hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胃の微小血管における神経性制御機構と自動能

胃細静脈のmural cells(血管平滑筋や周皮細胞)はギャップ結合を介して同期的かつ周期的な細胞内Ca2+上昇を示し、周期的な細静脈自発収縮を誘発した。自発収縮は、小胞体からの自発的Ca2+放出と、L型Ca2+チャネルからのCa2+流入に依存していた。内皮由来NO(一酸化窒素)による収縮抑制作用と、cGMP分解酵素PDE5のNO-cGMP系抑制作用とが拮抗して自発収縮が保たれていた。食物による胃伸展で胃壁の血液循環は滞りがちだが、細静脈自動ポンプ機能がこれを緩和すると考えられた。一方、細静脈の持続的交感神経性収縮は、運動時や出血時に血液を胃腸から心臓や脳へ再配分する機構であると推察された。1970年代の小腸粘膜下血管の研究において細静脈には自動能も神経支配もないと報告されていることもあり、消化管細静脈の機能研究はほとんど行われてこなかった。しかし、最近の我々の研究では、膀胱および遠位結腸の細静脈に自発収縮や神経支配がみとめられた。さらに本研究により、胃細静脈でも自発収縮がみとめられ、胃の細静脈と細動脈には交感神経性制御機構にちがいがあることも判明した。研究結果の概要を以下に示す。ラット胃粘膜下層標本を用い細静脈の直径を経時的に記録したところ、毎分数回の自発収縮がみとめられた。細胞内Ca2+イメージングでも、同様の頻度でおこる細静脈平滑筋の自発的細胞内Ca2+上昇(Ca2+ transients)が観察された。薬理学的な検討により、筋小胞体からの自発的Ca2+放出がCa2+活性化Cl-チャネルを開口させて脱分極(Cl-流出)をひきおこし、それに続くL型Ca2+チャネルを介したCa2+流入により細静脈が収縮すると考えられた。膀胱や遠位結腸や胃は、尿や糞塊や食物塊により持続的に伸展されるため、血管壁のうすい細静脈は圧迫され血液のうっ滞がおこりうる。したがって細静脈の自発収縮は、伸展性臓器においてうっ血を防ぐための普遍的なしくみであると推察された。胃粘膜下細静脈では、交感神経による収縮と一次求心性神経による拡張がみられた。胃粘膜下細動脈はプリン(ATPやその関連物質)の受容体であるP2X1受容体を発現しており、交感神経から放出されるプリンとノルアドレナリンの両方が、収縮に寄与していた。一方、並走する細静脈にP2X1受容体は発現せず、ノルアドレナリンのみが作用して持続時間の長い収縮がおこった。スポーツをしている際や出血時など交感神経優位の状況では、消化管細静脈が持続的に収縮して消化管外への血液排出を促し、脳や心臓などへの血流配分を増やすものと考えられた。胃腸などの伸展性臓器では、内容物による伸展時(例:胃では食べたものにより壁が長時間伸展される)に細い血管が圧迫され血液が滞るおそれがある。したがって、微小血管の自発収縮機能が血液の滞りを防ぐために重要と考えられるラット胃粘膜下層標本を用い、直径約20 μmの毛細血管後細静脈(PCV:postcapillary venule)に毎分数回の自発収縮がみられることを明らかにした。これを裏付ける所見として、PCVの血管平滑筋またはペリサイト(注:ここでは両者の総称であるmural cellsの語を用いる)が毎分数回の自発的細胞内Ca2+上昇を示すことも見出した。薬理学的な検討により、以下の自発収縮メカニズムが示唆された。1、星型のmural cellsどうしはギャップ結合を介して連絡し合い、細胞性ネットワークとしてはたらいている。2、mural cell内へNa+-K+-Cl-共輸送体などを介して常にCl-が取り込まれている。3、そのため、筋小胞体IP3受容体からの自発的Ca2+放出がCa2+活性化Cl-チャネルを開口させると、脱分極(Cl-流出)がおこり、それに続く電位依存性L型Ca2+チャネルを介したCa2+流入によりPCVが自発収縮する。また、PCVの内皮細胞から放出される一酸化窒素(NO)がmural cells内でcGMP産生を促進してmural cellsの自動能を抑えていた。これに拮抗するかたちでcGMP分解酵素PDE5も常に活性化して周期的な自発収縮が保たれていた。臓器伸展時など血液の滞りがちな状態でも、PCVがポンプ機能を発揮して臓器外への血液排出を維持し、胃粘膜の毛細血管における組織への栄養・酸素供給および組織で生じた老廃物・二酸化炭素の回収が円滑に行われると考えられる。つまりPCVの自動能は、胃粘膜障害を防ぐ重要な機構のひとつであると推察された。胃の比較的太い細静脈における自動能および、細動脈・細静脈の神経支配に関する検討結果に関しては、26年度に論文として報告した。胃毛細血管後細静脈(postcapillary venule)で観察された自発収縮およびmural cells内における自発的Ca2+上昇の発生機構や、内皮細胞によるその制御についても論文にまとめ、27年度に発表した。このことから、おおむね研究は順調に進展していると自己評価した。本研究では胃の細静脈mural cells(血管平滑筋および周皮細胞)において自発的Ca2+上昇とそれに続く細静脈の自発収縮がおこることや、細静脈が交感神経により持続的に収縮することを示した。

最終年度には、直腸細静脈においても自発的Ca2+上昇・自発収縮がおこることを確認した。様々な直径の細静脈(直径15130マイクロメートル)において、mural cellsはギャップ結合によって機能的合胞体を形成しており、細胞間で同期した周期的な細胞内Ca2+上昇とそれに続く周期的な細静脈自発収縮が認められた。小胞体IP3受容体からの自発的Ca2+放出がCa2+活性化Cl-チャネルを開口させると、脱分極(細胞外へのCl-流出)がおこり、それに続くL型電位依存性Ca2+チャネルを介したCa2+流入により細静脈が自発収縮すると考えられた。胃や直腸の壁は、食物塊や糞塊により伸展されると血液が滞りがちになる。細静脈の自動ポンプ機能により、胃腸外への血液排出が維持され、胃腸粘膜の毛細血管における栄養・酸素の供給や老廃物・二酸化炭素の回収が円滑に行われると推察される。細静脈の周期的な自発収縮は、胃腸壁内の血液の巡りを円滑にし、胃腸粘膜障害を防ぐ機構のひとつとしてはたらいている可能性が考えられた。これに対し、交感神経性の持続的な細静脈収縮は、急激な環境変化へ対応するための機構であると推察される。つまり、運動時や出血時など交感神経優位の状況下で、胃腸から速やかに血液を排出して心臓や脳への血液供給を増加させるものと考えられた。胃細静脈のmural cells(血管平滑筋や周皮細胞)はギャップ結合を介して同期的かつ周期的な細胞内Ca2+上昇を示し、周期的な細静脈自発収縮を誘発した。自発収縮は、小胞体からの自発的Ca2+放出と、L型Ca2+チャネルからのCa2+流入に依存していた。内皮由来NO(一酸化窒素)による収縮抑制作用と、cGMP分解酵素PDE5のNO-cGMP系抑制作用とが拮抗して自発収縮が保たれていた。食物による胃伸展で胃壁の血液循環は滞りがちだが、細静脈自動ポンプ機能がこれを緩和すると考えられた。一方、細静脈の持続的交感神経性収縮は、運動時や出血時に血液を胃腸から心臓や脳へ再配分する機構であると推察された。以前行っていたラット遠位結腸細静脈の研究では、粘膜下層標本が厚いため蛍光カルシウム指示薬Fluo-8 AMを細静脈平滑筋内にとりこませることができなかった。本課題で用いたラット胃粘膜下層標本は、比較的血管のまわりの結合組織も少なくFluo-8 AMが細静脈平滑筋へとりこまれ、消化管細静脈としては初めて自発的Ca2+ transientsを記録することができた。また、胃細静脈に対する自律神経支配に関しては、交感神経から放出されるノルアドレナリンにより収縮がおこることと、一次求心性神経から放出されるカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)により拡張がおこることを示した。また、交感神経性収縮について細静脈と細動脈でちがいがみられた。細動脈ではプリンおよびノルアドレナリンを介した一過性収縮であったのに対して、細静脈ではプリンの関与はなく、ノルアドレナリンのみによる持続的収縮がみられた。胃細静脈で観察された自発収縮および自発的Ca2+ transientsの発生機構や、細静脈にたいする神経支配様式について論文にまとめ、発表した。このことから、おおむね研究は順調にすすんでいると自己評価した。胃細静脈では、自発収縮がみられたが、細動脈系については不明な点が多く残されている。伸展性臓器における細動脈の自動能についても、現在、検討を進めている。ラット直腸粘膜下層標本など細動脈の発達した部位を用いた検討も視野に入れている。
種特異的補体制御膜因子遺伝子導入による異種移植反応の制御

1)種特異的補体制御膜因子が存在する自己細胞では補体反応が強力に抑制され、それらを持たない侵入異物にのみ補体は反応する仕組みになっている。異種細胞にはこれらの因子が存在しないので補体反応が起こり、異種移植などでは補体による急性拒否反応がおこる一因となる。そこで、これらの遺伝子をブタに導入したトランスジェニックブタの作成が試みられているが、ヒトへの異種移植用トランスジェニック動物の実用化に当たっては、動物実験による基礎研究の知見が必須である。2)そこで実験動物の種特異的補体制御膜因子のcDNAクローニングを行いラットの5I2抗原(Crry)を得たので、その遺伝子を導入発現させたトランスフェクタントを作成した。5I2抗原cDNAをpCDM8またはpBK-CMVベクター等を用いてトランスフェクション用のベクターを構築し、CHOやCOS細胞にエレクトロポーレーション法にてトランスフェクションした。トランスフェクタントでの5I2抗原cDNA転写発現量をノーザンブロッド法や半定量RT-PCR法で測定した。細胞膜上への蛋白発現量は5I2抗原に対するモノクローナル抗体5I2を用いて免疫蛍光染色し、フローサイトメトリーで定量した。発現させた5I2抗原がラット補体反応を抑制することを確かめた。3)ラット補体の反応を強力に抑制することを確認したトランスフェクト細胞をラット皮下、肝皮膜下、肝臓等に接種してそれらの消長を継続的に解析することにより、補体制御膜因子遺伝子導入による異種移植反応の抑制を実験動物で解析する。本研究は異種移植反応の制御に多くの情報をもたらすものである。
放射化微小球体を用いた肝腫瘍の血管内放射線治療の基礎的研究

本研究では放射性微小球を用いた肝臓腫瘍に対する内照射療法の治療効果や組織内での微小球の動態等の詳細な評価を行うことである。京大工学部と共同研究の結果、注入に最適な20-30mmの真球度の高い純粋なY_2O_3微小球を開発し、その化学耐久性についての検討は前年度までに終了している。また、非放射化微小球を家兎正常肝に注入した場合、グリソン鞘内の小葉間動脈まで微小球が到達することと、毛細血管系(類洞)への流入が無いことおよび遠隔臓器(肺、脾臓)への逸脱のないことを、組織学的観察と組織溶解法を用いたYtの定量の両方で確認している。今年度は肝腫瘍モデルとして家兎VX2腫瘍を使用し、肝に対して腫瘍を移植した後X線CTを用いて経時的に測定した腫瘍成長曲線と家兎の生存について検討を加えた、この結果抗腫瘍効果の判定には移植後2週から4週が適切であることがわかり、現在非放射化微小球の注入による移植腫瘍の成長抑制効果を観察中である。今後はこれによって得られたデータを対照として放射化微小球を用いた場合の抗腫瘍効果について検討する予定である。線量測定については、経動脈的注入における微小球の分布は、細動脈の組織内分布に依存するが、マイクロX線および3D-CTを用いた注入微小球の観察に成功し、これらを基にした三次元的な独自の組織内線量分布について検討中である。本研究で用いている核種はYt(β線)であり、注入時の術者被曝γ線源に較べて低いものの無視はできない。我々は臨床応用の際、微小球の放射化から血管内注入までのすべての場面で関係者の安全を確保し環境汚染を防止するために独自の注入システムを開発し、特許出願予定である。これまでの家兎を使った動物実験では、注入した微小球の大部分が、組織標本作成時に欠落し、残存した微小球でさえ周囲組織に大きな損傷を与えていたために、微小球と周囲正常組織との関係を評価することが困難であった。今回、MMA樹脂包埋法による研磨標本作成を導入することにより、周囲組織を損傷することなく正常腎組織内の微小球を観察することができた。本年度の実験の目的は、SiO_2微小球を腎動脈本幹より動注し、SiO_2微小球の正常組織内での分布と経時的組織変化を検討することであった。家兎腎動脈本幹から100mgの微小球を動注したのち、1日後、3日後、1週間後、8週間後に家兎を堵殺し、右肺と両側腎を摘出して腎組織を観察した。結果として、それぞれの腎組織内での微小球到達部位は、腎糸球体直前の細動脈(直径20-30μm、これはSiO_2微小球と同等の大きさ)であり、糸球体毛細血管系への流入は確認されなかった。観察期間に応じた(順に炎症細胞浸潤、腎皮質末梢部のみの壊死性変化、楔状の壊死性変化、広範囲石灰化・壊死等)塞栓効果が確認された。また8週目の観察群でさえ変性した組織内にSiO_2微小球の貯留が観察された。なお、同時に摘出した右肺と非動注腎内へのSiO_2微小球の逸脱は認められなかった。これまで、様々な微小球の臨床応用と動物実験の報告がなされているが、微小球そのものの組織内分布の評価や逸脱を報告したものは見あたらず、今回のMMA樹脂包埋法による組織内微小球の観察は画期的と言える。現在、家兎肝臓を夕一ゲットとした動物実験を展開中で、すでに肝内では、グリソン鞘内の小葉間動脈まで微小球が到達することと、毛細血管系(類洞)ヘの流入が無いことを確認済みであり、次年度には、定量的な肝内分布の評価とVX2腫瘍移植肝での腫瘍/正常比の同定が期待される。放射性微小球を用いた肝臓腫瘍に対する内照射療法は、海外では既に臨床応用されているが、その治療効果や組織内での微小球の動態等の評価は充分とは言えない。京都大学工学部との共同研究により、化学耐久性が高く、真球性の高い優れた微小球の開発が進んでおり、家兎を用いた動物実験で、微小球を経動脈的に家兎肝臓内に注入し、その組織内分布や経時的変化を評価することで、既に報告済みの微小球を凌駕すべく研究が進められている。YtやPを含む各種の微小球の評価が行われ、最適な微小球の検討が行われている。現在我々は、Y_2O_3微小球を評価対象として、研究を続けている。昨年度の実験の成果は、SiO_2微小球を腎動脈本幹より動注し、SiO_2微小球の正常組織内での分布と経時的組織変化を検討することであり、既に報告済みである。

現在では、肝内では、グリソン鞘内の小葉間動脈まで微小球が到達することと、毛細血管系(類洞)への流入が無いことを確認済みであり、Y_2O_3微小球の肝内組織学的分布の評価を第一段階として、肝腫瘍正常組織比の同定、肝内均一性の評価、他臓器への逸脱などを評価中で、引き続き、第二段階として、非放射化微小球の長期的観察(微小球注入後の組織変化の評価、注入した微小球の長期的変化の確認)、第三段階として、放射化微小球の注入(肝組織内のベータ線照射量、ベータ線による肝組織の変化の評価)を計画している。段階毎に約半年を要する見込みである。海外の報告では、既に臨床応用が進んでいるため、微小球注入システムにまで開発が及んでいる。現在オリジナルの注入システムを開発中である。また放射化微小球の動物への注入実験にて、注入組織の放射線による変化の評価、実行線量の測定、治療法の実行可能性などを評価すべく実験を計画中である。国内で施行されている肝腫瘍に対するその他の治療法との比較も吟味する必要がある。本研究では放射性微小球を用いた肝臓腫瘍に対する内照射療法の治療効果や組織内での微小球の動態等の詳細な評価を行うことである。京大工学部と共同研究の結果、注入に最適な20-30mmの真球度の高い純粋なY_2O_3微小球を開発し、その化学耐久性についての検討は前年度までに終了している。また、非放射化微小球を家兎正常肝に注入した場合、グリソン鞘内の小葉間動脈まで微小球が到達することと、毛細血管系(類洞)への流入が無いことおよび遠隔臓器(肺、脾臓)への逸脱のないことを、組織学的観察と組織溶解法を用いたYtの定量の両方で確認している。今年度は肝腫瘍モデルとして家兎VX2腫瘍を使用し、肝に対して腫瘍を移植した後X線CTを用いて経時的に測定した腫瘍成長曲線と家兎の生存について検討を加えた、この結果抗腫瘍効果の判定には移植後2週から4週が適切であることがわかり、現在非放射化微小球の注入による移植腫瘍の成長抑制効果を観察中である。今後はこれによって得られたデータを対照として放射化微小球を用いた場合の抗腫瘍効果について検討する予定である。線量測定については、経動脈的注入における微小球の分布は、細動脈の組織内分布に依存するが、マイクロX線および3D-CTを用いた注入微小球の観察に成功し、これらを基にした三次元的な独自の組織内線量分布について検討中である。本研究で用いている核種はYt(β線)であり、注入時の術者被曝γ線源に較べて低いものの無視はできない。我々は臨床応用の際、微小球の放射化から血管内注入までのすべての場面で関係者の安全を確保し環境汚染を防止するために独自の注入システムを開発し、特許出願予定である。
総合学習の単元開発における教師ティームの協調思考に関する拡張的研究

大阪府高槻市立小学校2校、兵庫県川西市立中学校1校との連携によって、現場での総合的学習のカリキュラム開発、教師ティームの協働、教師の専門職性の開発、地域と結ぶ公立学校のモデル、などのテーマに関する長期的介入研究を実施した。これは、現場において総合的学習のカリキュラム開発を支援すると同時に、それをきっかけに学校の組織と活動形態、教師の仕事の構造を変化させ革新することを目指した協働をつくりだそうというものである。具体的には、「チェンジ・ラボラトリー」と呼ぶ場を定期的に設け、現場で実践者と研究者のティームが会合を持ち、いまここで生まれている実践の矛盾を乗り越えていくために、学び合い協議し問題解決・意思決定を拡張的に創造していく手法をとった。このような研究協議会を上記学校において20回以上行なった。それらについてはカセットやヴィデオにすべて記録として収め、文字記録を作成した。そして、その分析とフィードバックによって、教育活動とそのシステムの変化過程に詳細な考察を加えていった。「チェンジ・ラボラトリー」における情報や認識の交換、問題解決、意思決定は、次のような三つの次元、<実践の省察>-<仲介的なアイディアや概念>-<モデル/ヴィジョン>のあいだを行き来しながら展開する。そのような往還を通じて、総合的学習の実践を創造する新しい活動システムを徐々にデザインし直していくのである。本研究では、そのような学校の教育活動の新しいデザインとして「地域プロジェクトとしての総合的学習」というモデル/ヴィジョンが得られている。これは、総合的学習を「地域において新しい価値や意味をつくりだそうとする活動のプロジェクト」と捉えさせるものである。このモデル/ヴィジョンから上記学校では、「地域の人と人を結びつなぎ、地域を新しくつくりだしていくセンターとしての公立学校」という未来像を構想し始めている。本研究は、学校を基礎にした総合学習のカリキュラム開発に取り組む教師ティームの組織と仕事を対象に、学校の主体的なカリキュラム開発を支える教師ティームの協働とネットワークを実践的に探究しようとするものである。今年度は、大阪府下公立小学校第5学年の教師ティーム、兵庫県下公立中学校の研修部を中心にした教師ティームの学びあいと専門的成長、神戸市の公立高等学校における阪神大震災の経験からの総合学習のカリキュラム開発と実践、を対象に、参加観察フィールドワークを継続的に実施し、教師ティームの組織と仕事に関するデータを集め、その変化・革新のプロセスを追跡した。そこでは、教師ティームと研究者ティームの協働アクション・リサーチの方法論を採用し、それを「文化歴史的活動理論」にもとづく「発達的ワークリサーチ」として捉え、教師ティームみずからが組織と仕事を転換し、未来の新たな実践のヴィジョンやアイディア、その実現のためのツールを生み出してゆくために、葛藤や衝突の経験を乗り越え、互いの特徴や違いを活かしてゆく、学びあいと専門的成長のプロセス、社会や地域の諸組織とのネットワークの深まりに注目している。本研究ではティームの組織的・革新的な学びあいを「拡張的学習」の理論から捉え、変化・転換のための積極的な「介入」を「発達的ワークサーチ」として試みている。今年度の成果となる知見としては、教師ティームの「拡張的学習」が、(1)個人レヴェルでの実践上の問題点を学校の集団的活動システムのレヴェルでの矛盾として理解し、新しい活動の対象/動機の協働構築によって、創造的・発達的な解決のデザインと実施へと進んでゆくこと、(2)教育活動の仕事や組織の新たな責任を共有し、「私たちの責任」としてティームが協働する責任へと進んでゆくこと、がティームとネットワークをベースにした総合学習の開発にとって鍵となっていることを見出した。
地震動の動揺成分が構造物の破壊に及ぼす影響

本研究により本年度は以下の成果を得た。1.昨年に引き続き動揺地震動特性解明のため、研究室所有の上下・水平2軸同時加振振動試験機による振動試験を行った。その結果、不整形地盤における地盤境界部で動揺地震動成分が励起されること、その発生の程度は水平方向地震動の大きさと入力される振動数に依存すること、不整形地盤の硬軟境界部の形状により動揺地震の発生の程度が変化することを明らかにした。また、振動数の違いにより発生する動揺地震動成分のモードも不整形地盤の硬軟境界部の形状により大きく異なることが明らかとなった。さらに、動揺地震動成分導出に用いる上下方向加速度成分は入力上下方向加速度成分の大きさに依存せず、水平方向加速度にその発生を起因することが明らかとなった。2.港湾におけるクレーン構造物のようなトップヘビーな構造物に動揺地震動が入力されると、構造物を支える地盤で傾斜が生じることから、頂部で大きな加速度や変位が生じ転倒モーメントが強く働くことに加えて、構造物下部においてもせん断力等の大きな負荷が生じるため、水平動だけでは転倒・損壊しないような入力でも、損壊・転倒を発生させることが明らかとなった。3.有限要素法による解析結果より、構造物頂部の加速度が同一になると仮定すると動揺地震動は水平地震動入力で受ける被害の3分の2の被害を与えることが明らかとなったことから、今後行われる耐震設計指針改訂に際し一つの知見を提供することができた。1.阪神・淡路大震災を含めた主な大規模地震における地震被害データを収集し解析することにより,動揺地震動が原因と考えられる地震被害の資料を収集した.2.動揺地震動を捉えるため,研究室所有の上下・水平2軸同時加振振動台による振動実験を行うことにより,動揺地震動の周波数特性,および上下・水平地震動増幅特性などの波動特性に関する知見を得た.3.2.で検討した結果を基に,有限要素法及び境界要素法による数値シミュレーションで解析することにより,動揺地震動成分の増幅,伝播特性を解明した.本研究により本年度は以下の成果を得た。
アピコンプレクス門原虫の細胞外ストレス逃避機構の解明

トキソプラズマにおいて最近「細胞外」原虫でのみ形成され、原虫の細胞外環境適応能力を規定している可能性があるオルガネラ(PLV/VAC)の存在が報告された。申請者らは独立した研究によりこれらと類似のオルガネラを発見し、詳細な解析からこれらのオルガネラが3つのサブコンパートメントに区別できることを見出した。また申請者らは抗マラリア薬として知られているプリマキンが、3つのサブコンパートメントの1つであるPLV2の水素イオンおよびカルシウムイオンを細胞質内に遊離させる作用を持つことも見出し、またプリマキン耐性トキソプラズマ原虫クローンを確立することにより、その責任遺伝子を同定した。トキソプラズマにおいて最近「細胞外」原虫でのみ形成されるオルガネラの存在が報告された。このオルガネラは原虫の細胞外環境適応能力を規定していることが示唆されている。本年度はこれらの3つのサブコンパートメントを区別するためにそれぞれに局在するタンパク質の同定を行った。その結果、トキソプラズマが細胞外に脱出した直後、すなわちPLVがPLV1と2に分離する前にはVACにはTgCPLが、PLVにはrab5c、MHE3、VP1が局在しており、その後、PLVの分離に伴い、PLV1にはNHE3およびrab5cが、PLV2にはNHE3、VP1、AQP1、rab7がそれぞれ局在していることを見出した。これらの結果は植物の液胞がrab5を含む初期エンドソームからrab7を含む後期エンドソーム液胞へと分化していく過程とよく一致しているものと思われた。さらにPLV2はLysoTrackerで染まる、すなわち多量の水素イオンが含まれる以外にも、Fluo-4で染色されるシグナルの存在が確認された。つまり、PLV2には水素イオン以外にも多量のカルシウムイオンが含まれており、この点も植物の液胞との類似が示唆された。トキソプラズマにおいてカルシウムイオンは宿主細胞間の運動に重要であることが知られている。このことから、原虫の運動におけるPLV2の重要性が示唆された。このオルガネラ(PLV/VAC)は原虫の細胞外環境適応能力を規定していることが示唆されている。これらの3つのオルガネラに局在するタンパク質を探索した結果、VACにはTgCPLが、PLVにはrab5c、NHE3、VP1が局在しており、その後、PLVの分離に伴い、PLV1にはNHE3およびrab5cが、PLV2にはNHE3、VP1、AQP1、rab7がそれぞれ局在することを見出した。また、PLV2には水素イオンとカルシウムイオンが含まれていることも明らかにできた。また申請者らは抗マラリア薬として知られているプリマキンがPLV2の水素イオンおよびカルシウムイオンを細胞質内に遊離させる作用を持つことも見出した。そこで、その分子機構を検討するため、変異原を用いたプリマキン耐性トキソプラズマ原虫クローンを確立した。さらにその責任遺伝子を同定するため確立した4クローンの全ゲノム配列を決定し、親株と比較した結果、責任遺伝子としてTgCRTが同定できた。実際に変異型TgCRTをトキソプラズマに強制発現させるとプリマキン耐性が付与された。一方で局在解析の結果、TgCRTはPLV2ではなくVACに局在することが明らかとなった。また申請者らは抗マラリア薬として知られているプリマキンが3つのサブコンパートメントの1つであるPLV2の水素イオンおよびカルシウムイオンを細胞質内に遊離させる作用を持つことも見出した。また、耐性変異TgCRTはプリマキン処理による水素イオンおよびカルシウムイオン遊離のうち、カルシウムイオンの細胞質内遊離に対して抵抗性を示した。

また、本変異遺伝子導入株はプリマキンによるトキソプラズマの運動や宿主細胞侵入阻害に対しても抵抗性を示した。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子寄生虫学26年度が最終年度であるため、記入しない。トキソプラズマの情報の集積がやや遅れたので、その他のアピコンプレクサについての解析がやや遅れているが、おおむね順調に進展していると考える。マラリア原虫解析について共同研究を開始した。マラリア原虫解析についての共同研究が進行中である。マラリア原虫の解析がやや出遅れているのでその解析を行う。プリマキン耐性株の責任遺伝子同定のための全ゲノム配列解析が、当初の想定以上に容易に同定できたため。責任遺伝子であるTgCRTが予想外の局在を示したので、より詳細な局在解析が必要となった。繰り越し分はその解析のための予算としたい。
慢性膵炎・膵石症の病態解明への新しいアプローチ・細胞接着因子の研究

膵石形成の病態を明らかにする目的で、新鮮ヒト膵石を用い、その有機基質の構造、成分を新しい方法で検討し、以下の結果が得られた。まず、強酸による短時間脱灰と、EDTA下に長時間振盪する方法の比較では、えられた基質の光顕ならびに走査型電子顕微鏡による観察ならびに免疫染色の良否から、明らかに前者が優れていた。脱灰後膵石有機基質の抗フイプロネクチン、抗ラミニン、抗コラーゲンIV、抗ラクフェリン、抗reg-PSPの各抗体を用いた免疫染色では、各成分ともに膵石有機基質中に染色され、それぞれの分布様式のある傾向も認められた(negative controlではいずれも染色されず)。これらの染色性も強酸による脱灰群で良好な染色性をしめした。ラクフェリン、reg-PSPが膵石中に含まれることは従来より指摘されており、予想どうりの結果であったが、最も広く分布したのはFibronecectin、Lamininであり、従来全く報告されていなかったことである。このことは細胞基底膜要素、extracellular Matrix成分が膵石形成に重要な役割を果すであろうことを示している。基底膜要素、extracellular Matrix成分の膵管内への漏出、凝集が膵石形成の重要な要素として想定された。慢性膵炎では炎症により、変性に陥った膵実質の成分が膵管内に漏出し、これらの成分が膵管内という環境で貧食などの処理を受けずに停滞、凝集し、蛋白栓形成の一要素となり、結石形成の要因となることが推定される。慢性膵炎手術例においては、膵管内圧測定を5例に施行し、正常対照例に比し、有意に高値を示すこと(平均40cmH2O)が確認された。またこの手術の際に採取した膵液の回転円盤型粘度計を用いた粘度測定では、5cpから30cp(センチ-ポワズ)と、正常膵液の12cpに比してやはり有意に高値を示した。以上のことから慢性膵炎症例においては、膵液欝滞や膵液流出障害が存在することが確認された。同時に手術時に採取しえた膵石を、1)走査電子顕微鏡観察に備え、Karnovsky's solutionに低温保存、2)強酸を用いた膵石の短時間脱灰、またEDTAを主に用いた緩徐脱灰の両者で膵石の有機基質を得、これらを後の走査電子顕微鏡観察と、組識染色、免疫組織染色用にそれぞれ処理を行っておいた。理想的には脱灰処理の不要な蛋白栓を得たかったが、本年度は臨床例からの蛋白栓は採取し得なかった。脱灰後膵石有機基質の組織染色でbasophilic,eosinophilicの両成分が複雑に混在する細網状の構造を有することが確認された。またこれらの成分はPAS,Alcian-blueによる染色でも同様に細網状の構造を有することが確認された。さらに、抗フィブロネクチン、抗ラミニン、抗コラーゲンIVの各抗体を用いた免疫染色では、各成分ともに膵石有機基質中に染色され(negative controlではいずれも染色されず)、これら細胞接着因子、基底膜成分が膵石の有機基質として密に膵石中に存在することが明らかとなった。しかもその構造は極めて密であり、炭酸カルシウム結晶はこの密な細網状の有機構造のなかで出現してくることが示唆された。手術時に採取した膵石を、1)走査電子顕微鏡観察に備えKarnovsky's solutionに低温保存、2)強酸を用いた膵石の短時間脱灰、またEDTAを主に用いた暖徐脱灰の両者で膵石の有機基質を得、これらを後の走査電子顕微鏡観察と、組織染色、免疫組織染色用にそれぞれ処理を行った。理想的には脱灰処理の不要な蛋白栓を得たかったが、本年度も臨床例からの蛋白栓は採取し得なかった。

脱灰後膵石有機基質の走査電子顕微鏡による観察では、強酸による短時間脱灰後の有機基質は、非常に微細な網状構造が複雑に交錯し、予想どおりの密な構造を示した。しかし、EDTAを主とした緩徐脱灰では、かなり粗な構造をしめし、これは光顕レベルでの観察結果と対応した。つまりEDTAを主とした緩徐脱灰では物理的な振とうにより、従来の構造が破壊されつつある可能性が示唆された。強酸を用いた短時間脱灰ではその影響による化学的変性が問題になってくるが、この点に関しては、同時に膵石表面に付着した膵管上皮細胞の構造はよく保たれ、免疫染色でも各抗原性がよく保たれていることまで確認された。脱灰後膵石有機基質の抗フイブロネクチン、抗ラミニン、抗コラーゲンIV、抗ラクフェリン、抗reg・PSPの各抗体を用いた免疫染色では、各成分ともに膵石有機基質中に染色され、それぞれの分布様式のある傾向も認められた(negative controlではいずれも染色されず)。これらの染色性も強酸による脱灰群で良好な染色性をしめした。膵石を伴う慢性膵炎患者の手術時に採取した膵石を用いて、Karnovsky's solutionに低温保存し、強酸を用いて膵石の短時間脱灰、およびEDTAによる緩徐脱灰の両者により膵石の有機基質を得、これらを走査電子顕微鏡にて観察、また、組織染色、組織免疫染色を行った。脱灰後の膵石の有機基質の走査電子顕微鏡による観察では、強酸による短時間脱灰後の有機基質はきわめて微細な網状構造が複雑に交錯し、予想どおりの密な構造を示した。しかし、EDTAによる緩徐脱灰ではかなり粗な構造を示し、これは光顕レベルでの観察結果と対応した。つまり、EDTAを主とした緩徐脱灰では物理的な振とうにより従来の構造が破壊される可能性が示唆された。一方、強酸を用いた短時間脱灰では化学的変成が問題となるが、走査電顕による観察では、膵石表面に付着した膵管上皮細胞の構造はよく保たれ、免疫染色でも各抗原性がよく保たれていた。脱灰後の膵石有機基質の抗フィブロネクチン、抗ラミニン、抗コラーゲンIV、抗ラクトフェリン、抗reg, PSPの各抗体を用いた免疫染色では、各成分とも膵石有機基質中に染色され、それぞれの分布様式のある傾向も認められた。これらの染色性も強酸による脱灰群で良好な染色性を示した。
免疫電顕法と細胞内微小電極法による脈路膜メラニン細胞の形態的及び機能的研究

本研究は、脈絡膜メラニン細胞について形態的生理学的に検索して、その存在意義を解明する目的で開始された。有色家兎、ネコ、猿、摘出人眼を用いて、その形態について詳細に検討した。支質においては、立体的に樹枝状の形態をとるが、特に多く存在するSuprachoroidでは、線維芽細胞の網目構造の中で、強膜に平行に水平方向に樹枝状の形態をとり、かつ隣接メラニン細胞問では、機械的な接合を示すadherent junctionの他に、機能的な接合を示すgap junctionが見られた。このgap junctionでは、低分子物質の移動を表す蛍光色素Luciferyellowによるdye couplingとion couplingも見られた。免疫電顕法を用いてVIPの局在を検討したところ、血管周囲のみならず、Suprachoroid及び強膜浅層にも陽性顆粒を持つ神経終末が見られた。さらに、Suprachoroidの形態的特徴を詳細に検討したところ、線維芽細胞の編目構造とその間隙には、メラニン細胞と間質線維を含む間隙と、無構造物質のみを含むintertibroblastic spaceが程差によらず基本構築として見られることを明らかにした。このspaceは、組織液の流路、すなわちリンパ管様の機能を持ち得ることを推測した。特に眼球前半では、前房中に各種トレ-ザ-を注入することにより、uveoscleral routeとして機能していることを示した。また免疫自体の波及経路としても重要であることを示唆した。生理学的実験資料としたsuprachoroid組織は、intertibroblastic spaceを外波に晒した線維芽細胞とメラニン細胞から構成される膜であったが、Fura2を用いた細胞内カルシウムイオン濃度測定法で検討したところ、ATPに依存したカルシウムイオン取り込みが見られた。このことから、Suprachoroidの細胞が、脈絡膜間質液の組成に績極的に関与している可能性が示唆された。組織学的研究として、今年度は有色家兎を用いて、脈絡膜におけるメラニン細胞の形態を正常組織について詳細に検討した。メラニン細胞は上脈絡膜に強膜に平行して水平方向の広がりを持った細胞として存在し、水平方向にはメラニン細胞間で細胞間結合が認められた。また、メラニン細胞は、細胞外線維として、膠原線維、弾性線維と近接しており、膠原線維の支柱としての役割、弾性線維の機械的伸展に対する保護としての役割が示唆された。メラニン細胞内には従来指摘されているように、アクチン様の細線維が認められたが、これがアクチンであるのか、また動的変化を自発的に行なうためのミオシン様の物質が存在するのかについては、今後、免疫学的手法で検討する予定である。また、メラニン細胞層をはさみこむように線維芽細胞様細胞があり、これらは、リンパ間隙に類似した間腔を構成しており、uveosileral out-flowとの関連について興味深い知見と思われた。生理学的研究として、今年度は脈絡膜メラニン細胞の生理学的特性のうち、膜電位の測定を試みた。正常コントロールとしてのクレブス溶液灌流では、-60-90mVの安定した膜電位が得られた。substance P、VIP、α-MSH、セロトニン、アセチルコリン、GABA、アドレナリンなど、生理活性物質をメラニン細胞に作用させたが、現在のところ明らかな膜電位の変動を起す傾向は認められず、比較的活動性の低い安定した細胞であると思われた。またLucifer Yellow CHを用いたdye-couplingについては、高感度ビデオカメラにより、経時的動的に色素の隣接細胞への移動を観察記録し、解析することができた。この手法を用いて、今後、細胞間連絡の変化を検討することが可能になった。さらに、Furaー2を用いて、細胞内カルシウムイオン濃度の測定を開始した。

組織学的研究として、脈絡膜メラニン細胞間のgap junctionを、電顕により形態的に観察し、その存在及び分布を明らかにした。また、メラニン細胞の多く見られるsuprachoroidの構築を検討する目的で、白色家兎前房中に微粒子炭素懸濁液(CH40)を注入し、uveoscleral routeの微細構造を観察した。その結果、前房から渦静脈周囲へのトレ-サ-の通路がありリンパ間隙としての機能が示唆された。すなわち、脈絡膜メラニン細胞はこのリンパ管内皮細胞として機能する線維芽細胞を裏打ちする細胞として今後検討する必要があると思われた。また、かねてより生理活性神経ペプタイトVIPが脈絡膜に存在し循環に影響している可能性が示唆されているが、同時に脈絡膜メラニン細胞との位置的関連も報告されている。そこで、ネコ脈絡膜について、免疫組織学的手法を用いてVIPの分布について検討を開始した。生理学的研究として、今年度は、脈絡膜メラニン細胞間のionーcouplingを、隣接する二つの細胞に電極を刺入し記録することで、証明することができた。すなわち、一方の細胞へ電極を刺入して過分極性電気緊張性電位を発生させると、他方でも電位は小さくなるが、同時に、過分極性電気緊張性電位が発生し、記録することができた。以上より、前年度のdyeーcouplingとあわせて、脈絡膜メラニン細胞は、互いに情報伝達を行っている可能性が示唆された。さらに、細胞内カルシウムイオンの動態については、fura2を用いて検討中である。組織学的研究として、これまで主に有色家兎眼の脈絡膜メラニン細胞について形態を検討してきたが、猿眼についても観察を行った。脈絡膜上板で、線維芽細胞により構成された編目構造中にメラニン細胞が存在するような、家兎眼で見られた、基本構築は猿眼ではより三次元的ではあるが、同様に見られた。また、眼球摘出により得られた、正常人眼を用いて、免疫組織学手法で生理活性物質であるVIP、メラニン細胞にあるとされているSー100蛋白、線維芽細胞の性質をみるためのデスミンなどの存在につき検討を開始した。現在は螢光抗体による光顕レベルでの観察であるので、今後電顕により存在部位の確認を予定している。生理学的研究として、Furaー2を用いて、家兎脈絡膜上板細胞中のカルシウムイオンの動態について、興味ある知見が得られた。すなわち、ATPの刺激により著明に細胞内カルシウムイオン濃度が増大し、これは、細胞内部からのカルシウム放出抑制剤によっては、影響されないことから、細胞外からの流入を引き起こしている可能性が高い。カルシウムイオンが、生体内で諸種生理活性をコントロ-ルしていることから、脈絡膜上板細胞(メラニン細胞もしくは線維芽細胞)が、脈絡膜の細胞外環境の緩衝、維持に関与している機能が示唆される。これは、脈絡膜上板が編目構造からなり、周囲組織外液と接触面積が大きい構造とも、矛盾しない機能とも考えられる。
蛋白質分解を介してチロシンキナーゼシグナルを抑制するCblファミリーの機能解析

Cblファミリー分子の機能解析を行い、以下の結果を得た。1)Cbl-b欠損DT40細胞の解析を進めた。Cbl-b欠損細胞はB細胞抗原受容体刺激に伴うIP3産生・カルシウム動員が野生型細胞と比較して、減弱していた。これはCbl-bがないとBtkとPLC-γ2の相互作用が維持されないためであった。この機能にはCblbのTKBドメイン、RINGフインガー及びC末端側半分が重要であった。さらにGEM画分の単離実験から、Cbl-bはBLNK, PLC-γ2,Btkがraftにおいて複合体を形成するのに重要であった。以上よりCbl-bはB細胞抗原受容体シグナルにおいて、raftにおけるBtk/PLC-γ2/BLNKの複合体の形成を促進することによって、BtkによるPLC-γ2の活性化を正に制御するscaffold蛋白質であることが明らかとなった。Cbl-b欠損マウス由来のB細胞を用いて調べたところでは野生型マウス由来のB細胞と比較して、IP3産生・カルシウム動員に異常は見られなかった。これはマウスB細胞においてはCblがCbl-bの役割を代替しているものと考えられる。2)Cbl-cがv-Srcによる細胞癌化を抑制する分子メカニズムを更に解析した。Cbl-cのTKBドメイン及びRINGフィンガーがその抑制機能に重要であった。Cbl-cと共役するE2をin vitroユビキチン化アッセイにより検索し、Ubc4, UbcH5A, UbcH5B, UbcH5Cを同定した。さらにCbl-cはこれらE2と共役してc-Srcをin vitroでユビキチン化した。以上より、Cbl-cはユビキチン化を介してv-Srcによる細胞癌化を抑制することを明らかにした。またCblファミリーのTKBとRINGフインガーの間のリンカー領域にチロシンリン酸化残基を同定した。現在、このリン酸化の役割を調べているCblファミリー分子の機能解析を行い、以下の結果を得た。1)Cbl-b欠損DT40細胞を樹立・解析した。この表現型は以前報告したCbl欠損DT40細胞と全く逆であった。Cbl-b欠損細胞ではPLC-γ2のチロシンリン酸化が減少していたが、これはチロシンキナーゼSykやBtkの活性減少のためではなく、Cbl-bがないとBtkとPLC-γ2の相互作用が維持されないためであった。この機能にはCbl-bのN末端のTKBドメイン及びC末端側半分が重要であった。以上よりCbl-bはB細胞抗原受容体シグナルにおいて、Btk/PLCーγ2/BLNKの複合体の形成を促進することによって、BtkによるPLC-γ2の活性化を正に制御するscaffold蛋白質であることが明らかとなった。2)Cbl-cがv-Srcによる細胞癌化を抑制することを見いだし、その作用機序を解析した。変異体を用いた結果、Cbl-cのTKBドメイン及びRINGフィンガーが重要であった。TKBドメインはv-Srcと結合するのに、またRINGフィンガーはユビキチン化を介して、v-Srcを分解するのに重要であると考えられた。実際野生型Cbl-cの発現によりv-Srcの量は減少した。またCbl-cと共役するE2をin vitroユビキチン化アッセイにより決定した。さらにCbl-cはc-Srcをユビキチン化した。以上より、Cbl-cはユビキチン化を介してv-Srcによる細胞癌化を抑制することが明らかとされ、更に詳細を解析している。

以上より、Cbl-cはユビキチン化を介してv-Srcによる細胞癌化を抑制することを明らかにした。またCblファミリーのTKBとRINGフインガーの間のリンカー領域にチロシンリン酸化残基を同定した。現在、このリン酸化の役割を調べている
非線形情報量基準に基づくカオティックな時系列データの自己組織化非線形予測の研究

観測時系列データのカオス性に関する研究が最近盛んに行われている.従来,特に応用においては線形モデルが中心であった時系列データ処理に代わり,対象の非線形性の同定の重要性が認識されるようになってきた.線形系の場合,予測の基本として既に情報量基準が確立されているが,非線形系の場合には未だ提案されるに至っていない.不規則な時系列データ処理の統計モデルとは異なり,非線形ダイナミクスという観点から,ニューラルネットワークを用いて時系列データの非線形ダイナミクスをモデル化した.実際の現象を扱う場合には,人工的なカオスではなく,データのみから自己組織化(学習)を通して同定する必要性がある.このため,カオスの本質である非線形ダイナミクスをニューラルネットワークを用いて同定する.決定論的な予測のための基礎的な研究を基に,具体的な時系列データに応用して,検討した.時系列データをカオスとして捉えた場合,モデルを構築するためには埋め込み次元,遅れ時間などのパラメータを推定する必要がある.観測時系列データからダイナミクスを再構成するときに問題となるのが,埋込み次元の推定で,相関積分法などでは不安定な推定しかできないばかりか.ノイズがなくサンプル数が無限にある理想的な場合ですら相関次元の下限値が与えれているにしかすぎない.平成7年度では線形系に対する情報量基準を拡張した非線形情報量基準(一般化情報量基準)を導入し,続く平成8年度には時系列データとして経済指標,気温データなどいくつかの実データを用いて,決定論的非線形予測アルゴリズムと統計モデルによる予測法との比較検討を行い,決定論的予測法の優位性を確認した.観測時系列データのカオス性に関する研究が最近盛んに行われている.従来,特に応用においては線形モデルが中心であった時系列データ処理に代わり,対象の非線形性の同定の重要性が認識されるようになってきた.線形系の場合,予測の基本として既に情報量基準が確立されているが,非線形系の場合には未だ提案されるに至っていない.不規則な時系列データ処理の統計モデルとは異なり,非線形ダイナミクスという観点から,ニューラルネットワークを用いて時系列データの非線形ダイナミクスをモデル化した.実際の現象を扱う場合には,人工的なカオスではなく,データのみから自己組織化(学習)を通して同定する必要性がある.このため,カオスの本質である非線形ダイナミクスをニューラルネットワークを用いて同定する.決定論的な予測のための基礎的な研究を基に,具体的な時系列データに応用して,検討した.時系列データをカオスとして捉えた場合,モデルを構築するためには埋め込み次元,遅れ時間などのパラメータを推定する必要がある.観測時系列データからダイナミクスを再構成するときに問題となるのが,埋込み次元の推定で,相関積分法などでは不安定な推定しかできないばかりか.ノイズがなくサンプル数が無限にある理想的な場合ですら相関次元の下限値が与えれているにしかすぎない.平成7年度では線形系に対する情報量基準を拡張した非線形情報量基準(一般化情報量基準)を導入し,続く平成8年度には時系列データとして経済指標,気温データなどいくつかの実データを用いて,決定論的非線形予測アルゴリズムと統計モデルによる予測法との比較検討を行い,決定論的予測法の優位性を確認した.本研究の平成7年度における研究成果を以下にまとめる。従来,特に応用においては線形モデルが中心であった時系列データ処理に代わり,対象の非線形性の同定の重要性が認識されるようになってきた.線形系の場合,予測の基本として既に情報量基準(AIC,MDLなど)が確立されているが,非線形系の場合には未だ提案されるに至っていない。本年度は,不規則な時系列データ処理の統計モデルとは異なり,非線形ダイナミクスという観点から,ニューラルネットワークを用いて時系列データの非線形ダイナミクスをモデル化し,決定論的な予測を行なうための基礎的な研究を行った。さらに,経済現象のように実際の現象を扱う場合には,エノンマップ(2次の非線形性を含む差分方程式)のような人工的に発生したカオスではなく,データのみから自己組織化(学習)を通して同定する必要性がある。このため,カオス,その本質である非線形ダイナミクスをニューラルネットワークを用いて同定した.以下の項目に,具体的研究内容を記す.1)時系列データをカオスとして捉えた時に,データのフラクタル性から,そのデータのマクロな性質を定量的に把握するための非線形情報量基準を導入した。2)ワークステーションを用いて,時系列データのカオス性との関連において,人工的なモデルと実データを用いて,決定論的非線形予測アルゴリズムと統計モデル(ARMA法等)による予測法との比較検討を行い,決定論予測法の優位性を確認した(本研究に関して,電子情報通信学会で発表).本研究の平成8年度における研究成果を以下にまとめる.従来,特に応用においては線形モデルが中心であった時系列データ処理に代わり,対象の非線形性の同定の重要性が認識されるようになってきた.線形系の場合,予測の基本として既に情報量基準が確立されているが,非線形系の場合には未だ提案されるに至っていない.前年度は,不規則な時系列データ処理の統計モデルとは異なり,非線形ダイナミクスという観点から,ニューラルネットワークを用いて時系列データの非線形ダイナミクスをモデル化した.実際の現象を扱う場合には,人工的なカオスではなく,データのみから自己組織化(学習)を通して同定する必要性がある.このため,カオスの本質である非線形ダイナミクスをニューラルネットワークを用いて同定した.今年度は,前年度に引き続き,決定論的な予測のための基礎的な研究を基に,具体的な時系列データに応用して,検討した.以下の項目に,具体的研究内容を記す.

1)時系列データをカオスとして捉えた時に,埋め込み次元,遅れ時間などモデル化に必要なパラメータを推定するための非線形情報量基準を導入した.2)時系列データとして,経済指標,気温データなどいくつかの実データを用いて,決定論的非線形予測アルゴリズムと統計モデルによる予測法との比較検討を行い,決定論的予測法の優位性を確認した.
逆化学ポテンシャル付加の溶融塩液体膜による核融合炉トリチウム透過漏洩抑制の研究

核融合炉先進ブランケット材料に一つであるFlibe(2LiF+BeF_2)混合溶融塩は化学的に安定、高磁場下での高温運転が可能である特徴がある。その一方、燃料である放射性トリチウムは天然に存在しないので、炉を運転しながら製造する必要があるが、このFlibeのトリチウム溶解度は低く、ブランケット内に平衡なトリチウム分圧では、廃刊や炉壁を通して漏えいする可能性が高い。従来考えられている低トリチウム透過性のアルミナ膜を配管表面に塗布し、トリチウム漏洩を阻止する方法では、使用中に表面にクラックが入り透過阻止性能が急激に落ちる可能性が高い。本研究では、核融合炉からのトリチウム漏洩阻止策の革新的アイデアとして流体膜透過壁にトリチウム濃度勾配と逆の水素化学ポテンシャル電圧を付加しトリチウム透過漏洩防止可能性を実験的に証明しようとしたものである。本年度は当初計画した研究計画の2年目の最終年度であり、初年度に製作した実験装置にFlibeあるいはその模擬流体のFlinakの透過試験と、Flinakに逆化学ポテンシャルに相当する電位差を付加し、透過漏洩が抑制されるかどうかを調べた。まずFlibeおよびFlinakで水素の透過率をそれぞれ逆ポテンシャル付加せずに水素透過率を調べた次にFlinakに絞り、逆化学ポテンシャルを付加して透過率を調べたところ、水素透過率は減少した。この結果、本研究の当初の目的は達成されたが、水素透過率の減少は長く続かず、短時間でもとに戻った。これはFlibeあるいはFlinakに当初より含まれる不純物イオンが原因と考えられ、溶解している水素の化学種が非常に精製された状態では、H_2の分子形であるが、不純物混在化ではHFのイオン結合形に変化し、溶融塩中に付加する電位差は同じでも、伝導率が大きく変化することが原因と考えられた。今後は溶融塩の不純物濃度を厳しく管理することで完全な透過漏洩防止策の決定を行うことが必要であるとの結論を得た。本研究の過程で得られた溶融塩の水素透過率、溶融塩の酸化還元制御による不純物管理、電極に使用したプロトン導電体とニッケル膜の導電性について論文報告した。核融合炉先進ブランケット材料の一つであるFlibe(2LiF+BeF_2混合溶融塩)は化学的安定、高磁場下で高温運転が可能という利点がある一方、トリチウム発生に伴いそれと平衡にあるトリチウム分圧が高くなり、ブランケットとそれを取り囲む金属壁を通してのトリチウムの外部漏洩が問題とされている。従来提案されているアルミナ酸化膜等を塗布する方法では、運転中の外部応力等でクラックが入り、阻止性能が低下する恐れがある。本研究では、核融合炉からのトリチウム漏洩抑制策の革新的アイデアとして、液体膜透過壁にトリチウム濃度勾配と逆方向の水素化学ポテンシャルを負荷し、トリチウム漏洩防止の可能性を実験的に証明しようとする。まず実験では、LiF溶融塩をMoるつぼに入れ、正極をMoるつぼ壁、陰極を水素化したY板とし、端子電庄を変化させて、Ar気流下で、Mo正極からの水素の発生状況を調べた。Yは水素吸蔵能力が金属中で最も高く、逆ポテンシャル下の水素拡散を調べる本研究の目的に合致している。その結果Nernstの理論式に所定の過電圧を加えたとき、溶融塩中の水素の拡散が抑制されることが見いだされた。実験の過程で電極が最も重要なファクターであることが分かったので、現在はY金属に酸化物導電体を取り付けた電極を用いて実験を継続中である。本研究代表者は、核融合炉溶融塩ブランケットのトリチウム透過と回収について広範囲に研究をおこなっておきており、研究初年度である本年度は関連する核融合炉工学関係の論文誌に上記の結果も含めて研究成果として公表した。

これはFlibeあるいはFlinakに当初より含まれる不純物イオンが原因と考えられ、溶解している水素の化学種が非常に精製された状態では、H_2の分子形であるが、不純物混在化ではHFのイオン結合形に変化し、溶融塩中に付加する電位差は同じでも、伝導率が大きく変化することが原因と考えられた。今後は溶融塩の不純物濃度を厳しく管理することで完全な透過漏洩防止策の決定を行うことが必要であるとの結論を得た。本研究の過程で得られた溶融塩の水素透過率、溶融塩の酸化還元制御による不純物管理、電極に使用したプロトン導電体とニッケル膜の導電性について論文報告した。