hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極低温走査トンネル分光法による高温超伝導体の磁束量子内電子状態の研究

これは、La_<2-x>Sr_xCuO_4では表面が非常に不安定であることが原因となっている。実験的にはより低いコンダクタンスでの測定ができるような工夫が必要である。しかしながら、この研究の過程で以下のようなことが明らかになった。1.最適ドープのLa_<2-x>Sr_xCuO_4において超伝導ギャップは数nm程度で空間分布しているが、大きさの分布はBi_2Sr_2CaCu_2O_xで観察される分布に比べて非常に小さい。2.超伝導ギャップの大きさの分布よりもゼロバイアスコンダクタンスの分布の方が顕著である。これらの結果は銅酸化物高温超伝導体におけるミクロな電子状態の分布の原因、役割を考える上で興味深い。また磁束量子の観察が難しいのは、磁束量子による電子状態の空間変化が小さく、観察されたミクロな電子状態の変化と同程度の大きさになっているためと考えられる。
液中ブレイクダウンとマイクロ波照射を用いた衝撃波・気泡による動噴霧形成メカニズム

レーザーブレイクダウンおよび放電を利用して体内でブレイクダウンし,衝撃波,気泡との干渉および気泡崩壊により局所高圧力場を形成し,それにより液体を噴射するメカニズムを実験により調べた.レーザー照射の場合,ビームウェスト上流に多数の気泡が形成され,気泡同士の干渉が観察された.気泡は膨張した後,収縮する.ノズルの噴射口から,レーザーの照射および気泡の収縮・崩壊に対応していると考えられる液体の噴射が確認された.二段目の噴射は非常に強力であり,その遅れ時間は気泡寿命とキャビテーションを含む液体の音速で推測された.放電においても,電極間隙に気泡が確認され液体の噴射が確認されたが,レーザーと比べて弱かった.液体内に集光したレーザー光を集光または電極により放電することでブレイクダウンさせ,生じた衝撃波,気泡生成や崩壊を利用し,ノズルから液体を噴射するメカニズムについて実験的に調べた.内部を観察可能な可視化容器を製作し,衝撃波伝播,気泡生成および気泡の崩壊挙動を高速度ビデオカメラを使用して調べた.入力するレーザーの強度や放電エネルギーを変化させることで,容器内の気泡生成および崩壊挙動,噴射速度や遅れに及ぼす影響を調べた.レーザーを照射した時,レーザー光路に沿って多くの気泡生成が観察された.ビームウェスト上流側により多くの気泡が生成される.エネルギーを大きくすると,気泡の最大径が小さくなり,崩壊までの時間が短縮することが分かった.これらの挙動は隣接する気泡の影響による.放電で気泡を生成する場合,電極間隙に大きな気泡が生成するものの,生成から崩壊までの時間がレーザーの場合より半分から3分の2程度であった.一方で,電極間隙付近に壁面を挿入すると,気泡寿命が長くなった.これはレーザーの場合の隣接気泡の干渉と同様の効果であると考えられる.放電の場合の気泡崩壊時間は,壁面が無い場合はRayleigh-Plesetの方程式で予測されるが,レーザーおよび放電時に電極近傍に壁面を挿入する場合は気泡崩壊時間が予測より長くなる.干渉によって気泡寿命が延長することが分かった.噴射挙動に着目すると,レーザーの場合二段階の噴射が観察される.これらは気泡生成および崩壊に起因する圧力波によると考えられる.一段目の噴射はエネルギー入力が大きい方が速い.また,二段目の噴射は入力エネルギーが大きい方が遅かった.また,この挙動はキャビテーション数の解析により把握された.放電の場合は,電極位置がノズル出口より離れており,弱い噴射のみ観察された.レーザーの場合もブレイクダウン位置を噴口から遠ざけると弱くなった.レーザーブレイクダウンおよび放電を利用して体内でブレイクダウンし,衝撃波,気泡との干渉および気泡崩壊により局所高圧力場を形成し,それにより液体を噴射するメカニズムを実験により調べた.レーザー照射の場合,ビームウェスト上流に多数の気泡が形成され,気泡同士の干渉が観察された.気泡は膨張した後,収縮する.ノズルの噴射口から,レーザーの照射および気泡の収縮・崩壊に対応していると考えられる液体の噴射が確認された.二段目の噴射は非常に強力であり,その遅れ時間は気泡寿命とキャビテーションを含む液体の音速で推測された.放電においても,電極間隙に気泡が確認され液体の噴射が確認されたが,レーザーと比べて弱かった.放電およびレーザーにより液体内でブレイクダウンを起こし,誘起された衝撃波や生成した気泡との干渉,気泡崩壊のメカニズムの解明と,微粒化促進技術の可能性検討のため,実験的研究を行った.最初に実験装置の作成を行った.直径0.1mmメートルの噴射口を備えた,内部観察可能な可視化容器を作成した.レーザーブレイクダウンにおいては,光学系を通して容器内部で集光される.電気火花の場合には,電極を設置し,電極間隙で放電する.ブレイクダウンの様子および内部気泡挙動の観察ができるよう設計した.製作した実験装置を使用し,ブレイクダウンと気泡の挙動を密閉容器内で調べた.レーザーの場合にはレンズの焦点距離を,放電の場合には電極間隙の大きさを変化させ,ブレイクダウン閾値といった基礎特性を明らかにした.純水に対する放電の場合,電極間隙の増大とともにブレイクダウンの閾値は増大した.レーザーの場合には,集光用凸レンズの焦点距離が80から120mmの間で変化させた.各々の場合において,10mJ程度の入射エネルギーでブレイクダウンが可能であった.焦点距離が大きくなるにつれて吸収されるエネルギー量は小さくなった.概ね気体の場合と同様の挙動であることを示した.ブレイクダウン時の液相内の挙動をシュリーレン法により調べた.ブレイクダウンと同時に気泡生成および衝撃波が伝播する.レーザーの場合には,レーザー軌跡に沿って多数の気泡が生成する.放電の場合には電極間隙に大きな気泡が生成する.特にレーザーを用いた場合には,衝撃波の伝播により,液相内に微小なキャビテーションが生じることが観察された.波は容器内を繰り返し反射し,キャビテーション気泡が振動していることがわかった.これらの多数の気泡との干渉は非常に非定常的現象であり,これらの干渉により,噴射および微粒化することが可能である.また,噴射試験を開始し微粒化の促進を確認した.本研究は,液体内ブレイクダウンによる気泡生成,衝撃波との干渉および気泡崩壊を利用してジェット流を作り,局所的高圧力噴射およびそのメカニズムを明らかにすることを目的としている.

本年度は実験装置の作成およびブレイクダウンに関する基礎データの取得,加圧無しの噴射試験を行った.実験装置は微細な噴射口の設計製作は困難であったものの,要求性能通りの実験装置が作成された.装置完成後は,本実験の基礎データである液相内でのブレイクダウン特性の取得を行った.レーザーブレイクダウンの場合には,集光焦点距離とブレイクダウン閾値,放電の場合は電極間隙とブレイクダウン閾値の関係が求まった.これにより,気相との類似性を明確にすることができ,噴射実験に必要な基礎データを蓄積した.ブレイクダウン時の液相内の挙動は,当初の想定より非常に複雑な現象であったが,本計測システムで追跡可能であることが確認された.レーザーによる多気泡の生成や圧力波によるキャビテーションの形成は科学的にも非常に興味深い.これらの現象の把握や計測手法の確立は,研究発展を考えるうえで必要不可欠である.液相内の現象把握に加え,実際に噴射試験を行った.レーザーおよび放電によるブレイクダウン両方により,純水に対して液体噴射と微粒化が確認された.本研究の新規性である噴射手法の有効性が確認できた.また,液体噴射速度と入射レーザー強度の相関性を確認することができた.現時点では,内部の気泡とキャビテーションの関係は確認に至っていないが,今後の研究指針が明確になった.さらに,レーザーと放電の間で噴射強度に大きな違いを観察することができた.ブレイクダウン位置や内部状態を詳細に観察することでこれらのメカニズムの把握と最適な微粒化形態の実現可能性が示された.以上,最低限の目標は十分クリアしており,今後の展望に関して有益な情報や結果を獲得できた.今年度の実験により,液相内ブレイクダウン時に生成される気泡挙動,衝撃波の伝播後に形成されるキャビテーションなど等の複雑な挙動が観察された.これらの挙動は高速ジェット流の形成メカニズムにおいて非常に重要である.これらの基礎的挙動を明確にするため,より可視化範囲の大きな容器を作成して実験を行う.今年度は前処理無しの純水を使用していたが,翌年度は十分に脱気された純水および温度を変化させて実験を行う.液相内の衝撃波の通過によるキャビテーションの生成挙動を定性的に明らかにする.また,純水内に意図的に飽和するまでガスを溶込ませ,同様にブレイクダウンを起こし,キャビテーションの生成挙動を観察する.気体溶込みおよび入力エネルギーをパラメータとし,衝撃波の強度変化によるキャビテーションの生成挙動を定性的に明確にする.キャビテーションの生成挙動および割合に対する経験式を獲得することを目指す.キャビテーションの生成を明確にした後,噴射口を容器に取付け,噴射特性を調べる.今年度は,噴口に対するブレイクダウン位置が噴射速度に大きな影響を及ぼすことが分かった.今年度の実験装置では,放電の場合電極位置を変更することはできなかった.翌年度は放電位置を調節できるよう容器を改良し,これらの影響を調べる.また,噴射速度に及ぼす影響が初期の衝撃波強度によるのか気泡との干渉によるのかが明確ではなかった.翌年度は観察領域を拡大し,噴射時期と気泡や衝撃波の様子を明確にする.容器内部の衝撃波およびブレイクダウン気泡およびキャビテーションの関係を明らかにした後,それらの干渉が噴射口からの外部噴射や微粒化挙動に及ぼす影響を調べる.キャビテーションの有無による噴射挙動の変化,衝撃波との干渉効果に着目し,微粒化挙動を把握する.また,噴射圧をかけた場合においても実験を行う.
バイオテクノロジー発明の知的財産権保護に関する国際比較

遺伝子特許等のバイオテクノロジー関連発明は、現代社会で注目されており、特に医療分野において多大な貢献をしている。これらの発明には、莫大な研究費や時間がつぎ込まれているため法的に保護をすることは必須であり、知的財産権法が重要な役割を果たす。しかし、人類の共通財産とも考えられる遺伝子に独占権を付与することは倫理的問題もはらんでいる。特許は基本的に国ごとに付与されるため、各国が同一技術に対して付与している保護範囲を比較する事は、特許制度の国際調和を図るだけでなく、倫理的問題を解決していく上でも必要である。本研究では、バイオテクノロジー関連発明が日本でどのような保護を受けているのか、その保護範囲について調査研究を行った。また、現在の制度がはらむ問題点について、国内外において、特許庁、知的財産関連の研究者、大手製薬企業、バイオベンチャー、公的研究機関、大学(大学知財本部、TLO、バイオ分野のキーパーソンとなる研究者等)などに対して、意見聴取を行った。その結果、日本ならびに米国、欧州、及び韓国の特許権の保護範囲を比較することで、特許制度の国際調和につながる知見を得ることができた。また、知的財産権と生命倫理に関する問題についても国際比較を行い、バイオテクノロジー発明が投げかけている倫理的問題に対して国際的解決の糸口を模索し、有意義な成果を得ることができた。本研究では、まずバイオテクノロジー関連発明が日本でどのような保護を受けているのか、その保護範囲について調査研究を行った。日本ならびに米国、欧州、及び韓国の特許権の保護範囲を比較することで、特許制度の国際調和につながる知見を得ることができた。また、知的財産権と生命倫理に関する問題についても国際比較を行い、バイオテクノロジー発明が投げかけている倫理的問題に対して国際的解決の糸口を模索した。まず、バイオテクノロジー関連発明が日本ではどのように保護を受けているか、その保護範囲について研究を行った。さらに、同様の技術が、米国や欧州でどのような保護を受けているのか、各国における特許権の保護範囲、成立要件、均等論の範囲などについて比較検討を行ために、今年度は特に英国を拠点として欧州の調査を行った。国内外において、特に、特許庁、知的財産関連の研究者、大手製薬企業、バイオベンチャー、公的研究機関、大学(大学知財本部、TLO、バイオ分野のキーパーソンとなる研究者等)などに対して、意見聴取を行った。
外国人児童生徒教育における教員研修教材の開発

本研究では、外国人児童生徒教育で必要な教員の指導力向上を図るために、研修教材の開発を行った。研修の対象者を日本語指導担当教員に限定するのではなく、学級担任や教科担任も対象にした。外国人児童生徒の日本語力だけでなく学力の向上をめざして、教員の指導力向上に資する校内研修教材の開発を試みた。公立小中学校20校の協力を得て校内研修の試行を行い、次の点を明らかにした。「外国人」に特化するよりも「ことばの力を育てる授業づくり」という一般化されたテーマを据えた研修が教員の理解を得やすいこと。研修内容としては、指導案づくり、板書計画づくり、ワークシートづくりが、授業づくりに直結するために有効なこと。本研究では、外国人児童生徒の指導に必要な力の習得を支援する方法を、教員研修に焦点を当てて明らかにするものである。指導力の習得に効果的な支援方法が、教員の職能成長段階によって異なるのではないかとの仮説を立て、その検証を行っている。平成23年度の研究では、職能成長段階を学級担任経験に着目して区分したが、平成24年度の研究では、校務分掌経験に着目して職能成長段階を区分した。公立小・中学校の教員(日本語指導担当教員および学級担任)を対象にして聞き取り調査を行い、その教員が身につけた外国人児童生徒の指導に必要な力が、校務分掌経験の違いによってどのように異なるのかを検討したところ、日本語指導が必要な外国人児童生徒の日本語指導を担当する「日本語指導担当」とか「国際教室担当」という分掌を経験した教員は、それらの分掌を経験しない教員よりも、顕著に外国人児童生徒の指導に必要な力の習得度が大きいことがわかった。しかし、力の習得は、「日本語指導担当」や「国際教室担当」という分掌を担当したことのみで促進されたわけではなく、この分掌に就いたことで、他校の日本語指導担当の教員と情報交換をしたり授業を参観しあったりといった機会が増えたことにより、自分の指導を振り返る機会に恵まれたことが大きな要因の1つとして挙げられることがわかった。また、こうした外国人児童生徒の指導を直接担当する分掌だけでなく、研究主任や研修主任といった授業研究を担うような分掌や、特別支援学級担当といった立場を経験した教員も、そうでない教員よりも、外国人児童生徒の指導に必要な力の習得が速やかに行われていることがうかがえる結果となった。今後は、こうした分掌経験を代替しうる方法について検討する必要がある。本研究の目的は、教員が外国人児童生徒の指導上で必要とする力の習得ができるような研修教材の開発を行うことである。平成23・24年度の研究を通して、外国人児童生徒の指導に必要な力量の形成にとって、教員の学級担任経験や校務分掌経験といった個人属性のみならず、「協働文化」が醸成された組織で、自らの指導を振り返る機会に恵まれることが、力量形成にとって必要な環境要因であることを確認した。そこで、平成25年度の研究では、学校組織要因に着目して、教員の力量形成を短期間で行うことを可能にする環境とは何か、そしてそうした環境をいかに作り出していくかについて検討を行った。主に小学校5校、中学校2校の協力を得て、1年間を通して校内研修の観察を行うとともに、協力校の教員への聞き取り調査を行い、分析データを収集した。その結果、「ことばの力の育成」を主題に据えた授業研究を、全学年・学級ないしは教科で実施できるような組織が、教員の力量形成に効果的な環境となっていること、そして、その環境を作り出していくためには、学校管理職や研究主任等の役割が極めて重要であることが明らかになった。また、中学校だけでなく小学校でも一部教科担任制が進む中で、同じ学校に属する教員がみな課題意識を共有して授業研究を行うためには、いかにして「教科の壁」を克服していくかを考えることが不可欠であることも明らかになった。本研究では、「教科の壁」を克服するために、教科にかかわらず取り組みが可能な「日本語力の育成」に着目し、「ことばの力の育成」を主題とした校内研修のプログラムと研修教材の開発を行った。研修プログラムは、年間に複数回の研修を行う形の継続型プログラムと、継続的実施を前提としない単発型プログラムの2種類の開発を行った。いずれのプログラムも、協力校での実施を経て、その効果性の確認も行った。本研究の目的は、外国人児童生徒教育において、教員の指導力向上を支援するための研修教材の開発を行うことである。研究代表者は、「外国人児童生徒の指導に必要な力の形成過程モデル」を明らかにし、教員の指導力形成過程には3つの類型があることを示してきた。本研究では、これら3つの類型を踏まえ、いずれの類型に該当するのかによって、個々の教員にとって効果的な研修方法や内容が異なるのではないかとの仮説を立てている。

本年度は、その検証を2つの方法によって試みた。1.小学校2校において、外国人児童生徒教育に関する校内研修を行い、研修後に、全教員に対して外国人児童への指導方法や指導観の変化に関する聞き取り調査を行った。その結果、同じ研修を受けてもそこから学びとる内容には差があることが明らかになった。現在、この差を生んだ要因の分析を行っているが、すでに研究代表者が先行研究の中で仮説的に指摘してきた「学級担任経験」や「校務分掌経験」という要因のほかに、教員間の「協働文化」という要因が相当に大きな影響を与えていることがうかがえる結果となった。ここから、研修の成果を上げる方法を考えるためには、研修内容の工夫や教員個人の属性だけでなく、どのような組織で働いているのかという学校組織要因を考慮する必要があることがわかった。2.小学校2校と中学校1校において、外国人児童生徒教育に関する同一内容の研修を各校で計3回行い、小学校と中学校の教員の間で研修から学びとる内容に差が生じるかどうかの検証を行った。その結果、「授業づくり」を研修の中心的なテーマに据えた場合、小学校と中学校の教員の間では、研修成果に大きな差が見られないことがわかった。研修内容の組み立ての工夫と研修成果の向上を図っていく上で、校種の違いがどの程度の影響力を持つのかについては、今後、条件を変えて検証していく必要があることがわかった。学校経営学本研究の最終的な目的は、外国人児童生徒の指導に必要な力の習得に効果的な教員研修教材の開発を行うことである。平成24年度の研究では、日本語指導担当教員や学級担任教員を対象に聞き取り調査を行い、外国人児童生徒の指導に必要な力の習得状況に差があるかを検証したが、それと並行して、これらの教員に対し、試みに数種類作成した教員研修教材を試行してみた。試行のねらいは、校務分掌経験が異なると、教員研修教材の効果が異なるのかについての、予備的データの収集である。聞き取り調査と並行して教員研修教材の効果を検討することができたため、教員研修教材の修正を加えながら、追加の聞き取り調査を行うこともできた。これによって、平成25年度以降に予定している、職能成長段階に応じた教員研修教材の開発に必要な基礎データを整えることができた。今後の研究が円滑に進むことが予想される。平成23年度の研究実施計画として予定していた教員への聞き取り調査については、小学校教員計32名に対して実施した。聞き取り調査で得られた音声データはすべて、文章として文字化した。また、そのデータを用いて、被調査者が、「外国人児童生徒の指導に必要な力の形成過程モデル」のどの類型・どの段階にあるのかを判定する作業も、予定通りに進めることができた。本研究では、平成23年度と24年度に、学級担任経験と校務分掌経験に着目して、外国人児童生徒の指導に必要な力の習得過程がどのようになっているのか検討してきた。その結果、諸経験により身につける力には差があるが、これらの差を埋めていくために教員研修教材として、どのような内容や方法が有効なのかを明らかにしていく必要がある。今後は、教員がさまざまな職能成長過程を経て身につける力の差を小さくするための教員研修教材の開発を試みる。実際に小・中学校の協力を得て試行し、教員研修教材の効果の検証を試みる予定である。
臓器移植コーディネータの教育プログラムに関する研究

移植コーディネータ教育プログラムの基本骨子は3ヵ月間の講習と実習制度、資格認定試験制度、資格制度、再教育制度、再評価制度と考える。社会的に必要とされる数の移植コーディネータを初年度に緊急に養成するためには、これとは別に移行策として医療職免許所有者の優遇試験制度と有給3ヵ月実習制度を用意する必要があると考える。教育カリキュラムに移植医学知識として薬理学、細菌学、免疫学、救急医学、移植医学、移植外科学、術後管理、移植成績、臓器移植情報システム、ドナーコーディネーション、ドナーの適性評価、臓器保存法、異状死体、提供者の家族への接し方、啓発方法、待機者および術後患者とそれらの家族のケア、移植希望患者と家族へのインフォームドコンセント、コンピュータネットへのデータ入力とデータメンテナンスなどが含まれる必要がある。さらに実習訓練としてドナー家族への説明、ドナー病態把握、臓器搬送、啓発活動、患者と家族のケア、コンピュータネットの操作方法とデータ入力などを行う。そのための教科書の編集を厚生省科学研究若杉班と連携して2年目に行った。本研究の成果はその大部分が厚生省の移植コーディネータ教育プログラムに採択され、1996年より実施され始めた。移植コーディネータ教育プログラムの基本骨子は3カ月間実習制度、資格認定試験制度、移植コーディネータ資格制度、再教育制度、再評価制度、看護学校聴講制度と考える。社会的に必要とされる数の移植コーディネータを今年度緊急に養成するためにはこれとは別に移行策として移植コーディネータの医療職免許所有者の優遇試験制度と有給3カ月実習制度を用意する必要があると考える。教育カリキュラムとしては移植医学知識として薬理学、細菌学、免疫学、救急医学、移植医学、移植外科学、術後管理、移植成績、臓器移植情報システム、ドナーコーディネーション、ドナーの適性評価、臓器保存法、異常死体、提供者の家族への接し方、啓発方法、レシピエントコーディネーション知識として待機者および術後患者とそれらの家族のケア、移植希望患者と家族へのインフォームドコンセント、コンピュータネットヘのデータ入力とデータメンテナンスなどが含まれる必要がある。そのための教科書と実習手引きの作成が急務と考える。移植コーディネータ教育プログラムの基本骨子は3カ月間の講習と実習制度、資格認定試験制度、資格制度、再教育制度、再評価制度と考える。社会的に必要とされる数の移植コーディネータを初年度に緊急に養成するためには、これとは別に移行策として医療職免許所有者の優遇試験制度と有給3カ月実習制度を用意する必要があると考える。教育カリキュラムに移植医学知識として薬理学、細菌学、免疫学、救急医学、移植医学、移植外科学、術後管理、移植成績、臓器移植情報システム、ドナーコーディネーション、ドナの適性評価、臓器保存法、異状死体、提供者の家族への接し方、啓発方法、待機者および術後患者とそれらの家族のケア、移植希望患者と家族へのインフォームドコンセント、コンピュータネットへのデータ入力とデータメンテナンスなどが含まれる必要がある。
12 パルス整流回路を用いた低コストで信頼性が高い風力用IPMSG システムに関する研究

再生可能発電の柱の一つである風力発電の更なる導入を図るには,初期導入費用を小さくし,また故障の少ない発電装置を使用する必要がある。そこで本研究では,発電機として埋込磁石同期発電機(IPMSG),発生電力の電力会社への売電に必要な装置(PCS)を多相整流回路+系統連系インバータという構成を提案している。風のエネルギから可能な限り電力を引き出す(MPPT制御)ことと,LCLフィルタの制御に成功している。12パルス整流回路を用いた風力用IPMSGシステムを実際に構築して実験を行い,以下の成果を得た。埋め込み磁石動機発電機の回転速度と誘導起電力の間には、正比例の関係があるので、逆に発電機端子に接続される12パルス整流回路の直流出力電圧Vdcから回転速度を知ることができる。発電機のインダクタンスLd,Lqと12パルス整流回路変圧器の漏れリアクタンスがもたらす転流重なり現象、さらにそれら巻線の抵抗分のあるために、12パルス整流回路の直流出力電流Idcが増大するにつれてVdcは直線的に減少していく。この点を考慮して回転速度を推測する方法を導出した。そして、この推測された回転速度の3乗に比例して系統連系インバータの逆潮流電流を制御することで最大電力点追従制御(MPPT)を達成した。12パルス整流回路は11次、13次以降の高調波電流発生源であり、発電機側への進入による発電機寿命低下を防ぐためにLCフィルタを設置している。このLCフィルタには発電機の力率を調整することで、発電機の最大効率運転を実現する機能も持たせている。その際回転数変化により所要キャパシタCを切り替えることにより全運転速度域での最大効率運転を達成した。本方式が従来方式と比べてもっとも異なる点は、変換器前段の整流回路にPWMコンバータではなく、12パルス整流回路を使用している点である。その際DCリンク電圧Vdcは一定ではなく回転速度に比例して変動するが、電力変換効率は従来方式と比べて遜色はないことがわかった。系統連系インバータと系統間に単一のLやLICフィルタではなくLCLフィルタを設置すると,PWM周波数が低い大容量風力発電用インバータであってもグリッド注入電流に含まれるPWMリップル周波数成分を効果的に低減できる。本研究では逆潮流電流制御を有限時間整定制御で行うことで,応答性と安定性のいずれも確保することを目的としている。先行研究は,ボード線図等の周波数応答を基礎にしてLC共振の抑制を眼目とした制御器の設計をしており,応答速度に関しては十分ではない。最初のLCLフィルタ回路の状態方程式の導出では,状態量を三相量のままではなく,瞬時空間ベクトルに変換することで,次数が9から3へ,見かけ上低減されている。次に離散値系の差分方程式をラプラス逆変換を用いて導出した。その差分方程式から3サンプル先に状態量を目標値に一致させる有限時間整定制御則を導いた。制御則は状態帰還式となっているのでDSPのプログラム化等の実際の適用は容易である。さらに状態量の検出は,インバータ出力電流のみとし,他の状態量,キャパシタ電圧とグリッド注入電流を推測で算出する状態推定式も導いている。当該理論の有効性はシミュレーションと実験で確認した。シミュレーションによって,導出した有限時間整定制御則と状態推定式が正しいことが確認された。また,実験によって,検出する状態量が,インバータ出力電流ではなくグリッド電流であっても,同様の応答性と安定性が確保できることが確認された。実験は,インバータモード(=逆潮流モード),STATCOMモード,コンバータモード(=整流器モード)の3通りの場合で行った。インバータ駆動のIPMSMを用いて風車のトルク特性を模擬して,風速急変時のMPPT制御の追従性の検証を行った。約2秒で新しい最大電力点に整定しており提案風力用PCSの制御安定性の高さを確認した。また系統注入電流の有限時間整定制御の際,LCLフィルタのグリッド側電流を検出した方が,インバータ側の電流を検出するより,グリッド電流のTHD低減のためには有利であることを実験的に確認した。空間ベクトルPWMを採用したインバータを使用し,かつLCLフィルタのインダクタンス値を下げたことによりインバータ出力電流に含まれるスイッチングリップル成分が基本波成分の10%以上となる場合に,この傾向が顕著に表れることがわかった。LCLフィルタのLC共振を抑制するには,スイッチング周波数fsの50%以下に共振周波数frを設定する必要があることを,サンプリング定理や可制御性の条件を用いて明らかにした。またLCLフィルタの共振周波数が,スイッチング周波数の50%以下である限り有限時間電流制御系は安定に動作することを,特性方程式の根,すなわち離散値系の差分方程式を行列で表現したときのその固有値を求めることで明らかにした。根はz平面上において4重根のゼロとなり非常に安定であることがわかった。実験によって,fr=0.38fsの場合に有限時間電流制御系は安定に動作することを確認した。

電力変換器の前段には,12パルス整流回路を使用し,さらに系統連系インバータのLCLフィルタ電流制御においてはグリッド電流のみを検出し,他の二つの状態量は同定アルゴリズムを利用した推測で済ませることにより状態帰還に基づく有限時間整定制御を実現して,低コストかつ高精度,高信頼性を有する風力用パワーコンデショナーの開発を行った。Back to Backシステムの前段の整流を行う変換器に12パルス整流回路が採用されている点が本研究の最大の特徴であるが,その結果複雑な制御を必要としない信頼性の高いシステムが構築されている。実験による提案方法の有用性の検証が順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。風車のトルク特性を模擬するために埋込磁石同期発電機(IPMSG)駆動を,トルク制御が可能なインバータシステム設置の電動機で行う。当実験を通して,システムの総合効率(系統注入電力÷風力タービンに流入してくる風のエネルギー)が算定できる。
多様化した大学教育活動の分析と持続可能社会を目指した総合的教育戦略の検討

大学での教育のなかで、とくに教室外での活動を中心にした授業科目に焦点をおき、そうした活動が受講学生に与える効果について、質的そして量的な分析をおこなった。その結果、授業の内容や趣旨との関連において、教室外、とくに海外での教育活動や、自然環境のなかでの実習等が持つ教育効果が大きいことを把握した。具体的には、それらの教育活動が、受講学生の知識や技能の点はもとより、心的な変容にも影響しうることが明らかになった。本研究は、近年ふえてきている教室外における大学教育活動に焦点をあて、その効果・意義を探ることを目的としている。その一例として、本年度は、茨城大学大学院の授業科目「サステイナビリティ教育演習」をとりあげた。本科目では、カナダの林間学校の現場に受講者を引率し、そこで、環境教育・野外教育を目的とした学校外での教育方法を実地に体験してもらう。この授業により、受講者一人ひとりにどのような学習や変容が生じるかを、個別インタビューやアンケートによって調べ、その効果を探った。今回は、主として定性的なデータを得ることをねらった。その結果、教室での受動的な講義とはちがい、このような形式の授業では、受講者各自に積極的な判断や参加・行動が求められる点を各人が感じていること、また、海外に身をおくことで、日本では見えない点が見えてくることなどがわかった。さらに、受講者それぞれの人生観や、アイデンティティの形成といったような人格的側面にも、本授業が影響していることが、インタビューにより明らかになった。これらの結果を分析してまとめ、来年度に学会等で発表・報告する予定である。その結果を、来年の研究活動につなげていくこととしている。今後さらに、半年後・1年後等の間隔をおいて、受講者への追跡調査をおこなうことも計画している。それにより、授業直後にみられる効果だけでなく、やや長期的な視点での教育効果も探ることができるのではないかと考えている。本年度は、大学外での教育活動を含む授業科目に焦点を当てて、その受講学生にみられる変化を、定性的・定量的な授業研究の手法を適用して分析した。具体的には、大学院教育学研究科の授業科目「サステイナビリティ教育演習」と、教育学部の授業科目「地学野外実習」を対象として、それぞれの受講者に対する教育効果を探った。いずれも、学外での教育活動を、その内容として含む授業科目である。まず、「サステイナビリティ教育演習」では、授業におけるカナダでの実地演習をとりあげ、そのなかで受講者が変容していく様子を探った。具体的には、引率の教員による、授業の事前・中間・事後のインタビュー、そしてアンケート調査により、受講者の変容を調べた。その結果、学外、とりわけ海外における演習形式の授業が、どのような影響を学生に与えるのか、おおまかな傾向を知ることができた。次に、「地学野外実習」では、授業における富士山周辺での野外観察実習に研究者が同行し、受講者の様子を記録・観察した。そして、こうした分野での野外実習が受講者にもつ教育効果について分析をおこなった。その結果、通常の講義にくわえ、野外実習を組み合わせることの意義と効果について、ある程度の把握ができた。これらの分析結果や考察内容については、下記の論文等にまとめて報告した。以上、二つの授業科目を対象とし、学外での教育活動が受講学生に与える意義と効果について、具体的に分析・検討し、結果のまとめと報告をおこなった。
人工miRNA搭載AAVを用いたCMT1Aの革新的遺伝子治療法の開発

最も頻度が高い遺伝性ニューロパチー、Charcot-Marie-Tooth病1A型(CMT1A)に対する画期的な遺伝子治療法の開発を行う。そのためにはいくつか、技術的に克服すべき課題があるが、本研究では細胞特異的高効率発現を可能にするプロモーターの導入と人工miRNAの組み合わせ、これをアデノ随伴ウィルスに組み込むことで、CMT1Aの責任遺伝子PMP22の遺伝子発現抑制による画期的な治療法のプラットフォームを確立する。
統計量による細胞状態の記述とそれを用いた細胞状態遷移理論の構築

本プロジェクトにおける本年度の研究では、細胞内ダイナミクスのゆらぎによる状態遷移に注目し、計算機シミュレーションを用いた理論研究と実験研究の双方から研究を行った。理論研究においては、細胞内の化学反応のダイナミクスを、決定論的な部分(反応による生成・消費の項と体積変化による希釈項)と確率論的な部分(分子の少数性に起因するゆらぎの項)に分けて考え、その両者の大きさの比が細胞状態に応じて変化することを考慮に入れた細胞状態の遷移モデルを構築し、その性質を詳細に調べた。このモデルにおいては、ゆらぎの効果と決定論的な反応のダイナミクスの兼ね合いから、増殖速度が高い状態へはゆらぎによる状態遷移が容易に起こり、その逆は起こり難いといった性質が出現する。この過程を調べることによって、どのようにして細胞はさまざまな環境に適応できるか、またどのようにしてシグナル伝達系のような精巧な分子ネットワークが進化の過程において出現し得るかについて、新たな理解をもたらすと期待される。この研究の結果については、論文を執筆中である。実験研究においては、アミノ酸合成経路全ての遺伝子について、その遺伝子のプロモータ下流にGFPを結合させたプラスミドを構築し大腸菌に導入することによって、その遺伝子の発現量とゆらぎを網羅的に測定できる系を構築した。ここで、アミノ酸合成経路に注目した理由は、制御のネットワークが比較的既知であることと、また環境を変化させることによって経路上の遺伝子発現を変化させることが可能だからである。この系を使うことによって、細胞に環境変化を与えたときにどのように遺伝子制御ネットワークが応答し、そのとき発現量のゆらぎと変化にどのような一般則が存在するかを検証することが可能となる。今後は、この系を用いて、細胞内ダイナミクスにおける制御機構の性質を理解することを目指す。理論研究においては、細胞内の化学反応のダイナミクスを、決定論的な部分(反応による生成・消費の項と体積変化による希釈項)と確率論的な部分(分子の少数性に起因するゆらぎの項)に分けて考え、その両者の大きさの比が細胞状態に応じて変化することを考慮に入れた細胞状態の遷移モデルを構築した。この両者のバランスにより、細胞状態は遷移が容易な方向とそうでない方向が生まれ、結果として細胞増殖が最大になる状態に自発的に落ち着くことが計算機実験によって見出された。これらの知見から、細胞状態の遷移に関する新規な制御メカニズムを提案し、現在、論文の準備中である。また実験研究においては、大阪大学の清水浩・四方哲也両氏の協力の下で、他の要素の制御下にないプロモータ(tetプロモータ)下流のグルタミン合成酵素の発現変化についての研究を行った。この系においては、培地中のグルタミン酸とグルタミンの濃度を変化させることにより、グルタミン合成酵素の必要性を変化させることができる。そのような変化に応じたグルタミン合成酵素の量を蛍光タンパクを用いて定量したところ、その酵素の必要性が増加した場合には、実際の発現量も増加し、また必要性が減少した場合には発現量が減少することが見出された。このことは、tetプロモータのように細胞内の他の要素からの制御を受けないプロモータに駆動される遺伝子においても、その必要性に応じた制御がなされる可能性を示唆している。この知見と上記の理論研究から、細胞内の反応ネットワークにおける制御について、これまでに主張されてきた機械的なon/off制御とは異なる、ゆらぎによる適切な状態選択の機構が提案された。
幼児の描画表現活動における即興的創発過程に関する分析

本研究の目的は,保育施設での描画表現活動において,幼児が他者との即興的なやり取りを通して描画を生成していく過程を明らかにすることである。園での参与観察から収集するデータを元に以下三点を検討する。第一に,活動状況による差異,すなわち自由遊びと設定保育によって描画表現活動にどのような特質があるのか,第二に,保育者のどのような発話や関わりが幼児の描画表現活動にどのように影響を及ぼすのか,第三に,4歳児から5歳児の2年間の年齢発達に伴い,幼児同士の描画表現活動はどのような変容過程をたどるのかを検討する。本研究の知見をもって,幼児の心豊かな表現への援助や保育の環境設定について有用な示唆を提示する。
理論・可視光観測・ガンマ線観測の一本化による暗黒物質探査

本研究では暗黒物質の正体の解明に向けて、理論・可視光観測・ガンマ線観測を一本化して最も有力な候補粒子の性質を確実に制限する。既存の制限で特に重要なのは矮小楕円銀河のガンマ線観測であり、暗黒物質のサブハロー、空間分布、ガンマ線フラックスの上限値という3つの要素からなる。従来、各要素は独立に研究されていた。本研究ではこれらを統合することで各研究での不定性を整合的に取り入れ、暗黒物質の性質をより確実に制限する。具体的には3つの研究(a)解析的手法による暗黒物質サブハロー分布の決定、(b)可視光観測による矮小楕円銀河質量分布の決定、(c)フェルミ衛星データを用いたガンマ線解析を展開・連携する。
熱力学形式によるエノン写像の分岐の解明

エノン写像などの可微分力学系と、その記号モデルにあたる「可算マルコフシフト」とよばれる非コンパクト空間上の力学系の両方について研究を推進した。エノン写像については以前の単著論文で、一様双曲性からの分岐パラメータにおけるLyapunov最小化測度が存在するための必要条件を導いていた。その後、荒井迅氏(中部大学)、石井豊氏(九州大学)と共同で、複素解析と計算機支援を組み合わせることでこの必要条件の成立を証明することに成功した。この結果をまとめた論文はSIAM Journal on Applied Dynamical Systemsに受理された。この他、Lyapunov最小化測度が非可算無限個存在するようなC1級区間力学系が稠密に存在することを篠田万穂氏(京都大学)との共同研究により証明した。この結果をまとめた論文はErgodic Theory and Dynamical Systemsに受理された。可算マルコフシフトにおいて、有限連結性とGibbs測度の存在を仮定することで、大偏差原理の証明に成功した。確率測度の空間の非コンパクト性を扱うために、Gibbs測度を用いて指数的緊密性を示した点に新奇性があり、この結果をまとめた論文はTransactions of the American Mathematical Societyに受理された。この証明において問題となる、非エルゴード的測度をエルゴード的測度で近似する手法を確立し、論文としてまとめ、Proceedings of the American Mathematical Societyに受理された。さらに、大偏差レート関数の零点集合の一意性に関する結果を得たので論文にまとめ、arXivに投稿した。この他にも連分数展開の係数の足し算平均やその分母に関する大偏差原理など、さらなる新展開が見えつつある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。以上の3本の論文は、すでに力学系理論の国際専門誌に受理された。本研究の開始以来、研究成果をまとめた3本の論文がすでに受理済みであり、掲載が確定している。さらに、エノン写像だけでなく1次元力学系の研究も含めた今後の新しい展開も期待される。よって、研究はおおむね順調に進展していると判断した。1.「相転移」とは統計力学の概念であり、相互作用粒子系が含む温度などの巨視的パラメーターの変化に伴う平衡状態の質的な変化を指す。一方で「分岐」とは力学系理論の概念であり、パラメーターの連続な変化に伴う力学系の定性的な構造の不連続な変化を指す。「相転移」と「分岐」、似て非なるこれら二つの概念をthermodynamic formalismにより部分的に統合し、「分岐による相転移の除去」が可能であることをエノン写像に対して示した。この結果はすでにJournal of Statistical Physicsに受理され、国内外のいくつかの研究集会でも講演済みである。2.最初の分岐パラメーターでのエノン写像のダイナミクスの解析をさらに押し進め、極大不変集合の近傍からのエスケープ率が指数的であることを確認した。開放系のエスケープ率は、力学系にある程度の双曲性があれば指数的であり、その指数はエントロピーとリャプノフ指数の差で表すことができる、というEckmannとRuelleの予想がある。彼らが予想する公式はエノン写像についても成り立つと思われるが、これを証明するには至っていない。3.区間力学系の大偏差原理について、鄭容武氏(広島大学)とJuan Rivera-Letelier氏(University of Rochester,米国)との共同研究を引き続き行い、きわめて弱い条件の下で大偏差原理の成立を主張する決定的な結果が得られた。論文にまとめ、現在は国際学術誌に投稿中である。4.平坦な臨界点を持つ区間力学系のエルゴード理論の構築に着手した。まず、リャプノフスペクトルを不変確率測度の特性量を用いて表す公式を導き、平衡状態の存在と一意性、およびその統計的性質と圧力関数の解析性に関する結果を得た。これらを用いて、絶対連続不変測度の有限性とリャプノフスペクトルの非解析性に密接な関係があることを発見した。これら一連の結果を論文としてまとめたが、投稿に耐える体裁を整えるために若干の時間を要する。本研究計画の開始当初には予想していなかった、「分岐による相転移の除去」といったユニークな話題に関する結果が得られ、すでに国際学術誌に受理済みであること、および大偏差原理に関する論文が完成し、すでに投稿中であること、などから、研究はおおむね順調に進展していると判断した。前年度までに、高々有限回くりこみ可能な2次写像を含むきわめて広いクラスの区間力学系についてDonsker-Varadhan型の大偏差原理が成立することを証明していた。この結果では、すべての臨界点が平坦でないことを仮定しているため、本年度はこの仮定を取り除いた場合を考察した。平坦な臨界点が存在しても、臨界点が再帰的でなければcanonical inducing schemeがよい性質をもち、これから大偏差原理の上からの評価を導くことができる。鄭容武氏(広島大学)との共同研究で、Misiurewicz条件を満たし平坦でない臨界点を持つ単峰写像について大偏差原理が成り立つことを証明し、さらに平坦性をコントロールするパラメーターを変化させた時に大偏差レート関数の零点集合の構造が質的に変化することを証明した。これらの結果をまとめた論文を現在、投稿中であり、国内の研究集会でも発表を行った。

篠田万穂氏(慶應義塾大学・学振特別研究員DC1)が修士課程で行ったエルゴード最適化問題についての研究の結果を1次元拡大的Markov写像に応用し、Lyapunov最大化測度が非可算無限個存在するような写像がC1級位相で稠密に存在することを証明した。ポテンシャル関数が写像に依存するため、目標とする定理を証明するために新しいC1級の摂動補題を開発する必要があった。この結果をまとめた論文は、微修正の後に査読付き国際誌Ergodic Theory and Dynamical Systemsに受理される予定である。可算マルコフシフトとよばれる非コンパクトな空間上の力学系の大偏差原理について大きな進展があり、得られた結果を論文にまとめた。arXivに公開後、いくつか誤りが発見されたが現時点でほぼ修正済みである。誤りのうちの一つは修正が効かない本質的なものであったが、これに関連して新たに考察すべき問題が発見された点は収穫であった。当初の研究目的であったエルゴード理論と熱力学形式によるエノン写像の分岐の解析については、最初の分岐パラメーターで一定の成果が挙がり、論文としてすでに刊行されているものの、他のパラメーターについての解析は遅れている。一方で、平坦でない臨界点を持つ区間力学系の大偏差原理やエルゴード最適化問題、可算マルコフシフトの大偏差原理などについて、当初は予想していなかった成果が挙がり、論文としてまとめることができた。これらの状況を総合的に判断して「おおむね順調に進展している」と言える。エノン写像などの可微分力学系と、その記号モデルにあたる「可算マルコフシフト」とよばれる非コンパクト空間上の力学系の両方について研究を推進した。エノン写像については以前の単著論文で、一様双曲性からの分岐パラメータにおけるLyapunov最小化測度が存在するための必要条件を導いていた。その後、荒井迅氏(中部大学)、石井豊氏(九州大学)と共同で、複素解析と計算機支援を組み合わせることでこの必要条件の成立を証明することに成功した。この結果をまとめた論文はSIAM Journal on Applied Dynamical Systemsに受理された。この他、Lyapunov最小化測度が非可算無限個存在するようなC1級区間力学系が稠密に存在することを篠田万穂氏(京都大学)との共同研究により証明した。この結果をまとめた論文はErgodic Theory and Dynamical Systemsに受理された。可算マルコフシフトにおいて、有限連結性とGibbs測度の存在を仮定することで、大偏差原理の証明に成功した。確率測度の空間の非コンパクト性を扱うために、Gibbs測度を用いて指数的緊密性を示した点に新奇性があり、この結果をまとめた論文はTransactions of the American Mathematical Societyに受理された。この証明において問題となる、非エルゴード的測度をエルゴード的測度で近似する手法を確立し、論文としてまとめ、Proceedings of the American Mathematical Societyに受理された。
心不全発症機転における心筋交感神経活性β受容体変動の役割に関する研究

心不全はその予後が重篤であるため、治療法・予防法の確立が急務であるが、そのためには心不全の発症機序を明らかにする必要がある。心不全の前段階と考えられる肥大心では、交感神経活性亢進・β受容体増加が、また重症心不全に於てはβ受容体減少が報告されている。従ってこのβ受容体数の変動が、心筋不全の発症機作解明に重要な役割を果すと考えられる。そこで本研究では、2種のびまん性持続性心筋虚血モデル((1)直径15μmの微小塞栓子の冠動脈内注入による壊死を認めない慢性心不全モデル、(2)直径25μmの微小塞栓子による散在性びまん性微小心筋壊死モデル)を用いて、心筋カテコラミン、β受容体変動と心機能との関係を検討した。犬冠動脈内に15μmの微小塞栓子を注入し、左室圧トランスデューサ、大動脈圧測定及び静注用カニューレを挿入し、回復させた。24時間及び7日後心血行動態を測定したところ、24時間後には、収縮・弛緩特性が7日後には弛緩特性のみ障害され、心収縮特性は回復していた。この時イソプロテレノールに反応性は対照時と同程度保たれていたが、フォルスコリン(アデニレートシクラーゼ活性化剤)に対する反応性は低下しており、この時、心筋ノルエピネフリンの涸渇、β受容体数増加を認めたことから、β受容体を介する情報伝達系は障害されているが、この障害がβ受容体数増加により代償されている可能性が示された。そこで、このβ受容体数増加の意義を検討するため、慢性期にイソプロテレノールの24時間注入、pacingによる心拍数増加の持続により、β受容体数のdown-regulationを生じさせたところ、心不全が顕在化した。25μmの微小塞栓子塞栓でも類似の病態が観察されたことから、遷延性虚血およびその回復過程で認められる心不全では、β受容体数の増減が潜在化・顕在化を規定していることが明らかになった。心不全発症機転に於ける交感神経β受容体の役割を明らかにする目的で直径15μm(1.5×10^6/kg体重)のマイクロスフェア(MS)冠動脈内注入により慢性潜在性心不全モデルを作成し,その回復過程と代償機構としての交感神経活性変動との関連につき検討した.心筋乳酸代謝面よりの検討では, MS注入5時間後までは乳酸産生を示し明らかな心筋虚血が観察されたが, MS注入24時間後には摂取側に傾き, 1週後にはほぼ対照時と同程度に回復した.またMS注入24時間後には,心収縮機能及び弛緩特性とも障害され明らかな心不全状態を示したが, 1週後には収縮能は回復し弛緩特性のみ障害された状態が得られた.しかしながら, 1週後に於いても心筋ノルエピネフリンの枯渇,電顕像における巨大ミトコンドリアや粗面小胞体が観察され虚血回復後にも心筋障害が残存している可能生が示唆された.また,各時相に於けるイソプロテレノール(0.05μg/kg,i.v.)に対する反応性は対照時とほぼ同等に保たれていたが,フォルスコリン(アデニレートシクラーゼ活性化剤:30μg/kg,i.v.)に対する反応性は24時間後及び1週後とも優位に低下していたことら, β受容体を介する情報伝達機構においてアデニレートシクラーゼ以下の障害が持続していること,またその障害がβ受容体数の増加により一部代償されている可能性が示唆された.そこで画時相に於けるβ受容体数を〔^3H〕Dihydroalprenololにより測定したところ1週後に於いてβ受容体数の増加を認めた.こらにこのβ受容体数増加が心収縮能維持に代償的役割を果たしているか否かを検討するため, MS注入1週後イソプロテレノール(0.05μg/kg/min)を24時間持続静注によりdown-regulationを生じさせたところ,安静時及びイソプロテレノールに対する反応性とも有意に低下していた.以上,可逆性の遷延性虚血からの回復過程に於いてβ受容体増加が心収縮能を代償することが示唆された.心不全はその予後が重篤であるため、治療法・予防法の確立が急務であるが、そのためには心不全の発症機序を明らかにする必要がある。

この時イソプロテレノールに反応性は対照時と同程度保たれていたが、フォルスコリン(アデニレートシクラーゼ活性化剤)に対する反応性は低下しており、この時、心筋ノルエピネフリンの涸渇、β受容体数増加を認めたことから、β受容体を介する情報伝達系は障害されているが、この障害がβ受容体数増加により代償されている可能性が示された。そこで、このβ受容体数増加の意義を検討するため、慢性期にイソプロテレノールの24時間注入、pacingによる心拍数増加の持続により、β受容体数のdown-regulationを生じさせたところ、心不全が顕在化した。25μmの微小塞栓子塞栓でも類似の病態が観察されたことから、遷延性虚血およびその回復過程で認められる心不全では、β受容体数の増減が潜在化・顕在化を規定していることが明らかになった。心不全はその予後が重篤であるため、治療法・予防法の確立が急務であるが、そのためには心不全の発症機序を明らかにする必要がある。心不全の前段階と考えられる肥大心では、交感神経活制亢進・β受容体増加が、また重症心不全に於てはβ受容体減少が報告されている。従って、このβ受容体数の変動が、心筋不全の発症機作解明に重要な役割を果すと考えられる。そこで本研究では、2種のびまん性持続性心筋虚血モデル((1)直径15μmの微小塞栓子の冠動脈内注入による壊死を認めない慢性心不全モデル、(2)直径25μmの微小塞栓子による散在性びまん性微小心筋壊死モデル)を用いて、心筋カテコラミン、β受容体変動と心機能との関係を検討した。犬冠動脈内に15μmの微小塞栓子を注入し、左室圧トランスデューサ、大動脈圧測定及び静注用カニューレを挿入し、回復させた。24時間及び7日後心血行動態を測定したところ、24時間後には、収縮・弛緩特性が7日後には弛緩特性のみ障害され、心収縮特性は回復していた。この時イソプロテレノールに反応性は対照時と同程度保たれていたが、フォルスコリン(アデニレートシクラーゼ活性化剤)に対する反応性は低下しており、この時、心筋ノルエピネフリンの涸渇・β受容体数増加を認めたことから、β受容体を介する情報伝達系は障害されているが、この障害がβ受容体数増加により代償されている可能性が示された。そこで、このβ受容体数増加の意義を検討するため、慢性期にイソプロテレノールの24時間注入、pacingによる心拍数増加の持続により、β受容体数のdown-regulationを生じさせたところ、心不全が顕存化した。