hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
冷凍サイクルにおけるナノオイルの適用に関する基礎研究

冷凍空調システムの高効率化に向けて,冷凍機油に粒径がナノオーダのナノ粒子を添加したナノオイルの利用が提案されている.本研究ではまず,冷凍機油に酸化銅もしくは酸化アルミのナノ粒子を添加してナノオイルを調製し,物性計測を行った.その結果,粒子の体積濃度が大きいほど,熱伝導率,粘度,比誘電率いずれにおいても増加が見られ,熱伝導率の変化はハミルトン・クローサの予測モデルに近く,粘度の変化はコーレの予測モデルに近かった.また,ナノオイル/冷媒混合物については,粒子の混合により冷媒溶解度が変化する影響が大きく,さらに検討が必要である.ナノオイルを冷媒圧縮機に適用する場合には,圧縮機やサイクルにおいて流れが閉塞しないことが重要である.そこで,微小な隙間における流れに対して,分散性が保障されている市販の磁性流体を用いてその流動を検討した.その結果,粒子の大きさが隙間に対して約1000分の1程度にも関わらず,微小流路においてナノオイルによる閉塞現象が観測された.これは流路入口の急縮小流れにおいて粒子が衝突することで起こる粒子の凝集現象に起因すると考えられる.粒子濃度が小さいほど閉塞頻度は減少するが,粒子濃度が0.005vol%と非常に薄い濃度でも閉塞現象は観測された.流路隙間高さに関しては,20um,50umの時に閉塞が生じたが,隙間高さの小さい10umでは閉塞が生じず,流路隙間,粒子濃度,流速のパラメータのみでは整理しきれない特徴的な結果が得られた.さらに,実際の圧縮機を想定したシール性能試験と摩擦試験をそれぞれ独立に行い,わずかであるがナノオイルの利用によるシール部における漏れの低減効果としゅう動部における摩擦低減効果を示した.多角形の酸化銅粒子に対して酸化アルミ粒子は球形に近い形状を持ち,酸化銅ナノオイルに対して酸化アルミナノオイルは,押付力が小さい条件でより小さい摩擦係数を示した.冷凍空調サイクルにおいて,ナノ粒子をサイクルに混入することにより性能が向上するといった報告がなされているが,ナノ粒子の添加の影響と効果については不明な点も多く,実用化はされていない.本研究では,ナノ粒子を含んだ冷凍機油(以下,ナノオイル)におけるナノ粒子の分散や物性値について検討し,また,ナノオイルの微小な隙間における流動状態や潤滑状態を調査することにより,冷凍空調サイクルにおけるナノオイルの実用化に向けた基礎データの蓄積を目的としている.まずナノ粒子を冷凍機油中に分散させる処理方法と添加剤の影響について検討したところ,R410A冷媒に対して良く用いられるPVE(ポリビニルエーテル)油とCuOまたはAlO3の組合せでは,分散剤を用いても長期にわたって安定した分散を得ることはできなかった.しかし,分散剤を用いない場合でも凝集したナノ粒子の平均粒子径は約200nmであり,機械的な撹拌を行うことで安定した物性値も得られたことから,ナノ粒子のサイクルへの混入に対して,粒子の凝集自体はそれほど問題にならないと考えられる.熱伝導率,粘度,比誘電率いずれの物性値もナノ粒子の混合により増加したが,ナノオイル/冷媒混合物については,粒子の混合により,冷媒溶解度の減少が見られ,ナノ粒子添加による物性値の増加率はナノオイル単体の時と比較して小さくなった.一方,隙間高さが10100umの微小隙間にナノオイルを流し,その流動特性を調査したところ,粒子の質量流束がある特定の範囲において流路入口部で閉塞が生じた.これは,粒子間の分子間力や流速差による粒子の凝集と,流れによる凝集の阻害もしくは凝集体の破壊が相互に作用した結果であると考えられる.また,流路高さが10uの隙間内におけるナノオイルの流動では,粒子の体積濃度が小さいほど流動抵抗が大きくなるという特徴的な結果が得られた.平成28年度に予定していた,ナノ粒子を冷凍機油中に分散させる処理方法と,分散に対する添加剤の影響については,良い結果が得られたとは言いがたいが,結果としてはナノ粒子が潤滑油中で凝集している状態であっても,冷凍サイクル内での潤滑油としての使用に対しては問題がないと考えられる.今後も継続して,動的光散乱法による粒径分布測定を行うことにより,分散に関する基本的な知見を得ていく必要があるが,物性値の測定と合わせ,およそ計画通りに進んでいる.一方,微小隙間におけるナノオイルの流動状態に関しては,平成29年度に検討する予定であったものを,前倒しにして検討することができたが,隙間が10umの場合に,粒子の体積濃度が小さいほど流動抵抗が大きくなるという特徴的な結果等については,その原因およびそれを支配するパラメータなどが未解明であり,平成29年度も継続して試験を行う必要がある.冷凍空調サイクルにおいて,ナノ粒子を混入することにより性能が向上するといった報告がなされているが,実際の冷凍サイクルにおけるナノ粒子の添加の影響と効果については不明な点も多い.本研究では,ナノ粒子を含んだ冷凍機油(以下,ナノオイル)におけるナノ粒子の分散や物性値について検討し,また,ナノオイルの微小な隙間における流動状態や潤滑状態を調査することにより,冷凍空調サイクルにおけるナノオイルの実用化に向けた基礎データの蓄積を目的としている.冷凍機油中のナノ粒子の分散状態については平成28年度に検討を行い,R410A冷媒に対して良く用いられるPVE油とCuOまたはAlO3の組合せでは長期にわたって安定した分散を得ることは困難であったが,凝集したナノ粒子の平均粒子径は約200nmであり,機械的な撹拌を行うことで安定した物性値が得られた.

ナノオイルの物性値に関しては,熱伝導率,粘度,比誘電率いずれの物性もナノ粒子の体積濃度が大きいほど増加した.粒子の混合により,冷媒溶解度の減少が見られたため,冷媒溶解度に対する粒子混合の影響については平成30年度に詳細に調査する予定である.冷凍サイクルにおいてナノオイルを適用する場合には,微小な隙間を流れる場合の流動特性を把握しておく必要がある.隙間高さが10100umの微小隙間にナノオイルを流し,その流動特性を調査したところ,粒子の質量流束がある特定の範囲において流路入口部で閉塞が生じた.一方,平成29年度において,ナノ粒子が安定して分散している流体として磁性流体を用いて同様の試験を行ったところ,公称10nmのナノ粒子が安定して分散しているコロイド溶液であっても隙間高さが10umでは閉塞が生じた.凝集体が生じるナノオイルの場合とはやや異なる結果が得られたため,微小隙間における流動特性に関しては,平成30年度も継続して調査する.ナノ粒子を冷凍機油中に分散させる処理方法と分散に対する添加剤の影響については平成28年度に検討を行い,ナノ粒子が安定して分散できたとは言いがたいが,結果としてはナノ粒子が潤滑油中で凝集している状態であってもその凝集径200nm程度であり,冷凍サイクル内での潤滑油としての使用に対しては問題がないと考えられる.ナノオイルの物性値の測定はおよそ計画通りに進んでいるが,ナノ粒子の混合によって冷媒溶解度の減少が見られたため,冷媒溶解度に対する粒子混合の影響については平成30年度に詳細に調査する予定である.一方,平成29年度に検討する予定であった微小隙間におけるナノオイルの流動状態に関しては,平成28年度に前倒しにして検討することができたが,隙間が10umの場合に,粒子の体積濃度が小さいほど流動抵抗が大きくなるという特徴的な結果等については,その原因およびそれを支配するパラメータなどが未解明であった.そこで,平成29年度は,ナノ粒子が安定して分散している流体として磁性流体を用いて同様の試験を行ったところ,公称10nmのナノ粒子が安定して分散しているコロイド溶液であっても隙間高さが10umで閉塞が生じ,凝集体が生じるナノオイルの場合とはやや異なる結果が得られたため,平成30年度も継続して調査する必要が生じた.ナノオイルを用いた場合の潤滑状態に対する影響は,平成29年度,30年度で調査する予定であった.平成29年度は,接触面における漏れと摩擦の同時評価試験装置を開発し,ナノ粒子を含まない油について評価ができたため,平成30年度はこの装置を用いて,ナノオイルの潤滑特性を評価していく.冷凍空調システムの高効率化に向けて,冷凍機油に粒径がナノオーダのナノ粒子を添加したナノオイルの利用が提案されている.本研究ではまず,冷凍機油に酸化銅もしくは酸化アルミのナノ粒子を添加してナノオイルを調製し,物性計測を行った.その結果,粒子の体積濃度が大きいほど,熱伝導率,粘度,比誘電率いずれにおいても増加が見られ,熱伝導率の変化はハミルトン・クローサの予測モデルに近く,粘度の変化はコーレの予測モデルに近かった.また,ナノオイル/冷媒混合物については,粒子の混合により冷媒溶解度が変化する影響が大きく,さらに検討が必要である.ナノオイルを冷媒圧縮機に適用する場合には,圧縮機やサイクルにおいて流れが閉塞しないことが重要である.そこで,微小な隙間における流れに対して,分散性が保障されている市販の磁性流体を用いてその流動を検討した.
膵内分泌腫瘍における癌関連遺伝子変異の解析

膵臓における腫瘍-膵ラ氏島腫瘍12例(インスリノーマ8例、ガストリノーマ、2例、非機能性腫瘍2例)と膵癌12例について検討した。ホルマリン固定パラフィン包埋組織の薄切切片および凍結切片から、腫瘍および正常組織のDNAを抽出した。膵ラ氏島腫瘍ではp53exon5,6,7,8、K-ras exon1,2の領域、膵癌ではp53exon5,6,7,8の領域についてPCR-“Cold-SSCP"法を行った。膵ラ氏島腫瘍では、12例中10例(83%)にp53の遺伝子変異を認め、12例中2例(17%)にK-rasの遺伝子変異を認めた。膵ラ氏島腫瘍における癌関連遺伝子の変異についての報告は少なく、その関連は未だ明らかではない。今回の検討では高頻度にp53遺伝子の変異を認めており、p53遺伝子の膵ラ氏島腫瘍への関与が示唆された。膵癌では12例中9例(75%)にp53の遺伝子変異を認めた。膵癌におけるp53の遺伝子変異はこれまでの報告(50-75%)と同様に比較的高頻度に認めた。現在までのところ、direct sequence法では、p53遺伝子において膵ラ氏島腫瘍で11個、膵癌で6個のpoint mutationがみられている(double mutationを含む)。それらのG:C→A:T transitionは、それぞれ、6個(55%)、0個(0%)、また、G:C→T:A transversionは、それぞれ、1個(9%)、3個(50%)で2者の間に大きな差がみられている。また、CpG siteの変異は、それぞれ、3個(27%)、0個(0%)であった。膵ラ氏島腫瘍と膵癌とでは、p53の遺伝子変異に根本的な違いがある可能性が示唆された。
フランスにおける研究開発系専門職の職域連携による集合知：知識移転と社会的流動性

本研究は日仏のハイテククラスターを調査し、研究開発に従事する専門職間(研究者、技術者、テクニシャン等)の知識の移転、交換、集団知、組織知の蓄積過程やメカニズムについて分析するものである。その際、彼らを取り巻く社会的環境(産業構造、就業構造、組織における位置づけ、組織外の専門家集団の中の位置づけ、労働市場の発達の有無など)の影響や彼らの専門分野、専門職のアイデンティティ、組織的特徴、業務内容の分配、職域の認知など属性的要素などに着目しながら、彼らの行動、意識を調査するものである。また、本研究はフランスチームによる調査協力が大きいため、日本のクラスターの調査も行い、フランスチームへの調査協力も実施する。これらの相互協力により、研究の国際交流の達成も目指している。本研究では以下の点を明らかにする。(1)日仏で各職種の分業と協業体制、知識・技能の移転、交換がどのようになされているのか、(2)チームでのノウハウ、知識、技能がどのように蓄積されているのか、属人化する知識・技能と共有、蓄積されやすい集合的知識・技能について構造を明らかにする。それは組織の中で個別に起こるのではなく、研究開発チームを取り巻く、組織内での位置づけ、組織を取り巻く社会での位置づけ、雇用制度、労働市場、教育制度など、関連する専門職らを取り巻く社会的環境との相互作用で起こる現象ととらえ、そのメカニズムを検討するものである。(3)このマクロ-ミクロ相互依存性分析により日仏の組織における知識創造の有効性も検証する。2018年度予算では南仏のソフィア・アンティポリス、ポール・コンペティティブ、その他エクサンプロバンス周辺のクラスターに行き、インキュベーターとして組織を運営者およびエンジニアに聞き取り調査を行った。彼らの知識創造、「場」における集合知の形成、知識の交換、移転について知ることができた。2017年度夏には南仏の共同研究者との関係性を構築し、2017年度冬には南仏調査を実施し、ソフィア・アンティポリス、ポール・コンペティティヴなど、エクサンプロバンス周辺のクラスターに訪問し、クラスター運営者との接触に成功し、運営者の立場からと、そこから紹介を受けた企業の創業者等に聞き取り調査を行なえた。2018年度夏にはソフィア・アンティポリス、ポール・コンペティティヴなど、エクサンプロバンス周辺のクラスターに加えて南仏の研究者からの情報により、トゥールーズの医療・バイオ系クラスター、IT系クラスター、グラースのコスメチッククラスターで運営者や技術者への聞き取り調査を行うことができた。フランスのクラスターと比較可能な日本のクラスターへも調査を行い、医療・バイオ系、光学系、コスメチック系のクラスターでの聞き取り調査も行えた。2018年度冬には2017年度から訪れているポール・コンペティティブのクラスターに再訪し、IT系企業の具体的な事例について、またコスメティック系の企業にも訪問し、地域や製造ラインにおけるしくみに関する聞き取り調査を行った。また日本の工学系の企業とブリッジングを行うべく、南仏の光学系の企業に訪問し、良好な関係を構築し、より深い内容についての聞き取り調査が行えるよう努力した。これまでの2年間は、研究メンバーである野原氏自身の実績(調査対象との信頼関係の構築)と野原氏と南仏の研究者との信頼関係が非常に大きく、計画当初の予想を上回る調査を行なえている。この調査により、研究代表者、研究分担者、大学院生は国際調査、日仏比較研究の方法論を学習することができ、共に調査を行うことで多くの知見を獲得している。また、経済学、経営学、社会学などの隣接分野による連携は対象を複合的に分析することができ、相乗効果を実感するプロジェクトとなっている。2019年度はこれまでの2年間のクラスター調査によって把握できた内容を踏まえ、各クラスターでの詳細な事例調査を行う予定である。2020年度は2017年度から2019年度まで行った調査を整理し、現象の説明を行うための分析に注力する予定であるため、2019年度は最も精力的に調査を行う年と位置づける。したがって、これまでの訪問地域を重点的に調査する。加えて、そこから新たに重要な関連があると思われる地域(マルセイユおよびシャルトルのコスメティック・クラスター)等も追加調査を行う予定である。日本の調査も昨年度に回っているバイオ系、光学系、コスメティック系に再訪し、詳細情報を得る予定である。

それは組織の中で個別に起こるのではなく、研究開発チームを取り巻く、組織内での位置づけ、組織を取り巻く社会での位置づけ、雇用制度、労働市場、教育制度など、関連する専門職らを取り巻く社会的環境との相互作用で起こる現象ととらえ、そのメカニズムを検討するものである。(3)このマクロ-ミクロ相互依存性分析により日仏の組織における知識創造の有効性も検証する。2018年度予算では南仏のソフィア・アンティポリス、ポール・コンペティティブ、その他エクサンプロバンス周辺のクラスターに行き、インキュベーターとして組織を運営者およびエンジニアに聞き取り調査を行った。彼らの知識創造、「場」における集合知の形成、知識の交換、移転について知ることができた。2017年度夏には南仏の共同研究者との関係性を構築し、2017年度冬には南仏調査を実施し、ソフィア・アンティポリス、ポール・コンペティティヴなど、エクサンプロバンス周辺のクラスターに訪問し、クラスター運営者との接触に成功し、運営者の立場からと、そこから紹介を受けた企業の創業者等に聞き取り調査を行なえた。2018年度夏にはソフィア・アンティポリス、ポール・コンペティティヴなど、エクサンプロバンス周辺のクラスターに加えて南仏の研究者からの情報により、トゥールーズの医療・バイオ系クラスター、IT系クラスター、グラースのコスメチッククラスターで運営者や技術者への聞き取り調査を行うことができた。フランスのクラスターと比較可能な日本のクラスターへも調査を行い、医療・バイオ系、光学系、コスメチック系のクラスターでの聞き取り調査も行えた。2018年度冬には2017年度から訪れているポール・コンペティティブのクラスターに再訪し、IT系企業の具体的な事例について、またコスメティック系の企業にも訪問し、地域や製造ラインにおけるしくみに関する聞き取り調査を行った。また日本の工学系の企業とブリッジングを行うべく、南仏の光学系の企業に訪問し、良好な関係を構築し、より深い内容についての聞き取り調査が行えるよう努力した。これまでの2年間は、研究メンバーである野原氏自身の実績(調査対象との信頼関係の構築)と野原氏と南仏の研究者との信頼関係が非常に大きく、計画当初の予想を上回る調査を行なえている。この調査により、研究代表者、研究分担者、大学院生は国際調査、日仏比較研究の方法論を学習することができ、共に調査を行うことで多くの知見を獲得している。また、経済学、経営学、社会学などの隣接分野による連携は対象を複合的に分析することができ、相乗効果を実感するプロジェクトとなっている。本研究は日仏のハイテククラスターを調査し、研究開発に従事する専門職間(研究者、技術者、テクニシャン等)の知識の移転、交換、集団知、組織知の蓄積過程やメカニズムについて分析するものである。その際、彼らを取り巻く社会的環境(産業構造、就業構造、組織における位置づけ、組織外の専門家集団の中の位置づけ、労働市場の発達の有無など)の影響や彼らの専門分野、専門職のアイデンティティ、組織的特徴、業務内容の分配、職域の認知など属性的要素などに着目しながら、彼らの行動、意識を調査するものである。また、本研究はフランスチームによる調査協力が大きいため、日本のクラスターの調査も行い、フランスチームへの調査協力も実施する。これらの相互協力により、研究の国際交流の達成も目指している。
原子炉診断のための非線形現象解析技術の開発

本年度の研究計画実施の過程で以下の知見と成果を得ることができた。1非線形現象の生起検出、様態識別のためのアルゴリズムを大型計算機上で開発した。手法としては、標準的なモーメント解析に加え、独自の発想に基づきKolmogorov-Smirnoffテスト、Portmanteau Lack-of-Fitテストを導入した。シミュレーション試験を通じ、これらの手法が非線形現象の生起を高い感度で検出できることが確認されている。本研究で提案する短時間スペクトル解析と相関解析の二段階利用法は、非線形現象の様態識別のための有効な手段として利用可能であることも実証された。これらの知見は、原子炉診断法の高度化上極めて貴重なものであり、在来手法とは原理を異にする強力な診断技術の基盤を与える有意義な成果と考える。2手法適用性の一層の拡大を目的として、1で開発された各アルゴリズムを数値演算処理専用プロセッサを装備した16ビットパーソナルコンピュータ上で実行可能とするための縮約適合化を行なった。縮約された計算プログラムは所定の性能を損なうことなく実用的な計算時間で動作することが確認され本手法を並列分散処理型マイクロプロセッサシステム上に実現することが十分に可能であることを明確に検証できた。3実動中の商用発電炉により得られた様々の信号に対して本手法を適用し信号によって線形性からの逸脱度が有意な差を示すことを確認した。現在迄に入手している測定データの範囲では異状事象と関連付けられる非線形性は検出されていないが、万一生起した場合の検出能力は十分高いと判断できる結果が得られている。今後共継続的にデータを入手できる体制が整っており、多様な運転条件に対応する信号の長期的監視を通じて実積の蓄積と手法の一層の改良高度化とを図っていく計画である。
体系的RNAi法を利用した線虫C.elegansにおける微小管制御因子の解析

微小管は主にセントロソームで形成され、分裂期にはその構造をダイナミックに変化させるが、微小管のダイナミクスを調節する機構および微小管による細胞分裂の制御機構については未だ理解が進んでいない。RNA干渉法を用いて線虫初期胚の微小管形成にはたらく因子を探索した結果、セントロソームに局在することが知られているγ-tubulin (TBG-1)およびaurora kinase A (AIR-1)は、セントロソームにおける微小管形成に並列に寄与していることを明らかにした。さらに、TBG-1依存的な微小管とAIR-1依存的な微小管では細胞表層の収縮へのはたらきかけが異なることが示された。TBG-1欠損胚でみられるAIR-1依存的な微小管は、細胞表層へと到達した後にも伸長を続け、anaphase後期にみられる細胞表層の収縮を抑制した。一方、AIR-1欠損胚でみられるTBG-1依存的な微小管は、細胞表層に到達すると短縮・伸長を繰り返し、anaphase初期に細胞表層の収縮を促進した。このことから、TBG-1とAIR-1は、セントロソームにおける微小管形成を介して、細胞表層の収縮に対して相反する役割を示すことが示唆された。つぎに、野生型初期胚の微小管動態の観察を行った結果、anaphase初期の分裂面周辺の細胞表層にはTBG-1依存的微小管と類似した短縮・伸長を繰り返す微小管が集積していたのに対して、anaphase後期には分裂面以外の細胞表層に伸長を続けるAIR-1依存的微小管と類似した微小管が観察された。以上の結果から、細胞質分裂における細胞表層の収縮性制御には、TBG-1およびAIR-1が関与する二つの独立の微小管制御機構が働いている可能性が考えられる。微小管細胞骨格は、その構造をダイナミックに変化させることで、極性の確立および細胞分裂の制御をおこなっている。本研究では、線虫C. elegansの胚発生過程において微小管細胞骨格の動態を可視化し、その制御に関わる遺伝子群を同定することを目的としている。先ず、線虫胚における微小管形成に必須な働きをもつ遺伝子群を探索した。RNA干渉法を用いて、γチューブリン(TBG-1)またはオーロラキナーゼ(AIR-1)を欠失させた胚では微小管形成中心(MTOC)から伸長した微小管が見られたが、両者を同時に欠失させた胚では微小管構造が観察されなかった。TBG-1とAIR-1はMTOCに局在するが、両者の局在性は相互に依存していないことが示された。以上の結果から、TBG-1とAIR-1は並列に微小管形成に寄与していると考えられる。次に、微小管制御におけるTBG-1とAIR-1の機能について解析した。野生型とTBG-1あるいはAIR-1欠失胚における微小管を継時的に観察した結果、野生株において、TBG-1とAIR-1はそれぞれ異なる時期に微小管形成に寄与している可能性が示唆された。更に、TBG-1欠失胚では微小管依存的に細胞表層の収縮が抑制されていたが、AIR-1欠失胚では微小管依存的に表層の収縮が促進されていた。以上の結果から、TBG-1とAIR-1は、微小管ダイナミクスの調節を介して細胞表層の収縮を制御することで、細胞分裂面の決定に関与している可能性が示唆された。
液状化後の間隙の再配分を考慮した地盤変状評価手法の開発

地震による液状化が土中水(間隙水)の上向きの移動を引き起こし、その結果、表層の非液状化層直下では、水を多く含む緩い部分が形成され、これが弱点となり様々な被害を引き起こす.本研究では、この間隙水が流入して緩くなる部分、逆に間隙水が流出して密になる部分の液状化強度を室内要素実験により求めた。その結果、間隙水の流入・流出のない非排水条件の液状化強度を基準とした時の、強度減少・強度増加の割合を定量的に評価することができた。東日本大震災で液状化が発生した無対策地点と液状化対策をしていた無被害地点の両方を一度に調査可能な宮城県仙台市の仙台塩釜港向洋埠頭を選定し,液状化ポテンシャルサウンディング(ピエゾドライブコーン)を実施した。この方法は,動的貫入試験装置の先端に間隙水圧計を内蔵し,地盤のN値のみならず過剰間隙水圧の応答から土質区分が推定できるものである。この方法を用いると従来のサウンディング・サンプリングと異なり,連続的にN値が計測できるとともに,細粒分含有率を高い解像度で評価できる。調査結果は,無対策地盤では地盤が沈下して密になっているが,実際は顕著なN値の増加は確認されなかった。そのため再び中程度の強さの地震が発生すると再液状化する可能性があることがわかった。一方,ドレーンによる排水系の液状化対策をした地盤では,予想以上に多くの細粒分を含み,細粒土に近い地盤であったが,その割にはN値が高く,液状化に対する安全率も高かった。これは対策工があることで地震中の排水を伴う繰返しせん断により地盤が締まったことで強度が増加した可能性がある。今後は間隙の再配分の痕跡を見つけるために,細粒分含有率の深度方向分布とN値の深度方向分布を比較しながら分析を行い,両者の間に一定の法則があるかを見出すことが今後の課題である。室内要素実験に関しては,中空ねじり試験装置を用いて体積ひずみ速度・せん断ひずみ速度比を一定に制御しながら繰返しせん断試験を行った。25年度は一定速度で供試体から間隙水を排水しながら実験を行うことで,排水系の液状化対策を施した地盤の状況を模擬することとした。なお試験中の軸応力一定制御のためにパルスモータ式のジャッキとサーボコントローラを購入した。実験より,繰返しせん断中に供試体からの排水により,非排水条件の時と比べて液状化強度が増加した。その強度の増加率と排水速度の関係をまとめて成果を発表した。25年度に実施した仙台塩釜港向洋埠頭における液状化ポテンシャルサウンディング調査結果を分析した。無対策地盤では地震により地盤が沈下したにもかかわらず,低いN値が観測され,FL値も1を下回る箇所が多数あった。これに対しドレーン改良地盤では,ほとんどの箇所でFL値が1を上回った。地震前後の地表面高さを比較して沈下量を求めた。その結果,護岸に近いドレーン改良地盤は最大で30cm沈下していた。一方でさらにその背後の内陸側にあったSCPによる締固め改良地盤は1020cm程度沈下していることがわかった。これらの成果を国際会議に投稿した。室内要素実験に関しては,25年度に実施した部分排水繰返しせん断試験の結果を分析した。この試験はドレーン改良地盤を模擬した要素実験であり,ひずみ増分比(体積ひずみ増分/せん断ひずみ増分)を実験パラメータとして,排水が液状化強度に及ぼす影響を調べた。非排水条件の液状化強度に対する排水時の液状化強度の比(液状化強度増加率KPD)を定義し,ひずみ増分比とKPDの関係を明らかにした。ひずみ増分比の増加とともに,液状化強度は増加し,ひずみ増分比が0.1のとき約5倍以上の液状化強度となることがわかった。この成果は地盤工学会研究発表会で発表した。数値解析では,地盤の有限要素解析ソフトPLAXIS 2Dを正式に導入した。液状化解析に先立ち,全応力条件で地震応答解析を実施した。具体的には,せん断土槽を用いた乾燥砂地盤に関する模型振動実験結果を対象として,2次元の地震応答解析を実施した。地盤はHS-smallモデルによりモデル化した。解析結果と実験結果を比較した結果,地盤の加速度応答および変位応答について,位相および最大応答値を概ね再現できていることを確認した。この内容の一部は土木学会東北支部で発表した。27年度は同解析プログラムで有効応力解析に取り組む予定である。今年度の主な研究成果は,既に実施したピエゾドライブコーンを用いた地盤調査について,その成果をまとめて論文投稿し,国際会議(ICGE-Colombo-2015)で口頭発表した.具体的には,東日本大震災を受けた埋立地盤の硬さ(N値)および細粒分含有率について,従来よりも高分解な深度方向分布を示し,土層内に透水性が低い層が散在することを示した.これにより,比較的均一な堆積構造を持つと考えられている埋立地盤において,地震後の間隙の再配分過程において,低透水層の直下で間隙水がトラップされる可能性があることがわかった.

加えて表層に透水性が低い非液状化層を有する飽和砂地盤を模擬した模型振動台実験を実施して,液状化後の間隙の再配分時の過剰間隙水圧の等時曲線(アイソクロン)を求めた.表層の非液状化層で間隙水がトラップされることにより,非液状化層直下の過剰間隙水圧は液状化直後よりも上昇し,その上昇量は非液状化層の変位拘束条件の影響を受けることがわかった.研究期間を通して得られた上記以外の成果をまとめて示す.液状化後の間隙の再配分過程において,体積膨張および体積収縮が発生する箇所について,その境界条件を制御した室内要素試験を実施した.具体的には,地盤内の応力状態を再現できる中空ねじりせん断試験装置を用い,さらに,供試体の体積膨張・収縮を精度良く制御できる間隙水流量制御装置を接続して部分排水繰返しせん断試験を実施した.体積ひずみ・せん断ひずみ速度比を実験パラメータとして変化させて与えて,体積変化の速度が液状化強度に及ぼす影響を詳細に調べた.その結果,体積膨張による液状化強度低下率,体積収縮による液状化強度増加率を定量的に評価した.この成果は大地震の余震の際の地盤の液状化強度の評価および排水系の液状化対策工法の合理的な設計手法の構築に役立つものと期待される.地震による液状化が土中水(間隙水)の上向きの移動を引き起こし、その結果、表層の非液状化層直下では、水を多く含む緩い部分が形成され、これが弱点となり様々な被害を引き起こす.本研究では、この間隙水が流入して緩くなる部分、逆に間隙水が流出して密になる部分の液状化強度を室内要素実験により求めた。その結果、間隙水の流入・流出のない非排水条件の液状化強度を基準とした時の、強度減少・強度増加の割合を定量的に評価することができた。研究には大きな3つの柱がある。一つ目は間隙の再配分を考慮した室内要素試験,二つ目は間隙再配分が現場で起こった証拠を見出すための地盤調査,3つ目は,間隙再配分を考慮した地盤変状予測手法の検証である。平成25年度,平成26年度で室内要素試験ならびに地盤調査は完了した。また,予測手法の検証については,解析プログラムを導入し,準備段階の解析は実施したものの,液状化解析の本格実施は27年度となる。当初計画と比べると,実験と調査は進捗しているものの,数値解析が若干遅れていることが課題として挙げられる。地盤工学平成27年度は有効応力解析を実施する。構成則はPLAXIS 2DにインストールされているUBCSandモデルを用いる。この構成則は北米を始め,世界的にもっとも利用されているモデルであるが,日本での使用実績は無いため,パラメータの設定やパフォーマンスの検証等については試行錯誤により多くの時間がかかることが予想される。この問題に対応するためにプログラム販売元(日本電子計算)の技術者ならびにPLAXIS社のコード作成者とも連携しながら解析を進める予定である。なお,当該技術者から最大限の協力をいただけることについて内諾を得ている。平成25年度は地盤調査による現場実験,室内要素実験を計画していた。地盤調査は調査地点の選定,調査方法の検討と実施計画,調査の実施,調査のまとめと成果の学会発表すべての項目を達成できた。室内要素実験は間隙水が流出する条件の試験の試験計画,試験実施,成果の学会発表についいてすべての項目を達成できた。一方,25年度中に実施した成果を踏まえて,年度末に米国に渡航して研究者と打ち合わせを行って,26年度以降の研究に反映させようと計画していたが,双方の都合が合わず実現できなかった。これらを踏まえて,研究打合せを実施できなかったことを除けば,当初の項目をすべて達成できていることから,研究は概ね順調に進行しているものと判断した。平成26年度はこれまで実施した現場実験,室内実験結果の詳細な分析を行い,学術雑誌に論文投稿することで,広く成果を公表する。
感覚器における細胞情報伝達に関与する蛋白質の局在とその発現

1、ラット脳室上衣細胞の線毛に存在するG蛋白質細胞膜の受容体からの情報を細胞内に伝達するG蛋白質にはGo,Gi,Gsなどが知られているが、GoやGiは百日咳毒素に感受性を持つことが知られている。これまでの報告によると、ラットの脳室上衣細胞の線毛にはGoが存在するとされてきた(Peraldi et al., 1989)。しかし、本研究により、ラット脳室上衣細胞の線毛には、GoではなくGi2が存在する事が明らかになった。さらにGi2は卵管上皮や気管上皮の線毛にも存在する一方で、精管上皮の不動毛には存在しない事が免疫組織化学的に証明された。さらに、脳室上衣細胞の線毛におけるGi2の局在を免疫電顕的に検索すると、Gi2は線毛の細胞膜にのみあり、線毛の中心部には存在しなかった。培養した気管に百日咳菌を加えると上皮の線毛運動が停止したという報告もあり(Collier et al., 1977)、今回の結果はGi2が脳室・気管・卵管の上皮における線毛運動に関する情報伝達に関与している可能性を示唆すると考えられる。嗅細胞に“におい"物質を加えるとcGMPレベルが上昇するが、HO-2阻害剤の存在下ではcGMPの上昇は認められない(Verma et al., 1993)。この事は、HO-2がにおいの情報伝達になんらかの役割を果している事を示している。そこで本研究では、HO-2のペプチドに対する抗体を作成して、ラット嗅覚系におけるHO-2の局在を免疫組織化学的に検索した。その結果、HO-2は嗅粘膜の嗅細胞と副嗅球系の鋤鼻器官の感覚細胞をはじめ嗅神経線維、鋤鼻神経、嗅球の僧帽細胞や糸球体周囲の神経細胞など嗅覚系の細胞に広く分布しており、においの情報伝達に重要な役割を果していることが示唆された。1、ラット脳室の上衣細胞の線毛に存在するG蛋白質細胞膜にある受容体からの情報を細胞内に伝達するG蛋白質にはGo・Gi・Gsなどが知られている。これまでの報告によると、ラットの脳室系の上衣細胞の線毛にはGoが存在すると報告されていた(Peraldiら,1989)。しかし、今年度の研究により、ラット脳室の上衣細胞の線毛には、GoでなくGi2が存在する事が明らかになった。さらに、Gi2は、卵管上皮や気管上皮の線毛にも存在する一方で、精管上皮の不動毛には存在しない事が明らかになった。これらの所見より、Gi2は脳室、卵管、気管上皮の線毛の運動に関わる情報伝達に関係していることが示唆された。さらに、脳室上衣細胞の線毛におけるGi2の局在を免疫電子顕微鏡的に検索すると、Gi2は、線毛の細胞膜にのみあり、線毛の中心部には存在しなかった。この所見により、Gi2は線毛の細胞膜と周辺細管との間の情報伝達に関与しているのではないかと推測された。嗅細胞ににおい物質を加えるとcGMPレベルが上昇するが、HO-2阻害剤の存在下では、そのcGMP上昇は認められない。この事は、HO-2がにおいの情報伝達になんらかの役割をはたしているらしい事を示している。そこで、HO-2のペプチドに対する抗体を作成して、ラット嗅覚系におけるHO-2の局在を検索した。

その結果、HO-2は、嗅粘膜と鋤鼻器官の感覚細胞をはじめ嗅神経線維、鋤鼻神経、嗅球の僧帽細胞や糸球体周囲の神経細胞などに広く分布しており、においの情報伝達に大きな役割を果たしている事が示唆された。3、ラット鋤鼻器官におけるG蛋白質Gi2,Goの局在ラットの鋤鼻器官におけるG蛋白質Gi2,Goの局在を検索した。その結果、Gi2とGoは、鋤鼻器官の感覚細胞、鋤鼻神経に存在した。さらに、感覚細胞の先端面が強く免疫染色されたが、こういった部には生殖行動に深く関与するにおいの情報に対する受容体が存在すると考えられ、興味深い所見と思われた。ラット脳室の上衣細胞の線毛に存在するG蛋白質細胞膜にある受容体からの情報を細胞内に伝達するG蛋白質にはGo・Gi・Gs・Gqなどの種類が知られている。ラットの脳室系の上衣細胞の線毛にはGoが存在すると報告されていた(Peraldiら,1989)。しかし、昨年度の研究により、ラット脳室の上衣細胞の線毛には、GoでなくGi2が存在する事が明らかになった。さらに、Gi2は、卵管上皮や気管上皮の線毛にも存在する一方で、精管上皮の不動毛には存在しない事が明らかになった。これらの所見より、Gi2は脳室、卵管、気管上皮の線毛の運動に関わる情報伝達に関係していることが示唆された。さらに、脳室上衣細胞の線毛におけるGi2の局在を免疫電子顕微鏡的に検索すると、Gi2は、線毛の細胞膜にのみあり、線毛の中心部には存在しなかった。今年度は、脳室上衣細胞の線毛の細胞膜におけるGi2の特徴的な局在を生化学的に確認するために、ラット脳の脳室付近の脳組織と、一般の脳皮質の組織を眼科用ハサミで採取した。電気泳動でこれら2つの組織の同じ蛋白量を流してGi2抗体でイッムノブロットを行った。その結果、脳室周囲組織におけるGi2に相当するバンドが、脳皮質のGi2に相当するバンドより太かった。これは、上衣細胞を含む脳室周囲により多くのGi2が存在することを意味し、上衣細胞の線毛の細胞膜にGi2が特異的に存在するという免疫組織化学による所見を生化学的に支持する結果と思われた。
ハイドロキシアパタイト上での骨髄幹細胞培養による骨再生および脊椎固定術への応用

平成14年でのMC3-T3細胞、骨髄細胞を用いたin vitro実験の結果、ハイドロキシアパタイトファイバーシート(HAシート)は、気孔率、気孔径の調節が自在にでき、細胞の三次元培養が可能であると同時に、その高い生体親和性から、蛋白の担体としても利用可能と考えられる.平成14年度に作製した、ラット脊椎固定術モデルを用いて、平成15年度は、(1)recombinant human bone morphogenetic protein-2(rhBMP-2)を付加したHAシートをrhBMP-2のcarrierとして利用し、脊椎固定術に応用可能か(2)骨芽細胞を内部で培養したHAシートが骨再生のscaffoldとして利用可能か、移植実験動物モデルへの移植を行い評価した.実験(1):ラット脊椎固定術モデルに対し,異なる量のrhBMP-2(5,10,15μg)を付加したHAシートを移植骨として用い、第56腰椎間両側後側方固定術を施行した.術後腰椎を一塊として摘出,骨癒合の有無を評価した.実験(2):1日齢ラット頭蓋骨由来の骨芽細胞様細胞を培養シャーレで培養後、トリプシン処理で細胞懸濁液を作成した.これを気孔率と気孔径が95%、5μm(SO)、99%、250μm(S2000)の2種類のHAシートに5×10^6個の細胞数で播種し、2週間培養した.それらをヌードマウス皮下に移植し、14週目に試料を摘出、光顕による観察を行った.実験結果(1):10,15μg付加群の全例で移植後4週以内に骨癒合を得た.実験結果(2):移植後早期には、S2000のほうがより多くの細胞がシート内部に三次元的に付着、増殖していた.しかし移植後4週目以降は、S2000では元の約半分の大きさに縮小、内部の細胞も減少したが、力学的強度で勝るSOでは内部に軟骨細胞様細胞が充満し、旺盛な内軟骨性骨化を認めた.よってHAシートは、骨再生における骨芽細胞のscaffoldとしても使用可能であるだけでなく、rhBMP-2の担体として有用であり、脊椎固定術へも応用可能と考えられた.平成14年でのMC3-T3細胞、骨髄細胞を用いたin vitro実験の結果、ハイドロキシアパタイトファイバーシート(HAシート)は、気孔率、気孔径の調節が自在にでき、細胞の三次元培養が可能であると同時に、その高い生体親和性から、蛋白の担体としても利用可能と考えられる.平成14年度に作製した、ラット脊椎固定術モデルを用いて、平成15年度は、(1)recombinant human bone morphogenetic protein-2(rhBMP-2)を付加したHAシートをrhBMP-2のcarrierとして利用し、脊椎固定術に応用可能か(2)骨芽細胞を内部で培養したHAシートが骨再生のscaffoldとして利用可能か、移植実験動物モデルへの移植を行い評価した.実験(1):ラット脊椎固定術モデルに対し,異なる量のrhBMP-2(5,10,15μg)を付加したHAシートを移植骨として用い、第56腰椎間両側後側方固定術を施行した.術後腰椎を一塊として摘出,骨癒合の有無を評価した.実験(2):1日齢ラット頭蓋骨由来の骨芽細胞様細胞を培養シャーレで培養後、トリプシン処理で細胞懸濁液を作成した.これを気孔率と気孔径が95%、5μm(SO)、99%、250μm(S2000)の2種類のHAシートに5×10^6個の細胞数で播種し、2週間培養した.それらをヌードマウス皮下に移植し、14週目に試料を摘出、光顕による観察を行った.実験結果(1):10,15μg付加群の全例で移植後4週以内に骨癒合を得た.実験結果(2):移植後早期には、S2000のほうがより多くの細胞がシート内部に三次元的に付着、増殖していた.しかし移植後4週目以降は、S2000では元の約半分の大きさに縮小、内部の細胞も減少したが、力学的強度で勝るSOでは内部に軟骨細胞様細胞が充満し、旺盛な内軟骨性骨化を認めた.よってHAシートは、骨再生における骨芽細胞のscaffoldとしても使用可能であるだけでなく、rhBMP-2の担体として有用であり、脊椎固定術へも応用可能と考えられた.昨年度は、アパタイトファイバースキャフォルドと骨髄細胞の石灰化から構築した骨状組織(培養骨)の臨床応用を目指し、実験動物モデルの検索を行ない、ラット及びヌードマウス背部皮下インプラントによる生体内反応を調査した。具体的には、1.細胞成長因子であるrh-BMP2を5μgしみこませたHAシートを7週齢ラット背部皮下に移植した。2.6×10^6個の骨芽細胞様細胞をHAシートに播種し、2週間培養後、シートを4分割し、そのうちのひとつをヌードマウス背部皮下に移植した。これらを移植後2週目8週目に試料を取り出し、レントゲン撮影、光顕にて観察を行った。その結果、1.2.のどちらの実験においても細胞成長因子(rh-BMP2)付アパタイトファイバーおよび培養細胞付アパタイトファイバーは移植後2週以降で骨化を呈した。よって、アパタイトファイバーは生体内において骨芽細胞、BMPの担体として適していることが確認できた。

今年度は、再生培養骨の作製条件、すなわち、アパタイトシートの気孔率、播種細胞数、細胞成長因子(主にBMP-2)の添加量、培養期間をそれぞれ系統的に変化させ、種々の再生培養骨を作製した後、ヌードマウスおよびラット皮下に移植して生体内反応を検討する。骨形成の状態を光学顕微鏡おび電子顕微鏡により観察し、骨芽細胞に特異的なオステオカルシンなどの発現をRT-PCR法により測定し、骨形成に最適な再生培養骨を決定する。臨床応用を指向して、ラット頭蓋骨、脊椎骨欠損モデルにも再生培養骨の移植を行ない、その有効性につき同様な手法で評価する。ハイドロキシアパタイトファイバーシート(HAシート)は,気孔率,気孔径の調節が自在にでき,細胞の三次元培養が可能であると同時に,その高い生体親和性から,蛋白の担体としても利用可能と考えられる.平成15年度は,(1)recombinant human bone morphogenetic protein-2(rhBMP-2)を付加したHAシートをrhBMP-2のcarrierとして利用し,脊椎固定術に応用可能かどうか(2)骨芽細胞を内部で培養したHAシートが骨再生のscaffoldとして利用可能かどうか,移植実験動物モデルへの移植を行い評価した.実験(1):ラット脊椎固定術モデルに対し,異なる量のrhBMP-2(5,10,15μg)を付加したHAシートを移植骨として用い,第56腰椎間両側後側方固定術を施行した.術後腰椎を一塊として摘出,骨癒合の有無を評価した.実験(2):1日齢ラット頭蓋骨由来の骨芽細胞様細胞を培養シャーレで培養後,トリプシン処理で細胞懸濁液を作成した.これを気孔率と気孔径が95%,5μm(SO),99%,250μm(S2000)の2種類のHAシートに5×10^6個の細胞数で播種し,2週間培養した.それらをヌードマウス皮下に移植し,14週目に試料を摘出,光顕による観察を行った.実験結果(1):10,15μg付加群の全例で移植後4週以内に骨癒合を得た.実験結果(2):移植後早期には,S2000の方がより多くの細胞がシート内部に三次元的に付着,増殖していた.しかし移植後4週目以降は,S2000では元の約半分の大きさに縮小,内部の細胞も減少したが,力学的強度で勝るSOでは内部に軟骨細胞様細胞が充満し,旺盛な内軟骨性骨化を認めた.よってHAシートは,骨再生における骨芽細胞のscaffoldとしても使用可能であるだけでなく,rhBMP-2の担体として有用であり,脊椎固定術へも応用可能と考えられた.
未破裂脳動脈瘤の核磁気共鳴生体イメージングによる追跡と破裂予測システムの構築

脳動脈瘤の破裂の確率を外科治療前に予測することは困難で、非外科的治療は皆無であり、また破裂を予防回避するシステムは構築されていない。本研究では、脳動脈瘤の発生増大破裂過程をMR画像を用い細胞分子レベルで追跡することを目標とし、ラット、サルモデルにおいて検証し、MR画像による描出が可能であること、細胞レベルでの追跡の端緒となるデータが得られた。くも膜下出血は、高率な死亡率と後遺症率を有する重篤な疾患であり、働き盛りの生産年齢層に好発することから社会的損失が大きい。近年の脳ドック普及や画像診断の発達により未破裂脳動脈瘤の症例が急増している。各脳動脈瘤の破裂の確率を外科治療前に予測することは困難で、非外科的治療は皆無であり、また破裂を予防回避するシステムは構築されていない。我々は、先行研究において、ラット、マウスの脳動脈瘤の発生増大に血管壁の炎症反応が深く関与することを報告した。従来の研究では、脳動脈瘤誘発処置後に一定の期間をおき動物を安楽死させ、遺伝子、蛋白発現、組織学的変化を検討してきた。本研究を推進するため脳動脈瘤の発生増大破裂過程をMR画像を用い細胞分子レベルで追跡することを着想した。本研究の目的は、我々の高率に脳動脈瘤を発症するモデル動物(Hashimoto N et al Surg Neurol 10:3-8,1978;Hashimoto N et al J Neurosurg 67:903-905,1987;Morimoto M et al Stroke 33:1911-1915,2002)を用い、脳動脈瘤発生増大破裂に至る過程を生体分子イメージングを用い明らかにすること、脳動脈瘤発生増大破裂予測システムを構築することである。脳動脈瘤の発生増大破裂に至る経過を生体で追跡するために、高率に破裂する脳動脈瘤モデルを確立し、頭蓋内脳動脈瘤の形態変化、増大を核磁気共鳴装置を用いて追跡し、脳動脈瘤壁における細胞分子の動態を分子イメージングを用いて追跡する。平成22年度においては、自然発症くも膜下出血モデル動物の作成準備をラットモデルを用いて行った。また、超高磁場(7テスラ)動物実験用MR装置(Varian社製Unity INOVA)を用い、ラット、マウスにおける微小脳動脈瘤の画像追跡を検討し、ラットにおいても脳動脈のある程度の微細構造の解析が可能であることを確認した。我々は、先に高率に未破裂脳動脈瘤を発症するモデル動物をサル、ラット、マウスにおいて確立した。同モデルでは脳動脈瘤は高率に安定して誘発され、その破裂率は数%である。現状のモデルにさらに血行力学的ストレス増加、炎症反応亢進などにより破裂率を上昇させることを検討する。具体的には、全身血圧をさらに上昇させるためアンギオテンシン持続腹腔内投与、局所的ストレス増大のため両側頚動脈閉塞、炎症反応惹起のためリポポリサッカライド持続腹腔内投与を考えている。動物用マイクCTまたは7テスラMRを用いて定期的に脳動脈瘤の形状変化やくも膜下出血発症の有無を検出する。本年度は、ラット、サルにおいてMR撮像条件の設定を行い、至適条件の設定に成功した。次年度では、ラット、サルで脳動脈瘤モデルを作成し、我々の先行研究で明らかとなった脳動脈瘤発生増大に関わる因子、上記くも膜下出血モデルの解析により証明された因子につき、破裂と深く関与する因子が見出せた場合、それらが分子マーカーとなりうるかを画像によるイメージングにより解析する予定である。本研究では超高磁場(7テスラ)動物実験用MR装置(Varian社製Unity INOVA)を用い、ラット、サルにおける微小脳動脈瘤の画像追跡と分子マーカーの発現変化を検討し、脳動脈瘤が発生増大破裂する過程を1つの生体を用いて追跡し、脳動脈瘤の各段階における画像変化、分子イメージング変化を非侵襲的に捉えることを目標とする。

脳動脈瘤の破裂の確率を外科治療前に予測することは困難で、非外科的治療は皆無であり、また破裂を予防回避するシステムは構築されていない。従来の研究では、脳動脈瘤誘発処置後に一定の期間をおき動物を安楽死させ、遺伝子、蛋白発現、組織学的変化を検討してきた。本研究の目的は、我々の高率に脳動脈瘤を発症するモデル動物を用い、脳動脈瘤発生増大破裂に至る過程を生体分子イメージングを用い明らかにすること、脳動脈瘤発生増大破裂予測システムを構築することである。脳動脈瘤の発生増大破裂に至る経過を生体で追跡するために、高率に破裂する脳動脈瘤モデルを確立し、頭蓋内脳動脈瘤の形態変化、増大を核磁気共鳴装置を用いて追跡し、脳動脈瘤壁における細胞分子の動態を分子イメージングを用いて追跡する。本研究では超高磁場(7テスラ)動物実験用MRを用い、ラット、サルにおける微小脳動脈瘤の画像追跡と分子マーカーの発現変化を検討し、脳動脈瘤が発生増大破裂する過程を1つの生体を用いて追跡し、脳動脈瘤の各段階における画像変化、分子イメージング変化を非侵襲的に捉えることを最終目標とする。高率に未破裂脳動脈瘤を発症するモデル動物をサル、ラット、マウスにおいて確立した。同モデルでは脳動脈瘤は安定して誘発された。ラットモデルで血行力学的ストレス増加、炎症反応亢進などにより破裂率を上昇させることを検討したが血圧上昇のみでは有意な破裂率上昇は見られなかった。ラット、サルモデルにおいて7テスラMRを用いて定期的に脳動脈瘤の形状変化やくも膜下出血発症の有無を検出した。ラット、サルにおいてMR撮像至適条件の設定に成功した。サル5匹のうち3匹において動脈瘤を確認した。我々の先行研究で明らかとなっている脳動脈瘤発生増大に関わる因子において破裂と深く関与する因子を検索中である。分子マーカーの画像によるイメージングについては今後の課題である。サルのMRA撮像条件設定に時間かかかった。また、ラット脳動脈瘤破裂モデルの作成条件が一定せず、時間を要している。24年度が最終年度であるため、記入しない。動物モデル作成人員確保が必要であり、研究生を応募予定である。
偏極中性子散乱を用いた銅酸化物高温超伝導体のスピンギャップの研究

本研究の目的は、銅酸化物高温超伝導体であるLa_<2-x>Sr_xCuO_4の磁気励起の偏極性を、偏極中性子散乱実験の手法を用いて調べることにより、超伝導体に特有の「砂時計型」と呼ばれる磁気励起の起源を探ることである。平成17年度の研究で、低濃度領域の超伝導試料であり、また弱いストライプ秩序しか示さないx=0.08について偏極中性子散乱実験を行い、6meV付近の低エネルギー磁気揺らぎは完全に等方的であることを示した。平成18年度は非常に強固なストライプ秩序を持つLa_<1.875>Ba_<0.125>CuO_4の単結晶試料を用いて、偏極中性子散乱実験を行った。実験は日本原子力研究開発機構の実験用原子炉JRR-3Mに設置された3軸型中性子分光器TAS-1に、鉛直・水平の両方向に集光したホイスラーモノクロメータとアナライザーを使用して行った。La_<1.875>Ba_<0.125>CuO_4の試料では10Kでストライプ構造に起因する格子非整合弾性散乱ピークが観測され、偏極解析により秩序化したCu^<2+>スピンはCuO_2面内に寝ていることを確認した。偏極中性子非弾性散乱実験では4meVのエネルギーでスピンが面内にのみ揺らいでいることを観測した。この異方性はストライプ秩序温度を大きく上回る200K付近でも確認された。以上の結果から、「砂時計型」磁気励起の低エネルギー部分はストライプの影響を強く受けていることを明らかにした。以上の結果は3月の日本物理学会春季大会(鹿児島)で発表された。平成17年度において、本科学研究費補助金より、単結晶育成に必要な高温電気炉、原料試薬などを購入し、x=0.08の単結晶を移動浮遊帯域法により作成した。これと、トロント大学在籍中に育成した結晶とを合わせ、約1.5ccの単結晶を用いて、偏極中性子散乱実験を行った。結果、6meV程度までの低エネルギーでは、スピンの揺らぎはほぼ完全に等方的であり、特定の揺らぎ成分にギャップが生じることは無かった。超伝導を担うCuO_2面内にスピンがストライプ的に秩序化した状態が基底状態であると考えられるが、このように低エネルギーにおいて等方的な揺らぎを持つことは興味深い新事実である。さらに、銅酸化物高温超伝導体の磁気励起による中性子散乱強度が弱いために、偏極実験は皆無であったが、本実験において、測定可能であることが示された。今後の計画として、今回測定したx=0.08よりもより強固なストライプ磁気秩序をもつx=0.12において測定を行い、低エネルギー磁気励起が動的ストライプによるものか検証する。上記の研究に加え、磁気励起の起源を調べる観点から磁場中での磁気励起の中性子散乱測定を、アメリカ標準技術研究所で行い、これまで提唱されてきたスピン量子相転移を裏付ける結果が得られた。以上の結果を3月アメリカボルチモアで行われたアメリカ物理学会にて報告した。