hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
副鼻腔炎モデルにおける嗅球嗅上皮の組織学的検討と培養嗅細胞移植による治療

副鼻腔炎による嗅覚障害の発症機序を明らかにするためラットで実験的副鼻腔炎モデルを作成し、嗅上皮ならびに嗅球の組織学的検討をおこなった。ラットの一側鼻腔にブドウ球菌を塗布した異物を挿入、3、7、14、21、28日後に上顎洞を組織学的に観察した。各々の群で67割の確率で副鼻腔炎の発症が確認された。これまでウサギでしか報告されていなかった副鼻腔炎モデルのラットでの作製に成功した。次にこのモデルを用い、副鼻腔炎発症例において経時的に嗅上皮、嗅球の変化を観察した。嗅上皮には3日後には炎症所見を認め、嗅上皮の厚さ、嗅細胞層数、嗅上皮単位面積あたりの嗅細胞数は21日目まで有意差をもって減少しつづけた。抗単鎖DNA抗体を用いて嗅細胞のアポトーシスを観察したところ3日、7日で多くのアポトーシスにおちいった嗅細胞が観察されその後減少、21、28日後にはほとんど観察されなかった。PCNA抗体を用いた嗅細胞の新生の検討では7日後まで嗅細胞の新生は著明に低下しつづけ、21、28日後にはほとんど新生を認めなかった。副鼻腔炎による嗅細胞の減少はその早期にはアポトーシスにより、その後は新生が抑制されることにより起きることが明らかとなった。次に嗅上皮における誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の産生について検討した。正常嗅上皮ではiNOSの発現を認めなかったが副鼻腔炎発症例では基底細胞を中心にiNOSの発現を認めた。嗅球では傍糸球体細胞のドーパミンの発現の減少が7日後より認められ、21、28日後では著明に減少していた。副鼻腔炎による嗅覚障害の病態を明らかにするため、ラットの一側鼻腔に細菌感染した異物を挿入して実験的副鼻腔炎モデルを作成し、異物挿入後3、7、14、21、28日目に嗅上皮および奥球を採取し組織判的に検討した。その結果嗅粘膜には炎症が起こり、時間の経過とともに嗅上皮の厚さ、嗅組胞層数、嗅上皮100μmあたりの嗅細胞数,嗅上皮基底層における喚細胞の新生が減少し、嗅上皮の辺縁では呼吸上皮細胞による置換が起こっていた。嗅細胞のアポトーシスは3、7日目で最も多くみられ、それ以降は時間の経過とともに減少していった。嗅球では14日目以降で時間の経過とともに傍糸球体細胞が減少していった。以上の結果から副鼻腔炎による嗅覚障害の病態を次のように考察した。炎症が嗅粘膿に波及すると嗅細胞はネクローシスあるいはアポトーシスを起こし,嗅細胞が減少していく。嗅上皮の辺縁からは嗅細胞の減少にともなって呼吸上皮による修復が起こり嗅上皮の面積は減少していく。嗅上皮基底層では嗅細胞の新生が抑制されるために減少した嗅細胞を補うことができず、嗅細胞は時間の経過とともにさらに減少していく。このような過程を経て嗅細胞が減少していくと、臨床的に嗅覚障害を呈するようになると考えられる。一方、嗅細胞の減少にやや遅れて嗅球では傍糸球体細胞が減少していった。傍糸球体細胞の減少が嗅覚にどのような影響を及ぼすかは不明であるが、副鼻腔炎は嗅球にも組織学的変化をもたらすことが分かった。また嗅上皮における誘導型一酸化窒素合成(iNOS)の産生について検討した結果、正常嗅上皮ではiNOSの発現を認めなかったが、副鼻腔炎モデルでは基底細胞を中心にiNOSの発現を認めた。炎症刺激により基底細胞は一酸化窒素を産生することが明らかとなったが、その意義は不明で、今後さらなる検討が必要である。
神経シナプスにおける接着複合体の準安定な二次元クラスター形成

神経シナプスは安定な構造ではなく、多くの膜蛋白質と会合分子がダイナミックに入れ替わり、常に変化する存在である。本研究は、「シナプス間を連結する接着分子複合体が、きわめて弱い相互作用によってラテラルに集合離散することが、シナプスのダイナミックな構造と機能を結びつける鍵である」という仮説について、この準安定複合体の可視化と解析を通して検証するものである。具体的には、シナプス前膜に発現するニューレキシン(Nrx)と、シナプス後膜に発現するニューロリギン(NL)を対象に、膜上に存在するNrxやNLによって過渡的複合体が形成する様子をX線結晶構造解析、電子顕微鏡イメージング、および光学顕微鏡といったマルチな手法で観察した。昨年度までに、蛍光-電子線相関顕微観察法(Correlation Light-Electron Microscopy; CLEM)によってNLとNrx1βの作る細胞間接着構造をイメージングに成功していたが、今年度はまず、Nrx1βと異なりN末端に大きなエキストラ領域を含むNrxhの構造を、部分断片を用いたX線結晶構造解析によって解明し、報告した。また、細胞間接着構造がNrx1β-NL間に形成される密で規則的な二次元構造体に依存することを証明するため、相互作用を阻害する変異体をデザインし、それらを発現する細胞株もすべて樹立して、接着部位のイメージングを行った。その結果は規則的な二次構造の重要性を支持するものであった。現在これらすべてをまとめた論文を投稿中である。本研究は、精製蛋白質を用いたX線結晶構造解析から、細胞を用いた光学および電子顕微鏡イメージングまで多岐にわたる手法を駆使するため、一つ一つ予想外の時間がかかる。そのため、研究自体は当初の計画より若干遅れ気味に進行している。しかしながら、単なる受容体の構造解析という次元を超えて、神経シナプスの構築原理、さらには細胞接着構造のin situイメージングという極めて根源的な科学的新知見に結びつく研究になりつつある点で予想以上の成果をあげつつある。よって総合的に見て、「おおむね順調に進展した」と判断する。本研究課題の内容は現在Cell Reports誌においてリバイス段階に来ており、レフェリーの好意的なコメントと、疑問に答えうる追加実験に成功していることから、今年度前半にはpublishできるものと考える。また、本研究課題の成果に触発されたあらたな研究テーマも開始しており、2年間の研究で十分な波及効果が上げられたとかんがえている。シナプス前膜に発現するニューレキシン(Nrx)と、シナプス後膜に発現するニューロリギン(NL)を対象に、膜上に存在するNrxやNLによって過渡的複合体が形成する様子を電子顕微鏡イメージングで捉えることを目指した。まずNLとNrxのそれぞれを異なる色の蛍光蛋白質と融合し、それらを発現するHEK細胞を樹立し、その接着面を蛍光電子線相関顕微観察法(Correlation Light・Electron Microscopy;CLEM)によって観察した。その際に、NrxとしてNrx1β(約300アミノ酸)だけでなく、遙かに巨大な細胞外領域を有するNrx1α(約1200アミノ酸)を発現する細胞も作成し、同じNLを発現する細胞との間に形成する接着構造の比較を行った。その結果、Nrx1β-NL間に形成される密で規則的な二次元構造体に比べ、Nrx1α-NL間でのそれはまばらで不定形な「横木」構造であった。このことは、接着分子の細胞外領域のサイズによって、シナプス間での集積構造が大きく変化することを示唆している。次に、人工リン脂質膜上にNrxとNLを提示するリポソームを作成し、これをクライオ電顕で可視化した。その結果、リポソームの間に最外膜同士が平行に対合した接着構造が形成され、しかもその間隙にはNrx1β-NL接着構造と思われる密度が観察された。この結果は、膜上での準安定な蛋白質複合体構造を、固定や染色なしに解析するインタクトイメージングが可能であることを示した。

また、細胞間接着構造がNrx1β-NL間に形成される密で規則的な二次元構造体に依存することを証明するため、相互作用を阻害する変異体をデザインし、それらを発現する細胞株もすべて樹立して、接着部位のイメージングを行った。その結果は規則的な二次構造の重要性を支持するものであった。現在これらすべてをまとめた論文を投稿中である。本研究は、精製蛋白質を用いたX線結晶構造解析から、細胞を用いた光学および電子顕微鏡イメージングまで多岐にわたる手法を駆使するため、一つ一つ予想外の時間がかかる。そのため、研究自体は当初の計画より若干遅れ気味に進行している。しかしながら、単なる受容体の構造解析という次元を超えて、神経シナプスの構築原理、さらには細胞接着構造のin situイメージングという極めて根源的な科学的新知見に結びつく研究になりつつある点で予想以上の成果をあげつつある。よって総合的に見て、「おおむね順調に進展した」と判断する。本研究課題の内容は現在Cell Reports誌においてリバイス段階に来ており、レフェリーの好意的なコメントと、疑問に答えうる追加実験に成功していることから、今年度前半にはpublishできるものと考える。また、本研究課題の成果に触発されたあらたな研究テーマも開始しており、2年間の研究で十分な波及効果が上げられたとかんがえている。
グルココルチコイドとＩＬ－７レセプターによるＴ細胞の体内動態と機能の制御

グルココルチコイドは、強い免疫抑制作用を持つが、免疫系における生理的な機能については不明であった。グルココルチコイドがT細胞のサイトカイン受容体IL-7Rとケモカイン受容体CXCR4の発現量を夜間に高め昼間に下げていること、その日内変動が昼間に血中に留まり夜間にリンパ組織に集まるT細胞の体内分布の日内変動を引き起こしていることがわかった。さらに、T細胞が夜間にリンパ組織に集まることで、リンパ球が効率的に活性化され、強い免疫応答が引き起こされることがわかった。以上の結果から、グルココルチコイドが、T細胞の循環と応答の日内変動を制御することで、免疫機能を高める生理機能をもつことを明らかにした。内分泌系はホルモンによって生体の恒常性を制御しているが、免疫系にも影響を与えることが知られている。グルココルチコイドは副腎皮質から産生される免疫抑制効果をもつステロイドホルモンである。研究代表者らは、T細胞においてグルココルチコイド受容体(GR)がIL-7Rα遺伝子のエンハンサーに結合して転写を活性化する可能性を示してきた。しかし、内在性のグルココルチコイドがIL-7Rの発現を制御しているかどうか、またその生理的意義が不明である。この問題を明らかにするために、IL-7Rα遺伝子エンハンサーのGR結合モチーフに点突然変異を導入したIL-7Rα-GRmutマウスを解析した。マウスの血中のグルココルチコイド濃度は夜に高く昼に低い。まず、正常マウスT細胞のIL-7R発現レベルも夜に高く昼に低い日内変動を示したが、IL-7Rα-GRmutマウスではこの変動が消失していた。また、T細胞特異的にGRを欠損するCD4Cre GRcKOマウスでも同様の結果を示した。さらに、正常マウスでは脾臓のT細胞数が夜に増加し昼に減少する一方、末梢血中では逆に昼に増加し夜に減少した。これに対し、二種類の変異マウスではこのようなT細胞数の日内変動が見られなかった。また、正常マウスでは脾臓へのホーミングに必要なCXCR4の発現レベルがIL-7Rと同様の日内変動を示したが、二種類の変異マウスではその変動が消失していた。さらに、リステリア菌感染に対する免疫応答が昼に比べて夜に上昇するが、二種類の変異マウスではその応答が低下していた。以上の結果から、グルココルチコイドはIL-7RとCXCR4の発現を誘導することで、T細胞の体内動態と免疫応答を制御していることが示され、内在性のグルココルチコイドが免疫機能を高める機能を持つことが明らかとなった。日内変動する生体内のグルココルチコイドが、エンハンサーに結合することでIL-7Rの発現を上昇させ、T細胞の体内動態と免疫応答能を制御することをほぼ証明することができた。以上のことから、ほぼ満足できる達成度と判断した。しかし、内在性のグルココルチコイドがIL-7Rの発現を制御しているかどうか、またその生理的意義が不明であった。この問題を明らかにするために、IL-7Rα遺伝子エンハンサーのGR結合モチーフに点突然変異を導入したIL-7Rα-GRmutマウスとT細胞特異的にGRを欠損するCD4Cre GRcKOを解析した。まずグルココルチコイドの濃度が日内変動することに着目し、一日の各時間帯におけるマウスのT細胞の変化を解析した。その結果、グルココルチコイドが、T細胞のサイトカイン受容体IL-7Rとケモカイン受容体CXCR4の発現量を夜間に高め昼間に下げていること、その日内変動が、昼間に血中に留まり夜間にリンパ組織に集まるT細胞の体内分布の日内変動を引き起こしていることが明らかになった。さらに、T細胞が夜間にリンパ組織に集まることにより、T細胞がより効率的に活性化され、強い免疫応答が引き起こされることがわかった。以上の結果から、免疫抑制作用で有名なグルココルチコイドが、生体内においてはT細胞の循環と応答の日内変動を制御することで、逆に免疫機能を高める働きをもつことが明らかになった。IL-7Rα-GRmutマウスのT細胞におけるIL-7R発現の日内変動を、より細かい時間設定で解析する。また、IL-7Rα-GRmutマウスのT細胞において、GRのエンハンサーへの結合が障害されていることをクロマチン免疫沈降法で確認する。免疫学当初計画よりも順調に実験が進んだために、使用した消耗品が少なかったために、使用額が少なくて済んだ。

次年度は、多数のマウスを使った時間経過を解析する予定のため、半分以上をマウス飼育室の使用料として、残りを消耗品代として使用する予定である。
放電効率の良いプラズマを用いた2次電子放出係数測定装置の開発

研究目的放電効率の良いプラズマを生成し、そこから引き出されたイオンが金属電極に衝突した際に電極から放出される、2次電子を捕集する高精度な2次電子放出係数測定装置の開発を目的とする。研究方法(高エネルギーイオンビーム源の設計・製作)放電状態を目視確認できる、内径15cm、長さ50cmのガラス製真空容器内に、タングステンフィラメント、アノード、及び接地用メッシュ電極を設置し、フィラメントを熱電子が放出する温度まで加熱し、フィラメントーアノード間に印加した電圧で加速し、容器内に注入したアルゴンガスに衝突させてプラズマを生成する。生成されたプラズマの電位を、アノード電極電位制御電源で引き上げることにより、プラズマ中のイオンはプラズマ電位と設置電極との電位差で加速されて高エネルギーイオンビームが生成される。(2次電子測定部の設計・製作)イオンビーム源対向に、接地した測定試料、及び2次電子コレクタを設置することによりイオンビームは測定試料に衝突し、2次電子が放出されそれをコレクタで捕集する。研究成果放電状態が目視で観測出来、イオンビーム源と2次電子測定部が独立した計測用電極材料の交換が簡単な装置を製作した。熱電子を利用した放電効率の良いプラズマを生成し、プラズマ中のイオンを加速して得られた高エネルギーイオンビームをアルミ基板に照射し、放出された2次電子を測定した結果、イオン流入による電流と2次電子電流が観測された。今後、より精度を上げるためには、イオンビームの入射角度、基板絶縁シールド、コレクタ形状の改善が必要である。
免疫細胞の増殖・死に関与する細胞内ファクターの探索

BCR刺激によって生じる重要な生物学的反応は、細胞の増殖・死が誘導されることである。又、BCR直下で活性化されるチロシン燐酸化酵素が、一義的にBCRを介する細胞増殖・死を制御しており、リン酸化活性そのものが要求されることにより、これらチロシン燐酸化酵素の基質を系統的に単離して遺伝学的手法により、その機能を検定することが免疫細胞の増殖・死に関与する新規細胞内ファクターを探索する有効なアプローチである。この方法論を効率的に行うべく微量蛋白質の精製、MASによる解析、遺伝子単離及び遺伝子欠損細胞の迅速樹立法を確立した。この結果、現在15種の蛋白質を同定して(新規蛋白質3つ)これら蛋白質の遺伝子欠損細胞を樹立した。そのうち、BCRの増殖・死に関与する細胞内シグナル分子2つ(BLNK,BCAP)がBCR刺激依存性アポトーシスに正(BLNK)、負(BCAP)の役割を担っていることが明らかになった。BCR刺激によって生じる重要な生物学的反応は、細胞の増殖・死が誘導させることである。この結果、現在15種の蛋白質を同定して(新規蛋白質3つ)の遺伝子欠損細胞を樹立した。そのうちの一つはBLNKで、BCR刺激依存性アポトーシスの誘導に必須であることが明らかになった。この結果、現在15種の蛋白質を同定して(新規蛋白質3つ)それらの遺伝子欠損細胞を樹立した。そのうちの一つはBCAPで、BCR刺激依存性アポトーシスの誘を負に調節することが明らかになった。更に、BCAPの機能発現機構を検討した結果、BCAPはPI-3K活性化する上で必須の分子で、PI-3K,Aktを介して細胞生存シグナルを提供していることが明らかになった。
中国南部熱帯産広葉樹材リグニンの組織化学

本研究の期間は平成2年度から平成3年度までの2年間である。得られた成果は次のとおりである。1.当初予定した試料は中国熱帯産広葉樹71樹種であったが、亜寒帯、温帯、亜熱帯、熱帯にわたる101樹種(49科91属)を使用した。2.顕微分光光度計(ツァイスUMSP80)を使用し、樹種が多いためモイレ呈色反応による可視吸光スペクトル測定を主体にし、紫外線吸光スペクトルは確認を要するときのみ測定した。3.細胞壁のグアイアシルリグニン(Gリグニン)とシリンギルリグニン(Sリグニン)との比を検討したが、モイレ呈色反応ではSリグニンは赤紫色で520nmに最大吸収を持つ。一方Gリグニンは褐色で450nmから右下がりの吸収曲線を持つ。UVスペクトル法ではSリグニンは270nm、Gリグニンは280nmに最大吸収を持つ。4.呈色反応の測定には、反応時間及び測定時間は細心の注意を払い一定の条件とした。5.スペクトル曲線の数値表現として520nmと420nmの吸光度比を設定し、その値が1より大であるときをSリッチ、1より小であるときをGリッチと認定した。6.早材・晩材別に道管と木繊維細胞壁について調べた。それぞれがGリッチ、Sリッチになる組合せを5つのグル-プに分類した。7.GリッチからSリッチになることが進化したと仮定すると、道管の配列からの進化の過程とよく一致した。8.散孔材は原始的なものから進んでいるものまで、広く分布したが、生育地との関連を見ると熱帯産のものがより原始的であり、北へ行くほどSリッチになった。9.測定結果をデ-タベ-スに入れたが、どのような要求からも整理することが出来、樹木分類学上貴重なものとなった。10.以上の研究成果についてスペクトル図を主体に英文で報告書を纏めた。中国雲南省産広葉樹について構成要素別にリグニンの不均一性を追求した。試料は昭和63年度海外学術研究費で採集したものである。本年度の成果は次のとおりである。1.20科21属24種について実験を行なった。熱帯産は10種、温帯産は8種、亜寒帯産が6種である。2.モイレ呈色反応とUV吸収スペクトルによって各要素の細胞壁のグアイアシルリグニン(Gリグニン)とシリンギルリグニン(Sリグニン)との比を検討した。3.モイレ呈色反応ではSリグニンは赤紫色で520nmに最大吸収を持つ。4.無孔材Tetracentron sinensisは全ての構成要素がGリグニンで針葉樹材と同じであった。5.散孔材で温帯産のものは、道管壁がGリグニン、繊維壁がSリグニンに富む。6.熱帯産の散孔材はこのようなタイプの他、繊維壁がGリグニンに富む針葉樹型が多く見られた。7.環孔材の早材大道管壁はGリグニンに富むが、晩材小道管壁はSリグニンが多くなった。8.放射孔材では道管壁は早・晩材共Sリグニンが多くなった。9.以上の結果、GからSリグニンへの進化の過程は、道管の有無、配列の進化の過程と一致した。

10.早材から晩材へSリグニンが増加する。11.熱帯産樹木は温帯産よりGリグニンが多く原始的である。12.GからSリグニンへの変化の過程及びその量比で、樹木の進化を追うことが出来ることを見出した。最終年度である本年度の成果は次のとおりである。1.昨年度は25種について実験を行なったが、本年度は実験方法が確立された為、当初の予定は71樹種であったが、101樹種(49科91属)にまで拡張出来た。熱帯産は48種、亜熱帯産は18種、温帯産は24種、亜寒帯産は11種である。2.モイレ呈色反応とその可視吸収スペクトルによって各要素の細胞壁のグアイアシルリグニン(Gリグニン)とシリンギルリグニン(Sリグニン)の定性及び定量法を開発し確立した。3.即ちスペクトル曲線を数値化することにより、デ-タベ-スに入れることを可能にした。4.早材・晩材別に道管と木繊維細胞壁について調べた。それぞれがGリッチ、Sリッチになる組合せを5つのグル-プに分類した。5.グル-プ別に道管の配列、生育地の出現傾向をみたところ興味ある事実が判明した。6.GからSリグニンへの進化の過程は、道管の有無、配列の進化の過程と一致した。7.熱帯産樹木は温帯産よりもGリグニンが多く原始的である。8.GからSリグニンへの変化の過程及びその量比で、樹木の進化を追うことが出来ることを確認した。9.これらのデ-タは樹木系統分類学上非常に重要であり、報告書ではアトラスとして整理した。
軟質および硬質境界を有する狭小空間内のレーザー誘起気泡の崩壊・衝撃機構

本研究課題では臨床での尿管結石の効果的な破砕を目的として,軟質および硬質境界を有する狭小空間内のレーザー誘起気泡の崩壊・衝撃機構の解明を行った.結石破砕の治療手法として内視鏡用ファイバーレーザーが用いられる.短時間で効率的に結石破砕を行うことが患者の負担を軽減することになる.破砕効率を向上するために,レーザー出力の増加およびファイバー径の増加という手法が取られているが,実際にはファイバー先端より照射されたレーザー誘起気泡の効果を定量的に評価する必要がある.これまでファイバータイプのレーザ誘起気泡に対し,壁面近傍の挙動と衝撃の関係を調べ,壁面への最適気泡衝撃付加条件を提示するとともに,2つの平板で形成された狭小空間における気泡挙動を示してきた.このような高温蒸気気泡の成長および崩壊は,たとえ短時間であっても周囲壁面近傍で生じることによって,(臨床ではある程度の高周波数(数10100Hz程度)で繰り返されることから)体内組織へのダメージにつながる可能性があり,その挙動の把握が必要である.そこで本年度は,ゼラチンで形成された円筒狭小空間内で形成される気泡挙動に対して検討した.ついで,結石を模擬した固体球を設置して気泡挙動の観察を行い,軟質円筒狭小空間における固体境界近傍の気泡と周囲壁面の挙動について示した.尿路結石症にける結石破砕治療法には,一般的に体外衝撃波結石破砕術(ESWL)と経尿道的尿管結石砕石術(TUL)がある.ESWLは結石の位置や硬さによって破砕効果にばらつきがあり,破砕できても摘出することができないことや複数回の治療が必要になることがあることに対し,TULは結石を内視鏡で直接確認ながら光ファイバーから導入されるレーザーで砕石するので,ほぼ確実に結石を砕くことができるとともに破砕した破片を摘出することが可能である.TULにおけるファイバータイプのレーザーによる結石破砕のメカニズムについてはレーザーの直接照射による熱的な効果であるとの報告がある.一方,レーザーによって誘起される気泡崩壊による衝撃が重要な役割を果たしていると考えられ,著者らは固体境界への衝撃特性について検討を行い,好適な衝撃付加条件を提示してきた.本報告ではファイバータイプレーザー誘起気泡の衝撃特性に及ぼす周囲流体の性質の効果について検討を行った.実際の治療時には冷却のため,破砕片および残存気泡の排出のために生理食塩水が用いられる.多くの場合,常温で用いられることが多く,効果的な結石破砕に対する液質の効果はあまり検討されていないようである.そこで経尿道的尿管結石砕石術(TUL)おける結石破砕メカニズムの解明および破砕効率の向上を目指し,ファイバータイプのレーザー誘起気泡の衝撃挙動に対する周囲水温の影響について検討を行った.その結果,(1)レーザー照射中は気泡のレーザー軸方向において曲率の大きな気液界面を有しながら成長し,水温の上昇に伴い形成される気泡は大きく成長する,(2)本研究の範囲では壁面衝撃の最大値はx=0.8-1mmの位置で計測され,水温Tw=312K(約40°C付近)の時に最大衝撃を得ることを示した.結石を模擬した固体境界に衝撃力センサーを設置し、衝撃の計測ができた。特に周囲液体の性質(主に水温)が変化しても,気泡形成位置において好適な衝撃付加位置が存在することを示した。すなわち,空間的な検討は行えていないものの、それ以外の実験条件における傾向をつかむことができた。この知見より、限定した周囲液体の条件において、空間的な検討を効果的に行うことができると考える。経尿道的尿管結石破砕術(TUL)は,尿路で形成される結石を内視鏡で確認しながら,レーザーで破砕する治療である.レーザーは光ファイバーを通じて患部においてパルス状に繰り返し照射され,結石破砕が行われる.この時,潅流に用いられる生理食塩水中でレーザー誘起キャビテーション気泡が形成される.結石破砕は主に,レーザー誘起気泡の崩壊による衝撃によるものである.著者らはファイバー型レーザー誘起気泡の形成,崩壊挙動および固体境界への衝撃作用について実験的な研究を行い,壁面衝撃に対する好適なレーザー照射条件が存在することを示してきた.実際の治療では体内の狭小空間内で行われており,周囲環境,とくに周囲壁面の効果を検討する必要がある.狭小空間中での気泡挙動に関して,狭小空間と形成気泡のスケールにより特徴的な気泡崩壊挙動の存在が示されている.気泡崩壊が周囲壁面近傍に大きな影響を与えることは,体内組織へのダメージにつながる可能性があり,その挙動の把握が必要である.そこで本研究では,剛体平板で形成された簡易的な2次元狭小空間における気泡挙動の観察を行った.また,汎用コードを用いたVOF法による解析を行い,2次元平板間の気泡挙動について調べた.特に,気泡崩壊が結石破砕および周囲組織に大きな影響を及ぼすと考えられるので,狭小空間内における気泡崩壊位置を計測した.次いで硬度の異なるシリコーンゴムで形成された平行平板間での気泡挙動の観察を行った。剛性壁面を用いた

2次元狭小空間において気泡の崩壊挙動を観察し,気泡径の増加に伴い,気泡崩壊位置が壁面方向へ移動する傾向を示した.また,汎用コードを用いたVOF解析において,実験と同様の気泡挙動傾向を捉えられることを示した.シリコーンゴムを用いた軟質壁面間における気泡挙動の観察を行った結果,気泡成長時および崩壊時に壁面の変形がみられること,気泡は軟質壁面から硬質壁面側に移動しながら崩壊することを示し,わずかな壁面変形挙動が気泡崩壊位置に影響を及ぼすことを確認できた.本研究課題では臨床での尿管結石の効果的な破砕を目的として,軟質および硬質境界を有する狭小空間内のレーザー誘起気泡の崩壊・衝撃機構の解明を行った.結石破砕の治療手法として内視鏡用ファイバーレーザーが用いられる.短時間で効率的に結石破砕を行うことが患者の負担を軽減することになる.破砕効率を向上するために,レーザー出力の増加およびファイバー径の増加という手法が取られているが,実際にはファイバー先端より照射されたレーザー誘起気泡の効果を定量的に評価する必要がある.これまでファイバータイプのレーザ誘起気泡に対し,壁面近傍の挙動と衝撃の関係を調べ,壁面への最適気泡衝撃付加条件を提示するとともに,2つの平板で形成された狭小空間における気泡挙動を示してきた.このような高温蒸気気泡の成長および崩壊は,たとえ短時間であっても周囲壁面近傍で生じることによって,(臨床ではある程度の高周波数(数10100Hz程度)で繰り返されることから)体内組織へのダメージにつながる可能性があり,その挙動の把握が必要である.そこで本年度は,ゼラチンで形成された円筒狭小空間内で形成される気泡挙動に対して検討した.ついで,結石を模擬した固体球を設置して気泡挙動の観察を行い,軟質円筒狭小空間における固体境界近傍の気泡と周囲壁面の挙動について示した.実際の体内を模擬した狭小空間および比較的軟らかい壁面近傍での挙動に関する研究は,それほど多くないようである.平成29年度は尿管結石症治療における最適レーザ照射条件を明らかにするため,レーザ照射条件(ファイバ径および出力)および固体境界の影響(壁面までの距離および壁面の硬度)について検討する.特に2次元の固体境界に挟まれた空間を取り上げ,その狭小空間内での気泡挙動,壁面への衝撃作用を実験的に明らかにする。また,汎用CFDコードを用いて気泡挙動の解析も行う予定である。2枚の壁面を用いた2次元狭小空間における挙動を明らかにしてきたので,本年度は軟らかい壁面空間における気泡挙動について検討する.まず,人体内を模擬したモデルをシリコーンゴムなどの軟らかい材質で製作し,その中での気泡挙動を観察する.また,結石を模したセラミックスボールを配置し,結石破砕性能と周囲壁面への効果を対応付けて検討する.本学学内のシステム上の問題で3月に購買や請求などができない。したがって、軽微な消耗品費として1万円程度次年度に繰り越すことになった。次年度使用額は1万円程度であり,軽微な消耗品相当であり,運用上問題はない。消耗品費としては軽微な金額であり、次年度の研究活動において適切に使用する見込みである。
哺乳動物胚の初期発生における細胞内カルシウムイオンの役割

本研究は、哺乳動物初期胚における細胞内カルシウムイオンの発生支持に対する役割を追究するために平成7年度より平成9年度までの3年間実施された。この間得られた結果を要約すると、以下の通りである。1)マウス排卵卵子を体外受精し、受精後のカルシウムイオンの変動を詳細に調べた結果、受精により生じたカルシウムイオンのオッシレーションは、前核が形成される時期、すなわち受精後4-5時間目に消失することが明らかとなった。さらに、前核にはおそらく精子由来のカルシウム放出活性が局在していることを突き止めた。2)ストロンチウムによる卵子活性化および発生支持効果について検討した。その結果、ストロンチウムを含む培地で排卵卵子を培養することにより、高率に単為発生を誘起できるばかりでなく、胚盤胞および妊娠10日目の胎仔への発生を支持することを明らかにした。3)核移植胚における電気刺激の付加が、胚の発生に与える影響を、ウシ卵子において検討した。その結果、単為発生誘起に直流電気パルスを反復すると、活性化率のみならず、核移植胚の発生能が改善されることが、明らかとなった。さらに、活性化刺激に加え、電気刺激を追加すると、発生能が向上することをしめした。これらのことから、細胞内カルシウムイオン濃度を人為的に調節することにより胚の発生を改善できる可能性が示された。本研究は、哺乳動物初期胚におけるカルシウムイオンの役割を追究するために本年度より実施した。初年度の本年は、特にマウス胚の第一および第二細胞周期のカルシウムイオンの変動および精子由来のカルシウムイオン放出活性について検討し、当初の目的を十分に達成した。得られた結果を要約すると、以下の通りである。2)受精卵の第一細胞周期におけるカルシウムイオンの変動を調べた結果、核膜の崩壊直後に、一過的カルシウムイオンの上昇が認めら、核からのカルシウムイオン放出因子の細胞質への放出が考えられた。しかし、第二細胞周期ではこの様な、カルシウムイオンの上昇は認められなかった。3)一方、受精することなく発生させた単為発生卵では、第一細胞周期におけるカルシウムイオンの上昇は全く認められなかった。4)さらに、受精卵と単為発生卵の前後置換を行ったところ、カルシウムイオンの放出活性は、受精卵の核に特異的に存在していることを突き止めた。これらの結果から、受精卵の核に特異的に存在するカルシウムイオン放出活性は、受精時に精子から卵子に持ち込まれ、第一細胞周期にその活性を示しているものと考えられたが、その生物学的な役割については今のところ不明である。本研究は、哺乳動物初期胚におけるカルシウムイオンの役割を追求するために平成8年度より実施されている。実施2年度の本年は、特に排卵卵子における受精時のカルシウムイオンの変動、および卵母細胞核の存在と受精時のカルシウムイオンの変動との関係について研究を行い、当初の目的を十分に達成した。そこで、排卵卵子のMII染色体を除去して、同様の実験を行ったところ、正常胚と全く同様なカルシウムイオンのオッシレーションが認められた。したがって、MII染色体のカルシウムイオンのオッシレーションへの影響はないものと考えられた。2)卵の成熟の影響を調べるために、卵核胞期卵を用い、体外受精を行い受精後のカルシウムイオンの変動を調べた結果、カルシウムイオンのオッシレーションは認められなかった。したがって、未成熟卵(卵核胞期卵)では、カニシウムイオンのオッシレーションの発生機構が成立していないことが示された。3)そこで、卵核胞期卵の核の影響を調べるために、核を除去した卵核胞期卵を成熟培養した後、体外受精を行い、カルシウムイオンを測定した。

その結果、核を除去した場合には、カルシウムイオンのオッシレーションの間隔が延びるあるいは不規則になる傾向が認められた。このことから、卵核胞期卵の核は、卵成熟による核の分裂中期への進行により、受精時のカルシウムイオンのオッシレーションに何らかの影響を示しているものと考えられた。本研究は、哺乳動物初期胚における細胞内カルシウムイオンの発生支持に対する役割を追究するために計画され、最終年度である本年は単為発生誘起に関して次の成果を得た。1)マウス卵子を用いてストロンチウムによる卵子活性化および発生支持効果について検討した。その結果、1.7mMのストロンチウムを含む培地でマウス排卵卵子を1時間培養することにより、高率に単為発生を誘起できるばかりでなく、胚盤胞および妊娠10日目の胎仔への発生を支持することを明らかにした。また、この効果はマウスの系統により異なること、および至適培養時間が存在することが明らかとなった。2)核移植胚の発生を促すには、単為発生刺激の付加が不可欠である。そこで、ウシ核移植卵子における電気刺激の付加が胚の発生に与える影響を検討した。その結果、単為発生誘起刺激として直流電気パルスを反復すると、活性化率のみならず核移植胚の発生能が改善されることが明らかとなった。さらに、活性化刺激に加え、電気刺激を追加して与えると、発生能が向上することを示した。これらのことから、細胞内カルシウムイオン濃度を人為的に調節することにより胚の発生を改善できる可能性を示した。
欧州における環境産業の地域社会への影響と支援政策に関する研究

本研究では、各種の環境技術の創造によって環境産業の集積がみられる欧州を対象として、環境産業が地域社会へ与える影響を解明するとともに、環境産業を支援する各種の政策を評価することを目的とした。結果として、環境技術政策だけでなく、地域の経済状況や政治環境が事業所数や雇用数の地域的な成長に影響を与えていた。また環境産業を支援するスウェーデンの環境技術戦略下で展開されたリビング・ラボ事業が、技術的なイノベーションだけでなく、社会イノベーションの創生を助長した。27年度には、環境産業の集積による地域社会への影響を明らかにするための研究対象地域を選定することを目的とした。この目的を達成するため、27年度には、以下のような研究計画を立てた。まず予備調査で、OECDや欧州統計局の統計を中心に、スウェーデン・連合王国政府の統計も活用して、環境産業が集積している調査候補地域を抽出する。その際、環境関連技術の特許数等の統計を用いて、現在に至るまで、OECDのTL3地域という空間単位で、これらの数値が増加している地域を抽出する。加えて現地調査では、次年度につなげるため、現地で入手可能な環境産業政策と関連した資料・統計も収集する。最後に、現地調査の結果を踏まえて、定量的手法を用いて、環境産業の集積地域を明らかにし、結果を学会等で公表する。上述した研究計画にそって調査をすすめた結果、予備調査で、環境産業の集積地域を抽出する際に、環境技術と関連する特許数と、環境産業によって生み出された付加価値の統計データが有用であることを明らかにした。この予備調査の結果をもとに、平成25年8月15日から9月6日に、調査地であるスウェーデンのストックホルム、ルンド、イギリスのロンドン等で環境産業の立地や関連政策の担当官やこれらを対象とする研究者に対して対面調査を実施するとともに、国際機関や政府統計ではえられない関連資料を収集した。最後に調査後の分析では、SWOT分析を用いてスウェーデン・イギリスとともにわが国おける環境産業の集積地域を検討した。重回帰分析の結果、スウェーデン・イギリスならびにわが国における環境産業の集積が大都市を志向していることを明らかにした。この研究結果の一部を国際・国内学会で報告した。文献調査や現地調査を通じて、分析に必要な資料を収集できたことと、これらの資料を用いた調査後の分析で、環境産業が集積している調査候補地域を抽出し、結果として、主に大都市地域に環境産業が集積していたことを本研究で確認できたことが評価理由である。平成28年では対象地域での現地調査を通じて、環境産業の地域社会への影響を明らかにすることを目的とした。この目的を達成するため、28年度には、以下のような研究計画を立てた。まず予備調査で、前年度に対象地域で収集した統計資料を精査した上で、現地調査の調査事項を決定する。つぎに現地調査では、これらに調査項目をもとに対象地域で、環境産業の集積を表す実態や集積による影響と関連した資料・統計も収集する。最後に、現地調査の結果を踏まえて、定量的手法を用いて、環境産業の集積地域環境産業の集積による地域社会への影響を明らかし、結果を学会等で公表する。上述した研究計画にそって調査をすすめた結果、予備調査で、種々の地域的な社会・経済・政治的な要因が地域社会の環境産業事業者や雇用数に影響することを明らかにし、これらを調査項目として、現地調査で、統計データを収集する必要があることを指摘した。この予備調査の結果をもとに、平成26年8月22日から9月16日に、調査地であるスウェーデンのストックホルム、ヨーテボリ、イギリスのケンブリッジ、ロンドン等で環境産業の立地や関連政策の担当官やこれらを対象とする研究者に対して対面調査を実施するとともに、国際機関や政府統計ではえられない地域別の環境産業事業所数や雇用者数の収集に努めた。最後に調査後の分析では、パネルデータ分析を用いてスウェーデンおける環境政策による地域的な環境関連事業所ならびに雇用への影響を検討した。分析の結果、スウェーデンにおいては、環境技術政策だけでなく,地域の経済状況や政治環境が、地域的な環境関連事業所ならびに雇用へ影響を与えていることを明らかにした。この研究結果の一部を国内の学会で報告した。文献調査や現地調査を通じて、分析に必要な資料を収集できたことと、これらの資料を用いた調査後の分析で、スウェーデンの広域自治体を事例地域として、環境政策ならびにその他の地域的要因による地域的な環境関連事業所ならびに雇用への影響を検討した結果、環境技術政策による地域的な環境関連事業所・雇用への影響を本研究で確認できたことが評価理由である。平成29年では、地域的に創造された環境産業を支援する政策を把握した上で、これら政策の影響を評価することを目的とした。この目的を達成するため、29年度には、以下のような研究計画を立てた。まず予備調査で、前年度に実施した産業集積による地域社会への影響に関する調査結果を再検討し、対象地域をさらに絞り込む。つぎに現地調査では、調査項目をもとに環境産業の成長を促進する政策やこれら政策の評価と関連した資料・統計も収集する。最後に、現地調査の結果を踏まえて、環境産業への政策の影響を定性的に評価し、その結果を学会等で公表する。上述した研究計画にそって調査をすすめた結果、スウェーデンにおいては、環境技術国家戦略のもとで実施されたInnovation platforms for sustainable attractivecities事業が地域的な環境イノベーションや環境産業の創生に影響を与えていると考えられ、現地調査で、当該事業と関連する資料を収集する必要があることを指摘した。

この予備調査の結果をもとに、平成27年8月22日から9月17日に、調査地であるスウェーデンのストックホルム、マルメ、イギリスのエジンバラ、ロンドン等で環境関連政策の担当官やこれらを対象とする研究者に対して対面調査を実施する一方で、環境政策と関連する資料を収集した。最後に調査後の分析では、環境政策の一部であるリビング・ラボを通じて、行政、企業、市民等の様々なアクターが関与し、都市の環境改善のための様々は環境イノベーションの創造に影響を与えていることを明らかにした。この研究結果の一部を国内の学会で報告した。本研究では、各種の環境技術の創造によって環境産業の集積がみられる欧州を対象として、環境産業が地域社会へ与える影響を解明するとともに、環境産業を支援する各種の政策を評価することを目的とした。結果として、環境技術政策だけでなく、地域の経済状況や政治環境が事業所数や雇用数の地域的な成長に影響を与えていた。また環境産業を支援するスウェーデンの環境技術戦略下で展開されたリビング・ラボ事業が、技術的なイノベーションだけでなく、社会イノベーションの創生を助長した。上述したように、27年度には収集した資料をもとに、環境産業の集積の実態を明らかにした。次年度では、研究計画書にしたがい、環境産業の地域社会への影響に関する研究を進める。まずは27年度までに収集した資料を参照しつつ、現地調査の調査項目を再検討する。これらの調査項目にもとづく現地調査を通じて、環境産業の地域社会への影響を明らかにしたい。上述したように、28年度には、環境技術政策による環境産業事業者・雇用への影響を明らかにした。次年度では、研究計画書にしたがい、地域的に創造された環境産業を支援する具体的な政策に関して研究を進める。まずは28年度までに収集した資料を参照しつつ、現地調査の調査項目を再検討する。これらの調査項目にもとづく現地調査を通じて、地域的に創造された環境産業を支援する政策を把握したい。人文地理学
周期生物の進化メカニズム

本年度の学術調査(17年ゼミ、ブルードVI)である。本年度は、ブルードVIは、ノースカロライナ州とその周辺の州(サウスカロライナ州、ヴァージニア州、ジョージア州)で発生した。これらが学術調査に加えて、ヴァージニア州のFredericksburg市に周期ゼミの数年前に発生したブルードの幼虫の採集(RNA分析)をした。本課題の実証研究の中心的な目的である周期ゼミの進化史に関係する問題では、decim, casiniとdeculaの3系統で遺伝子交流が見られるにもかかわらず、3系統独立で並行して、13年周期と17年周期に分化したことを遺伝子情報解析より見出した(Nature Publishing Groupの新雑誌Communications Biologyに4月に掲載)。また、全ミトゲノムの解析から、過去にPNASに報告した地域変異が3系統でも一致していることを立証した(Molecular Ecology and Evolution掲載)。周期ゼミのブルードVのより詳細な地理分布を報告とともに、このブルードVのデータから4年周期加速仮説(17年周期で4年早く発生)を再検証して、その可能性を強く示唆した。さらに、6年周期植物のコダチスズムシソウ(沖縄本島)と同種の台湾・石垣島の個体群の種内の地域変異から、周期性の祖先系が多回繁殖の多年草で、一回繁殖をへて6年周期性に進化したことが分かった(Ecology and Evolutionに掲載)。このほか、農作物の害虫がリスクのかかる長距離分散により絶滅回避をとっていることを見出した。この害虫化は、従来基本とされていた平均適応度の最大化でないことを示している。今年度はロトカヴォルテラ捕食方程式における移入の効果の論文など、絶滅回避の適応など進化・共存に関する論文などを合計13報(英文12報、和文1報)掲載(または採択)にこぎつけた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、2007年より開始した周期ゼミの学術調査を実施した。本年は、大発生する17年ゼミのブルードIIIと13年ゼミのブルードXXIIを分布調査および標本の採集を実施した。学術調査では、13年ゼミの発生するルイジアナ州とミシシッピ州,オハイオ州のオハイオ川沿いに飛び地で分布している個体群の発生調査と標本採集を実施した。17年ゼミは、アイオワ州の州都デモイン市の周辺からイリノイ州までの広域な分布域を調査・採集した。さらに、幼虫や羽化直後の成虫のRNAを発現解析用に固定した。さらに、周期ゼミの体サイズや形態を7種間で比較して、その体長と成熟の関係を検討した(論文投稿中)。理論研究では、周期性の獲得についてのコンピュータ実験を実施して、氷河期による寒冷化が、周期性の獲得を促す可能性を見出した。現在、周期性獲得の論文は投稿中である。さらに、これら進化理論の展開として以下の5つの論文を発表した。まず1つ目は、人間における寿命と運動能力の男女差を生物学的な適応的視点から説明した(Asanuma et al., 2014)。2つ目は、資源や環境の悪化における経済的なインセンティブにより、環境悪化が不可避で自動的に起ることを説明した(Clark and Yoshimura 2014)。3つ目は、多胚発生寄生寄生蜂で、多胚発生に関与するRNAを調べた(Inoue et. al. 2015)。4つ目は、タイランドの熱帯域の半乾燥林の林床に生えるショウガ植物が、葉裏を地面に着けて、裏面にのみ分布する気孔から土壌呼吸による高濃度の酸素を取り入れていることを実証した。大気中の二酸化炭素濃度の高かった中生代の気候に適応した進化とみられる。5つ目は、変動環境のリスク分散について、分散・移動を好むことは、進化的に不利になることがあることを明らかにした(Morita and Yoshimura)。本年は、大発生する17年ゼミのブルードIV(テキサス州・オクラホマ州・カンサス州・イリノイ州)と13年ゼミのブルードXXIII(ルイジアナ州・ミシシッピ州・テネシー州・ケンタッキー州・イリノイ州・インディアナ州)を分布調査および標本の採集を実施した。さらに、周期ゼミの体サイズや形態を7種間で比較して、周期ゼミの体長と成熟の関係を検討した論文をヨーロッパ進化生物学会の機関誌J. Evol. Biolに掲載した。周期ゼミの理論研究では、周期性の獲得についてのコンピュータ実験を実施し、氷河期による寒冷化が周期性の獲得を促す可能性を見出した論文をNature系のScientific Reportsに掲載した。またブルードIIの分布調査をAmerican Entomologistに発表した。最初の2つは多ホストー多パラサイト系の進化ダイナミクスを再現(Rabajante et al. 2015.ネイチャー系オンライン姉妹誌であるScientific Reports掲載)、さらに、変動環境では「赤の女王」と呼ばれる主なタイプの交代現象にフェーズ・ロック(phase rock)する稀なタイプが時々置き換わることを見出した(Rabajante et al. 2016.サイエンス誌の新しいオンライン姉妹誌であるScience Advances掲載)。さらに植物群落の多種共存を微細環境の空間的モザイクから再現し(Tubay et al. 2015.ネイチャー系

オンライン姉妹誌Scientific Reports掲載)、熱帯雨林の樹木の多種共存とその進化をモデル化して再現した(Kakishima et al. 2015,英国王立協会のオンライン誌Royal Soc. Open Sci.掲載)。その他、ネイチャー系オンライン姉妹誌Scientific Reportsに5報と専門誌2報、合計13報を掲載した。本課題の理論の中心的な目的である周期ゼミの周期性の獲得進化のモデルをネイチャー系オンライン姉妹誌Scientific Reportsに掲載、さらに、17年・13年のdecim, cassni, deculaの種群の体サイズと成熟の比較研究をヨーロッパ進化生物学会の機関誌J. Evol. Biolに掲載したことは大きな成果である。これら2通の主要な論文の発表に加えて、多種のホストーパラサイト系における赤の女王ダイナミクスの論文を上記ネイチャー姉妹誌Scientific Reportsとサイエンス誌の新しいオンライン姉妹誌Science Advancesに掲載、そのほか5報をネイチャー姉妹誌Scientific Reportsと2通を分野専門誌に、合計13報掲載(IF合計で40以上)できたことは当初の計画の数倍の成果である。本年度の学術調査(17年ゼミ、ブルードV)である。本年度は、ブルードVは、ウェスト・ヴァージニア州とその周辺の州(オハイオ州、ヴァージニア州、ペンシルバニア州)とロングアイランドで発生が予定されている。これらが学術調査に加えて、ヴァージニア州のFredericksburg市に周期ゼミの数年前に発生したブルードの幼虫の採集(RNA分析)をした。さらに、6年周期植物のコダチスズムシソウやその近縁種の調査を沖縄・台湾・東南アジアなどですすめた。本課題の実証研究の中心的な目的である周期ゼミの進化史に関係する問題で、13年ゼミの2種間(Magicicada tredecimとM. neotredecim)の交雑の検証して、交雑の痕跡は今回の解析では発見できなかった(Molecular Ecology (IF 5.9)に発表)。さらに、周期ゼミのXIIIブルードの詳細な分布をAmerican Entomologistに掲載した。これら、周期ゼミの調査・実証研究の他、異なるブルード間の幼虫の競争排除のシミュレーションによる研究を進めた(現在、投稿論文を作成中)。また、絶滅回避問題として、日本の固有種で絶滅危惧種で湧水性植物ハタベカンガレイの存続問題を、雨量と流失の観点から調査、ある程度の雨量を超えると流出が起こるが、雨の頻度・毎日の連続性も重要であることを見出した(PLoS ONEに発表)。その他、植物の群落の多様性がどのように維持されているかなど、絶滅回避の適応など進化・共存に関する多くの論文を発表、合計11報掲載、IF合計で35以上であった(ネイチャー姉妹誌Scientific Reportsに5通、サイエンス誌の新しいオンライン姉妹誌Science Advancesに1通掲載など)。
超微細サイズにおける誘電体薄膜の誘電メカニズム解析

本研究によって、以下の知見と成果を得た.1.チタン酸バリウム薄膜の誘電特性は、下地となる電極材料の影響を受ける,特に表面自由エネルギー的な相互作用において、その極性成分の影響が極めて大きいことがわかった.2.遷移金属薄膜の表面自由エネルギーは、金属のd軌道電子の影響を大きく受ける.表面自由エネルギーの分散成分はd軌道の電子充足度に依存し、極性成分はd軌道の電子の飽和/不飽和に大きく左右されることがわかった.3.薄膜どうしの相互作用である接着力は、誘電現象の一種であるファンデルワールス力が主な要因である.接着挙動は薄膜の表面自由エネルギーを測定することにより、推定が可能である.4.原子間力顕微鏡を用いて微細カンチレバ-と薄膜表面間に働く表面力(ファンデルワールス力)を実測し、接触角法で求められた値と比較を行った.両者には強い相関があり、非接触な手法で表面自由エネルギーを求めることが可能となった.5.原子間力顕微鏡を用いて薄膜の表面力を測定することにより、任意の表面間の接着力を推定する手法を提案した.実際の接着試験結果とも良い対応がとれることを確認した.本研究によって、以下の知見と成果を得た.1.チタン酸バリウム薄膜の誘電特性は、下地となる電極材料の影響を受ける,特に表面自由エネルギー的な相互作用において、その極性成分の影響が極めて大きいことがわかった.2.遷移金属薄膜の表面自由エネルギーは、金属のd軌道電子の影響を大きく受ける.表面自由エネルギーの分散成分はd軌道の電子充足度に依存し、極性成分はd軌道の電子の飽和/不飽和に大きく左右されることがわかった.3.薄膜どうしの相互作用である接着力は、誘電現象の一種であるファンデルワールス力が主な要因である.接着挙動は薄膜の表面自由エネルギーを測定することにより、推定が可能である.4.原子間力顕微鏡を用いて微細カンチレバ-と薄膜表面間に働く表面力(ファンデルワールス力)を実測し、接触角法で求められた値と比較を行った.両者には強い相関があり、非接触な手法で表面自由エネルギーを求めることが可能となった.5.原子間力顕微鏡を用いて薄膜の表面力を測定することにより、任意の表面間の接着力を推定する手法を提案した.実際の接着試験結果とも良い対応がとれることを確認した.
バク類血中ホルモンのEIAによる測定技術確立と標識ホルモン作成技術の基礎的研究

研究の成果1)具体的内容マレーバク及びブラジルバクの血中ステロイドホルモン及びLH、FSHの発情周期を明確にする測定技術を確立することを目的とした。(1)プロジェステロン(P4)の測定市販の測定キットと自作測定系による二通りの測定方法の検討を2種のバクおいて行った。a測定系の自作市販抗体と市販HRP化抗原を用いて、良好なスタンダード曲線を得られるものを作成できた。bマレーバク市販キット及び自作測定系において、発情周期は明確にならなかった。測定用サンプルの脱脂処理も試みたが、結果の好転は認められなかった。しかし、添加回収試験で80%前後の回収率であったことや妊娠及び出産に至る、典型的なP4の動態を両手法で確認できたことから、精製などの工夫を今後行うことにより精度を高めることが出来ると思われた。cブラジルバク自作測定系において、比較的良好な発情周期を示す動態が観察されたが、市販キットでは自作測定系に比べ明確な発情周期を掴む結果は得られなかった。これは、市販キットの抗体の特異性は高く、比較的複数のホルモンと交差率の高い自作測定系の抗体のほうが結果として良好であったと思われる。(2) LHの測定系の確立同じ奇蹄目のウマのLH及び抗体をUCLAより輸入して、LHのHRP化を行い、抗体との濃度試験等を経て良好な結果が得られた。ブラジルバクでは、P4による発情周期に合わせてLHの上昇も認められ、一定の成果を得るに至った。しかし、FSHは予算の都合で購入に至らず今後の課題となった。2)今後の展望自作測定系により、ブラジルバクの血中P4の測定が順調に行えることを明確にし、LHの測定系も確立できたことで人工繁殖に必要な発情周期の把握に一定の道筋を付けることが出来たと言える。さらに、サンプルの精製手法の確立等で制度を高めて安定的で簡易な測定法を確立するための、貴重なステップと位置づけることが出来た。