hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
貯水池曝気循環による藻類繁殖制御の機構とその効果についての研究

研究ではまずこれまでの文献により曝気循環の藻類繁殖に与える影響として次の点を確認した。1)表層の混合層厚が拡大し藻類に対する光制限効果が働く。2)夏季に深層のpHの高い水が表層に掲水され優占藻類が動物プランクトンの餌になりやすい緑藻などに変化する。3)表層水温が低下し有光層内における藻類増殖速度が低下する。4)深層の貧酸素化を解消する。次に、1)3)4)の検証のための数値モデルを作成した。モデルはDYRESM型の概念に基づいた貯水池モデル、double plumeモデルを基本にした曝気循環モデル、プランクトン増殖モデル、栄養塩モデルからなる。特に藻類については、藍藻、緑藻、珪藻、ベン毛藻のレベルで種の区別が可能である。このモデルを用いて、まずいくつかの現場実験の再現計算を行い、成功例、失敗例についてその機構を明らかにした。次に、いくつかの条件を様々に変化させたシミュレーションを行って、気象条件、流入栄養塩条件、曝気循環の強度・運用条件との関係から、藻類増殖抑制が可能な場合、不可能な場合を検討した。さらに、温度躍層の破壊を最も効率的に行う条件について、温度躍層強度、曝気循環との関係から定量的に求めた。これによって、従来の運用法は必ずしも効率的なものでなく、エネルギー効率を数十倍に高める運用形態が提案された。以上より、曝気循環による藻類増殖抑制の機構は、物理化学的条件を変化させ優占藻類を変化させ食物網の形態を変えることにより藻類のバイアマスを抑えるというもので生態学的にはボトムアップ効果であるという点が明らかになった。そのため、この機構をより詳細に把握するために、いくつかの湖や貯水池において調査を行い、データの集積、解析を行った。その結果、この構図は単に藻類と、物プランクトンの間の関係だけでなく、動物プランクトン同士の捕食-被捕食関係、より高次の捕食者の重要性が明らかになった。貯水池の富栄養化現象は単に景観上問題になるばかりでなく、安全な水を供給する上において極めて重要な問題である。この貯水池の富栄養化を防止する方法としてはいくつかの方法が試みられているが、現在最も広く行われている方法は、貯水池内で散気管によって気泡を貯水池深部より放出し、貯水池内に存在する温度による成層を破壊する方法がある。ところが、これまでこの方法は場合によっては極めて効力を発揮するものの、場合によっては逆に水質を悪化させることになっていた。しかも、この原因が明かでないために、運用上で大きな問題であった。本年度は、まず、散気管によって生ずる気泡プルーム流れをモデル化し、一次元的に成層破壊の機構をシミュレートするモデルを作成した。次に、それに栄養塩および植物プランクトンについての関係を付加し、生物生産を予測するモデルを作成した。その後で、まず、アメリカ合衆国ミネソタ州の湖および日本の湖の湖内の温度分布、栄養塩分布、植物プランクトンの分布をシミュレートし良い一致を得ることによって、モデルの妥当生を検討した。次に、このモデルを用いて、わが国の典型的な貯水池に対して、気象条件、流入水条件、流入栄養塩条件を与えて、散気管の数を変えて計算を行い、散気管による成層破壊が植物プランクトンの増殖に与える影響について検討した。その結果は次のようなものであった。まず、散気管の数が極めて少ない場合には、表層付近でわずかに成層が破壊され、それに伴って流入河川水の通過する位置がわずかに低下する。

植物プランクトンの発生に必要な栄養塩は主にこの河川水によってもたらされており、その位置が低下しとどく日光の量が減少した分植物プランクトン量は減少する。ところが散気管の数を増していくと、下層に滞留する栄養塩を大量に表層に持上げることになり、一端は何もしない場合よりも植物プランクトン量は多くなる。さらに、散気管の数を増していくと、今度は植物プランクトンを深部の光の届かない層に運ぶ効果の方が卓越するようになり、植物プランクトンの量は減少する。以上のように、これまで不明であった散気管による成層破壊が植物プランクトンの増減に及ぼす効果について明かにした。本年度は、昨年度に引き続き、これまでの文献により、これまでいくつかの貯水池でデータを整理して、曝気循環が藻類増殖に対する効果として次のような事象を確認した。1)表層の混合層厚が拡大し、藻類に対する光制限効果が働く。2)夏季に深層のpHの高い水が表層に達したり、表層を覆う藍藻が混合され、藍藻から動物プランクトンの餌になりやすい緑藻などへの種の交代が生ずる。3)表層水温が低下し、有光層内における藻類増殖速度が低下する。4)深層の貪酸素化が解消され燐酸の溶出が減る。などである。これらのうち、まず、1、3、4の検証のために、モデルを構築した。モデルはdouble plumeモデルに基づいた曝気循環のモデル、DYRESM型の概念に基づいた貯水池流動モデル、プランクトン増殖モデル、溶存酸素および栄養塩モデルである。植物プランクトンについては藍藻、緑層、珪藻、ベン毛藻に分けている。このモデルを用いて、まず、曝気循環については実験と、他の部分については現地データを比較してモデルの検証を行った。次に、様々な条件について計算を行うことによって成層破壊を省エネルギーで行う方法を確立した。次に、プランクトン増殖モデル、栄養塩モデル等を連立させて、光制限効果の検証を行い、定量的に把握した。種の交代についても、プランクトンの水温特性、浮遊特性、増殖特性から生ずるものについては、その機構についてある程度の把握ができた。以上より、曝気循環による植物プランクトン増殖抑制対策は、生物の生息環境を変化させて、動物プランクトンの餌になり易い種を優先させることによって結果的に植物プランクトンのバイオマスを減少させるという構図が明らかになった。そのため、今度はこうした動物プランクトンと植物プランクトンの関係の把握が必要になってきた。そのため、まずいくつかの湖や貯水池においてこれについての調査を行い、データの集積、解析を行った。その結果、この構図は単に動物プランクトンと植物プランクトンとの間の関係という点だけでなく、動物プランクトン同士の間の補食-被補食関係が重要であることが明らかになった。
心筋虚血再灌流障害に対するNa^+-H^+交換系の関与に関する研究

開胸ブタモデルを用いたin vivoの実験系で虚血再潅流傷害に対するNa^+-H^+交換系の関与を検討するため、この系の特異的阻害薬である5-(N,N-dimethy)-amiloride(AML)を用いて検討した。[研究方法]実験は生後約2ケ月、体重2535kgのブタを用いた。胸骨正中切開をおこない心膜切開後、左前下降枝(LAD)を第二対角枝直下で剥離し、冠閉塞用血管テープを通し、冠閉塞を作成した。A)実験1:治療群7頭では、AML5μg/kg/minを冠閉塞10分前より経静脈的に持続投与を開始し、30分間冠閉塞後、180分間再潅流をおこなった。対照群7頭ではAMLの代わりに生食の投与で同様の虚血再潅流をおこなった。B)実験2:対照群8頭では実験1と同様に虚血30分、再潅流180分をおこなった。治療群7頭では虚血25分の時点でAML1mg/kgをボーラス静注し、以後5μg/kg/minで持続静注した。[実験結果]1.血行動態では実験1.2共に2群間に有意な差を認めなかった。2.虚血域に対する梗塞巣の大きさは実験1では対照群で61.8±29.0%であったのに比し、治療群ではわずかに0.4±1.0%、実験2では対照群で42.3±18.8%、治療群で10.3±7.1%と治療群で有意に小であった。3.HE染色、PATH染色上、対照群ではTTC染色陰性部分は全域にわたってcontraction-band necrosisを示し、coagulation necrosisは認めなかった。治療群では虚血領域内に細胞数個単位のcontraction-band necrosisを認めた例が存在したが、大きな壊死巣は認めなかった。4.心室性不整脈に対する効果:両実験で心室頻拍の総数、持続時間などは、再潅流中には有意な差は認められなかった。[まとめ]今回の研究から、虚血再潅流時の心筋傷害の発生に、Na^+-H^+交換系が強く関与している事が、開胸ブタを用いたin vivoモデルで示された。しかし、再潅流性不整脈の予防には効果が見られなかった。体重2535kgのブタに対し、ketamineで前麻酔、sodium thiopentobarbitalのvolus静注で麻酔導入後、同剤を持続静注し維持麻酔とし、気切下に呼吸管理した。胸骨正中切開し、左冠動脈前下行枝を第二対角枝直下にて剥離し、冠閉塞用血管テープを通し、それより末梢の虚血部心外膜側にフランツmonophasicaction potential(MAP)カテーテルを装着、150/minで心房ペーシングした。

対照(C)群(N=7)は30分冠閉塞後180分再灌流を行い、治療(A)群(N=7)は5-(N,N-dimethyl)-amiloride(AML)5μg/kg/minを経静脈的に冠閉塞10分前より投与し、同様の冠閉塞再灌流を行った。実験経過中、血圧、心拍出量、肺動脈圧、MAP、および不整脈出現頻度を記録測定した。実験終了後、冠動脈を再閉塞し左房よりmonastral blue dye(BD)を注入後、心臓を摘出し短軸方向に1cm幅にてスライスしRisk area(RA;BD陰性部)を測定、TTC染色法で梗塞巣(IA)を測定しIA/RAを求めた。(結果)全経過中の血圧、心拍数、肺動脈圧、心拍出量は両群間に有意差はなかった。RAはC群24.5±8.3%、A群29.5±10.4%と有意差はなかったが、IA/RAはC群では59.9±33.2%であったのに対し、A群では0%であった。病理学的検討(PTAH染色)ではC群の梗塞巣は全て収縮帯壊死で占められ凝固壊死は認めなかった。再灌流後の心室性頻拍の総発生回数、総持続時間は、C群で大きい傾向を示したが有意差はなかった。MAP durationは両群共虚血中は短縮したが再灌流後A群はC群に比し有意に早期に回復を示した。以上の結果より、in vivoでAMLは再灌流によると思われる心筋壊死を完全に抑制したが、抗不整脈作用は認められなかった。再灌流障害の発生機序としてNa^+-H^+ exchangeを介するCa^<2+>overloadの関与が示唆された。本年度の研究実施計画平成7年度の研究結果より,Na+-H+交換系の特異的阻害剤である5-(N,N-dimethyl)-amiloride(DNA)が開胸ブタ虚血再灌流モデルで心筋壊死を100%予防することが証明された。本年度は、この壊死予防効果が、虚血の改善によるのか、または再灌流障害の予防によるのかを評価するため、DNA投与を再灌流5分前に行い、壊死抑制効果があるか否かを検討した。2.右内頸動脈より左室内圧を、外頸静脈より、スワンガンツカテーテルを挿入した後に、左内頸静脈より、右心房内に心房ページング用電極カテーテルを挿入し、150bpmで心房ページングを行った。3.正中開胸し、心膜切開後左冠動脈前下行枝を第二対角枝近位部で剥離し、欠陥結紮用のゴム紐を通した。虚血部と思われる所に心筋壁厚測定用超音波プローブを装着した。4.冠動脈を結紮後、24分にDNA 1mg/kgをbolusに静注し、以後は0.05mg/kg/minで持続静注した。虚血30分に結紮を介助し、再灌流を行った。コントロールでは、生食を投与した。5.再灌流3時間後再び冠動脈を閉塞し、ブルーダイを左室内に注入後、心摘出を行い、TTC染色法で梗塞範囲を測定した。結果血行動態、虚血部の壁運動には群間差を認めなかった。心筋梗塞サイズはDNA投与群で12.8±6.2%、コントロール群で55.4±15.6%であり明らかに治療群で梗塞巣の縮小を認めた。前年度の結果と併せて考えると、DNAの梗塞縮小効果は、主に再灌流時の心筋障害を抑制しているためであると考えられた。平成7年度の研究結果より、Na^+-H^+交換系の特異的阻害剤である5-(N,N-dimethyl)-amiloride(DMA)が、開胸ブタ虚血再潅流モデルで心筋壊死をほぼ100%予防する事が証明された。平成8年はこの壊死予防効果が、虚血の改善によるものか、または再潅流障害の予防によるものかを評価するため、DMA投与を再潅流5分前に行い、壊死抑制効果があるかを検討した。平成8年における10頭での検討では、治療群で梗塞巣の縮小傾向を認めたが統計学的なパワーを増すため、本年度はさらに各群2頭ずつ実験を追加し計14頭で検討した。実験プロトコールは平成8年度と同様である。結果:血行動態、局所壁運動障害に関しては治療群、対照群共に有意な差を認めなかった。
インプラント治療に向けた口腔間葉系幹細胞を用いた3次元骨再生法の開発

犬あるいはヒトの歯髄培養細胞や歯肉培養細胞から薄撒き法で歯髄幹細胞と歯肉幹細胞を得た。DMEM/F12に犬の自家血清、あるいはヒトの血清を10%添加して使用した。犬由来の幹細胞あるいはヒト由来の幹細胞を、それぞれ、デキサメサゾン、βーグリセロフォスフェイト、アスコルビン酸添加培養液で骨分化誘導をかけ、それぞれ骨芽細胞を得た。骨芽細胞は免疫染色とRT-PCRで評価した。また、骨芽細胞をアテロコラーゲンビーズの表面に付着させて骨芽細胞ビーズを作製した。次に、骨芽細胞ビーズを鋳型(8x8x8mm)に入れ、17時間後に(骨芽細胞ビーズが互いに接着して塊を形成)塊を取り出し、ローズのチャンバー内に入れて、IGF-1、BMP2、カルシトニンを添加した培養液を用いて還流培養し、約34週間で3次元骨組織(約5x5x5mm大)を作製した。還流培養装置は新たに作成した。すなわち12個のチャンバーにそれぞれモーターをつけ、骨組織の生育状態に応じて個々のチャンバーの流速を変えて別々に還流できるようにした。次に、歯槽骨が不足しているためインプラント療法ができない患者さんに、インプラントを行うことを想定し、ビーグル成犬の下顎の歯槽骨に径5mm、深さ5mmの穴を左右4個ずつあけ、そこに歯髄由来骨芽細胞ビーズ、歯肉由来骨芽細胞ビーズ、歯髄由来の3次元骨、歯肉由来の三次元骨を移植した。ヒトの間葉幹細胞由来の骨芽細胞や3次元骨組織を犬に移植する場合は、ホスト犬に免疫抑制剤を投与した。また、穴のみ、ビーズのみを移植したものをコントロールとした。移植3か月後にX-Pを撮影して評価した結果、歯肉由来の3次元骨細胞を移植したものが最も骨形成が進んでいた。なお、肉眼的には移植後の腫瘍形成は認められなかった。今後、移植した部分を切片とし、HE染色、免疫染色を施し病理組織学的に評価する予定である。近年、歯科インプラント治療(以下インプラント治療)の残存率は過去と比べ上昇してきている。しかし、インプラントをさらに長期的に維持させるためには、十分な骨量が必要である。現在、骨が不足している場合、移植に用いられる材料としては異種骨、代用骨、自家骨がある。しかし、どれにも問題がある。そこでインプラントを埋入したい部位に低侵襲かつ早期に自家骨を必要十分量獲得することが、臨床上急務である。我々のグループでは、口腔内の外胚葉性間葉幹細胞よりアテロコラーゲンビーズ法により、血管網を内在した三次元骨組織を形成させることに成功している(日本口腔外科学会総会、2017;李春根賞受賞)。骨組織を培養で作製する場合、酸素や栄養の補給ができないと内部の骨細胞はネクローシスを起こす。そこで骨組織内部に血管網を形成させ、還流培養すれば、内部に培養液を循環させることができる。また生体に移植する際は、再生骨内にあらかじめ毛細血管網を形成させておけば、ホストの血管と容易に接合し、移植直後からホストの血液が移植骨内に流入し生着率を上げることができる。今年度は、実際に移植する場合、骨組織が良いのか、骨芽細胞が良いのか、間葉系幹細胞が良いのかを明らかにするため、アテロコラーゲンビーズ法を用いて、ビーグル犬の下顎に外胚葉性間葉幹細胞を細胞源に、下記8種類の移植実験を行った。1)掘削穴のみ、2)アテロコラーゲンビーズ、3)ビーズ付着歯肉間葉幹細胞、4)ビーズ付着歯髄幹細胞、5)ビーズ付着歯髄幹細胞由来骨芽細胞、6)ビーズ付着歯肉間葉幹細胞由来骨芽細胞、7)歯髄幹細胞由来骨芽細胞からの骨組織、8)歯肉間葉幹細胞由来骨芽細胞からの骨組織その結果、歯肉間葉系幹細胞から培養により作成した骨組織を移植するのが最適であるとの結果を得た。骨量が不足しているために、インプラント療法が受けられない患者さんを救うことを目的に研究を進めている。ビーグル犬の口腔内から採取可能な間葉系幹細胞(歯肉、歯髄)を細胞源とし、それぞれの幹細胞、各幹細胞からの分化誘導骨芽細胞、骨芽細胞ビーズによる3次元骨組織を同一ビーグル犬の下顎に移植した(上記研究実績参照)。その結果、歯肉間葉系幹細胞から分化誘導した骨芽細胞をアテロコラーゲンビーズを足場に作製した三次元骨組織を移植するのが最も良いことが判明した。ビーグル犬を飼育する専門施設を使用でき、そこに専門のスタッフのいたことが本研究を進める上で非常に有利であった。今年はヒトの歯肉間葉幹細胞を細胞源として実験を進める。

次に、骨芽細胞ビーズを鋳型(8x8x8mm)に入れ、17時間後に(骨芽細胞ビーズが互いに接着して塊を形成)塊を取り出し、ローズのチャンバー内に入れて、IGF-1、BMP2、カルシトニンを添加した培養液を用いて還流培養し、約34週間で3次元骨組織(約5x5x5mm大)を作製した。還流培養装置は新たに作成した。すなわち12個のチャンバーにそれぞれモーターをつけ、骨組織の生育状態に応じて個々のチャンバーの流速を変えて別々に還流できるようにした。次に、歯槽骨が不足しているためインプラント療法ができない患者さんに、インプラントを行うことを想定し、ビーグル成犬の下顎の歯槽骨に径5mm、深さ5mmの穴を左右4個ずつあけ、そこに歯髄由来骨芽細胞ビーズ、歯肉由来骨芽細胞ビーズ、歯髄由来の3次元骨、歯肉由来の三次元骨を移植した。ヒトの間葉幹細胞由来の骨芽細胞や3次元骨組織を犬に移植する場合は、ホスト犬に免疫抑制剤を投与した。また、穴のみ、ビーズのみを移植したものをコントロールとした。移植3か月後にX-Pを撮影して評価した結果、歯肉由来の3次元骨細胞を移植したものが最も骨形成が進んでいた。なお、肉眼的には移植後の腫瘍形成は認められなかった。今後、移植した部分を切片とし、HE染色、免疫染色を施し病理組織学的に評価する予定である。前年度の研究で、ビーグル犬の歯肉由来の間葉系幹細胞から分化誘導した骨芽細胞をアテロコラーゲンビーズ法で還流培養し血管網を含む骨組織を作製し、これを同種移植した場合が最も成績の良いことを確認した。しかし、ビーグル犬の下顎歯槽骨は吻側と舌側でその大きさと構造が異なるため、今年度は、移植する分化誘導骨芽細胞(歯髄由来あるいは歯肉由来)、また分化誘導骨芽細胞から還流培養により作成した骨組織を移植する部位をローテイトさせ、移植部位による影響を調べる予定である。また、培養では犬の細胞とヒトの細胞では細胞活性、細胞増殖能の違いが大きいので、ヒトの歯肉から間葉系幹細胞を分離し、これを骨芽細胞に分化させ(ヒト間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化誘導法は確立しており、我々はその方法に習熟している)、分化誘導骨芽細胞ビーズと血管内皮細胞ビーズを混和し、還流培養して血管網内在骨組織を作製する。我々はこの方法にも習熟している。犬に投与する免疫抑制剤はアステラス製薬のタクロリムスを使用する。免疫抑制剤の使用方法については、我々のグループがヒト歯髄から分化誘導した肝細胞を肝不全ブタに移植する実験を行っており、免疫抑制剤の投与方法についても習熟している。また当初の実験計画にはなかった他家移植(HLAホモを使用)を想定した実験を行う予定である。ヒトの歯肉間葉系幹細胞により、培養法で毛細血管を含む歯槽骨の再生に成功したら、科研費基盤(B)あるいはAMEDの橋渡し研究シーズAに応募したいと考えている。還流培養装置を作製するに当たって、各部品をなるべく市販のものを購入することにし、これらを組み合わせて作製することにしたため、当初の見積もりより安く作ることが出来た。今後、この装置を用いて歯肉幹細胞から分化誘導させた骨芽細胞による骨組織を作製するに当たって、種々な改良が必要になると思われるので、その費用に使用させていただきたい。
空港と航空会社の関係に着目した経営効率性評価に関する研究

航空会社同士の競争度が空港のサービス水準を決定し、その結果として空港全体の経営にも影響が生じると考えられる。したがって、本研究では国内空港における「航空会社間の競争度」や「LCCの独占度」が空港の経営効率性に与える影響とその要因について、SFA(確率的フロンティア分析)やDEA(包絡分析法)等のベンチマーキング手法を用いて分析し、空港経営戦略に関して経営効率化の具体策などといった政策的な示唆の提示を試みる。
関東大震災と東京市立図書館：被災後のサービスや復興計画に関する総合的研究

本研究の目的は,東京市立図書館(東京都立図書館の前身)の関東大震災前後の図書館構想やサービスの変化について,公文書や当時の新聞資料等を用いて考察することである。東京市立図書館は1915年に組織改正を行い,東京市の緊縮財政方針に沿って運営経費を節減した。同時に図書館は図書館網を構築し新たなサービスを創出し,市民サービスの充実に成功した。関東大震災によって図書館は甚大な被害を受けたが,震災後に急速な復興を遂げた。その背景として,震災前に図書館が再び方針を変更し,図書館拡張計画の策定を開始していることが明らかになった。東京市立図書館(東京都立図書館の前身)は,第二次世界大戦前に独自な図書館構想を持ち,先駆的なサービスを展開していた図書館である。関東大震災により甚大な被害を受けたものの,短期間に復興を遂げている。本研究の目的は東京市立図書館の図書館構想やサービス等の変化について,社会情勢や東京市の行財政,教育政策等の関連,社会的な背景を含めた総合的な見地から考察を加えることである。平成25年度は,関東大震災前の東京市立図書館の状況に注目して研究を進めた。先行研究で取り上げられることの少なかった東京市関係の公文書類,当時の新聞,雑誌を含めた調査を実施した。東京市立図書館では,明治41年に第一番目の図書館として日比谷図書館が設立され,翌年には深川図書館が開館した。その後は,学校付設図書館が次々に建設され,大正4年の機構改革によって,日比谷図書館を中央館とした東京市立図書館網が構築された。公文書等の一次資料の調査を通じ,図書館網の構築にいたる過程で,図書館側による周到な準備と東京市の行財政や教育事情等の情勢を考慮した経営上の先進的な取り組みが行われていたことが明らかになった。引き続きその後の展開について,26年度に調査分析を進め,成果は原著論文として投稿する予定である。本研究の目的は,関東大震災前後における東京市立図書館(東京都立図書館の前身)の図書館構想やサービスの変化について,当時の社会情勢や東京市の行財政,教育行政との関連を含めた文献調査を行い,考察を加えることにある。関東大震災前の1915年に東京市立図書館は組織改正を行い,日比谷図書館を中心とした市立図書館網が形成され,図書館は統一的に運営されるようになった。平成26年度は組織改正により図書館の統一的運営が実現する背景と組織改正が図書館サービスや業務改善に果たした意義を解明し,再評価を行った。1914年に東京市では市会内部の政変を機に教育事務事業監査が実施され,図書館は経費節減と経営効率化に関する改善を求められた。組織改正を実施することにより,市立図書館は市の財政緊縮化方針に応え,同時に図書館サービスの充実を実現した。組織改正の実施は,東京市には図書館運営経費の節減,図書館にはシステム構築による新たなサービスの創出,市民には身近で利用しやすいサービスの享受という効果をもたらしたことが明らかになった。この成果は,論文として三田図書館・情報学会誌に投稿し受理された。東京市立図書館は1923年の関東大震災で甚大な被害を受けたものの,復旧復興を経て震災前よりもさらに充実した組織を持つようになった。しかし,震災後1931年にこの組織は解体された。本研究を通して,大正期の東京市立図書館計画についての一次資料が存在することが判明したので,震災前後の市立図書館構想について比較検討を行った。当時の新聞や雑誌類をあわせて検討した結果,東京市立図書館が震災前の1921年頃から再度方針を転換し,図書館の拡張を図ったこと,震災後に社会的な変化が生じたにもかかわらず,それは継続されていたことが明らかになった。成果は学会誌に投稿することを予定しており,今後もさらに研究を深めていきたいと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。図書館・情報学26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度にあたる25年度は,特に関東大震災前にあたる大正初期の東京市立図書館の状況について研究を実施した。東京市立深川図書館が建設された後,東京市立図書館では学校付設図書館が急速に増設され,図書館網構築の基盤が形成された。この大正初期の状況について,一次資料等を用いた調査を実施した。関東大震災前に関する研究の成果を,Library and Information Science(三田図書館情報学会誌)に論文として発表することで,26年度につなぐ研究の基礎を形成することができた。また,関東大震災関連については,新たに東京市立駿河台図書館・一橋図書館の震災時期に関わる一次資料が存在することがわかったので,今後の新しい研究の方向性を探っていくことができると考えている。26年度も公文書類,新聞,雑誌を含めた一次資料等の文献調査を中心に研究を進める。25年度に引き続き,関東大震災前後の東京市立図書館について公文書等の調査研究を行う。26年度は駿河台図書館・一橋図書館関係の文書等の調査もあわせてまとめたい。

図書館内部だけではなく,東京市の行財政,教育等外部との関連性も踏まえ,東京市立図書館史をとらえなおす。従来から積み重ねてきた研究結果を生かしつつ,新たな方向性も視野にいれて研究を深め,その成果を発表したいと考えている。
リニアトラップされた2種イオンの数個レベルでの原子数制御および配列操作

本課題では光周波数標準への応用に向けてリニアトラップ中イオンの配列制御を行った。複数種のイオンを1次元上にトラップする時の配列はランダムで衝突等に起因して時間と共に変化してしまう。これらは時計遷移の周波数シフトの要因となるため、光周波数標準としては望ましくない。本課題では2個のCa+イオンと1個のIn+イオンについて、レーザー冷却光に強度変調を加える方法と、リニアトラップポテンシャルを一時的に下げる方法で配列制御を実現した。また、これらの手法と本課題で利用した装置を用いてIn+の時計遷移周波数計測を実施した。本研究では、複数のイオン種を同時にトラップするイオントラップ装置を必要とする。今年度は、周波数標準の実現を念頭に置いた、イオンのLamb-Dicke状態での閉じ込めが可能なリニアトラップ電極を開発した。開発した電極を実際に真空装置に設置し駆動させ、Ca+イオンとIn+イオンのトラップをそれぞれ確認した。新たに開発したトラップ装置にて、電極に印加する電圧に変調を加えることでCa+イオンとIn+イオンの配列制御を実現した。また、本研究の目的のひとつであるAl+のイオントラップを行うため、イオンの効率的な生成を行うためのレーザー光イオン化のための、波長394nmレーザー光源開発を行った。開発したのはLittrowタイプの外部共振器型半導体レーザーで、原子のイオン化には十分な10mWの出力を得ることができた。イオン化の起きる遷移波長を確認するため、真空装置内にAl原子ガスを噴流させる原子オーブンを設置し、原子蛍光の観測を試みたが、現在までのところ吸収線は観測されていない。Alの波長394nm遷移は閉じた遷移構造を持たず、レーザー光を吸収しない別の状態に落ち込んでしまうため、今後はリポンプ光の導入等を検討しつつ、遷移波長の確認およびイオントラップへの閉じ込めを目指す。本年度の研究では、昨年度作製したCa+イオンとIn+イオンの同時リニアトラップ装置を利用し、Ca+及びIn+イオンの同時蛍光観測システムを構築した。これにより、In+イオンの蛍光を時計周波数計測に利用しつつ、Ca+イオンの蛍光イメージング映像から配列の確認が可能となった。これにより昨年度行った配列制御実験を時計遷移観測に応用できるようになった。また作製したシステムを利用し、実際に共同冷却したIn+イオンの時計遷移周波数計測を実施した。リニアトラップ中および共同冷却を利用したIn+イオンの周波数計測の実施は本研究が初めてであり、周波数シフト要因及び確度の評価後、論文として整理しApplied Physics B等へ投稿予定である。トラップ電極・真空装置などの開発は年度内に達成することができた。しかし、新たに導入を予定しているAl+イオンについては、年度内の目標であるトラップの確認までは至らず、そのためのイオン化用レーザー光源開発までに留まっている。原子の光イオン化を行う際は、原子の遷移波長を確認しておかなければならないが、閉じた遷移ではないAlの波長394nm遷移は、蛍光による遷移線の確認が困難で、リポンプ光の導入など当初想定していなかった手順が必要となった。光周波数標準計画していた配列制御の研究に入る前に、In+イオンおよびAl+イオンの光イオン化についての研究を検討している。これらはイオン光周波数標準において重要なイオン種であるが、これらのレーザーを用いた光イオン化についてまとめられた文献はない。これらのイオン種は、基底準位から閉じた状態への光遷移が存在せず、リポンプ光を用いることで生成効率が上がることが期待される。イオン化効率を上げることで、ロード時のオーブン温度を下げ真空への影響を抑えることができる。特に、本研究のように共同冷却を行うため冷却イオンを先にロードする場合、それらのイオンをオーブンから出るガスとの衝突により損なう、もしくは不要なイオンをロードしてしまうことを抑えるため、効率的なイオン化の研究はイオン個数制御の点で重要な意味を持つと考えている。安定なロード方法を確立した後、予定していた通りの配列制御の実験を行う。はじめに2つのCa+イオンと1つのIn+イオンで配列制御を利用した時計周波数計測を行い、その後より多数個のイオンでの配列制御を行うことを計画している。予算を費やす予定であったAlのイオン化光源開発について、申請者が所属するグループが所有していた資産を転用して活用することで、その大部分を浮かせることができた。当所予定していなかった、InおよびAlイオンのリポンプ光の光源開発のための、レーザーダイオード、ドライバー類、オプティクス類の購入費として使用する。
分化誘導物質によるヒト骨髄性白血病の治療法の開発に関する研究

白血病細胞に対する新しい分化誘導物質を開発すると共に、in vitroの培養系において白血病細胞の分化を誘導する物質がin viroにおいても白血病細胞の分化を誘導し、白血病に対して治療的効果を有しているかどうかを実験小動物ならびにヒトの白血病を用いて明らかにすることを目的として研究を行った。1.新しい分化誘導物質の開発ビタミン【D_3】の誘導体である【D_3】-epidioxides誘導体が、骨髄性白血病細胞の分化を直接促進させるばかりでなく、脾臓中のリンパ球に作用して分化誘導因子を産生させることを明らかにした。2.分化誘導物質によるマウスおよびラット白血病の治療Rauscher白血病ウイルスによってラットに誘発された骨髄単球性白血病細胞(c-WRT-7)を用いた実験では、WRT-7細胞をラットに静注後LPSを投与すると血中にマクロファージ、顆粒球の著明な増加を見た後、約60%の動物が治癒した。さらにLPSにダウノマイシンを併用するとほぼ100%の動物が治癒し、ラットの生存率を有意に延長させることを示した。3.分化誘導物質のヒト白血病に対する治療効果通常量の1/5以下のシトシン・アラビノシドの投与による急性骨髄性白血病の治療では、RAEBやMDSに有効であることが確認された。また、ヒト尿由曜のCSF(8×【10^8】単位/mg)をくすぶり型白血病の2例に、微量のシトシン・アラビノシドの投与にひきつづいて、或いはシトシン・アラビノシドの投与と平行して投与し、1例に完全寛解を、1例に明らかな血液像の改善を認めた。
有害有機汚染物質の大気微小液滴への促進吸収機構と増感光分解反応

首都大学東京(日野キャンパス)において,年間を通じて毎月1週間毎の降水,エアロゾル,大気中揮発性有機化合物(VOCs)の同時連続採取を行った.さらに,富士山山頂(3776m)と富士山中腹(太郎坊避難小屋,1300m)で2005年7月13日から17日まで,降水(雨,霧,露)とともに大気中VOCsの集中観測を行った.また,本年度は,昨年まで測定を行ってきた塩素化炭化水素(16種),単環芳香族炭化水素(7種)などのVOCsに加えて,多環芳香族炭化水素(PAHs)のうちで揮発性が高く,主にガス態として大気中に存在しているナフタレン類(3種)の二環芳香族炭化水素の観測も開始した.以下に,本年度得られた結果の概要を示す.1)大気微小液滴への微量有機汚染物質の濃縮機構大気中VOCsの観測とともに,雨水および露水中のVOCs濃度,フミン様物質(HULIS),溶存有機炭素(DOC),表面張力,主要無機イオンの測定を行い,大気微小水滴への大気中VOCsの濃縮機構を検討した.フミン様物質の定量には,河川水中フミン物質の定量法としてHiraide et al.(1994)によって開発された方法を改良して用いた.降水中HULIS濃度は雨水に比べて露水で約20倍濃縮されていた.降水中HULISは雨水,露水ともに春先に高濃度になることから,フミン様物質の起源として,花粉や黄砂などの春先特有の現象が関与している可能性があるが,カリウムイオンとの相関性から花粉など植物起源の可能性が高い.露水および雨水中VOCsは,大気中VOCs濃度とヘンリー則から推定される予測値に比べて数百倍以上濃縮されているが,このうち,トルエン,キシレンなどの単環芳香族炭化水素は単位総無機イオン濃度当たりのフミン様物質濃度が増加するにつれて濃縮されることが明らかになった.2)大気微小液滴内での微量有機汚染物質の増感光分解試薬から調整した模擬露水(VOCsのみの場合,VOCs+フミン酸(溶存態),VOCs+フミン酸(懸濁態))を晴天時に本学講義棟屋上に設置して実際の太陽光を照射することにより,VOCsのフミン様物質による増感光分解反応について検討した.ジクロロメタンを除く塩素化炭化水素,単環芳香族炭化水素はフミン物質の増感光分解効果はあまり明瞭ではなかったが,二環芳香族炭化水素であるナフタレン類ではフミン物質による増感光分解効果により水中で消失することが明らかになった.ジクロロメタンはフミン酸存在下での太陽光照射により生成がみられたが,ジクロロメタンが生成する原因は明らかにすることができなかった.今後,降水やエアロゾルから精製した大気中フミン様物質を用いて屋外実験と室内実験を行うことにより,有害有機大気汚染物質のフミン様物質による増感光分解反応について明らかにする必要がある.本研究は,1)大気微小液滴への揮発性・疎水性有害有機汚染物質の濃縮機構、2)大気微小液滴内での有害有機汚染物質の増感光分解機構を明らかにすることにより,有害有機大気汚染物質の動態に及ぼす大気微小液滴の役割を解明することを目的としている.本年度は初年度であるので,(1)の目的について検討を行った.東京都西部に位置する東京都立科学技術大学(日野市)4階建て講義棟屋上で,2004年7月から2005年1月までに雨水および露水をイベント毎に採取した.この期間中に雨水を39試料,露水を38試料採取した.また,降水試料と同時に大気エアロゾルおよびVOCsの採取を行った.採取した降水は(1)ろ過しない試料,(2)0.45μmメンブランフィルター(MF)ろ過した試料,(3)0.5μmガラスフィルター(GF)でろ過した試料の3つに分けた.(1)はVOCsおよび表面張力の測定用,(2)はpH,EC,主要無機イオン,溶存有機炭素(DOC)の測定用,(3)はフミン様物質および溶存PAHs測定用に用いた.なお,降水中フミン様物質の定量は河川水中フミン物質のフルボ酸とフミン酸の分別定量に使用されているHiraide et al.(Mikrochimica Acta 113,269-276,1994)の方法に従った.DOC濃度は雨水で0.32-2.46mg/L(n=39),露水で0.90-28.5mg/L(n=38)であり,溶存有機炭素濃度は主要無機イオンおよびpHとともに露水で高かった.一方,現時点では分析試料は少ないが,雨水および露水の全フミン様物質濃度は0.09-0.46mg/L(n=4),0.11-0.83mg/L(n=5)であり,主要無機イオンやDOCと同様に露水中でフミン様物質が高濃度に含まれている傾向にあった.また,変動が大きいものの,フルボ酸の比率は雨(19%)に比べて露(23%)で高い傾向にあった.今後は降水および大気エアロゾル中のフミン様物質の定量を継続して行い,降水中にVOCsやPAHsが濃縮される原因について検討する予定である.また,雨水試料を多量に採取して,降水中フミン様物質を分別精製して光学的性質を調べる予定である.

首都大学東京(日野キャンパス)において,年間を通じて毎月1週間毎の降水,エアロゾル,大気中揮発性有機化合物(VOCs)の同時連続採取を行った.さらに,富士山山頂(3776m)と富士山中腹(太郎坊避難小屋,1300m)で2005年7月13日から17日まで,降水(雨,霧,露)とともに大気中VOCsの集中観測を行った.また,本年度は,昨年まで測定を行ってきた塩素化炭化水素(16種),単環芳香族炭化水素(7種)などのVOCsに加えて,多環芳香族炭化水素(PAHs)のうちで揮発性が高く,主にガス態として大気中に存在しているナフタレン類(3種)の二環芳香族炭化水素の観測も開始した.以下に,本年度得られた結果の概要を示す.1)大気微小液滴への微量有機汚染物質の濃縮機構大気中VOCsの観測とともに,雨水および露水中のVOCs濃度,フミン様物質(HULIS),溶存有機炭素(DOC),表面張力,主要無機イオンの測定を行い,大気微小水滴への大気中VOCsの濃縮機構を検討した.フミン様物質の定量には,河川水中フミン物質の定量法としてHiraide et al.(1994)によって開発された方法を改良して用いた.降水中HULIS濃度は雨水に比べて露水で約20倍濃縮されていた.降水中HULISは雨水,露水ともに春先に高濃度になることから,フミン様物質の起源として,花粉や黄砂などの春先特有の現象が関与している可能性があるが,カリウムイオンとの相関性から花粉など植物起源の可能性が高い.露水および雨水中VOCsは,大気中VOCs濃度とヘンリー則から推定される予測値に比べて数百倍以上濃縮されているが,このうち,トルエン,キシレンなどの単環芳香族炭化水素は単位総無機イオン濃度当たりのフミン様物質濃度が増加するにつれて濃縮されることが明らかになった.2)大気微小液滴内での微量有機汚染物質の増感光分解試薬から調整した模擬露水(VOCsのみの場合,VOCs+フミン酸(溶存態),VOCs+フミン酸(懸濁態))を晴天時に本学講義棟屋上に設置して実際の太陽光を照射することにより,VOCsのフミン様物質による増感光分解反応について検討した.ジクロロメタンを除く塩素化炭化水素,単環芳香族炭化水素はフミン物質の増感光分解効果はあまり明瞭ではなかったが,二環芳香族炭化水素であるナフタレン類ではフミン物質による増感光分解効果により水中で消失することが明らかになった.ジクロロメタンはフミン酸存在下での太陽光照射により生成がみられたが,ジクロロメタンが生成する原因は明らかにすることができなかった.今後,降水やエアロゾルから精製した大気中フミン様物質を用いて屋外実験と室内実験を行うことにより,有害有機大気汚染物質のフミン様物質による増感光分解反応について明らかにする必要がある.
ヨーロッパにおける家族の社会大的考察

最終年度であるため、各グループ・各人の研究を相互に比較検討しつつ、まとめを行った。1.古代史グループでは伊藤が法制史上の論点を整理し、桜井が女性とりわけ妻の立場について焦点をあてた考察を行いそれによって反映された家族観にせまった。そして本村は、ローマ期の家族像の変換を扱った。2.中世史グループでは城戸が法制面から、家産を中心とする家集団の成立をまとめ、樺山がカペー家という家産集団(国王家政)のもつ経営体としての多様性と特異性を指摘し、新井は、中小地主層の家系集団の行動原理とその実態にみられる差異との関係につき、結婚を視角としてさぐった。3.近・現代史グループでは、家族集団の類型の問題について北村と永原が整理を行い、家族史と政治文の接点をさぐって、近藤と二宮と坂井がそれぞれに分析を行った。また現代家族像の変化を福井は指摘し、それらをとりあげる側の視点の変化と家族論の問題を北村は扱っている。4.通時的にはとりわけイギリスを対象とし、家産集団の成立から、その下位集団である中小貴族への派及と変化、さらには近世の党派集団の問題までを通して議論することが可能となった。また全体における共通の問題として、女性(妻)、結婚といったキータームが、社会各層の家族像の差異や変化をさぐるのに有効な装置であることがあらためて確認された。時代・地域を通じて、家族集団が、社会の全体耕三の中で政治的にあるいは文化的にその一部としての役割を常に担っており、その役割内容の変化はヨーロッパ社会の展開・変化を常に必ず反映したものであるという点で、家族史研究は重要な意味をもつという事が再確認された。二ケ年に亙る本研究は,社会における中間的諸団体の中でも,社会構成の最も基礎的細胞である「家族」に焦点をあわせ,その内部構造と社会とがとり結ぶ関係を,時代的地域的にできる限り広範にかつ具体的に研究することを目的としている.初年度に得られた知見は以下の通りである.1.従来の歴史人口学は,主に人口動態研究を中心としていたため,家族の問題を避けてきた傾向が見られるが,ラスレットかフランドランなどを中心として,家族をキーとして,歴史人口学と社会との結合をはかる研究も出されつつある.2.また,ビュレギエールや,セガレーヌらは,婚約や結婚の習俗にみられる,それぞれの社会での象徴機能を分析し,歴史人類学からの成果をあげている.3.上記の手法をふまえて,従来の研究成果の見直しや,新たなるケース・スタディーを行ったところ,家族の行動様式やその内部構造,その象徴性などにおいては,それぞれの時代・地域に固有な社会システムと,予想以上に密接なかかわりが見い出された.例えば,中世後期イングランドでは,中小貴族の行動はすべてlignage(系族)単位が基本となっていたが,その為,個人の結婚・相続・死などはすべて家系という観点を離れては存在せず,地方的政治集団も,この家系の行動の集合離散という形であらわれた.このような特質は,同時代のフランスやイタリアでも見い出されたが,その現出のしかたには,非常に大きな較差がみられた.そこで今後の研究の展開の方向としては,これらの較差が,それぞれの社会固有の特質と,どう具体的にかかわっているのか,また,家族内の構成員の人間関係の問題についても目を向けると,何が言えるのか,等を検討してゆく必要がある.最終年度であるため、各グループ・各人の研究を相互に比較検討しつつ、まとめを行った。
象牙質内及び歯髄内歯髄細胞増殖因子(PGF)の精製ならびに生活歯髄切断法への応用

ウシの脱灰象牙質から得た粗製Bone Morphogenetic Protein(BMP)を高速液体クロマトグラフィーによりゲルろ過を行った。ウシ歯髄培養細胞に対して、DNA合成促進、抑制およびアルカリフォスファターゼ活性のピークは各々異なる画分にあることから、歯髄細胞の増殖因子と分化誘導因子は異なる蛋白質であることが示唆された。象牙質内での存在が知られているInsulin-like growth FactorI,IIが歯髄細胞に対して増殖活性が高いことを確認したので、分化誘導因子の精製を目的として以下の実験を行った。すなわち、ヘパリンセファロースアフィニティクロマトグラフィにより0.15-0.50M塩化ナトリウムで溶出される画分をラットの皮下に移植したところ多量の骨形成が見られた。この画分を培養歯髄細胞に作用させたところ、2週においてホスフォホリン合成をdose-dependentに上昇させることが免疫蛍光抗体染色により明らかとなった。ノーザンブロット分析を用いてオステオカルシン発現をみたところ、この画分は無添加群および他の3画分に比べて有意な発現増加がみられた。したがって、ヘパリンセファロースアフィニティクロマトグラフィは粗製BMPから象牙質細胞分化誘導因子を分離精製するのに有効な手段と考えられた。現在、より確実で簡便なin vivoのアッセイ系を確立することを検討中である。ウシの脱灰象牙質の4M塩酸グアニジンでの抽出画分を20,000gで遠心透析後、塩化セシウム密度勾配により粗製Bone Morphogenetic proteinを得た。6M尿素可溶画分をHiload 26160Superdex 75pgカラムにて高速液クロによるゲルクロマトグラフィ-を行い、フラクションコレクタ-により4mlごとに回収した。ウシ初代歯髄培養細胞を用いて、[ ^<125>I]デオキシウリジンでラベルして、各フラクションのDNA合成活性を測定した。この活性画分、フラクション7、8および9について、さらにMono Q HR 5/5カラムにて高速液クロによる陰イオン交換クロマトグラフィ-を行い、1mlごとに回収した。DNA合成活性はpH8.0で非吸着画分に出現した。7種の既知の細胞成長因子、Plateletderived growth factor(PDGF)、acidicfibroblast growthfactor(aFGF)、basicfibroblast growthfactor(bFGF)、Transforminggrowthfactorーβ(TGFーβ)、Insulinーlike growthfactorーI、II(IGFーI、II)およびEpidermal growth factorとこの未知の歯髄細胞増殖因子(Pulp cell growth factor、PGF)のDNA合成活性を比較したところ、各々、コントロ-ルの12、2、2.9、1.3、2.9、1.7および1.3倍に対して、PGFは23倍にあった。現在、象牙質中にはTGFーβ、IGFIおよびIIの存在は知られているが、PDGFは存在が報告されていない。PDGFは分子量30,000である。一方、ゲルクロマトグラフィ-によるPGFの推定分子量は23,000ー26,000であり、SDSーPAGE電気泳動では28、23、18.5、16および14kDaにバンドがみられた。以上のことからPGFがPDGFとは異なる因子である可能性は否定できないと考えられた。現在PGFの精製をすすめている。ウシ象牙質由来の粗製Bone morphogenetic protein(BMP)を高速液体クロマトグラフィ-によるゲルろ過を行い、得られたフラクションのウシ歯髄培養細胞に対するDNA合成、アルカルフォスファタ-ゼ活性に及ぼす影響を調べた。その結果、DNA合成促進、抑制およびアルカリフォスファタ-ゼ活性抑制のピ-クはおのおの異なるフラクションにおいて得られ、歯髄細胞の増殖因子と分化誘導因子は異なる蛋白質であることが示唆された。象牙質内にはInsulinーlike growth factor I,II(IGFーI,II)の含有が発表され,歯髄細胞に対して増殖活性が高いことが明らかとなった(中島)ので、分化誘導因子の精製を目的として、I型コラ-ゲンおよびIII型コラ-ゲンの変化をELISA法および蛍光抗体法により検索した。すなわちIII型コラ-

ゲンは歯髄細胞には存在するが、preodontoblastに分化すると消失することを利用し、ゲルろ過で得られたフラクションのうち、III型コラ-ゲンの減少を誘導するフラクションを、さらにMono Qカラムにて陰イオン交換クロマトグラフィ-を行った。しかしながらIII型コラ-ゲン合成の明らかな減少を誘導するフラクションを見出すことはできなかった。用いたコラ-ゲンIII型抗体はI型コラ-ゲンと約30%交差するため、III型コラ-ゲンの変化を高感度でとらえることができなかった。そこで、I型コラ-ゲンと交換差しないIII型コラ-ゲン抗体を入手して検索したところ、III型コラ-ゲンの変化をほぼ確認できる結果が得られた。
飲料水中への鉄の溶出機構に関する研究

天然水中の鉄の存在状態は非常に複雑であるが、鉄と錯体を形成し得る有機物の存在は鉄の溶存化をもたらすものである。飲料水中の鉄は赤水の原因の一つとなっている。多くは鉄管のさびとされているが、飲料水中への鉄の溶出機構を考える上でこのような有機物の存在は重要な意味を持つと考えられる。本研究では三重県四日市地区に存する山村ダム、伊坂ダム湖水、市内2ケ所で採水した飲料水について鉄の存在状態の検討と錯形成能力を測定し次のような知見を得た。1.鉄の存在状態に関する検討飲料水は赤水被害のあるもので全Feは非常に多いが溶存態のFeは測定されなかった。又有機物を伴なった懸濁態のFeも観察されなかった。山村ダムでは全Feは年間40130μg/lで溶存態のFeも多いが、Ca量の多い伊坂ダムでは全Feは1570μg/lで溶存態のFeも少ない。ダム湖では有機物を伴なった懸濁態のFeも観察されたが諏訪湖の場合より一般に粒子は小さい。pH変化、EDTA添加の実験結果からも飲料水中の鉄はダム湖とは異なる形態であった。2、錯形成能力の測定ダム湖水、飲料水とも各20lをミリポアフィルターHAでろ過し、ロータリーエバポレイターで2060mlに濃縮した。濃縮水をセファデックスG-25を用いたゲルろ過法により分画液を採取した。分画液の鉄に対するholding capacetyを測定しこの値から各試水1lが保持し得るFe量を計算により求めたところ山村ダムでは91.8μg、伊坂ダムでは16.8μg飲料水は7.2μg,10.6μgであった。この値をEDTA-oH量に換算すると山村ダムでは457μg、伊坂ダムでは84μg、飲料水36μg、53μgである。山村ダムは特に大きかったが飲料水も伊坂ダムの約50%で浄水処理をされて供給される飲料水中にも鉄と錯体を形成し得る有機物の存在を認めた。
バイポーラ電極アレイによる大規模多項目分析システムの構築

本研究課題では、バイポーラ電極(BPE)アレイデバイスをワイヤレスな次世代センシングシステム開発のプラットホームと位置付け、超小型・省電力・高感度な迅速・簡便スクリーニング系を構築する。種類の異なるタンパク質や核酸の生体分子および標準電極電位の異なるレドックスを任意の場所にパターニングする技術と組み合わせ、自律型の新規大規模多項目分析法を提案する。電気化学イメージングの研究蓄積を活用し、デバイスの局所における電位分布や、従来法では観測不能な局所電流分布のマッピングに挑戦することにより、理論的根拠に基づいた効率的なデバイスデザインに反映させる。異なる製造法で作製された多層カーボンナノチューブMWCNTを入手し、CNTの親水化処理を検討した。ハイドロゲルの濃度、種類、電極デザイン、誘電泳動の条件(交流電圧の振幅および周波数)を変えることにより、水平および垂直方向にCNTを配列化する試みを実施した。炭素微小電極にAuを析出させ、さらにチオール基とアビジン/ビオチン結合を介してグルコースオキシダーゼを固定化した。架橋剤の濃度比を最適化することにより、酵素固定化量を制御し、グルコースの添加に伴う電流応答の増加を確認した。デバイスデザインの最適化に関する重要な研究項目として、CNTを垂直に配列化した垂直型BPE-CNTアレイデバイスの試作と詳細な特性評価を実施した。BPE長さ(x)を3 mm 0.6 mmに抑え、発光計測の閾値電圧Etotを低下させ、省電力化するセルを作製した。光開始剤(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン)を添加するUVゲル化法に加え、熱ラジカル重合開始剤AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)による熱ゲル化に成功した。これによりUVを透過し得ない高濃度MWCNT分散液共存下でも、配列化MWCNT/ハイドロゲルシートの作製が可能となった。誘電泳動に基づきMWCNTを水平および垂直方向配列化しハイドロゲルに包埋することで多項目分析用のバイポーラ型のデバイスを作製することに成功した。しかし、走査型電子顕微鏡観察の結果から、交互くし型電極のエッジ部分にMWCNTが密集している様子が観測された。MWCNTアレイの方端で電気化学発光を誘起し、発光イメージングに基づき反応速度の均一性を可視化した。多項目分析のプラットホームを構築する為には、各反応サイトにおける反応条件の更なる均一性の担保が必要であることが分かった。生体分子の固定化に関しては、当初は、ガラスキャピラリーにCNTを固定化して閉鎖型バイポーラ型の探針を作製し、CNTへの生体分子固定化、さらにCNT片端への生体分子固定化を実施する予定であった。現在までのところ、ピペット内壁に熱分解析出法により作製した炭素微小電極の系で酵素の固定化に成功した段階であり、抗体やDNAの固定化を検討する必要がる。酵素や生体分子の固定化に関して、走査型プローブ顕微用などを用いて、微細構造を評価する必要がある。熱ラジカル重合開始剤AIBNによる熱ゲル化に成功した。これによりUVを透過しない高濃度MWCNT分散液共存下でも、配列化MWCNT/ハイドロゲルシートの作製が可能となった。今年度は、BPEアレイデバイスをフォトリソグラフィーにより作製し、各反応サイトにおける反応条件の均一性が担保された系において多項目分析を実施した。閉鎖型のBPEアレイデバイスを設計することにより、省電力化および各反応サイトの独立性を保ち、異なるBPE間での交差反応を抑制できた。具体的には、電気化学発光と溶存酸素の還元反応を組み合わせることにより、細胞の呼吸活性を評価した。亜硫酸ナトリウムを加えて酸素濃度を調整した溶液を用いて発光強度の検量線を作成した。複数の細胞試料の呼吸活性を測定ウェルごとに評価した。カーボンナノチューブに加え、Auワイヤーをアレイ化した閉鎖型のBPEアレイデバイスを作製した。試料の表面電荷をマッピングする手法として、イオンコンダクタンス顕微鏡SICMを活用した。