hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単元素準結晶超薄膜の構造と電子状態の理論的研究

S構造周辺の詳細な吸着構造については動的過程を含めた考察が必要と考え、この分野を専門とする研究協力者と議論を行いながら解析を進めている。また、共同研究を行っているリバプール大学でInについての実験が行われていることから、比較のため本研究でもR構造周辺についてのポテンシャルエネルギー面の計算を行った。昨年度に予定していた計算はほぼ終えることができた。共同研究者とBiの実験について論文にまとめた。R構造よりもS構造が安定であることは予想外であったが、単元素準周期薄膜の成長過程を理解する上で必要な知見であると考えられる。実験、理論の共同研究者と議論しながら、得られた計算結果を解析しており、概ね順調に進んでいると判断できる。今後はまず、これまでと同様に第一原理計算でPESを計算し、実験結果を比較することでPbとBiの第1層形成後の吸着構造の解明を目指す。また、共同研究を行っているリバプール大学にて別の元素の吸着構造の実験的研究が進められていることから、これらの吸着構造の解析にも取り組む。これは当初計画になかったことではあるが、上でも述べたように、この系で単元素準周期薄膜の形成が確認されているのはPbとBiのみであり、吸着構造とそのメカニズムについて知見を蓄積することは非常に有意義であると考える。この吸着構造の解析を優先するため、電子状態の解析は研究期間終盤に実施する。今後は、現在行っているS構造周辺の吸着構造を実験と協力して確定し、次いで電子状態を調べ、これまでの実験と理論計算との相違や、吸着過程の描像を理解することを目指す。年度後半に予定していた共同研究機関(英リバプール大学)への研究打ち合わせのための出張が延期になったため未使用額が生じたが、延期された期間は数ヶ月であり研究計画に大きな影響はなく、今年度分は当初の予定通り執行予定である。海外共同研究者との打ち合わせと学会発表が連続し旅費を節約できたことから5万円程度の次年度使用額が生じたが、全体の1.5%程度であり、今後の計画には影響はない。
ヒト白血病の遺伝子診断

ras遺伝子は1塩基の点突然変異によって活性化を受ける。このためこの領域を含む部分をRTーPCR法によって増幅し、オリゴヌクレオチド・プロ-ブを用いてDifferential hybridizationを行った。その結果,MDS症例90例中13例にNーras遺伝子の活性化が検出され,その後の経過観察の結果,この13例中11例が白血病へ移行した。ras遺伝子が正常であった例で経過を追うことのできたMDS症例においては白血化がほとんど見られないことから,ras遺伝子の活性化はMDSの白血化に対する重要な予後判定因子であると結論された。Ph^1陽性CMLおよびPh^1陽性ALLにおけるt(9;22)におけるBCR遺伝子上の切断点を検討するため、検体よりRNAを抽出しRTーPCR法を用いて解析を行った。Ph^1陽性CMLにおいては全例でMーbcr領域に切断点が検出されたが、Ph^1陽性ALLではMーbcrとmーbcr領域に切断点を持つものがおよそ半数ずつ存在した。またCML急性転化例5例のうち3例では切断点がMーbcr領域の両方に観察された。うち1例では急性期にmーbcr型の切断も出現し,治療後に消失した。以上の結果から,mーbcr型BCR/ABL遺伝子と急性転化の関連が示唆された。p53遺伝子は大腸癌などでその変異が解析されており,変異部位は500bpの範囲にわたっている。このためRTーPCR法とSSCP法を用いて変異の有無を解析した。解析の結果,50例の白血病症例中4例にp53遺伝子の変異が予想された。これらのcDNAの塩基配列を決定した結果いずれも片方のアレルの変異と他方のアレルでのp53mRNAの欠損が明らかになった。この結果から,これらの症例においては両方のアレルでp53遺伝子が不活化され,この不活化が白血病の発症に寄与している可能性が考えられた。
精神分裂病のグルタミン酸伝達異常についての分子遺伝学的および実験的検討

精神分裂病(分裂病)において想定されるグルタミン酸神経伝達の異常の本態を明らかにする目的で、以下の研究を行った。第一に、分子遺伝学的研究として、分裂病患者におけるN-acetylated alpha-linked acidic dipeptidase(NAALADase)遺伝子の多型に異常が存在するかを検討した、次に実験的研究として、NAALADasoのメッセンジャーRNA(mRNA)に対して相補的なantisense DNAを両側嗅内皮質に投与して、NAALADaseの発現を抑制したモデル動物を作成し、自発移所運動量およびmetamphetamineにより誘発される移所運動量について検討したが、有意な変化は認められなかった。さらに、分裂病におけるグルタミン酸神経伝達の低下の動物モデルとして、グルタミン酸受容体の亜型のひとつであるN-メチル-D-アスパラギン酸受容体(NMDA受容体)のR1サブユニットの発現を、そのmRNAに相補的なantisense DNAの脳室内投与によって抑制したラットを作成し、dopamine D2受容体の発現変化を検討した。In vitro受容体autoradiographyでは、黒質における[3H]YM-09151-2結合が有意に低下した。Northern blot analysisでは、線条体における、dopamine D2受容体のmRNAが有意に増加した。最後に、非競合型NMDA受容体遮断薬であるphencyclidine(PCP)およびMK-801を慢性投与したラットにおける社会性行動の変化を検討し、有意な減退を認めた。1.分裂病患者のNAALADase遺伝子の多型とその臨床的関連本研究に協力することに同意の得られた健常者若干名の末梢血からRNAを抽出し、ヒトのNAALADase遺伝子のcDNA(2653bp)を300-500bpに分けて、reverse transcription-polymerasechain reaction(RT-PCR)による増幅を行っている。しかし、ヒトのNAALADase遺伝子の血液における発現は極めて乏しいために、安定した結果が得られていない。RNAの抽出の効率を上げることが重要と考えられ、現在取り組んでいる最中である。2.分裂病モデルとしてのNAALADase発現抑制ラットの検討NAALADaseのmRNAに対する短鎖のアンチセンスDNAによるknock down実験の前に、ラット脳におけるNAALADase mRNAの発現を、in situハイブリダイゼーション法により検出する必要がある。これまでのところ、NAALADase mRNAの脳における発現は比較的少なく、また非特異的なハイブリダイゼーションが多いために、充分にNAALADase mRNAを検出できていないので、現在は実験条件の検討を行っている。実験条件が確立すれば、直ちに短鎖のアンチセンスDNA投与によるNAALADase発現抑制ラットを作成し、検討を開始する。1.分裂病患者のNAALADase遺伝子の多型とその臨床的関連本研究に協力することに同意の得られた健常者若干名の末梢血からRNAを抽出し、ヒトのNAALADase遺伝子のcDNA(2653bp)を300-500bpに分けて、reverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)による増幅を行っている。現在のところ、遺伝子多型の検出には至っておらず、今後も引き続き検討の予定である。2.分裂病モデルとしてのNAALADase発現抑制ラットの検討NAALADaseのmRNAの開始コドンを含む部分に対する短鎖(20 base)のアンチセンスDNA(S-Oligo)を、8週齢のWistar雄性ラットの両側の嗅内皮質に、脳定位装置を用いて注入し、22時間後の自発移所運動量およびmetamphetamine(MAP)1mg/kg投与後の移所運動量を測定した。対照群には同様に溶媒を投与した。アンチセンスをそれぞれ1nmoleあるいは3nmole投与したラットの自発移所運動量およびMAP誘発移所運動量には、溶媒投与ラットと比較して有意な差はなかった。今後は用量を展開し、また亜慢性投与についても検討し、組織化学的検討も併せて行う予定である。1.分裂病患者のNAALADase遺伝子の多型とその臨床的関連2.分裂病モデルとしての興奮性アミノ酸伝達低下ラットの検討

NAALADaseのmRNAの開始コドンを含む部分に対する、短鎖(20base)のアンチセンスDNAの両側嗅内皮質投与が行動に及ぼす効果を、Wistarラットに続いて8週齢のSprague-Dawley雄性ラットについて検討したが、自発移所運動量およびmetamphetamine(MAP)1mg/kg投与後の移所運動量に有意な変化はなかった。今後は用量を展開し、また亜慢性投与についても検討し、組織化学的検討も併せて行う予定である。NMDA受容体のR1サブユニット(NR-1)のmRNAの一部に相補的な短鎖のアンチセンスDNAを脳室内投与したNR-1発現抑制ラットでは、黒質のdopamine D2受容体結合が低下し、線条体のD2 mRNAが増加した。phencyclidine(PCP)慢性投与ラットおよびMK-801慢性投与ラットでは、社会性行動の減退がみられた。
塩酸イリノテカンによる好中球減少とSLCO1B1遺伝子多型の関連に関する臨床研究

【研究目的】塩酸イリノテカン(CPT-11)は、大腸がん、肺がん等に対する標準的抗がん剤であり、重篤な副作用として白血球減少と下痢が報告されている。CPT-11は体内で活性代謝物であるSN-38に変換され、グルクロン酸転移酵素(UGT1A1)によって不活性化される。これまでの多くの研究により、UGT1A1の遺伝子多型と副作用との関連性について明らかにされ、米国では2005年7月に「UGT1A1^*28のホモ接合体患者に対しては開始投与量を減量すべきである。」と添付文書の改訂がなされた。一方、CPT-11は、肝臓に特異的に発現する有機アニオントランスポーターOATP1B1(SLCO1B1 gene)によって肝臓に取り込まれるが、最近CPT-11の薬物血中濃度の変動にOATP1B1の遺伝子多型が影響を及ぼすとの報告がなされた。そこで本研究では、SLCO1B1の遺伝子多型を解析し、これまで集積してきたUGT1A1遺伝子多型情報等と多変量解析を行い、日本人におけるCPT-11の個別化投与設計の確立を目指した。【研究方法】京都大学医学部附属病院外来化学療法部においてCPT-11が投与された患者血液からゲノムDNAを調製し、ダイレクトシークエンス法によってUGT1A1遺伝子多型(UGT1A1*6、*27、*28、*60)およびSLCO1B1の遺伝子多型(SLCO1B1^*1,*5)を解析した。好中球数等の副作用情報は、「京大病院がん診療情報データベース」から入手した。CPT-11による好中球減少とUGT1A1・SLCO1B1の遺伝子多型の遺伝子多型、患者情報との関連性について調査した。本研究は、京都大学医学部・医の倫理委員会の承認を得ている(G-118)。【研究成果】平成18年3月から平成20年3月における患者約250名の遺伝子解析を行った。そのうち133名の多型の頻度を解析した結果、UGT1A1*60(-/-:79名、+/-:47名、+/+:7名)、UGT1A1*28(-/-:110名、+/-:22名、+/+:1名)、UGT1A1*6(-/-:79名、+/-:48名、+/+:6名)、UGT1A1*27(-/-:133名、+/-:0名、+/+:0名)、SLCO1B1*1b(-/-:8名、+/-:58名、+/+:67名)、SLCO1B1*5(-/-:100名、+/-:33名、+/+:0名)であった。CPT-11投与開始1コース期間中の副作用の発現率について調査した結果、29名(22%)の患者がGrade3以上の好中球減少を認めた。現在UGT1A1とSLCO1B1遺伝子多型と副作用との関連性について統計解析を行い、論文投稿中である。

そのうち133名の多型の頻度を解析した結果、UGT1A1*60(-/-:79名、+/-:47名、+/+:7名)、UGT1A1*28(-/-:110名、+/-:22名、+/+:1名)、UGT1A1*6(-/-:79名、+/-:48名、+/+:6名)、UGT1A1*27(-/-:133名、+/-:0名、+/+:0名)、SLCO1B1*1b(-/-:8名、+/-:58名、+/+:67名)、SLCO1B1*5(-/-:100名、+/-:33名、+/+:0名)であった。CPT-11投与開始1コース期間中の副作用の発現率について調査した結果、29名(22%)の患者がGrade3以上の好中球減少を認めた。現在UGT1A1とSLCO1B1遺伝子多型と副作用との関連性について統計解析を行い、論文投稿中である。
ペプチド性薬物の経口投与を目的とした新規剤形の探索

さきに考案したガラスフィルター法、すなわち、ガラスフィルター上に形成させた脂質膜の間を急速に水相が通過する際にリポソームが生成する現象を利用する方法を用いて、ペプチド性薬物であるカルシトニンを内包する二重化処理リポソームを調製し、経口投与製剤としての可能性を動物を用いて検討した。まず、サケカルシトニン0.10.5mgをpH3.0クエン酸緩衝液に溶解し、26μMの水素添加レシチン溶液に加え乳化したのちガラスフィルターに含浸させ、窒素気流を用いて乾燥後クエン酸緩衝液を通過させて、直径0.82.0μMのリポソームを調製した。つぎにこのリポソーム懸濁液を、孔径のより大きいフィルター上に形成させたカルシトニンを含まない脂質膜の間に通し、二重リポソームを含む直径510μMのリポソーム混合物を得ることができた。カルシトニン内包率は添加量に関わらず平均5%であり、調製時の分解は認められなかった。カルシトニンを内包する二重化処理リポソーム懸濁液を、カルシトニンとして10μg/kg、Wistar系雄性ラットにゾンデを用いて胃内投与したところ、血中カルシウム濃度がカルシトニン溶液投与時と比較して著明に低下しかつ持続するという結果が得られた。これがカルシトニンの消化管からの吸収によるものであることを確認するため、さらに日本白色ウサギに10μg/kgを経口投与し、現在、血中カルシトニン濃度を測定中である。
日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の開発

本研究は、個人が仕事と家族役割を遂行することにより得られる豊かさ、ワーク・ファミリー・エンリッチメントを測定する英語版尺度の日本語版を開発することを目的とした。2016年(1年目)は、英語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の開発著者であるDr. Kacmar, K, Micheleに尺度の日本語版を開発することについての許可を得た後、順翻訳、逆翻訳を行い、2017年2月に尺度開発者より作成した日本語版尺度について承認を得た。2017年(2年目)は、日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の信頼性・妥当性を検証するための調査に用いる質問紙の内容を検討した。ワーク・ファミリー・エンリッチメントの先行要因となる変数、関連する結果変数等を検討し、各変数を測定するための尺度を検索した所、ワーク・ファミリー・エンリッチメントの先行要因である仕事及び家族負荷を測定する尺度の日本語版が見つからず、英語版尺度を使用することとした。8月に仕事及び家族負荷尺度の英語版著者(Dr. Matthews, R. A)に、尺度の日本語版作成について許可を得て、順翻訳、逆翻訳を行い、11月に日本語版仕事及び家族負荷尺度について開発者の承認を得た。その後、2018年2月に活水女子大学倫理委員会へ研究調査実施の倫理申請をし、2018年3月に「条件付承認」の結果を得た。2018年(3年目)8月に研究実施について倫理委員会の承認を得た。その後、64か所(病院4か所、介護老人保健・福祉施設20か所、訪問看護事業所34か所、一般企業6か所)の調査対象事業所より研究調査実施の承諾を得て、10月2019年3月まで質問紙調査を実施した。今後は、得られたデータを分析し、作成した尺度の信頼性及び妥当性を検証して結果を学会及び論文にて発表する予定である。本研究は、看護師が仕事と家族役割を遂行することにより得られる豊かさ、ワーク・ファミリー・エンリッチメント(Work-Family Enrichment)を測定する英語版尺度の日本語版を開発し、信頼性と妥当性を検証することを目的としている。当該年度は、以下のプロセスにて日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度を作成することを予定とした。1英語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の開発著者に尺度の翻訳許可を得る、2英語版尺度を日本語へ順翻訳する、3日本語にした内容を英語に逆翻訳する、4逆翻訳した内容について尺度開発著者に確認を得る。当該年度は、本研究代表者が英語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の開発著者であるDr. Kacmar, K, Micheleに日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の日本語版を開発することについての許可を得た後、共同研究者とともに尺度を日本語へ翻訳(順翻訳)し内容を検討した。その後、ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の内容を知らない翻訳業者に、研究者らが作成した日本語版尺度の英語への翻訳(逆翻訳)を依頼した。そして、翻訳業者が英語へ逆翻訳したワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度日本語版を、尺度開発著者へ送付し内容の確認を依頼した。結果、尺度開発著者より、尺度の内容の一部が英語原版尺度の内容を反映していないとの指摘を受けた。その後、指摘を受けた内容について再度検討し新たな日本語版尺度を作成し、現在逆翻訳が終了した段階である。今後、尺度開発著者に再度内容の確認を依頼する予定である。当該年度中に、ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度日本語版を完成させる予定であったが、日本語版尺度の内容について、尺度開発著者から最終的な了承を得る段階には至らなかった。しかし、尺度開発著者より指摘を受けた内容について修正した日本語版尺度の作成は終了しており、今後はすみやかに尺度開発著者の了承を得ることができると考えている。当該年度は、日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度を完成させ、作成した日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度を用いた質問紙調査を実施することを予定とした。前年度に引き続き、日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の文言、内容等について、英語原版著者とやり取りを繰り返し、2017年2月に英語原版著者より日本語版尺度について承認を得た。その後、日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の信頼性・妥当性を検証するための調査に用いる質問紙の内容を検討した。先行研究を参照し、英語原版著者が実施した方法を参考に、ワーク・ファミリー・エンリッチメントの先行要因となる変数、関連する結果変数等を検討し、各変数を測定するための尺度を検索した。尺度の検索を行う中で、ワーク・ファミリー・エンリッチメントの先行要因とされる、仕事及び家族負荷を測定する尺度の日本語版が見つからず、英語版尺度を使用することとした。2017年8月に仕事及び家族負荷尺度の英語版著者(Dr. Matthews, R. A)に、仕事及び家族負荷尺度の日本語版作成について許可を得て、順翻訳、逆翻訳を行い、2017年11月に英語原版著者より、日本語版仕事及び家族負荷尺度の内容について承認を得た。その後、調査に用いる質問紙調査票を完成させ、2018年2月に活水女子大学倫理委員会へ研究調査の倫理申請をした。

2018年3月、申請した研究調査は「条件付承認」となり、現在、倫理委員に指摘された内容について修正を行っている。当該年度中に、作成した日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度を用いた調査を行う予定であったが、尺度の予測的妥当性を検証するための変数のひとつである「仕事及び家族負荷」を測定する尺度の検索と、尺度を日本語版にすることに時間を要した。しかし、日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度は完成し、尺度を用いた質問紙も完成している。研究倫理審査の承認も得られるので、今後はすみやかに調査を実施することができると考えている。本研究は、個人が仕事と家族役割を遂行することにより得られる豊かさ、ワーク・ファミリー・エンリッチメントを測定する英語版尺度の日本語版を開発することを目的とした。2016年(1年目)は、英語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の開発著者であるDr. Kacmar, K, Micheleに尺度の日本語版を開発することについての許可を得た後、順翻訳、逆翻訳を行い、2017年2月に尺度開発者より作成した日本語版尺度について承認を得た。2017年(2年目)は、日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度の信頼性・妥当性を検証するための調査に用いる質問紙の内容を検討した。ワーク・ファミリー・エンリッチメントの先行要因となる変数、関連する結果変数等を検討し、各変数を測定するための尺度を検索した所、ワーク・ファミリー・エンリッチメントの先行要因である仕事及び家族負荷を測定する尺度の日本語版が見つからず、英語版尺度を使用することとした。8月に仕事及び家族負荷尺度の英語版著者(Dr. Matthews, R. A)に、尺度の日本語版作成について許可を得て、順翻訳、逆翻訳を行い、11月に日本語版仕事及び家族負荷尺度について開発者の承認を得た。その後、2018年2月に活水女子大学倫理委員会へ研究調査実施の倫理申請をし、2018年3月に「条件付承認」の結果を得た。2018年(3年目)8月に研究実施について倫理委員会の承認を得た。その後、64か所(病院4か所、介護老人保健・福祉施設20か所、訪問看護事業所34か所、一般企業6か所)の調査対象事業所より研究調査実施の承諾を得て、10月2019年3月まで質問紙調査を実施した。今後は、得られたデータを分析し、作成した尺度の信頼性及び妥当性を検証して結果を学会及び論文にて発表する予定である。尺度の日本語版について尺度開発著者より最終的な承認が得られたら、九州内の病院、訪問看護事業所、介護老人保健・福祉施設に勤務する看護師に対して、作成した日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度を用いた質問紙調査を行い、日本語版尺度の内的一貫性、基準関連妥当性、弁別的妥当性、構成概念妥当性の検証を行う。活水女子大学倫理委員会より本研究調査の承認が得られたら、日本語版ワーク・ファミリー・エンリッチメント尺度を用いた質問紙調査を行う。九州内の病院、訪問看護事業所、介護老人保健・福祉施設をランダムに抽出し、本調査研究の趣旨・目的等を説明し、同意を得られた病院、訪問看護事業所、介護老人保健・福祉施設に勤務する看護師を対象に調査を行う。
閉経後の骨格筋における水分代謝とサルコペニア：運動の予防効果の分子メカニズム

高齢期の女性骨格筋では、筋線維内水分量の低下が顕著に認められ、その要因のひとつとしてエストロゲンが関与している可能性がある。そこで本研究では、エストロゲンによる骨格筋水分代謝の調節機構に着眼して、サルコペニアおよび閉経後の女性における筋萎縮および運動による筋萎縮予防の分子メカニズムを解明することが本研究の目的である。本研究では、エストロゲン分泌が低下した状態での運動トレーニングが骨格筋水分代謝に及ぼす影響を分子レベルで検討し、性差を考慮したサルコペニアの予防改善に役立てようとする試みである。
生物膜付着力の評価方法の提案と付着強度に影響するキーファクターの解明

生物膜(biofilm)は、微生物群が固体表面に付着(adhesion)して増殖しながらアグリゲート(aggregate)増殖体を形成したものである。廃水処理分野では。古くからbiofilm利用したリアクター形式が積極的に用いられてきた。では、一体何故、如何なる機構で微生物はadhesionし、aggregationするのであろうか?また、aggregationすることによって、如何なる微生物生態学的な構造と機能を獲得しているのであろうか?これらの鍵を握る基礎的な知見として生物膜の付着性の情報は不可欠である。そこで本研究では、直接的に生物膜引張強度を測定・評価する手法を新規に考案し、高度水処理を目的とした3種類の生物膜(好気性生物膜:Run1、糖系廃水脱窒生物膜:Run2メタノール系廃水脱窒生物膜:Run3)の付着強度を測定した。さらに、生物膜の発達に伴って変遷する生物膜密度、細胞外ポリマー含有量、生菌/死滅菌割合などの付着強度影響因子や走査型電子顕微鏡観察による生物膜の構造との関係について検討した。Run1、Run2、Run3の引張強度は、それぞれ73980、3501100、1401540Paの範囲であった。生物膜の発達に伴って生物膜は増加し、Run13の膜厚はそれぞれ約0.8、2.4、2.3mmに達したが、膜厚が大きくなったからと言って一概に生物膜引張強度が大きくない。引張強度を細胞外ポリマー量だけで説明することは難しいく、膜密度と引張強度に弱い正の相関があった。電子顕微鏡観察によるRun2の生物膜の構造は、Run1、3と違って細菌の密度が小さくても長い繊毛のようなものが繊維状に存在しており、細菌同士を絡めた繊維状が引張強度に強く影響することが明らかになった。廃水処理分野では。
光干渉縞を用いた微粒子の粒径・数密度・速度の同時計測法の開発

原発再稼働に必要なフィルタードベントのひとつであるベンチュリスクラバの性能評価のため、スクラバ内を高速で運動する微小液滴の計測技術開発が求められている。本研究では、レーザー光を用いた光干渉縞方式による微粒子の計測法を確立し、微小液滴への適用可能性について検討した。具体的な研究実績は以下の通りである。1.微粒子計測装置の製作、2.計測機器の調整、確認:研究計画の通りの液ラインと光学系で構成された微粒子計測装置を製作するとともに、実験装置が想定通りに運転することを確認した。3.干渉縞発生の理論的な解析:既存研究を元に理論的な解析を行うことに加えて、微粒子の散乱現象に対する光学シミュレーションを実施した。その結果、実験で使用する微粒子の散乱強度とその粒径に相関があることが確認された。4.微粒子計測装置の性能評価実験(4ー1.干渉縞に対する受光素子の電圧信号特性の把握):レーザーと微粒子の光学的作用によって発生する干渉縞とその光を受けた受光素子から出力される電圧信号の特性を把握するため、スクリーンに映る干渉縞と電圧信号の同期計測を実施した。その結果、微粒子を混入させた場合、干渉縞の発生が確認できたとともに、同時に受光素子からの電圧が減少することを確認した。このことから微粒子を受光素子からの電圧減少により感知できると考えられる。4ー2.粒径に対する電圧信号特性の理解:粒径に対する受光素子からの電圧信号特性を把握するために、純水中に混入する微粒子の粒径を変えて実験を実施した。その結果、粒径が小さいほど電圧の変動が小さくなることを確認した。このことから、電圧の減少量を計測することで粒径を予測できることが期待される。以上により、レーザー光を用いた光干渉縞方式による微粒子の計測が可能であることが明らかにされた。この知見は今後の微小液滴を対象とした計測技術開発に大きく貢献できると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。
誘電機能性流体を用いた受動・能動型双方に適用可能な慣性ダンパの開発

導電性流体と磁性粉体をピストン・シリンダに封入し,細長いバイパス管内に電界および磁界を印加した時に電磁誘導により流路内の流体を制御し,かつ磁界により見かけのオリフィス径を操作することによって,受動・能動の双方に適用可能な流体式慣性ダンパを開発した.バイパス管内部の塩水に電界と磁界を加えると,電磁誘導により内部の流体に力が働き移動すること,および電磁石の磁極配置を変えた場合のダンパの抵抗力が変化することが確認された.導電性流体と磁性粉体をピストン・シリンダに封入し,細長いバイパス管内に電界および磁界を印加した時に電磁誘導により流路内の流体を制御し,かつ磁界により見かけのオリフィス径を操作することによって,受動・能動の双方に適用可能な流体式慣性ダンパを開発した.バイパス管内部の塩水に電界と磁界を加えると,電磁誘導により内部の流体に力が働き移動すること,および電磁石の磁極配置を変えた場合のダンパの抵抗力が変化することが確認された.初期段階として,流体慣性力を確かめるために,流体慣性質量を用いたダンパを試作した.この装置はピストンの外周がスクリュー状の溝が切られており,その溝を流体が高速に移動することによって慣性力が生まれるものである。本装置の抵抗力を振動台を用いて測定し,その効果を確かめた.次に,電磁石を様々な位置に取り付けて,機能性流体に磁場を印加すると,クラスタによって見かけの減衰力が制御可能かを確かめようとしたが,流体に微細な鋼球を混ぜた状態で実験したがあまり良い結果が得られなかった.これは界面活性剤の有無によると考えられ,続いてバッテリー液や塩水を試みる予定である.これにより電磁場を印加して,フレミングの法則により流体慣性力が制御可能かを確かめる.これらに関連して「非線形粘性流体を用いた流体慣性ダンパ」を日本機械学会東北支部講演会にて発表した.今年度は,これまでの予備実験を参考に本件で提案するダンパを再製作する.それとともに,誘電性の流体および磁性粉体を選定する.その後,抵抗力特性実験を行い,理論と比較検討する.本ダンパを取り付けた小規模な一自由度振動モデルを用いた周波数応答実験および地震応答実験を研究室および振動実験解析棟で行い,その振動低減効果を検証する.それらと並行して,バイパス管内の電磁場および流体について有限要素法を用いた連成解析を行い,導出した理論と実験結果および解析結果と比較検討する.最終的に実地震動に対する本装置の有効性を確かめる.導電性の流体と磁性粉体をピストン・シリンダに封入し,バイパス管内に電界および磁界を印加した時にフレミングの法則により流路内の流体を積極的に操作し,かつ磁界により見かけの減衰力を操作することによって,受動・能動の双方に適用可能な流体式の慣性ダンパを設計し,試作した.バイパス管は八角形の治具に固定され,その周囲に電磁石が,管両端部に金網が,管内部に電極が取り付けられている.バイパス管内部の導電性流体(塩水)に電界と磁界を加えると,電磁誘導により内部の流体に力が働き,移動することが確認できた.また,その流体中に微粒な鋼球を混ぜ,八方向からの磁界によってクラスタ形成し,その形状を変化させることができた.内部に働く力の理論式を導出し理論値を計算した.電極面積と電極間電圧,導電率の関係が理論式に従っていることが確認された.実験結果と傾向は符合したが,実験値の方が定量的に少ない値となった.これは電磁石による磁束強度が管内部で少ないこと,電場を印加した際の導電性流体の電気分解による塩素ガスの発生で起こる圧力低下の影響と考えられる.さらに,電極の面積が違う二種類のバイパス管を試作し,性能を調べた結果,電極の面積が大きい方がより大きな力を得ることが確認された.それらの形状を有限要素法の磁場解析により磁束密度分布を求め,概ね実験結果と符合した.次に,バイパス管をダンパに取り付けて,正弦波繰返し試験を行い,抵抗力特性を測定した.各電磁石の磁界の向き(磁極配置)を数種類に変えた場合,鋼球のクラスタ形状によって見かけのオリフィス径が変わり,荷重が変化することが確認された.これまでの研究成果をアメリカ機械学会に発表した。また,日本機械学会に発表予定である.
水で飽和した密な砂の進行性破壊の実験的研究

本年度は、密な砂地盤の液状化を伴う遅れ破壊の要因のひとつは、衝撃荷重等による急速な局部載荷によって地盤内に不均質な応力・過剰水圧分布の発生にあるという考えに基づき、昨年度作製した浸透力載荷装置を用いて、地盤内に不均質な応力、過剰水圧を与えた実験を行った。具体的には、上流・下流で地表面高さの異なる段差地盤とすること、浸透力を瞬間載荷、その後除荷して水位差一定にすることである。以下に得られた結果を示す。1)水載荷速度一定試験においては、水平地盤、段差地盤ともに、浸透力載荷速度効果がみられ、限界水位差が大きく変化する載荷速度のレンジも同じであり、破壊に至るまでの地盤表面の変形は、まず下流地盤の隆起があって、次に上流地盤の沈下が起こることがわかった。破壊領域については、速い載荷の方が、遅い載荷よりも大きくなる。しかし上流側に段差を設けた地盤の破壊領域の大きさは、載荷速度に依存しない。水平地盤にさらに段差を設ける場合(流線距離が長くなる)、下流側・上流側のどちらに段差を設けてもその限界水位差は水平のそれに比べて大きくなる。また、段差地盤については、下流側を高くした地盤の限界水位差の方が大きくなる。矢板付近流線距離が同じ場合、上流側を高くするよりも下流側を高くしたほうが、限界水位差は大きくなる。水平地盤はその間である。2)水位差一定試験においては、水平地盤、段差地盤ともに、排水条件下での限界水位差より少し高い水位差で一定に保つと、遅れ破壊を生じた。その際の矢板付近の過剰水圧は、特に下流側地点において隆起とともに上昇している。特に下流を3cm高くした地盤においては、載荷後約2分で破壊するという、明確な遅れ破壊を示した。3)瞬間載荷・除荷試験では、水位差一定試験において破壊に至らない水位差であっても、瞬間載荷・除荷という載荷履歴を与えると、破壊に至ることがあり、段差という初期状態による不均質性に、載荷履歴による不均質性を加えると、密な砂地盤においても複雑な液状化現象を引き起こす可能性があり、地盤内の過剰水圧は上昇しつつ、遅れ変形・破壊に至ることを示した。阪神淡路大地震での広範囲にわたる大規模な地盤の液状化には、液状化の起こり方について教科書的な説明を越える事実があった。すなわち、(1)神戸港のすべての砂がせん断によって圧縮するような、呆れるほどゆるい砂であったわけでは全然ないが、神戸港は液状化によって全滅に近かった。(2)目撃された液状化は数十分以上にわたって持続し、また、液状化域が拡がっていったことである。本研究では、飽和した密な砂地盤が何故地震後に遅れて液状化し、それが数十分も持続し、また拡大してゆくのかを飽和した砂地盤の模型実験により再現し、その進行性破壊のメカニズムを実験的に解明することが目的であった。

そこで、密な砂地盤の液状化を伴う遅れ破壊の第一義的な要因は、衝撃荷重等による急速な局部載荷によって地盤内に不均質な応力・過剰水圧分布の発生にあると考え、固定矢板で上流・下流側を仕切り、下流側で水位一定、上流側で10^<-3>10^2cm/sec以上の水位上昇速度が可能な浸透力載荷装置を、本科研費により作成し、(1)水槽内の密な砂模型地盤内でも急速載荷に伴う過剰水圧の不均質場が再現できることを確かめた。これにつづく主な実験結果を示す。(2)豊浦砂のような透水性の良い密な砂の(模型地盤の)破壊においても、緩速載荷では限界水位が小さく、急速載荷では限界水位が3mにも相当するほど大きい、といった明確な時間効果が得られた。(3)密な模型砂地盤に対し、(2)で確かめた緩速載荷の限界水位よりもわずかに大きい水位まで急速載荷を行い、その後その水位を一定にしたところ、載荷終了後約1分後に遅れて破壊した。本年度は、密な砂地盤の液状化を伴う遅れ破壊の要因のひとつは、衝撃荷重等による急速な局部載荷によって地盤内に不均質な応力・過剰水圧分布の発生にあるという考えに基づき、昨年度作製した浸透力載荷装置を用いて、地盤内に不均質な応力、過剰水圧を与えた実験を行った。具体的には、上流・下流で地表面高さの異なる段差地盤とすること、浸透力を瞬間載荷、その後除荷して水位差一定にすることである。以下に得られた結果を示す。1)水載荷速度一定試験においては、水平地盤、段差地盤ともに、浸透力載荷速度効果がみられ、限界水位差が大きく変化する載荷速度のレンジも同じであり、破壊に至るまでの地盤表面の変形は、まず下流地盤の隆起があって、次に上流地盤の沈下が起こることがわかった。破壊領域については、速い載荷の方が、遅い載荷よりも大きくなる。しかし上流側に段差を設けた地盤の破壊領域の大きさは、載荷速度に依存しない。水平地盤にさらに段差を設ける場合(流線距離が長くなる)、下流側・上流側のどちらに段差を設けてもその限界水位差は水平のそれに比べて大きくなる。また、段差地盤については、下流側を高くした地盤の限界水位差の方が大きくなる。矢板付近流線距離が同じ場合、上流側を高くするよりも下流側を高くしたほうが、限界水位差は大きくなる。水平地盤はその間である。2)水位差一定試験においては、水平地盤、段差地盤ともに、排水条件下での限界水位差より少し高い水位差で一定に保つと、遅れ破壊を生じた。その際の矢板付近の過剰水圧は、特に下流側地点において隆起とともに上昇している。特に下流を3cm高くした地盤においては、載荷後約2分で破壊するという、明確な遅れ破壊を示した。3)瞬間載荷・除荷試験では、水位差一定試験において破壊に至らない水位差であっても、瞬間載荷・除荷という載荷履歴を与えると、破壊に至ることがあり、段差という初期状態による不均質性に、載荷履歴による不均質性を加えると、密な砂地盤においても複雑な液状化現象を引き起こす可能性があり、地盤内の過剰水圧は上昇しつつ、遅れ変形・破壊に至ることを示した。
次世代デジタルモバイル対応高機能ハイブリッド磁性粒子の開発

本研究では、将来のデジタルモバイル機器用の高周波対応、高電気抵抗、高透磁率の磁性粒子を作製するため、高透磁率の強磁性アモルファスサブマイクロ粒子(AFBS)を化学的方法により作製し、その表面をフェライトめっき法によって電気抵抗の高いNiZnフェライトナノ粒子(NZF)をコートしたハイブリッド磁性粒子(ANC)の開発を目的とした。その結果、超音波撹拌とオレイン酸ナトリウムの添加により高分散AFBSの作製に成功した。また、NZFコートしたANCも目標以上の電気抵抗率を示した。さらに、ANCのポリマー複合体は、高い比透磁率は示さなかったが、電気抵抗率が高く、電磁波吸収特性も既存材料と同等であった。研究の目的:急成長するデジタル携帯機器では、利用周波数の高周波化が進むとともに高周波ノイズが問題となっている。本研究では、高周波域対応や電磁干渉対策がなされた半導体パッケージ基板材料への応用を視野に入れ、強磁性Fe-B系アモルファスサブマイクロ粒子の表面をNiZnフェライトナノ粒子でコートさせたハイブリッド粒子を開発する。研究実施計画と実験方法:Fe-B系アモルファスサブマイクロ粒子(AFBS)は、水溶液中で強還元剤によりFeイオンを急速に還元しアモルファス状の粒子として析出させる直接還元法によって作製した。また、NiZnフェライトナノ粒子(NZFN)はフェライトめっき法を用いて作製した。両粉末の磁気特性を振動式磁気磁力計(VSM)で測定し、組織は走査型電子顕微鏡(SEM)、相の同定はX線回折(XRD)により調べた。得られた結果をもとに両粉末の作製条件と磁気特性の関係を調べた。結果と考察:(1)直接還元法により作製したAFBS粒子は、SEMによる組織観察から平均粒径が0.35μmであり、XRDよりアモルファス状態であることが分かった。(2)VSM測定により、Bが入っているため磁化の値はFeに比べて低いが、保磁力は小さく良好な磁気特性を示した。(3)しかし、それらの分散性はそれほど高くなく、ハイブリッド粒子の作製のためには分散性をあげる必要があると考えられる。(3)フェライトめっきは、作製条件のうちpH、原料の濃度、めっき温度によってその形態が変化することがわかり、中でも温度の制御が重要であることが分かった。研究の目的:急成長するデジタル携帯機器では、周波数の高周波化と回路内の半導体パッケージやインダクタ部品の薄型化が要求されている。本研究では、化学的還元法により強磁性アモルファスサブマイクロ粒子(AFBS)を作製し、さらにその表面をNiZnフェライト(NZF)ナノ粒子でコートさせたハイブリッド粒子を開発する。このハイブリッド粒子は樹脂と混合してフィルム化し、一括積層することによって高周波域対応の積層チップインダクタや電磁干渉対策がなされた半導体パッケージ基板材料に使用でき、デジタル携帯機器のさらなる小型化と環境調和型社会の実現に寄与する。平成27年度は、平成26年度に確立した条件で作製した両粒子を複合化し、磁性酸化物コート強磁性アモルファス金属ハイブリッド粒子を作製した。実験方法:AFBS粒子上にオレイン酸ナトリウムを使用したフェライトめっき処理を行いAFBSがNZFNでコートされたハイブリッド粒子を作製した。これらの作製条件、組織、磁気特性、電気抵抗の関係を調べた。結果と考察:(1)オレイン酸ナトリウムを使用したフェライトめっきした試料において、XRDからNiZnフェライトが確認され、ハイブリッド粒子の作製が示唆された。(2)オレイン酸ナトリウム濃度Csoが0.1mMの時電気抵抗率ρが0.145Ωm、0mMでも0.260Ωmを示し、高い電気抵抗を示した。(3)Cso=0.1mMの試料ではNZF被覆率が低いにもかかわらず電気抵抗率の上昇が大きかったことからAFBS表面に被覆されたオレイン酸イオンが絶縁の役割を果たしたことが予想された。AFBS上にNZFがコートしたハイブリッド粒子の作製が確立した。次年度はその高周波特性を調べることをメインに取り組む。【目的】急成長するデジタル携帯機器では、周波数の高周波化と回路内の半導体パッケージやインダクタ部品の薄型化が要求されている。本研究では化学的還元法により強磁性アモルファスサブマイクロ粒子(AFBS)を作製し、さらにその表面をNiZnフェライトナノ粒子(NZFN)でコートさせたハイブリッド粒子を開発する。平成28年度は、ハイブリッド粒子を用いて、高密度な成形体または樹脂複合体を作製し、得られた成形体または樹脂複合体の高周波磁気特性または電波吸収特性を評価することを目的とした。【実験方法】前年度までに確立した条件にてAFBS粒子上にオレイン酸ナトリウムを使用したフェライトめっき処理を行いAFBSがNZFNでコートされたハイブリッド粒子(ANC)を作製した。さらに、ポリビニルピロリドンとオクタン酸メチルを加えてトロイダル状に成形し、ポリマー複合体とした。これらのポリマー複合体の電気抵抗率、高周波磁気特性及び電磁波吸収特性について調査した。【結果】1.ANCポリマー複合体は60 vol.%付近の高充填率においても、ρ=10 Ωm程度の電気抵抗率を示した。2.ANCポリマー複合体の比透磁率μrはUHF帯(0.33.0 GHz)にてAFBSのポリマー複合体の比透磁率よりも低い値をとった。3.ANCのポリマー複合体の整合周波数は、AFBSの整合周波数よりも低周波側にあり、それらは0.625 1.07 GHz、または0.1680.742 GHzを示した。

4.ANCのポリマー複合体のfmdm積は、3.233.33GHzmmまたは3.773.81GHzmmであった。この値はUHF帯の低周波域では、報告されている材料と同等もしくは小さな値であることから、本研究で作製されたハイブリッドナノ粒子の有効性が示唆された。本研究では、将来のデジタルモバイル機器用の高周波対応、高電気抵抗、高透磁率の磁性粒子を作製するため、高透磁率の強磁性アモルファスサブマイクロ粒子(AFBS)を化学的方法により作製し、その表面をフェライトめっき法によって電気抵抗の高いNiZnフェライトナノ粒子(NZF)をコートしたハイブリッド磁性粒子(ANC)の開発を目的とした。その結果、超音波撹拌とオレイン酸ナトリウムの添加により高分散AFBSの作製に成功した。また、NZFコートしたANCも目標以上の電気抵抗率を示した。さらに、ANCのポリマー複合体は、高い比透磁率は示さなかったが、電気抵抗率が高く、電磁波吸収特性も既存材料と同等であった。AFBSの作製については条件が確立した。また、NZFS粒子についても、フェライトめっき法の要素技術が判明した。次年度、フェライトめっき法の最適条件の確立し、AFBS上にNZFS粒子が担持された両粉末からなるハイブリッド粒子の作製に取り組む。次年度はハイブリッド粒子をさらにポリマーと複合化させて高周波特性を調べることに取り組む。しかし、まだAFBSの分散性とNZFの被覆率が高くはなっていないので、これらの改善に取り組む必要がある。このためAFBSの作製条件を見直し、分布制御を次年度前半で行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。磁性材料次年度はAFBS粒子上にNZFS粒子が担持されたハイブリッド粒子の作製に取り組む。しかし、今年度の研究により、AFBS粒子の分散性があまり高くなかったので、ハイブリッド粒子の作製にはこの点を改善しなければならない。この改善を次年度前半で取り組む予定であり、界面活性剤の添加などを検討する。試料作製にかかる消耗品が安価であったこと、試料作製技術の向上により再現性があがったこと、などにより予想していたよりも使用額が減じた。旅費を計上していたが別経費で支出が可能となったため使用しなくなった。次年度は成形体を作製して特性を測定していく。これらにかかる治具や消耗品を購入して材料ならびに本研究プロセスの評価に用いる予定である。次年度加速させる組織観察における電子顕微鏡使用料ならびに消耗品等に使用する予定である。
超音波と薬剤修飾カ－ボンナノチュ－ブを用いた腫瘍タ－ゲッティング

成人病の治療について、治療後のQuality of Lifeを重要視する必要性が増加している。従来、癌の治療は、いずれも治療効果と患者のQuality of Lifeとを両立するという観点において理想的と言えるものではない。ナノ粒子であるカーボンナノチューブは、薬物単独による毒性は、従来の抗癌剤に比べて無視できるほど小さく、また、超音波を集束した患部以外における副作用が実質的に無視できる治療の実現を期待することができる。そこで、本研究では、従来の治療法の技術的な限界を克服することを目的に、外部エネルギーである超音波と音響化学的に抗腫瘍活性化する機能性カーボンナノチューブを組み合わせた新たな腫瘍ターゲティングシステムの開発を行うことを目的とした。この研究では、超音波単独、またはポリエチレングリコール修飾カーボンナノチューブ(PEG-modified CNTs)との併用による単離腫瘍細胞に対する殺細胞作用の増強を確認した。さらに、一重項酸素の消去剤であるヒスチジンの添加が、超音波とPEG-modified CNTs併用処置の殺細胞効果を著しく抑制することを認め、その殺細胞作用機序においける一重項酸素の関与を推定した。次にcolon26固形腫瘍を移植した動物に、薬物25 mg/kgを投与し、超音波を照射した。単独は抗腫瘍効果を示さなかったのに対し超音波とPEG-modified CNTs併用処置が有意な増殖抑制を示した。このことによりPEG-modified CNTsが超音波により活性化し細胞毒性を発現していることが示された。抗また処置後の腫瘍にHE染色を行ったところ、腫瘍組織に細胞の壊死が観察されたこれらの結果から固形腫瘍においてもPEG-modified CNTsを超音波により活性化し抗腫瘍効果を発揮できることが示された。がんの発生部位には、皮膚等の体表面と人体の深部にある肺、肝臓等の臓器がある。従来の治療法、外科手術、化学的治療、放射線治療等の、問題点を克服するためは、薬剤をがん細胞のみにピンポイントで送達し、腫瘍部位のみに選択的に薬効を発揮させる技術の開発が必要である。本研究では、DDS単独の技術的な限界を克服することを目的に、生体での深部到達性に優れる外部エネルギーである超音波と音響化学的に抗腫瘍活性化するナノ微粒子さらにはドラッグデリバリーシステム(DDS)を組み合わせた新たな治療システムの開発を行うことを目的とする。ナノ粒子として薬剤修飾がん指向性多機能型カーボンナノチューブを用いることで、患部において超音波と薬剤修飾カーボンナノチューブによるキャビテーションバブルを生成・破壊さらには、カーボンナノチューブの音響化学的抗腫瘍活性化作用を用いることにより、これまで困難であった腫瘍組織選択的ターゲッティングを目指すものである。培養細胞を用いた薬剤修飾カーボンナノチューブの音響化学活性の評価最初に、超音波単独、またはカーボンナノチューブとの併用による抗腫瘍効果を、培養細胞でした。超音波と併用することにより殺細胞効果が発現、または増強される薬剤修飾カーボンナノチューブのスクリ-ニングを行った。殺細胞効果の判定は、細胞膜の色素透過能に基づくトリパンブルー排除法とミトコンドリア内の酵素活性に基づくXTTアッセイ法によって行った。ポリエチレングリコールで修飾したカーボンナノチューブに音響増感活性が認められた。さらに活性酸素種に特異的な消去剤であるヒスチジン、トリプトファンによる阻害効果が認められたことより殺細胞作用における活性酸素の寄与が確認された。次にcolon26腫瘍を移植した動物に、これらの微粒子を投与し、微粒子が腫瘍組織において治療効果が得られる濃度に達した時点で患部に超音波照射を行い微粒子の音響化学的活性化による抗腫瘍効果の発現を確認した。がんの治療は、外科手術、放射線治療、化学療法により行なわれてきたが、いずれも腫瘍選択性の観点において理想的と言えるものではなく、これらを腫瘍選択性に優れる新療法の実現が望まれている。現理想的な癌の治療法としては(1)生体への損傷が少ないこと.(2)選択性に優れること.の2条件が要求される.我々は、これまでの基礎研究により、ナノ粒子であるカーボンナノチューブが超音波照射により顕著な抗腫瘍効果を発生することを発見した。上記薬物の薬物単独による毒性は、従来の抗癌剤に比べて無視できるほど小さく、また、超音波の集束性により超音波焦域外における音響化学効果発生を原理的にさらに小さく抑えることができるので、超音波を集束した患部以外における副作用が実質的に無視できる治療の実現を期待することができる。また、機能性フラーレンおよび機能性カーボンナノチューブが、光化学的励起し活性酸素を産生数ことが報告されているそこで、本研究では、従来の治療法の技術的な限界を克服することを目的に、遠隔作用力を持つ外部エネルギーである超音波と音響化学的に抗腫瘍活性化する水溶性の機能性カーボンナノチューブを組み合わせた新たな腫瘍ターゲティングシステムの開発を行うことを目的とした。本年度は、超音波単独、または機能性カーボンナノチューブとの併用による単離腫瘍細胞に対する殺細胞作用の増強を確認した。さらに、活性酸素種消去剤添加の超音波と機能性カーボンナノチューブ併用による殺細胞作用に対する影響を検討したところ、一重項酸素の消去剤であるヒスチジンの添加が、超音波と水酸化カーボンナノチューブ併用処置の殺細胞効果を著しく抑制することを認め、その殺細胞作用機序においける一重項酸素の関与を推定した。これまでに、超音波単独、または機能性カーボンナノチューブとの併用による単離腫瘍細胞に対する殺細胞作用をトリパンブルー排除法によって確認した。

超音波と併用することにより殺細胞効果が発現、または増強されるナノ粒子をスクリーニングした結果、水酸化カーボンナノチューブで優れた増強効果を認めた。超音波の作用には物理作用と、キャビテ-ションを介して発生する活性酸素種による化学作用とがあると推定されるため、活性酸素種消去剤添加の超音波と水酸化カーボンナノチューブ併用による殺細胞作用に対する影響を検討した。OHラジカルの消去剤であるマンニトールとスパーオキサイドラジカルの消去剤であるSODは併用による殺細胞効果に対し有意な抑制作用を示さなかったのに対し、一重項酸素の消去剤であるヒスチジンの添加が、超音波とカーボンナノチューブ、または水酸化カーボンナノチューブ併用処置の殺細胞効果を著しく抑制することを認めた。以上の所見より超音波と水酸化カーボンナノチューブ併用による殺細胞作用機序において一重項酸素の関与を確認した。超音波音波による水酸化カーボンナノチューブ増感作用のメカニズムとして以下に示す過程を考案した.殺細胞作用発現の過程を,その順を追って並べると,超音波の負圧による微小な気泡(キャビテーション気泡)の生成→超音波の正圧による気泡の圧壊→気泡内の気体の断熱的圧縮→数千°Cに相当するエネルギーの発生→水酸化カーボンナノチューブの励起→水酸化カーボンナノチューブから基底状態の酸素へのエネルギーの受け渡し→一重項酸素の産生→一重項酸素による細胞膜の破壊,及び細胞内器官の損傷となる.成人病の治療について、治療後のQuality of Lifeを重要視する必要性が増加している。従来、癌の治療は、いずれも治療効果と患者のQuality of Lifeとを両立するという観点において理想的と言えるものではない。ナノ粒子であるカーボンナノチューブは、薬物単独による毒性は、従来の抗癌剤に比べて無視できるほど小さく、また、超音波を集束した患部以外における副作用が実質的に無視できる治療の実現を期待することができる。そこで、本研究では、従来の治療法の技術的な限界を克服することを目的に、外部エネルギーである超音波と音響化学的に抗腫瘍活性化する機能性カーボンナノチューブを組み合わせた新たな腫瘍ターゲティングシステムの開発を行うことを目的とした。この研究では、超音波単独、またはポリエチレングリコール修飾カーボンナノチューブ(PEG-modified CNTs)との併用による単離腫瘍細胞に対する殺細胞作用の増強を確認した。さらに、一重項酸素の消去剤であるヒスチジンの添加が、超音波とPEG-modified CNTs併用処置の殺細胞効果を著しく抑制することを認め、その殺細胞作用機序においける一重項酸素の関与を推定した。次にcolon26固形腫瘍を移植した動物に、薬物25 mg/kgを投与し、超音波を照射した。単独は抗腫瘍効果を示さなかったのに対し超音波とPEG-modified CNTs併用処置が有意な増殖抑制を示した。このことによりPEG-modified CNTsが超音波により活性化し細胞毒性を発現していることが示された。