hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小胞体ストレス応答を制御する転写因子XBP1の解析

興味深いことに、pXBP1(U)とMyc-UBC9を発現させて免疫沈降した場合もpXBP1(U)が共沈降してくるが、その度合いはpXBP1(S)に比べると少なかった。この結果から、UBC9はpXBP1(U)よりもpXBP1(S)に対してより親和性が高いことが示唆された。これまでに得られた実験結果から、UBC9がXBP1の正の制御因子であるといえる。そこでUBC9がどのようにXBP1の発現を制御しているのか調べることにした。まず、UBC9を過剰発現した細胞でXBP1タンパク質の分解が抑制されているかどうか調べた。ヒトHeLa細胞にプロテアソーム阻害剤であるMG132を処理してタンパク質の分解を阻害したときのXBP1タンパク質の量がUBC9を過剰発現したヒトHeLa細胞におけるXBP1タンパク質の量とほぼ同等であった。このことからUBC9がXBP1タンパク質の分解抑制因子であると考えられる。ただし、UBC9を過剰発現したためにXBP1 mRNAの量が増加してXBP1タンパク質の量が増加したという可能性も排除できない。そこで次に、UBC9を過剰発現したときのXBP1 mRNAの量を調べた。コントロール細胞とUBC9を過剰発現した細胞を比較すると、小胞体ストレス非存在下、小胞体ストレス存在下に関わらず、コントロール細胞とUBC9を過剰発現した細胞との間にXBP1 mRNA量の差はなかった。UBC9を過剰発現してもXBP1 mRNAの量は変化しないが、XBP1タンパク質の量は増加するという以上の結果から、UBC9はXBP1の分解抑制因子であるといえる。
バクテリアセルロース/天然無機ナノコンポジットの創製とその構造解析

環境にやさしい新規な材料を開発することを目的とし、ナノメートルスケールのセルロース構造体と天然無機ナノチューブであるイモゴライトとのナノコンポジットを創製し、その構造および特性を調べた。1.イモゴライトを岩手県北上市で採取し、精製したイモゴライトは、平均長さ180nm、外径2.5nm、平均アスペクト比が72あることがわかった。2.セルロースとしてまず、ホヤを用いた。精製したホヤを、60%の硫酸で50°C、5時間処理して得られた高結晶性セルロースミクロフィブリルは、平均長さが1.9μmで、平均幅が25nm、アスペクト比が76であった。3.イモゴライトナノチューブ/セルロースミクロフィブリルの酢酸水溶液系を種々の重量比で混合し、その相挙動を調べた。イモゴライトの混合比が0.5以上の場合は、2-3相に相分離し、上層が光学的等方相で、下の2相が液晶相であった。イモゴライトの混合比が0.5以下の場合、ゲル化が生じ相分離せず、ある濃度以上で液晶を形成した。4.イモゴライト/セルロースの混合比が5/5、6/4、7/3、8/2、9/1について、下層の液晶相の構造を偏光顕微鏡で観察した結果、イモゴライトおよびセルロースが単独の場合とは異なる液晶構造を示し、両者が相互作用して液晶構造を形成していることがわかった。5.各液晶相を凍結乾燥して、SEMにより構造を観察した。ナノコンポジット化の状態を明らかにすることが出来た。6.各液晶相からナノコンポジットフイルムを作製し、FT-IR、X線回折により構造解析した。7.粘弾性測定の結果、混合比が0/10、5/5、6/4、7/3のナノコンポジットフイルムは、貯蔵弾性率が10-15GPaと高い値を示した。また、イモゴライト添加により、熱的性質が向上した。8.上記で得られた結果を基に、現在バクテリアセルロースとイモゴライトのナノコンポジットの創製を試みている。近年、環境・エネルギー問題の重要視から、環境に優しい材料の開発が注目されている。次世代の環境にやさしい新規なナノコンポジット材料を開発することを目的とし、ナノメートルスケールのセルロース構造体と天然無機ナノチューブであるイモゴライトとのナノコンポジットを創製し、その構造解析を行う。本年度は下記のような結果を得た。1.イモゴライトを岩手県北上市で採取し、精製した。精製したイモゴライトは、粘度測定の結果から分子量約170万、長さ0.3μm、アスペクト比が120あることがわかった。2.ホヤを購入し、その外皮であるセルロースを精製した。得られたセルロースを、種々の条件で硫酸処理し、高結晶性セルロースミクロフィブリルを作製する条件を検討した。60%の硫酸で50°C、5時間処理した場合、透過型電子顕微鏡観察より、高結晶性セルロースミクロフィブリルは、長さが13μmで幅が1530nm、アスペクト比が50100であった。3.セルロースミクロフィブリルとイモゴライトナノチューブは、それぞれpH=3の酢酸水溶液中でリオトロピック液晶を形成した。両試料の液晶構造を偏光顕微鏡にて観察した。4.液晶形成を生じる濃度より低い濃度でセルロースミクロフィブリルとイモゴライトナノチューブを等濃度で混合し、その相挙動を調べた。

試料調製直後では、0.5%以上で流動複屈折を示したが,3日後には等方相と液晶相の2相に分離した。5.現在、得られたナノコンポジットの構造を解析中である。近年、環境・エネルギー問題の重要視から、環境に優しい材料の開発が注目されている。次世代の環境にやさしい新規なナノコンポジット材料を開発することを目的とし、ナノメートルスケールのセルロース構造体と天然無機ナノチューブであるイモゴライトとのナノコンポジットを創製し、その構造解析を行った。本年度は下記のような結果を得た。1.イモゴライトナノチューブ/セルロースミクロフィブリルの酢酸水溶液系を種々の重量比で混合し、その相挙動を調べた。イモゴライトの混合比が0.5以上の場合は、2-3相に相分離し、上層が光学的等方相で、下の2相が液晶相であった。イモゴライトの混合比が0.5以下の場合、ゲル化が生じ相分離せず、ある濃度以上で液晶を形成した。2.イモゴライト/セルロースの混合比が0/10、5/5、6/4、7/3、8/2、9/1、10/0について、下層の液晶相の構造を偏光顕微鏡で観察した結果、イモゴライトおよびセルロースが単独の場合とは異なる液晶構造を示し、両者が相互作用して液晶構造を形成していることがわかった。3.各液晶相を凍結乾燥して、SEMにより構造を観察した。ナノコンポジット化の状態を明らかにすることが出来た。4.各液晶相からナノコンポジットフイルムを作製し、FT-IR、X線回折により構造解析した。セルロースの結晶構造を崩さずにナノコンポジット化している事が明らかになった。5.粘弾性測定の結果、混合比が0/10、5/5、6/4、7/3のナノコンポジットフイルムは、貯蔵弾性率が10-15GPaと高い値を示した。また、イモゴライト添加により、熱的性質が向上した。
ソーシャルワーク・ケアマネジメントの独自性とその評価に関する研究

社会福祉士や精神保健福祉士であるソーシャルワーカーが実施するケアマネジメントの特徴を明らかにするために、初年度は介護支援専門員を対象に、2年度は初年度の介護支援専門員とマッチングした要介護者を対象に調査を実施した。3年次は相談支援専門員を対象に調査を行った。初年度の結果からは、ソーシャルワーク・ケアマネジメントの実施状況は1ストレングス支援と代弁機能、2利用者・家族との共同、3環境への支援、4高齢者と環境との関係の把握、5利用者との関係、6他機関とのチームワーク、7インフォーマルケアの活用の7因子からなり、7因子についてソーシャルワーカー資格の有無でt検定を行ったが、ソーシャルワーカーの資格保有者と他資格者との間ではいずれも有意差がみられないことを明らかにした。また、ケアマネジャーと管理者との間でのケアプラン作成での意見の違いがある者が4分の1あり、意見の違いがある者に内では、管理者の意向でケアプランを作成している者は3分の2あった。ケアプランに意見の相違の有無は、ケアマネジャー側では「性別」「経験年数」「主任介護支援専門員資格の有無」、事業者側では「事業所の規模」「介護サービス実施の有無」が影響しており、管理者かケアマネジャーのどちらの意向で決定するかは、ケアマネジャー側での要因はなく、事業者側の介護サービスの実施の有無が要因として明らかにした。2年度の結果としては、就労していた介護者が半数おり、介護離職者が12.1%であった。介護者が就労を継続するのには、「介護期間」「介護者の年齢」「介護者の健康状態」「ケアマネジャーと関わっている期間」が影響していることを明らかにした。3年度の相談支援専門員の調査については、全相談支援事業所のリストから単純無作為抽出法にて3000か所を抽出し、事業所に対して調査票を郵送し、195票(回収率39.83%)を回収することができた。相談支援専門員の調査を1月に実施し、2月末に完了した。ただし、一昨年度および昨年度の調査結果を分析し発表することでの経費がかさんだ。さらに、今回の調査では、催促状を送ったこともあり、調査票の回収率が4割と高かったことから、経費が不足し、データ入力を次年度で対応することになった。そのため、調査結果の分析が遅れていることが、「やや遅れている」とした理由である。昨年度の積み残しである相談支援専門員調査の分析を至急開始し、同時に相談支援専門員の利用者ないしは家族を対象にした調査を行う。これについては、障害者のソーシャルワーク・ケアマネジメントとその過程での意思決定支援の被実施度および満足度を明らかにし、さらに相談支援専門員での回答と利用者ないしは家族の回答をマッチングして、分析をすることで、社会福祉士や精神保健福祉士がどこまでソーシャルワークの独自性を果たせているかを明らかにする。さらに、介護支援専門員の回答と利用者ないしは家族の回答をマッチングし、ソーシャルワーク・ケアマネジメントや介護者支援について、社会福祉士や精神保健福祉士がどこまでソーシャルワークの独自性を果たしているかを、さらに深めた分析を行い、学会誌等への投稿や国際学会発表を行っていく。本研究は,介護支援専門員は多様な基礎資格者(介護福祉士,社会福祉士,精神保健福祉士等の福祉系の専門職,看護師,PT,OT,ST等の医療系の専門職)からなり,一般に医療系の専門職は身体面,福祉系の専門職については心理社会面について把握や支援に結びやすいとされているが,基礎資格によりソーシャルワークの特徴をどの程度実施し,どの程度重要視しているかを明らかにすることを目的としている。介護支援専門員の基礎資格等の相違によるケアマネジメントの違いを明らかにするため,全国の居宅介護支援事業所管理者に依頼し,常勤・専任の介護支援専門員に対して調査を依頼する。標本数は3500とし,厚生労働省のホームページの「介護事業所・生活関連情報検索」に掲載されている,2016年10月末日現在で全国の居宅介護支援事業所からランダムで抽出する。抽出された事業所の管理者宛に調査依頼文を同封し,常勤・専任の介護支援専門員で,氏名が50音順で最も早い介護支援専門員1名に対して調査を依頼してもらった。調査の対象になった介護支援専門員に対しては,同封してある介護支援専門員宛の調査依頼文で調査への協力を依頼し,調査票に回答してもらい,返信用封筒で返却してもらった。2017年1月13日に調査票を郵送し,2月28日を最終到着日として,回収を行った。送付した調査票3,500票に対して,宛先不明等で89票が未着となり,到着した調査票3411票に対して,1,725票の回答を得た。その結果,有効回収率は50.57%となった。現在、その結果を分析中である。調査結果の単純集計では、専門職としてのアイデンティティについて回答を求めた結果は、福祉職を選択した人が790名(45.8%)と最も多く、次いで介護職が615名(35.7%)、看護職217名(12.6%)、リハビリテーション職27名(1.6%)となっていた。そのため、これをもとに、ソーシャルワーク・ケアマネジメントの実践度と重要度の意識の相違を明らかにする基盤ができた。なお、結果の一部である、介護支援専門員は管理者とケアプラン作成についてのコンフリクトに関する結果では以下のようになった。コンフリクトがある(「よくある」+「時々ある」)

介護支援専門員の割合は4分の1であり、さらにコンフリクトがある者の内で、コンフリクトの解決方法を管理者の意向に合わせるが3分の2、介護支援専門員自身の意向に合わせるが3分の1となった。次にコンフリクトの有無およびコンフリクトの解決方法の違いを目的変数にし、介護支援専門員の機関属性4項目を、また介護支援専門員の属性8項目を説明変数にして、2項ロジスチック回帰分析を行った。その結果、コンフリクトの有無については、機関属性で介護サービスを実施していない独立型機関とケアマネジャーの人数が少ない機関で、コンフリクトが少ないことが分かった。ケアマネジャーの属性については、男性、低年齢層、主任ケアマネジャー資格取得者で、コンフリクトが少なくなった。一方、コンフリクトの解決方法については、機関属性については独立型でケアマネジャー自身の意向に合わせることが有意に高く、ケアマネジャー属性については有意な差がある項目はなかった。以上の結果、コンフリクトの有無にも、コンフリクトの解決方法にも、専門職のアイデンティティとしての福祉職が影響していないことが示された。本年度の研究の目的は、介護支援専門員からソーシャルワーク・ケアマネジメント支援を得ている要介護者・介護者特性を明らかにすることにある。そのため、昨年度の調査で回答の得られた1724名の介護支援専門員の利用者(要介護1から要介護5)で、家族介護者がおられる方で、氏名が50音順で最も早い者を対象として調査を行った(回答者数:594名、回収率:34.1%)。ソーシャルワーク・ケアマネジメントの利用状況については、介護支援専門員の34項目の支援実践についての満足度と期待度を尋ねた。その結果、満足度については、「どのように支援していくかを、あなたと一緒に決めてくれる」「何で困っているかを、あなたと一緒に考えてくれる」「批判的でない態度で接してくれる」「あなたの感情や思いに耳を傾けてくれる」が高く、「.町内会や民生委員の方などと協働して支援してくれる」「あなたと別居の家族との関係を理解し、それを支援に活かしてくれる」「家族や近隣等から受けることができる支援を活かすようにしてくれる」等のインフォーマルサポートの調整に関する項目が低い値を示した。一方、介護支援専門員の支援実践に対する期待度についても,「何で困っているかを、あなたと一緒に考えてくれる」「どのように支援していくかを、あなたと一緒に決めてくれる」が高く、「町内会や民生委員の方などと協働して支援してくれる」「あなたと別居の家族との関係を理解し、それを支援に活かしてくれる」「あなたと近隣との関係を理解し、それを支援に活かしてくれる」が低く、満足度と同様にインフォーマルサポートの調整に関する項目は期待度が低い値を示した。計画通りに調査を実施し、その成果を得ている。詳細な分析についても既に行っており、いくつかの学術論文としてまとめている過程である。社会福祉士や精神保健福祉士であるソーシャルワーカーが実施するケアマネジメントの特徴を明らかにするために、初年度は介護支援専門員を対象に、2年度は初年度の介護支援専門員とマッチングした要介護者を対象に調査を実施した。3年次は相談支援専門員を対象に調査を行った。
血管新生におけるがん抑制タンパク質RECKの役割

RECKタンパク質は、多くの腫瘍で発現低下しており、がん転移・再発を抑制すると考えられている。一方、RECK欠損マウスは、血管発生の停止をきたし、胎生中期頃に死亡する。このため、RECKの生理機能解明は、血管障害と共にがん悪性化の機序解明にもつながるものと期待される。今回、我々は、血管を形成する2種の細胞(内皮と壁)におけるRECKの役割を、遺伝子改変マウスおよび組織片培養系を用いて解析した。その結果、壁細胞RECKは胎生中期の心血管発生、内皮細胞RECKは胎生後期の脳血管発生に必須であること、また、RECKは、これら2種類の細胞の緊密な相互作用を助け血管安定化をもたらす可能性が示された。Tie2-CreおよびSm22-Creをドライバーとする血管内皮および壁細胞選択的Reckノックアウト・マウスを作製したところ、後者は、胎生10.5日(E10.5)頃に死亡するのに対し、前者は、誕生直前まで発生が進むことが見出された。この結果より、全身性Reck欠損マウスで見られたE10.5胎生致死形質が壁細胞Reckの機能の不可欠性を反映するものと考えられた。また、ICR系統のマウスを用いて大動脈器官培養系Aortic Ring Assay(ARA)を行う至適条件を求める実験を行い、再現性良く微小血管形成を観察できる系を確立した。マウス個体において、Reckが血管壁細胞と内皮細胞の両方で発現し得ることを細胞種特異的Cre(Sm22-Cre, Tie2-Cre)とmRmGリポーター・マウスを用いて確認した。また、壁細胞特異的Reck欠損(Reck-flox;Sm22-Cre)が全身性Reck欠損と酷似した胎生中期致死形質を与えるのに対し、内皮細胞特異的Reck欠損(Reck-flox;Tie2-Cre)が脳血管異常を伴う胎生後期致死形質を与えることを見出した。さらに、5週齢タモキシフェン誘導型Reck cKOマウスから採取した背側大動脈を用いた器官培養では、対照群と比べ、微小血管の過剰な発芽と不安定化が見られ、これがフィブロネクチンやラミニンの低下を伴うこと、また、この表現型が固形培地(コラーゲン・ゲル)へのフィブロネクチン添加によって抑制されることを見出した。この事から、Reckによるフィブロネクチン線維の保護が、正常な血管新生とって重要であることが示唆された。これまでの成果をScientific Report誌に報告した。本研究の目的は、血管内皮および壁細胞に発現するReckの血管新生における役割を明らかにすることであった。この目的は、2種の組織特異的Reck欠損マウス(Reck-flox;Tie2-Cre、Reck-flox;Sm22-Cre)のin vivo(組織化学)、in vitro(aortic ring assay)での解析により達成された。すなわち、壁細胞Reckの欠損は、全身性Reck欠損同様、胎生中期致死形質を与えるのに対し、内皮細胞Reckの欠損は、脳血管異常を伴う胎生後期致死形質を与えること、また、Reckは微小血管の出芽頻度と安定性を制御し、内皮細胞と壁細胞の正しい相互作用と基底膜形成に必須であることが示された(AlmeidaらSci Rep 2015)。今年度、内皮細胞(特にTip Cell)Reckが、Gpr124と恊働してWnt7シグナルを増強することが報告され、脳血管異常の理由が明らかとなったため、この経緯を解説する総説を共同執筆した(野田らCancer Sci.)。発がんに関連する2つの成果も得られた。第一に、オミックス・データにおいて二成分(分子)間の相関性を評価する新たな手法を考案し、これを、がん細胞の上皮-間葉転換に伴うRECK発現亢進の抑制に関わるmicroRNA候補の絞り込みに応用した(王らCancer Informatics)。第二に、RECKプロモーター領域CpGメチル化(RPM)の簡便な検出法を樹立し、RPMがルミナル型乳癌の薬剤感受性予想に役立つ可能性を示した(施らOncotarget)。また、国際共同研究において、ヒストン脱アセチル化酵素阻害薬がReck発現亢進等を介して心臓線維芽細胞の遊走と分裂を抑制し、線維症を軽減することを見出した(SomannaらHypertension Res.)。1)胎児血管発生における血管壁細胞Reckの重要性が確認できた。また、血管内皮細胞Reckが胎生後期に特に脳血管の発生に重要な役割を担っていることが示唆された。2)ARA系が確立され、Reckの血管形成に対する効果をin vitroで見る実験が順調に進んでいる。脳神経前駆細胞におけるReck欠損が血管異常をもたらすという予備的知見を得た。

そのメカニズムをin vivo、in vitro両面から明らかにする。次年度使用額が生じた理由当該年度に出版する予定の論文が次年度にずれ込んだ。また、一部のマウスに感染が見出されたため、除染に時間を要し、当該年度に予定していた動物実験が次年度にずれ込んだ。これらの計画の遅れに対応して予算を次年度に繰り越した。分子腫瘍学Time-lapse記録を行う実験は手間取っているが、一方で、静止画像から微小血管の形態を定量化するソフトウェア(AngioTool)を用いることにより、Reckの効果をより客観的に評価できる可能性が考えられる。また、ARAに免疫染色を導入し、細胞分化マーカー、細胞表面タンパク質や細胞外マトリックスの変化を追跡できるようにする予定である。当該年度に出版する予定の論文が次年度にずれ込んだ。論文投稿料、動物実験補助謝金等に充てる。
口腔悪性腫瘍の放射線治療感受性の評価

本研究では,口腔癌患者の術前化学療法併用放射線治療に対する治療効果の予測因子を明らかにすることを目的に,生検材料ならびに生体の低酸素状態を評価し,癌抑制遺伝子p53ならびにその関連遺伝子の検索を行った.対象症例数は,放射線単独治療群15例,化学療法併用放射線治療群は20例で,計35例において,1)治療成績が,病理組織学的に有効と判定されたのは,放射線単独治療群では26%に対し,化学療法併用放射線治療群65%であった。5年生存率は,放射線単独治療群では約40%,化学療法併用放射線治療群では95%と有意に改善していた.2)化学療法併用放射線治療群において,生検材料を用いて癌抑制遺伝子,p53ならびにp53依存性リボ核酸還元酵素遺伝子,p53R2の発現を免疫組織学的に検討した.p53陽性率は80%,p53R2陽性率は73.3%であった.p53陽性・陰性,p53R2陽性・陰性を組み合わせ,4パターンで統計学的に治療効果を予測する組み合わせは明らかではなかった.以上の結果から,P53関連遣伝子,低酸素関連遺伝子のみで予測するためには生検材料のみではなく,治療途中における低酸素状態の評価も重要であることが示唆された.本研究では,口腔癌患者の術前化学療法併用放射線治療に対する治療効果の予測因子を明らかにすることを目的に,生検材料ならびに生体の低酸素状態を評価し,癌抑制遺伝子p53ならびにその関連遺伝子の検索を行った.対象症例数は,放射線単独治療群15例,化学療法併用放射線治療群は20例で,計35例において,1)治療成績が,病理組織学的に有効と判定されたのは,放射線単独治療群では26%に対し,化学療法併用放射線治療群65%であった。5年生存率は,放射線単独治療群では約40%,化学療法併用放射線治療群では95%と有意に改善していた.2)化学療法併用放射線治療群において,生検材料を用いて癌抑制遺伝子,p53ならびにp53依存性リボ核酸還元酵素遺伝子,p53R2の発現を免疫組織学的に検討した.p53陽性率は80%,p53R2陽性率は73.3%であった.p53陽性・陰性,p53R2陽性・陰性を組み合わせ,4パターンで統計学的に治療効果を予測する組み合わせは明らかではなかった.以上の結果から,P53関連遣伝子,低酸素関連遺伝子のみで予測するためには生検材料のみではなく,治療途中における低酸素状態の評価も重要であることが示唆された.口腔悪性腫瘍の局所進展例に対し,治療成績を高めるために手術前に放射線ならびに化学療法を併用してから手術を行ってきた.われわれの施設では,化学療法と放射線治療を同時に施行することにより,過半数の患者の手術摘出標本で,病理組織学的に腫瘍細胞が見出されないという結果を得ている.しかし,現在の診断技術では手術前に行われる放射線治療ならびに化学療法に対する感受性の予測は不可能である.近年,遺伝子工学的手法の発達により,腫瘍組織の生物学的背景をとらえることが比較的容易に可能となっている.本研究では,生検材料を用いて,腫瘍組織の分子生物学的に検討により口腔悪性腫瘍に対する術前の化学療法併用放射線治療の効果予測因子を明らかにすることを目的とする.現在までの本研究対象症例数は,放射線単独治療群15例,化学療法併用放射線治療群は20例で,計35例である.1.治療成績病理組織学的に有効と判断されたのは,放射線単独治療群では26%に対し,化学療法併用放射線治療群65%であった.5年生存率は,放射線単独治療群では約40%,化学療法併用放射線治療群では95%と有意に改善していた.2.免疫組織学的検討化学療法併用放射線治療群において,生検材料を用いて癌抑制遺伝子,p53ならびにp53依存性リボ核酸還元酵素遺伝子,p53R2の発現を免疫組織学的に検討した.p53陽性率は80%,p53陽性率は73.3%であった.p53陽性・陰性,p53R2陽性・陰性を組み合わせ,4パターンで統計学的に治療効果を予測する組み合わせは明らかではなかった.口腔悪性腫瘍の局所進展例に対し,治療成績を高めるために手術前に放射線ならびに化学療法を併用してから手術を行ってきた.われわれの施設では,化学療法と放射線治療を同時に施行することにより,過半数の患者の手術摘出標本で,病理組織学的に腫瘍細胞が見出されないという結果を得ている.しかし,現在の診断技術では手術前に行われる放射線治療ならびに化学療法に対する感受性の予測は不可能である.近年,遺伝子工学的手法の発達により,腫瘍組織の生物学的背景をとらえることが比較的容易に可能となっている.1.治療成績病理組織学的に有効と判定されたのは,放射線単独治療群では26%に対し,化学療法併用放射線治療群65%であった.5年生存率は,放射線単独治療群では約40%,化学療法併用放射線治療群では95%と有意に改善していた.2.免疫組織学的検討化学療法併用放射線治療群において,生検材料を用いて癌抑制遺伝子,p53ならびにp53依存性リボ核酸還元酵素遺伝子,p53R2の発現を免疫組織学的に検討した.p53陽性率は80%,p53陽性率は73.3%であった.p53陽性・陰性,p53R2陽性・陰性を組み合わせ,4パターンで統計学的に治療効果を予測する組み合わせは明らかではなかった.3.実験的検討

低酸素条件が,培養株化がん細胞に与える影響を検討した.低酸素状態で発現が上昇する遺伝子の中から,血管新生因子(VEGF)とともに血管新生に関与するAngiopoietin-like4(ANGPTL4)を選び,VEGFとの相互作用を検討した.遺伝子導入の手法を用いて解析したところ,ANGPTL4の発現は,VEGFの発現に抑制的に作用することが明らかになった.
直線偏波ラジアルラインスロットアンナテの研究

本研究は、円偏波用平面アンテナとして性能、経済性の両面で優れたラジアルラインスロットアンテナを、直線偏波の分野に適用、実用化するために、その設計法を確立することを目的としたものである。しかし、直線偏波の場合にはスロット素子間の相互結合により生ずる反射のために効率が原理的にも50%以下になってしまうことがわかっているので、以下の項目を今年度の技術課題目標とした。(1)交差偏波量ー20dB、反射量がー15dB以下となる直線偏波放射単位(放射用スロットと反射抑制スロットの対)を解析的に探索する。(2)アレ-アンナテとしての総反射量を一20dB以下に抑圧するため、上記放射単位のアレ-配列法を明らかにし、基本的な同心円配列に加え、必要に応じてビ-ムチルトを行い楕円配列も検討する。(3)総反射量が一15dB以下に改善できるとレド-ムを用いてその反射と相殺することにより、反射損失はほぼ解消できることになるのでレド-ム厚、材質、アンテナとの間隔を変えて相殺効果を確認する。1.直線偏波放射単位(2スロット4スロット構成)を用いて配列を最適化することによりアレ-アンテナ全体としてスロットからの反射量一16dB以下、交差偏波量一27dB以下、総反射量の最悪値一8dB以下を実現し、最大利得35.4dB、アンテナ効率67%を得ることができた。この値は理論的効率80%以上にはまだ達していない。これはアンテナ終端における損失がまだ15%度あり、またビ-ム正面方向では抑圧されている反射抑制スロットからの不要放射が横方向に若干存在するためにサイドロ-ブ・レベルが高くなり効率が低下しているためである。なおビ-ムチルトも試みたがまだ十分な効果は得られていない。2.レド-ムを用いてレド-ム厚、材質、アンテナの間隔を変えることにより総反射量を一22dBに改善し、利得を0.3dB上昇させることができた。本研究で残された課題として次の項目がある。(A)反射抑制スロットからの不要放射の十分な抑制(もう1つの放射単位構製(ダブルスロット)も平行して検討)(B)終端損失の解消による高効率化(C)ビ-ムチルト本研究は、円偏波用平面アンテナとして性能、経済性の両面で優れたラジアルラインスロットアンテナを、直線偏波の分野に適用、実用化するために、その設計法を確立することを目的としたものである。(A)反射抑制スロットからの不要放射の十分な抑制(もう1つの放射単位構製(ダブルスロット)も平行して検討)(B)終端損失の解消による高効率化(C)ビ-ムチルト
強く結びついた分子系の研究

1.イオン性結合を有する分子間錯体系の分子構造(1)MOH(M=Na,K,Rb,Cs)振動基底状態のみならず、変角振動第2励起状態についても、核四極子結合定数を決定した。またシュタルク効果からNaOHの双極子モーメント6.832(9)Dをえた。(2)MBH4(M=Li,Na,K)3種類の分子について、重水素置換体を含む同位体の回転定数を決定し、分子構造を系統的に詳しく検討した。その結果、いずれの分子も、M-B結合距離に対して大きなH/D同位体効果(0.008-0.009A)を示すことが分った.その主な原因はBH4基の内部回転運動によるものと考えられる。さらに、LiBH4のBH4ロッキング振動励起状態の回転スペクトルにみられる異常、すなわち遠心力歪定数の振動励起に伴う大きな変化やΔ1,Δk=(2,-1)相互作用定数rが(2,2)相互作用定数qより大きいことを、BH4基内部回転運動によって説明することに成功した。またNaBH4,KBH4の二つの振動励起状態(M-B伸縮、BH4ロッキング)の間に見られる大きなx,y型コリオリ相互作用をほぼ完全に解析することができた。この解析からえられたエネルギー差は44.3(NaBH4),42.7(KBH4)cm-1である。NaBH4と4のアルカリ金属とボロンの核四極子結合定数を決定した。前者はM-(BH4)結合がイオン的であること、後者はBH4基が正四面体に近い構造をとっていることを支持する結果であった。(3)LiNaF2このアルカリハライドヘテロダイマーの回転スペクトルを観測し、分子構造、核四極子結合定数、双極子モーメント[2.64(2)D]を決定した。いずれの分子定数も、結合がほぼ100%イオン的であることを示唆している。2.分子錯体等における大振幅運動の理論(1)メタノールダイマー群論的考察により、K=0の回転準位のエネルギー表現を求め、この結果からK=0-0遷移の帰属を行った。その結果、観測されたスペクトル分裂をトンネル効果に結びつけることができた。さらに理論をK≠0の状態に拡張発展させ、K=1,A状態のスペクトル解析を行うことができた。(2)Na3 B電子励起状態に期待される擬回転について、そのエネルギー固有値に対する理論的表式を、群論を用いて誘導した。まずポテンシャル障壁の高い場合を取扱い、その結果に基づいてスペクトル解析のための計算機プログラムを作成した。次いで、この理論を低いポテンシャル障壁の場合に拡張し、B-X遷移に対する分光学的観測データを解析することに成功した。3.その他(1)グリシンこの分子は、生命の起源の問題に関連して、星間空間での検出が待たれている。今回、もっともエネルギーの低い二つの回転異性体について、チッ素の核四極子結合定数及び双極子モーメントを精密に決定した。後者の結果を用いて、二つの異性体間のエネルギー差を705cm-1と求めた。(2)SiH4・Ar回転スペクトルの観測に成功した。各回転遷移は2個のK=0(A,F対称性)と3個のK=1(E,F対称性)の成分に分裂して観測された。さらにK=1,F成分には分子内回転による分裂がみられ、この分裂から分子内回転の束縛ポテンシャルを約60cm-1と推定することができた。E状態の遷移のシュタルク効果から、双極子モーメントを0.027Dと決定した。

いずれの分子定数も、結合がほぼ100%イオン的であることを示唆している。2.分子錯体等における大振幅運動の理論(1)メタノールダイマー群論的考察により、K=0の回転準位のエネルギー表現を求め、この結果からK=0-0遷移の帰属を行った。その結果、観測されたスペクトル分裂をトンネル効果に結びつけることができた。さらに理論をK≠0の状態に拡張発展させ、K=1,A状態のスペクトル解析を行うことができた。(2)Na3 B電子励起状態に期待される擬回転について、そのエネルギー固有値に対する理論的表式を、群論を用いて誘導した。まずポテンシャル障壁の高い場合を取扱い、その結果に基づいてスペクトル解析のための計算機プログラムを作成した。次いで、この理論を低いポテンシャル障壁の場合に拡張し、B-X遷移に対する分光学的観測データを解析することに成功した。3.その他(1)グリシンこの分子は、生命の起源の問題に関連して、星間空間での検出が待たれている。今回、もっともエネルギーの低い二つの回転異性体について、チッ素の核四極子結合定数及び双極子モーメントを精密に決定した。後者の結果を用いて、二つの異性体間のエネルギー差を705cm-1と求めた。(2)SiH4・Ar回転スペクトルの観測に成功した。各回転遷移は2個のK=0(A,F対称性)と3個のK=1(E,F対称性)の成分に分裂して観測された。さらにK=1,F成分には分子内回転による分裂がみられ、この分裂から分子内回転の束縛ポテンシャルを約60cm-1と推定することができた。E状態の遷移のシュタルク効果から、双極子モーメントを0.027Dと決定した。当初計画したMBX4系、MNO3系の分子の回転スペクトルは現在までのところ検出されていない。引続き分光器の状態とこれら分子の生成条件を詳細に検討し、探索を続ける予定である。一方イオン的な結合をもつことが知られているMOH(M=Na,K,Rb,Cs)を取り上げ、その化学結合の詳細を明らかにするために、回転スペクトルから核四極子結合定数を、振動基底状態だけでなく、変角振動励起状態についても決定した。また生体関連分子の中でももっとも重要なものの一つであるグリシンを取上げ、二つの回転異性体について、J=1←0a型遷移、J=2←1b型遷移を観測するとともに、窒素核の核四極子結合定数を決定した。これらのデータはこの分子の関与する水素結合の追究に重要なものである。理論的研究では、メタノールダイマーのトンネル効果によるスペクトル分裂を研究した。まずトンネル効果をあらわに考慮したハミルトニアンを構築し、群論的考察によってK=0準位の分裂に関するハミルトニアン行列のパラメータ表現を定式化した。次いでこれを用いて、K=0←0、R-枝の分裂成分の対称性の帰属を行い、分子パラメータを部分的に決定した。この結果スペクトル分裂をトンネル運動と直接結びつけることができた。すなわちドナーおよびアクセプターのメタノールのそれぞれのメチル基内部回転運動、アクセプターの酸素原子に局在化した孤立電子対の交換を伴う運動、およびドナー、アクセプターの交換のそれぞれによるスペクトル分裂を定量的にえり分けることを可能にした。これらの成果は、メタノールダイマーの内部運動を理解する糸口となるものである。一方、振動回転相互作用に対して確立されている通常の理論を二量体の内部運動へ適用した。LiBH4,NaBH4,KBH4の分子構造を、H/Dの同位体効果を含めて決定した。
MSP1/hsp70融合蛋白ワクチンによるマラリア防御免疫機構の基礎研究

我々は、マラリア原虫Plasmodium yoeliiのMSP1抗原とマウス熱ショック蛋白70(hsp70)との組換え融合蛋白を大腸菌に発現させて精製しマウスに免疫することにより、スポロゾイト感染に対して肝細胞期と赤血球期両者における防御免疫が誘導されることを明らかにしてきた。この免疫方法では、MSP1抗原特異的抗体産生とT細胞のIFN-γ産生などの細胞性免疫の両者が誘導される。今回、免疫マウスの肝細胞期における感染防御機構について解析を行った。肝細胞期の防御効果は赤血球期においては原虫血症の消失或いは出現遅延として観察される。肝細胞期において防御されていることを証明するため、スポロゾイト感染後の肝内原虫数を原虫rRNAのreal time RT-PCR法により解析した。MSP1/hsc70免疫群で特異的に原虫数が低下することから、MSP1特異的免疫応答により肝内の防御免疫が成立することが示された。防御免疫機構を解析するため、免疫マウスから肝内リンパ球を調整してC57BL/6マウスに養子移入を行い、スポロゾイトの攻撃感染を行った。肝内での防御免疫は、リンパ球を移入したマウスでは成立したが、抗体を移入したマウスでは成立せず、細胞性免疫により担われていることが示された。さらに、リンパ球サブセットに特異的な抗体を免疫マウスに投与することによりT細胞分画を除去する方法を用い、防御免疫を担うT細胞分画の解析を行った。抗体によりCD4とCD8陽性細胞の両者を除去しても肝細胞期における防御効果は失われず、CD4-CD8細胞が防御免疫を担っている可能性が示唆されてた。この肝細胞期防御免疫は、S57BL/6マウスばかりでなくBALB/c、C3H及びAKRマウスでも観察されており、MHCの多様性を越えて防御効果を誘導できる可能性が示された。不活化スポロゾイトで繰り返し免疫したマウス血清中にMSP1抗原特異的な抗体が含まれることから、肝細胞期マラリアでもMSP1抗原が免疫原性をもつ形で発現されることが示された。そこで、マラリア原虫Plasmodium yoeliiのMSP1抗原とマウス熱ショック蛋白70(heat shock protein 70:hsp70)とのリコンビナント融合蛋白MSP1/hsp70を大腸菌に発現させて精製し、マウスに免疫して防御免疫の成立機構を解析した。hsp70はCD4陽性T細胞とCD8陽性T細胞を共に抗原特異的に活性化することができる自然のアジュバントであり、他にアジュバントは一切用いなかった。免疫群では、スポロゾイト感染後肝細胞内原虫由来RNA量が低下したこと(RT-PCR法により測定)、また赤血球型原虫の出現数が著名に減少したことから、肝細胞期において防御効果が現れていることが強く示唆された。また、免疫群は赤内型原虫を感染させた場合にも抵抗性を示し原虫血症の消滅に至ったことから、このワクチンは肝内型と赤内型両者に有効であることが示された。現在防御免疫のエフェクター機構について研究を進めている。肝細胞期に対する免疫の防御効果については、血清中の抗MSP1抗体量との間には明らかな相関は認めなかったが、MSP1特異的インターフェロンγ産生能との相関がみられた。免疫により誘導される

この特異的インターフェロンγ産生細胞は主としてCD4細胞であり、この免疫法においては肝細胞期に有効な防御免疫の担い手はCD4陽性細胞である可能性が示唆された。免疫群の感染抵抗性にはマウス系間で著名な差が認められた。C57BL/6は抵抗性であるかBALB/cマウスは感受性である。このような遺伝的バックグランドの影響についても現在解析を進めている。我々は、マラリア原虫Plasmodium yoeliiのMSP1抗原とマウス熱ショック蛋白70(hsp70)との組換え融合蛋白を大腸菌に発現させて精製しマウスに免疫することにより、スポロゾイト感染に対して肝細胞期と赤血球期両者における防御免疫が誘導されることを明らかにしてきた。この免疫方法では、MSP1抗原特異的抗体産生とT細胞のIFN-_γ産生などの細胞性免疫の両者が誘導される。今回、免疫マウスの肝細胞期における感染防御機構について解析を行った。肝細胞期の防御効果は赤血球期においては原虫血症の消失或いは出現遅延として観察される。肝細胞期において防御されていることを証明するため、スポロゾイト感染後の肝内原虫数を原虫rRNAのreal time RT-PCR法により解析した。MSP1/hsc70免疫群で特異的に原虫数が低下することから、MSP1特異的免疫応答により肝内の防御免疫が成立することが示された。防御免疫機構を解析するため、免疫マウスから肝内リンパ球を調整してC57BL/6マウスに養子移入を行い、スポロゾイトの攻撃感染を行った。肝内での防御免疫は、リンパ球を移入したマウスでは成立したが、抗体を移入したマウスでは成立せず、細胞性免疫により担われていることが示された。さらに、リンパ球サブセットに特異的な抗体を免疫マウスに投与することによりT細胞分画を除去する方法を用い、防御免疫を担うT細胞分画の解析を行った。抗体によりCD4とCD8陽性細胞の両者を除去しても肝細胞期における防御効果は失われず、CD4^-CD8^-細胞が防御免疫を担っている可能性が示唆されてた。この肝細胞期防御免疫は、S57BL/6マウスばかりでなくBALB/c、C3H及びAKRマウスでも観察されており、MHCの多様性を越えて防御効果を誘導できる可能性が示された。
ワーク・ツール間の6自由度完全相対運動を実現するナノメートル精度超精密機械の創成

超精密な機械加工や測定を実現するため,ツールと工作物の間の正確な相対運動を創成する機械システムが機械要素の高精度化と同様に必要とされている.本研究は,ツールと工作物の間の6自由度相対運動測定装置を用いた機械システムを提案している.ツール主軸と定盤の間に設置されたヘキサポッド形パラレルメカニズムは従来の機械で受動的に駆動される.メカニズムはジョイントとリンクの弾性的変形およびの熱膨張のための補正装置を備えているため,外力や温度変動の影響を受けずに6自由度運動を正確に測定することができる.まず,球面ジョイントと直動ジョイントからなる伸縮可能な連結連鎖(ストラット)が設計され,試作された.ボールシャンクの熱変形の影響を除くために球面ジョイントが改良された.さらに低膨張材料を用いた補償装置が重力と温度変化の影響を調査するために試験された.結果,重力と温度変化はストラットの長さ測定精度にほとんど影響を与えないことがわかった.次に補正制御対象として従来の直交座標形メカニズムが組み立てられた.このメカニズムはACサーボモーターとエンコーダを備えている3つのボールネジ駆動の直動位置決めステージを用いている.定盤とツール主軸の間の位置決め誤差と運動誤差がレーザ干渉測長システムを用いて測られた.最後に,冗長な受動的な連結連鎖を用いた校正方法がヘキサポッド機構の37の機構パラメータを推定するために調査された.ヘキサポッド機構がその移動空間内を運動するとき運動学によって計算されるストラットの長さ変化と測定される長さ変化は7つのストラットの長さ誤差を算出する.これらの長さ誤差が最小にされるように,ヤコビ行列を用いた最小自乗法は37のパラメータを修正し,繰り返された.結果,得られたパラメータはヘキサポッド機構の位置決め誤差を減少させられることを確認した.超精密な機械加工や測定を実現するため,ツールと工作物の間の正確な相対運動を創成する機械システムが機械要素の高精度化と同様に必要とされている.本研究は,ツールと工作物の間の6自由度相対運動測定装置を用いた機械システムを提案している.ツール主軸と定盤の間に設置されたヘキサポッド形パラレルメカニズムは従来の機械で受動的に駆動される.メカニズムはジョイントとリンクの弾性的変形およびの熱膨張のための補正装置を備えているため,外力や温度変動の影響を受けずに6自由度運動を正確に測定することができる.まず,球面ジョイントと直動ジョイントからなる伸縮可能な連結連鎖(ストラット)が設計され,試作された.ボールシャンクの熱変形の影響を除くために球面ジョイントが改良された.さらに低膨張材料を用いた補償装置が重力と温度変化の影響を調査するために試験された.結果,重力と温度変化はストラットの長さ測定精度にほとんど影響を与えないことがわかった.次に補正制御対象として従来の直交座標形メカニズムが組み立てられた.このメカニズムはACサーボモーターとエンコーダを備えている3つのボールネジ駆動の直動位置決めステージを用いている.定盤とツール主軸の間の位置決め誤差と運動誤差がレーザ干渉測長システムを用いて測られた.最後に,冗長な受動的な連結連鎖を用いた校正方法がヘキサポッド機構の37の機構パラメータを推定するために調査された.ヘキサポッド機構がその移動空間内を運動するとき運動学によって計算されるストラットの長さ変化と測定される長さ変化は7つのストラットの長さ誤差を算出する.これらの長さ誤差が最小にされるように,ヤコビ行列を用いた最小自乗法は37のパラメータを修正し,繰り返された.結果,得られたパラメータはヘキサポッド機構の位置決め誤差を減少させられることを確認した.本研究では,内外力や熱による機械の変形を補正するために,工作物を搭載する定盤とツールの間の相対的な6自由度運動を受動的なパラレルメカニズムを利用して正確に計測し,機械の運動を補正・制御する手法を提案している.まず,計測分解能の最小化と等方化を目的としたリンク配置の最適設計を行った.微小運動学を用いて最大特異値と条件数を評価指数として最適なリンク配置を探索した,この結果,7本のリンクを並列に等角度間隔で配置した場合に最も測定分解能と等方性が向上することがわかった.次に,リンク初期長さやジョイント位置などを表す機構パラメータを正確に推定する,すなわち機構の校正手法として,高精度なリニアスケールを内蔵した受動リンクを用いる方法を提案し,数値シミュレーションを行った.パラメータ推定は,7本の内の6本を取り出して得られる7通りの順・逆運動学計算から7本のリンク変位誤差を算出し,それらが最小となるように最小二乗法を用いて行われた.数値シミュレーションの結果,リンク変位誤差が減少し,パラレルメカニズムの出力節の位置および姿勢誤差が推定前の数パーセントにまで減少することが確認できた.さらに試験機を用いた実験によりその効果を確認した.6自由度パラレルメカニズム型三次元座標測定機に1本の受動リンクを追加して行った1インチ球の球径測定では,校正前に78μmほどあった径の誤差が7μmほどに減少した.さらに,計測精度の検討を行った.自重の変動による各部材の変形を検討した結果,球面ジョイントに使用するボールシャンクの弾性変形が最も影響が大きいことがわかった.実測の結果,剛性は約45N/μmであり,たわみを0.1μm以下にするためにはこれにかかる力の変動を4.5N以内に納めればよいことがわかった.

さらに温度変動の影響についての調査を行い,計測装置全体の熱膨張の影響を0.1μm以下にするためには,室温変動を0.4°以下に抑えればよいことがわかった.本研究では,内外力や熱による機械の変形を補正するために,工作物を搭載する定盤とツールの間の相対的な6自由度運動を受動的なパラレルメカニズムを利用して正確に計測し,機械の運動を補正・制御する手法を提案している.本年度は,受動的なパラレルメカニズムに用いる,両端に球面ジョイント,中間に直動ジョイントを配した連結連鎖を試作,さらにその性能を評価した.直動ジョイントの変位は内蔵のリニアスケールユニットを用いて測定する.さらに,球面ジョイントの弾性変形,回転誤差,リンクの弾性変形,熱的変形を補正する装置を組み込んだ.まず,組み立てた連結連鎖をインデックステーブル上のテストベッドに設置し,使用予定範囲である水平から40度から60度の範囲で揺動させた.両端の球面ジョイント間の距離は固定であるから,リニアスケールの読みは理想的には変化がないことが望ましい.測定の結果,揺動範囲で約0.24μmとなった.次に,テストベッド上の連結連鎖の温度を2,3度上昇させ,その時のリニアスケールの読みの変化を計測した.テストベッドは低熱膨張材料で製作されているため,原理上読みの変動は少ないことが望ましい.計測の結果,リンクの平均温度が2.38°上昇した際に読みの変化は1.53μm程度であり,連結連鎖の等価熱膨張係数は1.21ppm/Kと見積もられる.以上から,±0.16°程度に制御された恒温室を用いれば,装置の熱変形を0.1μm以下にできることがわかった.超精密な機械加工や測定を実現するため,ツールと工作物の間の正確な相対運動を創成する機械システムが機械要素の高精度化と同様に必要とされている.本研究は,ツールと工作物の間の6自由度相対運動測定装置を用いた機械システムを提案している.ツール主軸と定盤の間に設置されたヘキサポッド形パラレルメカニズムは従来の機械で受動的に駆動される.メカニズムはジョイントとリンクの弾性的変形およびの熱膨張のための補正装置を備えているため,外力や温度変動の影響を受けずに6自由度運動を正確に測定することができる.本件度は,補正制御対象として従来の直交座標形メカニズムが組み立てられた.このメカニズムはACサーボモーターとエンコーダを備えている3つのボールネジ駆動の直動位置決めステージを用いている.定盤とツール主軸の間の位置決め誤差と運動誤差がレーザ干渉測長システムを用いて測られた.最後に,冗長な受動的な連結連鎖を用いた校正方法がヘキサポッド機構の37の機構パラメータを推定するために調査された.ヘキサポッド機構がその移動空間内を運動するとき運動学によって計算されるストラットの長さ変化と測定される長さ変化は7つのストラットの長さ誤差を算出する.これらの長さ誤差が最小にされるように,ヤコビ行列を用いた最小自乗法は37のパラメータを修正し,繰り返された.結果,得られたパラメータはヘキサポッド機構の位置決め誤差を減少させられることを確認した.
超高電流密度SOFC発電へ向けた電極間相互作用と最適セル構造の研究

本研究は,将来の極薄電解質による高電流密度固体酸化物形燃料電池を想定し,これまでほとんど考慮されてこなかった両電極および極薄膜電解質間のポテンシャルを介した相互作用まで踏み込んだ,詳細な検討をおこなう数値解析手法を確立し,多孔質電極および薄膜電解質構造と発電性能の相関についての知見を蓄積した.さらに薄膜電解質の形状を制御することで電極内の発電領域を拡大しセルの発電性能を向上することをめざし,最適化計算手法を適用することで端子電圧一定の条件のもと平均電流密度を最大化する薄膜電解質形状を明確化した.初年度であったH27年度は,研究計画の第1段階として極薄電解質を使用する固体酸化物形燃料電池(SOFC)の電極間相互作用についての検討を行った.まず,燃料極,空気極と極薄電解質におけるガス種や電荷の輸送現象と電気化学反応を連成して同時に考慮するセル過電圧数値解析手法を確立した.これは,開発済みであった燃料極を対象とした数値解析プログラムを出発点とし,電解質と空気極まで統合的に扱うように改良したものである.その際,これまで電気ポテンシャルで記述してきた電子とイオンの輸送について,電気化学ポテンシャルに変更することで,計算結果としてセル内の酸素ポテンシャル分布が得られるようにした.燃料極と空気極は多孔質であり,その微構造がセルの性能に大きな影響を与える.そのため,数値解析の精度と信頼性をあげるためには,実際の両電極の3次元微構造データを取得する必要がある.SOFCで一般的であるNi-YSZ燃料極とLSM空気極をそれぞれYSZ電解質板上に自作した.集束イオンビームを備えた電子顕微鏡を活用し,自作した電極の表面を少しずつ削りながら観察することで多孔質微構造データを取得し,これをコンピュータ内で擬似的に再構築した.取得した電極微構造データを上記の数値解析に適用した.電解質については完全に平坦な表面を持つYSZ板を仮定し,厚さを任意に設定して数値解析を実施した.電極微構造のスケールが電解質厚さに比して大きいとき,電解質内の局所電流密度分布の非一様性が顕著となることが分かった.当初の計画では,実験において電極支持型のSOFCセルを使用することを考えていた.燃料極に薄膜電解質がついた燃料極支持型ハーフセルを購入し,これに空気極を焼成して試験用セルを自作することを試みたが,このセルを使用した発電実験では開回路電圧が理論値に達しなかった.空気極とハーフセルの熱膨張率の違いにより薄膜電解質に微小な亀裂が生じてガスが漏れているなどの可能性があるが,原因の明確な特定には至っていない.そこで,厚さ500ミクロンの電解質板に両電極を自作する手法に切り替え,電解質の薄膜化の影響は数値解析により検討することにした.実験において若干の時間的ロスがあったものの,初年度の主な課題であった数値解析プログラムの開発が順調であったため,全体としてはおおむね順調に進展している.H28年度には、研究の第1段階の目標として設定した電極間相互作用について検討した。これには初年度に開発した両電極微構造と電解質を考慮するSOFC過電圧解析プログラムを使用した。電解質はYSZ、電極はNi-YSZ燃料極およびLSM空気極あるいはLSM-YSZ空気極とした。多孔質体である両電極の3次元微構造データは、実験室で実際に発電試験に使用したボタン型小型セルの電極に対して、収束イオンビームを備えた電子顕微鏡(FIB-SEM)で観察することで得た。Niは純粋な電子伝導体、LSMとYSZは混合伝導体とした。YSZ電解質の厚さや、LSM空気極のスケールを仮想的に変更するなどして系の代表スケールを相対的に変更して解析をおこなった。得られた主な知見は次のとおりである。電極-電解質界面付近ではイオン電流が界面に存在する三相界面(TPB)に集中する結果、オーム損失が顕著に増大する。電極-電解質界面付近でのイオン電流の顕著な不均一は、電解質中央では緩和される。今回設定した条件では、電解質厚さが8umの場合には、電解質中央において局所電流密度の最大値と最小値の比は2程度であった。このときそれぞれの電極は互いの微構造の影響をほとんど受けていない。いっぽう電解質が薄い1umの場合には電解質中央でも電流密度の不均一性は強く、両電極は相互に影響し合っている。なお空気極については、近年お中低温作動SOFCでしばしば採用されるLSCF空気極にも対応できるように、解析プログラムの開発をおこなった。LSCFは混合伝導体として扱い、電気化学反応はLSCFの表面反応のみを考慮した。このほか、研究の第2段階で実施する最適計算手法のSOFC過電圧解析への適用の準備として、電極を均質な多孔質体とみなす既存の2次元解析プログラムを基盤として、プログラム開発の推進した。第1段階で計画していた電極間相互作用についての検討を、今回開発した数値解析プログラムを用いることで実施することができた。本プログラム開発についてはさらに、当初予定していたLSM空気極に加えてLSCF空気極にも対応できるところまで進展した。いっぽうH28年度に着手した第2段階に関する最適化計算手法の適用については、合理的な計算結果の取得に至っておらず開発に時間を要している。第2段階については今後より加速して進展させることが必要になるが、第1段階については当初予定以上の開発が進み、全体としてはおおむね順調に進展したと考える。H29年度は,前年度までに開発した2次元数値解析プログラムに,形状最適化法を組み込むことから始めた.