hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
導体のエッジ特性を考慮した超高精度三次元電磁波解析法の開発と応用

また、誘電体媒質に関する厚さを無視した方形開口とフランジ付き方形導波管の研究では、計算コードの開発は前年度までに終了していたが、その後更なる修正と改良が必要となったため、データ収集が遅れてしまった。板厚を考慮した開口の有限要素法(FEM)による解析は予定通り実施できたが、フランジ付導波管などの誘電体を考慮した問題についてはFEM解析が間に合わなかった。完全導体スクリーン内の方形開口(板厚を考慮)による平面電磁波回折の研究については、小林ポテンシャル法(KP法)による厳密式を用いて様々な構造パラメータに対して有限要素法(FEM)の計算精度を評価した。特に、エッジ近傍でのメッシュの細分化方法に対する計算精度の依存性について詳しく調査し、開口上の電界分布が最も急激に変化する方向に関してメッシュを細分化すれば計算精度が向上することを確認した。また、KP法による厳密式を用いて、様々な開口アスペクト比と幾つかの入射角に対して透過係数を計算し、開口形状と板厚、および入射波の偏波が透過特性に与える影響についても調べた。誘電体や磁性体を考慮した方形開口(板厚を無視)とフランジ付き方形導波管の研究については計算コードのさらなる改良を行い、厚い開口の問題と同様にFEMの計算精度を開口電界分布に基づいて評価した。さらに開口でのエネルギー透過量等を様々な媒質パラメータ(誘電率および透磁率)に対して計算した。特に、薄い開口の問題では、様々な入射角に対して透過特性を調査した。フランジ付き導波管の問題については、これまで不十分であった開口近傍界を様々な媒質パラメータに対して計算し、開口分布については解の収束性も詳しく調べた。その結果、Meixnerの理論の解釈について再検討が必要であることが分かった。方形開口の結合問題(媒質を真空と仮定)については4個のベッセル関数と2個の三角関数を被積分関数に含む二重無限積分の計算コードを開発するための準備をさらに進展させ、積分の一部に漸近展開を適用して導出した簡単な表示式の計算コード開発に着手した。それと並行して方形導波管アレーの結合問題についてはKP法による厳密な定式化を開始し、境界条件の一部を適用するところまで求めた。厚さを無視した方形開口とフランジ付き方形導波管の研究では、透磁率に未対応であった部分の計算コードの改良と、それを用いたデータ収集は順調に進んだが、有限要素法による結果とのずれが大きい部分があり、その原因究明に多くの時間を費やしてしまった。この状況は厚い開口の問題でも同様であり、有限要素法による結果が厳密解と良い一致を示す構造パラメータがある反面、そうでないパラメータも存在したため、KP法による計算コードの再確認に膨大な時間を費やした(この問題は有限要素法の運用法にも密接に関係していることが明らかとなり、今後の課題となった)。さらに、平成31年度に実施する予定であった方形導波管アレーの結合問題の厳密な定式化を前倒しで実施したことも当初予定していた研究が遅れた理由となっている。板厚を考慮した方形開口(ただし媒質を真空と仮定)の研究については、電力流(ポインティングベクトル)を計算して開口近傍の電磁エネルギーの流れを視覚化し、構造パラメータの違いによって透過電力量が増減する仕組みを解明する(斜め入射も検討する)。誘電体を考慮した薄い開口(板厚を無視)とフランジ付き方形導波管の計算コードは、更なる修正と改良が行われたため、その妥当性について検討する必要がある。
理化学特性と官能評価による農畜産物の食味の評価に関する研究

本研究は,現在約40%である食料自給率向上のため,わが国の主食である米の消費量拡大を目的とした。そのためには,消費者が好む米を安定的に供給する必要があると考え,本研究では新形質米のうち低アミロース系統品種に着目し,官能評価法および理化学分析法による食味と品質,さらに貯蔵性に焦点を当て研究を行った。(1)平成21,22,23年に北海道各地で栽培された低アミロース系統品種「ゆめぴりか」計65点を用い,アミロース含量を4段階,タンパク含量を4段階のマトリックスに分類し,理化学特性の測定と官能評価を行い,それらの含量が米の食味に与える影響を検討した。その結果,低アミロース系統品種におけるアミロース,タンパク質含量が米の食味に与える影響は,一般うるち米における影響と同じであった。一方,低アミロース系統品種においてアミロース含量は過度に低すぎても,総合評価が高くならないことが認められた。従来から一般うるち米ではアミロース含量が低い米は総合評価が高くなるとされるが,タンパク質含量によっては評価が低い試料もあり,それらの含量バランスが重要になってくることが示唆され,良食味となる含量バランスがあることが認められた。(2)雪冷熱のみにより政府指定の米の低温貯蔵庫を冷却し,一般うるち米と低アミロース系統品種を含めた4品種の米を貯蔵し,長期貯蔵中の品質変化の有無や官能評価により貯蔵性を検討した。その結果,雪冷熱のみで15°C以下の温度環境を作り出すことが可能であること,さらに,この環境下で長期間貯蔵した米は貯蔵開始時と比較し,著しい品質の劣化は確認されなかった。また,2年貯蔵後でも貯蔵開始時と同程度の食味を維持していた。以上の結果から,雪からの冷熱の利用により省エネルギーかつ高品質な米を安定供給できる米の貯蔵技術の確立が可能であると考える。本研究は,わが国の食料自給率向上のため,主食用米の消費量拡大を目的としている。そのためには,消費者が好む米を安定的に供給する必要があると考える。そこで,本研究では新形質米のうち低アミロース系統品種に着目し,米の食味評価で最も重要と考えられる官能評価法および理化学分析法による食味と品質,さらに貯蔵性に焦点を当て研究を行っている。平成23年度の研究成果を以下に記す。1)タンパク質とアミロースが低アミロース系統品種米の食味に与える影響を検討するため,「ゆめぴりか」約36点を用い,これらをアミロース含量を3段階,タンパク含量を4段階に分類し,理化学特性の測定と官能評価を行った。その結果,両含量のバランスにより最適な食味評価の範囲があることが確認された。すなわち,従来の一般うるち米において両含量が低いほど食味評価が高いとされていることとは異なることが示唆された。これらの結果の再現性を確認するため,次年度も反復をする。2)寒冷積雪地域における雪冷熱エネルギーを電気エネルギーの代替として用いた,有エネルギーかつ低コストな米の長期低温貯蔵技術の確立の可能性,および低アミロース系統品種米の長期貯蔵性を検討するため,雪冷熱により米の低温貯蔵庫を冷却し,一般うるち米と低アミロース系統品種米を貯蔵し,品質変化の有無および食味を確認した。その結果,電気冷房をほぼ代替できる雪冷熱の供給が可能であり,その環境下で長期間貯蔵した米は貯蔵開始時に比べ,著しい品質劣化は確認されなかった。

以上の結果から,雪からの冷熱の利用により省エネルギーかつ高品質な米を安定供給できる米の貯蔵技術の確立が可能であると考える。従来の一般うるち米においてアミロース含量,タンパク質含量が低いほど食味評価が高いとされていることとは異なり,低アミロース系統品種では,両含量のバランスにより最適な食味評価の範囲があるという新たな知見が確認された。また,雪冷熱エネルギーにより省エネルギーかつ高品質な米を安定供給できる米の貯蔵技術の確立の可能性が確認された。初年度に確認された知見の再現性を確認するため,再度生産年の異なる米を用いて同様の研究を行う予定である。また,一般うるち米と低アミロース系統品種の食味を理化学特性により客観的に評価する食味推定式の作成を検討するため,新たな理化学測定を追加して行う予定である。
cDNAライブラリーに基づくヒト角膜内皮細胞発現遺伝子の機能解析

CESP-1については、マウス、ヒトに対する抗体を作製し、ウエスタン・ブロッテイング法を行ったところ、ヒトCESP-1は、角膜上皮細胞、内皮細胞、培養ヒト角膜内皮細胞、脳、睾丸、卵巣に発現していた。細胞内の局在を検討したところ、CESP-1は、ミトコンドリアに発現していた。またC末端に対する抗CESP-1抗体は、角膜内皮、上皮細胞を染色しえたが、N末端に対する抗CESP-1抗体は、これらに無反応であった。さらにウエスタン・ブロッテイング法で細胞内のCESP-1は、予想される蛋白より小さいことから、ミトコンドリアターゲットシークエンスを持つCESP-1のN末端は、蛋白がミトコンドリア内に取り込まれる際、プロセスされることが示唆された。MGPは、抗ヒトMGP抗体でヒト角膜内皮細胞が陽性を示し、培養ヒト角膜内皮細胞でもMGPは、RT-PCR法とウエスタン・ブロッティング法より発現していた。抗ヒトMGP抗体で角膜内皮細胞をブロックし、ポンプ機能に及ぼす影響を検討したところ、有意にポンプ機能を抑制した。またポンプ機能との関連からNa(+)-HCO3-cotransporter(NBC-1)とMGPが共同して機能している可能性が考えられたため、培養ヒト角膜内皮細胞におけるNBC活性は、抗ヒトMGP抗体で抑制された。さらに免疫沈降法で培養ヒト角膜内皮細胞でのNBC-1とMGPのcolocalizationが明らかとなり、これらの蛋白が角膜内皮細胞において共同で機能していることが示唆された。我々は、遺伝子修復関連遺伝子(DDB2)DDB2が4つのスプライシングバリアントを持つことを見出し、それら4つのスプライシングバリアントのクローニングに成功し、GenBankに登録した。DDB2の4つのスプライシングバリアントは、遺伝子修復の必要性に応じて異なった機能を示す可能性が考えられた。角膜内皮細胞においてもワイルドタイプDDB2の発現量が最も多いが他のバリアントも一定量発現していることを半定量的PCR法で明らかにした。培養ヒト角膜内皮細胞での機能を検討する前、Hela細胞に対するアデノウイルスベクターを用いた遺伝子導入を行い、4つのワイルドタイプを含めた5つの遺伝子の有無により、紫外線照射による遺伝子修復における役割を検討した。DDB2のバリアントの2つは、核除去修復に対し、抑制的に働いていることが明らかとなった。次にヒトドナー角膜内皮細胞および培養ヒト角膜内皮細胞におけるDDB2の発現と機能を解析した。ヒト角膜内皮細胞におけるDDB2の発現は、検討した様々なヒトの組織の中で最も発現レベルが高かった。UV刺激した培養ヒト角膜内皮細胞では核除去修復関連遺伝子の中で最も発現増加レベルが高かった。DDB2を過剰発現させた培養ヒト角膜内皮細胞は、コントロールに比べ遺伝し修復効率が有意に高くなった。以上よりヒト角膜内皮細胞に高発現するDDB2は、角膜内皮細胞の遺伝子修復に重要な役割を果たしていると考えられた。更にウエスタン・ブロッテイング法で細胞内のCESP-1は、予想される蛋白より小さいことから、ミトコンドリアターゲットシークエンスを持つCESP-1のN末端は、蛋白がミトコンドリア内に取り込まれる際、プロセスされることが示唆された。

MGPは、抗ヒトMGP抗体でヒト角膜内皮細胞が陽性を示し、培養ヒト角膜内皮細胞でもMGPは、RT-PCR法とウエスタン・ブロッテイング法により発現していた。抗ヒトMGP抗体で角膜内皮細胞をブロックし、ポンプ機能に及ぼす影響を検討したところ、有意にポンプ機能を抑制した。またポンプ機能との関連からNa(+)-HCO3-contrasporter (NBC-1)とMGPが共同して機能している可能性が考えられたため、培養ヒト角膜内皮細胞におけるNBC活性は、抗ヒトMGP抗体で抑制された。さらに免疫沈降法で培養ヒト角膜内皮細胞でのNBC-1とMGPのcolocalizationが明らかとなり、これらの蛋白が角膜内皮細胞において共同で機能していることが示唆された。
広汎性発達障害におけるプロソディ理解力の生理学的指標の確立

幼児期は言語発達が目覚ましい時期である。就学以降の人を対象とした研究では、広汎性発達障害や言語障害がある人とない人では、音や人の声などの刺激によって引き起こされる脳の反応が、異なったパターンを示すことが言われている。我々は幼児期の段階で、それらの聴覚刺激による子どもの脳の反応を捉えることができれば、子どもの音や声の処理能力や言語能力に関わる発達の指標となりえる可能性があるのではないかと考えた。平成23年度は、我々は3-5歳の定型発達児を対象とするこれまでの研究をさらにすすめ、被験者数を59人にまで増やし、小児用MEG(脳磁図)を用いて「音声」に対する子どもの聴覚刺激による脳反応を測定し、言語能力との関係を調べた。「ね」という呼びかけや共感を表す日本語音声を聴覚刺激とし、等価電流双極子(equivalent current dipole ; ECD)法で聴覚野の反応のIntensityについて解析を行った。さらに、各子どもの聴覚野の反応とK-ABC (Kaufman assessment battery for children)の下位検査である言語課題『なぞなぞ』の得点と比較した。その結果、両半球において100-200msの時間幅で明らかなIntensityのピークが得られた。スピアマン順位相関において、子どもの左半球のIntensityと『なぞなぞ』の得点に有意な相関が認められた。この関係は、月齢や、非言語性の認知機能で、コントロールして(重回帰分析)も、有意な結果であった。これは子どもの言語発達と聴覚野の反応は深く関係している可能性を示唆している。この成果は、査読つき国際論文に発表した(Eur J Neurosci.2012)。50名を越す、健常児童における基礎的なデータを確立し、国際論文への発表を遂げた。現時点では、広汎性発達障害の児童30名以上で、同様のデータの記録に成功しており、現在データを解析して、投稿にむけた準備中である。平成24度は、ASD児のデータをさらに増やし、健常児とASD児の音や声の処理能力、言語能力の違いを明らかにしていく予定である。平成22年度は、我々は3-5歳の定型発達児28名を対象に、小児用MEG(脳磁図)を用いて「音声」に対する子どもの聴覚刺激による脳反応を測定し、言語能力との関係を調べた。「ね」という呼びかけや共感を表す日本語音声を聴覚刺激とし、等価電流双極子(equivalent current dipole;ECD)法で聴覚野の反応のIntensityについて解析を行った。その結果、28例中23例から、両半球において100-200msの時間幅で明らかなIntensityのピークが得られた。スピアマン順位相関において、子どもの左半球のIntensityと『なぞなぞ』の得点に有意な相関(ρ=0.46,p<0.05)が認められた。よって平成23度は、平成22年度に試行した健常児(試行後12ケ月以上経過するように試行日を調整する)同じ検査を試行する。それにより、言語発達の度合いと、生理学的な変化を記録し、2時点における縦断的な解析を進めると共に、ASD児に対しても同じ検査を試行し、健常児とASD児の音や声の処理能力、言語能力の違いを明らかにしていく予定である。

この関係は、月齢や、非言語性の認知機能で、コントロールして(重回帰分析)も、有意な結果であった。これは子どもの言語発達と聴覚野の反応は深く関係している可能性を示唆している。この成果は、査読つき国際論文に発表した(Eur J Neurosci.2012)。50名を越す、健常児童における基礎的なデータを確立し、国際論文への発表を遂げた。現時点では、広汎性発達障害の児童30名以上で、同様のデータの記録に成功しており、現在データを解析して、投稿にむけた準備中である。平成24度は、ASD児のデータをさらに増やし、健常児とASD児の音や声の処理能力、言語能力の違いを明らかにしていく予定である。
プロドラッグ変換酵素の臓器特異的発現と代謝モデル細胞系の構築

現在、プロドラッグの開発において生体内の主要な変換酵素であるカルボキシルエステラーゼ(CES)、ブチリルコリンエステラーゼ(BuChE)、アリルアセトアミドでアセチラーゼ(AADAC)、コレステロールエステラーゼ(CholE)およびパラオキソナーゼ(PON)の種差、臓器差が大きな問題となっている。本研究ではこの問題を解決するために、それぞれの変換酵素について、ヒトと動物間での基質特異性の差異を調べるために変換酵素別のプロドラッグ代謝モデル臓器細胞を作成し、さらに実際にプロドラッグの合成を行うことで、プロドラッグの構造と変換酵素の構造活性相関の検討も試みた。今年度は、特にプロドラッグの合成を中心に検討した。今回の実験においては、リード化合物としてアトルバスタチン、インドメタシンおよびハロペリドールを用い、生体内の代謝活性化酵素としCES、AADACおよびPONを中心に用いて検討を行った。その結果、モノエステル型であるインドメタシンプロドラッグは肝臓で効率的に代謝活性化され、さらにCES1A1が主要な代謝酵素であることが判明したが、エステル-エステル型および炭酸エステル型のインドメタシンプロドラッグは、肝臓と小腸で同程度の代謝活性化能で大きな差異は認められなかった。ハロペリドールのプロドラッグはヒト肝およびヒト小腸において構造、あるいは電子密度の違いにより代謝活性化能が大きく変化することが明らかとなった。アトルバスタチンプロドラッグにおいては、AADACおよびPONの関与も明らかとなった。以上の結果より、本研究においては、アトルバスタチン、インドメタシンおよびハロペリドールの置換基の違いによる代謝活性可能の変化を明らかにしたことから、臨床医薬品開発におけるリード化合物の最適化に伴う構造活性相関に関わる新規の知見を得ることが出来た。これまで、プロドラッグについて、酵素の性質を踏まえて設計した例はあまりなかったので、本研究にいては、アトルバスタチンのカルボン酸部位をエステル化するモデル化合物として設計を試みた。まず始めに直鎖脂肪酸エステルを合成し、基質特異性についてヒト小腸(HIM)および肝(HLM)ミクロソームを用いて調べた。その結果、炭素鎖長に比例してHLMでは活性が低下し、HIMでは活性が上昇する傾向が示された。その他の脂肪族エステルについてはアリルエステルとベンジルエステル, i-プロピルエステルとシクロヘキシルエステルの結果から、立体的にかさ高いエステルにおいて加水分解活性が低いことが判った。また, t-ブチルエステルtBuはほとんど加水分解されなかった.一方,ラクトン体においても,本条件下では加水分解がほとんどされなかった.この構造からparaoxonase (PON)により代謝活性化を受ける可能性が考えられた。さらに脂肪族エステルの電子密度の違いについて比較を行ったところ、エチルエステルEtからTFEエステルTFE, i-プロピルエステルiPrからHFPエステルHFPへと,ハロゲンを有している化合物の方は, HLM, HIM存在下共に,加水分解活性が上昇していることが判明した。すなわち,化学的に脱離能の高い置換基は,酵素的にも活性が高い結果になると考えられ、プロドラッグを設計する場合、構造依存的だけでなく,電子密度の違いも考慮する必要性が示された。この他、データは示さないが芳香族エステルに関しても電子密度の違いを調べたところ、電子密度の低下に伴い代謝活性可能が上昇することなどが明らかと成った。現在、50近くのプロドラッグを合成し、構造活性相関についてCES1AおよびCES2Aの発現系を用いて調べているが、上述した傾向は保持している。本年度は、主にカルボキシルエステラーゼで代謝活性化されるプロドラッグの設計と合成に力を入れたため、アリルアミドデアセチラーゼ、ブチリルコリンエステラーゼ、アセチルコリンエステラーゼやパラオクソナーゼに関する研究が遅れてしまった。現在、プロドラッグの開発において生体内の主要な変換酵素であるcarboxylesterase (CES), butyrylcholinesterase (BuChE), arylacetamidodeacetylase (AADAC), cholesterolesterase (CholE)およびparaoxonase (PON)の種差、臓器差が大きな問題となっている。本研究では、この問題を解決するために、それぞれの変換酵素について、ヒトと動物間での基質特異性の差異を調べることにより、変換酵素別のプロドラッグ代謝モデル臓器細胞を作成するとともに、実際にプロドラッグの合成を行うことで、プロドラッグの構造と変換酵素の構造活性相関の検討も試みた。今回は、リード化合物としてBAが低いことが報告されているアトルバスタチンを用い、生体内の代謝活性化酵素としCESを用いて検討を行った。その結果、種々合成したアトルバスタチンプロドラッグはヒト肝ミクロソームおよびヒト小腸ミクロソーム存在下において構造、あるいは電子密度の違いにより、加水分解活性能が変化することを明らかにした。さらに、これらのエステルは、CES1特異的に代謝活性化されることが明らかとなった。また、BAの上昇を意図したアトルバスタチンプロドラッグは小腸では代謝されず、肝臓で代謝活性化されるようなプロドラッグに成り得るものであることが判明した。以上の結果より,ミクロソーム存在下においてのアトルバスタチンエステルの置換基の違いによる加水分解活性の変化を明らかにし,構造活性相関に関わる新規の知見を得た。

したがって、臨床医薬品開発におけるリード化合物の最適化に伴う構造活性相関の知見として、肝臓もしくは小腸で効率的に代謝活性化されるプロドラッグ設計に関する有用な知見が得られた.本研究では、当初プロドラッグの開発において生体内の主要な変換酵素であるcarboxylesterase (CES), butyrylcholinesterase (BuChE), arylacetamidodeacetylase (AADAC), cholesterolesterase (CholE)およびparaoxonase (PON)について全て同時に検討する予定であった。しかしながら、様々な構造を持つ、新規プロドラッグの合成を行いそれぞれの動物の肝臓及び小腸ミクロソームを用いて変換の差異を調べた方が、効率が良いことが推察されたため、方針を少し変えてプロドラッグの合成に力点を置いて実験を実施した。そのため、当初の計画と比較すると進捗状況は遅れていることとはなるが、実験結果はよりよい方向で得られている。現在、プロドラッグの開発において生体内の主要な変換酵素であるカルボキシルエステラーゼ(CES)、ブチリルコリンエステラーゼ(BuChE)、アリルアセトアミドでアセチラーゼ(AADAC)、コレステロールエステラーゼ(CholE)およびパラオキソナーゼ(PON)の種差、臓器差が大きな問題となっている。本研究ではこの問題を解決するために、それぞれの変換酵素について、ヒトと動物間での基質特異性の差異を調べるために変換酵素別のプロドラッグ代謝モデル臓器細胞を作成し、さらに実際にプロドラッグの合成を行うことで、プロドラッグの構造と変換酵素の構造活性相関の検討も試みた。今年度は、特にプロドラッグの合成を中心に検討した。今回の実験においては、リード化合物としてアトルバスタチン、インドメタシンおよびハロペリドールを用い、生体内の代謝活性化酵素としCES、AADACおよびPONを中心に用いて検討を行った。その結果、モノエステル型であるインドメタシンプロドラッグは肝臓で効率的に代謝活性化され、さらにCES1A1が主要な代謝酵素であることが判明したが、エステル-エステル型および炭酸エステル型のインドメタシンプロドラッグは、肝臓と小腸で同程度の代謝活性化能で大きな差異は認められなかった。ハロペリドールのプロドラッグはヒト肝およびヒト小腸において構造、あるいは電子密度の違いにより代謝活性化能が大きく変化することが明らかとなった。アトルバスタチンプロドラッグにおいては、AADACおよびPONの関与も明らかとなった。以上の結果より、本研究においては、アトルバスタチン、インドメタシンおよびハロペリドールの置換基の違いによる代謝活性可能の変化を明らかにしたことから、臨床医薬品開発におけるリード化合物の最適化に伴う構造活性相関に関わる新規の知見を得ることが出来た。今年度実施したアトルバスタチンのモデルプロドラッグの一部がが、アリルアミドデアセチラーゼ、ブチリルコリンエステラーゼ、アセチルコリンエステラーゼやパラオクソナーゼ等の基質になる可能性が示唆されたので、今後とも研究を一層推進させてプロドラッグの設計に関する基本的な知見を得る予定である。
高比重リポ蛋白（HDL)が粥状動脈硬化進展に及ぼす影響の2面性について

抗粥状動脈硬化作用があるとされる高比重リポタンパク(HDL)は、その量だけではなく機能を評価することが心血管疾患の治療、予防に重要と考えられている。本研究ではHDLの中心的な機能であるコレステロール引き抜き能、抗酸化作用、抗炎症作用について検討し、抗粥状動脈硬化作用機序の一端を明らかにするとともに、機能評価法のわずかな条件の違いで解釈の異なる結果が得られ場合があることを明らかにした。これらの成果は、標準的な機能評価法の確立に向けた基礎データとして重要である。1.N-ホモシステイン化apoA-I;脂質(DMPC)との親和性に変化は見られなかったが,結合能は上昇した.apoA-Iの抗酸化能はN-ホモシステイン化によって減衰したが,泡沫細胞からのコレステロール引き抜き能には影響を及ぼさなかった.また,リポポリサッカライド(LPS)による刺激後の内皮細胞培養液による単球の遊走試験において,apoA-IのLPS中和作用はN-ホモシステイン化によって減弱することが確認された.2.Myeloperoxidase酸化HDL;抗酸化能およびコレステロール引き抜き能はHDLのmyeloperoxidaseによる酸化の影響を受けなかった.しかし,HDLのLPS中和作用はmyeloperoxidaseの酸化によって減弱することが確認された.また,myeloperoxidaseによるHDLの酸化はchymaseに対する感受性を高めることが示され,これがHDLの主要構成蛋白であるapoA-Iの酸化に起因することが確認された.3.ApoE含有HDL; apoE含有HDLの過酸化脂質濃度はapoE非含有HDLに比べて極端に高いことが確認された.しかし,硫酸銅による酸化後の過酸化脂質濃度はapoE含有HDLのほうが低く,量的な抗酸化能は低いと考えられた.4.SAA-HDL;健常者と急性炎症患者より得られたHDLの比較により,炎症時に増加するSAA-HDLの抗酸化能は通常のHDLよりも高い可能性が示唆された.しかし,血中HDL濃度を加味した,各個人における全体としての抗酸化能が亢進しているとは限らないことが示唆された.これらの結果から,apoA-IおよびHDLの修飾が,必ずしも抗動脈硬化作用を抑制するとは限らないことが示唆された.また,HDLの微少分画と主要分画は機能の面で大きく異なることが示唆された.HDLのコレステロール引き抜き能は抗粥状硬化の中心的な役割と考えられており、その測定が冠動脈疾患発症のリスク評価に有用とされている。しかしながら、HDLの各種修飾がその機能に及ぼす影響については報告者によってまちまちである。本研究では、測定に用いる単球系細胞の分化度とその後の泡沫化度によって、HDLあるいはその主要アポ蛋白であるapolipoprotein A-I(apoA-I)のコレステロール引き抜き能に大きな違いがあることを明らかにした。具体的には、N-ホモシステイン化を受けたapoA-Iは単球の分化あるいは泡沫化が軽度な場合は未修飾のapoA-Iに比べて低いコレステロール引き抜き能を示したが、分化あるいは泡沫化が進むとN-ホモシステイン化の有無によるコレステロール引き抜き能に有意な違いは認められなかった。すなわち、HDLあるいはapoA-Iのコレステロール引き抜き能評価に当たっては、病期(粥状動脈硬化の進展度)を意識した評価が重要であることを明らかにした。一方、HDLの抗酸化能に重要な役割を果たしていると考えられているParaoxonase1(PON1)という酵素は通常HDL粒子に結合しているが、酸化LDLの存在下ではLDLに移行することを、ゲルろ過法および超遠心法を用いて明らかにした。また、このPON1の移行の度合いはLDLの酸化度に依存して大きくなった。これは、HDLがLDLの酸化を直接防御するのではなく、あるいは防御しているとしてもそれだけではなく、HDLが抗酸化物質としてのPON1の血中における運搬役として機能していることを示唆している。また、酸化LDLに移行したPON1の少なくとも半分以上が失活していることは、酵素として抗酸化作用を発揮するだけでなく、自ら酸化を受けて失活したことによる抗酸化作用を示していると考えられた。今までHDLあるいは主要apolipoprotein(apo)であるapoA-Iの化学的修飾と抗酸化能、コレステロール引き抜き能の関係について研究成果を得てきた。あと一つ、解析することを目的としていた主要機能は抗炎症能であるが、基礎研究はある程度済んでいるので、残る1年間で目的の成果が得られる予定である。したがって、おおむね順調に進展していると判断した。HDLの抗粥状動脈硬化作用の中心と考えられるコレステロール引き抜き能は、各種修飾HDLあるいはapoA-Iを用いて多くの研究者によって実施されているが、異なる結論が報告されているのが実情である。本研究では使用細胞の分化度、泡沫化度によって得られる結果が大きく異なることを明らかにした。従来の異なる報告の要因がこれらの条件の違いによる可能性が示されたことは、今後予定している実用的なコレステロール引き抜き能測定法構築の基礎データとして極めて重要である。Paraoxonase1を介したHDLの抗酸化作用のメカニズムとして、HDLから酸化LDLへのparaoxonase1の転移が関与している可能性が示されたが、paraoxonase1の酸化LDL上における作用については現在検討中である。HDLの抗炎症作用については、リポポリサッカライド(LPS)で処理したHUVECの培養液がTHP-1の遊走に及ぼす影響を検討した。

HDL添加で遊走が抑制されることを確認したが、これはHDLによるLPSの中和反応であることが明らかになった。次に、HUVECを酸化LDL存在下で培養し、培養液中のMCP-1濃度を測定したところ、酸化LDLは未酸化LDLよりMCP-1の放出を若干増強させること、しかし、HDLはこれを有意に抑制しないことが明らかになった。HUVECを用いたスクラッチアッセイではHDLの存在は明らかに増殖を促進し、myeloperoxidaseにより酸化修飾を受けたHDLではその作用が減弱していることが確認された。すなわち、HDLは血管内皮細胞の増殖は促進するが、炎症時の単球遊走抑制に強い関与はしない可能性が示唆された。これらの研究より、HDLは様々な抗粥状動脈硬化作用を有するが、その有効度は大きく異なるとともに、HDLの修飾が必ずしもその作用を減弱させるとは限らないことが明らかにされた。抗粥状動脈硬化作用があるとされる高比重リポタンパク(HDL)は、その量だけではなく機能を評価することが心血管疾患の治療、予防に重要と考えられている。本研究ではHDLの中心的な機能であるコレステロール引き抜き能、抗酸化作用、抗炎症作用について検討し、抗粥状動脈硬化作用機序の一端を明らかにするとともに、機能評価法のわずかな条件の違いで解釈の異なる結果が得られ場合があることを明らかにした。これらの成果は、標準的な機能評価法の確立に向けた基礎データとして重要である。本研究は修飾HDLおよびapoA-IあるいはapoE含有HDLのようなHDLの微少分画の基本的性質を明らかにするとともに,機能的に動脈硬化抑制あるいは促進のいずれに働くかを明らかにし,冠動脈疾患発症の予防に向けたバイオマーカーとしての可能性を探索することである.ターゲットとして考えていたN-ホモシステイン化apoA-I,myeloperoxidase酸化HDL,apoE含有HDL,SAA-HDLについて,血液中の存在を確認するとともに,HDLの粒子サイズや荷電等の基本的性質を明らかにすることができた.また,それらの抗動脈硬化的機能である,抗酸化機能,抗炎症機能,コレステロールefflux能についても,概ね解析法が確立され,機能試験を実施することができた.しかし,より優れた機能試験法確立の上で以下の2点において要確認事項が生じ,現在それを解決するために実験を実施している.1)コレステロールefflux能:THP-1細胞の継代数,マクロファージ化および泡沫化の日数等により機能面で亢進・不変・抑制といった異なった結果が得られる場合があることが判明した.これは既報において矛盾した結果が報告されている要因であると考えられるため,細胞表面マーカー解析,脂肪滴解析などの定量的手法を用いて,コレステロールefflux能を経時的に捕らえることを試みている.2)抗炎症機能:現状ではリポポリサッカライド(LPS)の中和能として評価しているが,酸化LDLなどによる内皮細胞刺激で誘導される炎症反応を抑制するHDLの作用という観点からの実験系を構築している.当初の目的である修飾HDL等の抗動脈硬化作用の解明という課題を,粥状動脈硬化の進展度という経時的な観点から詳細に検討するというあらたな必要性が示された.
ダイオキシン関連物質の培養細胞系を用いた毒性評価

Nordicモデルを用いてPCDDs/PCDFs混合物の免疫毒性を評価することの適否を判断するにはなを多くのDataの蓄積が必要である。
自殺予防介入の評価指標と研究ガイダンスの開発

1.「自殺予防介入の評価指標」の開発:評価指標と自殺行動の関連について系統的レビューを行い、評価した。大規模データの2次解析を行い、自殺行動と評価指標の関連性を明らかにした。2.「自殺予防介入のための研究ガイダンス」の作成:先行する研究ガイダンスをレビューした。自殺予防介入研究では、自殺行動の定義、妥当性のある評価指標、介入対象の選定、介入のプロセス評価が重要であることが明らかになった。研究実施では、高リスク者に随時対応できる研究体制と個人情報への十分な配慮が必要であることが明らかにし、ガイダンスを作成した。事例として、遺族に対する介入法の系統的レビューを行い、介入法の開発の課題を示した。1.「自殺予防介入の評価指標」の開発文献データベース等から系統的レビューにより抽出された評価指標と自殺及び自殺行動との関連を研究した論文、資料から集積された評価指標に関するデータを整理し、分析した。国際標準であるCore Outcome Set作成のための主資料となる評価指標リストを作成し、評価指標と自殺及び自殺行動との関連を包括的に整理した。さらに、Web調査によるコホート研究のデータを用いて、自殺サイトの閲覧と自殺行動とその背景の分析を行い、その影響を検討した。またレセプトデータの整理を行い、患者背景と自殺行動の分析のためのデータセットの準備を行った。2.「自殺予防介入のための研究ガイダンス」の作成自殺予防介入のための研究ガイダンス作成の基本資料を収集した。自殺予防介入の研究ポイントである「複合介入」、「バイアス」に関して、文献レビューを行い、最新の動向に関する情報を収集した。複合研究の開発のためのフレームワーク、関連する研究のガイドライン、研究実施における方法論的な課題を明らかにした。複合介入において用いられる、量的研究と質的研究を複合する混合研究法(Mixed method)や、複合介入の介入、効果のプロセスを数量的、因果的に分析するMediation analysisのメリットや課題についてのまとめを行った。さらに、日本において過去に大規模な複合介入の研究を実施した研究者との情報交換を行い、研究遂行においてどのような課題があるかを整理した。また、コクラン共同計画で行われている複合介入のレビュー方法に関する議論に参加し、情報を収集し、自殺予防介入研究における応用可能性についての検討を行った。1.「自殺予防介入の評価指標」の開発2.「自殺予防介入のための研究ガイダンス」の作成自殺予防介入の研究のポイントである「複合介入」、「バイアス」、「研究倫理」について研究ガイダンスを作成するため、先行する海外のガイダンスを検討した。1.「自殺予防介入の評価指標」の開発文献データベース(Pubmed, Psychlit, CHINAL等)から検索式により論文を抽出する系統的レビューを行った。評価指標と自殺行動との関連を研究した論文を網羅的に探索し、評価指標に関する論文データの集積を行った。評価指標の国際標準であるThe COMET (Core Outcome Measures in Effectiveness Trials)Initiativeと情報交換を行い、評価指標の妥当性を評価した。また日本の自殺予防研究の大規模データの2次解析を行い、自殺行動と評価指標の関連性を明らかにした。2.「自殺予防介入のための研究ガイダンス」の作成研究のポイントである「複合介入」、「バイアス」、「研究倫理」について海外の論文、研究ガイダンスをレビューした。「複合介入」については、英国MRC(医学研究協議会)が作成した「複合介入に関するガイダンス」を翻訳、検討した。「バイアス」「研究倫理」については、米国FDA(医薬品食品安全局)のガイダンスと会議録、米国精神薬理学会、国際自殺予防学会のガイダンスと会議録を収集し、検討した。自殺予防介入研究では、自殺行動の定義、妥当性のある評価指標の採用、複合的な背景をもつ自殺リスク集団での介入対象の選定、介入のプロセス評価が重要であり、現在のエビデンスを吟味した上で、介入法を開発する必要があることが明らかになった。そのために系統的レビューや既存データの2次解析は有用であった。研究実施では、高リスク者に随時対応できる研究体制と個人情報への十分な配慮が必要であることが明らかになった。研究ガイダンスを作成し、それに基づいて事例として、遺族に対する介入法の検討的レビューを行い、介入法の開発の課題を示した。生物統計学、自殺予防学1.「自殺予防介入の評価指標」の開発標準化された評価指標リストを作成した。自殺行動とその背景についての分析、データの整理を行った。2.「自殺予防介入のための研究ガイダンス」の作成自殺予防介入のための研究ガイダンスの作成ために必要な、最新の資料を包括的に収集した。さらに、過去、現在研究を行っている複数の研究者から、課題点を収集し、整理した。

1.「自殺予防介入の評価指標」の開発自殺予防介入の評価指標の開発のため、Core Outcome Set作成のための主資料となる評価指標リストを用いて、高度な統計モデルに基づいた分析、ネットワークアナリシス、階層ベイズ法などを用いた分析に関する検討をさらに行う予定である。2.「自殺予防介入のための研究ガイダンス」の作成研究ガイダンス案を作成し、複数の専門家との意見交換、フィードバックを受け、作成を進める予定である自殺予防介入のための研究ガイダンス」の作成に関しては、先行する海外のガイダンスの検討から、自殺予防介入にあわせた内容を照らし合わせ、ガイダンス開発を進める。さらにバイアスについては方法論的問題を言及した先行文献をレビューする。本研究では文献検索、文献収集、データベース構築、データマネジメント、統計解析等の作業を行う。文献検索、文献収集などに必要な文献複写代、データベース、データマネジメント、統計解析のソフトウエア等、プリンター関係、文具などの消耗品、研究補助賃金が必要である。さらに成果発表や情報交換のため国内、海外旅費等の経費が必要である。
燃焼機構の解明と制御に関する基礎研究

本研究は重点領域研究「燃焼機構」の総括班によるものであり、本重点領域を構成する5つの計画研究ならびに公募研究における研究の総括的運営と、各研究活動の有機的な結び付きをはかるため、以下のことを重点的に進めた。1.本領域における研究の推進上必要性の極めて高いパルス光源として、3組のNd-YAGレーザ及び補機を共通利用設備として購入した。この3台は9月に納入され、10月及び12月に使用法に関する講習会を開催した。2.本研究の目的達成に向けた効率的な運営を総括班の下で進め、その具体的な企画の立案と実施を班長・幹事会で行った。総括班会議は3回、班長・幹事会会議及び班長会議は合計12回開催した。具体的な企画としては下記のような全体会議、シンポジウムを開催した。このような場での討論、情報交換を通して、目的に向けた研究水準の向上をはかった。3.5月1日に第1回全体会議を開催し、本領域研究の基本方針を確認するとともに、研究内容に関する討議を行い、公募を含めた研究参加者全員の交流をはかった。4.各分担者の研究開始状況の報告と、問題点の相互理解を深めるために、9月19日、20日の両日にわたって第1回のシンポジウムを開催した。「乱流拡散」「燃料および噴霧燃焼」「化学反応」「すすの生成と消滅」の4つのセッションにおいて15件の発表と3件の特別講演を行った。5.得られた研究成果を公表するために、2月7日に公開シンポジウムを開催した。「有害成分と反応」「乱れと燃焼機構」「インパクトと燃焼制御」の3セッションにおいて、3県の基調講演と6件の発表及びポスターセッションを行った。6.総括班より研究分担者への連絡と各研究班の連携を円滑に進めるために、ニュースレターを3回刊行した。
理科及び総合的な学習の時間での利用に向けた環境教育に関する活動教材の開発

1環境教育に関する資料・情報の収集インターネット上で公開されている環境教育に関する各種基礎資料ならびに活動資料について情報の収集を行った。また、アメリカで開発され日本での導入が始まったproject WILDについて、指導者研修会に参加し、活動状況や普及実態を把握した。環境教育に関して、教材開発のあまり進められていない動植物の生態や分布に関する取り組みを焦点とした活動教材を開発する必要性が高いことが明らかとなった。2活動教材としての内容の検討project WILDの内容を詳細に検討し、日本の教育現場で利用可能な教材の選択を行った。また、その他の資料から具体的に活動教材として利用可能な教材について検討を行った。環境を扱う上で、科学的素養や科学的な技能が習熟されていない理科専門外の教師でも取り扱えるものを基準とした。そのため、科学的な基礎知識について、専門的な立場からだけでなく、比較的理解しやすい内容や項目を選択し、扱いが行いやすいものとした。3活動教材を用いた授業実践とその評価上記2で検討した教材の中から、生物のつながりにおいて実施できる活動教材について、授業での導入を前提とした指導案を作成し、中学校において実践を行った。中学校3学年5クラスを対象として授業実践を行い、アンケート調査を行った結果、活動教材が正との授業への取り組みを活発にすること、活動内容から学習理解が容易に図れることなど、活動教材に対する肯定的な評価を得ることができた。また学習内容の理解以外にも、科学的な思考力や判断力、協調性の育成などについても、効果が得られ、活動教材は、従来の教材と比較して多面的な利点を持つことが明らかとなった。1資料・情報の収集インターネット上で公開されている環境教育に関する各種基礎資料ならびに活動資料について情報の収集を行った。また、日本全国の博物館や科学館、動植物園などで行われている環境を主眼としたさまざまな取り組みの現状について、訪問し情報収集や活動状況の調査を行った。環境教育に関する取り組みとしては、水質調査、大気汚染調査に関するものが多く、動植物の生態や分布に関する取り組みが少ないため、この領域を焦点とした活動を開発する必要性が高いことがわかった。2活動教材としての内容の検討教材に取り上げる内容として,収集した資料やさまざまな情報から選択を行い、活動教材の内容を決定した。環境を扱う上で、理科の教師ばかりでなく、科学的素養や科学的な技能が習熟されていない理科専門外の教師でも取り扱えるような内容とした。上記1に見られたように、動植物の生態や分布に関する内容が不十分であることから、この内容について、特に焦点を当て、検討することとした。3教材に取り入れる各種内容の検討ならびに映像及び画像の観察・記録上記2で選択した活動内容や実験観察項目について、取り扱う内容にふさわしい、適切な映像や記録をデジタルカメラやデジタルムービーを用いて記録を行い、選択しつつある。選択した実験・観察について,実際に実験観察を行い,それらの映像や画像の記録を行っている。記録した映像や画像は順次、パソコン上に取り込み、画像データとして蓄積し、製作する教材の内容として利用する予定である。動植物の生態や分布に関する内容についての記録は短期間で行うことが困難であり、また、季節により制限を受けるため、継続的に行う必要があるため、次年度も継続して行う。
３Ｄプリンタによる分子計算のマテリアリゼーション　－新教材・教育法の開発－

これまでの研究成果をベースに、市販の分子シミュレーションソフト(分子軌道法、分子動力学法)を用いて新教材の開発を推進し、新教材データベースを蓄積するべく、以下のような研究成果をあげることができた。分子軌道法を用いてグラファイトとダイヤモンドの混成軌道の違いによる導電特性の比較について研究した。両者の理想値に近いバンドギャップを得ることができ、また分子軌道をグラフィック表示することができた。さらにUV-Visスペクトルから最長吸収波長やバンドギャップを計算し、ハミルトニアンの違いによる計算結果の違いを検討した。優れた導電特性・機械特性を有する電子材料であるグラフェンに着目し、実験環境の再現を容易にするため、分子動力学法を用いてグラフェン作製の条件を見出すことを目的として研究を行った。面構造が異なるCu薄膜(Cu(110)、Cu(111))上にグラフェンを成長させ、構造を比較した。また、グラフェンを成長させるための最適温度を検討した。工業系や装飾等で用いられているダイヤモンドの特性に着目し、分子動力学法による温度上昇にともなうポテンシャルエネルギーと運動エネルギーの変化や、ダイヤモンド構造のクラスター形成シミュレーションを試みた。そして、3Dプリンタを用いて、手に取って観察できる、視覚的にわかりやすいダイヤモンド教材の作製に成功した。分子計算のマテリアリゼーション化と情報化技術の装置実装の連携に関して、光通信仮想プライベート網(VPN)を駆使した高速で確実な遠隔操作を実装するための技術を実際の通信網の動作をもとに考察した。また、3Dプリンタによる造形技術のベースとなるマイクロコントローラ要素技術の基本試作を行い、さらに実験的な考察を行った。これらにより3Dマテリアリゼーション化に関する有用な研究成果を上げることができた。本研究は、学齢的に理論的な理解が難しい高専電子系専門教育において、3Dプリンタによる分子計算のマテリアリゼーション(物質化)を行い、学生の興味を誘起しながら視覚的に電子材料の構造や物性を理解し、創造性を育む新たな教材と教育法の開発を目的とする。その具体的な研究目的は、1.市販の分子シミュレーションソフトを活用した新教材の開発、2.3Dプリンタを用いた分子計算のマテリアリゼーションによる新教材の開発、3.多人数教育に対応したオリジナルの新教材・教育法の開発、の3つである。現段階において、高専本科5年生の卒業研究に分子シミュレーション(分子軌道法、分子動力学法)による物性解明や3Dプリンタによる分子モデルの造形化に関する研究テーマを継続的に組み込み、学生が授業で利用でき、視覚的にわかりやすい新教材の開発が進行している。今年度はグラファイトとダイヤモンドの混成軌道の違いによる導電特性の比較、グラフェン成長に関する研究、ダイヤモンド構造の特性と3Dプリンタによる造形に成功し、有用な研究成果を上げることができた。また、3Dマテリアリゼーション化に関して、情報化技術による高速で確実な遠隔操作の実装や、3Dプリンタによる造形技術のベースとなるマイクロコントローラ要素技術について、有用な研究成果を上げることができた。以上の研究実績から、研究はおおむね順調に進展していると判断できる。これまでの研究成果をベースに、学生が授業で利用でき、視覚的にわかりやすい新教材を開発するべく、分子シミュレーション(分子軌道法、分子動力学法)と3Dプリンタによる分子モデルのマテリアリゼーションを推進する。分子シミュレーションでグラフィカル表示した結果を、さらに立体的な模型にすることができれば、手に取って自由自在に構造を確認することができ、飛躍的に教育効果を高めることができる。そして、マテリアリゼーションした新教材を活用した新教育法の開発を行う。3Dプリンタを用いて分子計算結果をマテリアリゼーションした新教材を電子系高専専門科目において有効活用するための新たな教育法を開発する。さらに、創造性や学際性を育成できる新教材・教育法の開発を行う。シミュレーションなので実在しない分子やその集合体の安定性や性質を予測することが可能であり、自由な発想で様々な電子材料を設計でき、新機能性電子材料の開発を目指した、創造性を育成できる新たな教材と教育法を開発する。最終的に、高専電子系専門教育における多人数教育に対応したオリジナルの新教材・教育法の開発を行う。開発した新たな教材と教育法を多人数の教育の場で展開するべく、安価で効果的な、そして高専電子系専門教育に最適なオリジナルの新教材・教育法を開発する。そして、八戸と函館の両高専の電子系専門科目への導入を目指す。これまでの研究成果をベースに、市販の分子シミュレーションソフト(分子軌道法、分子動力学法)を用いて新教材の開発を推進し、新教材データベースを蓄積するべく、高専本科5年生の卒業研究において、以下のような研究成果をあげることができた。液体急冷法により熱力学的に安定な水素化アモルファスシリコンを作成し、ポテンシャルエネルギー、平均二乗変位、二体相関積算関数について通常のアモルファスシリコンと特性比較を行った。また、生体材料である両界面が水の脂質二分子膜を構築して構造パラメータの改善を行い、分子間距離や分子形状の違いによる特性変化を検討した。また、様々な炭素数のフラーレンを作成し、エネルギーの熱特性、二体相関関数、積算配位数について検討した。そして、C60フラーレンのSTLファイル出力から3Dプリンタによるマテリアリゼーション(物質化)を試みた。どれもカラフルで美しいグラフィックスを用いて視覚に訴え、学生の興味を誘発する電子材料教材として有効である。また、3Dプリンタによる造形化は、より効率的かつ直感的な理解を実現できる新教材として有効であることを確認することができた。

そして、多くの学生が授業で利用できる教材の開発を目指して、周期的に繰り返される位相幾何学的ナノサイエンス材料であるグラフェンとカーボンナノチューブの時間軸を含めた4次元的空間表現方法について研究した。業界標準のOpenGLのライブラリを使い、更には無線遠隔操作を可能にするためにブルーテゥーステクノロジーを搭載したモジュールを実装した。これにより、リアルタイム可動視点動画表示を実現し、無償でかつ自由度の高い環境を提供することができた。汎用性が高く、電子材料関連分野の教材として非常に有効である。本研究は、学齢的に理論的な理解が難しい高専電子系専門教育において、3Dプリンタによる分子計算のマテリアリゼーション(物質化)を行い、学生の興味を誘起しながら視覚的に電子材料の構造や物性を理解し、創造性を育む新たな教材と教育法の開発を目的とする。その具体的な研究目的は、1.市販の分子シミュレーションソフトを活用した新教材の開発、2.3Dプリンタを用いた分子計算のマテリアリゼーションによる新教材の開発、3.多人数教育に対応したオリジナルの新教材・教育法の開発、の3つである。現段階において、高専本科5年生の卒業研究に分子軌道法や分子動力学法を用いた研究テーマを組み込み、市販の分子シミュレーションソフトを活用した新教材の開発を推進し、新教材データベースを蓄積している。また、多くの学生が授業で利用できる教材の開発を目指して、無償でかつ自由度の高い環境を提供することができた。これは、汎用性が高く、電子材料関連分野の教材として非常に有効である。そして、3Dプリンタを用いた分子計算のマテリアリゼーションに向けて、様々な試みを開始した。以上の研究実績から、研究はおおむね順調に進展していると判断できる。これまでの研究成果をベースに、市販の分子シミュレーションソフト(分子軌道法、分子動力学法)を用いて新教材の開発を推進し、新教材データベースを蓄積するべく、高専本科5年生の卒業研究において、以下のような研究成果をあげることができた。学生が授業で利用でき、視覚的にわかりやすい新教材開発を目指して、周期的に繰り返される位相幾何学的ナノサイエンス材料であるカーボンナノチューブに注目し、分子シミュレーションによりアームチェア型とジグザグ型のカーボンナノチューブを構築して、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの熱特性について検討した。また、温度変化に伴って分子が歪み、加熱していくと分子が少しずつ変形する様子を確認することができた。これは、カーボンナノチューブを構成する炭素原子が振動しており、分子が膨張と収縮を繰り返すことによるものと考えられる。さらに、分子シミュレーションにより構築したカーボンナノチューブの3Dプリンタによるマテリアリゼーション(物質化)を検討し、アームチェア型とジグザグ型の両方の模型の造形化に成功した。
胸部大動脈瘤術後にみられる呼吸不全の病態についての検討

人工心肺下で肺血流を途絶させた状況下で施行される胸部大動脈瘤および開心手術は、換気虚脱に人工心肺終了後の再灌流障害が複合し、肺のガス交換能低下をきたしうる。術後に長期間の人工呼吸を必要とするばかりではなく、患者の生命予後をも左右する。さらに近年、集中治療室入室期間を短縮することが求められており、術後呼吸管理の観点からも胸部大動脈瘤および開心手術が呼吸機能および他臓器機能に及ぼす影響を検討することは重要である。本研究では人工心肺下に施行された胸部大動脈瘤と開心術症例における接着分子の変動を検討することを目的とした。術後呼吸不全発生例が少なく、呼吸機能と接着分子の関係についての検討は少数例のみでしかなしえなかったが、人工心肺時に用いる麻酔薬が胸部大動脈瘤および開心手術の周術期の後の呼吸機能状態も含めた生体機能にどのような影響を及ぼしうるかも同時に検討した。人工心肺後に発生しうる呼吸機能低下や合併症をきたす原因について推測できうると考えられる。さらに、臓器移植モデルと再灌流モデルを使用して、好中球と血管内皮との接着が心臓の再灌流障害を生ずる上で重要な役割を果たしていることを接着分子の分析より明らかなことを示した。1.人工心肺下に施行された解離性胸部大動脈瘤および他の開心手術の周術期において以下のことが観察された1)血中Tumor necr osis Factor(TNF)値は術後呼吸不全を発症しなかった患者と差は認められなかった。2)肺胞洗浄液中のTumor necr osis Factor(TNF)値は術後呼吸不全を発症しなかった患者に比し有意に上昇していた。3)肺胞洗浄液中の好中球にLFA-1の発現がみられた。4)人工心肺回路より投与した吸入麻酔薬のsevoflur aneは腎機能低下患者においてdose-dependentに血中および尿中無機フッ素濃度を有意に増加させたが、周術期の腎機能ひいては呼吸機能を悪化させなかった。5)人工心肺回路より投与した吸入麻酔薬のsevoflur ane,i soflur aneおよびenflur aneはいずれも血中epi nephr ine,nor epi nephr ineの増加をdose-dependentに抑制した。2.ラット心臓での再潅流モデルにおいて、LFA/ICAM-1を介した経路が心筋の再潅流障害発生に関与している。1.人工心肺下に行われた胸部大動脈瘤と開心手術症例において、経時的に血中、肺胞液中のL-1,IL-1α,TNF-α,β,IL-8および接着分子のE-selectin,L-selectin,p-selectinの変動を測定し、肺血管内皮と好中球、マクロファージとの接着動態を検討している。術前の肺機能、人工心肺稼働時間が血中接着分子の変動に及ぼす影響につき解析するために、症例数を積み重ねている。