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東アジア古代国家形成期における織物文化の特質に関する民族考古学的研究

東アジアの古代社会における織物文化の特質を明らかにするため、以下の通り、研究を実施した。1.出土紡織具の調査国内では新出資料を中心とする弥生時代古代の紡織具を調査し、中国・韓国の出土紡織具について文献調査を行った。昨年度より継続してきた紡織具の分析に基づき、東アジアにおける輪状系・直状製織技術の出現と広がりについて、国立伽耶文化財研究所・国立金海博物館の『〓〓,〓〓〓〓〓〓〓』等で報告した。2.出土織物の調査弥生時代から飛鳥時代までの平織の麻織物片、絹織物片についてマイクロスコープを用いた観察を行った。麻と絹織物の織り組織の特徴を整理するとともに、麻の繊維を撚りつなぎ、紡錘で撚りをかける製糸法についてアジア周辺諸国の民族・民俗例と比較検討した。その成果の一部は、2012月6月の国際学会"Society for East Asian Archaeology"や、奈良文化財研究所の『保存科学研究集会2012』で口頭発表を行った。3.紡織にかかわる民族資料の調査台湾原住民族、及びベトナム少数民族の腰機による機織技術、織物と衣装製作について現地調査を行った。腰機による機織りの身体技術を記録し、考古資料の分析・解釈のための基礎資料として整理した。また、腰機を用いる伝統的な手法と高機などを駆使する手法の相違、製織技術と衣装製作との関連についてそれぞれの社会的背景を踏まえ考察を進めた。以上の調査を通して、地理的・歴史的に広い視野から東アジアの織物文化の研究を発展させていくための見通しを得ることができた。東アジアの古代社会における織物文化の特質を明らかにするため以下の通り、研究を実施した。1.出土紡織具の調査国内では新出資料を中心とする弥生時代古代の紡織具を調査し、海外では出土有機物の豊富な北欧諸国における調査状況の情報収集、中国・韓国出土紡織具について文献調査した。主として麻(大麻や苧麻)の布を腰機で織る東アジアにおける文化と、主として毛織物を錘機で織る北欧における文化の相違を比べることにより、自然環境と素材、道具と身体技法の特徴について考察を進めた。2.出土織物の調査国内の出土織物について、古墳時代前期から中世の平織の麻織物片を調査した。マイクロスコープ等での観察により、麻の製糸法や織り技法と道具との関係を検討し、麻の繊維を撚りつなぐ技法、紡錘による糸の撚りかけについて民俗例との比較分析を行った。また、京都大学所蔵のエジプト・コプト織物について織り技法を調査し、平織と綴織を併用する技法と亜麻と毛の糸素材との相関を検討、東アジアの麻の製糸法と比較した。3.その他の史的考察奄美群島、沖縄八重山諸島において女性がつくり、男性へ贈られた織物「手巾」と、女性の衣装の一部として『万葉集』など古代の文献史料にみえる「領巾」とを比較し、紡織における女性労働の特質について考察した。また、従来の国内研究者による台湾原住民族の紡織調査や紡織にかかわる資料収集に基づき、戦後から現在にいたる弥生時代の原始機研究において民族考古学の視点が組み込まれた経緯を明らかにした。北欧で発達した毛織物や古代エジプトの亜麻布といった他地域の織物文化とを比較するという新たな視点から、東アジアの古代紡織文化の特質が一層明らかになりつつある。紡織にかかわる考古資料、民俗・民族例の調査を進めるとともに、文献史学や女性史学など隣接分野を複合した研究を推進していきたい。
新規希土類重合触媒の開発

1.1,3-ブタジエン重合に対するサマリウムメタロセン錯体の配位子置換基効果1,3-ブタジエン重合に対するサマリウムメタロセン錯体(C_5Me_4R)_2Sm(THF)(R=Me(1),Et(2),iPr(3),nBu(4),SiMe_3(5))の配位子置換基効果について詳しく検討した。50°Cにおいてシクロヘキサン中MMAOの存在下、錯体2-5はいずれも従来の錯体(1)より高い触媒活性を示し、3>>54>2>1という活性順位が観測された。また、1,4-シス選択性に関しては、35(98.6%)>4(97.5%)>2(97.1%)>1(96.2%)のように、立体的に嵩高い置換基の方が高い選択性を示した。2.1,3-ブタジエン重合に対する希土類メタロセン錯体の中心金属効果一連の希土類メタロセンカチオン性錯体[(C_5Me_5)_2Ln][B(C_6F_5)_4](Ln=Pr,Nd,Sm,Gd)を合成し、重合挙動を比較検討した。これらの錯体はいずれも2当量のトリイソブチルアルミニウムAl(iBu)_3と組み合わせると、良好な重合活性を示すことがわかった。さらに中心金属のイオンサイズの減少にしたがって重合活性が高く(Gd>Sm>Nd>Pr)、また分子量分布が狭くなることも明らかとなった。とくに、ガドリニウム(Gd)の場合、-78°Cにおいても高活性を示し、ミクロ構造がほぼ完璧(>99.9%)に1,4-シスに制御されたポリブタジエンを与えた。3.ホスフィド架橋希土類アルキル錯体によるイソプレンのアイソタクチック3,4-重合シクロペンタジエニルーホスフィド希土類2核錯体と1当量の[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]との反応によりカチオン性錯体を生成させ、イソプレンの重合反応を行ったところ、アイソタクチックな3,4-ポリイソプレンが初めて選択的に得られた。サマロセン錯体がアルミノキサン(MMAO)などの助触媒と組み合わせると、ブタジエン重合に対して高い1,4-シス選択性および良好なリビング性を示すことを見出した。この触媒系において重要な役割を演じると思われるカチオン性希土類メタロセン錯体について重点的に検討を行い、それをベースとした新規触媒系を開発した。ブタジエン重合における1,4-シス選択性及びリビング性をさらに向上させることができた上、高い1,4-シス含有率をもつブタジエンとスチレンのブロック及びランダム共重合体も初めて合成することに成功した。これら新規ポリマーは良好なゴム弾性を有し省燃費タイヤなどへの利用が期待される。一方、種々の二価希土類メタロセン錯体と1当量のアルキルカリウムまたはシリカリカリウムとの反応により、初めてのモノペンタメチルシクロペンタジエニル希土類二価アルキルまたはシリル錯体がそれぞれ高収率で得られた。このタイプの二価サマリウム錯体を一級シランと反応させると、前例のない、水素原子が包蔵された希土類ポリヒドリドクラスター錯体が得られた。これら新規錯体はエチレン重合、スチレン重合、オレフィンのヒドロシリル化反応などに対し高い触媒活性を示すことを明らかにした。3.ホスフィド架橋希土類アルキル錯体によるイソプレンのアイソタクチック3,4-重合シクロペンタジエニルーホスフィド希土類2核錯体と1当量の[Ph_3C]

[B(C_6F_5)_4]との反応によりカチオン性錯体を生成させ、イソプレンの重合反応を行ったところ、アイソタクチックな3,4-ポリイソプレンが初めて選択的に得られた。ブタジエン重合における中心金属イオンの影響を調べるために、一連の希土類メタロセンカチオン性錯体[(C_5Me_5)_2Ln][B(C_6F_5)_4](Ln=Pr,Nd,Sm,Gd)を合成し、X線結晶構造解析を用いて結晶構造を明らかにした上で、重合挙動を比較検討した。これらの錯体はいずれも2当量のトリイソブチルアルミニウムAl(^iBu)_3と組み合わせると、良好な重合活性を示すことがわかった。さらに中心金属のイオンサイズの減少にしたがって重合活性が高く(Gd>Sm>Nd>Pr)、また分子量分布が狭くなることも明らかとなった。とくに、ガドリニウム(Gd)の場合、-78°Cにおいても高活性を示し、ミクロ構造がほぼ完璧(>99.9%)に1,4-シスに制御されたポリブタジエンを与えた。一方、Me_2Si(C_5Me_4)(NPh)YCH_2SiMe_3と[Ph_3C][B(C_6F_5)_4]との反応により、初めてのハーフメタロセン希土類カチオン性錯体[Me_2Si(C_5Me_4)(NPh)Y(THF)_3][B(C_6F_5)_4]を合成し構造解析することに成功した。この錯体は配位力の強いTHF配位子をもつため、同様な条件下でブタジエンに対して全く重合活性を示さなかった。これらの結果から、高い活性を有する触媒を創製するにはTHFのような強い中性配位子を持たない錯体が有効であることが強く示唆された。今後、このような配位不飽和なハーフメタロセン希土類カチオン性錯体の創製を行う予定である。本年度は、1,3-ブタジエン重合に対するサマリウムメタロセン錯体(C_5Me_4R)_2Sm(THF)(R=Me(1),Et(2),^iPr(3),^nBu(4),SiMe_3(5))の配位子置換基効果について詳しく検討した。50°Cにおいてシクロヘキサン中MMAOの存在下、錯体2-5はいずれも従来のビスペンタメチルシクロペンタジエニル錯体(C_5Me_5)_2Sm(THF)(1)より高い触媒活性を示し、3>>5【approximately equal】4>2>1という活性順位が観測された。また、1,4-シス選択性に関しては、3【approximately equal】5(98.6%)>4(97.5%)>2(97.1%)>1(96.2%)のように、立体的に嵩高い置換基の方が高い選択性を示した。とくに、錯体3は室温においても高い活性と1,4-シス選択性を示し、モノマー/触媒比[butadiene]_0/[Sm]_0=10000という条件下では10分以内、収率87%で99.1%のシス選択性でポリブタジエンを与えた。同様な条件下では、錯体1の場合、わずか12%の収率でポリブタジエンを与えた(シス選択性97.8%)。また、錯体3は非常に薄い濃度でも高い活性を示し、モノマー/触媒比[butadiene]_0/[Sm]_0=150000という条件下で50°Cにおいてタンオーバー数(TON)が115600butadiene-mol/(Sm-mol h)(反応時間10分間、収率78%)に達した。一方、希土類トリスアルキル錯体Ln(CH_2SiMe_3)_3(THF)_2とMe_2Si(C_5Me_4H)(PHR)との反応により、初めての架橋シクロペンタジエニル-ホスフィド配位子をもつ希土類アルキル錯体の合成に成功した。これらの錯体はエチレン重合やオレフィンのヒドロケイ素化反応において従来のメタロセン錯体より高い触媒活性を示した。ホスフィド架橋カチオン性二核希土類アルキル錯体触媒によるイソプレンの立体特異的イソタクチック3,4-重合希土類トリスアルキル錯体Ln(CH_2SiMe_3)_3(THF)_2とMe_2Si(C_5Me_4H)(PHR)との反応によって得られたシクロペンタジエニル-ホスフィド錯体[Me_2Si(C_5Me_4)(μ-PR)
発酵法による木質系バイオマスからの高濃度燃料エタノール生産

1)糸状菌Penicillumcitrinum培養夜上清より分子量31.6kDaのキシラナーゼXynBを電気泳動的に単一に精製した。酵素活性の最適pHおよび温度は、それぞれ6.0および50°Cであった。また、XynBはキシロビオースには作用せず、それ以上の重合度を持つキシロオリゴ糖に作用したことからエンドー1,4-β-キシラナーゼであることを明らかにした。その遺伝子xynBのORFは、9箇所のイントロンを含み、アミノ酸25残基のプレプロ分泌シグナルと302残基からなる推定分子量32,637Daの成熟酵素をコードした。XynBの推定アミノ酸配列は、近縁のPenicillium simplicissimum由来のキシラナーゼXynAと高い相同性(90%)を示した。2)糸状菌Asperjillus japonicusの培養上清より分子量113kDaのβ-キシロシダーゼXylAを電気泳動的に単一に精製した。N-グリコシダーゼF処理により、その分子量は82.0kDaに低下した。その遺伝子xylAのORFは、イントロンを含まない2412bpから成り、17アミノ酸残基の分泌シグナルと787アミノ酸残基の成熟酵素(推定分子量84,637Da)をコードした。XylAには17箇所のN型糖鎖付加のためのコンセンサス配列、5'非コード領域には、5箇所のカタボライト抑制因子CreA結合可能部位や2箇所の転写誘導因子XlnR結合可能部位が存在した。XylAはAspergillusfumigatus由来のβ-キシロシダーゼXylAと高い相同性(69%)を示し、糖質加水分解酵素ファミリー3に属した。3)A.japonicusの培養上清より分子量25.1 kDaのキシラナーゼを電気泳動的に単一に精製した。精製酵素のN末端およびV8プロテアーゼ消化ペプチド断片のアミノ酸配列は糸状菌由来の糖質加水分解酵素ファミリー11(GH11)のキシラナーゼと高い相同性を示した。内部アミノ酸配列およびGH11のコンセンサス配列を基に縮重プライマーを設計し、染色体DNAを鋳型としてPCRを行った。その結果、キシラナーゼをコードする遺伝子が2種存在し、A.japonicusの染色体上にそれぞれ1コピー存在する事が示唆された。両遺伝子をクローニングし、完全長ORFと周辺の塩基配列を決定した。糸状菌Penicilliumcitrinum MU-4株におけるキシラン分解酵素系を解明するため、既報のXynAと異なるキシラナーゼXynBを新たに精製し、その遺伝子をクローニングした。XynB精製酵素のV8プロテアーゼ処理によって得られたペプチド断片について、アミノ酸配列10残基を決定した。その配列は、糸状菌由来のGHファミリー10キシラナーゼと高い相同性を示した。内部アミノ酸配列とGHファミリー10キシラナーゼのコンセンサス

配列をもとに設計したプライマーを用いて染色体DNAから、427bpの増幅断片を得た。その塩基配列の情報を基に5'および3' RACE法を行い、XynBの完全長cDNAの塩基配列を決定した。その結果、本酵素のORFは、アミノ酸25残基からなるプレプロ分泌シグナルと302残基のからなる推定分子量32,637Daの成熟酵素をコードした。6単糖グルコースだけでなく5単糖キシロースもエタノールへ変換できるエタノール発酵性遺伝子組換え大腸菌KO11株のエタノール耐性の評価を目的として、補糖法による発酵試験を実施した。発酵試験ではキシロース8%(w/v)またはグルコース10%(w/v)含有LB培地80ml(初発pH6.7)を含む100ml容三角フラスコにKO11株を植菌し、30°Cで振とう培養を行った。発酵期間中は経時的に炭酸ガス発生量とエタノール濃度の測定を行った。また、各糖濃度が2%(w/v)以下に減少した時点でキシロースを5%(w/v)、グルコースを7.5%(w/v)となるように補糖する場合としない場合の2種類の条件で発酵試験を行った。エタノール濃度はイソプロパノールを内部標準物質としてガスクロマトグラフィーで測定した。その結果、補糖しない場合、キシロース培地とグルコース培地のエタノール濃度はそれぞれ72時間で4.9%(v/v)、48時間で6.3%(v/v)であったのに対し、補糖した培地ではエタノール濃度が144時間でそれぞれ7.0%(v/v)、7.9%(v/v)に上昇した。さらに、凍結乾燥した豚レバーをLB培地に加え発酵試験を行った結果、無添加の対照に比較してキシロースとグルコースのいずれの培地でも発酵初期の初速度の増大が認められた。カンバ材由来キシランを唯一の炭素源とした液体培地でP. citrinumを30°C、3日間回転振とう培養した。培養液上清より各種クロマトグラフィーを用いて、分子量31.6kDaのXynBを電気泳動的に単一に精製した。酵素活性の最適pHおよび温度は、それぞれ6.0および50°Cであった。pH安定性は3.0-10.0、温度安定性は40°Cまで認められた。また、XynBはキシロビオースには作用せず、それ以上の重合度を持つものに作用したことからエンド-1,4-β-キシラナーゼであることがわかった。遺伝子クローニングの結果、xynBのORFは、9箇所のイントロンを含む、アミノ酸25残基からなるプレプロ分泌シグナルと302残基からなる推定分子量32,637Daの成熟酵素をコードした。XynBの推定アミノ酸配列は、近縁のPenicillium simplicissimum由来のキシラナーゼXynAと高い相同性(90%)を示した。2)糸状菌Asperjillus japonicusが産生するβ-キシロシダーゼXylAに関する研究カラス麦製キシランを炭素源としたA. japonicusの培養上清より、各種クロマトグラフィーを用いて分子量113kDaのXylAを電気泳動的に単一に精製した。N-グリコシダーゼF処理により、その分子量は、82.0kDaに低下した。遺伝子クローニングの結果、xylAのORFは、イントロンを含まない2412bpから成り、17アミノ酸残基の分泌シグナルと787アミノ酸残基の成熟酵素(推定分子量84,637Da)をコードした。
自己混合型半導体レーザ・ドプラ血流計の開発

病変発症部位の微小循環と高い時間・空間分解能で計測し、評価することは病変の診断・治療にとって極めて重要である。なぜならば癌のような血管新毛の盛んな病変では血流は増殖に伴って大きく変化し、癌の転移とも深い関係があること、心筋梗塞のような臓器の虚血性疾患では虚血部位が病変の部位を示し、手術後再潅流によって生じる血流パターンは術後の経過を予測できるものであるからである。このために近年レーザ・ドプラ血流計が応用され始めたが、本研究では1.半導体が有する自己混合効果や2.生体組織透過性に優れた近赤外光を利用するために波長780nmの半導体レーザ・ドプラ血流計の検討を行った。その結果、自己混合効果は光吸収のある血球のような多重散乱体に対しても有効であること、モデル流絡内の多くの速度ベクトルを有する流れに対しても最高シフト周波数を認識することによって生体組織内の血流計測への可能性が示された。特に周波数パターンの最高シフト周波数をF-V変換することが可能となれば自己混合効果によって計測プローベがシンプルになると共に、信号処理系のシンプル化を計ることができる。しかし、血流からの信号は自己混合効果の特徴でもあるドプラ信号の1コギリ波は見られず、このことから信号のS/N比を改善することが今後重要な問題点となることが窺われた。一方、癌などの悪性腫瘍の血流パターンは細胞増殖の形態によって異なることや、癌の治療に伴って腫瘍の瘢痕化が進み血流が減少していくことなどから、光ファイバ付き半導体レーザの自己混合効果を利用すればこの様な生体局所の血流情報から癌の進行状況のモニタの可能性も示された。また、細胞賦活であるルミンとの伴用により癌の免疫学的な治療の可能性も示唆され、半導体レーザの診断・治療への応用性の高さが窺われた。生体中のサンプリングボリュームの推定については,動物から摘出した組織片および血液を用いて検討した結果,長波長レーザ光ほどそのボリュームは大きく,またその値は組織中を流れる血液のヘマトクリット値により大きく変動することなどの知見を得た。したがって本研究で開発を進めているシステムはレーザ光の光源の波長が780nmであるために,従来のHe-Neレーザ光(波長632.8nm)に比べてより大きなサンプリングボリューム,すなわち皮膚内のより広い範囲の血流情報が得られることが窺われた。回転円盤表面の同心円状の溝に種々のヘマトクリット値の血液を入れて回転させ,その血液へレーザ光を照射することによって,血液のような多重散乱体からの自己混合効果を検討した。その結果,単一散乱体とは明らかに異なり方向判別が因難となったが,血液の流進と信号との間には良好な線形関係が得られ,種々のヘマトクリット値をもつ血流に対しても,単一散乱体と同様に速度計測が可能である結果が得られた。ガラスキャピラリ(内径0.3mm,30本)を用いて作成した,横疑組織血流見モデルに,37%のヘマトクリット値の血液を種々の流量で流し,血流量と自己混合効果によって得られた信号を検討した。その結果、最大シフト周波数と血流量の間に良好な相関がみられた。このことは,F-V変換システムの応用が可能なことを示すものでもあり,これにより、信号処理の簡易化が計られ,よりシンプルな血流計測システムとなることが窺われた。本研究では1.半導体レーザが有する自己混合効果や2.生体組織透過性に優れた近赤外光を応用した波長780nmの半導体レーザドップラ血流計の検討を行ってきた。本年度は主としてその生体への応用ならびに有効性について検討した。

その結果、自己混合効果は、光吸収のある血球のような多重散乱体に対しても有効であることが示唆されたが、戻り光が弱いことにより自己混合効果の特徴の1つである高調波は得られず、S/N比を改善する必要性が示唆された。一方、モデル流路を用いた実験では血流速度として認識できる最高のシフト周波数(Fmax)は流路内の最高流速の約70%の速度成分を認識していることが示されたが、このFmaxとモデル流路の血流量との間に良好な相関があることから、このFmaxを検知することにより組織血流計として有効であることが示された。また、近赤外レーザドップラ法による癌腫部の血流は癌の増殖形態が異なる2種類の癌で明らかに異なる血流パターンが得られた。このことは生体浸透性の高い近赤外光によってより深い層の血流を高い時間、空間分解能で計測することが可能になって始めて評価されたものである。したがって、さらに本システムでもS/N比などを改善することによってシンプルでこのように高い分解能を有する血流計として有効になることが示唆された。また、近赤外光と細胞賦活剤との併用により、局所の免疫機能を高め癌などの悪性腫瘍の治療へも有効な結果が得られたことは、将来癌の免疫学的な治療と、その治療効果の診断が局所の血流計測から同時に行えるものであると考えられる。
ライフサイクルからみたメニエール病の診療計画

メニエール病はめまい発作を反復し、変動する耳鳴・難聴を伴う内耳疾患の代表的疾患で、その成因は未だに不明であるが、いったん発症すると、多くの症例は長年月にわたって症状が出没し、あるいは進行し、その間にライフサイクルのいろいろな段階に遭遇する。同じ症例でも年齢の増加と共にその臨床像や全身的背景に変化をみとめることがしばしばある。そのようなときにライフサイクルに応じた診療計画を立てる必要があり、その立案の資料をまずそろえなければならない。前年度に引きつづいて今年度も長期観察例の集収,年齢層別,発症からの経過別の臨床所見の特徴の調査などが行なわれ、以下の各項に述べる成果がえられた。1.小児期のメニエール病は稀であるが、過去10年間の初訂症例の中から見出された3例について、さらに引き続いて臨床的調査を行なった。その結果これらの例ではいずれもめまい発作の持続は23分と短かく、耳症状の変動も明らかでなく、メニエール病確実例とはみられないものであり、めまい発作は、各種保存治療によって比較的容易に消失した。2.青年期・壮年期において10年以上のライフサイクル期間にわたって経過を観察することのできた症例は30例を集収することができたが、これらにおいても、めまい発作は手術を含む各種の治療によって日常生活にほとんど不自由の無い程度にコントロールされていたが、聴力低下の進行の防止は非常に困難であることが次第に明らかとなってきた。とくに両側に聴力障害の生じた症例については、根気よく各種の保存治療を続ける必要があることが反復聴力検査の結果からみとめられた。3.高齢者(70歳以上)のメニエール病は次第に増加しつつあり、前年度に引き続いて、さらにその臨床的特徴を調査し、動脈硬化症・糖尿病・白内障などの合併症の多いことが注目された。
遷移境界層におけるストリーク不安定と乱流の初生に関する研究

平成30年度は,風洞実験を中心に乱流遷移を起こしやすい条件について研究を進めた.まず,攪乱の導入装置の開発を進め,スピーカーと接続したスパン方向に並んだ3つの小孔からなる装置を製作した.この装置を用いて,平板層流境界層に対して壁面から短時間の噴き出しと吸い込みを行い,境界層内に部分的に乱れやすい領域を作り出した.生成された領域は,流れ方向に伸びたストリーク状の低速及び高速領域を内包していた.次いで,この局所的に不安定な領域に対して下流で噴流を噴射し,弱い刺激でも局所乱流領域が発生しやすい条件を探った.まず,噴流を噴射する最適なタイミングについて調査した.生成した不安定領域が下流の噴射孔の真上を通過するタイミングを早い順にA, B, Cとし,各タイミングで噴流を噴射したところ,いずれの場合でも局所乱流領域が生成され,その噴流の噴射速度は単に層流境界層中に噴射するよりも小さくて済むことがわかった.また,その効果を比較すると,不安定領域の中心が通過するタイミングBで噴流を噴射するのが最も効果的であった.続いて,流下する不安定領域に対してスパン方向に異なる位置から噴流を噴射し,相対的な位置の影響を調査した.その結果,このケースでは,タイミングBよりも早いタイミングで噴流を噴射したほうが乱れの生成に効果があることがわかった.しかし,その効果は噴射位置をスパン方向にずらす前と比べると小さく,噴流のスパン方向位置によって乱流領域生成に効果的なタイミングが異なることがわかった.さらに,主流速度の27 %の強さの強い噴流を噴くことで局所乱流領域を発生させ,その成長についても調べた.その結果,下流で形成された局所乱流領域は乱流斑点であることがわかった.また,上流で生成した不安定な領域は,乱流斑点の生成には効果があるもののその成長には寄与しないことが明らかとなった.風洞実験及び数値計算により,平板境界層における乱流の初生について有益な知見が得られた.引き続き,作成した攪乱発生装置を用いて,乱流斑点の生成につながる普遍的な条件について探る.本研究課題は乱流の初生に関わる流れの構造を明らかにすることを目的としている。初年度である平成29年度は,風洞実験と数値計算の両面から研究を進めた。風洞実験では一様流に局所的に外乱を与え,平板境界層の応答を調べた。その結果,境界層内には低速領域と高速領域がスパン方向に交互に並ぶストリーク構造が生じ,そのさらに下流では遷移過程後期で見られる乱流斑点が形成されることが分かった。数値計算では,境界層に攪乱を与え,わずかな攪乱の強さの差で乱流化する条件としない条件を用意し,それらの流れ場を比較することで,乱流化の鍵となる構造を調査した。その結果,乱流化の鍵を握っていたのは,噴射後すぐに形成される流れ方向に並んだ第1世代のヘアピン渦ではなく,その後に周囲の縦渦との繋ぎ替えにより形成される脚と脚の間隔が広い第2世代のヘアピン渦であることを明らかにした。さらに人工的に作成した低速ストリークに対して壁面から噴流を噴射してvaricose不安定性を刺激したところ,壁面垂直方向に傾いた縦渦の出現が乱流遷移に至る過程のきっかけとなることが明らかになった。これら鍵となるこの壁面垂直方向に傾いた縦渦は,境界層の速度勾配によって引き伸ばされやすいという特徴を有していることも明らかにした。撹乱の導入装置の作成に時間を要している。平成30年度は,風洞実験を中心に乱流遷移を起こしやすい条件について研究を進めた.まず,攪乱の導入装置の開発を進め,スピーカーと接続したスパン方向に並んだ3つの小孔からなる装置を製作した.この装置を用いて,平板層流境界層に対して壁面から短時間の噴き出しと吸い込みを行い,境界層内に部分的に乱れやすい領域を作り出した.生成された領域は,流れ方向に伸びたストリーク状の低速及び高速領域を内包していた.次いで,この局所的に不安定な領域に対して下流で噴流を噴射し,弱い刺激でも局所乱流領域が発生しやすい条件を探った.まず,噴流を噴射する最適なタイミングについて調査した.生成した不安定領域が下流の噴射孔の真上を通過するタイミングを早い順にA, B, Cとし,各タイミングで噴流を噴射したところ,いずれの場合でも局所乱流領域が生成され,その噴流の噴射速度は単に層流境界層中に噴射するよりも小さくて済むことがわかった.また,その効果を比較すると,不安定領域の中心が通過するタイミングBで噴流を噴射するのが最も効果的であった.続いて,流下する不安定領域に対してスパン方向に異なる位置から噴流を噴射し,相対的な位置の影響を調査した.その結果,このケースでは,タイミングBよりも早いタイミングで噴流を噴射したほうが乱れの生成に効果があることがわかった.しかし,その効果は噴射位置をスパン方向にずらす前と比べると小さく,噴流のスパン方向位置によって乱流領域生成に効果的なタイミングが異なることがわかった.さらに,主流速度の27 %の強さの強い噴流を噴くことで局所乱流領域を発生させ,その成長についても調べた.その結果,下流で形成された局所乱流領域は乱流斑点であることがわかった.また,上流で生成した不安定な領域は,乱流斑点の生成には効果があるもののその成長には寄与しないことが明らかとなった.風洞実験及び数値計算により,平板境界層における乱流の初生について有益な知見が得られた.

引き続き境界層中に撹乱を導入するための装置の開発を進めると同時に,数値計算も実施し,複雑な渦構造の生成につながる撹乱の条件について探る。引き続き,作成した攪乱発生装置を用いて,乱流斑点の生成につながる普遍的な条件について探る.装置開発の進捗状況にあわせて,その作成に関わる費用を次年度に繰り越したため.計画当初は攪乱発生装置にコンプレッサーと真空ポンプの使用を予定していたが,スピーカーを用いて装置を作成することにしたため次年度使用額が生じた.繰り越した分は,装置の改良等に充てる予定である.
高強度極端紫外光パルスによる非線形光学過程における非線形分極率の解明

強い極端紫外パルスと可視光数サイクルパルスによって励起した物質の吸収・発光、散乱スペクトルの時間分解分光法の開発に着手した。可視光をプローブ光とした吸収・散乱時間分解スペクトル分光装置を構築し、固体試料を用いて装置の性能評価を行ったところ、プローブ光のチャープが測定の時間分解能に大きな影響を与えること明らかとなり、分散補償光学系の設計と導入を検討している。一方で、ドライブレーザーのパルスエネルギー300 uJでは、高次高調波発生による極端紫外パルス発生には成功しているが、極端紫外パルスと可視光数サイクルパルスの時間分解実験には、足りないことが明らかとなったが、ブースター増幅器の導入によって、パルス圧縮前で1.5 mJまで増強できた。現在、このパルスを用いて、希ガスを試料とした、極端紫外パルスと可視光数サイクルパルスの時間分解光混合の実験の準備を進めており、時間原点の調整法や、サブフェムト秒での光路差のフィードバック方法、データ取得方法について、検討を行った上で、試験を実施した。また、自由電子レーザーを用いた実験に関して、2019年1月には、高エネルギー加速器科学研究機構で開催されたPF研究会「高繰り返し極短パルス光源の未来」において現在の研究の進捗状況を一部報告した。その際、KEKの加速器担当者と打ち合わせを行い、実験の方法について相談を行った。また、3月に東工大において開催された応用物理学会に参加し、最新の研究成果について、講演聞くとともに、様々な研究者と意見交換を行った。レーザー装置の故障への対応などを行ったため、実験進捗が予定より遅れている。実験条件についての詳細な検討によって、様々な問題が明らかとなったが、ブースター増幅器の導入によるパルスエネルギーの増強、時間原点の調整法や、サブフェムト秒での光路差のフィードバック方法、データ取得方法についての検討をすでに終えており、平成30年度に実施予定であった内容について、本年度前半に実験を進めることができる状況である。また、検出系である時空間分光装置について、その整備をすすめており、サンプル照射行いながら、装置の性能試験をすすめる。実験系について、希ガスの励起状態に極端紫外パルスによって励起し、その際に生成した電子コヒーレンスに基づく電子状態の高速な時間発展を、数サイクルパルスによってプローブする。実験結果を検討するため、励起状態における電子波束の時間発展をシミュレーションの準備も進めており、複数の電子励起状態を同時に励起した場合の電子波束の様子について、検討を行っている。初年時に実施予定であり、現在未達成である極端紫外パルスと可視光数サイクルパルスの実験については、早急にブースター増幅器の出力のパルス圧縮を行い、1 mJ程度の数サイクルパルス発生、および高次高調波発生を行ったうえで、希ガスを試料とした四光波混合の時空間分光実験を実施する。実験系として、希ガスの励起状態に極端紫外パルスによって励起し、その際に生成した電子コヒーレンスに基づく電子状態の高速な時間発展を、数サイクルパルスによってプローブする。希ガス電子励起状態における電子波束の時間発展に関して、複数の電子励起状態を同時に励起した場合の電子波束の様子についてのシミュレーションを進めており、実験結果を比較検討を行える環境を整備する。その際、様々な電子状態を取り込むことによって、軌道の対称性、エネルギー間隔から考えられる波束の周期と、実際四光波混合過程での放出角度依、エネルギー存性、時間周期などを比較することによって、非線形乗数の大きな寄与を持つ電子状態を探索するとともに、高次高調波発生などに関わる重要なパラメタである希ガス原子の高い電子励起状態の非線形性の要因について解明を行う。

また、検出系である時空間分光装置について、その整備をすすめており、サンプル照射行いながら、装置の性能試験をすすめる。実験系について、希ガスの励起状態に極端紫外パルスによって励起し、その際に生成した電子コヒーレンスに基づく電子状態の高速な時間発展を、数サイクルパルスによってプローブする。実験結果を検討するため、励起状態における電子波束の時間発展をシミュレーションの準備も進めており、複数の電子励起状態を同時に励起した場合の電子波束の様子について、検討を行っている。初年時に実施予定であり、現在未達成である極端紫外パルスと可視光数サイクルパルスの実験については、早急にブースター増幅器の出力のパルス圧縮を行い、1 mJ程度の数サイクルパルス発生、および高次高調波発生を行ったうえで、希ガスを試料とした四光波混合の時空間分光実験を実施する。実験系として、希ガスの励起状態に極端紫外パルスによって励起し、その際に生成した電子コヒーレンスに基づく電子状態の高速な時間発展を、数サイクルパルスによってプローブする。希ガス電子励起状態における電子波束の時間発展に関して、複数の電子励起状態を同時に励起した場合の電子波束の様子についてのシミュレーションを進めており、実験結果を比較検討を行える環境を整備する。その際、様々な電子状態を取り込むことによって、軌道の対称性、エネルギー間隔から考えられる波束の周期と、実際四光波混合過程での放出角度依、エネルギー存性、時間周期などを比較することによって、非線形乗数の大きな寄与を持つ電子状態を探索するとともに、高次高調波発生などに関わる重要なパラメタである希ガス原子の高い電子励起状態の非線形性の要因について解明を行う。
感情音声の異文化間比較--音響音声学的・言語学的分析

異言語、異文化をもつ話者の感情音声(emotional speech)の生成過程の発見をテーマに研究を進めた。今回、実験の対象とした言語はアメリカ英語、韓国語、中国語、日本語、ロシア語である。本研究では、自然な感情音声に関する調音データを収集するメートドを明らかにした。結果は、悲嘆の声(sad crying speech)、喜びの声(happy speech)はいずれも上唇を後退・上昇させて生成され、また呼気の上昇に伴う高音によって特徴づけられることが判明した。感情音声(emotional speech)について、従来、英語と日本語について実験を重ね、データを蓄積してきたが、言語間の差異を観察するために、今回は韓国語と中国語の話者を対象とした実験とデータ分析を行なった。1.韓国人話者1名を対象として、真の感情表現(real emotion)と模倣された感情表現(imitated emotion)を比較するための実験を行なった。前者については、悲しいトピックスを設定し、もう一人の韓国人と自然会話を進めながら、Electro-Magnetic Articulograph(EMA)によって顎、舌、唇の動作を測定し、EGGによって声帯振動のパターンを測定した。また、Videoによる顔面動作の観察、Audio cassette playerによる音声信号を収録と心拍測定を同時に行なった。実験は、北陸先端科学技術大学院大学情報科学究所(石川県)の実験設備を使用した。2.中国人話者1名を対象として実施した調音実験(手法は上記と同じ)で得られたデータについて、MATLABによる分析プログラムを用いて分析を進めた。またこのプログラムによって、感情的の英語のリズムとストレスを分析した。3.本研究の目的のーつは、韻律論を音声生成と結びける"C/Dモデル"の有効性を実証することである。C/Dモデルでは、異なるスタイルで発話された文の感情的特質が、リズムパターンとピッチ曲線によって表現され、リズムとストレスは音声的区境界を間に挟んだ音節三角形の時間的連続によって表される。この仮説を実証する英語データを公表した("On phrasal organization and jawopening",Northwestern UniversityでH20/2/19の発表会で)。1.中国語・英語の幸せ,悲しみを表す自発的感情表現の音響的,調音的比較中国語・英語の自発的感情表現について,調音録音(EMA)と音響録音の中から「幸せ」,「悲しみ」を表す単語及び「中立的」単語を選んで,日本人,アメリカ人及び台湾人を対象とした聴覚実験を行ない,次の結果を得た:中国語・英語とも,「幸せ」はF0の上昇,「悲しみ」は声門開大幅(H1-H2)の増大によって特徴付けられる。また「悲しみ」の場合,中国語では上唇と舌尖の突出,英語では上唇と舌の後退,という興味ある相反的知見が得られたが,これらは1名の被験者について確認されたもので,今後,生理実験を蓄積する必要がある。2.模倣された感情と真の感情模倣された感情音声では,声門の特質が「幸せ」「悲しみ」「中立」によって変化するが,自発的な感情音声では差異が見られない。3.英語のリズムパターン:藤村靖のC/D Modelに拠り,英語(朗読時)の文章の句構造とリズムについて,音節中核の顎開大量及び音節開始・終止時の主要調音器官のスピードに基づくアルゴリズムよって解釈するごどができた。今回、実験の対象とした言語はアメリカ英語、日本語、ロシア語である。1.アメリカ英語、日本語、韓国語を対象とし、EMA(Electro-Magnetic Articulograph)実験を実施した。この実験では、被験者と対話相手が隔離された部屋に入り、マイクロフォン、イアフォンを用いて自然な形式で対話を行った。会話の内容は、被験者の私生活に関して、特に感情を呼び起こす事柄をテーマとし、リハーサル抜きで行った。2.ロシア語を対象とし、ラメント(lament)に関する研究を数多く発表しているロシアの民族音楽学者に依頼し、自然発話と歌唱及びそれらをラメントした(悲嘆の声で発声すること)時の録音を行い、EMAを採取したほか、声帯の高速イメージングの実験も合わせて行った。[結果]アメリカ英語では、悲嘆の声、喜びの声はいずれも上唇を後退・上昇させて生成され、また呼気の上昇に伴う高音によって特徴づけられる。また悲嘆の声では第4フォルマント周波数が下降し、これは喉頭の下降を示唆している。ロシアの悲嘆のラメントでは、最後の息を吸い、すすり泣く部分で、眉をひそめ、同時に上唇を後退させる。これはアメリカ英語、日本語の悲嘆の声でも見られる。韓国語の悲嘆の声はbreathyであり、怒りの発声と比べると柔らかく、また低音である。本研究では、自然な感情音声に関する調音データを収集しているので、体系的なコーパスを蓄積することはできない。しかしこのようなデータベースが斯界で活用され、感情音声の生成メカニズムの解明に貢献することが期待される。
ネットワークにおける伝播の解析と制御：モチーフを活用した多項式時間アルゴリズム

現実に現れる様々なネットワークにおける制御手法の開発が順調に進んでいる.例には製品開発ネットワーク,衛星通信ネットワーク,無線通信ネットワーク,社会的ネットワークがある.1.複雑に設計要素が関係し合う製品開発における最適な資源配分手法を提案し,日本機械学会第28回設計工学・システム部門講演会にて発表した.論文がDesign in Research Engineeringに採録決定した.2.衛星通信ネットワークにおける通信トポロジーをgeometric programmingを用いて効率的に設計するための手法を得た.電子情報通信学会高信頼制御通信研究会にて成果が発表された.3.無線通信ネットワークにおける協調的な送信電力制御手法に関する論文がAmerican Control Conferenceに受理された.1.複雑に設計要素が関係し合う製品開発における最適な資源配分手法を提案し,日本機械学会第28回設計工学・システム部門講演会にて発表した.論文がDesign in Research Engineeringに採録決定した.2.衛星通信ネットワークにおける通信トポロジーをgeometric programmingを用いて効率的に設計するための手法を得た.電子情報通信学会高信頼制御通信研究会にて成果が発表された.3.無線通信ネットワークにおける協調的な送信電力制御手法に関する論文がAmerican Control Conferenceに受理された.種々のネットワークにおける効率的な制御手法の開発に成功したが,その実応用へ向けた検討は道半ばである.ビッグデータからのネットワークモデルの構築,モデルの正確性の担保,および得られた制御手法の社会実装の検討が今後の課題である.現実に現れる様々なネットワークにおける制御手法の開発が順調に進んでいる.例には製品開発ネットワーク,衛星通信ネットワーク,無線通信ネットワーク,社会的ネットワークがある.1.複雑に設計要素が関係し合う製品開発における最適な資源配分手法を提案し,日本機械学会第28回設計工学・システム部門講演会にて発表した.論文がDesign in Research Engineeringに採録決定した.2.衛星通信ネットワークにおける通信トポロジーをgeometric programmingを用いて効率的に設計するための手法を得た.電子情報通信学会高信頼制御通信研究会にて成果が発表された.3.無線通信ネットワークにおける協調的な送信電力制御手法に関する論文がAmerican Control Conferenceに受理された.1.複雑に設計要素が関係し合う製品開発における最適な資源配分手法を提案し,日本機械学会第28回設計工学・システム部門講演会にて発表した.論文がDesign in Research Engineeringに採録決定した.2.衛星通信ネットワークにおける通信トポロジーをgeometric programmingを用いて効率的に設計するための手法を得た.電子情報通信学会高信頼制御通信研究会にて成果が発表された.3.無線通信ネットワークにおける協調的な送信電力制御手法に関する論文がAmerican Control Conferenceに受理された.種々のネットワークにおける効率的な制御手法の開発に成功したが,その実応用へ向けた検討は道半ばである.ビッグデータからのネットワークモデルの構築,モデルの正確性の担保,および得られた制御手法の社会実装の検討が今後の課題である.対外発信のインパクトを再検討し参加する学会を変更したため次年度使用額が生じた.これは短期在外研究を通じた国際共同研究の加速に使用する.
リー理論と代数の表現論の研究

ヘッケ代数はリー理論において重要な位置を占める有限次元代数であり、今日では円分箙ヘッケ代数という広いクラスに一般化されている。本研究課題ではアフィンC型に注目し、アフィンA型の場合に重要な役割を果たすスペヒト加群をアフィンC型の場合に構築することを主たる目標とした。この研究計画は予定通りの成功をおさめ、研究成果はarXiv:1703.06425に公開済である。さらに基礎体が奇標数の代数閉体という仮定の下で古典型ヘッケ代数のブロック代数の表現型の完全な決定に成功したばかりでなく、有限表現型の場合に代数構造まで明らかにすることができた。研究成果は査読付論文誌に出版済である。研究計画では、初年度に修士学生と共同で2つのプロジェクトを遂行するとしていた。そのうちのひとつは長年にわたって未解決であったB型ヘッケ代数のブロック代数の表現型の決定であったが、より一般に古典型(D型の場合は基礎体の標数が奇数を仮定)のヘッケ代数のブロック代数の表現型を決定することができた。手法としては、レベル2の円分箙ヘッケ代数とヘッケ代数のブロック代数の同型定理をもとに、ソウル市立大学のパク氏との一連の論文で開発した手法を適用したものであり、とくに最高重みが基本重みの2倍になっている場合に関しては修士学生筧直太の協力を得て決定したものである。結果はすでにarXiv:1512.06358で公開済である。もうひとつのプロジェクトは連携研究者加瀬遼一及び修士学生宮本賢伍との共著論文で導入したアウスランダーライテン有向グラフの亜種に関するものであった。完備離散附置環を係数にもつブラウアーグラフ代数に対し、基礎環の商体をテンソルしたときに射影加群となるような直既約格子を頂点とし既約射を有向辺とする有向グラフを考える。共著論文では問題の設定と計算手法を提示するとともに、もっとも簡単な場合である辺の個数が1本のブラウアー木に対してヘラー格子を含む連結成分を決定した。この結果は本年度秋に名古屋数学雑誌にアクセプトされた。その後この研究の次の段階としてクロネッカー代数についても同様の結果を得るべく共同研究する予定であったが、宮本の貢献が著しかったため宮本の単著論文として発表することとした。研究計画に記載の修士学生との共同研究が予定通り進行したため。ただし、ブロック代数の表現型の決定については学生が計算した部分を独立に発表させようとしたが時間切れとなったので発表方法について次年度に考える必要がある。また、完備離散附置環上のブラウアーグラフ代数に対し定義したアウスランダーライテン有向グラフの亜種の連結成分の決定に関しては、共著論文は私と連携研究者加瀬の研究業績になるが、次のクロネッカー代数の例の場合、学生が優秀であったために当初計画したより共同研究の度合いが薄れ、学生の単著論文として発表したので、このテーマに関しては次年度以降はなるべく学生の独立した研究を支援する方向に転換する予定である。研究代表者の1990年代半ばの研究によりアフィンリー代数の可積分加群の圏化という見方を用いてヘッケ代数のモジュラー表現を研究することが可能になった。このことを背景に本研究が計画されたが、本年度は本研究計画の主要な目標のひとつであった、アフィンC型の円分箙ヘッケ代数のスぺヒト加群を定義することに成功した。スぺヒト加群は多重ヤング図形ごとに存在し、研究代表者のこれまでの研究によりスぺヒト加群の基底が標準盤で与えられることが期待されたが、C無限型の場合に期待通り標準盤により基底が記述されることを示すことができた。他のアフィンC型の場合も予想を提示している。この研究成果はソウル市立大学のPark氏および大阪大学のSpeyer氏との共同研究で得られたもので、すでにarXiv:1703.06425で公開済である。一般に暴表現型の代数の表現を研究することには限界があるが、順表現型の場合は詳しい解析が可能である。とくに最初の問として円分箙ヘッケ代数が順表現型の場合に代数自体を分類可能かという問題意識が生じる。実際、基本加群の圏化の場合は対称群に付随したヘッケ代数の順表現型ブロック代数の森田同値類を分類できる。本年度はこれらのブロック代数が対称代数かつセルラー代数であることに注目し、順表現型・自己入射的・セルラー代数、という3つの性質がどの程度代数構造を規定するかという問題を考えた。順表現型の中でとくに多項式増大度順表現型の場合に注目し、信州大学の和田堅太郎氏、奈良女子大学の加瀬遼一氏および大阪大学の宮本賢伍氏とともに、基礎体の標数が奇数という仮定の下で、多項式増大度順表現型自己入射的セルラー代数の分類を行った。分類成果をまとめた論文を現在準備中である。アフィンC型のスぺヒト加群を定義することができ、またC無限型の場合は期待通り標準盤を基底に持つことを示すことができたため。奇標数体上の直既約自己入射的セルラー代数が多項式増大表現型の場合に具体的に代数を分類することができたため。リー理論に現れる有限次元代数はセルラー代数になることが多い。研究代表者は長年にわたり古典型ヘッケ代数のモジュラー表現論を研究してきたが、ヘッケ代数のブロック代数はリー理論に現れる代表的なセルラー代数である。

本研究課題の主たる研究目的である古典型ヘッケ代数のブロック代数の表現型の決定は昨年度までに達成済みであるが、有限表現型の場合には、下記に述べるようにブロック代数の森田同値類を決定するのに有限表現型セルラー代数の分類が有効に使われることがわかった。この文脈でいけば、次は順表現型のセルラー代数の分類が重要であるので、昨年度後半に岡山理科大学の加瀬遼一氏と大阪大学の宮本賢伍氏とともに多項式増大度順表現型自己入射的セルラー代数の分類に関する研究を行った。本年度はこの分類結果に関する共著論文を完成させ投稿するとともに、プレプリントサーバarXivで公開した。(arXiv:1705.08048)昨年度までに完成させた古典型ヘッケ代数のブロック代数の表現型決定の結果と有限表現型セルラー代数の分類定理を併せることにより、基礎体が奇標数の代数閉体という仮定の下で、古典型ヘッケ代数の有限表現型ブロック代数はすべて例外頂点をもたない直線をブラウアーグラフにもつブラウアー代数に森田同値であることも証明できる。本年度はこの結果も合わせた論文をAdv. Math.で出版した。また、この論文内容に関する成果発表をシンガポールで行われた国際研究集会等で行った。ヘッケ代数はリー理論において重要な位置を占める有限次元代数であり、今日では円分箙ヘッケ代数という広いクラスに一般化されている。本研究課題ではアフィンC型に注目し、アフィンA型の場合に重要な役割を果たすスペヒト加群をアフィンC型の場合に構築することを主たる目標とした。この研究計画は予定通りの成功をおさめ、研究成果はarXiv:1703.06425に公開済である。さらに基礎体が奇標数の代数閉体という仮定の下で古典型ヘッケ代数のブロック代数の表現型の完全な決定に成功したばかりでなく、有限表現型の場合に代数構造まで明らかにすることができた。研究成果は査読付論文誌に出版済である。James予想に関する予備的な考察に着手する。また、有限箙ヘッケ代数、とくにリー型がC型の場合に、スペヒト加群理論や準遺伝被服について考察する。B型ヘッケ代数のブロック代数が順表現型のときかならずブラウアーグラフ代数であろうという予想を考察する。表現論7,933円という少額のため無理に予算消化することを避けたため。7,933円の繰り越しが生じたが端数であるため無理に使用しようとはしなかったため。平成28年度旅費に追加する。2018年度の研究連絡および研究発表のための国内外旅費、学生の研究発表の旅費等の一部に充当する。
心房細動のリズム不整が血栓形成に及ぼす影響に関する検討

心房細動は高齢化に伴い、本邦でも増加している不整脈疾患であり、心不全、脳梗塞の原因となることが知られている。心房細動には頻脈と脈不整という二つの側面があり、頻脈による影響は過去に多く検討されているが、脈不整の立場からの検討は過去に行われていない。そこで、脈不整の程度を適宜調整可能なペーシング装置を用いて、脈不整がブタの心臓において血栓形成に寄与しているかどうかを検討することとした。全身麻酔下で、外科的にブタの左心房を2時間ペーシングした。ペーシング前後にそれぞれ採血を実施し、凝固能や炎症マーカーを評価した。不整ペーシング4匹、整ペーシング5匹の実験を終了し、現在各種マーカーの解析中である。心房細動に合併する心源性脳梗塞を予防することが実臨床における最重要課題である。血栓形成機序は多岐に渡るが、脈不整に注目した血栓形成機序に関する報告は認めない。脈不整の程度をコントロールできる新規心房細動モデルを用いて、脈不整と血栓形成機序の関連を調べることを本研究の目的とした。当該年度に行った内容としては、下記手技の確立が挙げられる。具体的な方法としては、30kg前後のブタに気管挿管を実施した後に、左側胸部開胸を行い、胸腔内へアプローチする。心外膜を露出後に左心耳の直上に小切開を加え、一時ペーシングリードを小切開部位から挿入し、左肺静脈近傍まで挿入後に、3-0プローリンを用いてリードを心外膜に固定する。この段階で、耳静脈からペーシング前にEDTAとクエン酸採血を実施し、遠心後の上清を1ccずつ分注後にマイナス30度の冷蔵庫で保管する。採血後に自己心拍数と調律を確認し、基本心拍数160bpmでMyopacer EPという刺激装置でペーシングされることを心電図で確認する。ペーシングが可能であることが確認できた後、5匹は160bpmの持続ペーシング、5匹は160±64 bpmの範囲でランダムに不整ペーシングするようにMyopacerを設定する。ペーシングを2時間継続した後に左心耳から採血を実施し、左心耳を摘出し、病理学的な評価を行う。上記手技の確立により、脈不整が血栓形成に寄与するかどうかを客観的に評価できるようになると考えられる。また、採血による凝固能・内皮機能・炎症の評価のみならず、病理学的な血栓形成の評価やマイクロアレイを用いた網羅的RNA発現解析も可能となると考えられる。研究が遅れている要因は複数挙げられるが、中でもブタの突然死による影響が一番多いと考えられる。ブタに気管挿管を行い、外科的に開胸後にペーシングを行うまでの工程で突然死が頻度が多く、手技に時間を要した場合や、過度のストレスを与えた場合に頻度が多い可能性が考えられた。手技の習熟に伴い、突然死の頻度は明らかに改善を認めているため、手技の習熟が本実験で重要な要因であると考えられた。また、ペーシング時間を当初3時間で行っていたが、終了間近に心房細動が誘発され、ペーシングに乗らなくなるという事例が発生した。したがって、ペーシング時間を2時間に変更することで、実験の間に心房細動の誘発は抑えられ、実験終了までペーシングを行うことが可能であることを発見した。心房細動では有効な心房収縮の消失、心房内血流速度低下、心房内皮障害、炎症などの影響で左房内血栓形成が促される。心房細動の特徴の一つである頻脈が血栓形成に大きく関与していることは多くの動物実験・臨床研究で実証されているが、リズム不整が血栓形成に寄与しているかは明らかではない。従来の心房細動動物モデルは実際に心房細動を誘発するため、個々の症例でリズム不整時の心拍数の程度に差が生じるため、リズム不整自体の影響の評価は困難であった。本研究では、心拍数・リズム不整ともに任意に調整が可能である不整ペーシング刺激装置を用い、今まで評価困難であったリズム不整の影響の客観的評価法を確立し、心房細動における血栓形成の新規メカニズムを同定することで新たな治療戦略とその臨床応用を目指すものである。本研究の結果、リズム不整が血栓形成に寄与するメカニズムが明らかとなれば、新規治療薬の開発などに貢献できる可能性及び、近年盛んに行われているカテーテルアブレーションをさらに加速させる有用な根拠となるであろう。本年度に達成したこととしては下記事項が挙げられる。1、ペーシングモデルを確立し、実験途中で突然死を起こす頻度はほぼゼロとなった。手技時間は大幅に短縮され、2時間のペーシングを含めても3.5時間4.0時間で終えることが可能となった。2、ペーシング時間を2時間とすることで、ペーシング途中に心房細動を起こしてしまう症例が出ないことを突き止めた。3、計10頭からペーシング前後の血清を採取し、-80度で冷凍保存することができた。左心耳を肉眼的に評価したが、明らかな血栓を認める症例は2時間のペーシングでは認めなかった。実験の遅れが起きた原因としては2つ考えられる。1つ目は日常診療の合間に実験を行わざるを得ず、昨年一年間は多忙を極めたため実験に割ける時間が限られていた。