hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波液中プラズマ制御によるパーム酸油の低温流動性改善とNOx低減機構の解明

H29年度は液中プラズマによるPAO混合燃料の低温流動性の改質において、液中プラズマ形成部における気相と液相の境界で化学反応は確実に進むが、予想以上に局所の反応温度が上昇し、副産物として多量のすす(C:85%, O:15%)が生成する一方で、低温でのパルミチン酸の析出を防止することは困難であった。H30年度は、液中プラズマを行う際に冷却を行うため、水の層と油の層を作り、油の層に近い水の層で液中プラズマを発生させ、水中で生成した活性化学種を油の層で反応させる実験を行ったが、パルミチン酸の化学構造を変化させるような反応は起きなかった。また、プラズマの温度を下げるという観点からプラズマジェットを作り、PAO混合燃料の表面および液中での反応も試みたが、プラズマジェットでは温度が全く上がらないため、燃料改質につながるような化学反応には至らなかった。さらに、電極材質、形状の変更を行い、温度調整に取り組んだが、結果は改善されなかった。ちなみに、超音波の活用はさらに温度を上げる結果となり、逆効果であった。H30年度は、PAO混合燃料によるNOx低減にも取り組んだ。これまでに、工業用バーナではPAO混合燃料を用いると、空気過剰率1.21.9の範囲では、燃焼炉出口の温度を大幅に低下させることなく、最大で30%程度のNOxが減少することを明らかにしてきたが、その原因は不明であった。そこで、流通反応装置により任意の燃焼条件を設定し、PAO混合燃料とNOの反応を調べた。その結果、熱分解雰囲気においては、軽油とPAOー軽油混合燃料のNO還元率は共に30%程度にとどまり、酸化雰囲気においては、軽油の最大NO還元率が60%、PAO混合燃料の最大NO還元率が75%となり、反応場に過濃な燃料と酸素が共存していることがNOx還元反応を促進させやすくなる結果となった。すべての結果が予想通りになっている訳ではないが、申請書に書いたことは概ね実施し、結果が確かめられているため。プラズマを用いた燃料改質において、温度制御を中心にさらなる文献調査を行い、参考例が見当たれば、実行手法を検討する。PAO混合燃料によるNOx還元の燃焼条件が明らかになってきたが、NOx還元にはどのような反応が関与しているのかは不明であるため、NOx還元反応場で生成される化学種を分析し、NOx還元に関与している化学種の特定を行う。H29年度は研究計画・方法にも示した通り、パーム酸油混合燃料の低温流動性の改善に取り組んだ。PAO(Palm Acid Oil)の組成分析からは単結合を有するパルミチン酸が最も多く検出され、固化に影響する化学種ということが分かった。そこで、パルミチン酸を最大限まで有機溶媒に溶かすことを考え、数種類の有機溶媒を調整し、溶解実験を行ったが、低温であからさまな析出(析出と容器の底への沈殿・固化)を防ぐことはできなかった。電子顕微鏡(SEM)で析出物を調べると、植物繊維のようなものが確認された。そこで、フィルター処理により、微細な植物繊維を除去した。その後、PAO粒子を均一に分散させた状態で、あからさまな固化を防止することを目的に、乳化剤としてポリグリセリン脂肪酸エステル(PFAE)を使用した。その結果、有機溶媒による処理では11°Cで析出していたPAO粒子の析出を5°C以下に抑えることができた。さらに、析出してもあからさまに個体を作るのではなく、均一にパルミチン酸粒子が分散した状態を保つことに成功した。ただし、試料の粘度を上げる結果となった。次に、液中プラズマによるPAOの改善も試みたが、作製したPAO混合燃料を数日間置くとPAO粒子の析出が見られた。また、PAOには炭素成分が多く、予想以上に試料の温度が上がりやすいため、すすの生成も見られた。次に平成31年度の課題の一部とし、PFAEにより作製したPAO混合燃料の燃焼を調べた結果、これまでに試作したPAO混合燃料と比べると、炉内の温度の低下を抑制し、かつ、NOx排出量も低減できることを明らかにした。今回の研究により、PAO混合燃料の析出の問題に対し、低温での使用を完全にクリアしたわけではないが、これまで11°Cで析出していたPAO粒子の析出を5°C以下に抑えることができた。また、溶剤だけでなく液中プラズマの活用方法も見直しを行い、PAO粒子の析出防止に役立てる必要があると考える。また、一部平成30年度に実施する実験が行え、さらに新たに作製したPAO混合燃料もNOx低減に効果があることを発見できた。単に温度が低下したためか、PAOが燃焼に影響したのかを詳細に調べ、NOx低減の理由を明らかにする必要があると考える。

また、プラズマの温度を下げるという観点からプラズマジェットを作り、PAO混合燃料の表面および液中での反応も試みたが、プラズマジェットでは温度が全く上がらないため、燃料改質につながるような化学反応には至らなかった。さらに、電極材質、形状の変更を行い、温度調整に取り組んだが、結果は改善されなかった。ちなみに、超音波の活用はさらに温度を上げる結果となり、逆効果であった。H30年度は、PAO混合燃料によるNOx低減にも取り組んだ。これまでに、工業用バーナではPAO混合燃料を用いると、空気過剰率1.21.9の範囲では、燃焼炉出口の温度を大幅に低下させることなく、最大で30%程度のNOxが減少することを明らかにしてきたが、その原因は不明であった。そこで、流通反応装置により任意の燃焼条件を設定し、PAO混合燃料とNOの反応を調べた。その結果、熱分解雰囲気においては、軽油とPAOー軽油混合燃料のNO還元率は共に30%程度にとどまり、酸化雰囲気においては、軽油の最大NO還元率が60%、PAO混合燃料の最大NO還元率が75%となり、反応場に過濃な燃料と酸素が共存していることがNOx還元反応を促進させやすくなる結果となった。すべての結果が予想通りになっている訳ではないが、申請書に書いたことは概ね実施し、結果が確かめられているため。PAO混合燃料の改質については、さらに低温でのPAO析出を防止するためにはPAOのエステル化反応等が必要になると考えられる。ただ、反応には強いエネルギーや選択性が関係するため、液中プラズマの有効活用を引き続き検討する。上述したとおり、液中プラズマをPAOに直接適応するとすすの発生が多くなる。そこで、PAOとは異なる親水性の層とPAOまたはPAO混合燃料の2層を作り、親水性での層で液中プラズマにより生成される化学種をPAOまたはPAO混合燃料の層で反応させ、低温流動性の改善に役立てることを目的に研究を進める。その他については、計画書に基づいて研究を進める。プラズマを用いた燃料改質において、温度制御を中心にさらなる文献調査を行い、参考例が見当たれば、実行手法を検討する。PAO混合燃料によるNOx還元の燃焼条件が明らかになってきたが、NOx還元にはどのような反応が関与しているのかは不明であるため、NOx還元反応場で生成される化学種を分析し、NOx還元に関与している化学種の特定を行う。出張旅費を計上していただが、本校の運営費交付金ならびに共同研究経費から支出したため。来年度はすでに3件の学会出張を予定しているため、これらに使用する予定である。当初、科研費にて消耗品の購入を予定していたが、専攻科生の研究指導を行うこととなり、運営費交付金の追加補填があったため、こちらから先に支出する必要があったので一部の科研費の使用を次年度以降に持ち越すことになった。
低品位ニッケルラテライトの還元鉱からの希硫酸浸出-浄液-溶媒抽出分離

インドネシア国ゲ-ベ鉱山産蛇紋岩質ニッケルラテライト鉱を70mesh以下に粉砕し、これに石炭、硫黄、ベントナイトを混合して、950°C、3時間で還元したペレットを湿式粉砕して、希硫酸で浸出した。浸出過程で空気曝気とオゾン曝気によるNi,Co,Fe,Mn,Mgの浸出率に及ぼす影響を比較検討した。19.2ml/min O_3で2時間曝気した場合、ORPは+1,050mv以上となり、Feの100%を、Mnの96%を酸化除去できるが、一方,Mgの23%がNi,Coは93%が浸出される。1,000ml/min空気で7時間曝気した場合には、ORPは最高+300mvしか上昇しないため、Ni,Coの浸出率はO_3を使用した場合と大差ないが、Feの90%が、Mnの30%が、酸化除去されるにすぎない。一方、Mgは1015%のみが浸出される。したがって、Ni、Coを90%以上浸出し、同時にFe,Mnを100%近く酸化除去し、さらにMgの浸出率を15%以下に抑制するために、上記還元ペレットを0.025mol/dm^3希硫酸で2時間、1,000ml/minの空気で酸化浸出し、その後19.2ml/minのO_3で酸化浸出した。酸化浸出温度5557°C、最終pHを3.00、ORPを+1,050+1,070mvに制御しながら浸出すると、Ni,Coは9293%が浸出され、Feは100%、Mnは9697%が酸化除去される。しかも、Mgは1012%のみ浸出され、初期の目的を達成することができた。褐鉄鉱質鉱に対しても本法を適用した結果、蛇紋岩質鉱と同等の成績がえられることが判った。なお、これらの浸出貴液中に微量存在するCu及びZnイオン濃度はそれぞれ、6.76×10^<-5>mol/dm^3,1.28×10-4mol/dm^3にすぎないが、これらはH_2Sを吹き込み、ORPを-120mv、pHを2.803.00に調整することにより、Ni,Coを液中に100%残留させながら、Cu,Znを選択的に硫,除去できることも判明した。
先天性心疾患モデルラットの全胚培養による冠動脈奇形発生関連因子と成立機序の解明

ビスダイアミン投与ラット、WKY/NCrjラット胎仔における冠動脈及び冠動脈奇形発生機序の検討1.ラット胎仔において、組織学的に冠血管の存在が確認できたのは胎生14.5日以後であった。妊娠10.5日のWister系母ラットにビスダイアミン200mgを胃ゾンデにて注入し、胎生14.5日以後の胎仔で冠血管の存在を検索すると、冠血管の分布はコントロールに比して粗で、動脈幹と冠動脈との連続性がみられなかった。心外膜は心筋と接近せず血管叢の発達が不良で、冠血管内皮でのV-CAM、テネイシンの発現は減弱していた。菲薄な心筋には類洞が深く嵌入していた。2.1.と同様にビスダイアミンを注入し、胎生10.5日から24匹の全胚培養を開始し、早期胚の変化を実体顕微鏡下で観察した。動脈幹分割前に心室腔の拡大、心筋の菲薄、流出路の蛇行が認められた。組織学的に冠動脈原基を認めず、動脈幹周囲のN-CAMの発現は粗で、明らかな連続性や塊としての存在は確認できなかった。また、テネイシンXとV-CAMの発現は認めなかった。3.妊娠10.5日のWKY/NCrjラット胎仔についても同様の観察を行ったが、ビスダイアミン投与ラットと差はみられなかった。胎生15.5日の心外膜や心室壁におけるテネイシンとV-CAMの発現は、ビスダイアミン投与ラットより強くコントロールと差がなかった。4.妊娠10,11,12日にビスダイアミンを投与し、新生仔の心血管奇形について形態的に検討した。妊娠10日投与群では全例で大動脈弓の異常があったが動脈幹分割異常はなく、妊娠11日投与群では93%に、妊娠12日投与群では32%に動脈幹奇形がみられた。しかし、冠動脈の奇形は動脈幹分割異常を認めた妊娠11日と12日群にのみ、この頻度に比例して認められた。以上より、動脈幹分割の異常により冠動脈原基の発生異常が、心外膜の発生異常により冠血管の分布異常を生じることが示唆された。冠動脈原基の発生に神経堤細胞が関与するかどうかを明らかにすることはできなかったが、これは心臓発生における大きな課題であり、今後検討していきたい。1.胎生11.5日から17.5日のWisterラット胎仔を母ラットから摘出し、冠血管の発生時期を組織学的に検索した。組織切片上で冠血管の存在が確認できたのは胎生15.5日以後であった。そこで、妊娠10.5日のWister系母ラットにビスダイアミン200mgを経口投与し、胎生15.5日から17.5日の胎仔で冠血管の分布を検索したところ、その分布はコントロールに比して粗であった。2.1.で得られた組織切片を血管内皮のマーカー(V-CAM、bFGF、テネイシン)で免疫染色した。

ビスダイアミン投与ラットでは動脈幹と冠動脈原基との連続性がみられず、動脈幹内皮でV-CAM発現は減弱していた。コントロールでは心膜が心筋と接近することで血管叢が形成されたが、ビスダイアミン投与ラットでは認められず、V-CAM、bFGF、テネイシンの発現は減弱していた。心筋は菲薄で類洞が深く嵌入していた。3.1.と同様の方法でビスダイアミンを投与し、投与終了3時間後に屠殺、速やかに子宮を摘出した後、New(1973)の方法により24匹の全胚培養を開始した。実体顕微鏡下で、動脈幹周囲及び心室壁の形態を経時的に観察し、コントロールと比較した。15匹の胎仔で動脈幹分割前に心室腔の拡大と流出路の極端な蛇行が認められた。連続切片を作製し、組織学的に冠動脈原基の位置を検索したがその存在を認めることはできなかった。以上より、(1)ビスダイアミン投与ラットでは動脈幹形態の異常に伴い動脈幹分割の異常が生じ、これにより冠動脈原基の位置異常が生じる、(2)心外膜の発生異常により冠血管発生と分布の異常を生じる、ことが示唆された。次年度には、ビスダイアミン投与ラットとWKY/NCrjラットにおいて、冠血管発生と神経堤細胞のマーカーを共焦点型レーザー顕微鏡(BioRad MRC 600)で観察し、その分布について三次元的に検討する。#ビスダイアミン投与時期を変えることで生じる心血管奇形および冠動脈異常の形態的な差と神経堤細胞誘導因子と血管組織成長因子発現パターンとの関係の解明1.妊娠10.5日のWister系母ラットにビスダイアミン200mgを胃ゾンデにて注入した。全胚培養下で、動脈幹分割前、動脈幹分割時、心室中隔形成時を確認し、動脈幹周囲の神経堤細胞誘導因子(N-CAM)と血管組織成長因子(テネイシン、V-CAM)の発現を三次元的に観察した。動脈幹周囲のN-CAM発現はいずれの時期でも粗であり、明らかな連続性や塊としての存在は確認できなかった。また、テネイシンXとV-CAMの発現は全く認めなかった。2.妊娠10.5日のWKY/NCrjラット胎仔についても同様の観察を行ったが、N-CAM、テネイシン、V-CAMの発現はビスダイアミン投与ラットと差はみられなかった。心外膜や心室壁におけるテネイシンとV-CAMの発現は心室中隔形成時にはみられ、これはビスダイアミン投与ラットでの発現より早く、コントロールと差がなかった。3.妊娠10,11,12日にビスダイアミンを投与し、新生仔の心血管奇形について形態的に検討した。妊娠10日に投与した新生仔では全例で大動脈弓の異常があったが動脈幹分割異常はなく、妊娠11日に投与した群では93%に、妊娠12日に投与した群では32%に動脈幹奇形がみられた。しかし、冠動脈の奇形は妊娠10日のものではみられず、動脈幹分割異常を認めた妊娠11日と12日ではこの頻度に比例して認められた。以上より、動脈幹分割の異常と冠動脈奇形の発生には深い関連性のあることが明らかとなったが、動脈幹周囲における冠動脈原基の発生に神経堤細胞が関与するかどうかを明らかにすることはできなかった。冠動脈原基がいかに発生するか、心臓発生における大きな課題であり今後検討してみたい。
表面効果による再突入ブラックアウトの低減化研究

大気再突入時に高温プラズマに包まれた宇宙機が、地上局やデータ中継衛星との通信途絶現象(通信ブラックアウト)に陥ることは大きな問題である。その一方で、再突入機近傍のプラズマ諸量分布や電磁波挙動の正確な予測が難しく、通信ブラックアウト低減に繋がる知見の探索が困難な状況である。したがって、この問題を回避・緩和するために通信ブラックアウト低減化技術は必要である。いま表面触媒性による宇宙機後流プラズマ密度の低下と、それによる通信ブラックアウト低減が期待されている。本研究においては、プラズマ風洞と数値解析技術を用いて、再突入時における通信ブラックアウト環境の再現を行い、表面効果による低減化メカニズムおよび低減化技術の指針を見出すことを目的とする。これまでの研究で、表面触媒はブラックアウト低減化の効果があるものの表面加熱率を増加させることが数値解析的手法によって示された。加熱率増加は望ましくないためブラックアウト低減化との両立が重要となる。ここでは機体に貼り付けた触媒の幾何的形状によってブラックアウト低減化と加熱率増加の効果がどのように現れるか影響を与えるか調べた。また、九州大学における研究者と連携して九州大学アーク加熱風洞を用いた通信試験を実施した。通信装置を内蔵した試験模型がプラズマ気流に暴露される間通信ブラックアウトが生じることが実証された。JAXA宇宙科学研究所1MWアーク加熱風洞を対象に、発光分光測定法と数値解析手法を用いて気流温度や速度、化学種組成などの分布を明らかにした。これは国内最大規模の風洞であり、本研究課題遂行において有効な装置の1つであると期待される。本課題を基課題にした研究課題(国際共同研究加速基金(国際共同研究強化))17KK0123が採択されたため、本課題で予定されていたDLRアーク加熱風洞(L2K)を用いた通信実験は、上記の国際共同研究の枠組みで実施することが適切と判断した。そのため、本課題での大型風洞を用いた通信ブラックアウト試験の代替として、JAXAアーク加熱風洞を用いた試験を実施することとした。JAXAアーク加熱風洞のプラズマ気流の素性はこれまで実験的・数値的な診断を行うことによって明らかになりつつある。この情報を用いることで質の高い通信実験を実施することが期待される。また、結果的にDLRとJAXAのアーク加熱風洞による実験を実施することによってより多面的に考察を行うことが可能になると考えられる。今後の計画として次の3つを主な遂行内容とする:(1)JAXA宇宙科学研究所1MWアーク加熱風洞を用いてプラズマ気流を生成し、通信装置を内蔵した試験模型を用いて通信ブラックアウト試験を実施する。通信試験模型はこれまで九州大学20kWアーク加熱風洞で用いたものを利用する。この試験を通して大型風洞での通信ブラックアウト低減化実証を行う。さらに表面触媒を変更した模型を数種類用意し、表面触媒性が低減化にどのように影響するか明らかにする。(2)通信ブラックアウト予測ツールを用いて、JAXA1MWアーク加熱気流に投入された試験モデル近傍の流れ場および電磁波伝播を調べる。ここで得られた数値解析結果と風洞試験で得られた結果を比較し、低減化に対してどのようなメカニズムが生じたか調べる。また材料の触媒能がどの程度であったか調べる。(3)再突入カプセルを対象とし、機体に計画2で明らかにした触媒性をもつ材料を貼り付けたケースの解析モデル作成を実施、数値解析による通信ブラックアウト低減化を実施する。今年度は、研究代表者が過去に作成したブラックアウト予測ソフトウェアを用いて欧州宇宙機関の再突入カプセル(ARD)の再突入環境を数値的に再現し、表面触媒効果あり・なしのケースを調査した。これによって表面触媒効果によるブラックアウト低減化の可能性を示した。また、数値解析手法を用いてDLR(ドイツ航空センター)1MWアーク加熱風洞L2Kの気流温度や速度、化学種組成などの分布を明らかにした。この風洞は、DLRに設置されている再突入環境の再現が期待できるアーク加熱風洞である。これまでピトー圧計や熱流束計、レーザーを利用した気流温度など様々な計測が行われきたが、さらにDLR風洞のプラズマ風洞気流を明らかにする必要があった。この研究成果は、次年度以降に予定しているDLR風洞での通信実験を評価する際に重要な情報となるものである。より信頼できるデータ取得を行うにあたって、DLR 1MWアーク加熱風洞L2Kの風洞気流を明らかにする必要があると判断し、上記研究実績の概要で記載したとおり、その作業事項を行った。そのため、本来の研究計画から多少の変更が生じている。平成29年度の研究予定に組み込んでいた九州大学アーク加熱風洞を用いた通信試験と触媒性材料選定作業は、九州大学における研究者と連携して行うことが効率的であると判断し、次年度作業に組み入れることとした。

なお、九州大学アーク加熱風洞は研究代表者の過去の研究によって明らかにされており、それにかかる時間的コストはほとんど生じない。大気再突入時に高温プラズマに包まれた宇宙機が、地上局やデータ中継衛星との通信途絶現象(通信ブラックアウト)に陥ることは大きな問題である。その一方で、再突入機近傍のプラズマ諸量分布や電磁波挙動の正確な予測が難しく、通信ブラックアウト低減に繋がる知見の探索が困難な状況である。したがって、この問題を回避・緩和するために通信ブラックアウト低減化技術は必要である。いま表面触媒性による宇宙機後流プラズマ密度の低下と、それによる通信ブラックアウト低減が期待されている。本研究においては、プラズマ風洞と数値解析技術を用いて、再突入時における通信ブラックアウト環境の再現を行い、表面効果による低減化メカニズムおよび低減化技術の指針を見出すことを目的とする。これまでの研究で、表面触媒はブラックアウト低減化の効果があるものの表面加熱率を増加させることが数値解析的手法によって示された。加熱率増加は望ましくないためブラックアウト低減化との両立が重要となる。ここでは機体に貼り付けた触媒の幾何的形状によってブラックアウト低減化と加熱率増加の効果がどのように現れるか影響を与えるか調べた。また、九州大学における研究者と連携して九州大学アーク加熱風洞を用いた通信試験を実施した。通信装置を内蔵した試験模型がプラズマ気流に暴露される間通信ブラックアウトが生じることが実証された。JAXA宇宙科学研究所1MWアーク加熱風洞を対象に、発光分光測定法と数値解析手法を用いて気流温度や速度、化学種組成などの分布を明らかにした。これは国内最大規模の風洞であり、本研究課題遂行において有効な装置の1つであると期待される。本課題を基課題にした研究課題(国際共同研究加速基金(国際共同研究強化))17KK0123が採択されたため、本課題で予定されていたDLRアーク加熱風洞(L2K)を用いた通信実験は、上記の国際共同研究の枠組みで実施することが適切と判断した。そのため、本課題での大型風洞を用いた通信ブラックアウト試験の代替として、JAXAアーク加熱風洞を用いた試験を実施することとした。JAXAアーク加熱風洞のプラズマ気流の素性はこれまで実験的・数値的な診断を行うことによって明らかになりつつある。この情報を用いることで質の高い通信実験を実施することが期待される。また、結果的にDLRとJAXAのアーク加熱風洞による実験を実施することによってより多面的に考察を行うことが可能になると考えられる。平成30年度の計画として次の3つを主な遂行内容とする:(1)九大20kWアーク加熱風洞を用いてプラズマ気流を生成し、試験モデルの試験を実施する。ここでの目的はブラックアウト予測ツールの解析モデル検証、試験モデルの健全性(耐熱性・耐圧性など)のチェックとしている。風洞計測データ(気流圧力や表面熱流束)と数値解析結果を比較して、妥当性評価を実施する。
形質転換技術を利用したイネの穂培養法の確立と登熟過程解析への応用

1、イネ子実の登熟過程を単純化して解析するために、イネの穂培養法の確立とその応用を試みた。2、本年度は、昨年度の研究において子実の発育・成長に深く関与することが示唆された子実中遊離糖の組成に着目し、インタクトな穂および穂培養法においてソース能力(供給炭素源の量と質)を制御して育てた穂について糖分析を行った。3、インタクトな穂の先端部(強勢穎果)の子実においては、全糖含有率(TS%)、還元糖含有率(RS%)ともに登熟初期に高く、登熟が進むにつれ急速に低下した。穂の基部(弱勢穎果)においては、TS%とRS%は、先端部の経時的変化に遅れて推移する傾向にあった。4、細胞壁結合型インベルターゼ活性と連動し、細胞分裂を促すと考えられているヘキソース/スクロース比(H/S比)は、先端部ではTS%の変化にやや遅れて開花後5-7日目に最大となった。この最大期は子実乾物重が指数的に増加する時期と一致した。5、穂培養処理した穂の先端部の子実においては、同時期のインタクトな穂の子実に比べ、TS%、H/S比ともに高かった、H/S比は、特にグルコースのみを炭素源とした処理区で高く、この処理区で穂が緑色を多く残し登熟が遅れる傾向にあったことと関連があるものと推察された。6、培地組成の著しい違いにも関わらず、子実中の主要な遊離糖(グルコース、フルクトース、スクロース)の組成に大きな違いは見出されず、子実中で糖の変換が盛んに行われていることが示唆された。一方、ヘキソースのみを炭素源とした処理区では、マルトース(またはセロビオース)およびラクトースと同じカラム保持時間を有する有意な量の未同定ピークが検出され、糖代謝が大きく変化していることが示唆された。7、以上のことから、穂培養法は、イネ子実における糖代謝機構を解析する上で新規かつ有益な手段になりうることが示唆された。1、イネ子実の収量と品質に直接影響を及ぼす登熟過程を単純化して解析するために、穂培養法の確立とその応用を目指した。2、本年度は、長期間の穂培養を可能とするために、(1)抗生物質(ハイグロマイシン、以下Hyg)を添加した培地とHyg耐性遺伝子を導入した形質転換イネを用いることで、微生物によるコンタミネーションの防止を図ること、(2)培地の糖・窒素の組成が子実中の炭水化物とタンパク質の蓄積量に及ぼす影響を調べることで、最適な培養条件を見出すこと、の2点を検討した。4、穂の乾物増加は培地の糖濃度に大きく依存した。中でも、培地の糖が単糖のみで構成され40g/Lの濃度の時に最も高い乾物増加を示した。しかしながら、培地の糖が単糖のみの場合、穂は緑色を多く残し、子実中の遊離の糖含量が増加した。このことから、培地の糖が単糖のみの場合は、穂の生長を持続させる働きはあるものの、登熟の進行に伴う貯蔵物質の蓄積は遅れる傾向にあるものと推察した。5、培地の窒素源としてグルタミンを用いた場合、あるいは窒素無添加の場合、穂はほとんど生長しなかった。一方、硝酸アンモニウムを0.5g/L(N)の濃度で用いた場合、子実の形態・タンパク質含量等は圃場で得られた子実のそれと同等であったが、2g/L(N)の濃度で用いた場合は、乳白化を起こすとともにタンパク質組成に変化が見られた。6、以上より、本実験の条件下では抗生物質(Hyg)の使用は有効ではないこと、培地の糖・窒素の組成は子実の生長に大きな影響を及ぼし、その最適濃度は糖40g/L、窒素0.5g/L(N)であることが明らかとなった。

6、培地組成の著しい違いにも関わらず、子実中の主要な遊離糖(グルコース、フルクトース、スクロース)の組成に大きな違いは見出されず、子実中で糖の変換が盛んに行われていることが示唆された。一方、ヘキソースのみを炭素源とした処理区では、マルトース(またはセロビオース)およびラクトースと同じカラム保持時間を有する有意な量の未同定ピークが検出され、糖代謝が大きく変化していることが示唆された。7、以上のことから、穂培養法は、イネ子実における糖代謝機構を解析する上で新規かつ有益な手段になりうることが示唆された。
モンテカルロ法に関連する諸問題と金融工学への応用

1.レビー過程のサンプルパス発生には、レビー過程を構成する全ジャンプを発生させる確率数列表現法を用いる方法があります。まずレビー過程の固定時刻分布である無限分解可能分布の確率数列表現法と準モンテカルロ法との相性についての研究を遂行し、"Quasi-Monte Carlo method for infinitely divisiblerandom vectorsvia series representations"という題名の論文を完成し投稿しました。さらにレビー過程、ジャンプ型確率微分方程式における確率数列表現法への発展を現在模索しており、これら一連の研究成果はレビー過程の実用に貢献するものと期待できます。2.ジャンプ型確率微分方程式に関連する期待値の計算においては、サンプルパスを近似的に発生させるオイラー法が主流となっているが、生成作用素とディンキン公式をもとに数理計画法を用いて期待値の上界下界を算出する方法を昨年度提案しました。今年度はさらに確率微分方程式の固定時刻分布が安定分布のような裾の厚い分布である場合にもexponential temperingを施すことで対応できることを示し、"A weak approximation of stochastic differential equations with jumps through tempered polynomial optimization"という題名の論文を完成し投稿しました。さらに、これらの研究成果をもとに、中間時点や別の初期地点に関する期待値算出、また初期地点が確定的でない場合においても当該手法が適用可能であることが判明し、研究成果を論文として現在執筆中です。1.モンテカルロ分散減少法に関する研究(1)すでにブラウン運動で記述される金融モデルに関する各種感応度指標のモンテカルロ推定公式は知られていたが、不連続レビー過程で記述される金融モデルに関するものは皆無であった。本研究にて、レビー過程のあるクラスに基づくモデルであれば感応度指標公式を導出することが可能であることが判明し、3本の論文にまとめた。現在、査読付論文誌で審査中もしく改訂中でる。(2)加重サンプリング法、制御変動法、層別化法といった分散減少法単体における最適パラメータ探索法が知られているが、本研究ではこれらを同時に施した際の最適パラメータ探索法を提案した。研究成果をまとめた論文が現在査読付論文誌にて改訂中である。2.レビー過程の確率数列表現のシミュレーションに関する研究確率数列表現の鍵となるボアソン到着列と準モンテカルロ法で使用される低食い違い数列との相性が良いことは直観で明らかであるが、本研究においてこの直観を数値実験を通して裏付ける結果が得られてきた。査読付論文誌に投稿すべく、現在論文を執筆中である。3.確率微分方程式弱近似への最適化アプローチに関する研究確率微分方程式弱近においてはオイラー丸山法が用いられるのが通例であるが、本研究では数理計画法を用いた弱近似を行っている。連続過程のみならず不連続過程に対しても、モーメント、裾確率、生存確率等の推定が良好な精度で行えることが判明した。研究成果をまとめた論文は査読付論文誌にて審査中であり、さらに次の論文も現在執筆中である。
日本語におけるスクランブリングに関する統語論的・意味論的研究

従来、長距離かきまぜ構文は、日本語におけるものもそれ以外の言語におけるものも、移動操作によって生成されるものと考えられてきた。本研究では、日本語における長距離かきまぜ構文が、英語などの言語における外置(extraposition)構文と共通の性質を持つことを示すことを通じて、日本語の長距離かきまぜ構文は移動操作によって生成されるものではないということを示すことに成功した。そして、英語などにおける外置構文と日本語などにおける長距離かきまぜ構文とを同時に捉えるための理論として、C.Pollard、A.Katholらが提案している、linearization-basedな統語理論を利用した新たな理論を提示した。また、研究の過程において、日本語の長距離かきまぜに関する新たな事実を多数発見した。当初の研究計画調書の中では、Sheard等の提案している「格下げ理論」が日本語の長距離かきまぜに関して適用可能なのではないかという見通しを述べたが、格下げ理論は正しい理論ではありえないということを示す証拠を得た。以上の研究成果は、日本語のシンタクスに関して新たな知見をつけ加えるものであるにとどまらず、linearization-basedな統語理論の有望性を実証するという、一般言語学的な意味合いをも持つものである。
肝臓ミクロソームイノシトール-3-燐酸依存性カルシウムチャンネルの精製と機能特性

ラット肝ミクロリーム膜にBacillus cereusの産生する膜崩壊因子を作用させるとミクロソーム膜蛋白が遊離し疎水性蛋白塊を形成する。その蛋白塊を遠心分画により分離し大豆燐脂質(アゾレクチン)と共に超音波処理しミクロソーム蛋白をアゾレクチン人工膜小胞に再構成するとATPによるカルシウムの取込と取込まれたカルシウムの【IP_3】(イノシトール-1・4・5-トリス燐酸)による排出遊離活性が測定され【IP_3】-依存性カルシウムチャンネルのミクロソームからの分離が本法によって可能なことが判明した。そこでそのチャネル蛋白の精製へと歩を進めることとし先ず蛋白塊を6M尿素を含むトリス緩衡液に溶解して後、その溶液を156,000g、90分の遠心で上清をとって不溶物を除きその上清について硫安塩析を行ない硫安4565%飽和区分に回収された活性区分を再び6M尿素を含むトリス緩衡液に溶解し同溶液に対して透析後同溶液で平衡化したDEAE-トウヨウパールにチャージし0-0.3MのNaClのグラジエント溶出を行なって精製を進めた。活性蛋白は0.1M NaCl近傍に溶出されその溶出蛋白について精製度と活性特性の検討を行なった。精製度の検定をSDS-PAGEによって調べると分子量68K,66K,52K,44K,35Kと32Kダルトンの計6種の蛋白の存在が明らかとなり更なる精製が必要であった。本蛋白群とアゾレクチンに【Ca^(2+)】/【H^+】exchangerと共に組入れExchangerによってリボソーム内に取込ませたカルシウムを【IP_3】によって排出させるという方法で活性を調べると明らかに活性が観察されその比活性は本精製操作により約50培の上昇と算定された。【IP_3】を封入したリボソームに本活性蛋白を組入れるとその【IP_3】に依存したカルシウムのリボソーム内取込が観察され【IP_3】によって開かれるカルシウムチャンネルであることを確認した。平面膜法への適用についても検討を始め、平面膜に組入れた蛋白の【IP_3】による開閉反応が電気的に測定可能であることが判明した。
プラズマプロセス下における半導体材料の水素パッシベーション機構の解明

本研究では、プラズマプロセス下の半導体材料において、水素原子が介在する欠陥の発生と修復のメカニズムを解明することを目的とする。水素原子照射に伴う半導体材料の電気的・光学的特性の変化を光電流計測及び分光エリプソメトリ法により実時間その場計測する。本計測を通し、水素化“進行中"における半導体物性(バンドギャップ、欠陥準位、光電導度等)等の変化を明らかにする。半導体材料として、結晶シリコン、水素化アモルファスシリコン及び関連化合物を採用する。これらの半導体材料は、各種半導体デバイスに広く用いられ、産業応用上極めて重要な材料である。本年度は、結晶シリコンに対し、水素プラズマを照射した際の欠陥の発生と修復を詳細に調査した。以下に得られた成果を記述する。水素プラズマ照射に伴い、結晶シリコン内の光電流は減少し欠陥が発生することを確認した。また、照射後の熱アニール時に、光電流は回復し欠陥が修復する様子を確認した。欠陥の発生と修復は、照射時間と処理温度に強く依存することを見出した。処理時間が短い場合、表面欠陥が形成され、照射時間を長くすると共に、バルク欠陥、表面構造のアモルファス化を伴う表面欠陥層が形成されることを見出した。表面欠陥は、アニールに伴いほぼ修復するが、バルク欠陥及び表面欠陥層は、修復困難であることを見出した。また、結晶シリコン上の酸化膜の界面欠陥を評価した。酸化膜はALD法にて形成し、熱アニール及び水素プラズマ処理を施した。水素化により、ダングリングボンド等の界面欠陥が終端され、良好なパッシベーションが得られることを見出した。研究計画書に記載の通り、半導体材料の欠陥の発生・修復に関するメカニズムを調査しており、おおむね研究は順調に進んでいる。本年度前期では、結晶シリコンに水素プラズマを照射し、水素原子起因の欠陥の発生と修復を調べた。具体的には、光電流計測及び分光エリプソメトリ法を用いて、結晶シリコン表面の電気的・光学的特性の変化を実時間その場計測した。本年度後期では、水素プラズマ照射により形成された表面欠陥層の解析を進めた。具体的には、断面TEM観察やSIMSによる深さ方向の元素分析を行った。これらの分析より、表面欠陥層は、ポーラス形状のシリコンで、多くの水素原子が存在することが示唆された。表面欠陥層の厚みは数ナノメートルであることも確認した。また、結晶シリコン上酸化膜の界面欠陥の評価を進めた。今後は、本年度得られた成果をもとに、半導体薄膜形成時の欠陥の発生と修復に関するメカニズムを解明する研究を進める。具体的には、結晶シリコン上の水素化アモルファスシリコン薄膜形成時における界面欠陥の発生と修復を調査する。水素化アモルファスシリコン薄膜の膜厚を変え、界面欠陥密度を光電流の変化から評価する。得られた結果を踏まえ、結晶シリコンの表面パッシベーションの特性向上に関する指針を得る。また、太陽電池をはじめ半導体デバイス(ロジック、メモリ、イメージセンサー等)の性能向上に関する指針を提供する。

具体的には、結晶シリコン上の水素化アモルファスシリコン薄膜形成時における界面欠陥の発生と修復を調査する。水素化アモルファスシリコン薄膜の膜厚を変え、界面欠陥密度を光電流の変化から評価する。得られた結果を踏まえ、結晶シリコンの表面パッシベーションの特性向上に関する指針を得る。また、太陽電池をはじめ半導体デバイス(ロジック、メモリ、イメージセンサー等)の性能向上に関する指針を提供する。当初購入予定の物品が競争入札等により安価に購入できたため、また、装置を自作する等で出費を抑えられたため、余剰分を次年度へ繰り越す。当初の予定通り研究を実施する。繰り越し分は、研究を加速させるための追加実験の費用に充てる。1.SOIウエハ(数枚)、シリコン基板(100枚)、酸化膜付シリコン基板(100枚)等の消耗品を購入。2.分光エリプソメトリの光源の更新。3.シリコン薄膜の成膜に必用な特定高圧ガス。4.研究成果の発信のため、国内外の学会への参加費用。1.2018年堀場雅夫賞受賞2.第17回応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会プラズマエレクトロニクス賞受賞
豪雨による地盤災害の発生予測に関する研究

本研究では、豪雨による地盤災害の発生を予測する方法を確立することを目的として、10分間の雨量データベースを用いてTalbotの極値雨量強度曲線の特性を求め、豪雨時の特性値の振舞いから豪雨を予知し、ひいては地盤災害の発生の予知を試みた。そのため、まずこの方法を、昭和55年北九州地方豪雨をはじめ、昭和57年長崎豪雨、昭和58年山陰豪雨などの既往の豪雨災害に適応して、この方法の有効性を確かめた。そのため、これらの豪雨時に多くの地盤災害を発生した地方のアメダスの記録を集収し、これを解析した。その結果、15地点のうち12地点においてこの方法の有効性が確認され、最も短い場合でも災害発生の40分前に予知が可能であるとの結果が得られた。すなわち、極値雨量強度曲線として【R_T】=a/(T+b)を用い、現時点からさかのぼって、過去60分間内の10分雨量6個からパラメーターa,b値を決定し、10分ごとに得られるa,b値の動きが豪雨時にどのように振舞うかをしらべ、a,b値がa/b=171およびa/b=34.2の線に平行に移動することを確認した。そのことからa-b分布図のある領域を設定し、この領域にa,b値が入ったとき災害発生の予報を出せばよいことがわかった。また、アメダスの10分間雨量がこの解析に有効に利用できることがわかった。一方、本研究においては、豪雨による地盤災害の発生地点を明確に予測する方法として、豪雨時の地盤内の地下水位と雨量を、近くの2地点を選んで測定してみた。61年度は降雨量が少なく、両者の相関を求めるまでには至っていないが、雨量と地下水位上昇の相関係数は求めることができた。ただこの値は降雨量の関数となるため、引き続き観測することが必要である。また、これらの相関を求めるのには、タンクモデルを用いたが、これについても、十分検討する必要がある。
ヒトと類人猿の生殖戦略の進化

ヒトと大型類人猿の繁殖戦略の様相を明らかにするため、ヒトと大型類人猿3種の精巣について、組織学的な分析を行い、また精子相対産生量を示す指標によって比較した。ヒト(N=7)、ゴリラ(10)、チンパンジー(11)、オランウータン(7)から、オートプシーまたはバイオプシーにより精巣標本を採取した。これを光学顕微鏡で観察することにより、各種の精上皮や間質、精子形成サイクルの様相について比較した。また、全精巣の精細管総延長と精細管あたりの精子の密度を計算し、これを乗じることによって精子形成指数を求めた。その結果、ヒト(N=6/7),チンパンジー(10/11)、オランウータン(7/7)では、ほとんどの個体で精子が形成されていたが、ゴリラでは少なかった(4/10)。ヒトと大型類人猿との間に統計的な差は認められなかった。ヒトの間質は比較的少ない。間細胞は、ゴリラでは非常に密度が高く、チンパンジーでは密度が低いが、ヒトとオランウータンは、その中間的な様相を示した。精細管の直径と、精巣実質中に精細管が占める割合は、4種のあいだに有意差が認められなかった。ヒトの全精巣中の精細管総延長は、ゴリラとの間に差はないが、オランウータン、チンパンジーより有意に短かった。ヒトの精細管断面に見られる成熟精子細胞(精上皮サイクルのステージIとIIに見られる成熟精子細胞)の数は、ゴリラとオランウータンとの間に差は認められなかったが、チンパンジーより有意に少なかった。精子形成指数の値は、4種相互に有意に異なっていた。日常的な精子産生は、ゴリラはヒトの4分の1,オランウータンはヒトの4倍、チンパンジーはヒトの60倍であると推定された。精子発生の活性をヒト科の4種で比較した。オトナのヒト(N=1)、ゴリラ(N=11)、チンパンジー(N=5)、オランウータン(N=4)の死亡個体から精巣を採取し、通常の組織学標本を作製した。これを光学顕微鏡で観察し、精上皮サイクルが、これら類人猿ではすべて6ステージに分けられることを明らかにした。また、ヒトを含むすべての種で、合胞体と思われる巨大な精子形成細胞が認められた。精子発生指数(Spermatogenetic Index ; SI)と減数分裂指数(Meiotic Index ; MI)を算定した。ゴリラは、11サンプルのうち7サンプルで成熟精子細胞が認められないなど、精子発生が極めて低調で、平均SIは0.80、MIは0.48であった。これに対し、チンパンジーはそれぞれ8.30、3.49と、精子発生が活発であった。オランウータンは、それぞれ5.98、2.63で、ゴリラとチンパンジーの中間的な値を示した。また、ヒトのSI、MIは3.7、1.67で、オランウータンのレンジに重なるが、ゴリラ、チンパンジーのレンジとは重複しなかった。SIに精巣重量と精巣内における精細管の割合をかけて、相対的な精子産生量を推定した。ヒトのそれを1としたとき、チンパンジーは7.4であるのに対し、ゴリラは0.06と極めて少なく、またオランウータンは1.2で、ヒトと同程度であった。こうした精子形成の違いがどんなメカニズムで引き起こされ、それぞれの種が進化の過程でどのような繁殖戦略を採ったのかを解明するため、精子形成にまつわるいくつかの点を、免疫組織化学的な手法で分析を加えるべく準備を進めた。

すなわち、エストロゲン・レセプターα、β、アロマターゼの染色、またアポトシスを検出するためのTUNEL法のプロトコルを確立した。ヒトと大型猿人類で、精子発生の活性を比較検討する研究の一環として、今年度はゴリラとオランウータンの精巣標本の分析を行った。飼育され死亡したゴリラ(N=10)の精巣から通常の組織学標本を作製し、光学顕微鏡で観察、分析した。また、ライディヒ細胞は、ライディヒ細胞を免疫組織化学的にテストステロンを染色することで同定し、またアポトシスについても検討した。その結果、ゴリラの精巣は、以下の4点で、精子形成が不活発である様相が認められた。(1)10個体のうち4個体でしか精子形成が認められない、(2)精上皮は、精子形成が認められる標本でも薄い、(3)退縮した精細管がどの標本にも認められる、(4)異常な巨大合胞体細胞が精子形成の認められるすべての標本に認められた。これらの特徴は、ゴリラの精子形成が不活発であることを示している。一方で、間質は豊富で、そこに多数のライディヒ細胞が存在した。精細管が退縮し繊維化した標本では、ライディヒ細胞が紡錘形に変形したものが多かった。アポトシスは、精子形成がみられる標本では、精子形成の各段階の細胞に認められた。一方、精子形成が認められないものでは、セルトリ細胞までアポトシスを引き起こしている様相が認められた。オランウータン(死亡個体N=4;バイオプシーN=2)の精巣標本も、ゴリラと同様に通常の組織学標本を作製し、テストステロンを施した。精細管上皮は、いずれの標本とも厚く、活発に精子形成を行っていた。精上皮のサイクルは6ステージを認めた。オランウータンの際だった特徴は、アクロゾームが大きいことである。これらの精巣の特徴は、各種の繁殖戦略を反映しているものと思われる。ヒトと大型類人猿において、精子発生の活性を比較検討する研究の一環として、本年度は、ヒトと大型類人猿3種の精巣を、精子相対生産量を示す指標によって比較した。ヒト(N=7)、ゴリラ(10)、チンパンジー(11)、オランウータン(7)から、オートプシーまたはバイオプシーにより精巣標本を採取した。精巣標本は、10%フォルマリンで固定、パラフィンに包埋し、4μmで薄切、HEで染色した。これを光学顕微鏡で観察することにより、精細管総延長と精細管あたりの精子密度を計算し、これを乗じることで精子形成指数を求めた。その結果、ヒトの精巣組織は、チンパンジー、オランウータンと同様、精細管が明瞭に認められた。ヒトでは、7個体中6個体に精子形成が認められた。精子形成が認められる個体の割合に、ヒトと大型類人猿との間に統計的な差は認められなかった。ヒトの間質は比較的少ない。間細胞は、ゴリラでは非常に密度が高く、チンパンジーでは密度が低いが、ヒトとオランウータンは、その中間的な様相を示した。精細管の直径と、精巣実質中に精細管が占める割合は、4種のあいだに有意差が認められなかった。ヒトの全精巣中の精細管総延長は、ゴリラとの間に差はないが、オランウータン、チンパンジーより有意に短かった。ヒトの精細管断面に見られる成熟精子細胞(精上皮サイクルのステージIとIIに見られる成熟精子細胞)の数は、ゴリラとオランウータンとの間に差は認められなかったが、チンパンジーより有意に少なかった。精子形成指数の値は、4種相互に有意に異なっていた。日常的な精子産生は、ゴリラはヒトの4分の1,オランウータンはヒトの4倍、チンパンジーはヒトの60倍であると推定された。
基底膜機能の解明と医用人工基底膜への応用

ラミニンの活性部位と、ラミニンと細胞との相互作用によって引き起こされる様々なレセプターの相互作用を合成ペプチドを用いて解析した。本研究では新たに40種類のラミニン由来活性ペプチドを同定するとともに、異なる受容体を介した細胞接着メカニズムを明らかにした。また、ラミニン由来活性ペプチドの医療材料への応用を目指し、ラミニン由来活性ペプチド-高分子多糖複合体を様々なペプチドと高分子多糖を組み合わせて作製・評価し、最適化した。本研究では、ラミニンへの細胞接着によって引き起こされる様々なレセプターの相互作用を、ラミニン由来の合成ペプチドを結合させたマトリックス上で解析することを目的に初年度の研究を行ってきた。はじめに巨大タンパク分子ラミニンの配列を網羅した合成ペプチドを作成、活性評価し、ラミニンペプチドライブラリーの充実を目指した。その結果、ラミニンα3鎖Gドメインを網羅した107種類の合成ペプチドから11種類の活性ペプチドを同定し(Biochemistry,2009)、ラミニンα2鎖LG45ドメインでは、42種類の合成ペプチドから9種類の活性ペプチドを同定した(Matrix Biol,2010)。また、本研究の目的の1つである、合成ペプチドを用いてラミニンの機能を再現することを目指し、合成ペプチドとラミニンの活性比較を行った。その結果、活性合成ペプチドの数と、組み換えタンパク質の活性が比例することがわかった(Biochemistry,2009)。さらに、二種類の活性ペプチドを鎖状に結合することによって異なる活性を1つのペプチドで再現することを試みた。その結果、細胞表面レセプターシンデカン結合ペプチドと、インテグリン結合ペプチドを一本鎖状にしたペプチドは、両方の機能を持ち合わせた非常につい良い活性を持つことが示された(Biomaterials,2009)。さらに、ラミニン由来のシンデカン結合ペプチドAG73と同じくラミニン由来のインテグリン結合ペプチドEF1のそれぞれをキトサンマトリックスに結合させたところ、細胞接着活性を示すことが解った。さらにこの二種類のペプチドを混合させ、混合ペプチド-キトサンマトリックスを作成したところ、非常に強い細胞接着活性を示した(Biomaterials,2009)。以上の結果から、合成ペプチドを用いての、タンパク質機能の再現を目指す本研究計画が、非常に有用であることが示された。次年度については、本結果をもとに、ペプチドと細胞との相互作用の詳細な解明、その応用について研究を進めていく。本研究では、ラミニンへの細胞接着によって引き起こされる様々なレセプターの相互作用を、ラミニン由来の合成ペプチドを用いて解析してきた。5種類あるラミニンα鎖間の生物活性比較を目的に、α1鎖の配列を網羅した合成ペプチドを作成、活性評価した。その結果、110種類の合成ペプチドから14種類の活性ペプチドを同定した(Arch.Biochem.Biophys., 2010)。また、ペプチド-高分子多糖複合体の医用材料への応用に向けて高分子多糖(細胞の足場)の物性が及ぼす生物活性についてペプチド-キトサンとペプチド-アルギン酸を用いて検証した。その結果、シンデカンを介する細胞接着は足場の固さや極性に依存しないが、インテグリンを介する細胞接着は足場依存的に生物活性をコントロールできること(Biopolymers, 2010)、シンデカン結合性ペプチドとインテグリン結合性ペプチドを混合することで、足場物性に依存しないでインテグリン結合活性を促進できることがわかった(Biomaterials, 2010)。さらに、ラミニンα鎖LG4ドメイン由来のシンデカン結合ペプチドAG73と同じくラミニン由来のインテグリン結合ペプチドEF1の受容体特異的な細胞接着活性を検証した。その結果、シンデカンと結合する細胞接着は早く、インテグリンと結合する細胞接着は遅いが細胞伸長を強く促進することがわかった。二種類のペプチドを混合させると細胞接着も細胞伸展も強く促進されることがわかり、ペプチドを用いて受容体間相互作用による生物活性の相互作用を証明し、ラミニンα鎖LG4ドメインの機能を模倣することが出来た(FEBS Letters, 2010)。以上の結果から、合成ペプチドを用いてタンパク質機能の再現を目指す本研究計画が非常に有用であることが示された。また、ペプチド-高分子多糖複合体が細胞の活性をコントロールしながら材料として応用できる可能性が示された。
肺及び心肺移植における臨床的適応と安全な機能保持に関する総合的研究

1.肺、心肺の保存に関して一保存液の基本組成としては細胞外液組成であること、そして緩衝作用を有していることが保存上利点が多く、さらに保存温度もその成績を左右する重大な因子であることが確認された。保存肺の機能の改善についてはNOガスの吸入が有用であることが示された。また、保存肺の機能評価法として、Isogravimetric methodによるKf値の算定や肺胞水分クリアランスの測定が有用であることが確認された。2.移植後の肺水腫、肺傷害に関して一移植後の再潅流傷害に対し、urinastatin、γ-hydroxybutylate、thioredoxin、α-blockerの投与が有効であることが確認された。また、トロンボキサン合成阻害剤が再潅流障害軽減に有用であること、さらに、白血球の除去が再潅流障害の防止に有用であることが従来から報告されていたが、体外循環の後の肺機能を検討した場合でも白血球の除去は肺機能を良好に保つことが確認され、再潅流障害における白血球の関与が異なった観点から示された3.拒絶反応と免疫抑制に関して一同種肺移植モデルの研究において、ドナーの皮膚線維芽細胞を標的とした細胞傷試験が拒絶反応の診断に有用であり、肺胞間質への細胞浸潤の程度と細胞障害活性の間に強い相関が認められることが判明した。凍結した組織の抗原性低下については、培養細胞を用いた研究において凍結処理がインターフェロン-γへの反応性を低下させることが判明し、その機構の一部が解明された。4.ドナーソースの拡大に関して一脳死後心停止したドナーからの肺移植がサルを用いた一期的両側肺移植モデルで確認された。さらに同一条件下で摘出された肺を24時間保存しても移植可能であることが証明され、心停止後の肺移植の安全性と有用性が確認され、心拍動下での臓器摘出が困難であることが予想される本邦における肺移植の道の拡大に貢献する成果があげられた。5.肺移植適応疾患に関して一びまん性肺疾患における肺移植の適応時期の決定は容易ではないが、過去の事例において酸素療法開始時期から死亡までの期間を検討することによって適切な移植決定時期の選定しうる可能性が示された。1.肺、心肺の保存に関して本研究班で検討されている保存液はEp4液(藤村)、ET-K液(人見)、HTK液(小柳)、UW液(富田)であるが、これまでの研究成果を総合すると保存液の電解質組成としては細胞外液組成の液がより利点が多いこと、そして緩衝作用を有していることが重要であることが確認されたといえる。また、さまざまな保存環境因子が移植肺に及ぼす影響を多変量解析を用いて推計学的に解析しようという試みも開始された(前田)。保存時間に関しては、肺移植においても24時間保存が保存液の標準的な評価基準となったと言える。2.移植後の肺水腫、肺傷害に関して生体顕微鏡下の観察により、移植肺血管障害の防止にウリナスタチンが有効であることが確認された(小柳)。このほかにもγ-hydroxybutylate(富田)やThioredoxin(人見)といった物質が移植後の再潅流傷害の防止に有用であることが確認されつつある。