hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性痛を防ぐ集学的治療の基盤開発―理学療法における精神薬物療法の併用法の検討―

外傷や疾病に伴う身体不活動は,痛みを慢性化させる素因となることから,多くの施設が,慢性化を防ぐために,早期理学療法を積極的に導入している.また,外傷時の恐怖体験を緩和する目的で行われる精神薬物療法は,痛みの理学療法を促進する重要な役割を担う.しかし,痛みの理学療法と精神薬物療法の併用における具体的な方法やタイミングを示した基盤研究はない.本研究は,独自に開発した身体不活動による慢性痛モデル(CPCPモデル)を用いて「慢性痛の理学療法における精神薬物療法の併用方法・効果」に関する基盤構築を目指した.CPCPモデルラットの急性期と慢性期におけるmirror imageの筋の痛覚増強(skeletal muscle hyperalgesia:SMH)に対し,diclofenac,pregabalinとduloxetineの3種のpain killerを投与し,各期のSMHの特性を薬理行動学的に示した.diclofenac投与群,pregabalin投与群では,急性期と慢性期のいずれのSMHも改善しなかった.duloxetine投与群では,固定側の急性期のSMHにおいて改善を示した.一方,急性期の反対側のSMH,慢性期の両側のSMHに対する効果は認められなかった.急性期に有効性が認められたduloxetineをより急性期の時期(ギプス除去直後)から三日間に渡り連続投与を行うと反対側では,投与期間中さらに投与終了後も有意にSMHを減弱した.一方,固定側では,投与期間中のみSMHの減弱が認められ,その効果は,投与終了後持続しなかった.このギプス除去直後からのduloxetine投与プロトコルに,併用する理学療法として自発運動(週5回,2週間)を負荷したところ,投与期間中のみしか減弱効果の認められなかった固定側のSHMは,薬物投与終了以後も減弱効果を示す興味深い傾向が捉えられている.身体の不活動に起因する骨格筋の痛覚増強のメカニズムの解明に繋がる基礎情報を収集するため,ギプス固定後慢性痛(chronic post-cast pain [CPCP])ラットの急性期(ギプス除去1週後)と慢性期(ギプス除去3週後)のmirror imageの筋の機械痛覚増強に対し,ジクロフェナク(非ステロイド系抗炎症薬),プレガバリン(抗てんかん薬),デュロキセチン塩酸塩(選択的セロトニン・ノルアドレナリン再取り込み阻害薬)の3種のpain killerを投与し,各期の筋の機械痛覚増強のプロフィールを薬理行動学的に検討した.ジクロフェナク投与群とプレガバリン投与群は,急性期と慢性期のいずれも改善が認められなかった.デュロキセチン塩酸塩投与群は,急性期の固定側でのみ,投与用量依存性の改善が認められた.一方,急性期の反対側,慢性期では両側とも,改善効果が認められなかった.CPCPラットに生じるの慢性的な筋の機械痛覚増強は,炎症性疼痛や神経障害性疼痛ではない特性をもった難治性の病態である可能性が示唆された.高床式十字迷路を用いてオープンアームへの滞在時間,進入回数の増減を指標として不安様行動を,またオープンフィールドやスクローステストを用いて抑うつ行動を評価したが,再現性のあるデータを得るに至っていない.さらなる環境調整を行い,慢性痛の発現と精神病理との関係について調査していく.薬剤投与実験で一定の結果をまとめ,国際誌に投稿するまでに至った.運動療法の検証が遅れているが,薬物療法の進捗を踏まえると,概ね順調と判断する.身体の不活動に起因する骨格筋の痛覚増強の機序の解明のため,ギプス固定後慢性痛(chronic post-cast pain [CPCP])ラットの急性期(ギプス除去1週後)と慢性期(ギプス除去3週後)のmirror imageの筋の機械痛覚増強に対し,ジクロフェナク(非ステロイド系抗炎症薬),プレガバリン(抗てんかん薬),デュロキセチン塩酸塩(選択的セロトニン・ノルアドレナリン再取り込み阻害薬)の3種のpain killerを投与し,各期の筋の機械痛覚増強のプロフィールを薬理行動学的に検討した.ジクロフェナク投与群とプレガバリン投与群は,急性期と慢性期のいずれも改善が認められなかった.デュロキセチン塩酸塩投与群は,急性期の固定側でのみ,投与用量依存性の改善が認められた.一方,急性期の反対側や慢性期の両側で改善効果が認められなかった.デュロキセチンは,急性期に一部抑制効果が認められたことから,さらに早期のギプス除去直後から投与を開始し,除去後2日目まで連続投与を行った.固定側では,投与期間中のみで,反対側は,投与終了後も有意な筋の機械痛覚増強の抑制が認められた.3剤いずれも抑制効果が認められなかった慢性期において,μオピオイド受容体のアゴニストであるDAMGOを髄腔内投与した.投与後30分に,筋の機械痛覚増強は,両側性に完全に抑制された.身体の不活動に起因する慢性筋痛は,炎症性疼痛や神経障害性疼痛ではない特性をもった難治性の病態である可能性が示唆された.本研究課題の一部のデータをScientic reports誌(8, 3311, doi:10.1038/s41598-018-21429-3 (2018))に出版することができたため.外傷や疾病に伴う身体不活動は,痛みを慢性化させる素因となることから,多くの施設が,慢性化を防ぐために,早期理学療法を積極的に導入している.

また,外傷時の恐怖体験を緩和する目的で行われる精神薬物療法は,痛みの理学療法を促進する重要な役割を担う.しかし,痛みの理学療法と精神薬物療法の併用における具体的な方法やタイミングを示した基盤研究はない.本研究は,独自に開発した身体不活動による慢性痛モデル(CPCPモデル)を用いて「慢性痛の理学療法における精神薬物療法の併用方法・効果」に関する基盤構築を目指した.CPCPモデルラットの急性期と慢性期におけるmirror imageの筋の痛覚増強(skeletal muscle hyperalgesia:SMH)に対し,diclofenac,pregabalinとduloxetineの3種のpain killerを投与し,各期のSMHの特性を薬理行動学的に示した.diclofenac投与群,pregabalin投与群では,急性期と慢性期のいずれのSMHも改善しなかった.duloxetine投与群では,固定側の急性期のSMHにおいて改善を示した.一方,急性期の反対側のSMH,慢性期の両側のSMHに対する効果は認められなかった.急性期に有効性が認められたduloxetineをより急性期の時期(ギプス除去直後)から三日間に渡り連続投与を行うと反対側では,投与期間中さらに投与終了後も有意にSMHを減弱した.一方,固定側では,投与期間中のみSMHの減弱が認められ,その効果は,投与終了後持続しなかった.このギプス除去直後からのduloxetine投与プロトコルに,併用する理学療法として自発運動(週5回,2週間)を負荷したところ,投与期間中のみしか減弱効果の認められなかった固定側のSHMは,薬物投与終了以後も減弱効果を示す興味深い傾向が捉えられている.平成28年度課題の一つである運動条件の確立を目指す.動物の飼育環境(例:急性手術処置を行なった他の動物の近くで飼育してはいけない)とモデル作成前の走行練習が,モデル作成後の自発運動性に大きく影響することから,この経験を踏まえた計画のもと遂行する.運動条件の確定に合わせて,指摘薬物プロトコルとの併用効果の検証を進める.とりわけ急性期に筋痛減弱効果が認められたデュロキセチンとの併用を中心にして,他剤との併用効果の合わせて比較検討していきたい.また,平成28年度の薬効検討実験は,単回投与によるものであったので,連続投与による影響も評価を進めていく.運動療法とデュロキセチンとの併用効果について検証する.分担者の東京女子医科大学精神医学教室の押淵にマイクロダイアリシスを用いたギプス固定後慢性痛モデルラット扁桃体の伝達物質解析を依頼している.同教室のマイクロダイアリシスのテクニシャンが退職されたため,実験系の再起動に時間を要し,ギプス固定後慢性痛モデルラットを用いた検索を行うことができず,分担研究費の使用ができなかった.このため,押淵の分担金分の差額が生じた.平成28年度分の分担金を次年度に繰り越し,推敲できなかった研究の進捗を図る.人的資源の確保が困難で計画が十分に推敲できない場合は,分担金の一部を返納いただき,他分担者の研究の円滑な遂行に活用することとする.
表層部の緻密化によるコンクリートの耐久性改善効果に関する研究

(1)表層部の緻密化を評価するための手法透水性型枠使用によるコンクリート表層部の緻密化の程度は、表層部に着目した種々の試験の実施により評価できることを示した。特に、水セメント比、接着引張強度および気泡組織は、深さ毎の測定が可能であって、透水型枠使用による表層部の余剰水と気泡の排出程度を深さ方向に連続的に捉えることができ、極めて有効な評価手法であることを示した。(2)表層部の緻密化とその評価最近開発された透水性シート3種類を用いて表層部の緻密化を図り、前項に示した種々の試験値を求めて検討した。その結果、透水性シートを使用すれば、シートの余剰水と気泡の排出効果より、コンクリート表面はあばたが少なく美観が向上し、コンクリート表層部は水セメント比が低下して強度が向上することを明らかにした。しかしながら、打込み方向高さによる品質差が大きいこと、気泡の排出が不完全になる場合があるなどの問題点も明らかにした。(3)表層部の緻密化による耐久性改善効果透水性シートを用いると、凍結融解抵抗性、中性化速度および塩化物浸透速度は大きく改善されることが分った。しかし、前述のとおり透水シートの種類によっては、気泡組織が耐久性能に対して不利な条件に変化する可能性もあって、今後更に詳細なる検討が必要であることを示した。1.表層部の気密性・水密性評価手法の検討1)簡易透気試験(真空吸引式)・簡易透水試験(ゴムチュ-ブ加圧式)・簡易吸水試験(一方向吸水式)の計3試験について、試験方法における問題点を整理・検討し、改善した。また、一部その理論的検討も実施した。2)3試験は、配合条件や材令による品質変化を良く反映できるが、コンクリ-トの含水率の影響が大きいことが分った。2.表層部の緻密化および緻密化による表層部品質改善程度の評価1)表層部の緻密化を目的として開発された特殊シ-ト3種類を収集した。2)特殊シ-ト3種類を使用して、コンクリ-ト表層部の緻密化を図った。3)緻密化による表層部品質改善程度の評価*簡易透気・透水・吸水試験により、特殊シ-トを使用すると、表層部の気密性・水密性が改善されることが分った。*フレッシュコンクリ-トの水セメント比の測定により、特殊シ-トを使用すると、表層部では著しく水セメント比が低下することが分った。*気泡組織の評価より、特殊シ-トを使用すると、気泡が完全に抜けきれない場合や、表層部に比較的大きな気泡が集中する場合のあることが分り、今後の問題点を明確にできた。*パイプ状円形鋼片を使用した接着引張強度試験により、任意深さの引張強度を測定したところ、特殊シ-トを使用すると、表層部では著しく強度が改善されることが分った。1.表層部の緻密化による耐久性改善効果の検証(1)各種型枠類使用による表層部の緻密化および劣化促進試験透水シートの種類および水セメント比を変化させた場合の緻密化の程度について検討した。また、緻密化を図ったコンクリートを劣化促進(中性化、塩分浸透、凍結融解)させた。(2)緻密化による劣化程度の評価緻密化による劣化抵抗性を表層部の品質評価に着目した各種試験を実施して検討した。また、大型供試体を対象として、打込み方向高さによる品質差を調べた。(3)緻密化による耐久性改善効果の評価緻密化による劣化抵抗性を総合的に考察した。以上の検討により、透水シートを使用すれば、シートの余剰水と気泡の排出効果により、コンクリート表面はあばたが少なく美観が向上し、コンクリート表層部は水セメント比が低下して強度が向上することを明らかにした。また、これらの改善効果は、コンクリートの劣化抵抗性を高めて耐久性向上に大きく寄与するものであることを示した。

しかしながら、打込み方向高さによる品質差が大きいこと、気泡の排出が不完全になる場合があるなどの問題点も明らかにした。2.まとめ及び成果印刷2年間にわたる研究成果をまとめて報告書を印刷した。
音声発声出力における刺激-反応出力適合性の実験的検討

本研究は,運動反応として特に音声の発声を中心として,他の感覚モダリティおよび広範な運動反応における適合性の有無,そして適合性を生じさせている人間の認知情報処理を明らかにすることを目的とした。今年度は最終年度として,視覚的に提示する画像刺激の温かさ・冷たさと,運動反応出力を行う手の物理的な温かさ・冷たさとの間の適合性を中心として実験的検討を行うとともに,得られた研究結果を取りまとめた。それらの結果を基に,視覚的に提示された画像刺激と反応を行う手との間の,刺激入力-運動反応出力間に存在する認知情報処理に関するモデルを検討した。初年度は,研究課題である音声と運動反応出力の適合性に関する研究遂行に加え,人間の知覚認知における刺激-運動反応適合性についての広範な検討を行った。第1に,人間の温冷認知に関して,視覚的に提示する画像刺激の温かさ・冷たさと,運動反応出力を行う人間の手の物理的な温かさ・冷たさとの刺激-運動反応適合性について検討を行い,心理学実験により視覚刺激の温冷と反応する手の温冷との間に認知的な関係性が存在することを示唆する結果を得た。その成果を,VR心理学研究委員会第27回研究会で発表し,さらに2016年7月に開催される国際学会,International Congress of Psychology第31回大会(ICP2016)でも発表予定である。第2に,人間の刺激-運動反応適合性に関して,実験参加者に提示する視覚刺激と,参加者が出力する運動反応である手の筋力との間に,認知的な関係性が存在することを示唆する結果を得て,国内外の学会にて発表を予定している。これらの知見をもとに,視覚入力と運動反応出力との認知的関係性について,引き続き体系的に検討を行っていく。研究課題である音声と運動反応出力の適合性に関しては,実験参加者の発声の情報を取得する装置およびシステムの設計等が遅れている。そのため,音声に関する適合性だけでなく,人間の知覚認知における刺激反応適合性に関して広範な検討を行っており,特に温冷認知に関して一定の研究成果を得ている。提示される感覚刺激とそれに対して行う運動反応との間に生じる反応時間短縮等の,刺激-運動反応間の適合性を指標として,人間の認知情報処理における刺激入力と運動反応出力間の関係性について実験心理学的検討を行い,認知処理モデル構築を目指す。これまでの多くの適合性研究では,視覚刺激と対象の空間位置との間の関係性に焦点が置かれており,視覚以外の感覚入力や,ボタン押し以外の運動反応についてはそれほど検討が行われていないと考えられる。本研究課題では,運動反応として特に音声の発声を中心として,他の感覚モダリティおよび広範な運動反応における適合性の有無,そして適合性を生じさせている人間の認知情報処理を明らかにすることを目指すものである。今年度は,提案研究である刺激入力と発声出力の適合性に関して検討を進めるとともに,前年度より継続して行っている,視覚的に提示する画像刺激の温かさ・冷たさと,運動反応出力を行う手の物理的な温かさ・冷たさとの間の適合性について系統的な検討を行った。その結果,直接的または心理的に温かさ・冷たさを示す視覚画像と,反応を行う手の物理的な温冷との間に適合性が生じることを見いだし,人間の温冷認知においても刺激入力-運動反応出力間で温冷についての情報が共有されている可能性についての示唆を得た。この温冷認知研究で得られた知見を,前年度に行った視覚刺激と手の握力との間の刺激-運動反応適合性の結果とも併せ,認知処理モデルの検討を行った。研究課題である感覚刺激と音声発声出力の間の適合性の検討に関して,研究提案時に想定していた,実験参加者の発声データを時系列的に取得する装置を得ることが困難となり,実験実施の際により簡便な方法での反応取得を目指すこととなるなど,当該実験計画および内容の変更により実施に遅れが生じている。しかしそれと並行して,本研究課題の目的に適うように,実験計画のさらなる拡充として発声以外の刺激-運動反応適合性に関して広範な情報収集,実験計画の検討を行い,心理学実験を精力的に進めた。特に今年度は温冷認知や握力における適合性の検討に注力し,人間の認知処理モデル構築に向けた一定の成果を得たものと考える。本研究課題は,運動反応として特に音声の発声を中心として,他の感覚モダリティおよび広範な運動反応における適合性の有無,そして適合性を生じさせている人間の認知情報処理を明らかにすることを目的とする。今年度も引き続き,提案研究である刺激入力と発声出力の適合性に関して検討を進めるとともに,前年度より継続して行っている,視覚的に提示する画像刺激の温かさ・冷たさと,運動反応出力を行う手の物理的な温かさ・冷たさとの間の適合性について系統的な検討を行った。得られた結果に関して追加実験を実施した結果,前年度までに見出された適合性が,温かさ・冷たさを示唆する視覚画像と反応を行う手の物理的な温冷との間に生じていること,刺激入力-運動反応出力間で温冷についての情報がより抽象化された形で共有されている可能性を支持する結果を得た。また,視覚刺激と運動反応としての握力の強さとの間の適合性についても併せて実験的に検討し,発揮される握力についての時間特性について一定の示唆を得た。研究課題である,視覚的に提示する刺激と運動反応出力である音声の間の適合性に関して,発声反応取得装置,ソフトウェアならびに実験プログラムについての調整を進めつつ,適合性の有無について精力的な検討を進めている。

加えてそれと並行して,本研究課題の目的に適うように実験計画のさらなる拡充として実施している,温冷認知や握力における刺激-運動反応適合性に関する実験心理学的研究について,昨年度に引き続き心理学実験を精力的に進め,得られた研究成果を複数の国内学会ならびに国際学会にて発表した。学会発表に続く研究成果の公表として,英文学術雑誌への投稿を目指し,英語論文の執筆を進めている。本研究は,運動反応として特に音声の発声を中心として,他の感覚モダリティおよび広範な運動反応における適合性の有無,そして適合性を生じさせている人間の認知情報処理を明らかにすることを目的とした。今年度は最終年度として,視覚的に提示する画像刺激の温かさ・冷たさと,運動反応出力を行う手の物理的な温かさ・冷たさとの間の適合性を中心として実験的検討を行うとともに,得られた研究結果を取りまとめた。それらの結果を基に,視覚的に提示された画像刺激と反応を行う手との間の,刺激入力-運動反応出力間に存在する認知情報処理に関するモデルを検討した。研究課題である音声と運動反応出力の適合性に関して,実験参加者の発声を取得する装置およびシステムの設計等が遅れているため,そちらの研究実施までの準備を引き続き進めていく。それに加え,初年度は人間の知覚認知における刺激-運動反応適合性に関して広範な検討を行っており,人間の温冷認知に関して,心理学実験により視覚刺激の温冷と反応する手の温冷との間に認知的な関係性が存在することを示唆する結果を得た。この温冷認知に関する刺激-運動反応適合性に関しては,2年目である次年度でも引き続き,体系的な検討を行っていくとともに,研究がまとまり次第,速やかに学術論文として公表を行う予定である。また,それ以外の刺激-運動反応適合性の可能性についても探っている段階であり,研究計画を立案して実験的検討を行っていく。研究課題である音声と運動反応出力の適合性に関して,発声反応取得としてより簡便な手法と装置による実験とすべく,実験計画の詳細な検討ならびに実験準備を進めているところである。これと並行して,初年度から実施している温冷認知に関する刺激と運動反応の適合性について,引き続き実験的検討を進めていき,得られた成果を随時,学会発表ならびに学術論文として公表していく。さらに,本研究課題の目的に沿う範囲で,その他の感覚モダリティや運動反応についての適合性についても検討を行っていく予定である。研究課題である,刺激入力と運動反応出力である音声の間の適合性に関しては,心理学実験を引き続き実施するなど,実験的検討を継続的に進める。これと並行して,温冷認知に関する刺激と運動反応の適合性,ならびに握力の強さに関する適合性に関して得られた成果を,英文学術雑誌へ学術論文として投稿することにより研究成果公表を目指す。本研究課題に関連して初年度末から実施している心理学実験における,実験参加者への謝礼の支払い(謝礼用の図書カード購入代)として確保した額であり,年度末時点において未払いのものである。本研究課題の遂行によって得られた研究成果に関して,国際学会等の国際会議論文ならびに国外学術雑誌に投稿する学術論文の英文校閲代として確保していた額であり,論文の完成が遅れていることから今年度末において未使用となったものである。
酸味・塩味受容細胞の味蕾内情報伝達系と分化制御機構の解明

我々は味蕾細胞の分化におけるMash1の機能に注目して、Mash1ノックアウトマウス軟口蓋味蕾における味細胞マーカーの発現や転写因子の発現変化を検索した。本研究では、さらにGABAの合成酵素の1つであるGAD67の発現変化についての検索を行った。Mash1ノックアウトマウスとGAD67-GFPマウスを交配させたマウスの軟口蓋の味蕾ではGAD67の発現が完全に消失していた。Mash1ノックアウトマウスの軟口蓋の味蕾ではDlx5の発現が消失していたことから、GAD67の発現は味蕾においても中枢神経系と同様な転写制御因子のカスケードが存在していることが示唆された。我々はこれまでにbHLH型転写因子のMash1が味蕾の3型細胞において、セロトニンおよびGABAの合成酵素の発現に必須であることを明らかにしてきた。本研究では、酸味・塩味の受容を行っているマウス味蕾の3型細胞がもつ生物学的特性の解明を目的として、3型細胞が合成しているセロトニンならびにGABAの味蕾での機能の解析と味蕾細胞(特に3型細胞)の分化に関与する転写因子の探索を行う。今年度は前年度に引き続き、味蕾におけるセロトニン・GABA受容体のサブタイプの発現検索と味細胞の分化に関わる転写因子の検索を目的として、RT-PCRならびにPCR-arrayを行った。前年度に有郭乳頭上皮において高発現が認められたセロトニン受容体の5HT1bとGABA受容体のGABAA受容体γサブニットの味蕾細胞における発現を検索した。その結果、5HT1bとGABAA受容体γサブニットはともに味蕾の2型と3型細胞で発現している事が確認された。また、PCR-arrayの結果から、ホメオボックス型転写制御因子のDlxの中で、Dlx2とDlx5の発現が、有郭乳頭上皮において味蕾を含まない舌上皮に比べて、約5倍から20倍の発現が認められた。現在、Mash1ノックアウトマウスにおけるDlx2とDlx5の発現の変化を検索中である。さらに、前年度に有郭乳頭上皮において高発現が認められたNGN2とMath2についてプローブを作製して、in situ hybridizationにて味蕾での発現を検索したが、Math2の発現が味蕾の一部の細胞と基底細胞において確認された。現在、味蕾のマーカーと2重染色を行って、味蕾におけるMath2発現細胞の同定を行っている。今年度は味蕾におけるセロトニン・GABA受容体のサブタイプの発現検索と味細胞の分化に関わる転写因子の検索を目的として、RT-PCRならびにPCR-arrayを行った。PCR-arrayの結果、有郭乳頭上皮にはセロトニン受容体の中で5HT1bとGABA受容体の中でGABAA受容体γサブニットの発現が確認された。味蕾内でGABAA受容体γサブニットと味細胞のマーカーとの2重染色を用いて検索すると、味蕾におけるGABAA受容体γサブニット発現細胞は2型細胞のマーカーのgustducinと3型細胞のマーカーのGAD67をともに発現し、GABAA受容体γサブニット発現細胞は味蕾の2型細胞と3型細胞であることが確認された。このことから3型細胞によって産生されたGABAは味蕾内で、味細胞(2型・3型細胞)に働き、味覚情報伝達に何らかの機能を演じていることが推測された。マウスの有郭乳頭上皮と味蕾を含まない舌上皮、さらにMash1 KOマウスからそれぞれmRNAを抽出し、PCR-array法で神経細胞の分化関連する転写因子の発現を検索した。その結果、Mash1の他にNGN2とMath2の発現が舌上皮に比べて約10倍の発現が認められた。現在、NGN2とMath2のプローブを作製して、これらの転写制御因子が味蕾でどの細胞型に発現しているのかついて検索を行っている。これまでの研究でMash1が、味蕾の中でIII型細胞の分化に関与していることが、推測されており、味蕾III型細胞におけるセロトニン合成に関わる脱炭酸酵素である芳香族L-アミノ脱炭酸酵素(AADC)の発現に、Mash1が必須であることを示してきた。

本研究では、さらにGABAの合成酵素の1つであるGAD67の発現変化についての検索を行った。Mash1ノックアウトマウスとGAD67-GFPマウスを交配させたマウスの軟口蓋の味蕾ではGAD67の発現が完全に消失していた。また、中枢神経系ではGAD67の発現には、Mash1→Dlx→GAD67のカスケードの存在が知られている。Mash1ノックアウトマウスの軟口蓋の味蕾ではDlx5の発現が消失していたことから、GAD67の発現は味蕾においても中枢神経系と同様な転写制御因子のカスケードが存在していることが示唆された。培養舌上皮細胞にMash1を強制発現させて、Realtime-PCRで遺伝子の変化を検索すると、AADCとGAD67の発現がそれぞれ20倍、13倍と増加しているのが観察された。また、Dlx5を強制発現させると、AADCとGAD67の発現がそれぞれ13倍、17倍と増加していた。しかしながら、Dlx5を発現させてもMash1の発現には差をみることはできなかった。このことから、味蕾のIII型細胞におけるAADCとGAD67の発現調節には、中枢神経系と同様にMash1からDlx5のカスケードが存在している可能性が推測された。細胞生物学本年度計画していたセロトニン受容体・GABA受容体の検索・PCR-arrayによる検索で結果を得られることができ、期間中の実験計画はほぼ目的を達成できたと思われる。本年度計画していたセロトニン受容体・GABA受容体の検索・PCR-arrayによる検索で結果を得られることができ、期間中の実験計画はほぼ目的を達成できたと思われる。現在、セロトニン受容体の発現量の比較をrealtime-PCRで検索中であり、味蕾に特異的に発現しているセロトニン受容体のサブタイプの検出が可能になると考えられる。1.味蕾のおけるセロトニン・GABA受容体の発現の検索1前年度に引き続き、その他のセロトニン受容体・GABA受容体のサブタイプの発現をRT-PCR法で検索する21において味蕾で発現が認められたセロトニン・GABA受容体の味蕾における局在をin situ Hybridization、免疫染色を用いて検索する。特に発現が認められた受容体が、味蕾のどの細胞型に発現しているのかを各細胞型のマーカー(gustducin, PGP9.5, NCAM, serotoninなど)との2重染色により確認する。2.味蕾細胞の分化に関わる転写制御因子の検索と機能解明1前年度に引き続き、PCR-arrayを用いて味蕾細胞の分化に関係する転写因子の検索を行う。2転写因子の発現ベクターの作製:これまでに発現が認められた転写因子の中で、発現ベクターが存在すれば供与を依頼、存在しなければ発現ベクターを作製する。3初代培養舌上皮細胞を用いた転写因子の機能検索:作製した発現ベクターを用いて初代培養舌上皮細胞に転写因子を強制発現させる。転写因子を強制発現させた上皮細胞と舌咽神経節から単離した神経細胞を共培養し、上皮細胞と神経細胞間で神経回路の形成がin vitro条件下において再現できるか検索する。舌咽神経との共培養により、上皮細胞に味細胞のマーカーや味受容体の発現が誘導されるか検索する。3.味蕾におけるセロトニン・GABAの機能検索1セロトニン・GABAがどの味刺激によって、3型細胞から放出されるのかを検索する。
ポリフェノール類の動態特性の評価

申請者らは漢方方剤が経口服用されることに着目し、著明な配糖体成分の経口投与後のラット体内動態、薬効発現について検討を行ってきた。ポリフェノール配糖体であるバイカリンはユニークな動態を示し、特に腸管での代謝、排出がその動態に大きく関わっていた。現在、強力な抗酸化作用で注目されているポリフェノール類のバイオアベイラビリティーは極端に低く、in vivoでの効果には疑義がある。そこで、ポリフェノール類の動態に及ぼす消化管の寄与について検討することを目的としている。代表的ポリフェノールであるエピカテキン及びケルセチン、さらにlithospermate Bについて検討し、いずれも腸管から吸収されにくいことを明らかにした。特に、lithospermate Bはわずかに吸収されたものも速やかに肝臓でメチル化され胆汁中に排出されるため、血中にはほとんど検出されなかった。バイカリンのユニークな動態の腸管代謝として、配糖体であるバイカリンは腸管上皮細胞への取り込みも僅かであるが、アグリコンであるバイカレインは腸管上皮細胞には取り込まれる。しかし、取り込まれたバイカレインは速やかにバイカリンへと抱合され、血液側ではなく管空側へ排出されるため、やはり難吸収性であった。この腸管上皮細胞からのバイカリン排出は、自然発症MRP2欠損ラットEisaihyperbilirubinemic ratの空腸反転腸管において有意に低く、さらにバイカレイン経口投与後の本ラット血中バイカリンのAUC値が通常ラットより5倍高く、バイカリン排出にMRP2が関与することが示唆された。また、ヒト腸管薬物動態in vitroモデル系であるヒト結腸癌由来Caco-2細胞においても、バイカリンの取り込みはわずかであるが、バイカレインは速やかに取り込まれた。この際も、取り込まれたバイカレインは速やかにバイカリンへと抱合され、バイカリンは主に頂側膜側に排出された。その排出はMRP2選択的阻害剤で抑制され、Caco-2細胞においてもバイカリン排出にMRP2が関わっていることが明らかとなり、ヒト腸管においてもラット同様のユニークなバイカリン動態が推測された。ヒトにおいてもラット同様、ポリフェノール類の腸管における吸収、代謝、排出がバイオアベイラビリティーに大きく関わっていることが示唆された。申請者らは、漢方方剤が経口服用されることに着目し、著明な配糖体成分の経口投与後のラット体内動態、薬効発現について検討を行ってきた。本年度において、代表的ポリフェノールである茶の主成分(-)-エピカテキンを取り上げ、臓器レベルでの腸管吸収、腸管代謝、さらにin vitro代謝について、バイカリン及びそのアグリコンであるバイガレインと比較検討した。

ラット空腸の腸管ループ及び反転腸管において、両化合物とも吸収され難く、特に反転腸管において血液側への移行は著しく低かった。空腸粘膜細胞には取り込まれるが、血液側への移行が極端に低いのが、ポリフェノール類の特徴と考えられた。また、バイカレインは空腸粘膜細胞に取り込まれた後、速やかにグルクロン酸抱合され、主に腸管腔へと排出されたが、(-)-エピカテキンのグルクロン酸抱合体の排出は少なく腸管粘膜細胞において代謝を受け難いと想像された。このことはin vitroでの代謝活性より確認され、空腸において(-)-エピカテキンはバイカレインに比ベグルクロン酸抱合を始め硫酸抱合、メチル化とも著しく低い活性であった。これら腸管における吸収、排出、代謝がポリフェノール類のバイオアベイラビリティーに大きく関わっていることが示唆された。また、ヒト結腸癌由来Caco-2細胞においても、バイカレインのユニークな代謝、排出が認められ、ヒトにおいてもラット同様の動態が推測された。さらに、柳の主成分サリシン及びそのアグリコン、サリゲニンについての検討も行い、現在もう一つの代表的ポリフェノール、ケルセチンについても検討中である。申請者らは、漢方方剤が経口服用されることに着目し、著明な配糖体成分の経口投与後のラット体内動態、薬効発現について検討を行ってきた。ポリフェノール配糖体であるパイカリンはユニークな動態を示し、特に腸管での代謝、排出がその動態に大きく関わっていた。現在、強力な抗酸化作用を有するポリフェノール類は保健機能食品として注目されているが、それらのバイオアベイラビリティーは極端に低く、in vivoでの効果には疑義がある。そこで、ポリフェノール類の動態に及ぼす消化管の寄与について検討することを目的としている。昨年度において、代表的ポリフェノールである茶の主成分(-)-エピカテキンを取り上げ、臓器レベルでの腸管吸収、腸管代謝さらにin vitro代謝について、バイカリン及びそのアグリコンであるバイカレインと比較検討した。本年度では主にもう一つの代表的ポリフェノール、ケルセチンについて検討を行った。ラット空腸反転腸管において、アグリコンであるケルセチンは、バイカレイン、エピカテキン同様、空腸粘膜細胞には取り込まれるが、血液側への移行は著しく低かった。血液側への移行が極端に低いのが、ポリフェノール類の特徴と考えられた。一方、吸収が低いと考えられている配糖体(今回は3位の配糖体、イソクエルシトリン、ハイペリン、クエルシトリン、ルチンについて検討)の血液側への移行はケルセチンよりも有意に高かった。さらに、ケルセチンは空腸粘膜細胞に取り込まれた後、グルクロン酸抱合及びメチル化され、主に腸管腔へと排出された。また、バイカレイン適用後の空腸反転腸管からのバイカリン排出が、Eisai hyperbilirubinemicratにおいて有意に低いことより、バイカリン排出にMRP2が関与していることが示唆された。ヒト結腸癌
小型衛星打ち上げに向けたレーザー推進機の超音速安定飛行に関する研究

ビーム推進システムは小型衛星専用の低コスト打ち上げ手法として期待されている.過去の飛行実験では安定飛行性能に問題があり,50 g機体が71 mの高度で墜落してしまった.また低圧下ではプラズマのエネルギー吸収率低下と拡散速度増大により推進性能が低下し,飛行を維持出来ない事が推力測定実験から判明している.本研究では,外部磁場を印加する事によって軸方向の推進性能を改善しつつ,安定飛行に必要な横力獲得をも可能にする先進的飛行デバイスの開発を試みる.推進性能改善と安定飛行性能改善とを同時に達成可能なデバイスは存在しないため,確立出来れば画期的である.電子とイオンの運動を追跡する粒子法と電磁波伝播を解析する有限差分時間領域法を結合し,ビーム照射時の電離構造を再現する事に成功した.大気圧下では離散的電離構造が,低圧下では電子拡散が優位となる為に拡散的電離構造が形成される.外部磁場を放電領域に印加した所,プラズマ前縁の伝播速度を制御可能である事を見出すと共に,電子サイクロトロン共鳴加熱を利用する事でエネルギー吸収率を改善出来た.第二高調波電子サイクロトロン共鳴を誘起する場合,電子拡散抑制と電子衝突電離の促進により,低圧においても離散的電離構造が形成される事が明らかとなった.流体計算と結合する事でノズル内部での衝撃波伝播を再現し,推進性能を見積もった.25 GHzビーム照射に対して0.9 Tを印加する事で電子サイクロトロン共鳴条件を満たして駆動衝撃波を強化し,低圧下でも高い推進性能を維持出来る事が分かった.さらに,電子サイクロトロン共鳴領域をノズル重心部より下方へと配置する事により,回転モーメントの発生を抑制しつつ安定飛行に必要な横力を獲得出来る事が分かった.横力と回転モーメント発生とを分離出来る手法は世界的に見て提案されていない為,非常に意義深いと言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。ビーム推進機は飛行安定性に問題があり過去の飛行実験では高度70mしか到達出来ていない.そこで研究代表者は世界で始めて「レーザー入射動的制御法」を提案し,動的制御により安定飛行を維持してkmオーダーの高高度飛行が達成可能となる事を数値実験により示した.また,動的制御時に投入レーザーエネルギーを増大させる事により超音速安定飛行が達成可能であるという事を示した.さらに動的制御飛行シミュレータに風,ビーム入射誤差,動的制御時間遅れを外乱として組み込み,外乱に対する安定飛行のロバスト性を確認した.40m/sの風,標準偏差1cmのレーザー入射誤差, 15m sの時間遅れが存在したとしても安定飛行は可能であるという事を示し,動的制御装置の設計要求を明確化した.さらに飛行実験に向け,実験室における縮小飛行実験と実機スケール実験とを繋ぐスケール則を解析的に構築した.解析的スケール則は流体計算により確かめられ,系のサイズを変化させてもシングルパルスに対しては力学的等価性が維持出来る事が示された.また,ビーム推進機は低圧下で推進性能が低下するという問題点があったが,外部磁場印可により推進性能が改善される事を世界で始めて示した.放電プラズマを粒子法でモデル化し電磁波伝搬を数値的に解く事でプラズマ-電磁波間の干渉を数値的に再現したが,得られた放電形状は実験結果と良い一致を示している事から,本計算コードは妥当であると言える.粒子計算によって得られたエネルギー吸収率を圧縮性流体コードに投入する事で衝撃波を駆動し,獲得推力を算出した.放電時に磁場を印可する事で電子サイクロトロン共鳴加熱を誘起しエネルギー吸収率を大幅に増大,さらにプラズマ拡散を磁場により阻害する事でより多くの投入エネルギーが推力へと変換される事が判明した.低圧では,磁場による共鳴加熱とプラズマの拡散防止効果により推力450倍に改善される事を示し,ビーム推進機の推進性能が外部磁場印可により改善される可能性を世界で始めて示す事に成功した.本研究ではビーム推進器の飛行安定性能を改善する為に世界で初めて「レーザー動的制御法」を提案し,飛行シミュレータを利用して提案手法の有用性を示した.遺伝的アルゴリズムを使用してレーザー照射位置を最適化する事でkmオーダーの高高度までビーム推進機が安定飛行可能であるという事を数値計算により示した.飛行シミュレータに風による外乱,レーザ走査システム時間遅れ,レーザー走査システム位置決め誤差を導入し,レーザー動的制御法による安定飛行のロバスト性を調べ,従来機体よりも慣性モーメントが大きな機体を使用する事で安定飛行性能が改良される事を示した.さらに三次元Sedov解を用いて獲得力積をモデル化する事でビーム推進機の6自由度飛行に関するスケール則を構築し,g級機体を使用した実験室スケールでの飛行実験からkg級機体を使用した実機スケールでの飛行を予測する事に成功した.また,ビーム推進機は低圧での推力低下が問題となるが,磁場によるプラズマ閉じ込めと共鳴加熱を利用する事で低圧での推進性能を改善出来る可能性がある事を粒子計算により世界で初めて明らかにした.磁場印可により駆動衝撃波を強めて推進性能が従来性能より400倍となるだけでなく,印可磁場によって放電プラズマ形状が離散的構造へと遷移する可能性が本研究により世界で初めて明らかになった.低圧での推力低下はビーム推進機の致命的な欠点であるが,外部磁場印可によりこれを克服出来る可能性を示した.ビーム推進システムは小型衛星専用の低コスト打ち上げ手法として期待されている.過去の飛行実験では安定飛行性能に問題があり,50 g機体が71 mの高度で墜落してしまった.

また低圧下ではプラズマのエネルギー吸収率低下と拡散速度増大により推進性能が低下し,飛行を維持出来ない事が推力測定実験から判明している.本研究では,外部磁場を印加する事によって軸方向の推進性能を改善しつつ,安定飛行に必要な横力獲得をも可能にする先進的飛行デバイスの開発を試みる.推進性能改善と安定飛行性能改善とを同時に達成可能なデバイスは存在しないため,確立出来れば画期的である.電子とイオンの運動を追跡する粒子法と電磁波伝播を解析する有限差分時間領域法を結合し,ビーム照射時の電離構造を再現する事に成功した.大気圧下では離散的電離構造が,低圧下では電子拡散が優位となる為に拡散的電離構造が形成される.外部磁場を放電領域に印加した所,プラズマ前縁の伝播速度を制御可能である事を見出すと共に,電子サイクロトロン共鳴加熱を利用する事でエネルギー吸収率を改善出来た.第二高調波電子サイクロトロン共鳴を誘起する場合,電子拡散抑制と電子衝突電離の促進により,低圧においても離散的電離構造が形成される事が明らかとなった.流体計算と結合する事でノズル内部での衝撃波伝播を再現し,推進性能を見積もった.25 GHzビーム照射に対して0.9 Tを印加する事で電子サイクロトロン共鳴条件を満たして駆動衝撃波を強化し,低圧下でも高い推進性能を維持出来る事が分かった.さらに,電子サイクロトロン共鳴領域をノズル重心部より下方へと配置する事により,回転モーメントの発生を抑制しつつ安定飛行に必要な横力を獲得出来る事が分かった.横力と回転モーメント発生とを分離出来る手法は世界的に見て提案されていない為,非常に意義深いと言える.本研究では,ビーム推進器の飛行安定性能を改善する為に世界で初めて「レーザー動的制御法」を提案した.さらにビーム推進機の6自由度飛行に関するスケール則を構築し,実験室スケールでの飛行実験を用いて実機スケールでの飛行を予測する事に成功した.これらの結果はInternational Journal of Aerospace Engineeringに1報掲載されるだけでなく,AIAA Journal of Propulsion and Powerに1報投稿中である.また外部磁場を印可する事で低圧での推進性能が改善される事をプラズマ粒子計算により示した.外部磁場印可により推進性能が改善されるだけでなく,放電プラズマ形状がフィラメント状へと遷移する事を世界で初めて明らかにした.この結果はhigh impact factor journalであるApplied Physics Lettersに掲載されている.またビーム推進の国際会議2014International High Power Laser Ablation and Beamed Energy Propulsionにおいて1件の招待講演を行った事から,本研究成果は国際的に高く評価されていると言える.上述した様に優れた研究業績をあげる事が出来た為,本研究課題は当初の計画以上に進展していると言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。
木星－イオ結合系におけるプラズマの角運動量輸送過程に関するシミュレーション研究

木星の衛星イオは大量のプラズマを周囲に放出し、イオの公転軌道を包むようにプラズマトーラスと呼ばれるプラズマ密度の高い領域が形成されている。イオとプラズマトーラスは相互作用し、その結果、イオ付近の磁力線には沿磁力線電場が形成され、それによって加速された電子が木星に降り込み、オーロラを励起している。この電子を加速する電圧は、経度方向に対して一定であるが、一方で木星表面における電流密度は経度方向の東方向に対して減少する。この観測事実からの示唆は一般的なオームの法則では説明できない。本研究の目的は、このイオ関連オーロラの電流電圧関係のメカニズムを解明することである。我々は沿磁力線電場の起源として従来の抵抗ではなく、電子移流項が重要であると考えた。そして、電子移流項を含む磁気多流体方程式系を木星-イオ結合系に適用し、時間発展をシミュレーションした。ここで、シミュレーション空間はイオに対して経度方向の東方向の相対速度を有するとして、時間発展を経度方向の空間変動として扱った。シミュレーションの結果、沿磁力線電流密度がある一定値を超えた場合、磁気圏プロトンのイオン音波の振幅が増幅され、最終的に密度不連続に伴う電位ギャップ(以下「電子加速層」)が形成されることが分かった。電子加速層の高度は、ある釣り合いの高度に向かって変動することが分かった。また、電子加速層の電圧は電流密度の2乗に比例し、電離圏プロトン密度の2乗に反比例する。我々の研究により、イオ関連オーロラの電流電圧関係の原因は、沿磁力線電流密度と同じ割合で、電離圏プロトン密度が減少することであることが示唆された。
地球生命におけるL-アミノ酸選択機構の解明とその光学分割への応用

地球上の生命は全てL・アミノ酸を用いてタンパク質合成を行う。L・アミノ酸がなぜ、どのように選択されたのかは今日でも大きな謎である。本研究ではD, L-アスパラギン(Asn)を再結晶すると、自然に対掌体過剰(e.e.)が起こることを発見した。L-体のe.e.は-60%から89%であった。e.e.が0は、ラセミ体であり、マイナスはD-体過剰である。このように再結晶だけで簡単にAsnは光学分割できた。11回の再結晶でL・体が出たのは10回、D-体過剰が1回であった。この再結晶で生成する1つ1つの結晶のe.e.を調べると、ほとんどがどちらかの対掌体で構成されることから、D体はD体同士、L体はL体同士で結晶し、その相対的な量比が全体のe.e.を決定することがわかった。次にD, L-Asn存在下、D, L-フェニルアラニン(Phe)の再結晶を行った。得られた結晶のe.e.を調べると、AsnとPheのe.e.はきれいな直線関係を示した。D, L-Pheだけを再結晶してもラセミ体の結晶しかでてこないので、AsnはPheの光学分割を起こすことが明らかになった。本実験は均一溶液中でラセミ体のアミノ酸が、共存するラセミ体のアミノ酸の光学分割を行うことを示した最初の例である。この場合もD-AsnはD-Pheを、L-AsnはL-Pheを優先的に取り込んで結晶化することがわかった。同様の実験をAsnとD, L-トリプトファンで行うと、やはりAsnはこれらのアミノ酸の光学分割を引き起こしPheと同様の結果を得た。もちろんD, L-Trpだけを再結晶してもラセミ体しか得られない。以上より、D, L-Asnは結晶化において同時に存在するD,L-アミノ酸の光学分割を引き起こすこと、D, Lどちらが優先されるかは偶然できまるが、一方が選択されると、それと同じ立体配置をもつアミノ酸が優先的に結晶化することがわかった。しかもそのe.e.は数十パーセントに及び、原始地球で一方のアミノ酸がこのような形で選択されたとしても充分説明可能なe.e.の大きさであった。本研究の内容は現在特許申請中である。まずD,L-Asnを再結晶すると、自然に総体として一方の対掌体が多くなる、即ち、対掌体過剰(e.e.)が起こることを見いだした。11回の再結晶でL-体が出たのは10回、D-体過剰が1回であった。この再結晶で生成する1つ1つの結晶のe.e.を調べると、ほとんどがどちらかの対掌体で構成されるので、D体はD体同士、L体はL体同士で結晶し、その相対的な量比が全体のe.e.を決定することがわかった。次にD,L-Asn存在下、D,L-フェニルアラニン(Phe)の再結晶を行った。得られた結晶のe.e.を調べると、AsnとPheのe.e.は良好な直線関係を示した。D,L-Pheだけを再結晶してもラセミ体の結晶しかでてこないので、AsnはPheの光学分割を起こすことが明らかになった。同様の実験をAsnとトリプトファン(TrP)で行うと、やはりAsnはTrpの光学分割を引き起こしL-Asnのe.e.とL-TrPのe.e.も直線関係を示した。もちろんD,L-Trpだけを再結晶してもラセミ体しか得られない。

この場合もD-AsnはD-Pheを、L-AsnはL-Pheを優先的に取り込んで結晶化することがわかった。同様の実験をAsnとD, L-トリプトファンで行うと、やはりAsnはこれらのアミノ酸の光学分割を引き起こしPheと同様の結果を得た。もちろんD, L-Trpだけを再結晶してもラセミ体しか得られない。以上より、D, L-Asnは結晶化において同時に存在するD,L-アミノ酸の光学分割を引き起こすこと、D, Lどちらが優先されるかは偶然できまるが、一方が選択されると、それと同じ立体配置をもつアミノ酸が優先的に結晶化することがわかった。しかもそのe.e.は数十パーセントに及び、原始地球で一方のアミノ酸がこのような形で選択されたとしても充分説明可能なe.e.の大きさであった。本研究の内容は現在特許申請中である。
金属錯体と有機化合物とを含む電子移動触媒系の開発と光化学的研究

光誘発電子移動反応系の開発ー(1)2,2'ービピリジン(bpy)や2,2'ービピラジン(bpz)を配位したRu(II)錯体を光触媒とする有機化合物の酸化反応:アスコルビン酸の酸素による酸化反応の光触媒反応におけるRu(II)錯体のbpzやbpy配位子の役割を速度論的に検討した。[Ru(bpy)_3]^<2+>と[Co(edta)]^-を用いてアミノポリカルボン酸やシュウ酸イオンの光触媒酸化反応機構を明らかにした。これらの光触媒反応系を用いることにより酸素分子から過酸化水素を発生させる効率の良いサイクルを構築することが可能となった。また,通常の条件では起こらないペルオキ二硫酸によるシュウ酸の酸化反応を[Ru(bPz)_3]^<2+>を用いた光触媒サイクルを用いることにより効率良く反応を進行させることができた。(2)ヨウ素を光増感剤とするアミノポリカルボン酸の酸化反応:EDTAをはじめとするジアミノポリカルボン酸およびモノアミノポリカルボン酸のヨウ素による光触媒酸化反応がI_2〓ラジカルアニオンを反応種とするラジカル連鎖反応であること,アミノ基の非共有電子対の存在が酸化反応に重要であること,およびこれらは完全な速度論的解析ができる基本的な反応系であることが明らかになった。現在,この反応系の応用面を検討中である。(3)[Ru(bpy)_3]^<2+>および[Ru(iーbiq)_2]^<2+>による[Co(ox)_3]^<3->錯体の分子内電子移動を伴う光増感分解反応:この反応が立体選択的に進行し,しかも溶媒の組成によって光学活性体に対する選択性が逆転することを見い出した。励起種のイオン対の安定性が見かけの立体選択性を支配する要因であることを明らかにした。また,両者のRu(II)錯体による光触媒反応機構が全く異なる速度論的挙動をとることを見い出した。これは配位子の違いからくる電子移動反応速度の差が光触媒反応機構の差として現れていることが明らかとなった。現在,これらの反応を利用した光誘発電子移動触媒系の構築を目指してさらに検討を加えている。1.光誘発電子移動反応系の開発ー(1)2,2′-ビピリジン(bpy)や2,2′ービピラジン(bpz)を配位したRu(II)錯体を光触媒とするアスコルビン酸(AsA)のO_2による酸化反応を速度論的に検討した。可視光照射によるRu(II)錯体の励起三重項状態(^*[Ru(pby)_3]^<2+>がAsAのO_2による酸化反応を促進し、効率良くH_2O_2を発生させることがわかった。また、^*[Ru(bpy)_3]^<2+>ではO_2による酸化的消光反応を経た連鎖反応であるのに対し、^*[Ru(pbz)_3]^<2+>ではAsAによる還元的消光反応を経た連鎖反応であり、この反応機構の変化にはbpzを1個置換させればよいことがわかった。(2)[Ru(bpy)_3]^<2+>錯体の光増感反応における立体選択性ー水溶液中のトリス(オキサラト)コバルト(II)酸錯体の分子内電子移動を伴う分解反応が可視光照射による励起種^*[Ru(bpy)_3]^<2+>により促進され、かつ、立体選択性を持つことを見い出した。また、メタノールの添加により立体選択性の逆転が起こるという興味ある知見を得た。現在、反応機構の詳細を検討中である。(3)ヨウ素を光増感剤とするシュウ酸およびアミノポリカルボン酸の酸化反応ー暗所ではシュウ酸やEDTAなどのアミノポリカルボン酸はヨウ素により酸化されないが、可視光照射により反応が促進され、I_2^〓ラジカルアニオンを反応種とするラジカル連鎖反応であること、およびこれらは完全な速度論的解析のできる基本的な反応系であることがわかった。2.溶液内均一系電子移動反応ービス(オキサラト)マンガン(III)酸錯体の分子内電子移動を伴う分解反応におけるCO_2^〓ラジカルアニオンの挙動を明らかにした。また、ギ酸のヨウ素による酸化反応に機構を解明した。3.ビオロ-ゲンを結合させたポルフィリンの合成と光化学的挙動ー分子内・分子間光電子移動反応における電子供与体と受容体間の配向の問題を検討するためビオロ-ゲンがポルフィリンの窒素上に結合した複合体の合成法を確立し、現在、化合物の同定を行っている。

また,通常の条件では起こらないペルオキ二硫酸によるシュウ酸の酸化反応を[Ru(bPz)_3]^<2+>を用いた光触媒サイクルを用いることにより効率良く反応を進行させることができた。(2)ヨウ素を光増感剤とするアミノポリカルボン酸の酸化反応:EDTAをはじめとするジアミノポリカルボン酸およびモノアミノポリカルボン酸のヨウ素による光触媒酸化反応がI_2〓ラジカルアニオンを反応種とするラジカル連鎖反応であること,アミノ基の非共有電子対の存在が酸化反応に重要であること,およびこれらは完全な速度論的解析ができる基本的な反応系であることが明らかになった。現在,この反応系の応用面を検討中である。(3)[Ru(bpy)_3]^<2+>および[Ru(iーbiq)_2]^<2+>による[Co(ox)_3]^<3->錯体の分子内電子移動を伴う光増感分解反応:この反応が立体選択的に進行し,しかも溶媒の組成によって光学活性体に対する選択性が逆転することを見い出した。励起種のイオン対の安定性が見かけの立体選択性を支配する要因であることを明らかにした。また,両者のRu(II)錯体による光触媒反応機構が全く異なる速度論的挙動をとることを見い出した。これは配位子の違いからくる電子移動反応速度の差が光触媒反応機構の差として現れていることが明らかとなった。現在,これらの反応を利用した光誘発電子移動触媒系の構築を目指してさらに検討を加えている。