hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遠隔操作する対象物にワイヤレス給電できるミリ波送電システムの開発

マイクロ波の直進性を利用して、パラボラアンテナ等の指向性の良いアンテナを用いて離れた場所の移動物体に給電することを目的として、ホーンアンテナを一次放射器とする直径約40cmのパラボラアンテナを1500mmを隔てて配置した電力伝送系を、準光学的な手法で設計し、製作した電力伝送系で伝送効率の測定を行った。その結果、17.5GHz 19GHzの帯域で、約40%45%の電力伝送効率を達成でき、伝送距離が1500mm±10%変化しても、ほぼ同じ電力伝送効率を達成できることが分かった。また、マイクロ波が伝わる平面の周囲の境界条件を変化させることで信号の流れを変えるデバイスの設計・製作・評価を行った。回転楕円体面アンテナを距離1.5mを隔てて対抗させてガウシアンビームを利用したワイヤレス電力伝送路(ガウシアンビーム伝送路)を設計・製作した.具体的には,周波数18GHz20GHz(電磁波の波長15.0mm)での電力伝送を想定して,設計・製作を行った.位置zでのガウシアンビームのビーム半径w(z)と電磁波の曲率半径R(z)は,それぞれ,w(z)=w0×sqrt(1+(z/zc)^2),R(z)=z+(zc^2/z)という式から計算できる.ここで,zcとw0は,それぞれ,共焦点位置(confocal distance)とビームウエスト半径である.これらの式を用い(ガウシアンビーム伝送路の各場所でのビーム半径と電磁波の曲率半径に着目して)今回のガウシアンビーム伝送路は設計された.回転楕円体面アンテナとあわせてホーンアンテナが用いられるが,今回の設計・製作には,開口部での電磁波の曲率半径が113mmで開口部でのビーム半径が22.4mmと見積もることのできるホーンアンテナを用いた.ホーンアンテナに関わるこれらの値から,ホーンアンテナから放射されるガウシアンビームのビームウェイストの位置と開口部の距離が52.6mm,ビームウェイストでのビーム半径が16.4mmと計算された.このビームウェイストの位置から400mmの位置に回転楕円体面アンテナを配置することを想定すると,回転楕円体面アンテナの位置での電磁波の曲率半径とビーム半径が,それぞれ,408mmと11.8mmと計算できた.これを距離1.5mを隔てた同じ構造のアンテナと結合させるには,曲率が785mmの回転楕円体面のアンテナを用意(曲率半径が10.4mの電磁波に変換)すれば良いことが分かった.上記の数値の電力伝送路(アンテナ直径40cm)を制作し,伝送路全体の伝送効率が18GHz20GHzで10%20%であることを確認した.マイクロ波の直進性を利用して、パラボラアンテナ等の指向性の良いアンテナを用いて離れた場所の移動物体に給電することを目的として、ホーンアンテナを一次放射器とする直径約40cmのパラボラアンテナを1500mmを隔てて配置した電力伝送系を、準光学的な手法で設計し、製作した電力伝送系で伝送効率の測定を行った。マイクロ波送電技術は,エネルギー問題や地球環境問題を解決し得る宇宙太陽発電システムの基幹技術であるだけでなく,離島等への電力伝送や,電気自動車へのワイヤレス給電などに用いることのできる技術であるが,送電者や受電者が一対一に特定できない,強い電力に曝露されることによる人体への影響がある,などのことが懸念されるため,本研究では,給電側に指向性のあるパラボラアンテナ等を用い,マイクロ波電力信号を,暗号化情報を重畳させたマイクロ波電力信号を,移動物体に送電する,ミリ波電力送電システムの開発を目的としている。そこで,本研究では,初年度の平成24年度に,一次放射器の給電装置や支持柱が電波の通路を遮ることがないオフセットパラボラ・アンテナ(有効開口径750mm,開口効率75%)から構成される給電アンテナを組み上げた。また,電磁界解析ソフトを導入し,これを用いて設計中心周波数が3GHz, 6GHz, 8GHz, 10GHzの一次放射器の設計を行い,3GHzの一次放射器の製作をおこなった。次に,設計・製作した一次放射器と前述のオフセットパラボラ・アンテナを組み合わせたものを2組準備し,これらを1m4mの距離を隔て対向させて,伝送性能を評価した。その結果,2つのアンテナ間の距離を離しても,パラボラアンテナの主ビームの電力半値幅を考慮した分の低下は見られるものの,それ以上に電力が大きく低下することはないことが確認できた。本研究は、電磁波を用いて、狙った方向にワイヤレスで電力を送電することを目的としている。電磁波の中でも、特に、センチメートル波(SHF,3GHz30GHzの周波数の電磁波)より波長の短い電磁波は、直進性を持っており、この目的を達成するのには都合が良い。そこで、ホーンアンテナ1つとパラボラアンテナ1つの組を送電用アンテナ用と受電用アンテナ用に2組用意し、これらの間で18GHz20GHzの電磁波による電力送電を行なった。電力を送電する伝送系は、2組のアンテナの間を伝わるガウシアンビームのビーム半径と同位相面の曲率半径に着目し、ガウシアン光学系として設計された。

具体的には、用いるホーンアンテナの形状から、ホーンアンテナ開口部でのガウシアンビームのビーム半径と同位相面の曲率半径を見積もり、これらの値をもとにして設計が行われた。その結果、ホーンアンテナから約350mm離れた位置に、パラボラアンテナ(中央部の曲率半径が780mm)を配置すると、パラボラアンテナの面上でのビーム半径が見積もられ、半径が200mmのパラボラ面を準備すれば、ホーンアンテナによるブッロクキングが15%あるものの、充分な電力伝送が行えることが分かった。伝送距離(送電用アンテナと受電用アンテナの距離)が1500mmの場合で、アンテナの間でのビーム半径の変化は5%未満であることも分かった。設計で得られた数値をもとに、光軸調整用のレーザーコリメーターを設置できるパラボラアンテナを2台製作し、光軸調整後にこれらの間で伝送実験を行った。その結果、伝送距離が1500mm±10%変化しても、18GHz20GHzの帯域で、40%50%の電力伝送効率が達成できることを実験的に確認した。マイクロ波、信号処理昨年度は-20dB以下の伝送効率を確認するに留まっていたが,今回は,同軸と同軸/導波管変換器とホーンアンテナから構成される一次放射器を用い,回転楕円体面を有するアンテナをアルミ板を切削加工して制作し,電力伝送路の設計・製作をおこなった結果,全長1.5mの伝送路全体の伝送効率が18GHz20GHzで10%20%であることを,実験的に確認した.今回のガウシアンビーム伝送路でホーンから放射している電力を100%とすると,計算上は,ホーン→楕円面→焦点面の間の電力伝送効率が78.62%であり,ホーンによるブロッキングが15.9%である.したがって,これらを対向させた今回のワイヤレス電力伝送路(ガウシアンビーム伝送路)全体の電力伝送効率は約40%であると見積もられる.計算値と実験値の差異に関する考察はまだであるが,壁掛け時計を動作させるのに必要な小電力を送るための電力伝送路が制作できた.さらに,今回作成した回転楕円体面のアンテナには,移動体に電力を送電するために必要な光軸を合わせられるような仕組みが細工されている.効率の良い整流回路の製作がまだできてはいないが,実用に耐えうる電力伝送路(ガウシアンビーム光学系)が開発できており,目標に向けておおむね順調に進展している.オフセットパラボラ・アンテナ(有効開口径750mm,開口効率75%)から構成される給電/受電アンテナを組み上げ,これらをそれぞれ単独で使用したり,これらを互いに対向させて実験目標である数m数十mの距離のマイクロ波送電に関する実験評価が行える環境を整えることができた。また,電磁界解析ソフトを導入し,アンテナ(1次放射器)のフィールドパターンがシミュレーション上評価できるようになり,今回のマイクロ波送電システムに必要な一次放射器を設計・製作することができた。また,レクテナとして動作させるのに欠くことが出来ない,単純な整流回路の製作は勿論ではあるが,平面回路型平衡不平衡変換器を含んだ新しいタイプの整流回路の提案を計画しており,このための検討を開始している。しかしながら,1次放射器の放射特性が充分ではなく,送電電力に対する受電電力の比が1/100以下で,壁掛け時計等を駆動するのに充分な受電電力が得られていない。
階段状π積層構造に基づいた新規超伝導相・磁性金属相の開発

本研究では、軸配位子を付けたフタロシアニン(Pc)錯体を構成成分と.し、独自に開発した「階段状積層構造」を利用した新規導電体の開発を行った。非磁性のCo^<III>を中心金属とすることで導電体が得られ、中心金属を磁性イオンであるFe^<III>とすることで磁性導電体が得られる。また、軸配位子は主としてシアノ基とした。[Co^<III>(Pc)(CN)_2]^-を電気化学的に酸化することで、Pc環が開殻構造となった中性ラジカルが得られる。この化学種のみの結晶の導電性は高くないが、結晶溶媒を含むことでPc環の重なりが効率的になり導電性が増加する。また、結晶溶媒の種類によりπ積層構造の形態が変化し、「階段状積層構造」の特徴である多様なπ積層構造が達成された。中性ラジカルでは電子相関の効果で半導体にしかならないが、一部アニオンを含んだ結晶(部分酸化塩)は金属的な導電体となる。これはカチオンの選択によって達成され、一次元的から二次元までの積層構造をもつ6種の部分酸化塩が開発された。このうち二次元シートが2枚重なった積層構造を持つ結晶では、圧力下で低温まで金属状態が維持され、超伝導実現への糸口がつかめたと考えている。[Fe^<III>(Pc)(CN)_2]^-の電気化学的酸化は、Co塩と同形の導電性結晶を与える。このうち、一次元的な積層構造をもつ部分酸化塩について物性の詳細な比較を行った。反射スペクトル、熱電能から求められるπ電子系の特性は両者で等しいことが解ったが、電気伝導性は両者で著しく異なり、Fe塩では低温で顕著な絶縁化が見られた。これは、この物質に特有の周期的に配列したPc環の中心に存在する磁気モーメントに由来しており、磁場を印加することで磁気モーメントの方向が揃い、抵抗が激減する「負の巨大磁気抵抗」の現象を示すことを見いだした。これは一次元系としては特異であり、新規な磁性導電体が開発されたと考えている。中心金属がCO^<III>で、軸配位子としてCN基をもつフタロシアニン化合物を電解酸化すると多様な電子系の次元性を持つ導電性結晶が得られる。この次元性は結晶に取り込まれる溶媒や対イオンによって制御でき、多数の導電性中性ラジカル結晶や部分酸化塩結晶を得、その構造・物性研究を行なった。また、周期的に配置した磁気モーメントを含む導電体として、中心金属をFe^<III>で置換した一次元部分酸化導電体、TPP[Fe(Pc)(CN)_2]_2の作成にも成功した(TPP=tetraphenylphosphonium)。結晶構造は非磁性のCo^<III>の化合物と同形で、反射スペクトルや熱電能から求められるバンド幅も等しい。しかし、伝導度の温度依存性は全く異なり、Coの場合緩やかな半導体的挙動であるのに対して、Fe化合物では特に低温では急速な絶縁化が起こる。同様に磁化率の挙動も全く異なり、Coの場合温度依存の無いPauli常磁性であるのに対して、Fe化合物では局在スピンと伝導電子のスピンが全てCurie的な振舞いをする。

さらに、20K付近に磁化率の極大が現われ、フタロシアニンのπ電子系を介在したd-π相互作用による反強磁性的な相互作用が働いていることが示された。この特異な半導体の電子及び磁気構造の詳細を調べるために、磁化率の異方性、低温ESRや磁気抵抗の測定を現在進めている。また、伝導電子源となるπラジカルを磁性源とした、Ni(dmit)_2アニオンを構成分子としたスピンラダーの構築にも成功した。同じ対イオンを非磁性アニオンであるAu(dmit)_2と組み合わせると一本鎖の構造にしかならないことから、ラジカルであるNi(dmit)_2の分子面を重ねた方向でのπ電子系の重なり積分によって梯子型構造の形成が促進することが明らかとなった。軸配位子としてCN基をもつ金属フタロシアニン化合物を電解酸化すると多様な電子系の次元性をもつ導電性結晶が得られる。この次元性は結晶中に取り込まれる溶媒や対イオンによって制御でき、これまでに多数の中性ラジカル結晶や部分酸化塩結晶を得、その構造・物性研究を行った。平成12年度の成果として、拡張フタロシアニンとして2,3-フタロシアニンを用い、中心金属をCo^<III>とする2種の新規中性ラジカル結晶を得、次元性の高い構造ができることを見出した。また、フタロシアニン系の高伝導性錯体を与える有機ドナーPXX(6,12-dioxaanthanthrene)について、様々な錯体の構造データを調べ、その部分酸化度を見積もる指標となる結合長と形式電荷の関係を求め、PXX-フタロシアニン系錯体中の部分酸化度の決定方法を確立した。さらに、フタロシアニン系の部分酸化塩結晶について、中心金属がCo^<III>とFe^<III>について系統的な比較を行った。この研究で新たに一種の一次元導電体結晶を見出したが、それらの構造は全ての場合、Co^<III>とFe^<III>で同形となる。また高温部の熱電能の挙動も共通で、π電子系から成るバンド構造が等しいことを示している。一方、伝導度の温度依存性は中心金属によって大きく異なり、非磁性のCo^<III>の場合に比べ磁気モーメントをもつFe^<III>では低温部でかならず比抵抗の急激な増大が起こる。この低温部で起こるFe^<III>系の特徴的な伝導キャリアの散乱は外部磁場によって押さえられることを見出し、一次元系としてはめずらしい巨大な負の磁気抵抗の観測について発表した。また、負の磁気抵抗は異方的であり、磁化率の異方性との相関から新規π-d系物質となっていることが明らかとなった。この負の磁気抵抗の機構については、まだ不明な点が多く、角度依存性等の実験によってさらに詳細について調べる予定である。13年度はπ共役系配位子であるフタロシアニン(Pc)を拡張した1,2-及び2,3-naphthalocyanine(Nc)について、新規導電体を開発し、Pc系との比較を行った。1,2-Ncについては異性体の分離が難関であったが、ターゲットとする異性体についての独自の単離法を開発し、これをもとに中心金属にCo(III)、軸配位子にシアノ基を導入したアニオンを合成し、構造解析を行った。さらに、TPPをカチオンとして初めての部分酸化塩の作成にも成功し、構造解析、電気物性測定を行った。構造解析の結果、1,2-Ncは一次元鎖状に並び、Pc系と同様な構造となることが分かったが、Pc系に比べ分子間のπ電子系の重なりが減少していることが構造データをもとにした計算から明らかになった。実際、室温電気伝導度はPc系に比べ3桁程低く、また、熱電能も単純な金属的な挙動を示すPc系とは異なり、一次元強相関金属の振る舞いを示した。これらの結果から、1,2-Nc型のπ電子系の拡張によって、クーロン反発効果がより顕著に現れる系を作り出せることが分かった。
有機ラジカルのＳＯＭＯ制御による新しい光・電子機能性ポリマーの開拓

有機安定ラジカル種のSOMO(Singly Occupied MO)が関与する電極反応の多くが酸化・還元いずれも安定に単離・精製可能な閉殻分子を与えることを見出し、非晶質な場での電子交換が高分子鎖のペンダント基間で促進されたラジカルポリマーを対象に、繰返し充放電可能な有機電池を初めて例示した成果を起点に、その学術的意義を咀嚼して普遍性ある知識として構築し、密度高く局在化させたSOMOとその不対電子の授受を切り口とした物理化学を描像し、新たな光・電子機能として体系化するとともに、新規な有機蓄電デバイスや色素増感太陽電池の実証を通して実践的化学を提示した。本研究は、有機安定ラジカル種の可逆的かつ速い電子授受にはじめて着目し、世界に先駆け合成してきたラジカルポリマーによる高速電荷輸送と高密度電荷貯蔵の発見とその解釈を起点として、π共役物性に支配される従来の導電性ポリマーから脱却した、電子交換反応に基く導電・蓄電物質の基礎科学を確立することを目的としている。本年度の実績と成果を以下に記す。1.電子交換に基づく導電現象の物理化学(1)非共役系での導電現象の確立と深化:可逆レドックス分子がその溶存限界を超えて高密度に集積したラジカルポリマー層を非晶質凝縮相として捉え、その電荷輸送を支配する拡散係数、電極反応速度および電荷移動抵抗を実測し詳細に解析した。電子交換速度定数、ラジカル間距離、濃度をパラメータとして、観測される電荷拡散係数を電子交換速度定数と相関させ、外圏機構による電荷の素早い受け渡しを定量的に描像した。(2)大流速輸送系の検討:ラジカルポリマーの薄層化(界面積増大)により拡散距離を精密制御する方法を、高い交換反応性を有するラジカル種とも組合せ、電荷・イオン伝播の大流束輸送系(従来より2桁増大)を構築した。2.ラジカルポリマーの合成有機化学(1)ラジカルポリマーを与える反応有機化学の確立:応募者らが蓄積してきたSOMOの分子設計および安定ラジカルの化学的反応性に関する知見をもとに、ラジカルと干渉しない開始剤、例えばジフェニルエテン系アニオン開始剤やGrubbs触媒、Wilkinson触媒などの遷移金属系を開拓した。(2)ポリマーの構造解析:得られたポリマーの不対電子濃度は、磁化測定(SQUID)およびESRにより定量し、分子構造はラジカルをヒドラジンなどの還元剤処理してNMRスペクトルにより同定した。本研究は、当初計画に基づき、有機安定ラジカル種の可逆的かつ速い電子授受に着目し世界に先駆け合成してきたラジカルポリマーによる高速電荷輸送と高密度電荷貯蔵の発見とその解釈を起点とした、π共役物性に支配される従来の導電性ポリマーから脱却した電子交換反応に基く導電・蓄電物質の基礎科学確立を目指して推進した。計画書記載の研究方針である1大流束電荷輸送系の創出と2ヘテロ接合を用いた流束制御を基軸とした現象の普遍化による学問的深化と、3有機ラジカル種の拡充による超高速化やpnバイポーラ性など新規物性も活用した4SOMO (Singly Occupied MO)π共役複合系へと一般化する道筋での有機物性化学の新領域開拓を着実に推進した。新型太陽電池や次世代蓄電池など実デバイスに波及する、実践的学術として確立しつつある。本年度の成果を以下に記す。1.電子交換に基づく導電現象の物理化学(1)非共役系での導電現象の確立と深化:薄層化(界面積増大)により膜厚を精密制御する方法を、高い交換反応性を有するラジカル種とも組合せ、電荷・イオン伝播の大流束輸送系を構築した。(2)大流束輸送系の解析:大流束輸送の非平衡熱力学を解明するため、電荷輸送の素過程を様々な解析法により定量的に捉えた。2.ラジカルポリマーの合成有機化学(1)ラジカルポリマーを与える反応有機化学の確立:これまでに確立した重合法を駆使して、分子量、分散度に加え不対電子密度を制御したポリマーを精密合成した。(2)ラジカル不対電子の合成化学による特性制御:従来明らかにして来た安定ラジカル種に加え、pnバイポーラ性を有するフェルダジルやニトロニルニトロキシド、不均一電子移動速度定数が極めて大きいアダマンタン骨格などに拡張し、レドックス電位、電解質膨潤度、対イオンや溶媒の物質移動量と速度の実測より電荷輸送特性を解明した。有機安定ラジカル種の可逆的で速い電子授受に着目し、電子交換反応に基く導電・蓄電物質の基礎科学確立を計画に沿って推進した。以下に概要を記す。1.ラジカルポリマーの合成有機化学SOMO-π共役複合系の開拓と機能構築:ラジカル存在下で進行する合成化学を駆使して、SOMOにπ共役系を関与させた複合系を、分子レベルの連結分子(例えばインドリン色素とガルビノキシルラジカルの連結分子)からπ共役・導電固体とラジカルポリマー間のヘテロ界面構築まで多様なスケール性を持たせて創出した。後者はラジカルポリマー存在下、気相酸化重合により電気伝導度高い共役ポリマーネットワークを生成させる方法で、高度分散系複合材料として展開した。π共役の対象物質を各種炭素材料、ナノカーボンまで拡張し、ラジカルとの複合材料として展開し、界面積高い導電パス構築の観点からも評価した。また、炭素表面に直接グラフト結合によりラジカルポリマーを導入し、界面積、厚みともに極限まで高めたレドックス凝縮系を創出した。以上をもとに分子レベルから界面を経てバルク相まで俯瞰した構造制御により、エネルギー貯蔵・変換を担う物質として拡張している。

2.エネルギー変換の学理に基づく実践的学術SOMOが関与する光電気化学:安定ラジカル種のSOMOが関与する光励起エネルギー・電子移動を解析し、ラジカルの光電子移動に関わる基礎化学を追究した。SOMO-π共役複合系において、SOMOが共役分子軌道に関与する光電荷分離状態は、化学結合変化を伴わない迅速な一電子反応系であるとともに、電荷分離状態が対イオンの補償により安定化すると描像した。SOMOの密度を高めることで逆電子移動の抑制に繋げる着想について具体例を探求した。光電荷分離状態の生成速度および寿命を測定し、生成する化学種の同定とともに光電荷分離反応の素過程を明らかにし、光電変換機能へと展開した。有機安定ラジカル種のSOMO(Singly Occupied MO)が関与する可逆的かつ速い電子授受にはじめて着目し、世界に先駆け合成してきたラジカルポリマー群による高速電荷輸送と高密度電荷貯蔵の発見とその解釈を起点として、π共役物性に支配される従来の導電性ポリマーから脱却した、電子交換反応に基く導電・蓄電物質の基礎科学を描象することを目的としている。大流束電荷輸送系の創出とヘテロ接合を用いた流束制御を基軸とした現象の普遍化により計り、有機ラジカル種の拡充による超高速化やpnバイポーラ性など新規物性も活用してSOMO-π共役複合系へと一般化する道筋で、効率高い光電荷変換など有機物性機能の新領域を開拓している。平成28年度の主な実績は以下である。(1)ラジカルポリマーの合成有機化学前年度に引き続いて、ラジカルポリマーを与える反応有機化学を幅広く追究し、生長鎖の反応性や官能基耐性に基づくラジカル共存下でも可能な合成化学として確立した。(2)ラジカルポリマー/液相界面の構築と電荷分離・輸送ラジカルポリマーから構成されるレドックス凝縮系をネットワークやブラシ構造で合成し、効率的な電荷分離・輸送を実現した。印加電圧に依存し電気化学応答するスマート界面を界面構造とレドックス能の相関で解明した。(3)ラジカルポリマーによる光電変換の確立SOMO関与の光電荷分離を精密合成された色素分子へ展開し、ラジカルポリマーが形成する界面を分子レベルの電荷分離場とする光電変換を実証した。ラジカル光電変換系のモデルおよび電気化学測定から得られる物質拡散や電荷分離パラメータと相関させ、光電変換効率10%の光電変換系として構築した。(4)高分子水素キャリアへの新展開フルオレノンポリマーが電解水素付加、引き続き水素発生することを見い出し、実証実験を開始した。SOMO制御に関する基礎知見に基づいて、電荷輸送から実デバイスまで、当初目標・計画に沿って成果が上がっている。特に、高分子固体での電荷輸送を水素輸送へと展開し、従来にない高分子水素キャリアの創製につながったことは特筆すべき成果と考えており、当初計画以上に研究が進展している。有機安定ラジカル種のSOMO(Singly Occupied MO)が関与する可逆かつ速い電子授受にはじめて着目し、世界に先駆け合成してきたラジカルポリマー群による高速電荷輸送と高密度電荷貯蔵の発見とその解釈を起点として、電子交換反応に基づく導電・蓄電物質の基礎科学を描象することを目的とした。
鉱物混合層形成と歪み集中過程の解明

歪み集中帯の中心部では2種類以上の鉱物が均一に混ざった、鉱物混合層が観察される。先行研究によると鉱物混合層の粒径は小さく、従ってそこでの粘性は低く保たれることから、混合層は歪み集中帯の強度を決めると考えられている。しかし、これまで大きな歪みを伴う変形実験が技術的に難しかったために、「どのように細粒鉱物混合層が形成され、歪みが集中していくのか?」は未解決の問題として残されている。そこで本研究では、独自の工夫に基づき大変形を伴うかんらん岩ねじり実験を行い、また実験から得られた力学特性や岩石組織の解析を行うことで、鉱物混合層形成と歪み集中の過程を明らかにすることを目的に研究を行った。本研究は、独自の工夫に基づき大変形を伴うかんらん岩ねじり実験を行い、また実験から得られた変形特性や岩石組織の解析を行うことで、鉱物混合層形成と歪み集中の過程を明らかにすることを目的としている。本年度は主に3つの事を行った。(1)世界で唯一かんらん岩の大変形を伴うねじり実験が可能な、アメリカのミネソタ大学Kohlstedt研究室所有のガス圧式変形試験機を用い、鉱物混合層形成と歪弱化の過程を実験的に再現することに成功した。この試験機は、圧力容器の中で荷重と変位が測定できるため、高精度の力学データを得ることができる。さらに一般的な固体圧試験機に比べ試料サイズが大きいため(直径10mm高さ510mmの円柱)精密な変形組織の観察が可能となる。これまでに、歪み量・歪速度の異なる条件でねじり実験を合計8回行い、高精度の応力・歪速度データと変形組織を得ることができた。(2)実験で用いた出発試料、実験から得られた変形試料を用いて鉱物混合層形成の素過程を理解するために詳細な微細構造解析を行った。具体的には、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、実験試料の細粒鉱物混合層を解析し、画像解析ソフトImageJと付属のマクロ(Heilbronner & Barrett 2014)を使い、粒径、粒界長さ、粒子の凹凸、結晶方位の相互関係を解析した。(3)実験から得られた、力学データ(歪速度、歪み量、応力)の解析を行い、歪み集中に伴う変形メカニズムの変化を得ることに成功した。また上記の解析結果を論文としてまとめ、国際誌JGRに2本の姉妹論文として投稿した。研究代表者の所属が変わり、研究環境を整えるために時間がかかっている。また研究代表者が産前産後休暇・育児休暇を取得したために、その期間研究ができなかった。そこで本研究では、独自の工夫に基づき大変形を伴うかんらん岩ねじり実験を行い、また実験から得られた変形特性や岩石組織に基づき天然岩石の解析を行うことで、鉱物混合層形成と歪み集中の過程を明らかにすることを目的とする。昨年度まで得たかんらん石74%+斜方輝石26%の体積分率の多結晶体を使い歪み速度、歪み量の違う実験を8回行い、歪み集中に伴う変形メカニズムの変化を得た。せん断歪み200%から2700%のねじり実験に成功し、細粒鉱物混合層形成に伴う応力・歪速度データを得ることができた。低応力(80MPa)・低歪み量(200%)の実験から、出発試料の粒径(10um)より細粒で丸い粒子(< 1um)が、かんらん石と輝石それぞれの粒界に確認できた。これは変形による応力勾配で、かんらん石中の酸化メタル(MeO)が粒界を移動する「変形に起因する物質拡散」により説明できる。同様の組織が天然でも観察されることから、歪み集中帯形成初期の変形組織を実験から観察できたと言える。かんらん石・輝石の量比の違う試料を用いた変形実験の試料について、その力学データと微細構造解析を行い、変形と微細構造発達におけるSiO2アクティビティーの効果を求める。微細構造解析は愛媛大学の共同利用制度を使って行い、力学データの解析は研究代表者が在籍する島根大学で行う予定である。実験岩石学研究代表者の所属が変わったために、必要となる実験機器に変更が生じた。具体的にはシリコニット製の電気炉(200万円相当)を購入予定であったが、異動した島根大学では同様の電気炉がすでに導入されていたため、購入しないこととした。

電気炉の温度をプログラム制御する装置(チノー)、岩石片を切断する精密カッター(リファインテックRCA-005 LAW)、実験試料を研磨する装置(ダイヤラップML150P)の購入を検討し現在見積もりを取っている
視線自動追随方式による身体障害者支援用マン・マシンインタフェースの研究

本研究は、身体障害者がコンピュータを取り扱う際の支援システムとして、身体障害者自身の視線をポインティング・デバイスとして用いる、新方式のマン・マシンインタフェースシステムを開発することを目的としていた。具体的には、アイトラッキング・システムにより水平・垂直両方向の眼の動きを捕え、それをカーソルとしてディスプレイに表示することにより、視線によるポインティング・デバイスを実現するものである。この方式により身体障害者はマウスに全く手を触れることなく、視線の制御のみにより、現行のマウスの持つ機能の殆どが実現可能となり、身体障害者の方でも比較的容易にコンピュータを使用することが可能となることが期待される。平成9年度および平成10年度において、主要設備であるアイトラッキングシステムから得られる眼の水平・垂直両方向の動きの大きさと方向の情報を持つディジタル信号を、もうひとつの主要設備であるパーソナルコンピュータに取り込み、パーソナルコンピュータのディスプレイ上にカーソルとしてスーパーインポーズするインタフェースの製作を行った。特にインタフェース用ソフトウェアの製作には、参考となる資料が殆どないために、多大な時間を要したが、被験者の眼の動きに追随して、パーソナルコンピュータのディスプレイ上のカーソルを動かすことに成功した。まばたきによりポインティング・デバイスのクリックを実現する機能の開発は、基本的な機能が実行可能であることは確認したが、一定回数の意識的な連続したまばたきによるポインティング・デバイスのクリックを、デバイスドライバのレベルで開発することはできなかった。本研究を通して得られた新たな知見は、被験者の眼の位置とカーソルの位置とのキャリブレーションの重要性である。また、被験者の頭の動きに関しては、従来の頭に装着するタイプのアイトラッキング・システムと比較すると、本研究のシステムは格段に追随性が良いことがが判明した。平成9年度においては、主要設備であるアイトラッキングシステムから得られる眼の水平・垂直両方向の動きの大きさと方向の情報を持つディジタル信号を、もうひとつの主要設備であるパーソナルコンピュータに取り込み、パーソナルコンピュータのディスプレイ上にカ-ソルとしてスーパーインポーズするインタフェース(ハードウェアおよびソフトウェア)を設計し、製作を行った。この際、研究者全員がインターフェースの設計を行い、インタフェース用ハードウェアの設計・製作は主として張、松居が担当し、インタフェース用ソフトウェアの設計・製作は主として鈴木、前田が担当した。特にインタフェース用ソフトウェアの製作には、参考となる資料が殆どないために、多大な時間を要したが、アイトラッキングシステムを装着した被験者の眼の動きに追随して、パーソナルコンピュータのディスプレイ上のカ-ソルを動かすことに成功した。本研究を通して得られた新たな知見は、被験者の眼の位置とカ-ソルの位置とのキャリブレーションの重要性である。より具体的には、キャリブレーションに関しては実験の開始時に、あらかじめ距離で補正してあるキャリブレーション用のマークを用いて視線の上下左右の移動開始位置と移動終了位置が、ディスプレイ上のカ-ソルの移動範囲に収まるように、アイトラッキングシステムからの入力信号のゲインを調節した。上記により、視線によるポインティング・デバイスの移動が可能となったが、ポインティング・デバイスのクリックを実現することが今後の課題である。具体的には、アイトラッキング・システムにより水平・垂直両方向の眼の動きを捕え、それをカーソルとしてディスプレイに表示することにより、視線によるポインテイング・デバイスを実現するものである。この方式により身体障害者はマウスに全く手を触れることなく、視線の制御のみにより、現行のマウスの持つ機能の殆どが実現可能となり、身体障害者の方でも比較的容易にコンピュータを使用することが期待される。

平成10年度においては、平成9年度の研究に引き続き、主要設備であるアイトラッキングシステムから得られる眼の水平・垂直両方向の動きの大きさと方向の情報を持つディジタル信号を、もうひとつの主要設備であるパーソナルコンピュータに取り込み、パーソナルコンピュータのディスプレイ上にカーソルとしてスーパーインポーズするインタフェースの製作を行った。特にインタフェース用ソフトウェアの製作には、参考となる資料が殆どないために、多大な時間を要したが、被験者の眼の動きに追随して、パーソナルコンピュータのディスプレイ上のカーソルを動かすことに成功した。更に平成10年度においては、まばたきによりポインティング・デバイスのクリックを実現する機能の開発を試みたが、基本的な機能が実行可能であることは確認したが、一定回数の意識的な連続したまばたきによるポインティング・デバイスのクリックを、デバイスドライバのレベルで開発することはできなかった。本研究を通して得られた新たな知見は、被験者の眼の位置とカーソルの位置とのキャリブレーションの重要性である。また、被験者の頭の動きに関しては、従来の頭に装着するタイプのアイトラッキング・システムと比較すると、本研究のシステムは格段に追随性が良いことがが判明した。
非侵襲的なエストロゲン受容体および糖代謝測定による新しい乳癌診断法の開発

1.非侵襲的な糖代謝測定およびエストロゲン受容体測定による新しい乳癌の診断法の開発のために以下の検討を行った。2.まず、PET専用装置を必要としない検査法の確立のために、同時計数回路搭載シンチレーションカメラ(以下、コインシデンスカメラ)の基本性能をファントムを用いて評価検討した。計数率特性、濃度直線性は低濃度域では良好であったが、高濃度では不良であった。よって、185MBqを投与した場合には約2時間後に撮像するのが適当と考えられた。感度、空間分解能は良好であった。球形ファントムの検討では、病巣周囲に高濃度の放射能が存在する場合には20mm以下の小病巣の検出が困難な場合があることが明らかとなった。3.次に、実際の74名の患者の腫瘍糖代謝を2-deoxy-2-[18F]-fluoro-D-glucose(以下、F-18FDG)を用いてコインシデンスカメラによって評価し、PET専用装置による検出能と比較検討した。PET専用装置で検出した109病巣のうちコインシデンスカメラで検出できたものは91領域(感度:83.5%)であった。コインシデンスカメラでは1cm未満の小病および深部領域の病巣の検出能が不良であった。4.さらに、4名の健常成人男性についてエストロゲン受容体結合放射性医薬品である16α-[18F]-fluoro-17β-estradiol(以下、F-18 FES)の健常人における体内分布および動態変化をPET専用装置を用いて検討した。肝への集積は漸増し、投与10分後に著明な高集積のプラトーに達し、以後ほぼ一定となった。肺、脾、腎、筋肉、骨髄では1.5分後に小さなピークに達し、以後漸減して10分以降でほぼ一定の低集積となった。投与60分後の全身分布では、肝臓胆道腸管、腎臓尿管膀胱の集積が最も高かった。体外への排泄は主に肝・胆道系および腎・尿路系と考えられた。1.今年度は、16α-[^18F]fluoro-17β-estradiol(F-18 FES)および2-deoxy-2-[^18F]-fluoro-D-glucose(F-18 FDG)の体内分布を、陽電子放出核種と単光子放出核種の両方の測定が行えるコインシデンス回路搭載シンチレーションカメラ(以下、コインシデンスカメラと省略)での測定法を確立するために、コインシデンスカメラの基本性能をファントムを用いた評価検討した。2.計数率特性と感度は、28×25×16cmの直方体ファントムに濃度の異なるC-11水溶液を満たして測定したところ、0.35μCi/ml以下で良好な直線性を認めたが、高濃度では不感時間が長く十分な検査ができないことが明らかとなった。また、装置の感度は15kcps/μCi/mlであった。3.空間分解能は直径1mmのチューブにF-18水溶液を満たして測定したところ、視野中心での半値幅は5.6mmと良好であった。4.濃度線形性はパイ型ファントムに異なる濃度のF-18水溶液を満たして測定し、3.5μCi/ml以下で良好な直線性を認めた。5.腫瘍集積の検出能は直径9.8mm56.0mmの球形ファントムおよびバックグラウンドにF-18水溶液を満たして測定した。

この結果、バックグラウンドに放射能がない場合はすべてのファントムが検出可能であったが、バックグラウンドに0.5倍濃度の放射能がある場合には20mm以下のファントムは検出できなかった。6.以上の結果より、コインシデンスカメラは陽電子放出核種による腫瘍検出が可能であることが示唆された。また、病巣周囲に高濃度の放射能が存在する場合には20mm以下の小病巣の検出が困難な場合があることが明らかとなった。さらに、臨床検査として患者あたり185MBqを投与した場合には、約2時問後に撮像するのが適当と考えられた。1.今年度は、陽電子放出核種と単光子放出核種の両方の測定が行えるコインシデンス回路搭載シンチレーションカメラ(以下、コインシデンスカメラと省略)の臨床利用における有用性の確認のために、実際の患者の腫瘍糖代謝を2-deoxy-2-[^<18>F]-fluoro-D-glucose(以下、F-18 FDG)を用いてコインシデンスカメラによって評価し、ポジトロンCT専用装置による検出能と比較検討した。2.乳癌患者2名を含む74名の悪性腫瘍患者より文書による同意を得たのち、F-18 FDGを185MBq投与した。テータ収集は、投与1時間後にポジトロンCT専用装置にて、投与2時間後にコインシデンスカメラにて行った。3.患者の全身を16領域(浅部:5領域、深部:11領域)に区分し、病巣のサイズは2cm以上、12cm、1cm未満の3段階に、また病巣の糖代謝は(++)、(+)、(-)の3段階に分類した。4.ポジトロンCT専用装置では、全627領域中109領域で病巣の糖代謝の亢進を検出したが、コインシデンスカメラでは91領域しか検出できなかった。また、偽陽性が1領域見られた。この結果、コインシデンスカメラの病巣検出能は感度:83.5%、特異度:99.8%、正診率:97.0%であった。5.サイズ別のコインシデンスカメラの病巣検出能は、2cm以上では97.9%、12cmでは93.1%であったのに対して、1cm未満では54.5%と不良であった。6.コインシデンスカメラによる深部領域の病巣の検出能は、浅部領域に比較して大きい病巣でも不良であった。7.病巣の糖代謝の程度とコインシデンスカメラの検出能のには関連はなかった。6.以上の結果より、コインシデンスカメラは臨床使用において、1cm未満の小病巣の検出が困難な場合があり、特に深部領域の病巣の評価に問題があることが明らかとなった。1.今年度は、陽電子断層撮影(以下、PET)にて用いるエストロゲン受容体結合放射性医薬品である16α-[^<18>F]fluoro-estradiol(以下、F-18 FES)の健常人における体内分布およびその動態変化を、PET専用装置を用いて検討した。2.4名の健常成人男性より文書による同意を得たのち、F-18 FESを185MBq静脈内投与した。データ収集は、PET専用装置にて投与開始から連続して1時間の連続動態収集を下胸部から上腹部にかけて行い、63分後より全身撮影を行った。また、1名では100分後よりコインシデンスカメラによるデータ撮影を行った。4.血中放射能は投与と同時に急速に上昇して1.5分後にピークに達し(7.41±1.10)、以後漸減して10分後以降でほぼ一定となった(60分後:0.86±0.15)。5,肝臓への集積は投与後に漸増し、投与10分後にプラトーに達し(14.1±1.47)、以後ほぼ一定となった(60分後:14.5±0.39)。6.肺、脾臓、腎臓、筋肉、骨髄では1.5分後に小さなピークに達し、以後漸減して10分後以降でほぼ一定となった。7.投与60分後の全身分布では、肝臓胆道腸管、腎臓尿管膀胱の集積が最も高かった。
光化学系成分mRNAの翻訳調節に関する因子の研究

1.各種葉緑体mRNAと5種の葉緑体RNA結合蛋白質と結合特異性を分析したが、mRNA分子種特異性はみられなかった。しかし前駆体RNAと成熟RNAとの結合能を比較すると前者に高い親和性が見出された。従って、これらのRNA結合蛋白質は前駆体RNAのプロセシング又は保存に関与していると推定される。ついでRNA結合蛋白質の葉緑体内における存在様式をショ糖密度勾配遠心法で分析すると、20Sをピークとする30S以下の画分に検出された。また、RNaseで処理すると、20Sのピークが消失したことから、この複合体は20Sの沈降係数をもつRNase感受性の複合体を形成していることを示す。さらに、RNA結合蛋白質に対する抗体を用いた免疫沈降実験でRNA成分も沈降したことから、RNA蛋白質複合体を形成していることが明らかになった。2.タバコ緑葉から調整した葉緑体ライセ-トを用いてin vitro翻訳系の開発を試みた。まずpolyUに依存した14C-フェニルアラニンの取り込み活性を指標としリボソーム活性の最も高いステージの葉緑体を調整した。その後、psbA 5'非翻訳領域とlacコード領域を持つ融合蛋白質のmRNAを鋳型として用い、様々な反応液中の条件検討を行い、正確な翻訳開始を再現できる条件を確定した。この条件下では、光合成タンパク質遺伝子psbA,rbcL,atpB、リボソームタンパク質rps4に各々のmRNAの翻訳が可能であり、特にpsbAmRNAは非常に効率よく翻訳された。
腸管傷害修復因子としてのソニッグヘッジホッグシルナルの意義解明

腸管ストレスラットモデルにおいて腸管内のソニックヘッジホッグpathwayを検討し、障害を受けるとその活性が上昇している事を同定した。次にその障害時におけるTight junctionを測定すると、低下している事を示した。ソニックヘッジホッグpathwayとstem cellとの関連に注目し、Cancer stem cellとソニックヘッジホッグpathwayが関連している事を同定していることから今後は腸管上皮幹細胞との関連を同定したいと考えている。【背景・目的】多くの器官系のデザインの形成あるいは傷害臓器の修復に必須であるSonic hedgehogは発癌関連している事が報告されている。最近組織修復との関連が報告されており、今回腸管傷害におけるSHH pathway発現の意義について検討した。【方法】絶食モデルとしてWisterラットに6日間の絶食を、CPT-11投与による腸管傷害モデルとして、WisterラットにCPT-11を250mg/kgを腹腔内投与(0, 24時間)した。絶食・CPT-11投与後に腸管粘膜、血液を採取する。腸管粘膜を用いてWestern blot法とRT-PCRを用いてSHH pathway因子(Shh,Patch,Smo)、Tight junctionを含めた細胞接着因子等を検討する。【結果】絶食ストレスによりShhのmRNA発現が有意に上昇しており、SHH pathwayの活性化が示唆された。CPT-11モデルではShh, Patch, SmoのmRNA発現の上昇が認められなかったが、Tight junction(Claudin-1, Occludin)のmRNAの発現低下が認められた。また癌幹細胞の検討でSHHが関与している事を同定した。【結論】絶食ストレスでSHH pathwayが活性化されており、腸管傷害修復に関与している事が示された。癌幹細胞でのSHHの関連を同定したために、今後、腸管幹細胞での検討を行う予定である。また血液中のエンドトキシンを測定する。今後、経時的にShh pathway、細胞接着因子を検討し腸管傷害修復における意義を検討する。絶食ラットモデルはすでに確立しており、絶食ストレス後に腸管を採取しSHH pathwayのmRNAを検査することはすでに可能である。今後はCPT-11投与による腸管傷害モデルでの検討を予定しており、同様に腸管のSHH pathwayのmRNAを検討する。今後はSHH阻害薬であるシクロパミンを用いて、SHHを阻害しその影響を検討する予定である。平成24年度は繰越し(141,528円)を加えた研究費で、実験動物、病理抗体(Shh, Ptch, Smo,Gli)等を購入し実験を進め、遺伝子解析等を行い、シクロパミンの影響を検討する予定である。
経営戦略論の実践的転回

本研究は、欧州の研究コミュニティを中心に発展を見せている「実践としての戦略(SaP)」の実証的、理論的発展を目的とし実施された。また、こんにちのSaPの議論が戦略をどの位相で捉えるのかによって全く異なった展開を見せているため、それらの整理検討も視野に入れて行ってきた。具体的内容としては、(1)既存の戦略論のアプローチであるプロセス論の延長としてSaPを捉える視点、(2)企業実践における規範としての制度を梃子とした戦略の視点、(3)企業が「戦略」という言葉を用いることでどのような実践を可能にしているのか、そして(4)戦略論が企業の戦略実践の中でどのように構築されてきたのかについて検討を行った。戦略論では、2000年前後から「実践としての戦略(Strategy as Practice; SaP)」という議論が、欧州の研究コミュニティで発展を見せている。SaPとは、PoterやBarneyの理論のような経済学的な含意に留まらず、実践を通じた「人々の振る舞い(people do)」として戦略を捉えることで、経営学として独自の戦略論に関する理論基盤やレリバントな研究含意を見出す方法論を検討しようとする一連の研究群のことを指す(Johnson et al., 2007)。しかしながら、SaPの議論は、戦略をどの位相で捉えるのかによって全く異なった研究の展開を見せる。具体的には、(1)既存の戦略論のアプローチであるプロセス論の延長としてSaPを捉える視点、(2)企業実践における規範としての制度を梃子とした戦略の視点、そして(3)企業が「戦略」という言葉を用いることでどのような実践を可能にしているのか、という視点が存在する。このことから本研究では、上述の3つの観点からSaPを考察することで既存のSaP研究の多様性を整理するとともに、なぜこのようなさまざまな研究視点が生じてきたのか、すなわち、(4)戦略論が戦略論の実践の中でいかにして構築されてきたのかという視点についても考察することを射程においている。このうち、平成24年度は、(2)の「企業実践における規範としての制度を梃子とした戦略」および(3)「企業が「戦略」という言葉を用いることでどのような実践を可能にしているのか」について検討を行い、それを論文として投稿・公刊した。また、(4)に関してのインタビュー調査を行い、論文化作業を行った。本研究は、欧州の研究コミュニティ(例えば、European Group of Organizational Studies; EGOS)を中心に発展を見せている「実践としての戦略(Strategy as Practice; SaP)」の実証的、理論的発展をめざして実施された。また、こんにちのSaPの議論が戦略をどの位相で捉えるのかによって全く異なった研究の展開を見せているため、それらの整理検討も視野に入れて行ってきた。具体的な内容としては、(1)既存の戦略論のアプローチであるプロセス論の延長としてSaPを捉える視点、(2)企業実践における規範としての制度を梃子とした戦略の視点、そして(3)企業が「戦略」という言葉を用いることでどのような実践を可能にしているのか、そして、(4)戦略論が戦略論の実践の中でいかにして構築されてきたのかという4つ視点それぞれについて検討してきた。平成25年度は、この4つの視点のうち、(4)の戦略論がいかに構築されてきたのかについて検討を行った。具体的には、戦略論の展開において研究者が用いる戦略という言説と、実務家が用いる戦略とでどのような関連が存在するのかについて、Ansoff, I.、Poter, M.、Mintzberg, H.、Barney, J.等の議論を対象に批判的に検討を行い、戦略論自体にはどのような規範が潜んでおり、そしてどのように変化したのかについて明らかにした。

このことから本研究では、上述の3つの観点からSaPを考察することで既存のSaP研究の多様性を整理するとともに、なぜこのようなさまざまな研究視点が生じてきたのか、すなわち、(4)戦略論が戦略論の実践の中でいかにして構築されてきたのかという視点についても考察することを射程においている。このうち、平成23年度では、戦略論の代表的なアプローチであるプロセス論を精緻化する立場から捉えられるSaP研究について、内容学派の問題点を指摘するとともに専門経営者の意思決定問題を問い直す理論的意義を示すことについての理論的意義についてサーベイすることを行った。それとともに、このような理論的意義の一方で、戦略の審級者としての研究者がなぜ滑り込んでいったのかという問題(滑り込み問題)について批判的に検討した。平成24年度に設定した課題は、理論研究、調査研究ともほぼ実施した。さらに平成25年度予定の「戦略論が戦略論の実践の中でいかにして構築されてきたのか」に関してもインタビュー調査等をすでに行っている。そのため、「当初の計画以上に進展している」といえよう。平成23年度に設定した課題は、理論研究、調査研究ともほぼ実施した。そのため、「おおむね順調に進展している」といえよう。平成25年度は、「研究実績」で示した(4)「戦略論が戦略論の実践の中でいかにして構築されてきたのか」について研究を進展させる予定である。戦略論には、適切な戦略の設定こそが組織のパフォーマンスを向上させるという前提が存在している(Chandler, 1962)。つまり、研究者が用いる戦略という言説にはそもそも合理性が存在しており、それは観察者である研究者が戦略と認めることにより戦略論として成立するという考えが暗黙的に形成されている。そのため、戦略論自体にはどのような規範が潜んでおり、そしてどのように戦略論の規範が失われていったのかについて戦略論の学説史を追うとともに研究代表者が以前から行ってきたビジネスソリューション企業、およびICT企業に対する調査を行う予定である。なお、これら対象先については、既に関係者から許可を得ており、研究を展開させる際の問題はないと考える。今後は、平成23年度に実施した(1)のプロセス論としてのSaPのほか、(2)制度としての戦略、(3)企業の正統性を担保する「戦略」の戦略的利用、(4)戦略「論」の実践について研究を進める予定である。(2)制度としての戦略に関してであるが、これは、企業が参照する規範としての制度が同一の行動を生み出すとは限らない。むしろ、多様な利害に基づき制度を読み解き多様な解釈とそれに基づく行動が生ずる。その際、当然ながらその制度に基づいた戦略行動も生ずるし、またその制度の裏を読み解く戦略的な行動も生ずるという考えに基づき、制度を企業の実践のうちに捉えなおし、そこで可能になる戦略の多様性について示すことが必要になる。このことについて平成24年度に研究を行う予定である。(3)企業の正統性を担保する「戦略」の戦略的利用に関してであるが、平成23年度で既存の戦略論の批判的検討を行ったが、その一方で企業は「戦略」を語ることにより自身が優位になるように戦略的に「戦略」を用いている。この、正統性を担保するための「戦略」の戦略的利用について平成24年度に実施する予定である。
環境ホルモンDEHPの上皮系細胞内の微小胞形成について

環境ホルモンは内分泌系の撹乱を引き起こす。その一つであるDi-2-ethylhexyl phthalate(DEHP)をマウスに経口投与すると、肝組織においてオルガネラ形成に異常をきたすことがわかってきた。その原因として予想されるのは細胞骨格系の撹乱とライソソームなど細胞内消化機能の低下が考えられる。生体内の異物等はまず細胞膜のエンドサイトーシスで取り込まれ、early endosomeそしてファゴゾームから最終的にライソソームに運ばれ分解される。これらの機構を明らかにするために、とくに小胞の酸性化を担うV-ATPase(液胞型プロトン輸送体)の役割に着目した。免疫組織化学的およびノザン解析により、DEHP投与3週目からV-ATPase(Aサブユニット)が減少する。このことは細胞内消化機能の障害および小胞輸送ネットワークの障害が生じると考えられる。しかしライソソームのマーカー酵素である酸性ホスファターゼの活性染色を電顕レベルで調べると、コントロールとの差は見られない。またライソソームとファゴソームとの融合も観察された。このことはDEHP投与はライソソーム自身の形成および融合には影響を与えないことを示すものである。V-ATPaseが正常にライソソーム膜に局在化しないとなると、小胞内の酸性化が抑えられ、従ってライソソーム機能の低下を生じることになる。V-ATPアーゼは進化的にも、単細胞生物から広く保存され、栄養素の摂取、輸送、貯蔵はもちろん、それに伴う異物等の消化、解毒も担ってきたと思われる。今後、さらにライソソームの機能、および構築における環境ホルモンの影響を詳細に検討する必要がある。環境ホルモンは内分泌系の撹乱を引き起こすことで問題となっている。その一つであるDi-2-ethylhexyl phthalate(DEHP)をマウスに経口投与することにより、肝組織においてオルガネラ形成に異常をきたすことがわかってきた。われわれはそのライソソームの膜構成成分であるV-ATPaseに対するペプチド抗体を作成し、ライソソームの形成および動態を調べた。またライソソーム内酵素の酸性ホスファターゼをマーカー酵素として電子顕微鏡レベルでの観察を行った。DEHP投与で3週目にDEHPを投与しないコントロールマウスに比べて、顕著にV-ATPaseの減少がみられた。DEHP投与を止めると正常に回復する。これは肝臓のホモジネートからライソソーム画分を調整し、SDS-電気泳動を行いウェスタンブロットで調べても同様な結果が得られた。しかしm-RNAを抽出し、V-ATPaseのprobeでノーザンブロットを行うと、3週目までほとんど変化はみられなかった。さらに酸性フォスファターゼの活性染色を行い、電子顕微鏡で観察するとコントロールとの差はみられなかった。これらのことからDEHPが肝細胞のライソソームのV-ATPaseを減少させ、従ってライソソーム内の酸性化を阻害していると思われる。またDEHP投与でペルオキシソームが増加することが知られているが、この現象もライソソーム機能が低下するため、結果的にペルオキシソームやミトコンドリアが増加するのではないかと考えている。現在それらのメカニズムの解析のためカテプシンDに対する抗体を用いてより詳細な検討を行っている。環境ホルモンの一つDEHPをマウスに投与すると、肝細胞において細胞内小器官であるペルオキシゾームの増加が報告されているが、我々はさらにライソソームの膜構成成分であるV-ATPaseの減少を見い出し、ライソソーム機能障害が結果的に他の小器官の増加を抑制できなくなったことを示唆した。通常、生体内の異物や病原性物質はまず細胞膜のエンドサイトーシスで取り込まれ、ファゴゾームから最終的にライソソームに運ばれ分解される。