hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子どものチックへの認知行動療法－生物・心理・社会モデルに基づいて－

本年度の目的は, 1チックに対する認知行動療法の効果の検討, 2認知行動療法の効果と関わると今までの研究で示唆された仮説の実証, 3成果の報告を行うことであった。1研究結果からは,チックの重症度,チックにともなう社会機能の障害,チックに対する主観的な苦痛の軽減が確認された。チックが臨床的に十分な程度軽減した者は7名中3名(42.9%)であり,平均で20.1%の重症度の軽減が確認できた。この結果は,先行研究と同程度であり,我が国における重症チック障害患者に対する認知行動療法の有用性を支持したものだと考えられる。2今年度は,昨年度までの研究の結果から,チックから生じる二次障害と関係する要因についても検討した。まずは,東京大学医学部附属病院において,リクルートを実施し,親子双方を対象とする調査研究を実施した。その結果から質問紙の構成を検討し直したうえで,日本トゥレット協会に研究協力を依頼し同意を得て, 2014年1月に調査を実施した。質問紙調査の結果からは,子どものチックに対する動揺と強迫傾向の高さが特に,チック障害の子どもの不安の高さを予測することが示唆された。加えて,保護者が抱く社会からの孤立感は保護者の精神的健康など様々な変数に影響することが示され,トゥレット症候群というあまり理解されていない障害を対象とする際に,こうした孤立感の軽減が不可欠であることが示された。3ヨーロッパ心理学会と児童青年精神医学会において,認知行動療法の有効性についての示唆や,昨年度バックトランスレーションしたチックの重症度尺度の妥当性の報告と実際の支援の内容について発表した。また,トゥレット研究会という,トゥレット症候群の専門家が集う場においても,実践についての検討や考察を発表し,ディスカッションを行った。(抄録なし)本年度の目的は,(1)介入研究を実施するための体制作り,(2)パイロットスタディの実施,(3)今までの環境調整に関わる論文の学会誌への投稿を達成することであった。(1)研究を実施するための体制作りについては,7月までに予備的検討に当たる部分の研究を東京大学医学部附属病院の倫理委員会に通した。本研究の計画の倫理委員会通過は,保険診療との兼ね合いや筆者が有資格者ではないことが障壁となり,次年度に持ち越された。その後,8月にYale Child Study Centerを訪問し,Lawrence Scahill教授,Denis Sukhodolsky研究員から本研究で実施するCBIT(Comprehensive Behavioral Intervention for Tics)を学んだ。両研究者は126名でのRCT(Piacentini et al.,2010)を成功させたグループの中心人物であり,論文に記載されていない情報の共有や,セッションの様子の見学,研究計画のコンサルテーションを受けることができた。(2)パイロット・スタディは現在2例が終了,1例が中断,1例が4月から介入実施予定である。中断となった1例は併発症状が大きく,またScahill教授のコンサルトで示された点数と比較してチック症状得点が高すぎることが特徴であり,Inclusion/exclusionの基準の精緻化が課題となった。終了した2例のうち1例は十分にチック症状が改善しており,もう1例はどちらかというと強迫症状の改善が見られた。両者とも,チックによる社会生活への支障は改善している。また,質的な面接内容の検討の結果,両者ともに自己効力感の向上(「今まではチックを抑えられると思わなかった」「今までやってきた対処がもとになっていて,どうするかがつかめた」など)がみられた。以上の結果を受けて,(1)引き続きチック症状への介入を徹底すること,(2)自己効力感や自尊心など本人の内的な変化を表すアウトカム評価ツールの検討,(3)評価者の養成,が次年度の課題となった。(3)平成22年度までに収集してきたデータを再分析した上で,現在2つの論文を投稿中である。1つの論文は学校の教員を対象とした研究の結果をまとめたものである。対象者は45名と少ないものの,「チック=意識化させてはいけない」という定式から,「本人の捉え方」や「周囲への影響」によっては,チックを取り上げた個別の対応が必要であることをデータから示した。現在教育心理学研究に再審査・再投稿中である。もう1つは,家族を対象とした質的研究であり,トゥレット症候群患者の母親が,「違和感を抱く」「症状に戸惑う」「症状と向き合う」「見守る」というプロセスをたどることを示すと同時に,慢性的な戸惑いを抱いていることを明らかにした。こうした時期に合わせた心理学的な関わりが重要だと示唆することができた。現在,雑誌「臨床心理学」に投稿中である。本年度は, 1パイロットスタディの継続的な実施と体制作り, 2評価者の育成と評価項目の選定, 3現段階での成果報告を行った。1パイロットスタディについては,継続的なリクルートと介入を行った。2012年5月に日本トゥレット協会が主催する医療講演会において研究の概要を講演したところ,研究内容に関心を持つ者が多く集まった。しかしながら,他病院に通院中の者が多く,直接的な研究参加につながらなかったことから,東京大学医学部付属病院外からのリクルートが可能な体制が望まれたため,その体制を整えた。その後も継続的なリクルートを行い、外部機関からの来談者も含めた一定数の症例が蓄積され、介入の効果もある程度示すことができた。

2評価者間信頼性及び評価の妥当性の確認を行った。2012年8月にチック,強迫症状及び社会機能についての半構造化面接を担当する評価者5名を集め,日ごろの疑問についてのディスカッションを行い,評価が確実に行われるように認識のずれなどを修正するとともに,トゥレット症候群への診療を専門とする医師のスーパーバイズをうけるなど,妥当性の確保に努めた。また, 3つの模擬ビデオを通した一致率の検討を行った。このことにより,第三者による介入効果の検討の信頼性と妥当性を向上させることができた。また,昨年度バックトランスレーションを行った母親記入式のチック評価尺度の妥当性の検討も行い,標準的な半構造化面接式の尺度であるYGTSSとの高い相関を確認できた(運動チック: r=. 714,音声チック: r=. 695)。以上のように評価の妥当性を確保したことで,介入の有効性を示すための土台が整ったといえる。3現段階の成果報告として,探索的な事例の検討から得られた示唆についての発表を,日本行動療法学会第38回大会において行った。行動療法を専門とする専門家と意見交換することが出来たとともに,チック障害に対する知見の少なさを他の研究者も実感しているとの声がきかれた。本年度の目的は, 1チックに対する認知行動療法の効果の検討, 2認知行動療法の効果と関わると今までの研究で示唆された仮説の実証, 3成果の報告を行うことであった。1研究結果からは,チックの重症度,チックにともなう社会機能の障害,チックに対する主観的な苦痛の軽減が確認された。チックが臨床的に十分な程度軽減した者は7名中3名(42.9%)であり,平均で20.1%の重症度の軽減が確認できた。この結果は,先行研究と同程度であり,我が国における重症チック障害患者に対する認知行動療法の有用性を支持したものだと考えられる。2今年度は,昨年度までの研究の結果から,チックから生じる二次障害と関係する要因についても検討した。まずは,東京大学医学部附属病院において,リクルートを実施し,親子双方を対象とする調査研究を実施した。その結果から質問紙の構成を検討し直したうえで,日本トゥレット協会に研究協力を依頼し同意を得て, 2014年1月に調査を実施した。質問紙調査の結果からは,子どものチックに対する動揺と強迫傾向の高さが特に,チック障害の子どもの不安の高さを予測することが示唆された。加えて,保護者が抱く社会からの孤立感は保護者の精神的健康など様々な変数に影響することが示され,トゥレット症候群というあまり理解されていない障害を対象とする際に,こうした孤立感の軽減が不可欠であることが示された。3ヨーロッパ心理学会と児童青年精神医学会において,認知行動療法の有効性についての示唆や,昨年度バックトランスレーションしたチックの重症度尺度の妥当性の報告と実際の支援の内容について発表した。また,トゥレット研究会という,トゥレット症候群の専門家が集う場においても,実践についての検討や考察を発表し,ディスカッションを行った。9の欄で書かれたように,本年度の目的は(1)介入研究を実施するための体制作り,(2)パイロットスタディの実施,(3)今までの環境調整に関わる論文の学会誌への投稿であった。
核構造におけるテンソル力の効果と隠された相互作用の研究

パイ中間子を介した強い相互作用には中心力とテンソル力が含まれる。非常に軽い核ではテンソル力の重要性は確立されているが、少し重い核ではその影響は知られていなかった。今回の研究で核構造に種々の形でテンソル力の影響が現れることを明らかになった。実験的には原子核の基底状態において、核子が高運動量を持つ確立が大きいこと、その高運動量核子はS=1,T=0の核子対として存在することが分かった。また、中性子過剰な核における軌道の混合がこのような相関核子の影響であることが理解できた。理論的には、テンソル力を陽に含めたTOSMおよび、TOAMD理論を構築し、Li, Be, Bのアイソトープに適用した。本年度は核物理研究センター、GSI,蘭州近代物理学研究所におけるそれぞれめ実験について、平行して準備を進めた。核物理研究センターでは、まず400MeVの陽子による実験データの解析を進め、テンソル力の効果が断面積の増加として、エネルギー依存性に表れることを見いだした。現在論文にまとめている最中である。また核子移行反応についても最小限の測定装置を完成させ、昨年12月にテスト実験として12B(d,p)反応の測定を行った。現在その解析を進めている。また、本格的な装置の開発を進めMUST型のSi検出器の読み出し方法を確立した。GSIにおける研究については、実験のプロポーザルを作成しGSIに提示し、マシンタイムの交渉に入っている。同時にファイバーシンチレータを用いた高速位置検出器についてプロトタイプを完成した。蘭州のおける実験の準備を進める段階で位置検出の方法の新しい方法を見つけた。この方法を用いれば従来の方法では200ミクロン程度だった位置分解能が10ミクロン程度に飛躍的に良くなるはずである。この装置については来年度に完成させる予定である。理論的にはテンソル力を陽に含む殻モデル(TOSM)を開発し、11Liを含む軽い中性子過剰核に応用し、これまで理解されていなかった波動関数のミキシングについて理解ができた。16O(d,p)15O反応について解析が終了し、論文として投稿し発表が完了した。また、Beの荷電半径についても解析が終了し論文を投稿中である。これらの研究尾進捗の中で、(p,pd)や(p,nd)反応がテンソル力の理解には重要な反応であることが判った。核物理研究センターの不安定核ビームラインの整備と検出器の製作が完了した。26年初めに実験計画を提出しビームタイムが採択された。本年度中には実験データの袖手ができる予定である。理論グループでは引き続きテンソル力の原子核での働きについての理論的研究を行った。軽い原子核の構造でこれまでにHeアイソトープにくわえてLiアイソトープの計算をテンソル最適化殻モデルで完了しさらに重い核への拡張が進んでいる。実験値と比較して非常に満足のいく結果を得ることができた。テンソル力を入れない有効相互作用の場合と較べると、そのスペクトルへのテンソル力の影響は顕著である。さらに、核力を使って核物質の理論的研究を行った。この際の定式化は強いテンソル相関ハートレーフォック理論(STCHF)とよんでいる。2体力の範囲で計算していることと、相関をきっちり取り込んだ計算になっているが、3体力の導入を進めている。核物理研究センターの実験のための検出器の読み出し回路を開発した。予定している実験では1000チャンネル以上の信号を読み出す必要があるため、集積度の高い読み出し回路が必要である。回路のプロトタイプを完成し、大阪大学のバンデグラフ加速器デテストを行い、予定道理の性能が得られることを確認した。それを元に、必要な全回路の製作を行った。本年度中は加速器施設の耐震工事のために運転がされなかったため核物理研究センターの加速器を用いた実験はできなかった。来年度には実験を行う準備ができている。昨年以来解析を行っている、16O(p,d)15O反応については、反応計算が進み、励起状態への'断面積の変化を説明するためには、テンソル力による高い運動量を持った核子がテンソル相関を持った状態に必要であることと、矛盾しないことが、理解できるようになった。テンソル力の原子核での働きについての理論的研究を行った。一つは、軽い原子核の構造でこれまでにHeアイソトープにくわえてLiアイソトープの計算をテンソル最適化殻モデルで行った。テンソル力は核力を用いており、全ての力の強さは核子散乱で決定されており、核力に含まれるテンソル力の核構造への影響を調べることができる。もう一つは、核力を使って核物質の理論的研究を行った。2体力の範囲で計算していることと、相関をきっちり取り込んだ計算になっているが、束縛エネルギーが核子あたりで約3MeV不足しており、3体力の導入が望まれる。Beの荷電半径の結果を(PTEP)誌のレター論文として発表した。さらに高エネルギーでのCアイソトープのデータ解析が終了し、論文を書き始めている。また低エネルギーでのデータ収集も終わり、解析もほぼ終了している。高低両エネルギーデータを比べることにより新しい議論が出来る。

テンソル力の物理については昨年の論文発表のあと、反応機構の不定性をなくすために核物理研究センター及びドイツGSI研究所で400ー1200 MeVで散乱角0度での実験を行った。核物理研究センターでのデータの解析はほぼ完成し論文を書いている。核物理研究センターでの不安定核ビームラインでの二種の実験装置(アクティブ標的、及び大立体核シリコン検出器が完成し実験を行った。テンソル最適化シェルモデル(TOSM)による計算をすすめ、テンソル力の効果が重要な役割をもって励起スペクトルを形成していることを発見した。さらにはシェル構造とアルファ構造がこれらの原子核では共存していることも顕著になった。これらの成果を論文としてPTEPに投稿した。さらには、TOSMが満たすべき条件も見つけることが出来た。これらの研究から全く新しい理論の着想とその定式化が進んだ。クラスターとシェル構造を最初から仮定しないで変分で得ることが出来る分子軌道動力学(AMD)にテンソル最適化(TO)の概念を取り込んだTOAMDの定式化が進み、論文もPTEPに投稿した。軽い原子核の励起状態には様々な性質が現れる。THSR波動関数は励起状態の中でも全く新しい核構造であるクラスターガス状態に焦点を当てて導入されたもので、パウリ原理と長距離核力を正確に考慮する微視的立場からの模型波動関数である。この波動関数はここ数年の研究によりクラスターガス状態に留まらず、一般のクラスター状態をも見事に記述することが明らかにされ、従来のクラスター模型を凌駕するものとなっている。テンソル力の重要性を示すための16O(p, d)15O反応の測定は0度散乱の測定も含めて終了した。これにより以前に発表した論文の結果が、反応機構に影響されずに正しいことが示された。また新しく行った(p,pd)反応の測定では核内の陽子ー中性子対が高運動領域ではアイソスピン=0を持っており、=1の成分がないことが判った。これは、高運動量の陽子ー中性子対がテンソル力により相関していることと一致している。これらの実験結果は両方ともテンソル力の寄与が16Oの基底状態大きいことを示した。炭素アイソトープの荷電変化断面積から陽子分布の半径を決定した。この陽子半径と以前から知られている核子分布半径を比較し中性子スキンの厚さを炭素アイソトープで系統的に決定した。これと構造の理論模型を用いることにより中性子過剰核の状態方程式のパラメータを模型依存性はあるが決定出来た。炭素アイソトープの荷電変化断面積測定データ中に荷電交換(p,n)反応で窒素のアイソトープが作られる反応の断面積が含まれていることが判り、荷電交換反応断面積が決定できた。この断面積とベータ崩壊の遷移強度に強い関連があることを示した。この関係は重い核で成り立つとすると、rー過程などの研究に有効な方法になると思われる。テンソル力と粒子軌道の関連を知るために軽い核のスペクトロスコピーを進めているが、テンソル力が重要な働きをしていると考えられている11Li核の励起状態の探査を(d,d')と(p,p')反応を用いて行った。(d,d)反応ではアイソスケーラーの性質を持つ励起状態を観測した。(p,p')
HIV特異的分泌型IgA誘導粘膜ワクチン開発へ向けての基礎研究

粘膜免疫システムを駆使してHIVに対する第一線のバリアをその侵入門戸である生殖器粘膜に構築するには、経口・経鼻ワクチンが有効であり、その鍵を握っているのが粘膜免疫増強効果のある粘膜アジュバントや新型粘膜ワクチンデリバリーシステムの開発である。そこで第一世代としてコレラ毒素(CT)を無毒化した変異型(mCT)を開発した。さらに第二世代としてB.choshinensis発現ベクターを使ってmCTサブユニットと(mCT-A)と病原性大腸菌由来易熱性毒素のLT-Bサブユニット遺伝子(pNCMO2-LTB-mCTA)を発現しているキメラ分子(mCT-A/LT-B)を作成し、HIVをはじめとする各種ワクチン抗原特異的粘膜免疫増強効果について検討してきた。キメラ型ではCT-Bに比較してLT-Bが宿主細胞の発現する多数のリガンド分子(GM1,GM2,asialoGM1)に結合できる特徴をいかして、粘膜上皮細胞へのワクチン抗原などの送達効果の増強が期待できる。同キメラ型アジュバントの無毒性については腸管結紮ループ試験、cAMP誘導性試験などを併用して確認してきた。さらにキメラ型にもワクチン抗原に対して粘膜アジュバント効果がある事を確認した。次に第一世代のmCTに関してはマウスでの実験を終了し、将来のヒトへの応用を踏まえて霊長類での検討を開始した。HIVgp160をmCTと混合し、rhesus macaqueに経鼻投与すると、抗原特異的IgAと抗体が誘導出来る事が明らかになった。つまり、ヒトにより近い霊長類でもmCTを粘膜アジュバントとしてHIVワクチン候補抗原と一緒に経鼻免疫すると抗原特異的な粘膜系IgAと全身系IgG両方が誘導できる。今後は、HIV抗原特異的分泌型IgA(例:生殖器や腸管分泌液、唾液)や血清IgG抗体の中和効果を検討するさらにHIV特異的CTLの誘導に関しては生殖器や腸管上皮細胞間リンパ球(IEL)を分離解析する。
高校野球投手の肩肘関節障害の疫学調査と投球動作解析

研究対象は以前に調査した22チーム80名を再度対象にして施行した。今回は肩に加えて肘関節の解析にも重点を置いた。アンケート調査の結果、肘痛の既往がある者は38名、現在肘に痛みのある者は15名であった。肘の痛みがある群に偏って多いのは肘外反ストレス検査と内上顆、肘頭外側の圧痛であった。X線検査上、肘に異常を認めたは12名(15%)であり、その殆どは上腕骨内上顆下方の異常であった。投球動作解析は今回から肩回旋運動、肘運動に対してねじりゴニオメーターを応用することを試みた。試験的運用において、データの正確な採取にいくつかの改良を要する点が見つかり、現在、改良を加えて解析方法の信頼性向上に努めている。
脳血流画像検査を用いた認知症への漢方薬の効果に関する検討

研究の予備的段階として,アルツハイマー病の前駆状態と考えられる軽度認知障害患者3名に対し,当帰芍薬散芍1日7.5gを8週間にわたり投与し,投与前後での認知機能及び脳血流を,ミニメンタルステート(MMSE),^123I-IMP SPECTを用いて評価した。SPECT画像は3D stereotactic surface projections(3D-SSP)を用いて解析した。その結果,3例全例でMMSEの得点が改善し,2例で血流障害の改善が認められた。残り1例では血流の改善部位と悪化部位の両方が認められた。脳血流の改善部位には一定の傾向は見出しえなかった。この結果は,軽度認知障害の患者において当帰芍薬散が認知機能を改善させ,その背景には脳血流の改善として捉えられる脳機能の改善が存在する可能性を示唆するものと考えられた。この予備的な結果については,第103回日本精神神経学会総会及びPsychiatry and Clinical Neurosciences誌上で発表した。現在,アルツハイマー病の症例も含めて症例数を増やし,また,SPECT画像の評価についてはより多数例での評価に有用なstatistical parametric mapping(SPM)を用いて,解析を進めている。現段階では,当帰芍薬散の投与によりMMSEの得点が改善し,脳血流については帯状回を中心に改善する傾向を認めている。以上の結果は,漢方薬による認知症治療の可能性と,その客観的評価における脳血流画像検査の有用性を示唆するものと考えられ,将来的な臨床応用が期待される内容である。
甲状腺眼症における筋線維芽細胞の起源の研究

まず、眼窩組織の冠状断での標本を作製し、平滑筋染色を行った。白人標本を用いた既報では、眼球赤道部レベルにおいて、内直筋から下直筋へかけて平滑筋線維が多数分布していたため、日本人においても同部位が染まると予測していたが、染まりが悪かった。そこで再染色を行ったが、同様に染まるが悪かった。そこで日本人においては白人と異なり、眼球赤道部レベルにおける内直筋から下直筋へかけての平滑筋線維の分布はほとんどないことが推測された。本研究における核心は、眼窩脂肪から平滑筋線維を単離し、筋線維芽細胞へ脱分化させることであったが、その根本である平滑筋線維の単離が困難であり、また仮に平滑筋線維の単離が可能であったとしても、それを筋維芽細胞へ脱分化させることも難しいことがわかった。そのため、本研究を中止することにした。平成27年度は、1.外眼筋周囲脂肪組織における平滑筋細胞比率の検証とその単離手法の確立:外眼筋周囲脂肪組織をコラゲナーゼ処理して単核細胞を得、CD45陰性、CD34およびCD45f陽性を平滑筋細胞の指標として存在比率を確認するとともに、sortingにより外眼筋周囲脂肪由来平滑筋細胞を得る。2.単離した平滑筋細胞の発現解析による眼窩内平滑筋細胞特性の解析:単離した細胞群の遺伝子発現が平滑筋細胞のそれと一致するかを検討するとともに、眼窩組織以外から得られた平滑筋細胞と発現解析比較を実施、特に甲状腺ホルモン感受性核内転写因子に着目する。3.解剖用死体標本を用いた眼窩内の筋線維芽細胞の分布の調査:眼窩摘出標本でスライス作成後、筋線維芽細胞の分布を調べる。以上、3項目を研究計画の予定としたが、本研究課題においてまず最初に明らかにしなくてはならない3の眼窩内における筋線維芽細胞の分布において、組織染色が十分でなく、再染色を行っている最中である。解剖用死体標本からの眼窩組織の摘出は終えており、染色が完了すれば3を明らかにすることができる。3を終えた後に1,2を開始する予定であったので、1,2に関しては、従って、まだ開始していない。本研究課題においてまず最初に明らかにしなくてはならない3の眼窩内における筋線維芽細胞の分布において、組織染色が十分でなかったため。現在、再染色を行っている最中である。まずは、平成27年度の研究課題3の「解剖用死体標本を用いた眼窩内の筋線維芽細胞の分布の調査:眼窩摘出標本でスライス作成後、筋線維芽細胞の分布を調べる。」を速やかに遂行し、直ちに、平成27年度研究課題1,2に移れるようにする。その後、平成28年度の研究課題に取り組むこととする。「1.平滑筋細胞へのTGF-β1, 2, 3による筋線維芽細胞への分化転換の確認」では、TGF- β1, 2, 3添加培養前後で定量的PCRを施行し、平滑筋細胞及び筋線維芽細胞の分化マーカーであるmyosin、desmin、vimentin、tenascin-C、α-smooth muscle actinのmRNA発現量を測定、その変化を調べる。これらを対照と比較することによって、甲状腺眼症における眼窩内平滑筋細胞が、TGF- βに対して過敏性を有するか検討する。「2. TGF-β1, 2, 3の筋線維芽細胞への分化転換適性比率の検証」に関しては、TGF- β1, 2, 3の添加濃度を濃、中、薄の各3種類つくり、各々定量的PCRを施行してmyosin、desmin、vimentin、tenascin-C、α-smooth muscle actinのmRNA発現量を測定、その変化を調べる。これらを対照と比較することによって、甲状腺眼症における眼窩内平滑筋細胞を筋線維芽細胞へと分化させるTGF- β環境を検討する。平成27年度の研究課題3がまだ終わっておらず、従って、その結果をもって遂行しようと考えていた平成27年度の研究課題1,2をまだ始めていないため。速やかに平成27年度の研究課題3を終了し、1,2に移り、これを完了する。
酸化銅共存Li2MnO3の電気化学活性発現機構の解明

Liイオン二次電池用正極材料として期待されるLi2MnO3の電気化学特性を酸化銅共存によって発現すること、またその発現機構を解明した。従来、この物質のMnをCoやNiなど他の遷移金属元素で置換した固溶体形成によって特性向上させている。本課題では酸化銅という資源量の豊富な物質との共存によってLi2MnO3自身の電気化学特性を保ちながらその粒子が微細化し、電池特性向上することを見出した。また、Li2MnO3の結晶構造のLi分布の無秩序化が共存するCuO量とともに進行することがリートベルト解析および電子回折像から明らかになった。また、このような効果が酸化銅のみによって現れることも実証した。本研究は,我々が見出したCuO共存によるLi2MnO3の電気化学特性向上の機構解明を行うことである.本年度は主に次の3項目を実施した.「1.粒子形状と電気化学特性との関係.」本コンポジット電極の電池特性は共存するCuO量に依存して向上する傾向があった.そこで,電池特性の異なる組成x = 1/5とx = 1/2のTEM観察を行った.その結果,両試料ともに粒子径約65 nmの微細なLi2MnO3粒子が観察され, CuO量によるLi2MnO3粒子サイズに差異は見られなかった.むしろ, CuO粒子径の方が大きく異なっていた.したがって,本コンポジットにおけるLi2MnO3の電気化学活性は粒子サイズ以外の要因であることが明らかになった.「2.Li脱離・挿入に伴う結晶構造,電子状態変化の観察.」大型放射光施設(SPring8, PF)にてXRD, XAFS測定を行った.充放電反応にともなうMnとCuの化学状態変化を検討した.充放電反応時のMnの化学状態に変化が見られたのに対し, Cuのそれに変化は見られなかった.一方, XRD測定からも,充放電反応にともないLi2MnO3相のピークシフトが見られたが, CuO相のピークに変化は見られなかった.両者の結果から, CuOは充放電反応に関与せず,電池反応はLi2MnO3のみが担うことが明らかになった.「3.充電・放電過程での酸素の役割を実験と理論両面から検討.」以上より,本コンポジット電極の電池反応は, Li2MnO3単体のそれと類似していることが分かった.したがって,得られた充電・放電容量からMn電子のみでは説明できない.そこで,酸素電子の関与を実験と計算両側面から検討した.前者は軟X線XAFS測定を後者は第一原理計算による電子状態計算を用いた.その結果,相当の酸素電子の関与が示唆された.「Niを用いた新しい組成の合成および電気化学特性評価」に加え、「充電・放電に伴う結晶構造・電子構造変化の観察」を実施した。Ni含有量によって電池容量、電位の増加およびサイクル特性の向上が観察された。一方、放射光XRDを用いた詳細な結晶構造解析とともに軟X線XAFSによる電子構造変化の観察を行った。前者では、Li2MnO3のみの結晶構造変化に酷似していた。Liは結晶学的に異なる複数のサイトを占有するが、充電反応に伴って脱離した特定のサイトには放電反応によっても戻らないことを示した。一方のCuOには顕著な変化は見られず、充電前の結晶がサイクルを重ねても維持されていた。後者では、蛍光法による検出強度が十分に得られず、スペクトルの解釈が困難であった。したがって、X線強度や計測環境等の問題で限られたマシンタイムで目的達成が困難であると判断した。そこで、本コンポジット電極における酸素の関与をより明確にするために、GC-MSによる酸素ガス発生を計測することにした。その結果、酸素由来のピークは電池電位の上昇とともに明確に増加し、充電終了とともにピーク強度は減少した。定量分析は技術的な問題から行っていないが、本コンポジット電極の充電反応に伴う酸素ガス発生を直接観測することに成功した。そこで、セル雰囲気による電池特性への影響を検討した。初回の充電終了後にセル内をArとO2置換させた後に放電させた。その結果、後者の放電容量が増加した。したがって、初回の充電反応によって発生した酸素が活物質として寄与していることを明らかにした。また、サイクルを重ねることから可逆的な電池反応が進行しているものと考えられる。以上より、Ni含有させた新しい組成を見出したことに加え、本コンポジット電極の電池容量に酸素が関与していることを直接観察することができた。これは酸素の関わる新しい電池反応の可能性があり、意義深い結果と考えている。昨年度までに,酸化銅共存Li2MnO3の電気化学活性発現の機構解明が計画していた以上に早く進捗した.そこで,今年度は,機構解明のためのLi2CuO2における充電過程で発生する酸素の検出とともに,この活性発現の解明のために,他の物質にこのCuO共存効果を適用することにした.取り上げたのは, LiCoO2と同じ層状岩塩型の結晶構造であるLiAlO2である.この物質は,電池反応における活性なレッドクス種が無く,酸素電子が関与する可能性が高い.これらの点で,Li2MnO3と酷似していると考えたからである.その結果,この系においてもLi2MnO3と同様の電気化学的活性化効果が現れることが明らかになった.

この効果は, LiがドープされたCuO粒子が示すp型の電子伝導性と活物質の酸化物イオンに生成するホールを介して, Liの脱離・挿入反応を促進する高い電子伝導性が,電気化学的活性効果を誘起していると考えられる.一方,電池反応における酸素の役割を検討するために,その場GC-MS測定によって試料を充電させながら酸素ガスを検出した.さらに,その酸素が活物質由来であることを確実なものとするために,銅酸化物を同位体18酸素にて標識付けさせ,同様の測定を行った.その結果,セル電位が4 Vを超える高電位領域にて,質量数36のスペクトルを観測することに成功した.これは,正極活物質からの酸素発生を初めて直接実証したことになる.このような事実は,これまでに,計算による予測に留まっていたことから,意義深い成果であると考えている.以上より, CuO共存効果がLi2MnO3以外にも現れたことから,本研究課題の目的であるCuO複合化効果に基づいた新しい高エネルギー密度を有する電池材料設計に近づいたのではないかと考えいてる.Liイオン二次電池用正極材料として期待されるLi2MnO3の電気化学特性を酸化銅共存によって発現すること、またその発現機構を解明した。従来、この物質のMnをCoやNiなど他の遷移金属元素で置換した固溶体形成によって特性向上させている。本課題では酸化銅という資源量の豊富な物質との共存によってLi2MnO3自身の電気化学特性を保ちながらその粒子が微細化し、電池特性向上することを見出した。また、Li2MnO3の結晶構造のLi分布の無秩序化が共存するCuO量とともに進行することがリートベルト解析および電子回折像から明らかになった。また、このような効果が酸化銅のみによって現れることも実証した。当初の計画では、XAFS,XPSによる遷移金属と酸素の電子状態観察を行う予定であった。前者については実施したが十分な強度が得られないなどの問題が生じた。そこで、電池内の酸素ガスをGC-MSによって計測することに変更した。その結果、特定の電位にて酸素ガスが電極から発生することが明らかになった。この結果を踏まえ、電池内の酸素分圧を変化させて電池特性を調べたところ、充填する酸素量とともに電池容量が増加することが分かった。これは、本電極の電池反応に酸素が関与していることを明確に裏付けている。また、この事実は他の高容量電極材料についても当てはまる可能性があることから、電極材料の新しい設計指針にまで繋がる可能性がある。実際に、銅を含むLi2CuO2についても同様の実験を行ったところ、電池電位の上昇とともに酸素ガスが検出された。したがって、先の結果と符合する。高容量が期待できる1mol以上のLiを含む電極材料における酸素の役割を検討する上で、重要な知見であると考えている。一方、本コンポジット電極の電池特性向上についても十分に達成することができた。とくに、Ni量とともに電池容量が増加することに加え、20サイクル後の放電容量維持率が99%を示した。これは、Li2MnO3にNi置換したことが原因であると考えられる。したがって、CuO共存によってLi2MnO3を微細化させながらNiによるLi2MnO3自身の電気化学的活性を引き出すことができるという点で、この新しい組成は電極材料としても興味深い。以上、電池反応における酸素の関与と新しい組成を見出せたことから、計画以上に進展していると判断した。
皮膚への温熱刺激における脳内情報処理過程の解明　-脳磁図を用いた研究-

中枢および末梢神経を損傷した場合,身体の固有感覚に障害を呈する.リハビリテーションの臨床場面において,皮膚の温度感覚の評価は,確立された方法や評価を実施するための装置などはみられない.そこで本研究の目的は,半導体レーザー装置を用いて皮膚への温度感覚の評価を行うための装置を試作した.その結果,皮膚へのレーザー照射は,皮膚への物理的な触覚刺激がないため,有効な評価手段の一つとして考えられる.脳磁図(MEG)は,地磁気の1億分の1という微弱な脳磁界を計測するため,シールドルーム内では,磁界を発生する機器や装置を使用することが不可能であった.しかし,これまでに我々は,シールド加工された刺激装置(プローブ)や電極を使用して,ノイズの混入なく体性感覚誘発磁界(SEF)を計測することに成功してきた.本研究は,温熱覚刺激装置を使用して,温度刺激の違いが,それぞれの温度受容器から,どのような神経線維を伝達して,大脳皮質の機能局在部位に投射されるかMEGを用いて解析ことである.温熱感覚刺激に関する先行研究は,空間分解能の優れているMRIを使用し,温度変化に対して,大脳皮質の機能局在部位の活動についての報告されたものが多い.しかし,本研究では,空間分解能と時間分解能の優れているMEGを使用して,異なる温熱覚刺激における脳内の情報処理課程の違いについて,SEFの波形(潜時・振幅)から解明しようとする試みである.温熱刺激装置は,これまでペルチェ素子に電圧を加え,温度刺激を行った報告以外にみられない.先行研究で使用している温熱刺激装置(ペルチェ素子)は,非磁性体ではあるものの,電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧なノイズを発生してしまい,計測を行うことができない.そこで今回,レーザー光線を使用してノイズの発生を抑えた温熱刺激装置を製作し,皮膚への温熱刺激時の大脳皮質活動を計測することである.脳磁図(MEG)は,地磁気の1億分の一という微弱な脳磁界を計測するため,シールドルーム内では,磁界を発生する機器や装置を使用することが不可能であった.しかし,これまでに我々は,シールド加工された刺激装置(プローブ)や電極を使用して,ノイズの混入なく体性感覚誘発磁界(SEF)を計測することに成功してきた.本研究は,温熱覚刺激装置を使用して,温度刺激の違いが,それぞれの温度受容器から,どのような神経線維を伝達して,大脳皮質の機能局在部位に投射されるかMEGを用いて解析ことである.温熱感覚刺激に関する先行研究は,空間分解能の優れているMRIを使用し,温度変化に対して,大脳皮質の機能局在部位の活動についての報告されたものが多い.しかし,本研究では,空間分解能と時間分解能の優れているMEGを使用して,異なる温熱覚刺激における脳内の情報処理課程の違いについて,SEFの波形(潜時・振幅)から解明しようとする試みである.温熱刺激装置は,これまでペルチェ素子に電圧を加え,温度刺激を行った報告以外にみられない.先行研究で使用している温熱刺激装置(ペルチェ素子)は,非磁性体ではあるものの,電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧なノイズを発生してしまい,計測を行うことができない.そこで今回,レーザー光線を使用してノイズの発生を抑えた温熱刺激装置を製作し,皮膚への温熱刺激時の大脳皮質活動を計測することである.脳磁図(MEG)は,地磁気の1億分の一という微弱な脳磁界を計測するため,シールドルーム内では,磁界を発生する機器や装置を使用することが不可能であった.しかし,これまでに我々は,シールド加工された刺激装置(プローブ)や電極を使用して,ノイズの混入なく体性感覚誘発磁界(SEF)を計測することに成功してきた.本研究は,温熱覚刺激装置を使用して,温度刺激の違いが,それぞれの温度受容器から,どのような神経線維を伝達して,大脳皮質の機能局在部位に投射されるかMEGを用いて解析ことである.温熱感覚刺激に関する先行研究は,空間分解能の優れているMRIを使用し,温度変化に対して,大脳皮質の機能局在部位の活動についての報告されたものが多い.しかし,本研究では,空間分解能と時間分解能の優れているMEGを使用して,異なる温熱覚刺激における脳内の情報処理課程の違いについて,SEFの波形(潜時・振幅)から解明しようとする試みである.温熱刺激装置は,これまでペルチェ素子に電圧を加え,温度刺激を行った報告以外にみられない.先行研究で使用している温熱刺激装置(ペルチェ素子)は,非磁性体ではあるものの,電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧なノイズを発生してしまい,計測を行うことができない.そこで今回,レーザー光線を使用してノイズの発生を抑えた温熱刺激装置を製作し,皮膚への温熱刺激時の大脳皮質活動を計測することである.これまで報告されてきた温熱刺激装置は,ペルチェ素子などの金属に電圧を加え,温熱刺激を行った研究が多くみられた.しかし,ペルチェ素子は,非磁性体ではあるものの,電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧のノイズを発生してしまい,計測を行うことができない.そこで今回,半導体レーザー光線を使用して,温熱刺激時のノイズ発生をなくし,さらに温熱刺激の立ち上がり速度を電気刺激時の立ち上がりに近似させることができた.そして,製作した温熱刺激装置から,MEG計測時にノイズの発生がみられないことが確認された.しかし,レーザー照射を生体(皮膚)に対して行った場合,実際の皮膚がどの程度(何度)に,加熱されているか明らかにする必要がある.

そこで,生体(皮膚)へ直接照射する前段階として黒体板を使用して,設定温度に温熱刺激が行えているか計測を行った.温熱感覚刺激に関する先行研究は,空間分解能の優れているMRIを使用し,温度変化に対して,大脳皮質の機能局在部位の活動についての報告されたものが多い.しかし,本研究では,空間分解能と時間分解能の優れているMEGを使用して,異なる温熱覚刺激における脳内の情報処理課程の違いについて,SEFの波形(潜時・振幅)から解明しようとする試みである.温熱刺激装置は,これまでペルチェ素子に電圧を加え,温度刺激を行った報告以外にみられない.先行研究で使用している温熱刺激装置(ペルチェ素子)は,非磁性体ではあるものの,電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧なノイズを発生してしまい,計測を行うことができない.そこで今回,レーザー光線を使用してノイズの発生を抑えた温熱刺激装置を製作し,皮膚への温熱刺激時の大脳皮質活動を計測することである.これまで報告されてきた温熱刺激装置は,ペルチェ素子などの金属に電圧を加え,温熱刺激を行った研究が多くみられた.しかし,ペルチェ素子は,非磁性体ではあるものの,電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧のノイズを発生してしまい,計測を行うことができない.そこで今回,半導体レーザー光線を使用して,温熱刺激時のノイズ発生をなくし,さらに温熱刺激の立ち上がり速度を電気刺激時の立ち上がりに近似させることができた.そして,製作した温熱刺激装置から,MEG計測時にノイズの発生がみられないことが確認された.しかし,レーザー照射を生体(皮膚)に対して行った場合,実際の皮膚がどの程度(何度)に,加熱されているか明らかにする必要がある.そこで,生体(皮膚)へ直接照射する前段階として黒体板を使用して,設定温度に温熱刺激が行えているか計測を行った.中枢および末梢神経を損傷した場合,身体の固有感覚に障害を呈する.リハビリテーションの臨床場面において,皮膚の温度感覚の評価は,確立された方法や評価を実施するための装置などはみられない.そこで本研究の目的は,半導体レーザー装置を用いて皮膚への温度感覚の評価を行うための装置を試作した.その結果,皮膚へのレーザー照射は,皮膚への物理的な触覚刺激がないため,有効な評価手段の一つとして考えられる.数年前から温熱刺激装置の開発を行ってきた.温熱刺激装置は,これまでペルチェ素子に電圧を加え,温熱刺激を行った報告以外にみられなかった.しかし,ペルチェ素子は,非磁性体ではあるものの,電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧のノイズを発生してしまい,計測を行うことができない.そこで今回,半導体レーザー光線を使用して,温熱刺激時のノイズ発生をなくし,さらに温熱刺激の立ち上がり速度を電気刺激時の立ち上がりに近似させることができた.そして,製作した温熱刺激装置から,MEG計測時にノイズの発生がみられないことが確認された.しかし,1°C前後の温度変化の設定や一定の温度で刺激を行うことができないため,現在も開発途中である.これまで,温熱刺激装置の製作に取り組み装置が完成した.現在,製作したレーザー刺激装置は,黒体板を使用して温熱刺激を行った際には,おおよそ設定温度に温熱刺激が行えていることが確認された.しかし,実際の生体(皮膚)は,人により皮膚(表面)温度が異なるため,1°C前後の温度変化の設定や一定の温度で刺激を行うことができない.そのため,レーザーの出力と照射面積を調節して,温熱刺激の設定温度を1°Cから5°C単位で調節できるよう開発することを予定している.
ポリオウイルスによる神経芽腫の新しい治療の研究

これまで我々は、ポリオウイルス(以下PV)は神経芽腫細胞に対して強い抗腫瘍活性を持つ事を報告してきました。これまでの研究で申請者らが用いた神経芽腫細胞株は、マウス神経芽腫細胞株(Neuro-2a)にCD155をトランスフェクトして発現させた細胞(Neuro-2aCD155)であるため、強制発現させたCD155が抗腫瘍免疫の標的分子になっている可能性があります。そこでCD155を発現していないマウス神経芽腫細胞株(Neuro-2a)を、すでに抗腫瘍免疫を獲得したCD155tgA/Jマウスに移植し腫瘍の形成が認められるか否かを検討したところ、腫瘤形成しませんでした。なお、抗腫瘍免疫を獲得していないCD155tgA/JマウスにNeuro-2aを移植した場合、腫瘤形成は認められました。このことから、我々がトランスフェクトしたCD155は抗腫瘍免疫の標的分子になっていないことが明らかになりました。次にin vitroでの抗腫瘍効果の実験を行いました。Neuro-2aCD155とNeuro-2aに対し抗腫瘍免疫を獲得したCD155tgA/Jマウスから脾細胞を採取し、神経芽腫細胞株(Neuro-2aとNeuro-2aCD155)と混合培養したところ、上清中LDHの上昇が認められました。しかし、抗腫瘍免疫を獲得していないCD155tgA/Jマウスの脾細胞と神経芽腫細胞株を混合培養した上清中のLDHは上昇していませんでした。さらに、CD4, 8, NKのそれぞれの細胞を脾細胞から除いて腫瘍細胞障害実験を行いましたところ、CD8細胞を除去したマウス脾細胞は神経芽腫細胞株に対し抗腫瘍効果を示しませんでした。このことから、神経芽腫をPVで治療することにより抗腫瘍免疫が誘導されることがin vivoとin vitroの実験で証明され、CD8T細胞が抗腫瘍免疫獲得に重要であることが証明されました。予定した研究を順調に遂行している。ポリオウイルス(PV)による神経芽腫治療により誘導される抗腫瘍免疫に関係する抗原を同定するため、PV感染で細胞死した神経芽腫細胞に抗腫瘍免疫誘導能があるか否かを検討します。PV感染により細胞死を誘導したNeuro-2aCD155細胞と、凍結・解凍により細胞死を誘導したNeuro-2aCD155細胞の2種類のHomogenateを準備します。上記で得られたHomogenateでCD155tgA/Jマウスを免疫する際、以下の4グループに分けます。免疫終了後にNeuro-2aCD155細胞をマウスの尾静脈から静注し、播種性腫瘤形成を予防できるか否か検討します。免疫終了後にNeuro-2aCD
細胞増殖・分化の接点における分子制御機構

酵母における細胞増殖と分化(減数分裂)の接点における分子制御機構を担う因子を単離する目的で分裂酵母のスタート近傍の変異株であるcdc2およびcdc10変異株を機能相補する多コピー抑圧遺伝子を幾つかクローン化した。それらのうちcdc10変異株の多コピー抑圧遺伝子であるrepl,HAC1と名付けた遺伝子はともに5'転写制御領域に減数分裂遺伝子に特有なモチーフを持ち、それに支配されて減数分裂過程に入ると転写が激増するいわゆる減数分裂制御遺伝子であることがわかった。Replは減数分裂前DNA合成(premeiotic DNA synthesis)に関わるZn-フィンガーを持つ転写因子でありrepl破壊株は前減数分裂DNA合成の進行が阻害されて減数分裂を行うことができない。HAC1はCREBに類似するbZIP構造を持つ230アミノ酸よりなる転写因子であった。そのアミノ酸配列はbZIP部分においてヒトのCREB(cAMP response element)に最も良く類似していたのでこの遺伝子をHAC1(Homologue of ATF/CREB)と命名した。GST-Hacl融合蛋白質を作製し、ゲルシフトアッセイを行うことでHaclが実際にCREモチーフを持つオリゴヌクレオチドに特異的に結合することを証明できた。その破壊株は栄養増殖には影響ないがカフェイン感受性を示し、それはPDE1遺伝子の外部からの導入により抑圧された。またcdc2変異株の多コピー抑圧遺伝子としてRNA(単鎖DNA)結合蛋白質が(Scr2,Scr3)みつかったが、それらはc-myc遺伝子の転写を制御する転写制御因子と同一のものであった。本研究によって当初ねらっていた細胞増殖と分化(減数分裂)の接点に存在して制御している可能性のある遺伝子が2種類(repl,HAC1)単離できた。Scr2,Scr3の機能はS期進行(増殖)制御因子としての機能を持つ可能性が考えられる。今後これらが実際に分子スイッチとして働いているか否かを調べて行きたい。
蛋白質、DNA認識における構造、特異性相関の研究

本研究では、遺伝子発現の制御にとって重要な役割を果たしている蛋白質とDNA配列の特異的認識について、構造情報を用いることにより定量的に解析し、構造と機能の関係を明らかにすることを目的とする。また、この結果をゲノムレベルでの転写因子のターゲット予測に応用する。まず、蛋白質・DNA複合体の構造データベース中の塩基とアミノ酸の相互作用を統計解析することにより、それらの間の経験的相互作用ポテンシャルを導出する。このポテンシャルを用いて実際の蛋白質・DNA複合体に対して全体の相互作用ポテンシャルに相当するものを計算する。次に、複合体中のDNA配列を多くのランダムな配列に置き換えて相互作用ポテンシャルを計算し(threading)それと比較することにより、複合体中の特異DNA配列に対する相互作用の特異性スコア(Z-score)を計算する。これまでに、まず、最新の構造データを用いて相互作用ポテンシャルの更新を行った。蛋白質・DNA複合体をいくつかのクラスに分類し、重複を除いたデータセットを作成した。これらのデータセットを用いてポテンシャルを再計算し、新たなZ-scoreを計算した。この新たなポテンシャルを用いて、構造と特異性の相関について解析した。協同性の解析では、複数の蛋白質がDNAに結合している複合体について特異性を計算し、単独で結合している場合と比較することにより、協同性がどのように特異性を高めているかを詳しく解析した。さらに、DNAまたは蛋白質が単独の場合に比べて構造変形している複合体について、構造変形と特異性の相関関係を系統的に解析した。また、threadingにおけるDNAの配列依存性の効果や構造のrelaxationの効果についても考察をすすめている。
曲面上のグラフのマイナー関係とその構造に関する研究

1937年,K.Wagnerによって5頂点からなる完全グラフK5をマイナーに持つグラフの構造が特徴付けられたが,6頂点以上の完全グラフに関しては何も知られていない状況であった.ところが,2003年にB.Moharたちは,「グラフが閉曲面に埋め込める」という位相幾何学的な条件を付加することにより,「射影平面上の5-連結3-representativeグラフはK6をマイナーに持つ」という定理を証明した.この結果により,K6をマイナーに持つためのある程度意味のあるグラフ構造が記述されたが,まだ十分条件を与えるに留まっていた.そこで本研究では,曲面上のグラフを「三角形分割(各面が三角形であるような曲面上の単純グラフ)」に限定した.B.Moharたちの定理よりも条件は強くなっているが,射影平面,トーラス,ダブルトーラス,クラインの壷,種数3の向き付け不可能な閉曲面上の三角形分割がK6をマイナーに持つための必要十分条件を示している.これらの結果を皮切りに,完全グラフをマイナーに持つ曲面上のグラフ構造とその関連についての研究を行った.今年度の研究結果の一つとして,種数4の向き付け不可能な閉曲面上の三角形分割がK6をマイナーに持つための必要十分条件を示した.この結果から「種数4の向き付け不可能な閉曲面の全ての5-連結三角形分割と全ての4-representative三角形分割はK6をマイナーに持つ」という系を得られた.また,その他の閉曲面上のグラフの研究として,四角形分割から偶三角形分割への拡張可能性についていくつかの結果が得られた.1937年,K.Wagnerによって5頂点からなる完全グラフK5をマイナーに持つグラフの構造が特徴付けられたが,6頂点以上の完全グラフに関しては何も知られていない状況であった.ところが,2003年にB.Moharたちは,「グラフが閉曲面に埋め込める」という位相幾何学的な条件を付加することにより,「射影平面上の5-連結3-representativeグラフはK6をマイナーに持つ」という定理を証明した.この結果により,K6をマイナーに持つためのある程度意味のあるグラフ構造が記述されたが,まだ十分条件を与えるに留まっていた.そこで我々は,曲面上のグラフを三角形分割に限定した.これにより,B.Moharたちの定理よりも条件が強くなっているが,「射影平面とトーラス上で,ただ1つの部分グラフを禁止することにより,K6をマイナーに持つ三角形分割が特徴付けられる」というたいへんきれいな結果を導くことに成功した.また,トーラス,ダブルトーラス,クラインの壷に関してもK6をマイナーに持つ三角形分割を特徴づけられた.これらの結果を皮切りに,完全グラフをマイナーに持つ曲面上のグラフ構造とその関連についての研究を行った.今年度の研究結果の一つとして,種数3の向き付け不可能な閉曲面上の三角形分割がK6をマイナーに持つための必要十分条件を示すことに成功した.この結果から「種数3の向き付け不可能な閉曲面上の全ての5一連結三角形分割と全ての4-representative三角形分割はK6をマイナーに持つ」という系が得られている.1937年,K.Wagnerによって5頂点からなる完全グラフK5をマイナーに持つグラフの構造が特徴付けられたが,6頂点以上の完全グラフに関しては何も知られていない状況であった.ところが,2003年にB.Moharたちは,「グラフが閉曲面に埋め込める」という位相幾何学的な条件を付加することにより,「射影平面上の5-連結3-representativeグラフはK6をマイナーに持つ」という定理を証明した.この結果により,K6をマイナーに持つためのある程度意味のあるグラフ構造が記述されたが,まだ十分条件を与えるに留まっていた.そこで本研究では,曲面上のグラフを「三角形分割(各面が三角形であるような曲面上の単純グラフ)」に限定した.B.Moharたちの定理よりも条件は強くなっているが,射影平面,トーラス,ダブルトーラス,クラインの壷,種数3の向き付け不可能な閉曲面上の三角形分割がK6をマイナーに持つための必要十分条件を示している.これらの結果を皮切りに,完全グラフをマイナーに持つ曲面上のグラフ構造とその関連についての研究を行った.今年度の研究結果の一つとして,種数4の向き付け不可能な閉曲面上の三角形分割がK6をマイナーに持つための必要十分条件を示した.この結果から「種数4の向き付け不可能な閉曲面の全ての5-連結三角形分割と全ての4-representative三角形分割はK6をマイナーに持つ」という系を得られた.また,その他の閉曲面上のグラフの研究として,四角形分割から偶三角形分割への拡張可能性についていくつかの結果が得られた.
医療従事者の職務的抗癌剤被曝の低減を目的とした光触媒の活用

現在、医療従事者の尿中から抗癌剤が検出されたとする人的被曝や調製室、安全キャビネット内に抗癌剤が残留するとした環境被曝の報告が相次いでいる。医療従事者における職業的抗癌剤被曝は、微量であるが長期にわたるため生殖毒性や発癌のリスク増加につながる。そこで、光エネルギーを利用して活性酸素を生じ、あらゆる有機物を分解する特性を有した光触媒を利用して、医療環境に残留する抗癌剤を分解し、医療従事者の職業的抗癌剤被曝を低減することが本研究の目的である。これまでの研究において、安全キャビネット内のステンレス板上に抗癌剤(シクロポスファミド)を実際の飛散状況同様に塗布し、ブルッカイト型二酸化チタン水溶液を噴霧した。これに、近紫外線を12時間照射した結果、シクロポスファミドの分解(分解率83%)を認めていた(佐藤淳也他,医療薬学37(1)57-61,2011)。しかし、シクロポスファミド以外の抗癌剤についての分解能については、不明であった。そこで、23年芝の研究にて、複数種の抗癌剤(5-フルオロウラシル、メソトレキセート、パクリタキセルおよびイリノテカン)での分解特性を評価した。その結果、上記の各抗癌剤において、既報に準じた方法によって、それぞれ分解率は、86%,97%,99%以上(定量限界以下)および87%の分解率が得られた。以上より、光触媒は、シクロポスファミド以外のあらゆる抗癌剤についても普遍的に分解する可能性が高く、医療現場における抗癌剤分解の有用な方法になると考えられた。