hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高速飛翔体衝突による材料の損傷進展の微視的過程に関するマルチフィジックス解析

スペースデブリ等を想定した超高速飛飛翔体衝突(HVI)について、分子動力学法(MD)によるシミュレーションを行い、衝突に起因する変形・破壊・衝撃波・相変化についてのマルチフィジックス解析を行った。本年度は、(1)科学的観点から、金属材料において発生・伝搬する弾性波としての衝撃波面のナノレベルでの構造の解明、(2)工学的観点から、どのような金属/ポリマー複合構造がスペースデブリのシールドとして適切であるかの解析を行った。(1)金属同士の高速衝突により、平面波の弾性波として発生・伝播する衝撃波について、原子面毎の速度と原子面間距離(ひずみに相当)の解析を行った。連続体的観点からは、金属の音速レベルで進展する衝撃波面の前後で両物理量は大きく変化する。衝撃波面の厚さは80オングストロームレベルであり、衝撃波面からその後方に向かって両物理量は振動減衰するナノレベルの構造を有する。その構造はシグモイド関数、指数関数、および三角関数を用いて適切に近似できる。この衝撃波面の微細構造は、金属表面間に作用する原子間力が、衝突時の極短時間に引力から斥力に変化することにより発生する。また、衝撃波が金属材料中を最初に伝搬する場合は、衝撃波面の微細構造は維持されるが、自由表面での反射後はその微細構造における高周波成分は時間とともに失われることを明らかにした。(2)金属と比較すると、ポリマー層は飛翔体の並進運動エネルギーを空間的に広げて伝搬する特性を有することが判明した。この効果により、同一材質・質量の金属とポリマーの複合構造において、両者の積層構造を適切に制御することにより、飛翔体の貫通を抑止できる。また、金属中層中を侵徹する金属飛翔体先端部は超高密度な状態となっていることを、局所密度の空間分布の解析から明らかにした。スペースデブリ等を想定した超高速飛翔体衝突(10 km/sレベルの相対速度)による、金属飛翔体と金属被衝突体の超高速変形・弾性波伝搬・破壊・相変化(融解・気化)について、分子動力学法によるシミュレーションと解析ならびに原子毎の物理量を原子レベルでマッピングする可視化を行った。両物体の材質として種々の金属および金属間化合物を対象とするとともに、被衝突体表面に対して種々の角度で飛翔体を衝突させた。これらの計算により、固体中の音速よりも速い塑性変形では進行する塑性領域先端を頂点とした円錐状に弾性波が存在・進展すること、飛翔体による侵徹および被衝突体の損傷の程度はそれらの金属の組成・結晶構造・弾性スティッフネスに依存して変化すること、被衝突体表面に飛翔体が斜めに衝突する場合は飛翔体に回転が生じて侵徹の程度が低くなること、および、3次元衝突モデルの被衝突体の表面では表面波的な変位が長距離で生じることを明らかにした。また、当初の計画に加えて、高速金属飛翔体の非晶質ポリマー被衝突体への衝突の計算と解析も実施した。金属飛翔体の侵徹中に両者の界面ならびに非晶質ポリマー表面でポリマー分子の特異な構造が形成されること、ポリマー分子には一種の自己修復性が存在すること、および、1 km/sレベル以下の相対速度の衝突ではポリマー被衝突体は比較的高い耐侵徹性を示すことが明らかとなった。これらは、ポリマーの鎖状の分子構造と金属との相互作用を原因としている。分子動力学シミュレーションから得られる3次元の原子毎の離散型データの格子型データ(連続体量)への変換については、空間をセル分割した後にスーパーセルベースで局所平均を計算する効果的な手法を見いだした。本手法は、3次元高速フーリエ変換とそれに続く逆フーリエ変換の手法よりも高速計算が可能で同等レベルの精度での変換が可能である。上述の研究実績に加えて、研究遂行上重要な以下の知見を得た。本科学研究費による計算機資源の向上により、従来よりも20倍以上の規模のシミュレーションが実施可能となったので,より適切な分子動力学シミュレーションと境界条件ならびにモデルに必要とされる要素を明らかにする目的で、当初の計画よりも多様な計算条件・モデルでのシミュレーションを行った。これにより、3次元衝突モデルの飛翔体と被衝突体の寸法比は擬3次元衝突モデルのそれよりも大きくする必要があること、10 km/sレベルの相対速度の衝突では平衡系の分子動力学シミュレーションよりも運動方程式の数値積分の刻み幅を十分に小さくする必要があることが明らかとなった。分子動力学計算データの解析手法について必要とされる要素についても明らかにした。すなわち、衝突過程の初期においては、物体としての重心速度を除外した各原子の運動量を用いることで、飛翔体と被衝突体の両材料の超高速変形・破壊・相変化を適切・効果的に解析・可視化できる。しかし、衝突過程の中期以降については、本手法は十分でなく、その原因が固体中の音速よりも高速に進行する塑性変形と相変化にあると評価した。これより、材料中で原子サイズよりは大きいが局所的な重心速度の影響を除外した各原子の変位・運動量を解析時に考慮する必要があることが判明した。なお、平成28年度は上述の計算・解析を優先的に実施したため、原子の変位・運動量ベクトルの時空相関から変形・伝搬する弾性波の時空相関の詳細解析を実施するには至らなかった。スペースデブリ等を想定した超高速飛金属飛翔体(10 km/sレベルの相対速度)と、金属ないしはポリマー被衝突体の衝突について、分子動力学法(MD)によるシミュレーションを行い、衝突に起因する超高速変形・弾性波伝播・破壊・相変化についてのマルチフィジックス解析を行った。

昨年度に比較して衝突方向に十分な厚さを有する金属被衝突体への金属柱状飛翔体の衝突のシミュレーションを行った。これにより、被衝突体を構成する金属により柱状飛翔体の侵徹の形態が変化すること、金属被衝突体が衝撃波・弾性変形領域・塑性変形による多結晶化領域・ランダム構造化領域の複合進展により変形・破壊することを明らかにした。また、原子構造全体の時空相関の定量解析を行い、衝突の前後で結晶中のフォノンの状態が大きく変化することを明らかにした。上述の金属被衝突体の計算モデルは、高速変形と破壊の過程についての多くの情報を持たらすが、固体中を伝播する衝撃波面の形状は複雑であるため、衝撃波自体の詳細解析は困難である。そこで、本年度では新たに、完全な平面波の弾性波として発生・伝播する衝撃波のMDシミュレーションを行い、結晶面毎のマルチフィジックス解析により原子の変位・運動量ベクトルの局所的な時空相関を明らかにした。これらは、高速変形と破壊に関する原子レベルでのより深い理解をもたらすとともに、衝撃波を用いた爆着等の加工技術の進展について有益な知見をもたらすものである。さらに、ポリマー被衝突体への超高速飛金属飛翔体についても、昨年度よりも大規模化したモデルに対してより高速な衝突シミュレーションを行い、被衝突体の変形に伴うポリマー分子の形状変化を定量解析した。計算モデルとしては、計算手法の見直しにより1,000,000原子超の計算がPCで可能になり、被衝突体のサイズを十分なものにすることができた。また、60 nm強の全長を有する同一サイズの金属結晶同士の高速衝突モデルを持ちいることで、完全な平面波の弾性波として発生・伝播する衝撃波のMDシミュレーションの実施を可能とした。解析方法としては、弾性波の原子構造全体の時空相関の定量解析として、MDシミュレーションから得られる時系列データの解析対象時間を適切に選定し、空間的な相関をみる方向を限定することで、角振動数と波数ベクトルの関数としての動的構造因子が有効であることが明らかとなった。昨年度に判明した、材料中で原子サイズよりは大きいが局所的な重心速度の影響を除外した各原子の変位・運動量を考慮した解析として、結晶面毎のマルチフィジックス解析を行い、結晶中の衝撃波の波束としての微細構造、衝撃波の反射・衝撃波同士の衝突とそれらによる衝撃波の微細構造の変化、衝撃波の正確な位置と速度、衝撃波通過前後の結晶の定量的な変形状態と精密な局所温度分布を明らかにした。また、所定の時刻0と任意の時刻tにおける末端炭素間距離自己相関関数を、各ポリエチレン分子の両端のC原子の相対位置ベクトルr(0)とr(t)の内積として新たに定義し、変形・破壊に伴うポリマー分子形状の時間変化を定量解析した。本年度は、当初は予定していなかった完全な平面波の弾性波として発生・伝播する衝撃波のMDシミュレーションを行ったため、界面構造を含むモデルについての計算を実施するには至らなかった。スペースデブリ等を想定した超高速飛飛翔体衝突(HVI)について、分子動力学法(MD)によるシミュレーションを行い、衝突に起因する変形・破壊・衝撃波・相変化についてのマルチフィジックス解析を行った。
極限環境下で使用可能な人工ダイヤモンド放射線検出器・半導体デバイスの開発

最終年度は(1)高速点火方式慣性核融合におけるDD中性子計測、(2)ダイヤモンド放射線検出器のFano因子評価、半導体デバイス作製の一環として(3)ダイヤモンドアバランシェダイオード作製の3つに取り組んだ。(1)では前年度まで行ってきたノイズ対策をさらに発展させ、自作した銅製ファラデーケージの導入により爆縮時の電磁ノイズをオシロスコープ量子化誤差程度まで低減、米国NIFよりも3桁以上低い10^8 neutrons/shot台の中性子発生数においても中性子信号の観測に成功した。(2)では前年度に電荷キャリア輸送特性を改善したダイヤモンド放射線検出器に対しα線を用いて詳細なエネルギー分解能評価を行い、ダイヤモンド放射線検出器として初めて実験的にFano因子を得た。シリコン表面障壁型半導体検出器との比較により電子正孔対平均生成エネルギー:ε=13.1eVを得た。エネルギー分解能の実測値は0.3086±0.004%とダイヤモンド放射線検出器としてトップクラスの値を得た。回路ノイズを誤差伝搬の式により差し引いて得られた検出器固有エネルギー分解能は0.2250±0.0004%であった。実験的に求めたこれらの値からファノ因子F = 0.382±0.007を得た。また、導電性基板上への気相成長を行い、キャリア輸送特性のさらなる改善を試みたが、大幅な輸送特性改善は見られなかった。(3)のアバランシェダイオード作製への取り組みではダイヤモンド上に線幅1μm、100μmピッチの細線パターンを電子ビームリソグラフィにより作製マイクロプロバーシステムでコンタクトを取りα線誘導電荷量分布測定を行った。細線部に対してコネクタの上限である250Vを印可したが優位な信号の増幅は観測されなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は加速器、核融合等の極限環境下で使用可能な人工ダイヤモンド放射線検出器の開発を目指すものである。平成25年度はダイヤモンド結晶中の電荷捕獲解消を目指した。大気中から合成装置に混入する窒素の影響低減のため、合成装置試料導入部をアルゴンガスで封止したバルーン(アルゴンバルーン)で覆いCVD合成をおこなった。その後、試料について微分干渉顕微鏡による表面形態観察、欠陥、不純物評価のためカソードルミネッセンス(CL)測定、窒素不純物定量のためのSIMS測定、電荷収集効率評価のためα線誘導電荷量分布測定をおこなった。合成した試料は表面にみられるステップバンチングが消失た。ところがCLルミネッセンス測定においては235nm付近にみられる自由励起子再結合発光が低下、575nm付近においてN-V-N発光中心がみられた。SIMS測定においては窒素不純物量は測定下限以下であった。α線誘導電荷量分布測定においては合成した3つの試料の電荷収集効率平均は正孔96±1%,電子92±2%程度であった。前年度まで合成していたアルゴンバルーンを使用しない試料の電荷収集効率は電子95±1%,正孔100±0.7%であり、電子・正孔ともに電荷収集効率が低下した。以上のことから従来予想していた窒素不純物が電荷捕獲の原因ではないことが明らかになった。また、慣性核融合実験における中性子計測の一環として、大阪大学レーザー研究所において、高速点火実験のターゲット爆縮時追加熱レーザーにより発生する制動X線に対し、ダイヤモンド検出器の応答測定を行った。制動X線に対しパルス幅2ns未満の高速応答を示した。現状、慣性核融合では液体シンチレータで中性子計測が行われているが、高フラックスのγ線、X線下では燐光成分が中性子計測の妨げとなる。人工ダイヤモンド検出器の応答結果は高速点火における中性子計測の手段として期待できる。本研究は核融合、原子炉、加速器等の極限環境下で使用可能な人工ダイヤモンド放射線検出器、半導体デバイスの開発を目指すものである。平成26年度は平成25年度に引き続きダイヤモンド結晶中の電子の電荷捕獲改善、磁場閉じ込め核融合におけるDT中性子エネルギースペクトロメータ応用を想定した検出器の評価試験を行った。電子電荷キャリア輸送特性改善に関しては窒素不純物低減のため合成装置真空度改善、ならびに結晶中の欠陥低減のため原料ガスであるメタン濃度を従来の1%から0.2%まで低減し合成を行った。得られた結晶はカソードルミネッセンス測定において結晶の完全性を示す自由励起子再結合発光が従来合成条件試料と比較し最大10倍を達成した。さらに、これまで観測されていた構造欠陥に関連した発光や窒素に関連した発光は観測されず極めて結晶性の高い試料となった。α線誘導電荷量分布測定においては正孔101.5%,電子101.9%エネルギー分解能、正孔0.38%、電子0.38%となり電子に対する電荷キャリア輸送特性を大幅に改善した。DT中性子エネルギースペクトロメータ応用を想定し日本原子力研究開発機構核融合中性子源(FNS)において行ったDT中性子照射試験では中性子エネルギー拡がりからプラズマイオン温度を見積もる際に必要な12C(n,α)9Be反応に対するエネルギー分解能はビーム軸から95度に設置した場合、実測値で1.7%を達成した。三重水素吸蔵Tiターゲット内での中性子の減速、散乱によるエネルギー拡がりを考慮するとダイヤモンド検出器固有のエネルギー分解能は0.77%となりこれまでに天然ダイヤモンドにおいて報告されている最高値1.95%を大きく上回り、世界最高のエネルギー分解能を達成した。

最終年度は(1)高速点火方式慣性核融合におけるDD中性子計測、(2)ダイヤモンド放射線検出器のFano因子評価、半導体デバイス作製の一環として(3)ダイヤモンドアバランシェダイオード作製の3つに取り組んだ。(1)では前年度まで行ってきたノイズ対策をさらに発展させ、自作した銅製ファラデーケージの導入により爆縮時の電磁ノイズをオシロスコープ量子化誤差程度まで低減、米国NIFよりも3桁以上低い10^8 neutrons/shot台の中性子発生数においても中性子信号の観測に成功した。(2)では前年度に電荷キャリア輸送特性を改善したダイヤモンド放射線検出器に対しα線を用いて詳細なエネルギー分解能評価を行い、ダイヤモンド放射線検出器として初めて実験的にFano因子を得た。シリコン表面障壁型半導体検出器との比較により電子正孔対平均生成エネルギー:ε=13.1eVを得た。エネルギー分解能の実測値は0.3086±0.004%とダイヤモンド放射線検出器としてトップクラスの値を得た。回路ノイズを誤差伝搬の式により差し引いて得られた検出器固有エネルギー分解能は0.2250±0.0004%であった。実験的に求めたこれらの値からファノ因子F = 0.382±0.007を得た。また、導電性基板上への気相成長を行い、キャリア輸送特性のさらなる改善を試みたが、大幅な輸送特性改善は見られなかった。(3)のアバランシェダイオード作製への取り組みではダイヤモンド上に線幅1μm、100μmピッチの細線パターンを電子ビームリソグラフィにより作製マイクロプロバーシステムでコンタクトを取りα線誘導電荷量分布測定を行った。細線部に対してコネクタの上限である250Vを印可したが優位な信号の増幅は観測されなかった。電子に対する電荷キャリア輸送特性改善に成功し、現状で世界トップクラスの単結晶CVDダイヤモンド合成に成功したことまた、DT中性子エネルギースペクトロメータにおいてもプラズマイオン温度計測に必要なエネルギー分解能を達成したため。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は電子の電荷収集効率、エネルギー分解能に関しては正孔と比較しほぼ同等の値を得た。しかし、移動度μ、キャリア平均寿命τの積は正孔と比較しいまだに1桁低く、いまだに改善の余地を残しておりその要因としてはリフトオフ法による単結晶CVDダイヤモンド合成プロセスの一環であるイオン注入による合成基板への欠陥生成が一つの候補として考えられる。そのため今後は電子電荷キャリア輸送特性のさらなる改善として導電性基板上、イオン注入後アニールを行った基板によるCVD合成・電荷キャリア輸送特性評価によりリフトオフ法によるイオン注入の影響評価を行う予定である。また、半導体デバイス作製の試みとして、アバランシェ増幅可能な電極パターン作製を行い、増幅率や温度依存性について評価を行う予定である大気混入部分をガス雰囲気にすることで窒素不純物の低減を図ることに成功し、CVD装置内窒素が低下したことによる問題点が明らかになった。また、すでに大気リークの原因となっている試料導入部は改修され、装置内真空度も10^-6Torrから10^-7Torrに改善した。
循環器疾患の予防と患者教育のための身体活動度計測装置の開発

循環器疾患の予防や患者者教育、あるいは循環器疫学研究に役立たせるため、日常生活における身体活動度とその関連生体情報を計測・記録しうる装置を試作した。本装置は、MICROと称する超小型の携帯型生体信号収集処理にセンサを取り付け、身体活動度と心電図の計測が可能である。この装置では、CPUとしてZ80を用い、抵抗など周辺素子を含め、極力、表面実装タイプとすることと、多層基板技術に基づく基板の4層化により、大きさ110×65×35mm、重さ205gと、小型・軽量化を実現した。本装置により身体活動度と心電図を計測し、心電図から求めた心拍数および身体活動度の時系列変化に関するデ-タを、シリアルインタ-フェイスを介してパ-ソナルコンピュ-タに転送し、グラフ表示を行うことができる。健常な被験者について、本装置の性能テストを試みたところ、身体活動度とそれに基づく心拍数の時系列のデ-タの計測・記録、およびパソコン上でのグラフ表示が可能なことが確認された。この装置の改良をはかるため、一つ一つのMICROについて、それぞれセンサ、周辺回路を計測用途別に固定化し、いわばインテリジェントセンサの形態として、各用途別固定MICRO間で計測開始、終了同期などの連携を通信回路で有機的に結合した。これにより、必要な機能を有するMICROを選択するだけで、目的の生体信号の無拘束計測や内蔵メモリの有効使用などを可能とした。本装置をさらに発展させ、身体活動度、イベント時の心電図波形のほかに血圧も同時計測しうる装置を試作した。このようにして開発した装置を、循環器疾患の予防、および循環器病患者のリハビリテ-ションや運動療法の立場からの教育に対する適用を試みた。その結果、本研究で開発した装置により、身体活動の種類と身体活動度の正確な把握が可能なことが認められ、循環器疾患の予防のための運動指導や疫学研究などに有用なことが示唆された。循環器疾患の予防や患者教育、あるいは循環器疫学研究に役立たせるため、以下のような日常生活における身体活動度とその関連生体情報を計測・記録しうる装置を試作した。この装置は、CPU(Z80)、ROM(32KB)、RAM(64KB)、カレンダ-機能付きリアルタイムクロック、生体信号計測用の計装アンプおよびA/Dコンバ-タ(10ビット)、パ-ソナルコンピュ-タとの通信用シリアルインタ-フェイス、ショックセンサならびに装置コントロ-ル用キ-スイッチ入力のためのパラレルインタ-フェイスなどから構成される。IC類はすべてCーMOS版を用い、低消費電力化をはかった。また、抵抗など周辺素子を含め、極力、表面実装タイプとすることと、多層基板技術に基づく基板の4層化により、大きさ110×65×35mm、重さ205gと、小型・軽量化を実現した。本装置は、RAMとROMがアドレスを共有しているため、計測プログラムは、通常の計測装置のようにROM内に固定できるほか、RAMを用い、シリアルインタ-フェイスを介して、パ-ソナルコンピュ-タから転送することができる。後者の機能は、電源を切ればプログラムが消失する欠点はあるが、計測目的、計測対象ごとにプログラムの変更が可能であり、プログラム開発時のデバッキングの容易化に適している。この装置は、身体活動度と心電図を計測し、心電図から求めた心拍数および身体活動度の時系列変化に関するデ-タをパ-ソナルコンピュ-タに転送して、グラフ表示を行う機能を有している。また、本装置に付随しているイベントスイッチを押すことにより、どのような種類の身体活動を行っているかの同定を行うこともできる。

健常な被験者について、本装置の性能テストを試みたところ、身体活動度とそれに基づく心拍数の時系列デ-タの計測・記録、およびパ-ソナルコンピュ-タ上でのグラフ表示が可能なことが確認され、目標とする装置を開発しえたものと考えられた。循環器疾患の予防や患者教育に役立たせるため、昨年度に日常生活における身体活動度とその関連生体情報を計測・記録しうる装置を試作したが、本年度はその改良をはかるとともに、実際に使用を試みた。本装置は、MICROと称する超小型の携帯型生体信号収集処理装置にセンサを取り付け、身体活動度と心電図の計測を可能としているが、今回、一つ一つのMICROは、それぞれセンサ、周辺回路を計測用途別に固定化して、いわばインテリジェントセンサの形態とし、それぞれの用途別固定MICRO間で計測開始、終了同期などの連携を通信回線で有機的に結合しようとした。これにより、必要な機能を有するMICROを選択するだけで、目的の生体信号の無拘束計測が可能となることや、一つのMICROにおける計測すべき信号チャンネル数が減少し、結果として内蔵メモリが有効に使用できることが認められた。これをさらに発展させ、身体活動度、心電図のほかに血圧も同時計測が可能な装置を試作した。本装置ではICカ-ドを用い、心電図計測にあたっては、患者が胸部に異常感を感じたときにイベントボタンを押して、その前後の一定時間(1分ないし30秒)の心電図波形を記録可能とすることにより、メモリ容量の制限のため、計測した心電信号から心拍数しか記録できないという、昨年度までの問題点を緩和することができた。本年度に開発した装置を、循環器疾患の予防、および循環器病患者のリハビリテ-ションや運動療法の立場からの教育に対する適用を試みた。その結果、本研究で開発した装置により、身体活動の種類と身体活動度の正確な把握が可能なことが認められ、循環器疾患の予防のための運動指導や疫学研究などに有用なことが示唆された。とくに、血圧とイベント時の心電図波形の同時計測を可能にした装置は、循環器病患者のリハビリテ-ションや運動療法に役立つことが窺われた。
太平洋島嶼部における強制移住経験者の共感による連帯と排他性の生成に関する研究

前年度に引き続き、共感・感情に関わる文献収集ならびに、戦争・紛争、移住経験等に関わる歴史記憶に関する文献収集を行った。また、フィジーにおいて以下の2点について実地調査を遂行した。1)首都郊外の太平洋系移民集住地区(ザンギリ)に在住するバナバ人・フィジー人世帯を訪問した。この地区の住民は、ヴァヌアツ系やソロモン系等、19世紀のブラックバーディングによってメラネシア地域からフィジーに連れてこられたプランテーション労働者の子孫が多くを占める。しかし少数ながら、キリバス系住民やバナバ人が居住しており、ランビ島からのバナバ人訪問者が一時滞在することを明らかにした。2)首都にあるバナバ人メソジスト教会近辺のグラウンドにおいて、フィジー全国のメソジスト信徒集会が開催されている。ランビ島教区のバナバ人も参加し、賛美歌斉唱や踊り等を披露していた。フィジーのメソジスト教会において、バナバ人は、少数者として認知され、芸能に秀でた人々として認識されていることが推察された。これらの状況から、フィジー国家における新参の移民として、ネイションに取り込まれつつ、バナバ人の独自性を維持しようとする姿勢を看取することができた。さらに、本研究に関わる研究成果の一部を国立民族学博物館共同研究会「オセアニア・東南アジア島嶼部における他者接触の歴史記憶と感情に関する人類学的研究」において口頭発表し、オセアニアおよび東南アジア地域を専門とする人類学者・歴史学者・文学研究者との討議を通して、考察を深化させることができた。成果に関連する論文を学術誌に投稿し掲載された。当初の予定通り、文献収集、実地調査、研究会における情報収集、論文執筆等、研究計画を順調に遂行することができた。本年度の実地調査地であるフィジー郊外の移民集住地区では、メラネシア系のみならず、バナバ人・キリバス人が居住している。フィジー社会一般の目からは、日常的にはほとんど存在さえ気づかれない「不可視の(invisible)」移民に関する、生活実態の一端を把捉することができた。一方、フィジーの公的イベント(メソジスト全国集会やハイビスカス・フェスティバル)では、バナバ人は、踊り等芸能を披露することで、独自の存在感を示していた。実地調査によって、こうした貴重な情報を収集することが出来た。さらに、本年度は研究成果の公表として、国立民族学博物館共同研究会において、口頭発表を行った。研究会では、代表者の発表に対する質疑応答に加え、インドネシアにおける虐殺事件の歴史語りに関する貴重な情報を得ることができ、多角的に議論を深めることができた。これらの成果を論文投稿して掲載された。フィジーの首都郊外の移民集住地区を対象とした研究は、従来ほとんど刊行されていないため、貴重な民族誌資料の公表と考えられる。また論文では、認知論的エスニシティ概念に関する考察を深めることができた。引き続き、共感・感情に関わる人類学および隣接領域の文献を収集し、文献研究を進める。今後は新たに、東南アジアやヨーロッパの紛争、歴史、移民に関する人類学的事例研究にまで射程を広げ、理論的問題点の抽出を試みる。また、関連分野の研究者を訪問して、学術的情報の蓄積に務める。さらに、研究会を開催して、他地域の多様な事例研究の議論に参加し、本研究の考察を深化させる。次年度もまた、民族誌的事例を収集するために、フィジー都市部もしくはキリバス首都において実地調査を遂行する。条件が許せば、アクセスの悪いフィジーのランビ島訪問を検討したい。こうした実地調査によって、民族誌資料を上積みする。次年度は最終年度であるため、これまでの研究成果を総合的に検討して考察する。これらを踏まえ、書籍の執筆に向けて準備を整える。研究開始年度であったため、共感・感情に関わる基礎的な文献収集・文献研究に重点をおいた。また、研究会を開催し、太平洋島嶼部および他地域を専門とする人類学者を招聘して意見交換を行った。こうした文献研究と議論を経て、共感という心的現象に密接に関わる共生・共存概念について、理論的考察を行った。とくに、政治哲学・法哲学における多文化主義批判、近代的な人間観の概念の再検討を行った。これらの成果として、日本文化人類学会学会誌『文化人類学』の特集「現代世界における人類学的共生の探究」の序論を執筆し、単行本『交錯と共生の人類学ーオセアニアにおけるマイノリティと主流社会』(ナカニシヤ出版)を編者としてとりまとめたうえで、序論および個別論文を執筆した。加えて、キリバスの首都タラワおよびフィジー都市部において実地調査を行い、バナバ人ディアスポラおよびキリバス系住民の生活実態について情報収集を行った。まず、フィジーの首都スヴァ近郊には、キリバス系移民の集住地が点在しており、オールド・カマーおよびニュー・カマーのキリバス系住民に混じって、バナバ人が生活していることが明らかになった。また、フィジーのランビ島やスヴァからキリバスに渡航して職を得たバナバ人の移住者に面談することができた。加えて、キリバスに渡ったバナバ人が、さらにニュージーランド等へ三次移住を行う例を見出した。実地調査を通じて、国境を越えたバナバ人の移動と生活の方策について、大まかな知見を得ることができた。文献研究や研究会での議論により、基礎的な理論的整理をを行うことができた。その成果として、他大学等に所属する人類学者の協力を得て、本研究課題に関連する主題について学会誌の特集を企画立案し、刊行することができた。加えて、太平洋島嶼部を専門とする人類学者の論考を束ねた単行本を編者として上梓することができた。

また、海外実地調査により、キリバスおよびフィジー都市近郊におけるバナバ人の生活動態に関する大まかな情報を得ることができた。前年度に引き続き、共感・感情に関わる文献収集を行った。また、関連して近年着目を集めている情動(affect)理論に関わる文芸評論や社会学の文献を収集した。加えて、オセアニアおよび他地域を専門とする人類学者・文学研究者等を招聘して、当該年度に研究会を2回開催した。研究会では、ニューギニア高地およびクリスマス島(キリバス)における事例研究の発表に基づいて、参加者間で議論を深め、意見交換を行った。また、ニュージーランド・南オークランドに在住するバナバ人・キリバス人夫婦世帯に住み込んで実地調査を行った。妻はフィジー諸島ランビ島で生まれ育ち、十歳代後半に両親の住むキリバスの首都タラワに移住した経験をもつ。そして、キリバス人男性と結婚した後、オークランドに再移住してきた。ニュージーランドでは、年々増加しているといわれるが、キリバス語話者は未だ目立った存在ではない。日常的には孤立した生活を営むなか、キリバス系の人々は、非熟練労働に従事して生活を維持しながら、SNSを活用して連絡を取り合っていた。人生儀礼、キリスト教会活動、週末のカヴァ飲み(男性)、子育てサークル(女性)に参加して、キリバス系住民間の紐帯を築いていた。さらにSNSにより、国境を超えて、キリバスやフィジーに住む親族との間で写真や文字情報を交換・共有していた。ランビ島出身女性は、ほかにもフィジーからオークランドにきたインド系住民に対して、親しみをもって接していた。このように、バナバ人・キリバス人の親族を核として、キリバス語話者の移民、さらにはフィジーからの移民といった属性を使い分け、共感を伴う相互関係を築きながら、新たな移住地での社会生活を営んでいることが確認できた。当初の予定通り、文献収集、実地調査、研究会開催といった調査・研究計画を遂行することができた。研究会では、感情に関わる語りという行為や、歴史と記憶について、議論を深めることができた。また、ニュージーランドにおける、キリバス系住民を対象として論じた研究は、従来ほぼ公表されていない。南オークランドの実地調査により、日常的にはほとんど存在さえ気づかれない「不可視の(invisible)」移民に関する、生活実態の一端を把捉することができた。これは、貴重な民族誌的情報と考えることができる。前年度に引き続き、共感・感情に関わる文献収集ならびに、戦争・紛争、移住経験等に関わる歴史記憶に関する文献収集を行った。また、フィジーにおいて以下の2点について実地調査を遂行した。1)首都郊外の太平洋系移民集住地区(ザンギリ)に在住するバナバ人・フィジー人世帯を訪問した。この地区の住民は、ヴァヌアツ系やソロモン系等、19世紀のブラックバーディングによってメラネシア地域からフィジーに連れてこられたプランテーション労働者の子孫が多くを占める。しかし少数ながら、キリバス系住民やバナバ人が居住しており、ランビ島からのバナバ人訪問者が一時滞在することを明らかにした。
RNAi創薬を目指したRNAデリバリー技術の開発

最近、研究代表者らは、細胞内侵入性ペプチド(CPP)融合型RNA結合蛋白質(RBP)と、そのRBPの認識RNA配列につながったsiRNAを組み合わせて細胞内に導入する方法を開発した。昨年度からの本助成研究において手法の確立が進んだが、本年度はがん治療への応用を目指して、CPP-RBPによるRNA導入法に関して以下の検討を行った。1) CPP-RBPでsiRNAを細胞内導入することにより、ヒトの大腸癌細胞由来株であるSW480株の増殖抑制が可能かどうかを検討した。大腸癌細胞由来株で特異的に発現しているK-Ras変異体遺伝子のRNAi法による発現抑制により、その増殖抑制を試みたが現状では顕著な増殖抑制効果は見られていない。今後のCPP-RBPの改良により明確な効果が現れることを期待している。2)腸内の癌の治療を目指し、乳酸菌にCPP-RBP/shRNAを合成させて腸内送達する方法の開発を目指す。現状ではshRNAのみを産生する乳酸菌株を作製し、マウスにおいてこの乳酸菌を投与することで特異的なRNAi効果が起こることを見いだした。今後CPP-RBPとshRNAの共発現系を内包する乳酸菌を作ることにより、このRNAi効果がより顕著になることを期待している。3)癌細胞で過剰発現がみられる膜蛋白質を標的とした抗体あるいはペプチドを、CPP-RBPに融合させることにより、CPP-RBP/shRNA複合体が癌細胞にのみ結合しやすくなり、それに伴いshRNAの細胞内導入効率RNAi効果が高まらないかと考えた。本年度はその例として卵巣癌や乳癌などで過剰発現がみられるErbB2に結合する蛋白質をCPP-RBPに融合させたものを作製した。現在、これにより通常のCPP-RBPと比べて癌細胞の増殖抑制効果が高まるかどうかを調べている。細胞膜透過性ペプチド(CPP)融合型RNA結合蛋白質(RBP)と、そのRBPの認識RNA配列につながったsiRNAを組み合わせて細胞内に導入する方法を開発した。研究代表者らはCPP-RBP型のRNAキャリアとしてTatU1Aを用いる方法を最初に開発したが、このキャリアでは細胞質への導入効率が低い。CPP-RBP/RNA複合体を細胞に混ぜるだけで効率よく細胞質へRNAを導入できる方法の開発を目指し、以下の検討を行った。(1) Tat以外のCPPによるRNA導入の検討Tat以外のCPPとU1Aの融合蛋白質をキャリアとした場合に、TatU1Aと比べて, RNAの細胞内導入効率が上昇するかどうかを調べた。高い導入能をもつと報告されているEB1やCTP512と呼ばれるペプチドをCPP部分として, EB1-U1AやCTP512-U1Aなどを作製し,それらのRNA導入能を調べたところ, TatU1A以上の導入能を持たないことが分かった.(2)エンドソーム破壊性ペプチドの効果の検討TatU1A/RNA複合体がエンドソームに捕らえられて細胞質に出て行きにくい問題に直接対処するために、エンドソームを破壊するための改変型TatU1Aを作製した。次年度はこのキャリアによるRNAデリバリーを評価する予定である。(3) 2本鎖RNA結合性蛋白質の効果の検討TatU1A/RNA複合体において、Tat部分はカチオン性なのでRNAと静電的相互作用により弱いながらも結合することが分かっている。従って思わしくない相互作用により、Tatペプチドの細胞内侵入の働きが弱まり,アグリゲーションも起こってしまうことが考えられる。そこで、静電的相互作用によるアグリゲーションを抑えるために2本鎖RNA結合性蛋白質により、RNAの大部分をカバーすることを検討した。その結果,わずかながら細胞内へのRNA導入効率の上昇がみられた。
特異点グラフを使った大規模ボリュームデータの分類・検索技術に関する研究

本研究では、数値シミュレーションや計測装置から生成される膨大な数値データ(以降ボリュームデータ)の分類や検索を行うために、ボリュームデータの特徴を単純な図形で表現した「特異点グラフ」を利用する手法を開発し、実際のボリュームデータに適用しその有効性を確認することができた。平成15年度では、主に特異点グラフ生成アルゴリズムの開発を行った。特異点グラフを作成する場合、特異点から固有値ベクタ方向に微小距離移動させ、そこからベクタ線を計算することになる。この場合、微小距離とは、どのように決定したらよいのかについて、ガイドラインはない。ボリュームデータ空間全域に渡って有効となる方法は、おそらくなく、特異点のラベル値に関係して、移動距離を決定することになるものと考える。ベクタ線計算の開始点に関して、どの程度移動させると、特異点グラフの形状が変化してしまうかについての感度解析について検討した。平成16年度では、特異点グラフを用いたボリュームデータ分類手法を開発した。分類手法の開発にあたって、まず、特異点グラフを用いてボリュームデータの特徴ベクトルを定義した。特徴ベクトルの構成要素としては、特異点情報、接続情報を考える。特異点情報としては、特異点番号、点座標、スカラデータ値、特異点種別、特異点重要度があげられる。また、接続情報としては、アーク番号、アークの両端を構成する特異点の番号、アークと交差する格子番号リストがあげられる。我々は、特異点グラフを3次元空間に描かれた文字と仮定し、現在利用されている手書き文字認識技術の3次元化により特異点グラフ同士の類似度の計算手法の開発を行った。平成15年度では、数値シミュレーションや計測装置から生成される膨大な数値データ(以降ボリュームデータ)から効率よく等値面生成を行うために、ボリュームデータの特徴を単純な図形で表現した「特異点グラフ(CPG : Critical Point Graph)」を利用する手法を開発し、その有効性を確認した。特異点は、速度ボリュームデータでは、ベクタ0の点、そしてスカラボリュームデータでは、勾配ベクタ0の点と定義される。これら特異点について、固有値を求め、特異点の分類(極点、鞍点、渦中心)を行う。鞍点と分類された特異点から固有ベクタ方向に微小距離移動した点から、速度場、またはスカラ勾配に沿って、極点をつないでできるスケルトン形状がCPGである。スカラボリュームデータにおいて定義される等値面は必ずCPGに交差する。このことを利用すると、等値面のスカラ値が与えられたとき、ボリュームデータ全体で交差の有無を探索するのではなく、CPG上で探索し、等値面との交差点から自己増殖的に等値面を生成することができる。この手法では、等値面生成に必要なコストを大幅に削減できることが期待できる。我々は、本研究に先駆け、極点同士を接続した極点グラフ(EG : Extrema Graph)を用いて、効率の良い等値面生成アルゴリズムを提案した。この場合、EGに境界面リストを加えた参照用データ構造を作成する必要があったが、CPGの場合、このような追加データ構造は必要とされない。我々は、大動脈弓内部血流シミュレーションをボクセル化することによって得られた128x128x128の解像度のボクセルデータに対してCPGを用いた等値面生成アルゴリズムを適用した。スカラ値を変化させることによって、等値面を構成する三角形の数は、2,390134,942まで変化したが、等値面生成処理について、おおよそ2倍程度の高速化を確認することができた。今年度は、文字認識技術を使った特異点グラフ類似度計算手法の開発を行った。今日、計算機の処理能力や計測装置の性能が向上してきたことによって、大規模数値シミュレーションや計測装置の測定結果などから膨大なボリュームデータが生成されるようになり、またさらにその数が膨大になることが予想される。

それ故、近い将来膨大なボリュームデータを効率よく分類・検索する技術が必要となる。ボリュームデータは3次元格子で定義される数値データであると定義される。分類・検索技術の基本となるのは、2つのボリュームデータに関する類似度計算である。もっとも単純なボリュームデータはボクセルと呼ばれる立方格子で定義される数値データであり、更にこれらの解像度が一致していると仮定して、2つのボリュームデータの類似度を計算する手法として考えられるのは対応するボクセル毎に数値データを比較することであるが、解像度が高い場合、その計算コストは大きくなる。この問題を解決するため、ボリュームデータ間の類似度をボリュームデータから生成される特異点グラフ間での類似度を使って近似する手法を提案する。特異点グラフは、ボリュームデータを単純化して表現したスケルトン形状であり、ボリュームデータにおける極点・鞍点として定義される特異点同士をボリュームデータから定義される勾配ベクタデータを用いて接続することにより作成する。特異点グラフ同士の類似度を計算するために文字認識技術を利用した。文字認識における類似度計算が対象とした計算空間を2次元から3次元に拡張することにより、本研究では2つの手法、通過ボクセル法および特徴ベクトル法を開発した。前者では、特異点グラフをボクセル表現し、2つの特異点グラフの類似度の計算に通過ボクセルの一致度を利用した。また後者では、特異点グラフ同士の類似度を特異点情報と接続情報から定義される特徴ベクトル同士の距離から計算した。
ペブル充填層による気流中の微小液滴の捕獲に関する研究

本研究では、スラグタップ石炭燃焼器から流出する微小スラグ液滴を捕獲するためのペブル充填層を開発する基礎実験として、石炭スラグを模擬した油状のOPの微小液滴流を発生させ、ステンレス球を充填した充填層における微小液滴の捕獲効率を調べる実験を行った。本実験では、微小液滴流を内径134mmと280mmのアクリル管中の充填層を通過させ、その前後での微小液滴の個数をパ-ティクルカウンタにより測定し、捕獲効率を調べた。この時、充填ステンレス球のサイズ、充填層高さならびに充填層を通過する気流の流速を変化させて、測定を行った。実験によって得られた全充填層捕獲効率を単一球捕獲効果Eに換算し、有効スト-ク数Steffとの関係をグラフにすると図のようになる。この図から、実験パラメ-タを様々に変化させた場合でも、慣性衝突が支配的となる1〈Steffの条件下では、ほぼEとSteffとが一本の曲線上に乗ることが示された。そこで、この曲線を近似する実験式を導出し、それによって実際の石炭燃焼器にベブル充填層フィルタ-を導入した場合のスラグ捕獲効率を予測したところ、全充填層効率は98%に達し、きわめて有望なスラグ除去方式となりうることが示された。
サービス経済化時代における都市集積の経済性に関する実証的研究

本研究は、「範囲の経済性、連結の経済性などのために、とくにサービス経済化時代には都市集積の経済性が顕著となり、そのため、大都市圏への人口及び経済力の集中が生じる」という仮説を実証的に検証し、併せて、日本における都市集積の経済性を種々の尺度で計測しようとする、筆者の一連の実証研究を集大成しようとするものである。既に筆者は、平成10・11・12年度科研費「地方財政からみた都市集積の経済性に関する実証的研究---市町村合併のための基礎的研究---」によって、地方財政の観点からの実証研究は一応終了した。その成果の一部は、日本計画行政学会誌『計画行政』に掲載され、それによって同学会の平成11年度「学会賞・論文賞」を受賞し、また、その全貌は、拙著『最適都市規模と市町村合併』(東洋経済新報社、平成11年)として公刊した。本研究では、既存研究を発展させて、サービス経済化時代における都市集積の経済性を、行政サービス、行政改革、行政革新度、行政評価、行政の民間委託など、一連の行政効率化を中心として実証的に考察した。その結果、予想通り、行政において都市集積の経済性を顕著に認めることができた。すなわち、多くのケースにおいて、都市の人口規模が増大するにつれて、人口30-50万人程度までは急激に行政サービスは向上し、その後は緩やかに向上する。したがって、行政効率化において行政規模の拡大化を支持する結果を得た。その具体的成果は以下の「研究発表」の論文に示すとおりである。当初予定した筆者の研究全体の集大成までには至らなかったが、行政効率化の観点から都市集積の経済性を集大成することができ、大きな成果を得ることができた。今後、全体の集大成を目指したい。「サービス経済化時代における都市集積の経済性に関する実証的研究」のうち、本年度は、拙著『最適都市規模と市町村合併』(東洋経済新報社、1999年)で出来なかった「行政革新度」に焦点を当てて、研究した。すなわち、はじめに現代日本の都市における「行政革新度」と都市規模との一般的関係を明らかにし、それによって、各都市の「行政革新度」を、単に行政革新度の現実値からだけでなく、都市規模を考慮した標準値の観点から評価し、さらに、市町村合併の「行政革新度」への効果を推計した。その結果、次の知見を得た。1.都市の人口規模と「行政革新度」の間には「上に凸の右上がり」の一般的関係がみられる。すなわち、人口数50万人程度までは人口増に連れて「行政革新度」が急激に向上し、それを過ぎると向上は緩やかとなる、しかし、低下する傾向はみられない。現在の日本の都市規模では、「行政革新度」について、都市規模の経済性が認められる。「行政革新度」を「透明度」「効率化・活性化度」「参加度」「利便度」の4部門別にみても、それを総合した「総合」についても、いずれも都市の人口規模と「行政革新度」の間には、上記の一般的関係があり、また、いずれの場合にも、回帰式は有意水準0.01で十分有意である。2.「行政革新度」を人口と面積の両者で説明しようとする場合、一般に、人口増加に連れて「行政革新度」は向上し、面積増加に連れて減少する。「行政革新度」の説明に対する人口と面積の影響は、人口が圧倒的に大きく、人口という説明変数に、さらに面積という説明変数を加える意義は、統計的には認められない。4.「行政革新度」と都市規模の一般的関係より、各都市について「行政革新度」の「標準値」、及び、「乖離率」を求めることができる。5.市町村合併の「行政革新度」への効果について、制約付ではあるが、中国地方の広域市町村圏及びモデル市町村についてシミュレーション分析し、その結果、「行政革新度」の改善が2540%に達し、大変大きいことを導出した。なお、生産要素報酬率の都市間格差を指標とする都市集積の経済性の計測のために、本年度はその資料集に努めた。

当初予定した筆者の研究全体の集大成までには至らなかったが、行政効率化の観点から都市集積の経済性を集大成することができ、大きな成果を得ることができた。今後、全体の集大成を目指したい。「サービス経済化時代における都市集積の経済性に関する実証的研究」のうち、拙著『最適都市規模と市町村合併』(東洋経済新報社、1999年)を補足するため、昨年度は「行政革新度」に焦点を当てたので、本年度は「行政効率」に焦点を当てて、「行政サービス水準」「行政改革・行政評価・企業会計的手法導入」などの観点から都市規模・都市集積の経済性及び市町村合併について考察し、5編の単著論文と2編の共著を発刊した。いずれの観点からみても、現代経済において、都市規模は行政諸指標と密接な関連を有し、一般的に、「行政における都市集積の経済性」の存在を認めることが出来る。すなわち、行政サービス水準一般についても、それを公共料金、福祉医療、教育、インフラ等に分割しても、都市規模とともに人口50万人程度までは行政サービス水準が急激に向上し、その後は緩やかに向上することが分かる。この点は、行政改革・行政評価・企業会計的手法の導入など、行政姿勢や行政手法についても同様の傾向性を認めることが出来る。その結果、市町村合併の効果について推計し得た場合には、いずれの場合にも、プラスの効果を得ており、市町村合併推進に対して上記視点から実証的基礎を提供するものであり、「平成の大合併」の根拠を与える意味で、一定の成果を得たと考える。詳しい結果については、以下の拙稿論文等を参照されたい。カイコ由来BmN4細胞とBoMo細胞をモデル実験系として,カイコのESTが6000個乗ったマイクロアレイを用いて,遺伝子発現の細胞株間差異と培養条件による影響を網羅的に解析し,カイコBmN4細胞とBoMo細胞の遺伝子発現パターン及びTC-100培地(10%牛胎児血清添加)とSf-900II無血清培地で培養したBmN4細胞の遺伝子発現パターンの差異をそれぞれ検出できた。現在、得られた膨大なデータを解析中である。比較の対照として、サクサン由来AnPe細胞をTC-100培地(10%牛胎児血清添加)とSf-900II無血清培地でそれぞれ培養し、遺伝子発現をディファレンシャルディスプレイ(DD)分析で比較したところ、発現量に培地間差異のある110個の転写産物の断片が検出され,ホモロジー検索により39個の相同遺伝子の候補を同定できた。現在、BmN4細胞とAnPe細胞における培地による遺伝子発現パターンの変化を詳細に比較検討中であり、変化の共通性が明らかになれば、鱗翅目昆虫培養細胞の代謝を人為的にコントロールする培養技術の開発が可能になると期待される。また、AnPe細胞ではほ乳類型の複合型N型糖鎖付加が起こる事も明与かとなったので、カイコ培養細胞のN-グリコシル化経路改変のモデルとして今後も比較対照に用いることにした。また,BmN4細胞を効率良く形質転換するためのpiggyBacベクターの構築を試みた。ピューロマイシン耐性によりGFP生産形質転換細胞を選抜できる2種類のpiggyBacベクターを作製し,BmN4細胞の形質転換効率を比較したところ,蛍光強度の強いGFP陽性細胞の割合はカイコのアクチンA3プロモーターよりもショウジョウバエのhsp70プロモーターの制御下でピューロマイシン耐性遺伝子を発現するベクターの方が多く、今後の代謝改変実験遂行に適していると判断された。
臨床応用可能な新たな人工赤血球・人工酸素供与体の開発と応用に関する研究

人工赤血球として用いるヘモグロビン(Hb)修飾体では、一酸化窒素(NO)の消去による血圧上昇、血小板の活性化・凝集亢進が惹起され、臨床応用上副作用として問題となる。これはHb分子中のヘムが、血管内皮細胞や神経終末より分泌されるNOの作用を消去するためであり、本研究では臨床応用可能な新たな人工赤血球として、Hb修飾体のSH基をS-ニトロソ(SNO)化し、NO供与能を有する新たなHb修飾体を開発することを企図した。また、最新式の乳化装置を用いることにより、粒子が均一で安定性が高く、生体適合性の向上したエマルジョンを用い、新規のパーフルオロカーボン製剤を開発し、その生体適合性、人工酸素運搬体、さらに人工臓器保存液としての有用性を評価し、臨床応用への可能性を検討した。1.NO-PEG-Hbの臨床応用として脳虚血への応用を企図し、ラット2VOモデルで有用性を確認したが、その機序として、iNOS増加により生成される大量のNOを消去すること、さらにNO-PEG-Hbが有するNO放出能が相乗して作用する可能性が示唆された。2.新規PFCを小児で人工心肺を行う際の血漿補助液として用い得るか否かに関し、イヌを用いたシュミレーション実験を行い、その有用性を各種心機能、不整脈、および生化学的検索より確認した。3.新規PFCの心虚血再灌流障害への予防投与の有用性を、各種心機能、不整脈、および生化学的検索により確認した。4.各種人工赤血球の脳虚血保護作用を評価する系として、ラットを用いた認知機能評価法を確立した。5.リポソーム包埋ヘモグロビンであるNeo Red Cellの心虚血再灌流障害への予防投与の有用性を、各種心機能、不整脈、および生化学的検索により確認した。人工赤血球として用いるヘモグロビン(Hb)修飾体では、一酸化窒素(NO)の消去による血圧上昇、血小板の活性化.・凝集亢進が惹起され、臨床応用上副作用として問題となる。1.分子サイズの大きくすべくHbをPEG化したPEG-Hb、さらにそれをSNO化したSNO-PEG-Hbを作製した。2.新規乳化機を用い、PFC用エマルジョンを開発し、新たなPFC製剤を創製した。3.NO-PEG-Hbの臨床応用としてイヌの寄生虫性(バベシア)急性貧血への応用を企図し、PEG-Hbのある程度の有用性を確認した。4.NO-PEG-Hbの臨床応用として、脳梗塞への応用を企図し、ラット2V0モデルでその有用性を確認した。5.新規PFCを小児で人工心肺を行う際の血漿補助液として用い得るか否かに関し、イヌを用いたシュミレーション実験を行い、その有用性とアルブミン併用の必要性を確認した。6.新規PFCを肝移植時の肝保護液、および心移植時の心臓保護液としての可能性を検索すべくシュミレーション実験を行い、その有用性を確認した。7.新規PFCの心虚血再潅流

障害への予防投与の有用性を確認した。人工赤血球として用いるヘモグロビン(Hb)修飾体では、一酸化窒素(NO)の消去による血圧上昇、血小板の活性化・凝集亢進が惹起され、臨床応用上副作用として問題となる。これはHb分子中のヘムが、血管内皮細胞や神経終末より分泌されるNOの作用を消去するためであり、本研究では臨床応用可能な新たな人工赤血球として、Hb修飾体のSH基をS-ニトロソ(SNO)化し、NO供与能を有する新たなHb修飾体を開発することを企図した。また、最新式の乳化装置を用いることにより、粒子が均一で安定性が高く、生体適合性の向上したエマルジョンを用い、新規のパーフルオロカーボン製剤を開発し、その生体適合性、人工酸素運搬体、さらに人工臓器保存液としての有用性を評価し、臨床応用への可能性を検討した。1.分子サイズの大きくすべくHbをPEG化したPEG-Hb、さらにそれをSNO化したSNO-PEG-Hbを作製した。2.新規乳化機を用い、PFC用エマルジョンを開発し、新たなPFC製剤を創製した。3.NO-PEG-Hbの臨床応用として脳虚血への応用を企図し、ラット2VOモデルで有用性を確認したが、その機序として、iNOS増加により生成される大量のNOを消去すること、さらにNO-PEG-Hbが有するNO放出能が相乗して作用する可能性が示唆された。4.新規PFCを小児で人工心肺を行う際の血漿補助液として用い得るか否かに関し、イヌを用いたシュミレーション実験を行い、その有用性を各種心機能、不整脈、および生化学的検索より確認した。5.新規PFCの心虚血再灌流障害への予防投与の有用性を、各種心機能、不整脈、および生化学的検索により確認した。6.各種人工赤血球の脳虚血保護作用を評価する系として、ラットを用いた認知機能評価法を確立した。1.NO-PEG-Hbの臨床応用として脳虚血への応用を企図し、ラット2VOモデルで有用性を確認したが、その機序として、iNOS増加により生成される大量のNOを消去すること、さらにNO-PEG-Hbが有するNO放出能が相乗して作用する可能性が示唆された。2.新規PFCを小児で人工心肺を行う際の血漿補助液として用い得るか否かに関し、イヌを用いたシュミレーション実験を行い、その有用性を各種心機能、不整脈、および生化学的検索より確認した。3.新規PFCの心虚血再灌流障害への予防投与の有用性を、各種心機能、不整脈、および生化学的検索により確認した。4.各種人工赤血球の脳虚血保護作用を評価する系として、ラットを用いた認知機能評価法を確立した。5.リポソーム包埋ヘモグロビンであるNeo Red Cellの心虚血再灌流障害への予防投与の有用性を、各種心機能、不整脈、および生化学的検索により確認した。