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敗戦直後の日本における戦争孤児・浮浪児に関する歴史的研究

1.品川台場「東水園」の歴史1)浮浪児・戦争孤児の生活手段は、窃盗・スリ・乞食などであり、子どもらの背後に犯罪組織が存在している場合もあった。2)1946年9月、東京都・警視庁水上警察署は、占領軍東京補給廠の協力を得て、浮浪児・戦争孤児収容施設「東水園」を品川第五台場(後に第一台場)に設置した。人工島に収容すれば、一般の人々から隔離し、かつ逃亡を防ぐことができるとの判断である。東水園を港区高輪台小学校分校として、収容児童に対して義務教育を課した。子どもらはしばしば逃亡を試み、水死することもあった。1949年9月、台風による建物倒壊を期に東水園は閉鎖となった。2.NHK連続放送劇「鐘の鳴る丘」(菊田一夫作、1947年7月5日1950年12月29日、790回)に関する研究1)浮浪児救済・青少年不良化防止を銘打った「鐘の鳴る丘」に関する従来の研究は、同時代の印象・感想に依拠しがちであるので、「鐘の鳴る丘」放送台本(NHK放送博物館所蔵)を通読して放送劇の構成と内容を分析した。2)「鐘の鳴る丘」は、復員兵修平と浮浪児たちが、浮浪児を食いものにする山田一家に立向かい、村人の偏見と闘いながら「少年の家」を建設し、やがては北海道開拓にも従事するにいたる、浮浪児自立の物語である。菊田一夫は「憐憫」と「取り締まり」(犯罪者視)の間におかれていた浮浪児・戦争孤児たちに、幸福に生きられるように、親を探し出し、養父母を見つけ、開拓農場建設に従事させた。3)NHK第1・2放送における再放送、映画化、小説化、舞台劇化、紙芝居化、主題歌「とんがり帽子」レコード化など、「鐘の鳴る丘」の多数のヴァリエーションが存在した。わけても選抜高等学校野球大会行進曲に「鐘の鳴る丘」主題歌「とんがり帽子」が選ばれたことは、放送劇「鐘の鳴る丘」が広範囲に流布し、聴取者に好評を博したことの証左である。(1)「東京都戦災孤児援護学寮」「戦災遺児保護対策要綱」など敗戦間際の戦争孤児対策と実態について、東京都公文書館・東京都中央図書館などにおいて、資料調査と収集を行った。(2)戦災孤児等集団合宿教育所など集団疎開中に孤児となった子どものための措置について、東京都公文書館において資料調査と収集を行った。(3)水上警察署・東水園について、『港区政ニュース』など港区立図書館所蔵資料の調査と収集を行った。(4)品川台場について、地図など東京都中央図書館所蔵資料の調査と収集を行った。(5)東水園にかかわる高輪台小学校所蔵資料の調査と収集を行った。(6)国会図書館・東京都中央図書館において浮浪児・戦争孤児に関する雑誌・新聞記事の収集を行った。(7)占領軍・厚生省・文部省・警察庁・警視庁などの戦争孤児・浮浪児政策を整理した。(8)教育史学会第48回大会(2004年10月10日、法政大学)において、研究成果の一部を「品川台場の浮浪児たち一東水園の歴史」として口頭発表した。その概要は以下のとおりである。

1946年9月21日、東京水上警察署は、品川地域で「狩込み」した浮浪児を内海第五御台場にあった水上警察署施設に「収容」した。東水園の誕生である。その後、東水園は第一御台場に移転した。1949年には港区も関与するようになり、東水園は港区高輪台小学校分校となった。1949年9月に施設が崩壊して、浮浪児たちは養護施設・若葉寮に移動し、東水園は1950年1月15日に廃止となった。(1)『朝日新聞』『読売新聞』から1945-1958年の間の戦争孤児・浮浪児・引揚孤児に関する記事を調査・収集し、新聞報道における掲載動向の変容過程を考察した。特に、フラナガン神父の動向に注意を払った。(2)本研究費で購入した『海外引揚関係史料集成』(ゆまに書房)により、全引揚援護局における引揚孤児の動静について調査し、恩賜財団同胞援護会「全国所在地別引揚戦災孤児収容施設調」、同「孤児名簿」(第1第3集)<過年度別経費で購入済み>から判明する、引揚孤児数・引揚孤児収容状況などと比較対照して、旧外地・植民地からの引揚ルート、各引揚援護局における引揚孤児の受け入れ状況などについて考察した。(3)『ラジオ年鑑』、『放送文化』などにより、浮浪児収容施設である「少年の家」を舞台とし、「青少年の不良化防止」を主題としたNHKラジオドラマ「鐘の鳴る丘」(菊田一夫作、1947年7月5日1950年12月29日、790回)作成の背景について考察した。(4)放送録音は保存されていないと思われるので、NHK放送博物館所蔵「鐘の鳴る丘」放送台本(菊田一夫旧蔵)によって、ドラマの大筋と菊田一夫の制作意図を考察した。あわせて、刊行されたトーキーシナリオ『鐘の鳴る丘』(斉藤良輔脚色、東京書肆1948年)、『鐘の鳴る丘』(第1集隆太の巻、第2集修吉の巻、ラジオ新聞社出版部、1948年)との異同について考察した。(5)NHK放送博物館所蔵史料により、人気を博したとされる「鐘の鳴る丘」に関する投書の動向を考察した。(6)映画史上興業的に最も成功した作品とされそいるラジオドラマと同名の映画「鐘の鳴る丘」について、映画と放送台本との異同を検討し、映画関連雑誌における評論を参照して、映画史上の市について考察した。また、「鐘の鳴る丘」全校参観を実施した小学校も散見されるので、映像が児童に与えるインパクトについても考察を試みた。1.浮浪児救済・青少年不良化防止を銘打ったNHK連続放送劇「鐘の鳴る丘」(菊田一夫作、1947年7月5日1950年12月29日、790回)について、以下のような研究を行った。(1)従前の研究における「鐘の鳴る丘」への言及は、同時代の印象・感想に依拠しがちであるので、「鐘の鳴る丘」放送台本(NHK放送博物館所蔵)を通読して放送劇の構成と内容を分析し、復員兵修平と浮浪児たちは、浮浪児を食いものにする山田一家(スリ)に立ち向かい、村人の偏見と闘いながら「少年の家」を建設し、やがては北海道開拓にも従事するにいたる、浮浪児自立の物語であることを明らかにした。(2)第1・第2放送における再放送、映画化、小説化、舞台劇化、紙芝居化、主題歌「とんがり帽子」のレコード化など、「鐘の鳴る丘」の多数のヴァリエーションの存在、わけても選抜高等学校野球大会行進曲に「鐘の鳴る丘」主題歌「とんがり帽子」が選ばれたことは、放送劇「鐘の鳴る丘」が広範囲に流布し、聴取者に好評を博したことの証左である。(3)菊田一夫は「鐘の鳴る丘」において、「憐憫」と「取り締まり」(犯罪者視)の間におかれていた浮浪児・戦争孤児たちに、幸福に生きる「糧」を与えるべく、親を探し出し、養父母を見つけ、開拓農場建設に従事させた。(4)教育史学会第50回大会(2006年9月)において、上記研究成果の一部を「ラジオ・ドラマ『鐘の鳴る丘』考」として発表した。
高性能イオン・ガスセンサの開発

本研究では、種々のセンサ材料の合成と検索及びその特性の検討を行い、高度の性能と機能をもつイオンセンサ並びにガスセンサの開発を行った。高性能イオンセンサo-ニトロフェニオクチルエーテルで可塑化したPVC膜を感応膜とするイオン性界面活性剤電極を開発し、高速液体クロマトグラフ用検出器としての有用性を示した。ニュートラルキャリアとしてジベンジル-14-クラウン-4を用いて【Na^+】よりも【Li^+】に約800倍高感度な【Li^+】選択性電極を開発した。またビス(モノアザクラウン)化合物を合成しその【Na^+】選択性を評価した。また、モル比で【Ag_2】0 10%:【P_2】【O_5】55%:Pb0 25%:【Al_2】【O_3】10%のリン酸ガラスを感応膜とした【Cl^】,【I^】,【NO_3】などの陰イオンに応答するガラス電極を開発し、陰イオンクロマトグラフ用検出器としての有用性を示した。さらに、ピエゾアクチュエータをアクチュエータとして用いた気体用マイクロバルブと、形状記憶合金コイルとバイアスバネをアクチュエータとして液体用マイクロバルブを試作し、これを用いた超小型血液pHモニタシステムを開発した。高性能ガスセンサ多環芳香族化合物を分散した耐熱性シリコン樹脂膜を光ファイバーの先端に取り付け、レーザー励起蛍光法に基づく光酸素センサを開発し、室温130°Cにおける酸素濃度計測に有用なことを示した。硫酸ナトリウム-硫酸イットリウム-二酸化ケイ素系固体電解質を用いて10ppmから1%までの広い濃度範囲で優れた性能を示す【SO_2】ガスセンサを開発し、【CO_2】,Arなどの【SO_2】検出に及ぼす影響について調べた。また、Pt/安定化ジルコニア電極系における【O_2】/Arガス系とCO/【CO_2】ガス系の反応速度の違いを利用して、三種類のガス種を識別する固体電解質センサの開発を行った。さらに、La【F_3】単結晶を用いた室温動作型酸素センサを開発した。本素子を水蒸気気流中で処理すると応答時間が約90分から約2分まで短縮されることを見出だし、処理効果の解明を行った。
多目的遺伝的アルゴリズムによる自然通風・省エネ・室内環境の最適化

建築室内環境を最適化するための実用的な計算プログラムの開発空間の3次元空間分を考慮する必要がある解析には,換気回路網解析といったマクロモデルの適応性が低く,3次元CFD解析を用いたミクロな解析が必要となる。しかしながら,マクロモデルと比較し,計算コストは非常に高く,建物内環境の年間性能評価や設計における最適解探索プロセス等の多数ケースの計算が必要とされる検討において,計算コストの大きな3次元CFD解析をそのまま用いることは現実的ではない。本研究では,この課題を解決する計算プログラムの基盤技術を開発した。このシミュレーション技術はまず流れ場とその流れ場に依存する熱・物質の移流・拡散現象をCED解析や実験により指標化し,速度場を除いて,他の線形に取り扱える要素は,この指標を用いて解析する。ただし,この指標はマクロモデルに組み込む事を想定し,マクロモデルにおける節点間の空気輸送性状を示す設計定数を修正し,マクロモデルにおける空間間の気流シミュレーションの精度を上げると同時に,空調制御時の作動応答や緊急時における比較的短い時間間隔の時系列変動の評価を必要とする解析に対応したものとなる。この基盤技術を応用したシミュレーション技術は,室内の温度分布を考慮して局所換気による熱負荷削減の効果を見込む空調設計や,風の持つ運動エネルギーにより換気量を増進する通風設計等,完全混合モデルでは解析が困難な高度な環境設計における温熱環境快適性やエネルギー消費量削減効果を,従来の回路網解析と同等の解析コストで解析することを可能とするものとなる。1、多目的最適化問題に対する多目的遺伝的アルゴリズムを用いた解析アプローチの確立多目的最適化問題に対する一つのアプローチとして、パレート最適解集合の構造分析を行い、いかに設計支援としての情報を抽出できるかの検討を行った。多目的遺伝的アルゴリズムを用いることにより、離散空間である実際の設計問題でも、有効にパレート最適解集合を得ることができた。得られたパレート最適解集合は、多変量解析の手法を用いることで、目的関数同士のトレードオフ関係など、工学的検討では把握できない知見を抽出することができた。パレート最適解集合を求めることは、最適設計を行う(劣等解としない)ために有効なだけでなく、さらに意思決定のための支援情報を得るためにも有効であることが示された。2、換気性状を解析するための実用的な計算プログラムの開発空間の3次元空間分を考慮する必要がある解析には、換気回路網解析といったマクロモデルの適応性が低く、3次元CFD解析を用いたミクロな解析が必要となる。しかしながら、マクロモデルと比較し、計算コストは非常に高く、建物内環境の年間性能評価や設計における最適解探索プロセス等の多数ケースの計算が必要とされる検討において、計算コストの大きな3次元CFD解析をそのまま用いることは現実的ではない。そこで、代表空間における小数回の3次元CFD解析を行い、そこで得られた結果を応答係数という形でマクロモデルに組み込む手法を開発し、3次元空間分布を考慮しつつも、マクロモデルと同様の低い計算コストで解析が可能な計算アルゴリズムを開発した。本開発モデルと3次元CFD解析の計算結果の定量的な比較を行い、結果、本開発モデルは、数回のワークステーションによる準備計算のみによって、PCレベルのCPUによっても非常に短い計算時間で、3次元CFD解析とほぼ同精度の解が算出可能であることを示した。
医療事故における法医学的検証システムの研究

「診療行為に関連した死亡の死因究明等のあり方」につき最終案に近い第三次試案が2008年4月に出された。医療関連死第三者機関の設置へ向かい一歩前進したように思われたが、2009年3月時点では法制化も末定で不透明である。その要因の一つに、診療関連死における異状死の範囲と医師の刑事罰の問題がある。われわれは2008年4月に「医と法のセミナー関西フォーラム」にてシンポジウム「医療関違死第三機関検証システム」を前年9月に続き開催した。厚生労働省、医療経済学者、調整看護師、法医学者らによる講演をもとに立場を明確にして、あるべきシステムにつき真摯な討論を行った。2回のシンポジウム記録をA5版の194ページの書籍形式の報告書とて関係者に配布した。この第三次試案は医師が刑事罰となる条件を緩和しているが、なおも刑事罰の恐れがあると医師の反発も根強い。英米ではロモンローの性格上、医療行為により医師が刑事罰をうけることはまずないとされるが、日本と同様の法体系をもつドイツでは、業務上過失致死罪があり医師の刑事罰は充分ありうる。そこでドイツおよびスコットランド(UK)の解剖システム、医事紛争解決システムについて調査研究を行った。ドイツでは医療行為が原因で医師が刑事罰を受ける可能性はあるが、実際には極めて少ないことが判明した。スコットランドでは、基本的にはコモンローに守られているが、実際にはドイツ以上に刑事罰に問われており、イングランド(UK)でも同様であった。診療開連死の異状死体の届出に関しては、いずれの国も日本と比べはるかに厳格で、土葬後の死体が医療関連死を理由に解剖となることもまれでない。欧米諸国では法医解剖により死因決定ができるシステム(監察医制度、コロナー制度など)が日本よりもはるかに整っている。これらを踏まえたシステム作りが必要といえよう。「診療行為に関連した死亡の死因究明等のあり方」について、議論伯仲の中で10月に第二次試案が出された。第三者機関の設置を医師側が求めたという端緒にも関わらず、「何か刑事罰の対象になるのかあいまいで、通常の医療行為でも処罰される恐れがある」と医学界から猛反発を受けている。その中で医と法の接点をどのように模索するかを目的として、9月に「医と法のセミナー関西フォーラム」のシンポジウム「医療関連死第三者機関検証システム」を開催された。外科医、法医、弁護士、警察庁刑事局、市民代表、刑法学者の立場でそれぞれ話していただき議論されたが、立場を相互間で理解されたという点では成功であったが、それそれの立場は譲ることはできず、結局、医療関連死のどこまでを異状死体として届出るか、医師の刑事罰をどこまで問わずに済むかといった問題の解決にはほど遠いという現状があきらかになった。英米ではコモンローの性格上、医療行為により医師が刑事罰を引けることはまずないが、日本と同様の法体系をもつドイツでは、業務上過失致死罪があり医師の刑事罰は充分ありうる。そこでドイツの解剖システム、医事紛争解決システムについて調査研究を行った。ドイツでも医療行為が原因で医師が刑事罰を受ける可能性はあるが、実際には極めて少ないことが判明した。刑法上、常に身体への傷害の事実が求められる。また身体への傷害が認められても次の4つの条件が満たされている場合には、有罪または処罰とはならない。(1)当該治療が医学的に適応とされている。(2)患者からインフォームドコンセントを得ている。(3)当該治療が医学的規則に従っている。(4)当該医療行為が倫理規範および規則に反していない。このことから、この法的条件はきわめて複雑であるが、医師が有罪となる余地はほとんどない。ドイツのシステム習うことは極めて有用といえる。
消化器がんの腫瘍発生に於ける糖鎖修飾の関与

消化器がんの腫瘍発生に於ける糖鎖修飾の関与本研究では、KITとPDGFRAに遺伝子変異を持たない、若年発症消化管間葉腫瘍(GIST)の原因解明を行った。免疫沈降で特異的にリン酸化されたバンドを認めた。このタンパク質は質量分析計にて、通常のKITと分子量の異なるKITであった。分子量低下の原因は、シアル酸転移酵素の発現低下によるKITへのN型糖鎖のシアル酸付加の低下であった。シアル酸転移酵素の発現低下が、KITのN型糖鎖のシアル酸付加を低下、KITを活性化したと推察された。癌の原因として腫瘍特異的な遺伝子変異以外のepigenetic changesが関係していると考えられる。この変化の中で、タンパク質翻訳後の糖鎖修飾によるタンパク質機能変化の可能性を、これまで遺伝子変異の認められていない若年性GISTでの糖鎖修飾の変化とその機構、そして腫瘍発生における意義に関して本研究で明らかにする予定である。本殿度は、以下のことを明らかにした。若年性GISTに於けるKITチロシンキナーゼの分子量変化と活性化の原因の特定KIT遺伝子変異を持つGIST(KIT遺伝子エクソン11変異を持つGIST)をレファレンスとして、KITとPDGFRα遺伝子変異のない若年性GISTをimmnunostaining、LC-MS/MSそしてマイクロアレイ解析し比較検討した。kinase assay法と各キナーゼのリン酸化より見ると、KITの下流にある増殖シグナル伝達系であるMAP kinases系とPI3K-AKT系の活性化状態は若年性GISTとレファレンスで差を認めなかった。若年性GISTではKITより約25KD分子量の小さいリン酸化タンパク質を認め、LC-MS/MSにてKITであることが示された。KITタンパク質のSSA lectinプロットを行うと、若年性GISTではレファレンスGISTに比し、有意に低下していた。マイクロアレイでは、候補遺伝子としてST6GAL1、ST3GAL2、ST6GALNAC4、ST6GALNAC6があげられた。この中で、膜タンパクを修飾するのはST6GAL1のみで、ST6GAL1が最も可能性の高い。定量的RT-PCRを用いST6GALの発現量を見ると、若年性GISTで有意にST6GALのmRNA発現が低下していた。また、ST6GAL1のknockdownで、分子量の小さいKITの発現が確認された。癌の原因として腫瘍特異的な遺伝子変異以外のepigenetic changesも関係していると考えられる。本研究では、遺伝子解析の進んでいるGISTをモデルとして、タンパク質翻訳後の糖鎖修飾によるタンパク質機能変化の有無を、遺伝子変異ない若年性GISTでの糖鎖修飾の変化とその分子機構、チロシンキナーゼの活性化過程を明らかにする。本年度は以下のことを明らかにした。若年性GISTに於ける糖鎖修飾遺伝子変異の同定とKITチロシンキナーゼ変化の特定KIT遺伝子エクソン11変異を持つGISTと、KITとPDGFRα遺伝子に変異のない若年性GISTからmRNAを抽出、マイクロアレイ解析した。マイクロアレイでは、数十の遺伝子発現量に有意の差を認めたが、糖鎖修飾に関連する候補遺伝子の中で、若年性GISTで減少する遺伝子としてST6GAL1、ST3GAL2、ST6GALNAC4、ST6GALNAC6があげられた。この中で、膜タンパクを修飾するのはST6GAL1のみで、ST6GAL1の発現量をwestern blottingとnorthern blotting、定量的RT-PCRで発現量を比較すると、若年性GISTで有意に発現が減少していた。また、ST6GAL1のknockdownや基質であるCMP-sliac acid或いは前基質GalNACの制限で、小分子量KITの発現が確認された。kinase assayと各キナーゼのリン酸化量より見ると、KITの下流にある増殖シグナル伝達系であるMAP kinases系とPI3K-AKT系の活性化は若年性GISTと大人GISTで差を認めなかった。次年度は、これら事実に基づき、KITチロシンキナーゼの糖鎖修飾部位に変異をいれ、糖鎖修飾を部位特的に変化させ、チロシンキナーゼ活性との関連を明らかにする予定である。本研究では、遺伝子解析の進んでいるGISTをモデルとして、タンパク質翻訳後の糖鎖修飾によるタンパク質機能変化の有無を、遺伝子変異ない若年型GISTでの糖鎖修飾の変化とその際のチロシンキナーゼの活性化変化を明らかにする事を目的としている。若年性GISTに於ける糖鎖修飾遺伝子変異の同定とシアル酸付加KIT量の比較DNAマイクロアレイ解析:シアル酸転移酵素発現を若年型GISTと成人型について比較した。その結果、N型糖鎖のGal末端に2-6シアル酸を付加する転移酵素であるST6Gallが若年発症型GISTで有意に低下していることを発見した。

さらに定量的PCRを用いて若年型GISTで約5倍の発現量低下を認めた。シアル酸修飾KITの発現量変化:SSA-レクチンアガロースを用いたレクチン沈降法を用いて、2-6シアル酸付加タンパクを濃縮、Western Blottingを用いて検討した。若年型GISTでは、成人型GISTに比して2-6シアル酸修飾KITの減少を認めた。以上より、ST6Gallの低下がKITのシアル酸修飾を減少させ、その活性変化に関連している可能性が示唆された。
貯水池底からの嫌気的溶出によって発生する熱循環の機構と栄養塩集積に関する研究

マイクロバブル発生装置による貯水池水質の変化をみるために現地観測を実施した.過去4年間の水温,電気伝導度,溶存酸素の季節変化と本年度の観測値との比較から,曝気装置より上層での鉛直混合が促進され水質が一様化していることが明らかになった.主な水質的特徴として盛夏期に観測される表層過飽和層の消失,底層の電気伝導度の減少と逆転水温層・貧酸素層の消失が上げられる.予想以上に曝気装置の擾乱効果が大きかったために,成層構造を崩すことなく深層曝気をすることはできなかったが,熱塩成層の解消という意味で所定の水質浄化効果を確認した.一方,底泥からの溶出にともなう無塩プルームに関して,昨年度の研究をさらに進展させて,一定の底面濃度の条件のもとに実験と理論解析を実施した.本年度は流速計測に粒子追跡法を用いて計測精度が向上した.その結果,塩分溶出にともなう輸送力が底泥濃度の関数として表示され,貯水池の溶出フラックスの算定に適用された.熱塩循環が発生する6月11月の底層水温,電気伝導度の変化を予測した結果,本理論により熱塩輸送現象を定量的に再現できることを検証した.本研究の知見をもとにすれば,熱塩循環を考慮した水質予測モデルを開発することが可能である.一方,濃度・流速の画像計測法を開発するために基礎実験を実施し,有機汚濁の進んだ貯水池に生ずる微弱な熱塩循環流と濁度に対する計測手法の実用化が可能となった.実証的検討を中心に,熱塩循環現象が閉鎖水域の水質構成に重要な役割を果たしていることが確認され,この現象を考慮した新たな水質評価法の開発が必要であることが示された.さらに,マイクロバブルが水質浄化に有効であることを検証したので,今後システムの実用化を図るために浄化実験を継続する予定である.本研究成果は別途報告書としてとりまとめ,さらに学術論文や講演として順次発表する.マイクロバブル発生装置による貯水池水質の変化をみるために現地観測を実施した.過去4年間の水温,電気伝導度,溶存酸素の季節変化と本年度の観測値との比較から,曝気装置より上層での鉛直混合が促進され水質が一様化していることが明らかになった.主な水質的特徴として盛夏期に観測される表層過飽和層の消失,底層の電気伝導度の減少と逆転水温層・貧酸素層の消失が上げられる.予想以上に曝気装置の擾乱効果が大きかったために,成層構造を崩すことなく深層曝気をすることはできなかったが,熱塩成層の解消という意味で所定の水質浄化効果を確認した.一方,底泥からの溶出にともなう無塩プルームに関して,昨年度の研究をさらに進展させて,一定の底面濃度の条件のもとに実験と理論解析を実施した.本年度は流速計測に粒子追跡法を用いて計測精度が向上した.その結果,塩分溶出にともなう輸送力が底泥濃度の関数として表示され,貯水池の溶出フラックスの算定に適用された.熱塩循環が発生する6月11月の底層水温,電気伝導度の変化を予測した結果,本理論により熱塩輸送現象を定量的に再現できることを検証した.本研究の知見をもとにすれば,熱塩循環を考慮した水質予測モデルを開発することが可能である.一方,濃度・流速の画像計測法を開発するために基礎実験を実施し,有機汚濁の進んだ貯水池に生ずる微弱な熱塩循環流と濁度に対する計測手法の実用化が可能となった.実証的検討を中心に,熱塩循環現象が閉鎖水域の水質構成に重要な役割を果たしていることが確認され,この現象を考慮した新たな水質評価法の開発が必要であることが示された.さらに,マイクロバブルが水質浄化に有効であることを検証したので,今後システムの実用化を図るために浄化実験を継続する予定である.本研究成果は別途報告書としてとりまとめ,さらに学術論文や講演として順次発表する.底泥からの塩分溶出量を評価するために,貯水池泥のサンプルを持ち帰り,貯水池水や純水など周囲水環境を変化させて室内実験を実施した.これより,底泥直上の貯水池水を用いた場合には,たとえ貧酸素状態を維持しても底泥からの物質溶出はほとんどないこと,純水を用いた場合には塩分が溶出し,電気伝導度が80μS/cm程度に至ると溶出がほぼ収まることなどが明らかになった.一方,多目的ダム管理年報より,逆転水温層が形成される貯水池の水文・地形条件を分析したところ,急峻な湖盆地形を有する場合には逆転水温層が形成される傾向が強いことがわかった.これより,湖盆傾斜面に沿って発進される塩分起因の熱塩プルームが逆転水温層の形成要因であるという熱塩循環モデルを構築した.この熱塩循環仮説に基づいて,溶出塩分により発生する傾斜プルームの理論解析と水理実験を行った.流れの相似性を仮定してプルームの流速・濃度分布形と流下方向の発達特性に関する理論解を得た.実験と理論は良好に一致し,本理論解に基づいて,栄養分など底泥から溶出した物質の熱塩輸送量を評価することが可能となった.現地観測においては,水質諸項目の定期観測を継続し,過去数年間の観測データとも併せて貯水池の熱塩特性が明らかになった.

これによると,貧酸素層が拡大した受熱期において底層へ熱と塩分が輸送され,放熱期には大循環によって貧酸素層が縮小し,一部の底層水が残された状態で底層の熱と塩分が上層へ拡散することが明らかになった.一方,マイクロバブル発生装置を貯水池内に設置し,水質浄化実験を開始した.後期が当初の計画より遅れたために,まだ十分なデータと知見は得られていない.水質の生化学現象によって生ずる貯水池熱塩順還流の予測評価と水質改善工法を開発するために,本研究では,(1)嫌気的溶出によって発生する傾斜プルームの実態に関する貯水池観測,(2)底泥から溶出フラックスを定量評価するための現地泥を用いた溶出実験,(3)マイクロバブル供給による深層曝気と塩分・栄養塩集積の抑制に関する現地実験,(4)底面からの溶出フラックスによって駆動される熱塩傾斜プルームの水理模型実験と理論解析を実施した.これより以下のことが明らかになった.(1)嫌気的環境のもとでは,底泥から溶出する塩分が傾斜プルームを発進し,金属成分・栄養塩さらには浅水部の熱を深層部へ輸送する.このような熱塩循環が働くと,温泉湧出や海水侵入など特定の塩分供給がなくとも,汽水域と同様の熱塩成層が山間部の淡水域でも形成され特異な水質構造が形成される.条件によっては,底層が相対的に高温な逆転水温層が形成されたり,底層部が極度に高塩分で安定なために年間を通して全層が循環しない部分循環貯水池となる.以上のような熱塩循環の仮説が(1)の観測研究において実証された.(2)底泥から塩分溶出量と傾斜熱塩プルームの水質輸送量の定量予測手法は,表記(2),(4)によって確立され,貯水池の熱塩集積現象の評価に適用された.(3)こうした熱塩循環は,底泥からの嫌気的な物質溶出に起因している.これを抑制するために(3)ではマイクロバブル発生装置による深水層の曝気・浄化実験を試みた.その結果,貧酸素化の軽減,長年維持されてきた高塩分層・逆転水温層の消失など所定の水質浄化効果が確認された.
膜電位イメージングから迫る、尾索類ホヤにおける心臓の収縮逆転機構

脊索動物・尾索類・ホヤでは、心臓の収縮方向が規則的に逆転することが知られている。この「収縮逆転」の生理学的機構を巡る研究の歴史は100年以上にもわたるが、依然ほとんどの部分が謎のままである。本研究は、我々が近年開発してきた膜電位プローブを用いて、ホヤ心臓の膜電位の高精細時空間測定を行い、その収縮逆転機構の一端の解明を目指すものである。昨年度までに、異なる電位依存性をもつ変異体を数種類開発し、-100mVから+100mVの広い範囲を測定対象とすることに成功している。プローブ分子を心臓に適切に発現するトランスジェニックカタユウレイボヤ(Ciona intestinalis)の確立を、下田臨海実験所と共同で取り組んだ。公表されているESTの発現プロファイルを参考に、myosin regulatorylight chain-5,-4,myosin heavy chaln-2,遺伝子の上流配列をそれぞれクローニングし、プロモーターとしての特性を評価した。残念ながらいずれも、光計測を行うために十分な発現を示さなかった。昨年度、同様に失敗していたEF1プロモーターの長さを変えて再度、試みたところ、優れた発現を示す事がわかった。現在、ライン樹立を試みている。このように、プロモーターの選別などでとまどってしまい、計測実験まで至っていないが、今後、ラインが得られ次第、様々なイメージング、及び、生理学実験に取り組みたい。本研究は、申請者らが近年開発してきた膜電位プローブを用いて、ホヤ心臓の膜電位の高精細時空間測定を行い、その収縮逆転機構の一端の解明を目指すものである。申請者が開発した、膜電位プローブ、mermaidが最も感度よく応答する膜電位の領域は、およそ-50mVから0mVである。これに対し、ホヤ心筋の膜電位変化がどのような領域で生じているかは不明であるので、この膜電位プローブの測定領域を、現在よりもさらに拡張したものを用意する必要があった。異なる電位依存性をもつ変異体を数種類開発し、-100mVから+100mVの広い範囲を測定対象とすることに成功した。また、mermaidを心臓に適切に発現するトランスジェニックカタユウレイボヤ(Ciona intestinalis)の確立を、下田臨海実験所と共同で開始した。はじめに、全身ユビキタスな発現を示すが、心臓でプロモーター活性がかなり強いことが知られているelongation factor-1プロモーターを選んだ。ところが、細胞毒性のためか、ライン樹立までにはいたらなかった。そこで、心臓により特異的なプロモーターを選定し、再度、ライン樹立に取り組んでいる。
マスト細胞の脱顆粒後増殖と再顆粒化メカニズムの解析

マスト細胞は脱顆粒を起こす細胞の中で唯一、脱顆粒後の細胞死が起こらず脱分化して増殖・再顆粒化する能力を有する細胞である。本研究は刺激を受けたマスト細胞の脱顆粒にいたるまでの詳細な過程および同時にはじまる修復・生存メカニズムを分子生物学的に明らかにすることを目的とする。通常マスト細胞は生体内局所で分化後静止期にあることから、これを反映する初代培養細胞として腹腔内マスト細胞を使用し、メタボローム解析およびマイクロアレイ解析による細胞内代謝・遺伝子発現制御の基礎情報を取得した。その結果メタボローム解析においては他の免疫細胞や腫瘍細胞で報告されている経路とは異なる特徴的な代謝経路の亢進を示唆するデータが得られ、マイクロアレイ解析ではその代謝に関連する酵素の遺伝子発現も高いことが確認された。同代謝経路に必要となる物質を含まない培地中では培養したマスト細胞が細胞死に陥ることも観察されたことから、その意義について次年度以降にさらに詳細な検証を行い、同経路を中心とする応答の細胞生物学・分子生物学的意義を明らかにする予定である。また脱顆粒の過程に関する解析では、骨髄由来培養マスト細胞において小胞体関連分子の活性抑制が脱顆粒において鍵分子となることを示唆するデータを得た。その中心的なメカニズムについても概ね解析できており、次年度他のマスト細胞株やヒトマスト細胞においても同様の機構が存在するか確認予定である。初年度に計画していた網羅的解析による基礎解析、および脱顆粒制御メカニズムに関する解析が順調に進捗したため。平成30年度は平成29年度の結果を受け、マスト細胞において特徴的に活性の高い代謝経路の活性化と意義を骨髄培養マスト細胞やその他マスト細胞株も用いて詳細に検討する。特にその重要性が示唆された経路については脱顆粒反応がいかにその機序を引き起こすのか、分子レベルで詳細に解析することで脱顆粒後の細胞修復・再増殖に至る有効性を明らかにする。あわせて脱顆粒過程に関する解析については種を超えた普遍性の有無を検証することでアレルギー等マスト細胞関連疾患における治療標的としての有用性を検証する予定である。
柔軟ロボット指先による物体幾何形状と物体リンク構造の触覚センシング

物体の幾何属性を計測可能な,柔軟被覆と6軸力覚センサを持つロボット触覚センサを開発した.その上で,接触点位置と物体エッジ方向の計測に基づき,物体リンクの関節回転軸位置を推定する手法を提案した.提案手法により,物体の幾何形状(物体エッジ方向)とリンク構造(物体の関節回転軸位置)の計測が行えることを実験で確認し,提案手法がロボットハンドへ実装可能な触覚センシング手法であることを示した.物体の幾何属性を計測可能な,柔軟被覆と6軸力覚センサを持つロボット触覚センサを開発した.その上で,接触点位置と物体エッジ方向の計測に基づき,物体リンクの関節回転軸位置を推定する手法を提案した.提案手法により,物体の幾何形状(物体エッジ方向)とリンク構造(物体の関節回転軸位置)の計測が行えることを実験で確認し,提案手法がロボットハンドへ実装可能な触覚センシング手法であることを示した.本申請研究では,物体の幾何属性(面,エッジ,頂点)を計測可能なロボット指先型および掌型触覚センサを開発し,多指ロボットハンドによる把握物体の(1)幾何形状と(2)リンク構造の計測を実現する.物体の幾何形状情報は力学的な安定把握やエッジを持つ物体の姿勢推定,物体エッジを軸とした回転操作など,多指ロボットハンドの操作能力向上に有用である.また,物体のリンク構造情報(例えば,ペンチの回転軸と柄の位置関係)は,物体を道具として利用する際に有用となる.道具を使用する際には,操作対象,道具,ロボットハンドが近接し互いに隠れを頻繁に生じさせることから,ビジョンシステムのみで前述の情報を常に得ることは難しい.また,ロボットハンドの指先に装着して物体の幾何属性を計測可能な触覚センサは現状では存在しない.本年度はまず,シリコーン製の柔軟被覆と6軸力覚センサを持つロボット指先型センサを開発すると共に,この指先を用いて物体の幾何属性の1つである物体エッジ方向を計測できることを確認した.その上で,開発したロボット指先による接触点位置と物体のエッジ方向の計測に基づき,回転関節を持つ道具の回転軸の位置と姿勢を推定する手法を提案した.この手法では,エッジ上の指先の滑りを考慮しているため,ロボットハンドによる物体操作に伴って接触点位置が道具のエッジ上を動いた場合でも,道具の回転軸位置の推定が行える.実験により,ペンチを模した物品の回転軸位置を,開発したロボット指先による接触動作を通して推定できることを確認した.本申請研究では,物体の幾何属性を計測可能なロボット触覚センサを開発し,ロボットハンドによる把握物体の(1)幾何形状と(2)リンク構造の計測を実現する.物体の幾何形状情報は力学的な安定把握やエッジを持つ物体の姿勢推定,物体エッジを軸とした回転操作など,多指ロボットハンドの操作能力向上に有用である.また,物体のリンク構造情報(例えば,ペンチの回転軸と柄の位置関係)は,物体を道具として利用する際に有用となる.道具を使用する際には,操作対象,道具,ロボットハンドが近接し互いに隠れを頻繁に生じさせることから,ビジョンシステムのみで前述の情報を常に得ることは難しい.また,ロボットハンドの指先に装着して物体の幾何属性を計測可能な触覚センサは現状では存在しない.本年度は,既存手法との比較実験を通して,ロボット指先による接触点位置と幾何形状(物体エッジ方向)の計測に基づき回転関節を持つ道具のリンク構造(回転軸位置)を推定する提案手法の有効性調査を行った.道具の回転軸の位置推定に関して,従来の接触点位置のみを用いる手法と,提案手法による計測をそれぞれ行い,その推定精度を比較した.複数の計測条件の下で実験を行ったところ以下の知見が得られた.(a)道具エッジ上を指先接触点が移動した場合は,従来手法では物体の回転軸位置の推定精度が大きく低下したが,提案手法では推定精度の低下は小さかった.(b)両手法共に,回転軸に近い部位に指先接触点がある場合,および計測過程での道具の回転角度が大きい方が,推定精度が高い.以上により,提案手法による物体の幾何形状とリンク構造の計測を実現し,提案手法が多関節多指ロボットハンドへ実装可能な触覚センシング手法であることを示した.
宇宙機における液体推進薬のスロッシングと相変化が連成する熱流動現象の解明

本研究では、流体管理技術の確立へ向け、主として宇宙機の推進薬タンク内部の自由表面流を対象とし、その熱流動特性を実験と数値解析の両面から詳しく調べた。加速度振幅を様々に変えた実験を通じ、密閉容器内部における液体揺動(スロッシング)の規模と圧力変動の相関を定量的に整理した。その結果、スワールモードや砕波などの非線形的な液体揺動の出現と容器内圧力変化に強い相関が確認され、容器内の気相への熱伝達が著しく促進されることが確認された。また、関連する流体機器の設計に不可欠な基盤技術として、自由表面流の数値解析手法(CIP-LSM)を高度化し、気液界面での物理量不連続を1計算格子以内で捕捉するとともに、気相側の状態方程式を考慮しつつ温度場の解析を可能にする界面熱伝達モデルおよび相変化モデルを考案した。実験については、断熱耐圧容器を用い、容器中に液体と気体を封入した後、系を減圧して断熱膨張によって気体側に一様な温度降下を生じさせる系を構築した。比較的明確な温度場の初期条件を獲得した後に容器の加振を開始することで、液体揺動と温度場が連成する流れ場を創出し、熱交換に起因すると考えられる圧力変動に関して再現性のあるデータを取得した。平行して、断熱容器と同じ内壁形状を有する透明容器を製作して加振実験に供し、液体揺動の振幅や砕波発生の有無を観察した。加速度振幅を色々に変えた実験を通じ、液体揺動の規模と圧力変動の相関を定量的に整理した。その結果、液体揺動の有無によって容器内圧力の時間変化に明確な差異が認められた。このように、比較的明確な温度場の初期条件を獲得した後に容器の加振を開始することで、同時に取り組んでいる数値解析の検証に適する実験データの取得できた。容器の断熱性をさらに向上させるべく真空二重容器を製作し、引き続き断熱条件の改善を試みている。数値解析については、液面における適切な表面張力モデルの構築と熱伝達モデルの検討を行った。現在までに、伝熱および相変化現象を安定に解析できる数理モデルを考案し、報告者らが開発している自由表面流解法(CIP-LSM)に実装した。既存の実験データと比較した検証により、当該モデルが適切であることを確認した。本研究では、様々な加速度環境で貯蔵容器内部の液体を望ましい位置に保持し、思い通りに搬送する"流体管理技術"の確立へ向け、主として宇宙機の推進薬タンク内部の自由表面流を対象とし、その熱流動特性を実験と数値解析の両面から解明することを目的とした。また同時に、関連する流体機器の設計に不可欠な基盤技術として、相変化を考慮した自由表面流の数値解析手法を構築して提案することを目指した。実験では、液体揺動を減衰させる邪魔板を容器内に装備した場合や、浮体(落し蓋)を導入した場合について試験を行った。邪魔板と液面の相対位置関係が、液体揺動の振幅を決定する支配的要因であることを確認し、振幅の相違が圧力変化に及ぼす影響を定量的に評価した。液体揺動が目視では認識できないほど微小な場合についても、光の屈折を利用して液面の微小傾斜角を非接触計測する手法を適用し、揺動振幅を捕捉した。浮体については、液体揺動の制振効果と、液面上の熱交換を遮断する効果によって圧力変化を抑制することを確認した。数値解析については、液面における適切な表面張カモデルの構築と熱伝達モデルの検討を行った。新たに、伝熱および相変化現象を安定に解析できる数理モデルを考案し、報告者らが開発している自由表面流解法(CIP-LSM)に実装した。ステファン問題および単一気泡成長問題など、既存のデータと比較した検証により、当該モデルが適切であることを確認した。さらに、実験を数値的に模擬することにより、計算が密閉容器内の液体揺動に伴う圧力降下を定性的に再現できることを確認した。以上の計算結果を分析することにより、変形する液面が熱交換と相変化を促進する効果を評価するとともに、密閉容器内の圧力変動を適切に予測するための手法としてとりまとめた。
標準化された項目を用いた統合型IgA腎症データベースの構築にむけた研究

IgA腎症は本邦における慢性糸球体腎炎のなかで最も多く、約20年の経過で3040%が末期腎不全に陥る難治性の疾患である。現在まで、IgA腎症の治療法や予後に関する研究は、主として診断時や治療開始時における情報が用いられたコホート研究が用いられているが、慢性の経過を辿る疾患であるため、経過中の要因変化や急激な腎機能の低下が生じることも多く、日常診療における様々なクリニカルクエスチョンに対応するエビデンスが確立されているとは言い難い。このため、正確な診療データ・予後データを収集したデータベースが求められている。厚生労働省難治性腎疾患IgA腎症WGはこれまでのべ約3,000例を対象としたデータ収集を行っているが、各コホート研究の観察項目は標準化されておらず、統合されたデータベースは存在しない。本研究では多施設共同研究のデータ(のべ3,000例)を基盤とし、観察項目、収集方法などをシステマティックレビューで標準化した「統合型データベース」を構築する研究である。平成30年度は、主として統合型データベースのシステムについての検討を行った。ハンドリング可能なデータベースについて1EDCシステムへの展開2収集された項目についてCDISC標準に基づいたSDTMマッピングを行った。また、EDCシステムに合わせてデータベースユーティリティソフト(REDCap2SDTM)の改修を行い、データベースの結合および記述統計量が正確に算出されたことを確認した。次年度以降はシステマティックレビューなどによる項目の選定を行い、本邦におけるIgA腎症レジストリーのスタンダードを目指す。本年度は「データベースの統合にむけた課題整理、EDCシステムの開発」を主たる目的とし、ハンドリング可能なデータベースのEDCへの展開、SDTMの実装、データベース統合における実証実験を行った。上記のプロセスを経てデータベースの結合は迅速に行われ、算出された記述統計量は従来の方法で行った結果と同一であった。一方、データベースの品質保持のため、徹底的なデータクリーニングを行う必要があり、データの取得時から解析を意識したCase Report Form(症例報告書)を作成することが重要であると考えられた。これらの知見から、データベース結合に関する技術的な問題が解決され、技術面からはデータベース統合が可能であることが示された。このため、本年度は概ね順調に進展していると判断した。本年度の成果として、メタ情報を含むデータをEDCシステム上で構築しハンドリングすることでデータベースの統合が容易となることが確認された。SDTMの実装については一定のルールに加え、同一疾患領域の結果を参考にすることなどが必要と考えられた。今後はシステマティックレビューからの知見やエキスパートオピニオンの取得などの手法を用い、データベースにおける項目決定を行う。これらを通じて、本邦におけるIgA腎症レジストリ構築におけるスタンダードを目指す。
新規開発金属ナノワイヤーの有害性試験

ナノ粒子の有害性が懸念されている中、繊維状のナノ材料の有害性の検討はほとんどなされていない。本研究では、アスベストで有害性の指標である繊維の長さに焦点を当て、繊維径や他の物理化学的条件は同じで、長さの異なる2種類の銀ナノワイヤーを作製し、ラットに対して気管内注入試験を行い、12ヶ月までの長期の影響を調べた。その結果、肺重量や気管支肺胞洗浄液中の細胞数、好中球数。LDH活性は、長短繊維注入群ともに、注入後3日目に著しく増加したが、その変化は徐々におさまり、その影響は3ヶ月頃までであった。長短の差異については、短繊維注入群の方がその影響は長く続いた。肺の線維化や腫瘍の発生は認められなかった。工業用材料として、機能性の高いナノ粒子が様々な分野で開発されているが、最近では、ナノワイヤーと呼ばれる金属または金属酸化物の工業用ナノ材料が開発されはじめている。ナノワイヤーは繊維状物質であり、石綿のように肺に長く留まり、じん肺などの健康影響を引き起こす可能性がある。また、石綿と同様にその長さが健康影響を左右する因子となる可能性がある。そのため、長さの異なるナノワイヤーを作成し、これを実験動物に投与し、その影響を把握することを計画している。ナノワイヤーの有害性を実験動物を用いて評価するにあたり、ナノワイヤーの径や長さなどの物理化学的特性も重要な因子であるが、投与量も重要な因子であり、今年度は、予備実験としてラットに1mgのナノワイヤー(50nm×40micrometer)分散液を気管内注入し、病理組織学的評価を行った。その結果、投与後3日目の組織は、全例で、Mφの増加、II型肺胞上皮細胞の増生、一部に出血を伴っており、かなり大きな影響を与えていた。そのため、最大投与量は1mg程度以下で試験を行う必要があると考えられた。本実験では、長さの異なるナノワイヤーを実験動物に投与し、その有害性を評価することを目的としているが、その前段階の目標として、長さの異なるナノワイヤーを作製することを目的としている。現在、長いナノワイヤーから短いナノワイヤーを作製しており、これが成功すれば、動物実験に進むことができる。銀ナノワイヤーの長繊維から、超音波により繊維径は同じ短繊維を作成し、ラット肺に陰性対照群として蒸留水を用い、長短の繊維分散液を気管内注入した(投与量0.5mg/0.4ml蒸留水)。注入後、3日、1、3、6ヶ月後に各群10匹ずつ深麻酔下で解剖し、各5匹に気管支肺胞洗浄を行い、洗浄液中の総細胞数、細胞分画、LDHの測定を行った。残りの各5匹は病理組織標本を作製し、光学顕微鏡および透過型電子顕微鏡、元素分析計を用い肺内に存在している銀ナノワイヤーの観察を行い、各3群の結果の差異を比較し、銀ナノワイヤーの長さが有害性に与える影響も検討した。その結果、注入3日目には、陰性対照群に比較して、長短両注入群ともに肺重量、気管支肺胞洗浄液中の総細胞数、好中球数の有意な増加が認められた。光学顕微鏡を用いた肺の病理組織観察では、注入3日後では、両注入群ともに銀ナノワイヤーの沈着を伴った気管支周囲における肺胞マクロファージの増加および肺胞上皮細胞の増生が認められ、短繊維注入群より長繊維注入群で顕著であった。また長繊維銀ナノワイヤーは光学顕微鏡下でも、細胞内にはっきりと観察された。電子顕微鏡およびX線分析装置を用いて肺組織および気管支肺胞洗浄液中の銀ナノワイヤーの同定を検討し、定性的な観察が可能であることが明らかとなった。銀ナノワイヤーの気管内注入を本年8月に遂行したため、現在、注入後6カ月目までの解剖を終了し、肺の炎症、病理組織の経時変化を測定している。残すは、1年後の解剖のみであり、来年度8月の解剖にて終了し、銀ナノワイヤーの有害性について総合的に検討し、最終的な結果を導きたいと考えている。ナノ粒子は、ミクロンサイズ粒子に比較して、肺に対する影響が重篤であるという多数の報告があり、さらに繊維状のナノ材料は、その形状がアスベストに似ていることから、同じ化学組成をもつナノ粒子よりも有害性が高いことが予測される。そのため、本研究では、一種類の市販の銀ナノワイヤーを原材料として、繊維径は同じで長さの異なる銀ナノワイヤーを作製し、その長さが有害性におよぼす影響を検討した。方法は、作製した長短2種類の銀ナノワイヤーをそれぞれ0.5mg/0.4ml/ratの量でラットの気管内に注入し、注入後のラットの肺重量および肺胞洗浄液中の総細胞数、好中球数、LDH活性等を測定、また病理組織の観察を行った。陰性対照群には同量の蒸留水を注入した。注入後の観察期間は、3日、1、3、6、12ヶ月後とした。その結果、注入3日目に認められた長短ナノワイヤー注入群の肺重量および肺胞洗浄液中の総細胞数、好中球数、LDH活性の有意な増加は、3ヶ月ごろから12ヶ月には陰性対照群と同程度の値となっており、両注入群ともに反応が徐々におさまる傾向であった。しかし、長短の差については注入1ヶ月後に肺重量や、肺胞洗浄液中の総細胞数、好中球数、LDH活性が、短繊維注入群において長繊維注入群に比較して有意に上昇していた。

病理組織においては、両注入群に銀ナノワイヤーの沈着を伴った肺胞マクロファージの増加や肺胞上皮細胞の増生が認められたが、注入初期にはその程度が長繊維注入群で著しく、1ヶ月後には逆転し、短繊維注入群に著しく認められた。これは気管支肺胞洗浄液中の有害性指標と相関していた。3ヶ月以降は、長短繊維注入群ともに、その変化は徐々に減少し、6、12ヶ月後には、陰性対照群と差が認められなくなっていた。組織中の銀ナノワイヤーの存在も徐々に認められなくなっていった。観察期間を通して腫瘍の発生は認められなかった。ナノ粒子の有害性が懸念されている中、繊維状のナノ材料の有害性の検討はほとんどなされていない。本研究では、アスベストで有害性の指標である繊維の長さに焦点を当て、繊維径や他の物理化学的条件は同じで、長さの異なる2種類の銀ナノワイヤーを作製し、ラットに対して気管内注入試験を行い、12ヶ月までの長期の影響を調べた。その結果、肺重量や気管支肺胞洗浄液中の細胞数、好中球数。LDH活性は、長短繊維注入群ともに、注入後3日目に著しく増加したが、その変化は徐々におさまり、その影響は3ヶ月頃までであった。長短の差異については、短繊維注入群の方がその影響は長く続いた。肺の線維化や腫瘍の発生は認められなかった。現在、長さの異なるナノワイヤーを作製している。これが成功した後は、長さの異なる2種のナノワイヤーをラットの気管内に注入試験を行い、経時的にラットを解剖し、肺内に存在しているナノワイヤーを定量する。また、各解剖時に、ラット肺の病理組織切片も作製し、組織の評価も行う。これらの肺内滞留性および病理組織評価の結果から、金属ナノワイヤーの長さが、組織へ及ぼす影響を評価する。来年度は、注入後1年の観察期間をおいたラットを解剖し、肺に対する銀ナノワイヤー長繊維、短繊維の肺への影響を最終的に検討したいと考えている。また、各解剖時期における注入後の肺に沈着している銀ナノワイヤーを化学的に定量し、有害性指標である肺内滞留性を求める。これらの結果を総合的に判断し、銀ナノワイヤーそのものの肺に対する有害性評価とともに、アスベストで存在するような肺の有害性に長さが影響するかどうかも検討する。産業医学
高磁気力による微小重力の生成と高機能性材料の創製

最大磁場15T、1500T^2/mの高磁気力用縦型超伝導磁石等を用いて化学反応・物理過程に対する強磁場効果を研究した。1.この磁石により、ミニトマト・水・カエル等を磁気浮上させることができた。また、プラスチックティップの磁気浮上・磁気分離を行なった。リゾチーム蛋白結晶を磁場による微小重力場・過重力場で行い、磁場により生成した微小重力場によりX線結晶構造解析学的に高品位の結晶を作ることができることをはじめて実証した。2.このような磁気環境の特徴を検討するために、ベンゼン・水の光誘起熱対流に対する磁場効果を研究し、磁場により熱対流の促進・抑制が可能なことを解明した。3.シリケートガーデン反応により生成する半透膜チューブの3次元形態的キラリティーの磁気誘導に成功した。磁場の印加により、右巻き・左巻きらせんチューブ、左き・右巻きに捩れたチューブを作ることができ、その機構を解明した。4.ポルフィリン誘導体ナノロッド、チオフェン誘導体ナノクラスター、マイクロチュブリンなどのナノサイズ機能性材料の磁気配向を研究し、磁気配向の可能性を示唆する結果を得た。5.酸化チタン微粒子上に光析出させたコバルト金属表面の酸化状態が磁場の影響を受けることを発見した。6.ナノポーラスシリカ中の光反応に顕著な磁場効果を見出し、ラジカル対機構によることを解明した。ナノポーラスシリカ中の流体の挙動はバルク溶液中の挙動と著しく異なることを見出した。以上の結果から、強磁場はマテリアルサイエンスに利用できる新規な物理環境であることが、実証された。最大磁場強度15T、最大磁気力1500T^2/mの縦型超伝導磁石を用いて、まず高磁気力場中の溶液の基礎的な性質を実験的に明らかにした。Diarylethene誘導体(D)のベンゼン溶液(無色)は紫外光励起により光異性化し溶液の色が赤紫色に変化する。そこで、Dのレーザー誘起対流の磁場中その場観察を試みた。試料溶液の入った石英セルの底を数秒間レーザー照射すると、セルの底から赤紫色の溶液の塊(スポット)が上昇する。ゼロ磁場ではスポットはゆっくりと上昇、-1500T^2/mの磁場中ではその速度は速くなった。一方+1200T^2/m(1.8G)の磁場中では、スポットはゆっくりと上昇したのち今度は逆にゆっくりと下降した(Uターン現象)。Dが吸収した光エネルギーは、一部は異性化反応に使われ、残りは熱エネルギーとなりベンゼン溶媒の温度上昇(体積膨張)に使われる。温度上昇により密度の下がったベンゼン溶液は上方に移動するが、-1500T^2/mではその運動が磁気力により加速され、逆に+1200T^2/mでは減速されたものと説明される。さらに、Dの光異性体の反磁性磁化率はDより小さく(絶対値は大きく)、そのためベンゼンの熱膨張による対流に加えて溶質の磁化率の変化による磁気力の増大がスポットのUターン現象を引き起こしたものと推定される。酸化チタン薄膜上への白金光析出パターンの磁場効果を検討したところ、磁場勾配のない15Tの極大磁場中では、地球磁場中と同様に光の当たる正方形パターンが形成された。一方、強い磁場勾配のある磁場中では、正方形の外側にも多量の白金が析出することを見出した。メカニズムについては現在検討中である。そのほか、生物分子素子「機能化微小管」、ビニルカルバゾール膜、メソポーラスシリカなどの磁気配向の研究を行い、それぞれ配向を示唆する結果を得ている。現在は実験条件を詰めているところである。最大15Tの強磁場、1500T^2/mの高磁気力により創出した新規極限環境のキャラクタリゼーションと、高機能性材料の創製を目指して、以下の6つのテーマについて研究した。