hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電気磁気効果による反強磁性ドメイン反転特性の解明

薄膜化することで、制御に必要なエネルギー(EH積)が23桁も増加してしまうことがデバイス応用の可否に関わる深刻な問題となっているが、昨年度までの取り組みにより、電界磁界中冷却の際に支配的となるエネルギーを記述する式を提案することに成功し、Cr2O3から少量の磁化が生じるときに小さなEH積での磁化反転が可能であることを提唱した。H29年度はこのモデルの実証と、Cr2O3への磁化の付加・制御方法の確立に取り組んだ。モデルの実証に当たっては、我々が作製するCr2O3薄膜には微量の磁化が生じていることを発見し、その磁化を利用した反強磁性ドメインの低エネルギー反転を実証することに成功した。加えて、交換バイアスの大きさを変化させた試料に対して系統的に反強磁性ドメインの反転実験を行うことで、提案したモデルの妥当性も実証した。これらにより、反強磁性ドメイン反転エネルギーの低減の目途が立った。一方で、無置換Cr2O3に生じる磁化は大きくなく、更に制御ができないため、低エネルギー反転の実現は、Cr2O3の膜厚が厚い領域に限られていた。本年度はこの磁化の制御方法の確立にも取り組み、Cr2O3へAlやIrなどの異種元素のドープを行うことで磁化を付加することができ、そのドープ量とドープ種を変えることで、それぞれ磁化の大きさと方向を制御できることを見出した。これにより、実応用で重要となる膜厚の薄いCr2O3薄膜の反強磁性ドメインの低エネルギー反転への目途を立てた。本年度の取り組みにより、Cr2O3の電気磁気効果と交換バイアスを利用した磁化の電界制御のデバイス応用の可否に関わる大きな問題となっていた、薄膜化に伴う制御に必要なEH積の増大の最大の原因を突き止め、実際に、低エネルギーで反強磁性ドメインが反転することを実験で示すことに成功した。加えて、前年度に提唱した、電界磁界中冷却の際に支配的となるエネルギーを記述する式の妥当性を示すことにも成功した。これらの成果は電気磁気効果を用いた反強磁性ドメインの反転の機構の解明に大きく寄与するものであり、大きな進捗が得られたといえる。また、薄いCr2O3薄膜においても低エネルギーで反強磁性ドメインを反転させるために必要となるCr2O3の磁化の制御においても、ドーピングによる磁化の制御方法を確立することに成功し、大きな進展がみられた。以上のことから、当初の計画に加えて新たに見つかった課題に対しても進展がみられていることから、当初の計画以上に進展していると考えられる。次世代のスピン制御技術として磁化の電界制御が注目されており、Cr2O3の電気磁気(ME)効果と交換バイアスを利用した磁化の電界制御は、本研究者らが世界で初めてCr2O3薄膜でME効果を観測したことから、デバイス応用に向けた有用な候補の一つとなっている。薄膜化することで、制御に必要なエネルギー(EH積)が23桁も増加してしまうことがデバイス応用の可否に関わる深刻な問題となっているが、昨年度までの取り組みにより、Cr2O3から少量の磁化が生じるときに小さなEH積での磁化反転が可能であることを実証し、Cr2O3への異種元素ドープによって磁化を付加し、かつ、その磁化の大きさと方向を制御できることを見出した。H30年度は、磁化を制御したCr2O3を用いた反強磁性ドメインの反転制御を試み、Cr2O3の表面反強磁性スピンと同じ方向の磁化を付加した試料、具体的にはAlをドープした試料において、低エネルギーでの反転が可能であることを明らかにした。これによって、実応用で重要となる膜厚の薄いCr2O3薄膜の反強磁性ドメインの低エネルギー反転への目途が立った。しかし、実際に100nmを切るような薄いCr2O3薄膜の反強磁性ドメインの反転は実現できていない。これは、スパッタ法で作製したCr2O3薄膜には特に成長初期で欠陥が入り、薄い薄膜では絶縁性が得られなかったためである。
高分子電解質とタンパク質との複合体形成に関する研究

タンパク質は生体系の主要成分であるが、その分子構造は極めて複雑である。従って、簡単な分子構造を持つ高分子電解質との複合体形成を詳細に研究することは、生体系で起こる複雑な分子間相互作用を解明する為の有力な手掛かりとなる。さらに、高分子/タンパク質分子間の相互作用を制御して、特定のタンパク質を選択的に分離(targetting separation)したり、タンパク質の固定化・安定化(修飾法)を行なう為の、新たな高分子化学的技術の発展につながる。しかしながら、複合体の構造と形成機構に関しては今だに不明な点が多く、この問題を重点的に研究する必要性が指摘されている。本研究プロジクトは、高分子電解質/タンパク質系の複合体形成に関して、その構造と形成機構の解明を目的としており、それぞれの研究者が既に経験を持つ手法を用いて日米共同で実施する実験及び理論的研究である。具体的にには、(1)種々のpHとイオン強度下で濁度滴定法により複合体形成を検討した。(2)水可溶性の複合体が形成する条件下で、動的光散乱及び電気泳動光散乱実験を行ない、複合体の形状を明らかにした。さらに、実験結果を濁度滴定の結果と比較しながら、複合体の形成機構を議論した。(3)ライソザイム/高分子電解質複合体の溶菌活性を検討し、複合体の構造と関係ずけて議論した。(4)複合体形成反応を理論的に検討する為のモデルの構築を進めた。その結果、以下の結論が得られた。タンパク質と高分子電解質を含む水溶液を混合すると、最初に、一本のポリイオン鎖に多数のタンパク質分子がCoulomb力を媒介として結合した、分子内複合体(intra-molecular complex)が形成される。続いて、この分子内複合体が互いに会合して相分離を起こすが、その過程は二通りあり、塩無添加系又は塩濃度が低い場合は、無定形な凝集体(沈殿物)を作る。これに対して、比較的高い濃度の塩が添加された系では、コアセルベーションを起こすと考えられている。ここで、塩無添加系では、ポリイオンとタンパク質分子の反対電荷がそれぞれ1:1の塩結合(イオン対)を形成して、電気的に中性で、一定粒径を持った分子内複合体が生成する。しかし、タンパク質分子の電荷密度が低下し、一本のポリイオン鎖の電荷を中和するために極めて多数のタンパク質の結合が要求されると、タンパク質分子間の立体障害が働き、一定した粒径(従って、構造)の分子内複合体は生成しない。一方、塩添加系は、ポリイオンとタンパク質分子のいずれの電荷も対イオンによって遮蔽されている。この様な条件下での複合体形成は、タンパク質分子の極く僅かなイオン基がポリイオンと塩結合して起こる。従って、分子内複合体は全体として、タンパク質由来の電荷を有し、電気的に中性ではない。さらに、PPCの酵素活性の検討から、ポリイオンに結合した一部のタンパク質分子はコンフォメーション変化を起こして酵素活性を失うが、大部分の分子は活性を持つと考えられる。また、PPCはルーズな構造を有し、pH変化などで塩結合の一部が切断するが、これによって変化したコンフォメーションが回復し、再び活性が発現する。なお、PPCがルーズな構造をとることは、高分子基質に対してもかなりの活性を示す事実と、PPCと遊離酵素との間でミハエリス定数にほとんど差がないことからも支持された。しかし、疎水性の高いポリイオンに酵素分子を結合させると、疎水性基質との親和性が高まる。以上の成果は、既に、7編の論文(総説を含む)と1編の著書にまとめられているが、それ以外に3編の論文を投稿している。また、学会における研究発表は、日本国内で13件、国際会議で5件に達した。特に、第207回アメリカ化学会(1994年3月1318日、San Diego,California)に於ては、米国側の代表者であるDubin教授が高分子電解質/タンパク質系の複合体形成に関するシンポジウムを企画し、本研究プロジクトの研究者と各国の研究者(35名)が参加し、複合体形成の形成機構と応用技術に関して活発な討論が行われ、その成果は著書“Macromolecular Complexes in Chemistry and Biology(Springer-Verlag)"に取りまとめられた。

(4)複合体形成反応を理論的に検討する為のモデルの構築を進めた。その結果、以下の結論が得られた。タンパク質と高分子電解質を含む水溶液を混合すると、最初に、一本のポリイオン鎖に多数のタンパク質分子がCoulomb力を媒介として結合した、分子内複合体(intra-molecular complex)が形成される。続いて、この分子内複合体が互いに会合して相分離を起こすが、その過程は二通りあり、塩無添加系又は塩濃度が低い場合は、無定形な凝集体(沈殿物)を作る。これに対して、比較的高い濃度の塩が添加された系では、コアセルベーションを起こすと考えられている。ここで、塩無添加系では、ポリイオンとタンパク質分子の反対電荷がそれぞれ1:1の塩結合(イオン対)を形成して、電気的に中性で、一定粒径を持った分子内複合体が生成する。しかし、タンパク質分子の電荷密度が低下し、一本のポリイオン鎖の電荷を中和するために極めて多数のタンパク質の結合が要求されると、タンパク質分子間の立体障害が働き、一定した粒径(従って、構造)の分子内複合体は生成しない。一方、塩添加系は、ポリイオンとタンパク質分子のいずれの電荷も対イオンによって遮蔽されている。この様な条件下での複合体形成は、タンパク質分子の極く僅かなイオン基がポリイオンと塩結合して起こる。従って、分子内複合体は全体として、タンパク質由来の電荷を有し、電気的に中性ではない。さらに、PPCの酵素活性の検討から、ポリイオンに結合した一部のタンパク質分子はコンフォメーション変化を起こして酵素活性を失うが、大部分の分子は活性を持つと考えられる。また、PPCはルーズな構造を有し、pH変化などで塩結合の一部が切断するが、これによって変化したコンフォメーションが回復し、再び活性が発現する。なお、PPCがルーズな構造をとることは、高分子基質に対してもかなりの活性を示す事実と、PPCと遊離酵素との間でミハエリス定数にほとんど差がないことからも支持された。しかし、疎水性の高いポリイオンに酵素分子を結合させると、疎水性基質との親和性が高まる。以上の成果は、既に、7編の論文(総説を含む)と1編の著書にまとめられているが、それ以外に3編の論文を投稿している。また、学会における研究発表は、日本国内で13件、国際会議で5件に達した。特に、第207回アメリカ化学会(1994年3月1318日、San Diego,California)に於ては、米国側の代表者であるDubin教授が高分子電解質/タンパク質系の複合体形成に関するシンポジウムを企画し、本研究プロジクトの研究者と各国の研究者(35名)が参加し、複合体形成の形成機構と応用技術に関して活発な討論が行われ、その成果は著書“Macromolecular Complexes in Chemistry and Biology(Springer-Verlag)"に取りまとめられた。平成5年度の計画書に記述した各項目に従って具体的に研究の実績を述べる。1.アルブミン/高分子電解質系及びヘモグロビン/高分子電解質系の複合体形成に関する研究(1)濁度滴定法を用いた複合体形成反応の検討
コレステリック液晶構造を有する高分子固体の作成とその配向および構造の制御

初年度の研究により液晶構造を固体中に保持した高分子固体構造体を種々の方法により作成することに成功した。そして、その構造について主として走査型電子顕微鏡により解析を行った。より液晶状態での構造を固体中に保存させるためには、リオトロピック液晶を固定化するよりも、サーモトロピック液晶を固定する方が良い事が判った。しかし、セルロース誘導体では液晶形成温度が高く、熱分解反応が起るので、今年度はより低温でサーモトロピック液晶を形成するセルロース誘導体を新たに合成することにした。誘導体としては柔軟なアルキル鎖をエステル結合により導入したものである。アルキル鎖長及び導入率を変化させる事により液晶温度及び温度域を変える事を試みた。液晶温度及び温度域はアルキW鎖長及び導入率により大きく変化できる事が明らかとなった。これらの合成試料について、液晶温度で十分に構造熟成した後、液体窒素中に急冷し液晶構造を固定した。固化した構造はその破断面を走査型電子顕微鏡により観察した。リオトロピック液晶の液晶構造固定の場合と異なり、サーモトロピック液晶の場合には、非常に規則正しく液晶構造の固定化ができるようである。これはリオトロピック液晶の場合には固化に伴う溶媒の蒸発で構造の大きな乱れが生ずる事によるものと考えられた。得られた液晶固化膜について、コレステリック構造からの選択反射光を、この研究経費により購入したy型オプチカルファイバーを用いて測定した。サーモトロピック液晶状態では強い選択反射がみられたものの、液晶固化膜からは幅の広い弱い反射しか観測されなかった。ポリペプテドについて同様な研究が行われ、選択反射の強い膜が得られたとの報告があるが、セルロース系液晶の場合には鏡構造の剛直性にやや劣るため光の波長オーダーでは乱れた構造となってしまったものと考えられる。本研究の目的を達成させるため,まず,セルロース誘導体であるヒドロキシプロピルセルロースについて,その液晶形成温度範囲の測定をDSC及び偏光顕微鏡を用いて行った.試料が高分子であるため分子量の多分散性及びヒドロキンプロピル基の導入の不均一性により,液晶形成温度を決定することは非常に困難であった.これは液晶状態を経由して固化した固体が異方性となることにより,系の液晶形成変化を識別することができなかったことにもよる.そこで,系を加熱溶融させ等方性の状態とした後,急速に固化をして等方性の固体試料を作成した.この固体試料を用いて測定することにより,液晶形成温度が正確に再現性よく測定することができた.液晶状態で液晶構造を十分に熟成させた後,液体窒素中にて急速に固化をさせ,液晶構造体の固化を試みた.高分子であるため構造が容易に緩和することができず,異方性の高い固体が得られた.固定化試料の構造については,系の複屈折及び試料破断面の構造を走査型電子顕微鏡を用いて観察することにより評価したが,液晶形成時のコレステリック構造体の面が膜面に平行に存在していたため,高分子鎖が液晶固定化膜の膜面に高度に平行配向していることが明らかとなった.リオトロピック液晶構造の固定化には非常に長い時間を要したが,サーモトロピック液晶の場合には,短時間でほゞ同程度の配向状態の膜が得られることが明らかとなった.サーモトロピック液晶固化では,コレステリック構造体に由来する選択反射光が観察できなかった.これはコレステリッピッチが小さく選択反射が紫外域であったためと思われる.初年度で計画していた研究内容はほぼ目的通り達成したと考えられる.使用しているセルロース誘導体は液晶形成温度が高すぎるため,次年度では,液晶形成温度を低下させるため種々の誘導体を新たに合成し,液晶構造を変化させた系での固定化膜を作成する予定である.初年度の研究により液晶構造を固体中に保持した高分子固体構造体を種々の方法により作成することに成功した。
高濃度人工炭酸浴による血行促進効果がもたらす下肢痛改善効果とその介護予防への応用

本研究では、(1)高濃度人工炭酸浴による下肢の末梢循環促進効果をもたらす条件(温度,CO_2濃度)を淡水温水をコントロールとして検証し、(2)その上で、高濃度人工炭酸浴による下肢痛の改善効果を検証した。最終的に介護施設および家庭における高濃度炭酸浴による下肢痛改善のためのQOL評価を行ない、介護予防のエビデンスに基づく健康事業としての位置づけを試みた。有症者を含めた介護施設入所者で検討した結果、皮膚温は浸漬前後で両群とも上昇していたが、群間の差は見出せなかった。ただ1.5ヶ月の長期間でSF-8の「全体的健康感」が、刺激群で高い傾向があったことは評価できると考える。疼痛に対する効果としては、同意・協力が得られた下肢疼痛の有症者が少なく、統計学的な評価が出来なかったが、個人内では炭酸水浸漬群、淡水浸漬群ともに浸漬の前後で低下していた。レーザー血流画像化装置で末梢循環促進効果を検討すると、足背皮膚血流変化量は浸漬後に対照と比較して有意に高値であった。高齢者でも高濃度人工炭酸温水浴による血管拡張による症状改善効果が期待できた。介護施設および家庭における高濃度人工炭酸温水浴による下肢疼痛改善のために、今年度は基礎研究として下肢の末梢循環促進効果をもたらす条件を正常人で検討した。下腿浸漬の条件は、水温35°C群(男性7名,30.9±8.9歳)(平均±標準偏差)、38°C群(男性6名、32.5±8.5歳)に対し、それぞれ炭酸濃度0ppm(淡水,対照)および1,000ppmの人工炭酸温水を設定した。実験は室温23.3±1,1°Cの環境下で、浸漬部位は両足下腿膝関節部までとした。浸漬前5分間・浸漬10分間・回復15分間の観察時間とした。測定はレーザー血流画像化装置を用いて、足背部の皮膚末梢血流を浸漬前後1分毎に、サーモグラフィーを用いて足背部を浸漬前後5時点で撮影し、皮膚温はサーミスタ温度計を用いて下腿左右8部位で1分毎に、主観的温冷感をVisual analogue scale(VAS)を用いて4時点で行った。レーザー血流画像化装置による皮膚末梢血流量では、水温35°C群、38°C群の回復期全てにおいて、対照に比して炭酸濃度1,000ppmで有意に高値であった。サーモグラフィーでは有意な差は見られなかった。皮膚温では、35°C群で下腿内側、38°C群で下腿外側の一部に炭酸濃度1,000ppmで有意に高値であった。主観的温冷感(VAS)では、水温35°C群、38°C群の回復期全てにおいて炭酸濃度1,000ppmで有意に高値であった。以上のことから評価方法として、レーザー血流画像化装置およびVASが適していた。一方、下肢末梢循環促進の効果的な条件として、水温35°C、38°Cの両方に炭酸濃度1,000ppmで対照に対して循環促進がみられた。炭酸水の皮下血流に及ぼす影響を評価するための条件としては水温35°Cおよび38°Cの双方とも適していたが、有症者に対する症状改善には、熱と炭酸による複合効果が期待できる38°Cの方がより効果的であると考えられた。高濃度人工炭酸温水浴による下肢疼痛改善効果を検証するため、今年度は臨床的に介護施設入所者で検討した。対象は、説明を行い同意の得られた10名(男性3名,76.3±10.4歳,女性7名82.6±5.8歳)(平均±標準偏差)で、下肢に痛みなどの症状を有する者が男性3名中1名、女性名7中5名の計6名であった。実験は、同一人に炭酸温水浴(刺激群)と温水浴(対照群)を設定したクロスオーバーデザインで、期間は2009年11月2010年2月、なか1カ月空けた前期1カ月間・後期1カ月間とした。浸漬は、土日祝日を除き毎日行った。浸漬部位は両下腿膝関節部までとし、観察時間は浸漬前15分間・浸漬20分間・回復5分間とした。

温水浴は刺激(水温:38.2±0.3°C,室温:23,9±1.2°C,炭酸濃度:1133.7±219.7ppm)、対照(水温:38.1±0.8°C,室温:24.0±1.3°C,炭酸濃度:7.2±5.5ppm)であった。これまでのところ有害事象は発生していない。足背皮膚血流量は浸漬後に対照と比較して刺激群に有意な差が見られたが、皮膚温では見られなかった。また、質問項目では浸漬ごとの主観的疼痛は浸漬後で対照と比較して低下していた。SF-8の身体的健康度、SF-MPQにおいても対照に比して良好であったが変動が大きく評価が安定しなかった。次年度は、短期および長期の炭酸温水浸漬における疼痛改善効果を検討する予定である。高濃度人工炭酸温水浴による下肢疼痛改善効果を検証するため、今年度は昨年度に引き続き介護施設入所者に介入期間を延ばして検討した。対象は、説明を行い同意の得られた9名(男性4名,91.3±2.6歳,女性5名,85.4±3.4歳)(mean±sd)で、下肢に疼痛を有する者が男性2名、女性名1名の計3名であった。実験は、同一人に炭酸温水浴(刺激群)と温水浴(対照群)を設定したクロスオーバーデザインで、期間は2010年11月2011年3月、ウォッシュアウト期間1カ月空けた前期1.5カ月(31回)小後期1.5カ月間(31回)とした。浸漬は両下腿膝関節部までとし、土日を除き毎日行った。観察時間は浸漬前15分間・浸漬20分間・回復5分間とした。実験は刺激(水温:38.0±0.9°C,室温:25.3±2.0°C,炭酸濃度:1347.0±197.9ppm)、対照(水温:38.1±0.8°C,室温:25.1±1.6°C,炭酸濃度:6.1±10.5ppm)であった。足背皮膚血流の刺激前後の変化量を刺激群と非刺激群と比較した。初日左(0.34±0.17:0.28±0.26,p=0.456)・右(0.37±0.40:0.25±0.34,p=0.435)であったが、最終日左(0.66±0.38:-0.16±0.86,p=0.022)・右(0.87±0.40:-0.21±1.06,p=0.063)で刺激群高値の有意な傾向にあった。皮膚温では最終日に差が無かったが、LDPIによる血流測定で炭酸浴効果を直接表していると考える。SF-MPQは、もともと有症者が少ないためか有意な差はでなかった。SF-8では、初日に有意な差はなかったが、最終日の「全体的健康感」で刺激群52.9±6.6、非刺激群48.5±8.0(p=0.080)の刺激群で高い傾向があり、浸漬の前後でも主観的疼痛は低下していた。
狭い垂直流路内の自然流動沸騰系の限界熱流束

垂直二重円管内の限界熱流束の測定が,内管としてステンレス加熱管(外径、Di=5.0ー10.6mm,管長、L=58ー840mm),外管としてガラス管(内径,Do=5.4ー14.6mm,二重管のすきな幅,S=0.4ー4.0mm)で,試験流体として水、R113,R22を用い、実験系圧P=1bar(水),P=1ー4bar(R113),P=11ー31bar(R22)の範囲で行われた。従って、垂直二重円管内の自然流動沸騰系の限界熱流束は、ρ_v/ρ_1=6.24_x10^<-4>-1.6_x10^<-1>,L/D_<he>=2-500(D_<he>={(Do/Di)2-1}*Di)という広い範囲で測定されている。1.垂直二重円管内の限界熱流束は,本実験範囲内で次式によって与えられる.q_<co>:限界熱流束、H_<fg>:蒸発潜熱、σ:表面張力、ρ_v、ρ_1:気液の密度2.垂直円管内の限界熱流束は,その特性がD/√<σ/g(ρ_1-ρ_v)>=13で2つに分類されたが,垂直二重円管内の限界熱流束では,そのような特性は本実験範囲内では現れなかった.3.狭い垂直流路内の自然流動沸騰系の限界熱流束のデ-タを広く収集し,そのデ-タベ-スを作成した.本研究を行うために必要な圧力容器(直径、210mm、長さ、2000mm、耐圧、50bar)とテストピ-スとして使用するステンレス加熱管(管径、D=1.12-18.4mm,管長、L=23-900mm,L/D=5-857)を製作した。実験は、試験流体として水、R113,R12を用い、実験系圧p=1bar(水)、p=1-4bar(R113)、p=7-30bar(R12)の範囲で行われた。従って、垂直円管内の自然流動沸騰系の限界熱流束は、p_v/p_1=6.24×10^<-4>-2.36×10^<-1>,L/D=5-857という広い範囲で測定されている。その結果を要約すると以下のようになる。1.限界熱流束の特性がL/D=857を除いて2つに分類されることが判った。その境界はD/√<υ(p_1-p_v)>の値が約13のところであった。2.D/√<υ(p_1-p_v)><13,L/D<240の限界熱流束を±20%以内で整理できる式(1)を導出した。q_<co>:限界熱流束、H_<fg>:蒸発潜熱、υ:表面張力、p_v、p_1:気液の密度3.D/√<υ(p_1-p_v)>>13の限界熱流束は、管径に支配されないことを明らかにすると同時にこの限界熱流束を与える式(2)を導出した。4.L/D=857の限界熱流束はフラッディング現象によって発生している可能性が高いことを見いだした。1.垂直二重円管内の限界熱流束は,本実験範囲内で次式によって与えられる.q_<co>:限界熱流束、H_<fg>:蒸発潜熱、σ:表面張力、ρ_v、ρ_1:気液の密度2.垂直円管内の限界熱流束は,その特性がD/√<σ/g(ρ_1-ρ_v)>=13で2つに分類されたが,垂直二重円管内の限界熱流束では,そのような特性は本実験範囲内では現れなかった.3.狭い垂直流路内の自然流動沸騰系の限界熱流束のデ-タを広く収集し,そのデ-タベ-スを作成した.
地域老人コホートにおける痴呆の発症率とその関連要因

疫学的に痴呆の人々を検出できるかを知るため、症状・行動等から成る自記式調査票をあらかじめ作成した。インフォームドコンセントを得て、痴呆で入院・通院している患者や、痴呆患者遺族に対してアンケート調査と、医学調査を行った。(回答者数計87人)対象として、福井市内の老人クラブ2地区で非痴呆高齢者(HDS-Rで判定)に対して、同アンケート調査と同医学調査を行った。(回答者数計140人)調査アンケート各項目の有効性を検討し、さらに判別分析により痴呆の有無判別に有用である調査項目が数項目見出されたので、それらを基に、自記式アンケート(生存者用)を新たに作成した。この自記式アンケートによるスクリーニング調査(郵送自記式)を、福井県勝山市地域老人コホートで実施した(対象者2204人)。返信されたアンケート数は1520人(回収率69.0%)であった。回収されたアンケートから不適合回答などを除外した上、さらに質問15項目の内、痴呆判定に必要な5項目が有効回答であったアンケート数は1363人であった。今回のアンケート調査で痴呆有と判定されたのは、男女計105人(7.7%)であった。今回の痴呆有り群(生存者)は7年前の調査時では痴呆無しと診断されていたので、生存者における痴呆の発症率を求めると約1%と推定された。痴呆発生の要因をロジスティック回帰分析(統計解析ソフトSPSS 7.5J使用)により分析すると、脳卒中の既往・ADL(入浴)等と関連がみられた。痴呆の発症率についての疫学的報告は、世界的にまだ少なく、福井県勝山市地域老人コホートでその発症率を知ることは意義がある。よって、痴呆の発症率を把握するため、患者・家族・遺族それぞれを対象にしての調査アンケート(自記式)をスクリーニング用に開発することを1年目の目的にした。インフォームドコンセントを得て、福井県立S病院に痴呆で入院・通院している患者や、痴呆患者遺族に対してアンケート調査と、医学調査を行った。(回答者数計87人)対照として、福井市内の老人クラブ2地区で非痴呆高齢者(HDS-Rで判定)に対して、同アンケート調査と同医学調査を行った。(回答者数計140人)自記式調査票は、各質問項目を【1.ほとんどない2.ときどき3.いつも】の3段階に設定し、各回答に対して、【1.】に○がある場合は1点、【2.】に○がある場合は2点、【3.】に○がある場合は3点を与えた。次に、それぞれの質問項目において、2点以上を「あり」、1点を「なし」にした。痴呆で入院・通院している患者や、痴呆患者遺族に対して行った『自記式調査票』の35質問項目の内、内容上対照者自身による回答が得難いと考えられた12項目を別にし、23項目で集計比較した。また、調査アンケート各項目の有効性を検討した結果、SensitivityおよびSpecificityが共に高かった質問項目は、23項目の内、7項目であった。さらに、「年齢」「脳卒中既往の有無」「寝たきり度」「ADL(入浴介助の必要性)」「上記7項目」等を説明変数にし、痴呆の有無を目的変数にして判別分析を行ってみると、「脳卒中既往の有無」「ADL(入浴介助の必要性)」「質問4項目」が痴呆の有無判別に有用であると示唆された。前年度の予備調査により、痴呆の有無判別に有用である調査項目が数項目見出されたので、それらを基に、自記式アンケート(生存者用)を新たに作成した。

この自記式アンケート(本人が回答不能な場合は、家族が回答)によるスクリーニング調査(郵送自記式)を、福井県K市地域老人コホートで実施した(対象者2204人)。返信されたアンケート数は1520人(回収率69.0%)であった。回収されたアンケートから不適合回答などを除外した上、さらに質問15項目のうち、痴呆判定に必要な5項目が有効回答であったアンケート数は1363人であった。つぎに、痴呆を判別するため、D1スコア=「脳卒中既往の有無(12)」+「ADL:入浴介助の必要性(13)」および、D2スコア=「質問ヘ(13)」+「質問ヌ(13)」+「質問ヲ(13)」を各例で求めた。このD1、D2平面上の分布を、予備調査で得られた痴呆患者と対照者(痴呆無)の同分布と比較検討し、D1スコアが3以上かつD2スコアが5以上の群を痴呆有と導いた。以上の方法で、今回のアンケート調査で痴呆有とされたのは、男女計105人(7.7%)であった。今回の痴呆有り群(生存者)は7年前の調査時では痴呆無しと判定されていたので、生存者における痴呆の発症率を求めると約1%と推定された。痴呆発生の要因をロジスティック回帰分析(統計解析ソフト使用)により分析すると、脳卒中の既往・ADL(入浴)等を関連がみられた。
ゼブラフィッシュの挿入変異生成法による脊椎動物遺伝子の機能解析

(1)メダカTo12因子を改変し、トランスポゾンベクターの開発を行った。このトランスポゾンベクターにスプライスアクセプター部位、リポーター遺伝子であるGFP遺伝子、SV40のポリAシグナルを組み込んだ遺伝子トラップベクターを構築した。次に転移酵素をコードするmRNAを試験管内で合成し、遺伝子トラップ下クターをもつプラスミドDNAとともに、ゼブラフィッシュ受精卵内へ微量注入により導入した。(2)微量注入を施された胚を成魚にまで育て、かけあわせにより次世代のゼブラフィッシュを得た。それら次世代ゼブラフィッシュ胚を実体蛍光顕微鏡下で観察することにより、GFPを組織特異的、器官特異的に発現するトランスジェニックゼブラフィッシュを合計75系統分離した。(3)これらゼブラフィッシュ系統について、トランスポゾン挿入部位のインバースPCRによる解析を行った。その結果、51のトランスポゾン挿入をゼブラフィッシュゲノム上にマップすることができた。(4)これらゼブラフィッシュ系統について、トランスポゾン挿入がトラップしている遺伝子の5'RACEによる解析を行った。その結果、発生段階で組織特異的、器官特異的に発現している16の新規遺伝子を発見した。(5)これらトランスポゾン挿入をもつヘテロ2倍体フィッシュをかけあわせ、ホモ2倍体胚を作製し、表現型の解析を行った。その結果、劣性致死を引き起こすトランスポゾン挿入を1つ同定した。
メタンフェタミン投与後の高体温へのグルココルチコイドの関与

これまで、副腎摘出ラットやグルココルチコイドの合成阻害薬を投与した動物を用いた実験で、メタンフェタミン(MA)投与による体温上昇が抑制される結果が得られたことから、副腎から分泌されるグルココルチコイドがMA投与による体温上昇大きく関与していることを明らかにしてきた。今回、さらにこのグルココルチコイドの受容体を介した作用メカニズムについて検討をすすめた。ラットには実験前2.5日間、朝夕二回、グルココルチコイド受容体(GR)阻害剤(RU-486:RU)またはミネラルコルチコイド受容体(MR)阻害剤(スピロノラクトン:SP)を投与した。体温の測定は、テレメトリーシステムを用い、あらかじめ体温データ測定用の送信機を動物の体内に埋め込んでおくことで、薬物投与後の体温変化のデータを非侵襲的に連続的に測定した。実験開始直前にMA(2mg/kg)を腹腔内投与し、投与直後から4時間にわたり体温変化を観察した。RU投与群では、コントロールに比較して有意な体温上昇がみられた。SP投与群においてもMA投与後の体温上昇が強く抑制された。一方、血中のコルチコステロン濃度はコントロールと比べて有意な上昇がみられた。このことから、MA投与後の体温上昇にGRおよびMRを介する作用メカニズムの関与していることが示唆された。今後さらに骨格筋などの受容体発現との関連についても検討をすすめる予定である。メタンフェタミン(MA)投与により、高体温をきたすことはよく知られている。この原因は骨格筋での代謝促進によると考えられているが、この現象に関与する因子については十分検討されていない。今回、MA投与がラットの体温および行動量に与える影響について、副腎から分泌されるグルココルチコイドの関与について検討した。ラットにはMA(0.1および2mg/kg)を腹腔内投与し、投与直後から4時間にわたり体温および変化の行動を観察した。さらに、運動量の変化についても赤外線ビームの遮断回数から移所運動量と立ち上がり運動の回数を計測した。また、副腎を摘出しキラット(ADX)およびコルチコステロン合成阻害薬(メトピロン)投与後の動物についても検討を行った。MA2mg/kg投与群では、コントロールに比較して有意な体温上昇がみられた。一方、0.1mg/kg投与群では有意な体温上昇はみられなかった。ADX群およびメトピロン投与群では、MA(2mg/kg)投与後の体温上昇が抑制された。このことから、MA投与後の体温上昇にグルココルチコイドの関与が示唆された。また、ラットの運動量変化は、2mg/kg投与群で体温が投与前値に回復して以降もコントロールと比較して増加した。体温変化に比べ、運動量の変化がより長期間持続することが示唆された。今後さらにグルココルチコイドの受容体との関連や、副腎皮質ホルモンの分泌調節系への影響についても検討を進める予定である。
サロマ湖湖水からの炭素・窒素の除去過程における低次生産生物の役割の研究

1997年9月から1999年3月までの約1年半の期間の定期的なサロマ湖における氷内と水柱のアイスアルジーと植物プランクトンの基礎生産の実験から、基礎生産と環境との対応関係を明らかにする目的で、サロマ湖観測点Stn.22において^<13>C現場培養法による測定に加え、希釈法を用い基礎生産と微小生物の接餌の現場実験も実施した。この実験の測定・分析項目は、^<13>C法と希釈法による基礎生産実験、CHN、Pigments(Chl+Phaeo)による現存量調査のほか、環境としての光、水温、塩分も自動計測を行った。年間基礎生産を見積もると、サロマ湖が全面結氷している69日(1998年1月27日から4月5日)を結氷期とし、その間のアイスアルジーと植物プランクトンの平均基礎生産はそれぞれ13,110、345mgCm^<-2>(69d)^<-1>であった。また、開水面期を296日間と定め、水柱の平均基礎生産を見積もると、187,960mgCm^<-2>(269d)^<-1>と推定された。結氷期のアイスアルジー平均基礎生産は,水柱の年間植物プランクトン基礎生産の約7%を占めており、アイスアルジーが重要な位置を占めていることが明らかになった。また、水柱の植物プランクトンとアイスアルジーの基礎生産を合せると201,415mgCm^<-2>y^<-1>になった。サロマ湖の面積は149.2km^2であることからサロマ湖の全湖水からの炭素の除去,即ち粒状炭素化量は30tonCと推定でき、炭素と窒素の比(C:N比)を6-7とすると窒素の除去は4-5tonNと計算された。サロマ湖における1年間の基礎生産と環境との対応関係をあきらかにする目的で、サロマ湖の観測点Stn.22において、^<13>C現場培養法による基礎生産の測定を実施した。これまでの実験期間は97年9月4-5日、10月29-30日、11月28-29日、98年2月24-25日、3月11-12日、18-19日の6回であるが3月25-26も実験を予定している。この実験の測定・分析項目は^<13>C法による基礎生産実験、CHN,Pigments(Chl+Phaeo)による現存量調査の他、環境としての光、水温、塩分も自動計測を行っている。実験水深は0.5、5、15mの3層で、色素のみ10mでも観測を行っている。11月の観測時には、北水研所有のセジメントトラップを長期係留し、湖面が結氷している期間のアイスアルジ-の水中への放出・沈降過程をとらえるために、98年1月28日から4月15日まで1週間毎連続して行うように設定した。今後の湖面が凍結する2月からは20ミクロンでサイズ分割した藻類に対する^<13>Cを用いた基礎生産実験を開始し、氷が消失するまで週に1度の割合で行い、4月からは月に一度の割合で湖水を対象に行う。基礎生産実験と同時に、氷内および水柱内の微小動物の摂餌と微小藻類の生産を希釈法にても求める実験を行なっている。また、水中に分布する動物プランクトン、特にカイアシ類の摂餌量も求める研究も行なっている。

これらの調査を1年を通し行い、サロマ湖における物質循環における低次生産生物の役割を明らかにする。サロマ湖における1年間の基礎生産と環境との対応関係を明らかにし、サロマ湖の植物プランクトンによる有機物生産量を定量化する目的で、サロマ湖の観測点Stn.22において、^<13>C現場培養法による測定き加え、今年度は希釈法を用い基礎生産と微小生物の摂餌の現場実験も実施した。昨年度の6回に加え、98年5月から毎月1回現場実験を99年3月まで7回実施した。この実験の測定・分析項目は^<13>C法と希釈法による基礎生産実験、CHN、Pigments(Chl+Phaeo)による現存量調査の他、環境としての光、水温、塩分も自動計測を行っている。実験水深は1、3、6、10mの4層とし、2-3月の結氷期はアイスアルジーの基礎生産実験(^<13>C法と希釈法)も行っている。湖面が結氷している期間のアイスアルジーの水中への放出・沈降過程をとらえるために、98年11月の観測時には、北水研所有の時系列式セジメントトラップを長期係留している。トラップの採集期間は99年1月28日から4月15日まで1週間毎連続して行うように設定し、来月の4月に回収予定である。これまでの11回の実験(結氷期を含む)結果から、サロマ湖における植物プランクトン基礎生産は炭素量にして201,415mgCm^<-2>y^<-1>であり、約200gの炭素が植物プランクトンにより粒子化されていることが明らかとなった。また、基礎生産はこれまで春に多く冬に少ないといわれてきたが、サロマ湖では光が強くなる夏期に基礎生産は高くなるという特徴的な季節変化も明らかとなった。今後は4月にセジメントトラップを回収し、アイスアルジー生産の沈降過程を明らかにすると同時に、^<13>C法と希釈法による基礎生産実験を継続し、約2年間の実験結果から基礎生産と環境の関係を統計的に明らかにし、サロマ湖における物質循環における低次生産生物の役割を明確にする予定である。昨年度までの調査が不足していた冬期のサロマ湖において、氷内と水柱のアイスアルジーと植物プランクトンの基礎生産と環境との対応関係を明らかにする目的で、サロマ湖の観測点Stn.22において、^<13>C現場培養法による測定き加え、希釈法を用い基礎生産と微小生物の摂餌の現場実験も実施した。実験は99年2-3月、2000年3月に実施し、その水深は1、3、6mの4層、アイスアルジーの基礎生産実験(希釈法)も行っている。これまでの実験(結氷期)結果から、サロマ湖におけるアイスアルジーの基礎生産量は炭素量にして2月が247.9mgC m^<-2>d^<-1>、3月が344.9mgC m^<-2>d^<-1>と高かったが、水中の氷の直下でさえ氷柱の1%の生産量であったことがわかたった。今後は今年の3月に実施している実験試料の分析を行い、3年間の基礎生産量から求めた、プランクトンが演じている湖水からの炭素・窒素の除去量を推定し、、サロマ湖における物質循環における低次生産生物の役割を明確にする予定である。
山岸章二の業績検証：写真プロデューサー山岸章二の日本写真史における役割とその影響

平成30年度は、大きく分けて二つの作業を行った。一つ目は、東京芸術大学に収蔵される山岸旧蔵(山岸章二および妻享子の旧蔵書)の書籍資料の調査研究である。この資料の外観や奥付、署名等を全て複写した上で、資料を丹念に調査した。資料を念入りに調査することにより、山岸章二が『カメラ毎日』や写真集を編集する上で使用したと思われる重要な文献がいくつか見つかった。二つ目は、海外に活動の幅を広げた山岸章二の業績を調査するための取材調査である。本調査では、山岸が米国で開催した展覧会「JAPAN: ASELF-PORTRAIT」展(国際写真センター、1979年)において山岸のアシスタントを務めた朽木ゆり子(米国在住、ジャーナリスト)や、米国で日本写真を研究するサンドラ・フィリップス(サンフランシスコ近代美術館シニアキュレーター)などに取材し、山岸が担当した展覧会の様子や山岸の影響など、米国拠点の研究者の視点を探る事ができた。上記二つの作業に加え、1960-70年代の日本写真を研究する欧米の研究者たちと意見交換する場などを設け、国際的な視点から山岸の活動を研究する足がかりができた。特筆すべき点として、欧米のいくつかの研究機関に山岸の直筆の書簡がアーカイブされていることが判明した。これにより、山岸の足跡の一部が明らかとなった。山岸の欧米での活動の様子を調査するには更なる課題も多いが、これまでの研究により、山岸章二の人物像や彼の果たした業績を検証するには、ある程度の情報が集まったと言える。山岸旧蔵の書籍資料をリスト化することにより、膨大な数の書籍資料を検索し易くなった。また、資料を丹念に調査することで、これまで不明だった山岸の足跡が一部明らかになった。さらに、欧米の研究者と情報交換の場を設ける事で、貴重な情報も入手することができた。平成30年度は、これらの作業により研究全体が進行したため、おおむね順調に進展しているといえる。令和元年度は、前年度に行った方法を引き続き継続して研究を進める。山岸と直接交流があった人物の取材調査や、山岸旧蔵の資料調査で拾い上げた情報を基に、山岸が『カメラ毎日』の編集や展覧会開催のためにどのような人物と交流し、いかなる方法で仕事を進めたのかを明らかにする。前述した通り、これまでの調査で欧米の研究機関に山岸の直筆の書簡がアーカイブされていることが判ったが、今後これらの書簡の詳細を調査し、他の書簡等が残されていないかなど、山岸の足跡を知る上で重要な手がかりとなる文献の調査を行う。最終年度には、東京芸術大学に収蔵される山岸旧蔵の資料や他の関連資料の展覧会を開催する予定である。

当該年度はインタビュー協力者への謝金に加え、膨大な量の資料の複写や記録撮影に人権費が発生したが、インタビュー取材の一部が次年度に延期した上、資料の複写撮影の一部も次年度に延期した。このため、これらの謝金や人件費が次年度使用額となってしまった。当該年度に実行出来なかった調査研究に加え、資料の複写等を翌年度に実施する計画である。
iPS細胞を用いた自己炎症性疾患における血管炎・動脈硬化の機序解明

CINCA症候群患者由来iPS細胞を用いて、血管内皮細胞(EC)や血管平滑筋細胞(VSMC)へと分化誘導する系を確立した。誘導した細胞は特徴的なマーカーを有しており、ECはtube formationやLDLの取り込み、サイトカイン産生などの機能を有していた。得られた細胞のNLRP3 inflammasomeを刺激し、Mutant type由来細胞とWild type由来細胞を比較した。しかし炎症性サイトカイン産生能力や白血球接着因子に明らかな差は認めなかった。今後は分化系の見直しと、primary細胞でのNLRP3 inflammasomeの機能を評価していきたいと考えている。CINCA症候群、家族性地中海熱、PAPA症候群の患者よりiPS細胞を樹立し、機能評価を行った。幼児期早期から動脈硬化の傾向が認められるCINCA症候群患児のiPS細胞を用い、血管内皮細胞への分化誘導を行った。この児はCINCA症候群の責任遺伝子であるNLRP3遺伝子の変異(G307S)を体細胞モザイクで有しており、変異のある細胞(MT)と変異のない細胞(WT)のiPS細胞を用いて実験した。iPS細胞を単層培養にて、血管内皮細胞へと分化誘導する系を確立した。誘導した細胞は、今後の実験に十分な細胞数を確保でき、またtube formationやLDLの取り込みなどの血管内皮機能を有していた。得られた細胞を、炎症性サイトカイン、LPSやATPなどでNLRP3 inflammasomeを刺激し、MTとWTとを比較した。VCAM-1, ICAM-1, E-selectin, P-selectinなどの白血球接着因子の明らかな差は認められなかった。現在刺激方法の検討や、サイトカイン測定などのさらなる研究を行っている。iPS細胞より血管内皮細胞への分化誘導系を確立した。当初の予定では胚様体形成を行い内皮細胞単離する予定であったが、効率が悪く十分な細胞数を確保できなかったため、単層培養による分化誘導を行った。分化誘導系を確立することにより、今後の実験(CINCA MT細胞とWT細胞の機能の違い)を進めることが可能となった。自己炎症疾患では、周期性発熱や関節炎の他、血管炎やそれに伴う動脈硬化がみられる。また成人の動脈硬化では、NLRP3 inflammasomeによる炎症が重要な要因である。我々は、2014年にCINCA症候群において幼少期から動脈硬化の所見が見られることを報告した。自己炎症性疾患における血管炎はマクロファージなど血球の活性化がその機序と考えられているが、血管内皮細胞(EC)や血管平滑筋細胞(VSMC)など血管壁を構成する細胞自体を詳細に検討した報告はない。これらの細胞もautonomousな炎症を引き起こす遺伝子変異を持っているため、動脈硬化に関与している可能性がある。自己炎症性疾患由来iPS細胞を用いて、ECおよびVSMCへ分化誘導を行い、血管炎・動脈硬化の病態解明を行った。CINCA症候群はNLRP3遺伝子の変異を持ち、IL-1βの過剰産生を来す重症の自己炎症性疾患である。体細胞モザイクのCINCA症候群患者由来iPS細胞を用いて、ECおよびVSMCへと分化誘導する系を確立した。誘導した細胞は特徴的なマーカーを有し、また今後の実験に十分な細胞数を確保できた。ECはtube formationやLDLの取り込み、サイトカイン産生などの機能を有していた。得られた細胞を、炎症性サイトカイン、LPSやATP、Silicaなどで刺激し、Mutant type由来細胞とWild type由来細胞とを比較した。しかし炎症性サイトカイン産生能力や、VCAM-1, ICAM-1, E-selectin, P-selectinなどの白血球接着因子の明らかな差は認めなかった。iPS細胞由来のECおよびVSMCのNLRP3発現は、HUVECやHASMCなどのprimary細胞に比べ乏しい事から、分化系の見直しと、primary細胞でのNLRP3 inflammasomeの機能を評価している。CINCA MT細胞とWT細胞における血管内皮細胞のサイトカイン産生能、単球などの免疫担当細胞とのinteractionを解析する。その結果を元に、治療薬の探索やマイクロアレイなど詳細な評価を行う予定である。小児科学細胞培養における培地、各種サイトカイン、試薬などの費用が想定よりやや安価ですんだため。細胞培養における培地、各種サイトカイン、化合物、抗体、遺伝子定量試薬などの購入、成果の発表に使用する予定である。
液化水素用超伝導式液位センサの最適設計と拡張性に関する研究

従来の研究成果を再現する数値解析プログラムコードを作成し、異なるシース材をもつMgB_2線材で構成された液化水素用超伝導式液位センサを最適設計した。また、SUS/FeシースMgB_2線材を用いて従来構造をもつ超伝導式液位センサを試作し、液化ヘリウムおよび液化水素を用いて試験・評価した。さらに、新構造をもつ液化水素用超伝導式液位センサを提案し、数値シミュレーションにより動作特性を検証した。将来の水素利用社会において、貯蔵密度の観点から有利な形態である液体水素の有効利用を目指して、容需内の残量を外部から高精度に高信頼度を持って計測可能なセンサが望まれている。そこで、従来の検討内容として、ニホウ化マグネシウム(MgB2)超伝導線材を用いた液体水素用液位センサを試作し、その実現可能性を実験的に検証したが、正常動作には比較的大きな電流通電が必要であり、結果として極低温環境での発熱量も大きくなるため、その低減が実用化に向けての課題となっていた。このような背景の下、今年度は、これまでに得られた常伝導部伝播現象や液位センサ動作試験に対する実験結果を数値的に再現するプログラムコードを作成した。本プログラムコードでは、各種構成材料の磁気的および熱的物性値の実測値や文献値を用いて、熱平衡方程式を差分法で離散化することにより濫度分布を数値的に求めている。次に、この数値解析コードを用いて、液体水素用液位センサにおける通電電流や発熱量の低減に向けたMgB_2,線材の設計指針を検討した。その結果、液位センサの11三常動作中に消費する電力を抑制するためには、臨界電流密度を変化させるのではなく、線径を細くし、かつMgB_2超伝導体の臨界濃度を低減することが有効な方策であることを明らかとした。また、化合物であるMgB_2超伝導体の線材化にはシース材が不可欠なため、このシース材の候補として考えられる複数の金属材料の物性値(特に、電気抵抗率)が液位センサの動作に与える影響についても検討したが、発熱肚の観点からは今回対象とした3種類のシース材の優劣を判断できないことがわかった。これらの内容は、従来の冷却安定性に基づく理論解析結果とも良く一致することがわかった。SUS/Feシースを有する線径0.1mmのMgB_2線材を用いて試作した液化水素用の超伝導式液位センサについて、液化ヘリウムを充填したガラスデュワー内に鉛直に配置することで予備実験を実施した。ガラスデュワー内には、既に市販化されているNbTi液位センサも同時に設置し、試作したMgB_2液位センサの出力と比較・検討した。その結果、1.1A以上の電流を通電することでMgB_2液位センサが正常動作し、液面位置(液位)と発生電圧が1対1に対応することがわかった。また、自然蒸発による液位降下時と再充填による液位上昇時について、両者が良く一致することから再現性が良好な結果も得られ、試作したMgB_2液位センサが健全であることを確認した。次に、液化水素を充填した真空断熱容器内に試作したMgB_2液位センサを鉛直に設置し、動作確認の本実験を実施した。液化水素を用いた実験では、PtCo温度センサを離散的に配置することで、MgB_2液位センサの出力を較正した。その結果、0.6A以上の電流を通電すると、MgB_2液位センサの発生電圧と液位が1対1対応することがわかった。しかし、測定結果を外挿すると完全浸漬状態でも有限の電圧が発生すること、および再充填時の蒸発水素ガスの温度や圧力により発生電圧の再現性に問題があることがわかった。これらの課題を克服するためには、電気抵抗率の温度依存性が大きいFeシースの使用を止めることや、長手方向の均一性を確保するため多少線径を太くする必要があることを明らかとした。昨年度までに実施したFe/SUSシースを有するMgB_2線材を用いて試作した超伝導式液位センサによる液体水素試験の結果、ガスの温度・圧力・種類などの各種状態に試作液位センサが影響を受け、再現性に課題があることがわかった。そこで、今年度は、ガス状態に影響を受けない新しい構造の超伝導式液位センサを考案し、数値シミュレーションによる動作検証、および新構造をもつ液位センサの試作・試験を実施した。新構造液位センサは、従来構造の超伝導線Aに非超伝導線Bを直列接続したものであり、液体中に浸された線Bの長さに比例した電圧を出力する。まず、これまでに構築した数値計算プログラムコードを拡張して、提案する新構造液位センサの動作特性を数値的に評価した結果、液中の線材長に比例した電圧が出力でき、再現性も良好な結果が得られた。

次に、SUSシースを有する線径0.14mmのMgB_2線材Aと線引加工後の未熱処理線Bを用いて新構造液位センサを試作し、液体ヘリウム中で予備的に試験した結果、0.6A通電時に出力電圧の線形性および再現性を事前確認することができた。ただし、出力し始める位置が液位と50mm程度ずれる結果が得られたが、これは液体ヘリウムの蒸発潜熱が非常に小さいためであり、液体水素の場合には問題とならない。そこで、液体水素を用いた本試験を引き続き実施した結果、液体充填時や加圧放出時の各種ガス状態に対して、0.30,4A通電時に出力電圧の線形性や再現性が良好な結果を得ることができた。本研究成果により、将来の液体水素用超伝導式液位センサの実用化に向けた基礎的要素技術を確立することができた。