hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化石サンゴ礁から復元する融氷期ターミネーションIIの一時的な海面低下イベント

15万12万年前の融氷期『ターミネーションII』において一時的な海面低下イベントが本当に起きたのか?この課題は,第四紀の気候変動メカニズム解明に大きな影響を与える.本研究プロジェクトは,活発な隆起でこの年代の化石サンゴ礁が陸上に分布する琉球列島喜界島と波照間島を対象に「一時的海面低下に伴って不整合面が形成された」仮説を検証し,海面低下時期と規模を高精度で復元することを目指している.プロジェクトの第1段階として本申請課題では,露頭精査とボーリング掘削調査によりこの時代の地層の三次元的岩相層序の確立を目指している.今年度は,予備的な調査の進んだ喜界島において露頭精査と浅層ボーリング掘削調査を実施し,以下の成果を得た.(1)高位の百之台段丘エリア(浅い環境)での基本的な岩相層序(下位から,ロドリス石灰岩/サンゴ石灰岩/生砕屑性石灰岩/オパキュリナ石灰岩/ロドリス石灰岩)を確立し,相対的海面変化(浅海化後に深海化した)を復元した.そしてサンゴ石灰岩の層厚変化が激しく,パッチ状に分布することが明らかになった.(2)低位の川嶺段丘エリア(深い環境)では,ロドリス石灰岩/コケムシ石灰岩/ロドリス石灰岩の変化が見られ,高位で復元された相対的海面変化と同様の変化が復元された.波照間島においては,地形と放射年代に関する先行研究を参考に露頭精査を行い,対象となる酸素同位体ステージ5eのサンゴ礁堆積物の分布を明らかにして,ボーリング掘削地点の選定を行った.なお喜界島では,アウトリーチ活動として,喜界島サンゴ礁科学研究所主催の小中学生対象の「喜界島サンゴ礁サイエンスキャンプ2018」および一般向けジオエコツアー「巡検!喜界島地質学視点で見る喜界島」で講師を務めた.本申請課題の主要な研究方法である現地調査が,天候の影響を受けて研究初年度から予定を変更せざるを得なくなったためである.昨年の喜界島への台風直撃とその後の集中豪雨の影響で先送りになった,喜界島でのボーリング掘削調査と波照間島でのサイトサーベイまでは実施できたものの,当初2年目に予定していた波照間島でのボーリング掘削は実施できなかった.日程的な制約と,新鮮な露頭が露出する崖崩れ地点の調査を含め喜界島における調査を優先したためである.その結果,喜界島における層序の組み立てと岩相の三次元的な分布を明らかにすることができた.研究最終年度は,喜界島におけるMIS-65e(1512万年前)の化石サンゴ礁について詳細な三次元的岩相層序の確立を優先させる.これまでの露頭およびボーリング掘削調査により,喜界島における三次元的岩相層序の概要は明らかにできたが,「一時的な海面低下イベント」を検討するためには更に詳細な岩相層序や分布,構成生物化石を検討する必要がある.そのために,これまでに採集した試料に関して,計画に従い石灰岩薄片の顕微鏡観察とサンゴおよび有孔虫化石の分類・同定を更に進める.また化石サンゴ礁がパッチ状に分布している可能性が示されたため,更に喜界島でのボーリング掘削調査を行う.それらの成果を総合して詳細な三次元的岩相層序を組み立て,論文として発表する.一方,波照間島に関しては,露頭調査と薄片観察を継続し,岩相層序とサンゴおよび有孔虫化石群集の検討を行う.当初予定していたボーリング掘削調査は,プロジェクトの次の段階(ウラン系列年代に基づくtime-rockユニットの認定)での実施を目指す.15万12万年前の融氷期『ターミネーションII』(酸素同位体ステージMIS-65e)において一時的な海面低下イベントが本当に起きたのか?世界で3ヶ所の化石サンゴ礁からのみ報告されているこの課題は,第四紀の気候変動メカニズム解明に大きな影響を与える.本研究プロジェクトは,活発な隆起でこの年代の化石サンゴ礁が陸上に分布する琉球列島喜界島と波照間島を対象に「一時的海面低下に伴って不整合面が形成された」仮説を検証し,海面低下時期と規模を高精度で復元することを目指している.プロジェクト進行のための第1段階として本申請課題では,露頭精査とボーリング掘削調査によりこの時代の地層の三次元的岩相層序の確立を目指している.研究初年度は,これまで予備的な調査の進んでいる喜界島を対象に研究を行い以下の成果を得た.(1)統一的な見解の得られていなかった対象年代の地層が分布する島最高位周辺の地形分類の整理.(2)現地での露頭精査と,これまでに採集した試料の岩石学的調査に基づき,基本的な岩相層序(下位から,ロドリス石灰岩/サンゴ石灰岩/砕屑性石灰岩/オパキュリナ石灰岩/ロドリス石灰岩)を確立することができた.また,アウトリーチ活動の一環として,喜界島サンゴ礁科学研究所主催の小中学生対象の「喜界島サンゴ礁サイエンスキャンプ2017」および一般向け「巡検!喜界島地質学視点で見る喜界島」で講師を務めた.研究初年度には,詳細な三次元的岩相層序の確立するために喜界島においてボーリング掘削を含む詳細な地形・地質調査を予定していた.しかし,台風直撃とその後の集中豪雨の影響で,ボーリング掘削調査を中止せざるを得なかった.一方,同時に多数発生した崖崩れなどにより,新しい露頭が現れたため,喜界島での地形・地質調査に重点を置いて研究を進めた.

その結果,基本的な岩相層序を組み立て,それぞれの岩相の分布を明らかにするためのボーリング掘削地点を選定することができた.なお,喜界島での崖崩れ地点での調査を優先させ,波照間島で予定していた現地調査(サイトサーベイ)は次年度に先送りした.15万12万年前の融氷期『ターミネーションII』において一時的な海面低下イベントが本当に起きたのか?この課題は,第四紀の気候変動メカニズム解明に大きな影響を与える.本研究プロジェクトは,活発な隆起でこの年代の化石サンゴ礁が陸上に分布する琉球列島喜界島と波照間島を対象に「一時的海面低下に伴って不整合面が形成された」仮説を検証し,海面低下時期と規模を高精度で復元することを目指している.プロジェクトの第1段階として本申請課題では,露頭精査とボーリング掘削調査によりこの時代の地層の三次元的岩相層序の確立を目指している.今年度は,予備的な調査の進んだ喜界島において露頭精査と浅層ボーリング掘削調査を実施し,以下の成果を得た.(1)高位の百之台段丘エリア(浅い環境)での基本的な岩相層序(下位から,ロドリス石灰岩/サンゴ石灰岩/生砕屑性石灰岩/オパキュリナ石灰岩/ロドリス石灰岩)を確立し,相対的海面変化(浅海化後に深海化した)を復元した.そしてサンゴ石灰岩の層厚変化が激しく,パッチ状に分布することが明らかになった.(2)低位の川嶺段丘エリア(深い環境)では,ロドリス石灰岩/コケムシ石灰岩/ロドリス石灰岩の変化が見られ,高位で復元された相対的海面変化と同様の変化が復元された.波照間島においては,地形と放射年代に関する先行研究を参考に露頭精査を行い,対象となる酸素同位体ステージ5eのサンゴ礁堆積物の分布を明らかにして,ボーリング掘削地点の選定を行った.なお喜界島では,アウトリーチ活動として,喜界島サンゴ礁科学研究所主催の小中学生対象の「喜界島サンゴ礁サイエンスキャンプ2018」および一般向けジオエコツアー「巡検!喜界島地質学視点で見る喜界島」で講師を務めた.本申請課題の主要な研究方法である現地調査が,天候の影響を受けて研究初年度から予定を変更せざるを得なくなったためである.昨年の喜界島への台風直撃とその後の集中豪雨の影響で先送りになった,喜界島でのボーリング掘削調査と波照間島でのサイトサーベイまでは実施できたものの,当初2年目に予定していた波照間島でのボーリング掘削は実施できなかった.日程的な制約と,新鮮な露頭が露出する崖崩れ地点の調査を含め喜界島における調査を優先したためである.その結果,喜界島における層序の組み立てと岩相の三次元的な分布を明らかにすることができた.当初計画に従い,以下の手順でMIS-65e(1512万年前)の化石サンゴ礁段丘について詳細な三次元的岩相層序を確立する.(1)サイト・サーベイ,(2)ボーリング掘削調査,(3)露頭精査,(4)石灰岩薄片の顕微鏡観察,(5)サンゴおよび有孔虫化石の分類・同定.初年度に実施できなかった喜界島
ＡＲＦＩを用いた肝硬度測定による新たな肝切除安全性指標確立に関する研究

Acoustic Radiation Force Impulse(ARFI)による肝硬度測定が、肝切除後肝不全(PHLF)の予測に有用であるという仮説に基づき、肝切除症例200例を対象として前向きに検証した。その結果、ARFIによる肝硬度の指標は病理学的肝線維化の進展度を反映し、PHLF予測に有用な術前因子であることが単変量解析で実証された。さらに正確な予測を行うために、多変量解析によってPHLF予測に有用と判定された肝硬度、血小板数、総ビリルビン値、残肝割合の計4因子を複合し、新たなPHLF発生リスクの予測式を導いた。妥当性検証にてこの予測式の有用性が示され、今後の臨床での応用に期待できる。肝切除後肝不全(以下PHLF)は肝切除術後の致命的な合併症である。その発生のリスクは、術前の肝予備能と、切除により失われる肝臓の大きさとにより規定される。近年、肝臓の硬さを測定する方法としてARFI(Acoustic Radiation Force Impulse)の有用性が報告され、我々は、術前の肝予備能低下の程度を、肝臓の硬さとして定量的かつ非侵襲的に評価できる可能性に注目した。本研究では、ARFIによる肝硬度測定(以下LS)が、PHLFを予測する因子として有用であるという仮説に基づき検証を行った。昨年度とあわせて約200例の肝切除患者において、データベースに基づき解析を行った。術前因子として、LS・血液検査項目(血小板数、ビリルビン値、凝固機能など)・ICG消失率、手術因子として、術式・手術時間・出血量のデータを収集した。また、病理検査として切除標本の肝線維化の程度(F因子)を評価し、腹水やその他合併症について術後経過のモニタリングを行った。肝切除により失われる非腫瘍部肝実質体積を、CT volumetryシステム(昨年度より富士フィルムSynapse Vincentを導入)にて測定し、切除後の残肝割合を計算した。主要評価項目はPHLF発生の有無とし、これは国際的な基準(Surgery. May 2011; 149(5): 713-724.)に従い評価した。結果として、LSは病理結果のF因子を正確に反映し、PHLFの予測に有用な術前因子のひとつであることが、ROC解析にて実証された。さらに正確な予測を行うために、LSとともにPHLF予測に有用と判定された血小板数、総ビリルビン値、残肝割合の計4因子を選択し、多変量解析による統計学的手法を用いて、PHLF発生確率の予測式を導いた。妥当性検証にて、この予測式の正確性と再現性が示唆され、今後臨床への活用に向けて期待される。肝切除後肝不全は肝切除術後の致命的な合併症であり、その発生のリスクは、肝予備能と切除により失われる肝臓の大きさとにより規定される。最近肝臓の硬さを測定する新たな方法としてARFI(Acoustic Radiation Force Impulse)が注目されており、肝予備能低下の程度を肝臓の硬さという形で定量的且つ非侵襲的に評価しうる可能性が出てきた。本研究はARFIによる肝硬度測定が肝切除後肝不全を予測する因子として有用であるか否かを検討することが目的である。本年度においてすでに約100例の肝切除患者において術前ARFIによる肝硬度測定を施行した。血液データ(Alb, T-Bil, D-Bil, AST, ALT, ICG15分値、ICG消失率、PT、APTT、アンモニアなど)、手術因子(術式、手術時間、出血量など)、切除標本中の線維化の程度(F因子)などの臨床因子を収集しデータベース化している。術後肝不全発生の有無、程度をInternational Study Group of Liver Surgeryより提唱された肝切除術後肝不全の国際的な基準(Surgery. May 2011; 149(5): 713-724.)に従い評価している。また、これ以外に難治性腹水、胸水、脳症の発生などをモニタリングし、データベースに記録している。肝切除により失われる非腫瘍部肝実質体積およびその割合は、CT volumetryにより計算をしている。これまでAZE社Virtual Place LexusによりCT volumetryを行ってきたが、年度末に富士フイルムSynapse Vincentを導入し活用を始めたところである。「研究実績の概要」に記載したとおり、本年度の肝切除症例においてすでにデータ収集は順調に進んだ。CT volumetryのために富士フイルムSynapse Vincentも導入され、活用を開始した。これまで同様に肝切除症例全てにおいてインフォームド・コンセントの上、ARFIによる肝硬度測定、CT volumety、術後肝不全のモニタリングを行い、粛々とデータ集積を重ねる。また、切除標本非癌部の線維化の評価をより正確、定量的に行うためにSirius red染色、Masson Trichrome染色を行う。

症例が目標数に達ししだい、ARFIによる肝硬度測定、切除容積割合と術後肝不全発生の確率についてROC解析を行い、肝硬度測定が術後肝不全発生の予測に有用であるか否かを検討する。さらにこれまで術前肝予備能の評価に用いられてきたICG試験や一般的な血液検査指標(PLT、ALT、T-Bil、アルブミン、PTなど)においても同様の解析を行い、ARFIによる肝硬度測定との優劣を判定する。当初の研究計画のとおり研究を遂行し得ているが、線維化の定量的な評価は症例が目標数に達したところでまとめて行うためまだ施行しておらず、研究費に余剰が生じた(300,275円)。これは今年度線維化の定量的評価を行う際に使用する予定である。また、データ解析、保存のためのコンピューターソフト、バックアップディスクなども併せて購入する予定である。
ゾウリムシ発生初期過程における生殖核と栄養核と核膜分化の研究

1.ゾウリムシ(Paramecium caudatum)の大核を単離し、それをマウスに3回注射後、脾臓細胞とマウスミエロ-マ細胞(NSー1)を細胞融合させて、ハイブリド-マを作った。そのハイブリド-マ培養上清を間接蛍光抗体法でアッセイして、ゾウリムシ大核周辺を染める抗体産生ハイブリド-マを限界希釈法でクロ-ニングした。その結果、目的のハイブリド-マ、MAMー1、を得た。2.MAMー1の抗原の分子量は、SDSーPAGEのイムノブロットで、約70kDaであった。3.核分化過程での抗原の発現時期を間接蛍光抗体法では調べると、受精核が3回分裂した8個の核の4個が大核原基に形態的に分化した後の若い大核原基の核膜に抗原が現れた。以後、抗原は大核核膜に細胞周期を通じて存在し続けた。抗原は小核には認められなかった。この研究によって、大核(体細胞的核)と小核(生殖核)の核膜が、核分化過程初期に分化することが明かになった。今後は、抗原が核膜の細胞質側とクロマチン側のどちらに存在するかを免疫電顕で明かにし、抗原が核ラミンに属するのかどうかを明かにする。さらに、抗原を精製し、一次構造と機能を調べたい。1.抗ゾウリムシ栄養核核膜モノクロ-ナル抗体の作成:ゾウリムシの単離栄養核でマウスを感作し、抗ゾウリムシ栄養核核膜モノクロ-ナル抗体産生ハイブリド-マの作成を試みた。その結果、栄養核核膜特異的抗体産生ハイブリド-マ(MAー2)が取れた。間接蛍光抗体法では、抗原は栄養核核膜に存在し、生殖核核膜には存在しない。抗原は、ゾウリムシ(Paramecium caudatum)の調べたすべてのsyngenの栄養核に存在した。しかし、SDSーPAGEのイムノブロットでは抗原を同定できなかった。抗原が、電気泳動の試料作成時に抗原性を失う性質を持つことが推測された。アフィニテイクロマトでの抗原の精製はまだ成功していない。2.抗腹側繊毛特異的モノクロ-ナル抗体の作成:上記のハイブリド-マを得る過程で、マウスに注射した抗原の中に混在していたと考えられるゾウリムシの腹側繊毛に対して特異的なモノクロ-ナル抗体産生ハイブリド-マ(VSCー1)が得られ、次のことが分かった。(1)間接蛍光抗体法では、細胞前半の口部装置側繊毛に抗原が局在している。(2)cultureage,clonal ageの時期に関係なく、接合型やsyngenに関係なく、抗原は存在する。(3)抗原決定基は繊毛膜の内側に存在し、生細胞に抗体を加えても可視的変化は認められない。(4)抗原は、SDSーPAGEのイムノブトットでは20kDの蛋白質で、NativeーPAGEではkD以上で、精製した抗体を用いたアフィニテイクロマトで精製すると複数の蛋白質とサブユニットを形成していることがわかった。以上のことから、抗原の生理的機能として、接合型物質のサブユニット、カルシウムイオンチャネル関連蛋白質、接合時の腹側繊毛退化関連蛋白質の可能性が考えられた。今後、1の抗体について、予定の実験を継続する。

3.核分化過程での抗原の発現時期を間接蛍光抗体法で調べると、受精核が3回分裂した8個の核の4個が大核原基に形態的に分化した後の若い大核原基の核膜に抗原が現れた。以後、抗原は大核核膜に細胞周期を通じて存在し続けた。抗原は小核には認められなかった。この研究によって、大核(体細胞的核)と小核(生殖核)の核膜が、核分化過程初期に分化することが明かになった。今後は、抗原が核膜の細胞質側とクロマチン側のどちらに存在するかを免疫電顕で明かにし、抗原が核ラミンに属するのかどうかを明かにする。さらに、抗原を精製し、一次構造と機能を調べたい。
共鳴イオン化法を用いたアナログ光コンピュ-タの研究

本年度の実績は二点に分けることができる。一つは半導体レ-ザ-分光計を製作しリチウム原子の分光が行えるようになった事であり、第二はイオン信号を検出するための重要な道具である比例計数管の分解能を、極めて簡単な方法で向上させることができたことである。この二点につき以下に詳述する。(1)半導体レ-ザ-分光計の製作:半導体レ-ザ-は極めて温度に敏感であるから、高精度な測定をするために温度制御装置を製作し温度変動を±0.005以内に抑えた。この半導体レ-ザ-光をホロ-カソ-ドランプで生成したリチウム原子に照射し、レ-ザ-誘起蛍光分光法を用いてスペクトルを観測した結果リチウムの同位体シフトを観測することができ、このレ-ザ-分光計の精度の高さを確認することができた。(2)比例計数管の分解能の向上:ガス増幅作用を起こすための電極の形状とアルゴンガス圧を変えて最適な組み合わせを調べた。その結果、平行平板を電子のコレクタ-として使用し、500ト-ル程度のガス圧で比例計数管を作動させたときに最も分解能が向上するという知見を得ることができた。この結果を電子の衝突励起断面積と衝突イオン化断面積のエネルギ-依存性から解釈することを試みた。すなわちガス増幅作用は電子のエネルギ-がすべて衝突イオン化に消費されたときにその分解能が最大になるのであるから、他のチャンネルでエネルギ-が失われる確率を小さくするような電極の形状とガス圧を設定すればよいことになる。本年度の研究で得られた結果はこの条件を満足していると推測される。(1)と(2)を組み合わせて共鳴イオン化法による演算装置を製作しその精度を調べる事が今後の課題である。
レーザー生成非一様プラブマ中の衝撃波による磁場増幅

宇宙空間に普遍的に存在する高エネルギー粒子、宇宙線の起源は、その発見から1世紀が経った現在も多くの謎を残している。近年観測された非常に早い宇宙線の加速には宇宙空間の磁場が2桁以上増幅されている必要があると考えられている。ところが、遠方にある天体の直接的な磁場の計測は不可能である。本研究では、直接観測不可能な宇宙の現象を実験室で摸擬し、レーザーを用いた磁場増幅の原理実証実験を行なった。超新星残骸の観測から、宇宙線が非常に速い時間スケールで加速されていることが示唆されており、このためには磁場が背景レベルから100のオーダーで増幅されている必要があると考えれている。磁場を増幅するための様々な理論モデルや数値計算が行なわれているが、磁場の計測は宇宙物理の観測において最も不確定性が大きく、観測的にこれらを実証することは極めて困難である。これを可能にするのが、実験室における宇宙物理現象の模擬実験である。磁場増幅のモデルの中でも特に有力だと考えられているのが、リヒトマイヤー・メシコフ不安定性(RMI)を介した磁化プラズマ中での渦の生成にともなう磁場増幅である。RMIは非一様な密度場を衝撃波が通過する際に励起される。宇宙では密度の非一様も衝撃波も普遍的に存在することが知られており、数値計算によるとRMIを介して数百倍の磁場増幅が可能とされている。我々はこれに着目し、大型レーザーを用いて超新星残骸中の磁場増幅モデルの実験的検証を行なっている。これまでRMIに必要な、密度の非一様、衝撃波、外部磁場を用いた実験を行なってきており、可視の光学計測を用いてRMIに特徴的な構造を捉えることに成功した。また、トムソン散乱計測を用い、RMIによる渦の生成を局所的に計測することに初めて成功した。渦の生成は磁場の生成と等価であり、天文学的観測からは測り得ない極めて重要なデータである。さらに、磁気プローブを用いたローカルな磁場そのものを計測するために、今年度の実験では密度の非一様が衝撃波と斜めに相互作用する配置にすることで、RMIの渦で磁場が増幅される現場の磁場データを取りにいく計画である。超新星残骸中で観測される非常に早い宇宙線の加速には、磁場が背景レベルから100倍以上増幅している必要があると考えられている。近年の磁気流体(MHD)シミュレーションではリヒトマイヤー・メシコフ不安定性(RMI)を介した渦の生成に伴う磁場の増幅が示唆されているが、天文学的な観測からこれを確かめる術は無い。これを実証する唯一の方法は実験室における模擬実験を通した原理の検証である。RMIを介した磁場増幅に必要な要素は、衝撃波、密度の非一様、さらに外部磁場である。我々はこれまでそれぞれの要素について実験を重ねてきており、これら全てを含んだ実験も行なっている。平成24年度は、大阪大学レーザーエネルギー学研究センターのGekko XII(GXII)レーザーを用いた実験を行なった。平行平板ターゲット(1 cm間隔)を3本のビーム(3倍高調波)で照射し非一様プラズマを生成し、これに衝撃波を相互作用させることでRMIを励起した。永久磁石を用い弱い(0.10.3 T)磁場を印加し、プラズマの時空間発展を側面からのプローブレーザーを用いたシャドー計測と干渉計測により撮像し、またプラズマからの発光を同様に捉えた。高速のゲート付きカメラによる2次元像と、ストリークカメラを用いたプラズマの軸付近の時間発展により、RMIに特徴的な構造の撮像と衝撃波速度の計測に成功している。磁場の計測には購入した3軸の磁気プローブを用いて行なった。磁場のデータは現在解析中であるが、外部磁場の有無や雰囲気のプラズマの有無により優位な差を見せている。チャンバー内に運ばれる基本波と2倍高調波による磁気プローブの破損をさけるために、磁気プローブをプラズマの軸から3 cm離して設置する必要があった。磁場の増幅はRMIの渦が生成されるところでローカルに起こるため、得られた磁場が何に起因するものかは今後詳細に調べる必要がある。光学計測を用いたグローバルなプラズマのイメージングと磁気プローブを用いたローカルな磁場の観測という、実験室でしかできない計測を生かし、宇宙では観測し得ない現象の解明を進めている。大型レーザーを用い、非一様磁化プラズマを生成し、非一様面を衝撃波が通過する際に起こる構造の時間発展を調べた。最初の目標に掲げたRMIに特徴的なマッシュルーム的な構造を観測することに成功した。プラズマが引き延ばされ、渦が生成されることは、MHDプラズマ中で磁場を生成することに対応している。プラズマ構造のイメージングに加え、磁場のローカルな直接計測も行なった。これは上に述べた理由から渦が生成された現場から離れているため、MHDシミュレーションに見られるような強い磁場の増幅を検証するには至っていない。電磁石を用いた実験を計画していたが、大容量のコンデンサを必要とする点と、GXIIのチャンバーでは足場が悪くその設置スペースが限られる点から安全面の問題をクリアする必要がある。

また、最近の理論・数値計算の報告によると、RMIで効率よく磁場を増幅するには初期磁場は弱い方がよいことが分かっている[Sano et al., Astrophys. J, 756, 126 2012]。イギリスのラザフォード・アップルトン研究所のVulcanレーザーを用いた実験では、電磁石を用いて比較的強い磁場を印加した実験を行なったが、衝撃波での磁場の圧縮により下流の磁場強度が上がり、RMIによる磁場の増幅が制限されるという結果が得られた。これらの理由から強磁場の下でのRMIによる磁場増幅実験は今後行なわず、永久磁石を用いた弱磁場下での実験を行なう予定である。今後も引き続きレーザーを用いた超新星残骸におけるRMIを介した磁場増幅の模擬実験を行なう。GXIIレーザーを複数本用いオフセットをかけることで非一様プラズマを外場中に生成し、平行平板ターゲットにより複数の衝撃波を励起し、その相互作用を可視の光学計測により撮像する。また、磁気プローブを用いることで磁場のローカルな観測を行う。磁気プローブは上に述べた理由から、これ以上プラズマの軸に近づけることはできないので、ファラデー回転を用いた2角度の偏光計測[Yoneda et al., Phys. Rev. Lett., 109, 125004, 2012]により、磁場計測を行なう。これは、GXII実験の共同研究として開発した強磁場の計測器で、衝撃波の圧縮程度の磁場では計測限界に届かないと考えられるが、RMIにより100倍以上の磁場増幅が起こるならば計測範囲に入ってくると考えられる。このため、これまでは平行平板の間隔よりも直径の大きい円柱形の永久磁石を用いて外部磁場を印加していたが、リング状の永久磁石を2つ用いることでプラズマの軸に垂直であるが、ファラデー回転用のプローブには平行になるような磁場配位を用いる。さらにこれに加えてトムソン散乱計測を用いたプラズマの諸量のローカルな計測を行なう。これまで無衝突衝撃波生成実験でトムソン散乱計測を用いて、衝撃波の上流と下流両方の物理量のローカルな計測に成功している。これを磁場増幅実験に用いることで、渦の生成や、乱流の時間発展の知見が得られると考えられる。研究費は主に、新しいリング状の永久磁石を用いたターゲットの作成に用いる。大型のリング状磁石を複数個とそれを保持するホルダを作成する。これまでは、購入した磁気プローブとオックスフォード大のチームが持ち込んだ同様の磁気プローブを用いた磁場の2点観測を行なったが、前回の実験で同大の磁気プローブをプラズマとレーザーに近づけすぎたため、レーザーの散乱光かターゲットのデブリ、もしくはその両方により磁気プローブが破損した。次年度は磁場の2点観測を継続するための部品も購入する予定である。また、得られた研究成果の報告のためにフランス・サンマロで開かれるThe 4th International Conference on High Energy Density Physics (ICHED 2013)に、幕張で開かれるThe 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)に参加する予定である。
吸着速度と分解速度の分離評価による微量化学物質の水系での戦略的管理技術

環境中で微量に存在する医薬品や多環芳香族炭化水素類について,吸着と分解を区別して水環境での挙動や処理プロセスでの除去特性を調べた。医薬品の微生物分解では,硝化細菌の共代謝が活性汚泥法での医薬品分解に大きい役割を担っていること,真菌類による分解では,細菌による分解とはかなり異なる分解スペクトラムが得られること,医薬品のように親水性の化合物でも活性炭への吸着が効率的に行われること,名古屋港を例に実験をもとにしたモデル計算を行い,多環芳香族炭化水素類の流入負荷の約半分が港外へ流出し,揮発する割合が小さく,残りは,最終的には,堆積物に吸着移行し,長期にわたって分解しないことが明らかになった。本研究は,環境中の化学物質について,水系での挙動の解明を明らかにするもので,本年度の成果は,底質系,ナノろ過系,吸着処理系に主として分類できる。底質系においては,全国の港湾域での多数の底質に対して,ダイオキシン類,多環芳香族炭化水素類を中心とした疎水性有機化合物に着目し,log Kowとlog Kocとの間の関係を検討し,わが国の法律規制で主流の溶出量規制と,国際的に用いられる含有量の関係を求めた。その結果,従来から知られている関係式によって,泥の強熱減量あるいは有機物含有量が知られれば,溶質試験値と含有量との関係を表現できたが,一方で,泥試料によっては,溶出量試験の定量限界以下のデータの扱いが問題となることが明らかになった。ナノろ過系では,逆浸透膜,ナノろ過膜の医薬品類の阻止特性を検討し,サイズふるい効果以外に,分子のイオンへの解離が阻止率に大きく影響し,イオン状態の医薬品の方が阻止率が大幅に大きくなることを示した。また,阻止率の長期安定性についての検討をおこなった結果,逆浸透膜が膜洗浄薬によって劣化する場合には,サイズふるい効果と荷電効果の両方が劣化することが明らかになった。吸着処理系においては,医薬品の粒状活性炭処理での除去効果を調べた。浄水場で2年以上用いられ,吸着がかなり飽和していると考えられる活性炭を用いても,90%程度除去される医薬品が多く,また,活性炭層の逆洗浄などで,活性炭の位置関係が変わると,新たな吸着面がアクティブになり,除去率が一時的に向上することが明らかになった。以上から,浄水場で現在用いられている高度処理技術は,現在の運転条件でも微量の親水性有機化合物対策としても有効であるという結論を得た。本研究の目的は,水系での微量環境汚染物質の動態を吸着と分解に分けて評価することである。本年度は,多環芳香族炭化水素類(PAHs)の底質・水系での挙動を調べるために,名古屋港において,調査を行った。その結果,底質での土粒子-間隙水の間や水系での浮遊粒子-溶存態間の濃度関係は,これまで知られているKow, Kocの間の相関式で概ね記述できるが,底質上部において,間隙水濃度が平衡関係で考えられるよりも高い傾向があり,このため,底質に降り積もった粒子状物質に吸着のPAHsの一部が間隙水に移行し,海水中に回帰する現象が見られた。また, PAHs類の底質での生物分解は無視し得る程度の速度であることがわかった。一方,水系での管理技術としては,活性汚泥系に着目し,無機塩のみで培養し硝化菌を卓越させた活性汚泥での医薬品類の分解を調べた。既存の従属栄養細菌を多く含んだ活性汚泥よりも,難分解性の医薬品の一部は,硝化菌主体の活性汚泥によりより早く分解することが明らかになった。また,硝化菌の硝化をATUで阻害すると,分解活性が大きく影響を受けることから,硝化におけるアンモニア酸化酵素が医薬品の分解にも関わっていることが示唆された。また,廃棄物処理系においても, VOCの排出に関する調査研究を行った。その結果, VOCの排出の多い処分場の特徴として,廃棄物の生物分解により発熱を生じている処分場であることが明らかになり,熱により化学物質が固体から気体へ移行していることが明らかになった。また,ビスフェノールAなどについては,熱により固体から液体への化学物質の移行が明らかになった。水系での評価として,昨年度までの硝化菌での解析をアンモニア酸化酵素の働きの点から整理し,それに加えて,真菌類(白色腐朽菌のTrametes versicolor)を用いた検討を行った。真菌類による医薬品分解実験では,活性汚泥系とは異なり,ジクロフェナク,インドメタシンなど活性汚泥系では十分に除去されないものが体外酵素によって分解され,また,体内への吸着を含めるとさらに多くの医薬品が分解された。

また,膜分離活性汚泥法での検討では,カルバマゼピンなどの通常の活性汚泥法で除去できない物質は,実験開始当初は吸着によって見かけ除去できるが,長期の運転を継続するとやがて細胞内への取り込みが飽和し,汚泥を引き抜かない運転では除去できないこと,活性炭を膜分離活性汚泥タンクに添加すると,経済的な添加量でも50%程度除去をすることが可能であることを示した。疎水性化学物質の例としてPAHを用いた底質を含む港湾堆積物系での検討では,マスバランスモデルを作成し,名古屋港を例に計算を行い,流入負荷の約半分がそのまま港外へ流出すること,PAHの環数によって揮発する割合が0-10%程度と見込まれること,残りは,最終的には,堆積物に移行するが,堆積物から一部が拡散溶出し,また,拡散分よりはるかに大きい量が底泥粒子の巻き上げによって移動することを明らかにした。
ヒト腎癌に特異な癌遺伝子群の活性化機構の解明および遺伝子診断法と治療法の開発

ヒト腎細胞癌の悪性度、進展度に有位に相関する特異的な癌遺伝子を、発見する目的で、我々は現在まで様々な癌遺伝子の発現と、悪性度及び癌の進展性の相関について検討してきた。今回我々はヒト細胞のCell Cycleの後期に特異的に発現するC-myb関連遺伝子であるA-myb、B-mybに着目してその遺伝子発現をヒト腎癌組織を対象にして検討した。36例の原発ヒト腎癌組織を用いて遺伝子発現と悪性度、進展性との相関を検討した所、A-myb、B-mybともにstage34のヒト腎癌に発現していることが多く、特にB-myb遺伝子は、転移を有する症例でその原発組織及び、転移組織で高い発現を認めた。その他通常では転移を認めない部位に転移した症例の原発組織で、高い発現を認めた。B-mybの発現がStage3、4の腎癌で有位に発現しているかということについて、相関性を検討した所、統計的に有位という結果が得られた。A-mybについても同様な検討を行なったが有位な相関は得られなかった。これらの結果よりヒト腎癌では、我々は以前に発見したC-ヒトbB-2、C-myc遺伝子以外にもA-mybや、特にB-myb遺伝子が、悪性化及び進展(転移)に、深く関わっていることが判明した。今后これらの結果をヒト腎癌の悪性度の予知に役立てたいと考えている。又これらの悪性化及び進展に関与する遺伝子の発現又は機能を抑制することにより新しい形のヒト腎癌の治療法を確立したいと考えている。我々は以前よりヒト腎癌組織から直接RNAを抽出して癌遺伝子発現を検討した結果、ヒト腎癌ではcーmyc及びEGF受容体の2つの癌遺伝子が活性化している事を明らかにしてきた。今回の研究目的は特にcーmyc遺伝子がいったいどの様な機構で活性化されているかを明らかにしてその活性化の機構をブロックする方法を模索してヒト腎癌の治療に役立てたいということである。トリパノゾ-マの治療薬スラミンは細胞増殖因子とその受容体結合を有効に阻害することが知られている。我々はまずヒト腎癌細胞株で、EGF受容体とcーmycを同時に過剰発現している細胞株を対象としてEGF受容体の活性化をスラミンの処理により阻害してcーmycの発現の変化、細胞増殖の変化について、検討した。その結果スラミン処理によりcーmyc発現は著明に低下した。又同時に細胞の増殖も著明におさえられた。これによりEGF受容体とcーmycが同時に過剰発現しているヒト腎癌ではEGF受容体のチロシンキナ-ゼを含むタンパク質の機能が二次的にcーmycの発現を亢進させてヒト腎癌の増殖能を促進させている事が考えられた。又癌遺伝子cーmybの関連遺伝子Aーmyb、Bーmybについては二次的にcーmycの発現を亢進させていると考えられているが、これらの遺伝子のヒト腎癌組織における発現の有無、cーmyの発現との関係、腎癌の悪性度との関係について検討した。その結果Aーmyb、Bーmybともに少数例のヒト腎癌で発現が確認された。Bーmybの発現しているものではcーmycの発現が高く悪性度が高い可能性があるので現在詳細に検討中である。
血流中において機能する酵素封入PIC型ナノリアクターの構築と機能評価

人工的に構築したベシクル中に酵素を封入し、生体内で有害物質を分解し続けることで治療効果を得る酵素補充療法は副作用の著しく低い薬剤送達システムとして注目を集めているが、血流中という厳しい環境で機能するシステム開発はチャレンジングなテーマである。本研究では、急性リンパ性白血病の治療薬であるL-アスパラギナーゼを、申請者らが開発したポリイオンコンプレックス型ベシクルに封入し(ASNase@PICsomes)、血流中における「酵素の反応場」としてASNase@PICsomesが有用であることを、詳細な物性評価及びin vivoにおける機能評価をとおして実証することに成功した。急性白血病(ALL)の治療薬であるL-アスパラギナーゼ(L-ASP)をPICsomeに封入し(L-ASP@PICsome)、血流中でL-アスパラギン(L-Asn)を分解し白血病細胞を栄養欠乏状態にすることで効果を発揮するナノリアクターを開発し、ALLの革新的治療法へと展開することを目的とした。当該年度は、まずL-ASP@PICsomeを調製し、基礎物性評価を行った。得られた粒子は、動的光散乱法および透過型電子顕微鏡観察より単分散で直径100 nmの中空粒子であること確認した。また蛍光標識したL-ASPを封入したPICsomeを用いて蛍光相関分光法より1粒子辺り約2個のL-ASPが封入されていることを明らかにした。さらに基質にL-Asp-AMCを用いて酵素活性の指標となるミカエリス-メンテン定数を算出したところ、PICsomeに封入した場合においても酵素単体と同等の酵素活性を有していることを明らかにした。上記のようにPICsome内に封入しても活性が維持されていることが明らかになったので、マウスを用いて血中安定性をin vivo共焦点顕微鏡を用いて評価した。その結果、L-ASP単体およびPEG-L-ASPの半減期がそれぞれ2.9、9.8時間だったのに対し、PICsomeに封入することで18.4時間とPEG化酵素と比べても2倍近く高い循環性を示すことが明らかになった。さらに当初の研究計画を前倒しし、血流中でのL-ASP@PICsomeの機能について、血中のアミノ酸濃度をLC/MSで評価したところ、標的とするL-Asn濃度がL-ASPと比べて有意に減少していることが明らかとなった。高分子の分子設計からin vitroおよびin vivoでの機能評価、さらには疾患動物モデルにおける治療効果の確認へと展開される本研究計画において、下記の特筆すべき成果を得ることに成功した。1)酵素の活性を維持したままPICsome内に封入することに成功し、その基礎的な物性についても当初の計画通りの直径100 nmで単分散な中空粒子を作成することに成功した。2)L-ASP@PICsomeはL-ASPに対してのみでなく、血中半減期を高める目的で臨床でも使用されているPEG-L-ASPに対しても2倍近く高い血中循環性を示すとを明らかにした。3)血流中において、標的とするアミノ酸を効率的に分解することに成功し、既存薬と比較しても高い有用性を示すことに成功した。以上のように、1年目の段階で当初の計画を前倒しして血流中で酵素封入PICsomeの機能を発揮することに成功している。ドラッグデリバリーシステム(DDS)を利用した酵素補充療法(ERT)は、先端医療としての革新的治療法として期待されているが、本来異物として認識される外来の治療用酵素を標的部位に運び、かつ効率良く酵素反応を起こすという一連のシステムを満足し得るナノリアクターが開発されていないのが現状である。最近申請者らが開発したポリイオンコンプレックス型ベシクル(PICsome)は血中循環性が高いのみでなく、物質の膜透過性に優れていることから『血流中における酵素・標的物質の反応場』として最適であると考えられる。本研究では、急性リンパ性白血病(ALL)の治療薬であるL-アスパラギナーゼをPICsomeに封入し、血流中で白血病細胞の栄養源であるL-アスパラギンを分解し栄養欠乏状態にすることで抗腫瘍効果を発揮するナノリアクターを開発し、ALLの革新的治療法へと展開していくことを目的としている。当該年度は、前年度までに確立した急性白血病の化学治療薬として臨床でも使用されているL-ASPを封入したPICsome(L-ASP@PICsome)の詳細な物性評価およびin vivo実験を実施した。物性評価については、従来のベシクル研究では、封入物が内水相に存在するのか、膜中に存在するかを見分ける方法論がなかったが、我々はPICsomeの物質透過性を有するという特徴を活かし、封入物の存在する部分の粘度を変え、蛍光異方測定により酵素の局在箇所を世界に先駆けて同定することに成功した。また調製したL-ASP@PICsomeが標的とする血流中で長時間にわたって、標的アミノ酸を分解し続けることを見出した。これらの結果はALLのみならず痛風といった血液の疾患治療に対して、有力なツールになることが期待される。これらの成果を踏まえ、1報の学術論文および1件の特許を出願した。直径100 nmほどで単分散なL-アスパラギナーゼを封入したPICsomeを構築し、実験動物を用いた検討で標的とするアミノ酸分子(アスパラギン)を血流中という厳しい流れ場環境下に置いて長期に渡って分解し続けるナノリアクタを構築することに世界に先駆けて成功した。血流中においてL-アスパラギナーゼを封入したPICsomeが長期間に渡って機能することは、患者のQOLを考えた上でも非常に意義深く、既存の薬剤の薬効を超えるドラッグデリバリーツールに発展することが期待できる。

また確立した本システム(方法論)は、本研究で標的としている骨髄性白血病治療のみならず、封入する酵素の種類を変えるだけで、痛風など血液中に問題がある疾患に対しても有効であることが予想される。すなわちPICsomeが血液疾患を対象とするドラッグデリバリーシステムを利用した、汎用性の高い酵素補充療法用システムとして高いポテンシャルを有していることを見出すことに成功した。上記の生物学的評価に加え、当初の研究計画を超えて、封入物(酵素)がベシクル内の内水相に局在していることを証明する、ナノ粒子の基礎物性評価に関する新たな方法論を見出すことに成功した。具体的には、ベシクル膜中、もしくは内水相に存在する酵素の運動性の違いを、蛍光標識した酵素を用いて蛍光異方性の違いとして測定することで、酵素が膜中ではなく内水相に存在することを実証した。本方法は、ベシクルに搭載した薬剤の局在箇所を明確にする方法論が皆無であったベシクル研究において、画期的な評価法であると考えられる。このように当初の研究計画にあった「血流中で機能する酵素封入ナノリアクタの構築」に加え、「ベシクル内における酵素の局在箇所を同定する方法論の確立」といった物性評価に関する評価法を見出した点で、当初の計画以上に進展していると評価した。酵素補充療法(ERT)は、体内に足りない酵素を補充することで症状の改善を計る治療法で、疾患部位まで酵素を送り届け代謝を促すシステムを組み込んだDDSはとりわけ副作用の低い革新的治療法として期待されている。ERTを効果的に達成する為にDDSキャリアには、1酵素を失活することなく封入でき、2疾患部位に的確に運搬し、3標的物質がキャリアを透過し酵素と反応するといった一連の機能が必要不可欠である。最近申請者らが開発したポリイオンコンプレックス型ベシクル(PICsome)は血中循環性が高いのみでなく、物質の膜透過性に優れていることから『血流中における酵素・標的物質の反応場』として最適であると考えられる。本研究では、急性リンパ性白血病(ALL)の治療薬であるL-アスパラギナーゼをPICsomeに封入し、血流中で白血病細胞の栄養源であるL-アスパラギンを分解し栄養欠乏状態にすることで抗腫瘍効果を発揮するナノリアクターを開発し、ALLの革新的治療法へと展開していくことを目的とする。前年度までに、L-アスパラギナーゼを封入したPICsomeを用いて、全身投与で効率的に血流中のアスパラギンをアスパラギン酸に変換することに成功している。当該年度は、白血病モデルマウスを用いて、すでに臨床で使われているL-アスパラギナーゼ製剤(ロイナーゼ、オンキャスパー)と比較した治療効果、および投与法(尾静脈投与、腹腔内投与)の最適を実施した。その結果、他の酵素製剤と比べ、本申請で調製したLーアスパラギナーゼ封入PICsomeは長期間に渡って機能することが明らかとなった。また投与法についても、尾静脈投与よりもQOLが低いと考えられる腹腔内投与によっても機能することが明らかになった。人工的に構築したベシクル中に酵素を封入し、生体内で有害物質を分解し続けることで治療効果を得る酵素補充療法は副作用の著しく低い薬剤送達システムとして注目を集めているが、血流中という厳しい環境で機能するシステム開発はチャレンジングなテーマである。
ハイパーシミュレータを用いたマイクロ波プラズマ装置の先進知的制御

LSI生産ラインのプラズマプロセス装置では、処理手順を基にプラズマ源の電力やガス供給などのフィードバック制御を経験的に行っている。本研究では、この制御を高度化するために装置内の生成プラズマ分布の計測と評価、プラズマ電力吸収分布の外部からの制御、およびプラズマ分布を入力しその生成に必要とされる電力吸収分布を出力するような、通常とは入出力が逆に設定されたハイパーシミュレータ、を個々に開発し統合することにより、学理に基づく高機能先進知的制御を実現しようとするものである。電力吸収分布制御に関して、スロットアンテナのキャビティ空間を半径方向に2つに分割し、2重同軸給電により2系統のマイクロ波電源をそれぞれの分割空間に供給して、放射電界を重ね合わせる方法を確立した。これにより、放射電界の半径方向分布を変化させてプラズマ電力吸収分布を制御でき、生成プラズマの密度分布を凸型や凹型に連続的に制御できることを実証した。さらに、新しい制御手法として、目標とするプラズマ密度の相対分布を入力とし、アンテナ放射電界分布の指標を与える電力吸収分布補正係数を出力とするハイパーシミュレータを開発した。2次元モデルと3次元モデルによる径方向並びに方位角方向密度分布について、目標分布を得るために必要な補正係数が求められ、それが正しく目標分布を生成することを通常シミュレーションにより確認した。このように、昨年度に開発したフーリエ-ルジャンドル展開によるプラズマの分布評価法を含む個々の新しい要素技術がほぼ完成し、これらを統合することによってこれまでにない高機能なプラズマ分布制御が実現できる見通しが得られた。LSI生産ラインのプラズマプロセス装置では、処理情報を基にプラズマ源の電力やガス供の電力やガス供給などのフィードバック制御を経験的に行っている。本研究では、この制御を高度化するために、装置内の生成プラズマ分布の計測と評価、プラズマ電力吸収分布の外部からの制御、およびプラズマ分布を入力しプラズマ電力吸収分布を出力するような、通常とは入出力が逆に設定されたハイパーシミュレータ、を個々に開発し統合することにより、学理に基づく高機能先進知的制御を実現しようとするものである。スロット励起マイクロ波放電により生成されるプラズマの分布評価においては、発光強度分布をフーリエベッセル変換して主要モード数を求めることにより、プラズマの2次元不均一性を少ないパラメータで効果的に評価できることを示した。電力吸収分布制御に関しては、スロットアンテナのキャビティ空間内への金属フィンの出し入れによって、アンテナからの放射電界分布を変化できることを示した。特にフィンの挿入長が大きくなると、放射電界の方位角モード数が増加することが分かった。他の制御法として、2重同軸給電アンテナを用いて2系統のマイクロ波電源からの電界放射を重ね合わせる方法を試み、生成プラズマ密度のセンター/エッジ比を調整可能な見通しを得た。ハイパーシミュレータ実現の第1段階として、アンテナのキャビティ空間のサイズとスロット板の開口関数から、プラズマへの放射電界強度分布を推定可能な簡易計算モデルを提案した。これをいくつかの研究機関の装置に適用した結果、個々の実験結果を説明でき、しかも3次元full waveモデル計算と比較して主要な部分で遜色がないことが示された。
メディカルフォトニクスのための近赤外励起発光の応用

生体へのダメージが少なく、散乱が弱いために生体深部へ到達可能な近赤外光を励起光とした蛍光イムノアッセイ(LIA)とフォトダイナミックセラピー(PDT)のための材料開発を目指し、LIAのためのUC発光粒子の合成と表面修飾による粒子の分散安定性の付与、PEG-b-PAAcとストレプトアビジンの共固定による特異的吸着性の付与、PDTのためのUC発光粒子表面のシランカップリング剤による修飾とポルフィリン色素の導入およびチタン含有相の形成に成功した生体へのダメージが少なく、散乱が弱いために生体深部へ到達可能な近赤外光を励起光とした蛍光イムノアッセイ(LIA)とフォトダイナミックセラピー(PDT)のための材料開発を目指し、LIAのためのUC発光粒子の合成と表面修飾による粒子の分散安定性の付与、PEG-b-PAAcとストレプトアビジンの共固定による特異的吸着性の付与、PDTのためのUC発光粒子表面のシランカップリング剤による修飾とポルフィリン色素の導入およびチタン含有相の形成に成功した平成19年度は、(1)LIAについてUC発光粒子の合成とその表面修飾による生体環境中での分散性安定性向上を課題とし、また(2)PDTについては、UC発光粒子の表面をアミノ基を有するシランカップリング剤で修飾し、さらにカルボキシル基を有するポルフィリンとアミド結合させることによりUC発光ナノ粒子表面に光活性を示すポルフィリンを共有結合により導入することを課題とした。(1)ポリアクリル酸とAcetal-PEG-PAMAの二層をUC発光粒子であるErドープイットリアナノ粒子表面に修飾することにより、生理食塩水中での分散安定性が向上し未修飾のものが一時間以内で凝集・沈降するのに対し、二層高分子修飾した粒子は10時間以上安定に分散することを示した。さらにこうして得られる生理食塩水中に分散したErドープイットリアナノ粒子は良好なUC発光を示すことを示した。(2)UC発光粒子であるイットリアナノ粒子表面にアミノ基を有するシランカップリング剤であるAPTESを修飾し、さらにカルボキシル基を有するポルフィリンであるクロリンを共有結合させた。クロリンは遠心洗浄後も安定に粒子表面に結合し、近赤外励起(980nm)→660nm粒子発光→クロリン赤色発光という経路での発光が観測されたことから、粒子からのアップコンバージョン発光により粒子表面のクロリンを励起して得られる発光が観測できた。従ってクロリンの光活性を保ったままイットリアナノ粒子状に共有結合させることに成功した。Acetal基を片末端に導入したPEGから、Acetal-PEG-b-PAAcを合成することがプロトコル上困難であることが明らかになったので、PEG-b-PAAcにストレプトアビジンを導入する方法に代わる方法としてPEG-b-PAAcとストレプトアビジンをUC発光粒子上に共固定することで、LIA標識としての複合化UC発光体を得ることに成功した。ガラス基板上にビオチンを固定化したプレートを用意し、この方法で得られた複合化UC発光体ついて、プレートアッセイによりLIAのための抗体標識としての性能評価の評価を行ったところ、プレート上のアビジン量に比例した発光量が得られること、粒子が生理条件下で良好な分散安定性を示すことが明らかになった。従って得られた複合体は極めて良好な、赤外光励起によって診断が可能なLIA標識であることが示された。アップコンバージョンを用いたPDTについては、平成19年度に作製したポルフィリン修飾UC発光粒子に赤外光を照射し、得られたUC発光によるポルフィリンからの活性酸素の発生の検出を試みた。しかし、活性酸素の検出がきわめて困難であったことから、ポルフィリン修飾UC発光粒子からの活性酸素の発生は確認することができなかった。ポルフィリンを用いないPDTデバイスの創製のために、TALH/PDDA相互積層膜をスライドガラスおよびエルビウムドープイットリア粒子表面に形成し、熱処理することによりチタニアアナターゼ膜を表面に有するUC発光粒子の作製を試みた。交互積層法により数nmのチタン含有相をスライドガラス状に形成可能であること、また、UC発光粒子表面にもチタン含有相を形成可能であることが示された。
船首翼を使ったラッシングレスコンテナー船に関する研究

研究課題実施期間の最終年度として、ラッシングレスコンテナー船実現のために、船首翼制御システム、コンテナー配置効果を中心に検討した。それらの結果を以下に示す。(1)ラッシングレス制御ターゲットコンテナーに働く加速度を次の二つの制御モード下で計算を行い、その有効性を確かめた。(1)船首翼を、ターゲットコンテナーに働く加速度を減少させる制御と、コンテナーを従来の船長方向配置より横方向配置に変える配置方向変更により、ターゲットコンテナーに働く転倒モーメントを減ずることが可能なことを示した。さらに大きな有義波高を有する不規則波中におけるターゲットコンテナーに働く衝撃荷重の推定手法を示しその試計算を行った。ただし、このことを実験的に確認するまでには至らなかった。(2)コンテナーの配置方向変更により、今注目されているパラメトリック横揺れによる大傾斜を原因とする、コンテナーの倒壊をかなり防ぐことができることも示した。(2)推力発生制御ラッシングレスコンテナー実現のために装備された船首翼は、同時に推力を発生する装置としても使用することができる。従来よりも、有効性の高い推力発生制御方法を提案し、一部実験と比較しその妥当性を調査した。(3)運動制御モード船首翼を使い上記二つのモード以外に船体運動だけを減ずる制御方法は、従来の手法を踏襲することによって可能なことも示した。(4)統合システム船舶の主要目を入力することにより、船体運動が計算され、その出力を使い、コンピューター上でオンタイムにて制御系を設計できる統合システムをほぼ、完成することができた。これにより、船首翼制御系の各制御係数の最適値を効率良く見つけ出すことができ、且つ、それらの大波高挙動を時系列で見ることができ、波浪中におけるコンテナー船の挙動、即ち搭載コンテナーが直面する種々の力などを含めた総合的な挙動を知ることができる。これらは初期の研究目的をほぼ達したものである。今後、研究結果を国際ジャーナルなどに投稿し、広く成果を知らせしむように努力する。研究実施結果●コンテナーのラッシングについての現状(各船級協会ルールと事故例を含めた実際の状況)を調査し、各船級協会のルールの基礎になっている理論的背景を調査した。●何処に配置されているコンテナーをラッシングレスにできれば、全てのコンテナーがラッシングレスにできるか定めるために標的コンテナーを定めた。標的コンテナーに働く三軸加速度の特性を把握した。●船首翼が発生する力を自由に制御できるシステム設計を行った。これには昨年までの研究で製作された船首翼制御システムを参考にした。これまで開発されてきた船首翼制御システムを、「運動制御、推力発生制御、ラッシングレス制御」のスリーモードを持った、高速コンテナー船の高価値付加技術としてシステム設計を行った。実験装置の改良●幾つかの大学では長水槽を持っているが、この長水槽で斜め向波中の実験を可能にするために現有の水槽幅方向に動く副電車装置を改良し、主曳航電車と結合するための改造設計方針を定めた。●現有の円形水槽(通称、アメーバ水槽)は、全方向波中の実験を可能にするコンパクトな水槽である。船体運動などに関連する物理量(変位、速度、加速度など)の計測は、表面張力の影響が出ない範囲までの小さな模型実験でも、計測精度上大きな水槽と遜色ない結果を得ることができることを既に確認している。この水槽で研究課題に関係する物理量(加速度)を計測できるシステムを作り、その精度などの確認を行った。