hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
格子上の確率過程の数理物理学的研究

1次元格子上の相互作用する多粒子の確率過程を厳密に解析するための新しい手法の開発とその応用について研究を行った。具体的には定常状態(遷移率行列の固有値0に対する固有ベクトル)を厳密に求める手法であるマトリックス・プロダクト・アンザッツを遷移率行列の実部負の固有値に対する固有ベクトルにも適用できるように拡張を試みた。ここで拡張とは単に形式的に解を書くことに留まらずマトリックスの表現や満たすべき代数関係式を書き下すことを意味する。排他過程の粒子の種類を増やした拡張(多成分)に対して,粒子の種類の異なる遷移率行列をつなげるインタートワイナーをマトリックス・プロダクトの形で導出するための手法を確立した。実際,この手法に則り周期および「閉じた」境界条件においてインタートワイナーを構成することができ,それを作用させることで粒子の種類の少ない系の固有ベクトルを利用し粒子の種類の多い系の固有ベクトルを作ることができるようになった。これはベーテ・アンザッツにおいてB作用素を掛けることに似ているが,新しい手法の計算の方が圧倒的に簡単である。このインタートワイナーを具体的に構成するアイデアをq変形されたAKLTモデルの基底状態にも用いて,相関関数を厳密に計算することができた。また離散時間の排他過程で粒子のホッピングが決定論的な場合かつ待ち行列の拡張と見なせる境界条件(排他的待ち行列)において,時間依存の解の母関数をマトリックス・プロダクトで書くことができた。これを利用し排他的待ち行列の漸近挙動を厳密に計算することに成功し,マトリックス・プロダクト・アンザッツの応用可能性を大きく広げた。
客観的細胞動態解析による進行性膀胱癌に対する抗癌剤感受性試験法

フロ-サイトメトリ-(FCM)を用いたbromodeoxyuridine(BrdU)/DNA二重解析にて,抗癌剤の短時間暴露後のS期細胞に対する影響より抗癌剤の抗腫瘍効果との対比より,本法の抗癌剤感受性試験への応用を検討した。In vitroにおける培養細胞を用いた検討において,ヒト膀胱癌培養細胞株KUー1に対しメトトレキセ-ト(MTX),シスプラチン(CDDP),およびビンブラスチン(VBL)を接触させ,経時的なBrdU/DNA解析によるS期細胞比率(%LI)ならびにtripanblue dye exclusion法による殺細胞効果(%CT)を比較した。MTX10mcg/mlの濃度では%LIの有意な増加が薬剤接触24時間後より認められ,72時間後の%CTと%LIはt=2.567と良好な正の相関が得られた。同様にVBLでも正の相関が認められたが,CDDPにおいては負の相関(t=ー2.456)が示された。このことは,膀胱癌細胞の薬剤感受性を検討する上でフロ-サイトメトリ-によるDNA/BrdU二重解析がその客観的指標として臨床応用可能であることを示すものと考えられた。一方,膀胱癌100例に対しフロ-サイトメトリ-によるBrdU/DNA二重解析を行うと,gradeー1の膀胱癌では4/15(26.7%)のaneuploidyが示され%LIは4.8±3.0であったのに対し,gradeー3の膀胱癌では23/24(95.8%)のaneuploidy,および17.2±8.5の%LIが認められた。この結果は膀胱癌において抗癌化学療法の対象となる,highーgrade腫瘍においてBrdU標識率が高く,実際の臨床応用上%LIの変化による薬剤感受性の検討が可能であることを示すものである。本研究の始めにあたり、ヒト膀胱癌由来培養細胞株、KUー1に対し各種濃度のメトトレキセイト(MTX)を接触させ、フロ-サイトメトリ-によるDNA/bromodeoxyuridine(DNA/BrdU)二重染色解析法による抗癌剤感受性テストとしての可能性につき検討した。MTX接触24時間後にDNA/BrdU解析を行い、同等の濃度のMTXと接触させた細胞の72時間後の殺細胞効果をトリパンブル-法による結果と比較検討した。方法はMTX接触細胞のBrdU標識細胞率よりMTX非接触細胞のBrdU標識率を減じこれをMTX非処理細胞のBrdU標識率で割った数をS期インデックス(SPI)とし、これをトリパンブル-法による殺細胞効果と対比した。MTX濃度、0.5,1.0,5.0,10mcg/mlにおけるSPIは10.0±2.0,40.0±4.4,61.0±4.4,69.0±2.4,であり、同濃度における%殺細胞効果は7.0±2.7%,19.0±3.6%,71.0±4.1%,73.0±2.7%であり、SPIと%殺細胞率は良好に相関した。このことはDNA/BrdU解析がMTXの殺細胞効果を予測する客観的指標として有用であるものと考えられた。さらにこの方法を実際に臨床応用するために、ヒト膀胱癌組織におけるDNA/BrdU検索を行った。100例の膀胱癌組織におけるBrdU標識率は平均9.6±7.9%であり、これを組織学的悪性度別に検討すると、grade1,4.8±3.0%,grade2,8.5±7.0%,grade3,15.7±8.9%と悪性度が高い腫瘍においてBrdU標識率の高値が認められた。このことは、膀胱癌において抗癌剤投与の主な対象となるhigh grade腫瘍において、本法が適応可能であることを示すものであると考えられた。

この結果は膀胱癌において抗癌化学療法の対象となる,highーgrade腫瘍においてBrdU標識率が高く,実際の臨床応用上%LIの変化による薬剤感受性の検討が可能であることを示すものである。
InGaAs面発光量子細線レーザの開発

本研究では、(775)B GaAs基板に分子線結晶成長(MBE成長)した高品質で高密度・高均一の自己形成型InGaAs量子細線を用いて、光通信システムに使われている850nm帯の波長領域で発振する量子細線面発光レーザを開発した。量子細線からの発光が細線方向に強く偏光する性質を利用することにより、面発光レーザの偏光不安定性を解決した。まず、InGaAs量子細線の高品質化を目指し、(nnl)A,(nnl)B高指数面GaAs基板上にMBE成長したInGaAs/GaAs量子構造の特性を評価した。(221)A GaAs基板を用いると極めて均一なInGaAs量子細線が形成され、そのホトルミネッセンス半値幅は5.8meV(12K)と、報告されている自己形成型量子細線の中で最も小さな値であった。ストライプ電極型(221)A量子細線レーザを作製したところ、室温でパルス発振することを確認した。次に、ストライプ電極型(775)B InGaAs量子細線レーザを作製したところ、室温でパルス発振し、発振波長は830-860nmで、閾値電流密度は1.7-3.1kA/cm^2であった。また、量子細線レーザの温度特性の改善のため、薄いAlAs障壁層を用いてInGaAs量子細線を積層した、(775)B積層型量子細線レーザを作製し、室温20-80°Cで高い特性温度(T_0=243K)が得られた。最後に、(775)B InGaAs量子細線を活性層に用いた量子細線面発光レーザを作製し、光励起による素子特性評価を行った結果、室温でレーザ発振を観測した。そして、そのレーザ射出光の偏波面は量子細線に平行な成分だけが観測され、偏波に対して非常に安定な発振が得られることがわかった。本研究では、(775)B等の種々の高指数面GaAs基板上に分子線結晶成長(MBE成長)によって作製した自然形成型InGaAs量子細線結晶を用いた、発振波長850nmの、偏向モードの安定した面発光型量子細線レーザの開発を行っている。これまでに、以下のような研究成果が得られた。1.自己形成型InGaAs量子細線構造を実現するには、InGaAsの厚さを2-4nm程度に薄くしなければならない。この場合、形成される量子準位がバリアポテンシャルに近いためキャリアの閉じ込めが弱くなる問題がある。キャリア閉じ込めの改善を目的に、薄いAlAs障壁(障壁層の厚さ:0.5-1nm)を用いてIn_<0.15>Ga_<0.85>As量子細線を積層した構造をMBE成長し、ホトルミネッセンス(PL)によりその特性を評価した。結果、積層したInGaAs量子細線は、閉じ込めが強くなることによって生じるPLピークの低エネルギー側へのシフト(66 meV)及び10-20倍のPL強度の増大が得られた。また、積層したInGaAs量子細線は細線方向に強く偏向し、PL半値幅も小さい、すなわち、高品質な量子細線構造であることを示しており、積層したInGaAs量子細線構造を用いることにより量子細線レーザの特性を大きく改善できることが期待できる。

2.これまで、InGaAs量子細線構造は(775)B GaAs基板上へのMBE成長により作製してきたが、さらなる品質改善を目指して、(nnl)A,(nnl)B GaAs基板上へのMBE成長を行った。その結果、(221)A GaAs基板上に作製したIn_<0.22>Ga_<0.78>As膜は、[1-10]にまっすぐに伸びた周期20nm、振幅1.5nmの極めて均一な表面コラゲーションを示すことがわかった。また、この表面コラゲーションを用いて作製した(221)A In_<0.22>Ga_<0.78>As/GaAs量子細線のPL特性は、細線方向に強い偏向(偏向度:0.2)を示し、PL半値幅が5.8meVと自己形成型InGaAs量子細線では世界でもっとも小さい値が得られた。3.(775)B GaAs基板上にInGaAs量子細線を活性層とする面発光型量子細線レーザ構造をMBE成長により試作した。量子細線面発光レーザの構造は、28ペアからなるn型のDBR、5層のIn_<0.1>Ga_<0.9>As/(GaAs)_6(AlAs)_1量子細線からなる活性層、p型DBR(28ペア)である。Ti-sapphireレーザ(波長777.7nm)を用いた光励起により、室温で、励起強度が7.7nm/μm^2でレーザ発振することを確認した。(775)B等,(nnl)A, (nnl)B高指数面基板上に分子線結晶成長(MBE)によって白然形成型InGaAs量子細線結晶を作製し,発振波長850nmの偏光モードの安定した面発光型量子細線レーザの開発を目指して,研究を進めている。(775)B基板上と(100)基板上にSiをドープしたAlAs(92.5nm)/Al_<0.15>Ga_<0.85>As(80.5mm)DBRミラーを24組み作製した。(775)B基板上のAlAs/Al_<o.15>Ga_<0.85>Asの界面にはコラゲーションがあるが(775)B基板上のDBRミラーは(100)基板上のDBRミラーと同じ98%の反射率を得た。98%の反射率が得られるストップバンド幅も等しい。(775)B基板上には(100)基板上と同様の高品質のDBRミラーが作製できることがわかった。(2)(775)InGaAs量子細線面発光レーザの光励起室温発振活性層に(775)B In_<0.1>Ga_<0.9>As/(GaAs)_6(AlAs)_1量子細線層5層,基板側にAlAs/Al_<0.15>Ga_<0.85>As 28組みのDBRミラー,表面側にAlAs/Al_<0.15>Ga_<0.85>As 24組みのDBR出射ミラーからなる面発光レーザを作製した。Ti-Sapphireレーザの波長777nmのレーザ光で200μm直径のスッポトサイズで光励起し,室温発振を確認した。6.2μW/μm^2における発振波長は846mmと目標の850nm帯で発振していることを確認した。発光半値幅はO.4nmであった。閾値パワー密度は24°Cで1.8μW/μm^2で,この値は閾値電流密度200A/cm^2に相当する。このことは,(775)B InGaAs面発光量子細線が電流注入による室温発振が可能な高い光学的品質を有していることを示している。(775)B等,(nnl)A,(nnl)B高指数面基板上に分子線結晶成長(MBE)によって自然形成型InGaAs量子細線結晶を作製し,発振波長850nmの偏光モードの安定した面発光型量子細線レーザの開発を目指して,研究を進めている。(221)A In_<0.24>Ga_<0.76>As
DNA修復関連遺伝子操作マウスを用いた発癌メカニズムの解析

本研究ではDNA修復機構とがん発生予防との関連性についてDNA損傷修復に関わる遺伝子導入動物を用い以下の研究成果を得た。1.0^6メチルグアニンDNAメチルトランスフェラーゼ活性が常時3倍程度上昇している高発現マウス(adaマウス)を作成した。遺伝子導入を行ったC3Hマウスは生後1年以後肝腫瘍が雄で高頻度に自然発生する事が知られているので、自然発生肝腫瘍についてその発生頻度及び腫瘍の病理組織学的検索を行った。その結果、発生腫瘍頻度にはトランスジェニックマウスと対照マウスとの間に有意差は認められなかった。しかし、adaマウスに発生した腫瘍での悪性腫瘍の割合は対照マウスでの割合に比べ有意に低く、メチルトランスフェラーゼがマウス腫瘍の悪性化を抑えていることが示唆された。2.大阪大学田中亀代次教授らにより樹立された色素性乾皮症モデルXPA遺伝子欠損マウスを用いDMBA誘発皮膚腫瘍実験で発がん感受性が高いことを見いだした。脱毛したXPA(-/-)マウス、(+/-)マウス及び(+/+)マウス各20匹にアセトンに溶解したジメチルアントラセン10μg/マウス/0.2mlを週一回塗布したところ、(-/-)マウスで実験開始後10週後にパピローマの発生が観察され、15週後には100%のマウスで多数発生した。それに対し、(+/-)マウスあるいは(+/+)マウスでは発生した時期は遅く、一匹あたりに発生したパピローマ数も有意に少なかった。3.熊本大学相沢慎一教授らにより作成されたp53遺伝子欠損マウスを用いエチルニトロソウレアの妊娠12-16日齢時に経胎盤投与実験を行い、生まれた(-/-)マウス70%、ヘテロ接合体(+/-)マウス4%に悪性脳腫瘍が発生することを発見した。申請者らによって作成されたDNA修復にかかわる大腸菌O^6-メチルグアニン-DNAメチルトランスフェラーゼ遺伝子導入トランスジェニックマウス(adaマウス)及び、大阪大学田中亀代次博士らの樹立した色素性乾皮症A群遺伝子欠損マウス(XPAマウス)を用いて以下の研究を行った。1)adaマウスと対照マウスに肝臓に発癌標的をもつ発癌物質DENA、DMNA及び癌の化学療法に用いられているACNUを投与したところ、adaマウスは対照マウスに比べて明らかに抵抗性を示し、致死率も低く、病理組織的にみて肝細胞の障害が軽微であった。2)ヒトの色素性乾皮症のモデルマウスともいえるXPAマウスと対照マウスを用いて皮膚腫瘍を誘発するDMBAによる皮膚発癌実験を行ったところ、DMBAの一回塗布、TPAによる繰り返しプロモーション実験ならびに低濃度DMBA連続塗布のいずれの実験モデルでもXPAマウスはきわめて早期に腫瘍が発生し、発癌感受性であることが示された。3)XPAマウスは、DENAにたいしても感受性が高く肝癌を高率に発生した。4)以上の成果は、遺伝子操作を用いて作出したDNA修復関連遺伝子を強く発現ないしは欠損するマウスを用いて得られたものである。DNA修復遺伝子が発癌物質に対する抵抗性及び発癌感受性に直接かかわっていることを生体モデルを用いて実証したものである。本研究では、DNA修復機構とがん発生予防との関連性についてDNA損傷修復に関わる遺伝子導入動物を用い以下の研究を行った。1)我々のグループが作製した大腸菌由来0^6-メチルグアニンDNAメチルトランスフェラーゼ(メチルトランスフェラーゼ)遺伝子導入マウス(adaマウス)はメチルトランスフェラーゼ遺伝子を高発現しており、通常同系マウスの約3倍程度である。

このadaマウスを用い、アルキル化肝発癌剤による肝腫瘍誘発実験を行い、メチルトランスフェラーゼが誘発腫瘍を予防していることをすでに証明した。今年度はこの系統のマウスで生後1年以後肝腫瘍が雄で高頻度に自然発生することが知られているのでadaマウスと同系対照マウスを2年間観察し、その自然発生腫瘍について検討を行った。その結果、自然発生腫瘍発生率は両群共48%と差は認められなかった。しかし、病理組織学的検索の結果、adaマウスの悪性腫瘍の割合は対照マウスに比べ有意に低く、メチルトランスフェラーゼが腫瘍の悪性化を抑えていることが示唆された。2)p53タンパクは発癌剤等によるDNA障害を認識しDNA修復を誘発するメカニズムが示唆されている。我々は熊本大学相沢慎一博士らにより作製されたp53遺伝子欠損マウスを用いエチルニトロソウレアを妊娠12-16日齢時に経胎盤投与を行ったところ、生まれた(-/-)仔マウスにのみ約70%で能腫瘍が発生することを見出した。
遺伝子操作によるStreptococcus mutans病原因子のクローニング

S.mutansの歯面への初期付着には分子量190Kのフィンブリエ様タンパク(PAc)が重要な役割を演じている。本研究では、このPAcタンパクの遺伝子クローニングを行った。S.mutans MT8148株(血清型c)のPstI断片5000個から、6個の抗PAc血清反応陽性クローンを得た。これらはいずれも、3.8kbであった。そのひとつpPC12の産生タンパク抗原の分子量は9.5万で、本来の抗原の半分である。pPCの制限酵素切断部位を利用した欠失変異株の解析から、この3.8kbのPstI断片上にPAcのN末端側を支配する遺伝子が局在する。C末端側を制禦する遺伝子をコロニーブロット法でスクリーニングして、4.2kbのSacI断片を得た。この断片と先の3.8kbPstI断片を結合させ、完全なPAc遺伝子を再構成することができ、これをpPC41とした。pPC41の産生タンパク抗原はSDS-PAGE上での分子量は1920万で、S.mutans由来のPAcよりわずかに大きい。ゲル内沈降反応ではpPC41の産生抗原は精製PAc抗原と融合する沈降線を形成した。なお、pPC12の生成するタンパクはそのような反応を生じなかった。PAcタンパクのN末端側を支配する約2kbのDNA断片をプローブとして、S.mutansやその他のレンサ球菌の染色体DNAとサザンブロットを行った。血清型clelfのS.mutansのDNAのみがこのプローブと特異的に反応し、その他のミュータンス菌、S.pyogenesやS.sanguis等とは反応しなかった。PAcとPAgの血清学的交叉反応の存在にもかかわらず、DNAレベルでのS.mutansとS.sobrinusの相同性は低いことが示唆される。う蝕はstreptococcus mutansにより惹起される感染症である。その病因論の解明には本菌種のもつビルレンス因子や他の菌種との相互作用を明らかにする必要がある。本年度の研究によりえられた結果の主なものとしては、1.日本人小児活動性う蝕から多数のS,mutans、およびS,sanguisを分離した。これらのうちMT6801株はフルクタン産生能が著しく昂進したvariantであることが示され、一方MT3791株は菌体外に強いバクテリオシン(mutacin)を産生することが明らかにされた。免疫学的には、前者が血清型Cに、後者がgに属することがゲル内沈反応により確かめられた。2.上記2株にはプラスミドが存在しないことが確認された。3.MT6801株をくり返しニトロソグアニジン処理することによって、フルクタン産生能を失いダルカン産生能を維持しているNG14株と、両者の合成能を実質的に喪矢したNG7183株を得た。典型的なC型薗MT8148株と比較すると、MT6801株のう蝕原性はやや低下し、NG14株のそれはほぼ同程度であるのに対し、NG7183株は全面的に同活性を次いた。4.S.sagguisの多くの臨床分離株はIgAプロテアーゼを産生する。このうちST3株を被験菌とし、本菌DNAのSau3A断片のベクター(pBR322をBamH1、CPI処理等を行ったもの)への取り込み実験を行ったが、現時点では成功していない。5.前項の実験、あるいはS.mutansのDNAの調製にさいしてはE.coli等で一般に用いられているリゾチーム法が不適当であり、新たにM1エンドN-アセチルムラミターゼの使用がきわめて効果的であることを見出した。

PAcとPAgの血清学的交叉反応の存在にもかかわらず、DNAレベルでのS.mutansとS.sobrinusの相同性は低いことが示唆される。S.mutansの菌体表層タンパク抗原PAcは,同菌の歯面への付着因子の1つとして注目されている.本年度は,このPAcタンパクを支配するS.mutansの遺伝子のE.coli K12株にクローニングすることを試みた.1.S.mutans MT8148株の染色体DNAを制限酵素PstIで完全消化し,数千個のPstIライブラリーから,6個の抗PAc血清反応陽性クローンが得られた.これらはいずれも3.8kb断片であった.2.SDSーPAGE後,ウェスタンブロッティグを行うと,上記断片のうちpPC12と命名したものが産生するタンパク抗原の分子量は約9.5万であり,これはPAcの約半分の分子サイズであった. pPC12の制限酵素切断サイトを利用した欠失変異体の解析から,3.8kbのPst断片上にPAc抗原のN末端側がのっていると推定された.3.それ故,残りのC末端側を支配していると思われる遺伝子をコロニーハイブリダイゼーションでスクリーニングし,4.2kbのSac工断片を得た.この断片とはじめの3.8kbPstI断片を結合させ,完全なPAc抗原を支配する遺伝子を再構成することができた(pPC41).4.pPC41の産生タンパク抗原はSDSーPAGE上での分子量は約1920万で,S.mutans由来の天然PAc抗原よりもわずかに大きかった.ゲル内免疫拡散法では,pPCの産生タンパクは精製した天然型のPAc抗原と融合する沈降線を形成した.一方, pPC12の産生タンパクは明確な沈降線を形成しなかった.Streptococcus mutans、中でも血清型c_<12>に属する菌株はヒトのう蝕と密接な病因論的関連を有する。う蝕誘発の第一歩は本菌と歯面との接触にはじまり、菌体表層成分と歯面ベリクルとの付着が生じる。付着(特に初期のそれ)に関与する菌体例の因子は、菌最表層部に細毛状に分布するタンパク質であり、ヒトや動物に対して強力な免疫原性を示す分子量190kの抗原性物質である。昨年度で調製したpPC41プラスミドを形質転換法で導入したE.coli MC1061株[E、coli(pPC41)]は組み換えPAc[以下Coli PAc]を産生する。Coli PAcは、SDSーPAGE上でS、mutans由来の天然型のPAcよりは分子量が若干大きい複数のポリペプチドとして発現される。ウェスタンブロットの結果、これら複数のポリペプチドはいずれもS、mutans由来のPAcと同じく、ウサギ抗PAcポリクローナル血清と反応した。Coli PAcとS、mutans由来のPAcの免疫学的特異性をゲル内沈降反応によって比較検討した。ウサギ抗PAc血清に対してColi PAcはS、mutans PAcと互いにフューズする沈降バンドを形成し、Coli PAcの免疫化学的特異性がS、mutansのPAcと同一であることが示された。pac遺伝子の約1.5kbのDNA断片をプローブとして切り出して、S、mutansを含むいくつかの口腔レンサ球菌の染色体DNAとサザンブロット分析を行うと、血清型clelfに属する狹義のS、mutansのDNAのみがこのプローブと反応した。同じmutans streptococciの中でもS、sobrinusや他のレンサ球菌種とは反応しなかった。
血管内エコー生体組織診断法を用いた冠動脈プラーク不安定化の局所的機序に関する研究

本研究は、コンピュータの構造解析に基づいたストレスカラーマッピング法を用いて、冠動脈長軸方向におけるプラーク内ストレス分布の局所規定因子を解明することにある。本研究では、いくつかの仮想血管モデルと、3次元血管内超音波画像において、既に確立された血管組織各成分の物質特性値を用いて、有限要素法によりコンピュータ解析を行った。相当ストレスは丘状プラークの頂上部と両肩の部分に集中した。プラークにくぼみがある場合には、頂上部と両肩の部分だけでなく、くぼみの部分にもストレスの集中がみられた。プラーク表面の相当ストレスは、内腔狭窄率が増大するほど逆に減少した。またプラークの最大厚が一定である場合、プラーク表面の相当ストレスは陽性リモデリングするにつれて大きくなり、陰性リモデリングするにつれて小さくなった。脂質コアが存在すればその表面の相当ストレスは大きくなった。しかし、線維性被膜の厚さはプラーク表面の相当ストレスに大きな影響があり、線維性被膜が菲薄化すればすれほどプラーク表面の相当ストレスは増大した。本研究で用いた理論的血管モデルにおいては、線維性被膜の厚さが80μm以下になれば、プラーク表面の相当ストレスの最大値はプラークの破綻臨界値を超える値となった。また、表在性の石灰化はプラーク表面の相当ストレスを軽減させた。脂質コアの近傍に表在性の石灰化が存在すれば、脂質コア表面の相当ストレスは軽減した。血管内超音波の長軸再構築画像で観察しえたプラーク破綻像での検討でも、破綻臨界厚は症例ごとに大きく異なっていた。以上によりプラーク破綻に至る際の線維性被膜厚は、プラークの構造、特しに近傍の石灰化の程度の違いにより、プラークごとに大きく異なることを示し、単に線維性被膜の厚さを測定するだけではプラークの不安定性を評価できるものではないことが示峻された。本研究の目的は、冠動脈プラークの形状や組織性状を血管内エコーを用いて経時的に観察しプラークの不安定化に関与する全身、ならびに局所因子について検討することにある。初年度である平成16年度において、以下の研究成果を得てAmerican College of CardiologyのScientific Session(New Orleans)にて発表した。まず、冠動脈のリモデリングの局所規定因子について冠動脈の同一断面を血管内エコー法により経時的に観察して検討した。その結果、冠動脈プラークが増減に応じて血管断面積は平行して増減し、偏心性プラークであるほどpositive remodelingを来たし、その最大厚が増加するほど血管断面は楕円化した。すなわち、冠動脈プラークのリモデリングには局所的因子が存在していることが示された。Positive remodelingは特に不安定プラークと関係があり、このような局所因子はひいてはプラークの不安定化の機序に関係しているかもしれない。次に、血管内エコー法により冠動脈内腔の3次元形状を抽出し、コンピュータシミュレーションによって冠動脈内皮のシェアストレス分布をカラーマッピングする手法を開発した。その結果、プラークの破綻箇所にはシェアストレスが異常に集中していた可能性があることが判明した。すなわちプラークの不安定化、ならびに破綻の機序にはシェアストレスが関与していることが示唆された。このように、プラークの不安定化には、種々の局所的因子が関与していることが示された。本研究では、コンピュータの構造解析に基づいたストレスカラーマッピング法を用いて、冠動脈長軸方向におけるプラーク内ストレス分布の局所規定因子を解明することにある。

相当ストレスは丘状プラークの頂上部と両肩の部分に集中した。プラークにくぼみがある場合には、頂上部と両肩の部分だけでなく、くぼみの部分にもストレスの集中がみられた。プラーク表面の相当ストレスは、内腔狭窄率が増大するほど逆に減少した。またプラークの最大厚が一定である場合、プラーク表面の相当ストレスは陽性リモデリングするにつれて大きくなり、陰性リモデリングするにつれて小さくなった。脂質コアが存在すればその表面の相当ストレスは大きくなった。しかし、線維性被膜の厚さはプラーク表面の相当ストレスに大きな影響があり、線維性被膜が菲薄化すればすれほどプラーク表面の相当ストレスは増大した。本研究で用いた理論的血管モデルにおいては、線維性被膜の厚さが80μm以下になれば、プラーク表面の相当ストレスの最大値はプラークの破綻臨界値を超える値となった。また、表在性の石灰化はプラーク表面の相当ストレスを軽減させた。脂質コアの近傍に表在性の石灰化が存在すれば、脂質コア表面の相当ストレスは軽減した。血管内超音波の長軸再構築画像で観察しえたプラーク破綻像での検討でも、破綻臨界厚は症例ごとに大きく異なっていた。以上によりプラーク破綻に至る際の線維性被膜厚は、プラークの構造、特に近傍の石灰化の程度の違いにより、プラークごとに大きく異なることを示し、単に線維性被膜の厚さを測定するだけではプラークの不安定性を評価できるものではないことが示唆された。
リンパ球腫瘍化にかかわるインターフェロン系転写因子IRF-4を標的とした創薬研究

インターフェロン制御因子-4(IRF-4)はIRFファミリーに属する転写因子であり、IRFに共通するDNA結合領域を通じてISREとよばれる配列に結合する。申請者はランダムオリゴマーを用いたIRF-4の至適結合配列の検索を通じて、ISREの配列によってはIRF-4とIRF-1は拮抗する関係にあることを見出した。IRF-4の結合の至適配列(ISRE-SAAB1)をプロモータにもつ遺伝子においてIRF-4はIRF-1による転写活性化を効果的に阻害する。そこからISRE-SAAB1の下流につないだレポーター活性の回復を指標としてIRF-4の阻害物質を(財)微生物化学研究会微生物化学研究センターと連携して微生物生理活性物質の中から見出すことを目標として開始した。実施に当たっては、HeLa細胞を用い、陽性コントロールとしてIRF-1cDNA単独導入を、そこにIRF-4の阻害効果が現れるものとしてIRF-1,IRF-4cDNA同時導入をおこなった。微生物生理活性物質の効果の判定はレポーター遺伝子の回復を指標とした。放線菌を中心とした土壌細菌を各種分離培地で1ヶ月に約120株以上を分離選別し2-3種の生産培地を用いることで現在までに1435検体のスクリーニングを行ってきた。その結果、IRF-4の中等度の阻害活性を示した12サンプルを得た。そのうちの1サンプルについてはHPLCを3回繰り返すことで活性のあるピークを得て、その同定作業が現在進行中である。一方で、より強い活性のあるサンプルの探索のために更に検体を増やしてスクリーニングを行っている。
看護学生の実践的コミュニケーション能力の獲得に向けた段階的教育プログラムの検討

【目的】看護学生がコミュニケーションで困難に感じる場面とどのようなコミュニケーションを身につけたいかを明らかにする。【方法】看護学生180名に質問紙調査を実施した。質問紙の内容は臨地実習でコミュニケーションを困難に感じた場面とどのようのコミュニケーションを身につけたいと思っているか等であった。【結果】看護学生が臨地実習で困難と感じたコミュニケーションの相手は患者68名、看護師17名、実習指導教員4名、患者の家族3名であった。患者とのコミュニケーションで困難な場面は、〈沈黙〉〈生死に関係する話題〉〈構音障害のある患者〉〈幻聴や幻覚のある精神疾患をもつ患者〉であった。この場面をあげてた理由として、〈沈黙〉では、気まづくていたたまれない、患者に不快な思いをさせているのはないかなどの理由であった。〈生死に関係する話題〉では、人生経験の学生がどのように答えたらよいかわからない、コメントがみつからない、寂しいという理由であった。〈構音障害のある患者〉では、患者の言葉が聞き取れなく申し訳ない、何度も患者に聞き直すと患者に悪いと思っていた。〈幻聴や幻覚のある精神疾患を持つ患者〉では、その症状に対してどのように関わるかを戸惑っていた。また、このような経験を通して看護学生は〈傾聴〉〈臨機応変〉に対応できるようにしたいと願っていた。倫理委員会で承認を得るのに時間がかかり、十分な分析に至っていない。臨床が求めるコミュニケーションと看護学生の現状のコミュニケーションの違いを明らかにするために、今回の看護学生のコミュニケーションの結果と指導看護師が新人のコミュニケーションをどのように捉えているかの結果を比較する。本研究の目的は看護学生が困難に感じるコミュニケーションの場面とその内容、学生のEmotional Intelligence(EI)のレベルを明らかにする。看護学生のEIを測定するための質問紙Emotional Quantient Scale(EQS)と学生が体験したコミュニケーションの困難についての内容を明らかにするために半構造化面接を行った。その結果、学生のEIの各領域の平均得点(標準偏差)は自己対応領域45.17(7.28)、対人体対応領域58.33(12.16)、状況対応領域41.33(14.79)であった。学生が患者とのコミュニケーションで困難とする場面は【不安を強く訴える】【患者の体調が悪い時】【沈黙】【言葉が聞き取りにくい時】であった。【不安を強く訴える】では、学生は患者のために何かしたいと思うが、不安を具体的に聞くことができていないことに気づき、具体的に不安の内容を聞くことがケアに繋がることを学んでいた。【体調が悪い時】【沈黙】【言葉が聞き取りにくい時】では、体調の悪い時に訪室することは患者に申し訳ない、【沈黙】があると患者は学生に何か喋らないといけないという気を遣わせる、【言葉が聞き取りにくい時】何度も患者に聞き返すことは患者に不快な思いをさせるといった思いがあった。初年度、当初予定していたように看護学生を対象にし、質問紙調査とインタビューより、看護学生のEIの特徴とコミュニケーションで困難に感じている内容を明らかにした。【はじめに】大学卒業まもない看護師が、対象に合わせてコミュニケーションを変化させることが重要であると気づいていると報告されている。新人看護師がこのような気づきをすることは、患者の健康問題の目標を達成するためには重要である。しかし、臨床の現場の看護師が、新人看護師に求めるコミュニケーションは明確になっていない。つまり、新人看護師の気づきのみでは、実践で発揮できるコミュニケーションとはどのようなものかが十分理解されず、実践的なコミュニケーションがとれないことが考えられる。そこで、平成28年度の目的は臨床看護師から新人看護師に求められるコミュニケーション技術を明らかにすることであった。【方法】新人看護師に求められるコミュニケケーション能力について文献検討し、そこから、質問紙を作成し、質問紙を調査することであった。対象は新人看護師教育に携わっている看護師(プリセプター、副師長、教育担当看護師)であった。倫理的配慮として、研究の主旨を説明し同意が得られたものを分析対象者とした。【結果】指導者から見て、新人看護師がコミュニケーションを上手くとっていないと思う場面は、患者との会話の場面が多かった。特に患者との会話のなかでも患者の病状が重い患者との会話、家族からの思いを聞く場面あった。また、新人に期待しているコミュニケーションとは、自分が聞きたいことを患者に聞くのではなく、患者の思いを推測した上で、患者とのコミュニケーションをとることであった。患者の思いを推測したコミュニケーションをとるためには、患者の話を聴く能力を身につけて欲しいと願っていた。アンケートの回収時期を設定したが、なかには、設定した時期以降にもデータが送られてきたため、全てのデータを分析できていない。【目的】今年度の目的は卒業時の看護師に求めるコミュニケーションを明らかにすることである。【対象】、指導者92名。【方法】質問紙調査法。質問紙の内容は、新人看護師のコミュニケーションが気になった場面、その具体的な内容、卒業時に身につけて欲しいコミュニケーションであった。【結果】新人看護師のコミュニケーションが気になった場面では、看護師との会話が58件、患者との会話が23件、医師との会話が8件、家族との会話が3件であった。

看護師との会話で気になる内容は新人看護師が自分の考えや思いを先輩看護師に伝えない、報告・連絡・相談がないなどであった。医師との会話で気になった内容は、新人看護師は患者の状態を報告するが、その報告内容が相手に理解してもらえるような報告ではないということであった。患者との会話で気になった内容は、敬語が使えない、患者の思いを推測した会話ができないなどであった。家族との会話で気になった内容は、決められた通りのコミュニケーション、家族から質問され、指示を確認せずに答えていたなどであった。卒業時に身につけていて欲しいコミュニケーションは、報告・連絡・相談はできるようになっていて欲しい。苦手な人とでも話すことができる。要点をおさえた報告ができる。話をよく聴く。相手のことを知りたいという思いを持って欲しい、相手の立場になり、相手の立場の思いを推測する、共感するなどがあがっていた。コミュニケーションそのものではないが、社会人としての態度を身につけて欲しいという内容もあった。指導看護師からのアンケートの回収率が低く、現在も対象者を増やして調査しているため。【目的】看護学生がコミュニケーションで困難に感じる場面とどのようなコミュニケーションを身につけたいかを明らかにする。【方法】看護学生180名に質問紙調査を実施した。質問紙の内容は臨地実習でコミュニケーションを困難に感じた場面とどのようのコミュニケーションを身につけたいと思っているか等であった。【結果】看護学生が臨地実習で困難と感じたコミュニケーションの相手は患者68名、看護師17名、実習指導教員4名、患者の家族3名であった。患者とのコミュニケーションで困難な場面は、〈沈黙〉〈生死に関係する話題〉〈構音障害のある患者〉〈幻聴や幻覚のある精神疾患をもつ患者〉であった。この場面をあげてた理由として、〈沈黙〉では、気まづくていたたまれない、患者に不快な思いをさせているのはないかなどの理由であった。〈生死に関係する話題〉では、人生経験の学生がどのように答えたらよいかわからない、コメントがみつからない、寂しいという理由であった。〈構音障害のある患者〉では、患者の言葉が聞き取れなく申し訳ない、何度も患者に聞き直すと患者に悪いと思っていた。〈幻聴や幻覚のある精神疾患を持つ患者〉では、その症状に対してどのように関わるかを戸惑っていた。また、このような経験を通して看護学生は〈傾聴〉〈臨機応変〉に対応できるようにしたいと願っていた。倫理委員会で承認を得るのに時間がかかり、十分な分析に至っていない。今年度の目的は卒業時の看護師に求めるコミュニケーション技術を明らかにするために実態調査を行う。方法は新人看護師の指導にあたっている看護師に対し、質問紙調査を行う。
大学制度・運営に関する経済分析-日欧米比較研究

大学機構の行動を市場経済の観点から分析する仕事は、経済学の中で未だ研究が十分に行われていない分野であることが、本研究の基本的動機であった。市場行動を踏まえた理論的、実証的分析研究により得られた主な結果は次の通りである。(1)大学機構行動の経済分析においても、市場競争的枠組みは基本的に有効な分析手法となりうる。とくに、大学教育サービスに対する需要・供給、教員行動、大学の複数サービス「生産」の効率的資源配分分析などにおいて有効である。(2)しかし、大学機構の非営利性と性格の異なる資金供与者(学生、中央・地方政府、寄付者など)の大学運営に対する役割が個々に相違することが、大学の市場競争的分析枠組みに対して、特殊な性格を持ち込むことになる。ゼロ・サム資源配分下での複数目的最大化行動、学部間・学部大学院間・教育研究間等での資金相互補助Cross Subsidization)などの問題である。(3)大学教育需要行動については、基本的に市場経済的分析枠組み(人的資本理論など)で説明可能であるが、日本における需要増加傾向には、情報ギャップ(経済環境変化に対する需要側の認識の遅れ)が個人的・社会的資源配分ロスをもたらしている。(4)日本の大学機構の行動成果が不十分との一般的評価(大学審議会など)については、制度的原因による蓋然性が強い。慣行的学部自治、教員の身分保証など。(5)学問の自由を守りつつ大学機構の成果改善のためには、個別大学・学部の日常的機能(とくに教育、研究活動)について、相互に比較可能な基準に基づく情報開示がすべての施策に共通する基本的要素となる。「研究の目的」に関する研究実績:大学の緒教育研究活動に対する資源配分については、1.市場競争パラダイム(Hocnnack)あるいは通常の目的最大化行動パラダイム、が適用可能なことが分かった。しかし、大学の場合、その構成員の多様性からくる行動目的の多様性、授業料以外の種々の収入源への依存性、資源制約あるいは予算制約の不明確性、構成員間(特に学生と教員との間)での情報の偏在性などの特性が存在し、さらに教育研究活動が個人および社会にとっての人的資源への投資と考えられることに着目し第3のパラダイム「人的資本市場パラダイム」を追加することで基本的分析枠組みを完成。「本年度の研究実施計画」に関して:1.日欧米の幾つかの主要な大学について、組織運営関連の資料を収拾し、相互に比較検討する中で、上の分析パラダイムの適合性の検討および修正パラダイムの設定を行った。2.既存パラダイムおよび分析モデルの適合性について、幾つかの大学についてレビューを実施し、新たなパラダイムの設定およびモデルの修正等を行った。2年次目の研究実施計画:以上の分析パラダイムから導かれた共通モデルに基づいて、日欧米の大学等の目的、組織、運営、実績の比較分析を行い、それらの間に存在する緒特徴および日本の大学機能の問題点の摘出および政策提言を行う。

(3)大学教育需要行動については、基本的に市場経済的分析枠組み(人的資本理論など)で説明可能であるが、日本における需要増加傾向には、情報ギャップ(経済環境変化に対する需要側の認識の遅れ)が個人的・社会的資源配分ロスをもたらしている。(4)日本の大学機構の行動成果が不十分との一般的評価(大学審議会など)については、制度的原因による蓋然性が強い。慣行的学部自治、教員の身分保証など。(5)学問の自由を守りつつ大学機構の成果改善のためには、個別大学・学部の日常的機能(とくに教育、研究活動)について、相互に比較可能な基準に基づく情報開示がすべての施策に共通する基本的要素となる。
Ｇタンパク質共役受容体の細胞内・細胞間クロストークと疾患／制御

Gタンパク質共役受容体の細胞内・細胞間クロストーク/脱感作と制御を検討した。具体的には、1)臓器保護的Gs共役受容体による臓器障害的Gq/13共役受容体系へのRhoGDIリン酸化を介するクロストーク機構を解明した。2)β受容体に代表されるGs共役受容体の脱感作を解析し、新規NO供与体による脱感作を担うGPCRキナーゼ2のNO化と脱感作の抑制を初めて明らかにし、NO系とGPCR系のクロストークを示した。3)AT1をモデルとする臓器障害シグナルに対して、ARBのdual action、すなわちAT1に対するインバースアゴニスト活性及び脂肪細胞/マクロファージ系に対する抗炎症作用を定量的に解明した。1)臓器保護Gs受容体シグナルのクロストークと脱感作による破綻:Gs共役レセプター群がGq/G13共役レセプターシグナルに対し抑制的にクロストークし臓器保護に作用するメカニズムを検討した。1Gq/G13共役レセプターシグナル抑制と新規同定したRhoGDIαリン酸化とには相関関係検討。(1) RhoGDIαリン酸化によるRhoAの抑制はRac/Cdc42では観察されず特異的であることが明らかとなった。(2) Gq/G13共役レセプター刺激による臓器障害シグナルは、細胞形態変化と連動し、Gs共役受容体刺激によるRhoGDIαリン酸との相関が観察された。2Gs共役受容体持続的活性化と脱感作機構検討。(1) GRK活性化はGs共役レセプターの脱感作現象と相関し受容体の局在変化(internalization)を生じた。3GRKに対するNO供与体によるnitrosylationによる脱感作抑制検討。(1)NO産生を生じないがnitrosylationを生じる新たな化合物を合成した。(2)本化合物はin vitroおよびintact細胞において、GRK2をnitrosylationした。(3)相関してβアドレナリン受容体の脱感作を抑制した。GRK2を標的とする治療戦略はGs共役受容体の脱感作を背景とする病態に対して有用である可能性が示された。2)AT1をモデルとするダイマー形成と臓器障害シグナル:臓器障害例では、AT1ダイマー形成と臓器障害シグナル増強が報告されたがシグナル変化の詳細は必ずしも明らかではない。1培養細胞にAT1あるいはダイマー形成部位とされるQ315変異体を発現しシグナルの変化を検討し差異を観察した。2またARBによる抑制の差異を観察した。1)Gs共役受容体シグナルクロストーク/脱感作と制御・局在可視化:1疾患モデル細胞として、線維芽細胞を用いて臓器障害シグナルであるRhoの抑制/ストレスファイバー形成の抑制とroundingで代表される形態変化と新規同定したRhoGDIαリン酸化との間に相関があることを確認した。2活性化したRhoAは、Aキナーゼによってリン酸化されたRhoGDIaとともに細胞内に局在することを確認した。3Gs共役受容体の脱感作と連動したシグナル分子の時間・空間的変化を可視化の基礎検討:脱感作とともに、受容体のリン酸化、アレスチン移行、受容体の内在化を観察した。4種々のNO供与体によるGRKのnitrosylationによる脱感作抑制の検討:(1)種々のNO供与体によるGs共役受容体脱感作抑制とGRKの化学修飾(nitrosylation)との相関を検討した。(2)nitrosylation作動薬剤の合成・スクリーニングを行い特異性と構造活性相関を検討した。2)AT1をモデルとする臓器障害シグナルとメタボリックシンドロームモデルでの検討:1ダイマー形成部位とされる部位(Q315)の変異体を用いてマクロファージモデルでの臓器障害シグナルへの影響を検討した。2共培養系を用いた検討で、細胞間シグナルクロストークとこれへの影響を確認した。1)Gs共役受容体シグナルクロストーク/脱感作と制御・イメージング:1RhoAとRhoGDIの変異体を用いRhoGDIのリン酸化が主たるシグナル抑制制御機構であることを解明した。2Gs共役受容体の脱感作とシグナル分子の解析:(a)V2受容体の新規疾患変異体を発見解析し、アゴニストによる脱感作とシャペロン効果を検討した。(b)連動するarrestinなどの局在変化、受容体分子の内在化をイメージングした。3NO供与体によるnitrosylationによる脱感作抑制を多数の新規合成化合物で検討し、構造活性相関を検討した。今後の分子標的薬創薬と検証ツールへの応用が期待される。2)AT1をモデルとする臓器障害シグナルとメタボリックシンドロームモデル系での検討。1AT1発現マクロファージと脂肪細胞の共培養系を作成、パラクライン細胞間クロストーク、炎症マーカーの作動の検討開始。2ARBのdual action、すなわちAT1に対するインバースアゴニスト活性及び脂肪細胞に対する抗炎症作用を定量解析した。3さらに抗Mets作用が期待されるアルドステロン拮抗薬、インスリン抵抗性改善薬の効果を検討が可能となった。今後、動物モデルへの応用を含め、AT1とインスリン抵抗性惹起機構との相関と治療法開発への示唆を得ることが期待される。また、マクロファージの新規共培養系による疾患メカニズム解析への展開も期待される。

具体的には、1)臓器保護的Gs共役受容体による臓器障害的Gq/13共役受容体系へのRhoGDIリン酸化を介するクロストーク機構を解明した。2)β受容体に代表されるGs共役受容体の脱感作を解析し、新規NO供与体による脱感作を担うGPCRキナーゼ2のNO化と脱感作の抑制を初めて明らかにし、NO系とGPCR系のクロストークを示した。3)AT1をモデルとする臓器障害シグナルに対して、ARBのdual action、すなわちAT1に対するインバースアゴニスト活性及び脂肪細胞/マクロファージ系に対する抗炎症作用を定量的に解明した。(1)GPCRシグナルとクロストークについては、長年継続してきた研究の基盤を有する。(2)RhoGDIのリン酸化によるRhoAの抑制を確認したことが基盤となっている。(3)GRK2のnitrosylationによる脱感作機構について、使用する化合物のNOガス産生が問題であったが、NOを産生しない化合物の合成によりノイズのない実験が可能となった。また、構造活性相関の検討が可能となった。内分泌学、分子生物学、内科学、薬理学、GPCRシグナル制御と疾患1)Gq/G13共役受容体シグナルの制御のメカニズムのひとつとして、Gs共役受容体シグナルによる抑制的に作用するクロストークが存在する。その機序は長い間AキナーゼによるRhoAのリン酸化とGDIaによる捕捉であると考えられてきた。我々の検討の結果は、GDIのリン酸化がクロストークポイントであることを明らかにした。だが、RhoAのリン酸化も同時に存在するか、RhoAとRhoGDIのリン酸化が互いに影響するかについては明らかでない。今後、RhoAのリン酸化が生じる条件とシグナルへの影響の有無を検討することが重要である。2)nitrosylationを生じる化合物の構造活性相関を明らかにすることにより、さらにメカニズムへの示唆が得られることが期待される。(1)GPCRシグナルのクロストークについて基盤となるシグナルの特異性についての検討を長年行ってきた。また、その基盤となるGタンパク質と疾患について検討を行ってきた。(2)GRK2のnitrosylationによる脱感作抑制については議論があったが、その一因はnitrosylationを生じる薬剤は同時にNOを産生することで、NOガスとnitrosylationの作用を区別することが困難であった。nitrosylationを生じるがNOガスを生じない化合物を合成することに成功し(大和田教授グループ)、この問題を解決することが可能となった。1)Gs共役受容体シグナルによるGq/13共役受容体シグナルの抑制のクロストークポイントは、今までRhoAのリン酸化と抑制にあると考えられてきた。我々のデータはRhoGDIのリン酸化がその機序であることを示唆した。しかし、RhoAのリン酸化の存在と機能変化の有無については必ずしも明らかではない。今後、RhoGDIのリン酸化とRhoAのリン酸化が相乗的に作用するのかについて検討を進める。2)GRK2のnitrosylationによる抑制を観察したが、nitrosylationを生じる化合物の作用特異性についての検討が重要である。
レーザ誘起プラズマ分光法による水素の3次元定量マッピング法の確立

レーザ誘起プラズマ分光法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy: LIBS)によって簡便かつ迅速に材料中の水素をマイクロメータスケールで3次元的に定量表示する手法を確立し、材料の性能向上につながる知見を得ることができる汎用的な水素分析法の実現を目指す。
ケミカルヒートポンプドライヤーの可能性の探究

資源・エネルギー問題ならびに環境問題の観点から、本申請者は工業的に熱ロスが多いとされる乾燥プロセスに対して、全く新しい省エネルギーかつ環境にやさしい乾燥機システムを新奇ケミカルヒートポンプドライヤーとして提案した。本研究では、新奇ケミカルヒートポンプドライヤーの性能向上の検討を実験およびシミュレーションにより行い、本ケミカルヒートポンプドライヤーの可能性の探究すなわち本新奇乾燥システムの実稼動性能を明らかにすることを目的とした結果、下記のことが明らかとなった。実験的検討では、前年度で得たケミカルヒートポンプの乾燥プロセスへの適用の指針に基づき、乾燥システムに最適と考えられる2種の反応系-酸化カルシウム系反応材、硫酸カルシウム系反応材、について、改良型熱重量分析装置およびケミカルヒートポンプドライヤー試作装置により、稼動モードの実験的、理論的検討を行った。その結果、酸化カルシウム系反応材では、従来実験的には不可能であった蓄熱課程における低温側反応器(この場合凝縮器)における熱回収により、本ケミカルヒートポンプドライヤーの最高理論効率である1.8が可能となることを試作装置により実験的に示すことができた。硫酸カルシウム系反応材については、熱重量分析装置により新たに反応平衡論がおよび速度論を提案すると共に、試作装置によるケミカルヒートポンプとしての稼動が可能であることが示された。システム設計に関しては、高効率乾燥システムとして、上記の反応材を用いたケミカルヒートポンプドライヤーシステムを各種乾燥条件を考慮して熱力学的、乾燥工学的およびエネルギー工学的に検討して、工業乾燥プロセスへの適用を仮定して設計した。その結果、セラミックス乾燥を例とした場合には、現在のエネルギー効率が約30%のところを理論的には約80%まで上げることができ、エネルギーコストも約3分の1まで削減できる可能性が示された。資源・エネルギー問題ならびに環境問題の観点から、工業乾燥プロセスの省エネルギー化を目指し、申請者らが提案したケミカルヒートポンプドライヤーの可能性の探究を行った。13年度は、乾燥システムに最適なケミカルヒートポンプシステム用反応系ならびにその稼働モードの実験的、理論的基礎検討を行った。1.TGによるケミカルヒートポンプドライヤー用反応材活性の検討本ステップでは、ケミカルヒートポンプドライヤーに用いる反応材の反応工学的検討を行った。市販TGおよびケミカルヒートポンプドライヤー作動状態を再現できる改造密閉系TGにおいて、適用可能性の高い酸化カルシウム系および硫酸カルシウム系の反応活性の検討を行った。その結果、反応活性すなわち反応率、反応速度ならびに反応温度、反応熱量等を考慮して、400度レベルの熱源が確保できる場合および温度に直接関係しない電気、ガス等のエネルギー源が存在する場合には、酸化カルシウム系反応材が高効率に使用でき、100度レベルの熱源に対しては、硫酸カルシウム系反応材が蓄熱密度が下がるものの使用可能であることがわかった。2.システム設計高効率乾燥システムとして、1.で決定した反応材を用いたケミカルヒートポンプドライヤーシステムを、各種乾燥条件を考慮して熱力学的、乾燥工学的およびエネルギー工学的に検討して設計した。3.ケミカルヒートポンプ実験および検討本ステップでは、ケミカルヒートポンプドライヤーシステムのベースとなるケミカルヒートポンプドライヤー単体装置を2.において設計したシステムに基づき試作し、装置工学的に最適ケミカルヒートポンプ構築の検討を行った。本年度は基礎実験を行い、蓄熱されたエネルギーが、放熱過程において酸化カルシウム系では100°Cレベルの熱風および0°Cレベルの冷熱の同時生成が可能であり、硫酸カルシウム系では100°Cレベルの温熱および5°Cレベル冷熱の同時生成が可能であることが示された。