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高温超電導軸受を持つ磁気浮上電力貯蔵フライホイールの開発と動特性解析

本研究は高温超電導磁気軸受の構成要素である永久磁石部の磁束密度を高密度化する方法を提案し、これを各種適応することにより、非接触軸受の機械的特性を向上させ、その特性を明らかにした。また、高温超電導体によるピン止め効果を用いることで吸引型磁気浮上の浮上方向安定化および反発型磁気浮上の半径方向不安定力抑制に成功し、従来困難だった磁気反発を用いた磁気浮上を無制御で実現している。この高温超電導磁気軸受を使用した電力貯蔵フライホイールを開発し、その諸特性を明らかにした。本年度は前年度に実施した高温超電導磁気軸受の基本構造を利用し、高温超電導浮上および高温超電導を用いた非接触磁気軸受による完全非接触回転系に関する研究を実施した。前年度までは2枚の円環状の永久磁石を、磁性材料円板を介し同極同士で密着させることで、その境界付近に磁束を収束し,透磁率の高い磁性材料円板からの飽和磁束による半径方向・軸方向への大きな磁気勾配の創出を行ったが、このような構成では高温超電導体のみでの磁気浮上力は約30[N]程度にとどまるため、開発しているロータに対して十分な浮上力を得るためには永久磁石による磁気浮上が不可欠となっていた。そこで本年度は積層する円環状永久磁石を3枚とし、磁束収束箇所を2カ所とすることにより収束された磁束による磁気回路を構成させるとともに前年度に導入した円環状高温超電導体を用い、ピンニング力の増大を計った。この結果、浮上ロータ軸方向の発生力(浮上力)は200[N]以上と飛躍的に向上させることに成功した。これにより、ロータ内径部に設置した高温超電導磁気軸受によって、磁気浮上用永久磁石が存在しなくても磁気浮上が可能となりシステムの小型化に成功した。さらに磁束収束用磁石の積層枚数を増やすことによるロータ厚みの増大を利用し駆動用磁石部によって駆動コイルを挟み込めるような設計が可能となり駆動トルクの増大を実現した。このように前年度に比した改善された部分を利用し、本年度は高温超電導浮上フライホイールを開発し、その諸特性の解析および実験による検証を実施した。この結果、ロータに蓄積された運動エネルギーを約79%の効率で引き出すことに成功した。以上より高温超電導磁気軸受と、磁束集束法を用いたロータと併用することで安定した非接触高温超電導回転系を試作・制作し、これを用いたフライホイールの開発を行って実際にエネルギー貯蔵ー放出が行えることを確認した。本年度は前年度に開発した高温超電導浮上完全非接触型フライホイールを用い、磁気軸受部の永久磁石量の低減および、新しい磁束集束法を用いた磁気軸受部の磁束の高密度化に関する研究を実施した。前年度までは積層する円環状永久磁石を3枚とし、磁束収束箇所を2カ所とすることにより磁気回路を構成させる事でピンニング力の増大を計り、これを用いたフライホイールの開発を実施した。ここで問題となったのは軸方向磁気勾配の増大に比して半径方向磁束密度の増加量が小さいため、これに伴い半径方向力の増加量が小さかった。そこで本年度は、この問題を解決するためこれまで軸方向に積層する事によって磁束集束を実施していた磁気軸受部に半径方向での積層を付加することによって磁束集束の高密度化を行った。高温超電導バルクと対向する面は従来の磁束集束法を適応し、この磁束集束部外周に内径方向に高密度磁束が向かうようにハルバッハ配列した磁石列を追加して軸方向,半径方向共に積層する事で磁束密度の高密度化を図った。この際、使用する総永久磁石量はこれまでの研究に対して10%低減させた。この開発した超伝導磁気軸受の特性を明らかにするため、軸受内周の半径方向及び軸方向磁束密度の測定、軸受の半径方向並びに軸方向復元力を測定し、この磁気軸受を用いたフライホイールを試作し、駆動させることで高速回転域までの安定性を検証した。この結果、開発した磁気軸受の磁束密度を計測したところ半径方向の最大で約800mT、軸方向で最大約350mTを得たこれは従来の磁気軸受部に対し、1.25倍程度となった。これによりこれまでに比して半径方向、軸方向に大きな復元力を得ることに成功した。また完全非接触フライホイールは無制御で振れ回り共振を乗り越すことが可能となり、低速域から高速域まで安定した回転を実現することに成功した。本年度は高温超電導軸受の開発及びこれを用いた磁気浮上系の浮上特性に関する研究を実施した.厚み方向に磁化された2枚の円環状の永久磁石を、磁性材料円板を介し同極同士で密着させることで、その境界付近に磁束を収束し,透磁率の高い磁性材料円板からの飽和磁束による半径方向・軸方向への大きな磁気勾配の創出を目指した.

この様にして構成したロータの半径方向・軸方向磁束密度の計測を行い,また磁束密度解析も行った.さらに非常に小型の高温超電導体を非接触軸受としてこのロータに使用し,ロータ上部より永久磁石によって磁気浮上させた.このことにより永久磁石による磁気浮上系の安定化を図った.安定化を確認するために磁気軸受けの静特性,磁気浮上系の動特性及び静特性を計測した.以上の磁気浮上回転系を開発し,実際に回転駆動させこの時の振動特性を解析した.これらを実施した結果,厚み方向磁化された永久磁石の同極同士を接近させ,磁性材料を挟み込むことで、磁束が集束され,半径方向に大きな表面磁束密度(約1[T])を得られることを確認した.これに伴い軸方向の磁気勾配も非常に急峻にすることが出来た.また磁束密度の計測結果と数値解析結果は良く一致し,本研究で用いた解析により設計の指針がたてられることが確認された.また提案した高温超電導磁気軸受を用いた磁気浮上回転系が本来不安定である永久磁石による磁気浮上系を安定化させ,約10[mm]の安定化領域を創出することが可能となった.この事により回転駆動時においても無制御で安定した危険速度領域の乗り越えを実現できることを確認した.以上より高温超電導磁気軸受を磁束集束法を用いたロータと併用することで安定した永久磁石磁気浮上回転系を構成することに成功した.H24年度は、前年度の成果を踏まえてアキシャル方向からの同期駆動系を付加し、単一のディスク型ロータに浮上・駆動・軸受の機能を付加した磁気浮上モータを実現することを第一の目的としていた。この際、アキシャル型同期駆動系はラジアル方向磁場にもある程度影響を与えるため、これの特性解析、およびこの影響を極小化するため、ロータの最適化の実施を行い、HTSC軸受を持つ磁気浮上モータの開発を実施し、その特性解析を行うことを目標としていた。これに対し、前年度得られた磁束収束型ロータを改良し、収束部分による磁気回路構成を実現することにより飛躍的に軸方向力(浮上力)を向上させたHTSC軸受を用いてアキシャル型同期モータの開発を実施した。ここで軸受部の高さの増大を利用し駆動部の構成を永久磁石対向型とする事によって、駆動用界磁の増大とHTSC軸受部の磁気的分離を同時に実現することに成功し、基本的な当初目的を達成した。これらの結果に対し、HTSC軸受の半径方向復元力については軸方向力に比して増加率が小さい結果となってしまった。この結果に対しては磁束収束部の構成にさらなる改良が必要であると考えられる。この部分については多少の研究の遅れがあるといえるが、本来H25年度に計画してた駆動部による発電を行うことにより電力貯蔵フライホイールとしての機能を確認しておりその特性を解明している。これらを実施した研究結果をまとめて学会発表及び論文投稿を行っており,全体としての進捗状況は概ね計画通りであると考える.H23年度は第1段階として、厚み方向に磁化された円環型永久磁石を組み合わせてアキシャル方向およびラジアル方向に一様で強い磁場を同時に持つロータの開発.これに伴うロータの磁場解析を行いある程度の配置方法を決定する事.また、このロータに対する提案型高温超電導(HTSC)軸受の性能評価、特性解析の実行,この系に対して磁気浮上を実行し、磁気浮上の無制御安定領域の検証や、磁気浮上特性についての検証及び解析を実行し、問題点の検証を行う事等を目標としていた。これに対し,準磁束収束型永久磁石配列によるロータの試作を実行し,このロータの磁束密度解析,これを用いたHTSC軸受の開発及び性能の検証,静特性,動特性の解析を実行し,HTSC軸受を使用した磁気浮上系の安定化を実現した.
搭載分子の放出を時空間制御できる温度応答性脂質ナノデバイスの開発

本研究では、遠隔操作により脂質カプセルから時空間を制御しながら機能分子を放出する方法論・技術の確立を目指している。最終年度となる本年度は、温度応答性脂質ナノデバイスとしての実践的な応用について生体内での検討を進め成果を得た。また、本研究で開発した温度応答性脂質カプセルは微小スケールで温度を検出する超高感度温度センサとして機能することを見出した。1)神経伝達物質の放出制御による筋動作制御:神経細胞は、神経伝達物質とよばれる分子をオンデマンド方式で分泌して神経ネットワークの興奮と抑制を制御しながら、筋肉や脳の神経系のはたらきを調節している。温度応答性脂質カプセルからオンデマンド方式で神経伝達物質を放出すると、必要な時に必要な部位で神経ネットワークに非侵襲的に介入できることを、筋動作制御の観測から初めて実証して国際誌に報告した。光や磁場を照射してナノレベルで生体組織を精密に加熱する技術と組み合わせることで、運動機能制御、神経調節や神経変性疾患の治療への応用が期待される。本研究で得られた成果は、人工細胞外シナプス小胞の開発に向けた道を拓くもので、この展望をまとめた総説が国際学術誌Smallの表紙に掲載された。2)超高感度温度センサへの応用:微小スケールでの温度計測に関して新しい知見を得た。温度応答性脂質カプセルは特定の温度を感知してゲル相と液晶相の相転移を起こす。この相転移に伴い、蛍光の消光と発光が可逆的に切り替わる蛍光色素を見出した。この蛍光色素を使うと、蛍光強度の変化から相転移温度に相当する温度を超高感度で検出できる。この成果は、温度応答性脂質カプセルの実際の温度のモニターを可能にするだけでなく、新しい超高感度蛍光温度センサの開発戦略を提案するもので、ナノ/マイクロスケールでの超高感度蛍光温度計測や生体分子の高速高感度検出を可能にする新しいツールとして高い波及効果が期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。遠隔操作により時空間を制御しながら脂質カプセルから機能分子を放出する方法論・技術の確立を目指す。この脂質カプセルには薬物、生体分子、化学反応試薬など様々な分子を搭載できるので、生きた細胞で薬物や生理活性物質を放出するナノバイオ技術、あるいはマイクロ流体デバイスにおける微小領域での化学反応の制御に使えるナノ化学コンテナとして応用できる。本研究では、脂質カプセルの機能拡張と高性能化を図るとともに、この分子放出制御システムを細胞、動物、マイクロ流体デバイスに適応して、生体機能や化学反応の遠隔制御に使える一般的な基盤技術の開発を目的とする。本年度は、1任意の温度で内包物を放出する脂質カプセルの開発と、2脂質カプセル局所での温度計測法の開発を進め、以下の成果が得られた。1脂質カプセルに高張溶液を内包することで、脂質カプセルの相転移温度以上への加温により内包分子を放出できた。脂質カプセルを構成する脂質成分の選択により、31±1、39±1、47±1 °Cで内包物を放出する脂質カプセルを合成した。近赤外線レーザー照射による三次元マトリクス中での時空間を制御した温度制御により、脂質カプセルから分子放出が可能であることを実証した。2脂質カプセル局所での温度制御を検討にするには微小領域での温度計測法の開発が必須で、脂質カプセルに温度感受性の蛍光プローブを固定することで、脂質カプセル局所の温度変化を蛍光変化に転換して検出する手法を検討している。まずは、温度感受性のローダミンBの脂質誘導体を合成して脂質カプセルに導入したが、分子内環化開環反応によりpHや紫外線に応答する蛍光スイッチ機能を有するが、温度計測には適していなかった。現在、脂質カプセル膜の相転移に応答して蛍光を発する蛍光分子を見出しており、温度計測法としての応用を進めている。本年度の検討から、相転移温度の異なる脂質カプセルと近赤外線レーザーの組み合わせにより、遠隔操作により任意の温度で脂質カプセルから時空間を制御しながら機能分子を放出するための基本的な方法論に目途がついた。また、脂質カプセル局所での温度を実測するための新しい蛍光分子も見出しており、本研究課題の目的達成に向け順調に進展している。遠隔操作により脂質カプセルから時空間を制御しながら機能分子を放出する方法論・技術の確立を目指す。この脂質カプセルには薬物、生体分子、化学反応試薬など様々な分子を搭載できるので、生きた細胞内で薬物や生理活性物質を放出するナノバイオ技術、あるいはマイクロ流体デバイスにおける微小領域での化学反応の制御に使えるナノ化学コンテナとして応用できる。光を熱に変換する分子システムを組み込むことで、指向性の高い近赤外線レーザー照射による脂質カプセル局所での温度制御が可能になる。本研究では、脂質カプセルの機能拡張と高性能化を図るとともに、この分子放出制御システムを細胞、動物、マイクロ流体デバイスに応用して、生体機能や化学反応の遠隔制御に使える一般的な基盤技術の開発を目的とする。本年度は、脂質カプセルの表面に分子認識素子を取り付けることで、細胞内空間に脂質カプセルを導入する方法を検討した。具体的には、脂質カプセルの表面にシクロオクチンを配置し、これにアジド化した葉酸(がん細胞は葉酸受容体を高発現している)をクリック反応で結合させ、卵巣がん細胞による取り込みを蛍光バイオイメージングにより解析した。結果として、葉酸で表面修飾した脂質カプセルは未修飾の脂質カプセルに比較して卵巣がん細胞に多量に取り込まれ、細胞内空間に脂質カプセルを高効率で導入できるようになった。

クリック反応を利用した脂質カプセル表面の遠隔修飾法は、さまざまな分子認識素子を脂質カプセル表面に取り付ける方法として利用できるので、特異的な分子認識を利用して脂質カプセルを目的の場所に配置する方法論として広く応用できる。目的とする微小空間に脂質カプセルを配置する方法は、遠隔操作により脂質カプセルから時空間を制御しながら機能分子を放出する方法論・技術の確立に重要な要素となる。本年度は細胞内空間に脂質カプセルを配置するための方法が得られた。生きた細胞内で薬物や生理活性物質を放出する技術の確立に向けて、当初の予定通り進展している。本研究では、遠隔操作により脂質カプセルから時空間を制御しながら機能分子を放出する方法論・技術の確立を目指している。最終年度となる本年度は、温度応答性脂質ナノデバイスとしての実践的な応用について生体内での検討を進め成果を得た。また、本研究で開発した温度応答性脂質カプセルは微小スケールで温度を検出する超高感度温度センサとして機能することを見出した。1)神経伝達物質の放出制御による筋動作制御:神経細胞は、神経伝達物質とよばれる分子をオンデマンド方式で分泌して神経ネットワークの興奮と抑制を制御しながら、筋肉や脳の神経系のはたらきを調節している。温度応答性脂質カプセルからオンデマンド方式で神経伝達物質を放出すると、必要な時に必要な部位で神経ネットワークに非侵襲的に介入できることを、筋動作制御の観測から初めて実証して国際誌に報告した。光や磁場を照射してナノレベルで生体組織を精密に加熱する技術と組み合わせることで、運動機能制御、神経調節や神経変性疾患の治療への応用が期待される。本研究で得られた成果は、人工細胞外シナプス小胞の開発に向けた道を拓くもので、この展望をまとめた総説が国際学術誌Smallの表紙に掲載された。2)超高感度温度センサへの応用:微小スケールでの温度計測に関して新しい知見を得た。温度応答性脂質カプセルは特定の温度を感知してゲル相と液晶相の相転移を起こす。この相転移に伴い、蛍光の消光と発光が可逆的に切り替わる蛍光色素を見出した。この蛍光色素を使うと、蛍光強度の変化から相転移温度に相当する温度を超高感度で検出できる。この成果は、温度応答性脂質カプセルの実際の温度のモニターを可能にするだけでなく、新しい超高感度蛍光温度センサの開発戦略を提案するもので、ナノ/マイクロスケールでの超高感度蛍光温度計測や生体分子の高速高感度検出を可能にする新しいツールとして高い波及効果が期待できる。昨年度までに、様々な温度で内包物を放出する脂質カプセルの開発に成功している。本年度は、放出速度の制御により多段階放出できる脂質カプセルを開発する。また、脂質カプセルのゲルー液晶相転移を高感度にモニターできる蛍光分子が見つかっており、脂質膜の相転移と分子放出の相関を調べるとともに、近赤外線レーザー照射による脂質カプセル局所での温度制御をモニターするセンサーとしての応用を試みる。
2相系としてとらえた高圧下における下部マントルレオロジーの研究

地球の下部マントルは主要に珪酸塩鉱物とフェロペリクレースで構成されていることから、単相ではなく2相系としてのレオロジー特性が重要であるとの認識に基づき、2相系の下部マントル岩石を実験室内で再現するために高温高圧実験を行った。実験試料の微細構造観察により、比較的低温である沈み込んでいくスラブの粘性率はフェロペリクレースのそれに制約されていること、マントル最下部で観測されている地震波速度の異方性はフェロペリクレースに起因していることを明らかにした地球の下部マントルは主要に珪酸塩鉱物とフェロペリクレースで構成されていることから、単相ではなく2相系としてのレオロジー特性が重要であるとの認識に基づき、2相系の下部マントル岩石を実験室内で再現するために高温高圧実験を行った。実験試料の微細構造観察により、比較的低温である沈み込んでいくスラブの粘性率はフェロペリクレースのそれに制約されていること、マントル最下部で観測されている地震波速度の異方性はフェロペリクレースに起因していることを明らかにした下部マントルにレオロジーを解明するために実験的研究を行ってきている。とくに、流動場におけるマントル構成岩石の微細構造に着目している。今年度はとくに以下の2点について重点的に研究を行いあらたな知見を得た。1)下部マントル最下部に主要に存在すると考えられている、ポストペロブスカイト相に関してアナログ物質を用いた変形実験を行い、回収試料の組織観察を行った。下部マントル最下部に存在している地震波速度の異方性の原因を究明する上で非常に有用な結果を得ることができた。観測される地震波速度の異方性はポストペロブスカイトの格子選択配向では説明することが困難であり、もう一種の主要相であるフェロペリクレースの選択配向が重要な要因であると考えられる。すなわち、単相ではなく2相のマントル対流に起因する変形に基づく両相の選択配向が地震波速度の異方性の原因であると推定される。2)下部マントルの大部分を占めていると考えられるペロブスカイト相とフェロペリクレースに関して微細構造観察に基づくレオロジー研究を行った。例えば、固相-液相の2相を想定するときに、固液界面の形態は液層の易動度に対して重要な要因となることが言われている。同様に、ペロブスカイト相とフェロペリクレースの場合でも、後者が前者にくらべて粘性率が3桁以上高いためこの2相の形態はレオロジーに重大な影響を与える。下部マントル条件下で実験を行い、微細構造観察を行った。その結果、温度・全岩組成により系統的な形態変化が認められた。地球の下部マントルは主に、珪酸塩ペロフスカイト(この高圧相のポストペロフスカイト)とフェリペリクレースの2相によって構成されている。従って、これらの相の集合体としてのレオロジーが下部マントルレオロジーの解明には非常に重要である。今年度は、以下の2点について重要な知見を得た。1)フェロペリクレースはペロフスカイトに比較して、3桁以上の低い粘性率を持つことが知られている。従って、フェロペリクレースが下部マントルにおいて連結構造を持つ場合には、全体のレオロジーはフェロペリクレースに支配される。そこで、上部マントルの主要構成鉱物であるオリビンを出発試料に用いて高圧実験を行い、下部マントル条件でのフェロペリクレースとペロフスカイトの分布組織をX線トモグラフィ法によって調べた。その結果、フェロペリクレースは全体の3割程度の量であるにもかかわらず、連結構造を呈することが明らかになり、下部マントルの粘性を考慮する上で非常に重要な要因である。2)下部マントル最下部は、地震波構造の異常が多く観察されている。とくに、異方性の観測が特徴的である。この異方性の原因として、主要構成物質のポストペロフスカイトとフェロペリクレースの選択配向が予想されている。しかしながら、これらの選択配向のみでは地震波速度の異方性を説明できない地域(プルームが上昇するような比較的暖かいと思われている領域)がある。このような地震波速度の異方性を解釈するために、ペロフスカイト、ポストペロフスカイト、フェロペリクレースの選択配向のデータに基づいた考察を行った。その結果、環太平洋下などの水平方向にマントル対流している箇所では主にフェロペリクレースが重要な役割を果たすことが明らかになった。一方、鉛直対流が活発な地域(中央太平洋下など)では、選択配向によるモデルでは説明できないことが明らかになり、面構造や線構造などの鉱物の配列が異方性を引き起こしている可能性があることが分かった。今後は、実際の2相系の場合の選択配向を調べる必要がある。下部マントルのレオロジーは珪酸塩ペロフスカイト(Pv)とフェロペリクレース(Fp)の2相系レオロジーとして捉えることができる。ここで、Fpの粘性率はPvのそれに比較して2-3桁低い。従って、混合相においてFpが連結構造を持つ場合には、全岩のレオロジーがFpに制約される可能性が高い。この連結度を実験的に調べるために、高温高圧その場電気伝導度測定を行った。Fpの電気伝導度はPvの電気伝導度よりも数桁高いため電気伝導度をモニターすることによって連結の程度を知ることができる。実験は、Pv+Fpの前駆物質(低圧相)であるリングウッダイト(Rw)を20GPa、1773Kの条件で合成し出発試料とした。

電気伝導度測定実験は、26GPa、1400-1700Kの条件で、RwからPv+Fpへの相転移および組織時間発展を調べた。電気伝導度は、Pv+Fpへの初期相転移後、時間経過とともに急激に高くなり、その後、非常にゆるやかに減少した。この変化の割合は、低温である場合には非常にゆっくりであった。以上の結果は、Pv+Fpへの相転移では、Fpの連結組織が形成され、その後の組織発展に伴って、その連結が切断されていくことを示していると思われる。特に、低温の場合には、組織発展の速度が非常に遅いため、Fpの連結が長時間保持される。この結果は、前年度行った回収試料の2面角測定から予想していた結果と調和的である。沈み込んでいくスラブでは深さ660km付近では非常に低温である。従って、Fpの連結構造が地質学的時間スケールにおいても保持されることが予想される。この場合には、スラブ内でRwから相転移したPv+Fp相のレオロジーはFpに制約されることとなり、粘性率においてはPvのレオロジーから予想されるよりも数桁低くなり、マントル対流の流動様式に大きな影響を与える。
モジュール型神経回路網モデルの動的性質に関する定量的評価

モジュール型神経回路網モデルとして、対称結合をもつ相互結合型神経回路網を複数個結合したものを取り上げた。このようなモデルにおける各モジュールの活性ダイナミクスとモジュール間の結合ダイナミクスは、ネットワーク全体のエネルギー関数を定義することで与えらる。本年度の研究は、このようなモデルの連想記憶能力をシミュレーション実験で定量的に評価することを目的とした。記銘するパターンとしては、各ビットが2値(±1)であるランダムベクトルを用い、総ニューロン数に対するパターン数(記憶率:r)で評価した。その結果、モジュール構造をもたない従来のホップフィールドネットに比べ、モジュール数が多すぎなければ、飛躍的に連想能力が向上することがわかった。例えば、総ニューロン数が500、モジュール数が2のとき、r=0.5で限界方向余弦d_C≒0.5、r=1.0でd_C≒0.7となった(ホップフィールドネットの場合、r≒0.2でd_C≒1.0となる)。さらに、与えられた問題に対して最適なモジュール数が存在し、それを越えると急速に連想能力が劣化する現象が見られた。この原因についての詳しい考察は、今後の課題とする。また、ここで用いたモジュール型神経回路網には、モジュールの状態間に多対多の関係がある場合でもうまく動作するような機能を付加している。これは、2つのモジュール間の相互作用を決定する階層型ネットワーク(インターネット)に両モジュールの状態を入力することで実現している。本研究では、この機能がうまく動作することも、多対多関係をもつ文字パターン対を使った実験により確認している。
日本とドイツの不動産取引における物権行為と債権行為の理論的関係

本研究においては、主として不動産取引の場面を念頭においた上で、債権行為である売買契約に基づいて物権変動の効果が直接的に発生すると解するわが国の判例および通説の見解に対して疑問を投げかけ、わが国においてもなお物権行為の独自性の意義について論じる可能性およびその必要性が存在することについて、ドイツ法を比較対象としながら検討を行った。その結果、わが国においては、債権行為である売買契約とは別個に、代金支払い等の時点に物権行為がなされたものとした上で、その時点で物権変動の効果が発生するものと解する見解が、依然として説得力のある点を含んでいるのに対して、ドイツにおいては、逆に、物権行為概念の存在を否定するという見解も存在しているということが判明した。これらの事実は、物権行為概念について依然としてその存在の当否に関して検討する余地が残されていることを明らかにしていると同時に、わが国における物権と債権の峻別という、当然のこととして是認されていた理論に対しても懐疑的な目を向けるきっかけを与えるものであると評価しうることを明確にしている。今年度は、主として日本における物権行為論に焦点を当てて検討を行い、その上で、本研究の序論にあたる論文を執筆した。その論文においては、不動産物権変動の場面を基軸としながら、わが国においても債権行為としての契約とは別個に物権行為概念を措定するべきか否かについて、理論的および実務的な観点から検討を加えた。その作業の端緒として、まず、わが国における判例および学説の検討を行ったところ、わが国における物権行為の独自性をめぐる議論の特殊性が明らかとなった。すなわち、物権行為をめぐる問題は、これまで、物権変動が生じる時期の問題と密接に関連付けられつつ論じられてきたのである。しかしながら、両者は区別して論じられるべき性質を有しているという点を、今日においては指摘することができる。そこで、次に課題とされるべきなのは、物権行為概念の必要性について直接的に検討を行うことである。理論的な問題として浮上してくるのは、わが国の民法典との整合性の問題であり、実務的な問題としては、取引当事者の意思を挙げることができる。前者については、わが国の民法典が物権債権峻別論を前提とするパンデクテンシステムを採用している点、後者については、外部的徴表が実務において重要視されている点を、それぞれ物権行為概念を措定することの必要性の根拠として見出すことができた。今後の課題としては、まず、ドイツにおける物権行為論を検討する必要性がある。とりわけ、物権行為概念の創始者とされるサヴィニーの理論を徹底的に検討する必要があるといえる。本年度においては、不動産取引における物権と債権の関係性について、意思と形式の両面から検討を行った。具体的には、意思の面として物権行為の問題を検討し、形式の面として仮登記の問題を検討することを通じて、物権と債権の境界が暖昧なものになっていることを明らかにした。とりわけ、物権行為の問題に関しては、サヴィニーの見解を中心に分析を行った。サヴィニーの意思理論によれば、個人は、物的権利または人的権利を行使することができるのであり、その論理的帰結として、物的権利と人的権利を発生させるためのそれぞれ異なる意思が存在しなければならないことになる。したがって、サヴィニーにとっては、概念的で形式的な理由がそもそも存在したといえる。しかし、同時に彼の理論は批判の対象ともなっている。すなわち、サヴィニーがローマ法を分離主義と無因主義の源として考えていた点、または、少なくとも源となる法制度を意図的に選択していた点は、サヴィニーの誤りであったとされている。というのも、ローマ法には、いわゆる物権契約概念は存在していなかったからである。また、意思理論から分離主義と無因主義を導き出すことも困難であるとされている。このような観点からすれば、物権行為と債権行為の理論的関係を解明するための今後の課題として、意思理論や法律行為論一般との関係、さらには契約法理論との接合など、多岐にわたる問題点が残されており、次年度の具体的な検討対象としたいと考えている。本年度は当該研究計画の最終年度に当たる。そこで、過去2年間にわたる研究成果を盛り込んだ著書2冊を公表し、さらに、ドイツにおいて研究報告を行った。本研究全体においては、まず、以下の2点の事実について跡付けを行った。

1点目として、物権行為概念は、日本やドイツのように物権債権峻別論を前提としたいわゆるパンデクテンシステムを採用している場合に検討対象とされるべきものであり、現在のところ、日本では判例および通説において物権行為概念の独自性が否定される傾向にあるのに対して、ドイツにおいては肯定することを当然の前提としてそれに関連する議論が組み立てられているということである。次に2点目として、日本においては、債権行為である売買契約等とは別個に、代金支払い等の時点に物権行為がなされたものとした上で、その時点で物権変動の効果が発生するものと考える見解が、依然として説得力のある点を含んでいるのに対して、ドイツにおいては、逆に物権行為概念の存在を否定するという見解も存在しているということである。これらの事実は、物権行為概念について依然としてその存在の当否に関して検討する余地が残されていることを明らかにしていると同時に、わが国における物権と債権の峻別という当然のこととして是認されていた理論に対しても懐疑的な目を向けるきっかけを与えるものであるとも評価しうる。今後の課題として、物権債権峻別論の是非そのものについての議論がより活発になされる必要があると考えられる。その際には、法律論において重要な要素である意思と形式について、とりわけ不動産取引の場面においては、意思表示と登記の関係を明確に意識しつつ、物権債権峻別論の是非を検討していく必要があると思われる。
岩石熱水間の力学および化学的相互作用を考慮した断裂型地熱貯留層シミュレータの開発

次世代の地熱エネルギー利用技術のひとつとして注目されている高温岩体発電システムは、地殻岩体内の天然き裂群および水圧破砕により作成された人工き裂群を熱交換面として利用する。高温岩体からの熱抽出の評価には、このき裂群分布および循環流体の流れの把握およびそれに基づく数値解析が必要である。本研究では、まず、現在明らかになりつつある地下き裂群のフラクタル的な特徴を調査し、その結果に基づいて高温岩体貯留層の数値モデルを構築した。次に、このモデルを基に、貯留層内の流体および熱移動の解析が可能な数値シミュレーションプログラムを作成した。また、流体の流れを支配するき裂の幅に大きな影響を与えるものとして、岩石熱水間の力学的および化学的相互作用を取り上げ、その影響も組み入れた。力学的相互作用に関しては、岩石力学の基礎理論より、地殻応力とき裂内の流体圧力から各き裂の開口幅およびせん断滑りの計算を可能とした。化学的相互作用に関しては、実際のき裂内での岩石熱水相互作用を模擬できる、高温高圧岩石熱水反応装置を開発し実際に実験を行うことにより、岩石と熱水間の反応法則を求めた。特に、岩石熱水間の反応速度を温度と流速の関数として導き出し、数値シミュレーションプログラムへの組み込みを容易にした。このシミュレータを用いて、現在(財)電力中央研究所が秋田県雄勝町で実験を行っている高温岩体フィールドの実際の循環試験の評価を行った。この結果、実際に循環試験が行われた150日間の生産熱水の温度変化を良く模擬することができ、確率論的ではあるが約10年間の生産熱水の温度変化を予測することができた。平成7年度は各研究課題ごとに以下の結果を得た。[1]貯留層内マルチクラックの数値モデル化本年度は2次元における乱数を用いた統計的なき裂群モデルを構築した。このモデルでは、こまれでの研究で明らかになりつつある地下き裂群のフラクタル的な特徴を考慮した。特に、実際の岩体中に存在するき裂の大きさ分布や空間的な分布がフラクタルである事実を重視し、この特徴を再現できる数値モデルを完成させた。[2]き裂内水圧によるマルチクラック力学挙動の数値解析簡単なき裂内圧とき裂幅の関係式およびき裂進展の法則を用いることにより、上記モデルを用いた水圧破砕の数値シミュレーションが可能となった。この結果は、平成7年秋に米科学雑誌Journal of Geophysical Researchに投稿され、平成8年2月に受理された。[3]実験に基づくき裂内の岩石溶解沈積反応則の導出初期段階の実験として、流れに沿った温度勾配のない系での実験を行った。これまでの岩石溶解実験で得られていた岩石溶解速度に比べて、今回実験で得られたの狭い隙間内での岩石溶解速度は小さくなることが明らかになった。また、反応速度定数の温度および表面流速の影響が明かとなった。[4]貯留層内3次元熱伝導解析法の基礎の構築3次元空間と立方体格子に分割し、隣り合う要素間にき裂による透水性を与えることにより、3次元き裂群内の流体の流れ解析手法を開発した。また、前進差分法を用いることにより3次元非定常熱伝導解析手法を開発した。高温岩体からの熱抽出の評価には、このき裂分布および循環流体の流れの把握およびそれに基づく数値解析が必要である。

また、流体の流れを支配するき裂の幅に大きな影響を与えるものとして、岩石熱水間の力学的および化学的相互作用を取り上げ、その影響も組み入れた。力学的相互作用に関しては、岩石力学の基礎理論より、地殻応力とき裂内の流体圧力から各き裂の開口幅およびせん断滑りの計算を可能とした。化学的相互作用に関しては、実際のき裂内での岩石熱水相互作用を模擬できる、高温高圧岩石熱水反応装置を開発し実際に実験を行うことにより、岩石と熱水間の反応法則を求めた。特に、岩石熱水間の反応速度を温度と流速の関数として導き出し、数値シミュレーションプログラムへの組み込みを容易にした。このシミュレータを用いて、現在(財)電力中央研究所が秋田県雄勝町で実験を行っている高温岩体フィールドの実際の循環試験の評価を行った。この結果、実際に循環試験が行われた150日間の生産熱水の温度変化を良く模擬することができ、確率論的ではあるが約10年間の生産熱水の温度変化を予測することができた。
新規ヒドラジン不斉有機触媒の開発と合成的応用

本研究は新規ヒドラジン不斉有機触媒の開発を主眼に行い、今まで利用されなかった多置換型アルデヒドの不斉反応への応用を目指したが、当初予定していた化合物骨格が不安定である事が判明した。現在、構造デザインの再検討しその合成を行っている。多置換型不飽和アルデヒドの合成的応用はフッ素化に焦点をあて、その置換パターンから四タイプの不飽和アルデヒドについて詳細な検討を行った結果、二種類の不飽和アルデヒドに関して有望である事が判明し、対応するフッ素化化合物を高立体・高エナンチオ選択的に合成する事に成功した。合成したフッ素化合物は生理活性物質へと変換する事で化合物の有用性を検討する予定である。本年度は、新規ヒドラジン不斉有機触媒の合成と使用する多置換型不飽和アルデヒドの反応性を調べる事に注力した。新規ヒドラジン不斉有機触媒は当初デザインした骨格をターゲットに合成法の確立を目指した。現時点では、最終的なヒドラジン不斉有機触媒の一段階手前のところまで合成法を確立しており、最終的なヒドラジン体にするためのアミノ化反応を詳細に検討しているところである。また、多置換型の不飽和アルデヒドは、その置換パターンから四タイプの不飽和アルデヒドを合成し、まずは既存の有機触媒によりその反応性を検討した。本研究は新規ヒドラジン不斉有機触媒の開発を主眼に行い、今まで利用されなかった多置換型不飽和アルデヒドの不斉反応への応用を目指した。まず、新規ヒドラジン不斉有機触媒の合成法を検討したが、当初予定していたヒドラジン化合物骨格が不安定である事が判明したため、構造デザインの再検討が必要となった。現在、新しくデザインした触媒構造について合成法を検討している。また、並行して行っていた多置換型不飽和アルデヒドの合成的応用は不飽和アルデヒドのフッ素化に焦点をあて、その置換パターンから四タイプの不飽和アルデヒドに分類し詳細な検討を行った。その結果、異なる置換パターンをもつ二種類の不飽和アルデヒドに関して有望である事が判明し、既存・新規不斉触媒を検討した結果、対応するフッ素化化合物を高立体・高エナンチオ選択的に合成する事に成功した。合成したフッ素化合物は生理活性物質へと変換する事で化合物の有用性を証明する予定である。有機合成新規ヒドラジン不斉有機触媒は、最終的な触媒構造の一段階手前のところまで合成法を確立しており、本年度の早い段階で最終的なヒドラジン体にするためのアミノ化反応を最適化する事が可能であると思われる。また、並列して不飽和アルデヒドの反応性を調べている事から、触媒が合成できたら迅速にそのアルデヒドへの応用を行い、新規ヒドラジン不斉有機触媒の性能を評価する事が可能である。また、現時点で、幾つかの想定していない反応性、中間体の応用法が見いだされており、それらについても詳細に検討を行った後に発表していきたいと考えている。本年度の前半に、新規ヒドラジン不斉有機触媒を合成して性能を評価を行っていく予定である。また、本研究で見いだされた興味深い実験結果についても、詳細に検討していきたい。本年度は、研究室の備品整備に重点を当てて経費を使用した。試薬・ガラス器具等は他の助成金を使用することで、十分にカバーする事が出来たため、本経費からの消耗品の購入は少なくなっている。次年度使用額が生じているが、大きな金額ではなく、また、次年度の経費と合わせて引き続き備品整備に当てたいと考えている。本年度も、備品の整備に寿点をあてて経費を使用していきたい。最低限の備品が整ったら、残りは研究に必要な消耗品(例えば、試薬等)の購入家費として使用していきたい。
磁石の運動制御を利用した反発形磁気浮上機構の開発

本研究では,永久磁石反発形磁気浮上において,支持側磁石をリニアアクチュエータで駆動・支持する新しい形式の磁気浮上機構の開発を行った.開発した磁気浮上機構は,以下の2つに形式に大別することができる.(1)反発力の働く方向にアクチュエータを挿入する.(2)反発力と垂直な方向(横ずれ方向)にアクチュエータを挿入する.(1)の形式の機構としては,浮上方向の位置と振動の超精密制御機能とを備えた1自由度の磁気浮上機構を開発した.(2)の形式の機構については,以下のような研究を実施した.まず,磁気浮上式倒立振子の設計・製作を行った.具体的には,重力の代わりに永久磁石間の横ずれ力を不安定化力とした倒立振子を試作した.試作した装置は.水平軸回りの回転運動の自由度を持つレバー(振子に相当する)に永久磁石を取り付け,この磁石に対向して反発力が働くようにもう一つの永久磁石を配置し,この磁石の水平方向の運動をアクチュエータによって制御するという構造を持っている.なお,アクチュエータとしては圧電素子を用いて,その変位をてこによって拡大する機構を設けた.つぎに上記の実験装置において,レバーの変位を検出し,PD制御を行うことによって横ずれ方向の安定化に成功した.さらに,積分補償を施すことによって,精密な位置決めを機能を実現できることを実証した.つぎに,永久磁石反発形磁気浮上を利用した軸受装置を試作した.この装置では,支持物体(回転体)の半径方向の4自由度の運動を永久磁石の反発力によって支持すると同時に,支持側磁石自体をアクチュエータによってアキシャル方向に運動させ,支持物体のこの方向の運動を横ずれ力によって制御する構造となっている.アクチュエータとしては,ボイルコイルモータを使用した.この装置において,PD制御を施すことによって回転体の完全非接触支持に成功した.(1)微小位置決め機能を備えた永久磁石反発形磁気浮上機構の設計・製作を行った.試作した装置では,永久磁石反発形磁気浮上機構の支持側磁石と接地面との間に圧電アクチュエータを挿入し,保持質量の垂直方向の並進運動を能動的に制御する.また,他の自由度の運動は機械的に拘束している.圧電アクチュエータは,ナノメータオーダの微小変位を得るのに適し,高速応答性に優れているが,機械的強度,特に引っ張り強度が低いという欠点を持っている.しかしながら,本機構では,荷重は圧縮方向へかかるので,かなりの高荷重まで支持できる.(2)試作した磁気浮上機構の基本特性の測定を行った.具体的には,永久磁石間に形成される磁場の分布を測定し,浮上力,浮上方向のばね定数などの基本パラメータを評価した.(3)制御システムの構築を行った.提案する永久磁石反発形磁気浮上磁気浮上機構は,浮上方向には安定であるので,吸引制御形磁気浮上と比較して,位置と振動の超精密制御を容易に実現できる可能性を持っている.この可能性を調べるため,渦電流型変位センサの信号に基づいて,I-PD制御系を構成した.この制御系では,積分動作によって定常偏差をなくし,比例・微分のフィードバック補償によって減衰特性の改善を行うことができる.すなわち,前者は位置の精密制御に,後者は振動の精密制御に有効である.(4)浮上機構の諸特性の測定を行った.制御系の設計パラメータを変化させて,保持・位置決め精度,負荷特性,減衰特性などの測定を行った.この結果,提案する磁気浮上機構によって,浮上方向の位置と振動の精密制御が実現できることが確認された.本研究では,永久磁石反発形磁気浮上において,支持側磁石をリニアアクチュエータで駆動・支持する新しい形式の磁気浮上機構の開発を行った.開発した磁気浮上機構は,以下の2つに形式に大別することができる.(1)反発力の働く方向にアクチュエータを挿入する.(2)反発力と垂直な方向(横ずれ方向)にアクチュエータを挿入する.(1)の形式の機構としては,浮上方向の位置と振動の超精密制御機能とを備えた1自由度の磁気浮上機構を開発した.(2)の形式の機構については,以下のような研究を実施した.まず,磁気浮上式倒立振子の設計・製作を行った.具体的には,重力の代わりに永久磁石間の横ずれ力を不安定化力とした倒立振子を試作した.試作した装置は.水平軸回りの回転運動の自由度を持つレバー(振子に相当する)に永久磁石を取り付け,この磁石に対向して反発力が働くようにもう一つの永久磁石を配置し,この磁石の水平方向の運動をアクチュエータによって制御するという構造を持っている.なお,アクチュエータとしては圧電素子を用いて,その変位をてこによって拡大する機構を設けた.つぎに上記の実験装置において,レバーの変位を検出し,PD制御を行うことによって横ずれ方向の安定化に成功した.さらに,積分補償を施すことによって,精密な位置決めを機能を実現できることを実証した.つぎに,永久磁石反発形磁気浮上を利用した軸受装置を試作した.この装置では,支持物体(回転体)の半径方向の4自由度の運動を永久磁石の反発力によって支持すると同時に,支持側磁石自体をアクチュエータによってアキシャル方向に運動させ,支持物体のこの方向の運動を横ずれ力によって制御する構造となっている.アクチュエータとしては,ボイルコイルモータを使用した.この装置において,PD制御を施すことによって回転体の完全非接触支持に成功した.
日韓における植民地記録管理システムの比較分析と記録共有の方案

本研究は、日本と韓国に分散し朝鮮総督府記録群の管理システムについて記録史料管理学的観点から比較分析し、記録を共有するためのシステム構築を目指し、大きく分けて三方向からのアプローチを試みた。第一に、既存の研究成果を調査・分類・整理し新たな知見を得る助けとした。第二に、朝鮮総督府記録を所蔵する韓国及び日本の主要機関(韓国:国家記録院・国史編纂委員会・高麗大学・馬山市、日本:国立公文書館、国会図書館・学習院大学・山口県文書館)を訪問し、資料の所蔵量・保存処理手続き・管理システム・公開及び活用状況を実見した。第三に、記録学的観点から朝鮮総督府官報の調査、総督府の各部局に対する政策・予算・人事など決栽ライン、および原本出所と所蔵先についての調査・考察を行った。その結果、朝鮮総督府記録の完結構造(日本内閣による政策・人事・予算の決定、朝鮮総督府による施行という垂直構造)、朝鮮総督府記録の範囲(公文書、総督府人事の私文書など)、終戦をまたぐ激動期における記録の流出・分散・廃棄の問題点が明らかとなり、朝鮮総督府記録は一国史的次元ではなく、日韓の国家レベルを超えて総合的に認識・把握されなければならないということが明確になった。また戦前戦後の激動の歴史状況において韓国・日本はもちろん、アメリカなどにも分散することとなった朝鮮総督府関連記録の特殊性をも理解するに至った。また本研究では朝鮮総督府記録の特殊性という認識に基づき、その記録を共有するための方策として「一体型植民地記録共有システム」を試案として提示した。日・韓におけるMF・デジタル化など記録共有のための物理的な基盤は造成されているため、最も重要なのは国家レベルでの共有認識への転換である。「共有システム」の構築は全体的な見通しに加え、国際的な次元での整理・目録記述の標準化を目指してコンテンツの創造が求められる。朝鮮総督府記録群の記録共有システムは韓国と日本の二国間での有効性のみならず、世界規模での研究領域に拡張される必要性がある。こうした認識から「共有システム」の構築は日・韓・朝・米間の歴史認識の共有のための最も基礎的な土台となり得ると考えられる。研究は、概して三つの分野で行った。第一に、既存の研究成果を調査・分類・学習した。第二に、韓国と日本で朝鮮総督府記録を所蔵している主要機関(韓国の国家記録院、国史編纂委員会、高麗大学、馬山市日本の国立公文書館、国会図書館、学習院大学、山口県文書館)を訪問して、所蔵量・保存処理手続き・管理システム・公開及び活用状況などについて調査した。第三に、朝鮮総督府官報の調査、総督府の各部局に対する政策・予算・人事など決栽ラインの調査、原本出所と所蔵先の調査を記録学的観点から行った。その結果、朝鮮総督府記録の完結構造、朝鮮総督府記録の範囲、激動期における記録の流出・分散・廃棄の問題点を明確に認識することになった。また、本研究は朝鮮総督府記録の特殊性を認識した上、その記録を共有するために、解決の方策として「一体型植民地記録共有システム」を提案して研究を行っている。1年間の調査と研究を通して、このようなシステムが必要だということをより認識するようになった。具体的にいえば、朝鮮総督府記録は一国史的次元ではなく、韓国に所蔵されている朝鮮総督府記録群を中心にして、日本に所蔵されている朝鮮総督府関連記録を総合的に認識・把握しなければならないということが明らかになった。ひいては戦前・戦後の激動の歴史状況で韓国・日本はもちろん、アメリカなどに分散する運命となった朝鮮総督府関連記録の特殊性を理解することとなった。したがって、朝鮮総督府記録群の記録共有システムは韓国と日本のみならず世界的なレベルでの研究領域に拡張される必要性があると考える。このような1年間の研究成果をもとにして、2年目は、朝鮮総督府記録の管理システムを記録史料管理学的観点から比較・分析して、記録を共有するために、システムをどのように構成するかについての研究を本格的に進行しようと考える。「一体型植民地記録共有システム」の構築のためには、各機関の記録共有の認識を求めることが必要だろう。そして、全体的な見通しを持って、国際的な次元での整理・目録記述の標準化を目指してコンテンツを創ることができると考える。

また戦前戦後の激動の歴史状況において韓国・日本はもちろん、アメリカなどにも分散することとなった朝鮮総督府関連記録の特殊性をも理解するに至った。また本研究では朝鮮総督府記録の特殊性という認識に基づき、その記録を共有するための方策として「一体型植民地記録共有システム」を試案として提示した。日・韓におけるMF・デジタル化など記録共有のための物理的な基盤は造成されているため、最も重要なのは国家レベルでの共有認識への転換である。「共有システム」の構築は全体的な見通しに加え、国際的な次元での整理・目録記述の標準化を目指してコンテンツの創造が求められる。朝鮮総督府記録群の記録共有システムは韓国と日本の二国間での有効性のみならず、世界規模での研究領域に拡張される必要性がある。こうした認識から「共有システム」の構築は日・韓・朝・米間の歴史認識の共有のための最も基礎的な土台となり得ると考えられる。
低出力超音波パルスを基軸とした象牙質形成制御理論と非侵襲性歯内療法への展開

う蝕で失われた歯(象牙質)を再生することは現代歯科医療において最大の目標の1つである。低出力超音波(LIPUS)を発生する装置を用いてマウス歯髄細胞およびヒト歯髄細胞を刺激したところ、骨形成誘導能を有することで知られるBone morphogenetic protein-2の発現が誘導された。さらに、LIPUS刺激は硬組織形成分化マーカーであるオステオポンチンの発現も誘導した。その発現誘導は、LIPUS照射によって細胞外に放出されたATPが同細胞のプリン受容体を介する機構であることが明らかとなった。これらの知見から、LIPUS照射は象牙質の再生誘導に有効な治療手段となりうるものと考えられる。ヒト抜去歯を対象に、低出力超音波パルス(LIPUS)を歯冠側に作用した際、歯髄腔および根管内に伝播する超音波の強度と伝導速度を、加速度センサーを用いて超音波伝播特性の解析を行った。ヒト抜去歯は東北大学大学院歯学研究科倫理審査委員会によって承認を得た後、東北大学病院で同意を得た完全萌出した健全な第三大臼歯をオートクレーブ滅菌したものを実験に供試した。これまでの研究報告を参考に設定した照射条件(周波数1.5MHz、繰り返し周波数1.0kHz、超音波強度30mW/cm2、パルス幅200マイクロ秒)を用いて実験を行ったが、本条件下においては有意なシグナルの検出得られなかった。そこで、LIPUSの周波数および超音波強度等の照射条件を変更することにより、引き続き次年度の研究として解析を継続する。次にマウス歯乳頭細胞株を用いてLIPUSの細胞機能に与える影響について検討を行った。まず最初に、歯髄細胞の象牙芽細胞分化誘導能に対するLIPUSの及ぼす影響を検討した。単層に培養した細胞の培養液に直接LIPUS装置を浸漬し20分間、上記の条件下で照射を行い、アスコルビン酸存在下で6日間培養したところ、初期分化マーカーであるアルカリフォスファターゼの遺伝子発現の有意な誘導が認められた。次に、歯髄細胞の炎症反応に対するLIPUS照射の及ぼす影響についても同様の方法で検討を行った。100 pg/ml濃度のインターロイキン1で6時間刺激することによって誘導される種々の炎症性サイトカインの発現が、照射によって遺伝子レベルおよび蛋白レベルで有意に抑制されることが明らかとなった。これらのメカニズムについては引き続き次年度の研究として解析を継続する。前年度の研究でマウス歯乳頭細胞株に対して低出力超音波パルス(LIPUS)を照射することにより、アルカリフォスファターゼの発現誘導がみとめられたことから、本年度は細胞分化誘導に関連する分化マーカー(osteocalcin, bonesialoprotein, type I collagen, dentine matrix protein)の発現に与える影響をリアルタイムPCR法で解析した。単層に培養したマウス歯乳頭細胞株の培養液に直接LIPUS(SAFHS4000J、帝人ファーマ)発生装置を浸し、毎日20分間照射を行い、6日間培養した。LIPUS照射は周波数1.5MHz、繰り返し周波数1.0kHz、超音波強度30mW/cm2、パルス幅200μ秒の条件下で行なった。本実験で解析対象とした分化関連分子に対しては有意な発現上昇は見られなかったものの、強力な骨形成誘導能を有することで知られるBone morphogenetic protein-2 (BMP-2)の発現に有意な増強がみとめられた。さらに、同反応が他の細胞においても再現されるかどうかを解析したところ、ヒト由来歯根膜線維芽細胞においても同様にBMP-2の発現が有意に誘導されることが明らかとなった。一方、LIPUSを培養細胞に60分照射することで、細胞外アデノシン三リン酸(ATP)の濃度が有意に上昇することが明らかとなった。LIPUS照射自体による細胞傷害活性は見られないことから、LIPUS照射により細胞外に遊離したATPが細胞表面プリン受容体を介してBMP-2発現調節を始めとした細胞の機能調節している可能性が示唆された。次年度においては、ATPによる細胞内シグナル伝達経路も絡めた解析を行う予定である。露出した歯髄に対して高い予知性を持つ象牙質再生法の確立は歯内療法の最大の目標の1つである。低出力超音波(Low-intensity pulsed ultrasound、LIPUS)は、1980年代に骨折治癒促進効果が証明されて以来、現在整形外科領域における理学療法として広く用いられている。前年度までの研究で単層に培養したマウス歯乳頭細胞株(歯髄細胞の前駆細胞)に対してLIPUS(SAFHS&#174;4000J、帝人ファーマ)を照射することにより、強力な骨形成誘導能を有することで知られるBone morphogenetic protein-2 (BMP-2)の発現が有意に増強することを明らかとした。本年度においてはヒト歯髄細胞を用いてその検証実験を行った。LIPUS照射はBMP-2のみならずオステオポンチン(Osteopontin、OPN)の発現を有意に誘導した。細胞外基質タンパク質であるOPNは硬組織形成分化マーカーの一つであり、生体防御、組織修復、およびメカニカルストレスなどにおいて、その発現が誘導されることが知られている。また、修復象牙質が形成される過程において歯髄・象牙質界面にOPNが沈着し歯髄細胞が象牙芽細胞へと分化していくことが報告されており、修復象牙質の形成と密接に関係していると考えられている。OPNの発現誘導の機序を解析したところ、LIPUS照射により細胞外のATP量が有意に増加し、それに引き続きOPNの遺伝子発現量が誘導された。