hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
EHD機能を有する無公害絶縁油の開発と環境保全型電力機器への応用

無声放電技術を用いて活性化したHFC134aガス成分を菜種エステル油とシリコーン油に結合させた変性油を試作し、EHDポンピングと電気絶縁強度を調べ新しい知見を得た。1.FT-IR ATR法を用いて標準油と変性油のスペクトル差を測定した。変性菜種エステル油ではC-FとC-Oラジカルが形成され、変性シリコーン油ではC-HとC-Oラジカルが形成される。2.擬似ドーナッツ-平板電極系を用いてEHDポンピングを調べた。標準油に比べて変性油のポンピングは非常に強化され液体ジェットが発生する。伝導電流は20kVの印加電圧で1μA以下である。また、平行平板電極間の電位分布測定から、変性油は電極付近にヘテロチャージ層を形成することが分かった。このチャージ層は液体中のイオン化成分に起因し、液体ジェットは純伝導ポンピングメカニズムによることが示唆された。3.供試油のインパルス沿面放電特性と交流破壊電圧を測定した。変性油の正極性沿面ストリーマは標準油に比べて15%程度長く進展する。また、変性油の交流破壊電圧は標準油より低下する。しかし、変性菜種エステル油は、標準の鉱油に匹敵する電気絶縁耐力を有する。一方、EHDポンピングの効果を十分に引き出すため「同軸円錐型電極系」を新たに考案し、作動液体にHFC43-10を用いてポンピング能力を調べた。この電極系は円錐筒の中心軸上に棒電極を取り付けた単純構造であるが、強力な液体ジェットを発生する。また、電極ギャップ間の電位分布を測定し、液体ジェットが純伝導ポンピングによることを実験と理論から明確にした。さらに、棒電極表面の部分的な絶縁コーティンは、ポンピング圧力を増し伝導電流を低減する効果があり、伝熱促進技術の省エネルギー化が図れる。本研究で提案・開発した絶縁油は環境に優しく、EHDポンピング技術と併用して油入電力変圧器などの電気絶縁と冷却技術に利用できる。この場合、EHDメカニズムと電気絶縁の相反的関係を考慮する必要がある。無声放電技術を用いて活性化したHFC134aガスの原子を菜種エステル油とシリコーン油に結合させた変性油を試作し、EHDポンピングと電気絶縁強度を調べ新しい知見を得た。変性菜種エステル油ではC-FとC-Oラジカルが形成され、変性シリコーン油ではC-HとC-Oラジカルが形成されることが分かった。2.変性油のEHDポンピングは、標準油に比べて非常に強化され液体ジェットを発生した。EHDポンピングは擬似ドーナッツ-平板電極系を用いて評価した。伝導電流は20kVの印加電圧で1μA以下であった。このチャージ層は液体中のイオン化成分に起因し、液体ジェットの発生は純伝導ポンピングのメカニズムによることが示唆された。しかし、変性菜種エステル油は、標準の鉱油に匹敵する電気絶縁耐力を有することが分かった。

EHDポンピングは、油入電力機器などの新しい冷却手法として期待できるが、EHDメカニズムと電気絶縁の相反的関係を考慮する必要がある。これらは米国の学会誌(IEEE Tran.DEI)に掲載された。一方、EHDポンピングを十分に引き出すためには、動作メカニズムに対応した電極系の開発が重要である。本研究では同軸円錐型電極系を新たに考案し、作動液体にHFC43-10を用いてポンピング能力を明らかにした。同電極系は接地円錐筒電極と同心に棒電極が配置され、棒電極に正の直流電圧を印加すると強力な液体ジェットが発生する。また、このジェットは棒電極表面の部分的な絶縁被覆によって強化することが分かった。これについては国際会議ISEHDで発表した。また、EHDポンプに関する特許を出願した。本研究は、地球環境保全が確保できる新絶縁油の創製とEHDポンピング技術を用いた新規な熱伝達促進法の構築を行い、電気絶縁特性とEHD流動特性の相互関係を実験的・理論的に解明し、新機能性の環境保全型機器開発に貢献できる基盤技術の提供を目的とする。昨年度までに、環境に優しい植物油(菜種エステル油)が優れた絶縁特性を有することが分かった。また、この油中にHFCガス(HFC123)のハロゲン原子成分を無声放電リアクターによって活性化し油の成分原子に結合させた変成油でEHDジェットを発生できることが分かった。本年度は、EHDジェットを有効に発生できる電極系の開発に取り組み、新たに同軸円錐型電極系を開発して、EHDポンピング能力を調べた。この電極系は、円錐筒の中心軸上に棒電極を取り付けた単純な構造であるが、パワフルな液体ジェットを発生することが分かった。作動油は比較的環境に優しいHFC43-10を用いた。さらに、電極ギャップ間の電位分布を測定し、このHHDジェットが電極表面付近に形成されるヘテロチャージ層に起因した純伝導ポンピングメカニズムによって発生することを実験と理論検討から明確にした。また、棒電極表面を部分的に絶縁コーティングすることによって、ポンピング圧力が増し伝導電流を低減できることが分かった。これによって、液体の熱伝達促進技術にこの電極系を用いると、省エネルギー化が図れることが明確になった。本年度までに提案・開発した絶縁油とEHDポンピング用電極は、油入電力変圧器などの新しい冷却法として期待される。
光学的広域神経活動計測法を用いたグリア細胞による海馬神経回路網の活動調節の研究

・海馬神経回路の一部にグルタミン酸トランスポーター阻害剤やATPリセプターアンタゴニストをマイクロインジェクションにより局所投与すると、回路全体の神経伝達能は大きく低下した。例えばCA1領域の一部のごくわずかな領域に阻害剤を投与するだけでマクロ回路の情報伝達は著しく低下し、短期記憶の中枢たる海馬から長期記憶の座と考えられる連合野への情報伝達が損なわれてしまうことなどが明らかになった。・アストロサイトのグルタミン酸トランスポーターの起電性を用いて、光学的計測によりアストロサイト活動動態の空間的・時間的変動を可視化することに成功した。・海馬のtrisynaptic circuitの各シナプスにおけるGlt-1 transporter阻害剤DHKの影響を調べると、苔状繊維→CA3シナプスではシナプス伝達が100%阻害なのに対してシャーファー側枝→CA1シナプスでは約65%の阻害である、などの部位差が認められた。・阻害剤投与初期にはむしろ神経伝達の一過性増大がみられ、その後、大きな神経伝達阻害へと移行した。実質的に神経回路に組み込まれているグリア細胞が、いかに神経回路全体の機能を制御しているかを理解することが脳・神経機能を理解する上で、今、非常に重要と考えられる。本研究ではこの観点から、解剖学的構造が明瞭で、かつシナプスや神経回路の生理学的研究知見の豊富な海馬の神経回路を対象として、グリア細胞による神経回路の機能調節の実体を調べた。嗅内皮質から貫通枝を介して海馬に入力する感覚情報は、海馬の主要神経回路で歯状回、CA3、CA1のニューロンに順次伝達・処理され、最終的に海馬台ニューロンを介して連合野に出力される。本研究では歯状回シナプス、CA3シナプス、CA1シナプス(さらに海馬台シナプス)の単一、または複数個所でアストロサイトが機能修飾を受けた時、その結果が回路の最終出力、すなわち海馬台ニューロンの出力にどのように反映されるかを光学的広域神経活動計測法を用いて研究した。以下に結果を要約する。1)歯状回→CA3→CA1→海馬台と連結する海馬内主要神経回路全体にGlt-1transporter阻害剤を効果させると神経回路出力は消失した。2)各シナプスにおけるGlt-1 transporter阻害剤の影響を調べると、貫通枝日歯状回顆粒細胞シナプス、および苔状繊維-CA3シナプスではシナプス伝達が100%阻害されたが、シャーファー側枝-CA1シナプスでは約65%の阻害であり、部位差が認められた。3)ATP分解酵素は歯状回→CA3→CA1→海馬台と接続する神経回路全体に投与すると歯状回、CA3、CA1の活動を部分抑制し、その結果、海馬台の出力は完全に消失した。すなわち、部分抑制の結果として回路の全体出力を消失させた。4)ATPリセプターアンタゴニストは回路全体の出力を不可逆的に半減させた。5)グリア機能修飾による海馬内神経回路のシナプス伝達の部位差の起源を明らかにすることなどが今後の重要課題である。
プログラム可能な紐結びシステムに関する研究

紐結びの研究は柔軟物操作の代表としてこれまでも多数行われていたが,多種類の紐結びを一つのシステムで実現した例はほとんどなかった.その原因は,一つの紐結び実現のためにシステムを作り込んでいるか,逆に汎用的な理論をベースに実際には紐結びとして不完全な動作を生成していたたからである.これに対して本研究は,種々の紐結びを実現可能な要素に分解し,それをプログラムで記述することで,それらの要素の組み合わせで紐結びを実現する手法を提案した.また,双腕多指ロボットを構築し,提案手法に基づき多種類の紐結びを実現し,手法の有用性を実証した.紐結びの研究は柔軟物操作の代表としてこれまでも多数行われていたが,多種類の紐結びを一つのシステムで実現した例はほとんどなかった.その原因は,一つの紐結び実現のためにシステムを作り込んでいるか,逆に汎用的な理論をベースに実際には紐結びとして不完全な動作を生成していたたからである.これに対して本研究は,種々の紐結びを実現可能な要素に分解し,それをプログラムで記述することで,それらの要素の組み合わせで紐結びを実現する手法を提案した.また,双腕多指ロボットを構築し,提案手法に基づき多種類の紐結びを実現し,手法の有用性を実証した.紐結び作業のためのセンサーモータ系のモデル化の研究として以下を実施した.交差間のセグメントに関する計量に着目する紐の状態表現モデルを用いて,紐の結び目の位置・長さ等の計量を考慮した紐結び作業の基本動作,準備動作,結び動作,調整動作のプロトタイプを表現し解析した.紐の結び目の位置・紐の形状の一部をなすセグメントの長さの調整を可能とする基本動作の解析を行い,特に結びの向きに対し,結び位置を調節する動作を導き,結び位置の調整を行う基本動作を導出・解析した.紐結び作業スキルの実装および作業構成方に関する研究として以下を実施した.双腕多指システムを用いて紐結びに必要と考えられる指による紐の操り動作パターンとして「持ち替え」,「ループ作成」,「ねじり」などの紐の操りスキルの実装を行った.この操りスキルを用いることで,空中での,止め結び,本結びおよび対象物への結び付けなどの作業を実現した.また,紐結びに必要な紐の形状情報として,端点とループの検出を行った.止め結び,8の字結び,引き溶け結び,罠結び,もやい結びの5種類の結び作業について,視覚により抽出した情報に基づく手順を構築し,結び作業を実現した.人間の観察に基づく作業スキル列の抽出として以下を実施した.作業モデルを汎用化し記述するために,位相幾何学を用いた2つの紐状物体の位置関係の表現法とロボットのタスクモデルへの適用を提案してきた.紐の全貌が観測できる場合には,数え上げによる状態認識と行動戦略の決定手法が提案されているが,障害物などにより全貌が観測できない場合の解決方法は確立されていない.そのような例として,ブドウ収穫を例に視覚解析を行った.葉や果樹や枝が複雑に配置された環境において,人間がどのようにアプローチするのかを観察し,収獲対象の見え方の違いに基づいて遮蔽物の回避動作を行うことが可能な収獲タスクを設計した.「紐結び作業のためのセンサーモータ系のモデル化」として,結び目の位置,紐の形状の一部をなすセグメントの長さなどの計量を増減する動作を表現するための,紐および結び作業のモデル化を行った.紐のセグメントを形成する箇所をあらかじめ支持する準備動作,それに対して結びの手順を実行する結び動作,最終的な長さを調整するための調整動作などの基本動作を導出した.紐の形状モデル・物理モデルの拡張と,結び目を作る際の把握位置、把握位置の変位,引っ張りの方向,張力を用いたモデルを構築した.「紐結び作業スキルの実装および作業構成」として,紐結び作業の分析を行い,抽出した紐結び基本動作が実行できる双腕多指ハンドの設計,試作を行った.多指ハンドの作成に際してサーボモータ用のRTコンポーネントを新規に開発し,双腕ロボットを含め全体をOpenRTM-aistで統合した.また紐操作に必要な視覚特徴について検討を行い,紐とハンドとの関係の表現および検出や端点検出の手法を開発した.「人間の観察に基づく作業モデル抽出」として,紐状物体の概念を拡大し,剛体や手指までも紐であると見なし,紐と紐の絡まり度合を位相幾何学により数値化することで,相対的な位置関係を記述できることを提案した.ペン回し動作の作業モデル化とロボットによる再現を行うことで,その実用性を示した.また,実生活において紐状物体は数多く存在するが,必ずしもきれいな紐の形をしていないものも多い.そのような対象の例として植物のぶどうを収穫するという作業を設定し,作業のモデル化を試みた.葉や果樹による視覚的な隠れにより紐形状の綺麗な全体象が得られない場合,人間の場合は容易に状況把握が出来るにもかかわらず,ロボットにおいては状況の推測はとても難しい課題であることを発見した.種々の実作業に現れる紐結びには,結び目のトポロジーや交差のみを考慮した操作だけでなく,紐の長さを調整して,結び目の位置や大きさや形を調整したりすることが必要となる場面が多々現れる.これらに対応するために,交差間のセグメントに関する計量に着目したセグメントベーストな紐の状態表現記述を行い,紐の結び目の位置・紐の形状の一部をなすセグメントの長さの調整を可能とする基本動作(主動作,大局的調整動作,局所的調整動作)と動作摂動法により,計量を考慮した操作を実現し,その有効性と限界を確認した.昨年度,実装した指による紐の操りの動作パターンに加え,新たに指先に触覚の導入し「滑らせ動作」を実現した.

滑らせ動作の使い分けにより,アームの動作を変更することなく,止め結びと引き解け結びとの結び分けけることが出来ることを示した.また昨年度,卓上での五種類の結びを実現した際に実装した手順要素を整理した.これに加え,与えられた卓上での紐形状を実現するアーム動作の自動生成手法を開発した.これを用い二つのループを作成しそれを対象にかぶせることで,新たに巻き結びを実現した.昨年度からの継続として,ハンドや操り対象の物体そのものをひもと見立ててトポロジー空間で認識・記述する提案理論の洗練をすすめた.また,紐状物体においては柔軟物をロボットで操作する課題における画像処理の役割を明確化させるために,オペレータへの力覚の伝達を含まず視覚のみに基づく,遠隔操縦におけるひも状物体や柔軟物の操作に取り組んだ.人間の柔軟物操作では力覚フィードバックが安定な操りに大きく寄与するが,力覚フィードバックを含まない操縦系においては,画像処理の認識モデルや操り操作のためのロボット動作モデルが安定な操りのために重要になることが,ワイヤー操作や植物の弦・果実・葉の扱いなどのタスクにおいて確認された.26年度が最終年度であるため、記入しない。知能ロボティクス26年度が最終年度であるため、記入しない。以下のように,個々の研究項に関して順調に成果を上げて進展している.紐結び作業のためのセンサーモータ系のモデル化に関しては,交差間のセグメントに関する計量に着目することで,セグメントベースの紐の状態表現モデルを構築できるとの見通しを得ている.紐結び作業スキルの実装および作業構成方に関しては,指による紐の操りスキル,空中紐結び,視覚ベースの動作手順の導出,5種も結びの実現,実行系の確立など非常に順調に進捗している.この研究は日経産業新聞(2014.1.30)の先端技術面の「魅せる技術」というコーナーにひも結びロボットの記事が掲載された.併せて同社の英語版新聞「NIKKEI ASISN REVIEW」にて「Nimble robot ties strings into knots」にも掲載された.人間の観察に基づく作業スキル列の抽出に関しては,複雑な環境下や遮蔽がある環境下での紐状物体に関して,人間の観察から遮蔽物の回避動作の計画を行うなどの成果が出ており,今後,作業スキル列の抽出へ向けて基礎的な検討が進んでいる.これらの研究を進める中で,紐結びだけでなく柔軟物操作に関する様々な知見を広く集め,意見交換を行う目的で,RSJ2014にて,紐結びを中心とした柔軟物マニピュレーションのオーガナイズドセッションを企画し,開催を予定している.紐の形状モデル・物理モデルの拡張として,結び目を作る際の把握位置、把握位置の変位,引っ張りの方向,張力を用いたモデルを構築した.それを考慮した基本動作を抽出し,結び目位置や結び形状がどのように変化するかを調べ,逆演算を実行することで,紐結び作業の計量を考慮したセンサモータ系のモデル構築が可能であるとの見通しを得ている.多指ハンドと双腕ロボット全体をOpenRTM-aistで統合することで,多自由度の協調や柔軟なセンサーモータ系を容易に実装できるようなシステムが構築できた.また紐操作に必要な視覚特徴についても順調に進捗している.位相幾何学を用いた手と物体の作業モデル化は、ペンのような単純な形状では有効に働くことを確認した。
哺乳期ラットにおけるオキシトシン中枢性作用の多角的検討

オキシトシンは、視床下部室傍核および視索上核で産生され、下垂体後葉まで運ばれ分泌されるホルモンであるが、一方、オキシトシンは脳内にも放出され、種々の作用を誘起することが報告されている。本研究では、このオキシトシンの摂食と自発運動に関わる中枢作用について検討した。まず、Wistar系雄ラットにおいて、摂食を促進する因子であるニューロペプチドY(NPY)とアグーチ関連蛋白(AgRP)の作用に対するオキシトシンの効果について検討した。雄ラットの脳室に留置したカニューラにより、オキシトシン脳室内投与30分後にNPYあるいはAgRPを脳室内投与し、明期の摂食量の変化を1時間および2時間測定した。その結果、NPYおよびAgRPにより促進された摂食は、オキシトシン投与では有意な変化を示さなかった。しかし、オキシトシンを投与しvehicleを投与した群において、摂食は有意に抑制された。次に、オキシトシンの雄および雌ラットの行動量に及ぼす効果について検討した。オキシトシンをWistar系雄ラットの視床下部腹内側核(VMH)に投与すると、回転ケージでの行動量が増加した。卵巣を摘出したWistar系雌ラットにおいてもオキシトシンのVMH投与により同様に行動量の増加が観察され、さらに、卵巣ステロイドホルモンであるエストロゲンによりこのオキシトシン作用は増強された。卵巣摘出雌ラットにエストロゲンを投与すると、3時間後には変化がなかったが、24時間後に有意にVMHのOTRmRNA量が増加した。また、血中エストロゲン濃度が上昇する発情前期には非発情期と比べてVMHのOTRmRNA量が有意に上昇した。この上昇は子宮OTRmRNA量の変化と比べると小さく、かつ増加する時間が限定されていた。以上のことより、脳内のオキシトシンは、摂食および自発運動の調節に関与していることが示唆された。さらに、雌ラットの自発運動におけるオキシトシン作用は、エストロゲンによりOTRの発現が増加され、このことにより増強されることが示唆された。また、VMHのOTR発現は、子宮とVMHでのOTR調節メカニズムは量および時間において異なっており、異なった修飾を受けていると考えられた。視床下部腹内側核(VMH)は、古くから満腹中枢として知られ、視床下部室傍核(PVN)は、近年摂食を制御する中心的な存在として注目されている。VMHとPVNにおける免疫組織化学を行い、VMHに、オキシトシンレセプター、オレキシンレセプタータイプ1、エストロゲンレセプターαが、PVNに、オレキシンレセプタータイプ1とエストロゲンレセプターβの存在を確認した。現在、二重染色によるそれらの共存、およびそれぞれの発現に対するエストロゲンの影響について検討中である。摂食行動に関しては、7週齢の雄ラットにおいて絶食後のオキシトシン脳室内投与では著名な抑制効果は観察されなかった。摂食量の測定方法および絶食条件を工夫し、あるいは、摂食を促進する因子であるNPYを投与したラットにおいて、オキシトシンの効果を検討している。自発行動に関しては、雄ラットのVMHにオキシトシンを微量注入したところ、回転ケージの回転数を指標とした行動量に有意な増加が観察された。

VMHへのオキシトシン作用が明らかになったとともに、この手法が有効であることが確認されたので、次に、雄ラットにおけるオキシトシンアンタゴニストの効果と卵巣を摘出した雌ラットにおけるオキシトシンの作用およびエストロゲンとの相互作用について検討している。ラットの覚醒と睡眠を明瞭に区別するため、脳波の測定を行なった。当大学医学部麻酔蘇生学教室で行なっているラットの脳波測定の手法を用い、オキシトシン脳内投与および乳仔の吸乳刺激による変化についてデータを収集している。視床下部腹内側核(VMH)は、古くから満腹中枢として知ちれ、自発行動や性行動の調節にも関わっている部位と考えられている。視床下部室傍核(PVN)は、下垂体後葉ホルモシのオキシトシンとバソプレッシンが産生される部位であるが、近年摂食を制御する中心的な存在として注目されている。オキシトシンがVMHを含む中枢でどのような役割を担っているのかを明らかにするために、オキシトシンの摂食行動および自発行動に及ぼす作用について検討した。7週齢のWistar系雄ラットにおいて絶食後にオキシトシンを脳室内投与しても著名な抑制効果は観察されなかった。そこで摂食促進因子でありPVNに作用するニューロペプチドY(NPY)をラットに脳室内投与し、オキシトシンの摂食抑制効果について検討した。その結果、オキシトシン投与により摂食への抑制的な傾向は見られるものの有意な変化は観察されなかった。オキシトシンの投与量および投与のタイミングあるいは他の摂食促進因子(オレキシン、AgRP)に対する効果について検討を進めている。自発行動に関しては、雄ラットのVMHにオキシトシンを微量注入したところ、回転ケージの回転数を指標とした行動量に有意な増加が観察され、この作用がオキシトシンアンタゴニスト投与によってブロックされた。卵巣を摘出したWistar系雌ラットにオキシトシンをVMHに投与しても同様に行動量の増加が観察された。卵巣ステロイドホルモンとの相互作用および性周期中のオキシトシンの役割について検討している。オキシトシン脳室内投与および乳仔の吸乳刺激による脳波の測定を行っているが、麻酔下での測定ではなく、現在無麻酔下での測定を試みている。視床下部腹内側核(VMH)は、古くから満腹中枢として知られ、自発行動や性行動の調節にも関わっている部位と考えられている。視床下部室傍核(PVN)は、下垂体後葉ホルモンのオキシトシンとバソプレッシンが産生される部位であるが、近年摂食を制御する中心的な存在として注目されている。オキシトシンがVMHを含む中枢でどのような役割を担っているのかを明らかにするために、オキシトシンの摂食行動と自発行動に及ぼす作用とVMHに発現するオキシトシン受容体(OTR)mRNA量の変化について検討した。Wistar系雄ラットにおいて、摂食を促進する因子であるニューロペプチドY(NPY)とアグーチ関連蛋白(AgRP)の作用に対するオキシトシンの効果について検討した。雄ラットの脳室に留置したカニューレにより、オキシトシン脳室内投与30分後にNPYあるいはAgRPを脳室内投与し、明期の摂食量の変化を1時間および2時間測定した。その結果、NPYおよびAgRPにより促進された摂食は、オキシトシン投与では有意な変化を示さなかった。しかし、オキシトシンを投与しvehicleを投与した群において、摂食は有意に抑制された。
個別化医療実現のための細胞内RNA･タンパク質の高品位高速乾燥固定法の開発

申請研究では,体外に摘出した検体中の細胞に由来する劣化しやすい生体分子を,長期保存後も検査に耐えうる品質をもつ検体試料を作る技術を開発することを目的として,検体を採取後に瞬時に固定する方法の開発をおこなった.その結果,試料濃度と液膜厚さを適切に選定すれば,試料全体がガラス化することがわかった.これは,液性検体である血液の特に血漿を手軽に常温で急速に固定できることを意味しており,当初の目的である急速乾燥固定技術の手がかりを得たと考えられる.申請研究では,体外に摘出した検体中の細胞に由来する劣化しやすい生体分子を,長期保存後も検査に耐えうる品質をもつ検体試料を作る技術を開発することを目的として,検体を採取後に瞬時に固定する方法の開発をおこなった.その結果,試料濃度と液膜厚さを適切に選定すれば,試料全体がガラス化することがわかった.これは,液性検体である血液の特に血漿を手軽に常温で急速に固定できることを意味しており,当初の目的である急速乾燥固定技術の手がかりを得たと考えられる.検体としての細胞の内部の物質を保存するためには,電気破砕により細胞膜を確実に破砕すると同時に,劣化反応が進行するまえに保護物質により速やかに固定する必要がある.そこで,当該年度では,電極を保護物質で覆ったデバイスを用いて,電気破砕-乾燥固定を速やかに行える条件実験的に調べた.具体的には,1)電極上で膜破壊が実現する電気操作条件と2)電極を覆う保護物質の添加条件と破砕率を実験的にしらべた.実際の検査の便宜を考え,数珠状の平衡電極が基板にパターニングされた市販の16wellのプレートを用いた.1)では,このプレートにJurkat細胞(Tリンパ球)を10万個-100万個/mLの濃度で分注して,細胞の誘電泳動がおきる電極間に印加する電場の周波数と有効電界強度,および80%以上の細胞の原形質膜が破砕する電場の周波数,有効電界強度と印加時間の条件を実験的にもとめた.電気破壊は,物理的な細胞膜の破壊なので,界面活性剤とはことなり,細胞内の物質への化学的な影響による劣化やDNAやRNAの短小化が抑制できると利点がある.2)では,1)のプレートに乾燥保護物質としてトレハロースとデキストランの混合液を入れて混合液量(単位面積あたりの注入量)に対する乾燥後にプレート電極表面にできる保護物質の厚さを測定した.さらに,このような種々の保護物質厚さを持つ電極にJurkat細胞を分注し,1)の差最適条件で破砕した時の破砕率を測定した.その結果,保護物質の注入量により保護物質の厚さは変化するものの,実験範囲では保護物質で被覆されていない電極と同じ条件で同程度の破砕率が得られることがわかった.以上の結果から,簡便な分注プレートをもちいて,検体の分注と電場印加だけで短時間で細胞内の物質を物理的に取り出すことができることがわかった.申請研究では,体外に摘出した検体中の細胞に由来する劣化しやすい生体分子を瞬時に固定して,長期保存後も検査に耐えうる品質をもつ検体試料を作る技術を開発することを目的としている.初年度は,細胞膜を不可逆的エレクトロポレーションを用いて瞬時に破砕することで,細胞内に存在する核酸やタンパク質を,電極に予め被覆した外部の耐乾燥保護物質と接触させることを試み,適切な電界強度で細胞膜の破砕が可能であること,被覆の有無によらず破砕に必要な電圧が変化しないことを確認した.また,エレクトロポレーションによりDNAの断片化がおきていないことを,DNAを蛍光染色することで確認した.最終年度は,耐乾燥保護物質であるデキストランとトレハロースを種々の質量比で混合した溶質濃度30-40wt%の水溶液中に蛍光プローブをトレーサーとして極微量混入して,これを一方向乾燥をさせることで,乾燥に伴う水溶液内の蛍光物質の濃度分布を測定した.その結果,トレハロースのみの場合は,乾燥界面近傍が極高濃度である指数関数上の濃度分布が形成されたが,デキストランの場合は,乾燥界面は急峻な濃度分布があり,水溶液内にかけては直線状の濃度分布となった.この界面近傍に限定された場所に高濃度領域が存在する現象は,試料の乾燥速度によっては,乾燥界面の近傍のみがガラス化して内部が液体のままで維持される可能性があることを示唆している.この示唆に基づき,耐乾燥保護物質水溶液をガラス化する領域程度の薄液膜にして高速真空乾燥を試みたところ,試料濃度と液膜厚さを適切に選定すれば,試料全体がガラス化することがわかった.この結果は,液性検体である血液の特に血漿を手軽に常温で急速にガラス化できることを意味しており,当初の目的である急速常温乾燥技術の手がかりを得たと考えられる.熱工学当初の予想から大きく外れない結果が得られているため.保護物質水溶液の乾燥過程で乾燥表面に乾燥した固体層が生成するが,乾燥した固体層は層下に水分を多く含んだ状態の溶液を含むため,検体の劣化を促進してしまう可能性が高い.そこで,次年度は,保護物質水溶液の乾燥過程で乾燥表面に乾燥した固体層が生成する条件を実験的に調べることと,開発した手法で実際に細胞内物質を乾燥保護した後の劣化状況を評価することを予定している.今年度の実験では,試料をcell lineを用いたため,病院での実験がなく,予定していた装置の購入を次年度以降に移したため.実際の検体試料を用いる場合,当初予定していた電場印加に用いるファンクションジェネレータを購入する予定である.

また,実際の検体を用いる前に,市販のバイオマーカーに相当するタンパク質で乾燥保存の予備実験を行う予定であり,助成金の一部はその購入と活性評価に必要な検査薬剤の購入に用いる.
衝撃波の燃料噴射・燃焼への影響に関する研究

本研究は、低飛行マッハ数におけるスクラムジェット燃焼器での燃焼と衝撃波の干渉に関する現象の解明を行うため、代表的な系として壁面からの水素燃料の垂直噴射場に衝撃波を入射させた系を取上げ、実験と数値計算の両面から保炎性能に関する基礎研究を行った。1.燃料噴射スリットの上流側に衝撃波を入射した場合、剥離衝撃波の発生位置が上流側に移動し、剥離域が拡大した。これにより、主流全温740Kにおいても保炎することができた。低い主流全温・噴射全圧において、特別な保炎器を用いなくとも予燃焼と衝撃波のみで保炎できることを実験的に示した。2.燃焼数値解析に要求される少メモリ、低演算量、高安定性を満たす数値解析法として、LU-SGS法を改良した。並列化不可能なアルゴリズムであるLU-SGS法を領域分割法で仮想的に並列化し、高い実行性能を得た。3.数値計算結果は、噴射温度が高く当量比が小さい場合は下流側剥離域に衝撃波を入射した方が燃焼反応は促進されることを示した。このことを実験結果と比較すると、衝撃波発生板を用いない場合よりも小さい当量比において保炎性能が高いことと一致する。しかしながら、上流側剥離域への水素の乱流拡散が十分に解析できなかったため、衝撃波をこの領域に入射した場合の保炎を数値計算で再現することはできなかったが、そのほかの数値計算結果は概ね実験結果を立証することができる。4.続いて、実験上の制約のため熱閉塞し易いのでスリット噴射を単一孔噴射にして実験を進めた。基本的傾向に違いは生じないが、より高い噴射圧で実験することが可能となった。また、PTVとCFDをリンクすることで、超音速流中の新しい計測法を開発した。1燃料噴射スリットの上流側に衝撃波を入射した場合、剥離衝撃波の発生位置が上流側に移動し、剥離域が拡大した。2燃焼数値解析に要求される少メモリ、低演算量、高安定性を満たす数値解析法として、LU-SGS法を改良した。3数値計算結果から、当量比が小さく噴射温度が高い場合は下流側剥離域に衝撃波を入射した方が燃焼反応は促進された。ほとんどの水素が下流側剥離域に流れて滞留し、反応するためである。このことを実験結果と比較すると、衝撃波発生板を用いない場合よりも低い当量比において保炎性能が高いことと一致する。

これにより、主流全温740Kにおいても保炎することができた。低い主流全温・噴射全圧において、特別な保炎器を用いなくとも予燃焼と衝撃波のみで保炎できることを実験的に示した。2.燃焼数値解析に要求される少メモリ、低演算量、高安定性を満たす数値解析法として、LU-SGS法を改良した。並列化不可能なアルゴリズムであるLU-SGS法を領域分割法で仮想的に並列化し、高い実行性能を得た。3.数値計算結果は、噴射温度が高く当量比が小さい場合は下流側剥離域に衝撃波を入射した方が燃焼反応は促進されることを示した。このことを実験結果と比較すると、衝撃波発生板を用いない場合よりも小さい当量比において保炎性能が高いことと一致する。しかしながら、上流側剥離域への水素の乱流拡散が十分に解析できなかったため、衝撃波をこの領域に入射した場合の保炎を数値計算で再現することはできなかったが、そのほかの数値計算結果は概ね実験結果を立証することができる。4.続いて、実験上の制約のため熱閉塞し易いのでスリット噴射を単一孔噴射にして実験を進めた。基本的傾向に違いは生じないが、より高い噴射圧で実験することが可能となった。また、PTVとCFDをリンクすることで、超音速流中の新しい計測法を開発した。
環境負荷を考虜した経営計系モデルの作成

本研究の目的は、環境負荷を考慮した経営計画モデルを作成することにある。ここでは、環境負荷要因として窒素を取り上げた。水田を中心とするわが国の農業は、環境にやさしいといわれているが、酪農や畑作ではEUと同様に硝酸態窒素を中心とした水質汚染が問題とされている。そこで、個々の農家で窒素負荷を評価できる経営計画モデルを作成することにした。酪農経営と畑作経営を調査して、Farm Gate Balance Approachの方法で経営内に投入される窒素量と経営外に産出される窒素量のフローを求めた。経営計画モデルは、この窒素フローを線形計画法の単体表に組み入れることで作成した。それは、通常の農業経営計画の単体表に、窒素投入と窒素産出のプロセスと制約式を加え、さらに、降水窒素と窒素揮散のプロセスと降水窒素バランスと窒素揮散バランスの制約式を加えた。この窒素投入と窒素産出の両プロセスの稼動量の差を余剰窒素量とした。なお、各作物や乳牛のプロセスには、窒素フローに従って10a当たりや1頭当たりの窒素投入量と窒素産出量をそれぞれの制約式の技術係数として設定した。このモデルを用いて十勝地域の畑作経営と酪農経営の窒素負荷量を求めた。購入飼料の多い酪農経営の1ha当たり窒素負荷量は畑作経営の3倍程度であり、畑作経営の窒素負荷量は硝酸体窒素汚染が問題となっているオランダの基準よりも低いことが分かった。窒素負荷量を小さくするための方法として、畑作経営では肉牛飼養により堆肥を自給すること、また、酪農経営では、経営面積を拡大することにより1ha当たり窒素負荷量を低減し、収益も向上することを指摘した。これらの検討は、作成した経営計画モデルの一部を変更することにより、容易に求まることから、リンなど窒素以外の水質汚染物質についても、今回作成した線形計画法のモデルの適用が有効であると考える。今年度は、環境先進国のEUや数理計画手法の先進国であるUSAの研究成果の収集と、糞尿処理など環境負荷の問題を抱える酪農経営体の調査、及び、世界スタンダードな数理計画手法(コンピュータソフト)の調査と収集を行った。1.EUでは、数理計画手法を用いて、農業が環境に与える影響に対する評価が行われていることがわかった。また、その評価方法の開発にはUSAの研究者も協力している。わが国では、そのような研究成果をみることはできず、早急に同様な計画モデルを作成し、同様な方法でわが国とEUとの比較分析をする必要があることが把握された。2.酪農経営体に対する調査は、環境に優しいといわれているバイオガス・プラントを利用する農家を調査し、プラント利用以前と以後でどのように変化したかを把握した。来年度は、プラント利用以前の経営計画モデルと以後の経営計画モデルを作成し、それを比較分析しながら酪農経営の環境負荷考慮モデルを作成する。また、畑作経営については、来年度、酪農経営と同様な調査を行い、畑作経営の環境負荷を考慮した経営計画モデルの作成を試みる。3.数理計画手法のコンピュータソフトとしては、世界的に流通しているものは3種類ほどあるが、その中からリーズナブルな価格で、表計算ソフトと連動して使えるWhat'sBestを購入した。今年度は、水質汚染の原因物質である窒素に注目して、酪農経営と畑作経営における環境負荷の程度を評価できる経営計画モデルを作成した。農業に投入された窒素成分の多くは、酸化して硝酸体窒素となり水に溶けて地下水や河川水を汚染し、それを飲用することによってブルーベビーなど人間に害を及ぼすことになる。そこで、窒素流出の程度が高いといわれている酪農と畑作経営の実態調査を行い、経営内に投入される窒素量と経営外に産出される窒素量を求め、その差を窒素による環境負荷量と設定した。

投入要素としては、化学肥料や購入飼料、豆科作物による窒素固定、降雨窒素など、産出要素としては牛乳を初めとする販売農畜産物と揮散、堆肥販売などを取り上げ、それらの窒素成分の経営内外の動態から窒素フローを求めた。経営計画モデルは、これらの窒素フローを取り入れて、線形計画法の単体表を作成した。単体表には、通常の経営計画モデルに加えて、窒素投入と窒素産出、窒素余剰の制約式を設定し、窒素の投入・産出にかかわる要素プロセスには、各窒素成分量を技術係数として用いた。その結果、購入飼料の多い酪農経営の窒素負荷量は畑作経営の6倍程度であるが、面積が2倍程度違うため、1ha当たりでみると3倍程度になる。また、その1ha当たり窒素負荷量は、硝酸体窒素汚染が問題となっているEUの基準よりも低く、土壌が養分流亡の激しい火山灰土壌ではEUよりも厳しい基準を設定する必要があると考えられる。なおこれらの詳細は、第109回北海道農業経済学会例会で、三宅俊輔・樋口昭則「酪農経営における環境負荷軽減策とその影響分析」と、澤岻直哉・樋口昭則「水質汚染への規制が農業経営に及ぼす影響に関する研究」として報告している。今年度は、昨年度作成した窒素を環境負荷要因として評価できる経営計画モデルを用いて、その原因者である酪農経営や畑作経営と環境政策との関係について分析した。農業に投入された窒素成分の多くは酸化して硝酸態窒素となり、水に溶けて地下水や河川水を汚染し、それを飲用することによってブルーベビーなど人間に害を及ぼす。わが国では、水田は水質浄化機能があるとされ、畑作と畜産で窒素流出の程度が高いといわれている。そこで、酪農経営と畑作経営の経営内に投入される窒素量と経営外に産出される窒素量を求め、その差を窒素による環境負荷量と設定して、その負荷量を把握する経営計画モデルを線形計画法の単体表として作成した。このモデルを用いて十勝地域の畑作経営と酪農経営の窒素負荷量を求めたところ、購入飼料の多い酪農経営の1ha当たり窒素負荷量は畑作経営の3倍程度であった。畑作経営の窒素負荷量は、硝酸体窒素汚染が問題となっているオランダの基準よりも低いことが分かった。さらに、窒素負荷量を小さくしようとする一つの方法として、肉牛飼養により堆肥を自給し、購入堆肥をやめることが指摘された。また、酪農経営については、経営面積を拡大することにより1ha当たり窒素負荷量を低減し、収益も向上できること。EUで行われている面積当たり頭数制限を実施すると、1ha当たり窒素負荷量は減少するが、収益も減少すること。副産物である堆肥を経営外の畑作経営などに自由に供給できるようにすると、都府県の酪農経営と同様に購入飼料を中心とした多頭飼養に変わり、1ha当たり窒素負荷量は極端に増加すること。これらの検討は、作成した経営計画モデルの一部を変更することにより、容易に求まることから、リンなど窒素以外の水質汚染物質についても、今回作成した線形計画法のモデルの適用が有効であると考えられる。なおこれらの詳細は、2005年度日本農業経済学会で、樋口昭則・三宅俊輔・澤岻直哉「環境負荷を考慮した経営計画モデルの作成-窒素負荷を対象として-」として報告している。
高効率光電変換半導体ゲルの創製と伸縮性太陽電池への挑戦

本研究では液体π共役分子と高分子材料からなる伸縮性のゲル状材料を開発し、この材料を活性層とし、伸縮性陽極と液体陰極からなる太陽電池を作成した。ゲル状材料は通常の固体高分子半導体の1/100以下の弾性率と100倍以上の歪みを示した。このゲル状材料を活性層に用いたデバイスの光電変換効率は非伸縮時には0.01%であった。通常のπ共役高分子とフラーレンからなる固体材料を活性層として用いた太陽電池では20%以上の歪みに対して変換効率が大きく低下した。一方で、本ゲル状材料を用いたデバイスでは、100%の歪みに対して特性の劣化は観測されなかった。カルバゾール、ピレン、チオフェン、フラーレンを主骨格として、これに長鎖アルキル鎖やエチレングリコール鎖をつけたさまざまな液状のπ共役分子を合成し、高分子と相溶する組み合わせや濃度条件を抽出した。示差走査熱量測定の結果から、分子レベルで相溶する材料が複数確認された。液体共役分子と高分子が相分離している材料では延伸時にすぐ破断するのに対し、相溶した材料は300%の歪みにおいても破断することなく可逆的な伸縮特性を示し、従来の固体高分子半導体材料の1/100以下である0.1から10MPaの弾性率を示した。このゲル状のπ共役材料を活性層とし、ジメチルポリシロキサンを基板とし、液体金属を陰極とする伸縮性太陽電池を作成した。光電変換効率は0.01%以下と小さい値にとどまった。一方、通常の高分子半導体を活性層に用いたデバイスでは、延伸時の40%の歪みにおいて素子の短絡し、過度の延伸における活性層のクラックや電極との剥離が確認された。一方で、ゲル状の活性層を用いた素子の中には100%の歪みまで素子が短絡せず、大きな変換効率の低下を伴うことなく駆動するものが存在した。さらに液状のπ共役分子と高分子の透明な相溶体の中には、延伸に伴い液状のπ共役分子と高分子が相分離することで白濁し、収縮すると再び相溶して透明な状態に戻るといった新しい機能性が見出された。このような伸縮性材料は新たな力学応答性の機能性光学材料になると考えられる。代表的なP型高分子半導体であるポリ3-ヘキシルチオフェン(P3HT)と相溶するN型の液体半導体として、長鎖アルキル基を有する液体フラーレンの合成を検討した。分岐された長鎖アルキル基の長さを調整することで、融点が45°C、22°C、-4°Cの3種類のフラーレン誘導体A、B、Cを合成した。このA-Cの液体フラーレンの移動度を光電流測定により評価したところ、いずれからも室温で10-3 cm2/Vsオーダーの値が得られた。次に合成した液体フラーレンとP3HTの混合膜の相溶性および力学物性を評価した。AもしくはBとP3HTをさまざまな配合比で混合したフィルムをキャスト法により成膜したが、その膜は固く全ての配合比で伸縮特性を示さなかった。また、融点が最も低いCとP3HTの混合膜では、Cが40 wt%以下と90 wt%以上の領域ではP3HTと相溶する挙動が確認されたが、40から90 wt%の領域では白濁しマクロな相分離状態が確認された。Cが40 wt%の濃度の膜では若干伸縮挙動が確認されたが破断歪みが20%と小さかった。この膜のDSC測定を行ったところ、融点ピークは0°C付近から70°Cにかけてブロードに観測され、この融解シグナルの全領域が室温以下に存在していないことが良好な伸縮特性を示さない原因と考えられた。Cを40 wt%含むP3HT薄膜を半透明のシングルウォールのカーボンナノチューブ電極がコートされた伸縮性基板2枚で挟み込み、光を照射させながら基板を10%の可逆伸縮繰り返した際の光電流を計測した。延伸に伴い光電流が増加し縮まることで減少する挙動が観測された。このことは、力学的な延伸による分子配向が電荷分離やキャリア輸送に対して有効に作用していることを示しており、伸縮性光電流デバイスの一つの特徴になると考えられる。液体半導体と高分子の混合膜において室温で十分な伸縮特性を得るためには、2つの材料が相溶し、さらに混合膜の融点が室温以下に存在することが必要である。通常DSCにおいて低分子化合物の融解ピークの形状は10°C以下にわたる鋭い形状を示すが、高分子と混合すると融解ピークがブロード化し、70°C近くにわたる広温度域での融解ピークが観測された。今回最も低融点化できたフラーレンの融点は-4°Cであり、P3HTと混合させた場合、DSCでの融解に伴うピークはちょうど0°C付近から70°Cまでの高温度域にわたっている。

25°Cにおいて十分な伸縮特性を得る場合、膜の融解ピークが観測される温度域全体が25°C以下になることが望ましく、この場合液体フラーレンの融点は-50°C以下程度に設定することが望ましいと考えられる。今回のフラーレンの融点は-4°Cであり、この融点の設計の見積もりが不十分であったことが、室温での可逆伸縮特性が得られていない原因であると考えている。液体フラーレンを更に低融点化させるためには、フラーレンに置換された長鎖アルキル基の長さを長くするか本数を増やすことが考えられる。しかし、これらの手法は有機合成が困難であり時間を要するものと考えられる。一方で、-4°Cの液体フラーレンは長鎖アルキル基のために、十分な溶解特性を示すと考えられる。そこで膜全体に相溶する低粘度の液体可塑剤を、液体フラーレンとP3HTの混合膜にさらに添加することで低融点化させるという手法により、室温で十分な伸縮特性を示す発電材料を得るという手法を優先的に進める。その後ゲル状の伸縮光電変換材料を用いて伸縮性太陽電子を作製し、伸縮時の発電特性の解析を進める方針で開発を行う。該当なし
RORγt、SMAD2/3転写共役因子複合体精製と機能解析

申請者はT細胞分化過程(Treg細胞、Th17細胞)においてSmad2/3と相互作用する因子をプロテオミクス手法にて同定し、T細胞分化におけるTGFβ/Smadシグナル系の新たな分化制御の分子機構の解明を行った。また同様にTh17細胞分化に必須である転写因子RORγtの相互作用因子に関しても検討した。まず用いる培養細胞と抽出法を検討した結果、T細胞由来の培養細胞68-41細胞がTGFβ刺激によってSmad2/3の活性化が観察される事、抗CD3抗体刺激も加える事でRORγtの発現誘導が可能な事、核タンパクの分離が精製に適する事を見出した。また精製法を検討した結果、市販のSmad2/3、RORγ抗体が適していた。以上の結果を踏まえ、細胞の大量培養とSmad2/3、RORγtの精製を行った。質量分析計にてタンパク質を同定した結果、Smad2/3相互作用因子は13種、RORγt相互作用因子は20種類の候補因子を取得した。更に68-41細胞への候補因子強制発現にてI117aまたはFoxp3 mRNA発現変動を検討し、Smad2/3に関しては7種類、RORγtに関しては12種の候補因子が機能する事を見出した。更にこれら候補因子に関しルシフェラーゼレポーターを行いSmadやRORγtの転写活性化機能に関し作用する可能性を検討したところ、特にRORγtに相互作用する機能未知因子の一つがSmad2/3機能の抑制、RORγt機能の促進に作用する事を見出した。またレトロウイルスによる強制発現、RNAiによる発現抑制でも類似した作用を見出した。以上の結果から、今回T細胞分化に機能する新たな転写共役因子の同定に成功した。期間内に発表は出来なかったが、現在投稿準備中である。これらの研究成果によって、自己免疫疾患等における新たな創薬標的を見出した可能性が高いと考えている。申請者はT細胞分化(Treg細胞、Th17細胞)を正に制御する転写因子(Smad2/3、RORγt)の活性化分子機構を解明する為に、プロテオミクス手法を用いた各相互作用因子群の同定と、マウス由来初代培養細胞や不死化したT細胞関連培養細胞株を用いた分子機構の解析を行った。まずSmad2/3、RORγt相互作用因子を取得する為に最適な培養細胞と抽出法を検討した結果、T細胞由来の培養細胞である68-41細胞が大量培養と核タンパク質抽出に適する事を見出し、Smad2/3、RORγtの抗体カラムを用いて精製と同定を行った。質量分析計にてタンパク質を同定した結果、Smad2/3相互作用因子は13種、RORγt相互作用因子は20種類の候補因子を得ることができた。更に68-41細胞にて同定因子を強発現させ内在のIL-17A(Th17細胞特異的に発現誘導されるサイトカイン),Foxp3(Treg分化を促進する転写因子)遺伝子mRNA発現をリアルタイムRT-PCRで検討した結果、Smad2/3に関しては7種類、RORγtに関しては12種の候補因子がIL-17AあるいはFoxp3mRNA発現に機能する事を見出した。更にこれら候補因子に関しルシフェラーゼレポーターを行いSmad2/3やRORγtの転写活性化機能に関し作用する可能性を検討した結果、特にRORγtに相互作用する機能未知因子の一つがSmad2/3機能の抑制、RORγt機能の促進に作用する事を見出した。この因子はマウス由来初代培養T細胞においてもTh17細胞分化を制御する事を見出しており、現在詳細な分子機構を解析中である。
弱双曲型偏微分方程式及び素の解の構造

初期値問題が、C^∞-級関数の枠で、適切であることにより、双曲型作用素を決定する(特徴付ける)問題は、多くの研究者が関心を持っている、こゝ25年間の研究代表者等の成果は本質的には変数係数の作用素に対しては、顕著な結果を与えているが定数係数のそれとの関連を含めて考えると、未だ難しい問題が数多く残されている、と云わざるを得ない。例えば、近年流体の方程式の解析で現れた作用素σt^2+a(t.x)IDI(a(t.x)【greater than or equal】870)は、弱双断型作用素の一つとしてよく検討されるべき内容を含んでいる。本年度は、典型的な例として、σt^2+t^<2k>IDI+αt^lIDI^<1/2>に対する初期値問題がH^∞-適切である為の必要・十分な条件を検討して成果を発表する所迄到達した。一般論の端緒となるであろう。定理1.定理2.α<0ならば上記作用素に対する初期値問題がH^∞-適切であるための必要、且十分な条件はs+1【greater than or equal】kであることである。なお、当研究室の大学院学生の一人が上記作用素を次の形γt^2+t^<2k>IDI+αt^lIDI^n(α【element】C,k,l:自然数)の作用素へ拡張するのに最近成功したようである。
整数論と代数幾何学

「整数論と代数幾何学」の課題名で、この一年、科学研究費補助金の援助をいただいた。以下、研究の進展について概略を説明したい。筆者はここ数年来、混標数の環、例えば整数環ZLあるいは、P進整数環ZLpの上の代数多様体の研究に従事しているが、本年度は、標数p〉Oの体の上の代数曲線のp^n次巡回被覆の持上げに関する、関口力氏(中央大学理工学部)との共同研究に力を注いだ。最終的な結果にはまだ程遠いものの、途中段階での結果の豊富さは、この研究の興味深さを示しているものと考えられる。得られた結果は別紙に記載の通り次々に論文の形にまとめられているが、下記の三点に要約できよう。(1)標数p〉Oの体の上の代数曲線のp次巡回被覆の持上げの理論は完成しており、代数曲線の有限ア-ベル被覆を代数群によって制御するという、Sラングの類体論の思想を実現した。この結果の応用として、ガウス和に関するグロス-コブリッツの公式の別証を与えた。(2)標数p〉Oの体の上の代数曲線のp^n次巡回被覆の持上げを系統的に扱うには、ヴィット算法の変形を決定することが必要である。このための基礎作業として、体の上では古典的な、基本的な代数群の拡大の決定を、離散付値環の上で完成した。(3)離散付値環の上の代数群について議論を展開すると、必然的にその剰余環の上の代数群を扱わなければならなくなる。巾零元をもつ環の上の代数群の理論を構成するとき、カルチェの双対定理を考えれば、形式群を並行して扱うことが自然である。これについては、体の上では起こり得なかった興味深い現象を見出した。
動物レクチンの構造・機能および生体制御における役割

脊椎動物に広く存在するβ-ガラクトシド結合性レクチンの意義を解明すべく、ニワトリ・マウス・ヒトのものを取上げ多角的に研究を行った。化学構造に関しては、ニワトリに存在する2種類のイソレクチン(14K型と16K型)のうちの14Kの完全なアミノ酸配列を決定し、これが現在までに知られている蛋白質のどれからも離れた特徴あるものであることを示した。cDNAの配列も決定し、両者の間に矛盾のないことを確認した。ただし、mRNAのコーディング領域最初のメチオニンは生合成後に除去され、新らたなN末端はアセチル化される。シグナル配列は存在せず、このレクチンがいかにして細胞外へ輸送されるか、未知の機構の存在を示唆している。ニワトリ16Kおよびヒト胎盤のレクチンについても、部分的に配列を決定し、部分によっては著しい相同性を見出し、これらレクチンが予想以上に進化のうえで深く関連していることがわかった。ヒトにおけるレクチンの分布を検索する過程で、臍帯にも存在することが示唆されたので、単離精製し詳細に諸性質を検討したところ、胎盤由来のものと全く同じであった。蛍光抗体法により分布状態を検討したところ、臍帯の結合組織に多く存在した。他の組織ででは肝や肺の非実質細胞に多く、また肝ガン・肺ガンにおいては結合組織に特に多く見られ、ガン組織の維持・成長に深く関っている可能性をうかがわせた。免疫化学的研究の一環として、ニワトリ14Kに対するモノクローン抗体を作製した。そのうちの一種はレクチンの立体構造変化を識別しうるものであり、今後有効に利用できると期待できる。ヒトレクチンの生物活性を種々検討したところ、マウスおよびヒトのマクロファージを刺激して、ガン細胞殺傷因子の放出を促すことがわかった。以上のように、このタイプのレクチンについて多くの新しい知見を得ることができた。
減塩指導の降圧効果に関するクロスオーバーデザインによる介入研究

【方法】大阪府C-A地区と兵庫県S群の2地域において実施した。40歳から69歳までの住民で基本健康診査時の拡張期血圧の平均値が90-104mmIIgで、腎機能障害等の合併症が認められない者、および広報による減塩教室への酸化募集に応募した者を対象者とした。減塩指導の介入効果判定はクロスオーバーデザインで行えるように計画した。すなわち、ベースライン検査後、対象者を2群にランダム配置し、前期介入群(A群)と後期介入群(B群)とした。2群の男女比、降圧剤服薬者率、飲酒者率と収縮期血圧、拡張期血圧、年齢、肥満度の平均値はほぼ等しいことが確認された。その後、最初はA群にのみ6週間にわたり、2週間毎に計3回の減塩教室を受講させ介入期間とし、B群は介入を行なわないコントロール期間とした。前期の3回目の教室が終了した2週間後に、両群を対象に中間評価のための検査を実施した。この後、B群にはA群と同一内容の減塩教室を受講させ介入期間とし、A群は直接的な介入を行なわないコントロール期間とした。中間検査から8週間後に、両群を対象として最終検査を実施した。3回の検査は同一検査項目で実施された。検査項目は血圧測定、身体計測、血液検査、24時間蓄尿(アリコートカップを利用。Na、K、Ca、Mg、などの測定)、食事調査(24時間思い出し法およびアンケート方式による食塩摂取に関する食習慣調査)、問診(運動習慣、喫煙・飲酒状況、降圧剤服薬状況、QOL、既往歴、家族歴など)などであった。減塩教室の内容は、ソルトペーパー、食塩摂取カレンダー、塩分濃度計、減塩のための食品交換表などの道具を用いて、食塩摂取量を自己評価できるような訓練と、減塩のための調理の工夫とコツを習得できるための訓練を主とし、減塩技法の獲得を主目的としたものであった。。【結果】プログラムが16週間と長期にわたったため、3回の検査をすべて受けた者は、研究開始当初に対象者となったものの約65%であった。本研究では、3回の検査を受けた108名(男性38名、女性70名)について分析した。前期介入の影響を考慮して、後期介入のデータを除外し、前記介入期における介入効果を評価すると、8週間で正味3.6g/日の減塩により、収縮期血圧3.1mmHg、拡張期血圧3.4mmhgの低下がもたらされた。。