hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
揮発性有機化合物の低温完全燃焼を実現する新規な協奏機能触媒

本研究では、工場などから排出される揮発性有機化合物(VOC)の総量削減を目的とし、できるだけ低温でVOCを完全燃焼可能な新しい触媒の開発を目的としている。具体的には、当研究室で固体結晶化学と固体電解質(イオン伝導性固体)の設計指針を触媒調製に組み込んだ全く新しい発想に基づいて開発した、Pt/CeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3/γ-Al_2O_3触媒によるトルエン、アセトアルデヒドの浄化活性を評価した。さらに、共存が予想される一酸化炭素の燃焼活性もあわせて評価した。その結果、これまでに報告されているトルエンやアセトアルデヒドの燃焼触媒では、少なくとも200°C以上の温度が必要であったのに対し、本研究で開発した触媒を用いることにより、トルエンでは120°C、またアセトアルデヒドについても150°Cという低温において完全燃焼を実現した。また、一酸化炭素の燃焼活性についても評価したところ、20°CでCOがすべてCO_2に酸化されることがわかり、COの共存はVOC燃焼に対して全く影響を及ぼさないばかりか、室温におけるCOの完全酸化を実現した。驚くべきことに、水蒸気存在下(0°Cの飽和水蒸気下)で反応を行った方が、より低温である-5°CでCOが完全酸化されることもわかった。さらに、この触媒を150時間連続使用しても、水蒸気の有無にかかわらず、触媒活性は全く低下することなく、常に100%のCO完全酸化が持続された。室温以下でCOを完全酸化可能であり、長時間使用し続けても劣化しない高い耐久性を兼ね備えた触媒を実現できたのは本研究が初めてである。以上のように、固体材料化学の観点から設計された複合酸化物触媒の酸素放出能を、白金触媒の高い酸化活性と融合させることにより、低温でVOCやCOを完全燃焼可能な"協奏機能触媒"が得られた。塗装・印刷工場や化成品・化学工場からの排ガスに含まれて排出されるトルエンやアセトアルデヒドなどの揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds ; VOC)は、作業・居住環境における悪臭問題だけでなく、シックハウス症候群や化学物質過敏症などの原因物質である。従って、VOCを二酸化炭素と水に完全分解し、無害化することが強く求められている。本研究では、当研究室で開発したCeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3複合酸化物を、炭化水素に対して高い酸化活性を示す白金(Pt)とともにγ-Al_2O_3担体上に分散担持した触媒を新たに調製し、これを接触触媒法によるVOCの完全燃焼除去に応用した。対象とするVOCのガス種としては、野菜や果物の腐敗を促進し、品質を著しく低下させるエチレン、および塗料や接着剤の有機溶剤などに使用されており、シックハウス症候群の主な原因物質の一つであるトルエンを選択し、活性が高く、悪臭成分や可燃成分を発生させることなしに炭酸ガスと水に完全燃焼でき、しかもメンテナンスを不要とする簡素な構成の、『安全で安心して用いることができる』、全く新しいVOC完全燃焼触媒の開発を目指した。本研究で開発した触媒のエチレン及びトルエンの燃焼活性を調べたところ、いずれの燃焼反応においても、炭酸ガスと水蒸気のみが検出され、エチレン及びトルエンの完全燃焼が確認された。とりわけ、助触媒としてCeO_2-ZrO_2-Bi_2O_3複合酸化物を加えることにより触媒活性が著しく向上することが明らかとなった。これまでに報告されている触媒では、エチレン及びトルエンを完全燃焼させるためには、それぞれ少なくとも約150°C及び約200°Cの温度が必要であったのに対し、本研究で開発した触媒では、エチレンでは100°Cを大幅に下回る65°Cにおいて、またトルエンについても120°Cという極めて低い温度において完全燃焼を実現した。

以上のように、固体材料化学の観点から設計された複合酸化物触媒の酸素放出能を、白金触媒の高い酸化活性と融合させることにより、低温でVOCやCOを完全燃焼可能な"協奏機能触媒"が得られた。
光干渉法による低接触角の新測定法

本研究は光干渉法を用いて、濡れ性の良好な固体と液体の接触角の計測法を確立するとともに、液体の接触角測定で重要なパラメータである雰囲気と温度を制御し、この新手法のもつ可能性を開発することを目標とした。現有の光学顕微鏡に長焦点低倍率のMichelson型二光束干渉対物レンズを装着し、干渉縞を使って濡れ性の良い固体と液体の接触角の計測を行えるようにした。測定の結果、不透明な液滴の場合、3°以下、透明な液滴の場合、液体の屈折率がわかっている場合は5°以下の接触角が正確に計測できることが明らかになった。この方法の利点は、従来の液滴側面から計測する方法に比べて、1.濡れの良い場合の低接触角の高精度の測定2.液滴の形状の対称性が必要とならない点がある。一方、短所としては、接触角がこの値よりも大きいときは、液滴上での干渉縞が密になることと、液滴表面からの反射光が顕微鏡の光路に戻ってこないため、像が暗くなり、測定困難となる。この点の改良が今後の課題である。この装置に室温近くではペルチエ素子を使った温度セル、高温では光集光型の温度セルを使って接触角の測定を行った。特に対物レンズの焦点距離を長く(25mm)しているため、高温セルを使った測定が可能になっている。また、対象を酸化物を中心に考えているため、高温セルは雰囲気の酸素分圧を酸素メータと自動弁と調節器により自動制御できるようにした。これを使って白金基板上の酸化銅の接触角を計測した。1230°Cで測定した場合、酸素分圧に対して45%付近で極小点をもつように変化した。また室温でグリセリン水溶液とマイカとの接触角を計測した。グリセリン濃度に対する接触角の変化を精密に測定できた。
近赤外分光法による脳機能計測と自律系生理指標との同時計測による虚偽検出

○研究目的本研究では、脳内の情報処理を反映できる中枢系指標を虚偽検出検査へ適用することを目的として、近赤外分光法(NIRS)による虚偽検出検査を実施した。実験ではNIRSによる中枢系指標と現行の実務検査(ポリグラフ鑑定)で測定されている自律系指標を同時計測して、虚偽検出検査を実施した。○研究方法実験参加者には予め模擬犯罪の実施、生理指標の測定の同意を確認した。実験参加者には模擬犯罪で窃取した品物を検査時に隠匿することを求めた。虚偽検出検査は緩衝質問1つを含む、6項目の質問から構成される質問表を5セット実施した。NIRSによるoxyHbの測定と呼吸運動、SCL、SCR、HR、NPVの測定を行った。分析は各セットの反応を標準化し、裁決項目とそれ以外の非裁決項目毎に平均値を算出した。oxyHbは刺激呈示後、25sを5s毎に平均化し、左半球と右半球を別々に分析を行った。呼吸運動からは呼吸速度、吸気速度、呼吸振幅、瞬時呼吸率を算出した。SCRは刺激呈示後5s間の最大振幅値を分析対象とした。SCL、HR(瞬時心拍率)、NPVは刺激呈示後20s間を5s毎に平均化して分析を行った。○実験結果oxyHbは左半球において、裁決項目の方が非裁決項目より有意に増加した。自律系指標では呼吸振幅以外の指標で項目間に統計的な差が確認された。本研究では現行の実務検査と同じ手続きによりNIRSと自律系指標の同時計測を行い、oxyHbが虚偽検出検査において、有効な指標となり得ることを確認した。今後は信頼性を高めていく知見の収集と実務検査への導入を視野に入れた、プローブの装着数や位置の検討を行っていく必要がある。また、oxyHbと自律系生理指標との詳細な関係性や頭部半球間でoxyHbの活動の挙動が異なった原因を追求していくことにより、虚偽検出検査の精度の向上も期待できるものと考えられた。
雲南省農村の市場発展過程にかんする社会経済的研究-路南彜族自治県を中心として

1.路南〓族自治県(現在は改名された石林県)において、すでに予備調査を行った圭山郷と板橋鎮を含む3カ所の地点を選び、そこにおける農村定期市と関連する近隣農村にかんする詳細な追跡実態調査を行い、収集したデータはコンピュータに入力した。その結果は現在分析中である。調査表はa)農村市場に参加した農民や小商人たち50人に対するものと、b)その市場に多くの農民を送り出している2つの典型農村の農家100戸に対するものの2種類を、中国側研究者と相談しながら作成された。2.当該農村市場の発展にかんする歴史的調査(文献調査を含む)を行い、当該県において日中双方で県、郷、村レベルの多数の幹部にインタビューを実施し、体制改革以後の財政・金融、貧困対策、食糧・煙草買い付け制度など、各種制度の変化、市場化の推移を調べた。3. 2月12日に東京において中国側研究者を招待してワークショップを開催し、これまでの研究成果を報告し合うとともに、研究成果の出版に向けて各自執筆論文にかんする紹介と、論文内容にかんする検討を行った。1)今年度は、雲南省路南彝族自治県において、すでに予備調査を行った圭山郷と板橋鎮を選び、そこにおける農村定期市と関連する近隣農村にかんする詳細な実態調査を中国側研究分担者の協力の下に行った。そのためにイ)候補地点にかんする予備調査を中国側に委託して進めた。ロ)その上で詳細なアンケート調査表を作成した。調査表はa)農村市場に参加した農民や小商人たちに対するものと、b)その市場に多くの農民を送り出しているいくつかの典型農村向け、の2種類を、中国側研究者と相談しながら作成した。この調査結果は膨大なために、現在電算機に入力している過程にあり、これに基づいてのデータ解析を始める予定であるハ)その調査表に基づいて本調査を実施し、調査表を回収するが、本調査は中国側が日本側に委託を受けて実行シ、その結果を見て日本側研究者チームが補足調査と関連する調査、すなわち路南県の財政局をはじめとする政府各部門、および銀行や信用合作社におけるを行った。2)当該農村市場の発展に関する歴史的調査(文献調査を含む)を行い、文献、統計調査を通じて、雲南省における農村市場化の歴史的展開を押さえた。3)中国側研究者を日本に招き、東京において雲南省農村市場化にかんするワークショップを行ったそのさい、来年度の調査計画についても話し合われ、具体的調査地点、調査方法について情報を交換した。1.路南?族自治県(現在は改名された石林県)に3いて、すでに予備調査を行った圭山郷と板橋鎮を含む3カ所の地点を選び、そこにおける農村定期市と関連する近隣農村にかんする詳細な追跡実態調査を行い、収集したデータはコンピュータに入力した。
パラメータ付き多項式の数式処理とその応用

強いイデアルの安定性条件を導出した。また,その条件を用いることによって,媒介変数付きイデアルの包括的グレブナー基底系を効率的に計算するアルゴリズムを得た。特異点解析のため代数的局所コホモロジーを使ったアプローチを示すと共に,効率的な代数的局所コホモロジー計算アルゴリズムを得た。また,この代数的局所コホモロジー計算アルゴリズムを媒介変数付きシステムの場合まで拡張した。パラメータ付き問題を解くことは計算機代数において大きな問題の1つである。そこでパラメータ付き問題を解くために重要な鍵の1つとなるものが包括的グレブナー基底系[CGS](Comprehensive Grobner system)である。CGSを速く計算することは産業ならびに自然界の諸問題等の大きな問題を解くために重要なことである。簡単にいうとCGSとはパラメータ付きイデアルのグレブナー基底のことである。当該年度においては,まずCGS計算の新しいアルゴリズムを考案し,そのプログラムを試作ではあるが計算機代数システムRisa/Asirに実装した。このアルゴリズムの基礎となる部分はイデアルの安定性理論である。今までいくつかのイデアルの安定条件が提示されているが,どの安定条件よりも強い条件を発見し,この条件を使いCGS計算アルゴリズムを構成した。また,実装は試作の段階だが,多くの計算機実験で他のものより優れていることがわかった。このアルゴリズムからの派生としてパラメータ付きイデアルの次元の分類計算が容易にできることがわかった。このCGS計算の高速化により今後より多くの「パラメータ付き多項式の応用問題」を解くことが可能となると考える。当該年度において,特異点を数式処理の立場からアプローチする研究もしている。特異点の性質を研究する際,広い意味で『計算』することが必要になる。現在は,数式処理の技術が発展しており数式処理の技術・理論を使って計算機に計算させることは,特異点研究をする際には効果的なことである。そこで,孤立特異点に付随した定義多項式のヤコビイデアルの標準基底・グレブナー基底計算アルゴリズムの構成・実装をした。これは,基底代数的局所コホモロジー類を計算し,そのコホモロジーの性質を利用したもので,特異点に特化した画期的な方法である。もちとん,定義多項式にパラメータを含む場合が現実的にあり,この場合に対応すべくアルゴリズムを構成している。まだまだ,アルゴリズムに改良の余地,研究対象物に拡張の余地があるが特異点研究の手助けとなる計算方法を構成した。半擬斉次孤立特異点に付随した代数的局所コホモロジーを計算するためのアルゴリズムを構成すると共に計算機に実装した。これにより特異点の性質の分析において,新たな計算機を使う手法が提案されると共に高次元のものまで解析できるようになった。さらに,このアルゴリズムをベースとし特異点の定義多項式にパラメータがある場合に拡張した。これにより半擬斉次孤立特異点に付随したパラメータ付きの代数的局所コホモロジーの計算が可能となった。これらのアルゴリズムは本研究代表者により計算機代数システム上に実装され,計算実験がされ今までのものよりも効率的で有用であることが確かめられた。この実装は計算機が自動的にパラメータの値によって場合分けを行うことより,特異点のパラメータ依存度が分かるという画期的なものとなっている。まだまだ試作段階であるので最終年度には完璧に完成する予定である。本年度はあと1つとして包括的グレブナー基底の新しい計算アルゴリズムとその改良も行った。この計算アルゴリズムはイデアルの安定性の理論を使って構成されているが,今までものより強い安定条件が本年度得られたことで新しい計算アルゴリズムが導出された。また,一般的に包括的グレブナー基底計算アルゴリズムには2つの大きなステップがある。それは『簡約グレブナー基底計算』と『パラメータ空間の空集合チェック』である。今回導出された条件に適した『パラメータ空間の空集合チェック』用に今までのものを改良した。このアルゴリズムは今までに無い断片の数が極めて少ない出力をするアルゴリズムでパラメータ付き多項式系の問題を扱う際に有効な道具の一つとなる。当該年度においては,包括的グレブナー基底計算アルゴリズムの改良とその実装,半擬斉次数孤立特異点に付随した代数的局所コホモロジー計算アルゴリズムの一般化, μ-constant deformationに対する代数的局所コホモロジーを用いたTjurina stratificationの計算アルゴリズムについて研究を主に行った。包括的グレブナー基底計算アルゴリズムにおいては,強いイデアルの安定条件を用いてアルゴリズムの改良を行った。これにより従来のものより効率的にアルゴリズムとなった。半擬斉次数孤立特異点に付随した代数的局所コホモロジー計算アルゴリズムは前年度に研究代表者によって研究されており計算アルゴリズムが得られている。このアルゴリズムをより一般的な形のパラメータを持つ場合へと拡張した。このとき,パラメータの値によってイデアルの次元は変化することより包括的グレブナー基底計算アルゴリズムが必要になる。この次元の計算では本科研費の研究で得られた最新の包括的グレブナー基底計算アルゴリズムを使用した。これによって得られたパラメータ付き半擬斉次数孤立特異点に付随した代数的局所コホモロジー計算アルゴリズムは計算機上に実装された。

擬斉次多項式を主要部とする半擬斉次多項式で定義された超曲面の族でμ-constant(ミルナー数が一定)な変形が与えられたとする。このとき,対応する特異点の諸性質はその変形パラメータの値により変化する。本研究において, Tjurina数に注目しTjurina数の値に応じた変形パラメータ空間の効率的な分割アルゴリズムを得た(Tjurina stratification)。また,特異点の位相的・解析的性質を知る際に重要となるイデアル商のパラメータ付きスタンダード基底計算アルゴリズムも得られた。これらのアルゴリズムは計算機上に実装された。代数的局所コホモロジーの計算アルゴリズムが構成できたことが何より大きな要因である。代数的局所コホモロジーは多くの情報を含んでいることよりこれを使うことでメンバーシップ問題・スタンダード基底計算が可能である。これらの理論をパラメータ版に拡張するだけであるので,特異点方面の研究は順調に進んでいるといえる。また,包括的グレブナー基底の研究においていも新しく効率的なアルゴリズムが構築されており,こちらの研究も順調であると考えてよい。しかしながら,当初予定の応用面の研究では進展がみられていない実情がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。パラメータ付き代数的局所コホモロジーの計算方法の改良を行い,それを使い新たな特異点の性質を計算するアルゴリズムを構成する。パラメータ付き代数的局所コホモロジーとチュリナ数との関係など今までのアルゴリズみを使い『計算』を介することでわかる性質がたくさんあると思われる。次に新しいい包括的グレブナー基底計算アルゴリズムの計算比較とメジャーな計算機代数システムへの実装を行う。これにより,多くの研究者に使ってもらえるものと考える。
銅酸化物のナノ構造物性-高温超伝導体の異常物性との相関及び新規物性開発

1、銅酸化物系における最単純反強磁性絶縁体のCuOが強い格子・スピン相関系であることを発見し、CuOに正孔をドーピングし、CuOは他の反強磁性体NiO等よりもキャリアドープによる反強磁性の抑制が著しいことを見出し、更に高濃度ドープ試料においてチャージ・ストライプのような電荷秩序を観察した。また磁気相の分離という証拠をμSR測定により得ている。これにより最単純銅酸化物におけるチャージ・ストライプを発見した『発表論文1-4』。2、CuO及びLa_2CuO_4のナノ粒子を作製し、ナノサイズによるそれぞれの磁性変化を調べた。その結果、CuOのナノ粒子において臨界温度(ネール温度)が激減するという新しい実験結果を得ており、ナノ磁性体の臨界温度が微減に止まるという今までの定見を覆した『論文9,14』。3、天然銅酸化物Cu_2Cl(OH)_3において強い格子・スピンの相関を見出し、更に幾何学的フラストレーションによって長距離磁気秩序とスピン揺らぎの共存という新しい結果を得た。幾何学的フラストレーションに関してはスピンアイスのような希土類物質系が強い関心を集めている。本研究によって新規のd電子幾何学的フラストレーション系が発見された『5,6,10,11,15』。4、本研究の実施中、想定外の応用新規物性も発見した。銅アルミ酸化物CuAlO_2というP型透明半導体がオゾンガスに電気抵抗で敏感に反応し室温オゾンガスセンサに成りうることを発見した『8』。また、本研究で培われた物質合成及び結晶成長の経験が機能性材料の開発及び他の物性研究にも役立った『7,12,13』。成果のうち、2003-2004年度においてすでに15編の学術論文をPhysical ReviewLetters、Physical ReviewB、Applied PhysicsLetters等の物理学まもたは応用物理学論文誌に公表しくは印刷中である。いずれも初めての報告であり、オリジナルな発見を多く含んでいる。本研究は反強磁性体ナノ構造という共通項で高温超伝導関連物性とナノ粒子応用磁性を研究する。我々は物質的な側面を重視し、高温超伝導物質群の共通構成元はCu(II)-Oであり、2価の磁気スピンを持つCuOが基本物質であるというアプローチで銅酸化物系の超伝導関連物性を研究してきた。その結果、単純組成のCuOバルク結晶においてチャージ・ストライプを発見し、CuOのローカルな局所原子配置が強い電荷・スピン・格子の相関を生み出していることを明らかにした。これとは独立に、10nmのCuOナノ粒子において高温超伝導体で観察されたスピングラス特性を発見した。従って高温超伝導体のスピングラス異常はストライプ化した高温超伝導体中に存在するナノ反強性体ドメイン(一種のナノ粒子)によると推測している。CuO系においてはLi置換によるホールドープを行い、ホールドープによる反強磁性の急速な減少を観察した。また、単純構造のCuOにおいて(単純構造ゆえに元素置換の達成が難しい)初めて高濃度ドープに成功した。高濃度ドープによって電荷秩序の生成が観察できた。さらに天然の銅酸化物アタカマイトに反強磁性を見出した「研究発表リスト参照」。本研究の主な成果:1、銅酸化物系において最単純反強磁性絶縁体CuOに正孔をドーピングし、CuOは他の反強磁性体NiO等よりも反強磁性の減衰が著しく早いことを観察し、更にチャージストライプのような電荷秩序を観察した。

2、CuO及びLa_2CuO_4のナノ粒子を作製し、ナノサイズによるそれぞれの磁性変化を調べた。その結果、CuOのナノ粒子において臨界温度(ネール温度)が激減するという予期していなかった新しい実験結果を得た。3、天然銅酸化物Cu_2Cl(OH)_3においてスピングラス特性を見出し、更に幾何学的フラストレーションによって磁気秩序とスピン揺らぎの共存という新しい結果を得た。幾何学的フラストレーションに関してはスピンアイスのような希土類物質系が発見されているが、本研究によって新規のd電子幾何学的フラストレーション系が発見された。以上の研究成果は2004年度の10編の学術論文にて公表しており、いずれも初めての報告及び発見であり、独創的である。
宇宙電磁現象の研究

本総合研究“宇宙電磁現象の研究では、昭和63年度に形成された班員間の連係の上に"星から銀河、銀河外の宇宙の規模にわたる広い天文学的階層での電磁現象に共通な様々の特質の理解を目的に研究を行った。前年度から引続いて(i)恒星における電磁現象(ii)X線連星などに見られる、中性子呈やブラックホ-ル磁気圏活動(iii)星形成域等の星間空間における電磁活動(iv)銀河系内における電磁活動(v)系外銀河、宇宙の大規模構造系の磁場などの研究グル-プがそれらを横断的にいくつかの永続的な共同研究を含む研究交流を行なった。これらを踏えて“銀河内、銀河外天体の電磁活動"研究会が平成2年2-3日に東大山上会館において、大雪にもかかわらず51名の参加を持って行われた。39編の論文発表があり、「スケ-ルの全く異なる対象で伝統的には別分で扱われて来たが本質的には関係の深い問題について」の合同討論が行なわれた。発表については前年度からのものは更にかなりの進展を見せ、新しい問題の提起も目立った。(詳細は研究成果報告書参照)。その結果、中性子星地球系の磁気圏の振舞に、形成中の星、星形成の盛んな星間雲活動銀河核等からのジェット発生が驚く程の物理的相似性を持つ事が益々ハッキリして来た。この事の意義は明らかで物理的相以性を指導原理として、他の対応現象で判っている点を極子として現象の新しい面をきり開く事が出来る事になる。本研究の関係で形成された関係は、いくつかのものについてはこれらのメリットをエネルギ-源として継続すると思われる。本研究は恒星から銀河、宇宙大構造にわたる宇宙現象において、そこに存在する事が近年急激に解明されて来た物理的相似性を持つ電磁的諸現象について、各々の問題に取り組んでいる研究者を問題横断的に組織して研究情報の交換を通してそれらの解明を進める一助とする事を目的としている。メンバーとしては主として恒星(通常恒星及び中性子星などの縮退星)の電磁現象の研究者、星の形成の問題を含む星間ガスの電磁現象の研究者、銀河中心の活動、活動銀河核の問題、銀河間空間での電磁現象(電波ジェット、ローブ系)の研究者等30人程から成り、この中の相互情報交換を行ない、又、全体会議を1月12-13日に東大山上会館で行なった。これにはメンバー及び関連研究者45名が出席し44の講演及び討論がなされ非常に刺激を与え合う討論の場を持つ事が出来たという評価がなされた。特に野辺山の45mミリ波望遠鏡、「ぎんが」衛星、等新しい観測手段を得て新しい自前の情報を持つ観測的研究者と、世界で最も先端を行っている我国の大型数値シミュレーションを基盤とする天体シミュレーション理論研究者との交流はこれからの我国の天体物理の一つのmajor break throughの原動力となる事が期待される。又、全体会議の研究会集録は3月中に印刷、関係者、関係方面に配布する予定である。これらにより来年秋に再び持たれる全体会議迄に更に情報交換がなされる基礎が作られる事が期待される。
二光子励起レーザー蛍光法を用いたプロラスプセズマ中の水素原子挙動の解明

波長205nmのレーザー光で水素原子を二光子的に励起し,波長656nmの蛍光を観測して水素原子の密度・速度分布関数を計測する二光子励起レーザー蛍光法を,アモルファスシリコン薄膜作成のためのシランプロセスプラズマ中の水素原子計測へ適用した。ブラズマは,容量結合型RF放電により,直径100mm,電極間隔40mmの平行平板電極間に生成した。純シランガス及び水素希釈シランガスを用い,RFパワー密度0.6-2.5mW/mm^2,ガス圧力15-60mTorr,基板温度50-350°Cの範囲で実験を行い,以下の結果を得た。(i)水素原子は電極間にほぼ一様に分布しており,密度は2×10^<18>-2×10^<19>m^<-3>である。(ii)水素原子密度はガス圧力とともに増大した。(iii)圧力一定で水素希釈率を高めると水素原子密度は減少した。(iv)RF電力,基板温度に対する強い依存性は観測されなかった。(v)水素原子温度は,5000±2000Kであった。このような,プロセス条件下での同プラズマ中の水素原子密度・温度計測は,本研究により初めてなされたものである。しかしながら,観測された水素原子密度は,計算機シミュレーションの結果として報告されている値より2桁大きいものであった。また,その密度・温度の決定機構についても,明確な解釈が行えなかった。そのため,計測法の妥当性について再検討した。同法では,レーザーによるガスの解離が問題となるが,SiH_n(n=1,2,3,4)については,問題ないことが確認された。しかし,同プラズマ中に多数存在すると考えられるSi_2H_6分子については,その影響を定量的に評価することができなかった。その点が,今後の課題である。
盲導犬用ハーネスの形態最適化に関する研究

盲導犬と盲導犬ユーザーの双方の負担を低減するための新しい形態の盲導犬用ハーネスを創生するために形態最適化の解析条件に関する検討を行った。平成29年度に実施した形態最適化では,BESO法を用い解析プログラムはKaramba(ver.1.2.2)を使用した。形態最適化は3次元曲面の設計領域に対して実施したが,面外曲げの影響が大きいため収束計算の安定性を確保するために解析条件をより細かく設定する必要があった。そこで,設計領域の曲率が形態最適化の収束計算に与える影響を調べるために曲率を変化させた単曲率の曲面に対して形態最適化を実施した。解析には平成29度と同様にKaramba(ver1.2.2)のBESO法を用いた。設計領域は3次元曲面を単曲面に単純化したもので,長半径400mm,短半径347mmの楕円の四分円で幅を200mmとした単曲率の曲面を基本とし,短半径を261mm,174mm,87mmおよび0とした5種類の設計領域を設定した。前方には盲導犬の胴体に干渉しないようにアーチ状の開口部を設けた。拘束条件は,前方の両端部をピン支点とし,後方右端の加力点に上下方向への変位拘束を与えた。加力は設計領域後方右端の加力点に右斜め後方14°の方向に加えた。この角度は,我々が提案しているy字型ハンドルの応力解析結果から,取付位置における左右の反力が均等になる加力方向として設定した。各曲率の設計領域に対して設定した解析条件によって解析の収束性を表すコンプライアンスの履歴の安定性を確認した。解析の結果,短半径が0の平面の設計領域に対して解は安定的に収束することが確認されたが,その他の設計領域に対してはコンプライアンスの履歴が非常に不安定になり,解の収束性が著しく低下した。このことより,本研究で使用した解析プログラムKarambaでは曲面の設計領域に対する形態最適化は適用が困難であることが明らかとなった。盲導犬とユーザーの歩行時における盲導犬への負荷を定量的に把握するために歩行実験を行った。実験因子はハーネスのハンドル形態で,従来から使用されている「従来型ハンドル」,従来型の持手部分に角度をつけた「ねじり型ハンドル」および本研究で提案している「y字型カーブハンドル」の3種類である。盲導犬への負荷の計測は,盲導犬模型を製作し,そのハンドル取付位置に小型荷重計を設置して左右の負荷を計測した。盲導犬模型はH形鋼を用い,4つのキャスターを取付けて盲導犬がユーザーを誘導する状況を再現した。実験協力者は,学生,盲導犬ユーザーおよび盲導犬訓練士で,平成27年度に本研究の予備実験として行った学生の協力による歩行実験に加えて学生とユーザーによる盲導犬への負荷の差異についても調査を行った。実験の結果,歩行時における盲導犬への負荷は実験協力者による差異は認められず215Nであることが明らかとなった。ハンドルの形態による影響は,従来型では盲導犬の左肩へ負荷が大きく偏ること,ねじり型は従来型よりも負荷のバランスは改善されるが左肩へ負荷が偏ることが明らかとなった。「y字型カーブハンドル」は実験協力者が左腕を楽な姿勢でハンドルを持った場合においても盲導犬の左右の肩へ均等に負荷がかかる結果となり,盲導犬とユーザーの双方の負荷を軽減していることが明らかとなった。実験と並行してハーネスの形態最適化にむけた予備検討としてハンドルの設計領域の抽出を行った。盲導犬の3Dデータを用い歩行時および待機時において盲導犬の体型に沿う領域を抽出し,3Dプリンタで造形を行い確認を行った。また,ユーザーへの負荷を定量化するために基礎実験として盲導犬ユーザーの歩行姿勢に与えるハンドル形状の影響をモーションキャプチャーにより計測した。計測の結果,ハンドルの形状によりユーザーの左腕の姿勢に大きな差異があることが明らかとなった。平成28年度は,歩行時の盲導犬への負荷を定量的に把握するために盲導犬模型を用いた歩行実験を実施した。実験に用いたハンドルは,これまでの研究成果より得られていたハンドル形態の楕円型と直線型を用いた歩行実験を計画していたが,楕円型を基にプロトタイプ「y字型カーブハンドル」を製作し,歩行実験に使用した。「y字型カーブハンドル」は楕円型に比べて形態を盲導犬の体型に合わせ,盲導犬ユーザーに使用性を確認しながらサイズを決定している。この「y字型カーブハンドル」は数名の盲導犬ユーザーが実際に使用を開始しており,継続的に使用性のヒアリングを行っている。プロトタイプの製作と検証については,計画よりも進展している。歩行実験は直進歩行と蛇行歩行を計画していたが,盲導犬への負荷は,歩行時の大部分を占める直進歩行時における負荷が重要であると判断し,蛇行歩行については実験を省略した。有限要素解析によるハンドルの応力伝達状況の確認については,プロトタイプ「y字型カーブハンドル」の設計・製作を先行したために解析結果の考察には至っていない。今後,「y字型カーブハンドル」の解析モデルを作成し応力解析によって歩行実験結果との比較を行う予定である。ユーザーへの負荷を定量化するための歩行観察および生理計測については,モーションキャプチャーによる計測を導入した。基礎実験の結果,ユーザーの筋的負荷のシミュレーションの可能性を確認することができた。

盲導犬と盲導犬ユーザーの双方の負担を軽減するための新しい形態の盲導犬用ハーネスを創生するために,形態最適化を行った。昨年度に提案した「y字型カーブハンドル」は歩行実験の結果,盲導犬の両肩への負荷を均等にすることができるが,その製作においてステンレス鋼棒を曲げ加工し,合成皮革で被覆しているため生産性の向上と軽量化が課題となっている。そこでCFRP等のプラスチック系の材料を対象とした新しい形態の検討を行った。形態最適化には進化的構造最適化の手法の一つであるBESO法(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization)を用い,解析プログラムはKaramba(ver.1.2.2)を使用した。最適化の初期条件となる設計領域は「y字型カーブハンドル」のメインアームとサブアームを外縁とし,盲導犬の背部を稜線とする3次元曲面で定義した。これにより,盲導犬の背中に沿うような形状が得られている。この設計領域を三角形シェル要素で要素の一辺の長さが5mm10mmになるように分割し2365個の要素で構成されている。境界条件はハンドルの取付け位置をピン支点とし,荷重は持手位置に集中荷重P=10Nを後方に加えている。材料特性はプラスチック系材料を想定している。初期のシェル厚さはt=10mmとして,形態最適化においてはこのシェル厚さをt=0mm10mmの範囲で変化させて最適解を得るものである。解析の結果,3次元曲面を設計領域に設定したため面外曲げの影響が大きく,収束計算の安定性を確保するために解析条件をより細かく設定する必要はあるが,荷重を伝達可能な形態を得ることができた。平成29年度は,盲導犬用ハンドルにプラスチック系材料を適用した新たな形態を創生するために形態最適化を実施した。得られた形態は荷重を伝達可能な形態ではあるが,使用性についての検証には至っていない。これは,初期条件となる設計領域の設定が解析結果に与える影響が大きく,適切な設計領域の設定に時間を要したためである。盲導犬への負荷が均等になる「y字型カーブハンドル」の形状に基づく3次元曲面を採用したことで適切な設計領域が得られたと考えており,今後,最適解の精度を高めることができる。「y字型カーブハンドル」については有限要素解析を行い荷重伝達状況の把握を行った。平成28年度に実施した歩行実験の結果と解析結果にはあまり良い相関関係は確認されなかった。これは,盲導犬ユーザーがハンドルを持った際の負荷を与える方向が解析での荷重条件と異なっていることが考えられる。モーションキャプチャーによる計測結果より盲導犬ユーザーからの負荷の与える状況を詳細に分析する必要が認められた。盲導犬と盲導犬ユーザーの双方の負担を低減するための新しい形態の盲導犬用ハーネスを創生するために形態最適化の解析条件に関する検討を行った。平成29年度に実施した形態最適化では,BESO法を用い解析プログラムはKaramba(ver.1.2.2)を使用した。形態最適化は3次元曲面の設計領域に対して実施したが,面外曲げの影響が大きいため収束計算の安定性を確保するために解析条件をより細かく設定する必要があった。そこで,設計領域の曲率が形態最適化の収束計算に与える影響を調べるために曲率を変化させた単曲率の曲面に対して形態最適化を実施した。解析には平成29度と同様にKaramba(ver1.2.2)のBESO法を用いた。
ニューロトロフィン-3タンパクの生体分布とその動態に関する研究

脳由来神経栄養因子(BDNF)およびニューロトロフィン-3(NT-3)の酵素免疫測定系を確立し、これらの系が、ヒト組み換えBDNFおよびNT-3と同一の分子量を持つ組織タンパクのみを認識することを明らかにした。そこで、次に、この系を用いて、BDNFおよびNT-3の生体分布、細胞局在、脳の発達および加齢に伴う変化等を調べた。1生後30日齢のラット脳のNT-3は、海馬および中融野嗅球、大脳皮質、小脳、視床下部で検出された。一方、BDNFは、脳のすべての部位に検出された。いずれも海馬の濃度がもっとも高く、mRNAの結果と一致したが、NT-3の濃度はBDNFの5倍程高かった。末梢組織のNT-3は、迷走神経の標的細胞に高かったが、BDNFの存在する末梢組織は少なく、きわめて低濃度であった。2 BDNF濃度は、脳の生後発達に伴いすべての部位で増加したが、小脳および大脳皮質のNT-3は急激に減少した。BDNFは大人で作用し、NT-3は胎生期および幼若期にその作用があるといわれている。BDNFおよびNT-3の濃度変化はこの考えを支持するさらに、小脳の顆粒細胞の分裂を制御するという考えも支持する結果である。3免疫組織化学的検索から、NT-3は海馬の錐体細胞層CA2-CA4の神経細胞に局在し、BDNFは海馬歯状回の顆粒細胞の核に顆粒状に局在した。ニューロトロフィンはその受容体に結合し細胞内に情報を伝達すると考えられており、核におけるBDNFの存在は意外である。核にあるBDNFの機能については今後の課題となろう。本年度は、以下のことが明らかとなった。1生後30日齢のラット脳および末梢組織のNT-3の分布を調べ、脳では嗅球、海馬、中隔野および小脳に、末梢組織では、胸腺、心臓、肝臓、横隔膜、脾臓、膵臓、副腎、腎臓等にNT-3が検出されることが明らかとなった。NT-3の含量は脳では海馬に、末梢組織では迷走神経の内臓性の標的組織に高かった。2 NT-3の測定系はグアニジン塩酸存在下で反応が促進し、これまでの系に比べ10倍程感度があることがわかった(検出限界は3pg/assayから0.3pg/assayに上昇)。さらに、脳ではNT-3の抽出効果も上昇し、抽出しやすい状態のNT-3と抽出しにくい状態のNT-3の存在することがあきらかとなった。グアニジン塩酸下で測定すると、上述の4部位のほか、大脳皮質、線状体および視床下部にもわずかに検出された。3 NT-3の免疫組織化学的検索から、海馬では錐体細胞層のCA2-CA4の神経細胞に局在し、膵臓では、グルカゴン産生細胞に顕著な局在が観察された。一方、NT-3およびその受容体であるTrkCのmRNAが膵臓にも観察されたことから、NT-3に標的細胞由来の神経栄養因子としての作用に加え、別の作用のあることが示唆された。4小脳のNT-3含量は、生後20日齢頃まで高く30日齢で激減することが明らかとなった。これは、ちょうど顆粒細胞の分裂時期と一致しており、NT-3が細胞分裂に何らかの関わりを持っている可能性が示唆された。本年度は以下のことが明らかとなった。1脳由来神経栄養因子(BDNF)の酵素免疫測定系を確立した。この系の感度は、3pg/assayであった。

ほとんどの組織は、BDNFの可溶化にグアニジン塩酸を必要としたが、下垂体では、通常の緩衝液でわずかに抽出可能であった。われわれの確立した系で反応する組織のタンパクは、ヒト組み換えBDNFと分子量が一致していた。2生後30日齢のラットの脳の各部位のBDNFレベルを測定したところ、海馬がもっとも高く、5.41ng/g湿重量であった。次に高い部位は視床下部で、4.23ng/g湿重量、その他の部位では1ng/g湿重量前後であった。末梢組織のBDNFは、下垂体、胸腺、膵臓、および肝臓で測定できたが、そのレベルは、脳に比べ全般的に低く膵臓と下垂体の0.65ng/gがもっとも高値であった。3いずれの脳の部位においても、BDNFの濃度は脳の生後発達に伴って増加したが、嗅球、中隔野、大脳皮質、視床下部および線条体では生後30齢を過ぎると減少し、その後一定のレベルを保った。4脳の免疫組織化学的検索から、BDNFが核に顆粒状に存在することが明らかとなった。BDNFを有する神経細胞の数は海馬の歯状回にもっとも多く、錐体細胞層および視床下部の神経細胞もわずかに染色された。海馬のBDNFは、すべてが膜画分に局在し、約半分が粗核画分に局在した。この結果は、免疫組織化学の結果と一致しており、BDNFが少なくとも核には存在すると思われる。
放電プラズマ焼結体を工具電極に用いた医療用チタン合金の放電加工

本研究では,放電プラズマ焼結法により作製されるTiN焼結体を工具電極に用いた医療用チタン合金の放電加工によって,加工と放電による微小凹凸形状付与に加えて,工具電極成分の加工表面への付着によるTiNコーティングの同時処理を行うものである.そのために,工具電極に用いた場合のチタン合金の放電加工において,その加工特性や加工表面へのTiN付着現象を含めた加工メカニズムを明らかにする.加工特性は加工速度,工具電極消耗率,表面粗さ,加工表面のビッカース硬さ,TiN層の厚さや成分分析により評価する.本研究では,放電プラズマ焼結法により作製されるTiN焼結体を工具電極に用いた医療用チタン合金の放電加工によって,加工と放電による微小凹凸形状付与に加えて,工具電極成分の加工表面への付着によるTiNコーティングの同時処理を行うものである.そのために,工具電極に用いた場合のチタン合金の放電加工において,その加工特性や加工表面へのTiN付着現象を含めた加工メカニズムを明らかにする.加工特性は加工速度,工具電極消耗率,表面粗さ,加工表面のビッカース硬さ,TiN層の厚さや成分分析により評価する.
脂肪肝炎～肝発癌の病期に応じた最適な酸化ストレス介入療法の開発

酸化ストレスは発癌に関与するが、抗腫瘍的にも働く。肝癌リスクである非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の治療として抗酸化療法が適切であるか、議論がある。本研究で、肝癌では酸化ストレスが亢進してはおらず、抗酸化力の低下が特徴的である事が判明。動物モデルでは一般的な抗酸化薬により癌部の抗酸化力が高まり、癌がより悪性化する可能性が判明。発癌リスクの高い肝硬変においては酸化ストレス除去よりも抗酸化力サポート機能を有する薬が有用である可能性がある。今後、臨床データの集積が必要。本研究は肥満関連肝胆道癌の新たな治療ターゲットとしての酸化ストレスコントロールの可能性を探索するものである。1.臨床検体を用いた酸化ストレス状態の評価:現在までの検討で末梢血酸化ストレスマーカーROM、抗酸化力マーカーOXYを測定した結果では、脂肪性肝疾患に関連する肝細胞癌において、非担癌脂肪性肝疾患と比較して有意に抗酸化力が低下していることが明らかになった。胆管細胞癌においては酸化ストレス・抗酸化力のバランスが酸化ストレス寄りになっていることが明らかになった。また、脂肪性肝疾患患者肝生検組織及び胆管癌患者手術組織において、酸化ストレスマーカーである4-HNEの免疫染色陽性細胞面積は末梢血中ROMに相関しており、肝臓および胆管癌局所における酸化ストレス状態を反映していると考えられた。2.動物モデルを用いた抗酸化治療の有用性に関する検討:脂肪性肝疾患・肝発癌モデルであるSTAMマウスに抗酸化治療として、酸化ストレス除去薬ビタミンE、ミトコンドリア機能補助薬L-カルニチンを投与し、同様の脂肪性肝炎改善効果を認めたものの、ビタミンEよりもL-カルニチンの方が肝癌抑制効果が強かった。また、胆管癌動物モデルで、発癌後に開始したビタミンE・L-カルニチン治療では明らかな癌進展抑制は認められなかったが、L-カルニチン投与により、健常部でのミトコンドリア機能関連酵素発現の亢進を認めた。担癌動物において酸化ストレス除去よりも酸化ストレスコントロールを誘導するL-カルニチンはより望ましい可能性がある。1.臨床検体を用いた酸化ストレス状態の評価:現在までの検討で、末梢血酸化ストレスマーカーROM、抗酸化力マーカーOXYを測定した結果では、脂肪性肝疾患に関連する肝細胞癌において、非担癌脂肪性肝疾患と比較して有意に抗酸化力が低下していることが明らかになった。胆管細胞癌においては酸化ストレス・抗酸化ストレスバランスが酸化ストレス傾向であり、予後が悪い症例はより、酸化ストレスが強い傾向にあった。2.動物モデルを用いた抗酸化治療の有用性に関する検討:脂肪性肝疾患・肝発癌モデルであるSTAMマウスに抗酸化治療として、酸化ストレス除去薬であるビタミンE及びミトコンドリア補助薬であるL-カルニチンを投与して、経過観察を行ったところ、L-カルニチンにおいて、より癌抑制効果が強い可能性があることが示された。また、本モデルに胆管障害物質を投与することで、胆管癌類似の腫瘍を作成することに成功し、この腫瘍に対して、ビタミンEが癌幹細胞分画を増加させる可能性があることから、投与に慎重になるべきであることが明らかとなった。ビタミンE投与により癌部は抗酸化ストレスタンパクを高度に発現するようになっており、癌を制御する抗酸化力を除去することになることで、癌幹細胞が増加する可能性があると考えられた。L-カルニチンは、抗酸化ストレスタンパクを誘導する効果は弱く、担癌患者においても癌幹細胞増殖などの悪影響が低い可能性があると考えられた。患者の手術検体を用いた酸化ストレス関連マーカーの測定について、TLRに関連する免疫染色が成功しておらず、また患者の便を利用した腸内環境探索などが予定通り進んでいない。近年、高脂肪食・肥満に関連する肝癌・胆管癌は増加基調にある。高脂肪食は腸内細菌叢バランスを悪化させ微生物レセプター活性化などによる細胞ストレスを誘導、発癌へと導くことが明らかになってきた。中でも酸化ストレスはDNA損傷発癌に関与することが知られている。一方、酸化ストレスは抗腫瘍的に働くとも考えられており、肝癌のリスクである非アルコール性脂肪性肝炎(NASH;Non-alcoholic steatohepatitis)の治療として現在広く使用されている抗酸化療法が適切であるか、十分な評価がなされていない。本研究において、NASH及びNASH関連肝癌と肥満関連肝癌に含まれる胆管癌において酸化ストレス・抗酸化力バランスの検討を行った。NASHでは肥満や肝炎活動性が酸化ストレスと関連している一方、NASH肝癌においては酸化ストレスが亢進してはおらず、抗酸化力の低下が特徴的であり、また胆管癌では酸化バランスが酸化ストレス優位傾向にあると予後が悪い事も判明した。動物モデルでは一般的な抗酸化薬により癌部の抗酸化マーカーの発現増強と癌幹細胞の増加が認められ、癌がより悪性化する可能性があると考えられた。以上の結果より、特に発癌リスクの高まる肝硬変時期のNASHにおいては酸化ストレス除去よりも抗酸化力サポート機能を有するミトコンドリア補助薬などの方が発癌及び癌悪性度上昇リスクを上げずに肝炎を制御できる可能性が高い事が判明した。今後、臨床データの集積が必要である。

本研究で、肝癌では酸化ストレスが亢進してはおらず、抗酸化力の低下が特徴的である事が判明。動物モデルでは一般的な抗酸化薬により癌部の抗酸化力が高まり、癌がより悪性化する可能性が判明。発癌リスクの高い肝硬変においては酸化ストレス除去よりも抗酸化力サポート機能を有する薬が有用である可能性がある。今後、臨床データの集積が必要。1.臨床検体を用いた検討は、当初の予定項目のうち、保存検体を用いた解析はほぼ終了した。現在前向きに回収しているRNA測定用検体の集積がいまだ不十分で検討ができていない。次年度も引き続き臨床検体の回収をすすめ、後半にmRNAの測定をまとめて行う計画である。2.動物モデルを用いた検討では、肝細胞癌における検討は目標を達成した。胆管癌モデルにおいてはいまだ、十分な検討ができていない。1.患者手術検体を用いた免疫組織染色について、TLRの免疫染色が成功しておらず、条件設定を再度行っている。最適の条件を決定後、検討を追加していく。2.患者の便検体を用いた腸内環境の検討について、検体の回収を引き続き行っていく。消化器病学1.臨床検体は現在、前向きに肝癌・胆管細胞癌の手術組織をRNA解析用・免疫染色用などの為に回収、保存中である。年度末に回収できた検体を利用して、酸化ストレス関連遺伝子である、ミトコンドリアβ酸化関連遺伝子MCAD、ペルオキシゾームβ酸化関連遺伝子ACOX-1、TLR2,4などの発現をリアルタイムPCR法にて癌部・周辺正常部ともに定量する。患者の便も回収しており、ある程度検体の集積が得られた時点で腸内細菌叢バランスにつき検討する。2.動物モデルは、胆管癌モデルを作成し、現在ビタミンE・カルニチンにより、健常部・癌部にどのような変化が生じているかの検討を開始した。臨床検体回収に遅れがあり、次年度に行う実験になったため、残額が生じている。1.臨床検体におけるリアルタイムPCR・免疫染色などの経費が必要である。2.動物モデルにおけるリアルタイムPCR・免疫染色・癌幹細胞フローサイトメトリーなどの検討に経費が必要である。特に臨床検体の回収が遅れたために、次年度に使用することとなった。検体回収に合わせて検討を行っていくにあたり、1.及び一部2.の経費に充てる。
神経幹細胞の非対称分裂における細胞骨格系の制御メカニズムの解析

これまでの研究で、細胞内因子Numbと中間径繊維タンパク質Transitinの複合体がニューロンの分化を制御していることを示した。この複合体は分裂期の初めに細胞表層の基底膜側に非対称に局在し、その後細胞の側方に輸送されて片方の娘細胞に不等分配されていた。また、このTransitin/Numb複合体の局在と側方輸送は、細胞表層のアクチン骨格とミオシン2によっておこなわれていた。そこで、細胞表層のアクチンと細胞膜の仲介をする分子FilaminBに注目した。FilaminBはmRNA、タンパク質の両方が神経上皮細胞の頂端側にアクチン繊維と共局在することを発見した。FilaminBの3'UTR領域を持つGFP発現ベクターを導入したところ、そのmRNAが神経管の頂端側に局在したことから、3'UTR部分にmRNA局在に関わる配列が存在すると考えられた。一方、サイトカラシンDによってアクチン繊維を壊すとFilaminBの頂端側の局在が失われたことから、FilaminBの局在にアクチン繊維が必要であることがわかった。次に、RNAiベクターを神経管に導入してFilaminBの発現を抑制すると、神経上皮構造に乱れが生じ、分化したニューロンが神経管の内腔に分布しているのが観察された。細胞接着分子であるZO-1やN-カドヘリンの発現低下も観察され、FilaminBが神経上皮細胞同士の接着性の維持をおこなっていることがわかった。また、ニューロン分化の抑制が認められた。分裂中の神経上皮細胞ではTransitinの細胞内局在が乱れており、Transitin/Numb複合体の輸送に問題があることが示唆され、これがニューロン分化の異常の原因であると考えられた。脊椎動物の神経系の発生過程においては、神経幹細胞が自己複製を行いながら分化したニューロン等を生み出していく。この過程では、神経幹細胞が非対称分裂をおこなう可能性が考えられる。これまでの研究から、Numbは分裂期の初めに細胞質表層の基底膜側に非対称に局在し、この細胞内局在には、同様に基底膜側に局在する中間径繊維蛋白質Transitinへの直接の結合が必要であることがわかった。さらに、Transitin-GFP融合蛋白質を導入した脳スライスのタイムラプス観察をおこなった結果、いったん基底膜側に局在したNumb/Transitin複合体は、およそ2/3の細胞分裂の場合では、分裂期の終わりに細胞の側方に移動し、片方の娘細胞に不等分配される。また、Transitinの発現をRNAiによって抑制した場合にNumbの非対称な局在がみられなくなり、神経上皮細胞の増殖の抑制とニューロンの分化の促進が観察された。このTransitin/Numb複合体の側方輸送のメカニズムについて調べたところ、Transitin/Numbは細胞表層のアクチン骨格にアンカーされており、ミオシン2によって輸送されていることがわかった。今年度は、アクチン骨格がTransitin/Numb複合体の局在と側方輸送に必要であることから、神経上皮細胞で発現するアクチン結合分子として、FilaminBに注目した。Filaminファミリー蛋白質は2量体としてアクチン繊維に結合し、網目構造や平行繊維構造の形成に働くが、同時に様々な蛋白質と結合して足場蛋白質として機能することが知られている。FilaminBの発現について調べたところ、mRNA、蛋白質の両方が神経上皮細胞の頂端側にアクチン繊維とともに局在することを発見した。胚神経組織へのcytochalasinD注入によってAcitn繊維を壊すと、このFilaminBの局在は失われたことから、FilaminBの局在にはActin繊維が必要であることがわかった。次に、RNAiベクターを構築し、神経管に電気穿孔法によって導入したところ、FilaminBタンパク質の発現低下が確認されたので、以降このベクターをもちいて解析をおこなった。すると、多数の神経上反細胞でFilaminBのノックダウンをした場合、神経組織の層構造に乱れが生じ、分化したニューロンが神経管の内腔に分布しているのが観察された。様々な細胞接看因子の発現を調べると、ギャップ結合を形成するZO-1の発現低下が観察され、FilaminBが神経上皮細胞同士の接着性の維持に寄与していることが明らかとなった。一方、少数の細胞でFilaminBがノックダウンされている場合には、ニューロン分化の抑制効果が認められた。分裂中の神経上皮細胞ではTransitinやNumbの非対称な局在が乱れていたことから、細胞極性の異常か、Transitin/Numb複合体の輸送に問題があることが示され、これによってニューロン分化の異常がおきている可能性が示唆された。にこれらの観察から、FilaminBが神経上皮細胞の極性形成やアクチン骨格の動態の制御に関わる可能性が示唆された。

FilaminBの3'UTR領域を持つGFP発現ベクターを導入したところ、そのmRNAが神経管の頂端側に局在したことから、3'UTR部分にmRNA局在に関わる配列が存在すると考えられた。一方、サイトカラシンDによってアクチン繊維を壊すとFilaminBの頂端側の局在が失われたことから、FilaminBの局在にアクチン繊維が必要であることがわかった。次に、RNAiベクターを神経管に導入してFilaminBの発現を抑制すると、神経上皮構造に乱れが生じ、分化したニューロンが神経管の内腔に分布しているのが観察された。細胞接着分子であるZO-1やN-カドヘリンの発現低下も観察され、FilaminBが神経上皮細胞同士の接着性の維持をおこなっていることがわかった。また、ニューロン分化の抑制が認められた。分裂中の神経上皮細胞ではTransitinの細胞内局在が乱れており、Transitin/Numb複合体の輸送に問題があることが示唆され、これがニューロン分化の異常の原因であると考えられた。
急性期脳梗塞治療薬フリーラジカルスカベンジャーのMRSによる脳内代謝動態解明

【目的】proton MR spectroscopy(pMRS)を用いて脳内代謝物質の定量化を行い、急性期脳梗塞患者の脳内代謝物動態を評価する。また、エダラボン投与における代謝物変化の傾向を探る。【対象】MCA領域の急性期脳梗塞と診断された10例(梗塞群)と年齢・性別をマッチさせた健常者10例(健常群)。【検討項目】(1)各々のスペクトルの定量化を行い両群間で比較、病巣における代謝動態を評価した。(2)梗塞群のうちエダラボンを投与した3例と投与していない7例の定量値を比較し傾向をみた。【結果】(1)梗塞群においてNAA、Gluの有意な低下、Glnの有意な上昇及びLactateの出現がみられた。Glxには有意な差はみられなかった。(2)エダラボンを投与された患者においてGluは低下するがGlnを含めたその他の代謝物には投与の有無による違いがみられない傾向にあった。【考察】(1)急性期脳梗塞におけるGlnの著明な上昇は、その神経毒性の存在を反映していると考えられる。一方Glxには変化がみられないことから、Glu/Glnサイクルとして捉えると虚血早期には変化がみられない可能性がある。(2)虚血早期におけるエダラボンの脳内代謝物に対する影響を評価する上で、GlxとしてではなくGlnとGluを別々に評価する必要があると推察される。【結論】急性期脳梗塞に対するエダラボン投与の薬物動態解明においてpMRSが有用性である可能性がある。今後さらに症例を重ねて検討する必要がある。