hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
薬用食品から肝糖代謝亢進を機序とした抗糖尿病作用成分の探索

標記の肝細胞における糖代謝を亢進することを機序とする抗糖尿病作用成分を広く探索した.その結果,新たにhelichrysosideなどのアシル化フラボノール配糖体が,肝細胞内の中性脂肪含量を低減させることを見い出すとともに,培養液中のグルコース消費を亢進させることを見い出した.さらに,同化合物はin vivoの試験においても耐糖能改善作用を示すことを明らかにした.また,糖尿病の治療に利用されているヒュウガトウキ根部からは,肝細胞においてインスリンによる糖消費を亢進させる成分としてisopteryxinなどのkhellactone型クマリン成分,スイボンソウからは,脂肪代謝促進活性を示す新規メガスチグマン配糖体neosedumoside IIを明らかにした.標記の肝細胞における糖代謝を亢進することを機序とする抗糖尿病作用成分を広く探索した.その結果,新たにhelichrysosideなどのアシル化フラボノール配糖体が,肝細胞内の中性脂肪含量を低減させることを見い出すとともに,培養液中のグルコース消費を亢進させることを見い出した.さらに,同化合物はin vivoの試験においても耐糖能改善作用を示すことを明らかにした.また,糖尿病の治療に利用されているヒュウガトウキ根部からは,肝細胞においてインスリンによる糖消費を亢進させる成分としてisopteryxinなどのkhellactone型クマリン成分,スイボンソウからは,脂肪代謝促進活性を示す新規メガスチグマン配糖体neosedumoside IIを明らかにした.近年,本邦をはじめ世界諸国において肥満症等を基礎疾患とする糖尿病などの罹患者は急増しており,これに対する対策は急務である.本研究課題では,既存の抗糖尿病薬とは異なる機序,即ち肝臓における糖代謝能力の元進を機序として,血糖値の制御をなしうる物質の探索を行った.肝臓における糖代謝の過程は, (1)グルカゴンにより惹起される糖新生(グリコーゲンの分解)およびインスリンによる糖新生の抑制,(2)食後の血糖上昇時におけるインスリン非依存的な肝臓内への糖取り込みに大別される.一方,肝細胞内への中性脂肪の蓄積は(1)における肝臓のインスリン抵抗性を惹起するとともに,(2)の肝臓内への糖取り込み能の低下をきたすことが知られている.そこで,本年度の研究では(1)および(2)に対する肝機能の亢進作用を有する物質を探索するために,肝細胞内の中性脂肪の蓄積および代謝に影響を及ぼす物質の探索を実施した.以下,得られた結果について報告する.漢薬垂盆草(Sedum sarmentosum)は,野菜として食用に供される他,その全草が解毒,喉の腫れや痛みの改善,および肝炎の治療に利用されている植物である.報告者は,本植物の抽出エキスに,ヒト肝癌細胞HepG2細胞における中性脂肪蓄積抑制活性を見いだしたことから,活性成分を明らかにする目的で,既に先行研究において精査している本抽出エキス中の化学成分について,肝細胞内への中性脂肪蓄積抑制活性を検討した.その結果,垂盆草より新規化合物として得られたアシル化フラボノール配糖体sarmenoside IIおよびメガスチグマン配糖体などを活性成分として明らかにした.また,フラボノイドおよび,その配糖体について肝細胞内への脂肪蓄積抑制活性を検討し,構造活性相関を一部明らかにした.近年,世界諸国において肥満症等を基礎疾患とする糖尿病などの罹患者は急増している.本研究課題では,既存の抗糖尿病薬とは異なる機序,即ち肝臓における糖代謝能力の亢進を機序として,血糖値の制御をなしうる物質の探索を行った.肝臓における糖代謝の過程は,(1)グルカゴンにより惹起される糖新生(グリコーゲンの分解)およびインスリンによる糖新生の抑制,(2)食後の血糖上昇時におけるインスリン非依存的な肝臓内への糖取り込みに大別される。一方,肝細胞内への中性脂肪の蓄積は(1)における肝臓のインスリン抵抗性を惹起するとともに,(2)の肝臓内への糖取り込み能の低下をきたすことが知られている.本年度に実施した研究では,(1)および(2)に対する肝機能の亢進作用を有する物質を探索するために,肝細胞内の中性脂肪の蓄積および代謝に影響を及ぼす物質の探索を実施した.その結果,九州地方で糖尿病の治療に使用されているヒュウガトウキ(Angelica furcijuga)根部の含有成分,特にkhelactone型クマリンであるisoepoxypteryxinおよびisopteryxinに2型糖尿病モデル動物であるZucker fattyラットの初代培養肝細胞において,有意な肝細胞内中性脂肪低下作用を見い出した.また,痩身を目的に食品としても利用されているチャ(Camellia sinensis)花部含有フラボノイド配糖体成分に,HepG2細胞においてオレイン酸により惹起される細胞内中性脂肪蓄積を有意に抑制することを見い出した,本研究成果により,肝細胞内の中性脂肪減少に寄与する物質が見い出され,本研究課題の肝臓内中性脂肪の低減(脂肪肝の改善)を介した,肝糖代謝能の亢進を示す,新規抗糖尿病薬候補物質を見い出した.
19世紀中葉の中国長江流域における社会変容と太平天国

19世紀の中国長江流域における社会変化を、太平天国とそれに対抗した湘軍=曾国藩の創設した地方武装勢力の主張や政策を中心に検討した。太平天国は福音主義運動の「文明化の使命」という理念に影響を受け、中国の伝統文化に対する激しい攻撃を行った。だが彼らの攻撃的な行動は「中庸」を重んじる中国知識人の受け入れるところとならず、漢人エリートたちは満洲人貴族との間に深刻な対立があったにもかかわらず、太平天国に反対した。太平天国が揚子江中流域へ進出する過程で行った軍事行動と宗教、経済政策、地域社会の反応について湖南、湖北、安徽、江西、南京の各地を例として検討した。まず1852年に太平軍が広西桂林攻撃に失敗し、湖南へ入った過程を検討した。途中全州で住民虐殺が行われたという通説があるが、実際に殺されたのは守備隊の兵士と清朝官員であったこと、住民虐殺のフィクションが生まれたのは、強い宗教性を帯びた太平軍の不寛容な態度に驚いた人々が、「王を殺された報復に住民を虐殺した」という解釈を与えたことを明らかにした。続いて太平軍が長沙から揚子江流域へ進出し、武昌を占領した過程を分析した。長沙の戦いで清軍は地雷攻撃を防いだが、そのノウハウは武昌へは伝わらず、圧倒的な兵力差もあって清軍が城内に籠城したために、トンネル工事を阻む手段を持たずに敗北したことを指摘した。さらに武昌では都市住民に対する厳しい統制が行われたことを指摘した。それは現代も中国社会が抱えている「城郷区別(都市と農村の格差)」の現れであり、辺境の移民出身だった太平軍將兵の都市住民に対する態度には、繁栄を独占してきた都市に対する怨嗟が現れていることを検討した。最後に今年度は太平軍の南京攻略について検討した。その兵力は十数万で、清軍の守備隊は地雷攻撃で陣形を乱して敗北した。この時八旗兵4000名とその家族は激しく抵抗し、南京陥落後に満洲人女性に対する虐殺が行われた。それもまた太平天国が抱えていた宗教的な不寛容の結果であった。本年度は太平天国の西征史について多くの分析を行なった。その第一の目的は食糧補給ルートの確保にあり、北伐を支援する意図がこめられていた。また南昌攻撃は楚勇の抵抗で成功せず、各地の呼応勢力と連携することが出来なかったことを解明した。次に西征の第二段階として、1853年後半の湖北進出と安徽盧州への攻撃について考察した。まず安徽では翼王石達開が地域経営に着手し、徴税や科挙が実施された。また太平軍が湖北へ進出したが、間もなく盧州を攻撃した。清朝は江忠源を盧州救援に向かわせたが、太平軍は盧州を占領して江忠源は戦死した。この頃武昌では満洲人である湖北巡撫崇綸と漢人である湖広総督呉文鎔の対立が表面化し、崇綸は呉文鎔を告発して、彼を黄州で敗死に追い込んだ。呉文鎔は曾国藩率いる湘軍の編制完了を待っており、曾国藩は崇綸を激しく批判した。この内紛は清朝内部に満洲人と漢人官僚間の矛盾が存在していたことを示しており、同様の対立は欽差大臣勝保(満洲人)と山東巡撫張亮基(漢人)の間でも見られた。だが今回の調査によって、当時は満洲人官僚の間でも深刻な対立が見られ、その関係は中央の動向も含めて複雑な様相を帯びていたことが明らかになった。北伐軍対策をめぐって対立した勝保と欽差参賛大臣僧格林泌(満洲貴族)はその例であり、江南提督和春も陜甘総督舒倫保(共に満洲人)を告発した。客家正統論をベースに強烈な漢人中心主義を唱えた太平天国であったが、彼らは清朝官吏を容赦なく殺害し、その投降を認めることで清朝内部の様々な矛盾を有効に活用することが出来なかった。この点清朝は北伐軍兵士の投降を認め、彼らに「義兵」を結成させて太平軍鎮圧に活用するなど、柔軟な姿勢を見せていたことが確認された。本年度は太平天国の北伐史の最終部分と、西征後半部分の歴史について多くの分析を行った。まず北伐史に関しては、1854年1月に天津郊外を離れた太平軍が壊滅するまでの過程を考察した。従来北伐軍は華北の厳しい冬に敗れたと言われてきたが、実際には凍傷をかかえた将兵が雪融けの泥に動きを奪われ、追撃してきた僧格林泌の軍に殺されたことを明らかにした。また援軍は兵力不足のために出発が1854年2月にずれこみ、新兵が多かったために、途中加わった反政府勢力を統率できなくなった。このため山東臨清占領後に勝保率いる清軍の反撃を受けると、援軍は敗北して北伐軍は敵中深く孤立した。

北伐軍は林鳳祥率いる連鎮の本隊と、李開芳が率いる高唐州の別働隊にわかれて抵抗を続けたが、僧格林泌の水攻めによって苦境に追い込まれた。54年後半に連鎮で食糧が枯渇すると、広西人幹部が特権的な地位を占めることへの反発が湖南、湖北人将兵の間で強まり、多くが脱走を図った。僧格林泌はこれを見逃さず、投降兵を「義勇」に組織して北伐軍攻撃の矢面に立たせた。彼らは大きな戦果をあげ、北伐軍を壊滅に追い込んだが、それは清軍にどのように太平軍と戦うべきかを認識させることになった。いっぽう西征史については、1854年に曾国藩が湘軍を編制し、太平軍との戦いを開始する過程を分析した。彼は腐敗した八旗、緑営に代えて、下層知識人の師弟関係および湖南の地域結合をベースとした結束力の強い軍隊を組織したが、その編成のあり方は太平軍のそれを多くの部分で受け継ぐものだった。この同郷結合をベースとするパーソナルな組織原理は、その後の中国近代史における社会結合に大きな影響を与えるものだった。太平軍と湘軍は地方の軍事化が進んだ近代中国社会のひな形となったのである。本年度は天京事変によって太平天国が劣勢となった1856年から1864年までの湘軍の反攻と対外関係について、長江中流域および下流域を中心に検討した。まず長江中流域における清朝の反攻については、胡林翼の文集および王家璧や曾国藩、毛鴻賓の書信を活用して湘軍の軍事費を支えた税制改革について検討した。また1860年から61年の安慶攻防戦を中心に、太平軍、清軍(湘軍)と第三勢力(捻軍や苗沛霖、李昭壽の団練など)の関係について分析を進めた。研究の基礎となる档案史料については、大陸で出版された『清政府鎮圧太平天国档案史料』に想像以上の遺漏があり、新史料の発見と整理に多くの時間を割いた。また第三勢力をめぐる史料は『軍機処奏摺録副』捻軍項に収められたものが多く、太平軍から離反した苗沛霖、李昭壽については空白の部分も多かった。これらは中国大陸の歴史認識のあり方をよく示しているが、客観的な史料分析なしには冷静な歴史研究はあり得ない。改めてこれらの基礎作業を本国(中国大陸)任せにせず、外国人研究者が担うことの重要性を確認できた。また太平天国をめぐる対外関係については、日本国内に所蔵された英文史料から新たな成果を得ることが出来た。具体的にはボナム一行の隨員だったスプラットの手記や太平軍の宗教性をめぐる新たな史料で、太平天国のキリスト教的性格に対する好意的な反応がある一方で、彼らの偶像破壊や虐殺行為に対して「聖書を逸脱している」との批判が存在したことが明らかになった。また当時の反応には「文明化の使命」を強調した内容が見られ、当時の宣教師たちの異文化認識を理解する手がかりを得ることが出来た。これらの成果は新たな研究成果を生み出す貴重な一歩というべきである。また本年度は太平天国初期史を扱った著書『金田から南京へ』を刊行したが、本研究の成果を補足的に盛り込むことが出来た。1854年から60年にいたる太平天国関連史料が予想を大幅に超えて多く、既刊の史料集に収録されていない新発見史料が大量に存在するため、その整理と分析に多くの時間を要した。24年度が最終年度であるため、記入しない。史料の整理を急ぐと共に、それらを有効に活用するための研究スタイルを確立したい。従来は論文を執筆後、その内容に関連する部分を小冊子にまとめる作業を行ってきたが、先にあくまで学術的用途に資するための史料集をまとめ、これに基づいて論文の執筆を行う。また著作権の問題を含むため、これらの史料集を商業ベースで公開することは行わない。最終年度となる今年度は、史料の整理と並んで積極的に研究成果をまとめることに精力を注ぎたい。具体的には論文の執筆に重点を置きたいと考えている。
ニューカマー第二世代のエスニシティとジェンダーに関する基礎的研究

フィリピン系ニューカマー第二世代のジェンダーとエスニシティの関係について、母娘双方にインタビュー調査を行い、その結果を日本社会学会で報告した。フィリピン系の母親たちは、頻繁な電話による居所の確認や服装や行動への干渉などを行っており、娘たちの性を厳しく管理していることが明らかとなった。その背景には、フィリピンにおける男女交際のとらえ方の違い、フィリピンや日本のエスニックコミュニティ、親戚における早期妊娠、日本におけるフィリピン人女性に対するステレオタイプがあることが明らかとなった。さらに母親たちは閉鎖性のある世代間ネットワークを用いることによって、娘たちに性規範を遵守させようとしていた。一方、娘たちが母親からの干渉にどのように対応するかは、準拠集団とする仲間集団のあり方によって異なっていた。ただし、準拠集団は複数あり、一方の仲間集団で共有される価値規範をもう一方の仲間集団が相対化することもある。当初の予定にあったニューカマー第二世代のエスニシティとジェンダーの関係について、母親による娘の性行動への干渉という実態とその背景を明らかにできた。今後はフィリピン系のみならず、他のエスニシティにも対象を広げる予定である。特に注目すべきは、フィリピン系と同様に第一世代に女性が多いタイ系についても調査を行う。フィリピン系ニューカマー第2世代とその母親たちに対するインタビュー調査を行った。対象者たちには2010年より断続的にインタビュー調査を行っており、今回の調査もその延長上にある。青年期へ突入した対象者たちのインタビューからは、フィリピン人母との関係性が成長するにつれて変化していることが分かった。特に、男女交際等について母親から干渉されることが多くなっており、それに対して反発する者もいれば、うまく交渉しつつやり過ごしている者もおり、その対応の仕方にはバリエーションが見られた。しかし、いずれの場合も母親と娘たちは親密な親子関係を築いており、フィリピン社会の特徴とされる「家族中心主義」が維持されている様相が見て取れた。また、コミュニティ内の人間関係が母親たちの娘への干渉を強める動機にもなっていることも明らかとなった。母親たちはコミュニティ内で早期に妊娠した者たちのことを念頭におき、娘たちが同様のことをしないよう、厳しく管理する。一方で娘たちは、コミュニティ内のメンバーと自らをうまく差異化することによって母親からの干渉にうまく対応しようとしていた。思春期以降、特に女性たちは親から性行動に対する干渉を受けることが海外の先行研究でも明らかにされているが、類似の傾向が日本でも見て取れた。ただし、日本の場合、両親というよりも母親からの干渉が強いことが特徴的であり、国際結婚家庭が多い日本の状況を反映したものであるといえそうである。当初の研究計画通り、これまで対象としてきたフィリピン系ニューカマーの親と子どもを対象者に継続的なインタビュー調査を行ってきている。また、かれらのジェンダー意識に影響を及ぼすであろうと考えられるエスニック教会での参与観察も断続的に行っている。昨年度の調査に基づいて今年度、日本社会学会でその成果の一部を発表する予定である。また、調査に関しては、日本でのインタビュー対象者が女性に限定されてしまっているので、今後は男性の対象者も増やし、男女で親からの干渉が異なるのかという点について検討していきたい。当初購入を予定していた図書を学内研究費で購入したため、次年度使用額が生じました。海外調査のために必要な図書を増やし、次年度使用額をその図書購入費に当てる予定です。研究に必要な図書を中古品で買ったため、残額が発生した。残額は次年度の図書購入に充てる。
がん看護におけるアウトカムマネジメントに関する研究

がん患者を対象に、看護に左右される患者アウトカムを検討し、明らかになった看護ケアと患者アウトカムについての関連を検討した。その結果、疼痛管理において看護ケアが重要であることがわかった。そして、141名の痛みを抱えている患者を対象に痛みの緩和に効果があったものについて調査した。痛みの詳細なアセスメント、それに基づく薬物療法、マッサージ、温罨法、冷罨法、会話などが疼痛緩和に実際に効果があった。また、看護ケアのアウトカム評価は、ケアの前後でその日の最も強い痛みと最も弱い痛みを得点化し指標とすることで測定可能である。がん看護におけるアウトカムマネジメントの研究として、平成24年度は、平成23年度の研究結果を踏まえて、看護に左右される患者アウトカムとしてがん患者の「痛み」に焦点をあて検討した。方法は、まず、2011年4月から2011年12月の間にA病院に入院した患者および抗がん剤治療を受けた外来患者に、痛みについての質問紙調査を行った。そして、痛みを訴えていた患者の薬物療法や看護師が行ったケアを調査し、痛みに効果があった看護ケアを前向きに分析した。何らかの痛みを訴えていたのは、入院患者43名中24名(55.8%)、外来患者182名中88名(48.4%)であった。痛みの原因はがん性疼痛だけでなく、片頭痛・膵炎の併発・放射線宿酔による頭痛・放射線照射による皮膚障害・腰痛・抗がん剤の副作用である神経障害による痺れからくる痛みなど非がん性の痛みも存在した。また、がんの種類、病期、年齢、性別などに関係なく、がん患者は何らかの痛みを抱えていた。次に、QOLと痛みの関係を調査した。QOL(FACT-G使用)得点は、かなり痛い、多少痛い、わずかに痛い、痛みはない、の順でQOLが低かった。最後に痛みに効果のある看護ケアについて検討した。まず、痛みの原因、痛みの頻度や1日のパターン、増悪因子、軽減因子などの詳細な痛みのアセスメントを行うことが効果的なケアにつながることがわかった。痛みに効果のある看護ケアとは、鎮痛剤や鎮痛補助薬の管理・傾聴・会話・罨法・ポジショニング・マッサージ・ベッドマットの交換・入浴時の除圧マット使用・食事変更・副作用症状への対処・医師との仲介・コメディカルとの連携・家族との面会を考慮した日程調整、リハビリであった。また、患者が認識していた痛みに効果のあった看護ケアは、飲み薬、坐薬、湿布、マッサージ、温める、冷やす、会話があげられていた。前年度、どのような看護ケアががん患者によい影響を与えるのか検討したところ、患者に生じる様々な不快な症状を緩和すること、特に疼痛管理において看護ケアが有効に働くということが見えてきた。平成25年度は看護ケアのアウトカム指標とするために、いつ、どのように、何を測定することが妥当なのか検討した。実際に何らかの痛みを訴えていた患者141名について調査した。平均年齢60.3±13.7歳(21歳から87歳)、男性29%、肺がん10%、乳がん33%、婦人科がん21%、胃がん3%、すい臓・胆管がん13%、腸管がん9%、泌尿器がん7%、その他4%であった(ダブルキャンサー含む)。病期はI期8%、II期11%、III期23%、IV期56%、不明2%であった。約90%が化学療法を受けていた。痛みの強さはVisual Analog Scaleで0は全く痛みがない、10は最も痛いとして測定した。その日の最も強い痛みが4以上の患者は48.2%いた。痛みのパターンは、1日に何度か強い痛みがある患者が29%、普段から強い痛みがある11.4%、強い痛みが1日中続く2%であった。痛みの原因は、腫瘍関連の痛み51%、治療に伴う痛み25.5%、腫瘍と関係のない非がん性疼痛23.4%であった。痛みの種類は体性痛43.2%、内臓痛22.2%、神経障害性疼痛18.1%、心因性2.7%、その他13.7%であった。痛みの部位は1か所のみ56.7%、複数個所43.3%であった。鎮痛剤使用状況は、使用なし70%、NSAIDsのみ13.5%、オピオイド使用16.7%であった。3か月後の痛みの調査ではマッサージや温罨法、会話など看護ケアが痛みの緩和に役立ったという回答を得た。詳細な痛みのアセスメントを行うことが効果的なケアにつながるため、VASによる痛みの強さ、すなわち最も痛い値、弱い値を測定することでアウトカム評価が可能であると考える。

がん看護におけるアウトカムマネジメントの研究として、平成23年度は、抗がん剤治療で入院経験のあるがん患者を対象に、看護に左右される患者アウトカムについて検討した。方法は、まず、2008年4月から2010年9月の間に入院した患者で、抗がん剤治療を受けた肺の悪性腫瘍(DPC番号:040040xx9904xx)284ケース、子宮の悪性腫瘍(DPC番号:120020xx99x4)473ケース、肝臓の悪性腫瘍(DPC番号:060050xx99x)226ケースのDPCデータを分析した。次にがん看護の認定看護師5名より、看護に左右される患者アウトカムについて米国がん看護学会の行った調査をベースとして聞き取り調査を行った。その後、外来化学療法を行っている患者182名を対象にがん治療や日常生活において困っていることについて質問紙調査を行った。結果は、まず、DPC調査では、肺の悪性腫瘍は平均年齢65.9±11.0歳、男性72.9%、平均在院日数は29.6±21.7日(中央値22.5日)であった。子宮の悪性腫瘍では、平均年齢64.2±12.7歳、平均在院日数は5.2±5.6日(中央値3日)であった。肝臓の悪性腫瘍では、平均年齢69.2±10.4歳、平均在院日数は29.6±21.7日(中央値22.5日)であった。同じDPC番号ではあるが、抗がん剤の種類も患者の状態等により異なり、1つのDPCの中に数十種類が使用されていて入院費は高額な抗がん剤使用により高くなる傾向にあった。また、抗がん剤の副作用の発症もさまざまであった。次に、がん看護認定看護師に、患者に良い影響を及ぼしているケアについて調査したところ、痛みや嘔気の管理など症状マネジメントには看護介入が重要であるという認識であった。患者への質問紙調査では、倦怠感(62.6%)、痛み(48.4%)が困っていることであった。平成24年度は平成23年度の研究結果を踏まえてがん患者の痛みのケアに焦点をあて、がん看護のアウトカムマネジメントを検討した。痛みの原因、治療、行われたケアとその効果について、前向きに調査を行い、患者および看護師から痛みのケアの評価をしてもらった。その結果、薬物療法のみならず、看護ケアが痛みの緩和に効果があることがわかった。研究目的の1は平成23年度に達成していたため、平成24年度は研究目的の2であげた、明らかになった看護ケアと患者アウトカムについての関連を探るために調査解析を行った。その結果、がん患者の痛みに対して看護ケアが有効であることがつかめた。取り分け、痛みについてのきめ細やかなアセスメントが痛みを緩和するケアにつながるため、このアセスメントが大切であることがわかった。がん看護におけるアウトカムマネジメントの研究として、平成23年度は、この研究の目的の1である、抗がん剤治療で入院経験のあるがん患者を対象に、看護に左右される患者アウトカムについて検討した。DPCデータの分析により、がん患者の実態を大まかにつかんだ。但し、がん治療というのはかなり複雑で、同じ病気で同じDPCであるが、数十種類の抗がん剤が使用されていて、抗がん剤の種類や病期、また、患者特性によっても副作用の出現が異なってくるため、DPCではどんな看護ケアが大切なのかはひとくくりにまとめられないことも判明した。がん看護認定看護師への聞き取り調査や、がん患者への質問紙調査では、がん患者に必要でかつ看護介入により、良い結果をもたらすであろうことは、症状マネジメントであることが分かった。その中でも特に痛みの管理については看護介入が良い影響を及ぼしているという認識であった。これは先行研究とも一致していた。
原核と真核生物由来のキメラ型スクアレン環化酵素による非天然型天然物の創製

平成13年度および14年度で得られた成果を下記に列記する。1.キメラ型酵素を作成するにあたり、まずスクアレンーホペン環化酵素の部位特異的変異実験により、非天然型トリテルペンが創製されるかどうか検討した。(1)Tyr495,Tyr612及びTyr609をAlaへ置換し、速度論解析を行った。これらチロシン残基の役割として、D377やF365の機能(カチオン中間体の安定化)の補助作用を担うことを明らかにした(Biosci. Biotechnol. Biochem. 65,2233-2242,2001).(2)Tyr420やLeu607を大きなバルクサイズへ置換したところ、従来見い出されてない非天然型トリテルペンを創製する事に成功した(Biosci. Biotechnol. Biochem2001)。この論文は日本農芸化学会の論文賞受賞を受けた。2.オキシドスクアレン環化酵素として典型的な豚肝臓ミクロソームに存在するラノステロール合成酵素の基質認識機構の基礎的知見を得る為10-エチルオキシドスクアレンを合成し、その環化生成物を同定した。多段階の環化反応が単環性化合物で反応が停止した。その際、環化が従来知られていた椅子型でfoldingされず、舟形で折り畳まれ、また3S-オキシドスクアレンしか反応しないと考えれていた酵素認識が、10-位にわずかにバルキーな置換基が導入されることにより、3R-体も酵素反応する事を明らかにした(Tetrahedron Lett.,42,7319-7324,2001)3.本研究の主目的のキメラ型酵素の作成を考案するうえで、両者のアミノ酸のアライメントを比較したところ、SHCの600番目のGlyがLaOSCには欠損していることが判明した。SHCのGLY600欠損型の変異酵素(キメラ型)を作成した。この変異酵素はLaOSCと類似の基質選択性を与えた。即ち、SQや(3R)-OXSQは反応せず,ラノステロール合成酵素に特異的な(3S)-OXSQ)のみが反応した。本研究成果を日本農芸化学化学会(2003,4)で発表予定である。以上、本研究をとうして基質特異性や環化フォールデングについて重要な知見を得ることができた。平成13年度で得られた知見を以下に列挙する.1.キメラ型酵素を作成するにあたり、まずスクアレンーホペン環化酵素の部位特異的変異実験により、非天然型トリテルペンが創製されるかどうか検討した.(1)Tyr495, Tyr612及びTyr609をAlaへ置換し、速度論解析を行った.これらチロシン残基の役割として、D377やF365の機能(カチオン中間体の安定化)の補助作用を担うことを明らかにした(Biosci. Biotechnol. Biochem. 65, 2233-2242, 2001).

(2)Tyr420やLeu607を大きなパルクサイズへ置換したところ、従来見い出されてない非天然型トリテルペンを創製する事に成功した(Biosci. Biotechnol. Biochem投稿中).2.オキシドスクアレン環化酵素として典型的な豚肝臓ミクロソームに存在するラノステロール合成酵素の基質認識機構の基礎的知見を得る為10-エチルオキシドスクアレンを合成し、その環化生成物を同定した.多段階の環化反応が単環性化合物で反応が停止した.その際、環化が従来知られていた椅子型でfoldingされず、舟形で折り畳まれ、また3S-オキシドスクアレンしか反応しないと考えれていた酵素認識が、10-位にわずかにパルキーな置換基が導入されることにより、3R-体も酵素反応する事を明らかにした(Tetrahcdron Lett.,42, 7319-7324, 2001)3.遺伝子工学的な手法でキメラ型酵素を作成する為、Canndida allbicans由来のラノステロール合成酵素遺伝子を取得した。現在ホペン合成酵素とこのラノステロール合成酵素のキメラ型酵素作成が遣伝子操作を行い進行中である.スクアレン環化酵素(ホペン合成酵素,SHC)とオキシドスクアレン環化酵素(ラノステロール合成酵素,LaOSC)の大きな相違点として以下の2点があげられる。1.スクアレン環化酵素の基質特異性が低く、スクアレン(SQ)を基質とするばかりではなく、(3R)-及び(3S)-オキシドスクアレン(OXSQ)も基質として認識し、各々ホペン、3α-ヒドロキシホペンや3β-ヒドロキシホペンを与える。この基質特異性は何に起因するか?2.スクアレン環化酵素の生成物はB環が椅子型になるが、一方ラノステロール合成酵素はB環が舟型になる。この生成物の構造の作りわけは、酵素のどの要因で行われるのか?これらの点について以下の成果を得た。1.本研究の主目的のキメラ型酵素の作成を考案するうえで、両者のアミノ酸のアライメントを比較したところ、SHCの600番目のGlyがLaOSCには欠損していることが判明した。SHCのGLY600欠損型の変異酵素(キメラ型)を作成した。この変異酵素はLaOSCと類似の基質選択性を与えた。即ち、SQや(3R)-OXSQは反応せず,ラノステロール合成酵素に特異的な(3S)-OXSQ)のみが反応した。本研究成果を日本農芸化学化学会(2003,4)で発表予定である。以上、本研究をとうして基質特異性や環化フォールデングについて重要な知見を得ることができた。
卵活性化シグナル伝達経路の解明

アフリカツメガエル受精時の卵活性化時にチロシンキナーゼSrcが活性化することが知られているが、その活性化メカニズムやその生理機能は明らかになっていない。本研究において、受精時におけるSrc活性化機構やSrcの生理機能について解析した結果、卵形質膜上のラフトに局在する三量体GTP結合型タンパク質のαサブユニットがSrcを活性化することが示唆された。またRNA結合タンパク質hnRNP KがSrcによってチロシンリン酸化され、特異的に結合しているmRNAと解離することで、mRNAの翻訳が活性化される可能性が示された。アフリカツメガエル(ゼノパス)卵受精時にチロシンキナーゼSrc(xSrc)が卵形質膜中のマイクロドメインである脂質ラフトで活性化することが知られでいる。しかし精子が卵膜上の精子受容体へ結合した後、その情報がどのようにxSrc活性化へつながるかは不明である。本研究では受精初期の分子メカニズムを明らかにするために、xSrcがどのように活性化されるのかについて、脂質ラフトに着目して生化学、細胞学的解析を行った。これまでに、Gタンパク質活性化剤が脂質ラフトに局在するxSrcを活性化することが明らかになっていることから、GTP結合タンパク質(Gタンパク質)をxSrc活性化因子であると考えて解析を進めた。まずGタンパク質阻害剤でゼノパス卵を処理した後、人工受精を行ったところ、受精に伴う卵活性化が阻害剤の濃度に依存して抑制された。つづいで未受精卵から生化学的に抽出した脂質ラフトを用いた解析により、精子によるxSrc活性化がGタンパク質阻害剤によって阻害された。ウエスタンブロッティング解析から、ゼノパス未受精卵の脂質ラフトには複数種の三量体Gタンパク質が局在していることが示された。さらにゼノパスのGタンパク質αサブユニットを分子クローニングし試験管内で再構成したところ、ゼノパスGタンパク質が活性化した場合にのみラフト中のxSrcが活性化することが示された。以上の研究成果は、三量体Gタンパク質αサブユニットがゼノパス受精時にxSrcと直接相互作用し、xSrcを活性化することが明らかになった。この研究成果は、脊椎動物の受精時におこっている分子メカニズムが解明だけではなく、成育医療や創薬研究などの応用研究においても重要な基盤的情報を提供するものである。受精初期の分子メカニズムを明らかにするために、アフリカツメガエルXenopus laevis(以下ゼノパス)卵細胞を脊椎動物の受精モデルとして用いて解析を行った。平成22年度は卵細胞や卵母細胞における遺伝子翻訳調節に関与する因子であるheterogeneous ribonucleoprotein K(以下、hnRNP K)の解析を行った。これまでにhnRNPKはゼノパス卵母細胞において14種類のmRNAと特異的に結合していることが示されている。そこで本研究ではこれら発現産物の卵・卵母細胞内の局在について解析を行った。その結果、これらのうち4分子種がゼノパス卵・卵母細胞を通して翻訳され、分子種により固有の発現パターンを示すことが明らかになった。例えばセリン・トレオニンキナーゼMEK3は90%が細胞質画分、10%は細胞骨格に、転写因子XER81は細胞質画分に70%、膜画分に30%局在することが明らかになった。しかしこれらのいずれの分子種においても、卵成熟・初期発生過程において明瞭な局在変化は見いだされなかった。そこで遺伝子発現に関わる他の分子について解析を進めたところ、配列特異的にDNAに結合して遺伝子発現に関わるSignal ransducer and activator of transcription 3 (STAT3)がゼノパス卵成熟や受精時おいて、そのリン酸化状態が変化することが明らかになった。これまでの研究から、ゼノパス受精時にはチロシンキナーゼxSrcが活性化されていること、hnRNP KやSTAT3はSrcの基質であることが知られている。このことから卵成熟や初期発生期にhnRNPKやSTAT3は個体発生に必要な遺伝子発現をxSrcによってコントロールされる可能性が高いと考えられる。本研究成果は配偶子や初期胚における遺伝子発現コントロールと、リン酸化酵素の介するシグナル伝達カスケードとのクロストークを明らかにするものであり、その分子基盤を築くものである。これまでにhnRNP Kは遺伝子発現コントロールを通してがん抑制に関与することが報告されている。本研究成果は基礎生命科学上の成果にとどまるものではなく、抗がん創薬研究、生殖医療研究等にも発展すると期待される。
高圧電性ScAlN薄膜を有するダイヤモンドSAWの研究

RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、Sc0.32at%Al68at%合金とSc0.43at%Al57at%合金のターゲットを用い、シリコン上に六方晶C軸配向性を持ったScAlN薄膜の形成に成功した。特に、Sc0.43at%Al57at%合金では、ターゲット中のSc濃度が高くなるに従い、C軸配向性が失われやすい。TEMで詳細に観察したところ、結晶成長初期にはSc濃度が高くなり、アモルファス層が形成されやすいことが分かった。また、シリコンウエハ上にSAW共振子を試作したところ、2GHzにて2.7%のK2を持つことが示され、この値はAlN薄膜に比べ、6倍も大きいものである。我々の研究グループでは、次世代に必要となる弾性波素子用圧電薄膜、特に、高音速・高圧電性の特徴を持つのScAlN薄膜の形成方法について研究を行っている。これまで進めきたことは、シリコン基板を用い、(1)合金スパッタ装置の成長方法の最適化の実施、(2)その圧電膜の物性及び素子評価である。これまでの結果、ScxAl1-x(x=32及び43%)の合金ターゲットを用いたRFマグネトロン反応性スパッタリング法により、Si(100)面のウエハ上に良好な六方晶系c軸配向性を持つScxAl1-xN薄膜を形成出来ることを確認した。薄膜中のSc濃度は、43at%ターゲットの場合32at%、32at%ターゲットの場合23at%となる。Sc濃度32at%ターゲットの場合、C軸配向とSc濃度ともに30時間以上安定的にScxAl1-xN薄膜を形成出来出来ることを示した。また、素子特性もAlNに比べ圧電特性は5倍以上の大きさを持ち、次世代の弾性波素子の材料として、十分なポテンシャルを持つことが示された。しかしながら、Sc濃度が43at%のターゲットを用いた場合、50時間以上ターゲットを使用すると、六方晶系c軸配向性の薄膜が得られなくなる。その原因について、FIB加工ー断面TEMにて分析したところ、ScxAl1-xN /Si界面にScの高濃度の薄膜が形成やアモルファス層が厚いことが分かった。推定される原因としてシリコン基板のチャージアップなどが考えらる。しかし、ScxAl1-xN薄膜形成の成長初期をコントロールすることにより、ScxAl1-xN薄膜の良好な六方晶系c軸配向性を安定的に得られ、SAWフィルタの特性も遜色ないことが分かった。今後、さらなるSc濃度の増加と、ダイヤモンド基板上にScxAl1-xN薄膜形成や、それを用いたSAWデバイスを試作し、その評価を行う予定である。次世代無線通信ではRFフィルタとしてはさらに大きい高圧電性が必要とされており、大きい圧電性を持つと期待されるScxAl1-xN(x=43%)薄膜を、合金スパッタリング法と2元スパッタリング法の2つの手法にて試みてきた。高圧電性を得るためにはScの高濃度化と結晶性を同時に満たす必要ある。そこで、合金スパッタリング法では、成長初期をコントロールすることによりSc組成を大きくしながら良好な結晶性を持つ薄膜を形成することや、スパッタリング中の窒素濃度の影響について明らかした。また、シリコン上に形成した1ポートのSAWフィルタを作製し2GHzにて電気機械結合係数がSc32%濃度のとき2.7%良好な特性を持つこを示した。また、2元スパッタリングを用いてScxAl1-xN薄膜を顕微ラマン分光法を用いて評価を行い、AlサイトにScが置き代わることに従い、800nm-1のA1モードが低周波数側にシフトすることを示した。ダイヤモンド上に6%を超える電気機械結合係数を持つことは示せていないものの、合金スパッタリングのメカニズムや薄膜の評価結果について明らかにした。申請者の所属変更があったものの、設備の移管がスムースに進み、研究活動のアクティビティが下がることなく、ScAlN薄膜の形成や評価が行えた。また、本研究成果の出口であるSAW共振子を用いたマイクロ波源の応用の研究も行い、情報通信以外への分野の研究が進んだ。第5世代等の次世代移動体無線通信では、ミリ波及びサブバンドとして3-5GHz帯の周波数の使用が検討されている。本研究では、圧電定数の大きいScxAl1-xN (x>43%)薄膜のSc濃度と物性、結晶構造の明確化、ダイヤモンドSAWのマイクロ波帯での優位性実証を目的として研究を実施した。初年度では、ロードロック搬送室付マグネトロンスパッタ装置を立上げ、ScAl合金ターゲットを2種類用い、シリコンウエハ(100)面上のScAlN薄膜の形成について詳細に結晶構造等の分析を行った。次年度では前年度の解析結果に基づき、スパッタ時の窒素の導入量を増やすとScAlN薄膜中のScの濃度が下がってしまうことや、結晶性の良い薄膜を得るためには高濃度ScAlN薄膜を(100)面Siに成長させることが難しいことが判明した。そこで、同じ六方晶系であるAlNもしくは低濃度のScAlN薄膜をSi(100)面に数十nm成長させその後高濃度のScAlN薄膜するとその後のC軸配向性が保たれ十分な圧電性を発揮することが判明した。最終年度では、シリコンと同様に、ダイヤモンド基板上にデバイスを作製し結晶性は良好なことを確認したものの、電気機械結合係数が6%以上の値を得てない。

十分な検証実験は必要なものの、おそらく、この辺りが限界と思われる。無線通信における通信品質の向上に加え、ダイヤモンドSAW共振子のマイクロ波応用分野における優位性の学術検討を行った。その結果、固定発振器によるマグネトロンの注入同期の検討を行ったところ、出力電力/入力電力24dB以下で注入同期が発生し、マグネトロンの位相ノイズが格段に向上することが分かった。2.4GHzや5.8GHzにおけるISM帯におけるマグネトロンとSAW共振子の組み合わせにより、500W以上の出力かつ位相ノイズを下げることを見出した。RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、Sc0.32at%Al68at%合金とSc0.43at%Al57at%合金のターゲットを用い、シリコン上に六方晶C軸配向性を持ったScAlN薄膜の形成に成功した。特に、Sc0.43at%Al57at%合金では、ターゲット中のSc濃度が高くなるに従い、C軸配向性が失われやすい。TEMで詳細に観察したところ、結晶成長初期にはSc濃度が高くなり、アモルファス層が形成されやすいことが分かった。また、シリコンウエハ上にSAW共振子を試作したところ、2GHzにて2.7%のK2を持つことが示され、この値はAlN薄膜に比べ、6倍も大きいものである。ScAl合金スパッタの有効性が示され、通常のRFマグネトロンスパッタリング装置にて、簡便にScAlN薄膜が形成できることを示した。また、Sc濃度が増えれば、熱平衡からScAlN薄膜のC軸配向が困難になるものの、結晶構造の近いシード層の導入により、配向が改善されることを示した。圧電薄膜の形成方法について研究が進むものの、デバイス作製について滞っている。そのため、産総研のグループと連携構築を進め、デバイス作製を行う。これにより、当初目標のダイヤモンドSAWフィルタの有用性について示す。電子部品現状の薄膜中のSc濃度は、ターゲット組成より10%程低い。この原因について設備の改造を含め検討を行い、さらなるSc濃度の向上と、弾性波デバイスにしたときの特性について示して行きたい。代表研究者の所属機関移動があったため新しい移動先での研究環境を整える必要があり、研究設備の準備やそのための打合せ等に時間を要したため、研究経費の執行が遅れた。連携研究者の協力を得たこともあり、研究活動そのもののは順調に進んだ。本年5月の国際学会に合わせて、年度末の2月3月に、ナノプラットフォーム事業に参画している産総研や物材機構の装置を利用した。年度末であったため、正確な費用が年度末では、見込めず、越すことになった。代表研究者の新しい移動先での研究環境が整い、また、引き続き、連携研究者の協力があることから、研究活動を本格的に行えるようになったことから、材料の購入(5月)、設備の改造(9月)に実施し、50万円ほどの予算執行を予定している。また、一定の成果が出てきたことから、研究活動のまとめとして、海外での学会発表(6月予定40万円予算執行)・学術誌への投稿(12月予定10万円)を行い、それに伴う旅費と投稿料の支出を予定している。当初の計画通りより、前倒しに進めており、今年度以降、さらに、ターゲットの購入やスパッタリング設備等の改造を含め、本研究が進展するよう進める。
ヤブツバキ-ユキツバキ交雑帯における遺伝的変異の解明

富山県と新潟県におけるヤブツバキとユキツバキの交雑帯において遺伝的変異を解明した。まずヤブツバキの近縁種であるチャのEST配列からESTマ-カ-を新規に開発した。葉緑体マ-カ-の開発も行った。35個のESTマ-カ-を利用して約300個体を解析したところヤブツバキ型とユキツバキ型に対応するクラスタ-が得られた。葉緑体ハプロタイプは10個が見出された。3個の遺伝子座については正の選択を受けた可能性があることが示唆された。DNAデータベースに登録されている2172個のチャのEST配列を用いてread2MarkerソフトウェアによりEST-SSRに対してPCRプライマー配列を22対決定した。ヤブツバキのDNAを鋳型にしてPCRを行ったところ14対のプライマーで増幅することを確認した。16個体の多型スクリーニング用のパネルDNAで多型をスクリーニングしたところ1対のプライマー対が多型を示した。野菜茶業研究所で開発されたチャのEST-SSRマーカーの35個を16個体の多型スクリーニング用のパネルDNAでスクリーニングしたところ24個のプライマー対が多型的であった。重複のないチャのEST配列をデータベースに登録されている配列から選択し189個のEST配列に対してPrimer3ソフトウェアを用いてプライマーを設計した。ツバキ属の3種(チャ、ヤブツバキおよびユキツバキ)のDNAを鋳型にしてPCRを行い増幅を確認したところ73対でツバキ属の3種すべてで増幅を確認した。増幅を示したプライマー対のうち61対のプライマーをもちいて16個体の多型スクリーニング用のパネルDNAについてシークエンシングを行ったところ29個のプライマー対に由来するPCR産物に挿入/欠失(Indel)による多型が見出された。これらのIndelに対してプライマーを設計し16個体に由来するDNAパネルで多型をスクリーニングしたところ14対のプライマーが多型的であった。以上のEST-SSRおよびIndelの多型により計39個のマーカーがヤブツバキおよびユキツバキの遺伝的変異の解析に使用できることがわかった。ヤブツバキとユキツバキの交雑帯がみられる新潟県と富山県における9箇所からサンプリングを行い239個体から改変CTAB法によりDNAを抽出した。さらに富山市科学博物館の太田道人専門学芸員から譲り受けた乾燥標本から11箇所に由来する79個体からDNAを抽出した。乾燥標本からのDNA抽出に際してはHEPESバッファーで洗浄した葉の粉末から改変CTAB法によりDNAを抽出した。昨年度に多型のスクリーニングを行ったチャに由来するESTマーカーの35個を使用してPCRを行いキャピラリーシークエンサーで泳動してPCR産物の長さをもとめ遺伝子型を決定した。さらに葉緑体DNA多型をスクリーニングして多型的な7個の領域について特異的PCRプライマーを設計してPCR後、キャピラリーシークエンサーで断片長多型を調べた。ESTマーカーの遺伝子型をもとにSTRUCTUREソフトウェアを用いて個体をクラスタリングした。その結果、クラスター数は2個と判断され、それぞれヤブツバキ型とユキツバキ型に対応した。また生育地が海岸から内陸に行くにつれてユキツバキ型が多くなることも明らかになった。葉緑体ハプロタイプは11個が見出された。ハプロタイプネットワークではユキツバキ型とヤブツバキ型のハプロタイプが区別できた。核に由来するESTマーカーでヤブツバキ型と判断された個体の中にもユキツバキ型の葉緑体ハプロタイプを持つ個体が存在した。ESTマーカーと葉緑体マーカーを用いることで交雑帯における遺伝的変異の分布が詳細に解明された。昨年度までにユキツバキとヤブツバキの交雑帯において遺伝的変異を解析し、各個体がどの程度までユキツバキもしくはヤブツバキの要素を持っているかを明らかにした。遺伝的分化は遺伝的浮動や集団の二次的な接触によっても起こるが、自然選択による可能性もある。特にユキツバキは多雪地帯に適応したと考えられる気孔の反応特性を持っているため、本年度はさらに解析を進めてユキツバキおよびヤブツバキとして特長つけられる遺伝的変異の中に自然選択の影響がどの程度あるのか解明することを目的にした。本研究では比較的多数の遺伝マーカー(35個のEST関連の遺伝子座)を用いてデータが収集されたため、Beaumont and Nichols(1996)にもとづき解析を行った。彼らの方法ではヘテロ接合度とF_<ST>の関係について自然選択に中立である状態で期待される分布をシミュレーションにより導き、実際に観察された値と比較することで、中立から、ある確率でずれた挙動を示すマーカーを検出する。その結果、ステップワイズ突然変異モデルでのシミュレーション結果と比較すると3個の遺伝子座が95%信頼区間から外れていた。

これらの遺伝子座のデータは自然選択に対して中立であると仮定すると稀なデータであり、実際に自然選択の対象となった可能性もある。これらの遺伝子座の塩基配列を蛋白質データベース(nr)に対してホモロジーサーチを行ったところ類似した配列を見出すことができたがその機能は未知であった。今後はこれらの候補遺伝座について塩基配列情報も加えた詳細な解析が望まれる。
ダブルハルタンカーの槽内変動荷重推定法の確立と評価

海洋環境の保全のために、タンカー等の二重船殻化への機運が高まり、ダブルハルタンカーの建造が促進されている。中型のタンカーでは貨物油タンクの幅が大となりまたタンク内壁が平滑であるために大きなスロッシング槽内変動荷重の発生が予測される。本研究では、中型のダブルハルタンカーの槽内変動荷重の流体力学的特性を解明し、変動荷重推定法の確立とその評価を実施する。即わち、(I)幅広タンク内の貨物油のスロッシング現象を解析するプログラムを開発し、(II)種々の載荷状態において変動荷重推定アルゴリズムを計算機の演算時間の節約を念頭におき開発し、プログラムの汎用化を計ることを目的とした。研究実施項目と得られた結論は次の通りである。(i)有限差分法に基づくSOLA-SURFアルゴリズムに基づいて、ダブルハルタンカーの幅広タンク内の貨物油スロッシング現象解析プログラムを作成した。同プログラムによれば、タンクの天板、斜板、デッキガーダー、センターガーダー、水平ガーダー等の影響を考慮できるようなより実際の貨物油タンク内の解析が可能となった。(ii)貨物油スロッシング現象解析プログラムによって、液深が極浅水から100%までの広い範囲についてタンク内壁に誘起されるスロッシング荷重の推定が可能となった。(iii)貨物油スロッシング現象解析プログラムによって、液深が極浅水から100%までの広い範囲について、スロッシング固有周期の推定が可能となった。
光化学反応を用いる燃料油の新規な省エネルギー型脱硫・脱窒素・脱メタルプロセス

燃料油中の不純物である硫黄分・窒素分およびメタル分は、燃焼により大気汚染物質の発生や燃焼機関の腐食などをもたらすため、精製段階で充分に除去しアップグレーディングすることが要求される。本研究では、従来の水素化脱硫法とは全く異なる発想に基づく、光化学反応を中心とする化学変換反応に基づく新規な脱硫・脱窒素・脱メタルプロセスの開発を行った。1.燃料油の脱硫・脱窒素プロセスの開発軽油・接触分解軽油・減圧軽油などの重質油を対象として、光化学反応による脱硫・脱窒素について検討した。燃料油/水および燃料油/アセトニトリルからなる二相系に、紫外光照射または可視光照射することによって硫黄および窒素化合物が酸化され、燃料油相から除去できることを示した。特に、従来の水素化脱硫法では反応性が極端に低く除去が困難であったアルキル置換DBTの光反応性は、無置換のDBTの光反応性よりもむしろ高く、深度脱硫を達成できることを明らかにした。2.残油の脱メタルプロセスの開発残油中のメタル化合物であるバナジウムおよびニッケルのポルフィリン化合物を、2-プロパノールの存在下で紫外光照射により分解した。光反応後、2-プロパノールを留去し、塩酸溶液と接触させることでメタル分のほぼ全量が塩酸溶液に抽出除去された。このプロセスは常圧残油のみならず減圧残油にも適用でき、また回収した金属はレアメタル資源としての利用が可能である。3.スルホニウム塩反応を利用する脱硫・脱窒素プロセス燃料油中へのアルキル化剤の添加によって、硫黄化合物のスルホニウム塩を形成し、沈澱として除去するプロセスを開発した。軽油の脱硫においては、適切なアルキル化剤の添加により硫黄分0.005wt%まで超深度脱硫が可能であること、また同時に多くの窒素化合物の除去が可能であることを明らかにした。4.スルフィミド形成反応を利用する脱硫プロセス燃料油中の硫黄化合物の高い求核性を利用し、クロラミンTを用いてイミノ化し、スルフィミド化合物として燃料油中から除去する、新規な脱硫プロセスを開発した。5.化学的酸化反応と液液抽出による脱硫プロセス過酸化水素および酢酸を酸化剤として燃料油中の硫黄化合物および窒素化合物を酸化し、さらにアセトニトリルで抽出分離する深度脱硫・脱窒素プロセスを開発した。燃料油中の不純物である硫黄分・窒素分および金属分は、燃焼により大気汚染物質の発生や機関の腐食などをもたらすため、精製段階で充分に除去することが要求されている。本研究では、従来法とは全く異なる発想に基づく、光化学反応と液液抽出法による燃料油の脱硫・脱窒素・脱メタルプロセスの開発を行った。1.燃料油の脱硫プロセスの開発軽油・接触分解軽油・減圧軽油などの重質油を対象とした光化学反応による脱硫について検討した。

燃料油とアセトニトリルからなる有機二相系での液液抽出によってアセトニトリル相に抽出された有機硫黄化合物は、高圧水銀灯を光源とする紫外光照射、または紫外部をカットした可視光照射と電子移動型増感剤の組み合わせによって酸化分解され、燃料油相に不溶な物質に変換された。この反応によって、有機硫黄化合物は燃料油から連続的に除去され、深度脱硫を達成できることを明らかにした。従来の水素化脱硫法では反応性が極端に低く除去が困難であったアルキル置換DBTの光反応性について検討したところ、炭素数の大きい置換基をもつ硫黄化合物の光反応性は低いものの、従来法よりも反応性を改善できる可能性が高いことが明らかとなった。2.燃料油の脱窒素プロセスの開発燃料油中の含窒素化合物は硫黄化合物と類似した構造をもつことから、脱硫の場合と同様の光化学反応による脱窒素が可能である。カルバゾール類の除去は比較的困難であるものの、他の窒素化合物は容易に除去できることを明らかにした。3.残油の脱メタルプロセスの開発残油中の金属類は主としてバナジウムおよびニッケルのポルフィリン化合物として、残油のアスファルテン分中に強固に保持されている。そこで、2-プロパノールを残油に添加して金属ポルフィリンの遊離と光反応を促進させることにより、紫外光照射による金属ポルフィリンの分解が可能になることを見いだした。光反応後、2-プロパノールを留去し、塩酸溶液と接触させることで金属分は塩酸にほぼ全量が抽出除去された。このプロセスは常圧残油のみならず減圧残油にも適用でき、また回収した金属はレアメタル資源としての利用が可能である。燃料油中の不純物である硫黄分・窒素分および金属分は、燃焼により大気汚染物質の発生や燃焼機関の腐食などをもたらすため、精製段階で充分に除去しアップグレーディングすることが要求されている。本研究では、従来の水素化脱硫法とは全く異なる発想に基づく、光化学反応および硫黄・窒素化合物の化学変換に基づく新規な脱硫・脱窒素プロセスの開発を行った。1.光化学反応を利用する脱硫プロセス軽油/アセトニトリル二相系に紫外光照射し燃料油中の硫黄化合物を光酸化してアセトニトリル相に除去するプロセスについて、二液の接触後にアセトニトリル相のみに光照射する場合との相違について検討した。二相系に光照射する場合は、分散液滴による光散乱が顕著ではあるものの、軽油相での硫黄化合物の光分解も進行することから、より効率的な脱硫プロセスであることを示した。2.スルホニウム塩反応を利用する脱硫・脱窒素プロセス燃料油中にアルキル化剤(ヨードメタンおよびテトラフルオロほう酸銀)を添加することによって、硫黄化合物・窒素化合物のスルホニウム塩を形成し、沈殿として除去するプロセスを開発した。軽油の脱硫においては、適切なアルキル化剤の添加により硫黄分0.005wt%まで超深度脱硫が可能であることを示した。3.スルフィミド形成反応を利用する脱硫プロセス燃料油中の硫黄化合物の高い求核性を利用し、クロラミンTを用いてイミノ化し、スルフィミド化合物として燃料油中から除去する、新規な脱硫プロセスを開発した。4.化学的酸化反応と液液抽出による脱硫プロセス過酸化水素および酢酸を酸化剤として燃料油中の硫黄化合物および窒素化合物を酸化し、さらにアセトニトリルで抽出分離する深度脱硫・脱窒素プロセスを開発した。