hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知覚伝達におけるプロスタグランディンの役割

ラットを対象として、下部腰椎間よりクモ膜下腔カテーテルを留置した。これよりプロスタグランディン(PG)E_1(100-500ng)またはF_<2α>(100ng)を投与し、侵害刺激および非侵害刺激に対する反応を検討した。体性侵害刺激としてtail flick試験を、内蔵性侵害刺激としてcolorectal distension試験を用いた。非侵害性機械刺激に対する影響は、3種類のSemmes-Weinstein monofilament(SWM)を用いてラットの左右の頚部、側腹部、殿部の計6ケ所を刺激し、その逃避反応をスコア化することにより検討した。PGEE_1およびPGF_<2α>のクモ膜下腔投与後、体性侵害刺激、内蔵性侵害刺激に対して疼痛過敏が出現した、誘発された疼痛過敏はPGの投与量に依存性であり、またこの効果は一過性で20分から30分間持続した。一方、非侵害性機械的刺激に対しては長時間持続する知覚過敏が誘発された。観察期間は2日間であったが、知覚過敏はこの期間以上に持続するものであった。知覚過敏の程度は投与量に依存しており、さらにSWMの強度にも依存していた。PGF_<2α>による知覚過敏の誘発はPGEE_1のそれに比較し強い傾向にあった。脊髄の染色標本ではPG群と生食群において脱髄等の組織学的所見に差違はなく、PGによる形態的脊髄障害は否定的であった。PGF_<2α>のクモ膜下腔投与後の体性侵害刺激または内蔵性侵害刺激に対する一過性の疼痛過敏はモルヒネ(1-10μg)またはバクロフェン(0.1-1.0μg)の前処置により抑制された。一方、非侵害性機能的刺激に対する持続性の知覚過敏はモルヒネによる前処理では一過性に抑制されのみであったが、バクロフェン前処理では長時間持続性の抑制が認められた。知覚過敏抑制の程度は投与量に依存しており、さらにSWMの強度にも依存していた。ラット(Male Sprague-Dawley)を対象として、ハロセン麻酔下に下部腰椎間よりクモ膜下腔カテーテルを留置した。これよりプロスタグランディンE_1またはF_<2α>を投与し、侵害刺激および非侵害刺激に対する反応を検討した。体性侵害刺激としてtail flick試験を、内臓性侵害刺激としてcolorectal distension試験を用いた。非侵害性機械刺激に対する影響は、3種類のSemmes-Weinstein monofilamentを用いてラットの左右の頚部、側腹部、殿部の計6ヵ所を刺激し、その逃避反応をスコア化することにより検討した。プロスタグランディンE_1およびF_<2α>のクモ膜下腔投与後、体性侵害刺激、内臓性侵害刺激の両方に対して疼痛過敏が出現した、誘発された疼痛過敏はプロスタグランディンの投与量に依存性であり、またこの効果は一過性で20分から30分間持続した。知覚過敏の程度は投与量に依存しており、さらにSemmes-Weinstein monofilamentの強度にも依存していた。プロスタグランディンF_<2α>による知覚過敏の誘発はプロスタグランディンE_1のそれに比較し強い傾向にあった。脊髄のヘマトキシリン-エオジン染色、クリュウーバー-バレラ

染色標本ではプロスタグランディン群と生食群において脱髄等の組織学的所見に差違はなく、プロスタグランディンによる形態的脊髄障害は否定的であった。ラット(Male Sprague-Dawley)を対象として、プロスタグランディンF_<2α>のクモ膜下腔投与後により侵害刺激および非侵害刺激に対する過敏反応モデルを作成した。これらの過敏反応に対するモルヒネまたはバクロフェン(GABA_B拮抗薬)の影響をクモ膜下腔投与による前処置について検討した。体性侵害刺激としてtail flick試験を、内臓性侵害刺激としてcolorectal distension試験を用いた。非侵害性機械刺激に対する影響は、3種類のSemmes-Weinstein monofilamentを用いてラットの左右の頚部、側腹部、殿部の計6ヵ所を刺激し、その逃避反応をスコア化することにより検討した.プロスタグランディンF_<2α>のクモ膜下腔投与後の体性侵害刺激または内臓性侵害刺激に対する一過性の疼痛過敏はモルヒネまたはバクロフェンの前処置により抑制された。一方、非侵害性機械的刺激に対する持続性の知覚過敏はモルヒネによる前処置では一過性に抑制されのみであったが、バクロフェン前処置では長時間持続性の抑制が認められた。知覚過敏抑制の程度は投与量に依存しており、さらにSemmes-Weinstein monofilamentの強度にも依存していた。脊髄のヘマトキシリン-エオジン染色、クリュウーバー-バレラ染色標本ではプロスタグランディン群と生食群、前処置群において脱髄等の組織学的所見に差違はなく、プロスタグランディンによる形態的脊髄障害は否定的であった。
「局所滑り覚」概念導入に基づく予知触知覚情報の取得・呈示法

本研究は,「局所滑り覚」概念導入に基づく予知触知覚情報の取得・呈示法に関するものである。本研究では,「局所滑り覚」概念の妥当性を確認するとともに,予知触知覚情報の取得・呈示法を明らかにするために,いくつかの手法に基づく触覚センサ・触覚ディスプレイの研究を行った。ひとつめは,PVDFフィルムを用いたフィンガスキンに関する研究である。曲面状シリコーンゴム内にPVDFフィルムを配置して局所滑りを検出するとともにヒトに局所滑りを呈示することによって,触覚のセンシングと局所滑り覚呈示を同時におこなえることを確認した。ふたつめは,3つのユニットからなる局所滑り覚呈示の研究である。3つの素子およびプーリ,おもり等から成る簡単な装置により,ヒトが局所滑りに対して反射的に把持力増強を行うことを確認した。三つ目がICPFアクチュエータを用いた振動刺激により局所滑り覚を呈示できることを確認するものである。この結果,数10Hzのマイスナー小体への刺激を与えた際に,ヒトは無意識的に把持力増強反射を呈することを明らかにした。なお,局所滑り覚のマスター・スレーブシステムを構築するという当初の目標を十分には達成していない。これには,研究組織が移動により当初の予定とは大きく異なってしまったことに大きく依存する。ただし,逆に,ヒトの局所滑り覚の解明という意味では当初の予定以上に明確な成果をえられたため,知能機械学および工業の発展には大きく寄与できたものと考えている。前野は,局所滑り覚ディスプレイの基本概念の妥当性を確認するために,ヒト指腹部の有限要素解析を行った.その結果,3分割した平板状刺激子を指に接触させ,両端の刺激子を等速で,中央の刺激子を別の速度で接線方向に移動させれば,実際にヒトの指で平板を把持する際の局所滑り状態と同様なマイスナー小体の発火分布が得られることを確認した.また,シミュレーションと同様に3分割した刺激子と,直径の異なるプーリなどから成る簡便な手動型局所滑り覚ディスプレイを試作し,この装置を用いた実験を行った.その結果,局所滑り覚を強めに提示した場合にヒトは無意識のうちに把持力を強め滑りを回避する,下位中枢による制御を行うことを確認した.山田は,分散配置したPVDFフィルムを人工機械受容器として,局所滑り覚ディスプレイによる呈示情報をモニタするための「人工皮膚型局所滑り覚センサ」を設計・製作・評価した.具体的には,ヒト指紋稜線の構造的特徴を模倣した指紋状凸部(ridge)を6個1列に設置した呈示・センサ両機能を有するパッドを設計した.パッドがヒト指掌部と接触して,その接触面に局所滑りが生じる際には,指紋郡の一部が滑り状態の領域に,また,残りが固着状態の領域にそれぞれ属していることが想定される.このような考察に基づき,ridge単体が固着状態から滑り状態に遷移する際に,これに埋め込まれたPVDFフィルムに生じる応力の変化についてFEM解析を行ったところ,ridgeに滑りが生じる際に特徴的な応力変化が現れることが分かった.そこで,人工ニューラルネットワークを用いて,ridgeの表面が固着状態か滑り状態かを自動的に判定するセンサシステムを構築した.昨年作成した局所滑り覚ディスプレイを小型化しハプティックデバイスに装着する可能性を検討するとともに,任意の把持力および摩擦力を加えた把持力制御実験を可能にするために,ICPF(イオン導電性高分子ゲル)アクチュエータをマトリクス状に配置した触覚ディスプレイを設計・製作した。本ディスプレイの振動刺激部は,矩形の中心部と口の字型の周辺部から成り,中心部に圧覚を,周辺部に局所滑り覚を提示することにより,無意識下の把持力の制御を装着者に誘発することを目指すものである。本ディスプレイを被験者の手指に装着し,周波数数Hzの振動刺激を入力したところ,メルケル小体を刺激することにより圧覚を提示できることを確認した。同様に,数10kHzの振動刺激を接触端部入力したところ,マイスナー小体を刺激することにより局所滑り覚を提示できることを確認した。

さらに,ある重量の仮想物体を被験者に把持させておき,ある瞬間にステップ状に重量を増加させた場合,同時に数10kHzの振動刺激によりマイスナー小体を刺激した際には被験者が無意識的に把持力を増加させていた。一方,ステップ状に重量を増加させる際に振動刺激を与えなかった場合には,与えた場合よりも把持力増加量が有意に小さいことを確認した。以上より,本ディスプレイを用いれば局所滑り覚の呈示が十分に行なわれていることを確認するとともに,これまで十分に解明されていなかったヒトの把持力制御に関する反射現象を明らかにした。昨年作成した,ICPF(イオン導電性高分子ゲル)アクチュエータをマトリクス状に配置した触覚ディスプレイは,現象の再現性に乏しいという問題があったため,新たに,超音波振動を用いた触覚呈示法の研究を行った。すなわち,超音波モータの振動を振幅変調し,その表面にヒトが指を触れることにより,触感を感じられることを確認した。今後は,本超音波ディスプレイを,局所滑り覚の呈示に用いる予定である。また,これまでに開発した,局所滑り覚を検出するセンサと,これをヒトに呈示するディスプレイを接続した,マスター・スレーブシステムの構築に関する研究も行った。すなわち,これまでに開発した指紋状突起を有する局所滑り覚センサは耐久性に問題があったので,再設計した。また,本センサを二軸ステージに取り付けてスレーブ側とし,マスター側には力覚呈示装置PHANToMを用いたマスター・スレーブシステムを構築した。本システムを用いて,まず,スレーブ側に自律制御系を構築した。すなわち,局所滑り覚センサを用いて検出した局所滑り情報を用いて,スレーブ側のフィンガの把持力を制御させた。この結果,本制御系を用いれば,ヒトに物体を滑り落としそうか否かを意識させることなく,スレーブ側のシステムは自立的に把持力調整を行うことを明らかにした。今後は,本マスター・スレーブシステムを多自由度ロボットハンドの制御系に拡張し,本手法の有効性を実際的な場で確認する必要がある。
花粉化石のDNA多型に基づく最終氷期以降のスギの分布変遷の解明

本研究では、東北地方の湿地の堆積物からスギ花粉化石を採集し、DNAを増幅して、これを現生のスギ天然林集団のDNAと比較することを試みた。花粉化石からのDNA増幅に使用する葉緑体マイクロサテライトマーカー17座の遺伝的多様性は十分に高く、花粉DNA分析に使用できることが明らかになった。また、これらの葉緑体マーカーを使用して、青森県八甲田山の湿地に隣接する2つのスギ孤立林では、伏条更新によって生じた同一クローンに由来する幹が多数分布することが明らかになった。しかし、湿地から採集した堆積物から、DNAの増幅は見られなかった。堆積物からのDNAの抽出方法を改良する必要があると考えられた。本研究では、東北地方の最終氷期の堆積物から採集したスギ花粉化石からDNAを増幅し、これを現生のスギ天然集団のDNAと比較することで、東北地方日本海側のスギの起源を明らかにすることを試みる。日本海側に分布するウラスギは多雪地に適応して伏条更新をするなど、太平洋側に分布するオモテスギとは生態的特徴および遺伝的組成が異なることが知られている。しかしながら、その起源はどこなのか、またいつから現在の分布となったのかはよくわかっていない。本年度は、花粉化石からDNA増幅するための、葉緑体SSRマーカー18座の現生スギ天然集団における遺伝的多様性を明らかにした。その結果、葉緑体SSRマーカーの遺伝的多様性は十分に高く、花粉DNA解析に使えることが明らかになった。また、堆積物からスギ花粉化石一粒ずつの採集を試みている。本研究では、東北地方の最終氷期の堆積物から採集したスギ花粉化石からDNAを増幅し、これを現生のスギ天然林集団のDNAと比較することで、東北地方日本海側のスギの起源を明らかにすることを試みた。まず花粉化石からのDNA増幅に使用する葉緑体SSRマーカー17座の、現生スギ天然4集団における遺伝的多様性を明らかにした。その結果、葉緑体SSRマーカーの遺伝的多様性は十分に高く、花粉DNA分析に使えることが明らかになった。また、青森県八甲田山のスギ孤立林2集団から成木の葉と、隣接する湿地から堆積物を採集した。核SSRマーカー5座と葉緑体SSRマーカー17座を用いて成木のクローン識別を行ったところ、どちらの集団でも伏条更新によって生じた同一クローンに由来する幹が多数分布することが明らかになった。採集した堆積物から花粉化石一粒ずつの採集を試みた。しかし、スギ花粉の直径は30μmと小さく、また、含まれるスギ花粉の量も少なかったため、スギ花粉化石一粒ずつを集めることはできなかった。次に、堆積物から市販のキットを用いてDNA抽出を試みたところ、抽出溶液にDNAが含まれていることが確認された。抽出したDNA溶液をテンプレートにスギに特異的な葉緑体SSRマーカーを用いてPCRを行ったところ、DNAの増幅は見られなかった。このことから、PCR反応が夾雑物等によって阻害されている場合を想定して、用いるPCRキットを変更してPCR効率を高めることと、微量のスギDNAが抽出されていないことを想定して、堆積物からのDNAの抽出方法を改良する必要があると考えられた。分子生態学スギ花粉化石のDNA解析に使用する葉緑体SSRマーカーの準備は整った。しかしながら、スギ花粉の直径は30μmと花粉のなかでも小さく、また、堆積物に含まれるスギ花粉の量も少ないため、堆積物の中からスギ花粉化石を一粒ずつ拾い集めることに手間取っている。スギ花粉化石の量が少ない堆積物から花粉一粒を効率的に採集する方法を確立する必要がある。また、花粉化石一粒ずつからではなく、堆積物そのものからバルクでDNAを抽出して、スギに特異的な葉緑体SSRマーカーを使用して過去のスギの遺伝子型を調べる方法も試みる。現生のスギ天然林のDNA解析は順調に進んだが、花粉化石のDNA解析は十分に進まなかったため、次年度に持ち越す額が生じた。翌年度分の助成金と合わせて、堆積物サンプリングのための旅費と、花粉化石のDNA解析のための消耗品費、論文投稿のための費用として使用する予定である。
ねじれたセルロースナノファイバーにおける力学的特質の解明

樹木の構造骨格である細胞壁は、セルロースナノファイバー(CNF)が配列充填することにより高い骨格強度を発現するが、CNFの配列方向が鉛直の重力方向と一致せず傾角を有することが形態学的に知られている。この傾角が存在する力学的根拠が従来の構造力学的枠組みでは説明できず、長年の科学的解明課題となっていた。本研究では、最近見出されたCNFの捻れ形状に着目し、計算シミュレーションと実験的アプローチを駆使することで未知の力学的性質の解明を目指す。
高分子/金属塩複合系の電場によるモルフォロジー制御

直流及び交流電場下での高分子ブレンドの相分離挙動について検討した。試料として下限臨界共溶温度(LCST)を有するポリ2クロロスチレン(P2CS)/ポリビニルエチルエーテル(PVME)ブレンド、及びこのブレンドに過塩素酸リチウム(LiClO_4)を0.5wt%ドープしたものを用いた。先ず光散乱測定により相図を作成した。LiClO_4を入れた系では相溶性の悪化が観察された。また電場印加による相分離温度の変化についても検討したが、実験誤差の範囲内でほとんど変化は認められなかった。小角X線散乱測定より一相領域における濃度ゆらぎの相関長とスピノ-ダル温度を決定したが、これに関しても電場による変化は認められなかった。相分離構造の観察のため、金及び銀(電極)を蒸着したスライドガラス上にブレンド試料を成形したものを用いた。そして温度ジャンプによる相分離を電場下で誘発させ、位相差顕微鏡によりモルフォロジー観察を行った。その結果、相分離初期においては、ほとんど電場の影響は現れず、等方的な共連続構造が発現した。しかし、相分離の進行と共に相分離ドメインの粗大化とドメインの電場方向への配向が観られた。このドメイン配向は、界面分極の発生による電場方向への電気的力の作用の結果起こったと考えられる。特にLiClO_4をドープした系では、その傾向が顕著であった。またITOガラス(透明電極)で試料を挟み縦方向に電場を印加した場合は、相分離後期において対流によるロールパターンが発現し、相分離ドメインが対流に沿って配向している様子が観察された。今後はこのような様々な相分離モルフォロジーが、交流電場の周波数によってどの様に変化していくかを検討する予定である。
超臨界液体燃焼機構に関する研究

筆者は以前の研究において、臨界圧を越えた雰囲気下での液体燃料の蒸発過程を記述する基礎理論を構成し、亜→超臨界蒸発遷移が起きるのに必要な条件(混合臨界状態に達した液面で相互拡散係数が消失しなければならない)を明らかにする共に、この遷移条件を満たす合理的な拡散係数の表示式を誘導した。また、遷移時の漸近挙動を解析的に調べて普遍則を導き出すことにより、現行の理論枠内での遷移の特性付けを完了し、遷移前後の過程を繋ぐ数値計算法の開発のみを残していた。本研究では、これらの成果に基づいて、超臨界雰囲気中に置かれた単一燃料液滴の蒸発燃焼過程の数値計算法の開発を行い、世界ではじめて遷移を含む全過程の数値シミュレ-ションに成功し、液滴寿命の途中で遷移が起きる雰囲気条件など、ロケットモ-タや高速ヂィ-ゼルエンジンの設計に有用なデ-タを提供した。さらに、関連して噴霧燃焼シミュレ-タの開発のための基礎的研究も行った。本研究で得られた主な知見は次の通りである。遷移後も高燃料濃度領域(コア)が存在し、そこでは液体と同様の状態が保持される。コア半径は、亜臨界蒸発時の表面後退速度より速やかに減少し、零に近づくと中心部の燃料濃度は急減に縮少し、温度は急激に上昇する。連続的相変化は狭い領域で起きるので、粗い光学的観測によった場合には液滴の存続として映る可能性がある。遷移に際して液滴温度に特異性は現れない。表面温度は中心温度との間に或る開きを持って、遷移の瞬間まで前と同じ傾きで上昇し続け、瞬間蒸発定数も単調に増加し続ける。火炎の存在は遷移の発生を早め、高圧では大部分の燃料が超臨界蒸発様態で燃焼することになる。圧力の増加と共に最大火炎半径は減少する。遷移に伴って火炎温度は急激に上昇し、気化律速から拡散律速の燃焼に移行する。これまで筆者が行ってきた超臨界雰囲気下での液体燃料の燃焼に関する理論的研究の知見(特に、液滴の表面の状態が考えている混合系の臨界状態に達した時点において、表面近傍での相互拡散係数の値が零にならなければならないこと)に基づいて、単一燃料液滴の蒸発過程の数値計算を行い、不連続な気液界面が存在する亜臨界蒸発様態から連続的相変化の起きる超臨界蒸発様態への非定常遷移の様子を明らかにした。以下は、得られた主な知見。液滴寿命の途中において表面の状態が臨界点に達して気液界面が消失した後も、依然として高燃料濃度領域(コア)での濃度変化は微小であり、液体と同様の状態が局所的に保持され続ける。中心から最大濃度勾配を与える変曲点までの距離を表わしたコアの半径は、亜臨界蒸発時の表面の後退速度より速くに縮小し、零に近づくと中心部の濃度は急速に減少して、最終的に至るところ濃度が零になる。すなわち、連続的相変化は狭い領域内で起きるので、粗い光学的観測によった場合には、液滴がそのまま存在しているように見えることになる。従来言われてきたパフの概念は、むしろコアが消失し急速にガス化が進む段階での状態を記述するのにふさわしいものである。以前に筆者が理論的に予測したように、遷移時の液滴表面温度の時間的変化に特異性は現われない。表面温度は液滴中心温度との間にある開きを持って、遷移時にもほぼ前と同じ傾きで上昇し続けようとし、それに伴って瞬間蒸発定数の値も単調に増加し続ける。

液滴中心温度はコアが消失する時点で急激に上昇する。このときの温度が蒸発物質の臨界温度に近い値を取ることより、これまでの急激な温度上昇が臨界現象の一つの特徴であるかのように思われてきたきらいがあるが、実際の遷移はそれ以前に起きている。また、遷移可能な雰囲気温度圧力範囲と遷移時間の圧力依存性を求めた。前伴において、超臨界雰囲気中に置かれた単一燃料液滴の蒸発過程の数値計算の精密化と、その燃焼問題への拡張を行った。その結果、先の蒸発問題の計算では圧力の上昇と共に液滴寿命は単調に減少し続け、無重力液滴燃焼実験で得られている臨界圧力付近で最小値を取る事実をよく説明できなかったが、この相違は火炎が存在し雰囲気温度が高められれば解消し、結局物性値の温度変化による効果であることが分かった。後半は予定を変更し、来年度の取りまとめ作業の一部を先行して実施することにした。すなわち、Pergamon社よりProg.Energy Combust.Sci.へのレビュ-執筆依頼を受けたのをよい機会として、筆者が長年調べてきた液滴干渉効果に本研究結果を加えて、噴霧燃焼に関する理論的研究の体系化を試みた。また、これに関連して他の研究も同時進行させた。以下にその一部を要約する。設計に使用可能な数値シミュレ-ションの開発要請に伴って液滴集団の挙動を記述するスプレイ方程式の構成法が問題になっている。微粒化直後の濃厚噴霧域での対象にして、炭化水素液滴の衝突特性を調べ、液滴の合体、分離、分裂を支配する主要なパラメ-タを明らかにすると共にその関数関係式を理論に導いた。この結果は直接スプレイ方程式の衝突項の記述に使用可能であると考える。噴霧燃焼において液滴干渉が引き起こす効果は決定的である。このため単一液滴の結果に基づいて構成された古典的な噴霧燃焼理論は実際の現象を記述しない。液滴干渉の数学的構造を一般的に考察して、燃焼蒸発モ-ドの判定条件を与える新たな概念量を導入した。これは、局所的に実現されるモ-ドの判定にも適用可能であるので、特に数値シミュレ-ションへの応用において有用であると考える。本研究のまとめを行った。前の2年間において開発した数値計算プログラムを統合して、世界で始めて亜→超臨界遷移を含む単一燃料液滴の全蒸発・燃焼過程の数値シミュレ-ションに成功した。この成果は、蒸発問題について昨年夏NISTで開催されたICLASSで、また、燃焼問題については同じ時期に名古屋で開催されたICDERSで発表した。近年、ロケットモ-タでの不安定燃焼あるいは高負荷燃焼技術と関連して、高圧噴霧の蒸発燃焼特性の研究がリバイバルとなっている。このため発表は聴衆の強い関心を呼び、良好な反響を得た。新たに分かった燃焼に関する知見では、火炎の存在によって遷移の発生時間が著しく短縮され、“液滴"の蒸発はその生涯の大半において超臨界様態で進行すること、ならびに遷移に伴う火炎温度の上昇と、その原因となる気化律速から拡散律速の燃焼への移行が確認されたことが重要である。これらの成果は、筆者が以前に行ってきた関連研究の成果と共に冊子にまとめた。冊子には、問題の背景の説明から導入して、歴史的経過および将来の発展に有用な資料も含めて、他者の研究の便に供するようにした。特に、本問題では臨界点近傍での物性値の予測の仕方が問題になる。これまで詳述する機会がなかった筆者の開発した合理的な予測式を載せたのは、従来および現行の他者の研究が遷移を可能にしない誤った拡散係数の表示式に拠っているため、資するところ大であると考える。
次世代風車設計・開発用の流体-振動連成解析ツール構築

年々大型化する水平軸風車においては、風車構造系の共振周波数と流体加振周波数(風車ロータ回転数)は近づいている。その結果、共振の危険性が増大すると共に、振動振幅増大に伴う疲労寿命短縮の可能性が生じている。本研究では、風車構造系の振動と風車周り流れ場の相互作用が考慮できる流体-構造連成解析モデルを構造すると共に、風車翼の振動ならびに流入風の乱れが風車翼負荷、特に披露負荷に及ぼ影響を明らかにした。本研究は次世代大型水平軸風車の設計・開発に必要となる「流体-振動連成解析ツール」を構築することを目的とし、以下の研究課題を遂行することにより、解析ツールの提案・妥当性検証を行うものである。・風車構造系の振動モデル構築と流体系空力解析モデルとの連成・小型風力タービン実験に基づくデータ取得と連成解析モデル妥当性評価・風車出力と風況の相関解析と空力解析モデルの妥当性評価平成22年度は以下の3項目につき研究実施・研究準備を行った。1.数値解析:渦格子法に基づき風車翼・風車タワーを含めた流体解析モデルを構築すると共に、ロータ翼のフラップ方向(回転軸方向)とエッジ方向(回転方向)の振動につき、マルチボディ・ダイナミックス法に基づき振動解析モデルを構築した。さらに、流体-振動連成解析を実施して、タワーと風車翼のポテンシャル干渉による翼負荷への影響を調べた。その結果、翼フラップ方向モーメントの変動成分にはタワーの影響が顕著に現れるのに対し、翼エッジ方向モーメントへの影響は小さいことが判明した。2.小型風車実験システム構築:空力・振動解析モデルの検証データを取得するために、屋外小型風力タービンを設計・製作した。小型風車ロータをモータ駆動し、回転数とトルクを計測するシステムを構築した。また、大型風車ロータを模擬するために、ロータ回転数制御ならびに翼ピッチ角制御機構を備えたシステムを構築中であり、ロータ回転数制御に伴う空力動特性に関して実験を開始した。3.風況精査と風車出力特性計測:超音波風向風速計システムを導入し、風車への流入風速・風向と風車出力を20Hzの周波数で長期間同時計測するシステムを構築した。・風車構造系の振動モデル構築と流体系空力解析モデルとの連成・小型風力タービン実験に基づくデータ取得と連成解析モデル妥当性評価・風車出力と風況の相関解析と空力解析モデルの妥当性評価平成23年度は以下の3項目につき研究実施・研究準備を行った。1.数値解析:平成22年度に構築した風車タワーに関する流体解析モデルにつき改良を行い、粘性効果を付加的に考慮した。その結果、流体負荷ならびに連成解析結果としての構造負荷に関して、特にロータ翼の回転軸方向成分につき解析結果の改善が見られた。また、翼ピッチ角制御時ならびにロータ回転数制御時におけるダイナミックインフロー効果につきモデル解析を実施し、空力負荷の過渡特性を明らかにした。2.小型風車実験システム構築:空力・振動解析モデルの検証データを取得するために、平成22年度の設計・製作したロータ回転数制御を備えた屋外小型風力タービンにつき、新たに翼ピッチ角制御機構を付加した.現在,ロータ回転数制御と併せて同時制御するシステムを構築中である。3.風況精査と風車出力特性計測:風車への流入風速・風向と風車軸トルク・回転速度を20Hzの周波数で同時計測して、ロータ回転数制御時の空力動特性につき実験を行い、数値解析結果との比較検証を行った。本研究は次世代大型水平軸風車の設計・開発に必要となる「流体ー振動連成解析ツール」を構築することを目的とし、以下の研究課題を遂行することにより、解析ツールの提案・妥当性検証を行うものである。1風車構造系の振動モデル構築と流体系空力解析モデルとの連成,2小型風力タービン実験結果に基づく連成解析モデル妥当性評価,3風車負荷と風況の相関解析と空力解析モデルの妥当性評価平成24年度に実施した研究内容を以下にまとめる。1.連成解析モデルの構築と検証(項目1,2に対応):平成23年度に構築した風車タワーに関する改良モデルを含めたパネル法に基づく流体解析モデルとマルチボディダイナミックス法に基づく構造解析モデルを弱連成させて数値解析を実施した。NREL風車による実験結果と比較検証を行った結果、フラップ方向(回転軸方向)とリードラグ方向(回転方向)への構造系負荷変動の周波数特性につき定性的な一致が見られ、連成解析モデルの妥当性がある程度検証できた。また、Veersモデルに基づく乱流流入風モデルを用いて、流入風乱れ強さが構造系の等価疲労負荷に及ぼす影響を調査した。その結果、乱れ強さはフラップ方向成分には支配的影響を及ぼし、リードラグ方向への影響は些少であることが判明した。2.空力解析モデルの妥当性

検証:風速変動ならびにそれに伴う運転制御時の過渡特性を正確に見積もるためには,空力解析モデルにおいて風車後流の慣性効果を正しく評価することが必須である。本研究項目では,乱流流入風時ならびに一様流入風時において,風車運転制御を行い,風車後流ならびに風車空力特性の過渡応答性を数値解析ならびに小型風車実験により調べることにより,空力解析モデルの妥当性を確認した。流体-構造連成解析モデルにつき概ね構築が完了し、流体解析モデル(タワー部)の改良により実験結果との比較的良い一致が得られるように改善された。運転制御時の過渡特性解析に関しては、モデル解析がほぼ完了した。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、構造系振動モデルに関して、ロータ軸方向とロータ回転方向のたわみモードに加えて、翼軸周りのねじりモードを考慮することにより、翼が大変形した際の影響を調査する計画である。また、解析結果検証用の実験システムに関しては、ロータ翼を自作すると共に、回転数・翼ピッチ角の同時制御システムを構築する計画である.そして構築した実験システムを用いて、複合的な運転制御時の空力負荷応答特性を計測する計画である。
極低温マトリックス場を利用した不安定化学種の分子間応過程の追跡

平成16年度においては、主にp-位に電子供与基を有するフェニルアジドから光化学的に発生させたナイトレンと酸素分子の反応過程を極低温マトリックス単離-赤外/紫外可視分光法により追跡し、反応機構を議論した。以下にかアミノフェニルアジドを用いた場合の結果を記した。5%の酸素を含む窒素マトリックス(10K)中で発生させた三重項ナイトレン(1)は、30Kへの昇温に伴い酸素分子と反応し、cis/trans二種類のニトロソオキシド(2)を与えることが確認された。さらにこの化学種の光反応を追跡したところ、>600nm光照射ではcis-2から4-ニトロアニリン(3)への変換が、>560nm光照射では主に、cis-2から3および2293、1677cm^<-1>に特徴的な吸収をもつ新たな化学種への変換が観測された。理論計算による振動解析および^<18>O_2を用いた同位体実験の結果に基づき解析を行ったところ、新化学種はニトリルオキシド体4であると結論された。これらの観測結果に基づいて反応機構を推測すると、2は光化学的に酸素原子を放出し、これが4-アミノニトロソベンゼンのニトロソ窒素を攻撃した場合には3を与え、ベンゼン環を攻撃した場合にはジオキサゾリン中間体を経由して4を与えたものと考えられる。この機構の正当性は理論計算によって求めたエネルギーダイアグラムやオゾンを用いた実験によっても確かめられた。また4-ニトロフェニル置換されたニトロソオキシドの場合では4に相当する化学種は観測されず、代わりオゾンと4-ニトロニトロソベンゼンが生成した。これは電子吸引性のニトロ基が置換することにより、酸素原子のベンゼン環への求電子的攻撃が抑制され、マトリックス中の酸素分子との反応によりオゾンへ導く過程が優先された結果であると思われる。光反応に介在する反応中間体の分子間反応性を調べることを目的として、極低温マトリックス分離分光法を用いて研究を進めている。平成15年度においては、まず装置の改良を行い、続いてナイトレンの酸素への反応性を調べた。前者においては、油拡散ポンプからターボ分子ポンプに交換することによりマトリックス形成部位のオイルフリーを実現した。また最少目盛0.0005Mpaの精密圧力計を真空ラインに取り付けることにより、マトリックスガスの正確な調整が可能になった。これらの改良により、厳密なる解析に耐えるスペクトルが測定可能となった。後者においては、p-置換フェニルレアジドから光化学的に発生させたナイトレンと酸素分子の反応過程を追跡した。5.0%の酸素を含むキセノンマトリックス(10K)中で発生させた三重項ナイトレンは、50Kへの昇温に伴い酸素分子と反応することが赤外分光法および紫外可視分光法による観測によりわかった。観測結果を、密度汎関数法による振動解析および酸素18を用いた同位体実験の結果に基づき解析したところ二種類のニトロソオキシド(cis、trans体)の生成が確認された。さらにこの化学種は波長依存的に、元のナイトレンへの逆反応(N-O結合開裂)や、ニトロ体とニトロソ体(O-O結合開裂)への変換反応を誘起することがわかった。観測された波長依存性を理解するべく、ニトロソオキシドの励起状態の計算を行ったところ、N-O結合開裂は最低三重項状態から、O-O結合開裂は第二励起状態から、それぞれ進行しているという結果を得る,ことが出来た。過去にナイトレンと酸素分子の反応過程をマトリックス単離法により直接観測した研究は二例しかなく、そのうち一報は紫外可視吸収スペクトルのみによる追跡である。本研究における芳香族ニトロソオキシドの検出とその波長依存的な分解反応の観測は初めてのことである。

これは電子吸引性のニトロ基が置換することにより、酸素原子のベンゼン環への求電子的攻撃が抑制され、マトリックス中の酸素分子との反応によりオゾンへ導く過程が優先された結果であると思われる。
都市並びに近郊における環境の維持・向上と国土利用制度

今年度の研究は、4地域(神奈川,豊橋,明日香,福岡)の調査研究を中心に推進され、その成果は11月21,21日の豊橋シンポジウム及び12月20日の横浜研究成果報告会で発表された。まず総論的な結論として、現行土地利用制度の中心である都市計画及び農業振興地域制度が既得権益の確保を前提に組み立てられる傾向にあり、環境配慮組み込みシステムが十分に確立されていないこと、及び市街化区域以外の土地利用施策が極めて不十分であり、無秩序な開発に対する制御が困難になっていることが明らかにされた。この点で上記課題に対する施策体系の検討が必要になってくる(1987年度予定)。その際、税・財政制度の活用,各種協定などの契約手法の活用,区画整理や再開発などの権利交換手法などを活用することが考えられる。更に土地利用調整のための組織的対応の重要性や土地利用計画におけるランドサットデータの有用性が指摘された。次に4地域の事例研究のうち、神奈川班の横浜小組は、都市と親水性,通過道路と歩道,市街地再開発の問題について実証的研究を行い、近郊衛星都市小組は、主に相模原市の農地所有者の意識調査及び地域環境のアメニティに対する住民意識調査とその結果分析を行ない、白地小組は、県内の白地地域の開発規制と環境保全の問題を検討した。豊橋班は、開発を志向ししかも緑と水の豊かな都市づくりを進めている豊橋市の実態調査、特に今年度は豊川総合用水事業の調査を行った。明日香班は、土地利用図,等高線図,航空写真を作成,利用して、フィールド調査と合わせて歴史的景観の歴史的展開を調査した。その結果、一定の範囲に保全領域が残されていることが判明した。福岡班は、航空写真を用いながら福岡都市圏の土地利用の変還をミクロ・マクロ的に分析すると共に、ひき続き現地調査を行うことによって土地利用に係わる問題点(たとえば道路用地取得の困難性など)を明らかにした。
コンデンシンによる分裂期ヒト染色体構造の構築および制御機構の解明

細胞分裂期における染色体凝縮は、複製された相同な姉妹染色分体を最終的に娘細胞へ正確に分配するために非常に重要である。分裂期染色体凝縮に機能する因子として、2種類のタンパク質複合体、コンデンシンI、II及び、DNAトポイソメラーゼIIalpha (TopIIa)が知られている。しかしながら、これらの因子が実際に分裂期染色体上でどのように機能することで、正確な染色体凝縮がなされるのかという点については多くの疑問が残されており、本研究はそのメカニズムの解明を目的とした。まず、コンデンシンI、II及びTopIIaの定量ChIP-seq解析を行い、これまでより定量的なコンデンシン及びTopIIaの結合プロファイルを得た。それらのデータ解析から、これらの因子は染色体碗部全域において、ある程度の割合で結合がみられ、さらに、転写活性の高い遺伝子の転写開始点(TSS)周辺ではこれらの因子はより強い結合を示すことが明らかとなった。以上の結果から、これらの因子は、(i)染色体腕部領域全域における広い一定量の結合と、(ii)転写活性の高い遺伝子のTSS周辺でのシャープな強い結合の2つの異なる結合タイプをもつことが考えられる。さらに、コンデンシンIIをKDした細胞における定量ChIP-seq解析から、染色体腕部全域でコンデンシンIの結合の減少がみられた一方で、コンデンシンIのKDではコンデンシンIIの結合にあまり変化はみられなかった。このことから、コンデンシンIIはコンデンシンIの正常な分裂期染色体への局在に必要であると考えられる。さらに、コンデンシンI、IIまたは両方をKDした細胞では、染色体腕部全域でTopIIaの結合が減少していた。これらの結果から、コンデンシン複合体はどちらもTopIIaの分裂期染色体上へのリクルートメントを促進していることが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。コンデンシン複合体は分裂期の正常な染色体凝縮に必須の因子であり、ヒト細胞においては異なる2つのサブタイプ、コンデンシンI、IIが知られている。一方で、これらの複合体が実際に染色体上でどのように機能することで染色体凝縮に寄与しているのかは多くが不明である。そこで、クロマチン免疫沈降-シークエンス(ChIP-seq)法を用いて、染色体におけるコンデンシンの詳細な結合領域を明らかにすることで、この問題へのアプローチを試みた。分裂期のヒトがん細胞株(HeLa細胞)でコンデンシンIのChIP-seqを行ったところ、染色体腕部において、転写活性の高いコーディング及びtRNA遺伝子の転写開始点(TSS)近傍にコンデンシンIが特に強く結合していることが明らかとなった。また、TSS近傍のコンデンシンIが多く局在する領域ではその周辺にCpG island (CGI)が存在していた。最近、このようなTSS近傍のCGI領域ではDNA-RNAハイブリッドと単鎖DNAを伴うR-loop構造が多く形成されることが報告されている。さらに、単鎖DNAを特異的に消化するヌクレアーゼP1にコンデンシンIのChIP DNAが感受性を示したことから、コンデンシンIの結合領域には単鎖DNA構造が含まれることが示唆された。以上の結果から、間期の転写に伴って生じた単鎖DNAまたはR-loop構造が、分裂期初期にも残存しており、コンデンシンIはこれらを標的として分裂期染色体に結合することが考えられた。R-loop或いは単鎖DNA構造は染色体凝縮の過程において障害となっており、コンデンシンIがその障害を取り除くように機能しているのではないかと現在は推測しており、今後はこの仮説を検証していく予定である。これまでに、ヒト分裂期染色体におけるコンデンシン複合体の塩基配列レベルでの詳細な局在や結合のメカニズムは多くが不明であった。本研究により、転写活性の高い遺伝子の転写開始点近傍にコンデンシンIが特に強く結合することを新たに明らかにすることができた。また、コンデンシンIの結合領域には単鎖DNA構造が含まれることが示されたことから、コンデンシンIの染色体への結合メカニズムの一端が明らかとなった。これらの結果から、間期の転写に伴って生じた単鎖DNA構造が染色体凝縮の過程において障害となっており、コンデンシンIがその障害を取り除くように機能しているのではないかと推測された。このようなコンデンシンIの機能に関する重要な仮説が得られたことから、本研究はおおむね順調に進展していると思われる。今後はこの仮説を検証していく予定である。以上の結果から、これらの因子は、(i)染色体腕部領域

全域における広い一定量の結合と、(ii)転写活性の高い遺伝子のTSS周辺でのシャープな強い結合の2つの異なる結合タイプをもつことが考えられる。さらに、コンデンシンIIをKDした細胞における定量ChIP-seq解析から、染色体腕部全域でコンデンシンIの結合の減少がみられた一方で、コンデンシンIのKDではコンデンシンIIの結合にあまり変化はみられなかった。このことから、コンデンシンIIはコンデンシンIの正常な分裂期染色体への局在に必要であると考えられる。さらに、コンデンシンI、IIまたは両方をKDした細胞では、染色体腕部全域でTopIIaの結合が減少していた。これらの結果から、コンデンシン複合体はどちらもTopIIaの分裂期染色体上へのリクルートメントを促進していることが示唆された。これまでにコンデンシンIのChIP-seq解析を行い、両複合体が転写活性の高い遺伝子の近傍に特に強く結合することが明らかとなった。今後はもう一つのサブタイプであるコンデンシンIIについても同様に解析を行っていく。最近ではスパイクインゲノムを標準化に用いることで、より定量的に標的タンパク質の結合を解析できる定量ChIP-seqの手法が考案されている。そこで、この手法を用いて、コンデンシンIとIIの一方を欠損させたときのもう一方の複合体の結合動態の変化についても定量的に解析していく予定である。また、コンデンシン複合体は分裂期以外の機能も報告されていることから、分裂期特異的に機能を解析する場合、コンディショナル且つ速やかに遺伝子をノックアウトする実験系が理想的である。最近では、auxin-inducible degron (AID)システムが報告されており、この方法によりAIDタグを融合した標的タンパク質をオーキシン依存的に速やかに分解できる。そこで、clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) /Cas9によるゲノム編集技術を用いてAIDタグを内在性のコンデンシン複合体のサブユニットに融合する。この融合タンパク質を発現する細胞株を樹立し、実験に用いることで、分裂期のコンデンシン複合体の機能をより厳密に解析する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
真空下における粉体物質の熱伝導率測定実験

本研究課題の最大の目的は、月や小惑星などの天体表層を覆うレゴリスのような粉体物質の熱伝導率に対して、統合的に理解し、惑星環境に適用可能なモデルを構築することである。前年度までに、主にガラスビーズを用いた実験的研究、およびそれらの結果を統合的に説明可能な理論モデルの構築を行った。本年度は、これらの理解を実際のレゴリスのように広い粒径分布を持ち、不規則形状粒子へ拡張するための基礎的な実験を実施した。サンプルは月レゴリスシミュラントの一つであるJSC-1Aを用い、更にそれをふるいによりサイズ分級したサンプルを準備した。元のサンプルとサイズ分級したサンプルの熱伝導率を比較することにより、広い粒径分布を持ったサンプルの熱伝導率における「代表粒径」を判断し、また、分級サンプルと同サイズを持つガラスビーズの結果を比較することにより、不規則形状粒子と球形粒子の熱伝導率の違いを検出することを目指した。その結果、JSC-1Aの熱伝導率はサイズ分級した100 μmのサンプルと同程度の熱伝導率を持つことが分かった。この粒径はJSC-1Aの中央径に相当する。すなわち、粒径分布を持ったサンプルの代表粒径は中央径であり、中央径単一の粒子としてモデル化できる可能性を示唆する。また、粒子形状の影響は、粒子間の接触熱伝達率を下げる傾向にあることが明らかになった。上記の他、NASAの月周回衛星Lunar Reconnaissance Orbiter搭載の熱赤外分光計Divinerが取得した表面温度データを解析し、月レゴリスの熱伝導率および密度の深さ分布を推定した。また、5 g程度のの微少量粉体サンプルを圧縮しながら熱伝導率を計測することが可能な装置を開発した。27年度が最終年度であるため、記入しない。太陽系の過去から現在において、粉体物質は普遍的に存在し、太陽系天体の進化に重要な役割を果たしてきた。例えば、太陽系初期に形成した微惑星は、星雲中のダストの集合体であったと考えら得ており、また、現在の月や小惑星などの表層はレゴリスと呼ばれる岩石の粉砕物で覆われている。このような粉体物質の熱伝導率を正しく制約することが、天体の熱的進化を理解する上で重要であるが、真空下での粉体の熱伝導率は粒径や空隙率など様々なパラメータに依存し、それら依存性に関しての実験的、理論的な理解は不十分であった。本研究は、真空下において粉体サンプルの熱伝導率を実測し、パラメータ依存性を調査することにより、熱輸送メカニズムの実験的な理解、および惑星環境に適用可能な理論モデルの構築を行うことを目指したものである。本年度行った研究内容について以下にまとめる。・熱伝導率の空隙率依存性の実験的調査粒径5μmのガラスビーズを用い、熱伝導率の空隙率依存性に関する実験を行った。その結果、空隙率が0.49から0.86に高くなるにつれて、熱伝導率は0.02 W/mKから0.001 W/mKまで減少することを明らかにした。・粉体熱伝導率の理論モデルの構築上記実験に加えて、これまで私が蓄積してきた実験データを定量的に説明するため、均一サイズ球体の熱伝導率に関する理論モデルを構築した。本研究のモデルはファクター3以内で実験値と一致した。・微惑星の熱進化計算上記の熱伝導率モデルを用いて微惑星の熱伝導率を推定し、熱進化の数値計算を行った。ダストの焼結によるネックの成長、およびそれに伴う熱伝導率の変化を同時に取り扱うことにより、半径400 m以上の微惑星は形成から最短7万年で焼結が起きることを明らかにした。これは、微惑星の衝突合体・破壊プロセスによる惑星形成論に対する重要な知見である。

また、5 g程度のの微少量粉体サンプルを圧縮しながら熱伝導率を計測することが可能な装置を開発した。当初本年度中に行う予定であった熱伝導率の粒子形状、粒径分布依存性の調査実験は行わなかった。まず、これまでの実験で扱ってきた均一サイズの球体に対しての熱伝導率モデルを構築し、それを粒子形状が球でない場合、粒子サイズ分布を持つ場合に適用できるよう、改良していく方が適切であると判断したためである。一方で、平成27年度に行う予定であった微惑星の熱進化計算を前倒しで実施した。27年度が最終年度であるため、記入しない。熱伝導率の粒子形状、粒径分布依存性を実験的に調査する。それらの実験結果に従って、今年度構築した理論モデルに粒子形状、粒径分布の影響を表すパラメータを適切な形で導入する。ロシアの月探査計画Lunaで地球に持ち帰った月レゴリスサンプルの入手の目処が立ったため、それを用いた熱伝導率測定実験を行う。しかし、サンプルは100 mg程度の微少量であるため、微少サンプルに対して測定可能なよう、実験手法の改良を行う。これらの実験結果、および修正された熱伝導率モデルを用いて、月表層レゴリスの熱伝導率構造を推定する。
新規心臓線維化メカニズムの解明

本研究は、「心筋リモデリングにおける新規線維化のメカニズムの解明を試みる。特に心筋線維芽細胞の機能・動態に着目し、心筋リモデリングおけるその病態生理学的関与を明らかにすることにより、その点を標的としたより有効で新しい心不全の予防、治療法を開発する」ことを目的とし、主として2点の新たな心臓線維化メカニズムの解明を行った。癌転移関連タンパクS100A4が、心臓線維芽細胞にてp53の機能抑制を介して、心臓線維化促進に関与すること、ストレス、心不全等にて活性化される神経体液性因子バゾプレッシンが心筋局所にてV1aR受容体を介し線維化に関与し、その遮断は線維化を抑制し心不全発症も抑制することの2点を新たに解明することができた。今後、両因子の制御による新たな心不全の予防・治療法への応用を検討する必要がある。本研究の目的は、「心筋リモデリングにおける新規線維化のメカニスムの解明を試みる。特に心筋線維芽胞の機能・動態に着目し、心筋リモデリングおけるその病態生理学的関与を明らかにすることにより、その点を標的としたより有効で新しい心不全の予防、治療法を開発する」であり、【課題(1)】心筋線維芽細胞におけるS100A4蛋白の役割と心筋リモデリングに対する影響【課題(2)】心筋線維化におけるバッゾプレッシン(vasopressin)系の役割【課題(3)】内皮-間葉転換(EndMT)の制御と心不全治療への応用からなる。本年度は、課題(1)、(2)のバゾプレッシンの心臓線維化に対する役割を中心に検討した。バゾプレッシンレセプターサブタイプ特異的ノックアウトマウス(V1aR KOおよびV1bR KO)に対して急性圧負荷を与えた場合異なるリモデリングの進行を示すことを見出した。特にV1aR KOでは線維化の抑制がおこりその結果として心不全の発症抑制が明らかであった。アンギオテンシン投与に対しても拮抗作用を示し、V1a受容体シグナルはアンギオテンシンシグナルの下流において線維化促進の重要な役割を果たしていることが明らかになった。一方、V1bR KOでは、心肥大が促進され心不全は進行すし早期に死亡に至るも、線維化自体はWTマウスと比べ著変は認めなかった。従ってV1a受容体ないし下流のシグナルの特異的な遮断が新たな心不全治療となる可能性が示唆された。本研究の目的は、「心筋リモデリングにおける新規線維化のメカニズムの解明を試みる。特に心筋線維芽細胞の機能・動態に着目し、心筋リモデリングおけるその病態生理学的関与を明らかにすることにより、その点を標的としたより有効で新しい心不全の予防、治療法を開発する」であり、【課題(1)】心筋線維芽細胞におけるS100A4蛋白の役割と心筋リモデリングに対する影響【課題(2)】心筋線維化におけるバッゾプレッシン(vasopressin)系の役割【課題(3)】内皮-間葉転換(EndMT)の制御と心不全治療への応用からなる。本年度は昨年度に引き続き、課題(1)、(2)のバゾプレッシンの心臓線維化に対する役割を中心に検討した。S100A4に関しては、心筋線維芽細胞にて、p53の働きを制御することにより細胞増殖とコラーゲン産生を制御していることが明らかになった。また、この過程にて、心筋線維芽細胞でのp53の役割を初めて明らかにすることができ、それは従来報告されてきた、心不全における心筋細胞でのp53の役割と相反することが示唆された。またバゾプレッシンV1aレセプター特異的ノックアウトマウスでは線維化の抑制がおこりその結果として心不全の発症抑制が明らかであった。特に心筋線維芽細胞の機能・動態に着目し、心筋リモデリングおけるその病態生理学的関与を明らかにすることにより、その点を標的としたより有効で新しい心不全の予防、治療法を開発する」であり、【課題1】心筋線維芽細胞におけるS100A4蛋白の役割と心筋リモデリングに対する影響【課題2】心筋線維化におけるバッゾプレッシン(vasopressin)系の役割【課題3】内皮ー間葉転換(EndMT)の制御と心不全治療への応用からなる。

最終年度の本年度は、昨年度までのS100A4およびV1aレセプターが心臓線維化に関わるという結果を踏まえ、その詳細なメカニズムの検討を行った。ともに心臓線維芽細胞の活性化と関与し、そこでのコラーゲン発現の制御により心臓線維化に関与することが明らかになった。S100A4はp53との結合を介してその増殖を制御するが、一方V1aレセプター活性化は直接増殖を惹起した。一方、課題3に関しては、S100A4はEndMTの関連因子と報告されていたが、S100A4ノックアウトマウスおよびvitroのノックダウンの系において、EndMTが抑制されているという結論は得られず、十分な検討を行えなかった。今後は、課題1、2に関して心不全治療への応用を検討するため、S100A4ブロッキング抗体およびV1aレセプター受容体拮抗薬等を用いて研究を行う予定である。前述の課題(1)および(2)に対して新たな知見を得ることができ、またその成果を現在投稿中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、課題(1)および(2)に対して更なるメカニズムの解明を試みる。また、課題(3)に対しては、現時点においては、S100A4ないしはバゾプレッシンとEndMTとのポジティブな関係は得られていない。別の側面からの検討が必要と考えられる。
励起分子およびイオンの反応素過程

励起分子およびイオンが特定の条件のもとで起こす衝突過程には、極めて特徴的な反応機構が存在する。それらの特徴を詳細に解明することを目標として、新しい実験技術と測定方法の開発、および理論的解析の新しい手法を発展させることが本現題の目的である。本年度に得られた研究成果の例は、下記のとおりである。:(1)強い光子場のもとで衝突の途中にある原子・分子錯体が光を吸収・放出する過程を研究するために独自の測定技術を開発し、ストロンチウム一希ガス系などで衝突誘起光吸過程を観測し、光吸収断面積の絶対値を高精度で決定した(佐藤)。(2)高分解能イオン分光装置を改良して、1荷イオンで20meV、2荷イオンで40meVの分解能を初めて達成し、スピン軌道状態間の衝突遷移確率の微小な差を正確に測定する技術を確立し、電荷移行反応で生成される分子イオンの振動準位分布がフランク・コンドン分布からずれることがあり、これが多交差ランダウ・シェナー理論でよく説明される等の知見を得た。(金子)。(3)配向分子線装置をほぼ完成し、反応分子の配向と反応断面積の関係を明らかにした。例えば配向したCH_3CNと準安定A_1原子との衝突過程に応用して、CN(B)状態を生成する断面積がCH_3方向とCN方向とで約1.5倍の配向依存性を示す等、新しい多くの知見を得た(桑田)。(4)有機金属化合物の超励起状態(分子のイオン化エネルギーより高い準位にある電子状態)の分解過程に関し、パーフェクトロンを用いて詳細な知見を得ることができた(蟻川)。(5)それと並行して超励起状態の理論的解析にR行列法を応用する新しい手法を展開し、水素分子を例に、2電子励起リドベルグ状態の複素量子欠損の核間距離依存性を調べた。(島村)。また、(6)He励起原子中の2電子の相関効果が衝突に際して果す役割を線形3原子分子モデルに基づき、相互作用の有効距離等に注目して、励起の傾向則を理論的に調べた。(金子)。(島村)。