hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MOCVD法による強誘電体極薄膜及びナノ構造の作製とサイズ効果に関する研究

強誘電体薄膜の二次元的(膜厚)及び三次元的サイズ(微小化)が強誘電物性に及ぼす影響(サイズ効果)を調べる目的で、膜厚10nm以下のPbTiO_3極薄膜、サイズ100nm以下のPbTiO_3ナノアイランド構造作製を行うと同時に、それらの強誘電物性に関して調べた。得られた成果を以下にまとめる。(強誘電体極薄膜)1.MOCVD法によりSrRuO_3/SrTiO_3やSrTiO_3基板上に膜厚10nm-0.9nmのエピタキシャルPbTiO_3極薄膜を作製することに成功した。2.圧電応答顕微鏡測定により、膜厚1.3nm(3格子相当)のPbTiO_3極薄膜が強誘電性を示すが、膜厚0.9nm(2.2格子相当)極薄膜は強誘電性を示さないことを明らかにした。3.走査型非線形誘電率顕微鏡測定からは、上記2の結果を支持する結果が得られ、臨界膜厚が1.3nm程度(約3格子)であることを示した。(強誘電体ナノ構造)1.MOCVD法によりPt/SiO_2/SiやPt/SrTiO_3基板上にPbTiO_3及びPZTナノ島構造を作製することができた。また基板のエピタキシャル関係を利用することで、形状制御を行うことができた。2.圧電応答顕微鏡測定から、幅2.7nm、高さ1.2nmのPbTiO_3ナノアイランドが強誘電性を示すことが分かった。3.ラマン分光測定から、ナノアイランドのサイズが小さくなるにつれて、相転移温度が減少することを初めて明らかにした。4.放射光X線回折による構造解析からは、Pt/SrTiO_3(111)上のナノアイランドのサイズが100nm以下になるとc軸長がa軸長に近づき、正方晶から立方晶系に近づく傾向にあることが初めて分かった。5.自己集合プロセスで作製したAuナノドットを上部電極に用いることで、ナノアイランドの電気特性を測定することができた。(強誘電体極薄膜)2.圧電応答顕微鏡測定により、膜厚1.3nm(3格子相当)のPbTiO_3極薄膜が強誘電性を示すが、膜厚0.9nm(2.2格子相当)極薄膜は強誘電性を示さないことを明らかにした。誘電体薄膜のサイズ効果、とりわけ強誘電性を示す限界膜厚を調べる目的で、MOCVD法によりPbTiO_3エピタキシャル極薄膜(膜厚0.4-7.6nm)をSrRuO_3/SrTiO_3基板上に成長させた。高角度環状暗視野走査型透過電子顕微鏡観察の結果、膜厚0.8nm(2格子相当)のPbTiO_3エピタキシャル膜においても、界面や結晶性の優れた極薄膜が成長していることが確認された。圧電性及び強誘電性は走査プローブ顕微鏡を用いた圧電応答顕微鏡法及びケルビン力顕微鏡法により測定し、膜厚2.7nm(7格子)のPbTiO_3極薄膜が強誘電性を有することがこれらの手法で明らかになった。ナノ構造のサイズ効果を調べるため、自己集合化現象を利用しMOCVD法によりPt/SrTiO_3上にPbTiO_3ナノ島構造を作製した。異なる面方位の基板上に3種類の異なった形状(ナノドット、ナノロッド、ナノプレート)のナノ構造を作ることに成功し、エピタキシャル関係を利用することで、形状制御が行えることを明らかにした。強誘電性を示すエピタキシャルナノ構造(ナノドット)の最小サイズは、高さ1.6nm、幅31.3nmであった。高さは、ほぼ4格子程度であり極薄膜の強誘電性を示す限界膜厚とほぼ等しい。また、ドメイン構造の観察からは、最小のドメインサイズは、7x10nm^2程度と非常に小さいことがわかった。

顕微ラマン分光測定からは、PbTiO_3ナノ構造の相転移温度のサイズ依存性を初めて明らかにした。サイズが小さくなるにつれて相転移温度の低下が観察され、平均幅60nm、平均長さ150nmのナノロッドでは350°Cの相転移温度を示すことが初めて明らかになった。この値は、PbTiO_3薄膜の相転移温度に比べ約140°Cも低い値である。強誘電体薄膜の膜厚や三次元的サイズが強誘電物性に及ぼす影響(サイズ効果)を調べるため、PbTiO_3やPb(Zr, Ti)O_3(PZT)の極薄膜(膜厚10-0.9nm)や三次元アイランド(島)を基板上に作製し、その物性を調べた。得られた成果を以下にまとめる。(強誘電体極薄膜)1. MOCVD法によりSrRuO_3/SrTiO_3基板上にエピタキシャルPbTiO_3及びPZT極薄膜(膜厚10-0.9nm :25-2.2格子相当)を作製することができた。2.圧電応答顕微鏡による測定からは、膜厚1.3nm(約3格子相当)のPbTiO_3から圧電ヒステリシスが観察され、強誘電性を有することが明らかになった。膜厚0.9nmのものは強誘電性を示さなかったことから、臨界膜厚は1.3nm程度であると推測された。3.走査型非線形誘電率顕微鏡によるドメイン観察からは、上記2.を支持する結果が得られた。(強誘電体ナノアイランド)1. Volmer-Weber(V-W)成長モードを利用し、Pt/SrTiO_3基板上に形状の異なる(ナノドット、ナノロッド、ナノプレート)ナノアイランド(最小幅20nm程度)をMOCVD法により作製することができた。2.ラマン分光測定から、アイランドの平均サイズが小さくなるにつれて相転移温度が下がり、平均幅60nmのナノロッドで350°Cとバルク値(約497°C)に比べ150°Cも低い相転移温度を示すことが分かった。3.放射光X線回折の測定からは、ナノドットの場合、平均サイズが100nm以下になるとc軸長が短くなりa軸長に近づき、正方晶系から立方晶系に近づくサイズ効果を示すことが明らかになった。4.自己集合プロセスで作製したAuナノドットを上部電極に用いることで、PbTiO_3ナノアイランドの電気特性を測定することができた。
近赤外分光法による大血管手術中の脊髄虚血モニタリング

近赤外分光法を用いた脊髄虚血の評価について、臨床的、実験的検討を継続した。1)臨床的検討径食道プローベの制作がコスト的に見合わない(協力依頼メーカー)ためこれを断念し、背部より経皮的に測定する方法を試行した(n=1)。(方法)術前CTにてT8付近の背部皮膚から脊髄までの深度を計測し、これにあわせた距離で長軸方向にT8付近にプローベを添付し連続記録した。(結果)術中大動脈遮断に伴う有意の変化は得られなかった。また術後脊髄障害を認めなかった。(考察)脊髄誘発電位の同時測定を試みたが、電極の位置不良のため有効な波形が得られなかった。したがって、近赤外分光法にて脊髄虚血がモニターでき虚血は起こらなかったのか、虚血は起こったがモニターできなかったのか判定が不可能であった。次症例からマルチチャンネルとし、プローベ添付も安定の悪い正中長軸方向を避けることで、technical problemを改善する方針である。2)実験的検討ウサギ腎動脈下バルーン遮断15分モデルを用い昨年と同様のモデルで検討した。本年度は血液希釈ウサギにおける脊髄虚血中の近赤外分光法の変化の検討を開始した。これは、臨床的には体外循環を用いて血液稀釈のもと手術が行われているためである。4kgのNZWラビットの血液を乳酸加リンゲル液に50ml交換した(約15%稀釈)。ウサギ2羽を用い、この稀釈にて長期生存が可能であるかどうかpilot studyを行ったところ、耳介正中動脈から脱血、耳介辺縁静脈から輸液、10分かけて動脈圧モニターしながら施行することで可能であった。そこで3羽めから、血液稀釈の後、経大腿動脈的にバルーンをすすめて、我々の従来の方法で脊髄虚血を誘発した(n=3)。しかしいずれも、手術終了後翌朝までの間に死亡した。血液稀釈+虚血はこの大きさの動物では過大侵襲であると判断しモデルを中動物に変更することを検討中である。大血管外科領域における現在の最大の課題は胸腹部大動脈瘤手術における脊髄保護である。今回脊髄虚血モニターとして無侵襲性、簡便性、連続性などの点より近赤外分光法(NIRS)を用い、術中モ二夕ーとしての臨床応用を目指した。本年度はイヌにおいてNIRSによる経食道的脊髄虚血評価の妥当性を検討した。7頭のビーグル犬を用い、全身麻酔、気管内挿管下に上下肢の血圧、心拍数、直腸温を連続モニタリシグした。次に腹臥位として胸・腰椎硬膜外腔に脊髄誘発電位(ESP)測定用の刺激・導出電極を挿入。さらに右側臥位とし、左開胸にて胸部下行大動脈、左鎖骨下動脈をテーピングした。NIRS(INVOS4100)の送受光プローべを脊髄側へ向けて経食道的に胸椎前面に留置した。胸部下行大動脈、左鎖骨下動脈を20分間遮断し、遮断解除10分後までNIRSで測定した脊髄の組織酸素飽和度(rSO2)の変動を連続的に記録し、同時に1分毎にESPの波形を記録した。その結果、5頭のイヌではESPの電位は遮断20分後まで経時的に低下し、これより早くNIRSではrSO2が急激に低下し、約5分で定常状態となった。遮断解除後、これらは速やかに遮断前値に復した。一方、ESPの電位がほとんど変化しなかった2頭では、1頭ではrSO2がほとんど変化せず、もう1頭ではrSO2は遮断前値より高値と低値を交互に記録し、その低値は他の5頭の平均値より高かった。以上の結果より、NIRSで測定したrSO2の変化はESPの電位の変化を反映しており、従ってNIRSが経食道的に脊髄虚血を捉えている可能性が示唆された。しかもその変化はESPよりも鋭敏で、臨床においてより迅速で確実な脊髄虚血モニターとなることが期待され、今後の本研究の発展が期待される。本研究の成果は第6回医用近赤外線分光法研究会(99/12/10広島)で発表した。実績本年度は、当初計画(イヌにおける責任肋間動脈のNIRを用いた同定)を変更し、臨床応用前の基礎研究として、NIRの変化に及ぼす血管拡張薬の影響の検討を、ウサギモデルを用いて行った。また、次年度に計画されている経食道的脊髄虚血モニターの臨床応用にむけて、プローベ試作の準備を行った。前者には、ウサギ腎動脈下腹部大動脈遮断モデルを用いた。NIRによる脊髄虚血モニターは、腰椎椎弓切除ののち、背側にShimadzu OM-100Aの送受光プローブを2cm離して縦に留置し、皮膚を縫合して遮光して行った。虚血時間は20分とした。血管拡張薬としてはlipo PGE1(3μg/kg)を用いた。対照群(n=10)、lipo PGE1群(n=4)で、遮断前後の中枢末梢側血圧、直腸温には群間差を認めなかった。NIRのoxy-Hbの変化は、lipo-PGE1群で減少速度が遅い傾向が見られた(図)。以上より、NIRで脊髄血流のモニターが行われている傍証が得られた。プローブ試作の準備は、複数メーカーと交渉中である。

当初、経食道エコープローブに装着して使用することを想定していたが、形状や固定性の観点で断念し、単独で用いるものを設計中である。条件としては、防水であること、プローブが薄く小さいこと、食道と脊髄の距離から送受光部間の距離は8cm程度であること、T8前後に位置する長さを持つこと、プローブの方向がわかるようにねじれないこと、挿入しやすいflexibilityをもつことなどである。本年度計画現在試作準備中のプローブを用い、healthy volunteerにおける安全性の検討の後、実際の手術に際し応用を試み、データを集積する。一方、臨床的検討と平行して、ウサギモデルにおける実験的検討を継続する。目的は、脊髄血流量とNIRの相関性、NIRの変化と神経学的結果との相関性、の2点の評価である。モデルは、本年度用いたものと同一で、脊髄血流量はcoloured microsphereを用いて測定する。虚血時間は15分とする。近赤外分光法を用いた脊髄虚血の評価について、臨床的、実験的検討を継続した。1)臨床的検討径食道プローベの制作がコスト的に見合わない(協力依頼メーカー)ためこれを断念し、背部より経皮的に測定する方法を試行した(n=1)。(方法)術前CTにてT8付近の背部皮膚から脊髄までの深度を計測し、これにあわせた距離で長軸方向にT8付近にプローベを添付し連続記録した。(結果)術中大動脈遮断に伴う有意の変化は得られなかった。また術後脊髄障害を認めなかった。(考察)脊髄誘発電位の同時測定を試みたが、電極の位置不良のため有効な波形が得られなかった。したがって、近赤外分光法にて脊髄虚血がモニターでき虚血は起こらなかったのか、虚血は起こったがモニターできなかったのか判定が不可能であった。次症例からマルチチャンネルとし、プローベ添付も安定の悪い正中長軸方向を避けることで、technical problemを改善する方針である。2)実験的検討ウサギ腎動脈下バルーン遮断15分モデルを用い昨年と同様のモデルで検討した。本年度は血液希釈ウサギにおける脊髄虚血中の近赤外分光法の変化の検討を開始した。これは、臨床的には体外循環を用いて血液稀釈のもと手術が行われているためである。4kgのNZWラビットの血液を乳酸加リンゲル液に50ml交換した(約15%稀釈)。ウサギ2羽を用い、この稀釈にて長期生存が可能であるかどうかpilot studyを行ったところ、耳介正中動脈から脱血、耳介辺縁静脈から輸液、10分かけて動脈圧モニターしながら施行することで可能であった。そこで3羽めから、血液稀釈の後、経大腿動脈的にバルーンをすすめて、我々の従来の方法で脊髄虚血を誘発した(n=3)。しかしいずれも、手術終了後翌朝までの間に死亡した。血液稀釈+虚血はこの大きさの動物では過大侵襲であると判断しモデルを中動物に変更することを検討中である。
焼結切削工具材の衝撃劣化試験機の試作・改良と劣化量の非破壊同定法の研究

焼結切削工具を用いた切削作業中に発生する工具切れ刃の欠損を予測する手法をすでに提案している。これを実行するためには基本データとして工具材の破壊応力特性とくり返し衝撃によるその推移(劣化の推移)が必要である。本研究はこの基本データを得るための試験機の試作に関するものである。特に高度の脆性材料であるサーメット、セラミック等に対しても安定した衝撃くり返し負荷を可能とすると同時に、切削時の工具刃先が受けると同程度の高温下での試験を行える様にする。まず、本研究室で開発した衝撃引張り・圧縮試験機の一部に耐高温用セラミックを用いることにより、使用高度を引き上げると同時に赤外線加熱炉を装着することにより試片付近のみの加熱を可能とした。また所定の雰囲気中の試験を可能とした。ついで同試験機を用いて超硬合金工具材の高温における破壊特性、劣化特性を検討した。その結果、800°C以下では破壊応力は低くなるものの破壊様式に変化はなく脆性破壊であること、また劣化の進行に対しては温度は何等影響しないことを確かめた。続いてアルミナセラミック(【Al_2】【O_3】)について同様の試験を行った。同材料の破壊応力は700°Cまでは室温と同一であるが、800900°C近傍で最大となり、破壊様式も脆性的なものから延性的なものに推移すること、また同一品質表示でも製品間のバラツキが極めて大であることを確認した。劣化に対しては温度が非常に大きく影響し、800°C近傍での衝撃応力のくり返しにより劣化の顕著な進行が見られる。劣化試験と平行して超音波の伝播減衰の変化を測定した。その結果劣化が進行すれば試片内で超音波の伝播減衰が大となること、特に高周波でこれが大なることを確かめた。しかし、現状の単純な方法では試片と探触子間の伝播減衰が一定でなく、定量的に変化量を同定するには到っておらず、今後の検討を必要とする。
植物性食品の生体老化制御に及ぼす機能性因子の解明

報告者は、数年来、野菜や焙焼食品の活性酸素消去能、抗酸化活性、血小板凝集阻害活性、血液流動性改善効果に関して研究を進めてきている。今年度は、ヘルシンキ条約に則り承諾を得たボランティアに、これまでの研究結果を元に、活性酸素消去活性や血小板凝集阻害活性、血液流動性改善効果を認めた食品の単回摂取・連続摂取による生体への影響を検討していくことを目的として検討を行った。単回摂取実験としては、野菜や果物、お茶、ゴマなどを摂取し、摂食前後における血液ヘモレオロジーや生体内フリーラジカル量の変化を測定した。摂食後の採血は2時間後に行った。採血はヘパリン採血を用いた。全血通過時間の測定は、得られた新鮮な全血を7μm、長さ30μm、深さ4.5μmの血液フィルターチップを用い、MC-FANで測定した。血小板凝集阻害活性の測定は、全血を遠心分離で多血小板血漿と乏血小板血漿を分離採取し、コラーゲンを血小板凝集試薬として用い、ヘマトレーサーで測定した。フリーラジカルの測定は、採血時の鮮血を1滴測定用キットに落とし、FRASフリーラジカル分析システムで測定した。レモン、ゴマ、お茶などに血流改善効果が見られた。連続摂取実験は、実験開始初日に採血し、実験食の連続摂取実験後に再度採血を行い検討した。採血方法は単回摂取実験と同様、ヘパリン採血とした。採尿は実験開始初日の朝一番尿と実験最終日のそれぞれ全量を採尿し、尿量を計測し、その中の5mlを採取した。全血通過時間、血小板凝集阻害活性、フリーラジカルの測定は、単回摂取実験と同様に行なった。DNA酸化障害の測定は、実験開始初日の朝一番尿と実験最終日のそれぞれ全量を採尿し、8-OHdG測定用キットを用い尿中8-OHdG量をエライザー法で測定した。レモン、ほうれん草などにDNA酸化障害修復効果などが認められた。単回摂取実験としては、活性酸素消去活性の高いピーマンや玉ねぎなどの野菜、レモンやグレープフルーツなどの果物を摂取し、摂食前後における血液ヘモレオロジーや生体内フリーラジカル量の変化を測定した。レモン、ピーマン、タマネギなどに血流改善効果が見られた。

連続摂取実験は、実験開始初日に採血し、実験食の連続摂取実験後に再度採血を行い検討した。採血方法は単回摂取実験と同様、ヘパリン採血とした。採尿は実験開始初日の朝一番尿と実験最終日のそれぞれ全量を採尿し、尿量を計測し、その中の5mlを採取した。全血通過時間、血小板凝集阻害活性、フリーラジカルの測定は、単回摂取実験と同様に行なった。DNA酸化障害の測定は、実験開始初日の朝一番尿と実験最終日のそれぞれ全量を採尿し、8-OHdG測定用キットを用い尿中8-OHdG量をエライザー法で測定した。レモン、ほうれん草などにNA酸化障害修復効果などが認められた。ヘルシンキ条約に則り承諾を得たボランティアに、昨年度に引き続き、これまでの研究結果を元に、活性酸素消去活性や血小板凝集阻害活性、血液流動性改善効果を認めた食品の単回摂取・連続摂取による生体への影響を検討した。全血通過時間の測定は、ヘパリン採血で得られた新鮮な全血を7μm、長さ30μm、深さ4.5μmの血液フィルターチップを用い、MC-FANで測定した。血小板凝集阻害活性の測定は、全血をクエン酸採血し遠心分離で多血小板血漿と乏血小板血漿を分離採取し、コラーゲンを血小板凝集試薬として用い血小板凝集能測定装置ヘマトレーサーと、コラーゲンとATPを用いたレーザー散乱粒子計測型血小板凝集能測定装置PA20で測定した。単回摂取実験としては、活性酸素消去活性の高いほうれん草、玉ねぎ、トマトなどの野菜、レモンやグレープフルーツなどの果物を摂取し、摂食前後における血液流動性の変化や血小板凝集抑制の活性を検討した。特に、今年度は、一般的な血小板凝集抑制と、大凝集、小凝集に及ぼす影響を検討した。摂食後の採血は2時間後に行った。採血はヘパリン採血を用いた。その結果、食品や惹起物質の違いにより凝集曲線の違いが認められた。血流測定用採血は、単回摂取実験と同様ヘパリン採血とした。血小板凝集阻害活性に関してはクエン酸採血とした。全血通過時間、血小板凝集阻害活性の測定は、単回摂取実験と同様に行なった。クエン酸採血とヘパリン採血の違いが、血小板凝集阻害活性では顕著に見られ、また、惹起物質による食品の血小板凝集阻害が異なることが明らかになった。
バイオマス融合型生分解性プラスチックの土壌肥料化

ポリウレタン(PU)フォームとオガクズ(SD)の水分吸収性能と放出性能を比較したが、PUもオガクズと同程度の性能を持つことが分かった。実際、馬糞と食品廃棄物モデルとしてのカニガラ廃棄物をコンポスト化する能力があることが証明された。PUとSD系馬糞コンポストはコマツナなどの植物に対して、発芽率を抑制することもなく、特にカニガラのPUコンポストはオガクズ同様に、コマツナの成長を促進する効果をもたらしたので、PU系の廃棄物を安全に土壌還元できる可能性が示唆される。バイオマス融合型ポリウレタン(PU)の生分解性の評価と並行してオガクズとバイオマス融合型ポリウレタンを生ゴミあるいは馬糞と混合して混合槽内でコンポストを製造し、得られたコンポストを使って、コマツナなどの種子の発芽試験を行い、コンポストの毒性の有無について検討した。最終的には得られたPUコンポストを土壌と混合してプランターに充填し、各種実験植物を栽培して、植物の成長に及ぼす影響について調べた。結果と考察:45日間の生分解実験でセルロースは理論量の30%が二酸化炭素にまで分解されていたのに対して、木粉PUコンポジットは15%の分解であった。しかし、バイオマス融合型といえども、ポリウレタン類はかなり生分解性の悪いものであった。そこで、PUはオガクズ類似機能を持つことを明らかにしたので、馬糞と混合して、堆肥を作り、コマツナの発芽試験を行ったが、発芽に対する毒性はまったく認められなかった。また、25日間のコマツナ成長試験に置いても、オガクズ堆肥と同程度の成長効果を示し、植物に対する悪影響はほとんどないものと結論した。したがって、難分解性のPUなどの廃棄物をコンポスト化処理することによって土壌改良材に資源変換することができることが期待される。本研究成果をさらに積み重ね、第4回欧州バイオレメディエーション国際会議で口頭発表を予定している。先ず、水分の吸収と放出作用においてバイオマス融合型ポリウレタン(PU)フォームがオガクズ(SD)類似機能を持つことを確認し、生ゴミと馬糞をコンポスト化出来る可能性を明らかにした。実際に馬糞あるいは生ゴミモデルとして、カニガラ廃棄物とを混合してSD系とPU系の各種コンポストを製造し、得られたPU系コンポストとSD系コンポストの植物(コマツナ)の成長に及ぼす影響について研究した。コマツナの種子の発芽試験を行いPUの毒性を調べた。SDとPUコンポストのどちらも発芽率に悪い影響を及ぼさなかったので、PUプラスチックから発芽抑制物質は生成しなかったと考えられる。最終的に得られたPUコンポストを土壌と混合してプランターに入れ、各種実験植物を栽培して、植物の生長に及ぼす影響について調べた。特に、PU系カニガラを用いたPU系とSD系コンポストは共に馬糞コンポストより大きな成長効果をもたらした。従って、PUのコンポスト化による悪影響はほとんどないものと結論した。難分解性のPUなどの廃棄物をコンポスト化することによって土壌改良材に資源変換することができることが期待される。しかし、バイオトイレを用いた馬糞コンポスト化実験においては、コンポスト化が不十分であったためか、芝生用のイタリアングラスをのぞき、良好な結果は得られなかったので再度検討する必要がある。また、本研究成果は第4回欧州バイオレメデイエーション国際会議で口頭発表した。
高解像度探査データに基づく月の溶岩流組成と噴出年代の調査

本研究では月マントルの組成分布と熱進化を観測的に制約するために,海の溶岩流の組成推定を行い,マグマ噴出年代との関係を調査した.その結果,嵐の大洋・雨の海領域では23億年前にチタン量の増加が起こったことがわかり,これはマグマソースが変化したことを示している.一方,他の領域では増加は観測されなかった.噴出年代の分布から嵐の大洋・雨の海領域では23億年前以降に一時的にマグマ噴出量が増加したことが知られている.これらの結果を統合して我々は,嵐の大洋・雨の海領域直下のマントルにおいて23億年前にチタンを多く含むホットプルームが発生し,火成活動のピークと高チタンマグマの噴出を引き起こしたと推定している.本研究では月マントルのチタン量の水平・垂直分布を観測的に制約するために、溶岩流ユニットの組成推定を行い、噴出年代との関係性を調査することを目的としている.これを実現するために、近年の月探査計画によって蓄積されてきた高解像度画像データを利用する.平成25年度においては、(1)地形的特徴、分光学的分類に基づく溶岩流の地質ユニットの再決定、(2)各溶岩流ユニットのチタン含有量の決定、を計画していた.まず(1)の前の予備解析として、既存の地質境界区分のデータを用いて、月面チタン含有量と年代との相関関係を調査したところ、両者の間に有意な関係性が見いだされ、月マントルの進化史復元において本研究の着眼点や方法が将来性の高いものであることが確認された.本成果は国際,国内の会議や査読論文において発表済みである.次に、月面の火成活動を調べる上で、その活動期間の長さや活動の規模から重要地域とされている嵐の大洋、雨の海領域について、(1)と(2)の作業を同時並行で進めている.本研究では月マントルの組成の水平・垂直分布を観測的に制約するために,溶岩流の組成推定を行い,マグマ噴出年代との関係性を調査することを目的としている.これを実現するために,近年の各国の月探査計画によって蓄積された高解像度画像データを利用する.平成26年度においては,各溶岩流ユニットのチタン含有量の決定(昨年度からの継続),を計画していた.特に,月面のマグマ活動を調べる上でその活動期間の長さや活動の規模から重要地域とされている,嵐の大洋・雨の海領域における溶岩流のチタン量推定を予定していた.嵐の大洋・雨の海領域にある約110の溶岩ユニットについてチタン含有量を測定した.噴出年代との関係性を調査したところ,23億年前前後でチタン含有量が有意に変化していることが見出され,これはマグマソースの変化が起こったことを意味している.さらにその他の領域における組成変化の有無を調査するために,その他の領域の溶岩流ユニットについてもチタン含有量の調査を進めている.本研究では月マントルの組成の水平・垂直分布を観測的に制約するために,溶岩流の組成推定を行い,マグマ噴出年代との関係性を調査することを目的としている.これを実現するために,近年の各国の月探査計画によって蓄積された高解像度画像データを利用する.平成27年度においては,各溶岩流ユニットのチタン含有量の決定(昨年度からの継続)と噴出年代との相関調査を計画していた.昨年度までに調査済みであった嵐の大洋・雨の海領域以外の海の詳細調査を実行し,それらの結果をふまえ,月全球の溶岩流のチタン量と噴出年代の系統調査を行った.その結果,嵐の大洋・雨の海領域では23億年前にチタン量の増加が起こったことが分かり,これはマグマソースが変化したことを示唆している.一方,その他の領域ではチタン量の増加は観測されなかった.噴出年代の分布から,嵐の大洋・雨の海領域では23億年以降に一時的にマグマ噴出量が増加していることが知られている.これらの結果を総合し我々は,嵐の大洋・雨の海領域直下のマントルにおいて23億年前にチタンを多く含むホットプルームが発生し,火成活動のピークと高チタン量のマグマ噴出を引き起こしたと推定している.本研究では月マントルの組成分布と熱進化を観測的に制約するために,海の溶岩流の組成推定を行い,マグマ噴出年代との関係を調査した.その結果,嵐の大洋・雨の海領域では23億年前にチタン量の増加が起こったことがわかり,これはマグマソースが変化したことを示している.一方,他の領域では増加は観測されなかった.噴出年代の分布から嵐の大洋・雨の海領域では23億年前以降に一時的にマグマ噴出量が増加したことが知られている.これらの結果を統合して我々は,嵐の大洋・雨の海領域直下のマントルにおいて23億年前にチタンを多く含むホットプルームが発生し,火成活動のピークと高チタンマグマの噴出を引き起こしたと推定している.昨年度予定していた,嵐の大洋・雨の海領域における各溶岩流ユニットのチタン含有量の決定作業が終了し,その他の領域の解析を進めており,当初の予定通りか,それよりやや進展がみられる.これは,一連の解析手法を確立し,効率的な研究成果の生産のための研究領域の解析順を工夫したためである.具体的には,月全球において,(1)溶岩流ユニットの定義,(2)溶岩流ユニットのチタン含有量推定,を順に進める予定であったが,領域別に(1)と(2)の作業を行うことで同時に扱うデータ量を削減し,処理速度を向上させた.惑星科学平成27年度は,引き続き地形的,分光学的分類に基づく各溶岩流の地質ユニット境界の決定とチタン含有量の決定を行う.

特に,月の裏側南半球に存在する太陽系最大級の衝突構造である南極ーエイトケン盆地の中にある溶岩流の解析を行う.これにより,月全球の解析を終了する.南極ーエイトケン盆地とその他の領域と比較することにより,マントル進化における巨大天体衝突の影響について議論する.また,月全球における噴出年代と溶岩流組成の関係性について調査し,月マントルの進化履歴について考察する.上記のせいかをまとめて,論文の執筆を行う.平成25年度は、(1)地形的特徴、分光学的分類に基づく溶岩流の地質ユニットの再決定、(2)各溶岩流ユニットのチタン含有量の決定、を順に進めると計画していたが、一連の解析手順の確立、効率的な研究成果の生産のために、解析手順を工夫した.具体的には、月全球で(1)と(2)の作業を順に進めるのではなく、領域別に解析することとした.月面の火成活動を調べる上でその活動期間の長さや活動の規模から重要地域とされている嵐の大洋、雨の海領域について、(1)と(2)の作業を同時並行で進めており、順調に進行している.当初予定していた月全球の解析からはじめるのではなく,解析領域をしぼって順に進めることで効率化をはかることとした.その結果,大量データ処理用のソフトウェアやハードディスクの購入,データ解析補助の人件費を次年度とした.平成26年度は、引き続き嵐の大洋、雨の海領域について地形的特徴、分光学的分類に基づく溶岩流の地質ユニットの再決定と各溶岩流ユニットのチタン含有量の決定を行い、本領域の熱進化史について議論を進める.さらに他領域、とくに東の海などの活動期間の長い領域についても優先的に解析をはじめる.月全球データの解析が終了し,データを統合した解析を行う.大量データ処理に備えて,解析ソフトウェア,ハードディスクの購入と,データ解析補助の人件費,また成果の論文投稿費,成果広報用のポスター作成費に使用する.当初、初年度に広範囲のデータ解析を予定していたが,解析領域をしぼり,解析手順の確立を優先した計画に修正したことにより,大量データの処理用の画像解析ソフトウェアやハードディスクの購入,データ解析補助の人件費を次年度以降とした.大量データ処理に備えて,平成26年度に画像解析用の計算機,画像解析ソフトウェアやハードディスクの購入と,データ解析補助の人件費に使用予定である.
既存インフラと車車間通信を組み合わせた車載機器向け情報通信プラットフォームの構築

本研究課題では安全で快適な交通環境の実現を目的とした車載機器向け情報通信プラットフォームに適した通信方式の設計を目的として研究を行った。DSRCや無線LANと言った車車間通信と、携帯電話網を組み合わせることでより効率的なネットワーク環境を実現する方法に関して設計・検討した。組み合わせて利用することを前提とする新たな通信プロトコルなどを検討し、シミュレーションによりその性能を評価した。現在、車載機器用の情報ネットワークは、用途ごとに様々な方式が開発され、光ビーコンやDSRCといった一部の方式は既に実用化されている。これらの通信方式を用途ごとに使い分けるだけではなく、互いに補完し合うことでより効率的なネットワーク環境を実現できる。具体的には、主に新規情報の取得に携帯電話通信を用い、その情報を近隣の車両と車車間通信を用いて共有するプロトコルを新たに設計し、シミュレータ上で性能を評価した。このプロトコルでは自車を中心とした一定範囲内の情報を携帯電話通信により取得する際に、常にすべての情報を取得するのではなく、ある程度の情報は周辺車両からも受け取れると考え、交通量やその時点での情報把握率に応じて動的に変化させた確率に従って取得することで、効率的に両通信を利用することを目指す。市街地を想定したシナリオにおいて手法性能を評価し、本手法が携帯電話通信のみの場合に比べ、情報の把握率を下げることなく情報を取得でき、かつ通信量を平均的な交通量下で35%ほど軽減できることを確認した。この結果は、情報処理学会DICOMO2012シンポジウムや、同ITS(高度交通システム)研究会などで発表を行った。また車々間通信を用いた情報収集を応用するアプリケーションとしては、集めた情報を用いて効率的に信号制御を行う手法を提案、評価し、その結果は査読付き国際会議15th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems(ITSC 2012)において発表した。本提案では安全で快適な交通環境の実現を目的とした車載機器向け情報通信プラットフォームに適した通信方式の設計を目的として研究を行う。これらの通信方式を用途ごとに使い分けるだけではなく、例えばある通信デバイスの下位層のプロトコルの制御に、他の通信デバイス経由で得た情報を利用するなど、積極的に互いに補完し合うことでより効率的なネットワーク環境を実現できると考えられる。組み合わせて利用することを前提とする新たな通信プロトコルなどを検討し、シミュレーションによりその性能を評価する。本年度は、いくつかの現実的な無線通信デバイスをモデル化してそれらを組み合わせた場合の具体的な利用方法を検討する一方、他の無線デバイスが利用な場合への対応も考慮に入れる。また、やりとりされるデータに関してもモデル化を行い、重要度や即時性、集約や省略の可能性に関してクラス分けできるようにする。既存の車車間アドホックネットワークや、センサーネットワークプロトコルなどに関して調査を行い、基本的なプラットフォームの設計とプロトコルの概略を定める。そこに利用可能な無線デバイスをどのようにはめ込むことで最も効率的な通信環境を実現できるかを検討する。シミュレーションによる実験を通して、通信プラットフォームの効率の検討を行い、最も適切なデバイスとプロトコルの組み合わせを模索した。また提案プロトコルの評価のため、車車間通信で収集した用いて収集した情報を利用したCO2排出量削減を目的とした信号制御方式への応用事例に関してシミュレーション実験を行い、通信性能が制御結果に及ぼす影響に関して検討した。車車間通信と携帯インフラを用いた通信を統合するシステムの設計に向けて、既存の効率の良い車車間通信を用いた情報共有手法を携帯網を使った手法と相互補完させることで効率の良い情報共有が行えることをシミュレーション実験で評価した。その際、導入を予定していた交通シミュレータの購入が予算上の都合から不可能となったため、代替となるシミュレータの利用を検討し、その準備を進めた。研究の要件を満たすシミュレータを準備し、既存の車車間通信通信プロトコルの移植し、携帯通信網に関してはごくシンプルにモデル化して組み込んだ。ある程度、妥当な交通流を再現できるパラメータを模索し、最終的には年度内に基礎的なシミュレーション評価まで行うことが出来た。また、現在までに得られた知見に関して国内の研究会で発表し、識者らからの意見を頂戴した。同様に査読付き国際会議に論文を投稿し、こちらは現在、採否判定の結果待ちである。23年度に行った検討をまとめ、多くの環境やアプリケーションで効率的に利用可能な車車間通信プラットフォームとしての完成を目指す。環境やアプリケーション要件により自動的にパラメータを切り替えられるような機構や、複数アプリケーションが混在する環境に対する対応などを検討する。衝突事故防止アプリケーションや、車車間通信を利用した信号制御方式などの具体的なアプリケーションをシミュレータ上に実装し、その効果を検証する。現在、交通状況を自動的に計測して動的に信号制御を行う方式も現実に利用されているが、これらは信号直下の車両の有無や、統計的な交通量に基づく制御になっている。

車車間通信を用いて信号制御を行った場合には、交通量のみならず、車群の長さ(何台の車が連なって走行しているか)や、次の車がある信号に到達する予想時刻なども計測できる。そのため、例えば、信号直下を現在通過中の車群があとわずかで途切れる場合には停車回数を減らすために赤信号に切り替えるタイミングを若干遅らせるが、車群が長い場合には効果が見込めないためにタイミングの調整は行わないといった柔軟な信号制御が可能である。このような方法は、道路の効率的な利用に加えて、消費エネルギーの削減に対しても大きな効果があると思われる。24年度にはこういった具体的なアプリケーションの性能評価を通じて、提案プロトコルの性能を評価する。現実的なシミュレーション評価を行うための環境整備のため、サーバやその付属パーツなどを整備する。また、成果報告のための旅費として研究費を用いる。まず前年度に行った研究結果に関して国内の会議で発表し、情報通信分野、特に移動体通信に関する専門家からの意見を頂き、ディスカッションを行うことで成果の妥当性を検討し、追加で必要となる検討事項があればそれらの検討を進める。また、現在採否判定の結果待ちである分を含め、査読付き国際会議での発表を視野に入れて準備を行い、年度内に何らかの形で成果を発表できるよう努める。
太平洋戦争期における米軍による日本戦略爆撃の研究

本研究は、太平洋戦争末期にアメリカ合衆国が日本に対して実施した空爆について、その戦略的な意味を明らかにすることである。このために平成9年度と10年度は、アメリカ合衆国内にある日本空襲関係の資料の所在を調査し、可能な範囲で資料の収集を実施した。とりわけこれまで日本人研究者による資料調査が積極的に実施されてこなかった合衆国空軍歴史調査部(マックスウェル空軍基地、アラバマ州)と合衆国空軍博物館(ライト・パターソン空軍基地、オハイオ州)を中心に所蔵資料の調査を実施した。さらにワシントンD.C.にある議会図書館や国立公文書館の所蔵資料についてもインタネーットによる資料検索を実施した。さらに日本国内にも、アメリカ合衆国による日本空襲関係の資料が収集されておりそれらの把握にも努めた。以上の調査をもとに収集資料の分析を進めたが、資料収集作業の遅れなどにより平成10年度末までに成果報告を提出することが困難になったため、次年度中の成果報告書提出期限の延期を願い出た。平成11年度は成果報告書のまとめの作業を実施した。その結果、アメリカ軍の戦略爆撃に、日本本土および支配地域に対する詳細な偵察活動を基本とした爆撃地点の効果予想など様々な分析を事前に実施した上で、日本空襲を実施したことが大きな特徴であることが判明した。しかし、沖縄空襲とその後の本土空襲の関係について十分な分析が出来なかったことは、今後の課題の一つである。本年は、研究の1年目として資料の収集とその分析を中心におこなった。アメリカ空軍歴史調査部(マックスウェル空軍基地内)にコンタクトをとり、同部に所蔵されている日本空爆の報告書などの書類の詳細なリストをコンピュータ出力用紙にて入手した。このリストをもとに課題に関係する必要な資料と、そのマイクロフィルム番号、資料タイトル、関係記事などをピックアップし、来年度初めにマイクロフィルムにて収集できるよう準備した。これにあわせて事前に沖縄県公文書館が所蔵しているアメリカ空軍歴史調査部所蔵の資料の内容についても調査をおこない、収集対象に重複がないようにした。また、国立国会図書館にマイクロフィルムで所蔵されているアメリカ戦略爆撃調査団の報告書についても、必要な書類をマイクロフィルムと紙焼きにて収集し、分析をおこない、現在も継続中である。今年度は資料収集に重点を置いていたため、資料の分析等は充分ではないが、アメリカの戦略爆撃における沖縄と本土との関係や、都市部と工業地帯との爆撃内容の違いなど、次年度の調査研究を進めるための多くの貴重な視点と資料を確保することができた。本年度は昨年度の事前調査に基づき、アメリカ空軍歴史調査部(マックスウェル空軍基地内)およびアメリカ国立公文書館(メリーランド州カレッジパーク)に所蔵されている日本空爆の報告書及び、空爆のおこなった空軍の航空団、航空群、航空部隊などが発行した記念誌を収集した。また、これに関連してアメリカ国立公文書館映像資料部門が所蔵している日本空襲関係の映像や、アメリカ議会図書館地理・地図室が所蔵する日本空襲前の偵察分析資料の調査および収集をおこなった。これらの調査・収集資料に基づき、分析研究をおこない、アメリカの戦略爆撃における新たな知見として得た点は次の通りである。アメリカ軍の戦略爆撃が、事前に対象目標に対する十分な調査分析によって立てられた計画に基づき実施されていたことである。これはアメリカ議会図書館に所蔵されているTARGET INTELLIGENCE JAPANESEWARの分析による。従来の研究が戦略爆撃調査団の報告書や戦術作戦任務報告といった爆撃終了後の報告書を中心におこなわれてきたことに対し、今回は空爆以前の事前偵察がどのようにおこなわれ、そして、ターゲットがどのように選択されたのかを、戦術作戦任務報告と対応させながら分析したことに特徴がある。また、1944年の沖縄へのアメリカ軍の空爆が、翌年の本土への本格的空爆へとつながりうる点については、今後に調査研究を必要とする事が判明した。
イヌ腫瘍の免疫抑制機構阻害剤の放射線増感効果における臨床研究

本研究は、北海道大学附属動物病院において放射線治療を実施する腫瘍罹患犬を対象とし、放射線治療前と治療後における腫瘍のPD-L1の発現の変化、リンパ球数および血中の炎症性サイトカインなどについて評価し、放射線治療によって腫瘍の免疫回避機構が増強することを評価検討する。それと並行し、これまで、抗PD-L1抗体単剤で評価を行ってきたイヌのメラノーマに対して、放射線治療を併用して治療効果を判定し、抗PD-L1抗体の治療効果が放射線と併用することによって改善するかを評価検討する。
セルロース系多糖のナノ～メゾ領域の構造制御と新規複合化による高機能材料の設計

セルロース系多糖の「分子修飾によるナノ構造レベルでの新規複合化」と「メゾスコピック特性(ゲル・液晶相)を担持させたネットワーク構造での新規複合化」に関して、以下の成果を得た。1.ナノレベル複合化(1)前年度に確立した二段階法により、コットンセルロースから前駆体(DHPC)を経由してセルロースブチラール誘導体(CB)を合成した。NMR解析から、当該CBは標準5員環構造に加えて8員環およびそれ以上の環状構造を側鎖に有することが判明した。(2)ホットプレス法で成形したCBフィルムは、水不溶であり、透明性が高くガラス接着性も良好であった。力学物性については、適度な延性に加えて、環状構造を含む側鎖の絡み合い効果によって優れたタフネスを示す。積層ガラスの強化材(接合膜)等に応用しうることが判った。2.ネットワーク複合化(1)前年度に準じた方法で調製したキトサン/ポリアクリル酸(PAA)のIPNゲルについて、対向拡散法と交互浸漬法の二法によってヒドロキシアパタイト(HAp)のミネラリゼーション実験を行った。拡散法では、純HAp結晶のCa/P化学量論比に近い割合での無機沈着成長が認められた。また、ゲル中のPM成分の増加と共に無機沈着量は増大し、無機粒子の形態も変化することが判明した。一方、浸漬法では、ゲル試料の無機取り込み量は概して多いものの、Ca/P比が高く且つ不揃いのHAp沈着と他のカルシウム化合物の共析出が起こりやすいことが判った。(2)エチルセルロース/PAAの液晶性IPNゲルの層間にHApを沈着させ、試料の呈色状態と剛性を制御することに成功した。(1)の結果と合わせ、多糖べ一スの新規な無機ハイブリッド材料としてバイオメディカル・光学分野への応用展開に繋がる好成果を導いたといえる。3.上記1と2に関連したセルロース系多糖の複合系について、相構造と熱・光学・力学物性の基礎的な解析を行った。(抄録なし)本研究では、セルロース系多糖を対象に、「分子修飾とイオン性相互作用に基づくナノ構造レベルでの新規複合化」と「メゾスコピック特性(ゲル・液晶相)を担持させたネットワーク(IPN)構造での新規複合化」のための試料調製と測定・解析を行い、以下の成果を得た。1.ナノ複合化セルロースにブチラール基を導入して、環化反応による架橋の発達で耐衝撃性に優れるシート材料を創製することを目指した。予備検討の結果、セルロースそのものにブチラール基を直接導入することは困難であった。代替の出発試料として、セルロース/NaOH/尿素水溶液均一系でO-(2,3-ジヒドロキシプロピル)セルロース(DHPC)を調製した。DHPCの置換度(DS)とモル置換度(MS)をNMRにより定量する手法を確立した。DSとMSは反応条件(主としてグリシドール仕込量)によって制御可能であった。DHPCのブチラール化については現在最適な条件を探索している。2.ネットワーク複合化23年度には、スキャホールド等のバイオメディカル材料への応用を念頭に、キチンの等方的なゲルネットワーク(IPN)中にナノヒドロキシアパタイト(nHAp)が分散したハイブリッドの調製を試みた。NaOH/尿素水溶液を溶媒としたキチンの溶液にnHApを加え、超音波処理によりnHApを分散させた後に架橋剤を加えて有機-無機ナノコンポジットヒドロゲルを得た。電顕観察により、nHAp粒子は元の結晶構造を保持したままキチンゲルマトリックス中で良好に分散していることが判った。ナノコンポジットヒドロゲルはキチンのみのヒドロゲルの約10倍の強度をもつことが判った。ナノコンポジットヒドロゲルにCOS-7細胞を播種したところ、良好な接着性を示すと共に急速に増殖することが判った。3.上記1と2に関連した相溶ブレンド系の構造および熱・光学特性を評価した。セルロース系多糖の「分子修飾によるナノ構造レベルでの新規複合化」と「メゾスコピック特性(ゲル・液晶相)を担持させたネットワーク構造での新規複合化」に関して、各種試料の調製と測定解析を行い、以下の成果を得た。1.ナノレベル複合化(1)セルロース/NaOH/尿素水溶液系で、グリシドールを用いた反応により種々の置換度でO-(2,3-ジヒドロキシプロピル)セルロース(DHPC)を調製した。ブチルアルデヒドを攻撃試薬としたDHPCのブチラール化を行い、環状構造を側鎖に含むブチラール誘導体DHPCBの合成に成功した。同定は2次元NMR解析等により行った。(2)DHPCBの溶解性と熱物性を評価するとともに、成形フィルムが透明性に優れ且つ延性に富む力学物性を発現することを確認した。2.ネットワーク複合化(1)アクリル酸(AA)モノマー/水を溶媒としたキトサン溶液から、AAの光重合によってキトサン/ポリアクリル酸(PAA)のIPNコンポジットを合成しえた。種々の組成のコンポジットをpHの異なる水中に浸漬し、成分ポリマー問の静電相互作用の程度に応じた特徴的なゲル膨潤挙動をとることを見出した。(2)イオン水への浸漬法によってキトサン/PAAゲル系で炭酸・リン酸カルシウム等のミネラリゼーションを進行させる条件を検討し、至適範囲の絞り込みを行った。3.上記1と2に関連したセルロース系多糖のブレンド・グラフト体および液晶性多糖/無機複合体について、相構造と熱・光学物性の評価を行った。

セルロース系多糖の「分子修飾によるナノ構造レベルでの新規複合化」と「メゾスコピック特性(ゲル・液晶相)を担持させたネットワーク構造での新規複合化」に関して、以下の成果を得た。1.ナノレベル複合化(1)前年度に確立した二段階法により、コットンセルロースから前駆体(DHPC)を経由してセルロースブチラール誘導体(CB)を合成した。NMR解析から、当該CBは標準5員環構造に加えて8員環およびそれ以上の環状構造を側鎖に有することが判明した。(2)ホットプレス法で成形したCBフィルムは、水不溶であり、透明性が高くガラス接着性も良好であった。力学物性については、適度な延性に加えて、環状構造を含む側鎖の絡み合い効果によって優れたタフネスを示す。積層ガラスの強化材(接合膜)等に応用しうることが判った。2.ネットワーク複合化(1)前年度に準じた方法で調製したキトサン/ポリアクリル酸(PAA)のIPNゲルについて、対向拡散法と交互浸漬法の二法によってヒドロキシアパタイト(HAp)のミネラリゼーション実験を行った。拡散法では、純HAp結晶のCa/P化学量論比に近い割合での無機沈着成長が認められた。また、ゲル中のPM成分の増加と共に無機沈着量は増大し、無機粒子の形態も変化することが判明した。一方、浸漬法では、ゲル試料の無機取り込み量は概して多いものの、Ca/P比が高く且つ不揃いのHAp沈着と他のカルシウム化合物の共析出が起こりやすいことが判った。(2)エチルセルロース/PAAの液晶性IPNゲルの層間にHApを沈着させ、試料の呈色状態と剛性を制御することに成功した。(1)の結果と合わせ、多糖べ一スの新規な無機ハイブリッド材料としてバイオメディカル・光学分野への応用展開に繋がる好成果を導いたといえる。3.上記1と2に関連したセルロース系多糖の複合系について、相構造と熱・光学・力学物性の基礎的な解析を行った。23年度は、Chang氏(外国人特別研究員)が来日して5ヶ月未満の短期間であった。しかし前者の「ナノ複合化」については、予備実験に時間を要したものの、ブチラール化に適したセルロース誘導体が既に得られており、順調に進展しているといえる。後者の「ネットワーク複合化」についても、キチン/nHApのナノハイブリッド化に成功すると共に、得られるヒドロゲルの力学物性や細胞接着・増殖性に及ぼすnHApの効果を明確にすることができていることから、きわめて順調に進展している。よって、本研究課題は総じて、おおむね順調に進展している。「ナノレベル複合化」については、セルロース側鎖にネックレス様の構造をもつブチラール誘導体(DHPCB)の合成に成功するとともに、透明性と力学物性に優れるDHPCBフィルムの作製と評価にも着手できている。「ネットワーク複合化」についても、pH環境に応じて膨潤度を変えるIPNゲルの合成に成功しており、無機物取り込み(ミネラリゼーション)で新規複合材料を創製しうるネットワークの場を提供できている。よって本研究課題は、おおむね順調に進展しているといえる。「ナノ複合化」に関しては、既に得たDHPCをベースとしたブチラール基含有セルロース誘導体の検討を継続して分子構造と物性の精密評価を行い、環状架橋構造の発達による強度向上効果の明確化を図る。
内皮細胞カベオラの空間的制御による局所Ca^<2+>流入調節機構とその生理的意義の解明

培養血管内皮細胞において、急性期のアルドステロン前処置はATPによるeNOSリン酸化亢進を介してNO産生を増強する。また、MRブロッカーエプレレノンはSREBP1の活性化によるcaveolin-1発現の低下、caveolin1非結合型フリーeNOS増加、eNOSリン酸化増強を介してNO産生をきたす。この現象はおそらくMR非依存的であり、メタボリックシンドロームモデル動物であるSHRcpでも同様の現象が観察された。エプレレノンはこの局所膜マイクロドメインにおいてこれまで知られなかった新しい機序で内皮機能を改善する効果を発揮する可能性が見いだされた。【目的】我々は、これまでカルシウム(Ca^<2+>)シグナルの開始にカベオラが役割を果たすことを提唱してきた。本研究では、カベオラのCa^<2+>放出制御の機序を検討した。【方法】Ca^<2+>シグナルの時・空間的構成を検討するために、従来のCa^<2+>蛍光指示薬を用いた手法に加え、センサー蛋白cameleonを局所にターゲット・発現させ、FRETイメージングを共焦点顕微鏡で行った。小胞体の分布はDi0 C6(3)を用いカベオラの局在はcaveolin-1の免疫蛍光染色で同定した。【成績】Indo-1を負荷した培養血管内皮細胞をATPで刺激したときに生じるCa^<2+>waveの発火部位はカベオラの集中する細胞辺縁と一致しており、カベオラにはIP3受容体依存性にストアからの放出を制御する機構が存在する。カベオラにターゲットさせたcameleonにより、カベオラにおいてもよりCa^<2+>waveの発火閾値の低いサブドメインの存在が示された。このカベオラ集中部位には小胞体のネットワーク構造がより密に存在し、カベオラ直下でのCa^<2+>濃度は細胞膜直下の平均よりも有意に高く、細胞質全体の平均(約60nM)の約10倍もの濃度勾配を形成しており、IP_3受容体の感度を増大させている可能性が示唆される。【結論】内皮細胞カベオラ直下にはCa^<2+>ストアである小胞体が近接し、高濃度Ca^<2+>サブドメインが形成される事がCa^<2+>放出制御に関連する可能性がある。血管内皮細胞の一酸化窒素(NO)の産生能は内皮機能に重要な役割を果たす。我々は、アルドステロン前処置によりATP刺激によって生じるPI3キナーゼ依存性eNOSリン酸化とNO産生が有意に亢進することを生化学的およびイメージングにより見いだした。このアルドステロンの非ゲノム作用は、近年臨床で使用されるようになった選択的MRプロッカーであるエプレレノンにより阻害される。このエプレレノンはアルドステロンとMRシグナルとは非依存的に膜力ベオラの構造蛋白でありeNOSの阻害作用を持つcaveolinlの発現を減弱させてeNOSリン酸化を亢進、NO産生を増大させる。興味深いことにエプレレノンは低濃度(10-9mol/L)でコレステロール代謝に関わるSREBPを活性化し、caveolinl発現を低下させる。この作用は培養細胞のみならずメタボリックシンドロームモデルラットにおいても大動脈caveolinl発現の減少と血圧非依存的にアセチルコリンに対する大動脈血管拡張反応亢進という形で観察された。近年アルドステロンの心血管に対する障害作用が注目されているが、その重要な因子であるリガンド(アルドステロン)および治療薬エプレレノンのそれぞれ急性作用とMR非依存的な作用を今回我々は明らかにした。これは内皮機能制御におけるマイクロドメイン、カベオラの役割や心血管病との関連を理解するために有用な観察結果であると考えられる。前半の所見はHypertension Research誌に報告し、後半の所見は米国心臓病学会2008(ニューオーリンズ)において口演発表をした。