hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔癌における光機能性プローブによるin vivo微小がん検出

口腔癌は早期発見・治療が重要な疾患の一つである。蛍光プローブにより口腔癌組織と正常組織を区別するために研究を行った。信州大学医学部附属病院で根治的切除を行った切除標本に対しgGlu-HMRGをスプレーし継時的に蛍光発現を観察した。蛍光検出の結果を同標本の病理組織像と比較検討した。スプレーから1-3分で腫瘍組織に蛍光が発現し、腫瘍の浸潤範囲の把握が可能となった。スプレー後25分後の結果で比較すると、腫瘍組織に蛍光が発現し、腫瘍の浸潤範囲の把握が可能となった。gGlu-HMRGは深部断端を非侵襲的かつ短時間で正確に取得可能である画像診断の一つであると示唆された。信州大学医学部附属病院特殊歯科口腔外科で口腔扁平上皮癌と診断された患者を対象とし、切除標本にHMRGを塗布した。蛍光発現をin sivo imager(Night owl12)にて撮影し、病理学的診断と比較した。対象とした検体は28例となった。蛍光発現と病理学的診断と比較した結果28例中ほとんどの症例で蛍光発現部位と癌細胞との一致がみられた。免疫科学的手法ではgGlu-HMRGと結合するGGTを用いてGGTのサブタイプ5種類で比較検討した。(GGT1,GGT2,GGT4,GGT7,GGTLA1)現在まで上記症例のうち11例の免疫染色を行い検討した結果GGTのサブタイプのうち、癌細胞に対してGGT1には全く反応がみられず、GGT4とGGTLA1には明らかな反応がみられた。当科で入手している口腔癌細胞株(SAS,Ca9-22,HSC2,HSC3,SquuA,SquuB)と正常表皮角化細胞を培養し蛍光抗体染色法によりHMRGの蛍光染色を行い、その蛍光強度を比較した。その結果正常表皮角化細胞よりも口腔癌細胞株の方が明らかに蛍光強度が高い発色がみられた。GGT活性を有するタンパク質をウエスタンブロット法で発現量を検討した。現在までの結果ではウエスタンブロット法によるバンドの検出がうまくいっておらず、今後の実験の検証が必要である。癌細胞は浸潤能を有しており周囲正常組織に浸潤し、正常組織との境界が不明瞭となっている。癌の範囲を正確に診断することは予後に重要な因子である。gGlu-HMRGは、それ自身は無色・無蛍光な分子だが、GGTと出会うことで強い緑色蛍光を発する分子へと変化する機能を持っており、GGT活性を持つ細胞を選択的かつ鋭敏に、短時間で蛍光染色できる画期的な試薬として報告された。gGlu-HMRGの有用性を細胞レベルと組織レベルで評価した。gGlu-HMRG添加後5分でNHEKと比較し口腔癌細胞株では2.4から7.6倍の蛍光を励起されていた.統計学的有意に(p<0.01)蛍光強度が高いことが認められた。スプレー後25分後の結果で比較すると、gGlu-HMRGによる蛍光範囲は組織切片上の腫瘍範囲と22例中19例で完全に一致し、一部過剰発現が1例、一部不足が2例で認められた.蛍光プローブでの検出は特異度95%、感度86.4%であった。今後は腫瘍と正常組織とを区別するための基準を検討する予定である。gGlu-HMRGを用いた口腔扁平上皮癌の生体染色について、検体は28例得られ、統計学的に比較可能な症例は集まっている。また培養細胞を用いた蛍光の比較検討も十分な検討が終了している。しかし、マウスへ移植しての検討がまだ十分行われていないため、論文への発表は可能だが、追加で行うべき実験(ウエスタンブロット法、PCR法)は残されている。口腔癌GGTのサブタイプを用いた免疫染色の症例数が少ないため、現在取得している検体を用いて免疫染色の症例を増やし、検討を行う必要がある。またウエスタンブロット法、定量的PCR法によるGGT抗体の検討を行う。口腔扁平上皮癌細胞株を免疫不全マウスの舌に移植し、得られた検体を用いてgGlu-HMRGを塗布し蛍光強度を比較する。当初計画で見込んだ額よりも安価に研究が進んだため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は平成27年度に消耗品費と合わせて使用する。
占領期北海道中小炭鉱における組夫制度-茅沼炭鉱の事例-

この小論は「組夫制度」についての調査と考察の報告である。「組夫制度」とは、日本に固有のサブコントラクトシステムの一種である。その特色は、「組夫制度」が、「親分子分」関係を骨格として組織が統制されている点にある。第2次世界大戦終結直後、1945年9月1946年9月の間に、茅沼炭鉱では、在籍する5600名の組夫のうち、約100名が餓死、又は栄養失調により死亡する事件が起こった。この事件で着目される点は、この事件が、経営者によっても、労働組合(その半数は共産党の影響下にあった)によっても、ほとんど関心を持たれなかったという事実である。(組夫が解放されたのは、一台のジープに乗ってやってきたGHQの士官によって「外カギ」が破壊されたことによる)「市民社会」とは、その本性から「パリア」との関係で生まれる。日本の場合、その区別は「生産の主体」を構成しているか否かによってなされる。「生産の主体」は、端的に「会社」と呼ばれる。「会社」を構成している日本の働く人々は、「労働者」でも「勤労者」でもなく、「従業員」として把握される。そして「従業員」のつくる「市民社会」は、必ずその対極に、「組夫」なり「社外工」なり「派遣労働者」なりを生み出し、攻撃せずにはいられない。この小論は、以上のような仮説に基づき、この事件の理解と解明を試みている。多分に冒険的なこの試論は、失敗しているとは考えないが、とはいえ今後の多くの事例研究に待つべきものではあろう。本研究は、終戦直後少なくとも110名の餓死・栄養失調死亡者を出すなど、非常にきびしい環境下にありながら、当時の経営者からも「差別待遇撤廃」をメインスローガンの一つにかかげる労働組合からも全く無視された北海道茅沼炭鉱における組夫(請負炭鉱労働者)制度を対象として行われた。とくに焦点をあてたのは、1)かかる組夫制度の実態の解明2)それに無関心でありつづけた労使の態度の存在理由3)かかる組夫制度と後の時期の社外工制度とのかかわり等である。以上の点の検討のため、1)北海道立開拓記念館所蔵の旧茅沼炭鉱経営文書2)北海道泊村役場文書等の文書類の収集・分析と、1)当時の炭鉱勤労課係員2)当時の組合幹部等を対象とした多類のききとり調査を主に現地を中心に行った。以上の結果、当時の組夫組織についての事実関係はほぼ掌握すると共に、経営者・労働者双方の上にたつ「生産の主体」に共に内属することによって成立した日本の(「労働者」とは区別される)「従業員」と、それに基づき形成されたいわゆる「企業別組合」とが「生産の主体」の言わば対極に位置するパリア(賤民)層としての「組夫」をその内属から排除することを通じて、それとの関係で自己を定立した事情が、ほぼ明らかになったと思われる。ただし本年度の研究では、かかる「組夫」と後の「社外工」との関連等については、いまだ十分な調査検討が行われたとは言えず、来年度以降の課題として残された。尚本年度までの研究上の論点を中心として、未だ全体を論じたものとはなっていないが論稿が明治大学社会科学研究所紀要に投稿中であり、来年度中には刊行されるはずである。本研究は,終戦直後少くとも110名の餓死栄養失調死亡者を出すなど.非常にきびしい環境下におりながら.当時の経営者からも「差別待遇撤廃」をメインスローガンのーつにかかげる労働組合からも全く無視された北海道:茅沼炭鉱における組夫(請負炭鉱労働者)制度を対象として行われた。特に黒点をあてたのは、(1)とうした組夫の実態の解明(2)それに無関心でありつづけえた労便の態度の存在理由

(3)かかる組夫制度と後の時期の社外工制度とのかかわり.等であった。以上の点の検討のため.(1)北海道立開拓記念館所蔵の旧茅沼炭鉱経労文書.(2)北海道泊村役場文書等の史料の収集・分析と.(1)当時の炭鉱勤労課係員.(2)当時の組合幹部、等を対象とした.多数のままとり調査を行った。以上の結果.当時の組夫組織についての事実関係をほぼ掌握すると共た.経営者・労働者双方の「上」にたつ「生産の主体」に共に内属することによって成立した日本の「従業員」と、それた基づき形成されたいわれる「企業別組合」とが、「生産の主体」の言わば対極(「下」)に位置するパリア(賎民)層としての「組夫」を.その内属から排除することを通いて.それとの関係で自己を定立した事情がほぼ明らかになったと思われる。と同時にニラした構造が.労働基準法と転業安定法とによって「組夫」制度が非合法化された後も.「組下会社」から「社外工」制度へと再編成されていくことによって、その後長期にわたる日本の労便関係=経営人ゲモニーの骨格をなしていったことも。尚本研究の成果の一部は.明治大学社会科学研究所『紀要』に発表されている。
Trpチャネルを介したGLP-1・GPR40依存性インスリン分泌機構に関する研究

最近2型糖尿病治療薬として1)インクレチン関連薬や、2)G protein-coupled receptor 40受容体作動薬が注目を集め、臨床応用や治験が実施されているが、その作用機序は明らかではない。我々はtransient receptor potentialチャネル(Trp)を介する新規インスリン分泌経路を発見し、1)、2)は本経路を刺激し、インスリン分泌を増強する事を報告してきた(Diabetes.2014)。本研究では、1)、2)刺激からTrpに至るまでの更なるシグナル解析を実施した。また、これまで機序不明とされてきたインスリン分泌促進物質・抑制物質の多くが本経路に関与することが示唆され、その検討も実施した。H28年度H29年度、我々はGPR40受容体刺激がTrpC3チャネルを開口させる事でインスリン分泌を促進する事、生理的濃度のアドレナリンはα2A受容体-cAMP抑制を介してインスリン分泌を抑制することを報告した。H30年度、我々はアクティブゾーン蛋白の一つであるELKSが膵β細胞にも発現しており、GLP-1同様インスリン分泌の第1相に影響を及ぼしている事に注目し、ELKSノックアウトマウスを用いて検討した。その結果、ELKSは毛細血管側のβ細胞膜に限局して発現し、L型電位依存性Caチャネルと複合体を形成し、毛細血管側でグルコース刺激によって生じるCa流入を促進することで、効率よく血管側にインスリン分泌を生じさせている事が明らかとなった。糖尿病モデル動物ではELKSの発現が低下していることも明らかとなり、今後新たな創薬ターゲットとなる可能性も高く、意義のある成果と考える。TrpC3経路:単一膵β細胞をGPR40作動薬(Fasiglifam;Fas)で潅流すると有意な内向き電流の増加が見られた。この作用はTrpチャネル阻害薬(2-APB)及びTrpCチャネル阻害薬(BTP2)により打ち消された。Fasの電気生理学的作用はPLC阻害薬(U73122)及び、小胞体イノシトール3リン酸受容体阻害薬(XestosponginC)で打ち消された。Fasのインスリン分泌促進効果は2-APB及びBTP2で拮抗された。またPLC阻害薬、小胞体イノシトール3リン酸受容体阻害薬によっても打ち消された。GPR40受容体作動薬は、PLC-TrpC経路を介して内向き電流であるTrpCチャネルを開口させ、インスリン分泌を増強することを見出した。アドレナリン(Adr)のTrpM2経路に対する作用:WTマウスで、低濃度Adr(1nM)は高濃度Adr(5&micro;M)と同様にブドウ糖(G)刺激(16.6 G)およびインクレチン刺激(5.6 G下Exendin-4(Ex4))による背景電流増加およびインスリン分泌刺激作用を抑制した。TRPM2KOマウスにおいて、高濃度Adrはインスリン分泌を抑制したが、生理的濃度Adrは抑制しなかった。AdrによるcAMP産生の抑制はTRPM2KOマウスでも見られたことから。α1,α2C,β受容体拮抗薬投与下では低濃度AdrはEx-4刺激背景電流増加を抑制したが、ヨヒンビンおよびα2A受容体拮抗薬投与下では低濃度AdrはEx-4刺激背景電流増加を抑制しなかった。これらから、低濃度Adrによるインスリン分泌抑制作用は、α2A受容体-cAMP産生抑制を介した背景電流抑制作用によることが明らかとなった。生理的低濃度のAdrは、cAMP/TRPM2チャネル経路を介してブドウ糖およびインクレチン刺激インスリン分泌を抑制する事が明らかとなった。平成28年度はTrpC3チャネル経路のシグナル解析を中心に実施する予定であったが計画よりも順調に解析が終了し、平成29年度に予定していたインクレチン作用に対するアドレナリンの効果の検討を前倒しで検討することができた。しかしながら、当初予定していたグルカゴンのTrpM2経路に対する作用については未実施であり、今後の研究進行状況を判断し、組み込む予定である。H28年度、我々はGPR40受容体刺激がTrpC3チャネルを開口させる事でインスリン分泌を促進する事、生理的濃度のアドレナリンはα2A受容体-cAMP抑制を介してインスリン分泌を抑制することを報告した。H29年度は更にcAMP-EPAC2-Trpm2経路、TrpC3経路の新たな制御物質・調節因子・シグナルの解明に着手。オキシトシンの作用を検討した。10 nMオキシトシンは膵β細胞背景電流を有意に増加させ、インスリン分泌を増強する事が明らかになった。しかしながら、オキシトシンが作用するチャネルの同定、シグナルの解明には至らず、今後更なる検討が必要であると判断した。Trpm2数理モデル構築にも着手した。その結果、Trpm2が膜電位を更に脱分極させ、活動電位群発生振動周期の短縮と持続時間を延長させる事が示された。

これまで膵β細胞インスリン分泌機構はKATP経路のみで説明されてきたが、上述の本研究成果によりTrpm2経路、TrpC3経路といった新規経路が解明され、新たな創薬ターゲットを見出した。臨床応用への可能性も期待され、本研究成果の意義は大きい。H28年度、我々はGPR40受容体刺激がTrpC3チャネルを開口させる事でインスリン分泌を促進する事(Sci Rep 2016;6:25912)、生理的濃度のアドレナリンはα2A受容体-cAMP抑制を介してインスリン分泌を抑制すること(Diabetes. 2017 Mar;66(3):699-709.)を報告し、予定よりも早く、十分な成果が得られた。H29年度はcAMP-EPAC2-Trpm2経路、TrpC3経路の新たな制御物質・調節因子・シグナルの更なる解明に着手し、オキシトシンの背景電流を介したインスリン分泌機序についての検討を実施した。オキシトシンは確かに何らかの背景電流を増強し、インスリン分泌を増強する事が明らかとなった。しかしながら、どのチャネルを介するかまで明らかにする事ができず、シグナルの解明にも至らなかった。グルカゴンでの検討も予定していたが、実施には至らなかった。それらの点で、やや遅れていると判断した。最近2型糖尿病治療薬として1)インクレチン関連薬や、2)G protein-coupled receptor 40受容体作動薬が注目を集め、臨床応用や治験が実施されているが、その作用機序は明らかではない。我々はtransient receptor potentialチャネル(Trp)を介する新規インスリン分泌経路を発見し、1)、2)は本経路を刺激し、インスリン分泌を増強する事を報告してきた(Diabetes.2014)。本研究では、1)、2)刺激からTrpに至るまでの更なるシグナル解析を実施した。また、これまで機序不明とされてきたインスリン分泌促進物質・抑制物質の多くが本経路に関与することが示唆され、その検討も実施した。H28年度H29年度、我々はGPR40受容体刺激がTrpC3チャネルを開口させる事でインスリン分泌を促進する事、生理的濃度のアドレナリンはα2A受容体-cAMP抑制を介してインスリン分泌を抑制することを報告した。H30年度、我々はアクティブゾーン蛋白の一つであるELKSが膵β細胞にも発現しており、GLP-1同様インスリン分泌の第1相に影響を及ぼしている事に注目し、ELKSノックアウトマウスを用いて検討した。その結果、ELKSは毛細血管側のβ細胞膜に限局して発現し、L型電位依存性Caチャネルと複合体を形成し、毛細血管側でグルコース刺激によって生じるCa流入を促進することで、効率よく血管側にインスリン分泌を生じさせている事が明らかとなった。糖尿病モデル動物ではELKSの発現が低下していることも明らかとなり、今後新たな創薬ターゲットとなる可能性も高く、意義のある成果と考える。前年度に引き続き、次のi)、ii)を中心に研究を継続する。ii)インスリン分泌促進物質、抑制物質のTrpに対する相互作用を検討するグルカゴン、オキシトシンの作用について検討予定である。i)ii)の進行度を考慮しつつ、可能であれば糖尿病モデル動物を用いた検討を介しする。
Analysis of macroscopic observables in asymptotically abelian systems

量子スピン系の巨視的物理量についての研究を行った.量子系は,非可換代数で与えられるため,一般に物理量は非可換であり,巨視的物理量についてもそうなのであるが,巨視的物理量については真に可換な物理量で近似することが可能である.この定理の証明のカギとなるのは,平均エントロピーの性質の一つである量子シャノンマクミランの定理である.この定理自体はすでに知られていたが,本研究ではこれに新しい簡潔な証明を与えた.同時に,量子スピン系におけるこの定理を一般のAFC^*系に拡張した.さらに,(巨視的物理量の一種である)ハミルトニアンの基底状態の分類について研究を行った.量子スピン系の自然な一般化であるAFC*系と呼ばれる系について、シャノンマクミランの定理を拡張した。シャノンマクミランの定理とは、エルゴード的な状態が、漸近的には一様分布のように見えるというものである。そして、その一様な重みは、エントロピーによって与えられる。これは古典系では古くから知られている結果であるが、量子系では、その非可換性により解析が複雑なものとなり、研究が始まったのは比較的最近である。量子スピン系における状態の重要なクラスとして基底状態がある.大規模量子系やそのゆらぎを考えるうえでこの分類は重要である。特に、量子スピン系で、エネルギーギャップがあるような、並進不変ハミルトニアンを考える。問題は、二つのこのようなハミルトニアンが与えられたときに、これらは、「スペクトルギャップは開いている」連続なハミルトニアンの経路によって、互いに移りあうことができるかどうかである。一般にこれを行うことは大変に難しい問題であるので、手始めに特殊なハミルトニアンについて解析を行うのがよい。本研究では、これを、一次元系におけるfinitely correlated stateと呼ばれる状態からある種のレシピを追うことによって決まるハミルトニアンについて行った。量子スピン系の漸近挙動を理解する上で、その基底状態の性質を解析することは重要な問題である.量子力学において時間発展を与える演算子はハミルトニアンと呼ばれるが,量子スピン系においては,これは自己共役な行列の列により表される.この行列の最低固有値と,のこりのスペクトルの間に(系のサイズについて)一様なギャップが開いているか否かは基底状態の性質をきめる重要な問題である.このようなギャップは相関関数の指数関数的減衰を導く.この時巨視的物量の分布は独立同分布な確率変数の平均と似た性質を示す.近年このギャップをもった系の分類が注目をあつめている.一般にスペクトルギャップを示すのは非常に難しい問題であり,完全に一般な量子スピン系についてこの問題を考えることは現在の技術では不可能である.しかし一次元系についてはfinitely correlated stateと呼ばれる状態を基底状態としてもつサブクラスは,ある良い条件のもとスペクトルギャップを持つということが知られている.このfinitely correlated stateというのは,研究代表者が大偏差原理を示した系である.今年度はこのサブクラスの分類を行った.興味深い結果としては,左右半無限な量子スピン鎖を考えたときに,基底状態がに左右非対称なものになるハミルトニアンのクラスを見つけたことである.このクラスの左右基底状態は端から離れるにしたがって同じものに収束する.量子力学において時間発展を与える演算子はハミルトニアンと呼ばれるが,量子スピン系においては,これは自己共役な行列の列により表される.この行列の最低固有値と,のこりのスペクトルの間に(系のサイズについて)一様なギャップが開いているか否かは基底状態の性質をきめる重要な問題である.近年このギャップをもった系の分類が注目をあつめている.分類を行うためにはスペクトルギャップの存在を示す技術が必要である.しかし,一般にスペクトルギャップの存在を示すのは非常に難しい問題であり,完全に一般な量子スピン系についてこの問題を考えることは現在の技術では不可能である.しかし一次元系についてはギャップのあるハミルトニアンの,ある作り方(MPSによる構成法)が知られている.MPSによる構成法ではn個の行列の組からハミルトニアンを得る.スペクトルギャップを保証する為に,この行列の組は,ある種の条件をみたすことが必要である.今年度はこの条件をゆるめることを行った.さらに,この,ゆるめた条件のもとで得られるハミルトニアンの性質の解析を行った.量子スピン系の巨視的物理量であるハミルトニアンのスペクトルについて研究を行った。特に、その最低固有値に対応する固有状態は基底状態と呼ばれ重要な対象である。この最低固有値と次に小さな固有値との間にギャップがあるような系について知見を深めることができた。量子スピン系の基底状態の研究を行った.量子力学において時間発展を与える演算子はハミルトニアンと呼ばれる。これは巨視的物理量である.量子スピン系においては,これは自己共役な行列の列により表される.この行列の最低固有値と,のこりのスペクトルの間に(系のサイズについて)一様なギャップが開いているか否かは基底状態の性質をきめる重要な問題である.ギャップのある系はある意味正常な系であり,その相関関数は距離について指数関数的に減衰する.近年このギャップをもった系の分類が注目をあつめている.つまり,二つのハミルトニアンはギャップをもつハミルトニアンの連続な路でつなげるとき,同値なものとみるのである.一般にスペクトルギャップを示すのは非常に難しい問題であり,完全に一般な量子スピン系についてこの問題を考えることは現在の技術では不可能である.

しかし一次元系についてはfinitely correlated stateと呼ばれる状態を基底状態としてもつサブクラスは,ある良い条件のもとスペクトルギャップを持つということが知られている.これを含むハミルトニアンのクラスで,スペクトルギャップを含むものを導入し,このクラスの物理的な5つの条件(スペクトルギャップの存在,端の影響の指数関数的減衰など)による特徴づけを行った.これにより,一次元の基底状態の様子がある程度一般の状況で理解できるようになった.さらに,このクラスのハミルトニアンの,上の意味での分類を行った.より厳密には,端の効果を考慮した分類と,熱力学極限での分類をそれぞれ行った.前者では端状態の縮重度が完全不変量であり,後者では相はただ一つとなった.量子スピン系の巨視的物理量についての研究を行った.量子系は,非可換代数で与えられるため,一般に物理量は非可換であり,巨視的物理量についてもそうなのであるが,巨視的物理量については真に可換な物理量で近似することが可能である.この定理の証明のカギとなるのは,平均エントロピーの性質の一つである量子シャノンマクミランの定理である.この定理自体はすでに知られていたが,本研究ではこれに新しい簡潔な証明を与えた.同時に,量子スピン系におけるこの定理を一般のAFC^*系に拡張した.さらに,(巨視的物理量の一種である)ハミルトニアンの基底状態の分類について研究を行った.量子シャノンマクミランの定理のAF力学系への拡張は量子スピン系の場合の新証明を与えると同時に完了することができた.高次元量子スピン系における大偏差原理については,米国の研究者と議論を行っているが,非常に難しい問題であることが明らかになってきた.反例がある可能性も否定できない.反例があるとすると,ある種の解析性が成り立たない状況のはすで,そのようなモデルの候補がある.解析性が成り立たない状況を理解するためには量子性をよく理解する必要がある.ベルギーの物理学者との議論から,この量子性を理解するという意味で,量子性が陽に現れる基底状態について解析するのは重要であるとの結論に至り,現在基底状態について研究を行っている.これまでに解析できている系が、一次元系に限られている。スペクトルギャップを持つハミルトニアンの解析を二次元まで拡張したい。そのために、まず、ハミルトニアンを考えるのではなく、指数関数的減衰を示す状態の解析を行う。量子統計力学基底状態の解析をすすめる.一次元系においてハミルトニアンにギャップのある基底状態の特徴づけを行う.それをもとにギャップのある系の分類を行う.この分類はそれだけで意味があるが,それだけではなく,この分類をすることで与えられた基底状態を(単なるテンソル積など)より簡単な基底状態をもつへと適切な条件を満たす変換でうつすことが可能になる.この変換可能性により,基底状態の確率分布の解析はもっと簡単なものに移されるのではないかと考えている.この分類の完成のためにはmatrix product stateと呼ばれる状態の枠組みが重要となる.
簡易なCYP2C19遺伝子多型検査によるH.pylori除菌率への効果

オメプラゾールはラセミ体であり,(R)-体と(S)-体で代謝が異なることが知られている。しかしながら,in vivo系による報告はなされていないことから,私は新規HPLC法を確立し,それらを用いてラセミ体オメプラゾール投与後の(R)-,(S)-オメプラゾールと主代謝物,(R)-,(S)-5OH-オメプラゾール,オメプラゾールスルフォンの挙動をCYP2C19多型別に調べ,明らかに区別化された。H.pyloriの除菌療法では,CYP2C19欠損タイプで除菌効果が高く,その予測は臨床上意義深い。R/S-オメプラゾールのHPLCによる血中濃度測定法の確立とCYP2C19遺伝子多型の解析について本研究にあたり血中濃度下面積(AUC)を予測するためには, R/S-オメプラゾールと代謝物の特異的HPLCによる血中濃度測定法の確立は必要不可欠である。そこで現在, HPLC法の最適化に向け種々検討中であり,さらに血漿サンプルへの応用を可能とすべく努力している。なお,オメプラゾールのR/S体, CYP2C19により代謝される5-OHオメプラゾールのR/S体の光学異性体分離には成功しており, HPLCチャート上にそれらと, CYP3Aにて生成するオメプラゾールスルフォンと内部標準物質を合わせた6本のピークの同時描出を可能としている。さらに全サンプル測定を行う前のプレスタディでは,オメプラゾール40mg経口投与4時間後の測定に成功し, CYP2C19の正常群(EMs)と欠損群(PMs)ではオメプラゾール光学異性体のR一体とS一体では,その立体選択性が異なる傾向であることを確認した。また,研究計画書に示す通り,オメプラゾール経口投与4時間後のサンプルと投与後経時的に集められた被験者サンプルは全て回収され,被験者全員のCYP2C19遺伝子型の解析は研究者らによってすでに解析済みである。R/Sオメプラゾール血中濃度一点解析によるCYP2C19遺伝子多型に関連したAUC予測R/Sオメプラゾール血中濃度を測定し,AUCを予測するためにはR/S-オメプラゾールと代謝物の特異的HPLCによる血中濃度測定法の確立は必要不可欠である。そこで今年度得られた研究実績としては,R/Sオメプラゾールとそれら代謝物の同時HPLC測定法の確立が挙げられる。今回の最適HPLC条件の最低感度としては,オメプラゾールのS-体とR-体はともに5ng/mL,また今回のAUC予測に重要な意味を持ちCYP2C19で代謝され生成する5-OH-ハイドロキシオメプラゾールのR-体とS-体もともに5ng/mL,さらにCYP3Aで代謝されるオメプラゾールスルフォンについても同様の5ng/mLであった。今回の測定法はHPLCで再現される同一チャート上に内部標準(I.S.)であるランソプラゾールスルフォンを含めて6つのピークを有する極めて特異的なキラルカラムを用いた測定法であり,さらにカラムスイッチング法によって,血漿妨害物の前処理と除タンパク処理を行う方法で,過去に報告のない新規で,かつ臨床で有用とされる方法である。そこで,現在詳細なバリデーション検討と,平成22年秋に開催される日本薬学会九州地区大会や日本臨床薬理学会での発表に向け準備中である。同時に世界的に著名な分析化学雑誌である,Journal of Chromatography BやJournal of pharmaceutical and biomedical analysisへの投稿に向け執筆中である。さらに,これらに発表するため,現在すでに入手済みのサンプル測定を開始し,さらにCYP2C19遺伝子多型に関連したAUC予測を行う予定である。R/Sオメブラゾール血中濃度一点解析によるCYP2C19遺伝子多型に関達したAUC予測平成21年度の研究成果として,R/Sオメプラゾール血中濃度を測定し,AUCを予測するためにはR/S-オメプラゾールと代謝物の特異的HPLCによる血中濃度測定法の確立を報告したが,平成22年度においては,確立したHPLCにてCYP2C19遺伝子多型別にみた健常人20名をhomozygous extensive metabolyzer (hmEMs),heterozyous EMs(htEMs),poor metabolyzer(PMs)に分け,経口投与後に定量を行ったときR-オメプラゾールのAUC比はhmEMs:htEMs:PMs=1:4:11,S-オメプラゾールでは1:3:4となった。さらにR/Sオメプラゾールではエナンチオマー/エナンチオマー相互作用により,R-体は阻害剤として作用し,S-体血中濃度の増加によって,EMとPMの血中濃度差を低下させていることが示唆された。これらの結果は,現在まで報告されていない。

さらにCYP2C19で代謝されるR-50H-オメプラゾール血中濃度はhmEMs>htEMs>PMsで血中濃度を推移させるが,S-50H-オメプラゾールではすべての群で検出されないか,もしくは微量であった。これらの報告も現在までなく,この結果もまた非常に有意義な知見である。この理由としては,R-オメプラゾールとS-オメプラゾールがCYP2C19によって,異なる生成物を形成している可能性が示唆される。これらの結果は,オメプラゾールのAUC予測はR-オメプラゾールでなされるべきであることが示唆される。これらの結果については平成22年12月開催の日本薬学会九州地区大会にて発表された。さらにデータの詳細な解析については,平成23年度6月の日本TDM学会で発表予定である。またこれらデータは現在,Journal of Chromatography Bに投稿中であり,さらにchiralityに投稿準備中である。
大腸癌の循環癌幹細胞による分子標的薬治療効果予測診断と臨床応用

近年我々は末梢血中循環腫瘍細胞(CTC)が癌幹細胞のマーカーを発現している(CTSC)ことを明らかにした。今回新たに同定したCTSCマーカーXを加えたmultiple marker(CEA, CK, CD133, CD44,X)を用い、CTSC/CTCの臨床的有用性を、大腸癌の病期別に検討した。その結果、血中CTSC/CTCは大腸癌の各病期における再発および予後予測因子として有用であることが明らかとなった。また、末梢血中CTSC/CTCは分子標的薬(ベバシズマブ・セツキシマブ)と化学療法剤(FOLFOX・FOLFIRI)の併用療法における、治療効果予測マーカーとしても有用であることが判明した。我々はこれまで、末梢血循環癌細胞(Circulating tumor cell: CTC)が、患者への侵襲の少ない新たな再発および予後予測因子として重要であることを検討してきた。CTCもさまざまな形態および発現分子をもったものが存在するが、その中でも癌幹細胞マーカー(CD133, CD44)を持ったCTC(CTSC)の危険性を警鐘してきた。今年度は、大腸癌原発部組織の網羅的遺伝子解析の結果から得られた転移・再発関連遺伝子マーカーに癌幹細胞マーカーを加えたCTSC/CTCchipを用い、大腸癌約300例の血液サンプルを測定した。その結果、これらのmulti-markerが大腸癌の再発および予後予測マーカーとして有用であることが明らかとなった。また、化学療法剤(FOLFOX6, FOLFIRI)と分子標的薬(セツキシマブ、ベバシツマブ、パニツムマブ)投与症例における治療効果モニタリングマーカーとしての有用性の検討も開始した。またこれまで技術的な制約から、CTCのシングルセルとしての分離は困難で、厳密なCharactarizationの研究ができなかった。今回我々は、新たに開発された細胞単離回収システム(CellCelector)を用い、CTCの発現分子(癌幹細胞、EMT、上皮細胞マーカー・他)を多色の蛍光色素で染色し、シングルセルとして回収する方法を検討した。特に細胞の前処理、分離に使用する磁気ビーズ、細胞採取のスピードなどを詳細に検討し、蛍光多色マーカーで染色したCTCのシングルセルの分離回収に成功した。さらに、この分離したCTCからDNAを抽出し遺伝子を増幅後、IonPGMによる次世代シークエンスを行い、DNAの変異およびSNPの解析を行った。今後はこれらの手法を用いて、化学療法剤や分子標的薬を投与した症例における、治療効果と遺伝子変異の関連性を検討する予定である。我々はこれまで、大腸癌における末梢循環癌細胞(Circulating tumor cell: CTC)が、従来の病理因子を凌ぐ癌の再発および予後予測因子であることを報告してきた。その一方で、EpCAMやサイトケラチンといった従来の上皮系マーカーでは悪性度の高いCTCを見逃す危険があること、さらに早期の大腸癌においては、新たなバイオマーカーの開発が必要であることも明らかとなった。本年度は、まずCTCの特徴を、共焦点顕微鏡を用いた形態学的観察により、癌幹細胞およびEpithelial-Mesenchymal Transition(EMT)関連発現分子の面から検討した。その結果、従来の上皮系マーカーであるサイトケラチンやCEAを発現しているCTCの中に、癌幹細胞マーカーであるCD133やLgr5を高発現している細胞が存在することが明らかとなった。次に、大腸癌原発部組織からレーザーマイクロダイゼクション法で癌組織を採取し、DNAアレイを用いた網羅的遺伝子解析を行なった。正常部組織や末梢血で発現のない転移・再発関連遺伝子をスクリーニングし、その中で癌幹細胞やEMTに関連性のある遺伝子マーカーを、データマイニング等により抽出した。さらに、大腸癌原発部組織およびCTCより、FACSにより癌幹細胞(CD133+CD44+)とそうでない癌細胞(CD133-CD44-)細胞をソーテイングし、次世代シークエンス等により遺伝子解析を行い、抽出した遺伝子発現が癌幹細胞に特異的に発現するものかどうかを確認した。現在、これらの、大腸癌癌幹細胞およびEMTに関連した転移・再発遺伝子を加えたmulti-markerパネルを用いて、予後予測バイオマーカーとしての有用性を検討している。循環癌幹細胞の体内動体をマウスで検討した。まず、マウス大腸癌肺転移株MC38から、癌幹細胞マーカーであるCD133/CD44陽性細胞を分離し、GFP遺伝子をトランスフェクトした(MC38/GFP)。この腫瘍をマウスの脾臓に移植し、その後経時的にマウスの腫瘍細胞の動態をin vivo蛍光イメージング装置で解析した。その結果、移植後早い時期に、脾臓の腫瘍組織から血管内に侵入した遊離癌細胞が確認されたが、この段階では肝組織に浸潤し転移するような像は確認されなかった。

一方、腫瘍組織の増殖が進み、腫瘍血管の脆弱さがみられてきた時点から、クラスターを形成した腫瘍細胞が血管内に遊離していく像が確認された。これらの腫瘍細胞は、末梢血のみならず骨髄においても確認された。クラスター形成腫瘍細胞の表面には、ニッチの形成に重要な間質系細胞や腫瘍血管に関連した分子を発現しているものが確認された。末梢血にクラスター形成腫瘍細胞が確認されたマウスと、シングルセルの腫瘍細胞のみ確認されたマウスで、その後の腫瘍の転移率を検討したところ、クラスター形成腫瘍細胞確認マウスで、転移率が有意に上昇した。次に、これらのニッチを形成している血管内皮細胞のレセプターである、VEGFR1およびVEGFR2の抗体をマウスに投与したところ、肝臓および骨髄での腫瘍形成が有意に低下した。これらの結果から、原発部腫瘍組織から遊離した循環腫瘍細胞のうち、とくにクラスターを形成しているものが、シングルセルに比べて、腫瘍形成能が強いことが明らかとなった。その機序として、クラスターを形成した腫瘍細胞周囲には、ニッチの構成要素となる血管内皮および間質系の分子が発現しており、転移巣および骨髄でのニッチ形成を助長している可能性が示唆された。さらに、ニッチの構成分子である血管内皮レセプター抗体は、転移形成の抑制効果を示すことが確認された。外科腫瘍学本年度の目標は、昨年度作成したCTSC/CTC chipの再発予測および予後因子としての有用性を、大腸癌症例で検証することにある。これまで、約300例での測定が終了し、Kaplan-Meierによる生存曲線の解析およびCox比例ハザードモデルに多変量解析の結果、これらのマーカーが、独立した再発および予後予測マーカーであることが明らかとなった。また、化学療法剤(FOLFOX6, FOLFIRI)と分子標的薬(セツキシマブ、ベバシツマブ、パニツムマブ)投与症例における治療効果モニタリングマーカーとしての有用性の検討も順調に進んでいる。さらに新たな試みとして、分子マーカーを蛍光染色したCTSC/CTCをシングルセルで採取する機器を用い、その測定条件など詳細な検討を行った。これらの細胞から世界に先駆けて、分子マーカーで選別されたCTSC/CTCのシングルセルからの次世代シークエンスによる遺伝子解析に成功した。本年度の目的である、大腸癌原発組織およびCTCを用いた網羅的遺伝子解析や次世代シークエンスが終了し、転移・再発に関連した遺伝子、および癌幹細胞やEMTに特異的に発現している遺伝子を抽出した。さらに、大腸癌血液サンプルを用い、これらの遺伝子を加えたCTC multi-markerパネルのバイオマーカーとしての有用性の検討も開始している。また並行して、化学剤投与例および分子標的薬投与症例のサンプリングも定期的に行っている。そのため、本年度の研究の進捗状態は、ほぼ順調に進展していると考える。今後はさらに症例数を加え、まず再発および予後予測因子としての有用性を検証する。目標症例数は約500例とする。次に、化学療法剤と分子標的薬のモニタリングマーカーとしての有用性を検討する。症例数は約50例を目標とする。
耳音響放射と中耳動特性の相関

プロ-ブ内イヤホンより発せられる音波が、外耳道、鼓膜、耳小骨連鎖および中耳含気腔を経由し、蝸牛内のある部位を刺激する。そして、コルチ器における能動的な電気ー機械変換に励起された基底板の振動が、前述と逆の道順をたどり、外耳道内の微小圧力変動として、プロ-ブ内マイクロホンで検出される。これが、誘発耳音響放射(Evoked Otoacoustic Emissions:eーOAE)の発生メカニズムと考えられている。従って、eーOAEに及ぼす中耳の影響は大きいことが想像される。そこで、本研究では、eーOAE測定システムと我々の開発したMiddle Ear Analyserを用い、聴力正常な被検者のeーOAEと中耳動特性を測定し、eーOAEが最も明瞭に記録できる入力刺激音周波数と中耳動特性の相関および鼓膜自身並びに鼓膜に及ぼす耳小骨連鎖や中耳含気腔の影響を考慮した鼓膜面での動きやすさ、すなわち中耳の可動性とeーOAEの関係について調べてみた。その結果、以下のことが明かとなった。1.eーOAEが最も明瞭に記録できる入力刺激音周波数は、鼓膜の体積変位が最大となる中耳共振周波数にほぼ一致する。2.eーOAE周波数の卓越成分は、ほぼ入力刺激音周波数に一致する。3.大きくも小さくもない適度な可動性を有する中耳で、eーOAEの音圧が最大となる。
ミリ波・光変換のためのアンテナ集積共振型光変調器アレイに関する研究

本研究は,ファイバ無線システムやセンサー応用に期待されるミリ波・光変換器として,アンテナ付き共振型光変調器アレイを提案している.この実現には,小型でアレイ化が容易,かつ単位長さ当たりの変調効率が高い共振型光変調器の低電圧動作が必須である.昨年度まで,10GHz帯で動作する共振電極構造を設計・製作し,これをLiNbO_3基板に製作した光導波路上に4素子直列に並べることにより,光変調器アレイの同時変調を行った.これにより素子数に依存した動作電圧の減少を確認した.今年度は,これまでケーブルによる光変調器への電力供給であったが,アンテナを設計し接続することにより,空間受信による光変調器への電力供給実験を行った.アンテナ構造として,設計・製作が容易で今後の大規模化にも対応できる方形マイクロストリップアンテナ(MSA)構造を採用した.両面を銅薄膜コートしたテフロン基板を用い,入射表面に8.5mmほどの正方形パターンをエッチングにより形成した.基板に穴をあけ同軸コネクタの中心導体を背面からアンテナパターンに直結することにより給電(受電)する構造であり,共振型光変調器と同じ10GHz帯での共振周波数動作を実現した.製作したMSAを直列に並ぶ4つの変調器にそれぞれ接続し,ホーンアンテナから送信された10GHzの正弦波を受信した際の,光変調特性を評価した.MSA+共振型光変調器の1アレイ当たりの位相変化量は0.01rad.ほど(ホーンアンテナ入力パワー:31dBm,アンテナ間1m)であり,アレイ数に比例した位相変化量の増加を確認した.今後,より低い送信パワーに対しても,集積化の問題を打開すれば,アレイ数を増やすことにより変調動作を実現できると考える.本研究は,ファイバ無線システムやセンサー応用に期待されるミリ波・光変換器として,アンテナ付き共振型光変調器アレイを提案している.この実現には,小型でアレイ化が容易,かつ単位長さ当たりの変調効率が高い共振型光変調器の低電圧動作が必須である.昨年度まで,10GHz帯で動作する共振電極構造を設計・製作し,これをLiNbO_3基板に製作した光導波路上に4素子直列に並べることにより,光変調器アレイの同時変調を行った.これにより素子数に依存した動作電圧の減少を確認した.今年度は,これまでケーブルによる光変調器への電力供給であったが,アンテナを設計し接続することにより,空間受信による光変調器への電力供給実験を行った.アンテナ構造として,設計・製作が容易で今後の大規模化にも対応できる方形マイクロストリップアンテナ(MSA)構造を採用した.両面を銅薄膜コートしたテフロン基板を用い,入射表面に8.5mmほどの正方形パターンをエッチングにより形成した.基板に穴をあけ同軸コネクタの中心導体を背面からアンテナパターンに直結することにより給電(受電)する構造であり,共振型光変調器と同じ10GHz帯での共振周波数動作を実現した.製作したMSAを直列に並ぶ4つの変調器にそれぞれ接続し,ホーンアンテナから送信された10GHzの正弦波を受信した際の,光変調特性を評価した.MSA+共振型光変調器の1アレイ当たりの位相変化量は0.01rad.ほど(ホーンアンテナ入力パワー:31dBm,アンテナ間1m)であり,アレイ数に比例した位相変化量の増加を確認した.今後,より低い送信パワーに対しても,集積化の問題を打開すれば,アレイ数を増やすことにより変調動作を実現できると考える.本研究は,ファイバ無線システムやセンサー応用に期待されるミリ波・光変換器として,アンテナ付き共振型光変調器アレイを提案している.この実現には,小型でアレイ化が容易,かつ単位長さ当たりの変調効率が高い共振型光変調器の低電圧動作が必須である.今年度は,10GHz帯で動作する共振型光変調器の実現と,数個のアレイ化により変調効率向上の原理実証を行った.電極構造として,スタブ型とキャパシタンス型と呼ぶ2種類のインピーダンス調整構造をもつ変調器について検討した.両構造共に,等価回路モデルを用いて変調電極上の電圧分布を求め,LiNbO_3中を伝搬する光の位相変化量を見積もった.設計指針として位相変化量が最大となる変調電極長,スタブ電極長,静電容量を求め,最適電極構造とした.有限要素法を用いた設計構造の3次元解析からも,設計周波数付近において電気共振による電圧反射率の低下が確認できており,また製作したデバイスの共振周波数ともよい一致が見られることから,共振電極構造の設計手法を確立したといえる.キャパシタンス構造では,構成する誘電体の膜厚により共振周波数を変化させられることを確認した.またスタブ型においても,集束イオンビームによる部分的なエッチングや金属堆積により共振周波数を制御することができ,変調器の評価結果をすぐにプロセスにフィードバックし,任意の設計周波数での動作も容易となった.さらに,光変調器に対するRF信号線路と光ファイバの実装技術を確立することにより,4素子の直列アレイ共振型光変調器を実現した.個々の変調器の半波長電圧は数10Vと未だ高いが,電極構造の最適化やRF実装部の改善によりさらなる低電圧化が期待される.またアレイ化により,理論通りアレイ数に反比例して半波長電圧が低くなることを確認し,アレイ構造による変調効率向上を実証した.本研究は,ファイバ無線システムやセンサー応用に期待されるミリ波・光変換器として,アンテナ付き共振型光変調器アレイを提案している.

この実現には,小型でアレイ化が容易,かつ単位長さ当たりの変調効率が高い共振型光変調器の低電圧動作が必須である.昨年度まで,10GHz帯で動作する共振電極構造を設計・製作し,これをLiNbO_3基板に製作した光導波路上に4素子直列に並べることにより,光変調器アレイの同時変調を行った.これにより素子数に依存した動作電圧の減少を確認した.今年度は,これまでケーブルによる光変調器への電力供給であったが,アンテナを設計し接続することにより,空間受信による光変調器への電力供給実験を行った.アンテナ構造として,設計・製作が容易で今後の大規模化にも対応できる方形マイクロストリップアンテナ(MSA)構造を採用した.両面を銅薄膜コートしたテフロン基板を用い,入射表面に8.5mmほどの正方形パターンをエッチングにより形成した.基板に穴をあけ同軸コネクタの中心導体を背面からアンテナパターンに直結することにより給電(受電)する構造であり,共振型光変調器と同じ10GHz帯での共振周波数動作を実現した.製作したMSAを直列に並ぶ4つの変調器にそれぞれ接続し,ホーンアンテナから送信された10GHzの正弦波を受信した際の,光変調特性を評価した.MSA+共振型光変調器の1アレイ当たりの位相変化量は0.01radほど(ホーンアンテナ入力パワー:31dBm,アンテナ間1m)であり,アレイ数に比例した位相変化量の増加を確認した.今後,より低い送信パワーに対しても,集積化の問題は残るが,アレイ数を増やすことにより変調動作を実現できると考える.
CNT分散潜熱蓄熱材による高速蓄熱に関する研究

本研究は,申請者らの可溶化技術を用いて超高熱伝導率カーボンナノチューブ(CNT)を潜熱蓄熱材中にナノサイズ分散させ,高熱伝導率かつ融解対流の両立を実現する新発想物質を研究開発する.本研究成果は,ナノ分散系潜熱蓄熱材を用いて飛躍的な蓄熱時間短縮を実現する流動・伝熱メカニズムの解明を目指すものであり,究極の省エネルギー社会実現のための潜熱蓄熱システム構築する工学的技術確立の達成に寄与すると確信する.本研究の目的は,超高熱伝導率のナノ粒子分散系潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱過程を流動および伝熱量を解明し,短時間で大きな熱エネルギーを貯蔵する技術の確立である.本研究では,以下の四点を通じて超高熱伝導率CNT分散系潜熱蓄熱材の蓄放熱特性を解明することを目的とする.具体的には,研究期間内に以下を明らかにする.なお,試料の分散媒である潜熱蓄熱材パラフィンはテトラコサン(融点50.6°C),分散質であるCNT分散含有質量割合4 mass%以下を対象とした.(1)非定常細線加熱法装置(既所有)を用いた, CNT分散による熱伝導率増大と含有割合との関係性(温度範囲2080°C)解明とMaxwellーEucken分散相モデルなどによる推算方法の提唱.(2)回転粘度計(せん断速度<500/s,温度範囲2080°C)を用いた,CNT分散含有割合の粘度に対する影響の解明と分散系流体にみられる非ニュートン性(せん断速度によって粘性係数が変化)の評価.(3)示差走査熱量計(DSC,既所有)を用いた,CNT分散含有潜熱蓄熱材の相転移熱および融解潜熱の動(蓄・放熱)特性.(4)CNT分散潜熱蓄熱材充てん矩形蓄熱槽の融解動特性評価による,蓄熱高速化法の提唱.1年目は,(1)(2)の熱物性値収集により熱物性データベースを構築するとともに,(3)(4)についてCNT非含有条件にて蓄熱放熱状態の検討を行った.分散媒である潜熱蓄熱材パラフィンはテトラコサン(融点50.6°C),分散質であるCNT(カーボンナノチューブ)分散含有質量割合は4 mass%以下範囲の資料を用いた実験的検討が実施された.超高熱伝導率CNT分散系潜熱蓄熱材の蓄放熱特性を解明することを目的とし,本研究で解明しようとする以下の四点の項目について,初年度に予定された実施項目を全て完了した.(1)非定常細線加熱法装置(既所有)を用いた, CNT分散による熱伝導率増大と含有割合との関係性(温度範囲2080°C)解明とMaxwell Eucken分散相モデルなどによる推算方法の提唱.(2)回転粘度計(せん断速度<500/s,温度範囲2080°C)を用いた,CNT分散含有割合の粘度に対する影響の解明と分散系流体にみられる非ニュートン性(せん断速度によって粘性係数が変化)の評価.(3)示差走査熱量計(DSC,既所有)を用いた,CNT分散含有潜熱蓄熱材の相転移熱および融解潜熱の動(蓄・放熱)特性.(4)CNT分散潜熱蓄熱材充てん矩形蓄熱槽の融解動特性評価による,蓄熱高速化法の提唱.1年目に得られたデータは,論文としてまとめて成果を公表する.得られたの熱物性値データは,2年目以降に実施される研究成果をまとめるために用いられる.1年目の成果として,熱伝導率,粘性,比熱,潜熱,融点温度などの有益な熱物性データが得られており,融解過程における熱移動量や対流を推定することが可能となった.2年目以降は,得られた成果を用いてCNT(カーボンナノチューブ)含有により高速蓄熱を実現する対流流動および伝熱量を解明する.今後は,矩形蓄熱実験装置(下面加熱,高さ50mm,奥行き50mm,幅150mm)を製作し,融解潜熱蓄熱過程を観察・観測し,データ解析を実施する.はじめに,潜熱蓄熱材パラフィン(テトラコサン融点50.6°C)単相による予備実験を実施し,融解蓄熱過程の可視化撮影データと温度変化過程を検定する予定である.この予備実験により,固液界面を温度勾配変化かから推定可能なシステムを完成させ,可視化困難な黒色のCNT分散試料を用いた場合においても融解挙動を把握できるように準備する.十分な検定を実施した後,CNTの組成質量割合4mass%以下範囲で,今年度中に少なくとも1種類のCNT分散潜熱蓄熱材試料による実験的解析を行う.実験パラメータは,加熱面温度6070°Cの範囲を予定している.本研究は,申請者らの可溶化技術を用いて超高熱伝導率カーボンナノチューブ(CNT)を潜熱蓄熱材中にナノサイズ分散させ,高熱伝導率かつ融解対流の両立を実現する新発想物質を研究開発する.本研究成果は,ナノ分散系潜熱蓄熱材を用いて飛躍的な蓄熱時間短縮を実現する流動・伝熱メカニズムの解明を目指すものであり,究極の省エネルギー社会実現のための潜熱蓄熱システム構築する工学的技術確立の達成に寄与すると確信する.本研究の目的は,超高熱伝導率のナノ粒子分散系潜熱蓄熱材の潜熱蓄熱過程を流動および伝熱量を解明し,短時間で大きな熱エネルギーを貯蔵する技術の確立である.

本研究では,以下の四点を通じて超高熱伝導率CNT分散系潜熱蓄熱材の蓄放熱特性を解明することを目的とする.具体的には,研究期間内に以下を明らかにする.なお,試料の分散媒である潜熱蓄熱材パラフィンはテトラコサン(融点50.6°C),分散質であるCNT分散含有質量割合4 mass%以下を対象とした.(1)非定常細線加熱法装置(既所有)を用いた, CNT分散による熱伝導率増大と含有割合との関係性(温度範囲2080°C)解明とMaxwellーEucken分散相モデルなどによる推算方法の提唱.(2)回転粘度計(せん断速度<500/s,温度範囲2080°C)を用いた,CNT分散含有割合の粘度に対する影響の解明と分散系流体にみられる非ニュートン性(せん断速度によって粘性係数が変化)の評価.(3)示差走査熱量計(DSC,既所有)を用いた,CNT分散含有潜熱蓄熱材の相転移熱および融解潜熱の動(蓄・放熱)特性.(4)CNT分散潜熱蓄熱材充てん矩形蓄熱槽の融解動特性評価による,蓄熱高速化法の提唱.1年目は,(1)(2)の熱物性値収集により熱物性データベースを構築するとともに,(3)(4)についてCNT非含有条件にて蓄熱放熱状態の検討を行った.分散媒である潜熱蓄熱材パラフィンはテトラコサン(融点50.6°C),分散質であるCNT(カーボンナノチューブ)分散含有質量割合は4 mass%以下範囲の資料を用いた実験的検討が実施された.超高熱伝導率CNT分散系潜熱蓄熱材の蓄放熱特性を解明することを目的とし,本研究で解明しようとする以下の四点の項目について,初年度に予定された実施項目を全て完了した.(1)非定常細線加熱法装置(既所有)を用いた, CNT分散による熱伝導率増大と含有割合との関係性(温度範囲2080°C)解明とMaxwell Eucken分散相モデルなどによる推算方法の提唱.(2)回転粘度計(せん断速度<500/s,温度範囲2080°C)を用いた,CNT分散含有割合の粘度に対する影響の解明と分散系流体にみられる非ニュートン性(せん断速度によって粘性係数が変化)の評価.(3)示差走査熱量計(DSC,既所有)を用いた,CNT分散含有潜熱蓄熱材の相転移熱および融解潜熱の動(蓄・放熱)特性.(4)CNT分散潜熱蓄熱材充てん矩形蓄熱槽の融解動特性評価による,蓄熱高速化法の提唱.1年目に得られたデータは,論文としてまとめて成果を公表する.得られたの熱物性値データは,2年目以降に実施される研究成果をまとめるために用いられる.1年目の成果として,熱伝導率,粘性,比熱,潜熱,融点温度などの有益な熱物性データが得られており,融解過程における熱移動量や対流を推定することが可能となった.2年目以降は,得られた成果を用いてCNT(カーボンナノチューブ)含有により高速蓄熱を実現する対流流動および伝熱量を解明する.今後は,矩形蓄熱実験装置(下面加熱,高さ50mm,奥行き50mm,幅150mm)を製作し,融解潜熱蓄熱過程を観察・観測し,データ解析を実施する.はじめに,潜熱蓄熱材パラフィン(テトラコサン融点50.6°C)単相による予備実験を実施し,融解蓄熱過程の可視化撮影データと温度変化過程を検定する予定である.この予備実験により,固液界面を温度勾配変化かから推定可能なシステムを完成させ,可視化困難な黒色のCNT分散試料を用いた場合においても融解挙動を把握できるように準備する.十分な検定を実施した後,CNTの組成質量割合4mass%以下範囲で,今年度中に少なくとも1種類のCNT分散潜熱蓄熱材試料による実験的解析を行う.実験パラメータは,加熱面温度6070°Cの範囲を予定している.