hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミセル頭部の高密度性と選択性を利用した構造転写による二次元官能基場の創生

3-アミノプロピル基、6-アミノへキシル基等の組合せによるポリシルセスキオキサンの合成を行った。合成にはそれぞれの官能基を含むシランを加水分解、シロキサン結合の形成位置が一致するようにそれぞれのアミノアルキル基の鎖長に応じた異なるカルボン酸界面活性剤を混合して共存させ、水熱合成を行った。板状ミセルが形成する条件で合成したが、X線回折で確認したところ、予想通りの層状固体が得られることが明らかになった。アミノアルキル基混合比は0:10から10:0まで変えても層状固体が形成され、元素分析の結果、その比はシランの混合比(界面活性剤混合比と同じ)とほぼ同じになることが判明した。またアルキル基の赤外吸収スペクトルは、同官能基が液体状態よりも高密度ポリエチレンの状態に近く、層状固体内で炭素鎖が高密度に規則正しく配列していることが示唆された。この固体を鉄(III)の溶液で処理し、界面活性剤を除去、層剥離を行った。さらに水素イオンで鉄(III)を置換、アミノ基を中性化して高い密度を持つアニオン吸着剤に変換した。ヒ酸イオンの吸着を行ったところ、3-アミノプロピル基のみで合成された場合に比べ、最大で2割吸着量が増大した。一方、3-アミノプロピルシランとテトラメトキシオルトシリケートを組み合わせて合成した固体についても同様にX線回折、元素分析、赤外分光分析を行った。この場合も層状固体が得られた。鉄(III)溶液処理により界面活性剤を除去後、水素イオンで鉄(III)を置換すると、3-アミノアルキル基がサイトにより欠落しているポリシルセスキオキサン薄層固体が得られるが、これを金触媒の担体として用いた。エチレンジアミン錯体の担持、分解と塩化金酸の担持、分解の二種類の触媒を調製し、エチルベンゼンの酸化カップリングを行ったところ、前者の調製法による触媒のみ活性が認められた。本研究の実施は、3つのステージに分けられる。第一が合成と構造の分析であるが、対象は大きく分けて層状固体とメソ細孔性固体の二種類のメソ構造性物質を当初から想定している。表面有機基の種類、組成、密度を変え、様々な固体が合成できることを確認する。第二段階は吸着反応、触媒反応等、当研究室で過去に行ってきた反応を元に、合成した固体の機能の詳細な解析である。そして第三段階は、当研究室で経験のない反応や固体の機能を見出すことである。本研究課題は3年での完了を予定しているので、これらの段階をそれぞれの年度に振り分けることが、研究の進捗管理としては簡潔で優れている。しかしながら、実際には研究過程で発見される様々な事実を組合せて進めないと大変効率が悪い。そのためそれぞれの段階に拘り過ぎることなく、研究の進め方で前後することは避けられない。こうした背景から初年度の研究進捗状況を評価すると、第一段階では当初予定しているメソ細孔性固体は合成を試みているが分析まで行ってはいない。一方で層状固体の方は分析までほぼ完了している。そして層状固体については、第二段階の部分もいろいろな反応を開始している。以上のように実施内容と実施状況を対照すると、上記の区分が最も適当である。構造解析ではケイ素29と炭素13の2つの核種の核磁気共鳴分析を行う必要があるが、これは依頼分析を行う。定型的な分析になることが予想されるが、情報量は大きく、合成した構造解析を完成することができる。メソ細孔性固体については、研究開始後に完全に補助金事業の内容に合致するが、申請書には記載しなかった優れた方法を考えついたので、それを実施する。申請書の記載内容より新規性が高くなり、当然時間はかかることが予想されるが、実行は十分可能な上、成果のインパクトは大きくなるため、検討内容を変更する。【現在までの進捗状況】に記載した第二段階の部分は、様々な反応を試すことで安定して進めることが望ましいと思われる。吸着については毒性の高いオキシアニオン(ヒ素、六価クロム、モリブデン、セレンなど)の水溶液を触媒への応用は様々な金触媒反応を試すことでいろいろな機能評価が行えるものと考えている。補助金事業の2年目は、以上の段階までを確実に行う。しかし同時に新たな応用の開発につなげるため、それぞれの固体の持つ特有の性質を強調できる反応は、詳細な解析に移行する。

ヒ酸イオンの吸着を行ったところ、3-アミノプロピル基のみで合成された場合に比べ、最大で2割吸着量が増大した。一方、3-アミノプロピルシランとテトラメトキシオルトシリケートを組み合わせて合成した固体についても同様にX線回折、元素分析、赤外分光分析を行った。この場合も層状固体が得られた。鉄(III)溶液処理により界面活性剤を除去後、水素イオンで鉄(III)を置換すると、3-アミノアルキル基がサイトにより欠落しているポリシルセスキオキサン薄層固体が得られるが、これを金触媒の担体として用いた。エチレンジアミン錯体の担持、分解と塩化金酸の担持、分解の二種類の触媒を調製し、エチルベンゼンの酸化カップリングを行ったところ、前者の調製法による触媒のみ活性が認められた。本研究の実施は、3つのステージに分けられる。第一が合成と構造の分析であるが、対象は大きく分けて層状固体とメソ細孔性固体の二種類のメソ構造性物質を当初から想定している。表面有機基の種類、組成、密度を変え、様々な固体が合成できることを確認する。第二段階は吸着反応、触媒反応等、当研究室で過去に行ってきた反応を元に、合成した固体の機能の詳細な解析である。そして第三段階は、当研究室で経験のない反応や固体の機能を見出すことである。本研究課題は3年での完了を予定しているので、これらの段階をそれぞれの年度に振り分けることが、研究の進捗管理としては簡潔で優れている。しかしながら、実際には研究過程で発見される様々な事実を組合せて進めないと大変効率が悪い。そのためそれぞれの段階に拘り過ぎることなく、研究の進め方で前後することは避けられない。こうした背景から初年度の研究進捗状況を評価すると、第一段階では当初予定しているメソ細孔性固体は合成を試みているが分析まで行ってはいない。一方で層状固体の方は分析までほぼ完了している。そして層状固体については、第二段階の部分もいろいろな反応を開始している。以上のように実施内容と実施状況を対照すると、上記の区分が最も適当である。構造解析ではケイ素29と炭素13の2つの核種の核磁気共鳴分析を行う必要があるが、これは依頼分析を行う。定型的な分析になることが予想されるが、情報量は大きく、合成した構造解析を完成することができる。メソ細孔性固体については、研究開始後に完全に補助金事業の内容に合致するが、申請書には記載しなかった優れた方法を考えついたので、それを実施する。申請書の記載内容より新規性が高くなり、当然時間はかかることが予想されるが、実行は十分可能な上、成果のインパクトは大きくなるため、検討内容を変更する。【現在までの進捗状況】に記載した第二段階の部分は、様々な反応を試すことで安定して進めることが望ましいと思われる。吸着については毒性の高いオキシアニオン(ヒ素、六価クロム、モリブデン、セレンなど)の水溶液を触媒への応用は様々な金触媒反応を試すことでいろいろな機能評価が行えるものと考えている。補助金事業の2年目は、以上の段階までを確実に行う。しかし同時に新たな応用の開発につなげるため、それぞれの固体の持つ特有の性質を強調できる反応は、詳細な解析に移行する。試薬等が当初考えていたより少量少種で済み、その分の経費が不要になった。また機器の修理等がなかったため、応分の維持費も必要なかった。研究実施内容は計画と多少前後し、機器の呼称は予想できない。
特発性細菌性腹膜炎の成立機序解明のための研究

我々は特発性細菌性腹膜炎(SBP)において最大の謎である感染経路の解明とSBPの迅速診断方法の開発を目的に以下の研究成果を得た.1.Thioacetamide投与による肝硬変ラットではSBPの発症が認められたが,コントロールラットでは認められなかった.2.SBPは腸内細菌の増殖が大腸より下部小腸に起こるときに発症しやすいと考えられた.3.SBP発症時腸内細菌の増殖した腸管の支配リンパ節には細菌の移送を認めたが門脈血および末梢血には認めなかった.4.SBP発生機序における腸内細菌の腹腔内への侵入経路の一つとして直接腸管壁の経由が強く示唆された.5.培養で菌が検出できない腹水でも,原核生物特有の塩基配列をPrimerとしたPCRでは腹水中の微量大腸菌あるいは死菌が検出できた.仮説では腸管内から腹腔内への細菌の侵入経路は(1)血行性,(2)リンパ行性あるいは(3)腸管壁から腹腔内へ直接,の3つの経路が考えられていた.今回の研究によりSBPでは(1)(2)の経路より,(3)の経路の可能性が最も高いとの結論を得た.またSBPの発症は必ずしも腸内からの生菌の移行だけでなく,むしろ死菌や菌体成分や腹水中で免疫反応を起こすことがSBPの本質であると推測した.一方,臨床例の検討でも腹水培養で細菌が証明されることは少ない.腹水中の細菌のDNAをPCRで検出する方法は感度が高く迅速診断が可能で,SBPの診断に有用であると考える.ただし消化管穿孔に起因する続発性細菌性腹膜炎とSBPとの鑑別が臨床上困難であることは今後の課題である.我々は特発性細菌性腹膜炎(SBP)において最大の謎である感染経路の解明とSBPの迅速診断方法の開発を目的に以下の研究成果を得た.1.Thioacetamide投与による肝硬変ラットではSBPの発症が認められたが,コントロールラットでは認められなかった.2.SBPは腸内細菌の増殖が大腸より下部小腸に起こるときに発症しやすいと考えられた.3.SBP発症時腸内細菌の増殖した腸管の支配リンパ節には細菌の移送を認めたが門脈血および末梢血には認めなかった.4.SBP発生機序における腸内細菌の腹腔内への侵入経路の一つとして直接腸管壁の経由が強く示唆された.5.培養で菌が検出できない腹水でも,原核生物特有の塩基配列をPrimerとしたPCRでは腹水中の微量大腸菌あるいは死菌が検出できた.仮説では腸管内から腹腔内への細菌の侵入経路は(1)血行性,(2)リンパ行性あるいは(3)腸管壁から腹腔内へ直接,の3つの経路が考えられていた.今回の研究によりSBPでは(1)(2)の経路より,(3)の経路の可能性が最も高いとの結論を得た.またSBPの発症は必ずしも腸内からの生菌の移行だけでなく,むしろ死菌や菌体成分や腹水中で免疫反応を起こすことがSBPの本質であると推測した.一方,臨床例の検討でも腹水培養で細菌が証明されることは少ない.腹水中の細菌のDNAをPCRで検出する方法は感度が高く迅速診断が可能で,SBPの診断に有用であると考える.ただし消化管穿孔に起因する続発性細菌性腹膜炎とSBPとの鑑別が臨床上困難であることは今後の課題である.1.正常ratにおける糞便、腸内細菌の分離、同定:普通固形食による上部小腸、下部小腸、糞便中の培養細菌はE-coliがほとんどである。2.肝硬変ratモデルの作成と腸管、糞便内細菌の培養、同定:D-galactosamin経口投与による肝硬変モデルは、肝硬変類似病変(光顕的)所見を得、門脈圧は223±43mmHgと上昇し肝障害は代償性病変であった。上述と同様の細菌培養では両群に有為差はなかった。3.腹水、門脈血の培養:両者とも細菌は証明できず、同時に測定したエンドトキシン値(ES法)も陰性であった。以上よりモデルとしては非代償性肝障害の作成が必要であり、70%の肝切除の追加が必要であった。4.有茎遊離腸管へのE-coli注入試験:正常rat,肝硬変ratともに門脈血中細菌数は増加し肝膿瘍を形成したが注入細菌数に依存し経門脈的移送は確認した。しかし肝硬変モデルの腹水培養は陰性であった。5.ABGの基本的手技:E-coliのリファンピシン(RFP)耐性株を経口摂取し腹水への出現をみたが、摂取菌数は10cfu/ratとしてABGにより検索した。その結果、血行路による移送は確認された。SBP成立過程における、腸内細菌の腹腔内への移行経路につき以下の結果を得た。方法:体重200gのウイスター系雄性ラットを用い、4%Thioacetamido(200mg/Kg)を週2回、12週間腹腔内投与して肝硬変ラット(LC)を作成した。下部小腸(A群)あるいは大腸・(B群)をそれぞれ二点で結紮し、その二点間の腸管内にリファンピシン耐性大腸菌を10^9cfu/100gを注入し、注入後24時間および、48時間で再開腹して門脈血、動脈血、静脈血、胆汁、腹腔内洗浄液、閉塞腸管領域の腸間膜を培養した。

またAuto Bacteriography(ABG)を作成し、投与菌の全身分布を観察した。なお無処置ラットをコントロール(Cont)とした。結果:LCではA群においてのみ腹腔洗浄液に48時間で3/5に投与菌を認めたが、ContではA、B群とも0/5と認めず、ABGではLCのA群48時間で腹腔内の腸管外に投与菌を認めたが、Contでは認めず、LCにおいて腸内細菌が腹腔内へ移行することを確認した。一方、LCおよびContとも門脈血、動脈血、末梢血、胆汁でも投与菌が検出されず、ABGでも腹腔内以外の他臓器および血管等には投与菌を認めなかった。腸間膜には24時間、48時間において、LCA群で1/5、3/5と投与菌を認めるものがあり、Cont A群では、1/6、3/5に投与菌を認めた。なおB群はLC、Contとも腸管内以外に投与菌は認めなかった。考察:LCおよびContのB群において、投与菌を腸管内以外に認めないことより、SBP成立時の腸内細菌は小腸由来の腸内細菌であると考えられた。またその感染経路は、血行性の可能性は各血液およびABGで大循環に投与菌が検出されないため考えにくく、リンパ行性は腸間膜臓側奬膜からの漏出の可能性もあるが、Contでも認めるためLCに特異ではなく、投与菌は腸管内腔より腸管壁外に直接移行した可能性が最も考えられた。特発性細菌性腹膜炎における腸内細菌の腹腔内への侵入経路は不明でありこの経路について検討した.Thioacetamideを投与した肝硬変ラットと,生理的食塩水を投与したコントロールラットを対象とした.下部小腸または大腸をそれぞれ二点で結紮し閉鎖された腸管腔の中にマーカー菌としてリファンピシン耐性大腸菌を注入し,注入後24時間または48時間で再開腹して腹腔洗浄液,門脈血,静脈血,動脈血,閉鎖した腸管領域の腸間膜をそれぞれ培養した.またAutobacteriographyを作製しマーカー菌の全身分布を観察した.肝硬変ラットでは腹腔洗浄液にマーカー菌を認めたが,コントロールラットでは認められなかった.Autobacteriographyにおいても肝硬変ラットでは腹腔内にマーカー菌を認めたが,コントロールラットでは認められなかった.肝硬変ラットおよびコントロールラットとも門脈血でも動・静脈血でもマーカー菌は認められなかった.肝硬変にみられる特発性細菌性腹膜炎において腹腔内への細菌の移送は血行性リンパ行性の経路は関与が少ないと考えられ,腸管腔から腹腔内へと直接侵入した可能性が大きいと推測された.一方,臨床例の検討では腹水培養で細菌が証明されることは少なかった.このことからSBPの発症には必ずしも腹水中の生菌だけでは説明がつかない面もある.肝硬変ラットにおいて培養で菌が検出できない腹水でも,原核生物特有の塩基配列をPrimerとしたPCRでは腹水中の微量大腸菌あるいは死菌の存在が検出できた.腹水中の生菌死菌のDNAをPCRで検出する方法は感度が高く迅速診断が可能で,臨床的にSBPの診断に応用できると考える.
胎生後期ラットにおける呼吸ニューロンネットワーク発達の神経機構

胎生後期(E16-21)のラット摘出脳幹-脊髄標本を用いて,呼吸中枢の発達を主に神経生理学的に解析した.[1]第4頚髄前根(C4)からの呼吸性神経活動は,発達にともなう頻度の上昇,amplitudeの増大などに加えて,そのバーストパターンも大きく変化した.つまりE19-20を境に,吸息相がそれまでの短い第一相のみ(胎児型)から,それに第二相が加わって,持続時間が数倍に延長した(新生児型).後者の標本(E20-21,一部のE19)では,新生児ラットと同様の呼吸性ニューロンのサブタイプ(前吸息性,吸息性,呼息性)が延髄腹外側部で記録された.一方,この様なサブタイプはE18以前の標本では明確ではなかった.胎生期の呼吸性ニューロンは,多くが内因性バースト形成能を有し,基本的に吸息性ニューロンと吸息相に抑制を受けるニューロンに分けられた.[2]アミン類(adrenaline,5-HT,dopamine),cAMP関連物質(forskolin,PACAP)などは,胎児型C4吸息性バーストの持続時間の延長を引き起こし,神経回路特性を胎児型から新生児型へと可逆的に変えた.タイプI吸息性ニューロンの原型はE17から見られ,内因性バースト及び非バーストタイプがあった.タイプIII吸息性ニューロンの原型は前吸息相で発火するタイプで,内因性バースト形成能を示した.前吸息性(Pre-I)ニューロンの原型として,C4吸息性活動発生時に抑制を受ける,内因性バーストタイプのニューロンが考えられた.[3]胎生期における延髄呼吸性ニューロンのCl-依存性シナプス電位は,E16においても過分極性のものが見られ,低Cl-(4mM)電極を使用すると過分極性IPSPの大きさはより増大した.GABA(0.2-1mM)の潅流投与は,高または低Cl-gramicidin記録時,胎児呼吸性ニューロン(E16-E20)に主に脱分極を引き起こした.低Cl-ホールセル記録(E16-El9)でも,GABAは74%のニューロンに膜の脱分極を引き起こした.多くの場合,GABA作用時には,膜抵抗の顕著な減少と膜興奮性の消失が見られた.GABA(0.5-1mM)の効果は100μMのbicucullineでブロックされた.GABA投与によって引き起こされる脱分極は,CO2/HCO3-freeのHEPESバッファー中では30-40%減弱された.胎生後期(E16-21)のラット摘出脳幹-脊髄標本を用いて,呼吸中枢の発達を主に神経生理学的に解析した.[1]第4頚髄前根(C4)からの呼吸性神経活動は,発達にともなう頻度の上昇,amplitudeの増大などに加えて,そのバーストパターンも大きく変化した.つまりE19-20を境に,吸息相がそれまでの短い第一相のみ(胎児型)から,それに第二相が加わって,持続時間が数倍に延長した(新生児型).後者の標本(E20-21,一部のE19)では,新生児ラットと同様の呼吸性ニューロンのサブタイプ(前吸息性,吸息性,呼息性)が延髄腹外側部で記録された.一方,この様なサブタイプはE18以前の標本では明確ではなかった.胎生期の呼吸性ニューロンは,多くが内因性バースト形成能を有し,基本的に吸息性ニューロンと吸息相に抑制を受けるニューロンに分けられた.[2]アミン類(adrenaline,5-HT,dopamine),cAMP関連物質(forskolin,PACAP)などは,胎児型C4吸息性バーストの持続時間の延長を引き起こし,神経回路特性を胎児型から新生児型へと可逆的に変えた.タイプI吸息性ニューロンの原型はE17から見られ,内因性バースト及び非バーストタイプがあった.タイプIII吸息性ニューロンの原型は前吸息相で発火するタイプで,内因性バースト形成能を示した.前吸息性(Pre-I)ニューロンの原型として,C4吸息性活動発生時に抑制を受ける,内因性バーストタイプのニューロンが考えられた.[3]胎生期における延髄呼吸性ニューロンのCl-依存性シナプス電位は,E16においても過分極性のものが見られ,低Cl-(4mM)電極を使用すると過分極性IPSPの大きさはより増大した.GABA(0.2-1mM)の潅流投与は,高または低Cl-gramicidin記録時,胎児呼吸性ニューロン(E16-E20)に主に脱分極を引き起こした.低Cl-ホールセル記録(E16-El9)でも,GABAは74%のニューロンに膜の脱分極を引き起こした.多くの場合,GABA作用時には,膜抵抗の顕著な減少と膜興奮性の消失が見られた.GABA(0.5-1mM)の効果は100μMのbicucullineでブロックされた.GABA投与によって引き起こされる脱分極は,CO2/HCO3-freeのHEPESバッファー中では30-40%減弱された.本研究では胎生後期(E16-21)のラット摘出脳幹ー脊髄標本を用いて,呼吸中枢の発達を主に電気生理学的に解析した.ネンブタール(40mg/kg,i.p.)

麻酔またはエーテル麻酔下の妊娠ラットから胎児標本を摘出し,実験槽に置き,modified Krebs solutionで潅流した.C4/C5の頚髄前根から運動神経活動をモニターした.いくつかの標本では,横隔膜及び胸郭の一部を残し,横隔膜筋電図とC4活動の同時記録を行った.ブラインドパッチクランプ法により延髄腹外側部から呼吸性ニューロンの活動をホールセル記録した.E16からE19にかけて,発達に伴い,C4吸息性活動のピーク値は大きくなり,E19以降では,ほぼ一定に保たれた.一方E16-E19では,横隔膜収縮を伴わないC4活動(非呼吸性)も見られ,その大きさはE16で最大であり,1mVにも達した.E18以前及び多くのE19標本では,吸息性活動のパターンは,急峻な立ち上がり及び立ち下がりを示し,バースト持続時間は100-200msであった.これに対し,E21,E20及び一部のE19の標本では,吸息性活動は,急峻な立ち上がりとゆっくりとした立ち下がりを示し,バースト持続時間は400ms以上と長くなった.さらに後者の標本(E20-21,一部のE19)では,新生ラットと同様の呼吸性ニューロンのサブタイプ(吸息先行型,吸急性,呼息性)が延髄腹外側部において記録された.一方,この様なサブタイプはE18以前の標本では明確ではなかった.これらの結果は,ラット呼吸性ニューロンネットワークがE19-20で急激に発達し,E20で一応の機能的完成を見る事を示唆する.そこで,おおよそE19を境に,それより以前の短い吸息性バーストを示す呼吸性ニューロンネットワークを胎児型,それ以降の長い吸息性バーストを示すものを新生児型と呼ぶことにした.特にE19の胎児型ネットワークにおいては,1つのニューロン(吸息性)への脱分極刺激による活動電位発生によって,ネットワーク全体が活性化され,C4バーストが誘発される現象が見られることがあった.本研究ては胎生後期(E16-21)のラット摘出脳幹-脊髄標本を用いて,延髄呼吸性ニューロンのGABAに対する反応を電気生理学的に解析した.ネンブタール(40mg/kg,i.p.)麻酔またはエーテル麻酔下の妊娠ラットから胎児標本を摘出し,実験槽に置き,modified Krebs solutionで潅流した.C4/C5の頚髄前根から運動神経活動をモニターした.ブラインドパッチクランプ法により延髄腹外側部から呼吸性ニューロンの活動をホールセルまたはgramicidin穿孔パッチ記録した.胎生期における呼吸性ニューロンのCl^-依存性シナプス電位は,E16においても過分極性のものが見られ,低Cl^-(4mM)電極を使用すると過分極性IPSPの大きさはより増大した.GABA(0.2-1mM)の潅流投与は,高または低Cl^--gramicidin記録時,胎児呼吸性ニューロン(E16-E20)に主に脱分極を引き起こした.低Cl^--ホールセル記録(E16-E19)においても,GABAは74%のニューロンに膜の脱分極を引き起こした.ほとんとの場合,GABA作用時には,膜抵抗の顕著な減少(コントロールの10%以下)と膜興奮性の消失が見られた.膜抵抗の減少の程度が比較的小さい,いくつかのニューロンては,膜の脱分極にともない,まず発火頻度の上昇(興奮)が見られた後,活動の抑制が現れた,GlycineはGABAに比べ,脱分極を引き起こす作用は小さかった.GABAはまた,非呼吸性のC4バーストを一時的に誘発した.GABA(0.5-1mM)の効果は100μMのBicucullinでブロックされたことからGABA_A受容体を介して起こると結論された.GABAによって引き起こされるゆっくりとした脱分極は,CO_2/HCO_3 ^--freeのHEPESバッファー中では30-40%減弱された.今回の結果はGABA誘発脱分極が胎生後期の延髄呼吸性ニューロンにおいては抑制的に作用することを示している.
ゲノム不安定性が解き明かす非アルコール性脂肪性肝炎の発癌ポテンシャル

非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)の一部は非アルコール性脂肪肝炎(NASH)、さらに肝硬変、肝癌へ進展するが、その病態については不明な点が多い。過剰な遺伝子損傷応答は遺伝子不安定性および発癌と関連している。53 binding protein 1(53BP1)はDNA二重鎖切断に反応しDNA損傷部位に集積する。53BP1は放射線刺激や多段階発癌の過程で核内focusを形成することからDNA不安定性マーカーとして知られている。我々は53BP1を用いNAFLDにおける遺伝子損傷応答を検討した。52人の正常およびNAFLD患者肝生検標本における肝細胞の核内53BP1発現を検討した。53BP1核内focus 3個以上を異常focusと定義し、異常focusの中で直径1μmのものをlarge focusと定義した。肝生検組織では、正常肝およびと比較し、NAFLDにおける53BP1の集積が優位に上昇していた(p<0.01).このうち、Large focusの出現頻度は線維化を有するNAFLDにおいて、線維化が見られない症例と比較して優位に上昇していた。NAFLDの病理学的検討では、large focusは、線維化スコアとの相関を示した。またlarge focusはCRPおよび年齢と正の相関関係を示し、血小板数との負の相関が見られた。飽和脂肪酸100μmで刺激された遊離肝細胞では有意な53BP1 focus数の増加が見られた。この現象はcaspase-3依存性であった.NASHおよび飽和脂肪酸により刺激された肝細胞において、少量の酸化ストレス、caspase-3によるDNA二重鎖切断が惹起されていることが示唆された。53BP-1は将来発癌のリスクマーカーとしても有効である可能性があると考えられた。上記のごとく、NASHと53Bp1発現の関連を証明することができ、Modern pathology誌に投稿、アクセプトされている。今後はNASH発がん症例を集め、53BP1が肝臓癌発生リスクとなりうるかを具体的に証明していきたい。さらなる症例の集積が必要である。筆者らはゲノム不安定性が解き明かす非アルコール性脂肪肝炎の発癌ポテンシャルという研究課題を遂行している。我々は脂肪沈着と炎症を主体とするNASHにおいてDNA2重鎖切断・ゲノム不安定性が生じ、長期的には発癌へ寄与しているのではないかとの仮説を立てた。そこで、パイロットスタディとして、これまで計49例の肝生検を用い、正常肝、単純性脂肪肝、NASH肝において53BP1の発現について解析した。正常肝と比較し、単純性脂肪肝では53BP1核内フォーカス出現数に差はなかったが、NASH肝では約6倍の53BP1核内focusの形成が見られた(p<0.01)。この現象は,飽和脂肪酸が中性脂肪として肝細胞内に安全に貯蔵されている段階ではDNA損傷は現れず、遊離脂肪酸が貯蔵キャパシティを越え、毒性を発揮している状態のみDNA損傷が出現しているということを示唆している。我々が研究を重ねてきた中、これまで腫瘍形成段階で認められていた53BP1核内focus出現が、炎症をともなった代謝性疾患であるNASHで認められるという事実は大きな発見であった。これは理組織学的に癌の可能性が診断される遥か以前の状態におけるDNA損傷の存在を示している。上記の成果は国際学会で発表を行った。今後はマウスを用いた高脂肪NASHモデルにおいて53BP1発現の検討を行い、病態増悪に伴うDNA二重鎖切断の増加を経時的に証明する予定である。既に訳50例の症例を集積し、53BP1の発現に関して一定の傾向を把握している。また、国内外の学会ですでに研究成果の報告を行っている。ラット遊離肝細胞を用い低濃度の遊離脂肪酸で刺激を行い、53BP1蛍光染色にて53BP1フォーカス発現の有無を検討した。また、50人の正常およびNAFLD患者に対し肝生検標本における肝細胞の53BP1発現を検討した。53BP1核内フォーカス3個以上を異常フォーカス、直径1μmのフォーカスをlarge focusと定義し、検討を行った(Nakashima et al, 2008, Histopathology. 2011)。さらに肝細胞内53BP1の発現と病理所見、臨床検査所見の比較を行った.飽和脂肪酸200μmで刺激された遊離肝細胞では有意な53BP1フォーカス数の増加が見られ、脂肪酸によるDNA二重鎖切断が惹起されている可能性が示唆された。肝生検組織では、正常肝およびNAFLと比較し、NASH患者では有意に異常フォーカスおよびLarge focusが増加していた。53BP1のフォーカスは一部γH2AXとco-localizeしていた。NAFLD(n=40)の病理学的グレード分類(NAS score)の解析では、53BP1異常フォーカスは線維化・小葉内炎症・肝細胞の風船化スコアと有意な相関関係を示した。一方で、臨床検査所見では、53BP1異常フォーカス血小板数との有意な負の相関が見られたが,AST, ALT,フェリチン他の値とは相関しなかった。結論:NASHおよび飽和脂肪酸により刺激された肝細胞において、DNA二重鎖切断が惹起されていることが示唆され、その様子は53BP1蛍光染色を用いてイメージング可能であった。53BP1はNAFLD肝における炎症および線維化と関連しており、将来発癌のリスクマーカーなどに有能である可能性があると考えられた。

In vitroでは脂肪酸による遺伝子損傷応答が見られin vivoではNASH患者において遺伝子損傷応答が証明できた。53BP1はNAFLD肝における炎症および線維化と関連しており、将来発癌のリスクマーカーなどに有能である可能性があると考えられ、おおむね目的は達成できている。非アルコール性脂肪肝疾患(NAFLD)の一部は非アルコール性脂肪肝炎(NASH)、さらに肝硬変、肝癌へ進展するが、その病態については不明な点が多い。過剰な遺伝子損傷応答は遺伝子不安定性および発癌と関連している。53 binding protein 1(53BP1)はDNA二重鎖切断に反応しDNA損傷部位に集積する。53BP1は放射線刺激や多段階発癌の過程で核内focusを形成することからDNA不安定性マーカーとして知られている。我々は53BP1を用いNAFLDにおける遺伝子損傷応答を検討した。52人の正常およびNAFLD患者肝生検標本における肝細胞の核内53BP1発現を検討した。53BP1核内focus 3個以上を異常focusと定義し、異常focusの中で直径1μmのものをlarge focusと定義した。肝生検組織では、正常肝およびと比較し、NAFLDにおける53BP1の集積が優位に上昇していた(p<0.01).このうち、Large focusの出現頻度は線維化を有するNAFLDにおいて、線維化が見られない症例と比較して優位に上昇していた。NAFLDの病理学的検討では、large focusは、線維化スコアとの相関を示した。またlarge focusはCRPおよび年齢と正の相関関係を示し、血小板数との負の相関が見られた。飽和脂肪酸100μmで刺激された遊離肝細胞では有意な53BP1 focus数の増加が見られた。この現象はcaspase-3依存性であった.NASHおよび飽和脂肪酸により刺激された肝細胞において、少量の酸化ストレス、caspase-3によるDNA二重鎖切断が惹起されていることが示唆された。53BP-1は将来発癌のリスクマーカーとしても有効である可能性があると考えられた。上記のごとく、NASHと53Bp1発現の関連を証明することができ、Modern pathology誌に投稿、アクセプトされている。今後は高脂肪食により経時的に発癌するマウスモデルを用い、通常マウスに比べてDNA二重鎖切断が増加することを証明する予定である。また、アレイCGHを用いて検出したゲノム不安定性の程度と53BP1核内フォーカスが相関することを証明する予定である。現在のNASH患者検体での検討の数を増やす。また、in vitroでDNA損傷応答が発生している機序を解明し、英文紙に投稿予定である。今後はNASH発がん症例を集め、53BP1が肝臓癌発生リスクとなりうるかを具体的に証明していきたい。さらなる症例の集積が必要である。物品費が計画より安く収まり、コストを抑えることができた。次年度に、主要な研究を1種類繰り越したため、次年度の実験用物品に使用する予定であるNASHにおける発がんについて、さらなる症例集積と解析が必要と考えた。
新規脂質メタボローム解析法による微量グルコース化脂質の神経機能の解明

我々が長年研究を進めてきた微量グルコース化脂質は、エネルギー代謝の制御調節や神経変性疾患の発症に関与する。本研究では、従来の方法では見逃されていた微量グルコース化脂質の分析方法を開発し、その機能の全貌を明らかにすることを目的する。具体的には脂質抽出から分離分析までを改めて見直しを図ったシステム、すなわち1)グルコース化脂質の選択的濃縮法、2)親水性相互作用クロマトグラフィーによる分離法、3)イオンモビリティーシステムによる気相分離法、4)選択的なMS検出法などを融合した解析法を構築した。本法によりエネルギー代謝調節におけるGPR55を介したLPGとLPIの機能の違いについて明らかにした。グルコシルセラミド(GlcCer)やホスファチジルグルコシド(PG)などのグルコース化脂質は、エネルギー(グルコースと脂質)代謝やアルツハイマー病などの神経変性疾患の発症に関与する。本研究ではこれまで見逃されていた微量グルコース化脂質代謝産物の分析方法を開発し、その代謝調節や神経機能を明らかにすることを目的とする。具体的には、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)の最適化や、グルコースに選択的認識するベンゾボロキソール誘導体修飾カラムの開発など、脂質抽出から分離分析に至るまでの過程を見直したシステムを構築する。本年度はHILIC-MSを用いた分析系を開発した。双性イオン型カラム(ZIC)によるHILICを脂質分析に初めて適用した。分離条件を最適化した結果、GlcCerとガラクトシルセラミド(GalCer)は良好に分離され、グルコース化脂質やホスファチジルイノシトールやそのリゾ体を優先的に結合する特長を見出した。GlcCerは脳の嗅球や視床下部で多く、一方、GalCerは白質が多い延髄や海馬に多く含まれた。本法はGlcCerの脂肪酸鎖の違いによっても分離できたことから、皮膚に含まれる多様なGlcCer分子種をヒドロキシル基に基づいて効率よく解析できることも明らかになった。ベンゾボロキソールは従来型のフェニルボロン酸に比べてグルコース認識能を高めたグルコースレセプターである。本年度はアミノベンゾボロキソールを化学合成して、その後エポキシ基を介してシリカゲルもしくは大孔径シリカゲル、アガロースなどに修飾し、計5種類のカラムを試作した。またグルコース化脂質に対する精製効果について予備的な結果を得た。別途、脳内酵素瞬時不活性化装置を用いたホスファチジルグルコシドの抽出法についても検討した。マウス胎児脳をモデルにして回収率を評価したが回収率の改善は認められなかった。本研究計画はグルコース化脂質の神経機能解明を目指し、1)HILICによる分離条件の最適化、2)グルコース化脂質に選択的な濃縮法の開発、3、脳内酵素瞬時不活性化装置(マイクロウェーブ)を用いた生理活性脂質調製法の評価、4)LC-MSシステムの高感度化、5)神経発生過程におけるグルコース化脂質の量的変動解析、6)脂質代謝異常を呈する神経疾患の病態メカニズム解明を計画している。平成28年度までに1)分離条件の最適化、2)選択的な濃縮法、3)ホスファチジルグルコシドの抽出法を検討した。1)ではZIC-HILICによるグルコース化脂質の分離分析法を確立し、脳や皮膚に含まれるGlcCerを再現性良く定性・定量分析できるようになった。2)BB誘導体修飾シリカゲルを化学合成した。これまで汎用されていたフェニルボロン酸(PBA)はグルコースに対して結合能が低いという問題点が残されていたが、BB誘導体の親和性は特に高く、改善されることを期待した。遠田らが所有している多様な単糖特異性をもつ22種類のBis-BB誘導体に着目し(遠田浩司、分析化学、2012)、それらをシリカゲルに修飾したカラムを開発した。グルコース化脂質に対する精製効果を、標準品の吸着量と素通り量を指標にして、選択的補足率と回収率をもとに性能を評価した。3)脳内酵素不活性化装置が不安定な生理活性脂質の調製に有用かもしれない仮説をもとに、マウスの脳に含まれるホスファチジルグルコシドの回収率を評価し、脂質の死後分解を検証した。グルコシルセラミド(GlcCer)やホスファチジルグルコシド(PG)などのグルコース化脂質は、エネルギー代謝や神経変性疾患・腎疾患の発症に関与する。本研究ではそれらの定量や新規代謝産物を探索するため、試料調製から分析過程を抜本的に見直したシステムを構築した。本年度は特に極微量に含まれるホスファチジルグルコシド(PG)の高感度・高選択な定量法を確立した。高感度質量分析計(QTRAP6500: SCIEX製)を使用した結果、リゾホスファチジルグルコシド(LPG)の測定感度を約20倍高めることができた。更にイオンモビリティーシステム(SelexION)による気相分離を導入した結果、PGとホスファチジルイノシトール(PI)を糖の違いに基づいて分離できた。応用例として、肥満モデルマウスの血清LPGとLPI群を解析した。肥満マウスの血清にて、アラキドン酸をもつLPIが1.5倍に増加していた。生体試料からPGおよびLPG関連分子を高い精度で解析できることから、PG群の発現変化を追跡できることが明らかになった(長塚靖子ら、生体の科学、2016)。グルコース化コレステロール(GlcChol)については、これまで脳での存在は未報告であったため、脳からGlcCholを精製、構造決定を行った。

今日に至るまで動物における糖化ステロールは一種類しか報告されていなかったが、本システムによりGlcCholと構造が類似した一群の糖化ステロールが脳内に存在することを見出した。驚いたことに、一群の糖化ステロールは糖鎖部分ならびにステロール部分に多様性を有し、これまで未報告の新たなステロールや植物由来ステロールを有するものが存在することが明らかになった(Akiyama et al. J.Lipid Res, 2016)。我々が長年研究を進めてきた微量グルコース化脂質は、エネルギー代謝の制御調節や神経変性疾患の発症に関与する。本研究では、従来の方法では見逃されていた微量グルコース化脂質の分析方法を開発し、その機能の全貌を明らかにすることを目的する。具体的には脂質抽出から分離分析までを改めて見直しを図ったシステム、すなわち1)グルコース化脂質の選択的濃縮法、2)親水性相互作用クロマトグラフィーによる分離法、3)イオンモビリティーシステムによる気相分離法、4)選択的なMS検出法などを融合した解析法を構築した。本法によりエネルギー代謝調節におけるGPR55を介したLPGとLPIの機能の違いについて明らかにした。今後は2)精製法の確立、4)LC-MSシステムの高感度化、5)神経発生過程におけるグルコース化脂質の変動解析、6)脂質代謝異常疾患における脂質変動を明らかにする。BB修飾カラムによる精製では、必ずしもグルコース化脂質だけを選択的に補足できるとは限らず、ヘキソース化脂質全般を補足する可能性がある。今後、初期溶媒に水を加えることや多段階溶出を行うなど、最適化に向けてプロトコルの改良を講じる。4)高感度性能を有することで知られている三連四重極型質量分析計(QTRAP6500)を用いて高感度化する。順天堂大学岩渕和久博士との共同研究として行う。QTRAP6500はQTRAP4500に比べて10倍以上高感度分析できることから、更に微量成分のモニタリングが可能になると期待している。5)ホスファチジルグルコシドの発現は胎生中期で強く認められ(E13.5)、胎生後期(例えばE18.5)には劇減する。コレステリルグルコシド(betaCG)の発現量と時期は不明のままである。GlcCerは胎児時に高発現し、生後まもなく減少する。他の複合糖脂質群のデータも報告されているが、そのほとんどは胎生中期以降のデータに限られる。その原因は、胎生前期の胎児はサイズが小さいため取り扱いが難かったからである。今後は物量を回収できるニワトリの卵を用いてグルコース化脂質の変動を解析する。6)グルコース化脂質関連遺伝子の変異株におけるリピドミクスを行う。betaCGの生合成にはグルコセレブロシダーゼ、GlcCerの生合成にはUGCG、ホスファチジルグルコシドの機能発現に関わっている因子やレセプターもわかってきた。今後は肥満などの病態モデルを用いてグルコース化脂質の生物学的意義について明らかにする。生化学計画していたグルコース化脂質の精製法開発が予定通り上手くいかず、その代替案として親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)の最適化に労力をさいた。HILICに関連する消耗品は事前に購入してこともあり研究費を節約することができた。
多重周波数フォースモジュレーション顕微鏡の開発：細胞レオロジー変数のイメージング

本研究では,多重周波数フォースモジュレーション法を開発し、動物細胞の定量レオロジーマッピング技術の実現を目的とする。その結果、(1)周波数領域の細胞レオロジーのマッピングに成功した。そして、本手法も用いて、(2)細胞レオロジーと細胞骨格構造との関係、(2)正常細胞とがん細胞の力学診断、および(3)細胞レオロジーの外場依存性に関する研究成果を得た。細胞の力学特性は細胞機能と密接に関係している.従って、精密な細胞力学計測は、細胞物理学の基礎と言っても過言ではない.しかし、粘弾性体である細胞の力学基本量である複素弾性率(細胞レオロジー)の詳細な空間分布は未だ不明な点が多く、計測法も確立していない.本研究では、初年度に、細胞レオロジーの定量マッピングが可能な多重周波数フォースモジュレーション原子間力顕微鏡法を開発することを目的とした。細胞の弾性率は時間および周波数の関数である。従って、細胞力学物性を定量化するためには、弾性率の時間または周波数依存性を計測することが必要である。本研究では、弾性率の周波数依存性をマッピングすることが可能な手法、多重周波数フォースモジュレーション法、を開発した。本手法は、通常のフォースモジュレーション法を基にしている。通常のフォースモジュレーション法は、カンチレバーをサンプルに接触させた状態で、特定の周波数で変調(モジュレーション)することにより、応力歪み応答の振幅と位相を測定する方法である。一方で、多重周波数フォースモジュレーション法は、変調周波数を多重化することにより、局所領域の弾性率の周波数依存性をマッピングする。多重周波数信号の位相を調整して、重畳信号の振幅を最小化し、多重周波数成分をロックイン検波することにより、各測定点の複素弾性率を周波数の関数として定量測定を可能にした。多重周波数フォースモジュレーション法を用いて、生細胞の空間マッピングを行い、50から500Hz程の周波数範囲の複素弾性率マッピングに成功した。そして、貯蔵弾性率の周波数依存性を表すレオロジー変数が細胞内の固有な構造と密接に関係していることを明らかにした。多重周波数フォースモジュレーション顕微鏡法に基づく細胞レオロジー変数のリアルタイムイメージング技術を開発した.要素技術として,1) FPGAを用いた多重周波数フォースモジュレーション法の開発,2)マイクロコンタクトプリント法による細胞形状・構造制御法の制御技術の開発,3)単一細胞・複数細胞のパターン化とその特性評価を行い,4)細胞レオロジー変数のリアルタイムイメージングを実現した.AFMによる細胞力学イメージングに関する研究は,今日まで20年以上の膨大な報告がある.しかし,過去の研究は,測定条件に強く依存するヤング率,または特定周波数の弾性率のイメージングであり,細胞固有の粘弾性のイメージングは未だ実現されていない.多重周波数フォースモジュレーション法を用いて,細胞の複素弾性率の周波数依存性の直接イメージングが実現された.細胞の力学特性は細胞機能と密接に関係している。従って、精密な細胞力学計測は、細胞物理学の基礎と言っても過言ではない。一方で、粘弾性体である細胞の力学基本量である複素弾性率(細胞レオロジー)の空間分布は未だ不明な点が多く、計測法も確立していない。本研究では、初年度に、細胞レオロジーの定量マッピングが可能な多重周波数フォースモジュレーション原子間力顕微鏡(AFM)法を開発した。その結果、これまでの測定法とほぼ同じ時間で細胞レオロジーの周波数特性のマッピングが可能なAFM装置システムを開発することができた。次年度は、この多重周波数フォースモジュレーションAFM法を用いた応用研究を行った。大別して3つの研究成果を得た。(1)細胞レオロジーと細胞骨格構造との関係に関する研究を行った。薬剤により細胞骨格構造を変化させ、そのときの細胞の複素弾性率の周波数特性の詳細を解明した。特に、薬剤の導入前後の細胞レオロジーの時間変化を追跡することにより、個々の細胞レオロジーのばらつきが外場に強く依存することを発見した。(2)正常細胞とがん細胞の細胞レオロジーの定量比較に関する研究を行った。マイクロパターン上に正常細胞とがん遺伝子を発現した細胞のマッピング測定から細胞診断能を評価した。(3)細胞レオロジーの周波数領域測定と時間領域特性の計測精度に関する研究を行った。周波数領域測定である多重周波数フォースモジュレーション法は、時間領域測定に比べて、高い精度で細胞レオロジー変数のマッピングが可能であることが分かった。(1)細胞レオロジーと細胞骨格構造との関係を明らかにする。薬剤により細胞骨格構造を変化させ、そのときの細胞の複素弾性率の周波数特性を明らかにする。特に、薬剤の導入前後の細胞レオロジーと細胞骨格構造の時空間変化を追跡することにより、個々の細胞のばらつきを考慮した解析を行う。次に、(2)細胞周期の変化に対するレオロジーマッピング測定を行う。細胞周期の変化により細胞の力学特性が変化すると考えられているがその定量データは未だ得られていない。これは、細胞周期に対する変化が個々の細胞の個性に埋もれているからであると考えられる。そこで、本研究では、マイクロ加工基板上に細胞をパターン化し、細胞周期変化前後の細胞のレオロジーを追跡する。

さらに、(3)正常細胞とがん細胞の細胞レオロジーの定量比較,を行う.がん細胞のモデル細胞系としてセルラインとプライマリーとを用いる.予備実験から、AFMにより,細胞の複素弾性率のべき乗指数とニュートン粘性係数において,正常細胞とがん細胞の統計分布の有意差があることが分かっている.従って,細胞レオロジーの空間分布もこれらの正常・がん細胞間で大きく異なることが予想される.がん細胞の悪性化において重要な浸潤特性と細胞ダイナミクスとの関係に注目し,これらの細胞の細胞骨格構造依存性とATP依存性を明らかにする。本研究により、細胞レオロジーの時空間構造とがん浸潤・転移との連関を解明されると期待される。応用物理学
子どもの生活体験が住空間把握に及ぼす影響について

平成元年実施の生活時間・絵画調査を分析した結果、住居内部の空間把握は、1年生の場合創造的遊びの多少にかかわり、3年生では、勉強などの非創造的行為の影響が表れはじめ、5年生では遊びとの関連がなくなり、子どもの価値観や性格が表現に表れることが明らかとなった。本年度は前記成果に基づき、子どもの生活体験の中でもとりわけ遊びの質による影響が大きい事実に着目し(前年度調査対象校における調査困難のため計画変更)遊びと住空間把握の実態およびそれらの相互関連を明らかにすることを目的とし、盛岡市内公立小学校3年児童(計331名)を対象として調査を実施した。(住空間把握の発達過程を捉える上で最も意味深いと思われる3年生に調査対象児童を限定)結果は以下に要約される。(1)児童は空間の高さ把握と長さ把握に共通する独自の尺度を持つ。(2)体制的把握を超えた場合の平面的長さは高さより捉えにくい。(3)空間把握においては形の把握が長さや高さの把握に優先する。(4)空間の高さ把握は室内遊びにおける創造性との関連が認められる。(5)活動範囲が広く視野が拡がり体験的である自転車遊びは、地理的位置関係を含めた空間把握能力を促す遊びとして位置づけられる。(6)室内空間把握の正確度と遊びの型(遊びに関する因子分析に基づき活動度・活動範囲・遊び仲間によりパタ-ン化)との関連では、男子ではト-タル・バランス型、女子では活動度バランス型との関連が認められる。(7)遠近法的理解および地理的把握の正確度については、男子のみ遊び仲間中小限定型との関連が認められる。(8)内外部空間逆転識別の正確度については、男子において遊びの活動度の大きさとの関連が認められる。以上の結果より、遊びが住空間把握に影響を与える事実が一部明らかになった。地理的把握能力などの獲得過程の明確化と高さ長さ把握の正確度を高める要因に関する検討を今後の課題としたい。
領海・国際海峡における沿岸国の主権と航行の利益・旗国主義との調整の法構造

本研究の目的は、領海・国際海峡における沿岸国の主権と航行の利益・旗国主義との調整に関わる諸論点を検討し、それらが国際法上具体的にどのように調整されているのか分析することを通じて、領海・国際海峡における調整の法構造を明らかにすることにある。2018年度は、領海を通航中の船舶に対する沿岸国の管轄権の内容と限界について、検討することを予定していた。以上の計画に基づき、2018年度は、領海を通航中の船舶に対する沿岸国の管轄権の内容と限界について検討した。具体的には、自国の領海において無害でない通航を実施している船舶に対し沿岸国が保護権の行使としていかなる措置をとりうるかについて、これまでの検討を深化させるとともに、沿岸国の国内法令の違反について沿岸国がいかなる措置をとりうるかについて検討した。検討の結果、沿岸国が保護権の行使として広範な範囲の措置をとりうることには意見の合致があるが、「軍艦及び非商業的目的のために運航するその他の政府船舶」に対していかなる措置をとりうるかについては、それらの享有する免除との関係で議論があること、そしてその前提には、国連海洋法条約25条と32条との関係性、保護権と免除との関係性、及び、保護権の性格に関する見解の相違のあることが明らかになった。沿岸国国内法令の違反に対する措置については、とりわけ外国船舶内における刑事管轄権に関する国連海洋法条約27条をどのように理解するかについて、十分な議論がなされてきたとは必ずしも言えないことが明らかになった。本研究の成果は、理論的には、沿岸国の主権と航行の利益とが現行の海洋法上どのように調整されているのかの解明に資するものであると同時に、実務上は、領海内で無害でない通航を行っている又は沿岸国法令に違反している外国船舶に対し、沿岸国がいかなる措置をとりうるのかを判断する際に役立つものと考えられる。2018年度実施予定であった領海を通航中の船舶に対する沿岸国の管轄権の内容と限界に関し、沿岸国の保護権については一定の成果を出すことができた。領海における沿岸国の管轄権については検討途中であるが、一定の資料収集と分析とは進めることができた。本研究課題の2年目である2019年度は、「沿岸国の無害通航を妨害しない義務の射程」について検討する予定である。領海における沿岸国の管轄権の内容と限界は、無害通航を妨害しない義務との関係性のなかで規定される部分があると考えられる。2018年度の検討結果と2019年度の検討とをあわせて、領海における沿岸国の管轄権についてさらなる分析を進めていく。購入を希望していた書籍があったが残額では購入できなかったため、次年度購入することとし、その分が次年度使用額となった。次年度使用額と2019年度助成金とを合わせて、2019年度も文献資料の収集を進めていく予定である。
微小加速度を考慮した深宇宙探査機の精密軌道決定に関する研究

本研究では、電気推進やソーラーセイルなどの微小加速度を考慮した精密軌道決定技術を確立することを目的としている。具体的には軌道決定のための詳細な電気推進、ソーラーセイルのモデルを構築することで、軌道決定精度やその信頼性を高める。本年度は、小型ソーラー電力セイル実証機IKAROSの軌道追跡データを用いて微小加速度の1つである太陽輻射圧推定を行い、昨年度までに構築したソーラーセイルモデルを実データを用いて評価した。課題となっていたソーラーセイルの姿勢の不確定性を修正する新たな手法を提案し、シミュレーションとIKAROS軌道追跡データを用いてその有効性を示した。新しい手法では、ソーラーセイルの大きな太陽輻射圧を利用し、その軌道と姿勢のハイブリッド推定を行う。これにより、ソーラーセイルの航法・誘導に必要なセイル受光面の姿勢を求めることができ、軌道決定精度を向上させることができている。また、太陽輻射圧を推定する観点から、深宇宙探査機の航法を行う際の姿勢に関する検討を行い、解析的・数値的手法を用いて最適解を求めた。このシミュレーションでは、IKAROSの運用実績をもとに解析しており、現実的な制約を持った解を得ることができている。この成果は、ソーラーセイルだけでなく、太陽輻射圧を主誤差要因とするすべての深宇宙探査機に有効である。本研究成果は、将来の深宇宙探査に有用な微小加速度推進の高効率な運用を実現するためのものであり、それらの性能を活かすためには必須の技術である。これらの成果を用いることで、より少ない燃料で目的地へだ取り着くことができるようになる。電気推進やソーラーセイルなどの微小加速度推進装置はより少ない燃料で目的地にたどり着くことができるため、将来の深宇宙探査においてより一層の活躍が期待される。しかしながら、このような微小加速度を発生させながらの軌道決定技術はまだ確立できていない。現在の軌道決定では、巡航フェーズにおける十分な決定精度を得られておらず、クリティカルフェーズでは微小加速度推進装置を切る必要があり、その性能を十分に活かしきれていない.本研究では電気推進やソーラーセイルなどの微小加速度を考慮した精密軌道決定技術を確立し、巡航フェーズ運用に耐えうる軌道決定精度を達成する。そして、クリティカルフェーズにおいても、電気推進やソーラーセイルを使用できるようにすることを最終目的とする。本年度は主にソーラーセイル実証機「IKAROS」に関する軌道解析を行った.この人工衛星は2010年度に打ち上げられる予定であり,巨大な膜面を軌道上で展開し,太陽光圧による推進の実証を目的としている.その実証は電波航法(レンジとドップラー)を用いた軌道決定によってなされる.この人工衛星は柔軟な膜面を軌道上で展開するため,地上試験だけの情報では正確な太陽光圧による推進力を検知することはできない.そのため,本研究で課題としている軌道決定によるソーラーセイルのモデリングが重要な役割を果たす.ソーラーセイルを正確にモデリングすることで,将来のソーラーセイルを用いた深宇宙探査をより効率的に行うことができる.本研究では,IKAROSのコンフィギュレーションを考慮してソーラーセイルをモデル化し,その妥当性を検証した.この成果は3回の国際学会で発表している.電気推進やソーラーセイルなどの微小加速度推進装置はより少ない燃料で目的地にたどり着くことができるため、将来の深宇宙探査においてより一層の活躍が期待される。本年度は主に小型ソーラー電力セイル実証機IKAROSのシミュレーションと軌道追跡データを用いた太陽輻射圧推定を行った。この人工衛星は2010年5月に打ち上げられ、6月にその大型膜面の展開に成功し、太陽輻射圧による加速を開始した。その太陽輻射圧を軌道追跡データで推定し、昨年度構築したソーラーセイルのモデルを評価した。ソーラーセイルの加速度は太陽距離と太陽に対するソーラーセイルの姿勢によって変化するが、構築したモデルが、実データにフィッティングされることができた。ただし、セイルのスピン軸と地球方向がなす角が90度近くなると、セイルの加速度の観測性が悪くなり、精度が悪くなる。この成果は2回の国際会議で発表している。