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超高速非平衡熱流体科学

蒸気爆発現象は,化学爆発,強力ビームによる高密度界面加熱,衝撃波材料プロセシングおよび高速飛翔体の衝突現象など強い衝撃波のエネルギーを利用した基本的物理現象と多くの共通する現象・機構を有する。本研究班では、これらも含め、「超高速非平衡熱流体現象」として研究をおこなってきた。本年度の研究課題を整理すると、1)非平衡状態にある固体・液体・気体の各面で生じる高速緩和現象、2)圧力波の伝播とその界面熱流動現象への作用である。高速緩和過程には、初期非平衡状態が大きな影響を与える。簡潔で,同定し易い初期非平衡状態を作り、その緩和過程を調べているが,それでも,高速で複雑な物理現象を呈する。今年は本重慮領域研究の最終年度であり、これまでの実験の整理と解析モデルの完成および計算機ネットワークを構成して、研究の相互連絡を謀った。本年度行われた研究課題は(1)「衝撃波下の気液界面における熱流体作用」(井上):熱的微粒化の定量的把握に関連した界面不安定性や微粒化について、CIP法を用いて界面挙動を調べ、微粒化機構の従来のモデルについて調べた。(2)[超高速加熱下の伝熱現象](庄司):水中における液体金属面の超高速パルスレーザ加熱と界面挙動、発生圧力と照射エネルギーの関連を調べ、モデルを構築した。(3)「超高密度エネルギー流束下の界面現象のシミュレーション](矢部):CIP計算法の改良とともに衝撃波下の気泡消滅過程での液体ジェットの形成およびレーザー照射によるアルミニウムの融解・蒸発を調べた。(4)「高過熱液一液系の安定性と急速緩和過程」包接水和物で被覆された過熱液滴の沸騰)(森):液一液界面あるいは気一液界面における包接水和物層の形成過程や層のモルフォーを実験的に解明し、水和物層の形成と内部の結晶の更新のメカニズムを考察した数理モデルを開発した。(5)「衝撃波の液液・気液界面への流体力学的作用」(吉澤):水中衝撃波と気泡との干渉でマイクロジェットの生成を確認し、ジェットの速度、ジェット生成に関する界面曲率、衝撃波の振幅、衝撃波面の勾配の影響を調べ、蒸気爆発の伝播機構に対するマイクロジェットの影響を検討した。蒸気爆発は,1)大きな非平衡状態が局在した状態の熱力学的特性,2)高温度差の液液接触過程における超高速・高熱流束伝熱と相変化の特性,3)これに伴う界面挙動と圧力波の発生機構,および,4)圧力波(衝撃波)の非平衡界面現象への熱・流体力学的作用などの基本現象に集約され,本研究これらを"超高速非平衡熱流体科学"の1分野という視点でとらえている.この視点からは液体・固体燃料系の爆発現象,慣性核融合炉の爆縮,核融合炉プラズマ崩壊時の相互作用,パルスレーザーや粒子ビームによる溶融・加工,高速飛翔体の衝突などの基礎現象も同じ研究分野と見なすことができる.本年度は,次の5課題に着目して計画研究を進めた.(1)超高速加熱下の伝熱現象:10^8K/sの超高速加熱体の固液界面における核形成・発泡挙動の界面現象と非定常伝熱現象を調べた.(2)超高密度エネルギー束下の界面現象のシミュレーション:レーザー等の超高密エネルギー束が,固体・液体界面に投入された場合の急激な溶融・蒸発の相変化と界面の動的挙動について流体力学的及び分子動力学的数値シミュレーションを行った.(3)高過熱液-液系の安定性と急速緩和過程:界面に気体水和物相を有する高過熱液液混合系における水和物相および気泡の発生条件や構造およびその成長や突沸挙動を調べ,その非平衡状態の安定性や急速緩和過程を調べた.(4)衝撃波の液液・気液界面への流体力学的作用:液体中に種々の制御された波形・振幅の衝撃波を入射し,液液及び気液界面の不安定性と微粒化の機構および特性(5)圧力波下の蒸気膜界面の熱輸送特性と界面挙動:急激な圧力変化や界面接触時の界面における急速熱・物質輸送特性を解明するとともにその界面挙動や微粒化への影響をしらべた.本年度はその初年度であるが研究成果は,一部学会誌に報告され,また,国内外の物理,応用物理,伝熱,原子力関連の学会で報告される予定である.蒸気爆発の複雑な過程は,1)初期の非平衡状態が局在した熱力学的状態,2)高温度差の液液接触における超高速伝熱と相変化を伴う緩和現象,3)界面挙動と衝撃波の発生,4)衝撃波の非平衡界面への作用などに整理される.本研究では,液液および気液界面における非平衡状態の高速緩和過程に着目して,以下の5つの課題について研究を進めた.(1)超高速加熱下の伝熱現象(庄司)では,金属細線または固液界面を急速放電または高出力レーザーパルスにより,低速(10^4k/s)から高速加熱(10^9k/s)し,加熱面の温度や熱流束変化を高速測定するとともに、蒸気膜生成速度と圧力パルスの発生過程について超高速動画で観察した.また,昨年度見い出した温度揺らぎの成長過程を定量的に調べた.(2)超高密度エネルギー束下の界面現象のシミュレーション(矢部):融解・蒸発の動的挙動をシミュレーションする多次元計算コードを作成し,衝撃波下で蒸気膜が潰れる過程の熱的微粒化モデルの妥当性および衝撃波下の微粒化過程の実験結果を解析し,微粒化機構の解明を試みた.さらに,分子動力学シミュレーション用専用計算機を開発・試験した.

(3)高過熱液-液系の安定性と急速緩和過程(森):高温水中にフルオルカーボンの液滴を保持し,気体水和物の発生・成長や急減圧時の沸騰現象,水和物殻に包まれた液滴の減圧による突沸,水和物殻の破砕の系統的な実験と観察を行い,これらの挙動を明らかにし,機構を,ほぼ明らかにした.(4)衝撃波の液液・気液界面への流体力学的作用(吉澤):液柱衝撃波管を用い,衝撃波に対する気液自由界面や気泡により作られた気液界面の不安定現象を超高速度カメラにより詳細に観察し,衝撃波下の各種形状の液液及び気液界面挙動と微粒化機構を調べた.(5)衝撃波下の蒸気膜界面の熱輸送特性と界面挙動(井上):二次元界面挙動観測実験装置を用いて,固体加熱面および液体面上の蒸気膜の消滅過程および高出力パルスレーザによる液液界面を急速加熱下の蒸気膜挙動を超高速度カメラにより調べ,非定常伝熱特性を実験と解析で調べるとともに微粒化モデルを提案した.蒸気爆発現象は,(a)初期の大きな非平衡が局在した熱力学的状態,(b)液液接触と微粒化による超高速・高熱流束伝熱と相変化を伴う緩和過程,(c)圧力波の発生と流動,(d)圧力波(衝撃波)の非平衡界面への熱・流体力学的作用に整理される.本研究ではこれらを,I)非平衡状態の固・液・気の二相界面における急速緩和現象に伴う熱流体と界面挙動II)衝撃波(圧力波)の非平衡界面における熱流体力学作用の2つの基本現象に着目し,研究を5つの課題に分担して遂行した.すなはち,(1)「圧力波下の蒸気膜界面の熱輸送特性との界面挙動」(井上):圧力波下の蒸気膜の消滅挙動と伝熱特性の体系的整理と解析モデルの完成,および,化学反応を伴う蒸気爆発の機構の考察を行った.(2)「超高速加熱下の伝熱現象」(庄司):超高速加熱時の温度揺らぎと衝撃波の発生の条件と機構を解明するため,強力レーザーで水中の液体金属面を超高速加熱して衝撃波を発生させ,このときの界面挙動と微粒化を調べた.(3)「超高密度エネルギー束下の界面現象のシミュレーション」(矢部):非定常多次元解析コードが衝撃波下の諸現象に適用しその有効性を確かめ、分子動力学と流体モデルの中間領域を記述できる計算コードを開発した.(4)「高加過熱液一液系の安定性と急速緩和過程」(森)フルオルカーボンの液滴を覆うクラスレート水和物の殻の存在が過熱度・圧力依存性へどのように影響するかを統一的に調べ,この解析モデルの構築を行った.(5)「衝撃波の液液・気液界面への流体力学的作用」(吉澤):種々の衝撃波に対する気液自由界面および気泡の界面の不安定挙動を詳細に観察し,マイクロジェットの形成機構を調べた.蒸気爆発現象は,化学爆発,強力ビームによる高密度界面加熱,衝撃波材料プロセシングおよび高速飛翔体の衝突現象など強い衝撃波のエネルギーを利用した基本的物理現象と多くの共通する現象・機構を有する。本研究班では、これらも含め、「超高速非平衡熱流体現象」として研究をおこなってきた。本年度の研究課題を整理すると、1)非平衡状態にある固体・液体・気体の各面で生じる高速緩和現象、2)圧力波の伝播とその界面熱流動現象への作用である。高速緩和過程には、初期非平衡状態が大きな影響を与える。簡潔で,同定し易い初期非平衡状態を作り、その緩和過程を調べているが,それでも,高速で複雑な物理現象を呈する。今年は本重慮領域研究の最終年度であり、これまでの実験の整理と解析モデルの完成および計算機ネットワークを構成して、研究の相互連絡を謀った。本年度行われた研究課題は(1)「衝撃波下の気液界面における熱流体作用」(井上)
自己抗体誘導能を有する戦略的ペプチドワクチンの創製

(1)cDDR5のサルへの接種(平成14年度)Adjuvantとして完全フロイントアジュバントおよび不完全フロイントアジュバントを用いた。エマルジョン作製は、常法に従った。cDDR5の接種計画としてカニクイザルに一週間間隔で皮下に(300μg/匹)で接種した。3回目以降のcDDR5接種後、毎回抗血清を採取した。なお、サル実験はハムリー株式会社つくば研究所において行い,同研究所内に設置されてある実験動物倫理委員会の規則に従ってサルに対する実験を行った。その結果、cDDR5接種カニクイザルにおいて、cDDR5に対する抗体が誘導されていることが、BIAcoreを用いて確認できた。なお、cDDR5をあらかじめ抗血清とpreincubationすることによりBIAcoreのセンサーチップへの結合が阻害されたことから、cDDR5に対する抗体を霊長類において誘導できることが確認できた。従って、霊長類における本抗原の利用が可能になり、カニクイザルにおいて自己抗体誘導能があることが確認できた。最終的に、ヒトへの応用を視野に検討を進めていきたい。(2)In vitroにおける抗HIV効果(平成14年度)(1)により得られた抗血清の抗HIV効果をMAGIC-5細胞を用いて検討した。その結果、cDDR5を免役したカニクイザル由来の抗血清によりCCR5指向性ウイルスであるJRFLおよびSHIVSF162P3の感染を著しく阻害した。(3)In vivoにおける抗HIV効果(平成14年度)現在、カニクイザルを用いてin vivoにおける抗HIV効果を検討するために、cDDR5の最終boostを行っており、抗体価の上昇が確認され次第、SHIVSF162P3を攻撃接種し、感染防止効果が得られるか検討することになっている。
財政政策の長期的維持可能性の動学的一般均衡分析

本研究では、人口動態や海外でのインフレーションが政府の長期的な財政状況に与える効果を理論的に分析した。経済主体の動学的最適化を伴う一般均衡モデルを用いて、政府が税収や貨幣増刷に伴うシーニョレッジを用いて、債務を返済していく状況を研究している。特に、ポンジー・スキーム禁止条件と両立しうる政府債務額の上限を導出している。特に、その上限が、人口規模、人口成長率、プライマリーバランス、海外インフレ率などにどのように依存しているのかに注目している。かねてより国際査読付き雑誌に投稿中だった論文2編について、編集部から、改訂を要求されたため、それに従って改訂を施し再投稿した。一つは、インフレーションの国際的連動性に関する研究である。外国の拡張的金融政策が、自国の財政政策の維持可能性に悪影響を及ぼし、それを補償するために自国政府も拡張的金融政策をとるインセンティブを持ってしまう可能性がある。どのような場合(パラメータの範囲)に、インフレが伝染Lやすいか、逆にデフレが伝染しやすいのはどのような場合かを理論的に考察している。このような感染経路を経てインフレが国境を超える可能性を指摘したのは、世界初のはずである。レフェリーからもかなり推奨してもらっており、現在、2度目の改訂中であるが、掲載許可を得られる可能性は高いはずである。もう一遍の論文は、少子化(人口成長率の低下)が財政政策の維持可能性に与える影響を分析したものである。人口成長率の減少は、担税者の減少の加速を意味するので、政府の借金返済問題にとっては、マイナス要因である。人口成長率が減少した時、一人当たりの税率をどれだけ増加させれば借金の維持可能性を保てるのか、移民などにより人口規模(担税者人口)を1パーセント増加させることが、どの程度の助けになるのかを、シンプルな動学モデルを用いて研究した。このような問題意識も、これまでになかったものであり、その点、レフェリーからも好意的な意見を頂戴している。また、2つの国際査読付き雑誌から、レフェリーを依頼されたためその仕事を行った。財政政策の維持可能性の動学的一般均衡分析について研究を継続した。その成果は、ようやく2編の論文として、国際的な学術雑誌に掲載されることが決まった。政府の初期負債について、それがあまりにも莫大だと返済不可能であろうが、たいしたことがなければ返済可能であろう。論文1では、政府の初期負債が財政政策の維持可能性と両立する上限の値を導出している。特に、その上限が人口成長率や人口規模にどのように依存して決まるかに注目している。「人口成長率が1%減少したときに、税率をどの程度上げなければ財政政策の維持可能性を保てないか」など、実践的な問題に理論的な解答を与えている。(ただし、もちろん単純化された設定の下で成り立つことである。)論文2は、他国の金融政策が自国の財政事情に悪影響を与え、その結果、自国の中央銀行が、その財政事情を改善させるためにインフレーションやデフレーションを発生させるインセンティブを持ってしまう可能性を理論的に示したものである。どのような場合にインフレが伝染するか、デフレに感染しやすいのはどのような場合かについても、パラメーターについて丁寧に場合分けをして分析している。このようなチャネルを通じてインフレ率が国際的に連動する可能性を指摘した論文は筆者の知る限り存在しないので、それなりに意義があるものと思っている。数編の論文を作成、内外の学会で発表を行った。主要な論文については、海外の学術雑誌への掲載をめざし、改訂を重ねた。苦戦を強いられたが、平成24年度に2編の掲載にこぎつけた。そのほか、1編の和文論文を作成し、紀要(彦根論叢)へ寄稿した。和文論文については最近の筆者自身による研究の紹介という色彩を持つものではあるが、専門外の方にもわかりやすいように説明を工夫した。その他、まだ掲載には至っていないが、学術雑誌に投稿中の論文もあり、今後、改訂を重ねていくつもりである。さらに、まだ学会発表や投稿には至っていないが、新しい研究にも着手しており、論文の執筆を始めている。“人口動態と財政政策の維持可能性",彦根論叢,2012,No. 394, 132-145.論文の掲載も決まり、新しい論文にも着手できているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度から経済成長率が政府債務の時間経路に与える影響の研究を行っており、すでに学会にて報告した。今後は、その研究の完成、そして国際学術雑誌への掲載を目指す。また、これまで研究を進める過程で、その結果をわかりやすく説明するためのノウハウについても蓄積できたと思っているので、今後は、研究成果の社会への還元も目指し、日本語のわかりやすい解説論文も執筆する予定である。
旋光性プラスチックによる導波路型光機能素子の開発

本研究では,透明プラスチックへの旋光性の付与とそれを用いる導波路型光機能素子の開発について検討した.旋光性付与の方法としては,(1)トリフェニルエタノジオールを光学活性材料としてポリマー重合時に加える方法,(2)反磁性を示すベンゼン基をもつモノマー(ここではベンジルメタクリル酸を使用)とそれを有しないモノマー(メチルメタクリル酸)の共重合による方法,の2通りを試みた.その結果,(1)の方法で,旋光能20deg/cm程度の光学活性透明プラスチックが得られること,および,(2)の方法で,ベンジルメタクリル酸の重量比すなわちベンゼン基の数によって磁気旋光性が増加することなどが明らかとなり,透明プラスチック中の相反,非相反いずれの旋光能の大きさも制御できることを実験的に得た.しかし,そのドープ量や重量比が30%を越えると散乱損や複屈折が大きくなることもまた明かとなった.次に,この旋光性プラスチックによる薄膜光導波路を作成し,光機能素子としての応用を試みた.例えば,薄膜導波路型光アイソレータなどにおいては,非相反型光モード変換部と相去型光モード変換部の組合せが必要となるが,ここではその基礎として,旋光性高分子薄膜導波路による相反型モード変換器の動作実験および解析を行った.この素子は上述の(1)による旋光性プラスチックをガラス基板などにコーティングして作成したが,これに波長441nmのHe-Cdレーザ光を端面結合で導波させたとき,導波路長40mm程度で約70%のTE-TMモード変換が実現できできた(応用物理学会講演集).現在のところ伝搬損は57dB/cmと大きいためその低損失化を図っていく必要はあるが,従来のものと比較して格段に安価で素子作成も容易などの特徴を有するため,実用的価値も高いものと考えられる.本研究では,透明プラスチックへの旋光性の付与とそれを用いる導波路型光機能素子の開発について検討した.旋光性付与の方法としては,(1)トリフェニルエタノジオールを光学活性材料としてポリマー重合時に加える方法,(2)反磁性を示すベンゼン基をもつモノマー(ここではベンジルメタクリル酸を使用)とそれを有しないモノマー(メチルメタクリル酸)の共重合による方法,の2通りを試みた.その結果,(1)の方法で,旋光能20deg/cm程度の光学活性透明プラスチックが得られること,および,(2)の方法で,ベンジルメタクリル酸の重量比すなわちベンゼン基の数によって磁気旋光性が増加することなどが明らかとなり,透明プラスチック中の相反,非相反いずれの旋光能の大きさも制御できることを実験的に得た.しかし,そのドープ量や重量比が30%を越えると散乱損や複屈折が大きくなることもまた明かとなった.次に,この旋光性プラスチックによる薄膜光導波路を作成し,光機能素子としての応用を試みた.例えば,薄膜導波路型光アイソレータなどにおいては,非相反型光モード変換部と相去型光モード変換部の組合せが必要となるが,ここではその基礎として,旋光性高分子薄膜導波路による相反型モード変換器の動作実験および解析を行った.この素子は上述の(1)による旋光性プラスチックをガラス基板などにコーティングして作成したが,これに波長441nmのHe-Cdレーザ光を端面結合で導波させたとき,導波路長40mm程度で約70%のTE-TMモード変換が実現できできた(応用物理学会講演集).現在のところ伝搬損は57dB/cmと大きいためその低損失化を図っていく必要はあるが,従来のものと比較して格段に安価で素子作成も容易などの特徴を有するため,実用的価値も高いものと考えられる.
視覚障害によるうつ病発症メカニズムの解明とアペリン/APJシステムの有用性

ヒトは、外界から多くの情報を視覚から得て生活しており、失明および視野障害を呈することは、“Quality of Life"の著しい低下を招く。近年、高齢化社会や食の欧米化などにより我が国における中途失明者および視野障害を伴う患者は増加の一途を辿っている。一方、うつ病は、気分障害の一種であり、抑うつ気分、意欲・精神活動の低下および不眠などを特徴とした精神疾患であり、様々なストレスが原因となり発症すると考えられている。これらのことから、失明および視野障害によるストレスは、うつ病の発症に深く関与している可能性が考えられるが、その因果関係は明らかになっていない。本研究では、うつ病様症状に対する失明の影響について明らかにするため、視神経切断(Optic Nerve Transection)処置を施したマウスを用いて検討を行った。その結果、ONT処置したマウスにおける夜間の自発行動量は、経時的に日内リズムの異常がみられ、夜間の自発行動量が減少していた。ONT処置したマウスの強制水泳試験における無動時間は延長していた。さらに、ONT処置したマウスの中脳-橋におけるTH発現レベルは、経時的な減少傾向がみられた。一方、ONT処置したマウスにおけるTPH発現レベルは著明に減少していた。以上の結果より、失明は、セロトニン神経機能の低下を引き起こすことにより、うつ病様症状を誘発する可能性が示唆された。本研究課題では、うつ病発症の一要因として失明および視覚障害が影響するのか否かを明らかにすることを目的の一つとしている。今年度の進捗状況は、まず視神経を切断し失明させたマウスの行動変化について解析した結果、夜行性であるマウスの夜間行動量は低下していることを明らかにした。本結果は、マウスが視覚情報を頼りに行動していることを示唆するものである。また、失明させたマウスにおける強制水泳試験では無働時間の延長がみられたことから、うつ病様症状を呈している可能性が示唆される。さらに、失明させたマウスの中脳-橋におけるTPH発現レベルが低下していたことから、失明によるうつ病様症状はセロトニン神経機能の低下を引き起こすことが示唆された。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展している。今年度の研究結果から、失明はセロトニン神経機能の低下を引き起こすことによりうつ病様症状を誘発させることが示唆されたため、セロトニン神経に作用する抗うつ薬の投与によりうつ病様症状が改善されるか否かを明らかにする。また、臨床的な状況を再現するため、経時的に視覚障害を引き起こすことで同様の結果が得られるか否かを検討する。さらに、失明および視覚障害により引き起こされるうつ病様症状に対するアペリン/APJシステムの役割について解析する。科研費申請当初、Thermal Cycler Dice Real Time System Lite MRQを購入予定であったが、現在は購入を保留している状況である。

一方、本研究課題の行動解析などに用いるパソコンに不具合が生じているため、次年度はデータ解析用のパソコンや解析ソフトを購入する予定である。さらに、翌年度分として請求した助成金と合わせ、組織学的解析用にミクロトームの購入を検討しており、生化学的解析のみならず病理学的解析を行うことによりさらに研究を進展させる。
遺伝子配置情報に基づいた巨視的ゲノム構造比較法の確立と適用

1.環状ゲノム比較法の確立-既に開発済みであった環状ゲノム配置比較法について、類似度の統計的評価に関して改良を行った。その結果、極値分布に基づく類似性確率の推定が可能となった。2.遺伝子配置情報の整備-各種データベースより、46の細菌ゲノムのorthologous遺伝子及び13の細菌ゲノムと酵母ゲノムのparalogous遺伝子に関して、既存のデータベースから遺伝子位置情報を収集し、解析プログラムに取り込めるフォーマットに整備した。3.ゲノム比較の実行-細菌ゲノム及び酵母ゲノムの配置情報データそれぞれについて、解析プログラムを実行った。細菌ゲノムについては、遺伝子機能の観点から既に提唱済みの相対的位置1が保存される遺伝子群について分類を行い、遺伝子群を特徴付けることができた。酵母ゲノムについては、ゲノム重複の可能性を示す結果が得られ、さらに祖先型クロモゾームのモデルを得た。4.遺伝子発現データ解析法の開発-遺伝子位置と遺伝子発現を網羅的に解析するための準備として、ゲノムレベルで遺伝子発現を解析する方法を開発した。5.線形クロモゾーム比較法の開発-異なる生物種間の複数線形クロモゾームの遺伝子配置比較法開発の予備的な調査として、既存の統計ソフトウェアパッケイジによって、様々な既存の統計解析法を適用した。6.解析ソフトウェアの公開-解析ソフトウェアを利用できるホームページの作成を行い、仮設のサーバ上で公開した(http://wwwmse.kagu.sut.ac.jp)。現在ホームページの本格的な専用サーバへの移行を行っている。
リーダー・アイデンティティの発達的変容に関する心理学的研究

まず日本語版多水準自己概念尺度が作成され、尺度の信頼性が検討された。次いで、リーダーの自己概念がリーダー行動に及ぼす影響が検討された。職場や組織のリーダー(管理職者)を対象とした調査が行なわれ、800名からの回答を得た。分析の結果、リーダーの自己概念測定尺度の得点が個人水準、関係水準、集合水準ともに高いときに変革型リーダーシップが行われやすく、関係水準と集合水準が高いときに支援的リーダーシップが行われやすかった。また、個人水準のみ高いリーダーは、部下に対して侮辱的な行為を行いやすかった。分析の結果から、リーダーの自己概念が複数の水準とも高いときにより適正なリーダー行動がなされることが示された。当該申請研究の目的は、リーダーの職階が上昇するにつれて質的に変化するリーダーシップ機能の発達に焦点を当て、リーダー・アイデンティティの発達モデルを構築し、そのモデルの実証を試みることである。平成25年度は、まず一昨年度行われたリーダーの多水準自己概念測定尺度に関する予備調査の結果を、日本心理学会第77回大会において「多水準自己概念尺度に関する研究」(発表者:田中堅一郎・宮入小夜子)として発表した。また、平成25年度には、一昨年度(平成24年度)に作成された多水準自己概念尺度を用いて、リーダーの自己概念がリーダー行動に及ぼす影響を検討するために、職場や組織のリーダー(管理職者)として働く人々を対象としたインターネットによる調査を行い、800名からの回答を得た。分析の結果から、リーダーの自己概念が複数の水準とも高いときに適正なリーダー行動がなされることが示された。さらに、最新の関連文献を調査し、リーダーの自己概念の有り様がリーダー行動に及ぼす影響に関する先行研究を展望し、その成果の一部を論文(「リーダーの自己概念からみたリーダーシップ研究の動向」)として投稿し、掲載された(立教大学心理学研究,第56号)。昨年(平成24年)度は、まず最新の関連文献を調査し、海外での学会(Academy of Management Annual Meeting in Boston)での研究報告を聞き、リーダー・アイデンティティの発達的変容モデル構築を試みた。その成果の一部を論文(「リーダー発達過程における自己概念の変容についての社会心理学的考察」)として投稿し、掲載された(立教大学心理学研究,第55号)。次いで、連携研究者(宮入小夜子氏)の協力の下に、企業管理者を対象とする面接調査を行った。平成24年10月より国内で比較的有名な企業および地方自治体で上級管理職者に相当する14名にインタビューを行った。現在、そこで得られた会話記録の分析を行っている。今年度は、面接調査の結果と最新研究情報に基づいて、リーダー・アイデンティティの発達モデルの再検討を行う予定である。さらに、今年(平成25年)度に実施予定の職場や組織のリーダー(管理職者)を対象とした質問紙調査実施を前に、アイデンティティ測定のための予備調査を行い、165名からの回答を得た。分析の結果、仮説通りアイデンティティとしての自己概念は個人的自己、関係的自己、集合的自己の3水準に区分され、各水準の自己概念が尺度化可能であることが示された。この調査の結果は、今年度の日本心理学会第77回大会(もしくは日本社会心理学会第54回大会)において発表予定である。文献的研究はすでに当該申請研究開始前から地道に行われていたため、さほど時間を割かなくても済んだこと。企業管理者を対象とする面接調査は、連携研究者の人的ネットワークのおかげで比較的順調に進んだこと。まず課題としては、面接調査で得られた会話記録をどう分析するかが決まっておらず、早急に分析方針と分析方法を決めなければならない。分析ツールも購入できたが、分析を行うまでのデータ・コーディングに時間と手間を要すると思われる。研究支援者の雇用も考えなければならない。今年(平成25年)度に実施予定の職場や組織のリーダー(管理職者)を対象とした質問紙調査の実施を計画しているが、調査項目の選定を早めに行うことが望まれる。平成25年4月5月:リーダー・アイデンティティの発達的変容モデルの再検討。面接調査で得られた会話データを分析し、その結果と最新研究の情報に基づいて、モデルの再検討を行う。平成25年10月12月:Web調査の実施。

職場や組織のリーダー(管理職)を対象としたWebsiteを用いたインターネット調査は、業者に委託する。手続きの概要は以下の通りである:1全国の調査協力の意思のある登録者に、調査回答者の条件と調査内容の概要を連絡し回答者を募る。2募集に応じた登録者に改めて調査の回答を依頼し、3これに応じた回答者は質問項目が掲載されているWebsite(業者が作成する)にアクセスして回答を済ませる。回答数は800名を目安とする。この調査の実施は基本的に研究代表者が行い、連携研究者の宮入小夜子氏が実施を支援する。平成25年9月19日21日:研究成果の報告。平成24年度に行われた研究の中間的成果を、平成25年9月に札幌(札幌コンベンションセンター、札幌市産業振興センター)で開催予定の日本心理学会第77回大会にて発表する。
光生物学における分子理論の展開:励起状態理論の開発を基盤として

光生物学の研究対象は、光合成や色覚などの基礎科学的解明から、分子イメージングなどの蛋白質工学に至る広い学問領域において重要になっている。光機能性蛋白質の励起状態の電子構造や色素-蛋白質相互作用は機能発現と密接に関わっており、理論・計算化学の手法を用いて研究することで、物理化学的メカニズムの詳細を明らかにすることができる。我々は高い精度で励起状態を計算できるSAC-CI法と蛋白質を計算できる実際的計算手法であるQM/MM法を結びつけることで、蛋白質中の機能性色素の励起状態について研究を行っている。当該年度に実施した研究の成果は以下の通りである。(1)ヒト色覚に関与する赤・緑・青色光受容体におけるカラー・チューニング機構について、これまでの研究成果を発展させ、カラー・チューニング機構の鍵となるアミノ酸にミューテーション計算を行った。その結果、既報の実験結果を再現することに成功し、提案したメカニズムを確認できた。(2)ホタル・ルシフェリンの発光色制御に関して、これまでの研究で明らかになった発光色の制御メカニズムを基に、赤色発光の可能性のあるミューテーションを提案した。(3)擬縮退電子系を計算するための単参照理論の開発を行った。幾つかの小分子の結合解離についてのベンチマーク計算の結果、厳密解を良好に再現できた。また、複数のQM領域を用いることが可能なQM/MM法を提案した。光生物学の研究対象は、光合成、色覚などの基礎科学的解明から、分子イメージングなどの蛋白質工学に至る広い学問領域において重要になっている。我々はこれまで視物質やプロトンポンプで重要なレチナール蛋白質の光吸収波長制御、ホタル・ルシフェリンや蛍光蛋白質の発光色制御に関するメカニズムについて、SAC-CI法を用いた研究を行い、光生物学における分子理論の重要性を示してきた。本年度は、これらの研究を更に発展させて、ヒト色覚に関与する赤・緑・青色光受容体におけるカラー・チューニング機構についての研究を行い、その物理・化学・生物学的起源を初めて明らかにした。また、蛍の発光に関してはルシフェラーゼの理論ミューテーションを行い、異なる発光色を示す分子設計を提案した。また、複数の色素を含む光合成反応中心のポテンシャル面を研究するために、複数のQM領域を取り扱うことができるようにQM/MMプログラムの拡張を行った。
Fe_2P型セリウム化合物CeTIn(T=Ni,PdおよびPt)単結晶の物性研究

本研究において、我々はFe_2P型六方晶構造をもつセリウム化合物CeTIn(T=Ni,PdおよびPt)単結晶を育成しその物性研究より、(面内で極めて強い混成効果が存在することを明らかにした。Fe_2P型構造の特徴は、Ce原子面がC軸に沿って層状に積み重なっており、かつCe原子からみた最近培CeおよびTはいずれもC面内に存在することであり、CeTInは二次元性の強い物質系であるといえる。これまでの多結晶試料による研究より、CeTInは、高温ではCeの4f電子は局在し典型的な近藤効果を示し、低温では(1)CeNiInは価数揺動状態にあり、(2)CePdInはT_N=1.7Kにネ-ル点をもつ反強磁性ヘビ-・フェルミオン化合物(γ=700m^J/mole・k^2 at T=50mK)、(3)CePtInは50mKまで磁気秩序も超伝導も示さないヘビ-・フェルミオン状態にあることを見い出してきた。本研究では、これらのヘビ-・フェルミオンの出現起構を明らかにする目的で、単結晶による詳細な物性研究を計画した。我々はまず、トリ・ア-ク熔解炉を作製し、チョコラルスキ-法によって単結晶の育成に着手した。試行錯誤の末、CeNiInおよびCePdIn単結晶の育成に成功した。その結晶を用いて、電気抵抗ρ、帯磁率x、熱電能s、熱膨張ΔL/L、比熱Cpおよび超音波吸収の測定を行った。その結果、両系のa軸方向のρには、1nTに依存した異常が観測されたが、c軸方向のそれには、1nT依存性はみられず、金属的な振まいがみられた。これは、近藤散乱がa軸に沿って顕著であることを示しており、4f電子と伝導電子との混成効果がC軸に比べてC面内で強いことを示唆している。しかし、この異方的近藤効果は、帯磁率に対して結晶場効果を補償する方向に働き、見掛け上、帯磁率の異方性は極めて小さくなることが明らかになった。さらに超音波吸収の実験より、弾性定数の温度依存を決定した。その結果より、結晶場分裂の様子が決定された。これらの成果は、19871990年にわたって論文10編に発表されている。我々はセリウム原子が三角格子を形成し、二次元性の強いFe_2P型結晶構造を示すセリウム化合物に焦点を占って物質探索を行い、CeTIn(T=Ni,PdおよびPt)が以下に述べるように興味深い物性を示すことを明らかにしてきた。CeTInは高温で全て典型的な型濃度近藤効果を示し、低温で、(1)CeNiInは価数揺動状態にあり、(2)CePdInは反強磁性(Tn=1.7K)にオーダーするがヘビー・ヘェルミオン状態を形成し、(3)CePtInは50mKまで何ら磁気的秩序を示さないヘビーフェルミオン化合物であることを明らかにしてきた。

CeTInは、Fe_2P型結晶構造から分かるように、結晶の対称性が低い。従って、磁気的・電気的性質が結晶方向に対して異方的であることが予想され、単結晶による物性研究が不可欠である。本研究では、まずトリアーク溶解炉を自作し、まず手始めに、CeNiIn単結晶の育成に着手した。試行錯誤の末、CeNiIn単結晶の育成に成功し、電気抵抗ρ、帯磁率X、熱電能S、熱膨張△L、比熱Cpの測定を行った。その結果、CeNiInは極めて異方的な近藤効果を示す価数揺動物質であることを見い出した。それは伝導電子と4f電子の混成効果がC軸に垂直なフェルミ面に対して強く、一方、C軸に平行なフェルミ面の一部が弱い混成効果をもっていると考えれば理解できることを示した。さらに比熱の測定より、CeNiInの電子比熱Yは2Kで、60mJ/K^2・moleの値であることを示した。この値は、CePdInのγ=700mJ/K^2・moleやCePtInのγ=500mJ/K^2・moleより一ケタ小さいが、外電子をもたないLaNiInのγ=9mJ/K^2・moleより一ケタ大きい値を示すことを明らかにした。尚、本研究で購入した定電流源は、電気抵抗の測定用に使用している。来年度は、CePdIn単結晶、CePtIn単結晶の育成にチャレンジする予定である。CeTIn(T=Ni,PbおよびPt)は、Fe_2P型六方晶構造をとり、高温で近藤効果を示し、低温で混成成果を反映した興味深い物性を示すことを報告してきた。すなわち、(1)CeNiInは低温で価数揺動状態を示し、(2)CePdInは、反強磁性(TN=1.7K)ヘビ-フェルミオン状態(rn700mJ/mole・K^2 at T=0.05K)を形成し、(3)CePtInは50mKまで磁気秩序も超伝導も示さないヘビ-フェルミオン化合物である。本研究において、我々はこれら3つの化合物系について単結晶を育成し、その物性研究を計画した。昨年度、CeNiIn単結晶の物性研究を報告した。今年度は、CePbIn単結晶をトリ・ア-ク熔解炉によるチョコラルスキ-法によって作成し、電気抵抗、帯磁率、熱電能および熱膨張の測定を各主軸方向に沿って行った。その結果、a軸方向の電気抵抗は60K付近にブロ-ドな山をもち、いったん減少した後さらに4K付近にシャ-プなピ-クをもち、その後急速に減少した。このような振まいは、近藤格子系に特徴的なものといえる。一方、c軸方向の電気抵抗はa軸方向のそれの約半分の大きさで、しかも2重ピ-ク構造がぼやけて不明瞭になる。こらは、近藤散乱がc軸よりa軸の方でより顕著であることを示しており、(CeNiIn系にみられたと同様、4f電子と伝導電子との混成効果が極めて異方的であることを暗示している。しかし、この混成効果の異方性は帯磁率に対しては、結晶場効果を補償する方向に働き、見掛け上帯磁率の異方性は極めて小さくなることを見い出した。さらに、CePdIn単結晶について超音波吸収の実験を行ない、弾性定数C_<33>,(C_<11>-C_<12>)/zおよびC_<44>の温度強弱を測定した。これらの温度依存は、基底状態が波動関数1±5/2<で与えられる二重項から成り、一次励起二重項準位1t1/2>は△_1=56Kに存在し、二次励起二重項準位1t3/2>は△_2=184Kに依存するとして説明できた。これらの結果は、LT'19で発表し、UPdInの結果と比較検討する予定である。尚、CePtIn単結晶は、融点が高Inの蒸発のため育成は困難であった。
シュリーレン光学系を用いないシュリーレン法による超音波音場可視化装置の開発と評価

超音波の利用が診断と治療の両面において飛躍的に進展し,これに伴なって超音波音場を正しく評価する技術にも改善が求められている.我々は,音場を光学的な手法により音場を可視化する簡便な手法を提案してきた.今回の研究では,光学機器の開発経験を持つ企業の協力を得て,我々が提案する画像差分型シュリーレン法で音場を可視化する装置を新規開発した.さらに,臨床で実用されている複数の診断装置の音場の比較や故障プローブの音場評価に有用であること,従来の音場計測法では測定が難しい治療装置の音場可視化にも有用であることを実験を通じて明らかにした.以上より,本手法は医用超音波の更なる進展の基盤技術として重要と結論した.超音波の利用が診断と治療の両面において飛躍的に進展し,これに伴なって超音波音場を正しく評価する技術にも改善が求められている.我々は,音場を光学的な手法により音場を可視化する簡便な手法を提案してきた.今回の研究では,光学機器の開発経験を持つ企業の協力を得て,我々が提案する画像差分型シュリーレン法で音場を可視化する装置を新規開発した.さらに,臨床で実用されている複数の診断装置の音場の比較や故障プローブの音場評価に有用であること,従来の音場計測法では測定が難しい治療装置の音場可視化にも有用であることを実験を通じて明らかにした.以上より,本手法は医用超音波の更なる進展の基盤技術として重要と結論した.我々は,医療機器の超音波音場を可視化する新しい手法を提案し,その可能性を示すために,実験的に組み立てた簡易装置を使って検討を進めてきた.本研究では,臨床で実用されているより多くの診断および治療用装置の音場測定を行うことで,本手法の可能性と実用性を明らかにすることを目的としている.そこで本年度は,我々が考案した手法を溝尻光学工業所(以下溝尻)に技術移転し,一般的な技術者でも簡単に高精度測定ができる可搬性の高い装置の開発を行った.・提案手法の技術トランスファ溝尻の技術者と打ち合わせを北海道大学で2回,溝尻光学で2回実施した.工藤が開発した手法と実験用装置の説明,これまでの研究内容の紹介,試作装置の要求仕様の明確化,開発スケジュールの立案などを行った.・工藤と溝尻技術者の協議の元,治療装置および診断装置用の可視化装置の仕様を確定し,装置に使用する要素部品のレビューを行った.・溝尻が音場可視化装置の具体化設計を行い,開発された装置を北海道大学に納入した.工藤が所有する超音波発生装置を用いて,試作装置で音場が可視化できることを確認した.治療装置と診断装置用に用いる水槽についても,可視化装置との関連が重要であることから溝尻で試作を行った.・工藤の簡易実験装置を用いて,超音波音場のフォーカストシャドウグラフを種々の条件で撮影し,取得画像の基本特性を検討した.特に,超音波音場の位置を基準としたシャドウグラフ撮影用カメラのフォーカス位置と得られる画像の関連について検討し,フォーカス位置の設定が得られる音場像に重要な影響を与えることを確認した.・光線追跡法によるシャドウグラフの特性解析にも着手したが,未だ十分な検討はできていない.今後も検討を継続する.これまでに手法を実現する装置を新規に設計・試作し,強力集束超音波を発生する臨床用治療装置の音場可視化と,診断装置の音場可視化のための実験手法の確立を行ってきた.本年度は,3年間にわたる研究の最終年として,治療用超音波音場と診断用超音波音場の可視化を行った.・治療装置の音場可視化昨年度に引き続き超音波治療装置の強力集束超音波音場の可視化実験を行う予定であったが,稼働率が高く高価な装置の利用許可をいただける施設は新たに見つからなかった.そこで,超音波治療に関する検討として,シャーレ内に培養した細胞を用いて超音波の生体作用を検討する実験を想定し,シャーレ内に生じる超音波音場の可視化を中心に検討した.開発装置で小型水槽内に生じる音場の可視化を行い,超音波照射に伴う培養液面の波立ちや容器壁面での反射によって生じる複雑な定在波音場が可視化できることを確認した.・診断装置の音場可視化研究分担者の西田が所属する北海道大学病院超音波センターに可視化装置を持ち込み,多機種の超音波診断装置の音場可視化を行った.昨年度検討した手法で同期信号を得ることにより,全ての機種で音場可視化ができることを確認した.診断装置の機種やモードによる音場変化を可視化できた.また,故障プローブの音場可視化を行い,故障素子近傍における超音波の強度や位相の変化を可視化できることを確認した.・圧力分布と音場可視化画像の関連音圧分布と音場像の輝度分布の関連を,実験とシミュレーションにより検討した.シミュレーションは,音場による光線の屈折と伝搬を光線追跡法により求めるものを自作した.その結果,音場の近傍で得た輝度分布を空間積分することによりハイドロホン音圧波形に類似した波形が得られることを見出した.・改良装置の提案インコヒーレント光源であるLEDを用いた短パルス光源について検討し,本手法への応用可能性の見通しを得た.H23年度には,これまでの我々の検討結果を研究協力者である溝尻光学に技術移転し,提案手法を実現する新規設計した可視化装置を2台試作した.本年度は,試作装置を用いて以下の検討を行った.・フォーカストシャドーグラフの基本特性の解明

本手法の基本原理であるフォーカストシャドーグラフ法では,カメラのフォーカス位置を変えることにより音場像に大きな変化が生じる.そこで音場像とフォーカス位置の関連を調べる実験を行い,試作装置の基本特性を明らかにした.・診断装置の音場評価のための実験手技の確立瞬時音場を可視化する本手法では,撮影時に超音波の照射タイミング信号が必要となる.しかし,市販超音波診断装置の超音波発生パターンは複雑であり,かつタイミングを外部に取り出せる設計にはなっていない.そこで,超音波診断装置を改造して同期信号を取り出す方法と,ハイドロホン(科研費購入)で計測した超音波信号を同期信号とする方法について検討した.その結果,両方法で同期信号を取り出すことに成功した.・治療装置の音場評価集束超音波治療の臨床を行っている東京医科大学病院にご協力をいただき,検討を進めた.まず,臨床装置から同期信号を取り出す方法について検討し,超音波発生に伴って生じる電気的ノイズが同期信号として使えることを確認した.次に,実際に可視化装置を大学病院に持ち込み,出力設定に依存した音場の変化,患者との接触状態による音場の変化を可視化し,治療装置の出力評価における音場可視化の重要性を確認した.H23年度の最も重要な研究課題は,音場可視化法の基本原理と実験装置に関する技術移転(工藤から溝尻),可視化装置の仕様確定(工藤),製品の開発(溝尻)であった.種々の問題は生じたものの,年度末には治療用,診断装置用の試作装置が北大に納入され,基本的な動作を確認することができた.また,提案法で用いるフォーカストシャドウグラフ画像の基本的特性の解明も行うことができた.可視化用水槽については,可視化装置との関連を考慮する必要があるため,基本設計を工藤,西田が行い,作成は溝尻に依頼した.このように,予定した研究計画はほぼ実現できたため,研究はおおむね順調に進展していると判断する.25年度が最終年度であるため、記入しない。H23年度末からH24上旬にかけ,研究代表者の入院・加療により研究計画に遅れを生じた.対策として研究機関を6ヶ月間延長し,研究費も繰り越し申請を行った.この対策により,ほぼ当初の予定通り研究を遂行できた.H24年度は,開発した診断装置用および治療装置用音場可視化装置の基本的な特性を明確にするために,工藤が所有する強力集束型超音波発生装置と超音波診断装置の音場可視化を試み,強度や分布が異なる各音場の可視化に適した撮影条件を明確にする.その終了後からH25年度には,臨床用治療用装置を所有する施設の協力と,各種診断装置を所有する大学病院(研究分担者西田)の協力のもと,種々の臨床装置の音場可視化を行い,本手法の有用性を示す.また,時間波形,音圧絶対値測定の可能性,音場像の歪みの補正法,低コスト装置の実現可能性についても検討する.研究を遂行する上での問題点は,治療装置測定に協力いただける施設の確定,診断音場可視化に必要となる信号を装置から取り出すことについて機器メーカの協力を得ることであり,本年度はまずこの点にから着手する.25年度が最終年度であるため、記入しない。
活性化血小板を認識するモノクロ-ナル抗体およびその誘導体による血栓症治療法の開発

われわれが作成したヒト活性化血小板に特異的に結合するモノクロ-ナル抗体2T60の対応抗原は、血小板のα顆粒膜のGMPー140(PADGEM)であり、本抗体はまた活性化家兎血小板に対しても反応し、家兎血小板α顆粒膜のGMPー140類似の膜糖蛋白を認識する。2T60抗体を結合しうる血小板(2T60陽性血小板)は体外循環中に有意に増加することを解明し、血栓形成傾向の指標とされる流血中の活性化血小板を2T60陽性血小板として把握しうる成績を得た。すなわち、本抗体は血栓症の診断に対し有力な方法を提供するものである。2T60抗体をUrokinase(UK)で免疫したマウス脾細胞と融合して、GMPー140とUKの双方に二重特異性のモノクロ-ナル抗体UP4ー33の作成に成功した。UP4ー33をあらかじめ等モル比のUKと結合されて使用すると、活性化血小板の存在する凝血塊では、UK単独の使用時に比し、強力な線溶活性の亢進が見られ、これはUP4ー33抗体の活性化血小板へのtargettingによるUKの集中が生じたためと考られた。またUP4ー33抗体とUKを同時に添加することにより、UKのみの添加に比して多血小板血漿のADPによる凝集、あるいは洗浄血小板のトロンビンによる凝集の解離を有意に促進した。一方、in vivoの実験系ではすでに開発した家兎の内頚動脈にアラキドン酸を注入して中大脳動脈領域に血栓を形成する実験系で、あらかじめUP4ー33抗体をUKを混合して全身投与しておくと、対照のUK単独投与群に比し、該領域における血液のextravasationが有意に(p<0.05)抑制された。このことは血栓部位に取り込まれた活性化血小板に、UP4ー33結合したUKが抗体のtargetting作用により集中した結果であると考えられた。すなわち、UP4ー33抗体は活性化血小板を含む血栓に集中することが可能であり、もしUKを結合しておれば、血栓部位で強力な血栓融解作用を生じ、治療効果をもたらしうるように期待される。活性化血小板に特異的に結合するモノクロ-ナル抗体2T60の対応する抗原を検索した結果、ヒト血小板では分子量が135kDa(非還元),145kDa(還元)であり、また本抗原のN末側のアミノ酸配列はWTYXYSTKAYSであることから、血小板のα顆粒膜のGMPー140(PADGEMとも呼ばれる)と一致することが解明された。本抗体は家兎のトロンビン活性化血小板とも反応するが,家兎血小板における本抗体の対応抗原は分子量が115kDa(非還元),138kDa(還元)であった。免疫電顕的にヒト血小板への本抗体の結合を検討すると,静止血小板ではα顆粒膜に沿って分布し、トロンビン刺激後の血小板では表面膜に分布した。

あらかじめ、家兎に本抗体を静脈内投与し、ついで内頸動脈にアラキドン酸を注入して中大脳動脈領域に血栓を実験的に形成すると、血栓に取り込まれた血小板は抗マウス1gGにて免疫染色され、血栓に取り込まれた血小板は活性化されていることを証明した。2T60抗体をUrokinase(UK)で免疫したマウス脾細胞と融合して、GMPー140とUKの双方にbispecificなモノクロ-ナル抗体UP4ー33の作成に成功した。UP4ー33はUKに結合するが、その酵素活性を阻害しないことを確認した。またUKに結合しても活性化血小板との結合力は変化しなかった。UP4ー33をあらかじめ種々のモル比のUKと結合させ、これに多血小板血漿または乏血小板血漿を加えて混合した後、トロンビンにより凝固させ、経時的に上清中のFDPを測定して溶解能を検討すると、多血小板血漿を用いたときは、その溶解能はUP4ー33の非存在時に比して3ー5倍に促進されたが、乏血小板血漿を用いた時はかかる促進は認められなかった。このことはUP4ー33抗体が多血小板血漿中の活性化血小板へのtargetingによるUKの集中が生じたものと考えられた。またUP4ー33抗体とUKを同時に添加することにより、UKのみの添加に比して多血小板血漿のADPによる凝集の解離を有意に促進した。当研究部にて作成したヒト活性化血小板に特異的に結合するモノクロ-ナル抗体2T60の対応抗原は、血小板のα顆粒膜のGMP-140(PADGEM)であり、本抗体はまた活性化家兎血小板に対しても反応し、家兎血小板のα顆粒の膜にもGMP-140類似の膜糖蛋白が存在することを証明した。本抗体の血栓性疾患への臨床的応用のために、2T60抗体を用いて、血栓形成の指標とされる流血中の活性化血小板の検出をFACSを用いて試みた。正常人血小板に対して、対照正常マウスIgGの結合に比し、2T60抗体は全例で常に高い結合を示し、正常血小板も軽度のGMP-140をその表面に有することを証明した。次に腎不全患者の人工透析の際に比較すると、透析前に比し、透析開始30分後には有意に2T60抗体を結合し得る血小板(2T60陽性血小板)が増加した。また人工心肺装置を用いる心臓手術においても、人工心肺装置の開始の120分後には、流血中の血小板数は術前の約70%にまで減少するが、2T60陽性血小板はその陰性血小板よりも大きなピ-クを形成し、流血中の半数以上の血小板が活性化されることが解明された。これらの成績は本2T60抗体によって流血中の活性化血小板の検出が可能であることを示し、血栓症の診断に対し有力な方法を提供するものである。一方、昨年度われわれは2T60抗体をUrokinase(UK)で免疫したマウス脾細胞と融合して、GMP-140とUKの双方にbispecificなモノクロ-ナル抗体UP4-33の作成に成功した。われわれがすでに開発した家兎の内頸動脈にアラキドン酸を注入して中大脳動脈領域に血栓を形成する実験系で、あらかじめUP4-33抗体をUKを混合して全身投与しておくと、対照のUK単独投与群に比し、該領域における血液のextravasationが有意に(p<0.05)抑制された。このことは血栓部位に取り込まれた活性化血小板に、UP4-33に結合したUKが抗体のtargetting作用により集中した結果であると考えられた。
一回の膜貫通域をもつアミノ酸輸送担体の分子構造と機能解析

シスチン尿症は腎における二塩基性アミノ酸輸送の先天的欠損であり、我々はNBATと呼ばれる蛋白の異常が本疾患の原因であることを明らかにした。興味あることに、NBATは推定膜貫通が1回という特殊な構造を有し、アフリカツメガエル卵母細胞で発現させると、イオンチャネルのような特性を有するアミノ酸交換輸送体として機能する。そこで我々は、1回の膜貫通域をもつNBAT蛋白のどの領域がアミノ酸輸送活性あるいは交換輸送に必須であるかを調べる目的で、各種C-末端欠損NBATを用いアフリカツメガエル卵母に発現させ機能解析を行い、これらが活性化因子として機能している可能性を示唆した。そこでNBAT蛋白と相互作用する蛋白のクローニングおよび塩基性アミノ酸輸送システムがどのように構成されているか明らかにする目的で、2種の蛋白質相互作用を酵母細胞内で検出するtwo-hybrid systemを用い、NBAT蛋白と相互作用する蛋白質を同定した。3種の候補遺伝子が得られたが、これらはいずれも既知遺伝子であり、それらの細胞内局在からは、細胞膜上でNBATと相互作用している証拠は得られなかった。次に日本人シスチン尿症患者におけるNBAT遺伝子解析を行い変異部位を同定した。解析した5家系のうち、シスチン尿症の遺伝子異常は、1型シスチン尿症患者にのみ見られた。これらの変異を有するNBATを作成し卵母細胞を用いて、機能解析を行った結果、明らかに塩基性アミノ酸輸送活性は障害されていた。一方、残り4家系では、NBATと相互作用している蛋白に異常があるものと考えられた。そこで各種重合剤存在下に、NBATと相互作用する蛋白を腎刷子縁膜を用いて検討した結果、48kDaの蛋白が同定された。現在、この蛋白のクローニングを行っている。
小児型心不全発症における成長ホルモンの関与-成長ホルモン次損ラットによる検討-

平成12年度は、成長ホルモンの分泌が正常なラットを用いて実験を行った。概要を記す。【目的】左室容量負荷による心不全に対する、成長ホルモン(GH)及びカルシニューリン阻害薬(FK506)の有効性を、心機能ならびに病理所見から検討する。【対象と方法】ラットwister種(雄、10週齢)を用いて、腹部動静脈シャントを作成した。これらを薬剤投与のないC群;n=9、GH(3U/kg/day)を投与するGH群;n=8と、さらにGH+FK506(1mg/kg/day)を投与するGH+FK群;n=8の3群に分けて、術後4週目に心エコー(AT社製Sonos2500)ならびにMiller社製2F Tipカテーテルを用いて、心機能、心内圧を測定後、心筋病理標本を作成し各群間で比較した。【結果】術前の体重に差はなかった。術後4週目の体重はC群(286.2±21.3g)、GH+FK群(267.3±18.9g)よりGH群(306.7±15.2g)が有意に増加していた。左室重量はGH群(0.73±0.14g)とGH+FK群(0.59±0.12g)で有意差を認めた。心エコーでは、LVDdとLVDsがC群(各5.9±0.8mm,3.1±0.5mm)に比べてGH+FK群(各5.0±0.8mm,2.2±0.7mm)で有意に小さく、FSはC群(0.44±0.02)に比べてGH+FK群(0.58±0.04)で有意に高かった。また、収縮期血圧、左室収縮期血圧ともにGH+FK群が他の2群より有意に低かった。max(+dp/dt)に各群間で差はなかったが、LVEDPはC群(17.5±3.1mmHg)がGH群(7.6±2.4mmHg)、GH+FK群(5.8±3.0mmHg)に比べ有意に高値を示した。病理所見では、左室心筋後壁厚はGH群(3.2±0.5mm)がC群(2.2±0.3mm)、GH+FK群(2.5±0.1mm)に比較して有意に厚かった。心筋間質の線維化のgradeは各群間で差はなかった。本年度までの研究で以下のことが明らかになった。容量負荷心不全に対するGHの単独投与は、著明な心筋肥大をもたらすが、充分な心機能低下の予防や改善が得られなかった。しかしGHにカルシニューリン阻害薬を併用すると、心筋の菲薄化と過度の心筋肥大を同時に抑制しながら、心収縮能と拡張能を改善することが示唆される。概要を記す。

しかしGHにカルシニューリン阻害薬を併用すると、心筋の菲薄化と過度の心筋肥大を同時に抑制しながら、心収縮能と拡張能を改善することが示唆される。