hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロアレイ法による末梢神経再生に関与する遺伝子の同定とその機能解析

中枢神経に比べ末梢神経の回復能力は有意に優れていることはよく知られている。それにもかかわらず末梢神経損傷後、完全な機能回復を得られる症例はほとんど無い。この問題を解決する目的で、我々は末梢神経系にのみ存在するシュワン細胞に着目し、マイクロアレイ法を用いて、マウスの末梢神経(坐骨神経)切断後の遠位側神経において(シュワン細胞において)有意に高く発現、あるいは逆に発現抑制される約500の神経再生候補遺伝子群を同定した。これらのなかからいくつかの候補遺伝子をピックアップし、機能解析を行った。本研究期間中に得られた主な成果は以下の通りである。1.軸索伸長阻害因子Rhoシグナル系の下流に位置するRho kinase阻害因子であるp21遺伝子欠損マウスにおいて坐骨神経損傷モデルを作成、解析した結果、p21遺伝子は軸索周径の回復を促していることが明らかになった。その機序として、ニユーロフィラメントの過度のリン酸化をp21遺伝子が抑制するというものが考えられた。2.Rho-kinase阻害因子であり、また現在既に他領域で臨床使用されている薬剤であるfasudilをラット腓骨神経損傷モデルに対し、局所及び腹腔内投与したところ、有意な機能回復の促進が認められた。3.軸索ガイダンス・キューとして神経再生に関与することが知られているSlit-Roboシグナル系に位置する遺伝子群の発現動態を、in situ hybridization法により解析した。神経損傷後、slit1遺伝子は顔面神経核及び末梢シュワン細胞において共に発現上昇するのに対し、slit2遺伝子は顔面神経核で発現減少、シュワン細胞で上昇することが明らかとなった。P21 KO、wild type mice(WT)各々のマウス坐骨神経損傷遠位部に対し術後7,14,28日目に神経トレーサーを逆行性に投与し、脊髄にある神経細胞体を染色。それらの細胞数をカウントした。7,14日目においては両者間に統計学的有意差を認めなかったが、28日目においてWT群で有意に多くの染色細胞を認めた。また、損傷後7日目に損傷部位より遠位部の神経を採取、GAP43及びSMI-32にて免疫染色し、損傷部を越えて軸索再生した神経軸索の数をカウントした。これらのデータに関しては現在評価中である。また現在、損傷遠位部の神経をトルイジンブルーで染色し、神経軸索の数、単位面積あたりの神経軸索数、神経軸索の占める面積率、軸索の幅を測定、評価している。術後7,11,14,21,28日目に足跡分析により損傷坐骨神経の回復を評価した。21,28日目それぞれにおいて、KO群で有意に坐骨神経機能回復の遅延を認めた。また、術後14,28日目に神経損傷部位より遠位を電気刺激し前脛骨筋における筋電図(振幅)、及び神経伝導速度を測定した。振幅の値は、14日目で両群で有意差は認めなかったが、28日目ではKO群で有意に大きな値を示した。これに対し神経伝導速度(健側との比較)では、KO群にで有意に回復の遅延を認めた。知覚回復の評価として、神経損傷側の後ろ足、第3,4,5趾のtoe pinch reflexの回復を術後より随時観察、陽性となった日数を記録し評価した。第3,4,5趾それぞれにおいて若干KO群で回復の遅れを認めたが、有意差は認めなかった。野生型(WT)マウスの片側坐骨神経損傷後7,14,21,28日目に損傷側、非損傷側各々の脊髄前角細胞よりtotal RNAを抽出し、RT-PCR法によりp21のmRNAの発現を経時的に測定、比較した。損傷後14日目において,損傷側で非損傷側に比べ有意なp21 mRNAの発現上昇を認め、それは損傷後21日目まで持続していた。P21 KO群の平均再生

軸索周径はWT群に比し、28日目において有意に小さい値示したが(平成16年度実績)。このことは、p21が神経回復の過程における、いわゆるradial growthに関与していることを示唆する。このメカニズムを調べるため、再生軸索のタンパク分析を行った。損傷後28,56日目の坐骨神経をP21 KO群,WT群より採取し、western blotting analysisを行った。その結果KO群において、radial growthの主要な因子とされるリン酸化-neurofilament-H subunitの過剰蓄積を認めた。リン酸化NF-Hが蓄積する大きな因子としては、CDK-5の活性化が知られている。したがって、p21 KOマウスのradial growthが阻害されるメカニズムとして、(1)CDK-5の阻害因子であるp21の欠如→(2)CDK-5の活性化→(3)再生軸索におけるリン酸化neurofilament-H subunitが蓄積→(4)正常なradial growthを妨げる、というもの考えられた。坐骨神経損傷後において損傷神経内のシュワン細胞ではslit familyは有意にその発現が上昇する。Slit familyにはslit1,2,3のhomologueが存在し、growth coneに対し反発因子として作用する。そこでslit familyの末梢神経再生における機能及び役割を調べるため、顔面神経損傷モデルを用いて顔面神経核におけるslit familyの発現の変化を調べた。8週齢雄のラットの左側顔面神経を茎乳突孔より末梢側で切断し、右側は顔面神経の露出のみを行った。In situ hybridization法を用いて術後1,3,5,7,14,28日における顔面神経核でのslit1,2,3のmRNAの発現を調べた。結果、slit1は術後5,7,14,28日目に健側に比べ患側において有意に発現が上昇していた。それに対し、slit2は術後1,3,5,7日目に健側に比べ患側において有意に発現が減少していた。slit3は術後全ての日数において健側と患測で発現に優位な差はなかった。次にcounterstainを行い、slit familyの発現している細胞を調べた。Slit1は顔面神経核内のグリア細胞において発現していた。slit2とslit3は顔面神経neuronにおいて発現していた。今回slit1は損傷部位から離れた顔面神経核内のグリア細胞で発現上昇しており、growth coneだけでなく神経細胞体にも何らかの影響を及ぼしていると考えられた。slit2は顔面神経neuronでの発現が減少しているが、損傷部におけるシュワン細胞での発現は上昇している。このことは顔面神経neuronでの自己分泌の変化がgrowth coneでのslit2に相互作用している可能性を示している。Slit familyは末梢神経再生時にgrowthcone以外でも影響していると考えられた。
思想上の日独同盟――総力戦体制論のドイツ的起源

今年度は大串兎代夫、矢部貞治の研究成果を基に、論旨の構築を行った。その過程で、やはり同期の岡義武が比較対象として非常に重要だという思いが強まった。研究の成果は、中部ドイツ史研究会での報告「戦時下の東京帝国大学法学部ー大串兎代夫と矢部貞治の総力戦体制構想」(名古屋:6月30日)、ドイツ現代史研究会での報告「昭和前期の東京帝国大学法学部におけるドイツ政治分析ー大串兎代夫・矢部貞治・岡義武を中心に」(京都:1月30日)で披露された。また成果の一部は、今年度刊行の拙著『吉野作造と上杉愼吉ー日独戦争から大正デモクラシーへ』の末尾でも披露された。これに対し、南原繁、神川彦松については、ほとんど取り組むいとまがなかった。小野清一郎については、大串との関係で研究を深めることができたが、まだ自説を披露するには至っていない。また平成30年度もベルリン、ミュンヒェン、ヴィーンを巡る有益な史料収集旅行ができたが、期待して閲覧した史料が内容的にあまり使えないということもあった(ベルリン)。ただ帰国後にベルリンに別な重要史料があることが発覚したので、令和元年度の史料収集では事前準備を入念に行い、より効率的に動きたいと思う。なお本研究に連続するものとして、穗積陳重の「祖先教」論の研究を始めたのも、平成30年度の重要な成果であり、これで研究上の視野が大いに広がったと思われる。穗積を視野に入れつつ昭和前期の考察を行うなら、一度イギリスに行く必要があるかもしれないと考えるようになった。上記のように2回の研究会報告を行って活発に意見交換を行い、また単行本の刊行によって自説を世に問うことができたため。令和元年度は、ドイツ現代史学会での報告「昭和前期の東京帝国大学法学部におけるドイツ政治分析ー大串兎代夫・矢部貞治・岡義武を中心に」をドイツ語論文にし、現代史研究所(ミュンヒェン)の論文査読に提出してみたいと考えている。また穗積陳重論文を完成させ、これをできれば年度内に刊行したいと思う。そのうえで、神川、南原、小野も含めた昭和前期日独交流の全体像の執筆に入りたいと計画している。平成29年度は初年度なので、論文執筆の前提となる史料収集に専念した。東京に繰り返し出張し、主に東京大学法学部原資料部、国立国会図書館憲政資料室で史料収集を行った。東大法学部では上杉愼吉文書、岡義武文書が利用価値が高く、平成30年度以降も引き続き閲覧する予定でいる。国会図書館憲政資料室の大串兎代夫文書も新鮮な発見が多く、今後も閲覧を継続する予定である。キーワードで挙げたような各登場人物について、現在年表及び文献一覧を作成している最中で、これにより個々の人物に関し、今後の作業工程を可視化するように努力している。最終的には、これらの人物の列伝という形で、著書『思想上の日独同盟:総力戦体制論のドイツ的起源』を刊行できれば幸いと考えている。徐々にそのデッサンが進みつつある状況である。なお本研究の前提を為すものとして、吉野作造及び上杉愼吉の研究を以前から進めてきたが、これが平成30年度科研費(研究成果公開促進費)を得て、遂に『吉野作造と上杉愼吉:日独戦争から大正デモクラシーへ』(名古屋大学出版会)として刊行されることになった。また以下の論文を平成29年度末に刊行した。今野元「吉野作造対浪人会の立会演説会ー論争の発端から終結までの過程分析」、『共生の文化研究』第12号、5-25頁、平成30年3月。こうした研究に対する反応が、平成30年度後半以降は出てくると思われるので、そこからも学んで本研究も進めていきたい。平成29年度は神川彦松、矢部貞治を中心に研究を進める予定であったが、両者は刊行された文献でおおまかな見通しが付いてきたので、実際には平成30年度に実施する予定であった大串兎代夫の史料収集を早めに本格化させることにした。平成29年度中の史料収集(国立国会図書館憲政資料室の大串兎代夫文書の閲覧)でも、戦中・戦後の大串の活動に関する示唆が多く得られたので、研究はおおむね順調に進展していると考える。蓑田胸喜や小野清一郎に関しても、刊行文献で概略を把握しつつある。愛知学院大学では、小野に関する有益な史料を大量に見つけることができた。平成30年度には、中部ドイツ史研究会で研究の最初の中間報告「戦時下の東京帝国大学法学部:総力戦体制論のドイツ的起源」を行う予定である。可能であれば、平成30年度内にもう一回別所で報告を行いたい(京都のドイツ現代史研究会を希望している)。研究の成果は、中部ドイツ史研究会での報告「戦時下の東京帝国大学法学部ー大串兎代夫と矢部貞治の総力戦体制構想」(名古屋:6月30日)、ドイツ現代史研究会での報告「昭和前期の東京帝国大学法学部におけるドイツ政治分析ー大串兎代夫・矢部貞治・岡義武を中心に」(京都:1月30日)で

披露された。また成果の一部は、今年度刊行の拙著『吉野作造と上杉愼吉ー日独戦争から大正デモクラシーへ』の末尾でも披露された。これに対し、南原繁、神川彦松については、ほとんど取り組むいとまがなかった。小野清一郎については、大串との関係で研究を深めることができたが、まだ自説を披露するには至っていない。また平成30年度もベルリン、ミュンヒェン、ヴィーンを巡る有益な史料収集旅行ができたが、期待して閲覧した史料が内容的にあまり使えないということもあった(ベルリン)。ただ帰国後にベルリンに別な重要史料があることが発覚したので、令和元年度の史料収集では事前準備を入念に行い、より効率的に動きたいと思う。なお本研究に連続するものとして、穗積陳重の「祖先教」論の研究を始めたのも、平成30年度の重要な成果であり、これで研究上の視野が大いに広がったと思われる。穗積を視野に入れつつ昭和前期の考察を行うなら、一度イギリスに行く必要があるかもしれないと考えるようになった。上記のように2回の研究会報告を行って活発に意見交換を行い、また単行本の刊行によって自説を世に問うことができたため。国会図書館の大串兎代夫文書は膨大であり、今後も読解に時間が必要と思われる。東大法学部の上杉愼吉文書、岡義武文書も重要で、特に後者は意外に重要なものが多く、同学年の矢部貞治や大串兎代夫のことを把握するためにも、今後も閲覧を続けたい。蓑田胸喜は当初研究の重要な柱と考えていたが、刊行文献を読み進めるに従い、他の人物と大きく文章の質を異にすることに気が付いた。蓑田は主に文学部の人間で、その文章は哲学的であり、法学部の法学、政治学の文章とは大きく異なる。実際に論文を書くに際しては、脇役として位置付けた方がよいのかもしれない。これに対し岡義武、南原繁は、当初は脇役の扱いであったが、当初予想したよりもはるかにドイツの学問との関係が深く、むしろ矢部貞治や大串兎代夫と同様に主役として扱った方がいいかもしれないと思えてきた。なお本科研費の交付に際し、金額が減額されたことに伴い、四国や九州に毎年国内出張するという申請時の計画は、資金的に困難になってきた。このため、平成31年度あたりに、まとめて各所を回ることとしたい。令和元年度は、ドイツ現代史学会での報告「昭和前期の東京帝国大学法学部におけるドイツ政治分析ー大串兎代夫・矢部貞治・岡義武を中心に」をドイツ語論文にし、現代史研究所(ミュンヒェン)の論文査読に提出してみたいと考えている。また穗積陳重論文を完成させ、これをできれば年度内に刊行したいと思う。そのうえで、神川、南原、小野も含めた昭和前期日独交流の全体像の執筆に入りたいと計画している。複写や書籍取り寄せで使用する予定で残しておいた分が、平成29年度末に若干余ったので、平成30年度に合わせて使用したい。年度末に複写発注のち予定が一部変わったためで、使用計画が大きく変わったということはない。
土壌窒素環境および根系内の空間的位置の違いによる細根機能の変動性の解明

樹木細根は養分吸収・輸送機能を担っており、分岐位置を考慮した次数分類は直径階級を用いた分類よりも機能特性をよく反映することが指摘されている。本研究の目的の一つである土壌窒素環境の変動に伴うヒノキ細根系の次数形態特性の変動性を明らかにするため、本年度は酸緩衝能の異なる土壌に生育する東海地方のヒノキ7林分において、根端(1次根)から4次根に至るまでの細根系を対象とし、細根系の次数別形態特性および土壌化学性との関係性を調べた。その結果、末端根付近の1次根から3次根の平均直径や根長は7つの調査地間で約1.4倍変動し、2次根から4次根の比根長Specific Root Length (SRL m g-1)は土壌CN比および土壌交換性Alとそれぞれ正の相関が認められた。特に酸緩衝能の低い土壌においてヒノキ細根のSRLは高くなることが明らかとなった。先行研究では土壌の酸緩衝能の違いにより、次数を考慮していない細根形態SRLや細根量に有意差は見られなかったが、本研究では次数分類による細根形態が土壌の酸緩衝能に応じて変化することが示唆された。また直径2mm以下の細根系について、これまで1次根など低次数根の各次数根単位における平均形態特性が土壌無機態窒素特性と関連性のあることを明らかにしたが、成長様式を考慮した根系構造、例えば7次根から1次根まで、7次根から2次根までの根系単位の形態特性との関連性は明らかにされていなかった。そこでヒノキ3林分において根系構造を反映する根系単位の形態特性と土壌化学特性との関連性を解析した。その結果、1次根から7次根、2次根から7次根、3次根から7次根までの根形単位のSRLは、土壌アンモニア態窒素濃度と正の相関が認められたが、4次根から7次根、5次根から7次根などでは認められなかった。すなわち1次根から3次根の形態特性が根系としても土壌無機態窒素に影響を受けていることが示唆された。本年度における特筆すべき成果として、上記研究実績の通りヒノキ細根系次数形態と土壌窒素環境および酸性化環境との新たな関係性を明らかにしたことがあげられる。次数を考慮していない細根形態や細根量には土壌酸緩衝の違いにより差が認められていなかったが、次数分類を用いることで酸緩衝能の低い土壌ではSRLが高いヒノキ細根となることを明らかにした。このように機能を反映する次数分類を用いることで、土壌環境の変動に敏感な器官である細根系の特性についてさらなる理解が期待できる。土壌酸性化環境のとの関連性については第4回山岳科学研究集会で発表し優秀ポスター賞を受賞した。また土壌窒素特性との関連性については第66回日本生態学会でポスター、第130回日本森林学会で口頭発表した。以上からおおむね順調に進展しているといえる。樹幹からの水平距離別に応じたヒノキ細根系の次数別形態特性と土壌窒素など化学特性との関係性を明らかにするため、本年度計画済の土壌窒素養分状態が異なるヒノキ林2調査地にて、細根系及び表層土壌を採取し解析を行う。ヒノキ次数根別の機能特性の解明のため、本年度習得した次数根の組織解剖学的解析も試みる。また、本年度回収済みの埋設後1,2年目のイングロースコアから細根量、形態を解析することで細根生産量を算出し、ヒノキ細根系の成長様式を明らかにしていく。

その結果、1次根から7次根、2次根から7次根、3次根から7次根までの根形単位のSRLは、土壌アンモニア態窒素濃度と正の相関が認められたが、4次根から7次根、5次根から7次根などでは認められなかった。すなわち1次根から3次根の形態特性が根系としても土壌無機態窒素に影響を受けていることが示唆された。本年度における特筆すべき成果として、上記研究実績の通りヒノキ細根系次数形態と土壌窒素環境および酸性化環境との新たな関係性を明らかにしたことがあげられる。次数を考慮していない細根形態や細根量には土壌酸緩衝の違いにより差が認められていなかったが、次数分類を用いることで酸緩衝能の低い土壌ではSRLが高いヒノキ細根となることを明らかにした。このように機能を反映する次数分類を用いることで、土壌環境の変動に敏感な器官である細根系の特性についてさらなる理解が期待できる。土壌酸性化環境のとの関連性については第4回山岳科学研究集会で発表し優秀ポスター賞を受賞した。また土壌窒素特性との関連性については第66回日本生態学会でポスター、第130回日本森林学会で口頭発表した。以上からおおむね順調に進展しているといえる。樹幹からの水平距離別に応じたヒノキ細根系の次数別形態特性と土壌窒素など化学特性との関係性を明らかにするため、本年度計画済の土壌窒素養分状態が異なるヒノキ林2調査地にて、細根系及び表層土壌を採取し解析を行う。ヒノキ次数根別の機能特性の解明のため、本年度習得した次数根の組織解剖学的解析も試みる。また、本年度回収済みの埋設後1,2年目のイングロースコアから細根量、形態を解析することで細根生産量を算出し、ヒノキ細根系の成長様式を明らかにしていく。
RAS系による腎臓での造血制御機構の解明

腎臓は体液恒常性維持のための水・電解質代謝、酸塩基平衡の調節だけでなく、造血ホルモンであるエリスロポエチンの産生をも司る。30年間、エリスロポエチンは、腎尿細管ではなく、腎間質の繊維芽細胞で産生されると考えられてきた。我々は、北里大学生理学教室との共同研究で、高感度in situ hybridization法(ISH)、免疫染色法(IHC)、microdissection法による単離尿細管採取後のReal Time PCRを用いて、腎皮質部の尿細管、中でも集合尿細管間在細胞で特に産生され、アルドステロンで刺激されることを明らかにした。そこで、低酸素刺激でのエリスロポエチン産生の変化が、腎臓だけでなく、肝臓でもどのように変化するかを詳細に検討した。これまで、産生されてもすぐに分泌されるため不可能とされてきたWestern blot法でエリスロポエチンが42kDaの細いバンドと36-40kDaの幅広バンドの2つで検出され、ペプチド抗原による吸収試験で吸収されることを、世界で初めて明らかにした。さらに、N-glycosidase-Fを用いて、脱糖鎖を行ったところ、エリスロポエチンのバンドが22kDaに移動することも明らかにした。正常状態では、腎尿細管で産生されるが、低酸素にすると腎間質で産生されることを明らかにした。さらに、極度の低酸素刺激では、肝では、まず、大量のエリスロポエチンの放出が行われ、その後産生されることも明らかにした。これらのことで、エリスロポエチンの産生は、正常な状態でのレニン・アンジオテンシン・アルドステロン系で制御される腎尿細管での産生、低酸素での腎間質での産生、極端な低酸素での肝からの放出と産生の3段階で調節される事が明らかとなった。研究は順調に進んでおり、合成エリスロポエチンを用いた抗原ペプチドによる吸収試験のみならず、脱糖鎖でエリスロポエチンの予想サイズである22kDaに移動したことで、エリスロポエチンであることは確固たるものとなった。同時に36-40kDaの低酸素の腎で出現するバンドもエリスロポエチンであることが、確認された。種々の手法でWestern blotで検出されたバンドがエリスロポエチンであることを確認することが出来、結果の信頼性が一段と高まっている。脱糖鎖で22kDaにバンドが移動したことで、エリスロポエチンの質量分析でのサイズと一致しており、エリスロポエチンが産生されていることは確かであるが、さらなる確認のために、岩手大学との共同研究で、Western blotで検出されるバンドが、本当にエリスロポエチンであるのかをMass spectrometry(質量分析)で検討中である。これが確認されれば、より確固たるものとなり、反論の余地のないものとなる。腎臓は体液恒常性維持のための電解質代謝、酸塩基平衡の調節を司るだけでなく、造血ホルモンであるエリスロポエチン産生の場でもある。これまでエリスロポエチンは、腎尿細管ではなく、腎間質の繊維芽細胞で産生されると考えられてきた。我々は、北里大学生理学教室との共同研究で、高感度in situ hybridization法(ISH)を用いて、正常状態においては、腎皮質部の尿細管、中でも集合尿細管間在細胞で特に産生されることを明らかにした。そこで、ISH法、免疫染色法(IHC)に加え、microdissection法による単離尿細管採取を行い、そこから微量のRNA抽出を行い、cDNA合成を行った後、Real Time PCRを用いて、腎尿細管におけるエリスロポエチン遺伝子発現に対するアルドステロンの作用とその機序について検討した。ISHにおいて、アルドステロンのアナログであるフロリネフ投与4-6時間後に遠位曲尿細管、皮質部集合尿細管を主体として、エリスロポエチン遺伝子発現の増加が見られ、IHCでも同様で、集合尿細管では、間在細胞でエリスロポエチン発現が著しく増加していた。また、これまで、産生されてもすぐに分泌されるため不可能とされてきたWestern blot法で合成エリスロポエチンによる吸収試験でエリスロポエチンのバンドが40kDaであることも、世界で初めて明らかにした。さらに、単離尿細管を用いて、集合尿細管、ヘンレの太い上行脚などで、アルドステロン、バゾプレッシン、アンギオテンシンIIがエリスロポエチン遺伝子発現を増加させることを明らかにした。これらのことで、アルドステロン、バゾプレシン、アンギオテンシンIIが造血ホルモンであり、尿細管でのエリスロポエチン産生を制御している事が明らかとなった。これまで、産生後すぐに分泌されため不可能とされてきたwestern blot法でのエリスロポエチンのバンドの確認ができ、外因性アルドステロンであるフロリネフ投与でエリスロポエチン発現が増加すことも確認できており、世界的な新しい知見となることは間違いないためである。

我々は、北里大学生理学教室との共同研究で、高感度in situ hybridization法(ISH)、免疫染色法(IHC)、microdissection法による単離尿細管採取後のReal Time PCRを用いて、腎皮質部の尿細管、中でも集合尿細管間在細胞で特に産生され、アルドステロンで刺激されることを明らかにした。そこで、低酸素刺激でのエリスロポエチン産生の変化が、腎臓だけでなく、肝臓でもどのように変化するかを詳細に検討した。これまで、産生されてもすぐに分泌されるため不可能とされてきたWestern blot法でエリスロポエチンが42kDaの細いバンドと36-40kDaの幅広バンドの2つで検出され、ペプチド抗原による吸収試験で吸収されることを、世界で初めて明らかにした。さらに、N-glycosidase-Fを用いて、脱糖鎖を行ったところ、エリスロポエチンのバンドが22kDaに移動することも明らかにした。正常状態では、腎尿細管で産生されるが、低酸素にすると腎間質で産生されることを明らかにした。さらに、極度の低酸素刺激では、肝では、まず、大量のエリスロポエチンの放出が行われ、その後産生されることも明らかにした。これらのことで、エリスロポエチンの産生は、正常な状態でのレニン・アンジオテンシン・アルドステロン系で制御される腎尿細管での産生、低酸素での腎間質での産生、極端な低酸素での肝からの放出と産生の3段階で調節される事が明らかとなった。研究は順調に進んでおり、合成エリスロポエチンを用いた抗原ペプチドによる吸収試験のみならず、脱糖鎖でエリスロポエチンの予想サイズである22kDaに移動したことで、エリスロポエチンであることは確固たるものとなった。同時に36-40kDaの低酸素の腎で出現するバンドもエリスロポエチンであることが、確認された。種々の手法でWestern blotで検出されたバンドがエリスロポエチンであることを確認することが出来、結果の信頼性が一段と高まっている。現在は、低酸素刺激で腎臓でエリスロポエチン産生が亢進するとされてきたが、それが本当であるかどうかをwestern blotとreal time PCR法での検討を開始した・これまでのところ、低酸素1時間で、腎でのエリスロポエチン遺伝子発現が10倍に増加し、蛋白発現も増加しているが、4時間では、逆に減少している。一方、生後はエリスロポエチンを産生しないとされている肝臓でのエリスロポエチン遺伝子発現が、低酸素4時間で増加するが、蛋白発現は増加していないことも確認している。低酸素で分泌されるエリスロポエチンは、新たに産生されるのではなく、貯蔵されていたものが放出されるだけとの意見もあり、急性の低酸素刺激でのエリスロポエチン産生の機序と産生部位についての検討を行っていく予定である。脱糖鎖で22kDaにバンドが移動したことで、エリスロポエチンの質量分析でのサイズと一致しており、エリスロポエチンが産生されていることは確かであるが、さらなる確認のために、岩手大学との共同研究で、Western blotで検出されるバンドが、本当にエリスロポエチンであるのかをMass spectrometry(質量分析)で検討中である。これが確認されれば、より確固たるものとなり、反論の余地のないものとなる。少額であり、次年度に持ち越して使用する方が、有用であると考えたため。継続研究であるため物品費として使用する予定である。
ヒトパピローマウイルス16型癌遺伝子の細胞特異的転写調節領域に結合する因子の同定

ヒトパピローマウイルス16型癌遺伝子の細胞特異的転写調節領域に結合する因子の同定[研究の目的]HPV16の癌遺伝子であるE6/E7の発現はこれらの遺伝子の上流に存在するLong control Region(LCR)で調節を受けることが知られている。私はこのLCR中にヒト上皮細胞で特異的にエンハンサー活性を示す領域(CTRE)を見いだした(Virology,195,500-510,1993)。今回はこのCTREに結合する上皮細胞の因子について検討した。[結果]CTREは174塩基対からなるエンハンサーであり、4ケ所のタンパク結合部位(FP1,FP2,FP3,X)が存在することがすでに知られている。そこで、この4ケ所のタンパク結合部位に相当する合成DNAを作製しゲルシフトアッセイにてそのタンパクの細胞間での違いを検討した。その結果、FP1,FP2,FP3に結合するタンパクに細胞特異性を見いだした。この領域に結合する因子はマウスNF1抗体を用いたsupershift assayや、competetion assayからNF1様因子であると考えられる。そこで、FP1,2,3に結合する因子をpapillomavirus enhancer binding NF1 like protein(PVNF)と名付けた。このPVNFはUV-crosslinking assayとwestern blotから分子量約70KDaのタンパクであり、いままで報告されているNF1とは分子量が異ることから、新しいタイプのNF1様因子であると考えられる。しかし、予想に反しPVNFは上皮細胞とその他の細胞で分子量に違いは見られなかった。脱リン酸化実験からこのPVNFは上皮細胞とその他の細胞ではリン酸化の受ける程度が異っていることが明らかになった。さらに、proteolytic clipping gel shift assayからその違いは転写活性化ドメインに存在することが明らかになった。以上の結果は、この新しいタイプのNF1様因子であるPVNFのリン酸化の程度がHPV16の癌遺伝子の細胞特異的転写調節に重要であることを示唆するものである。以上の結果はVirologyに投稿中である。
プロスタノイド受容体欠損マウスを用いた動脈硬化の分子機構の解明

動脈硬化は血管内皮の傷害、血管壁内への血液細胞や血漿成分の侵入、動脈硬化巣での炎症性メディエーターやサイトカインの産生、平滑筋細胞の増殖等の過程を経て発症・進展することが知られている。この各段階においてアラキドン酸の代謝産物であるプロスタノイドが重要な役割を果たすと考えられている。一方、プロスタノイドはその種類が多く、多種類の受容体が同一細胞に発現していたりその作用が相反するなど、どのプロスタノイドがどの受容体に作用してその効果を発揮するかについては多くの不明な点が多く残されている。本研究は、既に作製した8種類のプロスタノイド受容体欠損マウスを用いて、各々のプロスタノイドが動脈硬化の発症・進展において果たす役割とその分子機構を解明することを目的としている。昨年度は、EP4受容体欠損マウスの解析を行い、この受容体が出生直後に認められる動脈管の閉鎖において重要な役割を果たすことを明らかにした。また、現在IP受容体欠損マウスに高コレステロール食負荷を行っており、PGIの持つ抗動脈硬化作用について解析を進めている。また、IP、TP受容体欠損マウスとアポE欠損マウスの交配を実施しており、このモデルを用いた解析を予定している。
高分子の共連続構造とナノカーボンのパーコレーションを利用した電磁波吸収体の創製

高度通信情報化にともない、放射電磁波の増大や利用周波数領域の多様化が起こり、電磁干渉による電子機器の誤作動が大きな問題となっている。本研究の目的はGHz帯域における吸収性能に優れた電磁波吸収体を創製することである。高分子ブレンドの相分離構造や架橋網目の網目サイズを利用して、ナノカーボン粒子のネットワーク構造を作り、導電性と電磁波吸収性能を飛躍的に高めた。ナノカーボンとして鎖状構造をとりやすいアセチレンブラック(AB:直径20nm)とカーボンナノファイバー(VGCF:直径150nm,長さ10-20μm)を用いた。ナノカーボンの分散と導電性・誘電性の相関、総合的な結果としての電磁波吸収性能の関連がほぼ明らかになった。主な研究結果は次のようにまとめられる。1.ABは凝集クラスターが種々の形をとり、自己相似のフラクタル構造になりにくいが、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)中では、長時間アニールで導電性のパーレーションしきい値を2.2vol%と驚異的に低くできる。シリコンゴムでは、網目サイズをABの一次粒子の直径程度にすることでABの分散制御が可能となる。いずれの系においても導電性のしきい値を少し越えた充填量で、コンポジットは95%以上の高い電磁波吸収性能を示す。2.高密度ポリエチレン(HDPE)/ポリプロピレンブレンドの共連続構造中で、VGCFはHDPE中に局在して、単体中よりしきい値が低下し導電性が増大する。PMMAにごく少量のHDPEを加えると、粗いVGCF末端へのHDPEの吸着がVGCFの連結に寄与し、PMMA単体中よりも導電性が飛躍的に高くなり95%以上の電磁波吸収率を示す。3.反応性シリコン/VGCF分散複合系に電場を印加し、光学顕微鏡観察を行い誘電性の時間変化を測定した。VGCFの電場方向への配列傾向とともに、貯蔵誘電率・損失誘電率が増加する結果が得られた。高度通信情報化にともない放射電磁波の増大・利用周波数領域の多様化が起こるとともに、電磁波の干渉による電子機器の誤作動が懸念されている。本研究の目的は、ナノカーボン粒子のパーコレーション・ネットワークにより、1GHz以上の帯域における吸収性能に優れた電磁波吸収体を創製することである。1.高分子の共連続構造を利用したナノカーボンのパーコレーション共連続構造をもつ高分子ブレンドの3次元構造を利用して、直径20nmの導電性カーボンブラックばかりでなく直径150nm,長さ10-20μmのカーボンナノファイバー(VGCF)についてもネットワークを形成させることができた。2成分ブレンドの1成分を高密度ポリエチレンやポリメタクリル酸ブチルなどの屈曲性に富む高分子にすることによって、ナノカーボンを偏在させ、導電性パーコレーションのしきい値を5%以下にすることが可能となった。誘電特性や電磁波吸収性能は現在研究中である。2.高分子の網目を利用したナノカーボンのパーコレーション全く異なる発想として、架橋ゴムの3次元網目の網目点間距離をナノカーボンの直径程度に制御することで、ナノカーボンのネットワークを有効に形成できることを見出した。VGCFの場合は高分子網目の粗密は生じるものの分散制御には非常に有効な方法であり、5wt%添加のコンポジットは3-20GHzの周波数で約95%の電磁波吸収性能を示した。3.カーボンナノファイバーの配列挙動のその場観察カーボンナノファイバー/反応性シリコーン分散系において、カーボンナノファイバーの電場による配列を行い、その配列挙動のその場でのモニタリングを行った。

カーボンナノファイバーの配列挙動と、分散系における見かけの電気特性、例えば、コンダクタンス(誘電損率)との間に相関関係が得られ、その場でのモニタリングに有効であることを示す結果が得られた。高度通信情報化にともない、放射電磁波の増大や利用周波数領域の多様化が起こり、電磁干渉による電子機器の誤作動が大きな問題となっている。本研究の目的は1GHz以上の帯域における吸収性能に優れた電磁波吸収体を創製することである。高分子ブレンドの相分離構造や高分子架橋網目の網目サイズを利用して、ナノカーボン粒子のネットワーク構造を作り、導電性と電磁波吸収性能を飛躍的に高めた。ナノカーボンとして鎖状構造をとりやすいアセチレンブラック(AB)とカーボンナノファイバー(VGCF:気相成長炭素繊維)を用いた。1.ABは凝集クラスターが種々の形をとりフラクタル構造になりにくいが、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)中では、長時間アニールでパーレーション閾値を2.4vol%と驚異的に低くできる。シリコンゴムでは、網目サイズをABの一次粒子の直径程度にすることでABの分散制御が可能となる。いずれの系においても導電性の閾値を少し越えた充填量で、95%以上の高い電磁波吸収性能が得られる。2.高密度ポリエチレン(HDPE)/ポリプロピレンの共連続構造中で、VGCFはHDPE中に偏在し閾値が低下、導電性が増大する。PMMAにごく少量のHDPEを加えると、HDPEの吸着がVGCFの連結に寄与し、導電性、電磁波吸収性能が飛躍的に向上する(95%以上の吸収率)。3.反応性シリコン/VGCF分散複合系について、電場を印加し光学顕微鏡観察を行い誘電性の時間変化を測定した。VGCFの電場方向への配列傾向とともに、誘電率・誘電損率が増加する結果が得られた。
ピンサイト感染を予防する創外固定ピンの開発：アパタイトFGF-2コーティングピン

研究2:非臨床POC取得:抗感染効果の検証とデバイスの最低保証強度・強度信頼性を明確にするWeibull解析を用いた力学データ評価日本白色家兎を用い、Ap-FGFコーティングピン(Ap-FGFピン)・Apコーティングピン(Apピン)・非コーティングピン(SSピン)の比較試験を実施した。静脈麻酔下に両脛骨にステンレスピンを埋植、ピンの挿入トルクを測定、4週後に安楽殺として、抜去トルクを測定し各ピン刺入部の感染の有無を評価した。結果はAp-FGFピン/Apピン/SSピンの順にFixation Index(抜去トルク/挿入トルク)は1.06 ±0.68、0.94 ±0.81、0.89 ±0.60であった。weibull解析ではAp-FGFピンはFixation Index 0.5と抜去時トルクが大きく低下する事例発生確率を1割5分減ずることがわかった。感染率は各群間の有意差を認めなかった。抗感染は有効性の証明に至らなかった。またFGF-2製剤はヒトリコンビナント製剤のため動物種による効果発現が異なる可能性があり、骨形成・抗感染効果を最大限に発揮する至適FGF-2担持量を再検討中で、FGF-2担持量を増やすための製造方法の探索をしている。研究3:凍結乾燥技術開発とその製造法・品質管理法の確立(GMP準拠)CPFに準拠した研究室内にて、Ap-FGFピンの無菌製造試験を実施した。GMP準拠した作成工程を経て作製したインプラントは凍結乾燥として、研究2の動物実験を実施した。研究2は追実験を計画しており、最終的な製造方法が確定した後に品質管理法を検証する。研究4:Ap-FGFステンレスピン(創外固定ピン)フィジビリティー試験(臨床)研究2の結果を受けて、Ap-FGF担持量の再調整を行っており、より効果の高いコーティング製法の確立し、臨床試験を実施する予定である。研究2(動物実験)により抗感染性効果について有意な効果が得られなかった。先行研究に比べ、感染発生数が少いことが要因として考えられている。より効果を発揮する至適Ap-FGFのコーティング条件を探索し、動物実験での追加実験を計画しており、動物実験の結果を元に、臨床試験を計画計画している。現在、Ap-FGFコーティング条件の再検証を行っており、コーティング条件の確定の最終段階である。コーティング条件が確定すれば、動物実験を実施するとともに、臨床試験を実施するために必要や保管期間の検証試験を行い、臨床試験を計画している。臨床試験では、ステンレス創外固定ピンを用いて、開放骨折などの一時的創外固定手術を要する症例に対して、フィジビリティ試験を行う計画である。
胎児・乳児への音楽の関わりが乳児期・幼児期の発達に及ぼす影響についての特徴的傾向

妊娠約20週の妊婦に、母親の歌声、オルゴール音、CDなどによって音楽胎教を行ってもらい、出産後4日以内の新生児の脳内神経活動を計測した。また1年後の発達状況をアンケートと発達スケールによって調査した。その結果、母親の歌声やオルゴール音については、神経活動が沈静化する傾向がある一方デジタル音では活性化する傾向が強かったが、個による相違も多く逆の例もあった。アンケート調査では、70%以上の母親が胎教の効果があったと感じており、夜泣きが少ないや子育てがしやすいなどの解答が多かった。発達スケールでは、音楽胎教を行った生活年齢1歳の乳児の発達年齢は平均1.2歳となり音楽胎教の効果が認められた。本研究は、胎児および乳児への音楽的関わりが、乳児期から幼児期にかけて脳の発達に及ぼす影響を調査し、その特徴的傾向を導き出すことによって幼児期以降に起こす問題行動の原因に対する音楽的働きかけの有効性を検証し、出産前後における母親の、胎児及び乳幼児への音楽的関わりの重要性を明らかにすることを目標としている。初年度は、事例の少ない新生児へのNIRS(近赤外光脳機能測定装置)の装着によるリスクを避け、安全を期すために、幼稚園児および学生について、NIRSを使用して、デジタル音と自然音の聴取時における脳内の神経活動の相違を測定した。本年度は、埼玉県内のクリニックにおいて妊娠1619週の妊婦に対して音楽胎教塾を開催し、新生児への測定の協力をお願いした。1年間を5期に分け、各期35回の講座を設け、その中で、音楽胎教の実践練習、音楽胎教についての講義などを行った。また、NIRSについても十分な説明を行った。参加者は全体で50名くらいで、40名くらいの新生児の測定ができた。測定は、母親の歌う声と、それをICに録音したもの、貸与したオルゴールとそれをIC録音したものをそれぞれ新生児に聴かせ、NIRSで計測したが、種々のパターンの脳内神経活動を確認することができた。この脳内神経活動のパターンの分析については次年度予定しているが、生後4日以内の新生児の脳内神経活動がはっきりした形で出てきた意義は大きく、胎教音楽を行うことが、新生児の脳の発達に深くかかわっていることを実証できる可能性がある点で、重要であると思われる。さらに、12期生は出産後すでに半年を経過しているので、出生半年後の乳児の発達などの状態をアンケートによって調査したが、出生後の乳児の発達が音楽胎教の影響にあるという報告が多く記されており、今後の継続的な調査によっては重要で意義深い結果が得られると思われる。妊娠20週前後の妊婦に、『母親の歌声を聴かせる、オルゴールを聴かせる、CDの音楽を聴かせる』などの音楽胎教を行ってもらい、出産後4日以内に新生児の脳内神経活動を近赤外光脳機能測定装置を使用して計測した。また、それらの新生児の半年および1年後の状況について、それぞれアンケートを取るとともに、発達スケールによる心理テストを行った。母親の歌声の聴取およびオルゴールの聴取については、新生児の脳内神経活動は沈静化する傾向が強いという結果となった。このことから、多くの胎児は母親の歌声やオルゴール音を認識し、出産後それらの音を聴取した際に、心地よい感情を持っていることが読み取れた。また、デジタル音(CDやICレコーダー)についての反応は、脳内活動が活性化する場合が多かったが、これは、新生児が心地よく感じていないのではないかと推察される。しかし、母親の歌声で、脳内活動が活性化している場合や、デジタル音で脳内活動が沈静化している場合など個による相違もみられた。これは、母親の音楽的嗜好、音楽胎教への関わり方も影響しているのではないかと考えており、現在分析調査中である。また、半年後および1年後の乳児の近況についてアンケート調査を行ったが、70%以上の母親が胎教の効果があったと回答しており、具体的には、『夜泣きが少ない(全体の40%)』や『子育てがしやすい(全体の36%)』などの結果となった。発達スケールの結果についても、平均的な生活年齢1歳の乳児を1歳として、音楽胎教を行った乳児は1.2歳となり、音楽胎教をすることにより心身の発達が促されることが明らかになった。以上から、妊娠20週前後から音楽胎教を行うなど音楽的環境に恵まれた乳児は心身の発達が早いこと、デジタル音は問題があるのではないかと推察されること等、これからの音楽胎教のあり方を考えていく上で、意義深い結果となった。

初年度は、事例の少ない新生児へのNIRS(近赤外光脳機能測定装置)の装着によるリスクを避け、安全を期すために、東京福祉大学の倫理委員会の承認を受けた後、延20名程度の学生の脳内活動ををNIRSによって測定するテストを行った。さらに、埼玉県上尾市内のナラヤマレディースクリニックの協力を得て、研究協力を申し出た妊婦15人に対して、アンケート調査と共に、オルゴール音および同オルゴール音を収録したCDを使用してNIRSの測定を実施した。また、平成24年2月に栃木県内の私立幼稚園において園長立会いの下、11名の5歳園児を上記妊婦と同じ方法で測定した。さらに同時期、軽度のアスペルガー症候群の兆候があるとされている研究分担者の知人の息子5歳児にも同様の測定を行った。これらの測定方法のテストは、順調に行われており、次年度以降、新生児の測定をするべく準備をしている。本研究は、『可聴域以外の音域をカットしたCDが人間にとって不快感を増大させる(大橋、仁科他・1991.10)』とした先行研究が、果たして本当にそうであるのか、また胎児、新生児にも当てはまるのか、さらに胎教の音楽としてどのような手段が有効なのかを検証することによって、新生児の脳の発達への影響に音楽が深くかかわっていることを実証しようとするもので、重要で意義深いと思われる。新生児への測定を開始した当初、新生児のための適当な装着装置が無く、開発したプローブの試行錯誤を繰り返したため、本格的測定に入るのが予定よりも若干遅れた。日本での測定に時間がかかりすぎたために、韓国でのアンケート調査にまで至らなかった。(1)NIRSの装着に関して、特に新生児の安全性を配慮し、慎重にテストを繰り返しているため。(2)新生児用のブローブを装着するバンドがなく、また、最近の新生児は小さい傾向があり、当初作成したブローブが新生児測定に困難をきたすと考えられる。そのため、種々の材料を使って、新生児にとって安全で、より正確に計測できるような装置の開発を試みながら行っているため。本年度は、昨年度測定および調査した資料を分析し、考察を行って国際幼児教育学会(IAECE)、環太平洋乳幼児教育学会(PECERA)、日本音楽教育学会などで発表していく予定でいる。また、昨年度から継続して生後半年後および1年後の乳児の発達状態についてアンケート調査を実施する予定でいる。できれば、今回の研究において協力が得にくいレディースクリニックにおけるコントロール群となる新生児(すなわち、音楽胎教を実施していない妊婦から生まれた子)への測定を模索している。さらに、韓国におけるアンケート調査の可能性を韓国在住の大学関係者に打診していく予定でいる。ただ、新生児の測定は困難を極めた中で何とか終えることができたが、生後半年、生後1年の乳児に関しては、今の方法ではかなり困難であるので、今後どのように測定していくかを再検討していく必要がある。音楽的胎教を実施している妊婦の出産が4月以降順次あるので、新生児に対してNIRSでの測定を行っていく。ただ、研究計画に記載した中で、音楽的胎教に関心の高い妊婦A群中、胎教時に生の歌声や、演奏を聴かせる群A-1と、CDを聴かせる群A-2に分けずに、A群すべての妊婦に、生の歌声、生のオルゴールおよびCDを自分で選択してその1種または複数種聴いてもらうこととした。
最適化手法に基づいた家庭用固体高分子形燃料電池の導入可能性分析に関する研究

本研究は,固体高分子形燃料電池(PEFC)の利点・欠点を総合的に評価し,家庭用PEFCコージェネレーションの導入可能性を分析することを目的としている.特に,PEFCの排熱を冷房用に利用することを可能とするデシカント空調機と組み合わせたシステムの検討,家庭用エネルギー需要量の不確実性を考慮した場合の検討に重点を置いている.本年度は,最終年度として上記目的を達成するために以下のことを行った.1.PEFCの排熱から回収された温水を想定したデシカント空調機の性能特性実験を行い,様々な外気温度・湿度に対する除湿性能のデータを蓄積し,昨年度までに蓄積したデータとともに整理・分析した.その結果,外気温度・湿度,除湿ロータの回転数,部分負荷運転を想定した空気風速の低下,再生空気温度が除湿性能に与える影響を明らかにした.2.上記実験データおよびカタログデータを用い,デシカント空調機の数学的モデルを構築するとともに検証も行った.その結果,デシカント空調機を含むエネルギーシステム全体のモデル化にも利用可能で,かつある程度近似精度の良いモデル構築が可能であることがわかった.この成果を踏まえ,PEFCの排熱を利用するコージェネレーション・システム全体の経済性を評価することの可能な最適運用計画法を構築した.さらに,これらの成果の一部を2004年6月に開催されたアメリカ機械学会国際ガスタービンインスティチュートTURBOEXPO 2004国際会議にて発表した.3.エネルギー需要量の不確実性を考慮した評価を行うことのできるミニマックス機会損失基準によるロバスト最適設計法の改良を行い,戸建て住宅を対象とする数値計算を行った。その結果,本計算前提条件の下で,エネルギー需要量の不確実性がPEFC最適容量および他の機器容量に与える影響ならびに経済性に与える影響を明らかにした.本研究は,固体高分子形燃料電池(PEFC)の利点・欠点を総合的に評価し,家庭用PEFCコージェネレーションの導入可能性を分析することを目的としている.特に,PEFCの排熱を冷房用に利用することを可能とするデシカント空調機と組み合わせたシステムの検討,家庭用エネルギー需要量の不確実性を考慮した場合の検討に重点を置いている.本年度は上記目的を達成するために,以下のことを行った.1.PEFCの排熱から回収された温水を想定したデシカント空調機の性能特性実験を始め,データの蓄積・整理を行っている.この実験は次年度以降も様々な外気状態において行い,本研究で構築するモデルヘ適用していく予定である.2.文献等を調査し,デシカント空調機の基本原理に基づいた数学的モデルを構築した.この成果は,エネルギー・資源学会第19回エネルギーシステム・経済・環境コンファレンスで発表した.次年度以降,1で得られたデシカント空調機の実験データを用いて,本モデルの妥当性を検証する予定である.3.2で構築したモデルを用いてPEFCとデシカント空調機とを組み合わせたシステムの最適運用計画法を構築するとともに,文献等を参照して平均的エネルギー需要量を想定した延べ床面積130平米の家庭を対象とし,本システムの運用コスト面に関する効果を分析した.この成果は,日本機械学会関西支部関西学生会学生員卒業研究発表講演会にて発表する予定である.また,次年度以降,構成機器の容量も決定する最適設計計画法へと発展させる予定である.4.家庭のエネルギー需要量の不確実性を考慮するため,小規模なシステムを対象として,不確実なエネルギー需要量に対するロバスト最適設計手法の一改良を行った.今後,本システムに適用できるようにさらに改良していく予定である.本研究は,固体高分子形燃料電池(PEFC)の利点・欠点を総合的に評価し,家庭用PEFCコージェネレーションの導入可能性を分析することを目的としている。特に,PEFCの排熱を冷房用に利用することを可能とするデシカント空調機と組み合わせたシステムの検討,家庭用エネルギー需要量の不確実性を考慮した場合の検討に重点を置いている.本年度は上記目的を達成するために,昨年度に続いて以下のことを行った.1.PEFCの排熱から回収された温水を想定したデシカント空調機の性能特性実験を行い,様々な外気温度・湿度に対する除湿性能のデータを蓄積・整理・分析した.この実験は最終年度も行い,得られたデータを本研究で構築したモデルへ組み込む予定である.2.上記実験データおよびカタログデータを用い,デシカント空調機の数学的モデルを構築し,その特性を評価した.この成果は,日本機械学会関西支部関西学生会学生員卒業研究発表講演会にて発表する予定である.さらに,この成果の一部を2004年6月に開催されるアメリカ機械学会国際ガスタービンインスティチュートTURBOEXPO国際会議にて発表予定である.3.エネルギー需要量をはじめとする家庭用PEFCコージェネレーションシステムの導入可能性分析における前提条件の不確実性を考慮するため,不確実な前提条件に対するロバスト最適設計手法の拡張を行った.この成果の一部は,日本機械学会第16回計算力学講演会にて発表した.本研究は,固体高分子形燃料電池(PEFC)の利点・欠点を総合的に評価し,家庭用PEFCコージェネレーションの導入可能性を分析することを目的としている.特に,PEFCの排熱を冷房用に利用することを可能とするデシカント空調機と組み合わせたシステムの検討,家庭用エネルギー需要量の不確実性を考慮した場合の検討に重点を置いている.本年度は,最終年度として上記目的を達成するために以下のことを行った.

1.PEFCの排熱から回収された温水を想定したデシカント空調機の性能特性実験を行い,様々な外気温度・湿度に対する除湿性能のデータを蓄積し,昨年度までに蓄積したデータとともに整理・分析した.その結果,外気温度・湿度,除湿ロータの回転数,部分負荷運転を想定した空気風速の低下,再生空気温度が除湿性能に与える影響を明らかにした.2.上記実験データおよびカタログデータを用い,デシカント空調機の数学的モデルを構築するとともに検証も行った.その結果,デシカント空調機を含むエネルギーシステム全体のモデル化にも利用可能で,かつある程度近似精度の良いモデル構築が可能であることがわかった.この成果を踏まえ,PEFCの排熱を利用するコージェネレーション・システム全体の経済性を評価することの可能な最適運用計画法を構築した.さらに,これらの成果の一部を2004年6月に開催されたアメリカ機械学会国際ガスタービンインスティチュートTURBOEXPO 2004国際会議にて発表した.3.エネルギー需要量の不確実性を考慮した評価を行うことのできるミニマックス機会損失基準によるロバスト最適設計法の改良を行い,戸建て住宅を対象とする数値計算を行った。その結果,本計算前提条件の下で,エネルギー需要量の不確実性がPEFC最適容量および他の機器容量に与える影響ならびに経済性に与える影響を明らかにした.
形状選択性を有する新規半導体光触媒反応系の構築

光触媒反応ひろく用いられる酸化チタン(IV)(TiO_2)の多くは、細孔をもたない球状の一次粒子から構成されているので、基質の大きさや形状に基づく選択性をもとめることは困難である。本研究では、光触媒能と立体選択性の両方を備えた触媒の開発をめざして、トンネルや層状構造をもつTiO_2(B)あるいはチタン酸化物を調製し、水溶液懸濁系あるいは基質をインタカレーションさせた無溶媒系における光触媒活性を検討した。単斜晶系TiO_2(TiO_2(B))およびチタン酸(Table 1)は既報^<1)>にしたがって合成し、粉末X線回折(XRD)によりその構造を確認した。塩化白金酸水溶液からの含浸法により白金(2wt%)を担持させ、473Kで水素還元を行った。水懸濁系の光触媒活性測定については既に報告した^<2)>。ベンジルアミン(BA)を水溶液あるいはメタノール溶液から四チタン酸一水和物(TTA)にインタカレーションさせ、空気またはアルゴン下、無溶媒で光を照射した。粉末中の成分を塩酸あるいはアセトンにより抽出し、GCにより分析した。TiO_2(B)について、メタノールおよび2-プロパノールの分子の大きさにもとづく選択性を検討したところ、きわめてわずかではあるが、メタノールの方が反応しやすいという結果を得た。また、BAをインターカレーションさせたTTA系光触媒反応では、溶液系とは異なる生成物としてベンズアルデヒドが得られた。