hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ハーフメタル薄膜材料を用いたナノ狭窄磁壁型MRに関する研究

しかし,理論では100%得られるはずのMR変化率が実際得られたMR変化率はわずか5%と,実験結果はNOLの出来の悪さを示している.そこで,NOLの出来を直接評価できるconductive-AFM(atomic force microscopy)の測定手法を構築することにも注力した.導電性ダイヤモンドtipを用いたconductive-AFMのNOL表面観察により,NOL表面には0.05%0.15%の占有率でナノ接点が生成されていることが明らかとなった.得られた電流像から,ナノ接点のサイズむら,電流強度むらが観察されており,これらのむらがMR変化率低減の原因となっていることも明らかにした.本研究は,ハードディスクドライブの1Tbit/inch^2を超える高記録密度化を実現するために,強磁性原子数個から構成される1nm級の強磁性ナノ接点を有する極薄の酸化物層(NOL:Nano-Oxide-Layer)を作製することで,ナノ接点中で発現するナノ狭窄磁壁型MR効果を用いた新規な次世代磁気読み取りヘッドの開発を行う.昨年度までの研究成果により,Fe_<0.5>Co_<0.5>(以下FeCo)強磁性体のバルクスピン非対称性(β)が、ハーフメタルを示すフルホイスラー合金と同程度の0.81という値を示したため、本年度はFeCoを用いたナノ接点磁壁型MR素子の開発に注力した.conductive-AFM(atomic force microscopy)によるナノ接点の直接観察により,素子面積抵抗(RA:resistance area product)が1.5Ωμm^2のサンプルにおいて,200nm×200nmの領域にナノ接点が18個,その平均直径が1.4nmであることがわかった.得られたナノ接点の個数,並びに直径は理論で示されている最適なナノ接点の形状と同等であった.しかし,このサンプルで得られたMR変化率はわずか5%程度と小さい値が得られた.申請者はこの低MR変化率の原因追究が高MR変化率の指針になると考え,FeCo内部に酸素が取り込まれた際の比抵抗の増加とβの低減について詳細に調べた.RAが1.5Ωμm^2で18個のナノ接点を有した場合,一個のナノ接点の拡散抵抗分の比抵抗は,60μΩcmと計算することができる.純FeCoの比抵抗が16.3μΩcmであることを考慮すると,作製したナノ接点の比抵抗は非常に高い値となっている.そこで人工的にFeCo内部に酸素を取り込ませたFeCoO膜を作製しそのβを求めた.純FeCoでは0.81と求められたβが,比抵抗が60μΩcm程度のFeCoO膜では0.5程度に低減していることがわかった.この結果からFeCoナノ接点中から酸素を還元させることができれば高MR変化率が得られるという指針が得られた.本研究では,還元効果として高温加熱を試み,サンプルを380°Cという高温加熱を施すことで酸素の還元効果を実証し,MR変化率も二倍の10%にまで上昇させることがきた.
統合失調症の発症を特異的に予測する検査法の開発：機能MRIによる自我障害の研究

自我機能障害は統合失調症に特異性が高い障害と考えられ、精神病発症リスク状態(ARMS)において、後の発症を予測する指標としても注目されている。しかし、これを客観的に評価する方法はまだ確立されていない。本研究では、特に自我障害を評価するために、感覚結果照合のforwardモデルを適用した課題を新たに作成し患者群と健常群において検討した。感覚結果が予測とずれる条件と予測と合致する条件とで脳活動を比較したところ、健常者では上側頭回や頭頂側頭接合部で賦活があったが、患者では賦活が弱かった。これは自我機能障害を反映していることが示唆され、今後精神病リスク状態の予後予測などの指標として期待される。統合失調症の自我障害は、感覚結果を引き起こしたのは自己か外的要因か、という神経基盤が障害されて生じると想定されている。そこでは「感覚減弱」と「予測誤差」が生じるが、両者を区別することでより自我障害に関連する脳領域を同定することに繋がる。そのため、まずは健常者を対象に解析を行った。対象は心身ともに健康な男女30名を募集し、実験に参加したのは計28名。スクリーニングテストなどを行った上で、fMRI、構造MRIの撮像を行った。fMRIの行動データを解析し、課題の遂行率が90%を下回った2名は除外した。26名の平均年齢は21.0歳、男女比は16:10。MRIはPhilips Medical Systems社のAchieva 3Tを、刺激提示ソフトはneurobehavioral systems社のpresentationを、解析にはMathWorks社のMATKAB R2014aとWellcome Department of Imaging Neuroscience社のSPM8を使用した。事象関連デザインにおける標準的な2段階解析を行った。個人レベルの解析で、外的要因による聴覚刺激条件と自己行為による聴覚刺激条件のコントラストを作成。それを基に群レベルの解析をone-sample ttest (p<0.001 uncorrected, cluster size; FEW p=0.05 )で施行した。「感覚減弱」と「予測誤差」の両者に関連する領域として、両側下前頭回、右補足運動野、右側頭頭頂接合部、右上側頭回、左側頭極に活動が認められ、右上側頭回のみが「感覚減弱」に関わり、それ以外は「予測誤差」に関わる脳領域である可能性が示唆された。現在、上記の論文を作成中で、また、課題の難易度を最適化した上で患者群に対しても実験を行い自我障害の病態を明らかにしていく予定である。・健常対象者への実験で、患者を対象とすることを想定した場合に、課題の難易度が高いことが判明した。このため、患者向けの実験を行うための課題の調整が必要となっている。・データ収集、解析などを行う研究協力者が、個人的事情で一時的に研究実施のためのエフォートが低下する時期があった。統合失調症の自我障害は、特異性の高い障害と考えられ、感覚結果を引き起こしたのは自己か外的要因か、という神経基盤が障害されて生じると想定されている。そこでは「感覚減弱」と「予測誤差」が生じるが、両者を区別することでより自我障害に関連する脳領域を同定することにつながる。そのため、まずは健常者を対象に測定・解析を行った。対象として心身ともに健康な男女30名を募集し、スクリーニングテストなどを行ったうえで、fMRI、構造MRIの撮像を行った。参加者は28名で、行動データの解析から、課題の遂行率の低かった2名を除外した。解析対照とした26名の平均年齢は21.0歳、男女比は16:10であった。個人レベルの解析で、外的要因による聴覚刺激条件と自己行為による聴覚刺激条件のコントラストを作成した。それを基に群レベルの解析をone-sanple t test (p<0.001 uncorrected, cluste size; EWW p=0.05)で施行した。ここまでで得られた健常対象者に対する成果について論文を投稿中である。また患者群に対する測定も近く実施するべく、準備を進めているところである。データ収集、解析などを行う研究協力者が、個人的事情で研究実施のためのエフォートが低下する時期があった。対象として心身ともに健康な男女30名を募集し、スクリーニングテストなどを行ったうえでfMRI、構造MRIの撮像を行った。

個人レベルの解析で、外的要因による聴覚刺激条件と自己行為による聴覚刺激条件のコントラストを作成した。それを基に群レベルの解析をone-sanple t test (p<0.001 uncorrected, cluste size; EWW p=0.05)で施行した。「感覚減弱」と「予測誤差」の両者に関連する領域として、両側下前頭回、右補足運動野、右側頭頭頂接合部、右上側頭回、左側頭極に活動が認められ、右上側頭回のみが「感覚減弱」に関わり、それ以外は「予測誤差」に関わる脳領域である可能性が示唆された。ここまでで得られた健常対象者に対する成果について論文を投稿中である。また患者群に対する測定を行なうにあたり、MRI課題の調整や質問紙の追加などを行なったため、健常群についても再度募集し改めて測定をした。患者群を含めたデータの解析と、論文作成を進めている。自我機能障害は統合失調症に特異性が高い障害と考えられ、精神病発症リスク状態(ARMS)において、後の発症を予測する指標としても注目されている。しかし、これを客観的に評価する方法はまだ確立されていない。本研究では、特に自我障害を評価するために、感覚結果照合のforwardモデルを適用した課題を新たに作成し患者群と健常群において検討した。感覚結果が予測とずれる条件と予測と合致する条件とで脳活動を比較したところ、健常者では上側頭回や頭頂側頭接合部で賦活があったが、患者では賦活が弱かった。これは自我機能障害を反映していることが示唆され、今後精神病リスク状態の予後予測などの指標として期待される。・患者を対象とした研究が行えるように課題の調整を終えることで、新たに患者を対象とした実験を来年度に実施できる予定である。・データ収集、解析などを行う研究協力者の個人的状況が改善し、研究実施のためのエフォートが、予定していた程度に改善しており、今後予定した研究を遂行できる見込みである。患者を対象とした研究を行えるように準備を進めている段階であり、近く実施できる予定である。統合失調症・上述したとおり、研究に遅れが生じたために、予定していた、学会への参加や消耗品の使用などが支出されなかった。研究に遅れが生じているために、被験者への謝金が支出されなかった。・次年使用額については、情報収集のための学会参加、研究に必要な解析ソフトや刺激課題作成ソフトの使用料によって、適正に研究費を使用する計画である。次年度については、被験者への謝金等の人件費、情報収集や成果発表のための学会参加などによって適正に研究費を使用する計画である。
光合成と地球の共進化

生物と地球の進化における生体光合成反応の役割を、分子機能と、新型生物の探索から検討した。1.光合成反応の変遷と分子機構の進化。絶対嫌気性の緑色細菌、好気性の紅色光合成細菌、及び植物の酸素発生型光合成の分子機能の精密比較をおこなった。これらの多様で、遺伝子レベルの類似性も低い光合成系が連続した機能関係を持つことがわかった。光合成はことなった細菌の中で2方向に進化し、各々最適化され、さらに新たな細菌(シアノバクテリア)中に2種が共存、協同することで酸素発生型光合成がうまれ(約27億年前)地球環境を変え、呼吸型生物の繁栄をもたらしたと推定された。シアノバクテリア化石の実地調査もおこなった。2.新型生物の探索。未知の光合成装置をもつ生物の発見。(1)好気好酸性細菌Acidiphilium(A.)rubrumが、既知のMg型クロロフィルとは異なる、Zn型バクテリオクロロフィルa(正式名称みはZn-バクテリオフェオフィチン)で、高光合成をすることを確認した。原始光合成がZn-ポルフィリンで始まった可能性も検討している。(2)近赤外光(740nm)下でも酸素発生型光合成ができる生物Acaryochloris marinaの光合成系の検討。従来の植物及びシアノバクテリアは全て680nmの赤色光を利用するクロロフィルaで光合成を行うが、このシアノバクテリア様生物はクロロフィルdでこれを行う。この発見は酸素発生型光合成の起源についてでまったく新しい情報を与えた。2.新型生物の探索。
拡張Kripke意味論と述語論理の強独立系列

代数的な真理値関手を付加したKripke sheaf意味論を応用してDelta演算子の不動点からなる強独立系列を構成することが出来た。これによって、disjunction propertyとexistence propertyを持ち、直観主義論理を命題部分とする様な述語論理からなる強独立系列が得られ、そのような述語論理全体が連続体の濃度を持つことが示される。論文は、査読を通って現在印刷待ちである。拡張Kripke意味論の一種であるKripke sheaf意味論を用いて、中間命題論理S_2の最大述語拡大S^*_2の直下に、強独立系列を含まない区間が存在することを証明した。これまでの研究では、強独立系列のない具体的な区間で共通の命題部分を持つものは得られていなかったので、これは新しい知見といえる。これによって、述語拡大の構造が単純でないことが解るので、その順序構造を調査することの意義がはっきりしてきたものと思われる。日本数学会、平成10年度年会(1998年3月27日名城大学)で口頭発表し、論文は、査読を通って現在印刷待ちである。様相論理の一種である認識論理に関して、本研究の成果を用いた考察が有効であることが解ってきた。特に、認識論理のゲーム理論との関わりについて、epistemic structureという概念の重要性が明らかとなり、一連の実績を得た。これらは2つの国内研究集会(1998年10月9日筑波大学、1998年11月26日静岡大学)と1つ国際会議(1998年12月21日ICERイタリア)で発表した。また、日本数学会、平成11年度年会(1999年3月学習院大学)でも発表の予定である。その後、命題部分がS_2であるような超直観主義述語論理のなかで、強独立系列が存在しない区間を見いだすことが出来た。この結果を、「命題部分を共有する超直観主義述語論理に関する注意」というタイトルで、日本数学会平成元年度年会数学基礎論分科会にて学会発表を行う(1998年3月27日於:名城大学)。この学会の際に、あわせて「非古典述語論理における意味論的手法」というタイトルで特別講演を行う。この講演では、本研究課題位置づけとその重要性を指摘する。
てんかん難治化に対するエピジェネティック・セラピーの開発

てんかんの焦点形成の原因は数多くあるが、てんかんの発症にはそれに加え、神経回路の中で本来正常な神経活動の変化がてんかん性放電を維持する仕組みがあると推測される。この研究は、神経系における発達、機能分化、細胞新生、シグナル伝達系の可塑的な変化をエピジェネシスの変化から捕捉し、難治性てんかんに対する治療ターゲットを確認する目的で計画された。てんかんの動物モデルとして、過去の科研費研究で報告している野田てんかんラットにおける海馬のほか、明確なエピジェネシスの変化が期待でき、聴覚異常があって聴原性てんかんモデルと思われる甲状腺受容体欠損モデルが利用できたため、これを対象に検討を行った。その結果、甲状腺受容体欠損モデルでは部位特異的なエピジェネシスの変化を認めた。特に、β受容体欠損では、線状体、側坐核のドーパミン代謝低下、扁桃体でセロトニン代謝低下とヒストンジアセチラーゼ(HDAC) 2および3の増加を認めた。HDACは神経精神疾患の治療ターゲットの候補になる可能性があると思われる。前年度は、小脳にヒストンジアセチラーゼ(HDAC)阻害薬であるバルプロ酸をラット新生児8日目に腹腔内投与したところ、小脳の外顆粒細胞層に限局してアポトーシスが生じることを見出し、その用量依存性と感受性のある細胞の細胞周期について検討した。この成果は本年度に学会発表と投稿準備を進めている。バルプロ酸は白血病治療の補助に用いられ始めているように、未分化細胞にのみアポトーシスを誘導する。このようなHDAC阻害作用の解明はバルプロ酸類似の化合物の長期投与がどのようなリスクを持ち、一方で成熟した細胞にどのような有用な作用をもたらすか予見できる点で意義がある。ヒストンの修飾作用単独では、てんかん原性の変化や組織学的変化は説明できないと思われる。しかし、てんかんの発症における異常な遺伝子発現の異常に関与する可能性はあり、特に神経回路の発達段階にどのような影響があるか、その標的分子を解明することはてんかん難治化を防ぐという意味において重要である。ヒストン蛋白のアセチル化による修飾は、遺伝子発現の調節を介して、神経発達に重要な役割を担うだけでなく、中枢神経の成熟後も細胞の機能調節にも深く関与している。当年度は、ヒストン修飾による遺伝子発現調節メカニズムの対象として、最も多面的に解析が進んでいる甲状腺ホルモン受容体(thyroid hormone receptor : TR)を取り上げて、遺伝子改変モデルの中枢神経、特に辺縁系神経核群について検討した。TRは、大きくTRα、TRβに分けられており、脳ではTRαは室傍核に豊富に発現し、TRβは脳に広範囲に分布している。また、中脳・辺縁系はてんかんに関与するだけでなく、学習、情動、報酬系に関連して古くから研究されてきた部位であり、帯状回、側坐核、線条体、視床、海馬、扁桃体、嗅球といった部位は機能的につながっていると考えられており、パペッツ回路やヤコブレフ回路といった古典的回路網としてもよく知られている。今回、遺伝子改変モデルで、これらの部位を検討したところ、TRβについて側坐核を中心に異常が認められた。この部位は報酬系としてA10からのドーパミン系投射やドーパミンを制御する役割を持つとされるセロトニン系投射を密に受ける部位である。今後、その部位における機能異常とヒストンジアセチラーゼの役割の解明を試みる。一方、大きく3群に分かれるヒストンジアセチラーゼについて、関与するタイプの同定を試みて、薬物による操作の可能性を探る。近年、エピジェネティックな遺伝子発現の制御は、胎生期から生後の神経細胞の分化・成熟と神経構築に重要な役割を担うだけでなく、てんかんやうつ病といった脳機能の異常な状態にも関与する証拠が次々と報告されている。甲状腺ホルモン受容体(thyroid hormone receptor:TR)は、11種類ある、histone deacetylase(HDAC)の一つであるHDAC3と複合体を形成し、ヒストン修飾を制御するとされている。TRは、TRα、TRβに分類され、TRαは脳内に広く分布し、TRβは比較的限局して存在する。げっ歯類を用いたhypothyroidism(新生児期)のモデルでは聴原性てんかんを起こすことはよく知られている。TRβは聴神経の発達に関与し、ヒトではresistance to thyroid hormoneとして知られる独特の脳機能・神経障害を起こすが、TRの異常にはエピジェネティックな変化が関与する可能性がある。

当年度は、TR遺伝子改変マウス(TRα^<0/+>,TRα^<0/0>,TRβ^<+/->,TRβ^<-/->,TRα^<0/0>β^<-/->)を用いて、学習、情動、報酬系に関連した部位を中心に線条体、側坐核、海馬、前帯状回、扁桃体、縫線核、主嗅球の各部位について、ドーパミン、セロトニンと、それらの代謝産物をHPLCを用いて測定し、さらに神経細胞に豊富に発現するクラスIのHDAC(HDAC1,2,3)と、アセチル化ヒストンH3の蛋白発現量を測定した。その結果、TRβ遺伝子改変マウスでは、線条体で著明なドーパミン量の増加、アセチル化ヒストンH3の増加を認める一方で、HDAC2/3の部位特異的な発現上昇を認めた。さらに、メタ解析の結果では、open field testによる活動量上昇と扁桃体でのHDAC2/3の上昇との間に有意な相関を認めた。申請者は、抗てんかん薬のバルプロ酸によるHDAC抑制作用が脳保護作用を持つことを報告したが、三環系抗うつ剤でも特定のタイプのHDACの発現量を低下させることが報告されるなど、向精神病薬の作用機序として改めてHDACの作用が注目されている。今回、扁桃体でのHDACの発現増加が、遺伝子発現抑制を介して何らかの病理的変化に関与しているとすれば、HDAC抑制剤による新しい治療法開発につながる可能性があると考えられた。
脊髄損傷に対するコンドロイチナーゼABC,ケラタナーゼの治療効果

ラット脊髄損傷急性期にコンドロイチナーゼABC、ケラタナーゼを投与し、脊髄損傷後の運動機能回復効果を検討した。運動機能評価、電気生理検査、組織学的検査などを行い、いずれもコンドロイチナーゼABC、ケラタナーゼ投与群ではコントロール群に対し著名な回復効果を示した。これまで注目されてきたコンドロイチン硫酸同様、ケラタン硫酸も脊髄損傷後に重要な役割を果たしていることが判明した。そして驚くべきことに、これらの効果は臨床応用が検討されているコンドロイチナーゼABCの効果を上回っていた。今後、臨床応用を見据え、さらなる研究をすすめる必要がある。コンドロイチン硫酸(CS)は中枢神経系の軸索再生阻害因子であり、CSの分解酵素であるコンドロイチナーゼABC(C-ABC)は脊髄損傷の治療に期待されている。しかしその作用機序やメカニズムは未だ十分に解明されていない。われわれはCSと同系統のケラタン硫酸(KS)に注目し、脳損傷モデルでKSは損傷部でupregulateされ軸索伸長を阻害すること、KSのKOマウスでは脊髄損傷後、有意に運動機能が回復することを確認してきた。本研究の目的は脊髄損傷におけるKSの機能の解明及び神経軸索再生への影響、KS分解酵素であるKeratanase 2(KSase 2)による脊髄損傷後の機能回復を明らかにすることである。【方法】成体ラットに胸髄圧挫損傷を作製し、脊髄損傷後のKS発現をHPLCで経時的に定量した。次にKSase 2、C-ABC、vehicleをクモ膜下腔に持続投与し、運動機能評価、電気生理学的評価、組織学的検討、順行性トレーサー試験を行った。in vitroでは、プロテオグリカン(PG)で抑制した小脳顆粒細胞の神経軸索伸長をKSase 2、C-ABC添加後24時間で計測した。【結果】KS発現は、1週間をピークに増加し、その後漸減していた。HPLC、Western blotで損傷後1週のKS発現はKSase 2投与群で有意に抑制された。in vitroでPGコーティングにKSase 2、C-ABCを添加すると有意に軸索伸長が促進された。BBB scoreなどで評価した運動機能は、KSase 2、C-ABC投与群で有意に良好な回復を示した。損傷後8Wの電気生理でも有意に回復し、Gap43、5HT、CGRPの組織学的検討ではKSase 2投与群で陽性fiberを有意に多く認めた。トレーサー試験でもKSase 2投与群で有意に損傷部を越えるfiberが確認された。【考察】神経再生にPGは抑制的に作用するが、損傷後脊髄ではCS同様KSも発現が多かった。KS分解により、軸索伸長阻害作用が解除され、有意に良好な運動機能回復を認めた。【結論】脊髄損傷急性期にKS分解酵素であるKSase 2を投与し、C-ABC投与群以上の運動機能回復が得られた。KSase 2は脊髄損傷の有効な治療の一つとなり得る。脊髄損傷に対するプロテオグリカンの作用は明らかでなく、本研究においてラット脊髄損傷モデルを作成し検討した。プロテオグリカンの1種であるコンドロイチン硫酸(CS)に関しては英国のJ.W.Fawcettらがラット脊髄損傷に対し、CS分解酵素であるコンドロイチナーゼABC(C-ABC)の下肢機能の回復を報告し、臨床応用も期待されている。そこでC-ABCをpositive controlにおき、ケラタン硫酸(KS)分解酵素であるケラタナーゼ(K-II)をラット脊髄損傷直後にくも膜下に2週間持続投与した。BBBスコアを用いた下肢運動機能評価では、control群では回復が乏しかったのに対し、C-ABC、K-IIともに良好な下肢運動機能回復を得た。さらにGrid testやfoot printテストも行い運動機能を評価したが、同様の結果であった。客観的指標として、電気刺激を用いた検討でも、C-ABC、K-II投与群ではその振幅、Latency、Durationともに、良好に回復していた。臨床応用を考えた場合、疼痛の有無も重要となるが、下肢痛覚、温痛覚試験では、いずれの投与群もallodyniaを生じなかった。さらに組織学的検討として、脊髄損傷周囲の瘢痕を定量したところ、治療群では有意に瘢痕形成が少なかった。術後の脊髄炎症反応(CD-11b染色)も有意に治療群で少ない結果であった。軸索伸長の程度を定量するため損傷後8週間でBDA色素を用いトレーサー実験を行った。損傷後10週間の定量では、対照群に対し有意に多い軸索が確認できた。Gap43染色、5HT染色、NF染色も行ったが、いずれも治療群で良好な下肢運動機能を支持する結果を得た。さらにGlcNAc6ST-1欠損マウス(KSのノックアウトマウス)の脊髄損傷圧挫モデルでも神経軸索再生が有意に促進し、下肢運動機能回復も良好であった。以上の検討により、これまで注目されてきたCS同様、KSも脊髄損傷後に重要な役割を果たしていることが判明した。

そして驚くべきことに、これらの効果は臨床応用が検討されているC-ABCの効果を上回っていた。今後、臨床応用を見据え、さらなる研究をすすめる必要がある。
中学生のための電動カートの構造・原理の可視化教材の開発

中学生の体験学習等において、本校の実技科目の中で設計・製作している電動カートを紹介および試乗しているが、中学生でも電動カートの原理や機構を容易に理解および学習できるよう工夫した可視化教材の開発および製作を目的として研究を進めた。製作している電動カートは直流モーターをコントロールするPWM制御回路、モーターの回転数を減速する減速機構と変速およびクラッチ機構などのギアボックス、四輪走行には欠かせない差動装置ギアボックス、ハンドル周りのステアリング機構、車体全体を支えるフレームなどから構成されている。本研究の目的を達成するために、製作している電動カートの中で、特にブラックボックス化されている直流モーターのコントロール回路について、パワーMOS-FET等の各種電子部品を使用して、コントロール方式としているPWM制御回路を設計し、可変抵抗器で回転速度を可変できるような回路を組み立て、各主要部の信号波形をワンボードマイコンで計測するとともにノートパソコンで表示し可視化した。次に、減速・変速のギアボックスおよび差動機構のギアボックスの機能・構造・動作をより理解できるように、内部構造および動作の状態を可視化したモデルを製作した。減速変速ギアボックスや差動機構のギアボックスはアルミ鋳物で製作しているが、ギアボックス内部の動きが確認できるように一部を透明なアクリル樹脂製にするなどで可視化するとともに、車輪に模した円盤を手で触れることにより円盤にかかる負荷を変化させると差動装置の動作として回転の差が見えるとともに体感できる装置を製作した。製作した可視化教材を利用することにより、電動カート各部の動作および原理や構造が見えるとともに説明も容易となり、中学生にとっては、これからより普及していくと思われる電動カートまたは電気自動車の構造や原理を理解できるとともに興味が増していくものと思われる。
アンドロゲン受容体の転写活性に対する全身麻酔薬の影響

前立腺癌細胞株LNCaPを用いRT-PCR法により検討し、アンドロゲン受容体(AR)標的遺伝子は、プロポフォール投与により濃度、時間依存的に有意に抑制された。またプロポフォールは24時間暴露で濃度依存的にLNCaP細胞の生存率を減少させた。続いて、プロポフォールがARの転写活性を抑制する機序を検討した。プロポフォールはイムノブロット法において、ARタンパクの細胞内発現量を抑制しなかったが、核分画において抑制が認められた。以上の結果から、プロポフォールはARの核内移行を抑制し、その転写活性を抑制することが示唆された。前立腺癌細胞において、アンドロゲン-アンドロゲン受容体系活性は、その発生、増殖において必須であり、現在でも前立腺癌に対す抗アンドロゲン療法は重要な地位を占めている。我々は、全身麻酔薬(イソフルラン、セボフルラン、デスフルラン、プロポフォール)が、前立腺癌細胞においてアンドロゲン-アンドロゲン受容体活性にどのような影響をもたらすかを検討した。ヒト前立腺癌細胞株(LNCaP)を使用して、アンドロゲン(DHT: dihydroteststerone)で刺激を行い、アンドロゲン支配遺伝子であるPSA、FKBP5、TMRPSS2の誘導をリアルタイムPCR法によって検討すると、プロポフォール、イソフルラン、セボフルラン、デスフルランによって、濃度依存的に抑制された。またLNCaP細胞上清のPSA蛋白濃度をELISA法によって測定すると、24時間後のPSA濃度はプロポフォールの添加によって有意に抑制された。LNCaP細胞へのこれら全身麻酔薬の毒性をMTT法を用いて検討したが、全身麻酔薬自体は有意な毒性を示さなかったが、DHTを添加した場合は、LNCaP細胞の増殖はプロポフォールの長時間(24時間)投与によって有意に抑制された。これらの結果は、全身麻酔薬が前立腺癌細胞の増殖に重要な影響をもたらすことを示唆するものであるが、臨床的には、全身麻酔が免疫能に影響を与えうるとの観点から、全身麻酔薬の悪性腫瘍への影響について、過量の全身麻酔薬や麻薬が、悪性腫瘍の予後に悪影響を与えるといった報告がなされている。前立腺癌についても、いくつかの報告が行われているが、いまだ明確な結論を得るには至っていない。今後、我々の研究によって、これら麻酔薬の影響に関する基礎的データが得られるものと期待される。概ね順調に推移している。LNCaP細胞を用いた実験はほぼ終了したため、今後は別の細胞でも同様の知見が得られるかどうか確認する予定である。アンドロゲン依存性前立腺癌細胞(LNCaP細胞)を使用して、代表的全身麻酔薬であるプロポフォールが、濃度依存的にアンドロゲンによる同細胞でのアンドロゲンーアンドロゲン受容体関連遺伝子(PSAなど)の転写誘導を抑制することを見いだし、この作用がアンドロゲン受容体タンパクの核への移行をプロポフォールが抑制することによるものであることを示唆した。プロポフォールは、とくに長時間の暴露により、LNCaP細胞の増殖を抑制し、細胞死を誘導することも確認した。現在、悪性腫瘍においては周術期は腫瘍細胞の外科手技による飛散と免疫能の抑制から、悪性腫瘍の再発を決定する重要な期間であると考えられるようになっており、なかでも全身麻酔薬の種類、方法によって癌患者の予後に有意な影響を与えるという臨床研究結果も蓄積しつつある。今回の我々の知見は、これらの結果に基礎的な根拠を付与するものであると考えられる。またプロポフォール以外の代表的麻酔薬である吸入麻酔薬(イソフルラン、セボフルラン、デスフルラン)においても、同様にアンドロゲンによる転写誘導が抑制されることが示された。アンドロゲン受容体の核以降は微小管を用いた細胞内輸送システムによるとの報告があり、やはり同様のメカニズムで核移行するとされる低酸素誘導性因子についても、これら全身麻酔薬による核以降抑制が示されたことから、全身麻酔薬は微小管に何らかの作用を有する可能性があり、これらの機能の有する普遍性を考慮すると、全身麻酔薬の新たな作用を解明する嚆矢となるのではないかと期待された。全身麻酔薬がアンドロゲンーアンドロゲン受容体系に及ぼす影響のメカニズムについても検討する予定である。研究費については分子生物学的試薬の購入に使用する予定である。麻酔科学
組織プラスミノーゲンアクチベーターA鎖のRI標識法の開発と血栓イメージング

フイブリンに親和性の高い組織プラスミノーゲンを、ヨートゲン法によって標識し、家兎の内膜剥離モデルの血栓形成部位における^<131>IーtPA(tissue plasminogen activator it-PA)のin vivoの取り込みを検討した。内膜の剥離は腹部大動脈においてFogarty4Fカテーテルを用いることにより、バルーンによる擦過を繰り返すことによって行った。実験的血栓を作成後、^<131>IーtPAを経静脈的に125±46μci投与した。In vivoにおける^<131>IーtPAの半減期は2.9±0.4分(n=12)であった。実験的血栓形成部位における^<131>IーtPAの集積はトレーサー投与15分、30分後において検討した(それぞれ6例)。^<131>Iによる標識後のt-PAの機能は良く保たれていた。内膜の障害部位は病理学的にフイブリンと血小板血栓から成っていた。15分、30分後における血液と血管の単位重量あたりの放射能(cpm/g)は、障害血管と流血中の放射能比で表わすと、それぞれ1.39±0.32(15分後)1.36±0.23(30分後)であった。以上のことから、in vivoにおける組織プラスミノーゲンアクチベーターの代謝速度が非常に速いこと、前もって形成された血栓における組織プラスミノーゲンアクチベーターの取り込みは高度ではないことが明らかになった。本研究により、現在血栓溶解療法に用いられている組織プラスミノーゲンアクチベーターの代謝、血栓への取り込みの程度が明らかとなり、組織プラスミノーゲンアクチベーターの血栓溶解療法における位置づけについて基礎的情報を提供し得たと考えられる。早期の動脈硬化性病変や血栓の検出は,血栓症の早期治療を可能にし臨床上重要である.従来,血栓性病変を血小板集積の側面より評価するRI標識血小板イメージングを行ってきたが,血栓形成にはフィブリンも大いに関与することが知られている.本研究では,フィブリンに親和性の高い組織プラスミノーゲンアクチベーター(t-PA)に放射性同位元素(RI)を標識し, invivoでのフィブリン集積部位をガンマカメラにて非侵襲的に可視化することにより血栓症の病態を解明することを目的とした.動脈血栓モデルとしては,家兎大動脈をバルーンカテーテルにより内膜剥離することにより作製した.内膜剥離部へのフィブリン集積はマロリーのフィブリン染色により確認した. t-PAへのRI標識(I-131)はヨードゲン法により行い,標識操作後もt-PAの生理活性が保たれていることを発色基質(S2251)を用いた比色法とリジンセファロースカラムを用いたマフィニティクロマトグラフィーにより確認した.I-131標識t-PAの家兎血中半減期は2.9±0.4分と短時間であることも明らかとなった.家兎大動脈を, I-131標識t-PA静脈内投与後15分もしくは30分に摘出し,フィブリン集積のある内膜剥離部と正常血管部の比放射能を測定することによりI-131標識t-PAの血栓性病変部への集積性を検討した.本研究により,病変部へのフィブリン集積とI-131標識t-PAの生理活性が保たれているにもかかわらず,同部位へのI-131標識t-PAの集積はガンマカメラにて可視化するには十分に高くないことが明らかとなり,血検イメージングのトレーサーとしては不十分であることが分った.今後,フィブリン親和性を有するA鎖とセリンプロテアーが活性を有するB鎖とを分離してA鎖のみにRI標識を行い,同様の検討を行うことも必要であると考えられる.フイブリンに親和性の高い組織プラスミノーゲンを、ヨートゲン法によって標識し、家兎の内膜剥離モデルの血栓形成部位における^<131>IーtPA(tissue plasminogen activator it-PA)のin vivoの取り込みを検討した。

本研究により、現在血栓溶解療法に用いられている組織プラスミノーゲンアクチベーターの代謝、血栓への取り込みの程度が明らかとなり、組織プラスミノーゲンアクチベーターの血栓溶解療法における位置づけについて基礎的情報を提供し得たと考えられる。昨年度は、主として組織プラスミノーゲンアクチベーター(tissue plasminogen activator,tPA)のRI標識法について検討し、ヨードゲン法によって生物活性を保つ良好なIー131標識tPAを得た。本年度は、これを用いin vivoにおける血栓集積法を検討した。すなわち、家兎において大動脈内膜剥離血栓形成モデルを作成し、血栓形成部位における^<131>IーtPAのin vivoの集積を検討した。血栓モデルの作成は、腹部大動脈においてFogarty 4Fカテーテルを用い、膨らませたバルーンによる擦過を繰り返し内膜を剥離することによって行った。内膜の障害部位には形態学的にフィブリンと血小板から成る血栓が形成された。実験的血栓を作成後^<131>IーtPAを経静脈的に投与し、投与15分、30分後における同部への集積を放射能カウント、およびオートラジオグラフィで検討した、血栓形成部血管壁と血液の重量当たりの放射能の比は、1.39±0.32(15分後)および1.36±0.23(30分後)であった。さらに、オートラジオグラフィでも、血栓形成部には内膜健常部に比し明らかなRI集積を証明した。また、in vivoにおける^<131>IーtPAの半減期は2.9±0.4分であった。以上の成績よりRI標識組織プラスミノーゲンアクチベーターは血栓形成部位へ有意に集積することが明らかにされたが、その集積率はシンナグラフィに応用するにはなお十分ではなかった。その原因として、生体内の代謝速度を非常に速いこと、一旦集積したものもフィブリンの融解により流出することなどが考えられた。
統合化した三次元座標測定システムの構成

本研究では、三次元測定機を用いて、機械加工された部品の寸法および幾何学的量(形状,姿勢,位置)を測定するための統合化した三次元座標測定システムを構成することを目的としている。近年、機械部品の設計,加工工程はCAD/CAMなどの手法を用いた自動化をめざした省力化システムが研究され実用化の段階にある。しかし、検査(測定)工程においては、利用される種々の情報(製品の形状情報,公差情報,加工情報,など)がCAD/CAMシステムと一貫していないためにその過程が設計,加工工程とは情報的に見て独立しており、また測定過程そのものの自動化に多くの未解決な問題点が残されていることも相まってそれらを統合化できないのが現状である。この問題を解決するためには、まず、CAD/CAMに対応した検査工程におけるCAG(Computer Aided Gauging)を確立する必要がある。そこで三次元測定機を用いた自動測定およびその統合化に関する問題点のうち1.形状評価法,2.測定作業計画の自動化,3.プローブの改良,4.被測定物の位置・姿勢認識手法について研究を行い、以下の成果を得た。1.三次元測定機から得られる被測定物上の離散的な座標値を用いた、三次元形状自動測定に適した形状評価法を提案した。2.三次元測定機による測定を行う際の測定者の意志決定行為を自動化したシステムを作成した。3.半導体レーザの帰還光効果を利用した距離測定に関する実験を行い、これが三次元測定機の非接触プローブに応用可能であることを示した。4.設計データに基づいて被測定物の位置,姿勢を認識する手法を示した。今後は、測定作業計画,実行,形状評価システムの統括化,プローブ制御手法等について研究を進めていきたい。
生体らせん高分子を用いた交流駆動型電気化学円偏光発光デバイスの開発

円偏光は様々な次世代応用が期待できることから,高いg値を有する円偏光発光素子の実現が望まれている。電気化学発光(ECL)は、電気化学反応による発光現象であり,これを利用した発光素子は構造が簡素で,作製が容易である。本研究では,ミリ秒程度の応答速度と高い発光強度が得られる交流駆動ECLに,円偏光の発現が期待できるDNA複合体を組合せることで高いg値を有する円偏光発光素子の実現を目指した。具体的には,機能性分子と複合可能なDNA膜中にECL材料であるRu錯体を導入し,交流電圧下におけるECL特性の評価を行った。その結果,電圧印加後,サブミリ秒での高速発光応答が得られることが明らかとなった。本研究では円偏光発光を可能とするDNAやポリペプチドなど生体らせん高分子/発光材料複合体の光電特性・素子応用に関する知見と,高速応答・高輝度な交流駆動電気化学発光素子の知見を組合せ,安価簡便に作成でき,円偏光発光可能な交流電気化学発光素子の実現を目的とした。本年度は,1.透明電極上に薄膜形成したDNAに,電気化学活性と発光特性を有するルテニウム(Ru)等遷移金属錯体を導入するため,電気泳動による導入を試みた。これまでの知見からDNA修飾透明電極をRu錯体溶液に浸したり,その電解質溶液中で電位掃印してもRu錯体を取り込めなかった。電気泳動法を用いることでRu錯体を静電的にDNA鎖上に固定した複合体が得られた。さらにこの複合膜が交流駆動ECLを示すことも明らかにした。また,CPL測定装置を組上げ,円偏光を定量的に評価できることを確認している。さらに精度高い測定を定量的に行うため,既知の物質で装置定数等の決定を現在行っており,決定次第DNA複合体の解析に移る。2.一方で,赤色発光を示すEu錯体を導入したDNA複合体も調製した。Eu錯体は有機溶媒しか可溶ではないため,長鎖アルキルでDNAを修飾したのち錯体を導入した。光学特性の解析から,Eu錯体がインターカレーションによってDNAと相互作用していることが明らかとなった。この複合体の高温域(60-80°C)での光励起発光特性は,PMMAにEu錯体を複合した系に比べはるかに良好であり,DNAとの相互作用に起因していることが明確になった。3.その他本研究に関連する結果として,交流駆動型ECLの機能向上を目的として,2種類の異なる発光材料を加えたECL溶液を作成し,この溶液からなる素子の発光色を周波数により変調できることを見出した。本年度は特に興味深い発光特性を示すDNAを用いた電気化学発光(ECL)素子の発光機構の解明を中心に円偏光発光測定系の改良を行った。1.DNA修飾電極系で交流駆動ECL素子を作成するため,これまでの知見から透明電極上に薄膜形成したDNAに,電気化学活性と発光特性を有するルテニウム(Ru)等遷移金属錯体を電気泳動法を用いた導入した。得られたDNA複合膜はECL溶液である炭酸プロピレン(PC)溶液に浸しても溶解することなく,またRu錯体の溶出も認められなかった。二枚のDNA複合体膜修飾電極でPC電解質溶液を挟んだセルに±4 Vの矩形波電圧を印加したところ,DNAを用いない系ではあり得ない10000Hzから発光が認められた。この応答時間は50μsecであり,DNAがない場合(約1msec)に比べ20倍高速なECL特性をDNA複合系が示すことが明らかとなった。この詳細は現在解析中だが,DNA複合体を被覆した電極系では電気二重層の充電が10μsecと非常に高速で行われることに起因することが考えられる。2.CPL測定装置を立上げ,精度高い測定を定量的に行うため,CPL発光が既知のキラルなEu錯体において測定を行った。Euイオンの発光帯において明確な円偏光異方性因子(gCPL)が得られた。特にEuイオンの磁気双極子(594nm)遷移からのシグナルは電気双極子(615nm)遷移よりも強いことが確認できており,gCPLを定量的に測定できていることが明らかとなった。

本年度は最終年度として,特に興味深い発光特性を示すDNAを用いた電気化学発光(ECL)素子の発光機構を明らかにし,さらにはDNAと光学活性な発光性錯体の複合化から得られる円偏光発光の大幅増強も新たに見出した。1.前年度,DNA/ルテニウム(Ru)錯体修飾電極からなる交流駆動ECL素子が通常の電気化学系では考えられない高速な10000Hzで発光することを新たに見出した。この応答時間は50μsecであり,DNAがない場合(約1msec)に比べ20倍高速なECL駆動が可能である。この機構を解明するためDNA複合膜表面解析を行ったところ,DNA複合膜上には数十μm程度のDNA/Ru錯体凝集構造が形成され,この部位が交流ECLを示すことが明らかとなった。この凝集部位は凝集構造のない部位と比較して高い電流電圧特性を示し,DNA複合体電極系での高速な(10μsec)電気二重層の充電の要因と考えられる。その結果非常に高速なECL駆動が可能となったと考えられる。2.前年度円偏光発光(CPL)測定系を立上げCPL発光を示すキラルなEu錯体の設計ならびに測定を行った。このEu錯体をDNA/界面活性剤複合体と複合したところEu錯体に基づく赤色発光やCPLが大幅に増強されることを本年度新たに見出した。興味深いことに円偏光異方性因子(gCPL)は-0.7を超している。DNAならびにEu錯体構造を解析したところDNAとEu錯体濃度比が特定の値において,円偏光発光に有利な錯体構造を形成していることが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。化学・デバイス関連化学26年度が最終年度であるため、記入しない。均一なDNA/発光材料複合膜の調製が可能となり,興味深いECL特性を示すことを見出した(日本化学会第93春期年会)。また,PMMA等の汎用高分子に複合するよりも,優れた発光温度特性を有するとも明らかにした。以上,計画以上に進展した部分もあるが,CPL測定装置の立上げが多少遅れ,H24年度中に目的とする化合物のCPL特性を定量的に評価できなかった。DNA複合体修飾電極を用いた交流駆動型ECL素子が10000Hz,すなわち50μsecで駆動したことは,通常の電気化学系では考えにくい新奇な現象であり,これまでの電気化学系での常識を覆す挙動といっても過言ではない。電気化学反応を起こすには電極表面での電気二重層の充電が必須であり,その充電時間は一般的には数m数十msecを要する。DNA修飾膜の電気二重層充電が約10μsecで完了することを見出したことは非常に興味深く,新たな概念の提案ならびに動画対応も可能なDisplay応用にもつながる。この意味では非常に進展したといえる。しかしながら,最終的な目的が円偏光発光素子の開発であることを考慮すると,まだすべての物質群で再現性ある円偏光特性の定量的評価に至ってはおらず,早急に再現性高いCPLが得られる条件を確立すべく努力している。立上げに成功したCPL測定装置を用いて,得られたDNA/発光材料複合体の構造とCPL特性の相関から高い円偏光異方性を有する複合体の調製を行う。H24年度に得られたECL挙動も参考に,複合体の電気化学挙動を解析し,高い円偏光発光を発現できる交流駆動ECL素子の実現を目的とする。DNA複合体修飾電極を用いた交流駆動型ECL素子が前例のない特徴ある発光特性を示している。
通常型膵癌におけるオートファジーの機能解析と新しい膵癌治療法への応用

オートファジーは、細胞内のタンパク質を分解するための仕組みの一つである。全ての体細胞内に存在し、ストレス下や低栄養環境、低酸素環境で細胞内コンポーネントのリサイクルを行う。我々はこれまでの研究で、オートファジーは膵癌で細胞保護的に働いていることを明らかにした。つまりオートファジーを抑制することが、新しい膵癌治療法となる可能性を示した。今後予後との関連を解析する。オートファジー(Autophagy)は、細胞内での異常なタンパク質の蓄積を防いだり、栄養環境が悪化したときにタンパク質のリサイクルを行う。また、オートファジーが積極的に細胞死を引き起こすという報告もある。オートファジーと膵癌の関連性については、まだ十分に解明されていない。我々はこれまでの研究で、ヒト膵癌組織(3症例)においてオートファジーが活性化されていることを示した。さらに膵癌細胞株PANC-1においてオートファジーが膵癌の発育に積極的に貢献していることがわかった。また抗癌剤はPANC-1にさらに強いオートファジーを誘導し、このオートファジーは細胞保護的に働いていることを明らかにした。この研究を発展させ、我々はまず膵癌患者における、オートファジーの誘導と予後をprospectiveに解析することにした。2012年4月から2013年3月まで22例の通常型膵癌に対して切除手術を行った。この症例の切除検体(癌部および通常膵実質部)を用いて、オートファゴゾームのマーカーであるLC3に対するウェスタンブロッティングを行っている。通常膵実質部に比べて癌部でLC3の発現が亢進している傾向があり、臨床病理学的特徴とともに解析し進行度、予後との関連を解析している。また膵癌細胞株PANC-1で見られたオートファジーの特徴を確認するために、膵癌細胞株BxPC-3を用いて実験を行った。BxPC-3ではPANC-1と同様に通常培養条件下でLC3の発現が見られ、つまりオートファジーが発現していた。オートファジー阻害薬クロロキンによりBxPC-3の細胞増殖は抑制され、抗癌剤5-FUまたはゲムシタビンと併用した場合さらに強く細胞増殖が抑制された。つまり、BxPC-3においてもオートファジーが細胞保護的に働いていることが示された。オートファジー(Autophagy)は、細胞内のタンパク質を分解するための仕組みの一つである。さらに膵癌細胞株PANC-1およびBxPC-3においてオートファジーが膵癌の発育に積極的に貢献していることがわかった。また抗癌剤ゲムシタビンおよび5-FUはPANC-1およびBxPC-3にさらに強いオートファジーを誘導することを示した。このオートファジーをオートファジー阻害薬クロロキンで阻害すると、抗癌剤の殺細胞効果が増強された。つまりオートファジーは細胞保護的に働いていることを明らかにした。これをさらに解析するため、膵癌細胞株に対してオートファジー関連遺伝子のATG5に対するsiRNAを導入してオートファジーを抑制する実験系の確立を行っている。さらに抗癌剤を用いた解析へと進み、オートファジー抑制による抗癌剤殺細胞効果の増強を確認する。我々はさらに膵癌患者における、オートファジーの誘導と予後をprospectiveに解析することとした。2012年4月から2014年3月まで32例の通常型膵癌に対して切除手術を行った。通常膵実質部に比べて癌部でLC3の発現が亢進している傾向があるが、条件設定にやや難渋している。一年間で20例超の膵癌切除サンプルを収集することができた。現在解析を行っている。また膵癌細胞株BxPC-3においてもPANC-1に見られたのと同じ特徴が見られ、つまりオートファジーが細胞保護的に働いており、抗癌剤に対する抵抗性を有していることが示された。25年度が最終年度であるため、記入しない。膵癌切除サンプルについて更に症例を重ね、オートファジーの誘導の程度と予後との関連をprospectiveに解析する。また、膵癌細胞株PANC-1およびBxPC-3を用いて、膵癌細胞にオートファジーが誘導される仕組みと、癌細胞内における具体的な機能の詳細を明らかにしていく。またクロロキンは網膜症など無視できない副作用を生じることが知られており、かつ免疫抑制作用もあり、抗癌剤と併用した場合の安全性も未知である。
非円形微細流路水平流の沸騰熱伝達促進メカニズムの解明と熱伝達予測法の確立

内径1 mm程度の微細流路を有する矩形と三角形の非円形流路を対象に,主に冷媒R410AとR32を用いて,水平流における気液二相流動様相の観察と沸騰熱伝達に関する実験を行い,円形流路とも比較して,沸騰熱伝達に及ぼす流路形状の影響を検討した.非円形流路では,低流量低クオリティ低熱流束条件で生じるスラグ流蒸気プラグ周り辺上の液膜熱伝導蒸発熱伝達により特に伝熱促進が達成されることを明らかにし,従来径流路でも生じる核沸騰と強制対流蒸発の熱伝達とあわせて,熱伝達予測方法を示した.1.水力直径1 mm程度の円形,矩形,三角形の微細銅管を既存の冷媒循環試験装置に組み込み,試験流体にR410Aを用いて,沸騰熱伝達の試験を行い,低流量条件を含めて,種々の流量および熱流束で,流れ方向局所(流路断面平均)の熱伝達率データを得た.三角形流路については,倒立配置の条件のデータを得た.2.水力直径1 mm程度の円形,矩形,三角形の微細流路ガラス管を既設試験装置に組み込み,R410Aを用いて,可視化管内流れの断熱時と加熱時の二相流動様相の観察を行った.試験条件は1.の熱伝達試験とほぼ同じで,観察はディジタル高速度カメラの撮影により行った.流動様相に対応した核沸騰と液膜蒸発の伝熱形式の変化を検討するとともに,非円形流路について,角部に保持された液量と角部間辺上の液膜厚さの変化を注意して調べた.3.得られた熱伝達率と流動様相の変化を比較対応した結果,非円形微細流路における伝熱促進は,低熱流束条件における低流量低クオリティの主にスラグ流で達成されており,気泡プラグ周囲の辺上に生じる薄い液膜を通した良好な熱伝導による蒸発が大きく寄与していることがわかった.1.水力直径1 mm程度の三角形正立配置流路における冷媒R410Aの沸騰熱伝達の試験を行い,その特性を,流路形状が異なる倒立配置,円形流路,矩形流路の場合と比較した.その結果,一般に,微細流路における沸騰熱伝達は,流路形状の違いによらず,液膜熱伝導蒸発,核沸騰,強制対流蒸発の3つの特性に分類され,それぞれ,低熱流束低流量低クオリティ,高熱流束,高流量高クオリティの条件で支配的になること,さらに,非円形流路における液膜熱伝導蒸発の熱伝達は円形流路と比べて良好で,支配域は高気相質量速度側に広がることが明らかになった.2. GWPの小さい新冷媒R32とR1234yfの直径1 mm円形管内沸騰熱伝達の試験を行い,得られた熱伝達率をR410Aと比較して,冷媒物性の影響を明らかにした.全般に,冷媒R32は,R410A,R1234yf冷媒と比べて,熱伝達は倍程度に良好で,これは主に,蒸気密度と液粘性係数が小さく気液二相流束が大きくなること,液熱伝導率が大きく液膜を通した熱伝導が良好になるためであると考えられた.また,R1234yfの熱伝達は,R410Aと比べて,全般に幾分悪い.これは,蒸気密度は小さいものの,液粘性係数が大きく,液熱伝導率が小さいためであると考えられた.さらに,これらの熱伝達の違いにより,R32の核沸騰が支配的となる熱流束条件は,他の2冷媒と比べて,高くなることがわかった.遅れていたR410A冷媒の三角形管正立配置流路における沸騰熱伝達試験データを取得し,特性を倒立配置,円形流路,矩形流路の場合と比較検討するとともに,予定していた新冷媒R32とR1234yfの円形管内沸騰熱伝達の試験を行い,得られた熱伝達率をR410Aの場合と比較して,伝熱メカニズムに及ぼす冷媒物性値の影響,特に蒸気密度と液熱伝導率の影響を明らかにすることができた.1.熱伝達試験と流動可視化観察の結果から,微細流路における沸騰熱伝達には核沸騰と蒸発の熱伝達メカニズムが寄与し,後者の蒸発熱伝達には,通常径管でも生じる強制対流蒸発に加え,微細流路では,特に,スラグ流の流動様式が現れる低流量あるいは低クオリティの低熱流束の条件で,熱伝達の良い液膜熱伝導蒸発の様式が寄与することを明らかにした.2.水力直径1 mm程度の円形の微細銅管を冷媒循環試験装置に組み込み,これまでのR410AとR32冷媒に加え,新冷媒R1234yfについて,沸騰熱伝達の試験を行い,低流量条件を含めて,種々の流量および熱流束で,流れ方向局所(流路断面平均)の熱伝達率データを得た.R410AやR32冷媒と同様,核沸騰,強制対流蒸発,液膜熱伝導蒸発の3つの伝熱特性様式の寄与があることを確認し,伝熱様式線図を作成した.3.R410A,R32,R1234yfの熱伝達実験データをもとに,微細流路に有効な蒸発熱伝達について物性値の影響を検討して,次の知見を得た.