hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
列状間伐地から針広混交林へ誘導していくために有効な伐出システムの解明

【研究目的】効率的な間伐方法として高性能林業機械を組み合わせた列状間伐が定着しつつあるが,伐出作業の際にどのような機械を組み合わせて行ったかで,林地への環境インパクトや,その後の広葉樹の侵入状況に大きな差が出る。森林の多面的機能を発揮させるには,伐採列のより早い植生回復,そして多様な植物相の導入が重要となってくる。本研究では,列状間伐により針広混交林へ誘導していくための木材伐出システムと森林施業法のあり方を確立するために伐出システムの違いが林床環境に及ぼす変化とその後の植生回復の違いについて研究を行った。【研究計画】2006年12月に岩手大学御明神演習林7林班わ小班(43年生スギ)で行い,以下4つの収穫システムによる列状間伐を実施した。間伐方法は1伐3残方式(間伐率28%)で行った。集材作業におけるウィンチはハーベスタに付属のものを用いた。システム(1)は17本伐採(山側伐倒・下げ木)、システム(2)は17本伐採(山側伐倒・下げ木)、システム(3)は7本伐採(谷側伐倒・上げ木)、システム(4)は17本伐採(山側伐倒・下げ木)である。以下4つの試験地において植生調査を2007年9月に行った(1)チェーンソー伐倒→ウィンチ集材(全幹集材)(2)チェーンソー伐倒→ミニグラップル集材(全幹集材)(3)チェーンソー伐倒→チェーンソー玉切り→ミニグラップル集材(単幹集材)(4)ハーベスタ伐倒→ハーベスタ集材(全幹集材)【研究成果】植生による被覆度が一番高かったのはシステム(1)の45%だった。これはウィンチ集材のため、作業機械が林内へ入らず、林床への転圧が無かったことによる。また木本類の侵入量(本数・種数)についてもシステム(1)が最も多かった。システム(2)と(3)間の被覆度、木本侵入量については差は無く、システム(3)については一番低い結果となった。これはハーベスタのベースマシン(CAT307B)がミニグラップル(コマツPC35)よりも大きく、また履帯による転圧により土壌が踏み固められたことによる。林床植生にササが密生している林地に広葉樹を導入する場合は逆に林地のかく乱が必要となるが、本試験地の林床植生にはササが僅かしか見られないため、林床へのダメージが最も少ないシステム(1)の植生回復が顕著であった。列状間伐によってスギ造林地に広葉樹を導入していくには、ベースマシン付属のウィンチか、スウィングヤーダーといったウィンチ集材を組み合わせた作業システムを用いるのが最も有効と考えられる。

列状間伐によってスギ造林地に広葉樹を導入していくには、ベースマシン付属のウィンチか、スウィングヤーダーといったウィンチ集材を組み合わせた作業システムを用いるのが最も有効と考えられる。
hepadnavirus X geneの機能解析

HBXはin vitroにおいて転写活性やその他様々な機能を有するが、in vivoにおける機能については不明である。そこで申請者Woodchuck animal modelを用いた、WHVXのmutational analysisにより、in vivoにおけるX遺伝子のbiological effectを検討した。感染性クローンであるWHV8(WT)に変異を導入し、XORFにある3つの開始コドンをそれぞれノックアウトした変異株(Xlg-,Xmd-,Xsm-)、N側のtruncation(XRN-)、in vitroの検討で転写活性にとって機能上重要とされる二つの領域のアミノ酸変異株(XG67S, XP68A, XG132V, XH135D)を、それぞれ作製した。変異株の持つ複製能と転写活性をin vitroで調べた後、Woodchuckにinoculationし、経時的なSerological testとPCRによるin vivoにおける感染成立の評価と、virionの遺伝子解析を行った。さらに一部のanimalには24週後に感染プール血清を投与し、感染を防御できるか(challenge test)についても検討を加えた。その結果、Xmd-,Xsm-ではWTの50%程度、XRN-は40%程度で転写活性を持っていたが、他の変異株はほとんど転写活性を持っていなかった。複製能はWTと比較するとXmd-とXsm-で50%、Xlg-では10%であった。Woodchuckへの感染はWTと、Xの機能が比較的保たれているXmd-,Xsm-においては全例で認められた。他の変異株についてはいくつかの動物でのみ血清学的な感染が確認されたが、さらに行ったPCRによる検討により、ほぼ全ての動物でVirionが検出され、in vitroにおける複製が確認された。感染した動物のVirion X遺伝子の解析では、Xmd-とXsm-以外、導入した変異がWTに復帰していた。challenge testでは、Xlg-を含めX mutantが感染を防御した。以上のことより、In vivoにおいてもproductiveな感染にはX遺伝子の持つ機能が重要である。また、X-deficient virusはattenuated virusとして感染し、immunological primingも可能であり、今後もワクチン療法への使用を含めて検討が必要である。まずreplication competentなWHVのクローンWHV8は、CMVのpromoterでdriveし、以前作成したWHV固有のpromoterで発現させたfull-lengthのWHVクローンよりも強力に発現することをin vitroの系で確認した。このWHV-8をもとにしてX遺伝子の変異株を作成した。Kunitz domain-like sequenceは、X遺伝子のaa60-70とaa130-140の2カ所にわたり、このいずれもが、transactivationに重要であると考えられている。そこで、この2カ所の両方、または一方にpoint mutationあるいはdeletionを導入した。まず、この2カ所の領域の塩基配列をもとに、変異を導入した両方向のプライマーを作成し、X領域の外側のプライマーとの間でPCRを行い、次に、外側のプライマー同士でPCRを行い、Kunitz domain-like sequenceに変異を持つfragmentを作成した。このfragmentの両端近くに、WHVのユニークな酵素サイトがくるように当初のプライマーを設定し、WHV-8との間でcassette exchangeを行って、Kunitz domain-like sequenceに変異を持つfull-lengthなWHV株を作成した。同様にして、Xの開始コドンに変異を導入し、X遺伝子が全く発現しない変異株も作成した。このコンストラクトをin vitroで、培養肝癌細胞huH7に導入して、in vitroでの複製の有無について確認した。また、X-deficient virusはattenuated virusとして感染し、
ライコムギに導入されたDゲノム染色体断片の分子細胞遺伝学的手法による検出

本研究ではパンコムギとの交雑を経て育成されたライコムギ系統を蛍光in situハイブリダイゼーション法によって解析し,Rゲノム染色体とDゲノム染色体との間の転座染色体を検出することを試みた.まず,3D染色体短腕と3R染色体長腕とからなる転座染色体のin situハイブリダイゼーション法による検出を試みた.ライムギ(Secale cereale,Rゲノム)とDゲノムの提供親であるタルホコムギ(Aegilops squarrosa)それぞれの全DNAを抽出し,RあるいはDゲノムいずれかの全DNAをビオチンで標識し,他方の全DNAを無標識のまま約50倍量加えてin situハイブリダイゼーションを行ったところ,転座染色体を明瞭に検出できた.つぎに,染色体対合の分析から転座を持つことはわかっているが,転座点が同定できていないライコムギ系統Bronco 90をin situハイブリダイゼーション法で解析した。タルホコムギの全DNAをビオチン標識しライムギの全DNAを無標識のまま加えてin situハイブリダイゼーションを行ったところ,1対のライムギ染色体の長腕の末端よりの約1/10の部分にシグナルが認められ,この部分がDゲノム由来であることがわかった.しかし,逆の標識を行った場合にはこの転座は検出できなかった.したがって,in situハイブリダイゼーション法は,プローブの標識を適切に行えば,微少な転座でも切断点を正確に同定できることが明らかになった.本研究ではパンコムギとの交雑を経て育成されたライコムギ系統を蛍光in situハイブリダイゼーション法によって解析し,Rゲノム染色体とDゲノム染色体との間の転座染色体を検出することを試みた.まず,3D染色体短腕と3R染色体長腕とからなる転座染色体のin situハイブリダイゼーション法による検出を試みた.ライムギ(Secale cereale,Rゲノム)とDゲノムの提供親であるタルホコムギ(Aegilops squarrosa)それぞれの全DNAを抽出し,RあるいはDゲノムいずれかの全DNAをビオチンで標識し,他方の全DNAを無標識のまま約50倍量加えてin situハイブリダイゼーションを行ったところ,転座染色体を明瞭に検出できた.つぎに,染色体対合の分析から転座を持つことはわかっているが,転座点が同定できていないライコムギ系統Bronco 90をin situハイブリダイゼーション法で解析した。タルホコムギの全DNAをビオチン標識しライムギの全DNAを無標識のまま加えてin situハイブリダイゼーションを行ったところ,1対のライムギ染色体の長腕の末端よりの約1/10の部分にシグナルが認められ,この部分がDゲノム由来であることがわかった.しかし,逆の標識を行った場合にはこの転座は検出できなかった.したがって,in situハイブリダイゼーション法は,プローブの標識を適切に行えば,微少な転座でも切断点を正確に同定できることが明らかになった.
DNA/金属錯体の特異的触媒活性を利用する多重情報型遺伝子センサーの開発

1)DNA/金属錯体の触媒活性銅(II)やニッケル(II)イオンは核酸塩基のグアニンに特異的に結合しDNA/金属錯体を形成することが知られている。本研究においてDNA/銅(II)錯体およびDNA/ニッケル(II)錯体が触媒するSH系化合物の酸化反応が、ミカエリスーメンテン型の速度論に従って進行することを明らかにした。その触媒活性は、DNA主鎖のリン酸基と酸化基質との静電的な相互作用によりある程度の選択性を示し、特に正電荷を持つアミノエタンチオールに対して大きな触媒活性を発現した。その反応に対してキナクリンやテトラサイクリンなどのDNA結合性薬物が拮抗的な阻害効果を示すことが速度論的解析より明らかとなり、DNAと薬物の解離常数が算出可能であった。2)DNA固定化カーボンフェルトをリアクターとするDNAバイオセンサ上記反応を応用してDNA結合性薬物を検知するフロー型DNAバイオセンサの開発を行った。微少炭素繊維の集積体である多孔性カーボンフェルト(CF)表面に、塩化シアヌル活性化法によりDNA/金属錯体を化学修飾し、これをリアクターとするフロー分析システムを構築した。酸化基質となるSH化合物をキャリアに含有させDNA/金属錯体固定化リアクターでSH化合物の酸化反応を進行させ、薬物の結合に伴う触媒活性の変化を酸素電極検出器で検知すると、薬物の種類や濃度に応じてピーク状の応答が変化する事実を見いだすことができた。本センサは2本鎖DNAへの薬物の結合をDNA/金属錯体の触媒活性を介してリアルタイムに解析することができ、ピーク応答の形状や大きさから薬物の結合様式や種類を判別できるという特徴があり、新しい測定原理に基づくバイオセンサを創案することができた。今年度は、微小電極表面への2本鎖DNAの固定化法の検討とDNAに結合させた電気化学的活性種(遷移金属、電気化学メディエーター)の界面における電極触媒活性の評価を行った。DNAの固定化は、5'-末端にSH基を導入したDNAを用いる自己集積法、ポリカチオンとのポリイオン複合体形成を利用したキャスト法、および電解重合包括法などにより、金電極基盤表面へのDNA固定化を試みた。水晶振動子マイクロバランス(QCM)法による共振周波数変化からDNA固定化量を算出し、各種DNA結合性薬物の結合活性を評価した。その結果、SH修飾法およびポリイオン複合体フィルム法で調整したDNAが各種インターカレーター薬物に対して特異的な結合活性を保持していることがわかった。円偏光二色性スペクトル(CD)により、ポリイオンキャストフィルム中のDNAは、ある程度のらせん構造を保持していることが明らかになった。次に固定化DNAに銅(II)イオンや鉄(II)イオンを結合させ、サイクリックボルタンメトリー(CV)によりDNAに結合した金属と電極との電子移動反応を測定した。しかし可逆的な応答が認められなかったため、金属イオンの代わりに電気化学的に活性なフェノチアジン系メディエーターをDNAに結合させ同様の測定を行った。その結果、可逆な酸化還元波が得られDNA塩基対間に結合したメディエーターが電極表面とのスムーズな電子移動反応を媒介することが実証できた。
先端医療検査の発展に潜むMRIガドリニウム造影剤に起因した環境負荷低減技術の開発

近年、先進国を中心として河川や内湾の水に含まれる希土類元素ガドリニウムの濃度が、他の希土類元素と比較して顕著に高いことが報告されている。その原因として、使用量が急増しているMRI検査用のガドリニウム造影剤が原因であることが海外関連学会から報告されている。本申請研究では、都内の河川・沿岸における中期的実態調査と水生生物への影響調査および環境負荷低減技術の構築を行い水質改善を行う。
神経堤細胞の制御遺伝子を標的にした加齢性難聴発症の予防・治療薬の開発

ワーデンベルグ症候群など先天性難聴を伴う患者は、聴覚系に必須の色素細胞を先天的に欠損している為、予防・治療方法の確立は難しいとされてきた。本研究の結果により、先天的に色素細胞を欠損している遺伝子改変マウスの先天性難聴の症状を、ラセン神経節に発現する神経堤細胞制御分子EdnrBを標的に改善できる事が分かった。先天的に色素細胞を欠損している先天性難聴患者であっても、ラセン神経節のEDNRBを標的に予防・治療できる可能性が期待される。一方、EdnrBをラセン神経節に強制発現させたトランスジェニックマウスの加齢性難聴に対する耐性を検討したが、遺伝子背景の影響を受ける事が示唆された。【研究目的】感音性難聴には、先天性難聴、あるいは加齢性難聴、騒音性難聴などが含まれ、遺伝的要因あるいは騒音等の環境ストレスが関わっていると考えられている。我々は、神経堤細胞の制御遺伝子、EdnrBを標的にワーデンベルグ症候群モデルマウスの先天性難聴を改善出来る事を示してきた(Ida-Eto, Ohgami, Sone et al., JBC 2011)。一方、ポリフェノール系の抗酸化物質であるレスベラトロール(Resv)は、線虫などを用いた研究で延命効果を示す事が報告されている(Wood et al., Nature 2004)。また、ResvはEdnrBのリガンドであるendothelinsの発現制御作用がある事が報告されている(Zou et al., Int J Oncol 1999)。このような背景から、抗酸化能も持つResv投与により、EdnrBを標的に加齢性難聴を予防出来る可能性がある。そこで、本研究は、Resvの抗がん作用を検討した過去の報告に従って(Brakenhielm FASEB J 2001)、Resv(25 μM)を野生型マウス(C57/BL6系統等)に36ヶ月間飲水投与し、加齢性難聴に対する効果を検討した。【結果】Resv投与群(n=10)は、非投与群(n=10)と比較して、加齢性難聴に有意な予防効果は示さなかった。また、ニッスル染色、透過電子顕微鏡、免疫組織染色等により内耳の形態解析を実施した所、加齢に応じて観察される非投与群のラセン神経節の変性について、Resv投与群は予防効果を示さなかった。【今後の検討課題】飲水投与によるResvの加齢性難聴の予防効果を検討したが、期待した結果は得られなかった。今後、内耳器官培養系等でResvや他の候補化合物の効果を検討しつつ、投与方法の最適化の検討も進めたい。【研究目的】感音性難聴には、生まれた時より発症する先天性難聴、あるいは加齢性難聴、騒音性難聴などが含まれ、それらの発症の原因として、遺伝的要因あるいは騒音等の環境ストレスが関わっていると考えられているが、未だ不明な点が多い。一方、神経堤細胞の制御遺伝子、エンドセリン受容体B(EdnrB)はメラニン異常及び先天性難聴を伴うワーデンブルグ症候群の原因遺伝子の一つとして、内耳・血管条の中間細胞(色素細胞)の発達に関与している事が知られている。EdnrBは神経系にも発現していることが報告されているが、聴神経系でのEdnrBの役割は全く分かっていない。そこで、先天性・加齢性難聴予防の新たな標的分子として内耳の聴(ラセン)神経節のEdnrBを解析した。【結果】EdnrBをラセン神経節に強制発現したトランスジェニックマウスの加齢性難聴に対する耐性を検討した。加齢性難聴は遺伝子背景が大きく影響する事が報告されている事から(Noben-Trauth et al., Nat Genet 2003)、DBH-EdnrB-TgマウスをC57BL/6J系統あるいはICR系統と各々戻し交配を10回以上実施し、DBH-EdnrB-Tgマウスの耐性の有無を各々検討した。その結果、C57BL/6J系統の遺伝子背景では耐性傾向を示したが、ICR系統の遺伝子背景では同様の傾向を示さなかった。内耳における両バックグランド間の主な違いはcadherin23の変異およびメラニン色素の有無であるが、ラセン神経節に発現するEdnrBとの関連は不明である。【今後の検討課題】今後、加齢性難聴と関連する遺伝子背景も考慮して、ラセン神経節に強制発現したEdnrBの加齢性難聴に対する耐性を慎重に検討する必要がある。

一方、神経堤細胞の制御遺伝子、エンドセリン受容体B(EdnrB)はメラニン異常及び先天性難聴を伴うワーデンブルグ症候群の原因遺伝子の一つとして、内耳・血管条の中間細胞(色素細胞)の発達に関与している事が知られている。一方、EdnrBは神経系にも発現していることが報告されているが、聴神経系でのEdnrBの役割は全く分かっていない。そこで本年度では、先天性難聴予防の新たな標的分子として内耳の聴(ラセン)神経節のEdnrBを解析した。【研究成果】EdnrBを色素細胞以外のラセン神経節にドーパミンβヒドロキシラーゼ(DBH)プロモーター下で発現増強させ、先天性難聴に対する効果を検討した所、EdnrBノックアウトマウスの先天性難聴およびラセン神経節の変性を改善する効果が観察された(Ida-Eto, Ohgami, Sone et al., JBC 2011)。【意義】本研究より、聴神経系においてEdnrBは聴力の獲得に重要な役割を担っている事、そして、EdnrBの聴神経系での発現増強は、先天性難聴の予防・治療につながる可能性が示唆された。また、先天的に色素細胞を欠損している先天性難聴患者であっても、ラセン神経節のEDNRBを標的に予防・治療できる可能性が期待される。今後は、それらの知見に基づいて、加齢性難聴の分子標的療法の開発を進める予定である。得られた成果は、予想に反するものであったが、実験系自体は機能しており、今後、スクリーニングを進めれば、有望な候補化合物が得られる可能性がある為。内耳の聴神経系の維持および防御的に働く神経堤細胞制御分子の役割を個体レベルで明らかにし、その成果を論文発表出来た為。(今後の推進方策)内耳の聴神経系の維持に関わる分子群の発現・活性を制御出来る化合物の選定をいくつかの投与法で進め、加齢性難聴発症の予防・治療薬の開発をマウスレベルで展開する。内耳の聴神経系の維持に関わる分子群の発現・活性を制御出来る化合物の選定し、加齢性難聴発症の予防・治療薬の開発をマウスレベルで進める。次年度の研究費および今年度の研究費繰り越し分を併せた研究費は、マウスに投与した化合物の作用機序の解析に必要な一般試薬、マウスの維持管理費、及び、聴覚系の病理解析に必要な形態解析試薬等に使用する予定である。
病変部指向性バイオマグネティックプローブによる疾患診断デバイスの開発

我々が今回の研究で実用化しようとしている技術は、新規に開発された種々の単クローン性抗体を用い、これを磁性体ヘム-NO複合体または酸化鉄Fe2O3を封入したリポソームの表面に結合させたバイオマグネティックプローブを作製して生体内に投与し、抗体の認識する特定抗原の存在部位に送達させ、生体内組織染色を行い、集積したリポソーム内の磁性粒子のシグナルを、生体外よりESR-CT・NMR-CTにより画像情報として検出するという、これまでとは全く異なるヒト疾患診断デバイスの開発を目的とするものである。まず、大腸癌特異的な抗原の探索のためにヒト大腸癌細胞株colo205細胞を免疫源とし、LHK抗体を作製した。本抗体により認識されるLHK抗原は正常のヒト及びマウス腸管上皮細胞、膵臓、脾臓にて発現を認め、他の細胞死誘導抗原Fas、TNF-R、DR4抗原とは異なる分布・機序による細胞死誘導により上皮のターンオーバーを司り、上皮細胞の恒常性維持に関与していると考えられた。また、この抗原は大腸癌の分化度により発現が低下し、悪性度が強くなるに従い、発現の低下を認めた。さらにLHK抗体を磁性体を封入したリポソームの表面に結合させ、生体内組織染色を行うために組織に送り込む技術の開発に取り組んだ。生体融合性画像デバイスの開発に必須な生体内代謝系での動態が明らかにされているものに、ヘム-NO複合体や酸化鉄Fe2O3があり、今回の研究によって、ヘムは大量のNOとの反応でメト化し、NO濃度をコントロールすることにより、α-submitに特異的に結合し、安定なαヘム-NO複合体を形成することを明らかにした。これをリポソームに封入し、リポソーム表面に、単クローン抗体LHK抗体のF(ab)2をコーティングすることにより、リポソーム粒子を体内の目的部位に送達し、また、リポソーム内に酸化鉄を封入することによっても磁性粒子として用いることが可能になると考えられた。癌部、炎症部では血管透過性亢進によりこのような粒子が特定の抗原を認識して集積し、磁性シグナルとして検出が可能になると考えられた。さらに、このような画像デバイス粒子は血管内投与、内視鏡を用いた管腔投与にも応用可能であり、いままでにない全く新しい診断・治療画像デバイスになりうるものと期待される。今回の研究では、まず、大腸癌特異的な抗原の探索のためにヒト大腸癌細胞株colo205細胞を免疫源とし、colo205細胞死誘導活性を有するハイブリドーマをスクリーニングし、限界希釈法を繰り返しクローン化し、LHK抗体を作製した。

また、この抗原は大腸癌の分化度により発現が低下し、大腸腺腫で100%、高分化型大腸癌で80%、中分化型大腸癌で60%、低分化型大腸癌で40%と悪性度が強くなるに従い、発現の低下を認めた。特定の細胞を標的とした診断や治療法の開発を目的とするために、我々が明らかにしたLHK抗体の性質を応用し、LHK抗体を磁性体を封入したリポソームの表面に結合させ、生体内組織染色を行うために組織に送り込む技術の開発を行う。生体融合性画像デバイスの開発に必須な生体内代謝系での動態が明らかにされているものに、ヘム-NO複合体や酸化鉄Fe2O3があるが、これまでの研究によって、ヘムは大量のNOとの反応でメト化し、NO濃度をコントロールすることにより、α-submitに特異的に結合し、安定なαヘム-NO複合体を形成することを明らかにした。これをリポソームに封入し、リポソーム表面に、単クローン抗体LHK抗体のF(ab)2をコーティングすることにより、リポソーム粒子を体内の目的部位に送達することが可能と考えられる。また、リポソーム内に酸化鉄を封入することによっても磁性粒子として用いることが可能となる。通常リポソームは網内系にとりこまれやすいが、ヘム鉄はプロトポルフィリン環の外郭を構成する残茎を修飾することにより、アルブミンとの複合体を作成することが可能であるため、血管内コンパートメントに特異的分布を示す磁性粒子の作製も可能である。癌部、炎症部では血管透過性亢進によりこのような粒子のpermselectivityが増加し、実質領域にaccessし、特定の抗原を認識して粒子が集積し、磁性シグナルとして検出が可能になると考えられる。さらに、このような画像デバイス粒子は血管内投与、内視鏡を用いた管腔投与にも応用可能であり、いままでにない全く新しい診断・治療画像デバイスになりうるものと期待される。単クローン性抗体を用いた疾患の診断は、侵襲的に組織を一部採取した後、免疫組織化学的手法を用いて行われるのが現状である。我々が実用化しようとしている技術は、新規に開発された種々の単クローン性抗体を用い、これを磁性体ヘム-NO複合体または酸化鉄Fe2O3を封入したリポソームの表面に結合させたバイオマグネティックプローブを作製して生体内に投与し、抗体の認識する特定抗原の存在部位に送達させ、生体内組織染色を行い、集積したリポソーム内の磁性粒子のシグナルを、生体外よりESR-CT・NMR-CTにより画像情報として検出するという、これまでとは全く異なるヒト疾患診断デバイスの開発を目的とするものである。今回の研究では、まず、大腸癌特異的な抗原の探索のためにヒト大腸癌細胞株colo205細胞を免疫源とし、LHK抗体を作製した。本抗体により認識されるLHK抗原は正常のヒト及びマウス腸管上皮細胞、膵臓、脾臓にて発現を認め、他の細胞死誘導抗原Fas、TNF-R、DR4抗原とは異なる分布・機序による細胞死誘導により上皮のターンオーバーを司り、上皮細胞の恒常性維持に関与していると考えられた。また、この抗原は大腸癌の分化度により発現が低下し、悪性度が強くなるに従い、発現の低下を認めた。さらにLHK抗体を磁性体を封入したリポソームの表面に結合させ、生体内組織染色を行うために組織に送り込む技術の開発に取り組んだ。生体融合性画像デバイスの開発に必須な生体内代謝系での動態が明らかにされているものに、ヘム-NO複合体や酸化鉄Fe2O3があり、今回の研究によって、ヘムは大量のNOとの反応でメト化し、NO濃度をコントロールすることにより、α-submitに特異的に結合し、安定なαヘム-NO複合体を形成することを明らかにした。
FISHによる原発性肺癌の染色体数異常の基礎的ならびに臨床的研究

FISH法を用いて肺癌患者の染色体異常の解析を行い,生物学的悪性度の各指標,臨床背景因子と比較検討し臨床応用の可能性を評価した.【対象】原発性非小細胞肺癌切除例74例を対象とした.男58例,女16例,平均年齢65歳であった.組織型は腺癌40例,扁平上皮癌34例,病期はI期19例,II期11例,IIIA期22例,IIIB期7例,IV期15例であった.【方法】次の項目を測定した.1.FISHによる第17番染色体数の測定.2.p53の免疫組織染色.3.PCNAの免疫組織染色.4.フローサイトメトリーによる核DNA量の測定.【結果】1.p53蛋白発現例は74例中37例(50%)で,扁平上皮癌,病期進行例,TNM各因子進行例,aneuploid症例で有意に多かった.2.PCNA高値群は74例中35例(47.3%)で,扁平上皮癌,低分化度症例,病期進行例,T因子進行例,CEA値高値例,aneuploid症例で有意に多かった.3.第17番染色体異常は74例中22例(29.7%)に認めた(CCN1,7例; CCN1and3,15例).4.CCN1and3は,病期,T因子,N因子,組織型,p53蛋白発現,PCNA標識率,生存率の各因子と有意な関連を認めた.5.CCN1はM因子と,CCN3は病期,N因子,組織型,p53蛋白発現,PCNA標識率の各因子と有意な関連を認めた.6.FITCspots meanは,病期およびN因子と有意な関連を認めた.7.CCN2の予後(5生率31.4%)はCCN1and3(同4.9)に比べ有意に良好であった.Aneuploid症例でもCCN2の予後(5生率30.8%)はCCN1and3(同5.0%)に比べ有意に良好であった.【まとめ】肺癌において染色体構造異常,癌遺伝子および細胞増殖能を比較検討することにより肺癌の進展,悪性度がより明確となり,今後治療法にも直結していく可能性が示唆された.FISH法を用いて肺癌患者の染色体異常の解析を行い,生物学的悪性度の各指標,臨床背景因子と比較検討し臨床応用の可能性を評価した.【対象】原発性非小細胞肺癌切除例74例を対象とした.男58例,女16例,平均年齢65歳であった.組織型は腺癌40例,扁平上皮癌34例,病期はI期19例,II期11例,IIIA期22例,IIIB期7例,IV期15例であった.【方法】次の項目を測定した.1.FISHによる第17番染色体数の測定.2.p53の免疫組織染色.3.PCNAの免疫組織染色.4.フローサイトメトリーによる核DNA量の測定.【結果】1.p53蛋白発現例は74例中37例(50%)で,扁平上皮癌,病期進行例,TNM各因子進行例,aneuploid症例で有意に多かった.2.PCNA高値群は74例中35例(47.3%)で,扁平上皮癌,低分化度症例,病期進行例,T因子進行例,CEA値高値例,aneuploid症例で有意に多かった.3.第17番染色体異常は74例中22例(29.7%)に認めた(CCN1,7例; CCN1and3,15例).4.CCN1and3は,病期,T因子,N因子,組織型,p53蛋白発現,PCNA標識率,生存率の各因子と有意な関連を認めた.5.CCN1はM因子と,CCN3は病期,N因子,組織型,p53蛋白発現,PCNA標識率の各因子と有意な関連を認めた.6.FITCspots meanは,病期およびN因子と有意な関連を認めた.7.CCN2の予後(5生率31.4%)はCCN1and3(同4.9)に比べ有意に良好であった.Aneuploid症例でもCCN2の予後(5生率30.8%)はCCN1and3(同5.0%)に比べ有意に良好であった.【まとめ】肺癌において染色体構造異常,癌遺伝子および細胞増殖能を比較検討することにより肺癌の進展,悪性度がより明確となり,今後治療法にも直結していく可能性が示唆された.近年、癌化やその増殖転移と遺伝子・DNAレベルでの異常との関連が注目され、臨床的意義や臨床応用についても検討が進められているが、染色体・遺伝子の異常(染色体の数や形態、構造の変異)に関しては、まだ十分な知見が得られていない。そこでFISH(fuluoresent in situ hybridization)を用いて遺伝子異常の解析を行なうとともに、臨床応用への可能性についても評価することを目的とした。12例の原発性肺癌の新鮮標本に対するFISHによる検討において、17番染色体では5例(42%)に染色体の数的異常が出現した。これら5例の臨床病期はIIIA期4例、IV期1例といずれも進行肺癌であった。一方、I期例の6例ではいずれも染色体の数的異常を認めなかった。

よってFISHを用いることにより原発性肺癌のステージと染色体・遺伝子異常との関連性の解析につながると考えられた。当初は原発性肺癌のパラフィン包埋ブロックも材料として、FISHによる解析を行う予定であった。しかし、新鮮標本では上記のごとく、ある程度の結果が得られたが、パラフィン包埋ブロックの細胞からは未だ十分な結果が得られていない。パラフィン包埋ブロックの場合、すでに予後のわかった症例も多数あり、これらの症例に対して、FISHの方法がうまく作動すれば、その結果より染色体・遺伝子異常と肺癌の予後との関連性が得られる可能性もあり、早急に手法を確立させたいと考えている。(目的)FISHを用いて染色体異常の解析を行い生物学的悪性度の各指標(核DNA量,PCNA,p53蛋白発現),臨床背景因子と比較検討し臨床応用の可能性について評価することを目的とした.(対象)1986年1月から1989年12月までに金沢大学第一外科学教室で外科的切除を行った原発性非小細胞肺癌症例パラフィン包理され保存されている74例を対象とした.男性58例,女性16例であり,平均年齢は64.7歳であった.肺癌取り扱い規約による病期分類の内訳は,I期19例,II期11例,III期29例(IIIA22例,IIIB7例)IV期15例であり,組織別では腺癌40例,偏平上皮癌は34例であった.(方法)1.FISH法による第17番染色体数の測定2.p53に対する免疫組織染色法3.PCNA免疫組織染色法4.フローサイトメトリーによる核DNAの測定を行った.なお,染色体異常の評価はWaldmanらに準じ,Centorometic copy number(CCN)及びFISTspots meanを算定した。(結果)第17番染色体異常は74例中22例(29.7%)に認められた.CCN1(monosomy)症例は7例(9.5%),CCN3(trisomy)症例は15例(20.3%)であった.CCN1andCCN3では,病期,T因子,N因子,組織型,p53蛋白発現,PCNA標識率で有意差を認めた.CCN1はM因子で,CCN3では,病期,N因子,組織型,p53蛋白発現,PCNA標識率で有意差を認めた.核DNA量別では,CCN1and3,CCN1とも有意差はなかったが,Anuploid症例に染色体数的異常が多い傾向を認めた.(まとめ)肺癌におけるさらなる染色体の構造異常の検討,癌遺伝子・細胞増殖能との関係などの検討を加えることで,癌の進退,悪性度を含めた臨床への応用の可能性が示唆された.
電場の可視化と２次電子検出による帯電現象の解明

本研究では、電子線照射に伴う帯電現象を解析すると共に、放出される2電子の挙動を解明することを目的としている。まず、電子線ホログラフィーの位相再生法により電場の解析を実施し、試料の帯電状態を定量的に評価した。一方、電子線ホログラフィーの振幅再生法を活用して、電子の移動に伴う電場の乱れを検出・追跡し、電子の蓄積と集団運動の様子を可視化できることを見出した。さらに、透過電子顕微鏡用に2次電子分析装置を開発・導入し、試料から放出される2次電子のエネルギースペクトルの取得を行い、絶縁体の帯電状態とこれに対応する2次電子のエネルギースペクトルの相関を解析することに成功している。本研究は、電子線ホログラフィーと新規開発する二次電子検出器を駆使して、絶縁体試料の帯電現象を明らかにすることを目的とする。二次電子検出器の設計については、電子線ホログラフィー専用の透過電子顕微鏡(磁場フリーの特殊対物レンズを搭載)に設置可能なディテクタの基本設計と、放出された二次電子をディテクタまで効率良く導くためのシミュレーションを行った。特に後者は、十分なS/N比のスペクトルを得るために不可欠であり、考察の結果、ポールピースの前方にコイルを設置し、弱磁場を用いて二次電子を誘導する事が最も効果的であるという結論を得た。絶縁体試料の帯電現象については、形態制御されたトナー粒子の評価を行った。集束イオンビームによる微細加工を駆使して、透過電子顕微鏡内に電子遮蔽用のプレートを導入した。これによって、トナー粒子へ直接電子が照射されることを防ぎ、粒子本来の帯電現象を詳細に観測できる体制が整った。分離照射電子線ホログラフィーと電場分布のシミュレーションを通して、トナー粒子の接触には電気分極が重要な役割を果たすという知見を得て、Appl.Phys.Lett.に論文報告した。また、絶縁体の一種である生体試料を観察した場合、どのような帯電現象が起こるかという点についても、詳細な評価を実施した。先端が枝分かれした神経線維に電子を照射したところ、電子線ホログラフィーの実験データ(特に振幅再生像)に、照射条件や照射時間に依存した得意なコントラストが現れる事を確認した。荷電粒子の運動に関するシミュレーションを通して、上記のコントラスト異常が、試料から放出された二次電子が、正帯電した試料にクーロン力で引き戻されるという動的な振る舞いを表すものであることを示した。本成果はMicrosc.&Microanal.に論文採択され、また25年9月にオーストラリアで行われた国際会議等で招待講演がなされた。二次電子検出器については、設計から装置の作製に移り、試作機のテストを電子顕微鏡を模した簡易的な低加速電圧の電子が発生させることのできる真空装置内で繰り返したのち、最終的に、製品が申請者らが使用している300kV透過電子顕微鏡に実際に搭載させた。現在二次電子のエネルギースペクトルも得られ始めている。全くの新設計の検出器のため調整が続いているが、27年度は本格的に運用される見込みである。帯電現象の観察については、電子線ホログラフィーによって生体試料(神経周りの微細線維)周辺の電場観察を系統的に行ったところ、振幅再生像中に二次電子の運動によるものと考えられるコントラストが観察され、電磁場解析シミュレーションを通して試料の帯電量等を解析した。その成果を、2014年8月にアメリカ・ハートフォードで開催された米国顕微鏡学会の会議の招待講演において発表した。生体試料以外にも、直径約350nmのシリカ粒子の帯電の評価を系統的に行った。この実験では、照射系の像面に対応する位置に絞りを入れることで電子線の照射領域を制御しながら試料周辺の電場を解析した。その結果、支持膜から発生する二次電子が試料に吸収されるによって試料の帯電量が低減されることが定量的に明らかになった。この成果は2014年9月に名古屋で開催された日本金属学会秋季大会で発表された。また、半導体やエポキシ樹脂等を、集束インビーム装置をもちいて特殊な形状に微細加工し、二次電子が集団的に運動している様子を撮影するための実験を進めている。微細加工されたエポキシ樹脂の帯電の様子の解析結果の一部を2015年3月に東京で開催された日本金属学会春季大会において発表した。本研究は、電子線ホログラフィーと新規に開発した2次電子検出器を駆使して、透過電子顕微鏡内で電子線照射下の絶縁体試料の帯電現象の詳細を、電場分布と2次電子の解析を通して、明らかにすることを目的としている。本課題で新規に開発した2次電子検出器は、平成26年度までは調整が続いていたが、平成27年ではほぼ調整が終了し、様々な種類の試料片からそれぞれ固有のスペクトルが取得出来るまでに至っている。その計測・解析結果は本年(平成28年)6月に仙台で開催される日本顕微鏡学会学術講演会で発表する予定である。電子線ホログラフィーによる帯電現象の解析は、平成26年度までは主に複雑な形状をした生物試料に対して行っていたのに対し、平成27年度は、集束イオンビーム技術を用いて特殊な形状に加工制御した非生物絶縁体試料を解析対象とすることで、試料形状に由来した試料帯電および2次電子運動を検証する実験が進んだ。

具体的には、エポキシ樹脂に微細加工を施した試料に対して、電子線ホログラフィーで得られる「位相再生像」に、電場分布シミュレーション結果をフィッティングさせることで、試料周辺の電場分布の精密な評価を行った。その後に同一観察視野において電子線ホログラフィーで得られる「振幅再生像」からは2次電子の集団運動に伴う電場の乱れを評価した。これら2つの結果を比較することで、高電位の試料表面で2次電子が他の領域に比較し高密度で運動している様子が明らかになった。この成果は昨年(平成27年)9月に福岡で開催された日本金属学会秋期講演大会で発表した。また、誘電体材料であるチタン酸バリウムを、集束イオンビーム技術を用いて特殊な形状に微細加工し、2次電子が集団で運動している様子を観察する実験も進め、その解析結果の一部は、本年(平成28年)3月に東京で開催された日本金属学会春期講演大会において発表した。本研究では、電子線照射に伴う帯電現象を解析すると共に、放出される2電子の挙動を解明することを目的としている。まず、電子線ホログラフィーの位相再生法により電場の解析を実施し、試料の帯電状態を定量的に評価した。一方、電子線ホログラフィーの振幅再生法を活用して、電子の移動に伴う電場の乱れを検出・追跡し、電子の蓄積と集団運動の様子を可視化できることを見出した。さらに、透過電子顕微鏡用に2次電子分析装置を開発・導入し、試料から放出される2次電子のエネルギースペクトルの取得を行い、絶縁体の帯電状態とこれに対応する2次電子のエネルギースペクトルの相関を解析することに成功している。平成26年度の目標は、(1)25年度に設計した二次電子検出器を設備備品として導入し、既存の300kV透過電子顕微鏡に組み込んで、絶縁体試料から放出される二次電子のエネルギースペクトルを計測できる新たなシステムを構築すること、(2)同システムと電子線ホログラフィーの併用について基盤技術の開発を進め、絶縁体の帯電現象に対する複合的な解析技術の確立を図ることであった。目標(1)に対しては、テスト・試行錯誤を繰り返しながら実機が完成し、納品予定よりも5ヶ月かかったものの、年度内に既存の電子顕微鏡に搭載することができ、スペクトルも得られ始めた。目標(2)に対しては、ホログラムの撮影条件を工夫することで、試料支持膜から放出される二次電子による試料帯電抑制効果を示すデータや、生体試料の帯電と二次電子放出に関する系統的なデータが得られてきており、電子線ホログラフィーの二次電子解析技術としての進展が見られた。よって、本研究課題はおおむね順調に進んでいるものと判断される。27年度が最終年度であるため、記入しない。材料科学、電子顕微鏡学検出器の細部(ポールピース上部の電子巻き上げ用コイルの電流値等)の最適化を図り、分析システムとしての装置評価を進める。それと並行し、生体試料や形態制御された絶縁材料などの帯電状態を電子線ホログラフィーを用いて解析する。最終的には、ホログラフィーによる帯電状態の解析と二次電子分析システムで得られた2次電子の分布の解析と組み合わせることで帯電状態と二次電子挙動の関係を明らかにし、帯電現象に関わる知見を深める。得られた成果を取り纏め、学会発表、並びに論文発表を行う。平成25年度は、新規開発する二次電子検出器の基本設計と、同装置を用いて次年度以降詳細な観測を行う典型的な絶縁体試料の予備観察を行う計画であった。
医療との連携促進による在宅認知症高齢者への虐待対応に関する研究

養護者による高齢者虐待への対応においては、高齢者への医療や認知症ケアが必要とされるだけでなく、養護者への医療も必要になるなど医療機関との連携は欠かせない。しかし、医療機関の高齢者虐待対応への協力は十分とは言えない。医療機関の虐待対応への協力を促進するため、東京都内の医療機関など関係機関を対象とした郵送調査を行った。その結果、医療機関が虐待対応に協力するためには「高齢者の医療費支払いの確保」、「養護者の脅し・暴力当があった場合の支援」、「医療同意を行う家族・親族の確保」、「区市町村判断による医療機関一時保護制度の創設」、「成年後見人の専任」などが必要とされていることが明らかとなった。養護者による高齢者虐待への対応においては、高齢者への医療や認知症ケアが必要とされるだけでなく養護者への医療も必要とされるなど、医療機関との連携は不可欠である。しかし、高齢者虐待防止法が施行されて久しいが、いまだに医療機関の理解と協力が十分に得られない事例が散見される。本研究は養護者による高齢者虐待への対応における地域包括支援センターと医療機関との連携を促進するための要件を明らかにし、もって被虐待高齢者の権利擁護を推進することを目的としている。東京都内の地域包括支援センター全数、病院全数、在宅療養支援診療所500ヶ所、居宅介護支援事業所500ヶ所、訪問看護ステーション500ヶ所を対象とした郵送調査を平成25年9月10に実施した。回答のあった地域包括支援センター147ヶ所、病院131ヶ所、在宅療養支援診療所119ヶ所、居宅介護支援事業所221ヶ所、訪問看護ステーション227ヶ所を対象として分析を行った。地域包括支援センターに対する調査において、高齢者への医療サービスの提供が虐待解消・軽減効果があるか聞いたところ、8割以上で効果がある事例があると回答があった。また、養護者への対応に医療機関が協力することによる虐待解消・軽減効果についても8割近くで効果がある事例があるとの回答があった。病院と在宅療養支援診療所に対する調査では、虐待対応に協力するために必要なことを聞いたところ、「高齢者医療費支払いの確保」、「養護者の脅し・暴力等があった場合の支援」、「医療同意を行う家族・親族の確保」、「区市町村判断による医療機関一時保護制度の創設」、「成年後見人の選任」が4割を超えていた(複数回答)。本研究により、虐待対応における医療機関の協力に虐待解消・軽減効果があること、そして医療機関が虐待対応に協力するための要件が明らかとなった。在宅での高齢者虐待の原因の約4割は認知症の周辺症状による介護負担が関係していると指摘されている。そのため虐待対応は介護負担軽減を目的とした介護サービスの導入などが中心となっている。しかし近年の研究から周辺症状は投薬などの医療との連携が確保されれば改善可能であることが示されている。それにも関わらず、現場からは在宅認知症高齢者に対しては投薬・通院など医療との連携が確保されず、周辺症状の悪化により虐待につながる例が増加してきているとの指摘がある。本研究は、このような状況に鑑み、現に虐待を受けている在宅認知症高齢者への投薬・通院など医療の実態を明らかにすると共に、虐待対応における医療との連携のあり方を示し、もって虐待対応を促進し被虐待高齢者の権利擁護に資することを目的としている。当初の研究計画では、平成24年度に在宅療養支援診療所、地域包括支援センター、居宅介護支援事業所、訪問看護事業所、訪問介護事業所を対象とした郵送調査を実施する予定であった。しかし、申請時には未定であったが、平成24年6月に研究代表者は、東京都が東京都高齢者権利擁護推進事業で設置した高齢者虐待事例分析検討委員会の委員に就任する機会を得た。委員会では死亡事例を含む養護者による高齢者虐待事例について、支援に携わった区市町村職員、地域包括支援センター職員、医療機関、介護支援専門員、サービス担当者、民生委員などに直接聞き取り調査を行うものであった。この調査の中で、当研究課題である医療機関との連携に、当初予想していたより大きな課題があることが明らかとなってきた。そのため、調査票を作成するにあたって、聞き取り調査の成果を反映した方がより良い研究を行えると判断した。よって、本年度は調査を行う予定を延期し、先行研究のレビュー、および調査票を作成するための準備を行った。

委員会では死亡事例を含む養護者による高齢者虐待事例について、支援に携わった区市町村職員、地域包括支援センター職員、医療機関、介護支援専門員、サービス担当者、民生委員などに直接聞き取り調査を行うものであった。この調査の中で、当研究課題である医療機関との連携に、当初予想していたより大きな課題があることが明らかとなってきた。そのため、調査票を作成するにあたって、聞き取り調査の成果を反映した方がより良い研究を行えると判断した。そのため、予定していた調査の実施を平成25年度に延期することとした。しかし、虐待対応にあたった支援者に直接聞き取り調査を行ったことにより、現場で生じている虐待対応における医療との連携の困難さが明確となった。このことにより、調査票の作成および調査結果の分析をより良く行うことができると期待される。高齢者虐待防止法が施行されて7年が経過するが、未だに医療機関における高齢者虐待への理解が不十分である。その結果、虐待対応における医療機関の協力が得られなかったり、連携が円滑に行われないことがある。平成24年度に実施予定であった調査は延期して、調査票作成の準備にあてることにした。平成25年度は、東京都内の在宅療養支援診療所、地域包括支援センター、居宅介護支援事業所、訪問看護事業所、訪問介護事業所など約2,400ヶ所を対象とした郵送調査を実施する予定である。また、調査対象となった事業所の中からインタビュー調査への同意が得られた事業所1020ヶ所についてはインタビュー調査を実施する。そして現に虐待を受けている在宅認知症高齢者への医療の実態と虐待対応の内容を明らかにする。その中で、医療との連携が図られ周辺症状が緩和し虐待対応が促進された事例、および医療との連携が進まずに虐待対応が上手く行かなかった事例を比較検討し、医療との連携を促進し虐待対応を進めるための要件を明らかにする。また、高齢者虐待防止法や介護保険法など、医療との連携を促進して虐待対応を行う上での現行制度の在り方についても課題を明らかにする。研究結果については報告書を作成し、調査対象となった全事業所、および東京都、都内市区町村などに送付して研究成果を還元する。報告書作成にあたっては、図表を多用するなど現場の専門職が利用しやすいように工夫する。郵送調査を実施するために、調査票、調査協力依頼文、送付・返送用封筒などの印刷費用、調査票の送料・返送料、データ入力費用が必要となる。また、調査修了後は報告書印刷費用と送料も必要となる。その他、研究会に高齢者虐待に造詣の深い専門職の参加を求めるための専門的知識の提供、研究補助、インタビュー調査協力者への謝品等も必要となる。研究費は、これらの調査を行うために適切な額であると考える。
In situ結像顕微CT-XAFS法によるFeOx触媒粒子の化学状態可視化

固体触媒粒子内形状・構造の不均一性が触媒作用に及ぼす要因を明らかにするために、固体触媒粒子の空間分解イメージングXAFS法による化学状態分布の可視化を次の(1),(2)の2項目について行った。(1)結像顕微XAFS法により樹状型FeOx及びFeCrOx粒子内のFe化学状態の可視化を行い、得られた空間分解XANESスペクトルからα-Fe2O3/γ-Fe2O3/Fe3O4の相比率の空間分布を算出し、各粒子の反応相変化傾向を検討した。(2)タイコグラフィーXAFS法によりセリアージルコニア酸化物固溶体粒子内の化学状態の空間分布を検討し、そこから粒子内に潜む異なる酸素拡散モードを可視化した。固体触媒に存在する形状・構造の不均一性が触媒作用に及ぼす要因を明らかにするためには、反応in situ条件下での触媒粒子の化学状態をミクロ・ナノスケールで可視化することが求められている。本研究では、50 nmの空間分解能を有するin situ結像顕微CT-XAFS法により、触媒反応条件下でのFe酸化物系固体触媒粒子の3次元ナノ化学状態分布の可視化を行い、固体触媒の不均一性の中に潜む構造因子が触媒作用へ与える影響・効果を明らかにし、高活性・高機能な触媒開発の指針を与えることを目指す。平成28年度は、兵庫県佐用郡佐用町のSPring-8内、理研ビームラインBL32B2内に50 nm空間分解能を有するin situ結像顕微CT-XAFS計測システムを立ち上げ、数umサイズの粒径の樹状型FeOx粒子1粒におけるFe K端2次元結像顕微XAFS計測から粒子内の2次元化学状態の可視化を行った。水熱合成により調製したAs-prepared樹状型FeOx (A)に、623 Kでの水素還元処理(B)、続いて523 K以下での酸化処理(C)を行い、酸素吸蔵・放出サイクルにおける(A)-(B)の3種類の条件の樹状型FeOxを用意し、これらの分試料をSiN薄膜基板上に分散担持した。これら(A)-(B)の各試料基板の結像顕微イメージング計測をエネルギー毎に連続的に行い、得られた画像を連結することにより、ピクセル毎の2次元空間分解顕微Fe K端XANESスペクトルを得ることに成功した。得られたXANESスペクトルからα-Fe2O3/γ-Fe2O3/Fe3O4の相比率の空間分布を検討すると、(A)ではFeOxでは粒子全域でα-Fe2O3相であったが、(B)では大部分がFe3O4相、(C)では大部分がγ-Fe2O3相に転換される様子が明らかとなり、樹状型FeOx粒子1粒単位で結晶相(Fe化学状態分布)の変化を可視化できることが示された。平成28年度中に結像顕微CT-XAFS計測システムの立ち上げがほぼ完了し、異なる結晶相を持つ樹状型FeOx粒子1粒のFe K端2次元空間分解顕微XAFSスペクトルからFe化学状態の可視化が可能であることを実証した。反応in situ計測システムの準備も完了しているので、平成29年度にはいってすぐに、in situ結像顕微XAFS計測から酸素吸蔵・放出の繰り返しによる化学状態、触媒劣化の一連の過程の可視化を同一樹状型FeOx粒子で実施できる状態にある。固体触媒粒子内形状・構造の不均一性が触媒作用に及ぼす要因を明らかにするために、固体触媒粒子の空間分解イメージングXAFS法による化学状態分布の可視化を行った。平成29年度は、(i)結像顕微XAFS法による樹状型FeOx及びFeCrOx粒子内のFe化学状態の可視化と、(ii)タイコグラフィーXAFS法による酸素貯蔵材料Pt/Ce2Zr2Ox(x=7-8)粒子内の酸素拡散の可視化の実験・解析を実施した。(i)水熱合成により調製し水素還元処理を行った樹状型FeOxとFeCrOxをそれぞれ423 Kから673 Kの異なる温度で酸化処理を行った。各条件での樹状型FeOx及びFeCrOx粒子のFeK端結像顕微XAFS計測をSPring-8 BL37XUおよびBL32B2ビームラインで行い、得られた空間分解XANESスペクトルからα-Fe2O3/γ-Fe2O3/Fe3O4の相比率の空間分布を検討し各粒子の反応相変化傾向を調べた。(ii)完全酸化処理を行ったPt/Ce2Zr2O8 (A),完全還元処理を行ったPt/Ce2Zr2O7 (B),部分酸化処理行ったPt/Ce2Zr2O7.6 (C)の3種類の粒子分散試料を用意し、SPring-8 BL29LXUにてタイコグラフィーXAFS計測を行った。ピクセル分解能は13 nm,空間分解能50 nm以下のCe L3端2次元空間分解XAFSスペクトルを得て、その解析からCe密度とCe価数についての化学状態マッピングイメージが得られた。特に(C)ではCeの価数が粒子内で広い分布を持っており、化学状態イメージングデータを65 nm大のドメインに分割し、ドメイン内の局所的なCe価数とCe密度の相関性を調べると、ドメイン毎に複数のタイプに分けられることがわかり、粒子内で複数の格子酸素拡散パスが存在することを可視化することに成功した。固体触媒粒子内形状・構造の不均一性が触媒作用に及ぼす要因を明らかにするために、固体触媒粒子の空間分解

イメージングXAFS法による化学状態分布の可視化を次の(1),(2)の2項目について行った。(1)結像顕微XAFS法により樹状型FeOx及びFeCrOx粒子内のFe化学状態の可視化を行い、得られた空間分解XANESスペクトルからα-Fe2O3/γ-Fe2O3/Fe3O4の相比率の空間分布を算出し、各粒子の反応相変化傾向を検討した。(2)タイコグラフィーXAFS法によりセリアージルコニア酸化物固溶体粒子内の化学状態の空間分布を検討し、そこから粒子内に潜む異なる酸素拡散モードを可視化した。平成29年度は、in situ結像顕微XAFS計測から酸素吸蔵・放出の繰り返しによる化学状態、触媒劣化の一連の過程の可視化を同一樹状型FeOx粒子で実施し、樹状型FeOx粒子の反応及び劣化が発現するミクロ構造及びその化学状態変化が粒子内で、どのように伝播するかを明らかにしていくことを目指す。また並行して、コンピューター・トモグラフィー(CT)を組み込んだ計測(結像顕微CT-XAFS計測)により、樹状型FeOx粒子の3次元化学状態分布の可視化を目指す。こちらは長時間の計測が求められるので、3次元可視化が必須な試料を検討したのち、実験を行う予定である。化学当初作製・購入を予定していたin situ XAFSセルが設計の見直しにより、代替のより安価なヒータを用いても目的の性能を達成できることがわかったため、セル購入費として計上した金額分残金が発生した。平成29年度はin situ分解結像顕微XAFS計測による樹状型FeOx粒子の化学状態分布変化の可視化の実験を本格化させるため、計測に必要な試料基板が多数必要だと見込まれる。そのための試料調製に必要な、高純度試薬、高純度ガスボンベ、試料基板用のSiNメンブレン等を購入する。その他、放射光施設使用料、及び国際、国内学会における成果発表のための旅費のために計上する。