hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト型免疫マウスモデルの作出と応用

本研究において、免疫不全NOGマウスを用いて、免疫系ヒト化マウスの樹立に成功した。免疫不全NOGマウスにヒトHLA-RB1*0405を遺伝子導入したトランスジェニックNOGマウス(HLAtg)とMHC class II欠損NOGマウスを掛け合わせて、HLAtg MHCII(-/-)NOGマウスを作製した。このHLAtg MHCII(-/-)NOGマウスにHLA-DRB1*0405のハプロタイプを有するヒト臍帯血由来血液幹細胞を移植して、HLA-DRB1*0405のハプロタイプを有する免疫系ヒト化NOGマウスを作出した。これらNOGマウスのHLA-DRと移植した血液幹細胞のHLA-DRのハプロタイプがマッチしたマウスとミスマッチしたマウスを比較解析したところ、ナイーブT細胞数がHLA-DRハプロタイプ・マッチマウスで優位に増加していた。また、血清中TgG値も増加していた。さらにTNP-OVAペプチド抗原で免疫したところ、HLA-DRハプロタイプがマッチしたマウスで、特異的なT細胞増殖反応が認められると共に、TFN・やTL-2の産生増強も見られた。同時に、抗原特異的な血清中TgG抗体価の上昇が認められた。以上の結果から、上記免疫系ヒト化NOGマウスにおいて、抗原特異的なヒト免疫応答系が成立していることが分かった。免疫不全NOGマウスにヒト血液幹細胞を移植し、マウス中でヒト免疫系を再構築する。すなわち免疫系ヒト化マウスの作成を目指す。また、免疫系ヒト化マウスは骨髄中のヒト血液幹細胞の分化を解析するにあたり、理想的なシステムとなることから原発性免疫不全症や、T細胞の分化異常を伴うDiGeorge症候群、好中球の分化異常を伴うCongenital Neutropeniaなど、細胞性免疫・自然免疫系疾患のヒト化病態モデルを作製する。これを基に細胞療法や遺伝子治療法の開発を行う。【目的】本研究ではヒト化NOGマウスを用い、コントロールされた清潔な微生物環境のもとで発生分化したヒト免疫系細胞の免疫応答反応を解析する。またヒト化NOGマウスを各種抗原(外来ウイルスおよび自己タンパク質)によって免疫することによりこれら抗原に対してヒト型抗体を得る新規技術の開発を行う。さらに、モデルがヒト血液幹細胞の分化を解析するにあたり、理想的なシステムとなることから原発性免疫不全症における病態をマウス中に再現し、免疫細胞の成熟障害などの病態解明、また細胞療法/遺伝子治療を含めた根治的治療法の最適化の検討を行う。【結果1.ヒト化NOGマウスにタンパク質抗原であるKLHを完全アジュバントとともに免疫し、KLH特異的な免疫反応を特異的IgGの産生を指標にして解析した。その結果血中にはKLH特異的なIgMは大量に存在するもののIgGは検出されず、クラススイッチの障害が疑われた。このため、B細胞の性質を解析するためにまず表面抗原を詳細に解析した。その結果、脾臓内に存在するB細胞の約50%が分化途中の移行期B細胞と呼ばれる段階で蓄積していることが明らかになった。2.KLH免疫マウスの脾臓細胞を試験管内でKLHで再刺激しIFN-g,IL-4の産生を検討した。その結果培養上清中にこれらのサイトカインは検出できず、T細胞の抗原特異的反応が惹起されていない可能性が示唆された。ヒト化マウス末梢に存在するヒトB細胞の約40%は表面抗原の解析から本来骨髄に存在するべき未熟B細胞(pro-B, pre-B細胞)であることを明らかにした。マウス骨髄はヒトB細胞を分化の最終段階まで保持することができないと考えられる。残りの約60%はIgM+IgD-, IgM+IgD+のいわゆる成熟B細胞に分化していることを明らかにした。しかしIgM+成熟

B細胞のほとんどがCD21^<lo>の状態にとどまっており、トランジショナルB細胞(T1-Bcell)と呼ばれる成熟B細胞の手前の状態で分化が停滞していることを明らかにした。一方、IgM+IgD+ヒトB細胞の抗体産生能を試験管内で検討したところ、疑似抗原およびサイトカイン刺激によりヒトB細胞はIgMのみならず、IgGを産生することが明らかになったヒト化マウス内のヒトT細胞の機能を試験管内で解析した。純化したCD4, CD8+T細胞を抗CD3/CD28抗体でコートしたプラスティックディッシュで刺激を加えたところ健常人由来のヒトT細胞が増殖反応を示したのに対してヒト化マウス由来のT細胞は全く増殖反応を示さずまた、IL-2の産生もみられなかった。T細胞の刺激にPMA/ionomycinを用いても、あるいは抗原刺激時に外来からIL-2を添加しても同様の結果が得られた。このことからヒト化マウス内のヒトT細胞は抗原に刺激に対して応答できない状態にあることが示唆された。このようなT細胞の増殖不応答性が胸腺内で既に誘導されているのかどうかを胸腺細胞を用いて解析したところ、胸腺由来CD4+CD8-T細胞は抗原刺激に対して正常に増殖反応を示しIL-2も産生した。この結果からヒト化マウス胸腺内ではヒトT細胞は正常にポジティブセレクションを受けて成熟するものの末梢においてその機能を失うことが示唆された。超免疫不全NOG(NOD/scid/gamma c(γc)-null)マウスにヒト臍帯血由来CD34+血液幹細胞を移入し、ヒト免疫系を再構築した。脾臓内には、成熟B細胞、CD4+T細胞、CD8+T細胞ならびに未熟B細胞が出現した。このヒト化NOGマウスに抗原で免疫しても、抗原特異的なIgMクラス抗体は産生されるが、IgGクラス抗体は産生され難い。成熟Bは殆どがIgM+であり、in vitroでの刺激でIgG+へとクラススイッチがみられた。脾臓内丁細胞はin vitroでの刺激に対してアポトーシスが誘導された。他方、胸腺内T細胞は抗CD3/D28抗体刺激で正常な増殖反応を示した。また、マウスMHC-IならびにMHC-II欠損NOGマウスでも、ヒトCD4+T細胞ならびにCD8+T細胞が共に出現した。従って、免疫系ヒト化NOGマウスでは、B細胞やT細胞は再構築できるが、免疫応答能は不完全である。ヒト化NOGマウスで分化するヒトT細胞はマウス胸腺で教育されるため、マウスMHCに拘束されており、従って同じく分化するヒトB細胞や樹状細胞と反応できないためと考えられる。このため、NOGマウスの胸腺にヒトMHC class IIを発現するトランスジェニックマウスの作製を行った。この目的のために、プロモーターとして、CAG、CMVおよびIEプロモーターを使い、その下位にDRAとDRBをそれぞれ配置したDNAを作製し、(NOG x NOD)F1前核期胚に共注入した。その結果、IEプロモーターによってDRA/Bを胸腺に発現するTgマウスが作製できた。従来のヒト化マウスでのヒトT細胞の機能不全がマウスMHC class IIとヒトMHC class IIのミスマッチに起因する可能性を考え、ヒトHLA-DRB1^*0405を発現するトランスジェニックNOGマウス(HLAtg)を作製した。
北方圏における地球環境変動に関する共同研究

東北大学理学部・同理学研究科とアラスカ大学フェアバンクス校との部局間協定にもとづき、本年度の北方圏における地球環境変動に関する共同研究は、(1)オーロラと超高層大気の研究、(2)雷放電発光現象の研究、(3)成層圏オゾン層の研究、(4)地震・火山の研究を中心に行なった。まず、(1)オーロラと超高層大気の研究では、通信総合研究所が開発したプロトンオーロライメージャーを1999年2月にアラスカ大学地球物理学研究所ポーカーフラット観測所に設置し観測を行った。さらに昼側カスプ領域のオーロラのロケット・地上同時観測のために東北大学のプロトンオーロライメージャーを1月にノルウェー・スバールバルに設置し、共同観測を実施した。これらの観測から得られたデータの共同解析を現在行っている。(2)雷放電発光現象の研究では、1998年7月8月にコロラドでスプライト・エルブス発光現象の共同観測を実施した他、1998年5月にアラスカ大学より1名を招へいし、1997年度に得られた雷発光現象データの共同解析を行った。(3)成層圏オゾン層の研究では、1997年2月5月の間にポーカーフラットで東北大学のレーザーヘテロダイン分光計を用いて実施したオゾン、一酸化二窒素、メタン観測のデータとADEOS衛星データの比較を行った。(4)地震・火山の研究では、アラスカ大学地震観測ネットワークで得られたデータと東北大学地震観測ネットワークで得られたデータの共同解析を実施し、発震メカニズムや地震予知のための研究を行った。東北大学理学部・同大学院理学研究科とアラスカ大学地球物理学研究所は大学間協定にもとづき協力し,北半球地域での地球物理学的現象を観測し,北方圏での環境変動のメカニズムを明らかにするために調査・研究を行った.1.大規模地震データの共同解析北半球で発生する大規模地震のほとんどがアラスカ,アリューシャン列島,日本付近で発生している.これらの地域にはアラスカ大学の地震観測ネットワーク,東北大学などの日本の地震観測ネットワークが常時観測を行っている.観測データを共同解析し正確に震源位置を推定するとともに,発生メカニズムについて検討した.共同解析のために1名の派遣研究員がアラスカ大学を訪問し,アラスカ大学から1名の招へい研究員が東北大学理学部を訪問し地震観測ネットワークと大規模地震発生メカニズムについて検討した.2.大気微量成分データの共同解析オゾン層の破壊や地球温暖化などの地球環境の変動は,北半球の中・高緯度で顕著にみられる.特に,アラスカ地域では環境の変動が最近著しいことが1名の招へい研究員によって報告された.アラスカ大学がアラスカ地域で測定した大気微量成分データと東北大学が測定したデータについて共同解析・比較し,そのメカニズムについて検討した.3.大気海洋相互作用のモデリング北方圏の気候変動は大気と海洋の相互作用が重要である.とくに,海氷の量によって熱放射が異なるために北方圏の気候変動だけでなく地球全体に影響を与えている可能性がでできた.アラスカ大学が開発したアラスカ地域の気候変動コンピュータシミュレーションと観測はよく一致していることが1名の招へい研究員によって報告された.地球全体への影響についても検討した.東北大学理学部・同理学研究科とアラスカ大学フェアバンクス校との部局間協定にもとづき、本年度の北方圏における地球環境変動に関する共同研究は、(1)オーロラと超高層大気の研究、(2)成層圏オゾン層の研究、(3)地震・火山の研究を中心に行なった。まず、(1)オーロラと超高層大気の研究では、東北大学で開発したプロトンオーロライメージャーを昨年度にアラスカ大学地球物理学研究所ポーカーフラットリサーチレンジに設置し観測を行ったが、本年度は得られたデータの共同解析を実施するとともに、昼側カスプ領域のオーロラを観測するために本装置をスバールバルに移設する作業を共同で行った。スバールバルでの観測は1997年11月からアラスカ大学側によって行われており、得られたデータの共同解析は来年度に行う予定である。(2)成層圏オゾン層の研究では、我が国が打ち上げたADEOS衛星(みどり)との同時観測のために東北大学のレーザーヘテロダイン分光計をポーカーフラットリサーチレンジに設置し、1997年2月5月の間、オゾン、一酸化二窒素、メタンの観測を実施した。得られたデータの共同解析を行い、北極域の極渦内で、冬季から春季にかけてオゾン破壊が進行し、南極オゾンホールに類似した大規模なオゾン減少域が出現することを明らかにした。(3)地震・火山の研究では、アラスカ、アリューシャン、日本列島で発生する大規模地震の関係を明らかにするために、アラスカ大学地震観測ネットワークで得られたデータと東北大学などの日本の地震観測ネットワークで得られたデータの共同解析を実施し、発震メカニズムの検討を行った。さらに今後の共同観測と共同解析に関する詳細な検討を行った。

(2)雷放電発光現象の研究では、1998年7月8月にコロラドでスプライト・エルブス発光現象の共同観測を実施した他、1998年5月にアラスカ大学より1名を招へいし、1997年度に得られた雷発光現象データの共同解析を行った。(3)成層圏オゾン層の研究では、1997年2月5月の間にポーカーフラットで東北大学のレーザーヘテロダイン分光計を用いて実施したオゾン、一酸化二窒素、メタン観測のデータとADEOS衛星データの比較を行った。(4)地震・火山の研究では、アラスカ大学地震観測ネットワークで得られたデータと東北大学地震観測ネットワークで得られたデータの共同解析を実施し、発震メカニズムや地震予知のための研究を行った。
品詞情報を付与した学習者コーパスの構築と語彙連鎖分析を活用した発展的語彙学習

平成14年以降構築してきた学習者コーパス(中学1年高校1年の英作文)に品詞情報を付与する作業を実施した。品詞情報を付与したコーパス(=タグ付与コーパス)データを活用し次の観点で分析を実施した。1.各学年の学習者コーパスの総語数における異なり語数の変化分析を実施した。学年を追って異なり語数の使用が増えている。また、使用されている語彙の質の変化についても各学年に特徴がみられる。2.タグ付与コーパスの利点を活かし、名詞・動詞・形容詞・副詞・前置詞の品詞ごとに、各学年における頻度語彙リストを作成し比較分析を実施した。これまで頻度順語彙リストを作成する際、すべての品詞を含めて分析を実施してきていたが、タグ付与データを活用して各品詞別頻度順語彙リストを作成することにより、各学年における、各品詞の高頻度語語彙、低頻度語彙について把握することができた。3.2語連鎖、3語連鎖の比較分析を実施した。タグ付与コーパスを利用することにより、語彙連鎖の抽出をすることができた。各学年とも共通に多く使用が見られる語彙連鎖の表現と学年を追うに従ってみられる第2言語を習得していく際にみられる発展的な語彙連鎖の使用が見られた。4.タグ付与コーパスを活用して、主要文法項目・構文の発達分析を試みた。分析対象として考えた文法項目と構文は、受動態、現在完了、過去分詞の後置修飾、過去完了形とした。学年を追って、他の文型とともに使用が見られるなどの発展的な使用例が見られた。この研究結果を通して、これまで学習者の言語習得を感覚的に把握してきた段階から、タグ付与学習者コーパスの構築、分析を通して学習者の語彙及び文型の習得変化過程について詳細に把握し実証研究ができたことは意義深いと考える。この研究結果を活用して新しい視点での教材も作成しており、今後はタグ付与学習者コーパスを教育的に利用し日々の授業実践を積み重ねていく。
病的骨破壊におけるシアル酸受容体シグレックを介した破骨細胞活性化制御機構の解明

シアル酸認識免疫グロブリン様受容体(シグレック)15遺伝子欠損マウスは,骨吸収能低下により軽度の大理石病を呈した.シグレック15欠損マウスでは破骨細胞は形成されるものの,形態が異常でほとんどが小さな単核の細胞であったことから分化や細胞融合過程が阻害されていると考えられた.破骨細胞分化において,免疫受容体であるシグレック15はアダプター蛋白であるDAP12を介してRANKL刺激下流シグナルを調節することを明らかにした.シアル酸認識免疫グロブリン様受容体(シグレック)15遺伝子欠損マウスは,骨吸収能低下により軽度の大理石病を呈した.シグレック15欠損マウスでは破骨細胞は形成されるものの,形態が異常でほとんどが小さな単核の細胞であったことから分化や細胞融合過程が阻害されていると考えられた.破骨細胞分化において,免疫受容体であるシグレック15はアダプター蛋白であるDAP12を介してRANKL刺激下流シグナルを調節することを明らかにした.本研究の目的は,シアル酸認識免疫グロブリン様受容体(シグレック)を介した破骨細胞の分化・活性化メカニズムと,その生体内における機能や病的骨破壊における役割の解明を目指すものである.研究初年度である本年度は,申請者らが作出に成功したシグレック15欠損マウスの表現型について調査した.シグレック15欠損マウスは,野生型マウスと比較して,外見上の明らかな異常はなく,成長発達過程も正常であった.しかし,マイクロCTを用いて骨量や骨微細構造を観察したところ,シグレック15欠損マウスでは骨量の増加と骨微細構造の変化があることが明らかとなった.組織標本を用いて骨形態計測を行った結果,この骨量増加の原因は,破骨細胞機能の障害であると考えられた.次にシグレック15と破骨細胞分化,活性化との関連を検討するために,in vitroにおける破骨細胞培養実験を行った.その結果,シグレック15欠損マウス由来の骨髄マクロファージは,成熟多核破骨細胞への最終分化が阻害されることがわかった。レトロウイルスを用いてシグレック15遺伝子を再導入すると,成熟多核破骨細胞形成能が回復したことから,シグレック15は破骨細胞分化において重要な役割を担っていることが明らかにした.炎症による破骨細胞誘導とシグレック15の関連を明らかにするために,炎症誘発物質であるリボ多糖(LPS)をマウス頭蓋皮下に投与し,骨破壊の程度を比較した.シグレック15欠損マウスにおいても破骨細胞は誘導されたが,骨破壊の程度が軽い傾向があり,病的骨破壊にも関与する可能性が示唆された.本研究では、シアル酸受容体ファミリー蛋白のひとつであるSiglec-15がDAP12と会合する免疫受容体として機能し、破骨細胞の分化及び細胞骨格形成に関与することを明らかにした.Siglec-15-/-マウスの成長,発育は野生型マウス(WT)と同等であったが、DAP12欠損マウスと類似した軽度の大理石骨病様の表現型を呈した.Siglec-15欠損マウスでは破骨細胞の分化あるいは機能不全が示唆されたが,骨組織中にはTRAP陽性の破骨細胞が多数認められた。しかし、詳細に観察するとSiglec-15-/-マウスのTRAP陽性細胞は単核のものが多く、多核化した破骨細胞もWTと比較して小さな形態を呈していた。WT骨髄マクロファージ(BMM)をM-CSFとRANKL存在下に培養し、Siglec-15の発現を確認すると、Siglec-15はRANKL刺激後3日、すなわち破骨細胞への最終分化段階で強く発現した.Siglec-15-/-マウス由来のBMMは、M-CSFとRANKL存在下で培養しても多核細胞を殆ど形成せず、わずかに形成された多核破骨細胞においてもActin ringを形成することができなかった。レトロウイルスベクターを用いて、Siglec-15を強制発現させると多核破骨細胞の形成能が回復したが、DAP12と会合できないようにしたSiglec-15変異蛋白を強制発現させても多核破骨細胞の形成能は回復しなかったことから、Siglec-15はDAP12を介して破骨細胞の分化を調節していると考えられたことが示された。LPSによる炎症性骨破壊モデルではSiglec-15-/-マウスでも多数の破骨細胞が誘導され,骨吸収に大きな差は認められなかったことから,炎症による破骨細胞誘導においてはSiglec-15の代償経路が存在すると考えられた.初年度に計画したシグレック15欠損マウスの骨表現形の解析,病的骨破壊モデルの検討,およびin vitro破骨細胞分化における機能解析は予定どおり進行している.24年度が最終年度であるため、記入しない。当初予定していた中和抗体を用いた治療研究は,抗体の機能に問題があるため,シアル酸をターゲットとした別の治療法開発を検討する予定である.ヒトにおけるシグレック15の発現,役割の解析は予定どおり行う.リウマチ患者の滑膜,骨組織標本を用いた組織学的観察や血液,滑膜組織由来細胞を用いた分化実験を行う予定である.内因性リガンドの同定を目指した研究も当初の予定どおり進める予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
３．１１以降の大気中の希ガス同位体比の変遷についての観測と測定と検証

地球大気の希ガス組成は、同位体組成および存在度ともに、全地球史を通じて、大規模な火成活動や宇宙天体の衝突を除けば、大きな変化がみられないとされてきた。このため、環境希ガスとして存在する放射性希ガスは、原子炉での核反応の証拠として観測されている。超巨大地震である東北地方太平洋沖地震直後は余震として著しい地震活動の激化がみられたため、断層運動に伴う希ガス放出によっても、大気の希ガス同位体組成に変動がみられることが予想された。国内各地で大気を採取し、平成23年の東北地方太平洋沖地震後から同年の台風シーズンまで、以前の大気試料と比較したところ、大気の標準同位体組成とは異なる希ガス同位体比が得られた。環境希ガスとして存在する放射性希ガスは、核実験の証拠として、第二次世界大戦以降、各地で継続して観測され続けている。日本でも環境放射能の一つとして、放射性希ガス濃度が観測されている。大気中に含まれる希ガスが非常に少ないため、ガスを濃集しての放射線強度を測定する必要があり、すぐに結果が出にくいため、放射性希ガスの測定はガンマ線測定以外では行われていない。一方、安定な希ガス同位体への核反応起源同位体の付加も考えられるため、模擬断層実験から得られた脱ガスの量の試算値により、地震そのものによる大気への希ガス放出の影響とともに考慮が必要であり、より正確な同位体比の測定も検証に必要である。そこで、東北地方太平洋沖地震後に、日本全国各地で採取した大気試料と、2007年以前の大気試料とを比較したところ、東北地方太平洋沖地震後に希ガス同位体比が、大気の同位体と顕著に異なっていた。これまでは環境希ガスとして地球大気中に極微量存在していた、放射性希ガスが広範囲かつ大幅に増加しただけでなく、核分裂起源の娘元素としての安定同位体比にも変化があらわれた。また、アルゴンにも変化が見られたが、核分裂起源の同位体比からだけでは説明できない同位体比を示した。地球の大気中の希ガスは、全地球史を通じて火成活動を主な供給源とし、そこからの脱ガスにより総量と同位体組成が定まってきたと考えられてきたが、現在の予察的データからは余震や地殻変動による地殻からの脱ガスが示唆される。かつてない頻度で推移している余震活動と比較しつつ、今後の希ガス同位体比変化を追跡することで、大気の希ガス同位体比変動に対する地震活動の寄与が窺われる結果となった。今回日本質量分析学会で口頭発表を行い、核分裂起源の同位体比に関し天然原子炉の同位体比と矛盾のない値を示し、余震や地殻変動による希ガス同位体比の変化も同時に観測された件についてもふれた。日本でも環境放射能の一つとして、放射性希ガス濃度は観測されている。希ガスが大気中に含まれるガスとして非常に少なく、またガスを濃集して放射線強度を測定することが困難なため、すぐに結果が出にくいことから、放射性のガス成分としての測定はガンマ線測定以外では盛んには行われていないのが現状である。一方、安定な希ガス同位体への放射壊変による付加も考えられるため、模擬断層実験から得られた脱ガスの量の試算値により、地震そのものによる大気への希ガス放出の影響とともに考慮が必要である。そこで、東北地方太平洋沖地震後に、日本全国各地で採取した大気試料と、以前の大気試料とを比較したところ、東北地方太平洋沖地震後に希ガス同位体比が、大気の初生同位体と顕著に異なっていた。これまでは環境希ガスとして地球大気中に極微量存在していた、放射性クリプトン(Kr)・キセノン(Xe)が広範囲かつ大幅に増加しただけでなく、核破砕起源の娘元素としての安定同位体比にも変化があらわれた。また、アルゴン(Ar)にも変化が見られたが、核破砕起源の同位体比からだけでは説明できない、同位体比を示した。地球の大気中の希ガスは、全地球史を通じて火成活動を主な供給源とし、そこからの脱ガスにより総量と同位体組成が定まってきたと考えられてきたが、現在の予察的データからは地震による地殻からの脱ガスが示唆される。今回国際質量分析学会でトピック講演の機会を得たので、核破砕起源の同位体比に関し、天然原子炉の同位体比と矛盾のない値となった点について学会発表を行った。

地球の大気中に存在する希ガス組成は、全地球史を通じて、地球が誕生し太陽活動が現在のステージに入って以降の二次大気として定まって以降、大規模な火山活動や宇宙からの天体飛来(隕石衝突等)などを除けば、同位体比として大きな変動は、ほとんど観測されていない。大気中に含まれる希ガスは、大気成分中では非常に少ないため、ガスを超高真空ラインに導入しての測定の必要があり、真空の維持と測定とに時間を要する。一方、環境希ガスとして存在する放射性希ガスは、核実験の証拠として、第二次世界大戦以降、各地で、継続して観測され続けており、日本でも環境放射能の指標の一つとして、放射性希ガス濃度が観測されているが、大気中の希ガス濃度は非常に少ないため、放射線強度として測定するには、大気から分離濃集の必要があったが、真空ラインに導入して希ガス同位体測定を行うことにより、少ない量の採気で測定が可能となった。また、先行研究により模擬断層実験の脱ガス現状から得られた、希ガス量の試算値により、地震や断層運動による希ガスの大気中への放出が懸念されたため、それらの影響評価についても、真空ライン中での高精度な希ガス同位体測定が、検証のために必要となったため、高精度測定を行ってきた。3.11の東北地方太平洋沖地震以降は、環境中に含まれる放射性希ガスの一時的増加や、断層運動による大気中の希ガスの一時的増加などが、高精度な希ガス測定により可能となり、2011年の台風次期までは、キセノン同位体比から、核分裂起源の娘元素の増加としての希ガス同位体比が得られた。また、余震や地殻変動などによる、希ガス同位体比の変動は、2011-2012年にかけて、通常の大気のアルゴン同位体比より、高い傾向を示したため、2014年の地球惑星関連学会連合大会にて発表を行い、時間変化などの新たな知見も含めて、現在それらを公表論文として準備中である。同位体地球科学・地球年代学試料ガスのサンプリングは計画的に達成されているが、採取したガス試料の測定には非常に時間がかかるため、遅れが生じていることによる。規模こそ小さくなったが当初の見込みより長く続く余震・不慮の停電などの影響で質量分析計の軽微な損傷・故障が生じたための質量分析計のメンテナンス、海外の共同研究者との別の研究の打ち合わせなどのため、十分には測定時間が確保できなかったためである。一方、現在までに得られた観察事実の概要について、日本質量分析学会同位体比部会で口頭発表を行った。環境希ガスとして存在する放射性希ガスは、核実験の証拠として、第二次世界大戦以降、各地で濃縮状態で継続して観測され続けている。日本でも環境放射能のひとつである放射性希ガス濃度は、3.11の震災と津波による変動を確認している。原子炉からの放射性希ガスは拡散が進み、半減期も大幅に過ぎたことにより検出量は大幅に下がっているが、却って壊変後の娘元素の安定同位体比への影響は大きく、未だ、3.11以前の大気の同位体比とは各地で採取の大気中希ガスでは同位体比が広く知られてきた値と異なっている。一方、3.11以降の余震も3年を経て減ってきており、定点観測では、Ar同位体比が地球大気の同位体比異常の状態から、初生大気同位体比に近づき、地質未知試料の測定へも対応できる状況へ推移してきた。このため、初生希ガス同位体比が大気に近い、若い火山岩の年代測定への影響評価を含め、地震起源の希ガスの試算結果を2014年の地球惑星連合大会で発表を行った。このように、分析はやや遅れがちであるものの、重要な知見を得ることができており、今回の学会発表で、環境大気中の希ガス分析に新たに同位体分析とミキシングの概念が、モニタリングの新たな意識改革の礎となると期待している。
吸着堆積法による高品質有機半導体高分子薄膜の開発

【高品質なポリチオフェン系高分子結晶構造体薄膜の吸着条件の最適化】ポリ(3-アルキルチオフェン)(P3HT)について、ガラス基板上への吸着堆積法による薄膜化において、トルエン、p-キシレン等のいずれの溶媒を用いた場合でも同濃度・同温度・同時間での、飽和吸着量は同程度であることを確認した。吸着量に関しては溶媒種よりも高分子構造と基板表面との相互作用によると推察される。トルエンを基本溶媒として、分散液の濃度、吸着時間をパラメータに、形成膜の光吸収分光測定や原子間力顕微鏡による形状観察などにより評価し、最適な吸着条件の探索を行った。光吸収分光測定による吸着量の評価では、分散液の濃度に対する依存性はほとんど観測されず、吸着時間が主なパラメータであることを明らかにした。一方で、分散液の濃度は吸着膜の表面形状に大きく影響し高濃度分散液では粗い表面形状を示すことが分かった。また高移動度を示すポリチオフェン誘導体であるpBTTT-C14について懸濁液及び吸着薄膜の形成を行った。pBTTT-C14は難溶性でありトルエンに対して0.1mg/mlの低濃度であっても高温時は溶液であり、室温では懸濁液となった。pBTTT-C14では吸着基板の表面修飾において長鎖アルキル表面において均質な薄膜が得られることを確認した。これは高分子側鎖と表面分子との相互作用が吸着パラメータであることを示唆している。P3HT,pBTTT-C14それぞれの吸着薄膜を用いたFETを作製したところ、一般的なスピンコート膜に比べ超薄膜である吸着薄膜を用いても遜色ない性能を示すFETの作製に成功した。これらの結果より、吸着堆積法を用いることで、有機半導体材料の溶解性の不必要さと材料損失の低減を実現する、新たな薄膜作成手法を確立した。P3HTの吸着パラメータについて、吸着時間が主パラメータであること、また、分散液濃度が表面形状に影響を及ぼすことを明らかにした。またP3HTに加えて、pBTTT-C14についても吸着堆積法により超薄膜を形成できることを確認した。pBTTT-C14は難溶性であり、印刷プロセスを適用した場合、高温での溶液処理が必須であるが、本研究の吸着堆積法のより室温での薄膜の作製が可能となった。pBTTT-C14については分散懸濁液の調整条件を詳細に調査する必要があり、今後検討する予定である。P3HT,pBTTT-C14の吸着薄膜を用いたFETでは、いずれも良好な特性を観察できた。今後、吸着堆積薄膜の高品質化を後熱処理により実施する予定である。pBTTT-C14についてはP3HTほどの懸濁液調整条件の最適化を行えておらず、条件の最適化についても今後実施予定である。吸着堆積法は液中での固液界面における吸着現象により薄膜を得る。吸着薄膜は基本的に分散液中のナノ構造体の形状を反映しているが、後熱処理などにより高品質化できると考えられる。【吸着薄膜の高品質・高性能化】単純な吸着薄膜のみならず、後熱処理等のポストプロセスによる吸着薄膜の高品質化を行う。吸着した結晶構造体間の結合性改質や、液相では得られない新たな結晶構造体への相転移などの、吸着薄膜膜の高品質化の指針を探求する。予備的な実験ではpBTTT-C14については熱処理によりFET性能が向上することを確認している。そこで、今後はpBTTT-C14の吸着堆積膜に対して後熱処理を施し、分光測定・表面形状観察及びFET特性評価から、ナノ構造体吸着堆積薄膜の高品質化を試みる。【液相での高分子結晶構造体の形成制御及び形成過程の解析】ポリ(3-アルキルチオフェン)(P3HT)について、良溶媒であるクロロホルム、トルエン、p-キシレンを用いて、それぞれ重量濃度1、3、5mg/mlの溶液を調整し、加熱により完全溶解させた後、一定温度で静置することでナノ結晶構造体を得た。最も溶解度の高いクロロホルムでは5mg/mlの高濃度であっても、20°Cでのナノ結晶構造体の形成は1週間以上の長期間を有するが、最も溶解度の低いp-キシレンでは1mg/mlの低濃度溶液であっても1時間ほどでナノ結晶構造体の形成及び溶液のゲル化を観察した。トルエンの場合は、1mg/mlの低濃度では3日程度でナノ結晶構造体の形成とゲル化を観察した。また貧溶媒であるシクロヘキサンを用い、重量濃度0.01mg/mlの溶液を同様に調整したところ、室温への冷却過程においてナノ結晶構造体の形成を観察した。また1mg/mlトルエンの場合において、50°Cでのナノ結晶構造体の形成は観測されず、液中でのナノ結晶構造体の形成は温度により制御可能であることが明らかとなった。原子間力顕微鏡による表面観察において、良溶媒中で形成されたP3HTナノ結晶構造体はナノフィブリル状をしているのに対して、貧溶媒ではナノ粒子状であることを確認した。ナノ結晶構造体の形成速度及び形状は、選択した溶媒の溶解度に強く依存していることが明らかとなった。さらに光吸収分光法による解析では、貧溶媒であるシクロヘキサンを用いた場合において、光吸収スペクトルのブロードニングを観測し、急速なナノ結晶構造体の形成は、P3HT固体のエネルギー状態を不均一にしていることが示唆された。これらの結果より高品質なP3HTナノ結晶構造体の形成が実現できた。

液相での高分子ナノ結晶構造体の形成制御について、P3HTと良溶媒の組み合わせではナノフィブリル状であり、貧溶媒を用いた場合はナノ粒子状であることを今年度導入した原子間力顕微鏡により観察した。また液相での高分子ナノ結晶構造体の形成条件について、1溶媒種、2溶液濃度、3形成温度の3つパラメータを設定していたが、50°C以上の形成温度ではP3HTが液相で凝集しないことを明らかにした。これは温度調整によりナノ結晶構造体の形成の促進及び抑止を制御できることを示唆しており、ナノ結晶構造体形成の精密制御が期待できる結果を示している。光吸収分光法では貧溶媒を用いた場合、良溶媒と比較して明確な吸収スペクトルのブロードニングを示しており、良溶媒中によるP3HTナノ結晶構造体の形成で均質なエネルギー状態を実現している。X線回折法による結晶性の評価については、学内のX線装置の故障により未実施ではあるが、修理され次第測定予定である。【高品質なポリチオフェン系高分子結晶構造体薄膜の吸着条件の最適化】ポリ(3-アルキルチオフェン)(P3HT)について、ガラス基板上への吸着堆積法による薄膜化において、トルエン、p-キシレン等のいずれの溶媒を用いた場合でも同濃度・同温度・同時間での、飽和吸着量は同程度であることを確認した。吸着量に関しては溶媒種よりも高分子構造と基板表面との相互作用によると推察される。トルエンを基本溶媒として、分散液の濃度、吸着時間をパラメータに、形成膜の光吸収分光測定や原子間力顕微鏡による形状観察などにより評価し、最適な吸着条件の探索を行った。光吸収分光測定による吸着量の評価では、分散液の濃度に対する依存性はほとんど観測されず、吸着時間が主なパラメータであることを明らかにした。一方で、分散液の濃度は吸着膜の表面形状に大きく影響し高濃度分散液では粗い表面形状を示すことが分かった。また高移動度を示すポリチオフェン誘導体であるpBTTT-C14について懸濁液及び吸着薄膜の形成を行った。pBTTT-C14は難溶性でありトルエンに対して0.1mg/mlの低濃度であっても高温時は溶液であり、室温では懸濁液となった。pBTTT-C14では吸着基板の表面修飾において長鎖アルキル表面において均質な薄膜が得られることを確認した。これは高分子側鎖と表面分子との相互作用が吸着パラメータであることを示唆している。P3HT,pBTTT-C14それぞれの吸着薄膜を用いたFETを作製したところ、一般的なスピンコート膜に比べ超薄膜である吸着薄膜を用いても遜色ない性能を示すFETの作製に成功した。これらの結果より、吸着堆積法を用いることで、有機半導体材料の溶解性の不必要さと材料損失の低減を実現する、新たな薄膜作成手法を確立した。P3HTの吸着パラメータについて、吸着時間が主パラメータであること、また、分散液濃度が表面形状に影響を及ぼすことを明らかにした。またP3HTに加えて、pBTTT-C14についても吸着堆積法により超薄膜を形成できることを確認した。pBTTT-C14は難溶性であり、印刷プロセスを適用した場合、高温での溶液処理が必須であるが、本研究の吸着堆積法のより室温での薄膜の作製が可能となった。pBTTT-C14については分散懸濁液の調整条件を詳細に調査する必要があり、今後検討する予定である。P3HT,pBTTT-C14の吸着薄膜を用いたFETでは、いずれも良好な特性を観察できた。
ガバナンス責任に関する研究-カナダのNPMとNPOを題材に

「ガバナンス時代における公的責任」の解明を目的とした本研究では、大きく三つのテーマに取り組み、下記の知見を得た。第一に、カナダ行革について。彼国には、初期NPMのような単純な「官から民へ」という動向は見られない。政府の責任をなお重視し、公務員の近代化、政策能力開発、省庁間連携の強化、アカウンタビリティの再構築等に力を入れている。また、政府・省庁内での「分権」が志向されている点もカナダ行革の特徴と言える。第二に、カナダの政府・市民セクター間関係について。本研究では、「水平的(horizontal)」ガバナンス構築を目指す主要政策として「Voluntary Sector Initiative」に着目した。その特徴は、(1)セクター間の関係良化、NPOの能力(資金、組織体制、アドボカシー等)強化、市民活動推進等テーマが極めて包括的であること、(2)広範なNPO等が各種委員会に参加するなどプロセス自体が「協働」で進められていること等にある。他方、政府がアジェンダ決定権を手放したがらないこと、取り組み内容のプライオリティにセクター間で認識のずれが見られること等が問題として指摘できる。第三に、公的責任の理論的考察について。収穫は大きく二点。(1)「ボランタリーの失敗」論が示唆する通り、行政にはなお、いわば「(市民セクターの)補完」責任が残されている。だがこれは、旧来の行政責任論では手に負えない。ガバナンス時代にあっては、まず、市民セクターへの支援をもアカウンタビリティに含むべきである。また、NPO等の台頭による統制(期待)の多元化は「行政責任のディレンマ」を深刻化させ、それへの対応策としてレスポンシビリティ概念の再構築が求められる。(2)小職が「協働幻想」とよぶものである。この中身は多岐にわたるが、あえて一点のみあげれば、いわば「非協働」の視点からガバナンス論を再考する必要性を痛感するにいたった。本年度は大きく三つのテーマにつき調査研究を実施した。まず、「カナダ行革」については、各種イニシアティブの分析を通じて、(特に初期イギリス型)NPMとの「距離」を確認した。端的に言えば、彼国では、いわゆる「政府の撤退」という観念はほとんど見られず、ガバナンスに果たす政府の能動的役割が強く認識されている。また、行政内部においても、柔軟なマネジメント環境の整備という点で「分権」が志向されているものの、組織的な「分離」(エージェンシー等)には慎重である。加えて、各種改革ツールの活用にあたっては、「効率性」重視の潮流とは一線を画し「学習」に重きを置いている。次に、「市民セクター」については、特に2000年以降カナダ政府が力を入れている「VSI(Voluntary Sector Initiative)」の動向をフォローした。このイニシアティブの主な成果としては、例えば、政府・市民セクター間関係の基本原則を定めた「協定(Accord)」の策定、より具体的な指針や模範的な実例等を記した二つの「規約(Code)」(「資金」および「政策対話」)の公表などが挙げられる。これらの試みは、市民セクター側からも比較的高い評価を受けているようである。最後に、「ガバナンス責任」に関する理論研究の一環として、わが国における実践動向も睨みつつ「協働」及び関連諸概念について考察した。その結果、通説的な立場とは異なる見解を持つにいたった。例えば、いわば「啓蒙的市民像」が政策論的有効性に欠けること、混同されがちな「協働」と「参加」は明確に峻別されるべきこと、原理論的にみれば市民セクターが行政の「補完」的立場にあるのではなく逆であること等である。なお、かかる知見は、島根県議会および県知事に「陳情」した「島根県地域いきいき活動促進条例」(本文、逐条解説、資料等を含めてA4紙約90頁)に結実せしめている。収穫は大きく二点。

(2)小職が「協働幻想」とよぶものである。この中身は多岐にわたるが、あえて一点のみあげれば、いわば「非協働」の視点からガバナンス論を再考する必要性を痛感するにいたった。
二次元近赤外-赤外相関分光法によるタンパク質の水和及び変性過程の研究

(1)二次元赤外相関分光法によるタンパク質の水和及び変性過程の研究β-ラクトグロブリン(βLG)の0,0.5,1.0,...5.0%水溶液を用意し、その赤外全反射吸収スペクトルを測定した。さらにそれらのスペクトルをもとに二次元相関スペクトルの計算を行った。この結果、赤外二次元相関スペクトルの解析から二つの重要な知見が得られた。i)濃度変化によってもタンパク質の二次構造はわずかながらに変化する。ii)βLGの全反射吸収プリズムへの吸着にともなう構造変化も起こるが、これによるスペクトル変化は、濃度によるスペクトル変化に比べはるかに小さい。二次元相関赤外分光法を用いてヒト血清アルブミンのpHに依存する二次元構造変化について調べた。その結果、pH5.0-4.4のN型でも、COO^-基のprotonationが起こり、いろいろな強さの水素結合をもつCOOH基が形成されることが明らかになった。pH4.6-3.8のN→F転移では、水素結合をしていないCOOH基の存在が明らかになった。このCOOH基はN→F転移の間にドメインIIIがほどけ拡大したために生じたものと考えられる。(2)二次元近赤外相関分光法によるタンパク質の水和及び変性過程の研究ヒト血清アルブミン(HSA)の1.0,2.0,3.0,4.0,5.0wt%水溶液を用意し、その近赤外スペクトルを測定した。この二次元相関近赤外スペクトルの解析から次のような知見が得られた。i)HASの二次構造は60°C付近で突然変化する。ii)タンパク質の水和もやはり60°C付近で大きく変化する。おそらく水和の変化と二次構造変化は平行して起こる。i)、ii)の解析には二次元相関近赤外スペクトルのスライススペクトルの利用がきわめて有効であることがわかった。(3)二次元近赤外-赤外相聞分光法によるタンパク質の水和及び変性過程の研究二次元相関近赤外-赤外分光法をもちいて酸変性における卵白アルブミン水溶液のモルテングロビュール状態について研究した。近赤外スペクトルにおける水の結合音領域(7300-6700cm^<-1>)と赤外スペクトルにおけるアミドI領域(1700-1600cm^<-1>)を比較し、水和と二次元構造変化との関係を議論した。β-ラクトグロブリン(BLG)の0,0.5,1.0,...5.0%水溶液を用意し、その赤外、近赤外スペクトルを測定した。ii)BLGの全反射吸収プリズムへの吸着にともなう構造変化も起こるが、これによるスペクトル変化は、濃度によるスペクトル変化に比べはるかに小さい。

近赤外二次元相関スペクトルの結果は現在解析を進めているが、近赤外域における水の吸収バンドを差し引く新しい方法を見い出した。ヒト血精アルブミン(HSA)の1.0,2.0,3.0,4.0,5.0wt%水溶液を用意し,その近赤外スペクトルを測定した。さらにそれらのスペクトルとともに二次元相関スペクトルの計算を行った。この二次元相関近赤外スペクトルの解析から次のような知見が得られた。i)HSAの二次構造は60°C付近で突然変化する。ii)タンパク質の水和もやはり60°C付近で大きく変化する.おそらく水和の変化と二次構造変化は平行して起こる。i)ii)の解析には二次元相関近赤外スペクトルのスライススペクトルの利用がきわめて有効であることがわかった。さらに二次元相関近赤外分光法による酸変性における卵白アルブミン水溶液のモルテングロビュール状態についても調べ,pH2.8以下ではアミド基の水素結合状態の変化と水和の変化が独立して起こることを明らかにした。1)二次元相関赤外分光法を用いてヒト血清アルブミンのpHに依存する二次構造変化について調べた。その結果、pH5.0-4.4のN型でも、COO^-基のprotonationが起こり、いろいろな強さの水素結合をもつCOOH基が形成されることが明らかになった。pH4.6-3.8のN→F転移では、水素結合をしていないCOOH基の存在が明らかになった。このCOOH基は、N→F転移の間にドメインIIIがほどけ拡大したために生じたものと考えられる。2)ヒト血清アルブミンを重水に溶かした後時間の関数として赤外スペクトルが測定された。この一連の赤外スペクトルが二次元相関分光法と主成分分析を用いて解析され、アルブミンの二次構造と水素一重水素交換のメカニズムが研究された。
植生帯を有する開水路エコフローにおけるガス交換・乱流輸送プロセスの解明

河川流のような開水路乱流における水面を介するガス交換にフォーカスし,滑面と剛体植生粗度の二つの底面境界を用意し,室内実験水路にて乱流計測および溶存酸素の計測を行った.特に同じ流量および水深の場合,滑面よりも植生流れの方が大規模な混合渦の生成によって界面流速発散強度が増加するためガス輸送が促進され,さらにガス輸送速度と植生密度には重要な関係が存在することが示された.ガス輸送速度は界面流速発散値に大きく依存することが確認できたが,界面流速発散モデル(SDモデル)では水深の影響を考慮できないため開水路流れのガス輸送をモデル化するには不十分である.そこでSDモデルにガス輸送現象の支配因子と考えられる界面乱れエネルギーと水深スケールを組み込み,滑面流れと剛体の水没植生流れの双方にも適用できる一般性の高い修正SDモデルを開発した.植生開水路流れの乱流構造や物質輸送については,計測手法や計算技術の発展とともにその解明が進んでいるが,一方で自由水面における乱流輸送プロセスやガス交換特性の解明にはほとんど手がつけられていない状態である.河川における溶存酸素や炭酸ガスの分布特性は水域植生群の生育に大きく関わるとともに大気ガス循環とも密接するから,この解明は水域生態系の維持問題からグローバルな温暖化素過程まで幅広い環境トピックスにおいて急務である.そこで本研究では室内乱流実験によって,植生エコフローにおけるせん断組織渦が自由水面乱流を誘起するメカニズムや水空気およびキャノピーの二重界面におけるガス交換輸送プロセスを詳細に解明する.最終的に植生粗度効果を考慮した界面ガス交換速度の新しい物理モデルを提案する.なお、具体的な成果は次のとおりである。1)水平面PIV計測によって界面流速発散値の瞬間値を得た.瞬間構造の中には正負のパターンが時間とともに流下する様子が観察され,ボイル現象と類似の特性が確認できた.2)滑面流れでは界面流速発散値は水深の影響はほとんどないが,水面の主流速には大きく依存することがわかった.また植生流れでは植生先端のレイノルズ応力値に対応して発散強度が増減することが明らかになった.このことは植生せん断層で形成される大規模渦が水面の乱れに大きな影響を与えることを意味する.3)従来のSDモデルでは比例定数が水深依存することがわかった.そこで水深効果を導入した修正SDモデルを開発した.速度スケールには水面流速と水面乱れエネルギーを与えたが,両者ともに比例定数は水深や流速への依存性はみられず有用なモデルであることが示された.河川流のような開水路乱流における水面を介するガス交換にフォーカスし,滑面と剛体植生粗度の二つの底面境界を用意し,室内実験水路にて乱流計測および溶存酸素の計測を行った.特に同じ流量および水深の場合,滑面よりも植生流れの方が大規模な混合渦の生成によって界面流速発散強度が増加するためガス輸送が促進され,さらにガス輸送速度と植生密度には重要な関係が存在することが示された.ガス輸送速度は界面流速発散値に大きく依存することが確認できたが,界面流速発散モデル(SDモデル)では水深の影響を考慮できないため開水路流れのガス輸送をモデル化するには不十分である.そこでSDモデルにガス輸送現象の支配因子と考えられる界面乱れエネルギーと水深スケールを組み込み,滑面流れと剛体の水没植生流れの双方にも適用できる一般性の高い修正SDモデルを開発した.植生生態は酸素,二酸化炭素,窒素などの溶存ガス物質と密接な関わりをもっており,これらのガスは自由水面を通じて常時大気と交換されている.このような背景から植生開水路流れのガス輸送特性の解明は河川環境の最適管理や水域環境の保全などの実務においても重要なテーマだと確信した.さらに植生開水路研究で培った乱流計測技術を用いれば,誰もトライしていない,「植生開水路エコフローにおける組織乱流構造と水・空気界面におけるガス交換輸送への寄与特性」の実験的解明ができないかと思いついた.そもそもこのテーマに関する研究の遅れの原因としては,組織乱流渦の研究が自由水面の影響を考慮しない壁面境界層や乱流混合層を中心に発展してきたことが挙げられる.すなわち自由水面のガス交換現象と植生乱流の組織構造については別々に発展しており,2つをジョイントする研究はほとんど皆無である.そこで本研究ではこの状況をブレークスルーするために,申請者のこれまでの経験と実績に基づいて,植生開水路流れの組織乱流渦の生成・発達メカニズム,それらの自由水面領域での挙動特性および界面ガス交換/溶存ガス輸送に与える影響をターゲットとし,これらを高精度計測システムを駆使して実験的に解明した。植生乱流およびガス交換に関するそれぞれの論文を水工学論文集に掲載した。学会でも口頭発表を行い、有意義な意見交換ができた。そこで、種々の問題点が整理できて次段階への礎を築けたと断言できる。また植生乱流におけるガス交換実験(この解明が本プロジェクトの主目的である)についても予定通り行い、植生によって誘引される乱れがガス交換を促進するという極めて興味深い知見を得た。土木学会論文集および国際論文集に投稿するために、この成果を整理中である。したがって、予定どおり研究は実行されていると判断できる。今後は下記のトピックスに注目して研究を推進する。(キャノピーせん断渦によるガス濃度の乱流輸送ダイナミクスの解明)境界層と異なる混合層型の大規模せん断渦が自由水面の乱流構造に及ぼす影響を調べる.特に水面とキャノピーの二重界面のガス交換特性に注目する.

さらに植生密度や配置を系統的に変化させて,これらによる界面ガス交換速度への影響を検討するとともに組織乱流渦による輸送機構の物理モデルを提案する.(ガス濃度輸送プロセスへの藻波運動および乱れ成分の寄与特性の解明)実際の植生は揺動し周期的な藻波運動が観察される.そのような場合,流速場と同様にガス濃度輸送も藻波運動の位相に大きく依存するものと思われる.位相解析を濃度変動データにも適用して,流速の位相変動特性との比較を行う.これによって剛体植生とのガス輸送特性の差異に関する理解が深まると考えている.これらの一連の研究により,植生開水路エコフローにおける組織乱流渦と炭酸ガスの輸送プロセスが明らかにされ,この時間的な発達変化をアニメーションできるから,瞬間的なバースティングによるガスの移流拡散輸送メカニズムを解く鍵が得られるものと期待される.また植生パラメータを考慮した河川植生水域におけるガス交換式も提案できる.これらの成果が得られれば,実河川における植生管理の在り方の方向性を整理する足がかりとなり,水理水工学へ大きく貢献できるものと考えている.本研究で新規開発するPIV・LIFシステムでは通常の可視化計測装置と比べて,高解像度で高い濃度階調をもつ撮影装置が必要である.そこで他のハードウェアとの同期特性や今後の拡張性も考慮して同期制御可能な10ビット高速度・高感度カメラを設備備品として計上申請する.さらに特注のフィルタ回転装置によってPIVとLIF撮影の切り替えを自動で行う.この装置は上田メカニック研究所に特注予定であるが,これも合わせて設備備品として申請する.
血液希釈、低血圧麻酔併用時の臓器組織血流の測定に関する研究

雑種成犬を用いHt2022%の血液希釈(20ml/kg脱血および30ml/kgサリンヘス注入)とニトロプルシド(SNP)によるMAP70mmHgの低血圧麻酔を90分間行い循環動態、冠、心筋血流を測定した。冠血流は電磁血流計を心筋は水素リリアランス法にて測定した。その結果(1)S〓O_2、P〓O_2に有意な変化はみられなかった。(2)心係数は低血圧中有意に増加した。(3)心拍数は変動しなかった。(4)冠血流は低血圧中有意に増加した。(5)心筋血流は浅層、深層とも等しく増加した。(6)SNPによる思われるシアン中毒の徴候はみられなかった。以上のことより本法は心筋組織への血流を増加を増加させるため酸素供給は保たれるものと思われ、比較的安全な方法であり臨床面への応用が期待できるものと思われた。雑種成犬を用いサリンヘスによる脱血量と等量の血液希釈,とニトログリセリンによる低血圧麻酔併用時の循環動態,冠動脈血流,心筋血流の測定を行った。血液希釈は当初脱血量(20ml/g)の1.5倍で行ったが,希釈後血圧の上昇及び心拍出量の増加がみられ,目的とする血圧までの低下に時間ないしニトログリセリン使用量の増大がみられたため変更し脱血量と等量とした。サリンヘスの希釈後,平均動脈圧,心拍出量は希釈前と有意な変化はみられず,心拍数は減少した。冠動脈血流,心筋血流は不変ないし増加傾向を示すものとがみられた。TNGの投与により希釈前値の70%の低血圧麻酔を90分間にわたって行った。その結果心拍出量低血圧60分までは有意な変化を示さず,低血圧90分では減少傾向を示した。心筋血流は〓〓血流は低血圧中有意な変化を示さず,深〓では低血圧90分で減少傾向を示した。肺内水分量水分量低血圧90分を通じ,不変ないし,上昇傾向が認められた。血液ガスではTNGの投与と共にPao_2の有意な低下がみられた。肺循環系では希釈後のPA,PcwP,CVPは希釈前値を保ったがTNGの投与と共に減少した。現在までの結果では等量脱血による血液希釈併用ニトログリセリン低血圧麻酔は約60分までは心筋血流を維持するため安全に行なうことができるものと推索された。それ故現在では低血圧加分時に代用血流剤の追加投与行い,その後の循環動態の変化を研究中である。追加投与量を初回量の1/2にするか,1/3にするかは現在まで結論が出ていない。なお初期にはPGE_1を用いて同様の実験を行ったが,雑種成犬ではPGE_1の投与量が人間の510倍を必要とするため経済的理由により一時中止し,ニトログリセリンに変更した。今後はCa拮抗剤であるペルシピン・シルテイアゼパムを用いて同様の実験を行う予定である。体重1320Kgの雑種成犬を対象とした。ペントパルビタール30mg/Kgで麻酔導入後気管内挿管し,パンクロニウムの投与により不動化したのち,終末呼気炭酸ガス濃度がおよそ30mmHgになるように調節呼吸をおこなった。麻酔は酸素,イソフルラン(0.81.0%)で維持した。各種循環諸量測定用カテーテル挿入後,左開胸下に心膜を切開し,左冠状動脈起始部を露出させ電磁血流計のプローベを装着し,冠状動脈血流(CBF)の測定に,ついで左心室前壁の心筋層内に,水素クリアランス法による血流測定用の長短2本のニードルタイプ白金電極を刺入固定し,心筋血流の測定に用いた。循環動態の安定後,各パラメーターを測定し対照値とした。対照値測定後,血液希釈を20ml/Kgの脱血により行い,10ml/Kg脱血時よりサリンヘスの注入を開始し,脱血量の1.5倍(30ml/Kg)を投与した。希釈完了後TNGを用い対照値の約70%の冷血圧麻酔を行い90分間維持した。測定は希釈完了後,低血圧30分,60分,90分TNG投与中止後30分に行い,対照値と比較検討した。

雑種成犬を用い、Ht2022%の血液希釈(20ml/kg脳血および30ml/kgサリンヘス注入)とニトロプルシド(SNP)によるMAP70mmHgの低血圧麻酔を90分間行い循環動態、冠・心筋血流を測定した。冠血流は電磁血流計を心筋は水素クリアランス法にて測定した。その結果(1)S〓O_2、P〓O_2に有意な変化はみられなかった。(2)心係数は低血圧中有意に増加した。(3)心拍数は変動しなかった。(4)心筋血流は浅Ty-深Pyとも等しく増加した(5)冠血流は低血圧中有意に増加した(6)SNPによると思われるシアン中毒の徴候はみられなかった。以上のことより本法は心筋組織への血流を増加させるため酸素供給は保たれるものと思われ、比較的安全な方法であり臨床面への応用が期待できるものと思われた。