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歴史資料から見た災害列島日本

日本は歴史上、自然災害に加えて、飢饉、伝染病などの脅威により多くの犠牲者を出してきた。その実情を種々の歴史資料をもとに明らかにした。研究代表者の溝口は、全国で63カ寺を訪問し、過去帳の閲覧を行い、死亡者数の変化を考察した。地震・津波、飢饉に加えコレラに代表される伝染病で多数の幼児が犠牲になっていた。さらに、人災といえる第2次世界大戦での成年男子戦死者数の多さが目をひいた。分担者の村山は、ヨーロッパに出かけチェコ最大の飢饉といわれる1770年から72年にかけての死亡記録の調査を行なった。同じく分担者の土屋は、東北地方の災害記録を収集し、復興に関して災害時の流通システムの合理化を提言した。日本は歴史上、地震、雷、火事、洪水などの自然災害に加えて、飢饉、伝染病などの脅威により多くの犠牲者を出してきた。その実情を種々の歴史資料をもとに明らかにするよう心がけた。研究代表者の溝口は、静岡、長野、岐阜、愛知県の10カ寺を訪問し、過去帳の閲覧を行い、死亡者数の変化を過去の災害年月日と比較しつつ考察した。安政元年の地震・津波の影響や明治24年の濃尾地震の爪あとも記されていたが、それ以上に文久2年のコレラ・ハシカに代表される伝染病で多数の幼児が犠牲になっていたことが特筆される。天明、天保の飢饉の影響も認められたし、人災の最たるものとして、第2次世界大戦での成年男子戦死者数の多さが目をひいた。過去帳の閲覧だけでなく、長良川の決壊、伊豆の山崩れなどローカルな災害史に詳しい各寺のご住職からの聴き取りも重視した。過去帳とともに隠れた災害記録資料として日記がある。18世紀初頭の尾張藩士朝日文左衛門の『鸚鵡籠中記』により元禄16年(1703)と宝永4年(1707)の大地震・津波による被害と気転を利かせた避難方法を学ぶことができた。こうした歴史災害資料分析とフィールドワークを兼ね備えた地域環境史研究の重要性を提案する内容で5月18日に富山県で開催された歴史理理学会大会で講演した。分担者で西洋経済史が専門の村山は、四国・中国地方の災害記録を収集すると共に、ヨーロッパに出かけチェコ最大の飢饉といわれる1770年から72年にかけての死亡記録の調査を行なった。同じく分担者で流通地理学が専門の土屋は、東北地方の災害記録を収集すると共に、東日本大震災後の復興に関して災害時の流通システムの合理化を提言した。その実情を、前年度に続いて、種々の歴史資料をもとに明らかにするよう心がけた。研究代表者の溝口は、『古地図で楽しむなごや今昔』風媒社、2014.4を出版し、名古屋市の某寺院の過去帳を分析し、幼児死亡者が自然災害、飢饉だけでなく、疫病で多数犠牲になっていることを示した。また、新たに豊田市、名古屋市、長崎市で計6カ寺で過去帳を閲覧した。報告書としては次の2冊を発行した。1愛媛大学防災情報研究センター編『四国防災八十八話』2008.3を読み、四国で発生した江戸時代から現在に至るまでの水害、土砂災害、地震・津波、高潮、渇水について、当該地域の人々がいかに対処したかを検討し、地理学生の意見を交え、筆者の見解を記した報告書を作成(2015.3.3)した。22014年5月8日に名古屋大学法科大学院で「歴史資料に見る災害列島日本」という題目で講義した。その際、受講生から出された意見をまとめて報告書を作成した。津波襲撃時の避難方法について、復興に際して法整備をいかに進めるか、等々について建設的な意見が多数出された。フィールドワークとしては、災害情報収集のための聞き取り調査を、1長崎(2014年5月)、2高知県黒潮町(2015年2月、分担者の村山と共に)、3三陸海岸:八戸石巻(2015年3月、分担者の土屋の助言をもとに)で行なった。分担者で西洋経済史が専門の村山は、「ジオコミュニケーション」を提唱し、四国・中国地方の災害記録を収集しはじめた。同じく分担者で流通地理学が専門の土屋は、東北地方の災害記録を収集すると共に、東日本大震災後の復興に関して東北大学大学院経済学研究科編『荒らしいフェーズを迎える東北復興への提言』に寄稿し、災害時の流通システムの合理化を提言した。今年度は、溝口はこれまでの研究成果を踏まえて、研究業績の学会発表にあるように、2015年7月にロンドンで開催された国際歴史地理学会、8月に中国済南で開催された世界歴史家大会、そして、さらに10月に高松で開催された第3回東アジア環境史学会において、および京都大学数理解析研究所で報告を行った。とりわけ、中国で開催された世界歴史家大会では、災害をめぐるセッションで過去帳からみとめられた日本の歴史災害を紹介した。また、名古屋市防災危機管理局との連携で、名古屋市での歴史災害地の分布を江戸時代(宝永、安政地震など)、明治昭和戦前(濃尾地震など)、昭和戦後平成(伊勢湾台風など)の3期に分けてA1サイズのポスターにして示し、市内の小・中学校、図書館、区役所などに配布した.

村山は溝口と同じ国際学会で成果を発表したうえで、ルートリッジから出版された家畜に関する論文で、近世日本の地域性を家畜保有との関連から明らかにした。死亡危機を克服する際に有益な家畜保有に注目し、近世ヨーロッパと比較して、その違いを指摘した。今後、死亡危機を考える際に、ヒトの死亡の変化だけではなく、保有財産の質の違いに注目して、災害を巡る死亡のあり方に関する地域性についての研究を環境史的な視点から考える意義をみいだした。土屋は、東日本大震災の被災地の復興について話し合うシンポジウムで、被災地の復興についての調査結果を報告した。高齢化や人口減少が進んだ上、災害公営住宅が郊外に建てられているため、駅前の商店街の衰退が震災前より加速しているケースがあると説明し、今後、高台への移転が進むと高齢者などが移転先で「買い物弱者」となると指摘し、移動販売の充実といった暮らしの面での支援が必要だと訴えた。なお、全国各地での過去帳探索、歴史災害記録の収集については、引き続き情報整理を行い、最終年度である次年度でも行うことにした。「歴史資料から見た災害列島日本」を研究するに当たって、過去帳や日記の収集、およびそれらが存在する地域の全体像を見るための地誌類の収集は、着実に増やすことができたので、本科研プロジェクトはおおむね順調に進んでいるといえよう。それに加えて中間発表とはいえ、イギリス、中国、日本の3カ国での国際地理/歴史/環境学会で報告できたことは、今後の研究をさらに深めるためにもいい機会となった。予期せぬ出来事として、2015年4月にネパールで大地震が発生し、その1年前に溝口と土屋がトレッキングしたランタン街道が壊滅的被害をうけた。われわれが調査した街道の通行人調査は被災前の記録として貴重な資料となろう。もう1つの災害として、同年5月に口永良部島での火山爆発があり、溝口と土屋が2003年に訪れた諸集落は大被害をうけた。当時作成した生活記録も貴重な資料となろう。15年12月に屋久島に出かけ口永良部島の小字図を収集するとともに屋久島で4カ寺の過去帳も閲覧できた。これら当初予定していなかったが、研究成果に加えたいと思う。本研究で、重視しているのが、フィールドワークであり、溝口は2015年3月に東日本大震災の被災地を八戸から仙台まで三陸海岸沿いに5日間かけて移動し、被災の現場を見ながら聞き取りをおこなった。5年たった現場はいずこもかさ上げ工事と、防潮堤の工事が進んでいたが、住民はほとんどもどってきていなかった。これらの見聞を日記形式でまとめたので、これも研究成果に加えることにしたい。この間、村山は、研究実績の概要と今後の研究の推進方策で記したように、ヨーロッパを対象にした災害資料調査と日本での天草での近世日記分析をおこなった。また村山と溝口は今後の東南海地震で30mを越す日本最大の津波襲撃が予想される高知県黒潮町にでかけ、高齢者から近くの山に避難する立派な階段を登ることは大変だという声を聞いた。今年度の研究代表者溝口の研究成果のまとめとして、平成29年3月25日に神戸大学で開催された歴史人口学会において「寺院資料から見た災害列島日本」と題した報告を行った。そこでは,死因を,全国的,地域的,局地的というスケール別にまとめなおして、下のような結果を得た。1.全国的に死者数が多かった死因:1)飢饉:1天明,2天保,2)疫病:1文久2年のコレラ・麻疹,2大正7年のスペイン風邪,3)戦争:1第2次世界大戦,2.地域的に死者が多かった死因:1)地震:1安政元年地震,2濃尾地震,3関東大震災,4伊勢湾台風,そして,3.局地的な死因:1).海難事故:1因島,2野母,2).ダム決壊:1
原子核偏芯衝突を用いた宇宙最高強度磁場の実験的検出と非線形量子電磁力学への挑戦

LHC加速器ALICE実験およびRHIC加速器PHENIX実験において、直接生成仮想光子の非等方性および偏光の検出測定解析を推進した。仮想光子偏光の有意な検知には至らなかったが、流体模型を用いて背景効果に関する知見を進展させた。実験室系に加えて3つの偏極観測座標系を導入し、CS観測系が最も感度に優れるとの結果を得た。また、生成粒子の偏向流に着目し、反応平面に巨視的回転方向の情報を加えて、幾何学相関解析による高強度磁場生成の検出手法を確立して、ALICE実験において生成磁場による偏向力に制限を与えた。理論側からも新たな進展を誘起し、本分野において近年最も注目を集める研究課題の一つとなった。強い相互作用におけるCP非保存の議論も含めて注目される、高エネルギー原子核の偏芯衝突における宇宙最高強度磁場の生成に対して、直接生成仮想光子に着目した複数の測定量を提案し、世界初の直接的検出に挑む。現在までに、量子電磁力学計算および高エネルギー原子核衝突の流体・粒子描像複合模型計算の助けを得て、現存衝突型加速器において、直接生成仮想光子の非等方生成、偏極、崩壊電子・陽電子対非対称性の3測定量が検出可能な領域との、定量的見積を確立した。熱的光子探索において実光子以上に有効な手段と示した仮想光子測定に特化する新着想により、高エネルギー原子核衝突反応における高強度磁場生成を初めて検証し、電子の臨界磁場を超えた量子電磁力学の非線形領域に初めて実験的に踏込み新規な研究舞台を創始する。平成26年度は、LHC加速器ALICE実験およびRHIC加速器PHENIX実験における原子核衝突反応事象を用いて、低不変質量領域(100-300 MeV/c2)の電子・陽電子対生成を測定し、生成粒子の集団運動解析に用いる反応平面を基準として、生成磁場方向に関する仮想光子生成の非等方性と偏極、および衝突反応軸に対する仮想光子崩壊電子・陽電子の荷電非対称性の検出を推進した。全仮想光子の生成非等方性、偏極、崩壊電子・陽電子対非対称性から、ハドロン崩壊光子を中心とする背景雑音光子の寄与を差し引き、量子色力学過程に起因する直接生成光子起因の非等方性、偏極、非対称性を抽出する。高エネルギー原子核衝突反応における高強度磁場生成の最初の直接的検出となる。(1)ALICE実験における最高エネルギー衝突データ収集:LHC加速器の設計衝突エネルギーほぼ到達に伴い、ALICE実験において前人未到の核子対あたり5 TeVの鉛原子核相互衝突反応事象を収集した。衝突エネルギー増加に伴い生成磁場強度もさらなる増加が期待され、より顕著な効果の検出測定と、磁場の強度および時空発展のより高精度での決定を可能とする。(2)直接生成仮想光子の非等方性および偏極の抽出:RHIC加速器PHENIX実験における原子核衝突反応事象を用いて、低不変質量領域(100 - 300 MeV/c2)の電子・陽電子対生成を測定した。生成粒子の集団運動解析に用いる反応平面を基準として、生成磁場方向に関する仮想光子生成の非等方性と偏極の検出を試みた。特に、ハドロン崩壊光子を中心とする背景雑音光子の寄与の差引による、量子色力学過程に起因する直接生成光子の非等方性と偏極の抽出に向けて、背景雑音寄与差引に最適な偏極観測座標系を決定した。ALICE実験において前人未到の核子対あたり5 TeVの鉛原子核相互衝突反応事象を収集した。衝突エネルギー増加に伴い生成磁場強度もさらなる増加が期待される。強い相互作用におけるCP非保存の議論も含めて注目される、高エネルギー原子核の偏芯衝突における宇宙最高強度磁場の生成に対して、直接生成光子に着目した複数の測定量を提案し、世界初の直接検出に挑む研究課題である。前段階として、量子電磁力学計算および高エネルギー原子核衝突の流体・粒子描像複合模型計算の助けを得て、現存衝突型加速器において、直接生成仮想光子の非等方生成、偏極、崩壊電子・陽電子対非対称性の3測定量が検出可能な領域との、定量的見積を確立した。

熱的光子探索において実光子以上に有効な手段と示した仮想光子測定に特化する新着想により、高エネルギー原子核衝突反応における高強度磁場生成の初検証と、電子の臨界磁場を超えた量子電磁力学の非線形領域に初めて実験的に踏込む新規な研究舞台の創始を目指した。LHC加速器ALICE実験およびRHIC加速器PHENIX実験において、原子核相互偏芯衝突からの直接生成仮想光子の非等方生成と偏極について、電子・陽電子対に着目して測定および物理解析を推進した。圧倒的多数の背景雑音成分を精度よく差引き、系統誤差を充分に抑込んで物理議論を可能とした。さらに、従来の衝突反応平面に加えて衝突系の巨視的回転方向の衝突事象毎の測定を利用し、仮想光子の崩壊電子・陽電子対との幾何学相関解析によって高強度磁場生成のより直接的な検証を試みた。高エネルギー原子核衝突反応における高強度磁場生成の確実な検出に向け、既存の手法と議論を見直し、新規手法確立への着実な進展を得た。併せて、高強度磁場生成とCP非保存に起因するカイラル磁気異常効果に関する物理議論を進展させた。LHC加速器ALICE実験およびRHIC加速器PHENIX実験において、直接生成仮想光子の非等方性および偏光の検出測定解析を推進した。仮想光子偏光の有意な検知には至らなかったが、流体模型を用いて背景効果に関する知見を進展させた。実験室系に加えて3つの偏極観測座標系を導入し、CS観測系が最も感度に優れるとの結果を得た。また、生成粒子の偏向流に着目し、反応平面に巨視的回転方向の情報を加えて、幾何学相関解析による高強度磁場生成の検出手法を確立して、ALICE実験において生成磁場による偏向力に制限を与えた。理論側からも新たな進展を誘起し、本分野において近年最も注目を集める研究課題の一つとなった。平成26年度に計画した直接生成仮想光子の非等方性および偏光の抽出解析と並行して、当初は平成27年度に計画した衝突反応軸に対する仮想光子崩壊電子・陽電子の荷電非対称性の検出解析も大きく進展した。高強度磁場の物理の重要性が広く認知されつつあり、理論面でも多くの物理議論が進展中である。RHIC加速器における100 GeV領域の金原子核相互衝突反応およびLHC加速器におけるTeV領域の鉛原子核相互衝突反応において、電子・陽電子対検出による仮想光子測定を新たな次元に敷延展開し、電子と陽電子の角度分布非対称性から仮想光子の非等方性、偏極、崩壊電子・陽電子対非対称性の3つを測定する。この際、量子電磁力学と高エネルギー原子核衝突反応の流体・粒子描像複合模型を駆使して、期待される信号強度と差し引くべき背景雑音成分を定量的に評価して、ハドロン崩壊光子に代表される背景雑音の差引により、直接生成光子成分を抽出する。量子色力学過程に起源を持つ仮想光子の、衝突系の巨視的回転方向に対する非等方性に関する複数の測定により、宇宙最高強度の磁場生成と時空発展を直接的に検出する。電子の臨界磁場を上回る高強度磁場生成を実験的に確立し、非線形量子電磁力学の研究舞台を開拓する。実験核物理LHC加速器におけるTeV領域の鉛原子核相互衝突反応およびRHIC加速器における100 GeV領域の金原子核相互衝突反応において、電子・陽電子対検出による仮想光子測定を新たな次元に敷延展開し、電子と陽電子の角度分布非対称性から仮想光子の非等方生成、偏極、崩壊電子・陽電子対非対称性の3つを測定する。この際、量子電磁力学計算と高エネルギー原子核衝突反応の流体・粒子描像複合模型計算を駆使して、期待される信号強度と差し引くべき背景
半導体プロセスにおける中性高次分子計測用電子付着質量分析法の開発

半導体薄膜微細加工、あるいは半導体薄膜堆積に用いられる反応性プラズマ中の高分子気相種検出のための電子付着質量分析法の開発、および他の各種質量分析法などを併用した反応性プラズマ内気相粒子種の全体像の把握を目的とした。プラズマ源には半導体エッチングおよび堆積に頻繁に用いられる電子サイクロトロン共鳴プラズマ、あるいは誘導結合型プラズマを使用した。フルオロカーボンガス(一部実験においてはメタンガス)を原料に用いて、プラズマOFF時に存在する中性高分子種に電子を付着して得られる負イオンシグナルについて調べた。原料ガス分子の負イオン以外に、解離性付着によって生ずるフッ素負イオンなどが観察された。照射する電子のエネルギーを、0から10eVの範囲で変化させて得られる負イオンシグナルのピーク位置と相対強度を、文献データと比較することにより、測定データの妥当性を確認した。このとき、観察された負イオンの最大分子量は原料ガス分子量以下であり、分子間重合はみられなかった。続いて、プラズマON時に同様に電子を付着させて得られる負イオンシグナルについて調べた。同じ質量をもつ負イオンについて、プラズマONおよびOFF時に観察されたシグナルを比較すると、プラズマON時はシグナル強度が全体的に増加し、ピーク位置は最大で数eV程度高エネルギー側にシフトしていた。このことからプラズマ内で分子種がさまざまな状態に励起されるために、電子付着断面積が増加し、付着の共鳴エネルギーが結果的に増加したことが分かった。全体的な傾向として、奇数のF原子を有する負イオンのシグナル強度が、偶数のF原子を有する負イオンより大きかった。このとき観察された負イオンの最大分子量(200-300)は原料ガス分子量より大きく、プラズマ内で分解とともに重合が進んでいることが確認できた。さらにこれら負イオンシグナルの強度は、容器内圧力が高い場合、プラズマ入力が小さい場合、ガス滞留時間が短い場合などに大きいことが分かった。この結果から、中性高分子気相種の生成と消滅のメカニズムを実験的に解明できることが示された。本研究結果は、半導体エッチングおよび薄膜堆積における電子付着質量分析法のその場観察法としての有用性を示すものである。プロセスプラズマ内の高分子気相種検出を可能にする電子付着質量分析法の開発、および他の各種質量分析法などを併用したプロセスプラズマ全体像の把握を目的に、実験システムの起動を行った。プラズマ源には半導体エッチング、および半導体薄膜堆積に用いられている低圧高密度プラズマを使用した。シリコン酸化膜等の半導体エッチングに用いられるフルオロカーボンガス内において、プラズマOFF時に存在する中性高分子種に電子を付着して得られる負イオンシグナルについて調べた。照射電子のエネルギーを0から10eVの範囲で変化させて得られる負イオンシグナルのピーク位置と相対強度を、文献に報告されたデータと比較することにより、測定データの妥当性を確認した。これはプラズマ内で分子種がさまざまな状態に励起されるために、電子付着断面積が増加し、付着の共鳴エネルギーが結果的に増加したためと解釈された。一方、半導体ダイヤモンド薄膜の堆積に用いられる水素-メタンプラズマ内の中性高分子、ラジカル、イオンなどの検出も行い、フルオロカーボンプラズマと異なり、比較的分子量が小さい分子・イオンのみが存在することが確認された。今後は、各種プロセスパラメターに対する高分子の挙動をより詳細に調べる予定である。

全体的な傾向として、奇数のF原子を有する負イオンのシグナル強度が、偶数のF原子を有する負イオンより大きかった。このとき観察された負イオンの最大分子量(200-300)は原料ガス分子量より大きく、プラズマ内で分解とともに重合が進んでいることが確認できた。さらにこれら負イオンシグナルの強度は、容器内圧力が高い場合、プラズマ入力が小さい場合、ガス滞留時間が短い場合などに大きいことが分かった。この結果から、中性高分子気相種の生成と消滅のメカニズムを実験的に解明できることが示された。本研究結果は、半導体エッチングおよび薄膜堆積における電子付着質量分析法のその場観察法としての有用性を示すものである。
ヒト同種弁の心臓外科手術への臨床応用と,組織凍結による組織銀行の設立

プログラムフリーザ-を用いた細胞凍結法を導入し、ヒト同種弁を用いて保存実験を行った。ヒト同種生体弁を、TC-199液体培地に抗生物質、仔牛血清、緩衝液を加えた保存液に浸漬し24時間冷蔵した後、細胞凍結障害保護剤のジメチルスルホキシドを加えた保存液に浸漬し、プログラムフリーザ-により凍結し、保存用液体窒素容器内で保存した。細胞の形態的な保存性とフローサイトメトリーによる細胞の生存性を指標として弁凍結プログラムと保存液の基本的な組成を決定した。その結果、冷蔵保存の保存期間での形態学的変化を凍結保存と光顕的、電顕的に比較検討し、凍結保存が長期的に細胞形態を良好に保存しうることを報告した。また同種弁保存方法による細胞保存性をFDA-PI染色を応用したフローサイトメトリー法で、比較検討した。凍結保存では2ケ月保存後で、生細胞が85%存在し、摂氏4度での冷蔵保存より有意に優れている所見を得た。FDA-PI染色を応用したフローサイトメトリー法は保存液の組成、凍結保存至適プログラムの設定、移植実験における移植片組織の細胞生存性などの検討に応用できると考えた。同種弁の採取から保存に要する温阻血時間と細胞の生存性の検討を行い、臓器摘出に要する程度の短時間の温阻血時間(520分以内)では凍結保存後でも依然高い細胞の生存性を示した。これらの結果をふまえ保存同種弁の臨床応用を開始した。臨床的検討では、同種弁による大動脈弁置換手術の術中経食道心臓超音波検査により、同種大動脈弁の至適サイズを決定し、また、手術後の心臓カテーテル検査で運動負荷時での、機械弁と比較した同種弁の血行動態の優位性を示した。一方、同種生体弁の採取を、近隣の施設に対象をひろげ、供給情報の連絡方法、患者情報などの管理方法を確立するよう努め、広報パンフレットを作製し、コーディネーターの協力を得て各協力施設にアピールする活動を開始し、死体腎ドナーからの同種弁提供を実現した。死体腎ドナーから同種弁の同時提供を受けることはより質の高い同種弁保存の結びつき、移植医療システムの中で意義のある対応であると考えられた。この結果、今までに18例の凍結保存ヒト同種弁の臨床応用を行い、良好な成績を得ることができた。病理解剖時にヒト同種弁として大動脈弁と肺動脈弁を採取して保存実験を行った。プログラムフリーザーを用いた細胞凍結法を導入し、弁組織の細胞の保存性を次のように検討した。ヒト同種生体弁を、TC-199液体培地に抗生物質、仔牛血清、緩衝液を加えた保存液に浸漬し24時間冷蔵した後、細胞凍結障害保護剤のジメチルスルホキシドを加えた保存液に浸漬し、プログラムフリーザーにより凍結し、保存用液体窒素容器内で保存した。細胞の形態的な保存性とフローサイトメトリーによる細胞の生存性を指標として弁凍結プログラムを決定した。保存液の基本的な組成についても、仔牛血清の異種蛋白としての抗原性が問題とされており細胞の保存性を指標に保存液の至適組成を検討した。その結果、細菌学的検査では、保存後24時間で無菌状態が得られており、臨床使用には問題がないと考えた。

また、冷蔵保存の保存期間での形態学的変化を凍結保存と光顕的、電顕的に比較検討し、凍結保存が長期的に細胞形態を良好に保存しうることを報告した。また同種弁保存方法による細胞保存性をFDA-PI染色を応用したフローサイトメトリー法で、比較検討した結果を発表した。その結果、凍結保存では2ケ月保存後で、生細胞が85%存在し、摂氏4度での冷蔵保存より有意に優れている所見を得た。保存における異種抗原は細胞の生存性には影響がないとの結果を得た。FDA-PI染色を応用したフローサイトメトリー法は保存液の組成、凍結保存至適プログラムの設定、移植実験における移植片組織の細胞生存性などの検討に応用できると考えた。これらの結果をふまえ、保存同種弁の臨床応用を開始した。一方、同種生体弁の採取を、近隣の施設に対象をひろげ供給情報の連絡方法、患者情報などの管理方法を確立するよう努め、広報パンフレットを作製し、コーディネーターの協力を得て各協力施設にアピールする活動を開始し、死体腎提供者からの同種弁提供を実現した病理解剖時にヒト同種弁として大動脈弁と肺動脈弁を採取して保存実験を行った。プログラムフリーザーを用いた細胞凍結法を導入し、弁組織の細胞の保存性を検討した。ヒト同種生体弁を、TC-199液体培地に抗生物質、仔牛血清、緩衝液を加えた保存液に浸漬し24時間冷蔵した後、細胞凍結障害保護剤のジメチルスルホキシドを加えた保存液に浸漬し、プログラムフリーザーにより凍結し、保存用液体窒素容器内で保存した。細胞の形態的な保存性とフローサイトメトリーによる細胞の生存性を指標として弁凍結プログラムと保存液の基本的な組成を決定した。その結果、冷蔵保存の保存期間での形態学的変化を凍結保存と光顕的、電顕的に比較検討し、凍結保存が長期的に細胞形態を良好に保存しうることを報告した。また同種弁保存方法による細胞保存性をFDA-PI染色を応用したフローサイトメトリー法で、比較検討した。凍結保存では2ケ月保存後で、生細胞が85%存在し、摂氏4度での冷蔵保存より有意に優れている所見を得た。一方、同種生体弁の採取を、近隣の施設に対象をひろげ、供給情報の連絡方法、患者情報などの管理方法を確立するよう努め、広報パンフレットを作製し、コーディネーターの協力を得て各協力施設にアピールする活動を開始し、死体腎ドナーからの同種弁提供を実現した。提供を受けた肺動脈の一部を試料として、フローサイトメトリー法により採取に要する温阻血時間(WIT)と細胞の生存性の関係を検討した。臓器摘出に要する程度の短時間のWIT(520分以内)では、凍結保存後でも依然高い細胞の生存性をしめした。死体腎ドナーから同種弁の同時提供を受けることは、より質の高い同種弁保存に結びつき、移植医療システムの中で、意義のある対応であると考えられた。プログラムフリーザ-を用いた細胞凍結法を導入し、ヒト同種弁を用いて保存実験を行った。ヒト同種生体弁を、TC-199液体培地に抗生物質、仔牛血清、緩衝液を加えた保存液に浸漬し24時間冷蔵した後、細胞凍結障害保護剤のジメチルスルホキシドを加えた保存液に浸漬し、プログラムフリーザ-により凍結し、保存用液体窒素容器内で保存した。
アルカリ形燃料電池用新規電解質の開発と燃料電池特性の評価

電解質膜のうち、高いイオン伝導率を示したのはトリメチルアミンを用いて作製した試料膜で、60°C、相対湿度80%の条件化において0.9mS/cmの導電率が得られた。構造と特性の相関関係を調べた結果、膜の均一性がイオン伝導に重要であり、その制御を出発物質の選択により行うことが可能であることがわかった。AMFC単セルを作製し、水素・酸素供給下にて出力特性を評価したところ、最大出力密度は0.16mW/cm^2であり、最大電流密度は0.8mA/cm^2であった。単セルを交流インピーダンス測定により発電中に評価したところ、高周波側より10Hzまでの周波数領域に抵抗が観察された。この抵抗の主な要因は周波数が低い領域に観察されたことから触媒粒子近傍のイオン伝導および物質拡散と推定される。本研究では、AMFC用電解質膜および電極用の材料と作製手法の開発を行い、AMFCセルを作製して機能を実証することができた。アルカリ膜形燃料電池(AMFC)は、2000年代より研究が盛んになった燃料電池で、アニオン交換膜を電解質膜とした燃料電池であり、その構造はPEFCに類似している。PEFCとの最大の違いは電解質膜が塩基性である点であり、PEFCの課題を解決できる可能性がある。本年度は、シリコーン系材料を主骨格とするアニオン交換膜形燃料電池用電解質膜の作製と、その材料の電極作製への応用を中心に研究を進めた。電解質膜はエポキシ変性シリコンオイル中のエポキシ基と3級アミン塩とを反応させ、4級アンモニウム塩を生成させて合成した。得られたイオノマーを化学架橋させることで膜の形状安定性を付与した。得られた薄膜試料のイオン交換容量は0.74mmol/gであり、パーフルオロスルホン酸系高分子膜として代表的なナフィオンの70%に相当した。試料膜のイオン伝導率は1.7×10^<-4>S/cmであり、5重量%のメタノール水溶液を燃料とした燃料電池試験においては0.02mW/cm^2の出力密度が得られた。本試料膜とパーフルオロスルホン酸系高分子膜とを比較した場合、両者のイオン交換容量の比以上に導電率が低いことが分かった。この理由としては、膜内でイオン交換基が連続した構造をとっていないことが考えられる。出力密度の低さも電解質膜の抵抗の大きさが主な原因であると考えている。出発物質の構造から考えた場合、本試料膜のイオン交換容量の増大が可能であると考えられるため、合成条件の改良によるイオン交換容量の増大を現在継続して行っている。イオン交換容量の増大の後に、膜内のイオン伝導経路の改良による導電率の向上を検討する予定である。電極イオノマーへの応用については、電解質膜の前駆体溶液を用いてPEFC系と同様の手法で電極を試作している。PEFC系の電極作製手法より指針を得つつ、性能向上を図っている。平成21度においては、固体アルカリ形燃料電池を実用化するために必要な電気伝導度に近い値を示す試料の作製を目指して、出発原料の選択と作製条件の検討を行った。平成22年度には、電気伝導度を増大させると同時に、適度な強度と柔軟性を備えた試料を作製し、その分析評価を行うことに主として取り組んだ。マトリックスの骨格を形成するポリマーの主鎖1ユニット当たりのイオン伝導性に寄与する官能基数の増加に有効な出発物質の選択を行った。側鎖エポキシ変性シリコンオイルにトリエチルアミンと水を加え、アセトン溶媒中で撹伴した。次に、架橋剤として両末端アミノ変性シリコンオイルを加え固化した。試料のイオン伝導性は、蒸留水に12時間浸漬後、カーボンペーパーを電極とした交流インピーダンス測定により評価した。作製した試料のイオン交換容量は0.86mmol/gであった。電気伝導度は、4080°Cにおいて、相対湿度60,80%の条件下で測定した。電気伝導度は、80°C,60%のときに最大値を示し、1.0×10-5S/cmであった。フッ素樹脂系のイオン交換膜と条件下で比較して、2桁近く低い理由は、イオン交換容量が半分程度と低く、また導電パスとなるクラスター構造が連続して形成されていないためであると考えられる。今後は、イオン交換容量の増大とともに、試料の調整条件を制御して、導電パスの連続的なネットワークを形成すること、および得られた試料の膜電極接合体を作製し、燃料電池特性の評価を行う。

なお、現状では、電池の出力が小さいが、膜電極接合体にすることにより、電極と電解質の界面抵抗を減少させることが示唆されており、出力向上に繋がるものと考えている。私たちは、これまでに分子内に無機・有機ハイブリッド局所構造を有するシラン系ポリマーをマトリックスに用いて、ポリマーの局所構造の修飾・静電的相互作用を利用した固体酸の導入と固定化、化学結合を介したハイブリッド化による耐久性の向上を行い、現状で実用に供されているフッ素樹脂系イオン交換膜に近いプロトン電導度が得られること、さらにそれを用いて膜電極接合体を作製し、燃料電池として作動することを確認した。本研究では、水酸化物イオンを供与できる官能基を有するアミノシラン系ポリマーをマトリックスとして、高い水酸化物イオン導電性を有する無機・有機ハイブリッド電解質膜を作製し、キャラクタリゼーションの後、燃料電池としての特性を評価する。既にアミノシラン系ポリマーを用いた実験により、アミノエチル・アミノプロピル・メチル・ジメトキシシランが、10^<-4>S/cm程度の高い水酸化物イオン導電性を有することを報告した。当該アルカリ電解質膜は、水酸化物イオン電導性は、エポキシ基-アミノ基結合部位の1,2級アミノ基が水を解離させることで発現している。そこで、アミノシランと末端エポキシ変性シリコンオイルで膜を作製した。ところが、三員環トリシロキサンや四員環テトラシロキサンが生成して膜は脆ぐ、これ以上の水酸化物イオン導電性の増大は、膜強度を維持しながら達成することは困難と判断した。そこで、従来膜より水酸化物イオンの立体的な移動の容易さを考慮した上で、側鎖エポキシ変性シリコンオイルを主剤として、導電率に寄与する第四級アンモニウムを側鎖上に生成させ、膜化することで導電率の向上を図った。その結果、溶媒をアセトン或いはイソプロパノールとした試料において、製膜が可能であり、その導電率は、10^<-5>S/cmではあるが、燃料電池特性が測定可能であることが分かった。開回路電圧は,0.30.7Vの間の値を示した。今後、膜生成の最適化により、電解質、膜及び界面の導電率が増大できると、アルカリ形燃料電池の新しい分野を開拓できると考える。
メカニズムにコミットできない状況下での市場取引・情報伝達の問題

貨幣の分析では、サーチ・モデルの状況を復元した経済実験を行い、そこから市場価格決定の具体的要因および金融政策の効果を分析した。コミュニケーションの分析では、より現実的な組織的状況におけるコミュニケーションの機能を明らかにした。より具体的には、(1)聴き手の私的情報がコミュニケーションにもたらす影響(2)複数の話し手によるコミュニケーション(3)退出・発言アプローチについてより一般的な結果を得た。論文"Which Is Better for the Receiver betweenSenders with Like Biases and Senders with Opposing Biases?"を作成した。この論文では、複数の送り手のいるチープ・トーク・モデルにバイアスの不確実性を導入することによって、望ましい送り手のバイアスの組み合わせを議論した。主な結論は、送り手の状態についての情報が不完全なときには、同方向のバイアスを持つ送り手を組み合わせた方が、情報伝達の歪みが小さくなることである。また、東京大学の神谷和也氏、関西大学の小林創氏、大阪府立大学の七條達弘氏との共同研究で、貨幣サーチ・モデルの実験を行い、その研究成果をまとめた論文"Price and Equilibrium Selection in Monetary Search Models: An Experimental Approach"を作成中である。この研究では、定常均衡の実物的非決定性という理論結果を背景に、実際にはどのような価格・均衡が選択されるのかを経済実験を通じて明らかにすることを企図している。投稿した雑誌からの要求により、論文"Can More Information Facilitate Communication?"(大阪大学の石田潤一郎氏との共著)を改訂した。この論文ではCrawford and Sobel (1982)流のチープ・トーク・モデルに受信者が追加的な私的情報を得られる可能性を導入し、受信者の私的情報がチープ・トークによる情報伝達をより効率的にすることを示した。これは従来のチープ・トークの研究で見られなかった結果である。さらに改訂版においては、これらの結果が成立する環境をより一般化した。同様に、投稿した雑誌からの要求により、論文"Cheap Talk with an Exit Option: A Model of Exit and Voice"を改訂し、再投稿するとともに最新のヴァージョンをディスカッション・ペーパーにした。この論文では、Crawford and Sobel (1982)流のチープ・トーク・モデルに送信者の退出オプションを導入し、退出の信憑性がチープ・トークによる情報伝達を高めることを示した。この退出と情報伝達の補完性は、Hirschmann(1987)で議論された退出と発言の補完性を理論的に示したことと解釈できる。さらに改訂版においては、より一般的なクラスの均衡を分析することにより、上述の結果が成立するためには、受信者の退出利得が小さいことが必要であることを明らかにした。また、東京大学(当時)の神谷和也氏、関西大学の小林創氏、大阪府立大学の七條達弘氏との共同研究で、貨幣サーチ・モデルの実験を行い、その研究成果をまとめた論文"Price and Equilibrium Selection in Monetary Search Models: An Experimental Approach"を作成中である。経済実験において、想定した通りの結果が出なかったため、追加的な対照実験が必要になり、その準備および結果の分析に時間が掛かったことが理由である。具体的には、貨幣均衡への収束が明確に観察されなかったため、他の被験者の取引価格を観察できる設定の対照実験を必要とした。論文"Cheap Talk with an Exit Option: A Model of Exit and Voice"を改訂し、International Journal of Game Theory誌に掲載が決まった。この論文ではハーシュマンの提唱した退出・発言メカニズムをチープ・トーク・モデルを用いて分析した。具体的には、チープ・トークの送信者が、受信者の行動を見た上で、退出オプションを行使するか否かの意思決定をモデルに加えた。その結果、退出の信憑性が発言の力を高めることが明らかになった。これは退出と発言が補完的に働くという予測を理論的に明らかにしたという貢献がある。論文"Equilibrium Selection in Monetary Search Models: An Experimental Approach"(神谷和也氏、小林創氏、七條達弘氏との共著)を作成した。この論文では貨幣のサーチ・モデルで見られる定常均衡の実物的非決定性を経済実験からアプローチした。具体的には、定常均衡が複数存在するような貨幣のサーチ・モデルを構築し、経済実験を行った。その際、売り手の提示価格のグループ平均を単位根検定にかけることによって定常均衡への収束を定義した。その結果、ある条件の下では最も効率的な均衡への収束が確認できる一方、総体的には非決定性が依然として観察された。また被験者は一定の貨幣を残そうとしたり、実験が進むにつれて取引を拒否するような、理論的な予測とは異なる傾向が観察された。貨幣サーチ・モデルの実験について、今年度行った実験結果をより明確にするために、追加的な対照実験を行う必要がある。

具体的には、パラメータの値を変更した場合およびグループの人数を増やした場合で価格や貨幣保有分布の収束の様子がどのように異なるかを比較する。また国内外のコンファレンス・研究会に参加・報告することにより、専門家との交流を図る。経済理論貨幣サーチ・モデルの実験について、今年度行った実験結果をより明確にするために、対照実験を行う必要がある。より具体的には、他人の価格の提示額を各被験者に知らせない形で実験を行ったが、これを知らせる形の実験も遂行し、それらの間で価格や均衡の収束の様子がどのように異なるかを比較する。経済実験において、想定した通りの結果が出なかったため、追加的な対照実験が必要になり、その準備および結果の分析に時間が掛かり、海外でのコンファレンスの報告に間に合わなかったことが理由である。投稿した雑誌からの改訂要求に追われたことにより、研究報告を行えなかったことが主な理由である。申請者の今までの研究成果を発展させる形で研究を進めつつ、国内外のコンファレンス・研究会に参加・報告することにより、専門家との交流を図る。特に次年度使用額については、国内の研究者との共同研究打合せについて支出する予定である。
ガラスの熱振動特性と弾性不均一性

平成30年度では、(1)局在化振動モードの特性・起源を明らかにした、(2)音波輸送特性の異常性を局在化振動モードから理解した、(3) (1),(2)を記述する理論を、弾性不均一性の概念を基盤にして構築したの3つの成果を出した。具体的には、(1)では局在化振動モードの振動状態、また局在化領域の大きさといった特性を、分子シミュレーションによって明らかにした。局在化領域では分子振動はエネルギー的に不安定なものであるが、それを周りの分子振動が支えているという振動状態であることが分かった。(2)ではガラス中を伝搬する音波の特性を、分子シミュレーションによって明らかにした。特に連続体極限に達するような低周波数域においても、ガラスの音波は強く散乱するが、その散乱が局在振動に起因していることが分かった。すなわち、低周波数域ではガラスは局在化振動という欠陥がある弾性体として振る舞うことが分かった。さらに(3)では、(1)と(2)において明らかになったガラスの振動物性を記述する理論を構築した。これまでに構築された理論では、局在化振動を記述することができなかった。今回、弾性不均一性の概念を用いて、弾性率が空間中を揺らいだ弾性体方程式から出発して、有効媒質近似を適用することによって、現象論的に局在化振動を捉える理論を構築することに成功した。さらには、強く散乱される音波特性の記述にも成功した。(1)と(2)に関しては海外学術雑誌の論文として出版した。(3)に関しては現在、論文を執筆中である。また、これらの結果を国内・外の学会で発表を行った(合計10件、うち招待講演6件)。さらに本研究成果をより現実に近い系、具体的には高分子、ダイマー分子からなるガラスへと展開することができた。いずれも論文執筆中である。本研究では、ガラスの振動特性を弾性不均一性を導入した弾性力学の枠組みで記述することを目標とする。平成29年度は、ガラスの振動解析を実施し、その振動特性を比較的高周波数域のメソスケールから、マクロな連続体極限(低周波数・長波長極限)まで、幅広く明らかにした。まず、メソスケールでは振動モードが過剰に集まるボゾンピークと呼ばれる現象を確認した。これは実験でも観測されており、本研究は分子シミュレーションで再現した。このボゾンピーク領域では、振動モードが乱れた振動であることが分かった。このような乱れた振動は弾性率の不均一性に起因するものと考えられる。そこから周波数を下げていく、すなわちスケールを大きくすると、弾性不均一性が阻止化されることでその不均一性が弱くなり、それに応じて振動特性が変化していく。巨視スケールでは、弾性率の不均一性が見えなくなる。そのため、振動モードは(一様な)弾性体力学で記述される弾性波となることが期待される。実際に、ガラスには振動モードとして弾性波が存在する。ところが、弾性波以外に、それとは全く異なる局在化した振動モードが存在することが明らかになった。弾性率の不均一性がみえなくなると期待される巨視的なスケールにおいてさえも、弾性波以外の振動モードが存在することは驚くべき結果である。これは、連続体極限においてさえも、弾性率の不均一性の影響がなくなることはなく、ガラスの物性に有意に影響を与えることを示している。さらに、本研究によって、弾性波は結晶で成り立つデバイ則に従う一方で、局在化振動はデバイ則とは全く異なるノンデバイ則に従うことが明らかになった。本研究は、以上のような振動特性を、レナードジョーンズ系を含めた複数のガラスで観測しており、本結果が構成分子に依存しない、アモルファスに起因する普遍的なものであることが示唆された。当初の計画以上に進展していると評価する。また、本研究を始める前に期待していた以上の研究成果を出すことができたと考える。平成29年度の計画は、ガラスの振動解析を実施し、その振動特性を比較的高周波数域のメソスケールから、マクロな連続体極限(低周波数・長波長極限)まで幅広く明らかにすることであった。この目標は十分に達成でき、研究成果を次の論文にまとめることができた:H. Mizuno, H. Shiba, A. Ikeda, PNAS 114, E9767-9774 (2017); M. Shimada, H. Mizuno, A. Ikeda, PRE 97, 022609 (2018)。また、国際学会、国内学会で研究成果の発表を行うことができた。研究実績で述べた通り、連続体極限ではガラスの振動特性が弾性波になることが期待されるが、本研究によって実はそうではなく、弾性波と局在化振動が混在したものであることが明らかになった。この結果は、本研究を始める前は予想できなかったものであるが、ガラス物性を理解する上で本質的に重要なものであると考えられる。また、当初計画していたレナードジョーンズ系のガラスだけではなく、それとは異なるポテンシャル系のガラスの解析も実施し、特異な振動特性の普遍性を示唆することができた。これらの結果は、ガラス物性の理解に大きく貢献するものであり、ガラス物性の分野にインパクトを与えることができたと考える。さらに、本研究成果をもとにプレス発表を行い、成果を社会に発信する活動を行った。その結果、日経産業新聞(2017年11月27日)、日経新聞(2018年3月4日)ほか、多くのメディアに取り上げられ、本研究成果の重要性、面白さを広く伝えることができたと考える。

平成30年度では、(1)局在化振動モードの特性・起源を明らかにした、(2)音波輸送特性の異常性を局在化振動モードから理解した、(3) (1),(2)を記述する理論を、弾性不均一性の概念を基盤にして構築したの3つの成果を出した。具体的には、(1)では局在化振動モードの振動状態、また局在化領域の大きさといった特性を、分子シミュレーションによって明らかにした。局在化領域では分子振動はエネルギー的に不安定なものであるが、それを周りの分子振動が支えているという振動状態であることが分かった。(2)ではガラス中を伝搬する音波の特性を、分子シミュレーションによって明らかにした。特に連続体極限に達するような低周波数域においても、ガラスの音波は強く散乱するが、その散乱が局在振動に起因していることが分かった。すなわち、低周波数域ではガラスは局在化振動という欠陥がある弾性体として振る舞うことが分かった。さらに(3)では、(1)と(2)において明らかになったガラスの振動物性を記述する理論を構築した。これまでに構築された理論では、局在化振動を記述することができなかった。今回、弾性不均一性の概念を用いて、弾性率が空間中を揺らいだ弾性体方程式から出発して、有効媒質近似を適用することによって、現象論的に局在化振動を捉える理論を構築することに成功した。さらには、強く散乱される音波特性の記述にも成功した。(1)と(2)に関しては海外学術雑誌の論文として出版した。(3)に関しては現在、論文を執筆中である。また、これらの結果を国内・外の学会で発表を行った(合計10件、うち招待講演6件)。さらに本研究成果をより現実に近い系、具体的には高分子、ダイマー分子からなるガラスへと展開することができた。いずれも論文執筆中である。当初の計画では、平成30年度は局所弾性率を計測し、その不均一性と振動特性との対応関係を調べる予定であった。しかしながら、先に述べたように、連続体極限において予期されなかった局在化振動が発生することが明らかになったため、弾性不均一性との対応関係を調べる前に、まずはこの局在化振動の性質を徹底的に調べる必要があると考える。また、これまでの実験でガラスの低周波数域の音波輸送特性に異常があることが言われてきたが、この異常性はまさに局在化振動モードと直接的に関係したものであると考えられる。そこで、平成30年度の研究計画は、(1)局在化振動の特性を明らかにする、(2)音波輸送特性の異常性を局在化振動から理解するの2点を実施し、その上で(3)弾性不均一性との対応関係を調べることとする。具体的には、(1)では局在化振動がどのような分子振動であるか、局在化はどれくらいの大きさをもっているか、その特徴的な長さスケールなどを調べて、局在化振動の特性を明らかにする。(2)ではガラスの音波輸送特性に関して、特に、低周波数域に着目し、音波輸送特性と局在化振動の関係性を明らかにする。そして、(3)では、局在化振動、異常な音波輸送特性を弾性不均一性をベースとして理解する。局在化振動は、弾性不均一性の直接的な表れである。
体タンパク質の同化・異化過程におけるソマトメジンCの機能

ソマトメジンC(別名インスリン様成長因子I、以下IGF-I)は、動物の成長をはじめ多くの代謝において重要な機能を果していることが明らかになりつつあるペプチドホルモンである。本研究は、このIGF-Iの合成・分泌、血中での存在状態が、食餌条件によってどのような影響を受けるかを解析し、体タンパク質の合成・分解過程におけるこのホルモンの意義を明らかにしようとしたものである。(1)まず、タンパク質栄養の条件とIGF-Iの血中濃度との関係を調べ、栄養条件のよい場合は、IGF-Iの濃度が高く、悪い場合は濃度が低いことを確認した。(2)次に、栄養状態のよい場合は、IGF-Iが、血中でIGF結合タンパク質(以下IGFBP)-3と呼ばれるタンパク質に主に結合しているのに対して、栄養状態の悪い場合には、このIGFBP-3に結合したIGF-Iの量が激減することを確認した。この増減と並行して、IGFBP-3の血中濃度は変動した。すなわち、栄養条件の悪い場合は、IGFBP-3の血中濃度は激減した。逆に、IGFBP-IおよびIGFBP-2の血中濃度は、栄養条件の悪い場合に増加した。(3)次いで、肝臓中のIGF-ImRNA、複数のIGFBPのmRNA量におよぼす食餌条件の影響を調べ、この量が、基本的に血中のIGFBPsの濃度に並行して増減することを確認した。さらに上記各mRNAの合成速度の測定等を行って、上記の諸現象の機構を解析し、体タンパク質の合成・合解過程におけるIGF-Iの生理的意義について新しい知見を得ることができた。ソマトメジンC(別名インスリン様成長因子I)は、近年体内の多くの反応においてその生理的意義の重要性が注目されているペプチドホルモンである。本研究は、このホルモンの体タンパク質代謝における役割を解明しようとするものである。まず、栄養価の異なる食品タンパク質をラットに与え、動物をタンパク質同化もしくは異化が優位な状況を作出した。これらの動物について、血漿中のソマトメジンCの濃度を、2種類の方法で測定した。一つは、血漿を直接ラジオイムノアッセイ法で測定する方法(以下この方法で定量される量をIRーSmCと表示)、他は、血漿を酸・エタノ-ル処理をすることにより、結合タンパク質とソマトメジンCを解離させた後前述の方法で定量する方法(以下TーSmCと表示)である。その結果、諸種の指標から判断した体タンパク質の同化状態のよい動物ほどIRーSmC、TーSmCともに高い値を示すとともに、IRーSmCとTーSmCの比も大きいことが明らかになった。この結果は、ヒトを含めて、動物のタンパク質代謝状態の評価にこの指標を用い得ることを示している。また、この結果は、ソマトメジンCの血中での存在状態が、動物の体タンパク質の同化・異化状態によって大きく影響をうけることを示唆していた。そこで、上記の飼育条件下における、血液中のソマトメジン結合タンパク質(以下IGFBP)の定量と、そのソマトメジンCによる飽和度を測定した。その結果、タンパク質の同化状態の良好な動物ほど、血液中のIGFBPー3の濃度は高く、IGFBPー1の濃度は低いこと、IGFBPー1のソマトメジンCによる飽和度は低いことを明らかにした。さらに、肝臓をはじめとして、諸臓器のソマトメジンCmRNAの定量を行ったところ、mRNA量も同化・異化状態によって大きな影響を受け、同化状態のよい動物ほどソマトメジンCmRNAの量が多いことが明らかになった。ソマトメゾンC(別名インスリン様成長因子I)は、動物の体タンパク質代謝において、非常に重要な機能をはたしていることが明らかになりつつあるペプチドホルモンである。このホルモンは、動物に良質の食餌タンパク質を与えると血中濃度が上昇する。一方、このホルモンは、血中でIGF結合タンパク質と呼ばれる複数のタンパク質に結合している。

この結合タンパク質の血中濃度も食餌条件特に食餌タンパク質によって大きな影響を受ける。本年の研究では、このソマトメジンCの血中濃度およびIGF結合タンパク質の血中濃度が、実験的糖尿病、実験的肝障害の場合にどのような影響を受けるかを明らかにし、さらにこれらの障害動物に適すると予想される食餌タンパク質源を設計し、その有効性を体タンパク質代謝の一般的指標および、ソマトメジンCとIGF結合タンパク質の動態によって判断しようとした。成長期の雄ラットに、Streptozotocinを注射して糖尿病とし、またDーgalactosamineを注射して実験的肝障害を誘起した。これらの動物の血漿アミノ酸組成を調べ、そのパタ-ンを正常化するように食餌アミノ酸の組成を調整した飼料を給与する区(試験区)と、対照区としてカゼインを給与する区を設けた。対照区に比して試験区では、糖尿病の場合、体重の減少も抑制されたほか、対照区で特に著しかったソマトメジンCの血中濃度の減少が緩和され、IGF結合タンパク質ー1濃度の上昇が抑制された。肝障害の場合も、血漿GPTの低下のほか、ソマトメジンCの血中濃度の減少の抑制傾向が認められた。以上の結果により、今回調製した疾病用の窒素源はタンパク質代謝上有効であるばかりか、内分泌学的にもその有効性が証明されたと結論した。ソマトメジンC(別名インスリン様成長因子I-IGF-I)は、動物の成長・発達をはじめ諸種の代謝において、重要な機能を果していることが明らかになりつつある新しいホルモンである。このホルモンは、血液中で、特定のタンパク質(IGF結合タンパク質・複数、以下IGFBPs)と結合しており、どの結合タンパク質と結合しているかが、このホルモンの作用発現に大きく影響すると考えられている。本年度の研究では、このIGFBPsのメッセンジャーRNA量が、食餌条件によりどのような制御を受けているかを明らかにしようとした。動物をタンパク質を給与しない(無タンパク質食給与)、栄養価の悪いタンパク質を給与する(小麦グルテンの給与、大豆タンパク質の給与)等の条件下に置き、肝臓中のIGFBP-14のmRNA量を定量した。その結果、IGFBP-1およびIGFBP-2については、栄養条件が悪くなると、肝臓中のmRNA量が著増することが明らかになった。小麦グルテンにリジンおよびスレオニンを添加した場合、また大豆タンパク質にメチオニンを添加した場合等、食餌タンパク質の栄養価が改善されると、上記2種類のIGFBPsのmRNA量は激減した。一方、IGFBP-3およびIGFBP-4については、変動が認められないが、減少が認められた。また、ストレプトゾトシンを投与して実験的糖尿病にした動物でも、栄養条件の悪い場合と類似した変化が認められた。以上の結果は、IGFBPsの血液中での濃度変化をよく反映するものであると同時に、IGFBPsの遺伝子発現が、食餌条件によって、また、インスリンによって極めて厳密に制御されていることを示しているものと結論した。また、今回の食餌条件では、血液中インスリン濃度に有意差がないことから、食餌とインスリンは、IGFBPsの遺伝子発現について独立した効果を示すともの考えられた。
弾性波による地下の断裂系の高精度探査に関する研究

本研究は、地下に存在する亀裂、破砕帯及びそれらの集合である断裂系を弾性波を用いて高精度に探査・モニタリングを行う手法を開発することを目的とした。本研究の成果は以下の通りである。・多数の亀裂によって構成されている低速度破砕帯の弾性波伝播特性についてモデル実験及びモデル計算を行い、弾性波の周波数が伝播特性に大きく影響することを明らかにした。・配向性亀裂の存在によって生じる岩盤の異方性を考慮した弾性波速度トモグラフィにより、岩盤内の亀裂の方向及び異方性の程度を求める手法を開発した。・弾性波の振幅及び波形を用いた弾性波減衰トモグラフィにより岩盤の減衰係数を求める方法を開発した。さらに、減衰トモグラフィが岩盤内の亀裂の探査に有効であることを確認した。・水で飽和した亀裂への気体の圧入により亀裂の弾性波伝播特性が大きく変化することをモデル実験によって確認した。さらに、気体の注入前後それぞれに弾性波計測を行い、伝播特性の変化を抽出することにより、亀裂の高精度探査及びモニタリングを行うことが可能であることをモデル実験及びモデル計算によって明らかにした。