hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Warburg制御因子MPCによる早期脳転移機序の解明と応用

がんの脳転移は予後を著しく低下させる。脳転移巣は強い治療抵抗性を示し、現在の抗がん剤や分子標的治療薬および放射線療法では根本的な有効性が得られないのが現状である。したがって、がんの本態に根ざした治療抵抗性の解明と治療法の開発が必須である。これまでの私たちの研究成果により、Warburg効果の鍵分子MPC(ミトコンドリア・ピルビン酸輸送体)による嫌気性解糖系の制御は、上皮間葉形質転換(EMT)を誘導してがん幹細胞化させ、複数の抗がん剤への治療抵抗性を獲得することが明らかになった。本研究では、脳転移を比較的きたしやすい肺がんなどを対象として、手術切除試料を用いた動物モデル(PDX: patient derived xenograft)と、血液脳関門(BBB)を構成する細胞群の三次元再構築から、シングル細胞により早期脳転移におけるMPCの役割を究明し、臨床応用を目指した。創薬の標的化、機序の解明、抵抗性の予測を通じて、難治がんの精密医療に貢献した。術後1年以内に脳転移を来した原発病巣の切除試料を対象としたPDXモデルとゲノム情報解析により、がんの脳転移の早期段階で、血液循環中の遊離がん細胞(CTC)と脳の血液脳関門(BBB)の直接相互作用が、腫瘍の抗がん剤抵抗性にどのように関わるか、Warburg効果の機序を中心に据えて研究した。三次元組織培養法やPDKモデルを用いたシングル細胞解析により、MPCの研究を中心として進め、PKM2およびPDKの関与を明らかにした。一細胞レベルの解析から標的分子のPOCを明確にして、創薬の標的化、機序の解明、抵抗性の予測技術の開発を進め、難治がんの精密医療に貢献した。1.脳転移のモデル:肺がん細胞と、その他のがんとして大腸がん細胞、乳がん細胞、メラノーマ細胞、膵がん、胆道がんについて研究した。三次元の組織培養法で内皮細胞、周皮細胞、アストロサイトと基底膜を再構築し、また患者由来細胞のPDXモデル、BMTによるヒト化マウス、自然発がんモデルを活用した。がん幹細胞は分離して移植した。解析は、シングル細胞解析と機械学習による情報処理を行った。2.がん幹細胞の代謝解析:MPCに主眼を据えてPKM2, PDKを検討した(Flux解析)。さらに、解糖系解析(ECAR計測)、ミトコンドリア解析(OCR計測)、活性酸素解析(DCFDA計測)、EMT解析(次世代シークエンス)を実施した。ノックアウト(CrisprCas9)と過剰発現により、脳転移における効果を検討する。PKM2はすでにノックイン・ノックアウトのマウスを作成、飼育しており円滑に研究できる。新規化合物のスクリーニングを実施し、アッセイ系とヒット化合物のセットで、学から産に連携して導出する。また臨床データベース(AMED)を活用し、分子の発現(MP,PKM2,PDK)のレベルと、脳転移の頻度を検討する。さらに、大阪国際がんセンターと大阪大学との共同研究を進め、得られたシーズの共同的な知財化や産学連携による導出を進める計画である。

さらに、解糖系解析(ECAR計測)、ミトコンドリア解析(OCR計測)、活性酸素解析(DCFDA計測)、EMT解析(次世代シークエンス)を実施した。ノックアウト(CrisprCas9)と過剰発現により、脳転移における効果を検討する。PKM2はすでにノックイン・ノックアウトのマウスを作成、飼育しており円滑に研究できる。新規化合物のスクリーニングを実施し、アッセイ系とヒット化合物のセットで、学から産に連携して導出する。また臨床データベース(AMED)を活用し、分子の発現(MP,PKM2,PDK)のレベルと、脳転移の頻度を検討する。さらに、大阪国際がんセンターと大阪大学との共同研究を進め、得られたシーズの共同的な知財化や産学連携による導出を進める計画である。
ヒト化マウスを用いたエンドトキシンショックの新規治療法開発のための基礎研究

複合型重症免疫不全マウス(NOGマウス)に、ヒト臍帯血を用いて造血幹細胞を移入しヒトの造血系を再構築したマウスを作製した。作製したヒト化マウスに、虫垂穿孔結索法(CLP)により敗血症を誘導した。それぞれの敗血症モデルマウスについて、生存期間のほか、血清中のALT、ASTなどの肝逸脱酵素やIFNγ, TNF-a, IL-6, IL-8などを初めとしたサイトカイン、ケモカインの測定(ELISAまたは免疫ビーズ染色法で定量)動態などを解析した。その結果、抗ヒトCD300a抗体はヒト敗血症性ショックに対して有効であることが示唆された。ヒトの敗血症性ショックは、種々のヒト免疫細胞のクロストークの結果として病態を形成することから、ヒト化マウスはヒトの敗血症性ショックの病態評価、治療評価のための革新的なモデルとして利用できうる。本研究では、マウスの生体内でヒト敗血症性ショックの免疫応答を観察できる系を確立し、抗ヒトCD300a抗体の敗血症性ショックに対する治療効果を検討した。具体的には、まず、複合型重症免疫不全マウスに、ヒト臍帯血を用いて造血幹細胞を移入しヒトの造血系を再構築したマウスを作製した。それぞれの敗血症モデルマウスについて、生存期間のほか、血清中のALT、ASTなどの肝逸脱酵素やIFNg, TNF-a, IL-6, IL-8などを初めとしたサイトカイン、ケモカインの測定(ELISAまたは免疫ビーズ染色法で定量)動態などを解析した。その結果、ヒト化マウスにおいて、敗血症を誘導することが可能であった。炎症性サイトカイン、ケモカインの増加も認めた。抗ヒトCD300a抗体の敗血症性ショックに対する治療効果を検討するために、抗ヒトCD300a抗体を産生するハイブリドーマをマウス腹腔内に摂取し、腹水を作製し、多量の精製抗体を得た。虫垂穿孔結索法(CLP)を行ったマウスに、適切な抗体投与のタイミング、投与量、投与回数の検討を行った。CD300a抗体は、虫垂穿孔結索法(CLP)により敗血症によるマウスの生存期間を延長させる傾向を認めた。今後、詳細な解析が必要である。免疫学
ヒト熱ショックタンパク質70(HSP70)遺伝子の発現調節と産物タンパク質の機能

熱ショック遺伝子70(hsp70)遺伝子は癌遺伝子c-mycによる転写調節が古くから知られていたが、そのターゲット配列などほとんど不明のままであった。我々はc-mycタンパク質がDNA複製開始と転写の調節因子であることを明らかにしてきた。そこでhsp70遺伝子におけるDNA複製と転写調節においてc-mycとの関係を解析した。hsp70プロモーター-180塩基対付近に2カ所c-mycタンパク質複合体結合が結合し、その配列をHSPmycA,HSPmycBと名ずけた。in vivoで実際に機能しているDNA複製開始領域を同定したところ、このHSPmycA,HSPmycBを含む転写プロモーター領域と一致した。この領域を含むプラスミドは培養細胞で一過性、及びstable cell lineで自律複製し、この配列に塩基置換を導入したものはその活性がなかった。このことより、c-mycタンパク質複合体配列の複製における重要性とc-mycタンパク質の関与が明らかとなった。次にhsp70遺伝子のc-mycによる転写調節機構を解明するためにhsp70プロモーターの種々の変異株にルシフェラーゼレポーター遺伝子を接続し、c-mycとのコトランスフェクションの有無で検討した。c-mycとのコトランスフェクションのない状態、すなわちc-mycは定常状態で存在している場合はHSPmycB配列は極めて高い転写能を有していた。一方、c-mycとのコトランスフェクションすなわちc-mycが大過剰の場合は逆にHSPmycA,HSPmycBの存在の有無にかかわらず、基本的なTATA Boxが存在すると転写抑制を示した。このことはc-myc量が少ないG1期ではHSPmycB配列を介してのc-mycによる転写促進が働くが、細胞がS期に入りc-mycが多量に合成されるとc-mycタンパク質は転写複製開始複合体に作用して転写を抑制し、DNA複製をONとして複製へのと移行すると考えると興味深い。
トウモロコシの転移因子Ac/Dsの異種高等植物への導入と転移

トウモロコシの転移因子Acは、その大きさが4.6kbで、自ら転移するのに必要な転移酵素遺伝子を持つ自律性因子である。一方、Dsは転移酸素遺伝子を欠失しているため自らは転移できず、Acの転移酵素がトランスに作用したときのみ転移することができる非自律性因子である。また、Ac/Dsはその挿入に際して挿入部位に8bpの標的重複を起こすことが知られている。本年度は、イネに導入した転移因子DsのAc転移酵素による再転移機構の解析を行った。このため、Dsのみが染色体上に挿入されているトランスジェニックイネとAcの転移酵素遺伝子が挿入されているトランスジェニックイネとを交雑し得られたF1植物体の一個体よりDsの再挿入領域をクローン化してその構造を解析した。これまで、29個の独立したクローンを得たが、28クローンでDsの再挿入部位はもとの挿入部位とは異なる領域であった。一方、残りの1クローンは再転移を起こさずもとの部位に残っているものであった。このことはこのF1植物体でDsの体細胞転移が活発に起きてDsの挿入に関してキメラになっていることを示している。次いで、これらDsの挿入部位を検討したところ多くのクローンでDsは、イネ染色体上のユニークな配列に再挿入されていることが明らかになった。また、Dsのイネ染色体への挿入部位の塩基配列を決定したところ、大部分のクローンで8bpの標的重複が認められ、イネにおけるDsの標的のコンセンサス配列を求めることができた。さらに興味深いことに、134bpの狭い領域内の異なる部位に挿入しているクローンが3例も見いだされたので、この領域はDsの挿入のホットスポットであると思われる。これらの実験結果は、転移因子が染色体上のどのような構造を認識して転移再挿入するかという標的選択の問題に有用な知見を与えるとともに、有用遺伝子の単離法として注目されているトランスポゾンタッギング法を開発する上でも重要であると考えられる。
希土類半導体へのナノ磁気格子導入による光磁気特性増大

希土類半導体EuXナノ結晶は巨大な光磁気効果(ファラデー回転)を示す。その回転効率は現在の光情報通信に使用されている光アイソレーター用のTb(III)ガラスの約100倍に相当する。本研究では磁性半導体ナノ粒子の光磁気効果増強を行うため、Tb(III)を含む磁性ナノ粒子が巨大なファラデー回転(EuXの100倍以上)を示すことを明らかにした。さらに、希土類半導体ナノ粒子の光磁気効果の学術解明のため、EuSナノ粒子の光照射下での光磁気機能評価および希土類クラスターを用いた光磁気機能評価を行い、希土類化合物の軌道状態変化がファラデー効果に影響を強く影響を与えることを初めて明らかにした。希土類磁性半導体EuXは磁性機能を有する半導体であり、その特筆すべき光磁気機能「ファラデー効果(磁場中における偏光面の回転機能)」は現代の光情報通信を制御する新しい機能物質として現在世界的に注目されている。本研究では応募者のこれまでの研究成果に基づき、ファラデー増大に向けてEuXに強磁性が発現する無機結晶格子を初めて導入する。この研究を行うにあたり、ボーア磁子有効数の高いテルビウムイオンを含む錯体を合成し、その錯体を加熱することにより、テルビウムを含むナノ粒子が作成可能かどうかを検討した。具裸体的には、テルビウムとヘキダフウオロアセトルアセトンとの反応によりトリス(テキサフルオロアセチルアセトナト)テルビウム錯体2水和物を合成し、その前駆錯体とトリフェニルホスフィンオキシドを反応させることにより、目的化合物であるテルビウム前駆錯体を合成した。得られたテルビウム錯体をオレイルアミン中で加熱還流することで、ナノ粒子が得られることが分かった。得られたナノ粒子はテルビウムから構成される酸化物であることが透過型電子顕微鏡観察およびX線粉体構造解析により明らかとなり、テルビウムの4価と3価が混合した原子価を形成していることが磁気測定によりわかった。得られたテルビウムのナノ結晶の光磁気効果(ファラデー効果)を測定したところ、従来のEuSナノ結晶よりも高い磁気光学効果が得られることを初めて観測した。さらに、ナノ結晶表面の状態制御を行うため、有機分子などによる半導体ナノ結晶の表面修飾も検討した。この検討により、スチレンを使った効果的なナノ粒子修飾や、イオン液体を用いた表面修飾効果を明らかにした。本研究はEuXのファラデー効果増大を目的として、EuXに磁性物質であるテルビウム(Tb)や鉄(Fe)を導入するものである。これまで、Feを導入したEuXは巨大な光磁気効果を示すことを明らかにしてきた。平成27年度では、EuXにTbを導入する試みとして、その初期検討であるテルビウムを骨格とした希土類磁性半導体TbXの合成を検討した。数種類のテルビウム錯体を合成し、そのテルビウム錯体を加熱することでTbXの合成検討を行った。検討の結果、ヘキサフルオロアセチルアセトンを配位子に持つテルビウム錯体はTb2O7ナノ結晶を合成できることが明らかになった。そのTbXナノ結晶のファラデー効果測定により、TbXは良好な光磁気特性を示すことが明らかとなった。また、TbXを構成するテルビウムイオンはTb(III)だけでなくTb(IV)の状態も混合していることがわかった。本研究の目的であったEuXと酸化テルビウムの混合系を検討する初期研究として、予定通りTb2O7ナノ結晶の合成に成功した。そのTb2O7ナノ結晶を合成するための最適な方法も確立することができた。さらに、平成27年度で得られた新規Tb2O7ナノ結晶は大きなファラデー効果を示したことから、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。本研究はEuXのファラデー効果増大を目的として、EuXに磁性物質であるテルビウム(Tb)や鉄イオン(Fe)を導入するものである。これまで、Feイオンやマンガンイオン(Mn)の導入によりEuSナノ粒子の保持力向上が確認された。また、平成27年度にはテルビウムイオンを含むナノ粒子合成を検討した。この検討により、テルビウムを含むナノ粒子は3価と4価の2つの状態を有することが明らかとなった。この研究背景を基盤として、平成28年度ではEuXとTbXが混合したハイブリッド系ナノ粒子の合成を目的として、テルビウムおよびユーロピウムが9つ含まれるクラスターを出発原料としてEuXおよびTbXの合成検討を行った。この9核クラスターは9つの希土類イオンによって構成される分子であり、その希土類イオンの混合比は自在にコントロールできる。このため、TbイオンとEuイオンを含む希土類クラスターを加熱反応することで、EuXとTbXがハイブリッド化した目的化合物を得ることができると考えられる。この9核クラスターに用いる配位子はサリチル酸のエステル化によって合成し、その配位子を用いてEu、Tb、および比較サンプルとしてGd9核クラスターを合成した。同定は元素分析およびESI-MSによって行った。得られたTb9核クラスターは大きなファラデー効果を示すことを明らかにした。得られたクラスターをオレイルアミンに溶解し、300°Cの加熱を行うことでナノ粒子合成を検討した。この合成検討を行った結果、これまで報告されていない(XRDでは同定できない)

新しい希土類ナノ粒子が合成されていることがあきらかとなった。EuXへの常磁性イオン導入の効果は成功し、Tbを含むナノ粒子合成にも成功した。平成28年度では本研究の最終目的であるEuX/TbXハイブリッドナノ粒子に向けた合成検討(9核クラスターを用いたナノ粒子検討)を開始し、ナノ粒子合成が可能であることを明らかにした。よって、本研究は順調に進んでいると考える。磁性半導体EuXナノ結晶の光磁気特性はその磁気構造に影響を受ける。このEuSの内部および表面ナノ磁気構造をさらに大きく変化(強磁性的に)するためには、本質的に新しい強磁構造をEuXに導入する必要がある。本研究では、EuSナノ結晶の内部磁性を増強するために、ボーア磁子有効数の高いTb(III)に注目した。Tb(III)を含む化合物はTb2S3などが知られており、Tb(III)のボーア磁子(9.72)はMn(II)(5.92)よりも高い。これまでTb(III)から構成されるTbOFおよびTbF3ナノ粒子の巨大な光磁気特性発現に成功してきた。さらに、Tb(III)の光磁気効果を解明するため、テルビウム錯体を用いた光磁気機能の機能解析にも成功した。最終年度ではEuSの本質的な光磁気機能を解明するため、発光機能を示すEuOナノ粒子合成を検討した。具体的には、前駆体として発光性ユウロピウム錯体の合成を検討し、そのユウロピウム錯体を光照射によってEu(II)へと光還元・加熱反応することで、EuOとEu2O3がコアシェル構造となった発光性EuXナノ粒子を合成した。これは新しい磁気構造を有する発光性のEuXナノ粒子である。また、ユウロピウムとテルビウムが混合した系を目的として、ユウロピウムとテルビウムが混合した錯体(2核錯体)の検討も行った。さらに、これまでのEuXナノ結晶の光磁気機能研究を発展させるため、ユウロピウム金属とウレア分子との反応を行い、新しい強磁性構造を有するEuX磁性半導体Eu(OCN)2ナノ粒子の合成に初めて成功した。このEu(OCN)2ナノ粒子は強発光機能(青色発光)と巨大な光磁気機能の両機能を発現することを明らかにした。このEu(OCN)2ナノ粒子の研究をさらに推進することで、巨大な光磁気機能の詳細解明が可能になると考えられる。希土類半導体EuXナノ結晶は巨大な光磁気効果(ファラデー回転)を示す。その回転効率は現在の光情報通信に使用されている光アイソレーター用のTb(III)ガラスの約100倍に相当する。本研究では磁性半導体ナノ粒子の光磁気効果増強を行うため、Tb(III)を含む磁性ナノ粒子が巨大なファラデー回転(EuXの100倍以上)を示すことを明らかにした。さらに、希土類半導体ナノ粒子の光磁気効果の学術解明のため、EuSナノ粒子の光照射下での光磁気機能評価および希土類クラスターを用いた光磁気機能評価を行い、希土類化合物の軌道状態変化がファラデー効果に影響を強く影響を与えることを初めて明らかにした。本研究は磁性半導体EuSナノ粒子の光磁気特性(ファラデー効果)向上を目的とした研究である。そのファラデー効果増大を目的として、平成26年度で初めて有効ボーア磁子の大きなテルビウムを検討した。本検討により、初めてテルビウムナノ粒子の合成に成功し、その合成条件を明確化することができた。
福祉言語学史・福祉言語教育学史構築のための近代日本語点字資料の整備

本研究は、福祉言語教育史のうち、資料保存の必要性と緊急度が高い明治・大正期の点字資料の整理・データーベース化を行い、福祉言語学・福祉言語教育史研究の基礎的資料を作成することを目的としている。ことに、点字資料を言語研究の資料として利用可能なデーターベースを作成することが主要な目的である。これを実現するために歴史的な価値のある点字資料である筑波大学付属視覚特別支援学校所蔵の点字雑誌『むつぼしのひかり』を調査対象として選定し、創刊号から欠号を除いて順次撮影を進め、画像をデジタル撮影として等倍で印刷した際に点字の陰影を目視できる画質を有し、可能な限り撮影画像にずれやゆがみが生じない品質の画像となるよう万全を期して高画素デジタルカメラによるフルカラーの撮影を行い、併せて点字資料の作業補助者に依頼して厳重なチェックを行い鮮明な画像データを作成した。これをもとに研究代表者が『むつぼしのひかり』の近代日本語資料としての資料価値について、音韻・表記の面で近代において呉音・漢音の揺れのある教育・学術・文化にわたる漢語の読みが「せこー(施行)」「めんもく(面目)」「けんぎょう(検校)」などのように点字で表音式に表記されていること、語彙・語法の面では教育・学術・文化にわたる文語体・口語体・詩歌が点字で印刷されているためデアル体やデゴザリマス体の学術講演が表音式の点字で検討することができるため歴史的仮名遣いが主流であった当時の言語資料の中で際立った特徴を有することを指摘した。連携研究者は『むつぼしのひかり』の表記について分析して点字かなづかい史の上での位置づけを行った。これらの研究および『むつぼしのひかり』1号・2号をモノクロ写真で収めた研究成果報告書を発行した。これまで現代語が中心であった福祉言語学について、福祉言語教育の明治期の近代教育の開始とともに始まった福祉言語教育史の研究を確立することがのぞまれる。ことに資料保存の必要性の緊急度が高く、独自の表記体系をもち、日本語学の研究対象としても価値のある近代日本語点字資料の保存と整備を行い、今後の福祉言語学・福祉言語教育史研究の基礎的資料を作成することが本研究の目的である。とりわけ実際の点字資料にアクセスすることも困難なため言語研究・言語教育の視点からの研究が十分ではなく日本語点字文のコーパスも未整理である。また、日本点字の歴史的資料は紙面の凹凸を蝕読するため、摩滅の危険が視読文字よりもはるかに高いことも言語研究を困難にする点である。その基礎資料の整備の一環として各学校に保存されている近代点字資料の整備・データ化の緊急度は高いといえる。そこで、明治期に開校して日本点字考案者である石川倉次が勤務した東京盲唖学校を前身として近代日本語点字資料のうちの貴重書を多数所蔵する筑波大学附属視覚特別支援学校を連携研究者とともに訪問し、調査を行っている。これにより、点字史の上で重要な同学校所蔵の点字雑誌の『むつぼしのひかり』を主たる調査資料として選定した。現在、資料を写真撮影して点字の凹凸がはっきりとわかるように画像加工を施して画像保存を行い、テキストデータ化して校正を経て形態素解析を行い、コーパスを作成するための準備を行っている。近代点字資料を調査して、データーベース化すべき点字資料の選定を行った。ついで、データーベース化のための写真撮影・、データ化の作業の段階であるが、業者選定とデータ突き合わせ作業について、当初の平成27年度の研究計画に照らして、やや遅れがちである。そこで、平成27年度の研究によって日本語点字の考案者である石川倉次が勤務していた東京盲唖学校を前身として多くの歴史的に価値のある点字資料の原本を有する筑波大学付属視覚特別支援学校所蔵の点字雑誌『むつぼしのひかり』を研究対象として選定し、平成28年度には同誌の書誌的な調査をするとともに、同時期の点字資料における本資料の表記の特色について、特に近代において墨字の文献に多く採用された歴史的仮名遣いとは異なり独自に発展した点字の仮名遣いの特徴などを中心に調査を行った。なお、調査資料は膨大な分量があるため、発行された巻号のすべてを画像データー化することは予算的に不可能であるので、連携研究者とともにデーターベース化のための撮影範囲等の検討を行った。その結果、特に貴重な1巻1号(1903年6月発行、55頁、30枚)、2号(9月発行、55頁、30枚)、3号(10月発行、65頁、36枚)、4号(11月発行、61頁、35枚)、5号(12月発行、60頁、31枚)を範囲として撮影し、点字が明瞭に判別できるように画像データを作成することにした。点字雑誌『むつぼしのひかり』のデーターベース化のために内容を検討し、写真撮影をする号・頁の範囲を検討したが、点字が鮮明に写るように撮影できる業者の選定に当初の研究計画よりやや遅れが生じているからであり、これが解決すれば研究が順調に進展すると考えられる。

本研究は、福祉言語教育史のうち、資料保存の必要性と緊急度が高い明治・大正期の点字資料の整理・データーベース化を行い、福祉言語学・福祉言語教育史研究の基礎的資料を作成することを目的としている。ことに、点字資料を言語研究の資料として利用可能なデーターベースを作成することが主要な目的である。これを実現するために、平成27年度に多くの歴史的な価値のある点字資料を所蔵する筑波大学付属視覚特別支援学校所蔵の点字雑誌『むつぼしのひかり』を調査対象として選定し、平成28年度にはその書誌および近代において歴史的仮名遣いが主流となる墨字とは異なる点字の仮名遣いを中心に言語資料としての特質を検討し、データーベース化のための撮影範囲の検討を行った。これを踏まえて、平成29年度には点字資料の撮影可能な専門業者の選定を行い、『むつぼしのひかり』創刊号から240号のうち、欠号を除いて順番に撮影を進め、画像をデジタル撮影として等倍で印刷した際に点字の陰影を目視できる画質を有し、可能な限り撮影画像に資料のずれやゆがみが生じない品質の画像となるよう万全を期して高画素デジタルカメラによるフルカラーの撮影を開始し、併せて点字資料の作業補助者に依頼して厳重なチェックを行い鮮明な画像データを作成している。近代の点字雑誌『むつぼしのひかり』のデーターベース化のためのデジタル撮影を行う業者の選定にあたって、点字資料撮影の経験・技術を有する業者が非常に希であったため選定に想定外に時間がかかった。選定後、点字の画像データであるため研究に資する品質が保障できるよう撮影仕様の検討に慎重を期して時間をかけたため研究が遅れ気味であるが、作業開始後は順調に進行しているが、予定の範囲の撮影、データーベース化の作業になお多少の時間を有する状況である。これを実現するために歴史的な価値のある点字資料である筑波大学付属視覚特別支援学校所蔵の点字雑誌『むつぼしのひかり』を調査対象として選定し、創刊号から欠号を除いて順次撮影を進め、画像をデジタル撮影として等倍で印刷した際に点字の陰影を目視できる画質を有し、可能な限り撮影画像にずれやゆがみが生じない品質の画像となるよう万全を期して高画素デジタルカメラによるフルカラーの撮影を行い、併せて点字資料の作業補助者に依頼して厳重なチェックを行い鮮明な画像データを作成した。これをもとに研究代表者が『むつぼしのひかり』の近代日本語資料としての資料価値について、音韻・表記の面で近代において呉音・漢音の揺れのある教育・学術・文化にわたる漢語の読みが「せこー(施行)」「めんもく(面目)」「けんぎょう(検校)」などのように点字で表音式に表記されていること、語彙・語法の面では教育・学術・文化にわたる文語体・口語体・詩歌が点字で印刷されているためデアル体やデゴザリマス体の学術講演が表音式の点字で検討することができるため歴史的仮名遣いが主流であった当時の言語資料の中で際立った特徴を有することを指摘した。連携研究者は『むつぼしのひかり』の表記について分析して点字かなづかい史の上での位置づけを行った。これらの研究および『むつぼしのひかり』1号・2号をモノクロ写真で収めた研究成果報告書を発行した。研究計画通り、点字資料の写真と墨字データの突き合わせによる校正・確認作業を行いデータ化を進める。ついで、作成したテキストデータの形態素解析を行い、コーパスを作成する。
細菌由来のD-立体特異的アミノ酸アミド加水分解酵素に関する研究

本申請者は医薬、農薬、食品等の合成原料としての利用が期待されているD-アミノ酸及びその誘導体の酵素的合成法の開発を目的として、自然界よりD-立体特異的アミノ酸アミド加水分解酵素生産菌の探索を行ってきた。細菌Ochrobactrum anthropi SV3株由来のD-アミノ酸アミダーゼはフェニルアラニンやチロシン等のアミノ酸アミドにD-立体特異的に作用する新規なアミダーゼであることを明らかにしている。本研究では、本酵素をコードする遺伝子を単離し、E.coliを宿主として本酵素の大量発現に成功し、さらに、組換え体より本酵素を精製し、酵素化学的諸性質を明らかにしている。本年度は組換え大腸菌菌体を用いた酵素法によるD-アミノ酸の合成等、応用面での用途開発を検討した。具体的にはD-アミノ酸アミダーゼ高生産組換え大腸菌の培養条件を種々検討し、、本酵素活性産生のための最適条件を設定した。次いで、最適の培養条件で大量培養して得られた菌体を用いて容易に化学合成可能なDL-フェニルアラニンアミドから医薬中間体として有用なD-フェニルアラニンを合成するための反応条件を決定した。さらに、より効率的に目的のD-アミノ酸を生産することを目的として、発現プラスミド上の本酵素遺伝子の領域にランダム変異を導入し、耐熱性が向上した酵素の作製を試みた。ランダム変異導入にはサーマルサイクラーによるerror-prone PCRの手法を用いた。変異酵素のライブラリーより、目的の性質が向上したD-アミノ酸アミダーゼを生産する大腸菌クローンを効率良く選択するためのスクリーニング手法を開発した。得られた変異酵素を組換え大腸菌より単一に精製し、酵素化学的諸性質を野生型酵素と比較した結果、耐熱性とともに触媒活性も上昇していることが明かとなった。変異プラスミドの塩基配列を決定することにより酵素の変異部位を特定し、2個のアミノ酸残基が置換されていることが判明した。そして、変異酵素組換え大腸菌の菌体を用いてDL-フェニルアラニンアミドからのD-フェニルアラニンの効率的な合成を達成した。その中から得られた土壌細菌、Ochrobactrumanthropi SV3株由来のD-アミノ酸アミダーゼはフェニルアラニンやチロシンといったかさ高い側鎖を持つアミノ酸のアミドにD-立体特異的に作用する新規なアミダーゼである。本研究では本酵素をコードする遺伝子を単離し、一次構造を解析すると同時に、大腸菌を宿主して本酵素の大量発現を試みた。O.anthropiSV3株よりゲノムDNAを調製し、制限酵素BamHIによる部分分解産物をプラスミドベクターに挿入し、ゲノムDNAライブラリーを作製した。これより、D-フェニルアラニンアミドを基質としてD-アミノ酸オキシダーゼと共存させたアッセイ系により、D-アミノ酸アミダーゼ活性を示す大腸菌形質転換体を得た。本菌から抽出したプラスミドには7.3-kbのDNAが挿入されており、塩基配列を決定した結果、6個のオープンリーディングフレーム(ORF)がコードされていた。予想されるアミノ酸配列をデータベースより検索した結果、最初の5個のORFはジペプチド輸送たんぱく質と高い相同性を示した。その下流に存在する6番目のORFは我々が既に発見しているD-立体特異的ペプチダーゼであるD-アミノペプチダーゼやアルカリD-ペプチダーゼ、そして、それらと相同性を有するDD-カルボキシペプチダーゼ、β-ラクタマーゼと30%前後の相同性を有していた。6番目のORF領域をPCRで増幅した後、プラスミドベクターに挿入後、大腸菌を形質転換したところ、D-アミノ酸アミダーゼ活性を示したことから、本ORFが本酵素をコードする遺伝子であることが判明したので、本遺伝子をdaaAとした。本大腸菌形質転換体よりD-アミノ酸アミダーゼを各種カラムクロマトグラフィーにより単一に精製し、酵素化学的諸性質を測定したところ、O.anthropi SV3株より精製した酵素の性質とほぼ一致した。

ランダム変異導入にはサーマルサイクラーによるerror-prone PCRの手法を用いた。変異酵素のライブラリーより、目的の性質が向上したD-アミノ酸アミダーゼを生産する大腸菌クローンを効率良く選択するためのスクリーニング手法を開発した。得られた変異酵素を組換え大腸菌より単一に精製し、酵素化学的諸性質を野生型酵素と比較した結果、耐熱性とともに触媒活性も上昇していることが明かとなった。変異プラスミドの塩基配列を決定することにより酵素の変異部位を特定し、2個のアミノ酸残基が置換されていることが判明した。そして、変異酵素組換え大腸菌の菌体を用いてDL-フェニルアラニンアミドからのD-フェニルアラニンの効率的な合成を達成した。
共焦点顕微鏡を用いた脳腫瘍の微細蛍光現象の解明と浸潤領域の判別

蛍光ガイド下脳腫瘍摘出手術において,腫瘍領域においては,共焦点顕微鏡による観察画像から得られる蛍光強度のヒストグラムおよび平均蛍光強度から,正常脳と腫瘍部との判別が可能であることを示した.一方,判別が難しい浸潤領域においては,共焦点顕微鏡で観察した画像に2値化処理をして,蛍光輝点の大きさと数の分布を作成すると,この分布が境界領域の腫瘍や浸潤領域と正常脳とで大きく異なることが見出された.蛍光輝点の分析により浸潤領域の判別が行なえる可能性を見出した.本研究は,正常脳との境界の判別が難しい浸潤性脳腫瘍について,術中に共焦点顕微鏡を用いて,細胞レベルで判別し,腫瘍摘出率100%をめざすものである.(1)腫瘍部における微細蛍光現象の解明:脳腫瘍摘出手術で採取した腫瘍部,境界部,その周りの正常部に対して,波長405nmのレーザ光を照射し,波長635nmのみを通すフィルタを用いた共焦点顕微鏡で観察した.同じ箇所をH&E染色を行った光学顕微鏡画像と重ね合わせ,細胞のどの部分が蛍光を示すかを検討した.その結果,腫瘍では,細胞内だけでなく,細胞外にわたって一様に蛍光が生じていること,細胞核の内部や血管壁では蛍光は生じないこと,全体として細胞密度の高いところと蛍光強度の高いところは対応していることが分かった.(2)浸潤領域における蛍光現象の解明:浸潤領域と正常部とを判別する方法として二つの方法を考案した.一つは,観察した画像における蛍光強度分布とダーク(何もない場合)の蛍光強度分布とから,ダークよりも明るい確率(R値)を求め、その値で正常部と浸潤領域の判別を行うものである.観察した4つの例で,このR値で正常部と浸潤領域の区別ができることが分かった.もう一つの方法は,輝点の大きさと数についてのヒストグラムを比較する方法である.浸潤領域と背正常部とでは、この分布が大きく異なることを見出した.(3)共焦点顕微鏡を用いた3次元観察:対物レンズをZ軸に駆動することにより,3次元画像を作成して,腫瘍部と正常部の比較を行った.2次元画像で正常部に見られる輝点は,3次元画像においても空間に浮かんだ輝点として観察された.2次元画像で全体に雲のように輝く蛍光は,3次元画像においても全体に輝く蛍光であることを確認した.この観察方法により,薄片の観察試料を作成しなくても直に細胞を観察できる可能性を見出した.本研究は,正常脳との境界の判別が難しい浸潤性脳腫瘍について,術中に共焦点顕微鏡を用いて,細胞レベルで判別し,腫瘍摘出率100%を目指すものである.(1)浸潤領域における蛍光現象の解明:浸潤領域と正常脳との判別をめざして,脳腫瘍摘出手術で採取した腫瘍部、境界部,非腫瘍部の試料に対して,波長405nmの青色光を照射し、波長635nmをピークとする赤色光を共焦点顕微鏡で観察し,EMCCDカメラで撮影した.非腫瘍部に見られる蛍光輝点と境界部に見られる蛍光輝点を比較し,画面における画素を2値化し,蛍光輝点の大きさ(白色が連なっている画素数)と蛍光輝点の数をヒストグラムで表した。その結果,非腫瘍部と境界部では,このヒストグラムが大きく異なることが明らかとなった.(2)共焦点顕微鏡を用いた3次元観察:将来の臨床への適用を目指して,手術で採取した試料を薄片化せずにそのまま共焦点顕微鏡で観察し,対物レンズを上下動させて,3次元画像を採取した.その結果,試料の表面層近くの深さ120μmの領域の共焦点画像を取得することができ,2次元画面の解析と同様に,蛍光強度分布の分析などができることが明らかとなった.(3)光線力学治療の基礎実験:共焦点顕微鏡で観察して腫瘍と判別した箇所に光線力学治療を施し,その後もう一度共焦点顕微鏡観察を行って治療効果を評価することをめざし,腫瘍細胞に赤色レーザ光を照射して,治療効果を確かめる基礎実験を行った。その結果赤色レーザ照射による治療効果を確認した。共焦点顕微鏡を用いた脳腫瘍の微細蛍光現象の解明として,非腫瘍部に比べて,浸潤領域では,蛍光輝点の大きさと数が変化していることを,確認した.この手法が浸潤領域の判別に役立てば画期的な判別法となる.一方,当初の予定では、プローブ式の対物レンズを用いて,臨床での観察に近付けることを目指していたが,光路を長くすると画像が不鮮明になってくることも分かったので,本研究では,光路を長くしないで、まず正確な画像解析を行うことに集中している。共焦点顕微鏡を用いてプレパラート上の薄片試料にしなくても直に観察することができることを明らかにし,臨床的にも観察ができることを示している.また光線力学治療の基礎実験を行って,共焦点顕微鏡による観察と治療を一体的に行う可能性も見出している.本研究の目的本研究は,正常脳との境界の判別が難しい浸潤性脳腫瘍について,術中に共焦点顕微鏡を用いて,細胞レベルで判別し,腫瘍摘出率100%を目指すものである.蛍光ガイド下脳腫瘍摘出手術において,腫瘍領域における蛍光の微細現象を共焦点顕微鏡により明らかにするとともに,浸潤領域における蛍光の特徴を分析して,浸潤領域の判別方法を確立する.これによって悪性脳腫瘍を精密に判別する.本年度の実績腫瘍部については,共焦点顕微鏡を用いて蛍光強度分布や平均蛍光強度を求めることで腫瘍判別が可能であることを見出した.さらに,浸潤部について,蛍光輝点の存在に着目し,2値化処理を施して,輝点の大きさと数の分布を作成した.

この分布を浸潤領域と正常脳領域について比較した.その結果、輝点の大きさと数の分布は,浸潤領域と正常脳領域とで大きく異なることを見出した.蛍光強度分布では,浸潤領域と正常脳領域との判別の精度が落ちるのに対し,輝点の大きさと数の分布の比較によって,判別の精度が大きく向上する可能性が見出された.さらにこの輝点の蛍光波長を分析したところ,プロトポルフィリンIXによる蛍光ではないことが分かり、正常脳において存在した輝点が浸潤領域や脳腫瘍領域で変化することを示している可能性を見出すに至った。また共焦点顕微鏡を活用した光線力学治療の基礎実験も行い,共焦点顕微鏡で判別した腫瘍に対し,レーザを照射することで治療を行う可能性に発展させた.蛍光ガイド下脳腫瘍摘出手術において,腫瘍領域においては,共焦点顕微鏡による観察画像から得られる蛍光強度のヒストグラムおよび平均蛍光強度から,正常脳と腫瘍部との判別が可能であることを示した.一方,判別が難しい浸潤領域においては,共焦点顕微鏡で観察した画像に2値化処理をして,蛍光輝点の大きさと数の分布を作成すると,この分布が境界領域の腫瘍や浸潤領域と正常脳とで大きく異なることが見出された.蛍光輝点の分析により浸潤領域の判別が行なえる可能性を見出した.当初の計画にそって微細蛍光現象の解明を進め,脳腫瘍の浸潤領域と正常領域を判別する方法を明らかにしている.術中への適用をめざして,スティック型対物レンズの適用を計画しているが,まず第1ステップとして,顕微鏡ステージを用いない直接観察として,3次元画像観察に取り組み,ステージ上の試料の観察と同様のことが行えることを見出したので,術中への適用を目指して、おおむね順調に進展していると判断する.(1)蛍光輝点の分析による浸潤領域の判別方法の確立浸潤領域における蛍光輝点の大きさと個数を非腫瘍領域と比較して,浸潤領域を判別する方法の確立を目指す。(2)共焦点顕微鏡を用いた光線力学治療の基礎実験昨年は共焦点顕微鏡を用いずに,腫瘍細胞に赤色レーザ光を当てて治療効果を調べる実験を行ったが,今後は、共焦点顕微鏡を通して赤色レーザ光を当て,その後の治療効果をもう一度共焦点顕微鏡を用いて観察する実験を行う。これらの研究を通して,共焦点顕微鏡を用いて浸潤性脳腫瘍の判別を行い、合わせてその場所での治療を行うという研究成果を見出す。28年度が最終年度であるため、記入しない。機械工学3次元観察をさらに進め,薄片試料を作らずに,組織を直に観察して,判別できることを確認していく.次に光線力学治療の前後における治療効果の確認がこの観察を通して行えることを確認する.さらに共焦点顕微鏡観察で腫瘍と判別した領域に光線力学治療を行って,その領域を治療した効果をもう一度共焦点顕微鏡で評価する研究へと進める予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。
衝突クレーターの多様なエジェクタ地形の形成過程の解明

衝突クレーターは,固体表面を持つ様々な太陽系内天体で観測されている普遍的な表面地形であると同時に,形成条件に応じて多様な地形を示すため,衝突時の天体の表層環境を制約する手がかりとなる。衝突クレーター地形と形成条件の関係を調べるため,クレーター形成時の周辺大気圧と標的強度に注目し,室内衝突実験を行った。周辺大気圧が高い場合は同心円状,低い場合は放射状のエジェクタ地形が形成されることがわかった。また標的強度が変わることで,衝突クレーターの形状が系統的に変化することを示した。本年度は,弾丸を加速するための圧縮ガスが標的に影響を与えない構造の縦型ガス銃およびチェンバーを設計・製作した.1)<加速ガスを貯めるガス除去チェンバーとサボストッパーの導入>実験チェンバー上部に,実験チェンバーとは別にガス除去チェンバーを,2つのチェンバーの間にはサボストッパーを設けた.弾丸はサボに載せて圧縮ガスで加速する.サボをサボストッパーに詰まらせ栓のようにすることで,圧縮ガスはガス除去チェンバーに溜まり,弾丸のみが実験チェンバー内に入り,標的に到達することになる.2)<加速ガスの量を最低限にする高圧室および隔壁破裂システムの考案>新しく「自由落下型」の隔壁破裂装置を考案した.これは,弾丸を発射する際,圧縮ガスを貯めておいた高圧室の隔壁を,自由落下させた針で破る方法である.針の付いた鉄製の円柱を,高圧室外側に取り付けたネオジム磁石で,高圧室内の上部に保持する.ネオジム磁石を取り除くと,針の付いた円柱が隔壁に向かって落下し,隔壁が破れて圧縮ガスが出て行く.これまでには,針をプッシュ型ソレノイドで動かして隔壁を破る方法があった.しかし,隔壁を破るのに十分な力で押すことのできるソレノイドを高圧室内に配置するため,高圧室が必要以上に大きくなってしまっていた.高圧室が大きいと,目的の圧力に達成するために多量のガスが必要になり,無駄が多い上に,エジェクタにも影響を与えやすい.また高圧室はショットごとに取り外すため,高圧室が大きく重いことで,取り回しがよりたいへんでケガ等の危険性が増すという難点もあった.自由落下型の隔壁破裂装置では,高圧室のサイズの制約は格段に緩くなるため,高圧室を目的の最小サイズにすることができ,これらの問題点が解決できた.神戸大学に設置されている垂直打ちの軽ガス銃を改良しつつ,弾丸の加速ガスがエジェクタに影響を与えにくいチャンバーの構造を模索した.以下の2種類の方法を試した.1,ガス避けのフィンを制作し,銃身の先に設置した.チェンバー内大気圧を0.0051気圧,衝突速度4220m/s,に制御し, 50, 100, 500ミクロンのガラスビーズ標的へ衝突実験を行った.形成された様々なエジェクタ地形のうち,顕著な同心円リッジに着目し形成条件を求めた.同心円リッジは加速ガスを使わないスリングショットを用いた衝突でも観察された.高速度カメラでの観察や複数の予備実験や追加計測により,この同心円リッジは,弾丸が大気中を進行するときに発生する伴流が,クレーターのリムを崩すことでできる可能性が高いことを示した.2,加速ガスを実験チャンバー内に逃がすサボストッパーを設計・制作した.その結果,弾丸直後にやってくる加速ガスは完全に排除できたが,サボストッパーを回り込んだ加速ガスが標的に到達してしまった.実験チャンバーとガス貯蔵チャンバーを完全に別にする必要があることがわかり,そのような衝突チャンバーを設計し一部を制作した.加えて,揮発性を持つターゲットへの衝突の準備段階として,雪標的への衝突実験を行い,エジェクタ粒子の放出速度を計測した.規格化放出速度は,規格化放出位置のベキ乗で表されることが知られており[Housen and Schmidt, 1983],雪エジェクタにおけるこの係数とベキの値を決定した.また,クレーターの端付近ではこのベキ乗則から外れるが,外れる点での臨界放出速度が,標的強度の1/2乗に比例することを示した.平成26年度は,平成25年度に製作した軽ガス銃の試射・実用化,および揮発性を持つ標的への衝突実験を予定していたが,平成26年1月6日平成27年3月31日の期間,当該科学研究費による研究を中断していた。中断期間中に行う予定であった研究は,平成27年度に実施予定である。平成26年度までに自らが開発した縦型ガス銃の試射を行った。弾丸には高密度ポリエチレンを用い,直径8mm,長さ7mmの円柱形とした。まず弾丸が設計通りに発射されるかどうかを確かめた。その後,加速用の圧縮ガスの充填圧力を変えたときの弾丸の速度変化を調べた。弾丸の速度計測には,TMR社製のハイスピードカメラE2を用いた。弾丸の飛翔の様子を2000fpsで撮像し,実験後に各時刻の画像における弾丸の位置を計測して,速度を計算した。弾丸はきちんと発射された。また圧縮ガスの充填圧力が0.11MPaの範囲では,充填圧力を高めると弾丸の速度は速くなり,増加率は理論曲線と類似していた。しかし速度の絶対値は,各充填圧力で理論値の67割程度であった。理論値の推定では,銃身内壁と弾丸の摩擦は考慮していない。しかし,弾丸を円柱形としたために,銃身内壁との接触面積が球等の場合より大きく,摩擦の寄与が大きいと考えられる。さらに,円柱弾丸が銃身直下に設置してあるサボストッパーの孔に突入しないケースが多かった。

実験後に回収した円柱弾丸の損傷具合や,ハイスピードカメラの画像の解析などから,円柱弾丸が銃身から発射後に回転している可能性が高いことがわかった。複数の要因が考えられるが,現在のところ,円柱弾丸のアスペクト比(直径/長さ)が大きいことが一番効いているのではないかと考えている。研究を進める中で,加速用の圧縮ガスを逃がすチェンバーを持った縦型ガス銃の開発が必要となり,平成27年度はその開発した縦型ガス銃の試射を行った。縦型ガス銃は完成し,きちんと弾丸を発射することができた。しかし,弾丸形状などをさらに工夫する必要があることが明らかとなった。加えて,平成26年1月6日平成27年3月31日の期間,産休・育休の取得に伴い研究を一時中断していたため,やや遅れていると判断した。前年度までに自らが開発した縦型一段式軽ガス銃においては,発射時に円柱弾丸が回転してしまうという問題点があった。これを解決するため,直径8mmで長さを変えた(7,8,9,10,12,16mm)円柱弾丸を試作し,試射を行った。円柱弾丸の材質は高密度ポリエチレンとし,宇宙科学研究所の工作工場にて自ら試作した。試射の結果,チャンバーの真空度200400Pa,加速ガス(窒素)の初期圧0.5MPaの条件で,円柱弾丸の長さが8mm以上であれば,回転せずに飛翔することがわかった。弾丸は軽いほど衝突速度が稼げるので,長さ8mmを採用した。次に,円柱弾丸を用いて,雪標的に対する衝突クレーター形成実験を行った。実験は,神戸大学理学研究科惑星学専攻の荒川研究室所有の低温実験室にて,-15°Cの環境下で行った。円柱弾丸は(有)エスバックへ製作を依頼した。雪標的の準備は以下のような手順で行った;まず,氷をバンドソーとブレンダーを用いて細かく砕き,ふるって710ミクロン以下の粒子のみにした。次にそれを袋詰めしたものを低温室内で3日間寝かせた。この行程は,より小さい粒子を昇華させることで,焼結度を制御しやすくするためである。この雪を金属容器(直径14cm,深さ13cm)に詰め,詰めてから5分,18分,75分経った標的へ衝突クレーター形成実験を行った。加速ガスは窒素で0.8MPaとした。できた衝突クレーターは,ピットとスポールを持つ,典型的な強度支配域クレーターとなった。現在,詳細な解析を行っている最中である。縦型一段式軽ガス銃を用いて,低温室内で雪標的に対する衝突実験を実施することができた。研究成果創出までには,実験をさらに実施してデータを取得する必要があるが,平成29年度中に実施できる見込みであるため,おおむね順調に進展しているとした。前年度までに得られた実験結果を解析した。雪標的上にできたクレーターは,半楕円球状の窪み(ピットと呼ぶ)と,それを取り巻く不定形の窪み(スポール領域と呼ぶ)からできていた。これは,岩石への弾丸衝突などで観察される,典型的な強度支配域クレーターと似た形状である。ピットの直径と深さは,標的強度が増大するにつれて減少した。一方,スポール領域を含むクレーター全体の直径は,標的強度が小さいうちは強度と共に増大し,ピークを迎えたのちに減少に転じた。今回の実験の最長焼結時間20時間の場合にはスポール領域は消失し,ピットのみのクレーターが形成された。
医学教育におけるホルムアルデヒド曝露を低減するためのナノテクノロジーの活用

文部科学省は、学校環境衛生の基準を2002年に改訂し、環境中ホルムアルデヒド濃度は0.08ppm以下としたが、解剖学実習時におけるホルムアルデヒド(FA)曝露は高濃度で、その基準値を遵守しようとすれば、局所排気装置を設置するなど、大規模な改造が必要とされる。我々は大規模な改造をしないで、FA曝露を軽減する対策として、ナノテクノロジーの活用を検討した。昨年度においては、白金ナノ粒子担持ルチル型酸化チタンをコーティングした白色蛍光灯を光触媒装置として開発し、その有効性をチャンバー実験及び解剖準備室における点灯実験で、光触媒装置の有効性を確認した。平成16年度においては、シックハウス患者宅に光触媒装置を設置し、その有効性を観察した結果、室内FA濃度の低下に伴った症状の軽快が見られた。また医学部解剖実習室に光触媒装置を設置する準備として、最も高濃度曝露になると想定された遺体取り出し作業時における曝露調査とその作業による自覚症状をアンケートにより調査した。同時に、尿中FA濃度の測定も実施した。遺体取り出し作業は0.81-2.14ppmと高濃度であったが、設置作業は0.1-0.22ppmと低く、実習時には濃度変動が大きいことが推定された。自覚症状は刺激の訴えがあったが、頭痛、悪心、眩暈などの訴えは皆無であった。刺激の訴え率には差があり、高濃度作業者においては、眼の刺激は80%を越えていたが、低濃度では40%であった。作業終了5時間後における尿中濃度は作業前に比べ有意に上昇していたが、個人曝露濃度との相関は見られなかった。以上の如く、患者宅においても光触媒の有効性が確認されたこと及び濃度により訴え率の低下が見られたが、尿中濃度ではモニターできないと考えられたので、解剖実習室においては刺激の訴えを指標として光触媒装置を設置することが望ましいと考えられた。文部科学省は、学校環境衛生の基準を2002年に改訂し、環境中ホルムアルデヒド濃度は100μg/m^3以下とした。しかし、解剖学実習時におけるホルムアルデヒド曝露は高濃度で、その基準値を遵守しようとすれば、局所排気装置を設置するなど、大規模な改造が必要とされる。我々は大規模な改造をしないで、ホルムアルデヒド曝露を軽減する対策を開発するために、白金ナノ粒子担持ルチル型酸化チタンをコーティングした白色蛍光灯を光触媒装置として、チャンバー実験ならびに、解剖準備室に導入し、その効果を環境測定により評価した。1m^3のアルミ製チャンバーに2本の38W型光触媒蛍光灯または通常蛍光灯を点灯し、アセトアルデヒド7.0mlと250mlのキセノンガスを気散させ、チャンバー内空気をガスクロマトグラフ質量分析計で経時的に測定した。アセトアルデヒド濃度は光触媒蛍光灯では対数的に減少し、半減期は3.1時間であった。通常蛍光灯ではその減少は認められなかった。解剖準備室には12個の遺体安置用ローカーが置かれ、それを除く気積は199.0m^3であった。測定時の温度は20.422.8°C、湿度は36.560.4%、換気回数は1時間に25回であった。24本の38W型光触媒蛍光灯を設置した時と、通常の蛍光灯を設置した時、及び遺体取出し・解剖作業のあるなしの時の環境中濃度を測定し比較した。遺体取出し・解剖作業のない時では、光触媒蛍光灯下のホルムアルデヒド濃度は通常蛍光灯に比して低下していたものの有意差は認められなかった。しかし遺体取出し・解剖作業時では、光触媒蛍光灯下のホルムアルデヒド濃度は通常蛍光灯に比して有意に低下していた。解剖作業ありの場合、光触媒による推定分解量は1日約1.7gと推定された。解剖作業におけるホルムアルデヒド濃度を低減させるには、換気に加えて光触媒蛍光灯による低減が有効であると考えられた。

作業終了5時間後における尿中濃度は作業前に比べ有意に上昇していたが、個人曝露濃度との相関は見られなかった。以上の如く、患者宅においても光触媒の有効性が確認されたこと及び濃度により訴え率の低下が見られたが、尿中濃度ではモニターできないと考えられたので、解剖実習室においては刺激の訴えを指標として光触媒装置を設置することが望ましいと考えられた。
2300K超高温度に於いても高温損傷のないハイブリッド型超寿命炭素フォイルの開発

制御型直流アーク放電法を用いてクラスター炭素粒子にボロンを混合したハイブリッド型炭素(HBC)フォイルの開発に成功した。炭素にボロンカーバイド(B_4C)を混合することにより基板との密着性が著しく高くなり、これによって100μg/cm^2から700μg/cm^2の厚い蒸着膜を安定に作ることができた。HBCフォイルは2000±300Kの高温度環境下でも高温損傷が極めて少なく優れた高耐久性の特性を示した。この高耐久性HBCフォイルの寿命は従来の市販品の炭素フォイルの平均300倍、先端素材ダイアモンドフォイルの80倍以上の長寿命を示した。これらの結果から、高耐熱性HBCフォイルは今後ピンホールの解決すべき問題は残るもののJ-PARC等の大強度加速器やウラン等の重イオン加速器等のストリッパーフォイルとして、また、原子核物理、核物性、超重元素生成の実験等に用いる1500K以下の融点を持つターゲットのバッキング膜に広く使われることが期待できる。本研究の目的頂ある2000K以上の高耐熱性HBC(ハイブリッド型ボロンドープドカーボン)-フォイルを作成するため、1)水冷式傾斜型アーク蒸発源を制作した。この蒸発源のカソード電極からの100V,500Aの大炭素イオン電流によりアノード電極のソケットおよびその周辺部材が700°C以上の高温度になるため両電極の水冷効果を高めるため冷却パイプを6Φから10Φに太くした。2)タンタルヒーターの輻射加熱により蒸着膜のストレスを除き、かつガラス基板からフォイルを剥離するためセラミック型アニール装置を制作した。フォイルのピンホール形成は加熱温度に非常に敏感であるため蒸着基板全体が等温度になるセラミック基板は非常に有効であった。3)製膜した厚さ平均300ug/cm2のフォイルはリボン型にして径10ミクロンのSiCファイバーで両面をサンドイッチ型にしてターゲットホルダーに取り付けた。フォイルの寿命並びに高温損傷(変形、膜厚減少、ピンホール)け東工大理の3.2MeVのバンデゲラー加速器のネオンイオンビームとKEK-PS12 GeVの前段加速器の650KeVのコッククロフト加速器の負水素イオンビームを用いて測定した。4)HBC-フォイルの高温損傷は1800K以上から顕者になることが判った。寿命は市販の炭素フォイルの平均50倍以上を記録した。市販のフォイルは1300Kで短時間に破損した。5)ビーム照射有無のフォイルの構造分析をラーマンレーザー分析法により測定した。測定サンプルは神戸製鋼所のマイクロダイヤモンド、米国SNS/ORNLのナノダイヤモンドそれに市販の炭素フォイルを用いた。この分析からSNS/ORNLの破損したナノダイヤモンドは1800Kの高温度でグラファイトに転移しダイヤモンドとグラファイトの両結晶構造のスペクトルが観察された。HBC-フォイルは照射なしでは明らかなアモルファス構造であるが1800Kの高温度ではグフファイト構造に転移していることをスペクトル分析から観測できた。ボロン含有量(3%,10%,20%,25%それに30%)の高純度炭素粉末にナフタリンを接着剤として特殊プレス機で成型加工した炭素蒸発ロッドを制御型AC/DCアーク放電法を用いて厚さ200-400μg/cm^2のHBC-フォイルの作成に成功した。作成したHBC-フォイルの寿命は東工大(理)の3.2MeVの直流ネオンイオンビーム、高エネルギー加速器研究機構(KEK)の650keVの直流負水素イオンビーム、それに米国の国立ロスアラモス研究所(LANL)の800MeVパルスの負水素イオンビームの異なる条件で測定した。東工大のイオンビーム照射ではボロンのドープ量として20%がメカニカルに強くまた寿命も他のドープ量に比較して長寿命を示した。この結果から、KEKとLANLでの照射テストはすべてボロン20%で作成したHBC-フォイルを用いた。今回の照射テストでは銅の5倍以上の熱伝導率を持つ米国のオークリッジ研究所(SNS)で開発されたナノとマイクロの構造を持つ厚さ1-1.5μmの両ダイアモンドフォイル、それにカナダ国TRIUMF研究所のダイヤモンドライクカーボンフォイル(DLC)と市販のアモルファスカーボンフォイルを比較のためにテストした。