hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モバイル端末における受講者観察システムの構築

学習者が文章を読む際に発生する眼球運動の一種であるSaccade(一秒間に3回,一回あたり約30ミリ秒)に着目し,各種実験を行ったところ,学習に集中している時はSaccadeが観測され,集中度が低下するとSaccadeが観測されないという事実を2003年に確認した。そこで,学習時の眼球運動を画像解析により取得し,Saccadeの有無により学習への集中度を測定する『受講者観察システム』の実用化研究を行ってきた。これまでに開発したシステムでは,大まかな目領域に対して全方向微分フィルタを用いて黒目中心座標の検出を行っていた。しかし,この手法は黒目の半径に合わせたフィルタを用いなければ十分な効果が得られないという欠点がある。学習時に受講者とカメラの距離が変動することに伴い黒目の半径も変動することから,その大きさを合わせるためにフィルタサイズの推定をしなければならず,計算量が大きくなる。そこで,機械学習を用いることにより,黒目の半径に依存しない黒目中心検出手法を検討した。本研究では,ニューラルネットワークによる機械学習を用いて,大まかな目領域から直接黒目中心座標を検出する手法を試みた。学習データとして約1,000組のデータを事前に用意し学習を行った。そして検出処理を行う際,その学習済みネットワークを用いた。従来の全方向微分フィルタを用いた手法と今回の機械学習を用いた手法を比較した結果,従来手法は高い精度を誇るが,検出を行う度にフィルタサイズ,すなわち黒目の半径を推測する必要がある。さらに,検出処理の計算はフィルタサイズに大きく依存するため,高速化に繋がらない。対して今回の手法は,高精度ではないが,従来手法と比べ黒目の半径を推測する手順を踏む必要がなく、さらに,検出処理の計算量はネットワークの構成にのみ影響を受けるため一定である。ニューラルネットワークにおける処理では, 30×30pixelの画像のどこに黒目の中心が存在するかという分類問題とし,垂直・水平方向それぞれに対して分類を行う。分類は画像のそれぞれの方向に対し10段階に分けたものと,瞬きなどで中心が確認できない時の計11種類とし、学習を行わせ、良好な検出精度を確認することができた。ニューラルネットによる黒目中心検出では、目領域を複数領域に分割し、分割された領域の中で最も黒目中心に近い領域を黒目中心と決定している。現時点では10の領域に分割しているため、検出精度もそれほど高くはない。そこで、分割数を増加させビデオレートである1/30秒以内に計算を終える限界を見つけ出すことで、実際の学習環境で利用できる実用化に向けた研究を行う。e-ラーニングによる学習は、場所・時間の制約を受けずに進められることがメリットであるが、逆に学習に集中しないまま時間だけが経過し、実際には知識の獲得が行なわれていない事が多々ある。そこで、過去16年間に渡って、ノートPC使用時の眼球運動から学習への集中度を測定できる「受講者観察システム」を開発してきた。しかし、昨今の端末小型化により、公共交通機関での移動中に学習する機会が増えてきた。そこで、動的な環境に耐えうるシステムが要求される。本研究では、モバイル端末で動的な環境に耐え得るロバスト性を兼ね備えた受講者観察システムの構築を目的とする。学習者が文章を読む際に発生する眼球運動の一種であるSaccade(一秒間に3回、一回あたり約30ミリ秒)に着目し、各種実験を行ったところ,学習に集中している時はSaccadeが観測され,集中度が低下するとSaccadeが観測されないという事実を2003年に確認した。これまでに開発したシステムでは、大まかな目領域に対して全方向微分フィルタを用いて黒目中心座標の検出を行っていた。しかし、この手法は黒目の半径に合わせたフィルタを用いなければ十分な効果が得られないという欠点がある。受講者とカメラの距離が変動することに伴い黒目の半径も変動することから、その大きさを合わせるためにフィルタサイズの推定をしなければならず、計算量が大きくなる。そこで、システムを高速化するためには、黒目の半径に依存しない、中心座標検出方法が必要だと考えられる。そこで、ニューラルネットワークによる機械学習を用いて、大まかな目領域から直接、黒目中心座標を検出する方法を試みた。野外や通勤電車の中などでは、目と端末との距離が絶えず変化する。これにより、黒目の半径も変化するため、黒目中心座標検出を黒目半径に依存しないアルゴリズムに変更する必要がある。これを実現するためにニューラルネットワークによる新たな手法を開発した。ニューラルネットワークとは生物の脳の神経回路の仕組みを模した数学モデルであり、特にそれらを多層にした多層ニューラルネットワーク(ディープラーニング)は様々な分野で大きな注目を浴びている。今回の試行ではニューラルネットワークの学習をあらかじめ行い、学習結果を用いて黒目中心座標検出の評価を行った。全体の流れは以下のようになる。(1)学習用データの作成(2)ニューラルネットワークの構築および学習(3)学習結果を用いた黒目中心座標検出と評価このようにして、大まかな目領域から直接、黒目の中心座標検出が可能になった。

学習者が文章を読む際に発生する眼球運動の一種であるSaccade(一秒間に3回,一回あたり約30ミリ秒)に着目し,各種実験を行ったところ,学習に集中している時はSaccadeが観測され,集中度が低下するとSaccadeが観測されないという事実を2003年に確認した。そこで,学習時の眼球運動を画像解析により取得し,Saccadeの有無により学習への集中度を測定する『受講者観察システム』の実用化研究を行ってきた。これまでに開発したシステムでは,大まかな目領域に対して全方向微分フィルタを用いて黒目中心座標の検出を行っていた。しかし,この手法は黒目の半径に合わせたフィルタを用いなければ十分な効果が得られないという欠点がある。学習時に受講者とカメラの距離が変動することに伴い黒目の半径も変動することから,その大きさを合わせるためにフィルタサイズの推定をしなければならず,計算量が大きくなる。そこで,機械学習を用いることにより,黒目の半径に依存しない黒目中心検出手法を検討した。本研究では,ニューラルネットワークによる機械学習を用いて,大まかな目領域から直接黒目中心座標を検出する手法を試みた。学習データとして約1,000組のデータを事前に用意し学習を行った。そして検出処理を行う際,その学習済みネットワークを用いた。従来の全方向微分フィルタを用いた手法と今回の機械学習を用いた手法を比較した結果,従来手法は高い精度を誇るが,検出を行う度にフィルタサイズ,すなわち黒目の半径を推測する必要がある。さらに,検出処理の計算はフィルタサイズに大きく依存するため,高速化に繋がらない。対して今回の手法は,高精度ではないが,従来手法と比べ黒目の半径を推測する手順を踏む必要がなく、さらに,検出処理の計算量はネットワークの構成にのみ影響を受けるため一定である。ニューラルネットワークにおける処理では, 30×30pixelの画像のどこに黒目の中心が存在するかという分類問題とし,垂直・水平方向それぞれに対して分類を行う。分類は画像のそれぞれの方向に対し10段階に分けたものと,瞬きなどで中心が確認できない時の計11種類とし、学習を行わせ、良好な検出精度を確認することができた。ニューラルネットワークによる黒目中心座標検出では、目領域を複数の領域に分割し、分割された領域の中で最も黒目中心に近い領域を黒目中心と決定している。そのため、領域の分割数が少ないと検出精度も低くなる。また、逆に分割数が大きいと検出に要する時間が長くなり、ビデオレートでの動作が困難となる。今年度は、この点を改善するために、分割数を動的に変化させることで、システムが最適な状態を保持できるようにする。具体的には、Saccadeによる眼球運動は一秒間に3回程度であるので、システムがSaccadeの発生を予測し分割数を増加させ、それ以外は分割数を低減させるような仕組みを開発することで、計算量を低減させる。そして、これらのアルゴリズムをモバイル端末に組み込み、受講者観察システムの動作検証を行う。ニューラルネットによる黒目中心検出では、目領域を複数領域に分割し、分割された領域の中で最も黒目中心に近い領域を黒目中心と決定している。現時点では10の領域に分割しているため、検出精度もそれほど高くはない。
潰瘍性大腸炎腸粘膜における血管内皮細胞のスーパーオキサイド産生の機序に関する研究

1)大腸粘膜内炎症性細胞におけるphenotypeとNBT還元能に関する検討活動期潰瘍性大腸炎大腸粘膜内において炎症性浸潤細胞がNBT還元能を示すことをすでに報告しているが、これらの細胞の起源について検討した。2)活動期潰瘍性大腸炎大腸粘膜において血管内皮細胞がNBT還元能を有することをすでに報告している。近年、炎症巣における白血球の浸潤に関して、血管内皮細胞の細胞接着因子が注目されている。この細胞接着因子とNBT還元能を有する活性化された血管内皮細胞との関連を、以下の抗体を用いて免疫組織化学的に検討した。BBBIC-E6(E-selectin),15-2(ICAM-1),9G11(CD31),4B2(VCAM-1)。その結果、ICAM-1陽性血管内皮細胞は、潰瘍性大腸炎と対照の間に差はなかった・CD31は、潰瘍性大腸炎で増加していたが、組織学的炎症度とは相関せず、むしろangiogenesisを示すものと考えられた。活動期潰瘍性大腸炎では、E-selectin陽性の血管が増加しており、NBT還元能との間に何らかの関連が推定された。これらの結果から、潰瘍性大腸炎において粘膜内macrophageの活性化と血管内皮細胞の活性化が粘膜障害に深く関与していることが示され、今後の治療法の開発に有用な知見と考えられた。大腸粘膜内におけるNBT還元浸潤細胞に関しては、EBM11陰性の細胞が少なからず存在し、今後これらの細胞の起源を検討することが重要と考えられた。
GSK-3βに焦点をあてた術後の高次機能障害の発症機序の解明とその予防法の検討

加齢ラットを用いて、GSK-3β阻害薬であるtideglusibを投与すると手術後の学習・記憶障害が軽減するかという実験を行った。15か月ラット20匹、腹部手術群、腹部手術+ tideglusib投与群、tideglusib投与のみ群、コントロール群の4群に分け、腹部手術群では開腹手術を行い、腹部手術+ tideglusib投与群ではtideglusib 5mg/kgを1週間腹腔内投与した後に開腹手術を行った。開腹手術当日のtideglusibの投与は閉腹直後に行った。tideglusib投与のみ群はtideglusib 5mg/kgを1週間腹腔内投与した。ところが、腹部手術+ tideglusib投与群の5匹のうち4匹が術直後に死亡した。1週間の腹腔内投与により腹腔内の炎症が進んでいたことが死亡の原因ではないかと考え、続いての実験ではtideglusibを手術当日のみ投与することとした。15か月ラット12匹を、腹部手術群、腹部手術+ tideglusib投与群、tideglusib投与のみ群、コントロール群の4群に分け、今回は腹部手術+ tideglusib投与群ではtideglusib 5mg/kgを開腹手術の閉腹直後1回のみ行い、tideglusib投与のみ群はtideglusib 5mg/kgを1回腹腔内投与した。ところが、腹部手術+ tideglusib投与群の3匹のうち2匹が術直後に死亡した。腹部手術+ tideglusib投与群で約2/3が手術直後に死亡した。原因は不明だが、手術との関連性が疑われた。tideglusibそのものが悪影響を及ぼしたのかもしれないが、tideglusibの溶媒の浸透圧により、手術当日に投与すると血管内脱水を惹起し、それが悪影響を与えた可能性も指摘もある。次年度は、投与のタイミングを変えて実施することとしたい。加齢ラットを用いて、tideglusibを投与すると手術後の学習・記憶障害が軽減するかという実験を行ったが、腹部手術+ tideglusib投与群で約2/3が手術直後に死亡したため、学習・記憶能力の測定までたどり着くことが出来なかった。tideglusibそのものが経過に悪影響を及ぼしたのかもしれないが、tideglusibの溶媒に使用したジメチルスルホキシドとTween80の浸透圧が高く、手術当日に投与すると血管内脱水を惹起し、それが経過に悪影響を与えた可能性も指摘できる。今年度は、投与のタイミングを変えて実施することにしたい。現在のところ、手術当日に投与したことが術後経過に悪影響を与えたと考えているので、tideglusibを1週間前に投与して行う予定である。本研究は、加齢ラットを用いて、術前にGSK-3β阻害薬であるtideglusibを投与すると、手術後の海馬の神経細胞の樹状突起スパインの減少や学習・記憶障害が軽減するかを調べるものである。まず、腹部手術によって加齢ラットに学習・記憶障害が発生するかを確認するために、腹部手術群、コントロール群の2群に分け、腹部手術群では開腹手術を行った。術後4日目からMorris water maze(5日間のtrainingphaseの翌日にprobe trial)を施行し学習・記憶障害を測定した。19ヶ月ラットでは、training phase5日目における島への到達時間はコントロール群が平均30.9秒であったのに対し腹部手術群では平均17.8秒、probe trialにおける島があった領域の滞在時間はコントロール群が平均13.0秒であったのに対し腹部手術群では平均12.3秒であった。コントロール群の方が学習・記憶障害が強いという結果になってしまったが、それぞれのデータを見るとtraining phase5日目における島への到達時間が短いラットほど、probe trialにおける島があった領域の滞在時間が長い傾向があることから、実験系の問題よりも個体差による影響が強いと考えられた。すなわち、加齢が進むにつれて老化の進行度の個体差が大きくなるため、手術侵襲による影響が認められなくなると考えられた。そこで、齢数を下げ17ヶ月ラットで行ったみたが、これも同様に加齢に伴って生じる個体差が結果に強い影響を及ぼしていることが推測された。さらに、15か月ラットで行ったところ、training phase5日目における島への到達時間はコントロール群が平均16.7秒であったのに対し腹部手術群では平均16.0秒であったが、probe trialにおける島があった領域の滞在時間はコントロール群が平均21.0秒であったのに対し腹部手術群では平均16.0秒であったため、15か月ラットが加齢ラットの手術後の学習・記憶障害を調べるには最適なモデルであると考えられた。モデル作りに時間を費やされたため。過去の論文では、腹部手術によって加齢ラットに学習・記憶障害が発生することが報告されているが、今回我々が実施した実験では、19ヶ月、17ヶ月ラットに腹部手術を行っても、Morris water mazeで得られた結果は、コントロール群において得られた結果と同程度であった。手術方法、学習・記憶障害の測定方法に違いはあるが、結果を分析すると、加齢が進むにつれて老化の進行度の個体差が大きくなるため、手術侵襲による影響が認められなくなると考えられた。そこで、15か月ラットを用いたところ、腹部手術を受けた方の群がコントロール群に比べて学習・記憶障害が起こっていることを示唆する結果が得られた。15か月ラットを用いて実験をすすめることとした。

加齢ラットを用いて、GSK-3β阻害薬であるtideglusibを投与すると手術後の学習・記憶障害が軽減するかという実験を行った。15か月ラット20匹、腹部手術群、腹部手術+ tideglusib投与群、tideglusib投与のみ群、コントロール群の4群に分け、腹部手術群では開腹手術を行い、腹部手術+ tideglusib投与群ではtideglusib 5mg/kgを1週間腹腔内投与した後に開腹手術を行った。開腹手術当日のtideglusibの投与は閉腹直後に行った。tideglusib投与のみ群はtideglusib 5mg/kgを1週間腹腔内投与した。ところが、腹部手術+ tideglusib投与群の5匹のうち4匹が術直後に死亡した。1週間の腹腔内投与により腹腔内の炎症が進んでいたことが死亡の原因ではないかと考え、続いての実験ではtideglusibを手術当日のみ投与することとした。15か月ラット12匹を、腹部手術群、腹部手術+ tideglusib投与群、tideglusib投与のみ群、コントロール群の4群に分け、今回は腹部手術+ tideglusib投与群ではtideglusib 5mg/kgを開腹手術の閉腹直後1回のみ行い、tideglusib投与のみ群はtideglusib 5mg/kgを1回腹腔内投与した。ところが、腹部手術+ tideglusib投与群の3匹のうち2匹が術直後に死亡した。腹部手術+ tideglusib投与群で約2/3が手術直後に死亡した。原因は不明だが、手術との関連性が疑われた。tideglusibそのものが悪影響を及ぼしたのかもしれないが、tideglusibの溶媒の浸透圧により、手術当日に投与すると血管内脱水を惹起し、それが悪影響を与えた可能性も指摘もある。次年度は、投与のタイミングを変えて実施することとしたい。加齢ラットを用いて、tideglusibを投与すると手術後の学習・記憶障害が軽減するかという実験を行ったが、腹部手術+ tideglusib投与群で約2/3が手術直後に死亡したため、学習・記憶能力の測定までたどり着くことが出来なかった。tideglusibそのものが経過に悪影響を及ぼしたのかもしれないが、tideglusibの溶媒に使用したジメチルスルホキシドとTween80の浸透圧が高く、手術当日に投与すると血管内脱水を惹起し、それが経過に悪影響を与えた可能性も指摘できる。平成29年度の実験により、15か月ラットがもっともモデルとして適していることが明らかになったので、15か月ラットを用いて、GSK-3β阻害薬であるtideglusibを投与すると、手術後の海馬の神経細胞の樹状突起スパインの減少や学習・記憶障害が軽減するかを調べる。今年度は、投与のタイミングを変えて実施することにしたい。現在のところ、手術当日に投与したことが術後経過に悪影響を与えたと考えているので、tideglusibを1週間前に投与して行う予定である。モデル作りに時間を費やされたため、平成29年度に予定していた薬剤の効果まで実験が実施できなかったため。今後、薬剤の効果を調べるために投与量や投与日数を増やす可能性がある。
測地学的手法によるプレート沈み込み過程のモデリング

これまでの研究により,東北日本におけるプレート間カップリングの空間分布を推定し,宮城県沖や十勝沖では大地震の発生に向けてプレート間が強く固着していることが示唆されていたが,今年に入り,宮城県や十勝地方で被害地震が発生した.5月26日,7月26日に宮城県で発生した地震は,それぞれスラブ内と内陸において発生した地震であり,近い将来発生が懸念されている宮城県沖地震に伴って,スラブ内や陸側プレートに歪が蓄積して引き起こされたと考えられる.本研究では,7月に発生した宮城県北部地震について,GPS観測と水準測量による地殻変動データを用い,地震時のすべり分布を推定した.その結果,すべり量の大きな領域は震源域の北側に存在していることが明らかになり,これは,地震波形インバージョンによって推定されたすべり分布の特徴とも一致した.また,9月26日には,十勝沖のプレート境界においてマグニチュード8.0の巨大地震が発生した.本研究では,GPSによって観測された地震時・地震後の地殻変動データを用いて,十勝沖地震に伴うプレート境界上のすべり分布及びその後の時間変化を推定した.その結果,地震時のすべり分布については,震源から北北東に約30kmの場所で5mを越えるすべり量が推定された.このような特徴は,地震波形インバージョンによって推定した地震時のすべり量分布と概ね調和的である.また,本研究で推定されたすべり分布から計算される海底での隆起は震源の東側で約1mに達しており,太平洋沿岸地域において津波が観測された事実に対応するものと考えられる.地震後11日間に推定された余効すべりについては,震源の南東の領域に約50cmのすべり量が推定されている.地震時のすべり分布と余効すべり分布とを比較すると,大きなすべり量を持つ領域は互いに重ならず,相補的な関係にあることが示唆された.これまでの研究により,東北日本におけるプレート間カップリングの空間分布を推定し,宮城県沖や十勝沖では大地震の発生に向けてプレート間が強く固着していることが示唆されていたが,今年に入り,宮城県や十勝地方で被害地震が発生した.5月26日,7月26日に宮城県で発生した地震は,それぞれスラブ内と内陸において発生した地震であり,近い将来発生が懸念されている宮城県沖地震に伴って,スラブ内や陸側プレートに歪が蓄積して引き起こされたと考えられる.本研究では,7月に発生した宮城県北部地震について,GPS観測と水準測量による地殻変動データを用い,地震時のすべり分布を推定した.その結果,すべり量の大きな領域は震源域の北側に存在していることが明らかになり,これは,地震波形インバージョンによって推定されたすべり分布の特徴とも一致した.また,9月26日には,十勝沖のプレート境界においてマグニチュード8.0の巨大地震が発生した.本研究では,GPSによって観測された地震時・地震後の地殻変動データを用いて,十勝沖地震に伴うプレート境界上のすべり分布及びその後の時間変化を推定した.その結果,地震時のすべり分布については,震源から北北東に約30kmの場所で5mを越えるすべり量が推定された.このような特徴は,地震波形インバージョンによって推定した地震時のすべり量分布と概ね調和的である.また,本研究で推定されたすべり分布から計算される海底での隆起は震源の東側で約1mに達しており,太平洋沿岸地域において津波が観測された事実に対応するものと考えられる.地震後11日間に推定された余効すべりについては,震源の南東の領域に約50cmのすべり量が推定されている.地震時のすべり分布と余効すべり分布とを比較すると,大きなすべり量を持つ領域は互いに重ならず,相補的な関係にあることが示唆された.
高感度時間分解THz分光法の開発と光エネルギー変換材料への応用

本研究課題では測定感度を大幅に増大させる新規な時間分解テラヘルツ(THz)分光法を開発し、有機薄膜太陽電池などの光エネルギー変換材料の励起直後の電荷キャリアの移動度を実時間で測定することを目的とする。この改良で、これまで測定が困難であったサンプルも対象に含めることができ、測定時間の大幅な短縮も期待できる。様々なサンプルを対象に、光励起後に生成した電荷キャリアの移動度スペクトルを実時間かつ幅広い波数領域で追跡することで、電荷分離や再結合、余剰エネルギー緩和過程の微視的なメカニズムの詳細を明らかにする研究を加速させることができる。
環境調和型無鉛圧電アクチュエータ材料の開発

本研究では(i)-100°Cから200°Cまで使用可能な圧電材料として,無鉛ペロブスカイトであるチタン酸バリウムーチタン酸ナトリウム・ビスマス(Ba_<1-x>(Bi_<1/2>Na_<1/2>)_xTiO_3,以降BBNT)セラミックスに, (ii)400°Cまで使用できる材料としてタングステン酸ビスマス(Bi_2WO_6 :以降, BWO)単結晶に着目している.本年度の研究成果は以下の通り. BBNTセラミックスにおいて, x=0.1でT_cが200°Cになり, x=0.3まで230°Cまで上昇する.それ以降では殆ど上昇せず, x=0.5以上では誘電率温度特性でピーク温度が周波数依存を示し始めることがわかった. BWOに関して,その単結晶は高い電気機械結合係数k_<33>=36%を有し, 400°Cまで高い抵抗率を有し高温用圧電材料として有望であることを示した.さらに本年度は優れた圧電特性を有する(K_<0.5>Nb_<0.5>)O_3(KNN)に着目し,添加物制御により高い品質係数Q_mを有する材料の探索ならびにそのデバイス応用を試みた. KNNに対してLiNbO_3とCuOを適量添加し,高い内部電界を得るために小さな粒径のセラミックスを作るという設計指針のもと材料開発を進めた結果, [(Na_<0.5>K_<0.5>)_<0.98>Li_<0.02>]NbO_3 (KNNL2)+0.45mol%CuOという組成でQ_m=1400という値を得ることができた.本成果を元に圧電定数d_<15>=155pC/Nを示す圧電セラミックスを合成し,超音波モータを試作しその駆動特性を評価した.その結果,最大回転数313rpm,最大トルク19.6μNm,最大有率1.6%の値が得られ,これまで報告されている無鉛超音波モータより大きいトルク密度が得られることが分かった.環境問題の観点から電気・電子機器に使用される有害物質排除の動きがある中、圧電セラミックスに関してもその無鉛材料の開発がヨーロッパ、日本で盛んに行われている。特に日本において材料開発が活発で、最近になりBi(Na,K)TiO_3系、アルカリナイオベート系で結合係数が0.6を超える材料も見出されている。しかし、前者は100°C以上では使用できず、後者では潮解性が激しいという欠点をもつ。こうした状況下、本研究では(i)-100°Cから200°Cまで使用可能な圧電材料として、無鉛ペロブスカイトであるチタン酸バリウムーチタン酸ナトリウム・ビスマス(Ba_<1-x>(Bi_<1/2>Na_<1/2>)_xTiO_3、以降BBNT)セラミックスに、(ii)400°Cまで使用できる材料としてタングズテン酸ビスマス(Bi_2WO_6:以降、BWO)単結晶に着目している。上記の材料は我々が見出した無鉛圧電材料であり、特にBWO単結晶はPZTセラミックスでは対応できない高温用アクチュエータ材料として期待できる。本年度では、BBNTセラミックスがチタン酸バリウムに比べて圧電特性の温度安定性がよく且つ160°Cまで圧電性を有する特性を明らかにした。BWOに関して、その単結晶のバルク化を目指し、大型結晶を作製する上で工業的に最も一般的なチョクラルスキー法、電界を印加することで相移転点でのひずみを抑える目的で行った電界印加チョクラルスキー法、フラックス材を用いることでキュリー点以下での結晶育成を狙ったトップシード法を試みた。結果として、1cmを超える結晶を得られなかったが、フラックス材を用いた徐冷法において最大1.15mmの厚みを持つ結晶を得ることができた。また、BW0結晶は高い電気機械結合係数k_<33>=36%を有しつつ、PZTの使用限界温度の200°Cを超える400°Cまで使用できることを示した。本研究では(i)-100°Cから200°Cまで使用可能な圧電材料として,無鉛ペロブスカイトであるチタン酸バリウムーチタン酸ナトリウム・ビスマス(Ba_<1-x>(Bi_<1/2>Na_<1/2>)_xTiO_3,以降BBNT)セラミックスに, (ii)400°Cまで使用できる材料としてタングステン酸ビスマス(Bi_2WO_6 :以降, BWO)単結晶に着目している.本年度の研究成果は以下の通り. BBNTセラミックスにおいて, x=0.1でT_cが200°Cになり, x=0.3まで230°Cまで上昇する.それ以降では殆ど上昇せず, x=0.5以上では誘電率温度特性でピーク温度が周波数依存を示し始めることがわかった. BWOに関して,その単結晶は高い電気機械結合係数k_<33>=36%を有し, 400°Cまで高い抵抗率を有し高温用圧電材料として有望であることを示した.

さらに本年度は優れた圧電特性を有する(K_<0.5>Nb_<0.5>)O_3(KNN)に着目し,添加物制御により高い品質係数Q_mを有する材料の探索ならびにそのデバイス応用を試みた. KNNに対してLiNbO_3とCuOを適量添加し,高い内部電界を得るために小さな粒径のセラミックスを作るという設計指針のもと材料開発を進めた結果, [(Na_<0.5>K_<0.5>)_<0.98>Li_<0.02>]NbO_3 (KNNL2)+0.45mol%CuOという組成でQ_m=1400という値を得ることができた.本成果を元に圧電定数d_<15>=155pC/Nを示す圧電セラミックスを合成し,超音波モータを試作しその駆動特性を評価した.その結果,最大回転数313rpm,最大トルク19.6μNm,最大有率1.6%の値が得られ,これまで報告されている無鉛超音波モータより大きいトルク密度が得られることが分かった.
20世紀中国における新詩の公共性に関する研究

20世紀中国の「新詩」は、価値の転変する動乱の時代に、社会や共同体成員が共有する関心、審美意識、倫理感覚をどう表現し、新しい価値観念や共通感覚を創造する役割を果たしたのか。本研究は、中国新詩固有の<公共性>に着目し、個人と共同体の抒情表現がどのように関わり合い変容していったか、またそれを促した文学資源としての外国詩の翻訳や西洋詩学の受容を明らかにすることで、<公共性>の観点から近百年の中国新詩を展望し、それらを体系づける試みである。
チベットの歴史・宗教・言語・民俗に関する基本的資料の総合的研究

本研究課題は、近年インド、ネパ-ル、ブ-タン等で複製刊行されたチベット語文献を可能な限り収集し、研究者の利用しやすい形で整理することを目的に、3ケ年計画で行なわれたものである。本年度は最終年度にあたり、今回新たに収集した文献と東洋文庫が以前から所蔵していた文献(木版写本を除く)を、パソコンを十分に活用し、既成のソフトのみならず、新たなプログラムも作成して整理した。また、入力した情報をもとにして東洋文庫所蔵のチベット文献の総合目録を作成した。チベット語文献をできるだけ有効に活用する方法を検討するという本研究課題の目的意識のもと、本目録は以下の二点において工夫をこらした。第一に目録の各項目には著者名と著者の生没年、チベット文タイトル、英文タイトル、編集者、出版年、出版地、サイズ、ペ-ジ数など多数の情報を省略することなく収録した。第二に配列については、利用者の便宜を考慮して、宗派・ジャンル(歴史、文学、文法学、医学など)によって章を分け、各章ごとの配列は著者名(著者名のない本については書名)のアルファベット順により、レイアウトにも利用の便を考慮して工夫をこらした。このため本目録の利用者は、目的の宗派やジャンルの章を通覧することにより、容昜に目的の本の所在を把握することができるようになった。その他、収集できなかった図書の欠を補うものとして、アメリカで刊行されているチベット語文献のマイクロ・フィッシュを、最新刊のセットに至るまで入手した。この結果図書とマイクロ・フィッシュを併せることにより、これまで刊行されたチベット語文献の大部分を収集することができたと言える。これらは全て一般の研究者の利用に供される。研究実績の概要(当該年度まとめ)1959年のチベット動乱以後、約10万のチベット人が大量のチベット語文献をもってインドへ亡命した。1960年代以降それらの文献がインド・ネパール・ブータンなどで次々に複製刊行されるようになった。東洋文庫はかつて、60年代に刊行され、現在では入手不可能にになった多くの文献を収集したが、その後文献の数が増えるにつれ、十分な収集を行えない状況になった。それらの出版物は部数が少なく、すぐにも絶版となるものが多い。したがって本研究ではできるだけ早い段階で入手可能な文献を収集することを目標とした。しかし、刊行された大量の文献も玉石入り交じっており、必ずしも手当り次第収集することは適切な手段ではない。専門家が一定の基準を設けて、収集することが必須である。本研究ではまず各種の出版情報や目録を集め、インドの書店と密接な連絡を持って現在入手可能な文献の情報を収集した。併せて、現在東洋文庫に所蔵されているチベット語複製本の文献カードを作成し、重復した収集を避けるとともに全集などでの欠番をチェックした。それらの情報を元に、一定の基準(学派、ジャンル、著作年次、刊行年次の順に重要度を決定)を作り、収集すべき文献のリストを作成して、インドの書店に発注した。それらの文献の内にも現在入手不可能であったものが相当数含まれるが、それでも年度内に1200冊余りの文献を収集することができた。なおインドの書店には継続して入手可能な文献の調査を依頼してある。また中国からも近年チベット語文献が刊行されるようになった。まだ数は少ないが、大変貴重なものが多いので、それも併せ購入した。収集した文献については、完全な目録作成は次年度以降の研究に待つ他はないが、整理の都合上、暫定的な形式でパソコンのデータベースに文献目録を入力始めている。本年度は昨年度に引き続き、現在入手可能なチベット語文献を収集したほか、昨年度より購入した文献の著者名、書名、出版情報、内容・宗派の種別などについてのデ-タベ-スの入力を進めた。

インド等における出版の状況は余りよくなく、表紙の部分に出版年、発行者等の基本的な情報の記載されていない刊行物が多い。そのため、文献自体の内容を読解するのはもちろんのこと、アメリカ議会図書館のAccesion Listなどを収集して比較検討する必要が生じ、正確なデ-タベ-スの作成にはなお時日を要すると思われる。更にアメリカのニュ-ヨ-ク州立大学内にあるThe Institute for Advanced Studies of World Religionsから刊行されているチベット語文献のマイクロ・フィッシュを取り寄せた。現在日本にも1、2箇所、これらのマイクロ・フィッシュを揃えている研究機関も存在するが、一般の利用者の便は必ずしも計られていない。東洋文庫では収集した全ての文献を関係の研究者ばかりではなく、一般の閲覧や複写希望に応じられるような方法を来年度にかけて検討・実施してゆくことにしている。このようなインド等出版のチベット語文献は、質・量ともに膨大なものであるが、既に日本の各研究機関(東京大学、東北大学、大谷大学など)に古くから所蔵されているチベット語文献も、それら近年の出版本とは異なった版のものがあり、文献学的に重要である。これらのうち、東大所蔵の文献は本研究課題研究分担者北村甫がかつて作成した簡略な目録しかなく、しかも一般にはその存在は殆ど知られていない。そこで今年度から東京大学の蔵外文献のマイクロフィルムの複写も進めている。来年度までには東大文献の複写を終え、既にある目録を補訂して利用の便を計りたい。本研究課題は、近年インド、ネパ-ル、ブ-タン等で複製刊行されたチベット語文献を可能な限り収集し、研究者の利用しやすい形で整理することを目的に、3ケ年計画で行なわれたものである。本年度は最終年度にあたり、今回新たに収集した文献と東洋文庫が以前から所蔵していた文献(木版写本を除く)を、パソコンを十分に活用し、既成のソフトのみならず、新たなプログラムも作成して整理した。また、入力した情報をもとにして東洋文庫所蔵のチベット文献の総合目録を作成した。チベット語文献をできるだけ有効に活用する方法を検討するという本研究課題の目的意識のもと、本目録は以下の二点において工夫をこらした。第一に目録の各項目には著者名と著者の生没年、チベット文タイトル、英文タイトル、編集者、出版年、出版地、サイズ、ペ-ジ数など多数の情報を省略することなく収録した。第二に配列については、利用者の便宜を考慮して、宗派・ジャンル(歴史、文学、文法学、医学など)によって章を分け、各章ごとの配列は著者名(著者名のない本については書名)のアルファベット順により、レイアウトにも利用の便を考慮して工夫をこらした。このため本目録の利用者は、目的の宗派やジャンルの章を通覧することにより、容易に目的の本の所在を把握することができるようになった。その他、収集できなかった図書の欠を補うものとして、アメリカで刊行されているチベット語文献のマイクロ・フィッシュを、最新刊のセットに至るまで入手した。この結果図書とマイクロ・フィッシュを併せることにより、これまで刊行されたチベット語文献の大部分を収集することができたと言える。これらは全て一般の研究者の利用に供される。
ファインケミカル合成用ゼオライト系酸化触媒の開発

チタンを骨格に含んだゼオライトであるチタノシリケートTS-1の前駆体の合成条件に非イオン性界面活性剤を添加することによりMTS-9が合成できる。MTS-9は従来の、Ti-SBA-15に比べて安定性は高いものの、Ti種の安定性は十分ではない。Meng氏はMTS-9の水熱合成反応系に塩化アンモニウムを加えることによってゼオライト的な結晶の形成が促進し、かつチタン種の安定性が大きく改善されたMTS-9Aを合成した。この安定性はシリカ骨格の縮合度が向上しているためと考えられる。つまり塩化アンモニウみの添加によってシラノール基同士の縮合が促進されて、焼成の際のチタン種の安定性の原因となっていることが明らかになった。MTS-9AはMTS-9の約2倍のフェノール酸化活性を示し、かつ過酸化水素の有効利用率も高い。かつ、反応後の触媒を回収・再利用した際にも酸化活性や過酸化水幸の有効利用率ともほとんど変化がないことが分かった。MTS-9Aはメソ細孔構造を有し、高表面積という点ではメソポーラスモレキュラーシーブの特徴を保っているが、チタン種の状態としてはチタノシリケートゼオライトの特徴を保っている。このようにMTS-9Aは過酸化水素を酸化剤とした反応用の固体触媒として優れていることが明らかになった。続いてMeng氏はフッ素化された界面活性剤と非イオン性界面活性剤の混合系で合成を行うことにより、特長のあるメソ多孔体が得られることを見いだした、すなわち、マクロ孔とメソ孔を兼ね備えたバイモーダルなメソ多孔体、結晶性の高いSBA-16の短時間合成が可能である、さらに、ケイ素2原子間に炭素骨格を含むシランを使用し、フッ素化された界面活性剤と非イオン性界面活性剤を組み合わせることによりヘリカルなメソ孔チャネルを有し。かつメソ孔壁が結晶化した新規な構造のめそ多孔体が得られた。チタンを骨格に含んだゼオライトであるチタノシリケートTS-1の前駆体の合成条件に非イオン性界面活性剤を添加することによりMTS-9が合成できるが、MTS-9は従来のTi-SBA-15に比べて安定性は高いもの、Ti種の安定性は十分ではない。Meng氏はMTS-9の水熱合成反応系に塩化アンモニウムを加えることによってゼオライト的な結晶の形成を促進することを試みた。この手法で得られるMTS-9Aは焼成後のピークシフトは218-221cm^<-1>にとどまり、チタン種の安定性が大きく改善されていることが分かった。この安定性の改善の理由としては^<29>Si NMRスペクトルが示すように、シリカ骨格の縮合度が向上しているためと考えられる。つまり、焼成前のMTS-9のQ^4/(Q^3+Q^2)が1.5であるのに対し、MTS-9Aのそれは3.7と大きく増加しており、塩化アンモニウムの添加によってシラノール基同士の縮合が促進されていることが明らかとなった。このことが焼成の際のチタン種の安定性の原因となっている可能性が高い。続いて、Meng氏は過酸化水素を酸化剤としたフェノールの酸化触媒としてMTS-9とMTS-9Aの性能を比較検討した。MTS-9AはMTS-9の約2倍の酸化活性を示し、かつ過酸化水素の有効利用率も高い。かつ、反応後の触媒を回収・再利用した際にも酸化活性や過酸化水素の有効利用率ともほとんど変化がないことが分かった。これについては論文を投稿中である。

続いてMeng氏はフッ素化された界面活性剤と非イオン性界面活性剤の混合系で合成を行うことにより、特長のあるメソ多孔体が得られることを見いだした、すなわち、マクロ孔とメソ孔を兼ね備えたバイモーダルなメソ多孔体、結晶性の高いSBA-16の短時間合成が可能である、さらに、ケイ素2原子間に炭素骨格を含むシランを使用し、フッ素化された界面活性剤と非イオン性界面活性剤を組み合わせることによりヘリカルなメソ孔チャネルを有し。かつメソ孔壁が結晶化した新規な構造のめそ多孔体が得られた。
ＥＳ／ｉＰＳ細胞の腎尿細管への分化誘導系を用いた腎疾患進展機構の解明

マウスES細胞に胚様体を形成させ、activinとIGFを添加して培養した後、KSP抗体を用いて、KSP陽性細胞を分離することで腎尿細管細胞へ分化誘導を行った。KSP陽性細胞はMatrigel上で管腔を形成し、Wnt4刺激下で尿細管の各セグメントの性質を獲得した。ヒトES細胞はマウスより分化しにくいが、GSK-3β阻害剤によってKSP陽性細胞を増やすことができた。EMTと上皮化の実験モデルのmicroarray解析から、マウス尿細管細胞においてmiR-34cがTGF-βによるEMTを抑制することがわかった。miR-34cを片側尿管結紮モデルマウスに投与することで腎臓の線維化が抑制された。マウスES細胞から腎臓尿細管細胞の分化誘導系が確立したので、ヒトES細胞を用いた分化誘導方法の開発をおこなった。マウスと同様にヒトでもKSPを指標として誘導をおこなったが、マウスに比べて、KSPの発現は大幅に低かった。ヒトでは誘導に時間がかかるため、GSK-3β阻害剤を用いて中間中胚葉への分化誘導をおこなった。このように、マウスとヒトとでは誘導方法、効率も大きく異なることが判明した。我々が作成した抗KSP抗体はヒトKSPも認識することがわかり、マウスと同様に抗KSP抗体を用いたフローサイトメトリーでKSPを発現する細胞を分取することが可能であり、ヒトES細胞からのKSPを指標とした誘導方法が確立できたと考えられたので、現在、論文にまとめ、投稿中である。我々は、予備実験において、マウスの尿管閉塞モデルと、近位尿細管細胞株を用いたTGFβによるEMTモデルを用いて、マイクロアレイを用いた網羅的なmiRNAの発現解析から、EMTに関連するmiRNAを検討した。その結果、miR-181b、miR-125b、miR-30e、miR-34c、miR-680、miR-1224がEMTに関連している事が分かった。これらmiRNAのうち、miR-34cが近位尿細管細胞株を用いたin vitroの実験においてTGFβによるEMTを抑制することを発見した。さらに、片側尿管結紮モデルを用いた実験においても、miR-34-cの投与は、腎繊維化を有意に抑制することが明らかとなった。本研究結果をまとめ、Scientific Reportsに投稿し、論文が受理された。我々は、これまでマウスES細胞を用いて胚様体を介した分化誘導を行い、誘導因子としてActivin 10ng/mlを分化初期から培養18日目まで加えることによって、尿細管上皮細胞のマーカーであるKSPの発現が非常に高値になることを報告した(Morizane, Biochem Biophys Res Commun, 2009)。しかし、Flow cytometryで検討してみると、KSP陽性細胞は全細胞数の1-5%程度であり、これを濃縮する必要があると考えた。そこで、独自に、KSPの細胞外ドメインを抗原とするモノクローナル抗体を作製し、抗KSPモノクローナル抗体を用いたFlow cytometryによってKSP陽性細胞を分取する方法を開発した。Flow cytometryで選別してきた細胞は、AQP2などの尿細管マーカーを発現するとともに、マトリゲル上で、管腔形成傾向を示すなど、腎臓尿細管上皮細胞であると考えられた。しかし、本分化誘導方法には、いくつかの課題が残っていた。一つには、分取できる細胞数が必ずしも多いとは言えないという点である。そのため、Flow Cytometryをおこなう前に、さらに、KSP陽性細胞率を上げる必要があった。今回、Activinに加え、IGFやHGFなどの成長因子を種々の濃度で添加することによって、Activinに加え、IGFを添加することで、KSP陽性細胞率を上げることができるという結果が得られた。また、分取した細胞がマトリゲル上で管腔形成傾向を示していたが、その効率が十分ではなかったので、Wnt4を発現する線維芽細胞上で分取した細胞を培養することによって、管腔形成効率を著しく改善することが出来た。以上より、マウスES細胞からの尿細管細胞への分化誘導方法が確立できたと考え、論文投稿をおこなった(リバイス中)。マウスES細胞から腎臓尿細管細胞への分化誘導系が確立し、PlosOne誌に発表した。将来的な臨床応用を考え、ヒトES細胞からの尿細管細胞への分化誘導をおこなった。マウスES細胞とヒトES細胞では、ヒトES細胞の方が分化誘導の高率が悪く、時間がかかるので、マウスES細胞とは異なり、GSK-3β-阻害剤を用いて一旦中間中胚葉への分化誘導をおこなうことで、比較的短時間で分化させることが可能であることが分かった。

その後、マウスES細胞と同様に、KSP(Kidney specific protein)抗体を用いて、KSP養成分画をフローサイトメトリーで分取し、ヒトES細胞からのKSPを指標とした尿細管細胞への分化誘導方法が確立できた。現在、論文投稿誌、リバイス実験を行っている。前年度までの研究において、腎尿細管障害の抑制に関与するmiRNAとして、miR-34cがEMT(上皮間葉転移)を抑制することを明らかにし、Scientific Reportsに受理された。さらに、マイクロアレイを用いた網羅的な解析の中から、EMTに関連するmiRNAとして候補にのぼっていたmiR-363について解析をおこなった。miR-363はmiR-34cとは逆に、尿細管細胞のEMTを促進することが示唆された。miR363のシグナル伝達においては、TWIST1/2が重要であることまで突き止めたが、今後、この部分についてさらに研究を進めていきたい。腎臓内科学ヒトES細胞を用いた尿細管細胞への分化誘導は一定の成果をまとめることができ、現在、論文にまとめ、投稿中である。マウスES細胞から尿細管細胞への分化誘導方法については順調に進み、論文投稿まで進めた。現在、リバイスの最中であり、追加実験をおこなっている。また、特許に関しては、JSTの補助を受け、国際特許を申請した。ヒトES細胞から尿細管細胞への分化誘導方法とmicro RNAを介した腎尿細管障害の抑制については、まだ、十分な成果が得られていない。ヒトES細胞からの尿細管細胞への誘導は、効率面ではまだ十分ではなく、改善が必要と考えられる。腎尿細管障害の抑制に関与するmiRNAは他にも見いだしており、その候補についても今後検討を進めていく。マウスES細胞の研究成果を論文化する。今後は、ヒトES細胞から尿細管細胞への分化誘導方法に重点を移していく。また、micro RNAを介した腎尿細管障害の抑制についての研究も加速する。研究計画については、当初の予定通り進める。
運動による２型糖尿病の予防・改善効果とそのメカニズムの解明

肥満や糖尿病などの代謝疾患に対して、運動が有益な影響を与えることが明らかにされてきたが、運動によるこれらの疾患の予防・改善に関して、詳細なメカニズムは未だ明らかではない。そこで、本年度は長期的な運動トレーニングが糖代謝を改善するメカニズムを、HSP72発現および抗酸化・抗炎症作用の観点から明らかにすることを目的とした。実験動物には、2型糖尿病を自然発症するOLETFラットおよび遺伝的に近縁な非糖尿病ラットであるLETOラットを用いた。LETOおよびOLETFラットを安静(SED)群および運動(VE)群に群分けした。運動トレーニングとして、回転ホイールによる自発運動を用いた。VE群には、5から25週齢までの20週間自発運動を行わせた。25週齢時に腹腔内糖負荷試験(IPGTT)を行い、耐糖能を評価した。IPGTTの5日後に、麻酔下で血液を採取し、下肢骨格筋を摘出した。ウェスタンブロット法を用いて骨格筋のHSP72発現量を分析した。その結果、OLETFラットの耐糖能は、20週間の自発運動により、有意に改善した。しかしながら、VE群の骨格筋におけるHSP72発現量は自発運動により変化しなかった。このことから、自発運動トレーニングにおける糖代謝の改善において、HSP72以外のメカニズムが関与している可能性が示唆された。次に、近年インスリン抵抗性の惹起に関与することが報告されてきたタンパク質のSーニトロソ化修飾に着目して、運動の効果を検討した。上述の実験モデルを用いて、骨格筋および肝臓のSーニトロソ化Aktを分析した。OLETFラットのSED群の骨格筋および肝臓において、iNOS発現量およびSーニトロソ化AktはLETOラットと比較して有意に高値を示したが、自発運動により有意に減少した。これらの結果から、自発運動トレーニングによる糖代謝の改善には、骨格筋および肝臓におけるiNOS発現およびSーニトロソ化Aktの抑制が関与していることが明らかにされた。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、2型糖尿病に対する運動の改善効果について多くの研究が行われてきた。その中でも、近年2型糖尿病と熱ショックタンパク質72 (HSP72)の関係が注目されている。2型糖尿病患者において骨格筋のHSP72の発現が低下していることが報告されているが、発症前における糖尿病とHSP72の関係は不明である。また、運動による2型糖尿病の予防・改善効果とHSP72の関係についても明らかではない。本年度は、2型糖尿病のモデル動物を用いて糖尿病の発症過程における代謝的な変化および骨格筋HSP72タンパク質の変化を検討した。被験動物には2型糖尿病を自然発症するOtsuka Long-Evans Tokushima Fatty (OLETF)ラットおよび糖尿病を発症しない同系統の動物であるLong-Evans Tokushima Otsuka (LETO)ラットを用いた。5、15および25週齢時に、生体ガス質量分析装置を用いて活動期(暗期)の安静時代謝測定および耐糖能を評価するための腹腔内糖負荷試験(IPGTT)を行った。IPGTTの5日後に、血液および下肢骨格筋を採取し、生化学的分析を行った。その結果、OLETFラットは加齢に伴い耐糖能異常を示し、25週齢時には糖尿病を発症していた。また、血中トリグリセリドにおいても耐糖能異常と同様に加齢に伴い増加した。一方で、遊離脂肪酸はいずれの週齢においてもLETOラットより高値を示した。また、生体ガス質量分析装置を用いて測定した安静時の体重あたりの酸素消費量は、15および25週齢時においてLETOラットと比較してOLETFラットで有意に低値を示した。骨格筋HSP72発現量は、ヒラメ筋および足底筋において、いずれの週齢においてもLETOラットと比較して、OLETFラットの方が高値を示した。これは、耐糖能異常や脂質異常症といった代謝的なストレスに対して細胞を保護するための適応である可能性が考えられる。近年、2型糖尿病と熱ショックタンパク質72(HSP72)の関係が注目されている。HSP72発現量は運動によって発現増加することが知られているが、一方で体温上昇が抑えられるような低温環境下での運動ではHSP72発現が抑制されることも示されている。そこで本年度は、運動時の体温上昇の有無に着目し、一過性運動が糖取り込み関連シグナル伝達系に与える影響を明らかにすることを目的とした。被験動物として2型糖尿病を自然発症するOtsuka Long-Evans Tokushima Fatty (OLETF)ラットを用いた。OLETFラットを安静群(CON)、常温運動(WEx)群および低温運動(CEx)群に群分けした。WExおよびCEx群には、25週齢時に常温環境(25°C)または低温環境(4°C)で20 m/minで30分間のトレッドミル走を実施した。運動の前後で直腸温を測定した。また、運動直後に麻酔下で血液を採取し血糖値および血中乳酸濃度を測定した。加えて、下肢骨格筋を摘出しウェスタンブロット法を用いて糖取り込みに関与するシグナル伝達物質を分析した。本研究の結果、WEx群の直腸温は運動直後において有意な上昇が認められたが、CEx群では運動直後においても、運動前の体温と同程度であった。

骨格筋の糖取り込みに関与するインスリンシグナル伝達経路の主要なタンパク質であるAktおよび下流のAS160のリン酸化は、CON群と比較して、WEx群の運動直後において有意に増加したが、CEx群では変化は認められなかった。一方、インスリン非依存的なシグナル伝達経路の主要なタンパク質であるAMPKのリン酸化は、CON群と比較して、両運動群の運動直後において有意に増加した。以上のことから、体温上昇を伴う運動は骨格筋の糖取り込みに関与するインスリン依存的および非依存的なシグナル伝達経路を共に活性化させる可能性がある。肥満や糖尿病などの代謝疾患に対して、運動が有益な影響を与えることが明らかにされてきたが、運動によるこれらの疾患の予防・改善に関して、詳細なメカニズムは未だ明らかではない。そこで、本年度は長期的な運動トレーニングが糖代謝を改善するメカニズムを、HSP72発現および抗酸化・抗炎症作用の観点から明らかにすることを目的とした。実験動物には、2型糖尿病を自然発症するOLETFラットおよび遺伝的に近縁な非糖尿病ラットであるLETOラットを用いた。LETOおよびOLETFラットを安静(SED)群および運動(VE)群に群分けした。運動トレーニングとして、回転ホイールによる自発運動を用いた。VE群には、5から25週齢までの20週間自発運動を行わせた。25週齢時に腹腔内糖負荷試験(IPGTT)を行い、耐糖能を評価した。IPGTTの5日後に、麻酔下で血液を採取し、下肢骨格筋を摘出した。ウェスタンブロット法を用いて骨格筋のHSP72発現量を分析した。その結果、OLETFラットの耐糖能は、20週間の自発運動により、有意に改善した。しかしながら、VE群の骨格筋におけるHSP72発現量は自発運動により変化しなかった。このことから、自発運動トレーニングにおける糖代謝の改善において、HSP72以外のメカニズムが関与している可能性が示唆された。次に、近年インスリン抵抗性の惹起に関与することが報告されてきたタンパク質のSーニトロソ化修飾に着目して、運動の効果を検討した。上述の実験モデルを用いて、骨格筋および肝臓のSーニトロソ化Aktを分析した。OLETFラットのSED群の骨格筋および肝臓において、iNOS発現量およびSーニトロソ化AktはLETOラットと比較して有意に高値を示したが、自発運動により有意に減少した。これらの結果から、自発運動トレーニングによる糖代謝の改善には、骨格筋および肝臓におけるiNOS発現およびSーニトロソ化Aktの抑制が関与していることが明らかにされた。研究計画はおおむね順調に進展しており、本年度の研究目的は十分に達成されていると考えられるため。27年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は、今年度得られたサンプルについて、遺伝子解析を含め、より詳細なメカニズムを検討しつつ、長期間運動を行った場合のトレーニング効果についても検討していく予定である。
珪酸塩固体表面を用いた分子認識と新規吸着剤の開発への応用

粘土鉱物に代表される層状珪酸塩と種々の生化学的に重要な分子との特異的な相互作用(分子認識)の可能性を調べるために、珪酸塩の表面の官能基およびその幾何学的配置に対応して相補的な構造のゲスト分子を種々合成して、天然に存在する珪酸塩の分子認識能力を評価した。まず、ジアンモニウム塩で、アンモニウム間の距離が異なるものを7つ合成した。モンモリロナイト、サポナイトの2つのフィロ珪酸塩に対する吸着を調べるために、いくつかの競争吸着を検討した。すなわち、懸濁状態(ゾル状態)のフィロ珪酸塩にジアンモニウム塩を添加することで層間化合物生成に伴う沈殿を生成させ、層間化合物にとりこまれるジアンモニウム塩の割合を測定した。この結果、まず、カルシウムイオンとの競争吸着においては、サポナイトでアンモニウム間の距離が大きいものほど強く吸着されるという傾向が認められた。ジアンモニウムイオン間の競争吸着実験では、水中ではよりアンモニウム間の距離の長いものが良く吸着するのに対して、有機溶媒中(ジメチルスルフオキシド、アセトニトリル)では、逆に、アンモニウム間の距離が短いものほど良く吸着することが判明した。このように、溶媒を変えることによって選択性が逆転することから、ゲスト分子の溶媒和エネルギーが選択性を決定する重要な因子となっていることを示した。また、格子エネルギーも選択性に寄与していることが示唆される実験結果も得られたが、ゲストデザインをさらに行って、格子エネルギーの重要性を確認する必要がある。