hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
TOF-FTハイブリッドNIRシステムによる木質材料の総合非破壊診断

木質材料の強度・含有水分状況・節の有無に関する非破壊診断を、近赤外分光方式に基づく2つの測定系(時間飛行タイプならびに広域非接触型フーリエ変換タイプ)をハイブリッド化したシステムによってオンラインレベルで実施し、製材工場等の木材1次加工現場への導入可能性を検討した。近赤外スペクトルにより複数の評価項目を一度に評価でき、生産性の高い木材の光学式品質評価方法を提供するための基盤を確立することができた。本研究は、製材工場等の木材1次加工現場および木質系廃材処理工場において、木質材料の強度・含有水分状況・節および樹脂フィルムの有無・化学物質の種類の非破壊診断を、近赤外分光方式に基づく2つの測定系(時間飛行タイプならびに広域非接触型フーリエ変換タイプ)をハイブリッド化したシステムによってオンラインレベルで実施するものである。本年度は,まず非接触型の分光光度計により,静止状態の木材の力学的性質を推定した。供試材料は,実大寸法の材を想定し,集成材用ラミナとした。分析の結果,木材強度実測値と近赤外推定値との相関関係は比較的高く(R^2=0.49-0.73),回帰の精度も良好であった。さらに,得られた検量線モデルを,検量線評価用セット(未知試料)を用いて評価した場合においても,ほぼ同様の結果が得られた。これらの結果から,FT方式による表面分析によっても,比較的高い精度で実大寸法の材の力学的性質を評価できると考えられる。現在,品質管理・検査の対象となる性質は,目視あるいは専用の機器などで分析評価されている。近赤外分光法は,木材の物理的・化学的性質などの多形質を短時間で推定できることから,本法をオンラインシステムとして現場に導入することにより、作業効率が大幅に向上すると期待される。本年度は,パルス発振小型レーザおよび超高速光検出装置によって、透過光測定に適した測定系を試作することを主題とした。時間幅5nsのパルスレーザ光を木材に照射し、その透過パルスの変化から試料内部の情報を検出するシステムを考案した。供試材料はカラマツの気乾材で、試料厚さ6mmから20mmまでのものを準備し、これらに波長740nm-860nmのパルスレーザ光を照射した。照射波長が長くなるほど、レーザ光の透過能は向上し、最終的に試料厚さ15mm程度までは透過光を検出することができた。また、パルス光の減光度、時間遅れ、およびパルス波形形状が試料厚さによって特徴的に変化することが確認され、これらを統計的に処理することによって、本システムが合板用単板や集成材用ラミナの内部品質評価手法として利用できることを見出した。本研究は、製材工場等の木材1次加工現場において、木質材料の強度・含有水分状況・節の有無に関する非破壊診断を、近赤外分光方式に基づく2つの測定系(時間飛行タイプならびに広域非接触型フーリエ変換タイプ)をハイブリッド化したシステムによってオンラインレベルで実施するものである。本年度は、コンベア方式オンラインシステムの構築ならびに稼動実験による本装置の性能評価を中心とした基礎実験を行った。選果用のベルトコンベアを木材搬送用に改造し、30m/分で走行する板材に光を照射してその反射光スペクトルから板材のいろいろな情報を推定するシステムの設計を行った。無欠点の新材および節を包含する欠点材に関する近赤外スペクトルを多変量解析することにより,含水率,各種強度(ヤング率,破壊強度)および節の多寡を定量評価可能な検量モデルを作製した。この際,スペクトルの数学的処理条件,測定波長領域の選択等を検討し,データ解析処理の最適条件を明らかにした。木材自給率を向上させるためには、品質・性能の確かな製品を安定的に供給できる競争力の高い製材加工体制の整備が不可欠であり、これを実現する簡易で低価格な計測装置等の開発が渇望されている。本研究によって、近赤外スペクトルにより欠点の有無も含めて複数の評価項目を一度に評価でき、生産性の高い木材の光学式品質評価方法を提供するための基盤を確立することができた。今後は、民間企業等と連携を組んで具体的な装置作成を試みる予定である。
脱細胞化組織の特性評価と機能化

組織工学的手法を利用した、小口径血管グラフトの開発を目的とし、脱細胞化組織の加工・再構築技術を利用した小口径血管グラフト作製を検討した。先の研究で、脱細胞化処理後の血管特異的構造の維持が、脱細胞化小口径血管グラフト移植の成績に大きく貢献することを明らかにしてきた。本研究では、ブタ大動脈をシート状に加工・脱細胞化し、チューブ型に再構築することで、任意の口径・長さの脱細胞化小口径血管グラフトを作製した。再構築の際に、縫合糸、生体接着剤を使用することで、脱細胞化小口径血管グラフトの再構築が可能であり、作製した脱細胞化小口径血管グラフトが生体内利用に耐えうる十分な力学的特性を有していること、縫合処置可能なことを明らかにした。また、再構築した脱細胞化小口径血管グラフト・をラット頚動脈に異種移植し、in vivo評価を行った。移植後の血流再開後も、脱細胞化小口径血管グラフトは血液リークがないことを確認し、さらに、拍動も目視にて確認した。移植3日後の所見評価より、脱細胞化小口径血管グラフトは拍動が認められ、開存していることが明らかになった。異種移植において、拒絶反応が認められず、脱細胞化処理により抗原性が消失したことが示された。また、採取した脱細胞化小口径血管グラフトの組織額的染色評価から、移植血管内腔表面への内皮細胞様細胞の接着、外周組織への細胞浸潤が認められた。以上から、加工・再構築脱細胞化小口径血管グラフトの応用可能性が示された。(抄録なし)小口径血管グラフト作製を目的とし、ブタ動脈脱細胞化処理とその評価を行った。本年度は、移植対象となる冠動脈に組織学的構造が類似しているブタ動脈を使用した脱細胞化血管の開発検討を行った。小口径血管グラフトとして、必要とされる長さ、口径を持つ動脈として頸動脈・橈骨動脈・胃大網動脈の組織学的構造を冠動脈と比較した。頸動脈と比較し、橈骨動脈・胃大網動脈はコラーゲンが豊富な血管であり、組織学的構造が冠動脈に類似していることが示された。これらの血管を高静水圧法により脱細胞化血管を作製した。高静水圧法処理した動脈内に細胞核の残存は確認されず、残存DNA定量により、高い細胞除去が示された。走査型電子顕微鏡を用いた微細構造評価から、脱細胞化動脈は、基底膜様構造・血管内弾性板などの構造を維持していることが明らかになった。脱細胞化血管の力学的特性を破裂試験・保持縫合強度試験により評価し、未処理の血管と同様の力学的特性を維持していることが示された。得られた脱細胞化血管の生体適合性を、ラット頸動脈移植実験により評価した。コントロールとして未処理橈骨動脈を使用した。未処理移植群においては、移植直後に急性拒絶反応が認められ、3日後の評価において、血管内に血栓が生じ閉塞していた。脱細胞化橈骨動脈移植群においては、拒絶反応は認められず移植14日目評価で、開存とレシピエント細胞による再細胞化が観察された。レシピエント細胞は、血管内腔に内皮細胞、中膜領域に平滑筋細胞が浸潤していることが確認された。以上から、脱細胞化橈骨動脈は小口径血管グラフトとしての応用可能性があり、移植後にレシピエントによる再細胞化が望めることが示された。組織学的構造の異なる動脈を脱細胞化し、小口径血管グラフトとしての応用可能性を検討することで、組織学的構造による生体反応の差についての新たな知見を得られた。これらの検討の報告は他の研究グループに先駆けたものであり、新規性の高いテーマとして今後の発展性が期待される。組織構造を維持した脱細胞化

血管の移植結果より、移植後に内皮細胞による被覆が認められ、2週間までの開存が確認された。内皮細胞接着性や、抗血栓性は脱細胞化動脈の基底膜構造に起因していると予測される。今後は、基底膜構造を有する脱細胞化血管シートを作成し、構造分析等を行う。また、作製したシートを加工することで内皮細胞接着性・抗血栓性を有するチューブ構造体の作成および、評価を行う予定である。(抄録なし)
クオラムセンシングに基づく生物化学的MBR膜ファウリング制御手法の検証

本研究は、膜分離活性汚泥法(MBR)において、細菌が有する情報伝達シグナル物質を介した菌体密度感知システム(クオラムセンシング)を対象とした革新的膜ファウリング制御技術について、そのメカニズムの解明に資する知見を得ることを目的とした。シグナル物質であるアシルホモセリンラクトン(AHL)の汚泥中濃度の分析手法を確立し、異なる条件で運転した実験室MBR中のAHL濃度と膜ファウリングの関係性を検証した。その結果、MBR汚泥中において複数のAHLを検出し、MBR汚泥中でクオラムセンシングが機能していることが示唆された一方、汚泥上澄み中で検出されたAHL濃度と膜ファウリングとの明確な関連は見られなった。本年度は、細菌間シグナル物質であるアシルホモセリンラクトン(Acyl-homoserine lactone; AHL)の汚泥中の濃度を分析するため、固相抽出による回収とフーリエ変換質量分析による分析手法の確立を重点的に進めた。固相抽出におけるAHLの回収率に関して、添加回収実験を行い、試料の容量および実汚泥試料中に存在する共存溶解質による回収率への影響を評価した。その結果、親水性の高いAHLは容量が100 mlを超えると回収率が大きく低下するが、ある程度疎水性の高いAHLであれば、容量が500 mlでも回収率の低下は限定的であり、実汚泥試料の上澄みからの抽出においても50-60%の回収率を得られることが示された。また汚泥菌体中からも、液相抽出と固相抽出を組み合わせた手法により、概ね20%程度の回収率で分析可能であることが示された。実験室MBRを立上げ、連続運転を行い、上記の手法を用いて実験室MBR汚泥中のAHL濃度の推移を追跡した。その結果、複数種のAHLを検出することに成功した。また、同条件で運転した2基のリアクターでは、同種のAHLが概ね同様の濃度で検出されたことから、MBR汚泥中でAHLがある程度の再現性を有して存在することが明らかとなった。一方で、AHL濃度と膜間差圧やその他水質指標との明確な関連は観察されなかった。また、AHL分解酵素を連続的に添加した条件において、汚泥中AHL濃度の減少は観察されず、膜ファウリングやその他水質指標への明確な影響も観察されなかったことから、今回で設定した条件の範囲では、必ずしも既報にあるような影響・効果が得られないことが確認された。本年度は汚泥中のAHL濃度の分析手法の確立を重点的に進めた。固相抽出の条件検討を行い、目標としていた数百倍の濃縮倍率を達成可能である分析手順を確立することができた。また、実際の実験室リアクターの実汚泥からAHLを検出、その濃度を一定期間モニタリングすることができた。このような知見はほとんど報告されておらず、貴重なデータが得られたと考えている。一方、当初の目標であったファウリング抑制効果の得られる試験系の確立には至らなかった。その一因として、AHL分析の手間が想定以上に大きく、その他の水質分析も並行して進める中で、リアクターの運転条件を十分に検討することができなかったことが挙げられる。以上より、一部目標より遅れている部分はあるものの、概ね順調に進展しているといえる。本年度は、新たに2基のベンチトップ膜分離活性汚泥リアクター(MBR)を設置し、実下水を原水として連続運転を行い、昨年度とは異なる条件下でのアシルホモセリンラクトン(AHL)濃度と膜ファウリングの関連について検討を進めた。AHL濃度の分析において、保存中の分解を避けるため、試料の採取後速やかに分析を行う必要があったことがAHL濃度分析における負担となっていた。そのため、AHL濃度分析用試料の保存方法の検討を行った結果、冷蔵およびpH調整を行うことによりAHLが分解されることなく最低1週間は保存可能であることが確認された。昨年度までに確立を進めた固相抽出および精密質量分析により、ベンチトップMBRから定期的に採取した汚泥上清中のAHL濃度を分析した結果、複数種のAHLを検出することができた。このことから、実処理MBR汚泥中においてもクオラムセンシングが機能している可能性が確認されたとともに、実下水を流入水とするMBR活性汚泥中のAHL濃度に関する報告は限られており、貴重なデータを得ることができたといえる。しかし、得られたデータにおいてAHL濃度と膜ファウリング速度に明確な相関は見られなかった。また、既報の文献で膜ファウリング抑制効果の見られたAHL分解酵素であるacylaseの添加についても検討を行ったが、汚泥上清中のAHL濃度および膜ファウリング速度への影響はともに観察されなかった。同様に、acylaseの添加による活性汚泥微生物叢への明確な影響は見られなかった。以上の結果から、本研究で検討できた範囲では、AHL濃度が及ぼすMBR汚泥性状や膜ファウリングへの影響は、その他運転条件等の要因と比べて小さいことが明らかとなった。

その結果、MBR汚泥中において複数のAHLを検出し、MBR汚泥中でクオラムセンシングが機能していることが示唆された一方、汚泥上澄み中で検出されたAHL濃度と膜ファウリングとの明確な関連は見られなった。次年度は、ファウリング抑制効果の得られる試験系の確立を目指しつつ、AHL濃度の変化とファウリング抑制効果の関連を追求するための試験を進める。特に、昨年度十分に検討できなかったリアクター運転条件の検討を優先して進める。また、AHL分析に要する手間を低減するための手法の改善を進める。また、リアクター内汚泥の異なる画分におけるAHL濃度の分析を行うとともに、微生物叢の変化も解析するなど、前年度の分析項目では捉えられなかった汚泥・リアクター内の変化を捉えることを目指す。環境微生物、水処理工学AHLの分析に予想以上に手間を要した結果、分析可能な試料数に制約があったため、AHL分析用消耗品類の使用量が想定よりも少なくなった。また、並行して進めたリアクターの運転条件の検討においても、AHLの分析可能な試料数に制約があることから、並列で運転するリアクターの数を当初想定していた数まで増加させることが現実的でなくなった結果、リアクター関連部材・消耗品の購入費が抑えられた。次年度に繰り越した分は、AHL分析手法の改善のための消耗品に充てるとともに、新規リアクターの設計・設置およびリアクター関連物品の充実のために使用し、研究を加速させるために活用する。
系I反応中心複合合体の小型サブユニットPSI-Lの機能と表在性サブユニットとの関係

光合成光化学反応において還元力の生成の役割を担う光化学系Iはチラコイド膜中で数多くのサブユニットからなる複合体を形成している。糸状のラン色細菌Anabaena variabilis ATCC 29413においてフェレドキシンの還元に直接関与するサブユニットPSI-Cをカナマイシンカートリッジを挿入することによって欠損させた変異株T398-1を材料に用いた。この変異株および野性株よりチラコイド膜単離し、これを非変性のアクリルアミドゲル電気泳動にかけることにより、光化学系I反応中心複合体の単離した。この反応中心複合体のサブユニット組成を調べるとPSI-Cだけではなく、PSI-D,PSI-E,PSI-Lをも欠いていることを見い出した。ところが、変異株のチラコイド膜、および細胞抽出液においてウェスタンブロッティングによりPSI-D,PSI-E,PSI-Lの存在を調べると、PSI-DとPSI-Eは欠損していたものの、PSI-Lは存在していることがわかった。このことはPSI-Cの欠損によって、PSI-Lタンパク質の蓄積は影響を受けないものの、その複合体への組み込みが影響を受けると結論できる。また、PSI-DとPSI-Eはそのタンパク質の蓄積そのものが、PSI-Cの欠損によって不可能になってしまうと結論できる。本研究は、系I反応中心複合体の形成過程を生体内で調べた数少ない成功例であり、今後、単離した複合体の解体再構成実験とともに、系I反応中心複合体の成り立ちを調べる上で重要なステップになると思われる。
ワイル半金属における量子輸送現象の理論

通常の絶縁体からトポロジカル絶縁体への量子相転移点近傍で「ディラック半金属」や「ワイル半金属」と呼ばれるギャップレス電子系が現れることが知られている。これらの系ではスピンと運動量の自由度が結合した結果新奇現象が現れる。本研究では、ワイル半金属および関連物質における量子現象の研究を行った。例えば、1)ワイル半金属における光磁気応答2)トポロジカル絶縁体超格子におけるアクシオン電磁気学3)光らせん波におけるトポロジカル絶縁体表面上のスピン構造生成などである。ワイル半金属の研究においては円偏光の電場の非線形効果の作る実効的な磁場が巨大なカイラル磁気効果を作り出すことを明らかにした。スピンポンピングによるスピン輸送理論)トポロジカル絶縁体(TI)表面でのスピントロニクス、TI /磁性絶縁体の接合表面における磁化の動的運動によって誘起される電流・スピン流の理論研究を行った。その結果、電流は磁化の時間変化によって駆動されること、スピン流は空間的に磁化の時間・空間変化によって駆動されることを解明した。また、導出した電流・スピン流の観測方法として、強磁性共鳴時のダンピングの大きさの変化に着目し、磁化の空間依存性を考慮してダンピングの変化を解析的に示した。ダンピングには磁化構造に依存する項と依存しない項があり、両者は区別できることが分かった。この結果から電流・スピン流の有無を検出できる。(光らせん波による新奇なスピン構造の生成)TI表面にはスピンと運動量の密接な関係が存在する。その表面に電場を誘起することでスピン偏極を創ることができるが、そのスピン偏極は空間的に一様である。本研究で、光らせん波を使って、空間的に非一様なスピン偏極構造をTI表面に創る方法を理論的に示した.光らせん波の持つスピン角運動量と軌道角運動量がスピン偏極構造に反映することを明らかにした。この成果はPhysical Review B誌への掲載が採択された.(光誘起カイラル磁気効果の理論的研究)本萌芽研究対象物質であるワイル半金属は運動量空間におけるBerry位相によるモノポール電荷±1のエネルギー分散を持つ物質であり、その物質の輸送現象に興味が持たれている。中でもカイラル磁気効果(CME)が注目を集めている。本研究では、円偏光の電場の非線形効果の創る実効的な磁場に着目し、その磁場によるCMEを明らかにした。その実効的な磁場は数十テスラの巨大な磁束密度となり得るため、従来よりも巨大なCMEを引き起こすことを示した。これは、従来と違い、散逸を伴う電流が誘起されることも解明した。トポロジカル絶縁体上へのスピン注入だけでなく光らせん波の照射によるスピン密度、スピン流の生成などが予言された。また光誘起カイラル磁気効果を予言することもできた。(光誘起カイラル磁気効果の理論的研究)昨年度の光誘起カイラル磁気効果の研究を引き続き行った。研究成果はPhysical Review B誌にRappid Communicationとして掲載された。また積極的に国際会議で研究成果の発信と研究の発展を狙った議論を行った。その結果、新たに取り組むべき課題が見つかった。本研究対象物質の一つであるワイル半金属のエネルギー分散は一般的にワイル方程式に従う項だけでなくワイル方程式の分散を"傾ける"役割をする項の存在も一般的には許される。実際の物質TaAsなどにおいてもその項の存在は禁止されていない。そこで本年度はそのような"傾ける"項が加わったとき、昨年度研究した光誘起カイラル磁気効果がどのように変調されるのか、といったことを微視的理論に基づいて解析する。(光誘起異常ホール効果の理論的研究)昨年度は本研究対象物質の一つであるラインノード半金属における光誘起異常ホール効果の研究も行った。ワイル半金属は点ノードの分散であるのに対して、ラインノード半金属は線ノードの分散を持つ。これらの分散のノードの違いが輸送現象に影響を与えることが知られている。本研究では円偏光を時間反転対称性のあるラインノード半金属に照射することによって、ラインノード半金属の線ノードの分散を点ノードの分散に変化させることができることを理論的に提案した。このノードの変化は光の照射方向とカイラリティに依存することから、このノードの変化は円偏光の持つ施光性と時間反転対称性によるものであることを明らかにした。さらにこのノードの変化を検出する方法について議論した。この研究成果は香港科技術大学のK.T. Law教授らとの国際共同研究によるものであり、その成果はPhysical Review B誌に掲載された。研究計画書に書いたとおりにおおむね研究は進んでいると考えられる。軸性流電流変換理論の解析的計算はおおむね終わっており今年度は順調に研究を行うことができる。Rashba型のスピン軌道相互作用(RSOC)と磁化(M)が共存した系[FRM]におけるトンネルコンダクタンスの理論研究を行った。この系にはRSOCとMの大きさによって、以下の3つの電子状態、通常Rashba金属状態(NRM)、異常Rashba金属状態(ARM)、Rashbaリング金属状態(RRM)が存在する。NRMは2つの異なる向きにスピンが旋回したスピン構造を持ったスピン分裂バンドによるフェルミ面を持つ状態である。ARMでは1つのスピン分裂バンドのみがフェルミ面が構成されている。RRMもまた1つのスピン分裂バンドによってフェルミ面が構成されている。

さらにバンド底において巨大なRSOCによるコブのような構造を持つ。このコブ構造はMが大きくなると消失する。我々はFRMと金属を接合した系において上記3つの電子状態に起因したスピン依存伝導特性(トンネルコンダクタンス)を示した。[J. Phys. Soc. Jpn. 87, 034710 (2018)]。またDresselhaus型スピン軌道相互作用(DSOC)がある系においてもに上述した3つの電子状態が存在することから、まず私たちはDSOCとMによる各電子状態におけるトンネルコンダクタンスを数値解析した。さらにその結果と上半期での結果を比較し、各スピン成分を足しあげたトンネルコンダクタンスがフェルミ面のスピン構造には依存しないことを明らかにした[arXiv:1803.07091]。昨年度に引き続きアクシオン効果による電磁応答研究を行った。トポロジカル絶縁体と磁性絶縁体の超格子において磁場を積層方向に印加することで、非自明な電気磁気効果(磁場による電流駆動/電流による磁場誘起)の存在を理論的に予言した。通常の絶縁体からトポロジカル絶縁体への量子相転移点近傍で「ディラック半金属」や「ワイル半金属」と呼ばれるギャップレス電子系が現れることが知られている。これらの系ではスピンと運動量の自由度が結合した結果新奇現象が現れる。本研究では、ワイル半金属および関連物質における量子現象の研究を行った。例えば、1)ワイル半金属における光磁気応答2)トポロジカル絶縁体超格子におけるアクシオン電磁気学3)光らせん波におけるトポロジカル絶縁体表面上のスピン構造生成などである。ワイル半金属の研究においては円偏光の電場の非線形効果の作る実効的な磁場が巨大なカイラル磁気効果を作り出すことを明らかにした。今年度はトポロジカル絶縁体あるいはワイル半金属の低エネルギー有効ハミルトニアンを舞台に輸送現象を調べたが、バルク絶縁体性をとりいれた薄膜モデルに研究を拡張したい。またワイル半金属をドープした系の超伝導についても研究を広げたい。(軸性流-電流変換理論)これまでに我々はワイル半金属・磁性体接合において、磁性体からのスピン注入により電流を伴わない純粋な軸性流生成の理論を解明した。この軸性流は、磁性体の磁化のダイナミクスが生み出す実効的な電場を起源としたものであった。空間的に非一様な磁化構造を持つ磁性体での磁化ダイナミクスは実効的な電場だけでなく実効的な磁場も存在することが知られている。これまでの軸性流生成理論を発展させて、磁化ダイナミクスによる実効的な電場・磁場効果による軸性流をグリーン関数法により計算する。ワイル半金属では電場と磁場を平行に印加することによってカイラル異常という効果が存在し、カイラル異常によって電荷を伴う軸性流が生じることが知られてきた。その一方で、磁化による実効的な電場・磁場によるカイラル異常の存在は確認されていない。本研究では、先の軸性流の計算結果を用いて、実効的な電場・磁場によるカイラル異常の存在を考察し、このカイラル異常が軸性流に与える影響を明らかにする。
エピゲノム因子による核小体－ミトコンドリアのネットワーク機構の解明

細胞のエネルギー代謝恒常性には、多様な環境下におけるエネルギーの合成と消費のバランスが重要である。その大半は、細胞質側のミトコンドリアでATPが合成され、核側の核小体によるリボソーム形成とタンパク質合成でATPが消費されている。このバランスを制御する機序については不明な点が多いが、これらに関わる遺伝子発現がエピゲノムによって協調的に調節されている可能性がある。本研究では、核小体とミトコンドリアの連動性に着目し、新規のエピゲノム制御機構を明らかにすることを目的とした。具体的には、特異的なsiRNAライブラリーと各種細胞株(がん細胞株、線維芽細胞)を用いて、単独阻害で核小体とミトコンドリアの構造・機能がともに変化する15分子を選出し、その機能解析、相互作用(複合体)の解析、ChIP-Seqによる標的遺伝子の網羅的解析を実施した。とくに、ヒストンH4K20モノメチル化酵素SETD8/PR-Set7が細胞老化に関連して、核小体とミトコンドリアに関わる遺伝子群の発現を調節し、代謝リモデリングにおける役割を報告した。また、ヒストンH3K4脱メチル化酵素LSD1が骨格筋分化において、またLSD2が褐色脂肪細胞・ベージュ細胞の分化において、エピゲノムとミトコンドリアを連動させる新たな因子であることを解明した。エピゲノムとミトコンドリアを機能的に連結する因子について、新知見を得ている。とくに、ヒストンH4K20メチル化酵素SETD8/PR-Set7およびヒストンH3K4脱メチル化酵素LSD1/LSD2など、細胞制御とミトコンドリア機能に関わる遺伝子群の発現を調節する機序に関する最先端の研究成果が出ているため。本研究は、当初の計画以上に進展してきたため、今後も引き続き研究を推進する。
ストレスファイバーの3次元分子構造の解明

ストレスファイバー(SF)は非筋細胞内に現れる繊維状のタンパク質複合体である。SFは個々の細胞レベルでの炎症促進応答沈静化機能など多様なはたらきがあるが、その3次元の分子構造はいまだ定かでなく、そのはたらきの根源には不明な点が多い。本研究では細胞からSFを単離してその微細構造を調べた。特にSFと焦点接着斑の境界部に特徴的な構造を認め、その構造形成における非筋α-アクチニンの役割を明らかにした。初年度は電子顕微鏡観察用のカーボン支持膜付き金グリッドに細胞を培養するための条件出しを行った。タンパク質研究等で利用される銅製グリッドを細胞培養に適用する場合には細胞毒性が現れるために、金グリッドを採用した。細胞収縮およびintegrinを介した細胞・基質間の接着力が強い胎生血管平滑筋細胞A7r5細胞を用いることにした。グリッドをピンセットによって物理的に操作することが容易となるように、グリッドはポリジメチルシロキサンコーティングを施したポリスチレン細胞培養ディッシュ上に貼り付けた。観察対象となるactin stress fiberとの混同を防ぐために、細胞外マトリクス(凝集して線維束構造を有する可能性がある)のコーティングは行わなかった。ただしグリッドを酸素プラズマによって表面処理を施し、親水性を高めた。この機能化グリッド上に細胞を播種すると、細胞の生存性に少なからず影響があり、コンフルエントに至らないことがわかった。ただし金グリッド上の、特にカーボン支持膜部のエッジ部分に沿って細胞が接着しやすく、かつ細胞が通常のシャーレと同様に形態が拡がる様子が見られた。アクチンと核を染色して倒立顕微鏡で観察した結果、グリッドに付着した細胞にはシャーレ上と同様な様態のstress fiberが発現していることが分かった。ただし、当グリッドの物理的捕捉に技術を要し、グリッドの一部をピンセットで変形させやすく、実際の電子顕微鏡による観察時に注意が必要であることがわかった。現在はこのグリッド上で化学処理を施し、ストレスファイバーをグリッドに接着したまま単離することに取り組んでいる。本研究の主目的は、ストレスファイバー(タンパク質複合体によって形成された細胞内線維)の微細構造を明らかにすることである。前年度までに、独自抽出液を用いて細胞からストレスファイバーを抽出することができる系を作製していた。原子間力顕微鏡を用いた液中タッピングモード測定に基づき、培養ラット大動脈平滑筋細胞からストレスファイバーの断面形状が、従来想定されていたような円形ではなく、アスペクト比が0.2程度の扁平な楕円形状を有することを明らかにした。つまり、円形断面を有する線維はあらゆる方向からの外乱に耐えやすいのに対して、扁平断面(細胞の腹側に対して長軸をもつ)は特定の方向(細胞接着面の平面に対して垂直方向よりも、平行方向)への荷重変化に耐えやすい構造を備えていることが明らかとなり、ストレスファイバーの機能について構造力学的な考察をするうえで有益な情報を得ることができた。さらに、扁平断面を有するストレスファイバーが細胞外基質とどのように接続しているのかを明らかにするために、同線維の端部にある細胞接着について、同じく原子間力顕微鏡による液中測定を行い、その微細構造を調べた。特に非筋アルファ・アクチニンが細胞接着の構造形成に果たす役割に注目した。まず、細胞接着のうち、特に焦点接着斑と呼ばれる比較的大きな接着構造においては、ストレスファイバーの端部において直列状(点状)に結合されているのではなく、ストレスファイバーの外側部に沿って数umの長い距離に渡り面状に細胞外基質と結合していることがわかった。さらに非筋アルファ・アクチニンは、面状に接着した部分を積層化して構造を強化する役割があることを明らかにした。ストレスファイバーおよびその端部の細胞接着の微細構造について新しい知見が得られ、分子レベルでの解析も進められているため。ただし、電子顕微鏡による実験準備にまだ取り組んでいるところである。前年度までに原子間力顕微鏡と蛍光顕微鏡を組み合わせた実験手法、および独自のストレスファイバー抽出方法を用いて、特にストレスファイバーの両端部に存在する焦点接着斑の微細構造とαアクチニン分子分布との関係性を明らかにした。具体的には、焦点接着斑はアクチンフィラメントが積層された高次構造をしており、積層においてαアクチニン1(研究対象としたA7r5血管平滑筋細胞に発現するもう一つのアイソフォームαアクチニン4ではなく)が発現、すなわち培養ガラス基板の上側方向へ積み重なる位置において観察されることが明らかとなった。本年度はこの実験結果に基づき、焦点接着斑の力学的モデルをたてて有限要素解析を行い、焦点接着斑が有する接着性と張力支持の両機能を発現するメカニズムの解析と考察を行った。観察で得られた形状を単純化した有限要素モデルを構築し、各要素(ストレスファイバー、焦点接着斑、細胞外基質の三要素だけを考慮)の物性には文献値および本代表研究者自身による測定結果を取り入れた。我々の実験から明らかにした焦点接着斑の構造は、従来のモデル(主に垂直引張応力を支持することが想定されている)と異なり、せん断応力を支持するのに適した構造であることを示した。これは接着と張力支持を同時に満たすうえで、力学的に適した微細構造であると言える。以上の通り、ストレスファイバー自身の微細構造(扁平構造を有することを明らかにした)に加えて、その端部に存在する焦点接着について3次元微細構造に新しい知見を得ることができた。現在は本成果を論文にまとめて発表する準備に取り組んでいる。

ストレスファイバー(SF)は非筋細胞内に現れる繊維状のタンパク質複合体である。SFは個々の細胞レベルでの炎症促進応答沈静化機能など多様なはたらきがあるが、その3次元の分子構造はいまだ定かでなく、そのはたらきの根源には不明な点が多い。本研究では細胞からSFを単離してその微細構造を調べた。特にSFと焦点接着斑の境界部に特徴的な構造を認め、その構造形成における非筋α-アクチニンの役割を明らかにした。ストレスファイバーの構造観察に必要な、電顕グリッド上におけるストレスファイバーの単離の成功に至っていない。ガラスディッシュ上におけるストレスファイバーの単離の方法はおよそ確立できており、この従来方法を本グリッド系に適用する方法を検討している段階である。今回、ストレスファイバーの端部にある細胞接着について、非筋アルファ・アクチニンの役割を明らかにしている。そこで得られた構造力学モデルの妥当性の検証を、様々なアプローチから実施することが残された主たる課題である。細胞バイオメカニクス現状でも電顕グリッド上において生理的な様態で発現するストレスファイバーは得られており、単離過程時の溶液付与の方法を工夫することによってストレスファイバーの単離ができるものと考えている。ストレスファイバーの三次元分子構造について、特に端部の焦点接着斑の構造について当初期待していた以上の新しい発見が得られている。しかし、その再現性実験の実施と、提示構造モデルの妥当性について様々な観点から検証実験を行うには、さらなる項目の実験を実施する必要があると考え、研究期間の延長を希望した。実験の一部がわずかに遅れており、そのため予定していた試薬のごく一部を購入できなかったため。次年度使用額は、全て残された実験を実施するための研究消耗品としての利用を考えている。次年度使用額は試薬一つ分であり、実験の進展に合わせ、必要となった段階で速やかに購入して研究を進める。
消化器癌悪性度の定量的指標としての染色体核内分布解析の試み-in situ PCR法/FISH法のシグナルに画像解析法を応用して-

本研究では消化器癌として大腸癌のパラフィン包埋組織を用い,解析には従来からの顕微蛍光多重測光法にもとづく複数の蛍光シグナルに対する多重(同時)解析法を用いた。すなわち、核DNA定量とFISH法/in situ PCR法によるシグナル検出を同一検体に対して試み、以下の如くの結果を得た。1)プロイディ・パターン(正多倍体増殖あるいは異数倍数体増殖)が類似している症例群間においても増殖過程でみられる染色体の数的異常は異なっており、より複雑な増殖動態の差異が示された。このように核DNA量とFISH法のシグナル解析においては一定の評価を得られた。シグナル個々の強度については現状では臨床的意義を見いだしえないが、シグナルが同一部位で重なり合った場合の判定には有効と考えられた。2)in situ PCR法に関しては初年度(平成8年度)にin situ PCR用のサーマルサイクラ-を導入し、細胞単離塗沫標本で特定の遺伝子領域(p53遺伝子)における標本の前処置、プライマーの設定、PCR条件の設定、標識法に関する条件を詰めた。3)in situ PCR法におけるシグナル発現は、in situ PCR法のみでは良好な反応(PCR)が得られた.増幅領域の設定に関しては短い領域の増幅は良好な反応が得られたが、長い領域の増幅ではシグナルを確認できなかった.4)これまでの解析ではFISH法およびin situ PCR法とDNA染色の同時解析に関しては安定的な解析には至らなかった。denaturationされたサンプルにおける核DNA染色に問題を残している。5)本研究の最大の問題点はin situ PCR法を固形腫瘍に応用することである。血液細胞とは異なり、細胞単離法や試薬を細胞核内まで到達させなおかつ留めおくことは、手技上でいまだ最も困難な問題である。今後の更なる解析法の改善の必要性が示唆された。初年度(平成8年度)はin situ PCR用のサーマルサイクラ-を導入し、まず細胞単離塗沫標本で特定の遺伝子領域を増幅ならびに可視化を主眼とした。すなわち以下に述べるin situ PCRの諸条件設定の確立が主体となった。(2)プライマーの設定:増幅産物が局所に留まるための諸条件設定に、増幅領域を3箇所に設定して行った.すなわちp53遺伝子の1) Exon 4を含む領域(長さ293bp)2) Exon 7を含む領域(長さ139bp)3) Exon 4-9を含む領域(長さ2.9kb)とした。(3) PCR条件の設定に対象として臨床的にも意義深く、通常のPCRで安定した結果の得られているp53遺伝子を用いた。(3) PCR条件の設定:末梢血正常リンパ球の塗沫標本を用いて、5回・20回・40回の反応サイクルでそれぞれin situ PCRを行った。実験においては増幅産物内に標識物質を直接取り込ませるため(direct法)、dNTP mixture内の標識物質としてBiotin-14-dATPを用いた。結果標本の前処置は、予備実験で良好な反応(PCR)が得られた.増幅領域の設定に関しては短い領域の増幅は良好な反応が得られたが、長い領域の増幅はシグナルを確認できなかった.PCR条件に関しては、5回では核内の特定箇所に集積する形で弱いシグナルを確認できたのに対して、20回・40回では核内に均一にシグナルを認めた。本研究では消化器癌として大腸癌のパラフィン包埋組織を用い、解析には従来からの顕微蛍光多重測光法にもとづく複数の蛍光シグナルに対する多重(同時)解析法を用いた。

1)プロイディ・パターン(正多倍体増殖あるいは異数倍数体増殖)が類似している症例群間においても増殖過程でみられる染色体の数的異常は異なっており、より複雑な増殖動態の差異が示された。このように核DNA量とFISH法のシグナル解析においては一定の評価を得られた。シグナル個々の強度については現状では臨床的意義を見いだしえないが、シグナルが同一部位で重なり合った場合の判定には有効と考えられた。2)in situ PCR法に関しては初年度(平成8年度)にin situ PCR用のサーマルサイクラ-を導入し、細胞単離塗沫標本で特定の遺伝子領域(p53遺伝子)における標本の前処置、プリマ-の設定、PCR条件の設定、標識法に関する条件を詰めた。3)in situ PCR法におけるシグナル発現は、in situ PCR法のみでは良好な反応(PCR)が得られた。増幅領域の設定に関しては短い領域の増幅は良好な反応が得られたが、長い領域の増幅ではシグナルを確認できなかった。4)これまでの解析ではFISH法およびin situ PCR法と核DNA染色の同時解析に関しては安定的な解析には至らなかった。denaturationされたサンプルにおける核DNA染色に問題を残している。5)本研究の最大の問題点はin situ PCR法を固形腫瘍に応用することである。血液細胞とは異なり、細胞単離法や試薬を細胞核内まで到達させなおかつ留めおくことは、手技上でいまだ最も困難な問題である。今後の更なる解析法の改善の必要性が示唆された。
乳幼児における主要卵白アレルゲンの腸管粘膜における吸収動態に関する研究

本研究では、(1)アレルギーラット(幼児相当)の腸管粘膜におけるアレルギー原因・タンパク質の粘膜通過性、(2)食品によるアレルギー発症の腸管粘膜組織状況、(3)アレルギーモデルラットにおけるアレルゲン食品投与による免疫寛容誘導について研究を行った。その結果、(1)若年齢(乳幼児相当)ラットにおいて、アレルギー発症時の腸管粘膜は、未発症時の腸管粘膜に対して有意にアレルゲン・タンパク質を通過させた。また、アレルギー誘発直後より2週間後にアレルゲン・タンパク質の通過性が高くなり有意差も認められた。このことは、アレルギー誘発から12週間で腸管粘膜にまでその影響が及ぶことが推察された。次に、(2)アレルギー食品によるアレルギー発症では、投与22日には皮膚に炎症が認められた。また、腸管粘膜上のバイエル板は拡大し腫れた状態であった。さらに、空腸組織では、非投与群と比較してアレルゲン投与群はゴブレット細胞や柔毛突起の崩壊が観察され、マスト細胞も有意な増加を示した。(3)アレルゲン投与による免疫寛容の誘導は、投与の継続により1L-4は減少傾向を示し、IFN-γは増加傾向を示した。また、中止群では、卵白投与を中止しているにも関わらず、IL-4産生は投与開始2週目で増加を示した。このことは卵白投与を短期間で中止すると脾細胞中のT細胞の分化・増殖がTh2細胞側に偏るが、卵白投与の継続はT細胞のTh1細胞への分化が誘導され、さらに総IgEやOM IgE抗体価の有意な低下も認められたことから免疫寛容が成立したものと推定された。本研究から、アレルギー治療としてアレルギー症状に影響のない量で経口投与することが、免疫感作や免疫応答性の低下やアレルギー症状の低下に結びつくことが推察された。食物アレルギーにおける腸管粘膜の免疫機構および生体反応を抑制する経口免疫寛容について検討することを目的とした。アレルギーモデルラット(Brown Norway)をもちいて卵白抗原の投与による血漿中のIgA,IgE,卵白アレルゲン・オボムコイド特異IgE抗体産生,糞中のsIgA抗体産生の追跡を行った。また、アレルギーモデルラット腸管粘膜における卵白アレルゲンの透過性と腸管粘膜組織の形態変化について検討した。【結果】IgA,sIgA,総IgE抗体産生は非投与群と投与群において有意差は認められなかった。しかし、オボムコイド特異IgE抗体の産生は、投与開始3週目から有意に低下した。その後、卵白投与を行っているにも関わらずIgE抗体産生量が有意に低下し、経口投与による免疫寛容が確認された。さらに、腸管粘膜の卵白アレルゲンの透過性は、投与2週目において非投与群に対して投与群は顕著なアレルゲンの透過が認められたが、免疫寛容の時期と一致してアレルゲンの通過性が抑制された。従って、免疫寛容はアレルゲンの透過性を抑制し、粘膜バリアーが生じたものと考えられた。しかし、免疫寛容が生じたラットの腸は、パイエル板の活性が顕著に見られ、HE染色より絨毛組織の崩壊やゴブレット細胞の崩壊が確認され、好酸球の増加も認められた。また、AB染色より非投与群と比べ投与群のラット腸粘膜においてマスト細胞数が有意に増加していることを確認した。従って、免疫寛容が生じたアレルギーラットにおいて、粘膜のバリアー性と組織の崩壊やマスト細胞の増加との関連性やアレルギー抑制と腸管粘膜組織の回復との関連性などの検討が必然である。次年度はこれらの関連性を検討するため、乳幼児の食物アレルギー発症を推定したモデルラットを作製し、そのラットにおける免疫寛容と腸管粘膜の免疫機構について検討する。

食物アレルギー疾患について、消化器官の腸管粘膜系における食物アレルゲン応答や免疫寛容は生体防御の関連性からも重要な問題である。本研究では、アレルゲンによる免疫寛容の成立を明らかにする目的で、アレルギー発症ラット(Brown Norway)に卵白を継続投与し、血漿中の総IgE抗体、および卵白主要アレルゲン・オボムコイドに対する特異IgE抗体産生について追跡した。さらに、腸管粘膜におけるBiotin化漂識卵白アレルゲン・オボムコイドの通過性について検討した。【結果】アレルギー発症ラットを2群に分け、1群には毎日40mg卵白をゾンデにて18日間、経口投与し、他の1群は卵白非投与群とした。この間の総IgE及びオボムコイド特異IgE抗体産生能を追跡した。その結果、卵白投与により総IgE抗体と特異IgE抗体価はいずれも、投与3日目に水投与群に比較して有意な(p<0.01)増加を示し、さらに継続して卵白投与を行っているにも関わらず6日目には有意な(p<0.01)低下を示した。その後、卵白は18日間の卵白投与中も抗体価の有意な低下を示し続けた。このことより、アレルギー発症ラットにおける卵白溶液の経口投与は、特異抗体価の増加を示すが、継続投与を行うことによりアレルゲンに対する免疫寛容が成立したものと推定された。一方、Biotin標識化アレルゲン・オボムコイドをアレルギー発症ラットに投与した後、一定時間(1時間)後に採血を行い、血漿中Biotin標識坑原定量を追跡した。その結果、アレルギー発症ラット(Brown Norway ♂)の腸管粘膜におけるアレルゲン通過性は、4週齢に比較して8週齢ラットで有意に(p<0.05)高い通過性を示した。従って、アレルギー発症は、粘膜組織の崩壊を誘発し、抗原通過性を高めるものと推定された。次年度には、アレルゲン通過と粘膜組織観察を同時に詳細に検討する。食物アレルギーにおける腸管粘膜免疫は重要である。食物アレルギー患者に対する微量アレルゲンの経口摂取による免疫寛容は、減感作治療として注目されている。これは、アレルギー抗体価の低下やヘルパーT細胞のTh1とTh2への分化比率に起因して免疫寛容が誘導されるとも考えられているが未だ十分な結果は得られていない。本年度は、アレルギー素因を有する若年齢Brown Norwayラット(BNラット)に卵白を継続して41日間投与した群(継続群)と10日間投与した後中止した群(中止群)の2群ラットの免疫寛容の誘導に追跡してアレルゲン投与と免疫寛容誘導について検討した。【方法】OVA水酸化アルミニウム・アジュバンドによりIgE抗体価を上昇させたBNラット(4週齢、♂)に対して非投与群、卵白継続投与群(継続群:50mg/100g/日)と10日間投与した後、投与中止した群(中止群:50mg/100g/日)の3群を作製した。飼育期間中の総IgE抗体および卵白アレルゲン・オボムコイド(OM)特異IgE抗体と脾細胞培養におけるサイトカイン産生を測定し免疫寛容について検討した。尚、脾細胞培養については、コンカナバリンAとフィトヘマグルチニン刺激下のIL-4とIFN-γを測定した。【結果・考察】
トリアリールアミニウムラジカルをスピン源とする多スピン系の構築

平成6年度は、まず、高スピンポリ(アミニウムラジカルカチオン)の前駆体であるトリアリールアミン類を合成した。すなわち、ピリジン中での銅アミドとヨウ化アリールとのカップリングを用いて、メタ位で連結したトリアリールアミン類の合成を行い、パラ位にt-ブチル基を有する一連のモノ、ジ、トリ、ペンタアミンの合成を完成させた。さらにラジカルカチオンを電子的に安定化させるために、パラ位にメトキシ基を導入したモノ、ジ、トリアミンを合成した。サイクリックボルタンメトリー、ESR、UV-VISスペクトルを用いて対応するアミニウムラジカルカチオンへの酸化について検討したところ、これらのジ、トリ、ペンタアミンは、メタ位でつなげていった場合、室温で安定なラジカルカチオンを与えるのはジアミンまでであり、トリ、ペンタアミンではジ(アミニウムラジカルカチオン)への酸化以降、複雑な副反応を伴い、分解物としてモノ(アミニウムラジカルカチオン)を与えることがわかった。ジアミンに関しては、他のアミニウムラジカルを酸化剤とすることにより、ジ(ラジカルカチオン)を得、低温でのESRスペクトルからD=12.5mT程であることがわかった。上記アミニウムラジカルカチオンの不安定性はオルト位でのカップリングによるものと考え、ジメシチルアミン及びビス(2,4,6-トリクロロフェニル)アミンより導かれる銅アミドとと1,3,5-トリヨードベンゼンのカップリングを試みたが、期待したトリアミンは得られなかった。そこで、より立体障害が少なくポリ(アミニウムラジカルカチオン)の安定化の条件を満たすと考えられる系の構築を目指して、6,6'-ジクロロ-2,2'-イミノジベンジルを用いて同様の反応を行なったところ、期待したトリアミンが得られた。現在、このトリアミンの酸化を検討中である。
中性子星内部の超流体渦糸の研究

中性子星内部で超流体とクラストをカップルさせるメカニズムの一つに超流体渦糸のクリープ運動がある。私たちは以前線形解析から、このカップリングは温度がある臨界値以下になると不安定であることを示した。今回は非線形項を含めて数値計算を実行し、この不安定性がいかに発展するかを調べ、以下のようなことが明らかになった。1.不安定性はリミットサイクル的な振舞いへと発展し、温度や超流体とクラストとの角速度の差が振動する。2.この不安定性は物理的には摩擦不安定である。クリープ運動に伴なう摩擦は角速度差を減少させ、熱の発生を起す。クリープ運動は温度に敏感に依存しているため、温度上昇の効果は角速度差減少の効果を上回り、摩擦がますます大きくなるのである。3.振動のあるフェーズでは、摩擦による内部トルクが外部トルクより大きくなり、クラストの角速度が正になる。つまり、クラストのスピンアップが起る。本研究では、また、磁気圏における中性子星の回転エネルギーの放出機構、およびそれにともなった粒子加速機構の研究も行ない、次のようなことが明らかになった。1.磁場構造を決めるGrad-shafranov方程式を解き、初めて磁気圏全体の構造を求めることに成功した。この研究の中で、磁気圏中にエネルギーの散逸がないと磁場構造が決まらないことがわかった。2.死んだパルサーの磁気圏での放電現象にともなうエネルギー放出率を調べた。放電電流ループのサイズに対する制限から、エネルギー放出率は磁気双極子輻射の値を超えられないことがわかった。したがって、死んだパルサーでの放電現象はガンマ線バーストのモデルにはなり得ないといえる。平成4年7月に設備備品としてSPARC station IPX用メモリーを64MB増設した。これにより、当初の目的通り、計算のスピードが上がり、数値計算の実行に大きな偉力を発揮している。超流体渦糸のクリープ運動に伴なう熱の発生が中性子星の熱的進化にいかに影響するかを徹底的に調べた。今回は以前の研究を更に発展させ、中性子星の詳細な内部構造や温度分布をも考慮に入れて、数値計算を行なった。その結果、中性子星の内部はその誕生から2万年以内に等温になることがわかった。クリープ運動に伴なう発生熱は年齢が100万年以上の古い中性子の冷却をたいへんにおそめることも明らかになった。また理論と観測との比較も行ない、VelaパルサーやPSR0656+14においては、中性子星の中心部に凝縮中間子が存在する可能性が高いという結論に到った。グリッチに伴なって発生する熱がグリッチ後のパルス周期の緩和時間にいかに影響するかを調べた。グリッチのモデルとしては最近、最も有望視されている超流体渦糸のピン外れモデルを採用した。まだ初期的であるが、次のような結果が得られた。硬い状態方程式の中性子星では、発生熱の影響はほとんど無視できる。しかし、凝縮中間子が存在するような中性子星では、グリッチの際の温度上昇により超流体とクラストとの相互作用の時間が相当に変化する。グリッチ後パルス周期がいかに緩和するかを知るために、今後温度と回転の方程式をカップルさせて解く必要がある。超流体渦糸の作用あるいは遠心力の減少でクラストの固体層にひずみがたまる。ひずみがある臨界値に達するとクラストはこわれ、星震が発生する。このとき解放される弾性エネルギーをガンマ線バーストとの関連で調べた。ガンマ線バースト源が我々の銀河内の天体だとしても、弾性エネルギーをバーストのエネルギー源として考えることにはかなりの困難があることがわかった。中性子星内部でインナークラスト中の超流体は他の部分より速く回転していると考えられている。この超流体中の渦糸は、インナークラスト中に共存する格子状の原子核にピン留めされている。熱的な励起により渦糸はときどきピン外れを起し、外側に向って移動する。

これは超流体渦糸のクリープ運動とよばれている。クリープ運動により超流体とクラストはカップルし、超流体の回転が徐々に遅くなる。私たちは以前線形解析から、このカップリングは温度がある臨界値以下になると不安定であることを示した。今回は非線形項を含めて数値計算を実行し、この不安定性がいかに発展するかを調べ、以下のようなことが明らかになった。1.不安定性はリミットサイクル的な振舞いへと発展し、温度や超流体とクラストとの角速度の差が振動する。2.この不安定性は物理的には摩擦不安定である。クリープ運動に伴なう摩擦は角速度差を減少させ、熱の発生を起す。クリープ運動は温度に敏感に依存しているため、温度上昇の効果は角速度減少の効果を上回り、摩擦がますます大きくなるのである。3.振動のあるフェーズでは、摩擦による内部トルクが外部トルクより大きくなり、クラストの角速度が正になる。つまり、クラストのスピンアップが起る。ガンマ線バーストはなんらかの摂動により死んだパルサーの磁気圈で起った放電現象ではないかという提案がある。放電現象に伴なうエネルギー放出率を調べた。放電電流ループのサイズに対する制限から、エネルギー放出率は磁気双極子輻射の値を越えられないことがわかった。この提案はガンマ線バーストのモデルとしては無理であると考えられる。