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統一新羅時代瓦の総合的研究、集成、編年、製作技術、日韓古瓦の比較、文字資料の検討

本研究は統一新羅時代の瓦專について、集成、編年、製作技術、日韓古瓦の比較、文字資料などを通して統合的に検討するものである。集成は、これまで図録・発掘調査報告書などでは写真しか示されていなかったり、拓本のスケールがわからなかったりするものが多かったため、拓本と断面図を集めて資料として扱いやすいものとした。遺物はほぼ完形のものを選択したが、軒平瓦は完形が少ないため、いくつかの拓影を集めて完形になるように合成、調整した。同時に顎部に紋様のある瓦(顎部施紋瓦)は編年上重要であるため、これもあわせて集成を行った。また、その過程で行った高浜市やきものの里かわら美術館と熊本市立熊本博物館所蔵資料の朝鮮半島の瓦專についても、附録として成果報告書に収録した。編年は、創建瓦の明らかな雁鴨池(東宮)・感恩寺・甘山寺・仏国寺などの創建瓦の抽出、顎部施紋瓦を中心とした紋様の型式学的検討により実施した。統一新羅全体の編年には及ばなかったが、基礎的な枠組みは構築できたと考える。また緑釉專についても編年観を示した。製作技術は、瓦当を作る技術、文様專を作る技術について考察し、紋様を作り出すための笵は複数の笵型を合わせたことを明らかにした。日韓古瓦の比較では、河内を舞台に寺院間交流の変遷を明らかにし、交野における新羅系瓦の様相を考察した。文字資料の検討は、寺院に関する文献資料を網羅的に集成し、史料批判を加え、廃寺の比定問題をはじめとする文献が抱える諸問題について考察を行った。本研究は韓国の統一新羅時代瓦〓の編年の確立をめざすものである。本年度はその基礎的な資料調査を中心に研究を実施している。また本年度より研究協力者8名と「新羅瓦研究会」を立ち上げ、共同研究を開始している。1.資料カードの作成資料の集成、それぞれの型式の所蔵機関や資料化の実態を把握するために、『新羅古瓦の研究』『新羅瓦〓』『朝鮮古瓦図譜』などの図録類、『雁鴨池』『皇龍寺』『感恩寺』『新羅王京』といった発掘調査報告書など、新羅瓦の情報を集め、資料カードを作成した。2.各機関所蔵朝鮮半島産瓦の資料調査本年度に資料調査できた資料はいくつかあるが、とくに、熊本市熊本博物館所蔵の瓦(206点)と高浜市やきものの里かわら美術館所蔵(154点)について重点的に調査を行った。前者は拓本と写真撮影を終え、その概要について研究協力者の美濃口紀子氏が紀要に発表予定である。後者は現在も拓本と実測図の作成が進行中であり、次年度5月頃には終了予定である。こちらは研究協力者の天野卓哉氏を中心に平成18年度中に研究図録の刊行をめざしている。3.胎土による産地の分類廣田長三郎氏所蔵の朝鮮半島産瓦(104点)を借用し、混ぜられた砂粒から分類が可能かどうかを検討した。分析から慶州産と考えられる瓦について少なくとも2大別できることが明らかになった。今後の編年の作業のなかで、胎土ごとの編年の必要性が考えられる。平成17年度に引き続き統一新羅瓦せんの総合的研究として、資料の集成に努めながら、これまでの情報を整理し、編年・製作技術・日韓古瓦の比較・文字資料の検討など、それぞれのテーマについて研究を進めた。また、11月に慶州を訪問し、発掘調査現場見学(四天王寺跡、仁容寺跡、月城周辺地区遺跡)、遺跡の踏査、資料調査(芬皇寺・皇龍寺跡)、ならびに慶州在住の瓦研究者との意見交換を行ないながら、それぞれの課題を確認・検討する機会をもった。

個別の研究をみると、集成作業は『新羅古瓦の研究』と同程度の数量の瓦の資料について、実測図・写真・拓本・データが提示できるように準備を進めた。熊本市立熊本博物館所蔵瓦については美濃口紀子氏が報文をまとめた。ただ、これまで進めてきた高浜市立かわら美術館の朝鮮瓦せんの資料化については、積み残しが生じた。編年は、多種多様な統一新羅の瓦紋様を解きほぐすには、瓦窯ごとの組列を組み立てる必要であるとの見通しをたて、紋様だけでなく、新たな瓦窯資料、胎土・焼成・製作技術を総合して分類を進めている。いっぽう新たな研究として、瓦屋根様式と瓦の法量の二項目について検討を進めている。統一新羅に大きく変化する瓦屋根様式については、従来は唐様式の受容が考えられていたが、実は高句麗様式や百済様式が融合、受容したことが想定できるようになってきた。それを実証的に検討するために高句麗の棟瓦を中心に調査をあわせて進行させている。また、統一新羅瓦の法量の検討は、その時期や機能などの検討に資するところがあると捉え、法量のデータ化を行なっている。平成18年度に引き続き、資料の集成に努めながら、これまでの情報を整理し、編年・製作技術・日韓古瓦の比較・文字資料の検討など、それぞれのテーマについて研究を進めた。資料調査としては11月に高浜市立やきものの里かわら美術館、1月に熊本市立熊本博物館にて補足調査を実施した。ついで、2月には韓国慶州地域の瓦窯などを踏査し、遺物としては慶州大学校博物館の仏国寺資料を中心に資料調査を行い、慶州在住の瓦研究者と意見交換を行なった。また、統一新羅に大きく変化する瓦屋根様式の考察のために、また、3月には中国西安市の中国社会科学院・陳西歴史博物館・西安博物院などで唐代の瓦の調査を行った。ここでは統一新羅瓦との関係を捉えることができる有孔の鬼瓦、楕円瓦を見い出している。また、東洋文庫の梅原考古資料のデータベースが公開されていることを知り、これらの新羅瓦の整理も進めた。これは浜田耕作・梅原末治『新羅古瓦の研究』の原資料であり、また新たな文字瓦も確認することができた。いっぽう、胎土の研究については、石英と白色砂粒との量比から分類できる見通しがついてきた。仏国寺所用瓦では胎土の差異と紋様の系統が対応している。また、慶州の遺跡では非常に多種の瓦が出土し混沌とした状況にはあるが、それでもやはり数量的な検討を行うと創建瓦が多数を占めることを確認できた。これらについては『奈良県立畝傍高校所蔵考古資料』に「統一新羅時代瓦の編年-感恩寺・仏国寺創建瓦の検討-」として2008年度中に刊行予定である。
う蝕細菌のデキストラナーゼ遺伝子の解析

本研究では齲蝕細菌のデキストラナーゼ遺伝子(dex gene)の解析を行う目的で研究を進め、次の結果を得た。まず初めに、齲蝕細菌であるStreptococcus downeiとStreptococcus rattusのdex geneの全塩基配列を決定した。S.downeiのdex geneの読み枠は3,831bpで、分子量139,743(1,297アミノ酸残基)のデキストラナーゼ(Dex)をコードしていた。一方、S.rattusのdex遺伝子の読み枠は2,760bpで、分子量97,596(897アミノ酸残基)のDexをコードしていた。この2菌種と既報のS.mutansおよびS.sobrinusのDexアミノ酸配列の比較解析から、齲蝕細菌のDexは保存領域(分子中央に位置し、約540アミノ酸残基から成る)とその両端の可変領域から成ることを明らかにした。次に、この保存領域がDexの機能に重要であると考え、Dexの機能解析を進めた。その結果、保存領域のほぼ中央に齲蝕細菌のglucosyltransferaseの活性部位と相同性の高い配列(S.mutans Dexでは379-FDGWQGDTIGDN-390)を見いだした。そこでS.mutans dexの部位特異的変異によりこの配列内のアミノ酸を置換し、Dex活性への影響を調べたところ、385番目のAsp(D)残基の置換により活性が消失した。また、抗S.mutans Dex抗体を用いたウエスタンブロットにより、この活性消失変異体は基質(デキストラン)結合能を保持していることがわかった。以上の結果より、S.mutans DexのAsp-385残基(活性中心)は酵素活性に重要であり、その他の齲蝕細菌にもまたこれに類似したAsp残基が存在することが明らかになった。さらに、Dexの基質結合部位は活性中心(Asp-385)とは別に存在することが明らかになった。本年度は、齲蝕原性細菌(Streptococcus downei,Streptococcus rattus,Streptococcus cricetus)のデキストラナーゼ(dex)遺伝子をクローニングし、その塩基配列決定を目的として研究を進めた。その結果、これまでにS.downeiおよびS.rattusのdex遺伝子の全塩基配列の決定を終了した。塩基配列の決定は、既報のS.mutansとS.sobrinusのdex遺伝子の塩基配列相同性を基に、デキストラナーゼ(Dex)分子内の保存領域を標的にPCRプライマーを作成した。つぎに、このプライマーを用いて各菌種の保存領域内部のDNA断片をPCR増幅し、クローニングした後、その塩基配列を決定した。さらに、この塩基配列を基にその両端のDNA断片をinverse PCRで増幅し、その断片のクローニングと塩基配列決定を行った。このように、inverse PCRと塩基配列決定を繰り返してdex遺伝子の全塩基配列を決定した。その結果、S.downeiのdex遺伝子の読み枠は3,831bpであり、その遺伝子がコードするDexは1,297アミノ酸残基からなっており、その分子量は139,743であることが明らかになった。一方、S.rattusのdex遺伝子の読み枠は2,760bpであり、その遺伝子がコードするDexは897アミノ酸残基からなり、その分子量は97,596であった。

また、いずれのDexもその分子内部にS.mutansおよびS.sobrinusで既に確認されている約540アミノ酸残基の相同領域を有していた。この4菌種のDexの相同領域間におけるアミノ酸相同性は6893%と非常に高い値を示した。また、この領域内における相同性はいくつかのクラスターとして存在していることが明らかとなり、これは本研究の最終目的であるDexの機能解析のための有用な手がかりになるものと考えている。現在、S.cricetusのdex遺伝子の塩基配列決定に着手するとともに、得られた相同領域のコンピューター解析による機能領域の推定を行っている。
エレクトロカロリメトリー測定システムの構築

溶液分析には、センサーとして電極をもちいるポテンショメトリーやさまざまな分光学的手段が一般的に使われている。近年、熱測定の感度が著しく向上し、またオンライン制御によるデータ収集が行われるようになって、ポテンショメトリーと同程度の精度で溶液反応の解析が可能になった。我々はオンライン自動測定の精密滴定カロリメトリーシステムを独自に開発し、これを使って、特に非水系における反応解析を研究した。非水系では適切な電極がなく、一般的にポテンショメトリーが使えない。分析化学において、精密なカロリメトリーの導入はその溶液反応の研究対象を拡大しつつある。さらにカロリメトリーと他の測定法と組み合わせが、より広範囲の溶液反応を理解するうえで有効である。本研究では、これまでの装置の改良で可能な「電極反応と精密熱測定の組み合わせ」を試みた。酸化還元電位は水溶液で広く調べられているが、電極反応にともなうエンタルピー変化に関する研究は少ない。酸化還元反応は二つの電極反応に分割でき、熱測定では陽極と陰極反応を別々に測定することができる。我々はこれを「エレクトロカロリメトリー」と命名し、この測定からどのような情報が得られるのか検討した。既存の精密恒温装置を用いて測定が可能な、新たに1組の測定セルを設計・試作した。これまで、セル熱容量、伝導性、平衡温度の一定性など、その熱的性能評価した。電極反応は電子移動反応であり、金属イオンの溶媒和の変化を伴い,また酸化状態の異なる金属イオンの錯形成反応が平衡して起こることから、反応熱は非常に複雑であり、今までのところ、その詳細な解析までは成功していない.今後,反応系をより単純にし,解析法を確立し,新しい情報を引き出していくよう研究を継続する.溶液分析には、センサーとして電極をもちいるポテンショメトリーやさまざまな分光学的手段が一般的に使われている。我々はこれを「エレクトロカロリメトリー」と命名し、今後この測定からどのような情報が得られるのか検討する。本年度は、既存の精密恒温装置を用いて測定が可能な、新たに熱的に独立した3つのセルから構成された1組の測定セルを設計・試作した。このうち1つは温度一定の参照セルである。残りの2つは反応セルで、両者は溶液部で接続されている。これは、これまでの滴定セルと全く異なる構造である。現在、セル熱容量、伝導性、平衡温度の一定性など、その熱的性能評価する段階である。

我々はオンライン自動測定の精密滴定カロリメトリーシステムを独自に開発し、これを使って、特に非水系における反応解析を研究した。非水系では適切な電極がなく、一般的にポテンショメトリーが使えない。分析化学において、精密なカロリメトリーの導入はその溶液反応の研究対象を拡大しつつある。さらにカロリメトリーと他の測定法と組み合わせが、より広範囲の溶液反応を理解するうえで有効である。本研究では、これまでの装置の改良で可能な「電極反応と精密熱測定の組み合わせ」を試みた。酸化還元電位は水溶液で広く調べられているが、電極反応にともなうエンタルピー変化に関する研究は少ない。酸化還元反応は二つの電極反応に分割でき、熱測定では陽極と陰極反応を別々に測定することができる。我々はこれを「エレクトロカロリメトリー」と命名し、この測定からどのような情報が得られるのか検討した。既存の精密恒温装置を用いて測定が可能な、新たに1組の測定セルを設計・試作した。これまで、セル熱容量、伝導性、平衡温度の一定性など、その熱的性能評価した。電極反応は電子移動反応であり,金属イオンの溶媒和の変化を伴い、また酸化状態の異なる金属イオンの錯形成反応が平衡して起こることから、反応熱は非常に複雑であり,今までのところ,その詳細な解析までは成功していない.今後,反応系をより単純にし,解析法を確立し,新しい情報を引き出していくよう研究を継続する.
“赤い黒曜石”の正体 ～ラマン分光法を用いた黒曜石中の酸化反応組織の解析～

高粘性マグマが爆発・非爆発噴火に至る過程を理解する上で、マグマが経験する脱ガス・酸化のプロセスを示す物質科学的な証拠を得ることは重要である。本研究の目的は、ラマン分光法を用いて黒曜石にみられる酸化反応組織のガラス及び含まれる鉄チタン酸化物結晶のラマンスペクトルを取得し、“赤い"黒曜石に見られる赤色酸化組織の形成過程を明らかにすることである。本研究で用いた試料は、北海道遠軽町白滝地域に産する赤石山山頂部溶岩の赤色及び黒色な黒曜石である。これらを肉眼スケールでの酸化組織の違いに基づき岩石試料を採取し、分析を行った。神戸大学研究基盤センター所有の顕微レーザーラマン分光分析装置(日本分光社製NRS-7100)を用いて分析を行った。得られたラマンスペクトルと先行研究との比較から、鉄チタン酸化物はマグネタイト・ヘマタイトと同定された。また、赤色及び黒色部ではマグネタイトとヘマタイトがそれぞれ共存していることが明らかとなった。一方、ガラス部分のラマンスペクトルは450500[cm^<-1>]と650700[cm^<-1>]にそれぞれブロードなピークが現れることから、酸化状態に対応したガラスのネットワーク構造をこれらの波数領域が反映していると考えられる。顕微鏡観察およびラマン分光分析の結果から、黒曜石の赤色酸化組織の形成過程を考察した。歪によるメルトの破砕により開放系脱ガスが起こり、破砕部分は酸化し、ナノスケールのヘマタイトが晶出した。破砕を免れたメルトはこの時酸素と接触し、一部赤色酸化した。破砕部は非破砕部のメルトを取り込みながら、破砕・酸化と焼きなまし(annealing)を繰り返し、不均質な酸化組織を形成し、最終的に溶岩として定置した。肉眼での橙色及び赤色の違いは、破砕によるナノスケールのヘマタイトの晶出(橙色部)と、破砕を免れた部分の酸化(赤色部)を反映していると考えられる。
色素体以外の“炭酸固定オルガネラ”を持つ原生生物の探索，およびその遺伝子解析

鹿児島県甑島の貝池において紅色硫黄細菌クロマチウムが密集する層の顕微鏡観察,サンプリングおよびそのサンプルを用いた培養実験を行なった。顕微鏡観察において無数の従属栄養性原生生物が確認された。そのうち複数種の繊毛虫類において紅色硫黄細菌様構造が確認された。ただし,その該当構造が共生体由来のものなのか,餌由来のものなのかは判断出来なかった。そのサンプルを紅色硫黄細菌用の培地に接種し培養を行なった。その結果,紅色硫黄細菌と共に特定の原生生物が増殖することを確認した。その原生生物のSSU rRNA遺伝子を決定し系統解析を行なった結果,嫌気性繊毛虫Trimyemaの1種であることが明らかとなった。このTrimyemaの細胞内に特定の共生体由来構造が存在するかどうかを確認するために,その電子顕微鏡観察およびバクテリア/アーキアユニバーサルPCRプライマーを用いた分子検出が現在進行中である。また紅色硫黄細菌様構造は確認されなかったが,今回のサンプリングにおいてストラメノパイル生物であるCiliophrys infusionumの培養株を得た。このC. infusionumのゲノム中には起源の異なる2種類のSSU rRNA遺伝子が存在することを明らかにした。1つのSSU rRNA遺伝子はその祖先から受け継いできた(垂直伝播した)もので,もう1つはパーキンサスと呼ばれる寄生性原生生物から水平伝播によって得られたものであることを系統解析によって示した。これは真核生物で初めて見いだしたrRNA遺伝子の水平伝播の例となる。25年度が最終年度であるため、記入しない。鹿児島県の甑島に貝池という砂州によって海から遮られた湖が存在する。密度の大きい海水が流入し滞留することにより,年間を通して全層循環が起こらない,いわゆる部分循環湖であり,密度躍層以深では還元的な環境になっている。その酸化還元境界層にはChromatiumと呼ばれる紅色硫黄細菌が密集したバクテリアプレートが存在する。このバクテリアプレートを採取して,光合成細菌(紅色硫黄細菌)を起源とする共生体を持った原生生物の探索および分離培養を試みた。顕微鏡観察の結果,複数種の繊毛虫類において,その細胞内に紅色硫黄細菌が特異的に存在することが確認された。しかし,その紅色硫黄細菌が補食されたものなのか,共生しているものなのか現段階では判断が困難である。また紅色硫黄細菌培養用の培地を用いて分離培養を行ったが,特定の原生生物を増殖させることは出来ていない。相模湾初島沖の水深約850mおよび1200mの海底にはメタン湧出域が存在し,そこには化学合成独立栄養細菌を一次生産者とする化学合成生態系が形成されている。現場の底泥には高濃度のメタンおよび硫化水素が含まれており,メタン酸化細菌や硫黄酸化細菌が豊富に存在している。海洋研究開発機構が所有する無人探査ロボット「ハイパードルフィン」を用いて,この底泥を採取し,メタン酸化細菌および硫黄酸化細菌を起源とする共生体を持った原生生物の分離培養を試みた。しかし,現段階では特定の原生生物を増殖させることは出来ていない。本課題申請時当初に維持していた,メタン酸化細菌用培地で特異的に増殖する新奇原生生物株が絶えてしまったため,現在,目的とする新奇共生様式を持つ原生生物の探索を進めている状況にある。その目的とする原生生物の存在は貝池サンプルの顕微鏡観察等から強く示唆されているが,分離培養までは至っていない。目的とする新奇共生様式を持つ原生生物を分離培養するための培養条件を再検討する。例えば,紅色硫黄細菌,メタン酸化細菌,硫黄酸化細菌用の培地に,ビタミンや微量元素等の添加を行い,培養を試みる。

目的とする原生生物ではないが,本研究課題でのサンプリングにおいて,進化的に興味深い新奇な嫌気性原生生物も単離されている。発現遺伝子の網羅的解析によって,該当原生生物における代謝機構の解明も同時に進める予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
金属錯体抗生物質・センサー蛋白質による遺伝子発現制御機構

ブレオマイシン(Bm)生産菌Streptomyces verticillusは、Bmセンサー蛋白質(BLMA)を産生する。私たちは、BLMAをコードする遺伝子(blmA)を導入した大腸菌をBm存在下で生育させると、特定遺伝子の発現が誘導される現象を発見した。この機構を解明するため、まずBLMAのX線結晶構造解析を試み、昨年度までに、BLMAの結晶化に成功した。次に、得られた結晶を用いて予備的解析を行った結果、以下の結晶学的データ:(1)結晶系:斜方晶系(2)空間群:P21212(3)格子定数:a=54.90Å,b=67.94Å,c=35.60Å,a=b=g=90°(4)Vm=2.5Å3/Daを得た。本年度はBLMAの精密構造を決定した。回折データの収集はPhoton FactoryのBL6Bにおいて波長1.0Åで行い、Native結晶では1.5Åの分解能における回折強度測定に成功した。また、水銀試薬をソ-キングしたものが、非常に良質の重原子誘導体として利用可能であることが判明したので、異常分散効果を利用した重原子単一同型置換法(SIRAS)により、位相決定を行った。得られたデータから初期位相を決定し、モデルビルディングを行った。その後、分解能10-1.5Åで精密化を行った結果、最終的に水分子135個を包み、Conventional R-factor=19.1%,Free R-factor=22.3%となっている。BLMAはN末端9残基を介したchain exchangeによりダイマーを形成していることが明らかになり、タイマー形成によって生じる大きな溝にBmの金属配位部位が入り込むと推定された。また、BLMAの全体的なフォールディングは、TATA-box binding proteinと類似しており、遺伝子発現との関連性が示唆された。現在、Bm-BLMA複合体の結晶化にも成功しているが、回折データの収集までには至っていない。複合体構造を明らかにすることができれば、Bm-BLMA系による遺伝子発現調節の解明に近づけるものと考えられる。
高/中温での太陽集熱による水素製造触媒デバイスの開発

中・高温の太陽集熱を水素に転換する下記の2つの反応プロセスについて新規触媒デバイスの開発を行った。1.高温(10001500°C)用の反応性セラミックによる水の熱分解サイクル高活性微粉体で発泡構造体に担持可能な反応性セラミックの開発を行い、さらに、微粉体をセラミック発泡構造体に担持し触媒デバイス化を行った。1)高活性反応セラミックとしてフェライト/単斜晶ジルコニア担持体を見出しており、Fe_3O_4⇔FeOの相転移が担体上で起こり水分解が進行する。活性を向上させるドープ種を検討し、Niドープで高い反応効率(70%)が達成できた。(2)フェライト/立方結晶ジルコニア担持体では、FeO固溶型ジルコニアが生成し、これが水分解に寄与するという新しい反応機構が発見された。この機構により鉄酸化物の融解・焼結による失活が回避され、サイクル反応性が向上することが見出された。(3)反応性セラミックをSiC、及びZrO_2発泡構造体に20wt%以上担持した触媒デバイスを作製することができた。今後は本研究の成果を踏まえ、デバイスの反応試験を行う。2.中温(5001000°C)用の天然ガス(メタン)の吸熱改質反応による水素製造CH_4+2H_2O=3H_2+CO_2(吸熱メタン改質触媒反応)Ru/Al_2O_3担持Ni-Cr-Al合金発泡体触媒デバイスを高活性化する合成条件を見出した。さらに14cm径に大型化し、大型太陽炉で集光照射し、デバイスの熱的な特性評価を行った。従来のセラミック発泡体によるものと比較し、より高い熱伝導性を持つことからデバイス中心のオーバーヒートが回避され、全体に渡ってより均一な温度分布が達成されることが見出された。これは反応・エネルギー効率向上に大きく寄与する。本研究は,世界のサンベルトで得られる中・高温の太陽集熱を水素に転換する2つの反応プロセスについて高活性触媒デバイスを開発することである。1.高温用プロセスとして「反応性セラミックの1400°C/1000°Cサイクル反応による水の熱分解」を検討した。我々が開発したCoフェライト(反応体)/ジルコニア(担体)体を基軸に反応性セラミック微粉体の開発を行った。(1)最適なCoドープ量とフェライト担持量を決定し、さらに第三金属成分としてMnのドープ効果を検討した。その結果,適量のMnドープがフェライト還元相(FeO)の融点を高めて高温溶融による粒成長を緩和し,反応性セラミックのサイクル反応性が向上することが分かった。(2)担体を単斜晶ジルコニアから立方晶安定化ジルコニアにすると,還元相のFeOが安定化ジルコニアに固溶し,水分解時にはフェライトが担体上に微粒子として析出する反応機構をとる。これによってファライトの粒成長が効果的に緩和され,サイクル反応性が大きく向上することが分かった。2.中温用として「メタンの吸熱改質反応による水素製造」を検討した。我々が開発したRu/Al_2O_3/金属発泡受光体について,太陽光シュミレータを用いて小型改質器で反応試験を行った。(1)従来のセラミック発泡受光体と比較して,本研究の金属受光体はコスト面,成形性,耐熱衝撃性でより優れている。今回さらに,本金属受光体は熱伝導率が高いため,受光面の照射太陽エネルギー密度が不均一であっても受光面温度を均一化して全面で高い反応効率を発現できることが出された。

(2)受光体の直径を3.8cm,発泡体セル数を20セル/インチまでスケールアップして反応試験を行い,太陽/化学エネルギー転換率が5060%という良好な効率を得ることができた。大型化すればさらに効率が上がることが期待できる。中・高温の太陽集熱を水素に転換する2つの反応プロセスについて新規触媒デバイスの開発を行った。1.高温での反応性セラミックによる1400°C/1000°Cの2段階水熱分解サイクルの検討について(1)高反応性のFe_3O_4/ジルコニア体を見出しており、担体が立方晶ジルコニアの場合は、FeO固溶型ジルコニアが生成し、これが水分解時には酸化されてFe_3O_4微粒子が担体上に析出する。今年度はさらに、立方晶安定化剤のYドープ量を増大すると、ジルコニア格子内でのFe^<2+>⇔Fe^<3+>転移によって水分解が起こるようになることを見出した。この機構によって鉄酸化物の融解・焼結による失活の問題が回避され、サイクル反応性がさらに向上することが見出された。(2)担体を単斜晶ジルコニアにした場合は、Fe_3O_4⇔FeO結晶相の転移が担体上で起こり水分解が進行する。今年度、NiをFe_3O_4にドープすると従来にない高い反応効率(70%)が達成できることを見出した(3)黒崎播磨(株)の協力の下、反応性セラミック微粉体を担持するSiC、及びZrO_2発泡構造体を試作し、これに反応セラミック微粉体を20wt%以上担持した触媒デバイスを作製することができた。今後は本研究の成果を踏まえ、デバイスの反応試験を行う。2.中温(750-850°C)での天然ガスの吸熱型反応による水素製造について住友電工(株)の協力の下、Ru/Al_2O_3担持Ni-Cr-Al合金発泡体触媒デバイスを10cm径に大型化し、これをドイツ航空宇宙センターの大型太陽炉(25kW)で集光照射し、デバイスの物性・特性評価を行った。従来のセラミック発泡体によるものと比較し、より高い熱伝導性を持つことからデバイス中心のオーバーヒートが回避され、全体に渡ってより均一な温度分布が達成されることが見出された。これは反応・エネルギー効率向上に大きく寄与する。
農林資源問題と農林資源管理主体の比較史的研究-国家・地域社会・個人の相互関係

1930年代の日本では「資源」という言葉が急浮上した。そして「あるもの」ではなく「作ることができるもの」という側面が過剰に強調されただけでなく、人すらその対象に加わえられた(人的資源)。これは、ドイツにもアメリカにもない特異な現象であり、物質的豊かさに恵まれない日本が総力戦体制に立ち向かうための重要なレトリックであった。本研究では、総力戦体制期の農林資源開発に関する、日・独・米三国の比較史的研究をおこなった。研究開始にあたって、16人の共同研究者を、「国家レベルの比較(日本・ドイツ・アメリカ)」を中心課題にするグループと「日本帝国圏諸地域(満洲・中国東北部・南洋群島・樺太)の実態分析」を中心課題にするグループとにわけ、それぞれグループ内討議をすすめつつ、年に2回(7月、12月)の全体研究会に持ち寄り総括的な討議を深めるという体制をとった。国内・国外での資料収集を積極的に実施した。日本国内については東京における中央諸機関所蔵資料の閲覧・複写と沖縄・北海道・茨城などの諸地域における資料の発掘と複写および聴き取り調査を実施した。ドイツについてはベルリン、エルフルトにおいて、アメリカについてはモンゴメリーおよびアトランタにおいて関連資料の調査と収集を行った。なお林業領域については、戦後改革を担当したアメリカ人フォレスターの目を通して日本林業問題を考えることを柱にしつつ戦前期におけるドイツ林学の影響も重視するという複眼的な方法をとることにした。また基本的な関連資料の整備という観点から、近年戦時体制下の日本内地・植民地・満州・中国のまとまった経済史料が相次いで刊行されていることに鑑み、国内農村史資料とあわせて、『中国館蔵満鉄資料聯合目録』東方出版編(発売:イーステラ(株)、協調会史料『都市・農村生活調査資料集成II』(柏書房)を購入した。研究会での報告・討議という点では、多くのメンバーが参加する京都大学農学研究科比較農史学演習において、若手研究者養成の意味もこめて申請テーマを演習課題とし継続的な議論を積み重ねてきた。また7月・12月の全体研究会で全体の論点の確認と各自の進行状況について報告を受け意見を交換した。また日本農業史学会および農業経済学会(双方とも当初平成23年3月開催予定だが、東日本大震災の影響のため同年6月に開催)において研究成果の発表と関連情報の収集を行った。繰り越し分はこのための旅費に相当する。今年度も前年度に引き続き、各自の資料調査を実施しつつその分析をすすめることを柱にしつつもグループ討議を重視し、これらの成果を年2回(7月・12月)の全体研究会で集約するという方法をとった。今年度において特筆すべきことは、7月の研究会を踏まえて、共同研究者全員がこれまでの到達点を中間的なモノグラフィとして執筆し、それを2グループとして取りまとめたことである。これらの成果は、平成23年度においては共同研究者内部のディスカッション・ペーパーとして活用してきたが、平成24年度(最終年度)には2冊の書物として世に問いうる量と質を備えたものへと、レベルアップしていく予定である。今年度も参加メンバーが各々の計画に従って資料調査を実施し、その成果を整理・分析することを最重要課題として取り組んできた。調査先は前年度とほぼ同じであり、国内(東京・沖縄・北海道・名古屋)およびドイツ(ベルリン連邦文書館)・アメリカ(ニューヨークのフランクリン・D・ルーズベルト大統領図書館)での調査を実施し、ほぼ所期の成果を得ることができた。また、刊行資料としては、アジア学叢書(233240)、近代日本「市場」関係資料集(第18巻)、郷土社会事典、興農合作社関係資料(DVD版)を購入し、共同研究者が活用するだけではなく、広く関心を有する人たちに利用していただく体制をとることができた。平成24年3月には、日本農業経済学会において特別セッション「農林資源問題と総力戦の時代」を開催した。これまでも個別の学会報告は行ってきたが、このセッションは、「日・独・米比較農林資源論」グループによる初の共同報告であり、個別の論点とともに比較農林資源論の全体構想について批判を仰いだ。次年度には、日本農業史学会シンポジウムにおいて、「日本帝国圏の地域比較」グループによる共同研究成果を報告する予定である。なお、平成22年度以来、後者のグループに属するメンバーを中心に、日・韓・中農業史学会で報告を行い、韓国・中国の研究者の意見を聴取している。今年度(9月1819日に東京農大オホーツクキャンパスにて開催)も4名が報告した。次年度もこの方向を継続したい。本共同研究では、(1)あらゆるものを「資源」とみなしその生産力化に邁進した「総力戦体制」期に農林資源開発は如何なる様相を呈したかを明らかにする、(2)かかる開発過程を日本・ドイツ・アメリカの三国比較を通じて各々の相違とその根拠および歴史的性格を明らかにする、(3)満洲・樺太・南洋群島・占領下華北の事例分析により日本帝国圏諸地域が経験した農林資源開発の実態とその意味を明らかにする、

(4)これらの総力戦体制期研究から戦後=現段階につながる諸論点を提示することを課題にした。その成果は、(1)日本農業経済学会特別セッション、および(2)日本農業史学会(2013年3月28日・東京農業大学)シンポジウムにおいて報告を行うとともに、(3)『農林資源開発史論』全2巻として刊行した。概要は以下のとおり。(1)日本農業経済学会特別セッション<2012年3月30日・九州大学、テーマ:農林資源開発の比較史ー「資源化」と総力戦体制ー>座長:野田公夫、報告:1大瀧真俊:総力戦時代の馬資源開発、2足立泰紀:総力戦体制下における「農村人口定有論」、3足立芳宏:戦時ドイツの食糧アウタルキー(2)日本農業史学会シンポジウム<2013年3月28日・東京農業大学、テーマ:日本帝国圏における農業資源開発ー「資源化」と総力戦体制の比較史ー>座長:野田公夫、報告:1今井良一:「満洲」農業移民と北海道農法、2森亜紀子:戦時期南洋群島における資源開発の変容、3白木沢旭児:戦時期華北における農業問題、4足立芳宏:ナチス「帝国圏」における農業資源開発(3)出版野田公夫編著『<農林資源開発史論I>農林資源開発の世紀ー「資源化」と総力戦体制の比較史ー』(2013年2月28日刊)、同『<農林資源開発史論II>日本帝国圏の農林資源開発ー「資源化」と総力戦体制の東アジアー』(同3月15日刊)として京都大学学術出版会より出版した。研究課題を「国家レベルの比較(日本・ドイツ・アメリカ)」と「日本帝国圏諸地域(満洲・中国東北部・南洋群島・樺太)の実態分析」とに大別するとともに、共同研究者をグループ分けして研究をすすめてきたことが効果をあげた。予定した課題は、一部の例外を除いてほぼ達成できたと考えている。参加した16人の研究者が、それぞれの分担課題につきオリジナリティの高い研究論文として取りまとめられる目途がたち、それらを総括して共同研究として問いうる論点と体系性も整いつつある。最終年度(平成24年度)には、共同研究の成果を2冊の書物として取りまとめることを目標にできると判断している。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでと同様、共同研究者のそれぞれが補足調査とその分析をさらにすすめることが基本である。今後さらに、これらの成果を単行本として世に問えるレベルのものに引き上げるため、国際学会も含む関連諸学会・研究会での研究成果報告を行い、積極的に批判を仰いでいきたい。また、これまでも夏(7月か8月)と冬(12月か1月)に全体研究会を開催してきたが、次年度はとくに成果を出版することを意識し、問うべき内容を深めることに努力したい。なお、共同研究者のなかに京都大学比較農史学研究室の院生たちが含まれているので、これまで同様、演習の場でも報告・討議を重ねていく予定である。
ショットピーニングにて発現する特異現象を用いた表面組織制御の指導原理の究明

Fe-Ni合金へのショットピーニング(SP)では特異な逆変態や特異な集合組織の形成が生じるが,これらの発現要因は分かっていない.本研究では,SPによる加工の特徴に着目し,SPの学術的素性の究明を試みる.その際,「SP加工表面組織変化のモデル化」,「SPにて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係」および「SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程」について明らかにし,SPによる表面組織制御技術の指導原理を究明する.Fe-Ni合金へのショットピーニング(SP)では特異な逆変態や特異な集合組織の形成が生じるが,これらの発現要因は分かっていない.本研究では,SPによる加工の特徴に着目し,SPの学術的素性の究明を試みる.その際,「SP加工表面組織変化のモデル化」,「SPにて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係」および「SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程」について明らかにし,SPによる表面組織制御技術の指導原理を究明する.
代数的組合せ論とそれに関連する諸問題

1.次数の低い距離正則グラフの分類を、有向グラフの場合も非有向グラフの場合も完成した。その為の道具として次数の高い場合にも通用する一般理論を作った。有向グラフの場合と非有向グラフの場合では、分類も方法も全く異なるもので、別のとりあつかいが必要である。2.有限体上のデザインに関して基本的な結果とともに.t=2の場合の構成がト-マスの結果の拡張とゆう形でえられた。tが3以上又、λ=1の場合の存在は興味がある。3.作用素論における最近の大きな話題の1つは、Heinzの不等式の一般化である古田不等式である。ここではこの不等式を作用素平均の立場から考察し、その構造を明らかにした。4.有限グラフに対する臨接行列は、Mohar等により、無限無向グラフに対して、臨接作用素とゆう形で拡張された。そこで有向(無限)グラフに対して同様の試みを行った。この場合一般の作用素が現れ、作用素論的考察がより必要となる。その臨接作用素が正規作用素となるための条件は、ゲラフのことばで表すことができる。5.コンパクト空間の一般化として、被覆による一般化と、与えられた閉集合族の開集合への拡張が考えられる。この2つの一般化を総合的に研究するという方向へかなり進んだ。また距離空間の、そのものであるRへの関数としてgーfunction考えられるが、距離空間により近い空間族でL^a_λsnev Spacesの族をgーfunctionで特徴付けができた。
消化管におけるフィチン酸の酸化ストレス防御機構の解析

フィチン酸(Phytic acid:inositol hexaphosphaste:IP6)は.穀類豆類に広く分布し日常摂取する一般的な食品成分であるが.その強力な金属イオンキレート力には潜在的な生理機能性が存在するはずである。本研究は消化管の酸化ストレス抑制に対するフィチン酸の有効性を明らかにすることを目指すものであるがフィチン酸(IP6)とその部分加水分解物(IP5IP2)の(1)キレート能(2)リポソーム膜の鉄イオン依存性脂質過酸化反応に対する抗酸化活性,(3)ラット大腸粘膜の鉄イオン性脂質過酸化反応に対する抗酸化活性(in vitro系)の評価を行った。その結果(1)リン酸数に従い,IP2<IP3<IP4<IP5<IP6の順にキレート能が強まった。(2)リン酸数に従い,IP2<IP3<IP4<IP5<IP6の順に抗酸化活性が強まったがIP3以上ではIP6に匹敵する抗酸化活性がみとめられた。(3)IP3はIP6と同程度の粘膜酸化抑制作用を発揮することが明らかであった。さらにラット大腸粘膜の鉄イオン性脂質過酸化反応に対する抗酸化活性をex vivo系で評価することを試みた。フィチン酸投与群と無投与群(対照群)から18時間後に大腸粘膜を採取し鉄イオン誘導脂質過酸化反応を行ったところ,TBARS量,ヘキサナール量.4-ヒドロキシノネナール量においてフィチン酸群が無投与群よりも低値を示した。以上のことは、日常摂取するフィチン酸は実際に消化管での酸化ストレス防御に働くことを示すものであり.食品成分として摂取したIP6が消化管内で腸内細菌由来のフィターゼによる加水分解を受ける過程においても、生じた加水分解物が十分に抗酸化作用を発揮できることを示唆するものである。フィチン酸(Phytic acid:inositol hexaphosphaste:IP6)は、穀類豆類に広く分布し日常摂取する一般的な食品成分であるが、その強力な金属イオンキレート力には潜在的な生理機能性が存在するはずである。、例えば、大腸ではフィチン酸キレートによる活性酸素の発生抑制が大腸上皮細胞への酸化ストレスを低下させることにより腫瘍形成の低下につながることが期待される。本研究は、消化管の酸化ストレス抑制に対するフィチン酸の有効性を明らかにすることを目指すものであるが、本年度はフィチン酸(IP6)とその部分加水分解物(IP5IP2)の(1)キレート能、(2)リポソーム膜の鉄イオン依存性脂質過酸化反応に対する抗酸化活性、(3)ラット大腸粘膜の鉄イオン性脂質過酸化反応に対する抗酸化活性(in vitro系)の評価を行った。その結果、(1)リン酸数に伴い、IP2<IP3<IP4<IP5<IP6の順にキレート能が強まった。(2)リン酸数に伴い、IP2<IP3<IP4<IP5<IP6の順に抗酸化活性が強まったが、IP3以上ではIP6に匹敵する抗酸化活性がみとめられた。(3)IP3はIP6と同程度の粘膜酸化抑制作用を発揮する事が明らかであった。これらの結果は、食品成分として摂取したIP6が消化管内で腸内細菌由来のフィターゼによる加水分解を受ける過程においても、生じた加水分解物が十分に抗酸化作用を発揮できることを示唆するものである。フィチン酸(phytic acid:inositol hexaphosphate)は穀類豆類に広く分布し、日常摂取する一般的な食品成分であるが、その強力な金属イオンキレート力には潜在的な生理機能性が存在するはずである。本研究はその抗酸化活性に着目し、消化管の酸化ストレスに対する抑制機能を明らかにすることを目的とした。本年度はラット大腸粘膜の鉄イオン性脂質過酸化反応に対する抗酸化活性をex vivo系で評価することを試みた。

フィチン酸投与群と無投与群(対照群)から18時間後に大腸粘膜を採取し、鉄イオン誘導脂質過酸化反応を行ったところ、TBARS量,ヘキサナール量4-ヒドロキシノネナール量においてフィチン酸群が無投与群よりも低値を示した。これは経口摂取したフィチン酸が大腸粘膜において鉄イオン誘導酸化ストレスを抑制することを示唆するものである。さらに大腸粘膜は胃粘膜や小腸粘膜に比べて、鉄イオン誘導酸化ストレスを受けやすいことが明らかとなった。しかしラジカル発生剤による酸化では相異は見られなかった。また大腸粘膜のビタミンE量は胃粘膜より低値であった。一方全SH含量は同程度であった。以上のことは日常摂取するフィチン酸は実際に消化管での酸化ストレス防御に働くことを示すものである。
高張力鋼の衝撃疲労に関する研究

高張力鋼HT590材で製作された平滑ならびに環状切り欠き(応力集中係数Kt=1.7、2.4、3.2)を有する丸棒試験片に対して主に低サイクル疲労には落重式衝撃引っ張り疲労試験機を用い、中サイクル疲労には回転式衝撃引っ張り疲労試験機を用いて試験を行い次の結果を待た。1)低サイクル領域では平滑材、切り欠き打=1.7の破壊形式は断面収縮型の疲労破壊を示す。2)断面収縮型の疲労破壊を示す残留ひずみの挙軌は応力の大きさによらずクリープ初期領域、残留ひずみの増加量Δε_c(=dε/dN)がほぼ一定のクリープ安定領域およびクリープ加速領域の3段楷に分けることができる。また塑性ひずみ速度Δε_cはΔε_c/Tの値である。ここで、Tは最大応力持続時間である。ここに、S、βは試験片形状によって定まる定数4)Δε_cと衝撃引っ張り疲労寿命N_fの間には次の関係がある。ここに、m、Cは材料定数5)破断繰り返し数N_fが5000回以上の場合の形式は平滑材および切り欠き材ともにすべてクラック型の疲労破壊である。6)落盤式疲労試験と回転式疲労試験の衝撃疲労強度は次式により表わすことができる。ここに、n、Dは試験片形状によって定まる定数高張力鋼HT590材で製作された平滑ならびに環状切り欠き(応力集中係数Kt=1.7、2.4、3.2)を有する丸棒試験片に対して主に低サイクル疲労には落重式衝撃引っ張り疲労試験機を用い、中サイクル疲労には回転式衝撃引っ張り疲労試験機を用いて試験を行い次の結果を待た。ここに、n、Dは試験片形状によって定まる定数衝撃疲労中の変形挙動は試験片の直径変化をマイクロメーターで測定し、体積一定の条件を用いた(1)式より軸方向の残留ひずみεを算定し、その挙動を破断するまで追跡した。ここで、dは測定された試験片最小断面の直径、d_0はdの初期値。一方、応力は試験片取り付け部より100mm離れた位置に張り付けたひずみゲージによって検出を行った。その結果、平滑材の残留ひずみの挙動は応力の大きさによらずクリープ初期領域、残留ひずみの増加量△ε_c(=dε/dN)がほぼ一定のクリープ安定領域、およびクリープ加速領域の3段階に分けることができる。第2段階における△ε_cと塑性ひずみ速度△ε_cの関係を(2)式で表すと応力σと△ε_cおよび△ε_cと破断繰り返し数N_fの関係は(3)、(4)式で表される。△ε_c=△ε_c/T T:最大応力持続時間(2)β、S、m、Cは実験より定まる定数。σ_Bは引張強さ、ε_fは破断ひずみである。また平滑材の衝撃疲労強度は(2)、(3)式より(5)式のように導くことができる。切欠き材(応力集中係数1.7)の変形挙動は破断寿命500回付近を境に異なる。すなわち、N_f<500において平滑材同様に断面収縮型の疲労破壊をするがN_f>500以上の場合には断面が収縮した後にクラックが入り破壊を起こす。また、衝撃疲労強度はN_f<500とN_f>500では異なりN_f>500では疲労強度の低下量が大きくなる。前年度同様に落重式衝撃引っ張り疲労試験機で環状切り欠き材(応力集中係数Kt=2.4、3.2)また、回転式衝撃引っ張り疲労試験を用い平滑材および環状切り欠き材(Kt=1.7、2.4、および3.2)に対して低サイクルから中サイクル領域で疲労試験を行い、次の結果を得た。1)落重式衝撃引っ張り疲労試験機で行った応力集中係数Kt=2.4、3.2試験片の低サイクル領域での破壊形式は繰り返し初期よりクラック入り、それが進展して破断にいたる。すなわち、クラック型の疲労破壊である。2)回転式衝撃引っ張り疲労の結果、破断繰り返し数Nfが5000回以上の場合の破壊形式は平滑材および切り欠き材ともにすべてクラック型の疲労破壊である3)疲労試験中の応力変化は多少のばらつきがあるがほぼ一定である。4)落重式疲労試験と回転式疲労試験の結果、衝撃疲労強度は最大応力持続時間の小さい回転式の方が強くでる。
DNAマイクロチップを用いた動脈硬化研究

1.血管内膜・中膜組織でのヘルペスウイルスや肺炎クラミジア検索:病理解剖時得られた大動脈のホルマリン固定、パラフィン切片上で酵素抗体法による免疫染色、in situ hybridizationにより感染局在と細胞の同定を行ない、また動脈壁から抽出したDNAからPCRを行ない、in vivoでのウイルスやクラミジアの検討を終わり、2002年および2003年のPathology Internationalに報告した。これ迄にウイルスあるいはクラミジア単独の感染より複数の感染が動脈硬化、と関係していることが明らかになった。2.上記研究で予想以上に感染と動脈効果の関係が明らかになったので、感染時における内皮細胞、平滑筋細胞、マクロファージ遺伝子発現の変化が炎症反応、免疫応答に如何に関わっているか、DNAマイクロチップを用いて明らかにしている。先ず内皮細胞に対するヘルペスウイルスや肺炎クラミジアの感染実験を行って遺伝子発現の変化と確認を行い、2002年日本病理学会ならびに国際血管細胞生物学会で報告した。3.その結果ヘルペス感染やクラミジア感染は血管の内膜のマクロファージや平滑筋細胞に感染することが明らかとなった。しかし培養血管内皮細胞に対する感染実験では、ヘルペスは感染後数時間以内に細胞変性効果が始まり、多核巨細胞を形成し多くが2-3日の経過で細胞破壊されることが分った。一方クラミジアは内皮細胞の小胞内やリソソーム内で増殖し、細胞は死滅することなく持続感染することが分った。その際DNAアレイの分析から約30種類の遺伝子の発現亢進がみられ、中でも脂質代謝に関する遺伝子やヒートショックプロテイン(HSP)などは特に著しかった。マクロファージや平滑筋細胞についてのアレイ分析は現在進行中である。1.血管内膜・中膜組織でのヘルペスウイルスや肺炎クラミジア検索:病理解剖時得られた大動脈のホルマリン固定、パラフィン切片上で酵素抗体法による免疫染色、in situ hybridizationにより感染局在と細胞の同定を行ない、また動脈壁から抽出したDNAからPCRを行ない、in vivoでのウイルスやクラミジアの検討を終わり、ヘルペス属ウイルスについての結果は2002年のPathology International,1月号に報告し、クラミジアに関しては同ジャーナルに投稿中である。2.上記研究で予想以上に感染と動脈硬化の関係が明らかになったので、感染時における内皮細胞、平滑筋細胞、マクロファージ遺伝子発現の変化が炎症反応、免疫応答に如何に関わっているか、DNAマイクロチップを用いて明らかにする。最初は病理解剖例動脈壁から直接各病変ごとにRNAを抽出して行なうように計画していたが、解剖例ではRNAの量や質が不都合なことが分かり、in vitoの研究に変更した。3.血管内皮細胞の遺伝子発現:乳幼児から高齢者に至るヒト大動脈の内皮細胞を病理解剖時に分離培養し液体窒素にストックしている。これらの内皮細胞からメッセンジャーRNAを抽出し、DNAマイクロチップ、DNAマイクロアレイ解析装置を用いてin vitroとの違いを明らかにする。1.血管内膜・中膜組織でのヘルペスウイルスや肺炎クラミジア検索:病理解剖時得られた大動脈のホルマリン固定、パラフィン切片上で酵素抗体法による免疫染色、in situ hybridization、電子顕微鏡観察により感染局在と細胞の同定を行なった。また動脈壁から抽出したDNAのPCRを行なって、in vivoでのクラミジアは検討を終わり、その結果は2002年のPathology International,12月号に報告した。なお、ヘルペスウイルスについては報告済みである。2.上記研究で予想以上に感染と動脈硬化の関係が明らかになったので、感染時における内皮細胞、平滑筋細胞、マクロファージ遺伝子発現の変化が炎症反応、免疫応答に如何に関わっているか、DNAマイクロチップを用いて明らかにしてる。先ず内皮細胞に対するヘルペスウイルスや肺炎クラミジアの感染実験を行なって遺伝子発現の変化と確認を行ない、2003年4月の日本病理学会で報告予定である。

3.上記遺伝子発現の変化と平行して、クラミジアの感染様式を明らかにするために培養血管内皮細胞にクラミジアを感染させ、多重蛍光免疫染色と電子顕微鏡による形態観察を行なった。その結果クラミジアは血管内皮細胞内で封入体を形成するが感染力はマクロファージに対する感染力に比較して弱いことが分かった。
ダイナミック心臓ＣＴ画像を用いた冠動脈の血流予備量比の推定

本研究課題では,心臓のダイナミックCT画像を用いて心機能の指標のひとつである心臓の冠血流予備量比(FFR)を算出する手法を開発した.血流解析のためのパーフュージョンCT撮影したデータを利用し,冠動脈の形態と経時的な造影剤の濃度変化からFFRを推定した.3Dプリンタを用いて造形した高精度な冠動脈狭窄モデルファントムを用いて開発した手法の精度検証を行った.検証の結果,狭窄などの病変によってFFR値が低下することが確認できた.また血管の分岐といった病変でない領域でも圧力が分散することからFFR値が低下することが明らかとなった.心臓の冠動脈造影CT画像から、閾値処理と追跡処理を組み合わせたアルゴリズムにより冠動脈領域の抽出を行った。抽出結果はラベル画像として出力されている。この後、流速及び圧力推定ソフトウェアで処理するにあたって細線化処理が必要となるが、これは来年度の課題とした。ダイナミック造影CT画像から流速を推定する実験を行った。まず冠動脈ファントムとして、心臓左心室を模した容器の周りにビニールチューブを巻きつけたものを作成した。これを造影剤インジェクタと接続し、毎秒1mLの流量で生理食塩水と希釈したヨード造影剤を交互に駆出しながらCT装置で撮影した。擬似的に発生させた60bpmの心電図波形を利用して、心電図同期撮影モードを利用して1beat毎に撮影した。撮影したデータのチューブ上の異なる複数点でCT値を計測し時間濃度曲線を描出した結果、造影剤の伝達遅延により生じた位相差を算出することができた。この位相差から内部を流れる流体の流速を推定することが可能であった。実際の患者をダイナミック撮影したデータから、冠動脈を流れる血液の流速を計測する実験を行った。画像データは広島大学病院でPerfusion CTが適用となり撮影されたものをretrospectiveに利用した。毎秒約1scanされたデータに対して冠動脈上の2点間で時間濃度曲線を描出しその位相差を観測した。冠動脈起始部と末梢に2点を取った場合には時間濃度曲線の位相差を観測することが可能であった。狭窄部位の前後という距離の近い2点を取った場合、位相差はわずかであり流速の観測は困難であった。このことから2点以上の複数点を利用した位相差の検出アルゴリズムを開発する必要がある。CT(Computed Tomography)画像上で管を流れる流体の流体や圧力をどの程度イメージングできるかを確認するため、昨年度に引き続きファントム(模型)を用いた実験を行った。さまざまな流速の流れを生み出すことのできるポンプと、それに接続することのできる流速計を購入し、より精密な条件下でのCT撮影実験を行った。管内に水を流しつつ、定期的に造影剤を混入させることでCT画像上で流れを可視化した。CTの管球と検出器の回転速度は、最も時間分解能が高くなるよう、利用可能なうち最速の0.275sec/rotを用いた。昨年度に引き続き、実際の患者の心臓を連続的にCT撮影することで得られるダイナミック心臓CT画像を用いて、冠動脈内の流速を計測する実験を行った。血管内の造影剤の流れを高精度に観測するため、全てのダイナミック心臓CT画像が空間的に同じ形体になるよう位置あわせを行う必要があるが、いくつかの症例において位置あわせがうまくいかないする現象が確認された。これは、CT撮影中に横隔膜が大きく動いてしまった場合や、右心室に極めて濃度の高い造影剤が流入したことにより画像ノイズが生じてしまった場合、撮影中に心拍数が大きく変動してしまった場合などに特に顕著に見られた。このようなケースでは従来の位置あわせ手法でうまく位置あわせを行うことができないため、若干の手法の改良やパラメータの微調整などの工夫が必要となる。これについては今年度に引き続き来年度も検討を行う予定である。国内の研究会や学会、国際会議、企業の展示会などに参加して、本研究課題と関連性の高い研究について調査を行った。CTの開発メーカーなどが類似した技術の開発を進めているという情報もあるため、共同研究への発展も視野に入れつつ来年度も引き続き情報収集を行う。ダイナミックCT画像は経時的に形状がわずかに変化してしまうために、その形態を補正する位置あわせ処理が必要である。しかしCT装置上で提供されている従来法では位置あわせ法では十分な精度が得られないことがあった。この問題を、自由度の低いのB-Spline変形をもとにした非剛体位置あわせ法を適用することで解決した。ダイナミックCT画像は、時相間の形態変化はさほど大きくないため、自由度の高い位置あわせを行うとかえって間違った解に収束してしまう可能性が生じるが、変形の自由度をあえて低くすることでこの問題に対応した。位置ずれの程度に応じて、変形自由度を制御する変形格子の数を3(ほぼ位置ずれが無い)から9(局所的な位置ずれが大きい)程度に設定することでロバストな位置あわせ結果が得られた。冠動脈に有意狭窄がありかつダイナミックCT検査にエントリーされる症例が少なかったため、さらに詳細な検討を行うべく広島大学病院に導入されている3Dプリンターを用いて高精度な冠動脈モデルを造形した。冠動脈モデルは左冠動脈を模し、起始部(直径4mm)および分岐した前下行枝と回旋枝(各3mm)、さらに末梢の分岐枝(2mm)を、0・25・50・75%の4段階の狭窄度となるよう設計した。