hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活性酸素による神経細胞死とその防止機構の解析

本研究では、神経細胞死における活性酸素による酸化的DNA損傷の関与の解明を目指し、酸化的DNA損傷の防止と修復に関わるMTH1遺伝子とOGG1遺伝子に注目して以下の解析を進めた。(1)ヒトMTH1遺伝子の発現:ヒト各種臓器でのMTH1 mRNAの発現をノーザンブロットで解析したところ、調べた全ての臓器(21)で発現が確認されたが、特に細胞分裂の盛んな胸腺や精巣、胎児肝臓で発現が高かった。成人の神経系での発現は大脳、小脳、網膜で比較的高い発現が見られ、胎児脳ではさらに高い発現レベルであった。(2)ヒトOGG1遺伝子の発現:ヒト各種臓器でのOGG1 mRNAの発現をノーザンブロットで解析したところ、調べた全ての臓器(21)で発現が確認されたが、MTH1とは異なり、成人の大脳と胎児脳で最も高い発現が見られた。(3)ヒトOGG1タンパク質の細胞内局在とその制御:OGG1遺伝子は択一的スプライシングにより4つのアイソタイプ(A1,A2,B1,B2)のOGG1タンパク質をコードする。各アイソタイプのcDNAをHeLa細胞で発現させ、その細胞内局在を解析したところ、A1は主としてミトコンドリアに、一方B1は核に局在することが明らかになった。(4)遺伝子欠損マウスの樹立MTH1遺伝子欠損マウスはすでに樹立してしたので、その遺伝的背景を純化するためにC57BL/6系統のマウスとの戻し交配をすすめ、これまでに十代の交配を完了した。現在遺伝子のタイピングを行っており、ほぼ戻し交配を完了できたと考えている。129sv系統のマウスからOGG1cDNA、遺伝子をクローニングし、標的組換えによるOGG1遺伝子欠損胚性幹細胞を樹立した。現在、キメラマウスの作製と交配を進めている。
身装関連データベースの構築とその展開

大阪樟蔭女子大学衣料情報室と、国立民族学博物館大丸研究室では、身装関連分野のデータベース-民博コスチュームデータベース(MCD)の研究とシステムの構築を行っている。以下、95年度の進捗状況および改良点等について報告する。1.データベースの公開MCDは、文字、画像、文書画像による9つのデータ群からなり、95年3月現在で合計約15万件のデータが入力されている。これらのうち3つのデータ群は、民博の公開データベースとして、すでにオンライン検索が可能となった。2.データの分析・加工についての改良点(1)民博衣服標本資料画像データの標準衣服名称の付与95年度には一般検索者用の検索用語として、34の標準衣服名称を設定した。(2)画像データの属性分析コードの作成データの属性分析コード「身装概念コード」から使用頻度の高いもの約500を抜き出し、あらたに、画像用身装概念コード表を作成した。3.衣服標本資料データベースの改良点このデータベースの検索システムは、MacintoshのHyperCardで作成している。95年度には、合計約9,000枚の画像が収納され、1点の標本につき複数画像が表示できるようになり、多角的な観察と分析が可能となった。4.マルチメディアデータベースの作成MCDの9つのデータ群のうち、5つのデータ群を用いて作成している。システムはワークステーション(SUN Sparc Station 10)上に導入した商品DBMS Myriadと、独自に開発したGUIにより実現している。ユーザインタフェースは、ワークステーションのOpen Windows上でXviewを用いて構築したGUIにより実現している。このインタフェースは、4種類のウィンドウおよび6種類のワークスペースからなりたっている。細部の仕様についてはなお改善の余地はあるが、ワークステーションによるマルチメディア機能により、複数のデータベースの横断的検索と、使いやすいユーザインタフェースが実現できたと考えている。
細胞エネルギ-共役系の構築と調節

本研究班は重点領域研究「細胞エネルギ-共役系の構築と調節」(平成4年6年度)を発足させるために必要な計画大網、研究課題、研究組織、研究経費等の重要事項を調査審議するために設けられた。この目的を達成するため、以下に述べる諸調査・業務を行なった。1)計画研究として提案されている4課題:[1]液胞型ATPaseの細胞生理機能と分子メカニクス,[2]ATP合成酵素の高次構造と反応機構,[3]電子伝達酵素複合体の分子構築と反応機構,[4]共役物質輸送系ネットワ-クの構築と調節に対し,国の内外における研究の現状と動向,研究課題と組織などに関する基盤調査を行なった。2)これらの調査結果に基づき,研究代表者は担当幹事と常時連絡をとりつつ,本研究領域に関する全体構想および研究体制の素案をとりまとめ,稟議に付した。ついで合同班会議を開催して素案を確認し,この研究領域の新しい展開を目指した年次計画を審議するとともに,計画研究課題担当予定者に対し,研究方針と目的の了承,共同研究体制における相互協力を要請した。3)上記の諸研究業務は文部省学術国際局研究助成課および学術調査官と随時連絡をとりつつ逐行された。また,研究助成課の指示の下に,重点領域研究「細胞エネルギ-共役系の構築と調節」の研究組織および班員班友名薄を作成し,更に,当該研究にかかわる平成4年度審査会開催のための業務連絡,経理事務を代行した。
画像に基づく非侵襲的大腿骨近位部のジオメトリーと骨力学特性の研究

臨床用CTあるいはDXAを用いた大腿骨近位部のジオメトリーおよび骨力学特性の解析を行い、日本人女性のデータベースを構築し、臨床における有用性を検討する。研究内容は、閉経後女性における縦断的経年変化、大腿骨頸部および転子部骨折症例における大腿骨ジオメトリーと骨強度指標の特徴、骨粗鬆症治療薬(吸収抑制剤としてのビスフォスフォネート製剤、活性型ビタミンD3、および骨形成促進剤としてのテリパラチド)投与による骨ジオメトリーと骨力学特性に対する効果の検討である。大腿骨近位部ジオメトリー評価として、これまで頸部骨折および転子部骨折症例における形態的特徴を報告してきた。その研究は各骨折群において、年齢を一致させた症例とのcase-control studyであるが、頸部骨折の特徴として、頸部長が長い、断面二次モーメントが低値、坐屈比が高いことであり、転子部骨折では皮質骨面積が小さいことが特徴と考えられた。今年度は、これらのパラメターを主眼にして、健常閉経後女性59名(54-84歳)における2年間の経年変化をまとめた。その結果、年間変化率は頸部において全骨密度(-0.900±0.257,p<0.0005),皮質骨面積(-0.800±0.423,p<0.05)、皮質骨幅(-1.120±0.453,p<0.01)の有意の減少を認め、骨強度指標として断面二次モーメント(CSMI)と強度指標section modulus (SM) (-1.38±3.65p<0.01 and -1.37±2.96%/year,p<0.005)は有意に減少し、坐屈比buckling ratio (BR)は有意に増加した(1.48±4.81,p<0.05)。以上より、現行の臨床用CTを用いた解析システムで経時的変化が検出できることが示された。また活性型ビタミンD3誘導体(ED-71)にて治療(144週)した症例におけるジオメトリーと骨強度指標の変化を検討した。その結果、193人の骨粗鬆症患者(52-85歳、平均70.9±6.92)において、ED-71は皮質骨内膜側の骨吸収をアルファカルシドール以上に抑制して、皮質骨面積、皮質骨密度、皮質骨幅を維持して、骨強度指標を増大させる薬剤であることが明らかとなった。現在、日本人と欧米人のジオメトリーの差違、DXAに基づくhip structure analysisとCT-based hip structure analysisの相関、差違を検討している。また薬物療法として副甲状腺ホルモン投与症例による大腿骨ジオメトリーの変化について結果をまとめている。大腿骨頚部骨密度およびジオメトリーの人種による差異について、日本人(64名、64.5±0.3歳)とオーストリア人(オ人)(67名、64.5±0.4歳)のQCTデータを比較し検討した。体重(日本人52.8±0.9kg vsオ人67.5±1.8kg)と身長(152.2±0.6cm vs 161.6±0.7cm)は日本人が有意に小さかった。頸部長(104.1±0.8mm vs 110.8±2.0mm)は日本人が有意に小さく、頚体角(139.7±0.8度vs 136.4±0.7度)は大きかった。大腿骨頚部の体積骨密度は、全骨、皮質骨、海綿骨に有意差はみられなかった。断面2次モーメント(CSMI,970±41gcm vs1108±48gcm)と断面係数(SM,0.42±0.013cm^3vs 0.56±0.017cm^3)は日本人が有意に小さく、坐屈比(BR,8.07±0.33vs6.74±0.18)は有意に大きかった。日本人とオ人の三次元骨密度に有意差はなく、骨ジオメトリーに基づいて算出した強度指標(CSMI、SM、BR)からみると、日本人の大腿骨頚部はオ人に比べて脆弱であることが示唆され、日本人の大腿骨頚部骨折発生頻度が低いことを説明するのは困難と考えられた。頚部骨折リスクには骨の形態特性に基づく力学的強度の他に、転倒時に大腿骨頚部にかかる外力、上肢や体幹の防御動作、軟部組織による外力減衰などさまざまな要素が関与しており、これらを総合的に評価する必要があることが、示された。昨年度研究テーマのひとつであったED-71の大腿骨への効果について、アルファカルシドールの効果と比較検討して、その結果を論文として発表した。今年度は、テリパラチド投与によるヒト大腿骨への作用についてプラセボ対照に比較検討を行ったが、骨形成作用を有するテリパラチドは、骨吸収抑制作用を有するED-71と異なる作用を示すことが明らかになった。

ヒト大腿骨ジオメトリーと骨力学特性に対するテリパラチド週1回投与による作用について、プラセボ対照に比較検討を行った。骨形成作用を有するテリパラチドでは、大腿骨頸部皮質骨幅・皮質骨面積を有意に増大させた。周囲長は増大させず、むしろ縮小させる結果であった。皮質骨密度はプラセボと比較しても低下が大きく、加齢変化による減少以上に、テリパラチドの薬効として皮質骨密度を減少させることが示された。一方大腿骨頸部断面における全骨密度は増加を示しており、その変化から海綿骨密度は顕著に増大させる作用があることが考えられた。皮質骨密度が減少したのは、石灰化度の低い骨形成が進んでいることと、多孔化の増加が示唆される。参考として、同薬物のヒト週1回投与に相当する週3回投与による動物実験結果では、多孔化の増加は認められなかった。骨力学特性の変化として、曲げ強度section modulus (SM)は有意に増加、皮質骨不安定性を表す坐屈比buckling ratio (BR)は有意に低下していた。したがって、テリパラチドのヒト大腿骨に対する効果は、皮質骨を顕著に増大させることにより骨強度を増加させることが考えられる。この結果は、現在Journal of Bone Mineral Researchに投稿中である。また、この研究テーマとして、骨吸収抑制作用を有するエルデカルシトールの大腿骨ジオメトリーと骨力学特性への作用を検討し論文化したが、骨への作用が異なることが示された。今年度は、通常の他目的で撮影されたCT画像(ファントムを使用していない)から骨CT値として骨密度相当値を得て、その値を用いるとDXAよりも感度高く骨折リスクが評価できることを確認し、アメリカ骨代謝学会、北米放射線学会で発表した。当初の計画にほぼ沿った進行状況である。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、今年度の成果を論文としてまとめ、骨折リスクとその低減について総括的なまとめを行う。
宇宙重力波干渉計の地上試験モデルの完成

宇宙重力波望遠鏡B-DECIGOで期待できる観測や知見についての検討を継続的に進めるとともに、根幹となる技術の地上実証開発を進めた。2015年の重力波初観測以来、米国のLIGO,欧州のVIRGOといった地上重力波望遠鏡では、これまでに連星ブラックホール合体からの重力波10イベント、連星中性子星からの重力波1イベントが観測されており、重力波天文学が本格化している。本研究で検討を進めているB-DECIGOは0.1-1Hzという低周波に感度を持ち、連星中性子星の合体を長期間観測することが可能であること、合体前の連星のパラメータを高精度で測定できることなどの特徴を生かした独自の観測の可能性を示した。さらに、B-DECIGOの具体的なミッション検討として、宇宙機のミッション部構成、リソース配分、軌道設計、制御系、ミッションシーケンス等の各要素、およびミッション全体としての成立性検討を進めるとともに、各要素技術への要求値ブレークダウンを進めた。装置開発の面では、レーザー干渉計の構成検討と開発、および、安定化レーザー光源の開発、ドラッグフリー・スラスタの開発を継続して進めた。干渉計開発としては、B-DECIGOの干渉計で用いられる双方向Fabry-Perot光共振構成の地上実証プロトタイプの開発を進め、鏡の懸架装置の制御に成功するなど、着実な進展があった。安定化レーザー光源においては、ヨウ素飽和吸収分光による安定化光源のブレッドボードモデルの開発を進めた。2台のブレッドボードモデルからの光のビートを測定することで、絶対周波数安定度の評価を行い周波数安定度や相対強度安定度において要求値をほぼ満たす結果を得た。ドラッグフリー・スラスタの開発としては、スラスタの推力雑音を目標要求値で評価できるスラスタスタンドを実現するとともに、スラスタを用いた制御実験を進め、制御を実現している。B-DECIGOのサイエンス検討とレーザー干渉計、安定化レーザー光源、ドラッグフリー・スラスタの検討と開発という当初の目標に従って開発を進めた。特に、LIGOやVIRGOによる最新の重力波観測結果をに応じた検討を進め、B-DECIGOの科学的な重要性をより明確な形で示すことができた。低周波数(合体の数か月前)から重力波信号の観測が可能というB-DECIGOの特徴を行かし、連星中性子星合体を、合体時刻で1秒程度の精度、天球上の方向で数平方度の決定精度で事前アラートを出すことが可能という結果を得ている。これは、電磁波望遠鏡で合体の瞬間を観測することが可能になることを意味しており、例えばガンマ線バーストの後方ジェットからの電磁波観測など、従来にない観測が可能になる。装置に関してはB-DECIGOの干渉計としては、直径約30cmの鏡をもちいてフィネス100程度のFabry-Perot光共振を構成することになっている。この擬態的な光学系設計とともに、地上実証装置の検討も進めた。安定化レーザー光源においては、ヨウ素飽和吸収分光による安定化光源のブレッドボードモデルの開発を進め、0.5Hz/sqrt(Hz)の周波数安定度、10^(-7)/sqrt(Hz)の相対強度安定度という、要求値を満たす結果を得た。小型軽量化した3台目の開発を進め、その相互比較による絶対安定度評価を行った。また、ドラッグフリー・スラスタの開発として、スラスタスタンドの開発、および、ドラッグフリー制御の実証試験を進めた。B-DECIGOの観測目標の設定、および装置開発が進んでいると言える。したがって、概ね順調に進展していると言える。B-DECIGO/DECIGOのサイエンス検討、ミッション検討と基礎技術開発を進める。レーザー干渉計の開発においては、小型堅牢化した構成のブレッドボードモデル2,3号機の改良と、それらの間の相互比較による絶対安定度評価をすすめ、光源の安定度向上をめざす。また、2つの衛星間で干渉計が動作していない状態から動作状態に引き込む初期捕捉系の検討を進める。レーザー干渉計の開発としては、干渉計の地上実証プロトタイプの開発を進め、初期捕捉から動作時の性能評価までの実証を行う。これは、鏡および衛星を模した光学系を振り子によって懸架することで宇宙の無重力状態を模し、その動作試験を行うものである。この実証試験によって、レーザー干渉計の動作点への引き込みと、安定な制御トポロジの実証を行う。スラスタ・ドラッグフリー制御の開発では、これまでに開発されたuNスラスタスタンド(微小推力計測計)の性能開発を進めるとともに、真空環境下でコールドガスジェットスラスタ等のスラスタの推力雑音の評価を行う。科学意義の検討としては、GW150914のような太陽質量の30倍程度の連星ブラックホールの合体、および、GW170817のような連星中性子合体を参考に、科学的価値の検討、ミッション要求やシステム要求の設定等の検討をする。最終的には、これらの検討・開発の進展で得られた知見を生かし、B-DECIGOのミッション提案書を取りまとめる。2015年9月14日、LIGO干渉計2台が強い重力波信号GW150914を検出した。これは初の重力波直接検出という歴史的快挙であるとともに、連星ブラックホールが存在することを示す初の観測であった。一方、このようなブラックホール連星の形成過程について新たな謎も浮上した。この重大な発見を受け、Pre-DECIGOのサイエンスの再検討を短期間で集中的に行った。

その結果、Pre-DECIGOは0.1-1Hzと低周波に感度を持ち、GW150914のような大質量のブッラクホール連星を長期間観測することが可能であること、合体前の連星のパラメータを高精度で測定できること、連星形成プロセス解明に鍵となる情報を提供できる可能性などを示した。また、地上干渉計と連携することで、相対論の検証を含め基礎物理学に対する貢献の可能性も示した。装置開発では、レーザー干渉計の構成検討と開発、および、安定化レーザー光源の開発を進めた。Pre-DECIGOの干渉計としては、直径約30cmの鏡をもちいてフィネス30程度のFabry-Perot光共振を構成することとした。このフィネスを達成するのに必要な鏡の反射率は90%前後であり、困難はない。これに対し、光共振器内に安定に光を共振させ続けるためには、曲率半径としては60 km前後が望ましい。この曲率半径を無制御で達成するため、ヒーターによる熱変形で鏡の曲率を補正する方法に着目し、その検証実験の準備を進めた。安定化レーザー光源においては、ヨウ素飽和吸収分光による安定化光源のブレッドボードモデルの開発を進めた。その結果、0.5Hz/sqrt(Hz)の周波数安定度、10の(-7)乗/sqrt(Hz)の相対強度安定度という、要求値を満たす結果を得た。今後は、小型軽量化した3台目のの開発を進め、それらの相互比較による絶対安定度評価を行う予定である。初年度の目標としていたPre-DECIGOのサイエンス検討とレーザー干渉計、安定化レーザー光源の検討と開発という当初の目標に従って開発を進めた。特に、aLIGOによる重力波信号の初観測結果を受けた検討を進め、Pre-DECIGOの科学的な重要性をより明確な形で示すことができた。具体的には赤方偏移z=1で重力波の振動数ν0.05Hz,初期の軌道長半径a4x10の9乗cmの場合重力波の振幅hc5.7x10の(-22)乗,回転数N10万回,継続時間260万秒、イベント数年間3000程度である事が解った。z=0.1ならイベント数は年間7で位置を確度で10分、時間で10秒精度で決められる可能性がある事が解った。装置に関してはpre-DECIGOの干渉計としては、直径約30cmの鏡をもちいてフィネス30程度のFabry-Perot光共振を構成することを決定出来た。このフィネスを達成するのに必要な鏡の反射率は90%前後であり容易である。以上の結果、有望なPre-DECIGOのターゲットができた点とpre-DECIGO実現のための、衛星の設計が進んだので概ね順調に進展していると言える。2015年9月14日、LIGO干渉計2台が強い重力波信号GW150914を検出した。
宿主側の液性因子に依存するマラリア原虫細胞の増殖制御機構の解析

赤血球期熱帯熱マラリア原虫のin vitroの細胞培養においては、合成基礎培地にヒト血清(血漿)の添加が必須であることが確立されている。同じ単細胞生物である酵母とは異なり、むしろ、多細胞生物である動物細胞に類似している可能性さえある、マラリア原虫の細胞増殖における、このユニークな点に着目し、原虫の細胞増殖機構の研究を続けている。平成11年度は、平成9,10年度明らかにしてきた、赤血球期熱帯熱マラリア原虫の細胞増殖に必須な血清中因子は、血清アルブミンに結合している特定の飽和/不飽和脂肪酸の混合物であり、パルミチン酸・オレイン酸の組み合わせが最もよいという事実が、原虫細胞一般に適応できるかを検証した。本年度は、これまで使用してきたHonduras1株に、3D7株、FCR3/Gambia株を加え、脂質フリー血清アルブミンに、飽和脂肪酸分子(パルミチン酸、ステアリン酸)と不飽和脂肪酸分子(オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、γ-リノレン酸)をそれぞれ一種類ずつ再構成させ、それぞれの細胞増殖促進活性を測定した。結果、全ての株において、パルミチン酸・オレイン酸の組み合わせが最も強い活性を示した。さらに、これら3種の株について、各種の再構成血清アルブミンを用いて継代培養が可能かどうかを検討した結果、パルミチン酸・オレイン酸の組み合わせが、最もよい細胞増殖を支持した。これらの結果は、これまでHonduras 1株で得られた実験事実は、原虫細胞一般的なものであることを示唆している。最後に、3年間の研究を通しての成果は、原虫細胞の増殖に必須な血清中因子のひとつとして、血清アルブミンに結合したパルミチン酸とオレイン酸を固定でき、今後の細胞内反応の分子論的解析の基盤を築くことができたことである。申請者は、マラリア原虫の細胞増殖における血清中因子の役割を解析するために血清中の必須因子の精製を行った。通常原虫細胞の培養には、ヒト血清を用いるが、精製においては不都合な点が多いので、代替えとなる成牛血清の硫安沈殿画分(Daigo'sGF)をゲルろ過カラムクロマトグラフィーにより分画した。細胞増殖促進活性のピークは、見かけの分子量67kDaの蛋白質のピーク(ウシ血清アルブミン画分)に一致した。また、Daigo'sGFの増殖促進活性は熱処理に部分的に耐性であった。一方、ウシ血清アルブミン(BSA)の機能の一つとして脂質の輸送蛋白質であることが知られている。これらの知見から、脂質を保持したBSA(lipid-richBSA)と脂質フリーのBSA(lipid-freeBSA)を比較したところ、lipid-freeBSAのみに活性が見られた。さらに、lipid-richBSAから脂質成分を抽出後、lipid-freeBSAに再構成させたところ活性が回復したことから、増殖に必須な因子はBSAに結合している脂質成分と結論した。つぎに、原虫細胞の増殖に必須な脂質成分を同定するために、BSAより抽出した全脂質画分をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより、中性脂質と極性脂質とに分画し増殖促進活性を測定した結果、中性脂質のみに活性が見られた。また、中性脂質画分を薄相クロマトグラフィーにより成分分析したところ、脂肪酸、コレステロール、コレステロールエステルがその主成分であり、その中の脂質酸成分だけを加えることによりほぼもとのlipid-richBSAと同レベルの増殖促進活性があることが明らかとなった。現在、ヒト血中に存在する脂肪酸のなかで、原虫細胞の増殖にとって必須な脂肪酸分子の同定を行っている。熱帯熱マラリア原虫のin vitroにおける細胞培養においては、RPMI1640のような合成基礎培地に、ヒト由来の血清(もしくは血漿)の添加が必須であるという事実が確立されている。申請者は、同じ単細胞生物である酵母とは大きく異なり、むしろ、多細胞生物である動物細胞のそれに類似している可能性さえある、マラリア原虫の細胞増殖のこの非常にユニークな点に着目し、単細胞であり、酵母より下等な真核生物である原虫を用いて、細胞増殖機構に関する研究を続けている。平成10年度は、平成9年度に引き続き赤血球期マラリア原虫の細胞増殖における血清中因子の役割を解析するために、増殖に必須な因子の精製、ならびに、その分子同定を行った。昨年度からの継続として、通常原虫細胞の培養に必須なヒト血清の代替えとなる成牛血清の硫安沈殿画分(Daigo′s GF)を出発材料として、ゲルろ過カラムクロマトグラフィー、脂質の有機溶媒抽出、抽出脂質のシリカゲルクロマトグラフィー、抽出脂質の脂質フリー血清アルブミンへの再構成実験などの解析を行った。結果として、マラリア原虫の細胞増殖に必須な血清中因子は、血清アルブミンにアソシエートした遊離脂肪酸であること。また、この遊離脂肪酸は、ある限られた飽和・不飽和脂肪酸の混合物である必要があること。さらに、細胞増殖促進活性を持つ組み合わせのなかで、パルミチン酸とオレイン酸、または、ステアリン酸とリノール酸の組み合わせが至適であることなどが明らかとなった。

平成11年度は、平成9,10年度明らかにしてきた、赤血球期熱帯熱マラリア原虫の細胞増殖に必須な血清中因子は、血清アルブミンに結合している特定の飽和/不飽和脂肪酸の混合物であり、パルミチン酸・オレイン酸の組み合わせが最もよいという事実が、原虫細胞一般に適応できるかを検証した。本年度は、これまで使用してきたHonduras1株に、3D7株、FCR3/Gambia株を加え、脂質フリー血清アルブミンに、飽和脂肪酸分子(パルミチン酸、ステアリン酸)と不飽和脂肪酸分子(オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、γ-リノレン酸)をそれぞれ一種類ずつ再構成させ、それぞれの細胞増殖促進活性を測定した。結果、全ての株において、パルミチン酸・オレイン酸の組み合わせが最も強い活性を示した。さらに、これら3種の株について、各種の再構成血清アルブミンを用いて継代培養が可能かどうかを検討した結果、パルミチン酸・オレイン酸の組み合わせが、最もよい細胞増殖を支持した。これらの結果は、これまでHonduras 1株で得られた実験事実は、原虫細胞一般的なものであることを示唆している。最後に、3年間の研究を通しての成果は、原虫細胞の増殖に必須な血清中因子のひとつとして、血清アルブミンに結合したパルミチン酸とオレイン酸を固定でき、今後の細胞内反応の分子論的解析の基盤を築くことができたことである。
インスリン分泌顆粒の運動制御機序の解明

分泌物が開口放出により細胞外へ放出されるまでには、生成された分泌顆粒が細胞質中を運ばれ、細胞膜の近傍に位置しなければならない。膵B細胞では、開口放出よりも上流で起こる事象についてはこれまで細胞外に分泌された放出量の測定をもとに論じられることが多く、顆粒の運動やドッキングを直接定量的に捉えようとする試みは数えるほどしか報告されていなかった。本研究により開口放出上流のステップもまたインスリン分泌の重要な制御機構であることが明らかにされたのみならず、膵B細胞に特徴的な分泌制御調節機構の存在が判明した。すなわち、1)インスリン顆粒の運動は神経細胞のシナプス顆粒のように明らかな方向性を持ったものではないこと、2)インスリン顆粒のモーター蛋白はミオシンII(最近他のグループからミオシンIIAと報告された)であること、3)この顆粒の活性化はcAMPおよび細胞内遊離カルシウム(細胞外からの流入カルシウムではない)によって活性化されること、4)顆粒運動の活性化にはミオシン軽鎖リン酸化酵素によるミオシン軽鎖のリン酸化およびprotein kinase A(責任基質不明)が関わっていること、5)顆粒の細胞質内における空間的配置を決める主な細胞骨格はF-アクチンである、などである。さらに6)TPA-sensitiveなprotein kinase Cが分泌顆粒と細胞膜とのドッキングに関与していることも明らかになった。このようなインスリン分泌カスケードにおける細胞内情報伝達の分業体制が明らかにされることによって、インスリン分泌にとって最大の課題であるグルコースによるインスリンの相性分泌とtype 2糖尿病におけるその障害の解明に新たな手がかりが加えられた。膵B細胞におけるカルシウムシグナリングの情報受容蛋白であるミオシンについては、生化学と形態学的アプローチの結果、ミオシンが細胞内の分泌顆粒状に局在し、その軽鎖のリン酸化が細胞内遊離Ca^<2+>とカルモジュリンに依存してリン酸化を受け、細胞内の分泌顆粒は「貯蔵プール」から「準備状態」に運ばれることを実証し、さらにアセチルコリンがこの情報伝達系を介してインスリン分泌を増加させることを突き止めた。ミオシン軽鎖のリン酸化は、膵B細胞に特微的なCa^<2+>要求性を有しており、この分子機序を現在検討中である。もう一方のモーター蛋白質であるキネシンについても、その微細形態を検討中である。さらに私達の実験により、ミオシンには内皮細胞の細胞内Ca^<2+>濃度調節や胚細胞の発生過程で多彩な役割を果たすことが次々と明らかになり、現在このカルシウム結合蛋白の多彩な機能の解明に取り組んでいる。一方カルサイクリンについては、これまで困難であった齧歯類のカルサイクリンに反応する特異抗体の作製に成功し、これを用いてその分布を検討するほか、ストレプトリシンOを用いた透過性細胞を用いて分泌への影響を調べている。さらにカルサイクリンの特異的結合蛋白質であり、カルシウム/リン脂質結合するアネキシンの役割も透過性細胞と新たに作製した抗アネキシンXI抗体を用いて検討中である。また、別のアイソフォームであるアネキシンIIの細胞内分布を調べ、この蛋白質が開口放出における顆粒と細胞膜の癒合ばかりでなく、Ca^<2+>依存性の細胞内膜癒合現象に広く関与していることが示唆された。膵B細胞における顆粒運動はアセチルコリンによって活性化される。この活性化において、アセチルコリン刺激による細胞内Ca^<2+>遊離が、Ca^<2+>/カルモジュリン依存性にミオシン軽鎖リン酸化酵素を活性化し、インスリン顆粒のモーター蛋白質であるミオシンを活性化し、分泌顆粒を分泌可能なプールまで運ぶという、細胞内情報伝達の仕組みを私たちは明らかにした。現在は最も重要な分泌刺激であるグルコースによる顆粒運動活性化機構の解明にあたるとともに、ある種の刺激条件下でミオシン軽鎖リン酸化酵素の細胞内分布が変化することを見いだし、これとインスリン分泌調節との関係を調べている。

一方力ルサイクリンについては、作成した齧歯類のカルサイクリンに反応する特異抗体を用いて細胞内分布を調べた。膵島では、カルサイクリンは細胞質に不均一に分布したが、培養膵B細胞であるMIN6では、そのシグナルは非常に弱かった。一方、カルサイクリンの特異的結合蛋白質であるアネキシンXIに対する抗体による免疫染色では、膵島細胞およびMIN6細胞において細胞質中に顆粒状に免疫陽性像が得られ、その一部はインスリン顆粒と共存していた。この結果はアネキシンXIが、顆粒のトラフィックやフージョンに働いている可能性を示している。現在、アネキシンXIおよびその抗体の分泌に対する影響を、透過性細胞を用いて調べている。本研究は、膵B細胞をモデルに分泌顆粒の運動機構の解析を中心に展開してきた。この細胞では、シナプス小胞のトラフィックとは異なるモーター蛋白質/細胞骨格が顆粒運動制御の中心的役割を果たす。本年度の研究によって、ミオシン軽鎖のみならず、この軽鎖をリン酸化するミオシン軽鎖リン酸化酵素もまた顆粒上に存在することが明らかになり、アクトミオシン系の顆粒運動への関与がより強く示された。さらに、顆粒の運動・細胞内局在の調節に数種類のリン脂質が関与していることが明らかになった。リン脂質の選択性、この作用におけるリン脂質の加水分解の必要性、顆粒運動を調節するおよび生理的なインスリン分泌刺激における関与についてはこれからの課題である。さらに、本年度の研究では、分泌顆粒の運動と開口放出の中間に存在する分泌顆粒のドッキングについても解析が進み、この過程の制御にプロテインキナーゼCによる蛋白質のリン酸化およびアクチン線維の重合/脱重合が関わることが解明されるとともに、この二つの機構は独立している可能性が示された。最近の研究から、開口放出をもたらす細胞外Ca^<2+>流入は、同時に膵B細胞のアポトーシスをもたらすことが知られている。本研究で得られたような顆粒運動および細胞膜へのドッキングなどの開口放出よりも上流の調節過程の解明は、効率的に必要量のインスリン分泌を得る手段として糖尿病治療の面から見ても、その意義は大きい。膵B細胞などの分泌細胞では、生成された分泌顆粒は細胞内トラフィックにより細胞質中を運ばれ、細胞膜とドッキングし、プライミングを受けた後に開口放出により細胞外に分泌される。本研究課題においては、これまで顆粒の運動を中心に追及されてきた開口放出上流のステップの制御機構解明に、本年度は分泌顆粒と細胞膜とのドッキングを検討の対象として加えることが可能になり、インスリン分泌カスケードにおける制御の全体像がさらに詳しいものとなった。なかでもフォルボールエステル感受性protein kinase C(おそらくprotein kinase Cアイソフォームαまたはε)が分泌顆粒と細胞膜とのドッキングに関与していることが判明し、顆粒のドッキングが開口放出や顆粒のトラフィックとは独立に制御を受けていることがわかった。
ナノ流体による対流・沸騰伝熱促進と伝熱機構の解明

ナノ流体とは,ベース流体中にナノサイズの固体粒子を安定して分散させたものであり,これを用いた伝熱促進について研究を行った。(1)ナノ流体自然対流のナノ粒子材料の影響:昨年度製作した実験装置を用い,ナノ粒子材料の違いが熱伝達率に与える影響を見るため,グラフェン,SiO2, CuO, Fe2O3, TiO2ナノ粒子を水に分散させたナノ流体を用いた円筒容器内自然対流実験を行った。この結果,ナノ流体の熱伝導率はベース流体より高いにも関わらず,熱伝達率の低下が見られ,それはナノ流体は水より粘性係数が大きく,さらに体膨張係数が小さいことに起因することを明らかにした。(2)Al2O3ー水ナノ流体自然対流の数値解析的研究:円筒容器内Al2O3ー水ナノ流体の自然対流について詳細に検討するため,数値解析を行った。ナノ粒子の濃度を03vol.%まで変化させ,このときの流れはセル状を呈し,また熱伝達率は濃度の上昇と共に減少し,昨年度行った実験と同じ傾向が得られた。体積濃度3%のAl2O3ー水ナノ流体の場合,水に対して熱伝導率は7%上昇するが,粘性係数は44%上昇し,また体膨張係数は30%減少する。これが熱伝達率の低下をもたらしていることを示した。(3)ナノ流体ミスト噴流冷却実験:昨年Al2O3ー水ナノ流体のミストを窒素ガスと共に高温加熱面上に衝突させるミスト噴流冷却実験装置の製作と実験を行い,噴射時間が長くなると熱伝導率の低下が見られることを報告した。このため,加熱面上にSiO2やCuOナノ粒子を堆積させ,その層厚さが異なる場合の水ミスト衝突噴流冷却の実験を行い,このときの熱伝達率の変化を熱電対とサーモビューアにより測定した。その結果,堆積層が無い場合に対し,ナノ粒子堆積層が存在すると熱伝達率は向上するが,堆積層が厚くなりすぎると熱伝達率は低下することを示した。(1)自然対流におけるナノ流体の熱伝達の測定:H29年度に円筒容器内,下面加熱ー上方冷却による自然対流における熱伝達率を測定するための実験装置を製作し,純水による信頼性の確認,Al2O3ー水ナノ流体自然対流の実験を行った。H30年度はナノ粒子材料の違いによる影響を検討するため,物性値の異なる幾つかのナノ粒子を水に分散させた場合の自然対流実験を行い,どの材料においてもベース流体に対し熱伝達率の低下がみられた。(2)密閉円筒容器内ナノ流体自然対流の数値解析的研究:H30年度は,H29年度行ったAl2O3ー水ナノ流体による円筒容器内自然対流実験の流れを数値解析的に検討した。その結果,セル状の流れが生じていることを示し,さらにナノ粒子濃度,上下面温度差による流れの変化を明らかにした。(3)ナノ流体ミスト衝突噴流冷却の実験的研究:高温面上への水スプレー冷却ではライデンフロスト現象が起き,熱伝達率が低下する。ライデンフロスト現象の防止のため,ナノ流体を用いたナノ流体ミストスプレー冷却装置をH29年度に製作し,Al2O3ナノ流体を用いた実験を行ったが,スプレー時間が長くなると冷却性能が低下した。これはナノ粒子堆積層厚さの影響と考えられ,このためH30年度はナノ粒子体積層厚さにより伝熱性能がどのように変化するかを検討した。平成31年度は最終年度として,下記の研究を予定している。(1)自然対流におけるナノ流体の流れの測定ナノ流体槽内の流れを超音波ドップラー法で測定し,併せて行う数値シミュレーションとの比較を行う。これにより,ナノ流体を用いた自然対流冷却における伝熱特性の予測を行うための基礎を築く。(2)ナノ流体を用いたミスト噴流冷却グラフェンなど熱伝導率の優れたナノ粒子を用いたミスト噴流冷却を行い,最適堆積層厚さの決定を行う。これにより高温加熱面上へのナノ流体ミスト噴流冷却がどの程度性能の向上が望めるかを明らかにする。液体中にナノサイズの固体粒子を分散させたナノ流体は,ベース流体より熱伝導率が高い,沈殿しにくいなどの特徴を有し,伝熱材料として注目されている。本研究ではナノ流体を用いた冷却での伝熱特性を明らかにするため,今年度は下記の検討を行った。(1)ミスト衝突噴流冷却実験水を空気とともに加熱面に噴射すると,衝突噴流による伝熱促進に加え,水の蒸発潜熱により冷却性能が向上する。しかし高温加熱面では,衝突した液滴にライデンフロスト現象が生じ,伝熱性能が低下する。このため,ミスト中にナノ粒子を1vol.%混入したところ,ライデンフロスト現象を防止することができたが,噴射時間が長くなるとナノ粒子層が厚くなり,逆に伝熱性能が低下するという問題が生じた。このため,最初ナノ流体を噴射して加熱面上にナノ粒子層を形成し,そのあと水のミスト噴流冷却にすることにより,ナノ粒子層のない加熱面に,水のミスト噴流冷却を行う場合に対し熱伝達率が130180%上昇することが分かった。さらに,加熱面の材質をステンレス,ニクロム,インコネル600に変更した場合についても測定を行った。(2)ナノ流体の自然対流伝熱実験内径100mm、高さ10mmの下方加熱、上方冷却の密閉容器内にナノ流体を満たし、自然対流実験によりナノ流体の熱伝達率を測定した。用いたナノ流体はAl2O3ー水であり,ナノ粒子の直径は3060nm,加熱面はヒーター加熱,冷却面は水冷している。

実験ではヒーターへの入力電力や,ナノ流体の体積濃度を変化させ熱伝達率を測定した。この結果,ナノ流体はベース流体の水に対し熱伝導率は優れているが,自然対流における熱伝達率は水より低く,ナノ粒子の濃度が高くなるほど,それは顕著になることを示した。そしてそれは,ナノ粒子濃度の増加とともに,粘性が増加し,体膨張係数が低下することが理由ではないかと推察された。平成29年度は初年度として,下記の検討を行った。(1)ミスト衝突噴流冷却実験装置の製作と実験:幅10mm×長さ30mm×厚さ0.03mmの金属薄膜を700K程度に直流加熱し,それに二流体ノズルから窒素ガスとともに水やナノ流体を噴射する実験装置を製作した。加熱面温度の時間変化は,金属薄膜の裏面にスポット溶接した0.1mmの熱電対と放射温度計により測定した。ナノ流体による衝突噴流冷却では,水のみの場合に対し,熱伝達率が最初上昇し,さらに噴射を続けると熱伝達率が低下していくという現象を生じた。この原因は加熱面上のナノ粒子層の熱抵抗のためと推察された。次に,最初ナノ粒子を含む流体を噴射して薄いナノ粒子層を形成した後,水のみの噴射に切り替えたところ,高い熱伝達率を維持することが出来た。また熱伝達率の粒子濃度の影響,基板材質による影響などについても検討を行った。(2)自然対流におけるナノ流体の伝熱実験:内径100mm、高さ10mmのアクリル容器にナノ流体を満たし,下方を電気ヒーター,上方を恒温循環槽からの水で冷却する実験装置を製作した。まず下方冷却ー上方加熱の熱伝導の状態で,入力電力と加熱ー冷却面温度差より装置の熱損失を求めた。次に,実験槽内に蒸留水を入れ,下方加熱ー上方冷却とした場合の自然対流実験を行い,既存の水の熱伝達率の報告と比較し本装置は5%以内の誤差であることを確認した。その後,Al2O3ー水のナノ流体を用いた自然対流実験を行ったが,ナノ流体の熱伝達率は水より低い値となった。これはナノ流体の熱伝導率は水より高いが,ナノ流体は粒子濃度の増加とともに粘度が急激に増加し,またナノ流体の体膨張係数が低く,このため自然対流が抑制されるのが原因ではないかと推定している。以上のように,実験装置の製作と,実験装置の検定,最初の基本的事項の実験が終了したため,上記達成度とした。ナノ流体とは,ベース流体中にナノサイズの固体粒子を安定して分散させたものであり,これを用いた伝熱促進について研究を行った。(1)ナノ流体自然対流のナノ粒子材料の影響:昨年度製作した実験装置を用い,ナノ粒子材料の違いが熱伝達率に与える影響を見るため,グラフェン,SiO2, CuO, Fe2O3, TiO2ナノ粒子を水に分散させたナノ流体を用いた円筒容器内自然対流実験を行った。この結果,ナノ流体の熱伝導率はベース流体より高いにも関わらず,熱伝達率の低下が見られ,それはナノ流体は水より粘性係数が大きく,さらに体膨張係数が小さいことに起因することを明らかにした。(2)Al2O3ー水ナノ流体自然対流の数値解析的研究:円筒容器内Al2O3ー水ナノ流体の自然対流について詳細に検討するため,数値解析を行った。ナノ粒子の濃度を03vol.%まで変化させ,このときの流れはセル状を呈し,また熱伝達率は濃度の上昇と共に減少し,昨年度行った実験と同じ傾向が得られた。体積濃度3%のAl2O3ー水ナノ流体の場合,水に対して熱伝導率は7%上昇するが,粘性係数は44%上昇し,また体膨張係数は30%減少する。
埋戻し土の液状化にともなう人孔浮き上がり被害に対する合理的な対策手法

地震時のマンホール(人孔)の浮き上がりメカニズムと対策法に関する検討を行った。過去の被害事例と振動台実験から,浮き上がりは埋戻し土の液状化が主因ではあるが,加えて液状化した埋戻し土が人孔の下部に廻り込むことで,より助長されることを明らかにした。さらに,砂質土地盤より粘土地盤に埋設された人孔のほうが浮き上がり量は大きく,埋戻し土の廻り込み抑止のための簡易な抑制工を施すことで,十分,合理的な対策になることを明らかにした。地震時の浮き上がりに関して,現在推奨されている対策は埋戻し土をセメント改良するもので,埋戻し土の液状化を完全に抑制するものであるが,地盤振動に対しては不利な条件で,浮上がりメカニズムを考慮した合理的な対策ではない。本研究は,地震時の液状化にともなう地中構造物,特にマンホール(人孔)の浮上がり被害に対して,人孔の埋設環境や施工方法,コスト,維持管理等を考慮した合理的,現実的な対策方法を検討し,その効果の定量的評価と設計に資する技術的情報を得ることを目的としている。平成19年度の研究では、主として振動台実験による浮き上がりメカニズムについて検討した。浮き上がりは埋戻し土の液状化がトリガーとなっているが、周辺地盤が砂質土地盤の場合よりも、粘性土地盤のほうが浮き上がり量が大きいという実験事実に対して検証実験を行った結果、埋戻し領域内の土粒子が回転して、人孔の底部に廻りこむことによって、浮き上がりが促進されることを確認した。そのメカニズムを基にして、液状化抑止ではなく、回り込み抑止を目的とした比較的簡便な対策工を提案し、振動台実験によってその効果の検証を行った。完全に液状化を抑制する対策に比べて、施工性、経済性の面からも有効であり、その対策効果も、浮き上がり量を十分に軽減できるものであった。地震時の浮き上がりに関して,現在推奨されている対策は埋戻し土をセメント改良するもので,埋戻し土の液状化を完全に抑制するものであるが,地盤振動に対しては不利な条件で,浮き上がりメカニズムを考慮した合理的な対策ではない。本研究は,地震時の液状化にともなう地中構造物,特にマンホール(人孔)の浮き上がり被害に対して,人孔の埋設環境や施工方法,コスト,維持管理等を考慮した合理的,現実的な対策方法を検討し,その効果の定量的評価と設計に資する技術的情報を得ることを目的としている。平成19年度の研究では、主として振動台実験による浮き上がりメカニズムについて検討を行い,液状化の発生がトリガーとなるものの,土粒子の回転,回り込みが主たる浮き上がりの要因であることを実証した。平成20年度は,前年度に明らかにした浮き上がりメカニズムをもとに,浮き上がり抑止のための対策工として,液状化そのものを抑制するために高価な対策を施すのではなく,浮き上がりの主たる要因となる土粒子の回り込みのみを抑止することを目的とした対策を提案し,その施工性と対策効果について検討を行った。特に,人孔敷設時に掘削面に少量のコンクリートを打設するだけの対策は,施工性、経済性の面からも非常に有効である。この工法について,大規模地震動によっても十分に対策効果を発揮することを,振動台実験を通じて定量的に確認した。また,砂質土地盤,粘性土地盤だけでなくシルト質地盤においての浮き上がり対策効果も検証し,幾つかの対策工法の相対比較も行っている。
解糖阻害薬の早産児敗血症保護効果の解明

本研究では、周産期の致死的疾患である早産児敗血症において、解糖系酵素であるfructose-2,6-biphosphatase 3(PFKFB3)が病態に及ぼす役割を解明し、新規治療としての薬物的PFKFB3阻害の有効性を、血管内皮機能及び肺保護効果に着目して検討する。具体的には、1)我々の早産児マウス敗血症モデルに対し、PFKFB3阻害薬である3POを投与して敗血症保護効果を検討する。2)ヒト肺動脈血管内皮細細胞にLPSを投与して誘導した血管内皮障害に対して、3POの保護効果を検討する。3)上記1)、2)から得られた結果の機序を、in vivo、in vitroの両面から解明する。
伝統的なものづくりと新しい文化的アイデンティティに関する研究

本研究は、美術の特性を活かし、伝統的なものづくりを用いた文化理解と子どもたちの新しい文的アイデンティティの形成に関する理論を築き、理論の実践的活用への足がかりを作ることを目的とする。子どもたちの伝統や文化に対する知識・理解を深め、美術を通した国際理解と美術文化の継承と創造への関心を育て、多文化であることを尊重できる新しい文化的アイデンティティの育成は急務である。比較教育研究の視点を用いて日本における新しい伝統、文化の教育の可能性を探る。
磁性と超伝導競合系の量子相転移と極限環境下新奇物性の研究

1.NiCrAl合金を使用した2層式クランプセルを開発し、3GPaの高圧力下でのドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果測定を実現した。2.圧力有機強磁性超伝導体UGe_2について、磁化容易軸方向の高圧下dHvA効果測定を行い、二つの磁場誘起相転移を含む磁場-圧力相図を決定するとともに、フェミル面の圧力変化、磁場変化を明らかにした。本化合物の超伝導が磁気揺らぎにより媒介されている可能性が議論されているが、本研究では、磁気揺らぎによる準粒子の質量増強効果が、強磁性転移そのものではなく、強磁性相内で発現する起源不明のもうひとつの時期的転移に由来することを示した。3.超伝導を示す強磁性体ZrZn_2の高圧力下dHvA効果測定を行った。アップスピンとダウンスピンのフェミル面の交換分裂の磁場・圧力依存性を詳細に解析した結果、二つの異なる時期的状態の間のクロスオーバーが磁場によって引き起こされる事が明らかになった。実験的に得られたZrZn_2の圧力-温度-磁場相図は、同じく強磁性状態で超伝導を示すUGe_2のそれと類似しており、二つの化合物の強磁性状態の超伝導に共通の機構が存在する可能性を示唆する。4.反強磁性体CeIn_3のネール温度は常圧で10Kであり、圧力とともに低下し、臨界圧力約2.5GPaで零となる。その近傍の圧力域で超伝導が発現する。臨界圧力を超える3.1GPaまでCeIn_3のdHvA効果の測定を行った。臨界圧力で新しいフェミル面が観測にかかるようになるが、その前後の二つの圧力でもフェミル面の顕著な変化が観測された。更に、別の圧力で準粒子有効質量の磁場依存症が反転する事が分かった。これらの結果は、反強磁性・非磁性転移に伴う電子状態の変化が、臨界圧力で一度に起こるのではなく、逐次的に起きている事を示唆する。1:dHvA効果測定用高圧セルを開発した。設計パラメーターの改良により、低温での測定可能圧力を従来の20kbarから25kbarまで拡大することに成功した。また、磁場中回転が可能な小型圧力セルを設計、試作した。2:圧力誘起強磁性超伝導体UGe_2について、磁化容易軸方向の高圧下dHvA効果測定を行い、二つの磁場誘起相転移を含む磁場-圧力相図を決定するとともに、フェルミ面の圧力変化、磁場変化を明らかにした。本化合物の超伝導が磁気揺らぎにより媒介されている可能性が議論されているが、今回得られた結果は(既報の磁化困難軸方向の結果とあわせて)、磁気揺らぎによる準粒子の質量増強効果が、強磁性転移そのものではなく、強磁性相内で発現する起源不明のもうひとつの磁気的転移に由来することを示した。3:圧力誘起反強磁性超伝導体CeIn_3について、上記1で開発した高圧セルを用いて高圧下dHvA効果測定を開始した。現在までに25kbarまでの測定を行い、圧力とともに準粒子有効質量が増大することを見だした。この圧力範囲ではフェルミ面に不連続な変化は見られなかった。本化合物の反強磁性が消失する量子臨界点は26kbarであり、次年度この圧力以上の測定を行う。1:昨年度に引き続き、dHvA効果測定用高圧セルを開発した。(1)ヘリウム3温度で28kbar以上の高圧までdHvA効果の測定に成功した。

(2)希釈冷凍機温度で20kbar以上の高圧でのdHvA効果測定用セルを製作し、試験を開始した。2:昨年度に引き続き、圧力誘起強磁性超伝導体UGe_2および圧力誘起反強磁性超伝導体CeIn_3の高圧下でのフェルミ面を研究した。3:反強的四重極秩序を示すPrPb_3について、dHvA効果測定を行い、以下を明らかにした。(1)対照物質LaPb_3と比較して大きな質量増強が起きている。(2)質量増強の大きさがアップスピンとダウンスピンで大きく異なる。(3)圧力により有効質量が大きく増大する。4:強磁性超伝導体ZrZn_2の高圧下dHvA効果測定を行い、この物質の強磁性状態には二つの異なる磁気的状態が存在する事を明らかにし、圧力-温度-磁場相図がUGe_2と相似である可能性を示した。5:昨年度に引き続き、磁場誘起超伝導体λ-(BETS)_2Fe_xGa_<1-x>Cl_4について、組成x、磁場強度・方位等により出現する種々の電子状態の研究を行った。1.NiCrAl合金を使用した2層式クランプセルの改良を継続し、3GPaの高圧力下でのドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果測定を実現した。2.超伝導を示す強磁性体ZrZn_2の高圧力下dHvA効果測定を行った。アップスピンとダウンスピンのフェルミ面の交換分裂の磁場・圧力依存性を詳細に解析した結果、二つの異なる磁気的状態の間のクロスオーバーが磁場によって引き起こされる事が明らかになった。実験的に得られたZrZn_2の圧力-温度-磁場相図は、同じく強磁性状態で超伝導を示すUGe_2のそれと類似しており、二つの化合物の強磁性状態の超伝導に共通の機構が存在する可能性を示唆する。3.反強磁性体CeIn_3のネール温度は常圧で10Kであり、圧力とともに低下し、臨界圧力約2.5GPaで零となる。その近傍の圧力域で超伝導が発現する。臨界圧力を越える3.1GPaまでCeIn_3のdHvA効果の測定を行った。臨界圧力で新しいフェルミ面が観測にかかるようになるが、その前後の二つの圧力でもフェルミ面の顕著な変化が観測された。更に、別の圧力で準粒子有効質量の磁場依存性が反転する事が分かった。これらの結果は、反強磁性・非磁性転移に伴う電子状態の変化が、臨界圧力で一度に起こるのでなく、逐次的に起きている事を示唆する。
時系列モデル法による柔軟構造物系のモ-ド減衰同定の研究

本研究の重要な課題は、柔軟構造物のモ-ド特性を精度良く同定できる計算手法の確立である。本年度はそのための計算アルゴリズムの開発を主眼とし、研究代表者らが開発した「2変数ARモデルを用いた同定法」を開発した。さらに、実験デ-タを用いた数値シミュレ-ションによってその効用を検証し、以下のような成果を得た。1.固有振動数の低い、細長型の柔軟な片持梁(板)でロボットア-ムを模擬し、1入力不規則加振により得られた入力と応答の実測デ-タを用いて、少なくとも数次までのモ-ド減衰を同定する方法を実現した。2.上記の構造系を45自由度の力学モデルに置換して、数値シミュレ-ションによっても、方法の精度や有効性を検証した。3.モ-ド減衰同定法の基本は、既に従来の研究によって明らかになっているBurgの方法や、LWR(LevinsonーWiggensーRobinson)のアルゴリズム、さらにはEFFT(拡張FFT)アルゴリズムの優越性を積極的に活用した計算方法の開発にある。実験デ-タ、シミュレ-ションデ-タをもとに、対象物の主要な固有振動数の配置、デ-タ長、サンプル時間、モデル次数が減衰比の固定精度に及ぼす影響を定量的に明らかにした。4.FFTを主体とする曲線適合法、さらには裾影響法など頻度高く使用されてきた既存の減衰同定法との比較・検討を行ない、得矢を明らかにする。本手法の特徴のひとつである、実測や処理段階で不可避的に混在してしまうノイズに対する安定性を詳しく調べた。5.上記の研究経過の中で、本年度開発した2変数ARモデルによる同定法が広範囲の軽減衰系モ-ド減衰同定に有効であることが明確になった。本年度はそのための計算アルゴリズムの開発を主眼として、研究代表者らが開発した「2変数ARモデルを用いた同定法」を開発した。3.モ-ド減衰同定法の基本は、既に従来の研究によって明らかになっているBurgの方法や、LWR(Levinson-Wiggens-Robinson)のアルゴリズム、さらにはEFFT(拡張FFT)アルゴリズムの優越性を積極的に活用した計算方法の開発にある。実験デ-タ、シミュレ-ションデ-タをもとに、対象物の主要な固有振動数の配置、デ-タ長、サンプル時間、モデル次数が減衰比の同定精度に及ぼす影響を定量的に明らかにした。4.FFTを主体とする曲線適合法、さらには裾影響法など頻度高く使用されてきた既存の減衰同定法との比較・検討を行ない、損失を明らかにする。5.上記の研究経過の中で、本年度開発した2変数ARモデルによる同定法が広範囲の軽減衰系のモ-ド減衰同定に有効であることが明確になった。

さらに、実験デ-タを用いた数値シミュレ-ションによってその効用を検証し、以下のような成果を得た。1.固有振動数の低い、細長型の柔軟な片持梁(板)でロボットア-ムを模擬し、1入力不規則加振により得られた入力と応答の実測デ-タを用いて、少なくとも数次までのモ-ド減衰を同定する方法を実現した。2.上記の構造系を45自由度の力学モデルに置換して、数値シミュレ-ションによっても、方法の精度や有効性を検証した。3.モ-ド減衰同定法の基本は、既に従来の研究によって明らかになっているBurgの方法や、LWR(LevinsonーWiggensーRobinson)のアルゴリズム、さらにはEFFT(拡張FFT)アルゴリズムの優越性を積極的に活用した計算方法の開発にある。実験デ-タ、シミュレ-ションデ-タをもとに、対象物の主要な固有振動数の配置、デ-タ長、サンプル時間、モデル次数が減衰比の同定精度に及ぼす影響を定量的に明らかにした。4. FFTを主体とする曲線適合法、さらには裾影響法など頻度高く使用されてきた既存の減衰同定法との比較・検討を行ない、得失を明らかにする。本手法の特徴のひとつである、実測や処理段階で不可避的に混在してしまうノイズに対する安定性を詳しく調べた。5.上記の研究経過の中で、本年度開発した2変数ARモデルによる同定法が広範囲の軽減衰系のモ-ド減衰同定に有効であることが明確になった。