hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複素スケーリングされた多体連続状態の特徴的性質

断面積のピークが共鳴状態である可能性もあり、その場合、なぜs-wave中性子が共鳴状態を作るかを解明する必要がある。その問題は本研究の第2の目的とも密接に関係しており、早急に第2に問題に取り掛かる必要がある。初年度、チャンネル結合計算の準備や3体計算で得られた波動関数の分析についての検討を行ったが、実際計算を実行し、結果を得るところまでまではできなかった。本研究の3つの研究目的(課題)のうち、第3の目的(課題)である「新たに開発された方法を用いて、具体的な問題(9Be核について観測される1/2+状態の光分解断面積)を分析する」ことを行って、その結果を論文(Phys. Rev. C 99, 034312 (2019))として公表した。その内容は、簡単化された8Be+n2体クラスター模型と複素座標スケーリング法を用いて、光分解断面積の詳細な分析を行い、9Be核の1/2+状態が共鳴状態か仮想状態かを判別することが出来るかどうか調べたものである。その結果は、判別が難しいという結論であった。しかし、共鳴状態である場合、そのエネルギーは閾値に極めて近くなければならず、共鳴巾を考えると孤立した状態しての観測は困難であると考えられる。その意味では、仮想状態とあまり違った状態であるとは言えない。また、従来のR行列を用いた分析では、共鳴状態の巾や遷移行列要素について、そのエネルギー依存性を仮定しなければならず、エネルギー依存性が自然に入る複素座標スケーリング法の優位性が明らかになった。複素座標スケーリング法では、光分解断面積が各状態の遷移行列要素と状態密度の積の和を取ったもので記述され、共鳴状態あるいは仮想状態からの寄与が大きいとは言え、断面積には他の連続状態からの寄与もあり、それら全体として観測される断面積を再現する。我々の計算は、簡単化された2体模型を用いて行われたので、ポテンシャルの取り方によって、共鳴状態あるいは仮想状態の場合に分けて議論でき、どちらの場合も実験データに対応する閾値上での鋭いピークを再現することが出来た。これらの研究成果は、公表論文だけはなく、学会、国際会議においても報告・発表されてきた。本研究の3つの研究課題のうち、初年度において、第1の研究課題を実行し、その成果を用いて、2年度目のこの1年の間に第3の研究課題に取り組み、成果を得たことは評価できる。しかし、仮想状態と共鳴状態の区別が光分解反応断面積からだけでは出来ないことは当初の予想と異なるものであった。また、第2の研究課題が次年度になってしまったことは、我々のパワー不足の故であった。第3の目的(課題)との関連で、現在もう一つの個別課題を実行している。それは、9Beと9Bのミラー状態1/2+についての分析である。9Beの光分解反応断面積の研究を通じて、我々の結論は、9Beの第1励起1/2+状態は共鳴状態ではなく仮想状態である。この結果に基づいて、9Bの第1励起1/2+状態を計算すると、クーロン・ポテンシャルのために明白な共鳴状態として得る。一方、9Bの実験データは、共鳴巾が大きいためか、まだ確立していない。1/2+状態以外の低励起状態については、9Be, 9Bともにミラー対称性が良く、実験データとも一致が良い。第1励起1/2+状態だけが、ミラー対称性が良くない。実験データがはっきりしないこともあり、現在進めている詳細な理論的研究が興味深いものになっている。本研究計画に沿って、第2、第3の研究目的を達成する。
放線菌大規模染色体欠失株を宿主とした有用物質生産

我々は、抗寄生虫薬であるavermectinの工業生産菌であるStreptomyces avermitilisの染色体大規模欠失株(SUKA)が種々の異種(微)生物由来の二次代謝産物生産のための汎用宿主として利用できることを報告してきた。本研究では、5種の異なるアクチノファージの溶原化因子(attP-int)を保持する染色体組込み型ベクターと部位特異的組換え機構であるCre/loxPシステムを組み合わせることにより、5種の染色体組込み型ベクターを同時に染色体上へ導入可能なマーカレス多重遺伝子導入法を確立した。これにより、数種の異なる、あるいは類似の二次代謝産物生合成遺伝子の同時導入による新規有用物質生産の為の基盤技術を構築した。我々は、抗寄生虫薬であるavermectinの工業生産菌であるStreptomyces avermitilisの染色体大規模欠失株(SUKA)が、種々の異種(微)生物由来の二次代謝産物生産のための汎用宿主として利用できることを報告してきた。前年度において、5種の異なるアクチノファージの溶原化因子(attP-int)を保持する染色体組込み型ベクターと部位特異的組換え機構であるCre/loxPシステムを組み合わせることにより、5種の染色体組込み型ベクターを同時に染色体上へ導入可能なマーカレス多重遺伝子導入法を確立した。本年度においては、大規模染色体欠失株SUKA22に対し、異なる(微)生物由来の生合成遺伝子群を同時に導入することによる、非天然型化合物の創製を試みた。特に、I型ポリケチド合成酵素の触媒により生成する大環状ラクトン化合物について検討を行った。I型ポリケチド合成酵素の遺伝子サイズは数10kbにもおよび、またそれが複数連結したオペロン構造を取っており、母核構造形成後の修飾に関与する酵素遺伝子を含むその生合成遺伝子クラスター全体のサイズは100 kbにも及ぶ。SUKA株に対し、Erythromycin生合成遺伝子クラスターをはじめとする種々の生合成遺伝子クラスターの導入を試みた結果、S. avermitilisが有する制限系により、巨大サイズの遺伝子クラスターの導入は困難であった。本菌が保有する制限系を回避するため、ゲノム情報より推測された制限酵素遺伝子の破壊を行ったが、巨大なDNA分子を導入することは出来なかった。制限系に関与する因子について現在も特定を試みているが、今後、巨大DNA分子を導入するための新たな遺伝子導入法を確立する事が必要である。抗寄生虫薬であるavermectinの工業生産菌であるStreptomyces avermitilisの染色体大規模欠失株(SUKA)は、種々の異種(微)生物由来の二次代謝産物生産のための汎用宿主として有用であることをこれまでに示した。さらに、SUKAを宿主とした新たな物質生産系を構築するため、5種の異なるアクチノファージの溶原化因子(attP-int)を保持する染色体組込み型ベクターと部位特異的組換え機構であるCre/loxPシステムを組み合わせることにより、5種の染色体組込み型ベクターを同時に染色体上へ導入可能なマーカレス多重遺伝子導入法の確立を行う。これにより、数種の異なる、あるいは類似の二次代謝産物生合成遺伝子の同時導入による新規有用物質生産の為の基盤技術を構築する。当該年度においては、マーカレス多重遺伝子導入法の確立を行った。組換え後に、不活性型配列を生じる変異型loxPで挟み込んだ薬剤耐性遺伝子のカセットを保持するプラスミドを鋳型として、PCRによってカセット部分を特異的に増幅した。この時、増幅されるカセットの両端に、染色体組込み型ベクター上の42 bpの相同配列(標的とする導入領域)を付加したプライマーを用いた。カセットの増幅後、λREDシステムを用いた遺伝子組換えシステムを用い、5種の染色体組込み型ベクター上に上記の薬剤耐性遺伝子カセットを導入した。ベクター作成後、5種のベクターをそれぞれ段階的にS.avermitilisにプロトプラスト形質転換法により導入した。各導入段階において、Cre発現ベクターを導入し、薬剤耐性遺伝子の除去を行った。他の染色体組込み型ベクターを順次導入し、パルスフィールドゲル電気泳動を行った結果、5種類のベクターが全て染色体の互いに異なる特異的部位に正確に組込まれていることを確認した。本研究計画において当該年度は5種のアクチノファージ由来の染色体組込み型ベクターと部位特異的組換え機構であるCre/loxPシステムを組み合わせることにより、5種の染色体組込み型ベクターを同時に染色体上へ導入可能なマーカレス多重遺伝子導入法を確立した。その結果、5種の染色体組込み型ベクターをマーカレスで同時に導入することが可能になった。

次年度計画において、例えば、ある生合成遺伝子群の内の一部を異なる類似の生合成過程を有する化合物の生合成遺伝子の一部と入れ替え、本来の生合成経路を変更することによって、非天然型の新規有用物質生産の為の基盤技術を構築することを計画した。これにより、新たな医薬品や医薬品リード化合物が生成する可能性があり期待できる。しかしながら、複数の遺伝子(群)を同時に細胞内へ導入する場合には、使用する複数のプラスミドベクターが細胞内で安定的に保持されるなければならない。また、使用可能な薬剤耐性遺伝子の数には限りがあるため、ベクター導入後の薬剤耐性遺伝子の除去が必須である。当該年度において開発した5種の染色体組込み型ベクターを用いた、新たなマーカレス多重遺伝子導入法は、異なるあるいは類似の生合成経路を有する二次代謝産物生合成遺伝子を簡便かつ同時に汎用宿主の染色体上へ安定に導入することができる技術として、上記の条件を満たしている。つまり、本法を用いることによって、次年度において、新たな物質生産体系構築のための基盤技術の開発を効果的に遂行できると考えられる。大規模染色体欠失株SUKA22に対し、互いに異なる(微)生物由来の生合成遺伝子群を同時に導入することにより、新規非天然型化合物の創製を行う。ここでは、I型ポリケチド合成酵素によって生成する大環状ラクトン化合物について主に検討を行う予定である。S.avermitilisは元来、ポリケチド化合物であるavermectin、oligomycin、filipinを主生産物としている。これまでのSUKA株における異種微生物由来の二次代謝産物生産の検討においても、ポリケチド化合物であるpladienolide類を顕著に生産することを示している。つまり、ポリケチド化合物について検討することは、生成する化合物の大量蓄積が期待できる。また、Erythromycinやavermectinなど医薬品として重要とされるポリケチド化合物は、母核となる大環状ラクトン骨格を形成するポリケチド合成酵素の他に、水酸化や配糖化など母核構造形成後の修飾に関与するバラエティーに富んだ多くの修飾酵素の遺伝子がクラスターを形成しているため、それら修飾酵素遺伝子を破壊あるいは欠失させ、他の修飾酵素遺伝子を細胞内で共存させることにより、新たな修飾を既存骨格に与えることが可能であると推測している。特に、酸素原子添加酵素であるcytochrome P450は比較的異質特異性が低いものが多く、水酸化をはじめとする構造修飾によって、既存化合物の活性に変化を与える場合が多いため、本酵素遺伝子の導入は有効であると考えられる。また、これまでにSUKAにおいて検討した化合物の生産に関する結果から、S. avermitilisはポリケチド化合物だけではなく、二次代謝産物の供給に重要とされる5つの一次代謝経路(糖・ポリケチド・シキミ酸・アミノ酸・メバロン酸)に由来する二次代謝産物の生産にも有用であり、それら化合物についても検討する。本研究は、基本的な遺伝子操作技術並びに有機化合物の抽出と分析によって行うことができる。遺伝子の制限酵素消化やプラスミドベクターへの連結は市販の制限酵素や修飾酵素を用いる必要がある。
拡散集団の適応戦略

本研究は新・旧大陸においてモンゴロイドがどの年代にどう拡散していったかの動きを知るために、東アジア、オセアニア、東南アジア、北アジア、北アメリカ、南アメリカ地域の考古学者を班員及び公募研究員として組織し、各地域での最近の考古学遺跡情報を収集することを第一の目的とした。現在のところ、班員からの報告カ-ドが多数集積されている。これにより、モンゴロイドの初期拡散の大まかな様相は把握できたと考えている。各地域からのデ-タ量から遺跡の分布は調査の精度により地域格差のあることが明らかになってきているが、この問題を解消するためには、遺跡の分布を予測できるようなシミュレ-ション・プログラムが必要である。つまり、ある時代の遺跡は地形・植生・動物相などの自然条件を備えており、それによって特定の分布状態を示すはずである。そのためには、空白の地域をメッシュによって小地区に分割し、その他にその時代の遺跡があるかどうかを決定する必要がる。これに関するモデル地域を設け、その他の考古学デ-タを集積し、地理班などの情報も得て、プログラムを開発しつつある。今年度は第6回「大学と科学」公開シンポジウムをはじめシンポジウムをひらき、他の研究班との活発な討論の機会を設けて、最終年度へのまとめの準備を行った。
セルフシーディング逆コンプトン散乱による偏極X線発生

フェムト秒時間幅の極短電子ビームが自身の発生したコヒーレントアンジュレータ放射と逆コンプトン散乱することによって偏極X線を発生するセルフシーディング逆コンプトン散乱X線源の研究開発を行なった。我々は本研究における2つの重要課題(極短電子ビーム生成とTHz領域コヒーレントアンジュレータ発生)を、ビーム実験により実証した。また、偏極X線発生に必要不可欠な偏光制御されたコヒーレントアンジュレータ放射の発生についても、交叉型アンジュレータを導入することによって実現できることを明らかにした。平成25年度は、超短電子バンチの発生とアンジュレータの基本設計およびコヒーレントアンジュレータ光発生についての理論考察を中心に研究を進めた。超短電子バンチ生成は、我々が開発した2空洞独立制御型高周波電子銃とアルファ電磁石を使い加速前の電子バンチの縦方向位相空間を制御し、加速管内で速度変調バンチ圧縮法を用いてサブピコ秒オーダーの電子バンチを生成する。平成25年度は高周波電子銃により生成された電子バンチの運動量スペクトルの詳細な計測から、ビームの縦方向位相空間分布の高い制御性の確認と速度変調バンチ圧縮法に適したビーム縦方向位相空間分布を作り出すためのRF電子銃およびアルファ電磁石のパラメータの最適化を行なうことができた。これらの実験と平行して、超短電子バンチのバンチ長計測システムの構築も進めた。バンチ長計測は遷移放射光を高速ストリークカメラを使い測定するが、発光点からストリークカメラまで光を平行光にして輸送する光輸送系の設計と構築を行なった。バンチ圧縮実験では高周波電子銃のパラメータと圧縮後のバンチ長の関係を詳細に調べる予定である。また、本研究では放射光の偏光を高速に変えることができる円偏光アンジュレータの開発を行なうが、研究開始時は永久磁石で構成されるアンジュレータの磁石列をスライドさせることによって磁場を変化させることを検討していたが、高速に磁石列を動かしたときの機械的強度限界や磁場の変化がビーム軌道に影響を与えることなどが分かってきた。永久磁石列を用いた円偏光アンジュレータの考察および設計を継続すると同時に高周波アンジュレータの検討も合わせて進めることにした。本研究では、テラヘルツ領域のコヒーレント放射光を発生させるために、進行波加速管における速度変調バンチ集群法(Velocity bunching法)を用いてサブピコ秒時間幅の極短電子バンチを生成する必要がある。平成26年度はこの極短電子バンチ生成実験を東北大学電子光理学研究センターのSバンド電子線形加速器を用いて行なった。Velocity bunching法の場合、圧縮後のバンチ長は電子ビームを加速管に入射する位相に依存する。ビーム実験ではビーム入射位相と加速後のバンチ長の関係を計測し、シミュレーションとの比較を行なった。電子バンチの時間幅計測は、ビームライン真空中にアルミニウム板を挿入しOTR(遷移放射光)を発生させ、高速ストリークカメラを使い測定する方法を用いた。ビーム実験により1ps以下の電子バンチ生成を確認し、入射位相とバンチ長の関係についても、概ねシミュレーションと一致するという結果が得られた。しかし、シミュレーションではバンチが最も短くなる入射位相で約100fsの電子バンチが得られるはずであったが、バンチ長測定システムの時間分解能による制限から最短で観測されたバンチ長は約500fsであった。ストリークカメラの時間分解能が約250fs(標準偏差)であるので、100fs程度極短電子バンチの計測には他のバンチ長計測システム構築が必要である。また、極短電子バンチがアンジュレータを通過する際に発生するテラヘルツ領域のコヒーレント放射について、放射の角度分布などについて理論考察を行った。放射される光の波長(300マイクロメートル程度)が長いこともあり、713mmradと大きくなることを確認することができた。この放射の角度拡がりも考慮し、アンジュレータ下流に設置する電子ビームとテラヘルツ放射を分離する偏向電磁石の設計をしていく予定である。本研究ではフェムト秒時間幅の極短電子バンチ発生とその電子バンチによるコヒーレント光の発生が最も重要な研究課題であるが、平成26年度に引き続き平成27年度も極短電子バンチ生成実験およびコヒーレント放射発生に関する数値計算とビーム実験を行なった。平成26年度中から電子バンチにより発生した遷移放射光をストリークカメラで計測するバンチ長測定を実施してきたが、平成27年度は時間分解能が制限される原因について光線追跡法(レイトレイス法)を用いて、遷移放射光を輸送する間に波長分散により生じる時間分解能の劣化などについて詳細に調査を行なった。これにより、光輸送系で生じる収差および波長分散の影響による時間分解能とストリークカメラの掃引速度に起因する時間分解能を合わせると、システム全体の測定時間分解能が約370fs(標準偏差)となることを明らかにした。数値計算から明らかになった時間分解能はこれまでのビーム実験での測定分解能と矛盾しない結果であった。27年度は、焦電検出器やショットキーバリアダイオードなどのテラヘルツ検出器の立ち上げを行いテラヘルツ領域のコヒーレント遷移放射を計測することにより、バンチ長評価を行なった。コヒーレント遷移放射光の波長スペクトルを干渉計を用いるフーリエ分光法により計測し、3THzまでのコヒーレント放射を観測することに成功した。波長スペクトルとバンチ形状因子の比較から電子バンチが100フェムト秒程度まで圧縮されていることを確認することができた。ビーム実験と平行し極短電子バンチによるコヒーレントアンジュレータ放射に関する理論考察を行なった。

バンチ長をアンジュレータの共鳴波長の約5分の1程度に適度にバンチ圧縮することにより高調波を含まない超放射を得られることを明らかにした。また、アンジュレータに電子ビームを入射する光学適合条件をビーム実験により確認した。ストリークカメラを用いた電子バンチ長の計測に時間を要したため、現在までにアンジュレータ放射の確認に至っておらず、本研究の進捗状況は当初の予定よりも若干遅れている。その理由としては、数値計算によるストリークカメラを用いた測定方法の時間分解能の評価と繰り返しのバンチ長計測実験に時間を費やしたためである。だが、数値計算の結果と実際のビーム実験から導き出される時間分解能は矛盾がなく、測定システムの性能を明確にできたことは学術的に大変意義があり、本研究を遂行する上で必要不可欠なプロセスであったと考える。進行波加速管中での速度集群法によりフェムト秒時間幅の極短電子ビームを発生と、その極短電子バンチを用いた高輝度コヒーレントTHz光発生は、本研究課題において最も重要な研究要素である。平成28年度は、永久磁石で構成されるアンジュレータに極短電子ビームを入射しテラヘルツ領域の狭帯域コヒーレント放射発生実験を実施した。電子ビームエネルギー:約31MeV、アンジュレータのピーク磁場強度:0.38T(K値:3.83)の条件で波長104μm(2.88THz)のコヒーレントアンジュレータ放射発生に成功した。コヒーレントアンジュレータ放射の波長スペクトル計測はマイケルソン干渉計を用いて行い、アンジュレータ周期数(25周期)の2倍のサイクル数に相当する50サイクルの干渉パターンが計測された。この50サイクルの干渉パターンは、アンジュレータ放射がコヒーレント放射であることを示している。また、アンジュレータギャップを変え磁場強度(K値)を変化させた測定において、アンジュレータ放射の波長が理論どおり変化することを確認した。K値の変化にともなうアンジュレータ放射の強度変化は、共鳴波長が短くなるにつれて減少し、電子ビームのバンチ形状因子の変化と同じ傾向を示した。この事もアンジュレータ放射がコヒーレント放射であることを明示している。ワイヤーグリッドを使った空間分布測定により、アンジュレータ放射の偏光特性測定も行なった。本研究では、コヒーレントアンジュレータ放射と極短電子ビームを逆コンプトン散乱させ軟X線を発生するまでには至らなかったが、本研究において最も重要かつ困難だと考えられていたコヒーレント放射発生に成功したことは大きな成果であり、本研究の最終目的である偏極X線発生に見通しをつけたと言える。フェムト秒時間幅の極短電子ビームが自身の発生したコヒーレントアンジュレータ放射と逆コンプトン散乱することによって偏極X線を発生するセルフシーディング逆コンプトン散乱X線源の研究開発を行なった。我々は本研究における2つの重要課題(極短電子ビーム生成とTHz領域コヒーレントアンジュレータ発生)を、ビーム実験により実証した。また、偏極X線発生に必要不可欠な偏光制御されたコヒーレントアンジュレータ放射の発生についても、交叉型アンジュレータを導入することによって実現できることを明らかにした。
ヒト赤血球膜陰イオン透過機構及びその病態についての蛋白質化学的研究

赤血球膜の陰イオン透過系は、我々の体内のPHを一定に保持するのに重要な役割を演じている。本研究は、その陰イオン透過系の機能調節に関する研究である。ヒト赤血球膜の陰イオン透過は、「バンド3」と称される分子量の10万の糖タンパン質で媒介されていることが証明されている。「バンド3」タンパク質は赤血球膜を10回以上貫通している典型的な膜貫通型タンパン質であり、陰イオン透過の媒介担体としての興味のみならず、膜タンパク質の代表的なものとして蛋白質化学的な研究の対象とされている。我々は、1983年に「バンド3」タンパク質分子内のカルボキシル基側に、陰イオン活性中心が存在していることを証明した。本研究期間では、この活性中心を形成する部分の同定と分離精製、さらには、その一次構造決定を行なうことを目的とした。以下、年次順にその成果を列挙する。第1年次(昭和61年度):ピリドキサルリン酸が「バンド3」タンパク質により媒介され赤血球膜を透過することを利用して、活性中心構成ペプチドの選択的な標識に成功した。このペプチドが分子量8500であることをつきとめ、その分離精製を試みた(J.Biochem.100,191(1986))。第2年次(昭和62年度):この8.5Kーペプチドの分離精製に完全に成功し、そのアミノ酸配列の決定を試みた。ほぼ順調に一次構造決定は進行したが、膜貫通部分のペプチドであったため、疎水性が強く、通常の方法では決定できない部分が出現し苦労したがほぼ完了した。ピリドキサルリン酸結合部位もほぼ決定した。赤血球膜陰イオン透過機構の透過機序について分子レベルでの解明を目的としてこの数年間研究をつづけている。現在までの各地の研究で陰イオン透過の媒介蛋白質はBand3と呼ばれる分子量約10万の膜貫通糖蛋白質であることが明らかになっている。我々はBand3内の38K-ドメイン内に透過活性中心が含まれていることを明らかにしている(J.B.C.258 5985及び15376( ́83))。さらに、昨年度から、活性中心を構成している領域をさらに細分化して同定することを目的として研究を進めている。その結果、38K-ドメイン内の分子量約5300のペプチドを活性中心を構成する一部として、分離・精製することに成功し、現在、そのアミノ酸配列を決定しているところである。以下に、その詳細をのべる。陰イオン透過系でそれ自身が透過され、しかもリジン選択的な化学修飾剤であるピリドキサルリン酸を用いてアフィニティラベルをし、その後、精製したBand3をCNB切断することにより、38K-ドメイン内の5.3Kダルトンペプチドが選択的に標識されることが判明した。このことから、5.3Kペプチドが陰イオン透過活性中心の少くとも一部を構成していることがいえる(J.Biochem.100 191( ́86))。このペプチドを逆相及び分子節HPLCを用いて分離・精製し、そのアミノ酸配列を一部決定した。ヒト赤血球のBand3の全アミノ酸配列は決定されていないが、マウスBand3はC-DNAから推測されており、5.3K-ペプチドのアミノ酸配列はマウスのBand3C末端のアミノ酸配列と酷似していることが判明した。in situでBand3のC末端がどこにあるのか全く不明であったのだが、この研究でC末端領域が活性中心を構成していることが明らかになった。今後は、さらにアミノ酸配列を決定し、活性中心の全容をあきらかにしてゆきたい。ヒト赤血球膜陰イオン

透過機構について蛋白質化学的手法を用いて,透過分子機構の解明をめざして研究を続けている.一昨年度から,陰イオン透過系の活性中心を含むと思われるペプチドの精製を試みている(J.Blochem.100191(1986).当年度は,そのペプチドの全アミノ酸配列の決定を目的として研究を進めた.そのペプチドは膜貫通性の分子量8500のペプチドであり,昨年の研究成果から, Band3のカルボキシル基末端領域である可能性が考えられていた.全アミノ酸配列が決定した結果,このペプチドはBand3のカルボキシル基より第3番目から76個のアミノ酸を含むペプチドであることが判明した.このペプチドは現在までに一次構造が決定している膜貫通性ペプチドと同様な特性を示めし,アミノ基末端より45アミノ酸は疎水性アミノが並んでおり大へん疎水的な性質を示めす. 46番目からは一転して親水性のアミノ酸が連なり,特に,グルタミン酸が多いのが特長であり,この部分は赤血球膜の脂質二重層に埋もれているとは考えられず,陰イオン透過チャネルを形成しているか,二重層から外に露出している可能性が考えられる.アミノ基末端から18番目のリジンが陰イオンでアフィニティー標識される部位であることが一次構造解析の結果判明し,この部位が少くとも活性中心構成単位である.今後は,このペプチドと他の膜貫通ペプチド間の相互関係に中心をおいて,検索を続けてゆきたい.ヒト赤血球膜陰イオン透過機構の分子レベルでの解析を蛋白質化学的手法を用いて行なっている。この陰イオン透過系の基質(すなわち、陰イオン透過系で媒介されて赤血球膜を透過する化合物)であり、リジンの選択的化学修飾剤でもあるピリドキサルリン酸を用いることで、陰イオン透過活性中心部位の選択的標識に我々は成功した。61年度、62年度は、この活性中心部位を構成するペプチドの分離精製を行ない、そのアミノ酸配列の決定を部分的に行なった。このペプチドはアミノ基未端より45個は疎水性アミノ酸残基が並んでおり、おそらく、赤血球膜の脂質二重層に埋っていると考えられた。46番目からは一転して親水性のアミノ酸が連なり、特に、グルタミン酸が多いのが特徴的であり、かなり特異的な配列をしている。このような特異的なアミノ酸配列と陰イオン透過機能との関係は明らかでなく、今後に残された問題となっていた。本年度は、この活性中心構成ペプチドの完全な一次構造決定と、このペプチドの赤血球膜内での位置を含めた存在様式の決定を行なうことを目的として研究を始めた。一次構造決定は第10番目のアミノ酸残基を除いて完全に決定することができた。10番目のアミノ酸残基の決定はFABーMASSなどを用いて分析したが、未だに決定できてない。ピリドキサルリン酸の結合部位は18番目のリジンであった。これらの結果はJ.Biol.Chem.263,8232ー8238(1988)に発表した。一方、このペプチドの赤血球膜内存在様式研究の過程で、「バンド3」分子内のヒスチジン残基が陰イオン透過活性発現に必須であることが判ってきた。このヒスチジン残基を化学的に修飾すると、上記ペプチドの膜内立体構造の変化が起ることを推測できる結果を得た(Biochemistry(1989)印刷中)。今後この現象をさらに追及してゆく予定である。
感応と表象-美術の宗教的機能に関する基礎的考察

本研究では、美術を、何かの代替物を意味する「表象」として捉え、超越者と人間との交感を意味する「感応」との関わりを探求した。そのために、(1)仏の感応そのものの表象、(2)仏の感応を呼び起こす場、(3)仏の感応を呼び起こす場の表象、の各柱を設けて調査ならびに分析をおこなった。(1)については仏像・絵巻・宗教説話、(2)については寺院や経塚の立地、(3)については庭園や屏風という具体的な事例を調査し、その成果に則して、美術の宗教的な機能の特性についてあきらかにした。年度当初の計画通り、(1)感応そのものの表象、(2)感応の場、(3)感応の場の表象の三つの柱を立てて、調査と分析を進めた。柱ごとの成果は以下の通り。(1)粉河寺縁起絵巻をとりあげてその表現について分析を加え、観音の霊験を媒介する童子の意味、自然景を繰り返し描くことの意味を検討した。その結果、平安時代後期に意識された霊験とその表象の特色を析出することができた。(2)(1)中国隋代仁寿舎利塔の起塔地、(2)古代日本の霊験観音寺院、(3)平安後期以降の経塚の所在地を現地調査し、それらの景観の構造を分析した。(1)では文献的な検討により、仁寿舎利塔の起塔が儒仏道の習合的な意味を持っていることを明らかにした上で、感応を期して起てられた舎利塔の起塔地が風水思想に基づく山水観によって選ばれた一定の地形を条件としていることを確認した。(2)では長谷寺や壼阪寺などの古代の霊験寺院が立地する「勝地」は地形を条件としていることを明らかにした上で平安初期と後期のそれに変化の見られることを指摘した。(3)では、文献的な検討により経塚が「霊験所」に営まれることを指摘した上で、経塚の所在地と地形の関係、宗教思想上の意味に分析を加えた。(3)(1)山水を伴う平等院鳳風堂仏後壁の表現について分析を加え、その主題について新たな解釈を獲得した。(2)奈良時代から平安時代までの日本の庭園について文献的な検討をおこない、庭園の仏教思想上の意味を分析した。その結果、従来の研究では十分に論じられてはこなかった庭園の宗教的意味があきらかになった。(1)東北地方の寺社に遺る観音像について総合的に検討を加えた。対象とした寺社は、仙台市十八夜観世音堂、福島大藏寺、秋田小沼神社、法用寺、八槻都々古別神社である。その結果、観音像自体の霊験表現と像が置かれる場所の意味を明らかにした。(2)(1)中国階代仁寿舎利塔の起塔地、(2)平安後期以降の寺院の庭園を現地調査し、それらの景観の構造を分析した。(1)では、文帝が自ら指示した起塔寺院のうち、脛州大興国寺、蘇州虎丘山寺、秦州静念寺、秦州永寧寺、蒋州栖霞寺、雍州西寺の景観と土地の意味について分析を加えた。(2)では、樺崎寺跡(栃木県足利市)、東福寺(京都市)を現地調査し、庭園と堂宇の関係について見通しを得た。また、仙台市龍實寺に伝来する清掠寺式釈迦如来像の原所在地(金成)を調査し、像と景観の有意な関係を明らかにした。さらに(4)高橋由一の思想について感応の観点から分析を加え、彼が構想した螺旋展画閣が江戸時代のさざえ堂に起源を持つことをあらためて確認し、由一の絵画の展示施設構想が、人の心性に働きかけるという動機に支えられていることを明らかにした。(3)奈良時代から平安時代までの庭園について文献的な検討をおこない、庭園の仏教思想上の意味を分析するとともに、平等院鳳鳳堂仏後壁の表現について分析を加え、その主題が阿閣世王の釈迦への帰依であることを新たに示した。その成果は美術史学会東支部大会ならびに『日本思想史講座1-古代』においそ発表した。(1)東大寺の観音像について検討をおこない、蓮華蔵世界において、行者が辿る十地の階梯に対する不空羂索観音の役割についてあきらかにした。

その成果は『ザ・グレイトブッダ・シンポジウム論集』10号掲載の論文、及び東大寺学講座(2012年11月25日)において発表した。(2)1中国隋代仁寿舎利塔の起塔地、2高橋由一が展画閣建設予定地とした場所について分析をおこなった。1では、文帝が自ら指示した起塔寺院のうち、同州大興国寺(陝西省大茘県)、華州思覚寺(渭南市華県)、涇州大雲寺(涇川市)、隴州薬王寺(宝鶏市隴県)、利州思覚寺(広元市)、梓州華林寺(綿陽市三台県)、益州法聚寺(成都市)、瓜州崇教寺(敦煌市)の寺址を調査し、景観と土地の意味について分析を加えた。2では、肖像画館の建設を構想した国府台、しばしば真景図を描いた浅草を現地調査し、それらの景観の構造及び由一の視線を分析した。(3)聖武天皇を追善する各種の願文は、死後聖武天皇が蓮華蔵世界に登ることを祈願している。それをもとに、国家珍宝帳に記載される正倉院宝物のうち特に屏風について検討を加え、奈良時代の死後観と光明皇后の奉納意図について新たな見通しを獲得した。その成果はすでに論文にまとめており、近時刊行予定である。上述したとおり、現地調査と文献の検討を継続的におこなっており、新しい解釈を得ることに成功しているので、研究は順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は最終年度にあたるため、三年の研究を総括することを心がけるとともに、次年度以降の研究へと発展させる方向性を検討する。
建築ストックの健康寿命延命のための照明レトロフィットに関する指針提案

本研究の目的は、歴史的建築物の当初の雰囲気を的確に表現する照明改修の方法を提案することである。竣工当初の用途ならびに現用途の異なる複数の建築物について評価を行いたいと考えていたが、改修工事中であったり、あるいは、現場での評価実験が困難な場合が多かった。そこで2018年度は、現場での評価ではなく、画像を用いた評価でどこまで再現可能なのか、実験手法の検討から始めた。2018年度は、重要文化財Jで現場実験を実施することができたので、1)現場での印象評価実験、2)画像(写真)による印象評価実験、3)照明改修による光環境の印象変化に関する画像評価実験の3つを実施した。1)と2)により、画像による評価手法を確立し、3)で竣工当初の光環境を再現しつつ、現用途にも相応しい照明手法について検討することとした。1)と2)の実験結果を比較したところ、「明るい-暗い」「開放的-閉鎖的」は現場評価と画像評価とで差が大きく、「華麗な-素朴な」「暖かい-冷たい」といった印象評価は比較的差異が小さかった。画像によって評価可能な尺度をいくつか抽出した。また、現場を実際に観察した被験者の方が、画像と現場での評価差は小さくなる傾向にあった。空間特性の把握が画像評価においても重要であることがわかった。3)の実験結果では、重要文化財Jの12室中11室で、竣工当初の照明環境のままでは現用途に適合しないと評価された。一方で、現在の照明環境も現用途に必ずしも適していると評価された訳ではなかった。空間に求められる雰囲気を演出する光と空間の機能を果たすための照明の両立が課題である。今後は、文化財としての価値を評価する尺度の選定、ならびに重要文化財としての価値を理解できる者も含めた評価が必要と考えている。申請当初は3Dプリンタを用いて、いくつかの歴史的建築物の内部を再現し評価を行おうと考えていたが、模型による評価の場合、3Dプリンタで作成しても、歴史的建造物にしばしば使用される凹凸の大きい内装材の再現性に乏しいことがわかった。画像による評価は、模型作成や条件設定に要する時間を省くことが可能だが、奥行きのある空間を二次元で再現する場合の撮影方法、画像呈示方法については課題として残った。2018年度は、現地で実験・評価可能な物件を調査したが、改修工事中などの理由で、1件しか評価を行うことができなかったため、予定よりも進捗がやや遅れてしまった。2019年度は、画像による空間印象の再現性をさらに高めることを主眼に、360°カメラを用いて複数の空間の印象評価を実施する予定である。360°カメラにより撮影した画像による評価の再現性に関しては、先行研究で検証も進められているところである。2018年度に実施した実験方法から、画像の呈示方法、評価に用いる形容詞対の再検討、評価対象空間の拡充を図る。建築物の長寿命化が求められる中、建築物を有効活用しつつ保存することを目的に、用途変更、照明改修が余儀なくされることがある。一般照明用光源は約60年おきに新規光源に置き換わってきた。新規光源に対応した照明改修が随時求められるが、単なる光源の置き換えでは、建築本来の美観・空間的魅力を損ねる可能性もある。2017年度は、光源の種類や設定照度の違いが内装材の見えに与える影響を検証した。実験には、同形の模型(W: 900×D: 900×H:600)を3つ用意した。覗き穴から正面に見える壁面に評価対象の内装材を設置し、内装材設置面以外はN9.5の無彩色で仕上げた。天井面には光源装置を設置し、有機EL照明は天井面全体から、白熱電球とLED電球は均等に配置された6箇所の天井開口から模型内部を照明するようにした。被験者は、目線高さが正面壁面の中央に来るよう覗き穴から模型内部を注視した。実験では、用途変更された邸宅で多く使用されている内装材10種類について評価した。照明光源の相関色温度はいずれも約2700K、模型内照度は模型中央の床面で40lxと100lxの2条件に設定した。被験者には20名の学生を用い、各条件の印象をSD法で評価し、さらに、白熱電球40lxで照明した場合を基準とし、異なる照明条件での各内装材の印象をME法で比較評価した。SD法による評価の結果では、どの内装材も設定照度が高い方が快適性因子の得点が高く、力動性因子は内装材の種類によって概ね決まり、白熱電球で得点が高くなる傾向にあった。ME法による評価の結果では、「やわらかさ」「まぶしさ」はLED、有機ELとも、「光沢感」「明るさ」「鮮やかさ」「華やかさ」はLEDで、白熱電球との間に有意差はなかった。申請時は、2017年度は(1)築50年以上の公共建築物のリストアップ、(2)各物件の図面、照明器具仕様・設置図面・照明設備の改修履歴に関する資料収集、(3)各種光源の発光効率変遷と(4)空間照度の変化推定、(5)各用途建物のJIS照明規準の変遷調査、(6)調査可能な物件3-4件の現場実測、(7)模型による内装材の印象評価実験、(8)実環境での印象評価実験と模型実験の確からしさの確認、を計画として挙げていた。

このうち、(1)(2)(3)(4)(5)(7)については実施できた。(6)(8)の現物調査、現地での被験者実験については未着手である。本研究の目的は、歴史的建築物の当初の雰囲気を的確に表現する照明改修の方法を提案することである。竣工当初の用途ならびに現用途の異なる複数の建築物について評価を行いたいと考えていたが、改修工事中であったり、あるいは、現場での評価実験が困難な場合が多かった。そこで2018年度は、現場での評価ではなく、画像を用いた評価でどこまで再現可能なのか、実験手法の検討から始めた。2018年度は、重要文化財Jで現場実験を実施することができたので、1)現場での印象評価実験、2)画像(写真)による印象評価実験、3)照明改修による光環境の印象変化に関する画像評価実験の3つを実施した。1)と2)により、画像による評価手法を確立し、3)で竣工当初の光環境を再現しつつ、現用途にも相応しい照明手法について検討することとした。1)と2)の実験結果を比較したところ、「明るい-暗い」「開放的-閉鎖的」は現場評価と画像評価とで差が大きく、「華麗な-素朴な」「暖かい-冷たい」といった印象評価は比較的差異が小さかった。画像によって評価可能な尺度をいくつか抽出した。また、現場を実際に観察した被験者の方が、画像と現場での評価差は小さくなる傾向にあった。空間特性の把握が画像評価においても重要であることがわかった。3)の実験結果では、重要文化財Jの12室中11室で、竣工当初の照明環境のままでは現用途に適合しないと評価された。一方で、現在の照明環境も現用途に必ずしも適していると評価された訳ではなかった。空間に求められる雰囲気を演出する光と空間の機能を果たすための照明の両立が課題である。今後は、文化財としての価値を評価する尺度の選定、ならびに重要文化財としての価値を理解できる者も含めた評価が必要と考えている。申請当初は3Dプリンタを用いて、いくつかの歴史的建築物の内部を再現し評価を行おうと考えていたが、模型による評価の場合、3Dプリンタで作成しても、歴史的建造物にしばしば使用される凹凸の大きい内装材の再現性に乏しいことがわかった。画像による評価は、模型作成や条件設定に要する時間を省くことが可能だが、奥行きのある空間を二次元で再現する場合の撮影方法、画像呈示方法については課題として残った。2018年度は、現地で実験・評価可能な物件を調査したが、改修工事中などの理由で、1件しか評価を行うことができなかったため、予定よりも進捗がやや遅れてしまった。2018年度は、2017年度に実施した内容について、調査対象物件を増やし、内容の充実を図ることに主眼を置いているが、まずはじめに、現場実測が可能な物件を確保する。現物での被験者実験の結果と、模型やCGによる被験者実験結果を比較することで、模型・CG実験の限界を探ると共に、現物にて被験者実験ができない場合にも、模型実験で対応可能な内容については、模型実験による評価の充実を図る。2019年度は、画像による空間印象の再現性をさらに高めることを主眼に、360°カメラを用いて複数の空間の印象評価を実施する予定である。360°カメラにより撮影した画像による評価の再現性に関しては、先行研究で検証も進められているところである。2018年度に実施した実験方法から、画像の呈示方法、評価に用いる形容詞対の再検討、評価対象空間の拡充を図る。
妊娠中に分泌され卵母細胞の成熟を抑制するタンパク質因子の検索

哺乳類の卵母細胞は、通常卵胞中ではその減数分裂が停止された状態で存在するが,卵胞から分離し培養すると減数分裂が再開始され卵核胞の崩壊(GVBD)、引続き1次極体の形成(PBF)が自然に誘起される。このことから卵胞液中には、卵母細胞成熟抑制因子が存在すると推察されている。一方、妊娠時はその間持続的に卵母細胞の成熟は抑制された状態(卵胞閉鎖状態も含めて)にあり、この様な因子が卵胞液中に常時存在し、血中及び尿中にも分泌及び排泄されている可能性が考えられる。我々は、妊婦尿を材料としてマウス卵母細胞成熟抑制因子を検索することを目的として本研究を行い以下の成果を得た。(1)妊婦尿材料として市販妊娠尿濃縮物を用いて、マウス卵母細胞成熟抑制因子の検索を行った結果、妊婦尿にはPBFを抑制するタンパク質性因子が存在することが分かった。本因子がRNase(リボヌクレア-ゼ)活性を有したことから、その酵素化学的性質を明らかにした。本因子は、銅、亜鉛イオンにより阻害されない事、至適pH=6.6であることなどの諸性質から非分泌型RNaseであること、さらに糖を50%程度含有しN末端に4残基の前駆体部分のアミノ酸配列を持つ極めてユニ-クな構造を持つRNaseで、本研究により初めて見つかった新規非分泌型RNaseである事が明確となった。さらに、この新規RNaseは正常男性、女性の尿には殆ど検出されず、妊婦尿のみ存在することを免疫化学的に明かとした。(2)一方、妊婦尿から部分精製した分子量約1万の画分に顕著なGVBD抑制活性が存在することを見いだした。本因子は、ペプシン処理により失活し、またナロキソンにより作用が部分的に拮抗される事が分かった。βエンドルフィンがGVBD抑制活性を示すいう報告、卵胞液中にオピオイドペプチドが存在するという報告から考えて、この画分のGVBD抑制作用の一部は、オピオイドペプチドの作用に基づくと推論した。哺乳類の卵母細胞は通常、卵胞中ではその減数分裂が停止された状態で存在するが、卵胞から分離し培養するとエネルギ-基質のみの培養液中でも減数分裂の再開始を行う。このことから卵胞液中に卵母細胞成熟抑制因子の存在が推察される。一方、妊娠時はその間持続的に卵母細胞の成熟は抑制された状態(卵胞閉鎖状態も含めて)にあり、この様な因子が卵胞液中に常時存在し、血中及び尿中にも分泌及び排泄されている可能性がある。そこで、我々は妊婦尿を材料としてマウス卵母細胞成熟抑制因子の検索を行いこれまでに以下の成績を得た。(1)妊婦尿材料として、市販妊婦尿濃縮物を用いて、マウス卵母細胞成熟抑制因子の検索を行った。すなわち、マウス卵母細胞を培養し、自然に誘起される卵核胞の崩壊(GVBD)及び続いて起こる極体の形成(PBF)を抑制する因子を妊婦尿濃縮物から分離することを試みた。妊婦尿濃縮物をゲル濾過及び逆相クロマトグラフィ-により分画した結果、PBF抑制因子として一つのタンパク質が精製された。このタンパク質は、そのN末端アミノ酸配列から、従来報告されているものと異なる前駆体構造をもつ非分泌型リボヌクレア-ゼ様タンパク質であることが推定された。(2)妊婦尿に存在し卵母細胞成熟抑制作用をもつ可能性のある因子を広くスクリ-ニングするために、新鮮な妊婦尿を材料に用いた。

すなわち、逆相樹脂に吸着する尿成分をゲル濾過により分画し、各画分の培養卵母細胞のGVBDに対する影響を調べた結果、分子量10,000以下の画分(Dー4)に顕著なGVBD抑制活性が認められた。Dー4は、その活性がプロテア-ゼ処理によりなくなったことから、ペプチド性因子を含むと考えられる。また、ナロキソンにより作用が部分的に拮抗されたことから、Dー4にはオピオイドペプチドの存在が示唆された。マウス卵母細胞の成熟を抑制するタンパク質因子を妊婦尿を材料として検索し以下の結果を得た。(1)平成2年度の研究から、妊婦尿材料として用いた市販妊婦尿濃縮物には、マウス卵母細胞のPBF(極体形成)を抑制する因子が存在し、これが非分泌型リボヌクレア-ゼ(RNase)様タンパク質であることを推定した。平成3年度は、このPBF抑制因子が真のRNaseであるかどうかを確かめるためにRNase活性を指標に同材料からPBF抑制因子を精製する事を試みた。その結果、本因子はRNaseとして精製されたことより、その酵素化学的性質が明らかになった。すなわち、銅、亜鉛イオンにより阻害されないこと、至適pH=6.6であることなどの諸性質から非分泌型RNaseであること、さらに糖を50%程度含有しN末端に4残基の前駆体部分のアミノ酸配列を持つ極めてユニ-クな構造を持つ新規非分泌型RNAseであることを本研究によって初めて明確とした。さらに、この新規RNaseは正常男性、女性の尿には殆んど検出されず、妊婦尿のみに存在することを免疫化学的に明かとした。(2)平成2年度から(1)の研究と平行して、妊婦尿に存在し卵母細胞成熟抑制作用を持つ可能性のある因子を広くスクリ-ニングしてきたが、これまでに新鮮妊婦尿のゲル濾過画分(Dー4)に顕著なGVBD(卵核胞崩壊)抑制活性が認められる事を明らかにした。Dー4のGVBD抑制活性はペプシン処理により消失し、またナロキソンにより作用が部分的に拮抗された。βエンドルフィンが培養卵母細胞のGVBD抑制活性を示すという報告、妊娠時にはβエンドルフィンやエンケファリンなどのオピオイドペプチドの血中濃度が高まること、さらに卵胞液中にもオピオイドペプチドが存在することなどから画分Dー4のGVBD抑制作用の一部は、オピオイドペプチドの作用に基づくと結論した。
レーザを応用した生体内血管血流情報計測による新規癌診断装置と癌治療装置の開発

多点同時レーザドップラー血流測定装置の医療診断分野への新規応用を目指し、皮膚癌モデルマウスを用いて癌原発巣の診断を行うことを主たる目的として研究を展開した。In vivo血管血流三次元画像計測を行い、ある程度の深部病変での本診断装置の有用性を確認し、その改良を試みた。健常組織への障害を最小限に抑え、ある程度の深部病変での癌病巣のみに、2ビーム交差型レーザ照射によるポイント加熱を行い、選択的に治療する癌治療装置の性能を確認した。1レーサードップラー血流測定方法及び装置を用いて、マウスの耳動脈の血管血流速度分布を測定し、測定領域を移動することにより、マウスの耳動脈の血管血流における三次元マッピングとその流速情報の取得に成功した(光学倍率が1倍の時、空間分解能: 250μm)。2従来のレーザー治療装置はビーム軌跡の生体組織全てが損傷を受けるので深部での治療には適用出来ない。本研究が目指す装置では、照射される近赤外波長の複数本のレーザービームを癌組織内の一点に集光することにより、組織内の特定部位を低浸襲・非接触で集中的に加熱することが可能である。1本の近赤外レーザービームパワーをオン・オフのパルス制御することで生体での加熱を40°C程度とし、さらに2本のレーザービームを組織内の1点に集光することにより、組織内の1点の加熱温度を60100°Cまでの温度に加熱することができた。マウスの皮膚を用い、2本の近赤外レーザーの交差点を反膚組織下部に固定し、交差点の温度上昇を調査した。交差点での組織の温度は、ON-OFFパルス制御60mWレーザー2本、on-off比50%の場合65度であった。3摘出マウス皮膚を用い、2本のグリーンレーザーの交差点を皮膚表面に固定し、加熱温度と熱刺による神経電流の関係を調査した。また、レーザー透過部位及び非透過部位の凍結皮膚切片を作製し、ディフクイック染色液を用いて染色したところ、レーザー透過部は、非透過部と比較して特に皮膚内細胞への影響は認められなかった。4皮膚癌細胞であるメラノーマ細胞をマウスの耳に移植し、その増殖の経日変化券観察し、さらに予備実験として市販の血流分布装置で耳組織の血流分布を測定した。1.レーザドップラー血流測定装置の流速測定精度の検証実験を行い、速度は約3%の誤差で流速を求められることを確認した。本装置(透過型)の空間分解能を100μmにナノ化することができた。ナノ化した本装置を使って、マウスの耳の血管血流の三次元マッピングとその流速情報を求めることができた。細く括れたガラス管に血液を流し、管内の狭窄部分、拡張部分の有効内径と流速情報を求あることができた。蛇行流路の2方向(縦方向と横方向)の流速情報を持った流速分布の二次元マッピングを求めることが出来た。2.ナノ化された透過型装置は実用化の見通しは高いが、改良した(ナノ化)反射型システムを使った装置は、精度の向上が技術的課題となっている。この課題を克服すれば(SN比の向上)、腫瘍血管の成長過程における病的新生血管の形態学的評価による新規癌診断装置の開発が可能となると考える。3.臨床への応用を考えると腹部の皮膚など非透過物の血管内の血流速度の測定が必須となる。反射したレーザ光から情報を得る現有の反射型装置(空間分解能100μm)を生体用に改良を行い、直径10μmのマイクロワイヤーを張り付けた回転円板を用いワイヤー速度とドップラー周波数との比較から、測定精度の検証実験を行った。4.血液循環器系の疾患の原因を探るためには、血管における血液の流動状態を詳しく調査する必要があり、血流の数値シミュレーションはその手段の一つとなり得る。そごで、血液をCasson式に従う非ニュートン流体として、円管内の狭窄部の流れや、分岐を持つ流路系における流動状態を、独自の熱流体解析用GTTコードを用いて3次元数値解析した。狭窄部での流速の半径方向分布は、血液相当液体の場合、中心軸付近で、水の場合よりなだらかな分布となることが判る。多数のT型分岐を持つ流路系での血液相当液体の流動状態を数値解析した結果、水の場合より、各分岐流路への流入が阻害されることが判った。1.マウスの耳にメラノーマ細胞(皮膚癌細胞)を移植した。癌細胞移植後14日目に、透過型マルチレーザードップラー(MLDV)血流測定装置を用いて、癌細胞移植皮膚と正常な皮膚の血管血流画像(二次元血流速度)を測定した。その結果、腫瘍周辺の血管の血流速が速いことを確認し、その血流速度二次元画像の取得に成功した。(申請者ら、Appl.Phys.Lett.97(2010))。

2.クビレ加工をした内径1.3mmのガラス管に、毎分10mlの血液を流し、ガラス管内の血流画像(二次元血流速度)を測定(空間分解能100μm)した。流路の中心部では壁面より流速が速くなることが確認できた。クビレ付近では、流路形状に従って流速の大きい部分が壁面側に移ることが観測できた。血流(赤血球)がLDV測定のトレーサ粒子として有効であることを検証した。3.臨床への応用を考えると腹部の皮膚など非透過物の血管内の血流速度の測定が必須となる。反射したレーザー光から情報を得る現有の反射型装置(空間分解能100μm)を生体用に改良を行い、直径10μmのマイクロワイヤーを張り付けた回転円板を用いワイヤー速度とドップラー周波数との比較から、測定精度の検証実験を行った。4.反射型と透過型MLDV装置を用いて、屈曲を有する細流路2方向の流速情報を持った2次元画像(空間分解能100μm)の取得に成功し、屈曲部分の2方向の流速情報を持った速度分布はGTTコードによる流速分布の数値計算結果とほぼ一致した。5.反射型と透過型MLDV血流測定装置を用いて、直径1mm程度のマウス腸間膜血管を測定対象として、血管内の血流情報を持ったIn-vivo二次元画像(空間分解能100μm)の取得が可能であることを明らかにした。