hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CKD病態形成におけるポドサイトMEF-p53ネットワークの分子基盤と治療応用

慢性腎疾患(CKD)撲滅の観点からも,原疾患の病態発症メカニズムに基づいた根本治療薬の開発が重要である.本研究では,昨年度から継続中のポドサイト抗体誘導性の糸球体硬化モデルマウスを臨床病態に即したモデルとして最適化し,その有用性を示すことを目的とし,モデル誘導の詳細な条件検討と既存の治療薬に対する応答性を評価した.まず,マウスポドサイト特異的分子を免疫したウサギ血清から得られた抗体(ポドサイト抗体)を7週齢のC57BL/6マウスに異なる用量(0.0625 - 3 mg)で眼窩静脈叢へ投与し経時的な腎機能パラメーターの測定,及び投与2週間後における腎組織学的解析を行った.その結果,ポドサイト抗体0.5 mg以上の投与群において尿中へのタンパク質の漏出が確認され,抗体1 mg以上の投与群でのみ糸球体硬化病変が認められた.次に,ポドサイト抗体1 mgの投与を腎病態誘導条件とし,臨床において,糸球体障害抑制効果が示されているレニン-アンジオテンシン系(RAS)阻害剤Losartanの本モデルマウスに対する効果を検証した.その結果,Losartan (125 ug/mL)の飲水投与は,ポドサイト抗体投与により上昇するタンパク尿を有意に抑制した.また,組織学的解析の結果,Losartan投与は総糸球体数に占める硬化糸球体数の割合も有意に減少させた.さらに腎組織における腎障害マーカー(Kim-1, LCN2),炎症性サイトカイン(IL-6, KC, MCP-1)の遺伝子発現増加も,Losartan投与による抑制が認められた.これらの結果より,本モデルマウスの腎病態形成には,腎内局所RASによる増悪機構が関与することが示唆され,本モデルマウスがヒト臨床病態を反映する有用なモデルであることが示された.本年度の成果は,ポドサイト抗体を用いた新規糸球体硬化モデル作成の最適条件を提起するものである.さらに,既存薬を用いた薬理学的解析により,本モデルが,ヒトポドサイト障害と類似の病態発症機序を有することが証明された.本結果は,ポドサイト障害に起因する腎疾患の治療薬開発に有用な基礎的知見を提供するものである,概ね順調に研究が進行している.ポドサイト抗体誘導性の糸球体硬化モデルマウスについては概ね条件が確立した.最終年度は,アルポート症候群の根治療法に向けた取り組みと分子標的を企図した研究を展開する予定である.慢性腎疾患(CKD)は慢性的な腎機能低下を主徴とした腎臓病の総称であり,元来,原疾患にとらわれない包括的な腎臓病の治療を目標に提唱された疾患概念である.したがって,現在のCKD治療は, CKDに共通した症状に対する,いわゆる対症療法が基本であり,最終的に末期腎不全に至る患者は増加し続けている.そのため, CKD撲滅の観点からも,原疾患の病態発症メカニズムに基づいた根本治療薬の開発が重要である.一方,アルポート症候群(Alport Syndrome ; AS)は小児で最も頻度の高い遺伝性糸球体腎炎であり,患者はほぼ例外なく若年で末期腎不全に至る難治性の腎疾患である.本研究では,ポドサイトにおけるp53の機能を明らかにするため,まず,ポドサイト障害におけるp53の役割解明に向けた検討を行うこととした.なお,ポドサイトにおける癌抑制遺伝子p53がASの腎病態に対して,保護的に作用することを見出していたことから(Fukuda R., et al., J Am Soc Nephrol. 2016),本研究では,ポドサイト障害性のネフローゼ症候群モデルマウス(抗マウスNephrin抗体投与モデル)の新たな作製とその詳細な病態解析を実施した.その結果,本モデルは, nephrin抗体投与後1日目から顕著なタンパク尿を呈し, 4日目からはタンパク尿が減少した.また,投与後7日目の組織では顕著な巣状分節性糸球体硬化症(FSGS)様病変が確認され,炎症性サイトカインおよび腎炎症マーカー遺伝子発現も有意に増加した.また,糸球体においてnephrinの発現減少と局在変化が観察された.ポドサイト障害におけるp53の役割解明に向けた検討を行うための準備として,ポドサイト障害性のネフローゼ症候群モデルマウスの作成に成功した.慢性腎疾患(CKD)撲滅の観点からも,原疾患の病態発症メカニズムに基づいた根本治療薬の開発が重要である.本研究では,昨年度から継続中のポドサイト抗体誘導性の糸球体硬化モデルマウスを臨床病態に即したモデルとして最適化し,その有用性を示すことを目的とし,モデル誘導の詳細な条件検討と既存の治療薬に対する応答性を評価した.まず,マウスポドサイト特異的分子を免疫したウサギ血清から得られた抗体(ポドサイト抗体)を7週齢のC57BL/6マウスに異なる用量(0.0625 - 3 mg)で眼窩静脈叢へ投与し経時的な腎機能パラメーターの測定,及び投与2週間後における腎組織学的解析を行った.その結果,ポドサイト抗体0.5 mg以上の投与群において尿中へのタンパク質の漏出が確認され,抗体1 mg以上の投与群でのみ糸球体硬化病変が認められた.次に,ポドサイト抗体1 mgの投与を腎病態誘導条件とし,臨床において,糸球体障害抑制効果が示されているレニン-アンジオテンシン系(RAS)阻害剤Losartanの本モデルマウスに対する効果を検証した.

その結果,Losartan (125 ug/mL)の飲水投与は,ポドサイト抗体投与により上昇するタンパク尿を有意に抑制した.また,組織学的解析の結果,Losartan投与は総糸球体数に占める硬化糸球体数の割合も有意に減少させた.さらに腎組織における腎障害マーカー(Kim-1, LCN2),炎症性サイトカイン(IL-6, KC, MCP-1)の遺伝子発現増加も,Losartan投与による抑制が認められた.これらの結果より,本モデルマウスの腎病態形成には,腎内局所RASによる増悪機構が関与することが示唆され,本モデルマウスがヒト臨床病態を反映する有用なモデルであることが示された.本年度の成果は,ポドサイト抗体を用いた新規糸球体硬化モデル作成の最適条件を提起するものである.さらに,既存薬を用いた薬理学的解析により,本モデルが,ヒトポドサイト障害と類似の病態発症機序を有することが証明された.本結果は,ポドサイト障害に起因する腎疾患の治療薬開発に有用な基礎的知見を提供するものである,概ね順調に研究が進行している.今後, podocyte p53欠損マウスにおいて本モデルを誘導し,本研究て&#12441;確認された病態がどう変化するかを検討することで,病態時のpodocyte p53の役割の解明を行う.ポドサイト抗体誘導性の糸球体硬化モデルマウスについては概ね条件が確立した.最終年度は,アルポート症候群の根治療法に向けた取り組みと分子標的を企図した研究を展開する予定である.
彗星の赤外線観測と採集塵の実験室分析に基づく原始太陽系星雲物質循環の解明

彗星の塵と氷は太陽系形成初期の情報を比較的よく保持していると予想され、彗星塵中の結晶質鉱物と彗星分子氷は原始太陽系星雲中の温度環境を知るためにも特に重要な手がかりの一つである。本研究では、すばる望遠鏡と赤外線衛星「あかり」で近・中間赤外線観測をおこなった彗星に関し、放射モデルを基に解析した。結晶質ケイ酸塩と特に二酸化炭素の氷分子の存在量について、10以上の彗星観測サンプルを基にその主要な傾向を明らかにした。彗星は原始太陽系星雲中の微惑星そのものといってもよく、その塵は太陽系形成初期の情報を比較的よく保持していると予想される。そのため彗星塵中の結晶質鉱物は原始太陽系星雲中の温度環境を知るためにも重要な手がかりの一つである。今年度前半は、これまでにすばる望遠鏡で中間赤外線観測をおこなった彗星(オールト雲彗星・木星族彗星)のデータ収集と整約を行い、彗星塵熱放射モデルを用いた解析を進めた。これで研究課題の1年目として、彗星塵の鉱物組成・粒径分布に関してより詳細な解析を進める準備ができ、今後の原始太陽系星雲中での物質循環に関する研究を進める土台ができた。2007年10月にアウトバーストを起こした彗星17P/Holmesの中間赤外線観測の結果を共著として論文で公表し、彗星の形成領域と彗星核に含まれるケイ酸塩鉱物の結晶性についての理解をさらに深める手がかりを得ることができた。また、今年度中には、新たにすばる望遠鏡で22P/Kopff彗星を観測する機会を得たが、残念ながら天候が悪く、この彗星に関しては科学的な結果を導くためのデータを得ることはできなかった。一方で年度後半には、赤外線天文衛星「あかり」の近赤外線データによる彗星氷の分子組成の研究を本研究の中間赤外線での塵の観測と組み合わせることが、原始太陽系星雲の物質循環について明らかにするのに有用であるという新しい方向性を見いだすことができた。これに関しても今後検討を進め、さらに研究を深めていきたいと考えている。彗星は原始太陽系星雲中の微惑星そのものといってもよく、その塵と氷は太陽系形成初期の情報を比較的よく保持していると予想される。そのため彗星塵中の結晶質鉱物と分子氷は原始太陽系星雲中の温度環境を知るためにも重要な手がかりの一つである。本年度前半は、これまでにすばる望遠鏡と赤外線衛星「あかり」で近・中間赤外線観測をおこなった彗星(オールト雲彗星・木星族彗星)のデータ収集と整約を行い、放射モデルを用いた解析を進めた。分子氷に関しては、ルーリン彗星(C/2007 N3)の分子組成比を明らかにし論文で公表した。彗星の氷と結晶質鉱物の起源について、今後の近・中間赤外線観測の結果を組み合わせた研究の手がかりを得ることができた。また、年度後半には、新たにすばる望遠鏡でハートレー彗星(103P/Hartley)を観測する機会を得、探査機の観測結果と比較することができる中間赤外線スペクトルを得ることができた。これに関しては、世界中の望遠鏡による観測キャンペーンの一部として、欧米の研究者との共同研究として年度中に速報論文を投稿することができた。このように、今年度は、彗星の形成領域と彗星核に含まれるケイ酸塩鉱物の結晶性と氷の分子組成比について理解を深めるデータを更に増やすことができたので、今後解析を進め、来年度は3年間の総括的な結果を公表したいと考えている。そのため彗星塵中の結晶質鉱物と彗星分子氷は原始太陽系星雲中の温度環境を知るためにも重要な手がかりの一つである。本年度は、これまでにすばる望遠鏡と赤外線衛星「あかり」で近・中間赤外線観測をおこなった彗星(オールト雲彗星・木星族彗星)のデータの整理と整約を行い、放射モデルを用いた解析の総括的な結果をまとめた。結晶質鉱物に関しては、昨年度、世界中の望遠鏡による観測キャンペーンの一部としてすばる望遠鏡でも観測する機会を得たハートレー彗星(103P/Hartley)に関して、探査機の観測結果と比較することができる中間赤外線スペクトルを得ることができたが、その結果を欧米の研究者との共同研究としてまとめ、今年度論文が受理された。また、ホームズ彗星のバースト後の分光観測結果に関しても、結晶質ケイ酸塩の放出量の時間的変化を追うことができ、国際研究会で公表することができた。一方分子氷に関しては、「あかり」での観測結果を基に18の彗星での分子組成比を導出し、まとめた結果を論文で公表した。特に彗星氷の二酸化炭素の観測結果としては、「あかり」の結果は過去最大の観測サンプル数となるものである。今年度前半は震災のため研究の進展が滞ったが、年度全体を通してみれば、彗星の氷と結晶質鉱物の起源についてこれまでの3年間の総括となるようなデータをまとめるところまでこぎ着けることができた。これらは今後の近・中間赤外線観測を組み合わせた研究の基礎となるものと期待される。
極小未熟児の体構成(総脂肪量,非脂肪量,骨塩量)に関する研究

重篤な合併症がなく、比較的順調に経過した出生体重7001300gのAFD児10例を対象とした。在胎29.5±1.5週、出生体重1156±165g (mean±SD)であった。全例、母乳で栄養を開始し、日齢35より蛋白質、ミネラル主成分とする母乳強化パウダーを母乳に添加した。修正40週の時点で、DEXAを用いて、体脂肪量、非脂肪量、骨塩量の測定をおこなった。測定時の体重は2340±256g (mean±SD)であった。測定に際しては、トリクロホスナトリウム0.7ml/kgにて鎮静させた。各対象児につき2回の測定を行ない、同時再現性について検討した。また、従来われわれがおこなってきたcomputred X-ray densitometry (CXD)による橈骨の骨密度を測定し、DEXAによる全身骨塩量との相関関係について検討した。1回の測定に5分間必要とした。同時再現性については、骨塩量の場合変動係数3%、総脂肪量および非脂肪量では変動係数はそれぞれ2%、2.5%であった。修正40週時点での骨塩量は70.5±8.5g、総脂肪量は518±45g(体重の22±2%)、非脂肪量は1822±53gであった。CXDによる橈骨遠位端1/3部位での骨密度とDEXAによる全身骨塩量には有意な相関関係が認められた(r=0.62, P<0.008)。今回の検討から、DEXAは新生児、未熟児にも十分応用可能であると考えられた。今後、本法を用いて極低出生体重児の栄養法別の体構成に関して検討していきたい。
宇宙の大構造の定量的解析

宇宙物理学において最も大きな研究テーマの1つとなっているのは宇宙モデルの決定である。本研究では宇宙の大構造や銀河団の形状に注目することで、この問題に決着をつけることを目標とした。我々の解析結果より、以下の2つのことがわかった。(1)宇宙の大構造の定量化に対するグラフ理論の有効性異なった初期条件から進化させたN体シミュレーションの粒子分布に対して、最近接の粒子同士を結びつける作業によりグラフをつくる。これら各々のグラフに対して線の長さをべき乗したもの、つまりrj(ただしj≧0)を重みとしたグラフを考え、その隣接行列から固有値を求める。最後にこれらの固有値の分布関数を作りその尖度を計算し、重みjの関数として表す。我々の解析の結果、尖度と重みjとの関係はN体シミュレーションの初期条件に密接に関係していることがわかった。以上からグラフ理論を銀河分布に適用することで、宇宙モデルを決定できる可能性があることを示すことが出来た。(2)銀河団の形状に対するマルチフラクタル解析の有効性異なった初期条件から進化させたN体シミュレーションの粒子分布から、Priends-of Friends法を使って銀河団を同定する。これら銀河団に対してマルチフラクタル解析を用いてフラクタル次元をスケールの関数として求める。我々の解析の結果、同一の初期条件から進化した銀河団同士のフラクタル次元とスケールの関係は一致するが、異なった初期条件から進化した銀河団については一致しないことがわかった。以上からマルチフラクタル解析を銀河団に適用することで、宇宙モデルを決定できる可能性があることを示すことが出来た。
チェルノブイリシミュレーション実験による多世代低線量率慢性内部被曝の子孫への影響

チェルノブイリ原発事故以来、低レベル放射能汚染地域に生活するヒトの継世代的影響が懸念されている。ヒトへの影響研究の代替法としてマウスに0または100Bq/mlのセシウム137水を自由摂取させて世代交代させた子孫マウスでの発がん性、遺伝的影響を調べた。その結果、セシウム137摂取群で腫瘍増殖抑制ならびにDNA切断頻度の有意な上昇が認められたが、肺腫瘍発生頻度、小核頻度、染色体異常には対照群との間に有意な差が認められなかった。1986年4月26日に発生したチェルノブイリ原発事故による汚染地では、未だに長半減期核種の汚染が続いており、立ち入り制限がなされている外側の低濃度汚染地域では多くの住人が生活を営んでいる。このような環境下で暮らし続ける住人においては低線量内部被ばくによる人体への影響、特に継世代的影響が懸念される。低線量被曝に加えて、ヒトでは世代交代の年月が長いために、これらの影響が判明するには数百年が必要である。本研究の目的は、チェルノブイリ近郊と同じような^<137>Cs汚染環境を実験室で再現し、その中で世代交代の速い近交系マウスを10代以上交配し続け、子孫マウスでの発がん性やどのような遺伝的影響が蓄積されるかを検討し、ヒトへの影響を推測することである。近交系マウスA/J系統にそれぞれ0,10,100Bq/mlの^<137>CsCl水溶液を自由に摂取させて、兄妹交配行った。今年度において、0、100Bq/ml群では、10代までの世代交代に成功した(ヒトでの10世代はおおよそ300年に相当する)。そのまま同じ条件でさらに兄妹交配を継続している。実験3群のそれぞれの世代でマウス尾部、肝臓を剥出して凍結保存をした。10代目が取れはじめたので、この10代目のマウスが8週齢に達した時点で、ウレタンを単回皮下投与してウレタン誘発発がん実験を開始した。この10代目の^<137>Cs摂取群と非摂取群における発がん率、癌の増殖速度をウレタン投与4ヵ月後と8ヵ月後に定量し、マウスにおける多世代慢性的低線量、低線量率内部被曝の影響を調べる予定である。さらに、10代目のマウスの大腿骨骨髄、肝臓を採取し、遺伝子発現量の変化を調べるために、GeneChip遺伝子解析を行った。その結果、^<137>Cs水を飲んでいるマウス群の中に発現量が8倍以上になった遺伝子が幾つか見つかった。これらの遺伝子が何に関係しているのか現在解析中である。RI施設内で137CsCl水(100Bq/ml)の自由摂取群と通常飼育の対照群ともに17代以上の世代交代に成功した。(1)その10世代目のマウスの出生後4週目に、発がん物質であるUrethane (A/Jにおいて肺がん誘発)を単回皮下投与し、4ヶ月後、8ヶ月後に肺腫瘍の発生頻度と増殖速度を定量した。(2)10世代目における相互転座型の染色体異常解析、(3)慢性的低線量内部被曝による生理代謝への影響を調べるために凍結肝組織を用いたメタボローム解析、(4)凍結肝組織より抽出したDNAよりWwox(第8番染色体)、Fhit(第14番染色体)、Uty、Zfy-1、Zfy-2(Y染色体)、mt-Rnr1、mt-Ts1、mt-Ts2(ミトコンドリア)の任意の場所の一塩基多型変異の検出を試みた。その結果、(1)両群間で肺腫瘍発生率には差が認められなかったが、10か月齢のUrethane誘発肺腫瘍平均体積では137Cs水給水群(3.6mm3)の方が対照群(5.5mm3)に比して有意(p=0.0056)に小さいことが認められた。(2)すべての細胞に共通の相互転座型染色体異常は認められなかった。(3)メタボローム解析では、137Cs水給水群で有意な酸化ストレスによる代謝産物の上昇が認められたが、総抗酸化能に関与する代謝系には有意差は認められなかった。(3)現在までに行った6000bpの非コーディング領域の一塩基多型変異解析では、変異は検出されていない。以上の結果から、マウスが毎日飲むセシウム137水の濃度が100Bq/ml(100000 Bq/kg)レベルでは10世代以上継続した子孫(ヒトでの10世代はおおよそ300年に相当する)において、酸化ストレスは認められるものの発がん物質による発がんへの放射線との相乗効果、染色体異常、一塩基多型変異などに対しての危機的な影響は認められなかった。チェルノブイリ原発事故以来、低レベル放射能汚染地域に生活するヒトの放射線による遺伝的影響が懸念されている。

しかし、継世代的な影響が顕性化するには数世代の世代交代が必要であり、ヒトでは百年以上の時間経過が必要である。そこで、世代交代の速い近交系マウスに飲料水として100 Bq/mlのセシウム-137水を給水して多世代にわたり飼育することで、チェルノブイリ近郊と同じようなセシウム137汚染環境を実験室内で再現し、子孫マウスでの発がん性や生理的影響、遺伝的影響を検討して、ヒトへの影響を推測することとした。同時にこの研究は、東日本大震災による福島第1原発事故後影響の予測にも資することができる。昨年度までの実験においてセシウム-137水群と対照群の双方とも13代以上の世代交代に成功した。その10世代目のマウスにおいて、発がんへの影響を調べるために、両群の出生後4週目のマウスに、発がん物質であるUrethane (A/Jにおいて肺がん誘発)を単回皮下投与し、4ヶ月後、8ヶ月後に肺を剥出、ホルマリン固定を行った。この肺腫瘍を解析することで腫瘍の発生頻度と増殖速度を定量することができる。また、10世代目における骨髄細胞の相互転座型の染色体異常をマルチカラーFISH法で調べた。その結果、10代まででは、全ての細胞に共通な相互転座型染色体異常は認められなかった。さらに、生理代謝への影響の有無を調べるためにセシウム-137水給水群の第5世代目、第11世代目、対照群の第11世代目の凍結肝臓組織を用いてメタボローム解析、ならびに遺伝子変異の検出を目的として第10世代目のセシウム-137水給水群、対照群それぞれのマウスの凍結肝臓組織よりDNAを抽出して解析を開始した。現在までに、メタボローム解析において、セシウム-137水給水群で糖代謝、酸化的ストレスの上昇を示唆する結果が得られている。おおむね当初の予定通りに実験は進行しているが、対照群を飼育している動物飼育施設で発生した蟯虫汚染のクリーンナップ等による対応のために、今後、対照群の世代交代がセシウム水摂取群に比べ若干遅れる可能性がある。また、低用量群(10Bq/ml)の世代が第9世代ですべての交配(9ペア)で不妊となり断絶した。これは、兄妹交配の代数を重ねると起こり得る想定内のものであるが、今後、必要に応じて再度1代目からスタートする。高用量群と対照群の世代交代は問題なく進行しているのでこのまま続けることとする。25年度が最終年度であるため、記入しない。現在までの達成度は、動物実験施設の感染事故対策による施設内クリーンナップ作業のためにRI施設で飼育しているセシウム水給水群の達成世代数に対して動物施設飼育の対照群の達成世代数で3世代の遅れが出てしまった。しかし、遅ればせながら、当初の目的であった10世代目での染色体異常、生理的影響、遺伝的影響の解析実験が本年度末にスタートできており、最終年度での解析計画に支障はなく、実験はおおむね順調に進展していると考えられる。現在、0、100Bq/ml群の10代目のマウスが増えつつある。これらのマウスの臓器サンプルを採取すると共に、10代目の週齢が8週齢に達したマウスから、ウレタン単回投与を行い、4ヶ月、8ヶ月飼育によるウレタン誘発発がん実験を開始する。これは、ヒトにおける生活環境を考慮した実験で、化学物質による発がん過程に長期微量放射線被曝がどのように影響するかを調べるものである。遺伝子発現量の変化の解析、また、遺伝子変異を検出するのに効率的な指標となる遺伝子をライブラリより調べて候補を絞る。その後、遺伝子解析を行い、第10世代までの各世代で^<137>Cs水を飲み続けているマウスと対照群間で比較し、微量、長期、慢性的セシウム-137の摂取による生体への影響を調べる。昨年度までの実験においてRI施設内でセシウム-137水(100Bq/ml)給水群と通常飼育の対照群の双方とも13世代以上の世代交代をさせることに成功した。
高分解能熱測定による液晶相転移の研究

1.測定および結果、解析等熱測定に関しては今年度行なった主な測定としてド・フリース型に属するとの提案がなされているいくつかの液晶のスメクティックA-C相転移についての測定が挙げられる。交流法と非断熱走査法を併用することにより測定を行なった。まず交流法による測定からは、転移に伴って顕著な熱異常が存在し、転移点の上下でそれがほぼ対称的という特異な形状を示すという事実を初めて明らかにすることができた。この特徴はド・フリース型であるという主張の妥当性に関して有力な情報を与えると考えられる。また非断熱走査法による測定からは、相転移が弱い一次転移であることが明らかになった。加えて、交流法によって得られた熱容量の異常部分を解析した結果、ほぼ三重臨界的挙動を示していることが明らかになった。より詳細な解析がさらに進行中である。測定を行なった試料の中には極めて微少量しか試料が準備されないものもあったが、本研究で用いている微少試料での高精度測定が可能な熱量計の特長を十分活かすことができた。一方、誘電測定については測定装置が完成し、試験的な測定を開始した。2.成果の発表上に挙げたうち、熱測定の結果については、日本物理学会、液晶学会討論会等において成果発表を行なうと共に、国内外の研究者と情報交換を行なった。特に、ドイツ、デンマークの研究者を訪問し、講演発表および議論を行なって多くの収穫が得られた。また、昨年度得られた結果の一部は今年度に出版され、今年度得られた成果もすでに掲載が決定し出版予定である。1.熱量計の増設、整備については、補助金の交付決定が年度の半ばを過ぎていたため、まず主要な設備備品を購入し、その他の材料等も購入したが、本格的な増設、整備は来年度となる見込みである。2.リエントラント光学等方相を示すジキラル液晶RSFPPYについて熱測定を行なった。その結果、以前に報告されたDSCによる測定で熱異常が観測されていた相転移すべてについて異常の存在を確認するとともに、DSCの結果より詳細な温度依存性を明らかにした。とりわけ、等方-スメクティックC^*相転移に伴う異常について、降温時と昇温時とで顕著な違いが見られることを見い出したが、これは相転移に伴う緩和現象と関連しているものと考えられる。さらに、等方相で30K以上の温度範囲にわたってブロードな熱異常が観測された。これはDSCでは検出されず、今回の高精度測定で初めて見い出されたものである。この異常はブルー相付近で観測されるものと類似しているが、この特定研究のグループに属する高西らによるX線構造解析でも関連する興味深い結果が得られており、今後の進展が期待できる。3.反強誘電液晶MHPOCBCのラセミ体について熱測定を行なった。我々の以前の測定によれば、この液晶と類似の構造を持つMHPOBCにおいては、ラセミ体のスメクティックA-C相転移は多重臨界点であると考えられる。したがってMHPOCBCのラセミ体についての測定を行なうことは重要である。まだ断定的結論を得るには至っていないが、これまでに行なった測定によるとMHPOCBCにおいては多重臨界挙動とは有意の差が見られ、両者で状況が異なっていることが予想される。1.装置の整備・増設まず前年度に購入されていた備品を用いて主に熱量計の増設・整備を行なった。今年度購入した自動キャパシタンスブリッジについては装置の納入後まだ日が浅く、試験的運用を開始できるのは来年度になる見込みである。2.測定前年度に測定を行なったジキラル液晶についても引き続き測定を行なったが、本年度は主にベント型液晶についての測定を行ないつつある。DSCでは観測できなかった熱異常が検出されるなど、すでに興味深い結果が得られつつある。いくつかの類似のベント型液晶について測定を行なっていく予定である。3.解析前年度に測定を行なった反強誘電液晶MHPOCBCラセミ体の測定結果の本格的解析を行なった。スメクティックA-C_A相転移はMHPOBCラセミ体のA-C相転移の場合とは異なり多重臨界挙動を示さないことが明らかとなった。またスメクティック-ヘキサティック相転移に伴う臨界挙動についても興味深い結果が得られたが、この相転移のユミバーサリティクラスを議論するためにはすでに芝原らによってなされた層弾性圧縮率の結果と比較することは重要であると考えられる。1.測定および結果、解析等前年度に引き続き、まずベント型液晶n(O)AMmAM(O)nについての測定を行ない、相転移に伴う熱異常の様子と各相の安定性について調べた。また結晶相内で従来報告されていない熱異常を見出した。さらに、11OHFBBB1M7および11OTBBB1M7のスメクティックC^*-C_α^*相転移における臨界、超臨界挙動の出現の可能性について調べることを目的として交流法と非断熱走査法を併用することにより測定を行なった。その結果、従来の工学的測定では確認できなかった相転移の次数に関するより直接的な情報が得られた。この他にも、リン脂質膜DLPCの液晶相を含む相転移、とくにLx-Lα転移に伴う熱異常の測定も行なった。また誘電測定については現在のところ装置の外郭が完成し、試料ホルダーの最終調整に入っている段階である。

2.成果の発表上に挙げた熱測定の結果について、液晶学会討論会、国際液晶会議、熱測定討論会において成果発表を行なうとともに、国内外の研究者との議論、情報交換を行なった。また、昨年度の成果の一部は今年度になって出版された。1.測定および結果、解析等熱測定に関しては今年度行なった主な測定としてド・フリース型に属するとの提案がなされているいくつかの液晶のスメクティックA-C相転移についての測定が挙げられる。交流法と非断熱走査法を併用することにより測定を行なった。まず交流法による測定からは、転移に伴って顕著な熱異常が存在し、転移点の上下でそれがほぼ対称的という特異な形状を示すという事実を初めて明らかにすることができた。この特徴はド・フリース型であるという主張の妥当性に関して有力な情報を与えると考えられる。また非断熱走査法による測定からは、相転移が弱い一次転移であることが明らかになった。加えて、交流法によって得られた熱容量の異常部分を解析した結果、ほぼ三重臨界的挙動を示していることが明らかになった。より詳細な解析がさらに進行中である。測定を行なった試料の中には極めて微少量しか試料が準備されないものもあったが、本研究で用いている微少試料での高精度測定が可能な熱量計の特長を十分活かすことができた。一方、誘電測定については測定装置が完成し、試験的な測定を開始した。2.成果の発表上に挙げたうち、熱測定の結果については、日本物理学会、液晶学会討論会等において成果発表を行なうと共に、国内外の研究者と情報交換を行なった。特に、ドイツ、デンマークの研究者を訪問し、講演発表および議論を行なって多くの収穫が得られた。また、昨年度得られた結果の一部は今年度に出版され、今年度得られた成果もすでに掲載が決定し出版予定である。
高エネルギ-ニュ-トリノ・エマルジョン反応における終状態三次粒子の研究

世界で唯一最多のニュ-トリノ・エマルジョン(νEm)反応(FNAL E531)を解析しその荷電カレント(C.D)反応における終状態二次粒子(SHOWER Ns,GREY Ng,BLACK Nb)の多重度、角分布、エネルギ-分布、各粒子相互の相関を調べた。W依存性とKNO scalingの様子から〈Ns〉はPROJECTILE粒子の種類によらず、むしろ標的に依ることがわかった。Nbの角分布、エネルギ-分布からこれが核からの蒸発粒子であることが明確となった。Ngについては、陽子・EMULSION(pEm)反応と比べ多重度の低い所ではνEmの方が多く、逆に高い所では逆になっていて、νEmとpEmとでPROJECTILEの核内相互作用の違いによるNgの頻度の差が浮き彫りにされた。〈Ns〉はW^2に依存して漸次増加するのに対して〈Ng〉も〈Nb〉もW^2の値によらずほぼ一定となった。NbとNgとの間には強い相関があり、これらはUNIVERSALな勾配をもつが、Nsと無関係である。Ngの角分布はpEmに比べ前方への傾きは緩やかで、Ngの前後方の放出比はpEmよりも小さく、pEmの場合よりも多く後方に放出される。νEmにおける核効果を解く鍵がNgであり特に後方に出るNgが重要で(核子標的の場合後方放出は禁止される)、さらに300MeV/c以上の後方放出Ng(CUMULATIVE PROTON;CP)生成について約700例のC.C反応を完全解析してCUMULATIVEEFFECTを調べた。CPの運動量自乗分布の勾配は他のνNeやハドロン実験での値と良い一致をし〈A〉=80の場合でもNUCLEARE SCALINGが成立していることがわかった。CPの生成率はA^αに依存し他の泡箱実験と本研究のデ-タから20≦A≦80にたいしてα=0.68となりA^<2/3>に依存することがわかった。また10≦Eν≦200GeVにわたってCPの生成率にエネルギ-依存性がないことがわかった。後方放出Ngと前方放出Ngの間には相関があり、核内のSUCCESIVEなREINTERACTIONの過程から前方陽子が増えると後方陽子も増えるというCP生成模型が有効であると考えられる。FNAL E531実験で得られたニュ-トリノ・エマルジョン荷電カレント反応事象における終状態二次粒子〔シャワ-粒子n_S,核からの破片であるHeavy Ionized粒子Nh〕についての観測解析を行っている。n_S,N_h分布はハドロン・エマルジョン反応に比べ,N_h=0,N_h=1の事象が40%を占め,N_h=0に明白なピ-クが見られる。ニュ-トリノ反応における重心系の全エネルギ-S又は,全ハドロン質量の二乗(W^2)別の荷電ハドロン(n_S-1)多重度はニュ-トリノ・エマルジョン反応とニュ-トリノ・核子反応とでは,ハドロン・エマルジョンとハドロン・核子の場合と異なり,同一曲線上に分布する。

しかし,KNO scalingにすると入射粒子がハドロン,ニュ-トリノとも標的依存性が現われ,核子標的と核標的で異なる曲線なScalする。比較的素過程に近いN_h=0,1の各事象についてKNO分布をみてもやはり核標的の場合の曲線scaleする。N_hの内でBlack Trackではエネルギ-がMaxwell-Boltzmann分布に合い,kT7.8Mevであり,これが核の蒸発過程で生成されたことを示す。一方,Grey Trackは角分布から,前後方の比は2.26で前方(入射方向)に多く放出され,そのエネルギ-分布からkT40MeV程度であり,核の蒸発ではない。さらに横向き運動量P_Tの二乗の分布をとると,低エネルギ-陽子弾性散乱の運動量転移分布に近いことがわかった。これらの事からGreyは反跳核子つまり入射ニュ-トリノに突き飛ばされそのエネルギ-を核内に分配する前に,核外に飛び出してしまった核子といえる。興味ある事はこうした直接過程にかかわってわざわざ後方に出るGreyが少なからずあることで,後方放出のGreyの運動量とBjorkenのx,W^2との相関を調べ,核効果の様子を明らかにしつつある。特に後方に1個か,それ以上かで差異の存在を調べている。また,W^2と〈nb〉,〈ng〉との相関は広い範囲にわたってほぼ一定であることが明らかとなった。FNAL E531実験で得られたニュ-トリノ・エマルジョン荷電カレント反応事象における終状態二次粒子[シャワ-粒子n_s,核からの破片であるHeavy Ionized粒子Nh(=n_g+n_b)についての観測解析を行っている。n_sについては完全に,Nhについては全事象の7割が測定処理された。これらのデ-タの信頼性を他グル-プと比較して確立した。ソ連を中心としたFNAL E564はE531に比べ全事象は1割に満たないが,Nhは全て測定されており、ソ連研究者の来日を機に当方と比較討議を行った。彼らは泡箱によるニュ-トリノ反応のトリガ-においてシャワ-粒子の小さい事象についてはきわめて低い検出効率しかなく,n_sのデ-タに大きなバイアスがかかっていることが判明した。唯,BlackとGreyの角分布,前後方放出比についてはほぼ一致した。〈n_b〉,〈n_g〉の差異はソ連側に事象のバイアスがかかっているため起ったものである。彼らの〈n_b〉のW^2依存性の指摘が当方ではなく誤っていることも判明した。チャ-ム発生事象の〈n_s〉は非チャ-ム発生事象のそれより約1ほど低く,同じエネルギ-領域の陽子・エマルジョン反応の〈n_s〉よりさらに低いことがわかった。一方,両事象間では〈n_g〉と〈n_b〉については差異はないことがわかった。また両事象間でのGrey粒子の角分布も差異はない。Grey粒子の方位角分布を見ると180°附近に増大がありミュ-オンと反対方向に出る傾向を現わす。Grey粒子のエネルギ-分布はハドロン核反応のものと似ており、Power lawに相っていると考えられる。いわゆる,Leading Particle Systemはニュ-トリノ・エマルジョン反応ではGrey粒子放出において主要な役割を演じない。これらのモデルから計算した〈n_g〉は実験値と少し異なってくる。新たな考察が必要である。
地層処分システムにおける過飽和ケイ酸の動的挙動の解明とその核種閉じ込めへの活用

本研究は地層処分場周辺に生じるpH勾配に起因する過飽和ケイ酸の析出現象に着目し,その動的挙動を明らかにするとともに,流路の閉塞効果を見積もることを目的とした.まずバッチ試験として,固相試料に岩盤亀裂を想定した非晶質シリカを用いて,過飽和ケイ酸の析出挙動を評価した.パラメータとして,想定流路幅(固液比),初期過飽和濃度,温度,pH(810),溶存イオン(Naイオン,Caイオン)を設定した.その結果,それぞれのパラメータの依存性を系統的に整理することができ,特に,温度,Na,Caイオン濃度が高いほど,析出速度は有意に増加し,本研究で設定した範囲において,23倍程度の変化を示した.ただし,pHについてはpH 810の範囲において,析出速度定数に対して依存性が得られなかった.また,埋戻し材内のベントナイトへの過飽和ケイ酸の析出を想定したバッチ試験を行い,pHへの依存性について実験により評価を行った.その結果,pHに対する依存性は,固相試料として非晶質シリカを使用した場合と比較して,pHに依存して析出速度が増加する傾向が示された.さらに,実験結果から得られた見かけの析出速度定数を用いて,岩盤亀裂の閉塞過程の数学モデルを作成し,数値解析を行った.その結果,初期過飽和濃度1 mM,流速5 m/yearにおいて,およそ2000年間で流路幅の約90%が閉塞することが示され,析出の範囲も地下水の流れ方向に対して3 m以内に収まることが示された.本研究から地層処分場周辺における過飽和ケイ酸の析出が安全評価上重要な期間において核種閉じ込めの効果を発現する可能性が示唆された.今後,本研究から得られた知見を活かし,流動式の実験を行うことや処分システム全体を考慮したシミュレーションを行うことによって,過飽和ケイ酸の析出による核種閉じ込め効果を考慮した最適なレイアウトを提示できる基礎を築いた.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、深地層環境における地下水の高アルカリ化や温度などを考慮し、ケイ酸塩鉱物および、ベントナイト共存下における過飽和ケイ酸の動的挙動の解明とその核種閉じ込め効果を評価し、その効果を最大限に促進する処分場レイアウトの提示することにある。以下に、本年度に得られた研究実績を項目毎に示す。研究課題(1)ケイ酸塩鉱物共存下における過飽和ケイ酸の動的挙動の解明過飽和ケイ酸の析出挙動解明のため、過飽和ケイ酸析出前後におけるアモルファスシリカ粒子内部のTEM(透過型電子顕微鏡)像と外部のSEM(走査型電子顕微鏡)像の取得に成功した。その結果、内部および外部への過飽和ケイ酸の析出が確認でき、内部へはアモルファスシリカ表面の細かい亀裂を埋めるように析出する挙動が示された。研究課題(2)ベントナイト共存下における過飽和ケイ酸の動的挙動の解明処分坑道の埋戻しに用いられるベントナイトに対する過飽和ケイ酸の析出挙動解明のため、Na型ベントナイトに対する過飽和ケイ酸の見かけの析出速度定数を深地層の温度影響を考慮して、実験的に求めた。その結果、見かけの速度定数は、1.173.13×10-11 m/sと評価され、288323 Kの温度範囲における過飽和ケイ酸の温度依存性は小さいことが示された。また、見かけの析出速度定数と想定される地下水流速の比によって表されるダムケラー数が十分に大きいことから、処分坑道内(ベントナイト)の地下水の流動場において、過飽和ケイ酸の析出反応が流路を閉塞させる可能性を示した。研究課題(3)過飽和ケイ酸の析出に伴う核種閉じ込め効果の評価埋戻し後の処分坑道内のような多孔質体中における過飽和ケイ酸析出に伴う核種閉じ込め効果について、媒体中の間隙率変化を組み込んだ数学モデルの構築を行い、次年度に実施予定である数値解析の基盤を整えた。研究課題(1)および(2)を通して、処分場周辺における過飽和ケイ酸の析出挙動について,見かけの析出速度定数の定量的な評価や高倍率な顕微鏡を用いた視覚的な情報の取得に成功し、析出メカニズム解明を大きく進展させることができた。また、研究課題(3)についても、解析手法の開発に必要な最も基盤的な式の構築を完了した。以上の理由から、現在までの達成度は"順調に進展している"と評価できる。本研究は地層処分場周辺に生じるpH勾配に起因する過飽和ケイ酸の析出現象に着目し,その動的挙動を明らかにするとともに,流路の閉塞効果を見積もることを目的とした.まずバッチ試験として,固相試料に岩盤亀裂を想定した非晶質シリカを用いて,過飽和ケイ酸の析出挙動を評価した.パラメータとして,想定流路幅(固液比),初期過飽和濃度,温度,pH(810),溶存イオン(Naイオン,Caイオン)を設定した.その結果,それぞれのパラメータの依存性を系統的に整理することができ,特に,温度,Na,Caイオン濃度が高いほど,析出速度は有意に増加し,本研究で設定した範囲において,23倍程度の変化を示した.ただし,pHについてはpH 810の範囲において,析出速度定数に対して依存性が得られなかった.また,埋戻し材内のベントナイトへの過飽和ケイ酸の析出を想定したバッチ試験を行い,pHへの依存性について実験により評価を行った.

その結果,pHに対する依存性は,固相試料として非晶質シリカを使用した場合と比較して,pHに依存して析出速度が増加する傾向が示された.さらに,実験結果から得られた見かけの析出速度定数を用いて,岩盤亀裂の閉塞過程の数学モデルを作成し,数値解析を行った.その結果,初期過飽和濃度1 mM,流速5 m/yearにおいて,およそ2000年間で流路幅の約90%が閉塞することが示され,析出の範囲も地下水の流れ方向に対して3 m以内に収まることが示された.本研究から地層処分場周辺における過飽和ケイ酸の析出が安全評価上重要な期間において核種閉じ込めの効果を発現する可能性が示唆された.今後,本研究から得られた知見を活かし,流動式の実験を行うことや処分システム全体を考慮したシミュレーションを行うことによって,過飽和ケイ酸の析出による核種閉じ込め効果を考慮した最適なレイアウトを提示できる基礎を築いた.研究課題(1)および(2)は、過飽和ケイ酸の析出挙動解明のため、過飽和ケイ酸の見かけの析出定数を地下水のpHやイオンの影響などを考慮して実験的に評価を行う。また、研究課題(3)については、開発した解析手法を用いて処分場周辺の過飽和ケイ酸の析出による流路閉塞を評価し、核種閉じ込め効果を考察する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
化学シャペロンによる病態制御の検討

近年小胞体ストレス反応が神経変性疾患や躁うつ病、糖尿病を始めとする数々の疾患に関与していることが示唆されている。病的な侵襲に対する細胞レベルの反応の中で、特に小胞体ストレス反応に着目し、その分子機序を明らかにし臨床応用を目指した。本研究では小胞体ストレス反応を制御する化学シャペロン(chemical chaperone)による薬物療法によって、虚血や低酸素障害などの侵襲に対する生体保護作用を高められるかどうか、また、疼痛治療におけるオピオイドに対する耐性形成を防止出来るかどうかを検討した。昨年度に引き続いて、野生型マウスおよび、小胞体ストレス関連分子の遺伝子変異マウスに低酸素負荷を与えて神経障害を評価した。また、形態学的生化学的に解析し、低酸素神経障害と小胞体ストレス反応との関係を検討した。さらに化学シャペロンを投与した上で、これらのマウスに低酸素負荷を与えて、治療薬としての有効性、投与法を検討した。結果的には、低酸素神経障害と小胞体ストレス反応との関係については明らかな結論は得られなかった。また、上記マウスにモルヒネを連続投与し、モルヒネ耐性形成モデルを作成した。モルヒネの鎮痛効果は熱刺激を加えるホットプレイトテストで評価した。化学シャペロンを同時投与した所、モルヒネ耐性形成が抑制された。また、小胞体分子シャペロンの産生を誘導するvalproateを投与した所、やはりモルヒネ耐性形成が抑制された。小胞体機能を補助する薬物や化学シャペロンは様々な病態に有用である事が示唆された。病的な侵襲に対する細胞レベルの反応の中で、特に小胞体ストレス反応に着目し、その分子機序を明らかにし臨床応用を目指す。野生型マウスおよび、小胞体ストレス関連分子の遺伝子変異マウスに低酸素負荷を与えて、形態学的生化学的に解析し、神経障害を評価した。また、遺伝子変異マウスでは低酸素による神経障害がより大きく現れる傾向が見られた。化学シャペロンの効果は投与量、投与時期によって一定せず、さらに検討する必要があった。上記マウスにモルヒネを連続投与し、モルヒネ耐性形成モデルを作成した。化学シャペロンを同時投与したところ、耐性形成が抑制されるた。今後副作用などを検討し、治療薬としての有効性、投与法を検討する。
高圧下における炭酸水溶液中でのランタノイド元素の溶解度

本研究は,(a)天然の温泉水の分析,特にランタノイド含有量に関係する研究と,(b)耐圧容器を用いての炭酸ランタノイドの炭酸水への溶解の研究に大別される。前者(a)に関しては現在論文を準備している段階である。後者(b)に関しては,本年度より本格的に耐圧装置を用いての研究を開始した。その過程で,新たにいくつかの問題点が明らかとなってきた。まずpH測定関しては,1)装置の構造上電極部の細いものを使用せざるをえないことと,電極の材質がガラス製であることのため強度的に弱く(他の部分はステンレス製)破損しやすい,2)電極を挿入した状態で,電極挿入孔を完全に密封化にすることが難しい,という欠点が明らかとなった。そのため,当面はpHの測定を行わず,ランタノイドイオンと全炭酸濃度の測定のみの研究を進めることとした。第二の問題点としては,固液平衡に達するまでに要する時間が長いことである。例えば,25°Cでは一週間程度の期間が必要であり,繰り返し実験を考えると温度によっては,一点の測定に一ヶ月程度を要することがわかった。平衡到達時間を短縮することは不可能なので,本研究は極めて長期間を要する実験であることが明らかとなった。現在までに,全圧-気圧下においてLa,Gd,Erの炭酸塩について15,25,50,80°Cで溶解度の測定を行ない,ランタノイドイオン濃度,全炭酸濃度とも温度上昇とともに減少することがわかった。直接比較可能な文献値はないが,本研究のデータを文献での温度に内挿した点は文献値とほぼ一致しており,本研究の測定が正確であることが示唆された。また,測定温度においてランタノイドイオン濃度は原子番号の順とは特に対応はしていない。今後,他のランタノイド元素についても測定を行い,ランタノイド全体についてのデータを集積するとともに,全圧を変えた実験も行ってゆく予定である。本年度は,次の2点において研究の進展を見た。第一は,中性温泉水中のランタノイド元素の溶存量に関してであり,第二は,炭酸水溶液中のランタノイド元素の溶解度を測定するための装置の試作に関してである。中性温泉水中では一般にランタノイド元素はpptオーダーで存在する。しかし,炭酸イオン濃度の高い一部の温泉水においては,少なくとも一桁高い濃度で存在することが確認された。その正確な原因は明らかではないが,ランタノイド元素が炭酸イオンとコンプレックスをつくるため溶存量が増加している可能性が高いことが示唆された。炭酸水溶液中のランタノイド元素の溶解度を測定するための装置の試作に関しては,まず,簡易型の高圧容器とソーダサイフォンを用いて予備実験を行った。その結果,1気圧前後の圧力下,ランタノイド(III)は,ppmのオーダーで炭酸水溶液に溶解することがわかった。これより,ランタノイドの定量が,放射化分析ではなくICP法で可能であることがわかった。また,溶液中の全炭酸濃度が微量拡散法で測定できることが確認できた。予備実験の結果および予備実験での実験操作上の問題点を参考にして,高炭酸溶存水中でのランタノイド元素の溶存量を正確に測定するための装置を設計し,試作した。この装置では,温度および二酸化炭酸分圧,従って溶存炭酸量の制御が可能である。また,1気圧,常温付近の実験では,pHの測定も可能である。予備実験で困難であった溶液を直接サンプリングすることも新しい装置では比較的容易にできるよう工夫した。新装置を用いてのデーターの収集には至っていないが,来年度以降データーの集積が期待でき,炭酸水中のランタノイド元素の溶存状態に関し,新たな知見が得られるものと確信している。
新規マイクロエマルション系を用いた環境中放射性物質の高選択的濃集法の開発研究

陰イオン性界面活性剤Aeroso10T(AOT)と種々の分子性配位子(ジグリコールアミド、ジアミドなど)を組み合わせたシナジー逆ミセル系を利用して、目的元素(U、Sr、Ln、Pu、Cs)の分配実験を行い、それぞれの元素の高選択的分離濃集に成功した。また、シナジー逆ミセル系での抽出メカニズムを明らかにするために、動的レーザー光散乱(DLS)を用いて、種々の条件下での逆ミセルサイズの測定を行った。その結果、分子性配位子の濃度を変えることで、目的元素の抽出率を維持したまま、逆ミセルサイズが制御できることを見いだした(特願2006-164769)。さらに、逆ミセル内において内核水相を形成している水の濃度を測定し、逆ミセルサイズとの関係を解析した。その結果、逆ミセルサイズと内核水相の体積は、界面活性剤と配位子の濃度比に応じて変化することが明らかになった(J.Phys.Chem.B, submitted)。また、独自に開発した環境調和型で高性能な新規抽出剤DODGAA(特願2006-157842:Solv.Extr.Res.Dev., Jpan,2007)を利用した上記目的元素の抽出・分離を検討し、良好な結果を得た。さらに、新しい原理(エマルションフロー)に基づく連続液・液抽出法を開発し、装置のプロトタイプを作製した(特願2007-136496)。また、この抽出装置を高性能化することで、プロトタイプと比較してさらに抽出性能を大幅に向上させることができた。また、環境水を模擬した試料溶液を用いて適用性試験を行った結果、シナジー逆ミセル抽出系(新規マイクロエマルション系)と独自に開発した抽出装置を組み合わせることで、200Lの模擬環境水を50分程度で処理して、目的元素を約99%の抽出率で高撰択的に分離・濃集することに成功した.陰イオン性界面活性剤Aeroso10T(AOT)と種々の分子性配位子(ジグリコールアミド、ジアミドなど)を組み合わせたシナジー逆ミセル系を利用して、目的元素(U、Sr、Ln、Pu、Cs)の分配実験を行い、それぞれの元素の高選択的分離濃集に成功した。また、環境水を模擬した試料溶液を用いて適用性試験を行った結果、シナジー逆ミセル抽出系(新規マイクロエマルション系)と独自に開発した抽出装置を組み合わせることで、200Lの模擬環境水を50分程度で処理して、目的元素を約99%の抽出率で高撰択的に分離・濃集することに成功した.水環境における微量放射性核種の高選択的に分離・濃集することを目的として、抽出・分離能を付加した新規W/Oマイクロエマルション系に関する研究を行った。まず、市販の界面活性剤Aerosol OT (AOT)と種々の分子性有機配位子を組み合わせたW/Oマイクロエマルション系(シナジー逆ミセル系)を用いて、ウラン、ストロンチウムおよびランタノイドの抽出実験を行った。まず、AOTと分子性有機配位子してテトラアルキルジグリコールアミド(TADGA)、カルバモイルメチレンホスフィンオキシド(CMPO)およびジアミド(DA)を組み合わせたシナジー逆ミセル系を河川水からのUO_2^<2+>の抽出に利用し、良好な結果を得た。なお、腐植物質の影響はほとんどないことがわかった。また、AOTとTADGAを組み合わせたシナジー逆ミセル系を模擬海水からのSr^<2+>の抽出に利用した結果、同族元素であるMg^<2+>やCa^<2+>を高濃度で含む溶液からの抽出であるにもかかわらず、1000以上の分配比を得ることができた。また、市販薬AOTの低電解質濃度の水相に溶出しやすいという問題点を解決するため、新しい試薬、ジオクチルジグリコールアミド酸(DODGAA)を開発した。DODGAAは、電解質が存在しなくても水にまったく溶出することなく金属イオンを抽出することができるため、電解質フリーでの抽出が可能となった。

DODGAAをランタノイドの抽出に利用した結果、カルボン酸型の試薬であるにもかかわらず、非常に高性能なリン系抽出剤(PC-88A、D2EHPA)に匹敵する抽出・分離性能を発揮し、且つ水への溶解度はこれらのリン系試薬の1/5000程度であることがわかった。完全焼却処分が可能で水環境を汚染しない環境調和型試薬なので、利用価値も高い(特許出願手続中)。また、抽出速度が大きいという逆ミセル系の特徴を利用した連続抽出装置の開発に着手した。平成18年度は、前年度に引き続いて、陰イオン性界面活性剤AerosolOT(AOT)と種々の分子性配位子(ジグリコールアミド、ジアミドなど)を組み合わせたシナジー逆ミセル系を利用して、目的元素(U、Sr、Ln、Pu、Cs)の分配実験を行い、良好な結果を得た。また、シナジー逆ミセル系での抽出メカニズムを明らかにするために、動的レーザー光散乱(DLS)を用いて、種々の条件下での逆ミセルサイズの測定を行った。その結果、分子性配位子の濃度を変えることで、目的元素の抽出率を維持したまま、逆ミセルサイズが制御できることを見いだした(特願2006-164769)。さらに、逆ミセル内において内核水相を形成している水の濃度を測定し、逆ミセルサイズとの関係を解析した。その結果、逆ミセルサイズと内核水相の体積は、界面活性剤と配位子の濃度比に応じて変化することが明らかになった(J. Phys. Chem. B, submitted)。また、前年度に開発した環境調和型で高性能な新規抽出剤DODGAA(特願2006-157842)を利用した上記目的元素の抽出・分離を検討し、良好な結果を得た(Solv. Extr. Res. Dev., Jpan,2007 in press)。さらに、新しい原理に基づく連続液-液抽出法を開発し、装置のプロトタイプを作製した(特許出願手続中)。また、この抽出装置をさらに高性能化することで、プロトタイプと比較して抽出性能を大幅に向上させることができた。また、環境水を模擬した試料溶液を用いて適用性試験を行い、良好な結果を得た。すなわち、シナジー逆ミセル抽出系(新規マイクロエマルション系)と独自に開発した抽出装置を組み合わせることで、200Lの模擬環境水を50分程度で処理して、目的元素を約99%の抽出率で高選択的に分離・濃集することに成功した。