hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小脳内移植による登上線維系の再生と可塑性の研究

マウス(AKR系, CBA系, C3H系, BALB/C系)およびラット(Wistar系)を使用して,同種同系,同種異系および異種間の脳組織移植を行った.ドナー(供与者)としてマウスの胎生延髄腹内側部(Fオリーブ核原基を含む)を,ホスト(宿主)として成体マウスまたは成体ラットの小脳虫部を用いた.このほか,ドナーとしてマウスあるいはラットの小脳原基を用いた.この移植実験において,ホストの下小脳脚部を切断または3-アセチルピリジン(3-AP)の腹腔内投与により, Fオリーブ核をあらかじめ破壊しておき,登上線維系を含む小脳求心性入力を遮断した.対照として未処理のホストも使用した.移植後一定期間(数週間から数カ月間)生存せしめたのち,形態学的検索を行った.1.小脳切断, 3-AP切断のいづれの方法によってもマウスを用いた実験で成功させることが困難であったので,ホストとしてラットを用いることにした.この移植前の処置によりFオリーブ核ニューロンの変性,脱落が認められた.2.光顕的にFオリーブ核ニューロンを(1)抗コルチコトロピン放出因子CCRF)抗体を用いて,または(2)ブロモデオキシウリジン(Brdtt)投与法にて標識し,宿主プルキンエ細胞と胎仔Fオリーブ核ニューロンとの接触を観察しょうと試みたが,それを明らかに証明できる標体を得ていない.3.胎仔脳幹原基が上記の処置をうけた成体ラット小脳内に移植された例で電顕的に観察することにより,小型円形のシナプス小脳を多数含んだ胎仔組織由来の登上線維軸索終末が宿主由来のプルキンエ細胞樹状突起井棘に可成り多くのシナプス形成像を認めた.4.同種異系間および異種間移植例において浸潤したTリンパ球サブセットの解析を行った.同種同系,同種異系,異種間動物で胎生延髄組織を成体齧歯類(マウス・ラット)の小脳内に移植した。時に、小脳原基を移植する実験も加えた。宿主動物の下小脳脚切断又は腹腔内3-アセチルピリジン投与により下オリーブ核をあらかじめ破壊し登上の線維を含めた小脳への求心性入力を一部遮断した。移植後一定期間生存せしめたのち、光顕および電顕的に観察した。1.小脳組織を移植した場合(1)宿主小脳組織内を移植片由来のプルキンエ細胞や顆粒細胞が移動する像や皮質3層形成像が観察された。(2)電顕レベルでは移植片内に苔状線維軸策終末と顆粒細胞樹状突起終末から構成される小脳糸球および、プルキンエ細胞と平行線維との間に正常型のシナプスの形成が観察された。2.延髄組識を移植した場合(1)同種異系間移植例では、抗Thy-1.2抗体をマーカーとして用いた。免疫組織化学的に移植片由来の要素のみを標識することが可能となり移植片由来の神経組織が境界域を越えて宿主小脳組織(Thy-1.2陰性)内に侵入する像が観察された。(2)同系および同種異型の移植実験例の宿主分子層を電顕的にみると、宿主プレキンエ細胞の樹状突起棘に対して、円形で小型のシナプス小胞を多数含んだ登上線維と思われる軸策終末がシナプス結合をしている像が可成り多く観察された。異種間移植の場合は免疫抑制剤を使用しても生着率が低く、グリアの増殖,瘢痕形成が著明であった。3.現在、脳幹組織に特異的なモノクローン抗体を作製中である。この抗体を獲得することにより宿主と移植片間の細胞レベルの相互作用の問題を詳しく検討することが可能となる。マウス(AKR系, CBA系, C3H系, BALB/C系)およびラット(Wistar系)を使用して,同種同系,同種異系および異種間の脳組織移植を行った.ドナー(供与者)としてマウスの胎生延髄腹内側部(Fオリーブ核原基を含む)を,ホスト(宿主)として成体マウスまたは成体ラットの小脳虫部を用いた.このほか,ドナーとしてマウスあるいはラットの小脳原基を用いた.この移植実験において,ホストの下小脳脚部を切断または3-アセチルピリジン(3-AP)の腹腔内投与により, Fオリーブ核をあらかじめ破壊しておき,登上線維系を含む小脳求心性入力を遮断した.対照として未処理のホストも使用した.移植後一定期間(数週間から数カ月間)生存せしめたのち,形態学的検索を行った.1.小脳切断, 3-AP切断のいづれの方法によってもマウスを用いた実験で成功させることが困難であったので,ホストとしてラットを用いることにした.この移植前の処置によりFオリーブ核ニューロンの変性,脱落が認められた.2.光顕的にFオリーブ核ニューロンを(1)抗コルチコトロピン放出因子CCRF)抗体を用いて,または(2)ブロモデオキシウリジン(Brdtt)投与法にて標識し,宿主プルキンエ細胞と胎仔Fオリーブ核ニューロンとの接触を観察しょうと試みたが,それを明らかに証明できる標体を得ていない.3.胎仔脳幹原基が上記の処置をうけた成体ラット小脳内に移植された例で電顕的に観察することにより,小型円形のシナプス小脳を多数含んだ胎仔組織由来の登上線維軸索終末が宿主由来のプルキンエ細胞樹状突起井棘に可成り多くのシナプス形成像を認めた.
知的障害者の自己決定権と「障害者の人権」意識に関する研究

社会福祉基礎構造改革の中で,利用者本位・患者本位の福祉・医療サービスへの転換が求められるようになったことを受けて,本研究では知的障害者の権利擁護の立場から,次の3点について検討した。a.知的障害者の人権について新しい成年後見制度における知的障害者の扱いについて検討した。従来きわめて曖昧であった判断能力の鑑定の制度が整えられ,きめ細かいサービスが可能になった点で制庚の充実が図られたと評価できる。しかし,今回の改革でも治療行為に対する同意・拒否の権利については明確な基準は示されなかった。そこで,英国における未成年者の権利について判例を分析した。英国では,未成年者にも治療行為に同意する権利は認められるものの,単独で治療を拒否する権利は認められない。未成年者に対するこのような権利の制限は主に教育的配慮からなされているが,知的障害のケースではアドヴォカシーの観点から同様な配慮が必要であろう。b.福祉施設の情報開示について福祉サービスの第三者評価事業によって,福祉施設の側からの情報開示が進んでいる。そこで知的障害者・児施設の情報開示の現状について検討した。現在までのところ,情報開示は保育所や老人介護サービスを中心に進んでいるだけで,知的障害者・児施設ではほとんど進展していないこが明らかになった。c.知的障害者の人権意識の検討社会福祉基礎構造改革の中で利用者本位・患者本位の福祉・医療サービスへの転換が求められる現在,福祉・医療従事者にも意識改革が必要である。利用者本位・患者本位とは自律尊重原理の確立を意味しているが,この原理はこれまでの福祉に支配的であった仁恵原理と葛藤を生むことがある。そこで,両者が対立する時のジレンマ判断課題を用いてパターナリスティックな干渉を正当化する信念の個人差を測定するための尺度の開発を試みた。平成15年度は以下の3点について明らかにした。a.成年後見制度における知的障害者の人権について知的障害者の人権擁護の立場から,知的障害者の自己決定権に関わる問題に着目して検討した。特に,2000年に施行となった成年後見制度により,民事面での知的障害者の自己決定能力判定に大きな変更が加えられ,これまでの禁治産・準禁治産制度が貢献・補佐・補助制度に変わった。それに伴い障害者の「能力」判定の手続きや基準が改めて問われている。今年度は知的障害者の場合を精神障害者,高齢者,未成年者の場合と比較検討した。その結果,知的障害者では,軽々に「能力」を認めると,かえって当人に不利益になる決定を正当化してしまう事例があり,自己決定権の保障とパターナリズムによる保護との関係の調整について更に詳細に分析する必要があることが分かった。b.福祉施設サービス選択における情報提供の実態調査厚生労働省の施設評価事業に基づくサービス提供者の側の情報開示について,東京都と愛知県を中心に情報収集し,分析した。その結果,今日までのところ,高齢者施設や保育園などと比較して知的障害児・者施設における施設評価事業は大きく進展していないため,きわめて不十分な状態にあることが明らかになった。c.「障害者の人権」意識に関する調査これからの人権教育を考える基礎資料とするために,社会における「障害者の人権」意識を明らかにするためのアンケート調査(予備調査)を行い,人権意識に関する尺度構成を試みた。尺度は,特に障害者の自己決定権に関する意識の違いを高齢者や未成年者との比較において把握できるよう多元的に構成された。今後,標準化の手続きを経て,教員・福祉関係者・学生等を対象に調査し,日本人の人権意識の特徴を明らかにする。平成15年度の成果を踏まえて,今年度は次の2点に焦点を絞って検討した。

a.知的障害者の人権について:未成年者との比較知的障害者の人権擁護の立場から,知的障害者の自己決定権に関わる問題に着目して検討した。未成年者は知的障害者と同様,意思能力が未成熟であるという理由で法的行為が認められないことがある。そこで,本研究では未成年者への医療行為(治療)に対して同意・拒否する権利について判例を分析し,知的障害者のケースと比較検討した。英国では未成年者の権利についてギリック判決が画期的な判断を下し,未成年者でも十分な理解力があれば,親の同意がなくても,単独で同意する権利があるとされている。しかし,その後,単独で同意する権利は認められるものの,単独で治療を拒否する権利は認められないとする判決が出され,今日にいたっている。未成年者に対するこのような権利の制限は主に教育的配慮からなされているが,知的障害のケースではアドヴォカシーの観点から同様な配慮が必要であろう。b.人権意識の検討:パターナリズム尺度作成の試み社会福祉基礎構造改革の中で利用者本位・患者本位の福祉・医療サービスへの転換が求められる現在,福祉・医療従事者にも意識改革が必要である。利用者本位・患者本位とは自律尊重原理の確立を意味しているが,この原理はこれまでの福祉に支配的であった仁恵原理と葛藤を生むことがある。そこで,両者が対立する時のジレンマ判断課題を用いてパターナリスティックな干渉を正当化する信念の個人差を測定するための尺度の開発を試みた。尺度としての信頼性を高めること,福祉・医療の専門教育の中で活用できる形式を整えることなど,今後の改良に向けての問題点が明らかになった。
応力を可視化する構造教育用実験ツールおよびCAIシステムの開発

建築構造に関する教育は、専門性や理解度などの点で十分と言えない。そこで、本研究は、建築構造に関する専門性の高い知識を習得することを目的とした、新しい教育方法を開発する。はじめに、これまで行ってきた既往の曲げ・せん断実験結果について、応力と発光量の関係を詳細に検討した。次に、応力発光材料を模擬鉄筋に用いたRC梁模擬試験体の応力発光状況を検討した。更に、実構造材料であるモルタルを基材とした試験体の発光状況を検討した。最後に、自由な形状を作成できる3Dプリンタを使用した試験体の発光状況により応力分布の可視化が可能であるかを考察した。本研究は、応力発光材料を用いて、建築構造の理解を飛躍的に高める教育用ツールを開発することを目的としている。これまでの一連の研究によって、圧縮載荷実験では、階調値(黒色白色を0255の数値で示し、値が大きいほど白色に近い(明るい)ことを示す)と応力の関係は直線的に表され、応力速度が大きいほどその勾配が大きくなることを明らかにした。また、曲げ載荷実験では、主応力に対して発光していることを明らかにした。しかしながら、発光画像と応力の関係を定量化するまでには至らなかったことから、実験で得られた発光画像の階調値とFEM解析によって求めた主応力の関係を更に詳細に比較検討した。その結果、(1)高さースパン比の小さい試験体ほど応力と階調値の相関性が高いこと、(2)縁応力速度および試験体高さに関わらず、近似直線の傾きは同程度となっていることが分かった。次いで、これらの結果を応用し、鉄筋コンクリート梁の鉄筋に発生する応力状態のみを視覚的に理解することを目的とした模擬実験ツールの開発を試みた。すなわち、応力発光材料とエポキシ樹脂を混練して鉄筋を模した棒状の模擬鉄筋を作製し、コンクリートを模した透明なエポキシ樹脂の中に配置することによってRC梁模擬試験体を製作し載荷実験を行なった。その結果、(1)曲げモーメントが卓越する試験体は、主筋に働く軸力を視覚的に理解する教育ツールとして有効であること、(2)せん断力が卓越する試験体は、せん断補強筋の役割を視覚的に学ぶ教育用ツールとして利用する際には注意を要することがわかった。これらの結果は、「建築構造設計を対象とした構造教育に関する研究(その5:曲げ・せん断載荷時の発光状況の解析的検討)および(その6:応力発光材料を模擬鉄筋に用いたRC梁模擬試験体の応力発光状況に関する検討)」と題して2015年度日本建築学会大会(関東)に投稿した。平成26年度は、応力発光材料とエポキシ樹脂を混練した試験体を用いて曲げ載荷実験を行い、発光画像の階調値とFEM解析によって求めた主応力の関係を詳細に比較検討した。また、応力発光材料とエポキシ樹脂を混練して鉄筋を模した棒状の模擬鉄筋を作製し、コンクリートを模した透明なエポキシ樹脂の中に配置することによってRC梁模擬試験体を製作し載荷実験を行なった。これまでの実験では、エポキシ樹脂を基材とした試験体の応力発光状況の検討に限られており、模擬実験ツールへの適用性をより拡張するためには、その他の材料を基材とした試験体でも実験的に検討する必要がある。そこで、平成27年度は、応力発光材料を塗布したモルタル試験体を用い、その発光状況について検討した。まず実験1として、無筋モルタル試験体の圧縮試験により、圧縮応力度による応力発光状況を確認した。次に実験2として、模擬鉄筋(M3の長ネジボルト)を配筋したモルタル試験体(RM試験体)の曲げ試験により、曲げ応力度が応力発光状況に及ぼす影響について検討した。その結果、圧縮試験では、初期の不均一な応力度分布が荷重の増大とともに均一化している様子を面的に捉えられることを示した。また、曲げ試験では、曲げひび割れおよびせん断ひび割れの発生を検出でき、応力発光材料を塗布したモルタル試験体においても、その応力分布は可視化できることを示唆することができた。これらの結果は、「建築構造設計を対象とした構造教育に関する研究(その7:応力発光材料を塗布したモルタル試験体に生じる応力分布の可視化に関する検討)」と題して2016年度日本建築学会大会(九州)に投稿した。平成26年度の研究結果により、応力発光材料は主応力に対して発光することから、せん断力が卓越するような試験体においては注意を要することがわかった。また、どのように試験体を作製するかにおいては、応力発光材料とエポキシ樹脂を混練して作製したものの他に、例えば3Dプリンターで作製した硬化した材料の表面に応力発光材料を塗布した試験体を用いることにより、試験体形状の自由度が増すものと考えられ、平成27年度はこのように作製した試験体を用いて、圧縮載荷や曲げ載荷などの種々の載荷実験を行い、昨年度までに得られた結果と比較検討し、その違いを明らかにすることを想定していた。しかしながら、これまでの実験では、エポキシ樹脂を基材とした試験体に限定して応力発光状況の検討を行っており、模擬実験ツールへの適用性をより拡張するためには、剛性の異なるその他の材料を基材とした試験体でも実験的に検討する必要があると考えた。そのため平成27年度は、材料の剛性が大きく異なるモルタルに応力発光材料を塗布した試験体を用い、その発光状況について検討した。剛性の異なる試験体の発光状況を明らかにすることによって、より効果的な構造教育用ツールの開発に繋げることができるものと思われる。

本研究は、応力発光材料を用いて、建築構造に関して専門性の高い効果的な教育支援ツールを開発することを目的としている。平成27年度は、応力発光材料を塗布したモルタル試験体を用い、その発光状況について検討した。まず、無筋モルタル試験体の圧縮試験により、圧縮応力度による応力発光状況を確認した。次に、模擬鉄筋(M3の長ネジボルト)を配筋したモルタル試験体の曲げ試験により、曲げ応力度が応力発光状況に及ぼす影響について検討した。その結果、応力発光材料を塗布したモルタル試験体においても、その応力分布は可視化できることを示唆した。平成28年度の研究計画は、有開口壁のせん断機構など、構造教育を対象とするのみでなく、更に発展させて実験的研究で扱われるあらゆる架構形状の応力分布を発光画像によって数値化できる研究用ツールを開発することとしている。そこで、様々な形状を作ることができる3Dプリンタを用いて試験体を作製し、応力発光材料の適用性を検証することとした。新たに3Dプリンタを用いて作製した試験体の表面に応力発光材料を塗布し、その発光状況を明らかにする。3Dプリンタを用いる最大の特徴は、任意の形状の試験体を作製できることである。すなわち、様々な形状の試験体に応力発光材料を塗布し、載荷試験を行うことによってその応力分布とFEM解析によって得られた値を比較することで、その適用性を検証する。まずはこれまでに行ってきた一連の実験との比較検証を行うため、エポキシ樹脂を用いた試験体と同サイズの試験体の作製に取り組んだ。平成28年度は、3Dプリンタの操作方法を習得することから始め、3Dプリンタによる試験体の作製を終了した。研究代表者が、平成27年度から学科長を務めることとなり、入試や地域連携活動他、研究以外の様々な学科業務・大学運営に関わることとなった。平成28年度は特に、所属する短期大学の認証評価の審査を受けたため、その準備・対応等に多くの時間が必要となった。これらのことから、研究に費やす時間が減少し遅れを生じることとなり、結果として平成28年度末に期間延長承認申請書を提出し承認され、平成29年度に研究を継続することとなった。本研究は,建築構造教育に関する新たな教育支援ツールを開発することを目的としている。建物の耐震性を理解する上で、建物架構に生じる応力分布の理解が最も重要となるが、理論的に煩雑なため多くの学生が応力計算に対して苦手意識を持っている。この事実を克服するためには、視覚的・体験的な学習が極めて効果的であるが、応力状態を可視化することはこれまで不可能であった。本研究では、近年開発された応力発光材料を用いて応力分布の可視化を実現するツールを開発することを目的としている。本材料は応力が生じることによって発光する紛体であり、透明な樹脂との混練により応力分布を視覚的に理解することが可能となる。構造教育用ツールに限らず研究レベルで扱うことのできる任意形状の試験体に生じる応力を可視化できるかについても検討した。まずこれまで行ってきた既往の曲げ・せん断実験結果について、詳細な検討を行い応力と発光量(黒色が0、白色が255となる階調値で表す)の関係を明らかにした。
一酸化炭素吸入はドナー臓器を保護しえるのか？ラット心臓移植を用いた検討

ラット異所性心臓移植モデルを用い、ドナーラットへの低濃度一酸化炭素(CO)吸入による移植後虚血再灌流障害軽減を検討した。COは心筋マーカーであるCPK、トロポニンIを改善し、再灌流後の拍動再開を早め、炎症細胞の浸潤や炎症性メディエーターを抑制して、虚血再灌流障害を軽減した。血管拡張に関連するVEGFが増加することや、炎症性メディエーターの抑制が機序として考えられるが、それらを変動させる関連遺伝子の同定は本研究期間では明らかに出来なかった。しかし、本研究は脳死ドナーへのCO吸入の有効性や、一酸化炭素中毒など高COHb濃度のドナー組織の移植適応を考えるにあたっての学術的根拠となると考えている。今回の研究の目的は、強力な細胞保護作用を持つことが知られている一酸化炭素(CO)を用い、ラット心臓移植においてドナーの前処置としてCOを吸入させる事で、そのグラフトの状態が改善するのかどうかを調べ、かつそのメカニズムを探求することである。これまで蓄積された基礎データから、250ppmのCOを吸入させたドナーから採取したグラフトが対照群と比較し良好な機能を示す事がわかっていることから、COを吸入したドナーからの心移植は、対照群に比べ予後が良好である事が示唆された。ドナーから採取された心臓をUniversity of Wisconsin液の中で8時間保存し、レシピエントに移植した。移植された心臓グラフトを肉眼的な評価を行い、分子生物学的評価としてグラフトよりmRNAを抽出し炎症性メディエーター、抗炎症性メディエーターの発現量をそれぞれリアルタイムRT-PCRを施行し評価した。さらに病理学的評価を行い、好中球の組織への浸潤を確認する事でCOの有用性の評価を行った。結果はどれもCOの有用性を示唆する結果が得られたため、さらなるメカニズムの解析を行うべくGene arrayを施行する事となった。使用する検体は当初移植グラフトから得られたmRNAを解析する予定であったが、手技に伴う侵襲の影響が無視できない可能性があったため、専用チャンバー内でCOを24時間吸入させた後の心臓から検体の採取を行い評価した。得られた結果からは、抗炎症性メディエーター等の期待された物質の発現は得られず、標的分子の発現を確認するには至っていない。ラット異所性腹部心臓移植手技は確立された手技であるものの、安定した手技となるまでには相当の習熟が必要であった。また当初計画していたCO吸入は3時間であったが、グラフトからRNAを抽出しGene arrayを施行するにあたりCOへ暴露する時間を増やすため、また効果的な細胞保護作用が得られる事が示唆されたため、ドナーラットに専用のガスチャンバー内で24時間CO吸入を行うこととなった。当初の予定通り、肉眼的、分子生物学的、病理学的に評価を行いCOの有用性が示唆されたものの、Gene arrayでは期待された結果は得られず今後の見通しに関しては再検討が必要となる。全体的には、当初2年目に予定していたGene arrayまで進行する事が出来たため、概ね順調に進行していると思われる。一酸化炭素(CO)はヘム代謝を担うヘムオキセゲナーゼ(HO)により恒常的につくられており、ストレス誘導型のHO-1の細胞保護作用は、その代謝物質であるCOに起因するとされる。COは生理的であるが、治療濃度(20500ppm)の短時間の吸入で強力な抗炎症作用、抗アポトーシス作用があることが報告されており、今回の研究はドナーグラフトの虚血再灌流傷害を抑制するメカニズムを探求する事である。前年度に行った、CO吸入を24時間行ったドナー心臓組織のGene arrayから得られた結果は、想定していた抗炎症性メディエーターや抗アポトーシス物質、抗酸化物質等の期待した物質の遺伝子発現は得られなかった。そのため今年度は吸入一酸化炭素(CO)濃度、吸入時間の見直しを行い、再度ドナーグラフトの機能の評価を行うことで最適な条件の検討を行った。さらにmRNAの抽出、精製を見直し、カラム法やその他安定化試薬の使用など工夫を行ったが十分な検体を得るに至っていない。そこで前年度の移植後3時間で差が見られたTNF-α、IL-6、iNOS、ICAM-1、ET1、VEGFなどに絞りCO吸入24時間行ったドナー心臓組織でmRNAを抽出しquantitativeRTーPCRにより発現量を測定したが、移植後3時間で得られたような結果は得られなかった。検体採取ポイントを新たに設定し直す必要がある、またはタンパク発現を検討する必要があると思われる。当初予定していたgene arrayまで前年度に施行することが出来たが、期待された結果が得られなかったため再検討を行った。初期条件の見直しを行い、実験を施行するも、期待される結果を得ることはできなかった。しかしながら、血清生化学評価、分子生物学評価、病理学的評価ではCOの有用性を示唆する、有意差のある結果が得られたため、これまでのデータをまとめ論文執筆を行い出版まで至った。ほぼ計画通りに進行しており概ね順調に進行していると思われる。本研究の目的は、一酸化炭素(CO)吸入による虚血再環流障害予防効果を探求し、実際の臓器移植の前処置として応用可能になりうるかを追求することである。前年度までに、ドナーラットに250 ppm濃度のCO吸入を24時間行った後に心臓移植を施行し、移植後6時間において通常大気吸入群に比べ、CO吸入群が虚血再灌流障害を予防したことを報告した。

本年度は予定どおり、COの詳細な作用機序を解明すべく、移植されたグラフトを用いた血管内皮細胞や心筋細胞の形態学的評価を試みたが、技術的な改善がいくつか必要であり、現時点ではまだ統計学的に解析可能な検体数が集められていない。また、生体内のストレス誘導型ヘムオキシゲナーゼ-1 (HO-1)による細胞保護作用や、COが有する抗炎症作用や抗アポトーシス作用、抗酸化タンパク質の発現調節を担っているNrf2-ARE経路に関しても現在検討中であるが、n数が少なく、有意な差は現時点では認められていない。これまでの検討からレシピエント内で再灌流が起こった後で細胞保護作用が出現する可能性も示唆され、ヘム蛋白など直接標的分子と結合し機能を発現している可能性もあると考えている。また3年目に施行予定であったドナー脳死ラットモデルの作成には習熟を要した。当初の予想通り気管切開下としたモデルでは安定しないため、極力侵襲度を減じるため経口挿管に変更した。ラット用人工呼吸器を使用し一定濃度のCO吸入を行う事は可能であったものの、ドナーグラフト採取までの時間設定を先行研究の通り24時間とすると麻酔の影響が大きいため、3時間、6時間で設定したが、脳死モデルの侵襲に暴露されてから早期であるためか、移植後グラフトの状態が安定せず、十分なn数を確保する段階に至らなかった。ラット異所性心臓移植モデルを用い、ドナーラットへの低濃度一酸化炭素(CO)吸入による移植後虚血再灌流障害軽減を検討した。COは心筋マーカーであるCPK、トロポニンIを改善し、再灌流後の拍動再開を早め、炎症細胞の浸潤や炎症性メディエーターを抑制して、虚血再灌流障害を軽減した。血管拡張に関連するVEGFが増加することや、炎症性メディエーターの抑制が機序として考えられるが、それらを変動させる関連遺伝子の同定は本研究期間では明らかに出来なかった。しかし、本研究は脳死ドナーへのCO吸入の有効性や、一酸化炭素中毒など高COHb濃度のドナー組織の移植適応を考えるにあたっての学術的根拠となると考えている。Gene array結果の再検討を行い、抗炎症性サイトカイン等の蛋白の発現を確認できるかどうか検索するとともに、これまでの実験結果をまとめ、論文作成を開始し、投稿まで目指していきたい。COの有用性を示すメカニズムを探求するために、検体の評価項目等を再検討し、新たな項目を追加することを考慮していく。予定していた脳死モデルの確立にも習熟を要すると思われ、実験計画を前倒しし同時並行で行っていく予定としている。COの有用性をさらに探求するため、グラフトの血管内皮細胞や心筋細胞の形態学的評価を電子顕微鏡を使用し行うことを検討している。また抗酸化タンパク質の発現調節を担っているNrf2-ARE経路に関し、COが細胞内に取り込まれた後のシグナル伝達を検索し、関連を調査していきたい。ドナー脳死モデルの確立には習熟を要する。当初は気管切開の予定であったが、経口挿管し人工呼吸をすることで侵襲を減じ、安定したモデルを作成すべく実験を進めていく。救急医学実験計画が予定よりも早く進行したため、当初2年目に外注委託で予定していたGene arrayを今年度に施行する運びとなった。そのため次年度予算に計上していたGene array代の前倒し請求を行い、今年度中に交付して頂くこととなった。
光ガイドによる神経突起伸長制御を目指して

神経回路の再生を大きな目標として神経突起の光制御を検討した。土壌細菌の光活性化アデニル酸シクラーゼ(bPAC)、あるいは光受容体Xと神経栄養因子受容体TrkBの融合蛋白質(X-Trk)を培養細胞に発現させて光刺激を加え、受容体及び細胞内情報伝達の活性化を評価した。bPACは光照射に伴いAキナーゼを活性化した。X-Trkも光照射に伴う自己リン酸化とMAPキナーゼの活性化上昇を示した。さらにX-Trkを発現させた神経細胞への光照射は突起伸長を促進した。光刺激をリン酸化チロシン情報伝達に変換させるX-Trkを用いた神経突起の光制御は、神経回路の再生や解析の新たな手法になるであろう。神経回路の再生を大きな目標として、光ガイドによる神経突起の伸長制御技術を開発する。胎生期に神経伸長を司る神経栄養因子やガイド分子受容体は、細胞内情報伝達を活性化する代謝型の分子である。そこで植物の代謝型光受容体フォトトロピンと、神経成長因子NGF受容体TrkAと融合させた光制御可能な新規融合蛋白質を作成を目指した。まずpcDNA3.1mycHisベクターに、シロイヌナズナのフォトトロピン1(Phot1)あるいは2(Phot2)を組み込み、COS-7細胞に発現させた。青色光照射を行い、myc抗体による免疫沈降を行い、Phot1やPhot2の自己リン酸化をPKA基質特異的リン酸化抗体で検出した。その結果、Phot1では光依存性の自己リン酸化上昇が確認できた。これはPhot1が哺乳類培養細胞においても青色光を受容し活性化する機能を保つことを示す。Phot1ではLOV2領域とそれに続くJα鎖の結合が光刺激により解離する。これが光スイッチとして機能するので、LOV2・Jαの後ろにTrkAあるいはSrcのチロシンキナーゼ領域を繋げた蛋白質を複数種作成し、光依存性に自己リン酸化が上昇するものを探索した。しかし光活性化能を示す融合蛋白質は得られなかった。Srcの場合、暗状態でも強い自己リン酸化を示す融合体しか得られず、これはLOV2・Jαの相互作用がチロシンキナーゼの構造を歪ませて活性を抑制するほど、強くないことを示唆していた。そこで現在はフォトトロピン以外の光受容体にあるLOV領域を用いて、光刺激に伴いTrkが活性する融合蛋白質の作成を試みている。神経回路の再生を大きな目標として、光ガイドによる神経突起の伸長制御を検討した。神経栄養因子(BDNF)の受容体TrkBは、BDNF結合に伴い細胞内領域チロシンキナーゼの自己リン酸化を引きおこす。ついでMAPキナーゼなどの細胞内情報伝達が活性化されて神経突起伸長が促進される。植物や真菌類には、光刺激を細胞内代謝反応に変換する様々な分子が存在する。そのような光受容体を用いてTrkB活性の光制御を検討した。光受容体、TrkB細胞内領域、mycエピトープを融合させた新規蛋白質の発現ベクターを構築した。この新規融合蛋白質をCOS-7あるいはHEK293T細胞に発現させた。2日培養後、培養皿底面から光照射(光強度40μmol/m^2/sec)を30分行った。光刺激後、細胞を可溶化して抗myc抗体による免疫沈降を行った。免疫沈降物において新規融合蛋白質は光照射に伴いチロシンリン酸化を増加させた。またリン酸化Trk特異抗体(pY706/707TrkB)による検出でも融合蛋白質の自己リン酸化増加が認められた。さらに融合蛋白質を導入したHEK293T細胞において、リン酸化されたMAPキナーゼ、すなわち活性化型MAPキナーゼが光照射により増加した。一方、光受容能を欠いた変異型受容体とTrkBの融合蛋白質においては、光照射に伴う自己リン酸化の増加やMAPキナーゼの活性化は認められなかった。これらの結果から新規融合蛋白質は光受容能を持ち、Trkとその細胞内情報伝達を活性化すると考えられた。現在はこの融合蛋白質を神経細胞に発現させ、光照射に伴う神経突起伸長促進の有無を検討している。
炎症性サイトカイン産生ウイルスを用いたインフルエンザ脳症の病態解析

インフルエンザ脳症における炎症性サイトカインの病態への関与は、患者で高サイトカイン血症が認められることから提唱された。しかし、炎症性サイトカインの過剰産生が直接脳症に結びつくのかは不明のままである。そこで本研究では、炎症性サイトカイン産生ウイルスを作出してマウスに接種し、病態を解析することを試みた。まず、インフルエンザAウイルス(PR8株)の非構造タンパク、NS1とNEPタンパクをコードする遺伝子の間に、炎症性サイトカインIL-1βおよびIL-6遺伝子を導入したウイルスをリバースジェネティクス法で作出した。ああああああ作出したウイルスはそれそれIL-1βとIL-6を特異的に産生した。これらのウイルスをマウスに経鼻接種し、体重と鼻腔洗浄液中のサイトカイン量を測定した。NS1とNEP遺伝子の間にGFP遺伝子を挿入した対照群と比べ、これらのウイルス接種群の鼻腔洗浄液中のサイトカイン量は、IL-1βウイルス接種群ではIL-1βが、IL-6ウイルス接種群ではIL-6が、それぞれ顕著に上昇した。しかし脳サンプルからは、サイトカインはほとんど検出できなかった。一方でIL-1β産生ウイルス接種群では、対照群と比較して、接種後数日の病態の悪化と体重減少を認めたことから、IL-1βがインフルエンザ感染における病態に寄与する可能性が示唆され、接種量や接種回数など、さらなる検討の余地はあると考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ハギア・ソフィア大聖堂のドームの耐震強度に関する基礎的研究

本研究は、トルコのイスタンブールにあるハギア・ソフィア大聖堂を対象に設定し、1)常時微動測定結果に基づく大聖堂全体の振動特性の分析と調査結果のデータベース化、2)弾塑性シェル要素および立体要素を用いた固有値解析、地震応答解析プログラムの開発と有限要素法による静的・動的構造解析システムの構築、3)数値解析モデルの設定、4)目地(モルタル)を含んだレンガ、石のヤング係数の同定、5)静的および弾性地震応答解析を行った。以下にその成果を示す。1.ミナレットの固有振動数が約1Hzであることをあきらかにし、常時微動測定結果と有限要素法による固有値解析結果の比較により、目地(モルタル)を含むレンガと石のヤング係数を同定するとともに、弾性地震応答解析により崩壊最小加速度が中震に相当する20から31galの間にあることをあきらかにした。2.固有値解析により中央のメインドームの固有振動数を約10Hzと推定した。3.中央のメインドームの荷重が東西方向では半ドームを介してセカンダリ-ピアへ、南北方向ではダブルアーチ、ペンディンティブを介してメインピアとバットレスピアへ流れていることをあきらかにした。4.ペンデンティブの腰積みは中央のメインドームからの推力をバランスよく2方向の大アーチやペンデンティブに伝達するために重要な役割を果していることをあきらかにした。BC2世紀のウィトル-ウィウスけいち建築書や15世紀のアルベルティ建築論に基づきモルタルの構成材料を分析を行うとともにモルタルの強度を推定するために材料実験を行っている。
新しい分子系統樹作成法の開発とその応用

(1)新しい系統樹作成プログラムの開発:ヒトミトコンドリアDNAのDループ領域のように,多数の近縁な塩基配列データから迅速に系統樹を生成する目的でSST(Simultaneous Sequence Joining)法と名付けた一連のプログラムをC言語を用いて開発した。はじめにBLASTで高いホモロジーを持つ配列を集め,そのoutputからPIRフォーマットのファイルを生成する。これらはすでに互いに近縁であることが前提なので,多重整列することなく,ただちに配列の処理を行ない,blockフォーマット,inter leavedフォーマット,alignmentフォーマットというように,一連のファイルを生成してゆく。プログラムを工夫して,長大な配列が多数あっても処理に支障がないようにした。こうして,まず同一配列を除去し,その過程で各配列の出現頻度を計算する。次にsingleton変異と呼ぶ,樹形の決定に影響を与えない塩基サイトを除去する。この2回の処理で,多数の配列が同時に結合される。このようにして欠長性を捨てて圧縮された配列に対してさらに近縁結合アルゴリズムに似た方法で順次配列を結合してゆく。現在プロトタイププログラムをほぼ完成し,それに基ずく論文を準備中である。(2)実際の分子データの解析:ヒトを中心とする霊長類のABO式血液型遺伝子の塩基配列データを分析し,論文を発表した(Saitou and Yamamoto,1997,Ogasawara et al.1996,1996)。また,哺乳類と他の脊椎動物のPOUIII転写制御印紙の塩基配列を分析した(Sumiyama et al,1996)。筋肉系の進化を解明するため,筋細胞で発現する7種類のタンパク質の系統樹を作成し,それらを重ね合わせる分析を行なった(現在論文を準備中)。(3)系統樹作成法とその応用に関するふたつの総説を著わした(Saitou,1996,1996)。
東日本大震災後の社会的参加活動がソーシャルキャピタルや主観的健康感に与える影響

本研究では平成23年から継続実施されている「岩手県における東日本大震災被災者の支援を目的とした大規模コホート研究(RIAS)」のデータを活用し、被災地における地域交流等に関する実施状況と組み合わせることで、それらの活動が個人のソーシャルネットワーク(SN)やソーシャルキャピタル(SC)に与える影響、SNやSCの変化が身体的、精神的健康に与える影響を明らかにすることを目的としている。平成30年度は、陸前高田市における社会参加活動に関する調査を継続して行い、行政やNPO等の協力を得ながら、主にインフォーマルな活動を行っている活動に絞り、基礎情報の収集を行なった。結果、陸前高田市内8町別に約370ヶ所の活動状況のうち、約150カ所について整理し、これら活動の概要をまとめた通称はまかだスポットガイドをWEB版の公開をスタートさせた。同時に、活動内容別に12分類化し整理を行った。そのほか、日本疫学会に参加し、東日本大震災後の健康面への影響及び地域におけるソーシャル・キャピタルの評価方法等について情報収集した。社会参加しやすい地域づくりを進めることで抑うつ傾向保有割合が地域単位で軽減できる可能性があることや、月1回未満の交流は、2年後の精神的健康状態に対しても影響を与える可能性があること、地域参加と地域互酬性について、世代を通じて一貫して良好な地域では、若い世代の健康状態が良好な可能性があること、友人や近隣への情緒サポート提供は認知機能低下発症後の経時的な低下の程度を軽減する可能性があることなどを確認した。今後はさらに社会活動への参加度や種類、頻度等を整理し、地域の活性度と住民の参加程度等を変数に加えた健康度評価を行い、行政へ具体的な取り組みの有用性を提示しながら、被災地におけるさらなる活動の後押しになるよう地域還元を行っていく。平成27年度は、東日本大震災から発災1年目のソーシャルネットワーク(SN)の状況と2年が経過した時点での状況を比較し、SNの変化とその関連要因の検討を行った。また先行研究等の聞き取りを行った。関連要因の検討は、研究参加者10,198人のうち、平成23年度と平成25年度の調査の両方に回答が得られた18歳以上の6,869人について分析を行った。SNの状況にはLubben Social Network Scale (LSNS)を用いて評価した。対象者を各年のLSNSで12点以上(高SN)と12点未満(低SN)に分類、さらに2011年と2013年のSNの状態をもとにSNの変化を高SN持続、SN改善、SN悪化、低SN持続の4群に分類して、2013年時点の性、年齢、仕事の状況、転居回数、居住場所との関連についてχ二乗検定を用いて検討した。結果からはSNの悪化及びSNが低いまま持続される要因は、中壮年であることや求職中であること、転居回数が1回以上であること、仮設あるはその他の場所に居住していることが示唆された。先行研究の聞き取りは、気仙地域子育て状況に関する調査における育児ソーシャルサポート調査の実施状況について情報収集を行った。今後は行政やNPO等に基礎調査を行い、地域での活動状況を把握した上で、どれだけアクセスがあるのか確認し、RIASの結果(K6や健康度)との関連を検討していけるよう計画していく。平成27年度は、東日本大震災から発災1年目のソーシャルネットワーク(SN)の状況と2年が経過した時点での状況を比較することで、ソーシャルネットワークへ影響を与える基本的な事項について確認することができ、今後の研究を進める上で重要な知見を得ることができた。また先行研究に関する情報収集を行った。しかし、当初予定していた陸前高田市における地域交流や社会参加を促す活動に関するアンケートの実施については、関係団体等からの情報収集は継続して行ったものの、事前の十分な調査や調査内容の項目等に関する掘り下げての検討を行うことができなかったため、アンケート調査を実施することができなかった。したがって、全体としての研究目的の達成度を「やや遅れている」と評価した。平成28年度は、陸前高田市における東日本大震災から発災1年目のソーシャルネットワーク(SN)の状況と3年が経過した時点での状況を比較し、SNの変化とその関連要因の検討を行った。また、陸前高田市における社会参加参加活動の実施状況の情報収集を行った。関連要因の検討は、陸前高田市の研究参加者4,877人のうち、平成23年度と平成26年度の調査の両方に回答が得られた18歳以上の2,998人について分析を行った。SNの状況にはLubben Social Network Scale (LSNS)を用いて評価し、12点未満を社会的孤立ありと定義した。平成26年度時点で864名が社会的孤立状態であった。

平成26年度の社会的孤立と有意な関連が認められた要因は、独居、暮らし向きが苦しいこと、高血圧既往、心理的苦痛、低身体活動、不健康な食事、2011年時社会的孤立であった。今後は心理的苦痛の軽減、身体活動、食事に対する支援を通じた社会的孤立を防ぐ取り組みが重要になることが示唆された。陸前高田市における社会参加活動の実施状況の調査は、行政やNPO等が把握している活動状況について情報収集を行い、約200ヶ所の活動状況について市内8町別にマッピングを行った。今後はさらに継続して行政やNPO等と協力して調査を行い、地域での活動状況を把握した上で、RIASの結果(K6や健康度)との関連を検討していけるよう計画していく。平成28年度は、陸前高田市における東日本大震災から発災1年目のソーシャルネットワーク(SN)の状況と3年が経過した時点での状況を比較することで、社会的孤立の変化とその変化に影響を与える要因について確認することができ、今後の研究を進める上で重要な知見を得ることができた。また、陸前高田市内8町別に社会的参加活動の実施状況について、基本的な情報を整理することができた。しかし、当初予定していた陸前高田市における地域交流や社会参加を促す活動に関するアンケートを実施した上でのRIASの結果との関連の検討については実施することができなかった。したがって、全体としての研究目的の達成度を「やや遅れている」と評価した。本研究では平成23年から継続実施されている「岩手県における東日本大震災被災者の支援を目的とした大規模コホート研究(RIAS)」のデータを活用し、被災地における地域交流等に関する実施状況と組み合わせることで、それらの活動が個人のソーシャルネットワーク(SN)やソーシャルキャピタル(SC)に与える影響、SNやSCの変化が身体的、精神的健康に与える影響を明らかにすることを目的としている。平成29年度は、陸前高田市における社会参加活動に関する調査を継続して行い、行政やNPO等の協力を得ながら、基礎情報の収集を行なった。結果、陸前高田市内8町別に約320ヶ所の活動状況について整理し、これら活動の概要をまとめた通称はまかだスポットガイドをWEB版の作成を試みた。同時に、社会参加活動の理解と促進を図るためのパンフレットの作成についても関係機関と協力して行った。そのほか、日本疫学会に参加し、東日本大震災後の健康面への影響及び地域におけるソーシャル・キャピタルの評価方法等について情報収集した。特にも福島県のように移動が強いられる環境下におかれることでの災害関連死の多さへの影響や、社会的孤立の改善が心理的苦痛の改善につながること、生活再建の格差とコミュニティづくりとの連携の必要性を強く感じ、地域の人同士のつながりと主観的健康観の関係性の重要性について確認をすることができた。引き続き、社会的なかかわりや活動状況と健康診断の結果等を分析していくにあたり、地域格差や社会経済要因、ネットワークの多様性など、多様な社会的決定要因も考慮に入れながら進めて行きたい。今後はこれまで収集した情報をもとに、地域での活動状況を精査し、RIASの結果(K6や健康度)との関連を検討していけるよう計画する。
照明用白色有機EL素子材料の開発研究

4種類のエキサイプレックス発光が可能な新規素子から太陽光に近い白色発光を得た。低電流で高効率な素子を目指し青色蛍光発光層と黄色燐光発光層の間に電荷発生層を挿入した白色タンデム型素子を作製し、従来の蛍光燐光ハイブリッド式タンデム型素子の性能より優れた120cd/Aの電流効率と50lm/Wのパワー効率を得た。単一分子が複数の色を発光できる分子の合成に低分子と高分子の両者において成功した。有機EL素子製造コスト削減に寄与するため、1種類または2種類という少ない発光材料を用いて白色発光を得る研究に取り組んだ。その一環として、次の2つの研究に取り組んだ。1.単一材料による白色発光を高分子有機材料から得るために、赤色発光のイリジウム錯体Ir(thq)_2(dbm)を高分子骨格の一部にもち青色発光するフルオレンPFOを主鎖骨格とするフルオレン共重合高分子について、イリジウム錯体の濃度を2-20%の範囲で変えその光学特性を調べた。フルオレンからの青色発光とPFOからのエネルギー伝達によって生じるイリジウム錯体の赤色発光との共存による白色発光を、2%のイリジウム錯体濃度のときに観測した。4%を越えると青発光は減少し赤発光が強くなり、白色からずれた。実験結果から、イリジウム錯体の濃度と白色化との関連およびその機構を明らかにした。2.ホストからの青色発光とドーパントからの黄色または赤色発光による白色発光を低分子有機材料から得るために、0.2%の濃度のIr(piq)_3をNPBホストに添加した発光層をもつ有機EL素子を作製した。予期に反して、NPBホストからの青色発光は見られず、Ir(piq)_3ドーパントからの赤色発光と電子輸送層として用いたAlq_3からの緑色発光とによる赤緑発光を観測した。これにより、電子正孔再結合が発光層と電子輸送層の広い範囲にわたっていることが明らかになった。NPB層に添加されたドーパントIr(piq)_3がトラップとして働きNPBホストの励起を経ずIr(piq)_3が直接励起されたことが、判明した。電子輸送層の発光が可能となる条件が明らかにしたので、電子輸送層材料を青色発光可能な材料に変えることによる白色発光化を現在検討中である。単一分子による白色発光材料開発の一環として、赤色発光のイリジウム錯体Ir(thq)_2(dbm)を高分子骨格の一部にもち青色発光するフルオレンPFOを主鎖骨格とするフルオレン共重合高分子の有機EL材料として評価を行った。イリジウム錯体の濃度を広範囲に変えた材料について、その光学特性(吸収スペクトル、室温から10Kまでの発光スペクトルおよび励起スペクトル、発光寿命、発光効率、ラマン散乱、赤外分子振動スペクトルなど)を実験的に調べた。照明用白色発光を得るには、2%のイリジウム錯体濃度が最適であることが判明した。さらに高強度発光に至る条件(PFOはベータ相、錯体からPFOへのエネルギー伝達など)を明らかにした。有機ELの高効率化には燐光材料が最適であることが知られている。しかしイリジウムや白金などの重原子を含む有機材料は高価で資源として希少である。低価格で豊富な資源を用いての燐光発光を可能にする材料の探索のひとつとして、ヨウ素化合物を増感剤として用いる実験を行った。青色発光のポリビニルカルバゾールPVKに赤色発光のスチリル色素DCM2をドープしたものにヨウ素化合物を共添加して、PVKからの蛍光に加えて緑色燐光を発生させることに成功し増感機構も明らかにした。DCM2からの赤色発光の共存により、白色発光が得られた。廉価で豊富な材料でしかも毒性の少ない他の増感剤を検討中である。青色発光層と榿色発光層との積層による白色発光を得る素子において高効率化を達成するには、発光に導く励起子再結合領域を知る必要がある。そのために中間層を挿入することにより、その領域の幅や位置や分布を調べた。また、各層の膜厚を種々に変えることや、2つの発光層の位置を変えることなどにより、再結合領域が正孔輸送層界面からの間隔が増すとともに指数関数的に減衰していることを明らかにした。高効率な白色発光有機EL素子開発の一環として、低電流で高い電流効率やパワー効率が得られる素子の研究に取り組んだ。低電流稼動により、省エネルギーだけでなく素子寿命が長くなり安定性が得られるという利点が期待できる。青色発光層と黄色発光層を直接積層する従来の白色有機EL素子構造ではなく、これらの発光層の間に電荷発生層を挿入したタンデム型素子を清華大学の協力により作製した。青色発光材料としてカルバゾルビニレンービフェニル系蛍光低分子を用い、黄色発光材料としてイリジウム錯体燐光低分子を用いた。電荷発生層としてNPB/金属酸化物を用いた。最大電流効率68.1 cd/Aと最大パワー効率29.2 lm/Wを得た。これまでの蛍光ー

燐光ハイブリッド型の電荷生成層挿入タンデム型での最高効率とされるTyanらの45.3 cd/Aおよび24.8 lm/Wより高い。しかも、輝度1000 cd/m2での電流効率は、68.0 cd/Aとパワー効率は24.6 lm/Wあり、実用化可能な効率である。上記の効率は3x3 mmの発光サイズの素子で得られたが、素子表面に光取り出し効率向上のための工夫がされていない素子からのものである。光取り出し効率向上のための特殊シート膜をITO電極面に貼付した場合と貼付しない場合とを、30x60 mmの発光サイズの素子で比較した。シート膜の光カップラーを取り付けることにより、70 cd/Aの電流効率が120 cd/Aに向上し、25 lm/Wのパワー効率が50 lm/Wに向上した。素子寿命は12000時間であった。有機ELとしては世界的レベルで見て高い効率を得ることができた。さらに、電荷発生層における正孔と電子の生成は、2層からなる電荷発生層のなかで正孔輸送性をもつNPBのHOMO準位で行われていることを明らかにした。単一白色発光高分子材料の開発には中国の南京郵電大学の協力が得られ、また重原子効果を利用した高効率発光素子の研究には中国の北京大学の協力が得られ、それぞれ国際的に権威がありインパクトファクターの高い雑誌に発表することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。高効率な白色発光有機EL素子の開発として、積層型で電荷発生層をもつタンデム型素子が有望視されている。電流効率が数倍高くなりまた低電流稼動が可能なので長寿命化が期待できる。次年度はこのタンデム型素子開発に取り組む。そのための準備として、電荷層に用いる材料の選択と積層材料の積層面での界面電子状態を探るための紫外光電子分光の研究に着手し、5月から中国の清華大学の協力を得てタンデム型素子作成とその評価を行う。一方、非タンデム型素子で、これまで未達成である3V程度の低電圧で1万cdlm^2を超える高輝度が得られる素子を開発するために、材料探索を含めた電子正孔再結合領域の最適化の研究にも取り組む。
泳動電着法による固体電解質薄膜の作製と高出力SOFCの開発

現在、固体電解質型燃料電池(SOFC)の電解質しとて、主にY_2O_3で安定化されたZrO_2(YSZ)が用いられている。しかし、YSZの酸素イオン伝導性は高くないので、実用的な高出力のSOFCを得るには薄いながらも気密なYSZ薄膜を作製する必要がある。本研究では電解メッキの一種である泳動電着法を用い安価に、かつ簡便にYSZ膜を得る方法について検討した。まず、YSZサスペンジョンに用いる溶媒について検討としたところ、溶媒として微量のI_2を添加したアセチルアセトンを用いると、10V程度の低い印加電圧でも泳動電着が可能であり、クラックが入ることなく、焼結が行えることがわかった。泳動電着で得られたYSZ膜は膜厚が約1μm程度と極めて薄かったが、焼結後、粒界部にピンホールを生じており、SOFCに応用すると開回路起電力は0.8Vと低くなった。一方、3回以上の製膜一焼成をくり返すことで、膜の気密性が向上し、5回以上の製膜一焼成により、ほぼ理論起電力を示す気密なYSZ膜が得られた。得られたYSZ膜を用い、カソードにLa_<0.6>Sr_3を、またアノードに無電解Ptを用いて、SOFCを組み立て、H_2を燃料に、O_2を酸化剤として発電特性を検討したところ、最大電力密度1.8wlcm^2という極めて高い出力が得られた。また、電圧降下を生じる原因として、カソードと電解質界面の第2相の生成と考え、La欠損したLaabSr_<0.4>MnO_3をカソードしてSOFCを組み立て、発電特性を検討したところ、SOFCの最大出力密度はさらに向上し、1.9wlcm^2という、従来の報告値では最も高い出力のSOFCを得ることができた。一方、セルの低温作動を目的に新しいカソード酸化物電極について検討し、Pr_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3はLa_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3に比べ、低温でもはるかに少ない分極しか示さないことを見い出した。PrMnO_3系ペロブスカイトはLaMnO_3よりYSZとの熱膨張係数のマッチングも良好であり、泳動電着法で得たYSZ膜と組み合せることで、さらに高出力SOFCの開発が示唆された。
腸管寄生虫感染による宿主小腸粘液産生細胞の変化とその意義

小腸杯細胞粘液の質的量的変化が感染防御に重要な役割を果たしていることを証明するために1)2種類の腸管寄生虫の一方のみが選択的に排除される実験モデルを確立し、それによって従来非特異的と考えられてきた粘膜型肥満細胞や杯細胞の感染防御における選択的な役割を証明すること2)杯細胞の粘液が寄生虫の排除に関与することを示す直接的な証拠をin vivoおよびin vitroで呈示することの2点について平成3、4年度科学研究費の補助を受け、研究をおこなった。1)腸管寄生虫に対し選択的排除を示す実験モデル動物の確立ヌードマウスにSrとNbを混合感染させてIL-3を投与するとSrのみが排除された。反対に肥満細胞欠損W/WvマウスではSrの排虫が大幅に遅延するのに対し、Nbの排虫は正常マウスより48時間遅れるだけで、しかも、その遅延はSrの場合と異なり骨髄移植により改善されなかった。さらにラットやマウスでIL-3依存性粘膜型肥満細胞によって排除されるSrや、S.venezuelensisをスナネズミを感染させると排虫がまったく起こらないが、Nbに対する排虫は正常であった。したがって、三様の腸管寄生虫に対し選択的排除を示す動物モデルが確立できた。2)杯細胞粘液の糖鎖構造の変化と排虫における意義粘液糠鎖構造の変化がNbの排虫に重要であることを証明するために次のような実験を行った。まず初感染13日に得た′′Damaged′′wormを正常にラット小腸に移入して杯細胞の増加・粘液糖鎖末端の変化を誘導しておき、その35日後に、初感染7日目に得た′′Normal′′wormを移入してやると、本来定着できるはずの′′Normal′′wormが48時間以内に排除された。ヌードラットに′′Damaged′′wormを移入すると、3日以内で90%以上の虫体が排除されており、この時に杯細胞数の増加は見られなかったが、粘液糖鎖末端の変化や粘液産生・放出量の増加が起こっていた。この状態のヌードラットの小腸内に′′Normal′′wormを移入すると48時間以内に85%以上の′′Normal′′wormが排除された。この結果から、宿主のT細胞依存性の免疫応答により′′Damaged′′の状態になったNb虫体はT細胞の関与無しに杯細胞粘液の糖鎖構造の変化を誘導できること、一旦粘液の性状に変化が起こると虫体が′′Normal′′でも腸管に定着できないことが明らかになった。腸管寄生蠕虫Nippostrongylus brasiliensis(Nb)が宿主の免疫機構により小腸から排除される時期に一致して粘膜上皮杯細胞数の増加と活発な粘液放出が見られる。ペルオキシダ-ゼ標識レクチンを用いた組織化学的検索によりこのときに産生・放出される粘液は非感染時の粘液とは異り、GalNAc,GlcNAc,Sialic Acidを糖鎖末端に持っていることが明らかになった。