hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁気共鳴画像法を用いた体幹部深部筋の活動様相評価法の確立

運動に誘発された筋活動の評価において、特に体幹部深部筋は、スポーツ医学やリハビリテーション医学では重要な筋として重要視されている。そのため、軟部組織の描写に優れている磁気共鳴撮像法(MRI)は、横緩和時間(T2値)を用いて運動前後の筋の変化を捉えられるので、形態のみならず機能評価にも応用されている。しかしながら、従来の手法では、T2値計測に必要な撮像時間は数分間を要するため、計測対象となる部位は四肢に限定されていた。本研究では、時間分解能に優れた高速撮像法をT2値計測に応用可能であることを実験的に検証し、体幹部深部筋の筋活動評価にも適応可能な評価法(fast-acquired muscle functional MRI, fast-mfMRI)を確立させた。また、その活動様相の可視化に成功できた。磁気共鳴画像法(MRI)を用いた運動による骨格筋の活動を定量評価するには,MRIのパラメータのひとつである横緩和時間(T2値)という指標が活用されている。T2値は組織特異性を示す値であり,MR画像から運動負荷前後の筋のT2値を計測することで,運動により活性化した筋を程度とともに特定できるという利点を持つ。しかしながら,T2値算出ための一般的な撮像法はスピンエコー法(SE)もしくはマルチプルスピンエコー法(MSE)が使用されるため,撮像時間には数分要する。そのため,呼吸停止時間に限界がある体幹部の筋は計測できなかった。そこで,本年度は,MSEと同等の画像コントラストを有するといわれる高速撮像法であるスピンエコー系エコープラナーイメージング(SE-EPI)をT2値計測に活用するための条件瀬低に関する検討を行った。本年度に施行した研究により得られた成果としては,高速撮像法をT2値計測に適応するに当たっての問題点及びその解決法である。具体的には次に示すとおりである。1.MR信号を収集するエコー時間(TE)は,75ms以下であれば,筋のMR信号において,SE-EPIとMSEとの間には相違がないことである。2.また,計測点の数も3点ないし4点以上であれば,筋のT2値算出には問題ことも実験的に証明できたことである。3.加えて,繰り返し時間(TR)も,筋についてはTR=2000msの短い時間の設定で問題なかったことである。通常MRIから得られるMR信号のみでは,定量評価を行うことができず,別途T2値を算出する必要があるが,運動負荷前後の信号利得を一定にすることで,運動により活性化した筋を同定可能であることも明らかにできた。以上の結果より,高速撮像法を用いたT2値計測は可能であり,撮像時間の大幅な短縮は可能であることを明らかにすることができた。磁気共鳴画像法(MRI)を用いた骨格筋の横緩和時間(T2値)算出における高速撮像法の活用について、高速撮像法(スピンエコー・エコープラナーイメージング:SE-EPI)を用いたT2値計測は可能であり、撮像時間の大幅な短縮は可能であることを前年度の研究にて明らかにできた。今年度は、それらの知見を用いて、実際に骨格筋の活動様相評価法の確立に関する検討を行った。具体的な検討項目については以下に列記する。(1)活動様相評価法の確立のために必要な"解剖学的情報"と、"筋活動による機能的情報"の同時表示が可能な画像処理法の提案。(2)洗行研究で多用されている撮像時間に数分間要するスピンエコー法(SE)もしくはマルチプルスピンエコー法(MSE)(以下、従来法)と、本研究で提案する高速撮像法を用いた方法(本手法)との比較検証(対象部位としては下腿部骨格筋を使用)。(3)(1)および(2)の結果を踏まえた体幹部深部筋の活動様相評価法の確立に関する検討。(1)については、核医学の分野で多用されている融合画像(fusion image)の技術を用いることで新たな手法を提案できた。(2)については、前年度に得られた"高速撮像法を用いたT2値算出のための撮像条件"により、従来法と本手法との間にはT2値に相違がないことを確認できた。(3)については、(1)および(2)の結果より、体幹部深部筋の活動様相評価法の確立に成功できた。画像の融合に関して、"解剖学的情報"を得るための画像と"筋活動による機能的情報"を得るための画像の特徴を活かすことで双方の可視化に成功できた。また、SE-EPIに特有の問題点である画像の歪みについて、後方に位置する筋では、ほぼ完全に解消することができた。前年度までの研究成果を用いて、今年度は体幹部深部筋の活動様相評価を実際に行い、その成果を検証した。

7名の被検者の大腰筋に対して、3つの運動を続けて行い、その前後でMRIを撮像した。運動方法の詳細を以下に示す。(運動1)一定のリズム下にて右下肢による股関節および膝関節90度屈曲運動を100回繰り返し行う。(運動2)右足関節部に1kgの負荷を付け、(運動1)と同様の運動を行う。(運動3)左足関節部に1kgの負荷を付け、(運動2)と同様の運動を行う。評価対象の筋として大腰筋を選択したのは、体幹部の深部に位置し、最も広い断面積を有している筋の一つであるためである。その結果、7名の被検者全てにおいて本手法により運動に誘発された筋活動を可視化することができた。また、T2値をカラーテーブルによりスケール化し形態画像と融合し表示しているため、活動した筋の場所、程度の両方を一目で把握することも可能となった。これら結果より、(運動1)と(運動2)では右大腰筋が活動しており、また(運動2)は(運動1)よりも活動の頻度が高いことを確認できた。また、(運動3)では、それまで活動していなかった左大腰筋が活動したこと示すこともできた。従来、ヒトの随意運動の根幹を成す体幹部に位置する筋群の評価は、四肢にも増して重要性が高いにもかかわらず、評価方法は存在しなかった。本研究では、体幹部トレーニングとみなされている運動動作が体幹部骨格筋に正しく作用するのか否かを明らかにする定性的評価方法の提案に初めて成功することができた。本手法を用いれば、運動内容と活動した筋との関連性を画像化することで定性的評価が可能となる。これにより、例えば腰痛予防に効果的な筋の特定に寄与できることや、従来の経験則による筋力トレーニングにおける運動内容と使用する筋との関係把握などが期待される。
骨格筋の機能的性質を決定する分子機序としてのDNAメチル化制御の解明

本研究では、骨格筋の性質の決定に遺伝子配列の変化を伴わないDNAメチル化によるエピジェネティックな遺伝子発現制御が関与する可能性の検証を目指した。PGC1αの過剰発現により骨格筋の顕著な赤筋化が生ずる。マイクロアレイによる網羅的発現解析の結果、TCA回路、酸化的リン酸化、脂肪酸代謝、BCAA代謝などがPGC1αによって制御されることが判明した。メチル化シトシン抗体による免疫沈降と、独自に設計したプロモーターアレイを組み合わせて、網羅的解析手法を確立した。PGC1α過剰発現により一群の遺伝子プロモーターのメチル化変化が観察された。これは赤筋化によるDNAメチル化変化を示唆するものである。継続的な運動により骨格筋ではミトコンドリア量の増加・赤筋化が生じ、エネルギー代謝が活発になる。赤筋化には核内受容体の関与が報告されている。一方、加齢や寝たきりなどにより筋萎縮が生じ、同時に筋形成能が低下する。この分子メカニズムの詳細は不明である。このように、中長期的な環境変化に適応して、骨格筋の機能的性質(≒「体質」)が決定される。本研究では、この骨格筋の「体質」の決定に遺伝子配列の変化を伴わないDNAメチル化によるエピジェネティックな遺伝子発現制御が関与する可能性の検証にチャレンジする。具体的には、核内受容体関連因子によって、継続的な持久運動への適応的にDNAメチル化により遺伝子発現制御される可能性を検証し、その分子機構を明らかにする。また、筋再生に重要な骨格筋サテライト細胞をもちいて、DNAメチル化の生理的・病態生理的意義を解明するものである。本年度は、核内受容体の転写共役因子PGC1αを筋サテライト細胞において過剰発現およびノックダウンする系の確立に成功した。さらに骨格筋でPGC1αを過剰発現あるいはノックアウトしたマウスを用いて遺伝子発現の解析に着手している。サテライト細胞の単離は、高度な技術を必要とするが、研究協力者からの技術協力により、順調に研究を進めることが出来た。骨格筋でPGC1αを過剰発現あるいはノックアウトしたマウスを用いて、運動時の遺伝子発現の網羅的な解析をすすめている。過剰発現とノックアウトで逆方向の遺伝子発現制御が見られ、実験系が正しく機能していることが判明した。本研究では、骨格筋の性質の決定に、遺伝子配列の変化を伴わないDNAメチル化によるエピジェネティックな遺伝子発現制御が関与する可能性の検証を目指した。転写制御因子PGC1αの過剰発現により骨格筋の顕著な赤筋化が生じ、持久運動能力が向上する。一方、FOXO1の過剰発現マウスでは赤筋遺伝子の発現低下が観察される。このマウスの骨格筋に関して、メチル化感受性酵素HpaIIを利用した網羅的なDNAメチル化解析法であるMIAMI法を用いて、ゲノムワイドなDNAメチル化変化を解析したところ、顕著なDNAメチル化変化は観察されなかった。MIAMI法に加えて、メチル化シトシン抗体による免疫沈降と独自に設計したプロモーターアレイを組み合わせて、遺伝子のプロモーター部分のメチル化変化を網羅的に解析する手法を今回確立することができた。PGC1α過剰発現マウスと野生型コントロールマウスの骨格筋を比較すると、一群の遺伝子プロモーターのメチル化変化が観察された。今後、これらの具体的な解析を進めることにより、持久的運動によるエピジェネティクス変化の全貌が明らかになることが期待される。さらに核内受容体を介したDNA脱メチル化のメカニズム解析として骨格筋代謝で重要な核内受容体であるPPARとDNA脱メチル化関連因子類がタンパク質相互作用する可能性を検討したところPPARとTDGおよびDnmt3aの相互作用が観察された。これらの結果は、核内受容体とDNAメチル化・脱メチル化関連因子類が複合体を形成して作用することを示唆している。さらなる詳細な分子機序の解明が必要である。DNAメチル化に関する解析をすすめる。網羅的な解析法に加え、バイサルファイト解析による特定の遺伝子におけるメチル化変化を検討していく。そして、これまでに得られた、遺伝子発現解析と、遺伝子改変動物の表現型との連関を詳細に解析することによりエピジェネティクス制御の理解を進めるものである。分子栄養学本年度、実験系の確立のために、予備検討を行うとともに、コンピューターを利用したバイオインフォマティクス解析に注力した。そのため、実験消耗品の購入は次年度に行うこととしたために、次年度使用額が生じたものである。本年度確立した手法により、網羅的なDNAメチル化解析および遺伝子改変マウスを用いた表現型の解析を行う予定である。
血液浄化用小型遠心ポンプと極細径小型血液濾過器を用いた可搬型血液浄化装置の開発

今回緊急時や災害時に血液浄化療法を安全かつ簡便に長時間施行可能な可搬型血液浄化装置を開発した。本装置は装置の単なるスケールダウンではなく3つの新しいコンセプトを取り入れている。1.小型化と膜への蛋白付着現象防止を企図した極細径中空糸を用いた極細径小型血液濾過器の開発、2.安全性と簡便性を企図した超小型血液浄化用低流量遠心ポンプの開発、3.これらをコンパクトに組み込んだ可搬型血液浄化装置の開発である。研究の結果、極細径小型血液濾過器と超小型血液浄化用低流量遠心ポンプをコンパクトに組み込んだハウジングサイズ300x180x120mmの緊急時や災害時に長時間使用可能な可搬型血液浄化装置を完成した。昨年度の実績について可搬型血液浄化装置の重要な要素である極細径化中空糸小型血液濾過器、血液浄化用低流量小型遠心ポンプ、可搬型小型血液浄化システムの3つに分けて報告する。血液濾過器においてはブタ血を用いたin vitro実験で、中空糸を極細径化する事で、血液濾過器性能が飛躍的に延びることが判明した。そこで次の段階として極細径化中空糸小型血液濾過器にふさわしい、抗血栓性に優れた全く新しい形状の血液濾過器(膜面積0.3m2で、ハウジングサイズ68x98x18mm)を作成した。つまり、中空糸を100ミクロンという極細径化により長期連続使用可能な超小型血液濾過器が完成した。小型遠心ポンプにおいては少ない回転数でより多くの血液流量を得られるようにポンプの羽直径を30mmから34mmに拡大し、これまでに無い超薄型小型遠心ポンプを試作した。本遠心ポンプの溶血率は体外循環ポンプと比較して50%以下と溶血成績が臨床許容限度内の血液浄化用低流量小型遠心ポンプが完成した。最後にこれらを組み合わせた全体の大きさが300x160x95 mmの可搬型小型血液浄化システムを作成し、健常ブタを用いた装置性能評価実験と健常ヤギを用いた長期性能評価実験も施行することができた。昨年度は研究一年目で可搬型血液浄化装置を試作することができ、しかも、健常ブタを用いた装置性能評価実験と健常ヤギを用いた長期性能評価実験を実現する事ができた。さらにブタを用いたin vivo実験では、昨年度開発した極細径化中空糸小型血液濾過器は血液流量の9.3%までの濾液流量であれは濾過性能が低下しないことが判明し、予想以上の性能であった。また血液浄化用低流量小型遠心ポンプの血液流量出力も予想以上(4000回転/分で血液流量160mL/min)であることが判明した。さらに健常ヤギを用いた長期性能評価実験では血液回路や血液濾過器を全く交換することなく、6日間以上の連続使用が可能であることが初回の実験で判明したことから、本可搬型小型血液浄化装置が予想以上の性能を持つことが証明された。昨年度の研究実績について可搬型血液浄化装置の重要な要素である極細径化中空糸小型血液濾過器、血液浄化用低流量小型遠心ポンプ、可搬型小型血液浄化システムの3つに分けて報告する。1.極細径化中空糸小型血液濾過器においては、より長期使用に耐えられる血液濾過器の開発に取り組み、ファイバー内径100μmで、膜面積0.5m2、ハウジングサイズ130×80×20mmの新たな極細径化中空糸小型血液濾過器の設計を行い、完成させた。2.血液浄化用低流量小型遠心ポンプにおいては、少ない回転数でより多くの血液流量を得られるようにポンプの羽直径を30mmから34mmに拡大し、さらに内部構造を改良し、流路抵抗のより少ない遠心ポンプの設計を行った。その結果ハウジングサイズφ42×20mmの超小型血液浄化用低流量遠心ポンプを完成させた。さらにこの新しいポンプの長期耐久試験を実施し、1ヶ月間連続使用しても全く問題無いことが立証された。3.最後にこれら新しい極細径化中空糸小型血液濾過器と血液浄化用低流量小型遠心ポンプを組み合わせた可搬型小型血液浄化システムを新たに設計し、全体の大きさ300x180x120mmのシステムを完成させた。健常ヤギにおいて、本可搬型小型血液浄化装置を用いて種々の操作条件で血液浄化実験を施行した。抗凝固剤として海外で多く使用されているクエン酸ナトリウムを用いた血液浄化実験においても血液浄化施行可能であることを実証した。また健常ヤギにおいて、抗凝固剤としてクエン酸ナトリウムを用いた血液浄化実験を施行したところ6日間全く問題無く血液浄化を長期施行できることが判明した。昨年度は極細径化中空糸小型血液濾過器、血液浄化用低流量小型遠心ポンプ、可搬型小型血液浄化システム全てにおいて改良を加え、新たな可搬型小型血液浄化システムを作成した。しかし、血液浄化開始直後に血流量が低下する現象を確認したため、装置・血液回路を分解し、詳細に検討したところ、その原因は血小板凝集による白色血栓であることが判明した。そこで血液濾過器として、従来の物と本極細径化中空糸

小型血液濾過器とを、さらに血液ポンプとして、従来のローラポンプと血液浄化用低流量小型遠心ポンプとを、また抗凝固剤として、ヘパリンとクエン酸ナトリウムとを用い、それぞれクロスオーバ試験を行った。その結果、ヘパリンと血液浄化用低流量小型遠心ポンプの組み合わせでのみ白色血栓が発生することが判明した。そこで改めて、抗凝固剤をヘパリンからクエン酸ナトリウムへ変更し、健常ヤギを用いた血液浄化試験を施行したところ、血液浄化開始直後に血流量が低下する現象は認めず、6日間全く問題無く血液浄化を長期施行できることが判明した。本白色血栓はブタを用いた血液浄化実験の際には確認出来なかったため、ヤギ特有の現象で、動物種の違いによるものと考えている。最終年度である昨年度においては、従来のシステムで生じていた血液浄化膜のファウリング現象が可搬型小型血液浄化システムで生じるか否かについて最終検討を行った。健康な30kgのヒツジを3頭用いて,従来型および可搬型小型血液浄化システムのそれぞれで血液濾過を施行した。抗凝固薬としてクエン酸ナトリウムを用い、耳静脈の静脈ラインより塩化カルシウムを持続投与し体内でクエン酸の抗凝固作用を拮抗した。施行条件は血流量を50mL/minで固定し、45分毎に血流の10%,12.5%,15%,17.5%,20%と濾過流量を変動させ濾過圧・TMPを測定した。従来型血液浄化システムでは血流量の15%を超える濾過流量でファウリング現象が生じたが、可搬型小型血液浄化システムでは生じないことが判明した。これにより、可搬型小型血液浄化システムは、従来型血液浄化システムに比べてファウリング現象が起こりにくく、長時間の連続使用が可能なことが判明した。つまり、臨床の場でも長時間使用が可能であると考えられ、今後、緊急時のみならず在宅での応用も視野に入れた開発を進める予定である。次に,昨年度はヘパリンを抗凝固剤として用いた際の血小板凝集による白色血栓の発生への対策法を検討した。健康な30kgのヤギ2頭を用い、抗凝固剤をとしてヘパリンを使用し、血液濾過実験を行った。血液浄化用低流量小型遠心ポンプ設計の見直しを行い、白色血栓が原因と思われる血流低下が見られるか否かを検討した。その結果、遠心ポンプ内の再循環を少なくしたNY8,10でも、従来通り開始10分程度で白色血栓が原因と思われる血流低下が見られた。一方、遠心ポンプの出入口形状を平滑化し,乱流(せん断応力)を低減したNY11では、血流低下が30分過ぎても全く認められなかった。これにより血小板減少を抑制する血液浄化用低流量小型遠心ポンプの開発に成功したと結論した。今回緊急時や災害時に血液浄化療法を安全かつ簡便に長時間施行可能な可搬型血液浄化装置を開発した。本装置は装置の単なるスケールダウンではなく3つの新しいコンセプトを取り入れている。1.小型化と膜への蛋白付着現象防止を企図した極細径中空糸を用いた極細径小型血液濾過器の開発、2.安全性と簡便性を企図した超小型血液浄化用低流量遠心ポンプの開発、3.これらをコンパクトに組み込んだ可搬型血液浄化装置の開発である。研究の結果、極細径小型血液濾過器と超小型血液浄化用低流量遠心ポンプをコンパクトに組み込んだハウジングサイズ300x180x120mmの緊急時や災害時に長時間使用可能な可搬型血液浄化装置を完成した。可搬型血液浄化装置の重要な要素である極細径化中空糸小型血液濾過器、血液浄化用低流量小型遠心ポンプ、可搬型小型血液浄化システムの3つに分けて報告する。極細径化中空糸
超音波計測によるカゴ状構造物質のラットリングの研究

1)重い電子超伝導体PrOs_4Sb_<12>の弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2において,ラットリングが消失する低温で結晶場では説明できないソフト化が超伝導転移まで続くことを観測した。ソフト化がT_C以下で消失することから,重い電子超伝導とオフセンタートンネリングが強い相関をもつことを示した。2)Pr(Os_<1-x>Ru_x)_4Sb_<12>の超音波実験を行い,C_<11>にラットリングに起因する超音波分散を観測した。分散はRu濃度が増すにつれて不明瞭になりx=0.7で消失した。PrOs_4Sb_<12>で活性化エネルギーEが最小であり,緩和時間t_0が最も長いことが分かった。3)4f電子がないLaOs_4Sb_<12>の超音波実験を行った。C_<11>に超音波分散を観測しラットリングの存在を明らかにし,4f電子が存在しなくてもラットリングを示すことが分かった。また,4K以下で弾性定数のソフト化を観測し,トンネリングが発現していることを示した。4)4f電子が3個存在するNdOs_4Sb_<12>の超音波実験を行った。C_<11>に2箇所の超音波分散を観測した。カゴ中のポテンシャルが,2つの活性化エネルギーと緩和時間で再現される複雑な構造をもつことを示した。5)NdOs_4Sb_<12>で結晶場に起因した弾性定数のソフト化を観測した。四極子感受率による解析の結果,結晶場基底はG_<67>四重項であることを明らかにした。6)La_3Pd_<20>Si_6とCe_3Pd_<20>Si_6では超音波分散が観測されずラットリングが存在しないことを明らかにした。ラットリングやトンネリングが発現するためにはカゴ状構造に加え伝導バンドが重要であり,電子-格子相互作用により非調和性の大きな量子状態が生じることを提起した。7)Ce_3Pd_<20>Si_6の弾性定数に1/Tに比例したソフト化を観測した。結晶場は4aサイトでΓ_7基底,8cサイトではΓ_8基底で実験を再現できた。また,約180mKでソフト化が停止し,磁場中で反強四極子秩序相が存在することを明らかにした。超音波実験を行い以下の事柄を明らかにした。まず重い電子超伝導体PrOs_4Sb_<12>において,熱活性型のラットリングが消失する低温で量子トンネリングに起因する弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2の1/Tに比例するソフト化がT_C=1.85Kまで続くことを見いだし,超伝導直上まで二重縮退したオフセンター量子状態が存在していることを明らかにした。

PrOs_4Sb_<12>のオフセンタートンネリングによるソフト化がT_C=1.85K以下で温度に依らない振る舞いをすることから,超伝導状態では四極子揺らぎが消失しており,PrOs_4Sb_<12>の重い電子超伝導とオフセンタートンネリングが強い相関をもっていることが分かった。さらにPrOs_4Sb_<12>とBCS型超伝導体であるPrRu_4Sb_<12>の混晶系Pr(Os_<1-x>Ru_x)_4Sb_<12>, x=0.3,0.5の超音波実験を行い,それぞれにおいてラットリングに起因する超音波分散を観測した。超音波分散の傾向はRu濃度が増すにつれて小さくなり,PrOs_4Sb_<12>でカゴ中の非調和型ポテンシャルの大きさが最小になり,ラットリングの緩和時間が最も長くなっていることが分かった。PrRu_4Sb_<12>では超音波分散が観測されなかったことからラットリングやトンネリングは存在せず,PrOs_4Sb_<12>の重い電子状態とその超伝導にオフセンタートンネリングと伝導電子との結合が重要であることを明らかにした。また他のPr化合物である非クラマース二重項基底をもつPrInAg_2の超音波実験を行い,弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2の1/Tに比例するソフト化を見いだした。このソフト化は相転移を示さないにもかかわらず100mK以下で温度に依らない振る舞いを示し,四極子揺らぎを伝導電子が遮蔽し四極子近藤一重項基底が実現していることを示唆する結果を得た。このように電気四極子揺らぎを起源とする重い電子や超伝導,四極子近藤効果の基本問題の理解が進んでいる。超音波を用いた弾性定数の測定を行い以下の事柄を明らかにした。重い電子超伝導体PrOs_4Sb_<12>で発現しているラットリングによる超音波分散がRuで希釈することで徐々に消失していくことを観測した。PrRu_4Sb_<12>はBCS型超伝導体でありラットリングが存在しないことから,PrOs_4Sb_<12>の重い電子超伝導とカゴに内包された希土類の非調和オフセンター振動との関わりを議論した。また,磁性を担う4f電子が存在しないLaOs_4Sb_<12>の実験を行い,超音波分散を観測しラットリングの存在を明らかにした。これにより,4f電子が存在しなくても内包原子と伝導電子の相互作用があればラットリングを示すことを明らかにした。さらにLaOs_4Sb_<12>の低温超音波実験を進め,4K以下で弾性定数のソフト化を観測した。これは従来我々のグループで発見したLa_3Pd_<20>Ge_6での量子力学的なトンネリングが充填スクッテルダイトLaOs_4Sb_<12>においても発現していることを示唆しており,熱活性型のラットリングが消失したあとに低温での基底状態の特徴が現れていることを意味している。次に,3元系R_3Pd_<20>Ge_6ではラットリングが存在し,R_3Pd_<20>Si_6では超音波分散が観測されずラットリングが存在しないことを明らかにした。これらの物質群の系統的な超音波実験により,ラットリングが発現するためにはカゴ構造に加えて,伝導バンドの構造が重要であり,まさに電子-格子相互作用により非調和性の大きな原子・電子系の量子状態が生じることを提起した。これらの成果は物理学会シンポジウム(2007年春季大会・鹿児島大学・カゴに内包された原子の局所振動-ラットリングと量子効果-)においても活発に報告されており,新しい物性物理学の問題として今後の発展が期待されている。
LAG-3陽性機能性細胞集団の同定による自己免疫疾患発症制御機構の解明

免疫抑制性受容体LAG-3がどのような細胞のどのような機能を制御することによって自己免疫疾患の発症を制御しているのかを明らかにする目的で、LAG-3陽性CD4 T細胞について、多検体単一細胞半網羅的発現解析をもとに機能的分類を行い、特徴的な細胞集団を複数同定した。さらに、自己免疫疾患の発症と関連して増減する、自己免疫疾患の発症に関与する可能性のある細胞集団を同定することに成功した。申請者らはこれまでに、免疫抑制性受容体LAG-3が自己免疫寛容の成立維持に必須の役割を果たすことを明らかとしてきたが、LAG-3が実際にどのような細胞集団のどのような機能を制御することによって自己免疫疾患の発症を制御しているのかは不明である。そこで本研究では、多検体単一細胞半網羅的発現解析によってLAG-3陽性細胞の中に含まれる機能的細胞集団を分類して解析することを計画した。また、同様の手法用いて、高親和性抗体の産生において中心的な役割を果たす濾胞ヘルパーT細胞の多様性を理解し、その機能を解析することを目的とする。今年度は、LAG-3陽性細胞及び濾胞ヘルパーT細胞について、多検体単一細胞半網羅的発現解析を行った。具体的には、免疫の有無、PD-1欠損等の様々な条件のマウスからLAG-3陽性細胞をセルソーターにて分取し、母集団とした。また、B細胞による長期抗体産生応答を誘導する濾胞ヘルパーT細胞が濃縮されていると考えられているCXCR5hiPD-1hiCD4 T細胞をセルソーターにて分取し、母集団とした。次に、母集団に発現している遺伝子をマイクロアレイ解析にて同定し、その中から、母集団に含まれる亜集団の定義付けに有用と思われる遺伝子を192種類選定した。次に、母集団から96個の単一細胞を得て、上述の192遺伝子について遺伝子発現解析を行った。各遺伝子の発現パターンをもとに階層的クラスタリング解析を行って個々の細胞を亜集団に分類し、各亜集団を規定する候補遺伝子を同定した。濾胞ヘルパーT細胞については、これまでに存在が指摘されている濾胞制御性T細胞を明確に同定することができるとともに、複数の亜集団に分類することができた。LAG-3発現細胞については、特徴的な亜集団が複数同定され、自己免疫疾患の発症と関連して各亜集団の増減が確認された平成27年度の計画は、様々な条件下においてLAG-3陽性細胞及び濾胞ヘルパーT細胞について多検体単一細胞半網羅的発現解析を実行し、これらの細胞集団に含まれる細胞亜集団を分類することであったが、実際に多検体単一細胞半網羅的発現解析を実行し、細胞亜集団の分類を行った。当初は96遺伝子を用いて解析を行う予定であったが、192遺伝子に増やして解析を行うことができたため、より詳細かつ十分な結果を得ることができた。さらに、自己免疫疾患の発症と関連して各亜集団の増減が確認されたことから、おおむね順調に進展していると判断した。これまでに多検体単一細胞半網羅的発現解析を行い、階層的クラスタリング解析によってLAG-3陽性細胞集団及び濾胞ヘルパーT細胞集団を亜集団に分類することができた。しかし、各細胞集団には多様な亜集団が含まれていたため、少数の遺伝子の違いに影響を受けやすい単純な階層的クラスタリング解析を元に特定の亜集団を解析するのでは不十分で、本質を見落とす可能性が懸念された。そこで、より多角的にノンバイアスな解析を行って、細胞亜集団をより正確に解析することが重要と思われた。単一細胞の発現解析については、絶対的な解析手法が確立されていないことから、各種統計学的手法を選択して独自に組み合わせることにより、有用な解析手法を確立する必要があると思われた。そこで、今年度は、各種統計学的手法を用いて、昨年度に行った多検体単一細胞半網羅的発現解析の結果を解析し、各細胞亜集団を規定する候補遺伝子の絞り込みを行う。さらに、LAG-3陽性細胞集団については、亜急性のI型糖尿病を発症するNOD-LAG-3欠損マウス及び致死性の心筋炎を発症するBALB/c-PD-1・LAG-3二重欠損マウスにおいて、新規に同定した細胞集団の質的及び量的な変化を解析するとともに、自己免疫疾患の発症における関与を解析する。特に、当該細胞集団による機能が、LAG-3に依存している可能性に留意して、慎重に解析する。濾胞ヘルパーT細胞についても、LAG-3陽性細胞の解析と同様に統計学的解析を行い、各細胞亜集団を規定する候補遺伝子の同定を行う。免疫学当初、平成27年度に多検体単一細胞半網羅的発現解析の結果を元に分類した細胞亜集団について、抗体を用いて遺伝子欠損マウス内での分布等を解析する予定であったが、先に統計学的手法を用いた解析を行う必要性が生じ、当該解析を次年度に行うこととしたため。

各種統計学的手法を用いて、昨年度に行った多検体単一細胞半網羅的発現解析の結果を解析し、各細胞亜集団を規定する候補遺伝子の絞り込みを行った上で、抗体を用いて遺伝子欠損マウス内での各細胞亜集団の分布等の解析を行うこととする。
江戸時代における医家統制-錦小路家を中心して-

本研究は錦小路家を中心とする江戸時代における医家統制を対象としている。この問題はこれまで三河の例しか知られていない。三河では錦小路家の三河の取締酒井家を頭とする四八人の門人の名前が分かっている。但し二人は遠州の人物である。そこでまず三河の様子をより明らかにする必要があった。その一つは酒井家の文書を解明することであり、同家特に利亮宛の手紙を讀解し、「酒井家文書(四)地域知識人書簡(三)」としてまとめた。それまでに出した三冊と合わせ、錦小路家をはじめとする同家の交際はかなり明らかにされたといえよう。もう一つは四八人の門人一人一人をたどることである。これは学生の協力を得て一応の調査を行った。それに新たに出てきた吉田の浅井完晁・岩之丞と水野俊斎両家の文書を加えて「三河錦小路門人調査」にまとめて刊行した。三河の外では、より京都に近い地域に門人は早く広がったのではないかと考えているが、なかなか具体例に出会わなかった。しかし、北伊勢地域に幕末期に五名のまとまった入門があることが分かり、子孫宅を調査して「錦小路家門人の-形態-北伊勢地域の場合-」にまとめた。さらに目下、近江国甲賀郡と伊勢国一志郡の師弟関係のある錦小路家門人両家の子孫宅の調査を継続中でありまた新たな面を発掘しつつあり、遠からず史料紹介的なものを一本書けるかと思っている。国立公文書館にある錦小路家当主二人の日記の一部写真版を入手し、解読を計画している。錦小路家に対抗した小森家は江戸後期典薬頭を務めた家であり、力を有していたと考えられるが門人の掘り起こしは進んでいない。私のこの研究がきっかけとなって各地の事例が見出され医家統制の全容が明らかになることを期待している。錦小路家の三河の取締り酒井家の史料を手紙を中心に解読を続けた。同家の眼科の門人村上忠順家の史料の整理を夏期に行い、確認作業を継続している。門人の一人水野俊斎家の文書の整理、目録化、マイクロフィルム化、写真版作製を行った。同人は小森家にも入門しており、領主旗本山口氏に従って長崎や日光に行っている。小森家の動きは知られていないので、今後の手懸りになろう。山崎文庫中の錦小路家文書、錦小路家に残っている文書、三崎家史料など写真版を作製した。学生の協力を得て行った三河の門人48人の調査を、『三河錦小路門人調査』(A4135項)として12月に刊行した。(これは研究者には提供する旨「地方史研究」に報知した)これには浅井定晁岩之充家、水野家の文書も収めた。48人は東方(西三河住人)31人、西方(東三河住人と遠州人2人)17人に分かれ、前者は酒井氏後者は浅井氏が統率した。この調査により、本人が分かった者19人、家が推測されたもの18人、多くは村や町の医師だが領主と関係のある者6人、錦小路家の許状などのある者7人、蘭放の医4人、寺関係3人、本人の学習系統の分る者8人、本人の前後の人物の学習などが分る者3人、俳句と関連のある者1人などのことが判明した。門人一覧に出てなくて、接触があったと思われる渥美半島の医16人についてもある程度分った。酒井家の手紙から錦小路家に出合している医が新たに3人分った。

現在の豊田市や小厚村の住人だが千洗村(小厚村)加藤柳之は同地で四代目、奥深い山村まで早くから医者がいたことがうかかえた。なお10月21日地域知識シンポ(三好町)で報告を行った。三河の錦小路家門人の取締だった酒井家宛の手紙をこれまで三冊まとめてきたが、四冊目を今年度に入って刊行した。主に酒井利亮と諸家との交わりをある程度明らかにしえたし、中に錦小路家門人のものも含まれている。利亮と最も交友の深かった村上忠順宅に残っている史料の整理・調査を行い、豊田市郷土館の協力を得て目録を作成した。地域の知識人達の置かれた文化的状況がかなり窺えた。三河以外のまとまった錦小路家門人として北伊勢地域で幕末に入門したグループを見出し、三人の子孫宅の史料を中心に「錦小路家門人の一形態-北伊勢地域の場合-」をまとめた。これは三河と異なり、錦小路家の蔵書の利用を希望しての入門だった。その関連で足代弘訓旧蔵の錦小路家の蔵書目録を神宮文庫で知り、文中に活字化した。また一家で三代錦小路家に入門した滋賀県甲賀郡甲賀町の河合家とその門人三重県一志郡嬉野町の在間家の存在を知り、調査を行った。河合家が得た最初の入門許状は文政年間、錦小路頼易からのものだった。これまで天保年間の酒井家のものが最も古かったが、それより十数年早いものであり、錦小路家の医家統制の動きを考える上で貴重なものである。また河合文雄は俳人としても文台を贈られるほど著名であり、医家の多様な活動を検討する手懸りが得られた。なお、錦小路頼庸と尚秀の日記を国立公文書館で確認、一部写真版を入手した。錦小路家門人で華岡門人でもあった早川賢三(岐阜県関市)、小森家門人の武者養庵(府中市)の子孫宅も調査若干の史料が得られた。小森家門人は、錦小路家にも入門した三河の水野俊斎と二人しか知られていない。
国産広葉樹の工芸的利用に関する研究

本研究の目的は、日本における広葉樹の工芸的の実態をアンケートとフィールド調査によって把握し、明治末の調査結果と比較することで、今後の広葉樹利用に関する具体的指針を導き出すことにある。平成15年度は九州地方と沖縄県の調査、平成16年度は中国地方と四国地方の調査、平成17年度は近畿地方、中部地方、北陸地方の調査、平成18年度は関東地方、東北地方、北海道の調査を行った。その結果、次のような点が明らかになった。1)市町村の2割から3割しかアンケートの回答がなく、その回答でも約半数程度は広葉樹の利用について具体的な記述がない。すなわち、広葉樹利用の実態を多くの市町村ではしていないということになる。2)現在利用している広葉樹の種類は、明治末期の調査によって確認された種類の3割の40種類である。その中でもよく使用されているものは10種類程度である。3)広葉樹を取り扱う全国的な組織はなく、過去に集散地となっていた熊本県の人吉市等においても、現在は組織的な取り組みで販売を行ってはいない。4)広葉樹を専門に取り扱う製材業は、近年資源がないため廃業が相次いでいる。5)広葉樹の工芸的な利用を目的とした植林や育成を行っている市町村は極めて稀である。沖縄県の石垣市では、過去に乱獲によって資源が枯渇化したことから、現在は植林と育成を積極的に行っている。本研究の目的は、日本における広葉樹の工芸的利用の実態を調査を通して把握し、明治末の調査結果と比較することで、今後の広葉樹の利用に関する具体的指針を導き出すことにある。平成15年度は、九州と沖縄県に関する広葉樹利用の調査を通して実態を明らかにし、明治末の資料と比較を行った。広葉樹の利用調査は、まず最初にアンケートを九州、沖縄県の全市町村に配布し、約20%の回答を得た。次に広葉樹の利用が比較的盛んである沖縄県・鹿児島県の奄美諸島・宮崎県に的を絞り、フィールド調査を実施した。アンケート、フィールド調査より得られた資料と、明治末に刊行された『木材ノ工芸的利用』に記載されている利用、使用樹種について比較した結果、次のような内容が明らかになった。1.使用樹種は明治末に比較して3割以下に減少している。2.沖縄県に関しては、現在も広葉樹の利用が盛んである。特に挽物加工が盛んである。地場の材に加えて他県から買っている場合もある。石垣島では広葉樹の植林を積極的に行っており、具体的な広葉樹の生産計画がある。3.鹿児島県では屋久島と奄美大島、徳之島で広葉樹の利用が比較的多い。屋久島では、島全体で針葉樹も含めた総合的な植林計画があり、広葉樹だけを特化させて検討しているわけではない。奄美大島、徳之島は広葉樹の資源は豊かであるが、利用は進んでいない。現在主な資源であるイタジイの利用計画を検討している。4.宮崎県は広葉樹を工芸品に加工している。但し、生産高は少なく、広葉樹の植林を積極的に行っているわけはない。本研究の目的は、日本における広葉樹の工芸的利用の実態を、調査を通して把握し、明治末の調査結果と比較することで、今後の広葉樹の利用に関する具体的指針を導き出すことにある。平成15年度は九州と沖縄県に関する広葉樹利用の実態調査を行った。平成16年度は中国地方、四国地方の広葉樹利用の調査を通して実態を明らかにし、明治末の資料と比較を行った。広葉樹の利用調査は、最初にアンケートを中国、四国地方に位置するすべての市町村、森林組合に送付した。回収したアンケート結果は18%で、昨年度の20%を下回った。こうした低い回収率の要因に、市町村の統廃合を挙げることもできるが、広葉樹の利用実態がないため、回答しなかったことも事実である。換言すれば、現在の広葉樹の産業利用は極めて少なく、行政サイドでも特に力を入れていないということになる。

アンケートの回収後、平成17年11月より、中国地方の岡山県、鳥取県、島根県、広島県、山口県にてフィールド調査をおこなった。アンケート調査、フィールド調査と明治末に刊行された『木材のノ工芸的利用』に記載されている調査結果を比較した結果、次のことが明らかになった。1.広葉樹の使用樹種は明治末に比較して半減している。特に海岸線に近い市町村においては、広葉樹の使用が著しく減少している。2.里山の広葉樹は、昭和三十年代まで薪炭林に利用されていたが、現在は大半が放置林となり、チップ材として一部が利用されているにすぎない。クヌギだけはシイタケのほだ木として各地で少量利用されている。チップ業界も、海外からの安い材料が大量に輸入されることから、近年倒産が相次いでいる。3.岡山県、広島県でコルクの代用品としていたアベマキも、現在は殆どコルクとしての加工はなされていない。4.家具業界では殆どが外国産の広葉樹を使用しており、国産材からの転換期は昭和四十年代である。5.近年の広葉樹見直しで、行政サイドで広葉樹の植林を推奨し始めている。しかしながら、広葉樹の利用を植林と組み合わせて検討している事例は見当たらない。6.広葉樹を取り扱う流通組織が消滅しており、木材市場で時々ケヤキ、ミズナラ、カシ類が取引されている程度である。7.各地の博物館、民俗資料館では、昭和三十年代あたりまで使用された広葉樹の製品を展示している。本研究の目的は、日本における広葉樹の工芸的利用の実態をアンケート、フィールド調査によって把握し、明治末に農商務省山林局で行われた調査結果と比較することによって、今後の広葉樹の利用に関する具体的指針を導き出すことにある。平成15年度は九州と沖縄県、平成16年度は中国地方と四国の調査を実施し、平成17年度は近畿・北陸・東海の調査を実施した。平成17年度のアンケートは調査対象地域の市町村、森林組合に依頼し、約20%の回答を得た。海岸線に近い地域は広葉樹そのものが少ないためか、回答が少ない傾向にある。また、多くの市町村では針葉樹材に関しては利用実態を把握しているが、広葉樹材に関しては具体的な資料を殆ど持っていないというのが実情である。アンケートの回収後、広葉樹の中でも家具材として長く使用されるブナ材の利用を中心にフィールド調査を実施した。アンケートおよびフィールド調査で明らかになったのは下記の内容である。1.広葉樹に関しては、利用を前提として計画的に植林をしている市町村、森林組合は殆どなく、キリの植林を新潟県の加茂市周辺で行っている程度である。2.民有林における広葉樹の利用は、ケヤキに代表されるような高級材を除けば、チップとして伐採されることが多く、木材市場では銘木として流通する広葉樹しか取り扱っていない。3.昭和40年代まで盛んに使用されていたブナも、現在は輸入材に依存しているのが実態で、資源そのものが枯渇化している。4.広葉樹を使用した伝統的な工芸品であっても、近年は地域の材料だけを使用しているわけではなく、比載的資源の豊かな北海道の材料を仕入れている。また、資源が乏しいためか、使用している樹種が減少している。5.九州、中国、四国といった地域と同様に、近畿・北陸・東海地方においても広葉樹を専門に取り扱う流通機構はない。本研究の目的は、日本における広葉樹の工芸的利用の実態をアンケート、フィールド調査によって把握し、明治末に農商務省山林局で行われた調査結果と比較することによって、今後の広葉樹の利用に関する具体的指針を導きだすことにある。
スリランカ的貧困軽減運動の研究

Samurdhi運動(サムルディ・プログラムに基づくスリランカ政府による行政政策)でカバーされる、世帯600をサンプルとして、スリランカの2地域で、インタヴュー調査を実施した。2001年から行ってきたインドのSEWA(女性自営業者連盟)の世帯調査のデータと比較するように調査票を設計した。この調査に基づき、スリランカのフィールド調査実施者と連絡を取りながら、各種統計集計用のデータ・ベースをPCファイルとして構築した。このデータ・ベースを使いつつ、今後、クロス・セッション分析を行っていく。そして、このようなデータ・ベースを数年毎に作成すれば、時系列分析を通じて、動学的な変動が抽出可能となり、Samurdhi運動の効果が判別できるし、国際間の比較の基盤となる。インドとの対照的モデルを構築するために、スリランカの社会経済的特徴を、モデルの要素として組み込む必要があるが、その要素を見出すために、スリランカの歴史を、経済的側面を重点として研究してきた。基本的文献は、Kingsley M.de Silva著『A History of Sri Lanka』であるが、他の論文やインターネット上の記事も参照して、その成果を2個の論文にまとめた。この内容説明は、研究成果報告書の第2節で行う。Samurdhi運動について、日本の研究者および学生に、よりよく理解してもらうよう、元Samurdhi局局長で、スリランカ情報技術大学教授のSunil Jayantha Nawaratne博士を日本に招いて、三大学で講演会を開催した。また、講演会の内容を私のインターネットのホームページで公開して、より多くの人がアクセスできるように配慮した。講演会に関する説明は、研究成果報告書の第3節で行う。スリランカ政府が行っているSamurdhi(シンハラ語で「繁栄」を表す)Movement(Programme)という貧困軽減運動による貧困脱出の実践内容を、日本の研究者ならびに学生に、より身近に知ってもらう為に、スリランカより、共同研究者である前Samurudhi局局長のDr.SunilNawaratne氏、および研究協力者のJayantha Nawaratne氏を日本に招待し、講演会およびワークショップを開催した。四国学院大学社会福祉学部、岡山大学経済学部および経済学研究科、香川大学経済学部の3箇所で行い、それぞれ約150名、20名、20名の参加を得、一定程度の成果を収めたと考える。共同研究者による講義内容およびワークショップの写真は、次に掲げる私のホームページに掲載している。2.理論モデル構築これまで研究してきたインドのNGO、SEWAの哲学に基づく発展モデルに、政府の組織を陽表的に導入したモデルを作り、更に、そのスタッフと予算が重要変数であるモデルへと改訂版を作成中である。また、PCによるシミュレーション・プログラムもSEWA用のものから改訂中である。スリランカの国勢調査結果を入手、これを用い、基本的人口分布、所得分布、学歴統計、および、言語と宗教の一様性に関するデータ等をPCへ入力し、背景的統計のデータ・ベースを作成中である。また、同インパクト調査について、共同研究者招聘時に、調査票のデザイン、調査スケジュール、予算などについて、打ち合わせをし、現在、その最終的な詰めの段階にある。2006年8月にRatnapuraおよびKurunegala地域にて、海外共同研究者で同調査委託先の責任者である、Nawaratne博士の指揮の下、聞き取り調査を実施した。サンプル数は、各地域ともに300で、合計で600である。調査デザインは、20012005年に実施したSEWA(インド女性自営業者連盟)の資産形成調査を参照し、Samurdhiプログラムの受益者を対象に、同プログラムの所得、資産への効果を確認し、SEWAとの比較もできるよう設計した。以後、データ集計作業を経てデータベースを作成、現在、集計プログラムの作成中である。2.政府主導型発展モデルの構築数年前に作成したSEWA(自助エンパワーメント)型発展シミュレーション・モデルと対照的に、Samurdhi(政府主導)型発展シュミレーション・モデルを構築中である。

インドという大国、異質的経済の中の自助的組織に対して、スリランカという小国、同質的経済という特徴を、どうプログラムするか、種々アイデアを試しつつシミュレーション・モデルを構築している。その中で、SEWA型モデルも、その特徴を内包しながら改良できると考える。3.スリランカの歴史の勉強
冷温水蓄熱槽の混合特性に関する研究

本研究の2年間にわたる研究成果は以下の通りである。(1)従来、使用されてきた代表長を配管径d_OとするとAr_<in>は吐出噴流の局所的な特性を決定しているのに対し、完全混合域比率、蓄熱効率など水槽全体の水温混合特性を基本的に決定するのは無次元数Ar_<in>・(L_Z/d_O)^2(L_Z:槽水深)である。(2)蓄熱槽温水配管の吐出方向は内部水温混合に大きな影響を与えるため、この点に留意したシステム設計が必要である。(3)水槽形状も内部水温混合に大きな影響を与えるため、同様な配慮が必要で、特に浅水波の性質を有する水深比率の浅い水槽は、温水のショートサ-キットに留意する必要がある。(4)蓄熱槽の温度成層の安定性には、表面定在波と温度成層中の浮力振動の相互干渉が影響を与えており、表面定在波はその振幅が大きくなると非線形性を持ち、通常の共振以外に分調波成分の影響も考慮しなければならず、広い範囲で不安定現象を生じる事が、各実験の完全混合域拡大率Rkの推定値と浮力振動数の分析から示唆された。(5)水槽内の乱流拡散係数Ktは、基本的にはd_Oを代表長さとするレイノルズ数Re_<in>及びd_Oと水槽水平寸法Lxyの比により決定される事、又、浅水波の性質を有する水槽の場合、深水波のそれに比べて、Ktはかなり大きくなる事が判明した。(1)配管方式蓄熱槽の混合特性を決定する無次元数の抽出(1)配管方式蓄熱槽の水温混合特性を基本的に決定する無次元数は従来の代表長さを配管径d_OとするAr_<in>に対し、槽水平スケールをLとして、Ar_<in>・(L/d_O)^2で表わされる。これをAr^*と称する。(2)蓄熱槽の水温混合の静的特性を決定する完全混合域スケールと乱流拡散係数は何れも、Ar^*数により決定される事が数値シミュレーションから確認できる。(2)槽内の温度成層の安定性に関する波動論理的解明(1)蓄熱槽の温度成層の安定性を決定するのは、水槽表面定在波と温度成層した内部水の浮力振動の相互干渉特性である。これらの振動数が一致すれば、共振現象により完全混合域は急速に拡大する。(2)表面定在波はその振幅が大きくなると非線形性を持つ。本研究ではAr^*数が40以下で、表面波の非線形性は顕著となり、通常の共振以外に分調波成分との共振現象も考慮しなければならず、広い範囲で、こような不安定現象を生じる事を明らかにした。(2)現在蓄熱槽に使用されている2つの基本的配管形式の特性に関する考察(1)水平吐出方式は高いAr^*数では温度成層性が優れている。又、高Ar^*数領域で、表面波動が線形性を維持し易い。以上の事から、高Ar^*数領域の温度成層型蓄熱槽に最適である。(2)上向き吐出方式は高いAr^*数では浮力の影響により温度成層性は損なわれるが、低いAr^*数でも短波長の表面波動による乱流エネルギーの消散作用により、特に小配管径の場合、温度成層が維持される。平成7年度は前年までの研究について、さらに検討を進めると共に、新たに立方体と異なる形状の模型水槽実験及び、その数値解析を行ない、以下のような研究成果を得た。

(1)槽内温度成層の安定性に関する波動論的解明蓄熱層の温度成層の安定性を決定するのは、表面定在波と温度成層中の浮力振動の相互渉特性である事、表面定在波はその振幅が大きくなると非線形性を持ち、通常の共振以外に分調波成分の影響も考慮しなければならず、広い範囲で不安定現象を生じる事が、昨年度の研究から示唆された。本年度は表面波動の目視観察などにより、温水吐出方向やAr数の表面波動の卓越モードへの影響などについて、さらに詳しく分析し、これらの影響についての様々な裏付けを得た。(2)立方体及び立方体以外の水槽実験による検討結果(1)配管方式蓄熱槽の混合特性を決定する無次元数従来、使用されてきた代表長を配管径d_0とするAr_<in>は吐出噴流の局所的な特性を決定しているに対し、完全混合距離、蓄熱効率など水槽全体の水温混合特性を基本的に決定するのは無次元数Ar_<in>・(L_2/d_0)^2(L_z:槽水深)である事を明らかにした。(2)水槽内の乱流拡散係数を決定する要因水槽内の温度躍層の乱流拡散係数については、従来実験結果からの推定値が幾つか報告されているが、本研究では、これまでの実験結果の数値解析から、乱流拡散係数が、基本的にはレイノルズ数により決定されるが、浮力による乱流の減衰効果を考慮すれば、(Re/Ar_<in>)・d_0^4に対して、より密接な関係のある事を明らかにした。
通信ソフトウエアの知識型自動形成システムの開発

本研究では、通信ソフトウエアの自動形成を目的とした支援システムの開発を行っている。本支援システムは、プロトコルの仕様記述から、そのインプリメンテ-ションまでを一貫して矛盾なく利用者に支援する機能の提供を目指したものである。本年度は以下の研究を行った。(1)プロトコル仕様の記述エディタの設計と製作仕様記述言語LOTOSを対象として、高度なヒュ-マンインタフェ-スを備えたグラフィックエディタを開発した。(2)試験シ-ケンスの導出法LOTOS仕様から、対応する製品を試験するための試験シ-ケンスを効果的に導出する方法について研究を行った。(3)通信ソフトウエアの自動インプリメンテ-ションプロトコルをLOTOSを用いて仕様化し、対応する実行可能なプログラムを得るためのインプリメンテ-ション法を研究した。具体的には、LOTOS仕様からCプログラムに変換するアルゴリズムを設計し、それをワ-クステ-ション上に試作した。本研究では、対象を通信ソフトウェアに絞り、我々の過去5年間の成果および知識ベースに基づいた新しい方法論を用いて、知識型の自動形成システムについて研究し、その技術を開発することを目的とする。まず、通信ソフトウェアの要求仕様記述から検証、論理設計、プログラミング、試験まで円滑に一貫して開発するための知識型開発支援システムを構成する。次に、このシステムを用いて国際標準であるOSIプロトコルの設計により実証実験を繰り返し、通信ソフトウェアの知識型自動形成システムを開発する。63年度では、知識型自動形成システムの核となる次の2項目に重点を置き諸研究を推進した。(1)知的な開発支援システムの構成プロトコルと通信ソフトウェアのライフサイクルに注目し、プロトコルの仕様記述からプログラミング、試験まで円滑に開発するために、知的なヒューマンインタフェースを持つ知識型開発支援システムを構成した。(2)(1)の構成要素の開発これまで我々が開発したプロトコルと通信ソフトウェア向きの、(a)仕様記述言語NESDELおよび国際標準言語LOTOS、ESTELLE、(b)高級プログラミング言語IDL、(c)検証法EXPAをもとに、(1)を実現する上で核となる以下の構成要素〓、〓と〓を設計した。〓(a)の知識型エディタ、〓(a)と(b)および(a)と(c)間、さらに(a)内の言語間の変換アルゴリズム、〓(a)からテストシナリオの生成アルゴリズム。具体的には、LOTOS仕様からCプログラムに変換するアルゴリズムを設計し、それをワ-クテス-ション上に試作した。
肺内部病変の超音波映像化に関する研究

空気に満たされている肺を超音波で映像化する方法を見出すための動物実験を行った。1.新しいコントラスト造影剤であるLevovist(ガラクトース・パルミチン酸混合物)を点滴静脈注入した雑種犬2頭について、開胸実験を行った。肺胞周囲の毛細管に到達したLevovistによるだけでは肺内の超音波画像を得ることは出来なかった。2.コントラスト造影剤(Levovist)注入と同時に、人工呼吸器の挿管チューブのサイドホールより水蒸気を送り、肺内の空気を高湿度として肺内の超音波画像を得ることを試みたところ、雑種犬の肺内1cm程度の深さまでの画像を得ることに成功した。3.次いで、物理的方法による肺炎を引き起こした雑種成犬について、肺内構造の超音波画像の抽出を試みた。肺表面(臓側胸膜)より12cm程度の深さまで超音波が到達し、映像化出来ることが確認出来た。4.超音波造影剤を肺胞周囲毛細血管に注入し、呼気ガスの湿度を上昇させ、炎症を起こすなどの病的状態の存在下で肺の映像化の可能性の道が開けるものと考えられた。肺内部の病変を超音波により認識するために、まず犬の肺内に空気が存在している状態での確認を行った。1mm程度の深さ以外にはまったく超音波が入らず、肺の表面以外には認識できなかった。そこで、人工呼吸器に加湿器を接続して高濃度の湿度を保ち、かつ、肺胞壁内の毛細血管にコントラスト造影剤を入れた状態で肺の画像描出を試みた。今回の試みでは数mmの深さまでしか描出できず、臨床的な検討の可能性は見えなかった。次年度には肺胞内に吸入させる物質を工夫して、肺内部病変の映像化を実現したい。