hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体のやわらかさを模擬したNIRS装置用ファントムの開発

2018年度は、ファントムの素材探索を中心に研究を行った。柔らかいファントムの素材として、主にシリコン樹脂を中心に未重合の透明な樹脂を調達した。これらの樹脂を重合させ、重合時の発熱や反応時間などを調べた。また、重合した樹脂を対象に分光光度計を用いて透過率計測を行い、硬化によるばらつきや透明度について調べた。また、散乱体・吸収体の混入方法についても混入方法や手順などについて試行を重ね、混入量や混入方法について検討を行った。シリコン樹脂は柔らかいため、ベースとなる屈折率が従来用いてきたエポキシ樹脂よりも低いため、散乱体を多く混入させる必要がある一方で、粘性の問題や硬化時間の関係で均一の試料作成は困難であったため、比較的均質な試料作成には到達できなかった。一方で、従来用いてきた硬いファントムの素材として今まで用いてきたエポキシ樹脂が製造中止となったため、代替となる樹脂についても、シリコン等の樹脂と同様、重合の状態について調べ、分光光度計を用いて透過率を調べた。さらに散乱体・吸収体の混入方法についても各種試験を行い、最適な混入方法について検討を行った。さらに、ファントム材料の一つとして広く用いられている、白色ポリアセタール樹脂については、その経年変化を調べるため、約10年前に光学特性計測を行った試料を対象に再計測を行った。得られた拡散反射率・吸収率を10年前の結果と比較し、経年変化について検討を行い、その結果を国際会議で報告した。2018年度は素材探索を中心に行う予定であり、各種樹脂を対象に素材の検討を行うことができたため、概ね順調と考えた。2019年度には、これら樹脂試料の探索をさらに進め、透明樹脂の計測のみならず、散乱体・吸収体を混入させた試料を作製、光学特性計測から、ヒトに近い光学特性を持たせることの可否について調べていく予定である。また、経年変化の検討においても、2018年度に計測した結果得られた拡散反射率と吸収率を用い、MC-LUT法による光学特性推定法を適用し、光学特性値についても経年変化の状況を調べ、試料の経年変化による光学特性計測への影響について調べる予定である。ファントムの素材検討について、従来使用してきたファントムの素材が製造中止となり、そちらについても素材探索が急務となったため、特性計測の量が増大し、素材の調達まで手が回らなかったため。次年度は今年度の繰り越し分も素材検討に投入し、素材探索を加速させる予定である。システム改修のため、現在データベースの公開を停止しております。(再稼働予定:2019年9月頃)
高温・高圧印加によるナノ多孔性ポリイミドの凝集構造解明と物性制御

高分子主鎖の分子充填度(あるいは自由体積分率)および分子配向度は、微多孔質ポリマーの物理的特性、特にガス分離膜応用の重要なパラメータである。本研究では、固有微多孔(Intrinsic MIcroporosity)を有する数種のトレガース塩基(TB)に由来するポリイミド(PI)とポリイミド共重合体(co-PI)を合成し,それらの膜の分子充填率および分子配向度を光学的測定および面外熱拡散率から詳細に調査した。TB由来PI/co-PIは、波長1310nmにおいて低い平均屈折率(1.5291.606)と低中程度の複屈折(0.0190.048)を示し、また極めて低い熱拡散率(6.28.5×10^-8 m2/s)を示した。膜内の自由体積分率(Vf)は,伝統的な密度測定ではなく,Lorentz-Lorenz方程式に基づき実測の屈折率と半経験的AM1計算から得られた分子分極率から推定した。TBベースPI/co-PI膜で評価されたVfは、0.1920.218の範囲であり,従来の耐熱性ポリマーに比べ優位に大きく,さらに屈折率測定に基づく誘電率(ε)は2.90よりも小さく含フッ素ポリマーに近い。これらの優れた特性は,TB由来PI/co-PIの分子充填率および分子鎖の配向パラメータに基づいて説明することができ、TB由来PI/co-PIが将来の半導体用途および光学用途の新規機能材料として有望であることを示している。28年度が最終年度であるため、記入しない。
酸化ストレス負荷時の筋細胞応答能と生体内抗酸化剤の変動

1)最大酸素摂取量運動負荷時の血清ubiquinol-10(UQH_2-10)値と生体内抗酸化剤の変動成人男性ボランティアを自転車エルゴメーターにて最大酸素摂取量まで運動負荷させると、血清乳酸値やクレアチンキナーゼ活性の上昇とともに血清UQH_2-10値の著明な減少が認められたが、血清総(酸化型十還元型)ubiquinone-10値には変化はなかった。また、減少した血清UQH_2-10値は負荷終了30分後には負荷前値にまで回復した。さらに、最大酸素摂取量運動負荷時には血清Vitamin C値は負荷前のおよそ1.2倍にまで上昇したが、Vitamin E値は変化しなかった。なお、運動負荷時の血清UQH_2-10値は血清総コレステロール値やトリグリセリド値などの脂質値と正の相関を示した。以上の結果は、最大酸素摂取量運動負荷にともなって生体に生じた酸素ラジカルを消去するために、UQH_2-10やVitamin Cの抗酸化剤が動員された可能性を示唆した。セレン欠乏食で飼育したラットには、その62%に心室性不整脈などの心電図異常が認められ、心拍出量も低下した。また、それにともなって心臓脂質過酸化値の上昇とセレン依存性glutathione peroxidose活性のV_<max>の低下が認められた。しかしながら、細胞膜透過型のGSH誘導体のγ-glutamylcysteinylethyl ester(γ-GCE)をセレン欠乏ラットに投与すると、心筋細胞内GSH量の上昇とともに心電図異常も改善された。さらに、セレン欠乏食にγ-GCEを投与したラットから得られた培養心筋細胞のH_2O_2抵抗性は、未処理ラットのそれに比べて有意に上昇した。以上の結果は、心筋細胞内GSH量を上昇させることにより、セレン欠乏にともなう心筋細胞障害を防御できることを示唆した。有酸素運動負荷にともなって生成される酸素ラジカルは、骨格筋などの生体の細胞障害の誘因となることがすでに報告されている。また、筆者らは長時間にわたる筋収縮負荷時には酸素ラジカルが生成されること、ならびに筋収縮負荷によって誘発された骨格筋細胞障害が、生体内抗酸化物質の一つであるubiquinone-10によって軽減されることをすでに報告した(T.Okamoto et al.:Biochem.Biophys.Res.Commun.,216,1006(1995))。本年度の研究は申請研究計画に基づいて、最大酸素摂取量(VO_<2max>)運動負荷時のヒト血清抗酸化剤の変動を検討し、酸素ラジカル消去系との関連性について検討した。成人男性ボランティアを自転車エルゴメーターにて運動負荷させると、血清乳酸値は経時的に上昇した。これに対して血清ubiquinol-10(還元型ubiquinone-10)値は、VO_<2max>時には負荷前値に比べて有意に減少したが、負荷終了後、その値はすみやかに負荷前値にまで回復した。一方、血清総ubiquinone-10(還元型+酸化型)値には運動負荷中の有意な変動は認められなかった。この結果は、VO_<2max>運動負荷時には生体で酸素ラジカルが生成され、そのラジカル消去系にubiquinol-10がなんらかの役割を果たしている可能性を示唆した。また、その他の抗酸化剤では,血清vitaminC値が運動負荷とともに上昇したが、vitaminE値には変化は認められなかった。さらに運動負荷時の血清ubiquinol-10値はcholesterol値やtriglyceride値などの脂質値と正の相関を示した。

さらに、本研究ではこのubiquinol-10の生体内生成機構についても検討したところ、新規の酵素である細胞質NADPH-ubiquinol reductaseがその役割を担っていることを認めた。ラットを妊娠4日目から出産14日後までSe欠乏食で飼育すると、心臓GSH量は正常食飼育群となんら差は認められなかったが、組織Se量は3分の1に低下していた。また、心臓GSHpx活性のGSHに対するVmax値は正常食飼育群のおよそ3分の1に低下したが、Km値には変化は認められなかった。さらに、Se欠乏食飼育群では、新生児ラットの62%に心室性期外収縮や洞性不整脈などの心電図異常が認められ、また、左心室の心拍出量も正常食飼育群の63%にまで低下した。それにともなってSe欠乏食飼育ラットの心臓中の脂質過酸化量も著明に増大した。一方、Se欠乏食飼育群のラットにγ-GCEを投与すると、心臓GSH量は正常食飼育群の2倍に増加し、心電図異常の出現、心拍出量の低下、さらには脂質過酸化量の増加も認められなかった。また、Se欠乏食で飼育したラット胎児培養心筋細胞のH_2O_2による拍動障害は、γ-GCEの添加によって防御された。以上の結果は、Se欠乏によって心筋細胞障害が誘発されること、ならびにその心筋細胞障害は細胞内のGSH量を増大させることによって防御できることを示唆した。
整列性の証明論的研究

整列性というのは、再帰的定義の基本となる原理である。最も簡単なのが自然数の順序だがそれをより大きい順序へ拡張したのが整列順序である。この整列順序の型が順序数と呼ばれる。順序数解析はこの順序数を通じて、公理系に潜む原理を摘出することをしている。今回の研究は、この順序数解析の道具である順序数そのものに焦点を当てて、それを公理系として捉えて、順序数によりこの公理系を分析する。
糖鎖によるタンパク質と分子複合体の機能調節

平成1418年度の特定領域研究「糖鎖によるタンパク質と分子複合体の機能調節」の研究成果のとりまとめのために、主に2つの事業を実施した。1つ目に、11月26日、27日に東京品川において公開シンポジウムを開催し、著明な成果を上げた班員を中心に研究発表を行った。実際には、日本糖鎖科学コンソーシアム第5回シンポジウムの中で本領域のセッションを設け、合計6名の講演者による発表を行い、活発な討論を行った。6名の講演内容は岡昌吾(京都大学医学部保健学科)「神経可塑性とHNK-1糖鎖」、桝和子(筑波大学大学院)「新規のエンドスルファターゼSulfFPによるヘパラン硫酸糖鎖修飾の生理機能の解明」、北爪しのぶ(理化学研究所)「シアル酸転移酵素の切断・分泌機構-生理的意義の解明と肝疾患マーカーとしての応用」、永井尚子(愛知医科大学分子医化学研究所)「ヘパラン硫酸60-硫酸基転移酵素HS6ST3の細胞内局在調節機構、木下タロウ(大阪大学微生物病研究所)「「GPIアンカー生合成酵素の欠損と疾患」、門松健治(名古屋大学大学院生化学第一講座)神経損傷とケラタン硫酸」。2つ目には、計画班員、公募班員の研究成果をまとめ、成果報告書を作製して班員、班友および領域の内外の研究者、省庁等に配付した。内容としては各班員による研究のまとめと共に特許申請、テレビや新聞などの取材、発表論文、主な論文のreprint等をとりまとめた。さらに、10月17日には最終ヒヤリングを行い、全体のまとめの報告書を提出すると共に、プレゼンテーションを行い、審査委員との質疑応答を行った。A評価をいただいた。また、審査委員会のコメントとして、本研究の内容の進展を評価すると共に、成果の応用的研究を発展させるべく、助言をいただいた。2002年2006年の5年間、日本の糖鎖科学の伝統と糖鎖合成関連遺伝子の研究成果を踏まえて、分子生物学、糖鎖工学、構造生物学を統合した新研究パラダイムを構築し、複合糖質糖鎖の分子機能の統合的理解をめざした。成果として、糖鎖機能の統合的理解が大きく進むと共に、生物学全般における糖鎖機能の重要性の認識が飛躍的に深まった。具体的には、1.新規の糖鎖・糖鎖合成遺伝子・関連遺伝子、リガンド遺伝子の同定と機能の解明。2.糖鎖遺伝子ノックアウト動物の樹立と解析による、生体内の様々な糖鎖機能の解明。3.糖鎖異常、糖鎖遺伝子異常に基づく疾患・病態の数多くの同定とその機序の解明。4.構造生物学的に支えられた、糖鎖合成機構、糖鎖-リガンドの相互作用機構の解明。等が大きく進展し、生物学における糖鎖の重要性が一層認識されると共に、関連領域や領域外の研究者との連携と融合研究が大きく展開され、かつ種々の糖鎖機能の応用開発研究が開始された。また、班研究の重要課題、研究者の育成においても、公開シンポジウム5回、夏期シンポジウム4回を開催して、常時150200人の参加があり、特に若手の参加者が多く、活発な討論が展開された。また、ニューズレター19号を刊行し、HPでも公開した。広範な若手研究者、学生がこれらを通じて交流を深め、多くの研究協力、共同研究が展開され、新しい糖鎖生物学創成の原動力となった。数字を挙げると、論文数(平成19年9月まで)705編、特許申請56件(国外5件)、班員が発表したノックアウト21-23種、解析中10数種に上り、論文以外にも、ジャーナルの記事、マスコミの特集などで頻回に取りあげられ、糖鎖に対する関心がかつてなく高まった。班研究の発足に際して、1、基本方針の確認、2、グライコミクス研究の推進のための基盤の整備、3、班の結成と個々の計画班員の研究の具体的な計画に関する討議、を行った。1、総括班における実施計画の検討に関しては、種々の討論を行い、主たる研究計画を確認すると共に、広く関連研究者との協力、共同研究を推進すること、若手の独創的な研究を援助し育成していくことを確認した。2、各班における目標と計画の再確認を行うと共に、基盤となる機器導入などを実施した。また、ニューズレターの編集と発行、ホームページの作製と開設を行い、広く関係者に送付して、班研究の趣旨と動向を内外に流布せしめた。3、班の発足と計画班員個々の具体的な計画確認のため、公開シンポジウムを開催して計画の趣旨と実現性等に関して討論を行った。また、ひろく他領域の研究者、企業関連研究者、若手研究者に参加をよびかけて、種々の批判やコメントを得た。その他、班長および事務局担当者の間で、班研究の進め方、シンポジウムおよび教育的行事の企画、ニューズレターの編集・発行方針と責任体制、その他ホームページなどの広報活動や財政方針などにつき検討し、基本方針と当面のスケジュールおよび担当者を確認した。また、ホームページの拡充やニューズレターの充実につき、各々の担当者と協議を行い、計画案を作成しつつある。その他、創造的独創研究(CREST)や経済産業省における糖鎖プロジェクト研究との協力方法に関しても、協議を進めている。平成15年度中に、総括班会議2回、夏期シンポジウムおよび公開シンポジウムを各1回行った。またニューズレターの2号、第3号を発行すると共に、随時ホームページの改訂を行って、班員、班友に対する研究と研究班の情報交換を行った。主な内容を要約すると、1、8月に浜松において夏期シンポジウムを行い、170名近い参加を得て活発な討論を行った。

外国人招待講演としてアカデミアシニカ(台北)のクー博士を招き「マススペクトロメトリ」に関する先端的知見を発表していただいた。一般発表は全ての計画、公募班員、班友によって均等に行い、相互の研究内容の理解を図った。2、同時期に開催した第2回総括班会議においては、(1)公募研究の選考過程、(2)夏期シンポジウム、(3)15年度研究状況報告書などを参照しながらの研究の現況の評価、などにつき討議を行った。特に特殊技術に関する協力体制、若手マンパワーの確保、リソース供給体制などにつき具体案を検討した。3、8月に発行したニューズレター第2号では、研究報告、提言、学会参加記、行事予定などを掲載した。4、平成16年1月に名古屋において第2回公開シンポジウムを行い、外国人招待講演3題の他に班員9名の発表と討論を行った。招待講演では、スタンレー博士の「ノッチシグナルのノックアウトマウスによる解析」、ナカトー博士による「Drosophila変異体によるプロテオグリカンの機能」、ブリターウェク博士による「スフィンゴ脂質のアポトーシス誘導と癌治療」に関して、エキサイティングな発表が行われ、出席者に大きな刺激を与えた。班員の発表も進捗状況著しいものが多く、参加者の得る所が大きいと思われた。5、同時期に開催した第3回総括班会議では、この間の経過報告と、平成16年度の予定について活発な討議を行った。6、ニューズレター第3号は、研究報告、海外便り、御意見番のコメント、研究室便りなど多彩な研究者に様々なジャンルで原稿を寄せてもらい、親しみのある豊かな内容が掲載された。平成16年度中に、総括班会議2回、夏期シンポジウム1回、公開シンポジウム1回を行った。ニューズレターについては、第4号、第5号を発行し、ホームページに関しては、随時のイベントの開催やその他の連絡事項を掲載する事により、班員、班友間の交流を図ると共に、領域外の研究者や一般の人々への発信を行った。9月には、中間ヒアリングを受け、この2年間の成果を発表することにより、研究を継続すべき(A)という評価を得た。1.8月に千葉のかずさアークにおいて夏期シンポジウムを行い、178名の参加と5人の外国人招待講演者を得ることにより、活発な討論を行った。公募班員については、ポスター発表によって最近の研究成果を提示してもらい、熱心な討論が展開された。2.時期を同じくして第4回総括班会議を開き、班研究の進行状況、きたる中間ヒアリングに向けての準備状況等につき討議を行った。3.1月に東京において第3回の公開シンポジウムを開催し、135名の参加と1名の外国人講演者の参加を得た。計画班員と公募班員の一部からの発表を行い、全体として班研究3年の中間しめくくり的な、まとまりのある報告が多くなされた。また、抄録集は、公募班員を含め全班員からの研究報告を掲載することにより、お互いの情報交換の促進を図った。4.同時期に開催した第5回総括班会議において、公開シンポジウムの在り方、次期公募の方針、新規計画班員の参入などにつき意見交換を行った。5.8月、1月に発行したニューズレター4、5号では、広範な班内外の研究者の声を寄せてもらい、また、内容的にも多方面からの意見や報告を掲載することにより、より豊かな研究交流の場を提供することができた。更に同内容をホームページにて閲覧可能にすることにより、班研究の現状を広く発信することができた。
聴覚障害生徒における手指メディアの使用状況に関する基礎的研究

本研究では,聾学校に在籍する中等部・高校生を対象とした手指メディアの使用状況を調査し,教育歴,生育環境等の関連を検討することとした.また,生徒のメディアの使い分けと状況とメディアに対する満足度も併せて調査し,聾学校生徒のコミュニケーション使用状況を理解するための基礎的資料を得ることを目的とした.・研究1「聾学校中学部・高等部生徒の読唇に及ぼす手がかりの効果」キュー・サインの場合において,中学部では文頭併用条件が最も得点が高く,次に文末併用条件,読唇単独条件が最も低く,高等部では文頭併用条件が他の2条件よりも得点が高かった.手話の場合においては,高等部では文頭併用条件が最も得点が高く,文末併用条件,読唇単独条件が最も低く,中学部では文頭併用条件が他の2条件よりも得点が高かった.・研究2「聾学校高等部生徒における言語媒体の使用状況-相手別の使い分けとその満足度に関する検討-」及ぴ,研究3「聾学校高等部生徒における言語媒体の使用状況-相手別の使い分けと各種要因に関する検討-」日常生活の中で相手別にコミュニケーション手段や言語を変化させながら,意思疎通を図っていることが推察された.コミュニケーション満足度の全体的な傾向については,互いのコミュニケーションにおいて,手指メディアの活用の有無が理解度に影響を与え,それが満足度と直結していることが示唆された.また,聴覚障害のある家族の有無,聴力レベル,教育歴,手話学習を開始した時期の要因が,相手別の言語使用媒体と関係していることが示された.本研究の目的は,聾学校に在籍する中学部・高等部を対象とした手指メディアの運用能力を調査し,生育環境,言語運用能力との関連を比較検討するところにある.また,生徒のメディアの使い分け状況とメディアに対する満足度も併せて調査し,聾学校生徒のコミュニケーション使用状況を理解するための基礎的資料を得ていく.平成13年度の研究実績としては,聾学校に在籍する中学部・高等部生徒を対象として,音声言語に伴う手指メディア(手話,キュー・サイン)の理解力に関する調査を実施した.結果としては,音声言語に伴う手指メディアの有効性が示唆された.しかし,本調査では,手話とキュー・サインの併用効果について,有意差がみられなかった.この研究に関しては,論文標題「聾学校中学部・高等部生徒の読唇に及ぼす手がかりの効果」(著者;岩田吉生・都築繁幸)として,学会誌『ろう教育科学』(ろう教育科学会)に投稿中である.また,同じく,聾学校の中学部,高等部生徒を対象として,メディアの使い分け状況とメディアに対する満足度に関する調査を行った.現在,データの結果をまとめた上で,生育環境,言語運用能力等との関連を比較検討しているところである.この研究内容の報告に関しては,平成14年度に行われる日本特殊教育学会で発表する他,聴覚障害研究の関連学会誌に投稿する予定である.この他,日本国内の聾学校における手指メディアの使用状況に関して,その実態を把握するために,学校の視察を行っている.平成14年度も継続して,出来るだけ多くの聾学校の視察を行い,中学部以降においてのみ音声言語の補助として手話が使用されている学校以外に,幼少期より手話が導入されている学校の現状を理解しながら,今後の聾学校における手指メディアの活用方法について検討していきたい.本研究では,聾学校に在籍する中等部・高校生を対象とした手指メディアの使用状況を調査し,教育歴,生育環境等の関連を検討することとした.また,生徒のメディアの使い分けと状況とメディアに対する満足度も併せて調査し,聾学校生徒のコミュニケーション使用状況を理解するための基礎的資料を得ることを目的とした.・研究1「聾学校中学部・高等部生徒の読唇に及ぼす手がかりの効果」キュー・サインの場合において,中学部では文頭併用条件が最も得点が高く,次に文末併用条件,読唇単独条件が最も低く,高等部では文頭併用条件が他の2条件よりも得点が高かった.手話の場合においては,高等部では文頭併用条件が最も得点が高く,文末併用条件,読唇単独条件が最も低く,中学部では文頭併用条件が他の2条件よりも得点が高かった.・研究2「聾学校高等部生徒における言語媒体の使用状況-相手別の使い分けとその満足度に関する検討-」及ぴ,研究3「聾学校高等部生徒における言語媒体の使用状況-相手別の使い分けと各種要因に関する検討-」日常生活の中で相手別にコミュニケーション手段や言語を変化させながら,意思疎通を図っていることが推察された.コミュニケーション満足度の全体的な傾向については,互いのコミュニケーションにおいて,手指メディアの活用の有無が理解度に影響を与え,それが満足度と直結していることが示唆された.また,聴覚障害のある家族の有無,聴力レベル,教育歴,手話学習を開始した時期の要因が,相手別の言語使用媒体と関係していることが示された.
多量子磁気共鳴画像法による生体組織の「結合水」画像の開発

新しい生理機能画像法として、二量子フィルターNMR法にスペクトロスコピック画像法を適用し、生体内の「構造化」された水分子(結合水)を選択的に画像化することを目的とした国際共同研究を行った。1、二量子磁気共鳴画像法の開発二量子フィルターNMR法とスペクトロスコピック画像法とを組み合わせることにより、生体内の「構造化」された水分子を選択的に画像化できる二量子磁気共鳴画像法を開発した。これは全く新しい測定方法であり、特に、スライス選択パルスの導入、化学シフト画像について、学会誌に報告を行った。2、組織の変性・修復過程による分子環境変化の画像化家兎アキレス腱断裂修復モデルを作成した。摘出下腿全体を測定できる25mm径H-1プローブと、スライス選択二量子磁気共鳴画像法を用い、断裂部の修復過程を磁場反転画像法を対照として、6カ月間経時的に測定を行った。一般臨床で用いられている磁場反転画像法に対応した二量子磁気共鳴画像データを採り、その対応関係を明らかにし、学会誌に報告した。3、関節軟骨の結合水画像によるコラーゲン線維走行の可視化角度可変型H-1/H-2プローブ、および、世界で初の角度可変型圧迫試験器を完成させた。関節軟骨を最大0.75MPaの荷重下に、任意の角度でH-1・H-2多量子磁気共鳴画像測定法が行えるようになった。角度可変型H-1/H-2プローブにより測定を行い、関節軟骨のコラーゲン繊維の複雑な三次元的構造を明らかにすべくデータの解析を進めつつある。また、角度可変型圧迫試験器により、荷重負荷時のコラーゲン繊維の三次元的構造のゆがみを定量的に明らかにする事ができた。表層部・移行部において大きな、構造変化が生じていることが明らかになった。平成11年度は、まず、ア)二量子フィルターNMR法とスペクトロスコピック画像法とを組み合わせることにより、生体内の「構造化」された水分子を選択的に画像化できる多量子磁気共鳴画像法を開発した。特に、スライス選択パルスの導入、化学シフト画像については、学会誌に報告を行った。また、イ)種々の生体組織に適用し基礎データを蓄積した。具体的には、(1)アキレス腱組織の断裂後の変性・修復過程の分子環境変化の画像化について学会誌に報告した。現在、関節軟骨組織の荷重分布と軟骨組織の結合水の分布についてT_1・T_2値の分布と対照させつつデータを収集しつつある。(2)軟骨・腱組織の応力とその大きさの画像化を行うために、荷重装置を制作し、装置が磁場内で測定に耐えうることを確認した。現在、荷重時の変形と、それに対応した二量子緩和パラメータの変化を収集しつつある。基礎データが予定よりも早く得られてきたので、ウ)二量子緩和パラメータと、結合水の配向状態、さらにはコラーゲン繊維の応力変形を解析するための理論的研究を開始しつつある。平成12年度は、複雑な構造を持つ関節軟骨についての研究を軸に大きく進展した。ア)角度可変型H-1/H-2プローブ、および、世界で初の角度可変型圧迫試験器を完成させた。

関節軟骨を最大0.75MPaの荷重下に、任意の角度でH-1・H-2多量子磁気共鳴画像測定法が行えるようになった。イ)角度可変型H-1/H-2プローブにより測定を行い、関節軟骨のコラーゲン繊維の複雑な三次元的構造を明らかにする為に、現在、データの解析を進めつつある。ウ)角度可変型圧迫試験器により、荷重負荷時のコラーゲン繊維の三次元的構造のゆがみを定量的に明らかにする測定を開始した。表層部・移行部において大きな、構造変化が生じていることが明らかになった。2001年中に最終結果が出せるものと考えている。エ)多量子磁気共鳴化学シフト画像の高速化を進め、数分間での測定を可能とした。これは、将来的な臨床医学への応用に必要な技術的要請を満足するものと考えられる。また、オ)種々の生体組織に適用し基礎データを蓄積した。以上の結果については、学術雑誌に発表し、また、国際磁気共鳴医学会やアメリカ整形外科基礎学会などに報告し、学会での評価を得た。
好中球走化能測定の新しい試み

目的:好中球走化能を評価する従来の方法はその手技が複雑であり、検者によって結果が異なるという客観性に欠けるという側面を有していた。従来から繁用されている膜に付着した細胞数を算出する方法ではなく、膜を通過した細胞をフローサイトメトリーを用いて定量的に測定した。方法:材質、厚さ、孔サイズ、単位面積当たりの孔数(孔密度)の異なる各種の膜を用いて一定時間内に走化因子側(あるいは陰性対照側)に膜を通過した好中球数をFlow-Count(Coulter社製)により測定した。結果:検討した各種の膜で、移動した好中球数を定量的に測定しえた。中でも孔サイズ2μmの膜(ヌクレオポア)はrandom migrationの影響を殆ど受けず走化能測定に最適であることが分かった。random migrationの測定には孔サイズ3μmの膜(ヌクレオポア)を使用した。浮遊細胞数及び濃度、走化因子、孵置時間等の条件は従来の方法と同様で十分なことがわかった。その結果従来法との比較検討も一部可能と考えられた。我々の方法はフローサイトメトリーで計測するために微量の細胞数でも測定可能であり、役者間で異なることはなかった。また膜を通過した細胞を採取でき、今後これらの細胞を用いて諸機能を検討することも可能である。目的:好中球走化能を評価する方法の多くは、その手技が複雑であり、検者によって結果が異なるという客観性に欠ける側面があった。膜に付着した細胞数を算出するという従来の方法ではなく、膜を通過した細胞数を定量的に算出し、客観性と簡便性とを有する方法の確立をめざした。方法:材質、厚さ、孔サイズ、単位面積当たりの孔数(孔密度)の異なる各種膜を用いて一定時間内に走化因子側(陰性対照側)に膜を通過した好中球数をFlow-Countを用いてフローサイトメトリーで測定した。結果:検討した各種膜で、移動した好中球数を定量的に測定しえた。我々の方法はフローサイトメトリーで計測するために微量の細胞数でも測定可能であり、検者間で異なることはない。また膜を通過した細胞を採取でき、今後これらの細胞を用いて諸機能を検討することも可能になると期待される。しかし、既成の膜は同一の孔サイズであっても、密度・材質・厚さ等が各メーカーにより異なるため、製品間で移動する細胞数が大きく異なる。このため、走化能を評価するだけではなく走化後の好中球機能の検討の内容により、目的に応じた至適な膜を選択する必要がある。これまでの検討では、走化能測定には孔サイズ8μmのケモタキセルが最適で、いわゆるrandom migrationを最小限にとどめるためには孔サイズ2μmのnucleopore(Boyden法)が最も適していることが分かった。
生体機能性有機資源としてのヌクレオシド類の分子設計

研究目的:1。窒素架橋ヌクレオシド類の合成と反応ープリンヌクレオシド類への拡張。2。一般有機化学に立脚する糖部変換の開発ー特に2',3'ージデヒドロヌクレオシド類の化学の開発と生理活性物質の合成。研究実績概要:1。従来,窒素架橋プリンヌクレオシドの合成においては,私が以前に報告したヒドラゾ架橋(2原子架橋)の例を除けば,8,3'ーNー架橋体の合成の前例がない。今回,私がモノアルキルアミン類と3'ーTPSー8ーブロモアデノシンの反応を精査した結果,全くユニ-クな反応経路が見つかった。即ち,2'ーヒドロキシルアニオンから出発する1,2ーヒドリドシフトを経て2'ーケト体が生じ,8ーイミノ基がケトンを攻撃して通常は不安定なヘミアセタ-ル型の8,2'ーN架橋体を生じる一般的経路であり,これは更なる化学変換の可能性を示唆する極めて新規な側面である。2。従来,ジデヒドロヌクレオシド類の有機化学的開発は極めて遅れている。近年,チミジン同族体が抗エイズあるいは抗ヴィ-ルス剤として脚光を浴びているので,それらに到る有用な合成中間体を確保するべく,2',3'ージデオキシチミジンと広範囲の求電子剤との反応を試みた結果,これまで内外で成功しなかった2,2'ーアンヒドロ化に初めて成功し,更に2',3'ーアンヒドロ化にも成功した。後者は特に重要な求電子的中間体であり,それから幾つかの生理活性が期待される物質が誘導された。2,2'ーアンヒドロ体の反応性は更に検討中(平成3年日本化学会春期年会で発表予定)。研究目的:1。2。研究実績概要:1。2。
カーボンナノチューブは骨リモデリングを制御するか？

カーボンナノチューブ(CNT)は優れた耐久性を持つため、骨の代替材料としての利用が期待される。我々は2つの新しい機能を見出した。(1)破骨細胞前駆細胞内に取り込まれたCNTは、破骨細胞分化に必須な転写因子NFATc1の核移行を選択的に抑制し、破骨細胞分化を抑制した。(2) CNTはCaの局所的蓄積を引き起こすことにより骨芽細胞分化を促進した。CNTはヒドロキシアパタイト結晶化の核として機能し、骨芽細胞による石灰化を促進した。また、CNTはin vivoにおける骨誘導因子が誘導する異所性の骨形成を促進した。本研究は「CNTは骨リモデリングの調節因子である」という新しい概念を確立した。カーボンナノチューブ(CNT)は優れた耐久性を持つため、骨と歯の代替材料としての利用が期待される。CNTの骨代謝作用を解析する過程で、我々は2つの新しい機能を見出した。(1)破骨細胞前駆細胞内に取り込まれたCNTは、破骨細胞分化に必須な転写因子NFATc1の核移行を選択的に抑制し、破骨細胞への分化を抑制した。(2)CNTはエピタキシー因子を集積することで、骨芽細胞の石灰化を促進した。本研究では「CNTは骨リモデリングの調節因子である」という新しい概念を確立することを目的に研究を行った。1.エピタキシー因子のクローニングを試みたが、エピタキシー因子のクローニングは成功しなかった。しかし、CNTに特異的にCaイオンが蓄積することを見出した。それが起点となり骨芽細胞の分化・成熟化を促進することを見出した。一方、チタンがCNTと同様な機序で骨芽細胞の分化を促進し、osseointegrationを誘導することを認めた。2.培養した歯髄細胞は基質小胞性石灰化能極めて高いことを見出した。歯髄細胞からCNTと結合する因子をクローニングすることを試みたが。成功しなかった。3.マクロファージの細胞抽出液からCNTに特異的に結合する転写因子を同定することはできなかった。しかし、破骨細胞が骨細胞のスクレロスチン発現を抑制する因子を分泌することが示された。スクレロスチンは骨形成抑制因子であるため、現在CNTがスクレロスチンを吸着するかを解析中である。4.骨誘導因子BMPとともにCNTをコラーゲンスポンジに入れてマウスの皮下に移植したところ、CNTはBMPが誘導する骨形成を著しく促進した。CNTを「骨リモデリングを制御する生理活性物質」として評価し、新価値を提唱することを目的に、破骨細胞と骨芽細胞の分化をCNTが同のように調節するかを解析した。(1)破骨細胞を用いて、CNTに結合する転写因子を解析した。CNTはNFATc1の核内移行を阻害することを明らかにし、破骨細胞形成を抑制する新しい機序を提示した。一方、転写因子NF-kBの核内移行は抑制しなかった。その機序を解析したところ、CNTは特異的にNFATc1を吸着する可能性が示された。この機序がCNTによる破骨細胞形成抑制作用の本体であることを証明した。(2)破骨細胞の核抽出駅を調製しCNTに結合する新規の転写因子を解析したが、新規の転写因子を同定するに至っていない。(3) CNTはエピタキシー因子をトラップするという仮説に基づき、骨芽細胞分化におけるCNTの作用を解析した。骨芽細胞の培養系にCNTを添加すると、骨芽細胞による石灰化結節の形成が著しく亢進した。また、CNTは骨芽細胞の分化を誘導する転写因子Runx2の発現を強く誘導することが示された。(4) CNTがエピタキシー因子を蓄積するかを解析し、CNT自体がエピタキシー作用(Caイオン沈着)を有していることを明らかにした。一方カーボンブラックにはCaイオン沈着促進作用は認められなかった。(5)骨誘導因子BMPとともにCNTをコラーゲンスポンジにいれてマウス皮下に移植した。CNTはBMPが誘導する骨形成を著しく促進した。(1)破骨細胞分化を抑制するCNTの作用機構が明らかにできた。NFATc1以外の転写因子に対して吸着効果が無いために、破骨細胞分化を特異的に抑制する機序は解明できたと考える。(2)骨芽細胞分化を促進する機序も解明できた。CNTがCaイオンを吸着し、そのCaイオンが骨芽細胞の分化を促進することを証明できた。以上の2点は、CNTを実用化する上で重要な知見を提供したと考える。80%は達成できたと自己評価する。(1)マクロファージの核抽出液を用いて、CNTに結合する新規転写因子をクローニングする。新規の転写因子は破骨細胞分化を制御すると想定される。(2)CNTがCaイオンの吸着以外に、エピタキシー因子を吸着する可能性も否定できない。

そこで、さらに骨芽細胞の培養系より、CNT結合性のエピタキシー因子を解析する。また、CNTをプローブとして、骨芽細胞のcDNA発現ライブラリーからエピタキシー因子をクローニングする。(3)破骨細胞は極性化指標としてTRAP-Marksを骨表面に残すことを明らかにした。TRAP-Marksに対するCNTの作用をin vivoで解析する。TRAP-Marksを誘導するためには、NFATc1の活性化が必須と考えられる。このTRAP-Markを解析することで、NFATc1による破骨細胞機能を調節する作用をCNTがどのように制御するか明らかにする。CNTに結合する新規転写因子をクローニングするためマウス、細胞培養試薬、遺伝子工学試薬を購入する。骨芽細胞と破骨細胞の培養那ために、培養器具、培養試薬を購入する。NFATc1とTRAP-markの関連をさらに解析するために、マウス、細胞培養試薬、遺伝子工学試薬を購入する(消耗品70万円)。国内学会で成果を発表するため、旅費として30万円を計上する。成果論文の投稿と別刷り代に30万円使用する。
天然物由来小分子化合物を用いた多剤耐性がん選択性のケミカルバイオロジー

本研究は、多剤耐性(MDR)がんの克服を目指して独自に開発した天然物誘導体を用いた新たな創薬化学的アプローチである。バンレイシ科植物から単離された非定型フラボノイド誘導体であるTEDBは、MDRがん選択的に作用する非常に興味深い生理活性を示す。創薬化学的に合成したTEDB誘導体を用いた生理活性解析を通して、MDRがんにも有効なこれまでになかったがん細胞分裂特異的阻害化合物を見出した。得られた知見を元に、新規抗腫瘍活性フラボンをデザイン・合成し、有望な抗がん創薬シードの開発に成功した。TEDBの作用機序解析により、MDRがん細胞内に特徴的な標的タンパク質候補とその作用機序の一端を見出した。本研究の目的は、多剤耐性化(MDR)がん細胞選択的に細胞毒性を示すユニークな天然物フラボノイド誘導体TEDBを基盤とした、ケミカルバイオロジー研究を発展させることである。昨年度には、以下の2項目について研究を遂行した。(1)TEDB誘導体の更なる構造的最適化:TEDBのMDRがん細胞選択的毒性が細胞毎の不均一な多剤耐性度に影響を受けることから、更なる最適化を目指している。フラボノイド骨格3位の置換基効果が未だ不明でもあるため、3位置換誘導体の合成による最適化を期待した。3位置換基については、水酸基がP-糖タンパクの核酸結合部位との親和性を高める可能性が報告されていることから、Algar-Flynn-Oyamada反応を用いた水酸基導入を試みた。しかしながら、TEDBの多置換非芳香族性のA環が反応の進行を妨げ、目的の誘導体が得られなかったことから別法による合成を検討している。一方で、3位ハロゲン化誘導体は得ることができたため、それを足がかりに、活性上昇に関与する可能性の有る様々な置換基の導入を行っている。(2)TEDB標識体を用いた作用機序仮説の立証:これまでの研究からTEDBの標的は異所性P-糖タンパクであると仮定している。4'-アジド体を用いてMDRがん細胞内での標識体の局在を調べたところ、核を取り巻く細胞質への局在が示唆された。また、B環水酸基上への標識置換基導入に向け種々のリンカーを検討した。結果、その結合様式は、エーテルタイプよりもエステルタイプの方が本来の生理活性維持に最適だという知見を得ることができた。いずれの場合においてもMDRがん細胞に対する選択性の低下が観察され、仮説の立証に向けては今後さらなる誘導体合成の検討が必要である。(1)TEDB誘導体の構造的最適化:初年度に引き続き、3位置換誘導体の合成を継続している。同時に、創薬化学的に汎用されているリングシステムによるB環の置換基効果も検討している。ベンゾチオフェンB環による生理活性の劇的変化は既に発表しているが、さらに今回ベンゾチオフェン6位に水酸基を導入することにより、これまでにない新しい有糸分裂特異的阻害効果を示すことを見出し、成果を論文にした(J Med Chem, 2015, 58, 2378)。(2)TEDB標識体を用いた作用機序仮説の立証: MDRがん細胞に選択的に細胞死を誘導するTEDB-MDRを用いて、その作用機序解析を継続中である。当該年度には、TEDB-MDR感受性多剤耐性ヒトがん細胞株(KB-VIN)を用いて、TEDB-MDR耐性株を樹立した。KB-VIN細胞を用いた蛍光免疫染色による解析から、P-糖タンパク質(P-gp)は細胞膜及びミトコンドリア等の膜性細胞内小器官に局在していた。一方で、新たに樹立した耐性株ではP-gpの細胞膜での発現に変化は見られなかったが、細胞質内の2 μm程の凝集塊が観察されミトコンドリアへの局在は消失していた。このことは、ミトコンドリアに局在するP-gpがTEDB-MDRの主な標的である可能性を示唆しており、更に詳細に検討している。4'-アジド体を用いて耐性株での標識体の局在を調べたところ、KB-VINで観察された核を取り巻く細胞質への局在は消失していた。研究期間内に、以下の研究成果を得た。(1)TEDB誘導体の構造的最適化では、3位置換誘導体の合成を継続している。ベンゾチオフェンなど10π電子系B環による生理活性の劇的変化は既に発表しているが、さらにそのB環上に様々な置換基を導入することにより、これまでにない新しい有糸分裂特異的阻害効果を示すことを見出し、その成果を国際学会(246th ACS National Meeting、2013年)で発表するとともに、論文にまとめた(J Med Chem, 2015, 58, 2378)。さらに2報を投稿済みである。

(2)上記で得られた知見を元に新たなベンゾチオフェンフラボンをデザイン・合成し、MDRがん細胞に対してもその作用を損なわずに有糸分裂特異的阻害効果を示す新規抗腫瘍活性フラボンを開発した。この成果は、特許として申請するとともに、国内外での学会(250th ACS National Meeting、2015年;日本薬学会135年会、2014年;ならびに136年会、2015年)で発表した。(2)TEDB標識体を用いた作用機序仮説の立証では、MDRがん細胞に選択的に細胞死を誘導するTEDB-MDRおよび新規に合成した自家蛍光性誘導体を用いて、その作用機序解析を進めた。多剤耐性ヒトがん細胞株(KB-VIN)および新たに樹立したTEDB-MDR耐性KB-VIN株(多剤耐性でありTEDB-MDRにも耐性)を用いた種々の解析から、ミトコンドリアに局在するP-糖タンパク質(P-gp)がTEDB-MDRの主な標的である可能性を示唆する細胞生物学的結果を得ており、分子レベルでの詳細な解析を継続している。本研究は、多剤耐性(MDR)がんの克服を目指して独自に開発した天然物誘導体を用いた新たな創薬化学的アプローチである。バンレイシ科植物から単離された非定型フラボノイド誘導体であるTEDBは、MDRがん選択的に作用する非常に興味深い生理活性を示す。創薬化学的に合成したTEDB誘導体を用いた生理活性解析を通して、MDRがんにも有効なこれまでになかったがん細胞分裂特異的阻害化合物を見出した。得られた知見を元に、新規抗腫瘍活性フラボンをデザイン・合成し、有望な抗がん創薬シードの開発に成功した。TEDBの作用機序解析により、MDRがん細胞内に特徴的な標的タンパク質候補とその作用機序の一端を見出した。3位置換誘導体の合成は難航しているが、ベンゾチオフェンB環6位への水酸基導入により、これまでにない新しい有糸分裂特異的阻害効果を見出し、成果を論文にすることができた。また、TEDB-MDR感受性多剤耐性ヒトがん細胞株(KB-VIN)を用いてTEDB-MDR耐性株を樹立することに成功し、蛍光免疫染色による解析などから、ミトコンドリアに局在するP-gpがTEDB-MDRの主な標的であるという仮説を指示する知見が得られている。従って、概ね順調であると判断した。創薬化学3位置換基誘導体合成による構造的最適化を、新規反応の開拓を視野にいれながら引き続き行う。また、標的タンパク確定のために、引き続き標識誘導体の合成をリンカーの種類、長さ等を検討しながら行う。昨年度に得られた新たな知見を元に誘導体合成を検討し、新しい有糸分裂特異的阻害効果についての構造活性相関研究を行う。研究実績の概要で示したように、通常のフラボノイドにおいては進行するAlgar-Flynn-Oyamada反応は、本化合物に特徴的なA環の存在によって妨げられる結果となり、3位水酸基の導入は成功していない。しかしながら、ハロゲン化には成功しているため、様々な置換基の導入の足がかりを得ている。また、標識誘導体の合成においては、予想通り選択性の低下が認められたがMDR選択的細胞毒性活性は維持されていることが確認できた。したがって、種々の標識化誘導体合成を計画通りに行っている。これらの結果は、今後の進行において重要な知見となるもでのである。したがって、3年計画の初年度として概ね順調であると判断した。H26年度では、前年度同様合成部分に力が注がれたため、経費のかかる生物学的検証の半分が次年度に持ち越された。
通常赤外分光法を用いた人体中脂質変動の非侵襲的測定法の臨床応用

これまでの研究で、通常赤外分光法による口腔粘膜の測定が可能になり、測定感度や安全性についても問題無く出来ること、そして血液中のトリグリセリドなどの脂質の変動を予想することが出来るだけでなく、口腔粘膜系の疾患の解析にも今回のシステムが非侵襲的に利用できる可能性を示した。初年度において、口腔粘膜の赤外スペクトルの解析を半自動的におこなうプログラムを開発して、今後の臨床応用への可能性を強固なものにした。今年度は、口腔粘膜の中の測定する場所を容易に変えられるように、これまでの横に渡した丸型ZnSeの結晶の棒ではなく、縦に渡してスポット状に粘膜に当てて位置を変えられるようにしたプローブ(角型ZnSe結晶)とそれを支える付属装置(ATR装置)を試作した。ここでは、このプローブは当初長さが6cm(空気中につきでている長さ)以上あるものにした。これは、口腔内の舌下や、奥の方の粘膜組織の測定をしたいという歯科口腔外科の医師からの要望に応じるために作ったものである。この新しいプローブは上下左右に自由に動かす事ができて、被験者の頭を固定した上で、測定位置を医師自ら変えることのできるシステムとなった。このプローブを使って実際に口腔粘膜を測定したところ、プローブの先端の1cm四方の面積の接触部位での測定でもスペクトルが採れることが解ったが、以前使っていたものよりかなり光の量が少ないことが判明した。また、プローブが長いために先端を口腔粘膜におしつけて測定している間に、鼻から出る呼気に含まれる水蒸気がプローブにかかって大きさの変動するノイズとなって、スペクトル解析を妨害することになることに気がついた。プローブをもっと短くし感度を上げ、水蒸気のノイズをとる工夫をすることによって、臨床応用に供するためのシステムが完成することになる。また、現在も舌癌などの赤外分析データを医師との共同で蓄積している。これまでの研究で、通常赤外分光法による口腔粘膜の測定が可能になり、測定感度や安全性についても問題なく、血液中のトリグリセリドなどの脂質の変動を予想する事が出来るだけでなく、口腔粘膜系の疾患の解析にも今回のシステムが非侵襲的に利用できる可能性を示した。まず最初に、小型のFTIRの装置を購入し汎用の高速なコンピューター(486 50MHz MS-Windows 3.1)で測定と解析が行えるようにした。この装置は事務机の半分程を占有だけの小型の機械で狭い外来でも十分に使用できるものである。この機械にこれまで大型のFTIRに装着していた新開発のATR付属装置を取り付ける必要があるため、新しく検出装置の回路や台座をその小型機用に設計し製作した。その間これまでの装置で口腔粘膜を多く測定しデータを蓄積し解析した。この結果を「医学のあゆみ」に発表した。また、歯科口腔外科の医師とも共同しておもに老人で口腔粘膜に疾患を持つ患者を10名程度測定した。まだ十分な数の症例を集めていないが赤外スペクトルに興味ある変化を認める症例もあった。このことから血液中の脂質の変動を間接的に評価するのみでなく、口腔内の癌などの疾患の早期診断(これまで口腔外科領域では組織を切りとるなど患者に負担のかかる事でしか評価の方法がなかった)にも使える可能性が示唆された。データの解析では、効率よくスペクトルの強度のデータベースを構築するためのプログラムを開発した。このプログラムは、Win3.1の中で動きFTIRのプログラムの中から一発で立ちあげ、2次微分のスペクトル強度のほとんど全てのデータとスベクトルの図を印刷し半自動でディスクに保存する事が短時間に出来るようにした。

このことにより外来でも測定後容易にデータを得る事が出来るようになるものと思われる。また来年度この小型のシステムに新しい回転式プローブを装着できるように開発中である。これまでの研究で、通常赤外分光法による口腔粘膜の測定が可能になり、測定感度や安全性についても問題無く出来ること、そして血液中のトリグリセリドなどの脂質の変動を予想することが出来るだけでなく、口腔粘膜系の疾患の解析にも今回のシステムが非侵襲的に利用できる可能性を示した。昨年度(初年度)において、口腔粘膜の赤外スペクトルの解析の半自動的におこなうプログラムを開発して、今後の臨床応用への可能性を強固なものにした。これは昨年度の日本生化学会において、発表した。今年度は、口腔粘膜の中の測定する場所を容易に変えられるように、これまでの横に渡した丸型ZnSeの結晶の棒ではなく、縦に渡してスポツト上に粘膜に当てて位置を変えられるようにしたプローブ(角形ZeSe結晶)とそれを支える付属装置(ATR測定)を試作した。ここでは、このプローブは当初長さが6cm以上あるものにしたが、これは、口腔内の舌下や、奥の方の粘膜組織の測定をしたいという歯科口腔外科の医師からの要望に応じるために作ったものである。この新しいプローブは上下左右に自由に動かす事が出来て、患者の頭を固定した上で、測定位置を医師自ら変えることの出来るシステムとなった。このプローブを使って実際に口腔粘膜を測定したところ、プローブの先端の1cm四方の面積の接触部位での測定でもスペクトルが採れることが解ったが、以前使っていたものよりかなり光の量が少ないことが判明した。従って、スペクトルの微細な変化を判読するにはもっと感度を上げるように工夫しなければならなかった。また他の問題としては、プローブが長いために先端を口腔粘膜におしつけて測定している間に、鼻から出る呼気に含まれる水蒸気が、プローブの表面にかかって大きさが変動するノイズとなって、スペクトル解析を妨害することになることに気がついた。これらのことも含め、プローブの長さを3cmぐらいにして光の量を増やして感度を高め、かつ鼻からの呼気が当たらないように工夫することにした。このことによって、微細なスペクトルの構造変化も捉えることが出来るようになる。臨床への応用としては、歯科口腔外科の医師と共同して、口腔に出来る病変組織(舌癌など)の赤外分析データーを蓄積しており、内科的な診断だけでなく外科的な診断にも利用できる可能性が出てきている。
雲仙・島原における地熱エネルギーを用いた地域力再生プログラムの開発

長崎県雲仙市小浜温泉は日本有数の地熱資源に恵まれた地域である。本研究では、地球科学と社会・政策科学の研究者が協働し、同温泉における未利用温泉水利用と地域力再生の方策について調査研究を行った。その結果、熱水系の数値シミュレーションにより小浜温泉の下方には熱を供給する構造が発達している可能性が示された。小浜温泉での温泉発電実証実験事業の開始を受け、その成立過程の特徴を明らかにした.またジオパークにおけるスマートコミュニティ構築に関する比較研究をとおして、地域力再生における人的資源の活用メカニズムを解明した。本年度は研究全体の基盤づくりのため、定期的な研究会の開催により研究課題に関わる最先端の知見を共有するとともに、外部の研究者を招いての協議も行った。本研究においては対象地域の協力が不可欠であるため、地元関係者との意見交換会を重ね、その成果として「小浜温泉エネルギー活用推進協議会」を設立し、地元関係者、行政等との協働により研究プロジェクトを推進する場を創出した。また協議会設立を記念して、シンポジウム「ジオパークにおける低炭素まちづくりと地域再生」を開催し、研究成果を公開し、広く本研究の周知を行った。具体的な研究成果としては[地球科学グループ]1.小浜温泉下にマグマ性熱源を導入した新たな雲仙・島原地域の地熱系概念モデルを提案し、数値モデルを作成した。2.小浜温泉の温泉熱エネルギーを評価し、温泉バイナリー発電可能性について検討した。3.小浜温泉の過去の熱エネルギー利用について検討し、戦後の製塩業による過剰な熱水利用が温泉帯水層に大きな影響を与えたことを示すとともに、持続可能な地熱利用の重要性を明らかにした。[政策科学グループ]1.九州各地のジオパークで実施したアンケート等をもとに、ジオパークの認知度や地域のニーズを把握し、ジオ・ツーリズムモデルの検討を行った。2.観光と環境教育の連結を介してのジオ・ツーリズムの具体像を構築するために、島原半島においてグリーンツーリズムを運営する「がまだすネット」の特徴を把握した。その結果、当該組織には、ある特定の主体に過度な負担が発生しないために多くの主体が関わり、それらが主体の特性に応じた業務を分担していることを明らかにした。本年度、雲仙・島原地域の地熱エネルギーを評価し、適用可能な技術の導出と事業化へのプロセスを明確化したことにより、次年度以降の研究基盤を構築できたものと評価できる。雲仙市小浜温泉における未利用温泉熱を利用したバイナリー発電の実現と、それを核にした地域力再生プログラムの開発に向け、地元温泉関係者と定期的に協議を行うとともに、長崎大学に電力事業者を招き島原半島のスマートコミュニティについての研究会を実施した。また2012年3月14日には、「ジオパークにおける低炭素まちづくりと地域再生」の第2回シンポジウムを小浜温泉で開催し、本研究成果の報告とともに、外部の事業者を招き全国の温泉発電の現状等について市民に紹介し、地元の意見を聴取した。本研究は地球科学と政策科学の2グループからなっており、各グループにより行われた研究の成果は以下のとおりである。[地球科学グループ]1.島原半島の地熱源である雲仙火山のマグマに関して、1991年の溶岩ドーム出現前後に発生した地震のデータをもとに、火口直下のマグマシステムのモデルを構築した。2.雲仙火山の地熱系について、観測結果をより正確に表現できるモデルを熱水系の数値シミュレーションにより求めた。その結果、小浜温泉の下方に熱を供給する構造が発達している可能性が示唆された。[社会・政策科学グループ]1.島原半島ジオパークの持つ認識度の特性を、九州内のジオパークでの観光客へのアンケート調査と島原半島ジオパーク事務局への聞き取り調査から把握し、ジオツーリズムモデルの検討を地域多様性の視点から深めた。2.地熱エネルギーを活かした観光温泉地の景観像を検討するために、長崎県小浜温泉を対象に湯煙景観(地中から湧出する水蒸気及びその他のガスから形成された眺め)の特性を明らかにした。その結果、湯煙景観には、発生地点数、発生形態、そして空間布置から、いくつかのパターンがあることが明らかになった。湯煙を活かした景観像の構築にあたっては、こうしたパターンを踏まえたものにすることが望ましいことを提言した。本研究は、国内屈指の地熱資源を有する長崎県島原半島地域において、温泉発電など地熱エネルギーの活用を主とした地域の経済・生活の総合的な活性化策への道筋を明らかにすることを目的とする。平成25年度は、長崎県雲仙市小浜温泉における環境省補助事業による温泉バイナリー発電の実証実験事業の実施を受け、温泉発電の事業化手法の検討、温泉発電を活かした地域活性化の手法、持続可能な観光の在り方、環境教育への活用などについて調査研究を行った。主な結果は以下の通りである。(1)地元温泉関係者、実証実験事業者等との協議を定期的に行い、実証実験の稼働状況をもとに温泉発電事業化に向けた課題の抽出を行った。