hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光による食生活環境制御法の確立

平成23年度当初計画では、各波長の光を利用した摂食行動の解析と制御、各波長による食品関連微生物の反応性の解析、発光ダイオードの制御技術の確立の3項目を中心に解析を行うこととした。各波長の光を利用した摂食行動の解析と制御では、マウスを用いて光の波長制御による摂食量、飲水量の影響を解析しおおむね計画通りに進展していると考えられる。食品関連微生物の反応性の解析では、食中毒原因菌である腸炎ビブリオを用いて光の波長による病原性因子の発現を解析しておりしおおむね計画通りに進展していると考えられる。最後に発光ダイオードの制御技術の確立では、上記実験に使用する光照射システムをLEDを用いて作製しておりおおむね計画通りに進展していると考えられる。平成25年度は大きく3つの項目に関して研究を行う。(1)各波長による代謝機能の解析(サーカディアンリズム(体温など)への影響)マウスなどの実験動物を用いて、光の波長制御による体温や睡眠行動などの変動の影響を検討する。(2)各波長による食品関連微生物の反応性の解析。これまでの、いかに病原性微生物を失活(死滅)させるか、病原性を低下させるかに関する結果をもとに、光照射法の最適化について検討する。本検討項目では実験補助を必要とする。(3)発光ダイオードの制御技術の確立。これまでに開発したシステムについて、総合的に検討を行う。特に使用電力と効果の関係より、最適な光照射法を検討する。さらに実験動物で得られた知見をもとに、ヒトへの解析につなげていく必要がある。この場合、徳島大学倫理委員会の指針に従い、徳島大学倫理委員会の承認を得たうえで行う。また以上より得られた結果を取りまとめ成果の発表を行う。平成23年度では、各波長の光を利用した摂食行動の解析と制御、各波長による代謝機能の解析、各波長による食品関連微生物の反応性の解析、発光ダイオードの制御技術の確立の4項目を中心に解析を行う予定である。各波長の光を利用した摂食行動の解析と制御では、特に現在認められている反応がLEDに特有なのかどうかの検証とともに、LED光源と他の光源との違いについて行動の違いの解析を行う。各波長による代謝機能の解析では、まずマウスなどの実験動物を用いて、光の波長制御による代謝の変化を解析する。同時に代謝に影響を与えるホルモンの変化を検討する。これにより光の波長制御による摂食量の制御法を検討する。各波長による食品関連微生物の反応性の解析では、病原性への影響についてすでにUVC照射では病原性に関係するTypeIII分泌機構や走化性に関与する遺伝子発現が増加するがUVA照射では低下傾向を見出している。そこで各波長の光による微生物の病原性関連因子の発現変化及び病原性の検討を行う。腸炎ビブリオに関してその病原因子及び病原性の検討方法は、これまでの研究より確立している。発光ダイオードの制御技術の確立では光照射システムの電源制御システムについて検討を行う。直接経費として合計800000円を計上する。その内訳は(1)試薬、ディスポプラスティック、電子部品等の物品費として450000円。(2)学会発表参旅費として200000円。(3)資料整理、動物の世話などの実験補助として100000円。
運動器系組織再生における骨髄幹細胞の細胞運動能の解析

当教室で腸骨の採取を必要とする手術を受ける患者さんからIRBの承認の基に骨髄液と血清を採取し、問葉系骨髄細胞の培養系を確立した。10人の培養が成功し,軟骨に分化する事,骨に分化する事を確認して,その増殖能を牛胎児血清(FBS)と自家ヒト血清(HS)で比較したところ、興味深い事にHSはFBSに比較してすべての細胞株で増殖刺激能が衰えている事はなく、むしろ増強している細胞株が確認された。さらに、細胞の運動能に関してはHSの方が,FBSよりむしろ、高い能力が維持されていた。この結果を基に、実際の骨髄細胞を移植する時の基質にはヒアルロン酸製剤が有効であることを明らかにした。その組織再性能には、ヒアルロン酸のレセプターCD44の発現には関与していないことが明らかとなった。また、膝関節の半月版の再生に周囲幹細胞の運動が必要であり、その機序にAMFの発現が関与していることを報告した。これらの結果は培養幹細胞の臨床応用に大きな役割を果たすと考える。一方、自己分泌型運動因子AMFの発現様式を骨軟部腫瘍において確認した所その蛋白発現よりはmRNA発現が転移に関係すること、また蛋白発現は分解による代謝で調節されていることが明らかとなった。このことは肺がんでも認められた。そのAMFの結合蛋白にpoly(ADP-ribose)polymerasefamily-14が関与することが明らかになり、本課題の研究成果は運動器再生の担い手である幹細胞の運動における分子機構の解明に大きな役割を果たした。以上、組織再生における骨髄の運動能に関して臨床的、基礎的新規な知見を報告した。骨髄より採取した間葉系骨髄幹細胞を培養系で増殖、分化させて骨軟部組織の外傷による欠損や疾病あるいは老化に伴う変性に対して組織の再生に利用する再生治療が本研究の基本にある大きな目的である。特に、生体の細胞が本来持っている生体内で移動する運動能の制御機構を間葉系幹細胞において解明し,その特異性を明らかにする事により、適正な場所に移動するための促進要因を明らかにする事を、本年度の目的とした。まず,体外において培養系で増殖させ目的とする分化形質の発現能を有する培養系骨髄幹細胞の確立を試みた。特にBSEや同種の血液接触をさける事は、再生医療の本質である事から自家のヒト血液を用いた培養系の有効性を解析した。当教室で腸骨の採取を必要とする手術を受ける患者さんからIRBの承認の基に骨髄液と血清を採取した。この結果は統計学的検討によって明らかとなった。さらに、細胞の運動能に関してはHSの方が,FBSより増強効果を認める結果を得た。現在までにその作用は,骨髄幹細胞の増殖刺激活性として広く認められているfibroblast growthfactorとは異なる結果を得ている。今後,運動能刺激活性の詳細な分子種の解明を行う予定である。本研究の最終目的は、骨髄より採取した間葉系骨髄幹細胞を培養系で増殖、分化させて骨軟部組織の外傷による欠損や疾病あるいは老化に伴う変性に対して組織の再生に利用する再生治療である。実際の治療において移植された幹細胞がそのふさわしい場所へ移動する事は組織再生において重要と考え、生体の細胞が本来持っている生体内で移動する運動能の制御機構を間葉系幹細胞において解明した。いままでに,10人の患者から体外に培養系骨髄幹細胞の確立を得られた。そして,その増殖能を牛胎児血清(FBS)と自家ヒト血清(HS)で比較したところ、HSではFBSに比較してすべての細胞株で増殖刺激能が衰えている事はなく、むしろ増強している細胞株が確認された。

さらに、細胞の運動能に関してはHSの方が,FBSより増強効果を認める結果を得た。現在までにその作用は,骨髄幹細胞の増殖刺激活性として広く認められているfibroblast growthfactorとは異なる結果を得た。本年度にはこれらの結果を,再確認するとともに統計学的背景の検討を行い有意差を導き、さらに自家血清における骨髄幹細胞に対する増殖刺激活性と運動能刺激活性が異なる事である事を明らかにして、論文として発表した(研究発表、No.2)。そして、さらにその分化能の範囲を骨にまで広げ,運動能の活性化する低酸素状態での分化能の発現増強を確認した。来年度には運動能刺激活性の候補蛋白を少しずつ絞り血清中の運動活性の解明を行う予定である。本研究の最終目的は、骨髄より採取した間葉系骨髄幹細胞を培養系で増殖、分化させて骨軟部組織の外傷による欠損や疾病あるいは老化に伴う変性に対して組織の再生に利用する再生治療である。実際の治療において移植された幹細胞がそのふさわしい場所へ移動する事は組織再生において重要と考え、生体の細胞が本来持っている生体内で移動する運動能の制御機構を間葉系幹細胞において解明することを直接の目的とした。いままでに,ヒト培養系骨髄幹細胞を確立して、その増殖能と運動能は牛胎児血清(FBS)よりも自家ヒト血清(HS)のほうが、高い活性をもたらすことを明らかにした。本年度にはこれらの結果を基に、実際の骨髄細胞を移植する時の基質にはヒアルロン酸製剤が有効であることを明らかにした。その組織再性能には、ヒアルロン酸のレセプターCD44の発現には関与していないことが明らかとなった。また、細胞の運動能を惹起する低酸素誘導分子である自己分泌型運動因子AMFの発現様式を骨軟部腫瘍において確認した所その蛋白発現よりはmRNA発現が転移に関係すること、また蛋白発現は分解による代謝で調節されていることが明らかとなった。このことは他のがん腫でも認められた。現在、骨髄よりも豊富に細胞が採取できる筋組織からの幹細胞の培養系の確立を行っている。マウスに関しては筋肉内から多様性のある細胞が採取されており、これらの細胞の分化能についてその細胞生物学的な多様性も含めて詳細に検討中である。本研究の最終目的は,骨髄より採取した間葉系骨髄細胞を培養系で増殖,分化させて骨軟部組織の外傷による欠損や疾病あるいは老化に伴う変性に対して組織の再生に利用する再生治療である。実際の治療において移植された幹細胞がそのふさわしい場所へ移動する事は組織再生において重要と考え,生体の細胞が本来持っている生体内で移動する運動能の制御機構を間葉系幹細胞において解明することを直接の目的とした。いままでに,ヒト培養系骨髄細胞を確立して,その増殖と運動能は牛胎児血清(FBS)よりも自家ヒト血清(HS)のほうが,高い活性をもたらすことを明らかにした。また,骨髄細胞を移植して軟骨再生を惹起する時の基質にはヒアルロン酸製剤が有効であるが,ヒアルロン酸のレセプターCD44の発現には関与してういないことが明らかとなった。
パネルデータを用いた交通環境の変化に伴う誘発交通量推計手法に関する基礎的研究

1998年4月に新規供用された本国道路の明石ルートを対象に,供用開始に伴う時間短縮および将来時点における料金変更によって誘発される交通量の変化を的確に予測する手法の開発を目的とする.この研究目的の達成のために.本研究では以下の各項目の検討を行った.(1)交通需要における誘発交通の一般的な概念の整理(2)既存研究レビューを踏まえた本国道路における誘発交通需要のとらえ方の明確化(3)パネルデータを用いた誘発交通需要推計方法の構築この中で,とくに(3)の誘発交通需要推計においては,誘発交通が供用開始前後における需要関数の構造的変化に伴って派生したものとしてとらえ,本回間の年間移動頻度を推計するモデルを供用前後のパネルデータにもとづき同定化することを試みた。これらの詳細な検討結果については,最終報告書として取りまとめを行い,成果の公表を行うものとした。(1)誘発需要に関する既存の諸研究を概観するとともに,交通需要における誘発交通の一般な概念の整理および本四道路における誘発需要のとらえ方を整理した.さらに,従来の需要予測モデル(本四モデル)を概観し,非集計行動モデルを用いた交通需要予測を行う立場から,四段階推計法の枠組みに従った従来の本四モデルの課題点を整理した.(2)明石ルート供用開始前後の2時点にわたり実施された,住民・一般事業所・運輸事業所を対象とした交通調査データを用いて,供用前後での輸送特性や交通機関選択特性に関する基礎集計分析を行った.住民調査の結果からは,観光目的の本四間移動頻度の増加割合が高いこと,カーフェリーの利用が減少し路線バス・観光バスの利用が増加したことが確認された.一方事業所調査の結果からは,主に短距離・長距離のフェリーから明石海峡大橋への手段転換が起こったこと,品目としては食料工業品や畜産品等の農産品の転換割合が高いことが示された.(3)上記データを元に,供用前および供用後の2時点における交通機関選択に関する非集計行動モデルを定式化し,そのパラメータ推定結果にもとづき,誘発需要に関わる諸要因の抽出を行った.なお,本年度は対象を貨物車交通に絞ってモデル分析を行った.1998年4月に新規供用された本四道路の明石ルートを対象に,供用開始に伴う時間短縮および将来時点における料金変更によって誘発される交通量の変化を的確に,予測する手法の開発を目的とする,この研究目的の達成のために本研究では以下の各項目の検討を行った。(1)交通需要における誘発交通の一般的な概念の整理(2)既存研究レビューを踏るえた本四道路における誘発交通需要のとらえ方の明確化(3)パネルデータを用いた誘発交通需要推計方法の構築この中で,とくに(3)の誘発交通需要推計においては,誘発交通が供用開始前後における需要関数の構造的変化に伴い派生したものとしてとらえ,本四間の年間移動頻度を推計するモデルを供用前後のパネルデータにもとづき同定化することを試みた。これらの詳細な検討結果については,最終報告書として取りるとめを行い,成果の公表を行うものとした。
地域在宅高齢者の骨密度と栄養摂取等との関連について

本研究の目的は、骨密度と栄養素等摂取の断面研究及び後ろ向きの縦断研究である。当初の研究計画に基づき、本年度は1998年度の成人健診について65歳以上の高齢者について断面研究を実施し、1998年、1993年、および1988年の健診結果を、1つにまとめデータベース化した。骨密度の成績から、33%タイル値、67%タイル値でL、M、H群と3区分し、1988年および1998年の栄養素等摂取量について各群で検討した。(1)1998年時点の対象者の特徴:年齢は男女とも、M、H群に比べL群で有意な高値を示した。またBMIは、男性はL群に比べM、H群で、女性はL、M、H群の順に有意に高値であった。(2)1998年時の栄養素等摂取状況:男性は、食物繊維摂取量がM群に比べH群で有意に高値であった。その他の栄養素については有意な差は認められなかった。女性は、エネルギー、たんぱく質、動物性たんぱく質、カルシウム等いくつかの栄養素がL群に比べM、H群で有意な高値であった。(3)1988年時の栄養素等摂取状況:男性は、動物性たんぱく質、カルシウム、リンの摂取量がL群に比べM群で有意に低値であった。女性は、カルシウム摂取量がL群に比べH群で有意に高値であった。(4)1998年時の食品群別摂取量:男性は、めん類が、L群に比べM群で有意に高値であったが、牛乳・乳製品は各群で有意差はみられなかった。女性は、どの食品群にも有意差はみられなかった。(5)1988年時の食品群別摂取量:男性は砂糖類がL群に比べM群で有意に高値で、魚介類、牛乳摂取量はL群に比べM群で有意に低値であった。女性では、油脂類がL群に比べM群で有意に高値で、牛乳摂取量がL群に比べH群で有意に高値であった。以上より1988年時の栄養素等摂取状況は各群ともほぼ同水準であるが、1998年は特に女性において、骨密度が高い者で栄養素等摂取状況の高い傾向が伺え、加齢に伴う骨量減少の抑制には十分な栄養摂取が必要であることが示唆された。<結果>(1)平均年齢は、男性72.1歳、女性72.0歳で、男女とも加齢に伴って身長、体重、BMIは有意に減少していた。(2)骨密度(OSI)は男女とも年齢と有意な負の相関を示した。(3)OSIと栄養素等摂取量との関連について、男性ではOSIが高くなるにつれてナトリウム摂取量が低値を示した。女性では、エネルギー摂取量、たんぱく質、脂質、カルシウム、リン、鉄、ナトリウム、マグネシウム摂取量、たんぱく質エネルギー比が高値を示した。(4)OSIと食品群別摂取量との関連について、男性ではOSIが高くなるにつれてアルコール摂取量が、女性ではパン、油脂類、食塩、アルコール、肉類、乳・乳製品が高値を示した。(5)食物消費構造について、第1因子の正方向には副菜型因子が,負方向にはアルコール因子が、また第2因子の正方向にはパン食型因子が,負方向には米食型因子が抽出された。男女それぞれの因子得点をみると、男性はアルコール因子の方向に,女性は副菜型因子の方向にそれぞれプロットされた。女性ではOSIが高くなるにつれて米食型因子からパン食型因子の方向へ移動していた。(6)OSIと喫煙習慣との関連について、男性では喫煙習慣が以前あった者に比べ現在喫煙習慣のある者が低値を示した。女性では喫煙習慣の違いでは差はみられなかった。(7)運動習慣について、男性ではOSIと運動習慣には関連はみられなかった。女性では運動習慣のない者は、運動習慣のある者に比べ低値を示した。日常の生活習慣等との関連について、今後検討していく予定である本研究の目的は、骨密度と栄養素等摂取の断面研究及び後ろ向きの縦断研究である。

(3)1988年時の栄養素等摂取状況:男性は、動物性たんぱく質、カルシウム、リンの摂取量がL群に比べM群で有意に低値であった。女性は、カルシウム摂取量がL群に比べH群で有意に高値であった。(4)1998年時の食品群別摂取量:男性は、めん類が、L群に比べM群で有意に高値であったが、牛乳・乳製品は各群で有意差はみられなかった。女性は、どの食品群にも有意差はみられなかった。(5)1988年時の食品群別摂取量:男性は砂糖類がL群に比べM群で有意に高値で、魚介類、牛乳摂取量はL群に比べM群で有意に低値であった。女性では、油脂類がL群に比べM群で有意に高値で、牛乳摂取量がL群に比べH群で有意に高値であった。以上より1988年時の栄養素等摂取状況は各群ともほぼ同水準であるが、1998年は特に女性において、骨密度が高い者で栄養素等摂取状況の高い傾向が伺え、加齢に伴う骨量減少の抑制には十分な栄養摂取が必要であることが示唆された。
BMP-15のヒト生殖における役割と恒常活性型BMP-15の開発

BMP-15はTGF-βスーパーファミリーに属する蛋白で卵巣において卵母細胞に特徴的に発現する因子である。遺伝子異常が不妊の原因となる原発性卵巣機能低下症や二卵性双生児の母親において高頻度に認められることでも注目されている。今回の研究により原発性卵巣機能低下症患者に発見された変異型BMP-15はその蛋白合成・分泌が障害され、生理活性が低下することが明らかとなった。またBMP-15の合成過程における翻訳後修飾に関する検討では翻訳後リン酸化されない蛋白の生理活性が低下することが明らかになった。これらの結果はBMP-15の女性生殖内分泌における作用を解明する上で重要と考えられた。原発性卵巣機能低下症(Premature ovarian failure/Primary ovarian insufficiency)患者や二卵性双生児の母において報告されたBone morphogenetic protein-15 (BMP-15)及びGrowth differentiation factor-9 (GDF-9)の遺伝子変異のうち高頻度に認められ、かつ対照群に認められない4種のミスセンス変異BMP-15R76C, BMP-15R206H, GDF-9K67E, GDF-9P103Sを抽出し、変異遺伝子導入プラスミドを作成した。次にその変異遺伝子導入プラスミドをHEK293F細胞に遺伝子導入し、BMP-15・GDF-9の生物学的活性への影響を検討した。その結果、野生型BMP-15・GDF-9に比べ、すべての変異型BMP-15・GDF-9において卵巣顆粒膜細胞の細胞増殖能・Smadシグナル伝達などの生理活性の減弱を認めた。さらにイムノブロットによる細胞溶解液や培養液の検討にて、変異型BMP-15・GDF-9ではプロ蛋白の合成障害を認めないが、成熟蛋白の生成・分泌が減少することが明らかになった。このことより変異型BMP-15・GDF-9に認める生物活性の低下はプロ蛋白の翻訳後processing障害による成熟蛋白の分泌低下に起因することが示唆された。ヒトと同じく単排卵であるヒツジにおいても成熟蛋白の減少が多排卵・多胎に関与することが既に報告されていることから、卵母細胞因子BMP-15・GDF-9の変異が、ヒトにおいても臨床的に多排卵による二卵性双生児の発生や多排卵後の卵胞枯渇による早期卵巣機能不全に関与する可能性が考えられた。ヒトを含む哺乳動物の卵胞形成・発育に、卵巣局所にて作用するautocrine/paracrine factorが重要な役割を果たすことが明らかになっており、なかでも卵母細胞に発現するBMP-15やGDF-9は卵胞成長に必須の因子であると認識されているが、今回の知見はそれを裏付けるものと考えられる。ヒトBMP-15の成熟蛋白の6番目のセリン残基が翻訳後修飾として、リン酸化されていること、そのリン酸化がヒトBMP-15の生理的役割にとって重要であることが報告されている。我々はヒトBMP-15にFlagタグを付加したhBMP-15F発現プラスミドをもとにsite-directed mutagenesisの手法により、ヒトBMP-15のリン酸化部位であるmature proteinのN末端から6番目のセリン(Ser6)をアラニンに変換し、非リン酸化モデルの変異型hBMP-15F発現プラスミドを作成した。その後HEK293細胞にhBMP-15F発現プラスミドと変異型hBMP-15F発現プラスミドをそれぞれリポフェクション法により遺伝子導入した上で分泌蛋白の生理活性を野生型と比較検討した。その結果、非リン酸化BMP-15蛋白は野生型BMP-15蛋白のもつ卵巣顆粒膜細胞のFSH受容体発現抑制作用を有さないことが明らかになった。また卵巣顆粒膜細胞におけるプロゲステロン産生に関するステロイド合成酵素の発現を野生型BMP-15が抑制するのに対し、非リン酸化モデルではこの作用がキャンセルされることがあきらかとなった。BMP-15の機能的異常がヒトと同じく単排卵動物であるヒツジにおいて不妊や多産といった独自の生殖表現型を引き起こすことが以前から知られている。また、ヒトにおいても近年、原発性卵巣機能低下症患者や二卵性双生児の母親においてBMP-15遺伝子の点突然変異が高頻度に起こることが報告されている。本研究は卵母細胞から発現・分泌されるBMP-15が卵巣顆粒膜細胞に作用し卵巣機能に重要な影響を及ぼすメカニズムを解明する上で重要な知見と考えられた。
Be/X線連星系におけるX線アクティビティの起源

Be/X線連星系中のBe星ガス円盤と中性子星の相互作用について、半解析的な方法と数値シミュレーションを併用して調べた。数値シミュレーションは3次元SPH法を用いた。本研究により以下のことがらが見いだされた。1.Be星ガス円盤は、中性子星からの共鳴相互作用により、ある共鳴半径のところで打ち切られる。この効果は、離心率があまり大きくなく、周期が数十日程度までの系で顕著である。これらの系では、Be星から放出された物質は円盤内にたまり続け、孤立したBe星のまわりのガス円盤よりも密度の高い円盤を形成する。2.離心率が大きく、また周期の長い系ほど、共鳴相互作用の効果は弱く、中性子星への降着率が高くなる。これはタイプI・アウトバースト(周期的なX線増光現象)を起こす系の観測的特徴をよく説明する。3.楕円軌道を描く中性子星により、Be星ガス円盤中にはeccentricモードが励起される。励起のタイム・スケールは軌道離心率の大きな系ほど短い。4.軌道傾斜角が大きくなるにつれて共鳴相互作用の効果は弱くなる。特に、45度よりも大きな傾斜角の系では、中性子星の質量捕獲率は1周期に2つのピークを持つようになる。5.中性子星に捕獲された物質は降着円盤を形成する。中性子星への質量降着率はBe星からの質量輸送率よりもずっと小さい。円盤の半径は、長期的には時間と共に増大するが、短期的には近星点通過時に減少し、その後ゆっくりと回復する。Be/X線連星系中のBe星ガス円盤と中性子星の相互作用について、半解析的な方法と数値シミュレーションを併用して研究した。数値シミュレーションは、SPH法を用いて、様々な軌道要素(周期、離心率、傾斜角)と粘性の大きさに対して行った。簡単化のために、Be星ガス円盤は等温であり、Be星からの質量放出は一定であると仮定した。この研究から以下のことがらが見いだされた。1.Be星ガス円盤は、粘性が非常に大きいような状況を除けば、中性子星からの共鳴相互作用により、ある半径のところで打ち切られる。2.Be星ガス円盤の共鳴による打ち切りにより、軌道離心率の小さい系や中くらいの系では、中性子星への質量降着量が大きく減少する。この場合、Be星から放出された物質は円盤内にたまり続け、孤立したBe星のまわりのガス円盤よりも密度の高い円盤を形成する。3.軌道離心率の大きな系ほど共鳴によるガス円盤の打ち切りの程度弱く、中性子星への降着率は高くなる。4.楕円軌道を描く中性子星により、Be星ガス円盤中にはeccentricモードが励起される。励起のタイム・スケールは軌道離心率の大きな系ほど短いが、最終的な振幅は軌道離心率にあまり依存しない。5.Be星ガス円盤からの連続光は位相に応じた周期的な変動を示す。変動の振幅は離心率の大きな系ほど大きくなる。Be/X線連星系中のBe星ガス円盤と中性子星の相互作用について、昨年度に引き続き、数値シミュレーションにより研究した。数値シミュレーションはSPH法を用いて、様々な軌道要素(周期、離心率、傾斜角)と粘性の大きさに対して行った。簡単化のために、Be星ガス円盤は等温であると仮定した。1.タイプI・アウトバースト(周期的なX線増光現象)は中性子星への質量降着率が閾値を超えるときに起こる現象であると考えられている。離心率をさまざまに変えて行った数値シミュレーションの結果から、Be星ガス円盤の静穏期では、このような状況は軌道離心率の大きい系でのみ成り立つことがわかった。この結果は、規則的にタイプI・アウトバーストを起こす系が離心率の大きな系に偏っているという観測的特徴をよく説明する。2.1例おこなった高精度のシミュレーションでは、eccentricになったBe星ガス円盤が円盤の回転方向にゆっくりと歳差運動を始めるという現象が見られた。

歳差運動の角速度は、一定ではなく、連星軌道の位相に依存して加速・減速した。中性子星への質量降着率は歳差運動の位相に応じて変化した。このことは、離心率の大きくない系でも、Be星ガス円盤の歳差運動によって、一時的にタイプI・アウトバーストが起こり得ることを示唆している。3.軌道傾斜角がゼロでない系では、傾斜角がゼロの系に比べて、periastronでの中性子星とBe星ガス円盤外縁の距離が大きくなり、中性子星への質量降着率が小さくなる。このことから、軌道傾斜角がゼロでない系ではタイプI・アウトバーストが起こりにくくなるであろうことが予想される。Be/Xs線連星系におけるX線アクティビティの起源を理解するために、昨年度に引き続き、Be星ガス円盤と中性子星の相互作用を数値シミュレーションにより研究した。今年度は、特に、軌道傾斜角の大きい場合と軌道周期の長い場合をSPH法を用いて調べた。また、中性子星への降着流のシミュレーションも一例行った。簡単化のために、Be星ガス円盤のシミュレーションでは等温を仮定し、中性子星への降着のシミュレーションではポリトロピック関係式を仮定した。それらのシミュレーションから以下の結論が見出された。1.周期の長い系ほどBe星ガス円盤のtruncationは弱く、結果として、中性子星への質量降着率が増加する。昨年度に、タイプI・アウトバースト(周期的なX線増光現象)を起こしやすいのは離心率の大きな系であるとの結論を得たが、今年度の研究と併せて考えると、タイプI・アウトバーストを最も起こしやすいのは離心率が大きく軌道周期の長い系であることがわかる。これは観測的特徴をよく説明する。2.軌道傾斜角が大きくなるにつれてtruncationは弱くなる。特に、45度よりも大きな傾斜角の系では、中性子星の質量捕獲率は1周期に2つのピークを持つようになる。2つのピークの位相や相対的な高さは、Be星ガス円盤の連星軌道面からの傾きの角度(傾斜角と方位角)に依存する。3.中性子星に捕獲された物質は降着円盤を形成する。中性子星への質量降着率はBe星からの質量輸送率よりもずっと小さい。結果として、降着円盤の密度は時間と共に増加する。十分発達した後の円盤の回転則はほぼケプラー的である。円盤の半径は、長期的には時間と共に増加するが、短期的には近星点通過時に減少し、その後ゆっくりと回復する。
神経細胞の分化と生存維持に対するBRINPファミリータンパク質の生理機能解明

我々が同定したBRINPファミリー(BRINP1,2,3)は、既知のタンパク質と類似性を持たない全く新規のタンパク質であり、神経系特異的に発現する細胞周期抑制因子である。本研究は、BRINPファミリーの生理機能と病態における役割を解明することを目的とした。その結果、BRINP1遺伝子欠損マウスの解析を通じて、BRINP1遺伝子は神経活動依存的に誘導されて過興奮による神経変性を防いでいること、およびBRINP1欠損マウスは特定の精神疾患に類似した行動を示すことが明らかになった。我々が同定したBRINPファミリーは,神経系特異的な新規のがん抑制遺伝子である.本研究ではノックアウトマウスやタンパク質機能解析を通じてBRINPファミリーの生理機能と病態における役割を解明することを目的としている.本年度は,BRINPファミリーの遺伝子欠損マウスの作成を継続すると共に,既に作成されたBRINP1欠損マウスの行動解析を行い,以下の結果を得た.さらに各ファミリータンパク質の発現・機能解析に関して,以下の成果を得た.1 BRINP1遺伝子Exon8ヘテロ欠損マウスの交配により得られたホモ欠損マウスは,見かけ上正常に発達して,生殖能力を有していた.このホモ欠損マウスの行動上の特徴を解析した結果,きわめて特徴的な表現型が見いだされた.すなわち,感覚能力や運動能力は正常であるが,落ち着きがなく,極めて多動性であった.また,他の個体に対する興味等,社会的行動が欠落していた.さらにこのマウスは忍耐力に欠けており,あきらめが早い傾向が見られた,これらの結果より、BRINP1欠損マウスは、ADHD(注意欠陥性多動障害)等の精神疾患の発症メカニズムを解明する上で,重要なモデルマウスになることが期待される(論文作成中).2マウスES細胞より誘導・樹立された神経幹細胞に対して,各BRINP遺伝子の発現解析を行ったところ,各BRINPは、ES細胞には発現しておらず,神経幹細胞における発現も低レベルであるが,神経幹細胞から神経細胞への分化に応じて各BRINPの発現が顕著に誘導されることが見いだされた.さらに神経幹細胞に強制発現させた各BRINPは神経幹細胞の細胞周期移行をG1→Sにおいて顕著に抑制することが見いだされた.すなわち,BRINPは正常な神経系の発生過程に於いて終末分化した神経細胞の分裂を抑制する機能を有すると考えられる(論文作成中).我々が同定したBRINPファミリーは,神経系特異的な細胞周期抑制因子である.本研究ではBRINPファミリーの生理機能と病態における役割の解明を目的としている.本年度は,BRINPファミリーの遺伝子欠損マウスの作成とその表現型の解析を継続し以下の結果を得た.さらに各ファミリータンパク質と他のタンパク質との相互作用に関しても以下の結果を得た.1)BRINP1遺伝子のホモ欠損マウスでは,神経活動亢進により海馬CA3領域における神経細胞変性が観察された(野生型マウスでは、神経活動の亢進により海馬DG領域でBRINP1が誘導される).このホモ欠損マウスの行動を解析した結果,感覚能力や運動能力は正常であるが,落ち着きがなく極めて多動性であることが明らかになった.他の個体に対する興味等,社会的行動が欠落しており忍耐力に欠けることも明らかになった.これらの結果より,BRINP1欠損マウスは,海馬形成不全によると考えられる精神疾患(ADHD等)の発症メカニズムを解明する上で,重要なモデルマウスになると期待される(論文作成中).2)ES細胞より誘導された神経幹細胞に導入したBRINPファミリーは,細胞周期の進行を抑制すると共に(J Neurosci Res.2010),細胞内において小胞体に強く結合している.BRINPファミリーと相互作用するタンパク質を検索した結果,複数の重要なシグナル伝達タンパク質、細胞周期関連タンパク質や神経疾患関連タンパク質が同定された.これらのタンパク質に対してBRINPファミリーの中でBRINP3が最も高い親和性を示した.さらにBRINP3は、細胞周期関連タンパク質に対してその活性化タンパク質と競合的に結合することにより細胞周期関連タンパク質の核移行を抑制して細胞周期の進行を妨げている可能性が示された.我々が同定したBRINPファミリーは、神経系特異的に発現する細胞周期抑制因子である。本研究は神経系におけるBRINPファミリーの生理機能と病態における役割の解明を目的とする。本年度は、BRINP1遺伝子欠損マウスの表現型の解析を継続して行い以下の結果を得た。1.成体脳におけるBRINP1の発現は広範に認められるが、神経活動に依存して海馬歯状回において特異的に発現が上昇する。BRINP1ホモ欠損マウスでは、神経活動に依存して海馬CA3領域に顕著な神経細胞の変性が観察された。これらより、歯状回で誘導されたBRINP

1が苔状線維を介して、過興奮による脆弱性からCA3錐体細胞を保護することが示唆された。成体BRINP1ホモ欠損マウスの歯状回顆粒細胞下層では神経新生が野生型マウスに比べて亢進しており、未成熱な神経細胞が増加していた。またBRINP1ホモ欠損マウスの行動について、運動性の増加、忍耐力・固執性の欠如、さらに極めて低い社会性を示すことを昨年度までに明らかにした(論文作成中)。以上より、BRINP1の欠損が、幹細胞からの神経新生の亢進と神経細胞の分化抑制を引き起こし、歯状回顆粒細胞とCA3錐体細胞間のネットワーク形成と維持が異常になるために、過興奮に対する神経保護作用が機能しないと考えられる。さらにBRINP1の発現異常が統合失調症やADHD等の精神神経疾患の発症に関与することが示唆される。2.神経活動の亢進に伴う海馬におけるBRINP1の一過的な発現上昇は、脳由来神経栄養因子(BDNF)の発現様式と一致しているが、BRINP1の発現誘導がBDNFに依存しないことも確かめられている。さらに興味深いことにBRINP1ホモ欠損マウスにおけるBDNFの発現レベルは野生型に比べて低く、神経活動亢進時に誘導されるBRIMP1はBDNFの産生を介して神経保護作用を示すことが示唆された。
犬, 豚, 鶏の糸球体腎炎の比較免疫病理学的研究ならびに疾病学的意義について

家畜および家禽の糸球体腎炎(GN)の病理形態学および発生メカニズムに関する知見は未だ断片的である.筆者はGNの発生率が比較的高いと言われている犬,鶏および豚のGNの病理学的本態を明らかにすべく本研究を行った.1.犬のGN:過去の剖検例の中から無作為に147例を抽出し,組織学的および超微形態学的検索を行った.147例中121例(82.4%)にGNが認められ,その内訳は増殖性GN55例,膜性増殖性GN34例,膜性GN32例であった.病変は加齢とともに重篤化する傾向があり, 5歳以上の全例にGNが認められた.犬糸状虫寄生例では非寄生例に比べ膜性および膜性増殖性GNの発生率が有意に高く,野外犬では本寄生虫感染がこれらのGNの発生に関与していることが多いと考えられた.2.鶏のGN: GNを示した産卵鶏18羽(399-504日齢)について検索した.組織学,超微形態学および免疫組織化学的所見から全例ともび慢性メサンジウム増殖性GNと判定された.全例のメサンジウム域に1gGの沈着が認められたが,糸球体病変との相関がなく,これらのGNは免疫複合体沈着とは無関係な機序によって形成されたものと考えられた.3.豚のGN:一見健康な肥育豚1292例の腎臓について検索した. GNは1177例(91.1%)に出現し,これらはさらにメサンジウム増殖を主徴とする群1170例と管内性細胞増殖を主徴とする群7例に大別された.両群の糸球体病変にはしばしば移行像が認められ,結局,肥育豚のGNは管内増殖性GNであると考えられた.家畜および家禽の糸球体腎炎(GN)の病理形態学および発生メカニズムに関する知見は未だ断片的である.筆者はGNの発生率が比較的高いと言われている犬,鶏および豚のGNの病理学的本態を明らかにすべく本研究を行った.1.犬のGN:過去の剖検例の中から無作為に147例を抽出し,組織学的および超微形態学的検索を行った.147例中121例(82.4%)にGNが認められ,その内訳は増殖性GN55例,膜性増殖性GN34例,膜性GN32例であった.病変は加齢とともに重篤化する傾向があり, 5歳以上の全例にGNが認められた.犬糸状虫寄生例では非寄生例に比べ膜性および膜性増殖性GNの発生率が有意に高く,野外犬では本寄生虫感染がこれらのGNの発生に関与していることが多いと考えられた.2.鶏のGN: GNを示した産卵鶏18羽(399-504日齢)について検索した.組織学,超微形態学および免疫組織化学的所見から全例ともび慢性メサンジウム増殖性GNと判定された.全例のメサンジウム域に1gGの沈着が認められたが,糸球体病変との相関がなく,これらのGNは免疫複合体沈着とは無関係な機序によって形成されたものと考えられた.3.豚のGN:一見健康な肥育豚1292例の腎臓について検索した. GNは1177例(91.1%)に出現し,これらはさらにメサンジウム増殖を主徴とする群1170例と管内性細胞増殖を主徴とする群7例に大別された.両群の糸球体病変にはしばしば移行像が認められ,結局,肥育豚のGNは管内増殖性GNであると考えられた.1.犬の糸球体腎炎について147頭の無作為抽出犬の腎臓について組織学的並びに超微形態学的研究を行った。121例に糸球体腎炎が認められ、その内訳は膜性糸球体腎炎32例(21.8%),増殖性糸球体腎炎55例(37.4%),膜性増殖性糸球体腎炎34例(23.1%)であった。国内・外におけるこれまでの報告に比べ糸球体腎炎の発生率が高いことが注目されたが、それは犬糸状虫寄生率が高かったことと関連しているようであった。特に、膜性および膜性増殖性糸球体腎炎の発生と犬糸状虫寄生が密接に関連していることが明らかになった。2.鶏の糸球体腎炎について18例の糸球体腎炎例を収集し、組織学的,超微形態学的,および免疫病理学的研究を行った。すべての糸球体病変はメサンニウム増殖性糸球体腎炎に分類し得るものであり、重篤例では糸球体硬化が著明であった。免疫病理学的には、ほとんどの例のメサンニウム基質に軽度の粗大顆粒状の1gG沈着を認めたが、病変の進行とは無関係であり、鶏の糸球体腎炎に対する液性免疫の関与は否定的であった。3.豚の糸球体腎炎について約150頭の肥育豚の腎臓を組織学的に検索し、その約20%に増殖性系球体腎炎を認めた。同様病変は繁殖豚では希れにしか存在せず、一過性の感染性糸球体炎がその本態であると考えられた。豚の糸球体腎炎例についてはさらに症例収集を行い、超微形態学的並びに免疫病理学的研究を進める予定である。なお、備品として購入したパワーカッターを用いて各種動物の骨標本を作製し、腎疾患と骨病変の関連性について検討を加えている。
集中治療後の認知・精神障害におけるxCTを介した酸化ストレスとグルタミン酸の制御

postintensive caresyndrome(PICS)とは,重症患者において集中治療室在室中や退院後に生じる精神機能障害,認知機能障害,身体障害の総称である。敗血症による諸臓器の障害には,過剰な酸化ストレス応答が関与しており,PICSの発症も同様の機序が考えられるが,その進展機構の解明は未だ不十分である。また,多くの精神疾患の発症に脳内でのグルタミン酸の制御異常との関連が指摘されているが,PICSの病態における脳内グルタミン酸の挙動に関する知見は乏しい。本研究では,マウス敗血症モデルを作成し,酸化ストレス応答とグルタミン酸制御の二つの観点からPICSの病態を明らかにする。
高アンモニア血症と急性胃粘膜病変発生との関係に関する検討

Wistar系雄性ラットを高アンモニア血症群(10M ammmonia acetate 10μl/h 6日間腹腔内持続投与)、対象群(同方法にて生理食塩水投与)に分け、開始6日目に24時間絶食の後に4時間、23°Cにて水浸拘束ストレスを施行した。結果1)血清アンモニア値は高アンモニア血症群で正常の34倍に上昇した。2)血清アルギニン値は高アンモニア血症群において有意に増加していた。3)ストレス潰瘍の発生は高アンモニア血症群において有意に抑制されていた。5)高アンモニア血症群に、水浸拘束ストレス前にNO合成酵素阻害薬であるL-NAME投与すると、潰瘍発生は対照群と同等であり、その発生を抑制しなかった。6)胃粘膜血流はコントロールにおいて低下するも、高アンモニア血症群では低下しなかった。しかし、L-NAME投与においては高アンモニア血症においても胃粘膜血流は有意に低下した。結論以上より、アンモニアが肝にて解毒される際、アルギニンを産生するが、このアルギニンはNO前駆体であることより、高アンモニア血症ではNO産生が増加し、それに伴う血管収縮抑制がストレス潰瘍抑制へとつながった推察された。
自己免疫疾患に関する新規遺伝子AIREの免疫応答機構における役割

1.AIRE遺伝子発現の解析:In situハイブリダイゼーションと免疫組織化学的解析から、AIREは胸腺髄質、リンパ節傍皮質・髄質、脾臓、胎児肝臓など免疫系の組織においてごく一部の細胞にのみ発現が認められた。RT-PCR解析では、AIREのmRNAはヒト胸腺、リンパ節、胎児肝臓など免疫系の組織のみでなく、脳、精巣、膵臓、腎臓、肺、胎盤など多くの組織においても非常に低いレベルの発現が認められた。ヒト末梢血においてはRT-PCRと免疫細胞染色でCD14陽性単球、樹状細胞における強い発現を認めた。2.AIRE蛋白の構造と機能の解析:AIREとGAL4 DNA結合ドメインとの融合蛋白を用いて、AIREに転写促進活性があることを明らかにした。またAIREがN末端のHSRドメインを介してホモ二量体を形成すること、さらに転写のコアクチベーターであるCBP(CREB結合蛋白)と、CBPのCH1およびCH3ドメインを介して結合することを明らかにした。これらの性質は、AIREが転写調節因子として働くことを強く支持するものである。3.APECED患者におけるAIRE遺伝子の変異:日本人APECED患者2家系においてAIRE遺伝子の突然変異を新たに4種類発見した。何れもこれまでに報告のない突然変異であった。また、同じ家系内でも患者間で明らかな臨床症状の違いが認められ、AIRE遺伝子の突然変異の種類と症状とは必ずしも一致しないことが再確認された。4.AIRE発現細胞株の樹立:マウスAire遺伝子の転写開始点よりも上流の転写調節領域を含むゲノムDNA断片にSV40のラージT抗原の遺伝子を融合したトランスジーンをマウスに導入し、トランスジェニックマウスを作成した。このマウスの胸腺から、Aire遺伝子プロモーターの支配下でSV40ラージT抗原を発現し、その結果、不死化した培養細胞株を得た。1.AIRE遺伝子発現の解析:in situハイブリダイゼーションと免疫組織化学的解析から、AIREは胸腺髄質、リンパ節傍皮質・髄質、脾臓、胎児肝臓など免疫系の組織においてごく一部の細胞にのみ発現が認められた。また胸腺の細胞においてAIREは核内で点状に局在していた。AIREを発現している細胞は胸腺髄質においては上皮細胞と非上皮細胞の2種類であり、後者は形状および発現しているマーカーの種類から単球系樹状細胞の一部のものと推定された。AIREが発現する胸腺髄質上皮細胞および樹状細胞は抗原提示細胞として自己反応性T細胞のネガティブセレクションに関わることが知られており、AIREの機能を考える上で大変興味深い。2.AIRE蛋白の構造と機能の解析:AIRE蛋白のAIREとGAL4 DNA結合ドメインとの融合蛋白を用いて、AIREに転写促進活性があることを明らかにした。またAIREがN末端のHSRドメインを介してホモ二量体を形成すること、さらに転写のコアクチベーターであるCREB(サイクリックAMP応答配列結合蛋白)結合蛋白(以下CBP)と、CBPのCH1およびCH3ドメインを介して結合することを明らかにした。3.APECED疾患モデルマウスの作製:マウスES細胞に欠損AIRE遺伝子を導入し、AIRE欠損細胞株を樹立した。現在、マウス胚に導入し、ノックアウトマウスの作製を試みている。1.AIRE

遺伝子のプロモーター領域の同定と発現調節の解析:遺伝子の発現調節に関与するプロモーター領域の配列と転写調節因子を解明するため、マウスAIRE遺伝子の推定プロモーター領域を含むDNA断片を単離し、下流にレポーターとしてLacZ遺伝子をつないだ。このレポーター遺伝子断片をマウス受精卵に注入し、現在トランスジェニックマウスを作成中である。2.AIRE遺伝子発現の解析:RT-PCR解析では、AIREのmRNAはヒト胸腺、リンパ節、胎児肝臓など免疫系の組織のみでなく、脳、精巣、膵臓、腎臓、肺、胎盤など多くの組織に於いても非常に低いレベルの発現が認められた。これらは、免疫組織化学的解析で検出される非常に少数の細胞における発現に起因するものと思われる。マウスにおいても、AIREは同様の発現パターンを示した。さらにマウス胸腺あるいは脾臓から単離した樹状細胞においてAIREmRNAの発現を確認した。このことはその他の組織における低レベルの発現も樹状細胞によるものである可能性を示している。また、RelB遺伝子欠損マウスの胸腺におけるAIREの発現の解析からRelBに制御される胸腺の発生・分化がAIREの発現に必須であることが分かった。一方、様々な細胞株におけるAIREのmRNAの発現をRT-PCRで解析したところ、T細胞、プレプロB細胞、Bリンパ芽球細胞由来の細胞株で発現を認めたが、何れも非常に低いレベルのものであり、生物学的意義は不明である。3.APECED患者におけるAIRE遺伝子の変異:日本人APECED家系、2家系に於いてAIRE遺伝子の突然変異を新たに4種類発見した。何れもこれまでに報告のない突然変異であった。また同じ家系内でも患者間で明らかな臨床症状の違いが認められ、AIRE突然変異の種類と症状とは必ずしも一致しないことが再確認された。1.AIRE発現細胞株の樹立:マウスAire遺伝子の転写開始点から上流6.3kbのDNA断片にSV40のラージT抗原(以下LT抗原)の遺伝子を融合したトランスジーンを構築し、これをマウス受精卵に注入し、トランスジェニックマウスを作成した。このマウスにおいては、Aire遺伝子発現細胞においてのみAire遺伝子プロモーター支配下で特異的にLT抗原が発現し、その細胞が腫瘍化することが期待された。得られたマウスは、正常同胞に比べてやや体重が少ない他に外見上の特徴は認められなかったものの、生後40日目に肥大化した胸腺による呼吸困難を来したため、胸腺、その他の臓器を摘出した。胸腺の免疫組織染色の結果は、予想外なことにLT抗原の発現はごく一部の細胞にしか認められなかった。肥大化した胸腺の細胞を培養したところ、大部分はT細胞由来と思われる浮遊細胞であったが、LT抗原は発現しておらず、細胞数も培養を続ける内に減少した。一方、付着細胞は8ヶ月の継代培養を経てもなお増殖を続けている。免疫細胞染色の結果、付着細胞においてLT抗原の発現が確認された。従ってこの付着細胞がAIRE発現細胞由来のものと考えられる。また、この結果、6.3kbのDNA断片中にAIRE遺伝子の組織・細胞特異的な発現調節のために必要なすべての配列が含まれることが示された。
高次元・大規模・多ドメインデータの特徴抽出と情報統合による統計的学習

本研究では,さまざまな形式で表現された高次元・大規模な多ドメインデータを用いて統計的学習を行うためのフレームワークを構築することを目的とします.今日のようなビッグデータ時代では,さまざまなデータドメインにおいて,サイズ,次元,表現形式の異なる複雑なデータを収集することが出来ます.これは一見するとdata-richな状態と言えます.しかし,それぞれのドメイン間の相互関係が不明なことが多く,その意味ではデータ量が増えるほどknowledge-poorな状態になってしまいかねません.このようなビッグデータ時代のパラドックスを打破するための研究を推進します.本研究では,さまざまな形式で表現された高次元・大規模な多ドメインデータを用いて統計的学習を行うためのフレームワークを構築することを目的とします.今日のようなビッグデータ時代では,さまざまなデータドメインにおいて,サイズ,次元,表現形式の異なる複雑なデータを収集することが出来ます.これは一見するとdata-richな状態と言えます.しかし,それぞれのドメイン間の相互関係が不明なことが多く,その意味ではデータ量が増えるほどknowledge-poorな状態になってしまいかねません.このようなビッグデータ時代のパラドックスを打破するための研究を推進します.
フィリピン南部の平和構築：新自治政府設立をめぐる課題の解明

本研究は、フィリピン南部の最大武装勢力であるモロイスラム解放戦線(MILF)とフィリピン政府との和平プロセスに着目する。両者は2014年3月に包括的合意に署名し、南部に新しい自治政府を設立し、MILFを段階的に武装解除することによって紛争を終結することに合意した。他の紛争地域における自治政府設立過程との比較研究を行い、地域研究および平和構築の学問分野に実証的かつ理論的に貢献することを目的とする。
単分散磁性微粒子の製造とその磁気的性質に関する研究

(1)単分散γ-酸化鉄の磁気的性質単分散性に優れたスピンドル状及び棒状ヘマタイト微粒子を製造し,マグネタイトを経てγ-酸化鉄(マグヘマタイト)に転換し,その磁気的性質と粒子径及び軸比との関係について調べた。抗磁力は軸比34.5のスピンドル状γ-酸化鉄粒子では,長軸4μmで最大を示した。スピンドル状粒子を塩酸で長軸方向のみ溶解させて,軸比を変化させたところほぼ直線的に抗磁力の減少が見られた。酸性条件下で製造したスピンドル状ヘマタイト微粒子から製造したγ-酸化鉄粒子の抗磁力はアルカリ条件下で製造したヘマタイト微粒子から製造したものより大きな値を示した。これは,棒状粒子に比べてスピンドル状粒子の方が磁気的な安定化エネルギーが大きいためと考えられる。(2)ヘマタイト微粒子分散系の沈降電位の磁場変化ヘマタイト微粒子分散系の沈降電位が磁場によって変化することを見いだし,その電位の磁場変化について調べた。その結果,磁場によってスピンドル状ヘマタイト微粒子が沈降方向に対して長軸を垂直になるように配向するため液体との摩擦抵抗が増大し,沈降速度が減少するため沈降電位が減少することがわかった。また,この時の沈降電位の変化はLangevin関数を使って表せた。(3)スピンドル状ヘマタイト微粒子によるループの形成スピンドル状ヘマタイト微粒子が筏状のルーズな凝集体を形成することは研究者等によって明らかにされていたが,この筏状凝集体が限られた条件下でループ状の凝集体を形成することを新たに見いだしその機構を解明した。微量のリン酸イオンの存在の下で製造した単分散性に優れたスピンドル状ヘマタイト微粒子から製造したγ酸化鉄の抗磁力を5000eまで高めることができた。しかし,ヘマタイト粒子の結晶性を高め,γ-酸化鉄の磁気的性質を更に改善する目的で800°Cで粒子を焼成したところ粒子の部分的な分解が認められた。この原因として,粒子の内部に残留する微量の塩素イオンの影響が考えられたので,塩素イオンの無い条件下で単分散性に優れたヘマタイト微粒子を製造する方法の開発を試みた。針状のヘマタイト粒子を水溶液中で製造する方法としては幾つかの方法が知られているが,塩酸酸性でリン酸イオン存在下で製造したヘマタイト微粒子から製造したγ-酸化鉄と比較検討するために,アルカリ性でクエン酸イオンの存在下で単分散性に優れたヘマタイト微粒子の製造を試みた。その結果,水酸化鉄ゲル製造時の温度がヘマタイト微粒子の形状,単分散性および再現性に著しく影響することがわかった。種々の温度でゲルを製造し微粒子の生成を試みた結果,45°C近辺が最適であることが分かった。現在のところこの方法でできる微粒子の大きさと軸比の範囲は限られているが,条件の最適下を行うことによってもっと広い範囲で単分散性に優れた針状ヘマタイト粒子を製造したい。更に,磁性微粒子の抗磁力と粒子径との離散的な変化を追及したい。ヘマタイト微粒子分散系の沈降電位が磁場によって変化することが分かったので,さらにヘマタイト微粒子分散系の磁気的性質を明らかにするとともに,沈降電位の研究過程において,測定用のセル全体を回転することによって精度良く沈降電位を測定することができることが分かったのでこの回転法についても研究を進めたい。単分散性に優れたスピンドル状及び棒状ヘマタイト微粒子を製造し精製後マグネタイトを経てγ-酸化鉄(マグヘマタイト)に転換し,その磁気的性質と粒子径及び軸比との関係について調べた。

スピンドル状粒子が塩酸で長軸方向のみ溶解されることを見いだし,溶解によって軸比を変化させたところ,軸比の減少とともにほぼ直線的に抗磁力の減少が見られた。酸性条件下で製造したスピンドル状ヘマタイト微粒子から製造したγ-酸化鉄粒子のの抗磁力はアルカリ条件下で製造したヘマタイト微粒子から製造したものより大きな値を示した。これは,棒状粒子に比べてスピンドル状粒子の方が磁気的に安定化するためと考えられる。当初目標としていたような磁区数の変化にともなう離散的な抗磁力の変化は見いだされてはいないが,粒子径とともに抗磁力が大きく変化することは観察された。さらに単分散性をの良い微粒子を多く製造し,軸比が同じで粒子径が異なる粒子の測定データを集積するとともに単一粒子の抗磁力を測定できる環境作りに努力したい。ヘマタイト微粒子の精製過程においてヘマタイト微粒子分散系の沈降電位が磁場によって変化することを見いだし,沈降電位の磁場変化を詳しく調べた。その結果,磁場によってスピンドル状ヘマタイト微粒子が沈降方向に対して長軸を垂直するように配向するため液体との摩擦抵抗が増大し,沈降速度が減少し沈降電位が減少が観測されることがわかった。また,この沈降電位の変化はLangevin関数によって表されることが分かった。