hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3種類の胃プロトンポンプトランスポートソームの機能と環境基盤の解明

本研究では、胃酸分泌細胞アピカル膜(分泌膜)の胃プロトンポンプ(H^+,K^+-ATPase)の調節機構における、脂質環境とK^+-Cl^-共輸送体(KCC4)の役割について検討した。ブタ胃粘膜からアピカル膜に富むベシクル(SAV)を調製し、SAVを界面活性剤のCHAPSで処理することにより、脂質ラフトに対応するdetergent-resistant membranes(DRM)画分と、非ラフトに対応するnon-DRM画分を単離した。SAVの胃プロトンポンプ活性はmethyl-β-cyclodextrin (MβCD)処理による脂質ラフトの破壊で顕著に減少し、水溶性コレステロールの添加によるラフトの再構築で元のレベルにまで回復した。SAVにおいて、H^+,K^+-ATPaseはDRMとnon-DRMの両方の画分に分布している一方、H^+,K^+-ATPaseと分子会合しCl^-輸送に関与しているKCC4は、DRMにのみ分布していた。MβCD処理後、H^+,K^+-ATPaseはDRMにおいて観察されなくなり、non-DRMにのみ分布した。一方、KCC4の分布はMβCD処理により影響を受けなかった。H^+,K^+-ATPaseとKCC4を安定共発現させたHEK293細胞においても、H^+,K^+-ATPaseはDRMとnon-DRMの両方に分布する一方、KCC4はDRMのみに分布した。またMβCD処理後の分布パターンもSAVの場合と同様であった。H^+,K^+-ATPase-KCC4共発現細胞のH^+,K^+-ATPase由来プロトン輸送活性は、MβCD処理により顕著に減少し、水溶性コレステロールの添加にょり回復した。以上のことから、アピカル膜の脂質ラフトに存在する胃プロトンポンプは、異なるラフトに存在するKCC4と連関し、アップレギュレーションされているものと考えられた。本研究では、胃酸分泌細胞アピカル膜(頂端膜)の脂質ラフト領域と非ラフト領域にそれぞれ存在する胃プロトンポンプの機能について解明すること、ならびに胃プロトンポンプがどのような分子メカニズムで、H^+輸送を行うのかについて解明することを目的とした。ブタ胃粘膜より、アピカル膜に富むベシクル(SAV)を調製し、胃プロトンポンプのATP加水分解活性ならびにH^+輸送活性に対する、methyl-B-cyclodextrin(MBCD)および水溶性コレステロールの効果について検討した。SAVをMBCD処理しコレステロールを引き抜くことにより、胃プロトンポンプのATP加水分解活性およびH^+輸送活性は、コントロールに比べ、著しく低下した。MBCD処理後に、コレステロールを加えると、低下した両活性は元のレベルにまで回復した。界面活性剤のCHAPSを使用した実験から、MBCD処理により、脂質ラフト領域に存在している胃プロトンポンプは、ほぼ完全に非ラフト領域に移行し、MBCD処理後のコレステロール添加により、ラフト領域に戻ることがわかった。これらの結果から、アピカル膜に存在するプロトンポンプは、脂質ラフトに存在するときにのみ活性を有することが明らかになった。つぎに^<18>O水を用いた実験から、胃プロトンポンプは、1モルのATP加水分解によって1.8モルの水を輸送する結果を得た。分子動力学シミュレーションにより、電荷移動路(H_3O^+-Lys-164-Gln-161-Glu-345)が形成されることがわかった。HEK293細胞に発現させた胃プロトンポンプのQ161L、E345L変異体は、ATP加水分解活性を完全に失った。プロトンは電荷移動で細胞質側からイオン結合部位まで運ばれ、水と結合しオキソニウムイオンが形成され、分泌管腔側に輸送されることが示唆された。H^+,K^+-ATPase-KCC4共

発現細胞のH^+,K^+-ATPase由来プロトン輸送活性は、MβCD処理により顕著に減少し、水溶性コレステロールの添加にょり回復した。以上のことから、アピカル膜の脂質ラフトに存在する胃プロトンポンプは、異なるラフトに存在するKCC4と連関し、アップレギュレーションされているものと考えられた。
下地材に含まれる火山灰の定量分析に基づく出土漆器の編年と技術的変遷に関する研究

中世出土漆器研究において、岩石・鉱物学的知見を加味した学際的研究の結果以下の成果が得られた。(1)柳之御所遺跡出土漆器下地と中尊寺金色堂内陣漆塗膜下地の混和鉱物組成は、金色堂裏山の凝灰岩の鉱物組成と一致し、現地製作の可能性が高いことが明らかとなった。(2)朝倉氏遺跡出土漆製品下地混和鉱物は、火山灰を含む砂が混和された資料等3種類に大別され、列島内から産出される鉱物には通常見られない化学組成をとる鉱物が混在した資料も確認し、大陸から漆器がもたらされた可能性を検討する必要があることを指摘した。本年度の自然科学的調査は、朝倉氏遺跡及び奥州藤原氏関連遺跡から出土した漆器を中心に実施した。分析した朝倉氏遺跡出土漆器35点のうち2点が、花崗岩質砕屑物を含む火山灰が混和された地粉漆を下地として塗布していた。これまで中世城館跡および近世大名屋敷跡から出土した漆器の塗膜断面構造解析を通して、下地混和材として火山灰が使用されたことを指摘してきたが、今回の調査によって、新たに花崗岩質岩を源岩とする砂を混和した下地が認められた。また、もう1点は花崗岩質岩を源岩とする砂を混和した地粉漆を下地としていた。下地混和材の鉱物組成に差異がみられることから、この2点及び1点はそれぞれ異なった地域で製作された可能性がある。藤原氏関連遺跡では、柳之御所及び金剛院等から出土した漆器20点について実施した。また、地粉の原材料として、昭和の大修理時に使用した中尊寺地粉との化学組成の比較検討も行った。中尊寺地粉は岩石・鉱物学的分析およびEPMA分析結果より、珪長質な火山灰を素材としていると判断された。また、近接する柳之御所遺跡から出土した漆器(盤)塗膜断面の岩石鉱物学的見地から、粒径の大きなものはバブルウォールタイプの透明火山ガラス片が主体であること、そのほかに斜長石、単結晶石英などが認められた。また、EPMAによる定量分析の結果、混在するガラス片はCaO-Na_2O-K_2O-FeO-Al_2O_3-SiO_2系で、上述した中尊寺地粉のガラス片ときわめて近い化学組成をとることがわかった。この解析結果は、珪長質な火山灰を主体とする下地調整材料が金色堂製作に使用され、同時に当時の什器製作にも用いられていた可能性が高いことを示している。漆器制作現場の聞き取り調査は、新潟漆器、鳴子漆器、越前漆器について実施し、現在の作業工程、材料等の知見を得た。下地材の自然科学的調査は、前年度に引き続き中世漆器製作技法を解明することに主眼を置き、一乗谷朝倉氏遺跡、奥州藤原氏関連資料を中心に、比較として鷹島海底遺跡出土漆器4点、広東蒔絵漆箱2点、現代福州漆器2点および縄文時代後期漆製品8点を対象にした。一乗谷朝倉氏遺跡出土漆器5点について分析した結果、前年同様に花崗岩砕屑物を含む火山灰が混和された下地と、火山ガラスは混和されず、石英が顕著に認められる下地に分類された。当該遺跡では、大陸からもたらされた多量の陶磁器等が出土しているが、漆製品については特定されるに至っていない。ここで、当時の交易地とされる関連遺跡や伝世品、及び参考例として現代の大陸で製作された漆器も併せて本年度から調査を行った。鷹島海底遺跡出土漆器はいずれも骨粉を下地材として使用し、素地も巻胎漆器が多数を占め、木胎は小破片のみであった。広東蒔絵箱はいずれも火山ガラスは認められず、石英主体の砂が混和されていたが、1個体からは炭酸カルシウムが検出され、下地硬化剤として使用したと推察された。福州で製作された漆器の下地には、石英、カリ長石、緑廉石を主体とする花崗岩砕屑物の砂が混和され、火山ガラスは認められなかった。縄文時代晩期に比定される櫛には、斜長石が内包された火山岩片、および火山ガラスが内包された凝灰岩片が認められ、軽石片等の火山灰を下地材に選択的にすでに用いていたことが判明した。中尊寺地粉は、中尊寺金色堂建立時に使用された下地材とされる。中尊寺裏山の3個所から採取した試料の火山ガラスの化学組成は、漆壁断片中の火山ガラス化学組成と一致した。しかし、柳之御所出土漆器断片の下地に混和された火山ガラスの化学組成とは若干異なっていた。藤原氏関連遺跡から出土する漆器の下地材供給地は、近隣に複数存在することが判った。本年度は一乗谷朝倉氏遺跡出土漆器の未調査

資料4点、新たに調査対象遺跡とした博多遺跡群出土漆器4点について、18、19年度と同様な方法で分析調査を実施し、中世漆器下地に関するデータの更なる蓄積に努めた。さらに、1820年度に実施した調査・分析の解析結果を本研究の成果としてまとめ今後の関連研究へ備え、成果の一部は文化財関連外国誌に投稿した。朝倉氏遺跡出土資料の分析は、箱縁部断片、箱蓋部、椀、および鉢からサンプリングした。その結果、これまでに確認された鉱物下地である花崗岩砕屑物を含む火山灰を混和した下地と花崗岩砕屑物を起源とする砂を混和した下地に加えて、新たに変成岩を岩源とする物質とカリ長石の斑昌を含む流紋岩質火山灰が加わり4種類に分類された。特に、鉢で確認された紅柱石は、これまで実施した朝倉氏遺跡出土漆器資料で初めて検出された鉱物である。博多遺跡群出土漆器は、椀、皿等4点からサンプリングし分析に供した。角閃石、透明な単結晶石英、斜長石、および火山ガラス片が混在し、深成岩片がみられる試料もあった。これより下地調整材として火山灰が使用された可能性があり、また、深成岩片は人為的混和か、あるいは火山灰中に混在していたかのいずれかで今後更なる検討が必要である。下地に注目し、岩石鉱物学的見地を加味した本研究の結果、列島の中世出土漆器の技術的特徴の一端が明らかとなった。本研究手法を他の遺跡出土漆器にも適応し、データを蓄積することで、その実態がより明らかとなろう。特に、今後は中世漆製品における舶載品と国内製品の分類の可能性を探り、中世漆工史に新たな視点を見出すことが求められる。
制癌剤のスクリーニング

既存の制癌剤のみでは治療効果の期待できない癌にも有効な制癌剤を開発するには,従来のものとは構造の異る活性物質を見出すこと又は既存の制癌剤にユニークな修飾を行い抗癌スペクトラムを拡大することが重要と考える.そのため国内の研究機関より制癌性未検討の化合物を収集し,スクリーニングを実施した.今年度提供された検体数は439個,内訳は大学より188個,公的研究機関より83個,民間企業研究所より168個で提供施設数は31であった.検定には主としてマウス白血病P388を用い,延命効果を指標として評価した.白金錯体など一部の検体にはLー1210を用いた.今年度内に昨年度からの繰越分も含め490検体の検定を終了した.合成物質は405個で, 110個(27%)が有効であり,この内42個は既存制癌剤にない構造を有する.天然物由来の粗抽出物質等は85個で有効物質はわずか1個(1%)であった.一部の有効物質については,提供者とも協議の上マウス固形癌に対する効果も検討中である.この他微量サンプル80個についてはヒト癌由来KB細胞を用い, in vitvoでの増殖抑制活性を検定しており, 24個(30%)が有効と判定された.一次の検定はすべて無償で実施し,結果は速やかに提供者に報告した.アメリカの国立癌研究所で昨年より開始したDiseaseーoriented in vitvoscreeningの検討もかねて,日本で最も死亡数の多い胃癌由来の培養株4系を用いる検定も174検体について実施した.同時にP388も実験に加えて比較してみると,いずれかの系には有効だった99検体の内, 41検体(41%)はP388の方により強い活性を示したが, 11検体(11%)はむしろ胃癌の方によく効いているという結果が得られた.この他当センターで継代中のマウス腫瘍またはヌードマウス移植人癌株129件の分与も行った.既存の制癌剤のみでは治療効果の期待できない癌にも有効な制癌剤を開発するには,従来のものとは構造の異る活性物質を見出すこと又は既存の制癌剤にユニークな修飾を行い抗癌スペクトラムを拡大することが重要と考える.そのため国内の研究機関より制癌性未検討の化合物を収集し,スクリーニングを実施した.今年度提供された検体数は439個,内訳は大学より188個,公的研究機関より83個,民間企業研究所より168個で提供施設数は31であった.検定には主としてマウス白血病P388を用い,延命効果を指標として評価した.白金錯体など一部の検体にはLー1210を用いた.今年度内に昨年度からの繰越分も含め490検体の検定を終了した.合成物質は405個で, 110個(27%)が有効であり,この内42個は既存制癌剤にない構造を有する.天然物由来の粗抽出物質等は85個で有効物質はわずか1個(1%)であった.一部の有効物質については,提供者とも協議の上マウス固形癌に対する効果も検討中である.この他微量サンプル80個についてはヒト癌由来KB細胞を用い, in vitvoでの増殖抑制活性を検定しており, 24個(30%)が有効と判定された.一次の検定はすべて無償で実施し,結果は速やかに提供者に報告した.アメリカの国立癌研究所で昨年より開始したDiseaseーoriented in vitvoscreeningの検討もかねて,日本で最も死亡数の多い胃癌由来の培養株4系を用いる検定も174検体について実施した.同時にP388も実験に加えて比較してみると,いずれかの系には有効だった99検体の内, 41検体(41%)はP388の方により強い活性を示したが, 11検体(11%)はむしろ胃癌の方によく効いているという結果が得られた.この他当センターで継代中のマウス腫瘍またはヌードマウス移植人癌株129件の分与も行った.
アポトーシス発現の分子機構解明への有機化学的アプローチ

本研究では2年間にわたり、アポトーシス誘導阻害活性を有するカビ代謝物、ボンクレキン酸の大量供給をめざした効率的全合成ルートの確立とアポトーシス誘導の分子機構解明へ向けての有機化学的アプローチを目的に検討を行い、以下1-3の成果を得た。1、ボンクレキン酸左側セグメントの合成:全合成戦略として、分子のほぼ中央で2分し、左側セグメントと右側セグメントを各々合成し、最後に両者を結合する収束型合成法を採用した。シスブテンジオールより導いたアルケニルホウ酸エステルと別途合成したヨウ化アルケンを鈴木カップリングにより結合した。続いて、末端一級水酸基をベンゼンスルホニル基に変換し左側セグメントのエナンチオ選択的合成を行った。2、右側セグメントの合成:D-マンニトールより(S)-トリチルウンベラクトンを合成後、DIBAH還元、Wittig反応を経て(Z, E)-ジエン単位を構築した。ジオール部位をエポキシドに変換後、プロパルギル単位を導入、アセチレンユニットのシス還元によりトリエノールに導いた。最後に、wittig反応によってC2単位を導入後、還元、臭素化を経て右側セグメントに相当するテトラエンブロミドのエナンチオ選択的合成を完成した。3、両セグメントの結合と全合成への接近:左側セグメントのスルホンアニオンを右側セグメントであるテトラエンブロミドと反応させ、ボンクレキン酸バックボーンの構築を行った。C_<22>エステル部を一旦還元後、アマルガム還元により脱スルホン化を行い、次いで、c_1及びC_22一級水酸基をエステル基へと変換し、全合成の達成へあと一歩と迫った。今後は、この研究で得た知見を基に、ボンクレキン酸様活性類縁体の広範な探索を行い、アポトーシス誘導の分子機構解明に向けて研究を展開していきたい。ボンクレキン酸はPseudomonas cocovenenansが生産する毒素であり1970年に構造決定された。そしてその作用部位がミトコンドリア内膜のヌクレオチド輸送担体であることが明らかにされたが、近年その作用がアポトーシス誘導阻害作用となることが判明し、今やボンクレキン酸はアポトーシス研究の必須ツールとして位置づけられている。しかしながら現段階では微生物の培養による供給は困難とされ化学合成による効率的大量供給法の確立が強く望まれている。本研究ではボンクレキン酸の全合成及び誘導体の分子設計と合成、ならびに得られた化合物の生理活性の評価を通じてアポトーシス誘導の分子機構の解明という問題に有機化学の立場からアプローチすることを目的とする。本年度はボンクレキン酸のボンクレキン酸の収斂型全合成を目的にleft-hand segmentとright-hand segmentの合成研究を行い以下の成果を得た。市販のcis-2-butene-1,4-diolを原料に4工程で得られたtrans-1一halo-4-siloxy-2-buteneを求電子剤にOppolzerの不斉アルキル化反応で不斉炭素を構築後、高井法によるトランスアルケニル化を経てアルケニルホウ酸エステルを得た。一方、市販の3-butyn-1-olを保護、アルキル化、還元によりヨウ化アルケンを得た。これらのユニットを鈴木カップリングにより結合させた後、末端アルコールをスルフォンに官能基変換することでleft-hand segmentの合成が完了した。市販のD-マンニトールを10工程で(S)-0-trityl-umbelactoneを合成した。これをDIBAL還元後Wittig反応により(E,Z)-diene骨格を構築した。このジオール部位をエポキシに変換後、プロパルギルアルコールから4工程で合成した5-siloxy-3-penten-1-yneのアセチリドとカップリングさせright-hand segment骨格を合成した。これをメチルーエーテル化

後、リンドラー還元によりright-hand segmentの合成をほぼ完了した。本年度は、ボンクレキン酸の全合成の完結をめざし検討を行った。1、前年度に完成した左側セグメントの合成研究で得た知見を基に、右側セグメントの合成を検討した。D-マンニトールより文献記載の方法に改良を加え、(S)-トリチルウンベラクトンを合成した。これをDIBAH還元、Wittig反応を経て(Z, E)-ジエン単位を構築した。ジオール部位をエポキシドに変換後、プロパルギル単位を導入、アセチレンユニットのシス還元によりトリエノールに導いた。最後に、Wittig反応によってC2単位を導入後、還元、臭素化を経て右側セグメントに相当するテトラエンブロミドのエナンチオ選択的合成を完成した。2、両セグメントの結合と全合成への接近:左側セグメントのスルホンアニオンを右側セグメントであるテトラエンブロミドでアルキル化を行し、両セグメントを結合しボンクレキン酸バックボーンの構築を行った。ベンゼンスルホニル基の除去は困難を極めたが、C_<22>エステル部を一旦還元後、ナトリウムアマルガムで還元することにより達成出来た。次いで、C_1及びC_<22>一級水酸基のエステル基への変換を行った。全合成に必要な操作は、C_<24>アルコールのエステルヘの変換と、トリエステルのカルボキシル基への誘導のみであり、全合成達成へあと一歩と迫った。この研究で得た最大の成果は、ボンクレキン酸の種々の類縁体の合成を可能にするルートを開拓できたことであり、ボンクレキン酸を凌ぐ強力な活性化合物の開発と活性発現機構の解明に大きく貢献できるものである。
近似グレブナー基底の算法と応用の研究

近似イデアルに基づいて近似グレブナー基底の理論を構築し、部分終結式様の理論を作成して厳密用算法を浮動小数で実行する場合の不安定性を解明し、ブッフバーガー算法を安定化して近似グレブナー基底の構成算法を呈示した。微小摂動のため多変数多項式イデアルの次元が減少した系として近似特異系を定義し、次元を元に戻す操作として近似特異系の特異化の算法を考案し、近似特異型の悪条件代数方程式系の良条件化法を与えた。線形制御理論で近似無平方分解・有効浮動小数・近似因数分解の有用性を示した。モデルに基づく開発への利用を念頭に、パラメータ係数の疎な線形方程式系の誤差低減解法と系の特徴抽出法などを提案した。本年度の個別課題は、1多変数多項式系の特異化、2特異点での級数展開による過酷事故時のシステム制御、3近似線形従属関係を利用した近似グレブナー基底計算の安定化である。1に関しては、入力系が近似特異であるとの前提の下、近似線形従属関係(以下、近似関係と略記)を入力多項式系の係数行列の消去で計算し、入力多項式と近似関係の係数を微小変動させて、近似関係を厳密関係に変換することで特異化を達成した。特異化では、係数の微小変動量に関する多数の線形方程式を解くのだが、変動量が小さくなるとともにいくつかの方程式が同一の式に収束する現象が生じた。この現象に対し、線形方程式の消去を適応的に行うことで冗長な方程式を排除する算法を考案した。なお、近似特異系と特異化の概念は近似代数の研究過程で本研究代表者が考案したものである。2に関しては、過酷事故時の航空機制御を目指し、航空機制御モデルを自作した。モデルでは、たとえば水平尾翼が完全に失われた状態は制御行列の固有値の特異点に対応するが、尾翼損壊度を変量とする不自然さのため、自然な可変量である"迎え角"、エンジン出力度、フラップ伸長度の三つを変数とし、固有値の特異点での級数展開を得た。残念ながら、特異点近傍では固有値の値が非常に小さいため、得られた級数は過酷事故時の航空機制御の役には立ちそうになかったが、計算の過程で近似無平方分解と近似因数分解が非常に重要な働きをした。近似代数が産業分野の計算で非常に有用であるとの明快な例が得られたと思う。3に関しては、課題2に予想以上の時間を費やしたため、手をつけるに至らなかった。本研究の目的は二つ、近似グレブナー基底の算法開発とその応用研究である。研究開始当初、近似グレブナー基底の算法については、主に本研究代表者らによる幾つかのアイデアがあった程度で、その定義すら存在しなかった。初年度にブッフバーガーの算法を近似化することで近似グレブナー基底を定義し、その算法を呈示した。世界の先頭を走る成果だと自負している。呈示した算法は計算の安定性と効率の点で不十分ではあるが、それまで未着手だった応用研究の遂行を優先し、算法の改良を一時中断した。応用研究に関しては、微小誤差項のためイデアルの次元が減少した系の次元を復元することを念頭に、近似特異系の概念を提案し、イデアルの次元を元に戻す操作として「近似特異系の特異化」なる演算を考案した。これは、近似可約な多変数多項式の近似因数分解を多変数多項式系に拡張したものである。近似グレブナー基底に基づき悪条件連立代数方程式系を分類すると一つの型が近似特異系になるので、特異化演算により悪条件系を良条件化する方法を呈示した。航空機の線形制御モデルで現れる多変数代数関数のHensel級数展開で、本研究代表者らが考案した近似無平方分解、有効浮動小数、および近似因数分解の有用性を示した。本年度は産業分野の数式計算への応用を探っていたところ、「モデルに基づく開発」における幾つかの課題を知人が示してくれた。そのうち、パラメータ係数線形方程式系の求解時の誤差の低減法に関しては、数値行と記号行を分け、数値行にはピボッティング付きジョルダン消去法を、記号行には誤差に強い小行列式展開法を用いることとし、二つの算法をつなぐ公式を導出した。疎な線形系に関しては、数値計算で多用されているブロック三角化をさらに進めた局所ブロック化の概念を提案し、グラフ理論による局所ブロック化算法を考案して、パラメータ間の依存性検出等が計算できることを示した。本研究は、近似グレブナー基底の理論建設と算法開発が出発点である。理論に関しては、計画書のとおり『近似イデアル』を定義し『精度防御簡約』を導入することにより、成功裏に終了した。いずれの概念も世界に先駆けたものである。

算法開発に関しては、著名なBuchberger流の算法を不安定にする四つの桁落ち、[組織的,偶発的]×[完全,不完全]桁落ちのうち、偶発的不完全桁落ちを除く三つを無害化する方法の開発が成功裏に終了した。本研究のもう一つの柱である応用に関しては、本研究代表者にとり20年来の課題であった「悪条件連立代数方程式の良条件化」に取り組んだ。まず、悪条件代数方程式系を四つの型に分類した。うち二つは近似グレブナー基底理論に基づいており、『微小主項型』と『近似特異系型』と命名した。微小主項型では係数の微小な変化が解の無限大の変化を起こし、近似特異系型では係数の微小な変化が解の個数を無限大に増大させる。近似特異系は本研究で導入された概念で、与系が近似特異であるための必要条件を導くとともに、与系を近似特異でなくする良条件化法を提案した。この方法は簡単明快だが、変換された系は与系の解をすべて含む。提案した良条件化法を、3変数3方程式系を対象に逐次Newton法でテストしたところ、この方法は予想どおり局所収束性を改善するのみならず、逐次Newton法の最大の欠点である大域収束性も大きく改善することが判明した。本研究の大きな土台の一つである『多変数多項式の特異点での級数展開』に関しては、「級数の初項を与えるNewton多項式が無平方でない場合」と「分岐点近傍での級数の枝から枝への飛び移り」(これらは従来の研究が不十分であった)をさらに解明した。特に前者については級数の『微細構造』の存在を明らかにした。前年度の『今後の推進方策』に記した三つのテーマ(研究実績覧参照)について記す。1については成功裏に終了した。当初、このテーマは簡単に片付くと予想したが、特異化ステップで解く線形方程式の中に変動量の減少と共に同一化するものが存在することは予想外であった。その現象の解明と解決策の考案にかなりの時間を要した。2については、近似代数は元々、浮動小数係数で表される数式を多用する産業分野の計算のために創始したのに、産業分野への応用が極めて少ない状況を打破しようと、全くの畑違いの分野に挑戦したものである。航空機制御を一から勉強したが、現在の航空機制御は縦系の運動と横系の運動を分離して解析しているのが分り、それらを統合する線形制御モデルを自作する羽目になった。これに多大の時間をとられた。さらに、研究実績欄で述べたように、本研究代表者が考案した特異点での展開級数(Hensel級数)が過酷事故時の航空機制御で有用に使えるだろうとの予想が甘かった。しかしながら、Hensel級数の計算過程で、近似代数の代表的演算ともいえる近似無平方分解と近似因数分解、さらに有効浮動小数が非常に有用であることが判明したのは望外の成果である。3については、課題2に多大な時間を取られたため、研究が進展しなかった。近似グレブナー基底の理論建設と当面の応用に関しては、初年度の目標をほぼ達成した。近似グレブナー基底の算法開発に関しては、算法の安定化をかなり達成したが、まだ不十分である。未達成なのは偶発的な不完全項キャンセルの無害化であるが、Buchberger流の主項消去法に立脚する限り、主項に発生した項キャンセルがすぐに他の多項式に伝播するので、無害化は非常に難しい。近似イデアルでは近似線形従属関係が存在する場合が重要であり、その場合に近似グレブナー基底は通常のグレブナー基底と本質的に異なってくる。
サイロ冷却による籾の適性貯蔵に関する研究

モデルサイロを制作し、経時的に穀温を計測し籾にかかる熱負荷をとらえた。その結果、サイロ表面は気温よりもかなり温度が高くなり、サイロ壁を通って内部に大量の熱が侵入することが明らかとなった。そこで、サイロ表面の温度上昇を抑制するための方策として、壁面にアルミフィルムを被覆して日射を反復する方法および壁面に断熱材を被覆して熱を遮断する方法について実験により検討した。得られた知見を次に示す。1.表面が無処理のサイロにおいては日射により壁面温度が気温より20°C高くなる場合も見られる。2.アルミフィルム被覆により、壁面温度はほぼ気温程度に抑制することができる。3.穀温が低い場合、断熱材被覆により壁面温度は日射を受けても気温より低くなる。ただし、夜は温度の低下が妨げられる。4.サイロ内の任意の位置での穀温は、壁面温度を境界条件として熱伝導方程式で精度よく求めることができる。5.積算温度を求めて10カ月間の籾の品質劣化を検討した結果、サイロの外縁部の籾については、アルミフィルム被覆は無処理に比べて脂肪酸度が約9mg-KOH/100g・grain低く抑制できることが明らかとなった。6.表面に直達放射がある場合表面温度は材料の放射率により大きな差が生ずることがわかった。7.種々の表面材料に対して赤外線ランプにより放射を与え、温度の平衡状態を測定した結果、種類により大きな差が認められた。したがって、被覆材料の選択は重要である。8.屋外で熱収支を測定した結果、表面温度は風速の影響を強く受けることがわかった。穀物乾燥施設で乾燥処理された米の評価は必ずしも高くない。その原因の一つとしてサイロで貯蔵中の籾が予想以上に熱負荷を受けることが考えられる。そこで、モデルサイロを製作し、経時的に穀温を計測し籾にかかる熱負荷をとらえ、計算によって実際のサイロの状況を把握した。そのため表面の温度上昇をできる限り抑制するための方策として、i)サイロ壁に水を流すいわゆる濡れ壁として水分蒸発により気化熱を奪う方法、ii)壁面にアルミシートを被覆して日射を反射する方法、iii)壁面に断熱材を被覆して熱を遮断する方法について実験により検討した。1.高さ方向には穀温に差はなく熱移動はほとんどないものと見られる。2.表面が無処理のサイロにおいては日射により壁面温度が気温より20°C高くなる場合も見られる。3.アルミシート被覆と濡れ壁の場合、壁面温度はほぼ気温程度に抑制することができる。4.穀温が低い場合、断熱材被覆により壁面温度は日射を受けても気温より低くなる。5.アルミシートと断熱材被覆の場合、サイロの方位による温度差を解消する効果がある。6.サイロ内の任意の位置での穀温は、壁面温度を境界条件として熱伝導方程式で精度よく求めることができる。7.実際のサイロを想定して経時的に穀温を計算した。その結果、アルミシート被覆が最も低温度で推移することがわかった。8.積算温度を求めて10ヶ月間の籾の品質劣化を検討した結果、サイロの外縁部の籾については、アルミシート被覆は無処理に比べて脂肪酸度が約9mg-KOH/100g・grain低く抑制できることが明らかとなった。平成5年度に、モデルサイロを用いて、表面の被覆材が内部への熱侵入を抑制する効果を検討した。その結果、アルミフィルムは日射の反射率が高いために、サイロの表面温度は気温以上に上昇せず、内部の穀物温度の上昇を抑制できることが明らかになった。つまり、アルミフィルム被覆は、低コストでサイロクーリングを実現することができる。

そこで、本年度は、適当な被覆材を選択するために、材質と表面温度の関係を論理的および計測結果から考察した。(1)放射率がεの材料における表面温度の平衡状態を、気温、直達放射、熱伝達係数等により数式で表した。(2)種々の熱伝達係数と材料の放射率ををパラメータとして、平衡温度を計算した。その結果、直達放射がある場合、材料の表面温度にはその放射率にり大きな差が生ずることがわかった。(3)種々の表面状態の材料に赤外線ランプにより放射を与え、温度の平衡状態を測定した結果、種類により大きな差が認められた。したがって、サイロ表面の被覆については、材料の選択が重要である。(4)放射計により、平衡状態における熱収支を測定した結果、特に放射率が低い範囲で、理論値と測定値に差がみられた。今後、測定技術を確立し、被覆材の適正な選択を行う必要がある。(5)屋外で熱の平衡状態を測定した結果、表面温度は風速の影響を強く受け、その影響を無視できないことがわかった。
マウス切歯の発生分化における上皮成長因子遺伝子の発見時期と部位

前年度において、この研究に必須なin situ hybridization(ISH)法をほぼ確立した事を報告した。今年度は、その方法を用いてマウス切歯の発生に伴う上皮成長因子遺伝子の発現時期と部位を決定する予定であった。ところが、同様の実験が南カルホルニア大学のスラブキン博士の研究グル-プにおいて行われ、すでに論文として投稿したという情報が4月に得た。そこで、我々は、この課題の遂行をあきらめ、次の重要な課題である、“EGFの遺伝子発現が、何によって調節されているか"に、目的を変更した。そこで、EGF遺伝子発現に密接に関係していると思われるレチノイン酸に着目し、そのレセプタ-の遺伝子発現を、我々が、独自に開発したISH法を用いて、研究した。ヒトおよびマウスのレチノイン酸レセプタ-(RAR)のcDNAをピエ-ルシャンボン博士から供与していただき、それを、SP6-T7RNA合成酵素のプロモタ-を持ったベクタ-にサブクロ-ニングし、リボプロ-ブを合成した。そのプロ-ブを用いて、RAR遺伝子の発現を調べたところ、以下の事が判明した。(1)RARα遺伝子は、いずれの時期においても均一に弱く発現している。従って、ハウスキ-ピング遺伝子である可能性が示唆された。(2)RARβ遺伝子は、発生の初期には、脊髄の腹側、顔面の目、歯鼻のできる位置に特異的に発現しており、神経細胞の分化、および予定細胞死に何らかの、関係が示唆された。(3)RARγ遺伝子は、発生の過程を通じて、将来骨形成が生じる場所に特異的発現し、さらに皮膚の分化にも関係があることが示唆された。以上の事から、歯の発生には、主にレチノイン酸レセプタ-のβとγサブタイプが密接に関係している事が解明され、従って、EGFの遺伝子発現は、レチノイン酸が、RARに結合し、さらにその複合体が、EGF遺伝子のシスエレメントに結合し調節されていると推測した。上皮成長因子(EGF)は、in vitroで、上皮細胞増殖促進効果の他に、骨吸収促進効果などを示し、in vivoでは、マウス顎下腺で常時産生され、また、歯の発生分化において重要な役割を担っている。歯の形成においてどのような細胞が、発生のどの時期からEGFを産生しているのか解明されておらず、また、そのEGFがどの細胞を標的とするのか全く知られていない。そこで、本年度は,マウス(またはラット)の顎下腺及び切歯に着目し、合成EGF遺伝子(172bp)を用いて、アイソトープラベルしたanti-sense RNA(リボプローブ)を合成し、組織切片上のEGF-mRNAとhybridizeさせ、オートラジオグラフ法を用いて検出する方法(in situ hybridization(ISH)法)を検討した。ISH法は、(1)組織の固定、(2)パラフィン包埋、(3)切片の作製、(4)前処理、(5)ハイブリダイゼーション、(6)洗浄、(7)オートラジオグラフの各工程に分けることができるが、その内、(1)と(4)はお互いに密接に関係しており特に重要な工程であることが判った。最も単純で良い結果が得られる条件を検討したところ、4%パラフォルムアルデヒド固定の場合は、タンパク分解酵素処理の工程を必要とせず、良い結果が得られた。オスマウス顎下腺を用いてEGFmRNAを検出したところ、顆粒導管の細胞においてのみEGF遺伝子が発現していることが、確認できた。さらに、オスラットの顎下腺において同様な実験を行ったところ、ラットでは、ほとんど発現していないことが判った。

そのラットをテストステロンで処理してところやはり顆粒細胞に、EGFmRNAを検出する事ができた。神経成長因子について同様にISHを行ったところ、EGFとほぼ同様な結果が得られた。以上のことから、我々は、ISH法を確立したと考え、歯の形成に伴うEGF遺伝子に関するISHを行っている。顎下腺を用いた実験で、EDTAを用いた脱灰を行っても、RNAが保存されるかどうか検討中である。前年度において、この研究に必須なin situ hybridization(ISH)法をほぼ確立した事を報告した。今年度は、その方法を用いてマウス切歯の発生に伴う上皮成長因子遺伝子の発現時期と部位を決定する予定であった。ところが、同様の実験が南カルホルニア大学のスラブキン博士の研究グル-プにおいて行われ、すでに論文として投稿したという情報を4月に得た。そこで、我々は、この課題の遂行をあきらめ、次の重要な課題である、“EGFの遺伝子発現が、何によって調節されているか"に、目的を変更した。そこで、EGF遺伝子発現に密接に関係していると思われるレチノイン酸に着目し、そのレセプタ-の遺伝子発現を、我々が、独自に開発したISH法を用いて、研究した。ヒトおよびマウスのレチノイン酸レセプタ-(RAR)のcDNAをピエ-ルシャンボン博士から供与していただき、それを、SP6-T7RNA合成酵素のプロモタ-を持ったベクタ-にサブクロ-ニングし、リボプロ-ブを合成した。そのプロ-ブを用いて、RAR遺伝子の発現を調べたところ、以下の事が判明した。(1)RARα遺伝子は、いずれの時期においても均一に弱く発現している。従って、ハウスキ-ピング遺伝子である可能性が示唆された。(2)RARβ遺伝子は、発生の初期には、脊髄の腹側、顔面の目、歯鼻のできる位置に特異的に発現しており、神経細胞の分化、および予定細胞死に何らかの、関係が示唆された。(3)RARγ遺伝子は、発生の過程を通じて、将来骨形成が生じる場所に特異的発現し、さらに皮膚の分化にも関係があることが示唆された。以上の事から、歯の発生には、主にレチノイン酸レセプタ-のβとγサブタイプが密接に関係している事が解明され、従って、EGFの遺伝子発現は、レチノイン酸が、RARに結合し、さらにその複合体が、EGF遺伝子のシスエレメントに結合し調節されていると推測した。
石炭燃焼灰の微粉砕化によるベントナイト代替物としての利用に関する研究

これまで石炭燃焼火力発電所から副次的に生産される大量の石炭燃焼灰の有効利用に関して多くの研究が行われてきた。しかし、その利用度は約80%程度であり、依然多くの石炭燃焼灰が未利用のため灰捨て場に貯蔵管理され、年々その量も増大し、灰捨て場の確保も困難な状況になりつつある。このような理由から、石炭燃焼灰の化学的、物理的特性を活かして、ベントナイトなどの粘土の代替物としての利用が図れれば、100%の資源化・利用化が可能となる。現在、高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工的なバリアーとしてベントナイトを用いる構想があるが、良質のベントナイトを確保することは難しくなってきている。石炭燃焼灰の持つ特徴を利用して、これを微粉砕化することで利用範囲も拡大し、ベントナイトをはじめとする粘土の代替物として、100%資源化・利用化が可能となると思われる。このような観点から、本研究では石炭燃焼灰の中でも特にフライアッシュを取り挙げ、これの微粉砕化によるベントナイト代替物としての利用が可能か否かについて検討するために、種々検討を行った。その結果、強度試験および膨潤試験結果より、力学的緩衝性、膨潤性については、フライアッシュの微粉砕化による効果はほとんど認められなかったが、フライアッシュによる一部代替試料でもベントナイトと同等の効果が発揮されることが分かった。また、透水試験結果より、フライアッシュを微粉砕した試料の透水係数が他に比べて低下することが分かった。これらの結果より、微粉砕化したフライアッシュをベントナイトに一部代替しても緩衝材の機能を維持できることが示された。これまで石炭燃焼火力発電所からでる副次的に生産される大量の石炭燃焼灰の有効利用に関して多くの研究が行われてきた。しかし、その利用度は約75%程度であり、依然多くの石炭燃焼灰が未利用のため灰捨て場に貯蔵管理され、年々その量も増大し、灰捨て場の確保も困難な状況になりつつある。現在、高レベル放射性廃棄物の地層処分における人工的なバリアーとしてベントナイトを用いる構想があるが、基質のベントナイトを確保することは難しくなってきている。これらの結果より、微粉砕化したフライアッシュをベントナイトに一部代替しても緩衝材の機能を維持できることが分かり、次年度に検討を加える予定である。
表皮角化細胞における神経反発因子の産生機構の解明と新規止痒法の開発

痒みの難治化の鍵となる神経反発因子Sema3Aの発現制御機構を分子レベルで解明すると共に、内在性Sema3Aの発現を促進する化合物を探索し、ADやドライスキンの新規止痒薬を開発することを目的として研究を行った。本研究では、RORαアゴニスト(コレステロール硫酸やSR1078等)でNHEKを刺激したとき、アゴニストの濃度依存的にSema3A発現が促進されることを明らかにした。RORαsiRNAでRORαの発現を抑制すると、Sema3A mRNA発現も有意に抑制された。これらの結果は、RORαがSema3Aの発現調節に関与する転写因子の一つであることを示唆した。既存治療が無効な難治性の痒みは、患者のQOL(quality of life)を低下させる深刻な問題である。皮膚バリア機能の破綻を伴うアトピー性皮膚炎(AD)患者では表皮内神経線維が稠密化し、抗ヒスタミン薬が奏功しない難治性の痒みを発症する。バリア機能の破綻は神経線維の伸長と退縮に関わる分子の発現バランスを乱すが、その発現制御機構は全くの不明である。本研究では痒みの難治化の鍵となる神経反発因子に着眼し、表皮角化細胞における神経反発因子の発現制御機序を分子レベルで解明し、内在性の神経反発因子の発現を誘導するADの新規止痒薬の開発を目指して研究を行った。平成26年度は、神経反発因子の一種であるセマフォリン3A(Sema3A)のプロモーター領域をクローニングし、プロモーター活性に関与する転写因子の同定を試みた。siRNAならびに候補転写因子結合部位の部位特異的変異導入によるプロモーターアッセイの結果、レチノイド関連オーファン受容体α(RORα)がSema3Aの発現に関与する転写因子の一つであることが明らかとなった。RORα作動薬のコレステロール硫酸及びRORα/γ作動薬のSR1078を正常ヒト表皮角化細胞に添加すると、Sema3Aの発現をmRNA及びタンパクレベルで促進させることができた。一方、RORα逆作動薬を添加すると、Sema3A発現が抑制された。以上の結果から、RORα作動薬はSema3A発現促進剤として止痒薬に応用できる可能性がある。現在はAD病変部でSema3A発現が減少している理由を解明するため、さらに詳細な解析を進めている。既存治療が無効な難治性の痒みは、患者のquality of lifeを低下させる深刻な問題である。バリア機能の破綻は神経線維の伸長と退縮に関わる分子の発現バランスを乱すが、その産生機序は全くの不明である。平成27年度は、神経反発因子セマフォリン3A(Sema3A)のプロモーター領域の詳細な解析を行った。その結果、レチノイド関連オーファン受容体α(RORα)がSema3Aの発現に関与する転写因子の一つであることが明らかとなった。RORα作動薬を正常ヒト表皮角化細胞に添加すると、Sema3Aの発現がmRNA及びタンパク質レベルで促進された。Sema3A発現誘導剤の開発にあたり、RORαは標的分子の一つとなる可能性がある。皮膚バリア機能破綻に伴い、表皮内のカルシウム濃度勾配に異常が生じる。バリア機能の破綻した表皮においてSema3Aの発現が減少するメカニズムを解明するために、培地中のカルシウム濃度を下げて強制的に分化を停止し、一時的にカルシウム濃度勾配が破綻した状態に類似した状態を作成した。その結果、分化誘導を継続した群と比較して、Sema3Aの発現が有意に減少した。この実験系にある種のサイトカインを添加すると、添加6時間後にSema3Aの発現が約50%抑制された。このことは表皮のカルシウム濃度勾配の消失がSema3Aの発現に影響を及ぼすことを示唆した。平成26年度は、神経線維の退縮に関わるSema3Aの発現調節に関わる転写因子の一部を明らかにした。ほぼ予定通りに研究は進行しており、現在、RORα作動薬に関する研究成果をまとめた論文がJ Dermatol Sciに掲載確定している。皮膚科学前年度の成果を踏まえ、平成27年度は臨床応用に向けて、前年度までに構築したSema3Aプロモーターアッセイ系及び市販のSema3A ELISAキットを用いて、皮膚に内在するSema3A発現を制御可能な薬剤や天然化合物をスクリーニングする予定である。その後、ADモデル動物等を用いたin vivo実験を行い、薬剤の止痒効果を評価する。
高閉じ込めトカマクプラズマにおける電流ホールの自己形成に関する研究

JT-60など大型トカマクプラズマで観測された電流ホールの自己形成に関する機構を解明することを目的とし、以下の様な研究を行った。1.プラズマ中心付近の電流密度が零に近いトカマクプラズマの安定した平衡モデルとして、三磁気島平衡モデルを提案し、その形成と安定維持条件を明らかにした。2.電流ホールプラズマの様に、強い負磁気シアプラズマにおける理想MHDモードによるベータ限界特性を示し、零シア付近で圧力勾配が小さくなるように圧力分布と電流分布を調整することにより、β_N>4の高ベータ領域までアクセスできる可能性を示した。3.三磁気島平衡モデルを用いて、電流ホールの分布形成およびその維持を1.5次元輸送シミュレーションと実験との比較により解明した。強い内部輸送障壁と負磁気シア領域における異常輸送の急激な減少が、局所的ブートストラップ電流の増加と負の電場の滲み込みによって電流ホールの分布形状を自発的に形成することを明らかにした。また、電流ホール内のエネルギー閉じ込め則および電流駆動による電流ホールの維持特性を明らかにした。4.磁気流体シミュレーションにより中心部に負の電場がかかっている状況でプラズマの応答を解析し、互いに逆方向に回転する双渦構造が形成されることを示した。この対流運動が中心部に残った磁場と相互作用し負の電場を打ち消すことを示した。電流ホールは、強い内部輸送障壁が形成され、電流ホール領域では新古典レベルまで輸送係数が下がっており、高い閉じ込め性能を持つ核融合炉への応用の可能性がある。また、電流分布と圧力分布の適切な組み合せが可能になれば、高ベータプラズマを形成できる可能性がある。このため、電流ホールプラズマは、これまでの閉じ込め性能を大きく凌駕する高性能トカマク核融合炉となりうる潜在能力を持っていることが明らかとなった。JT-60など大型トカマクプラズマで観測された電流ホールの自己形成に関する機構を解明するため、本年度は以下の様な研究を行った。1)輸送物理モデルの構築、輸送シミュレーションコードの改良・開発:電流ホールプラズマを想定した3磁気軸平衡モデルおよび内部輸送障壁モデルを輸送シミュレーションコードに導入し、実形状プラズマでの平衡発展を解析可能とする輸送シミュレーションコードの開発を行った。これを用いて、JT-60実験を良く再現する初期的結果を得て、電流立ち上げ時に発生する電流ホールと内部輸送障壁の相互作用に関するプラズマ特性の解明に着手した。2)プラズマ流効果を持つ磁気流体シミュレーションコードの開発:電流ホールプラズマにおいては、負の電流密度によりn=0モードが不安定となる可能性があり、m/n=1/0モードとプラズマ流により、定常な解が存在する可能性を理論的に示し、磁気流体シミュレーションコードの開発を進めた。3)磁気流体平衡、安定性解析コードの改良電流ホールを想定して、ホール部分に微小な正の電流密度ある場合の磁気流体平衡解析を可能とする計算コードの改良を行い、JT-60Uや核融合炉(VECTOR)を想定した平衡解析を行った。また、この平衡データを基に、MHD安定性解析を行い、電流ホールプラズマでのβ限界特性を明らかにした。4)研究調査および成果発表:得られた研究成果は、ヨーロッパ物理学会(EPS)に2件、IAEA主催Hモード・ワークショップに2件発表を行うと共に、IEA大型トカマク・ワークショップを電流ホールをテーマに開催し、電流ホール形成における自己組織化などの実験および理論シミュレーション研究について討論・調査を行った。JT-60など大型トカマクプラズマで観測された電流ホールの自己形成に関する機構を解明することを目的とし、本年度は以下の様な研究を行った。1)輸送および電流駆動物理モデルの構築、輸送シミュレーションコードの改良・開発:電流ホールプラズマ平衡モデルおよび内部輸送障壁モデルに基づき、JT-60の実形状プラズマでのプラズマ立ち上げ時に形成される電流ホールプラズマの輸送シミュレーションを行い、負磁気シア領域で新古典輸送レベルまで異常輸送が減少すれば、実験を良く再現する電流ホールが形成されることを明らかにした。

このとき、内部輸送障壁幅は実験で得られたイオンのポロイダル・ラーマ半径に比例することを確認した。さらに、外部駆動電流により定常維持できる可能性を示した。2)プラズマ流による電流ホール物理モデルの構築:磁気流体シミュレーションにより、プラズマ中心付近で負のトロイダル電流が流れると、m/n=1/0モードの双対渦構造が成長し、電流の中心部への浸透を阻止する準定常状態が形成され、プラズマ中心付近の電流密度がほぼ零に維持されることを明らかにした。また、励起される渦運動の強さの駆動源である負電流、プラズマ抵抗率、粘性に対する依存を明らかにした。3)電流ホールプラズマの磁気流体安定性特性の解明:電流ホールの特徴である強い負磁気シアを持つプラズマのディスラプションを、磁気流体シミュレーションにより行ない、凹状の電流分布が平坦化するプロセスが加わり、電流消滅時間が凸状のプラズマと比較して短くなることを明らかにした。4)計測データの可視化システムの整備:電流ホールプラズマのシミュレーションにおける動的挙動を理解するため、AVSを用いたシミュレーション結果の可視化システムを開発した。JT-60など大型トカマクプラズマで観測された電流ホールの自己形成に関する機構を解明することを目的とし、本年度は以下の様な研究を行った。1)輸送および電流駆動物理モデルの構築、輸送シミュレーションコードの改良・開発:幾つかの輸送モデルを用いた電流ホールのシミュレーション結果とJT-60実験データとの比較を行ない、電流ホールプラズマ形成の鍵となる内部輸送障壁特性および背景となる物理機構を明らかにした。正磁気シア領域での異常輸送係数が大きく、負磁気シア領域で新古典輸送レベルまで急激に下がることが、電流ホールの分布形成を齎していることを明らかにした。また、内部輸送障壁より内側のエネルギー閉じ込め則について検討し、大きなシャフラノフシフトがあるときには、内部輸送障壁より内側のにおける規格化ポロイダルベータは飽和し、これがMHD平衡限界と一致することを示した。2)プラズマ流による電流ホール物理モデルの構築:電流ホール形成過程において現れる負磁気シアのダブルテアリングモードの影響について検討した。電流ホール形成初期の負磁気シアでは、接近した二つの有理面を持ち、ダブルテアリングモードが不安定となる。しかし、ダブルテアリングモードは、二つの有理面間における電流分布を平坦化するが、それより内側の中心付近の電流分布には大きな影響を与えず、電流ホール形成は可能であるこを示した。3)電流ホールプラズマの磁気流体安定性特性の解明:自律性の強い電流ホールプラズマの磁気流体特性を明らかにするには、輸送と矛盾無い安定性解析が必要である。そこで、輸送コードTOPICSと線形磁気
圧力差に基づく電位差測定による高分子ゲルの構造解析

様々な応用が期待される高分子ゲルについて,ゲル内の高分子鎖の性状等に関する知見を得るために1)オートクレーブを用いて高温,高圧条件下でポリビニルアルコール(PVA)とポリアクリル酸(PAA)からなるゲル(PVA-PAA)を作製し2)作製したゲルについて,ゲルの両側に圧力差をかけたときに発生する電位差の経時変化を測定した.PVA-PAAゲルは,初期混合時におけるPVA(重合度約2000)とPAAの重量比を0.33.3と様々に変え,130°C,2気圧のオートクケ-ブ中で作製した.いずれの混合比においても強靭なゲルが得られた.しかし,ゲルの交換容量は,PVAに対するPAAの重量比が1.5程度までは,加えたPAAの量の増加とともに大きくなったが,それ以上では逆に減少した.この結果は,ゲル形成にはPAAはあまり関与していないことを示唆している.続いて,これらのゲルを膜状に成形し,圧力差に基づく電位差の経時変化を測定した.測定は,ゲル膜の両側に静水圧で圧力差をかけ,発生した電位差は振動容量型のエレクトロメーターを通してパソコンに読み取り,データの解析を行った.解析に際しては,電位差の経時変化を圧力差によって引き起こされるゲル内高分子鎖の緩和過程とし,その経時変化の緩和時間を求めた.多成分系の高分子膜では,全体の緩和過程がそれぞれの成分の緩和過程を加え合わせた形で示されることが多いのに対し,今回のPVA-PAAゲルは,2成分系であるにもかかわらず,その経時変化は単一の緩和過程で示された.これは,PVAとPAAが同じビニル系の似たような高分子鎖であることと,構造的にはPVAのネットワークにPAAが均一に分散した形になっているためではないかと考えられる.また,得られた緩和時間は300秒程度で,エステル化により作製したPVA-PAAゲル等と比べると,非常に柔軟性に富んだゲルであることがわかった.様々な応用が期待される高分子ゲルについて,ゲル内の高分子鎖の性状等に関する知見を得るために1)オートクレーブを用いて高温,高圧条件下でポリビニルアルコール(PVA)とポリアクリル酸(PAA)からなるゲル(PVA-PAA)を作製し2)作製したゲルについて,ゲルの両側に圧力差をかけたときに発生する電位差の経時変化を測定した.PVA-PAAゲルは,初期混合時におけるPVA(重合度約2000)とPAAの重量比を0.33.3と様々に変え,130°C,2気圧のオートクケ-ブ中で作製した.いずれの混合比においても強靭なゲルが得られた.しかし,ゲルの交換容量は,PVAに対するPAAの重量比が1.5程度までは,加えたPAAの量の増加とともに大きくなったが,それ以上では逆に減少した.この結果は,ゲル形成にはPAAはあまり関与していないことを示唆している.続いて,これらのゲルを膜状に成形し,圧力差に基づく電位差の経時変化を測定した.測定は,ゲル膜の両側に静水圧で圧力差をかけ,発生した電位差は振動容量型のエレクトロメーターを通してパソコンに読み取り,データの解析を行った.解析に際しては,電位差の経時変化を圧力差によって引き起こされるゲル内高分子鎖の緩和過程とし,その経時変化の緩和時間を求めた.多成分系の高分子膜では,全体の緩和過程がそれぞれの成分の緩和過程を加え合わせた形で示されることが多いのに対し,今回のPVA-PAAゲルは,2成分系であるにもかかわらず,その経時変化は単一の緩和過程で示された.これは,PVAとPAAが同じビニル系の似たような高分子鎖であることと,構造的にはPVAのネットワークにPAAが均一に分散した形になっているためではないかと考えられる.また,得られた緩和時間は300秒程度で,エステル化により作製したPVA-PAAゲル等と比べると,非常に柔軟性に富んだゲルであることがわかった.