hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
振動付与による高精度展開アンテナ構造の形状再現性の向上

衛星搭載用の高精度展開宇宙構造システムにおいて問題となる展開後形状非再現性に関して,その要因となるラッチ部の摩擦とガタに対応した形状再現性向上法を提案し,その有効性を実証した.摩擦については,構造に振動を付与する方法を提案し,試験と数値解析を通して適切な振動特性を検討した.ガタについては,キネマティックカップリングを用いた結合における,適切な押付荷重付与に関する条件を検討し,導出した条件の有効性を試験により確認した.高精度展開アンテナ構造における振動付与による展開再現性の向上を目指し,平成27年度は試験モデルを構築し,振動付与による形状収束の実証試験を行うとともに,その現象を表現できる数学モデルについて検討を行った.また,これらを用いて展開非再現性の要因を分析した.試験モデルはリブ-ケーブル型展開アンテナ構造の一部を模擬したもので,リブを模したはりとヒンジ部,ケーブルに相当するばねから構成される.ヒンジ部は内部の摩擦力を変化できる機構としている.この試験モデルを用いて,ヒンジ部の摩擦を変化させた際のはり位置の非再現性を評価し,摩擦が大きいほど展開再現性が悪化することを確認した.本研究の前に行った試験結果と合わせて,摺動部の摩擦およびケーブルの非線形性が展開再現性を悪化させる要因であることを明らかにした.振動付与による形状収束の実証試験では,振動付与により鏡面を模擬した構造が一定の形に近づくことを実証するとともに,加えた振動が系の固有振動数に近いほど効果が大きいことを明らかにした.固有振動数に関しては,評価を行った15次のモードでは高次モードほど再現性向上効果が高いことを確認した.数学モデルの構築では,まず展開再現性の要因と考えられるヒンジ部に関して,要素試験を行い,その特性を区分線系モデルにてモデル化した.次に,それを組み込んだ試験モデルに相当する数値モデルを作成し,展開非再現性と振動付与による展開再現性の向上についての評価を行った.試験結果との比較を通して,数値モデルにより現象を定性的に表現できるモデルであることを確認した.ただし,定量的には試験結果と異なる点があることから,今後試験モデルの改良を行う予定である.平成27年度の研究では,展開非再現性を表現できる試験モデルの構築が重要な課題となっていたが,過去の研究で利用していた試験モデルの改修が順調に進むとともに,気温などの環境条件と計測結果の関係式を構築するなど,計測系の高度化も順調にすすみ,適切な評価が可能な試験系を構築できた.そのため,その試験モデルを用いた展開非再現性の評価や,振動付与による展開再現性の向上評価など,試験的な検討については計画通りに進めることができた.数値モデルの構築においては,定性的な評価にとどまるものの,現象を評価できるモデルとなっており,今後の改良は必要だが,おおむね順調に研究が進んでいると考えられる.ただし,本研究費の採択が平成27年10月であったため,成果の公開については十分とは言えないため,平成28年度は積極的に成果を公開する予定である.高精度宇宙展開構造システムの展開再現性向上を目指し,平成27年度に行った展開非再現性の要因分析の結果を基に,主要な要因である結合部のガタと摩擦について,振動・荷重付与による展開再現性向上方法を検討した.ガタの影響に関しては,キネマティックカップリング(KC)の利用が有効な対処法となるが,KCを用いる場合には荷重付与手順が展開再現性に影響することが分かっており,平成28年度は押し付け荷重手順に関する理論式の導出と,試験による有効性確認を実施した.3組のKCを介して2つの部材を結合させる概念検討モデルを構築し,様々な荷重負荷手順において分離・嵌合を繰り返し,再現性を評価する試験を実施した.提案する方法により導出された荷重負荷手順において形状の再現性が最も高いことを確認し,提案方法の有効性を実証した.結合部の摩擦の影響については,平成27年度に実施した試験を継続し,加振周波数やアクチュエータ位置,加振力等と形状再現性の関係について試験を実施した.試験モデルはリブーフープケーブル型展開アンテナ構造の一部を模擬したものであり,リブを模したはりとヒンジ部,ケーブルに相当するばねから構成される.平成27年度には,この試験モデルを用いて,ヒンジ部の摩擦の影響で展開再現性が悪化すること,圧電素子による振動付与によりリブが所定の位置に落ち着くことを確認している.今年度は圧電素子への印加電圧や振動時間等の振動特性が展開後の形状再現性向上におよぼす影響を評価し,印加電圧の影響が大きく,30秒を超える場合は振動付与時間の影響が小さいことを明らかとした.さらに,有限要素解析を用いたモード外力評価を基に,アクチュエータ配置に関する基礎を得るとともに,試験結果との比較を通してその妥当性を評価した.平成27年度に行った展開非再現性の要因分析の結果を基に,主要な要因である結合部のガタと摩擦について,振動・荷重付与による展開再現性向上方法に取り組み,研究は順調に進展している.ガタの影響に関して,平成28年度はキネマティックカップリング(KC)を用いた形状再現性の向上方法を検討し,KCへの荷重押付手順に関する理論式を導出,試験を通して有効性を確認した.試験に関しては,位置再現性評価のための試験モデルを作成し,荷重負荷装置等の改良を繰り返し,現時点では十分な試験評価が実施できている.摩擦の影響については,平成27年度に開始した特性評価試験を継続し,加振の条件(加振力,加振時間,加振位置)を変化させながらリブの位置再現性向上効果を評価,影響の大きい振動特性を確認した.試験モデルに関しては平成27年度に開発したモデルを改修し,複数の圧電アクチュエータを配置し,試験・評価方法の改善を行うなど,より高度な試験を実施できている.

また,有限要素モデルを構築し,モード解析およびダイナミクス解析に基づく考察を行い,アクチュエータ配置に関する基礎的知見を得た.ガタの影響については一定の改善方法が構築できたため,今後は振動付与による摩擦の影響低減に注力し,先に実施していたケーブル部材の荷重付与による長さ変化への対応と合わせて,展開再現性向上方法の確立に取り組む.振動付与による展開再現性向上法に向けて,H27,28年度に実施した検証試験に対応する数値モデルを構築し,展開再現性向上法を検証した.展開再現性評価のための数値モデルでは,適切な摩擦モデルが重要となるため,3種類のモデルを用いた基礎解析を行い,菊植らによる摩擦モデルが展開非再現性の挙動を適切に表現できることを明らかにした.さらにそのモデルを用いてアクチュエータへの印加電圧や加振動周波数などのパラメータが形状再現性に与える影響を評価した.解析の結果,根元をピン支持とした系での固有振動数付与では,印可電圧が大きいほど形状再現性が向上することを確認した.この結果は先の試験結果と定性的に一致している.次に根元固定時(根元ピンヒンジ部が摩擦により固定されていることに対応)の固有振動数による振動付与解析を実施し,根元ピン支持モデルの固有振動数での振動付与より形状再現性が向上できることを確認した.この際,高次のモードほど効果的に形状再現性を改善できることを明らかにした.また,数値解析結果より,振動を付与することにより,ヒンジ部の摩擦がないつり合い形状に落ち着くことが確認できた.このことは,ヒンジ部の摩擦を無視した理想的な状態で,つり合い形状が目的形状となるよう設計することで,実際のヒンジ部に摩擦がある場合でも振動付与により目的形状が得られることを意味しており,設計方法に関しては従来の方法がそのまま利用できる.また,H29年度に検討を行ったキネマティックカップリング(KC)と,その適切な押付条件による展開再現性向上に関して,実機相当モデルを用いた試験を実施し,提案方法の有効性を実証した.これらの結果より,振動付与および,適切な押付条件を満たすKCの利用による,展開構造物の形状再現性向上の有効性を実証できた.衛星搭載用の高精度展開宇宙構造システムにおいて問題となる展開後形状非再現性に関して,その要因となるラッチ部の摩擦とガタに対応した形状再現性向上法を提案し,その有効性を実証した.摩擦については,構造に振動を付与する方法を提案し,試験と数値解析を通して適切な振動特性を検討した.ガタについては,キネマティックカップリングを用いた結合における,適切な押付荷重付与に関する条件を検討し,導出した条件の有効性を試験により確認した.平成28年度は,平成27年度の検討に引き続き,実験・数値解析の両面で研究を進め,現象を評価するとともに,平成29年度に行う予定の設計方の構築に必要な基礎モデルを確立する.まず数値解析において,平成27年度の数学モデルを改修し,得られた試験結果を適切に表現できる数学モデルの確立を目指す.また,そのためのヒンジ部の要素試験を追加実施するとともに,圧電アクチュエータの添付位置についても検討を行う.また本手法を実衛星へ適用することを想定し,適切な数値モデル化に必要な要素試験の種類など,モデル化自体の方法論についても検討を行う.
建物の地震リスク評価を目的とした細密な地盤情報の簡易推定

地盤震動における地盤の増幅度と関係の深い地盤の平均S波速度を,地盤情報がない地域においても簡便に比較的精度よく推定ことを目的として,地形分類と標高などの定量的な地形計測情報を用いた手法を応用した,簡便な手法を構築するための基礎的な検討を行った。地形条件として,従来用いられてきた標高のほかに,流域によって地盤を構成する土砂などの堆積状態が異なることが推察されるため,広域における個々の流域界を利用した。流域界の情報は国土数値情報を利用した。地形分類と標高,流域界単位での起伏量,傾斜などの地形指標のほか,流域界に含まれる水系情報を用いて,ボーリングデータから計算される深さ20mまでの地盤の平均S波速度との関係を分析した。ボーリングデータは,関西圏地盤i情報活用協議会の情報に基づいて関西圏から400本を選定した。選定条件は,(1)N値の得られている深さが少なくとも20m以上あること,(2)河川からの距離が50m以内であること,(3)一つの流域界で13地点程度にとどめ,広い地域からデータを選ぶこと,とした。その情報から地盤の平均S波速度のデータベースを構築した。平均S波速度データと各種地形条件との関係を地形分類ごとに整理し,地形指標の標高,傾斜流域界単位での起伏量,傾斜,流域界の形状を示す縦横比などと比較した。その結果,地形分類と地形指標を単一で用いた場合の平均S波速度のばらつきはいずれも大きく,精度よく地盤特性を推定するには至らなかった。ばらつきの程度は地形分類によって傾向は異なるが,その原因として地盤特性には何らかの地域性が存在することが考えられる。この地域性を取り除くために,水系ごとにデータを整理して地盤特性と地形指標との比較検討を行った結果,扇状地など特定の地形分類については,.比較的相関が高くなる場合がみられた。従来,面的な地盤特性を推定するためには,地形分類図などの定性的な情報を利用している。本研究では,従来の推定法の精度を高めるために定量的な地形指標,特に水系や流域界に基づく地形指標の提案を目的として,まず地盤情報や各種地理情報を収集し,地理情報システム(GIS)へ登録を行った。ここで登録した各種地理情報とは,ボーリングデータの位置,ボーリング柱状図の画像,250mメッシュ地形分類図,標高,傾斜,水系,流域界である。250mメッシュ地形分類図は,若松加寿江氏から提供いただき,標高,傾斜は市販の数値地図から算出し,水系,流域界は国土数値情報を利用した。ボーリングデータは,「関西圏地盤情報の活用協議会」が発行する地盤情報データベースCD-ROM(2005年度版)を利用し,複数の地盤柱状図を含む断面図の画像を取り出し,GISに新たにそれらの情報を断面線に関連付けた。本研究では,関西圏の柱状図のうち,一般的に地盤が軟弱になる河川周辺(河川から50mの範囲)に分布するボーリングデータを対象として断面図の登録を行い,水系や流域界ごとに柱状図を確認し,比較的深い情報(おおむね20m以上)をもつ400本分のテキストファイルを地盤特性の算出のために購入した。また,横浜市の強震観測150地点の地盤特性に関する情報データベースを利用して,GISに位置情報と地盤特性(平均S波速度など)を登録した。以上,GISに登録された地形情報と地盤に関する情報を利用して,複数の柱状図が含まれる断面図をGISの画面から呼び出すことにより,定性的な検討ができる環境が整った。平成18年度に,流域に関する定量的な地形指標および地盤特性(平均S波速度など)を算出して,地形条件との定量的な関係の分析をGISにて実施する予定である。
定印上に宝塔を載せる弥勒如来像の研究

定印上に宝塔を載せる弥勒如来の図像は、善無畏訳の弥勒儀軌等には像容の説明が十分でない。このためか定印弥勒像には、彫刻、絵画、工芸の諸作例にわたっていくつかの異なるかたちが存する。しかし、これら定印弥勒像を密教史と対応させながら図像学的に系統だてて分析した研究は無かった。本研究では、先ずこのタイプの弥勒像が頭髪、着衣、持物等の表現にそれぞれ異なる特徴をそなえていることに着目した。そして、このタイプの弥勒を図像の上から第一類、第二類、第三類に分類した。その結果、第一類から第三類の定印弥勒像制作の背景にはつぎのような事実があるという知見も得た。◎第一類儀軌の記述に忠実な如来形で古いかたち(例、仁和寺本『弥勒菩薩畫像集』一図等)。螺髪上に宝冠を頂き、衲衣を着し、宝塔を捧ぐ。この如来形は善無畏訳『胎蔵図像』の毘瀘遮那を意識した台密(寺門系)伝来の図像。弥勒即大日の密教思想が反映。◎第二類宋図様の影響をうけた宝冠毘瀘遮那を意識した如来形と菩薩形の中間的像容(例、『撹禅鈔』一図、快慶作建久三年銘像等)。宝髻上に宝冠を頂き、衲衣を着すという宋仏画の形式をとる。この第二類も弥勒(菩薩)即大日(毘瀘遮那如来)という密教思想を反映。これら第一類、第二類は請来図像をもととしたもので、盲目的にそのかたちを踏襲するという共通した特徴がある。したがって、構図にも変化が乏しい。◎第三類儀軌にこだわらない菩薩形で新しいかたち。宝髻上に宝冠を頂き、条帛・裙を着け、五輪塔を捧ぐ(和歌山・慈尊院本、高山寺鏡弥勒像等)。この菩薩形は、非善無畏系現図曼荼羅の胎大日を意識。この図像は兜率即密厳=弥勒即大日という東密の深秘釈に基づく。第三類は12世紀末頃わが国で成立し、以後定印弥勒像の主流をなす。第三類は定印弥勒像の日本的展開ともいえ、阿闇梨の意楽が反映され構図等に改変が多い。
地理情報システムを利用した都市建築物の地震被害分布即時評価法の確立

(1)建物や都市基盤施設の地震被害分布をGIS(地理情報システム)上で即時評価を行うことを目指して,兵庫県南部地震で被害を受けた西宮市域を対象に,震災に関する多様なデータを収集し,GIS上に展開した。そこで災害情報処理のツールとしてのGISの活用法とデータベース構築の要点を明らかにした。扱ったデータは,地盤変状や地震動などのハザードに関わるデータ,地形・地質条件など環境条件に関わるデータ,家屋被害,ライフライン被害など物理的な被害に関わるデータ,避難所などの緊急対応に関するデータ,被災家屋撤去・復興の経過などである。これらは,いずれも面的な広がりをもって分析され,物理的な災害事象の時空間的特性の定量的把握と,機能的復旧過程や緊急対応過程との関連の把握などに用いた。(2)西宮市の建物被災度判定データと建物瓦礫撤去・新築状況データとの間の相違点を検討し,その過程で明らかになった建物被災データの問題点を整理した。(3)震災後の建物被災ならびに復興データの調査・収集において,より迅速で正確なGISデータの構築を行うため,ペン入力式の携帯型パソコンを用いた災害情報収集システムを開発した。これはGISをGPS(汎地球測位システム)と共に搭載したもので,西宮市北口町・高木西町を対象地域としてデータ収集試用実験を行い,その長所と問題点をまとめた。(4)都市地盤のマイクロソ-ニングのための地盤構造調査資料の収集・解析を行った。兵庫県南部地震による神戸阪神間の「震災の帯」の原因を究明するために,脈動(長周期微動)観測と重力細密測定を実施して,六甲山系東部の甲陽断層周辺の基盤岩構造を求めた。この結果,基盤岩は甲陽断層に伴い2段の逆断層として約800m沈降しており,落差200mの芦屋断層を併合して西に走向を転じながら神戸市域に伸びて盆地境界を形成していることが明らかになった。建物や都市基盤施設の地震被害分布をGIS(地理情報システム)上に展開して,即時評価を行うことを目指し,兵庫県南部地震で被害を受けた西宮・宝塚・芦屋の各市域を対象として,震災に関する多様なデータを収集し,多元的な分析を行った。得られた主な成果は次の通りである。(1)災害評価のためのGISの概念の構成と,GISに導入しておくべきデータベースの整備ならびに可視化を行った。(2)都市地盤のマイクロゾーニングのための地盤構造調査資料の収集・解析を行った。兵庫県南部地震による神戸阪神間の「震災の帯」は,その東部である西宮市付近で走向が転じたり,パッチ状に分かれたりする。都市地盤のマイクロゾーニングの観点からこの原因を究明するために,脈動(長周期微動)観測と重力細密測定を実施して,六甲山系東部の甲陽断層周辺の基盤岩構造を求めた。この結果,基盤岩は甲陽断層に伴い2段の逆断層として約800m沈降しており,落差200mの芦屋断層を併合して西に走向を転じながら神戸市域に延びて盆地境界を形成していることが明らかになった。この甲陽断層は南西方向延長に分岐して市街地下に伸びていることも示唆された。

(3)都市災害情報の効果的な現地収集方法論の実現へ向けて,ノートパソコンとモ-ビルGPSセンサーを導入した移動型コンピュータによる被害情報入力装置の利用法の開発を行うため,機器の整備,ならびに適用の概念構成を行った。本研究の成果は次のように要約される。(1)西宮市域を対象に,震災に関する多様なデータを収集し,GIS(Geographic Information System:地理情報システム)上に展開した。都市施設の被害とそれによる都市機能への影響,ならびに緊急対応活動への影響に関する多元的な分析を進めた。本研究では,災害現象の多重分析を行うとともに,工学的視点と地理学的視点を合わせた横断的な考察を行い,ライフラインの耐震性強化・防災都市の開発などに有用な資料を提供することを最終的に目指した。災害情報処理ツールとしてのGISの活用法とデータベース構築の要点を明らかにした。(2)阪神・淡路大震災による西宮市の建物被災度判定データと建築瓦礫撤去・新築状況データとの間の相違点を検討し,その過程で明らかになった建物被災データの問題点を整理した。また,震災後の建物被災ならびに復興データの調査・収集において,より迅速で正確なGISデータの構築を行うため,ペン入力式の携帯型パソコンを用いた災害情報収集システムを開発した。これはGISをGPS(Global Positioning System:汎地球測位システム)と共に搭載したもので,西宮市北口町・高木西町を対象地域としてデータ収集試用実験を行い,その長所と問題点をまとめた。(3)1996年中国雲南省麗江地震(M7.0)による麗江盆地の被害分布と盆地地質構造の関係を把握するために,盆地の基盤岩構造を脈動観測により調査した。盆地境界の基盤岩の急峻な沈降が地震動の増幅に関与している。防災GISの構築のために,震災の被害例の検証と想定地震による被害予測の枠組みの分析を行い,マイクロゾーニングに関わる基盤構造の研究には脈動や重力などの地球物理学的資料が有効に利用できることを示した。
モット転移近傍における電子状態の研究

銅酸化物高温超伝導体の金属-絶縁体転移(モット転移)近傍では、様々な異常な電子状態の振る舞いが観測されており、それらは高温超伝導のメカニズムと密接に関連していると考えられている。本研究では、モット転移近傍の2次元系の数値シミュレーションを行い、2次元系のモット転移の主な特徴は1次元系の性質と同様に説明できることを明らかにした。また、このモット転移の描像から、銅酸化物高温超伝導体で観測されている様々な異常な振る舞いを統一的に説明することに成功した。高温超伝導体の性質を定量的に説明するために、次近接ホッピングを導入した正方格子ハバードモデルの1電子励起に関する理論的解析を行った。これにより、ホールドープ系および電子ドープ系の高温超伝導体で観測されている様々な振る舞いを2次元系のモット転移近傍の性質として統一的に説明することに成功した。具体的には、ホールドープ系と電子ドープ系における擬ギャップの開く波数の違いを、次近接ホッピングによるスペクトル強度分布の変化によって説明した。まず、次近接ホッピングを摂動と考えた理論を構築し、スペクトル強度分布の定性的な特徴を捉え、クラスター摂動理論を用いて定量的にスペクトル強度分布を解析した。これにより、ホールドープ系および電子ドープ系の高温超伝導体で観測されている様々な振る舞いを統一的かつほぼ正確に再現することに成功した。ホールドープ系と電子ドープ系の擬ギャップの違いは、波数(π,0)付近の大きなスペクトル強度をもつモードとモット転移に向けてスペクトル強度を失うモードが化学ポテンシャル付近の性質に与える影響が、ホールドープ系と電子ドープ系では次近接ホッピングのために異なるためであることを明らかにした。これまで電子ドープ系の擬ギャップは反強磁性秩序の形成によるものと考えられてきたが、今回明らかにした描像では、擬ギャップの形成には反強磁性秩序は必要なく、次近接ホッピングのある2次元系のモット転移近傍の性質として自然に理解でき、ホールドープ系および電子ドープ系の性質を統一的かつ直感的に説明することができる。この研究結果は、第68回日本物理学会年次大会において発表を行った。銅酸化物高温超伝導体の金属-絶縁体転移(モット転移)近傍では、様々な異常な振る舞いが観測されており、それらは高温超伝導のメカニズムと密接に関連していると考えられている。本研究では、2次元系のモット転移近傍の電子状態の特徴を明らかにするために、2次元ハバードモデルに対してクラスター摂動理論による数値シミュレーションを行った。シミュレーションで得られた結果について、1次元系からの摂動理論に基づく考察を加えることにより、2次元系のモット転移近傍の主な特徴は、1次元系の性質が連続的に変化したものとして説明できることを明らかにした。特に、モット転移については、2次元系でも1次元系の場合と同様に、モット転移に向けて1電子励起の分散関係がモット絶縁体のスピン波励起のものへと連続的に変化し、下部ハバードバンドの電子を加える励起スペクトルの強度が徐々に消失することを明らかにした。このことから、モット転移は、電子の動きをスピン自由度に残したまま、電荷の自由度が凍結する転移として特徴づけられることがわかった。また、このモット転移の描像から、高温超伝導体で観測されている様々な異常な振る舞い(擬ギャップ、フェルミアーク、スピンノン的励起、ホロン的励起、分散関係のキンクとウォーターフォール、ドーピング誘起状態、ホールポケットなど)を、2次元系のモット転移近傍の性質として統一的に説明することに成功した。さらに、次近接ホッピングを導入したモデルを考えることにより、ホールドープ系および電子ドープ系の高温超伝導体で観測されている特徴についても、統一的に説明することができた。厳密解と高精度シミュレーションによって得られた1次元系の結果をもとにして、2次元強相関系のモット転移近傍の電子状態を調べ、高温超伝導体で観測されている様々な異常な電子状態の振る舞いを定量的に説明するとともに、1次元系の準粒子に由来する新奇な準粒子描像によって、モット転移近傍の特徴に統一的な解釈を与えることを目的として研究を行った。平成23年度は、まず鎖間弱結合理論によって、鎖間ホッピングが1次元系の結果にどのような影響を与えるのかについて研究を行った。次に、高温超伝導体で観測されている振る舞いとの関係を明らかにするために、等方的2次元系のモデル(2次元ハバードモデル)の性質をクラスター摂動理論によって調べた。その結果、波数空間の対角線方向の性質は鎖間弱結合理論によって定性的に説明できることがわかった。特に、モット転移においては、1次元系と同様に、スピンの自由度は連続的にモット絶縁体のスピン波励起へと変化し、電荷の自由度は徐々に凍結することが明らかになった。また、高温超伝導体で観測されていた様々な異常な振る舞い(擬ギャップ、フェルミアーク、スピンノン的励起、ホロン的励起、キンク、ウォーターフォール、ギャップ内励起、ホールポケットなど)も、2次元ハバードモデルのモット転移近傍の性質として統一的に説明するができた。

さらに、2次元系の上部ハバードバンドは、鎖間結合を弱くすることによってギャップを閉じることなく連続的に1次元系のものへと変化させられることから、2次元系の上部ハバードバンドも1次元系のストリング解で定義される準粒子(ダブロン)に由来するものであることがわかった。この研究成果は、2012年2月のPhysical ReviewLetters誌に掲載された。また、プレス発表によって、日経産業新聞、日刊工業新聞、科学新聞の記事としても掲載された。平成23年度中に平成24年度の計画まで完了したので、平成25年度に行う予定であった研究の一部を平成24年度に行った。平成23年度に1次元系が弱く結合した系の性質を調べ、平成24年度に等方的2次元系の性質を調べる計画であったが、平成23年度中に平成24年度の計画まで完了した。今後、これまで得られた結果を発展させて、高温超伝導体のより現実的なモデルに対して研究を行う予定である。今後、これまで得られた結果を発展させて、次近接ホッピングを含む系など、フラストレートした系におけるモット転移について研究を行う予定である。クラスター計算機を購入する。当初の計画通り、クラスター計算機を購入する。
中性子回析による物体内部の3次元応力分布測定法の開発

(1)測定原理の検討、(2)実験に必要な附属装置の考案、(3)測定条件の検討、および(4)測定結果の解析方法の開発を目的として研究した。中性子応力測定法で測定されるのは「弾性ひずみ」である。ひずみには6つの成分があるが、通常は主軸方向を推定して3方向(もしくは軸対称を仮定して2方向)の測定を行なっている。それでは一般性に欠けるので、6つのひずみ成分をきちんと測定することが望ましい。応力主軸が自明である試料として、高周波焼き入れしたS45CおよびSCM440鋼丸棒(応力分布がなだらかになるように深めに焼きを入れた)を用意した。簡便法であるX線応力測定法を用いて逐次表面を研磨しながらsin^2φ法で表面2方向の応力を測定し(非破壊法ではない)、単純形状であるので解析解を利用して半径方向の応力を推算し3次元応力状態の表面から内部にかけての分布を明らかにした。同じ試料を用いて中性子回折角度分散法(原研のRESAを使用)により非破壊的に内部の弾性ひずみを主軸3方向から測定し応力に換算した。この時の応力フリー基準面間隔は試料を細かく切断して組織依存性を含めて実測した。その結果、破壊的手法であるX線2次元測定から推定した内部の応力状態と中性子で直接測定した応力は良い一致を示すことがわかった。続いて角度分散法により7つ以上の方向から測定して、主軸および応力フリー面間隔も未知変数とすることが可能か否か、検討した。多元一次連立方程式を解き、主軸の方向と主応力の大きさを決定する手法を考え合理的な測定手順を検討した。一方、飛行時間法中性子回折法では、高エネルギー加速器研究機構のVEGAに合計3方向の回折中性子検出バンクがあり、そこから6点以上を選んで検討を加えた。検討結果は、現在建設中の大強度陽子加速器施設に提案中の残留応力測定装置設計(飛行時間法)に反映させた。この方法では、多くの回折ピークを同時に測定できるので、回折弾性係数の相違を利用して応力フリーの試料なしに解析することが原理上は可能であり、今後、実証・検討を進めたい。中性子応力測定法の課題のひとつは、応力フリー状態の格子面間隔を精度良く測定もしくな推定することである。また、一般には応力主軸が未知なので、6つのひずみ成分を測定して6つの応力成分に換算し、主応力と主軸を求めることが必要になる。これらを系統的に処理する方法として、7方向以上の線ひずみを求めて、連立方程式を解き、主軸と主応力の大きさを決定することを研究の目的とした。まず、応力主軸が自明である試料として、高周波焼き入れしたS45CおよびSCM440鋼丸棒(応力分布がなだらかになるように深めに焼きを入れた)を用意した。残留応力分布が既知の上記試料を用いて中性子回折角度分散法(原研のRESAを使用)により非破壊的に内部の弾性ひずみを主軸3方向から測定し応力に換算した。この時の応力フリー基準面間隔は試料を細かく切断して組織依存性を含めて実測し計算に用いた。その結果、破壊的手法であるX線2次元測定から推定した内部の応力状態と中性子で直接測定した応力はよい一致を示すことが分かった。次に、一般化するために、他方向から測定し、その中から3つを選んで主応力を推算し、測定角度の選択方法を検討した。次に、4方向を選んで応力フリー状態の面間隔も未知数として、計算を試みた。さらに、7方向からの測定値を利用すれば、主軸も未知変数とすることが可能と思われるが、これに関しては、来年度、さらに測定方向を増やして検討する。飛行時間法中性子回折法では測定体積を絞ることが困難であったので、パーライト加工材の相応力を対象として、上記の検討を行っている。ビーム強度が大きいJ-PARCの利用開始までに基本的手法の目途をつけておきたい。

その結果、破壊的手法であるX線2次元測定から推定した内部の応力状態と中性子で直接測定した応力は良い一致を示すことがわかった。続いて角度分散法により7つ以上の方向から測定して、主軸および応力フリー面間隔も未知変数とすることが可能か否か、検討した。多元一次連立方程式を解き、主軸の方向と主応力の大きさを決定する手法を考え合理的な測定手順を検討した。一方、飛行時間法中性子回折法では、高エネルギー加速器研究機構のVEGAに合計3方向の回折中性子検出バンクがあり、そこから6点以上を選んで検討を加えた。検討結果は、現在建設中の大強度陽子加速器施設に提案中の残留応力測定装置設計(飛行時間法)に反映させた。この方法では、多くの回折ピークを同時に測定できるので、回折弾性係数の相違を利用して応力フリーの試料なしに解析することが原理上は可能であり、今後、実証・検討を進めたい。
ハレクシスCBED法を用いた鉄シリサイド半導体薄膜の結晶性評価

本研究では、スパッタ法により様々な成膜条件でSi基板上に作製したβ-Fesi_2薄膜についてTEM微細構造観察を行い、シリサイド薄膜の成長プロセスについて議論した。また、エピタキシャル方位制御の新たな試みとして、パターンSi基板上にスパッタ成膜したシリサイド薄膜についてもTEM微細構造解析を行った。さらに、高輝度PL発光を示すCu堆積Si基板β-FeSi_2薄膜についてALCHEMI法、HARECXS法およびCBED法による測定を行った結果、次のようなことが明らかになった。(1)比較的基板温度が高い場合には、基板内部のSi{111}面にエピタキシャル成長したα-FeSi_2相が生成する。基板温度を下げると、基板表面にエピタキシャル成長したR-FeSi_2相が生成する.また、堆積速度を変えることで同じ相が生成する基板温度が低温側にシフトする。(2)Si基板表面の加工形状によってもFe供給量を変化でき、部分的に生成相の種類を制御できる。(3)Cu層を挿入したSi基板では、非発光再結合中心となるSi界面およびβ-FeSi_2粒内の欠陥を大幅に減少でき、それに伴ってPL発光特性が大幅に改善される。(4)ALCHEMI測定によりβ-FeSi_2微粒子内の微量添加元素のサイト占有位置を初めて解析することに成功し、CuはFeサイトを占有する傾向が見出された。ただし、300nm程度のβ-FeSi_2粒では入射ビームを一点に留めたままロッキングさせることは難しく、HARECXS法の適用は今後の課題である。(5)β-FeSi_2粒およびSi基板のいずれからも明瞭なCBEDパターンが取得でき、接合界面近傍での格子歪みの評価が可能であることがわかった。環境低負荷型半導体として脚光を浴びる鉄シリサイド(β-FeSi_2)薄膜のナノ組織制御についての指針を得るために、本年度はまずスパッタ法でSi(001)およびSi(111)基板に作製した鉄シリサイド薄膜について、研究代表者らが開発した微小傾斜制限視野電子回折法による方位解析を含めた詳細な電子顕微鏡(TEM)観察を行った。基板温度500°C以下でFe堆積速度を0.02mn/s程度で成膜すると、α-FeSi_2相が抑制されてβ-FeSi_2相の生成が促進されることがわかった。また、この条件で成膜すると、βFeSi_2微結晶はいずれのSi基板においても基板表面にエピタキシャル成長したものが得られることが明らかとなった。上記の研究からα-FeSi_2の生成を抑えるために、基板温度を350°Cまで低温化し、さらにFe堆積速度を0.01nm/s程度まで落して成膜を行った。その結果、TEMレベルでもα-FeSi_2の生成は認められず、約30nm厚のβ-FeSi_2がSi基板にエピタキシャル成長して、Si基板表面を連続的に覆った多結晶β-FeSi2連続膜を得ることに成功した。次に、エピタキシャル成長に及ぼす基板方位の影響を解明する目的で、Si(001)基板表面に種々のメサ形加工を施したパターン基板へのスパッタ成膜を試みた。パターン基板においてもβ-FeSi_2微結晶を生成させたスパッタ膜を得ることができたが、加工により表面とは異なる面方位を有する部分ではターゲットからのFeの供給量が変化して生成相の種類に影響がでることがわかった。今後さらに成膜条件の検討を行って、β-FeSi_2微結晶を優先的にエピタキシャル成長させたスパッタ膜を得ることで、成長方位制御への指針が得られるものと期待される。

環境低負荷型半導体として脚光を浴びる鉄シリサイド薄膜のナノ組織制御についての指針を得るために、本年度はまずSi(001)基板にスパッタ法でβ-FeSi_2薄膜を作製する際の成膜条件(Fe堆積速度V_<Fe>、基板温度Ts)と得られる薄膜の微細構造との関係を透過電子顕微鏡(TEM)を用いて解析した。V_<Fe>=0.02nm/s,Ts=500°Cではα-FeSi_2相がまず生成し、β-FeSi_2相が遅れて生成する。この際得られるβ-FeSi_2相は粒状であるが、いずれの粒もSi基板にエピタキシャル成長していた。一方、V_<Fe>=0.01nm/s,Ts=350°Cによる成膜ではα-FeSi_2相の生成が抑えられ、約30nm厚のβ-FeSi_2がSi基板表面を連続的に覆うようにエピタキシャル成長した多結晶β-FeSi_2連続膜を得ることに成功した。以上の結果は、成膜条件により得られるシリサイド相の種類だけでなく、界面形状を含めた薄膜の形態をさまざまに制御できる可能性を示唆している。形態制御への試みとして、Si(001)基板表面を矩形加工したパターン基板に種々の条件でスパッタ成膜を試みた。パターンを構成する基板面によりターゲットからのFeの供給量が異なり、その結果基板面毎に生成相の種類と形態が変化するという興味深い結果が得られた。次に、収束電子回折(CBED)法によるβ-FeSi_2/Si界面での格子歪みの解析について検討を行った。まず、簡単な計算機シミュレーションを行って試料膜厚および入射方位などについて検討した。この結果を基に、実際にCBED測定を行ってSi基板側の歪みが約0.1%の制度で検出できることを確かめた。今後、実際にPL発光が確認されているβ-FeSi_2薄膜について界面近傍での格子歪みの検出を行って、発光特性と格子歪みとの関連を明らかにして行く予定である。今年度は、実際に高輝度PL発光を示すCu堆積Si基板β-FeSi_2薄膜についてTEM微細構造観察ならびにALCHEMI法(HARECXS法)による第3元素占有サイトの同定、およびCBED法による格子歪み測定を試みた結果、次のようなことが明らかになった。(1)Cu層なしの試料はβ(100)//Si(001)のエピ関係を有する多結晶連続膜となるが、β-FeSi_2/Si界面のSi側およびβ-FeSi_2膜内に多数の欠陥が観察された。(2)Cu層を挿入すると、β-FeSi_2はジャストエピの関係からずれていき、界面がファセット化して膜状から粒状へと形態が変化し、β-Fesi_2粒内の欠陥が消失する。そのため、非発光再結合中心となるSi界面およびβ-FeSi_2粒内の欠陥が大幅に減少し、それに伴ってPL発光特性が大幅に改善される。(3)ALCHEMI測定によりβ-FeSi_2微粒子内の微量添加元素のサイト占有位置を初めて解析することに成功した。β-FeSi_2微粒子内に入ったCuはFeサイトを占有することが見出された。(4)300nm程度のR-FeSi_2微粒子においては、入射ビームを一点に留めたままロッキングさせることが装置の精度上難しく、HARECXS法の適用は今後の課題である。(5)β-FeSi_2粒およびSi基板のいずれからも明瞭なCBEDパpターンが取得でき、接合界面近傍での格子歪みの評価が可能であることがわかった。特に、β-FeSi_2粒からのCBEDパターン測定はこれまでに報告がなく、今後格子歪み評価の新たな展開が期待される。
能動性皮膚血管拡張神経と発汗神経の分離・同定の試み

本研究は、我々が以前運動時ヒトで示した「低血液量時には食道温上昇に対する皮膚血管拡張は等血液量に比べて抑制されるが発汗反応は抑制されない」という結果に基づき、安静時ヒトにおいて利尿剤服用による低血液量時に暑熱負荷を行い、これらが分離するときの皮膚交感神経活動(SSNA)を測定し、発汗・皮膚血管拡張神経活動の分離を行うことを目的とした。[実験方法]延べ20名の男子学生を利尿剤服用群10名(Low)と対照群10名(Eu)に分けた。Lowでは朝7時に利尿剤を服用し排尿のために3時間待機した後、サーマルスーツを着用し測定準備を行った。実験開始後10分間は34°Cの水を流してベースライン測定を行い、次に水温を47°Cに設定しさらに60分間データ収録した。Euでは同じ時間待機し同様の測定を行った。測定は、腓骨神経よりSSNA(微小電極法)、同神経支配領域である足背部において皮膚血流量(レーザー血流計)と発汗速度(カプセル換気法)を測定し200Hzで収録し、食道温(熱電対)を15秒毎に収録した。さらにSSNAバースト検出のための解析プログラムを開発した。[研究結果]我々は、食道温上昇によりSSNAバースト発生頻度(Freq)が2群でともに亢進し、その増加率に差を認めない一方、ベースラインを100%としたバースト振幅(Amp)の食道温上昇に対する増加率がEuに比べてLowにおいて減弱することを明らかにした。[追加実験]加えて、脱水による高血漿浸透圧は皮膚血管拡張や発汗を抑制するが、今年度我々は「高血漿漫透圧状態で運動時に飲水を行うと咽頭部機械受容器を介して高血漿浸透圧による皮膚血管拡張や発汗反応の抑制を解除する」(Kamijo et al.J Physiol.2005)ことを明らかにした。そこで我々は、高浸透圧状態の安静時ヒトで暑熱負荷時に飲水を行わせると、発汗と皮膚血管拡張の亢進とともにFreqとAmpがともに増強することを確認した。[結論]以上より我々は、発汗はFreqにより決定される一方で、皮膚血管拡張はAmpの大きさにより決定されることを明らかにした。平成16年度は、我々が以前運動時のヒトで示した「低血液量時(Low)には深部体温上昇に対する皮膚血管拡張は等血液量(Eu)に比べて抑制されるが発汗反応は抑制されない」という結果に基づき、安静時ヒトでこれらが分離するときの皮膚交感神経活動(SSNA)を測定する目的で、実験プロトコール、測定・データ収録システムを確立した。1.実験プロトコールの確立:実験は利尿剤を服用する場合(Low)としない場合(Eu)の2条件で行った。被験者は朝7時に実験室で利尿剤を服用し排尿のために3時間待機した後、サーマルスーツを着用し人工気象室(28°C)へ移動した。スーツに34°Cの水を流す間に測定準備をし、10分間のベースライン測定後、水温を47°Cに設定しさらに40分間データを収録した。Euでは利尿剤を服用する以外は時間配分をLowと同様にした。2.SSNA測定・収録方法の確立:測定に先立ち、タングステン電極を腓骨神経に留置した。SSNAを高感度増幅器により10000倍に増幅し、700-2000Hzのバンドパスフィルターをかけ、整流・積分化(Tc=0.1sec)した後、200Hzで収録した。今年度我々はEuに皮膚血管拡張や発汗反応の亢進とともにSSNAが増強することを示した(Kamijo et al.J Appl Physiol.2005)。3.食道温、皮膚血流量、発汗速度の測定・収録方法:深部体温の指標として鼻腔より挿入した熱電対により食道温を30秒毎に測定した。前腕部と腓骨神経の支配領域である足背部で皮膚血流量をレーザー血流計によりモニターした。これは両部位における血流パターンが同一であることを示す目的で行った。さらに前腕部においてカプセル換気法により発汗速度を測定した。これらのデータは200Hzで収録した。今年度我々は運動時と同様、安静時においてもLowに食道温上昇に対する皮膚血管拡張と発汗反応が分離することを確認した。平成17年度はさらにデータ収録と解析を続け、「Lowに発汗開始時における皮膚交感神経活動の増強に加えて、遅れて生じる皮膚血管拡張時にもSSNAの加算的な増加が見られる」ことを証明する。

測定は、腓骨神経よりSSNA(微小電極法)、同神経支配領域である足背部において皮膚血流量(レーザー血流計)と発汗速度(カプセル換気法)を測定し200Hzで収録し、食道温(熱電対)を15秒毎に収録した。さらにSSNAバースト検出のための解析プログラムを開発した。[研究結果]我々は、食道温上昇によりSSNAバースト発生頻度(Freq)が2群でともに亢進し、その増加率に差を認めない一方、ベースラインを100%としたバースト振幅(Amp)の食道温上昇に対する増加率がEuに比べてLowにおいて減弱することを明らかにした。[追加実験]加えて、脱水による高血漿浸透圧は皮膚血管拡張や発汗を抑制するが、今年度我々は「高血漿漫透圧状態で運動時に飲水を行うと咽頭部機械受容器を介して高血漿浸透圧による皮膚血管拡張や発汗反応の抑制を解除する」(Kamijo et al.J Physiol.2005)ことを明らかにした。そこで我々は、高浸透圧状態の安静時ヒトで暑熱負荷時に飲水を行わせると、発汗と皮膚血管拡張の亢進とともにFreqとAmpがともに増強することを確認した。[結論]以上より我々は、発汗はFreqにより決定される一方で、皮膚血管拡張はAmpの大きさにより決定されることを明らかにした。
老人性痴呆に伴う心理・行動学的症状に対する和漢薬治療の検証

[目的]認知症における心理行動学的症状(BPSD)とADLに対する漢方薬抑肝散の効果と安全性を観察者盲検ランダム化比較臨床研究で検討した。[方法]52名の認知症患者(男性18名女性34名、平均年齢80.3±9.0歳)をランダムに二群に分け、一群(n=27)には医療用エキス製剤抑肝散(1日7.5g分3)を4週間内服させ、非服用群(n=25)をコントロールとした。両群共に従来の治療及び看護を継続した。抗精神病薬の使用については研究開始後1週間の時点でやむを得ない場合に限り、塩酸チアプリドを投与した。The Neuropsychiatric Inventory(NPI) testをBPSDの指標とし、またMini-Mental State Examination(MMSE)を認知機能の、さらにBarthel IndexをADLの指標として用い、前後の値を評価した。錐体外路症状他あらゆる有害事象について観察し、記録した。[結果]全ての対象者が観察を終了した。コントロール群では観察開始1週間の時点で11名が塩酸チアプリドの追加投与を必要とした。抑肝散投与群ではNPIが37.9±16,1から19.5±15.6(mean±SD)へ有意に改善し、Barthel indexで評価したADLも56.4±34.2から62.9±35.2へと有意に改善した。MMSEには有意な変化を認めなかった。コントロール群ではいずれの指標も有意な変化を生じなかった。錐体外路症状は両群とも観察されなかったが、コントロール群で塩酸チアプリドを使用した対象者の内6名にはめまい、ふらつきが生じた。[結論]抑肝散は認知症患者に於けるBPSDとADLを有意に改善した。本方剤の有用性について今後placeboを用いた大規模二重盲検ランダム化比較研究が望まれる。老人性痴呆症では認知機能の低下と共に、心理行動学的症状(いわゆる問題行動、BPSD)が介護上重大な障害となり、施設入所の最大の要因となる。向精神薬はBPSDに有効であるが同時にADL低下、錐体外路症状、転倒、誤嚥などの副作用があり、それに替わる治療法が強く求められている。抑肝散はBPSDに対し有効であるとの症例報告が散見される。方法:52名のBPSDを有する老人性痴呆症患者をランダムに2群に分け、一群(抑肝散群27名)には抑肝散(TJ54)7.5g/日を4週間内服させ、他(対照群25名)は通常治療を継続した。期間の前後で両群のBPSD(NPI)、認知機能(MMSE)、ADL(Barthel index)をそれぞれ盲検化された観察者によって計測し、群間比較を行った。また錐体外路症状その他の有害事象の有無を記録した。投与1週間でBPSDについてコントロール不十分な時、塩酸tiapride75mg1錠を追加投与した。結果:抑肝散群ではBPSDスケールであるNPIが37.9±16.1から19.5±15.6まで有意に低下し,一方コントロール群では有意な変化を認めなかった。MMSEは両群とも有意な変化は認めなかった。ADLの指標であるBarthel Indexは抑肝散群で56.4±34.2から62.9±35.2と有意に改善し、対照群では変化がなかった。抑肝散群において有害事象は認めなかった。対照群ではコントロール不良のため11名が塩酸tiaprideの追加投与を要し、そのうち6名がふらつきを訴えた。

抑肝散は痴呆症のBPSDに有効で、かつ向精神薬で問題となる錐体外路症状、転倒、誤嚥などの有害事象を生じなかった。服用後のADLがむしろ有意な改善を示し、また認知機能もMMSEレベルでは影響を受けなかった。[目的]認知症における心理行動学的症状(BPSD)とADLに対する漢方薬抑肝散の効果と安全性を観察者盲検ランダム化比較臨床研究で検討した。[方法]52名の認知症患者(男性18名女性34名、平均年齢80.3士9.0歳)をランダムに二群に分け、一群(n=27)には医療用エキス製剤抑肝散(1日7.5g分3)を4週間内服させ、非服用群(n=25)をコントロールとした。両群共に従来の治療及び看護を継続した。抗精神病薬の使用については研究開始後1週間の時点でやむを得ない場合に限り、塩酸チアプリドを投与した。The Neuropsychiatric Inventory(NPI)testをBPSDの指標とし、またMini-Mental State Examination(MMSE)を認知機能の、さらにBarthel IndexをADLの指標として用い、前後の値を評価した。錐体外路症状他あらゆる有害事象について観察し、記録した。[結果]全ての対象者が観察を終了した。コントロール群では観察開始1週間の時点で11名が塩酸チアプリドの追加投与を必要とした。抑肝散投与群ではNPIが37.9±16.1から19.5±15.6(mean±SD)へ有意に改善し、Barthel indexで評価したADLも56.4±34.2から62.9±35.2へと有意に改善した。MMSEには有意な変化を認めなかった。コントロール群ではいずれわ指標も有意な変化を生じなかった。錐体外路症状は両群とも観察されなかったが、コントロール群で塩酸チアプリドを使用した対象者の内6名にはめまい、ふらつきが生じた。[結論]抑肝散は認知症患者に於けるBPSDとADLを有意に改善した。本方剤の有用性について今後placeboを用いた大規模二重盲検ランダム化比較研究が望まれる。
インターロイキン4による消化器癌治療法開発のための基礎的研究

IL-4は,種々の生体内細胞に対し,多彩な作用を有するサイトカインであり,これまでわれわれは,ヒト胃癌,大腸癌細胞にIL-4レセプターが存在し,IL-4がin vitroでこれらの癌細胞に対し,増殖抑制等の作用を有することを見出した。今回,これらの基礎的実験結果をもとに,IL-4の臨床応用を目指し,IL-4のin vivoにおける効果や,その投与法の基礎的検討を行うことを目的として研究を行った。ヌードマウスを用いたin vivoの実験では,IL-4投与量を最大200μgまで増量したが,胃癌細胞HTB-135に対する有為な増殖抑制効果を認めることはできなかった。In vitroにおける追加実験によって,IL-4をTNF-αやIFN-γと併用することにより,相乗的増殖抑制効果が得られることが判明した。すなわち,より低濃度のIL-4によっても増殖抑制が可能であると考えられ,これらサイトカインを組み合わせた投与による効果を検討する予定である。IL-4遺伝子の胃癌細胞への導入実験では,IL-4mrNA発現は認めるが,蛋白レベルでの産生は確認できなかった。しかし,同時に進行した悪性黒色腫細胞M101への導入実験では,IL-4遺伝子の導入効率もよく,かつ蛋白レベルでの産生も確認された(2,500pg/10^6cells/24hr)。産生分泌期間は約2週間であった。すなわち,標的とする癌細胞の種類によって,IL-4遺伝子の導入効率,IL-4産生能などに大きな差があることが示唆された。このIL-4遺伝子導入悪性黒色腫細胞では,MHC-class I,class IIさらにはVCAM-1の発現が増大した。すなわち,ワクチンとしての有用性も期待され,今後種々の消化器癌細胞について検討する予定である。今後のIL-4の臨床応用計画の一環として,癌患者より採取した樹状突起細胞をin vitroにおいて,IL-4,GM-CSFおよび腫瘍細胞と混合培養し,効率よい抗原提示細胞を誘導・増加させ,再び患者に戻すことによる抗腫瘍免疫誘導法を計画中である。ヒト胃癌、大腸癌細胞にIL-4レセプターが存在し、in vitroで、IL-4がこれらの細胞に対し、増殖抑制など種々の生物学的修飾作用を有することにより、ヒト消化器癌に対するIL-4の臨床応用が可能かどうかを基礎的に検討することが本研究の目的である。本年度の研究はIL-4の臨床応用のための、in vivoでの効果の検討を目的としていた。ヌードマウスを用いた実験では、IL-4感受性の胃癌細胞株HTB-135をマウス背部皮下に移植し、5mmの腫瘤形成後、ヒトリコンビナントIL-4(10^3-10^5units)(米国Stering社)を腫瘍内へ投与し、腫瘍の退縮および増殖抑制効果を検討したが、期待された効果はみられなかった。腫瘍移植時に同時に10^5unitsのIL-4を注入した実験においては、一回注入群では効果が見られなかったが、2回注入した群ではコントロール群に比べ腫瘍増大が抑制されたが、統計的有意差は得られなかった。以上の予備実験の結果よりin vitroではIL-4に対し感受性のみられた胃癌細胞もin vivoでは効果が半減すると考えられた。この理由としてIL-4のin vivoでの投与時における生体内半減期が関与すると考えられた。

そこで、IL-4を持続的に腫瘍内へ放出するシステムの確立が先決であると考えられ、現在IL-4を注入したマイクロカプセルの応用を検討している。また当初予定していたIL-4遺伝子の胃癌細胞への導入実験は導入効率が悪く手間取っており、上記予備実験結果より考えて、腫瘍細胞を用いるより、むしろIL-4の長期にわたる分泌が期待される線維牙細胞への導入、利用が期待できると考えられ、現在導入効率の基礎的検討をおこなっている。なおIL-4の胃癌細胞に対する増殖抑制の機序については本研究の分担者である森崎らが、細胞周期阻害との関連を最近報告し、IL-4のin vivoにおける効果を改善するためにも重要な知見と考えられた。ヒト胃癌,大腸癌細胞はIL-4レセプターを発現しており,in vitroの系においては,IL-4が,これらIL-4レセプターを発現する細胞の増殖を抑制することを報告した.本研究の目的は,この結果に基づき,ヒト消化器癌に対するIL-4の臨床応用が可能かどうかを基礎的に検討することである.前年度,recombinant IL-4をヒト胃癌細胞を移植したヌードマウスに投与したが,期待する抗腫瘍効果を得ることはできなかった.したがって,今年度も投与量などを変えて,引き続き同様の実験を行った.しかし,IL-4投与量を最大200μgまで増量しても,ヒト胃癌HTB-135の有為な増殖抑制は得られなかった.そこで,IL-4の抗腫瘍効果増強を目的として,TNF-αやIFN-γとの併用を検討した.In vitroの系においては,これらサイトカインとIL-4の間に相乗的増殖抑制効果を誘導することができた.しかし,今年度においては,ヌードマウスを用いたin vivoの系での結論的なデータを手にすることはできなかた.IL-4 geneの胃癌細胞への導入は,比較的容易であるが,これらの細胞からの蛋白レベルでのIL-4産生の誘導は困難であった.一方,悪性黒色腫細胞M101へのIL-4 geneの導入は高率が高く,蛋白レベルでのIL-4産生が確かめられた.この結果から,IL-4 geneの導入状況は,標的とする癌細胞によってかなり異なることが予想された.
新規発想による省エネ型酸素供給装置を適用した農業用水路の水環境改善に関する研究

1.研究目的我が国の稲作における水の供給には農業用水路が用いられる場合が多い。稲作において、水管理(中干し、間断潅水など)が重要なポイントであるので、用水路に堰を入れ稲田へ取水するが、空梅雨の夏季には閉鎖性水域になりやすく、水質悪化の原因となる植物プランクトンが大量発生する。数年前から取り組んできた省ェネ型酸素供給装置は、水深の浅い所(0.5m)でも機械的拡散が生じない流動特性を備えている理由で、用水路の表層水を取水する稲作に適用し、水環境改善について検討する。2.実験方法宇部市平原(かつては稲作地域であった)で実験を行なった。小高い所に設けられた、灌漑用貯水池から放流される用水路が、東西南北四方に交叉した処から西へ約5m行った場所を選定した。北方が源流であり、東西南方面へ水を供給している。西側を試験区、東側を対照区として表層水の分析を行なった。用水路(幅約1m、水深0.5m)に装置(消費電力80W,水流動65L/min.)を設置し、装置から約20m離れた川底から装置へ水を吸引循環した。流速は0.2cm/sec.であった。3.実験結果および考察(1).溶存酸素濃度(DO):試験区は対照区と明確な差が出た。日中には、過飽和(試験区は19.9mg/L以上、対照区は1214mg/L)になるが、朝方には、対照区では0mg/Lを示し、試験区では、日没から3mg/L以上で推移した。(2).ろ過速度:GFBろ紙で試験区の採水1Lを速やかにろ過できたが、対照区では約0.5Lで目詰まりを起こした。粒度分布の結果、目詰まりの原因として1μm以下の微細粒子の存在が考えられた。(3).藻類の発現:表層水のクロロフィルaや濁度の値は試験区の方が良好であった。また、試験区では、溶存炭素濃度、DO、pHの測定結果は、光合成が盛んに行なわれたことを示した。試験区の川底に約100mに渡りアオミドロがグリーンベルト状にへばり付き、藻内に多くの微生物が共生し、良好な水環境を形成した。