hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食事摂取基準の補完を目的とする二重標識水法を用いた幼児のエネルギー代謝測定

本研究では,世界的にデータ不足にある幼児を対象に,二重標識水法を用いた総エネルギー消費量(TEE)の実態調査を行い,これにシステマチックレビューを加えることで,日本人の食事摂取基準(DRI)に示される推定エネルギー必要量(EER)の拡充に取り組んだ.調査の結果,DRIに示される35歳の年齢帯の身体活動レベルが実態に比べて低値である可能性が示唆された.一方,TEEはDRIに示されるEERとほぼ同値であり,別途実施した最新のシステマチックレビューの結果とも良く一致していた.これらの知見から,幼児については,従前の基礎代謝量を介したEERの導出方法に再考の余地があることが明らかとなった.本研究は,日本人の食事摂取基準における推定エネルギー必要量の拡充をねらい,世界的観点でデータが欠損している幼児を主な対象とし,安静時代謝量と日常生活中の身体活動量の2点について実態調査を行う事を目的としている.本年度は,幼児で実施される測定を念頭においた方法論の改善・改良を行ったうえで,実際の調査を開始した.安定同位体を用いる本研究では,安全性に関する正確な情報の提供に慎重な姿勢が求められるため,入手可能な学術資料を精査し,二重標識水(DLW)法の安全性について改めて確認を行った.間接熱量測定法のうち,ダグラスバッグ法,フード法,ブレスバイブレス法,ヒューマンカロリメーター(HC)法の実験室的予備検討を行い,それぞれの精度的向上を図った.高性能ガス質量分析器を用いるダグラスバッグ法を確立することができた.また,被検者に安静を保持させる際にどのような課題提示をすべきかについても検討し,安静課題とビデオ視聴課題の結果には差がないことも見出した.DLW法に関して対象者の負担軽減を目的とした検討を行い,投与4-5時間後に採尿を行う条件であれば,スポーツドリンクとして同位体投与を行った場合,ならびに投与時に軽食を摂取させた場合のいずれの場合でも,総体水分量の算出において実質的な問題は生じないことが明らかとなった.幼児を対象とし,HC法とフード法を組み合わせた,安静時代謝,睡眠時代謝,基礎代謝の測定を実施し,これらの比較を行った.HC法で測定された睡眠時代謝量の結果は,入眠時と早朝で安定している反面,基礎代謝量の測定時には開放的に実施できることが仇となり,体動が誘発されることで著しく高いエネルギー消費量が観察される事になった.今後は,フード法またはダグラスバッグ法を主たる方法とするか,基礎代謝量にこだわらずに睡眠時代謝量の測定値を重要視するかのいずれかの方向性で測定を実施する.本研究は,日本人の食事摂取基準における推定エネルギー必要量の拡充を目的としている.世界的にデータ不足にある幼児を対象とした実態調査,調査規模の拡大を見据えた測定法の整備・改善,文献データベースを活用した基準値検討の科学的論拠の取得が活動の柱である.平成24年度分の活動実績として特に顕著であった成果を以下に示す.幼児の総エネルギー消費量(TEE)の実態把握のため,複数の幼稚園の協力のもと26名を対象に調査を行った.測定には前年度の活動で安全性が改めて確認された精確な測定法である二重標識水(DLW)法と3軸加速度計法を併用した.翌年度も調査を継続し例数を増やすことから,DLW法において系統誤差を排し有意義な結論が導き出せるように,2カ年分の試料は同時分析される.大阪府立母子保健総合医療センターの協力を得て,特別な栄養指導が必要となる低身長児を対象としDLW法ならびに間接熱量測定法による調査を実施した(男児4名,女児4名の計8名;5.2±0.5歳,96.2±2.5cm,13.4±1.2kg).TEEを基礎代謝量(BMR)で除した身体活動レベル(PAL)は1.45±0.15と,食事摂取基準に示される同年齢児の値と同等で,身体活動については大差がないことが明らかとなった.間接法によって安静時の代謝量を標的とした測定を行う際のプロトコルと測定条件を整えるため,実験室的基礎検討も行った.ガス濃度分析装置の安定性に寄与する暖機運転と校正ガスのあり方,ならびに安静保持のための課題提示法について重要な知見を得た.また,測定前の温熱負荷ならびに飲水が対象者の代謝量を検出可能なレベルで亢進させてしまう安静時特有の困難さも浮き彫りとなった.幼児の推定エネルギー必要量の策定に資するデータを求め,データベース(2013年2月時点)を活用して文献を収集,精査したが,食事摂取基準2010年版の厳格な採択基準を満たす新規データは存在しなかった.本研究は日本人の食事摂取基準におけるエネルギー必要量の強化を目標にかかげ,世界的にデータ不足の状態に瀕している幼児を対象と定めたエビデンスの拡張を行った.エネルギー必要量は基礎代謝量に身体活動レベルを掛けて求めるアプローチが取られているが,幼児を対象として真に基礎代謝量と呼べるデータを取得することは容易ではない.本研究の成果の一つとして,安静指示に代えて映像視聴課題を提示することで被検者に安静状態が発現し易く,また安静が維持し易くなることが明らかとなった.間接熱量測定法のゴールドスタンダードとされるチャンバー法を妥当基準とし,普及型のフード法で良好な測定結果を得るための装置の調整法を含めた測定条件を明らかとした.これらの知見をもとにフィールド調査において幼児16名(男子8名,女子8名)の基礎代謝量の実測を行った.

各種方法による推定値との比較を行ったところ,最も良好な値が得られたのが食事摂取基準に年齢区分ごとに示される基礎代謝基準値と体重から算出する方法であった.着実なデータ取得が可能な実態調査は意義深いが,予算や時間の制約から効率の面で優れているとは言い難い.そこで調査と平行して,小児を対象に二重標識水法を用いている既報論文を対象としたシステマチックレビューを実施した.Pubmedでヒットした372件の文献を精査し,これらが反映されたデータベース[抽出項目:文献情報(著者,誌名,発行年など),対象者特性(性別,年齢,身体組成など),エネルギーデータ(総エネルギー消費量,基礎代謝量など),その他]を作成した.最終的に有効と判断された49件の文献の中から2,251名の対象者のデータを抽出し,基礎代謝量を介さないアプローチで小児のエネルギー必要量を試算した.しかしながら,日本人データの不足は明らかであり実態調査の必要性が協調される結果となった.本研究は,日本人の食事摂取基準(DRI)に示される推定エネルギー必要量(EER)の強化・拡充を目的に掲げ,世界的にデータ不足の状態にある幼児の実態調査に加え,文献データベースを活用した基準値検討に資するエビデンスの収集と整理を活動の柱と位置づけている.当該年度の活動実績として,特に顕著であった成果の概要を以下に示す.幼児の総エネルギー消費量(TEE)ならびに身体活動レベル(PAL)の実態把握のため,複数地域で計32名を対象とする調査を実施した.対象が幼児となるため,安全性を重視した慎重な手順を踏みつつ正確な測定を実施した.フィールド調査において最も優れた方法で,エネルギー基準のエビデンス取得法として標準化されている二重標識水(DLW)法によってTEEを測定した.結果として得られたPALは1.58で,DRI2015年版の掲載値(35歳)の1.45と比較すると高値であった.一方,取得されたTEEは1265 kcal/日であり,DRIに示される推定エネルギー必要量(1300 kcal/日)とほぼ同値であった.これは,PALの分母となる基礎代謝量の値に両者で違いがあるために起こる現象であり,幼児年齢帯における基礎代謝量を媒介とするEERの導出手続に再考の余地があることを意味している.本研究では,実態調査と平行してシステマチックレビューも実施している.文献データベースなどにより抽出した,小児を対象にDLW法を用いてTEEを取得している文献398報を収集・精査し,これらが反映されたデータベース[抽出項目:対象特性(性別,年齢,身体組成など),エネルギーデータ(TEE,基礎代謝量など)]を作成し,文献エビデンスに基づくEERの検討を行った.TEEの平均は7071 kcal/kg体重/日の範囲にあり,前述の実態調査で得られた71.5 kcal/kg体重/日と良く一致していた.本研究では,世界的にデータ不足にある幼児を対象に,二重標識水法を用いた総エネルギー消費量(TEE)の実態調査を行い,これにシステマチックレビューを加えることで,日本人の食事摂取基準(DRI)に示される推定エネルギー必要量(EER)の拡充に取り組んだ.調査の結果,DRIに示される35歳の年齢帯の身体活動レベルが実態に比べて低値である可能性が示唆された.一方,TEEはDRIに示されるEERとほぼ同値であり,別途実施した最新のシステマチックレビューの結果とも良く一致していた.これらの知見から,幼児については,従前の基礎代謝量を介したEERの導出方法に再考の余地があることが明らかとなった.
沿岸帯の機能に関する琵琶湖と五大湖の比較

北米にある五大湖の中で、ヒュ-ロン湖の西南部に存在するサギナウ湾に広大な湿地帯がある。本共同研究ではここを調査地点に選んだ。サギナウ湾の面積は、この湾だけでも琵琶湖の4.3倍もあり、琵琶湖の沿岸帯の水草帯(ヨシ群落帯)の研究の対象にしてきた矢橋湾の面積の5000倍も大きい。琵琶湖沿岸帯では抽水植物植物としては、Phragmites communisが優占種で、サギナウ湾では、Scripus americanus(ホタルイの仲間)が優占種である。本共同研究では、サギナウ湾の沿岸帯におけるイグサ地帯の物理的環境(水位変動、連続水温ならびに濁度、電気伝導度など)、化学的環境(溶存主要イオン濃度及びSSの元素濃度、栄養塩の分析など)、生物的環境(沈水植物の種類構成、水草地帯内における付着生物の生産量と分解量、有機物分解による酸素の変化など)の測定を行い、この水域における湿地帯(水草地帯)の特徴を把握した同時に、空中からのリモ-トセンシングによって、この湿地帯周辺の物理的環境の状況を画的にも把握することに努めた。また、季節的な相違を見るため、抽水植物が繁茂する夏期だけでなく、春期においても調査を行なった。ヒュウロン湖サギナウ湾東南部における湿地帯(水草地帯)で、沿岸から垂直の方向に50mずつ調査地点を設定し、岸から沖に向けて600mまでの範囲にわたって、物理的環境、化学的環境ならびに生物の状況などについての水平変化の測定を行った。夏期においては、沿岸に直角な垂直線上において、明らかに水質に顕著な勾配が見られた。岸側から沖に向かうにつれ、岸側の濁度が著しく低いのに対して沖側は高い濁度をしめした。逆に、水中溶存化学成分の総合的な量の指標となる電気伝導度は岸側では高い値を示し(600μS)、沖側は低い電気伝導度(300μS)をしめした。この湿地帯では大きな水位の変動がおこる(琵琶湖では多くは1日の変動は2ー3cmであるのに対して、ここでは1日の変動が普通10cmにもなる)。水位変動の周期には、24時間の周期と3時間の2つの周期が検出された。分析の結果、前者の周期は湖陸風による風の影響で現れたもの、後者は湾に直角方向におこる静振によるものであると結論づけた。陸側から沖側の方向に水質の急激な変化が見られ、そのフロントは水位が上昇すると岸側に、水位が低下すると沖側に移動することをみた。この流速は普通、毎秒2ー3cmであった。ときどき、この地方でもハリケ静ン風の嵐が起こるが、このときには水位の上昇が急に起こりしかもその規模は大きい。そのため、湿地帯の沖側と岸側の水がよく混合する。このときの流速は水草地帯内で10/秒におよんだ。この地帯は、Scripus americanusが優占しているが、ここにつく付着藻類のクロロフイル量は沖側にくらべて岸側の方が茎の表面積あたりでも、湖底面積あたりでもともに有意に高かった。茎につく藻類の総生産速度の活性については、岸からやや離れたところがもっとも高かった。分解量は琵琶湖の矢橋沿岸帯より2ー3分の1少ない。生産量は矢橋沿岸帯より変動の幅が大きい。これは水草地帯の奥行きが大きい事に由来する。クロロフイル量は夏期(7ー8月)では沖に行くほど急激に高くなるが、春期(5月)では、全く逆の傾向がみられ沖に行くほどクロロフイル量は低くなる。夏期においては、密度の高いサンカクイが生育するため、水草地帯の内部の水の交流が少ない。そのため、岸側にう多く存在する植物の腐食物によって、夜間、特に早朝においては、水中の酸素量は著しく減少する。沖側の湿地帯内の部分と比較して、岸側の湿地帯内の硫酸イオン濃度は低くなっている。これは、Mg^<++>、Ca^+、Cl^ー、その他のイオンが湿地帯内の沖側にいくにつれて低くなるのとは対照的である。この理由は、夜間、低酸素(おそらく湖底直上では無酸素状態)になるので、硫酸イオンが還元状態になっているためと思われる。また、他のイオンが岸側で多いのはこの辺では浅いため、水の蒸発によって水が失われイオンが濃縮されて濃度が高くなったためと考えられる。同時に湿地帯内部の水が沖側と岸側の間で交流がないこともその原因であろう。

本共同研究では、サギナウ湾の沿岸帯におけるイグサ地帯の物理的環境(水位変動、連続水温ならびに濁度、電気伝導度など)、化学的環境(溶存主要イオン濃度及びSSの元素濃度、栄養塩の分析など)、生物的環境(沈水植物の種類構成、水草地帯内における付着生物の生産量と分解量、有機物分解による酸素の変化など)の測定を行い、この水域における湿地帯(水草地帯)の特徴を把握した同時に、空中からのリモ-トセンシングによって、この湿地帯周辺の物理的環境の状況を画的にも把握することに努めた。また、季節的な相違を見るため、抽水植物が繁茂する夏期だけでなく、春期においても調査を行なった。ヒュウロン湖サギナウ湾東南部における湿地帯(水草地帯)で、沿岸から垂直の方向に50mずつ調査地点を設定し、岸から沖に向けて600mまでの範囲にわたって、物理的環境、化学的環境ならびに生物の状況などについての水平変化の測定を行った。夏期においては、沿岸に直角な垂直線上において、明らかに水質に顕著な勾配が見られた。岸側から沖に向かうにつれ、岸側の濁度が著しく低いのに対して沖側は高い濁度をしめした。逆に、水中溶存化学成分の総合的な量の指標となる電気伝導度は岸側では高い値を示し(600μS)、沖側は低い電気伝導度(300μS)をしめした。この湿地帯では大きな水位の変動がおこる(琵琶湖では多くは1日の変動は2ー3cmであるのに対して、ここでは1日の変動が普通10cmにもなる)。水位変動の周期には、24時間の周期と3時間の2つの周期が検出された。分析の結果、前者の周期は湖陸風による風の影響で現れたもの、後者は湾に直角方向におこる静振によるものであると結論づけた。陸側から沖側の方向に水質の急激な変化が見られ、そのフロントは水位が上昇すると岸側に、水位が低下すると沖側に移動することをみた。この流速は普通、毎秒2ー3cmであった。ときどき、この地方でもハリケ静ン風の嵐が起こるが、このときには水位の上昇が急に起こりしかもその規模は大きい。そのため、湿地帯の沖側と岸側の水がよく混合する。このときの流速は水草地帯内で10/秒におよんだ。この地帯は、Scripus americanusが優占しているが、ここにつく付着藻類のクロロフイル量は沖側にくらべて岸側の方が茎の表面積あたりでも、湖底面積あたりでもともに有意に高かった。茎につく藻類の総生産速度の活性については、岸からやや離れたところがもっとも高かった。分解量は琵琶湖の矢橋沿岸帯より2ー3分の1少ない。生産量は矢橋沿岸帯より変動の幅が大きい。これは水草地帯の奥行きが大きい事に由来する。クロロフイル量は夏期(7ー8月)では沖に行くほど急激に高くなるが、春期(5月)では、全く逆の傾向がみられ沖に行くほどクロロフイル量は低くなる。夏期においては、密度の高いサンカクイが生育するため、水草地帯の内部の水の交流が少ない。そのため、岸側にう多く存在する植物の腐食物によって、夜間、特に早朝においては、水中の酸素量は著しく減少する。沖側の湿地帯内の部分と比較して、岸側の湿地帯内の硫酸イオン濃度は低くなっている。これは、Mg^<++>、Ca^+、Cl^ー、その他のイオンが湿地帯内の沖側にいくにつれて低くなるのとは対照的である。この理由は、夜間、低酸素(おそらく湖底直上では無酸素状態)になるので、硫酸イオンが還元状態になっているためと思われる。また、他のイオンが岸側で多いのはこの辺では浅いため、水の蒸発によって水が失われイオンが濃縮されて濃度が高くなったためと考えられる。同時に湿地帯内部の水が沖側と岸側の間で交流がないこともその原因であろう。ヒュ-ロン湖サギノ-湾における奥行き500mにわたるイグサ群落では岸から沖合いにかけて物理的、化学的、生物的性状が著しく異なる。岸側では水中のNa^<2+>、Ca^<2+>、およびHCO^-_3の濃度が特に高いため伝導度は高くなっている。
造血器腫瘍および固形癌の診断および治療に有用なガストリン受容体作働薬の開発

ヒト血液細胞に様々のペプチドホルモン受容体が存在することが示唆されているが、その生理的意義は明らかでない。ヒト血液細胞におけるこれらのペプチドの生物学的機能の解明には、これらのペプチドホルモン受容体をクローン化し、その構造および機能を解析することが大変重要である。私共は世界で初めてECL細胞由来のガストリン受容体を、さらにヒト大脳および胃粘膜よりCCK-Bおよびガストリン受容体cDNAをクローン化し、ガストリン受容体とCCK-B受容体は同一の三量体G蛋白共役型受容体で、リガンド依存性の細胞増殖能を持つこと、その細胞内情報伝達においてチロシンキナーゼ型受容体よりのシグナル伝達とクロストークしていること、肺癌、大腸癌、内分泌腺腫瘍などの固形癌のみならず種々の白血病や悪性リンパ腫由来のヒト細胞株に当該遺伝子の発現が認められること、さらにリガンド遺伝子も高発現する細胞株においては、オートクリン機構を介した受容体の活性化がみられ、これらの悪性腫瘍細胞増殖に関与していることを明らかにしてきた。すなわち、このようなガストリン受容体の活性化を特異的受容体拮抗薬により遮断することにより腫瘍細胞のDNA合成を阻害することができる事を報告した。ヒト末梢血単球やリンパ球には発現しないが、リンパ性を含む全系統のde novoの急性白血病細胞にガストリン受容体発現が見られることも確認した。このようなガストリン受容体に関する私達の研究成果をもとに、ヒト悪性腫瘍細胞に異所性または過剰発現し、その細胞増殖を促進する三量体G蛋白共役型ガストリン受容体分子を、造血器腫瘍や固形癌など多くの悪性腫瘍の診断や治療の標的分子として臨床応用することを最終目標として、ヒトガストリン受容体特異的作働薬を開発することを試みた。私共は世界出初めてECL細胞由来のガストリン受容体を、さらにヒト大脳および胃粘膜yriCCK-Bおよびガストリン受容体cDNAをクローン化し、ガストリン受容体とCCK-B受容体は同一の三量体Gタンパク質共役型受容体で、リガンド依存性の細胞増殖能を持つことや、本受容体の細胞内情報伝達においてチロシンキナーゼ型増殖因子やサイトカイン受容体よりのシグナル伝達とクロストークしていることを明らかにしてきた。さらに、肺癌、大腸癌、内分泌腺腫瘍などの固形癌のみならず種々の白血病や悪性リンパ腫由来のヒト細胞株における、当該遺伝子の発現も報告し、受容体遺伝子のみならずリガンド遺伝子も高発現する細胞株において、オートクリン機構を介して受容体の活性化がこれらの悪性腫瘍細胞増殖に関与していることも明らかにした。すなわち、このようなガストリン受容体の活性化は、特異的受容体拮抗薬により遮断することができ、その結果として腫瘍細胞のDNA合成を阻害することができる。さらに私達は、当該受容体遺伝子ノックアオウトマウスの作製し、ガストリン受容体がin viroにおいても生理的な細胞増殖の制御分子としての重要な役割を果たしていることを証明している。今回、細胞株のみならずde novoの白血病細胞における、当該遺伝子の異所性または過剰発現も確認した。すなわち、ヒト正常末梢血単球やリンパ球には発現しないガストリン重要が、リンパ性を含む全系統のde noveo急性白血病細胞に高頻度に異所性mtaha過剰発現していることを明らかにした。さらに、ヒトガストリン受容体高発現にH3T3細胞を用い、^<125>I標識CCKおよび^<125>I標識ガストリンを用いたリガンド結合能、これらリガンドにより誘導されるイノシトールリン脂質代謝回転、細胞内イオン化カルシウム変動を指標として、星野英一博士らにより合成された種々の受容体拮抗薬の候補薬剤を評価した。ヒト血液細胞にソマトスタチン、サブスタンスP、VIPやコレシストキニン(CCK)などの様々のペプチドホルモン受容体が存在することが示唆されているが、その生理的意義は明らかでない。

ヒト血液細胞におけるこれらのペプチドの生物学的機能の解明には、これらのペプチドホルモン受容体をクローン化し、その構造および機能を解析することが大変重要である。私共は世界で初めて、肺癌、大腸癌、内分泌腺腫瘍などの固形癌のみならず種々の白血病や悪性リンパ腫由来のヒト細胞株に当該遺伝子の発現が認められること、さらにリガンド遺伝子も高発現する細胞株においては、オートクリン機構を介した受容体の活性化がみられ、これらの悪性腫瘍細胞増殖に関与していることを明らかにしてきた。すなわち、このようなガストリン受容体の活性化を特異的受容体拮抗薬により遮断することにより腫瘍細胞のDNA合成を阻害することができる事を報告した。ヒト末梢血単球やリンパ球には発現しないが、リンパ性を含む全系統のde novoの急性白血病細胞にガストリン受容体発現が見られることも確認した。このようなガストリン受容体に関する私達の研究成果をもとに、ヒト悪性腫瘍細胞に異所性または過剰発現し、その細胞増殖を促進する三量体G蛋白共役型ガストリン受容体分子を、造血器腫瘍や固形癌など多くの悪性腫瘍の診断や治療の標的分子として臨床応用することを最終目標として、ヒトガストリン受容体特異的作働薬を開発することを試みた。ヒトガストリン受容体高発現NIH3T3細胞を用い、_<125>I標識CCKおよび_<125>I標識ガストリンを用いたリガンド結合能、これらリガンドにより誘導されるイノシトールリン脂質代謝回転、細胞内イオン化カルシウム変動を指標として、種々の受容体拮抗薬の候補薬剤を評価した結果、ベンゾジアゼピン由来のAG-041Rがヒトガストリン受容体特異的な拮抗薬であることが明らかとなった。
前周期遷移金属環状化合物の合成と機能

ピロールにイミノメチル基を導入した2座イミノピロリル配位子を用いて種々の4族金属錯体を合成し、それらの錯体がエチレンの重合触媒となることを見出してきた。このイミノピロリル配位子は非対称であり、同様に非対称であるamidinate配位子を有するハーフメタロセン型錯体によるα-オレフィンの立体規則性重合が報告されていることから、イミノピロリル配位子を有するハーフメタロセン型錯体を用いて、α-オレフィンの立体規則性重合が可能であると期待される。そこで、ハーフメタロセン型錯体を合成し、エチレン及び1-ヘキセンの重合触媒としての性能を検討したので報告する。得られた錯体を用い、MMAOまたは[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]/R_3Al(R=Me,Et,^iBu)を助触媒に用いてエチレンの重合を行った。MMAOを助触媒とする系と[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]/R_3Alを助触媒とする系についてエチレンの重合を行った。助触媒の種類により、異なる活性種が発生していることを見いだした。この違いを明らかにするため、錯体と^iBu_3Alとの反応後、加水分解すると、イミノピロリル配位子とイミンがアミンへと還元されたアミノピロリル配位子が得られた。従って、アミノピロリル配位子を有する錯体が重合活性種となっている可能性が示唆された。そこで、アミノピロリル配位子を有する錯体8を合成し、エチレンの重合を試みた。助触媒にMMAOまたは^iBu_3Alのみを用いた場合では低活性であったが、[Ph_3,C][B(C_6F_5)_4]/^iBu_3Alを助触媒に用いると高い活性を示した。この結果より、[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]/^iBu_3Alを助触媒とする系では、アミノピロリル配位子を有する錯体が重合活性種となっていると考えられる。1-ヘキセンの重合反応について、現在検討中である。遷移金属とヘテロ元素の結合を持つ環状化合物(ヘテロメタラサイクル)は、多様で柔軟性に富んだ配位様式(配位結合)をとることができる。このような配位子の「柔構造」を活かした重合触媒の開発を目的として研究を進めている。今回は、タンタル錯体触媒によるMMAのリビング重合について報告する。モノアザジエンおよびジアザジエン配位子をもつハーフメタロセン型5族金属錯体を系統的に合成することにより、金属上および配位子上の置換基の種類によって多様な配位構造をとることがわかってきた。3族や4族のメタロセン触媒は、α-オレフィン類の重合ばかりでなく、メタクリル酸メチル(MMA)などの極性モノマーの重合触媒となることが見いだされ注目されている。われわれは、MMAの重合触媒活性種となる配位不飽和なエノラートを温和な条件で発生させることを目的として、モノマーが配位した触媒前駆体を合成し、MMAのリビング重合が進行することを見いだした。3価の2量体錯体、[TaCp^*Cl_2]_2(1)と1当量のMMAを反応させることにより、TaCp^*(supine-η^4-MMA)Cl_2(2)を合成した。次に、錯体2と1当量のマグネシウム-ブタジエン化合物を反応させることにより、ブタジエン-MMA錯体TaCp^*(prone-η^4-,3-butadiene)(supine-η^4-MMA)(3)を得た。さらに、2と1当量のLi_2(R_2-DAD)(THF)_4を反応させ、ジアザブタジエン配位子をもつ錯体TaCp^*(η^2-R_2-DAD)(supine-η^4-MMA)(4a : R=C_6H_4OMe-p;4b : R=C_6H_4Me-o;4c :R=cyclohexyl)を合成した。錯体4のUVスペクトルにおいて、500nm付近にLMCTによる吸収が観測されたことから、DAD配位子は中心金属にη^2-ジアザメタラサイクル型で配位していることがわかった。これらタンタル-MMA錯体3,4a-cに1当量のアルキルアルミニウム(AlMe_3)を添加した系はMMAの重合触媒となり、シンジオリッチなポリマー(rr=70%)を与えた。中心金属が電子豊富なほど、高い重合活性を示し、4cを前駆体とした場合にもっとも活性が高く、最も分子量のそろったポリマー(M_w/M_n=1.1)が得られた。メタロセン触媒に続くオレフィン重合触媒として、適切な支持配位子を持つポストメタロセン触媒の研究が、最近活発に行われている。我々は配位子として、ピロールにイミノメチル基を導入した2座イミノピロリル配位子を用いて種々の4族金属錯体を合成し、それらの錯体がエチレンの重合触媒となることを見出したので報告する。Cp配位子を持たない錯体は、Zr(CH_2Ph)_4を原料錯体として用いて、トルエン中、2座イミノピロリル配位子と反応させることにより定量的に得られた)。この反応では、配位子のフェニル基の置換基の位置によって、二つの異なるタイプの錯体が得られた。

それぞれのタイプの錯体に過剰量のメチルアルミノキサンを加えた触媒を用いてエチレン(1気圧下)の重合反応を行い、配位子のイミン部分がベンジル化された錯体が、高い活性を示すことを見出した。また、重合温度を変化させた場合、温度を上げるにつれて活性が低下した。ハーフメタロセン型錯体は、C_5R_5MMe_3(M=Ti, Zr)と2座イミノピロリル配位子を反応させることにより合成した。得られた錯体についてもエチレンの重合反応を行った。中心金属としてTiを用いた場合に比べ、Zrを用いた方がより高活性であった。さらに、配位子のAr部分にp置換体のものを用いた場合、活性が最も高いという結果が得られた。ピロールにイミノメチル基を導入した2座イミノピロリル配位子を用いて種々の4族金属錯体を合成し、それらの錯体がエチレンの重合触媒となることを見出してきた。このイミノピロリル配位子は非対称であり、同様に非対称であるamidinate配位子を有するハーフメタロセン型錯体によるα-オレフィンの立体規則性重合が報告されていることから、イミノピロリル配位子を有するハーフメタロセン型錯体を用いて、α-オレフィンの立体規則性重合が可能であると期待される。そこで、ハーフメタロセン型錯体を合成し、エチレン及び1-ヘキセンの重合触媒としての性能を検討したので報告する。得られた錯体を用い、MMAOまたは[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]/R_3Al(R=Me,Et,^iBu)を助触媒に用いてエチレンの重合を行った。MMAOを助触媒とする系と[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]/R_3Alを助触媒とする系についてエチレンの重合を行った。助触媒の種類により、異なる活性種が発生していることを見いだした。この違いを明らかにするため、錯体と^iBu_3Alとの反応後、加水分解すると、イミノピロリル配位子とイミンがアミンへと還元されたアミノピロリル配位子が得られた。従って、アミノピロリル配位子を有する錯体が重合活性種となっている可能性が示唆された。そこで、アミノピロリル配位子を有する錯体8を合成し、エチレンの重合を試みた。助触媒にMMAOまたは^iBu_3Alのみを用いた場合では低活性であったが、[Ph_3,C][B(C_6F_5)_4]/^iBu_3Alを助触媒に用いると高い活性を示した。この結果より、[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]/^iBu_3Alを助触媒とする系では、アミノピロリル配位子を有する錯体が重合活性種となっていると考えられる。1-ヘキセンの重合反応について、現在検討中である。
時空の量子化と重力場

平成17年度に引き続き量子重力で用いられてきた方法を改良し、境界のある空間を作ることのできるアルゴリズムに仕立て上げ、宇宙を作るシミュレーションを行った。この類のシミュレーションには前例がなく、時間の定義、空間の定義、不安定系の量子化など、理論物理学では解決されていない問題を多く含むため、解析的な理論が存在する2次元量子重力との比較を重点的に行った。状態数や状態相に関しては行列模型と臨界点,臨界指数とも3桁の正しさで再現することをしました。2点相関関数を求めるために、表面で枝分かれするような妥当でないグラフを除く新しいシミュレーションアルゴリズムを開発した。またオペレータを正しく定義することにより、境界のあるリュービル理論が予測する指数を持つ2点関数が求められた。これらの計算から、私たちの与えた宇宙生成の規則は正しい2次元宇宙を作るという確信を得た。この研究に基づき、理論が存在しない、場の理論の不安定領域での、2次元シミュレーションと、その高次元への拡張を行った。2次元では、物質効果によりインフレーションからビッグバンに移り変わる可能性があることを見出した。また2点関数の時間発展は、大方の研究者が期待したように、インフレーション前の揺らぎパターンがインフレーション中も大体保存されていることを数値的に確かめた。4次元のシミュレーションによりスカラー曲率の2点相関関数とWMAPの2点温度相関関数を比較し、現象論的なLambdaCDM模型の結果より良い値を得た。これらの結果を論文誌に掲載するべく努力した。宇宙を作ること、時間を定義すること、宇宙のトポロジーを決めることなど、今まで理論物理学が問題としてこなかった点が多く、レフェリーとのやり取りに、多くの時間を割いたが、やっと掲載可の知らせを得た。まず、研究計画に沿った成果としては、(1)PCクラスターの増強現有するPCクラスターのCPUをPentiumIV2.8GHzに交換するとともに、新しく同規模のPCクラスターを購入した。これにより計算パワーは従来の約10倍に増強された。(2)計算プログラムの整備博士研究員の協力を得て今まで使用してきた2,3,4次元のプログラムを統一化した。すなわち、次元d(2,3,4)、d単体の数、測定法を指定するとプログラムを走らせることが出来る。その結果、(A)次元の測定法の比較検討を行い、4次元においては0単体を基準にする距離と4単体を基準にする距離には大きい違いにあることがわかった。これは2次元では起こらなかったことである。内容は2003年つくば市で開かれた格子場の理論国際会議で報告された(洞田真一博士との共同研究)。(B)プログラムの改善により4次元シミュレーションで10万単体の計算が可能になった。(これは従来の約8倍のサイズ)次に、申請書の年次計画には書かれていないが今年度のトピックスとして研究した成果を報告する。(1)米国のWMAPプロジェクトによる宇宙背景輻射の非等方性の観測が、重力が量子化されている兆候を示していることを指摘した。(高エネルギー加速器研究機構浜田賢二助手との共同研究。現在投稿中)(2)格子重力のシミュレーションデータを使って宇宙空間の非等方性を測定しWMAP観測と比較する計算を実行。(総合研究大学院大学洞真博士との共同研究。春の物理学会-九州大学-で発表予定)重力の量子化が問題となる物理的環境は、重力が電磁力などと同程度の強さとなるプランクスケール(10のマイナス19乗センチメートル)程度の系の現象である。そのような状況を加速器など人工的手段により実験研究することは、現在考えられる技術ではほとんど絶望的であり、このため量子重力の研究は単に理論家の自己満足に過ぎないと揶揄されてきた。

しかし、宇宙誕生時のスケールやエネルギーは、まさに量子重力により実現されるべきものであり、その痕跡は天体現象に見出される可能性があるとして観測的努力が払われている。特に、最近はCOBEやWMAPなど観測衛星を用いた宇宙背景輻射の揺らぎのスペクトルに熱い注目が集まっている。もし宇宙が誕生した直後にインフレーションと呼ばれる光速を超える急激な膨張が起きたとするなら、量子重力的揺らぎのパターンが、運動学的な混合を回避して、そのまま巨視的宇宙の物質揺らぎとなって保存されると考えられる。本研究では、背景輻射の揺らぎのスペクトルを、コンフォーマル重力を基礎とする量子重力理論、およびそれと同じユニバーサリティークラスに属すると考えられる、格子量子重力シミュレーションにより求め、COBEやWMAPで観測された角度パワースペクトルと比較した。その結果、現象論的理論では説明できない大角度の相関が、量子重力に特有な力学的効果として説明できることを示した。またこの理論では未知の場を作為的に導入することなくインフレーションが自然に起きることも示している。定常的な真空の量子化に限定して採用されていた統計力学的手法を改良し、境界のある非定常的な空間で、系の時間的発展が扱えるアルゴリズムを開発した。それを3次元の量子重力シミュレーションを例にとり説明する:分配関数は、R×S^2のトポロジーを持つ3次元空間の可能な単体分割配位の集合からなる。その要素は、単純な配位を出発点に、6種の`ムーブ'を`詳細釣り合い'を満足する確率で実行し、マルコフ鎖を作る。ムーブは1個の三角形を3個に分割する(1,3)ムーブ、その逆の(3,1)ムーブ、それに2個の3角形で作られる4角形の対角線を付け替える(2,2)ムーブに対し、これらを2次元球面に四面体を1つ付け加えるか、取り外すことで実現する。すなわち4面体の付け外しにより、従来の2次元量子重力シミュレーションを行いながら、面で囲まれた体積も変えることにより、境界のある3次元空間の量子化を行う。このアルゴリズムが、はたして宇宙の生成を正しく記述できるかを確かめるため、R×Sのトポロジーを持つ2次元宇宙について理論との比較を行った。2次元シミュレーションは、ランダム行列模型や、境界を持つリュービル場の理論などの理論的予想があるため、プログラムの検定に適している。系の大域的な性質をきめる宇宙定数や境界宇宙定数の臨界値の測定では、行列模型の予想を再現する事が確かめられた。時間を宇宙のエントロピーに対応させることにより、インフレーションが自然に出ることも示せた。その結果は、平成17年8月ボン(ドイツ連邦)で開かれたCOSMO05、同9月カラ・ゴノーネ(イタリア共和国)で開かれたQG05、および同12月にマイアミで開かれたMiami2005国際会議において口頭発表した。さらに、このアルゴリズムは行列模型が予想するグラフの数を再現することを見出した。現在、リュービル場の理論が予想するスケーリング則を検証中である。平成17年度に引き続き量子重力で用いられてきた方法を改良し、境界のある空間を作ることのできるアルゴリズムに仕立て上げ、宇宙を作るシミュレーションを行った。
神経栄養因子とストレスホルモンの相互作用に着目した精神疾患病態の生物学的研究

うつ病発症には、慢性的なグルココルチコイド濃度上昇、および神経栄養因子BDNFの機能低下が関与することがそれぞれ示唆されていた。本研究では、グルココルチコイドとBDNFのクロストークに着目し、うつ病病態を分子レベルで理解することを目指した。ラットの分散大脳皮質ニューロンを用いた解析では、グルココルチコイド曝露後における、BDNF分子のニューロン内での輸送効率変化などを発見した。また、高親和性の受容体に比べ、低親和性のグルココルチコイド受容体GRとTrkB(BDNF受容体)の相互作用が神経活動に重要であるため、GRを大脳皮質で過剰に発現する遺伝子改変マウスの作成を行った。グルココルチコイドの慢性的な濃度上昇と、シナプス可塑性に重要なBDNF(脳由来神経栄養因子)の機能低下とは、うつ病発症に関与している可能性がある。我々は、グルココルチコイド受容体のGRとBDNF受容体TrkBの相互作用の脆弱化が、グルココルチコイド曝露により生じ、BDNFによる神経伝達促進作用を傷害することを報告している(Numakawa et al., 2009, PNAS)。本研究では、このGR-TrkB相互作用を強化した場合、BDNF機能が回復するかどうか、細胞および動物レベルで精査する。24年度は、GRを大脳皮質や海馬で特異的に強制発現させた遺伝子改変動物の作成に着手し、繊維芽細胞増殖因子(bFGF)によるBDNF機能の回復に関する基礎的解析を行った。別のグルココルチコイド受容体であるmineralocoticoid receptor(MR)との比較を行ったが、培養ニューロンにおいてMRの強制発現はBDNF機能をあまりレスキューしなかった。一方で、GRの効果は顕著であった。そこで、我々が拘束ストレスを用いて病態様行動を示すことを報告した(Chiba, Numakawa et al., 2012Prog Neuropsychophamacol Biol Psychiatry)、ラットにおけるトランスジェニック動物の作成を目指すことにした。報告のほとんどないラットCaMKIIプロモーターを用いたGRのDNAコンストラクトを作成し発現を精査した結果、成熟ニューロンにて発現を確認した。bFGFは、BDNFが惹起する伝達物質放出を増強したが、これはGRを介するメカニズムであり、さらにMR関与の可能性は比較的低いことが明らかになってきた(未発表)。bFGFは、自発的神経伝達やBDNF依存的な細胞内シグナルの活性化を強化することを見出した(未発表)。グルココルチコイドはストレスステロイドであり、HPA内分泌系(視床下部ー下垂体ー副腎皮質)の活性による血中濃度のコントロールがなされている。うつ病では、慢性的なストレスによりこのHPA系が亢進し、グルココルチコイドの濃度上昇が観察され、脳に悪影響を及ぼしているとされる。我々は、このグルココルチコイドストレス曝露後、グルココルチコイド受容体GRの発現低下に伴う脳由来神経栄養因子BDNFの機能低下を、細胞、および動物個体レベルで報告した(Numakawa et al., Neuroscience, 2013ほか)。そこで、本研究では、GR機能の促進による神経機能の向上に着目した。本年度の前半、脳の海馬および大脳皮質領域に特異的なCaMKIIプロモーターを用いて、GRのトランスジェニックラット(GR-Tgラット)の作成を試みた。ラットCaMKII-GRプラスミドによる培養ニューロンレベルでの過剰発現を確認した。しかし、このコンストラクトを用いた場合、受精卵のインジェクションによる陽性ファウンダーラットの創出ができなかった。そこで、今年度後半、新たにマウスCaMKII-GRプラスミドを作成し、Tgマウスの確立を目指した。その結果、3系統の陽性F1マウスを得ることに成功した。Tgマウス樹立と並行して、培養大脳皮質ニューロンを用いたGR機能の増加を目的としたin vitro解析を網羅的に進めた。繊維芽細胞増殖因子によるBDNF機能促進は、グルタミン酸放出の増強などで確かめられ、BDNF受容体の発現や機能に変化を与えずに、下流シグナルPLCgamma強化のメカニズムなどが明らかとなってきた(論文準備中)。また、ステロイド様作用が知られるフラボノイドが、ホスファターゼshp2の活性化を介して細胞を保護することなどを報告した(Am. J. Chin. Med., 2014)ストレスホルモンの1つであるGlucocorticoidは、ストレス反応性の内分泌系であるHPA系の活性化により分泌され、ストレスに対する防御反応として重要である一方、慢性的なストレスではこのHPA系の機能亢進が観察され、中枢ニューロンの生存やシナプス可塑性に重要な脳由来神経栄養因子(BDNF)の発現/機能の低下と、うつ病発症との関係が疑われている。本研究では、以前に報告したGlucocorticoid受容体(GR)とBDNFの受容体TrkBの相互作用がグルタミン酸作動性(興奮性)ニューロンの神経伝達制御に関わることから(Numakawa et al., 2009 PNAS)、このGlucocorticoidおよびBDNF関連シグナルの相互作用に着目した、うつ病病態の理解を目指している。本年度、BDNFによる神経伝達促進を正に制御することで、ストレス抵抗性を期待しているGR過剰発現マウス(GRマウス)の生殖可能な2系統を得た。

培養細胞を用いた解析では、グルココルチコイドストレスにより抑制されたBDNF機能(神経伝達物質であるグルタミン酸放出やカルシウム関連細胞内シグナルの増強)の繊維芽細胞増殖因子によるレスキュー効果がGRのRNAiによるノックダウン操作で喪失したことから、やはりGR機能増強が必須であることなどが確認できた(論文作成中)。また、我々が脳の海馬領域においてBDNF発現増加作用を動物個体レベルで確認したcarbergoline (ドーパミンD2受容体アゴニスト, Chiba, Numakawa et al., 2010)が酸化ストレスに曝された大脳皮質ニューロンを保護する効果を有しており、これにはグルタミン酸トランスポーター発現増加を介した興奮毒性の減少が関与する可能性を新たに報告した(Odaka, Numakawa., PloS one, 2014)。慢性的な血中グルココルチコイド濃度の上昇や、脳由来神経栄養因子(BDNF: Brain-derived neurotrophic factor)の機能障害が、うつ病発症に関与する可能性がある。このBDNF分子は神経細胞内で合成され、小胞体-ゴルジ体経路によって分泌小胞に包含され、長い神経突起内を輸送されたのちに放出される。そこで、培養ラット大脳皮質ニューロンに対し、Glucocorticoid receptor (GR)特異的アゴニストであるデキサメタゾン(Dexamethasone: DEX)を投与した。そして、GFP融合型のBDNF(BDNF-GFP)をニューロンに発現させ、リアルタイムイメージングによって、その輸送過程を観察した。その結果、DEX投与によって、BDNF-GFPの細胞内輸送が順行・逆行性ともに促進されることを見いだした(Scientific Reports, 2015)。細胞レベルでの解析では、さらに、BDNFが自身の発現を増幅するが、その自己増幅が果たす役割について解析を行った。そして、BDNF受容体TrkB以下の細胞内シグナルのうち、自己増幅に必要なシグナル伝達分子として、ERK、およびPI3K/Aktがそれぞれ関与し、シナプスタンパク質の誘導に関わる可能性を見出した.さらに、ラットを用いたうつ病モデルとして、条件付け場所嗜好試験を利用した社会的アンヘドニアモデルの開発を開始した。これは、うつ病の主要な症状の一つに普段楽しむ活動などから快感を得ることが難しくなるアンヘドニアがあるためである。2つないし3つのチャンバーのうち1箇所において、社会的交流を行わせ、社会的報酬を評価することにした。このモデルでは社会的アンヘドニアの一部が評価可能であると期待される。うつ病発症には、慢性的なグルココルチコイド濃度上昇、および神経栄養因子BDNFの機能低下が関与することがそれぞれ示唆されていた。本研究では、グルココルチコイドとBDNFのクロストークに着目し、うつ病病態を分子レベルで理解することを目指した。ラットの分散大脳皮質ニューロンを用いた解析では、グルココルチコイド曝露後における、BDNF分子のニューロン内での輸送効率変化などを発見した。また、高親和性の受容体に比べ、低親和性のグルココルチコイド受容体GRとTrkB(BDNF受容体)の相互作用が神経活動に重要であるため、GRを大脳皮質で過剰に発現する遺伝子改変マウスの作成を行った。
臨界降伏圧を調節する細胞壁結合性タンパク質イールディンのリガンドの探策と解析

本研究の目標は、細胞壁の酸性化によって誘導される臨界降伏圧(Y)の変化を制御しているイールディン(YLD)というタンパク質の作用機作を明らかにすることであり、それを手がかりにYの実体と細胞壁の伸展過程の分子機構に迫ろうとするものである。そのため本研究の目的をYLDのリガンドの探索と解析とした。YLDを固定化したアフィニティクロマトグラフィを使って、ミトリササゲ芽生えの伸長成長部域由来の切片より24%KOHを用いて分離した非セルロース性の細胞壁構成多糖からYLD親和性多糖の単離を行った。その結果、キシロース、グルコース、マンノースおよびガラクトースを含む、分子量約120kDの多糖か得られた。YLD親和性多糖とYLDの相互作用は酸性条件下で強く、pH4の条件下では1μgのYLDあたり約245mgの糖が結合するのに対してpH6の条件下では結合量はその10分の1以下であった。またササゲ中空胚軸(GHC)を用いて再構成実験を行い、YLD親和性多糖がYにどのような影響を及ぼすかを検討したところ、100μg/mL以上のYLD親和性多糖をGHCにあらかじめ与えた場合、細抱壁の酸性化に伴うYの変化は完全に抑制された。さらにササゲ芽生えを伸長域と既伸長域に分け、各々から分離したペクチン画分とヘミセルロース画分から、上述の通りアフィニティカラムを用いてこのYLD親和性多糖を単離したところ、この多糖は伸長成長域の細胞壁のペクチン画分中に局在することが明らかになった。従って今回単離されたYLD親和性多糖がYLDによるY調節、そしてそれに基づく成長制御に何らかの重要な役割を荷なうことが示唆された。今後はNMR等の手法によってその構造を解析し、またイールディンとの結合様式について詳細に検討したいと考えている。本研究の目標は、細胞壁の酸性化によって誘導される臨界降伏圧(Y)の変化を制御しているyieldin (YLD)というタンパク質の作用機作を明らかにすることであり、それを手がかりにYの実体と細胞壁の伸展過程の分子機構に迫ろうとするものである。そのためにH.15年度はまずYLDのリガンドの探索と解析を目的とした。その結果、キシロース、グルコース、マンノースおよびガラクトースを含む、分子量約120kDの多糖が得られた。今回単離されたYLD親和性多糖とYLDの相互作用は酸性条件下で強く、pH4の条件下では1μgのYLDあたり約245mgの糖が結合するのに対してpH6の条件下では結合量はその10分の1以下であった。またササゲ中空胚軸(GHC)を用いて再構成実験を行い、YLD親和性多糖がYにどのような影響を及ぼすかを検討したところ、100μg/mL以上のYLD親和性多糖をGHCにあらかじめ与えた場合、細胞壁の酸性化に伴うYの変化は完全に抑制された。これらの結果から、今回単離されたYLD親和性多糖がYLDによるY調節に何らかの重要な役割を持っていることが示唆された。H.16年度には、今回単離されたYLD親和性多糖の糖組成の精密な解析と構造解析によってこの糖を同定し、またこの糖に対する坑体を作成、免疫細胞化学的手法によってこの糖の生体内での分布を検討する予定である。
準剛体回転成層流を利用した新方式分級の基礎研究

高速一体回転するハウジングとコア間のすきまに微量の貫流(水)を加えて生成させた.流体乱れのまったくない準剛体回転流中で,希薄濃度で分散された粉体微粒子(サブミクロン粒子に至るまで)を高精度で分級する新方式について,理論的,数値的ならびに実験的に考察した結果,以下の主な知見を得た.1.エクマン層流れ中での粒子の分級性能についての理論的考察(1)エクマン層流れの線形解析解を用いて,エクマン層での粒子軌道の近似解析解を得た.(2)エクマン層の壁近傍位置に原料粉体を一様に供給する場合,分級径はエクマン数,ロスピー数,壁形状ならびに粒子の真比重および形状に依存して変化するが,分級の鈍さはこれらに無関係で供給位置にのみ依存する.2.真比重が2.0の球形シリカ粒子のサブミクロン分級の性能についての実験的考察(1)分級の鋭さ鈍さは,ロスピー数ε_Eが8.1×10^<-3>の場合,エクマン数Eに依存して変化し,E=6.7×10^<-3>では1.47の高精度値が得られた.(2)一方,分級径はE^<1.70>に比例して変化し,サブミクロン分級はE≦6.0×10^<-0>の条件下で達成された.3.処理効率を増大させる連続分級方式に拡張するための粗粉産物の連続抽出についての理論的・実験的考察(1)ハウジングから抽出を行うと,無抽出の場合剛体回転領域である領域はエクマン層と内部領域に変化する.(2)原料粉体を供給するエクマン層の輸送量は抽出されないという抽出流量(限界抽出流量)の条件下では,抽出流量を増大させても無抽出の場合と同等の高精度の分級の鋭さ(1.3)が得られる.一方限界抽出流量以上でも,エクマン数E,ロスピー数ε_Eを大きくすれば,無抽出の場合と同等の高精度の分級の鋭さが得られる.高速一体回転するハウジングとコア間のすきまに微量の貫流(水)を加えて生成させた.流体乱れのまったくない準剛体回転流中で,希薄濃度で分散された粉体微粒子(サブミクロン粒子に至るまで)を高精度で分級する新方式について,理論的,数値的ならびに実験的に考察した結果,以下の主な知見を得た.1.エクマン層流れ中での粒子の分級性能についての理論的考察(1)エクマン層流れの線形解析解を用いて,エクマン層での粒子軌道の近似解析解を得た.(2)エクマン層の壁近傍位置に原料粉体を一様に供給する場合,分級径はエクマン数,ロスピー数,壁形状ならびに粒子の真比重および形状に依存して変化するが,分級の鈍さはこれらに無関係で供給位置にのみ依存する.2.真比重が2.0の球形シリカ粒子のサブミクロン分級の性能についての実験的考察(1)分級の鋭さ鈍さは,ロスピー数ε_Eが8.1×10^<-3>の場合,エクマン数Eに依存して変化し,E=6.7×10^<-3>では1.47の高精度値が得られた.(2)一方,分級径はE^<1.70>に比例して変化し,サブミクロン分級はE≦6.0×10^<-0>の条件下で達成された.3.処理効率を増大させる連続分級方式に拡張するための粗粉産物の連続抽出についての理論的・実験的考察(1)ハウジングから抽出を行うと,無抽出の場合剛体回転領域である領域はエクマン層と内部領域に変化する.(2)原料粉体を供給するエクマン層の輸送量は抽出されないという抽出流量(限界抽出流量)の条件下では,抽出流量を増大させても無抽出の場合と同等の高精度の分級の鋭さ(1.3)が得られる.一方限界抽出流量以上でも,エクマン数E,ロスピー数ε_Eを大きくすれば,無抽出の場合と同等の高精度の分級の鋭さが得られる.一体回転するハウジングとロータ間の準剛体回転流を用いた新方式分級について理論的および数値的に考察した結果,以下の新たな知見を得た.1.分級性能に及ぼすスチュワ-ソン層流れの影響について(1)貫流量が一定の場合,回転級を増大させると分級性能は向上する.これは,回転数が増大すると,粗粒子と細粒子がスチュワ-トソン層を通過する間に受ける遠心力作用の差が増大するためである.(2)回転数が一定の場合,貫流量を減少させると分級性能は向上する.これは,貫流量が減少すると,粗粒子と細粒子がスチュワ-トソン層を通過する速度が減少し,遠心分離作用を受ける時間が長くなるためである.2.エクマン層流れでの粒子軌道の分離について(1)スチュワ-トソン層だけでなくエクマン層においても軌道分離を促進することが,性能向上に有効である.(2)エクマン層に接する壁の傾きおよび曲率半径を大きくすれば,エクマン層流れでの軌道分離は促進される.3.粗粉産物の連続抽出について(1)ハウジングの最大半径部分から抽出を行うと,無抽出の場合には剛体回転領域であった流れ領域が,エクマン層と内部領域に変化する.(2)抽出量があまり大きくなると,原料粉体を含む流れが抽出されるようになり,分級の鋭さが極端に悪化する.それゆえ限界の抽出量が存在する.

(3)限界抽出量未満であれば,分級の鋭さは無抽出の場合に比べてそれほど悪化しない.高速一体回転するハウジングとコア間のすきまに微量の貫流(水)を加えて生成させた,流体乱れのまったくない準剛体回転流中で,希薄濃度で分散された粉体微粒子(サブミクロン粒子に至るまで)を高精度で分級する新方式について,理論的,数値的ならびに実験的に考察した結果,以下の主な知見を得た.1.処理効率を増大させる連続分級方式に拡張するための粗粉産物の連続抽出についての理論的・実験的考察(1)ハウジングから抽出を行うと,無抽出の場合剛体回転領域である領域はエクマン層と内部領域に変化する.(2)原料粉体を供給するエクマン層の輸送量は抽出されないという抽出流量(限界抽出流量)の条件下では,抽出流量を増大させても無抽出の場合と同等の高精度の分級の鋭さ(1.3)が得られる.一方限界抽出流量以上でも,エクマン数E,ロスビー数ε_Eを大きくすれば,無抽出の場合と同等の高精度の分級の鋭さが得られる.2.真比重が2.0の球形シリカ粒子のサブミクロン分級の性能についての実験的考察(1)分級の鋭さは,ロスビー数ε_Eが8.1×10^<-3>の場合,エクマン数Eに依存して変化し,E=6.7×10^<-5>では1.47の高精度値が得られた.(2)一方,分級径はE^<1.7>に比例して変化し,サブミクロン分級はE≦6.0×10^<-5>の条件下で達成された.3.エクマン層流れ中での粒子の分級性能についての理論的考察(1)エクマン層流れの線形解析解を用いて,エクマン層での粒子軌道の近似解析解を得た.(2)エクマン層の壁近傍位置に原料粉体を一様に供給する場合,分級径はエクマン数,ロスビー数,壁形状ならびに粒子の真比重および形状に依存して変化するが,分級の鋭さはこれらに無関係で供給位置にのみ依存する.