hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重症下肢虚血に対する創傷評価ツールの開発

CLI患者(23例)と40例の非CLI患者(40例)に対して血流評価スクリーニングとして、SPP, StO2), PI計測を行った。SPP(2点計測)とStO2(10点計測)の比較では、StO2の方が感度、特異度が高い傾向にあることが示された。CLIの中足部までの虚血のスクリーニングに適切であると考えられた。透析患者114名を対象に、創傷がある群とない群に分けて調査を行った。PIは創傷がある群で有意に低下していた。PIによるカットオフ値は0.3-0.5であった。SPP値がほぼ正常値となっているような比較的軽症なCLI、PAD患者のスクリーニング機器として、SPPよりも有効であると考えられた。平成26年度はCLI患者に対して、初診時にSPP, StO2, Perfusion Index(PI)計測を行った。SPPは、従来どおり、足背と足底と2点を計測した。StO2は、足背5点、足底5点、各足趾5点、Perfusion Index(PI)は、各足趾5点で計測した。現在計測したのべ症例数は、50例程度であり、現在、SPP(2点計測)とStO2(10点計測)の比較では、StO2の方が感度、特異度が高い傾向にあることが示されている。100例を越えた時点で解析を行う予定である。血管内治療における血行再建は、pedal archまで可能であるが、従来の血流評価方法では、archより末梢の血流評価が困難であったが、足趾PIは、血流が良好な症例では、計測が可能であった。平成27年度は、通院透析患者114名を対象に、創傷がある群とない群に分けて調査を行った。平均年齢71.8±12.0歳、男性89人(78.0%)対象として、足趾部でのperfusion index(PI)を計測し、創傷のある群とない群を比較することによって、足部の虚血を評価した。さらに従来のSPP、StO2でも2群を比較した。SPP値は、従来どおり足背・足底の2点計測で、PI値も全足趾で計測した。PI値はまだ新しい機器によるデータなので、5足趾の平均、5足趾の合計、最低値などのPI値をどのように評価するかも検討した。今回新たに計測することとなったPI値は、ROC曲線での解析では、感度特異度ともに、足趾部の創傷発生との関係性がSPPよりも鋭敏で信頼性が高いことが示された。PI値は、5足趾の平均、5足趾の合計、最低値どれでも評価に用いることは可能であったが、どれかひとつの足趾のみの計測でも足部の虚血の評価が可能であることが示された。そのPIによるカットオフ値は0.3-0.5であった。PI計測は、SPPと比較すると疼痛も少なく、計測時間も比較的短く、SPP値がほぼ正常値となっているような比較的軽症なCLI、PAD患者のスクリーニング機器として、SPPよりも有効であると考えられた。CLI、PAD評価にPIを用いてSPPと比較した報告はまだなく、この結果がもたらす影響は大きいと考えられる。StO2は、足趾部では、足底や足背よりも高値に出る傾向にあり、生理学的に考えて、末梢血流が中枢を上回ることはないと考えられるため、足趾のスクリーニングには不向きであることが示された。これは、StO2は、組織からの赤血球のHbの反射によって計測を行うが、StO2計測において、近赤外線が足趾を通過してしまうことによると考えられた。当初申請時の計画には記載していないが、他の血流計測装置の開発が遅れていることから、平成27年度に新たにPIによる足趾部での血流計測による当該研究に加えることにした。平成27年度には、CLIのハイリスク群である外来の透析患者を対象として、SPP、StO2、perfusion index(PI)計測を施行した。これらの客観的な指標が創傷発生と関係があるかどうか、足趾部におけるCLIのスクリーニング機器としての妥当性を検討した。われわれの予想どおりPI値は感度特異度ともに、足趾部の創傷発生との関係性がSPPよりも鋭敏で信頼性が高く、軽症のCLI、PADのスクリーニング機器としての使用が可能であることが示された。平成28年度は、レーザースペックルフローグラフィー(LSFG-ANW)を使用して以下の2つのテーマで研究を行う予定であった。1CLI・PADを診断し、どの領域が虚血であるかを客観的に2次元的に評価する。2CLIの血行再建の前後でのLSFGの変化から、血行再建によって虚血部位が改善したかどうかを評価する。足部は、前脛骨動脈、後脛骨動脈、腓骨動脈の3枝で栄養されている。重症下肢虚血においては、3枝すべてが正常血流であることは少なく、3枝のどれかによって偏った血流で栄養されることが多い。たとえば、前脛骨動脈で栄養されている場合には、足背領域の血流が比較的保たれていて足底領域の血流が悪化するといわれる。CLI疑いがある患者に対して5例LSFGにて評価した。5例とまだ症例数が少ないので、統計学的な検討は不可能であるが、LSFGにて体表面のスペックルフローが減少している場合には、SPPとStO2が低下していることが分かっている。

ATA領域が虚血の場合には、足背領域のLSGFが低下傾向を示していた。アンギオゾームの支配領域を可視化するのに有用であると考えられた。しかしSPPとの相関が認められるかどうかについては、症例数が少なく確認できなかった。平成26年度にSPP, StO2, Perfusion Index(PI)計測を行った。足趾でのPIの有用性を確認した。平成27年度は透析患者を対象にPIとSPPを測定し創傷の有無についてそれぞれ値が足趾部でのperfusion index(PI)とSPPを計測し、創傷のある群とない群を比較することによって、足部の虚血を評価した。その結果足趾部での潰瘍があればPIが低値であることが明らかになった。平成28年度は、1CLI・PADを診断し、どの領域が虚血であるかを客観的に2次元的に評価する。2CLIの血行再建の前後でのLSFGの変化から、血行再建によって虚血部位が改善したかどうかを評価する。の2つの研究を行う予定であった。画像解析装置を用いてPI値が透析患者の足趾潰瘍の予測指標となるかどうかを、画像とPI値を合わせて前向きに検討する予定であったが、画像解析装置の納入が遅れたため、解析の開始も遅延してしまった。1は5例終了しており今後、症例を重ねる。2に関しては、ソフトウエアの整備ができしだい研究を開始する予定である。血管内治療における血行再建は、pedal archまで可能であるが、従来の血流評価方法では、archより末梢の血流評価が困難であったが、足趾PIは、血流が良好な症例では、計測が可能であった。StO2は、非侵襲で疼痛もなく、SPPと比較して感度特異度ともに優れており、今後CLIの中足部までの虚血のスクリーニングに適切であると考えられた。一方で、前足部のスクリーニングに適した評価方法がなかったが、今回PIが前足部・足趾部CLIのスクリーニングに最適かどうかを、CLIのハイリスク群である透析患者で妥当性を検討した。透析患者114名を対象に、創傷がある群とない群に分けて調査を行った。PIは創傷がある群で有意に低下していた。今回新たに計測することとなったPI値は、ROC曲線での解析では、感度特異度ともに、足趾部の創傷発生との関係性がSPPよりも鋭敏で信頼性が高いことが示された。PI値は、5足趾の平均、5足趾の合計、最低値どれでも評価に用いることは可能であったが、どれかひとつの足趾のみの計測でも足部の虚血の評価が可能であることが示された。そのPIによるカットオフ値は0.3-0.5であった。SPP値がほぼ正常値となっているような比較的軽症なCLI、PAD患者のスクリーニング機器として、SPPよりも有効であると考えられた。CLI患者(23例)と40例の非CLI患者(40例)に対して血流評価スクリーニングとして、SPP, StO2), PI計測を行った。SPP(2点計測)とStO2(10点計測)の比較では、StO2の方が感度、特異度が高い傾向にあることが示された。CLIの中足部までの虚血のスクリーニングに適切であると考えられた。PIによるカットオフ値は0.3-0.5であった。PIによる血流評価法は、足趾で血流計測が可能であるかどうかわからなかったため、申請時の計画には記載していなかったが、実際には計測が可能であることがわかり、足趾PIをSPP、StO2と組み合わせる方法の検討することとした。
海上気象パラメータの日内変動

海上での海洋気象パラメータの日内変動について研究した。研究には海上ブイによる観測データと衛星観測データを使用した。ブイデータに対してDaily mean march dataの作成、調和解析、あるいはスペクトル解析を行い、各観測点におけるいろいろな海上気象パラメータに対して、その振幅の大きさや位相変化を明らかにした。さらには、複数の衛星データを利用して、高時間解像度の海上気象パラメータプロダクトの構築に関する研究を行った。本年度は再解析データを用いて海上気象パラメータの変動特性について解析を行った。具体的には2004年の全球Modern Era-Retrospective Analysis for Research Applications(MERRA)データを用いた。用いた物理量は海上風速、海面気温、海面大気比湿である。各海上気象パラメータに対して、1日周期と半日周期に関する調和解析を行い、1日周期と半日周期の変動の振幅と位相に関する全球分布図を作成した。気温に関しては、沿岸域や島の付近で日周期変動が大きく、その振幅は0.25-0.3°Cであった。また、各大陸の西側の海では一般的に0.2-0.3°Cの大きな振幅が見られた。一方、中緯度の海上では振幅は0.1°C以下で、有意では無い海域も広い範囲に見られた。また、位相の解析から、気温が最大となるのは、ほとんどの海域で14時から16時であったが。海域によっては20時から24時に最高気温を示すという興味深い結果が得られた。この理由については,今後、詳しく検討する必要があると考えられる。海上風に関して有意な日周期変動の存在を示したのは、30度から60度の中緯度海域で、他の海域では有意な日周期変動を示す場所はまばらであった。また、気温と異なり、海上風の大きさが最大となる時刻は一定ではなく、かなり地域依存性を示すことが明らかになった。海上大気比湿の日周期変動の振幅が大きい海域は低緯度域に集中していたが、全体的に有意な日周期変動が存在する海域は、他の2つのパラメータに較べて限られていた。また、大きな振幅の海域は南半球に集中していて、明らかな南北非対称性が見られたことも興味深い。現場観測データでであるブイデータによって、MERRAデータの検証を行ったが、大気比湿についての結果は、MERRA大気比湿データの信頼性には問題があることを示唆した。海上での気象パラメータ(風速・海面水温など)に日内変動は存在するのか、また、存在するならばその大きさはどの程度か、そして日内変動の空間分布にはどのような特徴があるのかを調べた。具体的な方法として、海上ブイによる観測データと衛星観測データを解析した。ブイデータに対しては、初めに1年間を通してのDaily mean Marchを計算し、それから各データの極大、極小になる時間を推定した。その結果、ほとんどのブイデータに対して、日内変動の存在が示されるとともに、その振幅や位相についての詳細な情報を得ることに成功した。次に、ブイデータに対して、調和解析とスペクトル解析を月ごとに行うことにより、1日周期、あるいは半日周期の変動に関する詳細な情報を得ることに成功した。1日周期と半日周期のどちらについても、位相や振幅は物理量や場所によって異なることは、Daily mean Marchの結果でも述べたが、さらに、物理量や場所によっては、季節変動が大きいこともあることが示された。観測点がまばらにしか存在しないブイデータだけで、こういった日内変動を全球的に調べることは難しい。そこで、このような研究に必要な、高時空間解像度の衛星データを作成する方法についての検討も行った。単一の太陽同期衛星のデータでは同一地点を1日に2回しか観測できないので、これによって日内変動を解析することは出来ない。そこで、複数の衛星データを利用して、日内変動を解像できるような高時間解像度の海上風速データを作成することを検討した。ASCAT, OSCAT, AMSR2, Windsatの4種類の人工衛星による観測データを線形的に内挿して1時間ごとのデータを作成し、その精度を海上ブイによる現場観測データと比較した結果、予想以上に良い精度の欠測が無いデータセットが得られた。海面での乱流熱フラックスに関連する海上での気象パラメータ〔風速・海面水温・大気比湿・気温〕の変動特性を明らかにするのが、研究の目的である。本年度の実施計画内容は、順調に遂行された。具体的には、6種類の海上観測ブイによって観測された海上気象データの収集と解析を行った。解析期間は2004年と2007年である。調和解析の結果、海上風速の日周期変動の振幅が最大となる時刻は、季節や場所によって異なり、最大振幅の値は、0.1-0.5m/sであった。一般に沿岸域では外洋域に較べて大きな振幅を示した。気温や水温の1日周期の変動は、どの場所でも午後に最大となり、その値も0.1-0.3°Cで一様であった。大気比湿は最大となる時刻やその値に関して、時間変動が大きかった。また、それぞれのデータに対してスペクトル解析を行った。

海上風速に関しては,多くの点で1日以外に、7日、14日、30日にピークが存在した。14日と30日の周期のピークは沿岸域よりも外洋域、特に太平洋と大西洋において顕著で、沿岸域での振幅が外洋域より大きかった1日周期とは対照的であった。気温データに対しては、1日以外に、4日、14日、20日、30日にピークが存在した。海面水温では30日周期の変動が太平洋や大西洋では顕著であったが、メキシコ湾ではそれほど顕著では無かった。海面大気比湿に関しては、4日周期と14日周期のピークが多くの場所で見られた。どのデータの関しても、1日周期の変動の振幅の地理的な分布は、調和解析の結果と整合的であった。また、人工衛星TMIによる観測データの収集と解析も行った。TMIは太陽非同期衛星なので観測時刻が一定では無いことから、各地点での日内変動を抽出出来るのではないかと考えていたが、観測データの密度が低いことや日周期変動が海上ではそれほど卓越していないことから、この試みについては成功しなかった。研究の目的は、海上気象パラメータ(風速・海面水温・大気比湿・気温)データの解析によって、全球規模でのこれらのパラメータに関する変動特性、特に日内変動の特性を明らかにすることである。当初は太陽非同期衛星であるTMIデータを用いる事によって、日内変動に関する大きな情報が得られると期待して解析を行ったが、実際にはTMIの観測密度が低く、また、陸上とは異なり海上では日内変動がそれほど規則的ではないために、日内変動について有益な情報をTMIデータだけから得ることは難しいことがわかった。一方、ブイによる海上観測データの解析から、ブイの存在する場所での日内変動については、十分な情報を得ることができた。さらに、高時空間分解能の再解析データを用いて、日内変動についての解析を行った。その結果、当初の目的である海上気象パラメータの日内変動の全球での振幅や位相の分布を得ることが出来た。この点では、最低限の目標は達成できたと考えられる。また、再解析データの解析結果をブイデータの解析結果と比較することによって、その信頼性を検証した。その結果、再解析データの信頼性は、気温と風速については高いが、大気比湿についてはかなり低いことがわかった。一方、研究の目的を複数衛星データの利用によって達成することも当初の計画に含まれていたが、こちらについては、まだ最終的な段階まで至っていない。ただし、複数衛星データの複合化についての検討は既に行っている。当初の計画以上に進展している。ブイデータの収集はKEO, PIRATA, RAMA,NDBC,TAO,TRITONの6種類について実施し、調和解析やスペクトル解析などの統計解析を行った。少し、物足りなさを感じる点は、統計解析の結果に対する考察についてである。もう少し突っ込んだ議論が必要に感じるので、来年度にはこの点を改善することを計画している。また、最初の計画ではTMIデータの収集が予定されていたが、実際にはそれだけにとどまらず、次年度に予定されていた、収集したデータの解析も行うことが出来た。そこで、「当初の計画以上に進展している」と判断される。
錯体触媒反応の開発と制御に関する理論的研究

本研究の目的は、非経験的分子軌道法や密度汎関数法を用いて金属錯体の電子の柔軟性とそれを制御する金属や配位子の電子的要因の解明することにより触媒反応の開発・制御への知見を得ようというものである。主に二つの方面からこの課題に取り組んだ。一つは、実在する触媒反応や有機金属反応の反応機構や選択性発現因子を解析することによって、錯体触媒反応設計への指針を得ようとするもの、もう一つは、電気陰性度や原子半径のような、化学の基礎的概念でありながら必ずしも定量性が明瞭でないものに対して、触媒反応設計へ生かすことができるような新しい尺度を導こうというもの、である。前者に対しては、たとえば、次のような課題に取り組んだ。1)Ru錯体触媒によるオレフィンへの芳香族ケトンのオルCH結合付加の触媒サイクルの機構と領域選択性の制御因子の解明、2)(arene)Cr(CO)_3の構造と電子状態と求電子反応性、3)ホスフェニウム鉄錯体における、14族元素配位子の転移反応の選択性制御因子の解明、4)Pd-Co二核錯体におけるCO挿入反応の機構解明、5)Ru_3(CO)_<12>触媒によるベンゾイミダゾールCH結合活性化の位置選択性発現機構の解明、6)Ru錯体触媒による末端アルキンへの水和における逆マルコウニコフ選択性発現機構の解明。それぞれの触媒反応・有機金属反応に対して、選択性や反応機構を支配する電子的因子を明らかにすることできた。そして、後者に対しては、1)静電ポテンシャルのcritical pointの値を用いたホスフィン配位子の電子的効果の理論的見積もり、2)静電ポテンシャルのcritical pointの値を用いた原子や原子団の電気陰性度の評価法、3)水素化物を用いた原子半径の統一的見積もり、である。本研究の目的は、非経験的分子軌道法や密度汎関数法を用いて金属錯体の電子の柔軟性とそれを制御する金属や配位子の電子的要因を解明することにより触媒反応の開発・制御に貢献することである。今年度は次に示すようなプロジェクトの理論的研究を進めた。すなわち、1)Ru錯体触媒によるオレフィンヘの芳香族ケトンのCH結合付加の触媒サイクルと、2)(arene)Cr(CO)_3の構造と電子状態である。1)では、H_2Ru(CO)(PPh_3)_3錯体触媒による芳香族ケトンのオルト位CH結合のオレフインヘの付加反応の触媒サイクルの反応機構を明らかにするために、B3LYP法とMP2法をもちいた理論計算を行い、その反応機構を明らかにした。すなわち、この触媒サイクルは、通常の酸化的付加とは異なる機構によるオルトCH結合活性化、オレフィン挿入、CC結合生成からなる。律速段階は27kcal/molの活性化エネルギーを要するCC結合生成であり、オルト選択性が発現するCH結合活性化段階ではない。また、C13同位体効果や重水素ラベリング実験の効果の実験事実を説明する結果を得た。2)Cr(CO)_3に配位している、置換ベンゼンのようなアレーンの持つ電子的特徴について、電子密度および静電ポテンシャルのトポグラフィー解析によって検討した。化学結合からみたCrの構造は正八面体型ではなく、プリズム型であること、Cr(CO)_3に配位するとベンゼン環上の静電ポテンシャルの値は正の値に転じ、Cr(CO)_3錯体の電子吸引性が非常に大きく、求核反応を受けやすくなったことが明らかとなった。Rh錯体によるアルカンのカルボニル化触媒サイクルの反応機構、および、Ru_3(CO)_<12>触媒によるベンゾイミダゾールとCOおよびアルカンの三成分カップリング反応における位置選択性発現機構についての、密度汎関数(DFT)法を用いた理論的研究を行った。

前者においては、RhCIL_3触媒による、モデルアルカンであるメタンとCOからアセトアルデヒドが生成するモデル触媒サイクルの全体像を明らかにするとともに、配位子Lとして、モデルホスフィンであるPH_3、実験で使われているPMe_3、求核性の高いカルベン配位子imidazoline-2-ylideneを用いて反応のポテンシャル面を比較することにより、Lの電子的効果について検討した。その結果、どの配位子の場合も触媒サイクルのポテンシャルエネルギープロフィールは似通っており、律速段階はカルボニル挿入反応であること、Lの電子供与性の違いのために、COの結合エネルギーやメタンの酸化的付加の活性化エネルギーが少し影響を受けることが明らかとなった。後者の触媒反応で、窒素原子にα位およびβ位のCH結合が活性化されうるが、実験的にはα位のCH結合活性化が有利であることが報告されている。Ru_3(CO)_<10>(benzimidazole)中間体からは、活性化エネルギーが12.314.2kcal/molと小さい反応経路が存在する。この反応経路のβCH結合活性化の活性化エネルギーは、αCH結合活性化と比べて2kcal/mol小さい。しかし、中間体も遷移状態も立体障害のためαCH結合活性化の場合と比べて不安定であるために、αCH結合活性化の方が有利であると考えられる。Ru錯体触媒による末端アルキンへの水和における逆マルコウニコフ選択性発現機構の解明、および、静電ポテンシャルのcritical pointの値を用いた配位子や官能基の電子的効果の見積もりに関する理論的研究を、主にハイブリッド型密度汎関数(DFT)法(B3LYP)法を用いて行った。前者では、Ru(II)触媒の存在下、H_2O/2-propanlo溶媒中で、水が末端オレフィンに逆マルコウニコフ付加するという、これまでの位置選択性とは異なる触媒反応の位置選択性発現機構を調べた。その結果、逆マルコウニコフ付加は、水からのプロトン付加によるビニル錯体の生成、α水素のRuへの転移によるビニリデン錯体生成、OH^-のα炭素への付加という一連の反応過程よって発現するという結論がえられた。また、含水溶媒中ではこのようなプロトン付加を伴うような反応の可能性を明らかもしたと言うことができる。後者のプロジェクトでは、critical pointの値や位置といった静電ポテンシャルのトポグラフィーの情報を用いて、錯体触媒反応といった反応に電子的影響をおよぼす、配位子や置換基の電子的性質について検討を行った。配位子の電子的効果では、R_3PNi(CO)_3でのホスフィン配位子を対象とし、ホスフィンのσ電子供与性が非共有電子対の静電ポテンシャルの極小値で表されることを明らかにした。また、結合軸にそって存在するbond critical pointとよばれる静電ポテンシャルの極小点の位置および値を用いて、原子や原子団の電気陰性度が簡単な式で表されることを見いだした。このように静電ポテンシャルと経験的な式を用いて、ホスフィン配位子や官能基の電子的効果を知ることができ、このような手段は分子設計や反応設計での基礎的な情報を得るのに有用であると期待される。
小型埋込素子によるソフトヒーティングハイパーサーミアに関する研究

本研究で採用しているソフトヒーティング法は,感温磁性体と金属環を組み合わせることにより,自動温度制御機能と高発熱を同時に実現することが可能な唯一のハイパーサーミア用デバイスである.今回は,そのデバイスの更なる小型化に着目し,上記の手法を応用した感温磁性粉末のハイパーサーミアへの可能性を検討した.また,腫瘍に対する効果の確認された針状埋込発熱素子の加温可能範囲について,数値解析法を用いることで検討を行った.金属被膜を施した感温磁性粉末の温度制御機能と高周波磁界中での発熱特性については既に明らかにしているので,今回の検討事項としては,金属被膜を施した感温磁性粉末の金属被膜厚に関して,その厚みを変化させたときの発熱特性についてシミュレーションと実験から検討を行った.まず,シミュレーションについては,市販の磁場解析ソフトを用いてモデルを作成し,解析を行ったところ,粉末量固定の場合,発熱量が最大となる最適金属被膜厚なるものを確認することができた.さらに,検証を行うために,種々,金属被膜厚を変化させた発熱粉を用いて実験を行ったところ,同様の傾向が確認された.このことから,粉末状埋込素子の設計が可能になり,より治療効率の高い埋込デバイスを開発していくことが可能になる.続いて,針状埋込発熱素子の加温可能範囲に関して検討を行った.第一種境界条件を適用した二次元の熱伝導方程式を解くことにより,42.5°C以上に加温することが可能な発熱素子からの距離について解析を行った.その結果,腫瘍サイズと発熱素子の配置方法・発熱素子温度の関係を導くことが可能になり,ハイパーサーミア時における治療プロトコルを進捗させることができた.本研究の主要目的は,感温磁性体を用いることにより,自働温度制御機能を持たせ,さらに磁性体を金属環で取り巻いた構造の発熱素子を用い,体外から高周波磁界を印加するソフトヒーティング法の実現を目指している.今回は,ハイパーサーミアの有効性が知られているメラノーマ(悪性黒色腫)に対して我々が手掛けている複合型発熱素子を刺入し,高周波磁界を印加することによる腫瘍抑制効果の確認と,埋込デバイスの小型化を目指した感温磁性粉末によるソフトヒーティング法の可能性を検討した.検討事項としては,Ni-Cu-Zn系フェライト(0.6mm×0.6mm×10mm,キュリー温度:70°C)と金属環(材質:Au,厚さ:0.002mm)から構成される複合型素子を2本あるいは4本用い,マウスの腫瘍(マウスB16-melanoma,腫瘍サイズ:直径約10mm程度)に対して加温実験を行った.マウスは,それぞれの条件(素子本数)に対して3匹ずつ使用している.励磁条件は,周波数200kHz,磁束密度3mT,加温時間は20分とした.素子は,5mm間隔に配置した.加温後,腫瘍サイズの測定を1週間行った.加温を行っていないマウスは腫瘍が増殖し,七日後にはそのサイズが10倍程度にまでなっているのに対し,加温を行ったマウスの腫瘍は,2本刺入した場合ではコントロールよりも腫瘍の増殖が66%程度に抑えられている.さらに4本刺入した場合では,腫瘍縮小効果が顕著に現れており,中には,腫瘍の増殖が1週間もの間抑えられているマウスも存在した.以上より,今回用いたサイズ程度の腫瘍であれば,4本刺入して加温することで優れた腫瘍抑制効果が得られ,本方式の実用化検討に係る基礎事項の確認が行えた.続いて,金属被膜型フェライト顆粒に関して検討を行った.Ni-Cu-Zn系フェライト粉末(一粒子のサイズ:約0.35-0.5mm,キュリー温度70°C)にAgペーストを焼き付けて金属被膜を形成した.被膜なしに比べて被膜がある発熱体は,高い温度上昇を示し,被膜ありの発熱体では,キュリー温度付近において温度制御機能が働いているのも確認することができた.このことから,粉末状のフェライト顆粒において金属被膜をもたせることで,温度制御と高発熱を実現できることが確認でき,発熱体の小型化が期待できる.本研究で採用しているソフトヒーティング法は,感温磁性体と金属環を組み合わせることにより,自動温度制御機能と高発熱を同時に実現することが可能な唯一のハイパーサーミア用デバイスである.今回は,そのデバイスの更なる小型化に着目し,上記の手法を応用した感温磁性粉末のハイパーサーミアへの可能性を検討した.また,腫瘍に対する効果の確認された針状埋込発熱素子の加温可能範囲について,数値解析法を用いることで検討を行った.金属被膜を施した感温磁性粉末の温度制御機能と高周波磁界中での発熱特性については既に明らかにしているので,今回の検討事項としては,金属被膜を施した感温磁性粉末の金属被膜厚に関して,その厚みを変化させたときの発熱特性についてシミュレーションと実験から検討を行った.まず,シミュレーションについては,市販の磁場解析ソフトを用いてモデルを作成し,解析を行ったところ,粉末量固定の場合,発熱量が最大となる最適金属被膜厚なるものを確認することができた.さらに,検証を行うために,種々,金属被膜厚を変化させた発熱粉を用いて実験を行ったところ,同様の傾向が確認された.このことから,粉末状埋込素子の設計が可能になり,より治療効率の高い埋込デバイスを開発していくことが可能になる.続いて,針状埋込発熱素子の加温可能範囲に関して検討を行った.第一種境界条件を適用した二次元の熱伝導方程式を解くことにより,42.5°C以上に加温することが可能な発熱素子からの距離について解析を行った.

その結果,腫瘍サイズと発熱素子の配置方法・発熱素子温度の関係を導くことが可能になり,ハイパーサーミア時における治療プロトコルを進捗させることができた.
老化に伴う臓器局在性自己免疫疾患の発症機序に関する実験的研究

NZB/W,MRL/Lpr,SL/Niなどの系統的自己免疫疾患マウスにしばしば唾液腺炎、腎血管炎などの臓器局在性自己免疫疾患が随伴することはよく知られている。老化に伴う免疫異常がある種の臓器局在性自己免疫疾患の発症に関与している可能性を明らかにすることを目的とし、加齢の進行したC57BL/6マウスの全身諸臓器を詳細に検索した。[材料と方法]老人研飼育老化マウスC57BL/BNCrjを使用。月齢3ヶ月・24ヶ月までの雌雄126匹につき、通常の光顕的観察の他、凍結切片を用いた免疫組織化学的観察(ABC法)を実施した浸潤細胞亜群の解析を行った。また、老化マウスに於ける血中自己抗体の検出を間接螢光抗体法にて実施した。[結果]老化マウスに多臓器に及ぶ自己免疫性病変の発症が認められた。即ち、雌雄マウスとも唾液腺炎、腎血管周囲炎、膵ラ氏島炎、肺血管周囲炎、肝内胆管炎の自然発症をみた。巣状リンパ球浸潤(臓器炎)は12ヶ月、18ヶ月、24ヶ月と加齢の進行とともに頻度、程度とも増強する傾向がみられた。免疫組織化学的に臓器浸潤細胞の表現型を解析した結果、Thy-1.2陽性T細胞が主体で(80%)、その亜群としてはL3T4陽性リンパ球が優位(70%)でLyt-2陽性リンパ球は10%前後であった。またlgs陽性細胞は4%-9%に過ぎなかった。老化マウス血中の自己抗体を間接螢光抗体法にて検索した結果、老化マウスに高頻度に検出された。その局在は、唾液腺導管上皮、腎尿細管上皮・基底膜、膵ラ氏島細胞、肺細気管支上皮、肝細胆管上皮であった。[考察]老化の進行したC57BL/6マウスに高頻度に多臓器にわたる自己免疫性病変化の自然発症をみたとこは、ある種の臓器局在性自己免疫疾患は老化に伴う免疫異常を基盤にして発症する可能性が示唆された。
CD8 陽性 T 細胞におけるヒストン修飾による機能及び分化制御の解明

本研究では、CD8陽性T細胞の機能・分化におけるヒストン修飾の制御機構の解析を行った。ヒストン修飾(ChIP-Seq法)と遺伝子発現(マイクロアレイ法)を活性化CD8陽性T細胞において比較した結果、H3K4me3とH3K9acは遺伝子発現と正の相関があった。これはナイーブ細胞、メモリー細胞において同様であった。CD8陽性T細胞のエフェクター分子のヒストン修飾の刺激後の時間経過を調べたところ、エフェクター機能と相関する結果であった。次に、ヒストンメチル基転移酵素とヒストン脱メチル化酵素において、刺激後に発現が上昇する一群と低下する一群を見いだし、活性化後のヒストンメチル化の変化に関与していると推測された。以上の結果より、CD8陽性T細胞の機能・分化において、ヒストンメチル化が変動して遺伝子発現を調節している事が示唆された。CD8陽性T細胞の分化及びエフェクター機能がどのように制御されているかはいまだ不明である。申請者らはエピジェネティクス機構の中でもヒストン修飾による遺伝子発現の制御が、CD8陽性T細胞の機能・分化において重要であることを報告してきた。本研究では、ヒストン修飾がどのようにCD8陽性T細胞において制御されているかを調べるために、CD8陽性T細胞の機能・分化におけるヒストン修飾の制御機構の解析を行った。まず、ChIP-Seq法を用いてゲノムワイドにヒストンのメチル化とアセチル化のプロファイルを未刺激と刺激後のCD8陽性T細胞において調べ、同様にマイクロアレイ法にて調べたゲノムワイドな遺伝子発現と比較した。その結果、未刺激と刺激後のCD8陽性T細胞の両者とも、H3K4me3とH3K9acは遺伝子発現と正の相関があり、H3K27me3は負の相関を認めた。ナイーヴ細胞、セントラルメモリー細胞、エフェクターメモリー細胞においても比較したが、同様の結果であった。続いて、ヒストンメチル基転移酵素とヒストン脱メチル化酵素の発現をCD8陽性T細胞において調べた。その結果、刺激後に発現が上昇する一群と低下する一群を見いだした。これらの酵素群が、CD8陽性T細胞において、活性化後のヒストンメチル化の変化に関与しているものと推測された。以上の結果は、CD8陽性T細胞の分化及びエフェクター機能発現の過程において、ヒストンメチル化が変動して遺伝子発現を調節している事を示唆している。本研究により、CD8陽性T細胞におけるヒストン修飾の制御ネットワークの一端を明らかにする事が出来たと考えられる。申請者らはエピジェネティックス機構の中でもヒストン修飾(ヒストンアセチル化・メチル化)による遺伝子発現の制御が、CD8陽性T細胞の機能・分化において重要であることを報告してきた。本研究では、ヒストン修飾がどのようにCD8陽性T細胞において制御されているかを調べるために、CD8陽性T細胞の機能・分化に重要な役割を持つヒストンメチル化修飾酵素の同定及び機能の解析を行っている。まず、メモリーCD8陽性T細胞で特異的に発現しているヒストンメチル化修飾酵素の同定するために、マウスCD8陽性T細胞からナイーヴ細胞(CD62L陽性、CD44陰性)とメモリー細胞(CD62L陰性、CD44陽性)を分離した後、total RNAを抽出し、cDNAを作成した。これらのcDNAを用いて、ヒストンメチル化酵素とヒストン脱メチル化酵素の遺伝子発現を定量的PCR法にて比較したところ、メモリーCD8陽性細胞において特異的に発現している酵素としてヒストンメチル化酵素Ezh2とNsd1、ヒストン脱メチル化酵素Fbxl10を同定した。現在、これらの酵素の遺伝子発現をshRNA法を用いて抑制する実験系を確立しているところである。また、同時にCD8陽性T細胞の機能・分化において重要な転写因子であるEomesの結合部位とヒストンメチル化(H3K4me3)の関連を、エフェクター分子のPerforinのプロモーター領域においてクロマチン免疫沈降により調べた。その結果、Eomesが結合している部位ではH3K4me3量が多い事が判明した。これらは、CD8陽性T細胞におけるヒストンメチル化の制御ネットワークの解明につながる重要な結果であるとかんがえられる。本研究において一番重要な実験であるマウスCD8陽性T細胞機能・分化において重要な役割を果たすヒストンメチル化修飾酵素の同定は終了した。続いて、同定した酵素の遺伝子発現を抑制する実験系を構築している所である。マウスCD8陽性

T細胞に遺伝子を導入するためにレトロウイルスを用いたところ導入効率が悪く、アデノウイルスを用いたところ細胞傷害が起こり、いずれも本実験には適さないと考えられた。レンチウイルスベクターpLKO.1を用いてGFP遺伝子を導入したところ、効率は良好であった。今後、レンチウイルスを使ってヒストンメチル化修飾酵素のknock down実験を行う予定である。また、ヒストンメチル化修飾酵素複合体の同定の予備実験として、この複合体を形成する分子の候補の一つであるEomesに関して検討を行った。その結果、CD8陽性T細胞のエフェクター分子であるPerforinのプロモーター領域において、Eomesの結合部位のH3K4me3量は多い事が分かった。この事から、Eomesとヒストンメチル化酵素が共同して働いている事を示唆される。以上より、本研究はおおむね計画通りに進行していると考えられる。マウスCD8陽性T細胞機能・分化において重要な役割を果たすヒストンメチル化修飾酵素の機能、ヒストンメチル化修飾酵素が形成する複合体、その複合体中の分子のCD8陽性T細胞における機能の解明を調べる予定である。これらの結果は、CD8陽性T細胞におけるヒストンメチル化の制御ネットワークの解明につながる。細胞分化の一つのモデルとしての末梢血液中のCD8陽性T細胞を用いて、ヒストンメチル化を調節するエピジェネティックス機構を明らかにする事により、将来的にCD8陽性T細胞の分化・機能を人為的に操作する事が可能になると申請者は考えている。CD8陽性T細胞はウイルス免疫、腫瘍免疫の主要なエフェクター細胞である。本研究の結果からは、様々なウイルスに対するワクチンの効率的な作成、CD8陽性T細胞による腫瘍への攻撃を強める免疫治療などへの臨床応用が期待される。マウスCD8陽性T細胞機能・分化において重要な役割を果たすヒストンメチル化修飾酵素の機能の解明:同定したヒストンメチル化修飾酵素発現をマウスCD8陽性T細胞においてレンチウイルスを用いてshRNA法により抑制し、転写因子(Eomes、T-bet、Blimp-1など)やエフェクター機能分子(Gzmb、Prf1など)の発現の変化をmRNAレベルや蛋白レベルで調べる。同時にshRNAを導入した細胞におけるヒストンメチル化の量を解析し、上記の遺伝子や蛋白の発現変化と相関があるかを確認する。同定したヒストンメチル化修飾酵素の複合体の解明:ヒストン修飾酵素は転写因子、DNAメチル化酵素、他のヒストン修飾酵素と複合体を作り、標的遺伝子の発現を制御している。ヒストンメチル化修飾酵素と結合している蛋白を、免疫沈降法とウェスタンブロティング法を組み合わせる事により同定する。同定したヒストンメチル化修飾酵素複合体のCD8陽性T細胞における機能の解明:CD8陽性
QT延長症候群における心筋カルシウムチャネル(CaV1.2)異常のメカニズム解明

これまでに我々が集積した遺伝性心臓突然死症候群、約5000人のコホートにおいて、これまでに得られた知見から患者の病態を再評価するとともに心電図上の特徴を確認した。また明らかに家族性に発症し、特徴的な遺伝性不整脈の所見を呈しながら遺伝子異常を同定できていない症例を抽出し、CACNA1C遺伝子変異を検索した。その結果、これまで1%未満の稀な異常であると考えられてきたQT延長症候群8型(LQT8)においてLQTSの中で3番目に頻度が高いとされている3型(SCN5A遺伝子変異)とほぼ同等の検出率を示した(約2%)。これは2014年に発表した我々の報告から矛盾しないものであったがLQT8患者数が当時の約3倍となり、古典的なTimothy症候群の患者も3名同定された。これらLQT8患者の臨床像と心電図的特徴を解析した。LQT8患者の中でlate-appearance Twaveを認めた症例は高率に重症な臨床像を呈しており、これまでの機能解析の結果から変異によるCa電流量の変化が大きいほど同様の心電図変化を呈することが示唆された。この特徴を、よく似た心電図変化を呈するLQT3型と比較した論文を作成した(現在査読付学会誌に投稿中である)。また京都大学と共同で研究を進めていたCACNA1C-A582D遺伝子変異をiPS細胞に発現させ、ジルチアゼムへの反応を確認した論文の共著者として作成に協力した(現在投稿中)。上記の成果および並行して派生したQT延長症候群の遺伝子変異に関する新たな知見について適宜国内の学会にて発表を行った。平成29年度は、QT延長症候群8型(LQT8)の原因遺伝子であるカルシウム電流に深く関与しているリアノジン受容体の遺伝子異常がQT延長に及ぼす可能性について検索した。現在我々が有している約2300家系のうち、リアノジン受容体遺伝子変異が同定されているものは117名おり、その大半がカテコラミン誘発性多型性心室頻拍(CPVT)の患者であったが、CPVTの臨床像を呈さず、LQTSのみの臨床像を呈していたものが15名確認された。リアノジン遺伝子異常は、LQTSの原因遺伝子である可能性は示唆されつつもまだ正式に確立されていないが、リアノジン遺伝子変異を持つLQTS患者は致死的不整脈発作など重篤な臨床像を示している症例が多かった。また、他のLQTS原因遺伝子が同定されている患者のうち、リアノジン遺伝子多型を合併して有している者に関しては、同一家系であっても有さない者と比較して重症であった。これらの結果より、リアノジン受容体遺伝子がLQTSの原因遺伝子として正式に確立されることは早急な課題であると考えられており、検索と評価を進めている次第である。上記の内容について、平成29年8月にスペイン・バルセロナで開催された欧州心臓病学会、9月に横浜で開催されたアジア太平洋不整脈学会、30年3月に大阪で開催された日本循環器学会学術集会総会において演題発表を行った。その他、LQTSについての共同演者として上記学会にて複数の演題発表に協力し、また論文共著者として作成に助力(現在投稿中)している。平成29年度は研究成果について学会発表を目標としており概ね到達できた。30年度は研究成果について論文作成・投稿の予定であり、現在既に着手している。現在、LQT8の臨床的特徴について論文作成中である。今夏には投稿予定としている。
古典籍・古文書解読のための自習システムの開発

古典籍・古文書解読のための自習システムとして、PIP(PartialImesProcessor)を開発した。PIPの機能を簡単に列記すると、縦書き右から左へ展開するテキストデータベースと画像データベースのn対nの対応が可能である。入力訂正システムを別途用意、ユニコード外字の貼り付け、全文検索、縦書き表示が可能、テキストデータベースと画像データベースとを二つのディスプレイ画面で表示できるなどの特性を有する。開発中のためシステムとしての安定性には問題を抱えているが、日本語環境における学術支援システムとしての先進性を備えていると自負している。日本語のテキスト処理に関しては既に処女地はなくなっているが、日本語環境における学術支援システムとして、画像とテキストの対応処理への需要は高い(筆跡認定や蒐集、バーチャル文書館の処理、彫刻絵画など二次元資料化への応用、各種教育システムや教材の開発など広汎なが期待される)。しかし、現実には従来人が行ってきた切り貼り程度の作業も簡単ではない(筆跡の判定は従来字体の比較を根拠としているのであるが)。システムとしての安定性の確保、需要に応じた個別のインターフェイスの改良、画像の線的処理と任意切り出し、画像登録の半自動化などがなお当面の課題を残す。その他としては、レイヤー処理や二値化による自動画像修復技術の導入、写本版本用のOCRの開発などを視野に入れて開発を継続すれば、文化財全体を扱えるものとなる筈である。PIPの部分画像の切り出しと、それを文字列に関係付ける作業は現段階では目視によって行うしかないのが現状であり(例えば写経のように下敷きを用いて謹直に書写され、行数と一行文字数が固定している場合には、本研究では、行単位での切り出しと文字列との関係付けを自動的におこなうところまでは完成しているのであるが)、教材の如く限られた史料について、一度入力処理を施したものを繰り返して使用する様な場合には、煩を厭わず部分画像の切り出しと文字列との関係付け作業を行っても余りある効果が得られるが、膨大なデータベースを構築する場合には、より改善される必要がある。その場合、OCRで開発されているような<画像と認識結果の同期的表示>技術を導入すれば比較的簡単にこの技術的障害を乗り越えることができるであろう。しかし、例えば書簡など、女房奉書などがその好例であるが、毛筆による連綿で書写され、しかも一行としてのコントロールが困難なものについては、自動化はやや困難であるかもしれない。とかく写本は一行の文字数や文字の大小が不等で処理に人手がかかり、当面この課題の克服には時間がかかると予想される。本年度の本研究の研究実績は以下の五点に要約できる。1.システム開発方針の確定と機器導入研究計画に沿って研究期間各年度ごとのシステム開発方針と目標を策定するとともに、開発に関わるハード・ソフトを導入して開発環境を整備した。設備機器導入に関しては多言語環境があつかえるWindows 2000の発売にともない若干の遅れはあったが、年度内に実施することができた。設備環境に関して次年度以降は殆ど追加導入する必要がない見通しである。

2.データ記述方法の確定資料データの記述方式を検討し、その方針に従って記述要領を作成するとともに、先行研究を行っている研究者に参考意見・評価を徴した。この課題については十四年度の重要課題として継続する必要がある。3.基幹DBシステムの設計と開発処理システムの基礎となる文字列と画像DBを構築し、両方のDBを有機的に結合し、画像情報に対応する文字列情報を表示するための基幹システムを開発するため、概要設計・詳細設計を行い、β版を開発することにほぼ成功した。4.教材資料の選定と蒐集本研究の目的にかなった良質の教材を確保するとともに資料の調査・撮影作業をおこなった。また、最近発売された電子メデアによる出版物の構造分析をおこなった。この研究はまだ十分でなく、継続する予定である。5.教材データの生成蒐集した資料を文字列・画像に分けてデータ化し、DBシステムを稼働させて逐次入力している。この研究は本年度末より、来年度初めにかけて研究分担者で分担することにして実行中である。本年度の本研究の研究実績は以下の四点に要約できる。1.基幹DBシステムの設計と開発昨年度までに処理システムの基礎となる文字列と画像DBを構築し、両方のDBを有機的に結合し、画像情報に対応する文字列情報を表示するための基幹システムを開発するため、概要設計・詳細設計を行い、β版を開発することにほぼ成功した。これを承けて本年度は、部分画像処理と画像に対応するテキスト部分の対照処理を中心に開発を行った結果、画像の自動取り込みについて多くの未解決の課題があることが判明した。この課題については引き続き来年度の重要課題として検討する必要がある2.データ記述方法の確定史料データの記述方式を検討し、汎用性や可塑性を十分配慮した上で、あらましの記述要領を作成するとともに、先行研究を行っている研究者より参考意見・評価を徴した。カスタマイズ・オーサリング改善についてはなお、大きい課題を抱えているため、引き続き情報収集を行い解決に努めていく。3.教材資料の選定と蒐集本研究の目的にかなった良質の教材を確保するとともに、資料の調査・撮影作業を行った。所蔵者の資料使用許諾については難航している。また、最近相次いで発売された電子メデアによる大量データを扱う出版物の構造分析を行った。4.教材データの生成蒐集した資料を文字列・画像に分けて電子データ化し、DBシステムを稼働させて逐次入力している。これらの作業は昨年度末から本年度にかけて、研究分担者の間で分担しながら実行中である。来年度も引き続き入力作業を継続する。(1)基幹DBシステムの設計と開発14年度までに処理システムの基礎となる文字列と画像DBを構築し、両方のDBを有機的に結合し、画像情報に対応する文字列情報を表示するための基幹システムを開発するため、概要設計・詳細設計をおこない、β版を開発することにほぼ成功した。
液体金属鉛リチウム場における溶存酸素・材料界面特性の同時評価

(1)粒状Pbと粒状Liを予め混合した状態で加熱し合金を合成する手法を開発した。意図しない高融点合金の合成を回避し目的の組成の合金の合成に成功した。原料に含まれる不純物が合成後の合金の純度に影響する機構について昇温ガス脱離分析法を用いて明らかにした。(2)溶融鉛環境下において、Y2O3やZrO2のように大きな抵抗を有する酸化被膜の電気的情報を電気化学インピーダンス法(EIS)によりIn-situで取得可能である事がわかった。(3)溶融鉛中において、固体電解質センサーを用いて溶存酸素濃度を監視しながら、EISによりZr酸化物の性状をIn-situで評価する事に成功した。液体金属鉛静止場における浸漬材料の表面酸化挙動を、電気化学インピーダンス法を用いてオンライン評価した。試験材料として、核融合炉の候補構造材料である低放射化フェライト鋼JLF-1(Fe-9Cr-2W-0.1C)やSUS316(Fe-18Cr-12Ni-2Mo)、これらの鋼材構成元素である鉄とクロム、表面に酸化物が形成された場合に機能性材料(水素透過防止膜や絶縁被覆)としての機能が期待されるイットリウム、エルビウム、ジルコニウム、アルミニウムを用いた。30ccの液体鉛をアルミナ坩堝に充填し、環境雰囲気を空気もしくはAr(純度99.999%)の条件で、試験材料の短冊状試験片を電極として浸漬し、接液界面の構造を電気化学インピーダンス法により評価した。参照極としてSUS316ワイヤーを浸漬した。測定結果をボード線図とナイキスト線図として表し、時定数などの情報から、接液界面に形成された酸化被膜の物性、膜厚、クラックの有無などを評価した。浸漬測定試験後、電極の表層に形成された酸化物の金相観察を実施した。400°Cから600°Cの条件で浸漬試験を実施した結果、材料表面に形成された酸化物の電気特性に応じたインピーダンス応答を捉える事に成功した。鋼系の材料(JLF-1, SUS316,鉄,クロム)の場合には、酸化被膜が形成されるケースがあるものの、電気抵抗が小さいため検出する事ができなかった。イットリウムやジルコニウム、アルミニウムの浸漬試験では、得られたインピーダンス応答から界面に形成された酸化被膜の物性とその厚さを評価する事ができた。浸漬試験後の金相観察から得られた酸化被膜の性状は、電気化学インピーダンス測定から推定された性状と良く合致した。2000時間程度の連続浸漬試験を実施し、液体金属中の酸化被膜の成長の挙動をオンラインで評価した。鉛リチウム合金、リチウムに関しても同様の試験を開始した。イットリア(Y2O3)やジルコニア(ZrO2)は、熱力学的に極めて安定であり、核融合炉液体ブランケットのトリチウム透過防止膜や耐食膜として期待されている。金属イットリウムと金属ジルコニウムの試験体を大気中において酸化させることにより、これらの酸化物を表面に形成させた。これらの試験体を液体金属中に浸漬させる前に、X線解析装置(XRD)、電子線マイクロアナライザ(EPMA)等の分析を実施し、形成されている酸化被膜の厚さやクラックの存在などの性状を明らかにした。形成されている酸化被膜は、Y2O3、ZrO2共に膜厚が不均一であり、膜内には構成元素の濃度分布が存在している事がわかった。高温のアルゴン雰囲気下において電気化学インピーダンス計測が可能な装置を開発し、これらの酸化被膜を有する試験体に対して計測を実施した。これらの酸化被膜の性状について、気相中で電気的情報をオンラインで獲得する事に成功した。得られたインピーダンス情報をナイキストプロットとして纏めたところ、得られた容量性半円は歪んでおり、酸化被膜を含む界面構造はCPEを含む電気回路として評価できる事がわかった。これは、膜内に時定数の分布がある事が示唆しており、膜内に濃度分布が存在する事実によく合致する。また、この歪んだ容量性半円に対してフィッティングを行い、評価した膜厚は、EPMAの分析結果から評価した調和平均の膜厚に近い事がわかった。同時に、この測定手法の液体金属試験前に実施する高温条件の校正方法を見出したと言える。また、温度条件を変化させる事により、これまで十分に明らかにされていなかった酸化物の抵抗率(Ohm/m)などの物性の評価も可能である事がわかった。得られた抵抗率は、バルクの焼結体よりも一桁程度小さい事がわかった。液体鉛リチウム合金(Pb-Li)は、核融合炉の液体トリチウム(T)増殖材として期待されている。液体ブランケットのT透過防止膜や耐食膜として、イットリア(Y2O3)やジルコニア(ZrO2)等の酸化物コーティングが開発されてきた。本研究の目的は、固体電解質センサーと電気化学インピーダンス法(EIS)を応用し、高温の液体金属環境下における機能性被覆の状態をIn-situで定常診断する手法を開発する事である。主な研究成果は以下の通りである。(1)大気環境下の予備酸化処理により金属Y及びZr表面に形成される酸化被膜の形成機構を、重量増加測定と金相観察により評価した。Ar雰囲気下(773K)でEIS測定を行い、酸化被膜の膜厚や組成を示唆する情報をIn-situで獲得する事に成功した。

得られたEISの情報から酸化被膜の膜厚や組成などを評価したところ、重量変化や金相観察の結果に良く合致する事が分かった。(2)酸素飽和条件の溶融鉛中へ浸漬したY表面の酸化挙動を、648K973Kの温度条件においてEIS法を用いてIn-situ評価する事に成功した。EIS情報が示唆した酸化被膜の性状は浸漬後の金相観察により得られた情報と良く合致した。(3)溶融Pb-Li中に浸漬した予備酸化YのEIS評価を実施し、酸化被膜の還元・喪失挙動を得る事に成功した。(4) EIS情報からYやZrの表面に形成される酸化被膜内にクラック(表面に平行方向)が発生を検出可能である事が示唆された。(5)低酸素濃度条件の溶融Pb(698-898K)中に、大気中で予備酸化処理を施したZr試験片を浸漬し、酸化被膜が安定に機能する事を明らかにした。YSZタイプの固体電解質型酸素センサーも同時に浸漬し、EISによる酸化膜の構造及び健全性のIn-situ評価に加え、溶存酸素ポテンシャルのオンライン評価を同時に実施する事に成功した。(1)粒状Pbと粒状Liを予め混合した状態で加熱し合金を合成する手法を開発した。意図しない高融点合金の合成を回避し目的の組成の合金の合成に成功した。原料に含まれる不純物が合成後の合金の純度に影響する機構について昇温ガス脱離分析法を用いて明らかにした。(2)溶融鉛環境下において、Y2O3やZrO2のように大きな抵抗を有する酸化被膜の電気的情報を電気化学インピーダンス法(EIS)によりIn-situで取得可能である事がわかった。(3)溶融鉛中において、固体電解質センサーを用いて溶存酸素濃度を監視しながら、EISによりZr酸化物の性状をIn-situで評価する事に成功した。本手法は、逆問題としての課題があり、オンライン評価における信頼性向上を図る必要があった。そこで、あらかじめ金属試験片に対して金属酸化処理を行い、対照する酸化被膜に近い性状の酸化被膜を形成させ、高温条件で電気化学インピーダンス法を行う事により、校正手法や計測精度の課題解決に見通しを得ることができた。現在は、高温不活性ガス雰囲気条件および高温液体金属鉛条件における計測結果が得られているが、これらの結果の妥当性を評価できた事により、今後進めるリチウムや鉛リチウムなどの高還元雰囲気下における計測の結果評価の精度向上に大きく寄与したと考えられる。核融合炉工学(1)酸素ポテンシャルと酸化物の安定性の相関評価これまで、高温液体金属環境下への電気化学インピーダンス法の応用について集中的に実施し、計測により得られるインピーダンス情報の評価について大きく前進した。そこで、液体金属の種類を変えて、酸素ポテンシャルが低い条件における酸化物の挙動評価を実施する。その際、酸素濃度センサーにおいて酸素ポテンシャルの評価を試みる。(2)コーティング材料の評価MODやMOCVD法などにより製膜した被膜に対して、本研究で開発した電気化学インピーダンス法を応用し、高温ガス環境下における被膜の安定性や液体金属環境下における挙動を明らかにする。本研究の目的は、液体増殖材中の溶存酸素ポテンシャルとそれに応じて材料接液界面に形成される酸化物などの腐食生成物との相関を、それぞれのオンライン評価により明らかにする事である。溶存酸素ポテンシャルが比較的高い条件にある鉛を用いた実験ではあるものの、接液界面に形成される酸化被膜の性状(組成や膜厚)を電気化学インピーダンス法によりオンラインで評価する事に成功した。