hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
雪氷表面から放出される気体・粒子の測定と放出メカニズムの解明

硝酸を含む雪に光を当てると、NOxが生成されるのを観測した。また、長期間では硝酸の揮散も起こりうることを見出した。これは、雪の中の温度勾配により、高温側から低温側に水蒸気が移動することに伴い硝酸が高濃度となるためであると考えられた。NOxの放出は南極大気の光化学への影響が考えられ、硝酸ガスの放出はエアロゾル組成に影響を与えると考えられる。また、塩化物イオンについては光反応は起こらず、揮散だけが起こることがわかった。さらに硝酸とヨウ化物イオンの化学反応の可能性を見出したが、再現性が十分でなく、今後も続けて研究を続けることが必要である。また、積雪試料の均一化方法を本研究により確立した。南極雪氷中から発生すると予想される亜硝酸測定装置の低温動作確認を、日本最寒の町と言われる陸別で2月に行った。氷点下15°C以下の環境であったが、正常に作動することを確認することができ、本装置が南極でも使用可能であることを確信した。アルコール濃度も、24年度の10%から20%にあげてHONO測定を行ったが、問題なく測定できることが分かった。また、陸別の調査中に、太陽光の影響による硝酸の分解の可能性を調べたが、簡単な実験であったが、光により硝酸が減少することがわかった。さらに、大阪府立大学内で平成25年度には大量の雪を採取することができたので、光の影響を調べたところ、同様に硝酸イオンの減少が見られた。しかし、これが直接光分解であるのか、有機物などの他の物質の存在によるものかは、不明であり、今後調査する必要がある。一方、雪中から硝酸の揮散の実験も行った。その結果、-20°C、3日程度では揮散は起こらなかったが、-30°C、4週間では10%程度の硝酸が減少することがわかった。また、-60°Cでも調べたところ、4週間で10%程度揮散することが分かった。温度の効果、時間変化、pHの効果など、さらに詳細に検討する必要がある。また、あたり実験的に、ヨウ化物イオンと硝酸の凍結による反応を調べたところ、硝酸イオンがヨウ化物イオンを酸化し、亜硝酸となることがわかった。しかし、不明な点が多くあり、今後詳細に調べる必要がある。以上より、南極の雪氷中からの硝酸の減少の可能性は、1直接光分解、2間接的な光分解、3揮散、4化学反応の4つ可能性があると結論づけ、今後南極に行くまでの間に、さらに詳細に調べる予定である。24年度は0°C以下の低温で測定できる亜硝酸ガス測定器の開発を目指した。従来の亜硝酸測定器は、亜硝酸ガスの吸収液に超純水を用いているため、0°C以下の寒冷地では凍結する可能性がある。また、気液分離部分の調整が非常に煩雑で熟練を要するため、南極のような寒冷地で装置を正常に動作させるには非常に困難が予想される。そこで、亜硝酸ガスを吸収液に吸収させる部分を、湿式オゾン計に用いられていた向流管と呼ばれるものを改良した。さらに吸収液をエタノール20%の水溶液とした。これは南極昭和基地の夏季の平均気温の氷点下で凍結しない組成である。しかし、向流管では二酸化窒素の影響を無視することができないため、この向流管を2本接続することで二酸化窒素の妨害を差し引く方法に改良した。さらに、本装置の動作確認を大学で行った後、雪の積もる山岳地帯に持ち込み、南極昭和基地の夏季と同程度の気温の中、正常に作動することを確認した。海氷の生成融解に伴う塩の挙動解析については、低温恒温槽を購入し、実験を行ったが、安定した氷を作製することができず、現在、凍結装置の改良に取り組んでいる。二酸化窒素および一酸化窒素の吸収法については、トリエタノールアミンおよびPTIOと呼ばれる酸化剤+トリエタノールアミンを塗布したデニューダーにより、それぞれ二酸化窒素が90%、一酸化窒素が50%吸収できることがわかった。しかし、ばらつきが大きく、信頼できる測定法には至っていない。硝酸ガスや塩化水素ガスは、亜硝酸計でこれらの気体は100%吸収されているのでイオンクロマトグラフィーでは、測定できているが、この方法では連続観測ができないため、その検出法を現在検討中である。南極では、氷中から硝酸イオンが消失しているという報告があり、その可能性として、揮散と光分解、化学反応が考えられる。本研究では、雪氷表面から放出される気体の測定と放出メカニズムの解明を行った。まず、硝酸を含む雪に光を当てると、NOxが生成されるのを観測した。これはすでに報告にあるとおりであるが、それ以外にも、長期間では硝酸の揮散も起こりうることを見出した。

これは、雪の中の温度勾配により、高温側から低温側に水蒸気が移動することに伴い、高濃度となり、揮散が起こることがわかった。この結果は、南極の夏期だけではなく、冬期にも硝酸が消失している可能性が示唆された。NOxの放出は南極大気の光化学への影響が考えられ、硝酸ガスの放出はエアロゾル組成に影響を与えることが考えられる。一方塩化物イオンは光反応は起こらず、揮散だけが起こることがわかった。塩化物イオンは何らかの反応が起こるような強い紫外線はないためである。また、アンモニアも同様に揮散する現象が見られたが、これはまだ十分検証できておらず、今後更なる実験が必要である。アンモニアガスの放出はエアロゾル生成に大きな影響を与えるため、重要な課題となる。一方、偶然、硝酸とヨウ化物イオンの化学反応の可能性を見出したが、再現性が十分おりいる可能性があり、今後も続けて研究を続けることが必要である。上記の研究を実試料を用いて行う過程で、雪試料の不均一性が問題となった。本研究で、土壌の均一化法に似た方法により、ある面内の雪試料を均一化することに成功した。この方法を用い、本年南極でこの研究成果を確かめる実験を行う予定である。環境化学0°C以下の低温で作動する亜硝酸計の開発は順調に進んでおり、温度に関してはクリアーできたと考えている。揮散の実験では実際に起こることを観察し、より詳細に研究することができるようになった。光による反応についても、減少する結果が得られた。ただ、実験室試料ではこのような変化は考えられず、共存物質の影響があるのではないかとの推察ができ、研究の方向性を決めることができた。また、凍結による化学反応でも、可能性があることを偶然であるが発見することができ、今後実環境での硝酸イオンの動態にどのように関与しているかを調べるきっかけをつかむことができた。これは当初予想していなかった結果であり、当初の予定以上に進んでいると考えている。0°C以下の低温で測定できる亜硝酸計の開発については、測定できる装置は完成した。しかし、感度が現在数十pptvであり、南極での調査には、さらにもう一ケタの感度が必要である。一酸化窒素や二酸化窒素のデニューダーによる測定は、一酸化窒素の酸化効率を上げる必要がある。硝酸ガス、塩化水素ガスについては、バッチ式では測定できているが、連続測定はできていない。海氷の生成・融解に伴う塩の挙動解析については、全くできていない。反応装置の開発から考え直す必要がある。亜硝酸計については、今年度も陸別での測定を予定している。今年度は、より過酷な条件を予定している。光分解については、実験室試料での調査と実試料の調査を並行して行う予定で、どのような共存物質が、硝酸イオンの減少に効果があるかを明らかにする。揮散実験は温度影響をまず調べ、その後温度を変化させることの効果を調べる。ヨウ素との反応実験は、詳細を検討し、どのような反応が起こっているのか、他に可能性はないのかという幅を広げていく研究を予定している。南極夏隊参加まで2年を切ったので、今年度、現地で実際に実施できる内容に絞った研究にシフトしていくことを考えている。平成25年度は、雪氷内の硝酸イオンの動態研究を中心に行う。これは、雪氷中の硝酸イオンが、雪氷中から消失しているという観測事実を科学的に説明するための研究で、大気雪氷間の物質動態の非常に重要なテーマである。可能性は2つある。
近縁種の多様性の保全に関する研究

近縁種の共存のメカニズムを明らかにすることは,種多様性の保全に有効である.行動の多様性,特に配偶行動の多様性は近縁種間に生殖的隔離を生じさせ,近縁種の共在を助長すると考えられる.干潟に棲息するスナガニ類(スナガニ科とミナミコメッキガニ科)をモデル生物として,配偶パターンの多様性を研究した.スナガニ科シオマネキ属(Ocypodidae ; Uca)のカニは汎世界の熱帯・亜熱帯の海岸に80種以上が分布し,通常1つの海岸に複数種が棲息している.♂は巨大化した片方の鋏脚を振って♀に求愛する.この習性を利用して,♀の体色に対する♂の選好性を評価した.オキナワハクセンシオマネキUca perplexaでは体色が性選択されることが判明した.このことは,体色の変異が近縁種間に生殖的隔離を生じさせうる要素の1つであり,集団の分離を助長し,近縁種の共存に関与していることを示唆している.また,ミナミコメツキガニ科(Mictyridae)のミナミコメツキガニMictyrisbrevidactylusの配偶システムはシオマネキに代表されるスナガニ科カニ類とは全く異なっていた.本種では♂♀の活動様式が繁殖期には異なっていた.♀は自身の体を覆い隠す砂の屋根を作りながら,その下で摂餌をした.一方,♂は地表に現れ,活動を終えると♀が作ったトンネルに潜り込んで,地下で交尾をした.すなわち,♀が作った地表構築物をガイドポストにして配偶者選択が行われていた.今回の研究で干潟のカニ類の共存に多様な配偶システムが関与していることを示すことができた.近縁種の共存のメカニズムを明らかにすることは,種多様性の保全に有効である.行動の多様性,特に配偶行動の多様性は近縁種間に生殖的隔離を生じさせ,近縁種の共在を助長すると考えられる.干潟に棲息するスナガニ類(スナガニ科とミナミコメッキガニ科)をモデル生物として,配偶パターンの多様性を研究した.スナガニ科シオマネキ属(Ocypodidae ; Uca)のカニは汎世界の熱帯・亜熱帯の海岸に80種以上が分布し,通常1つの海岸に複数種が棲息している.♂は巨大化した片方の鋏脚を振って♀に求愛する.この習性を利用して,♀の体色に対する♂の選好性を評価した.オキナワハクセンシオマネキUca perplexaでは体色が性選択されることが判明した.このことは,体色の変異が近縁種間に生殖的隔離を生じさせうる要素の1つであり,集団の分離を助長し,近縁種の共存に関与していることを示唆している.また,ミナミコメツキガニ科(Mictyridae)のミナミコメツキガニMictyrisbrevidactylusの配偶システムはシオマネキに代表されるスナガニ科カニ類とは全く異なっていた.本種では♂♀の活動様式が繁殖期には異なっていた.♀は自身の体を覆い隠す砂の屋根を作りながら,その下で摂餌をした.一方,♂は地表に現れ,活動を終えると♀が作ったトンネルに潜り込んで,地下で交尾をした.すなわち,♀が作った地表構築物をガイドポストにして配偶者選択が行われていた.今回の研究で干潟のカニ類の共存に多様な配偶システムが関与していることを示すことができた.繁殖期に体色が白化するオキナワハクセンシオマネキ(Uca lactea perplexa)の体色変化と雄の求愛行動との関係を野外で解析した.146個体の雌の体色を,白(37個体),赤(34個体),青(33個体),黒(39個体)に変え,変える前の雌に対する雄の行動と比較した.無操作の雌では1個体(0.7%)が威嚇され,3個体(2.1%)が雄に追い払われた.体色を変えた後,威嚇あるいは追い払われた個体は,白色で1個体(2.7%)と4個体(10.8%),赤色で7個体(20.6%)と10個体(29.4%),青色で9個体(27.3%)と8個体(24.2%),黒色で15個体(38.5%)と9個体(23.1%)となった.これらの結果から,本種では雌の体色が雄の求愛行動に直接影響すること,換言すれば体色がシグナルとして機能していることが強く示唆された.ミナミコメツキガニ(Mictyrisbrevidactylus)の配偶行動を観察するための基礎的なデータを2001年11月16日から12月16日まで収集した.この期間,抱卵雌の比率は徐々に増加し,およそ60%に達したので,繁殖期と思われた.この時,地表に出て活動するのは主に大きな雄であった.雌は地表にトンネルを作りながら,摂餌をしているものと考えられた.また,地表に現れた個体は,非繁殖期には水際に移動して集団で摂餌をするのに対して,繁殖期にはトンネル摂餌が行われている場所で個々に摂餌をしていた.さらに,非繁殖期には摂餌後水際の少し上に小さな空気室を作って潜り込むのに対して,繁殖期にはトンネル摂餌の巣穴などに潜り込み,社会行動も見せた.このような非繁殖期とは異なる行動が彼らの配偶システムと密接に関わっており,配偶行動は地下で行われると推定された.

近縁種の共存のメカニズムをを明らかにすることは,種多様性の保全に有効である.行動の多様性,特に配偶行動の多様性は近縁種間に生殖的隔離を生じさせ,近縁種の共在を助長すると考えられる.干潟に棲息するスナガニ類(スナガニ科とミナミコメツキガニ科)をモデル生物として,配偶パターンの多様性を研究した.'スナガニ科シオマネキ属(Ocypodidac ; Uca)のカニは汎世界の熱帯・亜熱帯の海岸に80種以上が分布し,通常1つの海岸に複数種が棲息している.♂は巨大化した片方の鋏脚を振って♀に求愛する.この習性を利用して,♀の体色に対する♂の選好性を評価した.オキナワハクセンシオマネキUca perplexaでは体色が性選択されることが判明した.このことは,体色の変異が近縁種間に生殖的隔離を生じさせうる要素の1つであり,集団の分離を助長し,近縁種の共存に関与していることを示唆している.また,ミナミコメツキガニ科(Mictyridae)のミナミコメツキガニMictyrisbrevidactylusの配偶システムはシオマネキに代表されるスナガニ科カニ類とは全く異なっていた.本種では♂♀の活動様式が繁殖期には異なっていた.♀は自身の体を覆い隠す砂の屋根を作りながら,その下で摂餌をした.一方,♂は地表に現れ,活動を終えると♀が作ったトンネルに潜り込んで,地下で交尾をした.すなわち,♀が作った地表構築物をガイドポストにして配偶者選択が行われていた.今回の研究で干潟のカニ類の共存に多様な配偶システムが関与していることを示すことができた.
中枢神経に発現するイオンチャネルのポアを標的とした小児てんかんの責任遺伝子の同定

中枢神経発現イオンチャネルを対象とする研究法により、我々が設立したてんかん患者遺伝子バンクより以下の発見を行った。広汎性てんかん熱性けいれんプラスII型で脳内Na^+チャネルSCN1Aの新規遺伝子異常2つを発見した日本人の優性遺伝てんかん熱性けいれんプラスの発症に、世界に先駆け、Na^+チャネルSCN2A遺伝子が関与していることを発見した。この変異はNa^+チャネルのinactivationを遅延させ、Na^+イオンの流入が増すことを示した。これは、変異により、Na^+チャネルがより電気的により興奮しやすくなることを意味し、てんかんの興奮性の昴進と良く一致した。乳児重症ミオクロニーてんかんで脳内Na^+チャネルSCN1Aの遺伝子異常を計34ヶを44人の患者で発見した。その内容は以前報告されたものとは異なり、多くのミスセンス変異が存在することが分かった。これらとは並行して、ラット胎仔脳cDNAライブラリーから、上記ヒト遺伝子に相当するラットKcnq2,Kcnq3,Chrna4,Chrnb2,Scn2a cDNAのクローン化を完了した。これを利用し、CHRNA4の遺伝子異常(変異により、アセチルコリンの感受性は変わらないものの、deactivationが早期におこり、電気的興奮がよわまる)によるチャネル異常を細胞レベルで明らかにした。全国レベルで申請者ら設立したてんかん遺伝子バンクをさらに充実させ、約250家系600余名の遺伝子を有する世界的に有数のものとした。中枢神経発現イオンチャネルに焦点を当てる研究法により、遺伝子バンクより以下の発見を行った。(1)新生児・乳児の家族性けいれんの家系の中から、脳内K+チャネルKCNQ-3遺伝子に全く新しい異常を有する日本人良性家族性新生児てんかん家系を見いだした。(2)広汎性てんかん熱性けいれんプラスII型で脳内Na+チャネルSCN1Aの新規遺伝子異常2つを発見した。(3)日本人の優性遺伝てんかん熱性けいれんプラスの発症に、世界に先駆け、Na+チャネルSCN2A遺伝子異常が関与していることを発見した。これらとは並行して、本ラット胎仔脳cDNAライブラリーから、上記ヒト遺伝子に相当するラットKcnq2,Kcnq3,Chrna4,Chrnb2,Scn2a cDNAのクローン化を完了した。これを利用し、細胞レベルでのチャネル異常を明らかにしている。一方、、弘前大学兼子、岡田は動物脳でのチャネルの電気的、神経薬理学的基礎研究を進めて多くの新知見を得ている。現在CHRNA4に異常を持つ遺伝子組換えラットをすでに作成中である。中枢神経発現イオンチャネルに焦点を当てる研究法により、遺伝子バンクより前年度に引き続き以下の発見を行った。(1)広汎性てんかん熱性けいれんプラスII型で脳内Na^+チャネルSCN1Aの新規遺伝子異常2つを発見した。(2)日本人の優性遺伝てんかん熱性けいれんプラスの発症に、世界に先駆けNa^+チャネルSCN2A遺伝子異常が関与していることを発見した。この変異はNa^+チャネルのinactivationを遅延させ、Na^+イオンの流入が増す事を示した。これは、変異によりNa^+チャネルがより電気的により興奮しやすくなることを意味し、てんかんの興奮性の昂進と良く一致した。(3)乳児重症ミオクロニーてんかんで脳内Na^+チャネルSCN1Aの遺伝子異常を計34ヶを44人の患者で発見した。これを利用し、Chrna4の遺伝子異常(変異により、アセチルコリンの感受性は変わらないものの、deactivationが早期におこり、電気的興奮が弱まる)によるのチャネル異常を細胞レベルで明らかにした。日本エスアールシーで、今春CHRNA4に異常を持つ遺伝子組み換えラットが誕生した。現在、ノックインマウスの作成を始めている。中枢神経発現イオンチャネルに当てる研究法により、遺伝子バンクより前年度に引き続き、以下の発見を行った。(1)広汎性てんかん

熱性けいれんプラスII型で脳内Na^+チャネルSCN1Aの新規遺伝子異常2つを発見した。(2)日本人の優性遺伝てんかん熱性けいれんプラスの発症に、世界に先駆け、Na^+チャネルSCN2A遺伝子が関与していることを発見した。この変異はNa^+チャネルのinactivationを遅延させ、Na^+イオンの流入が増すことを示した。これは、変異により、Na^+チャネルがより電気的により興奮しやすくなることを意味し、てんかんの興奮性の昴進と良く一致した。(3)乳児重症ミオクロニーてんかんで脳内Na^+チャネルSCN1Aの遺伝子異常を計34ヶを44人の患者で発見した。その内容は以前報告されたものとは異なり、多くのミスセンス変異が存在することが分かった。これらとは並行して、ラット胎仔脳cDNAライブラリーから、上記ヒト遺伝子に相当するラットKcnq2,Kcnq3,Chrna4,Chrnb2,Scn2a cDNAのクローン化を完了した。これを利用し、CHRNA4の遺伝子異常(変異により、アセチルコリンの感受性は変わらないものの、deactivationが早期におこり、電気的興奮がよわまる)によるチャネル異常を細胞レベルで明らかにした。日本エスエルシーで、今春Chrna4に異常を持つ遺伝子組み換えラットが誕生した。現在、ノックインマウスの作成を始めている。
ヒト視覚皮質の構造と機能の定量的関係解析:情報理論アプローチ

本研究は下記の5つの下位課題から構成される。(1)視覚皮質の機能野、すなわち、視覚野を多数の被験者で同定する。(2)視覚皮質の解剖構造、すなわち、脳溝、脳回を多数の被験者で同定する。(3)(1)、(2)の結果を機能・構造の同時確率に統合し、機能確率地図と構造確率地図を作製する。ここで、同時確率は、複数の被験者で視覚野と脳溝・回を同定し、共通の脳座標空間に正規化した後に、"ある視覚野とある脳溝・回のコンビが何%の被験者に存在するか"という確率計算を行うことで算出できる。機能確率地図と構造確率地図は同時確率の片側確率として計算できる。(4)(3)で作成した機能・構造同時確率にシャノンの情報理論を適用し、視覚皮質の機能と構造の関係を定量化する。情報理論によれば、同時確率から計算される相互情報量(単位はビット)によって機能と構造の2者の関係構造が完全に記述できる。両者の関係が強ければ、すなわち、ある視覚野がある特定の溝・回に限局していれば、相互情報量は大きくなる。(5)機能・構造の相互情報量地図を二次元および三次元的に可視化する。本年度は、主に、課題(4)、(5)を実現するソフトウェアを開発し、昨年度実施した(1)、(2)、(3)の手法と統合することで、本研究の目指した解析システムを完成した。次に、ヒトの視覚領野について、解剖画像と視覚機能画像を撮像する脳イメージング実験を実施し、開発したシステムを応用して、本アプローチの有効性を確認した。加えて、形や色の知覚機能と大脳構造との関係も解析した。両者の関係が強ければ、すなわち、ある視覚野がある特定の溝・回に限局していれば相互情報量は大きくなる。初年度では、上記課題のうち(1)、(2)、(3)を実現するソフトウェアを開発した。被験者五名について開発したソフトウェアを適用し、本アプローチの有効性を確認した。また、課題(4)、(5)についてもパイロット的な開発を行い、本研究アプローチの概要を国際会議にて発表した。
DNAマイクロアレイとマイクロ・ダイゼクションを併用した癌の遺伝子解析

【目的】レーザー顕微鏡下マイクロダイセクション(Laser micordissection ; LMD)とDNAマイクロアレイを用いて消化器癌に関する重要な遺伝子の発現プロファイルを外科切除標本を用いて検索した。次に各症例の術前生検標本についても同様に調べ、本法の術前診断への臨床応用を試みた。【方法】胃癌5例の癌部、非癌部、および転移巣(リンパ節)より総計15検体採取した。各検体20枚ずつ(合計300枚)の凍結切片を作成し、LMDを用いて目的の細胞のみを一検体につき百から1万個採取した。全RNAよりT7-based RNA法を用いてmRNAのみを増幅し、425種類の癌関連遺伝子搭載のHuman Cancer Chip ver2.1(宝酒造)を用いて、(1)癌部-非癌部間または(2)原発巣-転移巣間で発現差のある遺伝子群を同定し、発現プロファイルを得た。【結果】【結論】LMDおよびDNAマイクロアレイを用いたことから、非目的細胞の混入無く癌化あるいは転移において重要な遺伝子群を精確に同定し得た。LMDおよびDNAマイクロアレイを用いた生検標本の評価は癌の悪性度あるいは転移の予測をする上で今後極めて重要になると考えられた。【目的】レーザー顕微鏡下マイクロダイセクション(LCM)法とDNAマイクロアレイにてで病理組織切片から癌細胞のみを解析した。【方法と結果】胃癌3例大腸癌3例の癌部、非癌部、および転移巣より総計18検体採取した。各検体20枚ずつ(合計360枚)の凍結切片を作成し、LM200(OLYMPUS)を用いて目的の細胞のみを一検体につき百から1万個採取した。mRNAはT7poluymeraseにて増幅した。(2)転移巣と原発巣の比較:転移巣において過剰発現していた遺伝子は細胞周期関連遺伝子としてtyrosine kinase(3)原発巣-転移巣間の発現プロファイルと生検標本との比較:生検標本においても同様の発現パターンの所見が見られた。[結論]LCMおよびDNAマイクロアレイを用いたことから、in vivo環境下で細胞の混入無く癌化あるいは転移において重要な遺伝子群を精確に同定し得た。また、その結果得られた発現プロファイルは生検標本から得られたそれと相関関係にあり、LCMおよびDNAマイクロアレイを用いた生検標本の評価は癌の悪性度あるいは転移の予測をする上で極めて臨床的に有用であることが示された。
鞭毛運動の制御に関する研究-カルシウムの作用機構の解明

真核生物の鞭毛・繊毛の多くは,「9+2」構造,即ち一対の中心微小管を9本の周辺微小管が取り巻いた構造をしている.鞭毛運動は,腕が,隣接する周辺微小管を滑らせる滑り運動を原動力として引き起こされる.繊毛・鞭毛それぞれにおいて,カルシウムにより屈曲波形が変化することが知られている.カルシウムは,滑り運動そのものあるいはその制御に影響する可能性が予想されるがその機構は全くわかっていない.本研究は,種々のカルシウム濃度の条件下における鞭毛運動の波形解析および鞭毛構成要素の構造の解析を手掛かりに,運動中の滑りに対するカルシウムの作用機構の解明に寄与しようとするものである.具体的には,ウニ精子の膜除去後再活性化した鞭毛を用いて,ATP濃度とカルシウム濃度を変動させた条件下で,強制振動により鞭毛打頻度を調節することにより,運動中の波形を記録解析し,滑り速度を求めることにより,カルシウムの作用機構に関する知見を得ることを目指した.平成7年度には,ATP50-500μM,pCa 5-6,あるいはCa freeの条件で,波形を解析し,運動中の鞭毛における滑り速度を求めた.その結果,通常の運動中の波形からは,カルシウムによる滑り速度の大きな変化は見られないが,強制的に振動を加え,鞭毛の振動数を変化させることにより,滑り速度がカルシウム濃度の高いときに変化することを見いだした.Ca freeでは,振動の周波数が鞭毛本来の周波数より高い領域で,滑り速度が一定値に保たれたが,pCa 5-6では,滑り速度が周波数の増大と共に減少することがわかった.この結果は,鞭毛の振動調節機構において,滑り速度がカルシウムの制御を受けている可能性を示唆するものである.また,これまでの研究から,in vitroの微小管滑り速度にはカルシウムが影響を及ぼさないとされているが,今回の結果と合わせて考察すると,振動の制御系と独立した滑り運動はカルシウムの影響を受けない可能性が考えられる.真核生物の鞭毛・繊毛の多くは,「9+2」構造,即ち一対の中心微小管を9本の周辺微小管が取り巻いた構造をしている.鞭毛運動は,腕が,隣接する周辺微小管を滑らせる滑り運動を原動力として引き起こされる.繊毛・鞭毛それぞれにおいて,カルシウムにより屈曲波形が変化することが知られている.カルシウムは,滑り運動そのものあるいはその制御に影響する可能性が予想されるがその機構は全くわかっていない.本研究は,種々のカルシウム濃度の条件下における鞭毛運動の波形解析および鞭毛構成要素の構造の解析を手掛かりに,運動中の滑りに対するカルシウムの作用機構の解明に寄与しようとするものである.具体的には,ウニ精子の膜除去後再活性化した鞭毛を用いて,ATP濃度とカルシウム濃度を変動させた条件下で,強制振動により鞭毛打頻度を調節することにより,運動中の波形を記録解析し,滑り速度を求めることにより,カルシウムの作用機構に関する知見を得ることを目指した.平成7年度には,ATP50-500μM,pCa 5-6,あるいはCa freeの条件で,波形を解析し,運動中の鞭毛における滑り速度を求めた.その結果,通常の運動中の波形からは,カルシウムによる滑り速度の大きな変化は見られないが,強制的に振動を加え,鞭毛の振動数を変化させることにより,滑り速度がカルシウム濃度の高いときに変化することを見いだした.Ca freeでは,振動の周波数が鞭毛本来の周波数より高い領域で,滑り速度が一定値に保たれたが,pCa 5-6では,滑り速度が周波数の増大と共に減少することがわかった.この結果は,鞭毛の振動調節機構において,滑り速度がカルシウムの制御を受けている可能性を示唆するものである.また,これまでの研究から,in vitroの微小管滑り速度にはカルシウムが影響を及ぼさないとされているが,今回の結果と合わせて考察すると,振動の制御系と独立した滑り運動はカルシウムの影響を受けない可能性が考えられる.
マスト細胞の発生過程におけるGATA転写因子の発現

本研究の目的はマウスの胎児あるいは新生児の組織のマスト細胞におけるGATA転写因子およびマスト細胞の分化マーカーとなる遺伝子の発現を調べることでマスト細胞の増殖分化およびその機能におけるGATA転写因子の役割を検討することである。C57BL/6マウス同士を交配して、胎生14から19日と生後1,5,10日の個体の皮膚を採取してRNAを抽出してGATA-1,GATA-2をプローブとしたノザンハイブリダイゼーションを行った結果、GATA-2は胎生15日から17日にかけて発現が強く認められたがGATA-1はいずれの場合も発現が認められなかった。次にGATAの発現が組織中のマスト細胞でおこっているかどうかを確認するためにマスト細胞を欠損するミュータントマウスであるW/Wマウス、S1/S1マウスの皮膚におけるGATA-2の発現を、感度の高いRT-PCRを用いて調べた。正常マウスの皮膚ではGATA-2を発現していたがW/WマウスとS1/S1マウスの皮膚では発現がみとめられなかったのでGATA-2の発現はマスト細胞に特異的であると考えられた。さらにin situハイブリダイゼーションを行った結果、皮膚ではマスト細胞の増加する胎生15から17日までのあいだにマスト細胞におけるGATA-2の発現率が高かった。またGATA-2を強く発現している培養マスト細胞をマウスの腹腔内に注射するとS期の細胞の比率が減少してマスト細胞が増加しなくなるとGATA-2の発現も低下することがわかった。次にマスト細胞の分化マーカーであるマスト細胞カルボキシペプチターゼA(MC-CPA)遺伝子と高親和性IgEレセプター蛋白をコードするFcεRI遺伝子の発現をRT-PCRを用いて調べた結果、マスト細胞の出現する胎生14日以降生後10日のマウスの皮膚においてずっと発現がみとめられた。GATA-2の発現は胎生15から17日までのみなのでin vivoではGATA-2によってMC-CPAとFcεRI遺伝子の発現が制御されているわけではないと考えられた。以上の結果よりGATA-2はマスト細胞の増殖する時期にのみ発現して重要な役割をはたしていることが明らかとなった。
液液界面における錯形成反応の分子論的機構と機能開発

本研究は、液液界面とそこに生起する反応について、単一分子の吸着挙動から界面錯体の生成機構に至るまで、それらを直接的に測定する方法を開発し、界面反応の分子機構を明らかにすると共に、その分析化学的機能を開発することを目的として実施し、以下の成果を得た。(1)単一蛍光分子をプローブとする界面ナノ物性の評価界面に吸着した単一蛍光性分子の発光の時間変化を計測し、界面の粘度、拡散係数等の物性を初めて評価した。界面活性剤の存在による吸着分子の拡散運動の低下が、1分子レベルで初めて明らかにされた。(2)界面反応と界面錯体構造の新たな直接測定法の開発界面反応の直接測定法として、遠心液膜法の有用性を種々の系で示した。さらにμsまでの高速界面反応を直接的に測定できる二相マイクロシースフロー法を開発した。また、界面錯体の構造を解析する方法として、遠心液膜顕微ラマン法と質量分析法を新たに開発した。(3)界面錯体の触媒機能と分子識別能の開発界面において進行する金属錯体生成反応は、試薬や中間錯体の吸着により触媒作用を受けることを確認した。また、界面においては、会合錯体がバルク相中よりも安定に生成することを幾つかの系において発見した。これらの発見は、界面反応の触媒機能を組み込んだ抽出系の設計指針となる。また、界面錯体の集合体形成が、新たな分子認識反応となることを発見した。(4)分子動力学シミュレーションによる界面反応の理解分子動力学(MD)シミュレーションが界面の視覚化に有用であることを示した。さらに、界面での単一分子の吸脱着挙動のシミュレーションと、界面ナノ領域での溶媒との相互作用エネルギーの推算を行い、疎水性の抽出試薬が有機相よりも界面で安定であり、かつ水相には分配しないことを示した。標記の課題の下に研究を実施し、平成12年度は下記の成果を得た。1.蛍光性金属イオンであるユーロピウム(III)は、100μs程度の長い寿命をもつが、低濃度で生成した2-テノイルトリフルオロアセトン錯体が励起される場合、その励起状態の寿命内に錯体が解離し、見かけ上、寿命が短くなることを見い出した。この現象は、励起状態における錯体の解離速度の測定に応用できることを示した。2.液液界面に吸着したオクタデシルローダミンBの回転緩和速度を、時間分解蛍光偏光測定法により解析した。面内、面外の回転緩和速度は共に極めて大きいが、界面活性剤が界面に共存すると、面内回転速度が低下することが示された。界面活性剤が陰イオン性で、かつ二本鎖を有する場合は、特にその効果が顕著である。3.分子動力学法を用いて、液液界面への抽出試薬の吸着を予測し、その吸着エネルギーを見積もる方法を開発した。例として、3種の2-ヒドロキシオキシムの界面吸着挙動を計算し、界面における配向性、水和構造、吸脱着性を明らかに示し、有機相からの吸着エネルギーを計算した。特に、界面における水の動径分布関数は、試薬の窒素原子への水素結合状態を明確に示した。また、得られた吸着エネルギーは、実験で得られた吸着傾向をよく説明した。標記の課題の下に研究を実施し、平成13年度は下記の成果を得た。(1)質量分析計による界面錯体構造の評価質量分析を用いる界面計測システムを構築し、液液界面で生成する金属錯体の構造を決定した。すなわち、微細な二相シースフロー系をそのままエレクトロスプレーイオン化(ESI)装置に導入し、界面で生成した錯体を直接MSに導入した。

このようなアプローチは、本研究が最初であり、これまで例がない。二相シースフロー系の外側を水相にすると、通常はESI法が不可能なヘプタンやトルエン等の有機溶媒が使用できた。二相の接触時問や接触面積を変化させることにより、錯体の生成速度や界面錯体の構造について情報を得ることができた。(2)単一分子の界面における挙動の解析単一分子計測については、液液界面に吸着した蛍光性分子の面内拡散を、レーザー励起全内部反射顕微蛍光測定により測定する方法を構築した。厚さが140ミクロンの水相と800ミクロンの有機相が接して界面を生成するようなミクロセルを作製し、ピンホールを用いて界面の観測領域を直径300-830nmに制限した。その結果、一分子が観測領域を横切る様子がフォトンバーストとして観測された。フォトンバーストの継続時間から、分子の拡散速度を見積もることができた。このような方法は、液液界面のナノ物性の評価法として有効であり、種々の界面に展開できるものと期待される。平成14年度は、下記の成果を得た。1.遠心液膜法と高速撹拌法を用いて、オクタデシルチアゾリルアゾフェノールとCu(II)およびFe(II)との界面反応を検討した。Cu(II)では界面に1:1錯体が生成した後、2:3の組成の集合錯体が生成することを見出した。集合錯体の組成は、二相マイクロフロー直接導入API/MS法により確定した。さらに、核酸塩基を水相に加えるとき、特にプリン塩基の場合、極めて低濃度で集合状態から単量体の状態に戻ることを見出した。2.Pd(II)-ピリジルアゾフェノール錯体と1,4-ジアジンの界面集合反応に伴う吸光係数の著しい減少を見出した。すなわち、1,4-ジァジンが二つのPd(II)錯体を連結し、それにより幾何異性体を識別する分子認識機能を発現することを見出した。この反応機構を、遠心液膜/顕微ラマン測定法により明らかにした。この方法により、水相、有機相、界面のマイクロ領域における錯体の状態分析と界面ナノ領域の極性プローブに成功した。3.また、1ms以内の界面高速反応の新しい測定法として二相マイクロシースロー顕微蛍光法を開発し、界面生成直後の亜鉛(II)とオキシン誘導体の反応測定を実現した。
未告知がん患者の家族への現象学的アプローチのこころみ

研究目的:未告知がん患者を抱える家族が、患者に関わる上で、苦悩の状況にいるとき、現象学的方法論を用いたアプローチを用いたならば、彼(彼女)らの世界はどのように変容していくかを明らかにすることである。研究方法:【研究期間】平成12年12月から平成14年5月。【研究参加者】未告知がん患者の家族(ここでは配偶者)15名に本研究の趣旨を説明し、同意を得られた人を研究参加者とした。倫理的配慮として、本研究に賛同しなくとも今後の治療には全く支障がないこと、また、途中で研究への参加を拒否することができることを説明した。【面接方法】単なる「その人についての情報を得る」というインタビューではなく、「対象のありのままを世界を理解する」面接(intensive interview)である。つまり、他者の「実存」に向けた態度をとり、面接を行う際、研究者は全人格を投入し、単なる研究者-被面接者という立場でなく、ひとりの人間と人間という立場でインタビューを行った。その面接ができるために、研究者はトレーニングを重ね、さらに、面接内容を現象学者にスーパーヴァイズを受けると共に、面接内容を参加者自身に提示した。研究結果・考察:研究参加者は男性4名、女性11名であった。平均年齢は、60.2歳であった。すべての家族は、「告知すると悪くなるに違いない」<思い込み>、「はっきり話すことが怖い」<未知のことへの恐れ>、「どう関わればいいか分からない」<自信のなさ>という共通した要因が見られた、しかし、1名の家族を除いた14名の家族は、「現象学的アプローチ」を用いた面接を行うにつれ、家族は、自分勝手な<思い込み>によって一歩踏み込めず苦悩していた自己の姿に気づき始めていった。そして、家族は自己の苦悩を受け入れ、次第に自分自身に自由になり、<怖い><自信がない>自分のありのままの気持ちで患者と接する家族の姿が見られた。こういった自己の変容を通して、家族は「今何をすべきかが見えてきました」と、苦悩からの解放の姿が見られた。この家族のありようについて、V.E.フランクルの「ロゴセラピー」「存在論的」視点から考察。今後の課題は、このアプローチが、実存的苦悩を抱くターミナル患者や難病患者にも適応するか研究を重ねる必要がある。今回,がんを告知できない家族に研究者自身が現象学的態度(方法論)に基づく介入をこころみた2事例の結果を報告する。(現在データを整理できているもの)研究者は現象学的態度をみにつけるため、故早坂泰次郎の主宰するIPR研究会によるセミナーに参加するとともに、現象学研究会に参加し,「純粋直観」についての理解を深めるとともに、身につける努力を行った。【研究結果】1回の面接時間は約30分程度であった。<事例A>患者(65歳女性)は肝臓癌、胆管細胞癌、子宮癌。夫の強い希望にて医師は「肝臓の炎症」と説明していた。黄疸が強く毎日発熱の見られる患者に毎日面会に来ていた。しかし患者の側での夫の表情はいつ見てもそわそわしており、患者としっかり目を合わせようとしない態度がであった。<事例B>患者(65歳女性)は肝硬変,肝癌。夫の強い希望にて本人には肝硬変と説明。痛みと高熱が続き,夫は毎日のように面会に来きていた。しかし,患者の前に立つ夫の姿は、必要な介護(着替えの用意・片付け、食事介護、環境整備等)のみ行い、そういった介護が終わるとすぐその場を離れ、その他は一人でロビーにいることが多かった。研究者が面接をはじめたことによって、未告知状况下におけるがん患者を持つ家族は,患者の世界にまき込まれすぎており,患者に本当のかかわりができずにいる状況が明らかになった。面接の始めの段階では家族はその状況が当然で仕方のないこととあきらめていた。しかし,エポケーの態度で見、そのとき研究者が知覚した家族の状況をそのまま返すという面接の中で,家族は今の状況が患者にとっても家族自身にとっても不自由であることに気づきはじめ、自分らしい(自由な)態度で患者にかかわりを始める姿(変容)が見られた。【考察】ターミナルケアでは、存在として苦悩する患者やその家族の世界へのアプローチが重要であり,その「看護介入の鍵」は看護者が患者とその家族に内在する可能性を信じ,彼ら自身がその力に気づいてい一歩を踏み出す力を導き出すことである。今回,未告知状況下におけるがん患者の家族へ「現象学的態度もとづくアプローチ」をこころみ、家族が患者とのかかわりをあきらめ、不自由であった世界から、自分らしく患者にかかわり始めるという一歩前進の変容がみられたことは、看護にとって意味深い結果と思われる。今後さらに面接参与者数を増やすと共に,面接の結果をV.E.フランクルやブーバーの視点から考察を深めていきたいと考えている。昨年の2事例に引き続き、今年はさらに3事例の家族へのインタビューを行った。なお、本研究に用いた「現象学的アプローチ」の本質態度(方法論)である「直観(純粋直観)」を参与者に返すというアプローチは、「がん患者の家族」のみならず、苦悩の状況下にいる「難病患者への看護(ケアリング)」に有効な結果も見られた。

未告知がん患者の家族の世界を「了解」、「直観(純粋直観)」、「価値」を見出す、という三つの概念については、M.ブーバーの<われ-汝>、M.シェーラーの<共同感情>、V.E.フランクルの<態度価値>の理論をふまえ考察していく予定である。これまでの参与者との面接の分析から、程度の差こそあれ、家族が面接を通して「今の自分が何にとらわれていたか」「何に不自由を感じていたか」ということに気付き始め、自由になっていく様子が見られた。研究参与者が面接を通して「自由になっていく」とは、「人間の意志の自由とは衝動『から』責任『に向かって』の、つまり良心の所有『に向かって』の自由なのである」(V.E.フランクル『識られざる神』、1962年、みすず書房)で示される『自由』の意味を指す。つまり、未告知がん患者の家族は、医師や周囲の情報から「告知すると患者がガックリしてしまうに違いない」「自殺するかもしれない」という因襲や一般的常識による解釈から常に自分自身の良心に対して不自由な状況であり、大切な家族に「責任」ある態度をとれない状況であった。そういった状況下で、ありのままの家族の世界を見て直観しその直観を返すというアプローチによって、家族は「本当は患者と素直に向き合って話をしたい」という「自分の良心の所有『に向かって』の自由」を取り戻す様子が見られたということである。このように、告知できない状況下で苦悩の只中にいた家族へに、「ありのままの家族の姿を見て、聴く」といった現象学的アプローチを行うにあたり、M.ブーバーの<我-汝>の関係、あるいは、M.シェーラーの<共同感情(同情)>による「他者了解」が重要な態度であった。今後、さらにV.E.フランクル、M.シェーラー、M.ブーバーの思想理解のために各研究会に参加し、考察を深める予定である。研究目的:未告知がん患者を抱える家族が、患者に関わる上で、苦悩の状況にいるとき、現象学的方法論を用いたアプローチを用いたならば、彼(彼女)らの世界はどのように変容していくかを明らかにすることである。研究方法:【研究期間】平成12年12月から平成14年5月。【研究参加者】未告知がん患者の家族(ここでは配偶者)15名に本研究の趣旨を説明し、同意を得られた人を研究参加者とした。倫理的配慮として、本研究に賛同しなくとも今後の治療には全く支障がないこと、また、途中で研究への参加を拒否することができることを説明した。【面接方法】単なる「その人についての情報を得る」というインタビューではなく、「対象のありのままを世界を理解する」面接(intensive interview)である。つまり、他者の「実存」に向けた態度をとり、面接を行う際、研究者は全人格を投入し、単なる研究者-被面接者という立場でなく、ひとりの人間と人間という立場でインタビューを行った。その面接ができるために、研究者はトレーニングを重ね、さらに、面接内容を現象学者にスーパーヴァイズを受けると共に、面接内容を参加者自身に提示した。研究結果・考察:研究参加者は男性4名、女性11名であった。平均年齢は、60.2歳であった。すべての家族は、「告知すると悪くなるに違いない」<思い込み>、「はっきり話すことが怖い」<未知のことへの恐れ>、「どう関わればいいか分からない」<自信のなさ>という共通した要因が見られた、しかし、1名の家族を除いた14名の家族は、「現象学的アプローチ」を用いた面接を行うにつれ、家族は、自分勝手な<思い込み>によって一歩踏み込めず苦悩していた自己の姿に気づき始めていった。
インフラ安全監視センサを駆動する広帯域カオス振動発電機

本研究では,橋梁,トンネル,送電線鉄塔などインフラ構造物の安全状態モニタリングを行うための無線センサを開発した.バッテリーの交換が不要な無線センサ実現するため,これら構造物の広い周波数帯の振動からエネルギーを効率的に吸収するカオス振動発電機を開発した.本振動発電機は,重力加速度の1/10程度の振動加速度で無線センサICを駆動できる電力を発電することができることを実証した.橋梁や道路橋,トンネルなど社会インフラの老朽化が問題になっている.これらの安全監視には,高密度に配置された無線センサが有効である.しかし無線センサのバッテリー交換は膨大な人件費を必要とする.このためバッテリーを必要とせず,環境から回収したエネルギーで自律的に動作する無線センサの開発が急務である.構造物の微小振動から電力を得る振動発電はこのような環境発電に極めて有効である.しかし従来の振動発電では共振周波数のみで動作するため,構造物の広い周波数帯域の振動から効率よく発電できなかった.本研究では,広い周波数帯の振動からエネルギーを効率的に吸収するカオス振動発電方式を開発し,実験と数値計算によりその基本特性を明らかする.さらに開発した発電機が実環境で無線センサを安定的に駆動可能であることを実証する.H27年度は二つのコイルを振動の垂直面に並べた新しい振動発電機を開発した.本振動発電機では,永久磁石・コイル・磁気コアにおいて閉磁路を構成するように工夫しているため,従来よりも発電効率を大幅に向上させることができた.また,広帯域での発電を実現するためにはカオス振動を発生させることが有効であるが,カオス振動の発生条件を理論および実験により明らかにした.平成27年度においては,カオス振動発電機の最適設計と光造形方式の3次元プリンタによる試作を行い,さらに作成した振動発電機の特性を計測する計画であったが,これらを実施することができた.開発した振動発電機は,研究代表者らが開発してきた振動発電機よりも大幅に高い発電効率を持つことが分かった.さらに,作成した振動発電機がカオス振動を発生するための条件を理論と実験により明らかにした.橋梁や道路橋,トンネルなど社会インフラの老朽化が問題になっている.これらの安全監視には,高密度に配置された無線センサが有効である.しかし無線センサのバッテリー交換は膨大な人件費を必要とする.このためバッテリーを必要とせず,環境から回収したエネルギーで自律的に動作する無線センサの開発が急務である.構造物の微小振動から電力を得る振動発電はこのような環境発電に極めて有効である.しかし従来の振動発電では共振周波数のみで動作するため,構造物の広い周波数帯域の振動から効率よく発電できなかった.本研究では,広い周波数帯の振動からエネルギーを効率的に吸収するカオス振動発電方式を開発し,実験と数値計算によりその基本特性を明らかする.さらに開発した発電機が実環境で無線センサを安定的に駆動可能であることを実証する.H28年度は,前年度に開発した新しい振動発電機の特性計測を行い,また特性向上のための研究を実施した.この振動発電機は,2つのコイルを振動の垂直面に並べた構造を持ち,コイル中に埋められた磁性体(電磁鋼板)と永久磁石が閉磁路を形成するように工夫している.この振動発電機のコイル巻き数を増加させるとともに,コイルと電磁鋼板間の絶縁を完全に取るようにした結果,20Hz付近で10kΩの出力抵抗に対して最大0.7Vの出力電圧,約0.5mWの電力が得られた.またこの振動発電機は非線形振動を行うため,通常の線形振動よりも広い周波数帯域で発電できる.今年度,実際に橋梁の振動スペクトルを計測した結果,10Hz程度に共振ピークがあることがわかったが,十分大きな振動加速度の下において,本振動発電機は10Hzでも発電することが可能である.また今年度には,振動発電機の構造最適化のための磁気回路モデルを構築し,実際に最適化を行った.平成28年度においては,計画どおり2つのコイルを振動の垂直面に並べた構造を持つ振動発電機の特性を計測するとともに,その出力向上のための検討を行った.またカオス振動,2重ポテンシャル間を遷移する非線形振動,一つのポテンシャル井戸の周りの線形振動の3つの振動形態がどのような条件で生じるかを明らかにした.これらの結果は,国際学術雑誌に論文として掲載された.また振動発電機の構造最適化のためには,振動子に作用する力に関するポテンシャル構造を解析しなければならないが,従来われわれが用いてきた3次元有限要素法では長大な計算時間を要していた.この困難を回避するため,より計算負荷の軽い磁気回路法でポテンシャルを解析することとした.ここで特定の構造の振動発電機に対する3次元有限要素法により得られるポテンシャルに磁気回路で得られるポテンシャルが適合するように,磁気回路の定数を遺伝的アルゴリズムで決定した.検討の結果,構造パラメータの値域を適切に限定すれば,磁気回路法は3次元有限要素法とほぼ同程度の精度を持つことがわかった.また本年度においては,振動発電機により発電した電力を蓄電し,無線デバイス(ZigBee規格)を動作させ,計測したセンサ信号を基地局に向けてワイヤレス伝送するための検討を開始した.本研究では,インフラ構造物の微小振動からエネルギーを効率的に回収するカオス振動発電方式を開発し,実験と数値計算によりその基本特性を明らかする.さらに開発した発電機が実環境で無線センサを安定的に駆動可能であることを実証する.H29年度は,実際の橋梁の振動加速度を考慮し,加速度0.1G(Gは重力加速度)程度での振動発電機の動作を目指し,次の検討をおこなった.

1発電電圧を増加させるため,発電部のコイルの巻き数を700巻(24Ω)から1200巻(44Ω)に増加した.2製造誤差を軽減するため,コイル設置部を強度の高いアルミで作製した.また,コイルに用いる銅線の一部の被膜が剥がれ,コイル軸の電磁鋼板と通電状態となることがあるので,電磁鋼板は絶縁体で被膜した.これらの対策により,0.1G程度の振動加速度でダイオードの閾値電圧程度の0.3Vの電圧を発生できるようになった.上記のような微小振動で発電する振動発電機を実際に無線センサに用いるため,振動発電機をコッククロフト・ウォルトン回路を介して蓄電回路BQ25504に接続し,その特性を測定した.その結果,0.1Gの入力加速度の場合,1500秒で100μFのコンデンサを3.3Vまで充電できることがわかった.つぎにBQ25504の後段に無線モジュールIM315TXを接続し,振動発電機で発生した電力でIM315TXから,2m離れた距離に設置した受信デバイスIM315RXに信号が送信できるかテストした.その結果,0.1Gの加速度を入力した場合,約25分で充電が完了して通信が開始され,その後1分ごとに通信が行われることがわかった.なお,IM315TXは50mまで通信可能である.このように本プロジェクトで開発した振動発電機により,0.1G程度の微小振動で無線センサを駆動可能な振動発電機が開発できた.本研究では,橋梁,トンネル,送電線鉄塔などインフラ構造物の安全状態モニタリングを行うための無線センサを開発した.バッテリーの交換が不要な無線センサ実現するため,これら構造物の広い周波数帯の振動からエネルギーを効率的に吸収するカオス振動発電機を開発した.本振動発電機は,重力加速度の1/10程度の振動加速度で無線センサICを駆動できる電力を発電することができることを実証した.H27年の検討により,振動発電機のコイルの中心が振動の上下にある二つの永久磁石の中心に一致することが,カオス振動発生のために重要なことがわかった.今後は,コイル位置を二つの磁石の中心に合わせるための調整機構を検討し,カオス振動を実際に発生させる予定である.また振動発電機の発電効率をさらに改善するために,複数の振動発電機を組み合わせる方式について検討する予定である.振動発電機で得た電力により無線デバイスを動作させるためには,交流電圧を直流に変換する整流回路と,蓄電モードと無線デバイス動作モードを切り替える機構が必要である.このため,整流回路としてコッククロフト・ウォルトン回路を用い,昇圧・蓄電制御回路としてBQ25504を用いる予定である.また無線デバイスとしてIM315TXを用い,通信実験を行う予定である.前年度の橋梁振動の測定により,共振ピークが10Hz程度であることがわかった.また他の橋梁ではさらに低い共振周波数を持つ可能性がある.しかし現状の振動発電機は20Hz程度の共振ピークを持ち,これをさらに下げるためには装置自体を大型化しなければならない.したがって,振動発電機の構造を見直し,発電機のサイズを保ったままより低い共振周波数を持ちうる機構を検討する必要がある.さらに,橋梁の振動加速度は最大で0.1G程度であるが,その程度の加速度では,現状の振動発電機は無線デバイスを動作できるための電力を発電することが難しい.
哺乳類における内因性メラトニンのアトモル定量法開発と動態解析

1)マウス松果体を用いる分析法の評価平成12年度に本研究課題で開発した方法が実際にマウス組織の内因性メラトニン定量に適用可能であることを示すため、マウス松果体を用いて分析法の評価を行った。ICRマウス松果体を用いて分析条件を検討した結果、酢酸エチルを用いる試料精製と逆相ミクロHPLCを組み合わせることで松果体試料中のメラトニン微量分析を可能とした。本法におけるマウス松果体に対する添加検量線は200amolから50fmolの範囲で相関係数0.999以上の良好な直線性を示し、日内変動は2.1%(RSD)、日間変動は3.2%(RSD)という良好な再現性が得られた。2)マウス松果体及び種々の組織におけるメラトニン動態の解析上記の方法を用い、これまで内因性メラトニン定量が不可能とされていた種々の系統のマウスについて、松果体メラトニン定量を行った。その結果、検討した全ての系統で内因性と考えられるメラトニンが認められ、その含量はICRが16.1fmol/松果体、BALB/cが7.4fmol/松果体、C57BLが6.1fmol/松果体、AKRが18.81fmol/松果体であった。また、AKR系統について松果体メラトニンの概日リズムを検討した結果、明期に最大値、暗期に最小値となるリズムが認められ、これらのマウス中におけるメラトニンリズムが正常な哺乳類とは異なる可能性が示された。1)試料調製法改良による夾雑成分の除去マウス松果体について試料調製法の改良を行いメラトニン定量を妨害する様々な夾雑ピーク除去を検討した。本法で生成するメラトニン蛍光誘導体は比較的疎水性が高いと考えられるため、メラトニンを誘導体化反応した後、種々の有機溶媒を用いて溶媒抽出を試みた。その結果、酢酸エチル抽出を用いて効率的に夾雑物除去が可能であった。また、抽出操作の導入による定量再現性の低下を防止するため、適切な内標準物質を検討した。その結果、5-メトキシインドール-3-酢酸を用いた場合の日内、日間変動は共に2%程度であり、これが優れた内標準物質であることが明らかになった。2)ミクロHPLCの導入によるメラトニン分析の高感度化これまで申請者が開発してきた分離系を用いて予試験的にミクロカラムによるメラトニン分析を行った結果、高感度化は認められたがミクロカラムの劣化が極めて早く、再現的な分析が困難であった。そこでミクロカラムでの使用に適する移動相の検討を行った結果、0.01%TFAを含有するアセトニトリル水溶液を用いて再現的な分析が可能となった。種々の逆相ミクロカラムにおける検出感度を検討した結果、CAPCELL PAK C18-UG(1mm i.d.X15cm)を用いて従来の内径4.6mmのカラムを用いた場合と比較し約50倍の高感度化が達成された。