hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オルニチンサイクル酵素遺伝子の肝臓選択的転写の制御機構

我々は従来より組職特異的転写の制御機構に関心を持ち,哺乳類の肝臓に選択的に発現するオルニチンサイクル酵素遺伝子の調節領域の解析を行ってきた。一見奇妙なことに,本サイクルの最後の酵素であるアルギナーゼのプロモーターは汎在性の因子であるCOUP-TFにより活性化される一方で,同じステロイドレセプタースーパーファミリーに属する肝臓選択的な転写因子であるHNF-4によっては抑制される。魅力的な仮説としては,HNF-4は発現しているがアルギナーゼの発現は見られない小腸や腎臓等の組職においてHNF-4はアルギナーゼ遺伝子の特異的抑制に関与する可能性が考えられる。今回,両因子に対するアルギナーゼ・プロモーター上の標的配列に関する解析を行った。同プロモーターのCOUP-TF応答領域の検索を培養肝癌細胞HepG2への遺伝子共導入系を用いて行ったところ,転写開始部位の上流-50bp前後に同領域が検出された。しかし,この領域にはCOUP-TFあるいはHNF-4の結合は認められなかった。これに対し,この部位にはC/EBPファミリーに属する因子の結合が見られ,同因子による転写活性化の応答領域もこの結合部位に一致した。一つの可能性としては,両因子はアルギナーゼ・プロモーター領域には直接には結合せず,C/EBP等の蛋白因子との相互作用を通じて同プロモーターを制御するということが考えられるが,今後他の可能性も含めさらに検討が必要である。オルニチンサイクルは有毒なアンモニアを尿素へと変換して解毒する代謝酵素系であり5種類の酵素によっ形成されている。全5酵素は肝臓において選択的に高レベルに発現する。我々は従来より本サイクルの3酵素の遺伝子について、その肝臓選択転写の制御機構の解析を行ってきた。特にその2番目の酵素であるオルニチントランスカルバミラーゼ(OTC)および最後の酵素であるアルギナーゼのラツト遺伝子についてそのプロモータおよびエンハンサーの解析を行ってきた。これまでに、1)OTCエンハンサーの活性発現には共に肝臓選択的な転写因子であるHNF-4およびC/EBPの結合部位の両方が必要である。2)OTCプロモーターをHMF-4は活性化するのに対して、同じステロイドレセプタースーパーフアミリーに属する汎在性の因子であるCOUP-TFは抑制することを明らかにした。今回、1)OTCエンハンサーに対するHNF-4およびC/EBPフアミリーの効果を共導入実験により調べた。その結果、各因子単独ではエンハンサーの活性化が見られなかったのに対し、HNF-4とC/EBPbetaを共に導入すると明らかな活性化が見られた。従つて、HNF-4とC/EBPbeta両因子の組み合わせが、OTCエンハンサーの活性化に重要であることが明らかになった。2)やはり共導入実験により、アルギナーゼプロモーターに対するHNF-4およびCOUP-TFの効果を調べたところ、予想に反し、肝臓選択的因子であるHNF-4が抑制因子として作用するのに対して、汎在性のCOUP-TFが促進因子として作用した。魅力的な仮説としては、HNF-4は発現しているがアルギナーゼの発現は見られない小腸や腎臓等の組織においてHNF-4はアルギナーゼ遺伝子の特異的抑制に関与する可能性が考えられた。以上の結果より、転写の組織特異性の決定には、複数の組織選択的因子を中心とする調節因子間の多様な協調作用あるいは拮抗作用が重要と考えられる。我々は従来より組織特異的転写の制御機構に関心を持ち,哺乳類の肝臓に選択的に発現するオルニチンサイクル酵素遺伝子の調節領域の解析を行ってきた。魅力的な仮説としては,HNF-4は発現しているがアルギナーゼの発現は見られない小腸や腎臓等の組織においてHNF-4はアルギナーゼ遺伝子の特異的抑制に関与する可能性が考えられる。

今回,両因子に対するアルギナーゼ・プロモーター上の標的配列に関する解析を行った。同プロモーターのCOUP-TF応答領域の検索を培養肝癌細胞HepG2への遺伝子共導入系を用いて行ったところ,転写開始部位の上流-50bp前後に同領域が検出された。しかし,この領域にはCOUP-TFあるいはHNF-4の結合は認められなかった。これに対し,この部位にはC/EBPファミリーに属する因子の結合が見られ,同因子による転写活性化の応答領域もこの結合部位に一致した。一つの可能性としては,両因子はアルギナーゼ・プロモーター領域には直接には結合せず,C/EBP等の蛋白因子との相互作用を通じて同プロモーターを制御するということが考えられるが,今後他の可能性も含めさらに検討が必要である。
複数の訪問看護事業所を利用する小児の訪問看護事業所連携モデル開発の挑戦的取り組み

研究の目的:複数事業所を利用する小児の訪問看護事業所連携の実態調査のための調査表を作成することを目的として調査を開始した。方法:対象は、訪問看護を利用する小児の母親とその小児に関わる各事業所の訪問看護師とした。調査内容は、訪問看護師に対して、看護師経験年数、小児看護経験年数、訪問看護経験年数、小児の訪問看護経験年数、これまでの経験といった基礎情報、小児の訪問看護を行う訪問看護師の連携の実際についてインタビュー調査を行った。小児の母親に対して、小児の疾患や年齢、家族構成などの基礎情報、母親が捉えた訪問看護の連携の実際についてインタビュー調査を継続している。分析途中経過:1名の小児に対して多くの訪問看護師が関わっており、母親は訪問看護師が来る度に子どもの状態を伝えなければならない状況にあった。一方で多くの看護師が関わることで子どもは人に慣れたと母親は捉えていた。訪問看護師同士の連携は訪問看護導入後、ケアの方法を共有するために一緒に訪問したことがあるがそれ以降は母親を通じて子どもの状態について情報共有をしていた。これらの調査結果を踏まえ、また、引き続き調査を進め、調査表の項目を明確化していく。そして調査票の作成を行い全国調査を2019年度中に実施する。対象者のリクルートと日程調整に時間を要しており研究の遂行が送れている。期間を延長し、調査、分析、論文作成を進めて行く。現在、対象者にインタビュー調査を実施中であるが、目標数を満たしていないため、継続して調査を実施していく。並行してデータを研究協力者と意見交換しながら分析を進め、研究成果をまとめていく。平成28年度は複数の訪問看護事業所を利用する小児の訪問看護事業所における連携の実態の調査のための調査票作成と予備調査の実施であった。これらについて、小児の訪問看護の現状について、複数の訪問看護事業所の連携の現状について文献検索を行うと共に、関連学会に参加し知見を得た。複数の訪問看護事業所を利用する小児の訪問看護事業所連携に関する調査票の作成については、訪問看護事業所同士の連携、小児の親と訪問看護事業所の連携の実際についてインタビュー調査、データ分析を行っている。小児が利用する複数の訪問看護事業所を対象にデータ収集を行っているため、データ収集の日程調整に予定よりも時間を要しているため研究がやや遅れていると考える。1カ所の訪問看護ステーションとフィールド調整を行い、2名の母親と関わる看護師に対して調査を行った。小児の母親に対して、小児の疾患や年齢、家族構成などの基礎情報、母親が捉えた訪問看護の連携の実際についてインタビュー調査を行った。そして調査票の作成を行い全国調査を実施につなげていく。平成29年度は調査票を作成し、全国調査に着手する予定である。引き続き、調査を行い調査票作成を行う。今年度9月までには調査票の作成を行い、全国調査の準備を進めていく。

研究の遅れにより、調査票作成が完了していない。そのため研究成果の学会及び論文投稿による公表ができていないために研究費の使用にも遅れが生じている。調査票作成のための調査、全国調査に費用を使用する予定である。また調査結果は随時研究成果として公表をしていく。これらにかかる経費を使用する予定である。研究の進捗が遅れているため経費の執行も遅れている。本年度中に執行を予定している。現在収集しているデータについて国外の学会発表、英文雑誌への論文投稿を計画する。また、効率的な分析を進めるためにテープ起こしや校正等を委託する。
鉄筋コンクリートL形断面耐震壁の二方向終局せん断強度に関する研究

建築構造物には、直交する二方向の耐震壁が連続して配置され、L形の平面形状となる場合が少なくないが、このような立体耐震壁に関する研究は非常に少なく、地震時における強度や変形性状は未だ明らかにされていない。本研究では、鉄筋コンクリートL形断面耐震壁の二方向終局せん断耐力を実験的に明らかにするために、実大の約1/4程度の試験体模型を作製し、L形断面の図心位置に鉛直力(軸圧比で0.1)を加えながら、二方向から水平力を加えるせん断破壊実験を行った。二方向加力は、3台の電気油圧式アクチエータを水平面内に配置してパソコンに接続し、任意の一定方向に変形もしくは荷重方向を定めて加力できるシステムを構築して、水平面内の各種の方向に変位漸増の繰り返し加力を行った。試験体数は、等辺のL形壁が柱断面積を2種、壁高さを2種に変化させた13体、不等辺のL形壁が2種6体および比較実験用の単一平面壁3体の計22体である。本研究で得られた主な成果はおおよそ次のとおりである。1,L形断面耐震壁の各壁板方向の終局せん断耐力は、変形方向の各壁板とのなす角度が45度に近くなると10数%小さくなるものの、二方向せん断耐力相関図は概ね四辺形で表される。2,各壁板に平行な方向の終局せん断耐力は、単一平面壁にほぼ等しいが、直交壁が引っ張りフランジとなる場合の耐力はそれよりも大きくなる傾向がある。鉄筋コンクリートL形断面耐震壁の二方向終局せん断耐力を実験的に明らかにするために、L形断面の図心位置に鉛直力(軸圧比で0.1)を加えながら、二方向から水平力を加えるせん断破壊実験を行った。試験体模型は実大の約1/4程度であり、断面形状と配筋は全て同一として壁高を2種とし、試験体数は壁高の高いもの3体、低いもの4体の合計7体である。二方向加力は、3台の電気油圧式アクチエータを水平面内に配置してパソコンに接続し、任意の一定方向に変形もしくは荷重方向を定めて加力できるシステムを構築して行った。加力方向の種類は、L形をなす2辺(それぞれX壁、Y壁と称する)をx,y軸とするx-y平面上でx軸を基準として、+45度、0度、-45度の方向に荷重方向を定めたもの(荷重方向制御)と、0度に変形方向を定めたもの(変形方向制御)とし、それぞれ変位漸増正負繰り返し加力とした。本実験で得られた主な研究成果はおおよそ次のとおりである。1,せん断破壊型L形断面壁であっても荷重方向と変形方向とは一致せず、Y壁が引張側となる0度方向の荷重方向制御では変形は弱軸側(y方向正側)に寄り、0度方向の変形方向制御では荷重は強軸側(y方向負側)に寄る。この傾向は壁高さが高いほど顕著である。2,Y壁が圧縮側となる0度方向加力の負加力時には、荷重および変形方向制御ともy方向への片寄りは前記の正加力時に比べて非常に少ない。3,L形断面壁の終局せん断耐力は、変形方向の各壁板とのなす角度が45度に近くなると幾分小さくなる傾向があるものの、二方向せん断耐力図は概ね四辺形で表される。各壁に平行な方向の大きさは、正負両方向ともそれぞれ直交壁が圧縮フランジとなる場合の耐力となるが、直交壁が引張フランジとなり、かつ面外の変形が少ない場合の耐力はそれよりも若干大きくなる傾向がある。

本研究では、鉄筋コンクリートL形断面耐震壁の二方向終局せん断耐力を実験的に明らかにするために、実大の約1/4程度の試験体模型を作製し、L形断面の図心位置に鉛直力(軸圧比で0.1)を加えながら、二方向から水平力を加えるせん断破壊実験を行った。二方向加力は、3台の電気油圧式アクチエータを水平面内に配置してパソコンに接続し、任意の一定方向に変形もしくは荷重方向を定めて加力できるシステムを構築して、水平面内の各種の方向に変位漸増の繰り返し加力を行った。試験体数は、等辺のL形壁が柱断面積を2種、壁高さを2種に変化させた13体、不等辺のL形壁が2種6体および比較実験用の単一平面壁3体の計22体である。本研究で得られた主な成果はおおよそ次のとおりである。1,L形断面耐震壁の各壁板方向の終局せん断耐力は、変形方向の各壁板とのなす角度が45度に近くなると10数%小さくなるものの、二方向せん断耐力相関図は概ね四辺形で表される。2,各壁板に平行な方向の終局せん断耐力は、単一平面壁にほぼ等しいが、直交壁が引っ張りフランジとなる場合の耐力はそれよりも大きくなる傾向がある。
実験腫瘍に対するラジオ波凝固療法後の画像診断による早期治療効果判定の検討

14羽の兎の両側背筋にVX2腫瘍を移植し実験を行った。VX2腫瘍はMRIのTI強調像で筋肉よりやや高信号,T2強調像では不均一な高信号を呈していた。造影MRIではリング状に強く増強され,内部は増強を受けなかった。FDG-PETによる評価では非治療の腫瘍はリング状にFDG集積が見られ,腫瘍/筋肉の集積比(以下TMR)は11.6±3.2であった。Ga^<68>-DOTA-somatostatineおよびGa^<68>-DOTA-octereotide静注後のPET撮像(n=7)では,腫瘍はごくわずかに集積するのみであった。病理組織ではSomatostatineを標識した特殊染色を行ったが,陰性でありVX2がsomatostatineの発現程度が低く,治療効果判定の方法としては限界があると思われた。治療モデル群として1側の腫瘍にラジオ波凝固(n=7)を行い効果判定の画像として治療後2日にMRを,3日後にFDG-PETを撮像した。治療後の腫瘍はT1とT2強調像でともに正常の筋肉と比して淡い高信号を呈し,造影では明らかな増強効果は見られなかった。治療後のFDG-PETでは集積が低下(TMR=0.5±0.3)しており,非治療のVX2腫瘍のTMRと比して有意差が認められた。病理組織では画像所見に一致して腫瘍の壊死が認められた。以上,これら実験結果からFDG-PETおよび造影MRIの両modalityともラジオ波凝固の早期効果判定に有用な可能性が示唆された。治療モデル群として1側の腫瘍にラジオ波凝固(n=7)を行い効果判定の画像として治療後2日にMRを、3日後にFDG-PETを撮像した。非治療側のVX2腫瘍はMRIのT1強調像で筋肉よりやや高信号、T2強調像では不均一な高信号を示した。造影MRIではリング状に強く濃染を受けた。拡散強調によるみかけの拡散係数(ADC値)は1.09×10^<-3>mm^2/secであった。VX2腫瘍のラジオ波凝固治療後の腫瘍はT1強調もT2強調も淡い高信号を示し、造影では増強効果はなかった。ADC値は1.52×10^<-3>mm^2/secで非治療群のADCより有意に高値であった。一方、FDG-PETによる評価では非治療の腫瘍はリング状にFDG集積が見られ、FDG-PETではリング状にFDG集積がみられ、腫瘍/筋肉の集積比は11であった。FDG-PETでは集積低下し、腫瘍/筋肉比は0.5で、非治療の腫瘍と有意差(p<0.05)があった。以上、これら実験結果からFDG-PETおよびMRIの両modahtyともラジオ波凝固の早期効果判定に有用な可能性が示唆された。
妊娠期高脂肪食が仔マウスの多動性障害を引き起こすー脂肪酸の神経細胞への影響

胎児期の母体内環境が子の脳の発達に大きく影響を及ぼす可能性があり、近年広汎性発達障害、学習障害、注意欠陥多動性障害(ADHD)などの発達障害との関連が注目されている。我々は母体内環境のなかで栄養摂取に着目して研究を行っている。妊娠2週目の母マウスに50%高カロリーの脂肪食(HFD群)を1週間与えると、生まれた仔マウスは、著明なhyperactivity(多動)を示し、普通食(ND群)と比較すると脳の視床下部外側野にある摂食に関与するオレキシン神経細胞の活性化と肥大化が認められることを見つけた。さらにオレキシン受容体の選択的ブロッカーや、オレキシン受容体(1&2)拮抗薬物の投与により、仔の多動が抑制された。これらのことは母親の妊娠中の高脂肪食摂餌によりマウス胎児の脳におけるneurogenesisが何らかの影響を受け、オレキシン等特定の神経細胞の活動が増加し、仔の多動という行動異常を引き起こし、いわゆる発達障害ADHDのモデルとなるのではないかと考えられ、将来的にヒトのADHD患者にオレキシン拮抗薬が有効である可能性が示唆される。今年度は、妊娠中期の高脂肪餌によりオレキシン神経細胞の発生分化途中に注目し検討した結果、ND,HFD両群とも胎生14日(E14)にオレキシン神経細胞は出現し、さらに細胞内には転写因子であるFoxp2がすでに出現していた。このことよりオレキシン神経細胞は胎生後期より既に脳内で働いていることが示唆された。またHFD群ではE17からオレキシン神経細胞内に細胞の活動性を示すc-fosが出現し、さらに出生直後にはc-fosの発現がHFD群で優位に多く認められたことより、高脂肪食により仔のオレキシン神経細胞の活動自体が胎児期後期より高まっていることを示唆している。オレキシン神経細胞の活動の異常上昇がADHDに関与する可能性が示唆される。妊娠2週目から3週目に母マウスに高脂肪食を与えると、生後8週ごろから仔マウスが著明なhyperactivityを示し、さらに脳視床下部外側部のOrexinニューロン数の増加が認められることを見つけた。さらにOrexin受容体の選択的ブロッカーであるSB334867Aを投与したところ、hyperactivityが抑制された。このことは母親の妊娠中の高脂肪食により胎児の脳のneurogenesisが影響を受け、生後の行動異常、いわゆる発達障害のモデルとなると考え研究を行っている。まず妊娠期の高脂肪食のなかでどの脂肪酸成分が自発運動の上昇を起こすのか網羅的に解析した結果、オレイン酸を主体とした一価不飽和脂肪酸の影響が大きいことをほぼ証明した。次にオレキシン受容体阻害作用をもつヒトの睡眠導入剤として使用され始めたBelsomraを餌に混ぜて与えたところ、SB334867A腹腔注射と同じようにhyperactivityが抑制され、ヒトのADHDに有用であることが示唆される。次に胎生期の脳のneurogenesisに高脂肪環境が与える影響について、大脳皮質ではヒストンテイルのアセチル化の亢進、ニューロンの分化の亢進が認められ、高脂肪環境は胎児脳に重要な作用を起こしていることが示唆された。妊娠期高脂肪食のなかでどの脂肪酸成分が自発運動の上昇を起こすのか網羅的に解析した結果、一価不飽和脂肪酸の影響が大きいことをほぼ証明した。現在一価不飽和脂肪酸を多く含むオリーブ油の解析を継続して行っている。次にオレキシン受容体阻害作用をもつBelsomraを餌に混ぜて与えたところ、SB334867A腹腔注射と同じようにhyperactivityが抑制され、ヒトのADHDに有用であることが示唆されるが、マウス脳内への詳細な影響についてさらに継続して検討している。胎児期の母体内環境が脳の発達にも大きく影響を及ぼす可能性が指摘され、近年広汎性発達障害(自閉症など),学習障害(LD),注意欠陥多動性障害(ADHD)などの発達障害を持つ患者が増えているが、このことに神経発達障害仮説が関係していると考えられる。我々は妊娠の2週目に母マウスに50%高カロリーの脂肪食を与えると、生まれた仔マウスは、著明なhyperactivityを示し、さらに脳の視床下部外側部の神経細胞のうちOrexinニューロン数の増加が認められることを見つけた。さらにOrexin1受容体の選択的ブロッカーであるSB334867Aを投与したところ、hyperactivityが抑制された。これらのことは母親の妊娠中の高脂肪食環境によりマウス胎児の脳におけるneurogenesisが影響を受け、オレキシン等特定の神経細胞が増加すること、さらに生後の仔の多動という行動異常を引き起こす、いわゆる発達障害ADHDのモデル動物となると考え研究を行っている。高脂肪でどの脂肪酸成分が胎児環境に影響を与え、仔の自発運動の上昇を起こすのか、妊娠マウスを用いて検討した結果、ラードの他、オリーブ油に代表されるオレイン酸を主体とした一価不飽和脂肪酸の影響が大きいことを見出した。次にヒトの睡眠導入剤として使用され始めたオレキシン受容体(1&2)拮抗作用をもつBelsomraを餌に混ぜて与えたところ、SB334867A腹腔注射と同じようにhyperactivityが大幅に抑制され、ヒトの「発達障害」のひとつADHDにもこの薬剤が有用である可能性が示唆される。

さらに胎生期の脳のneurogenesisに高脂肪環境が与える影響について、大脳皮質ではヒストンテイルのアセチル化の亢進、ニューロンの分化の亢進を起こしていることを報告したが、このことが視床下部でも起こっているかについても検討している我々は妊娠の2週目に母マウスに50%高カロリーの脂肪食を与えると、生まれた仔マウスは、著明なhyperactivityを示し、さらに脳の視床下部外側部の神経細胞のうちOrexinニューロン数の増加が認められることを明らかにしてきた。今年度は高脂肪食のなかでどの脂肪酸成分が仔の自発運動の上昇を起こすのか、網羅的に解析した結果、母マウスに多価不飽和脂肪酸であるリノール酸等を加えた場合では生まれた仔に多動が生じず、さらにオレキシン神経細胞の数も増加していなかった。しかし一価不飽和脂肪酸であるオレイン酸やオレイン酸が主成分であるオリーブ油(50%カロリー含有)を加えた高脂肪食ではラード餌と同様、生後3か月の仔の多動と、オレキシン神経細胞の増加が認められた。このことより母体環境でオレイン酸を主体とした一価不飽和脂肪酸の胎児に影響が大きいことが示唆される。次にオレキシンとの関連を検討するためヒトの睡眠導入剤として使用され始めたオレキシン受容体(1&2)拮抗作用をもつBelsomraを餌に混ぜて与えたところ、SB334867A腹腔注射と同じようにhyperactivityが大幅に抑制され、ヒトの「発達障害」のひとつ多動が主症状のADHDにもこの薬剤が有用である可能性が示唆される。次に我々はオレキシン神経細胞が神経活性物質Calbindin免疫陽性を示すことを見つけている。CalbindinはGABA系の神経細胞のマーカーでもある。抑制性の働きをするCalbindinが、オレキシン神経細胞と同一細胞内にあることは、覚醒機能に働くオレキシン神経細胞内での複雑な物質調整の異常を引き起こし、ひいては多動のような神経障害を引き起こしている可能性が考えられる。胎児期の母体内環境が脳の発達に大きく影響を及ぼす可能性が指摘され、近年広汎性発達障害(自閉症など)、学習障害(LD)、注意欠陥多動性障害(ADHD)などの発達障害との関連が注目されている。我々は母体内環境のなかで栄養摂取に着目して研究を行っている。妊娠2週目の母マウスに50%カロリーの高脂肪食(HFDグループ)を与えると、生まれた仔マウスは、著明なhyperactivity(多動)を示し、普通食(NDグループ)と比較すると脳の視床下部外側野の摂食に関与するオレキシン神経細胞の活性化と肥大化が認められることを見つけた。さらにオレキシン受容体の選択的ブロッカーや、オレキシン受容体(1&2)拮抗薬物の投与により、仔の多動が抑制された。これらのことは母親の妊娠中の高脂肪食摂餌によりマウス胎児の脳におけるneurogenesisが何らかの影響を受け、オレキシン等特定の神経細胞の活動が増加することと、仔の多動という行動異常を引き起こし、いわゆる発達障害ADHDのモデルとなることと、これらのことより将来的にヒトのADHD患者にオレキシン拮抗薬が有効である可能性が示唆される。さらにどの脂肪酸成分が胎児環境に影響を与え、仔の自発運動の上昇を起こすのか、妊娠マウスを用いて検討した結果、ラードの他、オリーブ油に代表されるオレイン酸を主体とした一価不飽和脂肪酸の影響が大きいことを見出した。
46Crのβ+崩壊の半減期測定

天体における元素合成に関わる原子核の生成、及び、崩壊過程の特性は、宇宙の元素組成の起源を知るための重要な研究対象であり、天文学的に大変興味深い。本研究では、天体における元素合成過程に関わる不安定原子核46Crのβ崩壊の半減期と分岐比の測定実験を行った。解析の経過を日米物理学会合同核物理分科会にて、口頭発表を行った。得られた半減期・分岐比の値は、元素合成の理解のための貴重なデータになるであろう。1ガスイオンチェンバーの製作・テスト本研究の目的は、^<46>Crの半減期を精度良く決定することである。そのためには、^<46>Crが何個生成されたかを精度良く知ること、つまり、精度良く粒子識別することが重要である。2次ビームの粒子識別をするための検出器の組み合わせとしては、通常、「PPAC+Si検出器」や「20μm厚のSi検出器+1.5mm厚のSi検出器」などが用いられる。しかしながら、陽子数が20より大きいような低エネルギー重イオンビームの場合の粒子識別においては、2次ビームは、1枚目の検出器であるPPACや20μmの薄いSi検出器内で止まってしまう。従って、ガス圧によって厚さを薄く出来るイオンチェンバーを1枚目の検出器(ΔEカウンター)として用いることは非常に有効である。また、本実験においては、生成した粒子を識別するために、高エネルギー分解能が必要となる。そこで本年度は、ガスイオンチェンバーを設計・製作し、α線源を用いたテストを行った。20年度に、実際に2次ビームを用いた実験を行い、求めるエネルギー分解能が実際に得られるかどうか、テストする予定である。本研究において、^<46>Crの半減期を測定するためにβ-γ同時計測が必要となる。β線検出器にはSi検出器を、γ線検出器にはゲルマニウム検出器を使用する。また、Si検出器はガスイオンチェンバー内に設置され、粒子識別をするための検出器としても用いる。本年度は、使用するSi検出器のα線源によるテストを行った。20年度は、β-γ同時計測を用いて半減期を測定するテストを行う予定である。1 :ガスイオンチェンバー・β線検出・ビームパルシングのテスト実験本研究の目的は、46Crの半減期を精度良く決定することである。そのためには、46Crが何個生成されたかを精度良く知ること、つまり、精度良く粒子識別することが重要である。2次ビームの粒子識別をするための検出器の組み合わせとしては、通常、「PPAC+Si検出器」や「20Fm厚のSi検出器+1-5mm厚のSi検出器」などが用いられる。しかしながら、陽子数が20より大きいような低エネルギー重イオンビームの場合の粒子識別においては、2次ビームは、1枚目の検出器であるPPACや20pmの薄いSi検出器内で止まってしまう。従って、ガス圧によって厚さを薄く出来るイオンチェンバーを1枚目の検出器(△Eカウンター)として用いることは非常に有効である。そこで20年度は、実際に2次ビームを用いた実験を行い、求めるエネルギー分解能が実際に得られるかどうかのテスト実験を行った。また、本実験においては、シリコン検出器を用いてβ線を検出するので、ガスイオンチェンバーのテスト実験とともに、β線検出テストも行った。さらに、半減期測定のため、ビームをパルシングする必要があるので、そのテストも行った。2 :半減期測定実験(本実験)20年度において、シリコン検出器とゲルマニウム検出器を用いたβ-γ同時計測の手法を用いて、46Crのβ崩壊の半減期測定実験(本実験)を行った。得られた結果は、解析中である。X線バーストや超新星における元素合成過程「rp-process(速い陽子捕獲反応過程)」において、陽子過剰なpf-shell核領域の原子核は重要な役割を果たす。こういった元素合成に関わる原子核の生成過程(陽子・中性子捕獲)の反応率や、崩壊過程(電子捕獲やβ崩壊)の半減期などは、宇宙の元素組成の起源を知るための重要な研究対象であり、天文学的に大変興味深い。本研究では、rp-processに関わる原子核の一つである46Crのβ+崩壊の半減期と分岐比を精度良く決定することを目的としており、平成20年度に、東大CNSが所有するCRIB施設において、核融合反応を用いて46Crを生成し、半減期と分岐比を測定する実験を行った。当該年度においては、行った実験のデータ解析を行い、46Crのβ+崩壊の半減期と分岐比を求めた。また、過去に報告されている値との比較を行った。報告されている半減期は、260(60)ms・240(100)msと誤差が20%程度と大きいが、現時点までの解析において、266(16)msと誤差が6%程度と、精度の良い値を得ている。

また、分岐比においては、誤差は大きいが、3.8(1.9)%と値を得ており、過去に報告されている値(21.6(5.0)%)と大きく違うことを示した。これらは、元素合成の理解のための貴重なデータになるであろう。これらの結果は、日米物理学会合同核物理分科会において、口頭発表を行った。現在、投稿に向け、解析・議論を進めている。
杭基礎を利用した地中熱ヒートポンプシステムの熱-流体-力学挙動に関する解析的検討

本研究では、エネルギーパイルの杭基礎-地盤系の安定性について検証する。地中熱システムで用いられる杭基礎は、構造物支持と熱交換器としての二つの機能を有するため、繰返し加熱および冷却の負荷が作用した場合の支持力性能や地盤変形を把握しておく必要がある。具体的な着目点として以下が挙げられる。1.杭の膨潤圧縮による軸力変化、2.熱伝導による地盤の温度圧密変形、3.杭-地盤の相互作用、4.不飽和層の熱力学的挙動最終的に、エネルギーパイルの杭基礎-地盤系の熱力学挙動に与える影響要因(地盤条件、杭基礎長さ、固定条件、温度・荷重条件)について検証し、基本的な知見を整理する。
PILRによる新たな免疫制御機構の解明

PILR欠損マウスを樹立することにより、PILRは抗原提示細胞等の機能を制御するばかりでなく、T細胞上のCD45の機能制御にも深く関与していることが明らかにした。今まで、T細胞の活性化にPILR等の抑制化レセプターが重要な機能を担っていることは知られておらず、全く新たな知見である。〈研究の目的〉申請者らが同定したペア型レセプター(PILR)は、樹状細胞に発現する抑制化レセプターであるが、そのリガンドとしてT細胞上のCD45を認識することを質量分析解析により明らかにした。CD45はノックアウトマウスの解析などより、リンパ球の活性化制御および分化に重要な分子であるが、現在までに機能的なリガンドは明らかにされていない。しかし、PILR-Igキメラ分子は、CD45トランスフェクタントに非常に強く結合した。したがって、PILRとCD45の相互作用を中心に研究を推進することにより、PILRを介した新たな免疫制御機構が明らかになることが期待できる。PILRが自然免疫と獲得免疫との相互作用にどのように制御しているかを解明することを目的とする。〈平成19年度の研究成果〉CD45とPILR-lgキメラ分子の結合を詳細に解析するため、PILR-Igキメラ分子とCD45の結合を阻害するCD45に対するモノクローナル抗体を新たに作製した。この抗体を用いた結果、CD45トランスフェクタントだけでなく、マウス末梢CD8T細胞上のCD45とPILR-Igが特異的に結合していることを証明できた。さらに、CD45-PILRの相互作用によって惹起される免疫応答を解析するため、抗CD3抗体およびPILR-Igキメラ分子を固相化し、T細胞の増殖および活性化について解析を行った。その結果、PILR-Igの固相化により、コントロール-Igキメラ分子と比較して、CD8T細胞の増殖および活性化マーカーの顕著な増強が確認された。一方、PILR-Igキメラ分子と結合しないCD4T細胞では全く差が認められなかった。以上の結果より、PILRはCD8T細胞上のCD45と結合することにより細胞増殖および活性化を正に制御させる働きがあると示唆された。平成20年度は、PILRとCD45を中心に研究を推進することにより、シグナル伝達を含めた新たなCD8T細胞の免疫制御機能について明らかにする予定である。<研究の目的>申請者らが同定したペア型レセプター(PILR)は、樹状細胞に発現する抑制化レセプターであるが、そのリガンドとしてT細胞上のCD45を認識することを質量分析解析により明らかにした。PERが自然免疫と獲得免疫との相互作用にどのように制御しているかを解明することを目的とする。<平成20年度の研究成果>CD45-PILRの相互作用によって惹起される免疫応答の解析を行った。CD4およびCD8 T細胞への固相化刺激の結果では、PILR-Igの固相化によりコントロール-Igキメラ分子と比較して、CD8T細胞の増殖および活性化マーカーの顕著な増強が確認された。一方、PILR-Igキメラ分子と結合しないCD4 T細胞では全く差が認められなかった。さらに、抗原特異的CD8^+ T細胞への抗原提示におけるPILRの役割についても検討した。H-2K^bおよびPILRを恒常的に発現させたCHO細胞を抗原提示細胞として用いることで、OVA特異的CD8^+T細胞の細胞増殖を測定した。その結果、PILRを共発現させることによりOVA特異的CD8^+T細胞の増殖が促進され、PILR阻害抗体を添加した場合PILR発現に伴う増殖促進は完全に消失した。したがって、抗原提示の場においてもPILRはCD45を介することでCD8^+ T細胞の増殖を促進していると考えられる。以上の結果より、PILRはCD8 T細胞上のCD45と結合することにより細胞増殖および活性化を正に制御させる働きがあると示唆された。今後は、PILRとCD45を中心に研究を推進することにより、シグナル伝達を含めた新たなCD8 T細胞およびCD4T細胞の免疫制御機能について明らかにする予定である。
チリ産トウガラシの突然変異原物質の抽出と同定に関する分析研究

乾燥トウガラシ20gをすり潰し、400mlのメタノールで抽出を行った。抽出液をろ過し蒸発乾固した(メタノール抽出物)。これをヘキサン・水(6:1)液に加え、液-液抽出を行った。ヘキサン層は蒸発乾固し(ヘキサン抽出物)、変異原試験Ames法(TA98+S9mix)に供した。水層はSep-Pak C_<18>カラムに通過させ、水で洗浄。カラムに保持された脂溶性成分をメタノール-水によるステップグラジュエントで溶出させた(10分画)。減圧下で蒸発乾固し(分画抽出物)、変異原試験に供した。水層の分画抽出物の50%メタノール分画(F5)にのみ変異原性が確認された。また辛味成分カプサイシンはこのF5分画とは異なっていた。F5分画から原因物質を同定するため分離を行った。上述操作を繰り返し、得られたF5分画溶出液を減圧濃縮によりメタノールを除去し、水溶液50mlを準備した。本溶液をODSオープンカラムに通過させ、水100mlで洗浄後、30-50%メタノール水溶液でグラジュエント溶出させた。15分ごとの8分画を採取した。各溶出液は減圧下で蒸発乾固させ、変異原試験に供した。5分画(F5-5)に明確な変異原性が確認された。F5-5を更に6分画に分け、各分画を減圧下で蒸発乾固させ、変異原試験に供した。3分画目(F5-5-3)をピークにすべての分画に変異原性が認められた。F5-5-3を用い薄層クロマトグラフィーによる分離確認を行ったところ数個のスポットが確認された。このうちのメインスポットは291nmの紫外部に極大吸収を持つことが確認され、FDマスにより分子量699であることが分かった。しかしこのスポットの変異原性は確認されなかった。今後はHPLCカラムクロマトグラフィーによる分取を行い、変異原性のある分画について更にHPLCマスを用いて原因物質を同定する必要がある。チリ産トウガラシの20gをすり潰し、400mlのメタノールで抽出作業を行い、抽出液を濾過し蒸発乾固した(メタノール抽出物)。この抽出物にヘキサン・水(6:1,v/v)液を加え30分間震盪し液-液抽出を行い、へキサン層は蒸発乾固し抽出物をDMSOに溶解した(へキサン抽出物)。水層(60ml)はSep-Pak C_<18>(5g/20cc,Waters)カラムに通過させ、その後水30mlで洗浄した。カラムに保持された脂溶性成分をメタノールー水を用いたステップグラジェント法で順次溶出させ、その溶出液をそれぞれ分取した。さらに各溶出液は減圧下で蒸発乾固させ、DMSOに溶解し保存した(分画抽出物)。辛味成分・カプサイシンの行方を確認しておくべく、純品のカプサイシンを上記同様の処理を行い行方を追ったところ、分画6に確認した。

ヘキサン抽出物および分画抽出物はAmes法(TA98+S9mix)で突然変異原性を分析(全部で11抽出物)したところ、分画5に突然変異原性を認めたが分画6には変異原性を認めなかった。この分析結果からトウガラシの変異原性はカプサイシン以外の物質と推定された。乾燥トウガラシ20gをすり潰し、400mlのメタノールで抽出を行った。抽出液をろ過し蒸発乾固した(メタノール抽出物)。これをヘキサン・水(6:1)液に加え、液-液抽出を行った。ヘキサン層は蒸発乾固し(ヘキサン抽出物)、変異原試験Ames法(TA98+S9mix)に供した。水層はあSep-Pak C_<18>カラムに通過させ、水で洗浄。カラムに保持された脂溶性成分をメタノール-水によるステップグラジュエントで溶出させた(10分画)。減圧下で蒸発乾固し(分画抽出物)、変異原試験に供した。水層の分画抽出物の50%メタノール分画(F5)にのみ変異原性が確認された。また辛味成分カプサイシンはこのF5分画とは異なっていた。F5分画から原因物質を同定するため分離を行った。上述操作を繰り返し、得られたF5分画溶出液を減圧濃縮によりメタノールを除去し、水溶液50mlを準備した。本溶液をODSオープンカラムに通過させ、水100mlで洗浄後、30-50%メタノール水溶液でグラジュエント溶出させた。15分ごとの8分画を採取した。各溶出液は減圧下で蒸発乾固させ、変異原試験に供した。5分画(F5-5)に明確な変異原性が確認された。F5-5を更に6分画に分け、各分画を減圧下で蒸発乾固させ、変異原試験に供した。3分画目(F5-5-3)をピークにすべての分画に変異原性が認められた。F5-5-3を用い薄層クロマトグラフィーによる分離確認を行ったところ数個のスポットが確認された。このうちのメインスポットは291nmの紫外部に極大吸収を持つことが確認され、FDマスにより分子量699であることが分かった。しかしこのスポットの変異原性は確認されなかった。今後はHPLCカラムクロマトグラフィーによる分取を行い、変異原性のある分画について更にHPLCマスを用いて原因物質を同定する必要がある。
「心の理論」と心を読むアルゴリズムの解明

「心を読む」プログラムとして、相手の行動を読んで適切な行動をしなければならない問題を作成し、相手にあわせた適切な行動の獲得を強化学習の枠組みを用いて探索した。このとき、相手の行動をモデルとして取り込むために「履歴を用いたQ学習」という形での理論の整備を行った。具体的には、ゲーム理論的問題として「1・2・5じゃんけん」、「交渉問題」を取り上げ、お互いに自己の利益を追求するなかで、相手に応じて搾取戦略、協調戦略を自動的に切り替え、その時々での最適な行動を生成できることを示した。また交渉問題では、これまで経済学で追求されてきた規範解を探索するアプローチではなく、戦いの場で妥協点を見いだしていく、という解釈が可能であること、これにより現実に即した協力解を発見することが可能であることを示した。これらの成果は全国大会出発表するとともに、国際会議に投稿中である。また、Q学習の枠組みで混合戦略を扱うための、ゲーム理論的Q学習についても、「1・2・5じゃんけん」、「4マスゲーム」を用いて最適解の意味、最適解への収束条件を解析的に、またシミュレーションを用いて調べ、最適解への収束条件にあった相手の行動に対する制約をはずしても、相手の行動に応じた最適解へ収束する手法を開発した。一方、これらの学習理論と平行して、人がどのように「心を読んで」いるのかを研究するために、人とロボットとの対話実験を行い、視線制御の方法により人がロボットに心を帰属させる程度が変化し、それが人の対ロボットコミュニケーションの振る舞いに影響をおよぼすことを示した。これらの成果は、国内研究会、国際会議などで発表を行った。1.協調的、敵対的状況での強化学習アルゴリズムの研究複数のエージェント(知的行動主体)がインタラクトする環境下で、各エージェントがこれまでの相手の動きを含めて最適な行動を学習するプログラムの振る舞いを実験的に調べる。具体的には、協調的環境の例としてハンターゲームを、敵対的環境の例としてダンジョンゲームを考案し、それぞれに最適な学習アルゴリズムを検討した。ハンターゲームは、3人のハンターが一人の逃走車を包囲して捕獲するゲームであるが、それぞれ独立に学習するプログラムが、「心の理論」からヒントを得た履歴制限されたエピソード型のQ学習アルゴリズムを採用することで、これまでの標準的なアルゴリズムと比較して数十倍程度の高速な学習が可能となることを発見した。これは、人の協調行動獲得とも関連して興味深い結果である。ダンジョンゲームでは、怪獣と、それを避けながらゴールを目指すプレーヤのゲームであるが、これも両者が相手の動きを読んで最適な行動を学習しようとすると、どのような現象が生じるかを調べたもので、複数の安定状態や、自己のパラメタについてのゲーム理論的状況など、興味深い現象が観察された。2.「心の理論」と心を読むアルゴリズムの機械的解釈「心の理論」に基づいた心を読むアルゴリズムをロボットに持たせるためには、人の物まねをロボットにさせるのでは不十分であり、心を読むアルゴリズムに機械的(論理的)解釈を与える必要がある。我々は、「心の機能」と「心を読む」ことを、「心的概念」(考える、欲する、知っている、などなど)を用いずに定義して、それを実装し「心類似(mind-like)」な現象が生じるかを実験するための出発点を提案した。1)「心を読む」ことが本質的な間題として、モンスターと海賊からなるダンジョンゲームを考案した。両者は、利害が一致する面、相反する面を持ち、相手の行動を考えながら最適な行動をとる必要がある。このようなエージェントを、同時に学習、進化させることでどのような現象が観測されるかを調べた。具体的には、Q学習を用いて自己の行動戦略を学習させる。この時、Q学習を修正して相手のモデルを取り込むことで、相手を上回る行動戦略をとれることを確認した。また、同じ問題を進化モデルを用いて実験し、お互いに進化をさせる「共進化」により、相手を上回る戦略を生成できることを確認した。今後は、学習と進化を併せて用いて、このように相手の行動を予測することが本質的な問題で、どのように優秀な行動戦略を獲得できるかを調べる予定である。2)昨年度から取り組んでいるハンターゲームは、環境中に協調すべき仲間と、利害が相反する敵がいる状況で、どのように自己の行動を調整すれば良いかという問題である。我々はこれについても、味方のみが学習する場合、敵味方両方が学習する場合について、相手のモデルをQ学習でどのように取り込めば良いかを調べ味方同士では心を読むことが「相互思い込み」のような機構で実現できること、敵が存在する場合、そのような安易な機構は、敵に利用されることなどが明らかになった。

また、Q学習の枠組みで混合戦略を扱うための、ゲーム理論的Q学習についても、「1・2・5じゃんけん」、「4マスゲーム」を用いて最適解の意味、最適解への収束条件を解析的に、またシミュレーションを用いて調べ、最適解への収束条件にあった相手の行動に対する制約をはずしても、相手の行動に応じた最適解へ収束する手法を開発した。一方、これらの学習理論と平行して、人がどのように「心を読んで」いるのかを研究するために、人とロボットとの対話実験を行い、視線制御の方法により人がロボットに心を帰属させる程度が変化し、それが人の対ロボットコミュニケーションの振る舞いに影響をおよぼすことを示した。これらの成果は、国内研究会、国際会議などで発表を行った。
免疫反応を介した非外傷性骨壊死における病態解明及び新たな治療法の開発

骨壊死の発生機序として組織学的に壊死が観察される前の早期に骨内微小循環障害が起きていることを、T2^*強調dynamic MRIと造影MRIをウサギ血清病モデルに応用し明らかにした。一方でラットを用い骨組織が虚血により壊死にいたる過程でアポトーシスの形態をとることを明らかとした。また腎移植患者を対象に定期的にMRIを施行し、ONFHに特異的なband-patternが出現する前には骨髄浮腫を認める症例はなく、骨髄浮腫が虚血の原因ではないことを示した。さらに腎移植患者においてFK506の強力な免疫抑制力により急性拒絶反応が軽減化され骨壊死の発生が抑制されていることを示した。壊死領域の拡大、縮小の有無について経時的な画像の変化を正確に検出できる3DMR volume registration法を応用し、発生早期の骨壊死がMRI上縮小しうることを明らかとした。一方で10年以上の長期経過例をMRIを用いて観察し、早期例以外でcollapseのないものでは10年以上の長期においても修復反応は壊死領域辺縁に限局する事を明らかとした。さらに壊死部の位置や体積を3次元的にMRIで評価できる方法を確立し、骨頭圧潰のリスクを正確に評価することを可能とした。また骨頭圧潰の程度と臨床症状との相関を検討し圧潰の深さが深いほど疼痛などの症状が著明であり、圧潰の微小なものは10年の長期観察でリモデリングされることを明らかとした。さらに骨頭圧潰の予防法としてはじめて臨床研究レベルでアレンドロネート投与が骨頭圧潰進行予防に有用であることを示した。大腿骨頭以外の部位の骨壊死罹患率についてMRIや骨シンチグラムを使って調査し、ステロイド性やアルコール性大腿骨頭壊死症ではその5割前後に多発性の骨壊死が合併することを明らかとし、骨壊死発生機序に血管や血液凝固、薬物傷害などの全身的な素因が関与していることを示した。特発性大腿骨頭壊死症に大腿骨頭以外の部位に骨壊死が合併しているいわゆる多発性骨壊死症について、核磁気共鳴画像(MRI)や骨シンチグラムを使って調査した。多発性骨壊死症は、ステロイド性やアルコール性大腿骨頭壊死症には合併するが、狭義の特発性大腿骨頭壊死症には発生していなかった。MRIでは、従来多発性骨壊死症は長管骨の骨端に多いとされた骨壊死が、骨幹部のみならず膝蓋骨にも認められることが明らかとなった。ステロイド性やアルコール性大腿骨頭壊死症は、その役25%が多発性骨壊死症を合併しており、大腿骨顆部や脛骨近位端に多く、骨壊死発生機序に血管や血液凝固、薬物傷害などの全身的な素因が関与していることが示唆された。副腎皮質ステロイド剤は、近年骨のアポトーシスを誘導し、骨阻鬆症における骨減少に寄与していることや、ステロイド性骨壊死での関与を示唆する報告がなされている。しかしながら、過去の膨大に蓄積されたデータや病理学的所見から大腿骨頭壊死症は虚血により起こる壊死であることが強く示唆されている。ウサギ血清病モデルを使って、骨壊死発生時期を造影MRIで観察し、組織学的に壊死が観察される前に骨の部分的しかし広範な虚血が起きていることが明らかとなった。

骨が虚血後どのような細胞の反応で、壊死にいたるかを明らかにするため、ラットを使って虚血状態の大腿骨を作成し、経時的にIn Situ Hybridization法で虚血時発現する蛋白のORP15とHO1の骨組織での発現とTUNNEL法でのアポトーシスを観察した。この実験で、骨細胞および骨芽細胞は虚血後12時間からORP15とHO1のメッセージを発現し72時間以降でTUNNEL法陽性となり、骨組織が虚血により壊死にいたる過程でアポトーシスの形態をとることが明らかとなった。特発性大腿骨頭壊死症(ION)の発生メカニズムにおいて、骨髄浮腫と骨髄内圧上昇による虚血が重要な役割を担っているか否かを明らかにするために、腎移植患者において移植後定期的に核磁気共鳴画像(MRI)を施行した。その結果、IONに特異的なMRI所見であるBand-patternが出現する前には、骨髄浮腫を認める症例はなく、骨頭圧潰後にMRIで骨髄浮腫像を壊死部周囲に認めることが明らかとなった。また、IONと鑑別を要する急速破壊型股関節症においても、早期MRI所見を検討したが、関節裂隙狭小化が進行する時期にMRIで大腿骨頭の浮腫像を認め、その後急速に大腿骨頭が圧潰していくことが明らかとなった。急速破壊型股関節症では、Band-patternを認めなかった。IONにおける骨頭圧潰のリスクは、壊死部の位置と大きさに関連しているが、その評価を3次元的にMRIで行える方法を確立した。骨頭圧潰の程度と臨床症状との相関を検討したところ、圧潰の深さが深いほど疼痛などの症状が著明であった。骨が虚血後どのような細胞の反応で、壊死にいたるかを明らかにするため、ラットを使って虚血状態の大腿骨を作成し、経時的にIn Situ Hybridization法で虚血時発現する蛋白のORP150とHO1の骨組織での発現とTUNNEL法でのアポトーシスを観察した。ヒトの大腿骨頭の標本で、MRI上浮腫を呈するIONや一過性大腿骨頭萎縮症で、浮腫領域のORPl50のメッセージ発現を調査したが、発現している症例はなく、ヒトにおける骨髄浮腫、虚血、骨壊死という経路は否定的であった。膠原病や腎臓移植術後などの免疫反応を介した非外傷性骨壊死の病態解明を目的として、臨床疫学的および実験動物学的研究をおこなった。1.腎臓移植術後の骨壊死発生における急性拒絶反応、免疫抑制剤、ステロイドの及ぼす影響を調査した。腎移植施行117例で股関節MRIを用い骨壊死罹患のスクリーニングをおこない、急性拒絶反応の有無、免疫抑制剤の種類(サイクロフォスファミド、FK506)およびステロイド大量投与歴・投与量との関係を検討した。骨壊死発生はサイクロフォスファミドの使用、急性拒絶反応の発生と有意な関連性を認めた。腎移植患者での骨頭壊死罹患減少は、FK506の強力な免疫抑制力により急性拒絶反応が軽減化され、骨壊死の発生が抑制されている可能性が示唆された。2.ウサギ骨壊死モデルでの、骨壊死発生と早期血行動態学的異常の関連性を各種MRI撮像法を用いて検討した。日本白色家兎に非動化した馬血清を投与後、72時間後・1週間後・3週間後に非造影MRI、造影MRIおよびT2^*強調dynamic MRIを施行し、賭殺摘出後の大腿骨頭組織診断により骨壊死発生を評価した。T2^*強調dynamic MRIが骨頭内動脈相血行動態を反映し、各MRI撮像法の中で最も早期より骨頭壊死の検出能が高かった(検出率:72時間後83%、1週間後92%、3週間後100%)。T2^
セラミック逆浸透膜の創製とマイクロポア透過特性

橋かけアルコキシドとしてビス(トリエトキシリシリル)エタン(BTESE)を用いて,有機無機ハイブリッド逆浸透膜の開発を行ない,その透過特性の評価を行った。BTESE膜は95%以上の脱塩率を示し,逆浸透膜として可能性を明らかとした。90°Cでも安定な濾過性能を示しただけでなく,塩素に対しても良好な耐性を示した。さらに,透過機構について,供給溶液濃度,操作圧力,温度依存性を検討した。操作圧力の増加とともに,透過流束および阻止率が上昇したのに対して,塩濃度の増加とともに両者ともに低下した。一方,操作温度とともに阻止率および透過流束が向上したが,その温度依存性は水粘度の温度依存性よりも大きいことから,透過機構は粘性流れとは異なることを明らかとした。本研究の概要は以下のとおりである。1アモルファス構造を制御したシリカ膜の創製:アモルファスシリカネットワークの細孔径制御技術として,構造化アルコキシドの利用を提案した。構造化アルコキシドとは,有機官能基がSi原子に直接結合したSi-C結合を有し,加水分解後も残存しゲル化する。本研究では,アルコキシドのSi原子数1個および2個以上の構造化アルコキシド,具体的には,(EtO)3Si-R(R=CnH2n+1など)や(EtO)3≡Si-R-Si≡(OEt)3 (アルキレン基:R=CnH2nなど)を用いて,テンプレート法およびスペーサー法によりシリカネットワーク制御技術の確立を開発項目とした。2気体および蒸気透過性評価と逆浸透特性評価:NaCl 2000ppmにおいて,RO膜の特性評価を行なった結果,1,2-bis(triethoxysilyl)ethane (BTESE)が優れた性能を示すことを見出した。BTESE膜は,高いNaCl阻止率(>99%),海水脱塩膜とほぼ同等の分画性(中性物質であるIPAに対する阻止率95.6%),および優れた耐熱性を示すことから,無機逆浸透膜の可能性を見出した。今年度は,BTESE膜に加えて新たに炭素二重結合を有する市販アルコキシドであるBTESEthy((EtO)3≡Si-CH=CH-Si≡(OEt)3)による製膜と逆浸透膜性能評価を行った。作製したBTESEty膜はBTESE膜と同等の塩素阻止率を有するとともに,BTESE膜に比べて高い水透過性を有することが明らかとなった。さらに,炭素三重結合を有するアルコキシドであるBTESA((EtO)3≡Si-C≡C-Si≡(OEt)3)について製膜に供するためのゾル調整条件等の基礎的な評価を行った。(1)アモルファス構造を制御したシリカ膜の創製:アモルファスシリカネットワークの細孔径制御技術として,構造化アルコキシドの利用を提案した。本研究では,アルコキシドのSi原子数1個および2個以上の構造化アルコキシド,具体的には,(EtO)3Si-R(R=CnH2n+1など)や(EtO)3≡Si-R-Si≡(OEt)3 (アルキレン基:R=CnH2nなど)を用いて,テンプレート法およびスペーサー法によりシリカネットワーク制御技術の確立を開発項目とする。加水分解・縮合条件として,溶媒種(エタノールンなど),出発組成(水/アルコキシド比(=1/1100/1),アルコキシド濃度(0.55wt%),触媒種(酸(HCl),アルカリ(NH3))および触媒濃度,反応時間(124h)などについて詳細に検討し,製膜性の高いシリカゾルの調製条件および構造化アルコキシドのスクリーニングを行なった。(2)気体および蒸気透過性評価と逆浸透特性評価:NaCl2000ppmにおいて,RO膜の特性評価を行なった結果,1,2-bis(triethoxysilyl)ethane (BTESE)が優れた性能を示すことを見出した。透過機構解明のために,各種の操作条件(温度:0-80°C,圧力:0.1-1.5MPa,NaCl:2000-35000ppm)での透過特性(透過流束,阻止率)の測定行なった。各種のアルコキシドを用いた結果,BTESEが海水脱塩膜と同等の分画性能を示すことを見いだし,さらに優れた耐熱性を示すことも明らかとした。

さらに,気体透過性と逆浸透特性を比較することで透過機構を明らかに出来たので。平成23年度に引き続き,計画的および精力的に研究を継続する。今後の課題としては,透過係数Lpは10-13オーダーであることから,水透過流束の向上が必要であり,以下の2点を新たに研究項目として追加する。(1)シリカ膜の作製:今回用いる構造化アルコキシドは主鎖あるいは側鎖に有機基を有するため疎水性を有し,水透過に必ずしも有利ではない可能性もある。そこで,TEOS(Si(OC2H5)4)混合による,表面特性およびネットワーク細孔の精密制御を計画しており,NaCl阻止率90%以上,純水透過係数1x10-12 m3/(m2sPa)を達成させる。(3)逆浸透特性評価:逆浸透およびナノ濾過膜の分離機構には,分子篩だけでなく,電解質の場合は膜荷電との静電反発(Donnan排除)が重要となる。したがって,ネットワーク細孔の評価のためには,電解質だけでなく,中性溶質を用いた評価が必要不可欠である。各種の異なるサイズの中性溶質(アルコール,糖)を用いて,逆浸透実験を行い,Steric Hindrance Model (Tsuru et al., AIChE J. 2004, Langmuir 2010)を用いて,水溶液での細孔径も評価しマイクロポア透過機構を明らかとする。中性溶質の濃度測定には,購入予定の液体クロマトグラフ(示差屈折率分析)を用いる。研究計画に従い,計画的に使用してゆく。今年度は主に消耗品(試薬類,理化学用品など)への購入に使用し,製膜および透過性評価を加速的に行う予定である。