hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
廃棄物処理量の増大を目的とした低環境負荷型高機能セメントの材料設計

その結果,間隙相量を現状の普通ポルトランドセメントの18%から24%まで増加させても,C_3A量を一定とすることで,減水剤や高性能(AE)減水剤の影響はほとんど影響を受けないことを明らかにした.しかし,間隙相量の増加により自己収縮は大きくなるので,水セメント比が小さな高強度コンクリートへ適用する際には,留意が必要であることを明らかにした.京都議定書の採択などと関連して、CO_2削減は非常に重要な課題となっている。建設分野において、その目標を達成するためには、CO_2排出量の多いセメントにおいて、低減対策を行う必要がある。既に、セメント焼成時における廃棄物処理量の増大を目的に検討を行い、間隙質量を増大させ、性能を確保し、かつ廃棄物処理量を増大させ材料設計手法について提案した。本年度は、さらに廃棄物を有効に利用した混合セメントとすることで、CO_2削減と新たな機能を確保するための材料設計にっいて検討を加えた。混合セメントの水和反応解析の結果、製鉄所の廃棄物である高炉水砕スラグ微粉末の反応は迅速に進行するので、水和熱低減のためには、粉末度を小さくする必要があることを明らかにし、また、粉末度の小さな高炉水砕スラグ微粉末は、高性能AE減水剤を添加した場合の流動性が向上することを明らかにしている。さらに高炉徐冷スラグ微粉末は、C_3Aの水和を抑制し、流動性の経時変化を小さくする効果があること、また、中性化抑制効果があることを明らかにしている。さらに、高炉徐冷スラグ微粉末と高炉水砕スラグ微粉末を普通セメントと混合した混合セメントは、CO_2発生量を普通セメントの半分程度に低減できること、しかも高炉水砕スラグ微粉末の効果により塩化物イオンの浸透抵抗性も有する優れた低環境負荷型セメントであることを明らかにしている。以上のことを総括して、廃棄物処理量を増大させた混合セメントの新たな材料設計手法について提案した。
ミクロ相分離した反応性ブロックコポリマ-膜の微細加工による機能発現

昭和63年度の研究に引続き、アミノ基を含むブロック共重合体(あるいは鎖末端にアミノ基を持ち鎖長の制御されたポリマ-)、および鎖末端にカルボキシル基を持ち分子量および分子量相分布の制御されたポリマ-を合成し、それらの混合物がカルボン酸アンモニウム塩を生成することにより、ブロック共重合体のミクロ相分離構造と類似の規則的な集合構造の形成を電子顕微鏡観察とX線小角散乱測定で確認した。次に、塩基性溶媒で洗浄することによりカルボキシル基をもつポリマ-成分を取り除き、空孔の形態や大きさが制御され、かつその空孔の壁に多数のアミノ基を有する多孔質膜質を作製した。具体的にはアミノ基を含むスチレン誘導体とスチレンのブロック共重合体および鎖末端に1残基のアミノ基を有する分子量分布の狭いテレケリックポリスチレンを合成し、次に、市販の両末端にカルボキシル基を持つポリエチレンオキシド(PEO酸)を再沈澱により精製した。これら二つのポリマ-をアミノ基とかカルボキシル基について種々のモル量で混合、溶解し、凍結乾燥した後、薄膜にキャストしてサンプルとした。この薄膜の透過型電子顕微鏡(TEM)観察により明瞭なラメラ状の高分子集合構造が形成されていることが明らかになり、その恒等周期を求めることが出来た。さらに、X線小角散乱測定から得られる恒等周期はTEM観察によるものとよく一致した。集合構造の規則性に対するブロック鎖長、テレケリックポリマ-の分子量、キャスト溶媒、アミノ基とカルボキシル基のモル比の影響を検討した。この薄膜をKOH-メタノ-ルで洗浄すると、PEO酸成分は定量的に除かれ、多孔質膜となることがわかった。恒等周期は元の集合体のそれよりも大きくなるが規則性は保持されており、この方法により、1090m^2/gの大きな表面難とアミノ基を持つ構造の規制された多孔質膜が得られることが明らかになった。
地域間交流が新文化を創発するメカニズムの解明

【研究の目的】地域間交流があることで各地域の文化革新速度が速まるという仮説を検証するため、九州地方で伝統的におこなわれている神楽を舞台とした、地元住民と観光客が交流する実態調査をおこなった。調査と並行して、地域間交流が文化革新を引き起こすのに必要なメカニズムを数理モデルを構築することで分析した。【研究実施状況】昨年度は宮崎県の伝統的な神楽に関する実態調査をおこなったのに対し、今年度は調査範囲を大分県・熊本県まで広げ、また神楽を利用した様々な芸術祭イベントを対象とした調査をおこなった。調査を通じて、芸能・芸術を介した人々の繋がりで文化革新が引き起こされる様子について明らかにした。ただし、地元文化の真正性が保たれるためには、都心部からの距離が、ある程度は離れていることが必要なことも明らかになった。その調査結果をふまえ、文化革新をひきおこすメカニズムを描いた数理モデルの構築をおこなった。地域間交流が文化エリートによって主導され、かつ地域間で人々の移住が一定の頻度であると、全体としての文化蓄積速度が速くなることを明らかにした。それとは別に、異なる文化を持つ人々が互いに協力するために必要な条件を明らかにするため、旧石器時代の環境を踏まえた数理モデルの分析をおこなった。人々が、局所的に分布する財を求めて遠距離探索をする場合に、資源を分割する戦略が有利になることが明らかになった。また、一定の外部者が地域に入り込むことで、文化革新が進むだけでなく、適度な利用圧を通じて環境の豊かさが増すために必要な条件を、数理モデル分析で明らかにした。25年度が最終年度であるため、記入しない。【研究実施状況】2011年度は宮崎県の伝統的な神楽に関する実態調査をおこなった。また繰り越し分の予算を用い、2012年度に大分県・熊本県の伝統的な神楽に関する実態調査をおこなった。調査の方法は、神楽への参与観察、教育委員会への聞き取り調査、神楽保存会に対する質問紙調査である。また神楽が地域の枠をこえた人々の繋がりで伝承されることが原因で、地域の過疎高齢化に一定の歯止めがかかり、若者が定住している様子についても確認することができた。地域の枠を越えて異なる人々が同じ空間に集まり、文化要素の社会学習をおこなう現象を地域間交流と名付け、文化全体に対する地域間交流の影響を調べた。もし地域間交流が文化エリートによって主導され、かつ地域間で人々の移住が一定の頻度であると、全体としての文化蓄積速度が速くなることを明らかにした。研究成果は、数理社会学会大会などで発表し、関連する論文を執筆中である。今年度に宮崎県の調査は完了することができた。しかし、当初の予想以上に神楽保存会が存在することが分かったため、熊本県・大分県など他の九州地方の神楽に関する実態調査をおこなうことができなかった。そのため2013年度に調査の繰り越しをおこなった。本研究は、異なる文化を所有する集団が交流することで全体としての文化レベルが高まることを明らかにすることを目的とする。しかし文化が異なる集団では、軋轢も生じるはずである。そのことを本研究は踏まえていない。来年度は、どのように異文化間の円滑なコミュニケーションが可能になるかをあきらかにする予定である。
地域高齢者を対象とした運動と栄養の複合的地域介入プログラムの効果に関する追跡研究

本研究では一年間の地域介入プログラムが5年後の運動・食習慣や生活機能に及ぼす影響について検討した。5年後の追跡調査の結果、全体の運動の実施頻度および肉類、いも類、果物類、油脂類などの摂取頻度は増加し、魚介類、牛乳の摂取頻度は有意に低下していた。また、介入プログラムを認識していることは、追跡時の運動習慣の継続や生活機能の維持に寄与する可能性が示唆された。本研究の対象地域では2002年から2003年までの1年間、運動および食生活習慣の改善を目的とする地域介入を実施し、1年後の運動習慣の実施率の改善や食品摂取頻度の増加など、地域介入が短期的な生活習慣の改善に影響することを確認している。そこで初年度は、より長期的な介入の効果について評価を行う目的で、5年後の生活習慣および生活機能について追跡調査を実施した。また、中間評価として3年後の生活習慣に及ぼす影響について検討を行った。2002年にA県A地域で実施された老化予防健診に参加した65歳以上の地域在住高齢者を対象に追跡アンケート調査を実施した。調査項目は、基本的ADL、老研式活動能力指標、総合的移動能力、運動実施の状況、10項目の食品摂取の多様性頻度、飲酒、喫煙、外出頻度、趣味、老人クラブ活動、グループ活動、1km歩行能力、階段昇降等であった。追跡調査の結果、弾性350名、女性546名から回答が得られた。また、地域介入が運動および食生活習慣に及ぼす3年後の影響について検討した。その結果、地域介入は運動習慣および食習慣の維持・改善に影響し、介入効果は比較的長期にわたり生活習慣に影響することが考えられた。次年度は,初年度に得られた結果をもとに、介入により改善された運動および食習慣の推移の検証、生活習慣の改善がその後の生活機能等に及ぼす影響について引き続き検討を行う。本研究の対象地域では、2002年から2003年にかけて運動と食習慣の改善のための地域介入プログラムが実施されている。介入プログラムは、健康教室や老人クラブ活動で高齢期における運動の重要性や適切な食生活についての講話や実技、広報への記事の掲載、パンフレットの配布等を通し行われた。介入プログラムが運動・食習慣の推移や生活機能に及ぼす影響について検討する目的で、2008年に追跡調査を実施した(N=891、平均年齢79.0±5.7歳、追跡率=67.1%)。散歩や軽い体操習慣、運動習慣、食品摂取状況について2002年と2008年の値を比較したところ、散歩や軽い体操の実施者の割合に差はなかったが、運動の実施者の割合は追跡時に有意に増加していた。10品目の食品摂取頻度については、肉類、いも類、果物類、油脂類は追跡時に有意に増加し、卵、大豆製品、緑黄色野菜、海藻類は不変であり、魚介類、牛乳は有意に低下していた。次いで、介入期間終了後(2003年)における介入プログラムの認識(知っている/知らない)と、散歩体操を含む運動習慣、10品目の食品摂取多様性得点、高次生活機能との関連について検討した。その結果、プログラムを知っている者は、追跡時に運動を継続している割合が多かった。プログラムの認識と食品摂取多様性得点の推移に関連は認められなかった。また、プログラムを知っている者では生活機能が低下する割合が少なかった。本研究における介入プログラムを知っている者は、運動習慣が継続しやすく、生活機能が維持されやすいことが示された。このことから、本研究の介入プログラムは、運動習慣の継続や生活機能の維持に寄与する可能性が示唆された。しかしながら、本研究は長期的な追跡研究のため虚弱な対象者の選択的脱落が生じている可能性が考えられる。今後はこの点を含め介入効果について継続して検討をする必要がある。
細胞間相互作用のシステム的理解

動的で複雑な細胞間相互作用の一つである哺乳類の概日時計における細胞間同調をモデル系とし、インシリコ・インビボにおいて細胞間相互作用の遺伝子ネットワークを設計・再構成することで、予測される同調メカニズムを再構成的に証明することを目指した。その過程で、細胞間同調を再構成する為の基盤技術として、[任意の位相で同調因子を発現させる技術][同調シグナル伝達経路の再構築技術]を確立し、また、再構成した細胞間同調の検証技術として、[一細胞レベルでの概日振動観察技術][光刺激を用いた非同期化技術]等の基盤技術を整備した。動的で複雑な生命現象を理解することは一般的に難しく、その解明のための手法・研究戦略は発展途上の段階である。特に多細胞生物を多細胞生物たらしめている細胞間相互作用を担う動的で複雑なシステムを体系的・効率的に同定・解析していく手法・研究戦略については、まだ確立されているとは言えない。我々は、動的で複雑な細胞間相互作用の一つである哺乳類の概日時計における細胞間相互作用をモデル系とし、インシリコ・インビボにおいて細胞間相互作用の遺伝子ネットワークを設計・再構成することで、予測されうるメカニズムの再構成的証明を行う。これらの解析を通して細胞間相互作用の設計原理を理解するとともに、細胞分化など細胞間相互作用を要とする他の生命現象にも応用可能な研究戦略を提供する。生命現象のような動的で複雑な現象を理解することは一般的に難しく、その解明のための手法・研究戦略は発展途上の段階である。我々は、複雑で動的な細胞間相互作用の一つである哺乳類の概日時計における細胞間相互作用をモデル系とし、インシリコ・インビボにおいて細胞間相互作用の遺伝子ネットワークを構成することで予測されうるメカニズムの再構成的証明を行い、細胞間相互作用の研究戦略のモデルケースを提供する。概日時計の細胞間同調を観測するためには、非同期状態の細胞間(概日振動の位相が異なる細胞間)の相互作用を観察することが必要である。しかし、培養細胞の概日振動の位相は、細胞内cAMP濃度上昇の誘導や、培養液の交換(栄養状態の変化)、温度の変化等、培養環境のわずかな変化によって速やかに同期してしまい、細胞に対して実験的に非同期状態を自在に誘導することは非常に困難である。そこで、我々はまず刺激の強度・時間等を自在に調節可能な「光刺激」の利用に着目し、光受容体を培養細胞に発現させ、培養液の温度に影響を与えない程度の光を照射することで光受容体依存的に培養細胞の概日振動の位相を変化させることが可能な系を構築した。この系を用いて照射条件を詳細に検討することにより、同期振動している培養細胞集団を任意に非同期化させることが可能な実験系の構築に成功した(論文投稿中)。この手法を用いて、細胞に人為的に非同期状態を誘導することによって、その後同期した概日振動が自然に回復してくる過程を一細胞発光ダイナミクスのリアルタイム測定系を用いて観察することが可能となり、その性質を詳細に解析することが可能となる。多細胞生物を多細胞生物たらしめている細胞間相互作用を担う動的で複雑なシステムを体系的・効率的に同定・解析していく手法・研究戦略の確立は重要であるが、いまだ発展途上である。我々は、哺乳類の概日時計における細胞間相互作用をモデル系とし、インシリコ・インビボにおいて細胞間相互作用の遺伝子ネットワークを構成することで予測されうるメカニズムの再構成的証明を行い、細胞間相互作用の研究戦略のモデルケースを提供する。しかし、培養細胞の概日振動の位相は、細胞内cAMP濃度上昇の誘導や、培養液の交換、温度の変化等、培養環境のわずかな変化によって速やかに同期してしまい、実験的に非同期状態を自在に誘導することは非常に困難である。この系を用いて照射条件を詳細に検討することにより、同期振動している培養細胞集団を任意に非同期化させることが可能な実験系の構築に成功した。この手法を用いて、細胞に人為的に非同期状態を誘導することにより、その後同期した概日振動が自然に回復してくる過程を一細胞発光ダイナミクスのリアルタイム測定系を用いて観察することが可能となり、その性質を詳細に解析することが可能となる。

なお、この成果を基に、30年以上もの間未解決であった「シンギュラリティー現象」と呼ばれる概日時計が停止する現象が、時計細胞同士の脱同調による事を実験及び数理モデルを用いて立証し、論文として発表した。(Ukai, et. al. Nat. Cell Biol.2007)。細胞間同調の再構成を達成するためには、同調因子を任意の位相特異的に発現させる技術が必要になる。そこで本年度は、哺乳類概日時計に観られる様々な位相での転写出力がどの様に設計されているのか、その設計原理を明らかにし、任意の位相で機能する人工プロモーターを論理的に細胞内に再構成する系の確立を目指した。まずVP16タンパクの転写活性化ドメインやGal4タンパクのDNA結合ドメインを利用した人工転写制御因子(活性化因子、抑制因子)と、それらが結合する人工プロモーターを持つルシフェラーゼ発光レポーターからなる転写回路を設計し、その転写回路を哺乳類培養細胞中に一過性に導入することにより、転写出力のダイナミクスを定量的に測定可能な系を構築した。これら人工転写制御因子を同一細胞内で様々な位相で発現させた時の下流の人工プロモーターからの転写出力ダイナミクスを計測した。インシリコでのシミュレーションとインセルロにおける検証から、(1)朝に発現する転写活性化因子と夜に発現する転写抑制因子が、標的プロモーターからの昼の転写出力を再現するのに必要かつ十分な条件であること、(2)昼に発現する転写活性化因子と朝に発現する抑制因子が、夜の転写出力を再現するための必要十分条件であること、(3)朝、昼、夜の3つの基本位相の転写制御因子を単純に組み合わせるだけで、明け方、午後、夕方、深夜などの様々な位相の転写出力が生まれること、が判った。この結果は、in vivoで観察される時計関連遺伝子の一見連続的な転写出力の創出機構の理解を助け、予測した位相で機能する人工プロモーターを論理的に再構成する設計原理を明らかにした。この成果は国際誌に掲載された(Nature Cell Biology, 10, 1154-63(2008))。この設計・構築技術により、任意の位相で同調因子を発現させるための基盤技術が確立された。本研究は多細胞生物を多細胞生物たらしめている細胞間相互作用機構をシステムとして理解することを目的とする。そのために我々は動的で複雑な細胞間相互作用の一つである哺乳類の概日時計における細胞間同調をモデル系とし、インシリコ・インビボにおいて細胞間相互作用の遺伝子ネットワークを設計・再構成することで、予測されうる同調メカニズムの再構成的証明を行う。同調機能の無い培養細胞に同調機構を再構成するためには、概日時計に対して位相変位を誘導可能なペプチドリガンド(同調因子)、受容体、シグナル伝達系の3者が揃う事が必要である。本年度はまず、化合物ライブラリーを細胞に添加し、各化合物が細胞の概日振動の位相に与える影響を解析することによって、培養細胞において概日時計の同調シグナルとして機能可能なシグナル経路を複数見出した。次にこれらの同調シグナル経路を活性化可能な受容体を培養細胞に強制発現させ、対応するペプチドリガンドを外部から投与し、細胞の位相を同期させることに成功した。上記検討ではペプチドリガンドを外部から添加したが、実際に細胞間同調の再構成を達成するためには、細胞自身が分泌したペプチドリガンドによって位相変化が誘導されなくてはならない。
γセクレターゼ活性調節因子の同定と解析

先行研究でiPS細胞から神経細胞へ分化誘導する際、分化誘導期間依存的にAβ42/Aβ40産生比が低下することを見出した。γ-セクレターゼ構成成分の発現レベルは変化していないことから、γ-セクレターゼ活性を修飾しAβ42/Aβ40比を低下する因子が存在することが示唆された。そこで、分解誘導期間に依存した遺伝子発現プロファイルを解析し、γセクレターゼ活性修飾因子の候補を絞り込み、これらの遺伝子を株化細胞に遺伝子導入して、分泌されるAβのAβ42/Aβ40比を測定した。その結果、現在までにγセクレターゼ活性修飾因子として先ず亜鉛トランスポーターを同定することに成功している。研究計画に従って実験を進め、初年度までにγセクレターゼ活性を修飾する可能性がある候補遺伝子11種を理研バイオリソースセンターより入手し、動物細胞発現ベクターに組み込みC末端にHAエピトープタグを付与した。これらのベクタープラスミドをAPP安定発現株に遺伝子導入し、各遺伝子の発現を確認した。今年度は新たに,追加で二つの候補遺伝子をサブクローニングし、さらに上述の遺伝子について、N末端にFLAGタグを融合したコンストラクトを作製して、全ての発現確認を終了させた。一方、Aβ産生比は細胞密度によって影響を受け、また使用するメディウム中のFBSの含有率によっても測定値にバラつきが生じるため、トランスフェクションからメディウム回収までの条件検討を行い、至適化を行った。具体的には、候補遺伝子をトランスフェクション後48hでメディウムを除去し無血清培地(Neurobasal + B27)に交換後、24時間でAβを定量することにした。トランスフェクション後に培地を交換することには、mediumに含まれるトランスフェクション前の内在性のAβの量をリセットする目的があり、さらに交換する培地を無血清培地にすることで、候補遺伝子を見出したiPS細胞から神経細胞への分化の条件に近似し、FBS中のプロテアーゼやAβと結合するタンパク質が関与する可能性を除去することができると考えられる。現在、一過性過剰発現系で、Aβ42/Aβ40比の変化の解析を進めている。また、候補遺伝子とAPPとの安定的共発現系の構築も進める予定である。研究年次計画に従って実験を進め、γセクレターゼ活性を修飾する可能性がある11種類の候補遺伝子を理研バイオリソースセンターより入手し、動物細胞発現ベクターに組み込むと共にエピトープタグを付与した。これらの候補遺伝子のうち、SLC39A3について期待するAβ42/Aβ40比の変化を観察したので、現在SLC39A3とAPPの共安定発現株の作製を進めると共にsiRNAを用いたSLC39A3ノックダウンによるAβ42/Aβ40比の変化を確認している。Aβの産生変化を解析している。一方、その他の分子についても一過性過剰発現系で、Aβ42/Aβ40産生比の変化の解析を順次進めている。Aβ産生に関与し、Aβのカルボキシル末端の多様性を生むγセクレターゼにはAPP以外にもNotchを含む数多くの内在性基質が存在するため、直接的な阻害剤は副作用が多く、アルツハイマー病の治療目的に使用できない。そのため、Aβ40産生には影響せずAβ42産生のみを選択的に阻害するようなγ-セクレターゼ調節薬の開発が望ましい。しかし、この特異性を修飾する分子については全くと言って良いほど明らかにされておらず、今回の発見はアルツハイマー病の創薬研究に新たな治療標的を見出したという点において大きな意義がある。今後の研究展開の萌芽的研究成果につながると考えている。研究計画に従って実験を進め、昨年度までにγセクレターゼ活性を修飾する可能性がある候補遺伝子13種を動物細胞発現ベクターに組み込みN末端にFLAGタグまたはC末端にHAエピトープタグ融合したコンストラクトを作製した。これらのベクタープラスミドをAPP安定発現株に遺伝子導入し、各遺伝子の発現の確認まで終了した。初年度において、これらの遺伝子群からAβ42/Aβ40産生比の変化に関与する遺伝子を一つ同定することに成功したが、その他の遺伝子による効果は顕著ではなかった。Aβ産生比は細胞密度によって影響を受け、また使用するメディウム中のFBSの含有率によっても測定値にバラつきが生じるため、トランスフェクションからメディウム回収までの条件検討を行ってきた。

トランスフェクション後に培地を交換することには、mediumに含まれるトランスフェクション前に分泌されていたAβの量をリセットする目的があり、さらに交換する培地を無血清培地にすることで、候補遺伝子を見出したiPS細胞から神経細胞への分化の条件に近似し、FBS中のプロテアーゼやAβと結合するタンパク質が関与する可能性を除去することができると考えた。しかしながら、上記の方法でAβ量をリセットするとトランスフェクション後に合成されるAβ量が極めて微量でELISAによる検出が困難であったため、本年度はさらなる至適化を進めた。これにより、より精度よくAβ42/Aβ40比の変化を感知できると考えられる。現在、一過性過剰発現系で、Aβ42/Aβ40産生比の解析を再開しているところである。神経薬理学本研究は先行研究のDNAマイクロアレイによってγ-セクレターゼの機能変化に関与する可能性が示唆された候補遺伝子がAβ42/Aβ40産生比の変化をもたらすかを明らかにし、実際にそのような遺伝子が同定されればその分子機構を明らかにすることを目的としている。幸いにも初年度において、既にAβ42/Aβ40産生比の変化関与する遺伝子の同定に成功しており、また、研究計画に照らし合わせても当初の目的を達成していると言える。本年度は、候補分子のサブクローニングの追加と、C末端のみならず、N末端へタグ配列を融合すうコンストラクトの作製と共にAβ測定のためのトランスフェクション条件等を確立し、候補遺伝子の動物細胞での遺伝子発現を確認しており、Aβ42/Aβ40産生比の解析を待つ状態になっている。また、このように、本研究は当初の計画通り順調に進んでおり到達度は高い。本研究は先行研究のDNAマイクロアレイによってγ-セクレターゼの機能変化に関与する可能性が示唆された候補遺伝子がAβ42/Aβ40産生比の変化をもたらすかを明らかにし、実際にそのような遺伝子が同定されればその分子機構を明らかにすることを目的としている。幸いにも初年度において、既にAβ42/Aβ40産生比の変化関与する遺伝子の同定に成功しており、また、研究計画に照らし合わせても一義的な目的を達成していると言える。また、その他の候補遺伝子についても既に動物細胞発現ベクターに組み込み、動物細胞での遺伝子発現を確認しており、Aβ42/Aβ40産生比の解析を待つ状態になっている。このように、本研究は当初の計画通り順調に進んでおり到達度は高い。上記の研究成果を踏まえ、まずはAβの最終的な切出しを行う「γセクレターゼ」とAβ42の切り出しを特異的に亢進しAβ40産生量には影響を与えない分子「SLC39A3」にターゲットを置き、その分子機構を明らかにした上で、Aβ42の切り出しを低下させることにより、副作用が少なく安全性が担保される創薬を目指す。これらの基礎研究により創薬開発基盤を固めた上で、SLC39A3に拮抗する低分子化合物のスクリーニング研究へと発展させていく。また、その他の候補遺伝子についても、過剰発現およびノックダウンシステムによってAβ42/Aβ40比の変化が観察され次第、その分子機構の解明をin vitro系だけでなく、in vivo解析も含めて進めていく予定である。
アポトーシス誘導分子Fasを標的とした癌の免疫療法

本研究において、Fas/FasLシステムの癌の免疫療法および遺伝子治療への応用の可能性を明らかするための基礎検討を行ってきた。すなわち、前回の報告において、マウスモデルを用いて、腫瘍細胞にFas遺伝子を導入発現させることにより、in vitroにおいて、NK、LAK、CTL、という、それぞれ異なるエフェクター細胞に対する感受性を増強できること、およびin vivoにおいて、同系マウスに皮下あるいは腹腔内接種することにより、腫瘍原性の抑制あるいは接種マウスの生存日数の延長が認められることを明らかにした。また、この抗腫瘍効果の機序に、Fas/FasLが直接関与していることを、FasL欠損gldマウスを用いた検討により明らかにした。そこで今回、1)Fas発現量の増強による抗腫瘍効果増強の可能性を明らかにする目的で、発現量の異なる細胞株を樹立し、同様のin vitroおよびin vivoの検討を行った。その結果、用いた異なるFas発現細胞株間の比較では、むしろ、発現量の高い細胞株よりも、発現量の低い細胞株において、より強い抗腫瘍効果が認められ、Fas発現による抗腫瘍効果増強の程度とFas発現量は必ずしも相関しない可能性が示唆された。また、2)癌の遺伝子治療への応用の観点から、サイトカイン遺伝子との併用による抗腫瘍効果についての検討を行った。Fas遺伝子導入およびIL-12遺伝子導入腫瘍細胞を同系マウスへ皮下接種したところ、強い腫瘍生着抑制効果が認められた。この結果より、Fas感受性獲得に加え、IL-12共発現による宿主免疫活性化により、Fas/FasLを介した相乗的な抗腫瘍増強効果を誘導できる可能性が示唆された。:宿主免疫機構が、FasL/Fasシステムを介して、Fas発現細胞にアポトーシスを誘導することが知られているが、抗腫瘍免疫応答における同システムの役割に関しては不明な点が多い.今回、マウス腫瘍細胞(MCA-F)にFas遺伝子を導入しFas高発現細胞株を樹立し、同細胞に対する同系宿主のin vitroおよびin vivo免疫応答について検討を行った.常法に従い、NK、LAK、CTLを誘導し、Fas高発現細胞株に対する傷害活性をCr release法により検討した.その結果、これら異なる免疫エフェクター細胞はいずれもFas高発現細胞株に対して、親腫瘍細胞に比べて、より強い傷害活性を示した.次に、同細胞を同系マウス(C3H)に皮下接種したところ、親腫瘍細胞に比べて、造腫瘍性の抑制を認めた.この効果は、FasL機能欠損マウス(C3H-gld)においては認められなかったことから、FasL/Fasを介した免疫応答が関与していることを見い出した.これらの結果から、腫瘍細胞にFas分子を高発現させることにより、抗腫瘍エフェクター細胞の種類によらず、その抗腫瘍活性を増強できる可能性が示唆され、標的腫瘍細胞の修飾の観点から、癌の養子免疫療法におけるFasL/Fasシステムの応用が期待できると考えられる.また、腫瘍細胞のFas感受性獲得による、in vivo腫瘍増殖抑制の可能性が示唆されたことから、遺伝子治療の観点から、サイトカイン遺伝子治療の効果増強の手段(腫瘍細胞側のFas感受性獲得に加えて宿主免疫活性化による宿主側のFasL発現増強)としての応用も期待できるものと考えられる.本研究において、Fas/FasLシステムの癌の免疫療法および遺伝子治療への応用の可能性を明らかするための基礎検討を行ってきた。
機械学習と網羅シミュレーションによるMA共有資源選択の効率化・安定化手法の確立

トップダウンアプローチとしては、マルチエージェント資源共有問題のうち、特に大規模な人流を対象として取り上げて、トップダウンに人流を制御する場合の手法として、静的および動的な分断誘導を取り上げ、シミュレーションにより評価を行った。まずボトムアップアプローチでは、Exploration率等について複数のバリエーションを用意し、バリエーションによりエージェント群全体および個々のエージェントの平均利得や全体挙動をゲーム理論的に解析し、エージェント群全体の均衡解の存在や傾向を分析した。さらに、その結果を元に遺伝的アルゴリズムにWoLFの考え方を導入し、Exploration率について最適な値に近い値を適応的に獲得する手法を提案し、資源共有問題等、各種学習問題で効果を確認した。トップダウンアプローチでは、各エージェントに対する情報提供の影響を考慮した人流等のマルチエージェントシミュレータを構築し、多様な行動原理を指定して網羅的シミュレーションを行うシステムを実現した。ボトムアップアプローチ及びトップダウンアプローチ共に予定通りの進捗である。特にボトムアップアプローチでは、学習方式の提案まで行うことができ、汎用性の高い方法であることを実験により確認できた。ボトムアップアプローチでは、個々のエージェントの利得関数や行動選択ルールについて、特にExploration率と共有資源問題の関係について考察・検証を進めた。これをもとに、自律分散な制御方法にもかかわらず、系全体の平均利得と自らの平均利得を比較し、それに基づきExploration率を調整させる方法を提案・改良し、全体最適を達成できる方法を構築することができた。さらに、この手法について、理論的な側面からも考察し、本手法が安定して全体最適に向かって学習を進めることができることを示した。また、エージェント群全体の挙動について、高次元のパレート解曲面の形状に基づくデータ同化の観点から考察した。この考察から、解曲面と実データとの関係や距離により、パレート解の形状が異なることが示唆され、この形状の異なりにより系全体の挙動の推定可能性について推論できる可能性が示唆された。このことは、データ同化の可能性をパレート解の形状から判定する方法の可能性を示すものであり、いくつかの類型的な場合について、解形状の違いを分類できることが示した。また、トップダウンアプローチでは、イベント時などの誘導路配置において、動的群集誘導モデルや二段階の誘導を用いた方法をシミュレーションで検討した。その結果、動的な誘導がシステム全体の最適化に寄与できる可能性があること、また、段階的な誘導が有効な場合が存在することを、具体的な地図を元に示すことができた。特にボトムアップアプローチでは、学習方式に加えデータ同化の観点での分析可能性を考察することができ、汎用な方法論の構築を進められた。ボトムアップアプローチについては、提案してきたWoUEについて、理論的解析と検証実験を進め、動的資源配分問題に対する汎用的な方法として整理し、その性能を示すことができた。特に強化学習における探査率については、理論的最適値とWoUEにより得られた値との比較を行い、既存手法よりもより最適に近い値を提案手法が獲得していることを示すことができた。トップダウンアプローチについては、資源共有問題の一つである、数万人規模のイベント人流制御を題材に、その制御と人々の快適さをバランスする方法をシミュレーションにより評価した。具体的には一次元歩行者モデルを実装し、最大100万人規模の歩行者を扱うことが可能な歩行者シミュレータCrowdWalkについて、モデルの精緻化と網羅的な分析の実現に向けて、歩行者の実データを反映する機能や複数試行の自動実行機能の開発を進め、資源共有問題としての人流制御の分析評価を行った。応用事例として花火大会の誘導をとりあげ、効率性・安全性・快適性などをバランスする人流制御を評価する枠組みを構築できた。次年度は、予定通り、以下のように推進する。ボトムアップアプローチでは、個々のエージェントの利得関数や行動選択ルールなどについてもバリエーションの範囲を広げ、エージェント群全体の挙動との関係を調べる。これらをもとに、マルチエージェント共有資源選択問題でエージェントに望まれるべき行動様式の範囲などを洗い出す。また、トップダウンアプローチでは、人流における誘導路配置についても多数のバリエーションを用意し、それまでに進めた誘導計画・情報提供でのバリエーションと組み合わせた総合的な資源・誘導計画立案を支援する枠組みの構築を目指す。ボトムアップアプローチでは、Exploration率などのパラメータの調整方法の高度化と、システム全体のデータ同化の理論の確立を目指す。また、トップダウンアプローチでは、人流などの社会シミュレーションについて、具体的な問題を用いながら検証を進める。人工知能成果発表について、都合により学会等に参加できず、共著者に発表を任せざる得ない件が数件でたため、旅費が当初予定より少額となった。発表は予定通り実施し、また、その後、共著者との打ち合わせ等で意見交換の内容を確認できたため、研究遂行上、問題は生じていない。参加を検討していた国際会議・国内会議が近郊で開催されたため、旅費などに余剰が生じた。また、物品購入について、シミュレーション用の計算機について再検討を行い、購入時期を見合わせ、翌年度早期の購入に切り替えることとしたため。当初計画に加え、国際会議等への参加を追加し、研究成果発表及び研究動向調査を加速する。最終年であるため、国際会議等での発表を積極的に行う予定である。また、購入を見合わせた計算機について、早期に購入して研究遂行を進める。
全ゲノムシーケンスを軸とした循環腫瘍細胞、原発巣・転移巣の特性解明と検査への応用

大腸癌患者の原発巣(腫瘍中心部、浸潤先端部)、転移巣(リンパ節転移、肝転移)、末梢血中の循環腫瘍細胞のゲノムを中心として解析を行い、その性状を把握し臨床検査に役立つ技術を開発することを目的として研究を開始した。大腸癌細胞株の培養細胞をボランティアの健常人血液に混合した血液から腫瘍細胞を単離する実験を行った。磁気抗体分離法およびフローサイトメトリーを利用して捕捉し、スライドガラス上に回収するとともに、抗サイトケラチン抗体による免疫細胞染色によりがん細胞であることを同定する実験方法を確立した。ただし、癌患者血中のCTCは微量であり、特に早期の大腸癌患者ではほとんどCTCをつかまえるのは困難であった。大腸癌の腫瘍マーカーをiTRAQ法(isobaric tags for relative and absolute quantitation method)で解析した。その結果、癌部で1.62倍高発現しているLRPPRC (Leucine rich PPR motif containing protein)を見出した。このLRPPRCの発現をTissue-Microarray法を用いて免疫組織化学染色で調べたところ、癌の分化度との関連性を認めたので予後診断の指標となりうると考えられた。患者の循環腫瘍細胞(CTC)の代わりに大腸癌細胞株の培養細胞をボランティアの健常人血液に混合した血液から腫瘍細胞を単離する実験では、磁気抗体分離法およびフローサイトメトリーを利用して捕捉し、スライドガラス上に回収するとともに、抗サイトケラチン抗体による免疫細胞染色によりがん細胞であることを同定する実験方法を確立したため、患者血液を試料としてそのオミックス解析を進める段階に入っているが、癌患者血中のCTCは微量であり、特に早期の大腸癌患者ではほとんどCTCをつかまえるのは困難であった。実際に、大腸癌だけではなく乳癌でも試してみたが、きれいにCTCだけを分離するのは困難であった。そこで、よりきれいに分離するための方策として、最初に比重遠心による分離を行うことを考えた。まず最初に赤血球、多核白血球を効率よく除く。現時点で完成された条件が確立されなかった。並行して、原発巣である大腸癌の腫瘍マーカーをiTRAQ法で解析した。大腸癌10例の癌部と近傍の正常粘膜のiTRAQ法によるプロテオーム解析を行ったところ、癌部で1.5倍以上高発現しているタンパク質が77種類見出された。この中から、大腸癌の新規腫瘍マーカー候補としてLRPPRC (Leucine rich PPR motif containing protein)を選択し、Tissue-Microarray法を用いて大腸癌組織および正常組織216サンプルの免疫染色を行った。その結果、正常組織と比較して癌部で高値となる傾向が認められた。また、大腸癌の分化度によっても異なり、中分化型癌は低分化および高分化型癌と比較して染色が強かった。さらに、LRPPRC遺伝子の発現量をリアルタイムPCR法により解析したところ、8症例のうち3症例で、正常組織と比較して癌部でLRPPRC mRNA発現が明らかに高かった。癌の転移におけるゲノム、エピゲノムの変化を捉え、表現型としてのプロテオーム、メタボロームの解析と合わせ、癌診療に役立つ遺伝子マーカーを探索することを最終目標とする。そのために、癌患者の血液中を循環しているがん細胞(circulating tumor cells、以下、CTC)を対象として検討を行った。まず、CTCを磁気細胞分離法システムであるMACS(ミルテニーバイオテク)、フローサイトメトリーFACSAria(ベクトンディッキンソン)を用いて適切に分離する条件を検討した。その結果、血液中にごくわずかに存在するがん細胞を、磁気抗体分離法およびフローサイトメトリーを利用して捕捉し、スライドガラス上に回収するとともに、抗サイトケラチン抗体による免疫細胞染色によりがん細胞であることを同定する実験方法を確立した。また、レーザー光を利用した質量顕微鏡法を用いてスライドガラス上に回収したがん細胞の脂質組成を網羅的に解析する実験条件を検討し、脂質(主にリン脂質)を検出することが可能となった。今後、本検討により確立したCTC分離技術と一細胞レベルのリピドミクス解析手法を利用して、正常組織、原発巣、転移巣およびCTCにおける脂質組成を網羅的に解析して比較することにより、転移に関連したCTCの生物学特性が明らかになることが期待される。併せて、癌患者の血液から調製した個々のCTCの次世代シーケンサーを用いた全ゲノムシーケンスも可能な状況が準備できてきた段階にある。

大腸癌患者のCTC収集を磁気抗体分離法およびフローサイトメトリーを利用して捕捉し、スライドガラス上に回収するとともに、抗サイトケラチン抗体による免疫細胞染色によりがん細胞であることを同定する実験方法を確立したため、そのオミックス解析を進める段階に入っているが、癌患者血中のCTCは微量であり、特に早期の大腸癌患者ではほとんどCTCをつかまえるのは困難であった。しかしながら、次のステップにつなげるためには純度を上げて確実にCTCを収集する方法の確立が必要と考え、それを目指したため時間を要した。大腸癌患者のCTCを既に確立した方法で調整し、原発巣・転移巣からは腫瘍の中心部と浸潤先端部の細胞をマイクロダイセクションにより回収する。転移巣はリンパ節と肝臓を対象とする。この対象試料を用いて、次世代シーケンサーを使用した全ゲノムシーケンス法(HiSeq2000;イルミナ社)によりDNAの一次構造を決定し、比較検討する。また、ビサルファイト処理したDNAを用いて、DNAメチル化領域を網羅的に解析するためのマイクロアレイ(Infinium HumanMethylation 450 BeadArray;イルミナ社)による解析からHiSeq2000(イルミナ社)によるシーケンス、またはDNAメチル化領域をMethylminor (Invitrogen)を用いてエンリッチした後にその領域をシーケンスする。これにより、循環腫瘍細胞、原発巣、転移巣とでメチル化の違いを示した遺伝子を絞り込む。遺伝子発現の解析には東レの3D-Geneマイクロアレイを使用する。違いが認められた遺伝子発現量は、リアルタイムPCRで個々人の測定を行い比較検討する。プロテオーム解析はマススペクトロメータ(島津社、ライフテクノロジー社)を使用して行う。ゲノミクス、エピゲノミクス、トランスクリプトミクス、プロテオミクスの結果を統合して解析を行うとともに、オミックス解析結果と臨床病理学的性状との関連性について検討する。ウェットな実験が主な研究であるため、腫瘍細胞を原発巣、転移巣から回収するためのマイクロダイセクション、次世代シーケンサー、マイクロアレイなどを用いた網羅的な解析実験、その確認のためのPCRを用いた遺伝子配列の解析や発現量の定量、臨床病理学的特徴との関連性を調べるための臨床検査に使用する消耗品費が主な用途になる。また、統計学的検討のために解析ソフトウェアの購入なども必要となる可能性がある。成果発表、および資料収集のための学会出張に要する経費も予定する。
ドイツ19世紀末絵画と明治期の洋画-原田直次郎と青木繁の場合-

本研究は原田直次郎と青木繁という明治期を代表する洋画家の絵画作品を取り上げ,当時のドイツ絵画,すなわち19世紀末のベックリーンやライブル,ハンス・フォン・マレー(マレースとも表記)との関連を指摘して,原田や青木の絵画の特質の解明のみならず,これを通じて,わが国の近代美術の特質解明に資するものである。原田については,これまでも彼の《騎龍観音》においてベックリーンとの関連が指摘され,また滞欧作《靴屋の阿爺》においてライブルとの関連が語られてきたが,《靴屋の阿爺》研究ではいまだ具体性に欠けるきらいがあった。他方,青木の《海の幸》研究では,研究者の一部にマレー(ス)の名を挙げる者がいたが,これまた具体性に欠ける指摘であった。本研究で得られた知見としては,次の点が挙げられる。1.原田直次郎について。《靴屋の阿爺》の研究において,ドイツ19世紀末絵画との関連を掘り下げ,具体的に比較作品を挙げてライブル,メンツェル等との比較を試み,その上で,《靴屋の阿爺》の独自の特質を明らかにしたこと。またこれに関連して,原田の師であるG・マックスについても,その理解を進めたこと。2.青木繁について。《海の幸》とマレーの《ナポリのフレスコ画》(1873)との比較検討を通して,モティーフと画面構成での両者の類似点を確認するとともに,当時のマレーの評価の高まりを指摘して,青木繁がマレーを見た可能性に関する傍証を強化したこと。また,《海の幸》の他にも,マレーとのつながりが認められる可能性について,作品名を挙げて言及したこと。今後の課題は,青木繁がマレー作品(おそらくは図版)を見た可能性を検討するにあたって必要な調査,例えば,当時,ドイツ19世紀末絵画の情報がどの程度わが国にもたらされていたか,そして,青木の周辺にはどのようなものがあった可能性があるか,に関する調査を続行することである。2.青木繁について。3カ年にわたる研究の初年度(9年度)実施計画の基本は資料の収集とその分析である。1.資料収集の対象は、(1)ドイツ19世紀末絵画関連と、(2)明治期の絵画関連の、2方面にわたる。(1)では、とりわけ今年度実施したドイツ・イタリアへの現地視察(美術作品等)により、マレー、ベックリーン、フォイエルバッハに関する資料の充実を図ったほか、近年のドイツ美術館事情による当該の作品移動等(特にベルリンにて)を確認することが出来た。青木繁が『假象の創造』の中で言及しているゼツェッション(分離派)関連の資料についても、充実を図ることが出来た。(2)では、基本的な図書の充実に努めるとともに、数度にわたる国内資料収集旅行によって作品観察とその資料収集を行った。2.資料の分析にあたっては、上記(1)では、とりわけ青木繁との関連で重要と思われるマレーの「ナポリのフレスコ画」についてのC・グレーベンの著作を中心にして、継続中であり、(2)では、周知の原田直次郎と森鴎外との関係において、鴎外の一文にベックリーンへの言及があり、これに注目してその分析を継続中である。3.ドイツ19世紀末絵画と明治期の洋画との関連を跡づけるにあたって、この方面でどのような情報がわが国に将来していたか(青木繁没年まで)ということについても、予備的調査を、国立国会図書館等で行った。3カ年にわたる研究の2年度(10年度)実施計画の基本は、前年からの資料の分析を継承しつつ,これと平行して,当該作品の比較検討を行うことである。

青木とマレーとの関係では,考えられる組み合わせは次の通りである。青木繁マレー(1)海の幸,漁夫晩帰→ナポリのフレスコ画(特に北,西壁),ベルリン所蔵の油彩下絵(2)光明皇后→求婚(中央図)(3)日本武尊→オレンジの樹の下の3人の若者,旗をもつ男(4)温泉→ヘスペリデス(中央図)ここで問題になるのは,当然,両作品の造形的類似点である。つまり,画面構成,人物の配置,モティーフの類似性である。青木繁とマレーの作風の相違(例えば、形態把握における柔と剛及びこれから結果する画面の雰囲気の違い)や細部を別にすれば、(2)(3)(4)では、類似性は認められる。しかし両者の直接的関連づけとなれば、判断には慎重を要する。(1)については、フレスコ画以上に、油彩下絵に類似性が認められる。とりわけ、平行描写の中に、ひとりだけ、頭部を鑑賞者の方に向けている共通点が、興味深い。いずれにしても、青木繁がマレー(の図版)を眼にした可能性の検討が問題である。一方,原田に関していえば、滞在したミュンヘンで彼が眼にしたドイツの作品を当面の比較対象として検討中である。3カ年にわたる研究の最終年にあたる本年度(11年度)においては、研究の取りまとめを念頭に置きつつ、引き続き、作品の比較検討とそのための資料分析とを慎重に行って、青木とマレーとの関連、並びに、原田とドイツ19世紀末絵画(とりわけ、ベックリーン、ライブル)との関連を追究した。原田の≪騎龍観音≫については、すでにベックリーンとの関連が指摘されている。原田の≪靴屋の阿爺≫については、いまだ明確な比較例を見ないが、例えば、クールベにもつながるライブルの≪画家カール・シューフの肖像≫(1876、ミュンヘン、ノイエ・ピナコテーク)を挙げられるのではなかろうか。青木の≪海の幸≫についても、すでにマレーとの関連が軽く触れられている。この≪海の幸≫との結びつきが濃い青木の≪漁夫晩帰≫については、あまり注目されない点ではあるが、すでに正宗得三郎が「メランコリーの独逸人の如く」と評している(『青木繁畫集』、大正2年所載)ことは、考慮に値する。というのも、≪漁夫晩帰≫にとどまらず、≪海の幸≫とドイツ美術との関連を示唆することになるからである。≪海の幸≫とマレーとの直接的な結びつきを考える際の接点ともいうべき、マレーの当該作品の図版が載った書籍・雑誌等の追究については、さらに調査を要する。
Acremonium chrysogenumの胞子誘導物質と抗物質生産

1.【Zn^(2+)】のAcremonium菌の菌糸に対する形態変化誘導活性とセファロスポリンC生産におよぼす効果我々は先にセファロスポリンC生産菌A.chrysogenum ATCC14553株の培養物中に分節胞子様細胞を分化誘導する活性物質が存在することを見出し、その単離を行った。しかしかながらその後、本菌株の形態変化能は著しく低下し、同時に活性物質を再現性よく培養物中に見出すことが不可能となった。そこで培養条件を種々検討した結果、形態変化を良く起こさせるためには培地へ【Zn^(2+)】を添加することが有効であることを見出した。【Zn^(2+)】は上記菌株のほか、A.chrysogenumやA.strictumの数菌株に対しても形態変化を誘起した。【Zn^(2+)】による形態変化誘導がセファロスポリンC生産にいかなる影響を与えるかは、【Zn^(2+)】が菌体の増殖にあまり影響をおよぼさないA.strictum ATCC20339株を用いて調べた。その結果、菌糸の形態変化は【ZnSO_4】濃度が1μg/nlから始まり25μg/mlまで濃度を上げるにつれて太く膨潤し、長さが短くなった。一方、セファロスポリンC生産はZn【SO_4】濃度が2.5μg/mlの時に最大となり、それ以上の濃度では逆に生産量が低下した。このことは【Zn^(2+)】によって誘導される形態変化とセファロスポリンC生産との間には直接の相関がなく、むしろ形態が変りつつある時期に最大となった。2.Acremonium chrysogenumの形態変化誘導物質の検索本菌に【Zn^(2+)】を含まない培養条件で形態変化を誘起させることができた場合に、【Zn^(2+)】とは別に本菌自身の生産する形態変化誘導物質が存在するか否かを検討した。ATCC14553株をニトロソグアニジン処理することによって【Zn^(2+)】とは無関係に形態変化を誘起する変異株を2株分離することができた。このうちのNo.14株の培養濾液濃縮物を【Zn^(2+)】が存在しない条件で親株に与えたところ形態変化を誘導した。No.14株の生産する形態変化誘導物質は塩基性の水溶性化合物であると考えられ、現在精製を進めている。
ノズル内ガス温度の多地点同時測定による大電流アークの遮断メカニズムに関する実証的研究

本研究では,大電流アークの遮断メカニズムを実証的に解明するために,電流零点以降におけるノズル空間域の残留アークの内部構造を実験的に検討し,次の知見を得た。1.多地点多波長同時スペクトル観測システムを構築し,遮断器内ノズル空間の分光観測を可能にした。2.遮断器内ノズル空間を模擬したSF_6ガス吹付け平板状アーク装置において,アーク消弧後の極間温度低下過程を実測した。波長426および443nmにおけるFeスペクトル放射強度を用い,電流零点後の残留アーク温度低下を3500K程度まで測定することに成功した。3.温度計測で用いた2本のFeスペクトルと,バックグラウンド光として測定していた波長455nmでの放射強度とを利用して,鉄蒸気混入率を推定する手法を開発し,実際に平板状アーク装置の残留アークの鉄蒸気混入率が0.01%程度であることを明らかにできた。4.アーク消滅前後における極間の抵抗率の上昇過程について検討した。その結果から,導電性の高い部分を「熱プラズマ接点」とみなす新しいモデルを提案し,その開極動作によってアーク遮断の成否を説明することに成功した。5.電流零点後に遮断器の極間に高い過渡回復電圧が印加される場合について,熱的非平衡性の影響を検討するための基礎データとして,電子温度がガス温度より高い二温度状態におけるSF_6プラズマの粒子組成および導電率を算定し,アーク遮断過程に熱的非平衡性が影響を与える可能性があることを示唆した。本年度においては,本科研費で新しく購入したスペクトル検出システム2式と既存の分光器を改良したスペクトル検出システムを組み合わせて,多地点多波長同時スペクトル観測システムを構築した。主として,平板状ノズルアーク装置の電流零点近傍におけるノズル内温度分布の過渡推移を実測した。その主な実測および検討結果は次の通りである。・鉄電極を備えたSF_6ガス吹付け平板状アーク装置において,電流零点前後の鉄原子スペクトル線2本およびバックグラウンド光の計3波長のスペクトル強度の時間変化を3地点同時に観測した。ここでは,鉄原子スペクトル線として,波長426および442nmを採用した。電流波高値2kA,SF_6ガス流量50l/minで過渡回復電圧TRVを印加しない場合について,残留アーク温度分布の過渡推移を求めたところ,上流側の方が低い傾向にあることが分かった。また,電流零点後約40μsで温度は3,000Kにまで低下している。・高温空気および高温SF_6ガスの粒子組成,熱力学および輸送特性を理論的に算定した。その結果,鉄蒸気が質量比で10^<-2>%混入しても,それらは純粋SF_6ガスの場合とほとんど変わらないことが判明した。・鉄原子スペクトル線およびバックグラウンド光の放射強度測定値を利用して,鉄蒸気混入率を算定する方法を考案した。ここで,バックグラウンド光として,4種の連続スペクトルの他,S_2分子スペクトルの考慮すべきであることを明らかにしている。本実験の場合,鉄蒸気混入率は10^<-2>%程度であることが分かった。・平板状アーク装置のノズル軸上において一次元エネルギー方程式を数値的に解き,過渡回復電圧印加時における温度の過渡推移を求めた。この結果,本装置の遮断限界が過渡回復電圧上昇率8V/μsであると推定でき,実験で得られた遮断限界と同オーダであることを確認した。本年度は,前年度に引き続き電流零点以降におけるノズル空間域の残留アークの内部構造を実験的・理論的に検討するとともに,ポストアーク空間の熱的非平衡性について理論的な解析を試みた。その結果,次の知見を得た。1.アーク消滅前後における極間の抵抗率の上昇過程について詳細に検討した。まず,熱平衡の仮定に基づいて,鉄蒸気が混入したSF_6ガスの抵抗率の温度依存性データを用いて,過渡回復電圧が印加された平板状アーク装置における抵抗率分布の時間変化を明らかにし,導電性の高い部分を「熱プラズマ接点」とみなす新しいモデルを提案した。

さらにその開極動作によって,アーク遮断の成否を説明することに成功した。2.SF_6ガス高気圧熱プラズマからの放射パワーを理論および実験的に検討し,電気的に入力に対して,大電流領域では放射パワーは電気的入力の2040%に達していることを明らかにした。この放射パワーはポストアークにおいては,非常に低くなっていると考えられるが,電流零点直前までは大きな損失として残っており,その影響も無視できないものと考えられる。3.電流零点後に遮断器の極間に高い過渡回復電圧が印加される場合について,熱的非平衡性の影響を検討するための基礎データとして,電子温度がガス温度より高い二温度状態におけるSF_6プラズマの粒子組成および導電率を算定している。ここでは,励起温度として,電子温度,ガス温度および各粒子間の衝突頻度に依存する「有効励起温度」を新しく導入することを提案している。その結果,ガス温度が4000から6000Kにおいては,電子温度の上昇に従って導電率が急激に上昇することが明らかになり,アーク遮断過程に熱的非平衡性が影響を与える可能性があることを示唆している。