hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物科学の現状分析と総合化に関する研究

本研究の目的は、1993年に我が国で開催されるXV回International Botanical Congress(IBC)の準備を行うために、我が国における植物科学者の総力を結集して、日本および諸外国における植物科学各分野の研究の現状を調査し、1993年に向かってどのような発展が期待されるか高所から検討を行い、それに基づいて植物科学を総合化する組織を作り、今後の具体的な企画・準備に遺漏なきよう備えることにある。従来、我が国では、このコングレスに含まれる基礎と応用を包含した植物科学関連の広範な分野の研究者が一同に会する機会を持ったことがなく、日本学術会議にも植物科学を包含して研究連絡調整を行う場が存在しない。本研究では、理学、農学、薬学の各専門分野における主要な研究者の間で十分な意志の疎通を計るために、日本植物学会、日本植物生理学会、日本生態学会、日本遺伝学会、日本薬学会、日本農学会、園芸学会、日本育種学会、日本作物学会、日本植物病理学会、日本土壌肥料学会、日本農芸学会、日本林学会を中心として植物科原学関連の各学会の代表者および日本学術会議第4部、第6部、第7部の植物科学関連研究連絡委員会の各研連委員長が研究分担者となって、下記の課題について研究を推進した。1)植物科学を構成する各専門分野における研究の国際的現状と将来の動向に関する解析、2)国内および海外の諸関連学会相互間の協力態勢および連絡調整の方策、3)IBC会議のプログラムの柱となる分野の選定、会議開催のために必要な経費と収入の算定、会場の設定などのために十数回の分科会を開催して成案を得た。また植物科学の広報誌としてPLANT SCIENCBTOMORROWを出版した。
内皮細胞自身が産生する血管新生抑制因子Vasohibinに結合する蛋白の機能解析

Vasohibin結合性低分子量蛋白SVBP (Small Vasohibin Binding Protein)の強制発現またはsiRNAによるノックダウンによって、Vasohibin蛋白の局在や分泌が変化するかどうかを調べた。その結果、内皮細胞では、通常多くのVasohibin蛋白が不溶画分(TritonX-100に不溶)にプールされるが、SVBPを強制発現した内皮細胞では、Vasohibinが可溶画分に溶出し易くなり、細胞外への分泌が促進された。逆に、SVBPをノックダウンした内皮細胞では、Vasohibinの不溶画分への集積が促進され、細胞外への分泌が抑制された。また、Vasohibinは内皮細胞の微小管蛋白α-tubulinの脱チロシン化を誘導し、その効果はSVBPによるVasohibinの分泌促進によって間接的に調節されることを見出した。加えて、SVBPに対するニワトリポリクローナル抗体を作製し、免疫沈降法にて培養内皮細胞内および培養液中においてSVBPとVasohibinの複合体を確認すると共に、免疫染色法にてSVBPが細胞内では頂端側(apical)に局在することを確認した。以上の結果からSVBPはVasohibinの細胞外への分泌を調整することで、Vasohibinの機能発現に重要な役割を果たすことが示唆された。一方、Vasohibin結合性膜蛋白質については、膜蛋白質の細胞質側の領域がVasohibinとの結合に重要であることが示唆された。昨年度は、SVBP(small Vasohibin bining protein)がVasohibinと複合体を形成し細胞外への分泌を促進することを明らかにした。本年度は、この分泌促進作用に加えて、SVBPが細胞内におけるVasohibin蛋白の安定化を亢進することを新たに見出した。プロテアソーム阻害剤MG-132を用いた解析結果から、Vasohibinは単独ではプロテアソームによる分解を受け易く、SVBPと共発現することによってプロテアソームによる分解を受けにくくなることが示唆された。また、VasohibinとSVBPは共にクラシカルな分泌シグナルを有さない蛋白であり、これらの分泌は細胞内蛋白輸送阻害剤Brefeldin Aの影響を受けなかったことから、小胞体-ゴルジ体の膜輸送を介さない未知の輸送経路を経て細胞外へ分泌されることが示唆された。さらに、Vasohibinによる内皮細胞の増殖抑制及び遊走抑制は、VasohibinとSVBPを同時に共発現することによって増強されることが確認された。以上の結果から、SVBPはVasohibinの蛋白質安定性と細胞外への分泌を調整し、Vasohibinの機能発現において重要な役割を果たすと考えられる。加えて、ノーザンプロット及びRT-PCRの結果から、VasohibinとSVBPはマウス成体内では、意外にも精巣において特に強く発現していることを新たに見出した。一方、Vasohibin結合性膜蛋白質については、siRNA導入によるノックダウンによって、Vasohibin刺激が惹起するαチューブリン脱チロシン化反応を部分的に阻害することから、Vasohibinの機能発現に関与する可能性が示唆された。これまでに、培養内皮細胞内においてSVBP(small Vasohibin binding protein)がVasohibinと複合体を形成すると、Vasohibin蛋白の安定化を引き起こし、細胞外への分泌を促進することを示してきた。本年度はSVBPの役割をさらに追及し、分泌作用に関しては、SVBPとVasohibnに対する各特異抗体を用いたELISA法によって、培養内皮細胞により分泌されるSVBP-Vasohibin複合体の濃度を測定し、SVBPの発現量に依存してVasohibinの細胞外分泌量が制御されることを定量的に示した。同時に、細胞外に分泌されたVasohibinの量に依存して血管内皮細胞の遊走が抑制されることを示した。Vasohibin蛋白の安定化に関しては、SVBPとの結合によってVasohibinのポリユビキチン化が抑制され、プロテアソームによる分解から回避することを示した。これまで免疫沈降法や免疫染色法によりSVBPとVasohibinが複合体を形成することを示したが、これらの結果に加えin situ Proximity Ligation Assayによって、細胞の頂端側でSVBP-Vasohibin複合体が集積することを改めて証明した。また、SVBP蛋白中に唯一存在する58番目システインをセリンに変換した変異体SVBP蛋白を作製し、Vasohibin蛋白との結合、安定化および細胞外分泌に対する影響を調べたが、正常SVBPと同等の効果が確認されたためSVBP-Vasohibin相互作用にはシステインを介するジスルフィド結合は関与しないと予測された。以上の結果は、SVBPはVasohibin蛋白の安定化と細胞外分泌を制御し、Vasohibinの抗血管新生効果を発揮する上で非常に重要なパートナー分子であることを示唆している。
血中及び尿中のトリプシンインヒビターに結合した新奇コンドロイチン硫酸の構造解析

ヒト血漿より精製したインター-α-トリプシンインヒビター(ITI)およびヒト尿より精製したウリナリートリプシンインヒビター(UTI)について、それぞれのコンドロイチン硫酸鎖とペプチド鎖の結合領域を単離した。調製した結合領域について、FAB-MS分析、コンドロイチナーゼなどの分解酵素による消化物のHPLC分析、構造既知の結合領域オリゴ糖とのコクロマト分析などから、それらの構造を決定した。また、UTIの結合領域については大量に調製が可能であったため、600-MHz ^1H NMR解析を行って厳密に構造を確認した。解析の結果、ITIでもUTIでも以下のような六糖構造を介して、コンドロイチン硫酸鎖がコアタンパク質に結合していることが判明した: -4HexAl-3GalNAc (4-sulfate)β1-4GlcAβ1-3Gal (4-sulfate)β1-3Galβ1-4Xylβ1-O-。この次硫酸化六糖は珍しいGal(4-Sulfate)構造を含んでいる。この構造の報告例はSwarmラットコンドロサルコ-マとクジラ軟骨のコンドロイチン硫酸からのみであり、今回の研究で軟骨だけではなく血漿中や尿中のコンドロイチン硫酸にも存在することが証明できた。しかも、単離された結合領域はこのジ硫酸化六糖のみであり、他の構造をした結合領域はITIやUTIにおいとは存在しないことも分かった。軟骨組織のコンドロイチン硫酸からは様々な構造の六糖が単離されており、今回の結果とは非常に対照的である。コンドロイチン硫酸の糖-タンパク質結合部位における構造の多様性は、各糖残基の修飾構造に依存しており、キシロースの2位のリン酸化、ガラクトースの4位または6位の硫酸化が報告されている。各々の修飾構造は、異なった機能を果たしているのかもしれないし、また異なる機能を持つ糖鎖のサブクラスを反映しているのかもしれない。
ＮＫＴ細胞系列決定・機能発現メカニズム

NKT細胞はCD1d分子に提示された糖脂質抗原を認識する特殊なリンパ球である。強い抗腫瘍作用およびアジュバント作用を有し、がん免疫治療の標的細胞として有用である。しかしながら、NKT細胞分化・機能制御メカニズムは十分に理解されていない。本研究において我々は、新規のNKT細胞分化経路としてDN経路を見出した。また、NKT細胞分化初期段階のpreNKT細胞に発現する転写制御因子として、Ringファミリーを含む15候補遺伝子を同定した。さらに、エピゲノム解析によってNKT細胞分化に伴うエピゲノム変化を捉えることに成功し、任意の機能を持つNKT細胞の生産にエピゲノム解析が利用可能であることを示した。NKT細胞標的治療が先進医療Bに承認され、人工NKT細胞の実用化が期待されている。本研究では、NKT駆細胞系列決定機序を解明し、任意の機能を持つNKT細胞分化の誘導を可能にすることを目的とした。NKT細胞は、胸腺DP段階でCD1d選択後、3種類のNKT細胞:Th2型、Th17型,Th1型に分化するとされていたが、それ以前のDN段階にNKT前駆細胞を見いだした。本年度、NKT前駆細胞の1)濃縮精製法確立:100%純度で前駆細胞を得るために、NKT細胞を除いたDN分画を単細胞分離後、唯一マーカーVa14遺伝子発現を指標に前駆細胞を選別し、一細胞RT-qPCR解析により、特異的表面分子(CD117-, CD24-, CD5+, CD27+, Slamf6-, CD39+, Cxcr3+, Cd163l1など)を同定。抗体を用いて、存在率80%程度まで濃縮できた。2)特異的転写因子同定:濃縮分画を用いてRNAseq法で、濃縮分画に発現する転写因子を14個抽出。さらに、100%純度の前駆細胞100個を集めたサンプルを用いてRT-qPCRを行い、特異的転写因子10個同定。3)2種類の前駆細胞発見:転写因子発現パターンからCD39+/-2種類の前駆細胞を発見。4)分化・機能に関わる転写因子:同定した転写因子はLIM、フォークヘッド、TFA,PAR, HOX, RTR, runtドメインを持つものなど数種類に分類でき、shRNAを用いた解析から、NKT細胞分化を抑制するもの、サイトカイン産生(機能)を抑制するものに分類できた。5)全発現データの多変量解析により、2つの前駆細胞は共にNKT細胞の90%を占めるTh1型系列に分化することが示唆され、培養実験結果もこれを支持したことから、CD39-細胞は系列決定直後の細胞で、CD39+細胞に移行後Th1NKT細胞へ最終分化するものと思われた。1.NKT細胞系列決定遺伝子群の同定NKT細胞の系列決定および分化に関わる遺伝子の同定を目的とし、NKT細胞分化に伴う遺伝子発現プルファイルをRNA-seqによって実施し、複数の候補遺伝子を選定した。これら候補遺伝子のNKT細胞分化への関与を確認するために、NKT-ES細胞を用いたNKT細胞分化誘導系におけるshRNAによる遺伝子ノックダウンを実施した。その結果、Phlda2, Nfe2l3, Sfrp1, Mdfic, Ablim3, Dppa5a, Zfp286, Hlf, Hmga2 Foxs1など複数の遺伝子においてNKT細胞分化への関与が認められた。これらに関して、ノックアウトマウスの作成を実施している。本年度は特に、新しい遺伝子編集技術であるCRISPR/CAS9システムを用い、遺伝子欠損マウスの作成を試み、複数遺伝子についてノックアウトアリルを保有するマウスを得た。2.新しいNKT細胞分化経路の発見各種転写因子リポーターマウスを用いたNKT細胞分化のFate mappingを実施した。その結果、T細胞およびNKT細胞分化において予てより必須であると信じられていたCD4/CD8 DPステージを経ない、新しいNKT細胞分化経路(DN経路)の存在が示唆された。3.NKT細胞分化のエピジェネティック制御NKT細胞の分化において、エピジェネティックな遺伝子発現制御機構が重要であると仮定し、エピジェネティック制御因子欠損マウスにおけるNKT細胞の解析を実施した。その結果、ヒストンH2AのK119をユビキチン化するエピジェネティック制御因子であるRing1分子がNKT細胞の分化に強く関与することが示唆された。1.NKT細胞系列決定遺伝子群の同定と遺伝子機能解析2.新たなNKT細胞分化経路であるDN経路の発見胸腺DP特異的にCreを発現するE8III-Creマウスを用い、Rag2遺伝子をDP特異的に欠損させた場合、NKT細胞数は激減したが、DN由来と考えられる成熟NKT細胞の存在を確認したことから、DPを経由しないでDNから成熟NKT細胞が分化することを証明した。さらに、DPを経由するとYFP陽性になるE8III-CreおよびRosa26-YFPを用いたFate mapping実験により、DPを経ていないYFP陰性NKT細胞の存在が認められ、DN分化経路の存在が確認された。DN由来NKT細胞の特徴は、Th1サイトカイン、細胞傷害活性が強く,脾臓に多いDP由来NKT細胞と異なり肝臓に多く存在することが確認されることから、DN由来とDP由来NKT細胞が異なる機能分担をしていることが証明された。1、新しいNKT細胞分化経路を発見NKT細胞分化には、IL-7受容体、転写因子PLZFおよび情報伝達系SAP遺伝子が重要な因子である。

これらの遺伝子欠損マウスでは今回発見したNKT細胞前駆細胞であるDN1ePは欠損し、DN1ePからのNKT細胞への分化能は完全に消失したが、胸腺内には僅かな数のNKT細胞が存在した。DN1eP細胞からDP経路を経ずにNKT細胞に分化できるIL-7受容体およびPLZF/SAP依存性の新しい分化経路が存在すること、これまでのDP経路と独立した経路であることを明らかにした。2、DN1eP細胞はTh1型NKT細胞の前駆細胞DN1ePがTh1型NKT細胞の前駆細胞であることから、前駆細胞時点での機能獲得機序を明らかにするため、RNAseq法を用いた遺伝子発現のプロファイリングを行なった。発現量に変化のあった遺伝子の主成分分析では、DN1ePはTh1型NKT細胞に最も類似していた。CD1d分子で運命決定される前からすでにIFNg産生細胞への分化が決定づけられていることを示した。DN1eP特異的に発現する遺伝子に対してshRNAを用いた機能阻害実験を行った。DN1ePで発現するRunx3, Ablim3、Foxs1, Hlf遺伝子などが分化に強く影響することが明らかになった。Runx3欠損マウス(胎生致死)を用いたキメラマウス解析では、胸腺においてDN1eP細胞とTh1型NKT細胞数が80%抑制された。またTh1型NKT細胞のサイトカイン産生パターンはTh2型、Th17型に変化した。Runx3はNKT細胞前駆細胞のTh1型NKT細胞系列決定に重要な転写因子であることが示された。一方、Foxs1遺伝子機能の阻害実験では、NKT細胞数の著しい増加が観察され, NKT細胞前駆細胞の増殖制御を担う重要な遺伝子であることを示唆した。申請者はNKT細胞には4種類の機能の異なる亜集団が存在し(PLoS Biology 10:e1001255, 2012)、異なる転写因子の発現によって機能が決定されていること(Nature Immunol.12:450-9, 2011)、定説であったDP分化経路は異なるTh1型の機能を持つプレNKT前駆細胞が存在すること、また、定説ではリンパ球機能は受容体が発現したあと、サイトカインなどの環境因子によって決まると考えられていたが、受容体の発現以前の前駆細胞で機能決定がなされていたことを発見した(Nature Immunol. Revised)。特にNKT細胞前駆細胞の発見と前駆細胞ステージでリンパ球機能が決定されているという発見は予想外の成果であり、リンパ球の機能決定に新知見をもたらす大きな発見といえる。単一細胞RT-qPCR法を用いた特異性の高い細胞表面分子の決定からプレNKT細胞の濃縮が可能になり、網羅的な遺伝子発現データ解析と純度の高い分化が実験から、DN1ePプレNKT細胞がTh1型NKT細胞の前駆細胞であることを明らかにできた。shRNAを用いた機能阻害実験からRunx3, Ablim3、Foxs1, Hlf遺伝子などが、DN1ePプレNKT細胞の分化に強く影響することが明らかになった。事実、Runx3欠損マウスを用いたキメラマウス解析では、発見したDN1ePプレNKT細胞とTh1型NKT細胞数は80%減少し、サイトカイン産生パターンはTh2型、Th17型に変化した。
加齢に伴う部位別の顎粘膜圧縮特性に関する研究

有床義歯臨床において、その治療の成否は、各義歯床下粘膜部位間における咬合力負担の適正化に左右されている。そのため、能力の高い義歯の製作をするためには、顎口腔系の機能回復とともに、いかにして義歯床下組織を健康な状態に保てるかということが重要である。本研究の目的は、顎粘膜加圧下および加圧除去後の粘膜血流量を指標として、各年齢層における各部顎粘膜の被圧縮特性を把握し、口腔各部位の顎粘膜の加齢変化を明らかにすることである。そこで本年度は、その基礎的な知見を得るために、口蓋粘膜に規定した大きさの圧力を加えた場合に引き起こされる血流動態の変化について解析を行った。被験者は全身的に健康で、歯周疾患や粘膜の異常を認めない20歳代の有歯顎者とし、口蓋正中部および上顎右側第1大臼歯・側切歯の歯頚部から約1cm口蓋側寄りの計3カ所を測定部位とした。血流量および圧力の同時測定のために、圧力トランスデューサを埋入した、レーザードップラー血流計(Perimed社製、Peri Flux PF3)専用のプローブを開発作製した。それを用いて約300g/cm^2の大きさで60秒間加圧し、前後2分間同時記録を行った。その結果、各部位とも加圧に伴い血流量の減少、及び圧力開放直後に加圧前に比較し一時的に増加した後に加圧前のレベルに戻るリバウンドが認められた。口蓋正中部の血流量は他の測定部位よりも有意に小さな値を示し、また圧力開放後加圧前のレベルに戻る時間は短い傾向を示した。上顎右側第1大臼歯部と側切歯部の傾向は被験者毎に異なり、特筆すべき知見は認められなかった。今後は、圧力の大きさや測定部位を変化させるなど基礎的データを構築し、さらに他の年齢層、特に60代70代の無菌顎者を対象として研究を行い、年齢による義歯粘膜面下の部位別圧負担能の違いを、血流を基にして生理学的検討を行う予定である。
親である壮年期男性における生活習慣改善に資する親性活性化プログラムの開発

本研究の目的は、「親性」を活性化することによる生活習慣改善プログラムの開発に示唆をえることであった。幼児から中学生の子を持つ親に対し調査をし、その上で介入プログラムを実施した。親性、生活習慣、子どものかかわりは、介入群が高かったものの、有意差は認められなかった。親性を高めるプログラムの再構築と検証が必要である。壮年期は不健康な生活習慣であっても、健康状態に影響されない時期であり、それ故長く不適切な食生活や運動不足等の不健康な生活習慣が継続される可能性が大きい。一方でその世代は子育て中でもあり、発育成長過程の子どもと同居している場合が多い。本研究の目的は親となることにより発達する人格的特性である「親性」(親らしさ、親としての意識など)を活性化させることによって、壮年期の親世代の生活習慣の改善及びQOL(生活の質)の向上とその波及効果としての子どもの健康の保持増進に役立つプログラムを開発することである。初年度である本年度は、親性活性化因子同定のため、1歳から4歳の児を持つ親に対して、有馬らが開発した親性尺度、WHO/QOL-26、生活習慣、子どもの生活習慣配慮について調査を実施し、350名から回答があった。本研究は、弘前大学大学院医学研究科倫理委員会の承認を得て実施した。調査の結果、親性はWHO/QOL-26と正の相関が認められた(r=0.53,p<.001)。WHO/QOL-26の下位項目のうちr≧0.4は、「活力と疲労」、「精神性/宗教/信条」、「思考、学習、記憶、集中」であった。親自身の生活習慣や子どもの生活習慣配慮とは関連が認められなかった。また、親性は子どもの数、親の年齢とは関連を認めなかったが、学歴と関連があり大卒が短大卒や高校卒に比し、有意に高かった(F値=3.15,p<0.05)。生活習慣改善に資する親性活性化プログラム開発では、QOLと関連のある生活習慣や信念等を十分勘案する必要がある。本年度は、昨年度の実績の一部について、学会等で報告し、前年度の調査で同定された親性活性化因子に鑑み、親性を活性化し、親子の対話を重視した参加型介入プログラムを開発し、実施した。介入プログラムは、共同研究者及び研究協力者で検討し、実施した。まず、子ども対象の生活習慣病予防健診(身長、体組成、骨密度、血圧、血液検査(貧血・脂質・血糖・肝機能等)及び生活習慣(食事、運動、生活リズム)の調査を実施した。それらの結果をもとに、両群の子どもと親に対しては、文書にて結果説明と個々人の生活習慣アドバイスを配布した。また、両群の子どもに対しての生活習慣病に関して、及び食事に関する健康教育を実施した。介入群への介入プログラムとしては、子どもに対する生活習慣病についての講義の実施後、親に文書等を用いてその内容について伝え、その後、親からその内容についての返答を得た。さらに、健診の結果についての保健指導を親子一緒の面談にて実施した。面談の際には、親の生活習慣病への関心を高めるために、非侵襲性の健康チェック(血圧、体組成、骨密度、四肢血圧の測定)も岡時に実施した。本年度は、昨年度までに開発・実施された介入プログラムの評価を目的に子どもの健康状態の変化を検討し、さらに介入プログラムの効果測定のために、親に対しての調査紙による調査を実施した。具体的には、まず、介入後の介入群、対照群の子どもの生活習慣病予防健診(身長、体組成、骨密度、血圧、血液検査(貧血・脂質・血糖・肝機能等)及び生活習慣(食事、運動、生活リズム)の調査を実施した。その後、介入群、対照群の親に対しての親性調査、生活習慣(食事、運動、生活リズム、喫煙・飲酒、身長・体重、健康状態)調査、子どもの生活習慣配慮に関する調査を実施した。回収率は32.1%であり、回答を得られた373人を分析の対象とした。回収率は、介入群、対照群で差は認められなかった。介入群の父親は110人、母親は128人、対照群の父親は56人、母親は79人であり、性別の比率に差はなかった。親性得点、生活習慣得点、子どもの生活習慣配慮得点は介入群が高かったものの、有意差は認められなかった。親子に対する介入プログラムを実施したが、対照群と比較して、有意差は認められなかった。

「親性」が親自身の生活習慣や子どもの生活習慣にどのように影響するか、本介入プログラムがどのようなところに影響を与えているか、またその効果については、今後詳細に検証していく必要がある。
老人層を中心とした過疎地コミュニティーの再形成と維持に関する社会人類学的研究

本研究は、社会人類学的手法に基づくフィールドワークをつうじて、老年層を中心とした過疎社会の構造を実証的に明らにしようとするものである。平成3年度は、各研究者が、それぞれ、東京都小笠原諸島父島および母島、沖縄本島、長崎県五島列島、鹿児島県甑島、青森県下北地方、新潟県上越地方において、老人クラブに関する資料収集を中心とした調査(クラブの成立過程、現在の活動状況、組織の運営のされかた、成員資格等)およびクラブを構成する老人個々人に対する聞き取り調査を行なった。平成4年度は、当初の研究実施計画では、平成3年度の本調査に引き続き、各研究者は補足調査を行なう予定であったが、本調査報告会(平成4年7月)において、平成3年度に各研究者がそれぞれの調査地で収集した資料の総量がきわめて膨大であることが予想される事態となった。そこで、補足調査を行なう場合は各研究者の負担で行なうこととし、交付金の大半は平成3年度の本調査および平成4年度の補足調査で得た資料の整理のための謝金に当てた。平成4年度の最後に、取りまとめとして、本調査および補足調査報告会(平成5年2月)を開き、収集・整理された資料をもとに研究者全員で討論を行ない、調査報告書刊行に向けて具体案を作成した。討論の結果、町村の総人口に占める老人の割合の高いところでは、仕事をもっている人たちもふくめ一般に老人クラブへの加入率が高いが、彼ら就業者たちの会員としての活動は概ね積極的ではなく、また町村の総人口に占める老人の割合の高いところでは、一般に選挙との関係もあって老人福祉が充実しており、そのため行政指導型ではあるが、老人クラブの活動も活発であることが多い等の事実が判明した。本研究は、社会人類学的手法に基づくフィ-ルドワ-クをつうじて、老年層を中心とした過疏化社会の構造を実証的に明らかにしようとするものである。平成3年度は、いずれの研究者も、それぞれ東京都小笠原諸島父島、母島、沖縄本島、長崎県五島列島、鹿児島県甑島および青森県下北地方、新潟県上越地方において、老人クラブに関する資料収集を中心とした調査(クラブの成立過程、現在の活動状況、組織の運営のされかた、成員資格等)およびクラブを構成する老人個々人に対する聞き取り調査を行なった。その結果、老人クラブの活動がどの程度活発であるかは、1.町村の総人口に占める老人の割合、2.町村や社会福祉協議会の老人クラブの活動に対する支援体制および財政補助、3.町村の生業形態(生業形態と老人クラブのあいだには密接な関係がある)といった諸要因と深く関連していることが確認された。また、高齢に達していながら老人クラブに加入していない者が予想外に多数見うけられたが、そういった人たちというのは、老人だという意識をもっていない人たち、仕事をもっている人たち、クラブの活動に参加できないほど高齢な人たちである。ただ今回は、研究者の滞在期間が限られていたこともあり、老人クラブに加入していないこれらの老人たちについては十分調査をなしえなかった。したがって、平成4年度の具体的な調査は主としてこういった老人クラブに未加入の老人に重点を置いて行なうことになる。そのほかに、平成3年度の調査では、行政が設定した老人の定義と当該社会の伝統に根ざした老人の定義とが必ずしも同じではないことが判明したが、老人クラブに未加入の老人たちに聞きとり調査を行なうことで、両者の定義の違いがより一層明確になるものと考えられる。本研究は、社会人類学的手法に基づくフィールドワークをつうじて、老年層を中心とした過疎化社会の構造を実証的に明らかにしようとするものである。平成4年度は、当初の研究実施計画では、昨年度の本調査に続き、各研究者は補足調査を行なう予定であった。

ところが、本調査報告会(平成4年7月)において、平成3年度に各研究者がそれぞれ東京都小笠原諸島父島および母島、沖縄本島、長崎県五島列島、鹿児島県甑島、青森県下北地方、新潟県上越地方で収集した資料の総量がきわめて膨大であることが判明し、そのためその整理に当初よりもより多くの人手と時間が必要であることが予想される事態となった。そこで、補足調査を行なう場合は各研究者の負担で行なうこととし、交付金の大半は昨年度の本調査および本年度の補足調査で得た資料の整理のための謝金に当てた。本年度の最後に、取りまとめとして、本調査および補足調査報告会(平成5年2月)を開き、収集・整理された資料をもとに研究者全員で討論を行なった。その結果、町村の総人口に占める老人の割合の高いところでは、仕事をもっている人たちもふくめ一般に老人クラブへの加入率が高いが、彼ら就業者たちの会員としての活動は概ね積極的ではなく、また町村の総人口に占める老人の割合の高いところでは、一般に選挙との関係もあって老人福祉が充実しており、そのため行政主導型ではあるが、老人クラブの活動も活発であることが多い等の事実が判明した。
発光性金属クラスターを集積した高機能ナノ粒子の創製

本研究は、発光する金属クラスターを作製し、表面プラズモンを有する金属ナノ粒子上に集積させることで発光効率を向上させた階層構造を持つ新しい発光する金属ナノ粒子を作製することとである。特にDNAを用いた作製方法により生体親和性の高い光る金属ナノ粒子を試みた。その結果、核酸塩基の種類により発光の特徴が変わることがわかり、長時間安定な金属クラスター作製に成功した。この結果、様々な応用が可能であることがわかった。本研究の目的は発光性金属クラスターを作製し、表面プラズモンを有する金属ナノ粒子上に集積させることでプラズモン増強により金属クラスターの発光効率を向上させた階層構造を持つ新しい発光性金属ナノ粒子を作製することとである。末端にチオール基を持つ一本鎖DNA(オリゴヌクレオチド)を含む緩衝溶液に硝酸銀水溶液を加えた混合溶液を作製し、この溶液に還元剤(NaBH4)を加えることによって銀イオンを還元した銀クラスターの作製を試みた。また、作製した溶液を蛍光光度計にてスペクトルを測定し、銀クラスターの形成状況について測定を行った。その結果、NaBH4還元剤を投入後、徐々に蛍光が増強し、銀クラスターが形成していることが明らかとなった。また、核酸塩基の配列によってスペクトルに変化があることも明らかとなった。作製した銀クラスターの発光がプラズモンによって増強あるいは消光される課程を観察するために、金ナノ粒子のと混合溶液を作製した。しかしながら、明確な発光増強を確認することはできなかった。そこで、より精度の高い測定のためにEBリソグラフィーによる約30nmの金ドットあるいは金ダイマー構造を作製して、チオール基を介して銀クラスター溶液を結合させた。消光は観測されなかったことから金ドットに銀クラスターが集積化したと考えられる。一方、ダイマー構造はラマン散乱増強などを誘起するが、今回の発光増強には寄与がなかった。これは銀クラスターの吸収帯などとカップリングしたかったことが考えられ、結合させるナノ構造として銀やアルミニウムによる構造を検討する必要があることがわかった。今年度は末端にチオール基を持つ一本鎖DNA(オリゴヌクレオチド)を含む緩衝溶液に硝酸銀水溶液を加えた混合溶液を作製し、この溶液に還元剤(NaBH4)を加えることによって銀イオンを還元した銀クラスターの作製を試みた。作製した銀クラスターは徐々に蛍光が弱くなっていくが、種々の条件の元で長時間安定に発光する銀クラスターの作製について検討した。作製した溶液のIRスペクトル測定やUV-Vis測定などから核酸塩基と銀クラスターのエネルギー的相関や構造についても検討を行い、特定条件下では長期間の発光が可能であることを明らかにした。作製した銀クラスターの発光増強を検討することを目的として、電子線ビームリソグラフィー技術を用いて約30nmの金ドットアレイをガラス基板上に作製した。作製した金ドットアレイに作製した銀クラスター溶液を滴下して発光観察を行ったところ、消光は観測されなかった。このことから金ドットアレイに銀クラスターが集積化したと考えられる。交付申請書に記載の平成23年度計画に従って実験を進めた。その結果、目的とした成果が得られ平成24年度の計画に移行できる状態となったため、おおむね順調に進展していると判断した。交付申請書に記載の通り、発光性銀クラスターを集積化した粒子、あるいは基板を用いて吸収スペクトル、発光スペクトルあるいは発光強度の測定を行い、光学特性を明らかにする。また、銀クラスターを作製するオリゴヌクレオチドの配列を制御し、発光状態の変化について検討を行う。溶液状態でのスペクトル測定が難しい場合は、基板上での測定を中心に進める。この場合は1粒子に相当する金ドット上での顕微分光法を用いることで光物性についての詳細な情報を得られるように実験を進める。次年度は、DNAや試薬など消耗品(物品費)として1,100,000円、学会発表などの成果報告のための旅費として200,000円、その他の論文執筆に係る経費として200,000円の合計1,500,000円を予定している。また、支払いが次年度となった平成23年度経費については平成23年度中に実施した物品費の支払いに使用する。
特異空間上のアインシュタイン計量・リッチフローおよび山辺不変量の研究

(2) SimpleEdge計量を初期計量とするリッチフローの幾何解析:2018年度は,必要知識の習得で終わってしまい,この問題は2019年度以降への課題である.Simple Edge計量を初期計量とするリッチフローの幾何解析に関して,必要知識の習得に時間がかかり,2018年度は問題解決のための研究に取り掛かれなかった.(1) edge解析などの必要知識をさらに習得し,特異計量を初期値とするリッチフローの研究を進め,特異Einstein計量の幾何解析的な研究を発展させる.同時に境界付き多様体上のリッチフローの研究も進める.(2) edge特異点を持つKaehler-Einstein多様体の具体例を調べ,それを山辺不変量への応用へと発展させていく.(3) 2019年度9月に「第1回日独友好幾何学研究会」を中央大学理工学部にて開催し,参加したドイツの数学者達と本研究課題に関する研究連絡を行う.(2) Simple Edge計量を初期計量とするリッチフローの幾何解析:2018年度は,必要知識の習得で終わってしまい,この問題は2019年度以降への課題である.Simple Edge計量を初期計量とするリッチフローの幾何解析に関して,必要知識の習得に時間がかかり,2018年度は問題解決のための研究に取り掛かれなかった.(1) edge解析などの必要知識をさらに習得し,特異計量を初期値とするリッチフローの研究を進め,特異Einstein計量の幾何解析的な研究を発展させる.同時に境界付き多様体上のリッチフローの研究も進める.(2) edge特異点を持つKaehler-Einstein多様体の具体例を調べ,それを山辺不変量への応用へと発展させていく.(3) 2019年度9月に「第1回日独友好幾何学研究会」を中央大学理工学部にて開催し,参加したドイツの数学者達と本研究課題に関する研究連絡を行う.
新規ヌクレオシド誘導体の開発を基盤とした核酸医薬研究の展開

ヌクレアーゼに対する抵抗性と二重鎖の安定性に優れた核酸医薬の開発を目指し、新規ヌクレオシド誘導体のデザインと合成を検討した。標的分子として、1) 3'-デオキシ-4'-チオヌクレオシド、2)4'-ヒドロキシメチル-4'-チオヌクレオシド誘導体、3)4'-ヒドロキシメチルスタブジン誘導体の3種について合成を検討した。新規抗ウィルス性ヌクレオシドとしてデザインした3'-デオキシ-4'-チオヌクレオシドについてラセミ体での合成を検討した。アリルアルコールから文献記載の方法に従いエポキシ体を合成し、光延反応、チオエポキシ化を含む数工程の官能基変換を行い、環化前駆体であるメシラートを合成した。得られたメシラートに対し、DMF中、フッ化セシウム存在下、酢酸との反応を行ったところ、チオエポキシド部のメシラートへの分子内求核攻撃を経由した環化反応によりテロラヒドロチオフェン誘導体を得た。同誘導体をスルホキシドへと導いた後、Pummerer転位を行いグリコシル化反応の基質となる3-デオキシ-4-チオリボース誘導体を合成した。以前の研究では、同誘導体に対するVorbruggen法によるグリコシル化反応の立体選択性(αβ選択性)が低く、望みとするβ体が高収率で得られないこと、および、α体とβ体の分離が困難であることが課題であった。この課題を克服すべく、3-デオキシ-4-チオリボース誘導体のグリコシル化反応を検討する前に、容易に調整可能なモデル基質を使用して、グリコシル化反応の検討を行った。その結果、ルイス酸として、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルを使用し、加熱条件下で反応を行った場合には満足のいく立体選択性が得られなかったが、ルイス酸として塩化スズ(IV)を使用することで、室温で反応が可能となり、極めて高い立体選択性が発現することを見出した。さらに、実際の基質である3-デオキシ-4-チオリボース誘導体との反応でも、塩化スズ(IV)とシリル化したチミンを用い、同様の条件でグリコシル化反応を行うことで、目的とするβ体が立体選択的に得られることを確認した。得られたグリコシル化反応の生成物の保護基の除去を経て、3'-デオキシ-4'-チオリボシルチミンの立体選択的合成を達成した。ラセミ体での合成については、問題となっていたグリコシル化反応の立体選択性の向上に成功した。しかし、当初の目的化合物となるプリンヌクレオシド誘導体の合成は未検討であり、光学活性体の合成についても未着手の状態となっている。4'-チオコルジセピン合成の鍵段階となるプリン塩基とのグリコシル化反応をモデル実験で検討した。プリン塩基として6-クロロプリンを用い種々のルイス酸を用いて検討を行ったが、TMSOTfを用いトルエン中加熱条件で反応を行った場合、立体選択性は中程度であるものの(cis:trans=1:2.5)化学収率は86%と極めて良好であった。一方、平成28年度では、4'-置換4'-チオヌクレオシド合成に関するプロジェクトを並行して行った。既に当研究室では、4-チオリボース誘導体の合成法の開発に成功しているが、この鍵段階の一つであるチオピラノースの還元的縮環反応の改良により、4'-置換4'-チオヌクレオシドの糖部となる4-置換4-チオフラノースの合成を目指す。L-アラビノースを出発原料とし、当研究室で開発した方法により、5-チオピラノース誘導体を得た。同誘導体の2位をメシル化後、還元的縮環反応を行うが、従来の還元剤である水素化ホウ素ナトリウムをホルムアルデヒドに変更し、1行程で還元的縮環とヒドロキシメチル基の導入を行うことを検討した。前述の2-O-メシル-チオピラノース誘導体に対して、塩基と37%ホルムアルデヒド水溶液を使用した連続的な縮環-アルドール反応を試みた結果、4位にジヒドロキシメチル基、または、ホルミル基をもつ4-チオフラノース誘導体と考えられる化合物が得られた。そこで、粗生成物を還元剤で処理し、4-ヒドロキシメチル-4-チオフラノース誘導体として得ることができた。本反応の塩基および還元剤を検討した結果、目的の4-チオフラノース誘導体を最高59%の収率で得ることができたが、反応の再現性に問題を残した。4'-チオコルジセピン合成については、プリン塩基のグリコシル化反応条件の最適化が予想以上に困難なものであり、上記のとおり立体選択性にまだ改良の余地が残っている。このため、光学活性体の合成について未だ検討を行えないでいる。平成28年度開始の4'-置換4'-チオヌクレオシドの合成に関しては、鍵段階である連続的縮環-アルドール反応が新しいタイプの反応であり、やはり反応条件の最適化に時間を要することになっている。新規ヌクレオシドとして4'位に置換基を導入した4'-チオヌクレオシド誘導体の設計と合成に取り組んだ。前年度に、鍵段階となる、5-チオ-L-アラビノシド誘導体の縮環反応とaldol反応をワンポットで行う新たな反応を開発し、1,4-アンヒドロ-4-チオ-D-リビトール誘導体の合成に成功した。しかし、反応収率の再現性に問題があったことから、この問題解決を試みた。はじめに、炭酸カリウムの当量を検討した。1当量用いたところ、目的とするジオール体はわずか3%しか得られず、縮環のみが進行したモノアルコール体が収率60%で得られた。

2当量以上用いるとモノアルコール体はまったく得られず、3当量用いることで、目的とするジオール体を収率62%で得ることができた。一方、塩化メシルを1.5当量に変更したところ収率は向上し、反応時間の延長で収率は75%まで向上した。また、グラムスケールにおいても再現性良く生成物を得ることが出来た。続いて、得られたジオール体を用いてチオ糖部を合成した。二つのOH基をジ(tert-ブチル)シリレン基を用いて保護した後、酸化によりPummerer型チオグリコシル化反応の基質となるスルホキシドを得た。さらに無水酢酸中Pummerer転位を行い、Vorbruggen法によるグリコシル化反応の基質を合成した。始めにVorbruggen法によるグリコシル化を行ったところ、目的とする生成物は全く得られなかった。そこでスルホキシドを基質とするPummerer型チオグリコシル化を行ったところ、目的とする4'-チオヌクレオシドを70%の収率(β: α= 1.8 : 1)で得ることが出来た。ヌクレアーゼに対する抵抗性と二重鎖の安定性に優れた核酸医薬の開発を目指し、新規ヌクレオシド誘導体のデザインと合成を検討した。標的分子として、1) 3'-デオキシ-4'-チオヌクレオシド、2)4'-ヒドロキシメチル-4'-チオヌクレオシド誘導体、3)4'-ヒドロキシメチルスタブジン誘導体の3種について合成を検討した。4'-チオコルジセピン誘導体の合成に向け、プリン体でのグリコシル化反応の検討を行う。これについては、ピリミジン誘導体の場合同様、はじめにモデル化合物により反応条件の最適化を行う。プリンヌクレオシドの合成法をラセミ体でも確立した後、光学活性体の合成に着手する。4'-チオコルジセピンについては、現段階での最適化条件でグリコシル化を行い、ラセミ体での合成を目指す。これと並行して、更なるグリコシル化反応条件の最適化と光学活性体での合成を検討する。4'-置換4'-チオヌクレオシドについては、還元条件下での連続的縮環-アルドール反応について、反応条件の最適化を検討する。さらに、得られた4-置換4-チオフラノース誘導体を対応するスルホキシドへ変換後、Pummerer型グリコシル化反応による4'-置換4'-チオヌクレオシドの合成を目指す。医薬品化学前述のように、当初の研究予定よりやや進行が遅れているため、234,745円が未使用となり次年度に繰り越すことになった。前述のように、4'-チオコルジセピン合成に関するプロジェクトに関して、当初の研究予定よりやや進行が遅れているため、169,141円が未使用となり次年度に繰り越すことになった。繰り越し分については、前年度検討を行えなかったプリン誘導体と光学活性体の合成研究に使用する試薬代及び消耗品代として使用する予定である。繰り越し分については、現在継続中である4'-チオコルジセピンの合成研究に使用する試薬代及び消耗品代として使用する予定である。
役割語・キャラクター言語の翻訳可能性・翻訳手法についての研究

本研究では、フィクションの登場人物の発話が表現する人物像に着目し、これを「役割語・キャラクター言語」の観点から分析するとともに、その翻訳の(不)可能性や代替手段について研究し、人物像の描写の観点から見た翻訳の評価について探求を進める。具体的な方法としては、村上春樹の小説作品の各国語訳と原典との対照、またさまざまな外国語作品の日本語訳の分析を語彙・文法等言語学的な観点から進めるとともに、発話以外の部分や非言語的な側面、また物語の構造とアーキタイプ等にも着目して進めていく。
ヒト Tissue Factor アポタンパク質の構造と機能に関する研究

本年度はTissue Factorアポタンパク質(TF-Apo)の精製法、およびその構造-機能相関について以下の成果を得た。ヒトリンパ腫由来のTF産生株(RET-1)を大量培養し、そのセルペレットをトリトン処理してTF-Apoを可溶化後、コンカナバリンA-カラム、DEAE-5PW-カラム及び第【VII】因子-カラムを活用した精製法を確立した。本精製法で、1×【10^(10)】個の細胞から9.400倍の精製度のTF標品を20Mg得た。TF-Apoは、N-グリコシルオリゴサッカライドを持つ糖タンパク質であるが、非常に強い疎水性を示し、界面活性化剤不在下では全く可溶化されなかった。TF-Apoの分子量は、トリトン共存下でのゲルろ過法で120KDaと推定され、一方、SDS-PAGE法では47KDaと推定された。また、pH4以下の酸性条件やイソプロパノール(18%以上)、アセトニトリル(8%以上)の有機溶媒に対しては不安定で、その活性を完全に失った。マクロファージあるいは上述のRET-1細胞株を利用して糖鎖部分の欠損したTF-Apoの生合成素を確立した。糖鎖を欠いたTF-Apoは不安定で、特にプロテアーゼによる失活化を非常に受け易い。更に、リン脂質との再構成の時、正常のTF-Apoに比べ糖鎖を欠いたもののTF活性は著しく低下した。これらは、糖鎖部分がTF-Apoの構造安定性、ならびにリン脂質ミセルへの配向性等に、重要な役割を果たしていることを示唆している。なお、TF-Apoのアミノ酸組成や一次構造の解析、あるいは第【VII】因子との反応機序の検討に関しては、今後RET-1の大量培養を重ね、数百Mgレベルの精製標品を得て着手する。
アトピー性皮膚炎のheterogeneityを反映する動物モデルの樹立

我々は既にハプテンの繰り返し塗布によりアトピー性皮膚炎類似の病態を呈するマウスモデルを樹立している。本研究ではハプテンの種類、マウスの系統を変えることにより様々なタイプの免疫反応を惹起し、heterogeneityに富むアトピー性皮膚炎の病態を反映するモデルを確立したいと考えた。1.OXをハプテンとして用いてBALB/c、C57BL/6の両系統マウスの耳翼腫脹反応を経時的に比較検討した。両系統のマウスとも、ハプテン塗布を繰り返すにつれ、ハプテン特異的腫脹反応は遅延型からearly-typeのlate phase reactionにシフトした。しかしBALB/cでは塗布30分後にピークとなる即時型反応を著明に認めたのに対し、C57BL/6では殆ど認めなかった。2.急性期と慢性期の各々のマウスにOX塗布後、経時的に皮膚及び所属リンパ節を採取し、サイトカイン産生パターンをRT-PCRにより検討した。BALB/cではTNCBを用いた場合と異なり、急性期においてもT_H1に加えT_H2サイトカインの産生を認めた。慢性化につれてT_H2優位となった点ではTNCBの場合と同様であった。それに対し、C57BL/6では急性期にはT_H1優位であり、慢性化に伴いT_H2へのシフトが認められた。3.次いで、同様の方法で得られた材料を用いてELISA法で蛋白レベルでのサイトカインレベルの変動をIFN-γ、IL-4、IL-10について検討した。結果はマウスの系統に関係なく慢性化に伴いT_H2(IL-4、IL-10)反応が優位となった。また慢性期に産生されるサイトカインのT_H1/T_H2比も系統差に関係なく比較的一定に保たれていた。以上より接触皮膚炎の慢性化に伴うT_H2反応のシフトは、マウスの系統差を超えて共通して認められる現象であり、それは細胞障害性のつよいT_H1反応を緩和するための恒常性の維持に関与する合目的的な反応と考えられた。本研究ではバプテンの種類、マウスの系給を変えることにより様々なタイプの免疫反応を惹起し、heterogeneityに富むアトピー性皮膚炎の病態を反映するモデルを確立したいと考えた。1.これまでの実験で使用してきたハプテン(TNCB)では、BALB/cマウスと比べ、C57BL/6マウスに弱い耳糞腫脹反応しか惹起し得なかった。そこでOXをハプテンとして用いて両系統マウスの腫脹反応を経時的に比較検討したところ同程度の反応が得られたため、以後全てOXを用いて繰り返し塗布を行うこととした。2.両系統のマウスとも、ハプテン塗布を繰り返すにつれ、ハプテン特異的腫脹反応は遅延型からearly-typeのlate phase reactionにシフトした。その結果を裏づけるようにIgE産生に関しては慢性期のBALB/cにのみ認められ、C57BL/6では殆どIgE産生は認められなかった。3.組織学的に検討すると、両系統とも慢性化に従い局所にCD4^+T細胞、肥満細胞の集積を認めた。

4.急性期と慢性期の各々のマウスにOX塗布後、経時的に皮膚及び所属リンパ節を採取し、サイトカイン産生パターンをRT-PCRにより検討した。BALB/cではTNCBを用いた場合と異り、急性期においてもThlに加えTh2サイトカインの産生を認めた。慢性化につれてTh2優位となった点ではTNCBの場合と同様であった。それに対し、C57BL/6では急性期にはTh1優位であり、慢性化に伴いTh2へのシフトが認められた。慢性化に伴うTh1→Th2へのシフトは系統を越えた普遍的な現象であるが、IgE産生とそれに依存性の即時型反応の出現は遺伝的制御を受けていると考えられた。我々は,これまでの研究でアトピー性皮膚炎の動物モデルとして確立したハプテンの繰り返し塗布による慢性皮膚炎モデルにおいて、マウスの系統を変えることにより様々なタイプの免疫反応を惹起するのに成功した.1.昨年度の研究において、T_H2反応を生じやすいBALB/cマウスだけでなく、T_H1反応を生じやすいC57BL/6マウスにおいても、ハプテン塗布を繰り返すことにより、T_H1→T_H2タイプのサイトカイン反応へのシフトが起こることがmRNAレベルで確認された。本年度の研究において、蛋白レベルでもT_H2へのシフトが確認されるかをELISAを用いて検討した。急性期及び慢性期のBALB/c,C57BL/6マウスの耳翼皮膚を用いてIFN-γ,IL-4,IL-10レベルを測定したところ、いずれのマウスにおいても慢性化に伴いT_H2(IL-4,IL-10)反応が優位となった。個々のサイトカインレベルは、急性期、慢性期のいずれもBALB/cマウスでは著明に高値を示したが、各々のマウスのT_H1/T_H2比は系統差に関係なく比較的一定に保たれていた。とくに慢性化した場合T_H1/T_H2比は、両系統において殆ど有意な差を認めなかった。2.急性期、慢性期のBALB/c,C57BL/6マウスより所属リンパ節細胞を摂取し、mitogen刺激による培養上清中のサイトカインレベルをELISAにて定量したところ、やはり同様に系統に関係なく慢性化に伴いT_H1からT_H2へのシフトが認められた。慢性期のリンパ節細胞の産生するサイトカインのT_H1/T_H2比も系統に関係なく比較的に一定にたもたれていた。3.γδT細胞を遺伝的に欠失しているマウス(γδ_-)と対照マウスに、同様にハプテンの繰り返し塗布を行い、産生されるサイトカインをmRNAレベルで検討したところ、両者では有意な差は認められなかった。以上の実験結果は、接触皮膚炎の慢性化に伴うT_H2反応へのシフトは、マウスの系統差を越えて共通して認められる現象であり、それは細胞傷害性の強いT_H1反応を緩和するための恒常性の維持に関与する合目的的な反応と考えられた。
大型超伝導導体の素線配置分布に基づく不規則結合損失の定量的解明

大型超伝導機器に用いられるケーブル・イン・コンジット導体内の多数本の超電導素線の3次元計測装置を開発し,多数本の素線位置を世界で初めて測定するのに成功した。この結果,各素線が初期に予想されていた位置から大きく変位するものが現れ,本来の素線間の接触位置がずれることになって,ループの形が不規則となり,外部磁界と不規則に鎖交することが明確になった。コイルに加わる変動磁界による不規則な鎖交磁束が不規則な結合損失を定量的に計算することができた。さらに,計算力学モデルを構築して,各素線の3次元位置推定が初めて可能になった。大型超電導機器に用いられる超伝導導体は直径1mm程度の細い超伝導素線を多数本撚り合わせた後ステンレス管に収納してケーブル・イン・コンジット(CIC)と呼ばれる強大な電磁力に耐える構造を持つ。このCIC導体で製作した超伝導コイルは変動磁界を受けると交流損失が発生し,予測可能な時定数の短いのと,コイル状にして現れる長い時定数の損失が発生する。この長い時定数は超伝導コイルの運転が不可能となる危険性があるので,これを解明することを目的とする。そのために,次のことを目標とする。(1)多数本のケーブルがコンジット内で約60%の占有率になるまで圧縮されるために,素線が不規則に変位するので,導体内の各素線の位置を3次元的に計測する方法を開発して,撚りピッチなどの導体製作パラメータと比較する。(2)素線が圧縮時に受ける変形は確率論に基づくので,その模擬方法として,線形解析位置からの摂動として表現できる動力学に基づいた計算力学モデルを新しく提案し,3次元計測結果で得られた変位分布と比較検討する。(3)不規則鎖交磁束を計算するには,コイルに加わる変動外部磁界はコイルの3次元的位置で異なるので,磁界解析プログラムと連成して不規則な鎖交磁束を正確に迅速に計算して不規則結合損失をシミュレーションして,高性能なCIC導体構成を提案する。(4)時定数の基礎量となる接触抵抗は各素線の表面状態や接触圧力などに大きく依存するので,使用する各種の素線間の接触長と接触抵抗の関係を測定する。以上を通して不規則交流損失を解明する。大型超伝導コイルに用いられるケーブル・イン・コンジット(CIC)超伝導導体では,変動磁場に対して,撚りピッチの2乗に比例する規則的な損失の他に,数秒から100秒程度の時定数で,平均数10秒程度の長時定数を持つ不規則な電流ループによる損失が存在していることが確かめられた。これらのループの面積はインダクタンスに比例し,インダクタンスは時定数に比例し,磁界との鎖交面積は発熱に関係するので,不規則に発生する長時定数の結合損失を調査するには,素線間の接触長,ループの面積,磁界との鎖交面積などを詳細に観測できる素線軌跡3次元(3D)計測が重要な研究課題の一つである。素線数3^4=81本の撚り線加工後,塩化ビニールパイプに収納し,長手方向に1mの長さでエポキシ含浸する。素線の軌跡を調べるため,導体長手(z軸)方向に約11mm間隔で切断し,z座標の小さい方をlow,大きい方をupと定義する。4端子法を用いてlow側とup側の素線断面間の抵抗を測定することによって,素線の位置座標(xlow,ylow),(xup,yup)を決定する。このようにして求められた素線の位置座標を導体長手方向にスプライン補間することによって,詳細な3次元の素線軌跡を得るのに成功した。その結果,典型的な素線変位写真と素線間接触長の分布より,トリプレットの正三角形は初期状態を保存しているものと変形しているものがあり,測定範囲内の全平均値で小変位が26.4%,大変位が0.8%であることが初めてわかった。また,接触長の分布を各サブ・ケーブルで調べると,2次ケーブル内の平均接触長は18mmで,次数が高くなると短くなることが分かった。また,素線配置の計算力学モデルを構築するために,CIC導体内の486本の各素線の初期分布として,各次数の撚線が占める面積が同じとして解析した本来配置されるべき素線の中心位置分布を求めるモデルを完成した。