hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体肝移植の吻合部静脈狭窄に対する立位での経静脈的カテーテル検査の有用性について

それに伴い、研究方針を根底から再考する必要があり、学会発表などの必要な経費が生じなかった。しかしながら、現在取得しつつあるデータが蓄積されれば研究結果として発表でき、今後論文作成することができると考えている。その際に学会参加費などの必要経費として使用する予定である。
曲線（面）形状に着目したニホンオオカミの厳密な形状再現と対話型展示システム開発

平成30年度は下記について研究を行った.1)ニホンオオカミの剥製のCG上での復元について和歌山大学所蔵のニホンオオカミの剥製の形状には不自然な点が見られる.この原因としては,当初作成された剥製の頭部がすでに不自然であったことと,中に頭骨が入っておりそれをとり出すため1981年に作り直しがなされたが毛皮が膨らんでしまっており,頭骨から推測される本来の形に復元することができなかったことが考えられる.また,全体の大きさについても毛の状態から四肢の関節などを製作者の経験と観察に基づいて推定を行ったと記録されており,定量的な推測は行われていない.そのため,頭部,頭部と胴体のバランス,尻尾の三点が特に不自然となっている.そこで,本年度ではまず和歌山大学のニホンオオカミの剥製と頭骨,国立科学博物館の全身骨格を3Dスキャナを用いて3Dモデル化し,骨から推測される形状に剥製をCG上で復元した.具体的には,まずニホンオオカミの剥製の頭部と和歌山大学の頭骨の形状の差異を定量的に示し,剥製本来の形状の推測を行った.次に国立科学博物館の全身骨格から剥製胴体の本来の形状を推測しCG上で復元を行い,頭部とのバランスを整えニホンオオカミの全身3Dモデルを作成した.2)本年度に開発したVRを用いたニホンオオカミ展示システムのプロトタイプについて概説する.システムの流れとしては,「ニホンオオカミ剥製3Dモデルの作成過程解説動画の視聴」と「ニホンオオカミの3Dモデルの観察」の二段階に分けられる.どちらもニホンオオカミの骨や剥製の3Dモデルを利用しVR上でユーザに示すことで,より深い興味関心を喚起する狙いとなっている.また実際に開発したニホンオオカミ展示システムのプロトタイプを和歌山県立自然博物館においてデモ展示を実施し,修正箇所の洗い出しを行った.計画通りに,和歌山大学のニホンオオカミの剥製と頭骨,国立科学博物館の全身骨格を3Dスキャナを用いて3Dモデル化し,骨から推測される形状に剥製をCG上で復元したからである.また,VRを用いたニホンオオカミ展示システムもプロトタイプを完成することができ,それを平成31年度計画の一部になっていた,和歌山県立自然博物館でデモを実施できたからである.また,本研究に関する口頭発表を行い,現在,査読付き論文への投稿を準備中である.平成31年度は,以下の研究を実施する予定である.1)外形形状に骨格モデルを設定し,走る,座る,寝るといったモーションをCGにより再現する.2)再現されたCGを博物館で展示するVRを用いた展示システムのインタフェースを開発する.本研究では,「絶滅したニホンオオカミの頭蓋骨や骨格に表れる曲線(面)形状に着目した厳密な形状再現とヴァーチャル・リアリティ(VR)を用いた博物館における対話型展示システムの開発」を目的としている.平成29年度の課題は,ニホンオオカミをはじめとした動物の「頭蓋骨や骨格」と「外形形状」に表れる曲線(面)を構成する曲率プロファイルを同定し,比較・考察することである.平成29年度では,以下の成果があった.1)曲線(面)上の中心線や主要な断面線がどのような曲率プロファイルから構成されているかを視覚化するシステムを構築した.2)和歌山大学所蔵のニホンオオカミの剥製の頭部・頭蓋骨と他7種の動物の頭部・頭蓋骨の曲線の計測・比較・分析を行った.その結果,和歌山大学所蔵のニホンオオカミの剥製の頭部形状が頭蓋骨の形状と異なっていることがわかった.3)ニホンオオカミの頭蓋骨から推定される剥製の正確な頭部形状を導き出した.頭蓋骨から推定される正確な頭部形状へ剥製の3Dモデルを復元し,3Dプリンターで実際に模型を制作した.また,平成30年度以降の研究課題にしていた,3Dモデルにモーション付けのフィージビリティスタディを行った.まず,ニホンオオカミと遺伝的に近いチュウゴクオオカミをアニメーション作成の参考として選択した.次に,動物園にて実際にチュウゴクオオカミが動く様子を撮影した.撮影したチュウゴクオオカミの動画を参考にしながら,ニホンオオカミの3Dモデルのアニメーション作成を行った.具体的には,1秒あたり30コマで撮影したチュウゴクオオカミの動画から1コマずつ出力し,各関節位置をトレースすることで,ニホンオオカミのアニメーション作成を行った.計画通りに,和歌山大学所蔵のニホンオオカミの剥製の頭部・頭蓋骨と他7種の動物の頭部・頭蓋骨の曲線の計測・比較・分析を行えているからある.また,平成30年度の計画であったモーション付けの検討も進められたためである.平成30年度は下記について研究を行った.1)ニホンオオカミの剥製のCG上での復元について和歌山大学所蔵のニホンオオカミの剥製の形状には不自然な点が見られる.この原因としては,当初作成された剥製の頭部がすでに不自然であったことと,中に頭骨が入っておりそれをとり出すため1981年に作り直しがなされたが毛皮が膨らんでしまっており,頭骨から推測される本来の形に復元することができなかったことが考えられる.また,全体の大きさについても毛の状態から四肢の関節などを製作者の経験と観察に基づいて推定を行ったと記録されており,定量的な推測は行われていない.そのため,頭部,頭部と胴体のバランス,尻尾の三点が特に不自然となっている.そこで,本年度ではまず和歌山大学のニホンオオカミの剥製と頭骨,国立科学博物館の全身骨格を3Dスキャナを用いて3Dモデル化し,骨から推測される形状に剥製をCG上で復元した.具体的には,まずニホンオオカミの剥製の頭部と和歌山大学の頭骨の形状の差異を定量的に示し,剥製本来の形状の推測を行った.

次に国立科学博物館の全身骨格から剥製胴体の本来の形状を推測しCG上で復元を行い,頭部とのバランスを整えニホンオオカミの全身3Dモデルを作成した.2)本年度に開発したVRを用いたニホンオオカミ展示システムのプロトタイプについて概説する.システムの流れとしては,「ニホンオオカミ剥製3Dモデルの作成過程解説動画の視聴」と「ニホンオオカミの3Dモデルの観察」の二段階に分けられる.どちらもニホンオオカミの骨や剥製の3Dモデルを利用しVR上でユーザに示すことで,より深い興味関心を喚起する狙いとなっている.また実際に開発したニホンオオカミ展示システムのプロトタイプを和歌山県立自然博物館においてデモ展示を実施し,修正箇所の洗い出しを行った.計画通りに,和歌山大学のニホンオオカミの剥製と頭骨,国立科学博物館の全身骨格を3Dスキャナを用いて3Dモデル化し,骨から推測される形状に剥製をCG上で復元したからである.また,VRを用いたニホンオオカミ展示システムもプロトタイプを完成することができ,それを平成31年度計画の一部になっていた,和歌山県立自然博物館でデモを実施できたからである.また,本研究に関する口頭発表を行い,現在,査読付き論文への投稿を準備中である.平成30年度は以下の研究を実施する予定である.1)平成29年度に制作したニホンオオカミの外形形状をより本物に近づけるよう,筋肉の付き方や体毛の生え方などについても検証を行う.2)フィージビリティスタディとして創成したニホンオオカミのモーションは単に歩行するだけのものであった.様々なモーションの創成に向けた,モーション付け方法の検証を行う.平成31年度は,以下の研究を実施する予定である.1)外形形状に骨格モデルを設定し,走る,座る,寝るといったモーションをCGにより再現する.2)再現されたCGを博物館で展示するVRを用いた展示システムのインタフェースを開発する.(理由)平成29年度にPCを購入予定であったが,ビデオカードの変更等で,なんとかモーションのシミュレーションができることがわかったため,購入を先送りにした.そのため60数万円の残額が生じた.(使用計画)平成29年度の残額と平成30年度の予算60万を合わせた約120万のうち,学会発表・調査旅費に30万,謝金20万,PCの購入費25万×2台,論文掲載費10万,消耗品10万ほどを予定している.平成30年度に2台のHTC VIVEを接続可能なPCを購入予定であったが,コントローラーが国内未発売であり,VIVEおよびPCの購入を先送りにした.そのため70数万円の残額が生じた.(使用計画)平成30年度の残額と平成31年度の予算80万を合わせた約150万のうち,学会発表・調査旅費に30万,謝金20万,PCの購入費40万×2台,論文掲載費10万,消耗品10万ほどを予定している.
「トルコ系国家」オスマン朝の非トルコ的性格

本研究の目的は、オスマン朝国家(1299-1922年)の支配と被支配の関係を再検討し、オスマン朝国家の非トルコ的性格を明らかにすることである。研究計画に従い、次の二サブテーマ及びそれぞれの検討項目に沿って検討を進めてきた。サブテーマA:オスマン朝国家の支配者と被支配者主たる検討項目1.オスマン王家の起源と彼らを取り巻く社会集団2.支配階層としてのカプ=クル3.被支配者としての「トルコ人」と異民族サブテーマB:オスマン朝国家における統治制度の特徴とその起源主たる検討項目1.オスマン朝国家における遊牧民的部族連合体制の有無2.オスマン朝国家の中央集権的制度の起源と現実検討の結果、支配者と被支配者の関係及び統治制度のいずれの面から見ても、オスマン朝国家を単純に「トルコ系」国家ととらえることに無理があり、むしろオスマン朝国家が多分に非トルコ的性格を有することをほぼ確認できた。しかし、検証が十分でない点も残っているので、それらについてさらに深く検討する必要があると考える。検討結果の概略、関係重要論文の紹介と日本語訳、及び本研究の成果を踏まえた論考を別途提出の研究成果報告書に収めている。本研究は、オスマン朝国家(1299-1922年)の支配と被支配の関係を、人と制度の両面から再検討し、オスマン朝国家の被トルコ的性格を明らかにすることを目的としている。問題を、A:オスマン朝国家の支配者と被支配者、B:オスマン朝国家における統治制度の特徴とその起源、の2サブテーマに分割し、2箇年の研究期間の初年度である今年度はAについて検討を進めた。先ず予備的作業として、初期オスマン朝国家史関係文献(オスマン語年代記、文書及びヨーロッパ人の手になる旅行記や在留報告の類)の調査・収集を行った。さらに、それら文献の読解を進め、原文資料の日本語訳をパーソナル・コンピューターにデータとして入力した。サブテーマAの考察に当たって設定した種たる検討項目は、1)オスマン王家の起源と彼らを取り巻く社会集団、2)支配階層としてのカプ=クル、3)被支配者としての「トルコ人」と異民族、の三点であった。予備的作業で得られた史料及びコンピューター化されたデータを利用しつつそれらの検討を行った。その結果、(1)オスマン王家は起源的に遊牧トルコ族の流れを汲む人々であるが、オスマン朝国家の興る13世紀末前後には既にアナトリア半島西北部において東ローマ帝国領内のギリシア系領主などと密接な関係を持っており、その意味でオスマン朝国家はトルコ系の人々を中心基盤にした政権とは言えないこと、(2)キリスト教徒子弟から徴集されたカプ=クルが中央及び地方の統治実務上極めて大きな役割を果しており、トルコ系の遊牧部族制的な支配の色彩は希薄であること、(3)従って、オスマン朝国家においてトルコ系の人々は、王家と同様に遊牧トルコ族に起源を有しながらも、オスマン王家及び異民族出身者(カプ=クルなど)に統治される「被支配民族」の一面を有していたこと、などの点を確認することが出来た。本研究は、オスマン朝国家(1299-1922年)の支配と被支配の関係を、人と制度の両面から再検討し、オスマン朝国家の非トルコ的性格を明らかにすることを目的としている。課題を、A:オスマン朝国家の支配者と被支配者B:オスマン朝国家における統治制度の特徴とその起源の二サブテーマに分割し、2箇年の第2年度(最終年度)に当たる今年度は、サブテーマBについて検討を進めた。まず、予備的作業として、初期オスマン朝国家関係文献(オスマン語年代記、文書等)の調査・収集を行っった。その上で読解を進め、パーソナル・コンピューターに基礎データとして入力した。サブテーマBの考察に当たって設定した主たる検討項目は、1.オスマン朝国家における遊牧民的部族連合体制の有無2.オスマン朝国家の中央集権的制度の起源と実態の二点であった。予備的作業で得られたデータを使用しつつそれらの問題の検討を行った。その結果、(1)オスマン朝国家においては、突厥、遊牧ウイグル、セルジューク朝あるいはカラ・コユンル(白羊朝)、アク・コユンル(黒羊朝)などのような遊牧部族連合体制の色彩はほとんど認められず、これに代わる支配体制を必要としていた。

(2)オスマン朝国家は当初から中央集権的体制を指向しており、その要因として、i.オスマン朝は部族連合国家ではなく、従って遊牧的分封制をとっていなかったため、おのずから中央集権的体制を基本的な支配体制として採用せざるを得なかったことii.東ローマ帝国との境界域で勢力を拡大したため、東ローマ帝国の各種制度の影響が働いたことiii.ルーム・セルジューク朝において進展を見た各種制度の影響が働いたことiv.建国初期から首都ブルサ、エディルネをはじめ領域内に多数のウラマ-(イスラーム世界で学問研究、行政実務に携わった知識人層)が流入し、伝統的なイスラーム世界の中央集権的体制をオスマン朝に伝えたことなどが考えられる。特に、ivのイスラーム世界での中央集権的支配体制の伝統はオスマン朝の体制に大きく作用したと考えられ、支配体制の起源の点でも、また発展の面でも、その果たした役割は大きい。政府によるウラマ-層の行政への取り込みも徹底している。このように、オスマン朝は統治制度の面でも他のトルコ系国家とは異なることが確認できた。以上、前年度の検討結果と併せ考察すると、オスマン朝国家を単純に「トルコ系国家」と呼ぶことには無理がある。むしろ我々は、オスマン朝国家の「非トルコ的性格」に注目せねばならない。
LncRNAが制御するシェーグレン症候群における唾液腺障害の病態解明

前年度に実施した解析において見出されたシェーグレン症候群(SS)小唾液腺細胞培養においてPoly I:C刺激後の発現亢進を認めた2つのlncRNAのうち,noncodingRNArepressor of NFAT (NRON)についてSS群/非SS群間での発現を比較するためin situ hybridaization(ISH)での検討を行った.ISHに用いるパラフィン切片はSS群として2002年アメリカ-ヨーロッパ基準を満たし,血液検査で抗SS-A抗体陽性かつ組織学的にSSの特徴的所見である導管周囲の単核球浸潤を認めた5例,非SS群として乾燥症状を有し精査のため口唇小唾液腺生検を施行したもののSSの基準を満たさなかった5例を選定した.ISHではSS群,非SS群双方において導管に発現を認め,また腺細胞にも一部発現を認めていた.SS群の単核球浸潤領域において発現が集中していた.次に,パラフィン切片上でのNFATc1の発現について免疫染色(IHC)での評価を行った.IHCにはISHに用いたSS群,非SS群から組織枯渇の都合のため各4例を用いて行った.SS,非SS群双方で浸潤細胞,また一部導管に発現を認めており,SS群の中で高度に発現している検体を認めた.浸潤細胞内での発現は細胞質に染色を認めた.浸潤細胞が多いほど高度の発現が認められる印象であり,画像処理での浸潤細胞面積中の陽性細胞面積算出を行った.今後浸潤細胞のNFATc1陽性率,面積やSSのfocus scoreとの関連に関して解析を予定している.前年度の解析で見出されたlncRNA NRONに関連してNFATc1の解析を行い,SS群/非SS群との比較を通じNRON,NFATc1がSS病態に関与している可能性が示唆されたため.今後SS群間での浸潤細胞のNFATc1陽性率,面積やSSのfocus scoreとの関連に関して解析を進めるためより多数のSS口唇小唾液腺生検組織を,種々のfocus scoreが含まれるように選定し検討を進める予定である.なお上記2症例は診断基準からいずれもSSの診断がなされており,SSの病態との関与を考察するうえでは非SSの小唾液腺を用いた解析も重要であるが,口唇小唾液腺生検は乾燥症状を有する症例に施行するため非SSの小唾液腺を得ることは比較的困難である.解析に十分な口唇小唾液腺の症例数をSS・非SSいずれにおいても確保するために,培養細胞の他にパラフィン切片からもRNAを得るため抽出キットを入手し、そこから得られたRNAを用いて今後SSと非SS間の相違について比較検討を進めていく予定である.交付申請書に記した実施計画に沿って研究を行い,SS病態に関与していると考えられるlncRNAが上記研究により見出されたため.前年度に実施した解析において見出されたシェーグレン症候群(SS)小唾液腺細胞培養においてPoly I:C刺激後の発現亢進を認めた2つのlncRNAのうち,noncodingRNArepressor of NFAT (NRON)についてSS群/非SS群間での発現を比較するためin situ hybridaization(ISH)での検討を行った.ISHに用いるパラフィン切片はSS群として2002年アメリカ-ヨーロッパ基準を満たし,血液検査で抗SS-A抗体陽性かつ組織学的にSSの特徴的所見である導管周囲の単核球浸潤を認めた5例,非SS群として乾燥症状を有し精査のため口唇小唾液腺生検を施行したもののSSの基準を満たさなかった5例を選定した.ISHではSS群,非SS群双方において導管に発現を認め,また腺細胞にも一部発現を認めていた.SS群の単核球浸潤領域において発現が集中していた.次に,パラフィン切片上でのNFATc1の発現について免疫染色(IHC)での評価を行った.IHCにはISHに用いたSS群,非SS群から組織枯渇の都合のため各4例を用いて行った.SS,非SS群双方で浸潤細胞,また一部導管に発現を認めており,SS群の中で高度に発現している検体を認めた.浸潤細胞内での発現は細胞質に染色を認めた.浸潤細胞が多いほど高度の発現が認められる印象であり,画像処理での浸潤細胞面積中の陽性細胞面積算出を行った.今後浸潤細胞のNFATc1陽性率,面積やSSのfocus scoreとの関連に関して解析を予定している.前年度の解析で見出されたlncRNA NRONに関連してNFATc1の解析を行い,SS群/非SS群との比較を通じNRON,NFATc1がSS病態に関与している可能性が示唆されたため.当初の実施計画に沿って進めていく予定であるが、口唇小唾液腺組織の確保が課題であり,上記研究実績の概要に記した通りパラフィン切片からのRNA抽出も行い解析を進めていく予定である.今後SS群間での浸潤細胞のNFATc1陽性率,面積やSSのfocus scoreとの関連に関して解析を進めるためより多数のSS口唇小唾液腺生検組織を,種々のfocus scoreが含まれるように選定し検討を進める予定である.物品購入費用,学会出張費等が当初の見込みより少なかったため、次年度以降に使用する予定である。
流速支援液相成長を用いたGaNテンプレート基板の成長

流速支援液相成長によるGaNの成長を実現するため、3Dプリンタを用いたボートの設計および試作、LPE装置の改造、成長条件の最適化をおこなった。水車を用いた機械的方式により溶液中に対流を発生し、成長速度およそ0.5um/hの面内均一性の高いGaN層の無添加大気圧成長に成功した。同時に、メサ加工基板を用いたGaNの電流制御型液相成長によるマイクロチャンネルエピタキシーをおこない、c面GaNの平坦性の優れた横方向成長に成功するとともに、隣同士の成長層を合体化することにより平坦膜を得ることに成功した。GaNの流速支援液相成長を実現し低価格でGaNテンプレート基板を成長するため、本年度は、1)流速支援液相成長用ボートの設計、2)メサ加工基板を用いたマイクロチャンネルエピタキシーによる横方向成長の検討、3)マイクロチャンネルエピタキシーの成長メカニズムの解明、という3つの課題に関して研究を進めた。1)流速支援液相成長用ボートの設計に関しては、3Dプリンターを用いて液相成長に用いる溶液中に対流を引き起こす駆動方法に関しモデル実験をおこない、その効果を検証した。特に本年度は溶液中にアンモニアガスを供給し泡(バルブ)を発生させ浮力により対流を引き起こす方法(バルブ発生対流駆動法)を中心に駆動方法の検討をおこなった。その結果、ボートの隙間からのガスのリーク、溶液中のバルブ発生のための最適なノズル形状およびバルブ通過部の形状に関する有用な知見を多く得た。しかしながら、初期の目標である溶液中での安定した対流の発生には至っていない。2)メサ加工基板を用いたマイクロチャンネルエピタキシーによる横方向成長の検討に関しては、縦方向の成長をほぼ完全に抑制することに成功し、横縦比の非常に大きなGaNの横方向成長層を得ることに成功した。横方向成長領域の転位の低減効果もCL測定を用い評価した。3)マイクロチャンネルエピタキシーの成長メカニズムの解明に関しては、ステップ源であるスパイラルステップならびに積層欠陥端での2次元核生成の双方に注目し、それぞれのステップ源に関して表面過飽和度と縦方向の成長速度との関係を定量的に調べた。その結果、過飽和度の上昇にしたがい積層欠陥端での2次元核生成によるステップ源での成長速度が大きく上昇すること、ならびに、表面ステップの移動に与える不純物のピニング効果に関しての定量的なデータの取得に成功した。GaNの流速支援液相成長を実現し低価格でGaNテンプレート基板を成長するため、本年度も引き続き、1)流速支援液相成長用ボートの設計・試作、2)メサ加工基板を用いたマイクロチャンネルエピタキシーによる横方向成長の検討、3)マイクロチャンネルエピタキシーの成長メカニズムの解明、という3つの課題に関して研究を進めた。1)流速支援液相成長用ボートの設計・試作に関して、3Dプリンタを用いて作製した種々の試作ボートにより実際にGaメルトを使用したモデル実験をおこなった結果、アンモニアガスの供給による泡(バルブ)の浮力による対流発生方式ではなく、機械的に駆動する水車による対流発生方式を採用することを決定した。この方式は、反応管中に回転運動を導入する仕組みの作製に困難をともなうが、駆動力が大きいこと、また、成長用ボートの作製の難易度が低いことから、総合的に判断したものである。以上の結論を受け、BNを素材とするGaN成長用ボートの試作をおこなった。2)メサ加工基板を用いたマイクロチャンネルエピタキシーによる横方向成長の検討に関しては、昨年度発見した縦方向成長が完全に抑制され、薄くて幅広い横方向成長が得られる現象をさらに詳しく調べるため、メサ加工基板の膜厚依存性、ならびに、メサ方位依存性に関しての実験を行い多くの知見を得ることが出来た。さらには、これらの実験を通して、成長速度が大幅に向上する新条件を見いだすに至った。3)マイクロチャンネルエピタキシーの成長メカニズムの解明に関しては、縦方向の成長速度が抑制される表面不純物によるスッテプのピンニング効果について、Siドーピングの有り無し関してGaAsマイクロチャンネルエピタキシーを用いたモデル実験もおこなった。3Dプリンタを用いた対流発生方式に関するモデル実験が終了し、効果的な対流発生機構を選択できた。その結果を受け、新ボートの設計・試作も完了した。一方、メサ加工基板を用いたマイクロチャンネルエピタキシーにおける縦方向成長の抑制メカニズム解明に関する実験が順調に進んだ点も挙げられる。以上の実験を通して、電流制御液相成長(LPEE)を用いても、成長速度が大幅に向上する新条件を見いだすに至った点が評価される。本研究では、溶液に流れを作り流れにのせて原料を輸送する「流速支援LPE」と言う新たな液相成長方法を開発し、GaNを常圧で溶液にNaなどの取り扱いにくい添加物を添加すること無しに成長する手法を開発することを目的とした。そのため、本研究では、流速支援LPEのアイディアを具現する成長装置を作製すること、さらには、従来は難しいと考えられていた窒素濃度の低い溶液を用いて、所望の成長速度が得られるGaNのLPEを実現することに挑んだ。その結果、水車を用いた撹拌による原料の輸送機構をもつ流速支援LPE装置の開発に成功し、溶液として添加物無しのGaメルトを用いるのみで、マイクロメータ毎時レベルの良好な成長速度を持つGaNの流速支援LPEに成功した。特に本年度は、昨年完成した水車を用いた回転機構をもつBNボートを使用し、GaNの流速支援LPEの成長条件の導出をおこなった。本LPE装置では、水車をスムーズに回転させる回転機構の作製が重要であり、回転導入端子を用い、外部に設置したモーターによる駆動方式を完成させた。

その過程において、水車の軸と駆動系のシャフトとの回転軸がずれることにより、成長中に軸固定ネジが緩む等の問題が発生したので、自在シャフトを用いて両軸をつなぐなどの工夫をおこない、流速支援LPE装置のプロトタイプを完成させた。引き続き、成長時間依存性、回転速度依存性、メルト量依存性などに注目して、GaNの流速支援LPE成長条件を最適化し、マイクロメータ毎時レベルの良好な成長速度を持つGaNの成長条件を導出した。本年度は同時に従来型の電流制御型LPEに関しても成長実験をおこなった。メサ型基板を用いた横方向成長の成長膜厚の薄膜化に関しても調べ、メサ膜厚により成長膜厚が決定されるメカニズムを発見し、さらに、厚さの薄いメサ構造を用いた、GaNの薄膜マイクロチャンネルエピタキシーにも成功した。流速支援液相成長によるGaNの成長を実現するため、3Dプリンタを用いたボートの設計および試作、LPE装置の改造、成長条件の最適化をおこなった。水車を用いた機械的方式により溶液中に対流を発生し、成長速度およそ0.5um/hの面内均一性の高いGaN層の無添加大気圧成長に成功した。同時に、メサ加工基板を用いたGaNの電流制御型液相成長によるマイクロチャンネルエピタキシーをおこない、c面GaNの平坦性の優れた横方向成長に成功するとともに、隣同士の成長層を合体化することにより平坦膜を得ることに成功した。流速支援液相成長のためのボート設計に関して、対流を発生させるための検討に時間を要したため、ボート設計という計画に対しては少し遅延を生じている。転位の低いテンプレート基板作製のための横方向成長に関しては、メサ加工基板を用いたマイクロチャンネルエピタキシーにおいて予想以上の進展が得られ、縦方向の成長がほとんど停止し横に大きく成長する最適条件を見いだすことに成功した。マイクロチャンネルエピタキシーのメカニズムの解明に関しては、表面過飽和度と成長速度の関係を、ステップ源の種類毎に定量的に調べることにはじめて成功した。以上の結果を総合的に評価すると、本年度は予定よりやや遅れていると判断された。機械的駆動により対流を発生する新ボートを用い、流速支援液相成長の実証実験を進めるのが基本方針ではあるが、その前に、昨年度発見した成長速度を大幅に向上できる電流制御液相成長(LPEE)の新条件をさらに推進する実験を進めたい。このことは、従来の方式であるLPEEの限界を見極める意味でも重要であり、本研究における流速支援液相成長との対比を通し、GaNのLPE成長の限界を大きく広げる可能性がある。また、本年度は本研究課題の最終年度でもあるので、研究の成果の学会発表、論文投稿を積極的におこないたい。結晶成長流速支援液相成長のためのボート設計に関しては、本年度に得ることのできた知見を加えることでより効率的な対流生成法の検討をおこなう。検討に当たっては、再度最適な駆動力(機械的対流駆動法、バブル発生対流駆動法)の選択からおこなう。こうすることにより、本年度得られた知見を生かし、より広い選択範囲から優れたボートの最適設計をおこなうことが可能であるものと考える。
大規模流れの追跡のための部分的な粒子法の開発

平成30年度の研究計画は、陰関数曲面と呼ばれる形状表現手法を粒子法を用いた流体シミュレーションと融合する技術を開発することであった。この技術の開発によって、従来の粒子法の最大の欠点とされていた障害物付近での流体解析の精度が低いという問題解決が期待できる。平成30年度の研究計画に対して、本研究では以下のような成果を得ることができた。任意形状の境界に対する陰関数曲面境界条件モデル:本研究では、複雑な形状をした障害物に対して高精度に流体解析を行うための技術を開発した。従来の陰関数曲面を用いた粒子法による流体シミュレーション技術では、障害物が局所的に平面であることを仮定して定式化が行われていた。そのため、平面以外の形状に陰関数曲面モデルを用いた場合には計算結果が本来の値とずれてしまうという問題点があった。本研究では、任意形状の障害物に対して陰関数曲面を用いた場合の障害物の境界条件(流体が障害物に近づいた場合にどのように跳ね返すかの条件)を開発することで、平面以外の障害物形状に対しても解析解と計算結果が一致することが確認できた。陰関数曲面上での支配方程式の離散化:本研究では、障害物の粒子なしで流体の支配方程式に従って流体の運動を計算するための技術を開発した。本来、粒子法では障害物形状も粒子で表現されていることが前提で定式化されていた。陰関数曲面のように粒子以外で障害物を表現した場合、粒子法の定式化をそのまま用いることができないため人工的な力を用いて計算が行われることが一般的である。この人工的な力は障害物近傍で流体運動の不自然な運動を発生させる原因となることが知られている。本研究では、障害物粒子なしで粒子法の定式化に従って支配方程式を直接離散化する技術を開発することで陰関数曲面モデルを用いた際に発生していた不安定性、不自然な付着、計算精度の低下問題を解決した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度の研究計画では、流体の流れ場が与えられた際に、その一部分の領域の流体のみに粒子法と呼ばれる流体計算手法を適用する技術を明らかにすることであった。この技術開発によって、粒子法の欠点である計算速度を補うことができるため、大規模な流れ場での流体追跡の高速化を行うことが期待できる。平成29年度の研究計画に対して、以下の通り研究成果を得ることができた。部分粒子法の開発と評価検証:与えられた流れ場の内、一部分の領域のみに粒子法を適用する部分粒子法の定式化方法を明らかにした。粒子法では計算領域全体を粒子で表現して流体の動きを計算する必要があったが、提案手法では計算領域の一部分のみに粒子法を適用できる。提案手法で計算した結果と解析解を比較することによって複数の状況で提案手法が妥当な結果を与えることを確認できている。部分粒子法の高速化技術:粒子法では流体を粒子で表現して計算を行う必要があるが、入力の流れ場は一般的に粒子で表現されていない。本研究では、流れ場の情報を粒子法の粒子に伝達するために、流れ場の情報を持った仮想的な粒子を生成することで部分粒子法を実現していた。研究を行っていく過程で、この仮想的な粒子の生成を流体の計算ステップ中に行うと計算速度が低下してしまう問題が発見された。仮想粒子の生成を効率化して計算の高速化を行うために、仮想粒子の生成パターンを事前に用意する方法を提案した。提案技術では、時間のかかる仮想粒子生成の準備を事前に行うことで流体の計算ステップ中の仮想粒子生成速度を大幅に向上させることに成功した。平成29年度は粒子法を局所領域に適用するための技術開発を主に行い、粒子法の計算速度の高速化を達成した。局所領域への粒子法の適用には、当初予定していた通り仮想粒子を用いて流れ場の情報を流体粒子へ伝達する方法を採用した。本提案手法を適用することによって、従来は計算領域全体に適用する必要のあった粒子法を計算領域の内、追跡が必要な一部分だけに限定することができるため計算速度の高速化を期待することができる。研究を行っていく過程で、提案技術である部分粒子法では仮想粒子を生成するための計算コストが高いため計算速度の向上率が落ちてしまうという問題が発生した。この問題を解決するために、仮想粒子のパターンを事前に準備しておき、実際の流体運動の計算中に適切にパターンを当てはめる技術を開発した。この仮想粒子生成の技術開発によって計算速度が大幅に向上できたため最終的には予定通りの結果を得ることができた。上記を含む研究成果に対して、平成29年度には3回の会議発表を行い、論文誌へも1回投稿することができた。また、発表済みのものに加えて会議発表と論文誌において、それぞれ1本ずつ投稿を行っており、現在査読中である。会議発表では賞も受賞しており順調に研究が進展していると考えている。

従来の陰関数曲面を用いた粒子法による流体シミュレーション技術では、障害物が局所的に平面であることを仮定して定式化が行われていた。そのため、平面以外の形状に陰関数曲面モデルを用いた場合には計算結果が本来の値とずれてしまうという問題点があった。本研究では、任意形状の障害物に対して陰関数曲面を用いた場合の障害物の境界条件(流体が障害物に近づいた場合にどのように跳ね返すかの条件)を開発することで、平面以外の障害物形状に対しても解析解と計算結果が一致することが確認できた。陰関数曲面上での支配方程式の離散化:本研究では、障害物の粒子なしで流体の支配方程式に従って流体の運動を計算するための技術を開発した。本来、粒子法では障害物形状も粒子で表現されていることが前提で定式化されていた。陰関数曲面のように粒子以外で障害物を表現した場合、粒子法の定式化をそのまま用いることができないため人工的な力を用いて計算が行われることが一般的である。この人工的な力は障害物近傍で流体運動の不自然な運動を発生させる原因となることが知られている。本研究では、障害物粒子なしで粒子法の定式化に従って支配方程式を直接離散化する技術を開発することで陰関数曲面モデルを用いた際に発生していた不安定性、不自然な付着、計算精度の低下問題を解決した。最終年度である平成30年度には、陰関数曲面と呼ばれる形状表現手法を粒子法による流体シミュレーションと融合する技術を開発して流体シミュレーションの高精度化を行う。計算領域の障害物を陰関数曲面で表現することによって、従来の粒子法の欠点であった障害物近傍で計算精度が落ちてしまう問題を解決する。また、平成29年度に開発した部分粒子法と陰関数曲面の融合も行い、障害物を含む領域でも高速、高精度な流体追跡ができるように技術開発を進める。平成29年度と平成30年度の提案技術を琵琶湖の流れに適用することで、実用性に関しての評価検証も行う。琵琶湖の流れの専門家とも意見交換を行い、提案技術で「妥当な追跡精度を得られるか」、「実用上十分な計算速度の高速化を行えているか」という2つの観点で評価検証を行っていく。特に、格子法で得られた流れ場に対して部分粒子法がどの程度の精度で流体追跡を行えるかを明らかにしていく。粗い格子法による流体計算で得られた流れ場に対して、高解像度の部分粒子法を適用することで計算速度と計算精度両方を得ることができる。提案手法で得られた実験結果に関してはインターネット上で結果を公開することを予定している。琵琶湖は環境や生物学の研究対象としても注目されており、その水は1400万人以上の人々の生活用水となっている背景がある。研究成果を大規模な計算対象である琵琶湖に適用した結果をインターネット上で公開することによって「学術面での貢献」と「社会面での貢献」を同時に期待できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
金電極への溶媒水分子吸着構造の形成機構に関する研究

中性子反射率法は、薄膜・多層膜の深さ方向の構造を原子レベルの分解能で決定できる精度を有しているが、ビームを1度以下の視斜角で照射するため、広い領域の平均情報を得ることになり、不均一試料の局所的な構造解析は困難である。局所的な構造を調べるためにはイメージング法が有効で、白色パルス中性子を用いれば、深さ方向の波数ヴェクトルQzの広い領域で迅速にイメージングを行うことができる。本研究では白色パルス中性子を用いた中性子反射率イメージングの方法を確立し、マイクロビームを用いることなく、従来よりも高い分解能を有する反射率解析を可能にする。この方法を応用し、金電極と電解質水溶液界面の電気二重層の面内の不均一な構造を解析する。界面画像化のための反射投影像の測定をJ-PARC MLFのBL17およびBL10で行った。30x30mmのSi基板上に最大膜厚50nm程度金薄膜をDCスパッタ法で不均一に作製したものを試料とした。対極に白金線、参照電極として銀/塩化銀電極を用い、0.01M硫酸溶液を満たしたセルに密封し、自然電位において測定に供した。BL17では2次元検出器を用い、BL10では0次元検出器と複数スリット板であるコーデッドマスクを組み合わせた方法を採用した。試料をセルごと面内回転させ、回転角を90度変えて反射投影像を取得した。いずれの方法でも3時間程度で固液界面の反射投影像を1つ取得できた。薄膜の領域と金で被覆されていない領域で投影画像上における反射強度の違いを検出でき、反射率の画像化が可能であることが示された。投影像の位置分解能は1mm程度で、2次元検出器のピクセルサイズまたはコーデッドマスクのスリットサイズにほぼ等しい。今後は異なる面内回転角で20以上の反射投影像を取得し、試料全面をを1mm程度の分解能で画像化していく。次段階では、測定を高速化し、電極反応中の界面構造の変化を追跡する。本研究では白色パルス中性子を用いた中性子反射率イメージング法により、マイクロビームを用いることなく、従来よりも高い分解能を有する反射率解析を可能にする。中性子反射率でイメージングを行うために、Qzを固定し、通常の30mmの中性子ビームを用いて試料の不均一さの情報を反映した反射率の1次元プロファイルを、試料内で回転させた様々な試料位置で測定する。それら投影データは試料表面近傍の面内の不均一な構造分布をフーリエ変換したものになっている。これをフーリエ逆変換することで不均一な構造分布を画像として再構成できる。Qzを任意に選択することで、膜厚、表面・界面の粗さの面内の不均一な分布がどんなものであるかを評価する。この測定法を電極/電解質界面の構造解析に適用し、電極表面形状が与える、電解質分子およびイオンの吸着構造の形成および、電極反応への影響を明らかにする本研究では、中性子反射率イメージングで、電極/電解質界面における溶媒水分子の吸着構造を解析する。試料は金薄膜をモデル電極として用いる。電解質溶液は希硫酸水溶液を用いる。この系は調製法が確立されているので、新規な計測方法である反射率イメージングの有効性を確認しながら解析を行うことができる。平成28年度は反射率の投影データから薄膜の膜厚、表面・界面の粗さを抽出し、画像化する方法を確立する。その後、電場を印加しない条件で、電極/電解質溶液界面の反射率イメージングを行い、分子・イオンの吸着構造の不均一な分布を調べる。平成29年度は、電場を印加して反射率イメージングを金電極/電解質界面の不均一な構造解析に応用する。最終年度は、電場を印加した状態で電極/電解質界面の動的な反射率イメージングを検討する。試料とする金電極の作製は、物質・材料研究機構のスパッタ装置により行っている。シリコン基板または合成石英基板に製膜し、膜厚やラフネスをX線反射率により評価したところ、膜厚は2050nmで、数nmの低密度層がある。希硫酸に接触させると剥離を生じる場合が多いため、製膜条件(主に基板の洗浄方法)の最適化を継続している。電源装置としてGamry interface1000Tを2016年10月に導入した。50mM希硫酸中の金電極薄膜の電流ー電圧特性を測定して電極特性の評価を行っている。発泡が生じない条件(ー0.3V+0.7V vs Ag/AgCl)では、+0.3V付近に電流ピークがあり、再現性を確認中である。中性子施設での実験のためには過電圧・過電流だけでなく、温度上昇やガス発生についてもインターロックシステムが必要と言われているが、インターロックの仕様を決めるためには問題となるガス発生量は何mlであるか等の定量的な基準が必要である。担当者と検討を進めている。中性子反射率測定用に固液界面観察用セルを自作した。ビームライン担当者の意見を参考に、PTFEを加工し、BAS製標準電極とPt対極を取り付けた。漏水テストは合格している。電源装置接続方法は改良中である。また、中性子反射率計への取り付け、粗調整のテストを継続している。以上のような準備を進めながら中性子実験の課題申請を行ったが、平成28年度は採択されなかった。再申請を行うとともに、オフラインでの検討を進める。

白色パルス中性子を用いた中性子反射率イメージング法により、マイクロビームを用いることなく、従来よりも高い面内分解能を有する反射率解析を可能にする。本研究では、この方法を応用し、金電極と電解質水溶液界面の電気二重層の面内の不均一な構造を解析する。中性子反射率でイメージングを行うには、Qzを固定し、通常の30mmの中性子ビームを用いて試料の不均一さの情報を反映した反射率の1次元プロファイルを、試料内で回転させた様々な試料位置で測定する。それら投影データは試料表面近傍の面内の不均一な構造分布をフーリエ変換したものであるから、これをフーリエ逆変換することで不均一な構造分布を画像として再構成できる。Qzを任意に選択することで、膜厚、表面・界面の粗さの面内の不均一な分布がどんなものであるかを評価できる。この測定法を電極/電解質界面の構造解析に適用し、電極表面形状が与える、電解質分子およびイオンの吸着構造の形成および、電極反応への影響を明らかにする。試料は金薄膜をモデル電極として用いる。電解質溶液は希硫酸水溶液を用いる。この系は調製法が確立されているので、新規な計測方法である反射率イメージングの有効性を確認しながら解析を行うことができる。平成28年度は反射率の投影データから薄膜の膜厚、表面・界面の粗さを抽出し、画像化する方法を確立する。その後、電場を印加しない条件で、電極/電解質溶液界面の反射率イメージングを行い、分子・イオンの吸着構造の不均一な分布を調べる。平成29年度は、電場を印加して反射率イメージングを金電極/電解質界面の不均一な構造解析に応用する。最終年度は、電場を印加した状態で電極/電解質界面の動的な反射率イメージングを検討する。2017年度は、前年に導入した電気化学測定装置のアップグレードを行い、測定可能な電流レンジを±100mAから±1Aへ拡張、また、測定可能な交流周波数を100mHz10kHzを10μHz1MHzに拡張した。これにより電気二重層の中性子反射率イメージングを行う際の条件を精密に決定することが可能になった。2017年4月に反射率イメージングの実験をJ-PARC MLF BL17において実施した。試料セルと試料面内回転ステージを装備したユニットをビームラインのゴニオメーターに搭載し、検出器には、BL17で調整が完了したばかりの2次元検出器MWPCを使用した。ビームを基板側面から入射し、電解質溶液の注入前後で反射率を測定した。面内回転0度と90度で反射プロファイルを取得し、シミュレーション結果を比較することができた。ただし、本年計画していた電圧印加条件でのプロファイル測定にはいたらなった。理由は下記の2点である。(1)電圧印加に用いる電気化学測定装置のインターロックは過電流・過電圧がかかると電圧・電流がかからなくなり測定が止まる仕様であったが、安全管理担当者からは電源遮断になることに求められた。(2)測定条件を最適化できなかった。固液界面に吸着層が形成されることにより特有の反射率プロファイルが観察されるのは散乱ベクトルが1.5A^-1の近傍であった。電圧印加による反射率プロファイルの変化を調べるには、全反射領域(q<0.001A^-1)から1.5A^-1までを一度に測定するべきであるが、BL17で測定可能な波長領域は1.08.8Aに設定されており、必要なq領域を測定できなかった。
老化現象の原因としてのグリケーションに対する基礎研究

1.グリケーション誘発物質の反応性の比較について:グリケーション誘発物質と考えられる3-デオキシグルコソン(3DG)およびリゾチームとの反応系に正常ラットの血清の低分子画分およびリン酸緩衝液を加えてインキュベートし,リゾチームのアミノ酸残基の損傷と重合度を測定した。その結果,血清の低分子画分に3DGとリゾチームの反応に対する抑制物質の存在が示唆された。2.グリケーション誘発物質の生成経路について:^<14>C-グルコースをラットに連続的に経口投与し,血清を採血し,低分子画分を除去し,血清タンパク質をHPLCにより^<14>Cの放射能を検出した。その結果,血清タンパク質の一部が^<14>C-グルコースによって修飾されていた。前回,3DGの代謝生成物である^<14>C-3-デオキシフルクトース(3DF)が8日目以降の尿中に検出され,3DGが食餌性グルコースから生成されることを明かとしたが,3DGはグリケーションをうけた血清タンパク質を経由し生成されると推察された。3.グリケーション誘発物質の同定,起源および分布について:前回の結果を再試した。ラットを3DGの含まない調製試料を与えて飼育した。得られた尿を調製し,GCで分析した結果,前回同様に3DGは検出されなかったが3DFが検出され,GC-MSで同定された。5.グリケーションに対する生体内防御系の解明:3DG代謝酵素の一つであるAldose reductaseをブタ肝臓から精製し,その性質の詳細を明らかにした。また,ニワトリ肝臓から2-oxoaldehyde reductase(2-OR)を精製し,抗体を作成し性質を調べた。その抗体はほかの還元酵素(aldehyde reductase I,IIおよびaldose reductase)との交差反応は示さなかった。2-ORの部分構造を調べたところ,aldose reductaseとaldehyde reductase Iとそれぞれ20-30%の範囲で相同性を有していた。さらに,3DG修飾BSAやグリケーションBSAはCOS細胞に発現させたType I macrophagescavenger receptorによって認識されることが明かとなった。このreceptorに対する3DG修飾BSAの親和性はBSAと3DGの反応時間に伴い増加した。
食事性老化制御因子としての亜鉛および鉄の役割

本研究では、老化制御因子としての亜鉛及び鉄の役割について検討した。飼料中亜鉛が体重増加に支障のないレベルであってもラットの生体内抗酸化因子は正常値に達しておらず、従来考えられていた亜鉛および鉄の必要量では不足することが明らかとなった。人間を対象とした研究のメタアナリシスでは、貧血のない鉄欠乏によって疲労を招くことが示された。今後も亜鉛や鉄の補給による老化制御について検討を続ける必要性が示唆された。わが国では世界で最も早い速度で人口構成の老齢化が進んでおり、2007年には65歳以上人口が21%を超えた超高齢社会に突入し、2013年現在で65歳以上人口は25%に達し、さらに老齢化が進んでいる。この一方で、国民健康・栄養調査成績に見られるように栄養摂取状況が低下している。その中でも特に鉄と亜鉛の低栄養の問題が著しい。鉄や亜鉛の欠乏が老化促進の要因であるならば、当該栄養素の食事性補充によって老化の制御が可能となると考えられる。メタロチオネインは抗酸化性を持つ低分子量のタンパク質であり、高用量の亜鉛ならびに銅、カドミウムによって誘導されることが知られている。しかしながら、従来検討されていた用量は、薬用レベルないし中毒レベルであり、栄養レベルの亜鉛がメタロチオネインの誘導に及ぼす影響は明らかではなかった。そこで、亜鉛の欠乏の程度を、シグモイド曲線を用いた数学モデルによって定量的に解析する方法を考案し、指標の変化がおこるレベルを定量的に評価できるようにした。さらに、メタロチオネイン測定法の高感度化を検討した。その結果、栄養レベルの亜鉛用量に応じて肝臓ならびに腎臓中のメタロチオネインの濃度が著しく変化することが明らかとなった。また、この変化は体重増加量の変化がみられるよりも高い亜鉛レベルで生じ、成長量自体は正常域であってもメタロチオネイン量が不足する亜鉛摂取レベルのあることが明らかとなった。すなわち、限界域の亜鉛栄養状態ではメタロチオネインが不足し、十分な抗酸化能を備えていないことが示唆されたので、今後検討を続けたい。わが国は世界に先駆けて超高齢社会に突入している一方で、鉄と亜鉛の摂取不足が進行している。遺伝性貧血が多いアフリカや南アジア・東南アジアを除くと、日本は最も貧血有病率が高い国の一つであり、鉄欠乏が貧血の主たる原因である。鉄・亜鉛欠乏が老化促進要因であるならば、これらの補充によって老化を遅らせることが可能と考えられるが、どれだけの量の鉄や亜鉛が必要であるのか不明である。この重要な目安となるのが必要量である。国民健康・栄養調査のうち2003年から2007年については、鉄摂取量に加えて貯蔵鉄の指標である血清フェリチン濃度のデータが収載されている。そこで、申請者が開発した集団データ解析法をさらに改良して、本データの解析を行ない、日本人女性における鉄必要量の実証的な推定を試みた。その結果、鉄必要量の中央値は、18から29歳の女性では7.59 mg、30から49歳の女性では8.13 mgと推定された。動物実験においては、当該栄養素のどの飼料中レベルを正常対照と考えるのかが、研究の基礎となる。そこで、鉄についても段階的なレベルの鉄を含む飼料を作製し、その飼料で飼育したラットの各種指標を測定して解析した。その結果、ヘモグロビン濃度は35 mg/kgでも飽和量には達さず、肝臓中のフェリチン鉄に該当する熱耐性非ヘム鉄分画も35 mg/kgでは僅かにその上昇が認められるだけであり、どの鉄レベルを正常とみなすのが適切であるのか、さらに検討が必要であることを示唆する結果であった。一方、亜鉛欠乏ラットの肝臓では、サイトゾルの蛋白濃度自体は低いが、ソーレー帯の吸光度は高く、亜鉛低栄養下での蛋白欠乏やうっ血の存在が示唆された。今後、さらに鉄・亜鉛不足の影響の検討を続けたい。わが国は、少子化と全国民を対象とした手厚い医療保険により既に超高齢社会に突入し、世界一の長寿国となっている。しかし、成長期と若い世代の女性を中心に、鉄・亜鉛などの微量元素の摂取不足が蔓延している。その一方、閉経後の女性を中心に、鉄過剰を伴う老人性貧血も進行しており、鉄や亜鉛といった微量元素の過不足が老化に与える影響を検討する必要がある。昨年度の研究でその一端が明らかとなったが、従来用いられて来たラット用飼料中鉄レベルの適正範囲は修正される必要があり、それに資する詳細なデータが求められている。そこで、今年度は種々の摂取レベルの鉄が脂質代謝に及ぼす影響を解析するとともに、対象とする飼料中鉄レベルの範囲を広げてラットを飼育し、各種血液学的指標等に及ぼす影響を検討した。その結果、飼料中鉄レベルが、従来、ラットにとっての必要量とされていた35 mg/kgではヘモグロビン濃度やヘマトクリット値が飽和量に達しておらず、むしろmarginal deficiency限界的欠乏と呼ぶべき状態に相当した。適正範囲を確定することは困難であるが、従来の倍程度のレベルでヘモグロビンがほぼ飽和量に達した。また、ヘモグロビン濃度が半分以下に低下した重度鉄欠乏の際、老年者でよく見られる脂質異常症に類似した血漿および組織の脂質の異常が認められた。今後、数学的モデルを用いたデータ解析を行ない、飼料中鉄レベルの適正範囲を決定し、鉄や亜鉛の過不足が生体に及ぼす影響の検討を続けていきたい。

飼料中鉄レベルを広げたラットを用いた動物実験を実施し、適正な鉄摂取レベルを推定することを可能にするデータが得られ、おおむね研究が順調に進展していると判断した。わが国は、世界で最も急速な高齢化が続いており、既に超高齢社会に突入している。わが国では一般には飽食と考えられているが、成長期と若い世代の女性を中心に、鉄・亜鉛などの微量元素の摂取不足が蔓延している。その一方、鉄過剰を伴う老人性貧血も多く、微量元素の過不足が老化に及ぼす影響を検討する必要がある。前年度の研究では、従来用いられて来たラット用飼料中鉄レベルの適正範囲が修正を要することを示すデータが得られた。そこで、当該年度はそのデータを補強するため測定する項目を広げ、飼料中鉄レベルの適正範囲について検討した。その結果、鉄レベル126 mg/kgに比べて、肝臓中非ヘム鉄濃度は鉄レベル49 mg/kg以下で有意に低下した。鉄レベル252 mg/kgと126 mg/kgにおける肝臓中非ヘム鉄濃度はほぼ同じであり、貯蔵鉄量を示す肝臓中非ヘム鉄濃度は鉄レベルがおよそ100 mg/kgを超えると飽和量に達することが明らかとなった。また、総鉄結合能は鉄レベル28 mg/kg以下で有意に上昇し、血漿鉄は鉄レベル21 mg/kg以下で低下した。血漿中エリスロポエチン濃度は鉄レベル21 mg/kg以下で上昇した。昨年度の研究で得られたヘモグロビン濃度とヘマトクリット値が鉄レベル49 mg/kg以下で低下することとあわせ、貯蔵鉄がおよそ100 mg/kg以上で飽和量に達するという結果から、ラットの飼料中鉄レベルの適正値はおよそ50 mg/kg以上であることが明らかとなった。また、重度鉄欠乏ラットでは、脳の線条体にマンガンが蓄積し、ジヒドロキシフェニル酢酸とホモバニリン酸が低下していることも予備的検討から明らかとなり、鉄欠乏による老化促進の一焦点として今後、研究を続けて行きたい。本研究では、老化制御因子としての亜鉛及び鉄の役割について検討した。飼料中亜鉛が体重増加に支障のないレベルであってもラットの生体内抗酸化因子は正常値に達しておらず、従来考えられていた亜鉛および鉄の必要量では不足することが明らかとなった。人間を対象とした研究のメタアナリシスでは、貧血のない鉄欠乏によって疲労を招くことが示された。今後も亜鉛や鉄の補給による老化制御について検討を続ける必要性が示唆された。正常対照とみなすべき飼料中鉄レベルを決定する上での目安が得られたこと、日本人女性における鉄必要量が推定できたこと、亜鉛欠乏ラットの代謝異常の一端が明らかとなったことから、おおむね順調に進展していると判断した。今後、段階に亜鉛レベルならびに鉄レベルを変えた飼料で飼育したラットの血漿および組織中各種生理活性物質やタンパク、ミネラル等を分析し、亜鉛や鉄の各種欠乏段階でどのような生体影響があるのか、老化の促進と合致する変化が生ずるのかどうか明らかにしていきたい。適正範囲を求めるために適した数学モデルの探索を続け、必要に応じて動物飼育を含めた実験を追加する予定である。栄養学、食生活学、衛生学亜鉛欠乏や鉄欠乏ラットでみられた各種代謝異常の意味や老化との関連を明らかにするため、ホルモン等の生体内物質濃度も測定し、各種生体指標との対応を考察する。また、鉄欠乏ではさらに広範囲の鉄レベルを検討し、どのレベルの鉄を正常と考えるのが妥当であるのか、各種数学的モデルを適用し解析を加える予定である。