hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CAS冷却を用いたカイコの永久保存システムの構築に関する基盤研究

カイコの長期保存にCAS冷却装置を応用可能であるか、受精卵と精巣を用いて検討した。受精卵ではCAS冷却による効果を認めたが、実用化に寄与するには至らないと判断された。精巣凍結には効果を認めなかった。そこで、目的達成への方法を変更し、胚子をガラス化凍結し、その有効性を検討した。その結果、カイコ胚子はガラス化凍結した後にも生存し、発育を進め、孵化することが判明した。しかし、エサである桑を食するまでには至らなかった。凍結後も生存し、孵化まで発育が進むので、今後条件を検討することで、目的達成の可能性はあると判断された。生殖層の凍結保存はエリサン、シンジュサンでも有効であることが判明した。1、カイコの受精卵は産卵後48時間付近が凍結耐性が高い結果が得られたが、マイナス30°C以下の冷却処理によって全て斃死した。しかし、CAS冷却を行うと、胚子がやや発育して斃死している状況が確認された。また、用いる系統によっても結果が異なることが示唆された。原種に比べ、交雑種でより凍結耐性が示唆されたが今後系統数を増やして確認する必要がある。2、受精卵を直接凍結した場合、卵殻があるため、凍結保護剤が十分に浸透しない可能性が考えられる。このため、卵殻を除去して、上記1と同様な実験を計画した。今年度は卵殻除去の方法の取得を目指し、ほぼその技術は確立した。その過程で得ることが出来た卵殻除去の胚子はグレース昆虫培養液中で成長し、桑を与えると正常に成長することを確認した。3、卵巣の凍結移植は実用段階に達しているが、精巣移植した場合、成功例が少ない。その1つの解決策として精巣をCAS冷却し、その効果を検討したが、有意な効果は認められなかった。4、カイコに近縁なテンサンでの実験を行う為の準備を行った。1、カイコの3齢から4齢幼虫の卵巣と精巣を用い、ー30°Cまで1分間につき、0.5°CずつCASフリーザー(株アビー社製LAB1)により温度を低下させ、その後液体窒素中に保存した。凍結融解後、宿主個体へ移植を行い、産卵させた結果、産卵を行う蛾数は従来法よりも劣る結果であった。一方、精巣に関しては、系統によりCAS凍結の効果が使用する系統で異なり、明確な優位性を認めるには至らなかった。2、生殖巣の実験と共に、未交尾雄蛾の体内から採種した精子を用いてCAS冷却の有効性を検証した。採種した精子は、ー80°CまでCASフリーザー内で一気に冷却し、その後液体窒素中に保存した。凍結融解後に雌に人工授精させ、産下卵の受精率を調査した。系統によりCASフリーザーの有効性は異なる結果となった。凍結保存実験では、凍結開始温度と終了温度、凍結速度等の条件を変えた検討が必要であり、現在のところ、CASフリーザーの有効性の有無について結論するには至っていない。3、胚子段階でのCAS凍結の有効性を検討した。カイコ卵は固い卵殻に包まれているので、卵殻を取り除き、凍結保護剤が浸透する状態で実験を行った。ー30°Cまで1分間につき、0.5°C及び1°CずつCASフリーザーにより温度を低下させ、その後、30分間液体窒素中に保存した。1°Cずつ温度を低下させた場合、CAS凍結区における胚子発育の状態は良好であったが、孵化までは至らなかった。2年次までに予定した計画の大半は進んでいるが、カイコ以外の昆虫を対象とした実験が遅れている。CAS冷却はカイコの卵巣凍結保存の高度化に優れた効果があると予想して研究を計画した。しかし、従来法に比べ大きな効果は期待できないことが判明し、今年度はカイコに近縁なエリサンの凍結保存の可能性を中心に実験を進めた。CAS冷却による効果は認めなかったが、カイコで開発した卵巣の凍結保存方法は、エリサンの卵巣と精巣の凍結保存に有効であることが見出された。具体的には4齢1日の幼虫から卵巣を摘出し、液体窒素中に1日以上凍結し、融解後に宿主となるエリサン個体へ移植し、羽化後、通常飼育したエリサン雄を交配して産卵させ、産卵状況で評価を行った。移植後の生存率は90%程度と高く、羽化した雌蛾の大半が産卵した。雌蛾1頭あたりの産卵数は平均130個で、そのうちの40%は受精卵であった。受精卵からの孵化、その後の発育が正常であることを確認した。精巣への応用も少数で試験を行い、有効であることを認めた。シンジュサンにおいても同様な試験を行い、エリサンには劣るものの、凍結保存が可能であることを認めた。一方、胚子を用いてガラス化法という凍結保存方法を試験した。従来法に比較するとカイコの胚子発育でステージ16から26と定められているステージにおいて、ガラス化法が従来法を上回る良好な効果を認めた。ステージ24とされる剛毛発生期には2頭の完成胚子が得られた。しかし、無凍結で得られる胚子と比較すると、卵内物質の取り込みが劣ると判断されたので、更なる検証が必要な段階である。本課題ではCAS冷却に大きな期待をかけて、長期保存の高度化を目指したが、CAS冷却の効果は少ないことが2年目に判明した。

そこで、対象生物や凍結時期を変えて効果を試みたが、その結果も従来法と比べ有為に高くなる効果は得られていない。但し、エリサン、シンジュサンも凍結保存が可能であること、胚子を用いたガラス化方法が有望であることが示される等の成果は得られている。カイコ胚子のガラス化凍結の有効性を検討した。ガラス化凍結法は、水分子がガラス化状態で凍結し、凍結障害が軽減されるという方法である。問題点はガラス化状態を作り出す高濃度なエチレングリコールが細胞死を起す点であるこれを軽減する条件設定がカギである。ショウジョウバエ胚子のガラス化凍結方法(Mazur et al., 1992)を参考にした。0.75Mエチレングリコール(EG)液で10分間なじませた後、2M EG液で20分間,次いで8.5M EG液で8分間処理し液体窒素で凍結したところ、融解後の培養で孵化個体が得られた。しかし、孵化幼虫は摂食することなく死亡した。ガラス化液で処理後、凍結処理を行なわずに培養した場合でも、孵化幼虫が摂食することなく死亡した。そこで次に、孵化幼虫が摂食し、生存が可能となるガラス化液のEG濃度の測定を行なった。各濃度のEG液で処理後、凍結せずに培養を行なったところ、EG濃度が8M以下では摂食して2齢以降まで生存できる個体が観察された。摂食した孵化個体の割合は、処理したEG濃度の増加と共に減少した。また、5M以上のEGで処理を行なった場合は孵化幼虫に勢いが無く、発育の遅れがみられることから、ガラス化液に用いるEGの濃度を4Mに決定した。ここで、4M EG液は液体窒素下でガラス化しないため、次に、スクロースおよびトレハロースを加えることでガラス化し得る溶液を調整し、それらの溶液で処理した除殻卵からの孵化幼虫が生存できるかどうかを観察した。その結果、4M EGを含むいずれの濃度のガラス化液で処理した場合でも、孵化幼虫が摂食して2齢以降まで生存できる個体が観察された。もう1つの課題として、カイコで開発した生殖巣を用いた凍結保存をエリサン、シンジュサンで試み、両種で共に凍結保存が可能であることを認めた。カイコの長期保存にCAS冷却装置を応用可能であるか、受精卵と精巣を用いて検討した。受精卵ではCAS冷却による効果を認めたが、実用化に寄与するには至らないと判断された。精巣凍結には効果を認めなかった。そこで、目的達成への方法を変更し、胚子をガラス化凍結し、その有効性を検討した。その結果、カイコ胚子はガラス化凍結した後にも生存し、発育を進め、孵化することが判明した。しかし、エサである桑を食するまでには至らなかった。凍結後も生存し、孵化まで発育が進むので、今後条件を検討することで、目的達成の可能性はあると判断された。生殖層の凍結保存はエリサン、シンジュサンでも有効であることが判明した。初年度に計画した内容については予想どおりの進展状況である。CAS冷却はカイコ凍結保存に対して優れた効果があると予想して研究を計画した。しかし、従来法に比べ大きな効果は期待できないことが判明してきた。今後は、カイコ以外の近縁な昆虫種においても検証を進める。比較的入手が可能なエリサン、イチジクカサン、ヤママユガ、サクサン、希少種として凍結保存等の必要性がある鱗翅目昆虫等が候補となる。カイコの胚子段階にガラス化法を用いることで、長期保存の可能性が昨年の研究成果で得られた。胚子発育期の剛毛形成期(ステージ24)を中心に孵化幼虫が得られること、それらの個体が正常に成長するかを確認する。生殖巣を用いた長期保存に関しては、シンジュサン、サクサン等での有効性を検証する。
再生不良性貧血におけるクローン性造血機序の解明

1.再生不良性貧血(再不貧)患者造血幹細胞における新たなHLA欠失メカニズムの同定2.HLA非欠失血球HSPCsにおけるCTLからの回避メカニズムの同定特定のHLAアレルを欠失した細胞が顆粒球のほぼ100%を占める再不貧患者においても、HSPCレベルでは、HLA非欠失(HLA[+])細胞が50%以上を占めている例が存在する。このHLA(+)HSPCは、CTLからの攻撃を回避するための何らかの抵抗性機序を獲得している可能性が高い。これを明らかにするため、HLA(-)血球陽性患者をスクリーニングし、末梢血HSPCがHLA(+)細胞とHLA(-)細胞とのモザイク状態にある患者を9症例同定した。純化したHSPCのRNAシーケンシングを現在準備中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。HLAクラスIアレル欠失造血幹前駆細胞(HSPC)のクローン拡大に寄与する遺伝子変異や、それによる長期の造血維持機構を明らかにするため、長期寛解状態(発症後経過年数中央値13年[2-30])にあるHLA欠失白血球陽性患者15例を対象として、骨髄不全との関連が報告されている61遺伝子のターゲットシーケンシングを行った。12例(80%)において遺伝子変異は全く認められなかったが、65歳以降に発症した高齢患者3例ではDNMT3A、ZRSR2、TET2、CBLの変異を認めた。このうち1例ではDNMT3A変異を背景に6pLOHを生じたことが、継時的な6pLOHクローンの拡大やTET2、ZRSR2変異の獲得につながったことが示唆された。変異が陰性であった12例のうち末梢血中HLA欠失顆粒球の割合が高い5例のHLA欠失顆粒球を対象に全エクソンシーケンシング(WES)を行ったところ、複数のnonsynonymous変異が認められたものの、造血器悪性腫瘍関連の遺伝子変異は全く認められなかった。これらの結果から、6pLOHやHLA遺伝子変異を生じたHSPCsは、その拡大に、ドライバー遺伝子変異は必要ではなく、それらの変異HSPCクローンが持つ固有の増殖能力によって、長期間安定した造血を支持していると考えられた。ただし、高齢に伴って生じていた変異クローンに6pLOHが生じた場合には、そのクローンにさらに別の変異が続発し、それが異常クローンを拡大させる可能性が示唆された。また、再生不良性貧血患者由来のiPS細胞から誘導したHSPCを特異的に傷害するT細胞から、T細胞レセプターα鎖β鎖をクローニングし、そのcDNAをJurkat細胞に導入することにより、自己のHSPCに特異的に反応するトランスフェクタントを作製した。1.6pLOH血球陽性症例を対象とした解析により、6pLOH(+)HSPCのクローン性増殖は、ほとんどの例においてドライバー変異なしに起こっているが、年齢に関連したゲノム変異を持つHSPCに6pLOHが生じた例では、骨髄に対する免疫学的攻撃をきっかけに変異クローンが増殖し、さらなるクローン拡大の原因になることを明らかにした。3.6pLOHによるHLA欠失血球陽性再生不良性貧血患者から、野生型、6pLOH(+)、B4002単独欠失のそれぞれのiPS細胞を樹立し、野生型iPS細胞から誘導したHSPCのみを選択的に傷害する細胞傷害性T細胞(CTL)株を樹立した。このCTL株からCTLクローンを樹立することが困難であったため、CTL株のT細胞レセプター(TCR)レパトアを解析し、頻度の高いTCRβ鎖陽性T細胞からcDNAを作製した。このcDNAによるJurkat細胞のトランスフェクタントを作製し、現在、自己の野生型HSPCに対して選択的に反応するトランスフェクタントの同定を試みている。再生不良性貧血におけるクローン性造血のメカニズムを明らかにするため、当初の研究計画に従い、1細胞傷害性T細胞(CTL)からの攻撃を免れて造血を維持している造血幹前駆細胞(HSPC)に何らかのドライバー変異が見られるか、2第6染色体短腕の片親性2倍体によるloss of heterozygosity (6pLOH)の結果生じるハプロタイプ欠失とは別の機序で起こっているHLAクラスIアレル欠失白血球がどの程度存在し、その機序にはどのようなものがあるか、3クローン性造血の発端となるHLA-B4002またはB5401拘束性CTLの標的抗原は何か?、をテーマに検討を進めた。その結果、1HLAクラスIアレル欠失HSPCによるクローン性造血の長期維持にドライバー変異は必要ではないこと(Imi, et al. Blood Advances, in press)、2HLA-B*40:02以外にも、loss of function変異によるクラスIアレル欠失が特定のHLAクラスIに起こっていることから、それらのアレルが特定の自己抗原をT細胞に提示している可能性が高いこと(Zaimoku, et al. Blood 2017)、3HLA-B*54:01は、再生不良性貧血患者のHSPCにおいて、B*40:02に次いで高頻度に欠失しやすいアレルであり、このアレルの欠失は男性患者で特異的にみられること(manuscript in preparation)、4HLA-B*54:01陽性患者の骨髄で抗原特異的に増殖しているCD8陽性CD137陽性

T細胞の単一細胞解析によって同定したT細胞レセプター(TCR)のトランスフェクタントの一部が、同じ患者の野生型HSPCに反応し、HLA-B*54:01欠失HSPCには反応を示さないこと、などが明らかになった。平成29年度までの研究により、以下の点が明らかになった。1.寛解期の再生不良性貧血患者の造血を長期に渡ってクローン性に維持しているHLAクラスIアレル欠失造血幹前駆細胞(HSPC)の多くでは、骨髄異形成症候群でしばしば認められる体細胞変異は認められなかったことから、この幹細胞によるクローン性造血にはいわゆるドライバー変異は不要であると考えられた。2.HLA-B*40:02以外に、単独のクラスIアレル変異によってHLA欠失を来している例があるかどうかを明らかにするため、B40:02を保有しない6pLOH陽性再生不良性貧血43例を対象として、欠失しているハプロタイプのクラスIアレルを次世代シーケンサーで調べたところ、A*02:06、A*31:01、B*40:02、B*40:01、B*54:01の5アレルにinactivating mutationsが同定された。これらのアレルは、B40:02と共に、再生不良性貧血における自己抗原提示に深く関与していると考えられた。3.再生不良性貧血患者549例のうち6pLOHが陽性であった91例(16.6%)を対象として、欠失ハプロタイプに含まれる高頻度アレルを調べたところ、HLA-B*40:02(47%)についで頻度が高いのはB*54:01(12%)であった。このアレル欠失白血球を持つ例のほとんどは男性患者であった。このうち1例では、6pLOHに加えてB*54:01の構造遺伝子変異による単独欠失血球が認められた。4.この患者の骨髄中で抗原特異的に増殖しているT細胞のT細胞レセプター(TCR)を単離し、Jurkat細胞にトランスフェクトしたところ、一部のTCRトランスフェクタントは野生型HSPCを選択的に認識し、B*54:01欠失HSPCには反応しないことが示された。1.再生不良性貧血(再不貧)患者造血幹細胞における新たなHLA欠失メカニズムの同定2.HLA非欠失血球HSPCsにおけるCTLからの回避メカニズムの同定特定のHLAアレルを欠失した細胞が顆粒球のほぼ100%を占める再不貧患者においても、HSPCレベルでは、HLA非欠失(HLA[+])細胞が50%以上を占めている例が存在する。このHLA(+)HSPCは、CTLからの攻撃を回避するための何らかの抵抗性機序を獲得している可能性が高い。これを明らかにするため、HLA(-)血球陽性患者をスクリーニングし、末梢血HSPCがHLA(+)細胞とHLA(-)細胞とのモザイク状態にある患者を9症例同定した。純化したHSPCのRNAシーケンシングを現在準備中である。16pLOH以外によるHLAクラスIアレル欠失機序の解明これまでの検討により、6pLOHやHLA-Aアレル欠失血球が陰性であった患者、またはHLA-Aがホモ接合体のためこれらが検討できなかった再生不良性貧血患者のうち、免疫抑制療法によって改善した例を対象として以下を検討する。1)HLA-Bw4、Bw6ヘテロ接合体の患者を対象として、それぞれに対する抗体を用いることにより、Bアレル欠失血球の有無を決定する。2)Bw4またはBw
多座アリールオキシド配位子を用いた動的金属錯体反応場の構築

鎖状型フェノール三量体の中心のフェノール部位をメチル化したアニソール-フェノキシド混合型配位子[O_3^<Me>]^<2->を用いたジルコニウム錯体による水素分子おとび一酸化炭素の活性化反応を行った。Zr(CH_2Ph)_4と配位子の前駆体H_2[O_3^<Me>]を1:1で反応させると、ベンジル錯体[O_3^<Me>]Zr(CH_2Ph)_2が定量的に得られる。錯体[O_3^<Me>]Zr(CH_2Ph)_2は単核錯体であり、[O_3^<Me>]^<2->は3座配位子として金属に結合しており、5配位の3角両錐型構造をとる。ベンジル錯体は室温で1atmの水素分子と速やかに反応し、2核錯体[O_3^<Me>]_2Zr_2(CHPh)(H)_2を与える。反応過程で、ベンジル配位子の水素化によるトルエンおよびヒドリド配位子の生成、ベンジル配位子のα水素活性化によるベンジリデン配位子の生成が起こっている。錯体[O_3^<Me>]_2Zr_2(CHPh)(H)_2では2つの金属間をベンジリデン配位子および2つのヒドリド配位子が架橋している。ベンジリデン錯体に室温で1atmの一酸化炭素を作用させると、2つのオキソ配位子が架橋した2核錯体[O_3^<Me>]_2Zr_2(O)_2およびフェニルアレーンの生成が観測された。この反応では、一酸化炭素のC-O結合切断、C-CおよびC-H結合生成が進行している。^<13>COを用いた実験より、アレーン骨格の2つの炭素は一酸化炭素に由来していることを確認した。以上、[O_3^<Me>]Zrを再生可能な金属錯体反応場として用いることにより、一酸化炭素と水素分子をアレーンへと変換する合成サイクルを構築することが出来た。フェノキシド基を基本骨格にもつ多座配位子を設計、合成し、金属錯体との錯形成反応を検討した。例えば、フェノキシド基をオルト位でメチレン鎖で連結した鎖型のフェノキシド3両体、一個のメチン炭素で連結した3脚型3座配位子、一重項カルベンを組み込んだハイブリッド型多座配位子等を合成し、4族遷移金属錯体の合成を行った。鎖型フェノキシド3両体を用いた反応では、2つの金属間に3つのヒドリド配位子が架橋した2核錯体が得られた。ジルコニウム錯体では酸化数IVであり、金属間に結合はない。一方、チタン錯体では酸化数がTi(III)の3重ヒドリド架橋2核錯体が得られた。温度可変NMRスペクトルでは化学シフトに温度依存性はない。さらに、X線構造解析より、金属間の距離は極めて短く、金属間結合の存在を示している。これはチタン3価の化合物で金属間結合をもつ極めて珍しい化合物である。3脚型3座配位子を用いた錯体の合成では、反応させる金属の量論により、単核から3核錯体まで効率よく合成できることを明らかにした。ハイブリッド型多座配位子では、一重項カルベンが電子欠損型金属に結合した極めて珍しい化合物を安定に合成できることを明らかにした。さらに、この錯体がエチレンに対し、高い反応性を示すことを明らかにした。今後、本研究で得られたフェキシド錯体の合成に関する知見を基盤に、新しいフェノキシド錯体の化学に関して研究を展開する。^<13>

COを用いた実験より、アレーン骨格の2つの炭素は一酸化炭素に由来していることを確認した。以上、[O_3^<Me>]Zrを再生可能な金属錯体反応場として用いることにより、一酸化炭素と水素分子をアレーンへと変換する合成サイクルを構築することが出来た。
航空機用燃料電池－ガスタービン複合発電機のリアクタに関する研究

航空用の推進システムでは,出力重量比が大きいことが非常に重要である.SOFCを組み込んだ燃焼器については,内側が燃料極となる円筒型のSOFCを燃料インジェクタとして用い,発電と余剰燃料の燃焼を行うSOFCリアクタに組み込むことが考えられる.SOFCを燃料インジェクタとする場合,SOFCの先端あるいはその付近で燃焼が起こることとなり,火炎とSOFCが相互に影響する.一例としては,火炎からの熱負荷により,SOFCインジェクタが破損する作動条件があることがわかった.火炎の熱によるインジェクタの破損に対し,SOFCの余剰燃料噴出孔にアルミナ細管を設置することでSOFCの破損を防止できた.SOFCの余剰燃料は高濃度の水蒸気が含まれている.安定燃焼のために保炎用の燃料を追加投入する例もあるが,効率の面から望ましくない.そこで,開発・製作したSOFCリアクタのラボスケール実験装置により,発電時の余剰燃料を模した水素/水蒸気混合ガス(模擬余剰燃料)を用いてSOFCの発電によって生ずる水蒸気が燃焼に与える影響を調べた.また,組み込んだSOFCの開回路電圧を測定し,発電環境確認試験を行った.実験条件は,ゼロ次元数値計算により航空機用SOFC発電システムがシステム効率の観点からメリットが得られる条件を予測して設定した.以下に得られた知見を列挙する.1)空気過剰率が増大すると,保炎が可能な燃料過剰率の最小値が増大し,保炎可能な燃料過剰率の範囲が狭まる.2) SOFCインジェクタ1本あたりの発電量を増大させることにより,保炎が可能な燃料過剰率の最小値が減少し,保炎領域が広がる可能性が示された.3)模擬SOFCおよびSOFCのOCVが理論値に近い起電力であったことから,SOFCリアクタ内はSOFCの発電に適した環境であり,かつSOFCインジェクタで保炎が可能であることが確認できた.航空輸送量の継続的な増大が予想される中,環境保全・エネルギー戦略の観点から,航空機の電化度向上が注目されている。航空機複合発電機において燃料電池は,空気供給源および燃料電池のオフガス処理を介してガスタービンと結びついており,燃焼器と燃料電池を組み合わせた反応器システム(リアクタ)としての評価が重要である。特に航空用途での検討には効率運用・安定作動の視点が重要であり,未解明な点が多い。以下,平成27年度の計画に沿って研究実績を記述する。1.固体酸化物形燃料電池小型単一セルによる高温高圧発電基礎特性試験の実施:作動温度700900 °C,作動圧力0.100.40 MPaの条件で,平板固体酸化物形燃料電池の加圧発電試験を行った。作動圧力を0.1から0.4 MPaに増大すると,最大電力密度は約10.7%増大した。作動温度を700から900 °Cに増大させることで最大電力密度が5.8倍になった.発電性能試験を行う際の極間電圧変化率(VSR: Voltage Scan Rate)を変化させることで負荷変動試験を行った.VSRを1 mV/sから増大させると,100 mV/sまでの範囲で最大出力密度は増大するが,それ以上では減少した.2.航空用発電システム評価ツールを作成: JAXAで開発されたジェットエンジン性能解析ツールを,従来のジェット燃料だけでなく,水素燃料にも対応させた上で、燃料電池モジュールと関連する熱交換器モジュール等を追加し,航空機用発電システム評価ツールを作成した。負荷モジュールは、エンジン主電源としてだけでなく,補助電源等の用途へも適用可能とした。3.高温高圧燃焼試験設備適用燃料電池モジュールの基礎設計と数値計算による評価:28年度に製作を予定している模擬複合発電機リアクタの燃料電池の初期設計を行った。燃料電池で使用されなかった水素(オフガス)を燃やすためのリアクタ用燃料インジェクタ・保炎機構を,燃料電池特有の制約条件を考慮して提案できた。1.固体酸化物形燃料電池小型単一セルによる高温高圧発電基礎特性試験の実施について:作動温度に関しては幅広い範囲で実験が行えたが,作動圧力は0.4 MPaまでしか発電試験が行えなかった。これは,発電試験装置の管路が狭く,発電試験部の圧力を高く設定すると空気源との差圧が減少し,充分な空気流量が確保できなかったためである。今後,空気流路の拡大および空気源の高圧化を図る。2.航空用発電システム評価ツールを作成について:計画通り進んだ。3.高温高圧燃焼試験設備適用燃料電池モジュールの基礎設計と数値計算による評価について:設計した燃料電池の発電性能および温度分布評価を,3次元数値解析を用いて行う予定であったが,燃料電池の設計に時間を要したため,行えなかった。航空機複合発電機において燃料電池は,空気供給源および燃料電池の過剰水素処理を介してガスタービンと結びついており,燃焼器と燃料電池を組み合わせた反応器システム(リアクタ)としての評価が重要である.以下,平成28年度の計画に沿って研究実績を記述する.1.固体酸化物形燃料電池(SOFC)小型単一セルによる高温発電基礎特性試験の実施:作動温度800 °C,作動圧力0.10 MPaの条件で,平板SOFCの負荷変動発電試験を行った.定格点(0.8 V,Load factor: 45%)と最大出力の(0.4 V, Load factor: 100%)の間のサイクリックボルタンメトリ試験を各実験条件について1000サイクル行った.負荷変動速度を最大4000mV/sとしても破損・劣化はみられず,速い負荷変動速度の場合には各サイクルのピーク出力の履歴にも変化は見られなかった.

負荷変動速度が遅い場合には,実験が長時間に亘るため,SOFCの温度上昇(雰囲気温度は一定に保たれている)が原因と考えられる出力の増大が起こった.2.航空用発電システム評価ツールの作成:小型単一セルの発電試験データを基に,シミュレーションの燃料電池モジュールの設定を行った.3.燃料電池・燃焼器モジュール(リアクタ)の製作と基礎実験の実施:模擬複合発電機用リアクタである燃料電池モジュール(円筒SOFCを1本装着)を製作した.これを用いて,SOFCで使用されなかった水素(過剰水素)を燃やす実験を大気圧で行った.リアクタを小型化するために,SOFCそのものを過剰水素のインジェクタとして用いることを計画し,実験を行った.水素火炎がSOFCの過剰水素出口に付着した場合,セラミックスであるSOFCが破損したので,過剰水素噴出孔から火炎が離れて保炎される浮き上がり火炎の実現が可能な燃料流速,空気流速,およびインジェクタ形状を調べた.1.固体酸化物形燃料電池小型単一セルによる高温高圧発電基礎特性試験の実施:SOFCの負荷変動に対する耐性および追従性が航空推進機用発電機として使用できるレベルであることがわかった.負荷変動に対する追従性が良かったことにより,電動推進機電源システムとして大きな二次バッテリーを使用する必要がなさそうであることがわかった.今後,航空機飛行環境下でのシステム特性評価シミュレーションで裏付けを行いたい.また,ACインピーダンス試験の結果と合わせて現在SOFCの動的性能試験結果の評価を行っている.H28年度は大気圧での試験のみ行ったので,高圧環境発電試験はH29年度に行う.2.航空用複合発電システム評価ツールの作成:計画通り進んだ.燃料電池3次元数値解析評価がまだ行えていないので,H29年度はこれに着手する.3.燃料電池・燃焼器モジュール(リアクタ)を用いた燃焼実験:燃料電池モジュールを製作し,大気圧における燃焼試験が行えた.しかしながら,今年度の実験条件においては,浮き上がり火炎による保炎が実現できる条件がなかった.これは,空気温度および水素温度がともに高いことに起因する.H29年度は,実験装置に改良を加え,さらに高い燃料流速および空気流速での実験を行う.高温場における水素拡散火炎の保炎の基礎データは既存のものがないので,基礎研究としても興味深い.室温における水素拡散火炎の保炎に関する既存のデータと比較を行いながら,系統的にデータを収集し,普遍性のあるデータとしてまとめる計画である.以上より,計画からは若干の遅れが生じている.計画に沿って研究実績を記述する.1.固体酸化物形燃料電池(SOFC)小型単一セルによる高温発電基礎特性試験の実施:作動温度800 °C,作動圧力0.10 MPaの条件で,平板SOFCの急速始動試験を行った.室温から800 °Cの間を80 °C/minの昇温速度で変化させた.この昇温速度は,SOFCを約10 minで始動させることに相当する.同一SOFCに対して10回の始動繰り返し試験を行った結果,破損は見られなかった.しかしながら,最大出力密度に関しては約30%程度の低下が観られた.2.航空用発電システム評価ツールの作成:小型単一セルの発電試験データを基に,シミュレーションの燃料電池モジュールの設定を行った.
看護師の手指表面の免疫機能の評価

医療者の中でも看護師の手指は患者に直接接触する機会が非常に多いため、手指の免疫機能が正常であることは、院内感染を防ぐ重要なポイントである。これまで手指衛生の分野では「微生物(細菌や真菌を含む)を減らす」という事のみに主眼が置かれた研究がなされ、人側の免疫能は注目されていなかった。そこで、我々は看護師の手指表面の「正常な免疫機能」を明らかにしたいと考えた。具体的には、健常な手指表面に「サイトカイン類および抗体またはその成分がどの程度存在するか」、またそれらの「手指表面の成分が常在細菌の繁殖に関して、どの程度の抑制効果を与える能力があるか」を明らかにする事を試みた。10名の健常な手指を保持するボランティアの手を、滅菌PBSを入りの滅菌済みの袋の中に挿入してもらい、表面に存在する物質を溶出させて採取した。この際特に手洗いはせず、左右別々に採取した。採取した溶液は濾過滅菌した上で、ELISA法により、存在するサイトカインを検出した。結果として、インターロイキン類2種が、ボランティア全員の手指表面より採取した物質の中に検出できた。つまり、手指表面のインターロイキンの存在を明らかにすることができた。検体採取の条件を厳密に合わせることはできなかったため、濃度の比較をするには至らないながら、人によって明らかな違いが見られる一方で、同一人物での左右差はそれほど大きくなかった。TNFやケモカインは検出限界以下であった。将来的に手指衛生の有効性の指標としてサイトカインの量を示ことは重要な視点であると考える。本研究を進め、手指の細菌に対する人側の防御システムについてさらに追究し、常在細菌叢との共生という立場で、医療者の手指正常化を目指す。看護師の手指表面の「正常な免疫機能」を明らかにするために、21年度は、「健常な手指表面にどんなサイトカイン成分がどの程度存在するか」を明らかにするべく、検討した文献情報より選んだ8種類のサイトカインについて、ボランティアより得た手指表面物質を測定し、概要が明らかとなった。以下にその具体を示す。ボランティアからの試料採取に当たっては、倫理委員会に諮り十分な倫理的配慮確認した。健常な手指を持っ11名ボランティアの手指表面の物質を左右別々に洗浄液としてクリーンベンチ内で細菌のコンタミネーションがないように採取し、その際に手指表面の細菌も採取し保存した。このうち4名は後日にも採取をし、同一人物の経日変化も確認した。8種類のサイトカイン測定は、ろ過滅菌により細菌成分を除去した上で、市販のELISAキットを用いて測定した。その結果、サイトカインの種類によって、ほとんど検出されないものもあり、全ての試料で検出されたものもあった。あるサイトカインは個人差が大きかった。全てのサイトカインについて、左右差は僅かだった。手指表面の成分に、ある種のサイトカインが検出されたことは、新しい発見であり、健常な皮膚自身が「常在細菌の繁殖抑制効果」を持っていることも大いに期待でき、22年度の実験結果に大きな期待ができる。手の表面にサイトカインが存在したという結果は勿論、試料採取方法に関しても、大変興味深い、新規発見ができた。本研究によって、手指の細菌に対する人側の防御システムの解明に着実に近づいた。この「人の防御システム」は常在細菌叢を生かしすぎず、殺しすぎず絶妙なバランスを保って共生している可能性が高い。細菌との共生状態を守る、いわば手指の生態系(エコロジー)を守る立場で、医療者の手指正常化を目指していきたい。
キメラ遺伝子の発がん機構

白血病・骨軟部腫瘍の原因の大部分は染色体異常に起因している。特に、転座による原癌遺伝子の活性化や癌細胞特異的な融合蛋白質の出現は重要な要因の一つである。申請者は、染色体転座に起因するキメラ癌遺伝子による腫瘍化のメカニズムを明らかにすべく、t(12;16)が原因とされる粘液型脂肪肉腫に注目し、Cre-loxPシステムを用いてin vivoでTLS-CHOPキメラ遺伝子を発現するコンデイショナルノックインモデルマウスの作成に成功した。これらのマウスの脂肪組織にTLS-CHOP陽性細胞の存在は確認されているが、免疫組織化学的にTLS-CHOP陽性細胞の減少は見られるものの腫瘍性病変は確認されていない。このような事実から、正常の個体においては、細胞増殖に対してはTLS-CHOP遺伝子産物は何ら影響を与えないことが示唆された。さらに、本マウスより胎児線維芽細胞(MEF)を作成し、FACSにて細胞周期を観察すると、TLS-CHOP陽性MEFは野生型MEFと同様の細胞周期パターンを示した。このような事実から染色体転座によるキメラ癌遺伝子は、染色体の不安定性などゲノムの異常が存在する時のみ、細胞増殖能に変化を与えることが示唆された。本研究においては、さらにTLS-CHOPコンデイショナルノックインマウスとp53-/-マウスを交配し、TLS-CHOP陽性細胞数の変化、腫瘍化能の検討をしている。さらに、この現象がTLS-CHOP以外のキメラ遺伝子でみられるかどうか検討するため、骨髄性白血病のTLS-ERGキメラ遺伝子のモデルマウスを作成することを試み現在キメラマウスを得ている。もし正常の生体環境では、キメラ癌遺伝子が細胞に変化を与えずまたこのようなnegative selectionが実際に存在するのなら、染色体転座による発がん機構の理解に新たな知見を開くことが考えられる。
VO2薄膜の相転移を用いたトランジスタの動作原理解明と低電圧動作実現

集積回路の消費電力を下げるため、より低電圧で動作するトランジスタの開発が急務となっている。本研究では酸化バナジウムの金属絶縁体転移を、電界トランジスタのチャネルに埋め込むことで、より急峻なスイッチングを可能にし、それによってトランジスタの低電圧化を行うことを目標とした。トランジスタのゲート電圧によって酸化バナジウムの金属絶縁体転移を誘起することに成功したほか、界面近傍の電子状態評価や、界面近傍とそれ以外の場所との電子的相互作用を詳細に調べることで、従来の電界効果トランジスタには見られない新しい動作メカニズムを解明した。申請者が初めて作製に成功した固体ゲートのVO2チャネル電界効果トランジスタを利用して、相転移材料をチャネルとするトランジスタに関する基礎的な特性を明らかにした。具体的には、ゲート電圧に対するチャネル電流の応答速度、チャネル膜厚の効果、チャネル・ゲート界面の面方位依存性などに関して、系統的にデータを取得することに成功した。チャネル電流の応答速度に関しては、当初高速光誘起相転移から予想していたよりも、はるかに遅い速度で、VO2チャネルが転移することを明らかにした。これは、ゲート変調による相転移と、光照射による相転移が、本質的に異なる転移であることを示す重要な結果である。また膜厚の効果としては、膜厚が大きくなるにつれてゲート変調量が反比例で減少すること、そして膜厚方向にはVO2チャネルがほぼ均質に変調されることを明らかにした。特に、膜厚方向の均質性に関しては、過去に異なる素子において提案はされていたものの、確実な実証はされてこなかった性質であり、それを固体デバイスを用いて確実に示した本結果は、極めて重要なものである。さらに界面の面方位依存性に関しては、ルチル指数で(101)面の界面が優れたゲート変調効果を示すのに対し、(001)面の界面は大きな変調効果を示さないことを明らかにした。これは、相転移の際にわずかに生じる格子歪みの対称性が、界面の異なる面方位によって阻害されたりされなかったりすることによる。この格子歪みと界面の相性の問題は、相転移材料をチャネルとする際に普遍的なものであり、今回の結果はそうした考え方の基礎になると考えられる。具体的には、ゲート電圧に対するチャネル電流の応答速度、チャネル膜厚の効果、チャネル・ゲート界面の結晶方位依存性などに関して、系統的にデータを取得することに成功した。我々が世界に先駆けて動作実証した、固体ゲートのVO2チャネル電界効果トランジスタを活用して、相転移現象を活用した新しいトランジスタの研究を行った。H27年度の研究では、VO2チャネルトランジスタにおいて、ゲート電圧に対するチャネル電流の応答速度・チャネル膜厚の効果・チャネル界面の面方位依存性をそれぞれ系統的な評価を行った。これに対してH28年度の研究では、H27年度の系統的な評価の結果を踏まえ、相転移に基づくトランジスタ動作のメカニズムを、実験的に解明した。具体的には、VO2チャネルの界面にゲート電圧によって電子が蓄積されたのと同じ状況を、W不純物を用いてVO2/W:VO2のヘテロ構造として再現し、ヘテロ構造全体の相転移現象を詳細に評価した。その結果、(1)ヘテロ構造を形成する各層の厚みが十分に小さいと、金属絶縁転移は各層間で分裂することなく、ヘテロ構造全体で一斉に起きること、(2)その時の転移温度は、各層のもともとの転移温度と厚みから計算される加重平均となること、を明らかにした。そしてこれらの実験結果を矛盾なく記述するモデルとして、金属相と絶縁相との相境界が大きなエネルギーをもつモデルを提唱した。この相境界エネルギーを回避するために、金属絶縁体転移が各層間で分裂することなく一斉に誘起される。実際に実験的に得られた相境界エネルギーを用いて、ギンツブルグ・ランダウ方程式を解き、電子蓄積層と残りのチャネル層との相互作用を定量的に記述し、H27年度に得られた結果を定量的に再現することに成功した。固体ゲートのVO2チャネル電界効果トランジスタの特性をさらに詳しく調べていくとともに、その動作原理を支配する基本的な物理を明らかにしていく。特に、VO2チャネルの相転移が、界面に局所的に蓄積された電子からどのように影響されるのか、定量的なモデルを打ち立てていきたい。酸化物エレクトロニクス当初予定していた、波長可変光源の購入を一時見合わせ、初年度の実験結果を元に実験計画を再考したいと考えたため。VO2チャネルトランジスタの電気特性をより詳細に測定するため、高周波に対応した測定器を購入する予定である。
高分子ブレンドにおける流動誘起相反転:レオロジー、その場および3次元構造観察

本研究の目的は、ずり流動下で同程度の粘度をもつ非相溶性高分子ブレンドの特異な相分離構造の形成と相反転の機構およびその一般性を明らかにすることである。可視化が可能なブレンドに関しては、2次元構造-レオロジー同時測定および共焦点レーザースキャン顕微鏡による3次元構造観察を行い、溶融ブレンドに関しては超急速冷却後、走査型電子顕微鏡(SEM, FE-SEM)および一部X線CTを用いて構造観察を行った。体積比50/50近傍、正確には体積比が粘度比程度の高分子ブレンドは、静止状態においてドロプレットや連続相が混在した相分離構造をとる。粘度曲線が交差する付近でずり流動を印加すると、両相はずり方向に配向・伸長し、その後伸長・分裂をくり返し界面は非常に不安定になる。ずり応力のオーバーシュートやアンダーシュート、第一法線応力差N1のオーバーシュートは、これらの配向・伸長・分裂と対応する。その後弾性の高い方の成分が分裂し、そのリッチ相は小さい液滴の集合体になる。一方弾性の低い方の成分は伸長してフィラメント構造を形成し、やがてシート構造へと変化する。フィラメント構造が形成する時、ずり応力やN1はほとんど定常値に達する直前である。フィラメント構造からシート構造に変化しても、単位体積あたりの界面積の変化としては小さいので、ずり応力やN1はほとんど定常値のままである。条件を満たすブレンドであれば以上の変化は一般的なものであり、成分の一つが液晶でも同じである。応力は、単位体積あたりの界面積の大部分を占めている小さな液滴の集合で決まるので、モデル計算はそれらの液滴の種々の基本形について行った。また基本形がきれいな形で出現する大変形応力緩和の実験を行い、計算結果と比較してよい一致を得た。さらに溶融ブレンドに関しては、成分の弾性が構造とレオロジーに及ぼす影響を明らかにした。
可変幾可構造トラスの分散的姿勢制御に関する研究

「可変幾何構造トラス」は、三角形のフレ-ムを要素とする構造物であり、その要素長を伸縮させることによって姿勢を自在に変化させることが出来る。構造が単純であり、取り得る姿勢に自由度があることから、特に宇宙用マニピュレ-タ-などとしても期待されている。しかし、その姿勢制御に関しては逆に自由度の多さ故、極めて困難な問題とされていた。一方、生体においては「体節構造」や「軟骨」などの伸縮性のある構造が存在しており、現行のロボット工学の方法論と生物の運動制御のメカニズムには本質的な相転点があると考えられる。そこで、本研究代表者は、先に伸縮性のある構造を積極的に位置付けた制御方式を提案し、ニュ-ラルネット理論に基づいてこの問題を並列処理する可能性を見い出した。次の段階として「可変幾何構造トラス」の実機を用いた総合的な検証が重要であると考え、本研究では、「可変幾何構造トラス」のプロトタイプを試作する準備として、「構成要素である伸縮エフェクタと多枝ジョイントの機構学」及び「本研究代表者が提案している分散的姿勢制御モデルの改善」の両面について検討した。この分散的姿勢制御モデルは、基本的に緩和型ニュ-ラルネットのカテゴリ-に属するが、ニュ-ラルネットのもう一つの重要な枠組みである写像型との統合が有効であると考え、本研究では緩和型の代表的モデルであるホップフィ-ルドネット2組をクロス結合させたア-キテクチャに発展させ、姿勢制御の能力を大幅に改善した。今後はさらに、可変幾何構造トラスに対して「幾つかの姿勢を予め記憶しこれを滑らかに順に想起して行く」動作が可能となるよう制御モデルを改善して行きたい。
燃焼起源鉄を含むエアロゾルのエイジング過程の解明：海陸風循環を利用したアプローチ

鉄は海洋の植物プランクトンの生長に欠かせない元素である。大気中に浮遊する微粒子(エアロゾル)には、鉄を含むものが存在する。鉄を含むエアロゾルが海洋表面に沈着すると、植物プランクトンの生長を促し、海洋の二酸化炭素吸収能を向上させる可能性がある。本研究では、エンジンや製鉄過程から放出される燃焼起源の鉄を含むエアロゾルに着目する。エアロゾル中の燃焼起源鉄の形態・混合状態・化学種が、大気輸送中の物理・化学的変質(エイジング)を経ることでどのように変化するかを調査し、エイジング過程が植物プランクトンに利用可能な「海水中で溶けやすい鉄」の沈着量に与える影響を定量化する。
内分泌撹乱物質の電気化学的スクリーニング法の開発に関する研究

外因性内分泌撹乱物質とエストロゲンレセプターとの相互作用を利用した電気化学的スクリーニング法開発の前段階として,タンパクーリガンド相互作用の代表的な系であるアビジン-ビオチン,及びレクチン-糖との相互作用の電気化学的検出を試みた。その結果,電極活性物質によってラベル化したリガンドを用いることで,それぞれのラベル化リガンドとタンパクとの相互作用を,電極応答の変化から検出できることが判明した。この原理を女性ホルモン物質の一つであるエストラジオールとエストロゲンレセプターの系に適用した。電極活性基としてドウノマイシンでラベル化したエストラジオールリガンドをエストロゲンレセプターに結合させたときラベル化リガンドの電極応答は大きく減少し,レセプターとの結合をリガンドの電極応答の変化として捉えることができた。一定のレセプターの結合サイトに対して,ラベル化リガンドと内分泌撹乱物質との疑いのある2・3の化学物質を競争させたところ,ラベル化リガンドの電極応答は増加し,用いた化学物質がエストロゲンレセプターに対して結合性を示すことが明らかとなった。従って,本法を化学物質の環境ホルモン作用に関するスクリーニング法として用いる可能性を示すことができた。環境ホルモン物質の分離分析法として,キャピラリー電気泳動法について検討し,スルホン化シクロデキストリンを用いることでビスフェノール誘導体やアルキルフェノール類の高性能分離を達成することができた。さらに,環境ホルモン様物質を水や土壌から除去したりあるいは分解するための電気化学的手法についても検討を行った。その結果,ビスフェノールA等は,酸化スズ電極を用いることによって効率よく分解できること,また,カーボンファイバー電極を用いることによってこれらの物質を選択的に電極に捕集できることを示すことができた。外因性内分泌撹乱物質(EDCs)と性ホルモンレセプターとの相互作用をモニタリングするための電気化学的アッセイ法の開発を試みた。本法では、エストロゲンレセプター(ER)とそのリガンドである17β-エストラジオールに着目し、17β-エストラジオールを電極活性物質でラベル化したリガンドを調整し用いた。電極活性ラベル化剤として電位制御濃縮により高感度な応答が達成される事が期待できるダウノマイシンを適用し、17β-エストラジオールをラベル化した。また、ERへの特異的相互作用に与えるラベル化による影響を検討するために、エストラジオール部位とダウノマイシン部位間のスペーサーの長さが異なる2種のラベル化エストラジオール(LE)を調製した。調製したLEの電極挙動をダウノマイシンと比較して検討した結果、LEの電気化学的感度はドーノマイシンのそれと比較して約1.52倍向上した。最良のシグナルは短波形ボルタモメトリーを適用する事により得る事ができ、その応答は10^<-8>Mオーダーであっても十分に定量的である事が確認された。LEの電極応答はERと結合する事により大きく減少した。このLEの電流値の減少はLEの17β-エストラジオール部位とERとの特異的な相互作用に起因するものである事が、エストロゲン抗体、グロブリンタンパクなどを用いた検討から明らかになった。一定量のレセプターに対してLEとEDCを競争反応させ、EDCとERとの結合がLEの電気化学的な応答の変化として間接的に観測可能であるかどうかを検討した。ビスフェノールA、ノニルフェノール、DDTを試験化合物として適用し、他のバインディングアッセイと本法を比較した。結果、適用した全ての試験化合物からERとの結合に起因する電極応答の増加が観測され、また本法により得られた結果から算出した試験化合物のERに対する相対結合親和性は他のバインディングアッセイと比較してやや高いものであった。近年、外因性内分泌撹乱物質(EDCs)と呼ばれる化学物質群が、生殖や免疫といった生命の根源を脅かしている事が明らかとなった。これらのEDCsの内

分泌系への作用機構は様々であるが、レセプターとの結合がトリガーとなることが多い。従って、EDCsのレセプターへの結合能力を評価することは、その化学物質が内分泌撹乱を誘引する可能性があるかどうかを評価するために重要である。そこで本研究では、EDCsの電気化学的プレスクリーニング法の開発を目的とし、タンパク-リガンド相互作用の代表的な系であるアビジン-ピオチン系において、その相互作用の電気化学的検出に関する基礎的な検討を行った後、その原理を性ホルモンレセプターであるエストラゲンレセプター(ER)とエストラジオール系に適用した。この目的のために、エストラジオールを電極活性物質であるドウノマイシンでラベル化したリガンドを調整した。このラベル化したエストラジオールの電極応答はERと結合することにより大きく減少した。この電流値の減少はラベル化リガンドの17β-エストラジオール部位とERとの特異的な相互作用に起因するものである事が、エストラゲン抗体、グロブリンタンパクなどを用いた検討から明らかになった。一定量のレセプターに対してLEとEDCを競争反応させたところ、全ての試験化合物からERとの結合に起因する電極応答の増加が観測され、これによって様々の化学物質の環境ホルモン用作用に関するスクリーニングの可能性を示すことができた。さらにこの方法は、電極表面に固定化されたエストラジオールとエストラジオール抗体を用いるマーカーイオンの膜透過性の制御に基づくアッセイ法へと発展した。さらに環境ホルモン物質については、スクリーニング法とは別に、その電気化学的除去法及び分解法についても検討し、カーボンファイバー電極及び酸化スズ電極を用いる新しい電気化学的手法を提案することができた
アテトイド頚部不随意運動に対する筋解離効果の筋電図学的解析

[対象]Athetoid型脳性麻痺患者4名(男4 40-55歳)で,頚椎症性脊髄症をきたし,はじめ筋解離術を行い,その後,脊柱管拡大術を行い,術前後の経過が明らかなものである。[方法]1.術前,頚部の運動のVHSビデオ記録と,頚部筋からの表面電極同時記録を行った。頚部の運動と筋の発火様式を観察し,更に1%リドカインによる神経ブロックを副神経の各筋枝に行って,その発火様式の変化から付随運動を生じている主動筋を同定し,被解離筋を決めた。術後は,筋の発火様式を上記検査で経時的に追跡した。2.術式は後頭部に馬蹄鉄型皮切で進入し,胸鎖乳突筋,僧帽筋,頭板状筋を後側頭骨から骨膜下に解離した。一例は胸鎖乳突筋のみの解離を行った。[結果]1.全症例において,術前の神経ブロック効果と筋解離術後の変化は類似し,対応する胸鎖乳突筋と僧帽筋の不随意性発火は減少したのに対し,随意性発火は保たれた。2.術後,Athctoid筋の不随運動が減少し,随意筋力は20%程度の減少に留まった。[考察]筋伸張反射の活動変化をもたらす要因として,Ia入力,アルファ運動ニューロン,ガンマ運動ニューロンを介するものが考えられる。筋解離術は,筋短縮による形態学的変化で筋紡錘の感受性の低下からIa入力の低下をしめす。神経ブロックは,Ia入力,アルファ運動ニューロン,ガンマ運動ニューロンの活動の低下をしめす。神経ブロックは,Ia入力,アルファ運動ニューロン,ガンマ運動ニューロンでの活動の低下を生じる。両者共に,アルファ運動ニューロンへの末梢性入力の低下をきたす。よって,アルファ運動ニューロンの興奮性が変化し,中枢性入力に対する反応が変わるのではないかと考察した。[結論]Athetoid筋頭蓋解離術により,Athetoid性頚部不随運動を減少させ,随意性を保つという結果が筋電図学的に得られた。Athetoid筋頭蓋解離術は,頚髄除圧の前処置のみならず,Athetoid性不随運動の制御に利用可能と思われ,今後も筋電図学的な解析を続けていく予定である。
拡張されたクランキングモデルによる高速回転原子核の構造

原子核の高速回転状態を理論的に記述する方法としては自己無撞着に決められた変形場に対する一つの慣性主軸の回りの一様回転の描像に基づくクランキング模型、すなわち、回転系での平均場近似の方法が用いられてきた。しかし、最近ではこのような単純な描像に基づく近似的方法では不十分な現象がいくつか見つかっており、本研究では、より適用範囲の広い拡張されたクランキング模型を考察し、最近の多くの実験データを統一的に実験することを試みた。拡張の方向として第一に考察したのは比較的角運動量が低い場合の取扱いである。通常のクランキング模型では高スピン極限での半古典的近似を用いているので低スピン領域での電磁遷移確率を正しく評価できない。本研究では、集団的回転運動に伴う幾何学的効果(C1ebsh-Gordan係数)を量子力学的により正確に取り扱うことによりこの欠点を克服する方法を考案し、物理量の行列要素を精度良く計算する一般的処方を与えることに成功した。そして、クーロン励起反応によって選択的に励起される種々の回転バンドに適用しこの方法が有効であることを確かめた。第二の拡張は、半古典近似はとるものの回転軸向きが変形の慣性主軸から傾いたような一般的な回転運動を取り扱えるようにすることである(斜向クランキング)。はじめにこの斜向クランキング近似によりどのような物理的効果が取り込まれているかについて、具体的に解ける簡単な場合に厳密解と比較することにより調べた。角運動量ベクトルの変形主軸からの傾きの効果は電磁遷移に大きな影響をあたえるが、拡張されたクランキング近似はこの効果をかなり良く記述できることがわかった。次にこの斜向クランキングの方法を現実の原子核に適用できるような一般的な計算プログラムを作成した。これによって原子核の高速回転状態に対する新たな知見が得られるものと期待している。高速回転する原子核構造の研究において最も基本的な理論的道具立ては平均場近似を用いたクランキング模型である。しかしながら、この模型は半古典的描像に基づいており、いくつかの欠点がある。本研究では、その欠点を補うべくクランキング模型拡張し、その有用性を調べ、最近の多くの実験データを統一的に分析することである。第一の拡張は、比較的角運動量が低い場合の取扱いである。通常のクランキング模型では角運動量が高いことを前提としており、特に低スピン領域での電磁遷移確率を正しく評価できない。この欠点は集団的回転運動に伴う幾何学的効果(Clebsh-Gordan係数)を正確に取り扱うボ-アとモッテルソンの統一模型によって救うことができる。本研究では、この統一模型に現れる内部行列要素をクランキング模型に基づいて計算する一般的処方を与えることに成功した。これによって、クーロン励起反応によって選択的に励起される集団的振動運動に基づく種々の回転バンドの電磁遷移確率をかなり良く予測できるようになった。第二の拡張は、角運動量ベクトルの向きが変形の慣性主軸から傾いたような一般的な回転運動の取扱いである。このような回転運動は、角運動量の対称軸成分の大きな軌道が関与するような多くの回転バンド、例えば、最近発見された強いM1遷移で結ばれた回転バンドや、高スピンアイソマ-の状態を研究するのに有用であると考えられている。本年度の研究では、傾いた軸の回りの回転の効果を取り入れた、拡張された回転系での平均場近似の方法の一般的計算プログラムを作成することが第一の目標であった。現在までのところ一般的なプログラムはほぼできているが、得られた結果に対する理解を深めるために厳密に解ける単純な模型(1粒子-回転結合模型)においてその有用性をチェックし、確かに、角運動量の動力学的効果を正しく取り込んでいることを確認した。