hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
木造戸建住宅の商品性の変遷と木質材料の使用に関する研究

1 1997年に実施したアンケート調査結果を分析し、一般消費者の住宅の構造・工法への関心、また森林や木材への関心の程度について考察した。このアンケート調査は、1993年および1996年に神奈川県に戸建住宅を建設した800世帯に対して調査票を郵送して行い、336票(有効回答42.0%)を回収した。2住宅建設の際に「複数の構造・工法を比較検討した」回答者が33%、「あらかじめ決めていたのでほかの構造・工法は検討しなかった」が34%、「構造・工法のことはあまり考えなかった」が21・%、「どんな構造・工法があるかよく知らなかった」が6%であった。「比較検討した」と『あらかじめ決めていた」をあわせると7割近くに達し、これらの回答者は住宅建設の際に構造・工法を意識していたと考えられる。3前項の結果より回答者を、構造・工法を「意識したグループ」と「考えなかったグループ」に区分し、実際に選択した構造・工法および選択した理由を比較した。その結果、木造在来工法を選択した比率は、前者で約0%、後者で約70%と有意な差が見られた。また選択した理由は、前者では耐震や耐火などの「機能」や「住みやすさ」が併せて60%以上、後者では「業者のすすめ」と「とくに理由はない」が併せて50%以上であった.4同様のグループ毎に、柱材、フローリング材についての知識をみたところ、「意識したグループ」のほうが総じて知識が高かった。しかし、わが国の森林についての知識には、有意な差はみられなかった.5以上の結果より、構造・工法について関心が高い消費者は、そうでない者より木造在来工法を選択する確率が低く、工法選択の際に機能や住みやすさを重視する者が多く、木材についての知識が高いが、森林についての知識には、とくに差はないといえる。本年度は年間数千戸から一万戸の木造軸組工法住宅を供給する大手住宅メーカーを対象とし,「住宅の商品性」の現状と使用木材との関連について調査・研究を行った。木造軸組工法住宅メーカー(以下,軸組メーカーと呼ぶ)らの住宅商品において「商品性」を表すものとして木質材料が重要な役割を果たす場面には,二通りある。一つは,ヒノキ材に代表される国産優良樹種の使用が強調された住宅であり,今一つは,構造用集成材に代表される工業化木材の使用が強調された住宅である。とくに,1996年から97年にかけて,後者が誕生し,前者との二極分化に向かいつつあることが明らかになった。軸組メーカーらは,住宅部品としての性能という点では,一般製材でも人工乾燥(KD)材であれば,構造用集成材と同時に評価している。とくにKDの効果が高いヒノキ材を使用した住宅商品は,高級木造住宅の象徴として,今後も存続するとみられる。ただし,KDの効果の低いスギ材使用の住宅商品は後退しており,代わって構造用集成材を使用した住宅商品が台頭している。ただし,これまでのところ,構造用集成材は「形状変化しない究極の乾燥材」程度の意味しかなかった。ところが,ごく最近では,構造用集成材ならではの特長を活かした住宅工法・商品が開発されつつある。例えば,仕口などの加工をせず軸組を金物で繋ぐ工法や,パネルと軸組を一体化して工場生産する工法などで,こうした工法の部品としては,KD材より構造用集成材のほうが有利性が高い。新工法は,プレハブ住宅等の工業化住宅に対抗し,生産の合理化を図る目的で開発された。今後住宅需要の減少が予想され,住宅メーカー間の競争が激化する局面において,構造用集成材という木質材料が,「生産の合理化された住宅」という木造住宅の新たな「商品性」を表すものとして登場してきた事実を示すものである。

しかし、わが国の森林についての知識には、有意な差はみられなかった.5以上の結果より、構造・工法について関心が高い消費者は、そうでない者より木造在来工法を選択する確率が低く、工法選択の際に機能や住みやすさを重視する者が多く、木材についての知識が高いが、森林についての知識には、とくに差はないといえる。
ASEAN域内経済協力の政治経済学

平成8年度には、「ASEAN域内経済協力の政治経済学」の一貫研究は、当初の課題を達成し、多くの成果を生み出した。第1に、博士学位論文「ASEAN域内経済協力の政治経済学」を、加筆・修正の上、単著として刊行することができた。単著は『ASEAN域内経済協力の政治経済学』(ミネルヴァ書房)として、平成9年2月に刊行された。この出版にあたっては、本科学研究費補助金(奨励研究A)に加えて、平成8年度科学研究費補助金(研究成果公開促進費)の交付をも受けることができた。第2に、きわめて最近のASEAN域内経済協力に関しても、前述単著の最終章として、新たに書き足して発表することができた。第3にASEAN域内経済協力とBBCスキーム(ASEANの自動車部品相互補完流通計画)についても「ASEAN域内経済協力と自動車部品相互補完計画-BBCスキームからAICOスキーム(ASEAN産業協力計画)へ-」として、発表した。これは、国際貿易投資研究所(ITI)のプロジェクト「アジアの地域統合」で行われている東京での研究会に参加した上で、報告書の1章として発表したものである。第4に、科学研究費補助金の支援により、統合理論の一層の研究、並びに経済理論分析の基礎となる一般的経済理論の研究も、地道に進められている。以上のように、平成8年度の科学研究費補助金の支援を受け、「ASEAN域内経済協力の政治経済学」の一貫研究は、単著の刊行を始め、着実に達成され、多くの成果を生んできている。
水中に落下した高温金属液塊の挙動に関する研究

本研究の目的は蒸気爆発の前段階である粗混合から蒸気膜崩壊へと至る素過程において膨張する蒸気泡の内部の構造を観察することである。本年度は、中性子ラジオグラフィ法を利用して水中に落下させた高温金属液塊の挙動を可視化した。実験装置は、低融点合金を溶融させる加熱炉と、溶融金属を落下させて現象を起こさせる水槽よりなる。水槽は、高さ20cm、幅10cmであり、奥行きは5cm、3cm及び1cmの3種類のものを用いた。水槽には軽水を満たしたが、奥行き5cm及び3cmのものは中性子透過率を考慮し、重水を満たした。実験では、この重水あるいは軽水中に約500600°Cまで昇温したウッドメタル、鉛-ビスマス合金などを、1滴ずつあるいは連続して落下させた。そのときの様子は、中性子ビームを試験部の奥行き方向に透過させ、試験部後方にあるコンバータ上に中性子画像を投影させた。この投影像は毎秒500コマの高速度ビデオにて撮影した。この高速度ビデオには、マイクロチャンネルプレートを2枚備えゲインを上げたイメージインテンシファイアを取り付け画像増幅を行った。鉛-ビスマスを軽水中に落下させた実験では、初期の軽水の量と温度及び溶融金属の量をパラメータとして現象の観察を行った。この組み合わせでは、溶融金属と蒸気の部分は明るく、軽水の部分は暗く写った。これにより、溶融金属が水中を落下し冷えて固まる様子、蒸気泡の発生及び水面の揺動する様子が観察された。水温が飽和温度に近いときには、急激な蒸気発生により大量の水が吹き飛ばされる様子が観察された。ウッドメタルを重水中に落下させた実験では、比較的大量の重水中に少量のウッドメタルを落下させ、その挙動を観察した。この実験では、ウッドメタルが黒く、重水がグレイ、蒸気泡が明るく写った。これにより、溶融金属が水面に落下したとき、溶融金属の上方に蒸気ドームの形成が観察された。これらの画像を画像処理し、溶融金属、蒸気泡及び水の界面の識別ができ、粗混合状態の詳細構造の可視化の可能性が示された。
水の波の数学解析

本研究では広い意味での水の波の現象を様々な要因の下で数学的に解析した。その要因とは、問題を考えている領域の形(有限の深さか、それとも深さ無限か)、空間次元は2次元か3次元か、あるいは表面張力、渦、粘性、圧縮性、熱伝導性等の影響を考慮するか否かといったものである。すでに非圧縮性粘性流体の場合の時間に関する局所解および大域解の存在定理が得られているが、今回新たに得られた主要な結果は粘性流体で圧縮性の影響をも考慮した場合と、非粘性流体で渦なしを仮定しない場合についての次の2つである。(1)空間次元3次元で深さ有限の場合に流体の表面張力、渦、粘性、圧縮性、熱伝導性の影響をすべて考慮した方程式系の時間に関する局所解、および大域解の一意存在が示された。またこの問題で表面張力の影響を無視した場合も同様の結果がえられることもわかった。この場合方程式が放物-双曲型になるため、非圧縮性の場合に放物型の問題として取り扱えたのと異なり工夫を必要とした。(2)空間2次元で深さ無限の場合に流体が非圧縮、非粘性だが渦なしは仮定しない方程式系の時間に関する局所可解性が示された。この場合、いわゆる古典的な水の波の問題とは流体が渦なしではないことを仮定とするという点においてのみが異なるが、従来の水の波の問題では調和関数の境界値を決める問題に帰着されたのに対して、今の場合内部でも流体の運動を決めなくてはならず、従来にない工夫が必要になった。以上の結果はいずれも出版準備中である。
キラルスメクチック相を示す主鎖型液晶高分子の開発とその強誘電及び反強誘電特性

本研究では、ビベンゾエイトをメソゲンとし、屈曲鎖部に種々の分枝メチレン鎖を有するBBーnポリエステルを合成し、それらの液晶相転移挙動及びスメクチック液晶の構造・物性を調べ、以下の諸点を明らかにした。(1)屈曲鎖アルキレン鎖の炭素数が偶数のBBーnはスメクチックA相を示す。この偶数系BBーnを用い、分枝メチル基の効果を調べた結果、分枝メチル基を非対称に一つ導入した場合には、スメクチックA相がスメクチックC相に、また二つ導入した場合には、ネマチック相に変換されることが明らかになった。いずれも、分枝メチル基の立体障害により誘起されたものであり、X線、NMR観測及び理論的考察からその具体的な誘起効果に解釈を加えた。(2) (1)の結果に基づき、光学活性2ーメチルブチレン鎖を屈曲鎖とするBBーnポリエステルにおいて、キラル・スメクチックC相を得ることに成功した。また同時に、自発分極の観測を通してこの液晶相が強誘電相であることも確認した。(3)屈曲鎖メチレン鎖の炭素数が奇数のBBーnは、メソゲンのチルト方位が隣接層間で反転する特異なスメクチックC_2液晶相を形成する。このスメクチックC_2相も、屈曲鎖を光学活性鎖(具体的には、1ーメチルプロピレン鎖)にすることで、キラル・スメクチックC_2相になることがわかった。さらに、このキラル・スメクチックC_2相は、前述したキラル・スメクチックC強誘電相とし異なり、反強誘電相であることが明らかにされた。
手指の動作認識に適した前腕部表面筋電図の解析

表面筋電図(SEMG)を利用し動作認識を高精度で実現するためには、統計的な識別手法の構築と、SEMG計測位置の選定2点が重要になる。従来の研究では、識別規則の研究が主流であったのに対し、私はSEMG計測位置に着目し研究したところ、動作認識に適したSEMG計測位置は個人毎に異なるとの結果を得た。一般的に電極位置などのSEMG計測条件は同一に設定されることが殆どであるが、個人毎に設定した方がより高精度の認識を達成できる可能性が示されたため、本研究では、動作認識に適したSEMGがどのような統計学的性質を有するのかについて調べた。動作認識に適するSEMGの統計的な傾向が判明すれば、システム利用の際におけるSEMGの安定的な導出訓練への利用が期待できることや、障害者など健常者とは異なる筋構造を有する使用者のSEMG計測位置を決定するための有用な指標となりうる可能性がある。実験は成人健常者14名に対し、認識対象として18の動作を設定した。SEMGは、前腕部に貼付した多チャネル電極を構成する96個の電極から4つの電極を利用し導出される。この4つの電極の配置位置はランダムに複数組決定され、配置位置毎のSEMGの特性と動作認識精度を調べた。被験者毎に決定された電極配置から導出されたSEMGの特徴量から変動係数を算出し、動作認識精度との関係を調べた結果、負の相関が示された。相関係数-0.77,P値0.0013(p<0.01)であり、SEMGのばらつきが小さい方が高精度の動作認識が期待できることが示唆された。また被験者間において、SEMG特徴量の基本的な統計量と動作認識精度には有意な傾向は認められなかったが、SEMG特徴量の認識対象動作毎の類似度について検討したところ、全ての被験者で高精度より低精度の場合に、設定した動作群間に高い類似性が認められた。
日本の科学技術を支える発想の力と緻密さを体感させる学習教材の開発

本研究では,日本の多岐にわたる独創的な技術を歴史的に俯瞰し,現代の科学技術を支える発想の力や緻密な仕事を体感させる教材を開発した。まず,日本の科学技術が世界に誇るものになった課程を学び,日本の科学技術を正しく理解させるために,技術史を概観させる題材を開発した。技術分野のガイダンスの内容として,短い時間で実践できるように「『ねじ』と私たちの生活」や「明かりの歴史」,「食料危機を乗り切る技術」を取り上げた。さらに以下の3点について,小単元で実践することが可能な題材を開発した。・狭小地で安全な食物を生み出す栽培技術地域の水田で実際に行われている農法をさまざまな観点から分析し,実際の稲穂を見ながら品種改良による収量の増加などを体感させるとともに、栽培技術の進歩と農業に携わる人々の独創的な工夫について学べる教材を開発した。また,植物工場などの題材から安全な食料と日本や世界が直面しようとしている食糧危機との関係について考えさせる題材を開発し実践した。・機械,電気,制御の融合による技術制御技術を単に情報技術と捉えるのではなく、生活を便利にすると共に安全な生活や自然環境に配慮した生活を送るために重要な技術であることを理解させるための題材を開発した。コンピュータから簡単に制御できるインターフェイスを用い,他の領域の学習とリンクして学ぶことができる題材を開発している。・世界をリードする環境技術環境保全に係わる技術について日本が世界をリードする立場にあることを具体的な例から学ぶ題材を開発した。新エネルギーに係わる技術を概観し,それらが普及した社会で起こる問題点について考えさせた。特にスマートグリッドの技術に焦点をあて,将来のエネルギー技術のあり方について議論させる授業などを通して,思考力・判断力・表現力を育成するために有用な題材を開発することができた。
インタカレーティング化合物のガス吸収特性

インタカレーティング化合物として、合成Na型フッ素四ケイ素雲母ならびにそれに各種酸化物を化学修飾した架橋雲母、層状酸化物のNa_<0.9>Mo_2O_4、Na_2Ti_3O_7を取り上げ、それらの層間にガス種の吸収能が存在するかどうかを検討した。無処理のフッ素四ケイ素雲母は加熱によりH_2OとCO_2を放出し、それぞれの放出温度が130°Cと160°Cであり、両者を分離できる可能性を示した。Na型フッ素四ケイ素雲母の層間にアルミナを化学修飾した架橋雲母では、ガスの吸収処理を行った後NO、CO、CH_4の放出が認められた。さらにNO_2を吸収させた場合、加熱によってNOで放出する結果が得られた。しかし、この場合はNOを吸収したときとは放出温度に差があるので、両者の吸収状態は異なると考えられた。Na型フッ素四ケイ素雲母のジルコニアおよびクロミア架橋雲母についてもNOの放出、NO_2が吸収されNOによる放出が認められた。Na_<0.9>Mo_2O_4ではNOおよびNO_2の吸収があってNOガスとして放出されるが、この場合は両者とも250°C付近の同一温度であった。したがって、Na_<0.9>Mo_2O_4におけるNO_2ガスはNOとして吸収されるものと考えられる。この点は、ガス吸収体の赤外吸収スペクトルの測定から裏付けられた。Na_2Ti_3O_7ではNOとCOについてガス吸収能を示した。Na型フッ素四ケイ素雲母にNOガスを吸収させた試料では層間の広がりがX線回折から確認されたが、その他の試料ではX線回折結果からは確認されなかった。また、層間にNaが存在する化合物に対して、必ずしも酸性ガスが吸収されるわけではなく、塩基性点としての役割を確認することができなかった。現在まで行ったガス吸収実験の結果からでは、ガス種と化合物種との間の明確な関連性が導き出せず、更なる地道なデータの蓄積が必要との結論となった。対象材料として、構造内に空隙を持つ新規のゼオライトにまで広げることが必要と思われる。インタカレーティング化合物として多くの物質を考えているが、本年度は天然のモンモリロナイト(クニピアF)、合成Na型フッ素四ケイ素雲母(市販品を精製)、層状化合物のMoO_3(実験室で合成)を取り上げた。吸収させるガスは、無極性のN_2、O_2、CO_2と有極性のCO、アルカリ性のNH_3、酸性ガスののNO、SO_2、Cl_2を選んだ。CO_2はドライアイスを利用し、他の有毒性ガスはアルゴンまたは窒素との混合ガスを使用した。ガスの吸収実験は、真空式デシケーターを用い、試料挿入後油回転真空ポンプで排気後、試験を行うガスを導入して約1気圧とし室温で20分間保持した。試料をデシケーターから取り出し、直ちに購入したTG-Mass装置により、加熱中に放出されるガス種の検出とその時の温度を調べた。TG-Massの測定では、H_2O(質量18)の検出時に同時にOH^-(質量17)も測定されるため、NH_3(質量17)の検出にはH_2OとOH^-との比を求めておき、その値との比較により行った。

ガスの吸収実験を行う前の試料をTG-Massによって測定した結果、モンモリロナイトはH_2Oを、フッ素四ケイ素雲母はH_2OとCO_2を放出し、それらのガスを層間に吸収していたことが分かった。特にフッ素四ケイ素雲母では、H_2Oの放出温度が130°C付近、CO_2の放出温度が160°Cで両者を分離する可能性のあることが分かった。調製したままの試料のガス吸収実験では、今回調べた試料はいずれも新たにガスを吸収することが認められなかった。そのため、インタカレーティング化合物の層間を広げる効果の期待される水蒸気雰囲気でのガス吸収実験を行った。その結果、MoO_3については180°C付近でNH_3の放出があり、雰囲気の制御によってガスの吸収が可能であることが分かった。本年度はインタカレーティング化合物として、Na型フッ素4ケイ素雲母の層間にアルミナ及びジルコニアを化学修飾した架橋雲母を合成し、それらの調製物、200°C乾燥物、400°C焼成物について、各種ガスの吸収実験を行った。さらに、酸化モリブデン系の層状化合物ついてはNaMo_2O_4を合成し、同様のガス吸収実験を行った。使用したガスは有極性、無極性を考慮し、一般有毒ガスあるいは環境汚染ガスと考えられている中性のCO、酸性ガスのCO_2、NO、SO_2、Cl_2、アルカリ性のNH_3を選んで実験を行った。ガスの吸収実験には、今年度から新しく加熱可能なガラス製オートクレーブを使用した。真空引きした後吸収用ガスを導入して、室温、1気圧を標準として20分間保持して吸収させ、その後TG-Mass装置により、加熱中に放出されるガス種の検出とその時の温度を調べた。アルミナ及びジルコニアを化学修飾した架橋雲母では吸収実験後のTG-Mass測定において、両者ともNOとNH_3の放出が観測された。NOではアルミナ及びジルコニアを架橋することで放出温度が高温側に移行しており、より強い結合で吸着されたものと考えられる。架橋雲母の400°C焼成物では放出温度が高温から低温度まで広がり、吸着種にいくつかの種類があることが分かった。NH_3でもアルミナ及びジルコニアを架橋することによって放出温度が高温側に移行しており、より強い結合で吸着されるようになると考えられる。しかしNH_3の場合は400°C焼成物でガスの吸収能が消滅した。NaMo_2O_4では測定したガスの内、CO_2の放出が300°C付近に認められた。今年度はガス吸収用試料の調製に時間を要したので、来年度は専門家により調製された試料を使用してガスの吸収脱着実験を集中的に行い、それに基づいてガスの吸収機構の解明を行う。最終年度は、合成Na型フッ素四ケイ素雲母に各種酸化物を化学修飾した架橋雲母、層状酸化物のNa_<0.9>Mo_2O_4、Na_2Ti_3O_7を取り上げた。Na型フッ素四ケイ素雲母の層間にアルミナを化学修飾した架橋雲母ではガスの吸収処理を行った後NO、CO、CH_4の放出が認められた。さらにNO_2を吸収させた場合、加熱によってNOで放出する結果が得られた。しかし、この場合はNOを吸収したときとは放出温度に差があるので、両者の吸収状態は異なると考えられた。Na型フッ素四ケイ素雲母のジルコニアおよびクロミア架橋雲母についてもNOの放出、NO_2が吸収されNOによる放出が認められた。Na_<0.9>Mo_2O_4ではNOおよびNO_2の吸収があってNOガスとして放出されるが、この場合は両者とも250°C付近の同一温度であった。
双極性ニューロンによる神経回路網構築機構の解明―味覚伝導路をモデルとして―

本研究では、味覚伝導路中の味細胞・一次ニューロン・二次ニューロン間で、特に双極性一次ニューロンが有する、味覚認識可能にするための、回路網の構築機構を解明することを目的とした。まず特定の味覚伝導路を可視化・標識し、回路パターンを把握し、一次ニューロンを中心に、神経回路の構築素子と、構築素子が有する分子機能を解明しようと試みた。特定味覚伝導路を可視化する方法として、特定味覚受容体の転写調節領域下に味覚受容体-GFP cDNAとtWGA-DsRed cDNAを、IRES配列を挿んで連結した導入遺伝子にょり、トランスジェニックマウスを作製した。そして特定味覚受容体の発現(舌上での空間配置)パターン、特定味覚受容体を発現する味細胞とシナプスを形成する双極性一次ニューロンの神経支配様式、及び一次ニューロンの延髄弧束核への投射様式の可視化・解析を遂行した。本マウスにおいては特定の味覚受容体を発現する味細胞が味覚受容体-GFP融合タンパク質とtWGA-DsRed融合タンパク質を共発現する。したがって特定味覚受容体の舌上での発現パターンをGFPの蛍光により可視化し、特定の味覚受容体を発現する味細胞と神経回路網を形成するニューロンの走行を、共発現させた経細胞性トレーサー(WGA)の移行を検出することにより、可視化することが可能となる(tWGA-DsRedの局在をDsRedの蛍光により検出)。一種の苦味受容体について作製したトランスジェニックマウスにおいて、一次ニューロンの細胞体が存在する神経節、及び一次ニューロンが二次ニューロンとシナプスを形成する延髄弧束核での、経細胞性トレーサー(tWGA-DsRed)の空間的配置は、現在詳細な解析を継続しているが、一種の苦味受容体-GFPは喉頭・咽頭部の味蕾中の味細胞に発現し、舌の葉状乳頭・有郭乳頭・茸状乳頭には発現していないことから、上喉頭神経支配領域の味蕾中に限局して発現することが示唆された。味細胞特異的に発現する味覚受容レセプターに味物質が結合することにより、味覚識別が開始される。味覚受容レセプターの中で4080種類からなる苦味受容レセプターの遺伝子ファミリーがクローニングされたが、各味細胞がいかにして特定の味覚レセプターを選択発現し、さらに味覚識別を可能にするために、特定の双極性一次ニューロンとシナプスを形成するかは不明である。一次ニューロンが未分化の細胞に働きかけ、特定の味覚レセプターを発現するよう誘導するか(標的分化誘導)、味細胞が位置情報等をもとにレセプターを選択し発現した後、一次ニューロンが特定の味覚レセプターを発現している味細胞を認識し、シナプスを形成するか(標的選択)を明かにするため、まず特定レセプターの発現パターン、味細胞とシナプスを形成する中枢一次ニューロンの神経支配様式、及び一次ニューロンの延髄弧束核への投射様式を分子遺伝学的アプローチにより解析することを試みた。特定の味覚受容レセプター(mT2R5)の遺伝子座にtargeted mutagenesisを行うための(mT2R5をmT2R5-GFP=IRES=tWGAに改変)targetingvectorを作成した。このtargeted mutagenesisを行ったマウスでは、特定味覚レセプター(mT2R5-GFP)の発現パターンをGFPの蛍光により、またmT2R5を発現する味細胞と神経回路網を形成する双極性一次ニューロンの局在を味細胞から移行していくtWGAの検出により、可視化できる予定である。さらにBACライブラリーのスクリーニングにより、マウスの6番目の染色体上で、苦味受容レセプターファミリーがクラスターを形成している領域を含む、約200kbのBAC cloneを得、複数の苦味受容レセプター遺伝子座における上流配列の解析により、転写調節領域の候補を選出した。現在、苦味受容レセプターの発現調節を行う転写調節因子と、その発現における双極性一次ニューロン依存性を解明するため、研究を継続している。したがって特定味覚受容体の舌上での発現パターンをGFPの蛍光により可視化し、特定の味覚受容体を発現する味細胞と神経回路網を形成するニューロンの走行を、共発現させた経細胞性トレーサー(WGA)の移行を検出することにより、可視化することが可能となる(tWGA-DsRedの

局在をDsRedの蛍光により検出)。一種の苦味受容体について作製したトランスジェニックマウスにおいて、一次ニューロンの細胞体が存在する神経節、及び一次ニューロンが二次ニューロンとシナプスを形成する延髄弧束核での、経細胞性トレーサー(tWGA-DsRed)の空間的配置は、現在詳細な解析を継続しているが、一種の苦味受容体-GFPは喉頭・咽頭部の味蕾中の味細胞に発現し、舌の葉状乳頭・有郭乳頭・茸状乳頭には発現していないことから、上喉頭神経支配領域の味蕾中に限局して発現することが示唆された。
励起光エネルギーに依存したPTFEに対する放射光照射効果

ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含むフルオロカーボン表面に対し、励起光のエネルギーを変化させて放射光照射効果を調べた。本研究では、放射光照射効果の詳細を明らかにしていくために、4重極質量分析器を用いた放射光照射時のフラグメント観測、放射光照射時の温度依存性の影響、PTFEと同様なCF2鎖を持つフルオロカーボン薄膜に対する放射光照射効果の3つの方法により、放射光照射効果を調べ、放射光照射後の表面における炭素とフッ素原子の結合に関する知見を得た。PTFE表面に対する放射光照射効果を明らかにしていくために、放射光照射時にどのようなフラグメントが観測できるのかは、PTFE表面に対する放射光照射効果を調べる上で重要な点であることから、まず、4重極質量分析器をチャンバーに設置し、質量分析器の立ち上げを行った。次に、エネルギーが70260 eVに単色化された放射光を用いて、PTFE表面に対する放射光照射時におけるフラグメントの観測を行い、質量数31, 50, 69のピークが増加することが示された。これらの質量数は、CF, CF2, CF3のフラグメントに対応すると考えられる。放射光の0次光を照射した場合、これらのピークに加えて、質量数81, 100, 119のピークが増加することが示された。これら増加した質量数のピークは、C2F3, C2F4, C2F5のフラグメントに対応すると考えられる。さらに、1253.6 eVのエネルギー持つX線を照射した場合におけるフラグメントの観測も行った。PTFE表面に対する放射光照射効果の詳細を明らかにしていくために、PTFEと同様なCF2鎖を持つフッ素含有自己組織化膜のX線照射効果を光電子分光スペクトル測定により評価した。C 1s内殻光電子スペクトルは、結合エネルギー293, 291, 286, 284.5 eVの4成分存在したが、X線の照射と共に、291 eVの成分が減少することが観測された。この成分は、CF2結合に対応しており、CF2鎖の結合がX線照射により、切断しやすいことを示している。このように、CF2鎖を持つフルオロカーボンは、X線照射により分解しやすく、照射損傷に十分注意を払う必要があることを明らかにした。PTFE表面に対する放射光照射効果を明らかにしていくために、放射光の照射量を調整できるシステム(放射光照射量調整システム・明昌機工製)の製作を行い、立ち上げを行った。その結果、放射光照射量の調整や実験に必要なビームライン調整に要する時間を短縮できるようになった。放射光照射量調整システムを用い、放射光照射時におけるフラグメントの観測を4重極質量分析器により行った。今年度は、放射光のエネルギー範囲を70から680 eVに拡大して、フラグメントの観測を行った。CF, CF2, CF3のフラグメントに対応する質量数3l, 50, 69のピークが観測された。また、1253.6 eVのエネルギー持つX線を照射した場合におけるフラグメントの観測も行った。現在、励起エネルギーに依存した照射効果について解析を行っている。PTFEを含むフルオロカーボン表面に対する放射光照射効果を明らかにしていくために、PTFEと同様なCF2鎖を持つフッ素含有自己組織化膜の放射光照射効果を光電子分光法により調べた。前年度は炭素およびフッ素1s電子の両方の電子を励起できるエネルギーであったが、今年度は炭素1s電子のみを励起できるエネルギーにおいて実験を行った。炭素1s内殻光電子スペクトルは、照射前に結合エネルギー293, 291, 286, 284.5 eVの4成分を観測したが、放射光の照射と共に、293, 291, 286 eVの3成分が急激に減少することを観測した。さらに、これらの成分が低結合エネルギー側にシフトすることも観測した。293, 291 eVの成分は、それぞれCF3, CF2結合に対応しており、炭素とフッ素の結合が放射光の照射により、切断されたことを示している。フッ素含有自己組織化膜に対する放射光照射の効果は、前年度の結果と良く似ており、今回用いたエネルギーでは基本的に差異はないことが示された。放射光照射時におけるPTFEの温度を室温から150°C以上に増加させた場合、急激にエッチング速度が増加することが知られており、これはPTFE内における分子の熱的な運動が関係していると考えられている。そのため、放射光照射時の温度制御を行うために加熱装置の製作・立ち上げを行い、放射光照射時の温度に依存した放射光照射効果を調べた。放射光照射時におけるPTFEの温度が室温から100°Cの場合、光電子分光により表面組成を調べた結果、炭素リッチな表面になっているが、照射時における温度が180°Cから240°Cにした場合、表面組成が炭素リッチな表面から回復してくることが分かった。それぞれの温度領域において、放射光照射量依存性を調べた。また、フラグメントの観測を4重極質量分析器により行い、CF, CF2, CF3のフラグメントに対応する質量数3l, 50, 69のピークが観測された。PTFEを含むフルオロカーボン表面に対する放射光照射効果の詳細を明らかにしていくために、PTFEと同様なCF2鎖を持つフッ素含有自己組織化膜の放射光照射効果を光電子分光法により調べた。前年度までは、炭素1s内殻光電子スペクトルの測定から、放射光の照射により炭素とフッ素の結合が切断されたことを示した。

今年度は、炭素とフッ素の結合状態を調べるために、価電子帯領域の光電子分光実験を行った。価電子帯領域の光電子スペクトルにおいて、幾つかのピークが観測されたが、励起エネルギー依存性により観測された価電子帯領域の光電子スペクトルの軌道成分を明らかにした。以前に報告されている分子軌道計算と比較した結果、軌道のエネルギー準位に関して非常に良い一致を得た。価電子帯領域の光電子スペクトルから、放射光照射量依存性を観測するとフッ素由来のピーク強度が急激に減少することが示された。ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含むフルオロカーボン表面に対し、励起光のエネルギーを変化させて放射光照射効果を調べた。本研究では、放射光照射効果の詳細を明らかにしていくために、4重極質量分析器を用いた放射光照射時のフラグメント観測、放射光照射時の温度依存性の影響、PTFEと同様なCF2鎖を持つフルオロカーボン薄膜に対する放射光照射効果の3つの方法により、放射光照射効果を調べ、放射光照射後の表面における炭素とフッ素原子の結合に関する知見を得た。まずはじめに、放射光照射量調整システム・明昌機工製の製作を行い、立ち上げを行った。次に、単色化された放射光を用いて、PTFEを含むフルオロカーボン表面に対する放射光照射効果を調べた。(1)放射光エネルギーが70-260 eVのように炭素1s内殻準位の結合エネルギーより低エネルギーの励起光を用いた場合(2)放射光エネルギーが300-680 eVのように炭素1s内殻準位の結合エネルギーより高エネルギーであるが、フッ素1s内殻準位の結合エネルギーより低エネルギーを用いた場合(3)炭素やフッ素1s内殻準位の結合エネルギーより大きいエネルギーを持つ励起光を用いた場合の3つについて、励起光照射時におけるフラグメントの観測を行い、励起光エネルギーに依存した照射効果を調べた。加えて、PTFEと同様なCF2鎖を待つフッ素含有自己組織化膜に対し光電子分光法による評価を行った。前年度の実験と比較するために放射光の励起エネルギーを変えて照射効果を調べた。炭素1s内殻光電子スペクトルは、結合エネルギー293, 29l, 286, 284.5 eVの4成分存在したが、放射光の照射と共に、293, 291 eVの成分が減少することを観測した。これらの成分は、CF3, CF2結合成分に対応しており、CF2鎖の結合が放射光照射により、切断しやすいことを示している。放射光照射の効果は、前年度の結果と良く似ており、今回用いた励起エネルギーでは基本的に差異はないことが示された。これらの研究結果は、2件の国際学会で発表を行った。加えて、Applied Physics A論文誌へ投稿し、平成27年3月にオンラインで掲載されたことから、おおむね順調に進展している。放射光科学放射光照射時におけるPTFEの温度を室温から150°C以上に増加した場合、急激にエッチング速度が増加することが知られており、これはPTFE内における分子の熱的な運動が関係していると考えられている。平成27年度では、PTFEを含むフルオロカーボンに対し、放射光照射時における基板温度の効果を調べていく。そのため、今年度はじめに放射光照射時の温度制御を行うために加熱装置の製作・立ち上げを行い、放射光照射時の温度に依存した放射光照射効果を調べていく。
飛行動物まわりの流動特性と飛行機構におけるサイズ効果

現在地球上に棲息している動物は,地球の長い歴史に裏付けられた巧みな生命機構を有している.機械工学的観点からこれらの動物を眺めた場合,有機体である動物は極めて精密なメカニズムを有する優れた機械であると言える.当該研究は,飛行をおもな移動手段とする動物を取りあげ,比較的サイズの大きい鳥類から比較的サイズの小さい昆虫まで,形態学的な構造を調べ,翼や翅構造と揚力発生機構の関連性をサイズ変化を通じて究明することを目的としている.平成10年度の研究においては,幾種類かの昆虫および文鳥を取りあげ,動物の自由飛行時における翅や翼の運動の高速ダイナミック現象解析装置による3次元解析を行い,動物の飛行器官の変位や速度の時間変動を定量的に明らかにした.それらの解析により,ウシアブ,スズメバチ,文鳥の飛行特性が明らかとなった.また,双翅目昆虫の翅表面に観察される微毛状突起物の詳細な電子顕微鏡観察を行い,微毛状突起物の傾斜方向を丹念に調べ,昆虫の翅まわりのマイクロ・フローの方向を推察した.さらに,鳥類を代表して比較的飛行性能の優れているハトをとりあげ,ハトの羽の周波数特性を調べた.動電形振動試験機を使用し,ハトの翼を構成する初列風切り羽および次列風切り羽の低次曲げモードの固有振動数を決定した.その結果,ハトの風切り羽の固有振動数は,外側の羽ほど低い振動数となることを見い出し,また,羽の固有振動数の鳥類飛行における解釈を与えた.さらに,低次曲げ振動モードの固有振動数付近において,他の方向の曲げ振動モードとのカップリングの発生することも見い出した.現在,地球上に生息している生物は,無限とも言えるような長い時間と資源の裏付けのもとに,その組織,構成要素,機能を進化させてきた.このような生物の持つ優れた機能や機構を工学的な立場から究明することは,極めて意義深い,当該研究は,飛行をおもな移動手段とする動物を取りあげ,比較的サイズの大きい鳥類から比較的をサイズの小さい昆虫まで,形態学的な構造を調べ,翼や翅構造と揚力発生機構の関連性サイズ変化を通じて究明することを目的としている.平成9年度の研究においては,多くの種類の飛行昆虫について,それらの形態学的パラメータを精密に測定し,それらのパラメータとバレンシ数との関係を調べ,飛行昆虫がバレンシ数によって良く整理されることを示した.さらに,走査型電子顕微鏡を使用し,双翅目の昆虫を取りあげ,サイズの比較的大きいアブ,通常のハエ,比較的サイズの小さいショウジョウバエの翅表面の微視的観察を行い,これらに共通する微毛状突起物の構造を明らかにした.これらの構造は翅まわりのマイクロ・フローと関連しており,さらに調査研究が必要である.航空機と比較して飛行動物の羽根は極めて弾性的であるため,鳥類の翼を構成する羽根を取りあげて,低乱風洞を使用して,各羽の空力弾性特性を調べた.ハトの羽に対する様々な方向からの気流応答を調べた結果,羽軸強度には気流方向に対する異方性が認められた.鳥類の羽根に対しても電子顕微鏡観察を行い,羽構造と強度異方性の関連性について現在も研究を進めている.昆虫の自由飛行時における羽根の動きの高速度カメラによる3次元運動解析に関しては,アブとハチについてデータが得られた.従来昆虫の飛行は低レイノルズ数領域であると考えられていたが,R_e=10^310^4の比較的高いレイノルズ数での飛行であることが判明した.現在地球上に棲息している動物は,地球の長い歴史に裏付けられた巧みな生命機構を有している.機械工学的観点からこれらの動物を眺めた場合,有機体である動物は極めて精密なメカニズムを有する優れた機械であると言える.当該研究は,飛行をおもな移動手段とする動物を取りあげ,比較的サイズの大きい鳥類から比較的サイズの小さい昆虫まで,形態学的な構造を調べ,翼や翅構造と揚力発生機構の関連性をサイズ変化を通じて究明することを目的としている.平成10年度の研究においては,幾種類かの昆虫および文鳥を取りあげ,動物の自由飛行時における翅や翼の運動の高速ダイナミック現象解析装置による3次元解析を行い,動物の飛行器官の変位や速度の時間変動を定量的に明らかにした.それらの解析により,ウシアブ,スズメバチ,文鳥の飛行特性が明らかとなった.また,双翅目昆虫の翅表面に観察される微毛状突起物の詳細な電子顕微鏡観察を行い,微毛状突起物の傾斜方向を丹念に調べ,昆虫の翅まわりのマイクロ・フローの方向を推察した.さらに,鳥類を代表して比較的飛行性能の優れているハトをとりあげ,ハトの羽の周波数特性を調べた.動電形振動試験機を使用し,ハトの翼を構成する初列風切り羽および次列風切り羽の低次曲げモードの固有振動数を決定した.その結果,ハトの風切り羽の固有振動数は,外側の羽ほど低い振動数となることを見い出し,また,羽の固有振動数の鳥類飛行における解釈を与えた.さらに,低次曲げ振動モードの固有振動数付近において,他の方向の曲げ振動モードとのカップリングの発生することも見い出した.現在地球上に棲息している動物は,地球の長い歴史に裏付けられた巧みな生命機構をその体内に有している.機械工学的観点からこれらの動物の運動を眺めた場合,有機体である動物の運動は極めて精密なメカニズムを有する優れた機械であると言える.当該研究は,飛翔あるいは飛行をおもな移動手段とする動物を取りあげ,比較的サイズの大きい鳥類から比較的サイズの小さい昆虫まで,形態学的な構造を調べ,翼や翅構造と揚力発生機構の関連性をサイズ変化を通じて究明することを目的としている.

平成10年度の研究は平成9年度の研究に引き続き,幾種類かの小さいサイズの昆虫,および,鳥類では文鳥を取りあげ,はばたき動物の自由飛行時における翅や翼の運動の高速ダイナミック現象解析装置による3次元解析を行い,はばたき動物の飛行において重要な器官(翅や翼の各部)の変位や速度の時間変動を3次元座標系において,定量的に明らかにした.そのような解析によって,ウシアブ,スズメバチ,クロマルハナバチ,文鳥の羽ばたき飛行特性が明瞭となった.また,ハエやカなどの双翅目昆虫の翅表面に観察される微毛状突起物の詳細な電子顕微鏡観察を行い,微毛状突起物の傾斜方向を丹念に調べ,昆虫の翅まわりのマイクロ・フローの方向および微毛状構造物の機能を推察した.さらに,鳥類を代表して比較的飛行性能の優れているハトをとりあげ,ハトの羽の加振振動実験によって,周波数応答特性を調べ,ハトの飛行との関連性を明らかにした,すなわち,動電形振動試験機を使用し,ハトの飛行翼を構成する初列風切り羽および次列風切り羽の低次曲げモードの固有振動数を決定した.その結果,ハトの風切り羽の固有振動数は,外側の羽ほど低い振動数となることを見い出し,また,弾性羽の固有振動数の鳥類飛行における解釈を与えた.さらに,低次曲げ振動モードの固有振動数付近において,加振方向に対して直角方向の曲げ振動モードとのモード・カップリングの発生を見い出した.これらの知見は,当該研究の遂行によって初めて得られたものである.
二次元規則配列微小構造障壁による新規分子分別手法の確立

申請者はこれまで、脂質二分子膜内単一分子の拡散挙動を直接観察し数値解析を行うことにより、固体基板上に作製された金属ナノギャップにおける膜内分子の運動性を半定量的に評価する手法を確立した。さらに、ナノギャップ透過性が分子形状およびサイズに依存することを見出し、この透過性の差異を用いた新規分子分別機構構築の端緒を開いた。平成19年度においては、電子線リソグラフィーを用いて高度に形状およびサイズを数nmのスケールにて制御されたギャップを作製し、このギャップを通過する脂質二分子膜内単一色素標識分子の拡散挙動追跡に成功した。平成20年度においてはナノギャップにおける分子分別効果の機構明確化を目的として、個々の分子の軌跡より拡散係数および自発展開方位に対する分子移動速度を解析した。その結果、間隙幅100nm以下のナノギャップにおいて色素標識分子の透過性が特異的に大きく減少し、分子分別効果が発現することが明らかになった。このナノギャップにおいて単一分子に作用する分別効果の駆動力を算出した。算出された駆動力は従来の静電場を用いた分子分別機構における値と同程度であり、外部摂動を用いない本系においても、局所的な分子運動制御に基づいた高い分別効率が実現可能であることが示された。本成果は、単一分子レベルでの精妙な分子操作法への応用可能性を提示するのみならず、固体表面や細胞膜等における局所エネルギー印加による化学反応、エネルギー変換、物質認識・分別などの発現に対する理解および制御への礎となると期待される。電子線リソグラフィーを用いて、カバーグラス基板上に10,50,100,500nmの均一なナノギャップを有する金微粒子規則配列構造を作製した。この基板上を自発的に展開する脂質二分子膜内の単一分子の拡散を、全反射倒立顕微鏡(TIRFM)を用いて直接追跡することにより、微小場における特異的な分子拡散性について定量評価を行った。TIRFM観察の結果、自発展開する脂質二分子膜内に添加された蛍光標識脂質分子が、ナノギャップを通過して拡散することが明らかとなった。得られた分子の軌跡について平均二乗変位(MSD)を用いて数値解析を行った結果、ナノギャップ構造の無い基板上ではランダム拡散に従う脂質二分子膜内の分子拡散性が、ギャップサイズの減少に伴い低下することが明瞭に示された。さらに、ナノギャップ構造の無い基板上および100nm以上のナノギャップを有する基板上においては、脂質膜の展開方向に沿った分子拡散性が、展開方向と垂直な方向よりも大きいことが明らかとなった。一方、50nm以下のナノギャップ存在下においては自発展開方向に沿った分子拡散性が垂直方向よりも小さくなることが示された。これは、自発展開膜がナノギャップを通過する際に膜密度が特異的に増大し、異種分子である蛍光標識分子の透過性が減少したためであると考えられる。本研究はナノメートルスケールにて形状および配列を精密制御されたナノギャップにおける、脂質二分子膜内の特異的分子拡散について、単一分子追跡を用いて評価を行った最初の例である。得られた結果から、微小場における特異的分子拡散を用いた新規分子運動性制御の可能性が示唆された。
根域温度が作物群落の吸水・蒸散に及ぼす影響とアクアポリンの役割に関する研究

イネの吸水・蒸散に及ぼす根域温度の影響について調べ、それを合理的に説明するモデルを構築した。イネの通水機能と蒸散量は根域温度に依存して変化し、臨界温度(13.515°C)以下になると急激に低下する。これらのプロセスは、新たに構築した個体群落レベルの吸水・蒸散モデルで定量的に再現することができる。根域温度の低下にともなった根の通水機能の変化には、アクアポリンによる細胞レベルでの水透過活性の変化が関与していることがわかった。本研究では、根域の温度環境が植物の吸水-蒸散に及ぼす影響を実験的に明らかにし、これを合理的に再現するモデルを提案する。次にこの吸水-蒸散モデルを、すでに開発が完了している作物(イネ)の群落微気象モデルに組み入れる。さらに、根域温度に依存した根の吸水機能の変化に対するアクアポリンの貢献度を評価し、その役割を解明する。(1)吸水・蒸散に及ぼす根域温度の影響イネの吸水・蒸散量、気孔コンダクタンスおよび根域と植物体の水ポテンシャルをさまざまな根域温度、気象条件(温度、湿度、日射量など)で測定するための実験システムを立ち上げ、吸水・蒸散プロセスに及ぼす根域温度の影響を調べた。根域温度の低下にともない、蒸散量と植物体の水ポテンシャルが低下する様子が観察された。(2)根の通水コンダクタンスの根域温度依存性温度制御が可能なプレッシャーチャンバーを用いて、イネの根の通水コンダクタンスの根域温度依存性を測定した。本年度はシステムの構築と予備的な実験を実施し、根の温度に依存して通水コンダクタンスが変化することを確認できた。(3)根域温度に依存した吸水・蒸散量の変化に対するアクアポリンの貢献度アクアポリンによる水透過を阻害するHgCl_2をイネの根に添加し、吸水・蒸散に及ぼす影響を解析した。HgCl_2を添加後、根域温度25°Cと8°Cに対する蒸散量は同一レベルまで急激に低下し、還元試薬メルカプトエタノールの添加によってある程度まで回復した。これは低い根域温度条件における根の吸水機能の低下が、アクアポリン活性の低下によって生じている可能性を示唆している。アクアポリンの機能解析に有効な、細胞膜と液胞膜の水透過率の分離測定手法に関しても検討した。(4)根の吸水機能の変化を考慮した吸水・蒸散モデルの基本構造過去の研究のレビューなどに基づいて、根域温度に対する根の吸水機能の変化を考慮したイネの吸水・蒸散モデルの基本構造を決定した。本研究では、根域の温度環境が植物の吸水-蒸散に及ぼす影響を実験的明らかにし、これを合理的に再現するモデルを提案する。1.吸水・蒸散に及ぼす根域温度の影響イネの吸水・蒸散量、気孔コンダクタンスおよび植物体の水ポテンシャルを、さまざまな根域温度と気象条件(温度、湿度、日射量など)で測定し、イネの吸水・蒸散に及ぼす根域温度と気象条件の相互影響について調べた。蒸散量は根域温度の低下と共にゆるやかに減少し、臨界温度(13.515°C)以下では急速に減少した。湿度の低下は蒸散量の増加をもたらすが、気孔コンダクタンスは低湿条件ほど小さくなった。2.根の通水コンダクタンスの根域温度依存性温度制御が可能なプレッシャーチャンバーを用いて、イネの根の通水コンダクタンスLpの根域温度に対する依存性を測定した。Lpは根域温度の低下と共にゆるやかに低下し、臨界温度(15°C)以下では急速に低下した。3.根域温度に依存した吸水・蒸散量の変化に対するアクアポリンの貢献度他の研究プロジェクトで得られた成果も活用しつつ、根域温度の変化がアクアポリンの発現量や機能に及ぼす影響にもとづき、根域温度に依存した吸水・蒸散量の変化に対するアクアポリンの貢献度を評価した。その結果、1と2で示された臨界温度以上での吸水機能とLpの値は、アクアポリンによって維持されている可能性が示唆された。4.根域温度に対する根の吸水機能の変化を考慮した吸水・蒸散モデル1と2の結果に基づいて、根域温度に対する根の吸水機能を考慮したイネの吸水・蒸散モデルを構築した。

1.吸水・蒸散に及ぼす根域温度の影響イネの吸水・蒸散に及ぼす根域温度T_Rの長期的な影響を調べた。蒸散量はT_Rの低下により減少し、20日以内の期間では顕著な回復は見られなかった。長期的なT_Rの低下は、地下部への分配や根の形態も変化させ、それが蒸散量にも影響を与えていることがわかった。2.根の通水コンダクタンスの根域温度依存性イネの根の通水コンダクタンスLpの根域温度T_Rに対する依存性(短期応答)は、アレニウスの関係式で表すことができた。温度依存性の程度を表す活性化エネルギーEaはT_R>15°Cにおいて28kJ mol^<-1>となり、T_R<15°CではLpの急減に対応してEa=204kJ mol^<-1>に増大した。3.根域温度に依存した吸水・蒸散量の変化に対するアクアポリンの役割他の研究プロジェクトで得られた成果も活用し、根域温度T_Rに依存した吸水・蒸散量の変化に対するアクアポリンの貢献度を評価した。T_Rの短期的な変化に対しては、アクアポリン発現量に顕著な変化は見られず、アクアポリン機能の変化が根の通水性に影響を与えていることが推定された。T_Rの長期的な変化に対しては、アクアポリン発現量の変化が根の通水性に影響を与えている可能性が示唆された。4.根域温度に対する根の吸水機能の変化を考慮した吸水・蒸散モデルこれまでの実験結果に基づいて、根の吸水機能を考慮したイネの吸水・蒸散モデルを構築した。モデル計算に基づく感度実験から、根域温度の変化がイネ群落の吸水・蒸散に与える影響を評価した。
腫瘍内微小環境の能動的制御に基づく革新的ＤＤＳの開発とがん治療への展開

ナノキャリアに封入された抗がん剤は、enhanced permeability and retention effect (EPR効果)にしたがって腫瘍内に移行する事が知られている。しかし、このEPR効果を利用したナノキャリアによる抗がん剤デリバリーに限界があり、腫瘍内血管ネットワークに関連する腫瘍内微小環境の能動的な制御を行う事が重要である。経口型抗がん剤および抗がん剤封入ナノキャリアの低用量繰り返し投与が腫瘍内血管系に影響を与え、ナノキャリアの腫瘍への移行性および腫瘍内部での拡散性を改善する事を明らかにし、ナノキャリアの腫瘍移行性を亢進する新規な方法を提示する事ができた。ナノキャリアの腫瘍への移行はEPR効果によることが知られているが、EPR効果を利用したナノキャリアによるデリバリーには限界があり、腫瘍への到達率を向上する戦略の構築が求められている。本課題では、経口型抗がん剤を低用量で繰り返し投与して腫瘍内微小環境を能動的にコントロールし、キャリアに封入した抗がん剤やsiRNAの薬効を最大に発揮させる方法論の構築をめざし、検討を行っている。平成24年度は、抗がん剤(オキサリプラチン;1-OHP)封入PEG修飾リポーム繰り返し投与時に腫瘍内で生ずる腫瘍内微小環境変化の誘導機構、生じた腫瘍内微小環境変化がEPR効果に与える影響、について詳細な検討を行りた。1-OH封入PEG修飾リポソーム投与後の腫瘍内の細胞死をTUNELL assayによって定量評価したところ、投与間隔が短いほど腫瘍内で細胞死が生じている事が明らかとなった。これは、EPR効果によって血管から漏出し、血管近傍に貯留された初回投与リポソームから放出された1-OHPによる細胞死が、次に投与されたリポソームの貯留スペースを拡大し、よりリポソームの貯留を促進し、これが繰り返される事によるものであると考えられた。血管近傍の細胞の死は、リポソームの貯留スペースの拡大だけではなく、増殖しているがん細胞による血管の圧迫も緩和する可能性があり、結果として併用投与される遊離型薬物の腫瘍移行性も高める可能性が高く、DDSを用いた今後の治療戦略を考えるうえで重要な知見が得られたものと考えている。本課題では、経口型抗がん剤を低用量で繰り返し投与して腫瘍内微小環境を能動的にコントロールし、キャリアに封入した抗がん剤の薬効を最大に発揮させる方法論の構築をめざし、検討を行っている。平成25年度においては、24年度に得られたオキサリプラチン封入PEGリポソームの短期間での繰り返し投与によっても腫瘍内の微小環境が大きく変化するという結果に基づき、経口型抗がん剤の併用による抗腫瘍効果亢進機構について検討を行った。その結果、オキサリプラチン封入PEGリポソームの薬理効果が腫瘍内における抗がん剤(5-FU)の血管透過性、組織浸潤性を高め良好な相加相乗効果を誘導していることを確認することができた。さらに、オキサリプラチン封入PEGリポソームの短期間での繰り返し投与によっても腫瘍内の微小環境が大きく変化し、後に投与したナノキャリアの腫瘍内移行性が向上するという結果に基づき、核酸を封入したナノキャリアを併用し、抗腫瘍効果の向上が見られるか検討を行った。その結果、核酸を封入したナノキャリア単独ではほとんど抗腫瘍効果が得られなかったの対して、オキサリプラチン封入PEGリポソームと併用した場合にオキサリプラチン封入PEGリポソーム単独の抗腫瘍効果よりも高い効果が得られた。本成果は、核酸を用いた新たな治療戦略となるものと期待している。平成2425年度の検討課題に関して継続して検討を行いつつ、腫瘍内微小環境の変化がナノキャリアに対するEPR効果に与える影響について検討を行った。抗がん剤封入ナノキャリアを繰り返し投与した結果、腫瘍内血管周囲で顕著なアポトーシス細胞の増加が観察され、これはナノキャリアの漏出部位と一致した。このようなアポトーシス細胞の増加は遊離型抗がん剤の繰り返し投与時には観察されておらず、DDS化抗がん剤を繰り返し投与することで、次に投与するナノキャリアの腫瘍移行性が亢進され、結果として高い抗がん剤のデリバリー効率と抗腫瘍効果が得られることを明らかにした。また、このような正の効果を得るためには、抗がん剤封入ナノキャリアを35日の投与間隔で繰り返し投与すべきであることも明らかとなった。一般的なDDS化抗がん剤は、非選択的な分布による副作用の発現を避ける目的で少なくとも3週間以上の休薬期間をあけることが推奨されている。本検討で示した最適レジメでは、臨床用量よりもずっと少ない投与量であっても十分な効果が得られており、臨床でも十分に使用可能なレジメである可能性が高い。また、抗がん剤封入ナノキャリアと別のナノキャリアを併用することで相乗的な制がん効果が得られることもあわせて明らかにした。

これは抗がん剤封入リポソームのEPR効果亢進効果によって別のナノキャリアが腫瘍組織内に移行しやすくなり、制がん効果をより発揮したためであると考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。薬剤学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、抗がん剤を含むナノキャリア(PEG修飾リボソーム)投与時の腫瘍内微小環境の変化に関して、定量的、定性的な評価を進めることができているため。当初の計画通り、抗がん剤を含むナノキャリア(PEG修飾リポソーム)投与時の腫瘍内微小環境の変化を利用した新規性の高い治療戦略を提案できているため。当初の研究計画に沿って、研究を効率的に進める。当初の研究計画に沿って研究を効率的に進める。