hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Wntシグナルによる発毛の制御

本研究計画では、発毛シグナルとして近年注目されているWntシグナルに着目し、『発毛の制御』を実現することを目標とした。初年度(平成28年)および次年度(平成29年度)では、発毛に関わるWntシグナルの発現を経時的に解析し、発毛に特に重要なWnt/Frizzledファミリーの特定を行った。また、それらにもとづいて、in vitro培養系による影響を調べた。本計画最終年度(平成30年度)では、継続してin vitro培養系による影響を精査し、更に、生理的環境下においてWntシグナルによる発毛制御を試みた。発毛材料として皮膚細胞(上皮系幹細胞、毛乳頭細胞、線維芽細胞)を用いて種々のWntを添加培養し、各種未分化・分化マーカーの遺伝子発現を解析したところ、ある種のWntにおいて発現亢進を認めた。未分化マーカーの発現亢進では、長期培養時に影響が異なることが明らかとなり、種々の培養条件により発毛の出発材料でもある皮膚細胞の性状を制御可能にすることが示された。また、生理的環境下でのWntシグナルによる発毛制御を実現するために、成獣マウスより単離した毛包器官ユニットの培養により、毛包組織レベルでの影響を調べた。その結果、各種Wntとの組み合わせにより変異が生じ、発毛制御の可能性が示唆された。しかしながら、培養細胞系の成績と若干異なる影響もあることから、各種細胞から構成される「器官」内では、細胞間の影響(液性因子や細胞間相互作用)が考えられた。さらに、より生理的条件下として成獣マウスの体毛を用いてin vivo実験を行った結果、発毛再生における各種Wntの明らかな差異を認めた。以上の成績から生体内での発毛制御後に生じる発現変動を、今後、より詳細に解析することで発毛制御のメカニズムが解明できる可能性が示された。本研究計画では、発毛シグナルとして近年注目されているWntシグナルに着目し、『発毛の制御』を実現することを目標とする。初年度(平成28年度)は、まず発毛に関わるWntシグナルの発現を経時的に精査した。胎児および生後マウスの皮膚よりmRNAを抽出し、real time RT-PCRによりリガンド(Wnt)およびレセプター(Frizzled)について発現解析を行った。発現しているWntおよびFrizzledのサブファミリーのいくつかは、Reddyらが報告した成績と一致した(Mech Dev. 2001、J Invest Dermatol. 2004)。しかし、それ以外のWntおよびFrizzledのファミリーが発現していることを新たに発見したため、これまでの報告とは異なるWnt/Frizzledファミリーが発毛に関与していることが示唆された。次に、新たなWnt/Frizzledファミリーを含め、発毛に関わるWntシグナルが発毛プロセスのどの段階(発現時期)で、どこに発現しているのか(発現部位)を、皮膚組織を用いて精査した。胎生期、生後、成獣マウスの各時期における皮膚を免疫組織化学的に解析したところ、Reddyらの報告と一致する部位も存在した。しかしながら、毛包組織における広い部位(表皮から皮下組織)での発現を詳細に調べた結果、Wnt/Frizzled各種ファミリーの複雑な発現パターンが存在することが明らかとなった。次年度(平成29年度)、本年度の成績より得られた“発毛に特に重要なWnt/Frizzledファミリー"を選出し、発毛の原料となる上皮・間葉系細胞を用いることでin vitro培養系での影響を精査し、発毛制御を実証可能な実験に着手する予定である。研究計画に基づき、期待した実験成果が得られており、学会発表および論文発表での成果報告を行っているため。平成28年度(初年度)は、発毛に関わるWntシグナルの発現をreal time RT-PCRおよび免疫染色を用いて経時的に精査した。その結果、胎生期・生後・成獣マウスの各時期における皮膚・毛包の発生においてWnt/Frizzled各種ファミリーの複雑な発現パターンが存在することが明らかとなった。これらの成績を踏まえ、平成29年度(次年度)は、“発毛に特に重要なWnt/Frizzledファミリー"に着目し、in vitro培養系による影響を精査した。発毛段階で特に発現の高いWntに着目し、毛包幹細胞(EpSC)あるいは毛乳頭細胞(DPC)の培養系で細胞増殖、細胞分化等に対して調べた結果、ある種のWntが顕著な影響を及ぼす成績となった。さらに、マウス胎児皮膚(毛包形成段階前後)や成獣マウスより単離した毛包器官ユニットをin vitroで培養することで、毛包組織レベルでの影響を調べた結果、培養細胞系の成績と異なる影響も得られたことから、各種細胞から構成される“器官"での細胞間相乗的な効果も存在することが示唆された。最終年度となる平成30年度は、より生理的環境下において、Wntシグナルによる発毛制御を実現するために、成獣マウスの体毛を用いたin vivo実験を行う予定である。研究計画に基づき、培養細胞系において期待した実験成果が得られている。また、学会発表等で成果報告を行っており、現在までに得られている成績をもとに、現在論文作成中である。

初年度(平成28年)および次年度(平成29年度)では、発毛に関わるWntシグナルの発現を経時的に解析し、発毛に特に重要なWnt/Frizzledファミリーの特定を行った。また、それらにもとづいて、in vitro培養系による影響を調べた。本計画最終年度(平成30年度)では、継続してin vitro培養系による影響を精査し、更に、生理的環境下においてWntシグナルによる発毛制御を試みた。発毛材料として皮膚細胞(上皮系幹細胞、毛乳頭細胞、線維芽細胞)を用いて種々のWntを添加培養し、各種未分化・分化マーカーの遺伝子発現を解析したところ、ある種のWntにおいて発現亢進を認めた。未分化マーカーの発現亢進では、長期培養時に影響が異なることが明らかとなり、種々の培養条件により発毛の出発材料でもある皮膚細胞の性状を制御可能にすることが示された。また、生理的環境下でのWntシグナルによる発毛制御を実現するために、成獣マウスより単離した毛包器官ユニットの培養により、毛包組織レベルでの影響を調べた。その結果、各種Wntとの組み合わせにより変異が生じ、発毛制御の可能性が示唆された。しかしながら、培養細胞系の成績と若干異なる影響もあることから、各種細胞から構成される「器官」内では、細胞間の影響(液性因子や細胞間相互作用)が考えられた。さらに、より生理的条件下として成獣マウスの体毛を用いてin vivo実験を行った結果、発毛再生における各種Wntの明らかな差異を認めた。以上の成績から生体内での発毛制御後に生じる発現変動を、今後、より詳細に解析することで発毛制御のメカニズムが解明できる可能性が示された。次年度(平成29年度)では、発毛に特に重要なWnt/Frizzledファミリーを用いてin vitro細胞培養系での影響を精査する。具体的には、平成28年度に得られた結果をもとに、発毛に特に重要なWnt/Frizzledファミリーに着目し、発毛の原料となる上皮系細胞(毛包上皮幹細胞:EpSCs)と間葉系細胞(毛乳頭細胞:DPCs)を用いてin vitro培養系での評価を行う。経時的な細胞形態変化と細胞増殖などの動態解析や、分化・未分化マーカー等による遺伝子・タンパク質レベルでの発現変化を解析する。上皮系細胞は予め蛍光色素をパルスすることで、終始細胞をモニターし、間葉系細胞との共培養により、Wntの発現を制御操作し、リアルタイムで発毛初期の影響(分化・分布など)を解析する。新生する毛包の変化は、固定後、連続切片を作成し、H&E染色や特異的抗体を用いた組織化学的解析により評価する。更にEpSCsあるいはDPCs内での遺伝子発現変化を調べるため、各種細胞をフローサイトメーター(FACS)あるいはレーザーマイクロダイセクション(LMD)により分取し、real time PCRおよびDNA array等により解析することで、発毛における細胞内現象を解明し、発毛制御の基礎的データを構築する。最終年度(平成30年度)では、これまでに得られた成績をもとに、発毛に特に重要なWnt/Frizzledファミリーに着目し、網羅的遺伝子解析と、Wntシグナルによるin vivo発毛制御を試みる。
ニュートリノ混合と質量スペクトルのクォーク・レプトン統一質量行列模型からの研究

1,ユニバーサルシーソーモデル(USM)の研究(1)「トップクォークのみがなぜ電弱理論のスケールΛ_Lのオーダーの質量を持つのか」に答えることによって,ユニバーサルシーソーモデルの復活を果たした[Z.Phys.C71,1996].(2)デモクラティックシーソー質量行列の解析的表現を得た[Prog,Theor,Phys.97,1997].(3)新USMでは,右巻きカレントの構造が左巻きカレントのそれとは大きく異なるということを発見した[Phys.Rev.D56,1997].(4)USMでの中間エネルギースケールΛ_s,Λ_Rの知見を得る目的で,エボリューションを調べた[Phys.Rev.D58,1998].2.ニュー・トリノ現象論とクォーク・レプトン統一模型の研究以下の3つのモデルの提案を行ったが,また更に検討・改良の余地はありそう(3)疑ディラックニュートリノモデル[Phys.Rev.D59,1999].3.質量行列にかかわる基礎的研究(2)荷電レプトンの質量の起源についての一試みを提案した[Z.Phys.C72,1996].(3) NNI型質量行列のテキステュアについて,小林益川行列の再位相化との関連を議論した[Mod.Phys.Lett.Al2,1997].1,ユニバーサルシーソーモデル(USM)の研究(1)「トップクォークのみがなぜ電弱理論のスケールΛ_Lのオーダーの質量を持つのか」に答えることによって,ユニバーサルシーソーモデルの復活を果たした[Z.Phys.C71,1996].(2)デモクラティックシーソー質量行列の解析的表現を得た[Prog,Theor,Phys.97,1997].(3)新USMでは,右巻きカレントの構造が左巻きカレントのそれとは大きく異なるということを発見した[Phys.Rev.D56,1997].(4)USMでの中間エネルギースケールΛ_s,Λ_Rの知見を得る目的で,エボリューションを調べた[Phys.Rev.D58,1998].2.ニュー・トリノ現象論とクォーク・レプトン統一模型の研究以下の3つのモデルの提案を行ったが,また更に検討・改良の余地はありそう(3)疑ディラックニュートリノモデル[Phys.Rev.D59,1999].3.質量行列にかかわる基礎的研究(2)荷電レプトンの質量の起源についての一試みを提案した[Z.Phys.C72,1996].(3) NNI型質量行列のテキステュアについて,小林益川行列の再位相化との関連を議論した[Mod.Phys.Lett.Al2,1997].ニュートリノ質量行列を扱うための基礎となるクォーク・レプトンの統一質量行列模型「デモクラティック・シ-ソ-型質量行列模型」に関して,若干の進展があった.(1)このモデルは単にm_t≫m_bを与えるということではなく,「なぜm_tのみがelectroweak scaleであるのか」にまで答えてくれるということに気付く.[PTP (1997)](2)以前は数値解のみを求めたにすぎないが,遂に,解を解析的に表現することに成功する.[PTP (1997)](3) electroweak scaleでの質量行列m_L (m_R)の構造の起源について,1つの可能なシナリオ「U(3)ファミリー・ノネット・ヒグスボゾン」仮説を提案する.[ZP (1996)]ニュートリノ質量行列については,まだ研究はスタート地点であるが,次の進展を見た.[MPL (1996)](1)デモクラティック・シ-ソ-型統一模型では,大気ニュートリノ観測データから示唆される大角度混合を,最も自然な形で説明できる.(2)質量スペクトルについては,2重にシ-ソ-機構を仮定することにより,実験と矛盾のない解を選ぶことができる.(3)しかし,右巻きニュートリノにのみM_F (10^5GeV)より更に大きなスケール,(10^9GeV)のマヨラナ質量を与えねばならないなど,まだモデルとしては不自然な点があり,改善されねばならない.1.クォーク・レプトン統一質量行列の立場から,ニュートリノ混合と質量スペクトルを扱うためには,その基礎となるクォーク質量についての信頼できる数値表が必要である.房岡の助けを借りて,過去のデータ・計算を体系的に再検討し,遂にクォーク質量についての標準数値テーブルを完成させた.結果はアメリカ物理学会誌Phys.Rev.[D57,1998]に発表される.2.detM_U=0を持ったシ-ソ-型質量行列模型の特徴として,右巻きカレントの構造に異常があらわれることに気づく.重フェルミオン質量のスケールλm_oがあまり大きくないケースについて,第4のアップクォークt ́やフレーバ非保存中性カレントの観測可能性についての分析をまとめる[Phys.Rev.D56,1997].3.ニュートリノ質量行列模型については,前年度に提案したモデルと異なって,m_oO(m_L),κm_oO(m_R),λO(M_F)0以外にさらなるエネルギースケールを導入しなくとも,クォークと荷電レプトンに対してはM_f【similar or equal】

m_LM^<-1>_Fm_Rで,そしてニュートリノに対してはM_ν【similar or equal】m_LM^<-1>_Nm^T_Lとして,シ-ソ-機構を働かせればよい.具体的にはκm_o10^<10>GeVあたりに選べば,ニュートリノの諸データをうまく説明ができることを見出す[Phys.Rev.D,1998].但し,この論文の完成後に神岡の新しい大気ニュートリノのデータが公表されたので,入力パラメターについては若干の修正がなされる余地がある.1.ユニバーサルシーソーモデルの立場に立ってのニュートリノ質量行列模型として,2つのモデルを提案した.1つは,中性フェルミオンNのディラック質量M_Dとマヨラナ質量M_L,M_pが,同じオーダーM_DM_LM_Rである場合であり,大気ニュートリノ質量行列M_VはM_V〓-m_LM^<-1>_Lm^T_Lで与えられる.大気ニュートリノデータが示す大角度混合は説明できるが,太陽ニュートリノデータのΔm^2の値を出せない[Phys,Rev.D57,1998].そこで,大気・太陽ニュートリノ両データの同時説明のため,N_L,N_Rから軽いステライルニュートリノν^3_iが作られ,これがアクテイブニュートリノν_<iL>混合して疑ディラック状態を作っているというモデルを提案した[Pys,Rev.D59,1999].2.ニュートリノセクターのシーソーを特徴づける中間エネルギーのスケールを知る手がかりとして,ユニバーサルシーソーモデルにおけるケージ結合定数と湯川結合定数のエネルギースケールに対する変化(エボリューション)を調べた[Phys,Rev.D58,1998;hep-ph/9809548].SU(2)_L×SU(2)_R×U(1)_Y×SU(3)_Cの統一模型として,パチ・サラム型の統一なら可能性があることを発見する.3.質量行列研究者にとって役立つことを目的に,クォーク質量値の系統的な再計算を行った[Phys,Rev.D57,1998].
サービス指向グルーピング機構を用いたユーザ主導型ネットワーク構築に関する研究

本年度は,平成17年度の検討を推し進めるとともに,各種機構の展開・改善,テストベッド上への実装,および評価を行った.また,SIP(Session Initiation Protocol)がユーザの場所・端末・サービスなどの様々な要求に基づいて自由に構築したネットワーク上で主たるシグナリングプロトコルとなることから,それに伴うセキュリティーに関する問題点を検討し,解決法の提案,実装および評価を行った.1.モバイル環境への拡張機構の開発将来のコンピューティング環境は,複数のモバイル端末から構成されることになる.ここでは,携帯電話やPDAといったモバイル端末が複数のユーザ定義ネットワークに所属されることになる.このような観点から,動的環境においてスケーラビリティを実現可能な拡張機構を開発することで,平成17年度の検討結果を発展させた.具体的には,多様なプラットフォームやOS,さらには端末の移動や通信環境の変化に対応できる通信アーキテクチャを実装した.なお,計算資源や通信資源に制約のある端末が存在する環境をも考慮し,ユーザ定義ネットワーク内グループの分散的な管理・維持機構の開発を行った.2.着信時プライバシー保護のための条件付き別名SIPアドレス生成機構および評価汎用的なシグナリングプロトコルであるSIPを用いて,ユーザの場所・端末・サービスなどの様々な要求に基づいて自由に構築したネットワークへの参加機構をあわせて実装した.なお,SIPの導入に伴うセキュリティーの問題点を予防的見地から検討し,プライバシー情報としてのSIPアドレス保護の重要性を示し,別名アドレスを導入することで,柔軟な選択的着呼制御を実現する別名SIPアドレス生成機構を実装および評価を行った.本年度は,ユーザ定義ネットワークの内部通信機構,構築・管理機構,セキュリティ機構の検討を推し進め,各機構における基本的機能を開発するとともにシステムプロトタイプの初期的実装をWindowsとLinuxの複数OS環境において行った.1.ユーザ定義ネットワーク内部通信機構の開発と実装1つの端末が複数のユーザ定義ネットワークに所属しながら,各ネットワークの内部に対しては端末間でのエンド間通信を満足しつつ外部に対しては通信を制限する内部通信機構を開発した.具体的には,アプリケーションに対して従来と同様の通信インタフェースを提供しつつ,IPアドレスに依存しないユーザ定義ネットワーク固有識別子をパケットに付加し,判別するミドルウェアを実装した.2.ユーザ定義ネットワーク構築・管理機構の開発と実装端末のみならずユーザや特定のサービスに応じたアクセス権の制御・管理を行うため,ポリシの一貫性が保たれたネットワーク空間を実現するユーザ定義ネットワーク構築・管理機構を開発した.具体的には,任意の粒度のグループの状態管理・維持を実現するアクセス権・ポリシ管理制御機能を具備した端末参加・脱退機構を実装した.3.ユーザ定義ネットワークにおけるセキュリティ機構の開発ユーザ定義ネットワーク内において通信内容の傍受や改竄を防ぐ安全性を保証するためのセキュリティ機構を検討した.具体的には,端末のユーザ定義ネットワークへの参加・脱退に伴う暗号・認証鍵の流出を防ぐ鍵生成,および配布機構を開発した.本年度は,平成17年度の検討を推し進めるとともに,各種機構の展開・改善,テストベッド上への実装,および評価を行った.また,SIP(Session Initiation Protocol)がユーザの場所・端末・サービスなどの様々な要求に基づいて自由に構築したネットワーク上で主たるシグナリングプロトコルとなることから,それに伴うセキュリティーに関する問題点を検討し,解決法の提案,実装および評価を行った.1.モバイル環境への拡張機構の開発将来のコンピューティング環境は,複数のモバイル端末から構成されることになる.ここでは,携帯電話やPDAといったモバイル端末が複数のユーザ定義ネットワークに所属されることになる.このような観点から,動的環境においてスケーラビリティを実現可能な拡張機構を開発することで,平成17年度の検討結果を発展させた.具体的には,多様なプラットフォームやOS,さらには端末の移動や通信環境の変化に対応できる通信アーキテクチャを実装した.なお,計算資源や通信資源に制約のある端末が存在する環境をも考慮し,ユーザ定義ネットワーク内グループの分散的な管理・維持機構の開発を行った.2.着信時プライバシー保護のための条件付き別名SIPアドレス生成機構および評価汎用的なシグナリングプロトコルであるSIPを用いて,ユーザの場所・端末・サービスなどの様々な要求に基づいて自由に構築したネットワークへの参加機構をあわせて実装した.なお,SIPの導入に伴うセキュリティーの問題点を予防的見地から検討し,プライバシー情報としてのSIPアドレス保護の重要性を示し,別名アドレスを導入することで,柔軟な選択的着呼制御を実現する別名SIPアドレス生成機構を実装および評価を行った.
魚類の筋肉コラーゲンに関する生化学的並びに食品化学的研究

1.体全体をくねらせて泳ぐウナギやイシガレイでは体全体一様に筋肉のコラーゲン含量は高く,体の後半部や尾の振りで推進するマサバやクロマグロでは筋肉のコラーゲン含量は尾部後半部では高いがその他の部位では極端に低かった.マダイではこれら2グループの中間的なコラーゲンの分布パターンを示した.筋肉のコラーゲンの分布パターンは魚の遊泳様式と密接に関連しており,屈曲の大きい部位程コラーゲン含量は高く,それらが筋肉の構造維持や力の伝達に機能していることがわかった.2.生肉(刺身)の硬さと筋肉のコラーゲン含量との関係について調べた結果,コラーゲン含量の多い筋肉程その肉質は硬い傾向があり,生肉のテクスチュアーにコラーゲンが強く係っていることがわかった.3.筋肉からコラーゲンを単離するとき,筋肉の主要成分である収縮タンパク質など非コラーゲンタンパク質を除去することが困難である.種々検討の結果, 0.1NNaOHで前処理して非コラーゲン物質を除去し,未変性でかつ純粋なコラーゲン標品を調製する方法を確立した.4.各種魚類の筋肉から得た酸可溶性コラーゲン中のヒドロキシプロリン含量を求めた結果,種によりその含量は大きく変動した.また高い水温に棲む魚程ヒドロキシプロリン含量は高い傾向が認められた.5.コイ筋肉からペプシン可溶化コラーゲンを調製し,塩分画法によりコラーゲン分子種の分画を試みた.その結果, 2種類の性質の異なるコラーゲンを得た.アミノ酸分析,電気泳動像, NaClに対する沈澱性などの結果から,それらはI型およびV型コラーゲンであることを証明した.各種魚類について筋肉におけるこれらコラーゲンの分子種の分布パターンを調べることにより,筋肉におけるコラーゲンの生物学的役割を明らかにすることができると共に食品学的な観点から肉質におけるその寄与を解明することができると考える.1.体全体をくねらせて泳ぐウナギやイシガレイでは体全体一様に筋肉のコラーゲン含量は高く,体の後半部や尾の振りで推進するマサバやクロマグロでは筋肉のコラーゲン含量は尾部後半部では高いがその他の部位では極端に低かった.マダイではこれら2グループの中間的なコラーゲンの分布パターンを示した.筋肉のコラーゲンの分布パターンは魚の遊泳様式と密接に関連しており,屈曲の大きい部位程コラーゲン含量は高く,それらが筋肉の構造維持や力の伝達に機能していることがわかった.2.生肉(刺身)の硬さと筋肉のコラーゲン含量との関係について調べた結果,コラーゲン含量の多い筋肉程その肉質は硬い傾向があり,生肉のテクスチュアーにコラーゲンが強く係っていることがわかった.3.筋肉からコラーゲンを単離するとき,筋肉の主要成分である収縮タンパク質など非コラーゲンタンパク質を除去することが困難である.種々検討の結果, 0.1NNaOHで前処理して非コラーゲン物質を除去し,未変性でかつ純粋なコラーゲン標品を調製する方法を確立した.4.各種魚類の筋肉から得た酸可溶性コラーゲン中のヒドロキシプロリン含量を求めた結果,種によりその含量は大きく変動した.また高い水温に棲む魚程ヒドロキシプロリン含量は高い傾向が認められた.5.コイ筋肉からペプシン可溶化コラーゲンを調製し,塩分画法によりコラーゲン分子種の分画を試みた.その結果, 2種類の性質の異なるコラーゲンを得た.アミノ酸分析,電気泳動像, NaClに対する沈澱性などの結果から,それらはI型およびV型コラーゲンであることを証明した.各種魚類について筋肉におけるこれらコラーゲンの分子種の分布パターンを調べることにより,筋肉におけるコラーゲンの生物学的役割を明らかにすることができると共に食品学的な観点から肉質におけるその寄与を解明することができると考える.1.遊泳様式の異なる5魚種(ウナギ,イシガレイ,マダイ,アサバ,クロマグロ)について、各魚から血合筋と普通筋を採取し、さらに普通筋を体幹背部,体幹腹部,尾前部,尾後部に分けた。各部位のコラーゲン含量を求め次の結果を得た。(1)anguilliformで泳ぐウナギ,イシガレイでは普通筋各部位のコラーゲン含量に大きな差異はなかった。(2)subcarangiformで泳ぐマダイでは尾後部普通筋のコラーゲン含量は他の部位より若干高かった。(3)carangiformのマサバ,thunniformのクロマグロでは尾後部の普通筋のコラーゲン含量は他の部位よりかなり高かった。(4)どの魚種でも血合筋のコラーゲン含量は全普通筋のそれより高かった。(5)遊泳時に屈曲する部位の筋肉コラーゲンの含量の高い事実から、コラーゲンは筋肉構造の保持や力の伝達等に重要な役割を演じていると推論した。2.筋肉からコラーゲンを単離するには、多量に存在する非コラーゲン物質を前処理によって除去する必要がある。そのため試料を0.1N NaOHで抽出した残渣から、0.5M酢酸でコラーゲンを抽出する方法について検討した。その結果、(1)得られたコラーゲン標品は不純物を含まない,(2)標品は未変性である,(3)リジノアラニンの生成はない,等が明らかとなった。これらの結果を基にして、アルカリ処理を含む筋肉コラーゲンの精製法を確立した。3.硬骨魚類15種の体幹背部

普通筋から上記の方法により酸可溶性コラーゲンを単離し、そのヒドロキシプロリン(Hyp)含量を求めた。各魚種の産卵・ふ化に最適な水温をそれぞれの魚種の最適生息水温と考え、Hyp含量と生息水温の関係を求めた。その結果、最適生息水温と筋肉コラーゲンのHyp含量との間に正の相関関係が認められた。魚類においては生息水温に適応してコラーゲン中のプロリンの水酸化量が調節され、生成したHyp残基がコラーゲンの熱安定性に寄与している事がわかった。次年度も当初の計画通り研究を継続する。
脳磁図による前庭電気刺激の頭部内電流経路の同定と多自由度な加速度感覚提示の実現

本研究では,頭部経皮電気刺激における頭部内電流経路の同定を通した前庭電気刺激の多自由度化を行った.従来の前庭電気刺激手法では提示出来る加速度感覚(前庭感覚)は左右方向のみであった.しかしながら,本研究を通して,左右のみでなく,前後,yaw回転,上下方向への加速度(角速度)感覚の提示が可能な多極前庭電気刺激の開発に成功た.さらに,その多自由度な前庭感覚提示とヘッドマウンテッドディスプレイによる一人称視野映像を同期させたバーチャル環境を構築する事で,従来のバーチャルリアリティ技術とは一線を画す高臨場感なバーチャルリアリティシステムを構築した.構築したシステムは国内では最大規模のエンタテイメント技術展示会の一つであるCEDEC(Computer Entertaiment Developers Conference)や国内外のゲーム技術の展示会であるTokyoゲームショウなどで展示する等の,研究成果を生かした技術のアウトリーチ活動を行った.また,本研究は前庭感覚に限らず味覚や視覚,触力覚等の経皮電気刺激による多感覚提示に関する研究にも積極的に取り組み,味覚の抑制や空中でのバーチャルな物体との接触感覚,電気刺激による視覚情報の提示等の研究も併せて行った.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。H26年度からH27年度のはじめにかけては,頭部への電流印加時の磁場計測実験を行い,上下方向への加速度感覚提示を実現した.今年度当初の計画では,頭部と頭部模型(ファントムヘッド)への電流印加時の頭部周辺の磁場計測実験を行う予定であったが,従来提示ができなかった上下方向への加速度感覚提示の目処がたったため,そちらの現象の再現とメカニズムの調査を優先して研究を行った.頭部内電流経路の推定に関しては,被験者の頭部に電流を印加し,その時の磁場をMEGで計測する実験を行った.既に,この実験で得られたデータから頭頂方向から見た電流経路の推定には成功している.上下方向への加速度感覚提示については,当初の計画では得られたMEG等の解析によって得られた知見をもとに,研究の最終段階で行う予定であった.しかしながら,MEG解析の実験を進めて行くなかで,経路仮説の妥当性についての確信が高まった.同時に,前庭のある側頭骨錐体尖の尾側(下側)にはいくつかの穴が空いている事が確認された.これらの事から,乳様突起上と頸部上に電極を設置して前庭に上下方向の電流を印加する事で,上下方向の前庭感覚の惹起が可能であると考え,その検証実験を行った.実験結果は上下方向の前庭感覚の惹起が可能である事を支持するものであり,来年度にはこの研究成果を発表する予定である.本年度の研究は当初の予定と異なり,研究の最終段階で行う予定であった上下方向の前庭感覚提示手法の開発を先に完了する事が出来た.この成果自体も本研究で提案している電流経路仮説を支持するものである.H26年度の成果としては,被験者の頭頂方向からみた電流経路の推定に成功したこと,上下方向の前庭感覚を惹起する刺激手法を開発したことが挙げられる.特に,上下方向の前庭感覚を惹起する事のできる手法の開発は,本来であれば研究の最終段階で達成するものであった.これを研究の初期段階で達成できたことは非常に大きな成果であると言える.よって、H26年度の研究は計画以上に進展していると言える.本年度は,頭部内電流経路を考慮した刺激設計による前庭電気刺激の多自由度化と強化を行った研究,さらに頭部への電気刺激による感覚提示の副次的な成果として得られた,舌への電気刺激による味覚操作手法についての研究の成果発表を行った.また,頭部内電流経路の同定実験についても引き続き実験と解析を進め,平行して眼球への電気刺激による視覚提示に関する研究を行った.本年度の前庭電気刺激の研究成果としては,頭部の抵抗値計測による頭部内電流経路の実証と4極前庭電気刺激による前後,左右,yaw回転方向の前庭感覚提示手法に関する研究成果を発表し,さらに上下方向への前庭感覚提示手法に関する研究成果,前庭電気刺激の時間パターンに対する身体動揺の大きさのモデル化に関する研究成果のそれぞれを論文として発表した.これらに加えて,頭部への電気刺激と電流経路の研究の副産物として発見した,味覚の電気刺激による塩味と旨味の抑制手法に関する研究の成果も論文として発表した.MEGとMRIを用いた頭部内電流経路の可視化については,fMRIを利用してMEGによる電流印加中の磁場計測実験を行った被験者1名の脳機能画像を撮像した.これらの脳機能画像とMEGによる脳磁場データとfMRIの脳機能画像を合わせた解析を現在進めている.さらに,頭部の電流経路として非常に重要な役割を担っていると考えられる眼窩周辺への電気刺激に関して,電流印加の際に眼内閃光と呼ばれる白色のフラッシュを知覚する事が知られている.この被験者の感じる主観的なフラッシュの有無や位置と電極位置の関係から眼窩が電流経路の形成に強く寄与している事が示せるのではないかと考え,視覚への電気刺激に関する研究も並行して行っている.この視覚への電気刺激は電流経路の実証だけでなく,光源を使わないディスプレイとしての利用も期待できる.本年度までの研究において,当初の最大の達成目的であった前庭電気刺激の多自由度化に成功し,その成果の発表までを行う事が出来た.さらに,電流経路の同定実験に関しても,頭部の抵抗値計測実験やMEGを用いた電流印加中の磁場計測実験なども電流経路の存在を支持する結果となっている.

これに加えて,この電流経路仮説に基づく経皮電気刺激の研究の副産物として現象を発見し,研究に取り組んでいる味覚への電気刺激においても論文という形で成果の発表ができている.さらに今年度からは視覚への電気刺激を用いることで眼窩が電流経路の構成要素となっている事を実証することができると考え,研究を開始した.この研究においても,既に国際会議での発表を行うなど順調に成果を挙げている.よって,本年度は当初の予定とは異なるが,当初の計画よりも研究が進展していると言える.本研究では,頭部経皮電気刺激における頭部内電流経路の同定を通した前庭電気刺激の多自由度化を行った.従来の前庭電気刺激手法では提示出来る加速度感覚(前庭感覚)は左右方向のみであった.しかしながら,本研究を通して,左右のみでなく,前後,yaw回転,上下方向への加速度(角速度)感覚の提示が可能な多極前庭電気刺激の開発に成功た.さらに,その多自由度な前庭感覚提示とヘッドマウンテッドディスプレイによる一人称視野映像を同期させたバーチャル環境を構築する事で,従来のバーチャルリアリティ技術とは一線を画す高臨場感なバーチャルリアリティシステムを構築した.構築したシステムは国内では最大規模のエンタテイメント技術展示会の一つであるCEDEC(Computer Entertaiment Developers Conference)や国内外のゲーム技術の展示会であるTokyoゲームショウなどで展示する等の,研究成果を生かした技術のアウトリーチ活動を行った.また,本研究は前庭感覚に限らず味覚や視覚,触力覚等の経皮電気刺激による多感覚提示に関する研究にも積極的に取り組み,味覚の抑制や空中でのバーチャルな物体との接触感覚,電気刺激による視覚情報の提示等の研究も併せて行った.H27年度は,得られた研究成果を積極的に発表していくことを検討している.また,電流う経路の同定実験に関しても,MEGによる磁場計測実験で磁場を計測した被験者の頭部構造画像をfMRIを用いて計測する事を検討している.さらに,頭部には前庭感覚以外にも様々な感覚器がそんざいする.これらも電流経路を通って流れた電流によって感覚が惹起されると考えられる.つまり,様々な感覚の惹起と電流の流れる方向や電流印加との時間関係は電流経路仮説の妥当性や有用性を示す上で非常に大きな手掛かりとなると考えられる.よって,本年度以降は前庭感覚以外の感覚器への電気刺激も積極的に取り組みたいと考えている.今後の研究方針としては,MEGで計測した磁場データから推定される電流経路とfMRIで計測した頭部の構造画像とのマッチングを行い,電流経路より詳細な可視化を行う予定である.また,同時に前庭感覚,味覚,視覚を中心とする電気刺激に関して,電流経路の考え方からの刺激設計を行い,被験者が知覚する感覚を心理物理実験によって計測する実験を行う.この実験により,電流経路の考え方の妥当性と有用性を示す事が出来ると考えらえる.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
DNA組換えにおける、相同性識別忠実度を支配する分子機構

は遺伝情報の恒常性維持と多様化という相反する機能を担う。そこで高忠実度相同性識別を行なうRecA/Rad51型蛋白質と、識別が甘いと考えられるATPに依存しない相同DNA対合蛋白質とを比較解析した。相同対合中間体DNA構造解析結果は、蛋白質の種類によらず相同DNA対合の基本機構は共通であることを示した。ところが、ATP不要のMhr1の反応産物はRecA/Rad51が作るDループでなく、三重鎖であることが示され、両群の蛋白質の役割分担が示唆された。RecA型蛋白質によるヘテロ二重鎖形成反応について、(1)一本鎖領域の周囲にATP型RecAが右巻きラセン繊維状構造を作り、中心の一本鎖DNAは、塩基面間がsAの伸張構造をとる。(2)繊維状構造にあるGatewayから二重鎖DNAが内部へ導入され、同様に伸張され、一本鎖DNAと会合する。(3)塩基対の解離・塩基水平回転運動により、二重鎖DNAの塩基・一本鎖DNAの塩基間で、相補検索が行なわれ、相同領域で両鎖が会合したとき一挙にヘテロ二重鎖の核ができる。(4)その後、ヘテロ二重鎖がATP分解を伴って伸張する、という作業仮説で研究している。また、生体内では、一本鎖DNA領域ができると、RecAの結合を阻害する一本鎖DNA結合蛋白質(SSB)が結合する。RecOは単独でヘテロ二重鎖形成を行うとともに、RecAをSSBで覆われた一本鎖DNA領域へ載せる組換えメディエーターとしての機能も担う。本年度の研究で:(1)RecO存在下でRecA単独より2倍近いssDNA依存的ATPase活性が見られ、RecOによるRecAの活性促進が明らかになった。この促進はssDNAが短いときにのみ見られ、長いssDNAでは、RecOがRecAの活性を阻害した。(2)RecOが共存したときにはRecAのssDNA結合が強くなることが、ストレプトアビジン樹脂とビオチン化ssDNAを用いたpull-down法解析で明らかになった。(3)RecOに結合したssDNAは、RecA同様B型DNAから約1.5倍伸長した特異的構造を形成することが、NMRで明らかになった。また、引伸ばされた単鎖DNAが切断される条件下でも、RecA同様の切断パターンが観察された。以上で、RecA・単鎖DNA結合を安定する組換えメディエーター機能と、RecAと共通機構での相同的対合反応触媒というRecOの二面性への理解が一歩進んだ。相同的組換えは、修復機能で遺伝情報恒常性維持に、有性生殖での機能で遺伝情報の多様化という相反する遺伝機能を担う。相同的組換えにおいて、塩基配列相同性識別が不正確では、ゲノムを壊してしまうが、正確すぎると遺伝的多様性を創り出せない。一対のDNA塩基配列相同性を識別し、ヘテロ二重鎖組換え中間体をつくる相同DNA対合蛋白質が、どのようにして数千塩基対にも及ぶ相同性を識別するのか、相同性識別の忠実度は何が支配しているのかを、分子反応のレベルで明らかにするのが本研究の当初の目的である。そこで高忠実度相同性識別を行なうRecA/Rad51型蛋白質と、ATP分解活性をもたず、識別が甘いと考えられるRec0,Rad52などの相同対合蛋白質とを比較解析している。生体内では、DNA二重鎖切断に続いて単鎖DNA領域ができると、RecA/Rad51の結合を阻害する単鎖DNA結合蛋白質(SSB/RPA)が結合する。RecA/Rad51をSSB/RPAで覆われた単鎖DNA領域へ載せるのが、Rec0,Rad52のもう一つの顔である組換えメディエーターである。組換えメディエーターの全てがATP不要の相同対合活性をもつが、意義は不明である。本年度途中で、やはりATPを必要としない酵母ミトコンドリアのMhr1が行う相同対合反応の産物がDループでないことが明らかになってきた。もしそれが正しいならばDループを前提に立てられた活性検定手段など計画を見直す必要が生じたため研究の執行を平成21年度に繰り越した。Mhr1についての研究の結果、Mhr1の反応産物はDループでなく三重鎖であることがほぼ明らかになった。さらに、Mhr1が行う相同対合反応については、周囲に左巻きの超らせんを生じるRecA/Rad51の場合と異なり、トポロジカルな影響を周囲に与えずに相同対合をおこなう、反応機構の本質に関わる意外なことが分かった。相同的組換えは、遺伝情報の維持と多様化という相反する機能を担う。一対のDNAの塩基配列相同性を識別してヘテロ二重鎖組換え中間体をつくる相同DNA対合蛋白質の、数千塩基対にも及ぶ相同性の識別と、相同性識別忠実度の制御解明が本研究の当初の目的である。

そこで高忠実度相同性識別を行なうRecA/Rad51型蛋白質と、ATP分解活性をもたず、識別が甘いと考えられるRecO,Rad52などの相同対合蛋白質とを比較解析してきた。生体内でRecA/Rad51の結合を阻害する単鎖DNA結合蛋白質(SSB/RPA)で覆われた単鎖DNA領域へRecA/Rad51を載せるのが、RecO,Rad52のもう一つの顔である組換えメディエーターである。組換えメディエーターの全てがATP不要の相同対合活性をもつが、意義は不明である。昨年度、ミトコンドリアでRecAを伴わずに相同DNA組換えを行うATP不要型相同対合蛋白質Mhr1が、RecAやRad51と全く異なる機構で、Dループではなく三重鎖DNAと考えられる反応産物を作ることを明らかにした。特に重要な点は、周囲に左巻きの超らせんを生じるRecA/Rad51の場合と異なり、トポロジカルな影響を周囲に与えずに相同対合をおこなうという、反応機構の本質に関わる意外な特性である。そこで、ヒトRAD51とATP不要型相同対合蛋白質であるRecO,Mhr1に加えてウイルスのRecTについて相同対合中間体である蛋白質・単鎖DNA複合体中の単鎖DNA構造をNMRで比較解析したところ、全て共通に先にRecAについて明らかにした特異な伸長構造をとっており、それは、一昨年解かれたRecA-単鎖DNA複合体結晶中の単鎖DNAの構造と共通であった。そこで、相同DNA対合、それが必須な相同DNA組換えは蛋白質の機能ではなくDNA分子固有の機能であるという我々の主張が裏付けられた。
穿孔性十二指腸潰瘍の病因におけるHelicobacter Pyloriの関与

抗IgG抗体の陽性率は75%、感染陽性率は58%であった。通常の十二指腸潰瘍症例における陽性率は85-90%であり、低い傾向にあった。除菌治療の効果をみると、clearanceは29%、eradicationは14%であり、除菌の効果は低い傾向にあった。今年度の検討結果からはヘリコバクターの病態への関与は少なく、また、dual therapyでの除菌効果は少ない傾向にあったが、症例数が少なく、今後継続して検討する必要があると考えられた。
アジアにおける持続可能な土地利用の形成に向けて

アジアにおける持続可能な土地利用の形成に向け、日本、中国、インド、極東ロシア、フィリピン、タイ、インドネシア、ミャンマーで広域の土地利用変化データファイル(オリジナル電子地図、多数の現地写真等)を作成し、土地利用の現況と変化及び関連する諸問題を明らかにした。その成果はSLUAS英文成果報告他多くの雑誌・文献等で公刊した。また国際地理学連合、日本学術会議、日本地球惑星科学連合などと連携してアジア各地と国内で多くのシンポジウム等を主催・共催・後援し、研究成果を発信し、持続可能な土地利用に関する理解の向上に貢献した。東日本大震災発災後は土地利用持続可能性の観点から深く関わり、学術会議提言に寄与した。地球情報基盤の整備、分野横断的研究の推進、政策の推進と教育の充実を緊密に連動させた総合的土地利用研究をロシア極東、インド、中国、日本について実施した。1.土地利用変化現地調査:海外重点研究地域であるロシア極東(ウラジオストク-ナホトカ)、インド(チャッティガー、デカン高原)、中国(北京、東北平原、三江平原、上海、珠江デルタ)で、現地の研究機関と共同で現地調査を実施した。また北海道(旭川-トマム-襟裳)で合同調査を実施した。2.土地利用変化情報ベースの開発と分析:対象とする4ヵ国・地域について、20世紀初頭以降の土地利用変化の実態とメカニズムを明らかにする上で役立つ土地利用変化情報ベースの開発と分析を実施した。主に外邦図その他の内外の地図、土地利用動向調査調書その他の内外の統計、衛星画像、現地調査の写真などを用いた。3.研究集会:ロシアのウラジオストクとインドのビラスプルで開かれたIGU-LUCC会議に参加し、基調講演、成果発表、巡検を行った。これらの会議は研究発表や研究者間の交流を深める場としてだけでなく、当該地域の関連研究の成果を集約し、現地研究者を支援し、本研究の成果を普及する場として大きな成果があった。国内では、旭川と東京で検討会を開催したほか、海外の研究協力者を招き、旭川で国際ワークショップを開催した。1.土地利用変化現地調査:海外重点研究地域であるロシア極東(ウラジオストグーハンカ湖)、インド(アッサム州グワハチ)、中国(北京、東北平原、三江平原、珠江デルタ)で、現地の研究機関と共同で現地調査を実施した。また宮崎県で合同調査を実施した。2.土地利用変化情報ベースの開発と分析:対象とする4力国・地域について、20世紀初頭以降の土地利用変化の実態とメカニズムを明らかにする上で役立つ土地利用変化情報ベースの開発と分析を実施した。主にMapstor地形図その他の内外の地図、土地利用動向調査調書その他の内外の統計、衛星画像、現地調査のGPS情報付写真などを用いた。3.研究集会:インドのグワハチで開かれたIGU-LUCC会議に参加し、基調講演、成果発表、巡検を行った。この会議は研究発表や研究者間の交流を深める場としてだけでなく、当該地域の関連研究の成果を集約し、現地研究者を支援し、本研究の成果を普及する場として大きな成果があった。国内では、旭川、宮崎、東京で検討会を開催したほか、海外の研究協力者を招き、旭川で国際ワークショップを開催した。4.成果の刊行・アウトリーチ: SLUAS Science Report 2010 : Towards Sustainable Land Use in Asia(I)を刊行した。また、地球惑星科学連合2010年大会においてIHDP国際セッション、およびGLP国際セッションを共催した。地球情報基盤の整備、分野横断的研究の推進、政策の推進と教育の充実を緊密に連動させた総合的土地利用研究をインドケララ州、中国黒龍江省、インドネシア西ジャワ州、日本各地について実施した。1.土地利用変化現地調査:インドケララ州、中国黒龍江省、インドネシア西ジャワ州で現地の研究機関と共同で現地調査を実施した。また東日本大震災被災地で8回の調査を実施した。2.土地利用変化情報ベースの開発と分析:上記の4地域について、20世紀後半以降の土地利用変化の実態とメカニズムを明らかにする上で役立つ土地利用変化情報ベースの開発と分析を実施した。特にMapstor等の市販地図、外報図、衛星画像、現地調査によるGPS情報付写真などを用いて広域の土地利用現況と変化を地図化し考察する手法を各国で実用化し研究成果をあげたことの意義は大きい。3.研究集会:日本学術会議と学術フォーラム「東日本大震災を教訓とした巨大災害軽減と持続的社会実現への道」を共催(三百数十名参加)、また過年度同様日本地球惑星科学連合大会IHDP国際セッションとGLP国際セッションも共催した。日本地理学会秋季学術大会公開シンポジウム「アジアにおける持続可能な土地利用の形成に向けて」を日本地理学会と共催した。

恒例のSLUAS Asahikawa Winter Workshopも14の論文が発表され盛会であった。コジコードで開かれたIGU-LUCC会議で基調講演、成果発表、巡検を行った(氷見山、木本、季)。IGUサンチャゴ国際地理学会議でも4件の成果を発表した。地球情報基盤の整備、分野横断的研究の推進、政策の推進と教育の充実を緊密に連動させた総合的土地利用研究をインド、中国、フィリピン、ミャンマー、インドネシア、日本について実施した。1.土地利用変化現地合同調査:インドのハリヤナ州とパンジャブ州、中国河北省、河南省、湖北省、湖南省で現地の研究機関と共同で現地調査を実施した。また東日本大震災被災地と中国・四国において合同調査を実施した。東日本被災地調査は、小規模のものを含めると、これまで17回におよぶ。2.土地利用変化情報ベースの開発と分析:インドパンジャブ州、ハリヤナ州、河北省、河南省、湖北省、湖南省、フィリピン、福井県、について、20世紀後半以降の土地利用変化の実態とメカニズムを明らかにする上で役立つ土地利用変化情報ベースの開発と分析を実施した。特にMapstor等の市販地図、衛星画像、現地調査によるGPS情報付写真などを用いて広域の土地利用現況と変化を地図化し考察した。3.研究集会:過年度同様日本地球惑星科学連合大会(2013.5) IHDP国際セッションとGLP国際セッションを日本学術会議と共催で実施し、研究成果を発表した。恒例のSLUAS Asahikawa Workshopも16の論文が発表され盛会であった。またIGU京都国際地理学会議(2013.8)でも成果を発表した。地球情報基盤の整備、分野横断的研究の推進、政策の推進と教育の充実を緊密に連動させた総合的土地利用研究をインド、中国、タイ、日本について実施した。1.土地利用変化現地合同調査:インドビハール州とハリヤナ州、中国四川省と雲南省で現地の研究機関と共同で現地調査を実施した。また東日本大震災被災地と紀伊半島2011年大水害地域において合同調査を実施した。東日本被災地調査は、小規模のものを含めると、これまで13回におよぶ。2.土地利用変化情報ベースの開発と分析:ビハール州、雲南省、タイ中部、愛知県、千葉県について、20世紀後半以降の土地利用変化の実態とメカニズムを明らかにする上で役立つ土地利用変化情報ベースの開発と分析を実施した。3.研究集会:過年度同様日本地球惑星科学連合大会IHDP国際セッションとGLP国際セッションを日本学術会議と共催で実施し、研究成果を発表した。恒例のSLUAS Asahikawa Workshopも14の論文が発表され盛会であった。またIGUケルン国際地理学会議でも成果を発表した。4.成果の刊行・アウトリーチ:SLUASScience Report Vol.IIIとVol.IVを刊行した。
含水メタノール燃料を用いた小形2サイクルエンジン性能に及ぼす圧縮比の影響

本年度は、含水メタノールの含水率と点火時期との関係を含水率0%、10%、20%の燃料について詳細に調べた。特に、エンジンシリンダ内の圧力変化を、歪ゲージ式圧力変換器を用いて測定した。得られた指圧線図から、燃焼重量割合やクランク角度あたりの熱発生率を求め、火花点火から実際の燃焼による圧力上昇までの着火遅れや主燃焼期間を求めて、含水率との関係を調べた。また、シリンダ内最高圧力の出るクランク角度、および圧力の運転条件は、回転数2200rpm、給気比0.4を一定とし、空気過剰率を変化させて、行程圧縮比7.1,7.7および8.4について実験を行った。その結果、以下のようなことが明らかになった。(1)市販のエンジンの状態で含水メタノール燃料を用いると、含水率20%までは空気過剰率が過濃側ではニートメタノール(0%)とほぼ同じ出力特性を示すが、希薄側では含水率の多いほど出力の低下が大きい。(2)含水率が増加すると、燃焼速度はあまり変化しないものの、点火遅れが増加する。このために、最適点火時期(MBT)は進角側に移動する。また、MBT点での運転では含水率20%までは、最大出力はほとんど低下せずに運転できる。(3)含水メタノールを用いて、圧縮比を上げて運転すると出力、熱効率ともに向上するがMBTは遅角側に移動し、可燃範囲も狭くなる。本研究において使用したエンジンは、市販の汎用小型2サイクル火花点火エンジンで、その主要諸元は排気量175cm^2(シリンダ直径62mm×行程58mm)、圧縮比8.7,定格出力3.68kw/4000rpmである。エンジンを運転するときのパラメ-タは非常に多く各々が相関を持っているので、今回はメタノ-ル燃料を用いたときの圧縮比の影響を見るために、空気過剰率、負荷、回転数を一定とし、圧縮比、含水率、点火タイミングを変化させて実験を行った。2サイクルエンジンは、給排気弁を有しないのでエンジンの回転数や吸気管・排気管の長さや構成に吸入空気量が大きく影響される。そこで、回転数と吸入管負圧の関係をあらかじめ調べ、回転数により吸気比が大きく変化しないような所として2200rpmの一定回転数を選んだ。また実験に用いた空気過剰率は、最大出力混合比に近い0.94とし、負荷は定格出力の30%一定で行った。このエンジンの圧縮比は、シリンダヘッドのガスケット側の面を削り取って加工することにより変化させることとし、8.7,9.6,10.8,11.7,12.9,の5種類の圧縮比を用いた。使用した燃料はニ-ト(単味)メタノ-ルおよび含水メタノ-ル(含水率515%)で、気化器によりエンジンに供給し、また比較のためガソリンを用いた。以上のような条件で実験を行った結果.次のような結果が得られた。メタノ-ル単独燃料でも、ガソリンより熱効率は高いが、含水率を5%程度まで増加させるとさらに熱効率が向上する。含水率をそれよりも増加させると熱効率が低下して行くが、15%程度までの含水率ならばガソリンの熱効率よりも高い。含水率を増加させて行くと、燃焼圧力および、燃焼速度は含水率5%の時に最大となった。また、含水率を増加させて行くと、燃料の持つノック限界圧縮比が広がり、高圧縮比下での運転が可能となった。前年度はメタノール燃料を用いたときの圧縮比の影響を見るために、空気過剰率、負荷、回転数を一定とし、圧縮比を変化させ、含水率を015%に変化させて運転を行った。その結果、含水率5%程度のメタノール燃料の熱効率が最もよくなった。

しかし、メタノールを含水化することによって発熱量が変化し、燃焼速度や着火性などの燃焼特性が純メタノールと異なってくると考えられるので本年度はエンジンの点火タイミングを変化させて、空気過剰率、圧縮比、含水率との関係を調べた。また、本年度は回転数を2200rpm一定、吸気比0.4一定とし、含水率は030%で変化させた。本実験で用いていたエンジンは通常状態で圧縮比(ε=5.8)、点火時期16度になっている。この条件で、点火時期を一定にして運転した場合、含水率を増加させていくと、それにつれて出力が低下していくが、最適点火時期(MBT)で運転すると含水率30%程度まではあまり出力低下が見られず、特に過濃混合気側ではほとんど出力低下なしに運転することができる。この最適点火時期については、メタノールは、ガソリンよりも燃焼速度が大きいために最適点火時期(MBT)は、ガソリンよりも上死点側(遅角)になる。メタノールに水を加えることにより、発熱量や、燃焼速度が減少しMBTは進角側に移行する。また圧縮比については、通常圧縮比の他に6.15と6.61のものについて調べた。圧縮比を上げることにより理論的にも熱効率を上げることができるが、実際にも10%程度の熱効率および出力の増加があった。しかし、その増加のしかたは一様ではなく、希薄混合気側で含水率が増加するにつれて、高圧縮比の方で出力が急激に低下する傾向を示した。MBTは圧縮比を上げるにつれて進角させる必要があり、希薄混合気側でこの傾向が大きい。本年度は、含水メタノールの含水率と点火時期との関係を含水率0%、10%、20%の燃料について詳細に調べた。特に、エンジンシリンダ内の圧力変化を、歪ゲージ式圧力変換器を用いて測定した。得られた指圧線図から、燃焼重量割合やクランク角度あたりの熱発生率を求め、火花点火から実際の燃焼による圧力上昇までの着火遅れや主燃焼期間を求めて、含水率との関係を調べた。また、シリンダ内最高圧力の出るクランク角度、および圧力の運転条件は、回転数2200rpm、給気比0.4を一定とし、空気過剰率を変化させて、行程圧縮比7.1,7.7および8.4について実験を行った。その結果、以下のようなことが明らかになった。(1)市販のエンジンの状態で含水メタノール燃料を用いると、含水率20%までは空気過剰率が過濃側ではニートメタノール(0%)とほぼ同じ出力特性を示すが、希薄側では含水率の多いほど出力の低下が大きい。(2)含水率が増加すると、燃焼速度はあまり変化しないものの、点火遅れが増加する。このために、最適点火時期(MBT)は進角側に移動する。また、MBT点での運転では含水率20%までは、最大出力はほとんど低下せずに運転できる。(3)含水メタノールを用いて、圧縮比を上げて運転すると出力、熱効率ともに向上するがMBTは遅角側に移動し、可燃範囲も狭くなる。