hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
STDPが導くニューラルネットワークの治空間構造とダイナミクスの解析

本研究では、スパイクタイミングに依存したシナプス可塑性(STDP)により形成される神経回路網の機能的構造,及びそれによりもたらされる局所回路内の細胞の応答反応を体系的かつ理論的に解析を行い,脳の情報処理原理の理解を深め,記憶や学習といった脳の高次機能の解明に貢献することを目的とし,本年度は「研究実施計画」の基づき,複雑ネットワーク理論におけるネットワークモチーフと呼ばれる局所結合パタンを解析することにより,STDPがリカレントネットワーク内にもたらす機能的結合構造の解析を行った.具体的には,まず,STDPにより導かれた神経回路網において,どのような結合パタンがランダムネットワークと比較して,有意に多く,又は少なく存在するのかを統計的手法を用い,解析を行い,STDPを有する神経回路網が学習後に呈するネットワーク構造を明らかにした.次にこのような機能的結合構造の生成メカニズムを明らかにするために,神経細胞集団の振舞いをスパイク統計量及び同期の観点から解析を行った.その結果,神経細胞集団が律動的活動を示した場合のみ,回路網内に特殊な構造が誘起されることが明らかとなった.さらに,本研究では,このような特殊構造生成において,軸索遅延が重要な役割を担っており,律動活動と軸索遅延との協調が特殊構造生成に強く関与していることが明らかとなった.従来,律動活動は,脳の情報処理に有効であることが数多くの研究により示されてきたが,本研究により,情報処理のみならず,回路形成の側面においても重要な働きをしていることが示唆される.本研究では,スパイクタイミングに依存したシナプス可塑性(STDP)により形成される神経回路網の機能的構造,及びそれによりもたらされる局所回路内の細胞の応答反応を体系的かつ理論的に解析を行い,脳の情報処理原理の理解を深め,記憶や学習といった脳の高次機能の解明に貢献することを目的とし,本年度は「研究実施計画」に基づき,複雑ネットワーク理論におけるネットワークモチーフと呼ばれる局所結合パタンを解析することにより,STDPがリカレントネットワーク内にもたらす機能的結合構造の解析を行った.具体的には,まず,STDPにより導かれた神経回路網において,どのような結合パタンがランダムネットワークと比較して,有意に多く,又は少なく存在するのかを統計的手法を用い,解析を行い,STDPを有する神経回路網が学習後に呈するネットワーク構造を明らかにした.次に上記のように明らかになったネットワーク構造が,なぜ生成されるのかを検証するために,初期状態における結合パタンが学習後ではどのような結合パタンに変化するのかを解析した.さらに,2ニューロン結合パタンの推移に対する3ニューロン結合パタンの推移確率を計算することにより,一部の結合パタンが非常に高い推移確率を示すことを明にした.また,これは神経回路網に存在する数多くのパラメータの中でも特にネットワーク内の抑制レベルに強く依存することも明らかとなった.これら結果は,近年実際の脳内で観測されている細胞活動間の高次相関がSTDPによるものである一可能性を示唆するものであり,脳の情報処理機能を理解するための重要な知見である.本研究では、スパイクタイミングに依存したシナプス可塑性(STDP)により形成される神経回路網の機能的構造,及びそれによりもたらされる局所回路内の細胞の応答反応を体系的かつ理論的に解析を行い,脳の情報処理原理の理解を深め,記憶や学習といった脳の高次機能の解明に貢献することを目的とし,本年度は「研究実施計画」の基づき,複雑ネットワーク理論におけるネットワークモチーフと呼ばれる局所結合パタンを解析することにより,STDPがリカレントネットワーク内にもたらす機能的結合構造の解析を行った.具体的には,まず,STDPにより導かれた神経回路網において,どのような結合パタンがランダムネットワークと比較して,有意に多く,又は少なく存在するのかを統計的手法を用い,解析を行い,STDPを有する神経回路網が学習後に呈するネットワーク構造を明らかにした.次にこのような機能的結合構造の生成メカニズムを明らかにするために,神経細胞集団の振舞いをスパイク統計量及び同期の観点から解析を行った.その結果,神経細胞集団が律動的活動を示した場合のみ,回路網内に特殊な構造が誘起されることが明らかとなった.さらに,本研究では,このような特殊構造生成において,軸索遅延が重要な役割を担っており,律動活動と軸索遅延との協調が特殊構造生成に強く関与していることが明らかとなった.従来,律動活動は,脳の情報処理に有効であることが数多くの研究により示されてきたが,本研究により,情報処理のみならず,回路形成の側面においても重要な働きをしていることが示唆される.
開殻分子系からなる非線形光学材料の量子化学的設計

本年度は、炭素以外の元素を含む有機-無機ハイブリッド系について対象とし、量子化学の理論と計算に基づいて大きな超分極率を有する機能性分子の設計に取り組んだ。ここではホウ素原子からなる籠型形状をもったデカボラン(B_<10>H_<14>)とその誘導体(閉殻系)の三次NLO応答について、DFT計算に基づく理論解析を行った。実験的にも可能な誘導体として、デカボランの6,9位を置換した分子を設計した。この系はV字型形状を有しており、そのため超分極率テンソルの対角成分だけでなく非対角成分も大きくなると考えられる。これにより、異方性の大きなNLO特性を示すと期待され、従来のdonor-π-acceptor (D-π-A)型のNLO分子に比べて実際の応用的側面からも利点がある。6,9位に結合した水素を窒素原子に置換することで、6,9位のホウ素の空のp軌道に孤立電子からの電子供与が起こる。この電子構造の変化により、V字のアーム部分の成す角が変化した構造に変化する。この構造変化に起因して、NLO特性の異方性がさらに増大することが明らかになった。このような種々の元素の電子構造の違いを利用し、母骨格と置換基の組み合わせにより電子・幾何構造を変化させ、NLO物性の異方性を制御する試みは、化学、物理を始めとする広範な物質科学の研究者に対して大きなインパクトを与えると期待される。この研究についての結果は無機化学分野のトップレベル学術誌であるDalton Transactionsに投稿し公表した。また、研究期間内に取り組んできたフラーレン系を含む開殻カーボンナノマテリアル系の非線形光学特性に関する研究内容を取りまとめ、著書として共著で執筆した(CRC Press)。(抄録なし)本年度は、開殻性を持つ[N]アセンおよび閉殻分子系である[N]フェニレン(N=5-10:ベンゼン環数)のトポロジーと開殻性および三次非線形光学(NLO)物性の間の相関について、長距離補正スピン非制限DFT(LC-UDFT)法を用いて計算と解析を行った。アセンではNの増大に伴い、開殻性の指標であるジラジカル因子(y)が増大しN=10ではほぼ完全開殻となるが、フェニレンでは考慮したNの範囲内では閉殻構造を保つ。我々の提唱する「中間の開殻性を持つ系では閉殻および完全開殻系に比べて第二超分極率(γ:三次NLO物性の指標)が増大する」という構造-特性相関と対応し、中間のyを持つ[5]アセンではほぼ同サイズの[5]フェニレンに比べてγ値が約9倍に増大する。さらにトポロジーの効果を検討するため、管状構造を持つシクロアセンおよびシクロフェニレンについても比較検討を行った。その結果、シクロフェニレンは検討したすべてのNで閉殻構造であるのに対し、シクロアセンでは特異なマルチラジカル性(y_0,y_1)を持つことが分かった。すなわちNが奇数のときはy_0とy_1が同じ値でかつ中間開殻性を持つが、偶数のときはy_0は常にほぼ1に近いがy_1は小さな値となった。これはNが奇数の場合にはHOMO-1とHOMOが縮重し、よく似た分布を持つが、Nが偶数では異なる軌道エネルギーと分布を持つという電子構造に起因する。この開殻性の変化に伴い、シクロフェニレンでは、Nの増大に従い単調増加するが、シクロアセンの場合はNが奇数と偶数の場合でY値が振動し、かつ同じNを持つシクロフェニレンより大きなγ値を与える結果となった。このように開殻系ではトポロジーが電子構造と三次NLO物性への特徴的な効果をもたらすことが明らかになった。このような構造-特性相関は新たな開殻NLO分子の設計指針の提案につながると期待される。以上の結果は第9回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウムにおいて発表し、International Journal of Quantum Chemistryへ論文投稿し公表済みである。また、本年度はデカボラン-ハロゲン錯体の構造-二次NLO物性相関についても研究を行い、その成果についてもJournal of Physical Chemistry Aへ論文投稿し公表した。本年度は、フラーレン系のNLO特性を開殻性の観点から検討し、新規な構造-特性相関を見出した。特によく知られたフラーレンであるC_<20>,C_<26>,C_<30>,C_<36>,C_<40>,C_<42>,C_<48>C_<60>,C_<70>を対象に、ジラジカル因子y_i(開殻性の理論的な指標、0[閉殻]≦y_i≦1[完全開殻])と第二超分極率γ(分子レベルでの三次NLO特性)の相関関係について、スピン非制限密度汎関数(DFT)法を用いて検討した(計算レベル:LC-UBLYP(μ=0.33)16-31G^*//UB3LYP/6-31G^*)。その結果、フラーレンの幾何構造(対称性やトポロジー)により、系のジラジカル因子y_iが大きく異なるという結果が得られた。さらに、分子長軸方向成分の第二超分極率γ(=γ_<zzzz>)は中間開殻系のフラーレン(C_<30>,C_<40>)において著しく増大することが明らかになった。

この中間開殻系におけるγ値の著しい増大は、以前の我々のVCI理論に基づく解析結果とも一致し、フラーレン系においてもジラジカル性に基づくNLO分子の設計指針が有効であることが示された。以上の結果は化学分野のトップレベル総合学術誌であるChem.Eur.Jに投稿し掲載された。また、神戸で開催された理論計算科学の国際会議であるConference of Computational Physics(CCP)で成果発表し、best poster awardに選出された。さらに、量子化学の国際会議である53^<rd> Sanibel symposiumでも成果発表し、IBM-Lowdin Awards fo Postdoctoral Associatesを授与された。また、炭素以外の元素を含む有機一無機ハイブリッド系についても対象とし、ホウ素原子からなる籠型形状をもったデカボラン(B_<10>H_<14>)とその誘導体(閉殻系)の三次NLO応答について、DFT計算に基づく理論解析を行った。これらの結果は現在専門学術誌に投稿中である。本年度は、炭素以外の元素を含む有機-無機ハイブリッド系について対象とし、量子化学の理論と計算に基づいて大きな超分極率を有する機能性分子の設計に取り組んだ。ここではホウ素原子からなる籠型形状をもったデカボラン(B_<10>H_<14>)とその誘導体(閉殻系)の三次NLO応答について、DFT計算に基づく理論解析を行った。実験的にも可能な誘導体として、デカボランの6,9位を置換した分子を設計した。この系はV字型形状を有しており、そのため超分極率テンソルの対角成分だけでなく非対角成分も大きくなると考えられる。これにより、異方性の大きなNLO特性を示すと期待され、従来のdonor-π-acceptor (D-π-A)型のNLO分子に比べて実際の応用的側面からも利点がある。6,9位に結合した水素を窒素原子に置換することで、6,9位のホウ素の空のp軌道に孤立電子からの電子供与が起こる。この電子構造の変化により、V字のアーム部分の成す角が変化した構造に変化する。この構造変化に起因して、NLO特性の異方性がさらに増大することが明らかになった。このような種々の元素の電子構造の違いを利用し、母骨格と置換基の組み合わせにより電子・幾何構造を変化させ、NLO物性の異方性を制御する試みは、化学、物理を始めとする広範な物質科学の研究者に対して大きなインパクトを与えると期待される。この研究についての結果は無機化学分野のトップレベル学術誌であるDalton Transactionsに投稿し公表した。また、研究期間内に取り組んできたフラーレン系を含む開殻カーボンナノマテリアル系の非線形光学特性に関する研究内容を取りまとめ、著書として共著で執筆した(CRC Press)。グラフェン系での構造と開殻性の依存性およびそれに伴う三次非線形光学物性の変化について明らかになり、国際会議や学術誌での成果発表も行えたので、当初の予定通り進展している。これまで数多くの研究がなされているフラーレン種について開殻性に基づく電子状態の理解とそれに基づく光学特性の全く新しい構造一特性相関を得たこと。当初の予定通り、非対称開殻系の例として、1次元、2次元構造をもつグラフェンナノフレークのNLO特性に関して電場印加効果やドナー/アクセプター置換基の導入効果を検討する。特に、置換基のドナー/アクセプター性の強度や導入する置換基の数に対する依存性だけでなく、導入位置による変化も検討する。
実用化を志向した燃焼合成法によるCO2からのメタノール合成に特化した触媒の創製

商用触媒であるCuO/ZnO/Al2O3は、合成ガス(CO/CO2/H2混合ガス)からのメタノール合成反応に有用である。しかし、本触媒は合成ガスを原料とすることを想定しているため、CO2からのメタノール合成では十分な活性を示さない。本研究では、CO2からのメタノール合成触媒に特化したCu/ZrO2系触媒の開発を目指す。新規触媒の開発指針は以下の3つである:1)メタノール分解反応の抑制(メタノール吸着力の弱い触媒担体の探索)、2)活性サイトであるCu-ZrO2界面の拡大(Cu粒子の微粒化、Cu担持量の増加、ZrO2の高表面積化)、3)簡便な触媒調製法の採用(本研究では工業応用されている火炎噴霧熱分解法に着目)。これらの検討を通して、商用触媒であるCuO/ZnO/Al2O3よりも、CO2からのメタノール合成活性・選択性の高いCuO/ZrO2系触媒を開発する。本年度は、Cuの担持量を20-80wt%まで変化させたCuO/ZrO2触媒を調製し、Cu担持量の本反応への影響を考察した。60wt%Cu触媒が、市販のCuO/ZnO/Al2O3触媒よりも高いメタノール収率、メタノール選択性を示した。調製直後のCu触媒では、Cu微粒子(5 nm以下)がZrO2を覆ている構造をしていた。また、XPS/AES測定から、このCu種はZrO2と強く相互作用していることが示唆された。商業触媒よりも高い活性・選択性を有する触媒の開発に成功したため。Cu-ZrO2の相互作用を発現させるためには、ZrO2粒子の安定性を向上させる必要がある。そこで、SiO2などのスペーサーとなる第三成分を添加し、ZrO2の凝集を防ぐことを狙う。また、相互作用をさらに強固にするような第三成分を探索する。
18世紀のドイツ語文法の規範性と記述性-構文論と語順論に関する基礎的研究-

文法家という1個人が統語論(語順論と構文論)に関して提示した「言語の理論態」が超個人的な「言語の経験態」を反映していたのか,それとも文法家たちが自らの語感ないし印象によってそれぞれ規則を提示にすぎないのかを明らかにする目的で,18世紀の文献資料を基にしていくつかの用例の分析を行った.特に考察の対象とした文法的カテゴリーは,非人称構文,相関詞としての代名詞es,そして導入詞をもたない副文である.これらについて,18世紀の著名な文学作品から収集した実際の用例(言語の経験態)を,アーデルングやベッカ一を初めとする18世紀(および19世紀)の主要な文法家たちの記述(言語の理論態)と比較検討してみた.18世紀(および19世紀)の文法家たちは18世紀の文学作品で用いられた用法を「規範」もしくは模範として重視し,実際の文法記述に利用しているのであるが,その際言語の経験態と言語の理論態の間には特定の乖離ないし変更が明らかに観察された.また他方,18世紀における統語現象についての経験態と理論態をより正確に把握するために,17世紀後半における語順について用例と文法理論の分析を行った.その結果,言語の経験態と理論態の相互的影響関係の一端が明らかになった.なお,平成10年10月には,日本独文学会秋季研究発表会では研究代表者のと研究分担者の両名が,「H.パウル以前のドイツ語文法ー文法の知的パラダイムの転換と展開」と題するシンポジウムで,18世紀のドイツ語統語論に関する研究発表を行った.文法家という1個人が統語論(語順論と構文論)に関して提示した「言語の理論態」が超個人的な「言語の経験態」を反映していたのか,それとも文法家たちが自らの語感ないし印象によってそれぞれ規則を提示にすぎないのかを明らかにする目的で,18世紀の文献資料を基にしていくつかの用例の分析を行った.特に考察の対象とした文法的カテゴリーは,非人称構文,相関詞としての代名詞es,そして導入詞をもたない副文である.これらについて,18世紀の著名な文学作品から収集した実際の用例(言語の経験態)を,アーデルングやベッカ一を初めとする18世紀(および19世紀)の主要な文法家たちの記述(言語の理論態)と比較検討してみた.18世紀(および19世紀)の文法家たちは18世紀の文学作品で用いられた用法を「規範」もしくは模範として重視し,実際の文法記述に利用しているのであるが,その際言語の経験態と言語の理論態の間には特定の乖離ないし変更が明らかに観察された.また他方,18世紀における統語現象についての経験態と理論態をより正確に把握するために,17世紀後半における語順について用例と文法理論の分析を行った.その結果,言語の経験態と理論態の相互的影響関係の一端が明らかになった.なお,平成10年10月には,日本独文学会秋季研究発表会では研究代表者のと研究分担者の両名が,「H.パウル以前のドイツ語文法ー文法の知的パラダイムの転換と展開」と題するシンポジウムで,18世紀のドイツ語統語論に関する研究発表を行った.文法家という1個人が統語論(語順論と構文論)に関して提示した「言語の理論態」が超個人的な「言語の経験態」を反映していたのか,それとも文法家たちが自らの語感ないし印象によってそれぞれ規則を提示にすぎないのかを究極には明かにする目的で,平成9年度はまず18世紀のドイツ語文法の集大成をなしたとされるア-デルング(1781年)の統語論の「理論態」について調査を行った。その結果,ア-デルングは次のような一般的文法的・規範的な基礎的認識に基づいて文構造を分析したことがわかった;1.文は自立的な概念と,それを説明するための非自立的な概念とを結びつけることで成立する;2.文では主語となる名詞が中心であり,述語は名詞の概念を説明する規定成分である;3.支配する語が支配される語に先行するので,主語が述語に先行し,述語としての定動詞が目的語や副詞成分に先行する。平成10年度の課題としては,「理論態」についての調査を,ア-デルング以前にも広げ,文法家による文法観と文章観の違いや,規範性と記述性の程度の差が存在していないかどうかを探ることである。なお,平成10年10月に開催される日本独文学会秋季研究発表会では研究代表者の高田と研究分担者の湯浅の両名が,「H.パウル以前のドイツ語文法-文法の知的パラダイムの転換と展開」(仮題)をテーマとするシンポジウムで,18世紀のドイツ語統語論に関する研究発表会をする予定である。今年度は,昨年度に収集した18世紀の文献資料を基にしていくつかの用例の分類・分析を行った.特に考察の対象としたのは,非人称構文,相関詞としての代名詞esの振る舞い,そして導入詞をもたない副文である.これらの構文的現象は.現代の構文論・統語論研究においても問題とされる未解決な部分の多い領域である.その際, 18世紀の著名な文学作品から収集した実際の用例(言語の経験態)を,アーデルングやベッカーを初めとする18・19世紀の主要な文法家たちの記述(言語の理論態)と比較検討してみた.

18・19世紀の文法家たちは18世紀の文学作品で用いられた用法を「規範」もしくは模範として重視し,実際の文法記述に利用しているのであるが,その際言語の経験態と言語の理論態の間には特定の乖離ないし変更が明らかに観察される.また他方で.18世紀における統語現象についての経験態と理論態をより性格に把握するために.17世紀後半における語順について用例と文法理論の分析を行った.その結果,言語の経験態と理論態の相互的影響関係の一端が明らかになった.(こうした分析の詳細については,本研究の研究報告書にまとめて記した.)なお.平成10年10月には,日本独文学会秋季研究発表会では研究代表者と研究分担者の両名が,「H.パウル以前のドイツ語文法ー文法の知的パラダイムの転換と展開」と題するシンポジウムで,18世紀のドイツ語統語論に関する研究発表を行った.
電子商取引における顧客接点マネジメントに対する管理会計学的研究

近年の電子商取引は、企業間取引のみならず、企業消費者間取引も含まれる。そのため、取引顧客との接点に焦点を当てる経営管理は、さらなる収益獲得機会をもたらすことが期待される。本研究では、電子商取引における顧客接点マネジメントに有用な管理会計システム、及び管理会計情報を考察する。これらの考察にあたり、営業費会計・マーケティング管理会計研究の学問的体系化を図り、その体系に沿って日本企業の管理会計活用実態を明らかにする。
高精度数値スキームを用いた3次元キャビティ流れの研究

高精度高解像度の結合コンパクト差分を開発し、3次元キャビティ定常流れを数値シミュレーションで解いた。直方体キャビティ形状としては、流れ方向の長さを基にしたスパン方向のアスペクト比が1と6. 55の2ケースについて、深さ方向のアスペクト比が0.4, 0.6, 1.0, 1.4等のケースについて、非圧縮流れの計算を行った。計算結果の速度ベクトルを使って、高い精度で複数の流線を得、各流線に対して、移動面の運動方向に垂直なある平面を通過する数百点で描かれたポアンカレ断面図をレイノルズ数100から500程度の範囲について得た。流線には、1)ある閉曲線近くに局在した流線構造と、2)カオス的に広い空間を覆う流線構造がある。これにより、ポアンカレ断面図の中には、不変トーラス、共鳴による島構造を表す点がキャビティの側面近くに存在し、他の空間部分には不規則にカオス的に分布する点が存在することを見出した。これらの構造は非自励1自由度ハミルトン力学系の構造と同等になっている。特に、レイノルズ数の変化によって、3 : 1と2 : 1の共鳴の変化が起こり、2 : 1共鳴が起こったレイノルズ数以上ではカオス的な流線しか見つからない。これらの流線構造が、種々の直方体形状内のキャビティ流れに対して、一般的に発生することを示した。流動場の高精度解析をめざす基礎を固めることを目的とし,1.3次元キャビティ内の流動場解析のための結合コンパクト差分解法の改良と精度の検証2.様々な代表的なレイノルズ数,幾何形状の流れ場での長時間解析,適用限界の調査を行った.今年度,名古屋大学情報基盤センターのスーパーコンピュータ更新が行われ,アーキテクチャ及びコンパイラーシステムの大きな変更がなされた.これに対処して,新スーパーコンピュータシステムへの計算コードの移植とチューニングが必要であった.このため,課題1.については、ほぼ完了したが,課題2.の広範範囲のパラメータの調査は不十分なものとなった.しかし、課題1を実行する中で、スキーム高精度化の際得られた境界条件に対する知見の一部を,境界側壁で大きな温度分布をもつ二次元細管内で発生する熱音響自励振動流の解析に適用し,適当なパラメータ変化による遷移が,ヒステリシス現象を伴うという新たな知見を得ている.また,課題2についてもスパンアスペクト比6.55の場合の低いレイノルズ数400程度の流れ場において,立方体キャビティでも数100以下の低いレイノルズ数で観測されていた両端の壁近くの二次流による渦構造とは別に,中心部の壁付近で流れ構造が変化し,局所的な流れが発生する興味深い現象を得た.この現象に焦点をあわせて,レイノルズ数,スパンアスペクト比などのパラメータ領域を変化させ,流れ場の変化を現在調査している.三次元定常流の場合、レイノルズ数が高くなると、流線が島構造やカオス的構造を形成することが知られているが、これを調べるためには流動場の高精度数値シミュレーションが必要となる。昨年度に続き、流動場の高精度解析をめざす基礎を確立し、キャビティ流れにおけるカオス現象発生の解析を行うため、1. 3次元キャビティ内の流動場解析のための結合コンパクト差分解法の改良。特に、ポアソン方程式解法の高速化に向けた改良2.側壁の影響の小さな、流れ方向の長さに対しスパン方向の長さが6.55の直方体の深さ方向の長さが異なるケースについて、レイノルズ数の変化に対するカオス発生の違いの解析の2課題をおこなった。課題1については、通常差分と高精度結合コンパクト差分をハイブリッドで用いるマルチグリッド法の開発をおこない、同じ精度の結果を得るとき、通常の解法より数倍の高速であることを2次元流れに対して示した。課題2にたいしては、断面形状が正方形の場合が、キャビティの深さが浅い場合や深い場合に比べて、1:4などの楕円に近い閉軌道回りの島構造が小さなレイノルズ数で観察され、すべての周期軌道が不安定化するレイノルズ数が小さいという結果が得られた。

二次元流れの線形安定性理論では正方形キャビティの臨界レイノルズ数は他の長方形キャビティの場合より小さく、この数値計算結果と矛盾はしていない。しかし、その関係は明らかでなく、現在検討を行っている。また、多面的に議論を行うため、側壁の影響が大きい、スパン方向の長さが流れ方向長さと同じ場合について現在解析を行っている。三次元定常流の場合、レイノルズ数が高くなると、流線が島構造やカオス的構造を形成することが知られているが、これを調べるためには流動場の高精度数値シミュレーションが必要となる。流動場の高精度解析をめざす基礎を確立し、キャビティ流れにおけるカオス現象発生の解析を行うため、前年度までに開発したコードを基に、本年度は流れ方向の長さに対しスパン方向の長さが1の直方体の深さ方向の長さが異なるケースについて、レイノルズ数の変化に対するカオス発生の違いを詳しく解析した。特に、非圧縮流体の閉じた流線のまわりの流れ構造は、2周期を持つハミルトン力学系におけるKAM理論と対応することに注目し、4つの深さの場合について、レイノルズ数の変化に応じて2周期の共鳴状態が現われることを示した。その際、3:1では中心の閉じた流線が共鳴前後では安定だが、共鳴時に不安定となり、2:1の共鳴を境に不安定で、KAM理論の解析と良く一致した挙動を取ることを示した。2:1の共鳴後、流れ場の流線全体がカオス的に振る舞う。この挙動は、物理系本来のものであることも、計算法、計算格子を替えることにより確かめてある。非圧縮流の流れ場理論と高精度の数値計算結果が一致する教科書的な例として、キャビティ流の重要性を示せた。また、深さに対しては立方体内のキャビティ流の場合に、低いレイノルズ数でカオスが現われることが確かめられた。昨年のスパン長が長い場合に比べても、立方体内キャビティ流のカオス出現のレイノルズ数は小さく、その理由に対しての今後の検討が必要であろう。2011年11月に京都で開かれたカオス50年を記念した国際理論応用力学連合のワークショップにおいて、全体的な結果の発表を行った。
心仕事量増加時の冠血流量制御機構への百日咳毒素感受性G蛋白の関与

心仕事量増加時の冠血流増加は細・小動脈径の拡張で起こる。この拡張に百日咳毒素(PTX)感受性G蛋白が関与するか検討した。方法:雑種犬をα-chloralose麻酔下に左側開胸、浮動型対物レンズ法(Circ Res 1986)で左室前壁心外膜側の微小循環を観察した。10%formaldehydeの局注で洞結節抑制後、左房ペーシングで心拍数をコントロールした。超音波ドプラー法で冠血流速度(V)を計測した。右頸動脈および冠状静脈洞に挿入したカテーテルで採血し血液ガス分析に供した。プロトコール:control群(C群,8頭)とPTX群(6頭)に分け、C群にKrebs液を、PTX群にKrebs液に溶解した300ng/mlのPTXを、観察部位心表面に2時間滴下した。この前(before)後(after)で心拍数を約130/分から約260/分に倍増し、この時の冠微小動脈径(D)と心筋酸素消費量(MVO2)の変化を計測した。最後に10^<-4>mol/Lのnitroprusside(NP)を滴下し両群で観察血管の拡張予備能を確認した。結果:上記のPTX処理は、冠微小血管で10^<-12>10^<-8>mol/Lのendothelin-1の収縮能と10^<-6>10^<-4>mol/LのNPの拡張能を修飾しない事は既に報告した(Circ Res 1994)。実験中の平均大動脈圧は両群ともほぼ一定であり、両群の動脈血ガス分圧は生理的範囲内に保たれ、2群間で差は無かった。冠微小動脈はD≦100μm(DS)とD>100μm(DL)以上の2群に分けて検討した。*p<0.15vsC群。両群のVはMVO2の増加に伴い同等に増加したが、PTXで処理した心外膜側冠微小動脈は拡張しなかった。従ってこの拡張にはPTX感受性G蛋白が関与する。
細胞胞子の発芽時に作用する酵素の活性化機構に関する研究

B.cereus胞子の発芽時に現出する胞子コルテックス分解酵素の構造並びにその活性化機構の解明を試み、以下の成果を得た。1 B.cereus由来の胞子コルテックス分解酵素は精製される酵素量が極めて少ないため、これまでその構造に関する知見を得るのが困難であった。そこで、本酵素の遺伝子クローニングを行いその全一次構造を推定したところ、本酵素はシグナルペプチドを有する分泌蛋白質であり、休眠胞子中で成熟体として存在することが示唆された。また、本酵素遺伝子は胞子形成開始約3時間後に転写が開始されること、及び転写物の大きさと転写開始点の解析から本酵素遺伝子と3′-下流に隣接するオープンリーディングフレームがオペロンを形成することを明らかにした。2クローン化したB.cereus胞子コルテックス分解酵素の遺伝子の組み換えによる部位特異的変異体を作製して大腸菌に発現させたところ、酵素に唯一存在するシステイン残基が活性中心ではないものの活性に重要な役割をしていることを明らかにした。3 B.cereus胞子コルテックス分解酵素遺伝子の枯草菌におれう相同遺伝子をクローン化して全構造遺伝子の塩基配列を決定した。また、当該遺伝子の欠損株を作製することにより、本酵素が枯草菌胞子のL-アラニンによる発芽に特異的に応答することを明らかにした。4 B.cereus胞子に結合する新規ズブチリシン様プロテアーゼの同定及び精製、並びに遺伝子のクローニングを行った。本酵素は、胞子発芽には直接関連しないものの、比活性が極めて高くSH修飾により失活するなどの一般のズブチリシンとは異なることを示した。5ショ糖脂肪酸エステルのB.cereusに対する静菌効果につき検討し、エステルの胞子結合能と静菌作用との関連を示すとともに、静菌作用の低下が胞子発芽時に遊離する酵素によるエステルの分解によることを示唆した。B.cereus胞子の発芽時に現出する胞子コルテックス分解酵素の構造並びにその活性化機構の解明を試み、本年度においては以下の成果を得た。1 B.cereus由来の胞子コルテックス分解酵素の遺伝子のクローニング:本酵素は精製される酵素量が極めて少ないため、これまでその構造に関する知見を得るのが困難であった。また、本酵素遺伝子は胞子形成開始約3時間後に転写開始されること、及び転写物の大きさと転写開始点の解析から本酵素遺伝子と3'-下流に隣接するオープンリーディングフレームがオペロンを形成することを明らかにした。2クローン化したB.cereus胞子コルテックス分解酵素の大腸菌による発現:クローン化した遺伝子の組み換えによる部位特異的変異体を作製して大腸菌に発現させたところ、酵素に唯一存在するシステイン残基が活性中心ではないものの活性に重要な役割をしていることを明らかにした。3 B.cereus胞子コルテックス分解酵素の枯草菌における相同遺伝子の解析:B.cereus胞子コルテックス分解酵素の枯草菌における相同遺伝子をクローン化して全構造遺伝子の塩基配列を決定した。

そこで、本酵素の遺伝子クローニングを行いその全一次構造を推定したところ、本酵素はシグナルペプチドを有する分泌蛋白質であり、休眠胞子中で成熟体として存在することが示唆された。また、本酵素遺伝子は胞子形成開始約3時間後に転写が開始されること、及び転写物の大きさと転写開始点の解析から本酵素遺伝子と3'-下流に隣接するオープンリーディングフレームがオペロンを形成することを明らかにした。2クローン化したB.cereus胞子コルテックス分解酵素の遺伝子の組み換えによる部位特異的変異体を作製して大腸菌に発現させたところ、酵素に唯一存在するシステイン残基が活性中心ではないものの活性に重要な役割をしていることを明らかにした。3 B.cereus胞子コルテックス分解酵素遺伝子の枯草菌における相同遺伝子をクローン化して全構造遺伝子の塩基配列を決定した。また、当該遺伝子の欠損株を作製することにより、本酵素が枯草菌胞子のL-アラニンによる発芽に特異的に応答することを明らかにした。4 B.cereus胞子に結合する新規ズブチリシン様プロテアーゼの同定及び精製、並びに遺伝子のクローニングを行った。本酵素は、胞子発芽には直接関連しないものの、比活性が極めて高くSH修飾により失活するなどの一般のズブチリシンとは異なることを示した。5ショ糖脂肪酸エステルのB.cereusに対する静菌効果につき検討し、エステルの胞子結合能と静菌作用との関連を示すとともに、静菌作用の低下が胞子発芽時に遊離する酵素によるエステルの分解によることを示唆した。
健苗育成技術開発に関する栄養学的研究

本研究では、親魚養成,卵質改善,仔稚魚の消化・吸収,仔稚魚の栄養要求,微粒子飼料,生物餌料の栄養価および栄養強化など健苗育成技術開発に取り組み、正常な仔稚魚を大量に生産する実用化の知見がえられた。その主なものを列記する。1.キジハタ仔稚魚用微粒子飼料のタンパク質源としては、イカミール,フィシュミールおよびカゼインなどを混合した方が、良好な成長・生残を示した。2.マダイ胚発生過程におけるエネルギー源としては、ふ化前は主として遊離アミノ酸が、ふ化後は主として脂肪酸が利用されることを明らかにした。3.シマアジ稚魚に対するアスコルビン酸-2-リンMgの効果は、無添加区において脊椎側弯症がみられ、要求量は3mg/100gと推定される。4.クルマエビの卵巣成熟に対して、親エビ飼料中に、ビタミンA,α-トコフェロールおよびビタミンCが必要であることを証明した。5.ヒラメ種苗生産に出現する白化固体は、ふ化後10-20日令に、ビタミンA,DHAおよびフォスファチジルコリンを強化した飼料により防止できる機構を解明した。6.マダイにおける食餌性EPAとDHAは摂餌後、体内でEPAとDHAの行動には大きな差違が観察され、脳および網膜のリン脂質画分では、DHAのみ大量に蓄積されることが証明された。7.マダラ仔魚に対DHA強化ワムシの栄養価を調べた結果、ワムシ中のDHA含量は1%前後が望ましいことがわかった。8.ビタミンAおよびβ-カロチンで強化したアルテミアをヒラメ仔稚魚に与え、体色・形態異常を調べた。ビタミンAを10万IU/10l強化したアルテミアは成長が低下し、椎体異常も多かったが、白化固体出現率は低かった。2.マコガレイの種苗生産について、微粒子飼料のみで飼育を試みたが、成長が悪く、これはマコガレイが着底状態では、微粒子飼料を摂餌しないためと判断された。3.マダイ胚芽生過程におけるエネルギー源としては、ふ化前は主として遊離アミノ酸が、ふ化後は主として脂肪酸が利用されることを明らかにした。4.シマアジ稚魚に対するアスコルビン酸-2-リン酸Mgの効果は、無添加区において、脊椎側弯の欠乏症がみられ、摂餌量,増重率,生残率が低下した。要求量は3mg/100gと推定される。5.マダイ仔魚の微粒子飼料におけるオリゴペプチドの成長促進効果を試験した。その結果、アラニル-セリン,グリシル-ロイシン区が良好な成長を示し、これらのペプチドには、摂餌誘引効果および成長促進効果がある。6.クルマエビの卵巣成熟に対して、親エビ飼料中に、ビタミンA,alpha-トコフェロールおよびビタミンCが必要であることを証明した。7.ヒラメ種苗生産に出現する白化個体は、ふ化後10-20日令に、ビタミンA,DHAおよびフォスファチジルコリンを強化した餌飼により防止できる機構を解明した。1.マダイにおける食餌性EPAとDHAは摂餌後、体内でEPAとDHAの行動には大きな差違が観察され、脳および網膜のリン脂質画分では、DHAのみ大量に蓄積されることが証明された。2.ブリ類に対する低品質魚粉中の成長および生残阻害物質は、過酸化物質やヒスタミンよりも、微量に存在するジゼロシンの影響が大きいことが明らかにされた。

3.キジハタの栄養要求解明のひとつとして、リン脂質の要求性について検討した結果、飼料に大豆レシチンを添加すると、キジハタ稚魚の成長が改善された。4.n-3系脂肪酸はn-6系脂肪酸の代謝を抑制し、n-6系脂肪酸はn-3系脂肪酸の代謝を抑制することが知られている。ヒラメ仔魚におけるn-3系DNA要求に対し,n-6系アラキドン酸の存在が阻害を示すことが証明された。5.マダイ仔魚の健苗育成および活魚輸送の観点から、飼料性栄養化学物質として,DNAとリン脂質のストレスに対する効果を試験した。マダイ仔魚の温度ストレス、酸素ストレスに対して、飼料性DNAと大豆レシチンは耐性が増大することが明らかにされた。6.無魚粉飼料として、濃縮大豆タンパク質、脱脂大豆粕、コーングルテンミール、ミートミールを配合したものをタンパク源とし結晶アミノ酸を添加し、ソフトドライペレットを作成しブリを飼育した。稚魚では無魚粉飼料区は成長が劣った。130gのブリでは40日目までは魚粉飼料区と大差がなかったが、その後成長が停滞した。
パ-シャルデンチャー粘膜面の寸法再現性

上顎および下顎左右犬歯残存のKennedy I級1類ケースの局部床義歯を、重合様式の異なる3種の床用レジン(加熱重合型レジン、流し込み型レジン、マイクロ波重合型レジン)で作製し、その粘膜面部を三次元座標測定機を用いて重合直後から4週間後まで測定した。そして、各義歯の重合直後とその後の経日的な寸法変化の特徴について検討を行い、以下の知見を得た。1.上顎局部床義歯は、重合直後には、3種の義歯ともほぼ床の中心方向に収縮し、その時の収縮率は、加熱重合型の義歯が0.380.54%、流し込み型の義歯が0.230.52%、マイクロ波重合型の義歯が0.340.40%であった。2.上顎局部床義歯の経日的な寸法変化は、加熱重合型の義歯では顎堤頂部に寸法変化はみられず、その他の部位はわずかに原型方向に回復した。流し込み型の義歯は、床辺縁部の寸法変化がさらに続いて粘膜面方向へ大きく変形し、その他の部位はほぼ原寸まで回復した。マイクロ波重合型の義歯は原型方向にわずかに回復した。3.下顎局部床義歯の重合直後の寸法変化は、顎堤頂部間では、加熱重合型の義歯が0.370.59%、流し込み型の義歯が0.160.30%、マイクロ波重合型の義歯が0.300.68%の収縮率であった。4.下顎局部床義歯の経日的な寸法変化は、加熱重合型の義歯は1224時間後まで収縮が続き、その後は重合直後の収縮率まで回復した。流し込み型の義歯は、顎堤頂部間は回復傾向を示してほぼ原寸大となったが、頬側床辺縁部間は4週間後でも0.37%の収縮率であり、舌側の床辺縁部間は逆に原寸より0.65%拡大した。マイクロ波重合型の義歯は624時間後まで収縮し、その後、重合直後の収縮率まで回復した。平成57年の3年間に、重合方法の異なる3種の義歯床用レジンで作製した、上下顎の局部床義歯(Kennedy I級1類ケース)の粘膜面部の重合直後の変形と、その後の経日的寸法変化を、三次元的に解析し、局部床義歯の立体的な寸法再現性を明らかにするとともに、さらにこのデータを応用して、これらの局部床義歯の適合性を考察することを目的として、本研究に着手した。初年度の平成5年度には、以下に記す義歯の作製および測定を行った。1.原模型(左右犬歯残存の上下顎模型)を試作した。2.義歯の作製(1)上下顎の原模型を印象採得後に、超硬質石こうで作業用模型を作製し、その模型粘膜面上に測定点を設定して原型とした。(2)この原型上で、人口歯排列、歯肉形成を行い、蝋義歯を作製した。(3)3種の義歯床用レジン(加熱重合型レジン、流し込み型レジン、マイクロ波重合型レジン)を用いて蝋義歯を重合し、上下顎の局部床義歯を作製した。(4)義歯床は、床用レジンの種類ごとに各5床、上下顎で合計30床を作製した。

3.データの測定、記録三次元デジタル座標測定機(XYZAX-M400、東京精密)を用いて、原型および義歯床粘膜面部上の測定点を、重合直後から4週間にわたり測定し、パーソナルコンピューターに記録した。平成6、7年度は、パーソナルコンピューターを用いてデータ処理を行い、原型に対する上下顎の局部床義歯の寸法再現性を解析し、さらに三次元的な寸法変化の方向とその変化量を図示する。そして、データ分析および総括を行ったのちに、論文発表する予定である。平成57年の3年間に、重合様式の異なる3種の床用レジン(加熱重合型、流し込み型、マイクロ波重合型)で作製した上下顎KennedyI級1類ケースの局部床義歯粘膜面部の、重合直後の寸法変化(重合変形)とその後の経日的寸法変化(経日的変形)を三次元的に解析し、義歯の立体的な寸法再現性を明らかにすることを目的として、本研究を行っている。2年目の平成6年度は、上顎局部床義歯のデータ分析および総括を行い、以下の知見を得た。1.重合変形は、3種の義歯ともにほぼ床の中心に向かって収縮した。2.経日的変形は、加熱重合型レジンで作製した義歯は床辺縁部がわずかに原型方向に回復したが、その他の部位には寸法変化がみられず、流し込み型レジンはほぼ原寸まで回復したが、床辺縁部は重合の変形がさらに続いて粘膜面方向に大きく変形し、マイクロ波重合型レンジは義歯全体が原型方向にわずかに回復した。平成7年度は、下顎局部床義歯のデータ分析および総括を行う予定である。平成7年度は、下顎局部床義歯のデータ分析および総括を行い、以下の知見を得た。1重合直後の寸法変化は、顎堤頂部間および臼後隆起部門では、加熱重合型レジンの義歯が0.370.59%、流し込み型レジンの義歯が0.160.30%、マイクロ波重合型レジンの義歯が0.300.68%の収縮率であった。義歯床辺縁部間では、左右の頬側床辺縁部間は、加熱重合型レジンおよび流し込み型レジンの義歯が顎堤頂部間より大きな収縮率を示し、マイクロ波重合型レジンの義歯は顎堤頂部間とほぼ同じ収縮率であった。左右の舌側床縁部間では、加熱重合型レジンの義歯は顎堤頂部間より小さな収縮率で、流し込み型レジンの義歯は原寸よりも拡大し、マイクロ波重合型レジンの義歯は顎堤頂部間より大きな収縮率であった。2経日的には、加熱重合型レジンの義歯は1224時間後まで収縮が続き、その後は収縮の回復傾向がみられ、4週間後には重合直後の収縮率まで回復した。流し込み型レジンの義歯は、顎堤頂部間は624時間後まで収縮し、その後は回復傾向を示して4週間後にはほぼ原寸大となったが、頬側床辺縁部間は4週間後でも0.37%の収縮率であり、舌側の床辺縁部間は逆に4週間後には原寸より0.65%拡大した。マイクロ波重合型レジンの義歯は624時間後まで収縮し、その後回復傾向がみられたが、4週間後で重合直後よりわずかに回復した状態であった。
透析アミロイドーシスの成因と治療に関する研究

長期血液透析患者には、手根管症候群の発症が高頻度に合併するが、この原因としてアミロイド沈着が知られてきた。私共は、すでにこのアミロイドの構成蛋白をβ_2ーmicroglobulinと同定したが、本研究では、この透析アミロイドーシスの成因を明らかにする目的でアミロイド組織の病理学的・生化学的分析を行った。(1)透析患者の手根管症候群の手術を55例69手経験したが、これらの症例の血液透析期間は5年以上で、透析期間が長くなるのに一致して増加がみられた。手術時には滑膜にアミロイド結節が観察され、このアミロイドの生化学的分析を8症例に、免疫組織化学的分析を26症例に行ない、アミロイド蛋白はすべてβ_2ーmicroglobulinである結果を得た。β_2ーmicroglobulin由来のアミロイドは、骨嚢腫、心〓、尿路結石、膵などにもみられ、全身性におこると考えられた。(2)血液透析患者を対象として、アルブミンの分子大量により小さい低分子量蛋白の血中濃度をR1法と免疫拡散法により測定した。透析患者の血中β_2ーmicroglobulin濃度は、正常者の40倍以上の高値であったのに対し他の蛋白は2ー5倍であった。しかしながら、透析アミロイドーシス合併例と非合併例の血中β_2ーmicroglobulin濃度に有意差はみられなかった。したがって本症の合併にはβ_2ーmicroglobulinの蓄積のみならず、他の因子も関与して起こると推測された。(3)透析アミロイドーシスは、骨・関節を特異的に侵す。この機序を知る目的でβ_2ーmicroglobulinがコラーゲンに親和性をもつのではないかと推測して、in vitoroのsolid phase enzyme immunoassay法にて検討した。その結果、β_2ーmicroglobulinは濃度依存性にコラーゲンとの結合性を示すことがわかった。以上のことはβ_2ーmicroglobulinがコラーゲン豊富な組織に特異的にアミロイド化し沈着を来す理由と考えられた。この他に、本研究では透析アミロイドーシスの発症にはアミロイドP成分、ムコ多糖が大きな役割をもつことを明らかにし、本症の治療法確立するための知見を得た。長期血液透析患者に合併するアミロイドーシスは,手根管症候群や肩・膝関節症など骨関節症状を引き起こすが,その発症機序は不明である.本研究では,透析アミロイドーシンの成因を明らかにする目的で,アミロイド組織の生化学的分析と病理組織化学的検討を行ない,以下の結果を得た.1.心アミロイドの分析:透析9年後に著しいCa沈着を心肝に起こした剖検例の左心室壁よりCa沈着物を採取した.このCa化合物は赤外吸収スペクトルによりhydroxyapatiteと同定されたが,同時に病理学的にアミロイドの沈着を認めた.このアミロイド蛋白を,4Mグアニジン塩酸と0.5MEDTAで可溶化後,免疫沈澱と組み合せたSDSー電気泳動法によりβ_2ーmicroglobulinと同定した.一方,免疫組織化学的分析により,心筋内のCa沈着と共存するアミロイド沈着はβ_2ーmicroglobulinの抗体と反応することを確認した.2.尿路結石と腎尿細管腔内円柱の分析:

長期透析患者の腎は萎縮し,しばしば嚢胞形成がみられるが,これらの腎の腎孟内や膀胱内より得た泥状の結石を分析したところ,中心部のCa化合物は蓚酸カルシウムであり,この中にはβ_2ーmicroglobulin由来のアミロイドが共存していることがわかった.また,萎縮した腎の尿細管腔には,β_2ーmicroglobulin由来のアミロイド沈着を伴った円柱(アミロイド円柱)がみられ,中心部には蓚酸カルシウムの沈着を伴ったものもあり,尿路結石と同一の組成であることがわかった.3.免疫組織化学的分析:β_2ーmicroglobulin由来のアミロイド沈着は,アルユヤンブル染色陽性となり,アミロイドP成分の特異抗体が陽性に反応することが確認された.4.β_2ーmicroglobulinを血中より除去する透析法の臨床効果については検討中である.透析アミロイドーシスは,β_2ーmicroglobulinとともに,Ca,ムコ多糖,アミロイドP成分がアミロイド形成に大きな役割をもつことを明らかにし,治療法を確立する上での新しい知見を得た.本研究では、透析アミロイドーシスの成因を明らかにする目的でアミロイド沈着組織の病理学的・生化学的分析と臨床的観察を行ない、以下の結果を得た。(1)病理学的・生化学的分析:手根管症候群と肩関節炎の手術時にアミロイド沈着の滑膜を採取し、病理学的ならびに生化学的にアミロイド蛋白の同定を試みた。26症例の滑膜の免疫組織化学的分析の結果、アミロイド蛋白はすべてβ_2-microglobulinに一致した。このうち、8症例からアミロイド線維を生化学的に抽出し、N末端アミノ酸配列がβ_2-microglobulinに一致する結果を得た。しかし、抽出したアミロイド線維蛋白の逆相分配HPLC分析では、nativeのβ_2-microglobulinの溶出ピークより幅広く、この蛋白が何らかの修飾をうけてアミロイド化することが示唆された。(2)骨アミロイドの臨床的検討:手根管レ線上骨透亮像を示した5症例において同部の生検を行ない、免疫組織化学的にβ_2-microglobulin由来のアミロイドを確認した。そこで376名の長期血液透析患者の手根節部骨レ線像を検討し、アミロイド沈着に起因する骨透亮像の有無とその程度を調べたところ、透析患者にみられる骨レ線透亮像は年令が高くなるほど、透析期間が長くなるほど、病変が強くなることが明らかになった。しかし、血中β_2-microglobulin値、PTH-Cレベル、アルミニウム値などとの間には一定の傾向はなく、本症の発症には他の因子の関与が推測された。(3)血中β_2-microglobulin除去による臨床効果:平均透析期間15.6±1.9年の血液透析患者11名(手根管症候群合併6例)について血中β_2-microglobulin除去能を有するhigh flux膜ダイアライザーを用いた透析治療を731ヶ月間行なった。血中β_2-microglobulinは43.8±7.6mg/lから31.3±4.3mg/lの低値に維持できたが、骨透亮像の面積に変化なく、関節痛の残存ばかりでなく新たな関節症状の出現例もあった。したがって、血中β_2-microglobulin濃度は少なくとも30mg/lより低い値に維持しなければ、本症の治療効果はない。
有機磁性体の相転移及びスピン間相互作用

これまでに有機ラジカルMOTMPとAOTMPの両結晶の極低温熱容量測定を行い,MOTMPについては140mKに,AOTMPについては650mKにスピン配向の秩序化に基づく磁気相転移を見出した。前者には強磁性的,後者には反強磁性的相互作用が強い1次元性の経路が存在することを明らかにした。この1次元鎖の存在は,その後の磁気測定でも支持されている。今年度は類似の分子構造を有する有機ラジカルMATMPについて極低温熱容量測定を行った。MATMPはMOTMPのエステル結合をアミド結合に変えた分子磁性体である。150mKに磁気相転移に基づく熱容量のピークを見出し,相転移温度の高温側に,短距離秩序に基づくなだらかな熱異常を観測した。この熱異常は強磁的相互作用をするスピン1/2の1次元ハイゼンベルク鎖に起因することを明らかにした。さらに相転移の低温側をスピン波(マグノン)理論により解析し,MOTMPとMATMPの場合はスピンの3次元長距離秩序は強磁性的であり,AOTMPでは反強磁性体であること見出した。異核金属イオンから成るフェリ磁性1次元鎖を束ねて自発磁化を有する分子磁性体を設計する戦略がKahnらにより提案された。Mn^<2+>(スピンS=5/2)とCu^<2+>(S=1/2)が1次元的に交互に配置した異核金属錯体MnCu(obbz)・5H_2Oは2.3K以下で反強磁性体となる。ところが5水和物の部分脱水で得たMnCu(obbz)・1H_2Oは14K以下で自発磁化を有することが報告され,大きな注目を集めた。5水和物では2.17Kに鋭い磁気相転移を見出した。分子構造を反映し,転移点の高温側に1次元鎖に特徴的な短距離秩序に基づく熱異常が観測された。ところが1水和物の方は14Kに相転移を示さず,18K付近に最大値を有するなだらかな熱異常のみが観測された。超常磁性の可能性も含め目下検討中である。
ヒスタミンに起因するアレルギー様食中毒防止に資する食用植物成分の探索

ヒスタミンを起因とするアレルギー様食中毒は、食品付着菌由来のヒスチジン脱炭酸酵素(HDC)の作用により、食品中のヒスチジンからヒスタミンが生成し蓄積することが原因で発生するが、ヒスタミンは熱に安定で加熱調理では防ぐことができない。本研究は、長年食習慣のある安全な食用植物からヒスタミン蓄積を阻止する成分を探索し、化学構造を解明するとともに、その作用が食品付着菌の増殖抑制作用、HDCの阻害のいずれによるものかを明らかにする。さらに、活性成分の食品中でのヒスタミン産生抑制効果を検証し、アレルギー様食中毒防止剤への活用の可能性を検討する。
炎症・感染時の好中球細胞死の炎症遷延・臓器障害発生における役割の解明とその防止

本研究は、炎症・感染における好中球細胞死とその炎症遷延・臓器障害発生における役割の詳細を明らかにし、さらに重症炎症・感染時の好中球ネクローシス防止、アポトーシス誘導などの対策を開発することを目的とする。本年度は、以下のような研究成績を得た。1、健常成人の好中球を各種比率の細菌と混合培養した。フローサイトメトリー、光学顕微鏡、電気泳動法により好中球細胞死を測定した。また、活性酸素産生能とCD16(IgG FcレセプターIII)発現能も測定した。好中球は細菌量が少ない場合はアポトーシス優位で、細菌数が多い場合はネクローシスの形態で細胞が死んだ。細菌の混合比率が高いほど、活性酸素産生能は増強され、CD16発現能は低下した。2、健常成人の好中球を各種サイトカイン(TNF-α、IL-Iβ.IL-6、IL-8、GM-CSF、IL-10)と培養し、好中球細胞死を測定した。低濃度TNF-αは単独培養に比べ好中球アポトーシスを抑制、高濃度では誘導を促進した。IL-1β,IL-6、GM-CSFは好中球アポトーシスを抑制した。IL-10はIL-6の好中球アポトーシス抑制効果を減弱した。3、健常成人の好中球をGHで前処理、その後好中球細胞死、活性酸素産生能を測定した。GHは好中球アポトーシスを抑制した。GHは好中球活性酸素産生能も増強した。4、外科手術患者の末梢血を術前、術後第1-7日目に、腹腔ドレーン排液を術後1-3日目に採取し、好中球細胞死を測定した。また、好中球活性酸素産生能とCD16、TNFレセプター発現能も測定した。末梢血の好中球アポトーシスは術後1日目から術後3日目において抑制され、術後7日目には回復した。腹腔ドレーン排液中の好中球アポトーシスも術後1日目では極めて抑制され、その後に回復した。術後局所の好中球アポトーシスが抑制されているほど、活性酸素産生能が亢進していた。本研究は、外科侵襲時の炎症性メジエータの動態とその制御法の解明、及び重症臓器障害の発症予防法の開発を目的とする。本年度は以下の検討を行った。(1)炎症の遷延と収束に重要な役割を演る好中球細胞死と侵襲との関連及びその制御:ヒト末梢血好中球は、単独培養ではapoptosis(Apo)を生じたが、E.coliとの混合培養では好中球:細菌比の増加と共に細胞死、特にnecrosisが増加した。その際、好中球をgrowth hormone(GH)で前処理すると細胞死が抑制された。一方、外科手術患者の末梢血好中球を単独培養すると、第1病日の好中球はGH無処理でも術前に比べApoが抑制されていれた。第1病日のApoは手術時間・血清IL-8値と負相関した。また術後早期ではGHのApo抑制効果は失われた。(2)重症腹膜炎の侵襲