hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
境界要素法におけるアダプティブメッシュ生成システムの基礎的研究

本研究の目的は、境界要素法のための効果的で効率的なアダプティブメッシュ生成システムを開発することである。そして、この目的を達成するために、次の2つのテーマを考えた。第1のテーマは、誤差解析結果をメッシュ改善に反映させる部分にファジィ理論で用いられるメンバーシップ関数の概念を導入することである。これにより個々の境界要素の精度が他の要素の精度に影響を与える相互影響の度合いを厳密に定量化するとともに、以前から用いられているメッシュ改善法(要素を細分化するh法、関数近似の程度を改善するp法、要素分割位置を変更するr法)に比べてより柔軟なメッシュ改善を実現することをめざした。また第2のテーマは、アルゴリズム全体を並列処理することで計算効率を改善することである。フリーソフトウェアであるPVM(Parallel Virtual Machine)を用いてクラスターコンピューティング環境を構成し、アルゴリズム全体を機能並列の点から並列処理することで計算効率の改善をめざした。これら2つのテーマについて同時並行的に研究を行ったが、このうち第2のテーマについては初期の目的にかなり達することができ、その成果を研究発表の形で報告する事ができた。一方、第1のテーマについてもほぼ初期の目的に達しているが、メンバーシップ関数の形で定量化された誤差をメッシュ改善に反映させる部分についてアルゴリズム的にまだ改良の余地があるので、この点に検討を加えてから学会などの場で報告する予定である。
水平方向.不均質マントルの電磁誘導

1.Phinney&Burridge(1973)の方法を用いて、マントルの電気伝導度が緯度・経度にも依存する場合の電磁誘導方程式を導いた。電気伝導度が球対称の場合は、核のポロイダル磁場のみが地表で観測されるが、非球対称性により核のトロイダル磁場も地表で観測される。マントル再下端のD"を想定して、薄層(厚さH)の電磁誘導を解析的に考察した。通常のポロイダル磁場に加わる影響をHの一次の精度で求めた。その摂動は核のトロイダル磁場と電気伝導度の水平微分の積で表わされ、(球対称の場合と違って)周波数に依存しない。今後は電磁誘導方程式の数値計算も行う予定である。2.古地磁気や今世紀以前の観測においては、磁場強度は測定されず伏角と偏角のみが測定される。その際のガウス係数(の相対値)の球面調和展開について考察した。従来は、一成分(双極子)を固定して他の成分を最小二乗法で求める。今回の新しい方法では、固有値問題を解きガウス係数は固有ベクトルから求められる。従来の方法は今回の方法の一次近似である事を示す事が出来る。簡単な数値実験によって、従来の方法では少しバイアスされた結果が得られる事を確認した。
A comparative study of the foreign uses of the Chinese renminbi as an international currency（国際共同研究強化）

本研究プロジェクトでは、人民元の国際的な台頭に対する日本の対応、同通貨の国際化に対する米国の対応を分析し、さらには同通貨の国際化に対する日米による対応の比較を行っている。その成果は3件の論文にまとめられ、すでに著名な国際政治経済専門誌及び当該分野の国際会議において発表された。4件目となる最後の論文では、人民元の国際的な利用に対して政策インフラが与える影響について各国横断的な分析を行っており、現在、主要な経済学専門誌においてレビューを受けている。内定年度:2016本研究プロジェクトでは、人民元の国際的な台頭に対する日本の対応、同通貨の国際化に対する米国の対応を分析し、さらには同通貨の国際化に対する日米による対応の比較を行っている。
新政策での集落営農・生産法人支援のための作業改善システムの開発

GPS機能付き携帯電話や農業機械に搭載したGPS利用の農作業自動記録装置を用いたデータ記録システムを開発し,沖縄県のサトウキビ栽培の農作業データを蓄積するデータベースを構築した。また,効率よい農作業計画を立案するため農作業を数理モデルで表現し,生産法人による大規模なサトウキビ作業のシミュレーションを行った。農業機械,労働力の圃場への配置等により最適な農作業計画の数値解が得られることがわかった。農作業の実態を記録し正確な農作業データを蓄積するため沖縄県南部地域のサトウキビ圃場の地番,面積等をデータベース化した。データベースは作業日誌等を端末からデータ入力することもできるが,位置情報が記録できるGPS機能付き携帯電話等を用いて農作業データが記録できる機能を有するように開発した。データベースサーバにはサトウキビ生産法人の経営管理に必要な事項をデータベーステーブルとしてあらかじめ用意し,データベースを生産法人が経理・運営の管理に利用できるようなものとした。利便性を考慮し,法人管理に用いる基本的データ(農地台帳,作業日誌,運行日誌など)はブラウザで出力できるようにした。つぎに沖縄本島南部地区のサトウキビ生産法人での農作業の実態を調査し,生産法人が所有する農業機械を用いた農作業記録をデータベースに入力した。経営安定対策の対象要件はサトウキビ生産の基幹作業である耕起・整地,株出し管理,植え付け,収穫の4作業の内のいずれか1作業を委託する必要がある。従って経営安定対策では生産法人における受託作業が増加すると考えられるので,収集したデータから生産法人での受託作業の現状を分析した。その結果,調査対象とした地域では,現状では地域の18%のサトウキビ圃場の作業を受託していることがわかった。将来,受託作業が増えた場合,このサトウキビ生産法人は地域の約35%のサトウキビ圃場の受託作業を担うことができることが明らかとなった。沖縄県のサトウキビ生産法人の農作業データベースを構築した。携帯電話等を用いて農作業データを記録する方法は,農家に煩雑な作業を強要するのでトラクタやハーベスタに搭載したGPSを用いて農作業記録が自動的に記録できるシステムを開発した。GPSデータに作業機のレバー操作の信号を付加することで作業面積,作業時間の記録が可能となった。データベースにはサトウキビ生産法人の経営管理に必要な基本的データ(農地台帳,作業目誌,工場搬入記録,GPSデータなど)を集積することとした。農地台帳,工場搬入記録,GPSデータはそれぞれ独立しているため,データベース化するためにはデータ間の関速付けを行う必要がある。本研究ではGISを基盤としたデータベースを構築しているため,位置情報を共通項目としてデータの関連付けをおこなった。また,サトウキビ生産法人は分散した複数の圃場を作業対象としているので経営者は作業者と農業機械とを効率的に割り当て作業指示を出さなくてはならず,労働力や農業機械などの投入配分を考慮したスケジューリングが必要である。そこで農作業モデルをグラフィックに表現でき,システムの並行的なダイナミック事象をシミュレートできるペトリネットを用い生産法人におけるサトウキビ作業のモデリングを行った。ペトリネットを用いることで資源(農業機械,労力など)の圃場への配置や,複数の圃場で同時に進行する作業過程をモデル化が可能となった。モデルから最適な農作業計画の数値解が得られることがわかった。農業生産法人などの受託作業による農作業の実態を詳細に記録したデータベースを構築し,作業内容の分析を行った。農作業をデータベース化することにより,生産法人等の機械や作業者の配置などの運営・管理が,勘と経験に頼るものから数値データに基づく合理的なものに転換が可能となる。本年度の研究では全地球測位システム(GPS)による農作業記録装置により,前年度に沖縄県南部地域でサトウキビの収穫作業等の農作業データを収集したのに引き続き,沖縄県北部地域で農作業データ収集を行った。収集したデータを用いて地理情報システム(GIS)上の圃場地図と関連付けを行い,農作業データベースを構築した。受委託で行われている収穫作業の詳細な分析を行うため,刈り取り作業の実作業時間,圃場内旋回時間,圃場間移動時間等を記録し,圃場毎の刈り取り作業能率を求めた。このとき作業機のエンジン回転数から作業機の作業状態(収穫,旋回,路上走行など)を推測することが可能であるとわかった。また,これらの結果をGISで分布図として表示することができた。圃場毎の刈り取り収量,サトウキビの糖度のデータをデータベースに付け加えることで刈り取り作業能率とサトウキビ単位面積当たり収量等との関係を分析することができた。農作業のモデル化の研究に関しては,沖縄県北部地区の農作業データを用いて,モデルによる作業の最適化のシミュレーション結果との比較を行いその妥当性の検証方法を検討した。
近赤外光利用マンガンシリサイド薄膜太陽電池の開発

本研究の目的は、近赤外光を吸収するp型、n型マンガンシリサイド(Mn1-xFexSiγ1.73)の薄膜太陽電池の作製である。現在普及している太陽電池は近赤外光をエネルギー源として用いておらず、太陽光エネルギーから電気エネルギーに変換するエネルギー変換効率は約20%である。現状の薄膜太陽電池と本研究で開発する近赤外光も吸収できる薄膜太陽電池と組み合わせることができれば、エネルギー変換効率を約30%まで向上できると予想される。本研究の課題は以下の3つである。(1)p型、n型薄膜のキャリア密度の制御、(2)ドロップレットのないp型、n型Mn1-xFexSiγ薄膜の作製、(3)pn接合膜の試作と評価である。今年度は(1)のキャリア密度の制御を実施した。Mn1-xFexSiγバルクの電気伝導率が、Fe置換量x0.27近傍で低くなる、つまりキャリア密度が低くなることから、x0.27近傍の組成のMn1-xFexSiγ薄膜を作製した。実際に作製した薄膜が、Mn1-xFexSiγの組成であることをX線回折とラマン分光を用いて確認した。薄膜のキャリア密度を測定するのは困難であるため、同じ組成のバルクでキャリア密度を測定したところ、約1×10^17 cm-3であった。このキャリア密度の場合、空乏層厚さは約100 nmと見積もることができ、近赤外光を90%吸収できることになる。また、光学バンドギャップの大きさは約0.8 eVであり、近赤外光を吸収できることを明らかにした。また、翌年度の実施事項のうち、ドロップレットのないp型、n型Mn1-xFexSiγ薄膜を作製するための装置を発注し、成膜装置に導入した。今年度はp型、n型Mn1-xFexSiγ薄膜のキャリア密度の制御を目的とし、Fe組成をx0.27のバルクと薄膜を作製した。その結果、MnSiγとMn0.7Fe0.3Siγと比較して、キャリア密度を4桁低くすることに成功した。さらに、Mn1-xFexSiγ薄膜は近赤外光領域のバンドギャップを持っていることが明らかになり、Mn1-xFexSiγ薄膜を用いた近赤外光吸収太陽電池の実現への足掛かりを得ることができた。また、翌年度の研究で用いるドロップレット除去装置を完成させ、成膜装置に組み込むところまで実施した。したがって、おおむね順調に進展していると言える。今後は残された2つの課題、(2)ドロップレットのないp型、n型Mn1-xFexSiγ薄膜の作製、(3)pn接合膜の試作と評価を実施する。今年度、ドロップレット除去装置を成膜装置に導入したので、成膜条件の最適化を含めて、ドロップレットのない平坦なMnSiγ薄膜とMn0.7Fe0.3Siγ薄膜を作製する。さらに、Fe組成x0.7の薄膜を作製し、その近辺で組成を細かく変えて、pn膜を作り分け、pn接合膜を作製する。

さらに、Mn1-xFexSiγ薄膜は近赤外光領域のバンドギャップを持っていることが明らかになり、Mn1-xFexSiγ薄膜を用いた近赤外光吸収太陽電池の実現への足掛かりを得ることができた。また、翌年度の研究で用いるドロップレット除去装置を完成させ、成膜装置に組み込むところまで実施した。したがって、おおむね順調に進展していると言える。今後は残された2つの課題、(2)ドロップレットのないp型、n型Mn1-xFexSiγ薄膜の作製、(3)pn接合膜の試作と評価を実施する。今年度、ドロップレット除去装置を成膜装置に導入したので、成膜条件の最適化を含めて、ドロップレットのない平坦なMnSiγ薄膜とMn0.7Fe0.3Siγ薄膜を作製する。さらに、Fe組成x0.7の薄膜を作製し、その近辺で組成を細かく変えて、pn膜を作り分け、pn接合膜を作製する。
粉粒体素材最適混練システムの開発

セラミックス製品の製造プロセスにおいて、主に製品の均質性及び成形性などの品質に影響をおよぼす工程として混練プロセスがある。高品質な製品を得るには、混練状態の把握、混練工程の最適化が必要である。本研究室では,各種溶鉱炉で耐火物レンガとして使用される合成ムライト(3Al_2O_3・2SiO_2系)を供試材料として用い,混練プロセスの特性解析を行い,これまでに最適混練時間及び最適含有水分率を明らかにした。また、整定含有水分率の制御を試み,ニュ-ラルネットワ-クによって注水量を決定する制御モデルを構築した。しかしながら,ニュ-ラルネットワ-クの推定精度に限界があった。本研究では,ニュ-ラルネットワ-クの推定精度の向上,汎化性などを検討し,ニュ-ラルネットワ-クのセラミックス混練プロセスにおける注水工程の最適化を図ると共に,新たな制御方式として,計算速度,推定精度,汎用性の向上を目的として,ニュ-ラルネット駆動型ファジィ推論システムを設計し,その有効性を確認した。その結果,以下のことが明かとなった。1)ニュ-ラルネットワ-ク単味よりニュ-ラルネット駆動型ファジィ推論の方が学習デ-タの追従性が良く,複雑なシステムであっても,推定性能が高いことが分かった。2)セラミック混練プロセスにおける注水工程の制御方式としてニュ-ラルネット駆動型ファジィ推論による予測制御方式は汎化性,推定精度より有効であることが確認された。以上の結果から得られた知見は,操業条件の違う実プラントでの最適化方法としても有効であると考えられる。高品質な製品を得るには,混練状態の把握,混練工程の最適化が必要である。また,整定含有水分率の制御を試み,ニュ-ラルネットワ-クによって注水量を決定する制御モデルを構築した。1)ニュ-ラルネットワ-ク単味よりニュ-ラルネット駆動型ファジィ推論の方が学習デ-タへの追従性が良く,複雑なシステムであっても推定性能が高いことが分かった。2)セラミックス混練プロセスにおける注水工程の制御方式としてニュ-ラルネット駆動型ファジィ推論による予測制御方式は汎化性,推定精度より有効であることが確認された。
新規ＡＭＰＡＲ賦活薬を指向したＡＭＰＡＲ制御タンパク質Ｓｔａｒｇａｚｉｎの解析

興奮性神経伝達を司るAMPA型グルタミン酸受容体(AMPAR)の制御膜タンパク質であるstargazinについて、AMPARとの相互作用機構を明らかとすることによって、新規抗精神疾患薬をデザインするための基盤情報を得ることを目的とし、研究を行った。核磁気共鳴法(NMR)を用いた構造解析・相互作用解析を行うために、酵母を用いて、安定同位体標識を行った再構成タンパク質を発現させ、精製を行った。この結果、1 L培養あたり4 mg程度のタンパク質を得る培養・精製プロトコールを確立することに成功した。本プロトコールを基にして、今後NMRを用いた構造解析が可能になると期待される。前年度までの解析において、リコンビナントstargazinの収量が低いことが問題となっていた。そこでまず、stargazinと同一のファミリーに属するタンパク質であり、発現量が高い、PMP22を用いて、酵母を用いたリコンビナント膜タンパク質発現・精製条件の最適化を行った。タンパク質発現については、発現用酵母株の検討、ファーメンタを用いた培養条件の最適化を行った。タンパク質精製については、細胞破砕条件の最適化、内在性プロテアーゼの影響の極小化等について検討し、プロトコール改良を行った。さらに、酵母膜画分から目的タンパク質を抽出するための、界面活性剤の探索を行い、酵母膜がDPCなどのイオン性界面活性剤によって、比較的容易に可溶化されるが、DDMなどの非イオン性界面活性剤によっては、ほとんど可溶化されないことを見出した。以上の条件検討の結果、PMP22については1 L培養あたり10 mg以上の精製タンパク質を得ることに成功した。次に、この改良プロトコールを用いてstargazinの発現を試みた。この時、全長stargazinに加えて、C末端の細胞内領域を切断したコンストラクト(Stg-ΔC)、stargazinのホモローグであるTARP γ-5についても発現を試みた。この結果、Stg-ΔCについて比較的純度の高い(90%)精製タンパク質を1 L培養あたり4.2 mg得ることに成功した。得られたStg-ΔCについて、DPCミセル溶液中において、サイズ排除クロマトグラフィーによるAMPAR-LBDとの相互作用解析を行ったが、相互作用形成を示すデータを得るには至らず、今後、界面活性剤の最適化が必要と考えられる。以上、本研究において、stargazinおよびその類縁膜タンパク質について、1 L培養あたり4 mg以上のリコンビナントタンパク質を得る培養・精製プロトコールを確立することに成功した。StargazinとAMPARの相互作用解析を行うための第一段階として、両者のリコンビナントタンパク質発現系の構築を行った。Stargazinについては、Pichia pastorisに対してヒトStargazin遺伝子を形質転換し、導入されたStargazin遺伝子のコピー数が高いクローンを選択した。次に、ファーメンタを用いた酵母の培養条件を最適化し、メタノールによりStargazinの発現を誘導した。酵母細胞の破砕条件を最適化し、細胞破砕液を解析した結果、膜画分にStargazinが発現していることを確認した。膜中に発現したStargazinを界面活性剤Empigenにより可溶化した後、界面活性剤をDDM, LDAO, LMPGに置換し、それぞれサイズ排除クロマトグラフィーによりみかけの分子量を解析した。この結果、DDMに可溶化したStargazinは、分子量約60Kと比較的低分子量の位置にシングルピークとして溶出した。一般に困難であると考えられている、微生物を用いたヒト膜タンパク質の膜発現に成功した点、およびStargazin精製の初期条件を整備した点を重要性の高い研究成果と意義付ける。AMPARについては、ヒトGluR2のリガンド結合領域(GluR-LBD)の遺伝子を大腸菌に形質転換し、大腸菌の不溶性画分中に目的タンパク質を得た。不溶性画分中のGluR-LBDをグアニジンにより変性して可溶化した後、透析法により巻き戻し、精製を行った。得られたGluR-LBDについてNMRスペクトルを測定し、これまでに報告されているラット由来GluR-LBDと同様のスペクトルを得ることに成功した。1L培養あたり5 mgの安定同位体標識ヒトGluR-LBDを安定的に得る発現・精製プロトコールを確立した点を、重要な研究成果と考える。Niレジンによる精製後のStargazinの収量が1L培養あたり1 mg以下と低く、NMR等を用いたStargazinの性状解析、AMPARとの相互作用解析を行うために充分な量のタンパク質サンプルを得ることができなかったため。AMPARについては、研究計画どおり進行し、年度内目的を達成した。次年度は、まず、リコンビナントStargazinの収量を増加させるための条件検討を行う。具体的には、まず発現用ベクターの最適化について検討を行う。次に、プロテアーゼ欠損株の利用など、発現用酵母株の検討を行う。

さらに、細胞破砕・膜抽出などタンパク質の精製過程におけるロスを軽減するためのプロトコールの最適化を進める。Stargazinについて、1L培養あたり1 mg程度の収量が確保された時点で、CD、NMRなどを用いたリコンビナントStargazinの物理化学的性状解析を行う。同時に、サイズ排除クロマトグラフィー、NMRを用いたStargazinとAMPAR-LBDの親和性解析に着手する。さらに、Stargazinについて、1L培養あたり5 mg程度の収量が確保された時点で、NMRを用いたリコンビナントStargazinの高次構造解析に着手する。前年度に引き続き、遺伝子・生化学実験試薬に費用が見込まれる。また、Stargazinを可溶化するための界面活性剤、NMR実験を行うための安定同位体試薬の購入に研究費を充てる。
ヒト顎関節円板・滑膜病変の分子病態学的解析

1.学生解剖実習屍体より剖出した245顎関節円板を対象に、軟X線写真にて石灰化病変の有無と部位の調査と検出された石灰化部の免疫組織学的検索を行った。石灰化病変は11関節円板(4.5%)に、非穿孔円板では後方肥厚部から中央狭窄部にかけての中層に、穿孔円板では穿孔部に隣接した円板下面に認められた。穿孔円板では軟骨細胞の集簇、一部で軟骨様骨の形成と骨化が、非穿孔円板では僅かな軟骨細胞の散在、膠原線維の変性、硫酸化GAGの集積が見られ、前者は軟骨内骨化、後者は異所性石灰化と考えられた。2.変形性顎関節症にて円板切除およびSilastic^<(R)>(厚径1.3mm)挿入を行い、それによる異物反応とリンパ節炎が疑われた55才、67才女性からSilastic^<(R)>の除去時に採取した周囲組織を検体とした。各検体を光学顕微鏡による観察と、透過型電子顕微鏡写真上で各200個の細胞内磨耗細片の最大径を計測した。中間挿入物(Silastic^<(R)>)は破損しており、その内側部分は欠損していた。様々な大きさと形をしたSilastic^<(R)>細片がコラーゲン繊維の間や細胞内に見られ、多数の多核巨細胞、リンパ球、泡沫細胞が観察されたが、細片はそれらの細胞内では消化されていなかった。3.女性顎関節内障患者45名から直接採取された滑液49検体を対象とし、pColII-Cを測定した。36検体(73.5%)からpColII-Cは同定され,円板病態の異なる3群間で同定率に統計学的に有意の差が認められた(P<0.01)。4.家兎で実験的関節円板転位モデルを作製し、経時的に関節軟骨のアポトーシスを観察したところ、1ないし2週後に増殖層および肥大層に認められた。本課題について以下の各研究テーマを設定し、それらから得られた成果の概要を示す。1.顎関節滑液(原液採取)中の軟骨破壊マーカーの解析2.顎関節滑液(希釈回収)中の炎症マーカーの解析(1)IL-1,-6,-8の測定:顎関節滑液中のIL-1,-6,-8を同定した。(2)MMP-2,-3,-9の測定:顎関節滑液中のMMP-2,-3,-9を同定した。(3)PGE_2の測定:顎関節滑液中のPGE_2濃度はVASスコアなど疼痛を表す指標と関連が認められなかった。以上から、顎関節における微量滑液検査は、検査法としてさらに検討および改良を加えることにより、顎関節ばかりでなく他の小関節におけるRAとOAとの鑑別および早期OAの判定などに臨床応用の道が開けると思われる。今年度における研究成果の検討より、今後の課題を以下に挙げる。3.今後の課題(2)炎症性マーカー、特にMMPおよびTIMPファミリーの解析を追加する。(3)現在進行中である滑膜培養系において、上記の各種マーカーの発現ないし産生機構を検索する。

軟骨の細胞外基質を構成するtypeIIコラーゲンの生合成過程では,まず軟骨細胞内でプロコラーゲン分子が生成される。ついで,それらプロコラーゲン分子は軟骨細胞外に分泌された後,N末端とC末端のペプチドが特異酵素により切断されてトポロコラーゲン分子が完成する。切断されたC末端ペプチドがprocollagenII C propeptide(pCol II-C)である。すなわち,滑液中のpCol II-C濃度は,II型プロコラーゲンからコラーゲンへの変換量を反映し,軟骨生成の指標となる。しかし,顎関節滑液中のPCo1 II-C濃度の測定は臨床応用されるに到っておらず,解決すべき点が多い。そこで,以下の研究デザインのもと検討した1.ヒト顎関節滑液中のII型プロコラーゲン・プロペプチド(pCol II-C)の同定(1)計測1:関節円板病態によるpCol II-Cの検出率の相違検証仮説:関節円板病態により顎関節滑液中のpCol II-Cの検出率に差がない。方法:対象は女性患者で,28関節は復位を伴わない関節円板転位,19関節は復位を伴う関節円板転位、2関節は正常であった。滑液は全て直接採取法により採取し、pCol II-Cの測定には,(株)テイジンが開発した1ステップ・サンドイッチEIA法によるコンドロカルシン・テストキットを用いた。なお,pCol II-C濃度の測定限界は0.2ng/ml未満とした。結果:復位を伴わない関節円板転位28関節では25関節に,復位を伴う関節円板転位19関節では11関節でpCol II-Cが検出され,両者の検出率に統計学的に有意の差が認められた(P<0.05)。なお、正常ではいずれも検出できなかった。(2)計測2:滑液採取法によるpColII-Cの検出率の相違検証仮説:滑液採取法により顎関節滑液中のpColII-C検出率に差がない。方法:対象は全て復位を伴わない関節円板転位をきたした女性患者で,34関節は原液採取法で,10関節は稀釈回収法で滑液を採取した。pCol II-Cの測定は,計測1と同様とした。結果:原液採取法を用いた34関節では29関節(85.3%)に,稀釈回収法を用いた10関節では1関節(10%)でpCol II-Cが検出され,両者の検出率に統計学的に有意の差が認められた(P<0.01)。結論:顎関節内障患者の顎関節滑液中のTypeII Pro-collagen C peptideを測定する場合には、原液採取法による滑液検体を使用すべきである。本年度は、サイトカインのうちIL-1βおよびTNF-αについて以下の点を明らかにした.1.目的:顎関節滑液中のIL-1βないしTNF-α濃度と画像診断(MRI)および臨床所見(VAS,最大開口距離)との関連性を評価する.2.方法:(1)対象:原液採取し滑液の判定基準(HAとC6Sの同定)を満たした56検体(56関節)。被検者48名(女性)の年齢構成(歳)は1570,中央値28,平均34.2であった.いずれの顎関節もMRIにて円板前方転位を認め,復位群(21関節),非復位群(20関節),さらに退行性変形群(15関節)とに分類された.なお,3群間の年齢,開口距離に有意差を認めた.(2)IL-1β濃度の測定にはBio Source Europe S.A.社製MEDGENIX IL-1βEASIA^<TM>kit(測定限界は2pg/ml)を,TNF-α濃度の測定には同社製MEDGENIX TNF-αEASIA^<TM>kit(測定限界:3pg/ml)を用いた.(3)統計解析にはSAS Ver6.0を用い,P<0.05を有意水準とした.3.結果:(1)IL-1β:47検体(83.9%)で同定され,3群間の同定率に有意差が見られた.同定された検体中のIL-
ナノ物質へテロ界面における近接場光励起による新奇光機能デバイス応用

提案者は、近接場光の空間的に非一様な光の場(非一様光場)の特長を活かすことで、従前の光応答では不可能であった新奇かつ有用な光励起が可能であることを実証してきた。伝搬光で動作する現状の光デバイスに対して、非一様光場を動作原理に用いることが出来れば、従来とは本質的に異なる新奇光機能デバイスの創生が期待できる。具体的な近接場光の特徴の一つとして、光の持つ局在性によって得られる大きな波数成分を活かした波数励起がある。この特性によって、間接遷移半導体であるシリコンにおいて光吸収の高効率化が期待される。本年度は、横型Si p-n接合デバイスにランダムに金微粒子を配置することで、p-n接合界面に近接場光を誘起するデバイスを作製した。このデバイスの光吸収特性を評価したところ、金微粒子がない場合と比較して、700-1200nm領域において、光吸収特性が40%向上すること確認した。詳細な波長依存性を計測することで、バンドギャップ波長付近(波長1100nm)において、長波長になるに従い、光吸収特性が向上する結果を得た。従来のプラズモン増強を利用した感度増強デバイスでは、プラズモン共鳴波長である600nm付近をピークに感度増強が得られていたが、本結果は、従来のプラズモン増強効果による特性とは異なっており、近接場光誘起による直接遷移の可能性を示唆するものである。また金微粒子の寸法依存性、濃度依存性など詳細な計測を行い、近接場光特有な現象を確認した。横型Si p-n接合デバイスの作製プロセスの改良により、再現性の高いデバイス作製が可能となった。また、波長特性の評価に関して、より細かい波長分布を調べる計測系を構築した。上記の改良によってこれによって、これまで観測できなかった長波長帯での光吸収特性を明らかにすることに成功した。これまでの光吸収特性の評価は、電極を通して計測しているため、基板全体での平均的な評価となっている。そこで、近接場光励起の効果についてより詳細を明らかにするために、顕微マッピング測定系の構築を行う。さらに、p-n接合における光吸収領域である空乏層を広げる方策として、p-i-n構造を作製することで、デバイスの感度特性向上を図る。
Zellweger症候群の病態解析-ペルオキシゾーム欠損と糖脂質代謝の関連-

Zellweger症候群(ZS)をはじめとするペルオキシゾーム病ではペルオキシゾームが形成されないために様々な生化学的異常を呈するが、病態との関連は未だ解明されていない。病因遺伝子としてペルオキシゾーム形成に関わるPex遣伝子群が少なくとも13種同定されており、同じ遺伝子群の変異でも重症度の異なる病型-Infantile Refsum Disease(IRD), neonatal adrenoleukodystrophy(NALD)-が混在する。今回Pex2群に変異を有するZS, IRD患者由来線維芽細胞について脂質を抽出し正常対照線維芽細胞と組成を比較検討した。患者由来線維芽細胞ではa系列のガングリオシドの増加が著明であり、ガングリオシドGM3の増加や正常細胞に含まれないGM1やGDlaが免疫染色TLCによって検出された。また、モノクローナル抗体によるGM3組織免疫染色では患者由来細胞で細胞膜や細胞内に顆粒状にガングリオシドGM3が発現していた。これらの結果とこれまでPex2欠損CHO変異株Z65で解析した結果から、ペルオキシゾーム欠損が糖脂質代謝に影響を及ぼすことが明らかとなった。近年、糖脂質は細胞間情報伝達や細胞の増殖・分化誘導に関与することが知られており、ペルオキシゾーム欠損による糖脂質代謝変化と各臓器の形成障害との関連を明らかにすることが今後の課題である。(1)Zellweger症候群(ZS)患者由来の線維芽細胞について糖脂質解析を行った。症例は臨床診断がZSが2例、乳児Refsum病(IRS)が1例で原因遺伝子は全例、PEX2遺伝子の変異である。各々の繊維芽細胞を培養後、ハーベストし、凍結乾燥後、脂質の抽出、TLCによる分画、定量を行ったところ、セラミドジヘキソシド、および、ガングリオシドGM3が正常対照に比べ、およそ2倍に増加していた。また、グロボシド近傍に著増したバンドが患者全例で認められた。このバンドの同定については目下検討中である。またTLC免疫染色法でガングリオシドGM1,GA1,GA2の染色を行ったが、GA1,GA2は検出されなかった。GM1は対照に比べ、患者で約1/2に減少していた。(2)ZSのモデル細胞であるCHO-K1変異細胞株(Z65)は遺伝子学的に上記で検討した症例と同じくPEX2遺伝子に変異をもっている。これまでにZ65細胞でセレブロシド、ガングリオシドGM3の増加を見いだしており、さらにその機序を解明するため糖脂質代謝の出発点に位置するCeramide glucosyltransferase活性の測定、グルコシルセラミドの分解酵素であるbeta-glucocerebrosidase活性の測定を行った。Ceramide glucosyltransferase活性はZ65細胞で対照のCHO-K1細胞に比べ、亢進しており、一方、beta-glucocerebrosidase活性は両細胞間で変化はなかった。このことから、Z65細胞では糖脂質合成系の亢進が確認された。ヒトやマウスとホモロジーの高い、3'末端側の約300bp部分のRT-PCRで、予備実験をしたところ、Z63細胞で発現が強くなっており、cDNAよりceramide glucosyltransferaseのクローニングを進めている。ペルオキシゾーム欠損細胞における糖脂質代謝変化の解明を行った。まず、チャイニーズハムスター卵巣細胞の変異株(Z65)において糖脂質合成の第1段階の酵素であるセラミドグルコシルトランスフェラーゼ(CGT)mRNAの発現を対照細胞と比較するためにCGT cDNAのクローニングを行った。その結果、CGTは394個のアミノ酸からなるおよそ45KCDaの蛋白質であり、ヒトとのホモロジーがアミノ酸配列で98.7%と極めて高く種族間でよく保存されていることが示された。3'末端の約300bpをプローブとしたノーザンブロットでZ65細胞でのCGT mRNAの発現の増加が認められた。次にペルオキシゾーム病患者由来線維芽細胞においても同様な糖脂質合成の亢進があるかどうかを検討した。Zellweger症候群および乳児Refsum病患者由来線維芽

細胞から脂質を抽出し精製後、薄層クロマトグラフィー(TLC),TLC免疫染色、質量分析法によって正常対照細胞との比較を行った。患者由来細胞では正常細胞では検出されないガングリオシドGM1,GDlaを検出した。またこれらのガングリオシドの前駆体であるガングリオシドGM3に対するモノクローナル抗体を用いて免疫組織染色を行ったところ、患者由来細胞で細胞質内に顆粒状にGM3が検出され、プールを形成していると考えられた。従来プルオキシゾーム病では注目されていなかった糖脂質代謝変化について初めて定量的、および免疫組織学的にその合成が冗進していることを見出した。糖脂質は細胞の分化・増殖・細胞間情報伝達・細胞死に重要な機能的役割を有することが知られており、上記の結果はプルオキシゾーム病で認められる様々な病態解明の手がかりになる可能性が示された。Zellweger症候群をはじめとするペルオキシゾーム病ではペルオキシゾームが形成されないために様々な生化学的異常を呈するが、病態との関連は未だ解明されていない。細胞レベルのモデルであるCHO変異株ZP102細胞を用いて脂質代謝変化を対照となるCHO-K1細胞と比較検討した。ZP102細胞では糖脂質のうちグルコシルセラミドが著明に増加しており以前解析したZ65細胞での結果と一致した。また、中世脂質のTLCにおいて対照のCHO-K1細胞に認められる分画の一つがZP102細胞では認められないこともZ65細胞と同様の結果となった。さらにZP102細胞では遊離脂肪酸増加とトリアシルグリセロールの減少も明らかとなった。その他の中性脂質であるコレステロールや、リン脂質の含有量は対照と変化は認められなかった。Z65細胞はPex2遺伝子変異を有し、ZP102細胞はPex5遺伝子変異を有している。従来、ペルオキシゾーム病における脂質代謝障害は極長鎖脂肪酸増加に重点が置かれてきたが、今回、遺伝子変異の背景の異なるペルオキシゾーム欠損細胞で同様な糖脂質代謝変化を生じていることが示された。糖脂質は細胞間シグナル伝達や細胞の分化・増殖・アポトーシスに関与することが知られており、ペルオキシゾーム病におけるさまざまな臓器の形成傷害に糖脂質代謝変化が関与している可能性が考えられる。
アグロフォレストリーの作物環境ストレス軽減機能の解明

アグロフォレストリーの作物環境ストレス軽減効果をタイ・コンケン大学圃場と京都大学ハウス内での実験により調べた。コンケン大学圃場にて、マンゴー樹下にトウモロコシを栽培しその生育を調べた結果、乾季においてマンゴーの根でハイドローリックリフト現象が生じていることは確認できたが、作物に供給される水は微量であったため、トウモロコシのように水分要求量が多い植物に物質生産を行わせるには不十分であることが分かった。このため、トウモロコシよりも個体が小さく、乾燥に強い作物ラッカセイを供試し同様に実験したところ、ラッカセイのような水分要求量が少なく耐乾性が強い作物では、夜間のハイドローリックリフトによる水分供給によって昼間の樹木と作物の競合によるストレスを打ち消すことができる可能性が示唆された。一方、ハウス内で、根の伸張を遮断する仕切板を片側にもつパン型容器中央にアグロフォレストリー樹種の一つであるマーカミアを植え、その周囲に陸稲(品種:ハタフサモチ)を栽植して、樹木による作物の環境ストレス改善効果を見たところ、内側に位置した側根側の陸稲は緑を保ちハイドローリックリフトの恩恵があったものと見られた。北側は側根側と無根側ともに晴天日の光合成速度は南側の約20%であったが、土壌水分の減少が緩やかで陸稲は実験終了まで緑を保った。以上のことから、樹木の存在は水分競合が生じない限り近傍作物の水ストレスを緩和することが確かめられた。平成16年度は,京都大学農学研究科の農場ハウス内と東北タイ・コンケン大学の農場で実験を行った.京都大学では,樹木の主根と浅根の各根圏層に異なる水分状態が作出でき,かつ浅根の観察と主根の水流量の測定ができる実験装置を作製した.この装置は底面が透明なアクリル板の根箱(1m×1m,深さ0.2m)を地面上20cmに設置したものであり,樹木主根は根箱中央のパイプより地中に,浅根は根箱内に伸張できるようにしてある.この装置4個にアグロフォレストリー樹種であるMarkhamia luteaを植え,樹高が数10cmに達した時,樹木の周囲に陸稲を播種した.陸稲が十分生育した時を見計らって灌水を中止し,気孔コンダクタンスや光合成速度の測定を行う予定であったが,研究初年目ということもあり,樹木は実験に適する大きさには至らなかった.適切な樹高となる16年度に実験を再開する.コンケン大学では,樹木としてMarkhamia luteaのほかにマンゴーを用いた.農場に栽培されていたマンゴーの植栽列(間隔約15m)の間に,乾季に入った12月からトウモロコシを栽培しはじめ,マンゴーのハイドローリックリフトがトウモロコシの生育に及ぼす影響を現在調べている.実験はなお継続中のため,データの解析は16年度に行う予定である.Markhamia luteaは種子から栽培したため現在幼木の状態であり,実験に適した大きさに生長するのを待って実験を開始する.東北タイ・コンケン大学農場において、マンゴー植栽列下に、平成15年度はトウモロコシを、平成16年度はラッカセイを栽培し、ハイドローリックリフトのこれら作物への影響を調べた。なお、平成15年度の実験は平成16年13月に行ったので、ここに一緒に報告する。実験は乾季に入り土壌水分が減少する時期に行った。平成16年の実験では、通常の混植を行った区域とマンゴーの側根を切断しラッカセイに影響を与えないようにした区域を設定した。マンゴーの側根に装着された茎流量センサーにより、何れの実験期間もハイドローリックリフト現象が生じていることが確認された。トウモロコシの実験では厳しい水ストレスのために、子実はほとんど成熱しなかった。場所による生育に差異が見られマンゴーの樹列から遠いトウモロコシほど物質生産量が高かった。ただし、日射量分布とトウモロコシ物質生産量分布の間には有意な関係は見られなかった。このことから、トウモロコシでは日射量による影響に比べ樹木と作物の水分競合による影響が圧倒的に大きく、物質生産量は主に水分状態によって決定されたものと判断された。

一方、ラッカセイの物質生産量は日射量が多いところでは高く、少ないところで低かった。またこマンゴーの根を切断しない自然条件下の混作区域と根を切断した区域のラッカセイの物質生産量に有意な差は見られなかった。このことから、ラッカセイでは、灌水停止期間が短く、トウモロコシに比べ耐乾性が強かったために、日射量が物質生産に与える影響が水分条件による影響を優越したと考えられた。本実験から、トウモロコシのような水分要求量が大きい作物では混作によって樹木との水分競合が顕著に生じ、物質生産情動が阻害されること、それに対しラッカセイのように葉面積の比較的小さい作物では、昼間の水分競合による作物の水ストレスが夜間のハイドローリックリフトによって緩和される可能性があることがわかった。京都大学農学研究科のハウス内で、根の伸張を遮断する仕切板を片側にもつ直径1mのパン型容器中央にアグロフォレストリー樹種の一つであるMarkhamia luteaを植え、その周囲に陸稲(品種:ハタフサモチ)を栽植して、樹木による作物の環境ストレス改善効果を、光合成蒸散測定システムを用いて陸稲の光合成速度、蒸散速度および気孔抵抗を測定することによって調べた。晴天日における光合成有効放射束密度は北側において南側の1217%であった。表層土がある土壌水分に達するまでは、南側・北側ともに、側根側と無根側の陸稲の光合成速度、蒸散速度および気孔抵抗に大差はなかった。さらに土壌が乾燥するにつれ、南側では樹木と陸稲に水の競合が生じ樹木下を除き陸稲が早く枯死に至った。これは樹木の大きさに対し陸稲のが大きくなりすぎたため、日の良く当たる場所ではハイドローリックリフトの恩恵が得られなかったためと考えられた。これに対し、若干内側に位置した側根側の陸稲は緑を保ちハイドローリックリフトの恩恵があったものと見られた。北側は、側根側と無根側ともに晴天日の光合成速度が南側の約20%であったが、土壌水分の減少が緩やかで陸稲は実験終了まで緑を保った。以上のことから、樹木の存在は水分競合が生じない限り近傍作物の水ストレスを緩和することを確認した。
医用機能性多糖の分子設計と生体機能の制御

研究代表者らは、過去数年、化学的修飾による医用機能性多糖の分子設計と医療への応用を行ってきた。本研究では、多糖のもつ物理化学的性質、生分解性、生物学的特異性と、機能的化学結合を組み合わせることによって、新しい機能性多糖を分子設計し、1)癒着防止材として組織接着制御と創傷治癒促進、2)組織工学用材料としてサイトカインや細胞を組み込んだハイブリッド組織への組織形成促進、及び3)体外循環人工臓器システム抗血栓性を実現すると同時に、4)末端脂質化へパリンの動脈硬化を阻止1)ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸に光反応性官能基を導入して光反応による架橋フィルムの作成と癒着防止材および人工細胞外マトリックス:2)ヘパリン還元末端の脂質化とそれを用いるデバイス表面の抗血栓性化および細胞機能の制御:研究代表者らは、過去数年、化学的修飾による医用機能性多糖の分子設計と医療への応用を行ってきた。本研究では、多糖のもつ物理化学的性質、生分解性、生物学的特異性と、機能的化学結合を組み合わせることによって、新しい機能性多糖を分子設計し、1)癒着防止材として組織接着制御と創傷治癒促進、2)組織工学用材料としてサイトカインや細胞を組み込んだハイブリッド組織への組織形成促進、及び3)体外循環人工臓器システム抗血栓性を実現すると同時に、4)末端脂質化へパリンの動脈硬化を阻止1)ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸に光反応性官能基を導入して光反応による架橋フィルムの作成と癒着防止材および人工細胞外マトリックス:2)ヘパリン還元末端の脂質化とそれを用いるデバイス表面の抗血栓性化および細胞機能の制御:
太陽光エネルギー高度利用型クリーンＭＨＤ発電の新展開に向けた基盤形成

本研究では,太陽光エネルギーの高度利用を念頭においたクリーンMHD発電の実現に向けての基盤形成を目的とした。衝撃波管駆動MHD発電装置を用いて,シードを用いず純希ガスを作動気体とする高温希ガスプラズマMHD発電実証試験を行い,従前のシードプラズマ発電機と同等以上の発電性能を有することを定量的に実証するとともに,太陽光励起レーザーを模擬したCO2レーザー駆動MHD発電の原理実証試験を行い,同方式としては世界で初めて発電出力を得ることに成功した。このように,全世界で長い研究経緯をもつMHD発電研究の中で,全く類を見ない革新的・独創的成果とともに,所期の目的を達成した。本研究の目的は,太陽光エネルギーの高度利用を念頭においたクリーンMHD発電(エネルギー源はもちろんのこと,作動気体を希ガスとし,従来型のアルカリ金属等のシード剤を一切不要とする)の実現可能性を格段に高め,究極にある「太陽光エネルギー高度利用型MHD発電システム」の構築に向けて研究・開発基盤を確立することにある。平成22年度(初年度)は,先導研究で実績のあるディスク形状ホール型発電機での結果を再評価するとともに,衝撃波管駆動MHD発電実験装置に新たに「リニア形状ファラデー型発電機」(平成22年度新規試作)を組み込み,本システムの根本要素である高温希ガスプラズマMHD発電の実証試験を実施し,運転条件の最適化と潜在力の定量的見極めに向けた基盤の確立を目指した。衝撃波菅装置を用いて生成した高温の希ガス(アルゴン,入口全温度9,000K,圧力0.15MPa)を,超電導電磁石により磁束密度4Tが印加されたリニア形状発電機に導入して発電に関する基礎実験を行った。その結果,未だ初期の段階ではあるが,シード剤を用いない高温希ガスプラズマを用いたリニア形状発電機において,ディスク形状発電機と同等かつ,従前のシードプラズマ発電機に匹敵する発電性能を有する可能性があることを実証した。同時に流路形状および運転条件の最適化により,更なる性能向上が期待できることが示唆された。希ガスプラズマ・電磁流体挙動の解明ならびに定量的な性能評価は,次年度以降の継続課題となるが,本研究全体の前段となる基盤を確立する上で,確実な一歩を踏み出したものと評価している。平成22年度(初年度)は,衝撃波管駆動MHD発電実験装置に新たにリニア形状ファラデー型発電機を組み込み,本システムの基本要素である高温希ガスプラズマMHD発電の実証試験を実施し,初期の段階ではあるが,シード剤を用いない高温希ガスプラズマを用いたリニア形状発電機において,有意な発電が可能であることを実験的に示した。この成果を受けて,本年度(平成23年度)は,更なる性能の向上とその定量的評価,ならびに希ガスプラズマ・電磁流体挙動の解明に重点を置いて研究を遂行した。その結果,希ガス(アルゴン)入口全温度9,000K,圧力0.15MPa,磁束密度4Tの下で,MHD発電機の電圧-電流特性を明らかにし,最大発電出力19.6kW,エンタルピー抽出率10.9%,出力密度(4番電極領域)244MW/m^3を達成し,先導研究で実績のあるディスク形状発電機に匹敵し,かつ従前のシードプラズマ発電機と同等以上の発電性能を有することを世界で初めて定量的に実証した。さらに,光学計測によるプラズマの電子温度の評価から,プラズマが非平衡状態にあることやその変動が小さいことが明確となり,本方式の潜在力の高さと学術的意義を進化させることができた。一方,関連して進めている数値シミュレーションでは,未だ改善の余地は残されているものの,定量的に相応しい評価が得られており,実験結果の妥当性を確認することができた。平成22年度(初年度) 25年度の4年間の研究成果から,本研究は当初の計画通り順調に進展しており,まずリニア形状ファラデー型発電機を用いた衝撃波管駆動高温希ガスプラズマMHD発電実証実験において,希ガス(アルゴン)入口全温度9,000K,圧力0.105MPa,磁束密度4Tの下で,MHD発電機の電圧-電流特性を明らかにし,最大発電出力16.7kW,エンタルピー抽出率12.9%,出力密度235MW/m3(4番電極領域)を達成し,先導研究で実績のあるディスク形状発電機に匹敵し,かつ従前のシードプラズマ発電機と同等以上の発電性能を有することを世界で初めて定量的に実証した。

特に本年度は,負荷結線方式の違いによる発電特性を明らかにするとともに、数値計算による性能評価を重点的に行い、実験で得られた発電性能や発電機内プラズマ電磁流体挙動が数値計算からよく説明できることを示し、本実験結果が極めて妥当であることを明らかにした。また,レーザー駆動を模擬したパルス放電による高温希ガスプラズマMHD発電実証試験を進め,出力の絶対値そのものは低いものの,同方式としては初めて発電出力が得られることを確実なものとした。このパルス熱源駆動方式に対する数値計算を行い、実験結果が概ね妥当であることを示した。更に,レーザー駆動MHD発電機ならびに発電システムに関する数値計算を進めるとともに,当初の予定通り,実際にCO2レーザーを用いた発電実験に着手し,その熱流体基礎特性の把握に努めた。これらの成果は,本研究課題の最終取りまとめに向けて確固たる基盤を確立したといえる。平成22年度(初年度),23年度,24年度の3年間の研究成果から,本研究は当初の計画通り順調に進展しており,リニア形状ファラデー型発電機を用いた衝撃波管駆動高温希ガスプラズマMHD発電実証実験において,希ガス(アルゴン)入口全温度9,000K,圧力0.105MPa,磁束密度4Tの下で,MHD発電機の電圧-電流特性を明らかにし,最大発電出力16.7kW,エンタルピー抽出率12.9%,出力密度235MW/m3(4番電極領域)を達成し,先導研究で実績のあるディスク形状発電機に匹敵し,かつ従前のシードプラズマ発電機と同等以上の発電性能を有することを世界で初めて定量的に実証した。特に本年度は,性能評価を取りまとめることを念頭に研究を推進し,発電機入口での作動気体の温度,圧力条件の影響について詳細に調べ,入口温度の増加に伴うエンタルピー抽出率の向上を,また圧力の増加による発電出力の増加(一定のエンタルピー率を維持)を確認した。更に高速度カメラによる発電機内プラズマの観測から,入口温度の増加によるエンタルピー抽出率の向上は,プラズマが一様かつ安定化することに起因することを初めて明らかにした。また,当初の予定通り,レーザー駆動を模擬したパルス放電による高温希ガスプラズマMHD発電実証試験に着手し,作動気体となる希ガスの加熱特性や発電流路内の高速流体挙動,ならびに希ガスプラズマ挙動と発電特性に関する基礎物理現象の把握に努め,出力の絶対値そのものはまだ低いものの,同方式としては初めて発電出力を得ることに成功した。この成果は,その先にあるレーザー駆動MHD発電方式の可能性を確実にするもので,本研究課題の後段への基盤を確立したといえる。本研究は当初の計画通り順調に進展しており,該当年度は最終年度であることから,これまでの成果を受けて,更なる高度化と詳細な評価を行い,本研究の新展開に向けて総括を行った。まず,本研究では,すでにクリーンMHD発電(エネルギー源はもちろんのこと,作動気体を希ガスとし,従来型のアルカリ金属等のシード剤を一切不要とする)の実現可能性とその高性能化を世界に先駆けて実証することに成功しているが,今年度はその高度化をさらに進め,リニア形状ファラデー型発電機のみならずディスク形状ホール型発電機への適応,作動気体依存性の明確化,高性能化への指針の提言など,衝撃波管駆動高温希ガスプラズマMHD発電実証実験での成果と数値計算による性能評価・予測を総括した。その一方で,パルス放電による高温希ガスプラズマMHD発電実証試験とその高性能化を試み,確実かつ高性能なMHD発電実証へと研究を展開し,研究目的の達成に向けての見通しを確立した。
ポリオール類による不完全菌BX-1株の細胞形態変化と糖質分解酵素類の多量分泌

1.Fusidium sp.BX-1の細胞形態と微細構造について、各種の炭素源で培養した細胞を用いて調た。BX-1株はグリセロール、グルコース、デンプン等を炭素源とした培地で酵母状を呈した。イノシトール培地において、本菌は大きなピ-ナツ型の細胞から太い短菌糸状の細胞に変化した。オレイン酸、オリーブオイル培地において本菌は菌糸状を呈した。本菌は各種の炭素源において細胞内に著しい脂質顆粒やミトコンドリアを形成すること等を明らかにした。2.本菌によるキシラン分解に関連して、キシラナーゼとβ-キシロシダーゼとの間でそれらの生産量比が培養条件によって著しく変わることを見いだし、β-キシロシダーゼの生産量が増大した培養液より、これを電気泳動的に均一なまでに精製し、その酵素化学的性質を明らかにした。本酵素の分子量は120,000と推定された。本酵素の活性の至適温度は65°C、至適pHは34であった。本酵素の活性は、酵素を5060%のエタノールとインキュベートすることによって、1.51.8倍に上昇した。3.BX-1株のα-アミラーゼ(α-AMY)、グルコアミラーゼ(G-AMY)のN-末端アミノ酸配列を分析した。両酵素のN-末端配列は、AspergillusやSaccharomyces等の菌類に由来する酵素に対して6070%以上のホモロジーを示すことを明らかにした。BX-1株の産生するα-AMYとG-AMYの精製標品を用いてウサギ抗血清の調整した。α-AMYでは速やかに抗対価が上昇したが、G-AMYでは初期には抗原抗体反応がほとんど認められず、その抗体価はα-AMYの8分の1程度までしか上昇しなかった。α-AMYとG-AMYの抗血清からそれぞれの抗体を精製した。活発にアミラーゼを産生している培養から得たBX-1株の細胞より、RNAを抽出し、mRNAを分離した。1.Fusidium sp.BX-1によるグリセロール培地における酵素の多量分泌に関連して,幾つかの因子を新たに見いだした。特に窒素源として添加した酵母エキス中のアミノ酸類の中に酵素の産生に影響するものがあることを明らかにした.2.α-アミラーゼ,グルコアミラーゼのアミノ酸素組成,また,両酵素のN-末端アミノ酸配列を分析した.本菌の酵素のアミノ酸組成には前者にイソロイシンが存在せず高ヒスチジンであること,後者が高プロリンであること等を特徴を見いだした.両者のいずれも約50のN-末端配列は,細菌由来の酵素には極めてホモロジーが低く,Aspergillus等の菌類に由来する酵素に対して50%以上のホモロジーを示すことを明らかにした.3.本菌によるキシラン分解に関連して,キシラナーゼとβ-キシロシダーゼとの間でそれらの生産量比が培養条件によって著しく変わることを見いだした.β-キシロシダーゼの生産量が増大した培養液より,これを電気泳動的に均一なまでに精製した.本酵素は極めて安定であるばかりか,高濃度のエタノールによって活性が賦活かされ、アルコール類の存在下でキシロオリゴ糖に作用させた場合,アルキルキシロドを生成することを明らかにした.4.細胞を酵母状から糸状へ形態変化させる炭素源の一つ

イノシトールの代謝に関連して,その初期代謝酵素としてイノシトール→グルクロン酸の反応を触媒するイノシトールオキシダーゼの存在を細胞抽出液中に検出した.本菌はグルクロン酸を炭素源とする培地では酵母状の形態で増殖することを明らかにした.1.Fusidium sp.BX-1の細胞は、細胞膜の主要成分であるグリセロール、オレイン酸、イノシトールをそれぞれ炭素源とした培地において、酵母状、太い短菌糸状、菌糸状を呈したが、窒素源はこれらの炭素源に優先して細胞の形態を支配し、数種のアミノ酸により細胞は伸長し、硝酸塩により酵母状となることを見いだした。他の栄養因子に関して検討した結果も含めて、BX-1株の細胞形態に変化を起こす因子は、すでに詳細な検討が加えられているCandida属酵母での結果とおおむね反対に作用することを明らかにした。2.本菌は各種の炭素源において細胞内に著しい脂質顆粒やミトコンドリアを形成すること等を明らかにした。また、電子顕微鏡により、一部の炭素源で培養した細胞マイクロボディー様構造を見いだした。3.本菌の産生するα-アミラーゼ(α-AMY)とグルコアミラーゼ(G-AMY)の精製標品を用いてウサギ抗血清の調製した。α-AMYでは速やかに抗体価が上昇したが、G-AMYでは初期には抗原抗体反応がほとんど認められず、その抗体価はα-AMYの8分の1程度までしか上昇しなかった。α-AMYとG-AMYの抗血清からそれぞれの抗体(IgG)をDEAE-celluloseカラムを用いて精製した。得られた抗体の免疫化学的性質をオクタロニ-分析およびイムノブロット分析により調べた結果、α-AMY抗体はα-AMYとのみ反応したが、G-AMY抗体はG-AMYだけでなくα-AMYとも反応した。各種のFITC標識-レクチンとの反応の結果、BX-1株のアミラーゼは高マンノース型糖鎖を持たないと推定された。4.活発にアミラーゼを産生している培養から得たBX-1株の細胞より、RNA抽出し、mRNAを分離した。