hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
4級アンモニウムトリフラート系非アルミネート室温溶融塩からの金属電析プロセス

本研究では、水溶液からでは電析が困難な卑金属を電析するための電析浴の溶媒として、新しいアンモニウムイミド系室温溶融塩であるtrimethyl-n-hexylammonium bis((trifluoromethyl)sulfonyl)amide (TMHATf_2N)を用いることを目的とした。室温溶融塩TMHATf_2Nを合成し、金属塩および金属化合物を溶解した浴について、サイクリックボルタンメトリーおよび定電位電解を行い、室温溶融塩中での金属の酸化還元挙動について調べるとともに、電析物の分析を行った。その結果、以下の知見を得た。(1)銅、ニッケル、亜鉛、マグネシウムイオンを含むTMHATf_2Nのサイクリックボルタモグラムには、各金属化学種の酸化還元反応に起因する電流が観測され、定電位電解によって当該金属をカソード上に単体で析出させることができた。電析銅は金属光沢を有したが、電析ニッケルおよび亜鉛は黒ずんだ外観であった。また、電析マグネシウムはデンドライト状であった。(2)室温溶融塩中では1価の銅イオンが安定であり、銅の電析は1価のイオンから起こった。(3)TMHATf_2Nに四塩化チタンを溶解した浴のサイクリックボルタモグラムには、チタン化学種の酸化還元反応によると思われる電流が観測された。しかし定電位電解によって金属チタンを得ることはできなかった。(4)1価の銅イオンCu+とマグネシウムイオンMg2+を含むTMHATf_2N浴から電析を行ったところ、CuおよびMgをともに含む合金電析物が得られた。EPMA分析によるMg含有率は約23at.%であった。X線回折ではCuの回折のみがみられたため、CuにMgが固溶していると考えられた。(5)亜鉛イオンZn^<2+>とマグネシウムイオンMg^<2+>を含むTMHATf_2N浴から電析を行ったところ、同様にZn-Mg合金電析物を得た。4級アンモニウムカチオンとイミドイオンであるbis((trifluoromethyl)sulfonyl)amideアニオン(Tf_2N-)からなる室温溶融塩を金属の電析媒体として使用することを目標とし、銅、ニッケル、亜鉛、マグネシウムの酸化還元挙動について調べた。電解は三電極法により行い、参照電極には溶融塩中に15mM I_2と60mM(n-Pro)_4NIを溶解しPt線を浸漬したPt/I-,I_3-電極を用いた。電解浴の温度はいずれも50°Cとした。Cu(Tf_2N)_2を含む溶融塩では、電極の金属銅と溶融塩中のCu(II)の間の酸化還元反応によりCu(I)が生成し、電解によりCu(I)から金属銅の析出が認められた。Ni(Tf_2N)_2を0.05M含む溶融塩のサイクリックボルタモグラムには、ニッケルイオンを含まないときには見られなかった明瞭なカソードピークが約-1.2Vvs.I-/I_3-、アノードピークが1.2Vに観測された。これはニッケルイオンの酸化還元反応によるものと思われる。作用極にCu板、対極にNi板を用い、電位-1.2Vで定電位電解を行ったところ、黒色の電着物を得た。X線回折からこの電析物が金属ニッケルであることを確認した。またZn(Tf_2N)_2を0.05

M含む溶融塩のサイクリックボルタモグラムにも、溶融塩中の亜鉛イオン種の酸化還元反応によると思われるいくつかの電流ピークが見られた。作用極にCu板、対極にNi板を用いて電位-1.2Vで定電位電解を行い、得られた黒色の電着物をX線回折で測定した結果、金属亜鉛の電析を確認した。Mg(Tf_2N)_2を0.05M含む溶融塩のサイクリックボルタモグラムには、約-2.6Vにマグネシウムイオンを加えたことによると思われる還元電流ピークが見られた。作用極にCu板、対極にマグネシウムリボンを用いて電位-2.6Vで定電位電解を行ったが、作用極、対極ともに重量変化は見られなかった。マグネシウムの電析には浴条件や電析電位のさらなる最適化が必要であると思われる。本研究では、水溶液からでは電析が困難な卑金属を電析するための電析浴の溶媒として、新しいアンモニウムイミド系室温溶融塩であるtrimethyl-n-hexylammonium bis((trifluoromethyl)sulfonyl)amide(TMHATf_2N)を用いることを目的とした。室温溶融塩TMHATf_2Nを合成し、金属塩および金属化合物を溶解した浴について、サイクリックボルタンメトリーおよび定電位電解を行い、室温溶融塩中での金属の酸化還元挙動について調べるとともに、電析物の分析を行った。その結果、以下の知見を得た。(1)ニッケル、亜鉛、マグネシウムについて、各金属イオンとTf_2Nアニオンからなる塩を合成し室温溶融塩TMHATf_2Nに溶解することによって、各金属イオンを含む浴を調製することができた。それぞれのサイクリックボルタモグラムには金属化学種の酸化還元反応に起因する電流が観測され、定電位電解によって当該金属をカソード上に単体で析出させることができた。電析ニッケルおよび亜鉛は黒ずんだ外観であった。また、電析マグネシウムはデンドライト状であった。(2)TMHATf_2Nに四塩化チタンを溶解した浴のサイクリックボルタモグラムからは、チタン化学種の酸化還元反応によると思われる電流が観測された。しかし定電位電解では、金属チタンを得ることはできなかった。(3)1価の銅イオンCu^+とマグネシウムイオンMg^<2+>を含むTMHATf_2N浴から電析を行ったところ、CuおよびMgをともに含む合金電析物が得られた。EPMA分析によるMg含有率は約23at.%であった。X線回折ではCuの回折のみがみられたため、CuにMgが固溶していると考えられた。(4)亜鉛イオンZn^<2+>とマグネシウムイオンMg^<2+>を含むTMHATf_2N浴から電析を行ったところ、同様にZn-Mg合金電析物を得た。
反射型液晶パネルにおけるセルパラメータの高精細二次元測定・解析装置の開発

(1)液晶パネルに対する4種類の偏光状態の透過強度に基づくストークスパラメータから液晶層の厚み,分子配向におけるねじれの角度,基板からの立ち上がり角度であるプレティルト角等のパラメータを求める手法を反射型液晶パネルに適用するための理論解析を発展させ,液晶セルパラメータを演算により求めるための理論式を確立することができた。(2)反射型液晶パネルにおける液晶層の厚み、ねじれの角度、及びプレティルト角等のセルパラメータを測定し解析を行う装置を設計した。次に,この設計指針に基づき装置の試作を行うと共に,その特性の評価を行った。また,実パネルに近いサンプルを用いて解析を行った結果,実験室的な検証を行うことができた。さらに,得られた結果について考察を加えると共に,特性のさらなる改善のための指針を得ることができた。(3)以上の研究成果に基づき,光学測定部,データの処理及び解析部,装置の測定制御部を統合することで,液晶層の厚み,ねじれ角,プレティルト角等のセルパラメータを各画素内での分布として同時に測定することができた。さらに,その結果を立体画像で表示することができる液晶セルパラメータの二次元測定及び表示装置を構成することができた。(4)本研究において構成した反射型液晶パネルにおけるセルパラメータ解析装置を実際の反射型液晶パネルに適用し,測定・評価を行うと共に,具体的な問題点等を抽出し考察を加えることで,実用機に近い装置を構成することができた。(5)以上の研究結果を取りまとめ,本研究課題の総括を行った。1.液晶パネルに対する4種類の偏光状態の透過光強度に基づくストークスパラメータから液晶パネルにおける液晶層の厚み,分子配向における捻れの角度等のパラメータを求める手法を反社型液晶パネルに適用するための理論解析を行った。反射型液晶パネルに適用するためには,ハーフミラー及び液晶層に対してジョーンズ行列による解析を行うことで,従来の透過型液晶パネルに対応するストークスパラメータを用いた液晶セルパラメータ解析手法を反射型液晶パネルに拡張する理論式を導出した。2.白色光源,干渉フィルター,偏光子,ハーフミラー,反射型液晶パネル,1/4波長板,検光子,CCD撮像素子からなる反射型液晶パネルにおけるセルパラメータの測定及び解析を行う装置を設計し,試作を行った。各波長に対応する干渉フィルター及び1/4波長板としてバビネ・ソレイユ補償板を用いることで,多波長の光源を用いた場合に対応する測定を行うことができ,また近赤外の波長領域にも対応できるような構成とした。3.データの処理及び解析を行うためのプログラムを作成し,試作した光学測定部及び装置の測定制御部とを統合することで,反射型液晶パネルにおける液晶層の厚み,分子配向のねじれ角等のセルパラメータを二次元分布で同時測定し,その結果を立体画像で表示する装置を構成し,この装置の特性の評価を行うと共に解析結果と合わせ実験室的な検証を行った。4.本研究において構成した反射型液晶パネルにおけるセルパラメータ解析装置を実際の反射型液晶パネルに適用した場合の問題点等を抽出し,考察を行った。5.以上の研究結果を取りまとめ,問題点や改善すべき点等について検討し,次年度に向けて特性の一次評価を行った。1.これまで液晶パネルに対する4種類の偏光状態の透過光強度に基づくストークスパラメータを用いて,透過型液晶パネルにおける液晶層の厚み,液晶分子配向における捻れの角度等のパラメータを求める手法について研究を行ってきたが,この手法を反射型液晶パネルに適用するために解析理論をさらに発展させ,反射型液晶パネルにおけるセルパラメータを演算する理論式を導出し,さらにパネルの表面における反射の効果も含めた解析手法を確立した。2.白色光源,種々の波長に対応する干渉フィルター,偏光子,ハーフミラー,反射型液晶パネル,バビネソレイユ補償板による1/4波長板,検光子,CCD撮像素子を用いて,近赤外の波長領域を含む多波長の光源に対する反射型液晶パネルのセルパラメータを測定し解析を行う装置を作製し,その特性を評価すると共に,解析結果について実験室的な検証を行った。

3.上記の光学測定部に,データの処理・解析部及び装置の測定制御部を統合することで,カラーフィルタに依存せずに反射型液晶パネルにおける液晶層の厚み,液晶分子配向のねじれ角,プレチルト角等のセルパラメータを二次元分布で同時測定し,その結果を立体画像で表示する装置を構成することができた。4.本研究において構成した反射型液晶パネルにおけるセルパラメータ解析装置を実用されている反射型液晶パネルに適用することで,具体的な問題点等について考察を加えると共に,特性のさらなる改善のための指針を得ることができた。5.以上の研究結果を取りまとめ,問題点や改善すべき点等について検討し,次年度に向けて特性の二次評価を行った。(1)偏光子・検光子及び1/4波長板を用いて液晶セルの透過光の偏光状態からストークスパラメータを求め、理論解析を行うことで反射型液晶パネルのセルパラメータを得ることを目的として,従来の透過型液晶パネルに適用していたストークスパラメータ法による液晶セルパラメータ解析手法を反射型液晶パネルに適用するための理論解析を発展させ,液晶セルパラメータを演算により求めるための理論式を確立することができた。(2)反射型液晶パネルにおける液晶層の厚み、液晶分子配向における捻れの角度、及び液晶分子が基板面から立ち上がる角度であるプレティルト角等のセルパラメータを測定し解析を行う装置を設計した。次にこの設計指針に基づき装置の試作を行うと共に,その特性の評価を行った。また,実パネルに近いサンプルを用いて解析を行った結果,実験室的な検証を行うことができた。さらに,得られた結果について考察を加えると共に,特性のさらなる改善のための指針を得ることができた。(3)以上の研究成果に基づき,光学測定部,データの処理及び解析部,装置の測定制御部,を統合することで,液晶層の厚み,液晶分子配向のねじれ角,液晶分子が基板面から立ち上がる角度であるプレティルト角,等のセルパラメータを各画素内での分布として同時に測定し,その結果を立体画像で表示することができる液晶セルパラメータの二次元測定及び表示装置を構成することができた。この装置を実際の反射型液晶パネルに適用し,測定・評価を行うと共に,具体的な問題点等を抽出し考察を加えることで,実用機に近い装置を構成することができた。(4)以上の研究結果を取りまとめ,本研究課題の総括を行った。
予期せぬ技術利用停止（撤退）に対応できるレジリエントな環境エネルギーシステム戦略

エネルギー・環境技術に関わるレジリエントなシステム戦略の検討の方法論の構築とその適用を目的とし、過去のさまざまな技術の利用と停止(撤退)影響対処に関する基礎調査を行った上で、原子力発電、気候工学、都市エネルギーシステムを評価分析対象として採り上げ、研究期間全体を通じて以下のような研究を実施し成果を得た。1、将来において停止に追い込まれるリスクを考慮した原子力発電のレジリエントな利用戦略を導き出すための数理モデルを提示し、その適用を行った。原子力発電の外部費用や代替となる再生可能エネルギー発電等の設置費用といった種々のパラメータ別に費用面で望ましい利用と停止のパターンの提示を行うとともに、利用停止による悪影響を抑えるための節電の意義等を確認した。2、微粒子を成層圏に散布して温暖化を緩和する気候工学について、その実施後の利用停止に関わるレジリエンスの考察を行った。実施後の利用停止に伴う急激な気温上昇リスクは、この技術の実施規模に依存し、規模が小さければリスクが便益と比べて小さく済む可能性が高くなることを踏まえて、実施を開始する場合の規模の選択についてはさまざまな利用シナリオを俎上に載せて議論すべきとの示唆を得た。3、都市エネルギーシステムに関して、レジリエントかつサスティナブルな電力供給という観点から重視すべき要件を、文献調査に基づく考察を通して複数の指標群として整理した。各指標について2つの都市の状況を調査するとともに、両市のエネルギー担当者、学識経験者など計35名からのアンケート回答を得て、階層分析法を適用することによって各基準の重要度の重み付けを行った。その結果を踏まえて、両市における都市エネルギーシステムの効果的な改善方策を提示した。最終年度においては特に上記3点目に関する分析評価と成果のとりまとめに注力し、査読付きの英文学術誌論文(共著)として発表した。エネルギー・環境に関する技術には、導入時には予期・想定しなかった環境上・安全上の懸念が浮上して利用停止に追い込まれ、停止後にさまざまな影響・混乱をもたらすリスクがある。そこで本研究では、一部の技術が予期せず停止(撤退)することになったとしても健全性をできるだけ確保できるという意味でレジリエントな、エネルギー・環境技術全体としてのシステム戦略を検討することを目的とする。この目的の達成に向けて、平成27年度は、3年計画の初年度として、1、過去に生じた技術利用停止の影響に関する検証と、2、将来の利用停止リスクのある大規模技術の利用戦略に関するモデルを用いた分析評価について、それぞれ基礎的な調査研究を実施した。実施項目1、としては、エネルギー・環境関連製品の「工業統計調査」に基づく過去の出荷量減少の状況に関する体系的整理に加えて、ダイオキシン類規制による旧式廃棄物焼却炉のフェーズアウトの影響に関する文献調査等を行った。フェーズアウトの状況・特徴をさまざまな評価軸から明らかにし、国内において特に影響が大きかったと思われる技術として、(1990年代以降の)石綿製品と旧式廃棄物焼却炉、(2011年度から4年間の)原子力発電を抽出した。実施項目2、としては、対象技術として原子力発電を取り上げ、将来の大事故再発による全停止リスクを考慮した場合における原子力発電の利用戦略を、期待費用最小化原理に基づく電源構成モデルで導き出すための方法論を検討し、その適用を試みた。上記のいずれの実施内容も、停止(撤退)の可能性を考慮した場合のエネルギー・環境技術全体としてのレジリエントなシステム戦略を構築するための基礎的知見を与えるものと位置付けられる。国内における過去のエネルギー・環境技術のフェーズアウト事例を網羅的に調査し、それらの原因、特徴、影響等に関する基礎的検証を実施した。さらに、将来の大事故再発による利用停止リスクを考慮した場合の原子力発電の利用戦略について検討するための電源構成モデルの開発を行った。特に、後者の進捗は当初計画を超えて順調であった。実施1年目に得られた基礎的知見を受けて、2年目の平成28年度には、次の3点を具体的な実施項目として設定した。1、石綿製品の利用停止に着目し、それぞれの利用停止の規模・スピード、その代替状況等の追加的な調査を通して、利用停止をめぐる事前・事後の評価について詳しく分析する。2、原子力発電の利用停止に関して、主な代替技術として考えられる天然ガス燃焼発電との関係から、さまざまな利用停止の戦略(即時停止あるいは段階的フェーズアウト、事前予告の有無など)ごとに生じる主に費用面での影響について定量的に分析する。3、将来導入される可能性があるがその後の意図せぬ利用停止が懸念される気候工学技術を取り上げ、数理モデルを用いた分析を通して、利用停止の悪影響を軽減するための戦略を検討する。実施項目1、としては、米国環境保護庁による石綿の利用禁止に関する事前評価の内容の調査・整理と、日本を対象とした事後評価として石綿に関する政策研究に関する専門家であるOIC総合研究機構専門研究員の南慎二郎氏からの「日本における石綿製品のフェーズアウトと代替状況」の情報提供によって、知見を積み上げた。実施項目2、としては、数値シミュレーションにより、原子力発電の外部費用や代替となる天然ガス燃焼発電の設置費用などの種々のパラメータ別に費用面で望ましい利用停止のパターンの提示を行うとともに、利用停止による悪影響を抑えるための節電の意義について定量的に示した。実施項目3、としては、気候工学の導入開始後に停止された場合に生じうる急速な温暖化あるいは温室効果ガス削減の大幅実施による費用増加を抑制するための予防的な導入アプローチを提示し、それに従う場合/従わない場合の効果について気候変動の経済モデルを用いて分析した。この成果は国際学術集会において発表した。

石綿、原子力発電、気候工学といった個別技術に着目した利用停止(撤退)に関する調査分析には概ね予定通りの進展が見られた一方で、技術利用の意思決定規準といった、より包括的・大局的な考察には及ばなかった。また、本年度には研究の実施に注力したためにやむを得ない面はあるものの、学術論文の公表には至らなかった。実施12年目に得られた知見を受けて、3年目の平成29年度には、次の2点を具体的な実施項目として設定した。1、原子力発電と気候工学技術を対象として、実施後の予期せぬ利用停止(撤退)の悪影響を軽減するための技術戦略について、文献や数理モデル分析に基づく検討を通じて、政策的示唆を導く。2、レジリエントな技術システム戦略策定に関する基本方針、意思決定規準、重視すべき要件等について、文献、インタビューおよびアンケートによる調査を通じて整理・考察を行う。実施項目1、としては、連携研究者らとともに、気候工学のうちで特に太陽放射管理(微粒子を成層圏に散布して温暖化を緩和する方策)に着目した検討を行った。太陽放射管理の実施後の利用停止のリスク(急激な気温上昇)は、従来の主に気候学者による分析によって深刻に捉えられがちであったが、そのリスクは当該技術の実施の規模に依存し、規模が小さければリスクが便益と比べて小さく済む可能性が高くなることを踏まえて、実施を開始する場合の規模の選択については、さまざまな利用シナリオを検討の上、市民を含むさまざまなステークホルダーの関与による議論を行うべきとの示唆を得た。この成果は国際学術誌の論文(共著)として発表した。実施項目2、としては、大学院生とともに、レジリエントでかつサステイナブルなエネルギー供給という観点から重視すべき要件を文献調査に基づく考察によって得て、複数の指標群として整理した。その上で、自治体およびエネルギー事業者を対象としたインタビューおよびアンケートを実施することによって、それぞれの指標の現状値と政策上の重要度(ウエイト)について定量的な知見を得た。気候工学に着目した実施後の予期せぬ利用停止(撤退)を考慮した技術戦略については一定の進展が見られ論文発表に至った一方で、原子力発電に着目した分析については、発電技術の動学的変化を扱うための詳しい数理モデルの設計およびプログラミングは行ったものの、プログラミングソフトウェアの環境設定等に時間を要し、モデルの計算と分析の結果を得て十分な考察を行うには至らなかった。エネルギー・環境技術に関わるレジリエントなシステム戦略の検討の方法論の構築とその適用を目的とし、過去のさまざまな技術の利用と停止(撤退)影響対処に関する基礎調査を行った上で、原子力発電、気候工学、都市エネルギーシステムを評価分析対象として採り上げ、研究期間全体を通じて以下のような研究を実施し成果を得た。1、将来において停止に追い込まれるリスクを考慮した原子力発電のレジリエントな利用戦略を導き出すための数理モデルを提示し、その適用を行った。
ホローコーン噴霧基部液膜近傍のガス流動と液滴挙動の解明

YAGパルスレーザを光源としたレーザシート法および透過光による写真撮影を行いホローコーン噴霧基部の液膜の分裂状況を観察するとともに,従来ほとんど測定が行われていない噴霧基部の領域で分裂直後の液滴の挙動を位相ドップラー法で調べた.さらに,噴霧基部の円錐液膜の存在を考慮したホローコーン噴霧の数値解析を行い,実験と比較検討し,次の結論を得た.(1)渦巻噴射弁基部の円錐状液膜は,瞬間写真によると,液膜の平均形状は,噴口から離れるにしたがって広がり角が狭まり,液膜が分裂する高さにおける平均液膜形状の進行方向は肉眼観察による液膜の進行方向よりも,かなり内側を向いている.この形状は表面張力で関係づけられる.分裂時の液膜の進行方向と液滴の初速度の向きとは密接に関連しており,液膜形状が液滴の初期条件を決めるために重要である.(2)液膜の分裂点は液膜の進行方向に大幅に変動し,噴孔から分裂点までの距離は最大2倍程度変化する.液滴の初速度は,大きさ,方向ともばらつきが大きい.小さな液滴の中には,より大きな液滴の初速度の方向がばらついている範囲よりもさらに内向きにその初速度の方向をばらつかせて飛び出すものがある.すなわち,液滴の初速度の方向のばらつき具合は滴径に関係なく同じであるとは見なせない.(3)液膜の存在を考慮した数値解析では,液膜の流れによって誘起された空気流は,液膜の内側には循環流領域を形成し,液膜の外側に誘起された空気流は,液滴の進路を内向きに横切って,循環流領域の背後へ廻りこむ.このため,小さな液滴が選択的に中心部へ運び,実験で観察される滴径による分別の進行の大きな役割をはたしている.液膜の存在ならびに液滴初期速度の方向と大きさのばらつきを考慮した数値解析を行うことによって実際の噴霧の予測が可能となる.YAGパルスレーザを光源としたレーザシート法および透過光による写真撮影を行いホローコーン噴霧基部の液膜の分裂状況を観察するとともに,従来ほとんど測定が行われていない噴霧基部の領域で分裂直後の液滴の挙動を位相ドップラー法で調べた.さらに,噴霧基部の円錐液膜の存在を考慮したホローコーン噴霧の数値解析を行い,実験と比較検討し,次の結論を得た.(1)渦巻噴射弁基部の円錐状液膜は,瞬間写真によると,液膜の平均形状は,噴口から離れるにしたがって広がり角が狭まり,液膜が分裂する高さにおける平均液膜形状の進行方向は肉眼観察による液膜の進行方向よりも,かなり内側を向いている.この形状は表面張力で関係づけられる.分裂時の液膜の進行方向と液滴の初速度の向きとは密接に関連しており,液膜形状が液滴の初期条件を決めるために重要である.(2)液膜の分裂点は液膜の進行方向に大幅に変動し,噴孔から分裂点までの距離は最大2倍程度変化する.液滴の初速度は,大きさ,方向ともばらつきが大きい.小さな液滴の中には,より大きな液滴の初速度の方向がばらついている範囲よりもさらに内向きにその初速度の方向をばらつかせて飛び出すものがある.すなわち,液滴の初速度の方向のばらつき具合は滴径に関係なく同じであるとは見なせない.(3)液膜の存在を考慮した数値解析では,液膜の流れによって誘起された空気流は,液膜の内側には循環流領域を形成し,液膜の外側に誘起された空気流は,液滴の進路を内向きに横切って,循環流領域の背後へ廻りこむ.このため,小さな液滴が選択的に中心部へ運び,実験で観察される滴径による分別の進行の大きな役割をはたしている.液膜の存在ならびに液滴初期速度の方向と大きさのばらつきを考慮した数値解析を行うことによって実際の噴霧の予測が可能となる.噴霧基部の円錐液膜の存在を考慮したホローコーン噴霧の数値解析を行い,瞬間写真撮影や滴径-滴速度同時測定の実験結果と比較検討することにより,ホローコーン噴霧の分裂点近傍の状況やその後の液滴の分散の進行に関して,以下の知見が得られた.(1)渦巻噴射弁を定格噴射圧程度で使用した場合,基部円錐液膜は肉眼観察では直進するように見えるが,瞬間写真から求めた液膜の平均形状は,噴口から離れるにしたがって広がり角が狭まり,液膜が分裂する高さにおける平均液膜形状の進行方向は肉眼観察による液膜の進行方向よりも,かなり内側を向いている.(2)分裂時の液膜の進行方向と液滴の初速度の向きとは密接に関連しており,液膜形状が液滴の初期条件を決めるために重要である.(3)液膜の存在を考慮した数値解析では,液膜の流れによって誘起された空気流は,液膜の内側には循環流領域を形成し,液膜の外側に誘起された空気流は,液膜先端を少し過ぎたところで,液滴の進路を内向きに横切って,循環流領域の背後へ廻りこむ.(4)上述の液滴の進路を横切って内向きに流れる空気流が,小さな液滴が選択的に中心部へ運び,実験で観察される滴径による分別の進行に大きな役割をはたしている.そのため,液膜の存在を考慮した数値解析を行うことで,液膜近傍の空気流の状況や,滴径による分別の進行を適正に予測できるようになる.

(5)すべての液滴の初速度は,大きさ,方向とも一定であるという簡単な噴霧入力条件では,滴径と滴速度のばらつきの大きさの関係や,通過頻度空間分布などに関して妥当な予測結果を得られない.(6)本報で対象とした噴霧条件では,基部液膜の平均形状は,ほとんど表面張力によって決定されており,液膜内外の圧力差の効果は少ない.YAGパルスレーザを光源としたレーザシート法および透過光による写真撮影を行いホローコーン噴霧基部の液膜の分裂状況を観察するとともに,従来ほとんど測定が行われていない噴霧基部の領域で分裂直後の液滴の挙動を位相ドップラー法で調べた結果,以下のような結果が得られた.(1)液膜の分裂点は液膜の進行方向に大幅に変動し,噴孔から分裂点までの距離は最大2倍程度変化する.液膜の進行方向に垂直な方向の分裂点の変動は液膜進行方向の変動幅に比べてかなり小さい.(2)噴射圧が小さいときはチューリップ状の液膜を形成し,噴射圧を上げると円錐状の液膜を伴う噴霧を形成する.液膜の平均分裂位置は噴射圧を上げると噴孔に近づく.(3)小さな液滴の中には,より大きな液滴の初速度の方向がばらついている範囲よりもさらに内向きにその初速度の方向をばらつかせて飛び出すものがある.従って,液滴の初速度の方向のばらつき具合は滴径に関係なく同じであるとは見なせない.(4)滴径範囲別に見た場合,滴径にかかわらず液滴の初速度の大きさの平均値はほとんど同じである.また,初速度の大きさのばらつきの標準偏差も滴径による差は少ない.しかし,直径15μm以下の特に小さな液滴はそれより大きな液滴とはことなる特異な傾向を示す.
環論、組合せ論、表現論とその応用

吉野は院生の長行洋と共同で、非可換環上のBlowing-upを定義してその性質をしらべ、M.アルチンのある定理の一般化を得た。また、Cohen-Macaulay加群の分類論についての英文の著書を完成し、ケンブリッヂ大学出版局から平成元年度中にも出版する予定である。日比は環論と組合せ論の境界における仕事を精力的につづけ、多くの結果を得た。とくに今年度は有理凸多面体に含まれる或る有理点の数え上げから得られるCohen-Macaulay環がいつGorenstein環になるかという条件を決定した。このような有理点の数の研究はいわゆるEhrhart多項式の研究である。橋本は都立大の蔵野と共同で行っていた。一般行列の小行列式で生成されるイデアルが有理整数上に極小自由分解をもつための必要十分条件の研究を、一部は独力で更に押し進め、殆ど決定的な結果に近ずきつつある。また、林と共同で、標数によらない一般線型群の表現論の量子化に取り組み、Yang-Baxter作用素などについて良い結果を得た。三町は量子群の表現と直交多項式のq-アナログ等に関して、上智大の野海氏などと共に研究して多くの結果を得た。とくに、球関数のq-アナログとしての小q-ヤコビ多項式、対称大q-ヤコビ多項式、対称q-Hahn多項式等に、量子群の表現による群論的解釈を与えることに成功した。
非線形方程式の解法による行列の対角化法に関する研究

行列の固有値分解,特異値分解などの対角化法は,線形代数学における最も基本的な算法であり,かつ幅広い分野における重要な道具として利用されている.本研究課題では,行列の対角化問題を非線形方程式の解法に置き換え,ニュートン法によりすべての解を求める手法を提案し,これを超平面制約法と名付けている.ニュートン法の初期値の選定問題の回避策として,非線形方程式の制約条件である超平面の選定方法を提案しすべて解を求めることに成功している.行列の固有値分解,特異値分解などの対角化法は,線形代数学における最も基本的な算法であり,かつ幅広い分野における重要な道具として利用されている.本研究課題では,行列の対角化問題を非線形方程式の解法に置き換え,ニュートン法によりすべての解を求める手法を提案し,これを超平面制約法と名付けている.ニュートン法の初期値の選定問題の回避策として,非線形方程式の制約条件である超平面の選定方法を提案しすべて解を求めることに成功している.本研究課題では,固有値分解および特異値分解を非線形方程式の求解問題に置き換え,これをニュートン型反復法により解くことで,既存のアルゴリズムとは異なる新たな数値的特性をもったアルゴリズムを開発することが目的である.固有値分解および特異値分解の固有ベクトルおよび特異ベクトルはノルムの任意性をもつ.通常はノルムを1とする制約条件を加え,ベクトルを単位超球面上に制約する場合が多い.本課題では超平面上への制約を考える.ノルムの大きさは任意であるから超平面の法線ベクトルも任意に選ぶことができるため,これを制御パラメータとして利用する.この法線ベクトルを適切に選定することで,すべての固有ベクトルおよび特異ベクトルを求めるアルゴリズムを定式化した.定式化したアルゴリズムを超平面制約法と名付けた.超平面制約特異値分解法に関してはいくつかの収束定理の導出に成功した.ニュートン型反復で利用する非線形方程式のヤコビ行列の正則性に関する定理を導出した.またこのニュートン型反復の局所2次収束性に関する定理も導出した.さらには,超平面の法線ベクトルを既得の特異ベクトルで張る部分空間の直交補空間より選ぶことで,超平面制約特異値分解法が特異値分解を正しく計算できることを証明した.また,丸め誤差が印加するときの局所収束性に関する定理の一部を証明した.さらには,倍精度演算と多倍長演算を混合した計算アルゴリズムを考案し,その数値的特性を調べた結果,出力された特異値および特異ベクトルが倍精度の有効桁数すべてで正確に計算可能であることが分かった.本研究課題では,固有値分解および特異値分解を非線形方程式の求解問題に置き換え,これをニュートン型反復法により解くことで,既存のアルゴリズムとは異なる新たな数値的特性をもったアルゴリズムを開発することが目的である.固有値分解および特異値分解の固有ベクトルおよび特異ベクトルはノルムの任意性をもつ.通常はノルムを1とする制約条件を加え,ベクトルを単位超球面上に制約する場合が多い.本課題では超平面上への制約を考える.ノルムの大きさは任意であるから超平面め法線ベクトルも任意に選ぶことができるため,これを制御パラメータとして利用する.この法線ベクトルを適切に選定することで,すべての固有ベクトルおよび特異ベクトルを求めるアルゴリズムを定式化した.定式化したアルゴリズムを超平面制約法と名付けた.超平面制約特異値分解法に関してはいくつかの収束定理の導出に成功した.ニュートン型反復で利用する非線形方程式のヤコビ行列の正則性に関する定理を導出した.またこのニュートン型反復の局所2次収束性に関する定理も導出した.さらには,超平面の法線ベクトルを既得の特異ベクトルで張る部分空間の直交補空間より選ぶことで,超平面制約特異値分解法が特異値分解を正しく計算できることを証明した.また,丸め誤差が印加するときの局所収束性に関する定理の一部を証明した.さらには,倍精度演算と多倍長演算を混合した計算アルゴリズムを考案し,その数値的特性を調べた結果,出力された特異値および特異ベクトルが倍精度の有効桁数すべてで正確に計算可能であることが分かった.既存の特異値分解法と提案法とのハイブリッド法を考案し,ニュートン法にかかる計算量を低減できることを数値計算により示した.固有値分解に関する提案法は複数のニュートン型反復が考えられる.提案法を選ぶ理論的な背景について考察を加えた.本研究課題では,固有値分解および特異値分解を非線形方程式の求解問題に置き換え,これをニュートン型反復法により解くことで,既存のアルゴリズムとは異なる新たな数値的特性をもったアルゴリズムを開発することが目的である.固有値分解および特異値分解の固有ベクトルおよび特異ベクトルはノルムの任意性をもつ.通常はノルムを1とする制約条件を加え,ベクトルを単位超球面上に制約する場合が多い.本課題では超平面上への制約を考える.ノルムの大きさは任意であるから超平面の法線ベクトルも任意に選ぶことができるため,これを制御パラメータとして利用する.この法線ベクトルを既得の固有ベクトルから生成される部分空間の直交補空間より選定する.これにより,すべての固有ベクトルおよび特異ベクトルを求めるアルゴリズムを定式化した.定式化したアルゴリズムを超平面制約法と名付けた.加えて,これらのアルゴリズムに関して基礎的な理論証明を与えた.ニュートン法で現れるヤコビ行列の正則性,極限近傍での局所2次収束性,法線ベクトルの選定によりすべての固有および特異ベクトルを得る求解性を示した.これらの定理により提案アルゴリズムの有用性が担保される.また,ニュートン法は反復を繰り返し解の近似精度を向上させる.そのため,最初の反復計算は計算時間の浪費につながる.これがニュートン法の唯一の欠点である.

そこで既存のソルバと組み合わせたハイブリッドアルゴリズムを提案し,数値実験によりその実用性を示した.さらには基礎理論の発展のため,ニュートン法の離散力学系としての性質を調べた.ニュートン法の漸化式からなる力学系は初期値およびパラメータによりその挙動は大きく変化する.パラメータによらない一般解の表現を開発しその挙動の解析方法を示した.本研究課題では,固有値分解および特異値分解を非線形方程式の求解問題に置き換え,これをニュートン型反復法により解くことで,既存のアルゴリズムとは異なる新たな数値的特性をもったアルゴリズムを開発することが目的である.固有値分解および特異値分解の固有ベクトルおよび特異ベクトルはノルムの任意性をもつ.通常はノルムを1とする制約条件を加え,ベクトルを単位超球面上に制約する場合が多い.本課題では超平面上への制約を考える.ノルムの大きさは任意であるから超平面の法線ベクトルも任意に選ぶことができるため,これを制御パラメータとして利用する.この法線ベクトルを既得の固有ベクトルから生成される部分空間の直交補空間より選定する.これにより,すべての固有ベクトルおよび特異ベクトルを求めるアルゴリズムを定式化した.定式化したアルゴリズムを超平面制約法と名付けた.加えて,これらのアルゴリズムに関して基礎的な理論証明を与えた.ニュートン法で現れるヤコビ行列の正則性,極限近傍での局所2次収束性,法線ベクトルの選定によりすべての固有および特異ベクトルを得る求解性を示した.これらの定理により提案アルゴリズムの有用性が担保される.さらには基礎理論の発展のため,ニュートン法の離散力学系としての性質を調べた.Kantrovichの定理を援用した丸め誤差項付きニュートン法に関する収束定理に関する発表を行った.一般的な固有値計算法との比較のためqdアルゴリズムの力学系としての性質を調べた.結果として任意の初期値において特に重複固有値をもつ非対称行列の場合における収束定理に関して発表を行った.ニュートン法の漸化式からなる力学系は初期値およびパラメータによりその挙動は大きく変化する.パラメータによらない一般解の表現を開発しその挙動の解析方法を示した.本研究課題はおおむね研究計画通りに遂行されている.固有値分解および特異値分解の両方に関するアルゴリズムの定式化に成功し,局所収束性に関する理論的な証明,および数値実験により実用上の有用性を示しことに成功している.研究目標の達成には残すところあと1段階のみであり,その基礎的な調査はほぼ終了している.本研究課題の最終年度においてはそれらを理論的および実証的にまとめあげる計画である.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題として残された課題は提案アルゴリズムの誤差評価である.Kantorovichの定理をもとにした丸め誤差項付きニュートン法に関する準局所収束定理を示す計画である.また,多倍長演算ライブラリを用いた適応型アルゴリズムを応用として提案する計画である.これらを遂行するための基礎的な調査はほぼ終了しており,本研究課題の最終年度内において遂行可能である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
腕神経叢麻痺の再建法選択における決定分析と費用効用分析

外傷性腕神経叢麻痺再建は長期の治療期間・莫大な費用がかかる割に満足のいく上肢機能を獲得することが困難であり、肢切断も重要な治療選択枝の1つとなっている。本研究の目的は、外傷性腕神経叢麻痺の各治療法{(a)遊離機能筋移植2回(土井法)、(b)遊離機能筋移植1回、(c)上肢切断+肩関節固定、(4)治療なし、の4種類}における患者満足度を含めた治療アウトカムを明らかにすることである。腕神経叢麻痺における各治療法(1)遊離機能筋移植2回(土井法), (2)遊離機能筋移植1回, (3)上肢切断+肩関節固定, (4)治療なし)におけるそれぞれのutilityを計算し、治療アウトカムを比較する研究をおこなった。最終的には医者・患者が治療法を選択する際の根拠を明確にすること(=decision making)を目的としている。第2段階として、実際の研究は、ミシガン大学形成外科Kevin Chung教授の研究グループと共同でおこなった。各治療法によるutility(全くの健康を1、死亡を0と設定)を評価するために学生を対象にアンケートを作成し、データを収集した。現在、ミシガン大学の統計家に介入してもらい、各治療法のQuality-adjusted life years (QALYs)を計算している段階である。各治療法のQALYsが計算された段階で第2段階の論文を作成する予定である。研究は現在も進行中である。ミシガン大学形成外科Kevin C Chung教授(KCC)の研究グループと共同で研究を進めている(研究代表者:小野真平)。2012年度はおもに背景となる過去の腕神経叢麻痺再建に関する論文をすべて収集しシステマティックレビューの要領でabstract review、主要な文献を通読した。また、日本・米国でそれぞれ100名ずつの学生ボランティアを選定し、上記アンケートを6月中におこなう計画をたたている。2012年度における学会発表・論文発表はなかった。2012年度はミシガン大学形成外科Kevin C Chung教授(KCC)の研究グループと共同研究可能な体制を築くことができ、また日本側においても新規共同研究者に加わってもらうことができた。当初の計画よりもやや遅れているが、アンケート(time-trade-off survey)が完成し、データを得ることができれば、その後はスムースにデータ処理・論文作成が進むと思われる。2013年10月を目途に論文執筆に入る予定である。2013年度は研究成果を発表するための学会参加費、論文校正費に研究費を使用しようと考えている。
2型糖尿病における新規インスリン抵抗性指標の開発

2型糖尿病におけるインスリンの効きやすさ(インスリン抵抗性)を評価する新しい指標の開発を行った。インスリン抵抗性の最も精密な検査はグルコースクランプ試験という方法であり、インスリンとブドウ糖を大量に静脈注射して、インスリンの効きを見る、通常2時間以上かかる非常に大変な検査である。今回の研究では、空腹時の血糖値、血中のCペプチド値から、グルコースクランプ試験の結果を推定できる式を開発した。一回の採血のみで非常に大変な検査結果の推定ができる有用な指標である。本研究はインスリン抵抗性の最も優れた評価法であるが非常に煩雑であるグルコースクランプ法と、インスリン分泌能評価法として食事負荷試験を用いて、既存のインスリン抵抗性指標よりも優れたグルコースクランプ試験結果を推定できる新規インスリン抵抗性指標を開発することである。新規インスリン抵抗性指標開発のため、食事負荷試験とグルコースクランプ試験を2型糖尿病患者20名、非糖尿病ボランティア20名について行った。その結果、新規インスリン抵抗性指標CPR-IR=1080/(空腹時血糖×空腹時Cペプチド)はグルコースクランプ試験の結果を推定可能であり、既存の最も有名なインスリン抵抗性指標、HOMA-IRよりもグルコースクランプ試験の結果と相関が強かった。さらに肝インスリン分解の指標として、食後Cペプチド曲面下面積/食後インスリン曲面下面積モル比を用いて検証したところ、肝インスリン分解の強い2型糖尿病患者ではHOMA-IRはグルコースクランプ試験の結果と有意な相関を認めなかったが、CPR-IRは有意な相関を認めた。この結果から、肝インスリン分解の強い2型糖尿病患者では、グルコースクランプ試験の結果とHOMA-IRの相関が低いと考えられた。新規インスリン抵抗性指標CPR-IRは肝インスリン分解の強い患者で有効と考えられる。【目的】インスリン抵抗性を評価する方法はグルコースクランプ試験が最も精密であるが、非常に煩雑であり、日常臨床では汎用しがたい。そのため、HOMA-IRが頻用されるが、近年、糖毒性状態では肝インスリン分解が亢進し、末梢血インスリン濃度が低下する事が報告されている。今回、我々はクランプ法とHOMA-IRの相関が低い患者は肝インスリン分解が亢進している患者ではないかと考え、検証を行った。また、肝代謝を受けないCペプチドを用いた指標が有効ではないかと考えた。【方法】対象は2型糖尿病患者20名、非糖尿病ボランティア21名。グルコースクランプ法を行い、GDR(Glucose Disposal Rate)を求めた。また、テストミールを用いて食前、食後30分、60分、120分の血糖インスリンCペプチドを測定した。肝インスリン分解の指標として、Hepatic Insulin Clearance(HIC)を食後CペプチドAUC/食後インスリンAUCモル比を用いて求めた。【結果】空腹時Cペプチド(F-CPR)とFPGを用いた新規インスリン抵抗性指標CPR-IR:1080/(FPG×F-CPR)はGDRとHOMA-IRよりも強い相関を認めた。次にHICの中央値をカットオフ値として、低肝インスリン分解群ではGDRとHOMA-IRの相関はCPR-IRと同等の相関であったが、高肝インスリン分解群ではGDRとHOMA-IRは低相関にも関わらず、CPR-IRは良好な相関を認めた。非糖尿病ではHICに関係なく、いずれもCPR-IRはHOMA-IRは同等の相関を認めた。【総括】新規インスリン抵抗性指標CPR-IRは、グルコースクランプ試験の結果GDRとHOMA-IRよりも強い相関を認め、特に糖尿病状態で肝インスリン分解の強い患者でも正確にインスリン抵抗性を反映する指標として有効と考えられた。研究に参加する2型糖尿病患者の食事負荷試験、グルコースクランプ試験の新規エントリーは目標の20例に到達して順調に進行している。我々の開発している新規インスリン抵抗性指標CPR-IRはHOMA-IRよりもグルコースクランプ試験の結果と良好な相関を示し、目的を十分達成しているデータである。さらに研究の途中、正常コントロールと肝インスリン分解の遺伝子について注目し、検討を進めている。また、脂質酸化産物CEL(Carboxyethyl Lysine)、CML(Carboxymethyl lysine)等のインスリン抵抗性との関連の検討も併せて行っている。糖尿病申請時には2型糖尿病患者の食事負荷試験、グルコースクランプ試験を行う予定であったが、正常値の設定のために非糖尿病ボランティアに対しても同様の検査を行っており、おおむね正常値の設定も可能な状況になっている。また、近年、亜鉛トランスポーターの機能低下により、肝インスリン分解が亢進することが報告されており、これは特に糖毒性状態で亢進しやすいと考えられている。亜鉛トランスポーターの機能低下は2型糖尿病のリスク遺伝子SLC30A8の多型により起こりやすいとされており、研究の途中で肝インスリン分解に注目し、検証したところ、肝インスリン分解の強い患者で新規インスリン抵抗性の有効性を裏付ける結果であった。そのため、肝インスリン分解に関与する遺伝子解析を追加で行うことになった。

この遺伝子解析が終了した時点で論文投稿としたいため、平成27年夏ごろの試験終了を目標としている。科学研究費に加え、日本糖尿病財団から100万円、日本糖尿病協会から100万円の研究費を得ることができ、先に平成26年度内にこれらの予算を使用する必要があった。
陽子非弾性散乱による核子ー核子有効相互作用の研究

本研究の実験技術面での目的は、高い位置分解能・均一な検出効率を有する焦点面検出器を開発し、レイトレ-スを行うことによって高分解能スペクトログラフの能力を最大限に活かした測定を行うことであった。その目的のために、縦ドリフト型ガスチェンバ-(VDC)を製作、先ずチェンバ-単体でのテストを行い、次いでAVFサイクトロン施設のスペクトログラフ「雷電」を用いてレイトレ-スのテストを行った。その結果、チェンバ-全域にわたって粒子検出効率が99.8%以上・製作上の機械的ばらつきをも考慮した位置分解能が0.3mm以下、角度分解能が2mr弱と予想を上回る性能の焦点面検出器系を作り上げることが出来た。また、VDC稼働電圧を低くする工夫、プラスチックシンチレ-タを用いた位置測定の併用等、安定な動作・バックグラウンドの低減という面でも高水準な性能を達成出来ている。この焦点面検出器系を新設されたリングサイクロトロン施設のスペクトログラフ「大雷電」に設置、数度の総合テストの後に目的とする陽子非弾性散乱の測定を行った。陽子エネルギ-300MeVでの^<12>C(P,P')では散乱角度2^.という超前方での低バックグラウンド測定を達成し、広い角度範囲でのデ-タを得ている。本研究の最終目的である核子ー核子相互作用に関する情報としては、例えば、Ex=15.11MeV,12.71MeVの二つの1^+状態への微分断面積の比より相互作用各成分強度比のq依存性を引き出すことがで出来、LaveーFraneyをはじめとする各種有効相互作用の吟味に用いることが出来る。本年度は陽子非弾性散乱測定のための高分解能磁気スペクトログラフ焦点面検出器(推直ドリフト型多芯位置検出器:VDC)を設計・製作し、主として測定技術面での開発研究を行った。65MeV陽子を用いたテストの結果、VDC単独の位置分解能は約0.12mm、検出効率は99.8%以上と予想を上回る結果を得ている。特に計数速度に関しては10^510^6の計数率でも大きな検出効率の悪化もなく正常に測定できることが確認出来ており、本研究で必要な微分断面積や偏極分解能の測定のみならず将来予想される二回散乱実験にも充分対応できる性能を有していることが判った。また、この検出器のテストと並行してデ-タ読み出しや解析のためのソフトウェアの開発も進められている。VDCでは1粒子の入射に対応して数本のヒットワイヤ-よりドリフト時間情報が出力されるが、そのデ-タを基に入射粒子の位置や入射角度を高速且つ高精度で求める方法や、本実験での測定と並行して各ワイヤ-の検出効率補正を行う方法等を検討、それらに対応した基本プログラムは既に開発した。更に、粒子光学的取扱いを含めたスペクトログラフ系全系としてのデ-タ処理アルゴリズムや分散整合による分解能向上についても検討をすすめている。現有施設を用いた総合テストを最近開始し、現在テストデ-タを解析中であるが、その解析結果を基に今後処理アルゴリズム確立に努める。それら現有施設での総合テストが完了した後VDC系を新しいスペクトログラフに移し、目的とする非弾性散乱測定に向けての最終調整に進む予定である。その結果、チェンバ-

全域にわたって粒子検出効率が99.8%以上・製作上の機械的ばらつきをも考慮した位置分解能が0.3mm以下、角度分解能が2mr弱と予想を上回る性能の焦点面検出器系を作り上げることが出来た。また、VDC稼働電圧を低くする工夫、プラスチックシンチレ-タを用いた位置測定の併用等、安定な動作・バックグラウンドの低減という面でも高水準な性能を達成出来ている。この焦点面検出器系を新設されたリングサイクロトロン施設のスペクトログラフ「大雷電」に設置、数度の総合テストの後に目的とする陽子非弾性散乱の測定を行った。陽子エネルギ-300MeVでの^<12>C(p,p')では散乱角度2'という超前方での低バックグラウンド測定を達成し、広い角度範囲でのデ-タを得ている。本研究の最終目的である核子ー核子相互作用に関する情報としては、例えば、Ex=15.11MeV,12.71MeVの二つの1^+状態への微分断面積の比より引き出される[Vστ(q)/Vσ(q)]^2の値のq依存性に関して、LaveーFraneyによる有効相互作用とは異なる値が得られている等、理論の吟味を行う上で有用な知見が得られている。
長期生着移植肺モデルにおける慢性拒絶反応の成因についての分子免疫学的検討

ラット移植肺モデルを用いた慢性拒絶反応の分子免疫学的検討を行うため以下の実験を行い結果が得られた。急性拒絶時の移植肺における各種サイトカインの産生につきコントロールとしてアイソグラフト肺を用い経時的に比較検討した。サイトカイン産生はmRNAおよび蛋白レベルで検討した。浸潤細胞内のサイトカインmRNAとしてIL-1β,TNFα,interferon γ(IFNγ),IL-2,IL-4,IL-6の発現をRT-PCR法により半定量的に求めた。サイトカイン蛋白の浸潤細胞による産生については免疫組織学的検討を酸素抗体法によりラット・サイトカインのなかで免疫組織学的に検討可能なIL-1β,TNFα,IFNγ,IL-4につき検討した。炎症性サイトカインであるIL-1βおよびTNFαの検討:アイソグラフトでも移植後早期(移植後3および5日)において両mRNAの発現が認められた。しかしながら、両mRNAとも移植後1ヶ月ではその発現は減少した。移植後早期の発現は手術侵襲あるいはreimplantation responseの影響が考えられた。急性拒絶肺においてはIL-1βおよびTNFαとも移植後3日目でアイソグラフトと比較してより強い発現が見られたが、TNFαが移植後5日でも増加傾向を示すのに比し、IL-1βは移植後5日では減少する傾向を示した。Th1サイトカイン(IFNγ、IL-2)およびサイトカイン(IL-4)の検討:アイソグラフトにおいては移植後3日ではIFNγ、IL-2、IL-4の発現は軽度に認められるのみであったが、急性拒絶肺においては移植後3日ではIFNγ、IL-2、IL-4はすべて、アイソグラフトと比較して明らかにその発現は高度であった。経時的な変化をみるとIL-2は移植後5日では減少傾向を示すが、IFNγは移植後5日では約2倍に増加、IL-4は移植後5日では軽度の増加傾向を示した。慢性拒絶肺の浸潤細胞についてもサイトカインの産生を前記方法により検索し、急性拒絶肺との差について比較検討した。慢性拒絶肺では急性拒絶肺のvascular phaseと類似の浸潤パターンをみるが、浸潤マクロファージのサブセットに差を認めていたので、マクロファージにより産生されるIL-1β,TNFαの発現が急性拒絶肺とは異なる可能性があるため比較検討した。両サイトカインとも急性拒絶肺と同程度の発現が認められた。Th1サイトカインを検討すると、IFNγは慢性拒絶肺では急性拒絶肺に比較しその発現は軽度であるのに、IL-2は慢性拒絶肺でも急性拒絶肺の移植後5日目より強い発現を認めた。Th2サイトカインであるIL-4は慢性拒絶肺では強い発現を認めた。以上の結果より、われわれの長期生着移植肺モデルでは移植後短期のサイクロスポリン投与により急性拒絶を回避し長期生着するが、グラフト内の浸潤細胞は急性拒絶とやや異なるサイトカイン産生を行っており、引き続き産生されるサイトカインをターゲットとする治療が慢性拒絶反応を抑制する可能性が考えられた。

Th1サイトカインを検討すると、IFNγは慢性拒絶肺では急性拒絶肺に比較しその発現は軽度であるのに、IL-2は慢性拒絶肺でも急性拒絶肺の移植後5日目より強い発現を認めた。Th2サイトカインであるIL-4は慢性拒絶肺では強い発現を認めた。以上の結果より、われわれの長期生着移植肺モデルでは移植後短期のサイクロスポリン投与により急性拒絶を回避し長期生着するが、グラフト内の浸潤細胞は急性拒絶とやや異なるサイトカイン産生を行っており、引き続き産生されるサイトカインをターゲットとする治療が慢性拒絶反応を抑制する可能性が考えられた。