hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
正常圧水頭症とパーキンソン症候群の鑑別の為の髄液マーカーの探索と病態の解明

特発性正常圧水頭症(iNPH)は、パーキンソン症候群と臨床症状が類似すること、また、しばしば両者は併存することから、臨床症状と画像所見のみでは両者の鑑別は困難である。現状では両疾患の原因は不明であり、特異的な定量検査法はない。そこで本研究では、髄液中で含有量が異なるsmall RNAを同定する。これは高感度の定量検査法の開発のみならず、両疾患の病態解明、更に、治療法のないパーキンソン症候群の新たな治療法の開発にも寄与する。既知のsmall RNAの同定は期待通り進行し、iNPHとパーキンソン症候群併存例を鑑別診断できるバイオマーカーとしてmiR-4274を同定することができた。更に、PSPとiNPHの鑑別診断可能な6個のバイオマーカーの候補を同定できた。2年度の達成度としては95%である。昨年度同定したPSPとiNPHの鑑別診断可能な6個のバイオマーカー候補を、より大きなコホートで測定し、最も鑑別に有用なバイオマーカーを同定する。更に同定したマーカーを別のコホートで検証し、iNPHとPSPを鑑別するマーカーを確立する。1既知のsmall RNAの同定:iNPH2例、パーキンソン症候群1例、アルツハイマー病1例の計4例の髄液をhumanmiRNome miRNA PCR Arrayを用いて、1008個のmicroRNAsを網羅的に解析した。その結果20個のmicroRNAsがiNPHと比較してパーキンソン症候群で変動していた。(1次スクリーニング)次にiNPH 7例、パーキンソン症候群3例、アルツハイマー病5例と正常5例を対象として、1次スクリーニングにて抽出された20個のmicroRNAsをqRT-PCR法にて定量測定し、9個のmicroRNAsが候補として抽出された。(2次スクリーニング)2未知のsmallRNAの同定:iNPH 10例とパーキンソン症候群10例を対象として、髄液からsmall RNA抽出した。2016年度の創薬等技術支援基盤プラットファーム・解析拠点領域機能ゲノミクス領域Aの支援の基に、TruSeq Small RNA-Seqライブラリー作製キットを用いて、シーケンス用ライブラリーの作製を試みた。結果、得られたピークはわずかに検出される120bpのみでNegative Controlとの差が見られず、アダプターダイマー由来のピークと予想されることから、ライブラリーは作製を断念した。既知のsmall RNAの同定は期待通り進行し、候補となる9個のmiRNAsを同定することができた。しかし、ライブラリーの作製ができず、未知のmiRNAsを同定することはできなかった。初年度の達成度としては80%である。候補となる9個のmiRNAsを、別のコホートに於いて検証し、更に精度の高いバイオマーカーを絞り込んでいく。髄液中のsmall RNAは微量である為、シーケンス用ライブラリーの作製は断念し、計画を変更し、パーキンソン症候群の中でも、最も鑑別が難しい進行性核上性麻痺とiNPHの診断可能な既知のmiRNAsバイオマーカーをhumanmiRNome miRNA PCR Arrayを用いて探索する計画である。当初予定していた未知のsmall RNAの同定の為に、シークエンス用ライブラリーの作製を試みたが、髄液中のsmall RNAが微量の為に、ライブラリーの作製を断念した。その為に次年度はsmall RNA Arrayを使用して、iNPHとパーキンソン症候群を鑑別するsmall RNAを同定する。候補マーカーの測定の為の、測定試薬と論文英文校正、出版費に使用する。
人工生合成マシナリーの合理的再構築による次世代天然物化学

糸状菌由来メロテルペノイド等など、複雑骨格天然物の生合成をとりあげる。メロテルペノイドの生合成は、比較的短工程で複雑な分子骨格を構築する点が特徴的であり、これは多段階の劇的な骨格変換反応を触媒する多機能型酸化酵素等の存在によるところが大きい。本研究では、人為的な機能制御と分子多様性創出の格好の材料ともいえる、これら特異な反応を触媒する修飾酵素について、X線結晶構造解析などにより、酵素反応の立体構造基盤を解明し、さらに立体構造情報に基づき酵素機能を合理的な改変をめざした。酵素の結晶構造解析と構造機能相関の解明。昨年に引き続き、アンジトミン、ノボフミガトニン、アスコフラノン、アスコクロリン、オーシノールなどの生合成において、多段階の劇的な骨格変換反応を触媒し、その構造複雑化に決定的な役割を演じる、多機能型非ヘム鉄要求性ジオキシゲナーゼについて、X線結晶構造解析を行い、酵素反応の立体構造基盤を解明、さらに、結晶構造に基づき、合理的な酵素機能の改変と生合成リデザインに成功した。結果を印刷公表した。加えて、メロテルペノイド構造複雑化に重要な役割を演じる酸素添加酵素、プレニル転移酵素、新規異性化酵素など、一連の修飾酵素についても、同様に、酵素の精密機能解析と立体構造基盤の解明に成功した。さらに、これらに加えて、インドールアルカロイド、スルホンアミド、ネオアンチマイシンなど、関連する一連の複雑骨格天然物の生合成マシナリーの構造機能解析、生合成リデザインにも成功し、研究成果を印刷公表した。計画を上回るペースで研究成果を挙げることができている。中間評価でA判定を得た。今年度も引き続き、複雑骨格の生合成酵素の結晶構造解析と構造機能相関の解明に取り組む。メロテルペノイドの生合成において、多段階の劇的な骨格変換反応を触媒し、その構造複雑化に決定的な役割を演じる、多機能型非ヘム鉄要求性ジオキシゲナーゼについて、さらに類縁酵素のX線結晶構造解析を行い、酵素反応の立体構造基盤を明らかにする。メロテルペノイド構造複雑化に重要な役割を演じる他の一連の酸素添加酵素、修飾酵素等についても、同様に、酵素の精密機能解析と結晶構造解析を進め、酵素反応の立体構造基盤と構造機能相関を明らかにする。その他、セスタテルペン、ポリケタイド、インドールアルカロイドなど、複雑骨格天然物の生合成マシナリーの構造機能解析を進める。これら新奇な反応を触媒する酵素(生体触媒)の立体構造基盤の解明は、有機化学的にもきわめて興味深く、新たな触媒概念の確立、生体触媒の創製などにも道を拓く。まず申請者の研究室でその生合成遺伝子クラスターを取得し、物質生産系の構築に成功した、Penicillium brasilianum由来パラヘルクオニンやAspergillus nidulans由来オーシノールの生合成において、多段階の劇的な骨格変換反応を触媒し、その構造複雑化に決定的な役割を演じる、多機能型非ヘム鉄要求性ジオキシゲナーゼPrhAとAusEについて、X線結晶構造解析を行い、酵素反応の立体構造基盤を明らかにした。両酵素はアミノ酸レベルで互いに高い配列相同性(80%)を示すものの、共通の基質から全く異なった骨格変換反応を触媒することから、その構造機能相関に興味がもたれた。両酵素の基質特異性を精査、精密機能解析を行い、性状の違いを明らかにした。また、関連酵素との構造の比較、部位特異的変異等により活性部位を構成するアミノ酸残基を特定し、酵素の構造機能相関の解明に成功した。メロテルペノイド構造複雑化に重要な役割を演じる他の一連の酸素添加酵素、修飾酵素等についても、同様に、酵素の精密機能解析と結晶構造解析を進めている。その他、糸状菌由来セスタテルペン、放線菌由来ポリエン、インドールアルカロイドなど複雑骨格天然物の生合成マシナリーの構造機能解析、生合成リデザインにも成功した。ほぼ計画通りに研究成果を挙げることができている。昨年に引き続き、パラヘルクオニンやオーシノールの生合成において、多段階の劇的な骨格変換反応を触媒し、その構造複雑化に決定的な役割を演じる、多機能型非ヘム鉄要求性ジオキシゲナーゼ、PrhAとAusEについて、X線結晶構造解析を行い、酵素反応の立体構造基盤を解明、さらに、結晶構造に基づき、合理的な酵素機能の改変と生合成リデザインに成功した。結果を印刷公表した。

加えて、メロテルペノイド構造複雑化に重要な役割を演じる酸素添加酵素、プレニル転移酵素、新規異性化酵素など、一連の修飾酵素についても、同様に、酵素の精密機能解析と結晶構造解析に成功した。さらに、これらに加えて、糸状菌由来セスタテルペン、インドールアルカロイドなど、関連する一連の複雑骨格天然物の生合成マシナリーの構造機能解析、生合成リデザインにも成功し、研究成果を印刷公表した。ほぼ計画通りに研究成果を挙げることができている。糸状菌由来メロテルペノイド等など、複雑骨格天然物の生合成をとりあげる。メロテルペノイドの生合成は、比較的短工程で複雑な分子骨格を構築する点が特徴的であり、これは多段階の劇的な骨格変換反応を触媒する多機能型酸化酵素等の存在によるところが大きい。本研究では、人為的な機能制御と分子多様性創出の格好の材料ともいえる、これら特異な反応を触媒する修飾酵素について、X線結晶構造解析などにより、酵素反応の立体構造基盤を解明し、さらに立体構造情報に基づき酵素機能を合理的な改変をめざした。酵素の結晶構造解析と構造機能相関の解明。昨年に引き続き、アンジトミン、ノボフミガトニン、アスコフラノン、アスコクロリン、オーシノールなどの生合成において、多段階の劇的な骨格変換反応を触媒し、その構造複雑化に決定的な役割を演じる、多機能型非ヘム鉄要求性ジオキシゲナーゼについて、X線結晶構造解析を行い、酵素反応の立体構造基盤を解明、さらに、結晶構造に基づき、合理的な酵素機能の改変と生合成リデザインに成功した。結果を印刷公表した。加えて、メロテルペノイド構造複雑化に重要な役割を演じる酸素添加酵素、プレニル転移酵素、新規異性化酵素など、一連の修飾酵素についても、同様に、酵素の精密機能解析と立体構造基盤の解明に成功した。さらに、これらに加えて、インドールアルカロイド、スルホンアミド、ネオアンチマイシンなど、関連する一連の複雑骨格天然物の生合成マシナリーの構造機能解析、生合成リデザインにも成功し、研究成果を印刷公表した。計画を上回るペースで研究成果を挙げることができている。中間評価でA判定を得た。昨年度に引き続き、酵素の結晶構造解析と構造機能相関の解明に取り組む。まず申請者の研究室でその生合成遺伝子クラスターを取得し、物質生産系の構築に成功した、Penicillium brasilianum由来パラヘルクオニンやAspergillus nidulans由来オーシノールの生合成において、多段階の劇的な骨格変換反応を触媒し、その構造複雑化に決定的な役割を演じる、多機能型非ヘム鉄要求性ジオキシゲナーゼPrhAとAusEについて、X線結晶構造解析を行い、酵素反応の立体構造基盤を明らかにする。メロテルペノイド構造複雑化に重要な役割を演じる他の一連の酸素添加酵素、修飾酵素等についても、同様に、酵素の精密機能解析と結晶構造解析を進め、酵素反応の立体構造基盤を明らかにする。その他、糸状菌由来セスタテルペン、放線菌由来ポリエン、インドールアルカロイドなど複雑骨格天然物の生合成マシナリーの構造機能解析を勧める。これら新奇な反応を触媒する酵素(生体触媒)の立体構造基盤の解明は、有機化学的にもきわめて興味深く、新たな触媒概念の確立、生体触媒の創製などにも道を拓く。
利用者心理・行動を反映した合理的な交通信号制御・交差点構造設計手法に関する研究

本研究では,信号交差点における中央帯を車両の安全通行のためだけでなく,信号切り替わり時に横断し切れない歩行者・自転車が生じた際の安全な退避場所として整備・運用するための基準を検討した.そのため,中央帯滞留時の主観的な不安感ならびに客観的な指標である心拍変動と交差点構造,交通状況,信号制御条件との関係を分析した.さらに,中央帯滞留スペース確保策としてクランク型の横断歩道に着目し,中央帯滞留時の意識,危険行動抑止のための構造・制御について検討した.本研究で得られた知見を以下に示す.・中央帯滞留時の総合不安感は中央帯幅員と強い相関関係があり,また,「大型車混入率」が高くなる,「中央帯幅員」が狭くなる,さらに「歩行者赤時間」が長くなることが不安感を高める要因であるとわかった.・総合不安感モデルの感度分析より,横断者の不安感緩和のために必要な中央帯拡幅量,赤信号時間短縮量を明らかにした.また,現実的な交差点改良を行うためには,中央帯をクランク構造に改良し,必要な滞留スペースの確保が必要であることがわかった.・中央帯滞留者の心拍変動分析より,平常時と比べ中央帯滞留時に心的負担を感じる被験者が少なく,中央帯に滞留することはそれほどストレスに感じることではないことが示された.・中央帯長を短縮し,横断長を短くすることは危険横断を増加する恐れがあり,防護柵をコンクリート製防護柵などに強化した場合には,歩行者,自転車ともに,中央帯滞留利用がしやすくなることがわかった.・赤信号待ち時間の増加に伴い,自転車の危険横断割合が高くなる一方,待ち時間が短縮する場合には歩行者の中央帯滞留利用率が高くなることが示された.よって,横断者の無理な横断を抑止し,仮に横断した場合にも危険な交錯を回避するため必要に応じて中央帯滞留を利用させる運用を考えるためには,赤信号待ち時間の短縮が効果的である.1.信号交差点における利用者行動と交差点構造・信号制御との関連分析(1)利用者の視線挙動と交差点構造との関連分析事故多発交差点において,アイマークカメラ,心拍計,ドライブレコーダーを用いた走行調査を行い,交差点構造,交通安全施設および周囲の交通状況が,左折ドライバーの注視特性に与える影響に分析した.その結果,交差点内における左折ドライバーの注視位置は大きく5つに分類可能であり,また,クラスター分析の結果から左折前後の車線合計数6以上と未満で分類でき,交差点構造の違いが注視挙動に与える影響が明らかとなった.(2)信号交差点における利用者行動の地域差に関する分析利用者行動の地域差を分析するために,まず都道府県別の交通事故統計データによる事故発生要因分析を行い,事故発生と地域性の関連について検討した結果,愛知県と大阪府の事故発生形態が類似することがわかった.次に,両府県の事故多発交差点において,ドライバー及び横断者の交通行動に関してビデオカメラによる実態調査を行った.取得した映像データを解析し,横断者の交通行動および自動車と横断者の交錯危険性について分析を行った結果,横断者の青開始前のフライングや駆け込み進入など危険な行動に地域差が見られ,また自動車との交錯危険性についても差が見られた.2.利用者のリスク行動抑制を目指した信号交差点運用代替案の評価信号交差点における交錯危険性および遅れを表現可能なリスク評価値推計モデルを,実態調査データに基づき構築した.名古屋市内1交差点をケーススタディとして,交差点構造・信号制御を変化させる運用代替案について検討したところ,横断歩道長の短縮などによる交差点規模の縮小,それに伴うサイクル長の短縮による遅れ減少により,横断者の駆け込み行動を抑制することができ,結果として横断者にとっての交錯・遅れリスクを低減させることが可能であることが示された.本研究では,信号交差点における中央帯を車両の安全通行のためだけでなく,信号切り替わり時に横断し切れない歩行者・自転車が生じた際の安全な退避場所として整備・運用するための基準を検討した.そのため,中央帯滞留時の主観的な不安感ならびに客観的な指標である心拍変動と交差点構造,交通状況,信号制御条件との関係を分析した.さらに,中央帯滞留スペース確保策としてクランク型の横断歩道に着目し,中央帯滞留時の意識,危険行動抑止のための構造・制御について検討した.本研究で得られた知見を以下に示す.・中央帯滞留時の総合不安感は中央帯幅員と強い相関関係があり,また,「大型車混入率」が高くなる,「中央帯幅員」が狭くなる,さらに「歩行者赤時間」が長くなることが不安感を高める要因であるとわかった.・総合不安感モデルの感度分析より,横断者の不安感緩和のために必要な中央帯拡幅量,赤信号時間短縮量を明らかにした.また,現実的な交差点改良を行うためには,中央帯をクランク構造に改良し,必要な滞留スペースの確保が必要であることがわかった.・中央帯滞留者の心拍変動分析より,平常時と比べ中央帯滞留時に心的負担を感じる被験者が少なく,中央帯に滞留することはそれほどストレスに感じることではないことが示された.・中央帯長を短縮し,横断長を短くすることは危険横断を増加する恐れがあり,防護柵をコンクリート製防護柵などに強化した場合には,歩行者,自転車ともに,中央帯滞留利用がしやすくなることがわかった.・赤信号待ち時間の増加に伴い,自転車の危険横断割合が高くなる一方,待ち時間が短縮する場合には歩行者の中央帯滞留利用率が高くなることが示された.よって,横断者の無理な横断を抑止し,仮に横断した場合にも危険な交錯を回避するため必要に応じて中央帯滞留を利用させる運用を考えるためには,赤信号待ち時間の短縮が効果的である.
ナノカーボン電極を用いたリムルス試薬非依存型LPS定量デバイスの開発

本研究では、従来、高価な試薬(リムルス試薬)を必要とするlipopolysaccharide(LPS)を、簡易に計測可能な電気化学式LPS定量デバイスの開発を行った。LPS認識分子を標識した電気化学活性分子(フェロセンや亜鉛錯体)をLPSプローブとして合成し、本プローブの電極上での応答増幅現象を利用することで、リムルス試薬が不要な新たなLPS検出法を実現した。また、電極として、表面が原子レベルで平坦で極めてノイズ電流の小さいナノカーボン薄膜を利用することで、極低濃度のLPS(200 pg/ml)検出が可能であった。さらには本系のフロー化、微小流路化により簡易で再現性の高い測定が可能であった。従来、高価なリムルス試薬を必要とするlipopolysaccharide(LPS)の計測を、LPSを認識し、なおかつ電気化学活性を有する合成プローブにより、電極表面上でシグナル増幅させることで、高感度にLPSを検出する方法の実現を目的とする。このような新規計測法の性能向上を図るために、1表面が原子レベルで平坦で極めてノイズ電流の小さいスパッタナノカーボン薄膜電極の表面構造の最適化、2電気化学活性基を有するLPS認識プローブ分子の開発、3測定系の微小流路デバイス化、の3項目を中心に検討し、リムルス試薬不要な高感度LPS検出システムの実現をめざす。平成25年度は、下記の成果を得た。1.LPS認識分子であるポリεリジン(PL)をナノカーボン電極表面に固定化し、LPSの認識・濃縮を行う反応場を構築した。PL修飾電極上にLPSを捕捉させた後に、フェロセンを標識したLPS認識分子(ポリミキシンB)プローブを添加し、前述の捕捉したLPSに作用させ吸着させた。最終的に電極上に捕捉されたプローブ量に応じた電気シグナルを計測することでLPS定量を行った。その結果、リムルス試薬を用いることなく2ng/mLのLPSまで定量できることを実証した。従来カーボン電極(グラッシーカーボン)を用いた本測定系では、電極由来のノイズ電流の影響を受け、2ng/mLの低濃度LPSを定量することが不可能であったことから、ナノカーボン電極の有用性が実証された。2.さらなる高感度LPS計測法の構築に向けて、フェロセンに代替し金属錯体を標識したLPS認識プローブを設計した。LPS認識分子と錯体部位の組合せを模索し、新たなLPS定量法を構築可能な新規プローブの構造に目途をつけた。平成26年度は、下記の成果を得た。1.高感度LPS計測法の構築に向けて、亜鉛錯体とLPS認識分子であるセチルピリジニウムから構成されるLPSプローブを設計・開発した。新規測定法として、(1)LPS認識微粒子にLPSを吸着させた後、ここへLPSプローブを添加した。さらにここへ酸性溶液を添加することで亜鉛イオンを溶出した。スパッタナノカーボン薄膜電極用いて亜鉛イオン抽出溶液の電気化学測定を行ったところ、亜鉛イオンの応答電流とLPS濃度には相関性があり、本法でのLPSの検出下限濃度は200 pg/mLを達成した。また、従来カーボン電極を用いた場合、電極由来のノイズ電流の影響を受け、低濃度LPSの定量が困難であったことから、ナノカーボン電極の有用性が実証された。2.これまでに開発した電気化学LPS測定をより高感度で行うためにマイクロ空間を反応場としたマイクロ流路デバイスの開発を行った。具体的には、1スライドガラス上へパタン化した絶縁シールを貼付し、パタニングされたナノカーボン膜を成膜した。2パタン化電極上に着脱可能な直線型の微小流路をPDMSで形成し、これを貼り合わせることでLPS計測用マイクロ流路デバイスを構築した。作製された流路デバイスにおいても十分な電気化学性能を示すことが確認された。平成27年度は、昨年度までに得られた成果をもとに、下記の成果を得た。1.ドライプロセスによりナノカーボン薄膜表面をフッ素化することで、よりノイズ電流の低い電極を構築することに成功した。2.さらなる高感度LPS計測法の構築に向けて、LPS認識分子部位として12残基のペプチドを修飾した亜鉛錯体化合物(LPSプローブ)を開発した。

これによりLPSの検出下限濃度は200 pg/mLを達成した。また、合成したLPSプローブのLPSに対する特異的親和性を表面プラズモン共鳴法(SPR)により評価した。3.上述の電気化学LPS検出の簡易化を目的に、測定系のフローシステム化に取り組んだ。具体的には、LPS認識微粒子をテフロンチューブ内に内包させたミニカラムを作製し、ここに順次、LPS試料、プローブ、亜鉛脱離溶液を通液させた。溶離してきた亜鉛イオンをナノカーボンで測定することでLPS計測が可能なフローシステムの開発に成功した。本システムにより、再現性と選択性の高いLPS定量が可能となった。本研究では、従来、高価な試薬(リムルス試薬)を必要とするlipopolysaccharide(LPS)を、簡易に計測可能な電気化学式LPS定量デバイスの開発を行った。LPS認識分子を標識した電気化学活性分子(フェロセンや亜鉛錯体)をLPSプローブとして合成し、本プローブの電極上での応答増幅現象を利用することで、リムルス試薬が不要な新たなLPS検出法を実現した。また、電極として、表面が原子レベルで平坦で極めてノイズ電流の小さいナノカーボン薄膜を利用することで、極低濃度のLPS(200 pg/ml)検出が可能であった。さらには本系のフロー化、微小流路化により簡易で再現性の高い測定が可能であった。非常勤職員の採用、あるいは産学官連携制度による大学院生に本研究の協力を得ることができたこともあり、LPS検出の検出限界を従来よりも一桁下げることに成功し、特許出願に至った。27年度が最終年度であるため、記入しない。分析化学、電気化学平成27年度は、昨年度得られた成果をもとに、より高感度で簡易な電気化学LPS検出法の開発を目指し、下記の項目を検討する。(1)種々の金属錯体やLPS認識分子からなるLPSプローブを合成し、ナノカーボン電極におけるLPS濃度計測の性能向上を図る。得られた結果は従来カーボンとの比較を行い、その優位性を検証する。また、様々なLPS認識部位を有するLPSプローブのLPSに対する特異的親和性を表面プラズモン装置により評価する。(2)さらに電気化学LPS検出を簡易かつ高感度化することを目的に、測定系のフローシステム化、あるいはマイクロ流路デバイス化を行う。ポリεリジン修飾ナノカーボン電極の最適化ならびに、本修飾電極とフェロセン標識LPSプローブを用いることで、従来カーボンより優れたLPS検出性能を示すことができた。以上の観点においては、当初の予定に沿っておおむね成功し論文化に至った。しかしながら、本検出系での検出感度は当初の目標濃度に到達できていない点で課題が残った。採用した非常勤職員の人件費として一年分の費用を計上していたが、その一部を所内の予算で補填した。平成26年度は、当初の計画通り、電気化学LPS検出を高感度化するためにマイクロ空間を反応場としたマイクロ流路デバイスの開発を行う。具体的には、1ナノカーボン膜をガラス上へメタルマスク等を利用してパタニングして成膜するためのスパッタ条件の最適化を行う。また得られた薄膜の電極性能を評価する。2パタン化
アルコール性急死における自然免疫系破綻のトランスクリプトミクス

アルコール性急死および大腿骨頭壊死において自然免疫機構のシグナリングが関与していることを明らかにし、特にIRF7およびIFN-αの活性が影響を及ぼしている可能性が明らかとなった。アルコール性急死モデルをラットで確立し、既存の機器および購入した機器であるリアルタイムPCR解析システムと自動ウエスタンプロッセシングシステム、既存機器のマルチプレックスサイトカイン測定システムで生体内分子の動向を解析した。その結果、1.TLR4を中心とする自然免疫系の関与2.急死例においてはMyd88の機能障害が認められること3.サイトカインの血中分泌パターンの変化等を見いだした。さらに、マウスにおいて、TLR4ノックアウトマウス、TLR9ノックアウトマウス、Myd88ノックアウトマウスを持いて解析中である。また、このモデル作成過程で確立できた特発性大腿骨頭壊死モデルについては、同様にTLR4を中心とする自然免疫機構のシグナリングが関与することを見出した。このことについては初めて人の臨床像に近いモデルを確立したとされ、英国の医学誌Rheumatologyで発表するとともに、記者会見を行い、高い評価を受けている。私たちは、先行研究でtoll-like receptor(TLR)を介する自然免疫系シグナリング系を撹乱させた状態でアルコールを投与すると突然死を来すのではないかという仮説を立てて、ラットに対して比較的低容量のLPSを投与した1日後にアルコールを投与したところ、生存曲線が有意に低下することを見いだした。したがって、TLRを介するシグナルが死因に影響を及ぼしていることが考えられるが、今のところ報告はない。そこで、このモデルを使用してTLRシグナリング領域を中心としてトランスクリプトーム解析を行って、その転写制御系を明らかにするとともにプロテオミクス解析により主たるタンパクから分子機構を明らかにすることをこの研究の目的とした。さらに同様に急死する脳挫傷モデル、大腿骨頭壊死モデルにおいても同様の検討を行った。LPS投与後アルコールを投与した後経時的に検討したところ、炎症性サイトカインの応答が低いものが死亡する傾向が認められた。現在ノックアウトマウスを使用した解析を進めている。また、脳挫傷モデルにおいては、アルコール投与後脳浮腫が増大し死亡に至ることを明らかにしてその機序に酸化的ストレスが関与することを示した。さらにグルタチオン枯渇剤を投与した場合においても同様の機序を示すことから酸化的ストレスを介する応答が重要であることを見出した。また大腿骨頭壊死モデルにおいては自然免疫機構が重要な役割を果たしていることを見出したが、特に転写制御因子NF-kappaBではなくIRF3を介する系が関与している可能性を見出している。現在、さらなる検討を加えている。この研究ではアルコール投与後の急死について動物モデルを作成して検討した。その結果については、以下の通りである。1)ラット脳挫傷モデルにおいて、事前のエタノール投与が、24時間後の脳浮腫を増大し、死亡率を上昇させること、その脳浮腫は抗酸化剤で減少させ全例生存することを確認した。その機序については転写制御因子のNF-κBが強く関係していることを明らかにした。2)同じモデルにおいて、転写制御因子NF-κBとHIF-1αが脳浮腫の増大に関わり、その結果アクアポリン4の発現上昇ととみに脳浮腫が増大することを明らかにした。3)ラット大腿骨頭壊死モデルにおいて、大腿骨頭壊死発症にTLR4シグナリングが大きく関わっていることを明らかにした。その機序において、TLR7およびTLR9のアゴニストを投与するモデルにおいても同様に大腿骨頭壊死が発症することから、TLR4,TLR7、TLR9の共通するシグナリングが深く関わっていることを見出した。5)アルコール投与によっても同様に大腿骨頭壊死が発症することを見出し、世界で初めて動物モデルを確立した。その機序においても自然免疫系が深く関わっており、その破綻が大腿骨頭壊死をもたらす可能性を明らかにした。7)ラットのアルコール性急死モデルにおいて、NF-kBおよびIRFが活性化していること、IFN Type1系が活性化していることを明らかにし、TLRシグナリングの撹乱が死をもたらせる可能性を明らかにした。
パルス電磁場刺激が実験的歯牙移動後の保定効果に及ぼす影響

矯正力による歯牙移動時の骨改造と電気的エネルギーによる骨改造とは重要な関係があると考えられている。しかし、電気刺激が細胞の分化や増殖に及ぼす影響と、その結果生じるboneremoderingの変化に関連した報告及び、実験的歯牙移動後におけるパルス電磁場刺激が骨形成に及ぼす機構についての報告は少ない。そこで本研究では、電磁場による最適刺激条件を検索する事と、実験的歯牙移動後におけるパルス電磁場刺激が歯周組織に及ぼす影響を形態学的、組織学的に検討する事を目的とした。1.実験動物および歯の移動方法実験動物は生後10週齢Wistar系雄性ラットを用いた。歯の移動は、矯正用加工硬化Ni-Ti合金ワイヤーを使用し上顎第一臼歯の近心移動を10gで行った。歯の移動期間は14日間とし、実験期間は歯の移動後12時間、24時間、4、7、14日間とした。歯牙移動終了直後の移動量は、平均0.37mmであった。2.パルス電磁場の至適条件の設定ラットは、1日12時間パルス電磁場発生装置を収容したプラスチック箱に入れた。周波数を15Hz、パルス幅を100μsecに固定し、1、2、3、4、6、8Gの6段階の磁場強度を変化させた。移動した臼歯の後戻り量は、12時間後で3gaussのものが一番少なく、平均0.16mm後戻りしていた。磁場刺激を与えなかった対照群では14日目で0.29mm後戻りが見られ、実験群では0.24mmであった。3.パルス電磁場刺激による歯周組織の変化装置撤去後12時間では、実験群に比べ対照群で臼歯の遠心移動量が多く、実験群では臼歯の遠心に骨細胞の核が淡染し多く見られた。対照群の装置撤去後7日目では圧迫側であった部分が牽引側になり歯槽骨表面には骨の添加が見られ一部には破骨細胞が存在し吸収像が見られた、実験群では近心の骨吸収像は減少し、歯根膜線維が規則的に配列し、遠心の新生骨の範囲は増大していた。しかし、電気刺激が細胞の分化や増殖に及ぼす影響と、その結果生じるboneremoderingの変化に関連した報告及び、実験的歯牙移動後におけるパルス電磁場刺激が骨形成に及ぼす機構についての報告は少なく、また一般に臨床応用されている磁場強度は、Bassettの使用した2gaussが大多数であるが、パルス幅や周波数がどの程度のものが適当であるか検討されているものは少ない。そこで本研究では、磁場刺激による最適刺激条件を検索する事と、実験的歯牙移動後におけるパルス電磁刺激が歯周組織に及ぼず影響を形態学的、組織学的に検討する事を目的とした。1.実験動物および歯の移動方法実験方法として生後10週齢Wistar系雄性ラットを用いた。歯の移動は、矯正用加工硬化型Ni-Ti合金ワイヤー(0.152mm)を使用し上顎第一臼歯の近心移動を10gで行った。歯の移動期間は、14日間とし、実験期間は歯の移動後12時間、24時間、4、7、14日間とした。今後は周波数、パルス幅の至適条件の設定についても検討し、組織学的検討を加えていく予定である。

磁場刺激を与えなかった対照群では14日目で0.29mm後戻りが見られ、実験群では0.24mmであった。3.パルス電磁場刺激による歯周組織の変化装置撤去後12時間では、実験群に比べ対照群で臼歯の遠心移動量が多く、実験群では臼歯の遠心に骨細胞の核が淡染し多く見られた。対照群の装置撤去後7日目では圧迫側であった部分が牽引側になり歯槽骨表面には骨の添加が見られ一部には破骨細胞が存在し吸収像が見られた、実験群では近心の骨吸収像は減少し、歯根膜線維が規則的に配列し、遠心の新生骨の範囲は増大していた。
サイトカインネットワーク制御におけるNrf2の役割の解明

本研究によってグリア細胞におけるカルノシン酸によるNGF遺伝子発現の増強が、酸化ストレス応答性の転写因子であるNrf2によって直接的に制御されること、また、カルノシン酸が炎症性サイトカインであるIL-1βと協調してNGF本研究によってグリア細胞におけるカルノシン酸によるNGF遺伝子の発現を誘導することが明らかとなった。NGFは神経栄養因子として働くほか、炎症性サイトカインとして機能することから、Nrf2の活性化はNGFの発現制御を介して神経細胞や免疫細胞の制御に関わることが示唆された。NGFは神経栄養因子であると同時に,炎症性サイトカインとしても働く.我々はグリオーマ細胞においてNGF遺伝子の発現に酸化ストレス応答性の転写因子であるNrf2が関わっていることを見出した.免疫応答時のNGF誘導における酸化ストレスあるいはNrf2の関わりを解明するために,23年度において以下の研究を行った.1.免疫細胞におけるNGF遺伝子発現におけるNrf2の必要性の解析NGF遺伝子の誘導をマクロファージ系の細胞であるRAW264.7細胞あるいは,THP1細胞において検討したところ,Nrf2の活性化剤であるカルノシン酸(CA)によるNGF誘導は見られなかった.そこで,グリオーマ細胞を各種サイトカインで刺激したところ,IL-1β,TNFαで強い誘導が見られ,カルノシン酸との協調作用も見られた.TNFαによる誘導においてはNrf2のknockdownにより低下が見られたことから,TNFαシグナルによるNGFの誘導にNrf2が関わっていることが明らかとなった.これらの成果は現在論文投稿中である.2.マウス個体におけるNGF産生におけるNrf2の必要性の解析マウスに対してCAを経口投与してみたが,脳における優位なNGF誘導は見られなかった.現在投与法も含めて再検討中である.3.NGF遺伝子発現におけるNrf2の作用点の解析NGF遺伝子発現におけるNrf2の作用点を探るために,ヒトNGF遺伝子プロモーターを用いたレポーター解析を行った.NGF遺伝子上流16kbまで解析を行ったが,CAあるいはNrf2依存的なレポーター活性の誘導は見られなかった.また,NGF遺伝子上のNrf2結合サイトを塩基配列から見出そうとしたが,種を超えて保存されているものはなかった.このことから,NGF遺伝子の誘導におけるNrf2の作用点は見出すことができなかった.NGFは神経栄養因子であると同時に,炎症性サイトカインとしても働く.我々はグリオーマ細胞においてNGF遺伝子の発現に酸化ストレス応答性の転写因子であるNrf2が関わっていることを見出した.免疫応答時のNGF誘導における酸化ストレスあるいはNrf2の関わりを解明するために,23年度において以下のことが明らかとなった.T98Gおよび,U373MG細胞においてカルノシン酸によるNGFの誘導的発現にNrf2が関わっていることが明らかとなった.また,IL-1βやTNFαといった炎症性サイトカインによるNGFの誘導において,カルノシン酸と共処理することにより,より多くの誘導が見られたことから,炎症性サイトカインとNrf2経路によるNGF誘導における協調作用があることが明らかとなった.一方,T98G細胞においてはNrf2がNGF遺伝子の構成的発現に関わっていることも明らかとなった.しかしながら,マクロファージ系(RAW264.7,THP1細胞)ではカルノシン酸によるNGF誘導は見られず,Nrf2の関わりは不明のままである.また,NGF遺伝子上のNrf2応答領域を検索したところ,NGF遺伝子プロモーターより88kb上流の領域にNrf2応答配列が存在することが明らかとなった.この領域を用いたレポーター解析,あるいはChlP解析により確かにこの領域がNrf2を介したNGFの誘導に重要であることが判明した.これまで,ラジカル補足剤であるエダラボンがNGFを誘導することが分かっていたが,このエダラボンとカルノシン酸がNrf2依存的に協調してNGFを誘導することも明らかとなった.以上のことから,内在性のNrf2の活性を制御することによりNGFの発現を制御し,神経変性疾患や,炎症性疾患に対する有効な治療法,予防法の開発に繋がることが示唆される.
耐疲労スマート材料の適用性および影響因子に関する研究

高硬度の微粒子と粘性流体を混合した耐疲労スマートペーストをボルト穴、マイクロカプセル、溶接継手ルート部など種々の閉空間に封入した場合の有効性について実験的に検証すると共に、ペーストの粘度や粒子の材質・粒径など、機能発現に影響する諸因子についても比較検討した。き裂内物質のくさび効果によるき裂遅延現象については、有限要素モデルを用いたき裂進展解析を実施し、実き裂進展データも援用しながらくさびの厚さや形成範囲についての定量的な考察を行った。加えて、高チクソ性粘性流体を用いたき裂の目視検出方法を新たに考案し、その有効性を実験的に示した。構造物の疲労損傷を効率的に検知し、損傷の進行を抑制する新たなツールの1つとして、微粒子のくさび効果を利用した耐疲労スマート材料(アルミナペースト)を考案し、き裂の検出及び進展抑制という2つの機能を併せ持つことをこれまでに実証している。これを実機に適用する場合、半流動体であるペーストを堅固な閉空間に封入して適用した方が環境や経年による影響を受けにくく、信頼性が格段に向上すると思われる。また、微粒子の材質・粒径やペースト粘度など、機能発現に影響する諸因子に関する知見が深まれば、より一層の機能向上に繋がることが期待される。そこで本研究では、耐疲労スマート材料をボルト穴、溶接ルート部など種々の利用可能な閉空間に封入した場合の機能発現性について様々な角度から検証すると共に、ペースト粘度や粒子の材質・粒径など、機能発現に影響する諸因子について実験的に検討し、更にはき裂内物質のくさび効果によるき裂遅延現象の解析モデルを構築して、耐疲労スマート材料の適用性を向上させ、機能発現の影響因子について明らかにすることを目的としている。H25年度は、機能発現に影響する主要な因子としてペースト粘度を取り上げ、バインダーの構成を変えて粘度を調整した数種類のアルミナペーストについて粘度測定を行うと共に、これらを適用した平板試験片の疲労試験を行い、粘度特性の影響について調べた。その結果、機能発現に適した粘度特性を定量化すると共に、ペーストのもつ高チクソトロピック特性がき裂近傍におけるペースト粘度の自動調整機能を発現することを示し、論文で報告すると共に特許出願した。また、ペーストをボルト穴及び溶接ルート部に封入した場合の疲労試験を行い、き裂の検出及び進展抑制機能の発現性を検証した。その結果、前者については明瞭な発色及びき裂進展抑制作用が確認され、後者については一部で発色が確認された。構造物の疲労損傷を効率的に検知し、損傷の進行を抑制する新たなツールの1つとして、微粒子のくさび効果を利用した耐疲労スマート材料(スマートペースト)を考案し、き裂の検出及び進展抑制という2つの機能を併せ持つことをこれまでに実証している。そこで本研究では、スマートペーストをボルト穴、溶接ルート部など種々の利用可能な閉空間に封入した場合の機能発現性について様々な角度から検証すると共に、ペースト粘度や粒子の材質・粒径など、機能発現に影響する諸因子について実験的に検討し、更にはき裂内物質のくさび効果によるき裂遅延現象の解析モデルを構築して、耐疲労スマート材料の適用性を向上させ、機能発現の影響因子について明らかにすることを目的としている。H26年度は、前年度に引き続きスマートペーストをボルト穴及び溶接ルート部に封入した場合の疲労試験を行い、き裂の検出及び進展抑制機能について検証した。その結果、ボルト穴への適用については明瞭な発色及びき裂進展抑制効果(最大で5.1倍以上)が確認され、ペーストの適用仕様(適用箇所や塗布厚)によって効果の現れ方が大きく異なることや、低応力レンジ側で進展抑制効果が大きくなることが判明し、結果をまとめて論文投稿すると共に、国内優先権主張出願を行った。一方、溶接ルート部への適用についても明瞭な発色及びき裂進展抑制効果が確認され、3.8倍の寿命延伸効果が得られた。そのほか、粒子の材質・粒径に関する実験的検討を行い、基礎的なデータを取得した。アルミナ等、高硬度・高剛性の微粒子と粘性流体を混合した耐疲労スマートペーストを考案し、疲労き裂の検出及び進展抑制という二つの機能を併せ持つことをこれまで実証してきた。本研究では、このスマートペーストをボルト穴、溶接ルート部等の閉空間に封入して適用した場合の機能発現性について検証すると共に、ペースト粘度や粒子の材質・粒径など、機能発現に影響する諸因子について実験的に検討することを目的とした。H25年度は、成分構成を変えた数種の粘性流体及びそれらを用いたスマートペーストについて粘度測定を行い、いずれも高チクソトロピック特性を有すること、スマートペーストとしての好適な粘度を規定する際にはせん断速度ごとの見かけ粘度を二次元的に規定する必要があることなどを示し、関連特許出願を行った。H2526年度は、スマートペーストをボルト穴、溶接ルート部等の閉空間に封入した場合の疲労試験を行い、き裂の検出・進展抑制機能を実証すると共に、ペーストの適用仕様による効果の違いを明らかにした。ボルト穴封入の場合は低応力レンジ域で寿命延伸効果が大きく35倍程度の寿命延伸が、溶接ルート部封入の場合は4倍弱の寿命延伸が認められた。

加えて、派生的な成果である高チクソ性粘性流体の塗布によるき裂の目視検出に関する特許出願も行った。H2627年度(最終年度)は、ボルト穴に封入した場合の研究成果や高チクソ性粘性流体を用いたき裂検出に関する研究成果をまとめ、講演や論文発表を行った。また、粒子の材質・粒径を変えた実験を行い、機能発現に及ぼす影響を把握した。くさび効果によるき裂進展遅延現象に関しては、接触要素を用いたFE解析を行って実き裂進展データと比較し、くさびの厚さや長さに関する定量的な知見を取得した。以上、種々の実験並びに解析を通じて貴重な研究成果が得られ、論文発表や特許出願も適宜行うことができた。高硬度の微粒子と粘性流体を混合した耐疲労スマートペーストをボルト穴、マイクロカプセル、溶接継手ルート部など種々の閉空間に封入した場合の有効性について実験的に検証すると共に、ペーストの粘度や粒子の材質・粒径など、機能発現に影響する諸因子についても比較検討した。き裂内物質のくさび効果によるき裂遅延現象については、有限要素モデルを用いたき裂進展解析を実施し、実き裂進展データも援用しながらくさびの厚さや形成範囲についての定量的な考察を行った。加えて、高チクソ性粘性流体を用いたき裂の目視検出方法を新たに考案し、その有効性を実験的に示した。ペースト粘度の影響をみるのはH26年度以降の計画だったが、H25年度に前倒しして実施した。H26年度は、引き続きスマートペーストをボルト穴や溶接ルート部に封入した場合の疲労試験を行い、き裂の検出及び進展抑制機能の発現を確認した。また、粒子の材質や粒径に関する検討も行った。このほか、付随的な成果として、高チクソ性粘性流体の塗布によるき裂の目視検出効果を実験的に確認することができた。FEAによるき裂進展遅延現象の解析モデル構築が残されているが、これについてはH27年度に実施する予定である。以上、実施計画の順序を入れ替えた部分はあるが、種々の実験を通して貴重な研究成果が得られ、論文発表や特許出願も適宜行っており、おおむね順調に進展していると考えられる。金属疲労、海洋工学H27年度は、実施計画のうちで残されている課題として、スマートペーストをマイクロカプセルに封入した場合の疲労試験や、FEAによるき裂進展遅延現象の解析モデル構築、影響因子検討の追加試験などを実施する予定である。また、研究の最終年度に当たるので、これまでの成果をまとめ、論文発表や特許出願に適宜結びつけていく所存である。ペースト粘度の影響をみるのはH26年度以降の計画だったが、初年度に粘度計を購入しており、最初に最適な粘度を把握してから後の実験をした方が合理的であるとの判断から、H25年度に前倒しして実施した。その結果、機能発現に適した粘度特性を定量化すると共に、ペーストのもつ高チクソトロピック特性がき裂近傍におけるペースト粘度の自動調整機能を発現することを確認し、論文発表および特許出願することができた。更に、最適粘度に調整したペーストをボルト穴に封入した場合の疲労試験を行い、き裂の検出及び進展抑制機能の発現性を調べたところ、明瞭な発色及びき裂進展抑制作用が確認された。特に、ボルト穴だけでなく、ボルト穴周辺のき裂進展予想経路にもペーストを塗布すると、より大きな効果が得られることが判明した。
新清浄環境(CUSP)を用いた安否確認・睡眠分析(KSG) ビッグデータの研究

オリジナル高清浄環境技術(CUSP)の孤立・閉鎖性を生かし、病院のリハビリ施設やトレーニングルームに導入して好適な、運動中の粉塵吸引を大幅に軽減しながら二酸化炭素・酸素濃度計測から得られる代謝分析を非接触・非侵襲で行うシステムを開発した。特に、代謝測定用にルームランナーを格納した箱型CUSP内でクラス100以上の高清浄度が得られた。このバックグランド塵埃数の少なさにより、測定塵埃数から体動量を検出でき、プローブやセンサーなどが一切つながっていない非接触・非侵襲にて,体動を弁別しながら代謝測定を行うことができることを実証した。金属筐体付フィルターにより高清浄度とガンマ線遮蔽能の両立を実証した。オリジナルの高清浄環境技術であるClean Unit SystemPlatform(CUSP)の性能向上によって、従来LSI産業や重篤な患者を対象としていた高度清浄環境を広く一般病棟のみならず、家庭や運動ジムなどの民生応用に展開した場合に如何なる価値や波及効果が医療分野・産業・社会にもたらされるか検討を行っている。世界で初めての孤立閉鎖系をなす静穏高清浄環境を実現した。孤立閉鎖系であるという特徴を生かし、CUSP内部空気における酸素濃度や二酸化炭素濃度を測定することにより、非接触・非侵襲条件下で、体動情報を得つつ、同時に孤立閉鎖系性によりCUSP内での人間活動(睡眠、運動、消化等)時における代謝量の測定が可能であることを示した。CUSP内部での就寝や運動を含む人間のあらゆる活動の側面で、その体動量の検知と同時に代謝量の把握をできることから、高齢者居住はもとより一般健常者を対象とする次世代新ウエルネス・健康産業創造のための要素技術の開発に成功した。また共同研究により、コンパクトな酸素濃度、二酸化炭素濃度、粒子数計測の集積化システムのプロトタイプも作製し、その動作を確認するとともに、データをクラウドに上げて、遠隔地からもモニターできることを示した。これにより、Kinetosomnogram(塵埃粒子数の増加により就寝時の体動情報を得る)による睡眠品質の遠隔モニタリングが可能であることが実証され、安否確認も基本的に可能であることが示された。閉空間の内外で気流としての気体のやりとりがない孤立閉鎖系による静穏高清浄環境ならでは成果といえる。(1)コンパクトなCUSP(Tr-CUSP)を作製し、その中で就寝することで、外界(即ちT-CUSP非使用時)に比べ睡眠時の塵埃体内取込みが百分の一以下に低減できることを確認し、(2)集積化測定器システムのモデルタイプを作製して、酸素濃度、二酸化炭素濃度、粒子数情報をクラウドに上げて遠隔地からもモニターできることるを実証した。更に、これらに基づき、CUSP高清浄空間が孤立閉鎖系をなすことを利用して、CUSP内にヒトが滞在する際の代謝測定と体動量測定を同時測定できることを示した。これは、無負荷状態下基礎代謝のベースラインの上に上積みされる活動時代謝(非基礎代謝:運動や消化、アルコール分解に伴う代謝等)を運動を伴う非基礎代謝と、伴わない非基礎代謝に弁別して解析できることを示した。CUSPが、世界で初めての静穏高清浄環境下非接触非侵襲の体動情報・代謝量同時測定・分析プラットフォームたりうることの端緒を得た。高齢化社会、単身世帯の増加する日本において、ICTやビッグデータを活用して、人々のクオリティオブライフ(QOL)の向上、医療費並びに行政コストの抑制、更には社会の活性化が益々重要となって来ている。周囲に塵埃を排出しないオリジナル高清浄環境技術(Clean Unit System Platform: CUSP)の孤立・閉鎖性を生かし、病院のリハビリ施設やトレーニングルームに導入して好適な、運動中の粉塵吸引負荷を大幅に軽減しながら二酸化炭素濃度、酸素濃度計測から得られる代謝分析を非接触・非侵襲で行えるシステムを開発した。就寝時に,微小粒子状物質(PM2.5)はもとより,細菌を含めた粒径0.5μm以上の粒子の総数を1立方フィートあたり100個程度(病院における無塵室相当)に抑えることができる。バックグラウンド粒子数が大幅に抑えられるため,睡眠中の体動に伴う塵埃数上昇を明確に検出できる。また、箱型CUSPでは、ルームランナーな器具を普段使っているまま、いつもどおり運動ができるので,極自然に代謝データ取得が可能である。代謝測定用にルームランナーを格納した箱型CUSP内でクラス100以上の高清浄度が得られた。こうして得られるデータをビッグデータの一部として活用する道筋が開けた。人間が一般的な生活(部屋への入退出、飲食時、睡眠時等)を送る際の塵埃数と二酸化炭素濃度の時間変化を測定することで、その相関解析により、運動を伴う代謝とそれ以外の代謝を弁別して解析できることが示された。

金属筐体付フィルターにより高清浄度とガンマ線遮蔽能の両立を実証した。閉空間の内外で気流としての気体のやりとりがない、世界で初めての孤立閉鎖系による静穏高清浄環境下非接触非侵襲の体動情報・代謝量同時測定・分析プラットフォームとして完成度を上げるべく、酸素濃度、二酸化炭素濃度等の測定精度の向上を図る。塵埃粒子数の測定をより簡便に行えるように改良する。CUSPを進化させて、エアロビクスやリハビリ、さらには医科歯科治療、介護環境としての応用の可能性を探っていく。物理学、高清浄環境本年度途中でCUSP清浄環境の民生応用についての共同研究先(飛栄建設(株))が申請したものづくり支援事業が採択されたが、当該事業は、CUSP清浄環境の進化・発展という点で、本研究課題と同じベクトルを有することから、当該委託研究事業で購入した実験機器が本萌芽研究にも生かすことができ、物品の購入費用を節約することができたため。本年度の成果として、睡眠分析にとどまらず、新しい側面として、静穏高清浄環境下非接触非侵襲の体動情報・代謝量同時測定・分析という世界で初めての視点が得られたので、この概念および技術の更なる進展を目指すべく、事業完了まで当該年度を通じてマンパワーを確保すための人件費として活用し、事業の成果の最大化を図る。
3次元極小モデルとCalabi‐Yau多様体の研究

3次元多様体の双有理変換は因子収縮写像とフリップに分解される。従って、これらの基本要素を調べることは重要だが、今年度がまず因子収縮写像の研究をした。因子収縮写像の結果として現れる特異点は、商特異点かまたはcDV特異点の商になるが、前者の場合の完全な分類を得た。即ち、このような因子収縮写像はすべて重みつきの爆発で得られることを証明した。証明のアイデアは食い違い係数と重複度を比較するところにある。次にカラビヤウ多様体のケーラー錘や可動錘の研究をした。ウィルソンの結果の高次元化や一般化、変形との関連などの結果を得つつある。極小モデル理論によれば、滑らかな多様体ばかりでなく、末端特異点とよばれる穏やかな孤立特異点も許す多様体を同時に研究しなくてはいけない。今年度はそういった特異点をもった3次元多様体のホッジコホモロジーを一般的に研究した。例えば、ホッジドラームのスペクトル列は一般には退化しないが、その様子を評価できることなどを証明した。
有機質土を利用した海成層中重金属類の低コスト・低負荷型不溶化技術の開発

硫化鉱物(Fe2S)を含む海成層は、長期間大気中に放置されると酸性土壌へと変化し、そこから鉛、カドミウム、砒素など様々な有害重金属類が溶出する。本研究では、風化した海成層からの重金属類溶出特性について解析し、この解析結果を基に天然素材を用いる低コスト・低負荷型不溶化技術を開発した。本不溶化技術の適用により、重金属類の溶出量は大きく低減した。長期安定性試験の結果から、本不溶化技術は人為的な影響がないかぎり、重金属類の溶出を長時間抑制できることを実証した。近年、日本各地で自然由来の土壌汚染が顕在化し始めている。特に、硫化鉱物を含む海成層は、大気中で放置されると酸性土壌へ変化し、そこから環境基準を上回る様々な有害重金属類が溶出する。本研究では、海成層中有害重金属類の低コスト・低負荷型不溶化技術を開発する。今年度は、海成層から溶出する危険性の高い有害重金属類を特定するとともに、溶出促進因子について解析した。本研究では、埼玉県南東部地域の地質試料(2地点:掘削深度180m及び257m)を用いて土壌溶出量試験(環境省:告示第18号)を行った。誘導結合プラズマ/質量分析装置を用いて、カドミウム、鉛、銅、亜鉛、ヒ素、セレン、ホウ素の溶出濃度を測定した。土壌溶出液のpHを調べたところ、pH4.5以下の酸性土壌が数多く存在した。これらの酸性土壌からは、環境基準付近の鉛、カドミウム、ヒ素、セレン及びホウ素の溶出が認められた。また、銅や亜鉛も0.1mg/L以上溶出した。酸性化した土壌は、硫黄含有量が0.4wt%以上と高く、硫化鉱物を多量に含む海成層であることが判明した。海成層に貝殻片が多量に含まれている場合、土壌溶出液のpHは弱塩基性(pH78)を示し、鉛やカドミウム、銅及び亜鉛の溶出は大きく抑制されることが分かった。これに対し、ヒ素、セレン及びホウ素の溶出量は、土壌pHが弱塩基性に変化しても抑制されなかった。なかでも砒素の溶出量は、土壌溶出液が弱塩基性へと変化するにしたがって増加する傾向を示した。このように、有害重金属類の溶出は、土壌pHに大きく依存していた。昨年度の研究結果から、海成堆積物中重金属類の溶出は土壌pHに大きく依存し、土壌pHを中性付近に調整すれば多くの重金属類の溶出が抑制できることが明らかとなった。そこで今年度は、酸性土壌へと変化した海成土壌に塩基性材料を加えて有害重金属類の溶出を抑制する手法について検討した。塩基性材料としては、安価で入手が容易な消石灰(Ca(OH)2)を選定した。海成土壌2gに対し、消石灰約0.05gを添加したところ、土壌pHは3.8から7.5へと増加した。消石灰の添加により、鉛、カドミウム、砒素、フッ素、クロムなどの溶出濃度は1/10以下に低減した。中性付近では、土壌粒子は負に帯電している。これに対し、土壌に含まれている鉄酸化物は正に帯電している。陽イオンである鉛やカドミウムは、負に帯電している土壌粒子表面に、陰イオンである砒素やフッ素は、正に帯電している鉄酸化物表面に吸着することにより、溶出濃度が低減したものと考えられる。土壌pHを中性付近に調整する方法では、セレンとホウ素の溶出を抑制することはできなかった。セレンとホウ素については、土壌pHを1011に調整することにより、溶出濃度が大きく低減できることが分かった。土壌pHは、降雨などの自然現象により変化する可能性が考えられる。そこで、消石灰でpH調整した海成土壌を用いて溶出量試験を連続的に実施し、土壌溶出液のpH変化の様子を調べることにした。その結果、少なくとも20回までの連続試験において、土壌溶出液のpH変化は認められなかった。今年度の研究から、土壌pHを制御するだけでも、有害重金属類の溶出をある程度抑制できる見通しが得られた。最終年度は、有機質土壌を用いた重金属類の不溶化実験を試みる。硫化鉱物を含む海成堆積物は大気中で数ヶ月間放置されると酸性土壌へと変化し、そこから環境基準を上回る様々な有害重金属類が溶出することが知られている。本研究では、海成堆積物中有害重金属類の不溶化技術を開発する。具体的には、有機質土や貝殻等の天然素材を利用した低コスト・低負荷型不溶化技術を開発する。前年度までに、海成堆積物からの重金属類の溶出特性について検討した。