hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
作用素論的アプローチに基づく制御系解析・設計手法の先鋭化と体系化に関する研究

近年、制御系においてコンピュータを活用することが浸透している。しかし、コンピュータは、本質的に連続時間的には動作できず、離散時間的にしか動作し得ない。その一方で、制御系の性能は、時々刻々と連続時間的に変化する信号をいかにうまく制御可能であるかという観点で評価される。そのような事情から、コンピュータを利用した制御系の性能解析や、その考え方に基づく制御系設計においては、連続時間信号と離散時間信号の双方をいかにして一貫性を持たせて取り扱うのか、という視点の取り方が、きわめて重要な役割を果たす。このような観点に関してひとつの明解な解答を提示することのできる数学的枠組みとして、関数解析に基づく作用素理論を援用する方法を対象として研究を行っている。そのような方法について、より洗練された方法への深化と、より一般的な方法への拡張を行い、成果を得た。サンプル値制御系のロバスト安定解析ならびにロバスト設計に関して,いくつかの基本的な成果を得た.まず,高速リフティングと呼ばれる考え方を導入することで,サンプリング周期を仮想的に与えられた整数N分の一にすることで計算精度を上げる方法を与えた.これは,従来,高速サンプル高速ホールドと呼ばれていた近似法をさらに発展させたものであり,従来法が整数Nを導入した時点で直ちに離散時間近似を伴うものであるのに対して,整数Nを導入した時点ではサンプル値系としての性質をそのまま保持するものである点に特徴がある.この特徴を活かしつつ最終的には離散時間系で近似をすることにより,高速サンプル高速ホールド法と比べて,サンプル値系のH∞ノルムについての上界および下界を求める形で近似的に与えることができるようになったという点に大きな特長がある.また,高速リフティングの考え方を発展させ,サンプル値系に対する非因果的周期時変スケーリングに基づくロバスト安定解析およびロバスト設計についての成果を得た.具体的には,非因果的スケーリングに基づくロバスト安定解析を,離散時間系に対するロバスト安定解析に近似的に帰着させるための離散化法を導き,また,その際の近似誤差を評価することにより,近似に基づくロバスト安定解析が実際には厳密な解析を与えるようにするためにいかなる補正が必要かについても明らかにした.さらに,この解析結果を利用することで,ロバスト安定化補償器の設計も可能となることを明らかにした.また,関連する周期時変系に関する研究やサンプル値制御系についての研究も並行的に進めた.サンプル値系のロバスト安定解析ならびにロバスト設計をより一般的な制御対象に対して可能とするための基本的な成果を得た。昨年度は、外乱入力から制御出力への直達項の存在しない場合のみ考察の対象として、これに対して、高速リフティングを適用した補正型高速サンプル高速ホールド近似手法、ならびに、非因果的周期時変スケーリングを導入したが、直達項が存在する場合も実用上、重要である。そのような場合には、取り扱う作用素が非コンパクト作用素となり厄介であるが、これに対して、準有限ランク近似と呼ぶ方法を導入することで、昨年度に導いた方法を一般化できることを明らかにした。まずHooノルム解析において、有限ランク作用素とパラメータを含む行列に関する乗算作用素の積として表される行列について、その行列をパラメータとして残した形で行列の積として表現しなおすための基本的な補題を導いた。これとループシフティング手法により、一般的なサンプル値系のHooノルム解析が可能となった。続いて、この成果をさらに発展させることにより、直達項をもつ一般的なサンプル値系に対する非因果的周期時変スケーリングの問題が、ある種の離散化を施して得られる離散時間系のスケーリング問題に近似的に帰着させられることを示した。そこで現れる離散化された制御対象は、昨年度の成果において導かれたものと類似の構造をもつものの、具体的な構成は幾分異なるものとなっており、その具体的な計算には上記の補題が重要な役割を果たしている。これらサンプル値系に対する成果のほか、離散時間系などを含むより一般的な制御系に対しても周期時変スケーリングや作用素の観点から関連の深い課題に取り組み、基本的な成果を得た。これまで、非因果的周期時変スケーリングに基づくサンプル値系のロバスト安定解析および安定化に関する研究を進めてきた。理論的には一般的なスケーリングについて取り扱う一方で、具体的な数値計算手法が明らかにできたのは、その中でもDスケーリングタイプのセパレータを用いる方法に限られていた。しかし、より実用的な方法として、(D,G)スケーリングタイプのセパレータを用いるほうが、より有効であることが期待される。ただし、サンプル値系特有の無限次元性の問題を回避しつつ(D,G)スケーリングを数値計算上取り扱うことは、困難を伴い、これまでその具体的な方法が明らかにできていなかった。

本年度はこの問題を中心に取り組み、サンプル値系の伝達作用素およびセパレータのケーリー変換(あるいは線形分数変換)により、作用素不等式の成立を厳密に判定する方法を与えた。この方法により、セパレータの候補が与えられれば、それが所望の不等式を満たすかどうかの判定を行うことが可能となった。また、その判定方法は、十分条件に基づくものであるため、保守的なものとなるが、その保守性を低減して、より必要十分条件に近い十分条件を導く方法も明らかにした。一方で、上記のセパレータの候補を合理的に求めるための有限次元計算法も明らかにし、KYP補題に基づいて、制御装置の設計も同時に行うための繰り返し型計算法を与えた。さらに、類似の問題を離散時間系の枠組みでも考察し、ロバスト安定化周期時変制御装置の設計法を導いた。
リスク負債のオンバランス化の研究

本研究の目的は,企業のリスクを財務諸表本体で認識・測定するための理論を構築することである。本研究によって,アメリカの会計基準における認識・測定の過程の検討を通じて,財務諸表に表示すべき会計上のリスク概念が明らかになった。また,偶発支出を認識対象にする会計処理方法と不確定支出を認識対象にする会計処理方法の並存を前提とした,リスクに関する会計処理方法の枠組みを提示した。今年度は,資産除去債務に関する会計基準を,リスク負債のオンバランス化の嚆矢と位置づけて検討を中心に研究を行った。具体的には,資産除去債務基準等の概観し,資産除去債務基準等が以前の会計処理から改善した点と共に,資産除去債務基準等によって新たに生じた問題を確認した。すなわち,資産除去債務基準等によって,将来の除去支出が当初に貸借対照表に表示されないことおよび耐用年数後期に実質的に有形固定資産が貸記されるという問題は解消するものの,資産の取得原価および減価償却の概念の変容を招いてしまうという新たな問題が生じるのである。そして,資産除去債務基準等で使用している概念の名称と内容が一致していないと考えることで問題は解消できると主張した。具体的には,資産除去債務基準等における減価償却や利息配分法の実質は引当金の繰入処理,減価償却費や調整額は引当金繰入額,そして,資産除去債務の相手勘定として借方に計上される金額は負債の評価勘定として計上されているとの解釈を提示した。これらの解釈において,資産除去債務基準等における資産負債の両建処理は,貸借対照表の情報提供と損益計算書の期間損益計算を両立させる方法として評価できる。本年度は,リスク事象に対する2つの会計処理方法に関して,内容,適用している会計基準,機能および基礎となる考え方を検討した。これらの検討により,主に以下の2つのことが明らかになった。第一に,アメリカの現行会計基準の分析を通じて,蓋然性の高低と債務性の有無を不確実性事象の認識規準にすることの相違について明らかにした。リスク事象の会計処理方法にはSFAS5型とSFAS143型があり,両者は,認識規準が不確実性事象の蓋然性の高低か債務性の有無かという相違に基づいて区別される。現行会計基準では,不良債権,偶発損失,税務不確実性に係る会計処理でSFAS5型を採用し,ARO負債,FDCO負債,債務保証に係る会計処理でSFAS143型を採用している。SFAS5型の対象は受動的性質の不確実性事象であり,SFAS143型の対象は能動的性質の不確実性事象である。受動的性質のリスク事象はSFAS5型を適用することで損失の早期計上が可能になり,能動的性質のリスク事象はSFAS143型を適用することで負債の早期表示が可能になる。第二に,どのような考え方を採れば偶発資産が認識されるのか,認識される偶発資産の性質はどのような性質か,認識の根拠は何か,測定値はどのような値かを明らかにした。偶発資産の計上にあたっては,便益の発生,過去事象の生起,資産の本質,蓋然性の閾値の規準,流通市場の役割,測定へのアプローチなどを巡ってさまざまな見解が存在するが,これらの各論点は密接に関わっており,二事象観,一事象観最終的便益説,一事象観派生便益説という大きく3つの見解に整理できる。就中,一事象観最終的便益説と一事象観派生便益説がリスク事象の2つの会計処理方法と密接に関わっている。本年度は,研究期間の最終年度に当たり,「リスク負債のオンバランス化の研究」のまとめを行った。主な成果として以下の2つが挙げられる。第一に,アメリカの現行会計基準の分析を通じて,「リスク負債」のオンバランス化にあたっては,将来の支出に関して不確実性のある事象を「リスク」と「危険」とに峻別する必要性を明らかにした。従前,リスクに関する会計処理方法にはSFAS5型とSFAS143型があるとされていたが,使い分けの規準は必ずしも明らかではなかった。これに対して,前者を「危険」を対象にする会計処理方法,後者を「リスク」を対象にする会計処理方法と捉えることによって使い分けの局面を明らかにするとともに,さらに,偶発損失や毀損資産の会計処理とも整合する「リスク負債のオンバランス化」が可能になることを明らかにした。第二に,「リスク」に対しては不確定支出を認識可能にするような{債務性要件+期待値測定}を,「危険」に対しては偶発支出を認識可能にするような{債務性要件+見積支出額}を,現行会計基準(不良債権,偶発損失,税務不確実性,ER負債,ARO負債,EDCO負債,債務保証)では一貫して適用されていることを明らかにした。これらの会計処理を適用することで,「リスク」は負債の早期認識,「危険」は損失の早期認識という保守主義の発現に結び付いており,これらの背景を犠牲の生起,過去事象の生起,負債の本質,蓋然性の閾値,測定属性などを一事象観最終的犠牲説と一事象観派生犠牲説という2つの見解に基づいて概念整理を行った。
冗長二進符号による高速・高精度信号処理システムの開発

本研究では、従来の2値デバイスを用いた信号処理システムよりも高速、高精度な冗長二進符号(RBC)による信号処理システムの実現を目的として、以下の研究を行った。まず、乗算器の高速化を目的とする符号変換器の提案とそれを用いたRBC乗算回路の構成を検討した。提案した符号変換器は2値2bitのBoothのアルゴリズムをRBCに拡張したもので、乗数を0の桁が多くなるように符号変換し部分積の数を減らすことで乗算の高速化を図るものである。提案した符号変換器を乗算回路に適用することで、約2倍の高速化が可能であることと演算遅延を若干大きくするだけで構成素子数を半減できることを示した。次に、RBC信号処理システムの適用拡大を目的としたRBC用順序論理回路の構成を提案し、回路シミュレータPSPICEを用いて動作の確認を行った。提案したフリップフロップを用いることでRBCシフトレジスタ、カウンタ等を構成できることを示した。また、RBC信号処理回路の消費電力の削減を目的として低しきい値トランジスタと高しきい値トランジスタを使用するMT-CMOS構造の対称三値論理系ゲートを提案した。回路シミュレーション及び個別部品による試作実験により動作確認を行うとともに、回路シミュレーションにおいて従来のCMOS構造のRBC加算回路に比べ低電力化できることを示した。さらに、RBCの冗長性を活用して変換器の高精度化を図るA-RBCコンバータの提案を行った。回路構成として、カレントミラーを用いた電流形の変換回路を提案し、シミュレーションにより変換動作の確認を行った。最後に、RBC信号処理の応用例として、プラズマディスプレイのちらつきを抑制するためのRBCを適用した時間輝度併用変調形の駆動方式の提案を行い、有効性を示した。冗長二進符号(以下RBCと略す)を用いた高速・高精度な信号処理システムの実現のため,高速RBC乗算回路の構成とアナログ-RBC変換回路を提案した。また、RBC信号処理システムの応用として、プラズマディスプレイの駆動方式の改善方法について検討した。まず、乗算器の高速化を目的とする符号変換器を用いたRBC乗算回路を提案した。この符号変換器は、RBCの冗長性を利用して乗数の符号を0を多く含む符号に変換し、部分積の数を減らすことで乗算の高速化を図るものである。提案した変換器を用いることで、N桁の乗数を0の桁の数がN/2以上となるような符号に変換でき、従来の乗算回路の2倍の高速化が実現可能であることを示した。次に、アナログ信号を直接RBCに変換できるアナログ-RBC変換器を提案した。これは、RBCの冗長性を活かしてA-D変換器の精度改善を図るものである。回路構成としてカレントミラーを用いた電流形の変換回路を提案し、個別部分を用いた試作実験により変換動作と有効性を確認した。さらに、RBC信号処理システムの応用例として、プラズマディスプレイの駆動方式への応用を検討した。従来の駆動方式であるサブフィールド法は発光時間をバイナリ制御で行っていたが、これに起因した画面のちらつきが問題となっていた。この発光時間の制御にRBCを応用することで、画面のちらつきを抑制する発光パターンが実現でき、LEDを使用したモデルにおいて実験的に有効性を確認した。冗長二進符号(以下RBCと略す)を用いた高速・高精度な信号処理システムの実現のため、本年度は以下の研究を行った。これまでのRBC信号処理回路は、加算器や乗算回路等の組合せ論理回路を中心に検討されてきたが、本研究ではRBC信号処理システムを構成する上で必要となる3値のRBC信号を処理するためのフリップフロップやシフトレジスタの構成を提案し、回路シミュレータによる動作の確認を行った。

また、Boothのアルゴリズムを拡張したRBC符号変換器の提案を行い、これを加算シフト形のRBC乗算回路に適用した場合演算遅延を約1/4にすることが可能なこと、加算木を用いたRBC乗算回路に適用することで使用素子数を半減できることを示した。次に、低しきい値トランジスタと高しきい値トランジスタを組み合わせて消費電力の低減を図ったマルチスレッショルドCMOS(MT-CMOS)構造のST(対称3値)論理ゲートを提案し、これを用いたRBC加算回路の構成を検討した。提案した論理ゲート及び加算回路について回路シミュレーションによる動作の確認を行い、性能評価を行ったところ、消費電力について約1/5に削減できることを示した。また、アナログ-RBC変換回路として4値のRBCへの変換を行うA/Dコンバータを提案し、動作確認及びエラー訂正効果の向上を示した。さらに、RBC信号処理システムの応用例として、プラズマディスプレイの駆動方式への応用を検討した。RBCの冗長性を利用した符号化により、発光時間と発光輝度を組合わせた時間輝度併用変調形サブフィールド法を提案し、この手法を用いることでプラズマディスプレイの画面のちらつきを改善できることを示した。冗長二進符号(以下RBCと略す)を用いた高速・高精度な信号処理システムの実現のため、本年度は以下の研究を行った。RBC信号処理システムの適用範囲を拡大するために、昨年度の研究において3値のRBC信号を処理するためのCMOS形の三値RSフリップフロップを提案したが、提案した回路ではある条件において誤動作する可能性があり、その対策として今年度はRSフリップフロップの内部のフィードバック部分に新たな回路を付加する構成方法を提案し、回路シミュレータによる動作の確認を行った。その結果、誤動作の改善が確認された。また、RBC用シフトレジスタを構成するための三値のD(ディレー)タイプ-フリップフロップ回路を提案し、回路シミュレータによる動作確認を行った。次に、低しきい値トランジスタと高しきい値トランジスタを組み合わせて消費電力の低減を図るマルチスレッショルドCMOS(MT-CMOS)構造のST(対称3値)論理ゲートについて、個別部品による試作実験を行った。各ST論理ゲート、RBC加算器に必要な桁上げ検出回路、及びそれらを用いた加算回路について、真理値表どおりに動作をすることを確認した。さらに、アナログ-RBC変換回路として電流モードのA/Dコンバータを試作し、その動作確認を行った。また、電荷平衡形の回路構成のA/Dコンバータについて、ディジタル校正による高精度化の方法を試作実験、回路シミュレーションにより評価、検討した。
南海トラフ地震に備えた医療資源の必要量調査および高知県全域における最適配備計画

大規模地震の発生時の支援を想定した医療資源の適切な確保と配分は、重要な課題である。患者は最寄りの避難所に集まるなど通常の受診動態とは異なると予想されるため、地域ごとの患者分布と被災時の動態予測が必要である。我々は、地理情報システムで、患者の受診データと災害予想データ(津波による浸水、土砂災害)を扱うことで被災時の患者の動態を推定し、これから避難場所ごとに医療資源の必要量が推定できることを示した。特に、長期浸水と土砂災害による患者の受療行動変化から災害時の医療圏評価の解析では、高知県の広範な地域において浸水のみならず土砂災害の影響を受け、受診困難な地域が多く発生することが明らかとなった。災害時の医療資源最適な配置を予測するには、地域における疾患毎の患者分布と想定される災害での被害予測に基づいた患者動態予測が必要になる。平成25年度の計画としては、主に実際の患者情報ももとに、疾患別の患者分布や必要な医療資源(特に薬剤)の推計し、災害発生時予想されている被害情報を加味した災害時の患者の動態予測の方法を確立することであった。計画立案時は高知県全域のレセプトデータをもとに解析を進める予定であったが、入手に遅れが生じた為、データを2012年に高知大学医学部附属病院に受診歴のある慢性疾患患者(降圧剤、インスリン薬剤の処方歴あり患者)を対象にした解析を行なった。対象患者の住所データから導出した患者分布と災害発生予測図(南海地震による浸水予測図および土砂災害危険箇所)をもとに、被災時に本院までの到達可能時間や到達可能な避難所などを、地理情報システムにて推測した。また、一日あたりの薬剤必要量の推測から各避難所での必要量の導出を行った。災害時の医療資源の最適な配置を予測するには、地域における疾患毎の患者分布と想定される災害での被害予測に基づいた患者動態予測が必要になる。主に実際の患者情報を基に疾患別の患者分布や必要な医療資源を推計した上で、災害発生時予想されている被害情報を加味した災害時の患者の動態予測の方法を確立する計画であった。昨年度は、高知大学医学部附属病院に受診歴のある慢性疾患患者を対象にして、被災時に本院や避難所までの到達時間を地理情報システムに推測し、また必要薬剤の量も同時に推測した。到達時間に関して災害発生時に津波や土砂崩れ等で交通が阻害される可能性が高知県では非常に高いため、本年度は県全域に渡ってその影響を調査することとした。地域の代表点として小学校を起点に、最短で到達できる病院や診療所などの医療施設までの時間を地理情報システムを用いて推測し平常時と災害時で比較した。その結果、殆どの地域で災害の影響により医療施設までの到達時間の延長が推測された。特に沿岸部では津波の被害が甚大で、地区全体が被害地域にあるなどで住民がまったく移動できない地域があるなどがわかった。また、地震による土砂災害の影響も加味した解析によって、医療施設にアクセスできない地域が県東部の海沿いや県西部の山間部に多く存在することが明らかになった本課題研究の目的は、地域における疾患毎の患者分布の導出方法と想定される災害での被害予測に基づいた患者動態の予測方法の確立することで、災害時の医療資源最適な配置を予測することであった。地域での疾患別患者分布の導出では、実際の患者情報(疾患及び必要な薬剤)を元に、疾患別患者分布やその患者に必要な医療資源を地理情報システム上での推計する手法を採用した。災害発生時に予想されている被害情報を加味した災害時の患者の動態予測は、患者の居住住所から指定避難場所や救護所、医療機関に避難する際に、浸水や土砂災害の被災地域を通過に膨大な時間を要する工夫を用いて、最短時間で到達する場所を推定した。これから各避難場所に集まる患者の分布を導出し、患者に必要な薬剤を集計することによって、各避難所で一定期間必要な医療資源を算出した。計画立案時は高知県全域のレセプトデータをもとに解析を進める予定であったが、入手に遅れが生じた為、高知大学医学部附属病院に受診歴のある慢性疾患患者(降圧剤、インスリン薬剤の処方歴あり患者)を対象にした解析を行うことで、解析方法自体の確立を図った。対象患者の住所データから導出した患者分布と災害発生予測図(南海地震による浸水予測図および土砂災害危険箇所)を元に、被災時に医療機関までの到達可能時間や到達可能な避難所などを地理情報システムにて推測し、一日あたりの薬剤必要量の推測から各避難所での必要量の導出が確かめられた。また、災害時の想定を、最大規模の発生ケースと最も確率が高いケースとで、患者動態が全県下でどのように変化するかを地域の代表点(小学校)から医療機関までの到達時間を比較した解析では、地理的な条件の違いにより、傾向が大きく変化ことが示唆された。今後、全県にわたる実データの入手方法を確立することで、期間内に達成できなかった医療資源配置の推計結果の導出を試みる予定である。

特に、長期浸水と土砂災害による患者の受療行動変化から災害時の医療圏評価の解析では、高知県の広範な地域において浸水のみならず土砂災害の影響を受け、受診困難な地域が多く発生することが明らかとなった。平成26年度までの研究計画としては、災害時の医療資源予測を行なうための解析方法の確立と環境整備を実施する計画であった。ここでは高知県全域に渡るレセプトデータの解析を通して県内の患者分布と導出する予定としていたが、機微性の高いデータであるため入手に遅れが生じている。この点が進捗遅延の大きな原因の一つであるため早急に解決する必要がある。一方、これまで高知大学医学部附属病院の診療データをもとにして解析から方法は確立しているので、データの入手次第、解析に着手できると考えている。医療情報学本研究は、高知県全域における災害時の患者動態を予測し、被災規模の予測に応じて異なる必要な医療資源の最適な配置を導出することを目標としている。これまでの研究によって、患者動態予測のおおまかな解析方法を確立できているため、高知県全域のレセプトデータの入手後、解析に着手する予定でいる。特に慢性疾患患者にとって必要不可欠な薬剤の配置を中心に、解析を行う予定でいる。また最終年度であるため、研究成果のまとめを実施する。平成25年度の研究計画としては、災害時の医療資源予測を行なう為の解析方法の確立と環境整備を実施することであった。高知県全域に渡るレセプトデータの入手に遅れが出たため、解析方法の確立をめざし患者分布の導出として不十分であるが高知大学医学部附属病院の診療データをもとにした解析を行なうこととした。このデータと災害予測情報をもとにした患者の動態予測の解析を実施し、おおまかな解析方法を確立した。初年度に、地理情報システムのデータセットにかける費用に余剰分が生じたが、研究をの遂行するにあたって新たにより詳細な地図情報が必要になってきた。計画では解析基盤の強化に用いる予定であったが、これまでの余剰分と次年度助成の一部を合わせて詳細な地図情報データの入手に当てる計画とした。本研究は、高知県全域における災害時の患者動態を予測し、被災規模の予測に応じて異なる必要な医療資源の最適な配置を導出することを目標としている。次年度は、患者動態予測と医療資源の最適配置の導出に向け、患者受診動態ネットワークの解析を進める予定である。その際、高知県全域のレセプトデータを使った患者分布の作成は必須事項であるため、関係各所との連携強化を進める。本年度残高に加えた次年度助成額は、詳細地図データの購入と調査と研究成果発表の経費に用いる予定である。地理情報システムのデータセットかける費用に余剰分が生じたが、一方で既設の解析用ワークステーションの性能に不足が生じており、速やかな研究遂行には新たな解析基盤が必要になった。次年度助成の一部を合わせて、解析基盤を構築する計画とした。本年度残高に加えた次年度助成額は、解析用の基盤(ワークステーション)の整備と、調査と研究成果の発表の為の経費に用いる予定でいる。
焼却炉排ガスに含まれるNOxと有機塩素化合物の同時処理

焼却炉の排ガスにはNOxや、ダイオキシン等の有機塩素化合物が含まれている。大型ボイラーと異なり、規模が小さく燃焼条件が刻々と変化する焼却炉の場合、排ガス量、NOx濃度等が常に変化する状態で排ガス処理を行う必要があり、NOx処理に関しては現在実用化されている選択接触還元法では不適当な場合がある。微細藻類は自然界の一次生産者として優れた環境適応能を有しており、焼却炉排ガス処理に適していると考えられる。これまで海産性緑藻を用いたNOx処理の検討を行ってきたが、焼却炉は内陸部に設置されることが多いため、淡水性藻類の方が培地のコスト等を考慮した場合有利である。そこで、淡水性藻類の中から焼却炉排ガスの処理に適した株の探索を行った。また、微細藻類による有機塩素化合物の処理については、モデル化合物として2,4-ジクロロフェノールを選び、処理能力の検討を行った。具体的には以下の結果を得た。1.淡水性藻類の選抜淡水性緑藻、ラン藻の中からNOxと2,4-ジクロロフェノールの処理能を合わせ持つ株の探索を行い、緑藻Chlorella fusca var. vacuolataを見出した。2.NOx処理能の検討本株を用いてNOxを良好に処理するための培養条件の検討を行い、本株によるNOx処理に適したバイオリアクターを開発した。3.クロロフェノール類の処理能の検討本株を用い、2,4-ジクロロフェノール以外のクロロフェノール類(o-クロロフェノール、m-クロロフェノール、p-クロロフェノール、2,4,6-トリクロロフェノール)の処理能を調べ、本株が種々のフェノール類の処理能を持つことを明らかにした。4.NOxと2,4-ジクロロフェノールの同時処理本株を用い、NOxと2,4-ジクロロフェノールの同時処理に適した培養条件を見出した。・NOx処理能を持つ淡水性藻類の選抜淡水性藻類の中からNOx処理能を持つ株の探索を行い、NOx処理能を持つ緑藻とラン藻を見いだした。これらの株を用いて処理可能なNOx濃度の検討を行った。・2,4-ジクロロフェノール処理能を持つ淡水性藻類の選抜淡水性藻類の中から2,4-ジクロロフェノールの処理能を指標としてスクリーニングを行い、高い処理能を持つ緑藻とラン藻を見いだした。・選抜された藻類のキャラクタリゼーションNOxと2,4-ジクロロフェノールの処理能を合わせ持つ藻類を用いて、培養条件、2,4-ジクロロフェノールの濃度等がその処理に及ぼす影響について検討を行った。

焼却炉の排ガスにはNOxや、ダイオキシン等の有機塩素化合物が含まれている。大型ボイラーと異なり、規模が小さく燃焼条件が刻々と変化する焼却炉の場合、排ガス量、NOx濃度等が常に変化する状態で排ガス処理を行う必要があり、NOx処理に関しては現在実用化されている選択接触還元法では不適当な場合がある。微細藻類は自然界の一次生産者として優れた環境適応能を有しており、焼却炉排ガス処理に適していると考えられる。これまで海産性緑藻を用いたNOx処理の検討を行ってきたが、焼却炉は内陸部に設置されることが多いため、淡水性藻類の方が培地のコスト等を考慮した場合有利である。そこで、淡水性藻類の中から焼却炉排ガスの処理に適した株の探索を行った。また、微細藻類による有機塩素化合物の処理については、モデル化合物として2,4-ジクロロフェノールを選び、処理能力の検討を行った。具体的には以下の結果を得た。・NOx処理能の検討平成13年度に見出したNOxと2,4-ジクロロフェノールの処理能を合わせ持つ淡水性緑藻Chorella fuscavar. vaculataを用いて、NOxを良好に処理するための培養条件の検討を行った。さらに、本株に適したバイオリアクターの検討を行った。・クロロフェノール類の処理能の検討本株を用い、2,4-ジクロロフェノール以外のクロロフェノール類(o-クロロフェノール、m-クロロフェノール、p-クロロフェノール、2,4,6-トリクロロフェノール)の処理能を調べ、本株が種々のフェノール類の処理能を持つことを明らかにした。・NOxと2,4-ジクロロフェノールの同時処理本株を用い、NOxと2,4-ジクロロフェノールの同時処理に適した培養条件の検討を行った。
組織培養と染色体分染法による有用樹種の種および品種鑑定に関する研究

林木の種および品種鑑定法の確立は、強く望まれてながらもこれといった決定的な方法は未だ確立されていない。その手段として最も有効な方法の1つは、核型分析、染色体の分染など核学的見地からの研究方法を確立し、染色体と種の特性しの関係を明らかにすることである。本研究は、まず、世界のスギ科樹木10属15種(坂口1983の分類による)について核学的研究を進め、スギの系統分類学的位置付けを明らかにすることとし、メキシコクラクウショウ属、タスマニアシ-ダ-属およびスギの異数体について核学的解析を行った。尚、この間に核小体形成部位NORの観察法や染色体分染法の開発を試みた。その結果、メキシコラクウショウの核型は、スギ科樹木の核型による分類の中で、Iーグル-プ(Kopfchen type)とIIーグル-プ(Telomer type)の両方の特徴を合わせもち、タスマニアシ-ダ-属は、何れのタイプにも属さない特徴的な存在であることが明らかになった。また、NOR観察法の確立により、1細胞当りの核小体最大数とNORを有する染色体の以が一致することなどを明らかにし、さらに染色体分染法確立の足がかりを得た。スギについては2X+1、3X+1の個体についても核学的研究を進めた。つぎに、シイタケのほだ木としても需要の望まれるブナ科樹木のクヌギについては、組織培養によるクロ-ン増殖法の確立を計った。その結果、胚軸培養および葯培養による未熟な不定胚を誘導し、さらにハ-ト型の誘導した不定胚をアルギン酸カルシウムを用いてカプセル化し、発根・発芽させることに成功した。今後、このカプセル化種子、すなわちクヌギの人工種子を用いて倍数体や異数体の作用あるいは染色体と形質の関係解析を行う必要がある。スギについては、ヒノデスギが3倍性品種であること、イワオスギが核型に特徴をもつ品種であることが判明しているが、さらに多くの品種について解析を行ないたい。林木の種および品種鑑定については,従来生殖器官などの形態分析やアイソザイムなど生化学的分析等によりなされてきた。しかし,未だこれといった方法は確立されていない。本研究は,組織あるいは器官培養によるクロ-ン増殖法を確立するとともに染色体の分染をはじめとする核学的見地から染色体と形質の関係を明らかにし,種および品種の鑑定法を確立しようとするものである。本年は,クロ-ン増殖の対象としてシイタケのホダ木として重要なクヌギを用い,また核学的見地からの研究対象としてスギを中心とする世界のスギ科樹木を用いて次の結果を得た。1.クロ-ン増殖(クヌギQuercus acutissima)(1)試験管内挿し木による増殖苗木から得た腋芽を含む茎節を試験管内で挿し木し,1020本のシュ-ト増殖とその発根をみた。(2)不定胚の作出種子より胚を摘出し培養を試み不定胚を得,植物体の再生をみた。また,雄花の培養を行い同じく不定胚を得た。(3)不定胚の人工種子化胚から誘導した不定胚をアルギン酸カルシウムで封入し人工種子化を試み,植物体再生に成功した。(1)核型分析タスマニアシ-ダ-Athrotaxis3種の核型分析を試み他のスギ科樹木との比較を行った。

(2)染色体の分染スギの染色体を中心としてAgーI法等による分染を試みた。林木の種および品種鑑定法の確立は、強く望まれながらもこれといった決定的な方法は未だ確立されていない。その手段として最も有効な方法の1つは、核型分析、染色体の分染など核学的見地からの研究方法を確立し、染色体と種の特性との関係を明らかにすることである。本研究は、まず、世界のスギ科樹木10属15種(坂口1983の分類による)について核学的研究を進め、スギの系統分類学的位置付けを明らかにすることとし、メキシコラクウショウ属、タスマニアシ-ダ-属およびスギの異数体について核学的解析を行った。尚、この間に核小体形成部位NORの観察法や染色体分染法の開発を試みた。その結果、メキシコラクウショウの核型は、スギ科樹木の核型による分類の中で、Iーグル-プ(Kopfchen type)とIIーグル-プ(Telomere type)の両方の特徴を合わせもち、タスマニアシ-ダ-属は、何れのタイプにも属さない特徴的な存在であることが明らかになった。また、NOR観察法の確立により、1細胞当りの核小体最大数とNORを有する染色体の数が一致することなどを明らかにし、さらに染色体分染法確立の足がかりを得た。スギについては2X+1、3X+1の個体についても核学的研究を進めた。つぎに、シイタケのほだ木としても需要の望まれるブナ科樹木のクヌギについては、組織培養によるクロ-ン増殖法の確立を計った。その結果、胚軸培養および葯培養により未熟な不定胚を誘導し、さらにハ-ト型に誘導した不定胚をアルギン酸カルシウムを用いてカプセル化し、発根・発芽させることに成功した。今後、このカプセル化種子、すなわちクヌギの人工種子を用いて倍数体や異数体の作出あるいは染色体と形質の関係解析を行う必要がある。スギについては、ヒノデスギが3倍性品種であること、イワオスギが核型に特徴をもつ品種であることが判明しているが、さらに多くの品種について解析を行ないたい。
リン酸カルシウム-アルギン酸-硫酸カルシウム複合化による新規骨再建材料の創製

硫酸カルシウム由来のCa2+を介したアルギン酸との架橋構造内に、高い骨形成能を有するリン酸カルシウム(β-TCP)を効率よく取り込む条件を設定した。さらに、作成された複合体は柔軟な賦形性を有しており、今後さらに材料学的評価、生体親和性のデータを加え、in vivoによる研究も加えることで、将来的に骨欠損の大きさ、形状に左右されることなく応用可能な生体内吸収性骨再建材料の開発が期待できる。本研究は、高い骨形成能を有するリン酸カルシウムを、硫酸カルシウム由来のCa^<2+>を介してアルギン酸と架橋構造を形成することで、柔軟な賦形性を有し、骨欠損の大きさ、形状に左右されることなく応用可能な生体内吸収性骨再建材料を開発することを目的とした。本研究ではまず、将来的なin vivoでの埋入試験を見据え、埋入における十分な操作性を有する形態の付与と、架橋構造内へのリン酸カルシウムの取り込みを可能とする条件設定を行った。まず、リン酸カルシウムおよび硫酸カルシウム量を一定量に固定し、加えるアルギン酸量を変化させた。硫酸カルシウムの量は、いずれの量のアルギン酸ナトリウムに対してもCa2+が過飽和な状態になるように設定されている。また、加えるアルギン酸の量は、過去の実験データを参考に設定を行った。その結果、過量のアルギン酸を加えると充分な形態が付与されるが複合体中にリン酸カルシウムが取り込まれず、少量のアルギン酸では、充分な形態が付与されず、リン酸カルシウムが取り込まれないことを確認した。これは、リン酸カルシウムの多くが、アルギン酸と硫酸カルシウムによって形成された架橋構造内に直接取り込まれていると考えられ、リン酸カルシウムの優れた骨形成能が維持されていることが期待できる。加えるアルギン酸の量をコントロールすることで、形態付与性と骨形成能の維持をともに満たす条件の設定が可能であると考えられ、さらに細かく条件を絞り込む必要がある。複合体は柔軟な賦形性も有しており、将来的には、骨欠損部内での形態維持を可能とする条件を加えることで、リン酸カルシウムが複合体中から直接放出され骨欠損部形態に沿った骨再生が期待できる。本研究は、高い骨形成能を有するリン酸カルシウムを、硫酸カルシウム由来のCa2+を介してアルギン酸と架橋構造を形成することで、柔軟な賦形性を有し、骨欠損の大きさ、形状に左右されることなく応用可能な生体内吸収性骨再建材料を開発することを目的とした。将来的なin vivoでの埋入試験を見据え、最も効率よくβ-TCPが取り込まれる条件を設定するために、アルギン酸ナトリウムに対してCa2+が過飽和な硫酸カルシウム溶液に、β-TCP(0.5wt%)を加え、さらに過去の実験データを参考に種々の量のアルギン酸ナトリウム粉末(0.251.5wt%)を加えて複合体ゲルを作成し、FTIRおよびXRDによる解析を行った。その結果、アルギン酸ナトリウム粉末1.0wt%の条件下で最も効率よくβ-TCPが取り込まれた。申請者はこれまで、複合体作成過程において、アルギン酸濃度を変化させることで、リン酸カルシウムの取り込み効率が変化していくこと、加えるアルギン酸濃度や複合体の精製過程における遠心分離の回転速度が、1)細胞の接着や増殖、リン酸カルシウム放出の為にScaffoldとして求められる気孔径や架橋形態、2)骨再建材料として求められる機械的強度、賦型性、形態保持性の双方の要件に影響を及ぼすことも報告している。このことを踏まえ、本条件下にて遠心分離の回転速度を変化させ、より優れた骨再生能を有する材料の開発を進めていく。一方で、高濃度のリン酸カルシウムは細胞毒性が指摘されており、骨芽細胞に対する細胞毒性を制御する濃度を探索し更なる改良を模索するために、細胞のアポトーシスのメカニズムについて基礎的な実験も行った。これらをさらに進めていくことで、より優れた骨形成能を有する骨再建材料の開発が期待できる。
界面効果を利用したスピン密度波の制御

スピン密度波型磁気構造を示す典型物質である金属Crのスピン構造(磁気構造)を,界面効果を利用して制御する研究を行った.バルクのCrは体心立方(bcc)構造をもち,磁気転移温度(T_N=311K)以下で,各原子がもつスピン磁気モーメントの方向がbcc(001)原子面内で平行,隣り合う(001)面間.で反平行で,かつその大きさが68nm程度の周期で正弦波的に変調した「スピン密度波型反強磁性構造」を示す.このような磁気構造をもつCrの(001)配向薄膜中に異種金属元素Xの単原子層が周期的に挿入された構造をもつエピタキシャルCr/X多層膜を作製し,中性子回折法およびメスバウアー分光法を用いてスピン構造を調べた.その結果,界面効果の影響を受けて正弦波的磁気変調の「腹」または「節」が挿入単原子層位置にピン止めされた,バルクCrにはみられない新しいスピン構造が発現することが明らかになった.スピン密度波の波形は挿入元素の種類に依存して変化することが明確に示され,スピン密度波の制御には挿入元素の選択が重要であることが示された.一方,bcc Cr(001)配向の多層膜とbcc Cr(011)配向の多層膜の磁気構造は,Cr層の厚さが同じ場合でも大きく異なることがわかった.これらの結果はネスティング効果と界面効果の競合という考え方で解釈でき,人工的ナノ変調構造の導入によってこの競合効果をうまく引き出し,スピン密度波型磁気構造を制御していくことが可能であることが示された.スピン密度波型磁気構造を示す典型物質である金属Crのスピン構造(磁気構造)を,界面効果を利用して制御する研究を行った.バルクのCrは体心立方(bcc)構造をもち,磁気転移温度(T_N=311K)以下で,各原子がもつスピン磁気モーメントの方向がbcc(001)原子面内で平行,隣り合う(001)面間.で反平行で,かつその大きさが68nm程度の周期で正弦波的に変調した「スピン密度波型反強磁性構造」を示す.このような磁気構造をもつCrの(001)配向薄膜中に異種金属元素Xの単原子層が周期的に挿入された構造をもつエピタキシャルCr/X多層膜を作製し,中性子回折法およびメスバウアー分光法を用いてスピン構造を調べた.その結果,界面効果の影響を受けて正弦波的磁気変調の「腹」または「節」が挿入単原子層位置にピン止めされた,バルクCrにはみられない新しいスピン構造が発現することが明らかになった.スピン密度波の波形は挿入元素の種類に依存して変化することが明確に示され,スピン密度波の制御には挿入元素の選択が重要であることが示された.一方,bcc Cr(001)配向の多層膜とbcc Cr(011)配向の多層膜の磁気構造は,Cr層の厚さが同じ場合でも大きく異なることがわかった.これらの結果はネスティング効果と界面効果の競合という考え方で解釈でき,人工的ナノ変調構造の導入によってこの競合効果をうまく引き出し,スピン密度波型磁気構造を制御していくことが可能であることが示された.スピン密度波(SDW=spin-density wave)型磁気構造を示す典型物質である金属Crの磁気構造を,界面効果を利用して制御する研究を進めた.バルク状態でのCrの磁気構造は,磁気モーメントの方向がbcc(001)原子面内で平行,隣り合う(001)面間で反平行で,かつその大きさがナノオーダーで正弦波的に変調したいわゆる「格子不整合型SDW構造」となっている.このような磁気構造をもつCrのbcc(001)配向薄膜の原子層を周期的に非磁性金属単原子層で置き換えることによって,正弦波的磁気変調の「節」または「腹」を置換原子との界面位置にピン止めできることが,これまでの実験によって示されてきた.今年度より新たに本科学研究費補助金を得て,さらに結晶方位依存性に関する研究を推進することができた.実験に用いた試料はCr(011)配向薄膜内のCr原子層を周期的にSn原子層と置換した構造をもつCr(011)/Sn人工格子で,磁気構造は中性子回折法とメスバウアー分光法を用いて調べられた.Sn間のCr層の厚さが8nmの試料では,7Kまで格子整合型の単純反強磁性構造が安定化されることが示された.一方Sn間Cr層厚16nmの試料においては,低温で薄膜面と45°の角度を為す[010]および[001]方向に変調方向をもつSDW相と単純反強磁性相が共存していることが明らかになった.立方晶の主軸方向に変調を与えようとするネスティング効果とCrの磁気モーメントを一定値まで増大させようとする界面効果の競合により,このような磁気構造が出現するものと考えられる.以上の結果は,同じCr層厚のときに膜面垂直方向に変調方向をもつSDWが形成されるCr(001)/Sn人工格子とは対照的であり、スピン密度波を人工的構造ナノ変調によって制御していく上で,結晶方向の選択と制御がきわめて重要であることが明らかになった.昨年度に引き続き,スピン密度波(SDW=spin-density wave)型磁気構造を示す典型物質である金属Crの磁気構造を,界面効果を利用して制御する研究を進めた.

バルク状態のCrの磁気構造は,磁気モーメントの方向が体心立方格子(001)原子面内で平行,隣り合う(001)面間で反平行で,かつその大きさがナノオーダーで正弦波的に変調したいわゆる「格子不整合型SDW構造」となっている.このような磁気構造をもつCrの(001)配向薄膜の原子層を周期的に非磁性金属単原子層で置き換えることによって,正弦波的磁気変調の「節」または「腹」を置換原子との界面位置にピン止めし,スピン構造を制御することができるものと期待される.今年度は,スピン構造の置換金属元素依存性に関する研究を重点的かつ系統的に推進した.具体的には,体心立方(001)配向Cr薄膜内のCr原子層を周期的にX元素単原子層(X=Sn, Au, Ag, V)と置換した構造をもつCr(001)/X人工格子を超高真空交互蒸着法によって作製し,中性子回折法とメスバウアー分光法を用いてそれらの磁気構造を調べた.その結果,X単原子層に挟まれたCr層の厚さが16.0nmの試料では,すべてのXに対して低温でスピン密度波型磁気構造が安定化されることが明らかになった.さらに,スピン密度波の波形がXの種類に依存して変化することが明確に示され,元素選択によりスピン密度波が制御できることが示された.前年度のCr/Sn人工格子の磁気構造の結晶方向依存性の研究と併せ,スピン密度波型磁気構造を人工的ナノ変調構造の導入によって制御していくことが可能であることが証明された.
触媒的脱水縮合法によるオリゴペプチド合成法の開拓

オリゴペプチドをα-アミノ酸の触媒的脱水縮合によって合成する手法の開発を本研究目的とする。初年度はジペプチド合成に有効な脱水縮合触媒の探索を目的に様々なボロン酸をスクリーニングした。その結果、最近見つけた2,4-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸に加え、新たに3,5-ジメトキシ-2-ヨードフェニル酸に高い触媒活性があることが明らかとなった。フェニルボロン酸のメタ位にアルコキ基を導入すると、その誘起効果によってホウ素のLewis酸性が向上すると考えている。また、オルト位のヨード置換基についてはホウ素中心へのアミン基質への配位による触媒失活を立体障害によって防ぐ効果があるものと考えている。これらのボロン酸触媒を10 mol%用いて、加熱脱水条件下、中程度の収率でジペプチドを合成することに成功した。生成物のエピ化については5%程度確認されており、最終的にはエピ化を1%未満に抑える必要がある。原料として用いるα-アミノ酸のN-保護基やα-側鎖が反応性に大きな影響を与えることがわかった。基質によってボロン酸の触媒活性が異なるので使い分ける必要がある。しかし、どのような基質に対しどのようなボロン酸が最適なのかはまだ解明できていない。また、α-アミノ酸の塩酸塩を基質に用いると若干ではあるが、反応収率が向上することがわかった。この酸の役割についてはまだ解明できておらず、塩酸以外にも効果的な酸がある可能性があり、引き続き検討を行う。概ね順調に進展している。具体的には、ジペプチド合成に有効なボロン酸触媒が新たに見つかったこと、添加剤としての酸の効果があることなどの進展があった。次年度も引き続き検討していく予定である。まだ十分な触媒活性を有するボロン酸を見つけるに至っていないので、引き続きボロン酸触媒の探索と設計に取り組む。二核のホウ素錯体が触媒として有効であるという報告が既になされているので、現在得られている実験結果を元に二核化するような分子設計を積極的に行っていきたい。また、酸の効果については我々が独自に得た知見であり、この酸の役割と最適な酸性物質について詳細に検討していきたい。
新規メディエーター誘導型内皮依存性過分極因子を介するエタノールの血管機能調節機構

9週齢の雄性Wistarラットを用い、通常固形control食(S-control)群、Lieber's control食(L-control)群とLieber'sエタノール食(EtOH)群の3群に分け、ともに10週間飼育した。各群のラットから摘出した上腸間膜動脈のリング標本に細胞膜電位感受性色素DiBAC4(3)を30分間負荷した後、張力ー蛍光強度(膜電位)の同時測定を行った。いずれの群においても、10μMフェニレフリン添加により、血管は収縮し、蛍光強度は増大した。すなわち、この結果は、収縮の増大とともに細胞膜が脱分極したことを意味している。さらに、フェニレフリン収縮がピークに達したところに、100nMアセチルコリンを添加し、張力ー蛍光強度を3群で比較したところ、2つの対照群に比べ、EtOH群で弛緩率は有意に増大し、蛍光強度も有意に低下した。これらの結果から、EtOH群におけるアセチルコリンによる弛緩反応の増大には、細胞膜の過分極が関与していることが明らかになった。ウエスタンブロットにより、上腸間膜動脈におけるiEDHF関連酵素15-LOとsEHのタンパク発現量の違いをL-control群とEtOH群で比較検討したところ、15-LOの発現量はEtOH群で有意に増大した。一方、sEHの発現量についてはEtOH群で増大傾向を示したものの、L-control群との有意な差は見られなかった。sEHの発現量については増加と低下のいずれの可能性も考えられる。すなわち、sEH発現が増加する場合、エタノールは11,12,15-THETAの経路を介して弛緩を増強し、sEH発現が低下する場合、エタノールはもう一方の15-H-11,12-EETAの経路を介して弛緩を増強することが考えられる。この点については、今後、15-LOとsEHのmRNA発現量を比較し、総合的に検討する予定である。平成30年度の実験計画通り実施した。適量飲酒モデルラットにおける弛緩反応の増大にiEDHFの経路が関与することが示唆された。平成30年度に得られた成果をもとに引き続き研究を進め、さらに、15-LOとsEHのmRNA発現量を比較し、総合的に検討する予定である。iEDHFの経路に対するエタノールの詳細な作用機序を明らかにすることにより、適量飲酒による心血管病の予防効果を血管機能の観点から明らかにする予定である。各群のラットから上腸間膜動脈を摘出し、輪状標本を作製した後、95%02-5%CO2を通気した37°Cの等尺性張力測定装置の恒温バスに懸垂し、0.2gの張力を負荷し安定後、以下の実験に用いた。なお、すべての標本は、一酸化窒素とプロスタサイクリンの経路の影響を除外するため、一酸化窒素合成酵素阻害剤であるnitro-l-arginineおよびプロスタサイクリン阻害剤であるインドメタシン存在下で検討した。標本に収縮惹起剤としてフェニレフリン(ph)を投与し、収縮が最大に達したところでアセチルコリンを段階的に投与し、等尺性張力変化を測定した。これらの弛緩反応は、2つ対照群に比べ、エタノール群で有意に増大したが、iEDHFの経路の阻害剤であるquinacrine、PD146176、AUDA存在下では、エタノールによる弛緩反応の増大は見られなかった。これらの結果から、慢性エタノール摂取による血管内皮細胞依存性弛緩反応の増大は、iEDHFの経路を介して引き起こされることが示唆された。平成29年度の実験計画通り実施した。

すなわち、sEH発現が増加する場合、エタノールは11,12,15-THETAの経路を介して弛緩を増強し、sEH発現が低下する場合、エタノールはもう一方の15-H-11,12-EETAの経路を介して弛緩を増強することが考えられる。この点については、今後、15-LOとsEHのmRNA発現量を比較し、総合的に検討する予定である。平成30年度の実験計画通り実施した。適量飲酒モデルラットにおける弛緩反応の増大にiEDHFの経路が関与することが示唆された。平成29年度に得られた成果をもとに引き続き研究を進め、さらに、電位感受性蛍光色素を用い、摘出血管の張力と血管平滑筋膜電位の同時測定を試みる。iEDHFの経路に対するエタノールの詳細な作用機序を明らかにすることにより、適量飲酒による心血管病の予防効果を血管機能の観点から明らかにする予定である。平成30年度に得られた成果をもとに引き続き研究を進め、さらに、15-LOとsEHのmRNA発現量を比較し、総合的に検討する予定である。
反発性軸索ガイダンス分子SemaphorinIIIA阻害による脊髄再生の試み

Semaphorin III (Sema III)は反発性の軸索ガイダンス分子として知られ、胎生期には分泌型のSema IIIが軸索の線維束形成、分枝、移動、組織分化に重要な役割を示している。成人ではSema IIIは脊髄motoneuronと脳のある種のneuronに発現している。今回脊髄切断によるSema IIIの発現の変化について脊髄と脳について調べた。【結果】In situ後蛍光免疫染色より脊髄全切断部Sema III発現細胞はNeuN陽性neuronであり、各タイムコース発現がみられた。その他の細胞マーカーとの二重染色像は得られなかった。RT-PCRではSema III mRNAが24時間から3日において低下し、1から3週において正常脊髄の3/4程度まで回復した。脊髄半切群における脳組織においては片側の大脳皮質、大脳基底核に発現がみられ脊髄半切による反応性のものと思われた。【結論】脊髄切断モデルにおける脊髄切断部と脊髄半切モデルにおける脳におけるSema IIIの発現について検討した。脊髄におけるSema IIIは切断後減少し、半切脳組織においては反応性にSema IIIの発現の変化がみられた。SemaphorinIII以下SemaIIIは胎生期、神経成長の際、反発性の軸索ガイダンス分子として、主に中枢神経系の神経細胞においての発現が報告されている。一方脊髄損傷における発現はPasterkampらによって、脊髄切断部瘢痕組織FibroblastにSemaIIIの発現が報告されている。特にFibroblastの発現が増加する1から2週においてもっとも顕著にその増加を認めていた。われわれは上記グループから分与されたSemaIII DNAを鋳型にプローブを作製し、in situ hybridizationによりSemaIIIの発現を確認した。また切断部より得られたRNAを逆転写したDNAについてSemaIIIの発現量をPCRにて確認した。結果。SemaIIIは脊髄神経細胞にのみ持続的に発現しており、慢性期瘢痕部における発現は認められなかった。またPCRにおける定量では脊髄切断後1から3日においてその発現量が減少し1週から1ヶ月になると発現量が切断前の4/5程度に回復した。SemaIIIの発現細胞についてはPasterkampらも脊髄神経細胞における発現の報告をしており、今回の結果と一致している。一方脊髄切断部癌痕組織においてその発現が確認できなかった点と発現量が慢性期において増加しなかった点は今後SemaIIIのプローブを作り直し、In situ hybridizationにより再度確認し、Northern blotなどによりRNAの定量を再度考慮する予定である。Semaphorin3A(Sema3A)は反発性の軸索ガイダンス分子として知られ、胎生期には分泌型のSema3Aが軸索の線維束形成、分枝、移動、組織分化に重要な役割を示している。成人ではSema3Aは脊髄motoneuronと脳のある種のneuronに発現している。今回脊髄切断によるSema3Aの発現の変化について脊髄と脳について調べた。【結果】In situ後蛍光免疫染色より脊髄全切断部Sema3A発現細胞はNeuN陽性neuronであり、各タイムコース発現がみられた。RT-PCRではSema3AmRNAが24時間から3日において低下し、1から3週において正常脊髄の3/4程度まで回復した。【結論】脊髄切断モデルにおける脊髄切断部と脊髄半切モデルにおける脳におけるSema3Aの発現について検討した。脊髄におけるSema3Aは切断後減少し、半切脳組織においては反応性にSema3Aの発現の変化がみられた。