hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
緑色光合成細菌の光捕集色素の高次構造と励起エネルギー移動

光合成のためのクロロフィルなどの色素は,すべてがタンパク質に直接結合した複合体として機能していると考えられてきた.ところが緑色光合成細菌の光捕集色素構造体であるクロロソームは,例外的に唯一バクテリオクロロフィルcの高次構造形成にタンパク質が直接には関与していない特徴を持つ.この高次構造形成の過程を明らかにするために,細菌細胞から単離したクロロソームおよび研究代表者らが開発したクロロソームと良く似た性質を持つ人口の構造体を用いて,バクテリオクロロフィル分子集合の高次構造,集合化の過程,エネルギー移動を詳しく調べた.材料は緑色イオウ細菌ChlorobiumtepidumおよびChlorobium limicola,緑色糸状性細菌Chloroflexus aurantiacusから単離したクロロソームを用いた.クロロソーム類似の人工的色素脂質集合体は,クロロソームの有機溶媒抽出物を水溶液中にかくはんすることにより作成した.色素の高次構造の状態とエネルギー移動の経過は,吸収スペクトル,蛍光スペクトル,CDスペクトル,LDスペクトル,スピンラベルESRなどの測定により行った.高速の測定にはストップトフロー装置を用いた.1.ヘキサノール処理で高次構造を破壊したクロロソームからの高次構造再構成の時間経過を調べたところ,飽和濃度のヘキサノール処理により,バクテリオクロロフィルcの近赤外吸収帯は747nmにピークのある集合体型から670nmにピークのある単量体型に変化した.処理後ヘキサノールをゆっくり除くと,670nmの吸収帯は中間型を示さずに直接749nmの吸収帯に戻った.一方,ヘキサノール処理クロロソームを急激にヘキサノールを含まない等量の緩衝液で希釈すると,中間状態のスペクトルが観察された.中間状態は6ミリ秒後にまず710nm付近の肩として検出され,その後ピークは710nm(750ミリ秒),718nm(10秒),733nm(5分),738nm(7時間)と変化した.これらの結果は,ヘキサノールの急激な除去で高次構造が再構成されるときは,まず少ない分子数のオリゴマーが形成され,それが時間経過とともに大きく成長することを示す.ゆっくりした除去では,ほとんどの色素分子が単量体型から直接大きな集合体型に再構成されることを示唆する.2.先にクロロソーム内のバクテリオクロロフィルcには,吸収極大波長とCDスペクトルの異なる2つの主要な高次構造成分が存在することを示した.このことを,上記のヘキサノール処理クロロソームにおける色素の高次構造形成の過程で,ヘキサノール除去の速度が最終的な吸収極大波長に大きく影響することと考えあわせ,ヘキサノール処理クロロソームおよび,タンパク質を欠く疎水性分画から水相中に再構成した色素-脂質集合体を用いて,色素の会合構造の形成過程と最終フォームを詳しく調べた.0.6%ヘキサノール処理クロロソームからゆっくりとヘキサノールを除去すると色素の高次会合の回復が起こり,CDスペクトルにおいても2種類の成分の混合型を示した.急速に除去すると,短波長型のみのCDスペクトルであった.再構成色素-脂質集合体で有機溶媒(メタノール)除去のスピードと温度を変化させると色素会合体の極大波長は730nmから750nmと変化したが,CDスペクトルはいずれも短波長型であった.ところが,これをさらにヘキサノール処理後ゆっくりと会合させると,混合型のCDスペクトルが再現できた.これらの結果は,クロロソーム中のバクテリオクロロフィルcの2種類の高次構造がいずれもタンパクの関与なしで形成されること,長波長型はその形成に短波長型の存在が必要で色素がより高次の構造化されていることを示唆した.3.以上の結果からクロロソームの高次構造モデルを作成した.バクテリオクロロフィルの自己集合によって形成された円柱状構造には,ほぼ等モル比の2つの高次構造が存在すると考えられる.その円柱状構造の束は,糖脂質の一重膜で囲まれた疎水的な環境の中で安定に存在する.光合成のためのクロロフィルなどの色素は,すべてがタンパク質に直接結合した複合体として機能していると考えられてきた.ところが緑色光合成細菌の光捕集色素構造体であるクロロソームは,例外的に唯一バクテリオクロロフィルcの高次構造形成にタンパク質が直接には関与していない特徴を持つ.この高次構造形成の過程を明らかにするために,細菌細胞から単離したクロロソームおよび研究代表者らが開発したクロロソームと良く似た性質を持つ人口の構造体を用いて,バクテリオクロロフィル分子集合の高次構造,集合化の過程,エネルギー移動を詳しく調べた.材料は緑色イオウ細菌ChlorobiumtepidumおよびChlorobium limicola,緑色糸状性細菌Chloroflexus aurantiacusから単離したクロロソームを用いた.クロロソーム類似の人工的色素

脂質集合体は,クロロソームの有機溶媒抽出物を水溶液中にかくはんすることにより作成した.色素の高次構造の状態とエネルギー移動の経過は,吸収スペクトル,蛍光スペクトル,CDスペクトル,LDスペクトル,スピンラベルESRなどの測定により行った.高速の測定にはストップトフロー装置を用いた.1.ヘキサノール処理で高次構造を破壊したクロロソームからの高次構造再構成の時間経過を調べたところ,飽和濃度のヘキサノール処理により,バクテリオクロロフィルcの近赤外吸収帯は747nmにピークのある集合体型から670nmにピークのある単量体型に変化した.処理後ヘキサノールをゆっくり除くと,670nmの吸収帯は中間型を示さずに直接749nmの吸収帯に戻った.一方,ヘキサノール処理クロロソームを急激にヘキサノールを含まない等量の緩衝液で希釈すると,中間状態のスペクトルが観察された.中間状態は6ミリ秒後にまず710nm付近の肩として検出され,その後ピークは710nm(750ミリ秒),718nm(10秒),733nm(5分),738nm(7時間)と変化した.これらの結果は,ヘキサノールの急激な除去で高次構造が再構成されるときは,まず少ない分子数のオリゴマーが形成され,それが時間経過とともに大きく成長することを示す.ゆっくりした除去では,ほとんどの色素分子が単量体型から直接大きな集合体型に再構成されることを示唆する.2.先にクロロソーム内のバクテリオクロロフィルcには,吸収極大波長とCDスペクトルの異なる2つの主要な高次構造成分が存在することを示した.このことを,上記のヘキサノール処理クロロソームにおける色素の高次構造形成の過程で,ヘキサノール除去の速度が最終的な吸収極大波長に大きく影響することと考えあわせ,ヘキサノール処理クロロソームおよび,タンパク質を欠く疎水性分画から水相中に再構成した色素-脂質集合体を用いて,色素の会合構造の形成過程と最終フォームを詳しく調べた.0.6%ヘキサノール処理クロロソームからゆっくりとヘキサノールを除去すると色素の高次会合の回復が起こり,CDスペクトルにおいても2種類の成分の混合型を示した.急速に除去すると,短波長型のみのCDスペクトルであった.再構成色素-脂質集合体で有機溶媒(メタノール)除去のスピードと温度を変化させると色素会合体の極大波長は730nmから750nmと変化したが,CDスペクトルはいずれも短波長型であった.ところが,これをさらにヘキサノール処理後ゆっくりと会合させると,混合型のCDスペクトルが再現できた.これらの結果は,クロロソーム中のバクテリオクロロフィルcの2種類の高次構造がいずれもタンパクの関与なしで形成されること,長波長型はその形成に短波長型の存在が必要で色素がより高次の構造化されていることを示唆した.3.以上の結果からクロロソームの高次構造モデルを作成した.バクテリオクロロフィルの自己集合によって形成された円柱状構造には,ほぼ等モル比の2つの高次構造が存在すると考えられる.その円柱状構造の束は,糖脂質の一重膜で囲まれた疎水的な環境の中で安定に存在する.光合成のためのクロロフィルなどの色素は,すべてがタンパク質に直接結合した複合体として機能していると考えられてきた.ところが,緑色光合成細菌のクロロソームに存在するクロロフィルは,例外的に唯一タンパク質の関与なしに高次構造を形成し光捕集の機能をはたしている.本研究は,クロロソーム内の色素の高次構造と,その機能との関係を明らかにする事を目的とした.平成6年度は,2年間の継続研究の第1年目として日本側から分担者2名,研究協力者1名がデンマークの相手側研究室を3週間訪問して共同して実験を行い,以下の結果を得た.1.様々な構成成分比で構成した人工的クロロソームを作成し,細胞内クロロソームと一番類似した吸収スペクトルと励起エネルギー移動をもたらす成分を推定した.バクテリオクロロフィルと両親媒性脂質の両者がその成分であることがはっきりした.2.1で作成した各種の人工的クロロソームについて,蛍光の発光スペクトルと励起スペクトルを測定すた.これにより,これまで知られていなかった長波長側の成分が重要であることを発見した.
仮骨延長後、固定期間における骨リモデリングの詳細な検討

仮骨延長法における問題点は、仮骨延長部の新生骨が十分な強度を得るまでに長期の固定期間を必要とすることである。今回の研究の目的は延長部新生骨の機械的強度を実験的に検索し、安全に固定装置を外すことのできる適切な時期を探索することである。家兎の右側脛骨を用い、脛骨腓骨付着部にて骨膜下骨切を施行し、創外固定装置にて10日間固定した。その後、1日0.72mmにて10日間、計7.2mmの仮骨延長を行った。Peripheral quantitativecomputed tomography(pQCT)を用いた解析により、仮骨延長部におけるbone mineral density(BMD)と曲げやねじりに対する実際の機械的強度の指標となるstressstrainindex(SSI)を計測したところ、両者は仮骨延長終了後の固定期間において40日目に有意な増加を示した。その後、64日目において非手術側の左側脛骨と同じレベルまで減少した。今回の実験において延長部新生骨は、固定期間中40日目において十分な機械的強度が得られるまでに回復したと考えられる。以上の結果より仮骨延長終了後、BMDとSSIの増加を指標として固定装置を外す時期を特定できる可能性があることが示唆された。このような実験結果は、仮骨延長術をうけた患者より延長装置を安全に除去できる時期を決定する基礎的情報として有用であると考えられた。近年、顎顔面変形症の治療法として仮骨延長法が注目され基礎研究が行われているが、仮骨延長終了後、固定期間における骨モデリングに関する報告は少ない。そこで今回、仮骨延長終了後、固定期間中の骨モデリングについてX線学的、組織学的、骨形態計測学的手法を用いて検索した。体重約2.5kg、雄性日本白色家兎の右側脛骨を用いて、仮骨延長法を行った。術後10日目より10日間、7,5mm仮骨延長後、40日間の延長部分の骨量の経目的変化をDXA(Dual-energy X-ray absorptionmetry)により測定し、同時にX線写真の撮影も行った。また、仮骨延長終了後16日、28日、40日に屠殺、脛骨を採取し、pQCT(peripheral Quantitative Computed Tomography)により延長部分の中心部において海綿骨、皮質骨の骨量変化を測定した。その後、非脱灰研磨標本を作成し組織学的観察、骨形態計測を行った。DXAによる計測の結果、骨量は仮骨延長終了後、約16日まで急激に増加し、その後減少する傾向を示した。pQCTによる解析では、16日と比べ28日目、40日目において、海綿骨様骨の骨量は有意に減少し、皮質骨様骨の骨量増加が著明に認められた。骨形態計測により延長部中央の新生骨は骨梁幅の増加、また骨吸収面の減少と類骨面の増加が認められた。以上のことから延長部において固定期間中、16日目から40日目にかけて幼若な骨から成熟した骨へと経時的に変化していくことが明らかにされ、骨モデリング活性が高まっていることが示唆された。

以上の結果より仮骨延長終了後、BMDとSSIの増加を指標として固定装置を外す時期を特定できる可能性があることが示唆された。このような実験結果は、仮骨延長術をうけた患者より延長装置を安全に除去できる時期を決定する基礎的情報として有用であると考えられた。
TLR-pp65-integrinシステムの細菌感染防御における役割について

申請者は,細菌性リポ多糖(LPS)刺激でマクロファージ内で強くリン酸化されるp65/L-plastinを同定した。p65は白血球に特異的に発現され,calcium(Ca),calmodulin,β-actin結合部位を有する多機能タンパク質で,リン酸化と細胞内Caによって接着分子β_2-integrin(CD11b/CD18)を介した細胞接着活性を制御している。Toll-like receptor(TLR)4の機能欠損のためLPSに不応答なC3H/HeJマウスでは,p65のリン酸化がおこらず,細胞接着活性が亢進せず,グラム陰性菌に対し易感染性であることから,細胞接着に基づく細胞動員が感染防御上,極めて重要と考えられる。菌体成分認識分子-細胞内シグナル伝達-p65リン酸化-細胞動員の感染防御態勢整備での重要性を明らかにするため,以下を実施した。(1)TLR KOマウスについて:TLR4,TLR2,TLR9 KOマウス,およびMyD88 KOマウスを繁殖しその遺伝型を決定し,実験に供した。(2)p65/L-plastinに関して:マウスp65/L-plastinリコンビナント蛋白およびモノクローナル抗体を調製した。白血球以外の組織に発現されるplastinisoform(T-plastin)のリコンビナント蛋白を作製し。モノクロの特異性を決定した。p65と細胞内で結合することが示されたgrancalcinのリコンビナントタンパク質およびそれに対する抗体を調製した。(3)in vitro感染実験:各種マウスのマクロファージや樹状細胞を菌体で刺激し,細胞内p65変化を免疫組織学的に検出し,細胞の接着性亢進との関連を評価した。(4)in vivo感染実験:各種マウスに生菌を感染させ,動員された細胞を取り出して調べた。感染局所からの得た細胞は,p65/L-piastinの細胞内分布が顕著に変動し,grancalcinがこれに顆粒状に分子集合する特徴的な所見が得られた。以上は,p65/L-plastinが感染防御において重要な役割を担うことを強く示唆している。感染防御においてマクロファージを中心とする自然免疫系細胞群が重要な役割を果たしている。申請者は,細菌性リポ多糖(LPS)の刺激でマクロファージ内で強くリン酸化されるp65/L-plastinを同定した。P65は,calcium (Ca), calmodulin, β-actin結合部位を有する多機能タンパク質で,リン酸化と細胞内Caによって細胞接着分子β_2-integrin (CD11b/CD18)を介した細胞接着活性を制御している。Toll-like receptor (TLR) 4の機能欠損のためLPSに不応答なC3H/HeJマウスでは,p65のリン酸化がおこらず,細胞接着活性も亢進せず,グラム陰性菌に対し易感染性であることから,細胞接着に基づく防御系細胞の生体内の動員が感染防御態勢を整備する上で,極めて重要であると考えられる。TLR-pp65-β_2-integrinシステムの感染防御における役割をさらに解析する目的で,TLR2, TLR4, TLR9の遺伝子ノックアウト(KO)マウスを用いた。

また,TLRsのシグナルを伝達する上で重要なアダプター分子MyD88 KOマウスも用い,菌体成分認識分子-細胞内シグナル伝達-pp65リン酸化-防御系細胞動員の感染防御態勢整備での重要性を明らかにするため以下を実施した。(1)TLR KOマウスについて:本年度はTLR4, TLR2, TLR9 KOマウス,およびMyD88 KOマウス(大阪大学審良静男博士より供与)を繁殖しその遺伝型を決定した。(2)pp65/L-plastinに関して:マウスpp65/L-plastinリコンビナントタンパクおよびモノクローナル抗体を調製した。pp65と細胞内で結合することが示されたgrancalcinのリコンビナントタンパク質およびそれに対する抗体を調製した。(3)in vitro感染実験:各種KOマウスのマクロファージや樹状細胞を菌体で刺激し,細胞内p65変化を免疫組織学的に検出し,細胞の着性亢進との関連を評価した。申請者は,細菌性リポ多糖(LPS)刺激でマクロファージ内で強くリン酸化されるp65/L-plastinを同定した。p65は白血球に特異的に発現され,caidum(Ca),calmodulin,β-actin結合部位を有する多機能タンパク質で,リン酸化と細胞内Caによって接着分子β_2integrin(CD11b/CD18)を介した細胞接着活性を制御している。Toll-like receptor(TLR)4の機能欠損のためLPSに不応答なC3H/HeJマウスでは,p65のリン酸化がおこらず,細胞接着活性が亢進せず,グラム陰性菌に対し易感染性であることから,細胞接着に基づく細胞動員が感染防御上,極めて重要と考えられる。菌体成分認識分子-細胞内シグナル伝達-p65リン酸化-細胞動員の感染防御態勢整備での重要性を明らかにするため,以下を実施した。(1)TLR KOマウスについて:TLR4,TLR2,TLR9 KOマウス,およびMyD88 KOマウスを繁殖し,その遺伝型を決定した。(2)p65/L-plastinに関して:マウスp65/L-plastinリコンビナント蛋白およびモノクローナル抗体を調製した。白血球以外の組織に発現されるplastinisoform(T-plastin)のリコンビナント蛋白を作製し。モノクロの特異性を決定した。p65と細胞内で結合することが示されたgrancalcinのリコンビナントタンパク質およびそれに対する抗体を調製した。(3)in vitro感染実験:各種マウスのマクロファージや樹状細胞を菌体で刺激し,細胞内p65変化を免疫組織学的に検:出し,細胞の接着性亢進との関連を評価した。(4)in vivo感染実験:各種マウスに生菌を感染させ,動員された細胞を取り出して調べた。感染局所からの得た細胞は,p65/L-plastinの細胞内分布が顕著に変勲し,grancalcinがこれに穎粒状に分子集合する特徴的な所見が得られた。以上は,p65/L-plastinが感染防御において重要な役割を担うことを強く示唆している。
中世寺院における内部集団史料の調査・研究

本研究の目的は、日本中世の聖俗両面において大きな役割を果たした南都寺院の構造、生態を解明すべく、その内部集団のうち、堂衆と院家に着目し、彼らの残した古文書・古記録を調査・研究するとともに、あわせてその史料的性格に関する基礎研究を行うことにある。平成15年度以降、東大寺法華堂・中門堂両堂衆の残した史料である東大寺宝珠院文書(800点余)、並びに興福寺を代表する院家である一乗院の坊官二条家が伝えた一乗院文書(2000点余、ともに京都大学総合博物館所蔵)の史料調査を実施した。質量ともに希有の史料群でありながら、これまで本格的な調査の行われていなかった宝珠院文書については、全点の原本調査と調書作成を終え、目録作成と平安・鎌倉時代分の文書翻刻を完了した。一乗院文書についても同じく原本調査を行い、2287点全部の目録作成を完了した。以上の調査完了に伴い、宝珠院文書・一乗院文書の読解を行い、科研報告書において計七編の関連論文を収録した。本研究の目的は、中世日本の聖俗両面において大きな役割を果たした南都寺院の構造、生態を解明すべく、その内部集団のうち堂衆と院家に着目し、彼らの残した古文書・古記録を調査・研究するとともに、あわせてその史料的性格に関する基礎研究を行うことにある。本年度は基礎作業として、東大寺法華堂・中門堂両堂衆の史料である東大寺宝珠院文書(800点余)ならびに興福寺を代表する院家一乗院の坊官二条家が伝えた一乗院文書(2000点余、ともに京都大学総合博物館所蔵)の史料調査を実施した。質・量ともに稀有の史料群でありながらこれまで本格的な調査の行われていなかった宝珠院文書については、まず全点の原本調査-調書作成、写真撮影・焼付けを行い、あわせてCD-Rに焼き付け、今後の調査・研究の便宜を図った。翻刻作業も進め、全体の約1割については翻刻を終えた。一乗院文書についても原本調査を行い、約5割について調書を完成した。同文書には二条家所蔵の段階で流出し、現在は天理図書館所蔵となっているものがあるため、紙焼き写真の頒布を受けた。これによって一乗院文書の全体像の把握が可能となる。そのほか内閣文庫、国立国会図書館、宮内庁書陵部など研究各機関の所蔵する南都寺院関係史料、あるいは南都寺院の動向を知りうる古記録類については史料調査を行うとともに、必要なものについては紙焼き写真の入手をはかった。こうした調査と並行して、史料の検討会・研究会を持ち、各史料群の性格について意見を交換しつつ、調査成果の共有に努めた。本年度は前年度に引き続き、東大寺法華堂・中門堂両堂衆の残した史料である東大寺宝珠院文書(800点余)、並びに興福寺を代表する院家である一乗院の坊官二条家が伝えた一乗院文書(2000点余、ともに京都大学総合博物館所蔵)の史料調査を実施した。質量とともに希有の史料群でありながら、これまで本格的な調査の行われていなかった宝珠院文書については、まず全点の原本調査と調書作成、そして写真撮影・焼付、またCDRにも焼き付け、今後の調査・研究の便宜を図った。翻刻作業も昨年同様に進め、全体の半分程度の翻刻を行った。一乗院文書についても同じく原本調査を行い、9割について調書を作成した。同文書には二条家所蔵の段階で流出し、現在は天理図書館蔵となっているものがあるために、同館より紙焼き写真の頒布をうけた。これによって一乗院文書全体の把握が可能になる。その他、内閣文庫、国立国会図書館、宮内庁書陵部、東大寺図書館など研究各機関の所蔵する南都寺院関係史料、あるいは南都寺院の動向をしりうる古記録類についても調査を行うとともに、必要な分については紙焼き写真の入手をはかった。関連して本年度は一乗院御用日記の流出分についても購入し、関連史料の充実をはかった。以上の調査と並行して、史料の検討会・研究会を持ち、各史料群の性格について意見を交換しつつ、調査成果の共有に努めた。

本研究の目的は、日本中世の聖俗両面において大きな役割を果たした南都寺院の構造、生態を解明すべく、その内部集団のうち、堂衆と院家に着目し、彼らの残した古文書・古記録を調査・研究するとともに、あわせてその史料的性格に関する基礎研究を行うことにある。本年度は前年度に引き続き、東大寺法華堂・中門堂両堂衆の残した史料である東大寺宝珠院文書(800点余)、並びに興福寺を代表する院家である一乗院の坊官二条家が伝えた一乗院文書(2000点余、ともに京都大学総合博物館所蔵)の史料調査を実施した。質量ともに希有の史料群でありながら、これまで本格的な調査の行われていなかった宝珠院文書については、全点の原本調査と調書作成を終え、目録作成と平安・鎌倉時代分の文書翻刻を完了した。一乗院文書についても同じく原本調査を行い、2287点全部の目録作成を完了した。以上の調査完了に伴い、宝珠院文書・一乗院文書の読解を行い、科研報告書において計七編の関連論文を収録した。
上・下肢によるペダリング運動の調節機序とその学習効果

歩行運動を代表とする上・下肢による周期的な協調運動は脊髄に存在するパターン発振器(CPG)により半自動的に調節されていることが四足歩行動物を対象とした実験により確かめられている。しかし、(1)ヒトにおいても四足歩行動物で見られるような脊髄パターン発振器が存在するのか否か、(2)上・下肢のパターン発振器は相互作用しているのか、または独立制御されているのか否か、(3)これらのパターン発振器が関与する律動運動には練習や学習効果が見られるのか否か、については不明であった。本研究課題ではこれらの諸点に焦点を当て研究を遂行した。これらの諸問題を検討するために上・下肢同時ペダリング運動をモデルとして用い、運動課題遂行中の皮膚反射の動態を検討した。その結果、潜時約80から120msで出現する皮膚反射の振幅は、筋電図を導出している筋のクランク位置に異存して有意な変化を示すことが明らかになった。皮膚反射はCPGの影響下にあることを考慮すると、この結果はヒトにおける上・下肢の律動運動はCPGの制御下にあることを強く示唆する。しかしながら、上・下肢ペダリング運動の姿勢の変化(座位vs.立位)、上・下肢運動の位相が0度もしくは180度の差異で運動している場合でも皮膚反射に有意な影響は見られなかった。これらの結果は、上・下肢の律動運動を調節する各CPG間の相互作用は弱いことが示唆された。次いで、上・下肢CPG間の相互作用をさらに詳細に検討するために、被験者に定常的な上・下肢ペダリング運動中に上肢(もしくは下肢)にペダリング速度を随意的に増加、低下もしくは停止する運動課題について検討を行った。その結果、下肢のペダリング速度の変化時にだけに上肢のペダリング速度が有意に低下することが明らかになった。この結果は、下肢ペダリング運動の速度の変化時に上肢CPGに対する干渉が強まる可能性を強く示唆する。さらに、本研究課題では、上述の下肢から上肢CPGに対する干渉効果が繰り返しの運動学週によって低減するか否かについて検討を行った。被験者には一回当たり30回の運動課題(定常的な上・下肢ペダリング中に下肢のペダリング速度を低下させる課題)を4日以上行わせた。その結果、2日目以降に下肢ペダリング速度変化時の上肢のペダリング速度低下が有意に減少した。この結果は、下肢CPGから上肢CPGに対する干渉は可塑的に変化することが示唆された。1.研究目的:本年度の研究目的は、(1)上肢および下肢の同時ペダリング運動遂行時に、ペダリング周期に連動した皮膚反射の周期的変化について明らかにすること、(2)上・下肢の位相が異なる同時ペダリング運動時の皮膚反射の周期的変化について明らかにする、ことであった。2.研究方法:被験者は健常成人11名であった。

各被験者には運動課題として以下の2課題を行わせた、(1)運動課題I:被験者は固定式負荷可変自転車に座し、上肢ならびに下肢の独立したペダリング運動を同一回転数で行った。回転数は上肢・下肢ともに30,45及び60rpmの3種類とした。(2)運動課題II:被験者は上肢と下肢の位相が0°ならびに180°の同時ペダリング課題を行った。さらに、被験者はペダリング運動時の筋電図活動と同レベルの筋活動を等尺性筋収縮で行った。筋電図記録は左右両側の腕橈骨筋、上腕2頭筋、三角筋、外側広筋、前脛骨筋、内側腓腹筋より表面双極誘導法にて導出し、増幅した。皮膚反射は手関節部にて浅橈骨筋ならびに足関節部にて浅腓骨神経を知覚閾値の2から3倍にて電気刺激することにより、上肢及び下肢筋群より導出した。3.結果:上肢及び下肢による同時ペダリング運動時にはペダリング位相に依存した皮膚反射の周期的変化が観察された。しかし、この変化はペダリング速度には影響を受けなかった。上肢・下肢のペダリング位相差が皮膚反射に及ぼす影響を調べた結果、例えば上肢の皮膚反射振幅は、電気刺激が与えられた下肢の位相に影響を受けず、常に上肢の位相に一致した変化を示した。同様の結果は下肢皮膚反射にも見られた。上・下肢同時ペダリング運動時の皮膚反射の振幅と筋電図量との関係は、等尺性筋収縮時の結果かとは異なるものであった。4.考察:上・下肢のペダリング運動は脊髄リズム発生器(CPG)が重要な役割を果たしていると考えられている。しかし、これまで、両CPGがどの様に相互作用するかについては不明な点が多かった。そこで、本研究ではCPGの制御下にある皮膚反射の動態を時・下肢同時ペダリング運動をモデルとして検討した。その結果、ペダリング運動時の皮膚反射は静的な筋収縮課題とは異なっていた。この結果は、ペダリング時の皮膚反射の変化にCPGが関与することを強く示唆する。また、本研究では上・下肢の位相差は皮膚反射動態に影響を与えないことが明らかになった。この結果は、健常成人では上肢ならびに下肢のCPGは独立して駆動させることが可能であることを強く示唆する。しかし、このCPG制御が学習によって得られたものか、生得的なものかについては不明であり、平成18年度に検討する。歩行運動を代表とする上・下肢による周期的な協調運動は脊髄に存在するパターン発振器(CPG)により半自動的に調節されていることが四足歩行動物を対象とした実験により確かめられている。しかし、(1)ヒトにおいても四足歩行動物で見られるような脊髄パターン発振器が存在するのか否か、(2)上・下肢のパターン発振器は相互作用しているのか、または独立制御されているのか否か、(3)これらのパターン発振器が関与する律動運動には練習や学習効果が見られるのか否か、については不明であった。本研究課題ではこれらの諸点に焦点を当て研究を遂行した。これらの諸問題を検討するために上・下肢同時ペダリング運動をモデルとて用い、運動課題遂行中の皮膚反射の動態を検討した。その結果、潜時約80から120msで出現する皮膚反射の振幅は、筋電図を導出している筋のクランク位置に異存して有意な変化を示すことが明らかになった。皮膚反射はCPGの影響下にあることを考慮すると、この結果はヒトにおける上・下肢の律動運動はCPGの制御下にあることを強く示唆する。しかしながら、上・下肢ペダリング運動の姿勢の変化(座位vs.立位)、上・下肢運動の位相が0度もしくは180度の差異で運動している場合でも皮膚反射に有意な影響は見られなかった。
介護保険による在宅ケアプラン作成方法の評価

1.研究目的昨年度調査の結果、サービス担当者会議開催、または自分が作成したケアプランを他の人に助言してもらう機会があるとアセスメント能力の自己評価が高く、アセスメントに自信を持っていることが明らかになった。そこで、今年度はサービス担当者会議や他の人からの助言によって、ケアプランのどのような内容が改善されているのか、サービス担当者会議等を開催するメリット・デメリットは何かを明らかにし、サービス担当者会議等の有効性について検討することを研究目的とした。2.研究方法1)調査対象:東京都23区内の居宅介護支援事業所で昨年度、調査の回答が得られた281ヶ所のうち、調査結果連絡のための住所記載があった111ヶ所のケアマネジャーに調査を依頼した。そのうち、協力の得られた21事業所の事例、合計40事例を分析対象とした。2)調査方法:郵送法による質問紙調査。3.研究結果1)ケアプラン検討:ケアプラン検討方法は「サービス担当者会議」100%、「所内でのケース検討会」27.5%、「同僚へ相談」20.0%、「スーパーバイザーへ相談」7.5%であった。会議開催または相談の平均所要時間は75.6±55.7分であった。検討項目については「具体的なケアの内容、方法」が80.0%で最も多く、続いて「在宅生活の継続可能性等,今後の方向性」72.5%、「多職種間の連携,調整」62.5%であった。2)ケアプラン検討による効果:ケアマネジャー自身の効果については「多職種と情報を共有化でき、視野が広がった」「共通の認識を持つことにより調整もスムーズになった」「ケアプランの方向性、考え方に自信が持てた」などの意見が多く聞かれた。また、本人・家族の効果については「本人がサービスの内容を理解し、やる気になった」「家族が安心してサービスを受けられるようになった」「サービスの目的や中身を理解してもらえた」などであった。1.研究目的介護保険においては適切なサービスを適切な量だけ提供することが非常に大切であるが、まだその方法は確立されていないのが実状である。そこで、本研究では介護サービスの決定に当たり、介護支援専門員はどのような対象者にはどのような内容を重視するのかを明らかにするために、サービス利用者のニーズとサービス計面との組み合わせパターンについて検討することを研究目的とした。2.研究方法(1):調査対象:都内B区の居宅介護支援事業所を利用している要介護認定者100名。(2)調査方法および倫理的配慮:都内B区に所在するケアマネジメント指定事業所51ヶ所全所に書面にて研究協力の依頼を行い、そのうち4つの居宅介護支援事業所より研究協力の同意が得られた。その4つの事業所を利用している人全員にケアマネジャーから調査協力依頼をしてもらい、同意の得られた100名について、性別や年齢、疾病、家族構成、介護者などの基礎情報、介護保険サービス利用状況を既存資料および担当ケアマネジャーから情報収集した。倫理的配慮として、調査対象者には、研究についての説明後、情報提供同意書に署名してもらい、また既存資料のコピーは全て名前などの個人情報を削除してもらった。3.研究結果対象者のニーズとしては、基礎疾患に起因する症状への対応転倒予防、廃用性症候群予防のためのリハビリ、洗濯や食事の準備などのIADLに関する項目および介護者の介護負担に関するものが多かった。サービスとしては通所介護、訪問介護の利用率が高いが、通所系サービスを利用するか、訪問系のサービスを利用するかはニーズの違いよりも、利用者本人または利用者家族の意見が優先されている傾向が見られた。また、ニーズをみると訪問看護などがかかわったほうが良いと思われる内容もあるが、サービスとして訪問看護を利用しているのは、要介護度が重い人に限られていた。1.研究目的平成12年にスタートした介護保険も5年を経過しようとしており、介護保険制度の改革案として予防重視型システムへの転換やサービスの質の向上などがあがっている。そこで今年度は、ケアプラン作成における利用者の意見とアセスメント内容の優先度、介護予防内容、ケアプランの評価方法を明らかにし、質の高いケアマネジメントを検討することを研究目的とした。2.研究方法1)調査対象:東京都23区内の居宅介護支援事業所から1,000ヶ所を無作為に抽出し、そこに所属するケアマネジャーを調査対象とした。1,000ヶ所のうち、8ヶ所は住所不明、281ヶ所から回答が得られた。そのうち、有効回答の得られた279名のケアマネジャーを分析対象とした。3.研究結果1)対象者の概要:調査対象者は男性69名、女性208名、不明2名、平均年齢は45.2±9.8歳であった。職種は介護福祉士が90名(34.2%)で最も多く、続いて看護師73名(27.8%)、社会福祉士29名(11.0%)であった。ケアマネジャーとしての経験年数は平均36.9ヶ月、平均受け持ち利用者数は45.2人であった。2)ケアプラン作成時に重視することとして、「利用者家族の意見を重視」が69.7%、「アセスメント内容を重視」が9.4%であった。3)ケアプランの内容については、要介護度が軽い群では介護予防プラン中心が約半数であるが、要介護度が重い群では、顕在化している問題・症状への対応のプランが75%以上であった。

4)介護予防では、「転倒予防」「閉じこもり予防」の実施率が70%を超えているが、「口腔ケア」「栄養指導」「フットケア」の実施率は1020%程度であった。5)ケアプラン評価で、「毎回助言をもらっている」のは19.6%、「困難事例のみ助言をもらっている」のは59.8%であった。1.研究目的昨年度調査の結果、サービス担当者会議開催、または自分が作成したケアプランを他の人に助言してもらう機会があるとアセスメント能力の自己評価が高く、アセスメントに自信を持っていることが明らかになった。そこで、今年度はサービス担当者会議や他の人からの助言によって、ケアプランのどのような内容が改善されているのか、サービス担当者会議等を開催するメリット・デメリットは何かを明らかにし、サービス担当者会議等の有効性について検討することを研究目的とした。2.研究方法1)調査対象:東京都23区内の居宅介護支援事業所で昨年度、調査の回答が得られた281ヶ所のうち、調査結果連絡のための住所記載があった111ヶ所のケアマネジャーに調査を依頼した。そのうち、協力の得られた21事業所の事例、合計40事例を分析対象とした。2)調査方法:郵送法による質問紙調査。3.研究結果1)ケアプラン検討:ケアプラン検討方法は「サービス担当者会議」100%、「所内でのケース検討会」27.5%、「同僚へ相談」20.0%、「スーパーバイザーへ相談」7.5%であった。会議開催または相談の平均所要時間は75.6±55.7分であった。検討項目については「具体的なケアの内容、方法」が80.0%で最も多く、続いて「在宅生活の継続可能性等,今後の方向性」72.5%、「多職種間の連携,調整」62.5%であった。2)ケアプラン検討による効果:ケアマネジャー自身の効果については「多職種と情報を共有化でき、視野が広がった」「共通の認識を持つことにより調整もスムーズになった」「ケアプランの方向性、考え方に自信が持てた」などの意見が多く聞かれた。また、本人・家族の効果については「本人がサービスの内容を理解し、やる気になった」「家族が安心してサービスを受けられるようになった」「サービスの目的や中身を理解してもらえた」などであった。
低温処理による細胞性粘菌の分化パターンの変更機構に関する分子レベルの解析

細胞性粘菌を低温処理すると,集合期まではアメーバのままで形態形成を行わないが,それ以降では球形または亜鈴型の構造となり,その内部での胞子細胞に分化する.この事実は低温下でも予定胞子特異小胞(PSV)の形成及び安定した保存が保証されることを示している.本プロジェクトは低温下におけるPSVの形成と保存の機構を明らからにすることを目指している.そのためには,対照として常温下でのPSVの性質及び安定性に関わる知見が必要である.そこで,以下の研究を遂行した結果,重要な知見を得たので報告する.1.予定胞子特異抗原の同定: PSVの検出には抗胞子抗体を利用しているが,この抗体が反応する抗原種についてはこれまで知見が無い.そこで, immunoblot法により, (1)抗原の同定, (2)発生段階にける消長,(3)脱分化過程における消長について調べた.その結果,分子量が約200, 140, 116, 96, 80, 70, 60, 40, 16kDの主要抗原種が抗胞子抗体と反応することが明らかになった.更にPSVへの抗原の蓄積が2段階に進行するが,脱分化時にはこれらの抗原は同時的に分解酵素に晒される事が明らかになった.2.予定胞子特異小胞の安定性に対するサイクリックAMPおよびそのアナログの影響:(1)細胞密度の高い(100万細胞/平方センチ)単層培養条件下及び,(2)細胞密度の低い(1万細胞/平方センチ)静置培養条件下ではPSVは崩壊するが,サイクリックAMP, 2'-デオキシサイクリックAMP及び8-ブロモサイクリックAMPはPSVを安定化した.3.PSVの安定性とリソソーム及び細胞骨格の関係:リソソーム酵素の阻害剤及び微小管破壊剤はPSVを安定化した.4.細胞分化に対する8-ブロモサイクリックAMPの影響: 2mM以上の8-ブロモサイクリックAMPは予定柄細胞から柄細胞への,予定胞子細胞から胞子への分化を促進した.しかし,生長期や集合期の細胞には影響を与えなかった.細胞性粘菌を低温処理すると,集合期まではアメーバのままで形態形成を行わないが,それ以降では球形または亜鈴型の構造となり,その内部での胞子細胞に分化する.この事実は低温下でも予定胞子特異小胞(PSV)の形成及び安定した保存が保証されることを示している.本プロジェクトは低温下におけるPSVの形成と保存の機構を明らからにすることを目指している.そのためには,対照として常温下でのPSVの性質及び安定性に関わる知見が必要である.そこで,以下の研究を遂行した結果,重要な知見を得たので報告する.1.予定胞子特異抗原の同定: PSVの検出には抗胞子抗体を利用しているが,この抗体が反応する抗原種についてはこれまで知見が無い.そこで, immunoblot法により, (1)抗原の同定, (2)発生段階にける消長,(3)脱分化過程における消長について調べた.その結果,分子量が約200, 140, 116, 96, 80, 70, 60, 40, 16kDの主要抗原種が抗胞子抗体と反応することが明らかになった.更にPSVへの抗原の蓄積が2段階に進行するが,脱分化時にはこれらの抗原は同時的に分解酵素に晒される事が明らかになった.2.予定胞子特異小胞の安定性に対するサイクリックAMPおよびそのアナログの影響:(1)細胞密度の高い(100万細胞/平方センチ)単層培養条件下及び,(2)細胞密度の低い(1万細胞/平方センチ)静置培養条件下ではPSVは崩壊するが,サイクリックAMP, 2'-デオキシサイクリックAMP及び8-ブロモサイクリックAMPはPSVを安定化した.3.PSVの安定性とリソソーム及び細胞骨格の関係:リソソーム酵素の阻害剤及び微小管破壊剤はPSVを安定化した.4.細胞分化に対する8-ブロモサイクリックAMPの影響: 2mM以上の8-ブロモサイクリックAMPは予定柄細胞から柄細胞への,予定胞子細胞から胞子への分化を促進した.しかし,生長期や集合期の細胞には影響を与えなかった.細胞性粘菌は分化した細胞型の比率の調節機構の研究に適したモデル生物である。分年度は比率の調節機構を分子レベルで解明するための実験系の開発に取り組んだ。その過程で幾つかの重要な生物学的課題を発展させることができた。現在、論文を作製中である。(1)単層培養系の確立。移動体細胞を酵素的に分散し、パーコールの密度勾配遠心により、予定胞子細胞と予定柄細胞とに分離する。各細胞分画を高密度条件下でアガロースゲルとカバーグラスとでサンドウィッチにする。この時、隣接する細胞は互いに密着して、2次元的な単層細胞シートを形成する。(2)単層条件下では、21°Cでも比率の調節機構は働かない。単層培養された予定胞子細胞は胞子特異抗原を消失する。他方、予定柄細胞から、予定胞子細胞への転換は起らない。この事実は比率の調節機構が働くためには3次元体制が必要なことを示している。(3)サイクリックAMP(cAMP)は胞子特異抗原の消失を抑制する。高濃度のCAMP存在下では、予定胞子細胞は胞子特異抗原を消失しない。

つまり、単層培養条件下では、3次元体制の場合に比べて細胞外のcAMPレベルが低下する結果、胞子特異抗原の消失が起ると考えられる。またcAMPの効果は、細胞表面リセプターと特異的に結合する2-デオキシンcAMPによって代行されるので、表面リセプターとの結合を介して起ると考えることができる。(4)8+ブロモcAMPは予定胞子細胞を胞子へ分化させる。cAMPの細胞表面リセプターへの結合は弱いがcAMP依存性プロテインカイネースを活性化するこの薬剤存在下では、予定胞子細胞は胞子へ分化する。この過程で、予定胞子液胞が巨大化し、ついでエキソサイトーシスされることを免疫化学的に明らかにした。胞子特異抗原が消失する過程では胞子特異液胞とリソゾームの、又、胞子形成過程では胞子特異液胞と細胞膜の融合が起る。このような内膜系の相互作用に与える低温の影響を調べたい。
認知機能の個人差に関わるセロトニントランスポーター遺伝子の多型とDNAメチル化

セロトニントランスポーター遺伝子(5-HTTLPR)と運動反応衝動性との関連を検討した。健常成人60名から採取した末梢血ゲノムDNAのSNP解析を行い、行動実験(正反応には金銭の報酬を与え、誤反応には罰として報酬を差し引く)との関連を解析した結果、誤反応に対して罰が伴う条件において、5-HTTLPRのSS型の個人の運動反応衝動性が、SL型の個人と比して低いことが見出された。また、口腔粘膜検体のDNAメチル化解析の結果、末梢血DNAメチル化率は30%程度に対し、口腔粘膜では10%であった。後者の少ない例数をを増や必要があるが、環境ストレスへの組織感受性の差を示唆する興味深いデータといえる。5-HTTのゲノム解析および個人内/環境要因との関連の検討のため、始めに120名の健常成人を対象としてサンプル・プールを作成した。具体的には口腔粘膜よりDNAを抽出し、5-HTTLPRの一塩基多型解析を行った。なお、平成26年度に実施の行動実験においては、4群(5-HTTLPR(SS型・SL型)×メチル化量(中央値折半による2群*))各々に50名の参加者を割当てるために、日本人における5-HTTLPRのサブタイプ分散(SS型:SL型= 6:4)を考慮し、300名のDNAサンプルが必要であるため、今後も継続してサンプルを採取する。はじめに、本研究課題において注目するセロトニントランスポーター遺伝子プロモーター領域(5-HTTLPR)と、運動反応衝動性(response inhibition impulsivity)との関連を検討した。まず、健常成人60名から採取した末梢血より抽出したゲノムDNAにおいて多型(SNP)解析を行い、行動実験(正反応には金銭の報酬を与え、誤反応には罰として報酬を差し引く)との関連を解析した結果、誤反応に対して罰が伴う条件において、5-HTTLPRのSS型の個人の運動反応衝動性が、SL型を有する個人と比して低いことが見出された(Nomura et al., 2015)。さらに、口腔粘膜から採取した検体におけるDNAメチル化解析を行った結果(Sugawaraらの方法(2011)に基づく)、通常は、末梢血においてはメチル化率は30%程度のところが、口腔粘膜においては10%であることを見出した。後者はサンプル数が10未満であるため、さらなる例数のもとでの慎重な検討を要するが、環境から入力するストレッサーに対する各組織における感受性への相違を示唆する興味深いデータといえる。神経薬理学本研究課題において遺伝子多型解析および個人内変数としての気質・衝動性等の質問紙調査を遂行したため。ただし、メチル化解析に必要となる実験装置の準備が整わず、解析の実施に至らなかったことから、上記のように判断した。メチル化解析に要するパイロシーケンス法を確立し、サンプルを随時追加するとともに行動実験を実施する。続いて、解析ターゲットとした遺伝子多型とメチル化量および行動指標との関連について多面的に解析する。さらに得られた成果を、学会発表、学術論文等を通じて公表する。平成25年度中に、主要な方法論となるメチル化解析に要する装置(パイロシーケンサー)の手配・購入の目途が立たなかったため、以下の使用計画に基づいて次年度に執行する。平成26年度中のパイロシーケンサー購入の目途がたったため、前年度の当該助成金を用いて購入・配置し、本研究課題におけるメチル化解析を行うとともに、その他の指標(行動、質問紙、遺伝子多型)との相関解析を実施する。
新しい研究法によるジオキセタン化学発光とエステル光分解における「メタ効果」の解明

メタノール中の酢酸メトキシベンジル(I)の光分解において、メタ異性体(Im)はイオン分解生成物を多く与えるのに対し、パラ異性体(Ip)がフリーラジカル由来生成物のみを生成する理由は、「Imは励起一重項からIpは励起三重項からC-0結合開裂する」ためである事を実験で示した。これは、この問題を論争してきたZimmermanとPincockの主張とは異なる結末である。その理由として(a)Imの励起一重項寿命が1ns以下、Φ_f=0.01程度と小さいこと、C-0結合切断のΦ=1という事実から、S_1状態のImは項間交差をする前にC-0結合の切断を起こす、(b)他方、Ipの励起一重項寿命が7ns、Φ_f=0.2と大きく、C-0結合切断のΦ=0.8であることから、S_1状態のImのC-0結合切断は起こり難く、蛍光発光の他は励起三重項へと項間交差する、の二点を明らかにした。もう一歩踏み込んで、では何故、S_1状態ImのC-0結合開裂は簡単に起こり、S_1状態Imのそれは項間交差より遅いのか?という理由を知るために量子化学計算を行った。ImのLUMOはC-0間に大きな反結合性を有するMOを形成しており、このMOに電子が昇位されると容易にC-0結合開裂を起こすことがわかった。他方、IpのLUMOはC-0間に全く反結合性を有するMOを形成しておらず、C-0結合開裂にはかなりの活性化エネルギーを必要とする遅い反応である事が示唆された。まず、以上の事が「メタ効果の本質」であることがわかった。更に理解を深めるために、MOSEMIプログラムの溶媒効果を取り入れたAM1法を用いてImとIpのC-0結合開裂反応経路を計算し、Zimmerman機構とPincock機構を統一する事が出来た。(1)Im光分解は励起一重項から起こり、mーbenzylーacetate ion pairとsinglet mーbenzylーacetoxylradical pairを生じる。CーO結合開裂量子収率は、ほぼ1であるが、溶媒籠内におけるinternal returnが72%も起こってImを再生する為、見かけの光分解量子収率は0.33に過ぎない。分子状酸素による阻害はほとんどない。(3)以上の結果は、Imの励起一重項のCーO結合開裂が非常に早いために、高効率でCーO結合開裂する。一方、Ip励起一重項のCーO結合開裂は他の過程(項間交差、内部変換、蛍光発光)に比べて遅いため、項間交差の方が競争に勝ち、励起三重項からCーO結合開裂を起こす。IImは秒単位で熱反応を起こして化学発光するので、前駆体のシリルエーテルとフッ化物イオンをストップドフロー高速反応装置で混ぜて、シリル保護基を除いた後にレーザーフラッシュフォトリシスする必要があった。Imの励起一重項のC-O結合開裂が非常に早いために、高効率で励起一重項からC-O結合開裂するが、Ip励起一重項のC-O結合開裂は他の過程に比べて遅いため、一部の蛍光発光過程を除いて励起三重項に移行し、それからC-O結合開裂を起こすと結論した。それについて、米国およびカナダの研究者からクレームがつけられたが、私達の結論が正しい事を裏付ける実験的証拠を示した。過去の研究者達と異なる反応機構を理論の面からも検討した。
水蒸気凝縮を利用した二酸化炭素分離器開発のための基礎研究

将来の二酸化炭素回収対応各種発電システムで必要となる二酸化炭素分離器の開発を目標に,その基礎現象である水平管外面における水蒸気-不凝縮ガス混合気からの水蒸気凝縮に関する研究を行った.今年度は知見の乏しい混合気中の水蒸気濃度が10-50%の領域において熱・物質伝達データを収集するとともに特に熱・物質伝達に及ぼす凝縮水挙動の影響に着目して実験を行った.熱・物質伝達への凝縮水の影響が顕著になる大型管群(2行×24段)を用いた実験を行い,管群の単相強制対流熱伝達予測式であるZhukauskas式を基に熱・物質伝達のアナロジ成立を仮定して計算される熱交換量の計算値と実験値の比較検討を行った.その結果,次のことが明らかとなった.(i)管群全熱交換量の実験値は計算値よりも高く,その差は凝縮水量の増加とともに増加する.(ii)管群内局所熱交換量の実験値はすべての箇所において計算値よりも高く,その差は凝縮水量が多くなる下部管群ほど拡大する.この結果から冷却管に付着した凝縮水表面の波立ちや飛散凝縮水の冷却管近傍対流境界層かく乱による熱・物質伝達促進効果の存在が予想された.なお純蒸気凝縮の場合に問題となるイナンデーションは顕著に確認されなかった.単管および小管群(1行×4段)を用いた実験を行い,冷却管近傍の流体温度および凝縮水挙動に関する各種計測を行って,熱・物質伝達に及ぼす凝縮水の影響について詳細検討を行った.凝縮水発生量の増加によって,冷却管表面の凝縮水の波立ちが大きくなり,冷却管近傍の温度変動幅も大きくなる結果から,凝縮水による対流境界層のかく乱が熱・物質伝達を促進させる主な原因であることが確認できた.1.実験装置の製作(1)循環ブロワ,加熱器,飽和器,過熱器,テストセクション,ドレン分離器,から構成される実験ループを製作した.テストセクションは実機適用を想定し,水平円管から構成される2行×24段の管群とした.管群は縦94mm,幅44mmの矩形流路中にステンレス鋼(SUS316)製外径15.88mmの冷却管をピッチ22mmの千鳥配列した.(2)凝縮が生じない条件で単相強制対流熱伝達係数を計測し,既存の熱伝達係数推定式による計算値と±3%以内で一致することを確認した.また気体中の水分凝縮が生じる実験条件で,テストセクションにおけるガス側エンタルピ減少量と冷却水温度上昇量の比較より熱収支が±5%以内でとれていることを確認した.これらの結果により,製作した実験装置および実験方法が妥当であることが確認された.2.不凝縮ガス分離実験(1)試験流体に空気と水蒸気の混合気体を用いた.圧力0.1MPa,不凝縮ガス重量分率4060wt%,流量2658kg/hの範囲において,熱伝達データを計測した.(2)熱伝達係数の流速依存性は,流動飽和蒸気の膜状凝縮熱伝達と管群単相強制対流熱伝達の流速依存性の中間となった.(3)熱伝達係数は,不凝縮ガス濃度の増加により減少し,不凝縮ガス重量分率4060wt%で純蒸気凝縮熱伝達係数の1020%程度となった.この結果を不凝縮ガス重量分率20wt%以下に対して作成された熱伝達係数推定式を外挿して求められる計算値と比較したところ,実験値は計算値の2倍程度となった.(4)平成18年度は,熱伝達データ計測に加え凝縮状況の詳細調査を行って,湿分凝縮による不凝縮ガス分離現象の解明を進める予定である.将来の二酸化炭素回収対応各種発電システムで必要となる二酸化炭素分離器の開発を目標に,その基礎現象である水平管外面における水蒸気-不凝縮ガス混合気からの水蒸気凝縮に関する研究を行った.今年度は知見の乏しい混合気中の水蒸気濃度が10-50%の領域において熱・物質伝達データを収集するとともに特に熱・物質伝達に及ぼす凝縮水挙動の影響に着目して実験を行った.熱・物質伝達への凝縮水の影響が顕著になる大型管群(2行×24段)を用いた実験を行い,管群の単相強制対流熱伝達予測式であるZhukauskas式を基に熱・物質伝達のアナロジ成立を仮定して計算される熱交換量の計算値と実験値の比較検討を行った.その結果,次のことが明らかとなった.(i)管群全熱交換量の実験値は計算値よりも高く,その差は凝縮水量の増加とともに増加する.(ii)管群内局所熱交換量の実験値はすべての箇所において計算値よりも高く,その差は凝縮水量が多くなる下部管群ほど拡大する.この結果から冷却管に付着した凝縮水表面の波立ちや飛散凝縮水の冷却管近傍対流境界層かく乱による熱・物質伝達促進効果の存在が予想された.なお純蒸気凝縮の場合に問題となるイナンデーションは顕著に確認されなかった.単管および小管群(1行×4段)を用いた実験を行い,冷却管近傍の流体温度および凝縮水挙動に関する各種計測を行って,熱・物質伝達に及ぼす凝縮水の影響について詳細検討を行った.凝縮水発生量の増加によって,冷却管表面の凝縮水の波立ちが大きくなり,冷却管近傍の温度変動幅も大きくなる結果から,凝縮水による対流境界層のかく乱が熱・物質伝達を促進させる主な原因であることが確認できた.