hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加齢性黄斑変性におけるメタロプロテアーゼ組織インヒビター-3の役割

加齢黄斑変性は、先進国における60歳以上の主要失明原因であるにもかかわらず、その発症メカニズムはほとんど解っていない。TIMP-3(tissue inhibitor of metalloproteinases-3)の点変異により加齢黄斑変性と類似した臨床症状を呈するSorsby's fundus dystrophyが生じることが報告され、加齢黄斑変性でもTIMP-3の増加が見られた。網膜色素上皮でTIMP-3を過剰発現させることにより、加齢黄斑変性に見られるような変化が生じるか否かを検討した。網膜色素上皮に特異的に発現する遺伝子としてRPE65(Retinal Pigment Epithelium 65)を選択し、そのプロモーター領域にTIMP-3 cDNAをつなげたコンストラクトを作成したが、lacZを用いてプロモーターの発現効率を調べたところ、毛様体に発現が見られたが、網膜色素上皮での発現はわずかであった。そこで、TRP-2(Tyrosinase-Related Protein-2)のプロモーター領域を用いることに変更し、コンストラクトを作成した。遺伝子導入したマウスの解析は進行中であるが、加齢黄斑変性に認められるようなブルッフ膜の肥厚やドルーゼンの蓄積が見られることが期待される。加齢性黄斑変性の発症および進行に関する細胞生物学的メカニズムを解明するため、加齢性黄斑変性眼でみられるTissue inhibitor of metalloproteinase-3(TIMP-3)の増加がBruch膜の肥厚の原因となるのか、最終的に網膜下新生血管あるいは網脈絡膜萎縮につながるのかを検討した。今年度は、網膜色素上皮細胞にTIMP-3を過剰発現させたtransgenic mouseを作成するためのconstructを完成させた。遺伝子工学的にTIMP-3を過剰発現させるのに必要な、TIMP-3 cDNA(pSAmHT3、約1.5kb)、網膜色素上皮に特異的な遺伝子RPE65のプロモーター領域を含む上流約4kbの配列(RPE65p)を精製し、vector(pNASSβ,Clontech)に挿入した。挿入後に各遺伝子の塩基配列が正しいことを、DNAシークエンスをおこない確認した。インサートを切りだし、B6CBAマウスの受精卵に微小注入法を用いて注入をおこなった。
自閉症モデルマウスを用いた生物学的病因の究明

ヒト自閉症患者で見られる染色体15q11-13領域重複を持ったマウスのホモ接合体DpDpの作成に成功した。このマウスの内、80%は出生直後に死に、残りの20%は大人まで育った。大人まで育った個体について体重測定を行うと、DpDpは野生型に比べ体重が約20%低下していた。このDpDpの体重減少は雄に顕著な減少であって、雌ではそうではなかった。また、月齢が6ヶ月を超えるとDpDpは肥満が始まり、野生型に比べて30%異常の肥満が見られた。ヒト染色体15q11-13領域を欠失した患者での肥満はよく知られており、この肥満と同様の原因によってDpDpも肥満を呈したものだと考えられる。これらのDpDpに関して行動試験を行った所、オープンフィールド試験では活動量の低下が見られた。また社会性試験では他の新規マウスに対して躊躇せず猪突猛進的に近づく、といった注意欠陥多動性障害(ADHD)の様な行動様式が見られた。プレパルスインヒビション試験ではDpDpはより精神疾患状態を示し、電気刺激とサウンドを用いた驚愕試験では驚愕度の亢進がみられた。これらの結果からDpDpはモデルとしたヒト患者も示している肥満の様相を示した上、行動解析に於いてもADHD様の新たな行動異常が見られた。体重測定といった形態学的解析でも、行動解析においてもDpDpは有意差がみられ、ヒト疾患モデルとしての優位性を示せたので。今後はDpDpの持つ体重や行動以外の生物学的特徴を浮き彫りにする予定である。特に、核磁気共鳴吸収法などの非侵襲的な測定法を用いて特徴を明らかにする。
ダイレクト・アブイニシオMD法による溶媒和クラスターの実時間反応ダイナミクス

クラスター内に閉じ込められた分子の光による反応ダイナミクスについての情報は極めて限られている。本研究では、(1)溶媒和クラスター内での反応チャンネルを支配している因子の解明、および、(2)反応チャンネルを制御する方法の開発をめざし、ダイレクト・アブイニシオMD法により、いくつかの微視的クラスターのイオン化に伴う反応ダイナミックスを理論的に研究した。その結果、クラスターの温度により、イオン化の際の反応チャンネルを任意に制御できることを明らかにした。溶媒和クラスターは、少数の溶媒分子によって取り囲まれた分子(溶質)からできるクラスターであり、溶質の周りの溶媒を部分的に切り出した、いわばナノスケールの反応場といえる。しかしながら、溶媒クラスター内に閉じ込められた分子の光によるイオン化実時間ダイナミックスについての情報は極めて限られている。これは、クラスター内のイオン化では、様々な反応チャンネルを経て反応生成物へ向かうため、実験的に、その複合的な反応過程を解析するのが困難であるためであること、および反応が極めて高速であり、実験的には生成物しか観測できない理由による。本年度では、ダイレクト・アブイニシオ分子動力学法を用いて、溶媒和クラスター内での反応ダイナミクスを理論的に研究した。特に、光照射後の反応ダイナミクスを実時間で追尾することにより、反応の詳細なメカニズムについて新しい知見を明らかにし、反応ダイナミクスへの微視的溶媒和の効果を理論的に予測した。具体的には、(a)ベンゼン-水・クラスター、および(b)フェノール-水・クラスター、のイオン化に伴う反応ダイナミックスを理論的に研究した。ベンゼン-水系では、イオン化後、水が脱離するチャンネルと、ベンゼン水のイオン錯合体ができるチャンネルがあることを明らかにした。こられのチャンネルは、温度によって制御できることを明らかにした。特に、クラスターのイオン化後の反応ダイナミクスを実時間で追尾することにより、反応の詳細なメカニズムについて新しい知見を明らかにし、反応ダイナミクスへの微視的溶媒和の効果を理論的に予測した。溶媒和クラスターは、固、液、気につぐ第4の相として注目を浴びている反応場であり、従来の方法では得ることが困難であった分子を、クラスター内で反応を引き起こすことにより、容易に、かつ効率的に合成することが可能となる。たとえば、液相では副反応が多い反応系をクラスター内に閉じ込め、光によって制御することにより、特異な反応だけを選択的に起こすことができる。しかしながら、クラスター内に閉じ込められた分子の光によるイオン化ダイナミックスについての情報は極めて限られている。これは単分子のイオン化と異なり、クラスター内のイオン化では、様々な反応チャンネルを経て反応生成物へ向かうため、実験的に、その複合的な反応過程を解析するのが困難であるためである。本研究では、(1)溶媒和クラスター内での反応チャンネルを支配している因子の解明:生成物への経路は何によって支配されているか?、および、(2)これらの反応チャンネルを制御する方法の開発:どのような実験条件であれば、単一チャンネルのみを取り出せるか?、の解明をめざし、ダイレクト・アブイニシオ・ダイナミックス法により、ベンゼン-水、ベンゼン-HF、エチレン-HF、およびホルムアニリド-H2Oのイオン化に伴う反応ダイナミックスを理論的に研究した。これら、すべての系において、10K以下の低温での光照射によるイオン化の場合、ベンゼンカチオン(またはエチレンカチオン)から中性分子が解離するチャンネルのみ観測されるが、30K以上の温度ではイオン-分子からなる強い結合力を持つ錯合体の観測されることを理論的に予測した。この結果は、クラスターの温度により、イオン化の際の反応チャンネルを任意に制御できることを示している。また、このモデルを拡張することにより、クラスター内での医薬品分子の分子設計が可能となる。
人間の暗黙知とカオス混合理論を組み合わせた革新的撹拌装置の開発

本研究では、主に調理における人間の撹拌動作の中の暗黙知に着目した。5人の熟練者と2人の非熟練者の撹拌動作を観察した。生クリームの状態は、生クリームの気泡巻き込み量を示すオーバーランとレオロジー特性を用いて評価した。動作解析においては、被験者の肘、手首、泡だて器の柄の3点にマーカーを設置して、その動きを記録した。生クリームの混合過程を、食紅をトレーサーとして可視化した。5人の熟練者はいずれも、非熟練者よりも約半分の時間でオーバーランのピーク値に到達し、その値も100を超えた。動作解析より、熟練者は非熟練者の動きに比べ、肘、手首、泡だて器の運動は同期しておらず、複雑でカオス的であることがわかった。本研究では、革新的な撹拌装置の開発のためには、これまでの撹拌翼を出発点とするのではなく、理想の混合状態を出発点としてデチューニング的なアプローチも必要ではないかという考えのもと、日常生活でも撹拌動作を伴うことが多い「調理」に着目した。人間が長年積み重ねてきた撹拌動作における暗黙知を抽出するため、熟練した製菓衛生士が生クリームを撹拌する動作と、一般大学生が生クリームを撹拌する動作を解析し、カオス理論を用いて撹拌動作および、混合メカニズムを数理科学的に明らかにすることで、まったく新しいタイプのっかくはんそうちの開発に繋げようとするものである。本年度は、動作解析ステージとして、生クリームの撹拌動作を取り上げ、生クリームへの気泡の巻き込み量であるオーバーランを生クリームの仕上がりの評価法とした。熟練製菓衛生師と一般大学生の撹拌動作をCCDカメラで撮影記録し、動作解析ソフトを用いて2次元の動作解析を行った。熟練製菓衛生師、一般大学生ともに、撹拌時間とともに、評価指標であるオーバーランの値が増加し、ある時刻でピーク値をとることがわかった。このピーク値は、熟練製菓衛生師では100%を超えており、良好な生クリームの状態になっていたが、一般学生では、4060%と低い値となっており、仕上がりの良くない状態となった。また、ピーク値に到達するまでの時間は、熟練製菓衛生師は3分、一般大学生は6分程度かかっており、熟練製菓衛生師は一般学生の半分の時間で良好な仕上がり状態に到達させることがわかった。熟練製菓衛生師の撹拌動作は、回転運動よりもむしろ往復運動を行っており、一方、一般学生は回転運動により撹拌を行っていることがわかった。さらに、撹拌動作に対してリアプノフスペクトラムを用いたカオス解析を行ったところ、熟練製菓衛生師の撹拌は、一般学生よりも非周期的な動作を伴っていることがわかった。今年度計画していた動作解析による人間の撹拌動作について、熟練者と非熟練者の撹拌動作の違いを明らかにすることができた。ハンドミキサーなどの電動調理器具を用いた撹拌動作については、未実施ではあったが、人間の撹拌動作から多くの有用な情報が得られ、また撹拌機能充足度の高い動きを明らかにすることができたことから、おおむね順調に進展していると判断した。人間が長年積み重ねてきた撹拌動作における暗黙知を抽出するために、熟練した製菓衛生士が生クリームを撹拌する動作と、一般大学生が生クリームを撹拌する動作を解析し、カオス理論などを用いて撹拌動作および、混合メカニズムを数理科学的に明らかにすることで、まったく新しいタイプの撹拌装置の開発に繋げようとするものである。本年度は、昨年度は1名のみの熟練者の動作解析であり、有効な撹拌動作の普遍性を論ずるには不十分であった。そこで、新たに5名の熟練者の生クリームの撹拌動作を解析し、生クリーム撹拌に有効な動作の普遍的構造を抽出することを試みた。その結果、すべての熟練者において、34分で評価指標であるオーバーランは最大値に達し、その最大値は100%を超え、良好な混合状態に到達しており、いずれの熟練者も同等の高い撹拌能力を持っているということがわかった。熟練者の撹拌動作では、泡立て器の先は垂直方向に楕円運動をし、1周期の間に一定期間泡立て器が液面から離れているものと、水平方向に往復運動し、泡立て器の先は液に触れたままの2つに大別されることがわかった。楕円運動では泡立て器を引き上げるときの気液界面の乱れが、水平方向の往復運動では、泡立て器が往復運動することによる液面での衝突流が空気の巻き込みを促進することで、良好なホイップクリームが得られることがわかった。本年度はさらに、人間のすりこぎ動作を模倣した揺動型撹拌翼を用いた撹拌槽を用いて、麹菌の培養も行った。その結果、通常培養操作に用いているディスク翼に比べ、菌体生産量や酵素活性が大幅に改善することを明らかにした。

生クリームの状態は、生クリームの気泡巻き込み量を示すオーバーランとレオロジー特性を用いて評価した。動作解析においては、被験者の肘、手首、泡だて器の柄の3点にマーカーを設置して、その動きを記録した。生クリームの混合過程を、食紅をトレーサーとして可視化した。5人の熟練者はいずれも、非熟練者よりも約半分の時間でオーバーランのピーク値に到達し、その値も100を超えた。動作解析より、熟練者は非熟練者の動きに比べ、肘、手首、泡だて器の運動は同期しておらず、複雑でカオス的であることがわかった。動作解析のデータをもとに、撹拌機能充足度の高い動きを明らかにすることができたことから、この知見をもとに以下のことを行う。1)抽出された自転、往復運動、公転などの要素動作において、周期、速度などの物理量により、定量化を行う。さらにこれらの運動の非定常性や間欠性も定量化しておく。この定量化された物理量を組み合わせた運動モデルを作成する。これにより、コンピュータ上で、撹拌動作が再現できるようにしておく。2)得られた運動モデル式を用いて、数値流体力学計算コード(CFD)により、混合過程をコンピュータによりシミュレーションする。このとき、自転、往復運動、公転などの要素運動の物理量と非定常性、間欠性などのパラメータを変化させることで、最適な操作条件を探査する。また、撹拌に用いる器具の形状も変化させることによる混合状態の変化も調べる。3)CFDにより最適化された撹拌動作と撹拌器具により、撹拌操作をマニュアル化し、このマニュアルにしたがい、調理実習生に撹拌動作を再現してもらう。この撹拌動作再現実験により、撹拌機能を充足した理想混合に近い状態が得られるかを検証する。4)さらに、最適化された撹拌動作をベースにした新奇な撹拌装置の設計を試みる。まず、コンピュータ上で試作を行った上で、実際の装置の試作を行い、混合性能の評価を行う。移動現象論撹拌動作を行ってもらう被験者の人数が想定より少なくても解析ができたため、人件費・謝金の支払が少なくなったため。次年度については当初の実施計画に加え、撹拌動作中のエネルギー消費に関する考察を行うための、調査費や情報提供に関する謝金を行いたいと考えており、これに前年度繰越金を充当する予定である。
金属微粉焼結体の不完全緻密化現象に対する平衡ガス圧説の直接検証

形状が3次元的に複雑な部品を成形し得る技術として最近注目されている粉末射出成形法に用いられる金属微粉については、焼結による緻密化が一般に不完全になる。この現象については、従来の諸説では説明出来なかったが、著者らが新たに提唱した「平衡ガス圧説」すなわち「焼結緻密化が不完全となるのは、焼結中の残留酸化物の還元反応によって生じるH_2OやCOガスの孤立空隙内での平衡圧が、孤立空隙の表面応力(弧立空隙の収縮の駆動力)よりも大きい場合である」とする説で説明し得ることを示してきた。しかし、孤立空隙内に残留していると考えられるガスを直接検出していなかった。そこで、本研究では、(1)最近開発された「質量分析計を具備した超高真空材料試験装置」を用い、Cu、Ni、Fe不完全緻密焼結体と、これらにそれぞれFe、A1およびTiを少量添加して完全緻密化させた焼結体について、破断時に放出されるガスを分析し、併せて、(2)Ni不完全緻密焼結体中へ、COガスを低減させる効果の有るA1と効果の無いWを拡散浸入させた場合の弧立空隙状態の変化を調べ、以下の諸結果を得た。(1)Cu系焼結体については、予想通り、不完全緻密焼結体からは破断時にH_2Oガスが検出され、完全緻密焼結体からは検出されなかった。したがって、この場合は「平衡ガス圧説」を直接的に検証出来た。(2)NiおよびFe系焼結体については、不完全緻密焼結体および完全緻密焼結体のいずれについても、COガスに相当する(質量数)/(電荷)値を持つピークが生じたが、C_2H_4も同じ値を持つため、結果的にCOガスを明瞭に検出出来なかった。しかし、他元素の拡散浸入実験の結果は予想通りのものとなり、「平衡ガス圧説」を支持するものであった。
水素結合型遷移金属錯体に基づく分子性導体の開発

分子の対称性は分子の配列すなわち結晶構造に大きな影響を与えると考える。新しい分子性導体の開発に向け,対称中心性を持つベンゾキノン型アクセプターを用いて水素結合型電荷移動錯体の研究を行っている。今回は特に,シアナニル酸骨格(H_2CNA)を選び,TTF型ドナーの電荷移動錯体の合成を行った。以下,主に結晶構造解析の結果について報告する。ドナーとしては,TTF型ドナー,アミの芳香族型ドナー,縮合芳香族炭化水素を選び,これらとの電荷移動錯体を合成した。TTF型ドナーとして,ET,TMTTF,OMTTFとの錯体が良好な単結晶が得られ,X線結晶構造解析を行うことができた。ETとの錯体の結晶構造はETが弱い2次元性をもってシート状の配列をしており,アクセプターのシアナニル酸は水素結合によるリボン構造をとっている。TMTTFとの錯体も同様にアクセプターは水素結合によるリボン構造をとっているが、ドナーは1次元のカラム構造をとっている。OMTTFとの錯体はドナーは3量体を形成し,これにシアナニル酸のアニオンが積層し,ドナーとアクセプターの比が3:1の交互積層カラムを形成している。
ゲノム編集法 により作製した遺伝子改変ラットを用いたビタミンD誘導体評価系の構築

最近の研究で、ビタミンDの作用には(1) 1,25D3のVDR依存性作用、(2) 1,25D3のVDR非依存性作用、(3) 25D3のVDR依存性作用、(4) 25D3のVDR非依存性作用、(5) VDRのリガンド非依存性作用の5種類存在することが示唆された。我々はCRISPR/Cas9系を用いたゲノム編集法により、CYP27B1、CYP24A1、VDRの遺伝子欠損ラットの作製に成功し、さらに、1,25D3に対する親和性が25D3と同程度にまで低下した変異型VDR(R270L)を有するII型くる病モデルラットを作製した。CYP27B1 KO、VDR KO、およびVDR (R270L)ラットは、発育遅延および骨形成異常を含むくる病症状を示した。これらのうち、CYP27B1 KOラットは血中Ca濃度が顕著に低く、重度の発育遅延を示し、VDR KOラットは皮膚の異常と脱毛を示した。野生型(WT)ラットとVDR (R270L)ラットの差は、前述の(1) 1,25D3のVDR依存性作用に基づくと考えられる。また、VDR (R270L)よりもCYP27B1 KOの方がくる病症状が顕著で、(2)血中Ca濃度維持に対する1,25D3のVDR非依存性作用の喪失に基づくと考えられる。さらに、VDR (R270L)ラットとVDR KOラットの比較から、皮膚および毛包形成に対する(3) 25D3のVDR依存性作用または(5) VDRのリガンド非依存性作用の存在が明らかになった。一方、25D3の代謝についてWTとCYP24A1 KOラットを比較した結果、ラクトン体を最終代謝物とする代謝経路において、CYP3A4が重要な役割を果たしていることがわかった。一方、研究分担者者の橘高は2α位および側鎖に複数のフッ素置換基を有する新規ビタミンD誘導体を複数合成し、その中に医薬品として有望なものが含まれる平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集法によりビタミンD受容体(VDR)およびビタミンD代謝に関わる酵素(CYP27B1およびCYP24A1)の遺伝子欠損あるいは遺伝子改変ラットを作製し、ビタミンD作用メカニズムの全貌を明らかにするとともに、種々のビタミンD誘導体の代謝様式と作用メカニズムを解明することにより骨粗鬆症や癌などの治療薬を開発することを目的とする。VDRは、骨代謝、細胞分化・増殖、免疫機能などに関する多くの遺伝子の発現を制御する。また、CYP27B1はVDRのリガンドになる活性型ビタミンDを作る酵素で、CYP24A1はこれを不活化する酵素である。本研究の成果は1a,25-ジヒドロキシビタミンDのみが天然の活性型ビタミンDであるという従来の定説を覆し、新たな医薬品を生み出す原動力になると考えている。28年度は以下の遺伝子組換えラット系統を確立することができた。1CYP27B1ノックアウトラット(CYP27B1-KO)2CYP24A1ノックアウトラット(CYP24A1-KO)3VDRノックアウトラット(VDR-KO)4変異型VDR(VDR-R270L)発現ラット。CYP27B1 KOラットは離乳後の発育不全や骨密度の低下など、くる病様の所見を呈し、メスに生殖周期不全が認められた。生後6週齢のKOラットに25D3を連日投与すると、高カルシウム血症を呈さずに骨密度が上昇し、生殖機能も回復した。また、VDR KOラット、VDR(R270L)ラットともに、骨形成異常が見られ、VDR KOラットには脱毛が見られた。一方、研究分担者の橘高は2α位に置換基を有する新規ビタミンD誘導体を複数合成した。その中にはビタミンD受容体に対する親和性が高く有望なものが含まれる。当初予定していた4種の遺伝子改変ラットすべての作製に成功した。29年度は以下の遺伝子組換えラットを用いて多くの新しい知見を得た。CYP27B1 KOラットは離乳後の発育不全や骨密度の低下など、くる病様の所見を呈すが、生後6週齢のKOラットに25D3を連日投与すると、高カルシウム血症を呈さずに骨密度が上昇し、生殖機能も回復した。血中には正常レベルの1α,25(OH)2D3が検出され、CYP27A1が関与していると推定された。VDR KOラット、VDR(R270L)ラットともに、骨形成異常が見られたが、VDR(R270L)ラットに25(OH)D3、を連日投与すると、くる病症状が改善された。これは25(OH)D3の直接作用を示唆する結果で、きわめて学術的価値が高い。また、CYP24A1-KOラットを用いた解析で25(OH)D3の代謝経路に関して新しい知見が得られた。

これまで全く予想されなかった結果で、学術的価値が高い。一方、研究分担者者の橘高は2α位および側鎖に置換基を有する新規ビタミンD誘導体を複数合成し、その中には医薬品として有望なものが含まれる。変異型VDR(VDR-R270L)発現ラットやCYP24A1-KOラットを用いた研究で、ビタミンDの代謝と作用メカニズムの解明において特筆すべき成果が多く出ている。計画以上に進んでいるとも言えなくはないが、29年度に予定していた二重変異ラットの作成においては若干、遅れており、全体的にみるとおおむね順調に進んでいるという評価が妥当だと思う。最近の研究で、ビタミンDの作用には(1) 1,25D3のVDR依存性作用、(2) 1,25D3のVDR非依存性作用、(3) 25D3のVDR依存性作用、(4) 25D3のVDR非依存性作用、(5) VDRのリガンド非依存性作用の5種類存在することが示唆された。我々はCRISPR/Cas9系を用いたゲノム編集法により、CYP27B1、CYP24A1、VDRの遺伝子欠損ラットの作製に成功し、さらに、1,25D3に対する親和性が25D3と同程度にまで低下した変異型VDR(R270L)を有するII型くる病モデルラットを作製した。CYP27B1 KO、VDR KO、およびVDR (R270L)ラットは、発育遅延および骨形成異常を含むくる病症状を示した。これらのうち、CYP27B1 KOラットは血中Ca濃度が顕著に低く、重度の発育遅延を示し、VDR KOラットは皮膚の異常と脱毛を示した。野生型(WT)ラットとVDR (R270L)ラットの差は、前述の(1) 1,25D3のVDR依存性作用に基づくと考えられる。また、VDR (R270L)よりもCYP27B1 KOの方がくる病症状が顕著で、(2)血中Ca濃度維持に対する1,25D3のVDR非依存性作用の喪失に基づくと考えられる。さらに、VDR (R270L)ラットとVDR KOラットの比較から、皮膚および毛包形成に対する(3) 25D3のVDR依存性作用または(5) VDRのリガンド非依存性作用の存在が明らかになった。一方、25D3の代謝についてWTとCYP24A1 KOラットを比較した結果、ラクトン体を最終代謝物とする代謝経路において、CYP3A4が重要な役割を果たしていることがわかった。一方、研究分担者者の橘高は2α位および側鎖に複数のフッ素置換基を有する新規ビタミンD誘導体を複数合成し、その中に医薬品として有望なものが含まれる29年度は以上の4系統について、詳細な性状解析、特に骨組織、軟骨組織の解析に注力するとともに、25(OH)D3、1a,25(OH)2D3、24,25(OH)2D3の投与効果を評価する。また、以下のダブルノックアウトラットの系統を確立する。1CYP27B1とCYP24A1ダブルノックアウトラットの作製。1と2の交配で得られたF1同士の交配により1/16の確率で産まれる。内在性の1a,25(OH)2D3の作用およびCYP24A1による代謝の影響を受けずに、25(OH)D3、24,25(OH)2D3および種々のビタミンD誘導体の生理作用を評価できる。2CYP27B1とVDRダブルノックアウトラット(CYP27B1・VDR-二重KO)の作製。1と3の交配により作製する。VDR-KOマウスにおいてはVDRを介したCYP27B1遺伝子の発現抑制機構が解除されるため、血中の1a,25(OH)2D3濃度が上昇する。したがって、VDR-KOラットにおいては1a,25(OH)2D3のgenomic作用が見られず、nongenomic作用が顕著に現れるはずである。
肝細胞増殖因子(HGF)の網膜虚血-再灌流障害における発現と神経防御作用

1)HGFとHGFレセプターであるc-Metの虚血-再灌流障害網膜での発現についてと、HGFの網膜神経保護作用の前年度に得られたデーターをもとに、更に実験を重ねて論文として発表した。2)作製した虚血-再灌流障害網膜パラフィン切片において抗c-Jun抗体,抗cyclin D1抗体などを用いて免疫組織化学染色を行い,HGF投与ラットとコントロールラットにおいて細胞周期関連遺伝子の発現がどのように変化しているか比較検討した。虚血-再灌流障害網膜においてアポトーシスに陥っている細胞にはc-Jun、cyclin D1が発現すると考えられているが、そのc-Jun、cyclin D1陽性細胞数はHGF投与によって有意に抑制された。1)ラット網膜虚血-再灌流障害モデルを用いて,再灌流後1,3,6,12,24,48時間後において眼球を摘出し網膜組織を採取し,全RNAを抽出した。抽出されたRNAから逆転写酵素を用いてcDNAを作製した。HGFとHGFのレセプターであるc-metに対する特異的プライマーを作製しPCRを行った。競合的RT-PCR法を用いてそれらのmRNAの発現レベルを経時的に定量したところ,再灌流後6時間よりHGFとHGFのレセプターであるc-metの発現が認められた。2)ラット虚血-再灌流障害網膜において,HGFとHGFのレセプターであるc-Metに対する抗体を用いてwestern blottingを行ないタンパクレベルでの発現を経時的に定量した。競合的RT-PCR法の結果と同様にHGFとHGFのレセプターであるc-metの発現が再灌流後6時間より認められた。さらに,その抗体を用いて免疫組織化学染色を行なったところ網膜内層に存在する細胞においてHGFやc-Metの発現が認められた。3)ラット網膜虚血-再灌流障害モデルに対し硝子体中にrecombinant HGFを投与し,電気生理学的,組織学的(網膜内層厚の測定,TUNEL染色陽性細胞数の計測)にHGFの防御作用があるかを検討した。電気生理学的検査としては,虚血前と再灌流後1,2,4,7,14,28日にHGF投与ラットとコントロールラットにおいて網膜電図の記録を行い波形の振幅と頂点潜時の計測を行った。そして,同様に経時的に眼球摘出しパラフィン切片を作製後,網膜内層厚の計測とTUNEL染色を行いTUNEL陽性細胞数の計測を行った。再灌流後4日から、網膜電図の回復がHGF投与ラットにおいて有意に良好であった。また、網膜内層厚はHGF投与ラットにおいて有意に厚く保たれており、さらにはTUNEL陽性細胞数についてもHGF投与ラットにおいて有意に減少していた。
コンデンサ並列形駆動回路によるSRMのトルク平準化と高性能可変速システムの構築

本研究では磁石レスモータとして知られているスイッチトリラクタンスモータ(以下,SRMと略記)の技術課題のひとつである,大きなトルク脈動を抑制し,高精度・高性能SRM可変速駆動システムを構築することでSRMの汎用モータ化を目指したものである。トルク脈動の抑制は,制御方式のみのアプローチでは限界があり,駆動回路構成からのアプローチとの併用が必要である。本方式ではトルク脈動抑制の観点から駆動回路の最適化を検討した上で,電流制御方式に改良を加えた。このシステムを実現し,従来は数百%であったトルク脈動を数%以下まで抑制できることを実証し,高性能速度制御システムを構築した。現在普及が急速に拡大している永久磁石モータに使用される希土類金属は,今後価格の高騰と資源の枯渇が懸念される。そめ課題を解決するため,本研究では磁石レスモータとして知られているスイッテトリラクタシスモータ(以下,SRモータと略記)の技術課題を克服し,脱永久磁石同期モータ化を目指すものである。本研究課題においては,SRモータの技術課題のひとつである大きなトルク脈動を,駆動回の自方式の開発及び改良,制御方式の開発及び改良という異なる2つのアプローチにより克服し,高精度・高性能SRモータ可変速駆動ジステムを構築することを目指したものである。当該年度において,主として,コンデンサ並列型SRモータ駆動回路の設計・試作およびトルク脈動抑制制御アルゴリズムの構築に重点を置き,以下の項目について必要に応じてコンピュータシミュレーションを実施しながら検討を行った。(1)コンデンサ並列形駆動回路の設計および試作(2)低速領域におけるトルク脈動抑制を目的とした,並列コンデンサ電圧制御による固定子電流波形制御アルゴリズムの構築(3)高速領域におけるトルク脈動抑制を目的とした,リアルタイム電流補償によるマ理想電流波形導出アルゴリズムの確立(4)全速度領域におけるトルク脈動抑制を目的とした,上記(2)および(3)の併用型制御アルコリズムの構築(5)基本的なトルク脈動抑制効果の評価のための,一定速および一定負荷時における実機検証これらの項目を検討した結果,制御方式のみのアプローチには限界があり,駆動回路方式からのアプローチとの併用により,トルク脈動を大幅に抑制できることが明らかとなった。その課題を解決するため,本研究では磁石レスモータとして知られているスイッチトリラクタンスモータ(以下,SRMと略記)の技術課題を克服し,脱永久磁石同期モータ化を目指すものである。本研究課題においては,SRMの技術課題のひとつである大きなトルク脈動を,駆動回路方式の開発及び改良,制御方式の開発及び改良という異なる2つのアプローチにより克服し,高精度・高性能SRモータ可変速駆動システムを構築することを目指したものである。当該年度において,前年度までに構築したコンデンサ並列形SRM駆動システムについて,必要に応じてコンピュータシミュレーションを実施しながら検討を行った。(1)コンデンサ並列形駆動回路の適用による可変速駆動時のトルク脈動抑制効果の検証(2)コンデンサ並列形駆動回路の適用による可変速駆動時の速度制御性能評価本研究によって,従来は数百%であったトルク脈動を数%以下まで抑制できることを実証し,高性能速度制御システムを構築した。また,本研究で不可欠であるパラメータ抽出法についても検討を行った。
インクルーシブ防災学の構築と体系的実装

地震被害のシュミレーション・アプリを運用し(鈴木)、災害時ケアプラン(避難移動編)の標準業務フロー(以下SOP)を、別府市や兵庫県播磨町(立木・松川)、仙台市(阿部・阿部)で実装した。災害時ケアプラン(避難生活編)のSOPを開発した(立木・松川)。またインクルーシブ避難所運営に関する体験の整理・分類・検討を行った(花田)。災害時に特化した障害平等教育教材を開発し、研修事業で実装した(研究協力者・久野)。また要配慮者対応イベントカードについて事例採取を行った(松川)。国際生活機能分類に準拠した避難所ごとのニーズ総量推定のためのアプリを開発した(研究協力者・高田)。障がい当事者向けの防災リテラシー尺度をインクルーシブ防災訓練で実装し、予測関連妥当性について知見を得た(立木・松川)。災害時ケアプランを制度化するため、兵庫県との協働により2つのモデル市町で有償事業化の実証実験を行った(立木・松川)。熊本地震時の災害ケースマネジメント対応をふり返り、標準業務フロー開発を継続した(菅野)。名取市での災害ケースマネジメント支援システムの実装を補助し,SOP化のための業務分析を継続した(佐藤・松川・立木)。熊本地震被災自治体での被災者台帳システムの運用解析を基に他災害における事例も収集・分析し、データベース整備を推進した(井ノ口・田村)。各種当事者・支援者団体による被災要配慮者への安否確認を支援するための情報支援システムのSOPおよびスキーマの検討を継続した(東)。災害時の当事者支援センター運営SOP開発に向け資料収集・整理・課題の検討を継続した(東・花田・菅野)。復旧・復興期のケースマネジメントの制度化を阻む要因の理論的な解明を行った(菅野)。また障害者権利条約のに関するシンポジウムを開催し、災害時の合理的配慮提供の根拠について検討を行った(阿部・立木)。避難移動時の生活機能ニーズのアセスメント手法の開発・実装は完了した(研究協力者硯川)。避難移動ケアプラン策定に関わるケースマネジメントの業務フロー・SOP・様式の開発は完了した(研究協力者松川・辻岡担当)。避難生活時に生じる生活機能ニーズのアセスメント手法の開発・実装は完了した(立木・研究協力者松川)。避難生活編ケアプラン策定のための様式・チェックリスト・SOP構築は完了した(松川・立木・阿部・阿部)。地域住民向け災害時障害平等研修プログラム(避難移動編・避難生活編)開発は完了した(久野)。避難所の社会的障壁の評価と対応方策の検討を促すための事例蓄積を行った(松川)。避難者の生活機能ニーズの簡便なアセスメントに基づく合理的配慮のニーズ総量の推定アプリ開発を行った(高田)。災害時ケアプラン(避難移動編)実装は、別府市・仙台市・播磨町で行った(立木・松川・阿部・阿部)。災害時ケアプラン(避難所編)による防災リテラシー向上の検証は、別府市で実装した(立木・松川)。災害時ケアプラン制度化に向けた実証実験を別府市・兵庫県播磨町で実施した(立木・松川)。緊急災害ケースマネジメントSOP開発は完了した(菅野)。生活再建支援のための短期災害ケースマネジメントSOP開発を継続した(菅野・花田・東)。長期災害ケースマネジメントSOPおよび災害ケースマネジメント支援システムの多組織間相互運用性・被災地間相互運用性の確立にむけてシステムの改修を継続した(佐藤・松川・立木)。被災者台帳システムを活用した多組織間相互運用性確立のためのデータベース構築を行った(田村・井ノ口)。災害時の当事者支援センター運営SOP開発にむけたデータ整理作業を継続した(東)。ケースマネジメント制度化の提案と設計について継続的検討を行った(菅野・東・立木)。1.災害時ケアプラン(避難移動編)では、別府市で開発した災害時の生活機能ニーズのアセスメントに基づき、避難移動時に求められる合理的配慮を同定し周囲からの支援と繋ぐ。2.開発した標準業務フロー(以下SOP)を別府市、兵庫県全域(37市町村)で実装。3.災害時ケアプラン(避難生活編)では、東日本大震災時の福祉避難所や熊本地震時のインクルーシブ避難所運営体験をもとに、災害時ケアプラン策定(避難生活編)のSOPを、別府市、兵庫県全域で実装。4.障害平等教育を人と防災未来センターでの災害時ケアプランコーディネーター養成講座で実装。5.国際生活機能分類(ICF)に準拠した避難所ごとのニーズ総量推定手法の妥当性・実施可能性について検討を継続。6.2017年度に開発した災害時に備えた障がい当事者向けの防災リテラシー尺度の外的妥当性について実査を継続。7.要配慮者の個別避難支援計画を災害時ケアプラン(避難移動編・避難生活編)と別府市や兵庫県で、制度化過程について検討。8.緊急・短期災害ケースマネジメントSOP開発では、熊本地震時の緊急・短期災害ケースマネジメント対応をふり返り、標準業務フロー開発を継続。9.長期災害ケースマネジメントSOPの熊本市への移植と災害ケースマネジメント支援システムを活用した多組織間相互運用性について検討を継続。10.仙台市・名取市で蓄積されている恒久住宅移行困難ケースの対応記録が、熊本地震被災者のケースマネジメントで活用できる仕組みの検討を継続。11.各種当事者・支援者団体による被災要配慮者へのアウトリーチ活動支援の情報支援システムのSOP開発を継続。12.公的支援者・専門・一般ボランティアと連携した当事者支援センター運営SOP開発に向けて資料収集・整理・検討を継続。13.復旧・復興期のケースマネジメントの制度化に向けた具体策の検討を継続。

平時と災害時を切れ目なく連結させるために、平時に進める災害時ケアプラン避難移動編SOPとして、別府市での取り組みを通じ暫定版を開発し、研修用e-learningビデオ教材を制作した(立木)。避難生活編SOP開発については、熊本学園大学におけるインクルーシブ避難所運営に関する体験を記録化し出版した(花田)。地域資源動員については、災害時支援に特化した地域自治組織や住民向けの障がい平等研修実施マニュアルを開発した(研究協力者・久野)。避難所ごとのニーズ総量の推定に向けて、ICFに準拠した生活機能ニーズの避難所ごとの総量の推定を可能とするスマホ版アプリを開発した(研究協力者・高田)。障がい当事者向け防災リテラシーを測定する尺度を開発し、別府市での取り組みの参加者に実査を行った(立木)。災害時ケアプラン制度化に向けて、別府市の福祉・防災部局・課を横断したプロジェクト組織を立ち上げて検討を始めた(立木)。被災後に進める災害ケースマネジメントについては、2016年台風10号岩泉水害被災者への緊急対応の状況について聞き取り調査を実施した(菅野)。長期にわたる災害ケースマネジメントについては、仙台市および名取市で運用しているSOPの熊本市への移植をアクションリサーチとして実施した(菅野)。被災地間での困難事例の共有化をめざして、名取市での困難事例へのキーワード付与作業を行った(佐藤・立木・松川)。被災者台帳システムについては、熊本地震被災自治体での運用解析を通じて業務の総量や利用ニーズに関する基礎的な分析を行った(井ノ口・田村)。要援護者台帳にはない熊本地震被災障がい者へのアウトリーチ・アドボカシーのための当事者支援センターの運用についてアクションリサーチを実施した(東・鈴木)。以上を踏まえ災害ケースマネジメント制度化に向けた問題点と解決の方策について検討を行った(菅野・立木)。計画初年度に設定した3つのマイルストーンのうち、達成1、達成目処1,未達1となった。このうち、1災害時ケアプラン(避難移動編)SOPについては、1-A-1)「避難移動時に生じる生活機能ニーズのアセスメント手法の開発・実装」と、1-A-2)「災害時避難移動ケアプラン策定に関わるケースマネジメントの業務フローやコストの分析に基づくSOP・様式・チェックリストの開発」の2つの工程からなるが、そのどちらも2017年度内に完了することができた(立木、研究協力者の硯川・松川)。2被災者台帳システムと要援護者台帳の統合(3-B-2)については、技術的には問題なく実施可能である、との結論を得た(田村・井ノ口・鈴木)。3当事者支援センター緊急活動期SOP(3-B-2)については、主担となる東が事務局長である被災地障がい者センターくまもとでの被災者支援の業務に労力を傾注し、緊急時の活動ログの蓄積を継続した。これを踏まえて2018年度中に緊急活動期のSOP開発をめざす予定である。マイルストーンを前倒しして達成したものは2つある。一つ目は1-B-
オン・デマンドPET検査のための新しいディスポ・チップ型PET薬剤合成装置

PET薬剤の製造には、高額設備(ホットセル、PET薬剤合成装置、品質管理設備など)、清浄環境等が必要である。また、現在のPET薬剤合成装置は大量製造型が主流であり、個々の患者に対してPET薬剤を個別に必要量供給する「オン・デマンド供給」には対応できない。本研究の目的は、高額なホットセル、PET薬剤合成装置を統合・小型化し、オン・デマンド供給を可能とする新規PET薬剤製造装置の構築を目指すことにある。以下に平成30年度の実績の概要を示す。1ディスポチップによる18F標識技術の開発と最適化(少量合成に適応しうる新規PET薬剤合成法の開発):昨年度、PET薬剤18F-FMISOをモデル化合物として、合成時間の大幅な短縮、合成工程の簡略化、少量合成への適応、大気圧下反応(従来は加圧環境)を可能とする新規18F化法(濃縮18F化法)を考案した。今年度は、本製造法を複数のPET薬剤合成に応用し、その有効性が確認できたため特許出願した(特願2018-155850)。また、ディスポチップは流路の最適化を行い、小型化(縦5.4cm×14.3cm×厚さ0.1cm)を達成した。さらに上記濃縮18F化法の開発過程で、サイクロトロンにて製造された18Fイオンの無水溶液での精製技術を確立し、特許出願した(特願2018-163034)。2自己遮蔽型PET薬剤合成装置の開発:当初計画通り23cm四方の小型合成装置を製作した。放射線遮蔽の最適化と、高い放射線遮蔽能を有するタングステンの部分的使用により、当初計画(250kg以下)以上の装置の軽量化(約130kg)を達成し、卓上クリーンボックス内への実装を可能とした。また、制御用タブレットPCからの遠隔操作による合成装置の操作を実現とした。以上のように、容易に清浄環境下でのオン・デマンド合成を可能とする新規ディスポ・チップ型PET薬剤合成装置の製作に成功した。PET薬剤の製造には、高額設備(ホットセル、PET薬剤合成装置、品質管理設備など)、清浄環境、ならびに熟練技術者の確保が必要である。以下に平成29年度の実績の概要を示す。1自己遮蔽型小型合成装置の開発:合成装置本体サイズ20×20×20cm、総重量250kg以下を目標として検討を行った。構成部品(電磁弁、反応容器など)の高密度集積により目標サイズを達成した。現在、プロトタイプによる動作確認を行なっている。一方、ディスポチップは、流路構成の最適化により縦5.4cm、横14.3cmの平面に集約することができた。現在、3Dプリンタによる試作、ならびに合成装置との適合性について検討している。装置重量は、10GBqの18F放射能の取扱を想定し、装置表面の実効線量率を25μSv/h以下となる遮蔽体構成を検討した。その結果、反応容器そのものを高い遮蔽能力を有するタングステンで遮蔽することで、合成装置外側の遮蔽厚(鉛)を薄くできることを確認した。これらにより、装置の総重量は目標を大幅に下回る130kg程度になる見込みである。2少量合成に適応しうる新規PET薬剤合成法の開発:PET薬剤18F-FMISOをモデル化合物として、新規フッ素化法について検討した。その結果、合成時間の大幅な短縮、合成工程の簡略化、さらに核種の飛散リスクが少ない大気圧環境による反応(従来法は加圧環境)を可能とした新規製造法を考案することができた。現在、複数のPET薬剤への適応を確認中であり、並行して特許出願の準備を進めている。目的達成に必要な要素は、1自己遮蔽型小型合成装置の開発、2少量合成に適応しうる新規PET薬剤合成法の開発に大別される。これらの項目について、平成29年度は以下に示す進捗が見られた。1自己遮蔽型小型合成装置の開発:合成装置本体サイズは、実装する部品(電磁弁、反応容器など)の配置を0.1 mm単位で調整し、立体的かつ高密度集積により目標を達成した。一方、重量に関しては、合成装置内部からの放射線を遮蔽するための遮蔽材厚さについて、様々な条件(遮蔽材の材質、厚さなど)を想定し計算した結果、反応容器を高い遮蔽能力を有するタングステン等で遮蔽することで、装置外側の遮蔽を低減できることが確認された。これにより、装置重量(計算値)は当初の目標を大幅に下回る130kg程度にできる見込みである。2少量合成に適応しうる新規PET薬剤合成法の開発:PET薬剤18F-FMISOをモデル化合物として、合成に必要な機械的・化学的条件をスクリーニングし、少量合成にも適応する新しい製造法を検討した。その結果、合成に必要な時間を大幅に短縮し(37→13min)、合成に必要な工程を簡略化し、さらに核種の飛散リスクが少ない大気圧環境による反応(従来法は加圧環境)を可能とした新規製造法を考案した。

本製造法により、放射性核種18F(半減期:約110min)の減衰によるロスが10%以上緩和され、さらに装置構成もより簡便にできる。また、本製造法は現在、複数のPET薬剤への適応を確認中であり、並行して特許出願の準備を進めている。PET薬剤の製造には、高額設備(ホットセル、PET薬剤合成装置、品質管理設備など)、清浄環境等が必要である。また、現在のPET薬剤合成装置は大量製造型が主流であり、個々の患者に対してPET薬剤を個別に必要量供給する「オン・デマンド供給」には対応できない。本研究の目的は、高額なホットセル、PET薬剤合成装置を統合・小型化し、オン・デマンド供給を可能とする新規PET薬剤製造装置の構築を目指すことにある。以下に平成30年度の実績の概要を示す。1ディスポチップによる18F標識技術の開発と最適化(少量合成に適応しうる新規PET薬剤合成法の開発):昨年度、PET薬剤18F-FMISOをモデル化合物として、合成時間の大幅な短縮、合成工程の簡略化、少量合成への適応、大気圧下反応(従来は加圧環境)を可能とする新規18F化法(濃縮18F化法)を考案した。今年度は、本製造法を複数のPET薬剤合成に応用し、その有効性が確認できたため特許出願した(特願2018-155850)。また、ディスポチップは流路の最適化を行い、小型化(縦5.4cm×14.3cm×厚さ0.1cm)を達成した。さらに上記濃縮18F化法の開発過程で、サイクロトロンにて製造された18Fイオンの無水溶液での精製技術を確立し、特許出願した(特願2018-163034)。2自己遮蔽型PET薬剤合成装置の開発:当初計画通り23cm四方の小型合成装置を製作した。放射線遮蔽の最適化と、高い放射線遮蔽能を有するタングステンの部分的使用により、当初計画(250kg以下)以上の装置の軽量化(約130kg)を達成し、卓上クリーンボックス内への実装を可能とした。また、制御用タブレットPCからの遠隔操作による合成装置の操作を実現とした。以上のように、容易に清浄環境下でのオン・デマンド合成を可能とする新規ディスポ・チップ型PET薬剤合成装置の製作に成功した。目的達成に必要な要素を1自己遮蔽型小型合成装置の開発、2少量合成に適応しうる新規PET薬剤合成法の開発に大別し、平成30年度の推進方策を以下に示す。1自己遮蔽型小型合成装置の開発合成装置のプロトタイプは平成29年度に完成した。これをもとに、各構成要素・部品等の微調整・最適化を行う。また、合成装置を覆う遮蔽材(鉛)については既に設計が完了したので、平成30年度は設計に基づくに製作を進める。なお、鉛は材質として柔らかく、変形しやすいため、鉛遮蔽材の補強や化粧板による表面被覆を行なう。ディスポチップについても既にに設計が完了したので、その製作をすすめる。また、平成29年度に製作が完了た遠隔制御ソフトウェアを用い、制御機能の詳細な確認を行なうとともに、装置との互換性向上について検討を行する。平成30年上半期中に上記研究項目を完了し、下半期には放射線遮蔽能力の確認、PET薬剤の合成試験などを行い、不具合箇所の確認とその修正を実施する予定である。2少量合成に適応しうる新規PET薬剤合成法の開発:平成29年度に考案した新規PET薬剤製造法について、他製剤への適応可能性について引き続き検討を行なう。また、新規製造法に関する特許申請の準備を並行して行なっており、平成30年度8月頃に特許申請を行なう計画で準備を進めている。
酸化物高温超伝導体における臨界電流密度とピンポテンシャル

酸化物超伝導体の電流-電圧特性は、複雑な温度,磁場依存性を示すが、適当な規格化を行うことにより、ある温度(グラス転移温度)を境として2本の基本曲線に統合(スケーリング)される。この現象は磁束系自体がこの温度でグラス相から液体相へ熱力学的に相転移することに因ると考えられている。そこで、YBa_2CU_3O_<7-δ>薄膜において、そのc-軸と±30°の角度から照射エネルギー200MeVの重イオン197Au^<+13>を5.0×10^<10>cm^<-2>だけ照射することにより、人工的に導入できる欠陥の中でピン止め力が最も強いと考えられている柱状欠陥を導入し試料を作成して、その電界-電流密度特性を規格化する際のパラメータの重イオンを照射したことによる変化の温度,磁場依存性を調べた。その結果、この現象もいろんな強さのピンニングセンターが適当に分布していると仮定すれば、その磁束線とそのピンニングセンターとの相互作用によっても説明できることを示した。この事は、ピンを人工的に導入することにより、損失無しで輸送電流を流しうる最大磁場を与える不可逆磁場の大きさを向上できるということ、つまり高温超伝導体の特性を改善するための新しい方針を与えることができた。また、あ特定の試料では臨界電流密度が外部磁場の増加とともに一時増加するというピーク効果を示すが、YBa_2CU_3O_<7-δ>バルク試料の磁化の外部磁場掃引速度依存性から、その高温超伝導体の電界-電流密度特性を正確に算出し、磁場中の量子化磁束線の運動を規定するピンニングポテンシャルを計算し、このポテンシャルの磁場依存性に対して、磁場誘起型の磁束ピンニングを考慮した集団的磁束ピンニング理論を適用することにより、このピータ効果が説明できることを明らかにした。この事は、積極的にピーク効果を利用すれば、臨界電流密度を向上させることが可能であることを意味している。そこで、YBa_2Cu_3O_<7-δ>薄膜において、そのc-軸と±30゚の角度から照射エネルギー200MeVの重イオン^<197>Au^<+13>を5.0×10^<10>cm^<-2>だけ照射することにより、人工的に導入できる欠陥の中でピン止め力が最も強いと考えられている柱状欠陥を導入した。この試料に対して、その電界-電流密度特性を規格化する際のパラメータの重イオンを照射したことによる変化の温度,磁場依存性を調べた。また、臨界電流密度が、ある特定の試料では外部磁場の増加とともに一時増加するというピーク効果について考察した。YBa_2Cu_3O_<7-δ

>バルク試料の磁化の外部磁場掃引速度依存性から、その高温超伝導体の電界-電流密度特性を正確に算出し、磁場中の量子化磁束線の運動を規定するピンニングポテンシャルを計算し、このポテンシャルの磁場依存性に対して、磁場誘起型の磁束ピンニングを考慮した集団的磁束ピンニング理論を適用することにより、このピーク効果が説明できることを明らかにした。この事は、積極的にピーク効果を利用すれば、臨界電流密度を向上させることが可能であることを意味している。高温酸化物超伝導体の電流-電圧特性は、複雑な温度、磁場依存性を示すが、適当な規格化を行うことにより、ある温度(グラス転移温度)を境として2本の基本曲線に統合(スケーリング)される。磁束系はこのグラス転移温度でグラス相から液体相へ熱力学的に相転移すると考えられている。そこで高温酸化物超伝導体の電磁特性にはこれまでの金属超伝導体の場合とは著しく異なる現象が現れる。臨界電流密度の大きさが、外部磁場が高いほど却って大きくなるような領域が存在するというピーク効果もその内の一つの現象である。ピーク効果は従来の金属超伝導体においても現れることがあるが、その原因は全く異なると考えられる。多様の臨界磁場・温度の領域が分布している高温酸化物超伝導体においては、印加磁場により低い臨界磁場の領域が局所的に常伝導に転移し、それがピン止め中心として働くためだと考えられている。そこで、QMG法で作成したバルクのYBa_2Cu_3O_<7-δ>の磁化特性に現れたピーク効果の磁場掃引速度依存性が磁束線の動特性を考慮したMaxwellの方程式から説明できることを示した。また、同時にピン止めポテンシャルの磁場依存性を計算することにより、この場合にもピーク値が現れ、そのピーク値を与える印加磁場の値が臨界電流密度のピーク値を与える印加磁場の値より小さいことを示した。これは印加磁場の増加とともに磁束バンドルが大きくなるためである。