hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フェライトナノ微粒子を分散した酸化鉄および鉄微粒子の合成とその磁性

その結果、300°C以下ではへマタイトの析出は認められないが、Co、Znリッチ領域とFeリッチ領域に相分離し、Feリッチな領域はさらなる酸化でy-Fe_2O_3になることを見出した。これに対し、空気中350°C以上の酸化ではへマタイト相の析出が見られた。この温度域での酸化に伴うヘマタイトの析出過程は以下のようであることを見出した。酸化初期は300°C以下での酸化の場合と同様であり、酸化に伴うCo、Znリンチ領域とFeリッチ領域への相分離と、Feリッチな領域のさらなる酸化でコバルト亜鉛フェライト/γ-Fe_2O_3ナノコンポジットが生成した。更なる酸化で、相分離により生成したγ-Fe_2O_3がへマタイトに相変態し、コバルト亜鉛フェライト/ヘマタイトコンポジットとなることを見出した。特に、500°C付近の酸化に伴い生成したコバルト亜鉛フェライト/ヘマタイトコンポジットでは、母相と析出相が薄板状に積み重なった構造をとっていた。この構造を反映して、500°Cで酸化し生成したコバルト亜鉛フェライト/ヘマタイトコンポジットで、室温の磁化は約30emu/gと小さいものの、保持力が約1500Oeと高く、新規な硬磁性体合成の可能性を示唆している。今後は、このコバルト亜鉛フェライト/ヘマタイトコンポジットを適当な還元条件で還元し、高い磁化、高い保持力を持つコバルト亜鉛フェライト/マグネタイトコンポジットやコバルト亜鉛フェライト/鉄コンポジットを作製し、次世代塗布用磁性微粒子としての可能性を検討していく。(1)湿式法で得た、Znフェライト-マグネタイト固溶体(立方体、粒子径約100nm)あるいは、Coフェライト-マグネタイト固溶体(立方体、粒子径約勺100nm)微粒子を、空気中300600°Cで酸化し、その際の相分離、析出挙動を検討した。得られた結果を以下に示す。1-A Znフェライト-マグネタイト固溶体微粒子を空気中300°Cで酸化した場合、Znフェライトとγ-Fe_2O_3に相分離した。また、この相分離のサイズは約1nmであった。これに対し、空気中400°C以上の酸化ではヘマタイトの析出が見られた。このヘマタイトの析出過程は、酸化初期は300°C酸化の場合と同様であるが、更なる酸化でγ-Fe_2O_3がヘマタイトに相変態した。以上より、スピネルフェライト-マグネタイト固溶体の酸化に伴う総分離、析出挙動はバルク試料特有の現象でなく、微粒子にも起こっていることを見出した。1-B 1-Aで得られた知見をもとに、高保磁力を得られる可能性の高いCoフェライト-マグネタイト固溶体微粒子の酸化相分離、析出に伴う磁性の変化を検討した。その結果、ヘマタイトの析出しない300°Cで酸化した際、磁化80emu/g、保持力1500Oe、600°Cでヘマタイトの析出しない短時間酸化した際、磁化70emu/g、保持力2200Oe(as-received試料では90emu/g、1100Oe)となった。磁化の減少は見られるものの、高保持力であり、新規な硬磁性体合成の可能性を示唆している。特に600°C酸化で高保持力が得られたのは、析出相が板状であり形状異方性が効いているためである。(2)メタル/スピネルフェライトナノコンポジット作製の前段階として、固相法で作製したCoZnフェライト-マグネタイト固溶体の酸化相分離、析出挙動と、これに伴う磁性の変化を検討した。この場合も(1)で述べたと同様の酸化相分離、析出挙動を示し、磁化は低いものの高保持力を持つことから、還元条件を最適化することで高い磁化、高い保持力を持つメタル/スピネルフェライトナノコンポジットの作製が可能と考えられる。
唾液腺分泌刺激による傍細胞輸送開始機序

唾液水分分泌の60%を越える傍細胞輸送の開始機構を明らかにするために、摘出血管灌流ラット顎下腺を用い実験した。細胞レベルの傍細胞輸送を可視化のため、摘出灌流顎下腺を共焦点顕微鏡ステージの上で灌流し、分泌刺激により、細胞間隙からタイト結合を越えて細胞間分泌細管に流入する分子量500程度の蛍光色素量を傍細胞輸送量として測定した。その結果、個々の細胞間分泌細管に流入する傍細胞輸送は、細管ごとに異なるが、全体を平均すると、刺激開始後傍細胞輸送は増加し30秒でプラトーに達し、細胞容積縮小過程と一致し、傍細胞輸送開始は容積縮小及び細胞骨格間隙減少と密接に関連しており、タイト結合の開放との関連が示された。共焦点レーザ走査顕微鏡により蛍光色素Sulforhodamine B(SRB,分子量520)の圧依存性傍細胞経路通過を観察した。光学顕微鏡レベルで毛細血管から管腔への移動を測定したのは世界初である。本年実施した研究は、1)高速共焦点顕微鏡にて1秒毎の3D画像を撮像し、種々の自律神経受容体を個別に刺激した場合のSRBの管腔出現を計測した(東京歯科大学橋本・渋川・佐藤氏、日本大学成田氏、福島氏と連携)。2)細胞間分泌細管の蛍光からbackground蛍光を差し引いたものを管腔内蛍光色素濃度、毛細血管内蛍光強度からbackground蛍光を差し引いたものを血管内蛍光色素濃度、両者の比=(管腔内蛍光色素濃度)/(血管内蛍光色素濃度)を用いて灌流液から唾液へ溶媒牽引によりシフトした蛍光色素として評価した。3) α1受容体刺激薬phenylephrine (0.5及び1microM)投与で、管腔内に用量依存的な蛍光信号の増加が観察され、水分分泌増加と一致した。4) isoproterenol単独投与(1microM)では血管圧の低下により水分泌がわずかに低下し、圧依存性経路を通過する色素量が低下した。5)phenylephrine(1microM)とXamoterol(1microM)によりα1とβ1受容体を同時に刺激すると管腔内の蛍光信号が増加した。6)従来、経細胞水輸送をdye dilutionにより推定し腺レベルの分泌量から差し引き傍輸送水分泌を推定したが、500 Daltonの分子の移動から水分移動を評価できた。また、共焦点レーザ顕微鏡で腺房の3D画像の時間経過を観測できた。共焦点レーザ顕微鏡法の蛍光色素感度は分光器より低いが、同様の実験結果を得ることができた。今後本法を用い,血管系を含む唾液腺腺房系の構築を破壊することなしに、生きたまま、4D観測を行う計画である。これまで唾液腺傍細胞水輸送を推定するために、蛍光物質の細胞間分泌細管への出現を報告した。本年度は急速凍結割断レプリカの観察と高速共焦点レーザ走査顕微鏡による観察をあわせ、臓器の組織構造について検討した。Wistar/ST系雄性ラットをペントバルビタールで麻酔し、個体から顎下腺を摘出し、共焦点顕微鏡ステージに灌流顎下腺を置き、動脈から血管灌流を行った。灌流状態で高速スライス(2秒間隔でz軸方向64枚)を取り込み、立体再構成および管腔内(細胞間分泌細管内)の色素信号を計測した。一方、摘出灌流中の唾液腺小葉をスライスし、これを液体ヘリウムで冷却した銅ブロックに圧着、灌流唾液腺を急速固定した。この凍結試料を-120°Cで表面割断を実施し、その後-100°Cにてdeep etchingを施した後、レプリカを作成した。1)細胞質側より観察された細胞間分泌細管の直径は急速凍結割断レプリカでは0.5μmだった。灌流腺で分子量約500のSulforhodamin Bの信号はスライス厚1-2μm以下ですでに低下した。これはタイト結合に加えdesmosomeなどの構造も蛍光物質のバリアになることを示した。共焦点顕微鏡ステージに灌流顎下腺を置き、細胞間隙においてbasal infoldingやdesmosomeにより蛍光色素は不均一に分布した。2) 3D画像処理により同一スライス内に細胞間隙と細胞間分泌細管が観察された。細胞間隙には蛍光物質の振動が観察された。細胞間分泌細管への色素流入は同じスライスでも個々の細管で多様性を示した。3)共焦点レーザ顕微鏡は蛍光色素の分布状態を示すが、得られる画像は用いた蛍光色素の分子量により異なる。この小さな蛍光物質により腺房の形態を初めて観測できた。今回初めて、摘出灌流唾液腺においてmw=500程度の蛍光分子の分布する空間が3Dで理解されるとともに、小分子量の蛍光色素を用い、新しい形態観察が可能になった。タイト結合開放は刺激開始に同期せず30秒遅れる。

摘出ラット顎下腺を動脈より定流灌流し、1)高速共焦点顕微鏡にて1秒毎の3D画像を撮像し、蛍光色素Sulfo-rhodamin Bが管腔に出現する時間経過、種々の自律神経受容体を個別に刺激した場合の管腔への色素出現と細胞容積の時間変化を計測した(東京歯科大学橋本・渋川氏、日本大学成田氏、福島氏と連携)。一方、灌流液から唾液へシフトする蛍光色素量から傍細胞輸送を評価する高時間分解の測定法を開発した。2)灌流速度を変え組織圧を変えた時の微少分泌速度変化を測定し傍細胞水輸送を検討した結果、傍細胞輸送成分には圧依存性成分と圧非依存性成分が存在し、前者は傍細胞水輸送のうち約30%、後者は約70%と測定された。圧依存水分泌の水透過性はムスカリン受容体刺激で増加した。また、圧非依存成分もムスカリン受容体刺激で増加した。3)動静脈静水圧差から組織圧の変化を推定した。ムスカリン受容体刺激により毛細血管床拡大が起こり、同一個体では、ムスカリン受容体刺激に用いたカルバコール用量に依存して血管抵抗が減少した。しかし個体差が大きく、実験群間に統計的優位差なかった。4)ムスカリン受容体刺激により細胞内Ca濃度が上昇した場合、高浸透圧により細胞容積が収縮した場合の血管灌流ラット顎下腺を切り出し、液体ヘリウムで急速凍結固定を行い、凍結割断レプリカを作成した。このレプリカを透過型電子顕微鏡で観察した(橋本氏と連携)。その結果、ムスカリン受容体刺激ではタイト結合直下の細胞内骨格の格子間隔が減少していた。5)ムスカリン受容体刺激では、顎下腺の酸素消費は増加する。この酸素消費はNa/K ATPase阻害剤ウアバインにより抑制され、同時に唾液分泌も抑制された。またNa/K/2Cl共輸送を阻害するブメタナイドにより、酸素消費および唾液分泌は抑制された。タイト結合開放後30秒間に起こる現象について、共焦点顕微鏡での観察は成功しているが、一秒毎の管腔及び毛細血管の蛍光色素信号強度を多点で計測し、3D観察に時間経過の成分を加えて4D観測を完成させなければならない、これは膨大な時間とマンパワーを必要とするが、時間をかければ解決できる。これまでの実験結果から傍細胞輸送の亢進(=タイト結合の開放)と細胞容積の減少が時間的に一致することが判明した。そして、細胞容積減少とタイト結合開放の間に細胞骨格の格子間隙の減少が電子顕微鏡により見つかった。しかし、この観察をタイト結合に結びつける直接的な観察がまだ得られていない。平成25年度は、この証拠固めを集中して行う。ことに、免疫電子顕微鏡法専門家の助力を得ることが可能になったので、その力を活用して細胞内f-アクチンとタイト結合の動きの情報を収集し、研究の完成を目指す。タイト結合開放は刺激開始に同期せず30秒遅れる。この30秒間に起こる現象について, 1)共焦点顕微鏡での1秒毎の3D画像を撮像し、分泌刺激による細胞容積の時間変化を計測した。今後実験回数を確保せねばならない。また、細胞間隙から管腔への蛍光色素の流入を観測し、タイト結合が開くことを確認した。2)高感度の電子天秤による微少分泌速度の測定を実施したが、頻発する地震の影響で正確な測定が困難となった。高性能徐震台を導入し克服する。3)灌流腺動静脈の静水圧測定系により、タイト結合の開放と血管系の関係を測定し検討した。
ウイルス性心筋炎におけるT細胞の意義と抗ミオシン抗体での心筋障害の検出

予めコクサッキ-B3ウイルスに感染させたヌ-ドマウス(BALB/c)に、コクサッキ-B3および別のcardioーtropicvirusであるencephalomyocarditisウイルスに感作されたT細胞を、時期が異なる時点(ヌ-ドマウスにコクサッキ-B3ウイルスを感染させてから30日目)に移注し、その後の心筋炎の進展を観察した。その結果、感作されたウイルスが異なる(encephalomyocarditisウイルス)と心筋炎は進展せず、心筋炎の進展あるいは慢性化には、同一のウイルスで感作されたT細胞が必要であることが判明した。また免疫染色を用いた検索よりexogenousに移注されたT細胞は、Thy・2^+,Ly+1^+,Ly+2^+でなり、いわゆる未分化な若幼型であることが判明した。すなわち、心筋性の慢性化のメカニズムとして、未分化ではあるが抗原特異性を有するT細胞が自己の心筋を破壊していくことが判明したことになる。おそらく初回感染時に破壊された心筋が抗原性を有している(自己抗原)と考えられよう。なお、心筋障害の検出を抗ミオシン抗体で行う予定であったが以上の実験結果が明瞭であるため省略した。従って、T細胞増殖作用を持つインタ-ロイキンー2は、生体からウイルスが排除されたのちは細胞障害性T細胞を賦活して心筋炎を悪化せしめることも判明した。一方新しい免疫抑制剤であるFKー506は、生体内ではほぼ完全な免疫抑制を導入することが知られているが、FKー506を本実験モデルで検討した結果、FKー506は、T細胞系を抑制して心筋炎の程度を軽減することが明かとなった。一方心筋炎の再然という燃点から、一度獲得した抗体の役割に注目し、コクサッキ-B3ウイルスのマクロファ-ジでのFcレセプタ-を介してた再感染も証明され、本機構は慢性心筋炎のモデルとして注目されよう。先に提出した実験プロトコ-ル,すなわち予めコクサッキ-B3ウイルスに感染させたヌ-ドマウス(BALB/C)に,コクサッキ-B3および別のcardio-tropicvirusであるencephalomyocarditisウイルスに感作されたT細胞を,時期を異なる時点(ヌ-ドマウスにコクサッキ-B3ウイルスを感染させてから10日目および30日目)に移住し,その後の心筋炎の進展を観察した。その結果,両実験とも,感作されたウイルスが異なる(encephalomyocarditisウイルス)と心筋炎は進展せず,心筋炎の進展あるいは慢性化には,同一のウイルスで感作されたT細胞が必要であることが判明した。すなわち,コクサッキ-B3ウイルス感染ヌ-ドマウスの心筋炎の程度(細胞浸潤,心筋壊死)に比し,encephalomyocarditisウイルスに感作されたT細胞を移注されたヌ-ドマウスでは心筋炎の程度は増悪せず,コクサッキ-B3ウイルスに感作されたT細胞を移注されたヌ-ドマウスでは心筋炎の程度は増悪した。また免疫染色を用いた検索より,exogenousに移注されたT細胞は,Thy1・2^+,Lyt 1^+,Lyt 2^+でなり,いわゆる未分化な若幼型であることが判明した。すなわち,心筋炎の慢性化のメカニズムとして,未分化ではあるが抗原特異性を有するT細胞が自己の心筋を破壊していくことが判明したことになる。

なお,心筋障害の検出を抗ミオシン抗体で行う予定であったが,以上の実験結果が明瞭であるため,同法を用いた実験は不要であると考えている。どのような機序で抗原特異的T細胞が個体に生じるかは今後の検討にまたねばならない。先に提出したプロトコ-ル,すなわち予めコクサッキ-B3ウイルスに感染させたヌ-ドマウス(BALB/C)に,コクサッキ-B3および別のcardioーtropicvirusであるencephalomyocarditisウイルスに感作されたT細胞を,時期が異なる時点(ヌ-ドマウスコクサッキ-B3ウイルスを感染させてから30日目)に移注し,その後の心筋炎の進展を観察した。その結果,感作されたウイルスが異なる(encephalomyocarditisウイルス)と心筋炎は進展せず,心筋炎の進展あるいは慢性化には,同一のウイルスで感作されたT細胞が必要であることが判明した。すなわち,コクサッキ-B3ウイルス感染ヌ-ドマウスの心筋炎の程度(細胞浸潤,心筋壊死)に比し,encephalomyocarditisウイルスに感作されたT細胞を移注されたヌ-ドマウスでは心筋炎の程度は増悪せず,コクサッキ-B3ウイルスに感作されたT細胞を移注されたヌ-ドマウスでは心筋炎の程度は増悪した。また免疫染色を用いた検索より,exogenousに移注されたT細胞は,Thy1・2^+,Ly+1^+,Ly+2^+でなり,いわゆる末分化な若幼型であることが判明した。すなわち,心筋性の慢性化のメカニズムとして,末分化ではあるが抗原特異性を有するT細胞が自己の心筋を破壊していくことが判明したことになる。おそらく初回感染時に破壊された心筋が抗原性を有している(自己抗原)と考えられよう。なお、心筋障害の検出を抗ミオシン抗体で行う予定であったが,以上の実験結果が明瞭であるため,同法を行いた実験は不用であると考えている。
ヒストンアセチラーゼ阻害因子複合体によるRNA依存性転写抑制機構の解明

<RNA依存性転写抑制モデルの提唱>TLS(Translocated in Liposarcoma)は、脂肪肉腫患者の染色体転座による融合遺伝子として同定された、RNA結合性タンパク質である。我々は、TLSがcAMP応答性転写因子CREB結合タンパク(CBP)複合体中に存在し、ヒストンアセチル化酵素(HAT)活性に対して抑制的に働くことを明らかにしている。本研究課題では、TLSと結合するGGUG-RNA配列を用いて、複合体形成やHAT阻害効果に対するRNAの影響を解析し、GGUG-RNAと結合したTLSはCBPとより強く結合して、HAT阻害効果を増強することを明らかにした。HATは真核生物の転写に対して活性化に働いていることから、RNA結合型のTLSを介したCBP-HAT阻害機構「RNA依存性転写抑制モデル」の存在を提唱した。細胞内におけるG4構造はテロメアや糖尿病関連遺伝子プロモーター上などの染色体DNA上に形成されることが予測されているが、G4構造を形成するRNA分子の機能解析は少なく、生物学的意義は不明であった。GGUG-RNAはG4構造を形成するRNAであることから「RNA依存性転写抑制モデル」は、G4-RNAの機能の一部を示した最初の例である。GGUG-RNA以外に、代表的なG4構造を有するテロメア配列(TTAGGG)4についても同様に解析し、G4構造を形成する塩濃度条件下においてのみテロメア配列(DNA、RNA)が、TLSと結合しHAT阻害促進効果を有することを明らかにした。
中性子過剰核の対相関

Skyrme SIII力を用いて、2【greater than or equal】Z【greater than or equal】114の1029個の偶々核の基底状態の諸性質を計算し、そのうちの758個の核種については異形状の励起状態解を見つけ、その結果から原子核の質量、変形、オブレートとプロレート、スキンとハロ-について調べた。計算法は正方メッシュによる波動関数の表現は、さまざま形を持つ解を単一の基底で扱え、ハロ-の記述を可能にした。全エネルギーに関して、メッシュサイズ→0fmへの外挿を施した。a=1fmでのa→0に対する相対誤差は四重極能率で0.4%、全エネルギーで0.6%しかないが、全エネルギーの0.6%は11MeVになる。外挿後の値の誤差は平均0.2MeV程度と見積もられる。対相関チャネルでの連続スペクトル状態との結合は、陽子に関してはクーロン障壁のおかげでHF+BCS法で取り入れることができるが、中性子に関してはHFB法が必要である。対相関相互作用の強度は、BCSで考慮する空間の広さによって変える。安定核と不安定核とでは、この空間の広さが大きく変化する。連続スペクトル近似でΔ=12A^<-1/2>MeVが再現されるようにその強度を決定した。球形・変形遷移領域核では、エネルギーサーフィスが四重極変形方向に大変ソフトで、解の収束が極めて遅い。そこで、四重極場を加えてSkyrme SIII力を用いて、2【greater than or equal】Z【greater than or equal】114の1029個の偶々核の基底状態の諸性質を計算し、そのうちの758個の核種については異形状の励起状態解を見つけ、その結果から原子核の質量、変形、オブレートとプロレート、スキンとハロ-について調べた。そこで、四重極場を加えて
その場診断を目的とした臨床用表面プラズモン共鳴リポプロテインセンサーの開発

表面プラズモン共鳴(SPR : Surface Plasmon Resonance)センサーを用いた免疫測定法では、血清などの試料中に含まれる他の生体成分が非特異的にセンサーチップ表面に吸着することから生じる検出値の誤差や検出感度の低下が問題となっている。そこで本研究ではセンサー表面の性質とタンパク質の吸着性の関係を追求し、非特異的吸着のない表面を設計・構築することで、様々な生体成分の定量、解析を正確に行うことのできるSPR免疫センサーチップの開発を行った。まず、末端官能基の異なるチオール化合物(HS(CH_2)_<11>R)を金表面上に自己集合させた単分子膜(SAM)を形成した。続いて、表面の特性とタンパク質の吸着の相関を評価し、得られた知見から表面に特異的反応場を設けてセンサーチップの開発を行った。表面設計のアプローチは次の通りである。1)吸着を抑制したエチレングリコールユニット(R=(CH_2CH_2O)_3OH)と抗体固定化部位としてのカルボキシル基(R=COOH)を混ぜ合わせたSAM膜を作製する。2)測定感度を向上させるために、SAM表面へあらかじめ抗体を固定化したミクロスフィア(SG粒子)を導入する。3)これらのチップを用いて血清中のリポプロテインの定量を行う。センサーチップの血清に対する非特異的吸着量を評価した結果、カルボキシル基の混合比が15%程度で血清が吸着しにくい理想的な表面が得られ、このチップは市販品(Biacore社製CM-5)よりも優れた性能を有することが明らかとなった。表面に結合した抗体により、特異的に血清中からリポプロテインを認識して複合体を形成し、濃度測定が可能なSPR応答が得られた。今後、これらのチップを用いた様々な生体成分の定量、解析が期待される。マイクロメートル寸法以下に超微小化したオプトード(光検出型生化学センサー)の研究は、近接場光学顕微鏡の光ファイバープローブ作製技術により、近年、飛躍的な進歩を遂げている。しかし、検出対象はイオンに限られており、蛋白質などの生体分子を検出する報告はない。本研究では、生体分子をラベルフリーでかつリアルタイムに検出することが可能な表面プラズモン共鳴(SPR)センサーの超微小化を目指し、その第一段階として、SPRセンサーの物理デバイスの超微小化を実現した。超微小化SPRセンサーデバイスの作製は、2つの工程に分けられる。第1は、光ファイバーの先端をフッ酸緩衝液により尖鋭化する化学エッチングの工程。第2は、スパッタリング装置により先鋭化された光ファイバーの先端の表面に厚さ約50nmの金薄膜を形成するコーティングの工程である。第1の工程は、ナノメートル寸法の精度を持つ測定面が形成されること、入射光の角度制御が可能であることから、超微小化SPRセンサーデバイス作製に非常に優れた方法となっている。直径約4μm、頂角約55度の超微小化SPRセンサーデバイスを作製し、光ファイバーに633nmのHe-Neレーザー光を入射し、SPRセンサーデバイスの反射光をモニターした結果、空気(n=1)と水(n=1.33)の屈折率変化に応じて、反射光強度が顕著に変わることが観察された。超微小化オプトードは、最近ゲノム解析が急速に進展したことから、生きた細胞内の生化学を遺伝子レベルで理解する道具として注目されている。今後、本研究成果をもとに、超微小化SPRセンサーが実現すれば、蛋白質などの生体分子を検出できる超微小化オプトードとして、分子細胞生化学に大きなインパクトを与えることになる。本年度の研究の目的は、動脈硬化性疾患の診断を行うための主要な検査項目であるリポプロテイン(a)[Lp(a)]に着目し、この成分をベッドサイドで測定するためのPOCT用センサーの開発と実用化を検討した。そのセンシングには免疫反応による誘電率の変化をデバイス基盤金薄膜表面の表面プラズモン共鳴(SPR)による変化量として測定し、目的物質濃度に換算するSPR法を利用した。このような新規SPRイムノセンサーの開発には、SPRセンサーのセンシングを司るセンサーチップ表面上を修飾することによって、センサーとしての感度向上を考慮した設計を行った。実験ではまず、顕微鏡用のガラスプレートを基盤とし、金をスパッタリングしてプレート上に薄膜を形成させたセンサーチップを作製した。この場合、金膜厚によってセンサーシグナルがどのように変化するのかを調べ、最適化を行った。昨年度までの実験で、エチレングリコール鎖をセンサーチップ上に導入することにより、非特異的な吸着が抑えられることが分かった。本実験は、センサーチップ上に、目的とする抗体の固定化に必要なカルボキシル基を大量に持つ粒子を導入することによって、抗体の固定化量を増加させることを試みた。次に結合した目的タンパク質が少量であっても、大きな応答シグナルが得られるようにシグナルの増幅系を考慮した。その場合、他の免疫測定法で利用されているサンドイッチ(間接)法を、SPRセンサーでのシグナル増幅系に応用することを検討した。この方法では抗体の固定化量はわずかに増加したが、同時に非特異的な吸着が増加し、SPRセンサーとしての性能は向上しなかった。シグナルの増幅は、エポキシ基で覆われたSG粒子で標識した抗体を二次抗体として流した場合が最も有効であり、かなりのシグナル増幅が可能であることが確認された。しかし、この方法でもわずかながら非特異的吸着性が残っており、今後この改善が課題である。表面プラズモン共鳴(SPR : Surface Plasmon Resonance)

センサーを用いた免疫測定法では、血清などの試料中に含まれる他の生体成分が非特異的にセンサーチップ表面に吸着することから生じる検出値の誤差や検出感度の低下が問題となっている。そこで本研究ではセンサー表面の性質とタンパク質の吸着性の関係を追求し、非特異的吸着のない表面を設計・構築することで、様々な生体成分の定量、解析を正確に行うことのできるSPR免疫センサーチップの開発を行った。まず、末端官能基の異なるチオール化合物(HS(CH_2)_<11>R)を金表面上に自己集合させた単分子膜(SAM)を形成した。続いて、表面の特性とタンパク質の吸着の相関を評価し、得られた知見から表面に特異的反応場を設けてセンサーチップの開発を行った。表面設計のアプローチは次の通りである。1)吸着を抑制したエチレングリコールユニット(R=(CH_2CH_2O)_3OH)と抗体固定化部位としてのカルボキシル基(R=COOH)を混ぜ合わせたSAM膜を作製する。2)測定感度を向上させるために、SAM表面へあらかじめ抗体を固定化したミクロスフィア(SG粒子)を導入する。3)これらのチップを用いて血清中のリポプロテインの定量を行う。センサーチップの血清に対する非特異的吸着量を評価した結果、カルボキシル基の混合比が15%程度で血清が吸着しにくい理想的な表面が得られ、このチップは市販品(Biacore社製CM-5)よりも優れた性能を有することが明らかとなった。表面に結合した抗体により、特異的に血清中からリポプロテインを認識して複合体を形成し、濃度測定が可能なSPR応答が得られた。今後、これらのチップを用いた様々な生体成分の定量、解析が期待される。本研究の表面プラズモン共鳴(SPR : Surface Plasmon Resonance)センサーは、抗原-抗体反応を用いた濃度測定、DNAのSNP_s解析、薬のスクリーニング等のバイオセンシングに極めて有効であると考えている。しかしながら、SPRセンサーを用いた免疫測定法では低濃度測定でのシグナルが充分に得られないという欠点がある。そこで本年度の研究では、SPRセンサーを利用した免疫測定での感度増幅を目的とし、2次的な化学増幅法としての微粒子による抗原ラベル化の検討を行った。抗原をナノメートルサイズの微粒子を用いてラベル化し、抗原-抗体反応を用いた濃度測定を行った。抗原のラベル化に用いた微粒子はスチレンモノマーとジビニルベンゼンを乳化重合により作製したものである。粒子の平均直径および形状はSEMを用いて評価した結果、約200nmの球状であった。ウシ血清アルブミン(BSA)をこの微粒子に物理吸着させ、抗BSA抗体を用いて評価した。この際、エチレングリコールユニットを有する界面活性剤(Twin20)が非特異吸着を抑制するのに有効であった。開発したスチレン粒子でラベル化した抗原を用いることで、低濃度でのBSA検出が可能となった。この時の検出限界は10ng/mlであった。また、粒子ラベルを行わない場合では、約1μg/mlであった。このように、抗原を粒子ラベル化することにより、約100倍の感度増幅が可能であった。
顔認知障害の病態生理の解明とその治療法の開発

顔認知の特異性がもたらすコミュニケーション障害や二次的な社会性障害の神経基盤を解明するため,脳波(EEG)や脳血流(NIRS)の計測,眼球運動計測による視線追跡,紙面調査を通じて,脳機能と顔認知の定型発達について検討した.定型発達児・者において,顔の意味情報処理(個体識別や表情など)にともなう下前頭回周辺や頭頂部の賦活を認めたが,自閉症スペクトラム(ASD)のある児では非定型な賦活を示した.一方,ソーシャル・スキル・トレーニング(SST)などの介入による顔認知の変化について検討したところ,ASDにおいても顔の既知性判断にともなうEEG反応の定型的な増大がSST終了後に認められたことから,本研究で開発された評価法が,顔認知の発達や変化を可視化するものであり,従来の行動観察法を補う定量評価法の一つとしての今後の発展と応用が期待されるものと示唆した.自閉症・アスペルガー症候群など自閉症スペクトラム(ASD)は,表情からの感情理解や言外の意味理解が困難であることが多く,社会性認知に関わる障害および言語・非言語情報の統合・処理過程における脆弱性によるものと考えられている.自閉症の顔認知に関わる局所的な脳機能異常は,非侵襲的脳機能画像法によって主に研究されており,顔に対する特異的反応が健常児・者と同様に認められる一方,顔倒立効果や視線処理,顔の既知性認知の異常も報告されている.本研究では,自他識別,表情,視線による事象に関連した脳電位(EEG)の検討を主に行い,健常小児から中学3年生(15歳)までの脳機能的な定型発達を明らかにすることと,発達障害のうちとくに顔認知が目立つ自閉症におけるコミュニケーション障害の解明と顔認知の特異性がもたらす二次的障害の予見を目指す.さらに,幼若期の脳損傷がもたらす顔認知の異常とその修復機転についても,明らかとしていく.その際,事象関連脳活動における周波数解析や近赤外線分光法による脳血流解析を併用し,様々な時間軸での脳機能解析をおこなう.顔認知の特異性がもたらすコミュニケーション障害や二次的な社会性障害の神経基盤を解明するため,脳波(EEG)や脳血流(NIRS)の計測,眼球運動計測による視線追跡,紙面調査を通じて,脳機能と顔認知の定型発達について検討した.定型発達児・者において,顔の意味情報処理(個体識別や表情など)にともなう下前頭回周辺や頭頂部の賦活を認めたが,自閉症スペクトラム(ASD)のある児では非定型な賦活を示した.一方,ソーシャル・スキル・トレーニング(SST)などの介入による顔認知の変化について検討したところ,ASDにおいても顔の既知性判断にともなうEEG反応の定型的な増大がSST終了後に認められたことから,本研究で開発された評価法が,顔認知の発達や変化を可視化するものであり,従来の行動観察法を補う定量評価法の一つとしての今後の発展と応用が期待されるものと示唆した.本研究では,顔認知の特異性がもたらすコミュニケーション障害や二次的な社会性障害の神経基盤を解明するため,脳電位(EEG)や脳血流計測(MRS),視線追跡,紙面調査を通じて,小学生・中学生における脳機能と顔認知の定型発達について検討し,発達障害や幼若期の脳損傷に起因する顔認知の異常やその修復機転を解釈することを目的としている.平成20年度は研究期間が短かく,計画立案を主に行った.定型発達児における脳機能データ収集をめざし,研究環境(機器の選定,検査プロトコルの決定,研究協力者や被検者のリクルートなど)を整備した.検査プロトコルは,顔認知の異常をともなう小児疾患や発達障害の要因について研究動向を整理したうえで(「小児神経科専門医をめざすためのケースレビュー60」の翻訳等),顔認知あるいは表情の表出の際に生じる,記憶照合,意味処理,感覚運動調節,モニタリング,フィードバックの過程について,顔情報が伝える感情や意味,場面に応じた態度,行動など「こころの理論」に反映される社会性スキルについての理解を評価するパラダイムを決定した.また,周辺の療育センターや教育機関,所属機関での講演(「こころの発達」臨床教育センター公開シンポジウムでの講演など)やソーシャル・スキル・トレーニングなどの臨床サポートを通じて,円滑なコミュニケーションを支える社会性認知と顔認知研究の重要な関連性についての啓蒙活動に努め,研究協力者と被検者のリクルート体制を築いた.本研究では,顔認知の特異性がもたらすコミュニケーション障害や二次的な社会性障害の神経基盤を解明するため,脳電位(EEG)や脳血流計測(NIRS),視線追跡,紙面調査を通じて,小学生・中学生における脳機能と顔認知の定型発達について検討し,発達障害や幼若期の脳損傷に起因する顔認知の異常やその修復機転を解釈することを目的としている.平成21年度は,平成20年度において上記目的に沿って立案した計画に基づき,健常成人および定型発達児における脳機能データ収集をおこなった.検査プロトコルには,顔の意味情報処理(自他識別,個人の特定)過程を評価するパラダイムを用い,このときの脳機能をEEGあるいはNIRS,眼球運動計測を通じて検討した.さらに,ソーシャル・スキル・トレーニングなどの臨床サポートを通じて,円滑なコミュニケーションを支える社会性認知と顔認知研究の重要な関連性についての啓蒙活動に努め,発達障害群被検者のリクルート体制を気付いた.そして,既に臨床群の脳機能計測に着手している.

これらの成果は,内外の研究会(Neuroscience 2009,日本臨床神経生理学会,ほか)および,周辺の療育センターや教育機関,所属機関での講演を通じて報告された.また,成果の一部は学術誌に投稿中である.本研究では,顔認知の特異性がもたらすコミュニケーション障害や二次的な社会性障害の神経基盤を解明するため,脳電位(EEG)や脳血流計測(NIRS),視線追跡,質問紙調査を通じて,小学生・中学生(およそ15歳まで)における脳機能と顔認知の定型発達について検討することおよび,発達障害や幼若期の脳損傷に起因する顔認知異常やその修復機転を解明することを目的としている.平成22年度は,健常成人および定型発達児における脳機能データ収集をおこなった.検査プロトコルには,顔の意味情報処理(自他識別,個人の特定)過程を評価するパラダイムを用い,このときの脳機能をEEGあるいはNIRS,眼球運動計測を通じて検討した.(1)自他識別時の脳波周波数特性の解析を進め,(2)視線と脳血流同時計測を行った.さらに,(3)ソーシャル・スキル・トレーニングなどの臨床サポートを通じて,円滑なコミュニケーションを支える社会性認知と顔認知研究の重要な関連性についての啓蒙活動に努め,発達障害群小児のリクルート体制を築いた.そして,(4)発達障害児群の脳機能計測に着手した.これらの成果は,内外の研究会(ICNA 2010,日本臨床神経生理学会,ほか)および,周辺の療育センターや教育機関,所属機関での講演を通じて報告された.また,成果の一部は学術誌に投稿している.本研究では,顔認知の特異性がもたらすコミュニケーション障害や二次的な社会性障害の神経基盤を解明するため,脳電位(EEG)や脳血流計測(NIRS),視線追跡,質問紙調査を通じて,小学生・中学生における脳機能と顔認知の定型発達について検討すること,および発達障害や幼若期の脳損傷に起因する顔認知異常やその修復機転を解明することを目的としている.平成23年度は,健常成人および定型発達児や発達障害児における脳機能データ収集をおこなった.検査プロトコルには,顔の意味情報処理(自他識別,個人の特定)過程を評価するパラダイムを用い,このときの脳機能をEEGあるいはNIRS,眼球運動計測を通じて検討した.(1)自己認知ならびに自他識別時の脳波周波数特性の解析を進め,(2)視線と脳血流同時計測を行った.さらに,(3)ソーシャル・スキル・トレーニングなどの臨床サポートによる社会性認知と顔認知反応の関連性について検討を進め,発達障害児の訓練効果に関して治験を収集した、そして,(4)発達障害児群の表情認知における脳機能計測に着手した.これらの成果は,内外の研究会(日本臨床神経生理学会,日米自閉症スペクトラム研究会ほか)および,周辺の療育センターや教育機関,所属機関での講演を通じて報告された.また,成果の一部は学術誌に掲載された.本研究では,顔認知の特異性がもたらすコミュニケーション障害や二次的な社会性障害の神経基盤を解明するため,脳波(EEG)や脳血流(NIRS)の計測,眼球運動計測による視線追跡,紙面調査を通じて,小学生・中学生における脳機能と顔認知の定型発達について検討し,発達障害や幼若期の脳損傷に起因する顔認知の異常やその修復機転を解釈することを目的としている.平成24年度は,上記目的に沿って立案した研究計画に基づき,定型発達児および発達障害児における脳機能データの収集を継続した.検査プロトコルには,顔の意味
MRI-ASLによる急性脳症の血流異常の評価と治療効果判定

本研究では,MRI Arterial Spin Labeling (ASL)法の最適なプロトコルを作成,検証し,急性脳障害を対象に,本法による病態の経時的評価,治療効果判定を目指す.てんかん重積(特に非けいれん性)や血行再建術後過灌流現象を呈する患者群は,発症早期から適切な病態把握と積極的な治療介入を行わなければ,重篤な神経後遺症を生じることが知られている.一方,意識障害以外に特異的な症状を示さないことが多く,診断が困難であり,治療に遅れが生じることがあった.また、これらの急性脳障害においては十分な鎮静下に治療を行う必要があるが,鎮静中は神経機能評価が困難となる.覚醒へ向けての病態評価および治療効果判定に,感度の高い検査を反復して行う必要があるが,現行の表面脳波,PET,SPECTでは,その感度,反復施行性に問題があった.本研究の特徴は,この診断困難な疾患群の病態評価および治療効果判定に,表面脳波,PET/SPECTを代替する手法として,MRIで簡便に,反復して評価可能にする方法を開発し,広く一般診療においても利用可能な方法として普及することを目標としている.平成30年度は,前年度までに得られた撮像条件を用いて,定量IMP-SPECTを基準に校正をおこない,症例のさらなる蓄積を行った.非けいれん性癲癇重積と脳虚血の鑑別の有用性について症例を蓄積した.頚動脈ステント留置後の撮影に対する金属アーチファクト低減を目的とした試験的な撮像条件変更について,ステントの種類別にみられる特徴を把握することができた.上記について論文作成中である.けいれん重積,血行再建後両者とも,順調に症例の蓄積を行っている.金属アーチファクト低減のための撮像法が確立したため,ステント種別(金属の種類および量)による検討を進めている.また,非けいれん性癲癇重積と脳虚血の鑑別の有用性について症例を蓄積した.上記について論文作成中である.現在までに研究は順調に推移しており,引き続き症例の蓄積を行う.今後増加すると予想される頸動脈ステント留置術後の過灌流現症の把握に関して,改善が得られており,IMP-SPECTによる校正も行うことで,ステント種別によるアーチファクトの特徴を検討する.本研究では,MRI Arterial Spin Labeling (ASL)法の最適なプロトコルを作成,検証し,急性脳障害を対象に,本法による病態の経時的評価,治療効果判定を目指す.てんかん重積(特に非けいれん性)や血行再建術後過灌流現象を呈する患者群は,発症早期から適切な病態把握と積極的な治療介入を行わなければ,重篤な神経後遺症を生じることが知られている.一方,意識障害以外に特異的な症状を示さないことが多く,診断が困難であり,治療に遅れが生じることがあった.また、これらの急性脳障害においては十分な鎮静下に治療を行う必要があるが,鎮静中は神経機能評価が困難となる.覚醒へ向けての病態評価および治療効果判定に,感度の高い検査を反復して行う必要があるが,現行の表面脳波,PET,SPECTでは,その感度,反復施行性に問題があった.本研究の特徴は,この診断困難な疾患群の病態評価および治療効果判定に,表面脳波,PET/SPECTを代替する手法として,MRIで簡便に,反復して評価可能にする方法を開発し,広く一般診療においても利用可能な方法として普及することを目標としている.平成29年度は,けいれん重積およ血行再建後の症例の蓄積を行い,病態との比較検討を行った.頸動脈ステント留置後の撮影において,従来法では金属アーチファクトによるRF信号の減衰が問題であったが,ラベリング位置,収集条件を変更した試験的な撮像法にてアーチファクトの低減が得られた(国内学会にて報告).また,非けいれん性痙攣重積と急性脳虚血の鑑別において有用性を示し,国内学会で報告した.けいれん重積,血行再建後両者とも,順調に症例の蓄積を行っている.平成29年度は,けいれん重積およ血行再建後の症例の蓄積を行い,病態との比較検討を行った.頸動脈ステント留置後の撮影において,従来法では金属アーチファクトによるRF信号の減衰が問題であったが,ラベリング位置,収集条件を変更した試験的な撮像法にてアーチファクトの低減が得られた(国内学会にて報告).また,非けいれん性痙攣重積と急性脳虚血の鑑別において有用性を示し,国内学会で報告した.本研究では,MRI Arterial Spin Labeling (ASL)法の最適なプロトコルを作成,検証し,急性脳障害を対象に,本法による病態の経時的評価,治療効果判定を目指す.てんかん重積(特に非けいれん性)や血行再建術後過灌流現象を呈する患者群は,発症早期から適切な病態把握と積極的な治療介入を行わなければ,重篤な神経後遺症を生じることが知られている.一方,意識障害以外に特異的な症状を示さないことが多く,診断が困難であり,治療に遅れが生じることがあった.また、これらの急性脳障害においては十分な鎮静下に治療を行う必要があるが,鎮静中は神経機能評価が困難となる.覚醒へ向けての病態評価および治療効果判定に,感度の高い検査を反復して行う必要があるが,現行の表面脳波,PET,SPECTでは,その感度,反復施行性に問題があった.本研究の特徴は,この診断困難な疾患群の病態評価および治療効果判定に,表面脳波,PET/SPECTを代替する手法として,MRIで簡便に,反復して評価可能にする方法を開発し,広く一般診療においても利用可能な方法として普及することを目標としている.

平成30年度は,前年度までに得られた撮像条件を用いて,定量IMP-SPECTを基準に校正をおこない,症例のさらなる蓄積を行った.非けいれん性癲癇重積と脳虚血の鑑別の有用性について症例を蓄積した.頚動脈ステント留置後の撮影に対する金属アーチファクト低減を目的とした試験的な撮像条件変更について,ステントの種類別にみられる特徴を把握することができた.上記について論文作成中である.けいれん重積,血行再建後両者とも,順調に症例の蓄積を行っている.金属アーチファクト低減のための撮像法が確立したため,ステント種別(金属の種類および量)による検討を進めている.また,非けいれん性癲癇重積と脳虚血の鑑別の有用性について症例を蓄積した.上記について論文作成中である.現在までに研究は順調に推移しており,引き続き症例の蓄積を行う.今後増加すると予想される頸動脈ステント留置術後の過灌流現症の把握に関して,試験的に条件設定を変え,一定の改善を得ているが,さらなるアーチファクトの低減へむけて条件設定を行う.現在までに研究は順調に推移しており,引き続き症例の蓄積を行う.今後増加すると予想される頸動脈ステント留置術後の過灌流現症の把握に関して,改善が得られており,IMP-SPECTによる校正も行うことで,ステント種別によるアーチファクトの特徴を検討する.当初、解析用の高速計算機および関連物品の購入を予定していたが、予算内で十分なスペックの機器が調達できないため、現在のワークステーションを継続使用することとした。翌年度以降の助成金と合わせて、想定のスペックの機器が低廉となるのを待ち,購入の計画としている。本年度は学会発表より論文作成を重視したため,旅費の支出が予定より小額となったため次年度使用額が生じた.次年度の英文校正および出版費として使用する計画である.
両親媒性によらない単分子膜作製と金属ナノ粒子触媒の新規配列制御

垂直配向カーボンナノチューブ(VA-CNT)成長のための金属触媒ナノ粒子の個数密度と直径を独立に制御することは従来困難であった。本研究では両親媒性によらない単分子膜作製と触媒金属ナノ粒子の新規配列制御を行なった。金属ナノ粒子触媒の熱凝集を防ぐために飽和脂肪酸フィラー分子を混合した単分子膜をLangmuir-Blodgett(LB)法により水面上に展開しSiO2/Si基板上に累積した。VA-CNTは熱化学気相法で作製した。LB法により金属触媒ナノ粒子の配列制御を行い、水素還元の条件などを最適化することで垂直配向カーボンナノチューブの本数密度と直径を独立に制御できることを示した。[内容](1)LB法を用いた金属ナノ粒子触媒によるVA-CNT本数密度および直径制御を(a)金属ナノ粒子触媒のLB膜作製,(b)フィラー(邪魔)分子混合によるVA-CNT本数密度制御,(c)コア(成長触媒金属微粒子)ーシェル(シリカ被覆膜)型微粒子のLB膜担持よるVA-CNT本数密度制御を行った。次に燃料ガス透過性に重要なCNTの直径分布の測定を行った。革新的応用開拓の二つ目として,(2)燃料電池電極VA-CNTのアイオノマー塗布工程へのLB法の適応を以下の手順で行なった。(d)アイオノマー高分子のLB膜化,(e)LB膜のVA-CNTへの含浸方法の開拓,(f)1cm角燃料電池セルの開発を行った。[意義]燃料電池電極に使われる白金触媒担持量の削減のためにVA-CNTを白金担持体として用いるにはCNTの垂直配向化と本数密度および太さ制御が必要である。また燃料ガス透過性を評価するためにVA-CNTの本数と太さを独立に制御する意義は大きい。また、固体電解質としてのアイオノマーのVA-CNT含浸技術を開発することは燃料電池性能を大きく左右するものである。今回金属触媒累積がLB法で達成され、アイオノマーのVA-CNTへの含浸技術を開発する意義は大きいと考える。[重要性]燃料電池性能を向上させるためにプロトン伝導性、電子伝導性、ガス透過性の向上が求められており、VA-CNTの本数密度、直径制御を行うことは重要であるが、従来のVA-CNT成長触媒担持法であるスパッタ法や真空蒸着法は独立制御が困難であった。LB法は触媒ナノ粒子をナノ粒子のままで直接基板に担持できるので、簡便にしかも均一に触媒を配列制御できる。したがって今回開発しているLB法による触媒ナノ粒子担持は燃料電池性能向上のためにきわめて重要であると考えられる。[内容](1)LB膜触媒担持によるVA-CNT本数密度成長制御を(a)LB膜成長触媒微粒子のLB膜作製,(b)フィラー(邪魔)分子混合によるVA-CNT成長本数密度制御,(c)コア(成長触媒金属微粒子)ーシェル(シリカ被覆膜)型微粒子のLB膜担持よるVA-CNT成長本数密度制御を行った。また,作製したLB膜の物理化学的な性質(配向性等)を近接場光による全反射減衰測定を用いて解析を行なった。(d)アイオノマー高分子のLB膜化,(e)LB膜のVA-CNTへの含浸方法の開拓,(f)1cm^2燃料電池性能評価を行った。本研究のLB法によるVA-CNT成長触媒累積膜はCNTの本数と太さを独立に制御可能であり、燃料電池性能評価には欠かせない技術である。今回金属触媒累積がLB法で達成されつつあり、アイオノマーのVA-CNTへの含浸技術を開発する意義は大きいと考える。[重要性]燃料電池性能を向上させるためにVA-CNTの本数密度、直径制御を行うことは必要であるが、従来のVA-CNT成長触媒担持法であるスパッタ法や真空蒸着法は独立制御が困難であった。LB法は触媒ナノ粒子をナノ粒子の状態で直接基板に担持できるので、簡便にしかも均一に触媒を配列制御できる。1.フィラー分子混合LB膜を用いてVA-CNT成長用触媒の金属ナノ粒子の熱凝集を防ぎ、個数密度を制御するために、フィラー分子の探索し、シリカナノ粒子は熱凝集を防ぐことが分かった。

さらに炭素鎖の異なる脂肪酸を用いることで、LB膜分子の配向制御できることが分かった。2.金属触媒微粒子をコアに,シリカ被覆膜を外皮シェルとするコアシェル粒子の作製とそのVA-CNT成長を試みた。この手法によれば,コア粒径を同じまま,外皮のシェル膜厚を制御することで触媒配置間隔を数十nmから百数十nmの範囲で制御できた。しかしながら,フッ酸のエッチング工程においてエッチングを停止することが極めて困難であり,本研究の中では難易度は高いだろうとの予測を得ている。今後,ドライエッチングの手法も試みる予定である。基板への担持方法はLB法に必ずしも限定されることはなく,SiO2基板とSiO2シェルを持つ微粒子は親和性が高く,半ば自己組織的に融着することも期待できる。このメカニズムについて,考察することでCNT成長に関する新たな知見を得ることが期待される。3.また、新たにシェル層の構造を制御することにより、VA-CNTの成長過程での加熱によってコアの金属触媒ナノ粒子がシェル表面に移動する特異な現象が確認された。すなわち上記2.の手法によらない全く新たな発想でコアの金属ナノ粒子の触媒活性を得られる可能性が出てきた。この新たな手法を使えばフッ酸などの環境負荷の高い試薬を使うことなく、また、熱CVDと同時にコアの触媒金属がシェル表面に移動するので簡便にしかも短時間でVA-CNTを成長させることができることが分かった。有機超薄膜の電気物性工学平成25年度は,革新的なLB法応用の開拓のひとつとして,(1)LB膜触媒担持によるVA-CNT直径と本数密度制御を(a)LB膜成長触媒微粒子のLB膜作製,(b)金属ナノ粒子とフィラー粒径の違いとLB膜の均一化と配向性評価、(c)コア(成長触媒金属微粒子)ーシェル(シリカ被覆膜)型微粒子のLB膜担持よるVA-CNT成長本数密度制御の順に行う計画で進捗状況は以下の通りである。(a)金属ナノ粒子のLB膜化は達成できた。(b)フィラー分子混合LB膜は脂肪酸を混合した高密度ではほぼ達成できた。脂肪酸を用いた低密度ではCNTが垂直配向しないものがあったが、脂肪酸の炭素数を変化させることと塗布溶媒の探索によりCNTの垂直配向がほぼ達成できた。フィラー分子にシリカゲルをもちいた場合、CNTは垂直配向するものの本数密度制御はまだ十分に行えていない。(c)コアシェル型微粒子を用いた場合にCNTが垂直配向し、かつCNTの本数密度制御が行えるようになった。しかし、CNT本数密度制御のためにはさらにシェル層の構造制御が必要であることがわかってきた。革新的応用開拓の二つ目として,(2)燃料電池電極VA-CNTのアイオノマー塗布工程へのLB法の適応を以下の手順で行う。(d)LB膜のVA-CNTへの含浸方法の開拓,(e)1cm角燃料電池作製の順で行う計画で進捗状況は以下の通りである。(d)VA-CNTとアイオノマーの親和性と溶媒によるVA-CNTのバンドル化のために含浸は現段階で困難で、さらなる検討が必要である。(e)燃料電池性能評価のために1cm2程度の試料作製に成功した。さらに、CNTの長尺化のために酸化アルミニウム基板使用の検討を始め、CNTが長尺化しつつある。一部研究計画の進展に遅れの見られるものもあるが、以上の理由により当初の研究目的はおおむね順調に進展していると判断した。
急激な変動水圧発生場における脚足周辺の洗掘

洪水時における橋脚周辺の流れはきわめて不安定であり大きな水位変化を伴なうことがある。また、河口付近に設置される橋脚や海洋作業台の基礎は流れと同時に波の作用をうける。このためこれらの構造物周辺では定常な流れのみによる洗掘とは異なった形態の洗掘が起こり、条件によっては構造物の破壊につながる危険な状態が発生する。本研究では、このような現象の力学的基礎を明らかにすることを目的とし、水位急変場および流れと波の共存場に設置された円柱橋脚周辺の洗掘特性を室内実験的に把握するとともに、その洗掘機構を「急激な変動水圧と水中地盤の動的相互作用」の観点から検討した。まず、水位が急激に低下した場合には、橋脚周辺地盤中に過剰間隙水圧が発生し、有効応力の減少をもたらし、地盤の液状化が発生することが認められた。このような状況のもとでは橋脚周辺の洗掘が短時間で急激に進行し、水位が低下する前の洗掘深に較べ1014%増加することが確認された。つぎに、流れと波の共存場における実験では、波高の増加とともに洗掘深が増大するが、間隙水圧分布測定の結果より、波高がある程度以上になると橋脚周辺の地盤の上層部が液状化することが認められた。このことは、流れと波の共存場における橋脚周辺の洗掘には、地盤中の間隙水圧の変化が重要な役割を演じていることを示したものであり、従来の研究にはみられない注目すべき成果であるといえる。以上、本研究によって、急激な変動水圧場に設置される橋脚周辺の洗掘現象を力学的に究明するに際しては、変動水圧による水中地盤の動的な挙動を考慮した取り扱いの重要性が示された。河口付近に設置される橋脚や海洋作業台の基礎は流れと同時に波浪の作用をうける。このためこれらの構造物周辺では流れのみによる洗掘とは異なった形態の洗掘が起こり,条件によっては構造物の破壊につながる危険な状態が発生する。本研究ではこのような現象の力学的基礎を明らかにすることを目的とし,流れと波が同時に存在する場に設置された円柱橋脚周辺の洗掘特性を室内実験的に把握するとともに,その洗掘機構を「変動水圧と水中地盤の相互作用」の観点から説明を試みようとするものである。本年度は,幅0.6m×高さ0.4m×長さ16.0mの直線水路の中央部に砂層厚0.2mの洗掘実験部(全高0.6m)を設け,円柱橋脚模型を設置し,定常流場,波動単独場および流れと波動の共存場を対象として洗掘実験を行ない,それぞれの洗掘特性ならびに地盤中の間隙水圧分布特性を測定した。その結果,波と流れの共存場では,洗掘深は定常流れの場合に較べて増加することが明らかにされた。また,急激に水圧が低下した場合には,橋脚周辺地盤中の過剰間隙水圧が増加し,それにともなって地盤の液状化が発生することが認められた。また,そのような状況下では,橋脚周辺の洗掘が短時間で急激にすすみ,水圧が低下する前の洗掘深に較べ1014%増加することが確認された。このような現象は本研究によって初めて実験的に確認されたものであり,橋脚の根入設計に際して従来とは異なる力学的視点が必要であることが示された。このためこれらの構造物周辺では流れのみによる洗掘とは異なった形態の洗掘が起こり,条件によっては,構造物の破壊につながる危険な状態が発生する。