hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト二足立位歩行の脊髄神経機構－ニューロリハビリテーションへの応用をめざして－

本研究の最終的な目的はヒトの二足立位歩行制御に関与する脊髄神経機構の構造と機能を解明することであった。この目的に近づくために、水中受動ステッピング実験、脊髄機能マップ実験、多髄節脊髄反射誘発実験、など多方面からの実験を行った。その結果、脊髄の歩行関連神経回路に対し、荷重に関連する体性感覚情報は促通性の影響があり、動きに関連する体性感覚情報は下肢筋群の脊髄反射全般に対し強い抑制作用があることが明らかとなった。さらに歩行時の下肢筋活動は脊髄の吻尾方向全体の神経回路から出力されることが示唆された。本研究の最終的な目的はヒトの二足立位歩行制御に関与する脊髄神経機構の構造と機能を解明することにある。この目的に迫るために、本研究では二足立位歩行の制御系を、(1)姿勢維持のための筋トーヌス生成系(TONE系)と(2)「下肢の歩行リズム発生系(CPG系)に分ける。そしてそれぞれの系の構造と機能に関する次の課題を解決することを目標とする。課題1:ヒトの歩行リズムと筋トーヌスを発生する脊髄神経機構を賦活し、その性質を調べるための実験系の確立、課題2:両系を発動するのに必要な上位中枢からの脊髄内下行路の同定、課題3:両系を発動あるいは活動を変調する感覚入力の解明。課題4:TONE系とCPG系を構成する脊髄神経回路のモデル化、であった。当該年度の研究目標は「研究期間を通して行う実験系を確立する」ことであった。具体的には、水中環境およびトレッドミル上、それぞれで健常者でのステッピング(歩行様筋活動)の誘発と荷重量のシステマティックな調整が可能な実験系を確立することを目標とした。水中実験は当初、噴流装置を用いたステッピング誘発装置を製作する予定であったが、制作費に予定以上のコスト発生が見込まれたことと、水中でステッピング様運動を実現する新たな装置(水中用ステッピングマシーン)の使用が可能となったことから、噴流装置の製作は取りやめた。当該年度は水中ステッピングマシーンを用いた水中でのステッピング中に下肢筋群の筋活動電位計測と関節運動を計測するシステムの構築を達成し、既に健常者での実験を行っている。しかし腱振動装置の使用は感電の危険性が除去できなかったため見合わせた。以上、水中実験に関しては腱振動装置の使用以外ほぼ当初の目標が達成できた。次にロボット型歩行訓練装置Lokomatを用いた陸上での実験に関しては、腱への振動装置を装着しての実験を行うことができ、これも当初の目標をほぼ達成することができた。この目的に迫るために、本研究では二足立位歩行の制御系を、1姿勢維持のための筋トーヌス生成系(TONE系)と2下肢の歩行リズム発生系(CPG系)に分ける。当該年度の研究目標は課題2から4について進めることであった。課題2に関しては、当初脊髄不全損傷者の脊髄横断MRI画像解析から残存下行路を同定することを計画したが、このような解析に適する脊髄損傷者の数が十分集まらず、数例の画像解析に止まり、特定下行路の同定には至らなかった。しかし、受動的なステッピングにおける健常者の歩行様筋活動に関するデータを収集解析することができ、さらに振動刺激の影響について検証する実験を開始することができた。課題3に関しては、脊髄反射系に対する下肢の同側性、対側性体性感覚入力の影響を精査し、Ia群入力の影響を同定することができた。さらに下肢の三関節周りの体性感覚入力が脊髄運動ニューロンに対し抑制性影響を有することを実験的に証明することができた。課題4に関しては、課題3の実験結果から、新たなモデル案を作成することができた。この点は最終年度にさらに検討予定である。以上、平成24年度の進捗状況を総括すると、当初の計画からの変更を余儀なくされた部分もあったが、当初の予定以上に進展した面もあり、ほぼ順調に進めることができたといえる。この目的に迫るために、次の課題を解決することを目標とする。課題1:ヒトの歩行リズムと筋トーヌスを発生する脊髄神経機構を賦活し、その性質を調べるための実験系の確立、課題

2:両系を発動するのに必要な上位中枢からの脊髄内下行路の同定、課題3:両系を発動あるいは活動を変調する感覚入力の解明。課題4:TONE系とCPG系を構成する脊髄神経回路のモデル化、であった。最終年度の研究目標は課題2から4について進めることであった。課題2に関しては、昨年度までに脊髄不全損傷者の脊髄横断MRI画像解析から残存下行路を同定することを計画したが、このような解析に適する脊髄損傷者の数が十分集まらず、特定下行路の同定には至らなかった。しかし、脊髄吻尾方向の活性度を定量的に評価する新たな手法(脊髄機能マップ)を用い、健常者と脊髄損傷者でこれを比較することに成功した。さらに課題3に関しては、経皮的な脊髄電気刺激により下肢の多くの筋から誘発電位を記録する新たな手法(MMR)を用い、感覚入力の影響を複数筋で評価することができた。健常成人男性16名と不完全脊髄損傷者7名、完全脊髄損傷者3名の計26名を対象とし、健常者はトレッドミル歩行、脊髄損傷者はロボットを用いたアシスト歩行、それぞれを行っている際の下肢筋電活動を記録した。この筋活動電位データを、下肢各筋を支配する脊髄髄節を基に吻尾方向での活性度分布に変換した。その結果、脊髄損傷者では損傷高位や程度により機能マップに大きな違いが現れることが明らかとなった。さらにMMRを健常者5名で行い、歩行中の脊髄反射経路の変調を複数筋で評価することができ、ヒラメ筋のような抗重力筋では荷重関連感覚入力による抑制が強く起こることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。リハビリテーション科学、運動生理学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究実績の項で述べたように、当該年度の目標に対しては水中実験での腱振動刺激装置の仕様以外ほぼ達成することができたため。上記のごとく平成24年度は、以下の目標と課題に取り組むことが当初の計画であった。課題2:歩行リズムと筋トーヌス、それぞれを発動するのに必要な上位中枢からの脊髄内下行路の特定課題4:両方の系に結合する下行路、求心路を含めた脊髄神経機構の新たなモデルを作成する。これらの内、課題2に関しては、脊髄のMRI画像解析を行うことが可能な脊髄損傷者が十分に集まらなかったことから、特定の下行路の同定に至らなかった。しかし、受動的なステッピングにおける健常者の歩行様筋活動に関するデータを収集解析することができ、さらに振動刺激の影響について検証する実験を開始することができた。それによって、歩行リズムと筋トーヌス、それぞれの発動系を構成する末梢の神経経路を推定するためのデータを得ることができた。この点は、課題3の解決に向けても大きな意味があった。特に運動関連体性感覚入力については、当初の予定以上の成果を得ることができた。具体的には歩行中の脊髄運動ニューロンに対する両下肢六関節からの入力の影響を明らかにすることができた。それによって、課題4のモデル作成に必要な重要な情報を得ることができた。これまで未知の神経経路の一端が明らかになったため、モデルへの組み込みが可能となった。以上、当初の計画は一部変更になったが、当初の予定を超える成果も一部で得ることができ、全体としてはほぼ予定通りの進捗状況と判断した。水中での振動刺激や電気刺激は感電の危険性を伴うため、慎重にならざるを得ない。
事業所におけるモビリティ・マネジメントの実務的展開に関する研究

本研究では、交通に起因する諸問題に対処するための施策として,「モビリティ・マネジメント」が近年注目を集めていることに着目し、「居住地域」や「学校」における取り組みに比べて蓄積が不十分であると考えられる「事業所」におけるモビリティ・マネジメント(職場MM)の実務的な展開に資する学術的・実務的知見を蓄積することを目的として、以下に挙げる研究を実施した。1.欧米における職場MMの事例収集欧米における職場MMの事例についての文献調査を実施し、その成果と課題についてとりまとめた。その上で、今後国内において職場MMが実施される際に検討すべき課題をとりまとめた。2.職場MMにおけるコミュニケーション・ツールの効果分析職場MMにおいて、従業員一人一人の通勤交通行動に関する態度・行動変容をもたらすために用いられる各種のコミュニケーション・ツールについて、その効果を比較するために、京都府宇治市・埼玉県朝霞市において実施された職場MMの参加者を対象に通勤交通に関する態度や行動に関するアンケート調査をMM前後の2回実施した上で、パネルデータを作成し、比較分析を行った。3.「組織的プログラム」導入のための検討職場組織の体制や制度等の変更を通じて、通勤・業務・来訪等の交通の変容を目指したMMプログラムである「組織的プログラム」について、神奈川県酒匂川流域における職場MMの事例を対象に、ヒアリング調査等を実施し、組織的プログラムの導入に向けた課題を整理した。
動物細胞における膜リン脂質変換酵素ホスホリパーゼDの機能解析

ホスホリパーゼD(PLD)は種々の細胞外刺激によって活性化されることが知られている。そして本酵素によるリン脂質の代謝産物であるホスファチジン酸、ジアシルグリセロールは細胞内メッセンジャーとして機能することからPLDは細胞外刺激を細胞内刺激へと変換する情報変換因子として機能していることが予想されている。しかしながら、この酵素が細胞内で具体的にどのような機能を司っているのかという点に関しては不明な点が多く残されている。本研究ではコロニーレプリカ法によりCHO細胞からPLD欠損変異株を作成し、機能を遺伝生化学的に解析することを目的としている。まず、変異株スクリーニングのassay系の確立をめざした。はじめにCHO細胞膜画分を用いたPLD活性測定系を樹立した。PLDは底分子量G蛋白質であるARFによってin vitroで活性化されることが知られていた。そこでCHO細胞においてもヒト・リコンビナントARFによる活性化が認められることを確認し、CHO細胞PLDのin vitro assay系を確立した。つぎにPLD活性による^<14>C-エタノール、^<14>C-ブタノールのリピド画分への取り込みによるコロニーレプリカアッセイが可能か解析した。しかしながら活性が弱いために、この方法によるコロニーレプリカアッセイは不可能と判断した。そこでPLD活性によって合成されるホスファチジルエタノールおよびホスファチジルブタノールに対する抗体を作成し、コロニーレプリカアッセイに用いることを考え、現在抗体の作成を試みている。方法は、合成したホスファチジルエタノールおよびホスファチジルブタノールをTLCプレートシリカゲル担体に付着した状態でウサギに免疫させるやり方で行っている。現段階では変異株スクリーニングのassay系の確立には至っていない。抗体の作成には時間がかかるが、地道にboostを継続しスクリーニングに用いることのできる抗体を得たいと考えている。
天然変性タンパク質の過渡的構造形成の制御

酵母基本転写因子tfa2(TFIIE)のbeta-サブユニット(tfa2b)が溶液中で過渡的構造形成する現象についてNMRにより解析した.NOEを用いた解析では,tfa2bタンパク質が3つのヘリックス構造を形成することを明らかにしたが,さらに,その存在率について主鎖化学シフトに基づく解析を行った.解析の結果,構造形成状態の存在率は10%程度であり,観測された構造が過渡的に形成される不安定な構造であることを確認した.真空紫外CDでの解析でも同様な結果を得た.さらに過渡的構造形成機構を解明するために,3つのヘリックス構造の中心に位置するTrpをAlaに置換する変異を導入したところ,第1ヘリックスの構造形成のみが阻害された.また,このTrp変異体は,tfa2bのホモ2量体構造形成をも阻害した.以上の観測から,tfa2bがもつ3つのヘリックス構造は過渡的に形成されるが,それぞれのヘリックスは独立に構造形成していると考えることができる.一方,第1ヘリックスに関しては,ホモ2量体形成に伴ってヘリックス構造が誘導されると考えられる.このことは第一ヘリックスがアミノ酸配列上coiled-coil構造を形成する性質を示すことと対応している.また,13C/15N-filtered NOEの実験から,ホモ2量体ではサブユニット間で上記のトリプトファン残基どうしのNOEが観測されており,このトリプトファンを介して2量体構造が作られていると考えられる.私達のこれまでの研究から,tfa2bはホモ二量体形成能を失うと転写因子Gal11との相互作用が失われることを明らかにしている.今回の研究から,基本転写因子tfa2bは,過渡的な構造形成を介して転写因子をリクルートする特徴的な機構が明らかになった.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。酵母の基本転写因子TFIIEのβサブユニットのうちGal11と相互作用するフラグメント(TFIIEbフラグメント)が過渡的に形成する立体構造の特性の解明を目指して以下の研究を行った.1) TFIIEbフラグメントが過渡的に形成する立体構造の特性の真空紫外CDによる解析:NMRによる立体構造解析では,TFIIEbフラグメントは過渡的に3つのα-helix構造を形成することが明らかになった.しかし,NOEに基づいた立体構造決定では3つのα-helixが同時に形成されるのか,それぞれの構造単位が全く同期せずに形成されるのかを区別することができない.タンパク質中に形成される二次構造の高感度計測を可能とする広島大学放射光施設にある真空紫外CDを用いて,過渡的に形成される立体構造中の二次構造含量を定量的に測定した.この結果,NMR構造の二次構造含量より少なく3つのhelix構造は同期して形成されるのではなく,ランダムに形成されることが分かった.2)スピン緩和分散を用いた過渡的構造形成における構造ダイナミックスの解析:過渡的に形成されるTFIIEbフラグメントのダイナミックスを解析するために,立体構造決定を行った35度とそれよりも低温の17度の状態でT2緩和分散測定を行い構造形成のダイナミックス解析を試みた.700MHzの分光器を用いた測定では,統計上有意な緩和分散曲線を示す残基は観測されず,T2緩和分散測定で計測可能な範囲での構造揺らぎの存在は確認できなかった。ミリ秒域での構造揺らぎを持つと判断されるため,次年度は更に遅い時間域での揺らぎを検出するための実験を計画する.3)異方性核スピン相互作用を用いた過渡的構造形成のダイナミックス解析:異方性核スピン相互作用は,nsec-msecまでの広い時間域にわたるタンパク質構造のダイナミックスを検出できる.アクリルアミドゲルにより磁場配向させたTFIIEbフラグメントにたいして余双極子効果を用いたダイナミックス解析を試みたが十分な配向強度を得られずさらなる測定条件の検討を要する.次年度に測定解析を継続する.酵母基本転写因子tfa2(TFIIE)のbeta-サブユニット(tfa2b)が溶液中で過渡的構造形成する現象についてNMRにより解析した.NOEを用いた解析では,tfa2bタンパク質が3つのヘリックス構造を形成することを明らかにしたが,さらに,その存在率について主鎖化学シフトに基づく解析を行った.解析の結果,構造形成状態の存在率は10%程度であり,観測された構造が過渡的に形成される不安定な構造であることを確認した.真空紫外CDでの解析でも同様な結果を得た.さらに過渡的構造形成機構を解明するために,3つのヘリックス構造の中心に位置するTrpをAlaに置換する変異を導入したところ,第1ヘリックスの構造形成のみが阻害された.また,このTrp変異体は,tfa2bのホモ2量体構造形成をも阻害した.以上の観測から,tfa2bがもつ3つのヘリックス構造は過渡的に形成されるが,それぞれのヘリックスは独立に構造形成していると考えることができる.一方,第1ヘリックスに関しては,ホモ2量体形成に伴ってヘリックス構造が誘導されると考えられる.このことは第一ヘリックスがアミノ酸配列上coiled-coil構造を形成する性質を示すことと対応している.

また,13C/15N-filtered NOEの実験から,ホモ2量体ではサブユニット間で上記のトリプトファン残基どうしのNOEが観測されており,このトリプトファンを介して2量体構造が作られていると考えられる.私達のこれまでの研究から,tfa2bはホモ二量体形成能を失うと転写因子Gal11との相互作用が失われることを明らかにしている.今回の研究から,基本転写因子tfa2bは,過渡的な構造形成を介して転写因子をリクルートする特徴的な機構が明らかになった.24年度が最終年度であるため、記入しない。過渡的な構造形成についての性格付けについての実験は計画通り進んだが,予想していた動的構造特性とは異なった様相を示していることが明らかになった.このため,真空紫外CDを用いて温度変化による二次構造変化の系統的観測のための測定を行い構造形成ダイナミックスの詳細を検討するためのデータ集積を集中的に進めるなど当初の予定外の実験に時間を割いていたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。異方性核スピン相互作用から得られるタンパク質構造ダイナミックの情報が,構造形成ダイナミックスを議論する上での鍵となるが,タンパク質を磁場配向させるための条件の設定が上手く行かず今期は期待するデータを取得できなかったが,さらに強い磁場配向を実現する配向媒体の検討などを既に開始しており,早晩問題は解決できるはずである.X線小角散乱実験が大学内の施設を利用すること可能となったため,さらにX線小角散乱データも用いて構造形成ダイナミックスの解析を進める.
成長板軟骨の分化増殖機構における変異NLRP3の機能解析

CINCA症候群はインフラマゾームの構成因子であるNLRP3遺伝子のヘテロ変異を原因とし、慢性炎症症状に加えて関節変形を伴うことを特徴とする自己炎症疾患である。関節変形の原因である成長軟骨板の増殖分化異常の分子機構を明らかにするために、モザイク患者から樹立した変異陽性と陰性のiPS細胞のそれぞれを蛍光色素遺伝子で標識した。そしてそれぞれを軟骨細胞に分化誘導した後に、培地を共有できる培養装置を用いて共培養実験を行った。その結果、モザイク患者においては、変異陽性細胞が分泌因子を介して変異陰性細胞に作用していることが明らかになった。CINCA症候群(Chronic Infantile Neurologic Cutaneous and Articular Syndrome)の原因となるNLRP3遺伝子の点突然変異は、インフラマゾーム非依存性の未知の分子機構により成長板軟骨細胞の異常増殖を引き起こす.本研究では、その分子機構を解明するために、変異陽性細胞と陰性細胞の相互作用に着目し、新規の培養器具を用いた共培養系等により、変異NLRP3により活性化される細胞間相互作用因子を同定することを目指す.その結果はCINCA症候群における軟骨病変に対する新規治療法の開発とともに、成長板軟骨の増殖分化機構の理解にも寄与するものと期待される.平成27年度は下記の成果が得られた.1.変異陽性及び変異陰性細胞のラベリング変異陰性及び変異陽性CINCA-iPS細胞にそれぞれ、GFP及びmCherry遺伝子を発現するベクターを、AAVS遺伝子座に導入し、それぞれを識別できる系を確立した.2.混合培養による相互作用の解析標識した変異陰性及び変異陽性CINCA-iPS細胞を、これまでに確立した神経堤を経る培養法により軟骨前駆細胞へ分化誘導し、その後に両者をいくつかの比率で混合した細胞集団を作製し、3Dの軟骨分化誘導実験を行った.その結果、変異細胞を少数混合した場合でも、変異細胞のみのものと細胞塊のサイズは同等となることが判明し、やはり細胞間相互作用が存在している可能性が示唆された.モザイク疾患の利点を生かして同一患者から樹立した変異陽性細胞と陰性細胞を比較検討してきたが、複数の細胞の解析から、陽性細胞間及び陰性細胞間でも表現型に相違があることが判明した.ゲノム情報は同一であることから、この相違はリプログラミングによりエピゲノムの相違であると想定された.そこで患者由来細胞に加えて、標準的iPS細胞にゲノム編集技術を用いて変異を導入した細胞を作製して解析を追加することを計画した.その他の点では、計画は順調に進行している.1.平成27年度に樹立した変異陰性及び変異陽性CINCA-iPS細胞にそれぞれ、GFP及びmCherry遺伝子を発現するベクターをAAVS1遺伝子座に導入した細胞を用いて、それぞれを軟骨細胞に分化誘導した。誘導後も蛍光遺伝子の発現が維持されることを確認できた。2.標識した変異陰性及び変異陽性CINCA-iPS細胞を、これまでに確立した神経堤を経る培養法により軟骨前駆細胞へ分化誘導し、その後に両者をいくつかの比率で混合した細胞集団を作製し、3Dの軟骨分化誘導実験を行った。その結果、変異細胞を少数混合した場合でも、変異細胞のみのものと細胞塊のサイズは同等となることが判明し、細胞間相互作用が存在している可能性を示唆する結果が得られた。2.標識した変異陽性および陰性iPS細胞を、軟骨前駆細胞へ分化誘導した後、連携研究者が開発した培地共有培養装置を用いてフィルターで隔別されたwellに細胞を播種した後に、2Dの軟骨分化誘導実験を行った。その結果、正常細胞の遺伝子発現等の軟骨分化が亢進している結果が得られ、変異細胞からの液性因子の影響を示唆する結果が得られた。3.平成27年度の研究から、モザイク患者における正常細胞由来iPS細胞と変異細胞由来iPS細胞の機能を比較検討する際における、それぞれの細胞のクローン間の相違が顕著であるために、変異の有無による影響を正確に評価することが困難であることが判明した。そこでゲノム編集技術を用いて患者由来正常iPS細胞に変異を導入した細胞を用いる方針に変更し、その細胞の作製を行った。また同時に標準的iPS細胞に、CINCA症候群で観察される複数の変異を、それぞれ導入した細胞を作製した。平成28年度は下記の方策で研究を推進する.1.混合培養による相互作用の解析:2Dの軟骨分化誘導後、酵素処理により単一細胞としFACSを用いて、陰性細胞と陽性細胞に分離し、それぞれの集団に関して、トランスクリプトーム及びプロテオーム解析を行い、特に変異陰性細胞が混合培養によってどのような変化を遂げたのかを詳細に解析する.2.培地共有培養による相互作用の解析:連携研究者が開発した培地共有培養装置を用いて解析標識した変異陽性および陰性iPS細胞を、軟骨前駆細胞へ分化誘導した後、フィルターで隔別されたwellに細胞を播種して、2Dの軟骨分化誘導実験を行う.最終的に形成された軟骨塊の定量的評価、サイズ及び基質としてのGAGの定量的評価を行い、細胞塊を形成している細胞の遺伝子発現等を評価する.

3.相互作用因子の同定:上記の混合培養及び培地共有培養による変異陰性細胞のトランスクリプトーム及びプロテオーム解析から、変異陽性細胞から陰性細胞へのシグナルの絞り込みを行う.候補となったシグナルに関して、変異陽性細胞に対する、shRNAあるいは阻害剤が使用可能であれば、阻害剤を用いたシグナル阻害剤実験を行う.また変異陰性細胞において該当シグナルを活性化させるために、遺伝子導入あるいはアゴニストが使用可能であればアゴニストを作用させ、活性化実験を行う.以上の実験により、CINCA症候群において変異NLRP3が活性化している軟骨増殖因子を同定する.整形外科学、分子腫瘍学、幹細胞生物学一部の必要消耗品の発注が年度末となり、年度内の納入・使用が困難と判断し、次年度に繰り越して使用することとした.繰り越した研究費は、次年度の研究費と合わせて消耗品の購入にあてる予定である.
多様体の総合的研究

多様体の総合的研究はこの1年でいろいろな成果を挙げることができた。まず、代表者奥村は以前より継続して研究している複素材影空間の実超曲面の研究を押しすすめ、1988年6月下旬から7月上旬にかけて、ユーゴスラビア国ドブロフニク市で行われた微分幾何学とその応用に関する国際会議に出席し"複素射影空間の実部分多様体"という演題で講演を行う一方、大学院生高橋裕志の協力を得て、空間形の等長的〓点埋込に関する研究も行い、その成果を英国エジンバラ王位学会誌に、"Non-immersibility of a space formas a totally umblilichypersueface(空間形の全臍点超曲面としての非埋入性"の題名で掲載した。
非線形ラマン散乱イメージング法による界面イオン層形成メカニズムの非侵襲解明

マイクロ熱流体デバイスの更なる性能向上・新機能発現に向けて,微小空間特有の熱流動現象を計測する必要があるが,色素や粒子を流れ場に添加する従来法では混入物による潜在的制約が不可避であった.本研究課題は,ラマン散乱光に着目することで混入物に頼らない非侵襲熱流動センシング法を開発し,異なる物質の界面(異相界面)に適用することでマイクロ・ナノスケールの界面熱流動現象について考察する.平成26年度は,異相界面における現象解明に向けて,実流動場への適用を意識した光学システムの改善・検証に取り組んだ.具体的な実施内容を以下に記す.1.エバネッセント波照射を用いた全反射ラマンイメージング法の有効性検証:前年度開発した全反射自発ラマンイメージング法の有効性を検証した.流れ場の条件(レイノルズ数)や計測条件(エバネッセント波スポットの位置)を変化させて散乱光の計測を行った結果,レイノルズ数が小さく,スポット位置が下流にある場合において,拡散の進行により各成分の濃度勾配が緩やかになることが確認された.2.非線形ラマンセンシング(液流中の濃度計測)における非共鳴バックグラウンドノイズの低減:前年度までに構築したCARS光(非線形ラマン散乱光の一種)センシングシステムの光路上に,新たに偏光板やλ/2板等を挿入することにより,非共鳴バックグラウンドノイズの影響を低減可能な偏光CARSシステムの構築を行った.3.非線形ラマンセンシング(気流中の濃度計測)における非共鳴バックグラウンドノイズの影響検証,ならびにノイズの影響を受けにくい新規チャネルの設計:前年度までに構築したCARS光センシングシステムを用いて,チャネル素材であるアクリルやガラスから発生する非共鳴バックグラウンドノイズの影響について検証を行った。また、その結果をもとにノイズ発生を低減する新規チャネルの設計を行った.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。マイクロ熱流体デバイスの更なる性能向上・新機能発現のためには,微小空間特有の熱流動現象を詳細に把握する必要がある.しかし色素や粒子を流れ場に添加する従来のセンシング法では,混入物による潜在的制約が不可避であった.これに対して本研究課題は,ラマン散乱光に着目することで混入物を必要としない理想的な非侵襲熱流動センシング法を開発し,それを異なる物質同士の界面(異相界面)に適用することによりマイクロ・ナノスケールにおける界面熱流動現象について考察することを目的とする.平成24年度はその第一段階として,本研究の根幹となるセンシングシステムの構築ならびに濃度や温度の非侵襲センシング手法の開発を下記の通り実施した.1.液流および気流を対象とした非線形ラマンセンシングシステムの構築,ならびに流路内イオン濃度非侵襲センシング法の開発:フェムト秒パルスレーザ,光パラメトリック発振器(OPO),非線形光学結晶(SHG結晶),EM-CCDカメラ,各種光学部品(フェムト低分散ミラー,光学フィルタなど),倒立顕微鏡を組み合わせ,非線形ラマン散乱光の一種であるCARS光を発生させるシステムを構築した.更に上記システムを用いて,濃度の異なる電解質溶液(Na_2SO_4,NH_4Cl溶液)や気流(CO_2,イオン化させたCO_2)を満たした微小流路内で,各試料に特徴的なラマンシフトにおけるCARS光強度の計測を行った.その結果,各試料について濃度とCARS光強度の関係を表す較正曲線の取得に成功し,CARSによる非侵襲なイオン濃度計測の可能性が示された.2.二波長ラマンイメージングによる流路内温度分布非侵襲センシング法の開発:2台のEM-CCDカメラ,2種類の光学フィルタ等を組み合わせることで,2つの波長帯における自発ラマン散乱光の同時イメージングシステムを構築し,流路内温度分布の定量的可視化を実現した.上記光学システムは,今後温度・濃度同時計測や複数種の物質の濃度同時計測を行う際にも有効と考えられる.マイクロ熱流体デバイスの性能向上・新機能発現に向けて,微小空間特有の熱流動現象を計測する必要があるが,色素や粒子を流れ場に添加する従来法では混入物による潜在的制約が不可避であった.本研究課題は,ラマン散乱光に着目することで混入物に頼らない非侵襲熱流動センシング法を開発し,異なる物質の界面(異相界面)に適用することでマイクロ・ナノスケールの界面熱流動現象について考察する.平成25年度は,非線形ラマンセンシングの異相界面への適用に向けた足掛かりとして,全反射自発ラマンイメージング法の開発を行った.また,複数成分の濃度計測や多変量同時計測に向け,非線形ラマンセンシングの混合場への適用ならびに二波長ラマンイメージングによる温度・速度同時計測法の開発に着手した.1.エバネッセント波照射による全反射自発ラマンイメージングシステムの構築および固体・液面極近傍における濃度分布非侵襲センシング法の開発:レーザ,プリズム,倒立顕微鏡, EM-CCDカメラ等を組み合わせて,界面極近傍のみをセンシング可能な全反射自発ラマンイメージングシステムを構築した.更に上記システムを用いて微小流路内のH_2OとD_2Oの混合場を対象とする濃度分布計測を行った結果, H_2OとD_2Oのそれぞれについて非一様な分布が可視化され,固液界面極近傍における非侵襲な濃度計測に成功した.2.非線形ラマンセンシングシステムを用いた,複数成分を含む液流および気流中における濃度分布の非侵襲計測:前年度構築したCARS光(非線形ラマン散乱光の一種)

センシングシステムを用いて,複数成分を混合させた電解質溶液(Na_2SO_4とNH_4Cl)や気体(CO_2とN_2)を満たした流路内で,各成分の濃度分布計測を実現した.3.二波長ラマンイメージングによる温度・速度同時計測の開発:前年度開発したイメージングシステムを利用して時系列で水温分布計測を行い,温度分布の時間的変化から算出可能な速度範囲等に関して検証を行った.マイクロ熱流体デバイスの更なる性能向上・新機能発現に向けて,微小空間特有の熱流動現象を計測する必要があるが,色素や粒子を流れ場に添加する従来法では混入物による潜在的制約が不可避であった.本研究課題は,ラマン散乱光に着目することで混入物に頼らない非侵襲熱流動センシング法を開発し,異なる物質の界面(異相界面)に適用することでマイクロ・ナノスケールの界面熱流動現象について考察する.平成26年度は,異相界面における現象解明に向けて,実流動場への適用を意識した光学システムの改善・検証に取り組んだ.具体的な実施内容を以下に記す.1.エバネッセント波照射を用いた全反射ラマンイメージング法の有効性検証:前年度開発した全反射自発ラマンイメージング法の有効性を検証した.流れ場の条件(レイノルズ数)や計測条件(エバネッセント波スポットの位置)を変化させて散乱光の計測を行った結果,レイノルズ数が小さく,スポット位置が下流にある場合において,拡散の進行により各成分の濃度勾配が緩やかになることが確認された.2.非線形ラマンセンシング(液流中の濃度計測)における非共鳴バックグラウンドノイズの低減:前年度までに構築したCARS光(非線形ラマン散乱光の一種)センシングシステムの光路上に,新たに偏光板やλ/2板等を挿入することにより,非共鳴バックグラウンドノイズの影響を低減可能な偏光CARSシステムの構築を行った.3.非線形ラマンセンシング(気流中の濃度計測)における非共鳴バックグラウンドノイズの影響検証,ならびにノイズの影響を受けにくい新規チャネルの設計:前年度までに構築したCARS光センシングシステムを用いて,チャネル素材であるアクリルやガラスから発生する非共鳴バックグラウンドノイズの影響について検証を行った。また、その結果をもとにノイズ発生を低減する新規チャネルの設計を行った.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。現在までに,非線形ラマン散乱センシングシステムを液流・気流それぞれについて構築し,イオン濃度センシングを行う際に予め必要となる較正曲線の取得までを達成することができた.また,2つの波長帯を同時イメージングする光学システムを開発し多変量同時計測への足掛かりを作った.目標としていたイオン濃度からの速度算出に関しては未達成であるが,今後取り組むイオン濃度の時系列計測の結果に基づき速度算出を行う予定である.現在までに,非線形ラマン散乱センシング法を用いて,二種類以上の成分から成る液流や気流について各成分の濃度分布計測を達成することができた.また,多変量同時計測の実現に向けて,温度分布の時間的変化から速度を算出するための撮像条件や速度範囲に関する知見を得ることができた.
羊毛製品の水系洗浄における性能評価をめざした標準汚染布の開発

ドライクリーニング溶剤による水や土壌の汚染を防止する観点から、羊毛製品の水系洗浄が見直されおり、その汚れ落ちを評価するための標準汚染布を試作した。JIS C 9606に準じたモデル皮脂・カーボンブラック・関東ローム粘土の混合汚れを用い、水分散液から浸漬法とローラー法により羊毛布とその水洗い対応加工布を汚染し、カーボンブラック量も調整して、汚染度の異なる両面汚染布と片面汚染布を作製した。これら汚染布を、家庭洗濯を想定した標準的な条件で水系洗浄し、汚れ落ちに及ぼす各種洗浄条件(界面活性剤濃度、水の硬度、機械力)の影響からその洗浄特性を把握した。洗浄には撹拌式洗浄試験機を使用し、家庭洗濯との比較として商業洗濯のウェットクリーニングとドライクリーニングを外部委託した。洗浄率の評価は、目視判定に対応するK/S法に加えて、油脂のエーテル抽出と土壌に含まれる酸化鉄粒子の蛍光X線分析からおこなった。汚れ負荷の少ない片面汚染布は両面汚染布より洗浄率が高く、表面反射率の高い汚染布ほど洗浄率が高い傾向が認められた。防縮加工の有無と方法に関係なく、K/Sとモデル皮脂の洗浄率は同等で、土壌粒子の洗浄率はその2倍となり、汚れ成分の性質(カーボンブラックと油脂は親油性、酸化鉄は親水性)と粒度の違いによって洗浄率が異なることが確認された。羊毛の防縮加工はモデル皮脂と土壌粒子の付着量を増大させた。スケールの除去や樹脂被覆によって羊毛繊維の表面形状と物理化学的性質が変化し、汚染液や油性汚れの浸透性が増したためである。水系洗浄による汚れ落ちも防縮加工によって低下し、とくにBAP加工布の洗浄率はきわめて低かった。防縮加工布はドライクリーニングの洗浄率も高いとはいえず、水系洗浄における汚れ落ちを高める方法として濃縮洗剤液への漬け置きが示唆された。水系洗浄性能評価用標準汚染布提案の第一段階として、布と汚れ成分の選定、汚染布の作製方法・作製条件、洗浄率の評価法を検討した。布は染色試験用の平織羊毛布、汚れは衿垢に準じた洗浄特性が確認されているJIS C 9606規定の油脂、固体粒子(カーボンブラック、関東ローム層の土壌成分)を使用した。従来からの浸漬汚染法と、軽い汚染法として新規に採用したローラー法により、カーボンブラック量を調整して汚染度を数段階に変えた汚染布を作製した。汚染布は洗浄試験機(Terg-o-tometer)を用いて水系洗浄し、洗浄率に及ぼす汚染度と各種洗浄条件(界面活性剤濃度、水温と硬度、機械力)の影響を検討した。比較として、ウェットクリーング、ドライクリーニングも行なった。洗浄率は目視判定に対応する従来の表面反射率法に加え、汚れの直接測定として油脂の抽出定量と、土壌に含まれる酸化鉄の蛍光X線分析を行なった。羊毛は綿に比較して油脂の付着量が多く、表面反射率が低く、汚染度されやすかった。片面汚染であるローラー法は、両面汚染である浸漬法よりも表面反射率が高く、油脂付着量が少なく、酸化鉄付著量が多く、これらの洗浄率は浸漬法よりも高かった。また、表面反射率の高い汚染布ほど洗浄率が高い傾向が認められた。汚染布はすべて種々の洗浄条件の影響を反映した。表面反射率による洗浄率は油脂の洗浄率とほぼ同等であり、土壌成分の洗浄率はこれらのおよそ2倍と高かった。水系洗浄では、カーボンブラックと油脂は親油性、酸化鉄は親水性という汚れ成分の性質の違いによって、洗浄特性が異なることが確認された。ウェットクリーニングは機械力が強いにもかかわらず洗浄率が低く、ドライクリーングは機械力が弱く、洗浄率が高かった。均質性、汚染操作性からは、ローラー汚染がやや優れている。

羊毛の水洗い対応加工がその汚染性と水系洗浄性に及ぼす影響を検討した。羊毛ギャバジンとその脱スケール加工布、BAP加工布を、油脂・カーボンブラック・関東ローム粘土の混合汚れを用いて水分散液から浸漬法とローラー法により汚染した。これら汚染布を家庭洗濯を想定した条件で水系洗浄し、汚れ落ちに及ぼす各種洗浄条件(界面活性剤濃度、水の硬度、機械力)の影響からその洗浄特性を把握した。洗浄には撹拌式洗浄試験機を使用し、比較のために商業洗濯を外部委託した。洗浄率は目視判定に対応するK/S法と、油脂のエーテル抽出および土壌に含まれる酸化鉄粒子の蛍光X線分析により求めた。羊毛は防縮加工によって汚れやすくなり、土壌粒子付着量は1.5倍、モデル皮脂付着量は22.5倍に増大した。防縮加工によるスケールの除去や樹脂被覆によって、羊毛繊維の表面形状と物理化学的性質が変化し、汚染液や油性汚れの浸透性が増したためである。水系洗浄による汚れ落ちも防縮加工によって低下した。未加工布の洗浄率はK/Sとモデル皮脂が4050%、土壌粒子が6080%であったが、脱スケール加工布の洗浄率はこれよりも有意に低く、BAP加工布の洗浄率はK/Sが10%以下、モデル皮脂が20%以下、土壌粒子が3040%ときわめて低かった。洗浄率を高める方法として、濃縮洗剤液への漬け置きが示唆された。防縮加工の有無と方法に関係なく、K/Sとモデル皮脂の洗浄率は同等、土壌粒子の洗浄率はそのおよそ2倍であり、汚れ成分の性質と粒度の違いによって洗浄率が異なることが確認された。また、ドライクリーニングは、未加工布の汚れを80%以上除去するのに対して、防縮加工布のK/Sと土壌粒子の洗浄率は3060%にとどまり、水洗い対応加工布の汚れはドライクリーニングでも十分には除去できないことが判明した。
実用型IH線形加速器の開発研究

格段に加速電力効率が優れた、1H型線形加速器の基礎研究用高、中エネルギー領域のイオン加速がドイツ及び日本で成功し、1H型イオン線形加速器がほぼ完成した。これら基礎研究用で大電流加速可能な1H型線形加速器を医療用や半導体生産用など産業のための小型で信頼性の高い実用機に発展させ、完成させることが本研究の目的である。医療、産業用のイオン加速器は技術的に確立した静電型加速器やサイクロトロンが現在使用されているが、比較的エネルギーが高く、イオンの高電流化のためには、電子加速器の静電加速器やベータートロンが電子線形加速器に置きかわったと同様に実用型のイオン線形加速器が有利となる。この完成により真の民生用の加速器利用形態が完成することになり非常に意義あることである。そこで実用型線形加速器の象徴として有用放射性同位元素生成用の重陽子、3重陽子加速専用1H型線形加速器を日欧の知識と技術を結集して開発研究を行う。本共同研究が日欧の知識の集約により医療用1H線形加速器のシステムデザイン研究が主であったものが、非常に幸運にも加速空胴をドイツの予算でル-マニアで製作し、基礎電磁特性テストを平成5年度に開始できた。そこで平成6年度はイオン源、イオン入射系、収束レンズ、加速イオン分析系及び加速空胴真空排気、イオン源真空排気系を整備した。又加速テストを行うための、高周波電源を加速空胴共振器の高周波特性に合わせて、調性を行った。この結果平成6年度の研究計画に有る高周波源及び全体制御システムの開発デザインだけでなく実際の装置を完成することが出来た。これら医療用1H型線形加速器の加速特性試験を行う加速テスト装置を国際学術研究共同研究の費用により招へいした外国人研究者と共同して完成させた。そして非常な小イオン量のテストによりこの加速器システムが計算にかなり近い性能を持っていることが実験的に検正された。通常の電流量による加速実験は加速装置の有る東京工業大学・原子炉工学研究所、原子科学研究室の放射線管理変更申請が承認された時点で開始する予定にしている。一方現在ル-マニア国立原子物理研究所で進んでいる医療用3重陽子加速専用1H線形加速器完成へ加速特性実験データ及びノウハウを3重陽子加速器完成へ向けて知識、技術を還元している。その結果ドイツより移設した3重陽子1H型線形加速及び入射用デイスクトロンを組立て整備を行った。デイスクトロン入射器を必要性能の500KVまで性能アップすることが出き、性能特性実験を完成した。現在第11H型線形加速器の高周波源及び、高周波波ロ-レベル制御回路系の整備を行い、最初の小電流の加速実験を行うことまでの一歩手前までこぎつけることができた。追加速を行う第21H線形加速器のデザインを完了した。加速空胴共振器の製作は経済的混乱のためにあまりスムーズに進行してはいない。しかし研究成果はル-マニアの3重陽子加速計画に環元されている。国際学術研究共同研究の旅費が国際研究を大きく発展させることができた。又実用型1H線形加速器の開発研究が、放射性同位元素の有効利用研究に関する理想的国際分業を成功させ、日本ではPET用重陽子加速専用1H型線形加速器の開発、ル-マニアでは^<42>Kなどの有用放射性同位元素生成用3重陽子の加速専用1H型線形加速器の開発を発展させる起爆剤となった。又この放射性同位元素生成の国際共同研究からの分枝として、半導体生産用重イオン1H型線形加速器の国際共同研究も、ドイツのミュンヘン工科大学重イオン科学研究所、ル-マニア原子物理研究所・物理核工学研究所と東京工業大学・原子炉工学研究所との4者による研究が開始された。国際学研究・共同研究は平成5年、6年の2年で修了したが、我々の国際共同研究はグループを増やし増々さかんになりつつあり、文部省の外国旅費は非常に有効であった。

これら医療用1H型線形加速器の加速特性試験を行う加速テスト装置を国際学術研究共同研究の費用により招へいした外国人研究者と共同して完成させた。そして非常な小イオン量のテストによりこの加速器システムが計算にかなり近い性能を持っていることが実験的に検正された。通常の電流量による加速実験は加速装置の有る東京工業大学・原子炉工学研究所、原子科学研究室の放射線管理変更申請が承認された時点で開始する予定にしている。一方現在ル-マニア国立原子物理研究所で進んでいる医療用3重陽子加速専用1H線形加速器完成へ加速特性実験データ及びノウハウを3重陽子加速器完成へ向けて知識、技術を還元している。その結果ドイツより移設した3重陽子1H型線形加速及び入射用デイスクトロンを組立て整備を行った。デイスクトロン入射器を必要性能の500KVまで性能アップすることが出き、性能特性実験を完成した。現在第11H型線形加速器の高周波源及び、高周波波ロ-レベル制御回路系の整備を行い、最初の小電流の加速実験を行うことまでの一歩手前までこぎつけることができた。追加速を行う第21H線形加速器のデザインを完了した。加速空胴共振器の製作は経済的混乱のためにあまりスムーズに進行してはいない。しかし研究成果はル-マニアの3重陽子加速計画に環元されている。国際学術研究共同研究の旅費が国際研究を大きく発展させることができた。又実用型1H線形加速器の開発研究が、放射性同位元素の有効利用研究に関する理想的国際分業を成功させ、日本ではPET用重陽子加速専用1H型線形加速器の開発、ル-マニアでは^<42>Kなどの有用放射性同位元素生成用3重陽子の加速専用1H型線形加速器の開発を発展させる起爆剤となった。又この放射性同位元素生成の国際共同研究からの分枝として、半導体生産用重イオン1H型線形加速器の国際共同研究も、ドイツのミュンヘン工科大学重イオン科学研究所、ル-マニア原子物理研究所・物理核工学研究所と東京工業大学・原子炉工学研究所との4者による研究が開始された。国際学研究・共同研究は平成5年、6年の2年で修了したが、我々の国際共同研究はグループを増やし増々さかんになりつつあり、文部省の外国旅費は非常に有効であった。本共同研究が日欧の知識の集約による医療用実用IH線形加速器のシステムデザイン研究が主であったが、重陽子加速IH型線形加速器空洞デザインやイオンの軌道シミュレーションを勢力的に行うだけでなく、日本側研究者がル-マニアへ出張したおりに、加速器空洞がル-マニアで非常に低価格で製作可能なことが判明した。そして更に非常に幸運にもドイツの予算で加速空洞を製作することが出来た。そこで東京工業大学原子炉工学研究所の重イオン加速器システムの加速設備を利用して加速特性試験を行うことに決定した。そして現在東京工業大学に持ち込まれ、組立られ完成した3.2MeV重陽子加速IH型線形加速器空洞の電磁特性試験を来日したミュンヘン工大の二人を含んで行った。その結果実用型として加速領域の広いことに対する加速空洞径の調整方法がほぼシミュレーション通りにうまくいくことが証明された。その結果に合わせて高周波源の再調整を行っている。
蓚酸および蓚酸カルシウム結晶による腎尿細管上皮細胞傷害とその抑制因子の検討

【方法】(1)MDCK細胞を培養しHGF(0,10,100ng/ml)を投与し、シュウ酸カリウム溶液(0.25mM pH6.5)又はシュウ酸カルシウム結晶溶液(500μg/ml)を添加、経時的に培養上清のLDH値を測定した。(2)MDCK細胞を培養し洗浄後、HGF(0,10,100ng/ml)とCOM結晶溶液(500μg/ml)を加え15分incubate。上清を捨て細胞に付着していない結晶を除去し、細胞に付着している結晶を溶解しカルシウム濃度を原子吸光分析で測定し結晶量を定量、付着抑制活性を計算した。(3)ラット結石形成モデルは0.5%エチレングリコールを連日及び0.5μg Vit.D3を隔日、強制投与。高シュウ酸尿モデルは0.5%エチレングリコールのみ、コントロールは蒸留水を投与。各モデルの腎におけるHGFをELISA法で測定し、免疫染色で検討した。(4)MDCK細胞にラット由来のfibronectinを遺伝子導入し、蓚酸カルシウム結晶曝露によるMTS assayをおこなった。【結果】(1)in vitroにおいてHGFはシュウ酸カリウム、シュウ酸カルシウムによる細胞傷害抑制作用を認めた。シュウ酸カリウム曝露によるLDHは時間依存性に増加傾向を示した。しかしHGFの投与によりLDHは濃度依存性に減少する傾向にあり、30分、45分では有意差を認めた。シュウ酸カルシウム曝露によるLDHも時間依存性に増加傾向を示し、HGF投与により濃度依存性に減少する傾向にあった。(2)HGFによるCOM結晶付着抑制を認め、HGF(-)と10ng/ml, HGF(-)と100ng/mlでそれぞれ有意差を認めた。(3)3群において結石形成モデルのみシュウ酸カルシウム結晶の沈着が認められた。結石形成モデルにおいて、HGFは多くの尿細管と一部の間質で発現し、さらに結石の付着した尿細管に強い発現を認めた。コントロールでは一部の間質で発現を認める以外ほとんど発現を認めなかった。ラット結石形成モデル腎において結晶の付着した尿細管にHGFの強い発現を認めた。(4)遺伝子導入細胞ではcell viabilityが他の群に比較し有意に高かった。【考察】結石形成とHGF発現の関連が示唆された。また、fibronectinnは結石形成に阻害的に働くinhibitorのひとつと考えられた。平成14年度に行った研究によって得られた新たな知見を以下に示す。(1)細胞傷害(アポトーシス)の検出腎尿細管上皮培養細胞に蓚酸および蓚酸カルシウム結晶を暴露すると、細胞にアポトーシスを認めることが形態学的および分子生物学的に確認された。(2)細胞障害の定量腎尿細管上皮培養細胞に蓚酸および蓚酸カルシウム結晶を暴露することにより細胞より産生されるLDHが増加し、細胞傷害の定量が可能であることが判明した。

蓚酸のほうが蓚酸カルシウム結晶のほうが、細胞障害の程度は大きく、いずれの場合においても濃度および時間依存性に傷害の程度が増加することが判明した。現時点においては、クエン酸、GAGs、fibronectinについて細胞傷害抑制効果を検討した。腎尿細管上皮培養細胞に蓚酸および蓚酸カルシウム結晶を暴露したあと、クエン酸、GAGs、fibronectinを添加することにより、細胞障害が抑制されることが判明した。3.クエン酸とGAGs、fibronectin、HGF、EGFの相互作用の検討クエン酸とGAGsの相互作用についての検討を行った。クエン酸およびGAGsを単独で投与するよりも併用で投与するほうが、明らかに細胞傷害抑制効果を認め、両者間に相互作用があると示唆された。【方法】(1)MDCK細胞を6well culture dishでconfluentになるまで培養しHGF(0,10,100ng/ml)を投与し、シュウ酸カリウム溶液(0.25mM pH6,5)又はシュウ酸カルシウム1水和物(COM)結晶溶液(500μg/ml)を添加、経時的に培養上清のLDH値を測定した。(2)MDCK細胞を6well culture dishでconfluentになるまで培養し、Hanks液にて3回洗浄後、HGF(0,10,100ng/ml)とCOM結晶溶液(500μg/ml)を加え15分incubate。上清を捨て、Hanks液にて3回洗浄し、細胞に付着していない結晶を除去し、細胞に付着している結晶を6mol/l塩酸溶液で溶解しカルシウム濃度を原子吸光分析で測定し結晶量を定量。付着抑制活性を計算した。(3)ラット結石形成モデルは0.5%エチレングリコールを連日及び0.5μgVit.D3を隔日、強制投与。高シュウ酸尿モデルは0.5%エチレングリコールのみ、コントロールは蒸留水を投与。各モデルの腎におけるHGFをELISA法で測定し、免疫染色で検討した。【結果】(1)in vitroにおいてHGFはシュウ酸カリウム、シュウ酸カルシウムによる細胞傷害抑制作用を認めた。シュウ酸カリウム曝露によるLDHは時間依存性に増加傾向を示した。しかしHGFの投与によりLDHは濃度依存性に減少する傾向にあり、30分、45分では有意差を認めた。シュウ酸カルシウム曝露によるLDHも時間依存性に増加傾向を示し、HGF投与により濃度依存性に減少する傾向にあった。(2)HGFによるCOM結晶付着抑制を認め、HGF(-)と10ng/ml, HGF(-)と100ng/mlでそれぞれ有意差を認めた。(3)3群において結石形成モデルのみシュウ酸カルシウム結晶の沈着が認められた。結石形成モデルにおいて、HGFは多くの尿細管と一部の間質で発現し、さらに結石の付着した尿細管に強い発現を認めた。コントロールでは一部の間質で発現を認める以外ほとんど発現を認めなかった。高シュウ酸尿モデルでは、シュウ酸カルシウム結晶の付着は認めなかったが、結石形成モデルに近い像を呈していた。ラット結石形成モデル腎において結晶の付着した尿細管にHGFの強い発現を認めた。4)ラット結石形成モデル腎はnormal controlや高シュウ酸尿モデルと比較してHGF含有量の増加傾向を示した。【考察】結石形成とHGF発現の関連が示唆された。
超臨界抽出と溶剤水素化を組み合わせた石炭の2段液化

本研究では、水素の消費をできるだけ少なくし、技術的に問題の多い高圧水素ガスを使用する液相水素化工程の反応条件をできるだけ温和にして、なおかつ液化物収率の増加をはかるという原理的に相反する要求を、液化プロセスの複合化(前処理プラス水素ガスにする水素化)によってある程度解決することを目的とする。本年度はWandoan炭とYallourn炭について、各種超臨界または凝臨界流体による抽出(前処理)を400°C、2060MPaの条件下で行ない、操作条件、溶剤の種類、反応機構などについて検討した。その結果、水素供与性溶剤(テトラリン、テトラヒドロキノリン)と水素非供与性溶剤(ベンゼン、水)では抽出(前処理)機構が本質的に異なることがわかった。すなわち水素供与性溶剤を用いた場合は抽出は通常の液化と同じようにdafベ-スで100%まで進行するのにくらべて、水素非供与性溶剤を用いた場合には抽出(前処理)は短時間で終了して平衡値に致達するという傾向を示した。またメタノ-ルは両者の中間的挙動を示した。これらの結果を数学的モデルを用いて速度解析し、前処理各過程の速度定数を計算し、水素供与性溶剤中では前処理は逐次反応的に進行するが、水素非供与性溶剤中では並発反応的傾向が強いことを明らかにした。またメタノ-ルによる前処理に対する圧力効果の定量から、メタノ-ルが反応系にとり込まれる可能性(水素難供与性溶剤)を指摘し、石炭とメタノ-ルとの反応機構について考察を行ない、水素を消費しない分をプロセスのその他の反応条件の苛酷化によって補うという観点からみたメタノ-ルの将来性を示唆した。また水の効果は本年度の実験では否定的であったが、水と水素供与性溶剤との間に上部完溶点の存在する可能性を明らかにし、水の効果を期待するために前処理条件をさらに高温高圧化する必要性を指摘した。