hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒスタミンH_2遮断薬による中枢性副作用発現機構とその危険因子の薬物動態論的解明

1.H_2受容体遮断による中枢性痙攣発現機構の解明(1)H_2受容体遮断薬ラニチジンを各種抗痙攣薬(ムシモール、アミノオキシ酢酸、ジアゼバム、MK801)により前処理したマウスの尾静脈から定速投与し、間代性痙攣薬を発現した時点の脳中薬物濃度を測定して各抗痙攣による痙攣抑制作用を比較した。いずれの薬物もラニチジンによる間代性痙攣を抑制せず、この痙攣がGABAおよびNMDA神経伝達を介していないことが示唆された。(2)マウスの脳内の各種神経伝達物質(アセチルコリン、セロトニン、GABA、グリシン、グルタメート、カイニン酸、キスカル酸、NMDA、ヒスタミン)受容体をアフリカツメガエル卵母細胞外来性遺伝情報発現系を用いて発現させ、シメチジンによる受容体応答の変調を電位固定法により測定した。シメチジンはGABA受容体応答を抑制したが、そのKi値は臨床使用時の脳脊髄液中シメチジン濃度と比較して100倍程度高かった。H_1受容体を介していると考えられるヒスタミン応答には影響を与えなかった。2.H_2受容体遮断薬による中枢痙攣の危険因子の解明(1)H_2受容体遮断薬を直接マウス脳内に投与し、間代性痙攣を誘発するED_<50>を求めた。その値はH_2受容体への結合親和性と相関関係が認められ、この痙攣がH_2受容体遮断作用に由来するものであることが示唆された。(2)正常および腎障害ラットにシメチジンを尾静脈から定速注入し、間代性痙攣発現時の血漿中および脳中の薬物濃度を測定し、痙攣発現時の脳中濃度、脳中/血漿中濃度比の各種要因による変化を調べた。その結果、シメチジンによる中枢性副作用の危険因子は薬物消失能力の低下による薬物血中濃度上昇および病態による薬物の受容体結合の変化によるものと考えられた。一方薬物の中枢移行性は若干低下したが、総合的には毒性発現の危険性は腎障害により増大した。
咀嚼・嚥下中の鼻呼吸-口呼吸の相互調節機構に関する研究

本研究では,鼻呼吸と口呼吸の相互調節機能の減少が,上気道が関与する各生理機能に影響を与えるという仮説のもとで,鼻腔内および軟口蓋・口蓋垂部の圧・化学受容器などの調節因子が鼻呼吸と口呼吸の協調に影響を与えるかを検討した.初年度の18年度は,上気道の開通性の維持,嚥下機能の両方の機能維持に重要な役割を果たしている,オトガイ舌筋の筋活動性について,ミダゾラム鎮静法による就眠時の自然嚥下の発生頻度と上気道の開通性の関連を検討した.その結果,陰圧負荷がオトガイ舌筋の筋活性を亢進し,上気道の開通性だけでなく,嚥下機能も増強することが分かった.研究2年目の19年度は,上気道の開通性の維持,嚥下機能に極めて重要な役割を果たしている,オトガイ舌筋の反応性について,プロポフォールによる意識下鎮静法中の咽頭部の閉塞圧と鼻腔の吸気量の変化との相関を指標にして検討した.その結果,吸気時の一過性の呼吸負荷と軽度の炭酸ガス蓄積が,オトガイ舌筋の筋活動性を亢進し,上気道の開通性を改善するが,覚醒反応は必ずしも必須の要件ではないことが明らかになった.また,陰圧負荷により誘発される唾液の自然嚥下も覚醒反応を伴わない場合があることが分かった.また,プロポフォールの意識下鎮静法中の,オトガイ舌筋の筋活動性の亢進による咽頭部の閉塞圧の変化と覚醒反応の閾値に,性別の差が存在する可能性も分かった.2カ年の研究結果は,Respiratory Physiology & NeurobiologyおよびAnesthesia & Analgesiaに掲載され(印刷中),さらに(1)睡眠中の覚醒反応を伴わない自然嚥下が何故起こるのか,(1)性別の差があるとすれば,性ホルモンなどの因子が関与しているのか,など極めて重要な検討事項についても,Respiratory Physiology & NeurobiologyならびにJ.Oral.Rehab.に投稿中である.本研究では,鼻呼吸と口呼吸の相互調節機能の減少が,上気道が関与する各生理機能に影響を与えるという仮説のもとで,鼻腔内および軟口蓋・口蓋垂部の圧・化学受容器などの調節因子が鼻呼吸と口呼吸の協調に影響を与えるかを検討した.初年度の18年度は,上気道の開通性の維持,嚥下機能の両方の機能維持に重要な役割を果たしている,オトガイ舌筋の筋活動性について,ミダゾラム鎮静法による就眠時の自然嚥下の発生頻度と上気道の開通性の関連を検討した.その結果,陰圧負荷がオトガイ舌筋の筋活性を亢進し,上気道の開通性だけでなく,嚥下機能も増強することが分かった.研究2年目の19年度は,上気道の開通性の維持,嚥下機能に極めて重要な役割を果たしている,オトガイ舌筋の反応性について,プロポフォールによる意識下鎮静法中の咽頭部の閉塞圧と鼻腔の吸気量の変化との相関を指標にして検討した.その結果,吸気時の一過性の呼吸負荷と軽度の炭酸ガス蓄積が,オトガイ舌筋の筋活動性を亢進し,上気道の開通性を改善するが,覚醒反応は必ずしも必須の要件ではないことが明らかになった.また,陰圧負荷により誘発される唾液の自然嚥下も覚醒反応を伴わない場合があることが分かった.また,プロポフォールの意識下鎮静法中の,オトガイ舌筋の筋活動性の亢進による咽頭部の閉塞圧の変化と覚醒反応の閾値に,性別の差が存在する可能性も分かった.2カ年の研究結果は,Respiratory Physiology & NeurobiologyおよびAnesthesia & Analgesiaに掲載され(印刷中),さらに(1)睡眠中の覚醒反応を伴わない自然嚥下が何故起こるのか,(1)性別の差があるとすれば,性ホルモンなどの因子が関与しているのか,など極めて重要な検討事項についても,Respiratory Physiology & NeurobiologyならびにJ.Oral.Rehab.に投稿中である.咀囑・嚥下運動中に鼻呼吸と口呼吸の協調運動が極めて重要な要素であることがわかり,幼小児期での鼻呼吸から口呼吸への移行が早すぎる場合,成人期・老年期においても口呼吸と鼻呼吸の加齢による変化と相まって協調能力が著しく減少し,これが上気道に関連する諸病態(摂食嚥下障害,睡眠時無呼吸症候群)を悪化させる危険性があるとも考えられている.そこで,本研究では,鼻呼吸と口呼吸の相互調節機能の減少が,上気道が関与する各生理機能に影響を与えるという仮説のもとで,鼻腔内および軟口蓋・口蓋垂部の圧・化学受容器などの調節因子が鼻呼吸と口呼吸の協調に影響を与えるかを検討した.初年度は,上気道の開通性の維持,嚥下機能に極めて重要な役割を果たしている,オトガイ舌筋の反応性について,ミダゾラムによる意識下鎮静法中の咽頭部の閉塞圧の変化を指標にして検討した.その結果,吸気時の一過性の呼吸負荷と軽度の炭酸ガス蓄積が,オトガイ舌筋の筋活動性を亢進し,上気道の開通性を改善し,嚥下機能も増強することが分かった.

また,プロポフォールの意識下鎮静法中の,オトガイ舌筋の筋活動性の亢進による咽頭部の閉塞圧の変化に,性別の差が存在する可能性も分かった.これの結果は,現在,J.Appl.Physiol.およびAnesthesiologyに投稿予定である.また,これまでの結果から,次年度では,(1)鼻腔から,咽頭部のどの部位が,上気道開通性,嚥下機能に最も影響を与えやすいか,(2)性別の差があるとすれば,性ホルモンなどの因子が関与しているか,などの点について,発展的な研究を行う予定である.咀嚼・嚥下運動中に鼻呼吸と口呼吸の協調運動が極めて重要な要素であることが指摘されており、本研究では、鼻呼吸と口呼吸の相互調節機能の減少が、上気道が関与する各生理機能に影響を与えるという仮説のもとで、鼻腔内および軟口蓋・口蓋垂部の圧・化学受容器などの調節因子が鼻呼吸と口呼吸の協調に影響を与えるかを検討した。初年度の18年度は、上気道の開通性の維持、嚥下機能の両方の機能維持に重要な役割を果たしている、オトガイ舌筋の筋活動性について検討した結果、陰圧負荷がオトガイ舌筋の筋活性を亢進し、上気道の開通性と嚥下機能の両方を増強することが分かった。研究2年目の19年度は、上気道の開通性の維持、嚥下機能に極めて重要な役割を果たしている、オトガイ舌筋の反応性について、プロポフォールによる意識下鎮静法中の咽頭部の閉塞圧と鼻腔の吸気量の変化との相関を指標にして検討した。その結果、吸気時の一過性の呼吸負荷と軽度の炭酸ガス蓄積が、オトガイ舌筋の筋活動性を亢進し、上気道の開通性を改善するが、覚醒反応は必ずしも必須の要件ではないことが明らかになった。また、陰圧負荷により誘発される唾液の自然嚥下も覚醒反応を伴わない場合があることが分かった。また、プロポフォールの意識下鎮静法中の、オトガイ舌筋の筋活動性の亢進による咽頭部の閉塞圧の変化と覚醒反応の閾値に、性別の差が存在する可能性も分かった。この結果は、現在、J.Appl.Physiol.に投稿中である。また、これまでの結果から、(1)睡眠中の覚醒反応を伴わない自然嚥下が何故起こるのか、(1)性別の差があるとすれば、性ホルモンなどの因子が関与しているのか,など極めて重要な検討事項が明らかになった。
南部九州の鮮新世大規模火山活動とテクトニクス

南部九州の鮮新世大規模火山活動を引き起こしたマグマの成因とマントルダイナミクスについて,次のようなモデルを提案した.後期中新世現在まで,南部九州の島弧型マントル(かつて沈み込んだ海洋底や堆積物,さらにウエッジマントルの破片などから構成されている)の下に,高温のfertileなアセノスフェアが存在した.アセノスフェアが上昇すると圧力が降下し部分融解がはじまり,プレート内アルカリ玄武岩プレート内ソレアイトマグマが生成される.プレート内アルカリ玄武岩マグマと島弧型マントルが反応すると高カリウム高マグネシア安山岩が生成される.同じようにプレート内ソレアイトマグマと島弧型マントルが反応すると低カリウム高マグネシア安山岩が生成される.つまり,この過程で,プレート内玄武岩マグマは,島弧火山岩が示すような化学的な特徴を獲得し,SiO_2のエンリッチチメントがおこる.このようにして,生成された高マグネシア安山岩マグマの分別結晶作用によって大量の安山岩が形成された.また,"島弧ソレアイト"類似の玄武岩安山岩は,島弧型マントルの一部を構成するかつてのウエッジマントルの破片が,上昇する高温のアセノスフェアか,マグマの熱によって融解されて生成されたマグマに由来すると考えられる.さらに,"アダカイト"様岩石は,島弧型マントルの一部を構成するかつて沈み込んだ海洋底("化石スラブ")が融解してできたマグマから導かれた.さらに,このモデルは,九州の後期新生代火山活動の特徴である,プレート内玄武岩と島弧玄武岩の共存,プレート内玄武岩と高マグネシア安山岩の共存,島弧玄武岩と高マグネシア安山岩の共存,低K安山岩と高K安山岩の共存,背弧側での島弧ソレアイトの活動などの特異な現象を説明するのに都合が良い.南部九州の鮮新世大規模火山活動を引き起こしたマグマの成因とマントルダイナミクスについて,次のようなモデルを提案した.後期中新世現在まで,南部九州の島弧型マントル(かつて沈み込んだ海洋底や堆積物,さらにウエッジマントルの破片などから構成されている)の下に,高温のfertileなアセノスフェアが存在した.アセノスフェアが上昇すると圧力が降下し部分融解がはじまり,プレート内アルカリ玄武岩プレート内ソレアイトマグマが生成される.プレート内アルカリ玄武岩マグマと島弧型マントルが反応すると高カリウム高マグネシア安山岩が生成される.同じようにプレート内ソレアイトマグマと島弧型マントルが反応すると低カリウム高マグネシア安山岩が生成される.つまり,この過程で,プレート内玄武岩マグマは,島弧火山岩が示すような化学的な特徴を獲得し,SiO_2のエンリッチチメントがおこる.このようにして,生成された高マグネシア安山岩マグマの分別結晶作用によって大量の安山岩が形成された.また,"島弧ソレアイト"類似の玄武岩安山岩は,島弧型マントルの一部を構成するかつてのウエッジマントルの破片が,上昇する高温のアセノスフェアか,マグマの熱によって融解されて生成されたマグマに由来すると考えられる.さらに,"アダカイト"様岩石は,島弧型マントルの一部を構成するかつて沈み込んだ海洋底("化石スラブ")が融解してできたマグマから導かれた.さらに,このモデルは,九州の後期新生代火山活動の特徴である,プレート内玄武岩と島弧玄武岩の共存,プレート内玄武岩と高マグネシア安山岩の共存,島弧玄武岩と高マグネシア安山岩の共存,低K安山岩と高K安山岩の共存,背弧側での島弧ソレアイトの活動などの特異な現象を説明するのに都合が良い.南部九州の鮮新世大規模火山活動の代表的な地域である肥薩火山区で以下のことが明らかになった.1.肥薩火山区は,幅2030km,長さ100kmの北西から南西に伸びる,やや北に膨らんだ帯状の地域である。2.肥薩火山活動は,層序,活動時期,活動様式,産状などから3つのステージ,すなわちステージ1(7.62.5Ma),ステージ2(2.52.0Ma),ステージ3(2.00.4Ma)に区分される。また,各ステージの火山岩の分布は,火山区全域にわたっている。3.火山岩類は"低K安山岩"と"高K安山岩"に区分される。4.ステージ1では,西側で低K安山岩,東側で高K安山岩,ステージ2では,全域で高K安山岩,ステージ3では,西側で低K安山岩,東側で,高K安山岩が主体で,一部で低K安山岩が活動した。5.火山岩類の噴出量は,ステージ1 390km^3以上,ステージ2 110km^3,ステージ3 60km^3である。しかし,ステージ1は,地層の下限が不明で,少なくとも400km^3は越えるものと思われる。また,低K安山岩と高K安山岩の体積は,前者が336km^3以上,後者が224km^3である。6.肥薩火山岩類は,4つの分化トレンドと3つの親マグマが認められる。親マグマは,高K高Mg安山岩,低K高Mg安山岩,ソレアイト質玄武岩である。

7.ステージ1では,ソレアイト質玄武岩と低K高Mg安山岩が密接に伴って産するが,それらは異なったマグマソースに由来する。高K高Mg安山岩もソレアイト質玄武岩,低K高Mg安山岩と異なったマグマソースから生成された。8.肥薩火山活動は,分布,活動様式,高K安山岩と低K安山岩の分布の特徴などは,典型的な沈み込み帯の火山活動とは異なっているが,化学組成は島弧火山岩の特徴を有している。9.肥薩火山岩のマグマソースは,かつて沈み込んだ海洋地殻や堆積物が大きく寄与している可能性がある。南部九州の鮮新世大規模火山活動を引き起こしたマグマの成因とマントルダイナミクスについて,次のようなモデルを提案した.後期中新世現在まで,南部九州の島弧型マントル(かつて沈み込んだ海洋底や堆積物,さらにウエッジマントルの破片などから構成されている)の下に,高温のfertileなアセノスフェアが存在した.アセノスフェアが上昇すると圧力が降下し部分融解がはじまり,プレート内アルカリ玄武岩プレート内ソレアイトマグマが生成される.プレート内アルカリ玄武岩マグマと島弧型マントルが反応すると高カリウム高マグネシア安山岩が生成される.同じようにプレート内ソレアイトマグマと島弧型マントルが反応すると低カリウム高マグネシア安山岩が生成される.つまり,この過程で,プレート内玄武岩マグマは,島弧火山岩が示すような化学的な特徴を獲得し,SiO_2のエンリッチチメントがおこる.このようにして,生成された高マグネシア安山岩マグマの分別結晶作用によって大量の安山岩が形成された.また,"島弧ソレアイド"類似の玄武岩安山岩は,島弧型マントルの一部を構成するかつてのウエッジマントルの破片が,上昇する高温のアセノスフェアか,マグマの熱によって融解されて生成されたマグマに由来すると考えられる.さらに,"アダカイド"様岩石は,島弧型マントルの一部を構成するかつて沈み込んだ海洋底("化石スラブ")が融解してできたマグマから導かれた.さらに,このモデルは,九州の後期新生代火山活動の特徴である,プレート内玄武岩と島弧玄武岩の共存,プレート内玄武岩と高マグネシア安山岩の共存,島弧玄武岩と高マグネシア安山岩の共存,低K安山岩と高K安山岩の共存,背弧側での島弧ソレアイトの活動などの特異な現象を説明するのに都合が良い.
大腸癌における発癌機構及びウルソデオキシコール酸の発癌促進予防効果機序解明

動物実験モデルならびに培養細胞を用い、ウルソデオキシコール酸(UDCA)の経口投与に際して起こるAA代謝への影響を主としてII型PLA_2に対する影響として明らかにし、大腸癌発癌に対する抑制機序を解明することを目的として検討を行った。【方法】(1)AOM誘発ラット大腸発癌モデルに対し、UDCA混餌食を摂取させ、発癌物質投与後12週間までの大腸粘膜中のaberrantcryptfoci(ACF)の発生頻度を経時的に検討し、さらにAAカスケードとの関わりに着目し検討を行った。(2)UDCAにII型PLA_2発現を抑制させる直接的な作用があるか否かを検討するためにHepG2細胞を用いた基礎的な検討を行った。【結果および考察】AOM誘発ラット大腸発癌モデルにおいて、UDCAの経口投与はACF数の低下をもたらした。これは大腸発癌の比較的早期でのUDCAによる発癌制御の可能性を示唆するものと考えられた。発癌物質投与後の大腸組織における早期のPGが増加しており、他の律速酵素mRNA発現との比較から、II型PLA_2の発現増強によるAA遊離の亢進がこれに関与していると考えられた。さらにUDCAの経口投与により、発癌物質投与後の大腸組織における一過性の急激なII型PLA_2の発現増強が減弱していた。また、HepG2細胞を用いたin vitro実験系において、IL-6,TNF-α添加によりII型PLA_2が誘導され、この誘導はUDCAの添加によりmRNAレベルから抑制された。デキサメタゾンのII型PLA_2抑制効果に対してUDCAは相加的に働き、UDCAの作用機序として、GRを介した作用以外の機序が存在することが示唆された。【総括】今後II型PLA_2の大腸癌発癌における役割についての解明と、さらにUDCAをはじめとする胆汁酸のII型PLA_2発現に対する制御機構について検討が必要であろう。ウルソデオキシコール酸(UDCA)投与による大腸発癌抑制のメカニズムを明らかにするため行った動物実験ならびに培養細胞を用いた実験より、以下の結果を得た。UDCA混餌食を投与したラットでは、Azoxymethane(AOM)投与にて出現する大腸前癌病変Aberrant Crypt Foci(ACF)の数が有意に抑制されていた。従来の報告では発現物質投与後48週目の腫瘍発生率について検討しており、今回のわれわれの結果はUDCAの発癌予防作用が大腸発癌のごく早期で有効であることを示すものと考えられた。さらに、この作用を説明するために、大腸癌発癌との関連が強く示唆されるアラキドン酸カスケード、特にこのカスケードの律速酵素のひとつであるgroup-II Phospholipase A2(PLA2-II)の発現量について検討した。AOM投与によってPLA2-IIの酵素活性、蛋白発現、mRNA発現は上昇するが、UDCAを投与している群ではこの変化が有意に抑制された。またAOM投与2週後の大腸組織中のプロスタグランジン(PG)E1ならびに6-ketoPGF1α量がUDCA投与群で低下していた。従って、UDCA投与による大腸発癌予防効果は、PLA2-IIの変動を通じてのアラキドン酸代謝の変動に起因する可能性が示唆された。また、糞便中および胆汁中の胆汁酸組成の分析では、UDCAの増加とともにデオキシコール酸(DCA)の低下、リトコール酸(LCA)の増加がおきていた。胆汁酸分画の変動のうち、PLA2-IIの変動に対し最もcriticalな変化を知る目的で、サイトカイン刺激によりPLA2-IIを発現することが知られているヒト

肝癌細胞(HepG2)を用い、培地へのUDCAの添加が、PLA2-II発現を抑制することを見いだした。この現象は、大腸粘膜に直接暴露される胆汁酸のうち、UDCAの直接作用によりPLA2-IIの発現が抑制される可能性を示しているものと考えている。今後、in vitroを中心として、(1)UDCAによるPLA2-II発現抑制のメカニズム、ならびに(2)PLA2-IIと大腸発癌における役割について検討していきたい。動物実験モデルならびに培養細胞を用い、ウルソデオキシコール酸(UDCA)の経口投与に際して起こるアラキドン酸(AA)代謝への影響を主としてII型ホスリパーゼA_2(PLA_2)に対する影響を明らかにし、大腸癌発癌に対する抑制機序を解明することを目的として検討を行った。【方法】(1):アゾキシメタン(AOM)誘発ラット大腸発癌モデルに対し、UDCA混餌食を摂取させ、発癌物質投与後12週までの大腸粘膜中のaberrant crypt foci(ACF)の発生頻度を経時的に検討し、さらにAAカスケードとの関わりに着目し検討を行った。(2):UDCAにII型PLA_2発現を抑制させる直接的な作用があるか否かを検討するためにHepG2細胞を用いた基礎的な検討を行った。【結果及び考察】AOM誘発ラット大腸発癌モデルにおいて、UDCAの経口投与はACF数の低下をもたらした。これは大腸発癌の比較的早期でのUDCAによる発癌抑制の可能性を示唆するものであった。発癌物質投与後の大腸組織における早期のPGが増加しており、他の律速酵素mRNA発現との比較から、II型PLA_2の発現増強によるAA遊離の亢進がこれに関与していると考えられた。さらにUDCAの経口投与により、発癌物質投与後の大腸組織における一過性の急激なII型PLA_2の発現増強が減弱していた。また、HepG2細胞を用いたin vitro実験系において、IL-6,TNF-α添加によりII型PLA_2が誘導され、この誘導はUDCAの添加によりmRNAレベルから抑制された。デキサメタゾンのII型PLA_2抑制効果に対してUDCAは相加的に働き、UDCAの作用機序として、GRを介した作用以外の機序が存在することが示唆された。【総括】今後II型PLA_2の大腸癌発癌における役割についての解明と、さらにUDCAをはじめとする胆汁酸のII型PLA_2発現に対する制御機構について検討が必要であろう。
機能性食品の組み合わせ摂取による有効性と安全性に関する研究

本研究は、「いわゆる健康食品」の摂取や機能性食品成分の併用摂取による有効性および健康影響に及ぼす影響を調べたものである。その結果、「いわゆる健康食品」の過剰摂取を含む摂取は顕著な健康影響を認めなかったが、明確な有効性は確認ができなかった。一方、機能性食品成分の機能性に関して、それぞれの成分で一定の効果が観察されたが、併用摂取による著しい相乗、相加効果や相殺効果は認められなかった。併用摂取による健康影響も認められなかった。このことより、機能性食品成分の適正な利用による安全性と一定の有効性が確認されたが、類似の効果を有する食品の併用摂取は必ずしも期待以上の効果が得られないこと、また「いわゆる健康食品」の有効性は、明確に示すことができなかった。健康食品には様々な効果・効能が表記され、多くの製品が販売されている。これらの中には、同様の効果を示す食品素材も多い。健康食品の利用者には複数の食品を過剰に摂取したり、同時に何種類も摂取する可能性が懸念されるが、有効性、安全性の検討はこれまで十分に行われていない。科学的根拠を伴う特定保健用食品でさえも併用摂取や過剰摂取した際の有効性、安全性への問題は、これまで検討されていない。今回の実験では、いわゆる健康食品から特定保健用食品まで健康表示を標榜する食品に焦点を当て、それらを併用摂取した場合や過剰に摂取した場合の有効性および健康へ及ぼす影響について検討を行っている。血清および肝臓脂質濃度、体脂肪蓄積抑制に関与するジアシルグリセロール(DAG)(7%wt%)と大豆タンパク質(20%wt%)の併用効果を0.5%コレステロール負荷あるいは負荷しない条件下で28日間ラットに与えたときの脂質濃度、体脂肪蓄積および糞中ステロール排泄に及ぼす影響をコーン油およびカゼインとの併用効果と比較検討した。その結果、高コレステロール食においては、血清および肝臓脂質濃度に対して大豆タンパク質の摂取が顕著な低減効果を示した。特に、DAG+大豆タンパク質食の効果はDAG+カゼイン食と比較して著しい低下(P<0.01)を示した。体脂肪蓄積に併用による効果は認められなかった。いずれも各食餌因子による統計学的な交互作用は認められなかった。一方コレステロールを含まない食餌条件下では、DAG+大豆タンパク質の併用摂取により血清中性脂肪濃度および肝臓コレステロールと中性脂肪濃度に有意な交互作用を認めた。しかしその他に併用摂取の影響は認められなかった。いずれの食事に条件においても糞中中性ステロール排泄は大豆タンパク質の摂取で有意に亢進した。今回の実験でDAGと大豆タンパク質の併用摂取は、コレステロールを含まない食餌条件で穏やかではあるが効果的な作用を示し、コレステロールを含む食餌では大豆タンパク質の効果が顕著であることが明らかになった。このように類似の効果を有する機能性食品素材の併用摂取を行っても必ずしも相乗あるいは相加的な作用を示すとは限らず、食事条件に影響されることが明らかとなった。大豆タンパク質(SPI)およびジアシルグリセロール(DAG)は脂質低下作用に関与する代表的な食品成分である。類似の効果を有する機能性成分の併用摂取は、より一層の効果が期待される。今回我々は、SPIとDAGの併用摂取によるマウス血清、肝臓脂質濃度、脂質代謝関連遺伝子発現および体脂肪蓄積への影響を検討した。7週齢雄C57BL/6マウスに重量比20%のSPIおよびエネルギー比30%のDAGを組み合わせた食餌を40日間摂取させた。コントロール群はカゼインとコーン油を組み合わせた食餌を与えた。一夜絶食後、二重エネルギーX線吸収法(DEXA)により体脂肪率を計測し、屠殺後、血液と肝臓を採取した。肝臓より総RNAを抽出し、real-timePCRを用いてDGAT1、DGAT2、FASおよびG6PDH遺伝子の発現量を調べた。血液、肝臓脂質濃度は市販酵素試薬により分析した。食事因子の影響は二元配置分散分析を用いて解析した。その結果、体重および肝臓重量は、全ての群間に有意な差を認めなかった。体脂肪率は、SPIの摂取により有意な低下を観察した。血清コレステロール(Chol)濃度はコーン油を摂取した群で有意に上昇したが、トリグリセリド(TG)濃度はコントロール群と比較して、全ての群で有意な低下を示した。DAGの摂取により、肝臓Chol濃度は有意な上昇を認めたが、TG濃度は有意な低下を示した。DGAT1の発現量は、SPIの摂取により低値を示し、DGAT2はDAGの摂取により発現量の上昇を認めた。FASとG6PDHの発現量は、SPIの摂取により低い傾向を示した。いずれも食餌因子の交互作用は認められなかった。

今回の結果より、SPIの摂取は、マウス血中、肝臓脂質濃度、体脂肪率および脂質代謝関連遺伝子発現に対する有効性が観察されたが、DAGとの併用摂取による顕著な相加相乗効果は認められなかった。大豆タンパク質βコングリシニン(β-con)および中鎖脂肪酸を含む食用油(MLCT)は脂質濃度や体脂肪の蓄積に改善効果が期待される機能性食品素材である。類似の効果を有する機能性成分の併用摂取は、より一層の効果が期待される。今回我々は、β-conとMLCTの併用摂取によるマウス血清、肝臓脂質濃度、脂質代謝関連遺伝子発現および体脂肪蓄積への影響を検討した。7週齢雄C57BL/6マウスにタンパク質源として重量比20%のカゼイン+β-con(15%カゼイン+5%β-con)混合物およびエネルギー比30%のMLCTを組み合わせた食餌を40日間摂取させた。コントロール群はカゼインと高オレイン酸紅花油を組み合わせた食餌を与えた。一夜絶食後、二重エネルギーX線吸収法(DEXA)により体脂肪率を計測し、屠殺後、血液と肝臓を採取した。肝臓より総RNAを抽出し、real-time PCRを用いてACO、CPT-1、GPAT、CYP7a1などの脂質代謝関連遺伝子の発現量を調べた。血液、肝臓脂質濃度は市販酵素試薬により分析した。食事因子の影響は二元配置分散分析を用いて解析した。その結果、全ての測定項目において食餌因子による交互作用は認められなかったが、食事摂取量、血清コレステロール、中性脂肪濃度および肝臓コレステロール濃度に油脂の影響が認められた。MLCT摂取に伴い中鎖脂肪酸が利用されるが、中性脂肪濃度改善に寄与しなかった。MLCTの摂取は、血清および肝臓中のコレステロール濃度の低下を示した。油脂の影響が脂質代謝関連酵素遺伝子の発現量にも影響するが、これら遺伝子の発現亢進が必ずしも脂質濃度の低下と関連しなかった。β-conの顕著な影響は認められなかった。これらの結果より、β-conとMLCTの併用摂取による顕著な相加相乗効果は認められなかったが、遺伝子レベルでのβ酸化亢進やコレステロール異化の亢進など各機能性食品素材の有用性に関する生体内での応答性や組み合わせ方による効果的な利用法の可能性が示唆された。大豆タンパク質(SPI)およびジアシルグリセロール(DAG)は共に体脂肪の蓄積抑制作用が知られている機能性成分である。今回我々は、これらの食品成分を単独あるいは併用摂取した際に予測される体脂肪の変化が成長期雄マウスの骨密度に及ぼす影響を検討した。実験は、7週齢雄のC57BL/6マウスに重量比20%のSPIあるいはエネルギー比30%のDAGを組み合わせた食餌を40日間摂取させた。対照群はカゼイン、コーン油を配合した食餌を与えた。一夜絶食後、二重エネルギーX線吸収法(DEXA)により体脂肪率、骨密度、体脂肪量、除脂肪量を計測した。得られたデータは二元配置分散分析により因子解析を行い、交互作用が確認された測定項目について有意差の検定を行った。また、体脂肪率と骨密度、体重と骨密度の相関性も調べた。その結果、体重は食事因子による影響を認めなかったが、体脂肪率はSPI摂取群において低下傾向を示した。
日米欧G7体制の変容と国際アクターEU の役割

本研究は、早稲田・オックスフォード・ベルリン・ブリュッセルのEU・ヨーロッパ統合研究者が展開する国際共同研究として、特に、(1)「国際アクターEU」をテーマにした共著を出版して、(2)「流動化するグローバル秩序における日本とEU」をテーマとした共著の出版計画を進め、(3)「ヨーロッパ統合と東アジア地域との比較研究」をテーマとした国際ワークショップを主催して、今後の国際共同研究へ向けた萌芽を見出すことができた。日米欧諸国は1970年代に「G7体制」を創設し、グローバル・ガヴァナンスの主要な担い手となった。しかし、冷戦の終焉や中国の台頭などにより「G7体制」は変容を余儀なくされている。本研究は、日米欧G7体制の創設・変容の過程において、特に、EU(ヨーロッパ連合)が一つの国際アクターとして果たしてきた役割を理論的かつ実証的に分析しようと試みる。本研究は、早稲田・オックスフォード・ベルリンのEU研究者が展開する国際共同研究の枠内で実施するもので、分析概念の共有を目指した理論研究も重ねながら、既存の国際統合論・ヨーロッパ統合論を精緻化し、とくに「国際アクター論」を乗り越えようと試みるものである。研究代表者(中村)は、同一研究機関における研究分担者2名(ベーコンと舒)およびヨーロッパにおける研究協力者3名(オックスフォード大学のH・マイヤーおよびベルリン自由大学のT・ベルツェルとT・リッセ)と密接な連絡を取りながら、本研究の目的達成のため全体的な責任を負う。上記6名の研究者は、本年度4月に国際シンポジウムを開催し一堂に会して、本研究における役割分担に関する合意を概ね形成した。また、12月にベルリンで開催された、ベルツェルとリッセが主催する国際会議(「地域統合の普及」)には、中村とマイヤーが参加して、地域統合のモデルとしてのEUが、独特な政治・経済・社会の規範や価値観を東アジア地域にも普及・伝播しようと試みているという作業仮説の検討を進めた。本年度は、研究機関においてG7体制関係図書やEU研究関係図書の購入などの資料収集・整理に従事し、研究基盤を整備することに努力を傾注した。当面は、日・EU政治協力の歴史的展開の研究、グローバル・ガヴァナンスの担い手としてのG7体制の変容などの個別研究テーマについて、成果を公刊していく予定である。本研究は、日米欧G7体制の創設・変容の過程においてEU(ヨーロッパ連合)が一つの国際アクターとして果たしてきた役割の理論的・実証的分析を試みている。それは、研究代表者(中村)と研究分担者2名(ベーコンと舒)が、ヨーロッパにおける研究協力者とともに展開する国際共同研究の枠内で実施するものである。特に、研究代表者とオックスフォード大学のマイヤー(Hartmut Mayer)との継続的な共同研究は、その中核を成す。本年度は、研究代表者が5月、9月、11月および2月の4回にわたってオックスフォードを中心にヨーロッパ出張を実施した。また1月末には、マイヤーを招聘して、英語で編著書を出版するために密度の高いワークショップを重ねて開催したことは大きな意義を持った。その結果、「流動化するグローバル秩序における日本とEU」をテーマとする著書の出版計画は、出版社(Ashgate)との交渉開始にこぎつけている。5月18日にはカンタベリー大学教授のホランド(Martin Holland)が「アジア太平洋から観たEU像」をテーマに、5月31日にはエジンバラ大学教授のカルボーネ(Maurizio Carbone)が「EUの開発援助政策」をテーマに各々ワークショップで発表した。両者には上記著書への寄稿も依頼することができた。本年度で特筆すべきは、研究代表者の2月ヨーロッパ出張を通して、ブリュッセル自由大学(ULB)のテロ(Mario Telo)およびポンイェルト(Frederik Ponjaert)を研究協力者に加えたことであろう。2月13-14日にミラノで開催された「グローバル・アクターとしてのEUの性質」と題するワークショップ参加などを通して、新たな国際共同研究の枠組みを作ることができた。両者には、上記著書への寄稿を依頼するだけでなく、次年度以降の枠組み強化について合意を得ている。研究代表者(中村)は、研究分担者(ベーコンと舒)およびヨーロッパにおける研究協力者3名(オックスフォード大学のマイヤーHartmut Mayer、ブリュッセル自由大学(ULB)のM・テロMario TeloおよびポンイェルトFrederik Ponjaert)とともに、次の4点で充実した国際共同研究を展開できた。第1に、「流動化するグローバル秩序における日本とEU」をテーマに、中村・ベーコン・マイヤーの3人を編者とする英書の出版計画を着実に進めた(2013年度内に出版予定)。6月下旬にはエジンバラで開催されたBISA/ISA国際会議においてマイヤーと共同研究報告を行い、9月7日には来日したマイヤーとポンイェルトほかと早稲田で執筆者ワークショップを開催、3月中旬には3人の編者がオックスフォードに再結集して編集会合を開いた。第2に、4月中旬にULBで開催された「国際アクターEU」をテーマとしたワークショップへ参加して、日・EU関係に関するペーパーを単独執筆・報告した。

参加者(マイヤー、M・テロ、ポンイェルトの他A.Gamble, J.Howorthなど)のペーパーを基にした共著書は2月末に出版された。第3に、「日米欧G7体制の形成」に関する小論を日本語で公刊。また「安全保障共同体」概念をめぐる論文を執筆、M・テロが編集する英語の大学院生向けテキストの1章として2013年10月に公刊予定である。第4に、舒とともに「地域統合のモデルとしてのEUが、独特な政治・経済・社会の規範や価値観を東アジア地域にも普及・伝播しようと試みているという作業仮説の検討」を続けた。8月初旬には西オーストラリアで開催されたワークショップへ参加。1月下旬にはワークショップを主催、国連大学比較地域統合研究所(UNU-CRIS)などの研究者との間で、新たな国際共同研究テーマの萌芽を見出すことができた。オックスフォード大学のH・マイヤーとの共編著として、「流動化するグローバル秩序における日本とEU」をタイトルとする英語著書の出版計画が着実に進んでいる。ベルリン自由大学の研究協力者との共同研究は停滞気味ではあるが、新たに、ブリュッセル自由大学の研究協力者を得て、「国際アクターEU」に関する国際共同研究は初年度よりも充実しつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。3年間で英語での共著を出版するという具体的目標については、最終年度の出版社との具体的交渉によるところは大きいが、実質的な意味において、各執筆者(研究協力者)との間でコンテンツを固めているところであり、年度内に各章の草稿を集める実現可能性も高い。
Helicobacter pylori感染の胃粘膜細胞増殖に対する影響とその機序

Helicobacter pylori関連胃粘膜疾患において、Helicobacter pyloriの有するウレアーゼは重要な役割を演じている。我々はウレアーゼによって生ずるアンモニアの胃粘膜障害性を検討してきたが、さらにアンモニアが好中球由来の次亜塩素酸と結合し、モノクロラミンとして様々の影響をきたすことが考えられる。今回はアンモニア、モノクロラミンの胃前庭部のG細胞よりガストリンの合成、放出および胃粘膜細胞増殖作用に対する影響につき検討した。胃粘膜細胞増殖作用に対する影響についての検討では、アンモニア長期投与がラット胃粘膜に及ぼす影響につき壁細胞数、BrdU取り込みの面より検討した。雄性SDラットを用いてアンモニウムクロライド(NH4C1)0.5,1,2,3%を6,12,24週間連日投与した。その結果、アンモニア投与群において胃粘膜壁細胞の増加が認められた。一方、アンモニア投与に加えさらに次亜塩素酸を投与した群においては、表層上皮層の増加が認められ、壁細胞の減少が認められた。ガストリンの合成、放出について、in vivo,及びin vitroの検討にてアンモニア、モノクロラミン両者ともに促進的に作用した。以上は、Helicobacter pylori感染者においては、Helicobacter pyloriの有するウレアーゼにてアンモニアの産生を介する胃粘膜障害をきたすことに加え、アンモニアが壁細胞数を増加させる可能性を示唆する。実際にHelicobacter pylori感染十二指腸潰瘍患者においては、胃壁細胞数の増加が特徴的であり、この実験結果を指示するものである。この結果をふまえ、今後は、同じくHelicobacter pylori感染でありながら、壁細胞数の減少をきたす症例についてその原因に関する検討が必要である。
幼児へのプレパレーションに対する促進要因と阻害要因から導いた実践とその効果

看護師のプレパレーションに対する意識と実践との間にずれがあることが報告されている。我々の先行研究でそのずれに強い関与が示された阻害要因『実施に対する自信のなさ』について、臨床現場での展開方法を検討し、効果を検証することを目的とした。具体的にはMRI・CT・RI検査を受ける子どもの心の準備を促すためのコンテンツを看護師と協議した後、子ども・家族・病棟看護師・検査室看護師に観察及び質問紙調査を行った。子どもの不安・恐怖が軽減し、意欲や達成感が高まるという結果が得られた。さらに病棟看護師からは、このようなツールがあることで自身のみならず医療スタッフの意識や実践によい変化が生まれると述べられた。当研究の全体構想としては、小児医療におけるプレパレーションのさらなる普及に向けたシステムを構築することである。プレパレーションの主たる実施者である看護師において、プレパレーションが必要であるという意識を持っているにも関わらず、十分実施することができない実態が報告されている。そのため、我々は先行研究でそのずれに関する促進要因と阻害要因を明らかにした。そのうち、最も関与が強かった要因の一つ『実施に対する自信のなさ』について、臨床現場における展開方法を具体化することをH25年度の目標とした。まず、PHS(ホスピタル・プレイ・スペシャリスト)の資格をもつ看護師や保育士らの交流会に合計7回出席し、各施設におけるプレパレーションの活動状況や実施方法などについて情報収集を行った。その後、研究者が所属する施設の付属病院のスタップと頻回に協議した。プレパレーションは様々な検査・処置場面で実施する必要があるが、今回はMRI・CT・RIにおけるプレパレーションに着目し、病棟看護師や放射科の技師・看護師と協同してプレーレーションの具体的方法を確立させた。その結果、ipadを用いたオリエンテーションブックの作成、模型を用いたリハーサルの導入、検査室の事前訪問の3つを主な看護援助とすることができた。現在は、まだ一部の看護師がMRI・CT・RIのプレパレーションを実施できる段階であるが、徐々に他のスタッフにも普及し、自信を持って実施できることを目指す。また、プレパレーションを受けた患児の中には、非鎮静下で検査ができたことで達成感や自信が高まったり、鎮静剤で生活リズムが乱れるなどの悪影響がなかったという効果もみられた。今後は患児への効果を科学的に検証するとともに、新しく導入したプレパレーションにより、看護師や他職種のプレパレーションに対する意識や実態がどのように変化したのか検証する予定である。当研究プロジェクトの全体構想は、小児医療におけるプレパレーションのさらなる普及に向けたシステムを構築することである。プレパレーションの主たる実施者である看護師において、プレパレーションが必要であるという意識をもっているにも関わらず、十分実施することができない実態が報告されている。前年度に引き続き、阻害要因『実施に対する自信のなさ』に焦点をあて、MRI・CT・RI検査におけるプレパレーション(iPadを用いたオリエンテーションブックの作成、模型を用いたリハーサルの導入、検査室の事前訪問の3つを主な看護援助)の効果についてデータ収集を開始し、分析することをH26年度の目標とした。その結果、13事例についてそれぞれ患児・家族、病棟看護師、検査室看護師の立場からデータが得られ、患児は非鎮静・鎮静下の場合でも概ね検査に意欲的に取り組むことができた。その結果の一部を、アジア・パシフィック小児看護学会(香港)にて発表し、参加者の方々と有益な意見交換をすることができた。今後はさらにデータ数を積み重ね、患児への効果について科学的に検証することを目指す。また、H27年度より新たに配属となった病棟保育士とも協同し、新しく検討したプレパレーションを多くの看護師が自信をもって実施できるように病棟内研修を充実させることや、当介入により看護師や他職種のプレパレーションに対する意識や実態がどのように変化したのかを検証することが課題である。当研究の全体構想は、小児医療におけるプレパレーションのさらなる普及に向けたシステムを構築することである。看護師のプレパレーションに対する意識と実態とのずれが報告される中、我々は『実施に対する自信のなさ』がそのずれに強く関与する要因のひとつであることを明らかとした。中でも<プレパレーションの方法がわからない><プレパレーションツールがない/作成する労力や購入費用がない>といった要素があげられた。これらに対し、看護師らは≪看護師自身が「成功体験」を経験する≫≪先輩が後輩にモデルを示す/マニュアルやガイドラインを作成する≫≪業務の中でできるプレパレーションツールを作成する≫などが有効であることをインタビュー調査で語っていた。そこで、この阻害要因に対する臨床現場での対策・取組みとして、本研究ではMRI検査に焦点をあて、検査室の写真や検査時の特有の音をタブレットを通して視聴しながら心の準備をする方法を開発した。現在までに23組の患児家族・病棟看護師・検査室看護師の協力が得られ、「当プレパレーションを受ける前に比べて、患児の不安や恐怖が少なく、検査に対して意欲がでていた」とほとんどの者が回答した。また、このプレパレーション方法を導入したことで、看護師のプレパレーションに対する認識や実施状況がどのように変化したのか、また医師・技師・他の看護師・親のプレパレーションに対する意識や実施・協力状況の変化についても調査を実施した。その結果、ある程度マニュアル化したプレパレーション・ツールがあることで看護師がプレパレーションを実施しやすくなり、さらにプレパレーションだけでなく、子どもに対しても深い観察や理解がなされるようになったという結果が得られた。

研究協力施設の病棟編成等で、一時、研究が中断していたため、当初予定していた対象数がまだ確保されていない。研究期間を延長し、引き続き、データ収集に努めていく。当研究の全体構想は、小児医療におけるプレパレーションのさらなる普及にむけたシステムを構築することである。プレパレーションの主たる実施者である看護師において、プレパレーションが必要という意識をもっているにも関わらず、十分実施することができない実態が報告されている。そこで、我々は先行研究においてそのずれに関連する促進要因と阻害要因、および各要因の構成要素とその対策を明らかにした。そのうち、ずれに強い関連性が確認された阻害要因『実施に対する自信のなさ』では、<プレパレーションの方法がわからない><プレパレーションツールがない/作成する労力や購入費用がない>など4つの構成要素が、対策として≪看護師自身が「成功体験」を経験する≫≪業務の中でできるプレパレーションツールを作成する≫ことなどが示された。以上より、看護師がプレパレーションを実施しやすい環境が整うことで実施率があがり、さらに「成功体験」から自信が生まれると考えた。そこで本研究では、子どもにとって苦痛の強いMRI検査に着目し、子どもの対処能力を高められるようなツールを臨床看護師と共同で開発し、当ツールを用いたプレパレーション効果を検証するため40組の親子・病棟看護師・検査室看護師に調査を行い、さらにプレパレーションの普及効果を検証するため小児病棟の看護師31名にも調査を行った。当該年度は引き続きデータを収集するとともに、データの解析を行った。現在、研究知見の一般化に向けた提言を検討し、報告書としてまとめている。本研究意義としては、検査を受ける子どもへのプレパレーションツールが整うことで、看護師の実施率が向上し、看護師自身の「成功体験」から自信が生まれる。すなわち、プレパレーションのさらなる普及に向けたシステムの構築に寄与し、子どもの心理的混乱の軽減や生涯にわたる健康観の育成、さらには小児看護の専門性の向上が期待される。看護師のプレパレーションに対する意識と実践との間にずれがあることが報告されている。我々の先行研究でそのずれに強い関与が示された阻害要因『実施に対する自信のなさ』について、臨床現場での展開方法を検討し、効果を検証することを目的とした。具体的にはMRI・CT・RI検査を受ける子どもの心の準備を促すためのコンテンツを看護師と協議した後、子ども・家族・病棟看護師・検査室看護師に観察及び質問紙調査を行った。子どもの不安・恐怖が軽減し、意欲や達成感が高まるという結果が得られた。さらに病棟看護師からは、このようなツールがあることで自身のみならず医療スタッフの意識や実践によい変化が生まれると述べられた。交付申請書に記載したH26年度の研究計画では、看護学生や看護師への促進要因
CD11/CD18欠損白血球の1gGFcレセプタ-の発現異常とその病態との関連

白血球膜糖蛋白質であるCD11(a,b,c)/CD18は白血球粘着を強化する機能を有する蛋白質フォミリ-であり、その先天的欠損は重症感染などの免疫不全の病態を呈する。我々は先にCD11/CD18欠損症患者多核白血球(PMN)の1gGFcVセプタ-(FcR)の異常発現を認めた。一般にFcRにはFcRI,FcRII,FcRIIIの3種があり、PMNではFcRIIとFcRIIIが発現されている。所がCD11/CD18欠損症では、FcRII,FcRIIIに加えてFcRIも発現されていることが特異的モノクロ-ナルに抗体(mAb)の結合およびマウス(m)1gG2a感作半赤血球(SRBC)刺戟による化学発光(CL)とによって確認された。この様な異常なFcRIのPMNでの発現の解析を目的で検索を行い、次の結果を得た。1)不活化状態の患者PMNの^<51>Crラベルm1gG2a-SRBC貧食能の亢進があり、これは単量体1gG(ヒト)によって阻害されることから、この貧食亢進はFcRIを介することが判明した。2)FcRIに対する特異的mAbのF(ab^,)_2を患者PMNに結合させるのみではなくCL産生を認めないが、抗mlgG体で架橋形成を行うと明らかなCL産生が認められた。3)mlgG2aの結合はFcRIのみならずFcRIIIで認められる。しかし、PlP特異的フォスフォリパ-ゼ処理はFcRIIIを切断、除去するが、患者PMNのmlgG2a-SRBC結合によるCL産生は影響をうけなかった。4)FcRIIIはキモトリプシン感受性であるが患者PMNのm/gG2a結合は影響うけなかった。5)単球のFcR発現は患者と正常で差はなかった。6)正常PMNはガンマインタフェロン(r-IFN)刺戟(培養)でFcRIを発現するが、患者でのr-IFN産生能は著明に低下しており、r-IFNとの関連は否定的であった。PMNのFcRI発現のメカニズムの解明は今後の興味の深い課題である。
ソフト凝集物質における長距離電子相関と構造に関する理論的研究

グラファイト及びグラファイト系ナノ構造物質の構造とダイナミックスにおける長距離電子相関効果を明らかにするために、半経験的な計算理論を展開した。近年、このような物質に対しても密度汎関数理論に基づく計算が数多く行われたが、最も基本的なグラファイトの層間凝集エネルギーの定量的評価でも限界を露呈している。このような計算では、長距離電子相関に由来するファン・デル・ワールス相互作用が無視されていて、近距離における電子相関効果も適切に考慮されていないことがその原因である。本研究では、この困難の克服を目指して、第一原理計算を経験的なファン・デル・ワールス相互作用で補強するという半経験的な計算理論の再構築を図り、グラファイトに応用することによって理論の妥当性を確認した。また、この理論を拡張することによって、孤立した単層カーボンナノチューブの変形エネルギーに関する計算理論を構築して、圧力下における動径方向の変形に応用した。その予測は実験的に得られる結果と整合していて、計算理論の有効性が明らかになった。更に、この理論を応用してナノチューブの変形に伴う電子構造変化を調べ、半導体-絶縁体転移を引き起こす圧力を推定した。この結果は、カーボンナノチューブの形態と電子物性の関係を明らかにするための出発点となり、実用的有用性も期待される。関連研究として、カーボンナノチューブの構造欠陥とリチュームイオン吸着との関係を第一原理計算分子動力学の手法を用いてシミュレートすることにより、カーボンナノチューブをリチューム二次電池の電極として利用できる条件を検討した。また、半導体CdSにおける種々の欠陥生成・不純物添加に伴う電子構造変化について系統的な計算を行い、実用的に重要なP-ドーピングの可能性を模索した。グラファイトはフラーレンやカーボンナノチューブ等のナノ構造体の基礎となる物質であり、その層間凝集エネルギーの正確な評価はナノ構造物質の構造と安定性を理解するための重要な前提であるが、これまで確定的な結果は得られていなかった。本研究では、密度汎関数理論(DFT)の標準近似である局所密度近似(LDA)と一般化された密度勾配近似(GGA)に基づく高精度の第一原理計算を行い、それを経験的なファンデルワールス相互作用で補正するという半経験的な手法を用いてグラファイトの層間凝集エネルギー(U)を評価した。その結果(U=5560meV/atom)は、これまでに行われたDFT(LDA)計算の結果(U=2030meV/atom)の約2倍であり、通常のDFT計算の限界と弱いファンデルワールス相互作用を考慮する重要性が明らかとなった。また、最近の実験データの整理と解析も行い、理論計算と実験結果(U=5060meV/atom)との整合性も確かめた。次に、このようにして得られたグラファイトの層間相互作用を用いて単層カーボンナノチューブ(SWNT)の変形に対する安定性を調べた。弾性体理論によれば、筒状の弾性シートの歪みエネルギーは断面が円状(円筒)のとき最小となる。しかし、向かい合う面間に働く相互作用(主として、ファンデルワールス相互作用)考慮すると、通常の弾性体理論は破綻する。本研究では、このような相互作用を考慮したSWNTのエネルギー論を展開して、動径方向の変形に対するSWNTの安定性を評価するための定式化を試みた。この定式化に基づいて予備的な計算を行った結果、直径が約7nm以上の円筒状のSWNTは断面が"ピーナッツ状"につぶれたSWNTに比べて相対的に不安定となることが明らかになった。実際にSWNTが不安定化するときの変形の経路等に関する詳細な計算は継続中である。孤立した単層カーボンナノチューブの変形エネルギーに対する計算理論を展開して、動径方向の変形と安定性の詳細を明らかにした。

この理論は、円筒状カーボンナノチューブの歪みエネルギーに対する第一原理計算の結果を断面が変形したナノチューブに拡張し、更にそれを長距離電子相関に由来するファンデルワールス的な相互作用で補強するというものである。この計算理論によって、任意の直径をもつナノチューブの種々の変形を理論的に扱うことが可能となり、以下のことが明らかにされた。単層カーボンナノチューブを動径方向に変形させるために必要な最小の圧力は直径の3乗に逆比例し、それは古典的な連続弾性体理論の結果と一致する。直径が25Å以下のナノチューブは動径方向の変形に対して高圧下でも弾性的であり、円筒状の形態が極めて安定である。直径がそれより大きなナノチューブの変形は一定以上の圧力下で塑性的となり、塑性変形でつぶれた断面はピーナツ状となる。直径が70Å以上のナノチューブは、断面がつぶれた形態の方がエネルギー的に安定である(絶対不安定性)。これらの結果は、圧力下におけるナノチューブバンドル(束)の形態を理解する出発点となる。また、第一原理計算分子動力学の手法を用いて、単層カーボンナノチューブにおける構造欠陥とリチューム(Li)イオンの吸着との関係を調べて、カーボンナノチューブをリチューム二次電池の電極として利用する可能性を検討した。その結果、リチュームイオンは9員環以上の大きな欠陥を通過することが可能であり、チューブに内包されたリチュームイオンは内部で自由に運動できることが明らかになった。このことから、9員環以上の欠陥をもつナノチューブは充電過程で大量のリチュームイオンを内部に蓄積でき、欠陥制御が可能であれば高性能二次電池の電極として利用できることを示唆している。グラファイト及びグラファイト系ナノ構造物質の構造とダイナミックスにおける長距離電子相関効果を明らかにするために、半経験的な計算理論を展開した。近年、このような物質に対しても密度汎関数理論に基づく計算が数多く行われたが、最も基本的なグラファイトの層間凝集エネルギーの定量的評価でも限界を露呈している。このような計算では、長距離電子相関に由来するファン・デル・ワールス相互作用が無視されていて、近距離における電子相関効果も適切に考慮されていないことがその原因である。本研究では、この困難の克服を目指して、第一原理計算を経験的なファン・デル・ワールス相互作用で補強するという半経験的な計算理論の再構築を図り、グラファイトに応用することによって理論の妥当性を確認した。また、この理論を拡張することによって、孤立した単層カーボンナノチューブの変形エネルギーに関する計算理論を構築して、圧力下における動径方向の変形に応用した。その予測は実験的に得られる結果と整合していて、計算理論の有効性が明らかになった。更に、この理論を応用してナノチューブの変形に伴う電子構造変化を調べ、半導体一絶縁体転移を引き起こす圧力を推定した。この結果は、カーボンナノチューブの形態と電子物性の関係を明らかにするための出発点となり、実用的有用性も期待される。関連研究として、カーボンナノチューブの構造欠陥とリチュームイオン吸着との関係を第一原理計算分子動力学の手法を用いてシミュレートすることにより、カーボンナノチューブをリチュームニ次電池の電極として利用できる条件を検討した。