hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
空間共有通信のための光線情報の取得と符号化

本課題では,空間共有通信の実現に向けて,視覚情報の最小単位である光線情報の取得・符号化に関する下記の検討を行った.1.3次元空間共有コミュニケーションに向けた「光線情報の記述法」の体系化3次元空間情報は,光線を単位とする4次元パラメータ空間(光線空間,light field)で記述できる.本研究では,光線空間に対して周波数解析を導入し,多眼画像の撮像・光線情報の分析・自由視点画像合成の過程を理論的に記述するための体系化を行った.特に,合成画像上で鮮明な領域を判別する"合焦判定"法は,信号処理理論とコンピュータビジョン技術を結びつける重要な成果である.2.3次元空間情報の効率的な取得に向けた「光線情報の撮像法」の検討撮像装置による光線情報の取得は,光線空間を特定の条件で離散的にサンプリングする過程と考えられる.本研究では,サンプリング条件がその情報を基に合成される自由視点画像の品質にいかなる影響を与えるかを理論的に明らかにした.また,理想的なサンプリング条件を目指す立場から,NHK放送技術研究所と共同でレンズアレイを用いた多眼撮影についても検討した.3.3次元空間情報の効率的な伝送に向けた「光線情報の冗長圧縮符号化」手法の検討光線情報の圧縮符号化においては,その冗長性を有効に利用することに加え,想定するアプリケーションに適した方式が重要であると考えられる.本研究では,特に,遠隔地の観察者に自由視点画像を提示することを想定した場合に生じる「参照の局所性」に着目し,効率的な光線情報符号化方式について基礎検討を行った.4.光線情報に基づく「空間共有コミュニケーションシステム」のプロトタイプの実現空間共有コミュニケーションにおいては,情報の取得から観察者への提示までを低遅延・実時間で行うことが求められる.本研究では,前処理を必要としない実時間の自由視点画像合成手法を提案・実装し,動空間を対象とした処理にも成功した.本課題では,空間共有通信の実現に向けて,視覚情報の最小単位である光線情報の取得・符号化に関する下記の検討を行った.1.3次元空間共有コミュニケーションに向けた「光線情報の記述法」の体系化3次元空間情報は,光線を単位とする4次元パラメータ空間(光線空間,light field)で記述できる.本研究では,光線空間に対して周波数解析を導入し,多眼画像の撮像・光線情報の分析・自由視点画像合成の過程を理論的に記述するための体系化を行った.特に,合成画像上で鮮明な領域を判別する"合焦判定"法は,信号処理理論とコンピュータビジョン技術を結びつける重要な成果である.2.3次元空間情報の効率的な取得に向けた「光線情報の撮像法」の検討撮像装置による光線情報の取得は,光線空間を特定の条件で離散的にサンプリングする過程と考えられる.本研究では,サンプリング条件がその情報を基に合成される自由視点画像の品質にいかなる影響を与えるかを理論的に明らかにした.また,理想的なサンプリング条件を目指す立場から,NHK放送技術研究所と共同でレンズアレイを用いた多眼撮影についても検討した.3.3次元空間情報の効率的な伝送に向けた「光線情報の冗長圧縮符号化」手法の検討光線情報の圧縮符号化においては,その冗長性を有効に利用することに加え,想定するアプリケーションに適した方式が重要であると考えられる.本研究では,特に,遠隔地の観察者に自由視点画像を提示することを想定した場合に生じる「参照の局所性」に着目し,効率的な光線情報符号化方式について基礎検討を行った.4.光線情報に基づく「空間共有コミュニケーションシステム」のプロトタイプの実現空間共有コミュニケーションにおいては,情報の取得から観察者への提示までを低遅延・実時間で行うことが求められる.本研究では,前処理を必要としない実時間の自由視点画像合成手法を提案・実装し,動空間を対象とした処理にも成功した.今年度は以下の研究を行った.(1)従来の3次元画像技術ならびに将来の3次元空間共有通信へ向けた内外の研究動向を調査し,その基盤となる3次元空間情報符号化技術の研究課題を整理検討した.(2)従来の「画像」を基本単位とする視覚情報の処理技術を,「光線情報」の処理技術として体系的に整理した.特に,光線情報の各種記述手法,量子化手法,補間手法,フィルタリング手法,任意視点画像の合成手法などを体系的に論じた.また.3次元空間情報を光線記述することによって,新たにいかなる空間共有コミュニケーションが可能になるのか,生じ得る問題点は何かなどを具体的に検討した.(3)光線情報を取得する各種撮像方式,すなわちステレオカメラ,移動単眼カメラ,多眼撮像カメラ,レンジファインダ,さらにはホログラフィなどの各種の方式の相互比較をおこない,それぞれの特徴と適用領域を明らかにした.またこれらを複合的に利用することによっていかなる効果が得られるかを検討した.(4)代表的な画像符号化方式である統計的冗長圧縮符号化(予測符号化や変換符号化など),構造抽出符号化(オブジェクトベース符号化やフラクタル符号化など),モデルベース符号化(分析合成符号化など)を光線情報の符号化に適用したときのそれぞれの特徴と有効性について比較検討を行った.(5)光線情報に基づく3次元空間共有コミュニケーションシステムのプロトタイプを構築するため3次元仮想環境技術の調査を行い,構築のための技術適合性,有用性について比較検討を行った.今年度は以下の研究を行った.(1)多眼レンズアレイを用いた3次元光線空間情報の取得手法に関する検討光線情報の取得法として特に有望な多眼レンズアレイ方式について重点的に検討を進めた.レンズには,光ファイバを用いた屈折率分布レンズを採用した.

特に,レンズアレイにおける結像特性に着目し,前段にさらにフレネルレンズを配することによって,さまざまな視野角,奥行き規模の被写体を撮影可能にした.しかし,このフレネルレンズには奥行き圧縮効果があるため,一般の3次元ディスプレイと同様に「箱庭効果」が付加されてしまうことになる.この光学系で回避できない問題に対して,光線追跡法の考え方を適用し,ソフトウェア的に解決する手法を提案・実装した.実験の結果,光学系の変更によって撮影可能な被写体の種類を増やす一方で,そこで生じる問題をソフトウェア的に解決することが可能であることが示された.(2)光線情報の構造的特徴を反映した全焦点画像を合成する手法に関する検討カメラアレイを用いて取得した光線情報に対して,任意視点画像を合成する試みはこれまでに報告されているが,被写体までの奥行きに応じて,焦点ぼけに相当する効果が現れることが知られている.この問題に対して,周波数領域における理論的な検討を進め,さまざまな再構成フィルタに対して異なる焦点ぼけが発生することを明らかにした.さらに,この性質に着目し,さまざまな奥行き仮定に対応する画像群を合成し,それぞれの焦点ぼけを検出する手法を提案・実装した.本年度は,昨年度に引き続き3次元空間共有通信へ向けた理論体系の整備およびシステム開発を含めた実践的な研究として,以下の検討を行った.(1)多眼カメラアレイによる3次元光線空間情報の取得手法に関する検討光線情報の取得法として特に有望な多眼カメラアレイ方式について重点的に検討を進め,その光学特性を周波数領域において検証した.特に焦点ぼけの影響を考慮した自由視点画像合成に必要な要件として,自由視点画像合成法に特化した合焦判定法を提案し,その有効性を実験的に示した.(2)光線情報の構造的特徴を反映した情報圧縮符号化に関する検討光線情報の冗長度には,被写体の映像としての空間的な冗長度と,3次元的な構造特徴に基づく冗長度がある.ここでは,空間を代表する視点位置をまず定め,そこを中心に周囲の視点位置に対応した光線情報を圧縮する手法について基礎的な検討を行った.これは,圧縮率のみによる評価ではなく,従来の2次元的なメディア技術との整合性を重視したアプローチとして位置づけられる.(3)光線情報に基づく空間共有コミュニケーションシステムの構成に関する検討上記の検討と並行して,空間共有コミュニケーションの実現へ向けた各種の要素技術,仮想空間と現実空間の融合手法(例えば仮想光源の実現),空間コミュニケーションに適したディスプレイ方式の検討などを進め,システム的な観点から関連する技術の融合を図った.特に,カメラアレイのみならずレンズアレイを利用することにより,コンパクトなシステムを実現できる可能性を検討した.近年,視覚情報メディア技術は長足の進歩を遂げており,平面的な二次元画像のみならず,我々が生活する三次元実環境そのものを扱うことも夢ではなくなってきている.
モノクローナル抗体を用いた急性心筋梗塞診断薬の開発

急性心筋梗塞の際に迅速に診断を行うと共に,梗塞の大きさを的確にとらえ,また梗塞部心筋の病態を把握することは,患者の治療方針の決定ばかりでなく,予後の判定にも関連する臨床的に極めて重要な課題である.そこでわれわれは,特異性に優れ,しかも培養系を用いることによって比較的安価に大量生産可能なモノクローナル抗体を導入することによって,心筋に特異的な心筋ミオシンを指標に,特異性と定量性に優れた新しい観点に立った急性心筋梗塞の診断法の開発を行い成功した.すなわち,心筋ミオシンのサブユニットである重鎖と軽鎖が,虚血による心筋障害時に示す異なった特性に注目し,重鎖に対する抗体を用いた特異性の高い心筋梗塞の画像診断を,そして軽鎖に対する抗体を用いた血中微量測定法を確立し,心筋梗塞を生化学的に診断する方法を開発した.(1)抗心筋ミオシン重鎖抗体を用いた急性心筋梗塞の画像診断法については,臨床導入に備えて,異種蛋白であるマウスハイブリドーマの産生するIgGをFab分画にし,アイソトープとして半減期が短く, γシンチカメラにとらえやすい^<111>Inを選び,抗体蛋白に標識する方法として注射アンプル内で標識可能なDTPAを介する方法を確立した.このような方法により,きわめて特異性と感受性が高く,さらには定量性にも優れた心筋梗塞の画像が得られた.そしてこのような目的でモノクローナル抗体HMC50を生体内放射線診断薬として大量生産する体制を整えた.(2)生化学的診断法としての,血清心筋ミオシン軽鎖の測定法についてはすでにラジオイムノアッセイ法を確立したが,今回2つのモノクローナル抗体(HMC508, 544)を用いたイノムメトリックアッセイ法を開発し,キット化に成功した.現在全国40施設で本法の臨床的有用性を治験中であり,昭和63年度中には急性心筋梗塞の診断薬として申請し,一般臨床に導入する予定である.急性心筋梗塞の際に迅速に診断を行うと共に,梗塞の大きさを的確にとらえ,また梗塞部心筋の病態を把握することは,患者の治療方針の決定ばかりでなく,予後の判定にも関連する臨床的に極めて重要な課題である.そこでわれわれは,特異性に優れ,しかも培養系を用いることによって比較的安価に大量生産可能なモノクローナル抗体を導入することによって,心筋に特異的な心筋ミオシンを指標に,特異性と定量性に優れた新しい観点に立った急性心筋梗塞の診断法の開発を行い成功した.すなわち,心筋ミオシンのサブユニットである重鎖と軽鎖が,虚血による心筋障害時に示す異なった特性に注目し,重鎖に対する抗体を用いた特異性の高い心筋梗塞の画像診断を,そして軽鎖に対する抗体を用いた血中微量測定法を確立し,心筋梗塞を生化学的に診断する方法を開発した.(1)抗心筋ミオシン重鎖抗体を用いた急性心筋梗塞の画像診断法については,臨床導入に備えて,異種蛋白であるマウスハイブリドーマの産生するIgGをFab分画にし,アイソトープとして半減期が短く, γシンチカメラにとらえやすい^<111>Inを選び,抗体蛋白に標識する方法として注射アンプル内で標識可能なDTPAを介する方法を確立した.このような方法により,きわめて特異性と感受性が高く,さらには定量性にも優れた心筋梗塞の画像が得られた.そしてこのような目的でモノクローナル抗体HMC50を生体内放射線診断薬として大量生産する体制を整えた.(2)生化学的診断法としての,血清心筋ミオシン軽鎖の測定法についてはすでにラジオイムノアッセイ法を確立したが,今回2つのモノクローナル抗体(HMC508, 544)を用いたイノムメトリックアッセイ法を開発し,キット化に成功した.現在全国40施設で本法の臨床的有用性を治験中であり,昭和63年度中には急性心筋梗塞の診断薬として申請し,一般臨床に導入する予定である.特異性が高く、均一な結合特性を有し、しかも培養系を用いることにより比較的安い経費で大量生産が可能なモノクローナル抗体の特性に注目して、新しい観点に立った急性心筋梗塞の診断薬を開発した。本研究は2つの大きなプロジェクトに分けて実施された。(1)急性心筋梗塞の診断法として、虚血により障害された心筋から血中に流出する心筋蛋白を測定する生化学的方法が、臨床で広く用いられている。我々は心筋細胞の主たる構築である筋原線維を構成する心筋ミオシンの、分子量の小さなサブユニットである軽鎖が血中に流出し、これを検出することにより、心筋梗塞を特異的に診断できるばかりでなく、梗塞部心筋の崩壊と治癒過程を直接反映した情報が得られることを示した。今回血中ミオシン軽鎖の感度に優れた微量測定法として、モノクローナル抗体を用いた二抗体サンドウィッチ法を開発した。本法によれば軽鎖を1ng/mlまで検出可能であり、さらに抗体が培養系で大量に産出できることから、測定法のキット化と量産にも成功した。現在多施設で多数の心筋梗塞患者を対象に、血中ミオシン軽鎖の測定を行い、臨床的データと対比させて、本法の臨床的有用性を確立しつつある。(2)筋原線維のフィラメントを構成するミオシンの分子量の大きなサブユニットの重鎖に対する抗体が、梗塞部心筋では細胞膜が崩壊するために細胞内に侵入して筋原線維と結合し、集積することを利用した感度と特異性に優れた心筋梗塞の画像診断法の開発を行った。ミオシンは生理的な蛋白であるために、抗体産生に当たってはマウスハイブリドーマを利用せざるを得ない。従って異種蛋白となる抗体の抗原性を低下させるためにFc部位を除いたFab部位にすることが臨床応用に向けて必要である。
パンルベ方程式と有理代数多様体のシンプレクテック変形

平成12年度においては、研究代表者は、前年度に引き続き、岡本・パンルベ対の変形の立場からパンルベ方程式系の理論を書きなおす事を行い、大学院生である竹部太郎、寺島ひとみとの共著論文「Deformation of Okamoto-Painleve Pairs and Painleve equations,」によって、ほぼ完全な解決を得た.岡本・パンルベ対は、2次元コンパクト複素多様体Sとその上の正規交叉因子Yの対(S,Y)で適当な条件を満たすものであるが、岡本の意味での初期値空間の一般化になっている。パンルベ方程式系はハミルトニアン形式で記述される事が示されているがこのハミルトン形式が、小平・スペンサーの複素構造の変形理論,局所コホモロジー理論およびシンプレクテック構造から自然に導かれる事を示し、ハミルトニアンを完全に決定した。この中にはパンルベIII型の特殊な場合として得られるD^^_7,D^^_8型も含まれている.また、寺島ひとみとの共著論文で、パンルベ方程式系のRiccati解の特徴付けを、S-Yに含まれる有理曲線の言葉で言いなおし,それによって、例えばD^^_7,D^^_8にはRiccati解が存在しない事をしめした。その障害は位相的である事も分かった.平成11年度においては、研究代表者は、パンルベ方程式を岡本によって導入された初期値空間の変形といった立場で見なおした。まず、岡本・パンルベ対という概念を導入し、神戸大学自然科学研究科博士課程学生の竹部太郎とともに分類した。岡本・パンルベ対は、2次元コンパクト複素多様体Sとその上の正規交叉因子Yの対(S,Y)で適当な条件を満たすものであるが、岡本の意味での初期値空間の一般化になっている。ここでは、S-Yに複素アファイン平面C^2を含む事を仮定しているが、その補集合因子F=S-C^2の形状も完全に記述している。この結果は論文「Classification of Okamoto-Painleve pair」にまとめ投稿した.また、パンルベ方程式系はハミルトン形式に書きなおす事が出来る事が知られているがこのハミルトン形式が、小平・スペンサーの複素構造の変形理論,局所コホモロジー理論およびシンプレクテック構造から自然に導かれる事を示し、上部竹部太郎および神戸大学自然科学研究科修士学生の寺島ひとみとともに、ハミルトニアンを完全に決定した。この中にはパンルベIII型の特殊な場合として得られるD^^^7,D^^^8型も含まれている.これらの結果は、現在論文準備中である.平成12年度においては、研究代表者は、前年度に引き続き、岡本・パンルベ対の変形の立場からパンルベ方程式系の理論を書きなおす事を行い、大学院生である竹部太郎、寺島ひとみとの共著論文「Deformation of Okamoto-Painleve Pairs and Painleve equations,」によって、ほぼ完全な解決を得た.岡本・パンルベ対は、2次元コンパクト複素多様体Sとその上の正規交叉因子Yの対(S,Y)で適当な条件を満たすものであるが、岡本の意味での初期値空間の一般化になっている。その障害は位相的である事も分かった.
バラストタンク内の微生物群集変化に関する研究

バラスト水管理国際条約において、船舶からの排出バラスト水中の混入量を制限する対象となっている病原体は、毒素産生性コレラ菌(0-1と0-139)、大腸菌、腸球菌である。そこでこれら病原体のバラストタンク内の挙動を実験条件下で再現して調べるため、腸球菌2株(Enterococcus faecalisとE. faecium)、大腸菌3株,毒素産生性コレラ菌2株(0-1と0-139)を材料に、人工海水を用いて飢餓実験を行った。腸球菌では、生死の区別をしない全菌数は実験期間を通してほぼ一定であるのに対して、生きている細菌を計数する生菌数は経時的に減少し、30日後では全菌数が有意に多かった。コロニー形成能は、30日後では海水ベースの非選択培地では平均して65%であったが、清水ベースの非選択培地と選択培地では平均して0.75%にまで低下した。形状には実験期間を通して差はみられなかったが、菌体は凝集している状態となった。大腸菌では、2株は生菌数の減少率が一桁程度であったのに対して、他の1株は劇的に減少し、30日後にはコロニーは検出されなかった。前者2株の全菌数は実験期間中ほぼ一定であり、有意に多かった。コロニー形成能は、平均してそれぞれ41%と9%まで低下した。形状は実験終了時には、全株とも球状に変化して単独に存在していた。コレラ菌では、全菌数はほぼ一定であったが、生菌数は、01では全菌数とほぼ変わらないのに対して、0139では経時的に減少し全菌数が有意に多かった。コロニー形成能は、01では、非選択培地では平均して23%であったのに対して、選択培地ではその1.6倍に上昇した。0139では、非選択培地では平均して6%、選択培地では15%であるが、いずれも選択培地の値が高かった。形状に関しては、0139は球状に変化して単独に存在していたが、01は伸長しているものが多く観察された。微生物群集の構造を把握するために、量的・質的の両面の調査を行った。定量的方法として直接計数法およびコロニー計数法を適用したが、直接計数法は海洋微生物学的研究では常用手段であり、コロニー計数法は、2004年にIMOによって採択された「バラスト水管理条約」に記されている病原性微生物の計数法である。質的方法としては、分子生態学的解析手法の一つであるDGGE法を適用した。さらに、これらの方法でカバーできない微生物の検出方法として、定量的かつ定性的にプランクトンを検出する方法であるQPS法を用いた。今年度は、日本の修繕ドック入りした商船3隻のバラスト水調査および研究試料収集を行い、解析を行った。また、一昨年度に入手した、ドック入りした商船3隻および、日本-豪州間航路の大型ばら積み船の航海時の試料の解析も行っている。これらの試料を用い、バラストタンクに保持されている問のバラスト水中の微生物相の変遷を観察し、特にバラスト水の洋上交換の微生物相に与える効果に注目して解析した。DGGE法の結果では、洋上交換を境にして、洋上交換前後で異なる微生物相がクラスターを形成していることが分かった。また、多次元尺度法の解析から、タンク内で保持されている間に微生物相が変遷することが、いずれの航海の試料からも確認できた。直接計数法による検出では、洋上交換後に細菌数の減少が認められたが、コロニー計数法では、反対に洋上交換後にバラストタンク内で細菌が増殖するため、洋上交換効果は不明瞭であった。ただ、病原性微生物は洋上交換後ほとんど検出されなかった。これらの結果から、洋上交換は沿岸域の生物、特に微生物の除去に有効であること、またバラストタンク内で微生物は変遷していることがわかった。平成19年度は、さらに商船から試料を集めるとともに、今年度の試料と併せ解析を進めていく予定である。

コレラ菌では、全菌数はほぼ一定であったが、生菌数は、01では全菌数とほぼ変わらないのに対して、0139では経時的に減少し全菌数が有意に多かった。コロニー形成能は、01では、非選択培地では平均して23%であったのに対して、選択培地ではその1.6倍に上昇した。0139では、非選択培地では平均して6%、選択培地では15%であるが、いずれも選択培地の値が高かった。形状に関しては、0139は球状に変化して単独に存在していたが、01は伸長しているものが多く観察された。
冠動脈平滑筋細胞のATP感受性K^+チャネルに及ぼす麻酔薬の影響

血管平滑筋においてATP感受性K^+チャネル(KATP)は,生理的条件下での血管拡張と収縮,冠動脈拡張に重要な役割を果たすと考えられている。また冠動脈攣縮予防作用や麻酔薬の影響という観点から,麻酔管理における重要度が注目されている。しかしながら,これまで電気生理学的に麻酔薬がKATP活性に影響を与えるかどうか検討した報告はない。今回われわれはパッチクランプ法を用いて種々の麻酔薬の血管平滑筋細胞KATP活性に及ぼす影響を検討した。(方法)ラット冠動脈を摘出し,酵素法で単一冠動脈血管平滑筋細胞を単離した。細胞は3-5日間カーバーグラス上で培養した後,パッチクランプ法のinside-out法およびcell-attached法で単一KATP電流を測定した。チャネルの同定は,単一チャネルコンダクタンスおよび薬物感受性によって行った。今回は揮発性吸入麻酔薬のイソフラレンおよび静脈麻酔薬のプロポフォール,エトミデート,ミダゾラムのKATP活性に及ぼす影響をそれぞれ臨床使用濃度で検討した。(結果)イソフラレン(0.5mM)の投与でcell-attached法で,有意なチャネル活性が認められた。イソフルランの活性化はinside-out法では認められずイソフラレンは細胞内伝道を介してKATPを活性化すると考えられた。一方,プロポフォール(10μM)およびエトミデート(10μM)はcell-attached法およびinside-out法で同程度に有意な抑制が認められ,これらの麻酔薬は直接的にKATPを抑制すると考えられた。また,ミダゾラム(10μM)はcell-attached法およびinside-out法でKATP活性に影響を与えなかった。(結語)今回われわれはパッチクランプ法を用いて種々の麻酔薬の血管平滑筋細胞のKATP活性に及ぼす影響を検討し,麻酔薬の種類によってKATP活性に異なる作用を示すことが明らかとなった。イソフルレンはKATPを活性化しすることからその血管(冠動脈)拡張作用にKATP活性化が重要な役割を果たす可能性が考えられる。一方,プロポフォールとエトミデートは,KATP活性を介する内因性の保護作用(虚血時の血管拡張作用等)を抑制する可能性が示唆される。血管平滑筋細胞のATP感受性K^+チャネル(K_<ATP>)は,血管平滑筋,特に冠動脈の血管トーヌスを制御する重要なイオンチャネルであることが最近報告された。冠動脈痙縮による狭心症は,日本人に多く,麻酔や外科手術による侵襲による周術期の合併も多く報告されている。本研究では、培養ラット冠動脈平滑筋細胞のK_<ATP>チャネル電流をパッチクランプ法で記録し,臨床使用頻度の高い静脈吸入麻酔薬のプロポフォールの影響を比較検討する。[方法]ブタ冠動脈を摘出後,血管内皮を除去し,約2mm角の切片とした。この小組織片を5-7日培養し,遊出した単一冠動脈平滑筋細胞を用いて実験を行った。単一K_<ATP>チャネル電流の記録には,パッチクランプ法のcell-attachedモ-ドを用いた。チャネル電流のコンダクタンスおよび薬物(開口薬:ピナシジル,拮抗薬:グリベンクラミド)感受性からK_<ATP>チャネル電流を同定した。実験は36±0.5°Cで行い,プロポフォール(1μM-100μM)はピペット溶液内に加えた。得られた電流からチャネルの開確率(NP_0)を求めることによりK_<ATP>チャネル活性に及ぼすインスリンの影響を検討した。[結果]Cell-attachedモードでピナシジルにより活性化され,グリベンクラミドで抑制されるK_<ATP>チャネル電流が記録できた。単一チャネルコンダクタンスは36±6pS(n=20)であった。プロポフォールにより有意なピナシジルにより活性化されたK_<ATP>チャネルの開確率の抑制が認められた。同様にInside-outモードおよびOutside-outモードでも有意な抑制効果が認められた。プロポフォールによるK_<ATP>チャネル活性抑制作用は,Wortmannin(PI3K阻害剤),PKC inhibitor,およびPKA inhibitor,およびCytochalasin D(アクチン重合阻害剤)の前処置では影響を受けなかった。[結論]プロポフォールは直接作用として培養冠動脈平滑筋細胞のK_<ATP>チャネル活性を抑制する可能性が示唆された。

イソフルランの活性化はinside-out法では認められずイソフラレンは細胞内伝道を介してKATPを活性化すると考えられた。一方,プロポフォール(10μM)およびエトミデート(10μM)はcell-attached法およびinside-out法で同程度に有意な抑制が認められ,これらの麻酔薬は直接的にKATPを抑制すると考えられた。また,ミダゾラム(10μM)はcell-attached法およびinside-out法でKATP活性に影響を与えなかった。(結語)今回われわれはパッチクランプ法を用いて種々の麻酔薬の血管平滑筋細胞のKATP活性に及ぼす影響を検討し,麻酔薬の種類によってKATP活性に異なる作用を示すことが明らかとなった。イソフルレンはKATPを活性化しすることからその血管(冠動脈)拡張作用にKATP活性化が重要な役割を果たす可能性が考えられる。一方,プロポフォールとエトミデートは,KATP活性を介する内因性の保護作用(虚血時の血管拡張作用等)を抑制する可能性が示唆される。
救急医療をめぐる臨床法医中毒学的研究

薬毒物スクリ-ニングに関し以下のように総合的に検討した。1.試料輸送方法の検討:エタノ-ルやイミプラミン等薬毒物の送付実験から郵送3日後でも有為の濃度変化のないことが確認された。2.薬毒物の体内動態と死後変化:(1)体内動態についてジアゼパム等10種の生理学的薬物速度論モデルを構築し、薬物の体内分布状態から投与形態・時間を推定できた。(2)死後変化について投与したエタノ-ルーd6は腐敗に伴い急減し4日後には死後産生エタノ-ルが大部分を占めたが、ジアゼパム等は漸減傾向を示し4日後でもほぼ定量的に検出された。3.薬毒物スクリ-ニング:(1)救急患者226名の血液や尿等からPulseheatingGC(ーMS)法,トキシラボ及びTDXシステム,GCーMS法等により分析した。その結果エタノ-ル(0.1mg/ml以上)27例、トルエン3例、クロルプロマジン等薬物32種が延べ98例及び覚醒剤3例から検出され、アモバルビタ-ル中毒等で治療に大きく貢献した。(2)剖検例226体分の血液や尿等から上記と同様分析した。その結果エタノ-ル(同)121例(47%)、トルエンチ例、笑気1例等、及びフェノバルビタ-ル等薬物22種延べ76例、覚醒剤13例(5%)から検出され、これら大部分の例では直接死因に結び付く程ではないが生前の状況等を考察するうえで非常に有用であった。4.検査結果報告と体制:検査報告は文書、電話やFAXで報告した。試料が到着してから報告まで1日以内41%(救急例)、1週間以内53%(剖検例)であったが、救急例で1週間以上31%剖検例で1ヶ月以上21%を要したものもあり分析方法や人員等の体制も含め検討課題と思われた。5.依頼機関へのアンケ-ト:救急医療や法医中毒学的分析に的確に対応する緊急薬毒物分析センタ-が是非必要という回答を全員から得た。以上の本研究結果から、各地域における緊急薬毒物分析センタ-の設置を可及的すみやかに実現すベきであることを提案したい。
超微小接点ポイントコンタクトスペクトロスコピ-

粗動部がパルスモ-タ-とネジ、微動部が2個のアクチュエ-タ-からなる、ポイントコンタクトスペクトル(PCS)装置を試作した。粗動部は1パルスで垂直方向に1μm動くことができる。垂直方向には積層形アクチュエ-タ-により、最大スパン±1.5μm微動可能であり、水平方向には、バイモルフ形のアクチュエ-タ-により最大スパン±3μm微動可能である。この装置により、LaCu_6を参照化合物としてNdCu_6のPCSを測定した。NdCu_6のNdイオンの4f電子は結晶場によって分裂している。試料はいずれも十分大きな抵抗比をもっており、測定温度(1.6Kー10K)では、拡散領域にあるので、分裂準位間の遷移を伴う非弾性散乱の効果がPCSによって観測されることが期待された。しかしながら、NdCu_6はTc=5.9Kに、急激な電気抵抗の温度変化を伴う磁気変態があり、磁気変態の効果と、非弾性散乱の効果とを見分けることが必要になった。我々はHolmとVerkinの式を使って、磁気変態がある場合のPCS信号のsimulationをおこない、次の点を明らかにした。磁気変態温度直下のような、比抵抗の温度変化が大きい部分では、1.Tcより十分低温で、試料純度が高く、接点が非常に小さいと負の微分抵抗が生じ、PCS曲線に不連続が現れる。2.Tc以下でも温度が高いか、または残留抵抗が大きいと、大きな正のピ-クと、大きな負のピ-クが現れる。3.さらに比抵抗が大きくなるか、温度が高くなると、負のピ-クがちいさくなる。Tc以上では変化は全く見られなくなる。実際に測定を行った56例中の磁気変態の効果が測定にひっかかっている疑いのあるものを除いた、11例について平均をとったところ、2mVと4mVにピ-クをもつ曲線が得られた。これらは、中性子線回折の結果とよく一致している。点接触スペクトロスコピー装置の製作は,機械部分の製作と,ニードルとアンビルの距離を制御する電子回路部分の製作にわけられる.機械部分に就いては当初の差動ネジを利用する代りにパルスモーターを駆動部に直結し,回転運動を液体ヘリュウム温度の空間に導き,そこで並進運動に変換した.従来の方式では室温空間で回転運動を並進運動に変換していたが,これでは途中をの連結棒の熱膨張による変化がこの研究が目指す微小な接点を作るためのニードルとアンビルの距離を制御する邪魔になるからである.現在機械的部分に多少の不ぐあいがあるので,改良を進めている.ニードルとアンビルの距離は当初の計画では,静電容量によって測定しながらピエゾ素子にフィードバックをかけることによって制御する予定であったが,次のような方法に改めた.すなわちきわめて接近させて二本のニードルをとりつけ一方のニードルを探針として利用する.すなわちパルスモーターにパルスを送り,どちらか一方のニードルがアンビルに接触した瞬間を電流の変化で促え,接触してから1/1000秒以内にパルスをとめる.この操作はすべてコンピューターによって制御する.このような方式に改めたのはそのほうがより簡単だからである.もっとも苦心をしているのは,ピエゾ素子の人手である.国産のアクチュエーターは,液体ヘリュウム温度では使い物にならないことがわかった.やむをえずアメリカのControl Technique社のピエゾトランスレーターを購入した.

この製品は確かに低温で数μ動くので我々の目的に適うのであるが,人手に時間がかかり,また層間の絶縁が破れたりした時のアフターサービスに問題がある.現在国産のバイモルフ型ピエゾ素子で利用できるものがあるかどうか検討しており,もし良品が人手できれば機械部分もそれにあわせて若干の設計変更が必要となる.点接触スペクトルスコピーのための装置を完成した。装置はパルスモーターからなる粗動部と、積層形ピエゾ素子とバイモルフ形ピエゾ素子を組み合わせた微動部からなる。パルスモーターは、1パルスあたり、0.36°回転する。この回転をネジによって、1μmの上下(z)方向の運動に変換した。さらに、試料ホルダー底部に取り付けた、積層型、ピエゾ素子によって、1Vあたり0.005μmのz方向の微動を行うことができる。微動の範囲は±1μmである。微小接点はニードルとアンビル(いずれも試料)の間に形成される。当初の計画では、ニードルとアンビルの距離を静電容量の測定によって行い、距離の制御を行う予定であった。しかしこれは装置が大げさになる割合に実用的ではないので、トンネル電流による方法に変更した。ニードルはバイモルフ型のピエゾ素子に、よって0.3μm/Vの精度で横方向にも移動させられる。これによってアンビル上の適当な位置に微小接点を作ることが可能となった。本装置を利用して、CeCu_6とLaCu_6の点接解スペクトロスコピーの測定を行った。CeCu_6では4f電子と、伝導電子の相互作用による非弾性散乱の効果が観測されることが期待された。LaCu_6は、4f電子を持たないので参照化合物として測定した。これらの試料は可塑性がほとんどなく、鋭い先端をもつニードルを作ることができなかったので、試料を開し、開面どうしを接触させて、微小接点を作った。このために理想的な微小接点を作ることが難しく、拡散領域(a≦min{li,(leli)^<1/2>}、aは接点の代表的大きさ、le,liは、それぞれ弾性散乱と、非弾性散乱の平均自由行程)にある接点と、Maxwell領域(a<le,li)にある接点が並列にできている可能性がある。このため多数回の測定を統計的に処理してCeCu_6において、結晶場によって分裂した、イオンによる非弾性散乱と考えられるスペクトルを観測することに成功した。
イオン-電子複合輸送系を目指した有機伝導体中の超分子カチオン場

ジチオレン系金属錯体Ni(dmit)_2を用いた分子錯体の作製について検討を試みた。カウンターカチオンとして、crown ether分子に包接されたアルカリ土類金属イオンを超分子カチオンとして用いた。その結果、Ca^<2+>(12-crown-4)_2[Ni(dmit)_2]_2(1),Ca^<2+>(15-crown-5)_2[Ni(dmit)_2]_2(CH_3CN)_<0.7>(2),Ca^<2+>(A18-crown-6)[Ni(dmit)_2]_2(CH_3CN)_2(3),and Ca^<2+>(DA18-crown-6)[Ni(dmit)_2]_2(CH_3CN)_2(4)を、新規な単結晶試料として得る事に成功した。これらの錯体は、いずれもイオン伝導性カラムを有さない絶縁体であったが、分子磁性体の観点から研究を試みた。錯体1の磁化率の温度依存性は、キュリー・ワイス的であり、錯体2では約20OKでスピン数が半減する磁気的な相転移が観測された。また錯体3と4では、1次元Heisenberg反強磁性鎖に由来する磁気的挙動が見られた。以上の様にCa^<2+>(crown ethers)超分子カチオン構造に依存して、Ni(dmit)_2分子の持つスピン構造を制御することが可能である。2価のアルカリ土類イオンを用いた場合には、イオンチャンネル構造を有する単結晶試料が得られなかったが、これは2価イオンが強くcrown etherと配意することで閉じた超分子カチオン構造を形成するためである。伝導電子系の構成分子としてジチオレン系金属錯体Ni(dmit)_2を用い、超分子カチオン系にはクラウンエーテル分子に包接されたアルカリ及びアルカリ土類金属イオン(M^+)を用いた試料の作製について検討した。新規錯体として、Ca^<2+>イオンを含む単結晶試料を新たに5種類得る事に成功し、錯体の結晶構造を明らかとした。これらの錯体は、いずれもイオン伝導性カラムを有さない絶縁体であったが、井桁状の特異的なNi(dmit)_2分子の積層形態が観測され、分子磁性体として次年度に着目する。また、既存のLi^+_x(15-crown-5)[Ni(dmit)_2]_2錯体を用いたイオン伝導性の評価を行った。室温で数100 Scm^<-1>の電子伝導性を有する高伝導性錯体である為に、Li金属/Li+-ポリエチレンオキサイド(PEO)lサンプル/Li^+-PEO/Li金属型のサンドイッチ構造を持った電子伝導ブロック型イオン伝導度セルを用いて測定を試みた。その結果、Li^+(15-crown-5)[Ni(dmit)_2]_2錯体で、10^<-6>Scm^<-1>(330K)のイオン伝導性が確認され、有機伝導体単結晶中のイオン-電子複合輸送性を明らかとした。さらに、これら錯体のイオン-電子複合輸送性を、広い温度(4300K)・周波数(100Hz10MHz)をパラメータとして測定が可能な系の構築を新たに行った。Li^+,Na^+,NH_4^+,Cs^+イオンを含むイオンチャンネル型錯体のイオン-電子輸送特性の系統的な評価を試みる。
微細Si/SiO2系電子・音響フォノン相互作用エンジニアリングの創成

本年度は当初計画に従い、下記の成果を得た。(1)自立シリコン板での電子移動度コンパクトモデル作成自立シリコン板での形状因子がシリコン層厚、材料によらないUniversalな曲線に従うことを利用し、基底サブバンド内散乱のUniversal曲線を高精度にフィッティングする単純な解析式を発見した。これを用いて変調音響フォノン散乱律速移動度を解析式表現することにより、電子の大半が基底サブバンド内に存在するような比較的シリコン層厚の薄い領域での移動度を解析式によって高精度に表現することに成功した。この成果は学術論文として発表された。また、サブバンド間散乱の形状因子にもUniversalityがあることを明らかにした。(2)シリコンナノワイヤ構造での電子フォノン相互作用に関する初動研究自立シリコンナノワイヤ構造での音響フォノン変調を取り入れた電子フォノン相互作用の形状因子を計算し、自立シリコン板と同様にナノワイヤ径、材料によらないUniversalな形状因子曲線が得られることが明らかになった。また、変調音響フォノンを厳密に取り入れた電子フォノン相互作用計算プログラムを用いることにより、散乱レートが形状因子増加から予想されるのと同程度だけ減少することを明らかにした。このような自立板構造と類似した結果が得られることは、音響フォノン変調が電子フォノン相互作用に与える影響は、構造によらない一般的かつ簡潔な物理によって支配されていることを示唆している。本年度は当初計画通り、Silicon-On-Insulator(SOI)構造での計算に集中した。本補助金による助成前に完成していた電子・音響フォノン散乱レート計算プログラムを拡張することにより、電子移動度のシリコン層厚依存性の算出が可能となった。以前のプログラムからの改善点は、(1)散乱レート計算において導入されていた近似を取り去り、近似のない厳密な散乱レート計算が可能となった。(2)Intra-subband散乱のみに限定されていた散乱機構を拡張し、Inter-subband散乱も総合的に取り扱うことが可能となった。(3)Mathematicaプログラムの計算効率向上により、計算速度が大幅に改善した。(4)電子・音響フォノン散乱律速移動度のシリコン層厚依存性を、バルクフォノン使用時、自立シリコン板フォノン使用時、SOIフォノン使用時の3つの場合について計算できるようになった。以上の改善により、電子移動度はバルクフォノン、SOIフォノン、自立シリコン板フォノンの順で減少することが明らかになった。この減少の原因を詳細に調べるために散乱で主要な役割をもっ形状因子と呼ばれる物理量について詳しい解析を行ったところ、自立シリコン板フォノン及びSOIフォノンを用いて計算された形状因子は、シリコン板面内フォノン波数が大きなところではバルクフォノン使用時と一致するが、小さなところでは増大することが明らかになった。このような増大には表面モードが関与していると考えられ、これは移動度減少の直接の原因となる。更なる解析により、自立シリコン板フォノンを用いて計算された形状因子はシリコン層厚、材料によらないUniversa1な曲線に従うことが発見された。この発見はこのような系での音響フォノン律速移動度計算を劇的に簡略化する大変重要なものである。以上の結果をまとめた予稿は国際学会発表での審査を通過し、H19年度に発表予定である。
水素・メタン二相循環発酵による廃棄物系バイオマスエネルギー変換の高効率化

本研究は,廃棄物系バイオマスからバイオエネルギー(水素・メタン)の回収を行うためのプロセスの開発を目的とし,高温(55°C)酸発酵槽と中温(36°C)メタン発酵槽からなる二相循環式水素・メタン発酵プロセスを提案し,食品加工廃棄物(ジャガイモ)を処理対象とした連続実験を行った。異なるHRT条件での水素発酵特性とメタン発酵特性を明らかにし, PCR-DGGE法を用いた微生物群集構造解析により,二相循環式水素・メタン発酵プロセスの微生物菌叢を把握した。また,水素発酵の効率化を図るため、様々な基質の水素生成ポテンシャルを把握したとともに、膜分離型発酵における水素発酵特性を検討した。微生物群集構造解析からプロセスの高温酸発酵槽と廃液循環の有用性を検討した。さらに、余剰汚泥のメタン発酵を行い、効率化のためのプロセス構築および微生物解析を行った。平成18年度では,異なるHRT条件での水素発酵特性とメタン発酵特性を明らかにし,PCR-DGGE法を用いた微生物群集構造解析により,二相循環式水素・メタン発酵プロセスの微生物菌叢を把握した。また,微生物群集構造解析からプロセスの高温酸発酵槽と廃液循環の有用性を検討した。本年度では,ジャガイモを基質とした二相循環式高濃度水素・メタン発酵プロセスの連続運転により,無希釈,添加物ゼロの条件で安定運転ができる最短HRTは20日であることがわかった。対応している高温酸生成槽および中温メタン発酵槽の実質HRTはそれぞれ2日と8日であった。プロセスHRT20日とHRT30日の定常状態において,TS分解率,VS分解率,およびCODCr分解率はそれぞれ87%程度,92%程度および85%90%であった。従来の有機性廃棄物のメタン発酵のCODCr分解率が70%75%程度であるので,これと比較しても本研究は,高いCODCr分解率であると言える。また高温水素発酵において水素は,約260日間の長期間に渡って連続的に生成した。プロセスHRTが20日のときに高温水素発酵槽のバイオガス生成速度は,約8.0l/l・d,水素の組成は45%であり,安定した連続的な水素生成が実現した。また,除去ヘキソースあたりの水素収率は1.67mol-H2/mol-hexoseであった。本研究のようなTSが高濃度の基質を対象とした水素発酵において,長期間に渡り連続的な水素生成が行われた既往の研究は見当たらない。中温メタン発酵槽のバイオガス生成速度は約5.3l/l・dで,そのうちのメタンガスの組成は58%であり,メタン生成も安定していた。本研究は,廃棄物系バイオマスからバイオエネルギー(水素・メタン)の回収を行うためのプロセスの開発を目的とし,高温(55°C)酸発酵槽と中温(36°C)メタン発酵槽からなる二相循環式水素・メタン発酵プロセスを提案している。平成19年度では、食品加工廃棄物(ジャガイモ)を処理対象とした連続実験系における微生物群集構造解析をした。その結果、高温酸発酵槽および中温メタン発酵槽内の微生物構造を明らかになった。また、8つの異なる植種源を用いた回分実験により様々な基質の水素生成ポテンシャルを検討した。植種源は、高温酸発酵槽、中温消化槽、高温消化槽、大豆粕、生ごみ、活性汚泥、乳牛糞および土壌から得られた。基質には、でんぷん、ペプトンおよび食用油をそれぞれ炭水化物、たんぱく質および脂質の代表として用いた。でんぷんの水素生成ポテンシャルは17.8-186ml H_2/g starchと大きかったのに対して、ペプトンおよび食用油の水素生成ポテンシャルはわずかであった。でんぷんを基質とした実験系に対してPCR-DGGE法により細菌群の解析を行った結果、Clostridium属細菌やCitrobacter属細菌などの水素生成細菌が様々な廃棄物系バイオマスに広く分布していることが明らかになった。本研究は,廃棄物系バイオマスからバイオエネルギー(水素・メタン)の回収を行うためのプロセスの開発を目的とし,水素発酵とメタン発酵槽からなる二相循環式水素・メタン発酵プロセスを行った。平成20年度においては次の3項目について研究を行った。(1)水素発酵に関する研究水素生成の効率化を目的として、膜分離型生物反応槽を用いてグルコースを基質とした中温水素発酵の連続実験を行った。

また、水素発酵に及ぼす温度と基質濃度の影響について連続実験を行い、高温条件でより安定で高い水素収率を得ることを明らかにした。(2)メタン発酵プロセスに関する研究余剰汚泥のメタン発酵に及ぼす消化温度やオゾン処理の影響を実験的に検討した結果、温度、オゾン処理および汚泥返送を考えた最適的なプロセス組み合わせを把握した。具体的には高温前処理の後にオゾン処理を加え、その後中温メタン発酵を行うプロセスがよい処理性能が得られることが分かった。(3)微生物群集構造解析に関する研究余剰汚泥を種汚泥培養源として嫌気性自己分解を経たメタン発酵スタートアップの実験を行い、運転状況と微生物群構造との関連性について考察を行った。酸生成期からメタン生成期への移行時期にMethanosarcina属古細菌のrDNAが顕著に増加し.メタン生成速度の増大と相関していた。
超音速高温流の高圧化による物体の熱集中の基礎研究

平成六年度には直流電源にアーク放電方式の小型ヒュルス型熱風路を製作,接続し,これにアルゴンを流入させアーク放電で高温流を出現させた.また特に放電電圧の高い窒素ガスの場合,まず着火容易なアルゴン流で点火し,その後窒素ガス流に切替える方式で着火させた.次に現有の真空タンクに新たに真空系(真空ポンプ,真空計等)を購入して取付け,タンクに接続した測定室に上記の加熱風路と超音速ノズルを組付けて高温超高速アルゴン流,及び窒素中を実現させた.量電極間を真空ポンプで低圧にすると,直接窒素流を着火させる事も可能となり,高圧ボンベから放電室への流入ガス圧を徐々に増加させつつ実験した結果,ガス圧を上昇させると所要放電電圧が上昇する模様が確かめられた(保原,水谷).平成七年度は新しく15kWアーク加熱装置を製作し,又流量計等を購入して,アルゴン及び窒素ガスのアーク放電加熱実験を系統的に進めた.即ち各種の一定放電電流値I毎にガス流量mを変化させ,電圧Vを測定する方法で行った.そのデータを処理するに際して単位質量流量m当りの放電電力Wm(Wm=W/m=I^2R/m)がほぼ一定と仮定するとI^2/mはR(≒V/I)に逆比例すると考えて,I^2/mと平均電気抵抗R(=電圧V/電流I)の関係を図にプロットすると各実験データがR^<-1>から少しずれたほぼ一本の曲線に乗る事が判った.これはある種の相似法則性追求へのきっかけで,取りあえず項目11.の研究発表の講座論文中に掲載し,更に追求中である.一方流量mを増大(高圧化)させた時のマッハ数4の風洞内に,基礎的な鈍頭円筒をさらした時,離脱衝撃波と先頭部での熱集中増加の模様が観測された.平成六年度には直流電源にアーク放電方式の小型ヒュルス型熱風路を製作,接続し,これにアルゴンを流入させアーク放電で高温流を出現させた.また特に放電電圧の高い窒素ガスの場合,まず着火容易なアルゴン流で点火し,その後窒素ガス流に切替える方式で着火させた.次に現有の真空タンクに新たに真空系(真空ポンプ,真空計等)を購入して取付け,タンクに接続した測定室に上記の加熱風路と超音速ノズルを組付けて高温超高速アルゴン流,及び窒素中を実現させた.量電極間を真空ポンプで低圧にすると,直接窒素流を着火させる事も可能となり,高圧ボンベから放電室への流入ガス圧を徐々に増加させつつ実験した結果,ガス圧を上昇させると所要放電電圧が上昇する模様が確かめられた(保原,水谷).平成七年度は新しく15kWアーク加熱装置を製作し,又流量計等を購入して,アルゴン及び窒素ガスのアーク放電加熱実験を系統的に進めた.即ち各種の一定放電電流値I毎にガス流量mを変化させ,電圧Vを測定する方法で行った.そのデータを処理するに際して単位質量流量m当りの放電電力Wm(Wm=W/m=I^2R/m)がほぼ一定と仮定するとI^2/mはR(≒V/I)に逆比例すると考えて,I^2/mと平均電気抵抗R(=電圧V/電流I)の関係を図にプロットすると各実験データがR^<-1>から少しずれたほぼ一本の曲線に乗る事が判った.これはある種の相似法則性追求へのきっかけで,取りあえず項目11.の研究発表の講座論文中に掲載し,更に追求中である.一方流量mを増大(高圧化)させた時のマッハ数4の風洞内に,基礎的な鈍頭円筒をさらした時,離脱衝撃波と先頭部での熱集中増加の模様が観測された.平成6年度には,直流電源にアーク放電方式の小型ヒュルス型加熱風路を製作,接続し,これにアルゴンを流入させてアーク放電で高温流を出現させた.また特に放電電圧の高い窒素ガスの場合,先ず着火容易なアルゴン流で点火し,その後窒素ガス流に切り替える方法で着火させた.次に現有の真空タンクに新たに真空系(真空ポンプ,真空計器等)を購入して取り付け,タンクに接続した測定室に上記の加熱風路と超音速ノズルを組み付けて,高温超音速アルゴン流,および窒素流を実現させた.両電極間を真空ポンプで低圧にすると,直接窒素流を着火させる事も可能となった.現在,高圧ボンベから放電室への流入ガス圧を徐々に増加させつつ実験進行中であり,それによればガス圧を上昇させると,所要放電電圧が上昇する模様が確かめられている(保原,水谷).これらの結果の一部は日本航空宇宙学会誌「高エンタルピ風洞ワークショップ」特集号に発表予定である.現在までの研究での問題点は,放電電極間の絶縁体および超音速ノズルのスロート部における耐熱性の不充分な事で,その対策として絶縁体を放電部から遠ざける配置とし,又,ノズルスロート部を積極的に水冷する等,一部構造の設計を変更してテストを繰り返し中で,10分以上の連続運転は実現されている.平成七年度は新しく15kWアーク加熱装置を製作し,又流量計等を購入して,アルゴン及び窒素ガスのアーク放電加熱実験を系統的に進めた.即ち各種の一定放電電流値I毎にガス流量mを変化させ,電圧Vを測定する方法で行った.

そのデータを処理するに際して,単位質量流量m当りの放電電力W_m(W_m=W/m=I^2R/m)がほぼ一定と仮定すると,I^2/mはR(≒V/I)に逆比例すると考えて,I^2/mと平均電気抵抗R(=電圧V/電流I)の関係を図にプロットすると各実験データが,R^<-1>から少しずれたほぼ一本の曲線に乗る事が判った.これはある種の相似法則性追求へのきっかけと考えられ,取りあえず項目11.の研究発表の講座論文に速報の意味で掲載させてもらい,現在更に追求中であるが,そのために更に大型の電源の必要性を強く感じている.この法則性が確立されると,小型パイロット風洞から超大型アーク風洞を設計する際の精密な指針が得られよう.一方流量mを増大(高圧化)させた時のマッハ数4の風洞内に,基礎的な鈍頭円筒をさらした時,離脱衝撃波と先頭部での熱集中増加の模様が観測された.
気孔孔辺細胞におけるタイプ1プロテインフォスファターゼの機能に関する研究

植物におけるタイプ1プロテインフォスファターゼの役割の研究を気孔孔辺細胞に着目して行い以下の成果を得た。まず、この酵素は触媒サブユニットと調節サブユニットがヘテロダイマーを形成して機能を発揮することから、この調節サブユニットの探索から仕事を開始した。その結果、2つの興味ある調節サブユニットの候補が得られたので詳細に解析した。1つはインヒビター3である。まず、機能解析を行うためソラマメのインヒビター3のオーソログを探索した。そのシロイヌナズナのオーソログを用いて試験管内での結合実験を行うとインヒビター3がタイプ1プロテインフォスファターゼの触媒サブユニットとのみ結合し、良く似た配列を持つタイプ2Aプロテインフォスファターゼとは結合せず特異的結合であった。インヒビター3は触媒サブユニットの脱リン酸化活性を10nMの濃度で完全に阻害した。さらに、インヒビター3の結合部位に相当するアミノ酸を置換するとこの阻害は消失した。インヒビター3と触媒サブユニットが細胞内で結合している事を、それぞれのタンパク質の抗体によって免疫沈降により、証明した。インヒビター3と触媒サブユニットを孔辺細胞に同時に発現させるとインヒビター3存在時には触媒サブユニットは核と細胞質に存在したが、両者の結合を阻害すると触媒サブユニットは核には存在しなくなった。以上のことから、インヒビター3はタイプ1プロテインフォスファターゼの調節サブユニットと結論された。そこで、インヒビター3の孔辺細胞における機能解析を行うべく、このインヒビター3の遺伝子にT-DNAが挿入されたタグラインを取得し、そのホモラインの採取を試みたが、すべて致死になった。その原因を追及すると、胚発生の段階で成長がストップし、発生の初期段階でインヒビター3がフォスファターゼ活性を制御し、発生をコントロールするものと推定された。また、このインヒビター3のRNAiラインも同様の表現型を示した。以上から、インヒビター3がタイプ1プロテインフォスファターゼの調節サブユニットとして機能していることが示された。これは植物細胞では初めての例であるが。気孔孔辺細胞における機能解析は不首尾であった。現在、もう一つの調節サブユニットの解析が進行中である。気孔孔辺細胞の青色光情報伝達系にタイプ1プロテインフォスファターゼがポジティブレギュレーターとして機能している事が示された。このフォスファターゼは通常制御サブユニットによって制御される事が知られているが、植物細胞ではまだこのサブユニットは得られておらず、動物細胞と同様の働きをするか、否かも不明である。本年度は、孔辺細胞を材料にしてtwo-hybrid法で複数の制御サブユニット取得し、気孔の情報伝達系に関与すると推測されるインヒビター3について詳細な解析を試みた。以下の成果が得られた。1)得られたインヒビター3のアミノ酸配列は酵母やヒトのものと高い相同性を示し、タイプ1プロテインフォスファターゼとの結合モチーフである"RVxF"を持っていた。このモチーフのアミノ酸置換を行うと両者は結合しなくなった。2)孔辺細胞には9個のタイプ1プロテインフォスファターゼのイソ酵素が発現していたが、いずれのイソ酵素とも程度は異なるが結合した。