hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
果実の糖蓄積および糖酸バランス調節における糖新生・PEPCKの機能解明

本研究によって、PEPCK /糖新生がトマトの果実成熟期における糖・有機酸蓄積や、実生生長制御に重要な役割を果たすことが明らかとなった。また、PEPCKがトマトの発芽実生生長やエネルギー代謝に重要な役割を果たしていることを初めて明らかにした。PEPCKは糖新生の初発段階の律速酵素であるが、液果型果実の代謝における機能は明らかになっていない。本研究はトマトを用いて同酵素遺伝子を過剰発現/発現抑制した形質転換体を作出し、果実糖度・糖酸バランス調節、植物体生長への影響を調査した。その結果、果実の糖、リンゴ酸含量はPEPCKの発現に応じて増減が見られ、これらの成分調節にPEPCKおよび糖新生が関与していることが明らかとなった。またPEPCK発現レベルは実生生長にも影響し、特に過剰発現形質転換体では糖の添加に伴い顕著な生長促進効果が見られた。このことからPEPCKは実生発達における糖エネルギー利用にも関与していることが明らかとなった。交付申請書において平成26年度はPEPCK過剰発現形質転換体の作出とエリートラインの獲得、それら系統における果実成分(糖、有機酸)の分析を計画していた。研究実績概要で述べた通り、研究は概ね予定通り進捗しており、PEPCK過剰発現形質転換体において、果実糖含量が上昇することを確認できた。同遺伝子発現抑制形質転換体の結果と考え併せると、トマトの果実糖含量制御において、糖新生が一定の役割を果たしている可能性が高いと考えられる。なお、新規遺伝子・PEPCK2については、H25年度に野生型植物体における発現解析を行った結果、発現が殆ど見られず、偽遺伝子と考えられたため、以後の解析は行っていない。また、H.27年に実施予定の液果型果実種におけるPEPCKの活性評価と糖酸比への影響評価について、リンゴを用いて予備的な解析を行ったが、トマトで行っている酵素活性法では有効なデータは得られなかった。蔬菜生理学、遺伝育種学、糖・アミノ酸代謝平成27年度は、前年度に作出したPEPCK過剰発現形質転換体の表現形質(生育、収量、バイオマス)ならびに実生生長の影響を評価する予定である。また、液果型果実種におけるPEPCKの活性評価と糖酸比への影響評価については、H.26年度にリンゴを用いて予備的解析を行った結果、有効なデータが得られなかった。材料確保が秋期に限定されることを考慮し、代替案として、糖度の異なるいくつかのトマト品種を供試し、果実成熟期におけるPEPCKの酵素活性評価を試みる予定である。(1) PEPCKRNAi形質転換系統における果実成分の動態および表現形質の解析:当初計画どおり、PEPCK発現抑制形質転換体について、35Sプロモーターおよび果実特異的E8プロモーター駆動型双方においてT2世代で1コピー、ホモ接合体のT2世代系統を複数獲得し、形質調査および果実成分分析を行った。その結果、形質転換体の赤熟果実において糖含量の減少と有機酸含量の増加が確認され、果実糖蓄積に糖新生反応が関与していることが確認された。(2) PEPCK過剰発現形質転換体の作出と果実成分の動態および表現形質の解析:当初計画どおり、PEPCK cDNA全長を35Sプロモーター駆動型過剰発現形質転換を作出し、25年度末までに2倍体のT0世代を十数系統獲得した。現在、サザンブロット解析によってコピー数を調査中である。E8
小児期の慢性消化管炎症から消化器癌への進展に関与するDNAメチル化異常の解析

ヘリコバクター・ピロリ菌感染および潰瘍性大腸の小児患者を対象に、miR124aのメチル化異常をMethylation Specific-PCR(MSP)法を用いて定量的に測定した。小児のヘリコバクター・ピロリ菌感染のある胃粘膜では、全例でメチル化レベルは軽度であるが上昇し、除菌後の症例では低下していた。小児の潰瘍性大腸炎の直腸粘膜では、罹病期間や活動性に関係なく、メチル化レベルは低かった。本研究の目的は、小児期の慢性消化管炎症としてのヘリコバクター・ピロリ菌感染と潰瘍性大腸炎が、将来の消化器癌発症と関連するエピジェネティック異常を誘発しているか否かを消化管粘膜のDNAメチル化異常の解析を用いて明らかにすることである。1年目となる平成26年度は、信州大学医学部の倫理委員会の承認を得て、ヘリコバクター・ピロリ感染症ないし潰瘍性大腸炎で経過観察もしくは治療中の患者のリクルートを開始した。診断あるいは治療効果判定として臨床的な適応で行った上部消化管内視鏡検査または大腸内視鏡検査時に採取した、ヘリコバクター・ピロリ菌感染患者では胃粘膜、潰瘍性大腸炎患者では大腸粘膜の生検組織の残検体を用いてDNAメチル化異常の解析を開始した。我々の仮説としては、成人に比較すると慢性炎症が発症してからの期間が短く、様々な生活習慣や加齢の影響が少ない小児では、同じ疾患の成人患者よりもDNAメチル化異常の発現は低いことが予想されるが、特徴的な陽性所見あるいは陰性所見が得られることで将来の発癌の予防を考慮した適切な治療法の選択や治療の時期、およびリスクを層別化した検診や定期検査のプログラムを構築できると考えている。引き続き対象疾患の患者と家族にインフォームド・コンセントを得て解析対象を徐々に増加させ、病理所見や疾患活動性や治療内容との相関を詳細に解析していくよう研究計画書に準じて当該研究を継続していく。本研究は、ヘリコバクター・ピロリ菌感染と潰瘍性大腸炎を対象疾患として、小児期の消化管の慢性炎症から将来の消化器癌発症の関連するエピジェネティック異常を消化管粘膜のDNAメチル化異常を解析し、発がんに関する機序の解明やポイントオブノーリターンが小児期であるかを明らかにし、長期的予後の改善を見据えた治療の進歩を促進しようとすることが目的である。平成27年度は同意が得られた症例のヘリコバクター・ピロリ菌感染を有する思春期症例の胃粘膜、潰瘍性大腸炎の大腸粘膜からDNAを抽出し、メチル化異常の解析を開始した。ヘリコバクター・ピロリ菌感染を有する症例では、胃粘膜の病理組織で炎症(活動性、慢性炎症、ピロリ菌の密度、萎縮、腸上皮化生を評価し、前庭部と体部での炎症の強さの比較)を評価し、潰瘍性大腸炎では炎症の活動性の有無に加えて異形成の有無を評価した。一部の症例では将来の発がんとの関連が示唆される、ヘリコバクター・ピロリ菌感染による胃粘膜の萎縮あるいは潰瘍性大腸炎による大腸粘膜の異形成を認めており、現在解析中のDNAメチル化異常について、単に成人の結果と比較するのみでなく、小児患者の中で将来の発がんのリスクの高い症例と低い症例を層別化できるかを検討する予定である。本研究では、治療がDNAメチル化異常にどのように影響するかも検討の予定である。ヘリコバクター・ピロリ菌感染については、除菌治療後の内視鏡検査の適応となる症例は限られており、潰瘍治癒の確認が必要な症例など対象は限られているものの、治療前後の比較を予定している。潰瘍性大腸炎の症例では治療による臨床的・内視鏡的な寛解状態にある症例と慢性活動性の状態での比較についても検討を始めている。発がんのリスクの高い症例が対象となっており、一定の傾向が得られつつある。一方で対象症例数が限られており、引き続き対象を増やして検討を続けていく。本研究は、ヘリコバクター・ピロリ菌感染と潰瘍性大腸炎を対象疾患として、小児期の消化管の慢性炎症から発癌へのエピジェネティックな変化を消化管粘膜のDNAメチル化異常から解析するものである。平成28年度にはこれまで得られた検体に加えて新規症例を対象に解析を進めた。ヘリコバクター・ピロリ菌感染については、新たに同意の得られた3例の除菌前の症例、除菌後の1例から胃粘膜生検を採取し、メチル化異常を測定した。現在、解析の途中であるが、成人に比較して程度は弱いもののDNAメチル化異常の変化が出現している症例がある。病理組織学的な萎縮の進展や炎症の強さとの関連についてさらに詳細に検索を進めている。また、中学生を中心に進んでいる胃がん予防のためのピロリ菌検診が中学生で必要かどうかという検討をするうえで参考となる結果が得られる可能性がある。潰瘍性大腸炎については、新たに3例の同意を得て、大腸粘膜のメチル化異常について解析中である。今回の対象には、大腸粘膜の細胞異形を伴い全大腸摘出術に至った手術標本も含まれている。小児期の細胞異形は若年での大腸colitic cancerのハイリスクと考えられ、本症例におけるメチル化が細胞異形を伴なわない小児期の潰瘍性大腸炎と比較検討することで、新たな知見が得られる可能性がある。また、小数例での検討ではあるが、治療との関連についても考察してきたい。3年間の研究期間の最終年度を迎えたが、解析にはもうしばらく時間を要すると判断し、補助事業期間最終年度を延長することとした。

新たな症例の追加はせず、現在得られた検体を対象として、病理学的な評価、治療内容などの臨床データとの関連を検討する方針である。ヘリコバクター・ピロリ感染症で15例、潰瘍性大腸炎で8例から20検体を解析の対象として、現在解析を進めているが、さらなる解析のための時間を要すると考えている。本研究は、小児のヘリコバクター・ピロリ菌感染と潰瘍性大腸炎を対象疾患として、小児期の消化管の慢性炎症から発癌へのエピジェネティックな変化を消化管粘膜のDNAメチル化異常から解析するものである。平成29年度は、平成28年度までに研究への同意を得て検体採取された検体について、miR124a-3遺伝子の消化管粘膜におけるDNAメチル化異常を検討した。ヘリコバクター・ピロリ菌感染については、除菌治療前にはすべての症例でごく軽度(中央値4.2)のメチル化を認めた。いずれも胃前庭部からの検体を用いて、病理組織検査では活動性炎症を認めるものの、高度の胃粘膜萎縮はなく、腸上皮化生は確認されなかった。一方、除菌治療後4年ないし10年を経過した症例において、メチル化レベルは低かった。除菌治療後2ヶ月の症例では、病理学的な慢性活動性胃炎はないものの、メチル化レベルは除菌治療前の症例と同等であった。症状のあるヘリコバクター・ピロリ感染胃炎の思春期の症例において、除菌治療が将来の発癌に予防的に作用する可能性を示唆していると考えられた。潰瘍性大腸炎における大腸粘膜のメチル化異常は、中央値0.1と低く、罹病期間および大腸粘膜の炎症の活動性の程度に関わらずメチル化のレベルは低かった。将来のcolitic cancerのハイリスク症例を、今回の検討から予想することは難しいと考えられた。治療との関係については、およそ半数の症例においてアザチオプリン、抗TNFα抗体などの免疫調節薬を使用していた。今後、症例数を増やす、mrR124a以外の遺伝子のメチル化を検討するなど、さらなる研究が必要であると考えられた。ヘリコバクター・ピロリ菌感染および潰瘍性大腸の小児患者を対象に、miR124aのメチル化異常をMethylation Specific-PCR(MSP)法を用いて定量的に測定した。小児のヘリコバクター・ピロリ菌感染のある胃粘膜では、全例でメチル化レベルは軽度であるが上昇し、除菌後の症例では低下していた。小児の潰瘍性大腸炎の直腸粘膜では、罹病期間や活動性に関係なく、メチル化レベルは低かった。倫理委員会の承認を得て、治療計画書に則り研究を推進する体制が整えることができた。潰瘍性大腸炎については、治療前と治療後の寛解期の比較を予定していたが、新規発症例が少なく治療前の評価が未だ不十分である。ヘリコバクター・ピロリ菌感染については、治療前後の評価が一部の症例で可能であった。以上から1年目としては概ね順調に進展していると判断した。解析対象を増やすと同時に、患者背景、病理組織、DNAメチル化異常の解析結果を検討し、小児期の治療方針の検証を行っていく。最終年度中の論文化や学会発表を念頭にこれまでの成果を発信していく。新規の症例の追加の予定はなく、現在までに得られた検体について病理学的な背景との相関、治療内容などの臨床データとの関連を検討する予定である。小児消化器引き続き対象疾患の患者と家族に本研究についてのインフォームド・コンセントを得ていく。現在のところ研究への参加を辞退した症例はなく、対象患者が比較的稀であることが原因であり、時間とともに解析数が増えていくものと考えている。
高エネルギーγ線に着目した臨界安全監視システム

原子燃料加工並びに再処理施設の臨界安全性を監視する方法として,施設の放射線モニタリングの検出信号を利用して,その時系列データをリアルタイムで解析する手法を検討した。次の課題を実施して監視方法としての可能性を示した。(1)放射線検出パルス信号の測定及び解析装置の試作γ線検出信号の時系列データから個々のパルスの検出時刻とγ線エネルギーについての情報を測定して記録する方法,及びこのデータから「臨界」に関わる情報を解析する方法を検討する手段として,コンピュータで一種のテストスタンドを構成した。これは,信号入力用インターフェイス,データの取り込み等測定を制御する自作ソフトウェア,そして(2)に述べるデータ解析のための同じく自作ソフトウェアからなる。(3)で実施した実験の結果,この装置は測定と解析のリアルタイム処理に有効に機能していることが確認できた。(2)解析法の検討とリアルタイム処理のソフトウェア制作炉雑音解析で用いられるFeynman-α法及びRossi-α法を時系列信号の解析法として選択し,γ線によるリアルタイムモニタに用いる場合の得失を調べた。(3)近畿大学原子炉を用いた実験環境γ線,放射化γ線の影響を受けにくい3MeV以上の高エネルギーγ線を原子炉外側で測定する実験を行った。検出した時系列信号間に相関がある解析結果が得られ透過力が強い高エネルギーγ線を対象にするモニタ法の有効性が確認できた。研究計画に示した次の課題を並行して実施した。特に計測解析装置の試作が中心であった。(1)計測解析装置の試作NaIγ線検出器から送り出される信号の時系列データを記録する方法及びこのデータから「臨界」に関わる情報を解析する方法を検討する手段として,まずコンピュータで一種のテストスタンドを構成した。これは,信号入力用インターフェイス,データの取り込み等測定を制御する自作ソフトウェア,そしてデータ解析のための同じく自作ソフトウェアで構成されている。次に,この結果を基に既設のγ線モニタに直接接続できるコンセプトで小型の専用回路を試作し,現在のところワンチップマイコンで次の機能をはたしている。(1)γ線モニタの検出信号を変換したTTL信号を受け入れ検出時刻の情報を記録する。(2)その時系列データ使って「Feynman-α法」のアルゴリズムでγ線相関解析を行う。(3)最後に,相関の有無に関わる情報をディジタルで出力する。(2)近畿大学原子炉を使った実験時系列データの測定法と解析法について(1)のテストスタンドに組み込んだハードウェアとソフトウェアの試験を行った。その結果試作した専用回路の仕様が決定できた。なお,回路は使用済み原子燃料の処理作業時のモニタリングを想定して測定と解析のリアルタイム処理の試験を次年度で行える仕様である。(3)リアルタイム信号処理に必要なソフトウェアの検討原子炉雑音の測定と解析によく用いられている手法を基準にしているため,通常は測定と解析はオフライン処理である。プロセッサに組み込む際にアルゴリズムを工夫してリアルタイム処理が実現できる仕様に変更している。原子炉での実験は次年度に行う。今年度は装置のシステム化を行い,その有効性を原子炉を用いた実験によって確認する計画であった。(1)装置のシステム化システム化の課題は,次の2つを並列して実行するリアルタイム処理である。即ち,γ線検出パルス信号の時系列データから個々のパルスの検出時刻とγ線エネルギーについての情報を測定して記録する処理,そしてこの時系列データをFeynman-α法もしくはRossi-α法を使って解析する処理である。2台のコンピュータを使って測定と解析を行う方法など複数の方法を試みた結果,我々のデータ処理ではマルチスレッドを使った並列処理が効率的であった。放射線の測定データを蓄積しながら逐次データ解析を行うシステムはこの方式を使って構成可能となった。(2)近畿大学原子炉を用いた実験原子炉外側でγ線を測定し解析する実験で,上記の方式の有効性が確認できた。臨界安全性のためのアルタイムモニタに使う解析法としては,検出信号相互の「相関判定の容易性」の点でRossi-α法が優れている結果が得られた。また,この原子炉においては,炉外側面に比べ炉上部からの漏洩γ線は相関の感度が大きい。なお,原子燃料を扱う施設の監視システムへの適応について実用性の観点から検討することも課題であった。
スギヒラタケの毒性物質解明と急性脳症発症メカニズムとの関係

平成16年秋に日本海側の特定地域で急性脳症が多発し、その原因物質としてスギヒラタケが疑われた。しかし、スギヒラタケは食用きのことして一般に食されていたもので、毒きのことしての原因物質、その作用メカニズムは不明であった。本研究ではスギヒラタケが青酸産生きのこであることを明らかにし、腎疾患患者では微量の青酸であっても代謝により毒性物質を産生し、急性脳症を発症する可能性があることを示唆した。1.きのこの採取:平成16年秋に原因不明の急性脳症が多発した秋田県内でスギヒラタケを採取した。また、同様に患者が多発した新潟県については、新潟県森林研究所に採取を依頼した。本年度はきのこ採取時期に雨が降り、十分な量のスギヒラタケが採取できたとはいえないが、採取したきのこは-30から-80°Cの冷凍庫に実験まで保管した。2.青酸濃度の年比較:スギヒラタケ中の青酸濃度に発生年による差があることも考えられるため、秋田県産スギヒラタケについて平成17年度に採取したきのこと平成18年度に採取したきのこの青酸濃度を比較検討した。青酸濃度の測定には今回、本科学研究費で購入したオートインジェクターを備えたガスクロマトグラフを使用した。青酸の測定はヘッドスペース法を用いるため、インキュベーション時間が長く、一分析あたりにかかる時間が大きいため、オートインジェクターの採用により、効率的測定が可能となった。スギヒラタケは各年4地点から採取したものを用い、測定の結果、平成17年はかなり高濃度の青酸含量を示すものが見られたが、平成18年度は4地点とも同じような値で、特に高濃度を示すスギヒラタケは見られなかった。3.きのこの成長への塩化ナトリウムの影響について:スギヒラタケの発生初期から塩化ナトリウム水をきのこに散布し、成長したスギヒラタケ中の青酸濃度を測定した。青酸濃度への塩化ナトリウム散布の影響は観察されなかった。4.青酸代謝酵素の活性比較:急性脳症を発症した患者の多くが透析患者や腎疾患の患者であったことから、青酸代謝酵素の活性を測定し、健常者との活性を比較検討した。透析患者29名、健常者11名の血液中ロダネーゼ活性を比較すると、両群間に差は認められなかった。今後、さらに検討の予定である。1.スギヒラタケの採取:平成18年度と同様にスギヒラタケを採取した。採取は平成16年秋に原因不明急性脳症が多発した秋田県と新潟県で行った。採取地が遠隔地のため,採取日をきのこ発生最盛期に合わせることが難しく,採取量は十分とは言えないが採取したきのこは実験まで冷凍庫に保管した。2.青酸濃度の年比較:平成18年度に引き続き,きのこ中の青酸濃度を発生年で比較するため,昨年とほぼ同様の地点でスギヒラタケを採取した。青酸濃度の測定には科学研究費で購入したヘッドスペースオートインジェクターを備えたガスクロマトグラフを用いた.平成17年に採取したスギヒラタケの青酸濃度と比較すると平成18年度と同様に低い青酸含量であり,年ごとに低下する傾向が見られた。3.きのこ中青酸含量への塩化ナトリウムの影響について:昨年に引き続きスギヒラタケの発生初期から塩化ナトリウム水をきのこに散布し,成長したスギヒラタケ中の青酸濃度をガスクロマトグラフィで測定した。塩化ナトリウムを散布する操作は新潟県森林研究所に依頼した.しかし,選択したきのこの青酸含量がもともと低かったために,塩化ナトリウムの影響を明らかにすることはできなかった.さらに多くの地点で,散布するきのこを増やして実験する必要性があった。4.イオンクロマトグラフィによる検査:ガスクロマトグラフィにより青酸濃度を測定してきたが,イオンクロマトグラフィにより、より高感度な分析が可能であることが確かめられたので,きのこ中の青酸測定法を考案してみた。この方法は従来,液体を測定する方法であったが,方法を改良しきのこのような固体でも測定が可能となった.その結果,ガスクロマトグラフィよりもイオンクロマトグラフィは23倍高感度で測定できることがわかった。また青酸代謝酵素ロダネーゼの活性測定への応用についても検討してみた。1.きのこの採取:スギヒラタケの採取を例年と同じ秋田県内で実施した。採取地は急性脳症発症者が食べたきのこを採取した地点を中心とした。前年度は天候不順で思うようにきのこの採取ができなかったが、平成20年度は幸いにも必要なきのこの量は採取できた。今年度は前年度まで新潟県森林研究所に依頼していたきのこの採取は実施しなかった。2.青酸濃度の年比較:平成16年秋に発生した急性脳症の原因物質としてスギヒラタケが疑われており、本研究はスギヒラタケ中の青酸に注目して研究を行っている。平成17年度、平成18年度、平成20年度のきのこについて青酸濃度を測定すると、平成17年度が最も高く、平成20年度ではほとんど検出されないことが分かった。

平成16年秋に採取したきのこについては入手できず検討していないので確定はできないが、平成16年秋のスギヒラタケ中青酸濃度が理由は不明であるが他の年度よりも高濃度であったことが推定できる。3.急性脳症発症メカニズム:体内に摂取された微量の青酸は、生理的状態ではチオ硫酸塩を基質としてロダナーゼの作用で無毒化できる。チオ硫酸塩は硫黄を含むアミノ酸から合成されるため低蛋白の食事を続けると少なくなり、微量の青酸すら代謝できずに神経毒のシアネートを産生してしまう。これが急性脳症発症のメカニズムと考えられる。平成16年秋の急性脳症の患者の多くが腎疾患患者であったことより、腎疾患患者は通常低蛋白の食事を摂取していることで、チオ硫酸塩が少ないことが考えられ、このメカニズムが成立すると考えられる。
歯科補綴物の管理にICタグを用い,管理ネットワークの構築を試みる.

【研究目的】歯科技工において模型および補綴物の管理は非常に重要であるが,現在までにその有効な管理手段が確立されていなかった.研究者が以前採択された奨励研究においてICタグの情報読み取り(通信性)と化学的耐久性が確認され,模型や補綴物にICタグを埋入あるいは貼付して歯科補綴物を管理することの有効性が示唆された.本研究では,データの更新が可能な再書き込み用ICタグと無線LANの環境を利用して,携帯情報端末(PDA)やPCにより随時データの更新および確認が可能で,より簡便化された歯科補綴物の管理ネットワークの構築を試み,歯科補綴物のトレーサビリティーについて検討することを目的とした.【研究方法】1.データベースソフト(ファイルメーカープロ,ファイルメーカーモバイル)を使用し,補綴物の管理デーダベースを構築する.2.個人情報を考慮して,ICタグに入力する情報をコード番号化する.3.PDAのシステム開発アプリケーションを用いて,データベースソフトとの連携を図る.4.データが書き込まれたICタグを模型や補綴物に埋入,あるいは貼付する.5.補綴物の製作工程ごとに,ICタグを模型や補綴物に埋入,あるいは貼付し,それぞれをハンディタイプICタグリーダで読み取り,無線LANを利用してデータベースにアクセスし,更新データを書き込む.6.ICタグの情報と構築したデータベースの情報を比較することにより,製作した模型や補綴物の簡便な識別の可能性や管理の有効性について検討する.歯科補綴物のトレーサビリティーの可能性についても考察する.【研究成果】本研究で使用したハンディタイプICタグリーダおよびICタグはデータの再書き込みは出来ないが,データの更新はICタグのサイズの小型化により,使用する枚数を増やすことで対応可能であった.また,ハンディタイプICタグリーダのOSの変更によりソフト開発環境が簡便になり,多数のデータのひも付けによって無線LANで構築された管理ネットワークで歯科補綴物の管理が有効であることが示された.【研究目的】歯科技工において模型および補綴物の管理は非常に重要であるが,現在までにその有効な管理手段が確立されていなかった.研究者が以前採択された奨励研究においてICタグの情報読み取り(通信性)と化学的耐久性が確認され,模型や補綴物にICタグを埋入あるいは貼付して歯科補綴物を管理することの有効性が示唆された.本研究では,データの更新が可能な再書き込み用ICタグと無線LANの環境を利用して,携帯情報端末(PDA)やPCにより随時データの更新および確認が可能で,より簡便化された歯科補綴物の管理ネットワークの構築を試み,歯科補綴物のトレーサビリティーについて検討することを目的とした.【研究方法】1.データベースソフト(ファイルメーカープロ,ファイルメーカーモバイル)を使用し,補綴物の管理デーダベースを構築する.2.個人情報を考慮して,ICタグに入力する情報をコード番号化する.3.PDAのシステム開発アプリケーションを用いて,データベースソフトとの連携を図る.4.データが書き込まれたICタグを模型や補綴物に埋入,あるいは貼付する.5.補綴物の製作工程ごとに,ICタグを模型や補綴物に埋入,あるいは貼付し,それぞれをハンディタイプICタグリーダで読み取り,無線LANを利用してデータベースにアクセスし,更新データを書き込む.6.ICタグの情報と構築したデータベースの情報を比較することにより,製作した模型や補綴物の簡便な識別の可能性や管理の有効性について検討する.歯科補綴物のトレーサビリティーの可能性についても考察する.【研究成果】本研究で使用したハンディタイプICタグリーダおよびICタグはデータの再書き込みは出来ないが,データの更新はICタグのサイズの小型化により,使用する枚数を増やすことで対応可能であった.また,ハンディタイプICタグリーダのOSの変更によりソフト開発環境が簡便になり,多数のデータのひも付けによって無線LANで構築された管理ネットワークで歯科補綴物の管理が有効であることが示された.
HPV陽性病変を特異的に殺傷する新規治療法の開発

1. HPV陽性子宮頸がんに特異性の高い腫瘍溶解性制限増殖型AdVの作製子宮頸がんなどで発現している高リスク型HPV(HR-HPV)のE6とE7はAdVのE1B, E1Aと類似の機能をそれぞれ担っている。また、これらのがん細胞の増殖はE6,E7の発現に依存している。この事を利用し、E1Bに加えE1Aにも変異を導入する事により、HR-HPVのE6とE7を発現する細胞でより選択的に増殖する制限増殖型組換えAdVベクターの構築を行った。種々の子宮頸がん細胞株ならびにヒト正常細胞に導入しAdVの増殖能、殺細胞活性を調べた結果、子宮頸がん細胞株において優位にAdVの増殖能、殺細胞活性があることが確認された。2. HPVゲノムを切断するCRISPR-Casシステムの構築1. HPV陽性子宮頸がんに特異性の高い腫瘍溶解性制限増殖型AdVの作製子宮頸がんなどで発現している高リスク型HPV(HR-HPV)のE6とE7はAdVのE1B, E1Aと類似の機能をそれぞれ担っている。2. HPVゲノムを切断するCRISPR-Casシステムの構築
In vitro遺伝子ノックアウトによる細胞周期制御分子の機能解析

ニワトリBリンパ細胞株DT40は、高等真核細胞で唯一ターゲットインテグレーションが高頻度に起こる細胞であり、本細胞を用いることにより特定の遺伝子をin vitroで破壊し、その機能を詳細に解析することが可能である。私達は酵母においてサイクリンA及びサイクリンBの分解に機能する分子である。HCT1(ショウジョウバエのホモログはfizzy-related(fzr)と呼ぶ)遺伝子のトリホモログのノックアウトを行い、高等真核細胞における機能について解析することを本研究計画の目的とした。本年度の成果を要約すると:2)DT40細胞においてHCT1/fzr遺伝子の破壊を行ったところ、G1期に本来検出できない分裂期サイクリン(サイクリンA、サイクリンB)が高く発現していることが認められた。DT40野生株はG1サイクリンの特異的阻害分子であるp27を発現させるとG1期で停止するのに対し、変異株ではS期に突入することが認められ、分裂期サイクリンの不定期発現(unscheduled expression)は細胞周期の制御異常を来たすことが分かった。更に、このHCT1/fzr遺伝子破壊株にヒトh-fzr遺伝子を強制発現したところG1期においても分裂期サイクリンが検出されなくなり、p27発現によってG1期に停止した。
ギャップ結合が作る細胞間相互作用と生物の形

形態形成の基本原理としてモルフォゲン濃度勾原理と反応拡散原理が知られる。どちらも形態形成において重要な原理であるが、我々はゼブラフィッシュの体表模様形成を研究対象に、反応拡散に基づく形態形成に分子メカニズム解明を目指している。体表模様形成に重要な因子であるギャップ結合及び、体表模様にバリエーションを与えるコネキシン変異体に関してオオサイトクランプ法による電気生理解析を行った。迷宮模様を作り出すN末ドメイン欠失変異体(Cx41.8M7)及びスポットサイズを小さくするCx41.8I203F変異体はどちらも細胞間の電流が検出されなかった。しかしながら野生型との共発現ではI203Fでは微弱ながら電流が検出されたのに対し、Cx41.8M7ではこちらも電流は検出されなかった。このことは、Cx41.8M7変異体が野生型あるいは他の正常コネキシンとヘテロメリックな結合を形成し、正常なギャップ結合を阻害している可能性を示唆している。そこで、Cx41.8以外のどのコネキシンを阻害しているのかに関して検討を行い、他のグループにより最近単離されたCx39.4に注目した。Cx39.4は魚類特異的なコネキシンであり、N末ドメインが他のコネキシンに比べ2アミノ酸長く、しかもN末端近くに塩基性アミノ酸を持つという特殊な性質を有する。まず、Cx39.4単独でオオサイトクランプを行ったところ、膜電位に対して非常に低い感受性を示す結果が得られた。次に、Cx39.4とCx41.8M7を共発現させて電流量を測定したところギャップ結合に阻害効果が検出された。このことは、色素細胞間でCx41.8とCx39.4がヘテロメリックなギャップ結合を形成し、パターン形成に関与していることを示している。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、ゼブラフィッシュの体表模様を研究材料に、組織形成(パターン形成)における細胞間相互作用の中でもギャップ結合に着目し、その機能・作用を解明すること、更には、パターン形成にかかわる低分子化合物やイオンの流れの解明を目指すことである。これまでの研究により、ギャップ結合をコードする遺伝子のひとつ、コネキシン41.8が、ゼブラフィッシュの体表模様形成に重要な役割を担っていること、コネキシン41.8変異体の異所的発現により、様々なパターンが創出可能であること、そして、コネキシン41.8の特徴であるポリアミン依存型整流性がパターン形成に必須であることを示してきた。H25年度はまず、N末ドメインに変異が入ったコネキシンの機能解析を試みた。解析を行うに当たり、アメリカ・バッファローカレッジのSkerrett博士の技術指導を受け、オオサイトクランプの系を立ち上げた。また、ギャップ結合のシグナル及び下流因子の検出を目指してトランスクリプトーム解析を開始した。H25年度には野生型と変異体、それぞれ由来の黒色素胞間の遺伝子発現の比較を行った。さらに、生体内で黒色素胞、黄色素胞の間にギャップ結合が形成されている可能性があることから、電子顕微鏡を用いた色素細胞の形態観察を行い、細胞形態や空間配置に関して野生型と変異体で比較した。ギャップ結合の電気生理解析に関して、H25年度に機器類のセットアップを行い、また、H25年9月にオオサイトクランプ法を用いた解析に世界的に定評のあるBuffalo Collage、I.M.Scerrett博士の研究室を訪問し解析技術の習得を行った。H25年度後半にはデーターの取得が軌道に乗ってきている。

トランスクリプトーム解析に関しても、少数の黒色素細胞からのcDNAライブラリーの作製、NGSによる解析と一連の解析を行い、条件検討が終了している。N末構造の解析に関してはいくつかの変異体に関してCD解析を行い、へリックス構造の有無を検討した。さらに、コネキシン変異体由来の黒色素胞の静止膜電位に関して野生型と変異体間で比較を行ったところ、変化は見られなかった。このため、コネキシンは静止膜電位の形成には関与していないものと考えられた。一方で、色素細胞におけるコネキシンのタンパク質の検出に関しては、固定方法など試料の作製方法に関する検討を行ってきたが、現時点でその検出には至っておらず、H26年度の継続課題である。ギャップ結合が細胞の集団サイズを規定するメカニズムとして、黄色素胞から黒色素胞へのシグナルの存在が重要であり、このシグナルをギャップ結合が仲介していると予想している。このメカニズムの解明を目指して以下の実験を進める。H25年度に引き続き、電気生理解析、トランスクリプトーム解析を行う。トランスクリプトーム解析に関してはこれまでに野生型-変異体それぞれの黒色素胞間での解析を行っており、H26年度前半で黄色素胞同士の比較を行う。また、得られたデータから候補となる遺伝子を抽出し、体表模様形成への関与に関して遺伝子組み換え体を作製してその機能を明らかとする。電気生理解析に関しては、H25年度中におおよそのデータをとっているので、H26年度前半で解析数を増やす。膜電位比較に関してはH25年度中に終了しているが、黄色素胞→黒色素胞の接触時の膜電位変化に関しては解析が終了しておらず、これを継続して行う。色素細胞におけるコネキシンタンパク質の検出に関して、ケミカルラベルが可能なタグ配列を導入したコネキシンを持つ遺伝子組み換えラインを作製したので、これを用いてタンパク質の検出を行う。
ヒト明細胞肉腫由来細胞株の樹立とその性状に関する研究

1.明細胞肉腫に由来した培養細胞株を樹立した。2.同株を電子顕微鏡により微細構造学的に解析し、メラノソームの存在を確認し、さらに電顕ドーパ反応を用い、同株がチロジナーゼ活性を保持している事を見い出した。3.同株における悪性黒色腫関連抗原の発現を、ELISAにより定量し、同株が細部生物学的に悪性黒色腫に近い事を見い出した。また、その発現のパターンから、同株は高分化型の悪性黒色腫に類似している事が分かった。
極表面分析用全反射減衰遠紫外分光分析装置の開発と高分子極表面分析への応用

固体極表面分析用全反射減衰遠紫外(ATR-FUV)分光装置を開発した。この装置を用いてバルクの固体の極表面(50 nm)の分析が可能となった。応用としてポリエチレンとナイロンのATR-FUVスペクトル測定(145-250nm)を行った。密度の異なるポリエチレンのATRスペクトルと透過スペクトルの比較、液体、固体アルカンとの比較、異なるサンプル作製法での比較から、電子状態と表面状態の変化の相関を得た。また5種類のナイロンについて同様の研究を行った。いずれの場合も、量子化学計算を用いてスペクトル変化がどのような物性や構造変化によるものか明らかにし、新規固体表面分光分析法における基礎を確立した。近年、高分子の表面装飾や表面処理が注目を集めている。優れた表面の作製には、ナノメートルオーダーの物性や組成を官能基レベルで分析することが有用である。従来高分子の表面物性分析に用いられてきた減衰全反射(Attenuated Total Reflection; ATR)-赤外分光法では、分析深さは数umである。分析深さは波長に比例するので、遠紫外領域(FUV:120-200nm)領域では分析深さが数十nm程度となり、これまでに比べてはるかに薄い表面に局在した情報を分析できる。本研究では、固体極表面分析用ATR-FUV分光器を設計し、その開発に成功した。これを用いてポリエチレンの測定を行い、液体、固体アルカンとピーク位置や形状を比較することによって、ATR-FUVスペクトルの変化について考察した。またAFMを用いて、表面の形状とスペクトルとの比較も行った。どのサンプルでも156nm付近にピークを観測することができた。強度の変化も見られるが、サンプルの種類ではなく、サンプルの測定箇所によって変化している。LLDPEとLDPEの180-200nm付近に小さなバンドが観測された。結晶化度が33.3%以下のものに観測されたが、特に結晶化度順にはなっていない。LDPEとLLDPEは結晶化度と同様にスペクトルの形、ピーク位置が類似していた。LDPEとHDPEは結晶化度と同様にスペクトルの形、ピーク位置が異なっていた高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)のATR-FUVスペクトルにおいて、ポリエチレンの結晶化度によってスペクトルの形やピーク位置が異なることがわかった。液体、固体アルカンと比較すると、ピーク位置や枝分かれの有無とバンドの形から、LLDPEとLDPEに観測される180-200nmの小さなバンドは枝分かれの情報を持っていると考えられる。ポリエチレンのピーク強度はサンプル表面の構造を反映していると考えられた。高分子の極表面の分析を行うために報告者らは、自ら開発した表面わずか数十nm程度の電子スペクトルの情報が取得可能な全反射減衰全反射吸収-遠紫外(ATR-FUV)分光器を用い、ポリエチレンのATR-FUVスペクトル測定(145-250 nm)を行った。密度の異なる18種類のポリエチレン(high-density polyethylenes (HDPEs), linear low-density polyethylenes (LLDPEs), low-density polyethylenes (LDPEs))のATRスペクトルと透過スペクトルの比較、液体、固体アルカンとの比較、異なるサンプル作製法での比較から、電子状態と表面状態の変化の相関を得た。また、量子化学計算を用いてスペクトル変化がどのような物性や構造変化によるものか明らかにし、新しい分光分析法における基礎を確立した。HDPEsとLDPEsは155 nm近傍に強いバンドを与えた。このバンドはHOMOからRydberg 3pへの遷移とHOMO-1からRydberg 3sへの遷移の重なりと帰属した。LLDPEsとLDPEsは180-200 nmの領域にもう一本のバンドを与えた。LLDPEsとLDPEsの透過スペクトルは185 nm近傍にバンドを与えた。このバンドの強度は結晶化度の増大とともに減少した。従ってこのバンドはアモルファス由来であると示唆された。185 nmバンドの強度をATRと透過スペクトルで比較した。その結果これらのポリエチレンの表面は他のどの部分よりアモルファス部分が多いことが分かった。遠紫外(far-ultraviolet; FUV)領域の分光学は分子の電子遷移について興味を持たれているが、FUVスペクトルの研究は長く気相分子に限られていた。なぜなら、液体や固体のサンプルでは吸収が強く、FUVバンドの全てを観測するのが困難であった。報告者らは固体サンプルのFUV分光学の基礎をもたらすため、新しく開発した減衰全反射(attenuated total reflection; ATR)遠紫外(FUV)分光器を用いて、高密度ポリエチレン(high-density polyethylene; HDPE)と低密度ポリエチレン(low-density; polyethylene; LDPE)のFUVスペクトルを測定した。

それぞれの固体サンプルは明確なスペクトルと分子の構造の関係を生み出す、特徴的なスペクトルパターンを示す。HDPEには7.95 eVに大きなバンドが観測された。LDPEには7.95 eVに大きなバンドと、その低エネルギー側にブロードなバンドが観測された。液体n-アルカンのFUVスペクトルと比較すると、ポリエチレンの7.95 eVのバンドと、液体n-アルカンの8.3 eVのバンドは同じHOMOから3pの遷移とHOMO-1から3sの遷移の重なりと帰属が示唆される。ATR測定と同じサンプルを透過で測定すると、HDPEには複数の小さなバンドが観測され、LDPEには6.53 eVにバンドが現る事が分かった。結晶化度、密度、融点が大きくなるにつれ、そのバンドの強度は小さくなる。これは、バンドが非晶質由来であることが示唆される。ATR-FUV分光学を用いる事で、液体アルカンと同様のリュードベリ状態に一致するポリエチレンの遷移の吸収を測定する事に成功したと考えられる。量子化学計算によるスペクトル解析も進めつつある。本研究は、ATR-FUV分光学の有用性を立証している。計画した装置は予定通りに完成し、順調に機能している。各種高分子のスペクトル測定も進んでおり、目下スペクトル解析も進めている。まだ高分子の表面分析について得られる確実な情報が明らかになっていないが、まもなくそれもわかりそうである。平成23年5月には国内学会で、9月には国際会議で成果発表の予定である。まもなく装置開発について特許取得と論文作成を予定している。25年度が最終年度であるため、記入しない。固体用のATR-FUV分光器は初年度に完成させ、本年度は部分的、特に試料部付近の改良を行った。予定通り装置としては完成させることができたといえる。ポリエチレン、ナイロンをはじめ多くの試料のATR-FUVスペクトル測定ができた。その解析もかなり進んできている。ただスペクトルのS/Nをもう少し向上させる必要がある。スペクトル解析を行うため量子化学計算を進めており、ナイロンについてはよい結果が得られつつあるが、ポリエチレンについては課題を残している。当初の計画通りに進める予定である。すなわち、物性の異なるポリエチレンの測定と高分子分析法の確立に努める。そのため特にスペクトル解析を進める予定である。新たに量子化学計算を行い、それによって、スペクトルと電子状態、さらには物性との関係を明らかにする。今後の推進方策の重点は以下の2点である。ひとつはATR-FUVスペクトルのS/Nを向上させること、もう一つはスペクトル解析を一層進めることである。S/Nを向上させるために、装置の試料部の一層の工夫を行うとともに試料そのものの工夫も行う。
シクロスポリンの毛包における作用機序の分子生物学的解析

シクロスポリンの毛包における作用機序の解析の方法としてdifferential display法をり用することから、まず、この方法の確立のためC57BL6マウスを用いて毛周期の成長期と休止期においてdifferential screeningを行った。この方法により我々は成長期に特異的に発現する多くのcDNAクローンを分離し、その内で3つのクローンについてさらに解析を行った。第1のクローンは新規の蛋白をコードしており、この蛋白はN末に1つのSH3ドメインをもつことからSh3yl1と命名した。さらにノーザンブロットの所見から皮膚を含め多くの組織に発現することが確認された。加えて、in situハイブリダイゼイションにより成長期毛包に広く発現し、毛包の成長に関与することが考えられた。第2のクローンはμ-crystallinをコードしていた。この蛋白はレンズの主要な構造蛋白の1つであるが、最近甲状腺ホルモンに対する結合能が明らかにされ、構造蛋白としてだけではなく、酵素反応に関わるなんらかの機能を有すると考えられている。そして我々はこの蛋白が毛包に発現することを今回の実験で初めて明らかにした。その局在は毛包の中でもHuxleyおよびHenle層に分布していた。以前より臨床的に甲状腺ホルモンが毛の成長に影響を及ぼすことがバセドー病や橋本病から分かっていたが、その機序としてその結合蛋白であるμ-crystallinが関与している可能性がこの研究により示唆された。シクロスポリンの毛包における作用機序の解析の方法としてdifferential display法を利用することから、まず、この方法の確立のためC57BL6マウスを用いて毛周期の成長期と休止期においてdifferential screeningを行った。その局在は包の中でもHuxleyおよびHenle層に分布していた。さらに、第3のクローンについては現在詳細に解析中である。
トラフグ性決定遺伝子の同定

動物の性決定機構の進化は比較的速く、哺乳類以外の脊椎動物では、近縁種でさえ異なる性決定遺伝子を持つ可能性が示されている。これまで、3種の脊椎動物において性決定遺伝子が同定されているが、性決定機構の共通性や多様性を理解するためには、更なる性決定遺伝子の同定か必要である。本研究の対象であるトラフグはゲノム概要が公開されており、そのゲノム中には既報の性決定遺伝子が存在しないことから、新しい性決定遺伝子を同定する目的に適している。そこで、本研究ではトラフグ性決定遺伝子の同定を目指した。昨年度までの研究では、連鎖解析によってトラフグの性決定遺伝子をゲノムレベルから染色体レベルにまで絞り込み、この性決定遺伝子が位置する染色体を性染色体(連鎖群Y)とした。本年度は、大規模な連鎖解析家系を用いて、性染色体上の性決定領域の更なる絞り込みを行った。この結果、性染色体上の406Kbpの領域内に性決定遺伝子が存在することが示された。次に、性決定遺伝子の候補を得るため、この領域内において、性決定に関る遺伝子とされるDMドメイン遺伝子とSOX遺伝子の有無を調べた。この結果、性決定領域内にこれらの遺伝子は1つも存在しなかった。従って、トラフグではこれまで報告されている性決定に関る遺伝子とは全く異なる遺伝子が性の決定を支配していると考えられた。これまで、モデル魚類であるメダカとトゲウオにおいて染色体上の性決定領域が決められている(この染色体を便宜的に性染色体とする)。そこで、トラフグを含め3魚種の性染色体の進化的起源を比較ゲノム解析により探った。この結果、3魚種の性染色体の間で同祖的関係は認められなかった。このことから、各種の性染色体は、それぞれの魚種系統において、異なる染色体が独立して進化したものと考えられた。今後、絞り込んだゲノム領域の中からトラフグ性決定遺伝子を同定することで、脊椎動物における性決定機構の共通性や多様性の理解が深まると期待できる。【要約】トラフグの性決定遺伝子座を高解像度連鎖地図で解析するため、まず、性染色体の物理地図を作製した。次に、この物理地図から選び出した目的領域周辺のマーカーを用い、大規模な解析用家系を用いた連鎖解析を行い、性決定遺伝子座の同定を目指した。【研究状況】性決定遺伝子座を高解像度連鎖地図で解析するため、性染色体(連鎖群Y)の物理地図の作製を行った。他のモデル魚類の染色体情報を参照しながら、トラフグ・ゲノム概要よりマーカーを選び出し、性染色体全域を網羅する物理地図を作製した。その結果、染色体全領域におおよそ該当する約11Mbの配列を連鎖地図に貼り付けた。次に、トラフグ性決定遺伝子の候補を得るため、トラフグゲノムデータベースより、既報の性分化関連遺伝子と相同関係にある39個のトラフグ遺伝子を得た。これらの遺伝子においてトラフグ染色体上の位置を同定したところ、全ての遺伝子は連鎖群Yには存在しなかった。また,連鎖群Yの遺伝子と相同関係にあるメダカ遺伝子を同定し、染色体上の位置を探索したところ、全ての遺伝子は常染色体上に位置し、メダカ性染色体上には存在しなかった。また同様の解析をトゲウオについても行ったが、全ての遺伝子は常染色体上に位置し、トゲウオ性染色体上には存在しなかった。これらのことから、メダカ・トゲウオ・トラフグのそれぞれの性染色体は同祖染色体から由来したのではなく、それぞれの魚種系統において異なる染色体が独立して性染色体に進化したものと推定された。従って、トラフグ性決定遺伝子はこれまでの知見とは異なった新規遺伝子の可能性が高いと考えられる。【今後の展開】連鎖群Yにおける大規模連鎖解析により候補遺伝子を絞り込むと同時に、候補遺伝子の発現解析および機能解析を行う動物の性決定機構の進化は比較的速く、哺乳類以外の脊椎動物では、近縁種でさえ異なる性決定遺伝子を持つ可能性が示されている。

この結果、3魚種の性染色体の間で同祖的関係は認められなかった。このことから、各種の性染色体は、それぞれの魚種系統において、異なる染色体が独立して進化したものと考えられた。今後、絞り込んだゲノム領域の中からトラフグ性決定遺伝子を同定することで、脊椎動物における性決定機構の共通性や多様性の理解が深まると期待できる。
小型油焚き燃焼炉の潜熱回収に伴って生じる凝縮性二次粒子の抑制と凝縮水処理

小型噴霧燃焼バーナを設置した燃焼炉で灯油あるいはチオフェン(C_4H_4S)を添加した灯油を燃焼させた場合の煙道中における凝縮性二次粒子の生成挙動を調査した.また,煙道途中に潜熱回収を想定した水冷式熱交換器を設置し,排ガスを冷却した場合についても同様に調査を行った.その結果,煙道の上流から下流にかけて微粒子の数が増加していることが確認され,煙道内で凝縮性二次微粒子が生成していることが明らかとなった.熱交換器で生成する凝縮水のpHを測定したところ,純灯油の場合には4.0程度であったが,チオフェン添加灯油の場合には2.3から2.5となり,燃料中の硫黄分の影響でpHが低下することが確認された.小型噴霧燃焼バーナを設置した燃焼炉で灯油あるいはチオフェン(C_4H_4S)を添加した灯油を燃焼させた場合の煙道中における凝縮性二次粒子の生成挙動を調査した.また,煙道途中に潜熱回収を想定した水冷式熱交換器を設置し,排ガスを冷却した場合についても同様に調査を行った.その結果,煙道の上流から下流にかけて微粒子の数が増加していることが確認され,煙道内で凝縮性二次微粒子が生成していることが明らかとなった.熱交換器で生成する凝縮水のpHを測定したところ,純灯油の場合には4.0程度であったが,チオフェン添加灯油の場合には2.3から2.5となり,燃料中の硫黄分の影響でpHが低下することが確認された.本研究では,寸法が570mm×770mm×2420mmの矩形燃焼炉に小型噴霧燃焼バーナを設置し,灯油を燃料として実験を行った。燃焼炉内は断熱ボードで内張されている。この燃焼炉には長さ約13mの亜鉛引きスパイラルダクト製煙道が付属する。燃料流量は1.41g/sで一定とし,空気比が1.2,1.5および2.0となるように燃焼空気量を設定した。炉内の燃焼状況を把握するために,それぞれの空気比において熱電対を用いて炉内温度分布を測定し,空気比が小さいほど高温領域が大きくなることを確認した。次に煙道の途中に設けられたサンプリングポートから煙道内ガスをサンプリングし,ガス中に含まれる微粒子の粒径分布と組成(SOF,Dry soot,Sulfate)の分析を行った。粒径分布の測定結果から,分布のピークを示す粒径は煙道上流から下流にかけてほとんど変化しないが,ピーク粒径の粒子数(粒子の数濃度)やトータルの粒子数は煙道下流から上流にかけて増加し,煙道内で二次微粒子が生成していることが明らかとなった。また,組成分析結果より煙道下流ほど粒子中のSOFやSulfateの割合が増加していたことから,煙道内で燃焼排ガスが冷却されていくにつれて排ガス中に含まれる未燃炭化水素が凝縮し,二次微粒子の生成につながっていると推察された。さらに,煙道途中に水冷式熱交換器を設置して煙道ガスを冷却し,そこで得られた凝縮水に含まれる金属成分についてICP-MSによる分析を行った。その結果凝縮水中の金属成分については,バナジウム,クロム,銅および亜鉛がいずれも数十数百ppbのオーダーで検出された。亜鉛は煙道が,クロムと銅はステンレス製熱交換器や真鍮製バルブが起源であると考えられる.またバナジウム濃度は空気比の増加に伴い減少したことから燃料起源ではないかと推測された。本研究では,重質燃料の利用を想定し,燃料中の硫黄分が煙道中の凝縮性二次粒子の生成に及ぼす影響を調査した.昨年度と同様に長さ約13mの亜鉛引きスパイラルダクト製煙道が付属した矩形燃焼炉(寸法570mm×770mm×2420mm)に小型噴霧燃焼バーナを設置し,純灯油と硫黄分の質量分率が1000ppmとなるようにチオフェン(C4H4S)を添加した灯油を燃料として実験を行った.燃料流量は1.41g/sで一定とし,空気比が1.2となるように燃焼空気量を設定した.煙道中排ガスから煤塵をサンプリングし成分分析を行ったところ,チオフェン添加灯油を用いた場合には,純灯油の場合と比較してSulfate分の割合が増加する一方でSOF分およびDry Soot分の割合が減少することが明らかとなった.また粒径分布の分析を行った結果,チオフェン添加灯油を用いた場合には,10nmから40nmの粒径を有する微粒子の数が著しく増加した.さらに生成微粒子の性質を明らかにするために,煙道から煤塵をサンプリングする際に空気による希釈を行い,さらにその希釈用空気の温度を変えて(常温,150°C,300°C)粒径分布および成分の分析を行った.その結果,150°C以上の空気で希釈した場合には粒径が10nmから100nmの粒子が大幅に減少し,煤塵中のSulfate分も顕著に減少していることがわかった.以上の結果から,チオフェン添加灯油を用いた場合に増加した100nm以下の微粒子は,硫酸ミストのような硫黄由来の凝縮性微粒子であると推定された.

また排ガスを冷却した際の凝縮水についてpHを測定したところ,純灯油の場合は約4.0であったのに対し,チオフェン添加灯油の場合は2.3から2.5であり,硫黄分の影響で凝縮水のpHが低下することが確認された.本研究では,重質燃料を燃焼した場合の燃焼排ガスからの潜熱回収を想定し,硫黄分を含有する燃料を燃焼させた場合に,燃焼排ガスの冷却が煙道中の凝縮性二次粒子の生成に及ぼす影響を調査した.昨年度と同様に長さ約13mの亜鉛引きスパイラルダクト製煙道が付属した矩形燃焼炉(寸法570mm×770mm×2420mm)に小型噴霧燃焼バーナを設置し,純灯油と硫黄分の質量分率が1000ppmとなるようにチオフェン(C_4H_4S)を添加した灯油を燃料として実験を行った.さらに煙道の最上流に水冷の熱交換器を設置し,燃焼排ガスを露点温度以下まで冷却した.燃料流量は1.41g/sで一定とし,空気比が1.2となるように燃焼空気量を設定した.煙道の上流から下流にかけて排ガスをサンプリングし,サンプリングガス中に含まれる微粒子の粒径分布を測定した結果,燃料中に硫黄が含まれる場合には100nm以下の粒子が増加するが,排ガスを冷却しない場合と比較して,より大粒径の粒子が増加することがわかった.さらに生成微粒子の性質を明らかにするために,煙道から排ガスをサンプリングする際に空気による希釈を行い,さらにその希釈用空気の温度を変えて(常温,150°C,300°C)粒径分布の分析を行った.その結果,150°C以上の空気で希釈した場合,排ガスを冷却しない場合には粒径が10nmから100nmの粒子が大幅に減少するが,冷却した場合には50nm以下の粒子が減少せず残存し,粒子数のピークも10nm程度になることがわかった.加熱空気で希釈した場合の排ガス中微粒子をフィルタで捕集し成分の分析を行った結果,煙道上流から下流にかけて微粒子中のSOF(有機溶媒可溶成分)が増加していることから,排ガスの露点以下への冷却により,排ガス中の高沸点炭化水素が凝縮し,さらに硫黄分の存在により微粒子の凝集が促進されるのではないかと推察された.