hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小児がん治療中の子のきょうだいが自分らしく生活していけるための情報共有プログラム

研究目的I.診断時以降の積極的な治療期にある子ども(以下、患児_)のきょうだいで、学齢期以降の方々の、I-a).家庭、学校といった生活や医療の場で体験していることと、I-b).必要としている小児がん関連情報について、さらに、I-c).自尊心やQOL、情緒と行動の問題といった心身の状態について、きょうだい自身の認識から明らかにする。研究目的II.同じく、診断時以降の積極的な治療期にある患児のきょうだいで、幼児期以降(学齢期以降も含む)方々の、II-a).家庭、学校といった生活や医療の場での様子と、II-b).必要としているであろう小児がん関連情報について、さらに、II-c).自尊心やQOL、情緒と行動の問題、人格的成長といった心身の状態について、親(主な養育者)の認識から明らかにする。研究計画について、平成28年10月には、研究代表者所属機関の倫理審査委員会の承認を得たが、調査実施機関の承認を得たのが平成30年1月となり、調査開始が当初予定よりも大幅に遅れた。しかし、調査開始以降は、調査機関と研究協力者ならびに調査対象者の皆さまの多大なる協力のもと、着実に調査を重ねデータを蓄積している。研究デザインから目標に設定された対象者数に、また継続的に分析する中でも内容的飽和には達していないものの、これまでに22のご家族より調査協力を得て、親(主な養育者)22名、きょうだい15名に調査に回答いただいた。また、調査機関で定期開催しているワークショップ「きょうだいの会」の効果を分析した結果を学会発表したのち、現在も定期開催を重ね、成果をまとめている。研究費助成期間は終了するが、引き続き調査に取り組み成果を見出していく。研究目的I.診断時以降の積極的な治療期にある子ども(患児)のきょうだいで、学齢期以降の方々の、I- a).家庭、学校といった生活や医療の場で体験していることと、I- b).必要としている小児がん関連情報について、さらに、I- c).自尊心やQOL, PTSSといった心身の状態について、きょうだい自身の認識から明らかにする。研究目的II.同じく、診断時以降の積極的な治療期にある患児のきょうだいで、幼児以降(学齢期以降も含む)方々の、II- a).家庭、学校といった生活や医療の場での様子と、II- b).必要としているであろう小児がん関連情報について、さらに、II- c).自尊心やQOL, PTSSといった心身の状態について、親(主な養育者)の認識から明らかにする。研究目的I- a).b).c).と研究目的II-a).b).c).それぞれの目的を達成するための質問紙調査や面接調査の内容について精製を行なった。続いて、精製を行なった調査を遂行するため、作成した研究計画書について研究代表者所属機関の倫理審査委員会からの承認を得た。調査実施機関の倫理審査委員会に申請書を提出し、現在は研究計画について審査中である。調査実施機関の倫理審査委員会申請中の間、これまでに継続してきた調査機関やその他の医療機関や地域の場でのフィールドワークを継続している。調査実施機関の倫理審査委員へ研究計画を申請中のため。研究目的I.診断時以降の積極的な治療期にある子ども(以下、患児)のきょうだいで、学齢期以降の方々の、I- a).家庭、学校といった生活や医療の場で体験していることと、I- b).必要としている小児がん関連情報について、さらに、I- c).自尊心やQOL, PTSSといった心身の状態について、きょうだい自身の認識から明らかにする。研究計画書について、前年度(平成28年10月)には、研究代表者所属機関の倫理審査委員会の承認を得ていたが、調査実施機関の倫理審査委員会の承認を得たのが平成30年1月となった。その後、2月より調査を開始し、現在は調査を重ねデータを蓄積している。また、これまでに継続してきた調査機関やその他の医療機関や地域の場でのフィールドワークを重ねている。調査実施機関倫理審査委員会からの承認を得ることに研究代表者が予測していたよりも長期間を要し、予定より調査開始が遅れてしまった。研究目的II.同じく、診断時以降の積極的な治療期にある患児のきょうだいで、幼児期以降(学齢期以降も含む)方々の、II-a).家庭、学校といった生活や医療の場での様子と、II-b).必要としているであろう小児がん関連情報について、さらに、II-c).

自尊心やQOL、情緒と行動の問題、人格的成長といった心身の状態について、親(主な養育者)の認識から明らかにする。研究計画について、平成28年10月には、研究代表者所属機関の倫理審査委員会の承認を得たが、調査実施機関の承認を得たのが平成30年1月となり、調査開始が当初予定よりも大幅に遅れた。しかし、調査開始以降は、調査機関と研究協力者ならびに調査対象者の皆さまの多大なる協力のもと、着実に調査を重ねデータを蓄積している。研究デザインから目標に設定された対象者数に、また継続的に分析する中でも内容的飽和には達していないものの、これまでに22のご家族より調査協力を得て、親(主な養育者)22名、きょうだい15名に調査に回答いただいた。また、調査機関で定期開催しているワークショップ「きょうだいの会」の効果を分析した結果を学会発表したのち、現在も定期開催を重ね、成果をまとめている。研究費助成期間は終了するが、引き続き調査に取り組み成果を見出していく。調査開始のための準備を行い、当初計画通り、平成29年度は調査を継続し、結果の分析を行いながら調査を積み重ねていく。2月の調査開始以降、調査実施機関ならびに対象者の皆様のご理解ご協力のもと、順調に調査を重ねることができている。調査で得られたデータを分析しながら、今後も調査を重ねていくことが重要である。また、フィールドワークや、次年度もフィールドワークについての実践報告を予定し、他研究者からの指導助言を得ながら調査内容や分析方法について等、洗練を図っていく。当初計画では、当該年度より調査を開始する予定出会ったが、調査開始まで計画を進めることができなかった。そして、その調査にかかる旅費と謝金が執行できなかったため次年度使用額が生じた。調査開始が当初計画より遅れたために次年度使用額が生じた。今年度末から開始することができた調査を、次年度も重ねていくことで順調に助成金を執行していく計画である。調査機関の倫理審査委員会にて、研究計画を申請中であるが、承認を得た時点で可及的速やかに調査を開始することを計画している。そしてその調査にかかる旅費と謝金としての使用を計画している。
がん微小環境における線維芽細胞の細胞老化を介した腫瘍制御に関する基礎的研究

ヒト線維芽細胞細胞株における放射線照射による細胞老化の誘導(SA-β-gal染色陽性化、p21・p16の発現)を細胞免疫染色、蛍光免疫染色、Western blotting法を用いてin vitroにて確認した。ヒト線維芽細胞細胞株に対する5mMの濃度のMetformin添加では細胞傷害性は認められなかったが、X線照射前後の5mMのMetformin添加にて、無添加群と比較して蛍光免疫染色での老化細胞の割合増加を認め、SASPの制御因子であるNF-κBが抑制されることを確認した。X線照射の有無とMetformin添加の有無により細胞老化をきたした結果分泌される上清中のSASP因子がヒト食道癌細胞株に与える影響につき検討したところ、72時間後に増殖活性・遊走能・浸潤能が亢進した照射群と比較して、Metformin添加後照射群では優位に上清の濃度依存性に増殖活性が低下し、遊走能・浸潤能が抑制された。また、放射線照射後の培養上清が食道癌細胞株のEMT誘導を促進し、照射後のMetformin添加にてその反応は抑制されることを蛋白レベルで証明した。放射線照射により促進された癌間質の線維芽細胞は、いわゆるcancer-associated fibroblast (CAF)として細胞老化やSASPの亢進を介して腫瘍の進展に関与している可能性があり、Metformin添加によりNF-κBの抑制作用に起因するSASPの制御を介して食道癌の進展抑制の一助となる可能性が示唆された。放射線抵抗性を改善し、さらに放射線照射による細胞増殖抑制効果や放射線誘導性EMT抑制効果を増強する可能性が示唆された。今後の検討課題として、in vivoでの癌間質における線維芽細胞の放射線誘導性細胞老化や食道癌細胞株への影響につき検討し、Metforminが食道癌治療にもたらす相加相乗効果の可能性について評価したい。研究活動にかける予定であるエフォート(当初20%を予定)を十分に充てることができない。(研究時間を十分にとることができない。マンパワー不足)当初予定していたエフォートを実現できるよう、要領よく実験を遂行するとともに、ほかの業務に充てるエフォートを見直し修正する。研究の進行状況の遅れのために、必要経費の使用が追い付いていない状況であるために、次年度へと使用額の持越しが必要であると判断した。
共焦点レーザー走査顕微鏡を用いた心筋細胞内カルシウムイオンの画像化

高速走査型共焦点レーザー顕微鏡Nikon RCMを用いて心筋細胞内Ca^<2+>イオンの画像取得、解析方法を確立、応用した。先ず培養心筋細胞を用いて、細胞質内のカルシウムが同時に上昇する動き(スパイク)、細胞質の一部でのみカルシウムが上昇し、細胞質内を伝播してゆく動き(ウエーブ)の二種類を観察した。スパイクは接触したいくつかの細胞で同期して起こり、tetrodotoxin,高カリウム溶液,nicardipine等で抑制され、活動電位を伴っていることから、細胞外からの流入カルシウムにより惹起されている、つまり心筋細胞の正常な興奮収縮連関に相当するものであることがわかった。一方ウエーブは筋小胞体からのカルシウム放出を抑制するryanodine、心筋細胞で筋小胞体へのCa^<2+>イオンの取り込みを選択的に抑制することを当教室で明らかにしたcyclopiazonic acidにより抑制されたことから、筋小胞体からの事故再生的カルシウム放出の伝播であることが明らかになった。ウエーブの伝播速度は毎秒100mmと正常の興奮伝播速度(毎秒1-5m)に比べておそく、不整脈等の異常電気活動と関連したものと推測される。単離した直後の心筋細胞においてspikeはfield刺激や吸引電極を介した電流刺激により惹起され、ウエーブは高カリウム溶液や、脱分極電位に固定することにより、人為的に発生させることができた。心筋細胞の拍動に伴い細胞質と同期して核のCa^<2+>イオンが増減すること、細胞質の変化より遅れていることが明らかになった。また、高濃度のouabainや低酸素処理により、核のCa^<2+>イオン濃度が上昇することが明らかになった。
鋼構造部材および要素の塑性強度の有効利用に関する研究

本研究では降伏限界を越えた領域における鋼材の強度を有効に活用することにより、鋼構造設計の合理化を目的とするもので、これまで十分な研究が行われていない種々の項目に関して、理論的および実験的検討を行い、以下の成果を得た。1)現行の設計規準では降伏限界状態に対応する応力照査と安定照査により、2軸曲げを受けるはり一柱部材の設計を行うように規定されている。2軸曲げ状態では降伏限界から極限強度までの余裕が大きいことから、真の耐荷力を限界状態とした強度相関式を提案し、理論的および実験的検討により妥当性を確認した。2)断面構成板要素の限界幅厚比を明らかにするため、系統的に計画した供試体を用いて工形断面はりの強度実験を行い、降伏限界に対するフランジとウェブの相互拘束効果を明らかにし、降伏限界幅厚比曲線を提案した。3)同じく、圧縮と曲げの作用する工形断面の限界幅厚比を明らかにするために、立体板構造を対象とした弾塑性有限変位解析プログラムを用いてパラメトリックに数値解析を行い、降伏限界と塑性限界幅厚比パラメ-タを提案した。4)鋼材のダクティリティ-を改善するために開発された低降伏比高張力鋼を用いた場合の降伏限界ならびに塑性限界幅厚比について数値解析し、塑性限界幅厚比が従来型の高張力鋼に比べて有利になること、さらに部材としての変形態についても従来型高張力鋼より格段に改善されることを明らかにした。本年度は、鋼部材の構成板要素の降伏限界幅厚比および塑性限界幅厚比に焦点を絞り、箱形断面および工型断面が圧縮、曲げおよび曲げ圧縮を受ける場合について広範に極限強度解析を行った。解析結果より断面の板要素間の相互作用を考慮した限界幅厚比の評価法を確立した。得られた研究成果の主なものは以下の通りである。1)ひずみ硬化を考慮した立体薄板構造の弾塑性有限変位解析プログラムを作成した。普通鋼、高張力鋼および低降状比高張力鋼にわたる各種のひずみ硬化特性を考慮することができる。2)曲げモ-メントを受ける断面のフランジとウエブの降伏限界幅厚比は独立ではなく、個々の単一板としての幅厚比パラメ-タの相関式で表示できることを明らかにした。とくに圧縮フランジの幅厚比が小さい場合はウエブの限界幅厚比は現行の設計規準値よりもかなり大きくとることができる。3)曲げモ-メントを受ける断面の塑性限界幅厚比に関しては、フランジとウエブの相互作用は比較的僅少であり、それぞれ独立に幅厚比パラメ-タに関して、フランジの塑性限界幅厚比パラメ-タRfcr=0.6,ウエブの塑性限界幅厚比パラメ-タRwcr=0.5と表わすことができる。4)曲げと圧縮を受ける断面の限界幅厚比は組合せ応力状態の板の弾性座屈強度を用いて評価したウエブの幅厚比パラメ-タを用いることによって曲げに対する限界幅厚比パラメ-タの値を準用できる。5)一般高張力鋼と普通鋼とでは限界幅厚比パラメ-タに有意な差は見られない。低降伏比高張力鋼と普通鋼とでは降伏限界幅厚比パラメ-タに差は生じないが、塑性限界幅厚比パラメ-タは低降伏比高張力鋼の方が大きくとることができる。本研究では降状阻界を越えた領域における鋼材の強度を有効に活用することによる、鋼構造設計の合理化を目指すもので,これまで十分な研究が行われてこなかった種々の項目に関して,理論的および実験的検討を行い,以下の成果を得た。1)現行の設計規準では降状限界状態に対応する応力照査と安定照査により,2軸曲げを受けるはり一柱部材の設計を行うように規定されている。2軸曲げ状態では降状限界から極限強度までの余裕が大きいことから,真の耐荷力を限界状態とした強度相関式を提案し,理論的および実験的検討により妥当性を検証した。

2)断面構成板要素の限界幅厚比を明らかにするため,系統的に計画した供試体を用いてI型断面はりの強度実験を行ない,降状限界に対してフランジとウェブの相互作用の効果を明らかにし,降状限界幅厚比曲線を提案した。3)同じく圧縮と曲げの作用するI形断面の限界幅厚比を明らかにするために,立体板構造を対象とした弾塑性有限変位解析プログラムを用いてパラメトリックに数値解析を行ない,降状阻界と塑性限界幅厚比パラメ-タを提案した。4)鋼材の変形性能を改善するために開発された低降状比高張力鋼を用いた場合の降状限界ならびに塑性限界幅厚比について、数値解析し、塑性限界幅厚比が従来型の高張力鋼に比べて有利になることを明らかにした。さらに部材としての曲げ変形性能についても、従来型高張力鋼より格段に改善されることも明らかにした。
化学反応精細制御による高品質シリコン薄膜の低温成長と特性評価

薄膜太陽電池用として種々の材料が研究対象となっているが、中でも水素化アモルファスシリコン薄膜は直接遷移型の吸収が得られ可視光領域における光吸収係数に優れること、また光電変換デバイスとして用いた場合に高い開放電圧値が得られることなど、太陽電池材料として魅力的な特徴を持つ。一方でこの材料では光照射による欠陥密度の増大、すなわち光劣化現象が観測されており、本材料を用いたデバイスの特性低下が観測されることから、その抑制技術が必要となっている。本研究では水素化アモルファスシリコン薄膜における光劣化現象の抑制技術について検討を行った。水素化アモルファスシリコン薄膜における光劣化現象と、膜中に数at.%含まれるsi-H_2結合密度との間には相関性があり、その密度を減じることが光安定な膜を作製する上で必要な条件となっている。一般に高い基板温度条件においてSi-H_2結合密度の低減化は可能であるが、デバイス作製時、あるいは工業化を視野に入れた場合に高温条件は不利であることから、本研究では低温度条件において膜中Si-H_2結合密度の低減化を図る技術について検討を行った。メッシュをカソードと基板電極間に設置した三電極構造によるVHFプラズマCVD法による製膜を行うことで、従来の手法では膜中に23at.%含まれる膜中Si-H_2結合密度を、基板温度250°Cにおいて0at.%(5×10^<20>cm^<-3>)まで低減下することに成功した。得られた膜は高い光安定性を示し、優れた電気特性を示す。また得られた膜を発電層に用いて太陽電池を試作した。通常の膜では初期効率に対して光劣化率が約20%程度であるが、本研究で得られた膜ではその光劣化率が5%と極めて低い値が得られ、これは本手法で作製したアモルファスシリコン薄膜の高い光安定性を反映した結果と考えられる。
有彩色光によるコイ科魚類の体色制御技術の開発

キンギョとゼブラフィッシュにおいてメラニン凝集ホルモン(MCH)、黒色素胞刺激ホルモン(MSH)の遺伝子発現量が環境光に対して光波長特異的に変動することや、キンギョでは背地色の変化に応じて鱗におけるMCH受容体とMSH受容体の発現量が変化することを明らかにした。また、大正三色(ニシキゴイ)ではMCH遺伝子の発現レベルが低く、鱗の黒色素胞のMCH感受性が消失していること、大正三色とゼブラフィッシュでは環境光に紫外線が含まれる時や緑色光が過剰に含まれる時に仔魚期の黒色素胞の発達が抑制されることを明らかにした。以上の結果は、コイ科魚類においてLED光照射が体色の操作に有用であることを示唆する。本研究は、光照射によるコイ科魚類の体色調節技術の開発に資することを目的とする。実験対象としてキンギョ、ゼブラフィッシュ、ニシキゴイを用い、有彩色光照射が体色と体色調節機構におよぼす影響を検証した。<キンギョ>メラニン凝集ホルモン(MCH)と黒色素胞刺激ホルモン(MSH)の発現調節に関与する有彩色光を明らかにした。MCHは体色を明化するホルモンである。青色LED光(λ= 464 nm)、緑色LED光(λ= 518 nm)、赤色LED光(λ= 635 nm)はいずれも白背地条件において黒背地条件よりもMCH発現を高めたが、青色光の発現亢進作用は緑色光、赤色光よりも高かった。MCH発現は可視光の中では短波長成分によって調節されていることが示唆された。一方、緑色LED光と赤色LED光はいずれも黒背地条件において白背地条件よりもMSH発現を高めたが、青色光はいずれの背地条件においてもMSH発現を低下させた。<ゼブラフィッシュ>紫色光(λ= 400 nm)と緑色光(λ= 530 nm)の混合光をそれぞれ比率を変えて仔魚に照射し、黒色素の運動とMSHの発現におよぼす影響を明らかにした。MSHは体色を暗化するホルモンである。紫色光による色素拡散効果と緑色光による色素凝集効果は相加的であった。照射光の違いによるMSH遺伝子の発現レベルの変化は認められなかった。<ニシキゴイ>背地色の明暗が鱗の黒色素胞におよぼす影響を明らかにした。色素胞の密度と色素の濃度は背地色の明暗に応じて変化したが、色素の運動は認められなかった。しかし、培養鱗に対してMCHを投与した結果、黒色素胞において色素凝集反応が認められた。ニシキゴイではMCHの産生・分泌、あるいはMCH以外の体色調節機構に変異が起こっていることが示唆された。キンギョにおける研究はほぼ予定通り進行している。ゼブラフィッシュにおいてはMCH受容体とMSH受容体の皮膚における発現分布の解析を試みたが成功せず、全体の進行が遅れている。ニシキゴイにおいては、色素胞の発現マーカーとなるmitf遺伝子等の同定が進んでいない。その理由は、ニシキゴイの黒色素胞の背地色応答を解析する過程で見出された新たな現象の解明を優先したためである。今後の研究に深くかかわる現象なので計画を変更した。本現象に関する研究成果は平成28年3月の水産学会春季大会において発表した。予定されていた色素胞発現マーカーの同定は平成28年度に進める。平成28年度の研究成果を魚種別に述べる。<キンギョ>魚類では、光受容器官は眼だけではなく松果体、脳深部、および皮膚にも存在する。有彩色光照射による体色調節ホルモン遺伝子の発現変動に眼が関与しているかどうか検討した。その結果、青色光照射によるメラニン凝集ホルモン(MCH)遺伝子発現の亢進に、眼からの光入力が必要であることが明らかとなった。<ゼブラフィッシュ>紫色光(λ= 400 nm)と緑色光(λ= 530 nm)の混合光をそれぞれ比率を変えて仔魚に照射したとき、MCH遺伝子の発現は紫色光の光量が多いほど抑制され、緑色光の光量が多いほど亢進することが明らかとなった。黒色素胞刺激ホルモン(MSH)の遺伝子発現は紫色光や緑色光の光量に依存しないこと(平成27年度の報告)から、有彩色光による体色変化にはMCHが主に関与することが示唆された。<ニシキゴイ>平成27年度の研究により、鱗にMCHを直接作用させても色素顆粒は凝集しないことから色素胞にMCH感受性がないことが示唆された。そこで、ノゴイの鱗にMCHを直接作用させたところ、色素顆粒は凝集した。またニシキゴイとノゴイにMCHを腹腔内注射したところ、鱗の色素顆粒は凝集した。以上の結果をまとめると、ニシキゴイではMCHは別の体色調節ホルモンの分泌調節に作用して間接的に体色調節に関わると考えられる。また、ノゴイとニシキゴイでは体色調節におけるMCHの機能が異なることが示唆された。キンギョとゼブラフィッシュの成果を中心として、有彩色光による体色変化のメカニズムにMCHがどのように関わるか知見が集まった。

一方、ニシキゴイにおいては、体色調節におけるMCHの機能がノゴイと異なることが示唆された。本研究は、光照射によるコイ科魚類の体色調節技術の開発に資することを目的とする。実験対象としてキンギョ、ゼブラフィッシュ、ニシキゴイを用い、有彩色光照射が体色と体色調節機構におよぼす影響を検証した。平成29年度の研究成果を魚種別に述べる。<キンギョ>有彩色光を3週間照射した結果、緑色光が蛍光灯光よりも体色を明化させることが明らかとなった。特定の有彩色光がキンギョにおいて形態学的体色変化を誘導することが明らかになった。<ゼブラフィッシュ>平成27年度の報告では黒色素胞刺激ホルモン(MSH)の遺伝子発現は紫色光や緑色光の光量に依存しないとしていたが、再解析の結果、紫色光照射によって、MCH遺伝子の発現が抑制されることが示唆された。各種ホルモン溶液に仔魚を浸漬することにより、交感神経系よりもむしろMCHが白背地における黒色素凝集に関わることを明らかにした。<ニシキゴイ>孵化仔魚に太陽光の代りに蛍光灯を照射すると黒色素胞の発達が遅れ、紫外線を蛍光灯光に追加照射するとその遅れが軽減されることが明らかになった。また、孵化後から太陽光、紫外線もしくは緑色光を1ヶ月照射した結果、緑色光照射群の背側の黒色素胞数は太陽光群と紫外線群より少なかった。以上の結果から、キンギョ、ゼブラフィッシュ、ニシキゴイという3種のコイ科魚類すべてにおいて有彩色光と紫外線が体色に影響することが明らかになった。また、この体色変化にはMCHが関わることがゼブラフィッシュとキンギョにおいて示唆された。しかし、ニシキゴイではMCHの機能がノゴイに比べて低下していることが昨年度の本研究成果によって明らかになっている。ニシキゴイにおける体色調節機構のさらなる解明が必要である。キンギョとゼブラフィッシュにおいてメラニン凝集ホルモン(MCH)、黒色素胞刺激ホルモン(MSH)の遺伝子発現量が環境光に対して光波長特異的に変動することや、キンギョでは背地色の変化に応じて鱗におけるMCH受容体とMSH受容体の発現量が変化することを明らかにした。また、大正三色(ニシキゴイ)ではMCH遺伝子の発現レベルが低く、鱗の黒色素胞のMCH感受性が消失していること、大正三色とゼブラフィッシュでは環境光に紫外線が含まれる時や緑色光が過剰に含まれる時に仔魚期の黒色素胞の発達が抑制されることを明らかにした。以上の結果は、コイ科魚類においてLED光照射が体色の操作に有用であることを示唆する。<キンギョ>黄色素胞に対する有彩色光の作用を引き続き検証する。<ゼブラフィッシュ>MCH受容体、MSH受容体の発現分の検証が進んでいない。それらの発現量が少ないことが実験を困難にしている。今後は、MCHとMSHの投与による薬理学的な解析を進め、仔魚のホルモン感受性を検証する。<ニシキゴイ>MCHとMSH受容体ならびに色素胞のマーカー遺伝子の、皮膚(鱗)における発現分布を明らかにする。背地色やLED光照射が体色におよぼす影響を、皮膚の反射スペクトルを指標にして検証し、体色向上に有効な有彩色光を明らかにする。体色の解析が比較的容易なワキンとニシキゴイを主な対象として引続き試験を行ない、有彩色光が体色におよぼす影響を明らかにするとともに、研究成果の公開に努める。魚類分子内分泌学平成27年度分の人件費として計64万円を予算に計上しており、ほぼその通り執行した。しかし、3月の雇用による人件費の支払いが翌年度の扱いになり、その分の執行額が本年度分として計上されなかったため、次年度使用額が生じた。
低刺激無縫合羊膜移植術(羊膜コンタクト)の開発と視機能および装用感の臨床的評価

我々はこれまでの研究において、米国Biotissue社の羊膜コンタクト(無縫合羊膜移植術ProKera(R):以下プロケラとする)の評価(装用感)を開発者のTesng博士らと共同に実験を行った。その結果、プロケラ装用者は異物感を強く訴えることが明らかとなり、その原因はプロケラの羊膜支持部が硬い素材であるポリメチルメタアクリレート製である可能性が示唆された。本研究では、羊膜支持部の素材を柔らかく改良した(ポリカルボネート製)のプロケラ(以下ソフトポロケラとする)の開発と、ソフトプロケラ装用眼における視機能及び装用感を評価することである。具体的には、本研究に同意を得られた正常ボランティアの片眼に、点眼麻酔後にソフトプロケラを装用した。検討項目は、視力、装用感で、羊膜厚が視力及び装用感に影響するかどうかについても検討した。視力については、裸眼遠見視力及び裸眼近見視力を装用前、装用30分後、装用6090分篠、脱装用30分以内で測定する。装用感については、差明感、異物感、乾燥感、治療を必要とする疼痛、霧視の5項目についてリッカート尺度を使用したアンケートを行いスコアー化して評価する。これらの実験の結果、裸眼遠見視力は、プロケラと同様に著明な低下を見せたが、装用感は比較的おだやかであり、プロケラと比較して痛みの程度が低かった。これらの結果より、プロケラ装用後の強い異物感は、プロケラに使用されている硬い素材のポリメチルメタアクリレート製リングが原因と考えられた。ソフトプロケラは装用感を改良した無縫合羊膜移植術として有用な装置であると思われる。
量子化戸田格子の同時固有関数と旗多様体の量子コホモロジー

戸田格子の量子化の研究を行った.2n次元実ユークリッド空間Eを考える.この空間上の急減少関数を係数とするフーリエ積分全体のなす空間Fを考える.FはD-加群の構造を持つ.さらにFのある種の双対全体のなす空間F'を考える、F'もD-加群の構造を持つことがわかる.Eの(q,P)上のフーリエ積分はq方向がn次元トーラスにコンパクト化される.Eはシリンドリカルな空間にEに変換される,Eは戸田格子のn次元実解析的多様体である等エネルギー面達による葉層構造をもつ.よってE上のフーリエ積分は戸田格子の保存量のデータ空間方向とそのデータによる等エネルギー面方向の積分に分解される.アーノルド・リーヴイルの定理により等エネルギー面はn次元トーラスにコンパクト化される.この事実は先のEのEへの変換の正当性を裏付けている.フーリエ積分(性格にはその双対の)の等エネルギー面方向への積分をラドン変換と呼んだ.フーリエ積分の双対空間はラドン変換後もD加群の構造を保つ.量子化ラックス行列の特性多項式の係数により定義される偏微分作用素はトーラス上定数として作用する.この事実よりこれらの作用素の可換性が証明される.戸田格子の量子化の研究を行った.2n次元実ユークリッド空間Eを考える.この空間上の急減少関数を係数とするフーリエ積分全体のなす空間Fを考える.FはD-加群の構造を持つ.さらにFのある種の双対全体のなす空間F'を考える、F'もD-加群の構造を持つことがわかる.Eの(q,P)上のフーリエ積分はq方向がn次元トーラスにコンパクト化される.Eはシリンドリカルな空間にEに変換される,Eは戸田格子のn次元実解析的多様体である等エネルギー面達による葉層構造をもつ.よってE上のフーリエ積分は戸田格子の保存量のデータ空間方向とそのデータによる等エネルギー面方向の積分に分解される.アーノルド・リーヴイルの定理により等エネルギー面はn次元トーラスにコンパクト化される.この事実は先のEのEへの変換の正当性を裏付けている.フーリエ積分(性格にはその双対の)の等エネルギー面方向への積分をラドン変換と呼んだ.フーリエ積分の双対空間はラドン変換後もD加群の構造を保つ.量子化ラックス行列の特性多項式の係数により定義される偏微分作用素はトーラス上定数として作用する.この事実よりこれらの作用素の可換性が証明される.平成16年度は戸田格子の量子化を考えるにあたりその等位曲面の位相的性質に関して研究を行った。量子化戸田格子の積分可能性の証明のためヤコビ元のHassenberg行列の等位曲面のコンパクト化が種数nのトーラスになることを用いた。一方通常の戸田格子をふくむフル・コスタント戸田格子の等位曲面の位相的性質にはまだ分からないことが多い。例えばその等位曲面は旗多様体のブリューワー分解に対応したセル分解をもつがオープンセルでない点を初期値にもつ戸田フローの研究はあまりされていない。平成16年度はこうした研究をおこなった。旗多様体のセル分割は位相的に不変な性質である。一方セル分割はτ関数のゼロ点という解析的な表示をもつ。フル・コスタント戸田格子はN-1個の独立したτ関数を持つ、ただしNはラックス行列のランクである。セル分割の位相普遍性よりτ関数のAdjoint表現に関するsemi-invariant性が従う。よってτ関数の比をとればAdjoint不変な関数が構成できる。このAdjoint不変な関数とはなんだろう。τ関数は戸田格子の等位曲面の上の複素直線束とみなすことが出来る。実は新しいAdjoint不変な関数はこの複素直線束の変換関数とみなすことができる。等位面上の複素直線束、およびその変換関数を考えたのだが、では局所自明近傍はどのように定義されるのだろう。この問いに答えるため一旦フル・コスタント戸田格子から離れて一般のGL(N)のブリューワー分解を考えよう。GL(N)自身のブリュワー分解のセルをその一番大きなセルの中に解析的部分多様体として引き伸ばすことが出来る。その引き伸ばした部分多様体の開近傍を自明局所近傍として選ぶのである。この研究は幾何学的にはN(N-1)/2次元の旗多様体をN(N-1)次元の実空間へのラグランジェ多様体としての埋め込み、また微分方程式からは小さいセルから出発した戸田格子の解に有限時間の寿命を与え、その間に解の研究を行うことにあたる。従来小さいセルと戸田格子の解の研究は一番大きなセルを出発した解の極という一点のみでしか研究できなかった。戸田格子の量子化に関する研究を行った.可換偏微分作用素の研究はすでに数多くの研究がなされている.例えば2階のシュレディンガー作用素のポテンシャルに対称性を課してそれと可換な作用素の係数を高階のものから定めていくというものがある.このときポテンシャルは逆2乗関数、三角関数、楕円関数などが現われる.今回の研究では戸田格子のラックス行列の正準量子化を考えその特性多項式から定義される偏微分作用素の可換性の証明を行った.今回の可換性の証明と今までに得られている量子可積分系に関する作用素の証明との相違点はより解析的であるということである。佐藤超関数の発見に始まる代数解析学は偏微分方程式を代数学の俎上に載せより深遠で幅広い視野を与えた.

今回の研究の目的は上記偏微分作用素の可換性を超局所解析的な視点から捉えようということである.量子化ラックス行列の特性多項式の係数により定義された偏微分作用素の可換性を証明するために相空間(R^{2n})上のフーリエ積分を考えた.このフーリエ積分は余接束上のフーリエ積分と考えられる.余接束上のフーリエ積分の空間を考えさらにその双対空間を考える.この双対の元は積分表示を持つ.さて戸田格子はn個の保存量を持つが,それらが一定という方程式で定義された解析的多様体を戸田格子の等位集合という.保存量の値を変えることにより2n次元ユークリッド空間は戸田格子の等位集合の族による葉層構造を持つ.双対元の積分表示において積分領域R^{2n}を保存量のデータのなす空間とその上の等位集合に分解する.上記の量子化ラックス行列の特性多項式より定義された偏微分作用素の族は等位集合上の積分を不変にすることが分かる(この積分を等位集合上へのラドン変換と名づけた).このことからこれら偏微分作用素の可換性を導いた.
少数分子系の電子物性と制御

本研究では、メチル置換オリゴチオフェン5量体DM5T単分子膜を真空蒸着法により金属基板上に堆積し、導電性カンチレバーを用いたAFMによりこの単分子膜の表面構造および局所領域の電子物性を評価した。AFM観察によって、DM5T分子が分子軸を基板に垂直にして配向していることが示された。電流-電圧特性は、正負の電圧バイアスに対してほぼ対称となるが非線形な応答を示した。DM5T薄膜の低折率は約100Ω・cmとバルクの抵抗率と比べて2桁ほど小さい値となり、微視的系においては、有機薄膜はバルクとは桁違いに電気伝導がよいという興味深い結果を示した。一方、ケルビン力顕微鏡によるDM5T薄膜の表面電位の測定結果は、DM5T薄膜がPt基板より高い表面電位を持っていることを示し、薄膜から基板への電子移動あるいは薄膜表面に向かう誘起分極の存在が示唆された。STMを用いて、チオール系自己組織化単分子膜(SAM)の構造と電気的特性について調べた。超高真空中における高分解能STM観察により、オクタンチオール分子のSAMでは、分子が金(111)基板面上にヘキサゴナルに充填して√<3x>√<3>構造およびc(4x2)超構造をとることが示された。両端にチオール基をもつオクタンジチオールのSAMの場合、分子はその主鎖を基板に平行にしてエピタキシャル配向していることが分かった。さらに、STM探針によるSAMの局所的なI-V特性を測定すると、オクタンチオールSAMでは、バイアス電圧に対して非対称なI-V特性が得られ、試料側に正電圧を印加したときの方が導電率が高いことが分かった。一方、オクタンジチオールSAMにおいては、バイアス電圧に対してほぼ対称な特性が得られた。このことから、分子双極子の作る電場によってトンネル電流が抑制されることが分かった。少数分子系における電気的性質は、膜全体の平均的な配向・構造ではなく局所的な配向・構造に大きく影響することが考えられ、局所的な配向の揺らぎ・乱れもその電気的性質に強く反映することが推測される。従って膜の配向制御は極めて重要となる。本年度の研究では、走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscope:STM)を用いて、金基板表面と特異的な結合を行うチオール系分子の自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayers:SAM)の構造と電気的特性について調べた。対象とするチオール系分子には、単純な構造をもつアルカンチオール分子および、チオール基を二つ有するアルカンジチオール分子のSAMを選んだ。オクタンチオール(CH3(CH2)7SH)分子のSAMの超高真空中における高分解能STM観察結果を示す。分子はヘキサゴナルに充填して、金(111)基板面に対して(√3x√3)R30°構造をとる場合と、c(4x2)超構造をとる場合が知eれるが、本研究での観察像は後者に相当する。その構造の詳細な成因については今後の課題である。次に両端にチオール基をもつオクタンジチオールのSAMのSTM像は、アルカンチオールSAMのSTM像とは大きく異なり、ストライプ状の構造が確認でき、その幅は約1.5nmでほぼオクタンジチオールの鎖長に相当する。このことから、分子は主鎖を基板に平行にして配向しており、硫黄原子の位置が明るく見えていることが示唆される。この図の高速フーリエ変換(FFT)像は、6回対称を示す6つのスポットが確認でき、分子は金薄膜に対してエピタキシャル配向していることが分かる。π電子共役系から構成されるオリゴチオフェン系分子薄膜は、そのミクロな電気伝導特性には分子鎖の方向とその垂直方向(従って分子間伝導が主となる)に依存して、大きな異方性があると予想される。本年度の研究では、成膜条件を変化させることにより、基板面に垂直に配向する膜と平行に配向する膜を作製した。また基板に関しても分子-基板接合の電子状態を考慮した上で、モデル系として最適な単結晶金属基板や半導体基板を選択・作製した。

両端にチオール基をもつオクタンジチオールのSAMの場合、分子はその主鎖を基板に平行にしてエピタキシャル配向していることが分かった。さらに、STM探針によるSAMの局所的なI-V特性を測定すると、オクタンチオールSAMでは、バイアス電圧に対して非対称なI-V特性が得られ、試料側に正電圧を印加したときの方が導電率が高いことが分かった。一方、オクタンジチオールSAMにおいては、バイアス電圧に対してほぼ対称な特性が得られた。このことから、分子双極子の作る電場によってトンネル電流が抑制されることが分かった。走査プローブ顕微鏡は、試料表面に局在する物理量を機械的探針によって直接検出することが可能なことから、少数分子系における電気的性質を探る上で必要不可欠な手段となる。しかしながら、電気的測定においては分子系の電気的な分離の必要性から、絶縁体基板をベースとすることになり、その動作に試料の導電性を必要としないAFMを用いねばならない。本年度の研究では、近年進展の著しい非接触動作AFMを用いて、ユニークな電子物性を示すフラーレン分子(C60)の高分解能観察・局所電子物性評価を行った。C60分子は、超高真空中でSi(111)7x7再構成表面上に堆積された後、非接触AFMによって観察・評価された。Si基板表面に単分子層以上のC60分子を堆積すると、走査領域全体において探針ー試料間相互作用が一様であるため、非常に安定な観察が可能となることが見い出された。さらにC60分子の堆積量を3分子層相当までに増やして行くと、島状の分子結晶が成長していく過程が観察された。島状結晶のテラス表面では、六方構造で結晶を組んだC60分子を観察することができた。格子周期は約1nmであり、分子のファンデルワールス半径に一致した。一方、Kelvin法による局所的な表面電位測定を用いて、分子ー基板間の電荷移動を評価することが可能となる。この方法によりC60分子薄膜とSi(111)表面の間で起こる電荷移動を評価することを試みた。測定結果は、島状結晶部と単分子層部では異なる表面電位をもつことを示し、SiのダングリングボンドからC60単分子層に向けて電荷移動があること、電荷移動は単分子層より上に位置する島状結晶内の分子には起こりにくいことを明らかにした。
昭和初期聾唖教育と手話-口話論争

本研究では、昭和初期の大阪市立聾唖学校を中心とした併用法(大阪市立校ではORAシステムと称していた)の実際を明らかにするとともに、これら手話を認める立場に対して川本宇之介ら口話法を推進してきた我が国聾教育の本流がどのような批判を展開し、また、手話擁護派はどう反論し、どのような実践を展開したのかを明らかににした。別紙研究成果報告書にまとめた主な内容は以下の通り。・手話口話論争の前史-純口話法普及の旗手川本が大正末にどのような主張、行動をとったか、当時の川本の聾教育界、官立東京聾唖学校内での位置を明らかにしながら示した。・純口話法とは何か-純口話法の定義とその推進団体である「聾口話普及曾」について述べた。・最初の論争-川本ら口話法推進派と高橋潔ら手話擁護派の最初の論争と思われる「日本聾唖教育曾」第一回総会での論議の様子を明らかにした。・大阪市立聾唖学校の動向-大阪市立聾唖学校の創立から高橋の校長就任の時期までの概観と高橋の経歴と人物像を記すとともに手話擁護に努力する同校の教員集団の姿を彼らが執筆した論文一覧を示しながら紹介した。ORAシステムと川本らの批判-「ORAシステム」とはどのようなものかを同校関係文献、当時の写真等も用い、その生徒主体、障害受容を重視する同校の特色を明かにし、示した。また、川本らの批判、当時の口話法推進校の状況を回想する文献も合わせて紹介し、手話-口話論争下の教育現場の状況を示した。・大阪市立聾唖学校の教員構成-聾唖教員が教員全体の3分の1を占め、師範出身の教員が少数である同校の教員スタッフの特徴を『聾唖年鑑』(1935)から明かにし、そのことと同校の教育の特色との関連を論じた。戦前の聾唖教育の資料、特に学校や研究団体、運動団体発行の機関誌等は散逸し、まとまった形での所蔵は十分ではなく、戦災で失われたものも多い。著者は昭和初期の聾唖教育、特に当時の手話、口話をめぐる論争の解明に不可欠であるこれらの機関誌類(『口話式聾教育』、『ろう口話教育』、『聾唖教育』、『聾唖界』、『殿坂の友』、大阪市立聾唖学校校友會誌等)を筑波大学付属聾学校、大阪市立聾学校等で調査、関係論文、記事の複写を行なった。本研究では純口話法普及運動の中心にいた川本宇之介と、手話を擁護し、併用法を実施していた大阪市立聾唖学校の主張を文献的に明らかにすることが必要となるが、上記雑誌に掲載されている関係論文とともに、川本については亡くなる間際にまとめた「盲・聾教育八十周年史(草案)」の内容が重要と思われる。この謄写版印刷の報告は活字印刷されなかったため、ごくわずかな部数個人的に所蔵されているのみであるが、所在を確認、閲覧、複写した。また、大阪校については、校友會誌の他に、昭和78年にORAパンフレット114輯を発刊しており、これも同校の主張を見る上で重要と思われるが、長らく所在不明で、閲覧不能であった。今年度、一部ではあったが(3,5,7,10輯)、発見、閲覧、複写できた。

また、大阪市立聾唖学校の教育の状況を示す大正末から昭和初期にかけて撮影された多数の写真類を、元教師の未整理の寄贈品の中に見出し、複写した。この他、大阪校とともに、純口話法を受け入れなかった数少ない学校の一つである浜松盲唖学校関係の資料についてもわずかながら入手できた。なお、これらの一部は、日本特殊教育学会第34回大会の研究発表「昭和初期聾唖教育と手話・口話論争」の報告に活用する。本研究では、昭和初期の大阪市立聾唖学校を中心とした併用法(大阪市立校ではORAシステムと称していた)の実際を明らかにするとともに、これら手話を認める立場に対して川本宇之介から口話法を推進してきた我が国聾教育の本流がどのような批判を展開し、また、手話擁護派はどう反論し、どのような実践を展開したのかを明らかにした。別紙研究成果報告書にまとめた主な内容は以下の通り。・手話口話論争の前史-純口話法普及の旗手川本が大正末にどのような主張、行動をとったか、当時の川本の聾教育界、官立東京聾唖学校内での位置を明らかにしながら示した。・純口話法とは何か-純口話法の定義とその推進団体である「聾口話普及會」について述べた。・最初の論争-川本ら口話法推進派と高橋潔ら手話擁護派の最初の論争と思われる「日本聾唖教育會」第一回総会での論議の様子を明らかにした。・大阪市立聾唖学校の動向-大阪市立聾唖学校の創立から高橋の校長就任の時期までの概観と高橋の経歴と人物像を記すとともに手話擁護に努力する同校の教員集団の姿を彼らが執筆した論文一覧を示しながら紹介した。・ORAシステムと川本らの批判-「ORAシステム」とはどのようなものかを同校関係文献、当時の写真等も用い、その生徒主体、障害受容を重視する同校の特色を明かにし、示した。また、川本らの批判、当時の口話法推進校の状況を回想する文献も合わせて紹介し、手話-口話論争下の教育現場の状況を示した。・大阪市立聾唖学校の教員構成-聾唖教員が教員全体の3分の1を占め、師範出身の教員が少数である同校の教員スタッフの特徴を『聾唖年鑑』(1935)から明かにし、そのことと同校の教育の特色との関連を論じた。
制限増殖型レオウイルスに光線療法を併用した新しい集学的癌治療法の開発

制限増殖型レオウイルスはras経路が活性化している癌細胞に選択的に感染・増殖する。我々はこれまでレオウイルスが消化器癌の標的となりうることを報告してきた。一方、実地臨床では、癌特異的で正確な転移診断法に基づく治療戦略の構築が急務である。そこで、今回ALA導入レオウイルスの開発による癌特異的存在診断法に基づき、ALA導入レオウイルス療法およびALAによる抗腫瘍効果増強を期待した光線療法の新規ウイルス光線療法の開発を行う。今回、Reverse genetics法により、ALAの代わりに近赤外蛍光蛋白質iRFP720遺伝子をL1分節に挿入した組換えレオウイルスの作成に成功し、感染細胞における近赤外蛍光の発現も確認された。近赤外光は生体透過性が高く、自家蛍光も低いため、生体イメージングや光線療法においても近年脚光を浴びている。しかし、組換えレオウイルスの増殖性は野生型レオウイルスに比べて低下していたため、今後、改良を加えて本研究の目的に資する、より高い抗腫瘍効果と蛍光機能を持つウイルスを作成・選別する。また、光療法について我々はこれまで動物実験において特定の波長の光が、抗炎症作用を示すことを報告してきた(Hiratsuka T et al.JGH 2014)。近年ではin vitroで抗腫瘍作用を示す報告があり(Yazan SK et al. Lancet,2015)、この作用は光増感物質である5-アミノレブリン酸(ALA)により増強される。現在、胃癌細胞株MKN-45を用い、532nmの波長の照射により、抗腫瘍効果を検討中である。制限増殖型レオウイルスは、ras経路が活性化している癌細胞に選択的に感染・増殖する。我々はこれまで、レオウイルスが消化器癌の標的となりうることを報告してきた。レオウイルスは2本鎖RNAウイルスであるため、蛍光プローブ作成には、レオウイルスへの遺伝子導入方法としてReverse genetics法が必要であるが、RNAウイルスの各segmentのベクター作成および再構築が困難であった。ベクターを改良しながら実験を進め、Reverse genetics法を確立し、現在遺伝子導入は成功している。今後は遺伝子改変型ウイルスをさらに精製していき、より抗腫瘍効果と蛍光機能を持つウイルスを抽出する。また、光療法について我々はこれまで動物実験において特定の波長の光が、抗炎症作用を示すことを報告してきた(Hiratsuka T etal. JGH, 2014)。近年ではin vitroで抗腫瘍作用を示す報告があり(Yazan SK et al. Lancet, 2015)、この作用は光増感物質である5-アミノレブリン酸(ALA)により増強される。これまで、レオウイルスへの遺伝子導入方法としてのReverse genetics法がうまくいかなかったが、大阪大学微生物病研究所ウイルス複製研究グループより、Reverse genetics法のノウハウを教授してもらい、その後我々のグループでも蛍光遺伝子導入が可能となった。

そこで、今回ALA導入レオウイルスの開発による癌特異的存在診断法に基づき、ALA導入レオウイルス療法およびALAによる抗腫瘍効果増強を期待した光線療法の新規ウイルス光線療法の開発を行う。今回、Reverse genetics法により、ALAの代わりに近赤外蛍光蛋白質iRFP720遺伝子をL1分節に挿入した組換えレオウイルスの作成に成功し、感染細胞における近赤外蛍光の発現も確認された。近赤外光は生体透過性が高く、自家蛍光も低いため、生体イメージングや光線療法においても近年脚光を浴びている。しかし、組換えレオウイルスの増殖性は野生型レオウイルスに比べて低下していたため、今後、改良を加えて本研究の目的に資する、より高い抗腫瘍効果と蛍光機能を持つウイルスを作成・選別する。また、光療法について我々はこれまで動物実験において特定の波長の光が、抗炎症作用を示すことを報告してきた(Hiratsuka T et al.JGH 2014)。近年ではin vitroで抗腫瘍作用を示す報告があり(Yazan SK et al. Lancet,2015)、この作用は光増感物質である5-アミノレブリン酸(ALA)により増強される。現在、胃癌細胞株MKN-45を用い、532nmの波長の照射により、抗腫瘍効果を検討中である。現在、計画に沿って順調に研究が進んでいる。今後は遺伝子改変型ウイルスをさらに精製していき、より抗腫瘍効果と蛍光機能を持つウイルスを抽出する。胃癌細胞株を用いた光線照射実験系は確立しているので、29年度は遺伝子改変型ウイルスとの併用療法を行っていく。今後は遺伝子改変型ウイルスに改良を加え、より高い抗腫瘍効果と蛍光機能を持つウイルスを作成・選別する。胃癌細胞株を用いた光線照射実験系は確立しているので、30年度は遺伝子改変型ウイルスとの併用療法を行っていく。
光触媒・インターカレーション作用を適用した汚染水中重金属の固定化技術の開発

本研究では、モンモリロナイトを用いた3価Crの固定化試験を行ったところ、粘土鉱物からNaとCaが溶出し、溶液のpHが上昇した。そのため、Crの固定化が阻害される結果となった。Fe_2O_3を用いた3価Crの固定化試験を行ったところ、一定の効果が見られた。酸性条件では、Crを迅速に吸収することが確認できた。Crを吸収させた後に、熱処理を行い焼結させると、Crは完全に固定化された。酸化チタンは光触媒作用により、有機物を分解・無害化すると同時に、汚染水中の重金属イオンを還元して無害化するポテンシャルも有し、スメクタイトなどの粘土鉱物は、大量の金属イオンをインターカレートし固定化することができることが確認できた。現在、最終廃棄物量が年間4800万トンにも達しており、大きな社会問題となっている。平野部が少ないわが国では、処分場の大半が内陸や山間部に立地しており、浸出水の漏洩による飲料水源の汚染を招きかねない。また、廃水中重金属処理には、キレート剤などの重金属捕集剤を大量に用いているが、重金属自体は無害化されておらず、捕集された重金属は最終処分されるため完全に安全とはいえない。酸化チタンは光触媒作用により、有機物を分解・無害化すると同時に、汚染水中の重金属イオンを還元して無害化するポテンシャルも有している。また、スメクタイトなどの粘土鉱物は、大量の金属イオンをインターカレートし固定化することができる。光触媒とインターカレーション双方の長所を同時に発現できるハイブリッドセラミックスを作製し、汚染水中の重金属の無害化と固定化を、簡便で効率的に行う技術の開発を目指す。本提案は、光触媒を用いた重金属イオンの還元、無害化とインターカレーションによる重金属イオンの固定化を行うものであり、環境修復技術、エンドオブパイプ技術に適用できる。モンモリロナイトを用いた3価Crの固定化試験を行ったところ、粘土鉱物からNaとCaが溶出し、溶液のpHが上昇した。Fe203を用いた3価Crの固定化試験を行ったところ、一定の効果が見られた。Cr固定化に大きく影響するのはpHであることが推定され、今後Cr固定化能力のpH依存性の調査が必要である。また、他の粘土鉱物による3価Crの固定化試験、亜鉛等の他の重金属の固定化試験も今後の課題である。光触媒とインターカレーション双方の長所を同時に発現できるハイブリッドセラミックスを作製し、汚染水中の重金属の無害化と固定化を、簡便で効率的に行う技術を開発した。本研究成果は環境修復技術、エンドオブパイプ技術に適用できる。
X線散漫散乱による生体分子の動的構造決定に向けた理論基盤の構築

蛋白質が担う分子機能を物理化学的に理解するには、蛋白質分子の協奏的な揺らぎを調べることが重要である。X線結晶回折データは、Bragg回折と散漫散乱に分けられる。蛋白質の協奏的揺らぎは、散漫散乱データに含まれる。しかし、その解析方法が確立されていないため、散漫散乱は、蛋白質のX線結晶構造解析では通常無視される。本研究課題は、X線散漫散乱データを利用して、蛋白質の機能解析を行うため理論基盤を構築することが目的であった。平成21年度までに、蛋白質分子の基準振動解析を行い、その結果から蛋白質結晶のX線散漫散乱データを解析し、散漫散乱強度に対する、分子サイズの大きさ、揺らぎの大きさ、solvent channelに存在する水の寄与などを明らかにした。平成22年度は、さらに、結晶内のmosaicityが散漫散乱強度に影響を大きく寄与することを明らかした。これらの解析結果を基に、散漫散乱強度を、原子の位置、揺らぎ、水分量、mosaicityの関数と記述し、X線結晶回折強度の実験値と計算値との差を最小にすることで、蛋白質の協奏的揺らぎを抽出するためのソフトウェアを開発した。ここでは、基準振動(集団座標)を、結晶構造の動的モデルとして組み込み、集団座標系での振幅・相関を実験データから決定することによって、蛋白質の揺らぎ情報を取り出す基準振動精密化法を応用した。また、平成21年度に引き続き、実験で測定した散乱画像から、検出器の有限サイズピクセルの効果を、計算処理により取り除く手法の開発を行った。このようなデータ処理法開発は、実験データ解析の解像度を上げるために重要である。しかし、その解析方法が確立されていないため、X線散漫散乱は、蛋白質の結晶構造解析では通常無視される。本研究は、X線散漫散乱データを利用して蛋白質の機能解析を行うため理論基盤を構築することを目的とする。平成21年度は、次の成果を得た。1.理想系での取扱として、蛋白質分子の基準振動解析を行い、その結果から蛋白質結晶のX線散漫散乱データをシミュレートした。大きさの異なる4種類の蛋白質'(T4リゾチーム、マルトース結合蛋白質、ABC蛋白質MalK、グルタミン酸脱水素酵素)を用いて解析を行ったところ、分子サイズの大きく揺らぎが大きい蛋白質結晶では、散漫散乱強度が大きいことが明らかになった。さらに、結晶内のsolvent channelに存在する水からのX線散乱の影響を、バルク水の分子動力学計算結果を利用して見積もった。その結果、蛋白質の集団運動に由来する散漫散乱と同じ散乱方向(Q3A^-1)付近に、水の散乱が現れることが分かった。現在、実験データ解析において、蛋白質からの散漫散乱と水からの散乱を分離するための理論的枠組みを構築中である。2. X線散乱実験ではCCDイメージ検出器が通常用いられ、測定データは、ピクセル毎の積分値で離散化されたX線散乱強度である。しかし、実験データ解析では、積分値ではなくピクセル内のある1点での散乱強度として解析されることが多い。我々は、Shannonのサンプリング定理を利用して、ピクセル毎の積分値で離散化されたX線散乱強度と、ピクセル内のある1点でのX線散乱強度を、相互に変換する理論を開発した。開発結果は現在投稿準備中である。