hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アクティブ制御による超電導体の冷却安定性向上に関する研究

本研究では、超電導磁石のクエンチといった異常時に対処するために過大な定常的安定化を施さず、超電導導体の常電導遷移時のみ冷却流路に電場を印加して冷却材の熱伝達を局所的・過渡的に促進することにより冷却安定性の向上を図る方法を提案し、その基礎となる導体温度テイクオフ条件の把握と、それに対する電場の効果を調べた。即ち、まず、超電導磁石における導体冷却安定性と基本的に関わる自然循環流路における定常限界熱流束特性を、流路隙間をパラメ-タとして検討した。その結果として、ある流路隙間における液体窒素およびヘリウムの限界熱流束は、これまで水やフロン等で得られてきた相関式により予測される値より顕著に高いことを示し、こうした寒剤に適用できる相関式を導出した。次に、熱擾乱印加時における導体冷却安定性、あるいは高安定かつコンパクトな磁石を実現する臨界電流マ-ジン安定化などと関連する導体温度テイクオフ条件のモデル化に取り組んだ。構築されたモデルは、定常限界熱流束に関して提案され実証性の高いマクロ液膜モデルを擾乱印加時の温度テイクオフ状況に拡張したものであり、このモデルにより液体ヘリウムおよび水といった物性の大きく異なる液体における温度テイクオフ条件が予測できることを示した。また、本モデルと既存代表モデルとを比較し、既存モデルでは近い将来高温超電導導体の冷却材として使用が見込まれる液体窒素の温度テイクオフ条件を過大に見積もることを示した。最後に、自然循環流路における限界熱流束に対する電場の効果を実験的に調べ、本研究で提案した電場を利用したアクティブ制御による超電導導体の冷却安定性の向上への糸口が得られた。本年度の研究では、超電導導体の冷却安定性アクティブ制御に関する基礎デ-タとして、自然循環流路における液体窒素の沸騰熱伝達特性を、流路隙間・高さ・流路壁発熱条件をパラメ-タとして測定した。1.均一発熱条件における限界熱流束CHFの整理:まず、takeーoff条件を規定するCHFについて、均一発熱条件における本測定値に基づき、流路高さHと流路等価隙間D_0との比H/D_0を用いた整理式を作成し、この整理式が、液体ヘリウムおよび液体窒素双方について、流路形状(短形、円管、環状流路)および発熱条件(両壁、片壁発熱)によらず成立することを見出した。ちなみに、水など通常液体について実績のある既存整理式は、両液体のCHFを過大評価する。2.部分発熱条件におけるCHFの挙動:上流側発熱量を変化させ局所CHFを測定する実験を行い、上流側発熱量がCHFの90%以下であれば局所CHFには影響しないことを見出した。3.ステップ発熱時のtakeーoff条件のモデル:外来熱擾乱に対する導体温度のtakeーoff時間を予測するために、定常沸騰におけるCHFモデルの過渡核沸騰への拡張を試み、本モデルが液体ヘリウムおよび水に関するtakeーoff時間の既存デ-タをよく整理することを見出した。ちなみに既存モデルは液体窒素など他液体のtakeーoff時間を過大評価する。4.均一発熱条件における膜沸騰熱伝達:回復電流にかかわる膜沸騰熱伝達は、H>1■■の液体窒素流路ではH=∞の場合の解析値にほぼ等しく狭い自然循環流路でも回復電流値は低下しないことがわかった。5.以上の実験、解析により、自然循環流路を有する超電導導体の冷却安定性アクティブ制御に関する基礎段階がほぼ終了した。

本研究では、超電導磁石のクエンチといった異常時に対処するために過大な定常的安定化を施さず、超電導導体の常電導遷移時のみ冷却流路に電場を印加して冷却材の熱伝達を局所的・過渡的に促進することにより冷却安定性の向上を図る方法を提案し、その基礎となる導体温度テイクオフ条件の把握と、それに対する電場の効果を調べた。即ち、まず、超電導磁石における導体冷却安定性と基本的に関わる自然循環流路における定常限界熱流束特性を、流路隙間をパラメ-タとして検討した。その結果として、ある流路隙間における液体窒素およびヘリウムの限界熱流束は、これまで水やフロン等で得られてきた相関式により予測される値より顕著に高いことを示し、こうした寒剤に適用できる相関式を導出した。次に、熱擾乱印加時における導体冷却安定性、あるいは高安定かつコンパクトな磁石を実現する臨界電流マ-ジン安定化などと関連する導体温度テイクオフ条件のモデル化に取り組んだ。構築されたモデルは、定常限界熱流束に関して提案され実証性の高いマクロ液膜モデルを擾乱印加時の温度テイクオフ状況に拡張したものであり、このモデルにより液体ヘリウムおよび水といった物性の大きく異なる液体における温度テイクオフ条件が予測できることを示した。また、本モデルと既存代表モデルとを比較し、既存モデルでは近い将来高温超電導導体の冷却材として使用が見込まれる液体窒素の温度テイクオフ条件を過大に見積もることを示した。最後に、自然循環流路における限界熱流束に対する電場の効果を実験的に調べ、本研究で提案した電場を利用したアクティブ制御による超電導導体の冷却安定性の向上への糸口が得られた。
多核ＭＲＩによる非破壊元素分析

本研究課題の目的は、定量的な多核MRIを実現することにある。非破壊というMRIの特徴を踏襲しつつ、一般的な水素原子核(プロトン:1H)だけでなく、磁気モーメントを有する様々な同位体の空間分布および存在比率を定量的に分析可能にすることにより、既存の様々な分析手段を補完し、将来的には生物学・医学・工業化学等の複数の分野で新展開をもたらすことをめざした。本研究課題では主に、(i)自作MRIシステムの開発、および(ii)磁場可変無冷媒超伝導電磁石における磁場分布の均一化、に注力して研究開発を行い、これらを達成することにより、定量的多核MRIの実現の具体的な見通しを立てることが出来るに至った。本課題において、核磁気共鳴画像法(Magnetic Resonance Imaging: MRI)を用いた元素分析の研究開発を行った。その最終目的は、生体や材料中に存在する様々な同位体の空間分布を定量的に測定することが出来るMRI法を確立して、生物学や医療、材料科学の発展に資することにあった。非破壊で測定が可能であるというMRIの長所を保ちつつ、かつ、生体や材料中の様々な元素の分布を定量的に可視化する手法を確立するために、ラジオ波周波数を固定し、磁場強度を幅広く掃引することにより、様々な同位体の核種の核磁気共鳴さらにはMRIを行うことを目指して研究開発を行った。まず、MRI実験装置の開発を行った。研究者がこれまでに開発してきたNMR分光計を改造して、3チャンネルの傾斜磁場波形生成機能を実装した。また、パワーオペアンプを用いた電流ドライバを自作し、上限30アンペアの電流を自在に制御できるようになった。この装置により、xyzの3方向に任意の形状の傾斜磁場パルス照射を行うことが可能となり、7テスラの固定磁場超伝導マグネットを用いて、小魚や植物の茎のMRI画像を取得することに成功した。所属研究室が保有する磁場可変型の超伝導マグネットにおける磁場の空間均一度を測定するために、マイクロコイルNMRプローブを製作した。直径0.4mmのコイルを用いて、超小型のラジオ波共振回路を構成して、これを自作の非磁性xyzステージに装着して、プロトンNMRの共鳴周波数の空間分布を測定した。その結果、広範囲の磁場すなわち広範囲のマグネット電流下において磁場均一度を向上させることが必須であることが判明した。不均一磁場を補正するために、常磁性の小片(シム)を用いるという新しい方法の着想を得て、これを実現するための研究を行った。常磁性シムによる可変磁場の均一度の自動補正実験をデモンストレーションした。初年度である24年度は、主に多核MRIを実現するためのシステムの開発を行った。まず、使用を予定している無冷媒超伝導マグネットにおける磁場の空間分布を測定するために、マイクロコイルNMRプローブを製作した。直径1mmのコイルを用いて、超小型のラジオ波共振回路を構成して直径3mmのロッドに装着した。これをさらに、自作の非磁性xyzステージに装着して、プロトンNMRの共鳴周波数の空間分布を測定した。これにより磁場の均一度を補正するための数値目標を得ることができた。また、MRIで必要となる、x,y,z方向の傾斜磁場を生成するための3チャンネル電流ドライバを開発した。それぞれのチャンネルにはパワーオペアンプを使用して、定電流回路を構成した。大電流を安定に制御するために回路に試行錯誤を施した結果、30アンペアの電流を自在に制御することが可能となった。さらに、これまでに開発したNMR分光計を改造してMRI分光計を製作した。具体的には、NMR分光計に3チャンネルの傾斜磁場波形生成機能を生成し、オペアンプ回路を通してオフセット・ゲインの調整を行うことができるようにした。ここから出力される信号を上述の電流ドライバで増幅することにより、x,y,z方向に自在に任意の形状の傾斜磁場パルス照射を行うことが出来るようになった。傾斜磁場コイルを組み込んだMRIプローブを製作し、植物の茎や小魚のMRI撮像実験を行い、プロトンMRIの画像の取得に成功した。画像の感度や分解能を向上させるために、MRIプローブの改良を繰り返し行い、ノウハウを蓄積することができた。当初予定していたシステムの開発は一通り行うことが出来た。25年度は、開発した装置を用いて応用実験を試みる。ターゲットは生体および無機材料である。前者においては、解剖学的に重要な構造情報をもたらすプロトンのMRIとともに、生体で重要な役割を果たしているナトリウムやカリウムの空間分布をMRIにより取得することを試みる。したがってプロトン(1H核)とともに、23Na核や39K核をターゲットとする。当初は試験管に封入した水溶液を用い、最終的には植物組織を用いてMRI実験を行う。

また後者に関しては、7Li、19F、27Al、31P核をターゲットとして、さまざまな無機材料における元素の空間分布をMRIにより定量的に取得することを試みる。また、取得するデータの質を改善するために、ラジオ波共振回路の最適化やノイズ対策を継続的に行う予定でいる。25年度は、応用の段階に入るため、MRIの試料調整のための試薬費を使用する予定でいる。また上述のように、データの質を改善するために25年度も継続的にラジオ波共振回路の最適化やノイズ対策を行う予定でいる。よって装置開発・改良のために、素材・部品費、回路制作費が必要となる。また、25年度中に本研究課題に使用する無冷媒マグネット運転時間が所定値に達するため、メンテナンスを行う予定でいる。研究を広く周知させるために、成果を積極的に論文や学会で発表する所存である。したがって研究費を、論文の出版費や学会の参加費および旅費にあてる予定でいる。
EU通貨統合下のヨーロッパにおける人的担保法制の研究

本年度は,平成15年度の研究成果(ドイツでは,保証を中心とした附従的担保と並んで「非附従的担保」が実務上有効に活用されているという認識)を踏まえて,ドイツにおける非附従的人的担保制度の中心である併存的債務引受(Schuldbeitritt)やクロスボーダー取引において活用されている銀行損害担保(Bankgarantie),さらには,附従性が制限されている保証形態としての「請求即時払保証(Burgschaft auf erstes Anfordern)」について調査・研究を行なった。その結果,(1)人的担保の附従性の根拠としては,近時当事者意思というよりはむしろ法政策的見地から説明するものが多く,特に,「担保引受人保護」という政策を表したものと位置づける見解が有力であること,(2)主たる債務と担保契約上の債務には,「附従性」という依存関係のほかに,それも内包するより広範囲の「担保目的」という依存関係があり得ること,(3)附従性が制限されている担保に共通している事項として,担保引受人となる者は金融機関等の事業者がその中心であるということ(したがって,その範囲では担保引受人保護の必要性という観点からの議論は不要であり,担保引受人にとってリスクの高い担保であるにもかかわらず実務上で有効活用されていること)などを解明した。研究成果として,(1)紀要論文1編,雑誌論文1編を公表したほか,(2)研究会(中央大学民事法研究会...平成16年7月,ドイツ民法研究会...平成16年9月)にて報告を行なうとともに,(3)この2年間の研究成果を踏まえ,平成16年10月に行なわれた日本私法学会にて,「併存的債務引受に関する一考察」と題する個別報告を行なった(報告内容は,『私法』66号に掲載)。本年度は,主として,ドイツにおける人的担保法制に関する(1)歴史,(2)現代的意義・将来の課題についての調査・研究を行なった。まず,(1)人的担保法制の歴史については,人的担保の典型である保証(Buergschaft)と,金融取引においても有効活用されている併存的債務引受制度(Schul dbeitritt)の峻別論について,ドイツおよび日本での文献調査を中心に,20世紀ドイツにおける判例・学説の変遷を調査した。その結果,(a)併存的債務引受概念は,BGB制定時における取引実務の「保証の方式強制」への懐疑心から,保証と対峙する概念として取り入れられるようになったこと,(b)しかし近時においては,両者をむしろ接合的に理解しようとする学説が有力に主張されていること,が明らかとなった。他方,(2)現代的意義・将来の課題の面で特に注目すべきは,ドイツでの実地調査等によって,特にクロスボーダー取引の局面では,銀行損害担保(Bankgarantie)が重要な役割を占めていることが浮き彫りとなったことである。銀行損害担保は,スタンドバイ信用状と類似の担保形態であるが,やはりスタンドバイ信用状と同様の問題(濫用があった場合の救済法理の確立の必要性)を抱えており,それに関して判例も蓄積されていることは興味深い。なお,より大きな視点から,ドイツにおいて(上記の併存的債務引受や銀行損害担保に見られるように)「非附従的担保」が(わが国に比して)実務上有効活用されていることにも留意すべきである。ボーダレス取引が増加する将来において,わが国においても同担保形態は重要になってくるものと思われる。来年度以降の研究課題とする。
原子核のシェル構造とクラスター構造を統一的に記述する模型の構築とその応用

原子核のクラスター模型を拡張し、テンソル力の効果を議論出来るtensor version of antisymmetrized quasi cluster model (AQCM-T)を構築し、ヘリウム4やベリリウム8等の軽い原子核に適用した。それぞれのαクラスターがシェル模型の基底配位である(0s)^4構造を持つと仮定するのではなく、2つの陽子、2つの中性子、或いは陽子と中性子が僅かに異なるガウス中心座標パラメーターを持つと考えることで、従来のクラスター模型では扱うことができなかったテンソル力の効果を記述した。また、テンソル力についても現在の模型空間に則し、且つ計算も行いやすい現実的核力を採用した。ヘリウム4について、クラスター模型の枠組みで、現実的なテンソル力を用いて、実験と一致する基底状態のエネルギーを得た。また、従来のクラスター模型と比較すると、テンソル力の有無だけでなく、中心力エネルギーや運動エネルギー等、エネルギーの内訳にも差異が生じることが分かった。これらは従来のαクラスター模型に対して重陽子のようなD波の成分が僅かに混じることが原因であることが明らかになった。ベリリウム8については、現実的なテンソル力を用いたAQCM-Tの枠組みで、テンソル力の効果によって2つのαクラスターが互いに接近することが阻害され、2αクラスター構造が発現することが明らかになった。クラスター模型の枠組みで現実的なテンソル力を用いてベリリウム8のクラスター化の機構を示したのは初のことである。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
サブタイプ特異的にGFP標識した視覚野抑制性細胞におけるシナプス可塑性の解析

大脳皮質視覚野において、シナプス可塑性は視覚体験依存的な機能発達の重要な基盤と考えられ、興奮性細胞を対象に解析されてきた。最近、視覚野可塑性の感受性期がGABA抑制により制御されることが明らかにされ、抑制性細胞が活動依存的な機能発達に重要であると思われるが、視覚野抑制性細胞のシナプス可塑性に関する研究はほとんど報告されていない。今回我々は、抑制性細胞におけるシナプス可塑性を発達期の視覚野切片標本を用いて検討した。感受性期のラットより作成した視覚野切片標本を微分干渉顕微鏡で観察し、2/3層の非錐体細胞から4層電気刺激により誘発される興奮性シナプス後電流をホールセルパッチクランプ法により記録した。抑制性細胞上の興奮性シナプスの可塑性を検討するために、興奮性細胞の可塑的変化を引き起こすのに有効であった高頻度刺激およびシナプス前への刺激と後部の脱分極を組み合わせたペアリング刺激を行った。興奮性細胞の結果とは異なり、抑制性細胞のシナプスでは高頻度刺激による可塑的変化は全く観察されなかった。一方、ペアリング刺激は長期増強、長期抑圧を引き起こした。通電による活動電位の発火パタンや記録実験終了後の細胞内染色によって抑制性細胞をfast spiking cellとadapting cellに分類して解析すると、前者では長期抑圧のみが誘発されるのに対し、後者では長期増強と長期抑圧の両方が観察された。またペアリング刺激によるすべての可塑的変化はNMDA受容体遮断薬であるAPV投与によって阻害された。また、記録細胞の細胞内Ca^<2+>をキレートすることによっても阻害された。以上の結果から抑制性細胞においてもNMDA受容体の活性化とそれに伴うシナプス後部のCa^<2+>濃度上昇を必要とする可塑的変化が起こること、抑制性細胞サブタイプによって生じる可塑性が異なることが示唆された。
硬組織の病態薬理学的変化にかかわるリソゾーム性酵素の役割に関する基礎的研究

歯や骨などの硬組織は成長や老化の過程で僅かずつ変化を続けている。一方感染性の炎症が起こったり、物理的な外来性刺激が加えられると、これらの硬組織はしばしば形態と機能の両面において積極的な変化を遂げる。こうした硬組織生理的病理的な変化に生体由来のリソゾーム性プロテアーゼが深く関っていると考えられているが、どのようなプロテアーゼが、どのような形で関与しているのか等、プロテアーゼの機能の詳細については-殆んど解明されていない。本研究は、こうした硬組織の変化に関るプロテアーゼの役割を知るための基礎的研究をするために企図されたものであり、具体的には、各種プロテアーゼの分離精製と抗体作成、それを用いての免疫生化学的免疫組織学的検索を行うことを再重点課題としている。初年度の研究では、システムインプロテアーゼのカテプシンBおよびHとセリンプロテアーゼのメダラシンの分離精製とそれぞれに対する特異抗体の作成が行われ、各酵素の性質が明確にされた。次年度には、アスパルティックプロテアーゼのカテプシンDおよびEの分離精製とそれぞれの特異抗体の作成が行われ、両者の生体内分布が明らかにされるとともに、両者の機能上の相違を示唆するデータを得た。両年度を通じて、硬組織の病態変化モデルとして歯周疾患時の歯周組織の破壊機構を取り上げ、各酵素の同定と量的変化を調べた。各酵素とも、歯周疾患の病勢が進むに従って増大することが示されたが、カテプシンB,HおよびLのシステインプロテアーゼが直線的な増加を示すのに対し、メダラシンは歯周疾患の比較的軽度の段階でプラトーに達して変化を示さなくなる等、各酵素の滲出パターンには差異が見られた。カラプシンDおよびEは、本疾患の重症時に検出されるのみであった。本研究を通じて、各種のリソゾーム性プロテアーゼが硬組織の病態発現とその進行に密接に関与していることが明確にされた。歯や骨などの硬組織は成長や老化の過程で僅かずつ変化を続ける.一方,感染性の炎症が起こったり,物理化学的外来性の刺激が加えられると骨はしばしば形態と機能の両面において積極的な変化をとげる.硬組織の形態や機能変化にとって硬組織由来の細胞が大きな役割をはたしていることは周知の事実である.しかし,それらの細胞の分化・増殖や活性化の過程において,どの様な酵素活性が発現しているのかについてはほとんど知られていない.本研究の目的は,リソゾーム性プロテアーゼの役割を硬組織の病態変化と関連づけようとするものである.本年度の実験の主体は各種酵素の精製とその酵素学的検索および抗体調整におかれている.まずラット脾臓約1kgから,SHプロテアーゼのカテプシンBとH,および酸性プロテアーゼのカテプシンDとEを精製した.精製酵素に対する各種抗炎症薬の分子薬理学的研究の結果から,フルフェナム酸とインドメタシンがカテプシンB活性を非競合的に阻害すること,カテプシンBとHは多くの類似した性質を持つが,サリチル酸ナトリウムがカテプシンBの活性のみを増強する事などを明らかにした.これら各種酵素の抗体調整も順調に進んでおり,すでにカテプシンB,H,Dの抗体は保存下にあり,Eの抗体は調整中である.さらにヒトの病態生理とリソゾーム性酵素との関連性を検索する目的で,ヒト新鮮血液より分離した白血球系細胞を処理することにより,同一の白血球試料からカテプシンG,次にカテプシンB,HとL,最後にカテプシンDを効率良く精製する方法をほぼ確定した.

また我々は従来からEMAPと名付けた赤血球の膜結合性酸性プロテアーゼの研究を行っているが,この酵素がラット脾臓より精製したカテプシンEとの間で,免疫学的酵素学的に同一性を示すことから, EMAPがカテプシンEと同一の酵素であることを確認した.さらに歯周疾患とこれら酵素の関連性を検索中である.本研究の目的は、歯や骨などの硬組織の病態変化に伴うリソゾーム性プロテアーゼの役割を解明するための基礎的研究を行うことにある。本年度の研究の主体は前年度の研究に引き続いて、各種リソゾーム性プロテアーゼの分離精製とその酵素学的検索および抗体調製におかれている。とくに本年度は、アスパルティック酵素であるカテプシンDおよびEに焦点をあてて研究が進められた。両酵素は、ペプスタチンをリガンドとしたアフィニティカラムを含む各種カラムクロマトグラフィーによって高収率に精製された。両者は、酵素学的性質においていくつかの共通点はあるものの、免疫学的には交叉性のない相異なる蛋白質であることが明らかにされた。それぞれの酵素に対する特異抗体を用いた免疫生化学的および免疫組織学的検索によって、両者の生体内分布と組胞内局在が初めて明らかにされた。カテプシンDが殆んど全ての組織・細胞に広く分布しているのに対して、カテプシンEは極めて限定的な組織分布しか示さず、両者の機能的な相違を示唆するものとして注目された。カテプシンEが胸腺などのリンパ系組織や胃粘膜上皮などの消化管、膀胱などの泌尿器系に多量に存在していることから、これらの組織・器官の機能と本酵素の生理的機能との関係が推察された。カテプシンDとEは、消化管や泌尿器官では、明らかに異なった細胞分布を示すが、リンパ系組織ではよく似た局在パターンを示した。好中球を使った細胞内局在様式の比較では、カテプシンDは顆粒画分に、カテプシンEは細胞質画分に見られ、両者は細胞内局在においても異なっていることが明らかにされた。口腔組織では、カテプシンDは内縁上皮及び外縁上皮に均一な形で局在しているのに対して、カテプシンEは外縁上皮の最も刺激を受ける部位にのみ検出され、ここでも両者の機能上の相違が示唆された。
特定酵素に高選択的な分子認識並びに反応性を示す抗癌剤の合成開発研究

我々は、特定酵素の特定部位と非共有結合的分子認識を示すか、あるいは、特定酵素の特定官能基と高選択的な反応性を示す抗癌剤の分子設計と合成開発を目指している。そこで、生体内においてキノンイミンに酸化されて酵素SH基との反応性が期待されるヒドロキシベンゾオキサゾロンや、低酸素性細胞に対して放射線増感活性を示すニトロトリアゾール誘導体を合成し、これらの化合物が生体内に存在するシステインやグルタチオンといった非タンパク性SH化合物に対して反応性を有することを証明した。ヒドロキシベンゾオキサゾロンならびにニトロトリアゾールは、抗癌剤開発における新規な活性中心として注目に値する。一方、トポイソメラーゼIIの阻害が期待される植物アルカロイド、カンプトテシンについて、20位水酸基へ各種高級不飽和脂肪酸ならびにヒドロキシ高級不飽和脂肪酸をエステル結合により導入し、構造と抗癌活性の相関を明らかにした。その結果、P388白血癌担癌マウスに対して強い抗癌活性を示す化合物を得ることができた。プロテインキナーゼCの阻害が期待されるポドフィロトキシンについてもカンプトテシンと同様に高級不飽和脂肪酸エステル誘導体を合成し、構造と抗癌活性の相関を検討したところ、1位の炭素原子に関する立体化学が抗癌活性に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。さらに、酵素SH基と特異な反応性が期待される機能性ピロリチジン骨格の不斉合成に成功した。ピロリチジン骨格を有する2環性アルカロイドは自然界に広く分布しており、なかでもインジシンNーオキシドについては抗癌活性が認められている。新たに開発したピロリチジン骨格の不斉合成法は、天然物であるレトロネシンの大量合成を可能とし、ひいてはインジシンNーオキシドの大量合成を可能にするものである。
核内受容体のアロステリックネットワークにおけるリガンドの役割

22位にブチル基をもつ活性型ビタミンD誘導体が、今まで知られていたビタミンD受容体のポケット構造とは異なるポケット構造を誘導する新しいタイプのアゴニストやアンタゴニストであることを見出した。次に、22位にアルキル置換基をもつ誘導体を系統的に合成し、それらの構造活性相関を解析し、興味深い活性を示した化合物と受容体の複合体のX線結晶構造解析を行った。その結果、リガンドは受容体のアロステリックネットワークを介してヘリックス12の位置を決定することで当該リガンド特有の作用を発現するのではないかと考えられた。活性型ビタミンDである1α,25-ジヒドロキシビタミンD3(1,25D3)はカルシウム代謝を調節するホルモンであるが、それ以外に細胞の分化誘導や増殖抑制、免疫調節など多彩な生理作用を持っことが知られている。そのため、1,25D3やその誘導体は骨疾患に加えてガンや免疫疾患の治療薬として期待されている。しかし、ガンや免疫疾患に有効な量では高カルシウム血症を併発することから、作用分離された誘導体の開発が望まれている。1,25D3は、核内受容体の一員であるビタミンD受容体(VDR)に結合し遺伝子転写を介して上記作用を発現する。したがって作用分離した誘導体を論理的に創製するためにはVDRへの結合様式と共にVDRのアロステリック効果がどの様に伝わっていくのか明らかにすることが重要となる。今回、申請者は、VDRとの疎水性相互作用が十分でない22-ブチルー25,26,27-トリノル活性型ビタミンD誘導体がアンタゴニスト作用を示すのではないかと考え、8種の関連化合物のVDRアゴニスト作用並びにアンタゴニスト作用を遺伝子転写活性、HL-60細胞の分化誘導、CYP24A1発現のリアルタイムPCRにて評価した。その結果、22S-ブチルー25,26,27-トリノル活性型ビタミンD誘導体が比較的強いアンタゴニスト作用を示すことを見出した。この結果から、アゴニスト、アンタゴニスト、選択的作用を持つリガンドの論理的創製の可能性を示すことができた。今後これらリガンドを用いてアロステリックネットワークにどのように寄与しているのか明らかにする予定である。昨年度、22位にブチル基を持つ活性型ビタミンD誘導体(22-Bu体)がビタミンD受容体(VDR)アンタゴニストとして作用することを報告した。そこで、この新しいタイプのアンタゴニストである22-Bu体の構造活性相関を明らかにし、作用発現機構を構造生物学的に解明するために、22位にアルキル基をもつ種々の活性型ビタミンD誘導体をデザイン・合成し、活性を評価した。ビタミンDの共役トリエン構造は酸や光や酸素に不安定である。近年10,19-メチレンを2位に移した2-メチレン-19-ノル構造が、共役トリエン構造を代替できることが報告された。そこでA環が2-メチレン-19-ノル構造で、22位にブチル基、エチル基あるいは水素(無置換)を持ち、側鎖末端には水素、メチル基あるいはエチル基を持つ化合物をデザインした。合成は、キナ酸より誘導したA環部とビタミンD2より誘導したグランドマンケトンをカップリングさせた後、側鎖部を修飾する方法で行った。現在までに15種の化合物を合成した。これら化合物のヒトVDRへの結合親和性を[3H]-1,25-(OH)2D3との競合的結合実験により評価した。その結果、いずれの化合物も1,25-(OH)2D3の0.03数倍のVDR親和性を示し、VDRのリガンドであることが明らかになった。また、遺伝子転写活性を検討した結果、興味深い構造活性相関が明らかになった。今後、特徴的な作用スペクトルを示す化合物とVDR-LBDの相互作用解析を行う予定である。また、PPARγのリガンドとして新規脂肪酸誘導体を設計し、合成した。それら化合物とPPARγ複合体の結晶構造解析を検討中である。我々は、活性型ビタミンDの22位にブチル基をもつ新しいクラスのビタミンD受容体(VDR)リガンドを創製し、それら一連の化合物は側鎖末端構造の違いによりアゴニストからアンタゴニストまで多様な活性を示すことを報告した。本年度は、疎水性相互作用が増強されたアナログを設計・合成し、生物活性を評価し、VDRとの複合体のX線結晶構造解析を行った。その結果、合成化合物はアゴニスト活性を示し、VDRにブチルポケット形成を誘導し、側鎖末端のアルキル基とヘリックス12の残基が強く疎水性相互作用していることを明らかにした。以上の研究成果から、22位にブチル基を持つ化合物はブチルポケットを形成すること、VDRのヘリックス12との疎水性相互作用の欠如がアンタゴニスト活性発現に必要であることが明らかになった。

我々は4-oxoDHAがPPAR_γへ共役付加する事を報告した。共役カルボニルを有するoxo型脂肪酸は天然に多数存在するがPPAR_γへの結合様式はほとんど解明されていなかった。そこで、4-oxoDHAを基に、増炭した脂肪酸5-oxoTrHAおよび6-oxoTHAをDHAを出発原料として合成した。5-oxoTrHAと6-oxoTHAは、ルシフェラーゼアッセイによりPPAR_γを活性化すること、質量分析によりPPAR_γに共有結合する事が示された。また、X-線結晶構造解析より4-oxoDHAと5-oxoTrHA及び6-oxoTHAの共有結合様式はそれぞれ異なっている事が示された。大きいリガンド結合ポケットをもつPPAR_γは多様な脂肪酸に応答するリピッドセンサーと考えられているが、oxo-脂肪酸がPPAR_γに共有結合しinduced fitしたことからPPAR_γは多様な脂肪酸に多様な様式で結合することが示された。
常温におけるリチウムの金属内高速移動機構の解明とその応用

常温でリチウムが合金相を作らずに銀,銅,ニッケル,アルミニウム金属中を高速移動する現象の機構を解明するため,多結晶アルミニウム箔を透過したリチウムを視覚的に確認し,透過経路が金属の結晶格子内を透過していることを示唆する証拠が得られた.また,このような現象がどんな金属でも起こりうるのか亜鉛を用いて検討を行ったところ亜鉛中もリチウムが合金相を形成せずに透過することを世界で初めて確認した.常温でリチウムが合金相を作らずに銀,銅,ニッケル,アルミニウム金属中を高速移動する現象の機構を解明するため,多結晶アルミニウム箔を透過したリチウムを視覚的に確認し,透過経路が金属の結晶格子内を透過していることを示唆する証拠が得られた.また,このような現象がどんな金属でも起こりうるのか亜鉛を用いて検討を行ったところ亜鉛中もリチウムが合金相を形成せずに透過することを世界で初めて確認した.Alの単結晶ならびに多結晶中のLi透過速度・経路の選定Liが透過母金属内のどこを透過経路としているかを明確にすることは,Liが金属内を自由に透過する現象の機構の解明およびこの現象の積極的利用のために,必要不可欠なことである.これまでの手法は金属箔を透過したLiを溶液に溶かしイオンとして,電気化学的または化学的に検出し,透過に要した時間(透過速度)と透過母金属の結晶状態の関係から透過経路を推察してきた.検討を進める中で「直接的に透過状態を確認する」ことに重点を置き,金属を透過してきたLiを肉眼または電子顕微鏡で確認する実験を行った.手始めとして,特殊なセルをテフロンを基体に作成し,視覚的に確認できる物質量を透過させるのに時間を要することから,厚さ5μmのAl箔を用いて,Li-Al合金のできない程度に卑な電位(300 mV:vs.Lil|Li^+)に分極して,一方からLiを電気化学的に挿入し,他方は空気中にさらした.分極開始から約25時間後には突出物が目視によって確認され,46時間後には,金属箔前面に突出物を視認した.この突出物がLiおよびLiの化合物であることは,炎色反応によって確認した.このことにより,世界で初めてLi-Al合金が形成しない条件下において,LiがAl中を透過したことを視覚的に確認することに成功した.突出物を電子顕微鏡にて観察すると,Liは不均一に点在しながら突出し,突出物頂上に粒界を反映していると思われる溝が走っていることが確認された.このことは,Liが粒界拡散によってAlを透過したというようりはむしろ,Alの結晶格子間隙を透過したと考えるほうが妥当あることを示している.このことにより電気化学的手法以外の簡便な方法でもLiの透過の様子が確認できた.この手法は,確認までに時間を要するため,さまざまな原因で失敗する可能性もあるが,どこを通ってきたのかの履歴を視覚的に確認できるため,大変有効な方法であるといえる.今後は単結晶箔や厚い金属箔などでの実験を行い機構解明の手がかりを集めたい.Zn多結晶中のLiの透過現象の証明Li-ion二次電池負極炭素材表面改質の検討を行う中で,Li金属がLiと合金をつくらないCuやNi中を常温で比較的高速に透過していることを発見し,二重分極法(バイポーラセル)を用いて,この現象の実験的・直接的証明と,透過機構解明を行ってきた.この透過現象機構の解明のためには,Liが透過母金属中の結晶格子内を透過経路とするのか,あるいは結晶粒界を透過経路とするのかを明確にすることが最重要である.昨年度,Al金属箔をLiが透過してきた様子を電子顕微鏡などで視覚的に観察した結果,結晶粒界よりも,結晶格子内をLiが透過してきたと思われる観察結果が得られた.一方,金属格子内をLiが透過するならば,透過速度・透過量は結晶格子の格子定数に相関があると期待される.そこでこれまでの知見と併せて新たにZn箔中のLiの透過現象の証明,ならびに透過速度の測定を行い,格子定数との関係を調べる手がかりとした.先ずXRDを用いてZnとLiが合金形成をしない分極電位を800mV(Vs.Li/Li^+)と定め,厚さ25μmのZn箔を用いて,バイポーラセルにてLiの透過現象を確認した.Zn箔にピンホールなどの穴が開いていないことを確かめた後,800 mV(Vs.Li/Li^+)にて分極を開始(電気化学的にLiを挿入)すると,10時間経過後にはZn箔の反対側から僅かながらLiが透過したことが確認された.これによって初めて合金形成しない条件下で,Zn中のLiの透過が実験的に証明された.今後,この現象を詳しく解析し,透過速度の決定などを行いたい.
整形外科入院の高齢患者に対する歯科参加型チーム医療システムの開発と効果の検証

大腿骨骨折が原因の入院患者における術後合併症として肺炎が最も多いという報告がある。これには,大腿骨骨折患者の年齢層が高齢で,食べたり飲み込んだりする機能に問題のある者が潜在的に存在していることが原因ではないかと考える。術後の肺炎の併発は入院期間を延長し,その後の栄養状態の悪化や生活機能・生活の質の低下,家族・介護者の負担増加につながりかねない問題である。そこで本研究では,整形外科に入院する高齢患者において食べたり飲んだりする機能の実態把握を行い,歯科を含めたチーム医療システムを確立して関与することで,これらの有害事象の抑制に有効な介入頻度や内容について検証することとした。
百日咳菌の環境適応戦略：単一塩基リピート長に影響を与える因子の解析

百日咳菌の線毛遺伝子(fim2, fim3)発現は、各遺伝子のプロモータ領域に存在するpoly(C)配列(またはC-stretchと呼ばれる)長の影響を受けることが知られている。百日咳菌は単一コロニー内でも様々なpoly(C)長をもつ個体の「集団」として存在するため、様々な環境因子がfimbriae発現およびpoly (C)長分布に与える影響を評価する簡便な手法:PCR/LDR法を構築した。まず、Fim3産生国内臨床分離株を親株として、一定の条件下での継代培養により、遺伝子組換えの操作なくFim3産生能を欠損した変異株を分離した。PCR/LDR法によりFim3産生株およびFim3非産生変異株のPfim3 poly(C)長分布を測定および比較したところ、Fim3非産生株ではpoly(C)長の分布が1314Cから1213Cへピークが移行していることが明らかとなった。同様のことがIllumina Miseqを用いた全ゲノムシーケンス解析でも確認された。すなわち、当該菌株ではPfim3 poly(C)長が13Cを境に12C以下でfim3遺伝子発現OFF、14C以上でONとなることが示唆された。また、このPfim3 poly(C)長分布の変化の影響はELISA測定により、Fim3タンパク質産生レベルまで反映されることが明らかとなった。次に、Pfim3 poly(C)長に影響を与える環境因子の探索として、まずは2種類の生育培地で比較した。Fim3産生株をcyclodextrinsolid medium (CSM)培地で培養した場合、馬脱繊血加BG寒天培地で培養した場合に比べて、Pfim3に短鎖のpoly(C)を有する個体が増加することが判明した。百日咳菌Bordetella pertussisの線毛(fimbriae, fim)は百日せきワクチンの抗原として重要なタンパク質である。Fimをコードする遺伝子(fim2, fim3およびfimX)は、そのプロモーター領域にCが連続する特徴的なpoly(C)配列(Pfim polyC)を含んでおり、このpoly(C)長がfim遺伝子発現のON/OFFに関与することが知られている。平成26年度は、昨年度に新たに構築した解析手法を用いて、抗菌薬のfim発現に対する影響と、これまで一致した見解が得られていなかったfim3遺伝子発現機構について検討した。1.百日咳菌をsub-MIC濃度(0.01 ug/ml)の各種抗菌薬を含むBG培地で培養した。PCR/LDR法によりPfim poly(C)長の変化を測定し、またELISAにてFimタンパク質の産生量を比較した。その結果、抗菌薬によるfimの発現・産生に影響は認められなかった。2.これまで、fim2遺伝子は2成分制御系BvgASが働く環境(Bvg+)で発現することが示されてきたが、fim3遺伝子に関してはBvg+で発現するか、BvgASが働かない環境(Bvg-)で発現するかについて一致した見解が得られていなかった。本研究では各種血清型に分類される百日咳菌臨床分離株14株を用いて、Bvg+/-環境下におけるfim2およびfim3遺伝子発現・タンパク質産生を調べた。Fim2株ではBvg-環境下でfim3遺伝子発現が有意に上昇することが新たに確認されたが、ELISAではFim3タンパク質の産生が検出されなかった。Pfim3 poly(C)長を解析したところ、fim3遺伝子の発現・タンパク質産生はプロモーター領域のpoly(C)長により厳密に制御されていることが明らかとなった。細菌学Pfim3 poly(C)長分布の簡便な測定方法として、PCR/LDR法の構築を計画していたが、本法は単一ヌクレオチド長が長くなるほど困難になることが予想された。そこでまず、比較的短いpoly(C)配列を有することが知られるbvgS遺伝子に対して系の構築を試みた。その結果、百日咳菌virulent phase株では6Cであったのに対し、avirulent phase株として保存されていた百日咳菌2株では7Cとなり、その結果stop codonが形成されていることが確認された。同様に、Pfim3 poly(C)に対しても問題なく系の構築に成功した。これにより、設定条件ごとのPfim poly(C)長分布を次世代シーケンス解析などに頼らず簡便に測定することが可能となった。Fim3産生株ではbvgモジュレーターであるMgSO4およびニコチン酸によるPfim3 poly(C)長分布への影響は認められなかったが、Fim非発現変異株では延伸傾向が認められた。またFimタンパク質産生の検出には従来よりモノクローナル抗体(mAb)を用いた凝集反応が用いられてきたが、本研究ではBiotinラベルmAbを用いたELISA測定系を構築した。これにより、定量的にFimタンパク産生が測定できるようになった。国内臨床分離百日咳菌は近年97%以上がFim3のみを産生する菌株となっているため、初年度はPfim3 poly(C)長分布への影響を優先して解析してきた。今後はfimbriae発現制御メカニズムを全般的に理解するために、Pfim2 poly(C)の測定系も構築する。また、Fimタンパク質産生測定のELISAに加えて、mRNAレベルでの解析も必要と考えられるため、qRT-PCRを行うことも計画している。
一、二層のグラフェンシートがセラミックスに複合化した高効率熱電変換材料の創製

一、二層グラフェンシートを被覆した無機ナノ粒子はグラフェンとナノ粒子両方の優れた物理的・化学的特性を持った魅力的な原料である。本研究では、CVD法により炭素被覆無機ナノ粒子を調製し、それらを用いることでナノ炭素を複合した機能性材料の創製を行った。タングステン酸から合成された炭素被覆炭化タングステンナノ粒子を用いた炭素-炭化タングステン複合体は高い導電率、負の熱起電力、低い熱伝導率を有し、優れた熱電特性を示した。また、炭素被覆アルミナナノ粒子を用いることで高い導電性とナノ貫通孔を持つカーボンモノリスを作製し、酵素を固定化することで水溶液中で高い酸素還元能を示す酵素電極を開発に成功した。本研究では、グラフェンを一、二層だけ被覆した無機ナノ粒子を原料とすることで、グラフェンシートが無機母材にナノレベルで複合化したバルク材料の開発を行う。このような手法によりナノレベルで構造制御された複合材料を設計することで、高い導電性を持ち、かつ母材結晶のナノ化によるゼーベック係数を増加させ、更にフォノン散乱の増大による低い熱伝導率を持つバルク体の開発を行い、高い性能を示す熱電変換材料の創製を目指す。本年度では、CVD法によるグラフェン数層分の炭素膜を被覆した無機ナノ粒子の合成について検討を行った。無機ナノ粒子をバルク化するには最低でも数グラム単位の原料粉末が必要になるが、実験室レベルのΦ50 mmの固定床のCVD炉を用いた方法では、均質な炭素被覆ができるのは12 gが限界であった。そこで、本研究では回転式CVD炉(ロータリーキルン)を用いることで10 g単位の炭素被覆無機ナノ粒子の調製を試みた。市販の炭化タングステン(粒径180 nm)、ジルコニア(粒径50 nm)及びアルミナ(粒径10 nm)ナノ粒子に対して15 vol%のメタンガスを炭素源とした900 °CのロータリーキルンCVD(2回転/分)を行った。TEM観察により結晶性の高い炭素膜が均質に被覆できていることを確認した。このグラフェン層の厚さはCVD時間により精密に制御ができ、例えば炭化タングステンでは1.5層/CVD時間で厚さを調製することが可能であった。また、タングステン酸を原料にして、アセトニトリルを炭素源としたロータリーキルンCVDを行うことで粒径10 nmの炭素被覆炭化タングステンナノ粒子の合成に成功した。これはCVD条件(温度,時間,原料濃度)を調整することで、炭素層の厚さを制御することも可能であることも確認できた。本研究では、グラフェンを一、二層だけ被覆した無機ナノ粒子を原料とすることで、グラフェンシートが無機母材にナノレベルで複合化したバルク材料の開発を試みる。本年度は炭素被覆した炭化タングステン(以下WC)ナノ粒子から炭素-WCナノ複合体を作製し、更に熱電素子としての応用を検討した。ポリアクリロニトリルとタングステン酸を窒素ガス雰囲気下1000 °Cで加熱することでナノ炭素膜が被覆されたWCナノ粒子(粒子径約20 nm)を作製した。また、900 °CのメタンCVDにより炭素被覆した粒子径約200 nmのWCナノ粒子を調製した。これらの粒子サイズの異なる炭素被覆WCナノ粒子を用いて、それぞれ放電プラズマ焼結によって10001600 °C、100 MPaの条件でバルク化し、得られた試料の導電性、ゼーベック係数を評価した。炭素被覆WCナノ粒子をバルク化した炭素-WCナノ複合体試料は、炭素被覆なしのWCナノ粒子から作製したバルク試料よりも導電性が上がり、更にゼーベック係数も増加する傾向が確認された。特に室温300°Cの範囲でゼーベック係数を比較すると、WC、粒子径200 nm炭素-WC、粒子径20 nm炭素-WCのゼーベック係数はそれぞれ-14-15, -19-23, -35-40 μV/Kとなり、炭素被覆だけでなく、前駆体のWCナノ粒子サイズが小さくなることでゼーベック係数の値が大きくなることが分かった。粒子径20 nmの試料では、ゼーベック係数と導電率から計算される出力因子の値が最大で3.7×10-3 W/mK2まで達しており、ビスマス-テルル系に匹敵する熱電性能を有していることが分かった。以上により、炭素被覆WCナノ粒子から炭素-WC複合体を作製することで、優れた性能を持つ熱電材料の開発に成功した。これは、粒子径の小さな炭素被覆WCナノ粒子をバルク化することで炭素膜が母材WCとナノレベルで複合化し、このようなナノ炭素膜がWCのゼーベック係数を増加させる大きな影響を与えたためと考えられる。前年度では、主に熱電材料の前駆体となる炭素被覆無機ナノ粒子の調製手法の確立を行った。本年度では、前年度で得られた知見に基づいて、熱電素子として用いる母材として炭化タングステン(WC)を選択し、炭素-WCナノ複合体を構築するための前駆体であるWC粒子に被覆する炭素膜の制御と、WCナノ粒子の粒径制御について研究を進めた。異なる炭素膜、ナノ粒子径を持つWCナノ粒子を用い、様々な放電プラズマ焼結条件でバルク化することでナノ構造制御を行い、その結果、ビスマス-テルル系の熱電材料に匹敵する出力因子を有する炭素-WCナノ複合体の創製に繋がった。

これは、本研究テーマにおける当初の目的である「熱電材料のためのナノレベルで制御された炭素-無機ナノ複合体を構築」が達成されたことを意味している。炭化タングステンは、これまで熱電材料としては注目されていなかったが、本研究においてナノ炭素を複合化することで新規な熱電素子として応用できることを実証することができた。このような“母材原料のナノ粒子へのナノ炭素膜被覆化"による熱電性能の向上は、他の熱電材料にも有効な手法であると考えられる。つまり、既存の熱電半導体に適用することで更に性能を向上できるだけでなく、WCのようにこれまで熱電材料として注目されてこなかった物質にも応用できる可能性がある。以上により、当初の研究実施計画以上に成果が得られたことから、本年度の達成度としては区分(1)と判断される。本研究では、グラフェン数層分のナノ炭素膜を被覆した無機ナノ粒子を用いた機能性バルク材料の創製を行った。本年度における研究成果を以下に説明する。粒子径30, 300 nmのアルミナナノ粒子を50 MPaで加圧成形し、1000 °Cの熱処理を行うことで部分的に焼結し、直径10 mm、厚さ0.5 mmのアルミナモノリスを得た。続いてアセトニトリルを原料とする800 °CのCVDを行うことでアルミナモノリス表面にグラフェン膜を被覆した。その後水酸化ナトリウム溶液中、250 °Cのオートクレーブ処理によりアルミナを溶解させ、連結した貫通孔を持つナノポーラスカーボンモノリスを得た。メインのナノ細孔はアルミナナノ粒子の粒子径とほぼ一致し、BET比表面積は粒子径30, 300 nmでそれぞれ390, 140 m2/g、導電率はそれぞれ6200, 3000 S/m、空隙率はおよそ90 %であった。従って得られたモノリス電極は高比表面積、大きな細孔空間を持ち、かつ導電材料として用いることができる高い導電率を有していることが分かる。このモノリス電極に酸素還元能を持つラッカーゼを含む溶液中に浸漬することで固定化し、酵素電極を作製した。酸素飽和水溶液中(pH5.0)で00.8 Vの範囲でサイクリックボルタッメトリー測定を行うと、0.6 V付近から還元電流が確認され、その最大電流密度は0 Vにおいて-2.1 mA/cm2に達した。以上より、アルミナナノ粒子のナノ構造を活かすことでバイオ燃料電池の電極応用に優れたナノポーラスカーボンモノリスの開発に成功した。本手法では鋳型となるナノ粒子のサイズを選択すれば細孔構造を比較的自由に調製可能であり、多孔質電極として幅広い応用が期待できる。一、二層グラフェンシートを被覆した無機ナノ粒子はグラフェンとナノ粒子両方の優れた物理的・化学的特性を持った魅力的な原料である。本研究では、CVD法により炭素被覆無機ナノ粒子を調製し、それらを用いることでナノ炭素を複合した機能性材料の創製を行った。タングステン酸から合成された炭素被覆炭化タングステンナノ粒子を用いた炭素-炭化タングステン複合体は高い導電率、負の熱起電力、低い熱伝導率を有し、優れた熱電特性を示した。また、炭素被覆アルミナナノ粒子を用いることで高い導電性とナノ貫通孔を持つカーボンモノリスを作製し、酵素を固定化することで水溶液中で高い酸素還元能を示す酵素電極を開発に成功した。熱電材料のためのナノレベルで制御された炭素-無機ナノ複合体を構築するためには、まずバルク体形成のための原料となる、良質な炭素被覆無機ナノ粒子を大量に合成する必要があった。工業的な応用の観点からも、大量のナノ粉末に炭素被覆を行う方法としてはCVD法が適切であるが、無機ナノ粒子表面は種類により表面活性が異なるため容易ではない。
実験的角膜傷害への誘電分散法の応用

生体角膜の生理的・病的変化に伴い、実際に生じている細胞レベルでの変化を非侵襲的に検出し,障害の程度を定量化することを目的として,インピーダンスの変化を測定した・測定方法は,同心円状表面電極を眼球の角膜面に接触させる方法で,眼球前部のインピーダンスを10kHzから100MHzの周波数域にわたりYHP社インピーダンス・アナライザー(4194A)を用いて測定した.従来の実験では,表面電極はE電極(中心電極-直径3.5mm,輪状電極-内径11.5mm,幅0.5mm)を用いたが,E電極では電気力線が眼球深部(すなわち虹彩や水晶体)まで到達していることがすでに確認されており,これらの組織の影響も受けるので,角膜のみの障害をより鋭敏に捉えるために,新しくF電極(中心電極-直径1.5mm,輪状電極-内径4mm,幅1mm)を作成した.1.F電極を用いて,電極の接触部位を変えて(角膜中央部・中間・周辺部),正常状態および直径6mmの角膜上皮障害作成時の誘電測定を行った.正常状態では測定部位による誘電挙動の差は少なかったが,上皮障害時では中央部(電極が角膜びらんを覆う割合が100%),中間部(約50%),周辺部(約0%)のそれぞれの測定場所により,誘電挙動には大きな差があった.2.角膜上皮障害・内皮障害をそれぞれ作成し,2種類の電極で誘電測定を行った.その結果,F電極の方が上皮障害・内皮障害時の誘電挙動の変化が大きかった.F電極でほ電気力線の到達深度はE電極に比べて浅いと考えられる.1,2の結果より,角膜のみの誘電挙動を観察するには,F電極の方が鋭敏である(より角膜のみの誘電挙動を捉えている)と考えられた。今後角膜の障害の定量化に向けて、F電極による誘電測定法が有望視される.生体角膜の生理的・病的変化に伴い、実際に生じている細胞レベルでの変化を非侵襲的に検出し,障害の程度を定量化することを目的として,インピーダンスの変化を測定した・測定方法は,同心円状表面電極を眼球の角膜面に接触させる方法で,眼球前部のインピーダンスを10kHzから100MHzの周波数域にわたりYHP社インピーダンス・アナライザー(4194A)を用いて測定した.従来の実験では,表面電極はE電極(中心電極-直径3.5mm,輪状電極-内径11.5mm,幅0.5mm)を用いたが,E電極では電気力線が眼球深部(すなわち虹彩や水晶体)まで到達していることがすでに確認されており,これらの組織の影響も受けるので,角膜のみの障害をより鋭敏に捉えるために,新しくF電極(中心電極-直径1.5mm,輪状電極-内径4mm,幅1mm)を作成した.1.F電極を用いて,電極の接触部位を変えて(角膜中央部・中間・周辺部),正常状態および直径6mmの角膜上皮障害作成時の誘電測定を行った.正常状態では測定部位による誘電挙動の差は少なかったが,上皮障害時では中央部(電極が角膜びらんを覆う割合が100%),中間部(約50%),周辺部(約0%)のそれぞれの測定場所により,誘電挙動には大きな差があった.2.角膜上皮障害・内皮障害をそれぞれ作成し,2種類の電極で誘電測定を行った.その結果,F電極の方が上皮障害・内皮障害時の誘電挙動の変化が大きかった.F電極でほ電気力線の到達深度はE電極に比べて浅いと考えられる.1,2の結果より,角膜のみの誘電挙動を観察するには,F電極の方が鋭敏である(より角膜のみの誘電挙動を捉えている)と考えられた。今後角膜の障害の定量化に向けて、F電極による誘電測定法が有望視される.