hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写産物の高精細プロファイリングによる転写と転写後プロセシングの共役機構の解明

3変異体とは逆に相互排他的選択的エクソンが排除されやすくなる変異体について変異遺伝子の探索を行い、哺乳類で転写伸長の制御に関わると報告されている因子の相同遺伝子tcer-1を同定した。そしてTCER-1タンパク質に対する抗体を作製し、ChIP-seq解析を行い、解析を進めている。2.線虫のトロポミオシンをコードするlev-11遺伝子のスプライスバリアントを詳細に解析し、エクソン7aを含む新たなアイソフォームとしてLEV-11Oを同定し、頭部体壁筋でのみ発現することを報告した。3.線虫のmRNAプロセシング制御についての総説を発表した。計画Cとして、引き続き野生型線虫を同調して大量に飼育し、新生RNAを代謝標識して経時的に線虫を回収し、細胞分画、RNA抽出、新生RNAの精製までを行って、大規模シーケンス解析する予定である。計画Dとして、lst-3変異体線虫でも、同様に新生RNAの代謝標識と細胞分画による経時変化の追跡を行う予定であるが、労力を要するため、野生型株で経時変化を追跡するのに適すると判断された画分、すなわち、クロマチン画分における標識RNAの経時変化に的を絞って解析する予定である。計画Eとして、転写速度が低下していると考えられるPol IIの変異体株を使って新生RNAを代謝標識し、実際に新生RNAの生成速度やその先のプロセシングの進行過程が野生型株と異なるか、比較検討する。これらの計画とは別に、転写と共役してどの程度スプライシングが起こっているかを明らかにし、それが野生型とlst-3変異体でどのように異なるかを明らかにするために、同調したL1幼虫の核を調製してrun-onアッセイにより新生RNAを標識し、精製してRNAの大規模シーケンス解析を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
水産増養殖事業を介して移動する海洋生物の実態―環形動物多毛類から読み解く―

人間活動による生物の非意図的導入がどの程度みられるのか、そして、その影響について解析することは、今日、世界中で散見される生態系に対する人為的な影響を議論する上で欠かすことができない。水産増養殖を行っている有用貝類の貝殻に穿孔して生息する環形動物スピオ科多毛類を用いて調査することにより、貝類とともに移動する非意図的導入生物の現状とその影響を探ることを目的とする。今年度、調査を行った結果、貝類に生息する種群の中に種の同定が混乱している種が存在することが確認された。それら複数の種について、北アメリカ、南アフリカ、オーストラリア、東アジア(日本、韓国、中国)の主要養殖国においてそれぞれの国地域で貝類の侵蝕状況を記録し、その後、貝類より多毛類を摘出し、形態学的特徴、生態学的特徴を調べ、同時に遺伝学的解析を行ってきた。とくに今日、世界中に分布が報告されている種群については、同じ領域で遺伝子配列を調べるなど、同一の手法を用いてデータを集積した。今後、解析を続ける予定である。これまで1種だと同定されてきた種、Pseudopolydora antennataは、これまでの結果より、最低5種が含まれていることが判明した。このような混乱が他の種においても生じている可能性が高い。種の同定の混乱は、その後の生物学的解析の混乱に直結するため、今後、正確な種についての解析結果を論文化するなどの公表が望まれる。種を正確に確定した上で、非意図的移入種の影響について考察した。予定していた海外での調査が一部実施できなかったために資料が採集できずに解析が遅れている。今後、計画通りに実施する予定である。予定していた海外(アジアとヨーロッパを中心)の海域でのサンプリングを行い、対象となる種群を採集する。それら複数の種について、同様に形態学的特徴、生態学的特徴を現場で解析し、同時に、遺伝子解析を行う。種の同定の混乱が推察される種のサンプルについて、さまざまな海域で比較検討し、結果を考察する。国内の学会等でも結果を公表する予定である。計画していた海外調査とそのサンプルを使っての物品費が未使用のため、次年度使用額が生じた。今後、予定していた通りの調査を行う予定である。
悪性骨腫瘍における破骨細胞のオミクス解析：骨転移のマーカーと治療標的の探索

悪性骨腫瘍の微小環境においては、骨腫瘍が分泌した因子を介して、骨の代謝を司る骨芽細胞と破骨細胞の分化・機能に影響を与えることにより、異常な骨のリモデリング(骨溶解・骨硬化)が生じる。そして臨床的には、患者に病的骨折や激しい痛みを起こすことが問題となっている。本研究の目的は、悪性骨腫瘍により活性化された破骨細胞の網羅的に解析することによって、診断・治療の標的となる分子・薬剤を同定し、患者腫瘍移植マウスモデル(PDX)を用いて検証することである。初年度としては、腫瘍の刺激により活性化した破骨細胞を質量分析により解析するための実験を実施した。具体的には、種々の手術検体を用いて、組織中に含まれるタンパク質をバッファーに可溶化させ、培養細胞に添加する際の抽出液を作成する方法を検討した。電気泳動の結果から、液体窒素を用いて凍結検体を物理的に破砕する方法が、最も効率かつ良好なサンプルを抽出できることを確認した。次に前実験として、培養液中に放出された分泌因子を質量分析によって検出可能かどうかを検討した。方法として、1ー放射性同位体で標識したアミノ酸を含有する培養液中にて、培養細胞を生育させることによりタンパク質をラベルする方法(SILAC法)、及び2ータンパク質をラベルせず、複数の条件下で調整したサンプルを比較することにより、同定する方法(ノンラベル法)を検討した。それぞれ、減圧濃縮を行い作成したタンパク質サンプルを質量分析にて解析した。その結果から、2ーノンラベル法が本実験に適していることを確認した。以上の結果に基づき、次の段階として悪性骨腫瘍の手術検体から抽出液を作成し、ヒト破骨細胞の初代培養系に添加・刺激後、破骨細胞のライセート、及び分泌因子を質量分析にて検出する予定である。現在、悪性骨腫瘍である骨肉腫と骨転移の組織抽出液を作成するための手術検体の提供を待っている状況である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
夜間における高齢者の形状認識と色の視覚効果ならびに視覚性能に関する研究

高齢者の夜間における視覚生活をサポートする色彩視環境の整備を目的とする.平成16年度は光環境可変型検査装置を用いて高齢被験者による立体刺激の視認性実験を行ない,明所および暗所における色の視覚効果ならびに視覚性能について検討した.なお,立体刺激の形状計測は非接触3次元デジタイザーを用いて光切断法で行なった.夜間における視知覚情報に関する一連の実験のために作製した光環境可変型検査装置を使用した.本装置は調光可能な光源と移動棹指標を有しており,視野角は10°で指標移動距離は800mm,指標位置を1m単位で測定できる.光源はPCインバータ内臓の自然色型蛍光灯(昼光色:DL)および高演色性蛍光灯(電球色:HS)を使用した.刺激は立体(立方体,円柱,円錐,四角錐)および人形(土製の福助人形)など5種類を用いた.立体の視認性実験ではJIS安全色彩に近似の赤(7.52R 4.00/11.15),黄(2.53Y 8.00/13.79),青(2.48PB 3.51/7.99)に調色した色紙により立体を被覆し,刺激とした.後期高齢者を被験者とする視認性実験は光源の性質調光レベル,刺激の形状,色彩の影響などの複合条件の下で行なった.被験者は前進する移動刺激が固定されている基準刺激と同じ位置に到達したと認識した際に応答する.同時に刺激の移動を停止し,刺激間の前後距離を測定した.円柱および円錐で優れた視覚性能が得られた.特に円柱,昼光色,明所,赤が基準刺激で黄が移動刺激の場合(Column, DL, Bright,[R]/Y)には,いずれの被験者においても良好な視覚性能を示した.一方,立方体,電球色,暗所,両刺激とも黄(Cube, HS, Gloom,[Y]/Y)ならびに円柱,電球色,暗所,両刺激とも青(Column, HS, Gloom,[B]/B)の場合は視覚性能が低下する傾向が認められた.高齢者の夜間における安全な色彩視環境に有効な色彩は赤,黄であること,さらに組み合わせる立体形状としては円柱と円錐の視覚性能が高いことなどを示唆した.高齢者の夜間における視覚生活をサポートする色彩視環境の整備を目的とする.平成16年度は光環境可変型検査装置を用いて高齢被験者による立体刺激の視認性実験を行ない,明所および暗所における色の視覚効果ならびに視覚性能について検討した.なお,立体刺激の形状計測は非接触3次元デジタイザーを用いて光切断法で行なった.夜間における視知覚情報に関する一連の実験のために作製した光環境可変型検査装置を使用した.本装置は調光可能な光源と移動棹指標を有しており,視野角は10°で指標移動距離は800mm,指標位置を1m単位で測定できる.光源はPCインバータ内臓の自然色型蛍光灯(昼光色:DL)および高演色性蛍光灯(電球色:HS)を使用した.刺激は立体(立方体,円柱,円錐,四角錐)および人形(土製の福助人形)など5種類を用いた.立体の視認性実験ではJIS安全色彩に近似の赤(7.52R 4.00/11.15),黄(2.53Y 8.00/13.79),青(2.48PB 3.51/7.99)に調色した色紙により立体を被覆し,刺激とした.後期高齢者を被験者とする視認性実験は光源の性質調光レベル,刺激の形状,色彩の影響などの複合条件の下で行なった.被験者は前進する移動刺激が固定されている基準刺激と同じ位置に到達したと認識した際に応答する.同時に刺激の移動を停止し,刺激間の前後距離を測定した.円柱および円錐で優れた視覚性能が得られた.特に円柱,昼光色,明所,赤が基準刺激で黄が移動刺激の場合(Column, DL, Bright,[R]/Y)には,いずれの被験者においても良好な視覚性能を示した.一方,立方体,電球色,暗所,両刺激とも黄(Cube, HS, Gloom,[Y]/Y)ならびに円柱,電球色,暗所,両刺激とも青(Column, HS, Gloom,[B]/B)の場合は視覚性能が低下する傾向が認められた.高齢者の夜間における安全な色彩視環境に有効な色彩は赤,黄であること,さらに組み合わせる立体形状としては円柱と円錐の視覚性能が高いことなどを示唆した.高齢者の夜間における視覚生活をサポートする色彩視環境の整備を目的とする。平成15年度は日没後の視環境を実験室で再現し、光環境変化時における立体刺激の形状伝達性について検討を行なった。夜間(暗所視)における視知覚情報に関する一連の実験のために作製した光環境可変型視力検査器を使用した。本装置は調光可能(0.5100%)な光源と移動棹指標を有しており、視野角は10°で指標移動距離は800mm、指標位置を1mm単位で測定できる。光源は自然色型蛍光灯(昼光色,演色AA, PCインバータ内臓)を使用し、立体刺激としては、高さが近似(約50mm)している木製の半円柱,円柱,四角錐,三角柱など4種を用いた。ちなみに、各刺激の底面は、順にφ48mm,φ48mm,48mm×48mm,直角二等辺三角形の底辺が65mmである。

立体刺激の色度はL^*=67.1(S.D.5.0),a^*=5.9(S.D.1.0),b^*=19.3(S.D.2.6)で、平均的なマンセル値は8.2YR6.6/3.3であった。実験装置内に、ほぼ0lxの暗所と光源による明所(15lx,50lx,100lxの3条件)を設定した。暗所に置いた立体刺激を明所に位置している被験者に向かって移動させ、被験者が刺激の形状を認識した際の被験者から刺激までの距離を測定するとともに、認識された刺激がある位置の照度測定を行なった。立体刺激の認識に関しては、目から刺激までの距離に比べ、刺激に入射する光の量が重要であることが示唆された。また、立体刺激を形成している辺の見かけの数(円柱:4本,半円柱:5本,四角錐:7本,三角柱:8本)が形状認識に影響をおよぼす傾向が認められた。なお、立体刺激の形状計測に関しては、非接触3次元デジタイザーを用いて、光切断法で測定を行なっている。3次元形状データ解析は、専用の解析ソフトを用いて次年度に行なう。平成16年度はモデル被験者の継続実験と並行して、高齢者を対象とした実験・解析を行なう。高齢者の夜間における視覚生活をサポートする色彩視環境の整備を目的とする.平成16年度は光環境可変型検査装置を用いて高齢被験者による立体刺激の視認性実験を行ない,明所および暗所における色の視覚効果ならびに視覚性能について検討した.なお,立体刺激の形状計測は非接触3次元デジタイザーを用いて光切断法で行なった.夜間における視知覚情報に関する一連の実験のために作製した光環境可変型検査装置を使用した.本装置は調光可能な光源と移動棹指標を有しており,視野角は10°で指標移動距離は800mm,指標位置を1mm単位で測定できる.光源はPCインバータ内臓の自然色型蛍光灯(昼光色:DL)および高演色性蛍光灯(電球色:HS)を使用した.刺激は立体(立方体,円柱,円錐,四角錐)および人形(土製の福助人形)など5種類を用いた.立体の視認性実験ではJIS安全色彩に近似の赤(7.52R 4.00/11.15),黄(2.53Y 8.00/13.79),青(2.48PB 3.51/7.99)に調色した色紙により立体を被覆し,刺激とした.後期高齢者を被験者とする視認性実験は光源の性質,調光レベル,刺激の形状,色彩の影響などの複合条件の下で行なった.被験者は前進する移動刺激が固定されている基準刺激と同じ位置に到達したと認識した際に応答する.同時に刺激の移動を停止し,刺激間の前後距離を測定した.円柱および円錐で優れた視覚性能が得られた.特に円柱,昼光色,明所,赤が基準刺激で黄が移動刺激の場合(Column, DL, Bright,[R]/Y)には,いずれの被験者においても良好な視覚性能を示した.一方,立方体,電球色,暗所,両刺激とも黄(Cube, HS, Gloom,[Y]/Y)ならびに円柱,電球色,暗所,両刺激とも青(Column, HS, Gloom,[B]/B)の場合は視覚性能が低下する傾向が認められた.高齢者の夜間における安全な色彩視環境に有効な色彩は赤,黄であること,さらに組み合わせる立体形状としては円柱と円錐の視覚性能が高いことなどを示唆した.
通電加熱による紫外発光酸化亜鉛結晶の新規作製法に関する研究

酸化亜鉛(ZnO)は代表的な多機能性材料のひとつである。最近では、特殊な形態と優れた結晶性を有するZnOから室温での紫外レーザー発振が報じられており、光機能材料として脚光を浴びている。本申請者らは線材状のZnOセラミックスを通電加熱した場合に、その表面に様々な形態を有するZnO結晶が成長する現象を見出し、本現象を利用した新規なZnO結晶作製法を通電加熱法と名づけた。これまでに、通電加熱時における結晶成長の条件(電流値、雰囲気、原料となる線材の相対密度等)と結晶形態及び発光特性との関連を調査してきた。本年度は、Au触媒を担持したZnOセラミックスを通電加熱することにより、Au表面に成長するZnO結晶の形態と発光特性に与える雰囲気と通電時間の影響について調査を行った。空気中においてAuを担持したZnO線材を通電加熱した場合、通電時間1分では先端に球状のAuを有する結晶で構成された櫛状結晶が成長した。通電時間510分では、樹枝状結晶が数多く成長した。Ar中、通電時間1分の条件では、ZnO結晶は確認されなかった。通電時間510分では、六角錐状結晶が成長することがわかった。特に通電時間10分において、六角錐状結晶の先端から直径が数十nmのウィスカが結晶底面に対して垂直に成長した。得られた結晶について発光特性を評価した結果、空気中で成長した結晶からZnOの格子欠陥に起因する緑色発光(2.2eV)とZnOのバンド端付近の紫外発光(3.2eV)が観測された。空気中では、通電時間が短いほど緑色発光に対する紫外発光強度が増大する傾向が得られた。Ar中では、通電時間5分で成長した結晶から赤色発光(1.7eV)が観測された。通電時間10分で成長した結晶は、紫外発光(3.2eV)が支配的であった。以上の結果より、通電時の雰囲気や通電時間を制御することによって、結晶の形態および発光特性の制御が可能であることがわかった。また、通電加熱したZnOセラミックスにSi基板を近接させることにより、基板上にZnOウィスカを成長させることを試みた。低温で核となる結晶を生成させた後に、高温にて結晶成長を行うという二段階成長により、Si基板上へZnOウィスカを成長させることに成功した。基板温度が成長するZnO結晶の発光特性に与える影響を調査した結果、基板温度400°Cで核を生成させ、800°Cにて結晶成長を行うことにより、Si基板上へ紫外発光(3.2eV)のみを示すZnO結晶を成長させることに成功した。特殊な形態と優れた結晶性を有するZnOから室温での紫外レーザー発振が報じられたことから、ZnOは光機能材料として脚光を浴びている。我々はZnOセラミックス線材を通電加熱した場合に、その表面に様々な形態を有するZnO結晶が成長する現象を見出し、この現象を利用した新規な結晶成長法を通電過熱法と名付け、研究を行ってきた。本年度は、Auを担持したZnOセラミックスを通電加熱することにより得られるZnO結晶の形態と発光特性の評価を行った。Auを担持したZnO線材を空気中において通電加熱した場合、成長方向の揃った櫛状のZnO結晶が成長した。この結晶からZnOの格子欠陥に起因する緑色発光とZnOのバンド端付近の紫外発光が観測された。また、紫外発光は、線材の相対密度が低いほど強くなることがわかった。これまで、空気中の通電加熱により得られる結晶では、緑色発光が支配的であったのに対して、相対密度が低い線材にAuを担持することにより、発光特牲の改善に成功した。また、Au触媒を堆積させた基板と通電加熱法を組み合わせた新規結晶成長法を開発した。Ar雰囲気において、板状のZnO結晶やZnOウィスカーが多数確認された。Auの膜厚が小さい場合には、ZnOウィスカーが基板に垂直に配向して成長することがわかった。Auの膜厚が大きい場合には、非常に長いウィスカーが絡み合うような形で成長していた。発光特性の評価から、Auの膜厚が大きくなるにつれて紫外発光が支配的となる傾向が得られた。通電加熱法そしてその応用手法は、ZnO結晶の簡便な製造方法として提唱できる。また、櫛状結晶や基板に垂直に配向したウィスカーは、各種のセンサや光機能デバイスに応用できる。これらのことから、本研究は、学術的に高い価値を有するだけではなく、将来の社会に大きく貢献することが期待できる。

空気中においてAuを担持したZnO線材を通電加熱した場合、通電時間1分では先端に球状のAuを有する結晶で構成された櫛状結晶が成長した。通電時間510分では、樹枝状結晶が数多く成長した。Ar中、通電時間1分の条件では、ZnO結晶は確認されなかった。通電時間510分では、六角錐状結晶が成長することがわかった。特に通電時間10分において、六角錐状結晶の先端から直径が数十nmのウィスカが結晶底面に対して垂直に成長した。得られた結晶について発光特性を評価した結果、空気中で成長した結晶からZnOの格子欠陥に起因する緑色発光(2.2eV)とZnOのバンド端付近の紫外発光(3.2eV)が観測された。空気中では、通電時間が短いほど緑色発光に対する紫外発光強度が増大する傾向が得られた。Ar中では、通電時間5分で成長した結晶から赤色発光(1.7eV)が観測された。通電時間10分で成長した結晶は、紫外発光(3.2eV)が支配的であった。以上の結果より、通電時の雰囲気や通電時間を制御することによって、結晶の形態および発光特性の制御が可能であることがわかった。また、通電加熱したZnOセラミックスにSi基板を近接させることにより、基板上にZnOウィスカを成長させることを試みた。低温で核となる結晶を生成させた後に、高温にて結晶成長を行うという二段階成長により、Si基板上へZnOウィスカを成長させることに成功した。基板温度が成長するZnO結晶の発光特性に与える影響を調査した結果、基板温度400°Cで核を生成させ、800°Cにて結晶成長を行うことにより、Si基板上へ紫外発光(3.2eV)のみを示すZnO結晶を成長させることに成功した。
AGNの水メーザー観測によるハッブル定数の測定

ある種の銀河(活動的銀河)の中心にあると言われている巨大質量ブラックホールの周囲を回転している高密度分子ガスから放射されている水蒸気メーザーを観測することによって、その銀河の距離を直接に求める。たくさんの銀河の距離を測定できれば、宇宙の膨張速度や年齢の指標となるハッブル定数を決定することができる。この手法は仮定が少なく、銀河までの距離を幾何学的に直接に求めることができる非常に優れた方法である。
腱・腱鞘再建に対するヒアルロン酸の効果の生体内研究

深指屈筋腱を横切後腱縫合を行い術後ギプス固定3週後に腱剥離を加え以降自動運動を行わせ3週後評価した群(T in vivo群)、3週固定後に腱剥離を行わず自動運動を行わせその3週後評価した群(F群)、3週固定後安楽死させ腱剥離を行った群(T in vitro群)、コントロール群(C群:対側)とした。滑走抵抗はC群とT in vivo群、T in vitro群ではC群が低かった。T in vivo群とT in vitro群間ではT in vivo群が低かった(p<0.05)。なお、F群では癒着のため滑走抵抗測定ができなかった。腱縫合後腱剥離を追加することで、滑走抵抗の少ない腱再建が実施できる。屈筋腱縫合後の癒着に対する腱剥離術の効果を、犬によるin vivo studyを行い、腱・腱鞘間滑走抵抗の観点からを評価した。また、癒着の評価も行った。ビーグル犬6頭の左前肢の第25指、計24指を対象とし、腱・腱鞘間滑走抵抗を測定した。腱縫合は深指屈筋腱を中節骨部の指屈筋腱腱鞘内を通る部分で横切後Kessler変法にて行った。皮膚縫合後ギプス固定してから3週間後に自動運動を行わせ、その3週後に安楽死させて評価した自動運動群、皮膚縫合後ギプス固定してから3週間後に腱剥離術を行い、その3週後に安楽死させて評価したtenolysis 1群、皮膚縫合後ギプス固定してから6週間後に腱剥離術を行い、その3週後に安楽死させて評価したtenolysis 2群(以上in vivo群)、犬を安楽死させた後in vivo群と同様に深指屈筋腱を横切後Kessler変法にて腱縫合のみ行い評価したin vitro群、犬を安楽死させた後腱縫合を行わずに単純に腱・腱鞘間滑走抵抗を測定したcontrol群を設定した。各群の腱・腱鞘間滑走抵抗を測定し、各群間で対比した。腱・腱鞘間滑走抵抗は腱・腱鞘間の接触角度は20°,30°,40°,50°,60°にて計測した。癒着はRothkopfらのadhesion rating scale 04点の5段階で評価した。Control群とin vivo群に比し、他の3群では癒着を認めた。滑走抵抗はcontrol群とその他の群間で有意差を認め、自動運動群が最も高く、tenolysis 2群が最も低かった。Tenolysis 1群とin vitro群に有意差はなかった。腱縫合ご3週後よりも6週後に腱剥離術を行う方が滑走抵抗の観点からはより有効と考えられた。屈筋腱縫合後の腱・健勝間滑走抵抗の犬によるin vivo studyを実施した。ビーグル犬12頭を用い、左前肢の第2、第4指を用いて滑走抵抗の測定を行った。深指屈筋腱を中節骨部の指屈筋腱腱鞘内を通る部分で横切後Kessler変法にて縫合し、皮膚縫合後ギプス固定してから2週間後に腱・腱鞘間滑走抵抗を測定した生体内腱縫合群、生体内縫合群と同様に深指屈筋腱を露出し腱ひもを損傷させた後腱は切らずに皮膚縫合しギプス固定2週後に腱・腱鞘間滑走抵抗を測定した生体内腱剥離群、犬を安楽死させた後生体内腱縫合群と同様に深指屈筋腱を横切後Kessler変法にて縫合して腱・腱鞘間滑走抵抗を測定した非生体腱縫合群、犬を安楽死させた後単純に腱・腱鞘間滑走抵抗を測定した正常(control)群の4群に分けて計測し、各群間で対比した。腱・腱鞘間滑走抵抗は腱・腱鞘間の接触角度20°,30°,40°,50°,60°にて計測した。Control群に比し、他の3群では全ての角度で滑走抵抗値は高値を示した。生体内腱縫合群はcontrol群に比し、全ての角度で滑走抵抗値が有意に高値であった。生体内腱剥離群ではcontrol群に比し、20°,30°,40°で滑走抵抗値が有意に高値であった。非生体腱縫合群はcontrol群に比し、全ての角度で滑走抵抗値が有意に高値であった。非生体腱縫合群は生体内腱剥離群に比し、全ての角度で滑走抵抗値が有意に高値であった。生体内腱縫合群は生体内腱剥離群に比し、全ての角度で滑走抵抗値が有意に高値であった。非生体腱縫合群と生体内腱縫合群間には有意差がなかった。ビーグル犬6頭の右前肢の第25指計24指のうち条件を満たした21指を対象とし、腱・腱鞘間滑走抵抗を測定した。術後ギプス固定してから3週後に腱剥離を行い自動運動を行わせその3週後に安楽死させた群(T in vivo群)、3週固定後に腱剥離を行わず自動運動を行わせその3週後に安楽死させた群(F群)、3週固定後に安楽死させ腱剥離を行った群(T in vitro群)、対側の21指のうちat randomに7指をコントロール群(C群)とした。各群の腱・腱鞘間滑走抵抗を測定し対比した。

滑走抵抗は腱・腱鞘間の接触角度20°,30°,40°,50°,60°で計測した。癒着はRothkopfらのadhesion rating scale 04点の5段階で評価した。癒着の評価ではT in vivo群の腱剥離時にも評価し、T in vivo 3W群とした。腱縫合後に腱剥離を追加することでより滑走抵抗の少ない状態が得られることが確認された。平成27年度は、平成26年度に得られた結果を国際整形外科シンポジウムで講演した。すなわち、腱・腱鞘間滑走抵抗の観点から、屈筋腱縫合後の癒着に対する腱剥離術の効果を犬によるin vivo studyで評価し、剥離前後の癒着の評価も行い、これらの結果を報告した。腱縫合後に腱剥離を追加することで、より滑走抵抗の少ない腱再建が実施できることが確認された。平成9年度の科研費で購入し、老朽化が進んでいた滑走抵抗計測装置を更新しようと考えていたが、滑走抵抗計測装置の作成者であるMayo Clinicの技師の体調不良のため、平成27年度に予定していた装置更新ができなかった。このため装置更新費用を平成28年度に持ち越して、補助事業期間延長申請を行った。技師の体調が回復したため、平成28年度には、滑走抵抗計測装置を更新することができた。平成24年度平成27年度にわたって研究を継続し、「屈筋腱縫合後の腱・腱鞘間滑走抵抗の犬によるin vivo study」と「屈筋腱縫合後の癒着に対する腱剥離術の効果の犬によるin vivo study」を行い、腱・腱鞘間滑走抵抗の観点から、屈筋腱縫合と、縫合後の癒着剥離の効果を、腱・腱鞘間滑走抵抗の観点から評価した。また、癒着の有無と程度の評価も行った。腱縫合術後に腱剥離術を追加することで、より滑走抵抗の少ない腱再建が実施できることが確認された。そして腱剥離術には適切な実施時期があると推測された。種々の因子が複雑に影響して、実施が困難な可能性があると思われた腱剥離術のin vivo studyの結果が得られて有意義であった。研究期間中に研究代表者の転勤があり、また鎌滝章央共同研究者の転勤もあったため、研究が遅延した。特に鎌滝共同研究者が準備していた培養滑膜細胞の移植は、培養実験を行っていたものの、鎌滝共同研究者の大きな環境変化により実施できなかった。今後の研究で実施する所存である。深指屈筋腱を横切後腱縫合を行い術後ギプス固定3週後に腱剥離を加え以降自動運動を行わせ3週後評価した群(T in vivo群)、3週固定後に腱剥離を行わず自動運動を行わせその3週後評価した群(F群)、3週固定後安楽死させ腱剥離を行った群(T in vitro群)、コントロール群(C群:対側)とした。滑走抵抗はC群とT in vivo群、T in vitro群ではC群が低かった。T in vivo群とT in vitro群間ではT in vivo群が低かった(p<0.05)。なお、F群では癒着のため滑走抵抗測定ができなかった。腱縫合後腱剥離を追加することで、滑走抵抗の少ない腱再建が実施できる。研究期間が4年間であることを鑑みて毎年実験が完全に目標を達成していくと仮定すると、各年度25%ずつ進捗していくことになる。今年度は昨年度に引き続き腱剥離術の研究を行い、腱鞘再建の実験には至らなかったのでその分をマイナス5割と評価し、腱剥離術のin vivo studyを深めることができたのでその分をプラス1割と評価して、今年度は課題の4割程目標を達成したと考えている。すなわち4年間全体を100%とすれば、今年度はその約10%程度を達成したと考えている。研究代表者の転勤があり、研究が遅延した。今後取り戻すよう努める所存である。研究代表者の転勤後、共同研究者である鎌滝章央の転勤もあり、研究が遅延した。特に鎌滝共同研究者の環境変化により準備していた培養滑膜細胞の移植は、培養実験を行っていたものの実施できなかった。
老化に特異な新規構造体Rubisco-containing bodyの特性解析

葉緑体ストロマにターゲットされるGFPやDsRedを発現するシロイヌナズナ(CT-GFP,CT-DsRed)の緑葉を用いて、RCBの生細胞における可視化法について検討した。葉を個体から切離後、コンカナマイシンAあるいはE-64dを浸透させインキュベートすると、処理後10時間あたりからGFP蛍光をもつ小胞が液胞内に蓄積した。またCT-DsRedでも同様の結果が得られた。これらの小胞は直径が1μm前後でクロロフィルの自家蛍光を持たないなど、電顕におけるRCB像とよく似た特徴を有していた。抗GFP抗体及び抗RbcL (Rubisco-lATGe subunit)抗体を用いた二重免疫電顕による解析の結果、GFP小胞がRCBであることが確認された。このRCBの生細胞における可視化法を用いて、RCBの蓄積とオートファジー機構との関連性について調べた。その結果、オートファジーに必須の遺伝子ATGの欠損変異体(atg5-1)では、RCBの蓄積は全く見られないことがわかった。その代わりに、atg5-1では飢餓条件下でのインキュベート後、葉肉細胞において葉緑体から突出する管状の構造体、ストロミュールが出現していた。次にCT-DsRedとautophagosomeやautophagicbodyのマーカーであるGFP-ATG8aを共発現する形質転換体を用いて蛍光2重染色による解析を行った。阻害剤の存在下でインキュベートした葉では、CT-DsRedが葉緑体に加えて、液胞に存在するGFP-ATG8aで可視化された小胞、すなわちautophagic bodyにも局在することがわかった。またGFP-ATG8は稀に観察される短い球状のストロミュールにも局在していた。これらの結果から、RCBの蓄積はATGに依存したオートファジー機構により進行していることが示された。Plastid-targeted GFPを発現するシロイヌナズナ緑葉を用いて、RCBの生細胞における可視化法について検討した。GFPは新鮮葉においてはストロミュールを含めた葉緑体のみに特異的に局在していた。葉を個体から切離後、コンカナマイシンAあるいはE-64dを浸透させインキュベートすると、処理後10時間あたりからGFP蛍光をもつ小胞が液胞内に蓄積することがわかった。この小胞は直径が0.5-1.5μmでクロロフィルの自家蛍光を持っていないなど、電顕におけるRCB像とよく似た特徴を有していた。またシロイヌナズナ野生株をこれらの阻害剤で同様に処理すると、免疫電顕において液胞コンパートメントにRCBが見られることから、このGFP蛍光を持つ小胞が形質転換体作成に伴うartifactではないことが考えられた。GFP小胞の蓄積には葉のageによる違いがあり、若い展開中の葉では全く見られず、成熟葉やvisible senescenceの始まった葉で見られた。またGFP小胞は葉を栄養培地(MS)でインキュベートすると阻害剤存在下でも蓄積しなかった。今回確立した生細胞における可視化法を用いて、葉緑体の分裂異常が起こるarc mutantやオートファジー変異体atg4a4b-1でRCBの蓄積が見られるかどうかについて検討した。RCBは、arc mutantの中でも特にシビアな表現型を示し、葉肉細胞に2-3個の巨大な葉緑体が存在するarc 6やarc 5においても見られた。一方、atg4a4b-1では35Sプロモーター制御下のplastid-targeted GFPの発現が、野生株に比べ1/10程度まで抑制されるという問題が生じたものの、RCBの蓄積は液胞だけでなく細胞質においても見られなかった。この結果はRCBの蓄積がATG4遺伝子に依存したものであることを示唆している。現在、別系統のplastid-targeted GFP形質転換体とatg4a4b-1との交配、plastid-targeted DsRedとautophagosomeのマーカーであるGFP-ATG8aを用いた蛍光2重染色、ならびに免疫電顕によりRCBの形成とオートファジー機構との関連性についてさらに解析を進めている。

阻害剤の存在下でインキュベートした葉では、CT-DsRedが葉緑体に加えて、液胞に存在するGFP-ATG8aで可視化された小胞、すなわちautophagic bodyにも局在することがわかった。またGFP-ATG8は稀に観察される短い球状のストロミュールにも局在していた。これらの結果から、RCBの蓄積はATGに依存したオートファジー機構により進行していることが示された。
人工無重力装置を用いた移植骨の術後骨吸収メカニズムの解明

本研究の目的は,人工無重力装置を用いていわゆるメカノバイオロジーによる研究デザイニングにより骨吸収メカニズムの一端を解明することとした.マウス由来上皮細胞株GE1をコントロール群(以下1G群),微小重力環境群(以下CL群)でそれぞれ培養後, 0, 3,5,7,10日後に各群3サンプルずつサンプリングした.その結果,CL群では1G群と比較して細胞数の増加率が約半分に抑えられる傾向が示された.また,1G群では細胞が平面的に観察されるのに対し,CL群では細胞境界の明瞭化が観察され,異なる細胞形態を示す可能性が示唆された.本研究の目的は,人工無重力装置を用いていわゆるメカノバイオロジーによる研究デザイニングにより骨吸収メカニズムの一端を解明することとした.マウス由来上皮細胞株GE1をコントロール群(以下1G群),微小重力環境群(以下CL群)でそれぞれ培養後, 0, 3,5,7,10日後に各群3サンプルずつサンプリングした.その結果,CL群では1G群と比較して細胞数の増加率が約半分に抑えられる傾向が示された.また,1G群では細胞が平面的に観察されるのに対し,CL群では細胞境界の明瞭化が観察され,異なる細胞形態を示す可能性が示唆された.抜歯後の歯槽骨(顎骨歯槽突起)や移植骨、GBR等で造成された歯科インプラント支持組織は、おそらく廃用性萎縮に似たメカニズムで術後吸収を起こすことが知られている。一方で軌道上の宇宙ステーションに滞在する宇宙飛行士は、同じく廃用性萎縮に似た現象として、重力の物理刺激が失われると骨量が減少することが知られているが、そのメカニズムについては明らかではない。そこで、本研究の目的は、生理的な術後骨吸収に密接に関わっている『口腔組織を形成する細胞』と『物理刺激』に焦点を当て、人工無重力装置を用いていわゆるメカノバイオロジーによる研究デザイニングによりインプラント周囲支持組織吸収メカニズムの一端を解明することとした。マウス由来歯肉上皮細胞株GE1をFBSおよびEGFを添加したSMF101培地中にて、至適温度33°C、5%CO2環境下で培養した。コントロール群(以下1G群)、微小重力環境群(以下CL群)において細胞濃度0.7×104cellsで12.5T組織培養フラスコにGE1細胞を播種し、細胞がフラスコ底面に接着後(約8時間後)、CL群を3次元重力分散型模擬微小重力装置(3-Dクリノスタット)に搭載した。10日間継続培養し、0、3、5、7、10日後に各群3サンプルずつサンプリングした。サンプリング時に培養容器ごとに細胞数をカウントし、Isogenを用いてRNA抽出した。その結果、CL群では1G群と比較して細胞数の増加率が約半分に抑えられる傾向が示された。また、1G群では細胞が平面的に観察されるのに対し、CL群では細胞境界の明瞭化が観察され、異なる細胞形態を示した。また、マイクロアレイを用いてmRNA発現の網羅的解析を行ったところ、数種の生体機能分子について発現の亢進がみられ、その詳細について検討を加えている。
リボソームタンパク質を指標としたMALDI-MS測定による微生物迅速同定法の確立

リボソームタンパク質に基づくMALDI-MSによる微生物迅速同定法を発展させるには、データベースの充実が必須である。そこで、1.MALDI-MSを用いた微生物同定(S10-GERMS法)のSphingomonadaceae科細菌への適用および2.S10-GERMS法の乳酸菌への適用によりデータベースの蓄積および実証試験を行った。本研究では、S10-spc-alphaオペロンの塩基配列を決定するために、科レベルで使用可能なプライマーセットを構築し、シークエンシングにより塩基配列を決定した。塩基配列に基づき、リボソームタンパク質の理論質量を算出することで、リボソームタンパク質データベースを構築した。Sphingomonadaceae科のType strainは、本データベースの構築およびMALDI-TOF MS測定により、迅速な微生物同定が可能となっただけでなく、S10-GERMS法は、16S rRNA遺伝子における1塩基の違いが、MALDI-TOF MS測定により、明確に識別が可能であることを実証した(計画1)。乳酸菌における株(亜種)レベルの識別の実証試験には、Lactobacillus属およびLactobcoccus属を対象とした。S10-GERMS法による比較では、Lactobacillus paracaseiの亜種およびそれらの近縁種において、L23,L24およびS13の違いが、識別のために有用なバイオマーカーであることが実証された。Lactococcus lactis subsp.lactis、subsp.hordniaeおよびsubsp.cremorisの3亜種の識別は、MALDIマススペクトルの結果から、リボソームタンパク質サブユニットL18が識別に重要なバイオマーカーであることが立証された。そこで、1.Pseudomonas属細菌におけるリボソームタンパク質情報の蓄積、2.リボソームタンパク質に基づく系統解析および基準タンパク質の選抜、3.Pseudomonas属以外の基準株への適用を行った。本研究では、S10-spc-alphaオペロンの塩基配列を決定するために、属レベルで使用可能なプライマーセットを構築し、シークエンシングにより塩基配列を決定した。塩基配列に基づき、リボソームタンパク質のアミノ酸配列を決定し、その理論質量を算出することで、リボソームタンパク質データベースを構築した。リボソームタンパク質データベース(理論値)は、MALDI-MS測定結果(実測値)と比較することで、その正確性を確認した(計画1)。次に、非破壊細胞を用いたMALDI-MS微生物同定法の確立のために、バイオマーカーとして選択した14種のリボソームタンパク質を用いた微生物同定法(S10-GERMS法)を提案した。S10-GERMS法に基づく系統解析は、gyrBに基づく系統解析と同様の系統解析能を示すことが示された(計画2)。様々な細菌の基準株へのS10-GERMS法の適用のため、グラム陽性細菌であるBacillus属において、リボソームタンパク質情報の蓄積を試みた。Bacillus属におけるS10-spcオペロンの塩基配列を決定するためのプライマーセットを構築し、リボソームタンパク質データベースを構築した(計画3)。データベースを基づきS10-GERMS法を適用することで、本法が、Bacillus属菌株にも適用可能であることを立証した。
家庭教育の充実を図るための情報カード作成単元の開発

本研究は,デジタル版の情報モラルに関する学習カード(「デジタル版情報カード」)の作成と,担任教師が短時間で指導でき,かつ,児童を通じてすべての保護者に情報モラルに関する情報を提供できる実践モデルを開発することを目的とした.昨年度の研究実践結果として,「著作権・肖像権」については,作成した紙ベースの情報カードではその知識の定着に課題が見られた.そこで,本年度は,アウトプットする場として,デジタル版情報カードを用いて,保護者へ「話す」だけでなく,「作成する」という活動を位置付けることにより,児童生徒の情報モラルに対する理解力向上や親子の会話を通した家庭での情報モラル教育の推進を促すことを検証した,なお,デジタル版情報カードは,操作構成を統一性のあるものするなど昨年度開発した教材を改訂した.実践の結果,次の2点について成果が得られた.1点目は,情報カード「作成・伝達」に関わる単元の開発とその効果の検証である.担任が負担なくできること,今後の実用性を重視することを考え,短学活を中心とした単元構成とした.実践をした担任へのインタビュー調査では「短学活での実践を繰り返すことにより,実践期間中に,保護者へ啓発をすることができるため指導がしやすい」という評価が得られた.2点目は,情報カード「作成・伝達」による児童の知識向上及び家庭教育への波及効果である.昨年度,課題となっていた「著作権・肖像権」の知識定着を見るために,昨年度A県第6学年児童と今年度B県第4学年児童それぞれの「事後と遅延」調査結果を比較した.その結果,作成を伴うB県児童は,事後と遅延との間には有意差が見られない一方, A県児童は事後調査の方が有意差に高いという結果が見られた.また,保護者への質問紙調査においても,開発したすべての情報カードの内容について,その理解度が有意に高まった.本研究は,デジタル版の情報モラルに関する学習カード(「デジタル版情報カード」)の作成と,担任教師が短時間で指導でき,かつ,児童を通じてすべての保護者に情報モラルに関する情報を提供できる実践モデルを開発することを目的とした.昨年度の研究実践結果として,「著作権・肖像権」については,作成した紙ベースの情報カードではその知識の定着に課題が見られた.そこで,本年度は,アウトプットする場として,デジタル版情報カードを用いて,保護者へ「話す」だけでなく,「作成する」という活動を位置付けることにより,児童生徒の情報モラルに対する理解力向上や親子の会話を通した家庭での情報モラル教育の推進を促すことを検証した,なお,デジタル版情報カードは,操作構成を統一性のあるものするなど昨年度開発した教材を改訂した.実践の結果,次の2点について成果が得られた.1点目は,情報カード「作成・伝達」に関わる単元の開発とその効果の検証である.担任が負担なくできること,今後の実用性を重視することを考え,短学活を中心とした単元構成とした.実践をした担任へのインタビュー調査では「短学活での実践を繰り返すことにより,実践期間中に,保護者へ啓発をすることができるため指導がしやすい」という評価が得られた.2点目は,情報カード「作成・伝達」による児童の知識向上及び家庭教育への波及効果である.昨年度,課題となっていた「著作権・肖像権」の知識定着を見るために,昨年度A県第6学年児童と今年度B県第4学年児童それぞれの「事後と遅延」調査結果を比較した.その結果,作成を伴うB県児童は,事後と遅延との間には有意差が見られない一方, A県児童は事後調査の方が有意差に高いという結果が見られた.また,保護者への質問紙調査においても,開発したすべての情報カードの内容について,その理解度が有意に高まった.
非対称構造を持つ層状ニューラルネットのベクトル生成による認知、記憶の計算論的研究

本研究は非対称構造を持つ神経系ネットワークが、動きの刺激の入力情報となる方向性と動きの速さに対して、敏感であることを計算論から導き出してきた。本研究では網膜、視覚系大脳皮質V1野、MT野などに見られるミクロなネットワークであるが、共通の基本構造と見なされる非対称性でかつ非線形性の回路構造がV1野での動きに対するベクトルの生成、MT野での冗長性を有した、より強いベクトルの生成と近傍を考慮したベクトル間の関係、すでにわれわれは、入力刺激の強度変化の検出および動きのある刺激の方向性の検出が生物系の網膜の非対称構造のネットワークの高い能力によって、検出できることを明らかにして来た。本研究では網膜、視覚系大脳皮質V1野、MT野などに見られるミクロなネットワークであるがこれら各々の部位の共通の基本構造と見なされる非対称性でかつ非線形性の回路構造がV1野での動きに対するベクトルの生成、MT野での冗長性を有した、より強いベクトルの生成とオプテイカルフローを考慮したベクトル場の生成を示し、そして、MT野に続くMST野でのベクトル場の生成を、これらの構造と新たに展開する方法論から導き出される機能を計算論的に明らかにすることである。本研究では、入力刺激の強度変化の検出および動きのある刺激の方向性の検出が生物系の網膜に見られる非対称構造のネットワークの高い能力によって、検出されることを明らかにした。われわれの今まで研究では方向性を持ったベクトルの生成が非線形性を有する非対称性ネットワークで実現できることを計算論的に明らかにしてきたが、米国のProf.HeegerらのV1モデル、それに接続するMT野のモデルでは、MT野での方向性の持つベクトルがより、大きくかつより密なベクトル場の生成することを計算論的に示した。本研究では、さらに方向性の刺激の方向が変わることに追従したベクトル生成が英国のProf.Beckらの神経正規化回路の作用を取り入れることによって、ベクトル場に変化する方向性のベクトルの接続を感じ取り、ベクトルの回転の作用を取り入れたストークスの定理が実現されることを示した。このことはこの非対称神経回路でのオプテカルフローの回転ベクトルなどの生成を示すことになり、ベクトル場としての役割を示唆するものである。非対称構造を持つ神経系ネットワークが動きの刺激入力に対して、その方向性と動きの速さに対して、敏感であることを計算論から導き出してきた。本研究では網膜、視覚系大脳皮質V1野、MT野などにみられるミクロなネットワークに、これらの各々部位の基本構造とみなされる非対称性でかつ非線形性の回路構造がV1野での動きに対するベクトルの生成、MT野での冗長性を有した、より強いベクトルの生成、そしてMT野に続くMST野でのベクトル場の生成を、これらの構造と新たに展開する方法論から、計算論的に明らかにすることである。はじめ、非対称構造のニューラルネットワークがその非対称性を特徴つける、非線形性の2乗特性にある。この2乗特性が、米国のStanford大学のHeegarらにより、V1野およびMT野において、片側整流の2乗非対称性あらわされることを示した。これにNormalization Circuit(正規化回路)の飽和特性を取り入れて、本研究では、これらの結果を非線形のsigmoid関数に置き換えて、解析を進めた。さらに、英国ロンドン大学のBeck,J.M.らのMT野に適用できる正規化回路(Normalization Circuit)の展開がベクトルの内積の作用に展開できることを示した。このベクトルの内積により、ベクトル場の生成に有効であることを示した。ベクトルの内積により、Optic flowの検出に適用可能な基本的な検討を示した、次に、ベクトル内積を線積分に適用することにより、ベクトルの回転(Rotation)が示される。これにより、MT野でのベクトルの回転の生成とMST野への関連を示した。以上のように、Normalization Circuitのベクトル内積がベクトル場の生成に有効であることを示した。非対称構造を持つ神経系ネットワークが、動きの刺激の入力情報となる方向性と動きの速さに対して、敏感であることを計算論から導き出してきた。本研究では網膜、視覚系大脳皮質V1野、MT野などに見られるミクロなネットワークであるが、共通の基本構造と見なされる非対称性でかつ非線形性の回路構造がV1野での動きに対するベクトルの生成、MT野での冗長性を有した、より強いベクトルの生成と近傍を考慮したベクトル間の関係、そして、MT野に続くMST野でのベクトル場の生成を、非対称回路の構造と新たに展開する方法論から明らかにすることである。そこで、本研究では、はじめに、catfishの網膜の非対称構造に注目して、方向性の刺激に対して、ベクトル生成の基本的な計算を示した。次に、その動きの方向性をとらえるベクトルの生成を非線形性を持つ非対称性回路に拡張して、一般的な非線形性の持つ回路の特徴として、明らかにした。さらに、この非対称性構造の回路での非線形性の機能の役割を示した。

この非対称構造の回路に注目して、大脳皮質のV1野、それに続くMT野およびMST野でのベクトル生成を論じた。ここでは、大脳皮質のV1層、引き続くMT層で、そのベクトル形成が多くなることを計算論的に示した。さらに、MST野でのベクトル場の生成の手がかりとして、英国のDr.J.Beckらの神経回路のCoordinate Transform Theory(2011)のベクトルの内積から、新たに回転ベクトルの導出を示した。これらの成果はSpringer出版のLNCS(vol.7824,2013),および国際誌のIJSI,IGIGlobal,USA.2013,およびProc.IEEE/SNPD(2013)に掲載した。ソフトコンピューティング本研究で取り上げた非対称構造を持つ神経回路がProf.HeegerらのV1モデル、それに接続するMT野のモデルでは、MT野での方向性の持つベクトルがより、大きくかつより密なベクトル場の生成することを計算論的に示した。さらに方向性の刺激の方向が変わることに追従したベクトル生成が英国のProf.Beckらの神経正規化回路の作用を取り入れることによって、ベクトル場に変化する方向性のベクトルの回転の作用を取り入れたストークスの定理が実現されることを示した。このことはこの非対称神経回路でのオプテカルフローの回転ベクトルなどの生成を示すことになり、ベクトル場としての役割を示唆するものであり、おおむね目標に近い結果となるが、詳細な条件の付加および定量的な検討など残された課題である。視覚系の動きに対する刺激入力が非対称構造を持つニューラルネットワークで、どのように捉えられるかについて、今まで研究を進めて来たが、神経回路でベクトルとして、捉えられるのか、最初に検討した課題であった。この非対称構造の回路は非線形性を非対称に含む回路であることから、Wienerのカーネル(核)関数での表現が有効となることを示してきた。動きの刺激に対する回路の動作が、この核関数でベクトルとして表現できることを示した。この非対称構造の神経回路がヒトなどの高等生物の視覚系の大脳皮質のV1野、MT野などのStanford大学のProf. Heegerらのモデルの基本回路として埋め込まれているものと解釈できることを示してきた。そこで、本研究ではベクトルの強さがV1野よりもMT野でより強くなることを計算論的に示し、生成されたベクトル間の作用を明らかにしたかった。このベクトルの作用とは別にロンドン大学のBeckらにより、Normalization Circuitの一般的な性質として取り上げられ、研究されてきた。このNormalization Circuitの働きはベクトルの内積の作用とも、見なせることから、動きのベクトルの追跡について検討してきた。さらに、ベクトル間の作用はベクトル場の生成に関わることから、検討してきた。ベクトルの内積はベクトルの線積分が可能となり、Stokesの定理によりベクトルの回転の場の生成に関わることを示した。これらの結果は、目標に達したわけではないので。残された課題もあるが、目標とした研究をある程度進めたものと考える。
水素分圧制御用水素ポンプの試作研究

本研究の目的は、高温における混合ガス中の水素濃度を任意の値に制御しうる電気化学的水素ポンプを開発することである。この目的のために、プロトン導電性セラミックを用いた水素センサと電気化学的水素透過について検討し、これら二つの機能を組み合わせて水素ポンプを試作してその性能について試験した。1.水素ポンプのための水素センサの試作試験各種プロトン導電性セラミックスを固体電解質とし、多孔質白金を電極材としたガルバニ電池式水素センサを試作し、高温でその性能を試験することにより、上記水素ポンプのための最適条件を決定することができた。2.電気化学的水素透過の試験SrCeO_3を母体としたプロトン導電性セラミックスに高温、水素気流中で直流を通電することにより、水素がファラディの法則に従って透過することを確認し、このようなポンプとしての最適条件を決定した。3.水素分圧調整用水素ポンプの試作と性能試験上記の検討結果をもとに、SrCeO_<0.95>Vb_<0.05>O_<3ーα>組成のプロトン導電性セラミックス管の中央部に水素透過用電極を、その両端部に水素センサ用電極を取り付けた小型の水素分圧調整用水素ポンプを試作した。この装置は、水素センサからの水素濃度信号と制御電子回路からの指令信号の結果によって、ポンプ電流を最適条件で流せるように工夫したもので、水素濃度が時間的に種々変動するガスを導入したとき、ポンプ出口ガス中の水素濃度は特定の設定値にうまく制御できることが明らかになった。4.更に良好な水素ポンプ用プロトン導電性セラミックスの開発CaZrO_3やSrZrO_3を母体とし、Zrの一部をlnやScで置換した固溶体のセラミックスが、高温二酸化炭素に対して安定で機械的強度も大きいプロトン導電体であることを見いだした。本研究は、プロトン導電性セラミックスがもつ電気化学的水素選択透過機能と水素センシング機能とを利用して、密閉系内の混合ガス中の水素のみを任意に出し入れして系内の自動的に制御できる装置(水素ポンプ)を開発することを目的とする。本年度は、これら二つの機能を組み合わせて、密閉ガス系内の水素分圧をその場で連続的に測定し、かつ、任意の一定値に制御できる装置を試作し、その性能を試験した。以下に得られた成果を要約して示す。1.電気化学的水素ポンプの組み立てと性能試験・・・SrCe_<0.95>Yb_<0.05>O_<3-α>組成のプロトン導電体でつくったセラミック管(内管)の内外壁に多孔性白金電極を取り付け、この管をアルミナ管(外管)の中に挿入して二重管構造の水素ポンプを作製した。その内管と外管内にそれぞれ一定の水素分圧をもつ水素ーアルゴン混合ガスを流し、両電極間に直流を通電すると内管出口ガス中の水素分圧が電流に依存して信頼性よく変化することを確認した。2.水素分圧測定用水素濃淡電池式センサ機能の試験・・・上記の水素ポンプ内のプロトン導電性セラミック管に取り付けたセンサ白金電極は、ポンプ電流による内管内への水素の出し入れに伴う水素分変化に対応して、感度よく迅速に応答することを確認した。3.水素センサ信号による電気化学的水素ポンプ電流の制御方式の検討・・・プロトン導電性セラミック管内の水素分圧を任意の設定値に制御する方式として、センサ信号をポテンショスタットに入力する方法を採用し、系内に入る水素の分素の分圧変化を打ち消すようポンプ電流を制御して流すことに成功した。