hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パラジウムに反応する特異的T細胞受容体の遺伝子導入細胞株や遺伝子導入マウスの作製

申請者はパラジウム(Pd)に反応する病原性T細胞に着目し、金属アレルギーにおける抗原提示の分子機構を明らかにすることを目的とし、本研究を遂行するために、申請者が特定したPdアレルギー特異的なTCRαを用いて遺伝子導入細胞株および遺伝子導入マウスを作製することとした。次年度の予定は、設定した実験計画に則りPd特異的TCR遺伝子導入細胞株の樹立に関してはTCRαーβー細胞株にウイルスベクターを用いて遺伝子導入し、Pd特異的TCR遺伝子導入細胞をセルソーターで回収し、蛍光顕微鏡で確認することを目標としている。Pd特異的TCR遺伝子導入マウスの作製についてはPd特異的TCR遺伝子導入マウスの飼育・維持を行い、実験に使用できる世代まで飼育を続ける。申請者はすでにPdアレルギー特異的なTCRα鎖の特定を行っており、TCRのレパートリーこのTCRレパートリーを用いて遺伝子導入する実験から開始した。Pd特異的TCR遺伝子導入細胞株の樹立に対し、申請者が設定した6ステップの実験計画のうち、1. Pd特異的TCR鎖の塩基配列をPCRで増幅する、2. GFPなどを組込んだベクターにPCR産物をライゲーションする、3.ライゲーション後のPd特異的TCRの塩基配列をシークエンサーで確認する。まで進んだ。ベクターを切断・ライゲーションする作業が数回あり、煩雑であったため、最終的な遺伝子導入に使用するベクターを構築するので期間を要したが、3.正確にライゲーションできていることを確認した。次にPd特異的TCR遺伝子導入マウスの作製については5ステップの実験計画のうち、1.クローニングベクターからPd特異的TCRの塩基配列を取り出す、2.発現ベクターにPd特異的TCRの塩基配列をライゲーションすることまで進んだ。発現ベクターに組み込む際も数回の切断・ライゲーションと発現ベクターには正確にライゲーションできていることを確認した。今後は実験計画に沿って研究を進めていく。今後の研究の推進としては、設定した実験計画に従って、研究を進めていく。具体的にはPd特異的TCR遺伝子導入細胞株の樹立に関しては6ステップの実験計画のうち、4. TCRαーβー細胞株にウイルスベクターを用いて遺伝子導入する、5. Pd特異的TCR遺伝子導入細胞をセルソーターで回収し、蛍光顕微鏡で確認する、6.この遺伝子導入細胞とPd処理した抗原提示細胞を共培養し、サイトカイン産生やT細胞の活性化、より詳細な抗原提示状況などをin vitroで解析することに対して研究を進めていく。Pd特異的TCR遺伝子導入マウスの作製に関しては3. Pd特異的TCRをインサートした発現ベクターをマウスの受精卵にインジェクションし、Pd特異的TCR遺伝子導入マウスを作製する、4. Pd特異的TCR遺伝子導入マウスの飼育・維持を行い、研究に使用できる世代まで飼育を行い、5.この遺伝子導入マウスを用いてPdアレルギーにおけるサイトカイン産生やT細胞の活性化の解析を行い、in vivoでより詳細な抗原提示状況を明らかにする手順で研究を進めていく予定である。まで進んだ。具体的にはPd特異的TCR遺伝子導入細胞株の樹立に関しては6ステップの実験計画のうち、4. TCRαーβー細胞株にウイルスベクターを用いて遺伝子導入する、5. Pd

特異的TCR遺伝子導入細胞をセルソーターで回収し、蛍光顕微鏡で確認する、6.この遺伝子導入細胞とPd処理した抗原提示細胞を共培養し、サイトカイン産生やT細胞の活性化、より詳細な抗原提示状況などをin vitroで解析することに対して研究を進めていく。Pd特異的TCR遺伝子導入マウスの作製に関しては3. Pd特異的TCRをインサートした発現ベクターをマウスの受精卵にインジェクションし、Pd特異的TCR遺伝子導入マウスを作製する、4. Pd特異的TCR遺伝子導入マウスの飼育・維持を行い、研究に使用できる世代まで飼育を行い、5.この遺伝子導入マウスを用いてPdアレルギーにおけるサイトカイン産生やT細胞の活性化の解析を行い、in vivoでより詳細な抗原提示状況を明らかにする手順で研究を進めていく予定である。次年度使用額が生じた理由としては、実験計画の進行状況により、次年度使用額の物品費を次年度に購入する予定に変更になったため。
認知症高齢者におけるケア提供時の効果的な誘導方法の確立

認知症高齢者へケアを提供する際の同意を得る働きかけにおいて、拒否傾向が多く表出する認知症高齢者は同意に至る前に微細なサインを表出することが分かった。そのため、様々な誘導場面からサインの有無を検討し、有効性を検証していくことが、ケア提供者、高齢者ともに精神的に負荷のないケアを遂行できる可能性が示唆できると考えた。そのため、そのサインの特徴を明らかにし、有効性を検証することが必要であると考えた。
ハンディカメラ映像に対するシーン分析と自動アノテーション

本年度は、最終年度としてこれまでの成果をまとめるとともに、国際会議、学術雑誌等において研究発表を行った。1.映像の構図分析ハンディカメラ映像の特性を考慮し、不安定な撮影条件下で、安定して映像を分析するための手法として、前年度に引き続きCONDENSATIONアルゴリズムによる領域追跡と、超解像度処理を適用した領域認識手法を提案し、成果を論文誌に発表した[5]。また、移動ロボットに搭載したカメラにおいて画像全体(背景)の動きと撮影対象(人物など前景)とを分離し、構図分析するとともに人物の動作を認識する手法を提案し、実験を通して確認した成果を国際会議等において発表した[1-3]。また雑誌にも投稿中である。2.自然言語アノテーションの生成方式映像の内容を解析し、特に人物の行動に焦点を当てて動作認識、さらには対象物体の識別を行う手法について検討を進め、動作と物体の2つの階層的分類モデルと確率的手法を併用して認識を行う手法を検討した。これにより、物体そのものの形状モデルを用いることなく、物体の状態変化からそのカテゴリを推定することが可能であることを確認した。(国際会議において発表[4]、雑誌投稿中)ハンディカメラに対しても、映像全体の動きからカメラ動作を推定するとともに、人物の顔・手肌領域を元に人物領域を抽出し、これらの映像特徴を組み合わせることで、自然言語文の要素を決定し、「歩いている」「手を振っている」などの記述を生成する手法を検討した。(国際会議において発表予定)3.自然言語アノテーションの応用実際にハンディカメラで撮影した映像に対し、カット点検出によりシーン分割を行い、2で述べた手法により自然言語によるアノテーションを付与する実験を行い、その効果を確認した。本年度は主にハンディカメラなど移動型のカメラにより撮影された画像を解析するための方法を、実際の撮影画像を元に検討した。これにより、移動カメラから撮影した映像においても、人の顔や手といったある程度色や形状の特徴が既知である場合にはCONDENSATIONアルゴリズムによる追跡が有効であること、また移動カメラ自身の動きを連続的に推定するためには、時系列上の画像フレームを3次元時空間画像として扱い、時空面においてスライスした画像においてエッジを抽出する手法が有効であることを改めて確認した。現在、移動カメラの画像に対して行った研究成果について発表を準備している段階である。また、これと並行して撮影されたシーンの構図を解析する手法についても検討を行い、事前の領域知識なしに人間の行動をもとにシーン中の物体をある程度認識可能であることを確認した。この一連の研究は、本課題と並行して実施しているものであるが、撮影対象のシーンを分析するという目的において関連性が高いものである。これは人間の動作・行為と、それに関連する物体や環境とを相補的・統合的に認識する枠組みの提案であり、フレーム表現に基づいてこれらの概念を段階的に詳細に認識可能であること、また時間的に連続したパターンとしての人間の身体部位の動きをDynamic Bayesian Networkを拡張して扱うことが可能であることを特徴としている。本年度は国際会議を含め数件の研究発表を行い、他の研究者とも種々の研究討論を通して評価を得ている。来年度にかけ、特に移動カメラによる人間の身体の特徴的な動作を扱う手法について検討していく予定である。本年度は移動カメラによる撮影映像に特有の低レベル画像処理方式、映像の構図分析方式、自然言語アノテーションの生成方式について検討した。特に移動カメラの画像処理方式については、車載カメラによる連続画像を用いた標識認識手法、ならびに移動ロボットに搭載したカメラによる動物体検出手法の2手法について検討した。前者は色情報を用いた領域抽出とCONDENSATIONアルゴリズムによる追跡、さらには領域の重ね合わせによる認識精度向上が有効であることを確認した。また後者では、特徴点の追跡と時系列上でのクラスタリングを行い、動物体領域と背景領域との分離が可能であることを確認した。これらの研究成果についでは、研究会等で発表するとともに学術雑誌、国際会議に投稿中である。また、映像中のシーンの構図を分析する手法については、人物の手の動きなど詳細な挙動を分析することで、形状モデルをあらかじめ与えることなく、動作の対象となる物体の種別を推定することが可能な手法の検討を行った。本年度は特に、人物の挙動を分節化するとともに、それに伴う対象物体領域の変化を詳細に観察することにより、対象物のカテゴリを段階的に絞り込む具体的な手法について検討し、現在研究成果を国際会議に投稿中である。自然言語アノテーションの生成については、シーンの構図の分析に伴い、人物領域といった前景と、その他の配置物体との位置関係を自然言語の語彙で表現する方式について検討している段階であり、来年度にかけ具体的な手法として検討するとともに発表する予定である。

2.自然言語アノテーションの生成方式映像の内容を解析し、特に人物の行動に焦点を当てて動作認識、さらには対象物体の識別を行う手法について検討を進め、動作と物体の2つの階層的分類モデルと確率的手法を併用して認識を行う手法を検討した。これにより、物体そのものの形状モデルを用いることなく、物体の状態変化からそのカテゴリを推定することが可能であることを確認した。(国際会議において発表[4]、雑誌投稿中)ハンディカメラに対しても、映像全体の動きからカメラ動作を推定するとともに、人物の顔・手肌領域を元に人物領域を抽出し、これらの映像特徴を組み合わせることで、自然言語文の要素を決定し、「歩いている」「手を振っている」などの記述を生成する手法を検討した。(国際会議において発表予定)3.自然言語アノテーションの応用実際にハンディカメラで撮影した映像に対し、カット点検出によりシーン分割を行い、2で述べた手法により自然言語によるアノテーションを付与する実験を行い、その効果を確認した。
離散幾何的な新概念とグレブナー基底理論の融合による凸多面体論における新手法の開発

整凸多面体に含まれる格子点の数え上げや三角形分割は離散幾何学に止まらず様々な分野に現れる基本的かつ重要な研究対象である。当該研究の目的は,近年発明された離散幾何における革新的な新手法とグレブナー基底理論の融合・相互作用により,グレブナー基底理論に基づく新手法の開発を進めることである。今年度の研究では,日比孝之氏,土谷昭善氏との共同研究により,順序凸多面体と安定集合凸多面体のケーリー和とその正規性およびGorenstein性について研究成果を得た。主たる結果として,任意の半順序集合PとグラフGに対して以下の3条件が同値であることを証明することができた(1)Gは理想グラフである(2)Pの順序凸多面体とGの安定集合凸多面体のミンコフスキー和はGorensteinである(3)Pの順序凸多面体とGの安定集合凸多面体のケーリー和はGorensteinである。この定理の証明においては,グレブナー基底理論が大きな役割を果たしている。なお,当該研究成果については,Michigan Math. J.に掲載が決定している。また,土谷昭善氏との共同研究により,整凸多面体のh*多項式のγ-positive性について研究を行った。特に,二部グラフに付随するある反射的凸多面体のh*多項式のγ多項式が超グラフの内部多項式によって記述でき,γ-positiveであることを示すことができた。さらに,この整凸多面体のh*多項式は虚根を持つ場合があり,貴重な例を生み出すことも判明した。また,enriched順序凸多面体・enriched鎖凸多面体を定義し,それらが反射的凸多面体であることを示すとともに,h*多項式のγ多項式を半順序集合の言葉で記述することによって,γ-positiveであることを証明した。整凸多面体のケーリー和とその正規性,Gorenstein性,あるいは,整凸多面体のh*多項式のγ-positive性について興味深い結果が得られており,その際に駆使した新手法も今後の発展が見込まれる。正規多面体,反射的凸多面体などの重要な性質を持つ整凸多面体について,既存の著名なクラスの解析や,新しい豊富なクラスの発見に努める。これらの研究成果をもとに,理論的な考察に加えて,計算機支援によって豊富なクラスによる実証を遂行し,離散幾何における最新の理論をグレブナー基底を始めとする可換代数的手法と融合し,関連する理論の発展を目指す。
富士山の森林限界および溶岩流上の植生構造に対する栄養塩制限の効果

富士山の森林植生における土壌栄養塩制限の特性を、葉と土壌の栄養塩の動態の解析によって明らかにした。スコリア基質上の森林では、高標高ほど栄養塩制限が厳しくなり、特に広葉樹では標高に伴って窒素よりもリンの制限が厳しくなることがわかった。溶岩流上のアカマツ林の亜高木層に優占する常緑広葉樹は、同所的に生育する落葉広葉樹より、窒素・リンのどちらも、より保存的・効率的に利用していることが明らかになり、貧栄養地での常緑性の有利性と関係づけられた。火山噴出物が堆積する富士山の貧栄養地の森林植生において、植生構造および一次遷移過程とN・P制限の関係を明らかにすることを目的とし、平成24年度(3年計画の第2年度)には以下の計画を実施した。1.前年度からの継続調査として、標高1000mにある溶岩流上のアカマツ林で、亜高木層に優占する常緑広葉樹ソヨゴと落葉広葉樹ミズナラのシュート(葉を含む先端の枝)と落葉、土壌を定期的に採取し、窒素とリン量を分析した。これらの値の季節変化からシュートレベルでの年間の栄養塩経済を解析し以下の結果を得た。(1)調査地の土壌は同じ気候帯の森林土壌にくらべて乾燥しやすく、利用可能なN、P濃度が低かった。(2)栄養塩回収率は両元素ともにミズナラよりソヨゴの方が高かった。シュート内の栄養塩損失率はソヨゴの方が低かった。これよりソヨゴの方がミズナラより保存的経済を有していることが明確になり、貧栄養地での常緑性の有利性が示された。(3) NとPの比較では、両種ともにPの方が回収率は高く、損失率は低かった。これよりNよりPの方がより制限的であることが示唆された。葉のN:P比は、いずれの種でも有意な偏りが検出されなかった。2.一次遷移過程と栄養塩の関係を明らかにするための基礎情報を得るため、最近の噴火の影響をより強く受けている南側斜面で、空中写真の識別判定とGPSを用いた植生分布調査によって植生動態を解析した。その結果、北斜面と同様に、森林限界の主要樹種であるカラマツやダケカンバの分布は地形要因と密接な関係が認められ、ダケカンバ林は谷地形で発達すること、森林限界の上昇速度は南側でより高いことが明らかになった。また、NとPの制限について北側斜面と比較するため、土壌とカラマツとダケカンバの生葉および落葉を採取し栄養塩量を分析した。富士山の溶岩流および火山砂礫上の植生構造と一次遷移過程に対する栄養塩制限の効果を解明することを目的として、植生調査・画像解析・栄養塩分析を行い、以下の結果を得た。(1)標高1000 mにある溶岩流上のアカマツ林で、亜高木層に優占する常緑広葉樹ソヨゴと落葉広葉樹ミズナラのシュート(葉を含む先端の枝)と落葉、土壌を定期的に採取し、窒素とリン量を分析し年間の栄養塩経済を種間、元素間で比較した。落葉時の栄養塩回収率はN、Pともにソヨゴの方がミズナラより高く、より保存的経済を有しており、貧栄養地での常緑性の有利性が示された。また、両種ともにNよりPの方が回収率は高く、損失率は低いことから、Pの方がより制限的であることが推察された。(2)山地帯から樹木限界までの様々な環境に生育する樹木について、落葉時栄養塩回収率を調査した。データは、高標高ほど栄養塩制限が厳しくなり、特に広葉樹では標高に伴ってNよりもPの制限が厳しくなることを示した。また、パイオニアの高木種(カラマツ,ダケカンバ)の定着には、ナース植物(ミヤマヤナギ)による環境改善効果が重要であることを検証した。(3)一次遷移過程と栄養塩の関係を明らかにするための基礎情報を得るため、北側斜面と南側斜面の森林限界において、空中写真の識別判定とGPSを用いた植生分布調査によって植生動態を解析した。森林限界の主要樹種であるカラマツやダケカンバの分布は、両斜面ともに地形要因と密接な関係が認められ、森林限界の上昇速度は南側でより高いことが明らかになった。この違いは、基質年代による栄養条件の違いと関連すると考えられたが、土壌と両種のの生葉および落葉の栄養塩量の分析結果の検証は課題として残った。(4)溶岩流と砂礫地にかけての植生構造の変化を調査し、エコトーンの成立要因を解析し、空間的に緩やかな環境変化の重要性を明らかにした。植物の生育にとって窒素(N)とリン(P)のどちらがより制限的であるかを示す指数として、植物体のN:P比や落葉時のN・P回収率の二つが有効と考えられる。富士山の貧栄養地の植生にこれを適用して有効性を検証し、植生構造および一次遷移過程とN・P制限の関係を明らかにすることを目的とし、初年度の計画として次の2つのことを行った。

1.標高1000mにある溶岩流上のアカマツ林で、亜高木層に優占する常緑広葉樹ソヨゴと落葉広葉樹ミズナラのシュート(葉を含む先端の枝)と落葉、土壌を定期的に採取し、窒素とリン量を分析した。調査のスタート時期が予定より遅れ、まだ一年のサイクルを完了していないが、途中段階での結果は以下の2点にまとめられる。(1)落葉時の回収率とシュート単位での栄養塩収支の解析から、両種ともに窒素よりリンの方が保存的であり、ソヨゴの方がミズナラより保存的経済を有していることが示唆された。(2)葉のN:P比は、いずれの種でも有意な偏りが検出されず、指標としての有効性をさらに検討する必要性がある。2.一次遷移過程と栄養塩の関係を明らかにするための基礎情報を得るため、北側斜面一帯の森林限界付近において、空中写真の識別判定とGPSを用いた植生分布調査によって植生分布図を作成し、精細な位置標高データを用いて、植生分布特性と地形・地質の関係について統計分析を行った。その結果、森林限界の主要樹種であるカラマツやダケカンバの分布は、地形要因と密接な関係が認められ、ダケカンバ林は谷地形で発達することが明らかになった。平成23年の大震災による研究開始の遅れがあったが、研究目的のステップの一つ「溶岩流上の森林の常緑広葉樹と落葉広葉樹で二つの指数を比較し、常緑広葉樹の優占と栄養塩制限の関係を解析する」については完了できた。ただし、論文による発表がまだ準備途上にある。もう一つのステップ「異なる年代のスコリア上に成立した森林限界植生の間で、主要種の種内・種間で二つの指数を比較し栄養塩制限様式を解析する」では、環境調査と試料の分析が残されており、これを実行することにより、研究目的を全体として達成できる見込みである。昨年3月の東日本大地震により所属する研究機関、研究室が被災し、年度当初はその復旧に努力を集中したため、本課題における野外調査や試料採取の開始が年度計画より約2ヶ月遅れてしまった。樹木の葉の展開と、常緑広葉樹の落葉は初夏までに集中するが、この時期の試料採取は一部が行えなかったため、前年に行った予備的調査とそこで採取した試料から得たデータを今年度のデータに加えて解析を行った。途中段階のデータからの暫定的な結果であるため、この項目について予定していた学会発表は見合わせることにした。年度後半に入ってからは予定通り研究を進めることが出来ており、次年度前半まで調査を継続させることによって、当初の目的を達成できる予定である。研究計画の中でまだ終了していない項目の継続を含めて、以下の項目を確実に実施し、研究目的の達成をめざす。1.溶岩流上の森林での常緑・落葉広葉樹の栄養塩制限についての研究成果を、国際会議(国際植生学会、6月、エストニア)で発表し国際誌に論文を発表する。2.森林限界植生の上部域のスコリア荒原上の植生分布様式を調査し、パイオニアの高木種(カラマツ,ダケカンバ)の定着におけるナース植物効果を明らかにする。3.年代の異なるスコリア上に成立した森林限界植生間で、土壌と優占樹種(カラマツとダケカンバ)の栄養塩濃度を比較し、栄養塩制限の様式を明らかにする。平成23年度の計画で完了していない項目の継続を含めて、以下の項目に絞り確実に実施し、項目1と2については年度中に研究成果を取りまとめて発表する。1.溶岩流上の森林での常緑・落葉広葉樹の栄養塩制限の解析のための、調査および試料採取を新シュートの展開直後(初夏)まで継続し、試料の分析とデータ解析を行い。2.森林限界植生の分布様式と植生変化を空中写真と野外調査によって解析する。3.森林限界植生の栄養塩制限の解析として、年代の異なるスコリア上に成立した森林間で、土壌と優占樹種の栄養塩濃度を比較する。
小児悪性疾患々児の治療経過中の心理変化の検討

小児がん患者は、診断後厳しい初期治療の開始により、両親の過干渉・溺愛の中で、幼稚さ、生活力のなさを身につける一方、淡白な対人関係や孤独感を表現していることは興味深く、この心理的障害が以後の子どもの精神発達に強く影響していると思われた。この初期の精神環境が継続することで、自己評価が低く、個人の思考過程が阻害されるために、自我統制が発達せず、治療終了後の患児においては、活動性と無気力の混在に混乱するという傾向になったと思われた。比較として検査を行った慢性疾患5例は、やや年齢に偏りがあったが、治療終了後の同年例の患者と比較しても、患者群での自我統制の低さが目立った。これを繰り返している再発患児らは、それまで混乱しながらも存在していた活動性やエネルギーがなくなり不安、無気力、現実逃避などを表現していることは、病気の進行とともに自己評価、自分の病気の理解が子どもの年齢に関わらず同様に変遷していっていることが考えられた。また、病初期において、両親の過干渉にも関わらず、孤立感を表現していることは、苦痛の多い治療を進めるにあたり患児本人への病態、治療の説明がなお不充分であったことが原因とも考えられた。小児がんの治癒が望める様になってきた現在、厳しい長期治療を行うにあたり、小児の成長発達を考えながら親子関係を保ち、本人への充分な説明を行いながら受け身ではなく、患児を一緒に治療に参加させていくことで、心理的障害が最小限となり、治癒後の社会生活に適応しやすい発達が促されるものと思われた。今後同一症例における心理テストの観察期間・症例数を増やし、さらに、治療終了後の患児らへのインタビュウを行う形で彼らが受けた心理的障害を具体的に確認し、小児患者本人への真実の説明の必要性を明らかにしたいと考える。
日本人のビタミンD栄養問題と骨粗鬆症予防対策について

1.申請者らが以前に開発したDの定量法により食品中のDを定量し,数多くの食品中のDの含有量を明らかにした。その結果,Dはある種の魚類ときのこ類にかなり多く含まれていたが,肉類,乳類,卵類中の含有量はあまり多くなかった。また、その他の食品中には殆ど含まれていなかった。2.世代別および男女別にモデル献立を作成し,(1)の分析値から1日当たりのD摂取量を算出した。その結果,男性の1日当たりのD摂取量は青年の場合平均184IU,壮年の場合平均272IU,高齢者の場合平均723IUであり,いずれも厚生省が推奨する栄養所要量を満たしていることがわかった。女性は男性に比べ,概して低かった。また,D摂取量に寄与する魚類の貢献度が大きいことがわかったが,若い人に魚離れの傾向が見られ,若い世代ほどD摂取量が減少する傾向が認められた。3.高齢者と若壮年者の健常人男女についての血漿中のDおよび代謝物濃度を測定し,Dの栄養状態を調べた。その結果,Dの栄養診断の指標となる血漿中25-OH-D濃度は,高齢者の方が若壮年者より有意に低かった。血漿中1,25(OH)2D濃度は高齢者,特に女性が若壮年者より低かった。さらに,現代日本人についてDの潜在性欠乏症(血漿中25-OH-D濃度が10ng/ml以下)の割合を調べたところ,若壮年者の場合男女とも認められなかったが,高齢者の場合特に女性で潜在性欠乏症と思われる人がかなり見られた。4.健常人男女において,食事性D摂取量の調査と血漿中のD代謝物濃度の測定を同時平行して行い,D摂取量とD栄養状態との関係を調べた。その結果,D摂取量と血漿中25-OH-D濃度との間には有意な相関関係が認められ,充分量のD摂取がDの栄養状態を改善し,ひいては骨粗鬆症の予防になりうることを示した。5.新規D誘導体の2beta-(3-Hydroxypropoxy)-1alpha,25-dihydroxy-vitamin D3の骨粗鬆症治療薬としての有用性を実験的骨粗鬆症ラットを用いて検討したところ,本化合物が有効な骨粗鬆症治療薬となりうることを実験的に証明した。
tRNAiMetメチル化による寿命制御メカニズムの解明

本研究では、翻訳と寿命の関連性を明らかにすることを目的としている。翻訳過程の中でも、開始メチオニンtRNA(initiator methionine tRNA; tRNAiMet)に着目した。tRNAiMetはメチル化修飾を受けることから、そのメチル化酵素の同定とメチル化制御、老化・寿命に伴ったメチル化の増減、またそれらの老化・寿命への影響について、分子生物学的・分析化学的・分子遺伝学的な手法を駆使して解析を行っている。既にtRNAiMetのメチル化修飾に関与する酵素を同定し、ノックダウンによる酵素の発現減弱が寿命延長を惹起することも見出している。本研究推進の基盤となるメチル化検出方法については、昨年度までに、dNTP濃度変化を利用したリアルタイムPCRによるtRNAのメチル化の検出方法を確立した。しかしながら、このメチル化検出方法は、数数十塩基内にメチル化塩基が存在することを検出する方法であったため、今年度はこの精度を高めるべく方法の改良を実施し、リボソームRNAでは、1塩基単位の精度でメチル化を検出することが可能となった。今後、tRNAiMetのメチル化状態について解析を進めていく予定である。また、絶食・摂食などの栄養環境ストレスや老化によるメチル化状態について解析したところ、老化に伴ってメチル化が変化していた。酵素の発現制御については、既にtRNAiMetのメチル化酵素に特異的な抗体を作製・取得しており、栄養環境ストレスや老化など様々な条件下で発現量を解析し、酵素発現とメチル化状態の相関を明らかにしていく。これらの方法を用いて、tRNAiMetメチル化制御機構を明らかにし、それらが寿命・老化に及ぼす影響を解明していく予定である。本年度までに、メチル化検出方法の確立・改良と特異的な抗体を用いたメチル化酵素発現の検出を完了させている。これによって、基質側(tRNA)とメチル化酵素の両面からメチル化制御を解析出来るようになった。また、予備実験ではあるが、すでに老化に伴ってtRNAiMetのメチル化状態が変化することを見出しており、今後、寿命制御との関連を解析する上で重要な知見となると考えている。老化に伴ったメチル化状態の変化をより詳細に解析していく。また、栄養環境ストレス下でのメチル化やメチル化酵素の発現の変化も解析する。また、昨年に引き続き、長寿に関連する遺伝子変異体やノックダウン法を用いて、tRNAiMetのメチル化と寿命との関係を明らかにしていく予定である。近年、線虫の遺伝学的研究において翻訳関連タンパク質のノックダウンが寿命を延長することから、翻訳低下と長寿の相関が示唆されている。翻訳開始は、その効率を決定するrate-limiting stepであり、その過程の中で翻訳開始タンパク質群を含む40Sリボソームと開始メチオニンtRNA(initiator methionine tRNA;tRNAiMet)が会合する。本研究においては、tRNAiMetのメチル化修飾が翻訳効率や選択性を通して寿命を延長するという仮説を立て、この仮説を検証すべく研究を開始した。まずはじめに、tRNAiMetのメチル化状態を検出する実験系の確立を試みた。dNTP濃度変化を利用したリアルタイムPCRによって、tRNAiMetのメチル化を検出することに成功した。さらに、哺乳類で既に同定されていたtRNAiMetのメチル化酵素のアミノ酸配列情報を元に、線虫オルソログを同定した。このメチル化酵素遺伝子のノックダウンを行ったところ、tRNAiMetのメチル化が減少していた。現在は、この方法を利用して、加齢・栄養環境・各種ストレス下で線虫を飼育し、tRNAiMetのメチル化状態の変化について解析を行っている。また、tRNAiMetメチル化を検出するもう一つの方法として、LC-MSを用いた方法の確立にも取り組んでいる。これによって、より正確にメチル化状態を解析できるようになると考えている。これらの方法の確立は、今後、tRNAiMetメチル化による寿命制御メカニズムの解析を進めるにあたって重要な基盤となると考えている。次年度は確立した方法を生かして研究を進めていく予定である。本年度は、tRNAiMetのメチル化の検出方法の確立を行い、dNTP濃度変化を利用したリアルタイムPCRによるメチル化の検出に成功した。また、このメチル化を触媒する酵素を同定し、そのノックダウンがメチル化を減弱させることを示した。さらにこの酵素を認識する抗体を作製し、タンパク質レベルでタンパク質の増減を検出することが可能となった。これらは、メチル化が寿命に与える影響を解析する上で必要な技術基盤であり、今後の研究に大きな推進力をもたらすと考える。

しかしながら、このメチル化検出方法は、数数十塩基内にメチル化塩基が存在することを検出する方法であったため、今年度はこの精度を高めるべく方法の改良を実施し、リボソームRNAでは、1塩基単位の精度でメチル化を検出することが可能となった。今後、tRNAiMetのメチル化状態について解析を進めていく予定である。また、絶食・摂食などの栄養環境ストレスや老化によるメチル化状態について解析したところ、老化に伴ってメチル化が変化していた。酵素の発現制御については、既にtRNAiMetのメチル化酵素に特異的な抗体を作製・取得しており、栄養環境ストレスや老化など様々な条件下で発現量を解析し、酵素発現とメチル化状態の相関を明らかにしていく。これらの方法を用いて、tRNAiMetメチル化制御機構を明らかにし、それらが寿命・老化に及ぼす影響を解明していく予定である。本年度までに、メチル化検出方法の確立・改良と特異的な抗体を用いたメチル化酵素発現の検出を完了させている。これによって、基質側(tRNA)とメチル化酵素の両面からメチル化制御を解析出来るようになった。また、予備実験ではあるが、すでに老化に伴ってtRNAiMetのメチル化状態が変化することを見出しており、今後、寿命制御との関連を解析する上で重要な知見となると考えている。来年度は、メチル化酵素が寿命に与える影響について、その分子メカニズムを解析する。特に遺伝学的手法を用いて、既知の寿命制御カスケードとこのメチル化酵素との関係性を明らかにしていく。老化に伴ったメチル化状態の変化をより詳細に解析していく。また、栄養環境ストレス下でのメチル化やメチル化酵素の発現の変化も解析する。また、昨年に引き続き、長寿に関連する遺伝子変異体やノックダウン法を用いて、tRNAiMetのメチル化と寿命との関係を明らかにしていく予定である。次年度より所属機関が変更になるため、研究環境の整備に使用する必要があったため。本年度より所属研究機関が変更になり、研究環境の整備のために昨年度使用予定であった予算を本年度に使用した。研究環境の整備を予定よりも低額で行うことが出来たため、次年度使用額が生じた。
がん微小環境の制御による腫瘍浸潤免疫細胞の誘導と新規がん免疫療法への応用

本研究の目的は、がん微小環境の人工的制御により腫瘍局所への免疫細胞浸潤、異所性リンパ様組織形成を効率よく誘導する方法を開発することである。マウス移植腫瘍モデルを用いて、ケモカインCCL21・CXCL13による微小環境制御の腫瘍増殖、免疫細胞浸潤に対する影響を検討した。CCL21・CXCL13を強制発現した細胞株をマウスに移植したところ、腫瘍の増殖速度低下、マウスの生存期間延長を認めた。また、CXCL13・CCL21の強制発現は腫瘍局所へのT細胞・B細胞浸潤を誘導したが、異所性リンパ様組織は形成されなかった。今後も、他のケモカイン・サイトカインに関して引き続き検討する予定である。マウスの移植腫瘍モデルを用いて、ケモカインCCL21およびCXCL13の強制発現の腫瘍増殖、生存期間、腫瘍局所での免疫細胞浸潤への影響を検討し、以下の結果を得た。1)マウス腫瘍細胞株B16-F10および4T1にCCL21あるいはCXCL13を遺伝子導入した強制発現株(CCL21発現株、CXCL13発現株)およびコントロール株(空ベクターを遺伝子導入した細胞株)を樹立した。コントロール株、CCL21発現株、CXCL13発現株、両者の混合(CCL21発現株+CXCL13発現株)をマウス皮下に移植し、腫瘍増殖、生存期間、腫瘍局所での免疫細胞浸潤への影響を検討した。2)CCL21発現株、CXCL13発現株ではコントロール株と比較して、腫瘍増殖速度が有意に低下した。ただし、CCL21発現株とCXCL13発現株との混合(CCL21発現株+CXCL13発現株)では、CCL21発現株単独あるいはCXCL13発現株単独と比較して腫瘍増殖速度に差を認めなかった。3)CCL21発現株、CXCL13発現株ではコントロール株と比較して、生存期間が有意に延長した。ただし、CCL21発現株とCXCL13発現株との混合(CCL21発現株+CXCL13発現株)では、CCL21発現株単独あるいはCXCL13発現株単独と比較して生存期間に差を認めなかった。4)摘出した腫瘍組織をホルマリン固定したのち、免疫組織染色(抗CD4抗体、抗CD8抗体、抗CD20抗体)によりT細胞、B細胞の浸潤を調べた。CCL21発現株、CXCL13発現株ではコントロール株と比較して、CD8陽性リンパ球の浸潤が増加していた。ただし、異所性リンパ様組織と思われるリンパ球の集積は認められなかった。マウスの移植腫瘍モデルを用いて、当初計画した通りケモカイン(CCL21およびCXCL13)強制発現の腫瘍増殖、生存期間、免疫細胞浸潤への影響を確認できた。1)昨年度に引き続き、マウス腫瘍細胞株(B16-F10あるいは4T1)のCXCL13発現株、CCL21発現株、あるいはコントロール株を用いて、CXCL13・CCL21強制発現の腫瘍増殖、腫瘍局所での免疫細胞浸潤に対する影響を調べた(両細胞株ともに各群での個体差が大きかったために、昨年度の結果の再現性を確認した)。各細胞株をマウスに移植したところ、CXCL13発現株、CCL21発現株ではコントロール株と比較して、腫瘍増殖速度が有意に低下した。なお、CXCL13発現株、CCL21発現株を移植したマウスにおいては、腫瘍増殖速度の低下とともに肝臓および脾臓の腫大を認めた。摘出した肝臓・脾臓組織をHE染色および免疫組織染色で調べたところ、転移腫瘍は認めず顆粒球の浸潤によることが判明した。現在、そのメカニズムを探索中である。2)摘出した腫瘍組織を免疫組織染色(T細胞マーカーCD3, B細胞マーカーCD45R,制御性T細胞マーカーFoxP3に対する抗体を使用)し、腫瘍局所へ浸潤するT細胞、B細胞、制御性T細胞を定量(腫瘍単位面積当たりの個数を計算)した。CCL21発現株ではコントロール株と比較して有意にT細胞、B細胞の浸潤が増加していた。また、CXCL13発現株においてもコントロール株と比較してT細胞、B細胞浸潤が増加する傾向にあったが、個体間のばらつきが大きく統計学的な有意差を認めなかった。なお、異所性リンパ様組織と思われるリンパ球の集積は認められなかった。3)サイトカインlymphotoxin-alphaを強制発現したマウス腫瘍細胞株(B16-F10あるいは4T1)を樹立した。この細胞株をマウス皮下に移植し、腫瘍増殖、腫瘍局所での免疫細胞浸潤に対する影響(異所性リンパ様組織の誘導できるかどうか)を検討中である。

1)これまでの検討ではケモカインCCL21およびCXCL13の強制発現により、腫瘍局所への免疫細胞(リンパ球)浸潤を誘導できることが判明したが、異所性リンパ様組織の誘導には至らなかった。従って、マウスの移植腫瘍モデル(B16-F10, 4T1)を用いて、lymphotoxin-alphaの強制発現およびケモカインCCL21・CXCL13強制発現との組み合わせが異所性リンパ様組織を誘導するかどうかを検討する。2)マウスの移植腫瘍モデル(B16-F10, 4T1)を用いて、サイトカイン・ケモカイン強制発現とImmune checkpoint阻害抗体[抗マウスCTLA-4抗体(clone 9H10)あるいは抗マウスPD-1抗体(clone 10F.9G2)]やペプチドワクチンの併用が、移植腫瘍の増殖、生存期間、免疫細胞浸潤(異所性リンパ様組織誘導)に影響するかどうかを検討する。3)上記解析にて異所性リンパ様組織誘導に関与するがん微小環境の特性(サイトカイン・ケモカインなど免疫関連分子との関連)が明らかとなった場合には、ヒト固形がんの腫瘍組織においても同様のがん微小環境の特性が観察できるかどうかを検討する。腫瘍免疫学当初予定していた情報交換のための学会出席を中止したために、予算に計上した旅費の一部を使用しなかった。さらに、細胞培養用試薬など消耗品の使用量が予定より少なかったため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は、消耗品費として使用する予定である。
黎明期の美術科教育における描画指導法の伝播過程とその有効性の再検討

日本における毛筆画教育時代の成立と同時期、すなわち1880年代末から90年代にかけて、欧米では児童研究運動(Child Study Movement)が興り、子どもの内的世界を捉える有力な手がかりとして、彼らが手本を見ずに自発的に描く絵、いわゆる児童画が注目され始め、その美的特質が原始美術に類比されるに至った。イギリスの美術教師エベネザ-・クック(Ebenezer Cook)が1885年に初めて示した描画発達段階は、J・サリ-(James Sully)著『児童期の研究』(1895年)にも取り入れられ、広く知られるところとなった。このような動向は、教育ジャーナリズムを通じて日本にも伝わった。1898(明治31)年に創刊された『児童研究』誌には、考古学者や心理学者による、子どもの落書きや自由に描いた絵の収集・分析に関する報告、比較文化研究の材料として児童画を募る、外国からの依頼文などが掲載され、児童画への関心が学際的かつ国際的なものであったことをうかがわせる。19001910年代、義務教育制度の成立とともに、学齢期の子どもを対象とする児童博覧会が各地で開かれ、児童画が展示される機会も増え、小学校の図画教育が臨画に偏っていることを批判する意見も、しばしば聞かれるようになった。図画教育改革の気運がたかまるなか、1903(明治36)年に結成された研究団体「図画教育会」の機関誌『図画教育』においても、描画指導の重点を臨画から写生へ移そうとする傾向が現れている。しかし、これは子どもの自由な表現形式を尊重したためとは言えず、写生における描画能力を伸ばすことが最重要視され、臨画は写生の前段階の練習にすぎないと考えられたためと言えよう。さらに、同会の唱える「教育的図画」においては、目的や指導過程における位置づけが曖昧なまま、このような練習、つまり臨画の必要性がかえって強調される結果となった。自由画教育運動は、このような状況に対する反動として呼び起こされたものと考えられる。
人工オリゴヌクレオチド水面単分子膜の構造制御ならびに特異的相互作用

ポリヌクレオチドあるいはオリゴヌクレオチドの高次構造の制御は,核酸のモデルとして,また機能材料としてのオリゴヌクレオチドを考える上で重要な課題である.本研究では,単分子膜による構造制御の手法を,水面展開可能なオリゴヌクレオチド誘導体に適用し,特定のオリゴヌクレオチド・セグメントを2次元界面に配列されることに着目した.これにより,界面で生じる構造転移の分子レベルでの制御が可能となるばかりでなく,異糖オリゴヌクレオチドとの相互作用が単分子膜の状態変化として高感度にとらえることも可能であろう.本研究では,先ず両親媒性の人工オリゴヌクレオチドを合成し,その単分子膜状態におけるセグメント間の相互作用様式を,表面圧一面積等温曲線の測定と各種分光法の併用により解明し,より高度に構造制御されたオリゴヌクレオチド薄膜の設計指針を得ることを目的としている.具体的な研究成果を以下に述べる.(1)核酸塩基として,チミンを選び,メタクリル酸との共重合により目的の両親媒性高分子(1)の合成に成功した.(2)1の表面一面積曲線は,良好な凝縮相を示すとともに,下水相のpHにより1のpKaやコンフォメーション変化に対応して大幅に変動した.(3)下水相のアデニル酸(A),オリゴA(oA)ならびにA(pA)との相互作用を検討した結果,チミンーアデニン塩基対間の相補的水素結合にもとづく界面錯体が生じていることを明らかにした.(4)これら界面錯体のうち,1/oAと1/pA錯体は,天然DNAの二重らせん構造に類似する塩基対間のスタッキング構造の形成を示唆した.以上,気水界面を錯体形成場として利用することにより,高次構造のオリゴヌクレオチド集合体の構造が可能であることを明らかにした。本研究の目的は、人工オリゴヌクレオチド単分子膜におけるセグメント間の相互作用様式を解明し、より高度に構造制御されたオリゴヌクレオチド薄膜の設計指針を得ることである。本年度は、まずオリゴヌクレオチドのモデルセグメントを分子設計し,その鎖長や核酸塩基の種類の異なる両親媒性高分子を合成することから着手した.具体的な研究成果を以下に述べる.(1)分子設計:疎水部として2本の長鎖アルキル基をもち,親水部にオリゴヌクレオチド・モデルセグメントを導入することを考えた.(2)核酸塩基としてアデニンとチミンを選び,これらを含むビニルモノマーの合成に成功した.(3)二鎖型疎水部の末端に,重合開始部位となりうるトリブロモメチル基を結合し,Mn_2(CO)_<10>存在下に(2)で合成した核酸塩基モノマーとメタクリル酸との共重合反応によりモデルセグメントを導入して,目的の両親媒性高分子を合成した.セグメントの鎖長や組成は,仕込み時の開始剤やモノマー組成により精密に調整できることを明らかにした.生成物の純度や構造は本年度購入した紫外可視分光光度計で確認した.今後は,これら合成した核酸モデル両親媒性高分子の気水界面における単分子膜特性,とくに水相のpH,イオン強度の影響を表面圧-面積等温曲線を測定することにより評価する.次いで,相補対の混合単分子膜特性についても検討を加え,界面における特異的相互作用を明らかにする.本研究の目的は,人工オリゴヌクレオチド単分子膜におけるセグメント間の相互作用様式を解明し,より高度に構造制御されたオリゴヌクレオチド薄膜の設計指針を得ることにある.昨年度合成に成功したチミン機能化

両親媒性高分子(1)について,本年度は,まず気水界面での単分子膜特性を明らかにしたのち,相補的塩基対であるアデニル酸(Aあるいはそのオリゴマー(oligoA)やポリマー(polyA))との相互作用を検討した.具体的な研究成果を以下に述べる.(1)チミン合有1の表面圧(π)-面積(A)曲線は,チミン基をもたない対照化合物(2)に比して,著しく膨張した.また,コモノマーのメタクリル酸の解離状態にも強く依存することを見出した.(2)水相にA,oligoAならびにpolyAを添加したとき,1のπ-A曲線はわずかに低面積側にシフトし,両者の相互作用を示唆した.また,それぞれの単分子膜の累積膜を調製し,FT-IRスペクトルを測定した結果,チミン-アデニン間の相補的水素結合を介した相互作用が明らかとなった.(3)1/A,oligoAまたはpolyA界面錯体の融解温度を200nmにおける吸光度変化より検討した.その結果,モノマーであるAとの錯体は全く融解現象を示さず,塩基対は積層していないのに対して,1/oligoAおよび1/polyAはいずれも明確な融解温度を示し,天然DNAの二重らせん構造に類似する塩基対間のスタッキング構造の形成を強く支持した.また,溶液中と累積膜状態との比較から,後者において,長距離塩基対間の相互作用にもとづくより高次な構造形式が達成され,二次界面場の有用性が明らかにされた.
キャリヤ-輸送膜のミクロ構造制御による高機能化に関する研究

促進輸送膜の透過性,膜安定性は,キャリヤ-を保持する膜(支持膜)の構造や電荷の有無などに依存し,膜構造を精密に抑制することにより大幅な膜性能の向上が期待される.本研究では,以下の成果が得られた.1.キャリヤ-の反応特性(反応速度,平衡定数)が溶質の透過速度に与える影響を,アミンをキャリヤ-とするCO_2の促進輸送について検討し,透過速度の定式化に成功した.この解析から,適度の大きさの平衡定数を有するアミンが効果的なCO_2のキャリヤ-となることが判明し,実験的にもこれを確認した.2.電荷を有しない多孔性支持膜の特性が促進輸送速度に及ぼす影響を促進輸送理論に基づいて検討し,厚み,多孔度,屈曲係数が重要な因子であることを理論的ならびに実験的に明らかにした.3.プラズマグラフト重合法によりアクリル酸を多孔性ポリエチレン膜にグラフトして作製した多孔性イオン交換膜は,エチレンジアミンのようなカチオン性キャリヤ-を静電相互作用により安定に保持でき,ポリアクリル酸グラフト鎖の高含水率に起因する溶質の高い拡散性と高イオン基濃度に起因する高いキャリヤ-濃度により極めて高いCO_2透過選択性が得られた.電荷を有する支持膜中のキャリヤ-の拡散係数などを考慮した促進輸送理論により,CO_2の透過速度を説明することができた.4. 3と同様の手法によりスルホン酸基を有するモノマーをグラフトして作製した多孔性カチオン交換膜は,銀イオンをキャリヤ-とするエチレンの促進輸送支持膜として高い性能を示した.5.含水PVAゲル膜を支持膜とする場合について,ゲルの架橋比,含水率,ゲル中の不凍水の比率などが透過性に与える影響をDSC測定,時間遅れ法による拡散係数,溶解度の測定などを基に検討することができた.促進輸送膜の透過性,膜安定性は,キャリヤ-を保持する膜(支持膜)の構造や電荷の有無などに依存し,膜構造を精密に抑制することにより大幅な膜性能の向上が期待される.本研究では,以下の成果が得られた.1.キャリヤ-の反応特性(反応速度,平衡定数)が溶質の透過速度に与える影響を,アミンをキャリヤ-とするCO_2の促進輸送について検討し,透過速度の定式化に成功した.この解析から,適度の大きさの平衡定数を有するアミンが効果的なCO_2のキャリヤ-となることが判明し,実験的にもこれを確認した.2.電荷を有しない多孔性支持膜の特性が促進輸送速度に及ぼす影響を促進輸送理論に基づいて検討し,厚み,多孔度,屈曲係数が重要な因子であることを理論的ならびに実験的に明らかにした.3.プラズマグラフト重合法によりアクリル酸を多孔性ポリエチレン膜にグラフトして作製した多孔性イオン交換膜は,エチレンジアミンのようなカチオン性キャリヤ-を静電相互作用により安定に保持でき,ポリアクリル酸グラフト鎖の高含水率に起因する溶質の高い拡散性と高イオン基濃度に起因する高いキャリヤ-濃度により極めて高いCO_2透過選択性が得られた.電荷を有する支持膜中のキャリヤ-の拡散係数などを考慮した促進輸送理論により,CO_2の透過速度を説明することができた.4. 3と同様の手法によりスルホン酸基を有するモノマーをグラフトして作製した多孔性カチオン交換膜は,銀イオンをキャリヤ-とするエチレンの促進輸送支持膜として高い性能を示した.5.含水PVAゲル膜を支持膜とする場合について,ゲルの架橋比,含水率,ゲル中の不凍水の比率などが透過性に与える影響をDSC測定,時間遅れ法による拡散係数,溶解度の測定などを基に検討することができた.1.プラマスグラフト重合法を用いて,多孔質支持体にスルホン酸基を有するモノマーである2-アクリルアミド-2-メチル-1-プロパンスルホン酸(AMPS)とアクリル酸メチルをグラフト共重合してイオン交換膜を作製した.この膜に,エチレンのキャリヤ-として硝酸銀水溶液を含浸させたキャリヤ-輸送膜は,高いエチレの透過性,エタンに対する選択性を示した.また,カルボキシル基を有するアクリル酸グラフト重合膜では,エチレンの透過速度は極めて小さかった.膜内のイン基の種類により膜透過性が著しく変化することは興味深いが,これは銀イオンとイオン基の相互作用の強さによると推論した.2.各種含水ゲル膜をキャスト法により作製し,これに銀イオンを保持してエチレン/エタンの透過実験を行った.ポリビニルアルコール(PVA)ゲル膜では,架橋比の増加とともに透過速度が低下し,ゲル膜の透過性は含水率とほぼ相関された.PAMPSをPVAにブレンドすると,含浸液銀濃度が低くても透過速度が大きいというイオン交換膜特有の挙動が認められ,また含水率も増加するので透過性も向上した.3.上記の各種膜を用いた銀イオン(キャリヤ-)の透過実験より求めた銀イオンの膜内有効拡散係数は,それぞれの膜によるエチレンの促進輸送速度とある程度の相関があることが判明した.また,低銀イオン濃度域では銀イオンは膜内のイオン基と相互作用しながら束縛移動キャリヤ-として透過するので拡散係数が小さく,高銀イオン濃度域ではイオン基との相互作用が小さい自由移動キャリヤ-として移動するので拡散係数が大きいことが見出された.エチレンの促進輸送速度に対する膜特性の影響は,筆者が提案した促進輸送速度式により定量的に良好に説明できた.促進

輸送膜の透過性,膜安定性は,キャリヤ-を保持する膜(支持膜)の構造や電荷の有無などに依存し,膜構造を精密に制御することにより大幅な膜性能の向上が期待される.本研究では,以下の成果が得られた.1.キャリヤ-の反応特性(反応速度,平衡定数)が溶質の透過速度に与える影響を,アミンをキャリヤ-とするCO_2の促進輸送について検討し,透過速度の定式化に成功した.この解析から,適度の大きさの平衡定数を有するアミンが効果的なCO_2のキャリヤ-となることが判明し,実験的にもこれを確認した.2.電荷を有しない多孔性支持膜の特性が促進輸送速度に及ぼす影響を促進輸送理論に基づいて検討し,厚み,多孔度,屈曲係数が重要な因子であることを理論的ならびに実験的に明らかにした.3.プラズマグラフト重合法によりアクリル酸を多孔性ポリエチレン膜にグラフトして作製した多孔性イオン交換膜は,エチレンジアミンのようなカチオン性キャリヤ-を静電相互作用により安定に保持でき,ポリアクリル酸グラフト鎖の高含水率に起因する溶質の高い拡散性と高イオン基濃度に起因する高いキャリヤ-濃度により極めて高いCO_2透過選択性が得られた.電荷を有する支持膜中のキャリヤ-の拡散係数などを考慮した促進輸送理論により,CO_2の透過速度を説明することができた.4.3と同様の手法によりスルホン酸基を有するモノマーをグラフトして作製した多孔性カチオン交換膜は,銀イオンをキャリヤ-とするエチレンの促進輸送支持膜として高い性能を示した.5.含水PVAゲル膜を支持膜とする場合について,ゲルの架橋比,含水率,ゲル中の不凍水の比率などが透過性に与える影響をDSC測定,時間遅れ法による拡散係数,溶解度の測定などを基に検討することができた.