hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
究極の立体保護による高活性化学種の実現

一方、この分子錯体では、可視光を照射することにより、鋭い3つのリン光発光を示すことが明らかとなった。このリン光発光は、溶液中だけではなく、粉末サンプルを可視光照射した場合においても観測された。また、発光スペクトルでは、3つのうち2つの発光帯はより長波長側に観測された(1280ならびに1290 nm)。この挙動を明らかにするために、DFT計算を行った。その結果、内包された酸素分子は、フラーレン骨格の影響により束縛された振動モード(それぞれ、56, 65, 81, 117, 136 cm-1)を持っており、この振動エネルギーが関与したものが観測されたものであることが明らかとなった。高い化学反応性をもつ化合物は、周りを安定な壁で取り囲むことによって安定に単離でき、その性質を詳細に検討することが可能となる。本研究では、炭素原子が球状に結合して構成されるフラーレンの内部に小分子を導入する方法を開発し、内部に小分子を包接した開口フラーレンを合成してその性質を明らかにした。特に、酸素分子を内包させた開口フラーレンでは、分子錯体の常磁性が極低温下でも失われず、三重項状態が保たれることが明らかとなった。フラーレン開口体内部へ高活性化学種を挿入するため、2つの方法論を試みる。まず、有機溶媒中で、開口フラーレンを化学的あるいは電気化学的に還元して2価アニオンを発生させる。そこへ、配位力の低い対アニオンを用いた金属塩を作用させ、クーロン引力による自発的な金属イオンの内部への挿入を試みる。金属イオンの半径はデータ集から見積もることが可能であり、開口部の大きさは障害にはならないものと期待される。一方、金属イオンが強いルイス酸性をもつ場合には、開口部の酸素官能基に配位してしまい、内部への挿入が進行しない可能性がある。そこで、Au(I)やAu(III)のように、酸素よりも炭素への親和力が強いとされている金属イオンを中心に検討を加える。また、極性の低い溶媒を用いることによって、生成系の安定化を図り、金属イオンの内包を達成させる。金属イオンの内包が確認された後に、内包体の電荷を中和し、電気的に中性の金属原子内包体を合成する。次に、1万気圧の超高圧条件下、溶液中での挿入を検討する。適切な前駆体を加熱することにより、もし「単原子」を短寿命化学種として「その場発生」させることができれば、圧力効果により内部への挿入反応が有利に進行するはずである。副反応としては、フラーレン骨格外側への付加反応や、高活性化学種の失活が想定されるが、単原子発生ならびに副反応に少しでも可逆性があれば、熱力学的に有利な生成物が得られるものと期待できる。具体的には、金属ナノ粒子・金属錯体・担持された金属を前駆体として用いて、Fe, Pd, Au単原子を開口体内部に捕捉させる。硫黄やリンの場合では、安定な同素体を加熱することによって、活性化学種を発生させる。極低温下でも常磁性を失わない性質を利用し、別のラジカル種を固体状態で配列させることにより、磁性の研究へと展開する。構造有機化学合成反応の収率が予想よりも高い条件を見出すことができた。そのため、当初予定していた試薬・シリカゲル・消耗品の購入量を抑えることができたため。C60の開口体内部に酸素分子を導入し、安定な基底三重項分子の合成に成功した。
脂質ラフト内に構築された複合トランスポートソームに依存した魚類の淡水適応機構

1. PLA法によるSuper transportsomeの可視化2種のタンパク質が近接し複合体を作っている場合にのみ蛍光が観察される新しい方法が開発されProximity ligation assay(PLA)ないしはDuolink PLAと命名された。この方法は作製した動物種が異なる抗体があれば,通常の抗体染色法の延長として組織切片にも適用できるという特徴を有する。私たちはラットとウサギで作った種々の抗体を組み合わせて,既にNa+イオンの取り込みに関わるNhe3とCarbonic anhydrases(CA2a & CA15a)及びアンモニア輸送体Rhcg1が,イオン輸送に特化した塩類細胞膜上で,複合体を作っていることを明らかにした。淡水中で濃度勾配に逆らってイオンを取り込むために,Super transportsomeともいうべき複雑な複合体を形成していることを明らかにした。Na+/H+ exchanger(Nhe3)のイオン輸送活性を電気生理学的に測定するのは難しいとされてきたが,私たちはゼブラフィッシュのNhe3bをアフリカツメガエル卵で発現させ電気生理学的に活性を測定することにはじめて成功した。しかも結果は,これまで仮定されていた電気的に中性ではなく,起電性であることを強く示唆した。上記1の結果と合わせると,動物生理学上の長年の課題であった淡水魚のNa+イオンの取り込み問題をほぼ解決したことになる。
染色体機能の制御因子

真核細胞生物における遺伝的制御系の応答を確明するためには、染色体の広領域を同時に制御する機構と、個々の遺伝子を単位として制御する発現制御機構の本質を正確に把握し、それぞれの制御様式の持つ意義を理解しなければならない。本研究はその目的のもとに開始されたが、初年度において以下の特記すべき新知を得た。(1)ほ乳動物雌細胞のX染色体不活化は、成体細胞中では精子、卵子由来のX染色体にランダムに起る。しかしマウス初期胚の胚外部細胞では精子由来X染色体のみが特異的に不活化される。発生過程上不活化の起る時機は、組織により異なり、細胞分化と関連している可能性がある。更に、Hprt遺伝子について調べたところ、不活化に伴うシトシンのメチル化反応は、不活化後もしばらくは起らない。これらの新知見は、不活化機構解明の重要な手掛かりとなる事が期待できる。(高木)。(2)体外に取出したショウジョウバエ唾腺巨大染色体に変態ホルモンを与え、パフ形成をおこさせることが可能となった。この系を利用した実験により、遅発性エクダイソンパフを誘引する因子が同定され、更に組織特異的パフ形成誘導因子の解折を行う可能性が開けた(岡田)。(3)ニワトリのδ-クルスタリン遺伝子の各分節をCAT遺伝子に接続し、ニワトリの胚初代培養細胞に導入して遺伝子発現効果を調べた結果、δ-クリスタン遺伝子第三イントロン内に水晶体細胞で特異的に作用するエンハンサー領域があることを見出した。δ-クリスタン遺伝子からこの領域を除去すると遺伝子活性が失なわれ、位置をかえて再導入すると活性の回復が認められた。この領域がδ-クリスタンの発現に必須の制御領域であると考えられる。(近藤)。(高木)。(近藤)。
ナマコ体壁筋の強度変化に関する研究

水産無脊椎動物は特有の味,テクスチュアなどを持つが,ナマコも水分が90%以上を占めているにもかかわらず,煮熟や酢酸などの処理により,さらには生時でも外部刺激により強度が大きく増大する.他方,ナマコは死後急激に軟化現象を起こし,体壁の商品価値は著しく損なわれる.本研究は,この体壁の強度変化の原因物質を究明し,その独特の強度を維持するための貯蔵条件の設定の資とすることを目的とした.1.マナマコstichopus.japonicas体壁はコラーゲンを主要タンパク質とするが,貯蔵実験から生ナマコの軟化現象がコラーゲンの酵素的分解によらないことが明らかになった.2.脱塩処理したマナマコ体壁の強度は0.1MのNa^+やK^+の添加により,当初の値(0.6-1.4kg)の33-55%に急減し,さらにNa^+では0.3M, K^+では0.4Mで強度が見かけ上消失した.一方, Ca2+, Mg2+といった2価の陽イオンも0.1Mまでは軟化作用を示したが,それ以上の濃度でも生筋の50%以上の強度がみられた.3.陽イオンの影響から体壁に酸性ムコ多糖(AGAG)の存在が示唆されたので,その単離精製を試みた.精製標品は電機泳動および超遠心的に単一で,電機泳動挙動や化学組成などから,コンドロイチン46-硫酸に極めてよく類ししたAGAGであることが明らかにされた.4.生体内濃度の0.3mg/mlの精製AGAGの比粘度(hsp)を測定したところ,当初の0.70が,各0.1MのNa^+, K^+, Ca^<2+>およびMg^<2+>存在下でそれぞれ0.47, 0.51, 0.49および0.57へと減少した.5.ルテニウムレッド染色による電顕像から,コラーゲン線維以外空間にAGAGが存在し, 0.4MNa^+処理によりこれが凝集することが明らかとなった.6.以上の諸結果から,マナマコ体壁の強度変化が体構成成分のAGAGの性状変化に由来することが明らかとなった.水産無脊椎動物は特有の味,テクスチュアなどを持つが,ナマコも水分が90%以上を占めているにもかかわらず,煮熟や酢酸などの処理により,さらには生時でも外部刺激により強度が大きく増大する.他方,ナマコは死後急激に軟化現象を起こし,体壁の商品価値は著しく損なわれる.本研究は,この体壁の強度変化の原因物質を究明し,その独特の強度を維持するための貯蔵条件の設定の資とすることを目的とした.1.マナマコstichopus.japonicas体壁はコラーゲンを主要タンパク質とするが,貯蔵実験から生ナマコの軟化現象がコラーゲンの酵素的分解によらないことが明らかになった.2.脱塩処理したマナマコ体壁の強度は0.1MのNa^+やK^+の添加により,当初の値(0.6-1.4kg)の33-55%に急減し,さらにNa^+では0.3M, K^+では0.4Mで強度が見かけ上消失した.一方, Ca2+, Mg2+といった2価の陽イオンも0.1Mまでは軟化作用を示したが,それ以上の濃度でも生筋の50%以上の強度がみられた.3.陽イオンの影響から体壁に酸性ムコ多糖(AGAG)の存在が示唆されたので,その単離精製を試みた.精製標品は電機泳動および超遠心的に単一で,電機泳動挙動や化学組成などから,コンドロイチン46-硫酸に極めてよく類ししたAGAGであることが明らかにされた.4.生体内濃度の0.3mg/mlの精製AGAGの比粘度(hsp)を測定したところ,当初の0.70が,各0.1MのNa^+, K^+, Ca^<2+>およびMg^<2+>存在下でそれぞれ0.47, 0.51, 0.49および0.57へと減少した.5.ルテニウムレッド染色による電顕像から,コラーゲン線維以外空間にAGAGが存在し, 0.4MNa^+処理によりこれが凝集することが明らかとなった.6.以上の諸結果から,マナマコ体壁の強度変化が体構成成分のAGAGの性状変化に由来することが明らかとなった.水産無脊椎動物は特有の味,テクスチュアを持つが、ナマコ体壁筋も水分が90%以上を占めているにもかかわらず、その歯ごたえは非常に強い。本研究はこのテクスチュアの発現機構の解明を試み、その独特の強度を維持するための貯蔵条件の設定の資とすることを目的とした。1.マナマコStichopusjaporicus体壁筋から常法により超薄切片を作製し、鉛染色を施して電子顕微鏡的観察を行った。その結果、マナマコ体壁筋中にはコラーゲン線維が存在すること,この線維は約60nm周期の横紋構造をとること,この点で他動物種のものとはとくに異ならないこと,などが明らかとなった。ただし、このコラーゲン線維の分布はまばらで、空間全体がきわめて疎の様相を呈していた。タンパク質組成を調べてみたところ、コラーゲンを含むストローマ画分が全タンパク質の約30%を占めていた。2.コラーゲン含量につき貯蔵中の経時変化をみたところ、有意の傾向は認められなかった。

したがってナマコ類の体壁でよく観察される貯蔵中の軟化現象は、コラーゲンの分解にはよらないことが示唆された。3.生理的な実験から、ナマコ類の体壁筋の硬さの変化には粘性が大きく関与し、その粘性が【Ca^(2+)】,【Mg^(2+)】などの陽イオンの影響を強く受けることが報告されている。そこで、2mm厚のマナマコ体壁筋につき、直径1mmの円筒状プランジャー付きのサン科学社製R-UDJ-DM型レオメーターを用いて2cm/minの速度、種々の濃度の中性塩存在下で貫入強度を測定した。その結果、まず体壁筋の強度は、中性塩の非存在下で0.61.4kgであった。次に0.1MのNaClやKClを添加すると強度は3352%に急減し、さらにNaClでは0.3M,KClでは0.4Mで強度が見かけ上消失した。一方、Ca【Cl_2】やMg【Cl_2】といった中性塩も0.1Mまでは軟化作用を示したが、それ以上の濃度にしたときでも生筋の50%以上の強度がみられた。
観察者の近距離へ表示された仮想物への目のピント調整に関する研究

現在広く用いられている立体映像表示方式では、仮想物を観察する際、両方の眼球はその仮想物を向くが、眼球の水晶体は投影スクリーンやテレビ画面等の表示面にピントを合わせてしまう。これは仮想物がその位置に結像されていないことに起因する。その結果、観察者は頭痛や視覚疲労、3D酔いを覚える。本研究ではこの問題を解決すると期待されるフライアイレンズアレイを用いた表示方式により、観察者の目の前へ仮想物を結像させることを目指す。フライアイレンズアレイは多数の微細なレンズが縦横に配置されたものである。これまでの研究成果に基づいてレンズアレイを製作し、眼球のピント調節が適切に実施されるかを調査する。
有機色素をドープしたプラスチックファイバーを用いた超高速光回路

有機色素ディスパースレッド1(DR1)をドープしたシングルモードプラスチック非線形光学ファイバーの作成プロセスを明らかにし、ピコ秒光パルスを伝搬させて非線形光学現象の観測を行った。クラッドはメタクリル酸メチル、可塑剤フタル酸ベンジルnベンジルに重合開始剤BPOを加えて重合し、一方、コアはクラッドと同じ物質にDR1を添加して重合した。発泡を避けるため温度を78°Cに正確に調整して4時間重合した。屈折率制御のためにDR1添加率(1wt.%以下)を調整した。直径1mmのコア母材を中空クラッドに挿入し加熱延伸して細径化した。このロッドインチューブ法を3回繰返してコア径9.0μmのファイバーを作成した。得られたファイバーのコアとクラッドの屈折率差は0.13%であった。コア径9.0μmは波長870nmでシングルーモード条件を満たすコア径8.6μmに近い値であった。長さ8.6mmの作成したファイバーに波長870nmのピコ秒光パルスを伝搬させたところ、2.22psの入射パルスに対して1.17psの圧縮された光パルスが得られた。またスペクトルのピークは入射光に対して0.43nm短波長側にシフトし、ピークに対してスペクトル変化が非対称であることから四光波混合が起きていることが示唆された。スペクトルの広がりについては自己位相変調による最大周波数シフトの計算値に対応する0.56nmに対して、測定値は0.03nmであった。相互位相変調の観測はまだできていない。以上、シングルモードプラスチック非線形光学ファイバーの作成プロセスを確立し、ピコ秒光パルスの非線形伝搬実験を行い、光パルス圧縮、四光波混合を測定できた。今後はファイバーの長尺化と相互位相変調によるロジックゲート動作等の実験を進め、有機非線形光学材料の特徴を利用したデバイスを実現していく。実験試料のアゾ色素をドープしたシングルモードプラスチック光ファイバーを作成するためのモノマーに加える添加剤濃度とプリフォームの延伸条件を実験により検討した。大口径プラスチック光ファイバーとは異なる作成プロセスが必要であった。モノマーのメタクリル酸メチルに屈折率制御のためにメタクリル酸ベンジル、延伸温度を下げるための可塑剤としてフタル酸ベンジル、重合開始剤として過酸化ベンゾイル、コアには非線形光学色素DR1を添加した。重合や加熱延伸時に発泡しないように添加剤濃度を調節した。またアゾ色素とメタクリル酸ベンジルの添加率とポリマーの屈折率の関係を測定し、コアとクラッドの屈折率差を制御した。重合した中空クラッドにコアを挿入し、加熱延伸してファイバーを作成する際の加熱温度、張力、延伸速度を検討した。破断、溶断、発泡が起こらないような条件設定が可能になった。延伸プロセスを繰り返すことにより、コア径31.5μmのファイバーが得られた。コアとクラッドの屈折率差を0.001まで小さく制御できるので、波長830nmでシングルモードにするためにはコア径を11.5μmまで細くする必要があるが、延伸プロセスを1回追加することにより実現できることがわかった。作成したファイバーにサブピコ秒パルスレーザー光を入射してスペクトルやオートコリレーション法によるパルス幅測定を行ったが、入射端面の研磨が不十分なため結合損失が大きく、自己位相変調等は観測されていない。実験技術の向上を進め、平成12年度には非線形光学現象の観測と超高速光ロジックゲート動作の確認を達成する予定である。
２０世紀前半期南アフリカのカラードとブリティッシュ・アイデンティティに関する研究

本研究は、20世紀前半期南アフリカのカラード(南アフリカにおいては、他国のように有色人種の総称ではなく、ケープタウン周辺の先住民、解放奴隷、「混血」の人々の意)とブリティッシュ・アイデンティティについて探るものだった。研究はふたつのケース・スタディにもとづいた。ひとつは、カラードが帝国の戦争としての第一次世界大戦にどう対処したかである。もうひとつは、カラードの意識が戦間期にどう変わっていったかである。本研究は、20世紀前半期南アフリカのカラードとブリティッシュ・アイデンティティとの関係を探るものである。このアイデンティティの開放性、多文化性を強調する近年の研究を批判的に検討しつつ、イギリス帝国の植民地支配がカラードに親英であることを強いた状況の解明を目的としている。こうした目的を達するため、本年度は2本の論文を執筆した。「イギリス帝国、ケープ、南アフリカ」(『新しい歴史学のために』281号、2012年10月)は、同誌の特集「ヨーロッパ史における地域・国家・ネットワーク」の一部である。19ー20世紀のイギリス帝国と植民地、帝国とケープ/南アフリカ、20世紀のケープと南アフリカそれぞれの関係を順次検討した。とくに小説家A・トロロープ(1815ー82年)、歴史家J・A・フルード(1818ー94年)、評論家R・ジェブ(1874ー1953年)などがイギリスと南アフリカを行き来して各々のネットワークを構築し、帝国の結束に貢献していたことを明らかにし、特集の主題に資した。他方で、19世紀以来の非ヨーロッパ系(後年のカラード)の境遇の変化をたどるとともに、20世紀前半期のカラードとブリティッシュ・アイデンティティとの関係も概観し、本研究を進めていくうえでの足がかりを得た。「19ー20世紀転換期の南アフリカと法の混合」(『19世紀学研究』近刊)は、同誌の特集「法典化の19世紀」の一部である。南アフリカ連邦最高裁判所の初代長官(1910ー14年)を務めたJ・H・デ・フィリアースが、ローマン・ダッチ・ローとイングランド法の混合をとおしてオランダ系とイギリス系の架橋を図り、そのことがカラードの排除につながったことを明らかにした。このほかシンポジウムでコメントし、また高校教員を対象に「イギリス帝国と人種・エスニシティ」(於大宮、2012年3月)と題して講演するなど社会還元にも努めた。本年度は4本の業績を執筆した。「南アフリカと第一次世界大戦」は『世界戦争』(現代の起点第一次世界大戦第1巻、岩波書店、2014年)の一部である。京都大学人文科学研究所共同研究班「第一次世界大戦の総合的研究」の成果でもあり、カラードと大戦との関係にも光を当てた。「南アフリカ史のなかの体罰と体刑」は『体罰の世界史ースポーツ・学校・国家ー』(共和国、2014年)の一部である。カラードのルーツのひとつである奴隷への体罰・体刑についても言及した。「シシ・グール像の形成ー20世紀南アフリカの一カラード・エリート女性をめぐってー」は『女性史学』第24号(2014年)に所収される。「研究実施計画」の柱のひとつ政治運動史にかんする成果となっている。また、『イギリス文化事典』(丸善出版、2014年)に「ボーア戦争」「アパルトヘイト」の2項目執筆した。このほか、「19ー20世紀転換期の南アフリカと法の混合」(『19世紀学研究』第8号、2014年)が出版された。「シシ・グール像の形成」については2013年11月に現代史研究会でも報告した。さらに、高校への出前授業(会津学鳳高等学校、2013年10月)、高校教員を対象とするセミナー(新潟ユニゾンプラザ、2013年8月・14年3月)など研究成果の社会的還元にも努めた。代表者は中長期的には、20世紀前半期南アフリカの非ヨーロッパ系とブリティッシュ・アイデンティティとの関係について、アフリカ人などの問題も含めて全体像を構築することを課題としている。平成2325年度はカラード(南アフリカにおいては、他国のように有色人種の総称ではなく、ケープタウン周辺の先住民、解放奴隷、混血の人々の意)をめぐって研究する予定で、23年度はとくに、この時代の画期となった第一次世界大戦の、カラードにとっての意味を探った。24年1月28日には京都大学人文科学研究所共同研究班「第一次世界大戦の総合的研究」において、伊藤順二氏(コーカサス近代史)、石井美保氏(南アジア研究)とともにシンポジウム「帝国を使いつくすー第一次世界大戦と植民地統治ー」をおこなった。このなかで、代表者は「19世紀の終焉ー南アフリカと第一次世界大戦ー」と題して報告した。これは、20年6月23日に同共同研究班でおこなった報告を発展させ、大戦を「南アフリカの19世紀」=「イギリス帝国支配の世紀」の終焉と捉えたものである。

焦点はカラードの問題にあり、拙稿「192、30年代南アフリカのカラード」(『史林』94巻1号、23年1月)の内容をふまえ、またかれらの政治組織であるAPO(アフリカ政治機構)の機関紙『APO』や、ケープ歩兵軍団の従軍記などにも言及した。その他、井野瀬久美惠・北川勝彦編『アフリカと帝国ーコロニアリズム研究の新思考にむけてー』の書評(『西洋史学』242号、23年9月)、Rena van den Bergh氏の南アフリカ法制史にかんする報告へのコメント(24年2月4日)などをとおして、カラードをとりまく外的状況の整理をおこなった。さらに、中学校・高等学校への出前授業など、研究成果の社会的還元にも努めた。2本の論文を執筆できたことなどは「進展している」と評価しうるが、カラード・ヨーロッパ人協議会などの研究に着手することはできなかった。これについては来年度論文を執筆する予定である。なお、カラードと第一次世界大戦の関係にかんしては昨年度研究を終えており、来年度公刊する予定となっている。【研究実績の概要】にも記したとおり、1月には報告をおこなっているが、本研究外の守秘義務をともなう業務に忙殺され、原稿化にはいたらなかった。また、同様の理由により、当初予定していた南アフリカ・ケープタウン(国立図書館、ケープタウン大学など)での史料調査もおこなえず、その結果、先述の『APO』の分析がとくに不十分となった。概して、研究は進んでいるものの、歩みは遅いといえよう。前項の内容と重複するが、今後はつぎの二点について研究を進める。一点目はカラードの政治運動について。これにかんしてはジェンダーの視点もとり入れていく。南アフリカなどでの史料調査をふまえて、年度内に論文を執筆する。二点目はカラードと第一次世界大戦の関係について。これにかんしては昨年度研究を終えており、年度内に公刊する予定。【現在までの達成度】に記した諸点をふまえ、24年度はまず原稿化の作業にとりかかりたい。具体的には『新しい歴史学のために』の特集「ヨーロッパにおける『中央ー地方』/『地方ー地方』関係の生成と変容」においてケープの問題を論じるつもりであるので、ここでカラードと第一次世界大戦との関係についても整理したい。同論文は、この年度に着手を予定しているカラード・ヨーロッパ人協議会、非ヨーロッパ人統一運動などの研究についても見通しを与えるものとなるだろう。こうした原稿化にめどをつけたうえで、つぎに、やはりこれまでおこなえていなかったケープタウンでの史料調査を敢行したい。さらに以上の成果について、25年度までに論文を2本執筆したいと考えている。南アフリカ史関係図書の購入、日本西洋史学会・日本アフリカ学会の参加費などのほか、南アフリカなどでの史料調査の旅費が必要となる。23年度は物品費、その他については当初予定どおりであったが、学会、研究会のための国内旅費が大幅に生じた。しかし、ケープタウンでの史料調査がおこなえなかったので、結果的には残が出た。24年度はこの史料調査のための旅費が中心になる。また前年度に引き続き、南アフリカ史関係図書の購入も重要となる。さらに、特集「ヨーロッパにおける『中央ー地方』/『地方ー地方』関係の生成と変容」への寄稿にともなう論文の別刷費、郵送費も発生する。
非平衡原子・分子過程と空気プラズマ流れ場の結合解析コード開発

空気プラズマ流れ場における,非平衡な原子・分子過程を考慮した数値解析コードを開発した.本計算コードを用いてパルス生成プラズマの非定常性を調べた結果,電離緩和時間はパルス加熱持続時間と同程度となった.プラズマ状態を適切に記述するにためには,原子・分子過程の非定常性を考慮することが重要である.また,比較的広範な温度・密度域におけるプラズマ内部状態分布の平衡モデルを検証し,適用可能範囲を示した.空気プラズマ流れ場における,非平衡な原子・分子過程を考慮した数値解析コードを開発した.本計算コードを用いてパルス生成プラズマの非定常性を調べた結果,電離緩和時間はパルス加熱持続時間と同程度となった.プラズマ状態を適切に記述するにためには,原子・分子過程の非定常性を考慮することが重要である.また,比較的広範な温度・密度域におけるプラズマ内部状態分布の平衡モデルを検証し,適用可能範囲を示した.地球大気組成種の非平衡原子・分子過程と高エンタルピー流の結合計算コードの開発を行った。本計算コードは、プラズマ内部の原子・分子励起状態間の遷移過程を直接解き、非平衡状態分布を計算する。考慮した遷移過程は、電子・原子・分子間衝突による励起、電離、解離過程、重粒子間衝突による化学反応、輻射の放出・吸収過程である。真空紫外から近赤外までの主要な発光スペクトルを解析できるように、各化学種の電子励起状態を選定してある。得られた状態分布から、比熱比や化学組成、輻射放出・吸収率などの巨視的物理量を計算し、流れ場の保存量にフィードバックさせる。従来の熱化学非平衡流体解析では評価することが出来なかった、励起種による流れ場への影響を正確に見積もることができる。また、時々刻々変化するプラズマ流れ場の大域的な変動を追跡しながら、任意の時空間における発光スペクトルを数値データとして記録できる。分光装置により測定された発光スペクトルとの直接的な比較が可能となるため、プラズマ内部状態をより精緻に解析することができ、高エンタルピー流実験との非常に密な連携を実現する。プラズマ内部の状態を特定することのできなかった高エンタルピー流研究において、今までになかった新たな視点を与えることとなる。原子・分子過程と流れ場を結合した非定常解析は世界的にも未だ行われておらず、基礎的な物理過程と工学応用とを結びつける研究成果である。今年度は、国内学術会議にて2件の口頭発表を行った。また、学術雑誌Shock Wavesに投稿し、採録決定した。地球大気組成種の非平衡原子・分子過程と高エンタルピー流の結合計算コードの開発を行った。ここまでの内容をまとめた論文を学術誌Shock Wavesに投稿し、掲載された。その後、DBDプラズマアクチュエータにおける電極間の流れ場数値シミュレーションを行い、初期電子の発生機構やグロー放電過程、ストリーマの分岐構造形成過程について調べた。申請者は、電子衝突電離過程を含む化学反応モデル全体の構築を担当した。得られた研究成果は学術誌Journal of Space Technology anad Scienceに掲載された。
核燃焼プラズマにおける径方向電流トルクが駆動する回転の多流体輸送シミュレーション

研究代表者が開発した多流体輸送コードTASK/TXを用いて、トカマクにおける高速中性粒子の電荷分離が引き起こすトルクに駆動されたプラズマ回転について研究を行い、その物理機構を明らかにするとともに、回転駆動効率が中性粒子ビームの垂直入射角に依存していることを初めて明らかにした。プラズマ密度分布や回転分布に影響を与える中性粒子の拡散型輸送モデルを開発し、モンテカルロコードとのベンチマークによってコアプラズマにおける中性粒子の挙動を良く再現できていることを示した。プラズマの回転はプラズマの閉じ込め劣化を防ぐために重要な役割を果たしている事が実験や理論からわかってきており、回転速度がどのように決まるかが重要な問題となっている。JT-60などの装置ではプラズマに対してほぼ垂直に中性粒子ビーム(NB)入射した際に、衝突減速機構によるトルク入力がほとんど無いなかでプラズマ回転が観測されており、電子とイオンの軌道幅の差から生じる径方向電流トルクに依るものと考えられている。そこで、NBを粒子軌道追跡コードOFMCの計算結果を元にモデル化し、研究代表者が開発した1次元多流体トカマク輸送コードTASK/TXと組み合わせる事でシミュレーションを行い、物理機構の調査と定量的な回転速度の評価を行った。プラズマ電流の向きと同方向の垂直NBのポロイダル入射角のみを変化させると、水平方向からの入射が最もトロイダル回転を駆動している事がわかった。解析的評価から径方向電流トルクは高速粒子の軌道幅に比例していることがわかるため、最も軌道幅が狭くなる水平入射が最も回転を駆動するとは考えられていなかった。軌道追跡コードによって粒子軌道を描画させることで、ポロイダル入射角を増していくと確かに軌道幅は増えていくが、電子の位置(電離した位置)を挟んで高速イオンは内側にも外側にも移動するようになるため、内側にしか移動しない水平入射の場合と比較すると内側移動の効果が外側移動によってある程度相殺され、トルクが減少している事を突き止めた。径方向電流トルクを評価する際には、軌道幅だけでなく高速粒子が電離した位置と粒子軌道も考慮に入れなければならないことがわかった。この知見は、NBによる回転駆動を定量的に評価に繋がるだけでなく、回転駆動を最大化するNB設置の検討にも活かせる。径方向電流トルクの性質はプラズマ電流に対して順方向と逆方向のNBIで異なるため、次年度では逆方向についても調べる。プラズマ電流と逆方向に中性粒子ビームを入射した場合の高速イオン損失効果を取り込むように粒子軌道追跡コードOFMCを改造し、逆方向入射の場合でも径方向電流が引き起こすプラズマ回転を評価できるようになった。高速粒子が引き起こす径方向電流によるプラズマ回転の研究によって、プラズマ・核融合学会の第14回学術奨励賞を受賞した。粒子輸送は運動量輸送に重要な役割を果たしているため、TASK/TXにおいて乱流が駆動する粒子輸送のモデリングを行った。TASK/TXは運動方程式と連続の式を解いており、通常の輸送コードのように粒子輸送方程式に輸送モデルで評価した粒子拡散係数を直接入れ込むことが出来ない。そこで、運動方程式を通じて準線形粒子束を引き起こすモデルを構築し、その妥当性を確かめた。中性粒子の粒子源効果もプラズマ密度に影響するため、中性粒子のコアにおける挙動を良く予測することが重要である。モンテカルロコードは輸送コードに組み込むには計算時間がかかるため、拡散方程式で近似できる中性粒子輸送モデルを構築した。モンテカルロコードとベンチマークし、その妥当性を確かめた。核燃焼プラズマにおけるアルファ粒子は等方的に生成されるため衝突減速トルクは正味ゼロであるが、軌道効果を考えると径方向電流を介したトルクが方向性を持って生じる可能性がある。この効果を検証するため、OFMCコードを改造し、アルファ粒子が引き起こす径方向電流の効果を考慮できるようにした。予備的な計算結果では逆方向のトルクが生じているが、結果の詳細な検討とTASK/TXにおけるアルファ粒子挙動のモデル化は将来の課題となっている。TASK/TXと平衡コードとの結合を考えるため、まず統合輸送コードTOPICSにおける輸送ソルバーと平衡ソルバーの結合状況を調べた。また、体積拡大フェーズのシミュレーションが行えるようにTOPICSを改造した。
筋音図学的手法を用いた筋線維組成の無侵襲分析

本研究は筋線維組成(タイプ構成比)の無侵襲分析法の確立を目指すものである。筋線維組成の分析は筋力増大あるいは低下の評価に際し、その生理学的背景を追及する上で重要な情報を提供する。しかしながら、従来の分析法はバイオプシーに代表されるように観血的手法が一般的であり、スポーツや臨床現場において簡易に分析することは困難である。一方、賦活後増強(PAP)とは最大随意筋収縮後にその筋の単収縮力が増大する現象である。PAPは速筋線維に顕著に発生する。このことからPAPの応用は筋線維組成の無侵襲分析の可能性を推察させる。しかしながら、スポーツや臨床現場では全身の種々の筋力を正確に計測することが困難である。そこで、本研究では筋音図(MMG)を用いてPAPを推定し、筋線維組成の無侵襲分析を試みた。MMGとは筋線維が収縮する際にその径が側方に向けて拡大・変形する結果発生する一種の圧力波を起源とする信号であり、筋の機械的活動(収縮)を反映する。本信号は対象とする筋の表面から加速度計などのセンサーを用いて導出され、その筋の機械的活動を関節や腱の影響を受けることなく計測できる利点を有する。本研究では、まず、MMGによるPAP評価の妥当性を健常成人男性の下腿三頭筋で検討した。その結果、速筋線維比率の高い腓腹筋より導出されたMMGは、遅筋線維比率の高いひらめ筋よりも優位に大きなPAPを示した。加えて、MMGによるPAPの推定は従来の単収縮力による推定よりも、より、筋線維組成比の異なりを感度高く示すことが明らかにされた。次いで、本手法の臨床使用の可能性を探るために、筋組成比の変性がバイオプシーにより明らかな筋疾患患者について分析を試みた。その結果、筋線維組成の変性はMMGで推定されたPAPの値と高い相関関係を有することが示された。これらの結果から、MMGを用いたPAPの推定は筋線維組成比の評価、および、これを用いた診断への応用の可能性が示唆された。筋線維組成(タイプ構成比)の分析は観血的手法が一般的であり、計測に伴う苦痛や危険は避けられない。そこで、これの無侵襲分析法を確立することは、スポーツのみならず、リハビリテーションや筋疾患などの臨床現場において画期的な支援の提供が期待される。本研究の目的は筋線維組成の無侵襲分析法を確立することにある。本研究では解析に際し、Post-Activation Potentiation (PAP)に着目した。PAPとは最大筋力を一定期間保持した後に観察される単収縮力の増大である。この増大は特に速筋線維に顕著であることから、PAPによる筋線維組成の無侵襲分析の可能性が示唆される。しかしながら、スポーツや臨床の現場において、全身の様々な筋の力を正確に計測することは困難である。そこで、我々は筋の機械的活動を反映する筋音図(MMG)を導入し、PAPの推定を行うこととした。本年度は筋線維組成の異なる腓腹筋とヒラメ筋のPAPを、力(足関節底屈力)とMMGの同時記録から、MMGによるPAP推定の妥当性を検討することとした。

そこでまず、下腿三頭筋で発揮される力が効果的に計測されること、また、計測時の機械的な振動がMMG信号に雑音として混入することを避けるような筋力計測装置の作成を行った。加えて、健常成人男性について、PAPを足関節底屈力とMMGで計測した。MMGは腓腹筋外側頭と、ヒラメ筋上に小型加速度計を両面テープで貼り付けて導出した、実験では足関節底屈による最大等尺性筋力持続(10秒間)の前後で、頸骨神経を経皮的に電気刺激することで下腿三頭筋の単収縮を誘発させた。また、各筋の運動点での電気刺激を行い、力とMMGによるPAPを同時に計測した。おおまかな処理結果はMMGで推定されたPAPは力よりも感度が高く、良好な推定が可能であるように思われた。今後、さらなる詳細な処理と検討が必要である。加えて来年度は患者の計測を行う。筋線維組成(タイプ構成比)の分析は観血的手法が一般的であり、計測に伴う苦痛や危険は避けられない。そこで、これの無侵襲解析法を確立することは、スポーツのみならず、リハビリテーションや臨床現場において、画期的な支援の提供が期待される。本研究の目的は筋音図学的手法を用いて筋線維組成の無侵襲解析法を確立することである。昨年度までに我々は、筋線維組成が明らかに異なる腓腹筋とヒラメ筋におけるPost-activation potentiation (PAP)を筋音図(MMG)を用いて分析した。すなわち、PAPは速筋線維により顕著であることから、これを用いて筋線維組成比を評価することを試みた。その結果、MMGで評価されるPAPは一般に行われてきた力による評価よりも感度が高く、筋線維組成比の推定の可能性が推察された。そこで、本年度は筋疾患により筋組成比が変性した患者のPAPを計測した。ここでは、臨床において行われたバイオプシーの結果(若干名)も合わせて検討した。その結果、筋線維組成の変性はMMG-PAPの値と一致した。この結果、MMG-PAPによる筋線維組成比の推定、および、これを用いた診断の可能性が示された。さらに、本年度はワイヤー電極を用いた筋内電気刺激により、単一運動単位における波形の導出も試みた。ここでは、誘発されたMMGの筋線維タイプを識別することが必要である。来年度は誘発MMGの筋線維タイプ識別の検討を行う。本研究は筋線維組成を無侵襲に分析する方法の確立を目指すものである。筋組成の分析は、筋力の増大や低下の評価に際し、その生理学的背景を追及する上で重要な情報を提供する。しかしながら、現在、筋組成分析は侵襲的手法が一般であり、計測に伴う被験者の苦痛を避けることはできない。そこで、これの無侵襲分析法を確立することは、スポーツ科学のみならず、筋力に重点をおくリハビリや筋疾患の評価など、臨床現場での画期的な支援提供が期待できる。本研究では賦活後増強(postactivation potentiation : PAP)を手がかりに筋組成の無侵襲分析を行うこととした。PAPとは最大筋力持続後に電気的に誘発される単収縮力が増大される現象であり、その原因は速筋線維(FT)で顕著に発生するミオシンヘッドのリン酸化であるといわれている。すなわち、PAPはその筋に含まれるFTの割合に応じて高くなり、これにより筋組成の相対的な割合の推定が可能であると考えた。ところがスポーツや臨床現場での応用を考えた場合、全身の種々の筋を対象にその力(単収縮力)を計測することは困難である。また、複数頭で形成される筋において各筋頭の評価をすることも困難である。そこで、本研究では筋力にかわる指標として筋音図(Mecahnomyogram : MMG)の導入を試みた。
ｉＰＳ細胞小脳分化系とモデルマウスを用いた脊髄小脳変性症発症機構の解明

申請者らはエクソーム解析により優性遺伝性脊髄小脳変性症(SCD)の新規原因遺伝子としてT型Caチャネルを同定した。チャネル遺伝子に同定した遺伝子変異を導入したノックインマウスを用いた系を並行して解析することにより、SCDの発症機序を明らかにすることが本研究の目的である。平成28,29年度において、Wildのマウス,ヘテロ接合体、ホモ接合体のノックインマウスを用いて行動実験と組織染色を行い、SCD病態発症時期を検討してきた。体外受精により測定個体数を増やして行動実験を行い時系列における変化を検討した。平成30年度にフットプリント、ロタロッド、ビームウォーキングテストの3種類の行動実験の解析を終えた。どの行動実験においても同様に12ヶ月齢頃から変異マウスにおいて運動能力の低下が見られ始め、ヒトと同じく緩徐な進行性の運動失調症状を示した。また、24ヶ月齢において一部の個体で振戦症状が観られ、ヒトの症状と類似していた。ヒトでは小脳の萎縮がみられるが、ノックインマウスでは小脳の萎縮というような大きな変化は観察されなかった。しかし、小脳プルキンエ細胞変性像がヘテロ接合体、ホモ接合体の順に遺伝子量に応じて増加し、また加齢に伴い増えていることがわかった。プルキンエ細胞の細胞死による脱落は17ヶ月齢でも少量しか観られず、ヒトと同様マイルドな症状であることと類似していた。さらに、プルキンエ細胞死が起こる前に神経細胞機能異常が起こっている可能性があり、電気生理学的解析、免疫組織学による細胞形態解析、プルキンエ細胞内で起こっている遺伝子発現変化をマイクロアレイにより検討した。運動失調症状及びプルキンエ細胞死が発症する以前に形態異常、遺伝子発現に変化が起きているという結果を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。申請者らはエクソーム解析により優性遺伝性脊髄小脳変性症(SCD)の新規原因遺伝子としてT-type Ca channelを同定した。エクソーム解析した患者由来iPS細胞を小脳プルキンエ細胞に分化誘導させた系と、SCDの新規原因遺伝子であるチャネル遺伝子に同定した変異を導入したノックインマウスを用いた系を並行して解析することにより、SCDの発症機序を明らかにすることが本研究の目的である。iPS細胞の小脳プルキンエ細胞への分化誘導実験系においては、患者4名のiPS細胞の作成に成功し、そのうち2名の患者由来iPS細胞とコントロールとしてiPS研究所から購入した健常者由来iPS細胞を小脳プルキンエ細胞に分化させた。培養50日以上で、形態を比較したところ、細胞体の大きさ及び樹上突起の分布において差は見られなかった。以上の結果より、T-type Ca channel遺伝子変異は、プルキンエ細胞の分化においては影響しないことが示唆された。また、プルキンエ細胞に分化するとGFPが発現されるようiPS細胞をゲノム編集した。ゲノム編集したiPS細胞をプルキンエ細胞に分化誘導し、電気生理学的解析を試みる。ノックインマウスを用いた実験系においては、wildのマウス, heterozygouse, homozaygousのノックインマウスを用いて行動実験と組織染色を行い、SCD病態発症時期を検討した。行動実験は、SCDの症状である運動失調を測定するため、フットプリント、ロタロッド、ビームウオーキングテストを行った。12ヶ月齢以上で変異マウスにおいて運動能力の低下が少し見られた。今後、測定個体数を増やして再度確認する。組織染色においては、ヘマトキシリンエオジン染色を行い、SCDの主症状である小脳プルキンエ細胞の脱落が見られた。iPS細胞に関しては、複数患者から樹立に成功し、分化のマーカー遺伝子を導入することに成功した。ノックインマウスに関しては、一部表現系の観察に成功し、細胞レベルでの標的細胞の現象を観察した。エクソーム解析した患者由来iPS細胞を小脳プルキンエ細胞に分化誘導させた系とSCDの新規原因遺伝子であるチャネル遺伝子に同定した変異を導入したノックインマウスを用いた系を並行して解析することにより、SCDの発症機序を明らかにすることが本研究の目的である。iPS細胞の小脳プルキンエ細胞への分化誘導実験系においては、平成28年度に患者4名のiPS細胞を作製した。平成29年度では、患者由来iPS細胞においてT-type Ca chanelの遺伝子変異を正常の配列に戻すことにより表現型を回復できるか解析するため患者由来iPS細胞にゲノム編集を行った。CRISPR/Cas9システムを用いて患者由来iPS細胞のチャネル遺伝子変異部位を正常配列に入れ換えることに成功した。ノックインマウスを用いた実験系においては、平成28年度にWildマウス, heterozygouse, homozaygousのノックインマウスを用いて行動実験と組織染色を行いSCD病態発症時期を検討した。平成29年度では、測定個体数を増やして行動実験を行い時系列における変化を検討した。行動実験は、SCDの症状である運動失調を測定するため、フットプリント、ロタロッド、ビームウォーキングテストを行った。12ヶ月齢以上で変異マウスにおいて運動能力の低下が少し見られたが、さらに老齢期の測定を予定している。プルキンエ細胞内で起こっている遺伝子発現変化をマイクロアレイにより検討した。運動失調症状及びプルキンエ細胞死が発症する以前に多くの遺伝子発現に変化が起きているという結果を得た。今後さらなる詳細な解析を行う予定である。

iPS細胞に関しては、患者iPSの遺伝子変異をゲノム編集により正常配列に変換することに成功した。ノックインマウスに関しては個体レベルでの病態発症をさらに個体数を増やして確認し、病態発症に関わると考えられる遺伝子変化の現象を検出した。申請者らはエクソーム解析により優性遺伝性脊髄小脳変性症(SCD)の新規原因遺伝子としてT型Caチャネルを同定した。チャネル遺伝子に同定した遺伝子変異を導入したノックインマウスを用いた系を並行して解析することにより、SCDの発症機序を明らかにすることが本研究の目的である。平成28,29年度において、Wildのマウス,ヘテロ接合体、ホモ接合体のノックインマウスを用いて行動実験と組織染色を行い、SCD病態発症時期を検討してきた。体外受精により測定個体数を増やして行動実験を行い時系列における変化を検討した。平成30年度にフットプリント、ロタロッド、ビームウォーキングテストの3種類の行動実験の解析を終えた。どの行動実験においても同様に12ヶ月齢頃から変異マウスにおいて運動能力の低下が見られ始め、ヒトと同じく緩徐な進行性の運動失調症状を示した。また、24ヶ月齢において一部の個体で振戦症状が観られ、ヒトの症状と類似していた。ヒトでは小脳の萎縮がみられるが、ノックインマウスでは小脳の萎縮というような大きな変化は観察されなかった。しかし、小脳プルキンエ細胞変性像がヘテロ接合体、ホモ接合体の順に遺伝子量に応じて増加し、また加齢に伴い増えていることがわかった。プルキンエ細胞の細胞死による脱落は17ヶ月齢でも少量しか観られず、ヒトと同様マイルドな症状であることと類似していた。さらに、プルキンエ細胞死が起こる前に神経細胞機能異常が起こっている可能性があり、電気生理学的解析、免疫組織学による細胞形態解析、プルキンエ細胞内で起こっている遺伝子発現変化をマイクロアレイにより検討した。運動失調症状及びプルキンエ細胞死が発症する以前に形態異常、遺伝子発現に変化が起きているという結果を得た。当該年度の結果のさらなる解析を行うとともに、iPS細胞実験系においては、分化誘導後電気生理学的解析によりchannel動態を解析し、薬剤処理による患者由来iPS細胞への影響を観察する。ノックインマウスにおいては、プルキンエ細胞死が起こる以前に細胞内でmRNAレベルまたは蛋白質レベルで発現変化する物質を探索する。当該年度の結果をもとに、病態発症に関わる遺伝子を同定し、iPS細胞実験系およびノックインマウスにおいて薬剤処理等により病状を緩和できるか検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
液体移動促進のための木材圧縮前処理法の確立

木材は,樹種,同一樹種でも部位によって浸透性が著しく異なる材料で、浸透の困難な心材や,難注入材といわれる樹種は,従来一般的に行われている加圧注入によっても材料の表面数mmを注入できるにすぎない.しかしながら,森林,樹木は環境浄化機能が大きい資源であるために,資源材料の利・活用においては,長期にわたり有効に活用することの重要性が高まり,そのために木材に防腐処理や,化学加工処理を施し耐久性や機能性を高めて利用することが積極的に検討されている.そのためには,樹種や部位に関係なく,しかも迅速かつ内部まで均一に薬液を注入することが必要となる.本研究では,上述の課題を克服するために,新しい浸透性の向上技術,すなわち,注入処理前に木材に60%以上におよぶ大変形を与える,いわゆる圧縮前処理法を提案し、その有効性を示すとともに,注入法の最適条件,適用範囲,技術の汎用性について検討したものである.得られた結果は,以下の通りである.1)難注入材といわれるカラマツ,ベイマツ,スプル-ス材の長さ1m,厚さ10cmの材料であってもほぼ完全に溶液の注入が可能である。2)圧縮前処理を施すとあらゆる圧縮条件において,またあらゆる樹種において注入量が増大する.3)圧縮処理の最適条件は樹種によって異なる.すなわち,圧縮するときの温度,含水率がいずれも高い方がよい樹種(スギ),温度を80°C以上にするとむしろその後の注入量が減少する樹種(ベイマツ)などがある.4)圧縮処理材の材質は,60%以上におよぶ圧縮大変形であっても,その回復材の強度は最大10%程度の極めて小さい低下である,などがあきらかになった.以上のことから,圧縮法による注入性の向上は有効で,しかもその各種条件について具体的に明らかにしたので,今後実用に即した大型機械の試作が具体的に進められる必要がある.木材は,樹種,同一樹種でも部位によって浸透性が著しく異なる材料で、浸透の困難な心材や,難注入材といわれる樹種は,従来一般的に行われている加圧注入によっても材料の表面数mmを注入できるにすぎない.しかしながら,森林,樹木は環境浄化機能が大きい資源であるために,資源材料の利・活用においては,長期にわたり有効に活用することの重要性が高まり,そのために木材に防腐処理や,化学加工処理を施し耐久性や機能性を高めて利用することが積極的に検討されている.そのためには,樹種や部位に関係なく,しかも迅速かつ内部まで均一に薬液を注入することが必要となる.本研究では,上述の課題を克服するために,新しい浸透性の向上技術,すなわち,注入処理前に木材に60%以上におよぶ大変形を与える,いわゆる圧縮前処理法を提案し、その有効性を示すとともに,注入法の最適条件,適用範囲,技術の汎用性について検討したものである.得られた結果は,以下の通りである.1)難注入材といわれるカラマツ,ベイマツ,スプル-ス材の長さ1m,厚さ10cmの材料であってもほぼ完全に溶液の注入が可能である。2)圧縮前処理を施すとあらゆる圧縮条件において,またあらゆる樹種において注入量が増大する.3)圧縮処理の最適条件は樹種によって異なる.すなわち,圧縮するときの温度,含水率がいずれも高い方がよい樹種(スギ),温度を80°C以上にするとむしろその後の注入量が減少する樹種(ベイマツ)などがある.4)圧縮処理材の材質は,60%以上におよぶ圧縮大変形であっても,その回復材の強度は最大10%程度の極めて小さい低下である,などがあきらかになった.以上のことから,圧縮法による注入性の向上は有効で,しかもその各種条件について具体的に明らかにしたので,今後実用に即した大型機械の試作が具体的に進められる必要がある.木材に高い耐久性や機能性を付与するためには,一般にそれぞれの目的に応じた薬剤を木材中に迅速,かつ均一に拡散・浸透させる必要がある.しかし木材は樹種,同一樹種でも部位(心材,辺材など)によって,また薬剤の種類によって注入性が異なり,木材中への注入は多くの場合極めて困難である.木材に圧縮処理を施した後,注入処理を施すと木材の注入性をかなり改善できる.そこで,本年度は処理法の適用範囲,汎用性,実大材(長さ約1m)の適用試験などの検討を行った.得られた結果を要約すると,以下の通りである.スギ,カラマツ,ベイマツのいずれも心材を用い,気乾材,飽水30°C下の材,飽水80°C下の材に圧縮度50%を与えた後,液体浸透量を測定するとスギ材では気乾,飽水30°C,飽水80°C条件の順に浸透量が増大するが,カラマツ,ベイマツ材では飽水30°C条件下で最大で,飽水80°C条件下で最小を示し,樹種によって最適圧縮条件が異なることが明らかになった.スギ圧縮処理材について検討した処理材の材質は,気乾材について圧縮したものを除き,圧縮変形がほぼ完全に回復した材では木材3構造方向いずれについても材質低下が極めて小さいことを確認した.カラマツ実大材による圧縮処理材の注入実験による(写真.1)と,圧縮材の浸透量は著しく増大する.このことは染料溶液,CCA防腐剤のいずれにもいえる技術の汎用性,装置試作に関係して一定の圧縮率を繰り返し与えたとき,圧縮率を30%-0%-40%-0%-50%と漸増繰り返し処理を行ったときの圧縮時の応力や浸透量などを引き続き検討している.

これは圧縮処理を連続して行うロールプレス方式の装置試作の基礎資料となる.また,圧縮法の浸透促進機構の解明は,合理的な処理法を決定する上から重要なことであるので,本年度購入した備品を使用して,より定量的な浸透,透過性の評価と木材内部の構造,特に有効通路の変化の様子を具体的に解明している.木材は,樹種,同一樹種でも部位によって浸透性が著しく異なる材料で,浸透の困難な心材や,難注入材といわれる樹種は,従来一般的に行われている加圧注入によっても材料の表面数mmを注入できるにすぎない.しかしながら,森林,樹木は環境浄化機能が大きい資源であるために,資源材料の利・活用においては,長期にわたり有効に活用することの重要性が高まり,そのために木材に防腐処理や,化学加工処理を施し耐久性や機能性を高めて利用することが積極的に検討されている.そのためには,樹種や部位に関係なく,しかも迅速かつ内部まで均一に薬液を注入することが必要となる.本研究では,上述の課題を克服するために,新しい浸透性の向上技術,すなわち,注入処理前に木材に60%以上におよぶ大変形を与える,いわゆる圧縮前処理法を提案し,その有効性を示すとともに,注入法の最適条件,適用範囲,技術の汎用性について検討したものである.得られた結果は,以下の通りである.1)難注入材といわれるカラマツ,ベイマツ,スプル-ス材の長さ1m,厚さ10cmの材料であってもほぼ完全に溶液の注入が可能である.2)圧縮前処理を施すとあらゆる圧縮条件において,またあらゆる樹種において注入量が増大する.3)圧縮処理の最適条件は樹種によって異なる.すなわち,圧縮するときの温度,含水率がいずれも高い方がよい樹種(スギ),温度を80°C以上にするとむしろその後の注入量が減少する樹種(ベイマツ)などがある.4)圧縮処理材の材質は,60%以上におよぶ圧縮大変形であっても,その回復材の強度は最大10%程度の極めて小さい低下である,などがあきらかになった.以上のことから,圧縮法による注入性の向上は有効で,しかもその各種条件について具体的に明らかにしたので,今後実用に即した大型機械の試作が具体的に進められる必要がある.
尿路結石症の成因におけるサイトカインの研究

MDCK細胞をチャンバースライドで培養し、confluentに達したところでグリオキシル酸,COM結晶,各種サイトカインを培養液中に添加し,3,7,14日後に10%中性ホルマリンで固定した後、ヒトOPNモノクローナル抗体を用いてABC法で免疫染色した.さらにWestern blottingもおこなった。サイトカインのなかでも、IL-1βとTNFα投与群でOPNの発現が(免疫染色、Western blotting)増強していた。グリオキシル酸,COM結晶ではOPNの増強は認めなかった。以上の結果より、遠位尿細管(MDCK細胞)でのOPNの発現が増強するのは蓚酸カルシウム結晶やその前駆物質の直接作用ではなく、サイトカインの調節を受けていることが示唆された。