hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙由来ニュートリノ観測用大型チェレンコフ光検出器の低温環境下における絶対較正

IceCube実験は南極氷河中に4,800本もの光電子増培管(PMT)を埋め、高エネルギーニュートリノからの信号を捕らえる非常にユニークな国際実験である。本研究課題の具体的な目的はこのIceCubeで用いる10インチPMT並びに、それを氷中に埋めるために電源、電子回路と共に耐圧ガラスに収容したデジタル光モジュール(DOM)の絶対較正である。平成19年度は昨年度完成した絶対較正システムを用いて3本のDOMを絶対較正し、南極に送り出した。これらのDOMは無事に氷中へと埋められ、現在稼働中である。また来シーズン用のPMT8本を絶対較正した。これらのPMTはアメリカでDOMへと組み立てられ、平成20年度再び千葉大学で絶対較正した後、南極へと送られる予定である。平成18年度に測定されたPMTとDOMのデータを用いて、PMTとDOMの間にある耐圧ガラス、緩衝用のゲルによる光の伝搬の影響が調べられた。現在はこのガラスとゲルの影響はGeant4シミュレーションによる結果が用いられている。このシミュレーション結果を用いると中心付近の絶対感度は良く合うが、DOMの端では合わず、現シミュレーションがDOMの感度を系統的に14%高く見積もっていることが分かった。この結果は近くシミュレーションに組み込まれ、補正される予定である。また系統誤差を詳細に検討した。その結果、電源の揺らぎから来る系統誤差が最も効き、トータルで10%であり、目標とした絶対感度の精度を達成した。これらの測定、解析結果は現在論文にまとめているところである。また、氷中に埋められた出力光量の分かっている較正された標準光源を用いて、南極氷河中での氷の性質が調べられた。この結果今まで46%あった観測とシミュレーションのずれを22%まで低減させることができた。平成18年度はこの絶対較正用システムの構築を行った。当初の予定ではキセノンランプからの光をモノクロメータで分光し、高速のチョッパで単色のパルス光を得る予定であった。しかしながら、その後、業者と綿密な打ち合わせを行った結果、(1)高速のチョッパを得るのが難しい、(2)分光する事で光量が落ちる等の問題が見つかった。よって、代わりに光源として365,470,520,572nmの4色の異なるLEDを用いる事にした。また当初は絶対較正されたフォトダイオードとアンプを組み合わせる予定であったが、アンプからの出力が十分でないことが分かったので、代わりに絶対較正されたPMTを用いることにした。上記のように問題を克服した後に、各LEDの波長に於けるNDフィルターの反射率、透過率、また絶対較正されたPMTのゲイン等を較正し、絶対較正用システムを完成させた。この絶対較正用システムを用いて、PMTの絶対感度を測定した。測定誤差は系統誤差を含めて5%程度である。この結果は浜松ホトニクス社が出した結果と誤差の範囲で一致していて、絶対構成システムが正常に動作している事を示す。このシステムにより南極に埋められる8個のDOMについて、常温、低温の各4波長において、絶対感度を測定し、南極に送り出した。またこの測定とIceCube実験で用いられている検出器シミュレーションの比較も進められている。
ゲーミフィケーション・機械学習を利用した幼児の自己身体認識評価課題の開発と評価

鏡を見て鼻を触るとき、見えない身体部位の位置を把握する固有感覚ベースの身体地図が働く。その発達過程の検討は、これまで観察主体でしか行われてこなかった。本研究では、ゲーミフィケーションを取り入れ、幼児の身体地図の発達を定量的に評価できる新たな課題を開発、評価する。具体的には、自己映像の身体各部位に拡張現実(AR)を用いてマークを表示し、幼児が実物の自己身体に対応づけて当該部位を定位できるかを評価する。また、自己映像身体部位定位における他者身体への参照の役割も検討する。幼児期初期に特有の自己/他者身体表現獲得の発達過程と獲得メカニズムに迫る。
バイオインスパイアード手法によって合成した酸化亜鉛パターン薄膜の光機能化

デバイスの高機能化・高集積化が進む現在、次世代を担うマイクロ・ナノサイズデバイスが求められている一方、従来のプロセスに代わる環境負荷の小さいデバイス作製プロセスが要求されている。そこで自己組織膜分子集合体の表面局所場をテンプレートとしたバイオインスパイアードセラミック合成化学研究が進められてきたが、電気・光学物性等の機能を引き出し、実用化への検討を行う研究はこれからの課題であった。本研究では、バイオインスパイアード手法によって作製した酸化亜鉛パターン膜の光機能性デバイス化のための検討を行った。酸化亜鉛のルミネッセンス特性は、結晶中の欠陥に大きく依存している。そこで、プロセス中で結晶析出中に取り込まれると考えられる、OH^-、H^+等の水溶液法特有の欠陥を制御することで、高輝度化、紫外光発光体などの高機能材料化を目指した。触媒を付けた自己組織膜テンプレートを用いて、酸化亜鉛を任意の位置に選択析出させた。まず、基板上に自己組織化膜を作製した後、フォトマスクを介してUV照射し、疎水基と親水基にパターン化したテンプレートを用意する。この基板をパラジウム触媒液に浸し、疎水基部分にのみに触媒粒子を付着させる。触媒を付着した箇所でのみ、酸化亜鉛の無電解析出反応を局所的に進行させてパターン析出させる。これら析出中に生成される欠陥の種類、量を制御するために、酸化亜鉛析出の水溶液条件を探索した。OH^-、H^+等の混入量、形態の評価には、昇温脱離ガス質量分析装置を用いた。合成した試料のフォトルミネッセンス、カソードルミネッセンスを測定し、水溶液プロセスにおいて結晶析出中に取り込まれた欠陥との関係について検討した。バイオインスパイアードセラミック合成プロセスによって得られる物質の実用化を目指し、欠陥と発光物性との関係を検討・総括した。そこで自己組織膜分子集合体の表面局所場をテンプレートとしたバイオインスパイアードセラミック合成化学研究が進められてきたが、電気・光学物性等の機能を引き出し、実用化への検討を行う研究はこれからの課題である。本研究は、バイオインスパイアード手法によって作製した酸化亜鉛パターン膜の光機能性デバイス化を期待し、さらなる検討を行うものである。まず、酸化亜鉛膜合成には、触媒を付けた自己組織膜テンプレートを用いて、酸化亜鉛を任意の位置に選択析出させた。まず、基板上に自己組織化膜を作製した後、フォトマスクを介してUV照射し、疎水基と親水基にパターン化したテンプレートを用意した。この基板をパラジウム触媒液に浸し、疎水基部分にのみに触媒粒子を付着させた。触媒を付着した箇所でのみ、酸化亜鉛の無電解析出反応を局所的に進行させてパターン析出させた。こうして得られた酸化亜鉛パターン膜を熱処理し、その影響を調べた。上記プロセスで得られる析出膜の結晶相は、ウルツァイト酸化亜鉛結晶であるが、その結晶中にはOH^-、H^+等の水溶液プロセス特有の欠陥が多少なりとも混入しているのが通常である。酸化亜鉛膜中のOH^-、H^+等の混入量、形態の評価には、昇温脱離ガス質量分析装置および赤外分光装置を用いた。その結果、析出膜にはOH^-、H^+が含きれており、OH^-の影響で赤色発光が起こることが分かった。また300°C程度で熱処理してOH^-を除去することで紫外発光のパターン膜が得られた。さらにH^+を除去すると紫外発光強度が低下する知見から、OH^-量を低下させH^+量を保つという紫外発光を得る条件が理解できた。このように酸化亜鉛のルミネッセンス特性は、結晶中の欠陥に大きく依存しており、プロセス中で結晶析出中に取り込まれると考えられる、OH^-、H^+等の水溶液法特有の欠陥を制御することで、高輝度化、紫外光発光体などの高機能材料化がすすめられた。

合成した試料のフォトルミネッセンス、カソードルミネッセンスを測定し、水溶液プロセスにおいて結晶析出中に取り込まれた欠陥との関係について検討した。バイオインスパイアードセラミック合成プロセスによって得られる物質の実用化を目指し、欠陥と発光物性との関係を検討・総括した。
生体脳内シナプス可塑誘導刺激にともなうアストロサイト動態変化の慢性計測

刺激強度を定量的に変化させることがより容易であるような可塑的変化誘導刺激として経頭蓋直流電気刺激(tDCS)を導入した。アストロサイトと相互関係がある、もうひとつのグリア細胞・ミクログリアの形態変化をを固定脳および、覚醒動物の生体脳で刺激前後での観測を行った。刺激に対しミクログリアの形態が覚醒状態の動物において形態変化(細胞体の拡大、突起の縮小)を示すこと,この変化はアストロサイトの刺激に対する細胞内カルシウム上昇の経路と関連していることが分かった。また、in vivoでのイメージングにより刺激に対し、ミクログリアはその監視領域をも縮小させている傾向にあることが分かった。本課題は神経回路の可塑性に伴うアストロサイトの形態およびカルシウムシグナル動態を、時間変化・可塑性誘導の刺激強度の変化との関係性において明らかにすることを目的とする。Arc-dVenusトランスジェニックマウスを利用することで刺激により可塑的変化を起こした神経細胞を可視化・同定し、同時に観測領域内に導入したGFAPプロモータ付のアデノ随伴ウイルスベクターにより、アストロサイトを可視化する。本年度は、この目的に影響を及ぼす可能性のある2点について確認及び条件検討を行った。《麻酔・動物週令の影響》可塑性誘導刺激に対し、神経細胞の可塑的変化がしばしば不安定になる。すなわち、dVenus発現神経細胞がみられないことがある。これが麻酔の影響である可能性が示唆されたので検討した。5-6週令で2時間イソフルラン麻酔(ウイルス導入時に使用する時間)した動物にのほうが、8週令以降で麻酔した動物よりも、可塑性導入刺激に対するdVenus発現神経細胞が少ない。よって以降ウイルス導入時には8週令以降の動物を使用することとした。《ウイルスベクター》いずれもGFAPプロモータ付のアデノ随伴ウイルスであるが、発現蛍光タンパクが異なる、アストロサイト形態観測用に2種類(mCherry, memCerulean)、カルシウムシグナル観測用に1種類(RCaMP)を検討した。予備実験の際導入ウイルスの量・種類によりその可塑的変化のレベル(=dVenus発現神経細胞数)が異なる可能性が示唆された。詳細な形態観察のためには解像度レベルの高い青色蛍光(memCerulean)が望ましいが、赤色蛋白(mCherry)を発現するウイルスを使用した動物のほうが、より可塑的変化を安定して誘導することができる。RCaMPのウイルスについては動作しており、導入動物における安定した可塑的誘導を確認できた。主に機器類の、故障・破損の対応及び研究計画の一部見直しのための予備実験を行う必要があったため、実験計画は遅れているる。本課題ではGFAPプロモータ付のアデノ随伴ウイルスベクターを利用することで蛍光タンパクを発現させることが必須条件である。このウイルスベクターを、観測ターゲット内に導入することでアストロサイトを可視化する。観測領域は刺激に対する内因性光学シグナルを計測することで決定するが、この際計測に必要な高感度カメラの修理不能な破損および製造中断があったため、同等の感度を持つカメラの選定の必要があった。また、当初のウイルスベクターは本課題計画中の予備実験においては問題なかったが、-80°Cの冷凍冷蔵庫における長期保保存期間が長くなったためか、状態が非常に悪くなり使用不可能となった。現在は新たなカメラの選定は済んでおり入手可能であることも確認済み。またウイルスベクターについては、新たなものを再度調整し直し導入のための条件検討もほぼ終了している本課題は神経回路の可塑性に伴うアストロサイトの形態およびカルシウムシグナル動態を、時間変化・可塑性誘導の刺激強度の変化との関係性において明らかにすることを目的とする。Arc-dVenusトランスジェニックマウスを利用することで刺激により可塑的変化を起こした神経細胞を可視化・同定し、同時に観測領域内に導入したGFAPプロモーター付きのアデノ随伴ウイルスベクターにより、アストロサイトを可視化、二光子顕微鏡により観察し解析を行う。本年度は、昨年度検討したウイルスベクタ3種(形態観察にはmCherryもしくはmemCeruleanの蛍光タンパク、カルシウムシグナル観察用にはRCaMP蛍光カルシウムプローブを発現するもの)を用いた。可塑性誘導刺激の前後でこれらのウイルスベクタを導入したアストロサイトの形態・カルシウム動態の二光子顕微鏡観察を行った。神経細胞が可塑的変化をしていると考えられる領域では、変化のない領域とは異なるカルシウムシグナルの自発活動のパターンを観測できた。これまでの可塑性誘導刺激(single whisker-experience:ヒゲを1本だけ残し、他を切り落とす)にくらべ、刺激強度を定量的に変化させることがより容易であるような、可塑的変化を誘導する刺激として経頭蓋直流電気刺激(tDCS: trasncranial direct current stimulationの導入を検討した。刺激後アストロサイトのカルシウムシグナルの頻度が上昇することがすでに報告されている。ここではアストロサイトとアストロサイトと同じグリアの1種であるミクログリアの形態変化を固定脳で調べた。その結果、この可塑性誘導刺激を受けた動物のミクログリアの形態が、麻酔下での刺激では変化がないのに対し、覚醒状態で刺激を受けた場合は有意に変化することが分かった。初年度の機器類の故障・破損のため計画が後ろ倒しになっている。またそれにくわえ、研究計画の大幅な見直しにせまられ、それに伴う予備実験のため計画は遅れている。研究計画の見直しは主にウイルスベクタ(GFAP-memCerulean, GFAP-mCherry)の問題による。GFAP-mCherryは脳内での凝集が起こり、アストロサイトの細かい部分の形態を見る場合、この凝集があると変化を抽出するのが難しいことが分かった。

またGFAP-memCeruleanは、この発現自体が安定した可塑性誘導に影響を与えている可能性が否定できない結果が出てきた。そのため、アストロサイトの形態観測自体が難しくなってしまった。そこで現在はGFAP-RCaMPによるカルシウムシグナルの変化を中心に観測・解析を行い、主にデータの取得を主に当該年度は進めることができた。現在は解析待ちの状態である。以上と並行して、アストロサイトの微小な形態変化のかわりに、同じグリアの仲間であり、アストロサイトとの関係をもつミクログリアの形態変化の観測をおこなっている。この新たな代替実験はより刺激強度を定量的に変えることの容易な可塑性誘導刺激のプロトコルへ変更して検討を行っている。本課題は神経回路の可塑性に伴うアストロサイトの形態およびカルシウムシグナル動態を時間変化・可塑性誘導の刺激強度との関係性において明らかにすることを目的とした。本年度は昨年度検討したsingle whisker experienceに比べ刺激強度を定量的に変化させることがより容易であるような可塑的変化誘導刺激として経頭蓋直流電気刺激(tDCS : trascranial direct current stimulation)を導入した。またウイルスベクタを用いたアストロサイトの細かな形態構造の慢性観察が困難であったため、アストロサイトと関係を持つという報告のある、もうひとつのグリア細胞であるミクログリアの形態変化へと対象を切り替えて固定脳および、覚醒動物での刺激前後での観測を行った。単一強度でのtDCSが可塑性を誘導し、更にはアストロサイトのカルシウムシグナル頻度を上昇させることはすでに報告されている。昨年度はこのtDCSに対しミクログリアの形態が覚醒状態の動物において変化を示すことを固定脳において検証し、報告した。本年度はその変化がどのような経路によって起こっているのかを明らかにするため、薬理学的な実験を行った。アストロサイトのカルシウムシグナルとの関係を調べるためアストロサイトのカルシウム上昇が特異的に欠失したIP3R2ノックアウト動物を用いて実験検証した。その結果、tDCSによって引き起こされるアストロサイトのカルシウムシグナルがミクログリアの形態変化にかかわっている可能性があることがわかった。更に二光子顕微鏡を用いて、生体脳でのミクログリアのtDCS刺激前後での動態変化を観察した。ミクログリアはその突起を常時伸展・収縮させることで周辺環境をモニターしていることが知られている。tDCSにより、ミクログリアはそのモニター領域が通常状態よりも縮小していることが示唆された。刺激強度を定量的に変化させることがより容易であるような可塑的変化誘導刺激として経頭蓋直流電気刺激(tDCS)を導入した。
ラパマイシン標的蛋白mTORキナーゼによる細胞周期チェックポイント制御機構の研究

免疫抑制剤であるラパマイシンの細胞内標的蛋白として同定されたmTOR(mammalian target of rapamycin)は、全長約2500のアミノ酸残基からなり、そのカルボキシル末端近傍にはラパマイシン結合部位および脂質リン酸化酵素のキナーゼドメインに似た構造が存在する。本研究で、我々が得た知見は以下のようである。(1) mTORは細胞環境中のアミノ酸バランスを感知し、蛋白合成にかかわるp70S6キナーゼやeIF4E結合蛋白の制御を行っている事。(2)細胞増殖因子による蛋白合成活性化シグナル伝達に、アミノ酸-mTORを介したシグナル系の活性化が必須である事。(3)アミノ酸の中でも、ロイシンに最も強い効果がある事。(4) mTORがp70S6キナーゼを直接リン酸化する蛋白質リン酸化酵素であり、このリン酸化によりp70S6キナーゼ活性は上昇した。その主なリン酸化部位は412番のスレオニンであった。(6)生体内における蛋白合成活性化には細胞増殖因子からのシグナル伝達にとってアミノ酸-mTOR系がプライミングシグナルとして働いている可能性を示した。(7) mTOR結合蛋白分子として、生化学的方法あるいはyeast two hybrid法により複数の候補分子を得、現在解析中である。(8)ロイシンの誘導体にp70S6キナーゼ活性化やT細胞などの細胞増殖能を抑制する物質を見出し、現在解析中である。免疫抑制剤であるラパマイシンの標的蛋白として同定されたmTOR(mammalian target ofrapamycin)は、全長約2500のアミノ酸からなり、そのカルボキシル末端近傍にはラパマイシン結合部位および脂質リン酸化酵素のkinase domainに似た構造が存在する。近年の研究により、mTORが細胞増殖因子によるmRNAの翻訳制御にかかわるp70S6キナーゼやeIF4E結合蛋白といったリン酸化蛋白の上流に存在し、これらの活性調節に必須であることが明らかになってきた。我々は、本年度、以下の点のような新知見を含む論文を国際英文雑誌に報告した。1)細胞環境中のアミノ酸バランスによって、p70S6キナーゼやcIF4E結合蛋白のリン酸化が制御されることを示し、このアミノ酸からのシグナル伝達にmTORが関与している可能性。2)細胞増殖因子によるmRNAの翻訳の活性化にはこのアミノ酸からのシグナル伝達が必須であることを明らかにし、このシグナル伝達系研究の重要性を世界で最初に報告。3)効率よくmTORを免疫沈降し、かつイムノブロットできる有用なモノクロナール抗体を作成。4) mTORとともに共沈してくる2つのリン酸化蛋白を同定し、eIF4E結合蛋白をリン酸化する蛋白質リン酸化酵素活性とあわせて、mTORが他の蛋白質とmulticomplexを作っている可能性。5) p70S6キナーゼやeIF4E結合蛋白の活性を調節する上で、蛋白質脱リン酸化酵素の関与の可能性を追求し、alpha4という分子に蛋白質脱リン酸化酵素活性の制御機能があることを報告。6)蛋白質の分解(自食作用)が旺盛な肝細胞においては、細胞環境中のアミノ酸が欠乏すると、自食作用により内部からアミノ酸を供給し、細胞増殖因子に対する反応性を保持する作用が存在すること。7)細胞環境中のアミノ酸の中でも、ロイシンにこのアミノ酸によるシグナル伝達経路を活性化する強い作用があることを見い出し、そのロイシンの構造上、アミノ基と側鎖そして光学異性が重要であること。今後、上記成果に基づき、細胞環境中のアミノ酸からのシグナル伝達機構の解明を行なう。これまでに我々が得た知見として、以下の事を見いだした。(1)mTORは細胞環境中のアミノ酸バランスを感知し、蛋白合成にかかわるp70S6キナーゼやeIF4E結合蛋白の制御を行っている事。

(2)細胞増殖因子による蛋白合成活性化シグナル伝達に、アミノ酸-mTORを介したシグナル系の活性化が必須である事。(3)アミノ酸の中でも、ロイシンに最も強い効果がある事。これらをふまえ、本年度は以下のような新知見を見いだした。(1)mTORがp70S6キナーゼを直接リン酸化する蛋白質リン酸化酵素であり、このリン酸化によりp70S6キナーゼ活性は上昇した。その主なリン酸化部位は412番のスレオニンであった。(3)生体内における蛋白合成活性化には細胞増殖因子からのシグナル伝達にとってアミノ酸-mTOR系がプライミングシグナルとして働いている可能性を示した。(4)mTOR結合蛋白分子として、生化学的方法あるいはyeast two hybrid法により複数の候補分子を得、現在解析中である。(5)ロイシンの誘導体にp70S6キナーゼ活性化やT細胞などの細胞増殖能を抑制する物質を見出し、現在解析中である。
重合性フッ素系界面活性剤の合成と物性

重合性フッ素系界面活性剤は、重合性基の重合反応により基材表面に固定化することが可能であり、フッ化炭素由来の機能を長期間付与することができると考えられる。本研究では、一分子内に重合性のアリル基と直鎖フッ化炭素鎖を有する二鎖型界面活性剤[CH_2=CH(CH_2)_n-OCOCH(SO_3Na)CH_2COOCH_2CH_2C_mF_<2m+1>;n=1,m=4,6]を3段階の反応を経て合成した。すなわち、第一段階では無水マレイン酸とアリルアルコールを60°Cで1h加熱還流することによりモノエステル[CH_2=CHCH_2OCOCH=CHCOOH]を得た。なお、本反応はほぼ定量的に進行した。第二段階では得られたモノエステルをK_2CO_3と反応させカリウム塩とした後、DMSO溶媒中でC_mF_<2m+1>C_2H_4I(m=4,6)と反応させた。次に、水を加えトルエンにて可溶部を抽出した後、トルエンを減圧留去し、ヘキサン/塩化メチレン混合液を展開溶媒として残留物をカラム分離することにより、ジエステル[CH_2=CHCH_2OCOCH=CHCOOC_2H_4C_mF_<2m+1>;m=4,6]を単離精製した。なお、収率はm=4の場合、28%、m=6の場合、25%であった。第三段階ではジエステルとNaHSO_3をハイドロキノン存在下、水/エタノール混合溶媒中空にて80°Cで96h反応させた後、溶媒を減圧留去し、残留物をアセトンにてソックスレ-抽出した。さらに、アセトンより再結晶し、目的の重合性基を有するフッ素系界面活性剤を得た。性状は白色固体、収率(対ジエステル)はm=4の場合、24%、m=6の場合、21%であった。現在、MMAモノマーとの共重合反応を行っている。また、活性剤の収率が低かったことから、反応条件、精製溶媒を再検討中である。
Fontan手術に対する右心補助システムによる右心機能補助

Fontan手術は複雑心奇形に対する機能的退治手術法として広く用いられているが、その手術適応には厳格な基準が設定されている。本研究は手術適応の拡大を目指し、Fontan循環の血行動態の特性の把握、循環補助システムの確立を目的として行なった。まず、イヌを用いてFontan手術モデルの確立を行なった。常温、心拍動下に、正常循環からFontan循環へ繰り返し移行可能なFontan手術モデルの作成に成功し、安定した状態においてFontan循環での血行動態の評価が可能となった。その結果、正常循環からFontan循環へ移行させると、平均動脈圧は約40%に、心拍出量は約30%に低下し、肺血管抵抗値は約2.4倍に上昇した。この状態に急速輸液により、10-15ml/kgの容量負荷を加えると、動脈圧は50%値以上に、心拍出量は45%にまで改善し、肺血管抵抗値は1.7倍値にまで低下し、Fontan手術後には十分な容量負荷が必要な事が確認された(第23回日本心臓血管外科学会総会において発表、1993.3.5.福岡)。次に右心補助システムによる右心機能補助効果についての検討を行なった。空気駆動型のcompressing deviceを作成して、Fontan手術モデルの右心房壁に装着し、右心房を外側より圧迫して右心機能補助を行い、動脈圧の25%の上昇、心拍出量の30%の増加をみた。更に、より安定性のある、心周期に同期させた右心房内バルーンパンピングによる補助循環法を開発した。その結果、動脈圧は正常循環の62%に、心拍出量は55%にまで回復させる事ができた。本研究の結果、Fontan手術における血行動態の特性は、体血圧の低下、心拍出量の減少、肺血管抵抗値の上昇である事が判明した。この血行動態の改善には十分な容量負荷と心房内バルーンパンピングが有用な手段であった。肺血管抵抗が上昇する機序の解明、臨床応用可能なバルーンのデザイン、駆動方法の開発が今後の検討すべき課題と思われた。Fontan手術の適応拡大を目指し、Fontan手術後に右心房壁に右心補助システムを装着して右心機能補助を行い、血行動態の検討を行った。1.Fontan手術モデルの作成:Fontan手術モデルはイヌを用いた実験において以下のように作成した。まず、常温下に上下大静脈を一時的に遮断し、右心房を切開して三尖口に弁口を完全に閉鎖できるように結紮糸をかけ、右心房外に出しておく。次いで右心房と肺動脈幹とを径10mmの人工血管で連結し、三尖弁口にかけておいた結紮糸を締めこることにより、右心房の血液は全て人工血管を介して肺動脈に流れるようにした。2.Fontan手術前後の血行動態の評価:Fontan手術前後の血行動態を表すパラメ-タ-を測定し、正常循環とFontan循環との差異を比較検討した。その結果、正常循環からFontan循環に変換させると、体血圧は平均して43%に、心拍出量は30%に減少し、逆に肺血管抵抗値は160%に増加した。このようにFontan循環は極めて不利な血行動態を有しており、肺血管抵抗の高い症例に適用する場合には何らかの右心機能補助が必要であることが証明された。3.右心補助システムによる右心機能補助:

空気駆動型のcompressing deviceを作成し、Fontan手術モデルの右心房壁に装着して作動させ、体外より右心房を圧迫して血液を右心房から肺動脈の方向へ駆出させた。その結果、体血圧は25%上昇し、肺動脈圧も15/12,平均圧13mmHgという脈圧の極めて小さい状態から、28/12,平均圧16mmHgの良好な脈圧を有する状態へと改善した。一回拍出量も30%増加した。結論:空気駆動型compressing deviceによる右心機能補助は、Fontan手術後の血行動態の維持に極めて有効であった。今後、deviceの駆動方式やデザインを改良することにより、肺血管抵抗値の高い症例に対するFontan手術において、臨床応用が可能になるものと思われた。前年度の研究結果では、正常循環からFontan循環に移行すると、実験動物は生存に耐えない程の極めて不良な血行動態に陥いる事が判明した。今年度は、その血行動態を改善する手段として、(1)容量負荷、(2)右心補助システムによる右心機能補助について検討した。1.容量負荷による血行動態への影響:正常循環からFontan循環へ変化させると平均動脈圧は約40%に、心拍出量は約30%に低下し、肺血管抵抗値は約2.4倍に上昇した。この状態に急速輸液により10-15ml/kgの容量負荷を加えると、動脈圧は正常循環の50%値以上に、心拍出量は45%にまで改善し、肺血管抵抗値は、1.7倍値にまで低下し、Fontan手術後には十分な容量負荷が必要な事が確認された(第23回日本心蔵血管外科学会総会において発表、1993.3.5.福岡)。2.右心補助システムによる右心機能補助効果:前年度には右心房外壁より右心房を圧迫するcompressing deviceを作成し、その有用性を確認したが、安定性の上で問題があった為、右心房内バルーンパンピングによる心房内からの循環補助システムを作成した。上下大静脈から右心房内に空気駆動型の二個のバルーンを挿入し、心周期に同期させて膨らませ、右心房内の血液を肺動脈へ駆出させる方法で、動脈圧は正常循環の62%に、心拍出量は55%にまで回復させる事ができた。適正な容量負荷のもとに用いれば、有効な右心機能補助効果が得られる事が確認された。結論:Fontan循環は正常循環に比し、極めて不利な血行動態を有し、特に肺血管抵抗値の上昇は、臨床治療上の重大な問題となる事が明らかになった。これに対して容量負荷、右心房内バルーンによる右心補助は著明に血行動態を改善させ、Fontan手術の適応を拡大する上で、極めて有効な手段であると結論された。肺血管抵抗が上昇する機序の解明、臨床応用可能なバルーンのデザインや駆動方法の開発が今後の課題である。
革新的な腫瘍抗原ウイルスとTCR遺伝子改変T細胞の併用療法の開発

本研究は、癌特異的抗原を発現するように遺伝子改変した腫瘍溶解性ウイルスHF10とウイルスが産生する癌抗原を認識するTCR遺伝子改変T細胞の組み合わせによる新規治療法の開発を目的とした。癌抗原発現細胞の樹立やT細胞の殺細胞効果の確認など着実に研究の準備を進めた。ウイルスの遺伝子組み換えにおける新たなゲノム編集技術の有用性を検討したところ、相同組換え効率の向上と遺伝子改変ウイルスの純化に非常に適した技術であることが分かった。今後は、この技術を用いて癌抗原遺伝子導入HF10の開発を進め、抗原特異的TCR遺伝子改変T細胞との併用療法の基礎データを蓄積し、臨床応用の可能性を探る。本研究は、ウイルスゲノム中に癌特異的抗原を発現するように遺伝子改変した腫瘍溶解性ウイルスHF10とウイルスが産生する癌抗原を認識するようにTCR遺伝子改変したT細胞の組み合わせによる新規治療法の開発を目的としている。平成28年度は、癌抗原遺伝子を発現する遺伝子改変HF10の構築を行った。HF10ゲノムのUL43遺伝子座は欠損があるため機能していないことから、この遺伝子座に外来遺伝子を導入することを計画した。外来遺伝子はCMVプロモーターにより発現を制御し、IRESを介してZsGreen1も発現するようにした。CMV promoter derived外来遺伝子カセットの両端に各500塩基ずつUL43遺伝子と同じ塩基配列を配したプラスミドを構築した。このプラスミドをリニア化して、Vero細胞にHF10ゲノム及びpGuide-itと共にトランスフェクションしCRISPR/Cas9ゲノム編集によりHF10ゲノムへ外来遺伝子を導入した。1%アガロースDMEMを重層し培養後にZsGreen1を目印にプラークをピックアップし、再びVero細胞に感染・ピックアップする操作を数回繰り返し、遺伝子改変HF10の単離を行った。以上の操作により、まずZsGreen1遺伝子のみを導入したGreen-HF10の構築に成功した。PAN02細胞とSCCVII細胞に対するGreen-HF10の殺細胞効果を親株HF10と比較した結果、Green-HF10は親株HF10の殺細胞効果を維持していることを確認した。外来抗原遺伝子としてOVAとWT-1を導入した遺伝子改変HF10の構築の完了も目前である。また、pCI-neo-cOVAをPAN02細胞に導入した24時間後、400ug/ml G418を加えて培養し、増殖した細胞を単離してOVAを安定発現するPAN02/OVA細胞を作製した。遺伝子改変HF10の構築および癌抗原発現細胞の作製は計画通りに行うことができたが、外来遺伝子導入用プラスミドの構築および外来遺伝子が安定的にゲノムに挿入された遺伝子改変HF10の構築・単離にやや時間がかかった。癌抗原特異的なTCR遺伝子改変T細胞の作製までは平成28年度内に着手することができなかったため、やや遅れていると評価した。癌抗原特異的なTCR遺伝子改変T細胞の作製を直ちに行い、癌抗原遺伝子導入HF10の抗腫瘍効果の検討、さらにキメラ抗原受容体ならびに抗原特異的T細胞レセプターを有する遺伝子改変T細胞との併用効果を検討する。具体的には、癌抗原遺伝子導入HF10(OVA-HF10、WT1-HF10)の感染により、抗原を発現していない腫瘍に対して強い癌免疫を誘導できるか、加えて既に抗原を発現している腫瘍に対して癌免疫誘導を強化することができるか、さらに遺伝子改変T細胞療法との併用効果が認められるかの検討を行う。マウス背部にPAN02/OVA腫瘍またはPAN02細胞を2個移植し、右側のみにHF10、ならびにOVA-HF10またはWT1-HF10を腫瘍内に投与する。また、尾静脈からOVA認識細胞障害性T細胞またはWT1特異的TCR遺伝子改変T細胞を投与し抗腫瘍効果の検討、ならびにTreg、CD4+、CD8+T細胞、マクロファージなど腫瘍内微小環境の検討も行う。OVA認識細胞障害性T細胞はOVA抗原を認識するT細胞レセプターを強制発現したマウス(OT-1マウス)から、CD8ビーズを用いて精製し、刺激・培養したものを用いる。WT1特異的TCR遺伝子改変T細胞の作製方法は、三重大学大学院医学系研究科遺伝子・免疫細胞治療学講座から供与される予定である。これら遺伝子改変HF10と遺伝子改変T細胞との併用療法のデータをin vitro、in vivoで蓄積し、臨床応用に繋げる。消化器外科学
開放的分散言語の研究

本研究は、継続の概念を分散計算に導入することによって、分散計算における通信構造の統一的な理解を得るとともに、分散言語の通信構造を自由に拡張できるような枠組みを構築することを目的としている。研究テーマとして、(1)継続の概念を導入した並行計算モデル理論の構築、(2)継続をテーマとして扱えるような分散言語の設計、(3)その分散言語の実装を掲げた。(1)については、ラムダ計算とActor理論を組み合わせた新たな理論的モデルを構築し、その上で上記計算モデルの操作的意味を与えた。(2)についてはHarmony/2と名付けたプログラミング言語を設計し様々な記述実験を通して理論の実際面での有効性を確認した。(3)については、本研究費で購入したワークステーション上に、Lispへのコンパイラを実装し試用している。研究計画当初に予定していた、分散環境下での実装については残念ながら至らなかったが次年度以降のテーマとしていきたい。研究発表としては、現在、2つの論文が投稿中、1つが執筆中である。
下肢・下顎・頭蓋骨骨細胞の部位特異的力学刺激応答に基づく骨粗鬆症治療の基礎的研究

本研究は、部位特異的な骨の力学的刺激応答の観点から骨粗鬆症とその治療法を再検討するのが目的で、具体的には下肢・下顎・頭蓋骨の細胞の力学刺激応答の差異、情報伝達経路の異同を明らかにした。力学特性に対応した骨粗鬆症治療法が必要であると考えられる理由は、宇宙滞在やベッドレストの状態で荷重骨である大腿骨は除荷により毎月約1%もの割合で萎縮する一方、非荷重骨が変化しないことから自明である。マウス下肢・下顎・頭蓋骨の細胞を刺激する方法としては、低出力パルス超音波(LIPUS)刺激を選んで細胞膜インテグリンに着目し、アクチン線維を介してリモデリングとアポトーシスを支配するメカニズムを検討した。その結果、下顎骨骨芽細胞が、特異的にα5β1インテグリン依存性の分化応答並びにアポトーシスの阻止とリモデリング促進を示すことが明らかになったため、その応答の情報伝達経路マップを作成することを優先した。下顎骨の細胞の情報伝達はα5β1インテグリンとPI3K/Aktに依存しα5β1の中和抗体でブロックされること、RANKL/OPG、Bcl2/Baxの比率は、それぞれ下顎骨特異的なLIPUS刺激依存性のリモデリング、サバイバルを示すこと、運動負荷のない頭蓋骨では、下顎骨と違いそれらのアナボリックな応答は殆ど見られないことを示すことができた。胚葉性の由来が同様であるにも拘らず、細菌の影響下日常的に大きな力学的負荷を受ける顎骨の結果は全く異なり、進化の過程で顎骨は骨の恒常性を保つため、インテグリンをゲートキーパーとする機能を獲得したとする仮説を報告した。2011・2012年度には、Porphyromonasgingivalisを塗布して顎骨壊死のモデルラットを作成し、組織レベルでの検証を行った。Bisphosphonateによる骨壊死も顎骨特異的であるが、抜歯処置後上皮と抜歯窩直下歯槽骨で遅延した修復が、LIPUS照射(3週間)群では病態が正常化され、ラマン分析の結果からも骨質においてLIPUS非照射群との間に有意な差が得られた.本研究は、部位特異的な骨の力学的刺激応答の観点から骨粗鬆症とその治療法を再検討するのが目的で、具体的には下肢・下顎・頭蓋骨の細胞の力学刺激応答の差異、情報伝達経路の異同を明らかにした。Bisphosphonateによる骨壊死も顎骨特異的であるが、抜歯処置後上皮と抜歯窩直下歯槽骨で遅延した修復が、LIPUS照射(3週間)群では病態が正常化され、ラマン分析の結果からも骨質においてLIPUS非照射群との間に有意な差が得られた.Bisphosphonate製剤や抗RANKLヒトモノクローナル抗体製剤は顎骨壊死を引き起こす可能性が報告されている。顎骨は、咀嚼・咬合により物理的刺激が日常的に加わる環境下にあり、他の骨に比してturnoverが速いことが報告されているものの、物理的刺激と顎骨壊死との関連は不明である。そこで我々は、下顎骨骨芽細胞の力学的負荷に対する応答に特殊性が見出されるか否かを明らかにする目的で、頭蓋骨・下肢骨と下顎骨由来の骨芽細胞のLIPUS刺激応答を比較検討した。段階的コラゲナーゼ処理法にてC57B6Jマウスの頭蓋骨、下肢骨、下顎骨よりそれぞれ骨芽細胞を単離し、一週間培養後にLIPUSを24時間間隔で20分間2回照射し、2回目照射の20分後に細胞を回収した。細胞のメッセージとタンパク質はRT-PCR・二重蛍光免疫染色,Western Blotting等にて解析を行った。

その結果、骨吸収を誘導するRANKLのデコイレセプターであるOPGのメッセージは、いずれの細胞においてもLIPUS刺激による顕著な変化を示さなかったが、RANKLは、下顎骨において1)他の細胞より基礎値が一桁近く低く、2)LIPUS照射後にのみ下肢骨・頭蓋骨のレベルまで増加した。また抗アポトーシス作用を示すBcl-2のメッセージは、下顎骨由来の細胞でのみLIPUSにより顕著に増加した。免疫染色の結果もこれらを支持しており、RANKL/OPG、Bcl-2/Baxの比率から、LIPUS刺激に依存したリモデリング・骨量の維持が想定された。従って下顎骨では、力学的刺激が骨を維持し骨芽細胞系細胞のアポトーシスを防いでいることが示唆された。RANKL下流の経路を遮断する薬剤にはデメリットも考えられる。本研究は、部位特異的な骨の力学的刺激応答の観点から骨粗鬆症治療を再検討するもので、具体的にはマウス下肢・下顎・頭蓋骨から細胞を調整し、骨の部位特異的力学刺激応答の情報伝達経路の差異を明らかにし、それぞれの特性に対応できる骨粗鬆症治療を示唆することを3年間の目標とした。マウス下肢・下顎・頭蓋骨骨細胞の伸展刺激に対する応答の情報伝達経路の差異(Screlostin合成を介した間接的骨形成調節であった)の詳細を明らかにする実験結果よりも、直接的に骨形成を支配するメカニズム、すなわち下顎骨骨芽細胞が、低出力パルス超音波(LIPUS)刺激により、特異的なα_5β_1インテグリン依存性の分化応答並びにアポトーシスの阻止とリモデリング促進を示すことが明らかになったため、その応答の情報伝達経路マップを作成すること優先した。タンパクレベルの上昇はα_5β_1インテグリンとPI3K/Aktに依存しα_5β_1の中和抗体で消失すること、RANKL/OPG、Bcl2/Baxの比率は、それぞれ下顎骨特異的なLIPUS刺激依存性のリモデリング、サバイバルを示すこと、頭蓋骨にUPUS刺激依存性はないことを示した。結果は既に報告し、更に骨の器官培養で、神経堤細胞のマーカーであるnestinが、下肢骨と下顎骨いずれにおいてもUPUS照射により上昇傾向を示すこと、下顎骨骨膜の細胞が顕著に応答することを見出した。従って、骨芽細胞の由来する胚葉と、細菌の影響を受けやすく日常的に力学的負荷の大きい顎骨の環境とが、歯槽骨の進化の過程で顎骨特異的に骨の恒常性を保つ機能を獲得させたのではないかと考えられる。この場合、力学的刺激に曝されることが正常な機能を保つ上に必須である。日常的に力学的負荷に曝される下顎骨では、例えば抜歯窩直下の下顎骨のように力学的環境が損なわれるとリモデリングが滞り、アポトーシスが起きる、つまり顎骨壊死のような病態が起こりうるのではないかと考えられる。骨膜細胞の特異的な関与と、神経堤由来の幹細胞が骨膜細胞に分化している可能性も示唆された。本研究は、部位特異的な骨の力学的刺激応答の観点から骨粗鬆症とその治療法を再検討するのが目的で、具体的には下肢・下顎・頭蓋骨の細胞の力学刺激応答の差異、情報伝達経路の異同を明らかにする。力学特性に対応した骨粗霧症治療法が必要であると考えられる理由は、宇宙滞在やベッドレストの状態で荷重骨である大腿骨は除荷により毎月約196もの割合で萎縮する一方、頭蓋骨は逆に肥厚することから自明である。マウス下肢・下顎・頭蓋骨の細胞を刺激する方法としては、低出力パルス超音波(LIPUS)刺激を選んで細胞膜インテグリンに着目し、アクチン線維を介してリモデリングとアポ.トーシスを支配するメカニズムを検討した。その結果、下顎骨骨芽細胞が、特異的にα5β1インテグリン依存性の分化応答並びにアポトーシスの阻止とリモデリング促進を示すことが明らかになったため、その応答の情報伝達経路マップを作成することを優先した。
バナッハ空間の幾何学的定数とノルム不等式の研究及びその応用

バナッハ空間の幾何学的定数とノルム不等式を研究した.特に,James定数とvon Neumann-Jordan定数の関係が集中的に議論され,これら2つの定数について極めて単純な不等式を得た.この結果は,Alonso-Martin-Papiniの提供した疑問に肯定的に答え,このような不等式に関する先行結果のすべてを改良するものである.また,ノルム不等式の一般化・精密化も考察した.バナッハ空間の幾何学的定数とノルム不等式を研究した.特に,James定数とvon Neumann-Jordan定数の関係が集中的に議論され,これら2つの定数について極めて単純な不等式を得た.この結果は,Alonso-Martin-Papiniの提供した疑問に肯定的に答え,このような不等式に関する先行結果のすべてを改良するものである.また,ノルム不等式の一般化・精密化も考察した.研究課題「バナッハ空間の幾何学的定数とノルム不等式の研究及びその応用」について、研究代表者は、研究分担者の協力のもとに数々の成果を得た。これらの成果は、日本数学会、京都大学数理解析研究所研究集会、実解析学シンポジウム、関数空間セミナー等で口頭発表、また、数理解析研究所講究録、北海道大学数学講究録、Osaka J.Math.,Tokyo J.Math.等の国内雑誌、及び、Math.Inequal.Appl.,J.Math.Anal.Appl.等の国際雑誌で発表した(発表予定を含む)。以下に、その概要を述べる。1.バナッハ空間の重要な幾何学的定数であるJames定数、von Neumann-Jordan定数について、相互の関係、及び、それらの定数と幾何学的性質との関係、等が盛んに硬究されている。我々は、これらの定数の一般化としてJames型定数、von Neumann-Jordan型定数を導入し、既知の様々な結果を一つの大きな枠組みの中で論じ、新たな成果も得た。特に、バナッハ空間が正規構造(非拡大写像の不動点性に関連した重要な概念)をもつための十分条件を考察し、様々な成果を得た。2.バナッハ空間のノルム不等式として知られるHlawka不等式を一般化し、Hlawka型不等式、及び、その逆不等式を導入、更に、これらの不等式が成立するための条件を詳細に考察した。また、一般のノルムについて三角不等式の精密化とその応用、及び、その逆不等式についても考察した。3.2つのバナッハ空間のψ直和について、狭義凸性、一様凸性、一様非四辺形性等の幾何学的性質を凸関数ψ、及び、2つのバナッハ空間の性質との関係で特徴づけた。また、無限次元von Neumann-Jordan定数を導入し、様々な幾何学的性質との関係を調べた。研究課題「バナッハ空間の幾何学的定数とノルム不等式の研究及びその応用」について、代表者は研究全般・総括を、分担者は代表者に指示された分野の研究を行い、数々の成果を得た。これらの成果は、日本数学会、国内で開催された各種研究集会(数理解析研究所、実解析学、関数空間等)、国外で開催されたセミナー等で口頭発表、また、Tokyo J. Math.、数理解析研究所講究録、北海道大学数学講究録等の国内雑誌、及び、Math. Inequal. Appl., Nonlinear Funct. Anal. Appl.等の国際雑誌で発表した。1.バナッハ空間の幾何学的定数については、James定数、von Neumann-Jordan定数、Gao定数等を中心に、幾何学的性質との関係、それらの定数の相互関係(不等式で表示)を考察した。更に、それらの定数を一般化し、様々な定数を統一的に扱うための大きな枠組みを提案した。既知の結果が容易に導かれ、新たな結果も得られた。2.バナッハ空間のノルム不等式については、特殊なノルムで成立するHlawka不等式、一般のノルムで成立するDunkl-Williams不等式、Dragomir不等式等について、その一般化や精密化、及び、逆不等式等を考察した。特に、Hlawka型不等式とその逆不等式について、それらが成立するための必要十分条件を与えた。3.バナッハ空間における任意の縮小写像は不動点をもつ。この縮小写像の原理は解析学の様々な分野に応用される。非拡大写像については、不動点の存在を保証する条件として正規構造がある。正規構造をもつための条件を幾何学的定数との関係で考察した。本年度の研究では、特に、バナッハ空間の幾何学的定数に関して顕著な成果を得た。その概要は、以下のとおりである。1.バナッハ空間の幾何学的性質は、種々の幾何学的定数によって記述される。とりわけ、James定数とNJ-定数(von Neumann-Jordan定数)が最も広く研究されている。多くの研究者たちの最大の関心事は、これら2定数の関係を不等式で表すことであった。2008年、Alonso-Martin-Papiniは、それまでに知られている結果を大幅に改良する不等式を証明したが、それはMaligrandaが提起した問題をも解決するものであった。その論文の中で、「NJ-定数はJames定数以下であるか?」という疑問を提起した。

2009年、Wang-Pangは彼らの不等式を改良したのであるが、この疑問を解決するには至らなかった。2009年、代表者は、この疑問を肯定的に解決し、国際雑J. Math. Anal. Appl.に発表した。更なる改良は、その年の9月に九州工業大学で開催された国際シンポジウムで代表者により発表された(招待講演)。関連した結果は、同年9月にイタリアで開催された国際シンポジウムで分担者加藤が発表した(基調講演)。これらの結果は国際的にも高い評価を得た。2.バナッハ空間Xに対し、新たな幾何学的定数C(X)を導入し、幾何学的性質との関係を考察した。更に、この定数とNJ-定数及びJames定数との関係を単純な不等式で表し、様々な応用を試みた。これらの成果は、関数空間セミナーや学会で口頭発表され、現在、国際雑誌に投稿すべく準備を進めている。その他、Hlawka不等式や一般的なノルムに関する不等式について、数々の成果を得た。
海底における長期地磁気観測のための基礎研究

本研究では,2年間の研究期間で長期海底観測に最適な磁場センサーと観測方式を決定することを目的とする.磁場センサーには,成分を測定するものと全磁力を測定するものとがある.このうち全磁力センサー(たとえばプロトン磁力計)は,測定原理から長期間の安定性には問題がないのは明らかであるが,もともと磁場はベクトル量なので全磁力のみの測定は一部の情報を失うことを意味する.そこで,本研究では成分測定センサーによる長期地球磁場観測を目指した.前年度の研究により,長期地磁気3成分観測のためにはフラックスゲートセンサーをジンバルに吊った方式が最適であるという結論に達した.また,非磁性のジンバルも試作することができたので,この方程式による長期試験観測を行うことを本年度の目的とした.しかしながら,ジンバルに磁気センサーをのせて機械的な調整を行うのに手間取って9月まで要したため,試験観測は11月1月までの3ヵ月間となった.取得したデータは良好であり,センサーのジバル吊とセンサーを地中に埋設して温度変化を小さくすることにより3ヵ月間のドリフTが23nT程度であることが確かめられた.さらに試験観測では,温度依存性を見積ることができ,3軸(水平,鉛直,偏角)ともに約1nT/°Cであることがわかった.観測を終了したあとで,データ解析をすすめ,詳細なセンサーの温度依存性を明らかになり,海底における長期地磁気観測のための基礎資料となった.しかしながら,長期安定性についてのデータは,観測期間が当初の計画の半分の期間になってしまったことにより,充分に取得することができなかった本研究によって,海底の地磁気観測データを含めた球関数展開を行なうことが,太平洋地域など海域の地磁気永年変化の空間分布の解明に有効であることが示された.長期型海底磁力計の基本的なデザインを完成することを目指して,以下のような研究を実施した.1.米国の研究者,J.H.Filoux博士の開発した吊磁石式の磁場成分センサーと,従来国内で研究観測に使用してきたフラックスゲート式の磁場センサーとの比較を行うことを目指したが,試験観測を行うのに適当な吊磁石式センサーを用意するのに時間がかかり,本年度にデータを得て考察を行うには至らなかった.そのかわりに文献調査を行い,吊磁石式センサーの温度係数を0.2nT/C程度と見積もった.本研究者らが使用してきたフラックスゲート式センサーについては地震研究所の八ヶ岳地球電磁気観測所および気象庁地磁気観測所において精密な温度係数の測定を行い,ほぼ吊磁石式と同程度の値を得た.この値は,深海底における微小な温度変化に対しては十分に無視しうるレベルであると結論した.一方,消費電力では従来言われているように吊磁石式がすぐれているが,フラックスゲート式センサーでは成分の大きさそのものを測定できる点がすぐれていることがわかった.2.長期的な安定性の最大の障害となる,センサー全体の傾斜の影響を克服する手法として,傾斜を直接測定する方法とジンバルなどによりセンサーを自動的に水平に保つ方法の得失を比較検討した.非磁性材料でジンバル付の台を試作し,センサーを取り付けて短期間の試験観測をおこなった.ジンバルの精度および安定度は公称10秒で,地磁気成分にして1.5nT程度に対応する.実際に磁気センサーを取り付けて長時間の試験観測を行い,実効性能を明らかにする必要がある.さらに地磁気鉛直分力と全磁力観測のみのデータによる球関数展開の数値実験を行い,成分センサーと全磁力計(プロトン磁力計)の組み合わせでも,地磁気永年変化やグローバルな構造の研究に十分に役に立つ観測点となることを示した.本研究では,2年間の研究期間で長期海底観測に最適な磁場センサーと観測方式を決定することを目的とする.磁場センサーには,成分を測定するものと全磁力を測定するものとがある.このうち全磁力センサー(たとえばプロトン磁力計)は,測定原理から長期間の安定性には問題がないのは明らかであるが,もともと磁場はベクトル量なので全磁力のみの測定は一部の情報を失うことを意味する.そこで,本研究では成分測定センサーによる長期地球磁場観測を目指した.前年度の研究により,長期地磁気3成分観測のためにはフラックスゲートセンサーをジンバルに吊った方式が最適であるという結論に達した.また,非磁性のジンバルも試作することができたので,この方程式による長期試験観測を行うことを本年度の目的とした.しかしながら,ジンバルに磁気センサーをのせて機械的な調整を行うのに手間取って9月まで要したため,試験観測は11月1月までの3ヵ月間となった.取得したデータは良好であり,センサーのジバル吊とセンサーを地中に埋設して温度変化を小さくすることにより3ヵ月間のドリフTが23nT程度であることが確かめられた.さらに試験観測では,温度依存性を見積ることができ,3軸(水平,鉛直,偏角)ともに約1nT/°Cであることがわかった.観測を終了したあとで,データ解析をすすめ,詳細なセンサーの温度依存性を明らかになり,海底における長期地磁気観測のための基礎資料となった.しかしながら,長期安定性についてのデータは,観測期間が当初の計画の半分の期間になってしまったことにより,充分に取得することができなかった本研究によって,海底の地磁気観測データを含めた球関数展開を行なうことが,太平洋地域など海域の地磁気永年変化の空間分布の解明に有効であることが示された.