hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スフェリカル・トーラスへのコンパクト・トロイド入射とその進行過程の解明

本申請研究で得られた成果の概要は以下の通りである。1.球状トーラス装置(HIST)の装置改良を実施することによって、プラズマ電流の維持時間が4msから最長8msまで延長することができた。配位維持の間、磁界信号に観測されたコヒーレントな揺動について解析を行った結果、外部トロイダル磁界を増大させるに従い、不安定モードがn=1モードから0に移行し、軸対称性がよくなることがわかった。外部トロイダル磁界がゼロの場合(スフェロマック配位に対応)、オープン磁束のn=1キンク変形が電流駆動に重要な役割を果たすことがわかった。一方、ST配位になると、軸対称性が格段によくなることから別の機構が考えられ、我々はヘリシティ源である磁化同軸プラズマガンからのプラズモイドの繰り返し生成とXポイント付近での磁気リコネクション・マージングがST配位の電流維持にとって重要であることを明らかにした。2.外部磁場と入射コンパクトトーラス(CT)プラズモイドとの相互作用について、先ずFACT装置を用いてその予備実験を行い、磁場に垂直方向に入射CTがシフトする現象の解析、およびCTの磁場中進行過程において、どのようなドラッグ力を受けるのかについて調べた。これまで提唱されているモデルでは、運動エネルギー>磁気エネルギーの条件でCTの貫通距離が決定されることになっているが、実験ではその条件よりも深くCTが浸透することが観測された。これはCTプラズマ中で起きるホール効果が外部磁場の圧力と張力による制動力を緩和することが要因であることを考察した。また、同時に磁気リコネクションにおけるホール効果の重要性を示した。観測されたCTのシフト現象は、JFT-2M装置での入射実験でも同様に観測していることから、共通の現象であり、CTの中心対称軸上を流れるポロイダル電流と外部トロイダル磁界とのローレンツ力に起因することを示した。本研究の目的は、コンパク卜・トーラス(CT)型磁化プラズモイドとスフェリカルトーラス(ST)プラズマとの相互作用の解明とSTにおける自己組織化物理の探求である。本研究では、CT入射とSTのMHD緩和の性質を有機的に利用することにより、外部から駆動される系における内部導体系トーラスプラズマの最小エネルギー状態とMHD緩和機構について総合的理解を深めることができる。平成10年の初年度の研究実績は以下の通りである。1. HIST装置で生成されるスフェリカルトーラス(ST)プラズマについて、各種計測によって詳しく調べ、その特性を明らかにした。計測内容は、1)マッハプローブによるプラズマ流速計測、2)マルチチャンネル可視分光器を用いたドップラーイオン温度およびプラズマ流速計測、3)多チャンネル磁気プローブを用いた内部磁界構造の時間発展の計測、である。これらの流速と磁界構造の計測により、ヘリシティ入射過程におけるプラズマ電流駆動メカニズムの理解が進展した。実験結果から、磁化同軸プラズマガン出口付近において、磁気リコネクションが間欠的に発生することによって、プラズモイドが加速され、閉じこめプラズマと合体を繰り返すことによって、電流が駆動されるモデルを立案した。2.実験装置の改良の一つとして、バイアス磁界コイルの電源を新たに製作した。そのため、備品として電解コンデンサーの購入を行った。これまで、バイアス磁界の時間周期の制限により、プラズマの放電時間が4ms程度であったが、この改良により、約7msまで延長することができた。3.現在、HIST装置で生成されるSTプラズマへのCT入射を行うため、入射装漬の設計、各計測(ストリークカメラ計測、トモグラフイ計測)の準備を行っており、来年度にCT入射実験を開始する予定である。

本研究の目的は、スフェロマック型コンパクト・トロイド(CT)とスフェリカルトーラス(ST)プラズマ(スフェロマックからトカマク配位)との相互作用の解明とSTにおけるMHD緩和現象の探求である。本研究では、CTプラズモイドとSTのMHD緩和の性質を利用した実験をすることにより、STプラズマ中での磁気リコネクション機構や磁気ヘリシティ保存などの自己組織化の物理について総合的理解を深めることができる。平成11年度のHIST装置を使った実験による研究実績は以下の通りである。A同軸へリシティ電流駆動の機構解明を目的として,各種計測によってヘリシティ生成維持されるSTプラズマの特性を明らかにした。計測内容は、1)多チャンネル磁気プローブを用いた内部磁界構造の時間発展の計測2)マッハプローブによるプラズマ流速計測、3)高速フレーミングカメラを用いた同軸ガン内部のプラズマ発光撮影,である。これらの計測によって以下のことがわかった。1)外部トロイダル磁界を印加しないスフェロマック配位プラズマでは,中心導体周辺のオープン磁束がヘリカルキンク変形後,リコネクションを起こすため,そこに流れる入射電流が中心部に向かって急速に拡散することによって磁気軸付近で間欠的に電流が駆動される。2)外部トロイダル磁界を印加することにより,安全係数が1より大きなトカマク配位プラズマを形成することができる。この配位では,MHD揺動の軸対称性がよくなり,スフェロマック配位と違ってオープン磁束のヘリカル変形は見られず,同軸プラズマガン出口付近において、磁気リコネクションが間欠的に発生することによって、プラズモイドが生成され、閉じこめプラズマヘの入射と合体を繰り返すことによって、電流が間欠的に駆動される。B多チャンネル磁気ブローブ計測のための効率的なデータ収集と処理システムの構築を行った。本研究の目的は、スフェロマック型コンパクト・トロイド(CT)とスフェリカルトーラス(ST)プラズマとの相互作用の解明とSTにおけるヘリシティ入射によるMHD緩和現象の探求である。特に,CTプラズモイドとSTのMHD緩和の性質を利用した実験をすることにより、STプラズマ中での磁気リコネクション機構や磁気ヘリシティ保存などの自己組織化の物理について総合的理解を深めることができる。平成12年度の研究実績は以下の通りである。1)ヘリシティ入射物理の探究を目的として、外部トロイダル磁界を急速に反転させることで,プラズマが安全係数がq>1のST領域からq<1のスフェロマックを経て,さらに低q領域のRFP配位へ遷移するかどうかを調べた。その結果,STの生成過程でトロイダル磁界を反転させた場合,トロイダル磁界が中心導体側エッジから逆転し始め,ついで外側エッジで反転することでRFP配位が形成されることが分かった。OH電流駆動を行っていないため,RFP配位形成時間は100マイクロ秒程度と短く,磁界分布は抵抗性拡散によって変化していく。RFPの配位形成後,トロイダル磁界は全領域で反転するに従って、プラズマ系全体が不安定になり、ポロイダル磁界も急激に反転する現象が見つかった。これにより、形成された配位は反転STとなっていることがわかった。
子ども同士が支え合い、人間関係改善や問題解決を図るためのプログラム作成と実践

学校生活の中で子ども同士のトラブルが発生するが、深刻な事態に発展する前に子ども同士で解決できる力を身につけることを目指して、以下の2つの取り組みを実施した。○学級満足度調査Q-Uの実施し、その結果から子どもたちの実態を客観的につかみ実践に生かした。○子どもたちのコミュニケーションスキルアップをねらったプログラムを考え、年間計画を作成し実施した。学級満足度調査Q-Uは、一般化された尺度に照らして子どもたちを客観的に見る資料として、また実践の中ではグループ構成やアドバイスの資料として有効に活用できた。プログラムの一部にはピア・サポーター養成トレーニングの要素を取り入れ、コミュニケーションスキルアップを目指した。月1回のペースで全10回の年間計画を作成し、総合学習の時間に「サポート」の学習として子どもたちに提示して行った。また、一部は学級活動や道徳の時間との連携も考慮した内容を考えた。実践後、子どもたちからは「自分の言いたいことを言えてすっきりした。」「じっくり話を聴いてもらえてよかった。」などの感想があった。友だちとじっくり話をして思いを共有する経験に、話を聴き合うよさや大切さを感じたようだった。この経験が、今後子ども同士で支え合い問題解決する力になると考える。また、この実践に参加した他の教師にも、ピア・サポートの力(友だち同士で支え合う力)をつける意義を理解し受け止めてもらえた。しかしながら、1人で子どもに見本を見せたり準備物を用意したりするのは難しいことである。授業のサポーターがいれば余裕のある活動が展開できるのだが、実際には人材を確保することは困難であった。今後、教師の指導体制を含めてプログラムの内容を検討し、さらに充実させていきたい。
個別農家の合理的行動選択を考慮した持続的地域農業システムの確立に関する研究

本研究は持続的な地域農業システムの確立に向けた方策を考察した。その結果、持続的な地域農業システムの確立には、システムに参画する個別農家の合理的な行動選択を考慮し、地域全体として最適なシステムと個々の農家における合理的行動選択との整合性を調整する必要があることを明らかにした。そして、そのための分析手法を提示し、地域農業を取り巻く多様な事例に応用できることを示した。本研究では,1安全な食料の安定的供給,2環境に配慮した農業生産活動の推進,3資源の合理的活用を考慮し,地域経済社会の持続的発展を可能とするシステムの確立に向けて分析を行うことを目的としている。この目的を達成するための研究計画は次の通りである。まず分析Iとして,地域全体を対象とした持続的地域農業システムを構築し,システムの経済性や環境保全効果などを定量的に明らかにする。次に分析IIとして,個別農家レベルの合理的行動選択に関する分析を行い,システムへの参加が個別農家の経営へ及ぼす影響とシステムへの参加促進方策を検討する。最後に分析IIIとして,地域全体として最適なシステムと個々の農家レベルにおける合理的行動選択との整合性を検討し,双方の視点から持続的地域農業システムの確立に向けた方策を提案する。平成25年度は上記の「環境に配慮した農業生産活動の推進」という視点から,分析Iに加えて分析IIの個別農家レベルの合理的行動選択に関する分析を行った。分析の具体的な事例として家畜ふん尿堆肥に起因する環境問題を取り上げ,大規模畜産地帯の持続的農業システムの確立に向けて畜産農家間の協力による堆肥販売システムを検討した。まず,数理計画法を用いて畜産農家間の協力体制を前提とした堆肥販売モデルを構築し,その経済性や環境保全効果を分析した。次に協力ゲーム理論を用いて各農家の堆肥販売への貢献度に応じた収益分配方法を考察した。結果として,地域の環境保全に向けた堆肥販売の効果を最大限に引き出すためには,全ての畜産農家がシステムに参加することが重要である。そのためには,全畜産農家が堆肥販売システムに参加する動機を保証する配分,つまり各農家が独自に販売する場合,あるいは部分的に協力して販売する場合よりも大きな利益が得られる配分を与えることによって,全農家の協力関係を成立させることが可能となることを明らかにした。本研究の目的は,1安全な食料の安定的供給,2環境に配慮した農業生産活動の推進,3資源の合理的活用を考慮し,地域経済社会の持続的発展を可能とするシステムの確立に向けて分析を行うことである.この目的を達成するための研究計画は,大きく3段階に分けられる.まず分析Iとして,数理計画法などを用いて,地域全体を対象とした持続的地域農業システムを構築し,システムの経済性や環境保全効果などを定量的に明らかにする.次に分析IIとして,個別農家レベルの合理的行動選択に関する分析を行う.具体的には,分析Iの分析結果を用いて,協力ゲーム理論の枠組みから個別農家レベルの分析を行う.そしてこれらを一貫して行うことにより,分析IIIとして地域全体として最適なシステムや目指すべき方向性と,個々の農家レベルにおける合理的行動選択との整合性を検討し,双方の視点から持続的地域農業システムの確立に向けた方策を提案する.平成24年度は,主に分析Iの地域全体を対象とした地域農業システムの構築に向けて,上記の「資源の合理的活用」という視点から分析を行った.特に地域に存在する利用可能な資源を整理するため,地域の重要な固定的資源である農地に着目して分析を行った.具体的には,近年,我が国の地域農業において重要な課題となっている耕作放棄地問題を対象に,個別農家における農地利用の実態と今後の利用意向に基づいて農地利用の変遷と将来的予測を分析し,地域農業計画の再構築に向けて地域全体の合理的な農地資源活用の対策を検討した.そして分析の結果,個別農家単位の対応では,今後,耕作放棄地化が危惧される農地をすべて維持管理することが困難であるため,規模拡大意向がある農家や営農組合等を中心とした地域の組織,さらには自治体全体で対応を進める必要があることを明らかにした.本研究では,1安全な食料の安定的供給,2環境に配慮した農業生産活動の推進,3資源の合理的活用を考慮し,地域経済社会の持続的発展を可能とするシステムの確立に向けて分析を行うことを目的としている。この目的を達成するための研究計画は,第1に地域全体を対象とした持続的地域農業システムの構築(分析I),第2に個別農家レベルの合理的行動選択に関する分析(分析II),第3に地域全体として最適なシステムと個々の農家レベルにおける合理的行動選択との整合性の検討(分析III)から構成される。さらに,確立した分析方法を用いて複数の地域や事例を分析し,比較研究を行う。これによって様々な事例に対応した方策を考察する。平成26年度は地域別の比較研究に向けて,前年度までに確立した分析方法を他の地域,事例に適用し,調査,分析を行った。その研究成果は次の通りである。平成24年度の研究成果より,持続的な地域農業システムを確立するにおいて地域内の個別農家単位の対応では,今後,耕作放棄地化が危惧される農地をすべて維持管理することが困難であることを明らかにした。つまり,地域の農業生産,資源管理の担い手の確保が急務となっている。そこで,地域外からの新たな担い手として大手食品企業が農業参入した事例について調査を行い,参入企業の担い手としての可能性と地域への影響を分析した。

その結果,対象事例では地域への企業の農業参入によって参入企業が地域の農業生産の新たな担い手となるだけではなく,農地再生による耕作放棄地の解消,従業員の地元雇用や農繁期の臨時雇用による雇用創出,契約栽培による地元農家への新たな生産機会の提供などの影響を及ぼし,地域へ貢献していることを明らかにした。また,地域組織の一員として自治会の行事や清掃等にも積極的に参画し,高齢化が進んでいる地域において地域の維持管理活動にも重要な役割を担っていた。平成27年度は研究計画に示した分析I,分析IIに加えて,分析IIIにおける地域全体の最適システムと個別農家の合理的行動選択との整合性を検討し,持続的地域農業システムの確立に向けた方策を考察した。研究事例としたのは持続的地域農業システムの運営主体の一つとしてあげられる中山間地域の自治会活動である。日本の農村地域における資源管理は,地域の自治組織によって維持管理され農業生産活動の基盤となってきた。しかし近年,地域内の人口減少や高齢化によって集落機能が弱体化し,耕作放棄地の増加など地域の維持管理が困難な局面にある。地域の維持管理には自治会活動の維持,向上が求められ,さらには自治会役員の役割が重要となってくる。本研究では千葉県の中山間地域を事例とし,自治会による地域全体の資源管理と個別役員における合理的行動選択の視点から,自治会活動の持続的な展開に向けた方策を検討した。対象事例では自治会長を中心に地域の農地管理と担い手への支援を行っており,地域の維持管理には自治会活動の推進が必要不可欠で,その中核を役員が担っていることを明らかにした。役員には役員業務に対して報酬を支給する事例が多く,これが役員業務に対するモチベーションの一つとなる。対象事例における役員の取組みは役員報酬を越える貢献があることを協力ゲーム理論を用いて経済的に評価した。これらの分析から,自治会活動の維持向上に向けては役員業務の維持向上が必要不可欠であり,その対策として役員の地域への貢献に応じて役員報酬を検討することが有効であることを示した。また,以上の事例以外にも北海道を事例とした国産濃厚飼料イアコーン生産の普及が地域農業に及ぼす影響に関する研究,岡山県の大規模畜産地帯における資源循環型システムの展開に関する研究などを実施し,これらの研究から本研究で確立したアプローチを様々な事例に応用できることを確認した。本研究は持続的な地域農業システムの確立に向けた方策を考察した。その結果、持続的な地域農業システムの確立には、システムに参画する個別農家の合理的な行動選択を考慮し、地域全体として最適なシステムと個々の農家における合理的行動選択との整合性を調整する必要があることを明らかにした。そして、そのための分析手法を提示し、地域農業を取り巻く多様な事例に応用できることを示した。当初の計画通り研究が進んでおり,今年度は地域別の比較研究に向けて調査分析を行った。これまでの研究結果を踏まえた上で地域に企業が農業参入した事例を分析し,これらの研究成果は査読付論文として掲載された。農業経済学平成27年度は当初の計画通り研究を進めると共に,これまでの研究結果を踏まえ,研究最終年度として研究全体のとりまとめを行う。
ABCA1依存的脂質ドメイン形成の検出とHDL形成機序の解明

アポリポタンパク質A-I(apoA-I)とリン脂質との複合体であるディスク状高密度リポタンパク質(Disc)の形成メカニズムを明らかにすべく、Discの熱力学的安定性を初めて定量的に評価した。リン脂質としてPOPCを用い、デオキシコール酸透析法によるDisc形成の温度依存性を、ゲルろ過クロマトグラフィーにより評価した。その結果、脂質とapoA-Iの複合体形成反応であるDisc形成は、エントロピー的には不利であるが、それを凌ぐエンタルピー的な有利によって、熱力学的に安定化する反応であることが示された。また、apoA-IのCD測定により、Disc形成にともなうエンタルピー低下の大部分が、apoA-Iのα-ヘリックスの増加によってもたらされることが判明した。また、Disc化による脂質膜の変化を、脂質膜に導入した蛍光プローブ(n-AS)の蛍光異方性、蛍光寿命によって調べたところ、Disc化にともない、脂質のパッキングが密になることが明らかとなった。このことから、Disc形成にともなうエントロピーの低下は、apoA-Iのα-ヘリックスの増加とともに、脂質膜のパッキングの上昇が原因であることが示唆された。一方で、Disc形成の活性化障壁が大きいために、apoA-Iと脂質ベシクルとの混合物は、準安定の状態にあることも明らかにした。これらの研究成果は、Discの形成機序を解明する上で、非常に重要な知見であると考えられる。Disc形成の仮説には、膜タンパク質ABCA1の脂質トランスポーター活性によりapoA-Iに脂質が直接輸送されることでDiscが形成されるという説と、ABCA1の脂質トランスロカーゼ活性によって摂動を受けた膜からapoA-Iが自発的に脂質を引き抜くことでDiscが形成されるという説があるが、本研究により、後者の仮説の可能性が物理化学的立場から裏づけられた。高密度リポタンパク質(HDL)の構成タンパク質であるアポリポタンパク質A-I(apoA-I)が、酸性条件において、中性条件とは異なる疎水性の高いα-helix構造を形成し、モデル膜からの脂質の引き抜きと再構成HDLの形成を促進させることを見いだした。酸性のリン脂質であり、ABCA1によってプロップされる脂質の一つと予想されるフォスファチジルセリンは、脂質膜表面のpHを低下させることにより、酸性条件におけるapoA-Iの構造変化を起こりやすくすることが分かった。これらの結果より、HDL形成の場として、細胞膜表面ととも酸性環境にあるエンドソーム内の可能性を示唆する結果となった。時間分割中性子小角散乱法により、生体膜の代表的な構成脂質であるレシチン(POPC)が、ほとんどフリップフロップしないこと、細胞膜に多く含まれるコレステロールがフリップフロップをさらに抑制することなどを見いだした。また、POPCからなるリポソームに、phospholipase Dを作用させ、表側の一枚膜に含まれるPOPCをフォスファチジン酸(POPA)に変換し非対称膜を形成させても、POPCはflip-flopしないことが分かった。これらの結果より、細胞膜の主要構成脂質の一つであるPOPCは、非対称膜であり、コレステロールを多く含む細胞膜中において、ほとんどflip-flopしないことが明らかとなった。この結果は、細胞膜でのレシチンのフリップフロップには、膜タンパク質の働きが必要であることを示唆した。これらの研究成果は、HDLの形成機序を解明する上で、重要な知見であると考えられる。
遺伝子多型解析に基づくオピオイド鎮痛薬のローテーション時の個別化換算比の確立

【研究目的】緩和医療においてオピオイド鎮痛薬は必須の薬剤であるが、強い鎮痛作用を有する一方で、種々の副作用が知られており、副作用の発現により他のオピオイド鎮痛薬へ変更(オピオイドローテーション)しなければならない症例も数多く存在する。オピオイド鎮痛薬の薬物動態には薬物代謝酵素、輸送担体もしくは受容体の活性が影響することが報告されているが、これらの遺伝子多型が各薬物の体内動態に与える影響はオピオイドローテーション時には考慮されておらず、これがオピオイドローテーション後の投与量決定を難渋させる要因の1つであると考えられる。本研究では各遺伝子多型に基づくオピオイド鎮痛薬切替換算比を算出し、適切なオピオイドローテーションを確立することを目的として、オピオイドローテーションを行った患者における各オピオイド鎮痛薬の薬物動態解析および遺伝子多型解析を行う。現在までに、薬物代謝酵素の遺伝子多型がオピオイド鎮痛薬の換算比に影響を及ぼす可能性が示唆されているため、本研究では遺伝子多型に加え、血中濃度を考慮することで患者毎に適したオピオイドローテーション時の換算比を決定することとした。【研究方法】薬物代謝酵素、輸送担体等の遺伝子多型解析はPCR-RFLP法、ダイレクトシークエンス法を用いて行った。血中オピオイド鎮痛薬濃度はLC-MS及びLC-MS/MSを用いて行った。【研究成果】CYP、MDR1、OPRM等の遺伝子多型解析のみでは症例数を増やしても、十分に換算比を予測することは難しかった。これより、遺伝子多型解析のみでの換算比の規定は難しいと判断された。現在、オキシコンチンとその代謝物及びフェンタニルの血中濃度測定をすすめている。
粘菌細胞の分化と形態形成の制御機構

きわめて単純な発生系を持つ細胞性粘菌を材料とし、形態形成と細胞分化の制御機構についての研究を行った。形態形成の制御機構細胞が局所的に走化性刺激を受けると、細胞運動に関連した一群のタンパク質の協同作用によりミオシンの構築が速やかに変化すること、この過程には細胞内カルシウムが関与することを見い出した。さらに、apoaequarin遺伝子の導入株を用いて細胞質内のカルシウムイオン濃度の測定に成功し、刺激により細胞質内カルシウムが増加すること、この増加は予定柄細胞の方が予定胞子細胞よりも大きいことを明らかにした。また、多細胞の集合体を形成するさい細胞接着に関与すると考えられるタンパク質(csA,gp64)を精製してその特徴ある構造を明らかにし、細胞接着における役割を検討した。一方、有性的細胞融合の分子機構を明らかにするため、細胞融合能を獲得した細胞で特異的に発現する遺伝子の単離も行った。またブラストシジンS耐性株を用いる挿入突然変異体の分離法も確立した。細胞分化の制御機構細胞周期上で増殖・分化の分岐点の直前にある細胞が飢餓状態に入ると、集合中心として機能したあと予定胞子細胞に分化するのに対し、分岐点直後の細胞は遅れて集合し予定柄細胞に分化することを明らかにした。また分岐点前後で特異的に発現する3種の遺伝子も単離した。さらにその時点で燐酸化レベルが著しく変動する4種のタンパク質も見い出した。一方、予定柄および予定胞子細胞にそれぞれ特異的な遺伝子や今回新たに発見された非翻訳性の遺伝子は、細胞から分泌される物質によって発現が誘導されることを見い出した。このうち予定胞子細胞を誘導する物質は、徹底的に精製し190Kdの糖タンパク質で、細胞分裂誘導活性ももつことを明らかにした。また細胞内のcGMPとイノシトール3燐酸は独立に変動することを見い出した。細胞性粘菌の発生系を対象として以下の研究を行った。形態形成の制御機構細胞接着に関わる分子gp64とCsAの糖脂質および糖鎖の構造を明らかにし、細胞接着における役割を論じた(落合・吉田元信)。ブラストシジンS耐性株を用いる挿入突然変異体の分離法を確立し(田仲)、それを用いて有性生殖における細胞融合能の低い形質転換体を得た(柳澤)。細胞膜-細胞骨格標品を用いて、細胞運動関連蛋白質の動的構築変化を調べ、細胞内カルシュウムの関与を明らかにした(裕村恵彦)。cAMP刺激に対して細胞内カルシュウムが増加すること、予定柄細胞が予定胞子細胞よりも大きな反応を示すことを明らかにした(竹内)。細胞内cGMP量が細胞の高浸浸透処理によって増加することを見出した(小山正和)。細胞分化の制御機構飢餓処理時点での細胞の細胞周期上の位置が特異点(増殖・分化の分岐点)の直前にある細胞は集合中心として機能したのちに予定胞子細胞に分化し、直後の細胞は遅れて集合し、予定柄細胞に分化することを明らかにした(前田)。細胞の集合時に細胞密度に依存して発現する新たな遺伝子(dutA)を見出した。このRNAは翻訳されないが、広く他の生物にも存在する新しい種類のものである(岡本)。低細胞密度の細胞に分化を誘導する因子を培養上清中に見出し、それが70-80kDの蛋白質であることを示した。この因子は分化過程で細胞分裂をも誘導する(大畠明子)。予定胞子細胞に特異的に発現する遺伝子Dp87は集合前期の細胞にその位置と無関係に発現し、発現した細胞は移動体の予定胞子細胞域に選別される(田坂昌生)。

細胞性粘菌の発生系を対象として前年度に引き続き研究を行い、以下の成果を得た。形態形成の制御機構細胞接着にかかわる2種類の糖タンパク質(gp64とcsA)について、特徴あるアミノ酸配列(sushi領域)や糖鎖結合部位を明らかにし、接着における機能との関連を考察した(落合・吉田元信)。有性的細胞融合の分子機構を明らかにするため、細胞融合能を獲得した細胞のみで発現する遺伝子を単離した(柳澤)。粘菌細胞に葉酸による走化性刺激を局所的に与えると、ミオシンの構築が速やかに変化することを見い出した(祐村恵彦)。細胞分化の制御機構粘菌で発現する遺伝子にβ-galを連結させたDNAによる形質転換株を用い、飢餓処理時における細胞周期上の位置と集合体形成の順序ならびに細胞分化が密接に関連することを明らかにした(竹内・前田)。細胞周期内の増殖/分化の分岐点前後で特異的に発現する3種の遺伝子を発見した。またその時点でリン酸化レベルが著しく変動する4種のタンパク質も見い出し、増殖/分化の制御におけるリン酸化レベルの重要性を示した(前田)。ある種の予定柄特異的遺伝子は細胞から分泌される物質および8-Br-cAMPによって発現が誘導されることを見い出し、これら物質の遺伝子上における作用点を決定した(岡本)。予定胞子分化誘導因子の精製を進め、95Kdの糖タンパク質が2量体を形成していることを明らかにし、またこの因子は細胞分裂誘導能をももつことを見い出した(大畠明子)。多くの粘菌種に形質転換が行えるように、Bsr-REMI法の改良を試みた(田仲)。種々の条件下で細胞内イノシトール3リン酸とcGMPの定量を行い、従来の考えとは異なり両者は独立に変動することを明らかにした(小山正和)。
ピリジニルラジカルを基盤とする新奇拡張π電子系開殻種の創出とスピン構造の解明

トリメチレンメタン(TMM)は不対電子間に強い強磁性相互作用が働くことから、新規磁性材料の構成成分の一つとして注目されている。新規π電子拡張TMMを合成することは、新たな磁性材料への知見となることが考えられる。私は、新規π電子拡張TMM誘導体として、TMMのπ電子系をピリジン環で拡張し、さらに窒素原子上にトリフルオロメチル基を導入した分子を設計した。私は、設計した分子の前駆体であるTMMジカチオンの合成に成功した。目的のTMMを得るため、ジカチオンの還元挙動を詳細に調べた。サイクリックボルタモグラム測定では非可逆な還元波が二波観測された。その電位が相当するメチル体と比べ高電位側に観測されたことから、相当するジカチオンのLUMOのエネルギー準位は低下している。一方、非可逆であったことから、TMMビラジカルは不安定であることが示唆された。実際に亜鉛を用いて化学還元を行うと、長波長側の吸収が減少するとともに短波長側に吸収が現れた。また、近赤外領域には吸収が観測されなかった。このことからも、相当するビラジカル種は不安定であることが示唆された。還元後のNMR測定から、相当するビラジカル種の不安定性はトリフルオロメチル基の脱離によるものであることが明らかになった。一方、よく似た骨格を有するテトラピリジルメタンは、酸によって自己会合することで水晶型水素結合ネットワークを構築し、多数空孔を有する結晶となることが明らかとなった。この結晶において、そのキラルな空孔に溶媒分子の取り込み、脱離が可逆的に行えることが明らかとなった。興味深いことに、含水結晶において、水分子がダイナミックディスオーダーしていることを見出した。低温下では、水分子の状態が二種類観測されたため、結晶格子の対称性が低下した。これは、格子の柔軟さと空孔が三角格子の格子点に位置していることに起因し、三つの空孔のうち一つの空孔ではフラストレーションを有するためである。この現象は水分子を用いたデバイス開発において非常に重要な知見であると言える。トリメチレンメタン(TMM)ビラジカルは基底三重項種であることから、磁性材料として注目されている。拡張TMMビラジカルを単離することは、その電子構造を解明できると共に新たな磁性材料への設計指針となることが考えられる。そこで我々は、TMMビラジカルの合成並びに単離を目指して研究を行っている。TMMビラジカル誘導体としてピリジン環を用いて拡張した誘導体を合成しその単離を試みている。窒素原子上にトリフルオロメチル基を導入した誘導体を設計し合成を試み、無置換体の合成に成功しその還元挙動を詳細に調べた。これにより、メチレンシクロプロパン誘導体の生成が示唆された。一方、よく似た骨格を持ちもう一つピリジン環を導入したテトラピリジルメタンを合成した。さらにそのN-メチル体すなわちテトラカチオンを合成し、その分子構造と還元挙動をそれぞれX線結晶構造解析と電気化学測定を用いて詳細に調べた。この結果により、スピロ結合の形成が示唆され、外場応答性磁性材料の創成が可能であることが期待される結果となった。一方、テトラピリジルメタンは、興味深いことに水素イオンによって、水晶型水素結合ネットワークを構築し、キラルな空孔を有する結晶となることが明らかとなった。この結晶は、キラルな空孔に溶媒分子を取り込むことができ、また溶媒分子を脱離させることが可能であることが明らかとなった。とりわけ水分子を取り込んだときに水分子の動的挙動が固体の物理的性質を決定するのではないかと期待された。そこで、研究を行い、水分子が温度によって空孔内での挙動を変化することを見出した。この挙動は新規分子性誘電体であることが期待された。そこで、誘電率を測定したところ、この結晶は水分子の挙動で誘電率が大きく変化することが明らかとなった。つまり、空孔中の水分子の動的挙動で電荷を蓄えることができる容量が変化することを示している。これは、非常に重要な知見であるといえる。

一方、よく似た骨格を有するテトラピリジルメタンは、酸によって自己会合することで水晶型水素結合ネットワークを構築し、多数空孔を有する結晶となることが明らかとなった。この結晶において、そのキラルな空孔に溶媒分子の取り込み、脱離が可逆的に行えることが明らかとなった。興味深いことに、含水結晶において、水分子がダイナミックディスオーダーしていることを見出した。低温下では、水分子の状態が二種類観測されたため、結晶格子の対称性が低下した。これは、格子の柔軟さと空孔が三角格子の格子点に位置していることに起因し、三つの空孔のうち一つの空孔ではフラストレーションを有するためである。この現象は水分子を用いたデバイス開発において非常に重要な知見であると言える。
生殖細胞特異的に反応するＴＲＡ９８の抗原遺伝子の同定とその解析

生殖細胞核を特異的に認識するTRA98は、国内外の多くの研究者によって、生殖細胞のマーカーとして用いられてきたが、その抗体で認識される核抗原分子(GENA)は不明であった。私たちはTRA98を認識する抗原をコードする遺伝子の同定を進め、その遺伝子をクローニングすることに成功した。GENA抗原遺伝子をコードする遺伝子の破壊マウスを検討したところ、雌では妊孕性が確認されたが、雄では精原細胞も確認できず、雄性不妊を示した。今回得られた遺伝子破壊マウスは生殖細胞の研究において非常に重要な疾患モデルマウスであることがわかった。生殖細胞核を特異的に認識するTRA98は、国内外の多くの研究者によって、生殖細胞のマーカーとして用いられてきた。私たちはTRA98を認識する抗原をコードする遺伝子の解析を進め、遺伝子のクローニングに成功した、本研究で、遺伝子の詳細な解析を進めている。昨年までに、GENA抗原遺伝子をコードする遺伝子を解析した結果、GENAをコードする遺伝子が2つ存在することを明らかになった。本年、その一つの遺伝子破壊マウスを作製した結果、精子形成不全で雄性不妊であった。このことは、GENA遺伝子が精子形成に必須であることを示している。また、GENA遺伝子をコードするもう一方の遺伝子破壊マウスはすでに報告されているが、胚性致死であることから、精子形成に関する解析はなされていない。そこで、作成者に共同研究を持ちかけ、コンディショナル遺伝子破壊マウス胚を取り寄せることで合意した。来年は、この胚から個体を得て、精子特異的にCREを発現するマウスと掛け合わせ、精子特異的に残されたGENA遺伝子を破壊したマウスを作製し、GENA遺伝子の解析を進める。GENA抗原遺伝子の精子形成における分子メカニズムの解析を進めたいが、TRA98は免疫沈降を行うことができない。さらに、2つ存在するGENA抗原遺伝子のそれぞれの精子形成における役割を解析するためにも、それぞれに対するポリクローナル特異抗体を作成中である。GENA遺伝子、レコンビナント蛋白質および特異抗体を用いてGENAの精子形成における分子メカニズムの解析を進める。iPSの樹立の後、再生医療は現実に臨床現場に応用されるようになった。先進国での不妊症患者の増加からART (Assisted Reproductive Technology:生殖補助医療技術)が高度化し、さらに、iPSから生殖細胞を分化させ不妊治療に応用する事も技術的には可能になった。しかしながら、種の維持する生殖細胞の分化のメカニズムは不明な点が多く、技術の利用が後世に影響を与えるものであることから、その安全性の確立なしには技術の応用は不可能である。私達は、胚発生初期に生殖細胞の分化が始まる時期から、減数分裂が行われた直後までにだけ発現する新規の特異的遺伝子のクローニングに成功した。本遺伝子の機能解析によって、生殖細胞の特質や、さらに生殖細胞が正常であるのかを判断する知見など、非常に重要な情報が得られることが期待できる。本年度、遺伝子破壊マウスをInternational Knockout Mouse Consortiumから取り寄せ、遺伝子破壊マウスの作成に成功した。さらに、遺伝子破壊ホモマウスを作製した結果、雄性不妊であることが確認できた。生殖と体細胞分化に重要な遺伝子としてBlimp1が知られており、生殖細胞分化を積極的に進める遺伝子は、存在が予想されているが確認はされていない。今回得られた結果から本遺伝子が生殖細胞分化に重要な遺伝子であるのかが明らかになった。来年度より、遺伝子機能についての詳細な解析を進める。私たちはTRA98を認識する抗原をコードする遺伝子の同定を進め、遺伝子をクローニングすることに成功した。そこで、本研究において、遺伝子の詳細な解析を進めた。GENA抗原遺伝子をコードする遺伝子を解析した結果、GENAをコードする遺伝子には、ホモローグ存在し、どちらか一方、もしくは両方の遺伝子産物をTRA98が認識するのか不明である。初めに一方の遺伝子破壊マウスを作製した。その結果、精子形成不全で雄性不妊であった。しかしながら、遺伝子破壊マウスに観察された精原細胞に、TRA98によって認識されるシグナルを観察することができた。そこで、GENA遺伝子をコードするもう一方遺伝子破壊マウスの作製を進めた。遺伝子破壊マウスはすでに作製され報告されているが、胚性致死であることから、精子形成に関する解析はなされていない。そこで、作成者に共同研究を持ちかけ、報告済みのコンディショナル遺伝子破壊マウス胚を取り寄せた。さらに、生殖胞特異的にCREを発現するマウスと掛け合わせ、形質を解析した。その結果、雌は妊孕性が確認されたが、雄では精原細胞も確認できず、雄性不妊を示した。GENAは、Notch Signalingに関与していることが明らかにされている。

本研究によって、生殖細胞においてNotch Signalingは、非常に重要であることが明らかになった。今回得られた遺伝子破壊マウスは生殖細胞の研究において非常に重要な疾患モデルマウスである。これらを用いて、生殖細胞におけるGENAとNotch Signalingについて詳細な分子メカニズムの解析を進めたい。アンドロロジー私たちは、生殖細胞核に特異的に発現する抗原分子GENAをクローニングすることに成功し、遺伝子破壊ES細胞がすでにInternational Knockout MouseConsortium(EUCOMM)に作成されている状況において本研究を開始した。初期の計画では、24年度は遺伝子の全長を同定し、1レコンビナントタンパク質を調整する。2真核生物で発現するベクターを構築し、3ES細胞で発現させ、タンパク質の役割について分子生物学的に解析を進める。4ES細胞をInternationalKnockout MouseConsortiumから取り寄せ、遺伝子破壊マウスの作成を進める、25-26年度には、遺伝子破壊マウスを用いた解析を始める計画であった。計画のとおり、GENA抗原のレコンビナントタンパクを真核生物で発現させ、その機能の解析を進めた。また、モノクローナル抗体TRA98を用いて免疫沈降などができないなどの理由から、GENA抗原を用いてポリクローナル抗体の作製を進めた。さらに、遺伝子破壊マウスを作製し、解析を進めた結果、GENA抗原分子が精子形成不全で雄性不妊であった。このことは、GENA遺伝子が精子形成に必須であることを示している。現在、これらの詳細な結果について論文を執筆中である。また、これらの解析を進める中、新たな予想外の発見があった。GNEA抗原分子をコードする遺伝子が染色体上に2つ存在することである。新たなGENA抗原分子をコードする遺伝子をクローニングし、解析を進めている。本研究は順調に進展し、初期の予想を上回る結果を得ることができている。たES細胞を用いてヘテロマウスを作製することができた。また、解析の結果は予想された形質を示した。本年度の進行状況は予想以上に早く、今後の研究進展のかなめになるものである。来年度以降、計画のとおり本遺伝子の分子生物学的諸性質を解析する。今年度の動物実験に必要である動物の購入や試薬に予算を配分するため。今年度の実験動物と試薬の購入。
低酸素バイオロジーを体性幹細胞に応用した歯周組織再生能の賦活化

本研究課題では、間葉系幹細胞移植による歯周組織再生効果を増大させることを目指し、低酸素が同幹細胞および歯周組織構成細胞の性状に及ぼす影響を解析した。その結果、脂肪組織由来多系統前駆細胞は低酸素環境下において骨芽細胞への分化が抑制されることが明らかになった。さらに、歯周組織構成細胞の低酸素応答として、PLAP-1、コラーゲン、フィブロネクチンなどの細胞外気質の産生が制御される一方で、PLAP-1は低酸素応答を調整する役割を担うことが明らかとなった。以上結果は歯周組織における低酸素応答が細胞外気質産生制御によって制御を受ける可能性を明らかにしたものといえる。本研究課題では、間葉系幹細胞移植による歯周組織再生効果を増大させることを目指し、同上幹細胞の至適微小環境を低酸素の観点から明らかにすることを目的とし、研究を遂行している。平成27年度の研究成果について以下に報告する。まずラットの脂肪組織由来多系統前駆細胞(ADMPC)の単離を我々がこれまでに報告したヒトADMPC単離と同じ手法にて試みたが、一部単離条件を見直す必要があることが明らかとなった。現在、詳細について検討を継続している。一方で、低酸素環境での培養がヒトADMPCの歯周組織構成細胞への分化能に及ぼす影響について検討した。ヒトADMPCを1%酸素濃度にて培養した際の歯根膜組織マーカーであるPLAP-1の発現を検討したところ、酸素濃度の低下によって同分子の発現に変化はなかった。続いてADMPCを1%あるいは20%酸素濃度下にてベータグリセロリン酸、アスコルビン酸を含有した石灰化誘導培地を用いて培養し、骨芽細胞分化に必須の転写因子RUNX2の発現を検討したところ、1%酸素濃度下での培養では、同分子の発現が低下していることが明らかとなった。さらに、歯周組織特異的な低酸素応答について明らかにするために、歯根膜特異的細胞外基質PLAP-1が低酸素誘導因子HIFに及ぼす影響について検討を行った。歯根膜細胞のPLAP-1をsiRNAにて抑制した細胞株を作成し、同細胞を1%酸素濃度下にて2時間培養した際のHIF-1alphaの発現を検討したところ、PLAP-1の抑制によりHIF-1alphaの発現が亢進することが明らかとなった。ラットを用いた動物実験については当初の予定よりも遅れがあるものの、平成28年度、29年度に実施予定であった実験の一部を前倒しで開始していることから、研究全体の進捗状況としては順調に進展していると考えられる。平成28年度の研究成果について以下に報告する。脂肪組織由来多系統前駆細胞(ADMPC)を骨芽細胞へ分化誘導した後の、低酸素に対する応答性を検証するために、ベータグリセロリン酸、アスコルビン酸を含有した石灰誘導培地にてADMPCを6日間培養した後、1%あるいは20%酸素濃度にて培養を2日間継続した際の各種遺伝子発現をPCR法にて検討した。その結果、アルカリフォスファターゼやRunx2遺伝子の発現は、20%酸素濃度での培養に比べ、1%酸素濃度での培養で低下していることが明らかとなった。一方でI型コラーゲンやVEGF遺伝子の発現は1%酸素濃度の培養にて上昇することが明らかとなった。一方で、歯周組織の低酸素応答について検討するために歯周組織構成細胞である歯肉線維芽細胞および歯根膜細胞を1%酸素濃度にて培養した際の細胞外基質産生について検討したところ、ウェスタンブロットおよび免疫染色による解析から、培養上清中のI型コラーゲンおよびフィブロネクチンの発現が上昇していることが明らかとなった。興味深いことにコラーゲン、フィブロネクチン両分子とも遺伝子レベルでの上昇は認められなかったことから、低酸素環境が転写後の修飾に関与していることが示唆された。なお、バーシカン、デコリン、バイグリカンの発現は酸素濃度の違いによる変化を認めなかった。今後は、歯周組織構成細胞の低酸素応答がADMPCの細胞機能に及ぼす影響について検討を加える予定である。動物実験については当初の予定よりも遅れがあるものの、in vitroの実験については一部前倒しで進捗していることから、研究全体の進捗状況としては順調と考えられる。平成29年度の研究成果について以下に報告する。歯周病の病巣局所における間葉系幹細胞を取り巻く環境と低酸素との関連について検索するために、歯周組織幹細胞が内在する歯根膜組織に着目し、マウス実験的歯周病モデルを用いて歯根膜組織における分子の発現変化について検討を行った。すなわち、C57BL/6マウスの上顎第二臼歯に5-0絹糸を結紮し、7日後の歯槽骨吸収をmicroCTにて確認した。一方で、新鮮凍結切片を作製し、レーザーマイクロダイセクションにて歯根膜組織を採取した。コントロールとして、同一個体の非結紮側を用いた。そして、得られた歯根膜組織におけるタンパク発現をLC-MS/MS分析にて解析した。

その結果、結紮側の歯根膜組織において54個の分子が非結紮側に比べ有意に発現上昇することが明らかとなったが、上昇する分子群に低酸素によって誘導される分子は検出されなかった。一方で、これまでに我々は、低酸素が歯肉線維芽細胞や歯根膜細胞におけるコラーゲンおよびPLAP-1の発現を亢進させることを明らかにしてきたが、両分子の発現は結紮側で有意に低下することが明らかとなった。この結果は、歯周病の病態形成過程において、歯根膜組織の低酸素応答が低下していることを示唆しており、炎症が持続した環境下では内因性の組織修復機構が低下している可能性があると考えられる。本研究課題では、間葉系幹細胞移植による歯周組織再生効果を増大させることを目指し、低酸素が同幹細胞および歯周組織構成細胞の性状に及ぼす影響を解析した。その結果、脂肪組織由来多系統前駆細胞は低酸素環境下において骨芽細胞への分化が抑制されることが明らかになった。さらに、歯周組織構成細胞の低酸素応答として、PLAP-1、コラーゲン、フィブロネクチンなどの細胞外気質の産生が制御される一方で、PLAP-1は低酸素応答を調整する役割を担うことが明らかとなった。以上結果は歯周組織における低酸素応答が細胞外気質産生制御によって制御を受ける可能性を明らかにしたものといえる。平成27年度の研究成果についてより詳細な検討を継続しつつ、当初予定した実験計画を予定通り遂行する。ただし、ラット脂肪組織由来のADMPC単離が困難である場合には、ヒトADMPCを免疫不全動物に移植する実験系への変更について検討する。平成28年度の結果を踏まえ、歯周組織構成細胞とADMPCとの相互関係に低酸素環境が如何なる影響を及ぼすかについて研究を展開する。また、同解析から得られた結果をin vivoにて検証するための実験系について再考する。歯周病学本研究を遂行するにあたり、主に試薬およびプラスチック器具等の消耗品の購入のために研究費を使用した。しかしながら、年度末に行った実験の一部が次年度にまたがることになり、若干の次年度使用額が生じることになったため、当初の見込み額と執行額が異なる結果となった。本研究を遂行するにあたり、主に試薬およびプラスチック器具の消耗品の購入のために研究費を使用した。しかしながら、年度末に行った実験の一部が次年度にまたがることになったため、次年度に使用額が生じることになった。研究計画に変更はなく、H28年度へ繰り越した研究費を含めて、当初の予定通り研究費を執行し、研究を遂行する予定である。研究計画に変更はなく、H29年度への繰り越しを含めて、当初の予定通り研究費を執行し、研究を遂行する予定である。
食作用とカルシウム

1.ロイコトリエン【B_4】の作用と代謝ロイコトリエン【B_4】は好中球に作用してスーパーオキサイド生成を誘導するが、この誘導には細胞外カルシウムが必須であることを明らかにした。またロイコトリエン【B_4】はNADPH依存性にω位の水酸化を受けるが、この反応はミクロソーム画分中のチトクロム【P_(450)】によって行われることを光化学作用スペクトラムおよびNADPH-チトクロム【P_(450)】還元酵素に対する抗体を用いて証明した。2.スーパーオキサイド生成とタンパク質リン酸化反応スーパーオキサイド生成の誘導にタンパク質リン酸化酵素Cが関与していることはすでに報告したが、今回さらにこのことを選択的阻害剤であるH-7を用いて確かめた。3.スーパーオキサイド生成の誘導好中球のスーパーオキサイド生成は細胞膜に存在するNADPH酸化酵素によって生成される。好中球ホモジネートにSDSを加えると本酵素は活性化されたが、この時カルシウムをはじめとする2価カチオンはむしろ阻害した。またATPは必要ないことから蛋白質リン酸化酵素Cはこの活性化系において直接には関与していないと思われた。また好中球を等張KCl液に入れるとスーパーオキサイドの生成が誘導されることを見出した。この誘導は外液中にカルシウムがなくても起こるが、細胞内カルシウム拮抗剤であるTMB-8を添加すると阻害されることから、細胞内カルシウム貯蔵部位からのカルシウムの放出が重要であることが明らかとなった。4.局所麻酔剤によるスーパーオキサイド生成の阻害局所麻酔剤であるシンコカインとアメトカインは濃度依存的にスーパーオキサイド生成を阻害したが、同時にタンパク質のリン酸化反応およびカルシウムの細胞内貯蔵部位からの放出も阻害した。さらにNADPH酸化酵素も直接阻害したので、これら薬剤はNADPH酸化酵素の活性化ばかりでなく酵素活性をも阻害することが明らかとなった。
ウェーブレットを利用した超音波波形解析による材料損傷評価

超音波法は材料内部の欠陥や損傷を非破壊的に評価できる有力な方法として研究,開発が行われている.従来,超音波を利用した欠陥評価法としては,材料底面からの反射波の解析により得られる音速や減衰率,周波数解析結果等を利用する方法や,材料内部の欠陥からの後方散乱波を周波数解析して求めたノイズエネルギ等をパラメータとする方法が提案されている.これらの方法は超音波が通過した領域の平均的な欠陥密度等の情報を得るというものである.実際の構造物の場合,欠陥が存在または発生する箇所は溶接部や応力集中部等であるため,欠陥が局所的に存在したり,分布が不均一あると考えられる.従って,欠陥密度の分布に関する情報も含んだ欠陥評価法の検討も必要であると考えられる.ウェーブレット解析は時間的情報を失うことなく周波数解析を行うことができる信号処理方法であり,本方法を超音波解析に利用することにより欠陥密度等の分布を考慮した評価の可能性があると考えられる.本研究では超音波の後方散乱波をウェーブレット解析することによる欠陥評価法の開発を目的とした.供試材には様々な相対密度のAl-Si粉末焼結体を用い,同材に20MHzの縦波超音波を水浸法で入射することにより得られる欠陥からの後方散乱波を測定した.測定結果のウェーブレット解析結果に,別途行った数値解析により求めた平均欠陥直径および密度と後方散乱波の周波数特性の関係を利用することによる粉末焼結体の評価について検討した.その結果,超音波後方散乱波をウェーブレット解析することにより,材料内部の欠陥直径や密度の推定及びそれらの材料の深さ方向の分布推定ができる可能性があることが明らかとなった.近年,火力発電プラントは設計寿命である10万時間を越えて運用されるプラントが多く,プラントの安全性と経済性の両面から強度部材の損傷の程度や余寿命を非破壊的に診断する技術の開発が重要な課題とされている.本研究はウェーブレット解析を超音波波形解析に応用した時間一周波数解析により,材料の劣化によって発生した内部欠陥の大きさおよび位置同定の可能性について検討し,非破壊検査およびクリープ余寿命診断手法を開発することを目的とする.本年度はウェーブレットを利用した超音波波形解析の基礎的検討を行うため,人工的な欠陥材としてAl-Si粉末を焼結した種々の空孔率(20%0%)の材料を用い超音波波形を計測しウェーブレット解析を行った.超音波の発信・受信装置には日本パナメトリクス社製のMODEL 5900PRを用い,反射波の波形をデジタルオシロスコープMODEL 9350を用いて計測した.なお,超音波の探触子には20MZおよび10MHzのものを用いた.本年度の研究の結果,超音波の底面反射波は空孔率の増加に伴い,減衰率が増加し,音速が低下することが明らかとなった.また,底面反射波を離散ウェーブレット変換(マザーウェーブレット:Daubechies)および連続ウェーブレット変換(マザーウェーブレット:Gabor)することにより,空孔率の増加に伴い反射波の周波数(重心周波数)が低周波数側へ変化すること,および,減衰率の周波数依存性が明らかとなった.また,底面波以外の欠陥等からの反射波(ノイズ)をウェーブレット変換した結果,空孔率の増加に伴い,ノイズエネルギの増加が認められた.近年,火力発電プラントは設計寿命である10万時間を越えて運用されるプラントが多く,プラントの安全性と経済性の両面から強度部材の損傷の程度や余寿命を非破壊的に診断する技術の開発が重要な課題とされている.本研究はウエーブレット解析を超音波波形解析に応用した時間一周波数解析により,材料の劣化によって発生した内部欠陥の大きさおよび位置同定の可能性について検討し,非破壊検査およびクリープ余寿命診断手法を開発することを目的とする.本年度はウエーブレットを利用した超音波波形解析の基礎的検討を行うため,人工的な欠陥材としてAl-Si粉末を焼結した種々の空孔率(20%0%)の材料を用い超音波波形を計測しウェーブレット解析を行った.超音波の発信・受信装置には日本パナメトリクス社製のMODEL 5900PRを用い,反射波の波形をデジタルオシロスコープMODEL 9350を用いて計測した.なお,超音波の探触子には20MHzのものを用いた.本年度の研究の結果,欠陥からの超音波散乱波をウェーブレット解析することにより欠陥の平均的な大きさや密度を推定できることが明らかとなった.また,場所によって密度が異なる材料の散乱波ウェーブレット解析により欠陥密度の深さ方向の分布を推定できる可能性があることが明らかとなった.超音波法は材料内部の欠陥や損傷を非破壊的に評価できる有力な方法として研究,開発が行われている.従来,超音波を利用した欠陥評価法としては,材料底面からの反射波の解析により得られる音速や減衰率,周波数解析結果等を利用する方法や,材料内部の欠陥からの後方散乱波を周波数解析して求めたノイズエネルギ等をパラメータとする方法が提案されている.これらの方法は超音波が通過した領域の平均的な欠陥密度等の情報を得るというものである.実際の構造物の場合,欠陥が存在または発生する箇所は溶接部や応力集中部等であるため,欠陥が局所的に存在したり,分布が不均一あると考えられる.

従って,欠陥密度の分布に関する情報も含んだ欠陥評価法の検討も必要であると考えられる.ウェーブレット解析は時間的情報を失うことなく周波数解析を行うことができる信号処理方法であり,本方法を超音波解析に利用することにより欠陥密度等の分布を考慮した評価の可能性があると考えられる.本研究では超音波の後方散乱波をウェーブレット解析することによる欠陥評価法の開発を目的とした.供試材には様々な相対密度のAl-Si粉末焼結体を用い,同材に20MHzの縦波超音波を水浸法で入射することにより得られる欠陥からの後方散乱波を測定した.測定結果のウェーブレット解析結果に,別途行った数値解析により求めた平均欠陥直径および密度と後方散乱波の周波数特性の関係を利用することによる粉末焼結体の評価について検討した.その結果,超音波後方散乱波をウェーブレット解析することにより,材料内部の欠陥直径や密度の推定及びそれらの材料の深さ方向の分布推定ができる可能性があることが明らかとなった.
肥大心に対する心筋保護戦略―ROCKの役割解明と制御―

今回、病的心筋肥大の形成に重要な役割を果たすとされるRho-A/Rho-kinase経路(ROCK)に着目し、肥大心における薬理学的コンディショニング効果減弱のメカニズム解明とその対処法について検討する。具体的には、圧負荷によって心筋肥大を惹起させたラットの心筋虚血再灌流モデルを用いて、薬理学的コンディショニングにおけるROCKのかかわりについて検討する。保護効果の検討においては、心筋梗塞サイズの検討に加え、圧ー用量曲線の解析を用いた左室ダイナミクスについても評価する。