hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経・グリアにおける細胞容積感受性イオンチャネル活性化機構の研究

本研究では細胞の大きさ・形や運命の制御に関わるタンパク分子の中で非常に影響力の強いものの1つである細胞容積感受性外向整流性アニオンチャネル(VSOR)について、その脳神経系の細胞上での活性化機構と役割について検討を行い、研究期間中特に脳内の主要なグリア細胞であるアストログリアでのVSOR活性化機構に関し、脳内の軽微な局所的傷害に対しても確実にその活性化を導くための基盤メカニズムを発見することができた。今年度はまず、脳内の主要なグリア細胞であるアストログリア(マウス大脳皮質由来)において、炎症化学伝達物質の1つであるブラジキニンが作用すると、通常細胞容積増大に伴って活性化される細胞容積センサー外向整流性陰イオンチャネル(VSOR)が容積増大を伴わずに活性化されることを新たに発見した。この活性化されたVSORを通じて脳内の主要な興奮性神経伝達物質であるグルタミン酸がアストログリアから放出されることが判明し、そのグルタミン酸が隣接する神経細胞に作用することで細胞問情報伝達が誘起されることが明らかとなり、論文発表した。痛みや腫れ・血圧低下など非常に強い作用を持つことで知られるプラジキニンは、いわゆる典型的な細菌感染等による炎症時のみならず、単純な組織灌流障害を含む様々な種類の傷害時に、ありとあらゆる組織間隙・血管内で容易に産生される物質であることから、今回の発見は脳炎・脳卒中・一過性脳虚血発作時等の脳内情報伝達の機序として非常に重要な意義があると考えられる。このVSOR活性化はアストログリア内活性酸素種(ROS)生成を通じて引き起こされることも判明したが、現在はそのROS生成とそれに先行して誘起されるアストログリア内カルシウムイオン(Ca^<2+>)濃度上昇との相関について、特にそのCa^<2+>濃度上昇に関わる各種Ca^<2+>チャネル分子開口部近傍数十ナノメートル(1ナノメートルは10^<-9>メートル)以内に形成される高Ca^<2+>濃度勾配(Ca^<2+>ナノドメイン)を介するROS生成制御の可能性について詳細に検討中である。今後この相関が明らかになることにより、ブラジキニンの作用が1個のアストログリア細胞のどの程度の微細構造レベルで制御されうるのか、どの程度のプラジキニンの局所的な作用が意義を持つのかが判明し、今回発見された機序の病的意義が一層鮮明になることが期待される。前年度発見した、脳内の主要なグリア細胞であるアストログリア(マウス大脳皮質由来)における炎症化学伝達物質ブラジキニン作用時の細胞容積センサー外向整流性陰イオンチャネル(VSOR)活性化機構に関して、今年度は先ず細胞内カルシウムイオン(Ca^<2+>)濃度上昇とその活性化機構との相関について検討した。その結果、ブラジキニン作用直後のCa^<2+>濃度上昇をもたらすCa^<2+>チャネル(IP_3受容体及びTRPC1)の開口部近傍、約20ナノメートル(1ナノメートルは1000分の1ミクロン)以内の高Ca^<2+>濃度領域「Ca^<2+>ナノドメイン」内で蛋白質リン酸化酵素(PKC)が活性化され、それがVSOR活性化を介在していることが判明した。この機序は、例えば一過性の血圧上昇等で脳内血管が微細な傷害を受けた際に漏れ出た微量のブラジキニンに対しても、その作用部位の近傍で確実にVSORを活性化し、そのVSORを通じて局所的に細胞容積調節(細胞微細突起の形態変化等)やグルタミン酸等の更なる化学伝達物質の放出を誘導するための基盤を与えるものと考えられ、非常に重要な知見である。この知見について今年度は学会発表を行い、またその報告論文を現在投稿中である。更に、ブラジキニン以外のCa^<2+>濃度上昇を誘起しうる他の化学伝達物質についても同様なことが起こるか否かを検討したところ、様々な生理的状況で機械的・化学的ストレスを受けた細胞自らが放出するATPによってもVSOR活性化が誘導されることが判明し、現在更に詳細な検討を進めているところである。今後それについても同様な「Ca^<2+>ナノドメイン」を介する機序が判明すれば、今年度新たに得られた知見は、決して炎症病態時のみならず、生理的な細胞の環境適応時の局所的な容積変化やシグナル伝達をもたらす普遍的機序として、細胞生命の基本原理の解明に繋がることも期待される。
新しい遺伝マーカー、DNase I型による精液斑からの個人識別

デオキシノボ核酸分解酵素I(DNase I)の遺伝的多型は、血清、尿および諸臓器(膵、肝、腎等)から判定可能であり、その遺伝子頻度のバラツキは大きく、個人識別能は極めて高い。またDNase Iは、光、温度および湿度などの物理化学的刺激に対しても安定であり、様々な条件下にある斑痕から実施する個人識別には極めて優秀なマーカーになるものと考えられる。最近、精液DNase Iに血清や尿と同様な遺伝的多型の存在が示され、また、予備実験の結果、DNase I活性は精液中には高いが、女性体液中に証明できないことが判明し、新たな精液の遺伝マーカーとしての応用が期待されている。今回の研究では、まずポリアクリルアミドゲル等電点電気泳動法(IEF-PAGE)とDNase I活性染色法(DAFO法)とを組み合わせた精液斑からのDNase I型判定法を新たに開発した。この場合、精液斑のDNase I活性は適当な条件(0.3-1M尿素存在下)を選択することで効率よく抽出されることがわかった。次に、様々な条件下に放置して作成した多数の精液斑からDNase I型判定を行なったところ、-20°C、4°Cおよび室温に約1年間放置してあった精液斑(精液量にして約0.3mu1に相当)のいずれからも正確なDNase I型判定が可能であった。驚くべきことに、37°C下で湿箱中に13週間放置しておいた精液斑からも正確な型判定が可能であった。さらに、精液・女性体液混合斑痕についてDNase I型を検査したところ、いずれも精液の型のみが正確に判定できた。以上の実験結果から、精液のDNase I型は法医鑑識分野において有力な個人識別マーカーとして有用であることが示された。
力覚情報に基づく野球打撃技術の解明

センサーバットを用いて,異なる打点高における打撃動作中の身体各関節のキネティクス的分析を行った結果,ノブ側の上肢関節では,主としてレベルスウィング局面にて打点の高低に対応しているのに対して,バレル側(バットヘッド側)上肢関節では,ダウンスウィング局面にて対応していることが示唆された.つぎに,左右上肢-バットの運動方程式からバットヘッドスピードの生成メカニズムを定量化した結果,ヘッドスピード獲得には,身体が多リンク系であることによって生じるコリオリ・遠心力の貢献が非常に大きいことが明らかとなった.センサーバットを用いて,異なる打点高における打撃動作中の身体各関節のキネティクス的分析を行った結果,ノブ側の上肢関節では,主としてレベルスウィング局面にて打点の高低に対応しているのに対して,バレル側(バットヘッド側)上肢関節では,ダウンスウィング局面にて対応していることが示唆された.つぎに,左右上肢-バットの運動方程式からバットヘッドスピードの生成メカニズムを定量化した結果,ヘッドスピード獲得には,身体が多リンク系であることによって生じるコリオリ・遠心力の貢献が非常に大きいことが明らかとなった.本年度は,主として打撃実験環境の整備,およびヘッドスピード獲得メカニズム解明のための動力学的分析手法の定式化を行った.本年度に得られた主な結果を下記に示す.(1).硬式ボールの打撃を行っても,センサー部とグリップ部の干渉が生じず,大きな衝撃力に耐えることが可能な耐衝撃性センサーバットを製作した.(2).5個の光電センサを野球ピッチングマシーンの配球用スライダ部に配置し,これらのセンサーをボールが通過する際に,点灯させた高輝度LEDを消灯させる回路を作製することによって,マシンの投球タイミングを提示するシステムを構築した.(3).スウィング座標系によって表記した両手によるバットへの作用力および作用モーメントを入力として導出したバットの三次元的な運動方程式を変形することによって,バットヘッドスピードならびにヘッド速度の鉛直方向成分の獲得に対する,作用力および作用モーメントの貢献度を算出可能とした.これにより,ヘッドスピード獲得には,バット長軸方向作用力の貢献が最大であること,スウィング平面法線軸まわりの合モーメントの貢献は比較的小さいこと等がわかった.(4).さらに,バット重心の軌道から求めた瞬時回転中心を用いて,この回転中心まわりの回転運動として,バット重心の運動をモデル化し,上記項目(3)の手法を適用したところ,バットヘッドスピード獲得に最大の貢献度を示すのは,この回転中心まわりの運動によって生じる遠心力であることがわかった.本年度は,打点位置の高低に対する打撃動作の違いをキネティクス的に分析すること,および左右上肢とバットにより構成される閉ループ系を対象とした順動力学的分析を行うことであった.本年度の主な結果を以下に示す.(1)打点位置の高さを変化させた実験条件において,センサ・バットを利用して得た左右各手のキネティクス的情報から,逆動力学演算によって,上半身の各関節におけるキネティクス的分析を行い,上半身の各関節の諸量の特徴について明らかにした.(2)ピッチングマシーンによって投球されたボールでの打撃実験では,センサ・バットの長軸力測定用ひずみゲージの耐久打撃数は,60試技程度であるととがわかった.(3)順動力学的分析手法を,機構的な閉ループ系を有する動作である野球の打撃動作に拡張・適用することによって,上肢によるバットヘッド速度獲得のメカニズムを解明するための定式化を行った.すなわち,関節の幾何学的拘束条件を考慮した剛体セグメントによりモデル化した左右の各上肢,ならびにバットから構成される多体系の運動方程式を導出し,この運動方程式を変形することによって,バットヘッド速度に対する左右上肢の肩・手首関節モーメントおよび肘関節トルク,肩関節力,運動依存項,ならびに重力の貢献を定量化可能とした.その際,上肢とバットが構成する機構的閉ループ問題については,センサ・バットによって得たキネティクス情報を用いて解決した.分析の結果,バット速度には,関節モーメントだけでなく,運動依存項も大きく貢献することがわかった.このことは,左右上肢ならびにバットの動き等を利用したヘッドスピードの獲得が行われていることを示している.
単一の糸球体の光刺激によって誘導されるマウスの先天的恐怖行動の解析

匂い分子2, 4, 5-trimethyl thiazoline(TMT)に特異的に活性化される単一の受容体を発現する糸球体moduleのみを選択的に活性化および不活化出来るモデルシステムを作製し、この単一の受容体-糸球体という最小の機能単位からの入力によって活性化される嗅皮質において、光遺伝学、ウイルスベクター、及びDREADDシステムを併用したloss of functionの実験により、機能領域を明らかにする方法を確立した。キツネの肛門腺から分泌される匂い分子2, 4, 5-trimethyl thiazoline(TMT)が、マウスに先天的な恐怖行動(すくみ行動と忌避行動)を引き起こすことに着目し、TMTに特異的に活性化される単一の受容体を発現する糸球体moduleのみを選択的に活性化および不活化出来るモデルシステムの確立し、単一の受容体らの情報が、マウスの行動にどのような影響を及ぼすのか、高次中枢内の神経活性は匂い刺激と比較しどの様なものかを検索した。単一の受容体を発現する1対の糸球体からの情報のみによってimmobility(すくみ行動)を選択的に誘因できることが明らかになった。また、2次ニューロン及び嗅皮質において、単一の受容体からの情報を受け取る領域は、匂い分子の入力と比べ、限局していることが分かった。これらの研究成果をNature Communicationsに発表されることになった。更に、これまでの研究で確立したマウスモデルシステムを応用し、光遺伝学とDREADDシステム、ウイルスベクターを併用して用いることによって嗅皮質各領域において局所的に神経を不活化出来るloss of functionの実験を実施し、嗅皮質各領域における機能的サブドメインを順次同定するシステムを確立できた。今後データを積み重ねることにより、高次中枢内の神経回路の検索を発展させ、嗅覚の神経回路のみでなく高次中枢の神経回路網内に共通した現象を改めて理解する新しい知見が得られることが期待できる。神経科学
無溶媒系を指向した光学活性イオン性流体の開発

省資源かつ環境調和型の反応プロセスの開発を目差し、無溶媒反応を指向した光学活性イオン性流体の開発研究を行った。本年度は、光学活性な低分子量のイオン性流体を得る目的から、スピロ骨格を有する分子をデザインし、合成に着手した。スピロ骨格を有する分子の合成と機能解明に関しては、スピロ型ビスイソキサゾリン化合物の合成と光学活性体の入手、さらには不斉配位子として用いることによる触媒的不斉Wacker型反応の開発に成功している(Arai,M.A.; Kuraishi,M.; Arai,T.; Sasai,H.J.Am.Chem.Soc.2001,inpress)。目的とするイオン性流体にはイオン性を示す部位としてイミダゾリウム塩を選択し、光学活性な構造を構築する炭素骨格には、大量に合成可能で光学分割も容易なスピロジケトンを用いることとした。スピロジケトンの官能基化を検討したところ、水酸基を立体選択的にカルボニルのα位に導入できる事を見いだした。さらに、ヒドロキシケトンを経由するイミダゾール環の形成反応を検討し、ルイス酸存在下ヒドロキシケトンに対しホルムアミドを作用させたところ、スピロ骨格を有するイミダゾールが生成することがわかった。今後は、合成手法の効率化とイミダゾール環上へのアルキル基の導入によりイオン性流体として優れた特性を有する分子へと最適化を行う予定である。一方、イオン性流体の性質を示す分子として、ピリジン部を有する化合物の合成研究も開始した。マロネートを出発原料とし、ジアルキル化反応により容易に2分子のピリジン部を有する分子を合成した。これらの研究で得られた分子は、イオン性流体としてのみならず、触媒的不斉合成反応における光学活性配位子としても利用可能なことから、これらの可能性も併せて検討していく予定である。
現代イスラーム世界における〈共感される日本像〉形成パタン研究

現代におけるイスラーム現象は、世界がナショナルなもののユニットの集合体の構成物であるとするナショナリズムのフィクションを超え、「想像上の」一種の新たな普遍主義を構築しつつある。そのヴィジョンの中で〈日本〉はどのようなイメージを形成保持し、あるいはまた変化しうるのかという一連の総合的研究プロジェクトの予備研究である本研究は、新たに形成されつつある〈ヴァーチャル・ウンマ〉実態解明の端緒を見出した。国際関係における他者認識としての<日本イメージ>が、とりわけ世界各地のムスリム・コミュニティにおいてどのように形成されるのかを探る本研究において、初年度研究実施計画の主な柱は、理論問題と調査ポイントの開拓とにあった。後者については、寧夏回族自治区政府関係者とのコンタクトも新たに開拓し、今後の調査活動に大きな飛躍を築いたと同時に、フランスにおいても日本イメージ導入媒介者でもある、サブカルチュアにも造詣の深い、フランス人日本研究者との新たな関係が構築され、研究の基盤を着実に固めつつある。ただ、後者については、本来の計画では、国際政治理論に「イメージング」研究の諸成果をいかに組み込んでいくのか、政治理論における視覚の問題から学問研究における「イメージング」への新たな領域への応用可能性について探るべく、試行錯誤を続けてきたが、国際政治理論をはじめ社会科学では「イメージング」研究は未だ充分な成果をえているとはいえず、脳イメージング研究などに関する現状を把握することに集中せざるをえなかった。しかも、その「応用」には未だかなりの研究時間を投入する必要があるようだ。総合的に見ると、19年度における研究成果は以下のように整理できる。第1に、<共感される日本イメージ>の形成過程の分析という「問題領域」を共有できる研究者の一定の「国際化」できたこと。今後はそうした研究者との共同作業によって、よりムスリム・コミュニティ内の日本イメージファクターを抽出していくことが可能になる。第2に、そうした国際連携と通じて、とりわけ中国におけるムスリム・コミュニティ研究では、省内政治過程にも具体的にコミットできるようなスタンスを構築したことである。これは<共感される日本イメージ>形成の、臨床実験にも有益な研究環境をえたといえよう。現代におけるイスラーム現象は、世界がナショナルなもののユニットの集合体の構成物であるとするナショナリズムのフィクションを超え、「想像上の」一種の新たな普遍主義を構築しつつあり、そうした普遍主義的ヴィジョンの中で〈日本〉はどのようなイメージを形成保持変化しうるのかを研究の目的とする本研究は、最終年度20年度計画において、所期の実施計画を十分に達成できたとはいえない状況にあるといえる。新たに形成されつつある〈ヴァーチャル・ウンマ〉の実態の解明は、いろいろなかたちで非常に豊かな成果を挙げることができたものの、コストのかかるイスラーム世界各地を取材することによって期待された諸成果とヒューマン・ネットワークの構築は、ごく限定的なものにとどまらざるをえなかったからである。とはいえ、地中海圏におけるムスリムによる日本イメージ形成に特徴的なファクターと中国ムスリムにおけるそれとの一定の差異を、限定的とはいえ考究できたことは非常に意義深いものがあり、今後のこの分野における研究に一定の手掛かりをえたといえる。その意味で、さらに調査が必要な東南アジア地域、ロシア語・トルコ語系圏中央アジア地域、北アメリカ地域などにおけるムスリムのメディア受容状況をより鮮明に把握できれば、さらに興味深い〈共感される日本像〉形成パタンの検証ができるものと推測される。また、本萌芽研究期間中、政治学における〈イメージング〉の理論的接合の意義についても、飛躍的な伸張が見られた。2009年度以降継続するために申請した科学研究費が採択されず、十分な調査検証ができないのは残念であるが、理論面での深化については、2009年度から2010年度にかけて発表を予定している学会報告等により、その成果を示していけるものと考えている。社会科学
低出生体重児における胎児期の喫煙暴露と精神運動発達,行動障害の関連に関する研究

分娩・出生直後の母児から採取した毛髪サンプル中のニコチン濃度の測定し,妊娠前,妊娠中と分娩前後での喫煙に関するアンケート調査結果と比較検討した.毛髪中のニコチンの測定はPichiniらのHPCL法を一部改変し,少量の毛髪サンプルで測定可能となった.測定対象数は母児13組26名,喫煙している成人5名,非喫煙の成人3名であった.喫煙成人5名中4名からニコチンが検出され,ニコチン濃度は3.079.64ng/mg hairであった.非喫煙成人では3名中1名でニコチンが検出され0.88ng/mg hairであった.対象の母13名中4名の毛髪から痕跡程度のニコチンが検出されたが,いずれも測定限界未満であった.児の毛髪からは1例もニコチンは検出されなかった.母13名中の妊娠前の喫煙例は1名,妊娠中の喫煙は0名あった.喫煙例は全例1日10本以上吸っていた.家族内の喫煙は妊娠前5名,妊娠中5名で,家族内の喫煙も全例1日10本以上であった.妊娠中に家族内で分煙されていなかった1名と分煙されていない職場で働いていた3名の計4名に妊娠中の受動喫煙が示唆された.分娩前3日間の喫煙は1名が1本を吸ったのみであった.妊娠中の受動喫煙の有無と出生体重,出生時頭囲に有意差を認めなかった.1カ月健診時の体重増加率と分娩後の家族の喫煙の有無,妊娠中の受動喫煙の有無と有意な関係を認めなかった.母の毛髪からニコチンが検出された4名中1名が妊娠中の受動喫煙例であった.これらの結果,中でも児の毛髪からはニコチンが検出されなかったことから,本研究対象の母の喫煙暴露の程度は低く,胎児の暴露は更に低かったと考えられ,児の精神運動発達,行動障害との関係は明らかでなかった.一方,妊娠中暴露がないと思われた母3名,非喫煙成人1名で痕跡程度のニコチンが検出され,無意識の受動喫煙について注意が必要と考えられた.本研究は出生時の尿あるいは毛髪のニコチン・コニチンの定量により,低出生体重児の胎児期の喫煙暴露状況を正常出生体重児と比較検討し,出生後の児の発育・発達との関連,中でも軽度の精神発達遅滞や注意欠陥多動性障害などの行動の問題との関連を明らかにする目的で開始した.本年度の研究実績は以下のとおりである.1.正常新生児,低出生体重児を対象とする研究の計画と方法,研究対家の母親に対する説明,アンケート調査の内容等を研究機関の倫理委員会に提出し審査,承認をうけた.アンケートの内容は妊娠中および出産後の喫煙状況,喫煙に関する環境の調査で,同意を得た上で記入を依頼する方法とした.2.尿および毛髪中のニコチン,コニチンを高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定するための測定条件(カラムの選択,温度,液相の種類,流速,検出法など)について,Pichiniらの方法を参考に標準物質のニコチンを用いて確立した.このHPLC法によりニコチンの定量が可能なことが明らかとなった.3.対象のサンプルの収集を開始し凍結保存中である.アンケート調査の回答について統計解析用に入力をおこなった.今後は,平成16年度には引き続きアンケート調査とサンプル収集を行い,サンプル数が集まった時点で確立したHPLC法で測定し,アンケート調査の結果との相関について検討する.更に対象児の出生後の発育・発達をフォローアップしていき,日本版デンバー式発達スクリーニング検査を用いて発達検査を行い胎児期の喫煙暴露と精神運動発達との関連を明らかにしていく予定である.分娩直後の母児からニコチン・コニチン濃度の測定のために毛髪および尿のサンプルを採取した対象の母にアンケート調査行い,妊娠前・中と分娩前・後での喫煙にっいて検討した.対象の母は29名で,出産時の平均年齢32.6歳,第1子13名,第2子14名,第3子が2名であった.妊娠前の喫煙率は5名17.2%,妊娠中の喫煙は1名3.4%であった.喫煙例は全例1日10本以上吸っていた.妊娠中に喫煙の1名は妊娠中期以降喫煙を中止していた.妊娠前の家族内の喫煙率は10名34.4%,妊娠中は10名34.4%で変化していなかった.家族内の喫煙も全例1日10本以上であった.妊娠中に家族が喫煙していた10名のうち分煙されていなかったのは4名,妊娠中に分煙されていない職場で働いていたのは4名であった.このうち2名は重複しており計6名20.1%に胎児期の受動喫煙が示唆された.分娩前3日間の喫煙は1名が1本を吸ったのみであった.分娩前の家庭内の喫煙は6名に認め,3例は分煙されていなかった.妊娠中の受動喫煙の有無と出生体重(有り3072±414,なし3112±344,mean±SD, g),出生時頭囲(有り33.8±1.0,なし33.5±1.0,cm)に有意差を認めなかった.

また妊娠前の喫煙の有無では,出生体重(有り2973±130,なし3131±379,g)は妊娠前喫煙有りの方が小さい傾向にあったが有意差は認めなかった.1ヵ月健診時の体重増加率(g/day)と分娩後の家族の喫煙の有無,受動喫煙の有無と有意な関係を認めなかった.一般成人の受動喫煙例の毛髪のニコチンおよびコニチン濃度を,これまで報告されているHPLC法で測定を試行したところコニチンは検出されず検出限界以下と考えられた.このため毛髪の前処理法を工夫することにより感度の高い測定法を検討中である.一般成人の受動喫煙例の尿サンプル中からELISAキットではコニチンは検出されなかった.最終年度で対象サンプルの測定結果とアンケート調査結果の関連について検討する予定である.分娩・出生直後の母児から採取した毛髪サンプル中のニコチン濃度の測定し,妊娠前,妊娠中と分娩前後での喫煙に関するアンケート調査結果と比較検討した.毛髪中のニコチンの測定はPichiniらのHPCL法を一部改変し,少量の毛髪サンプルで測定可能となった.測定対象数は母児13組26名,喫煙している成人5名,非喫煙の成人3名であった.喫煙成人5名中4名からニコチンが検出され,ニコチン濃度は3.079.64ng/mg hairであった.非喫煙成人では3名中1名でニコチンが検出され0.88ng/mg hairであった.対象の母13名中4名の毛髪から痕跡程度のニコチンが検出されたが,いずれも測定限界未満であった.児の毛髪からは1例もニコチンは検出されなかった.母13名中の妊娠前の喫煙例は1名,妊娠中の喫煙は0名あった.喫煙例は全例1日10本以上吸っていた.家族内の喫煙は妊娠前5名,妊娠中5名で,家族内の喫煙も全例1日10本以上であった.妊娠中に家族内で分煙されていなかった1名と分煙されていない職場で働いていた3名の計4名に妊娠中の受動喫煙が示唆された.分娩前3日間の喫煙は1名が1本を吸ったのみであった.妊娠中の受動喫煙の有無と出生体重,出生時頭囲に有意差を認めなかった.1カ月健診時の体重増加率と分娩後の家族の喫煙の有無,妊娠中の受動喫煙の有無と有意な関係を認めなかった.母の毛髪からニコチンが検出された4名中1名が妊娠中の受動喫煙例であった.これらの結果,中でも児の毛髪からはニコチンが検出されなかったことから,本研究対象の母の喫煙暴露の程度は低く,胎児の暴露は更に低かったと考えられ,児の精神運動発達,行動障害との関係は明らかでなかった.一方,妊娠中暴露がないと思われた母3名,非喫煙成人1名で痕跡程度のニコチンが検出され,無意識の受動喫煙について注意が必要と考えられた.
チップスケール原子時計を応用した自律型地震センサの開発

本研究では、地震の揺れを計るセンサにチップスケール原子時計(CSAC)を応用し、自律的に超高精度な時刻情報を計測データに付与する技術の開発を行い、日本全国に広く地震センサを展開できる技術基盤を確立することを目的とした。まず、チップスケール原子時計(CSAC)によりセンサに超高精度な時刻情報を付与するメカニズムを実装し、MEMS加速度センサチップを搭載した地震センサの製作と、基本性能、及びデータ収集機能の確認を行った。基本性能としての加速度計測性能及び時刻同期性能については、製作した地震センサにより振動台試験を実施して確認した。3G/LTE、及び無線LANに接続して、計測データを収集する機能を確認した上で、筑波技術大学総合研究棟に地震センサを設置し、実地震のモニタリングを実施した。茨城県つくば市にて震度1以上を観測した地震に対して、すべて地震の検知、計測、データ収集を行い、サーバに収集した加速度データの積分処理により層間変形角を算出し、各地震に対する構造物の構造健全性評価を行った。さらに、製作した地震センサに用意した任意のアナログ型センサを接続できる外部入力インターフェースを介して、変位センサ、あるいは、ひずみセンサを接続して計測実験を行い、搭載したMEMS加速度センサを使う場合と同様に、基本性能、及びデータ収集機能が実現できることを確認した。内蔵したMEMS加速度センサを使う地震センサと、変位センサを接続する地震センサを対象として、振動台を使った振動計測実験を行った。これより、異種センサ間での時刻同期を確保したセンシングが可能であることを確認した。これらにより、日本全国に広く地震センサを展開できる技術基盤を確立した。本研究では、地震の揺れを計るセンサにチップスケール原子時計(CSAC)を応用し、自律的に超高精度な時刻情報を付与する技術の開発を行い、無線LANホットスポットに置くだけで、日本全国に広く地震センサを展開できる技術基盤を確立することを目的としている。今年度の研究計画では、チップスケール原子時計(CSAC)によりセンサに超高精度な時刻情報を付与するメカニズムを実装し、MEMS加速度センサチップを搭載した地震センサの開発・製作と性能確認、無線LANによるデータ収集、地震センサを設置した実地震モニタリングを予定していた。地震センサに関しては、助成金額が申請時よりも減額されたため新規開発を断念し、既製品を購入して組み合わせることで予定の機能を実現した。製作した地震センサは2台であり、振動台試験を実施して、加速度計測性能及び時刻同期性能を確認した。無線通信機能は、市販されている汎用品であるRaspberry Piに無線LANアダプタを接続して実現した。無線LANホットスポットに接続して、計測データを収集する機能を確認した上で、筑波技術大学校舎棟に地震センサを設置した。現在、実地震のモニタリングを実施している。今年度の研究計画では、チップスケール原子時計(CSAC)によりセンサに超高精度な時刻情報を付与するメカニズムを実装し、MEMS加速度センサチップを搭載した地震センサの開発・製作と性能確認、無線LANによるデータ収集、地震センサを設置した実地震モニタリングを予定していたが、地震が発生せず実地震記録が得られなかったことを除き、予定通り実施した。本研究では、自律的に超高精度な時刻情報を付与する地震センサを開発し、無線LANホットスポットに置くだけで、日本全国に広く展開できる技術基盤を確立することを目的としている。29年度の研究計画では、様々な種類のセンサに接続可能なセンサモジュールの開発と、異種センサ間での時刻同期統合センシングを予定していた。そこで、28年度に製作した地震センサに、任意のアナログ型センサを接続できる外部入力インターフェースを増設した。この外部入力インターフェースを介して、変位センサ、あるいは、ひずみセンサを地震センサに接続することが可能となった。内蔵したMEMS加速度センサを使う地震センサ1台と、変位センサあるいはひずみセンサを接続する地震センサ1台の計2台を対象として、振動台を使った振動計測実験を行った。29年度の研究計画では、様々な種類のセンサに接続可能なセンサモジュールの開発と、異種センサ間での時刻同期統合センシングを予定していたが、すべて計画通り進展している。さらに、30年度の研究計画としていた複数箇所の建築物の無線LANホットスポットに設置して、実地震に対する広域での統合センシングを行うことも、筑波技術大学内の複数の建築物で実施している。

内蔵したMEMS加速度センサを使う地震センサと、変位センサを接続する地震センサを対象として、振動台を使った振動計測実験を行った。これより、異種センサ間での時刻同期を確保したセンシングが可能であることを確認した。これらにより、日本全国に広く地震センサを展開できる技術基盤を確立した。平成29年度以降、研究計画に従い、地震センサを設置した実地震モニタリングの継続、地震センサへの異種センサの接続、センサ間での時刻同期統合センシングの実現と可視化、システム同定による解析を実施する。30年度は、実地震に対する広域での統合センシングと可視化、システム同定による解析を計画しており、予定通り推進する。
非生物反応における硫黄安定同位体分別と質量依存性の実験的・理論的研究

第一原理計算の結果,核の大きさによる同位体効果では硫黄の特異な同位体分別は起こらない事が明らかになった一方,様々な表面反応では特異な同位体効果が起きうる事が明らかになった.非生物反応の非平衡反応では,平衡時の質量依存則に従う可能性がある事が示された.また,高温高圧実験の結果,有機物の無機的硫酸還元反応によって硫化鉄の生成に成功した.第一原理計算の結果,核の大きさによる同位体効果では硫黄の特異な同位体分別は起こらない事が明らかになった一方,様々な表面反応では特異な同位体効果が起きうる事が明らかになった.非生物反応の非平衡反応では,平衡時の質量依存則に従う可能性がある事が示された.また,高温高圧実験の結果,有機物の無機的硫酸還元反応によって硫化鉄の生成に成功した.本研究の目的近年,堆積岩中の硫化鉱物・硫酸塩鉱物に,同位体の異常組成が見いだされてきている.しかし,非平衡時における同位体効果には不明な点が多い.本研究では,<33>^Sと<36>^Sの異常組成を持つ化合物が生物を介した反応と無機反応のいずれによって生成したか判別できるのかを検証する.22年度の研究成果<33>^Sと<36>^Sを含む全ての硫黄の同位体効果に関して,本研究費によって購入したコンピューターおよびソフトウェアを使用し,(1)核の大きさの違いによる同位体効果および(2)硫酸イオンの水素分子による還元反応時の同位体効果について第一原理計算を行った.まず,(1)に関しては,このような同位体効果を計算するために,さまざまな硫黄種について核上における電子密度を計算した.その結果,硫黄については核の大きさによる同位体効果は非常に小さいという事(δ^<34>S値で0.05‰以下)が明らかになった.また,本研究では,硫黄種が鉱物表面に吸着したことを想定し,鉱物表面の電荷が核の大きさによる同位体効果に与える影響も計算したが,これらの影響を考慮しても同位体効果や質量依存性には大きな影響がないことを明らかにした.次に,(2)に関しては,古典的遷移状態理論を用いて動的同位体効果と質量依存性を計算したが,平衡時に得られる質量依存性とほとんど違いがみられなかった.これらの研究結果は,先行研究で得られた結果とは大きく異なる.その理由として,古典的遷移状態理論では考慮に入っていないトンネル効果や透過係数が,質量依存性に影響を与えているためだと考えられる.これらの研究結果については,9月に行われた地球化学会年会において招待講演を行った.本研究の目的近年,堆積岩中の硫化鉱物・硫酸塩鉱物に,硫黄同位体の異常組成が見いだされてきている.しかし,非平衡時における同位体効果には不明な点が多い.本研究では,^<33>Sと^<36>Sの異常組成を持つ化合物が生物を介した反応と無機反応のいずれによって生成したか判別できるのかを検証する.23年度の研究成果^<33>Sと^<36>Sを含む全ての硫黄の同位体効果に関して,本研究費によって購入したコンピューターおよびソフトウェアを使用し,硫化水棄ガスと鉄酸化物表面の吸着反応によって同位体効果が起きるかどうかを検証した.その結果,硫化水素ガスと鉄酸化物の表面に吸着し平衡に達しているとき,質量依存則を大きく逸脱する特異な同位体効果が起き得る事が明らかになった.これは,以前Lasaga et al.(2007,Earth Planet.Sci.Lett.)で行われた二酸化硫黄ガスと有機物表面での同位体効果の理論計算と同様の結果であり,今回の計算結果は様々なガス(もしくは溶存種)-固体表面の反応が質量依存性に従わない特異な同位体効果を起こし得る事が明らかになった.また,これらの理論計算の結果を実験的に検証するために,東北大学のオートクレーブおよびピストンシリンダーに本研究費により改良を加え,高温高圧実験を行った,ピストンシリンダーは一般にマグマ生成などの比較的高圧での環境を模擬するために用いられるが,続成作用(100-400MPa)を模擬したより低圧での実験を行うために新たな圧力キャリブレーション法を用いた.実験の結果,鉄酸化物と硫酸ナトリウムを混合し,高温高圧にする事によって鉄硫化物が生成する事を明らかにした.今後,これらの生成物の同位体比を測定する事によって同位体効果について検討することができる.
紅茶テアフラビン類の選択的合成を目指した酵素資源の探索と高生産システムへの応用

紅茶の赤橙色色素のテアフラビン(TF)類には様々な生理活性が見出されている。TF類は紅茶製造工程のうち、発酵と呼ばれる過程で2種類のカテキンが茶葉中のポリフェノールオキシダーゼ(PPO)によって酸化された後、重合して生成する。しかし、紅茶中の含有量が少ないため、TF類に関する研究・応用は容易に進展しない。本研究では、1)PPOのモデル酵素として利用されるマッシュルーム由来のチロシナーゼを用いたTF合成反応機構の解析、2)有用なPPO資源の探索、さらに、3)TFの効率的高生産にむけた条件検討をおこない、十分量のTF類を研究・応用の分野へ供給することを目的としている。前年度までに1)は一定の成果を得られたことから、平成30年度は2)を重点的に進めた。ジャガイモ、サツマイモ、ナス、リンゴ、ナシ、ゴボウ、バナナの皮などの酵素的褐変現象が知られる素材を用い、抽出方法の検討をおこなった結果、タンパク質回収量ならびにTF合成活性の高い酵素資源として、ゴボウとサツマイモを見出した。塩析で得られた粗酵素試料にアセトン沈殿処理を加えることで、目的とする酵素の比活性が上昇することを発見した。また、カテキン標品を用いて酵素試料の酵素学的性質の解析を進めており、今後はその結果に基づき、TFの効率的高生産へ利用できる固定化酵素調製と反応条件の検討を進め、3)の目的を達成する予定である。前年度、1)PPOのモデル酵素として利用されるマッシュルーム由来のチロシナーゼを用いたTF合成反応機構の解析によって得られた成果「当該反応中に生成する過酸化水素をカタラーゼで消去することでチロシナーゼの不活化を防ぎ、TF合成速度と収率が向上する」を、平成30年度のうちに農芸化学会で口頭発表し、学術論文としても投稿した(査読結果待ち)。また、2)有用なPPO資源の探索に重点をおいて実験を進め、抽出法の検討ならびに酵素活性評価法の見直しを重ねた結果、ゴボウとサツマイモからTF合成活性の高い粗酵素試料の調製に成功した。これらの粗酵素試料を用いて酵素学的性質やカテキン標品との反応特性を解析し、3)TFの効率的高生産の基礎となる知見を収集している。上述の計画1)2)で得られた情報をもとに、PPOモデル酵素のチロシナーゼまたはゴボウやサツマイモのPPOを含む粗酵素を用いたTF高生産システムの構築に向けて、これらの固定化酵素を調製する。そこに緑茶抽出物またはカテキン標品を反応させてTF合成条件の最適化を試みる。課題として、固定化していない遊離の酵素を緑茶抽出物と反応させた際に、カテキン標品を使った反応よりもTF合成反応速度が遅い傾向がある点が挙げられる。簡便かつ効率的なTF合成のため、緑茶抽出物を調製容易な基質として利用するメリットは大きいことから、緑茶抽出物中に含まれる阻害成分の探索やカテキン類の組成が酵素反応に及ぼす影響を追究し、緑茶抽出物を利用できる道筋を探りたい。このことから、緑茶抽出物という基質を用いるTF高生産システムの実現には当初予定していたよりも時間を要する可能性がある。

紅茶の赤橙色色素のテアフラビン(TF)類には様々な生理活性が見出されている。TF類は紅茶製造工程のうち、発酵と呼ばれる過程で2種類のカテキンが茶葉中のポリフェノールオキシダーゼ(PPO)によって酸化された後、重合して生成する。しかし、紅茶中の含有量が少ないため、TF類に関する研究・応用は容易に進展しない。本研究では、1)PPOのモデル酵素として利用されるマッシュルーム由来のチロシナーゼを用いたTF合成反応機構の解析、2)有用なPPO資源の探索、さらに、3)TFの効率的高生産にむけた条件検討をおこない、十分量のTF類を研究・応用の分野へ供給することを目的としている。平成29年度は、1)において、チロシナーゼとカテキン標品との反応を解析し、カテキン類の組み合わせによって反応液中に生じる過酸化水素量に違いがあること、過酸化水素によってある種のカテキンに対するチロシナーゼの活性が低下すること、カタラーゼを添加するとチロシナーゼによる反応が促進されることを見出した。2)においては、PPOが原因となる酵素的褐変が起こる植物材料を複数種類選び、粗酵素抽出法の検討と合わせて実験を開始した。褐変防止剤の有無、塩析またはアセトン沈殿といったタンパク質の回収法の違いをもうけて、タンパク定量やPPO活性測定結果を指標にTF合成に最適なPPO資源について評価を進めた。材料や抽出法によってタンパク質の回収量は異なり、また、褐変防止剤の有無がPPO活性に与える影響が異なる材料があることが分かった。3)については次年度以降の検討課題として固定化酵素の導入をおこなう予定であるが、反応基質および生成物の分配係数に着目し、チロシナーゼによるTF2A合成反応に溶媒二相系を導入することで一定の成果を得た。本研究では、1)PPOのモデル酵素として利用されるマッシュルーム由来のチロシナーゼを用いたTF合成反応機構の解析と2)有用なPPO資源の探索、3)TFの効率的高生産にむけた条件検討をおこなうことを計画している。1)については、平成29年度に得られた結果を発表する準備を進めている。2)は予想よりも材料からのタンパク質およびPPO活性の収量が得られず、TF合成に最適な材料および抽出法についての評価が遅れている。また、酵素試料と基質溶液(緑茶抽出物)を混合した際に反応液の混濁が生じることがあり、その原因究明も新たな課題となっている。3)については固定化酵素の導入を次年度以降に計画しているが、反応基質および生成物の分配係数に着目して1-オクタノール/緩衝液の二相系をチロシナーゼによるTF2A合成反応に導入した結果、TF2Aの収率・収量が著しく増加することを見出し、学会にて発表をおこなった。上述の計画1)2)で得られた情報をもとに、PPOモデル酵素のチロシナーゼまたはゴボウやサツマイモのPPOを含む粗酵素を用いたTF高生産システムの構築に向けて、これらの固定化酵素を調製する。そこに緑茶抽出物またはカテキン標品を反応させてTF合成条件の最適化を試みる。課題として、固定化していない遊離の酵素を緑茶抽出物と反応させた際に、カテキン標品を使った反応よりもTF合成反応速度が遅い傾向がある点が挙げられる。簡便かつ効率的なTF合成のため、緑茶抽出物を調製容易な基質として利用するメリットは大きいことから、緑茶抽出物中に含まれる阻害成分の探索やカテキン類の組成が酵素反応に及ぼす影響を追究し、緑茶抽出物を利用できる道筋を探りたい。
Ⅰ型肺胞上皮由来の新規特発性肺線維症バイオマーカーRAGEの開発と創薬の試み

特発性肺線維症、非特異性間質性肺炎(NSIP)、急性過敏性肺炎、慢性閉塞性肺疾患(COPD)患者および健常対照者における血清中sRAGE(soluble receptor for advanced glycation endproducts)値を測定したところ、特発性肺線維症およびNSIPでは血清sRAGE値が低下しており、急性過敏性肺炎では上昇していた。COPD患者では健常対象者と比較して血清sRAGE値が低下していた。さらに特発性肺線維症患者における予後と血清sRAGE値について検討したところ血清sRAGE低値が予後不良と関連しており、血中sRAGEが特発性肺線維症の新規バイオマーカーとして有望であることが示唆された。血清中のesRAGEについても同様の検討を行い、急性過敏性肺炎ではsRAGEと同様上昇しており、他の疾患および対照群では有意差を認めなかった。気管支肺胞洗浄液(BALF)中のRAGE,esRAGEについても測定を行い、急性過敏性肺炎ではRAGE、esRAGEともに特発性肺線維症とNSIP患者と比較して上昇傾向であった。続いて血清およびBALF中のHMGB1(high mobility group box 1)の測定を開始しており近日中に終了予定である。膠原病肺、慢性過敏性肺炎患者における血中sRAGE、esRAGEの測定およびこれらの患者の血清HMGB1についても進行中である。特発性肺線維症以外の間質性肺炎の患者においては今回検討している患者群では概して予後良好でありエンドポイントとして用いることが困難であると考えられた。そのためCT所見や可能な症例では経年的な肺機能の変化など他のエンドポイントについて検討を行う準備を開始した。IPF患者65名と健常コントロール81名を対象とした検討ではIPF患者の血清sRAGE濃度は健常コントロール群と比較して有意に低下していた。ROC曲線を用いて算出した前述のカットオフを使用し、Kaplan-Meier曲線を用いて検討したところ、sRAGE低値群は高値群に比べて有意に予後不良であった。コックスハザードモデルを用いてIPFの予後と相関する因子を検討したところBMI, %VC, %DLCO,ステロイド単独療法もしくはステロイド+免疫抑制薬の併用療法の使用, KL-6, sRAGEで有意な相関を認めた。さらに多変量解析を用いて年齢、性別、BMI、喫煙歴(pack years)、ステロイド単独療法もしくはステロイド+免疫抑制薬の併用療法の有無について補正をおこなった上でも、%VC, %DLCO , KL-6, sRAGEは予後と有意な相関を認めた。IPF患者における初診時の肺機能および経年的肺機能低下と血清sRAGE値とは有意な相関を認めなかった。次に血清RAGE値と2年間の急性増悪発症をKaplan-Meier曲線を用いて検討したところ、RAGE低値群は高値群に比べて有意に急性増悪を多く発症していた。RAGEのSNPについてはCOPDで多くの報告がなされているrs2060700について検討をおこなった。rs2060700のSNPは血中sRAGE値との相関をみとめたがIPFの疾患感受性や予後との相関を認めなかった。さらに血中HMGB1についての検討を進めた。IPF患者における血中HMGB1はコントロール群と比較して有意に上昇していた。IPF患者における血中HMGB1高値は予後不良と関連しており、また経年的%VC低下の予測因子であった。このように血中sRAGEの低下とそのリガンドであるHMGB1の上昇はIPFの病態と関連していることが示された。昨年度までの検討から更に対象症例を増やし、IPF患者87名と健常コントロール303名を対象として検討をおこなった。まずRAGEの7つのTag SNPについての検討をおこない、rs2070600のジェノタイプがIPFの疾患感受性と関連していることを見出した。その他のTag SNPについては有意な相関を認めなかった。次に上記対象のうち血清検体が検討可能なIPF患者79名と、対照群として健常コントロール120名について血中sRAGE値の測定をおこなった。sRAGE値はIPF患者において健常コントロール群と比較して有意に低下していた。さらにsRAGE値に影響する因子を明らかにするために多変量解析をおこない、rs2070600とIPFであることが共に独立した予測因子であることを明らかとした。sRAGEによるIPF患者の5年生存率の予測能について検討をおこなった。まずROC曲線を用いてカットオフを算出し、Kaplan-Meier曲線を用いて検討したところ、sRAGE低値群は高値群に比べて有意に予後不良であった。Cox hazardモデルにおいてsRAGEは生存に関わる因子であり、さらに多変量解析を用いて年齢、性別、BMI、喫煙歴(pack years)、ピルフェニドン治療歴の有無について補正をおこなった上でも、sRAGEは予後と有意な相関を認めた。さらに同じカットオフ値を用いて急性増悪の有無とsRAGE値の関連についてKaplan-Meier曲線を用いて検討したところ、sRAGE低値は有意に急性増悪と関連していた。従来血清sRAGE値と気腫性変化の関連が報告されており、今回の対照群は気腫の原因と成りうる喫煙者を含んでいた為、気腫とsRAGEの相関を検討したが、今回の対照群では有意な相関を認めなかった。IPF患者における血中sRAGEとHMGB1の検討をおこない、これらの血中マーカーとIPFの病態との関連を明らかとした。RAGEのSNP、肺組織での免疫染色についても予定通り施行した。

呼吸器内科【肺のCT画像所見の検討】HRCT画像所見における線維化所見、網状影、すりガラス陰影をスコア化し、血中BALF中および肺組織のRAGEとの相関について検討する。【RAGEと既存のバイオマーカーの関連の検討、RAGEリガンドとの関連の検討】RAGEと既存のバイオマーカーであるKL-6、SP-A、SP-Dなどについて、血中およびBALF中の濃度の比較や背景因子との相関関係の違いを検討し、相違点を明らかとする。【RAGEのSNPと間質性肺炎の関連の検討】ゲノム血が保存されている日本人約700症例(間質性肺炎、肺癌、健常人)におけるrs2060700以外のRAGE遺伝子多型を全血よりゲノムDNAを抽出し,リアルタイムPCR system (Applied Biosystems PRISM 7500)を用いて検討する。間質性肺炎の疾患感受性、経年的肺機能低下、急性増悪ならびに予後と個々のRAGE SNPとの関連および連鎖解析をおこなう。血清、BALF中のバイオマーカー測定はほぼ予定通り進行している。SNP解析の追加についてH27年度予定としたため【肺組織におけるRAGEならびにその関連分子の発現の検討】特発性肺線維症、非特異性間質性肺炎、過敏性肺臓炎患者、慢性閉塞性肺疾患、健常人の肺組織検体におけるRAGEの発現について組織切片の免疫染色、morphometry(Image-Pro Plus使用)により病型ごとの発現の特徴を明らかとする。【肺のCT画像所見の検討】HRCT画像所見における線維化所見、網状影、すりガラス陰影をスコア化し、血中BALF中および肺組織のRAGEとの相関について検討する。【RAGEのSNPと間質性肺炎の関連の検討】ゲノム血が保存されている日本人約700症例(間質性肺炎、肺癌、健常人)におけるRAGE遺伝子多型rs2060700を全血よりゲノムDNAを抽出し,リアルタイムPCR system (Applied Biosystems PRISM 7500)を用いて検討する。血清中RAGEならびにその関連分子値、BALF中RAGEならびにその関連分子値とrs2060700の関連、間質性肺炎の疾患感受性ならびに予後とrs2060700の関連を検討する。条件検討施行中のELISAキットについては1キットのみ購入し、その結果余った予算については平成26年度に繰越した。条件検討終了後ELISAキットを購入予定である。
液体キセノン・パルス電離箱におけるエネルギー分解能の研究

今年度は,エネルギー分解能を精密に測定するためのグリット付パルス電離箱として液体アルゴン用と液体キセノン用との2つを作り,この年度末に一応完成,これからテスト実験に入る予定である.これとは別に,より構造の簡単な従来の二極型パルス電離箱を用いてアーレン入り液体アルゴンでのアルハー粒子のエネルギー分解能の測定が行われた.その結果,次のような興味ある現象が見出された. i)1kv/cm以下では,電場の増加と共に分解能は良くなるが,それ以上では分解能は電場と共に徐々に劣化する.そしてその程度はアーレンの濃度やその混ぜ方に依存する. ii)これまでせいぜい10%であったエネルギー分解能が2%,場合によっては2%を切る結果が得られた.今の処,これらの現象の明確な説明は得られていないが,このことは,アーレン及び液体アルゴン両方の純度の向上と両者の混ぜ方の如何によってはアルハー粒子に対するエネルギー分解能が電子雑音のレベルに達する可能性を示している.われわれは,このような実験からベストのエネルギー分解能を得るための条件を求め,それをグリッド付パルス電離箱を用いた207 Biからの内部変換電子のエネルギー測定に使用し,その場合にどこまでエネルギー分解能が改善されるかを液体アルゴンについてまず測定してみたいと考えている.今年度は,エネルギー分解能を精密に測定するためのグリット付パルス電離箱として液体アルゴン用と液体キセノン用との2つを作り,この年度末に一応完成,これからテスト実験に入る予定である.これとは別に,より構造の簡単な従来の二極型パルス電離箱を用いてアーレン入り液体アルゴンでのアルハー粒子のエネルギー分解能の測定が行われた.その結果,次のような興味ある現象が見出された. i)1kv/cm以下では,電場の増加と共に分解能は良くなるが,それ以上では分解能は電場と共に徐々に劣化する.そしてその程度はアーレンの濃度やその混ぜ方に依存する. ii)これまでせいぜい10%であったエネルギー分解能が2%,場合によっては2%を切る結果が得られた.今の処,これらの現象の明確な説明は得られていないが,このことは,アーレン及び液体アルゴン両方の純度の向上と両者の混ぜ方の如何によってはアルハー粒子に対するエネルギー分解能が電子雑音のレベルに達する可能性を示している.われわれは,このような実験からベストのエネルギー分解能を得るための条件を求め,それをグリッド付パルス電離箱を用いた207 Biからの内部変換電子のエネルギー測定に使用し,その場合にどこまでエネルギー分解能が改善されるかを液体アルゴンについてまず測定してみたいと考えている.
核・熱カップリングを考慮した気液二相流の不安定現象に関する研究

本研究は、沸騰水型原子炉(BWR)炉心の気液二相流における核・熱カップリング条件下の炉心一体不安定および領域不安定現象を対象とし、周波数領域法を基づいた解析モデルを提案して解析するとともに、その解析結果を実験で検証できるように、チャンネル内のボイド率の変化に応じて加熱量を計算機で制御できる実験装置(実験シミューレーター)を作成して実験し、不安定現象のメカニズムを解明しようとするものである。平成8、9年度の二年間にわたって、以下の結果が得られた。1、基本的な単チャンネル内における気液二相流の核・熱カップリング不安定現象について、実験シミューレーターを用いて実験を行い、これまで開発された単チャンネルを対象とした線形安定性解析コードをを改良して解析を行った。実験と解析結果がよく一致したので、本実験シミューレーターの実用性が確認された。2、BWRにおける領域不安定を調べるために、核・熱カップリングを考慮した多チャンネル線形安定性解析モデル「サブコアモデル」を提案した。チャンネル内のボイド反応度が他チャンネルのボイド率に影響される係数を導入することにより、領域不安定に対する核・熱カップリングの影響を調べた。さらにサブコア間の結合強さを変化させ、その振動モードに対する影響を調べ、結合の強いサブコア同士が同位相で振動し、結合の弱いサブコア同士が逆位相で振動するモードが不安定になりやすいことを示した。3、サブコア間の結合効果を考慮した中性子動特性方程式を導出し、核・熱カップリング領域不安定の要因である領域間の中性子拡散を直接的に考慮した「多点炉近似モデル」を提案した。それを用いて種々の不安定振動モードに対するサブコア間の結合効果の影響を調べ、サブコアモデルで得られ結果と比較し、両モデルによる結果がほぼ一致した定性的な傾向を示していることがわかった。本研究は、沸騰水型原子炉(BWR)における核・熱カップリング条件下の気液二相流の流動不安定現象を対象とし、周波数領域法を用いて解析するとともに、その解析結果を実験により検証できるように、チャンネル内のボイド率の変化を測定しその変化に応じて加熱部の加熱量を計算機で制御できるような実験装置(実験シミュレーター)を作成して実験し、広範囲のパラメーターにおけるデーターを得ることにより、その不安定現象におけるメカニズムを解明しようとするものである。平成8年度では、以下の結果が得られた。1、もっとも基本的な単チャンネル内における気液二相流の核・熱カップリング不安定現象について、実験シミュレーターを用いて実験を行った。また、これまで開発された単チャンネルを対象とした線形安定性解析コードを実験結果と直接比較できるようにコードを改良して解析を行った。実験と解析結果がよく一致したので、本実験シミュレーターの実用性が確認された。また、実験においても、熱・水力フィードバックループは関与せず熱・中性子束フィードバックループのみによる不安定と思われる不安定現象が観察された。2、BWRにおける領域不安定を研究するために必要な、核・熱カップリングを考慮した多チャンネル線形安定性解析モデルを提案した。チャンネル間の相互作用は、主に中性子の拡散によるものと仮定し、チャンネル内のボイド反応度が他チャンネルのボイド率に影響される係数を導入することにより、領域不安定に対する核・熱カップリングの影響を調べた。今後は、多チャンネルにおける中性子動力方程式に基づき、多チャンネルモデルを改良して解析を行い、また、実験シミューレーターを改造して多チャンネルにおける実験を行い、領域不安定の発生機構を調べる予定である。本研究は、沸騰水型原子炉(BWR)炉心の気液二相流における核・熱カップリング条件下の炉心一体不安定および領域不安定現象を対象とし周波数領域法に基づいた解析モデルを提案して解析するとともに、その解析結果を実験により検証できるように、チャンネル内のボイド率の変化を測定しその変化に応じて加熱部の加熱量を計算機で制御できるような実験装置(実験シミュレーター)を作成して実験し、その不安定現象におけるメカニズムを解明しようとするものである。