺激系を駆使した研究によって、多くの新規運動依存的生理変化およびメカニズムが明らかとなってきた。今後、収縮パターンによる影響および動物実験による確認が必要な段階ではあるが、総合的に判断すると研究計画はおおむね順調に進展しているのではないかと考えられる。研究実績の概要でも述べたように、条件検討の部分から骨格筋の運動効果を仲介する分子としてSIRT1を同定し、はじめて運動によってSIRT1の機能低下が生じること、さらにはその機能低下条件の詳細を明らかにできたことは大きな進展であると考えられる(平成25年度に学会発表予定)。一方、各種収縮様式を再現するために必須であるシリコンチャンバーへの細胞接着の問題を解決しきれていない。本年度の研究により、研究計画に記載したステップ2「各種収縮による骨格筋細胞生理変化の比較解析」までほぼ順調に推移してきている。最終年度は収縮パターンに応答したこれら生理変化の挙動解析を行い、本プロジェクトの集大成となる見解を発表していきたいと考えている。今後は、細胞外マトリクスやチャンバーの表面加工などに加え、市販シリコン樹脂を用いた自作チャンバーの作製などを通して問題解決にあたりたいと考えている。また、今回発見したSIRT1の機能低下については、「平成25年度以降の研究計画・方法」に記載した糖代謝機能や細胞ストレス応答にも重要な分子であることが報告されているため、実験系の構築を行う際に、長時間収縮によるSIRT1機能低下に伴う細胞応答についても解析することで、本研究計画の目標達成に資する結果が得られるのではないかと考えている。来年度も一般消耗品費を中心に支出を考える。また収縮様式の再現技術を国内学会で報告するための旅費を計上する。
臨界ソボレフ空間における非線形分散型方程式の研究

非線形分散型方程式の1つである非線形シュレディンガー方程式を研究した.特に、エネルギー臨界項を含む2重冪型の非線形性の場合を研究した。研究目的は、対応する基底状態の近傍から出発した解の挙動を明らかにする事であった。成果としては、周波数が十分小さい基底状態に対し、その近傍から出発した球対称解は、散乱、爆発、基底状態に拘束される、かのいずれかになる事が証明できた。特に、解の挙動と周波数毎に異なるポテンシャルの井戸との関係を明確にした点は意義があると考えている。非線形分散型方程式の1つである非線形シュレディンガー方程式について研究を行った.特に引力型エネルギー臨界項を含む二重冪型非線形シュレディンガーに対し,基底状態よりエネルギーの小さい解,および基底状態の近傍から出発した解の挙動を研究した.基底状態は非線形性と分散性の釣り合いによって生じ,物理的にも,数学的な立場から非線形シュレディンガー方程式の構造を理解する上でも,重要な関数である.平成25年度は,研究計画のとおり,基底状態に対し,周波数無限大の極限,および周波数が零の極限を考察した.この考察の目的は,基底状態のまわりの線形化作用素についての情報を得るためである.実際,一般的な周波数の基底状態に対して線形化作用素の情報を得るのは現在確立されている技術だけでは不可能であるように思える.そのため,極限的な状況を考察した.これに対し,その収束と極限関数を示すことができた.特に,極限関数は,エネルギー劣臨界単独冪の場合の基底状態である事を示した.さらに,周波数が小さい基底状態に対し,周波数零の極限関数(単独冪の場合の基底状態)からの摂動と捉える事により,線形化作用素のスペクトルに関する情報を得る事ができた.これにより, Nakanishi-Schlagの理論で鍵となる``ejection lemma'',および``one-passtheorem''を得ることができた.本研究課題の目的は,非線形分散型方程式に対し,非線形性と分散性に応じて定まる臨界ソボレフ空間における解の挙動について研究する事である.特に,エネルギー臨界項を持つ非線形シュレディンガー方程式の研究に対する4つの目標を設定している.25年度に, 1つ目の目標であった「基底状態に関する調査」を完了し,さらに, 2つ目の目標である「解の挙動の解析」にも着手できた.26年度は,「解の挙動の解析」の完了を目指し,予定どおり結果を得ることができた.その具体的内容を簡単に紹介する:研究の対象となった非線形分散型方程式は,エネルギー臨界冪項と劣臨界冪項の両方を持つ2重冪型の非線形シュレディンガー方程式である.この方程式に対し, ``ポテンシャルの井戸''として知られている集合を拡張し,そこでの解の挙動の解析を行った.単独冪型の方程式と異なる点の1つは,スケール不変性が無い事である.このため, Nakanishi-Schlag理論の応用に若干の困難が生じたが,摂動理論や,ポテンシャルの井戸の幾何学的な特徴を詳しく考察する事で,解決できた.残念ながら, 26年度中に論文として投稿するまでには至らなかったので, 27年度に結果を投稿したいと考えている.26年度には, 3つ目の目標であった「エネルギー臨界冪項のみを持つ非線形シュレディンガー方程式の散乱問題」の調査も行った.この問題は空間3次元と4次元の場合が未解決であり, 3次元は特に難しいと考えられている. 26年度に,空間4次元の問題に関する論文がプレプリントサーバーに投稿されたため検証を行った.しかし, 3次元の場合も含め,まだ研究の余地があるため, 27年度に引き続き研究を進めていく.引力型エネルギー臨界冪を含む二重冪型の非線形シュレディンガー方程式を考察した。この方程式に対しては、これまでの申請者の研究から、基底状態と呼ばれる対応する楕円型方程式の最小作用解の存在とそれを用いて構成される定在波解の存在が分かってる。本年度は、この定在波解の軌道の近傍から出発した解の挙動を、Nakanishi-Schlagの最近の研究手法を用いて解析した。我々の方程式に対してはスケール不変性がないため、各周波数ごとに、基底状態を用いた初期値の集合を導入した。この集合は申請者が過去の研究で用いた集合の拡張になっていて、マスが基底状態と同じ場合には、Nakanishi-Schlagの理論を用いて、解の挙動が9つに分類され、かつ全ての場合が起こる事を証明した。この場合の証明における困難としては、基底状態のまわりでの線形化作用素の性質を摂動論を用いて示す事、および、Nakanishi-Schlagの理論の応用の際に、摂動の議論も考慮した考察が必要になることである。一方、解のマスが基底状態のマスと異なる場合は、解が別の基底状態から導入される集合に入る事を証明した。この集合における解の性質は、申請者の研究によって既に明らかになっていたため、解の挙動に関してかなり詳細な情報を得ることができた。まとめると、27年度における研究の意義としては、単独冪を超えて、より複雑な非線形項に関しても、Nakanishi-Schlagの理論が応用可能である事を実証し、解の挙動を詳細に調べた事である。さらに、マスが基底状態と異なる場合に、どのような状況になっているかを明らかにした事にも意義があると考えている。今年度の研究で平成26年度までに計画していた内容は完了できた。

平成27年度の計画においては、ある1つの性質を証明できれば完了する段階まで来ているが、物理的な観点からみた難しさ以上に、数学としての証明が困難であった。非線形分散型方程式に分類される非線形シュレディンガー方程式を研究した。特に、エネルギー臨界項と劣臨界項の両方を含む2重冪型の非線形性を持つ場合を中心に研究した。対応する非線形楕円型方程式の解から定在波と呼ばれる特徴的な解が得られる事はよく知られている。特に、基底状態と呼ばれる解は物理的にも重要視される。既に、周波数が低い場合の基底状態の一意性や基本的な性質は明らかにしていた。さらに、それらの性質とNakanishi-Schlagの議論を応用し、研究目的の1つである「非線形シュレディンガー方程式の(低周波)基底状態の近傍から出発した解の挙動」は明らかにした.この成果は、論文にまとめ現在投稿中である。一方で、周波数が高い場合の対応する楕円型方程式の基底状態の解析は、一意性の問題をはじめ、あまり結果がない。そのため、最終年度は「周波数が高い場合の基底状態の一意性の問題」の解決に取り組んだ。その結果、次元や劣臨界項の冪に制限がついてしまうが、一意性を示すことができた。この結果は、今後論文にまとめ投稿する予定である。また、一意性が証明できた事で、高周波基底状態の近傍における非線形シュレディンガー方程式のダイナミクスも、周波数が低い場合を参考に解決できると確信している。今後も継続して研究を行っていく予定である。最終年度では、これまで蓄積した技術の応用として、別の非線形項も考察した。特に、特定の非線形性の条件の下で、安定な定在波が存在する事を示した。非線形分散型方程式の1つである非線形シュレディンガー方程式を研究した.特に、エネルギー臨界項を含む2重冪型の非線形性の場合を研究した。研究目的は、対応する基底状態の近傍から出発した解の挙動を明らかにする事であった。成果としては、周波数が十分小さい基底状態に対し、その近傍から出発した球対称解は、散乱、爆発、基底状態に拘束される、かのいずれかになる事が証明できた。特に、解の挙動と周波数毎に異なるポテンシャルの井戸との関係を明確にした点は意義があると考えている。研究目的に掲げた4つの目標のうち, 2つの目標に関しては解決できた.26年度中に論文として投稿できる形にまとめられなかったが, 4年の研究期間のうち,最初の2年で半分の目標は達成できた.平成27年度に挙げた問題は、非線形分散型方程式の分野では重要な問題である。特に、解決のための議論は、この分野の発展に大きく貢献するはずである。そのため、平成28年度も引き続き研究を続ける。本研究課題の研究期間が残り1年であるため、平成28年度に挙げた課題にも取り組みたいが、まずは平成27年度の課題の完了に全力を注ぐ。
連続繊維補強コンクリート梁部材の曲げ及びせん断疲労強度式の構築

本研究において、連続繊維補強コンクリートはりのせん断疲労強度に関する実験及び解析的な検討を行った。まず、実験的検討により得られた主な知見を以下に示す。(1)せん断補強筋を持たない連続繊維補強コンクリートはりのせん断疲労強度は、鉄筋コンクリートはりに対して提案されている疲労強度式により評価できる。(2)せん断補強筋に連続繊維補強材を用いたはりにおいて、繰返し回数の増加に対するせん断補強筋の歪み及びひび割れ幅の増加割合は、鉄筋コンクリートはりに対する予測式により評価できる。以上が、実験的検討により得られた結論である。すなわち、繊維と直角方向の剛性が繊維方向の剛性に比べ極端に小さいことによる付着の劣化はほとんど認められず、従来の鉄筋コンクリートはりの疲労強度式に基づき連続繊維補強コンクリートはり部材の疲労強度を評価できるのである。ただし、本研究では、曲げ成形部の疲労破断に関しては検討できておらず今後の課題として残る。一方、解析的な検討により得られた主な知見を以下に示す。(1)斜めひび割れ発生荷重が繰返し回数とともに低下することを解析的にシミュレートできる手法を構築した。すなわち、静的荷重問題用に開発されているひび割れ発生前及びひび割れ発生基準に繰返し荷重が作用することによる影響を組み入れた構成則を、非線形有限要素解析プログラムに導入し、斜めひび割れ発生荷重が繰り返し回数とともに低下する現象を評価することを可能とした。(2)解析の妥当性を確認するために、本実験結果と比較した結果、的確に予測できることが明らかとなった。今後は、ひび割れ発生後の構成則に繰返しの影響を考慮し、部材の疲労寿命をも解析的に予測できるようにする必要がある。
重症下肢虚血における組織障害因子の解明と新たな救肢治療法の開発

重症下肢虚血は下肢動脈疾患のうち安静時痛や創傷を呈する最重症の病態であり、血行再建を行わなければ多くが大切断を余儀なくされる。しかし脆弱な患者背景から手術死亡率が高い上に創傷治癒まで長期間を要するため医療費の高騰など様々な問題を生んでいる。我々は虚血から創傷の形成と進展には組織障害を惹起する何らかの要因が介在するものと推察している。組織障害因子を特定すれば、虚血下においても創傷を抑制する事が可能になると考えた。我々はNO合成酵素に着目して患者の切断組織を用いて虚血障害の機序を蛍光ナノ粒子技術を駆使して明らかにし、虚血肢治療における新しい治療法を開発することを最終目的として本研究を実施する。
根尖性歯周炎による骨欠損部再生に向けた間葉系幹細胞の未分化維持機構の解明

本研究は骨髄細胞中に存在する未分化間葉系幹細胞に対してLeukemia Inhibitory Factor (LIF)を作用させると未分化状態を維持するかを調べることを目的とした。マウスの大腿骨と脛骨から採取した骨髄細胞を培養し浮遊細胞を除去し得られた付着細胞に対してLIFを作用させて、フローサイトメータを用いて幹細胞マーカーであるCD106、CD166、CD29、CD105 (SH)、CD73 (SH3/4)、CD44、CD90 (Thy-1)、CD71およびStro-1の発現について解析したところ、CD29、CD105 (SH)、CD71の発現上昇が認められた。この結果から、LIFは骨髄細胞中に存在する未分化間葉系幹細胞を未分化状態に維持している可能性が示唆された。次に、骨髄細胞から得られた未分化間葉系幹細胞を含む付着細胞にLIFを作用させたのち、細胞からmRNAを回収し、逆転写酵素を用いてcDNAを合成した。このcDNAを用いてリアルタイムPCRを行い、幹細胞マーカーであるCD106、CD166、CD29、CD105 (SH)、CD73 (SH3/4)、CD44、CD90 (Thy-1)、CD71およびStro-1の発現量の変化について解析したところ、CD29、CD105 (SH)、CD71の発現上昇が認められた。このことから、フローサイトメータを用いた実験結果ではタンパクレベルで幹細胞マーカーの発現上昇を確認でき、リアルタイムPCRを用いた実験結果からは遺伝子レベルでの幹細胞マーカーの発現上昇が示唆された。このことからLIFは骨髄細胞に存在する未分化間葉系幹細胞の未分化維持機構に強く関与していることがわかった。