hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超分子質量分析による蛋白質複合体の離合集散過程の解明

最終年度である本年度は、プロテアソームのアルファリングの異なるサブユニットがどのような化学量論でアセンブリーしてヘテロ7量体を構築するか調べるため、アルファ1アルファ7を別々に準備しネイティブ質量分析と超遠心分析による解析を行った。その結果、アルファ1アルファ6は全てモノマーで存在することが判明した。次に、ダブルリングからなるアルファ7ホモ14量体にそれぞれのサブユニットを添加し、複合体形成を観測した。アルファリング中でアルファ7の両隣に位置するアルファ1とアルファ6の場合、アルファ1は相互作用が確認されず、一方、アルファ6はダブルリングを解離させアルファ7アルファ6ヘテロオクタマーを形成した。さらに、このヘテロオクタマーにアルファ5を添加したところ、結合しヘテロ9量体の存在を確認できた。また、アルファ7のシングルリング変異体を準備し、アルファ6とアルファ5を添加して質量分析を行ったところ、ダブルリングを起点とした場合と同様にヘテロ9量体を形成した。以上、全てのサブユニットがそろった完全ヘテロ7量体ではないものの、アルファリングが組み上がっていく過程の観測に成功した。さらに、超分子複合体ナノキューブやモーター蛋白質など他の班員が研究を進める複数の系について、主にネイティブ質量分析を駆使した共同研究を遂行し、それぞれについてダイナミックなアセンブリー過程を化学量論の観点から明らかとした。29年度が最終年度であるため、記入しない。プロテアソームαリング再構成について、まず、超分子質量分析法を用いてα1、5、サブユニットについて、解析を進めた。その結果、これまで会合状態が不明であった、α1と5が単量体を主成分とすることがわかった。これは、α7が多量体を形成することと対比的である。次に、蛍光ラベル化α7を準備し、さらに、異なるαサブユニットを添加して、蛍光超遠心法により観測することで、動的にアセンブリーが変化する過程の観測を試みた。α7については、蛍光ラベルの影響なく、非常に低濃度での観測(nMオーダー)での測定に成功し、14量体と7量体が観測された。このことから。7量体-14量体形成は、非常に強い相互作用(解離定数:nMpM)で成り立っていることが明らかとなった。このα7複合体に、α6やその他のサブユニットをnMオーダーで添加しα7の会合体が構造変化を起こすか蛍光超遠心法により観測を行ったが、残念ながら、現時点では、α7と相互作用し、14量体がアセンブリー状態を変化させるケースは確認されず、これまでに見出しているα6サブユニットのみを添加した際も複合体の解離は多くは確認されなかった。アセンブリーの再構成やサブユニット変換が確認されなかった原因として、1.蛍光ラベル化α7に多くの未反応Alexaが混在している、2.複合体状態変化は、もう少し高濃度領域で起こる、が考えられることから、これら二つの原因を解消するため、現在さらに高純度の蛍光ラベル化α7の精製に取り組んでいる。プロテアソームαリング各サブユニットの個別測定、サブユニットの蛍光ラベル方法の確立、に成功していることから、アセンブリープロセス解析のための準備が完了したといえ、次年度に向けて順調に進展していると言える。本年度の研究から、各サブユニットとの相互作用がそれほど強くない可能性も考えられることから、高濃度(μMオーダー)の未蛍光ラベルα7中に蛍光ラベルα7を少量加え、高濃度状態での蛍光超遠心による検出を試みようと考えている。また、α7が14量体ダブルリング構造を形成していると他のサブユニットがアクセスできずに再構成が起こららない可能性が想定されることから、シングルリングとなる変異体を作成し、他の各サブユニットを添加した測定を実施する予定である。また、当初から計画している、サブユニット交換の有無を同位体標識した試料を用いてい実施する予定である。
ブレオマイシン肺線維症におけるマトリックスメタロプロテアーゼ-2の役割

【目的】間質性肺炎(IP)では、壁在型、ポリープ型の腔内線維化が出現し、その差が通常型IP、非特異的IP(NSIP)、器質化肺炎(COP)などのIPの種類を決めており、それには肺胞上皮再生が関与するとされている。肺胞上皮再生にはマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-2が重要であることが指摘されている。そこで、MMP-2ノックアウトマウス(KO)と野生型(WT)にブレオマイシン肺線維症を作成し、両者を対比し、MMP-2の役割、IPとの関連を明らかにする。【方法】KOとWTに気道よりブレオマイシンを投与し、光顕、電顕にて観察した。光顕的に線維化の程度を定量した。肺組織のhydroxyproline定量、gelatin zymographyによる活性化、Western blottingによるMMP-2の定量を行った。【成績】コントロールでは、両者ともに正常肺が観察された。ブレオマイシン投与にて、線維化の程度は両者に差が無く認められた。Gelatin zymographyにおいて、WTでは1週から3週にMMP-2の明らかな増加、活性化がみられ、免疫組織化学では、再生肺胞上皮細胞にMMP-2陽性であった。KOでは、線維化巣を被覆する肺胞上皮細胞の減少、細胞質の膨化が観察され、代わりにマクロファージが線維化巣を被覆していた。後期に、WTでは壁在型の他にポリープ型腔内線維化がみられたが、KOでは、線維化巣の治癒の遅延、壁在型主体の腔内線維化であった。肺胞上皮細胞の増生は、PCNAにて両者に同様で、肺胞領域への気道上皮細胞の再生移動像は、両者に差が無く認められた。【考察・結論】肺胞上皮の移動による線維化巣の被覆にMMP-2が必須であることが明らかになった。KOにおける線維化は、よりNSIP様であった。WTでは、COP様の所見が混在していた。肺胞上皮再生移動、線維化巣の被覆の差が、異なる型のIP形成に関与することが示唆された。【目的】肺線維症,胎生期肺における肺胞上皮細胞の再生および新生に,IV型コラゲナーゼであるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-2が重要であることが指摘されている。そこで,MMP-2ノックアウトマウス(KO)と野生型マウス(WT)でブレオマイシン肺線維症を作成し,両者を対比し,肺胞の再生期におけるMMP-2の役割を明らかにする。【方法】KOとWTに気道よりブレオマイシンを投与し,経時的に両者を対比し,光顕的,電顕的に観察した。光顕的に線維化の程度をAshcroft法にて定量化した。また,肺組織のhydroxyproline定量,gelatin zymographyによる活性化,Western blottingによるMMP-2の定量を行った。【成績】コントロールでは,両者ともに正常肺が観察された。ブレオマイシンによる線維化は,間質細胞の肺胞腔内への侵入,細胞外基質の産生・沈着により形成されることが明らかにされているが,Ashcroft法,hydroxyproline定量ともに,線維化の程度は両者に差が無く認められた。

Gelatin zymographyにおいて,WTでは1週から3週にMMP-2の明らかな増加,活性化がみられ,免疫組織化学では,再生肺胞上皮細胞にMMP-2の陽性所見が観察された。KOでは,線維化巣を被覆する肺胞上皮細胞の減少,細胞質の膨化,球状化が観察され,代わりにマクロファージが線維化巣を被覆していた。後期では,KOにおいて,線維化巣の再構築,治癒の遅延が認められた。肺胞上皮細胞の増生は,PCNAにて両者に同様に認められた。また,肺胞領域の気道上皮細胞の再生移動像であるbronchiolizationは,両者に差が無く認められた。【考察・結論】MMP-2の欠損により,肺胞上皮細胞は肺胞上皮基底膜から離れることが出来ずに球状化するものと考えられた。肺胞上皮の移動による肺胞腔内線維化巣の被覆にMMP-2が必須であることが明らかとなった。【目的】間質性肺炎(IP)では、壁在型、ポリープ型の腔内線維化が出現し、その差が通常型IP、非特異的IP(NSIP)、器質化肺炎(BOOP)などのIPの種類を決めており、それには肺胞上皮再生が関与するとされている。肺胞上皮再生にはマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-2が重要であることが指摘されている。そこで、MMP-2ノックアウトマウス(KO)と野生型(WT)にブレオマイシン肺線維症を作成し、両者を対比し、MMP-2の役割、IPとの関連を明らかにする。【方法】KOとWTに気道よりブレオマイシンを投与し、光顕、電顕にて観察した。光顕的に線維化の程度を定量した。肺組織のhydroxyproline定量、gelatin zymographyによる活性化、Western blottingによるMMP-2の定量を行った。【成績】コントロールでは、両者ともに正常肺が観察された。ブレオマイシン投与にて、線維化の程度は両者に差が無く認められた。Gelatin zymographyにおいて、WTでは1週から3週にMMP-2の明らかな増加、活性化がみられ、免疫組織化学では、再生肺胞上皮細胞にMMP-2陽性であった。KOでは、線維化巣を被覆する肺胞上皮細胞の減少、細胞質の膨化が観察され、代わりにマクロファージが線維化巣を被覆していた。後期に、WTでは壁在型の他にポリープ型腔内線維化がみられたが、KOでは、線維化巣の治癒の遅延、壁在型主体の腔内線維化であった。肺胞上皮細胞の増生は、PCNAにて両者に同様で、肺胞領域への気道上皮細胞の再生移動像は、両者に差が無く認められた。【考察・結論】肺胞上皮の移動による線維化巣の被覆にMMP-2が必須であることが明らかになった。KOにおける線維化は、NSIP様であった。WTでは、BOOP様の所見が混在していた。肺胞上皮再生移動、線維化巣の被覆の差が、異なる型のIP形成に関与することが明らかにされた。
「心の理論」ネットワークの再構築と機能温存を目的とした次世代覚醒下手術法の確立

「心の理論」機能の局在を明らかにするために、覚醒下脳手術を行った右前頭葉グリオーマ15症例において、心の理論タスクによるマッピングデータを収集した。マッピングと機能局在に関して、複数症例において皮質及び皮質下に再現性のある心の理論タスクの遂行困難な領域を確認し、仮説であった心の理論と関連する白質神経線維束Aとの存在が疑われるマッピング結果が得られた。さらに、術前後の経時的な心の理論の検査結果ならびにボクセル単位脳形態学的解析の結果から、右前頭葉手術において白質神経線維束Aが解剖学的に温存された場合、心の理論の維持・改善が期待できることがわかった。1.「心の理論」機能の局在を明らかにするために右前頭葉グリオーマ9症例に対する覚醒下手術が終了した。心の理論タスクを用いた直接電気刺激によるマッピングデータを収集した。ただし、マッピング困難であった症例や、マッピング陽性所見が得られなかった症例が含まれる。2.マッピングと機能局在:皮質および皮質下において再現性のある心の理論タスクの遂行困難な領域を確認した。3.トラクトグラフィとの整合性:仮説であった心の理論と関連する白質神経線維との存在が疑われるマッピング結果が得られた。4.機能連結性の解析:術前後ならびに3・6ヶ月時点のMRI画像データを収集し、安静時ファンクショナルMRIにおける機能的結合性とその経時的変化について、現在解析中である。5.神経心理学的評価:対象症例の高次脳機能の経過を外来にて追跡中である。6.社会的QOLの評価:対象症例のQOLの経過を外来にて追跡中である。7.次世代覚醒下手術の確立:心の理論のみでは社会的コミュニケーションにおいて不十分であることが予備研究からわかってきた。とくに共感性の評価が必要であると考えらえた。8.今後の課題:今回の研究では心の理論と関連性の深い共感性に関わる領域の評価が困難であることがわかったため、心理学教室の協力のもと、共感性タスクの作成に取り掛かる段階である。また、タスクの見直しと刺激装置(電極)の再検討も必要と思われる。手術症例の数に限界があること、術中マッピング陽性所見が得られない症例がみられることがある。1.「心の理論」機能の局在を明らかにするために右前頭葉グリオーマ15症例に対する覚醒下手術が終了した。2.マッピングと機能局在:複数症例における皮質及び皮質下において再現性のある心の理論タスクの遂行困難な領域を確認した。3.トラクトグラフィとの整合性:仮説であった心の理論と関連する白質神経線維Aとの存在が疑われるマッピング結果が得られた。4.機能連結性の解析:術前後ならびに3・6ヶ月後時点のMRI画像データを収集し、安静時ファンクショナルMRIにおける機能連結性とその経時的変化について解析した(現在解析中)。5.神経心理学的評価:心の理論を含む高次脳機能評価を行い、術後の摘出領域を用いたVBM (VLSM)解析を行い、白質線維Aの切除と心の理論テストの点数低下との関連性が示唆された。6.社会的QOLの評価:術後のデータからは白質線維Aとの関連性が示唆されなかった。現在解析方法について再検討を行なっている。7.次世代覚醒下手術の確立:本タスクによって術中の心の理論の機能局在と関連するネットワークの同定が可能であることがわかった。しかし、心の理論のみでは社会的コミュニケーションにおいて不十分であることがわかった。特に共感性の評価が必要であると考えられた。8.今後の課題:今回の研究では心の理論と関連性の深い共感性に関わる領域の評価が困難であることがわかった。現在、共感性タスクの作成と正常人における評価法の妥当性について検討中である。9.本研究に関連した他の実績:空間性作業記憶に関して同様の方法で行った研究結果について報告した。また手術手技の向上のため、脳腫瘍手術に有用と考えられる新規マイクロピンセットを開発した。覚醒下手術症例を積み重ねるとともに、データの標準化とオーバーラップ解析を進める。今回の研究では心の理論と関連性の深い共感性に関わる領域の評価が困難であることがわかった。次世代覚醒下手術の確立には必要な脳機能であることから、心理学教室の協力のもと、共感性タスクの作成に取り掛かる段階である。脳神経外科効率的な予算執行により端数が生じた。次年度は論文投稿費に使用する。
大都市とその郊外におけるサブミクロン粒子の特徴と磁気的特性

自然起源の粒子の混入を大幅に抑制できると考えられるサブミクロン粒子(PM1)の化学組成を明らかにするため、国内の大都市(新宿)、郊外(加須市)、富士山頂および中国上海市でアンダーセン・サンプラーを用いた粒子状物質の多段分級捕集を行った。各地点で得られたPM1試料に含まれる水溶性無機イオンと金属元素成分の分析を行い、各地点のPM1の特徴を明らかにした。また、磁気的性質に着目した新たな分離方法を開発し、各地点で得られた試料に適用した。加須と上海でそれぞれ採取したPM1試料で比較したところ、いくつかの成分で、全金属中に含まれる磁性フラクションの割合が異なることが明らかとなった。サブミクロン粒子の特性を調べるため、東京(新宿)及び郊外(埼玉県騎西町)において、アンダーセンサンプラーを使用し、夏期及び初冬期の1週間ずつ、エアロゾルの捕集を行った。全ての粒径別試料について、質量濃度及び水溶性イオン成分の分析を行った。サブミクロン粒子濃度は、夏期は新宿と騎西で大きな差が見られなかったが、初冬期は騎西の方が高い傾向が見られた。次に金属成分分析及び磁気的分離を試みた。対象は粒径1.10.65μm、0.650.43μm及び0.43μm以下の3種類の試料とした。まず、粒子及びフィルターを凍結粉砕し、ネオジウム磁石による磁気(磁束密度0.4T)によって吸着する成分(磁性成分)と、それ以外の成分に分類した。続いてマイクロウェーブによって酸分解を行い、ICP-MSで金属成分を測定した。Ni、Cd、Pb、Znを対象として評価を行ったところ、Cd、Znはどの粒径でも磁性成分が約2割程度存在していた。これは粒子が一定の割合で静電的に付着したためと考えられた。そこで、これを基準とし磁性成分の有無を調べたところ、Niでは、1.10.65μmの成分で特に磁性成分の比率が高いことが分かった。(磁性Ni)/(全Ni)は騎西で6割、新宿では8割に達していたが、0.43μm以下の粒径では、いずれの地点でも3割であり、粒径によって化合形態が異なっていることが示唆された。また、Pbでは、これと反対に0.43μm以下の粒径で(磁性Pb)/(全Pb)が7割と高くなり、1.10.65μmの粒径では3割以下となった。以上より、磁気的性質に着目することで、金属の存在形態についての知見が得られる可能性があることが分かった。サブミクロン粒子の特性及び磁気的性質を調べるため、夏期および初冬期に2週間ずつ、アンダーセンサンプラーを使用して、エアロゾルの粒径別捕集を行った。捕集地点は、新宿区(都心)、加須市(郊外)のほか、新たに中国上海市(上海大学)、富士山頂(夏期のみ)でも粒子の粒径別捕集を行った。サブミクロン粒子の質量濃度は、富士山頂<新宿区・加須市<上海市となったが、PM_1/PM_<2.5>は、富士山頂>新宿区・加須市>上海市であった。PM_<2.5>中には粗大粒子の一部が含まれるためと考えられるが、粗大粒子を含めた大気粉じん量の多い上海市では、特にPM_<1-2.5>の粒子が多いことが原因と考えられた。試料は、水溶性イオンを分析したほか、金属成分を分析した。ネオジウム磁石による磁気(磁束密度0.4T)によって吸着する成分(磁性成分)と、それ以外の成分に分類した。Niを対象として、新宿区と加須市の試料について、夏期、冬季の比較を行うと、全Ni中に含まれる磁性Niの比率(磁性Ni)/(全Ni)では、新宿区では夏期、冬期ともに0.431.1μmの粒径範囲で(磁性Ni)/(全Ni)が高い値となった。新宿と比較して、加須市では、夏期と冬期で風向や周辺の土地利用が大きく異なるため、これを反映していると考えられる。上海市の試料については、現在分析中である。2010年度に引き続き、夏期と初冬期に、アンダーセン・ローボリューム・サンプラーを使用して、エアロゾルの粒径別捕集を行った。捕集地点は、新宿区(都心)、加須市(郊外)、中国上海市(上海大学)および富士山頂(夏期のみ)とした。サブミクロン粒子の質量濃度は、富士山頂≦新宿区・加須市<上海市となったが、PM_1/PM_<2.5

>は、国内と比べて、夏冬共に上海市が低い値となり、上海市内では粗大粒子を含めた大気粉じん量が多いため、PM_<1-2.5>の粒子も多いことが原因と考えられた。PM_1に含まれる水溶性イオンでは、多くの成分で富士山頂<新宿、加須<上海であったが、国内と上海の差は多くても2倍程度であった。これに対して、金属成分では、上海が国内の5倍10倍高い成分が複数存在した。ネオジウム磁石(表面磁束密度0.4T)を用いて磁気分離処理を行い、磁性フラクションと非磁性フラクションとをそれぞれを酸分解-ICP-MS法により金属成分を分析した。磁気分離処理の際には、静電気の影響を抑えるために、イオナイザーによって除電を行った。また、前段の分級段からの再飛散の影響を抑えるため、複数の分級段に分けて捕集した粒子を、粒径1μm以下としてまとめ、一括して分析した。全金属に占める磁性フラクションの比率を求めたところ、Mn、Ni、Co、Cu、Sr、Ba、Nd、Th、Uについては、加須<上海となった。磁気分離法を用い、これら成分に着目することで、中国からの長距離輸送について指標性がある可能性が示唆された。
HAN系推進剤を用いた宇宙飛翔体用低毒性推進系の研究

本研究は宇宙飛翔体用推進剤に、従来の推進剤と比較して低毒性かつ高性能なHAN(Hydroxyl Ammonium Nitrate)系推進剤を搭載することを課題としたものである。HAN系推進剤は触媒着火、電気着火、電気推進により、軌道変換や姿勢制御、軌道保持に適した推力の大きさや効率に対応できるものである。本課題では、全ての方式において着火に成功し、フライトモデルを検討するために必要な基礎データ取得を完了した。今後、様々なミッション要求に適応した形態のスラスタ開発に移行して軌道上実証を目指す。宇宙飛翔体用推進剤に低毒性かつ高性能であるHAN(Hydroxyl Ammonium Nitrate)系推進剤を実現するにあたり、本年度は推進剤の着火方式ごとにデータを取得した。[触媒着火]HANと共に、ブレンドしたメタノールについても共通で分解できる触媒をオープンカップ試験およびスラスタ燃焼試験により検討し、両成分を効率的に分解できる触媒および燃焼器内部の設計パラメータを得た。併せて触媒が劣化せず、触媒反応が維持される触媒温度に保持できる燃料流量パラメータも取得した。[電気着火]推力1Nクラスの推進機内の圧力上昇は20気圧程度となるため、真空環境から比較的高圧下における幅広い圧力環境下での放電プラズマの生成・維持が必要となる。そこで大気圧プラズマに着目し、その生成を試み、性質、特性を調査した結果、大気圧付近において低電力で放電が維持できることを確認し、分解反応促進機構に適用できるプラズマに対する指針を得た。[アーク放電着火]HAN系推進剤の燃焼生成物であるH_2O、CO_2、N_2を用いて10kW級直流アークジェットスラスタの噴射実験を行い、基礎放電特性、放電電極の損耗状態、作動安定性を調べた。電極構造を変化させた場合、電極間距離が縮まるにつれて、放電電圧が減少した。45°円錐状陰極の放電電圧、損耗率は共に半球状陰極のそれらに比べて減少した。純タングステン円錐状陰極の放電電圧は銅入りタングステン陰極のそれに比べて大幅に増加したが、600秒以上の安定作動が達成された。さらにアーク放電でHAN系推進薬の燃焼を促進する推進機の研究に関しては、現有する電磁比例調整弁とコリオリ式流量計を当該推進薬に適応するように準備を終えた。また、予備実験として、対向した電極にアーク放電を誘起し、そのプラズマにHAN水溶液を噴霧し、触媒を用いなくとも燃焼反応が誘起されることが確認できた。宇宙飛翔体用推進剤に低毒性かつ高性能であるHAN(Hydroxyl Ammonium Nitrate)系推進剤を実現するにあたり、本年度は着火方式毎にデータを蓄積した。[触媒着火]地上燃焼試験結果を基に推進系システムを製作し,気球実験機を用いて高度約35kmにおける低温(-40°C)低圧環境下の高高度燃焼試験を成功させた.さらに地上試験から,燃焼室を長くすることで燃焼効率が向上する知見を得た.また,触媒の低温活性の検討にも着手し,室温の触媒において反応し,数十°Cの温度上昇を確認した.[電気着火]放電による推進薬分解反応促進機構の構築を目的とし、研究を継続した。HAN系推進薬の分解反応について、放電周波数や投入エネルギの影響評価を行った。また、微小容器内でのHAN系推進薬の分解を放電により試み、推力発生を確認した。これらの結果から、推進機適用に関する放電条件の改善指針や検討課題が得られた。[アーク放電着火]HAN系推進剤分解ガス(H2O, CO2, N2の混合ガス)とHAN系推進剤を用いて10kW級直流アークジェットスラスタの噴射実験を行い、各種特性,放電電極の損耗状態、作動安定性を調べた。その結果、代表的な作動条件では、分解ガス推力は72.7mNで推進効率が0.41%となった.SHP163を用いた場合は,推力220.6mN、推進効率0.62%であり、更なる性能向上が必要である。また,放電電極が激しく損耗したが,600秒を超える安定作動が確認できた。アークプラズマ支援燃焼を当該推進薬に適用した1N級の推進機を試作し,実証実験と性能の評価を行った.アークプラズマを誘起し徐々にHAN系一液式推進薬の流量を増加させたところ,推力室圧力も増加し0.3MPaに達した.特性排気速度効率を評価したところ90%に達しており,推進機内で推進薬の燃焼が十分行われていることが示された.低毒性かつ高性能であるHAN(Hydroxyl Ammonium Nitrate)系推進剤を宇宙飛翔体に推進系として搭載することを目指して、要素レベルでデータを取得してきた。それらの成果を基に研究を発展させてスラスタ形態でデータを取得するなど研究を進めた。HAN系推進剤への着火方式毎に、各々以下の研究成果を得た。[触媒着火方式]

これまでの研究において得られた知見に基づき、燃焼室長をパラメータとした燃焼試験を実施した。その結果として、燃焼器長と燃焼特性の関係を得ることができた。また、フライトコンフィギュレーションの燃焼器を設計するための新たな課題も明らかとなり、今後の研究開発において優位な成果を得ることができたと言える。[電気着火方式]放電プラズマによる反応誘起機構の構築を目的とし、研究を継続した。反応誘起に低周波プラズマを用い、周波数や投入電力の影響評価を行った。また、熱エネルギおよび電気エネルギによる分解反応性の違いを評価するために、熱エネルギのみで分解反応を誘起させ、プラズマを適用した場合と比較・性能評価を行い、設計指針や検討課題を得た。[アーク放電着火方式(1/2)]アークプラズマにより燃焼を支援する小型推進機の研究では、推力測定を実施した。振り子式の推力測定装置を試作した。1N級の推進機を試作し推力を測定した結果、0.4Nの推力を得て、提案する方式により推力を生成できることを示すに至った。[アーク放電着火方式(2/2)]性能向上を目指し改良した10kW級直流アークジェットスラスタでHAN系推進剤分解ガスによる噴射実験を行なうことができた。その結果、推力72.7mN、推進効率3.48%となった。また、HAN系推進剤(SHP163)そのものを用いて噴射することができた。その結果、現状では推力220.6mN、推進効率5.67%が得られた。以上の結果を踏まえ、ガスジェネレータを組み込んだ実機システムを構築し、作動実験を繰り返し、システムの高い安定性を実証することができた。
診断モデルを用いた全海岸の物質循環と水塊形成過程の研究

1)海水密度(Levitus,1982),風の応力(Hellerman&Rosenstein,1983)のデータを利用して,診断的に全世界の海洋の表層,深層の流れの年平均場を評価した。この中に多数の標識粒子(トレーサー粒子)を投入して,理論的にこれらの3次元的な移動を追跡して,全世界海洋における水の移動・循環過程を明らかにした。(1)以前に計算した太平洋だけを対象とした計算結果とは,チリー沖の流動場が若干異なっていて,インドネシア多島海を通る流れが影響していることが分かった。(2)標識粒子を配置して,オイラー・ラグランジュの手法を用いた理論的な追跡を行って,各海盆,各層間の海水交換過程の様相と交換量の評価を行った。(3)各大洋における表層水との交換過程を明らかにした。(4)マルコフチェーンモデルを用いて,サブグッリドスケールの擾乱を与えて、粒子群の広がりを追跡して,全海洋における分散係数の分布の推定を行なった。2)海水密度,風の海面応力場の季節変動に対する流れ場の応答を診断的に求めた。変動が大きいのは,インド洋,太平洋の熱帯海域とウェッデル海である。この流場動の変動が深層水の形成量にあたえる影響を検討した。3)予報モデルによる平均流動場の計算を行って,診断的に求めた流動場との差異を検討したが,大西洋の深層を除くと両者の流動場に大きな差はなさそうである。4)南極周極流が各大洋への輸送に対してはたす役割を検討するために,0.5°×0.5°の細かい格子の局所モデルを用いて中規模渦を再現できる実験を行った。現在,熱の輸送を検討しつつある。LEVITUSの密度,HELERMAN&ROSENSTEINの風のデ-タセットを用いて,診断的に全世界の海洋(北極海,大西洋,インド洋,太平洋,南極海)の表層,深層の流れの平均場を求めた。このモデルの特徴は,インドネシア多島海を通して太平洋とインド洋が連結されていることである。ここを通る輸送量は20Svとなっており,従来のトレ-サ-モデルから予想されている9Svより大きい。太平洋だけを対象とした場合とは,南極周極流やチリ-沖の流動場が若干異なっている。診断モデルによって計算される流動場がどの程度の誤差を含んでいるのかを検討するために,当初の計画を変更して,診断モデルと同じ海盆を用いて予報モデルによる平均流動場の計算を行った。水平格子間隔は2゚×2゚,鉛直には15層をとり,鉛直拡散係数が一定値の場合(Case-1)と浮力振動数に反比例する場合(Case-2)について計算した。いづれの場合も南極底層水が大西洋の底層を北上するという結果を与えているが,Case-2では,北大西洋深層水の循環セルはより弱く,南極底層水のセルはより強くなり,南極底層水がより強く大西洋の底層を北上する経果となっている。現在,予報モデルと診断モデルの結果の定量的な比較検討を行っているが,最も大きく違っているのは,予報モデルでは,従来のトレ-サ-解析からの結果とは異なり,大西洋の底層を南極底層水が北上していること,ドレ-ク海峡を通る輸送量が150Svと20Svほど大きくなっていることなどである。予報モデルという手法自身にも不明確な点が多いので,来年度以降は診断モデルに対して水塊粒子の追跡を行って,水塊形成過程を検討する予定である。水温,塩分,風の既存のデ-タを利用して,診断的に全世界の海洋の平均流速場を求め,この中に仮想的な標識粒子を投入し,これらの粒子を100年間にわたって数値的に追跡した。粒子は水平には2度間隔,鉛直には250m間隔で配置されている。

4000m等深線に注目して全世界海洋を16海盆に区分したが,ここでは,南緯30度以南の南極周極流が流れる海盆をまとめて周極流海盆とし,南緯30度以北のインド洋海盆,大平洋海盆,大西洋海盆の4海盆間の3000m以深の深層水の交換状況について検討した。1.各海盆,各層での交換は,大局的には次ぎのようになっている。インド洋の中層(10003000m)水が周極流海盆の深層へ,周極流海盆の深層水が太平洋の深層へ,大西洋の中層水と深層水が周極流海盆の深層域へ移動している。2.インド洋深層の体積の2%に相当する太平洋の中層水が,100年間でインド洋深層に移動している。3.ウエッデル海の深層水は大西海洋盆の深層へ拡がりにくい。4.100年間粒子を追跡して評価した置換(滞留)時間は,太平洋海盆が1019年,インド洋海盆512年,大西洋海盆439年,周極流海盆287年であった。もう少し局所的に見ると,北西大西洋海盆では151年,ウエッデル海116年と置換時間が短い。これは周極流海盆との交換と表層(01000m)起源の海水の流入が多いためである。5.四季の平均密度場のデ-タを与えて,各季節の平均流動場を診断的に求め,粒子の追跡を行なった結果の解析を現在実行している。(1)LEVITUS(1982)の密度,HELLERMAN & ROSENSTEIN(1983)の風のデータを活用して,四季に対応する全世界海洋の流動場を診断的に求めた。3月(24月の平均で,北半球の冬季)と9月(810月の平均で,北半球の夏季)の流動場を比較すると,インド洋と太平洋の熱帯海域,ウェッデル海,インド洋北部などで,変化が大きいことが分かった。(2)年平均流動場と四季の流動場との比較を行って,年平均流動場が1年間の変動の中でどのような位置を占めるのかを検討した。(3)粒子を投入して,ラグランジュ的に10年間追跡し,各海盆間の海水交換課程を検討した。たとえば,北大西洋の深層水の生成にはあまり季節変動が見られないこと,ウェッデル海では冬季に夏季の3倍程度の深層水が供給されていることなどが見出された。(4)南極周極流が各大洋への輸送に対してはたす役割を検討するために,20°S以南の海域に対して,0.5°×0.5°の細かい格子のモデルで数値実験を行い,熱や物質の輸送過程に重要な役割をはたす中規模渦の再現を試み,解析を継続して行っている。(5)3年間の研究成果をとりまとめて報告書を作成した。(6)論文は2編発表済み(J.G.R.)で,現在投稿準備中のものが3編ある。
対話型科学技術社会に求められる教師教育プログラムの開発と評価

本研究では,『科学技術コミュニケーター』としての能力を備えた理科教師の育成を目指すために,大学・大学院と科学系博物館の連携を前提とした教師教育プログラムの開発と評価に取り組んできた。総括グループでは,科学系博物館との連携をベースとした『科学技術コミュニケーター』としての教師教育プログラムを開発するための基本的な諸要件,すなわち,プログラムの根幹となる目的・目標論,学習論,方法論,内容論,評価論について検討が行われた。5つの地域グループでは,各地域の科学系博物館等と連携して,教師教育プログラムの具体的な開発がなされた。主要な研究成果としては,愛知グループでは,愛知県内の博物館と連携したワークショップの企画・実施,博物館のハンズオン展示の調査,博物館を利用した国語教育と理科教育を結ぶための教師支援の実践的研究等が行われた。宮崎グループでは,宮崎県総合博物館との共同によって,火山灰に関する授業をべースとした中学理科教師のサイエンス・コミュニケータとしての力量を育成するための実践的研究が行われた。広島グループでは,広島市子ども文化科学館や広島市森林公園昆虫館における子ども向けの科学普及教室の分析や小学校と連携した授業開発をベースとした教師教育プログラムの試案が作成された。兵庫グループでは,携帯電話からアクセス可能なバーチャル博物館が構築されるとともに,その有効性が実験的に評価された。高知グループでは,高知県立牧野植物園などを対象にして教師教育プログラム開発のための可能性が検討された。特筆すべきこととして,本研究における一部の業績に対して,日本科学教育学会(JSSE)の論文賞(2007年8月),日本科学教育学会(JSSE)の年会発表賞(2006年8月)の2件が授与されていることを指摘できる。本研究は,『科学技術コミュニケーター』としての能力を備えた理科教師の育成を目指すために,大学・大学院と科学系博物館の連携を前提とした教師教育プログラム(現職教育も含む)の開発と評価に取り組むものである。初年度では,主に,先進諸国の調査を行うとともに,愛知,宮崎,広島,神戸サイトでのプログラム開発のための準備を行った。(1)総括グループ総括グループでは,『科学技術コミュニケーター』としての教師教育プログラムを開発するための基本的な要件について調査・検討をすすめた。具体的には,2005年8月に本研究に関する全体会議を開催し,本研究に関連する先行研究のレビューなどを行うとともに,文献調査に着手した。また,アメリカのワシントン大学における科学技術教育プログラムに関する調査,ドイツのキール大学自然科学教育研究所,スイスのチューリッヒ・テクノラマなどにおいて調査を実施し,本研究に関わる目的・目標論,学習論,内容論,方法論,評価論についての資料を収集した。これらの資料は,データベース化し,Webで公開する準備を進めている。(2)地域(愛知,宮崎,広島,神戸)サイトグループ地域サイトグループは,各地域の科学系博物館と連携して,教師教育プログラムの開発準備をすすめた。初年度としては,愛知サイトでは,愛知県博物館協会に加盟する130館に対して,学校向けの教育活動の実態を調査した。広島サイトでは,科学系博物館の専門家と連携して授業づくりに取り組んだ教師(小学校教師、3校6名)を対象に面接調査を行い,「サイエンス・コミュニケーターとしての教師」に求められる資質・能力を整理した。宮崎サイトでは,宮崎県総合博物館,宮崎県高原町立高原中学校のスタッフと連携し,暫定的な研修プログラムを作成・実施した。神戸サイトでは,バーチャル博物館の構築とその利用に関する予備実験を実施した。(3)研究成果の予備的公表主に,2005年11月に開催された日本科学教育学会研究会(大分・別府)で研究成果を発表し,現状と問題点を整理した。また,韓国の研究協力者との議論も兼ねて,2006年5月に開催されるPCST2006(韓国)での発表準備を行っている。

本研究では,『科学技術コミュニケーター』としての能力を備えた理科教師の育成を目指すために,大学・大学院と科学系博物館の連携を前提とした教師教育プログラム(現職教育も含む)の開発と評価に取り組んでいる。総括グループでは,初年度に引き続き,科学系博物館との連携をベースとした『科学技術コミュニケーター』としての教師教育プログラムを開発するための基本的な要件について調査・検討をすすめた。具体的には,プログラムの根幹となる目的・目標論,学習論,内容論,評価論について,初年度に調査した国内外の事例を検討した。地域サイトグループでは,各地域の科学系博物館と連携して,教師教育プログラムの具体的な開発をすすめた。主要な研究成果としては,愛知サイトでは愛知県内の科学系博物館のハンズオン展示の調査,博物館と連携したワークショップの企画・実施,理科と国語との関連の分析,宮崎サイトでは「宮崎県総合博物館」との共同研究による中学理科教師のテフラに関するサイエンス・コミュニケータとしての力量を育成する計画・理論・実践,広島サイトでは「広島市立子ども文化科学館」における子ども向けの科学普及教室の分析や小学校と連携した授業開発をベースとした教師教育プログラムの試案の作成,兵庫サイトでは携帯電話からアクセス可能なバーチャル博物館(Webサイト上の博物館活動)について,試験的な運用を開始,高知サイトでは高知県立牧野植物園の調査などを行ってきた。最終年度としての19年度の研究は,以下のように実施された。(1)総括グループ総括グループは,科学系博物館との連携をべースとした『科学技術コミュニケーター』としての教師教育プログラムを開発するための基本的な要件を確定した。具体的には,プログラムの根幹となる目的・目標論,学習論,内容論,評価論について,これまでの研究成果を検討し,詳細な要件を作成した。また,各地域サイトが開発したプログラムについて,その本格的な評価を実施した。(2)地域サイトグループ地域サイトグループは,各地域の科学系博物館と連携して,教師教育プログラムの具体的な開発を行った。愛知サイトでは,愛知県内の博物館と連携したワークショップや調査研究などが実施された。兵庫サイトは「兵庫県立人と自然の博物館」,宮崎サイトは「宮崎県総合博物館」,広島サイトは「広島市森林公園昆虫館」,高知サイトは「高知県立牧野植物園」などとの研究協力をさらに充実させた研究が行われた。兵庫サイトにおいては,科学系博物館を中心に試みられている携帯電話などからアクセス可能なバーチャル博物館(Webサイト上の博物館活動)について,具体的な運用を行い,評価を実施した。(3)研究成果の公表本研究の途中経過及び最終的な成果は,総括グループ,地域サイトグループそれぞれが,国内では日本科学教育学会第31回年会,日本理科教育学会第57回全国大会,海外ではICASE等において発表した。(4)研究の最終まとめと課題・展望の整理平成19年12月に,本研究のメンバーによる総括会議を神戸で開催した。
ベルクソン形而上学再考－－「思弁的実在論」の観点から－－

平成28年度は、思弁的実在論の中心トピック、(1)汎心論、(2)時空間論、(3)カント哲学を念頭におきつつ、ベルクソン形而上学を再提示する作業を行った。(1)については、『物質と記憶』の第一章のテクストを詳細に検討した。同書の中心を成しているイマージュという特異な概念にかんする先行研究は、形而上学的解釈と経験的解釈の二つに大別可能である。イマージュとは、後者によれば、私たちが日常的に知覚する対象のことであるが、前者によれば、私たちの経験から独立にそれ自体で存在し、かつ一定の感覚質を有する形而上学的対象とされる。既存の解釈はこれら二つの理解のどちらか一方を重視し、他方を軽視ないし還元してしまう。しかし、同書第一章の議論は経験的な記述から始めて形而上学的記述に至るという構成になっていると考えれば、二つの観点は可能であることを、テクストの正確な理解の提示を通じて明らかにした。(2)については、ベルクソンの主張の現代的な観点からの擁護を試みた。『物質と記憶』は、私たちは外的対象を直接知覚しているというある種の直接実在論を提起しているが、ベルクソン自身は、積極的に自説の擁護をしていない。そこで、想定される反論の一つであるタイムラグ論法に応じることを通じて、彼の時空論の明確化を試みた。(3)に関しては、『物質と記憶』の記憶力理論と、『純粋理性批判』の認識論の比較検討を行った。『物質と記憶』第四章によれば、私たちの日常的な知覚が呈する質は、膨大な量の物質の振動が、特殊な形式の記憶力によって収縮されることで生じるものである。ところで、こうした量と質の関係についての議論は、カント『純粋理性批判』にもその類型を見出すことができる。そこで、この論点についてのメイヤスーの批判を念頭におきつつ、量概念の改変という観点から、ベルクソン形而上学がいかにしてカント認識論を克服しているかを検討した。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は、(1)ベルクソン形而上学に関する基礎研究、(2)近年発展しつつある哲学潮流である「思弁的実在論」の概観の二つの観点から研究を行った。(1)ベルクソン形而上学については、「物質」が有するとされる、(a)「知覚」と(b)「記憶」の二つの概念を中心に、主要著作である『物質と記憶』から後期の論集である『思考と動き』に至るまで、関連テクストを詳細に検討した。具体的に得られた成果は、以下の通り。(a)ベルクソンが「知覚」という語を用いる際には、同時に「情動」が問題となっていることが多い。そのため、(記憶を排した)「純粋知覚」に由来する経験と、情動によって可能となる経験との区別がしばしば困難である、というテクスト上の問題が存在する。この問題を解消するため、ベルクソンの知覚論に頻出する奇妙な視点の分析を通じて、知覚と情動の概念を厳密に区別し、後者に還元されない前者の内実を明らかにした。(b)ベルクソン哲学の汎心論的な側面を強調する研究においては、「物質」が持つとされる「記憶」が必ず問題となるが、それと人間の記憶との相違や類似については、未だ明確な解釈が与えられていない。その最大の要因は、人間的記憶と物質的記憶を架橋するとされる「収縮」という概念が、ベルクソン自身が十分な説明を与えていないこともあり、ジャーゴンとして放置されてきたことにある。そこで、この論点にかんして、『物質と記憶』が参照している、ウィリアム・ジェイムズの時間意識論の分析を利用しつつ、可能な限り明確なモデルを構築することを試みた。(2)思弁的実在論(以下、SR)については、この動向の旗手である哲学者クァンタン・メイヤスー氏の主要論文「亡霊のジレンマ」の翻訳を行うと同時に国内への導入に積極的な千葉雅也氏に、情報提供をしつつ、インタビューを行うことで、専門の研究者だけでなく、広く一般の読者に、その概要を伝えた。平成27年度は、(1)ベルクソン形而上学の基礎研究を継続し、その成果を(2)現代の科学の観点から考察すると同時に、(3)近年の新しい思想潮流である思弁的実在論とベルクソンの哲学との争点を確認した。(1)ベルクソン形而上学については、時間意識論という観点から、『意識の直接与件についての試論』と『物質と記憶』のテクストを詳細に検討した。『試論』には、時間意識の通時的な長さを認める延長説と、これを拒否する把持説の双方を示唆する記述を見出すことができるが、前者には時間的に離れた二つ以上の内容が同時に経験されると主張する点に、後者には時間意識の連続性が確保されないという点にそれぞれ困難がある。この困難を『物質と記憶』は、時間の流れを行動の実現によって説明することで解消していることをテクストに基づいて示し、これまで心身問題の解消という論点のみから解釈されてきた二つの著作のつながりを、時間(意識)論の観点から明らかにした。(2)さらに前年度の研究と(1)で得られた成果を現代の科学の観点から考察する研究に着手した。具体的にはまず、ベルクソンの形而上学における最も重要な「収縮」の概念について、現代の心理学の実験の知見と両立可能なモデルの提示を試みた。

またこれと並行的に、主に相対論とベルクソンの知覚論の関係について批判的な検討を行った。(3)思弁的実在論については、まず、この動向の一つのルーツであるドゥルーズについて、『ベルクソンの哲学』で提示された諸解釈を詳細に検討し、時間論の存在論への従属、および多元論でなく一元論というドゥルーズのベルクソン解釈がテクストに即したものではなく、著者自身の哲学の表れであることを明確にした。またこの動向の中心人物であるメイヤスーについては、『有限性の後で』では不明瞭な点を、未出版の博士論文『神の不在』の観点から補うような考察を行った。上記の研究実績は、平成27年度の年次計画におおむね沿うものであり、口頭発表、論文掲載という形でその成果を公表することができた。したがって、これまでのところ研究はほぼ順調に進展していると言うことができる。平成28年度は、思弁的実在論の中心トピック、(1)汎心論、(2)時空間論、(3)カント哲学を念頭におきつつ、ベルクソン形而上学を再提示する作業を行った。(1)については、『物質と記憶』の第一章のテクストを詳細に検討した。同書の中心を成しているイマージュという特異な概念にかんする先行研究は、形而上学的解釈と経験的解釈の二つに大別可能である。イマージュとは、後者によれば、私たちが日常的に知覚する対象のことであるが、前者によれば、私たちの経験から独立にそれ自体で存在し、かつ一定の感覚質を有する形而上学的対象とされる。既存の解釈はこれら二つの理解のどちらか一方を重視し、他方を軽視ないし還元してしまう。しかし、同書第一章の議論は経験的な記述から始めて形而上学的記述に至るという構成になっていると考えれば、二つの観点は可能であることを、テクストの正確な理解の提示を通じて明らかにした。(2)については、ベルクソンの主張の現代的な観点からの擁護を試みた。『物質と記憶』は、私たちは外的対象を直接知覚しているというある種の直接実在論を提起しているが、ベルクソン自身は、積極的に自説の擁護をしていない。そこで、想定される反論の一つであるタイムラグ論法に応じることを通じて、彼の時空論の明確化を試みた。(3)に関しては、『物質と記憶』の記憶力理論と、『純粋理性批判』の認識論の比較検討を行った。『物質と記憶』第四章によれば、私たちの日常的な知覚が呈する質は、膨大な量の物質の振動が、特殊な形式の記憶力によって収縮されることで生じるものである。ところで、こうした量と質の関係についての議論は、カント『純粋理性批判』にもその類型を見出すことができる。そこで、この論点についてのメイヤスーの批判を念頭におきつつ、量概念の改変という観点から、ベルクソン形而上学がいかにしてカント認識論を克服しているかを検討した。上記の研究実績は、平成26年度の年次計画にほぼ沿うものであり、ベルクソン哲学については、三つの口頭発表と一つの論文投稿という形で、思弁的実在論については、雑誌媒体への論文翻訳および情報提供という形で、それぞれ公表することができた。したがって、これまでのところ研究はおおむね順調に進展していると言うことができる。前年度および今年度のサーヴェイの成果から、思弁的実在論については、中心人物であるメイヤスーと、この動向の一つのルーツであるドゥルーズに限定して研究を進めることによってより生産的な議論が構成できることが見込まれるため、基本的にはこの二者に限定してベルクソンとの対照を行うこととする。またこれと並行して、べルクソンのテクストの精読、および現代の科学からの批判的検討も継続する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
新規ミクロドメイン解析法を用いたアミロイド産生ー輸送連関機構の解明

アルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすとされるβアミロイド(Aβ)は、その前駆体蛋白質APPからβ・γの2段階の切断により産生される。神経細胞においては、軸索輸送後にAPPがエンドサイトーシスされ、酸性化したエンドソーム中のミクロドメインにおいてβセクレターゼによるβ切断を受けると考えられている。我々は、新規に開発した膜ミクロドメイン解析法を用いて神経細胞中にβ切断抑制性ミクロドメインを見出した。これはゴルジ体で形成されるAPPを含む軸索輸送膜蛋白質複合体を核としたミクロドメインと考えられる。この複合体の軸索輸送後の解離は、APPのエンドサイトーシス及びβセクレターゼ局在ミクロドメインへの移行、エンドソームにおけるAβ産生を促進する可能性がある。APP-βセクレターゼ相互作用調節をミクロドメインの視点から明らかにし、小胞輸送、特にエンドサイトーシスとβ切断調節との連関機構を明らかにすることを目的とした。ミクロドメインにおけるAPPの切断調節蛋白質候補を探索するためにマウス脳由来APP局在ミクロドメインのプロテオミクス解析を行った結果、エンドサイトーシスに関与する膜蛋白質を見出した。株化細胞の発現系において、この蛋白質はAPPと結合することにより、APPの細胞内輸送・局在、APP切断を調節することが明らかとなった。今後、モデル動物等を用いた解析により、このミクロドメイン局在エンドサイトーシス関連蛋白質の病態との関連について検討を進める予定である。アルツハイマー病の病理に中心的な役割を果たすβアミロイド(Aβ)は、その前駆体蛋白質APPからβ・γの2段階の切断により産生されるが、神経細胞においてはAPPが軸索輸送・エンドサイトーシスされた後に切断を受けると考えられている。これはゴルジ体で形成されるAPPなど輸送関連膜蛋白質の複合体を核としたミクロドメインと考えられ、軸索輸送中または輸送後に起こる複合体解離はAPPのβセクレターゼ局在ミクロドメインへの移行を誘導しβ切断を調節する可能性がある。本研究では、軸索輸送後の細胞膜からエンドソームにおけるAPP-βセクレターゼ相互作用調節に対するミクロドメインの関与を明らかにし、Aβ産生-輸送連関機構を明らかにすることを目的としている。ミクロドメイン中に見出したエンドサイトーシス関連分子の機能解析を進めるとともに、β切断調節への関与を明らかにするために必要なアッセイ系の確立を行った。具体的には、1)細胞膜上及びエンドソーム中のAPP-BACE1相互作用を解析するために蛍光色素ポストラベル法を細胞表面のAPPに適用し、標識及びタイムラプスイメージングを行った。2)細胞膜に輸送された後のAPPのβ切断を解析するために、細胞表面蛋白質のビオチン化後に培養液中に遊離されたビオチン化APP細胞外ドメインを回収しβ切断断片を定量するアッセイ系を確立した。これらを利用してミクロドメイン中に見出したエンドサイトーシス関連分子のβ切断調節への関与を解析する。また、我々が開発した膜ミクロドメイン解析法をシナプトソームやその中のエンドソームに適用し、ミクロドメイン解析を試みる予定である。
スタンフォードB型解離の大動脈径拡大のメカニズムの解析と予測方法の開発

モデルの構築には各種のパラメーラの設定が必要で、これについても検討を行っている。大きな問題として、大動脈解離を扱っているため、真腔と偽腔では本来壁構造が違うため、一様の壁の暑さと強度では実際とは異なってしまうため、それぞれに動脈壁の厚さや弾性などのパラメータを設定することが必要であり実際のCT画像から設定を試みた。前年度にも記載したが、血管壁は実際には拍動に合わせて動的であり、intimal flapについても同様であることが手術時の肉眼所見からは推測できていた。intimal flapの動きについては、今回の研究において4DのMRIでわかったことであるが、大動脈解離の急性期においては慢性期に比して動きが非常に大きいことが分かり、これを流体解析のなかで組み込むことは困難であることが分かってしまった。今回の研究目的は、あくまでも大動脈解離の初期段階で今後の大動脈解離の拡大を予測することを主目的としており、このintimal flapを動かないものとしてシミュレーションを行うことは、残念ながら無意味なことでありこれ以上の研究は難しいことが明らかになった。今後の展望としては流体解析からは離れて、どういう形が拡大しやすいかというところを、これまでは主観的な表現に頼っていたものを数学的に表現することで記述から数値化への移行を可能とし、さらにはAIへの応用を考えている。研究を始めるにあたって解析の対象とする症例を絞り込むことができれば効率が良いと考え、B型大動脈解離の治療成績を再評価することとした。解析の対象とする症例を検討するために、まず過去10年程度の症例を研究室内のデータベースより抽出して経過および治療成績について詳細に検討した。この結果については第69回日本胸部外科学会にて発表を行った。当施設で治療を行った症例は9年間で約40例であった。問題となる大動脈径の拡大が認められた症例は全体の約20%あったが、CTで乖離の形態を分離してみたところで現状の形態解析だけではやはりその拡大を予測することが難しいことが再確認された。そこで計画の通り、まず大動脈径の拡大した症例と拡大のなかった症例を数例ずつ選択してそのシミュレーションを行うこととした。造影CTの画像はDICOM形式で保存し、パーソナルコンピューター上にて3次元構築ソフトをOSIRIX64bit用いて軸方向のCT画像の中の大動脈内腔を真腔、偽腔別々に2次元的にトレースし、3次元のSTLデータとして保存した。初期流速条件については、患者の位相コントラスト核磁気共鳴法(phase-contrast MR imaging,pcMRI)より求めることとしているが、まだ解析に必要なデータを得るためには撮像条件の調節が必要なことがわかり調整中である。STLデータを有限要素解析ソフトANSYSFluent上で再構築を行ない初期流速条件などを組込み壁せん断応力の解析を行う予定であるが、まだシミュレーションに必要な条件を整えている段階であり、まだ解析には至っていないのが現状である。大動脈解離症例の2次元データからの3次元化の段階で、大動脈からの分枝や真腔と偽腔との交通などによりデータの補正や条件を整えないとシミュレーションモデルの作成が難しいことが判明し、現在その調整を行なっている。MRIからの初期流速条件についてもその代入には条件の調整が必要でありまだモデルの作成までもう少し時間を要する。今年度は昨年度に引き続きシミュレーションモデルの作成方法の確立を目指して試行錯誤した。造影CTの画像はDICOM形式で保存し、パーソナルコンピューター上にて3次元構築ソフトとしてOSIRIX64bit用いて3次元のSTLデータとして保存した。これを有限要素解析ソフトANSYSFluent上で、3次元モデルの構築を行った。大きな問題として、大動脈解離を扱っているため、真腔と偽腔では本来壁構造が違うため、一様の壁の暑さと強度では実際とは異なること。また本来は血管壁も動的であり、特にintimal flapは大きく拍動で動くことがわかっている。前者については、パラメータの設定が可能となりそうであるが、後者については現状では難しいと判断している。また、流体解析には初期流速条件が必要であるが、患者の位相コントラスト核磁気共鳴法(phase-contrast MR imaging,pcMRI)より求めることとし、外来患者の定期検査からそのデータを用いることとしていた。当初は流速の計測を、大動脈解離のない上行大動脈および下行大動脈の真腔と偽腔で計測を行っていたが、これもシミュレーションの精度を上げるために、流れの出口側にあたる頸部分枝の流速を求めることでその精度が上がることがわかり、検査の条件を2017年10月より変更した。月1例から2例のペースでしか検査が組めず、目標は10から20例を予定しているため、まだデータの集積中である。現状としてはまだ十分な解析には至っていないが、今年度にはデータの集積もでき、解析も進むものと予定している。流体解析には初期流速条件が必要であるが、患者の位相コントラスト核磁気共鳴法(phase-contrast MR imaging,pcMRI)より求めることとし、外来患者の定期検査からそのデータを用いることとしていた。当初は流速の計測を、大動脈解離のない上行大動脈および下行大動脈の真腔と偽腔で計測を行っていたが、シミュレーションの精度を上げるために、流れの出口側にあたる頸部分枝の流速を求めることでその精度が上がることがわかり、検査の条件を2017年10月より変更した。