hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広域地盤沈下のデータベース化と沈下予測システムの構築に関する研究

本研究に用いるデータベースの情報項目と検索項目は,地盤沈下関連情報(観測井,簡易沈下計,水準測量,揚水井戸,気象,地下水水質)であり,前年度に次の3つのカテゴリーに分類してVisual Basicを用いた基本的なデータベース化を構築した.1)インデックス情報(観測点位置および諸元に関するデータ),2)ファクト情報(各種の観測データベース),3)検索ソフト(各観測データの検索ソフト).本年度は,観測データの更新と地下水質データの整理をはじめ,検索ソフトの充実,特に任意の地図上における各観測データの面的分布表示および各観測データの相互関係を検討できるソフト(地下水位と地盤沈下量・揚水量・降水量の関係)の開発を行った.また,これらの相関関係図を用いることによって,地盤沈下防止のための地下水位管理システムに用いられている地下水位変動量レベルの策定に資することが可能となった.さらに,中長期的な地盤沈下管理システムの構築を目的として,前年度に構築した地盤沈下予測システム(季節的な地下水揚水による繰返し圧密を考慮した準三次元浸透解析)を使用して,佐賀平野の地下水利用状況(上水用の地下水採取が廃止されたことも含めて)に対応した解析システムを構築した.このためには,揚水データを利用するための解析用揚水データ作成プログラムが必要であり,国土基準メッシュを要素とした各要素内の揚水量の総和を求めて,これを隣接する節点に等価配分するプログラムを作成した.これらの解析システムを用いて,地下水を利用しながら地盤沈下を防止するための地下水適正利用について,種々の地下水利用状況を想定しながら予測検討を行った.本研究に用いるデータベースの情報項目と検索項目は,地盤沈下関連情報(観測井,簡易沈下計,水準測量,揚水井戸,気象,地下水水質)であり,前年度に次の3つのカテゴリーに分類してVisual Basicを用いた基本的なデータベース化を構築した.1)インデックス情報(観測点位置および諸元に関するデータ),2)ファクト情報(各種の観測データベース),3)検索ソフト(各観測データの検索ソフト).本年度は,観測データの更新と地下水質データの整理をはじめ,検索ソフトの充実,特に任意の地図上における各観測データの面的分布表示および各観測データの相互関係を検討できるソフト(地下水位と地盤沈下量・揚水量・降水量の関係)の開発を行った.また,これらの相関関係図を用いることによって,地盤沈下防止のための地下水位管理システムに用いられている地下水位変動量レベルの策定に資することが可能となった.さらに,中長期的な地盤沈下管理システムの構築を目的として,前年度に構築した地盤沈下予測システム(季節的な地下水揚水による繰返し圧密を考慮した準三次元浸透解析)を使用して,佐賀平野の地下水利用状況(上水用の地下水採取が廃止されたことも含めて)に対応した解析システムを構築した.このためには,揚水データを利用するための解析用揚水データ作成プログラムが必要であり,国土基準メッシュを要素とした各要素内の揚水量の総和を求めて,これを隣接する節点に等価配分するプログラムを作成した.これらの解析システムを用いて,地下水を利用しながら地盤沈下を防止するための地下水適正利用について,種々の地下水利用状況を想定しながら予測検討を行った.本研究の初年度にあたる今年度は、まず、佐賀平野の地盤沈下情報ベータベース化を構築するために必要な地盤沈下関連の観測データ(観測井の地下水位・地盤収縮量,水準測量,揚水量,気象)のデータベースを作成した。これらの各種データは、インデックス情報(観測点位置および諸元に関するデータ)とファクト情報(各種の観測データベース)に区分され、Visual Basicで作成した検索ソフトを用いて表示・取り出しができるようになっている。インデックス情報のコード化としては、(1)観測点の緯度・経度コード,(2)観測項目コード,(3)観測機関コード,(4)行政・観測地域で分類される地域コード,(5)観測記録間隔コード、(6)ストレーナ深さを設定した。検索ソフトは、大きく分けて、観測点の諸元・データ検索(観測点諸元検索,任意の観測データの取り出し)、観測データの時系列表示、観測データの面的分布表示から構成されている。また、本地盤沈下情報データベース化を利用した地盤沈下解析ソフトを構築することを目的として、地下水揚水に伴う広域地盤沈下解析を行うための繰返し圧密沈下も考慮できる準三次元浸透解析プログラムを整備した。このプログラムを用いて、a)解析領域の設定と地層断面のモデル化、b)各地層の土質区分と土質定数の設定、c)境界条件の設定、a)水頭の初期条件の設定、e)揚水データの設定等を行い、佐賀・白石地区を中心とした筑紫平野の広域地盤沈下解析を行った。特に、データベースとの対応を考えて、解析モデルの要素としては、国土基準メッシュに準じた設定を行うとともに、揚水データ作成に関しては、国土基準メッシュ単位に揚水量を集計し、各コード番号を要素番号と対応させて各要素内の揚水量の総和を隣接する接点に等価配分するプログラムを作成することによって、迅速なデータ作成も可能となった。本研究に用いるデータベースの情報項目と検索項目は,地盤沈下関連情報(観測井,簡易沈下計,水準測量,揚水井戸,気象,地下水水質)であり,前年度に次の3つのカテゴリーに分類してVisual Basicを用いた基本的なデータベース化を構築した.

1)インデックス情報(観測点位置および諸元に関するデータ),2)ファクト情報(各種の観測データベース),3)検索ソフト(各観測データの検索ソフト).本年度は,観測データの更新と地下水質データの整理をはじめ,検索ソフトの充実,特に任意の地図上における各観測データの面的分布表示および各観測データの相互関係を検討できるソフト(地下水位と地盤沈下量・揚水量・降水量の関係)の開発を行った.また,これらの相関関係図を用いることによって,地盤沈下防止のための地下水位管理システムに用いられている地下水位変動量レベルの策定に資することが可能となった.さらに,中長期的な地盤沈下管理システムの構築を目的として,前年度に構築した地盤沈下予測システム(季節的な地下水揚水による繰返し圧密を考慮した準三次元浸透解析)を使用して,佐賀平野の地下水利用状況(上水用の地下水採取が廃止されたことも含めて)に対応した解析システムを構築した.このためには,揚水データを利用するための解析用揚水データ作成プログラムが必要であり,国土基準メッシュを要素とした各要素内の揚水量の総和を求めて,これを隣接する節点に等価配分するプログラムを作成した.これらの解析システムを用いて,地下水を利用しながら地盤沈下を防止するための地下水適正利用について,種々の地下水利用状況を想定しながら予測検討を行った.
植物細胞はどのようにして中心体なしで紡錘体を作るのか?

細胞分裂において、中心体は紡錘体の形成に働く。中心体を持たない植物の細胞がどのようにして紡錘体を形作るのかは大きな謎である。我々は、植物の紡錘体は微小管の枝分かれの結果により構築されることを提唱した。この仮説を証明するため、中心体や微小管を標識する蛍光タンパク質をタバコ培養細胞に発現させ、紡錘体および類似の構造である隔膜形成体の微小管形成機構を調べた。中心体に局在して微小管形成に働くガンマチューブリンは紡錘体上に点在して動いていた。隔膜形成体形成においては、新しい微小管は既存の微小管から伸長することがわかった。中心体はほとんどの真核細胞に見られる細胞内小器官で、細胞分裂においては紡錘体の形成に働く。花の咲く植物(顕花植物)は進化の過程で中心体を失ったため、顕花植物の細胞がどのようにして紡錘体を形作るのかは大きな謎である。申請者は顕花植物の微小管が枝分かれにより生じることを示し、顕花植物の紡錘体は微小管の枝分かれの結果により構築されることを提唱した。本研究では、申請者が提唱した「植物の紡錘体は微小管の枝分かれにより構築される」という仮説を検証する。平成21年度の研究内容は、1)固定、染色した紡錘体の構造のデコンボリューションによる解析、2)標識チューブリンを顕微注入するシステムの確立、3)次年度以降に用いる形質転換細胞の作成、の3つである。1)紡錘体の構造のデコンボリューションによる解析紡錘体で解析を行う予備実験として、これまでのデータの蓄積がある隔膜形成体でデコンボリューションを試みた。微小管プラス端マーカーGFP-EB1を発現させたタバコ培養細胞で免疫染色を行うと、GFP-EB1が消失することから、固定時に微小管の短縮が起こっていることがわかった。また、封入剤の屈折率が低いため、デコンボリューション前の像に光学的歪みが生じていることがわかった。これらの問題を解決するため、細胞を液化プロパンで凍結し、高屈折率の溶媒であるチオジエタノールで封入する方法を開発した。2)標識チューブリンの顕微注入ローダミン標識したブタ脳チューブリンをタバコ培養細胞に顕微注射することを試みた。注射前にチューブリンがガラス針内で重合してしまう問題が発生したため、使用する緩衝液の検討中である。3)形質転換細胞の作成研究計画時に考えていたmRFPよりもtagRFPのほうが高性能であることが報告されたので、tagRFP融合タンパク質を発現するDNA配列の構築中である。本研究計画では、研究代表者自らが提唱している「植物の紡錘体は微小管の枝分かれにより構築される」という仮説を検証する。本年度は、紡錘体の構造を解析するために、1)高解像度デコンボシューション法の確立、2)蛍光チューブリン顕微注入法の確立、3)微小管プラス端、マイナス端を蛍光標識する形質転換体の作成、4)微小管交換率の測定法の確立、を行った。1)複雑な微小管クラスターの中で個々の微小管を識別するためのデコンボリューション法の確立を試みた。高解像度デコンボリューションのためには、高解像度の3次元画像スタック(x,y,z)が必要だが、これまでは蛍光色素の光退色のため高解像度のスタックが得られなかった。蛍光色素および退色防止剤を見直すことにより、高解像度のスタックが得られるようになった。しかし、デコンボリューション後の画像は、必要な解像度には達していない。2)GFPチューブリン発現量の低い細胞が偶然得られた。この細胞を使うことにより、顕微注入なしに微小管のスペックル解析が可能になった。現在、細胞中心部の解像度低下の問題を解決するため、条件検討を続けている。3)微小管プラス端マーカーと微小管全体マーカーの共発現細胞は増殖が著しく低下したため、実用に耐える形質転換体はできていない。微小管マイナス端マーカーの発現細胞は、現在作成中である。4)微小管を2色の蛍光タンパク質で標識し、一方の蛍光色素だけを光退色させることにより、微小管集団中の微小管交換率を測定することに成功した。この方法は紡錘体の構築機構を解析するのに非常に有用と考えられる。

中心体はほとんどの真核細胞に見られる細胞内小器官で、細胞分裂においては紡錘体の形成に働く。花の咲く植物(顕花植物)は進化の過程で中心体を失ったため、顕花植物の細胞がどのようにして紡錘体を形作るのかは大きな謎である。私は顕花植物の微小管が枝分かれにより生じることを示し、顕花植物の紡錘体は微小管の枝分かれの結果により構築される仮説を提唱した。本研究計画では、この仮説を検証する。また、紡錘体同様の構造を持つ植物独自の構造体である隔膜形成体でも同様の検証を行う。紡錘体、核膜形成体の微小管の密度は非常に高いため、通常の顕微鏡観察法では微小管1本1本の挙動を追跡することはできない。そこで、まず第一に、微小管の端を蛍光タンパク質で標識した細胞を作り、微小管の起点と伸長を可視化する。当初研究計画においては、微小管のプラス端、マイナス端をそれぞれ標識する予定であった。しかしながら、マイナス端の標識ができなかったため、微小管全体とプラス端を標識する方針に切り換えた。細胞周囲の溶液を交換しながら細胞を連続観察するシステムを構築し、微小管阻害剤溶液により微小管を部分的に破壊した後の再生の様子を観察した。隔膜形成体においては、微小管から微小管が伸長する様子を明瞭に捉えることができた。紡錘体における微小管再生は現在解析中である。個々の微小管の挙動が見えない問題の第二の解決法として、本研究課題において新たに開発した細胞深部のスペックル顕微鏡法を用いた。スペックル顕微鏡法は見たい構造を蛍光標識タンパク質でごく低密度に標識し、標識間隔が顕微鏡の解像度より大きくなることを利用して分子の動きを見る方法である。隔膜形成体においては極方向から赤道面に向かって配列する微小管と斜めに伸長する微小管の2種類の異なる動きが検出できたが、紡錘体においては、赤道面に向かって配列する微小管の動きしか検出できなかった。
拡張型心筋症・心筋炎における左室形態・機能変化の免疫学的解明と再生医療法の開発

拡張型心筋症やウイルス性心筋炎の病態に免疫系が深く関与しているが、それら疾患における左室の形態変化や機能変化と免疫系との関連に関しては不明な部分が多い。サイトカイン、ケモカイン等はオートクラインまたはパラクラインとして作用しており、これら物質の病態への関与を考えた場合、より臓器特異的で持続的な遺伝子発現が病態解明に不可欠と考えられる。今回我々は、ウイルス性心筋炎マウスモデルの慢性期と拡張型心筋症モデルを用い、左室形態および機能変化と免疫系との関連につき、サイトカインを中心に解析を行うことを目的とした。一方、我々は遺伝子導入のみならず、マウスにおける経血管的な心筋への細胞移植医用デバイスを開発中である。幹細胞、繊維芽細胞等の移植による拡張型心筋症および心筋炎の左室形態・機能変化に及ぼす影響を検討することを目的とした。拡張型心筋症および心筋炎において、左室拡大を中心とした形態変化の抑制をターゲットとした、再生医療法への発展を目的とした。遺伝子導入による慢性的な免疫系遺伝子発現のEMCウイルスによるウイルス性心筋炎モデルマウスの慢性期におよぼす左室形態・機能変化との関連の検討:平成16年度に行った実験を発展させ、種々の免疫系遺伝子発現の慢性的な影響を分子レベルで解析した。また、コンダクタンスカテーテルを用い、経血管的に左室圧容積関係から形態的・機能的変化への影響を検討した。再生医療用ニューデバイスへの発展:現在、拡張型心筋症の治療は心臓移植が最も効果的であるが、日本においてはドナー等の問題があり、受けられる症例数はごく少数に限られる。心移植に代わる治療法として再生医療が、拡張型心筋症の治療においても期待されている。その具体的な方法として心臓カテーテル法を応用したインターベンションの技術による細胞移植の方法が考えられる。我々はマウス心臓カテーテル法における、マイクロカテーテル技術を応用し、マイクロニードル、マイクロバルーン、マイクロカテーテルを用いて、マウスにおける再生医療用デバイスを同時に開発した。そして、マウスでの動物実験を通じて、臨床応用可能な再生医療のためのインターベンション技術とニューデバイスへの発展に結びつけることを予定している。我々は、ウイルス性心筋炎マウスモデルの慢性期を用い、左室形態および機能変化と免疫系との関連につき、サイトカインを中心に解析を行った。(1)EMCウイルスによるウイルス性心筋炎モデルマウスの慢性期における拡張型心筋症様変化と血行動態上の変化のさらに詳細な検討:ウイルス性心筋炎は拡張き型心筋症の原因の1つと考えられているため、拡張型心筋症の病態解明の視点からも慢性期の形態変化や血行動態上の変化の解析は、極めて有用と考えられた。

(2)EMCウイルスによるウイルス性心筋炎モデルマウスの慢性期におけるサイトカイン等免疫系遺伝子発現と左室形態・機能変化との関連の検討:mRNAおよびタンパクレベルにおいて、左室形態変化・機能変化との関連を検討した(3)経血管的な心筋への遺伝子導入法の検討:慢性的な免疫系遺伝子発現と左室形態・機能変化への影響を検討するため、アデノウイルスベクターに加え、心筋への直接的な遺伝子導入法も検討した。(3)正常マウスを用いた細胞移植法の検討:我々の開発した遺伝子導入法を応用し、正常マウスを用いて、マウス幹細胞等の細胞移植法の検討を行った。同時に、マウスにおける細胞移植用デバイスの設計を行った。拡張型心筋症やウイルス性心筋炎の病態に免疫系が深く関与しているが、それら疾患における左室の形態変化や機能変化と免疫系との関連に関しては不明な部分が多い。サイトカイン、ケモカイン等はオートクラインまたはパラクラインとして作用しており、これら物質の病態への関与を考えた場合、より臓器特異的で持続的な遺伝子発現が病態解明に不可欠と考えられる。今回我々は、ウイルス性心筋炎マウスモデルの慢性期と拡張型心筋症モデルを用い、左室形態および機能変化と免疫系との関連につき、サイトカインを中心に解析を行うことを目的とした。一方、我々は遺伝子導入のみならず、マウスにおける経血管的な心筋への細胞移植医用デバイスを開発中である。幹細胞、繊維芽細胞等の移植による拡張型心筋症および心筋炎の左室形態・機能変化に及ぼす影響を検討することを目的とした。拡張型心筋症および心筋炎において、左室拡大を中心とした形態変化の抑制をターゲットとした、再生医療法への発展を目的とした。遺伝子導入による慢性的な免疫系遺伝子発現のEMCウイルスによるウイルス性心筋炎モデルマウスの慢性期におよぼす左室形態・機能変化との関連の検討:平成16年度に行った実験を発展させ、種々の免疫系遣伝子発現の慢性的な影響を分子レベルで解析した。また、コンダクタンスカテーテルを用い、経血管的に左室圧容積関係から形態的・機能的変化への影響を検討した。再生医療用ニューデバイスへの発展:現在、拡張型心筋症の治療は心臓移植が最も効果的であるが、日本においてはドナー等の問題があり、受けられる症例数はごく少数に限られる。心移植に代わる治療法として再生医療が、拡張型心筋症の治療においても期待されている。その具体的な方法として心臓カテーテル法を応用したインターベンションの技術による細胞移植の方法が考えられる。我々はマウス心臓カテーテル法における、マイクロカテーテル技術を応用し、マイクロニードル、マイクロバルーン、マイクロカテーテルを用いて、マウスにおける再生医療用デバイスを同時に開発した。そして、マウスでの動物実験を通じて、臨床応用可能な再生医療のためのインターベンション技術とニューデバイスへの発展に結びつけることを予定している。
途上国(ネパール)における歯科健康教育の実践とその評価

我々は1989年から歯科医療が皆無に近いネパールで歯科診療を実施し,1994年からは歯科疾患の予防を目的にフッ化物洗口プロジェクト,健康教育を実施してきた.これは途上国の住民が自分たちの力で科学的な根拠を理解した上でう蝕や歯周疾患の予防ができることをも目指している.この研究ではフッ化物洗口の有効性を評価するとともに,住民自身が自分たちで健康教育を展開するためのプロセスを学問的に企画・実行・評価してきた.以下に3年間の研究の結果,考察の概要を示す.1.今日フッ化物洗口法のう蝕予防効果は,広く認められることであり,我々のフィールドの小学校でも1994年からフッ化物洗口プロジェクトを展開している.現地の学校教員に対する予防教育の結果,現在15校で2,397名が定期的にフッ化物洗口を行うようになった.2.学童のう蝕罹患状況をフッ化物洗口の実施の有無によって考えると,フッ化物洗口を実施してきた学校と実施していない学校ではこの7年間でDMF歯数やDMF者率に差がでてきたようである.3.村の教員や保健所職員らに対し歯科疾患の予防教育(歯の構造,プラークコントロール,除石法などの教育)を展開し,3年間で延べ218名に行った.この結果,リーダーとなる住民が生徒や一般住民に予防教育できるようになり,ブラシの習慣のなかった村人がブラッシングするようになってきた.4.研究終了の今年度は健康教育において住民が自立できるかどうかを判断するため,これまで我々が行って来た口腔保健専門家養成コースの講師を教育されたネパール人に実行させ,講義や実習の進め方,資料の作り方等を評価した.また,専門家養成コースを終了した先生が日常学校で生徒に健康教育している現場に立ち会ってその実施状況を評価した.その結果,70%程度は実行できているが,まだ我々の援助が必要であると思われた.今後さらに住民の自立に向けた歯科健康教育を推進し,住民自身の力で健康を守れるようにしたい.この研究は現在も継続中であり,近い将来ネパール全土に展開したい.我々は1989年から歯科医療が皆無に近いネパールで歯科診療を実施し,1994年からは歯科疾患の予防を目的にフッ化物洗口プロジェクト,健康教育を実施してきた.これは途上国の住民が自分たちの力で科学的な根拠を理解した上でう蝕や歯周疾患の予防ができることをも目指している.この研究ではフッ化物洗口の有効性を評価するとともに,住民自身が自分たちで健康教育を展開するためのプロセスを学問的に企画・実行・評価してきた.以下に3年間の研究の結果,考察の概要を示す.1.今日フッ化物洗口法のう蝕予防効果は,広く認められることであり,我々のフィールドの小学校でも1994年からフッ化物洗口プロジェクトを展開している.現地の学校教員に対する予防教育の結果,現在15校で2,397名が定期的にフッ化物洗口を行うようになった.2.学童のう蝕罹患状況をフッ化物洗口の実施の有無によって考えると,フッ化物洗口を実施してきた学校と実施していない学校ではこの7年間でDMF歯数やDMF者率に差がでてきたようである.3.村の教員や保健所職員らに対し歯科疾患の予防教育(歯の構造,プラークコントロール,除石法などの教育)を展開し,3年間で延べ218名に行った.この結果,リーダーとなる住民が生徒や一般住民に予防教育できるようになり,ブラシの習慣のなかった村人がブラッシングするようになってきた.4.研究終了の今年度は健康教育において住民が自立できるかどうかを判断するため,これまで我々が行って来た口腔保健専門家養成コースの講師を教育されたネパール人に実行させ,講義や実習の進め方,資料の作り方等を評価した.また,専門家養成コースを終了した先生が日常学校で生徒に健康教育している現場に立ち会ってその実施状況を評価した.その結果,70%程度は実行できているが,まだ我々の援助が必要であると思われた.今後さらに住民の自立に向けた歯科健康教育を推進し,住民自身の力で健康を守れるようにしたい.この研究は現在も継続中であり,近い将来ネパール全土に展開したい.我々は10年前から歯科医師が皆無に近い途上国(ネパール)での歯科診療を実施し,5年前からは健康教育に目を向け,歯科疾患の予防を目的にフッ化物洗口プロジェクト,健康教育を実施している.これは途上国の住民の自立をも目指しており,将来的には住民自身の力でフッ化物洗口プロジェクトや歯周疾患の予防教育が行えるようになることが望ましい.この研究はフッ化物洗口の有効性を評価するとともに,住民の力で健康教育を実践できるようにするプロセスを学問的に企画・研究・評価しようとするものである.今年度の調査・研究では次のような結果,考察が得られた.1.住民(学校の先生)に対する予防教育が順調に進み,全9校中7校の77.8%の小学校で定期的にフッ化物洗口が行われるようになった.学童数でみると,2,312名中667名の28.8%である.2.学童のう蝕罹患状況をフッ化物洗口の実施の有無によって考えると,過去3年間フッ化物洗口を実施している学校では,DMFT指数0.57,DMF者率33.3%であったのに対し,未実施校では各々0.89および40.7%であった.

しかし,対象者の人数が少ないことや実施期間が短いため統計的には有意差はなかった.3.村のリーダー(学校の教員,保健所の職員など)に対し歯科疾患の予防教育(歯の仕組みからプラークコントロール,除石法までの教育)を行った.この結果,自分達で生徒,住民の管理ができつつあるところまでの成果が得られた.4.今日フッ化物洗口法のう蝕予防効果は,広く認められることであり,今後このプログラムを継続することによって,う蝕予防効果は実証できると思われる.また,フッ化物洗ロプログラムはフッ素濃度に関係するので,水質調査を実施中である.またフィールドとする小学校にプラークコントロール,フッ化物洗口を含めた予防教育が根付くためには村のリーダーを十分に教育して住民の力で浸透していくようにすることも必要である.この研究は現在も継続中である.我々は1989年から歯科医師が皆無に近いネパールで歯科治療を実施し,6年前からは健康教育に目を向け,歯科疾患の予防を目的にフッ化物洗口プロジェクト,健康教育を実施している.これを途上国の住民が自分たちの力でフッ化物洗口プロジェクトや歯周疾患の予防ができることも目指している。この研究ではフッ化物洗口の有効性を評価するとともに,住民自身が自分たちで健康教育を展開できるようにするプロセスを学問的に企画・研究・評価しようとしている.今年度は次のような結果,考察が得られた.1.住民(学校の先生)に対する予防教育が大きな展開を見せ,我々がフィールドとしている地域の小学校11校,1,547名で定期的にフッ化物洗口が行われるようになった。2.フッ化物洗口プロジェクトの評価は最終年度においているため,現時点での正確な評価はできていないが,学童のう触罹患状態をフッ化物洗口の実施の有無によって考えると,フッ化物洗口を実施してきた学校と実施していない学校ではDMFT指数やDMF者率に差があるように思われる。3.村のリーダー(教員,保健所職員など)に対し歯科疾患の予防教育(歯の構造,プラークコントロール,除石法などの教育)を展開し,今年度は92名に行った。その結果,リーダーとなる住民が生徒や一般住民に予防教育できるようになり,一般に浸透しつつある.4.今日フッ化物洗口法のう蝕予防効果は,広く認められることであり,我々のフィールドでもフッ化物洗口プログラムが急速に展開してきた.来年度にはう蝕予防効果が実証できると思われる.また,飲料水のフッ素濃度とフッ化物洗口プログラムが密接に関係するため,水質調査を実施し,我々のプログラムが有効であることが解った.今後さらに歯科健康教育を推進し,住民自身の力で健康を守れるようにしたい.この研究も現在も継続中であり,将来的にはネパール全土に展開できるように考えている.我々は1989年から歯科医療が皆無に近いネパールで歯科診療を実施し,1994年からは歯科疾患の予防を目的にフッ化物洗口プロジェクト,健康教育を実施してきた.これは途上国の住民が自分たちの力で科学的な根拠を理解した上でう蝕や歯周疾患の予防ができることをも目指している.この研究ではフッ化物洗口の有効性を評価するとともに,住民自身が自分たちで健康教育を展開するためのプロセスを学問的に企画・実行・評価してきた.以下に3年間の研究の結果,考察の概要を示す.1.今日フッ化物洗口法のう蝕予防効果は,広く認められることであり,我々のフィールドの小学校でも1994年からフッ化物洗口プロジェクトを展開している.現地の学校教員に対する予防教育の結果,現在15校で2,397名が定期的にフッ化物洗口を行うようになった.
口腔扁平上皮癌に対するフッ化ピリミジン系抗癌剤と放射線との併用至適レジメンの開発

in vitroならびin vivoヌードマウスモデルにてTS-1と放射線の併用療法における抗腫瘍効果発現のメカニズムを解析し、さらにTS-1と放射線の併用が生存シグナルであるp-Aktおよび、DNA二重鎖切断修復関連因子Rad50、Ku70、Ku86、DNA-PKcsへ与える影響につき検討を行った。[結果]in vitroにおいてTS-1と放射線との併用処理にて、著明な増殖及び分裂死の抑制、さらにcaspase-3,-8,-9の活性化を介したアポトーシスの増強が認められた。また、in vivoにおいてTS-1と放射線、との併用療法にて有意な抗腫瘍効果が見られ、この際、免疫組織染色法にて残存腫瘍におけるp-Akt、Rad50、Ku70、Ku86、DNA-PKcsの発現が減弱し、さらにTUNEL法にてDNA断裂した腫瘍細胞が有意に増加していた。なおTS-1と放射線との併用は、TS-1先行後放射線照射を行った方がより効果的であった。[総括]以上より、TS-1とIRの併用効果は、P-Aktを介した生存シグナルの抑制、さらにはRad50ならびにDNA-PKcs複合体を介したDNA二重鎖切断修復機構の抑制が関与し、その結果、放射線増感効果を高め、アポトーシスを増強し、抗腫瘍効果を発現している可能性が示唆された。口腔癌細胞株におけるTS・DPD活性を酵素抗体法にて検索を行ったところ、HNt(舌扁平上皮癌:TS 0.943,DPD検出限界以下)HI(舌扁平上皮癌:TS 0.671,DPD検出限界以下)SCC25(舌扁平上皮癌:TS 0.826,DPD検出限界以下)以上から、舌扁平上皮癌細胞株はDPD活性が低いものが多く見られた。ヌードマウス背部皮下にB88細胞を移植後、下記の治療を行ったところ、第1群:未処理対照群第2群:RT単独処理群;1Gy/日、5回/週、3週間照射第3群:RT単独処理群;1.5Gy/日、5回/週、3週間照射第4群:RT単独処理群;2Gy/日、5回/週、3週間照射第5群:RT単独処理群;5Gy/日、1回/週、3週間照射第6群:RT単独処理群;10Gy/日、1回/週、3週間照射第7群:TS-1単独処理群;5mg/kg/日、7回/週、3週間投与第8群:TS-1単独処理群;10mg/kg/日、7回/週、3週間投与第9群:TS-1単独処理群;15mg/kg/日、7回/週、3週間投与体重減少を認めず最大の治療効果を示したのが第3群と第8群であったため、TS-1(15mg/kg/day,3週間連日経口投与)とRT(1.5Gy/day,5times/week,3週間照射)を単独または併用にて行ったところ、併用にて有意な治療効果が見られ、この際有意な体重変化を認めなかった。またclonogenic assayでは、TS-1(10μg/ml)とRT(28Gy)を単独または併用処理したところ、B88細胞の分裂死に対してTS-1と放射線との併用効果は、RT単独処理より有意に強くTS-1はB88細胞の放射線感受性を増強させた。またin vitroにてTS-1とRTそれぞれ単独処理に比較してTS-1とRTとの併用によりcaspase3,8,9活性化とROS/RNSの産生が著明に増強した。
胃癌肝転移モデルの作成、その機序および予防に関する研究-ヌードマウス胃壁内ヒト胃腫瘍切片移植法の開発

1.ヌードマウスの胃へのヒト胃癌株の移植、いわゆる同所移植による肝転移の併発モデルにおいて、培養細胞の状態では肝転移がまったく見られず、培養細胞を一度ヌードマウス皮下に移植して腫瘍塊を作成し、これを細切したものでは高率に肝転移を併発したが、この理由として細胞接着能に注目し、カドヘリンの局在から検討した。その結果、肝転移を併発する腫瘍塊ではカドヘリンの局在が示されたのに対し、肝転移のみられない培養細胞では局在は認められなかった。すなわち、細胞接着能が肝転移の形成に関与していることが示唆された。2.原発巣と転移巣の(発育部位の違いによる)生物学的差異を検討する目的で、前述した方法で培養細胞から作成した腫瘍塊を、ヌードマウスの胃に移植し肝転移を形成したが、この肝転移を再度ヌードマウス皮下に移植し、最初の皮下腫瘍と比較した。その結果、発育速度は、皮下よりも胃、胃よりも肝で速い成績が得られたが、肝転移から作成した皮下腫瘍と最初の皮下腫瘍とのあいだには差は認められなかった。すなわち、発育速度は発育環境に大きな影響を受けるとともに、いわゆる肝転移を形成する腫瘍細胞が高度に選択されたものであるといる推測は否定的であった。もちろん発育速度のみで論ずるのは不十分であり、今後種々の面から検討を加える必要があるものと考えられた。
小児看護におけるインフォームド・コンセントに関する日米比較とその実態

小児が受ける医療は、その大部分が保護者によって意思決定される。小児自身に提供される情報は、保護者の了解を前提として、患児の年齢、発達段階、治療処置やケアの内容を考慮し、医療従事者側によって選択、実施される。しかし、小児自身の情報に関するニーズや医療者による情報提供状況の実態について報告されたものはない。そこで、我々は、わが国の小児看護領域におけるインフォームド・コンセント(以下IC)の実態につき、1.医学文献レヴュー、2.質問紙によるオリエンテーションの実施調査、3.面接法による慢性疾患患者に対するICの実施状況についての聞き取り調査、を実施し、以下の結果を得た。1.医学文献レヴューによるIC動向(1)わが国にICに関する看護文献は1990年以降急増した。(2)看護文献の内容は、癌患者に対するICおよび告知、lCにおける看護婦の役割関する文献が多く、告知とICを同意に用いている文献が多数みられた。(3)小児看護に関する文献は、看護過程および看護行為に関する文献はきわめて少数であった。2.オリエンテーションの実施状況(1)入院、処置、手術等に関する小児自身へのオリエンテーションは、広く浸透していた。オリエンテーションの実施者は、目的別に担当看護婦だけでなく、医師などの異なった専門職も加わっていた。(2)オリエンテーションの目的は、入院・処置・手術等において、小児が安全・安楽に経過するために協力を得ることや、心理的準備を図ることなどが多かった。対象となる小児の年齢、実施する時期はオリエンテーションの目的により幾つかの傾向が示された。(3)オリエンテーションは口頭で行なわれる場合が多く、使用しているパンフレットや絵本等は成人や保護者向けの者が多く、小児の年齢・理解力に応じた視聴覚物品を用意、工夫している病棟は少なかった。3.慢性疾患患者に対するICの実施状況(1)発症時に病名、病態、治療などに関して小児自身に対するICは行われていなかった。(2)血糖測定、インシュリン注射、尿糖検査、食事療法等のIDDMの生活管理について、発症年齢に関わらず、年少時から説明、指導が実施されていた。(3)ICに際して医療者に要望する内容は、年齢や個別性により説明内容や方法等個人のニーズに合わせた方法の選択に関するものであった。以上より、わが国の小児医療において小児を対象としたオリエンテーションは広く普及していることが明らかとなった。しかし、小児の発達や理解力に応じた資料や方法は十分に整備されておらず、情報提供に関する看護上の工夫を要すると考えられる。わが国の小児看護領域におけるインフォームド・コンセント(以下IC)の実態を調査するにあたり、文献を用いて近年の動向について明らかにした。医学中央雑誌CD-ROM(1987年1998年)を用い、タイトルにICを含むもの(2551件)と同タイトルに『看護、ナース、ナーシング等』(291件)を抽出し、入手できた約300文献の発表年次的推移と看護領域におけるIC文献の内容を分析

途中であるが、以下のような傾向が示された。(1)過去11年間における医学領域のIC文献に占める看護文献は約11%で、1990年以降急増した。(2)看護文献の内容では、癌患者に関するICおよび告知、ICにおける看護婦の役割に関する文献が多く、告知とICを同意に用いている文献が多数みられた。(3)対象別領域において小児看護に関する文献は4%に満たなかった。(4)看護過程、および看護行為に関する文献は極少数であった。以上の分析結果等を根拠に、小児看護領域におけるICの実態について質問紙および面接法による調査を実施する。米国におけるICに関しては、米国小児科学会および各子供病院等におけるICの規定ならびに各種ガイドラインを収集し、現在それらの内容の検討中である。わが国の小児看護領域におけるインフォームド・コンセント(以下IC)の実態につき、1.医学文献レヴュー、2.質問紙によるオリエンテーションの実施調査、3.面接法による慢性疾患患者に対するICの実施状況についての聞き取り調査、を実施し、検討した。1.医学文献レヴューによるIC動向の分析医学中央雑誌CD-ROM(1987年1998年)を用い、タイトルにICを含むもの(2551件)と同タイトルに『看護、ナース、ナーシング等』(291件)を抽出し、入手できた約300文献の発表年次的推移と看護領域におけるIC文献の内容を分析した。2.オリエンテーションを小児に対するICの機会とした場合の実施状況質問紙に回答が得られた全国の小児入院病棟を有する大学病院および小児専門病院63施設、130病棟の小児へのオリエンテーション実施状況の実態について検討した。(1)入院、処置、手術等に関する小児自身へのオリエンテーションは、121病棟(99%)行なわれており、広く浸透してた。(2)オリエンテーションは、内容によって看護職だけでなく、異なった職種の人がオリエンテーションを実施しており、入院・処置・手術等において、小児が安全・安楽に経過するために協力を得ることや、心理的準備を図ることを目的とするものが多かった。(3)オリエンテーションは口頭で行なわれる場合が多く、使用しているパンフレットや絵本等は成人や保護者向けの者が多く、小児の年齢・理解力に応じた視聴覚物品を用意、工夫している病棟は少なかった。3.慢性疾患患者に対するICの実施状況に関する考察承諾が得られたIDDMを小児期に発症した14歳から35歳の男女9名を対象に、小児期を振り返ってICに関するエピソードを面接調査し、IC実施状況と小児の認識について考察した。(1)発症時に病名、病態、治療などに関して小児自身に対するICは行われていなかった。
日中韓・東南アジアにおける食料需給変動と環境変化の比較に関する計量経済分析

1.経済成長と食料消費構造の変化経済成長に伴うカロリー変化とその構成から、世界各国の食料消費パターンを4つに類型化した。アジアの主食である米の消費変化を7カ国(日本、韓国、中国、フィリピン、ベトナム、インドネシア、タイ)について比較した結果、3つにグループ化できる。エンゲル関数と需要関数の推計から、韓国と日本の米消費におけるターニングポイントの特定と特徴点を整理した。日本では、1950年代後半に下級財への転換が検証された。韓国では、1980年前後に転換点が確認される。畜産物消費についても所得弾力性の推計から、経済成長に伴う消費パターンの変化を比較し分析を行った。2.農業部門の生産性格差インドネシアにおける農業生産性変化の要因分析を地域別に行い、比較検討した。その結果、主食としての米に対する政策的支援が他作物に比べて厚くなされたことが、米作地でかつ多くの人口を抱えているジャワの優位性を高めた。3.需給モデルの構築と将来予測日本、インドネシア、中国の米の需給モデルを構築し将来予測を行った。4.環境に関して環境保全に対するアウトサイダー(一般市民)の役割と組織化について、理論的検討とゲーム論からの実証を行った。<経済発展にともなう食料消費変化>アジアの主食である米の消費変化を7カ国(日本、韓国、中国、フィリピン、ベトナム、インドネシア、タイ)について比較した結果、3つにグループ化できる。(1)米消費量150Kgをピークに経済成長とともに減少局面の国(日本、韓国、タイ)。(2)年々増加しながらピーク(150Kg160Kg)を迎えている国(ベトナム、インドネシア)。(3)米消費量100Kgでピークを迎え、米と代替する他の穀物消費が多い国(中国、フィリピン)。このように、米だけでなく肉類等や外食の消費変化のパターンについて類型化し、その変化と要因の数量化を進めているところである。<農業部門の生産性格差>1979年から90年にかけて、ジャワの農業生産は生産資材の増加だけでなく高収量品種の普及など技術進歩に支えられて増大した。他の地域において、80年代後半の生産性上昇に技術進歩は寄与しているが、1979年以降の生産量増大は主に生産資材投入の増大による。このようにジャワでの技術進歩が他の地域に比べて顕著であったために、ジャワと他地域との農業生産性格差は拡大した。これは、主食としての米に対する政策的支援が他作物に比べて厚くなされたことが、米作地でかつ多くの人口を抱えているジャワの優位性を結果的に高めたといえる。費用効率からは、ジャワにおいてさえ技術進歩よりも肥料農薬だけでなく経済成長に伴う労賃や地代など生産資材価格上昇の影響が大きく、絶対的な平均費用の低下はみられない。<その他>上記のほかに、食料需給データベースの作成、カロリーベースの食料需給計量モデルの開発、および個別品目・地域の計量モデル分析などについても作業を進めており、その一部は研究発表に示したように成果を得ている。<経済発展にともなう食料消費変化>○米の消費変化アジアの主食である米の消費変化を7カ国(日本、韓国、中国、フィリピン、ベトナム、インドネシア、タイ)について比較した結果、3つにグループ化できる。(2)年々増加しながらピーク(150Kg160Kg)を迎えている国(ベトナム・インドネシア)。畜産物の消費変化畜産物について、アジア諸国と欧米との消費変化の特徴を、所得弾力性を推計から分類化した。

アジアの主食である米の消費変化を7カ国(日本、韓国、中国、フィリピン、ベトナム、インドネシア、タイ)について比較した結果、3つにグループ化できる。エンゲル関数と需要関数の推計から、韓国と日本の米消費におけるターニングポイントの特定と特徴点を整理した。日本では、1950年代後半に下級財への転換が検証された。韓国では、1980年前後に転換点が確認される。転換点における経済的条件では、エンゲル係数やカロリー構成比、家族の規模など共通する水準である。畜産物消費についても所得弾力性の推計から、経済成長に伴う消費パターンの変化を比較し分析を行った。2.農業部門の生産性格差インドネシアにおける農業生産性変化の要因分析を地域別に行い、比較検討した。その結果、主食としての米に対する政策的支援が他作物に比べて厚くなされたことが、米作地でかつ多くの人口を抱えているジャワの優位性を高めた。3.需給モデルの構築と将来予測日本、インドネシア、中国の米の需給モデルを構築し将来予測を行った。4.環境に関して環境保全に対するアウトサイダー(一般市民)の役割と組織化について、理論的検討とゲーム論からの実証を行った。
ホルモン特にエストロゲン依存性子宮腫癌および辺緑病変の発育増殖機構の研究

また、progesterone recetor mRNAには、A型B型があり、B型は、婦人科悪性腫瘍(特に卵巣癌で)の進行度(浸潤転移能)と関連があることが示唆された(Tumor Biol)。さらに、ER,PRのある種の遺伝子多形が、婦人科癌の浸潤および転移能と関連があることも明らかに成りつつある。ヒト子宮筋腫、子宮筋、子宮内膜におけるテストステロン結合部位(TBS)、デハイドロテストステロン結合部位(DHTBS)のうち、エストロゲンによって誘導されるのは、筋腫、内膜におけるTBSで、これは、テストステロンでダウンレギュレートされた。したがって子宮筋腫は、性ステロイドに対して内膜型の反応性をもっていると考えられた(Steroid Biochem Molec Biol)。子宮内膜癌では、正常子宮内膜に比してエストロゲン受容体遺伝子が過剰発現しており、DNA結合ドメインに点突然変異があることを解明した(Horm Res)。また、子宮内膜癌では、EGF受容体遺伝子、crbB-2のmRNAに変異体があることを解明、変異エストロゲン受容体遺伝子発現をあわせて、この腫瘍の発癌増殖と関連があることを示唆した(Eur J Gynecol Oncol)。正常子宮内膜および子宮内膜癌においてエストロゲンは、Ha-ras,fos,junの発現を誘導した。Ha-rasは、チロシン・キナーゼを介して、またfos,junは、プロテイン・キナーゼCを介して、エストロゲンによって誘導され、正常子宮内膜ではプロゲスチンによってこの誘導を抑制できたが、癌ではできなかった(Tumor Biol,Eur J Gynecol Oncol,Exp Clin Endocrinol,Ann Clin Biochem)。また、プロゲスチン受容体mRNAには、A型B型があり、B型は、婦人科悪性腫瘍(特に卵巣癌で)の進行度(浸潤転移能)と関連があることが示唆された(Tumor Biol)。また、末梢血単球(腹腔macrophageの実験モデル)においても、性steroidによって癌遺伝子の一種であるM-CSF receptorをコードする遺伝子であるc-fmsが誘導されることが解った(Ann. Clin. Biochem.)。このことは、子宮内膜増殖疾患の一種と考えられている子宮内膜症の増悪の一因子であることが示唆された。また、子宮内膜症治療薬あるdanazolの作用機構の一つは、末梢血単球(腹腔macrophageの実験モデル)のestrogen receptorの転写を抑制することであることも解った(Gen. Pharmacol.)。さらに、estrogen receptorやprogesterone receptorのある種の遺伝子多形が、婦人科癌の進行や浸潤および転移能と関連のあることも明らかに成りつつある。
補体受容体2を介するシグナル伝達におけるチロシンキナーゼの役割

CD21(CR2:補体受容体2)はCD19、CD81分子と会合し、B細胞抗原受容体の補助受容体として機能している。また、補体受容体,EBウィルスの受容体としても作用している。ヒトB細胞あるいはBリンフォーマ細胞を抗-CD21抗体で刺激するとイノシトールリン脂質代謝の亢進、チロシンリン酸化が誘導されることを報告してきた。今回の実験では、CD21と結合しているキナーゼおよびリン酸化される基質を明らかにすることを目的とした。Raji,Daudiリンフォーマ細胞をジギトニンで可溶化し、抗-CD21抗体で免疫沈降し、in vitroでリン酸化反応を行い、オートラジオグラフィー法を行うことにより、CD-21複合体中にはlynを含む複数の分子(p85,p92)が存在していることが明らかとなった。しかし、可溶化剤としてNP-40を用いるとp85,p95はCD21沈降物中には認められなかった。フォスフアミノ酸分析によりp85はセリン、スレオニン残基でリン酸化されていることが示された。すなわち、CD21複合体にはチロシンキナーゼと共に未知のセリン、スレオニンタイプのキナーゼが存在していることを示唆している。ヒト末梢血リンパ球、へん桃リンパ球を同様にジギトニンで可溶化し、抗-CD21抗体で免疫沈降すると、p85,p95がCD21と共沈されてきた。へん桃リンパ球をEBウィルスで刺激するとCD21に結合しているp85リン酸化の亢進が認めれ、EB感染におけるp85分子の重要性が示唆された。今年度は、ヒト由来B細胞腫瘍(Raji、Daudi)を用いて、補体受容体2(CR2)と複合体を形成している分子について検討した。腫瘍細胞を温和な可溶化剤であるジギトニン(1%)で可溶化し、抗-CD21抗体結合セファロースで免疫沈降し、in vitroでリン酸化反応を行わせると、85KDa、95KDa、55KDaタンパク質のリン酸化が認められた。これらのタンパク質のリン酸化はKOHの抵抗性であることより、チロシン残基でリン酸化されていることが示された。これらの中で主要なバンドであるp85に着目し、PI-3キナーゼとの異同について解析した。CD21沈降物をNP40バッファーで再可溶化し、抗-PI-3抗体で免疫沈降し、電気泳動を行い、オートラジオグラフィーで目的とするタンパク質を検討した。この特異抗体で免疫沈降すると、85Kの位置にシグナルが認められたが、抗-PI-3抗体で完全に吸収されず、p85はPI-3と未知のタンパク質の複合体であることが示された。現在CD21沈降物をin vitroでリン酸化させ、抗-リン酸化チロシン抗体で免疫沈降、電気泳動し、膜に転写し、アミノ酸シークエンサーを用いて部分配列を解析中である。次に、CD21沈降物を抗-1yn抗体で再免疫沈降すると、55Kバンドが認められ、CD21とsrcファミリーキナーゼ1ynが会合していることが示された。以上より、刺激前の状態で、CD21にはsrcファミリーキナーゼおよびPI-3キナーゼが会合していることが明らかとなった。

今回の実験では、CD21と結合しているキナーゼおよびリン酸化される基質を明らかにすることを目的とした。Raji,Daudiリンフォーマ細胞をジギトニンで可溶化し、抗-CD21抗体で免疫沈降し、in vitroでリン酸化反応を行い、オートラジオグラフィー法を行うことにより、CD-21複合体中には1ynを含む複数の分子(p85,p92)が存在していることが明らかとなった。しかし、可溶化剤としてNP-40を用いるとp85,p95はCD21沈降物中には認められなかった。フォスフアミノ酸分析によりp85はセリン、スレオニン残基でリン酸化されていることが示された。すなわち、CD21複合体にはチロシンキナーゼと共に未知のセリン、スレオニンタイプのキナーゼが存在していることを示唆している。ヒト末梢血リンパ球、へん桃リンパ球を同様にジギトニンで可溶化し、抗-CD21抗体で免疫沈降すると、p85,p95がCD21と共沈されてきた。へん桃リンパ球をEBウィルスで刺激するとCD21に結合しているp85リン酸化の亢進が認めれ、EB感染におけるp85分子の重要性が示唆された。
チップ増強ラマン分光法を用いた水電解触媒の電極反応解析に関する研究

本研究は、高触媒活性を有する水電解用アノード触媒の開発のための触媒反応機構の解明を目指して、ナノ粒子担持触媒上での酸素発生反応のその場観察手法である溶液中チップ増強ラマン分光法(TERS)の開発を行う研究であり、H30年度は、新規水電解用アノード触媒の合成、および導入された溶液中原子間力顕微鏡(AFM)装置を用いた電位制御下でのグラフェンの観察、大気中TERS測定を用いたTERS用探針の評価を行った。新規触媒の合成においては、酸化イリジウムナノ粒子をグラフェン等のナノカーボン担体に担持した触媒に対し、ナノ粒子触媒の合金化及びナノカーボンへの異種元素(窒素、ボロン)のドーピングにより、酸素発生反応に対する触媒活性を10倍程度向上することに成功している。また、触媒活性の向上と触媒粒子の電子状態の関係についてもX線光電子分光法を用いて評価行い、酸化イリジウムの電子状態の変化が触媒活性向上に大きく寄与していることを明らかとした。溶液中TERS測定の開発については、その基礎となる溶液中AFM測定用のカンチレバーホルダーおよび溶液セルの導入を行い、まず溶液中でのAFM測定によるグラフェンの観察を行った。電位制御下において、基板電極上に均一に分散された酸化グラフェンの観察に成功した。また、溶液セルを用いずに大気中にて同サンプルのTERS測定を行い、ラマンシグナルの増強が起きることを確認した。しかしながら、溶液中の測定では検出されるラマンシグナルの強度が低下してしまうため、測定に用いる探針の改良を進めてさらにラマンシグナルの増強度を向上する必要がある。今後は、グラフェン上に酸化イリジウムナノ粒子を高分散担持した試料を用いたTERS測定、および溶液中でのTERS測定を行い、酸素発生反応の反応機構の解明を進める。本研究は、高活性な水電解用触媒の開発を目指して、新規アノード触媒の合成、反応機構解明のための溶液中でのチップ増強ラマン分光法(TERS)の開発、TERS測定用のモデル電極の作製の3つの研究テーマを進めている。上記のテーマの内、新規触媒の合成については当初の計画よりも高活性な触媒の合成に成功しており、また触媒活性に影響を与えると予想される触媒の電子状態についても評価が進んでいる。しかし、電子状態の変化と反応機構の関係について明らかにするためには溶液中での吸着種の同定や反応サイトの解明が必要となる。この反応機構解明のための溶液中TERSの開発については、ベースとなる溶液中原子間力顕微鏡(AFM)装置の導入が当初予定よりも1年程度遅れてしまったために、測定装置の開発の進捗が全体的に遅くなっている。この点については、2019年度は溶液中TERS装置開発に集中して研究を進めることで当初の計画を満たせると予想される。また、TERS用のモデル試料の作製については、溶液中TERSの開発が遅れているためにまだTERSによる評価は行っていないが、モデル電極として使用可能なグラフェン上に酸化イリジウムナノ粒子を担持したサンプルの合成と電子顕微鏡による観察に成功しており、おおむね順調に進んでいるといえる。このように、触媒合成は予定より進捗が良く、溶液中TERS開発は予定よりやや遅れており、モデル電極作製はほぼ予定通りの進捗状況であり、総合してほぼ予定通りの研究進捗状況と言える。2019年度は、現在進捗の遅れている溶液中TERS測定の開発に集中して研究を進める予定である。測定のサンプルには、これまでに開発してきた酸化イリジウムナノ粒子担持グラフェンのモデル電極を使用し、測定の探針には大気中TERS測定に用いた探針を利用する。測定セルには溶液中AFMのセルを用い、溶液中TERS測定によるサンプルの計測を行い、得られた結果を基にカンチレバーホルダーおよび溶液セルの改良を進める。また、探針についても、溶液中の測定に適した作製条件の最適化を進め、TERS測定により得られるラマンシグナルを十分に大きく出来る条件を検討する。溶液中TERS測定法の確立に成功した後は、2018年度までの触媒合成の研究成果に基づきモデル電極の合金化や担体への異種元素のドーピングを行い、触媒活性の向上と反応機構の関係についての評価を進める。上記の研究を通して、高活性な水電解触媒を開発するための指針の確立を進める。本研究は、チップ増強ラマン分光法を用いた溶液中における新規水電解触媒の反応挙動の解析の研究であり、H29年度は特に測定に用いる試料の合成について主に研究を進めた。測定に用いる水電解触媒としては、酸化イリジウムをナノカーボン材料上に担持したIrO2-rGO、および担体を修飾した触媒もしくは酸化イリジウムのナノ粒子に他の金属元素を添加した合金触媒を用いる。本年度の研究では、特に窒素原子をドープしたグラフェン材料を担体に用いた触媒、および酸化イリジウムと酸化ルテニウムを合金化した触媒の合成に成功した。新規担体を用いて作製した触媒では、触媒活性および耐久性の向上が見られた。一方、酸化イリジウムを酸化ルテニウムを合金化した触媒では大きな活性の向上が見られたものの、ルテニウムの含有量の増加に伴い耐久性の低下がみられた。これらの触媒での活性向上の現象解明は、今後の触媒合成において新規な高性能触媒を開発するための指針になると期待される。チップ増強ラマン分光法に用いる触媒としては、さらに実触媒だけでなく、モデル電極として化学気相成長(CVD)により合成した広面積のグラフェンに酸化イリジウムナノ粒子を担持した電極を検討している。