hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物発現組換えタンパク質の安定的蓄積に関する研究

本研究は、植物を利用した組換えタンパク質の生産において、植物細胞内での組換えタンパク質の分解を防ぐことによって、その生産量を向上させるための技術開発を行うことを目的とした。各種生物由来のプロテアーゼインヒビターを、モデルタンパク質と植物体内で共発現させた結果、一部のプロテアーゼインヒビターにおいてモデルタンパク質の生産性の向上が確認された。このことから、植物体内における組換えタンパク質の安定性が向上し、その蓄積量を大幅に増加させることが可能であると考えられる。また、植物細胞内における不安定さから生産困難であると考えられる組換えタンパク質の生産が可能になることも期待される。2013年度は、まず、さまざまな生物種よりプロテアーゼインヒビター遺伝子の単離を実施した。各種生物に由来するcDNAライブラリーなどから、プロテアーゼインヒビター特異的なプライマーを用いたPCRにより遺伝子を増幅することで、当該遺伝子を単離した。単離したそれぞれの遺伝子を植物遺伝子組換え用バイナリーベクターへクローニングした。構築したバイナリーベクターを、植物遺伝子組換えのためのAgrobacterium tumefaciens(アグロバクテリウム)へ導入し、植物遺伝子組換えに用いるアグロバクテリウムを作成した。プロテアーゼインヒビター遺伝子を導入したアグロバクテリウムを用いて、本研究でのモデル植物でありタバコの一種であるNicotiana benthamianaの遺伝子組換えを実施した。得られた再分化個体に対して、RT-PCRによるプロテアーゼインヒビター遺伝子の発現解析、ウエスタンブロットによるプロテアーゼインヒビター発現解析を行った。これらの解析で良好な結果を得られた再分化個体については、導入された遺伝子のコピー数についても検討を加え、シングルコピーの再分化個体の選抜を行った。4種類のプロテアーゼインヒビターについて、それぞれのプロテアーゼインヒビターを生産する遺伝子組換えNicotiana benthamianaを作出した結果、プロテアーゼインヒビターの生産が認められ、かつ、シングルコピーと推定される植物体が複数系統得られており、今後これらを用いて研究を進める予定である。2014年度は、2013年度までに作成したプロテアーゼインヒビター発現用及び、有用タンパク質発現用Agrobacterium tumefaciens LBA4404株(アグロバクテリウム)を用いて、タンパク質の一過性生産試験を行った。本研究におけるモデル植物であるタバコの一種Nicotiana benthamianaの野生型植物体に対して、アグロインフィルトレーション法により実施した。プロテアーゼインヒビターと有用タンパク質について、複数の組み合わせにおいて一過性生産試験を実施し、ウエスタンブロッティング法により有用タンパク質の生産状況の解析を、RT-PCRにより有用タンパク質遺伝子由来mRNAの発現状況の解析を実施した。その結果、これまで植物において全く発現が認められなかった有用タンパク質の一部において、プロテアーゼインヒビターと共発現させることによって、植物体において発現が認められるようになった。一方、2014年度は、これまでにクローニングしたプロテアーゼインヒビターとは別種のプロテアーゼインヒビター遺伝子を新たにクローニングした。クローニングした遺伝子は、シーケンスを解析した後に、植物発現用バイナリーベクターへ組み込んだ。作成したプロテアーゼインヒビター植物発現用バイナリーベクターを用いて、アグロバクテリウムの形質転換を実施した。作成した組換えアグロバクテリウムについて、PCRにより目的遺伝子が導入されていることを確認した。2015年度は、組換えタンパク質とプロテアーゼインヒビターを同時に植物体において一過性発現させ、その効果を検討した。モデルタンパク質およびプロテアーゼインヒビターを35Sプロモーター下で発現するようベクターを構築し、それぞれのベクターによりAgrobacterium tumefaciens(アグロバクテリウム)を形質転換した。モデル蛋白質発現用およびアグロバクテリウム懸濁液プロテアーゼインヒビター発現用アグロバクテリウム懸濁液を混合し、Nicotiana benthamianaをアグロインフィルトレーションに供した。インフィルトレーション処理後3日目の葉試料についてモデル蛋白質発現状況をウエスタンブロットにより解析した結果、モデル蛋白質単独で発現させた際にはモデル蛋白質の生産は認められなかった。一方、モデル蛋白質とプロテアーゼインヒビターを共発現させた場合、予想される分子量と同じ位置に、モデル蛋白質に対する抗体に特異的に反応するバンドが検出された。本研究の結果、植物において組換えタンパク質をプロテアーゼインヒビターと共発現させることで、安定な生産が可能となることが示唆された。本成果は2015年度の第33回植物細胞分子生物学会において発表を行った。また、多数のベクターについてその機能性を簡便に検討する必要が生じたことから、簡便なアグロインフィルトレーション法を開発し、論文発表を行った。目的とする組換えタンパク質とプロテアーゼインヒビターを植物体中で共発現させることで、目的タンパク質の発現が向上することが確認された。また、特別な装置類を必要としない簡便なアグロインフィルトレーション法を開発を行った。2016年度は、本課題において開発したリーフディスクを利用した簡便なアグロインフィルトレーション法について追加の研究を実施した。実験に使用するアグロバクテリウム菌体の濃度、減圧処理における条件検討、培地に添加する抗真菌抗生物質の濃度の検討、リーフディスク培養期間などをGFP(Green fluorescent protein)をモデルタンパク質として、また、モデル植物体としてタバコの一種であるNicotiana benthamianaを用いて実施し、アグロインフィルトレーションの条件を最適化した。最適化した実験条件を用いて、N. benthamianaの葉位における組換えタンパク質生産性の違いについて検討を加えた。

また、複数のRNAサイレンシングサプレッサーを組換えタンパク質と共発現させ、組換えタンパク質生産におけるRNAサイレンシングサプレッサーの効果の相違についても、リアルタイムRTーPCRやウエスタンブロット解析により検討を加えた。さらに、有用タンパク質の一種であるヒト酸性線維芽細胞増殖因子(Acidic fibroblast growth factor,aFGF)の生産試験も実施し、本アグロインフィルトレーション法の有効性を検証した。本インフィルトレーション法を用いて、プロテアーゼインヒビターと有用タンパク質の共発現試験を実施し、プロテアーゼインヒビターのタンパク質生産における有用性について検討した。本研究は、植物を利用した組換えタンパク質の生産において、植物細胞内での組換えタンパク質の分解を防ぐことによって、その生産量を向上させるための技術開発を行うことを目的とした。各種生物由来のプロテアーゼインヒビターを、モデルタンパク質と植物体内で共発現させた結果、一部のプロテアーゼインヒビターにおいてモデルタンパク質の生産性の向上が確認された。このことから、植物体内における組換えタンパク質の安定性が向上し、その蓄積量を大幅に増加させることが可能であると考えられる。また、植物細胞内における不安定さから生産困難であると考えられる組換えタンパク質の生産が可能になることも期待される。有用タンパク質とプロテアーゼインヒビターの一過性発現の結果、これまで植物体において発現が認められなかった一部のタンパク質で、植物体内での発現が確認された。論文投稿の結果、一部追加実験の必要があったため、実施する予定である。分子生物学これまでに獲得した遺伝子組換え体を用いて、有用タンパク質の一過性生産試験を行い、野生型植物体との比較検討を行う。プロテアーゼインヒビター生産遺伝子組換えNicotiana benthamianaの作出、一過性発現ともに計画通りに順調に進んでいる。論文投稿の結果、一部追加実験の必要が生じたため。国内旅費として見込んでいたが、出張を取りやめたため。追加実験のための試薬、論文投稿費用、論文別刷り費用として使用する予定である。これまでに獲得した遺伝子組換え体をもとに、ホモ個体の獲得を行う。また、遺伝子組換え植物体を用いて、モデルタンパク質の一過性発現を実施し、生産量について野生型との比較検討を行う。27年度に、あらためて内国旅費として使用する予定である。当初インキュベーターを購入予定であったが、設置場所等の問題により購入を次年度に先送りした。今年度あらためて購入を予定している。
微細径ファイバースコープによる顎関節腔内の立体観察

微細径ファイバースコープによる顎関節腔内の立体観察を試みてきた。昨年は装置、三次元画像システムの改良、2チャンネルのイメージファイバーを1つの外套管にまとめ、左右の眼にそれぞれのチャンネルの画像をヘッドマウントディスプレイ上に投影することで左右の視差を利用した、正しい立体視のできる微細径関節鏡が開発できた。今年度はこの方法を臨床に応用し関節腔内病変が疑われた症例において検討した。その一例は顎関節のMR画像検査で滑膜性軟骨腫症の疑われたもので、本検査法で軟骨瘤の存在を確認後、共同研究者の開発した生検用微小鉗子を用いて生検を行った。生検の結果滑膜性軟骨腫症と診断された。一方関節腔内の線維性病変の描出においては、癒着部位や穿孔部位の確認に有効であり、二重造影画像上での存在部位においても一致していた。さらに造影検査に続いて行われる関節腔内剥離授動術を行う上では線維性病変の存在位置の把握が治療効果を左右する一因であり、そのアプローチとしても有効であった。。実際には関節鏡検査および剥離授動術は単独では行えない。しかし、現時点では立体観察が可能なのは術者だけである。各種の操作を行う上でアシスタントとの連携をスムーズにする必要があり、そのためには立体画像の表示方法にさらなる改良が必要であった。関節腔内の三次元的状態の把握は、線維性病変や腫瘍性病変の診断に有効であり、関節鏡視画像に慣れていない者でも三次元的な位置の認識が可能なので、関節鏡の操作が容易になる可能性を示すものであった。従来のファイバースコープを用いた微細径関節鏡の技術を応用し、1本の関節鏡のなかに2本のイメージチャンネルをもつ立体観察の可能な関節鏡を開発した。さらに、メディカルサイエンス社の開発による既製品の細径内視鏡用内視鏡装置を改良し、現在使用中の関節鏡検査の術式で検査を行い、立体内視が可能か否かを検討した。弱電気メーカですでに実用化されている三次元画像システムを利用、改良し内視鏡を制作した。内視鏡は通常1本のイメージガイドで二次元画像を構成しているが、このイメージガイドを左右別々に分け、右からの情報と左からの情報を重ね合わせることとした。それ以外の部分、ライトガイドやファイバーイメージング装置は現行のまま使用した。画像の出力方法としてはSONYのパーソナルCDモニター・Glasstronによって三次元画像が構成されるようにした。制作した立体関節鏡を用いて、これまでの関節鏡と平行して使用した。術式としては従来と変わりなく、患者への負担が増大することはなかった。その結果、関節腔内の滑膜増生などが3次元的に観察が可能であり、病態の把握に有効であった。特に、関節内の立体構造の把握に有効であった。しかし、立体視用眼鏡が1台しかなく、術者本人しかその画像を観察することが出来なかったこと、眼鏡自体の画面がやや小さいこと、左右別々のイメージガイドを使用したことによる干渉縞が生じてたことなどの問題も見られた。これらは今後の改良課題である。。
可溶性スーパー抗原の作成とそれによる免疫寛容の機構の解明と臨床応用

野生由来のspretusマウスには少なくとも11ヶのMtv遺伝子がある。今までに多くのMtvが様々な特異性のあるスーパー抗原を産生することが知られている。しかし、Vβ4, Vβ8.2に対するものは見つかっていない(外因性ウイルスを除く)。このspretusマウスにこれらの特異性のあるスーパー抗原が発現されていることがわかり、その遺伝子の塩基配列と染色体上の位置の同定を行った。まず、他のMtvの影響を除くため、MtvをもたないCzech IIマウスに、バッククロスを3代あるいは4代くり返した。Vβ4特異的スーパー抗原をコードするsag遺伝子は2種あった。そのうちの1つの塩基配列はVβ3特異的スーパー抗原遺伝子のものと類似していたが、他のものは今までにみつかっているsag遺伝子との類似性は乏しかった。すべての染色体上約2cMの距離にあるmicro satellitesに対する様々のプライマーを用い、染色体上の位置と同定を行った。これらのsag遺伝子は第1,第6染色体上にあると考えられる。Vβ8.2特異的スーパー抗原をコードするsag遺伝子は2つあった。そのうちの一つの塩基配列は、今日までに見つかっているsag遺伝子のいずれとも類似性がなかった。もう一つのsag遺伝子の塩基配列を検索している。これら2つのsag遺伝子の染色体上の位置は現在決定中である。更に、Vβ4, Vβ8.2を発現するTハイブリドーマ細胞株を多数樹立した。上記sag遺伝子をB細胞腫瘍株にトランスフェクションし、これらのTハイブリドーマにより、これらのスーパー抗原の特異性を確認中である。この研究中、SJLマウスにあるMtv29sag遺伝子の作るスーパー抗原もVβ8.2に働くことがわかった。2.可溶性スーパー抗原の作成とそれを用いた免疫反応の制御。強力なT細胞活性能、ネガティブセレクション,anergyを引きおこすMtvスーパー抗原は膜貫通型細胞表面分子である。これを可溶型分子にすることにより免疫制御剤として使うことができる。我々は、インバリアント鎖、IgGとのfusion proteinを作製したが、スーパー抗原機能は全くなかった。この原因はMHCクラスII分子との結合力の弱さにあると考えられる。この弱点を補うため、最近、我々が発現したCD4欠損マウスの産生する可溶性CD4分子とのfusion proteinを作製している。この可溶性CD4分子はいくつかのCD4特異的抗体により認識されるから、本来のCD4分子と同様MHCクラスII分子のα2,β2ドメインとの結合能力があると考えられる。従って、このfusion proteinは機能すると考えられる。スーパー抗原はT細胞受容体Vβに特異的であるから、その作用を検出する手段として、Vβ特異的抗体によるVβレパトワの変化の解析が行われている。我々は昨年、Vβ8.3とVβ8.2/Vβ8.3に特異的な2種のモノクローナル抗体を樹立した。引き続き、本年度はVβaハプロタイプマウスのVβ10aに対するものを樹立した(論文投稿中)。

この弱点を補うため、最近、我々が発現したCD4欠損マウスの産生する可溶性CD4分子とのfusion proteinを作製している。この可溶性CD4分子はいくつかのCD4特異的抗体により認識されるから、本来のCD4分子と同様MHCクラスII分子のα2,β2ドメインとの結合能力があると考えられる。従って、このfusion proteinは機能すると考えられる。スーパー抗原はT細胞受容体Vβに特異的であるから、その作用を検出する手段として、Vβ特異的抗体によるVβレパトワの変化の解析が行われている。我々は昨年、Vβ8.3とVβ8.2/Vβ8.3に特異的な2種のモノクローナル抗体を樹立した。引き続き、本年度はVβaハプロタイプマウスのVβ10aに対するものを樹立した(論文投稿中)。(1)Mouse mammary tumor virus由来の可溶性スーパー抗原の作製:ヒト免疫グロブリンIgG1の定常領域遺伝子とMtv-7スーパー抗原遺伝子(細胞外部分をencodeする部分)とを連結し、pBOS vectorに挿入した。これをマウスB細胞腫瘍にトランスフェクションして、その上清中にスーパー抗原活性を検索中である。(2)SWRマウスのコラーゲンによる関節炎はヒト自己免疫疾患である慢性関節リウマチのモデルとなっている。福井医大で維持しているこの系統のマウスの一部に自然発症慢性関節炎がおこることが分った。これらから高率に関節炎が発病する亜系統を作製中である。これは将来作製されるであろう可溶性スーパー抗原による自己免疫疾患の治療法の開発に重要な役割をなすと予想される。(3)野性由来マウスとNOD-V_β^aとの間でbackcrossマウスを200匹作製し、そのV_β4^+をV_β8.2^+T細胞のレベルを検索した。その結果この野性由来マウスはV_β4^+とV_β8.2^+に特異的内因性スーパー抗原をそれぞれ3個と4個もつことが分かった。このうち各1個は弱いスーパー抗原である(partial deletion)と考えられる。しかし、これはpartial deletionでなく他のスーパー抗原による代償的増加とも解釈できる。これらのスーパー抗原をencodeとする内因性mouse mammary tumorvirusとそのsequenceを同定中である。(5)マウスV_β20_aに対するモノクローナル抗体の樹立:この抗体を用いV_β20_a^+T細胞のレベルを免疫遺伝学的に検索した。現在まで、このV_β20_aに特異的なスーパー抗体は見つかっていない。しかし、V_β20_a^+CO4^+T細胞はMHCクラスIIE分子によりpositive selectionされることが分った。(1)Mouse mammary tumor virus由来可溶性スーパー抗原の作成:ヒト免疫グロブリンIgGlの定常領域遺伝子とMtv7スーパー抗原遺伝子とを連結しpBOS vectorに挿入し、マウスB細胞腫瘍にトランスフェクションをした。
星細胞腫の中間径フィラメントに関する研究

星細胞腫の生物学的特徴を明らかにするため、星細胞の構成する中間径フィラメントの構成蛋白であるGFAPとビメンチンを対象として研究を行った。中間径線維の重合、脱重合の調節機序に係わるリン酸化が星細胞腫において果たす役割を調査し、星細胞腫において細胞骨格が増殖や細胞接着にどのように関与するのか検討することを目的とした。悪性度の低い星細胞腫(astrocytoma Grade II)20例、悪性度の高いanaplastic astrocytoma(Grade III)10例とglioblastomall例の手術摘出標本を用いて、抗リン酸化GFAP抗体(pG2)による免疫組織化学的検討を行った。GFAP陽性を示す星細胞腫組織やRosenthal fiber(pilocytic astrocytomaなどに出現し、変性構造物と考えられる)は、pG2陰性であった。腫瘍内の反応性星細胞以外は大多数がGFAP陰性を示す、悪性星細胞腫や膠芽腫の21例中5例が、pG2陽性であった。pG2陽性の分裂期細胞も認めたが、pG2陽性細胞はほとんど分裂間期の細胞であった。ヒトグリオーマ培養細胞においてはリン酸化GFAPが出現する分裂期に特異的であるpG2が、悪性星細胞腫組織内の腫瘍細胞群を染色した。pG2陽性を示した5症例の臨床記録から、手術放射線化学療法後の再発までの期間、生存期間を検索したが、pG2陰性の悪性星細胞腫・膠芽腫の症例群との差は認めなかった。従来のビメンチン抗体による星細胞腫の検索では非特異的所見が得られた。最近当研究室で得られたリン酸化ビメンチンに対する抗体を用いた星細胞腫の検索を、蓄積した新鮮凍結標本を含めて、行っている。星細胞腫の生物学的特徴を把握するため、星細胞系中間径フィラメントの構成蛋白であるGFAPとビメンチンを対象として、中間径線維の重合、脱重合の調節機序に係わるリン酸化が星細胞腫において果たす役割を明らかにするとともに、星細胞腫において細胞骨格が増殖や細胞接着にどのように関与するのか検討することを目的とした。今年度は、悪性度の低い星細胞腫(astrocytoma Grade II)20例、悪性度の高いanaplastic astrocytoma(Grade III)10例とglioblastomall例の手術摘出標本を用いて、抗リン酸化GFAP抗体(pG2)による免疫組織化学的検討を行なった。GFAP陽性を示すRosenthal fiber(pilocytic astrocytomaなどに認め、変性構造物と考えられる)や星細胞腫組織は、pG2陰性であった。大多数がGFAP陰性を示す、悪性度の高い星細胞腫や膠芽腫で、5例のpG2陽性例を認めた。pG2陽性の分裂期細胞も認めたが、ほとんどのpG2陽性細胞は分裂間期の細胞であった。悪性グリオーマ組織内で高頻度にリン酸化GFAP陽性細胞群の出現を認めた。今後、グリオーマ細胞の浸潤部位での検討とビメンチンにおける解析を予定している。次に、中間径フィラメント構成蛋白の欠損細胞を作成し、その機能を解析するための予備実験を行った。正常構造のvimentin遺伝子から、制限酵素を用いた遺伝子組替えを繰り返すことにより、意図した部位で遺伝子を欠損させた2種のdominant-negative geneを得た。これらを、神経膠腫由来のU251-MG、SK-MG-1培養細胞にDEAE-dextran法でtransfectionした。現在、導入3日後に蛍光染色を行い、遺伝子導入によるvimentin発現の変化を検討している。星細胞腫の生物学的特徴を把握するため、星細胞を中間径フィラメントの構成蛋白であるGFAPとビメンチンを取り上げて研究を行った。

中間径線維の重合、脱重合の調節機序に係わるリン酸化が星細胞系腫瘍組織内において果たす役割を調査し、星細胞系腫瘍において細胞骨格が増殖や細胞接着にどのように関与するのか検討することを目的とした。悪性度の低い星細胞腫(astrocytoma Grade II)20例、悪性度の高いanaplastic astrocytoma(Grade III)10例とglioblastoma11例の手術摘出標本を用いて、抗リン酸化GFAP抗体(pG2)による免疫組織化学的検討を行った。GFAP陽性を示す星細胞腫組織やRosenthal fiberは、pG2陰性であった。腫瘍内の反応性星細胞以外は大多数がGFAP陰性を示す、悪性星細胞腫や膠芽腫の21例中5例が、pG2陽性であった。2例がglioblastoma、3例がanaplastic astrocytomaであった。pG2陽性の分裂期細胞も認めたが、pG2陽性細胞はほとんど分裂間期の細胞であった。ヒトグリオーマ培養細胞系においてはリン酸化GFAPが出現する分裂期に特異的であるpG2が、悪性星細胞腫組織内の腫瘍細胞群を染色した。pG2陽性を示した5症例の臨床記録から、手術放射線化学療法後の再発までの期間、生存期間を検索したが、pG2陰性の悪性星細胞腫・膠芽腫の症例群との差は認められなかった。従来のビメンチン抗体による星細胞腫の検索では非特異的所見が得られた。、最近当研究室で得られたリン酸化ビメンチンに対する抗体を用いた星細胞腫の検索を、蓄積した新鮮凍結標本を含めて、行っている。今年度も引き続き、GFAPあるいはビメンチンを欠損した培養細胞系の樹立への努力を続けている。
遺伝的変異に伴う糸状菌のフラクタルコロニーパターンの戦略性の転化の研究

本研究の目的は糸状菌のコロニーパターン成長の戦略性に、菌株の遺伝的変異がもたらす影響を明らかにすることである。コウジカビ類のうち標準的菌種としてAspergillusoryzaeの野生株を用い、これと比較対照するためにA. nidulansの野生株と変異株とを用いて、培地の栄養濃度と硬度とを変量としてコロニーパターン形成の比較研究を行った。まず共通性質として、培地の低栄養化と軟化に従い、安定な高菌糸密度・コンパクト形態から、不安定な断裂・樹状形態への変化が確認された。コロニーの断裂化は、非好適条件の培地上で、一定の菌糸系均質成長期間後に、栄養吸収と代謝産物の蓄積による基質劣化が引き金となって、均質系中から発生した優勢な菌糸系と劣勢菌糸系との競合が表出したものと理解された。このような潜在的形態転換能は下述の変異株でも保存されており、基本的な菌糸系のエネルギー再配分様式の転換として捉えられることが推測された。A. nidulansではペプトン培地を用いてコロニーパターン相図を作成した。パターンはコロニーが断裂・樹状化しながら拡大する複雑型と、空間開拓を優先しない緻密均質型とに2大別された。成長様式からはslow denseとfast effuseタイプに2大別され、高栄養と極低栄養では前者が優越して小さく緻密な形態を示す。やや阻害的条件で後者の様式が優越し、優勢系のfast effuse成長による空間開拓的で不安定な複雑パターンが出現する。緻密均質型では高栄養価条件以外ではslow dense様式が優越する。遺伝的変異によりパターンの特異な戦略性を獲得したり失したりするのではなく、むしろ変異株では上2種の成長様式を配合した潜在的な戦略的成長が、環境変化に伴い明瞭・敏感に表出されることが結論された。
住民組織による介護予防活動の展開と効果

この研究は,沖縄県読谷村で住民組織によって運営されている「ゆいまーる共生事業・ミニデイサービス」に参加している高齢者の特徴を分析し,地域で行う介護予防活動の課題を明らかにすることを目的にした。読谷村喜名地区のミニデイサービスに参加している利用者28名とボランティア27名にアンケート調査を実施した。調査項目は,性別,年齢,家族構成,日常生活動作,生活機能アセスメント,医療機関への受診,介護保険や保健福祉サービスの利用などであった。利用者の平均年齢は82.3歳で,運営を支えているボランティアは66.4歳であった。利用者の生活機能は「手段的自立」と「社会的や役割」で高く保たれていた。利用者とボランティアの健康状態で差はなく,比較的状態が接近した高齢者によりミニデイサービスは運営されている。高齢者がミニデイサービスに参加するなど,地域社会と交流を持つことが重要である。喜名地区のミニデイサービスが公民館を中心に婦人会や民生委員,老人クラブ,生徒会など広く地域との交流ネットワークを持っていることが効果を上げていると考えられた。1.介護予防活動についての文献収集介護保険制度実施前の1999年及び開始後の2000年に国から出された、「介護予防・生活支援事業」によって、自治体を中心にした介護予防教室が行われていた。内容は、寝たきり防止や閉じこもり防止のために、虚弱な高齢者を対象に、「転倒骨折予防教室」「痴呆予防教室」「高齢者介護教室」「食生活改善教室」などで、健康管理型と生活援助型に分けられた。2.「ゆいまーる共生事業・ミニデイサービス」沖縄県読谷村喜名地区で行われている「ゆいまーる共生事業・ミニデイサービス」は住民組織によるミニデイサービス事業であるが、その成立や展開を文献を収集して検討した結果、住民組織による介護予防活動であるととらえることができた。3.ミニデイサービスへの参加2001.12.12(水曜日)の午後2時から4時まで、読谷村喜名地区で行われるミニデイサービス事業に開始から終了まで、2名の研究班員が参加した。33名の利用者と27名のボランティアの参加であった。ミニデイサービスの対象者は80歳以上の虚弱な高齢者で、老人クラブへ参加できない人、一人暮らしの人、自宅へ閉じこもりがちな人を、民生委員・婦人会員などが声かけを本人の意思でして利用者として登録していた。ミニデイサービスの開かれている間、会長・役員・利用者・ボランティアへインタビューを行い、また、許可を得てビデオに録画し、持ち帰って研究員間で討議した。4.アンケート調査の実施利用者及びボランティアを対象に事前に了解をもらってアンケート調査を実施した。内容は、ADLとIADL(手段的日常生活動作)、医療機関への受診、介護保険への関心や知識である。詳細な分析は現在行っている。「介護予防」は、要介護状態になることの予防を目的にした活動である。市町村では転倒や骨折予防、閉じこもりに対する訪問活動などが主として行われている。本研究では、地域住民組織によって運営されている沖縄県読谷村の「ゆいまーる共生事業ミニデイサービス」を、住民組織による介護予防活動と捉えた。現地を尋ねてゆいまーる共生事業の展開過程の聞き取り調査と文献により調べたところ、発端は地域の虚弱高齢者を自分たちで支援する自発的な活動として始まり、ゆいまーる精神、共存するという考えのもとで10年以上の経過を得ていた。その間高齢者がミニデイサービスに集まり易いように公民館をバリアフリーの環境に換えて行くなど配慮がなされていた。読谷村喜名地区のミニデイサービスの利用者28名にアンケート調査をした。平均年齢は82.3歳であった。自主的に運営に参加しているボランティア27名は平均年齢66,4歳で高齢者により支えられていた。利用者のADLは自立しており、高齢者が日常生活を自立しておくるために必要な食事の用意や買い物などのIADLは80%の人が可能であった。特に若い人に話しかけるなど社会的役割の項目で可能な人が95%を越えていた。ミニデイサービスが、地域の顔見知りのボランティアで支えられていることと、公民館を中心に婦人会や民生委員、小学校や子供会等広く交流を持つネットワークがあることが関連していると考えられた。比較として岡山県御津町の愛育委員会等地区組織が町の支援を受けて開催している健康教室ミニデイサービスの参加者63名に同じアンケート調査を行った所、利用者の平均年齢は72.3歳で10歳の開きがあった。
加熱した魚をおいしくいただくための処理条件の探索とその要因の解析

本研究は、魚肉の加熱による各部位の変化を、魚肉のおいしさを決定づける要因であるテクスチャーや呈味成分の視点から明らかにし、よりおいしい加熱魚肉の処理条件を探索することとその要因を解析することを目的とし、1加熱条件が白身魚のテクスチャーと呈味成分変化に及ぼす影響の検討2加熱前の貯蔵中変化が加熱魚肉のおいしさに及ぼす影響の検討3魚肉の主要なうま味成分であるイノシン酸の分解・生成に関わる酵素の失活挙動の速度論的解析を行う。
細胞周期を通じた染色体構造変換における非コードDNA領域の役割

ゲノム情報を担うクロマチンは細胞周期の進行とともに大規模な構造変換を繰り返す。なかでも細胞分裂はクロマチン構造を損ねる可能性の高い細胞周期イベントであり、複製した姉妹DNA鎖間が解けていない構造「未解構造」の残存による染色体分配の失敗からゲノム不安定性に陥ることが知られている。繰り返し配列が多い非コード領域は、複製に際してこの未解構造が発生しがちであり、その解消機能が特に重要であると考えられる。昨年度までの研究で、Smc5/6複合体を不活性化すると、非コード領域に生じた未解構造を解消できなくなり、染色体が適正に構築されず分配の際に無数のDNAブリッジを発生することを見出したので、本年度は、このDNAブリッジをもたらす未解構造の成因について、姉妹染色分体形成の顕微鏡的解析方法を活用して解析を進めた。まず、複製に関連した未解構造を解析するために、分染色できるBrdU誘導体で細胞をパルスラベル、クロマチン線維を展開、一定時間に進んだ複製を可視化した。この方法で、Smc5/6を不活性化したときの複製と未解構造との関連性を調べたところ、トポイソメラーゼおよびコンデンシンIIの局在も大きく変化していることが分かった。つまりDNAの複製後の構造からM期の染色体を構築するまでには、Smc5/6と分離を促進するトポイソメラーゼとコンデンシンの三者が協調してはたらくという作業仮説が導き出された。こうした観察から「分離と凝縮の協調」を非コード領域において典型的にみることができると考えられた。27年度が最終年度であるため、記入しない。SMCタンパク質は、主として非コードDNA領域に存在し、クロマチン構造の決定に中心的な役割を担っているATPaseである。本研究の目的とするところは、SMCのはたらきを機軸とし、M期染色体の構築に向けたコヒージョンがいかに制御されているかを明らかにすることである。昨年度に行ったChIP-sequence解析から、非コードDNA領域にはSMCタンパク質とともに複製によって生じるDNAの絡まりを解除するトポイソメラーゼIIーalpha(トポ2)が濃縮することを見出した。このことから本年度はトポ2とSMCタンパク質(コンデンシン複合体及びSMC5/6複合体)との関連を解析した。これまでの研究でトポ2はM期染色体の中軸においてコンデンシン複合体と共局在することが分かっているので、コンデンシンとの相互作用を免疫沈降実験により調べた。その結果、M期特異的にコンデンシンIIがトポ2と結合することが示唆された。それぞれの変異体を作成して結合解析を進めたところ、結合ドメインが見出された。その結合ドメインの生物種間の比較、および3次元構造予測データから、結合に必須のアミノ酸配列を特定した。コンデンシンIIとトポ2の結合の意義を明らかにすべく、その点変異体の細胞表現型の解析を進めている。Smc5/6複合体については、それを不活性化すると、非コード領域に生じた未解構造を解消できなくなり、染色体が適正に構築されず分配の際に無数のDNAブリッジを発生することを見出した。複製過程に生じるDNAの未解構造unresolved structuresを解消して独立した姉妹染色分体を形成するうえでこれらのSMCタンパク質が不可欠な役割を担っていることが示唆された。
MR分子画像による難治性疼痛機序の解明と治療の基礎的検討

痛みは主観的な要素が大きい感覚であるため、定量化が非常に難しい。本研究では、MRIを用いた脳機能画像法を応用して脳賦活の領域関連性の検討を行うことより、痛み刺激に関連する脳賦活パターンを可視化した。また、深部感覚刺激に対する脳賦活を明らかにした。慢性疼痛モデルを作成し、これを対象に脳および脊髄や末梢神経を評価部位として検討した。(1)AIM-MRIにより慢性疼痛による脳賦活領域をマンガン造影MRIにて画像化する試みを行い、結果を得た。また、(2)脊髄領域では、同様に疼痛に伴う脊髄組織の賦活状態を検討したが、このときMRI装置の故障により十分な結果を得ることが出来なかった。実験研究が装置のトラブルのために十分推進できなかったため、臨床用MRI装置を用いて、足関節、特に距舟関節の関節内包運動に伴うf-MRIの検討を行った。この研究の背景は、関節リウマチに代表される末梢性の疼痛、特に難治性疼痛の原因が関節損傷や機能異常などをきっかけとして生じることにある。しかし、これらの末梢性変化が中枢に及ぼす影響はよく分かっていない。そこで、痛み治療として知られている関節内包運動(関節運動学的アプローチ:AKA;arthrokinematic approach)を行い、それによる脳賦活が捉えられるかどうかの検討を行った。その結果、対照として行った足関節の屈伸運動では、従来の報告のようにわずかの賦活が認められ、それは対側の左半球BA(Brodmnan Area)3,6,13の領域および同側右半球のBA40を中心に、いずれもごく小さな領域の賦活が見られた(n=6)。右距舟関節の関節包内運動(n=10)では、刺激と対側の左半球においてBA 13,37,42,40,6,4に有意な賦活が得られ、同側の右半球ではBA 1,6,41および被殻部にいずれもごく小さな賦活領域が見られた。大脳組織の痛み関連領域としては、帯状回、島皮質、視床、前前頭皮質、帯状回(特に前部帯状回)が知られているが、今回、このうち島に賦活が見られたのみであった。本研究の結果からは、きわめて動きの少ない関節内包運動において、通常の関節の屈伸運動より広く脳賦活を伴うことが新しい知見として得られた.昨年度に実験MRI装置の故障が長引いたため、昨年度行えなかった1)慢性疼痛モデルの腰髄神経根のエントリーゾーンから脊髄灰白質にかけてのマイクロイメージングによるMn造影を行なった。しかし、マイクロイメージングの画質が安定せず、充分な結果が得られなかった。理由はコイルの感度不足と考えられ、現在改善を行っている。また、2)神経薬理学的AIM-MRIの検討を行い、疼痛に係わる神経伝達物質の局在画像を安定的に得られなかったので、この方法を改良し検討を行っている。23年度分の3)脳梗塞や脊髄疾患における疼痛の解析と治療の反応性を脳・脊髄の疼痛画像から行い、対象数を増やしている。一方、引き続き4)臨床MRSにて慢性疼痛における海馬の脳内アミノ酸の半定量測定をLC Modelを用いて検討したが、現在まで有意な変化をとらえていない。昨年、末梢性疼痛の基礎的検討として、関節内法運動による脳賦活の試みを行い、日本AKA学会に報告し、さらには臨床例の検討を行った。本年度は、この方法の精度を上げるために、AKA : arthrokinematic approach-博田法の創始者である博田氏の研究協力を得て、3-T臨床用MRIを用いた、fMRIによる関節運動の脳賦活の検討を行った。その結果、関節の他動運動では脳卒中患者の患側の運動で、健側に比べて前運動野-捕捉運動野の賦活範囲が大きくなるという結果を得た。従来、リハビリに伴った自動運動でこの所見が報告されているが、初めて他動運動により同じ現象がとらえられた。また、関節包内運動では、通常の関節運動と異なり捕捉運動野の賦活が生じにくいという結果が得られており(未発表データ)、今後症例を重ねて報告したい。本年度は関節内法運動による脳賦活測定を本格的に実施した。刺激特性に応じた脳機能解析方法の最適化を行い、脳賦活領域および賦活コネクティビティに関する検討を加えた。実験精度を向上させるため、AKA: arthrokinematic approach-博田法の創始者である博田氏の研究協力を得て研究を遂行した。また、3-T臨床用MRIが新規導入されたことにより、パラメータの調整が必要となったものの、より詳細な検討が可能となった。健常被験者に対してAKAを実施したところ、橈月関節のAKA刺激において、同側の小脳、対側視床のほか、運動野、上側頭回、および両側の島皮質(SII)や縁上回に賦活がみられた。また、仙腸関節のAKA刺激では両側の島皮質、対側の前運動野の一部、同側の感覚連合野(ブロードマン7野)に賦活領域が認められた。従来、単なる刺激で同側の頭頂連合野での賦活が見られた報告例は少ないことから、この結果はAKA刺激に特異的な反応である可能性が高い。

これまで、fMRIで捉えられる脳賦活は刺激強度に依存すると考えられていたものの、本研究結果では、関節内運動のような深部感覚においても比較的多くの脳賦活が観察されることが明らかとなった。平成22年度に長期にわたって研究装置が故障したことが理由である。現在、その遅れを取り戻すように研究を進めている。また、この間に、臨床用装置を用いたfMRIによる検討は想定以上に進展した。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究課題の遂行には、技術的な改良が一部必要であるが、予定では改良可能と考えられる。また、ヒトを対象とした研究では、基礎的な検討が順調に進んでおり、臨床研究も予想以上の成果を得ている。従って、全体としては現在の研究の方向性で問題がないと考える。
通勤混雑の疲労コストと測定

この研究の目的は、通勤の時間コスト、通勤混雑による疲労コストを別々に金銭換算することにある。まず、通勤電車の混雑度の増大が疲労度の増大をもたらすことを効用関数に組み入れたMills型の都市モデルを構築した。次に、この都市モデル全体を解き、家賃及び地価関数の理論式を誘導型として導出した。この理論式では、家賃が都心からの距離と混雑度との関数となっている。この理論式を用いて2つの実証研究を行った。第1に、家賃関数を中央線沿線住宅地のデータに当てはめて、家賃と距離と混雑度との関数を導き、それを基に効用関数の混雑度に関するパラメーターを推定した。その際、中央線各駅間で混雑度が異なっていることを利用した。パラメータの推定結果を用いて通勤混雑の疲労コストおよび時間コストを算出した。第2に、混雑率の異なる東京の複数の私鉄およびJR路線沿線の各駅から、都心に通勤する際に要する時間と疲労のコストを測定し、金銭換算した。各路線間の混雑率の違いが大きいために、中央線のみのデータを用いた場合よりも、各地点の家賃と混雑率の関係をうまく説明することができた。中央線のみのデータでは、決定係数が0.5段階であったのに対して、複数路線の場合、0.85と高い値を得ることが出来た。この分析を基に、時間と疲労に関する効用関数のパラメータを推定し、それを用いて通勤疲労度、および通勤時間の金銭換算を行った。例えば、新宿までの通勤時間が30分である向が丘遊園では、片道の疲労費用が376円で、時間費用が322円であることが明らかになった。論文は、学術雑誌に投稿中である。さらに、1999年度応用地域学会全国大会で発表し、2000年の日本経済学会春期大会で発表する予定である。通勤電車の混雑度の増大は疲労度の増大をもたらす。このことを定式化した効用関数を組み入れたMills型の都市理論を構築した。その上で、都市モデル全体を解き、家賃及び地価関数の理論式を導出した。この理論式では、家賃及び地価が都心からの距離と混雑度との関数となっている。この理論式をデータで検証し、混雑率の金額表示を目指すものである。上の理論的分析と平行して、東京の中央線と、東横線の沿線住宅地について公示地価と土地属性のデータを求めた。さらに、上記の通勤路線沿線の住宅について、300の地点での賃貸住宅情報誌から賃貸料金のデータを収集し、付随する住宅属性をも整理した。最後に500Mメッシュで人口密度分布をも求めた。理論モデルから得た地価関数と人口密度関数を鉄道沿線データに当てはめて測定し、様々なヘドニック要因を入れて、純粋な距離と地下と混雑度の関係を導き出した。この研究の目的は、通勤の時間コスト、ならびに日本の大都市に特徴的な通勤混雑の疲労コストを金銭換算することにある。次に混雑から生じる外部不経済効果を、疲労コスト関数を使って導出し、通勤混雑緩和対策のひとつである混雑料金をいくらにすればよいかということを提示することである。平成10年度には、平成9年度に構築した都市モデルを用い、東京の中央線沿線の各駅から都心に通勤する際に要する時間と疲労とのコストを別々に金銭換算した。ラッシュ時における中央線の各駅間の混雑率に関するデータを得ることができた。昨年得た中央線沿線各駅から都心までの時間距離に関するデータ、さらには各地点の家賃個票データを合わせて基本データが揃った。このデータによって、平成9年度に構築した都市モデルを用いて、家賃を混雑度および都心までの通勤時間の関数として、回帰分析を行った。その推定結果を基に特定化した(時間と疲労に関する)効用関数のパラメータを推定した。

さらにこの効用関数から、通勤疲労度および通勤時間の金銭換算を行うことができた。例えば、国立から東京駅までの現行運賃は、片道540円であるが、時間費用は1493円、疲労費用が1774円であることがわかった。これまでの段階での研究実績の問題点は、2つある。第1に、今のところ中央線沿線のみで分析を行っていることである。次年度は、これを各路線の分析に拡大する。第2に、決定係数が0.5段階であることである。家賃を説明するさままな原因を導入して、家賃関数の精度を上げ、それによって疲労と時間に関する変数のパラメータ精度を上げることがさらなる課題である。この研究の目的は、通勤の時間コストならびに、日本の大都市に特徴的な通勤混雑の疲労コストを金銭換算することにある。次に、混雑から生じる外部不経済効果を、疲労コスト関数を使って導出し、通勤混雑緩和対策の一つである、混雑料金をいくらにすればよいかを提示することである。平成11年度には、平成9年度に構築した都市モデルをもち、東京の混雑率の異なる複数の私鉄、およびJR沿線の各駅から、都心に通勤する際に要する時間と疲労のコストを測定し、別々に金銭換算した。ラッシュ時における首都圏内の6路線(JR中央線、小田急小田原線、京王線、西武新宿線、西武池袋線、東武東上線)の各駅間の混雑率に関するデータを得ることができた。これと、各駅から都心までの時間距離データ、されには各地点の家賃個表データを合わせて基本データがそろった。このデータによって、通勤の疲労コストと時間コストを分析した。この結果、前年度のように、中央線のみのデータを用いるのと異なり、各路線間の混雑率の違いが家賃への違いをうまく説明することができ、中央線のみのデータでは、決定ケースが0.5段階であったのに対して、今回は、0.85と高い値を得ることが出来た。上の分析を基に、時間と疲労に関する効用関数のパラメータを推定した。さらにこの効用関数から、通勤疲労度、および通勤時間の金銭換算を行うことが出来た。例えば、新宿までの通勤時間が30分である向が丘遊園では、片道の疲労費用が376円で、時間費用が322円であることが分かった。
結晶中での非線形エネルギー局在効果が創り出す動的構造変化の新モデルの構築

結晶中のミクロスケールに出現する振動モードとしての非線形局在モードについてその構造および安定性を解析、する分子動力学-周期解探索連結コードおよび分子動力学-安定性解析連結コードを構築し、その妥当性を確かめた。それらのコードを用いて、グラフェンにおける非線形局在モードの構造・安定性解析を行い、不安定化直後の原子の振る舞いを詳細に解析し、非線形ダイナミクスによる結晶構造変化の可能性を示した。本年度研究計画に従って研究を実施し、以下の成果を得た。1.原子スケールでの結晶構造中での非線形局在モード(Intrinsic Localized Mode, ILM)の構造探索のための分子動力学法-共役勾配法連結コードを開発した。多自由度系の相空間における周期解の探索のため、大多数の原子を凍結した状態から徐々に境界を拡大する手法を用いて、効率よく周期解を探索する方法を確立した。このコードを用いてMDシミュレーションによる時間発展で観測されたILMの詳細な構造を得ることに成功した。2.得られた数値的な周期解に対して、フロケ理論に基づいて、時間発展の結果からモノドロミー行列を構成し、その固有値解析から周期解の安定性を解析する計算コードを構築した。境界の大きさをパラメータとした体系的な解析を行うことにより、モノドロミー行列の固有値の分布の変化を確認し、計算コードの妥当性を確認した。3.安定性解析の結果よりILMの不安定化を誘起する不安定擾乱モードの構造が明らかになった。ILMに対して不安定擾乱モードを加えた条件でMDシミュレーションを行い、ILMの不安定化のダイナミクスについて解析を行った。この結果、1次元格子と異なりILMが局在性を保ったまま移動する現象を観測されなかった。これについては次年度も引き続き解析を進める予定である。3.外部パラメータとしてひずみおよびせん断ひずみを刑に導入した場合のILMの構造および安定性の解析を行った。その結果、ひずみ量の変化によってILMを不安定化させる不安定擾乱モードの形が変化することが確認された。本年度実施計画に基づいて研究を行い以下の成果を得た。前年度に引き続いて2次元結晶系であるグラフェンにおけるILMについて、グラフェンに圧縮ひずみ、引っ張りひずみを付与した場合の安定性解析を体系的に実施した。特に不安定モードの成長率についてそのひずみ依存性を詳細に解析した。その結果、系に生成するILMの振幅に対応してそのILMの安定度が交互に変化することが明らかになった。この交互に現れる2つの領域においては安定度のひずみ依存性が大きく異なることが示された。具体的には一つの場合には引っ張りひずみにおいて最も不安定な擾乱モードが出現し、もう一つでは圧縮ひずみにおいて最も不安定な擾乱モードが出現することが明らかになった。あわせてそれぞれの場合の不安定モードの構造は大きく異なり、せん断的な動きを引き起こす場合と、2次元的な振動を引き起こす場合があることが明らかになった。このようなことからエネルギーが結晶の狭い領域に集中した場合の原子の振る舞いは周辺の原子配置によって決まる圧縮および引っ張りひずみの状態に依存して大きく変化することが示唆される。また曲率を与えたグラフェンにおけるILMの構造探索も体系的に行った。これによりILMの構造及び安定性が曲率によって大きな変化を受けることを示唆する初期的な結果を得た。一方でILMに上記解析で得られた不安定モードを付与してその不安定化過程を直接シミュレーションで解析した場合、ILMが移動を始めることはないことが確認された。これについては別の観点からより包括的に解析を進めていく必要があることが示唆される。
芽殖孤虫および芽殖孤虫症に関する基礎研究

芽殖孤虫は、無制限ともみえる自己増殖を行ない、人体に寄生した場合最終的には全身諸臓器を侵して宿主を死に至らしめる寄生虫であるが、その生活史や感染経路については未だ明らかでない。そこで、この寄生虫の自然界における宿主を見出すべく、ヴェネズエラにおいて、トカゲ・カエル・フクロネズミなど水辺において捕獲した小動物の寄生虫について検索した。その結果、芽殖孤虫は発見できなかったが、これらの動物から、新種と思われる糸状虫1種、Taenia属条虫3種を見出したほか、回虫類、鞭虫、蟯虫、鉤頭虫などを得た。さらに、感染宿主の免疫応答や免疫変調、感染に対する感受性や病理学的変化の差異について検討するため、各種の純系マウスを用いて感染実験を行なった。虫体を1虫ないし1/3から1/7まで切断し、マウス腹腔内に注入し、経時的に血球算定と抗体産生について検討するとともに、虫体の増殖と病理組織学的反応について検討した。その結果、IgE抗体の産出については、C57BL/6において最も早く感染後18日目から検出され、かつ7週目に最も高いPCA抗体価(1:160)が得られた。虫体の増殖や感染動物の病理学的反応は必ずしも一定せず、また注入した虫体の大きさにも関係なく、早い場合には感染後3週目に腹水の貯留が顕著となり、死亡する個体も出現したが、奇妙なことには、それらから得られた虫体を同系統のマウスに継代しても、同様に激し状を起こすことなく6カ月以上経過する例も存在した。腹水貯留例について剖検すると、腹水は血性、膿性はリンパ性で激しい腹膜炎が起きており、肝表面に白色苔状の付着物が認められ、辺縁部は鈍となり、肝脾の腫脹が認められた。虫体は注入時より成長し、複雑に分岐したり、分裂増殖して個体数が増加していた。断端組織構造は、D.erinaceiのプレロセルコイドに類似していた。
３次元形状コイルによる自律的ディスラプション制御の実証

1.外部ヘリカル磁場のトカマク平衡への影響ヘリカル磁場の位置安定効果を考察するために、VMECコードによる3次元の自由境界平衡計算を行い、外部ヘリカル磁場に対するトカマク平衡の応答を調べた。トロイダル磁場コイルと摂動磁場コイルのみで構成され、軸対称ポロイダル磁場コイルは設置していない。これらのコイルを組み合わせてできる磁場は、トロイダル方向に進みながら垂直方向にドリフトし、あたかも軸対称トカマクでポロイダル磁場を印加したように振舞う。トカマク平衡ではプラズマ電流によるフープ力を支えるために垂直磁場が必要であるが、平衡計算で合成磁場の垂直成分が実効的に垂直磁場として働くことを確かめた。2.小型トカマク装置の組立とECR放電によるファーストプラズマ平成26年度はトカマク装置の組立を完了し、放電調整を行った。本装置ではECRで予備電離をして、トカマクプラズマの立ち上げを行う。本格的なトカマク放電実験に入る前段階として、ECR放電によりファーストプラズマを実現した。後述の誘導発電機で875 Gaussのトロイダル磁場を励磁し、1秒を超えるプラズマ生成を達成できた。トカマク放電の長時間化だけでなく、1秒程度のECR放電を繰り返し行うことで、効果的な放電洗浄が期待される。3.フライホイール誘導発電機によるTFコイルの励磁蓄積エネルギーの大きなフライホイールとかご型誘導電動機を組み合わせたパルス励磁電源を開発した。かご型誘導機の制御では、ACモーターの制御手法であるベクトル制御でトルクの瞬時制御を行い、優れた発電出力応答を実現した。CS・PFコイル系について適用すれば正確な電流制御が可能になり、再現性の良いプラズマ生成と維持が期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度は小型トカマク装置の真空容器、及び各種コイル系の設計・製作を行った。1.トロイダル磁場リップル計算まずトロイダル磁場コイルの形状と配置を決定した。これらは、閉じ込めを劣化させるトロイダル磁場リップルを軽減するように最適化している。有限要素法(FEM)による磁場解析を行い、磁性体である鉄芯の影響も評価した。次に真空容器の形状を決定した。本装置では2%以下の低リップル率領域をプラズマ生成領域としている。楕円度κ=1.8のプラズマ生成を想定して、リップル計算から決まる横幅と合わせて、矩形の容器形状を決定した。真空容器については製作も完了し、本年度納入された。2.コイル支持構造の強度計算トロイダル磁場系については電磁力、及びこれを支えるコイル支持構造の応力を解析した。構造の最適化により応力が低減され、ポリカーボネート材で十分支えられることを確認した。3.2次元MHD平衡計算による縦長断面形状の確認次にポロイダル磁場コイルの配置を決定した。コイルの本数・配置を変化させて軸対称のMHD平衡計算を繰り返し、縦長断面のプラズマを生成可能か調べた。その結果、コイル4本の簡易な組み合わせであっても高楕円度のトカマク磁場配位が実現可能、さらにダイバータ配位となる事も確認出来た。一方、位置安定性の指標であるn-indexも評価して、コイルの電流比を変えれば位置安定な円形断面プラズマの生成も可能と分かった。徐々に円形から縦長断面にしていく、制御性の良い立ち上げが可能になる。1.トロイダル磁場コイルの強度試験小型トカマクの製作にあたって工学的課題になるのが、トロイダル磁場コイルの電磁力である。コイルには働く力は、フープ力に由来する正味の向心力、垂直磁場による転倒力に分けられる。特に向心力は、製作中の本装置であっても、コイル1つにつき500kgf程度と非常に大きい。支持構造の設計のため、有限要素法解析による応力解析を行った。設計では、小型装置特有のパルス的な通電による撃力に耐えるため、安全率を8程度とした。巻線・支持構造一式を試作して、強度試験を行った。試験では電磁力を模擬するために、想定される電磁力の2倍である1000kgfのおもりをコイルに吊り下げた。これにより、静禍重においては十分な安全性が確認された。同時にひずみゲージによる応力測定も行い、変形は安全な弾性領域にあると確認できた。強度試験の結果に基づき、トカマクに用いるコイル16式の巻き線を製作した。2.フライホイール電源の整備CS・PFコイル系についてはフライホイール付きの誘導発電機を整備した。トカマクでは特に立ち上げにおいて平衡位置・形状制御のために、正確な磁場制御が求められる。小型装置の電源にはコンデンサバンクが広く使用されているが、コイル電流の供給とともに電圧が大きく低下してしまうので制御性に難がある。誘導発電機では、電源電圧が長時間維持できるのに加えて、蓄積エネルギー密度が大きいのでコンパクトな電源を実現できる。IGBTを用いたDCチョッパーと組み合わせることで、正確なコイル電流の制御が実現される。フライホイールの機械回転数とともに電圧が落ちていくが、DCチョッパーのスイッチングは電圧変動を加味して補償するようにPWM制御している。模擬試験では発電機電圧が半減しても、指令した方形波電流を1秒程度維持できた。正確な電流制御により、再現性の良いプラズマ生成が期待される。1.外部ヘリカル磁場のトカマク平衡への影響