hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝的多様性に配慮した河川管理技術の開発-河川構造物と 個体群の遺伝的分化

本研究では,複数の貯水ダムが設置されている吉野川において生態の異なる複数の魚類オオヨシノボリ、カワヨシノボリおよびタカハヤの遺伝的集団構造の解析を行い,ダムによる個体群の分断の程度を評価することを目的とした.吉野川水系の個体群において生息地間の地理的距離に起因する遺伝的差異が確認されるとともに、人工構造物による分断の影響を受け、それぞれの個体群は遺伝的に分化していることが示された。河川環境において堰・ダムなどの人工構造物が、魚類をはじめとした河川生物の生息における大きな限定要因となっている。本研究では、多数の構造物によって河川が分断されている四国4県にまたがる1級河川の吉野川をモデルとして、魚類鍵種の遺伝子交流の程度を解析するとともに、遡上および遡下を妨げる構造物設置の条件を解明し、魚類の生活史を考慮した河川管理手法の開発を行う。供試魚は吉野川水系のオオヨシノボリ6地点からそれぞれ21から44個体用い、DNAを抽出した。増幅したマイクロサテライト領域は、電気泳動を行った後、アリルサイズを決定し遺伝的解析に用いた。耳石による回遊履歴の判定は吉野川の早明浦ダム上流部および早明浦ダム下流の貞光川の個体のSr/Ca濃度を計測した。遺伝的多様度を示すヘテロ接合体率(期待値)の平均値は0.7410.809の値を示し、個体群間で大きな差は見られなかった。各個体群間の遺伝的分化程度を示す異質性検定では、早明浦ダム上下流部の個体群間で多くの有意差がみられた。耳石Sr/Ca解析においては、早明浦ダム上流部の4個体のSr/Ca値は、それぞれ耳石中心から縁辺部にわたり安定して低い値を示し、陸封されていることが実証された。一方、貞光川の個体は両側回遊型と陸封型の回遊履歴を示す個体がそれぞれ見られた。以上の結果から、早明浦ダム上流域個体群の陸封化が確認されるとともに、人工構造物による分断の影響を受け、それぞれの個体群は遺伝的に分化していることが示唆された。供試魚は吉野川水系のカワヨシノボリを9地点からそれぞれ32から52個体用い、DNAを抽出した。増幅したマイクロサテライト領域は、電気泳動を行い分画した後、アリルサイズを決定し遺伝的多様度と分化程度を解析した。遺伝的多様度を示すアリル数の平均値は、4.514.0の値を示し、早明浦ダム上流域の大北川個体群間で低く、早明浦ダム下流域の本山、貞光川および鮎喰川個体群で高かった。また、ヘテロ接合体率(期待値)の平均値は、0.4840.769の値を示し、早明浦ダム上流域の大北川個体群間で低く、早明浦ダム下流域の本山個体群で高かった。各個体群間の遺伝的分化程度を示す異質性検定では、早明浦ダム上流部の個体群間で有意差が認められない組み合わせが多くみられた。以上の結果から、吉野川水系の個体群において生息地間の地理的距離に起因する遺伝的差異が確認されるとともに、人工構造物による分断の影響を受け、それぞれの個体群は遺伝的に分化していることが示唆された。解析に用いたタカハヤは高知県の吉野川水系汗見川の汗見ダム(堤高18.5m)上流部1地点、汗見ダム下流部の汗見川支流西谷川の堰堤上流部と下流部の2地点、愛媛県重信川水系井内川の堰堤が連続する区域の上流部と下流部2地点、重信川水系石手川ダム(堤高87m)の上流部と下流部2地点の計7地点から約30個体ずつ採取した。ミトコンドリアDNA解析はcyt-b領域の前半部506bpの塩基配列から遺伝的多様度と分化程度を評価した。各集団のハプロタイプ数は18個検出され、石手川ダム上流部で8個と最も多く、西谷川上流部では単型であった。遺伝子多様度は石手川ダム上流部(0.684)と井内川上流部(0.677)で高く、西谷川(上流部0.000、下流部0.065)では低かった。

ハプロタイプネットワークを構築したところ、汗見川水系および重信川水系井内川でみられるハプロタイプ13のグループと重信川水系でのみみられるハプロタイプ412のグループに大きく別れた。各個体群間の遺伝的分化を示す異質性検定では、汗見川水系の西谷川上流部と下流部および汗見ダム上流部と西谷川下流部の組み合わせ以外では集団間で有意差が確認され、人工構造物による分断の影響が示唆された。本研究は3年間の研究期間に3魚種(オオヨシノボリ・カワヨシノボリ・タカハヤ)の遺伝的多様性解析を行う計画であるが、これまでの2年間に2魚種の遺伝的多様性解析が既に終了しているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度に残るタカハヤの遺伝的多様性解析を行えば、当初の計画通り研究を終了することができる。
はんだ接合部の接合信頼性に及ぼすはんだのクリープ変形機構と累乗則崩壊応力の影響

はんだ接合部における熱疲労破壊の抑制は電子機器の信頼性上の重要課題となっている。電子機器内部の温度変化に伴う熱ひずみにより生じるはんだのクリープ変形が熱疲労破壊を促進する。よって、熱疲労破壊の抑制には熱ひずみによるはんだのクリープ変形量の低減が必要となる。そこで、本研究では熱ひずみによるクリープ変形量に影響すると予想されるクリープ変形機構等の因子に注目し、これらの因子が熱疲労破壊の発生率に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。さらに、研究過程で得られた知見を活用して接合信頼性に優れるはんだの設計指針を策定し、Sn-3Ag-0.5Cuよりも接合信頼性に優れる新規はんだの開発を目指す。
免疫における異物カプセル化、排除の機構

放線菌症病巣では、ドルーゼと呼ばれる細菌塊が作られ、内部に放線菌が閉じこめられ、生きた細菌も含まれている。バイオフィルムと呼ばれる免疫機構からの細菌側の防御機構と考えられてきたが、逆に生体側の細菌塊からの遮断作用、あるいは包埋・除去作用と考えられるものである。本研究は、萌芽的研究として、この様に、生体が異物の集団あるいは全体をカプセル状の構造で包み込み、排除する機構を検討することを目的とした。この研究目的のために、細菌性の異物の排除のモデルとして、細菌が病巣に長期にわたって生存し、感染している慢性感染病巣を容易に、人工的に、作れる動物モデルが必要であったが、アルジネートポリマーで包埋されたActinomyces israeliiの菌体をラット腹腔へ注入することによって、腹腔壁に慢性病巣を効率良く作り出すことができ、そこにはドルーゼと極めて類似した細菌塊構造が作られていた(EndodontDentl Traumatol 14:137-143,1998)。形成された病巣を病理組織学的、微細構造学的に検討したところ、その異物カプセル化には病巣に集合した好中球が大きく関与しており、好中球の層と細菌塊の層と境界にカプセルが形成されているが観察された(Endodont Dentl Traumatol14:137-143,1998)。この細菌・アルジネート複合体に吸着・吸収され、被膜を形成する物質は、塩基好性を示し、生体免疫細胞(恐らく好中球)に由来すると思われ、免疫細胞から分泌されて、細菌集団を被膜している可能性が高いことを示され(Arch Oral Biol 43:485-496,1998)、免疫における新しい異物の排除機構としての「異物カプセル化による排除の機構」の概念をさらに検討する必要性が明確となった。研究目的:免疫における異物除去には種々な機構があるが、現在は、主に細胞レベルでの除去が中心的に調べられている。本研究では、異物の集団あるいは全体をカプセル状の構造で包み込み、排除する機構を検討することを目的としている。実験動物での特殊な方法での予備実験(Endodont Dent Traumatol:in press)で、膜状構造によるカプセル化が明瞭に示された事を受けて、本研究が計画された。本研究は萌芽的研究であり、この成果を持ってさらに薄膜状の被膜の本体について詳細な検討を行う事が必要であるが、その前段階として、本研究では以下のような事項を見極めようとしている。研究成果と今後の検討:1)この研究目的のために、細菌性の異物の排除のモデルとして、長期にわたって細菌が感染している慢性反応病巣を人工的に、容易に作れる動物モデルが必要。特殊な人工高分子物質で包埋した細菌を用いて系で、結合組織に慢性病巣を容易に、効率良く作り出すことができた。2)人工高分子物質で包埋した細菌を動物に注入し、人工高分子物質に吸着・吸収されていく物質が、免疫細胞から分泌されるものか、細胞由来のものか?病理組織学的に検討し、免疫細胞性の可能性が高いことを示した(Arch Oral Biol;in press)が、さらに免疫組織学的に、また、免疫細胞の機能に関連させて検討する予定である。これとは別に、線維性の境界が作られ、健全部と病変部が極めて明確に分断される。この機構についても検討が必要となっている。この様な研究成果は、免疫における新しい異物の排除機構としての「異物カプセル化による排除の機構」の概念をもたらす可能性がある。
生理学的条件下における犬膀胱内圧測定および膀胱尿道筋電図

雑種雌成犬に圧力トランスデューサー(ICT/b)を膀胱粘膜下に埋め込み、1週間以上経過した後、生理的条件下で膀胱内圧測定を行った。立位、坐位などの体位変化による膀胱内圧変化をはじめ、排尿時、排便時、咳時などの膀胱内圧変化も記録する事ができた。又、排尿時の圧パターンは一峰性、2峰性、3峰性などあり、一期に排尿を行う一峰性の圧パターンでは、尿流パターンとの間に位相差がみられた。ウロフロメトリーで測定すると、排尿時で圧がピークに達した時が排尿終了である事が明らかになった。我々の実験系において、膀胱内圧に及ぼす各種自律神経作動薬の実験が、in vivoで可能となったが、抗コリン薬静注で排尿圧は明らかに低下したがその効果は一時間以内で消失した。コリン作働薬のうちコリンエステラーゼ阻害薬では膀胱内圧は徐々に増大し、投与後150分前後でピークに達した。また膀胱内圧と尿流量率を同時測定することにより、尿道抵抗の算出が可能となった。尿道抵抗は尿流量率がピークを示す時が最低値となり、この値はαーブロッカーの投与により明らかに低下することが証明された。これら一連の実験により従来断片的にしか知ることのできなかった自律神経薬の尿流動態に及ぼす影響をより臨床に近い形でダイナミックに捉えることが可能となった。膀胱内圧と尿流量率が同時測定できたために、排尿の開始は外尿道括約筋の弛緩によって始まり、引き続いて利尿筋の収縮がおこり、括約筋の収縮によって排尿が終了した時点から利尿筋は徐々に弛緩するという一連のサイクルも明らかとなり、正常排尿の開始と終了における外括約筋の随意的な弛緩と収縮の果たす主導的役割が明確となった。当初の計画通り雑種成犬に圧力トランスデューサー(ICT/b)を膀胱粘膜下に埋め込み、1週間以上経過後(手術による膀胱内圧への影響が消失するのに要す時間)、無麻酔すなわち生理的条件下での圧測定を行った。静止圧を始め、各種動作時(排尿,排便,咳など)の膀胱内圧測定を行った。-昭和61年4月10日(広島)第74回日本泌尿器科学会総会で発表-,BritishJournal of Urology投稿中又、各種自律神経作動薬の膀胱内圧に及ぼす影響について現在実験中であるが、抗コリン薬とコリン効果薬については昭和61年10月24日徳島での第21回日本パラプレジア医学会において発表した。さらに症例数を増やし実験中であるが、アドレナリン効果薬や抗アドレナリン効果薬の膀胱内圧に及ぼす影響についても研究中でありこれらのデータは昭和62年5月16日新潟での第75回日本泌尿器科学会総会で発表する。生理的条件下での犬の排尿,排便,咳などの膀胱内圧測定については, British Journal of Urologyで発行され予定通りの業績をあげる事ができた.多種自律神経薬の膀胱内圧に及ぼす影響については,第21回日本ペラプレジア医学会に次ぎ, S.62.5月14日,第75回日本泌尿器科学会(新潟)で武井が「生理的条件下での犬膀胱内圧に及ぼす自律神経薬の影響」というテーマで発表し,現在その内容につき論文作成中である.抗コリン薬については結果が得られたので,現在は平滑筋弛緩薬,のブロッカーについて薬理実験を進めている.最近開発中の各種薬剤については,投与後の血中濃度が測定されており,血中濃度と膀胱内圧の相関についても検討したいと考えている.
衝動性に関する言語学、ならびに認知神経科学的アプローチ

衝動性に関連する認知機能と関係性を調べた。とりわけ、注意や予測にかかわる実行系機能は抑制機能と関連があり、衝動性行動の抑制のためには重要である。言語的意味処理に意識を向けると、脳活動(事象関連電位)がより長く持続し、意識が言語脳活動を増強することが分かった(研究2)。言語的予測はデフォルトで働き、遅くまで持続性の脳活動を強め、予測が正しいとその活動が収束した(研究3)。行動実験では、衝動性は内的リズム嗜好性と関係し、抑制課題成績と意味判断特性に相関関係が見られた(研究4)。今後は、意識や予測に関わる言語脳活動を増強し内的リズムを調整することが、衝動性の抑制に有効であることを確認する必要がある。本研究は、時間的参照点機能に着目し、衝動性の時間的参照点機能不全仮説を提案し検証することを目的とした。今年度は、予備実験データをまとめ、論文投稿、ならびに研究会報告などを行った。時間的参照点機能にかかわる、副詞節辞「とき」と「ので」を用いて、言語の事象関連電位データをまとめ、IPSJ Transactions Bioinformatics誌に掲載した。主な結果は、参照的機能処理に違反がある場合、頭頂、後頭部で脳活動が上昇した。発生源推定を行ったところ、右楔前部の活動が関連し、前頭前野と機能的連結が見られた。右楔前部は、時間的参照点機能だけではなく、空間的参照点機能にかかわっていることが報告されており、この皮質エリアを含んだ機能的ネットワークの変動を調べることで衝動性のメカニズムにアプローチできることが示唆された。時間的参照点機能に関わる予備実験の成果発表はできたが、本実験がスタートできていない。今年度は、2本の英語論文を発表した。1本は、「意識と言語処理」に関わる研究であり、2本目は、「実行系予測機能と言語処理」の研究である。意識化、ならびに予測は、認知的抑制機能と関連があり、衝動性行動の抑制のために重要な機能である。1つ目の研究により、言語の意味処理が意識的に行われると、意味処理の脳活動がすぐに消失せずに長く継続し、言語処理のロバスト性を生むことが分かった。第二研究では、言語処理は、十分な情報が得られなくても、先読み的な予測処理が働き、あいまいな情報が確定するまで持続することが明らかになった。これらの2本の研究成果から、意識化、ならびに予測処理は、後期の持続的脳活動にともに関わることがわかり、衝動性抑制のためにどのような言語処理に焦点を当てればいいかが理解できた。さらに、今年度は、新たに実験を行い、後期の言語脳電位活動は、特に、内的リズムと関係があり、後期脳活動が増強されると内的リズムがゆるやかになり、衝動性が低下することが示唆され、現在、研究成果を論文にまとめている段階である。以上、2年間にわたる本研究プロジェクトから、衝動性を抑制するためには、「意識化、ならびに予測処理を促進することにより、後期言語脳活動を強め、内的リズムを緩やかにする」ことが重要であると結論できる。言語/非言語同時課題、ならびに反応抑制課題を行い、衝動性の参照点不全仮説を調べる。予備実験の成果が公になっているので、それを基礎にして実験を推進する。認知神経科学予定していたPCや解析ソフトなどの購入を見送ったこと、発表予定の論文が1本少なかったこと、海外学会発表がなかったことが主な理由である。学会発表、論文発表、人件費、書籍購入等を行う。
17世紀から20世紀における英米の科学詩の主題別研究

17世紀から20世紀の英米における科学詩のアンソロジーを作り上げることが目標である。これまでのこの種の研究には一貫した原理が著しく欠如していたと思われる。このような欠陥を避けるべくクロノロジカルな配列ではなく、「主題別」アンソロジーを試みた。そして反科学のテクストのみならず科学礼讃の作品をも取り入れ、さらに、これまで不当に閑却されてきた「科学者」自身の書いた「作品」をも含める。そうすることで、17世紀から今日にいたるまでの科学詩とそれを生み出した現場の科学的世界観とのダイナミックな関係を通時的・共時的に把握できる。(1)上記の計画を記した手紙を国際的雑誌Nature(Summer 1995)に載せ、世界各国で活躍している科学者・研究者に協力を依頼した。その結果、インターネット(E-mail)他を通じて数十名の科学者から意見および彼らの詩が送られてきた。(英国の代表的生物学者John Maynard SmithやRichard Dawkinsらの作品も含まれている)。我々はこの計画のためにWorld Wide WebPageを作成し引き続き世界の科学者からの「作品」を待っている。(2)CD-ROM(但し予算の都合によりコンパクト版を使用)等を利用しすでに50000語以上におよぶ作品をコンピュータに入力、データ化した。この作業も引き続き行う。(3)我々の成果に対しロンドンに本社を持つHarperCollins社が興味を示しており、現在具体的な資料を送り出版の可能性を打診している。
細胞の分裂や分化にともなう核小体形成部の3次元構築の変遷とその意味

Spurr樹脂で包埋したダイコンの根端分裂組織を超薄切片にし銀染色して調べたところ、ヌクレオロネマの切片像には、(1)棒状の断片が積み重たった構造、(2)球状の断片が2列に並んだ構造及び(3)リング状の断片がみられた。これらの構造を構成している棒状や球状の断片の幅や直径は平均約450nmであった。これは展開試料で観察された細いヌクレオロネマの直径に近い。また、上述の3種類の切片像は「450nm幅のヌクレオロネマがコイルしている」と解釈するとうまく説明できる。このヌクレオロネマのコイル構造は、染色体のソレノイド構造を反映しているのかもしれない。細胞が分化して行くにつれてその構造が乱れて行くことが考えられる。タマネギの切除根端を低酸素処理し,人為的にrDNA転写活性を弱めると,ヌクレオロネ内に繊維中心とよばれる電子密度の低い領域が発達することが分かった。この内部には,よく染色質様構造と径役350nmの顆粒が存在した。抗DNA抗体によるイムノゴールド法, RNase-goldラベル法色々な電顕ヒストケミストリーによって,繊維性成分に分散していたrDNAが転写活性の低下とともにFCに染色質様構造として構築されてゆくことが示唆された。このとき,rDNAに会合した酸性タンパク質が350nm顆粒としてFC内に放出されるものと考えられる。このように細胞の分裂や分化の過程でみられるヌクレオロネマの3次元構築の変遷はrDNAの転写活性を強く反映していることを示している。ダイコン及びタマネギの根端分裂組織における核小体のヌクレオロネマの高次構造を超薄連続切片法および電顕レベルの組織化学的手法で調べた。これらの組織では,ヌクレオロネマは輪郭の入り組んだ径約1umの紐状をしており,核小体内に強くパッキングされていることが分かった。この径は基本的に核小体の大きさとは関係なく,その長さが核小体の大きさに関係していることが分かった。したがって,細胞が次第に分化し,核小体も小さくなってゆくにしたがって,ヌクレオロネマの長さが短くなり,結果として核小体が小さくなることが明らかになった。ダイコンとタマネギでは,ヌクレオロネマの構築に違いのあることが示唆された。すなわち,ダイコンでは1um厚のヌクレオロネマは約400um厚の紐がコイルあるいは折り畳まれてできていることが示唆されたのにたいし,タマネギではそれを示唆するはっきりした証拠が得られなっかった。しかし,この細いタイプのヌクレオロネマの顕在化と核小体の大きさとの間には,はっきりした関係は認められなかった。電子顕微鏡レベルのイムノゴールド法RNase-gold法,オスミウムアミン-B法などにより,核小体内のDNAやRNAの局在性を調べたところ,DNAの局在するいわゆる繊維中心(FC)がヌクレオロネマの内部に周期的に会合していることが明らかにされた。Spurr樹脂で包埋したダイコンの根端分裂組織を超薄切片にし銀染色して調べたところ、ヌクレオロネマの切片像には、(1)棒状の断片が積み重なった構造、(2)球状の断片が2列に並んだ構造及び(3)リング状の断片がみられた。

タマネギの切除根端を低酸素処理し,人為的にrDNA転写活性を弱めると,ヌクレオロネ内に繊維中心とよばれる電子密度の低い領域が発達することが分かった。この内部には,よく染色質様構造と径役350nmの顆粒が存在した。抗DNA抗体によるイムノゴールド法,RNase-goldラベル法色々な電顕ヒストケミストリーによって,繊維性成分に分散していたrDNAが転写活性の低下とともにFCに染色質様構造として構築されてゆくことが示唆された。このとき,rDNAに会合した酸性タンパク質が350nm顆粒としてFC内に放出されるものと考えられる。このように細胞の分裂や分化の過程でみられるヌクレオロネマの3次元構築の変遷はrDNAの転写活性を強く反映していることを示している。
実験的内耳自己免疫病モデルの確立-新しい免疫学的手法を用いて-

まず、マウスを(1)II型コラーゲン、(2)CpGモチーフとII型コラーゲン、(3)Staphylococcalenterotoxin B(スーパー抗原)とII型コラーゲンで全身感作し、聴性脳幹反応を用いて難聴の有無を検討した。しかし、難聴の発現は確認できなかった。以上の実験系では、文献的には関節炎がみられているが、我々の実験では一部の動物に軽度の関節炎が認められたのみであった。今回の実験では、II型コラーゲンの感作が十分でなかった可能性も考えられた。(5)しかし、MRL/lprマウスにフロインド完全アジュバント(FCA)を投与した群では、FCAを投与しなかったMRL/lprマウスでは、難聴が明らかでなかったのに対して、FCAを投与したマウスの一部に難聴が確認された。以上の結果から、MRL/lprマウスにFCAを投与する方法で、難聴を発現できる可能性が示された。難聴のみられたMRL/lprマウスを組織学的に検討した。HE染色ではMRL/lprマウスの蝸牛には明らかな所見を認めなかったが、免疫組織学的には、MRL/lprマウスでは血管条の血管壁にIgGとICAM-1の染色がみられた。これは、コントロールのBALB/cマウスには認められない所見であったが、MRL/lprマウスに生理食塩水を投与した群、FCA投与で難聴が発現した群、難聴の発現しなかった群のいずれにもみられた結果であった。今回の実験では発現した難聴の程度が軽度なため、明らかな結果を得ることはできなかったが、血管条血管壁における免疫反応が内耳自己免疫病の発現に関わっているか、今後検討の必要があると考えた。本年度は以下に挙げる種々の実験系に対する予備実験を行った。1.マウスをII型コラーゲンで全身感作し、聴性脳幹反応を用いて難聴発症の有無を検討した。難聴の発症を確認することはできなかった。2.CpGモチーフおよびII型コラーゲンでマウスを全身感作し、聴性脳幹反応を用いて難聴発症の有無を検討したが、難聴の発症を確認することはできなかった。3.スーパー抗原(Staphylococcal enterotoxin B)およびII型コラーゲンでマウスを全身感作し、聴性脳幹反応を用いて難聴発症の有無を検討したが、難聴の発症を確認することはできなかった。以上の三つの実験系では、文献的には関節炎が認められている。しかし我々の実験では、一部の動物に軽度の関節炎が認められたのみであった。II型コラーゲンの感作が十分でなかった可能性も考えられる。4.MRL/lprマウスにスーパー抗原を投与し、聴性脳幹反応を用いて難聴発症の有無を検討したが、難聴の発症を確認することはできなかった。5.MRL/lprマウスにフロインド完全アジュバントを投与し、聴性脳幹反応を用いて難聴発症の有無を検討した。アジュバントを投与しなかったコントロールのMRL/lprマウスでは、難聴が明らかでなかったのに対して、アジュバントを投与したマウスの一部に難聴が確認された。以上の結果から、MRL/lprマウスにフロインド完全アジュバントを投与する方法で、難聴を発現できる可能性が示された。昨年度の予備実験の結果をもとに、以下の検討を行った。処置前マウスの平均聴力レベルは、FCA投与群20dB、対照群19dBで、有意差はなかった。投与24週後の聴力レベルはFCA群で23dB、対照群で17dBであったが、統計学的には有意な差ではなかった。

しかし、投与6週後には平均聴力レベルは、FCA群で30dB、対照群で17dBとなり、統計学的に有意差を認めた。聴力レベル40dB以上を難聴と仮定し、難聴発現率の比較を行った。投与6週後のマウスでは、対照群で難聴発現率が0%であったのに対して、FCA群では29%に難聴が発現した。FCAの投与によって、MRL/lprマウスに難聴が発現しやすくなる可能性が示唆された。しかし、今回の検討では難聴の発現率は30%以下であり、免疫異常による難聴の実験モデルとするには、満足のいく結果とはいえない。MRL/lprマウスの難聴は約20週齡以降に出現するとされている。今回聴力の最終評価を行ったのは20週齡以前であり、FCAが難聴をより早期に発現させると考えたが、難聴を高頻度に発現させるには、より長期の観察が必要かもしれない。また、効果的なFCAの投与量や投与回数なども、今後検討していきたい。一昨年度の研究で、我々はマウスをII型コラーゲンで全身感作し、聴性脳幹反応を用いて難聴発症の有無を検討した。しかし、難聴の有意な発症を確認することはできなかった。さらに、CpGモチーフやスーパー抗原(Staphylococcal enterotoxin B)を加えて全身感作を行い、難聴発症の有無を検討したが、同様の結果であった。上記の三つの実験系では、文献的には関節炎の発症が確認されている。しかし我々の結果では、一部の動物に軽度の関節炎が認められたのみであった。したがって、我々の研究ではII型コラーゲンの感作が十分でなかった可能性も考えられる。本年度は実験的関節炎を確実に発症させる手技を検討した。Tadaらの論文の実験方法に従い、ウシII型コラーゲンを、H37Ra Mycobacteriumtuberculosisを含有したフロインドの完全アジュバントと混合し、マウスに皮下注、21日後にII型コラーゲンをフロインドの不完全アジュバントと共に注射した。その後、経時的に関節炎の発症を観察していったが、文献にあるような高頻度の関節炎は発症せず、炎症の程度も高度とはいえなかった。このような結果に終わった理由として、免疫の手技上の問題や、使用したマウスの亜系による反応性の差などが考えられる。今後は、より基本に立ち返って、これらの要因をひとつずつ検討しつつ、関節炎を確実に発症させる方法を確立させることが、より再現性の高い実験的内耳自己免疫病モデルの確立に必要と思われた。
頭頚部癌動注化学放射線療法における正常細胞防御のための治療スケジュールの開発

これまでの研究で、口くうガン細胞と正常細胞のあいだで違いが予想される調整分子を調べました。いくつかの調整分子が関わってくる場合には、それぞれの相互因子を調べてさらに他の因子もあるかどうかを今後調べる予定です。口腔癌細胞株SAS,HSC-3,HSC-4を用いてそれぞれの腫瘍細胞株での腫瘍増殖曲線(無処置群)を作成した。これをコントロールとした。まず,放射線照射2Gyで抗癌剤投与との併用が可能な細胞数を検討したところ,細胞を5×10^4でフラスコに播種することで実験に適当な細胞数が得られることを確認した。まずドセタキセル(タキソテール)とシスプラチン(プラトシン)の投与指摘濃度を検討した。In vitroでは腫瘍細胞増殖抑制効果をみとめ,かつ抗癌剤のみで腫瘍細胞が死滅し得ない濃度は,ドセタキセルにおいて0.0050.02mg/ml,シスプラチンにおいて0.0030.01mg/mlであることが予測された。抗癌剤の投与順序は,(1)ドセタキセル+シスプラチン同時投与群,(2)ドセタキセル先行投与群,(3)プラトシン先行投与群の3群に分けて比較検討した結果,プラトシン先行投与群が最も抗腫瘍効果が高く,ドセタキセル先行投与群が最も低かった。この結果はプラトシン先行投与群において臨床的には副反応が最も強く出る可能性が考えられた。続いて,この投与量を元にIn vitroで腫瘍増殖を抑制できる抗癌剤指摘濃度を決定した上で,抗癌剤投与と併用する放射線の照射時期を検討していく。現在までに、正常細胞とがん細胞について推測される調整分子の差異をmutationについてはシークエンスPCR、発現量の解析にはRT-PCR、ウエスタンブロットを用いて定量的に解析を行ってきた。複数の調整分子の差異が複雑に関わり合うため、今後は定量化され各因子の相互関係を分析し、またさらに他の因子の解析も同時に進める予定である。解析を予定している因子はがん細胞での異常が報告されているものや、抗がん剤や放射線との相互関係の見られたmdm2, caspase, IAPs, Cyclinなどや、放射線損傷により誘導されることが報告されているATMなどの修復酵素である。現在までに得られた発現量などの結果をもとに、目的を改善することが可能であるような標的とする分子を絞り込み、市販されている分子阻害剤siRNAなどを用いて上記の方法との併用を行い、その効果を解析する予定である。今後はこれらの結果をもとに、効果的と考えられる治療スケジュールの基礎となりうる低栄養培養、低酸素培養などを行い、微小環境が与える影響についても検討、解析し、現在までに定量化された因子との相互関係を検討する必要がある。臨床応用が可能であるようなものに対しては研究をin vivoに移行させて、腫瘍の微小環境、血管新生能、転移能、浸潤能への影響など、他の性質との関係を検討課題に含めて研究を進める予定である。
fMRIによるめまい治療のエビデンスの探求

本研究の目的は脳機能画像法を用いて前庭刺激、視運動刺激時の脳賦活領域を計測してめまい患者の結果と比較し、主観的めまい感覚の客観的評価を試みることであった。賦活領域の検索にはSPM(statistical parametric mapping)を用いた。神経学的異常のない正常人ボランティアでは、右側外耳道を冷風で灌流する温度刺激によってめまい感覚が誘発され、左島、左下頭頂小葉(BA40)、下後頭回(V5:BA19/37)、右楔前部(BA7)、右補足運動野(SMA : BA6)、右中前頭回(BA11)、左小脳半球の各領域が賦活された。正常人におけるめまい感覚を伴わない小視野視運動刺激時には、左一次視覚野(V1:BA17)、左右の中後頭回(V5:BA19)、左右の楔前部(BA7)、左中心前回(BA4)、左海馬が賦活された。正常人におけるめまい感覚認知には島、下頭頂小葉、補足運動野などが関与することが示唆され、V5や楔前部は前庭刺激、視運動刺激に共通する眼球運動、あるいは外界の回転認知に関与すると推測された。一方、めまい患者の視運動刺激では、左一次視覚野(V1:BA17)、左右舌状回(V5:BA18,19)、左補足運動野(SMA : BA6)、左右中心前回(BA4)、右島-下前頭回(BA47)、右下頭頂小葉(BA40)、左尾状核-脳梁、左中側頭回(BA21)が有意に賦活された。めまい患者では視運動刺激で前庭領野(島周辺、下頭頂小葉)、補足運動野、基底核において正常人では見られない賦活が認められた。めまい自覚時の日常人の所見、及びめまい患者の視運動刺激時の所見を総合すると、「めまい」の自覚には島、下頭頂小葉の関与が中心的役割を果たしていると推測され、種々の条件下でこの領域の賦活状況を評価することで「めまい」の客観的把握が可能になると期待された。神経学的異常のない正常人ボランティアでは、右側外耳道を冷風で灌流する温度刺激によってめまい感覚が誘発され、左島、左下頭頂小葉(BA40)、下後頭回(V5:BA19/37)、右楔前部(BA7)、右補足運動野(SMA:BA6)、右中前頭回(BA11)、左小脳半球の各領域が賦活された。

一方、めまい患者の視運動刺激では、左一次視覚野(V1:BA17)、左右舌状回(V5:BA18,19)、左補足運動野(SMA:BA6)、左右中心前回(BA4)、右島-下前頭回(BA47)、右下頭頂小葉(BA40)、左尾状核-脳梁、左中側頭回(BA21)が有意に賦活された。めまい患者では視運動刺激で前庭領野(島周辺、下頭頂小葉)、補足運動野、基底核において正常人では見られない賦活が認められた。めまい自覚時の正常人の所見、及びめまい患者の視運動刺激時の所見を総合すると、「めまい」の自覚には島、下頭頂小葉の関与が中心的役割を果たしていると推測され、種々の条件下でこの領域の賦活状況を評価することで「めまい」の客観的把握が可能になると期待された。
脂質メディエーター受容体と脂質誘発性のヒト血管内皮細胞障害の関係

単一ヒト臍帯静脈内皮細胞標本に電気生理学的手法と細胞内Ca濃度測定法を適用し、スフィンゴシン1リン酸(S1P)の作用について検討した。S1Pの投与により、濃度依存的に細胞内Ca濃度が上昇した。内皮細胞を百日咳毒素で処理すると、このS1P誘発性の細胞内Ca濃度上昇は消失した。電位固定下、S1Pを投与すると、細胞内Ca濃度の上昇に先行し内向き電流が惹起された。逆転電位の測定から、この内向き電流は非選択性カチオンチャネル電流であることが判明した。さらに、このチャネルの活性は、細胞内GTPに依存し、GTPの非水解性アナログであるGTP-γSにより、その活性が持続的となった。つぎに単一ヒト臍帯静脈内皮細胞標本に細胞内Ca濃度測定法を適用し、S1Pとパルミトイルカルニチン(PLC)の相互作用について検討した。PLCの投与により、濃度依存的に細胞内Ca濃度が上昇した。この効力はS1Pと比較し、約30倍弱いものであつた。またS1Pに対する反応とPLCのそれは、有意な相関を示し、PLCがendothelial gene product(Edg)受容体に作用することを強く示唆した。さらにPLCに引き続いて、S1Pを投与すると、S1P誘発のCa応答は、有意に減弱していた。最近、S1Pは、ヒト血管内皮細胞の強力な増殖因子の一つであると報告された。本研究成果は、ヒト血管内皮細胞に対するS1Pの新機能を明らかにしたものであり、非選択性カチオンチャネルがS1P誘発性の増殖反応に深く関わる可能性が高い。また虚血時に細胞から遊離されるPLCは、内皮細胞に存在するEdg受容体に作用し、Ca応答を引き起こすと考えられる。さらに内皮細胞がPLCに暴露されると、S1Pによる細胞応答が阻害され、血管内皮細胞の増殖阻害・再生阻害が引き起こされる可能性が高い。平成13年度においては、ヒト血管内皮細胞に対するスフィンゴシン1リン酸の作用について検討し、以下の結果を得た。尚この成果はJournal of Physiology誌に公表した(Journal of Physiology,537-2,431-441,2001)。単一ヒト臍帯静脈内皮細胞標本に電気生理学的手法と細胞内Ca濃度測定法を適用し、スフィンゴシン1リン酸の作用について検討した。スフィンゴシン1リン酸の投与により、濃度依存的に細胞内Ca濃度が上昇した。内皮細胞を百日咳毒素で処理すると、このスフィンゴシン1リン酸誘発性の細胞内Ca濃度上昇は消失した。電位固定下、スフィンゴシン1リン酸を投与すると、細胞内Ca濃度の上昇に先行し内向き電流が惹起された。また単一チャネル電流記録法により、スフィンゴシン1リン酸誘発性の非選択性カチオンチャネル電流を構成すると考えられる単一チャネル電流を記録し、そのコンダクタンスが17pSであることを明らかにした。さらに、このチャネルの活性は、細胞内GTPに依存し、またGTPの非水解性アナログであるGTP-γSにより、その活性が持続的となった。最近、スフィンゴシン1リン酸は、ヒト血管内皮細胞の強力な増殖因子の一つであると報告された。本研究成果は、ヒト血管内皮細胞に対するスフィンゴシン1リン酸の新機能を明らかにしたものであり、非選択性カチオンチャネルがスフィンゴシン1リン酸誘発性の増殖反応に深く関わる可能性が高い。

平成14年度においては、ヒト血管内皮細胞に対するスフィンゴシン1リン酸とパルミトイルカルニチンの相互作用について検討し、以下の結果を得た。尚この成果はJournal of Pharmacological Sciences誌に公表予定である(Journal of Pharmacological Sciences, in press 2003)。単一ヒト臍帯静脈内皮細胞標本に細胞内Ca濃度測定法を適用し、スフィンゴシン1リン酸とパルミトイルカルニチンの相互作用について検討した。パルミトイルカルニチンの投与により、濃度依存的に細胞内Ca濃度が上昇した。この効力はスフィンゴシン1リン1酸と比較し、約30倍弱いものであった。またスフィンゴシン1リン酸に対する反応とパルミトイルカルニチンのそれは、有意な相関を示し、パルミトイルカルニチンがendothelial gene product (Edg)受容体に作用することを強く示唆した。さらにパルミトイルカルニチンに引き続いて、スフィンゴシン1リン酸を投与すると、スフィシゴシン1リン酸誘発のCa応答は、有意に減弱していた。以上のことから、虚血時に細胞から遊離されるパルミトイルカルニチンは、内皮細胞に存在するEdg受容体に作用し、Ca応答を引き起こすと考えられる。また内皮細胞がパルミトイルカルニチンに暴露されると、スフィンゴシン1リン酸による細胞応答が阻害され、血管内皮細胞の増殖阻害・再生阻害が引き起こされる可能性が高い。
Medical Mass Imaging:質量分析による脱抗体組織イメージング

本研究の目的は、質量分析技術を用いて、組織切片上の分子イメージングを確立し、従来の組織染色に代わる医学検査や研究手技を提供することである。今回行った方法として、まず伝導性に加工されたスライドグラス上に組織切片に置き、ペプチドのイオン化を助けるマトリックスを直接噴霧した。次にMALDI-TOF型質量分析器中にて、組織切片に数十μm間隔で格子状にレーザーを照射し、イオン化した蛋白質の質量電荷比を網羅的に測定した。さらに、これをコンピューター処理により、指定された質量を持つ蛋白質の2次元分布イメージとして画像化した。平成19年度に引き続き、対象組織として腎臓を選び検討を重ねた。腎臓の髄質と皮質の境界部で細血管を含む組織を領域の組織切片を用意し、質量電荷比約10006000の範囲で蛋白質を検出した。その結果、多数のペプチドピークが検出された。特に質量電荷比1516のピークは皮質に限定して見られるペプチドの代表である。しかし、同ピークは皮質全体で一様に検出されるわけではなく、未検出部分が分散していた。これが糸球体に関連するペプチドである可能性があるが、確認には糸球体蛋白質の2次元電気泳動を行い当該質量蛋白質を探索する必要があり目下検討中である。また、質量電荷比5007のペプチドは髄質優位に存在するペプチドの代表であり、質量電荷比1851のペプチドは髄質の血管領域に限定して存在するペプチドであった。また、こうしたペプチドを2次元分布イメージ上異なる色彩で表現することにより、複数のペプチドの発現分布の同時視覚化が可能であった。今後は照射レーザー光の計の最小化とレーザー照射の距離間隔の細分化などの工学的な部分の改良によりさらに解像力があがると考えられ、複数の蛋白質・ペプチドの同時検出という点で有望な方法であることが判明した。本研究の目的は質量分析技術を用いて、組織切片上の分子イメージングを確立し、従来の組織染色に代わる医学検査や研究手技を提供することである。方法論的には無処理の組織切片に直接CHCA等のマトリックスを噴霧し組織切片中の蛋白質をイオン化させやすくした後、Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization-Time of Flight(MALDI-TOF)型質量分析器中にて、組織中の蛋白質にレーザーを照射しイオン化させ、その質量を網羅的に測定する。組織切片上等間隔でこの操作を連続施行することで多数部位からの(イオン化した)蛋白質の存在情報がその質量(正確にはm/z)と共に得られる。これをコンピューター処理により、指定された質量を持つ蛋白質の2次元分布イメージとして画像化する。今年度は、対象組織として腎臓を選び検討した。腎臓の髄質と皮質の境界部を含む組織切片を用意し、髄質と皮質それぞれに特異的な蛋白質の検出が可能か否かを検討した。その結果、m/z1516、1543、1569、1598、および1632を持つ質量で2次元イメージを作成した時に、皮質領域に広く分布する蛋白質がイメージ化された。同様に、m/z5007でのイメージにより、髄質優位に分布する蛋白質が、さらに、m/z1851、2265、および2395のイメージにより、血管に分布している蛋白質がイメージ化された。解像度が十分でないことや速やかに検出蛋白質を同定することが困難であることなど、今後の課題もなお残るが、複数蛋白質の同時検出という点では有望な方法であることが判明した。今後、解像力と蛋白質同定の問題を克服してさらに有用性のあるものにして行きたい。
大動脈ステントグラフトを用いた治療目標達成度を評価する拍動流シミュレータ開発

本研究では、弓部大動脈瘤に対するステントグラフトの挿入から留置を医師が臨床に即した拍動流存在下で実施できる新規循環システムを開発した。患者のCTデータを基に作製した弾性を有する3次元の大動脈瘤を有する胸部大動脈、腹部大動脈、大腿動脈モデルを作製し、拍動循環システムに接続した。開発した患者を高度に模した拍動循環システムは、手技に影響を及ぼす因子を定量的に評価するのに有用だった。開発した手法は、治療手技をより良くするのに有用であると考えられた。本研究は,弓部大動脈瘤を対象とした拍動循環シミュレータの開発と,ステントグラフトによる瘤の治療目標達成度を定量的に評価する評価指標を提案することを目的としている.ステントグラフトは,下肢の大腿動脈からカテーテルを介して挿入し,大動脈瘤部位で展開するデバイスであり,その留置形態は血管のアクセス経路の影響を受けると考えられる.そこで,H27年度は患者のCTデータをもとに弓部大動脈瘤モデル,腹部・大腿動脈モデルを作製し,患者の血管走行を具備した先進的な拍動循環シミュレータを開発した.患者CTデータは大動脈の血圧が作用した状態での3次元形状であり,同形態をもとに作製した血管モデルに血圧を作用させると実際の患者の血管より大きく拡張するという課題が生じた.そこで,血管モデルの外側に圧力を作用させる実験装置を開発して,血圧作用下での患者の血管径に調整できるようにした.開発した拍動循環シミュレータを用い,血流に伴う大動脈の血管コンプライアンスをヒト文献値と同等に調整することができた.ステントグラフトの金属骨格の先端部について,拍動流存在下での展開開始時と留置終了時の血管モデル内での位置をマーキングした後にCTで3次元的位置を定量化し,ステントグラフト展開時における血管長手方向のズレ量と血管周方向の回転量を定量化する方法を開発した.開発した拍動循環システムを用い,ステントグラフトによる治療に精通した医師が,ヒトの生理的な拍動流存在下で展開・留置する実験を行い,体感を定性的に評価した.ステントグラフトの展開時に臨床で血流から手に伝達される力が実臨床での体感に合致する,臨床に即したこれまでにない性能と手技を評価可能な実験システムであると評価を受けた.開発の過程で,血管の摩擦は留置試験において重要な要因であることが判明し,血管の摩擦係数に合わせた血管モデルを本年度に開発するところまで達成できた.拍動循環シミュレータの開発において,患者CTデータを用いる際に生じた課題を克服した実験装置を開発するところまで達成でき,H28年に計画していた臨床医によるステントグラフト留置実験まで進むことができた.さらに,ステントグラフトを用いた治療に精通した医師による拍動循環シミュレータへのステントグラフトの留置実験において,臨床での体感に合致した実験システムであると評価を受け,また,臨床医による評価で判明した血管モデルとカテーテルの摩擦の違いについて,シリコーンモデルの摩擦係数を血管に合わせる方法を開発するところまで達成できた.H27度に計画した(1)大動脈瘤モデルを有する拍動流回路の開発,(2)デバイスの留置に伴う計測と解析評価,(3)大動脈瘤モデルの妥当性確認とモデル洗練化の3項目全てにおいて,研究代表者と研究分担者が綿密に研究経過報告会等を行い一体となって推進して全て計画通りに推進することができ,(1)と(3)の2項目についてはH28年度の計画の一部まで進めることができた.本研究は、弓部大動脈瘤に対するステントグラフトの挿入から留置を生体外で拍動流存在下に体験でき,留置結果を定量評価できるシミュレータを開発し、さらに、弓部大動脈瘤のステントグラフト治療結果に影響を及ぼす因子を定量的に検討することを目的としている。H28年度は、昨年度に開発した製作法を用い、患者のCTデータをもとに弓部大動脈瘤モデル,腹部・大腿動脈モデルを作製した。これらを用いて,患者の血管走行を具備した先進的な拍動循環シミュレータを用いてステントグラフトを展開、留置する実験を行い、治療結果に影響を及ぼす因子について検証した。患者のCT像からステントグラフトの展開開始位置を医師が決定し、平均流量5L/min、平均大動脈圧80mmHgの拍動流環境下でステントグラフトを展開留置した。その結果、ステントグラフトは、展開時に血流によって顕著に血流方向(末梢側)に押されるという、実臨床で医師が遭遇する状態を再現することができた。また、本拍動循環シミュレータによる実験から、ステントグラフトが回転することが定性的に明らかになった。そこで、留置開始時、留置後におけるステントグラフト先端位置を血管モデル外壁にマーキングし、CT撮影したDICOMデータをもとに構築した3次元データからステントグラフトの回転量を算出した。その結果、本研究で用いた大動脈形状では、ステントグラフトの展開開始から終了までに約80°と顕著に回転することを定量的に示すことができた。その回転方向は、心臓から大動脈にでる血流の旋回流れ方向となっていることが血流解析結果から分かった。本研究で開発した患者の血管走行を再現した拍動循環シミュレータは、血管内のどこからステントグラフトを展開するとよいかといった手技の向上にするデータ取得に寄与し、治療効果を高め、また治療技術の改善点を迅速に明らかにする有用な評価法となると考えられた。

患者のCTデータを基に作製した弾性を有する3次元の大動脈瘤を有する胸部大動脈、腹部大動脈、大腿動脈モデルを作製し、拍動循環システムに接続した。開発した患者を高度に模した拍動循環システムは、手技に影響を及ぼす因子を定量的に評価するのに有用だった。開発した手法は、治療手技をより良くするのに有用であると考えられた。し,弓部大動脈瘤治療において有効かつ安全なステントグラフトと治療法の迅速開発に活用できる評価試験システムとして発展させていく.循環器医工学実験計画を効率的に進めることができたため.H28年度における研究を発展的に進めていくために活用していく.
超高圧下での超低温測定装置の開発と新しい超伝導の探索

酸化物超伝導体等の強い電子相関のある系での超伝導発現のメカニズムとして、磁気的な揺らぎがあげられている。そこで、もし、磁気的な揺らぎが原因で、超伝導になる物質が他に見つかれば、このような系の超伝導発現のメカニズムの解明に、大きな役割を果たすことが期待できる。本研究の目的は、その候補としてあげられるβ-Mnが、超高圧超低温下で、超伝導になるかどうかを確認することである。この目的に沿って研究を行い、以下のように進行した。まず、試料をプレスするためのBeCuでできた圧力セルをつくった。この中に、試料と圧力媒体を入れ、室温でプレスし(現有のプレス機を用いる。)、静水圧をかける。この圧力媒体として、フロリナ-トを用いた。これは、化学的に不活性で、試料に端子を取り付けるための銀ペーストを劣化させない。また、端子の取り出し口のシールは、スタイキャスト2850GTを用いた。現在のところ、圧力セルの中にカーボン抵抗をいれ、希釈冷凍機にセットし、冷却のテストを行っている。このテストでは圧力はかけていない。温度は、200mK付近までしか下がっていないが、まだ改良の余地は多く残されている。また、試料としてスズを用いた予備的な実験も行っている。スズは、大気圧で3.722Kで超伝導に転移し、圧力とともに転移温度が変わる。転移温度の圧力依存性はあらかじめわかっているので、測定の可否の判定ができる。圧力セルの中には、スズ以外にマンガニン線も入れる。スズの転移温度を用いてマンガニン線の電気抵抗の圧力依存性の校正をすれば、以降はマンガニン線の電気抵抗を測定するだけで、圧力がわかるようになる。)、静水圧をかける。
計算機トモグラフィー解析法を用いた太陽風三次元構造の研究

太陽風の速度や三次元構造が、太陽からの距離に伴いどの様に変化するのか、そのダイナミックスを研究するには、人工天体等の飛翔体観測は、時間・空間分解能は優れているが、観測可能な領域が極めて限定されている。一方、天体電波が太陽風プラズマ中を伝搬するときに屈折・散乱を受け、電波強度を変動させる惑星空間シンチレーション現象を用いた太陽風のリモートセンシングは、太陽の近傍を含む広い三次元空間で太陽風の観測が可能である。しかし、惑星間空間シンチレーションの方法で観測するものは、地球と電波源を結ぶ視線上の情報を荷重積分したものであるために、空間分解能が悪く、測定値はバイアスがかかっている。本研究では、IPS観測の持つバイアスを取り除き観測値を真の値に近づける計算機トモグラフィー法を開発した。これによりIPS観測の特色を活かし猶且つ空間分解能を上げた太陽風研究が可能となった。そして本研究では、開発した計算機トモグラフィー法を用いて以下の研究成果を得た。1.太陽風密度擾乱度の太陽風速度依存性。高速太陽風中の全電子密度に対する擾乱の相対比ΔN/Nは、太陽からの距離と共に増加し、地球公転軌道付近では、擾乱相対比は低速風中よりも高速風中の方が大きい。2.太陽風速度の緯度構造。太陽活動極小期における太陽風は、シャープな速度勾配で分けられた高速風と低速風からなるbimodal構造をしている。これは、太陽極軌道探査機Ulyssesの観測と良く一致する。3.高速太陽風速度の距離依存性。高速風は、太陽から20太陽半径の距離において既に最終速度750km/sに達している。そして、不思議なことに20200太陽半径の距離では、太陽に近いほど速度が若干速くなる傾向が見られる。この速度増加の原因については、今後の研究が必要である。太陽風の三次元構造やそのダイナミックスを研究するには、飛翔体観測は、時間・空間分解能は優るが、観測可能な領域が極めて限定されている。一方、惑星間空間シンチレーション(IPS)が観測できる領域は、太陽極く近傍から可能であるが、観測値は、地球と電波源を結ぶ視線上の情報を荷重積分したものであるために空間分解能が悪く、測定値はバイアスがかかっている。本研究では、計算機トモグラフィー法を用いてIPS観測値の持つバイアスを取り除き、観測値を真の値に近づける方法を開発する。これによりIPS観測の特色を活かし、猶且つ空間分解能を上げることが可能となる。本研究課題の初年度は、地球-電波源を結ぶ視線が太陽風中をどの様に横切って行くのか、そのgeometryを考慮した速度の二次元図を作成する方法を開発し、この二次元図よりさらに視線積分効果を除去するトモグラフィー法を開発した。これらの解析方法を用いて、低速太陽風の非一様分布を解析し学会及び研究会発表を行った。トモグラフィー解析の精度と効率を上げるために、短期間により多くのシンチレーション観測ができるように、現有設備の受信機を低雑音化し感度を上げる等の強化を行った。人工天体による観測に比べ、観測できる時間・空間領域が優れている天体電波源の惑星間空間シンチレーション法の空間分解能を向上させるために、計算機トモグラフィー法の開発を行った。これまでに開発された方法を用いると、太陽活動が静かで太陽風構造が単純かつ長期間にわたり安定している場合には、空間分解能が大きく向上される。この方法を用い、太陽活動が静かであった1995年及び1996年の太陽風構造を解析した。

1.解析で求められた太陽風速度の緯度構造は、太陽極軌道探査機(ULYSSES)が観測したものと良く一致する。高緯度の太陽風は、750800km/sの速度を持ち、太陽赤道帯を吹く平均速度400km/sの低速風と大きな速度勾配を持って接している。2.赤道帯を取り巻く低速太陽風帯(400km/s)の中に、より遅い速度領域が存在し、その太陽からの吹き出し領域には、軟X線やFeXIVのスペクトル線が明るく輝く活動領域が存在する。3.高緯度(>40度)を吹く高速太陽風の速度を0.1-0.3AUの距離と0.3-1AUの距離領域で比較すると、太陽に近い所で平均100km/s程の速度増加が見られた。これは、米国の研究者の観測結果と一致するが、この速度増加が、真の太陽風速度の増加を示しているのか、或いは流体波動現象が重畳しているためなのか、今後の検討が必要である。4.太陽風電子密度の擾乱度(ΔNe)には、速度依存性があり、その関係は今回解析を行った0.3-1AUの距離領域ではΔNe=V^<-0.5>で表される。これは、人工衛星による直接観測の結果と良く一致し、高速太陽風中の密度擾乱度は太陽からの距離と共に増大する傾向にあることを示している。太陽風の速度や三次元構造が、太陽からの距離に伴いどの様に変化するのか、そのダイナミックスを研究するには、人工天体等の飛翔体観測は、時間・空間分解能は優れているが、観測可能な領域が極めて限定されている。一方、天体電波が太陽風プラズマ中を伝搬するときに屈折・散乱を受け、電波強度を変動させる惑星間空間シンチレーション現象を用いた太陽風のリモートセンシングは、太陽の近傍を含む広い三次元空間で太陽風の観測が可能である。しかし、惑星間空間シンチレーションの方法で観測するものは、地球と電波源を結ぶ視線上の情報を荷重積分したものであるために、空間分解能が悪く、測定値はバイアスがかかっている。本研究では、IPS観測の持つバイアスを取り除き観測値を真の値に近づける計算機トモグラフィー法を開発した。これによりIPS観測の特色を活かし猶且つ空間分解能を上げた太陽風研究が可能となった。そして本研究では、開発した計算機トモグラフィー法を用いて以下の研究成果を得た。1.太陽風密度擾乱度の太陽風速度依存性。高速太陽風中の全電子密度に対する擾乱の相対比ΔN/Nは、太陽からの距離と共に増加し、地球公転軌道付近では、擾乱相対比は低速風中よりも高速風中の方が大きい。2.太陽風速度の緯度構造。太陽活動極小期における太陽風は、シャープな速度勾配で分けられた高速風と低速風からなるbimodal構造をしている。これは、太陽極軌道探査機Ulyssesの観測と良く一致する。3.高速太陽風速度の距離依存性。高速風は、太陽から20太陽半径の距離において既に最終速度750km/sに達している。そして、不思議なことに20200太陽半径の距離では、太陽に近いほど速度が若干速くなる傾向が見られる。この速度増加の原因については、今後の研究が必要である。