hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子陽電子衝突型ファクトリーにおける結合バンチ不安定性の研究

KEKBは平成10年11月末に建設が終了し、12月から総合調整運転を開始した。平成11年2月末までに、電子リングに243mA、陽電子リングに200mAの電流を蓄積することに成功している。平成10年度においては、これらの不安定性を測定するための測定装置の制作と加速器リング内への据え付けを行った。測定器の一部は既に稼働しており、2月末現在において、電子リングにおける高速イオン不安定性と陽電子リングにおける光電子不安定性の兆候を捕まえることに成功している。今後は、トランジェント・メモリー・システムを働かせ、リング中に蓄積された各バンチの振動の様子を記録し、不安定性の特徴を明らかにする予定である。高エネルギー加速器研究機構のBファクトリー、KEKB、の電子リングと陽電子リングにおいて、結合バンチ不安定性の研究を行った。電子リングにおいて、トランジェント・メモリー・システムを用い、リング中に蓄積された各バンチの横方向(垂直と水平方向)振動の様子を記録して解析した。この結果、各バンチは垂直方向に振動し、バンチ列の先頭付近のバンチは振動せず、列後方になるにしたがい振動の振幅が次第に大きくなるという、高速ビームイオン不安定性に特徴的な現象をとらえることに成功した。振動のモードも、ほぼイオン振動数付近に集中しており、この結合バンチ振動がイオンによるものであることを示している。これに対し、陽電子リングにおいては、バンチはダイポール振動を行うだけでなく、蓄積電流が大きくなるにつれて、バンチの垂直方向のサイズが増大する現象が観測された。バンチ間隔とバンチあたりの電荷量を変えながら、バンチ列中のバンチ毎の垂直方向のチューンを測定したところ、チューンはバンチ列の後方におくほど大きくなり、大きくなり方は、バンチ列の単位長さあたりの電荷量に比例することが分かった。また、チューンの増加量は有る値で頭打ちになることが判明した。ビームサイズの増大が放射光によってつくりだされた光電子により引き起こされ、生成した電子の電荷がビームの電荷をうち消すところでチューンの増大が止まると考えると、ほぼ定量的にこの現象を説明することができることから、ビームサイズの増大は、光電子雲中をバンチが通過するときに、電子雲と陽電子バンチの相互作用によってひきおこされるバンチ内振動であるという仮設が最も有力である。来年度は、この仮設を検証する実験を行う予定である。KEKBの陽電子リングにおいて最も深刻なビーム不安定性は、ECI(Electron Cloud Instability)と呼ばれる不安定性であり、リング中の蓄積電流が増大するにつれバンチの上下方向のサイズが増大するものである。この不安定性は、陽電子ビームが放射する放射光が真空ダクトの内壁をたたいて生成した光電子がビームに引き寄せられてつくりだす電子雲によって引きおこされると考えられている。多バンチを短いバンチ間隔で蓄積したときにのみ起こるため、結合バンチ不安定性とよく似ているが、バンチサイズの増大は単一バンチが電子雲と相互作用をすることによって引き起こされるバンチ内振動によると考えられ、単一バンチ不安定性ともいえる。
臨床応用を目指すレチノイドの研究

合成レチノイドRe80について、悪性転換モデルを用いての阻害実験をすすめ、強い阻害率をえた。また、この化合物は腫瘍血管の新生を強く阻害する。これらの結果はRe80が抗腫瘍剤あるいは転移抑制剤として有効である可能性を示す。新しいレチノイド研究のアプローチとしてレチノイドのアンタゴニストの研究を進めた。レチノイド依存性の腫瘍に対して増殖抑制効果が期待できるからである。その結果ベンツイミダゾール誘導体、アダマンチル置換化合物、ジベンゾジアピピン誘導体にレチノイドアンタゴニスト活性をみた。末だ活性は強いものでないので、今後、作用増強のための合成研究が必要である。レチノイドを疾患の治療、とくに癌の治療に役立たせるための研究として、レセプターに特異的に結合する新しい構造のレチノイドの合成とその生物評価を進めた。新しい構造のレチノイドとしては、レチノイン酸と、レチノ安息告酸の混合型の構造の化合物を合成した。レチノイン酸の二重結合が、アミドあるいはエステルに置きかえられたもので、その活性は、白血病細胞株HL60の分化誘導作用によって検定した。活性は10^<-7>Mでみられ、レチノイン酸より弱いものであったが、いずれも、体内からの排泄が早く、医薬として好ましい化合物といえる。レセプター選択性を検討するためにレチノイン酸レセプターのリガン心輸合部位れ大量産生を進めた。結晶化に至る精製には至っていないが、結合試験に用いることができ、現在、条件設定を決定しつつある。レセプターは結合はするが、活性を示さないレチノイドアンタゴニストを合成した。これらは構造の一部に大きな置換基をもつもので、10^<-7>Mでレセプターの結合する。これらのアンタゴニストはレチノイド過剰症の防止に用いることができると考えている。従来合成した強力なレチノイドの幾つかをin vivoで作用をみた。ラツト乳ガン細胞の分化と増殖に対する効果は制ガン的作用を示唆するものであった。レチノイン酸は実際に治療に使われているが、不安定である。その原因である酸・アルカリに対するレチノイン酸の挙動を明らかにした。同時に、これら生成物の構造と活性を解析し、新しい構造のレチノイドの分子の設計に資することができた。
MRアンギオグラフィーによる顎顔面領域の選択的血管描出法の確立

MRアンギオグラフィーは非侵襲的な血管描出法として、広く臨床に用いられている。ところが、MRアンギオグラフィーにより良好な血管像が得られるのは、まだ限られた領域であり、顎顔面領域の末梢血管を良好に描出できたという文献報告はない。本研究の目的は、顎顔面領域において重要な血管と考えられる下歯槽動脈、顔面動脈等の血管描出法を確立することである。本年度は、正常例における各種動脈の最適撮像条件の設定と臨床での有用性の検討を行った。装置は1.5T超伝導MR装置(東芝社製、シーメンス社製)、コイルは頸部コイル、サーフェスコイルを使用した。今回行った実験による、正常例における各種動脈の最適撮像法は以下のとおりである。1.下歯槽動脈、口蓋動脈コイルは頸部コイルを用い、撮像方向は血管に平行な矢状面とした。撮像法は3次元タイムオブフライト法で撮像条件はTR=40,TE=8msec,FLIP Angle20度,Slice厚2mm。後処理(最大値投影法等)は行わず、Source imageをMRアンギオ像として用いることにより良好な画像が得られた。これらの末梢血管は、このような撮像法を用いない限り、全く描出されなかった。顔面動脈撮像方向は血管に垂直な軸面、撮像法は3次元タイムオブフライト法のサブトラクション法。撮像条件は下歯槽動脈と同様。最大値投影法により3次元構築を行った。サーフェスコイルを用いることにより良好な画像が得られた。また、臨床での有用性の検討は嚢胞や埋伏歯による血管への影響の評価を行ったが、各種検査法で認識できなかった血管の偏位や圧迫が明瞭に把握できた。また下歯槽動脈、口蓋動脈はSource imageをMRアンギオ像として用いているため、病変と血管の位置関係や周囲組織との関係も把握でき、外科治療の際の有用な情報となると考えられた。
分子量が制御された高分子を鋳型とする単分子膜の重合

本研究の目的は、(1)二次元界面を反応場として、厳密に制御されたモノマーシークエンスと分子量を持つ合成高分子を重合すること、(2)そのようなナノ構造を有する高分子をナノメータからマイクロメータにかけたメゾスコピック領域において組織化し、分子フォトニクス材料などの分子機能性材料を構築しようとするものである。今年度は、高分子-単分子膜複合体の自発的なパターン形成にともなうメゾスコピック領域における組織化に関して重点的に研究を行った。非平衡開放系の熱力学に支配されたダイナミックな構造形成がある。例えば、加熱流体中で形成されるベナ-ルセルや、電場下の液晶でみられるウイリアムズドメインは対流によって形成される秩序構造、すなわち散逸構造である。我々は、散逸構造の形成が、複雑なパラメータに支配されていはいるものの、きわめて一般的な物理現象であり、原理的には全ての高分子に適用可能であることに着目し、散逸構造を利用した高分子の組織化を行うことにした。そこで我々は、キャスト法によって高分子フィルムを利用した高分子の組織化を行うことにした。そこで我々は、キャスト法によって高分子フィルムを作製するプロセスと、そこでの高分子のdewettingに着目した。本研究では、ポリスチレンならびに、ナノメータスケールのラメラ構造を自発的に形成する、両親媒性化合物(ジヘキサデシルジメチルアンモニム塩)とポリスチレンスルホン酸からなるポリイオンコンプレックスを選び、ガラスや雲母などの基板上に、ベンゼンやクロロホルムなどの稀薄溶液からキャストしたときの様子を高額顕微鏡ならびに原子間力顕微鏡によって観察した。その結果、規則的に配列したナノメータサイズのドットパターン、ストライプパターン、ならびにミクロンオーダーのネットワーク構造などを見いだした。
観察の立場に基づく談話構造の解析

本研究では、視点を拡張した「観察」という概念を導入し、文脈構成の問題を、文と文との自然なつながりという観点から定性的に考えた。そして以下に示す成果を得ることが出来た。この成果を踏まえて、今後新たな構想の下にさらに研究を進めたい。「観察」とは「ある仮想的な人物(観察者)が作中のある場所(観察場所)から事象とらえる」ことを表す概念であり、本研究において初めて考案された。この概念は、作者の登場人物に対する感情移入度(共感度)と密接な関係がある。すなわち、共感度の最も高い登場人物の位置に観察者は存在する。この「観察」の概念を用いることにより、ある文からその次の文がどのように解釈されるかを、定性的に求めることが出来る。すなわち、ある文に引き続く文は、「観察者の近くにいる対象の行動」か「観察者の近くにいる対象の知覚事項(=観察者から離れている別の対象の行動や様子)」のいずれかを表す内容になる。この考えの確からしさを調べるために、これを基にした照応問題解決法を考案して、その有効性を調べた。すなわち、小学校国語の教科書中の物語5編及び市販のショート小説12編を計算機上に蓄積してテキストデータベースを作成し、そこから照応表現を検索して本研究の照応解決法を適用した。この結果、約80%の照応現象を解決することが出来た。
粘土LB膜の製作とその電極修飾膜への応用

本研究では、気液界面上に展開した単一層からなる超薄膜をラングミュア・ブロジェット法によって一層づつ積層して粘土鉱物の薄膜を得た。そして、このような薄膜を電極修飾膜として用いた。得られた薄膜は極めて均一であり、層の厚さをナノメーターの精度で制御できた。膜構造は、赤外分光法、X線回折法、原子間力顕微鏡による観察等によって解析した。さらに、この薄膜中に種々の陽イオン性錯体を湿式法によって、層の積層構造を乱さないで層間にインターカレートすることが出来た。この方法により電気化学活性な金属錯体をインターカレートした粘土超薄膜は、電極修飾膜として働くことが明らかにされた。この電極における電極反応の機構を詳しく調べた。その結果、膜中の電荷移動の過程について、以下の興味ある知見が得られた。すなわち単一層からなる膜の中の電荷移動速度は、キャスト膜の場合と比較して極めて小さいが(10^4分の1以下)、積層する層を増していくと移動速度が指数関数的に増大した。このことは、膜中の電荷移動は、膜の中の欠陥を通して行われるいわゆるホッピングモデルによって説明されることを示唆している。今後この修飾電極を用いて、種々の電解反応を行なう予定である。
自在に形状変化可能な光制御ＤＮＡゲルによる３次元細胞組織体の構築システムの開発

本研究では,光信号に応じたDNAゲルの形状変化による3次元配置制御に基づく細胞組織の構築を目的とする.DNAゲルの形状変化により,空間的な粘性勾配を発生させ,細胞の運動を制御することで移動操作を行い,3次元配置を実現する.光パターンを動的に変化させることで細胞の並列的な移動操作による配置により複雑な形状をもつ細胞組織体の構築が可能となる.本研究では,光信号に応じたDNAゲルの形状変化による3次元配置制御に基づく細胞組織の構築を目的とする.DNAゲルの形状変化により,空間的な粘性勾配を発生させ,細胞の運動を制御することで移動操作を行い,3次元配置を実現する.光パターンを動的に変化させることで細胞の並列的な移動操作による配置により複雑な形状をもつ細胞組織体の構築が可能となる.
ポリマーの炭素化に対する鉄添加物の促進効果のその場赤外分光法による解明

申請者は有機物の炭素化を縮合芳香環系を得る手段として据え、その中間段階の反応制御による炭素質をベースとした機能材料の開発を目指した研究を行っている。その一連の研究の中でポリマーに予めフェロセン等の鉄化合物を混入し400°Cの低温で炭素化するとその電気伝導度は無添加系に比べて約10桁増大し、これは鉄の炭素化促進効果によることを報告している。本研究では鉄含有炭素質の機能性探索の前段階としてどのようにして鉄がポリマーの炭素化を促進するのかについて不活性雰囲気下で昇温可能なステージを持つ顕微FTIR分光系を試作して検討することを目的とした。1.昇温ステージを有する顕微なFTIRの試作不活性雰囲気下で加熱可能な顕微ステージ、及び測定スペクトルをFTIR装置のRS-232C回線を介してパーソナルコンピュータのハードディスクにデータを収納できるシステムを構築した。2.ポリ塩化ビニリデン(PVDC)-フェロセン混合系の測定試料としてはPVDCの熱THF溶液をメタノールに注ぐことにより調製したPVDC微粒子にフェロセンを含浸担持したものを用いた(Fe重量比=0.10wt%)。これをKBr粉末で20wt%に希釈し不活性雰囲気下での昇温を行いつつ赤外スペクトルの測定を行った。得られたスペクトルの解析においてはPVDCの炭素-炭素単結合(C-C)の骨格振動及びアルケンまたは芳香環の炭素-炭素二重結合(C=C)に着目した。これらの積分強度を温度の関数として見たときの結果の概略を次に示す。(1)昇温とともにC-Cの強度は減少し、C=Cの強度は増加する。(2)鉄を導入した系のC=C発生温度は、約130°Cで無添加系に比べて20°C程低温にシフトする。(3)フェロセンの特性振動吸収は約130°Cで消失し、この温度はC=C発生温度に一致する。以上の知見よりフェロセンは約130°C程度の反応初期において分解し、原子状または微分散状態の鉄を与え、これがPVDCの脱塩化水素を促進し、二重結合の形成及び芳香環の形成を低温にシフトさせるものと考察される。
多文化保育に対する保育士と外国人母の意識研究－民族性とジェンダーの視点から－

平成24年度は、育児休業明けの半年間の研究期間となり、補助金も減額申請をして限定的な研究活動となった。具体的には、2つの柱で研究を進めた。第1に、名古屋市内および近郊の保育園を訪問し、外国人の子どもの保育状況について、予備的調査をおこなった。中には、園児の8割を外国人が占める園もあった。この地域では、特に保育士と外国人の子どもや親との意思疎通(言葉の問題)への関心が高く、自治体の対応もある程度進められている。例えば名古屋市では、「保育所ガイドブック・日常会話集」を作成し、日々の保育活動やおたより作成を助けている。また、子どもの母文化への配慮については、特に宗教面での配慮(行事や食材の見直しなど)への意識はある程度強いが、それ以外は、概ね、日本のやり方に従ってもらうことを、当然と考えていることが伺えた。本研究の課題に照らせば、外国人の母が抱える文化的違和感等について、コミュニケーションが十分であるとは言えない傾向がうかがえた。こうした点を、今後、本調査によって明らかにする必要がある。第2に、ルイーズ・ダーマン=スパークスのアンチ・バイアス教育論について、原著にあたり、理解を進めているところである。尚、年度内には、いずれも成果報告には至らなかった。約1年間の産休・育休をはさみ、年度後期からの研究再開となったが、1年間分の学内業務実施に時間を割かれたこと、および、以前から積み残していた、本研究課題とは異なる研究課題のまとめを優先せざるを得なかったことにより、達成度は遅れているといわざるを得ない。いまだ着手できていない保育所への質問紙調査(本調査)を開始し、年度内に結果をまとめることに集中する。今後は、学内の「女性研究者支援制度」も用いつつ、限られた研究時間の中で成果を挙げられるよう、努力したい。本研究の目的は、日本の保育所に子どもを通わせている外国人の母親、および保育士を対象に、子どもの出身国や民族の文化を意識した保育実践をおこなうことについて、両者がどのような意識をもち、どのようなギャップがあるのかを調査し、日本の保育所に求められる「多文化保育」のあり方を探ることにある。平成22年度は、「多文化保育」に関する国内外の文献講読と問題点の整理をおこなった。この分野の先行研究は、主に以下の5つの分野に分けられる。第1に諸外国の「多文化保育」や「反偏見教育」理論と実践に関する研究、第2に保育所における外国人の子どもの適応過程や、他の子どもや保育士との相互交渉過程を記述するエスノグラフィー研究、第3に日本の保育所の国際化状況や保育所が求める支援に関する実態調査研究、第4に外国人の親の子育てニーズに関する調査研究、第5に「多文化保育」に積極的な保育所に関する調査研究、である。今後の「多文化保育」研究の課題として、以下の3つが挙げられる。第1に、日本の保育所に存在する「多文化保育」に対する「やりすぎ感」の実態を探ること、第2に外国人(特に日本人男性と結婚した)母のジェンダーに絡む子育て観、第3に多文化状況が明示的でない保育所への関心、である。今年度は、まず、昨年度に引き続き多文化保育に関する先行研究レビューをおこなった。多文化保育という概念は論者・実践者によって恣意的に使用されている。カリキュラムや行事等を通じて日本国民の育成という機能が明示的にも暗示的にも存在する初等教育以降の「教育」と比較して、日本の「保育」の現場にはそうした機能が暗示的にしか存在しない傾向にある。したがって、保育士たちもその問題性を自覚しにくく、一部の研究者たちの「多文化保育」に関する先進的問題意識を共有しにくい状況にある。こうした中で、「多文化保育」研究はいまだに、そもそもそれが日本の保育現場に必要なのかという根本的問いを抱えている。この分野においては、保育室や園庭における幼児の行動を観察したエスノグラフィー研究が着実な蓄積を見せているものの、日本の保育の現状を批判しオルタナティブとしての保育の在り方を説得的かつ現実的に提案しうる研究は、いまだ限定的にしか存在していないことがわかった。以上の先行研究のレビューを踏まえて、今年度は保育所における実態調査の設計に着手した。調査内容や協力を依頼する保育所の選定作業などをおこなったが、後述(「11.現在までの達成度」欄に記述)の理由により、調査設計は途中段階にある。また、今年度は海外の保育所視察を予定していた。視察先はオーストラリアとする予定で準備をしていたが、これも後述の理由により、延期とせざるを得なくなった。

本研究の課題に照らせば、外国人の母が抱える文化的違和感等について、コミュニケーションが十分であるとは言えない傾向がうかがえた。こうした点を、今後、本調査によって明らかにする必要がある。第2に、ルイーズ・ダーマン=スパークスのアンチ・バイアス教育論について、原著にあたり、理解を進めているところである。尚、年度内には、いずれも成果報告には至らなかった。妊娠による体調不良、および年度半ばからの産休・育休による研究中断により、進捗状況は計画から大きく遅れている。約1年間の産休・育休をはさみ、年度後期からの研究再開となったが、1年間分の学内業務実施に時間を割かれたこと、および、以前から積み残していた、本研究課題とは異なる研究課題のまとめを優先せざるを得なかったことにより、達成度は遅れているといわざるを得ない。平成24年度9月からの復帰以後、研究を再開する予定である。ただし、復帰後半年1年ほどは、育児との兼ね合いで、研究計画の遅れや海外視察の延期などが発生する可能性がある。4年間の研究期間において意義ある研究成果を出せるよう、研究期間後半で遅れを取り戻したいと考える。いまだ着手できていない保育所への質問紙調査(本調査)を開始し、年度内に結果をまとめることに集中する。今後は、学内の「女性研究者支援制度」も用いつつ、限られた研究時間の中で成果を挙げられるよう、努力したい。
酵素反応で自立駆動するマイクロゲルシステムの開発

ハイドロゲルシートに酵素電極を組み合わせて、フレキシブルな酵素発電デバイスの実現を目指した。バイオアノードは、ハイドロゲルタンクに含まれるフルクトースを燃料として酸化反応を起こすのに対し、バイオカソードは、大気中の酸素を還元する反応を行う。ハイドロゲルは90%以上が水分である高含水性素材であるが、機械的ストレスに脆く実用性に欠くので、大きな変形にも耐え得るダブルネットワーク(DN)ゲルを利用することで、ヒトの皮膚などに貼ったまま利用でいる柔軟かいバイオ発電デバイスが実現した。化学エネルギーで自立駆動するバイオシステムを,酵素燃料電池のテクニックを駆使して実現するチャレンジである。H25年度は、その基盤となるバイオ燃料電池技術に関して、フレキシブル化に関する進展が得られた。具体的には、カーボン布やカーボンナノチューブフィルムなど柔軟な電極フィルムに対して、分散カーボンナノチューブを塗布固定化すると、酵素の固定量が増大し、発電性能が格段に向上することが分かった。また、酸素を還元するカソードに関しては、表面の疎水化処理によってセル内部の溶液の漏出を防ぎ、同時に気・液・固相からなる3相界面が効率よく調製出来る事がわかり、酸素還元性能が格段に向上した。更に、電解液と燃料を保持するためのハイドロゲルシートに関しても組成の最適化を行い、アクリルアミドによるダブルネットワークゲルが、水保持性、形状保持性、イオン伝導性などにおいて優れていると分かった。以上の構成要素を組み合わせて作製したフィルム状バイオ燃料電池によって、屈曲しても出力の変化が殆ど起きない性能が実現できた。このバイオ発電シートは、積層することで出力電圧を倍増させることも出来た。これは、先に説明した表面疎水化処理によって電解液の漏出が防がれ、電解液によるセル間の短絡が防止された効果である。以上の成果は、本研究で開発するバイオ駆動アクチュエータの実現に向けた重要な要素技術の創出であり、これを小型化・アレイ化することによってエネルギー自立の搬送デバイスの創出などを行う。フレキシブルな酵素発電デバイスを作製した。燃料溶液を含むハイドロゲルタンクを酵素電極(バイオアノードとガス拡散バイオカソード)で挟んだ構造とした。これら酸化還元反応は、電極上に固定した酵素の触媒能を利用し、アノードでは、フルクトースデヒドロゲナーゼ(FDH)、カソードでは、ビリルビンオキシダーゼ(BOD)を用いる。酵素を固定するための電極には、柔軟なカーボン繊維(Carbon Fabric, CF)を使い、そこへカーボンナノチューブ(CNT)を修飾することで電極の比表面積を大きくし、出力性能の改善を行う。また、親水性の酵素と撥水性のCNTとの馴染みを改善するため、界面活性剤を用いた表面処理技術も開発した。ハイドロゲルは、90%以上が水分である高含水性素材であるが、機械的ストレスに脆く実用性に欠く。そこで大きな変形にも耐え得るダブルネットワーク(DN)ゲルを利用することで、ヒトの皮膚などに貼ったまま利用できる柔軟なバイオ発電デバイスが実現した。これを用いて、ウェアラブルなヘルスケアデバイスの開発を進める見通しがついたといえる。発電状況をモニタするための表示機能デバイスと組み合わせることや、ゲルの乾燥を防ぐためのフレキシブルなパッケージング技術の開発を引き続き行い、製品化につなげていく。電気化学ハイドロゲルとフレキシブル電極の組み合わせで、屈曲性を有する自立型のバイオ燃料電池が実現できている。これにより、当初目的のアクチュエータシステムの開発が進展すると期待できる。今回得られた自立型の屈曲性バイオ燃料電池を、微細加工技術で小型化・アレイ化することで、当初目的とした物質搬送などの実現を目指す。フレキシブルなハイドロゲル素材の探索が予定よりも順調に進行したため、物品費が予定よりも小額で済んだ。次年度の小型化・アレイ化のための仕具の購入などに充てる。
ラット脳腫瘍モデルにおける腫瘍侵襲活動性評価と抗癌剤治療効果早期判定に関する研究-3T高磁場MR装置を用いた定量的^1H-MRSの試みと定量的FDG-PETとの比較検討-

生後7週齢ラットの左大脳半球にC6グリア細胞を移植し、抗癌剤(ACNU)に非耐性の脳腫瘍モデル(グループA)と、耐性のモデル(グループB)を10匹づつ作成した。4.7T高磁場動物用MR装置を用いて、ラット脳の病側(左大脳半球)と健側の^1H-MRS測定を行った。測定にはbody coilを用いて、TE/TR=25/2000 msec,NEX=256の条件の下,局在化手法にPRESS法を、水抑制手法にCHESS法を採用し、5mm^3のVOIを設定して施行された。ACNU投与前、投与6時間後、10時間後に計測した。前回のグループAとBにおけるFDG uptakeの経時推移の結果から、最適MRS測定時間を投与後6時間と10時間とした。ラット脳のMRI撮影を行い脳腫瘍の存在を確認してから、1mg/mlの濃度で1ccのACNUを投与した。データ収集に成功したのは、グループAで5匹、Bで6匹であった。定量的解析では両グループとも検定で経時変化に有意差を認めなかった。これはbody coilや、定量における基線同定の困難さに起因するものと考えられた。Crを用いた相対的解析ではグループAの病側で、投与6時間後のCho/Crが有意(p<0.001)に上昇し、10時間後で低下を示した。これはFDGの経時変化に一致していた。健側ではCho/Crに経時変化は認められなかった。グループBでは、投与6時間後でCho/Crが上昇したモデルも存在したが、グループ内の検定では有意差を認めなかった。このことから、MRSには抗癌剤による腫瘍細胞の膜代謝変化や膜破壊を早期に反映できる可能性があると思われた。一方FDGでは抗癌剤による傷害部位の修復に必要なエネルギーを、早期に反映している可能性があると思われた。またNAAを用いた相対的解析では、グループA,Bとも、病側と健側で投与6時間後でCr/NAA,Cho/NAAが上昇を示した。これらは抗癌剤の神経細胞への早期影響を示唆しているものと思われた。以上の研究により、FDGと^1H-MRSは抗癌剤効果の早期判定に有用であることが示唆されたが、MRSは定量化や代謝産物の臨床的意義など未解決な問題が多く存在し、臨床応用には更なる研究が必要と思われた。3T高磁場MR装置において、7週齢ラットの正常脳組織における定量的な^1H-MRSデータ収集を試み、再現性があることを確認した。脳^1H-MRS測定における局在化手法にはPRESS法を、水抑制手法にはCHESS法を採用し、VOIはラット脳全体を含むように7×7×7mmとした。脳^1H-MRS測定時に、ラット近傍に設置したファントム水(ファントム内純水の^1H濃度を55.6mol/L)を用いて、外部標準法にてNAA, Cr, Cho, Lacの定量化を試みた。次にラットC6-glioma細胞を細胞培養系にて培養し、抗癌剤ACNU(ニドラン)の濃度を徐々に上げながら、抗癌剤耐性を有するC6-glioma細胞の育成を試みた。その結果ACNUに対して、.通常の非耐性細胞株に比べ、約6倍の耐性能力を有する耐性細胞株の育成に成功した。FDG-PETにおける、ACNUを用いた抗癌剤治療効果判定法を確立する為、非耐性細胞株と耐性細胞株において、ACNUを投与した時の、それぞれのFDG摂取率経時変化を計測した。非耐性細胞株は、ACNU投与後約6時間後から、FDG摂取率が低下することが分かった。一方耐性細胞株は、ACNU投与後約3時間後からFDG摂取率が上昇することが分かった。その結果FDG-PETを用いれば、抗癌剤の治療効果判定が、抗癌剤投与後約6時間後に確認できることが示唆された。その後、ラットC6-glima細胞を用いたラット脳内移植法を樹立する為、7週齢ラットの脳組織に、C6-glioma細胞移植を幾度か試みた。ラットを生かしたまま、ラットに脳腫瘍を移植させ、成長させる技術を獲得することができた。今後の検討課題としては、このラットの悪性脳腫瘍モデルでも、安定的に脳^1H-MRSデータが収集できるかどうかを確認することと、脳腫瘍代謝データ収集に一番適した時期を選定することである。定量的

解析では両グループとも検定で経時変化に有意差を認めなかった。これはbody coilや、定量における基線同定の困難さに起因するものと考えられた。Crを用いた相対的解析ではグループAの病側で、投与6時間後のCho/Crが有意(p<0.001)に上昇し、10時間後で低下を示した。これはFDGの経時変化に一致していた。健側ではCho/Crに経時変化は認められなかった。グループBでは、投与6時間後でCho/Crが上昇したモデルも存在したが、グループ内の検定では有意差を認めなかった。このことから、MRSには抗癌剤による腫瘍細胞の膜代謝変化や膜破壊を早期に反映できる可能性があると思われた。一方FDGでは抗癌剤による傷害部位の修復に必要なエネルギーを、早期に反映している可能性があると思われた。またNAAを用いた相対的解析では、グループA,Bとも、病側と健側で投与6時間後でCr/NAA,Cho/NAAが上昇を示した。これらは抗癌剤の神経細胞への早期影響を示唆しているものと思われた。以上の研究により、FDGと^1H-MRSは抗癌剤効果の早期判定に有用であることが示唆されたが、MRSは定量化や代謝産物の臨床的意義など未解決な問題が多く存在し、臨床応用には更なる研究が必要と思われた。
インテリジェント人工臓器創成を目指した人工臓器内血流の分光イメージング

従来は血液で満たされている遠心血液ポンプ内の様子を可視化することはできなかったため、血栓形成の原因、起源、凝固時間、飛散による血栓梗塞症リスク評価等、動的な抗血栓性評価は全くできていなかった。これらを可視および近赤外光により世界で初めて可視化することに成功し、循環器デバイスの抗血栓性は、周囲デバイスの抗血栓性と相互に関係していることを証明できた。本研究成果は、臨床における血栓梗塞症の防止、最適な抗凝固療法への指針になると考えられる。また、循環器デバイス開発段階においても、動的かつ定量的な抗血栓性評価法ともなり、この様な高リスクの治療機器実用化のために不可欠な技術となっていくことが期待される。血液ポンプや人工肺等の循環器デバイス内の血栓形成を非侵襲に検出・可視化できれば、血液適合性評価や、臨床における血栓塞栓症の防止に大きく貢献できると考えられる。そこで、ハイパースペクトラルイメージング(HSI)を用いて血液凝固に伴う血液光学特性変化を明らかにし、連続流血液ポンプ内血栓の光イメージング法を開発した。連続流血液ポンプはインペラが高速で回転しているため、その内部の血栓形成をイメージングするために、ポンプ回転数と光源の発光周波数を同期させ、ストロボ効果によりインペラ静止像を得るシステムを開発した。HSIシステムによりスペクトル画像を取得し、HSIシステムによりCCD撮像を分光し、波長600750nm(分解能2nm)のスペクトル画像を取得て、血栓形成に伴うスペクトル変化をイメージングする画像処理システムを開発した。本システムを使用して、模擬循環回路試験およびブタを用いた急性動物実験において、ポンプ内血栓成長過程をイメージングすることに成功した。血栓のスペクトルを解析した結果、血栓形成領域では赤血球密度が周囲血液より減少していることがわかり、この赤血球密度の差から血栓を光学的に検出・イメージングできることがわかった。血栓形成域ではフィブリノゲンがフィブリンになり、フィブリンに捕捉された赤血球が周囲血流により離脱していくため、周囲と比較して赤血球密度が低下することがわかった。フィブリンの光学特性は赤血球と比較すると非常に微弱であり、本来は光学的手法で血栓を検出することは困難と考えられてきたが、赤血球を血栓出のマーカーとみなすことで、高感度な血栓光センシングおよびイメージングが可能となることがわかった。重症心肺不全症に対する治療法として用いられる人工心臓や人工肺内の血液情報(流速、ヘモグロビン濃度、血栓)のイメージングを達成することで、人工臓器システムが患者の容態情報から、デバイスの仕事量、システム異常を認識でき、安全な治療を実現する「インテリジェント人工臓器」の開発をゴールとして研究を行ってきた。in vitro血栓試験およびブタを用いた体外補助循環大型動物実験における、動圧浮上遠心血液ポンプ内の血栓形成過程イメージング法の開発を行った。インペラが高速回転する遠心血液ポンプ内を撮影するため、ポンプ回転数と同周波数のキセノンパルス光源を照射し、ストロボ効果によりインペラの静止像を得た。ポンプ内血液による後方散乱光をハイパースペクトラルカメラにて撮影し、600750nmの波長帯におけるスペクトル画像を得た。大型動物実験において、血液ポンプ内の吸光度変化領域が出現していく様子を撮影できた。この領域は実験後に確認したポンプ内血栓の形状と一致していた。血液凝固領域において吸光度からヘモグロビン濃度が低下していることがわかった。したがって光による血液凝固イメージングの基本原理は、フィブリン生成時に取り込まれる赤血球密度が周囲全血と異なることを利用することであることが明らかとなった。大型動物実験の結果、ポンプ内の血栓形成に一貫性が無かった。これは脱血カニューレ等の上流デバイスでできた血栓がポンプに飛来して付着し、それを起源に成長していたためであることが撮影された。この様にして人工臓器開発研究者の願望であった、高速でインペラが回転する遠心血液ポンプ内の血栓形成過程のイメージングに世界で初めて成功し、循環器デバイスの血液適合性は周囲デバイスの血液適合性と相互に関係するということを初めて視覚的に示すことができた。研究目的であった、インペラが高速に回転する連続流血液ポンプ内の血栓形成を達成することができた。回転同周波数のパルス光源を使用してストロボ撮影して、得られた画像から血栓形成域のスペクトル変化をイメージングする画像処理システムを開発できた。また、血栓形成域でヘモグロビン濃度が低下していることを明らかにし、ハイパースペクトラルイメージングにより、ヘモグロビン濃度の定量イメージング達成についての見通しを得た。

加えて、本研究目的以上の達成として、ブタを用いた体外循環急性動物実験においても、血液ポンプ内血栓形成イメージングに成功し、臨床使用への実用性を示すことができた。人工臓器工学連続流血液ポンプ内の流速分布の定量イメージングを達成し、血栓形成領域においてどの様に流速が変化するかを明らかにする。ポンプ内流速は高速であるため、イメージングの時間分解能の向上が必要である。そこで、高速カメラと波長フィルターを組み合わせた、高速スペクトラルイメージング装置を開発する。また、血液ポンプ内の血栓がどの様に成長していくかを模擬循環回路における血栓形成実験、および大型動物急性実験によって調査する。
術後心臓合併症発現に及ぼす反射性循環制御機構の役割:性差/性周期によるアプローチ

1.心臓-迷走神経反射に及ぼす性差/性周期と女性ホルモンの影響に関する研究性周期が一定で基礎体温が2相性を示す健康成人女性14人を対象に、Neck-Chamber法を用いて卵胞初期、排卵前期、黄体中期に心臓-迷走神経反射の感受性を調べ、同年代の男性と比較したところ、卵胞初期と黄体中期における感受性は男性より有意に低く、一方、排卵直前における感受性は男性と同等の値を示し、血中エストラダイオール濃度と心臓-迷走神経反射の感受性の関係は正の相関を示した。2.全身麻酔中及び覚醒後における心臓-迷走神経反射に及ぼす性差の研究次に、性周期が一定で基礎体温が2相性を示す健康成人女性15人を、性周期に関わらず無作為に抽出し、Neck-Chamber法を用いた心臓-迷走神経反射の感受性と心拍変動を、覚醒時及びセボフルレン麻酔中に測定し、同年代の男性と比較したところ、心臓-迷走神経反射の感受性、心拍変動の高周波領域やSDNN, pNN50, RMSSDはいずれも覚醒時及びセボフルレン麻酔中男性の方が女性よりも有意に高いことが分かった。健康成人男性12人を対象に、Neck-Chamber法を使い、セボフルレンを用いた全身麻酔前後における、dex-medetomidine 25μg/kgの静脈内投与が、心臓-迷走神経反射に及ぼす影響について検討したところ、dex-medetomidineは麻酔前の心臓-迷走神経反射の感受性を有意に上昇させたが、全身麻酔後は両群間で有意差は認められなかったことから、セボフルレンによる迷走神経抑制作用の方がdex-medetomidineによる迷走神経亢進作用よりも強いことが分かった。4.周術期における迷走神経反射と心臓合併症発現頻度の関連に関る研究では、対象となる患者数が不十分で、心臓-迷走神経反射の感受性、術後の重篤な心臓合併症の発生頻度に性差は認められず、反射感受性と合併症の発生頻度に相関は見られなかった。1.心臓-迷走神経反射に及ぼす性差/性周期と女性ホルモンの影響に関する研究(1)性周期が一定で基礎体温が2相性を示す健康成人女性14人を対象に、Neck-Chamber法を用いて卵胞初期、排卵前期、黄体中期に心臓-迷走神経反射の感受性を調べ、同年代の男性と比較した。(2)その結果、卵胞初期と黄体中期における感受性は男性より有意に低く、一方、排卵直前における感受性は男性と同等の値を示した。(3)女性において、血中エストラダイオール濃度と心臓-迷走神経反射の感受性の関係は正の相関を示した(R=0.68)(4)以上の結果より、血中エストラダイオールは健康女性において迷走神経反応を修飾していると考えられる。2.全身麻酔中及び覚醒後における心臓-迷走神経反射に及ぼす性差の研究(1)性周期が一定で基礎体温が2相性を示す健康成人女性15人を、性周期に関わらず無作為に抽出し、Neck-Chamber法を用いた心臓-迷走神経反射の感受性と心拍変動を、覚醒時及びセボフルレン麻酔中に測定し、同年代の男性と比較した。(2)その結果、心臓-迷走神経反射の感受性は覚醒時及びセボフルレン麻酔中いずれも男性の方が女性よりも有意に高いことが分かった。(3)心拍変動の高周波領域やSDNN,pNN50,RMSSDいずれも、覚醒時及びセボフルレン麻酔中は男性の方が女性よりも有意に高かった。(4)心臓-迷走神経反射の回復には、男女とも約2時間を要し、性差は認められなかった。

(5)本研究の結果、性周期に関わらず無作為に抽出した女性と男性を比較する場合、全身麻酔の有無に関わらず男性は女性よりも迷走神経機能が高いことを示唆している。(1)健康成人男性12人を対象に、Neck-Chamber法を使い、セボフルレンを用いた全身麻酔前後における、dex-medetomidine 25μg/kgの静脈内投与が、心臓-迷走神経反射に及ぼす影響について検討した。(2)その結果、dex-medetomidineは麻酔前の心臓-迷走神経反射の感受性を、4.2±1.0から5.9±1.6ms/mmHgへ33%有意に上昇させたが(P<0.05)。一方、セボフルレンを用いた全身麻酔中は、心臓-迷走神経反射の感受性には両群間で有意差を認めなかった(P=0.06)。(3)全身麻酔後、覚醒下における心臓-迷走神経反射の感受性にも両群間で有意差は認められず(P=0.07)、迷走神経機能の回復に2時間を要した。(4)以上の結果より、α2-agonistであるdex-medetomidineは迷走神経反射を亢進させるが、セボフルレンによる迷走神経抑制作用の方が強く、全身麻酔の影響下ではその迷走神経賦活作用を見出せなかった。2.周術期における迷走神経反射と心臓合併症発現頻度の関連に関る研究(1)虚血性心疾患を有し本院ICUに帰室する患者を対象に、Oxford法を用いて周術期の心臓-迷走神経反射と血中エストラダイオール、ならびに心筋酵素(CPK-MBアイソザイム、トロポニンT)を測定した。また、ICUにおける重篤な不整脈や心筋虚血の有無も観察した。(2)本研究の対象となる患者は1年間で13名(男性8名、女性5名)しか該当しなかったため、統計学的検索は出来なかった。(3)術前および術後の心臓-迷走神経反射の感受性、術後の重篤な心臓合併症の発生頻度に性差は認められず、反射感受性と合併症の発生頻度に相関は見られなかった。女性患者は全例閉経後であり、血中エストラダイオール濃度が低く、性周期による考察は出来なかった。(4)以上より、迷走神経反射と術後の心臓合併症発現頻度の関連に関る研究は、さらに症例数を増やして検討する必要があると結論された。
トポロジカル磁気テクスチャの非平衡ダイナミクスと量子輸送現象の理論研究

本年度は、傾斜磁場下の薄膜・薄片試料中の磁気スキルミオンが示すマイクロ波現象について研究した。具体的には、(1ー1)強磁性磁気二層細線にマイクロ波交流ゲート電圧を印加することで、DM相互作用を動的に変調し、孤立スキルミオンのブリージング振動を励起できることと、それによりホール効果を伴わない並進運動が駆動できることを発見した。この現象は、スキルミオンのメモリ応用における大きなブレイクスルーとなり得る。(1ー2)傾斜定常磁場下のキラル磁性体の薄膜・薄片試料にマイクロ波を照射することで、スキルミオン結晶の並進運動を駆動できることを理論的に発見し、その挙動や性質について調べた。照射するマイクロ波の周波数がスピン波モードの共鳴周波数に一致する時に運動速度が極大を示すことや、並進運動の方向や速さが、励起するモードの種類やマイクロ波偏光に依存することを見出した。その他、磁性体に現れる新規な磁気テクスチャの研究において次のような成果を得た。(2ー1)典型的なスパイラル磁性強誘電体TbMnO3において、圧力下で現れる新規な磁気強誘電相がテラヘルツ帯で巨大なエレクトロマグノン励起を示すことをパリ大学の実験グループと共同で明らかにし、その励起メカニズムを解明した。この成果はテラヘルツ波デバイス応用へ繋がることが期待される。(2ー2)Y型ヘキサフェライト強磁性体中に「ミスフィット型ブロッホライン」と呼ばれる新しい磁壁構造が発現することを、国内の実験グループと共同で明らかに、磁気異方性と磁気双極子相互作用に由来する発現機構を解明した。(2ー3)1958年の発見以来謎となっていた「Γ5g型反強磁性秩序に由来する逆ペロフスカイト型マンガン窒化物の巨大な負熱膨張現象」の機構を理論的に解明した。さらに、その機構が高い普遍性を持つことに気が付き、同じ機構によって負熱膨張が起こり得る結晶構造を予言・提案した。本年度計画は、「トポロジカル磁気テクスチャが示す特異な集団励起・共鳴励起のモードを理論的に磁化の時空間ダイナミクスを調べることで明らかにすること」と、「これらの励起モードに由来する光やマイクロ波領域でみられる非平衡現象やデバイス機能を探索・解明すること」であった。上記の研究実績の概要で述べた研究成果は、これらの計画を完全に履行したものとなっている。その上で、スキルミオンのマイクロ波励起モードが示すダイナミクスから直流起電力を取り出せる「トポロジカル磁気テクスチャを使ったマイクロ波-直流電圧変換現象」と言うべき新しい現象・機能を発見し、その研究に着手、プレリミナリーな研究成果を上げるなど、当初の目論見を超えた新しい方向にも研究が大きく展開している。また、ヘキサフェライト強磁性体における「ミスフィット型ブロッホライン」や、テルビウムマンガン酸化物の「圧力下磁気強誘電相」など、これまで知られていなかった新しいトポロジカル磁気テクスチャや機能性非共線磁気構造を、国内外の実験研究者と共同研究で発見し、そのは発現機構や物性機能を明らかにするなど、新たな研究対象と研究課題の開拓に成功している。これらは、研究計画立案当時にはまったく予想していなかった新規で重要な展開であり、次のステップへ繋がるシーズである。以上の理由により、本研究課題の初年度における進捗は、当初の計画をはるかに超えたものであると判断した。研究期間最後の1年である2019年度は、磁気スキルミオンに代表されるトポロジカル磁気テクスチャの非平衡ダイナミクス現象について、これまでの研究を深化させると同時に、新たな研究の方向性として光励起によるトポロジカル磁気構造生成・制御やトポロジカル磁気相転移の研究に取り組む。前者の研究テーマでは、(1)2018年度の研究で発見した「傾斜磁場中の磁気スキルミオン結晶を利用したマイクロ波-直流電圧生成現象」について、さらに研究を進める。(2)ラシュバスピン軌道相互作用を持つ磁気二層系において交流ゲート電圧によりDM相互作用を変調する現象の解析的理論を構築し、その基礎学理を確立する。(3)円偏光マイクロ波照射によるスキルミオン生成の可能性を探索し、その基礎理論を確立する。(4)「スピン軌道トルク」を利用した駆動現象・技術を理論的に研究する。磁性体中の非共線的磁気構造を電流印加により駆動するメカニズムとして「スピン移行トルク機構」が良く知られているが、スピン軌道トルク駆動における、駆動速度の電流密度依存性、不純物によるピン留め効果、ホール効果の有無について理論的に解明する。後者の研究テーマでは、トポロジカル絶縁体や近藤格子系、ラシュバ電子系に円偏光を照射して実現する、トポロジカル相転移、トポロジカル磁気構造の発現、磁性が持つトポロジーのダイナミクスを理論的に調べる。その手法として、磁化の時間発展方程式であるLLG方程式や、時間依存シュレジンガー方程式の数値解法、フロッケ理論を用いた解析的理論を駆使する。これにより、実験の進歩が著しい光による磁性制御の基礎学理と技術基盤の確立を目指す。(1)「磁気スキルミオン」をメモリ素子の情報担体として応用するための基盤技術として、磁場印加による生成手法を理論的に設計した。原理的に印加スポットをナノ領域に絞ることが困難な磁場を使って、ナノ磁気構造であるスキルミオンを「狙った領域」に「意図した数」だけ書き込むことは一見不可能に思われる。

また、トポロジカル磁気構造であるスキルミオンの生成には、通常、局所磁化反転が必須であり、消費電力が大きくなってしまうという応用上の困難があった。このような困難が、系にナノスケールの切り欠きや孔を導入することで解消され、大域的な磁場印加でも、切り欠きや孔部に、磁場照射時間に比例した数のスキルミオンを、極小の磁場で書き込めることを見出した。また、この理想的な現象がなぜ可能なのか、背後にある物理機構と生成過程における非平衡ダイナミクスを理論的に明らかにした。(2)スキルミオンの技術応用に向けては、その欠陥制御も重要な基礎技術になる。ローレンツ透過型電子顕微鏡による磁化構造観察を得意とする阪府大の実験グループと共同して、磁場印加によるスキルミオン結晶の生成プロセスと欠陥構造について調べた。その結果、(1)スキルミオン生成は試料端や粒界面から起こること、(2)生成されたスキルミオン結晶の方位は試料端や結晶粒界に支配されること、(3)その結果、スキルミオン結晶ドメイン間には五員環構造や七員環構造と呼ばれる欠陥構造が発現することを明らかにした。(3)磁性体と金属の接合界面で実現する二次元ラシュバ電子系に円偏光電磁波を照射すると、その振動電場成分がラシュバ型スピン軌道相互作用を通じて誘起する有効的な円偏光磁場により、通常の場合と比較して数万倍の効率でスピン偏極を誘起できることを発見した。この現象は、円偏光による効率的な磁化制御、特にトポロジカル磁気テクスチャの省エネルギーな書き込み技術として利用できる。初年度計画は、「新規な非平衡ダイナミクスやデバイス機能を発現するトポロジカル磁気テクスチャの理論的探索」であった。それに対し、初年度の前半では、上記の研究実績のように、「磁場によるナノスケール磁気スキルミオンの書き込み技術の理論設計」や「スキルミオン生成過程とドメイン間に発現する欠陥構造」、「ラシュバ電子系を利用した円偏光電磁波による超高効率スピン偏極誘起」と、本来、新規トロジカル磁気テクスチャを設計した後に、それらの磁気テクスチャを対象に2年目に遂行しようとしていた研究テーマを、スキルミオンを対象に初年度に遂行してしまった感がある。そして、本来の「トポロジカル磁気テクスチャの理論的探索」が後回しになってしまっていることを少し懸念していた。しかし、初年度の後半には、従来の「ブロッホ型」と呼ばれるスキルミオン以外に、「ネール型」や「アンチボルテックス型」のスキルミオンが発現する条件を同定し、これらの新しいトポロジカル磁気構造を対象に、「傾斜磁場中のマイクロ波誘起ダイナミクス」や、「ラシュバ電子系を利用した交流電場による共鳴モード励起」、「スピン軌道トルクによる駆動」など、次の年度につながる、そして研究計画立案当時にはまったく予期しなかった新規で興味深く、応用上も非常に重要そうな現象や機能を次々に発見できた。次の「今後の研究の推進方策」で記すように、2年目には、発見したこれらの現象やデバイス機能を詳細に調べ、その背後にある物理機構の解明に取り組む予定であるが、当初計画より研究するべき課題が何倍にも増え、はるかに面白いテーマになってきたと感じている。以上の理由により、本研究課題の初年度における進捗は、当初の計画をはるかに超えたものであると判断した。本年度は、傾斜磁場下の薄膜・薄片試料中の磁気スキルミオンが示すマイクロ波現象について研究した。具体的には、(1ー
固体酸-酸化物担持合金触媒を用いた-酸化炭素の水素化による高オクタンガソリンの合成

ゼオライト触媒をCo-Ni/Mno-ZrO_2と混合し、COの水素化反応を行なうとC_4、C_5の選択率が増加し、i/n比は1.3に達した。組み合わせるゼオライト触媒およびイオン交換するカチオンの種類によって、生成物のi/n比は著しく異なる。Pt/H-Pを混合した触媒では異性化反応が進行しやすくi/n比、1.57、オクタン価74.7と最高値が得られた。パラフィンの中のi/n比はゼオライト触媒の固体酸性により大きく異なり、H-Pのような低Al含有量、酸性のゼオライトと混合した場合、高いi/n比、オクタン価が得られる。ゼオライト触媒による二次反応を解明するためにモデル反応として、エチレンの重合反応およびn-デカンの水素化分解反応を行なった。エチレンの重合反応の主生成物はH-PではC_4-C_7のイソパラフィンとオレフィン、Pt/H-Pではエタンであった。一方、n-デカンの水素化分解反応においてH-P、Pt/H-Pは高い転化率を示した。H-Pの生成物分布はC_4に大きなピ-クを持っており、Co-Ni/MnO-ZrO_2とH-P、Pt/H-Pとの粒子混合触媒の高いC_2-C_4のパラフィン選択率と一致する。ゼオライト触媒を用いることにより、Co-Ni/MnO-ZrO_2上で生成する高級炭化水素はクラッキング、低級炭化水素は重合、異性化を受け、高オクタン価の炭化水素をより高収率で合成できる。Fe-Co-Ni系において、最も高い活性と連鎖成長確率が達せられる。Co-Ni系に着目し、合金化がCOの水素化特性に及ぼす影響について詳細に検討した。H_2、COの昇温脱離測定によるとCoとNiの合金化により活性サイト数が約3倍も増加すると共に、CO共吸着条件においても水素活性吸着サイトの割合が増加するので、表面でCH_2基が生成しやすくなりCO転化率および連鎖成長確率が向上したと考えられる。酸化物担体の効果についてH_2-D_2の交換反応を用いて検討したところ、COはH_2の吸着を抑制し、H_2が活性化吸着され易いSiO_2、TiO_2を担体とした触媒において高いCO水素化活性が得られることが明らかとなった。
咀嚼による肝臓・消化器機能の制御と生活習慣病予防に関する分子栄養学

現代社会において、咀嚼の回数が大きく減少し、咀嚼の低下が健康状態を悪化させることが経験的に知られている。しかし、動物実験モデルが存在しないため、体の中で何が起きているかなど分子生物学的研究は全くされていない。私たちは、ラットにヒトの仮歯用の樹脂により前歯を固める方法により咀嚼抑制動物モデルを初めて開発した。本研究では、咀嚼における歯、筋肉の機械的運動だけでなく、成長因子を含有する唾液に注目して、咀嚼の栄養学的意義を明らかにする。咀嚼によって制御される肝臓・消化管の細胞増殖能や脂質代謝の悪化を遺伝子レベルで解析して、本咀嚼抑制動物モデルを確立する。前歯仮歯樹脂固定による奥歯咀嚼抑制ラットに生体異物であるクロレトンを混ぜた食餌(粉末食)を与え、マイルドな肝障害を誘発する。生体異物のクロレトンは、肝薬物代謝系を誘導し、脂肪肝と肝障害を誘導する。対照群には、粉末食を固めた固形食を与えた。実験群として計4群を設けた。この条件で2週間飼育後にサンプリングを行った。血清ALT、ASTを測定し、肝臓切片のヘマトキシリン・エオシン染色を行い、肝障害をNASH(非アルコール性脂肪性肝炎)の判断基準に準拠し、定量的に判定する予定であった。これまで何度もか実験を行いクロレトンによる肝障害を観察してきたが、本実験ではクロレトンによる肝障害がわずかに起こっただけであった。その原因はよくわからないが、このような事情のため咀嚼の影響を十分に評価できる実験にならなかった。現在、再度クロレトンの投与量を検討する実験を行っており、再度同じ実験を行う予定である。高コレステロール食による、高コレステロール血症へ与える咀嚼の影響を検討するための実験を開始した。マイルドな薬物性肝障害を誘発して咀嚼の影響を評価しようとしたが、今回に限り肝障害がわずかしか起きなかった。その原因は現在のところ不明であるが、そのため咀嚼の影響を評価できなかった。そのためクロレトンの投与量を検討するところからはじめる必要が生じたため、少し遅れる結果となった。さらに、予備実験で、長期飼育が可能か調べたところ、ラットの歯はどんどん伸びてくるため、樹脂固定すると先端が削られないため伸びすぎて、歯が折れることもあることがわかった。このように新しく開発した実験系には問題も見つかることがあるが、それもすぐに対応している。昨年度に、この咀嚼抑制ラットを用いて、マイルドな肝障害を与え、咀嚼が及ぼす影響を検討したが、薬物性肝障害が起きなかった。そのため、本年度では咀嚼制御をしていない動物でクロレトンによる薬物性肝障害を確認した。昨年度の実験において、肝障害が起きなかった原因は不明であるが、咀嚼抑制のための処置と関係があるかもしれないため、次の咀嚼抑制の実験ではクロレトンの濃度を増加させることにした。胃上皮細胞ならびに肝細胞への障害を与える目的で急性アルコール投与を行った。アルコール性障害ではラット系統により応答が違うことが知られているため、ドンリュウラットで急性アルコール毒性を確認した。また、咀嚼抑制モデルラットに高コレステロール食を与えて血清脂質代謝を検討したところ、血清コレステロール濃度の増加が観察された。今後この咀嚼抑制モデル動物を用いて、高コレステロール食、高脂肪食、肝障害、消化器障害などの負荷を与え、咀嚼のもつそれぞれの負荷への抵抗作用を検討していく。咀嚼は、肝臓を含めた消化器系の、特に上皮細胞の機能を密接に関わっていると考えられるので、全体をまとめて咀嚼のもつ一般的効力を明らかにしていく。

平成27年度に行うはずであったクロレトンの実験のクロレトン投与量を再度設定したので、それで同じ実験を行う。平成28年度は前歯仮歯樹脂固定による奥歯咀嚼抑制ラットにエタノールを隔日に胃内投与し胃潰瘍を誘発させる。咀嚼抑制ラットには、粉末食を与え、対照群には粉末食を固めた固形飼料を与える。実験群として4群を設ける。エタノールを与えて1週間後に胃を摘出し、まずは目視で組織障害を評価する。次に組織切片をヘマトキシリン・エオシン染色、アザン染色により、障害と回復を評価する。屠殺直前にインビボBrdU投与し、その後組織切片の免疫染色により修復能(細胞増殖能)を測定する。分子栄養学