hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
早期肝細胞癌及び境界病変のMRIの病理組織学的検討

早期肝細胞癌境界病変の特徴であるT1強調画像における高信号パターンの成因について、前年度に着目した腫瘍内への微細な鉄沈着によるT1短縮効果の可能性については、ファントム実験の追加により裏付けを得た。更に、再生結節境界病変早期肝細胞癌において悪性度の増加と病変内の鉄沈着の程度が逆相関する点から、T2強調画像とグラディエントエコー系列のT1強調画像の組み合わせ撮像により描出能の向上のみならず病変の悪性度の示標となり得ることが期待された。病変内の脂肪変性の有無の診断能については、MRIは組織コントラストの良好さと脂肪抑制シークエンスの利用によりCTに比して高感度であることが確認された。前年度の検討にて、T1強調画像における高信号に寄与する構造的ファクターとして細胞密度の上昇が予想されたが、肝内に多発した細胞異型を伴わない良性の過形成性病変が、MRI及びその他の画像診断上、早期境界病変と極めて類似した像を呈することを示し、この仮説の傍証となるものと考えられた。問題点としては、細胞密度の上昇のような構造的ファクターについてはin vitroでのファントムの作成が困難であり、仮説の実証が難しいものと思われた。また、近年エコープラナー法をはじめとした高速撮像法や、肝特異的造影剤の開発が進んでおり、得られる画像の正確な判定のためにもさらなる病理学的解析の継続の必要性が感じられた。
視覚的に訴えたメルコックス・ローダミン辺縁漏洩試験法について

辺縁漏洩辺縁漏洩試験法には多くの方法があり、当教室で開発した色素浸透法の変法であるメルコックス・ローダミン法もそのひとつである。この方法は、メルコックスレジンにローダミンを溶解し、修復物の漏洩部に圧を加えて侵入させ、そこで硬化させ、その後歯牙を脱灰し、修復物を取り出して、その表面に侵入し硬化しているメルコックス・ローダミンの赤色で辺縁漏洩を立体的に知る試験法であるが、1級や5級などの比較的単純な窩洞の修復物では修復物を見ただけでどの部位に漏洩があるか理解されるが、複雑な窩洞やトンネル窩洞の修復物になると、修復物を見ただけではどの部位に漏洩があるか理解しづらい。辺縁漏洩試験は視覚的に訴える試験法なので、修復物のどの部位に漏洩があるかわからないのでは、その価値は半減してしまう。そこで、メルコックス・ローダミン法による辺縁漏洩試験後、歯牙を脱灰し、歯牙部分を透明レジン(エポキシ樹脂)で置き換えて辺縁漏洩部を見ようとする、より視覚的に訴えた辺縁漏洩試験法の開発がこの研究の目的である。平成14,15年度では、修復材が包埋材から外れないように、修復材にフックなどの補助的保持形態を付与していたが、フックを使用しなくてもよい方法を紹介する。新鮮抜去ヒト小臼函と大臼歯を用い、小臼歯にはトンネル窩洞コンポジットレジン修復を行い、大臼歯にはベベルを付与しない5級窩洞コンポジットレジン修復を行った。修復後、メルコックス・ローダミン法による辺縁漏洩試験を行い、1.テクノビット3040(Kulzer:)2.テクノビット4004(Kulzer:)3.ユニファストII (GC)4.プラストシール(日本歯科薬品)を使用して包埋した。包埋後、硝酸による脱灰操作を行い、歯牙部分をエポキシレジンで置き換え、包埋材の熱可塑性と、エポキシレジンの熱硬化性を利用して、辺縁漏洩試験試料をえた。そして、包埋材の違いによる試料の再現度(審美性)や操作性を調べた。その結果、1.4種の包埋材とも脱灰時の脱離は見られなかった。2.プラストシールのみ熱処理をしないでも辺縁漏洩試験試料が得られた。3.修復材にフックを使用しないため、天然歯の形態に忠実な辺縁漏洩試験試料がえられた。本研究は、従来から当教室で行われていたメルコックス・ローダミン辺縁漏洩試験法後に、歯牙を脱灰し、歯牙部分を透明レジンで置き換えて辺縁漏洩部を見ようとする、より視覚的に訴えた辺縁漏洩試験法の開発が目的である。平成14年度は、包埋材として、1.パラフィン(P)2.熱可塑性樹脂(1)モデリングコンパウンド(M)(2)Heat Form:サーモプラスチックレジン(H)(3)エルコプレス用プラスチックレジン透明2mm(T)弾性3mm(E)3.シリコーン樹脂の各々の性質を調べた。a.脱灰に用いる硝酸に対する溶解性と性質を調べた。歯を脱灰するのに約1週間かかるので、10日間硝酸に浸潤した。1.パラフィン:2.41g-2.41g重量は変わらず、性質も変わらず。2.モデリングコンパウンド:14.26g-14.24g重量変わらず、性質も変わらず。ヒートフォーム:8.79g-4.89g柔らかく、ぼろぼろ状態になり、使えない。エルコプレス用透明2mm:4.47g-4.48g弾性のある3mm:5.47g-5.48g透明が、淡く黄色に変化する。b.各々の包埋材にEPOFIXのレジンを流して、綺麗にはがせるか、離形性は良いかを調べた。また、レジンを着色しないかをも調べた。全ての包埋材で、離形性は良く、透明な硬化したEPOFIXレジンが得られた。c.各々の包埋材にCR充填を行い、接着性を調べた。本研究は、従来から当教室で行われていた、メルコックス・ローダミン辺縁漏洩試験法後に、歯牙を脱灰し、歯牙部分を透明レジンで置き換えて辺縁漏洩部を見ようとする、より視覚的に訴えた辺縁漏洩試験法の開発が目的である。平成15年度は、包埋材として硝酸脱灰に耐える1.パラフィン2.モデリングコンパウンド3.シリコーン印象材を使用して、脱灰時に修復物が移動しないように修復物にフックを付与し、包埋材と修復材を結合させて脱灰操作をおこない、歯牙部分を透明レジンで置き換え、辺縁漏洩試料を得た。その後、包埋材の違いによる試料の再現度(審美性)や、操作性を調べた。1.セメントの乾燥を防ぐとともに、剥離がみられず、漏洩部位を鮮明に観察できた。2.3種の包埋材とも修復物のフックで脱灰時の脱離は見られなかった。3.モデリングコンパウンドの包埋は単純に作業が出来ず、工夫が必要である。脱灰物の除去不良か水洗不良か原因はわからないが、表層に未重合層を作るため、今後、その対策とともに、フックをしようしないでも良い包埋材の選択、包埋の改良を行う予定である。

この方法は、メルコックスレジンにローダミンを溶解し、修復物の漏洩部に圧を加えて侵入させ、そこで硬化させ、その後歯牙を脱灰し、修復物を取り出して、その表面に侵入し硬化しているメルコックス・ローダミンの赤色で辺縁漏洩を立体的に知る試験法であるが、1級や5級などの比較的単純な窩洞の修復物では修復物を見ただけでどの部位に漏洩があるか理解されるが、複雑な窩洞やトンネル窩洞の修復物になると、修復物を見ただけではどの部位に漏洩があるか理解しづらい。辺縁漏洩試験は視覚的に訴える試験法なので、修復物のどの部位に漏洩があるかわからないのでは、その価値は半減してしまう。そこで、メルコックス・ローダミン法による辺縁漏洩試験後、歯牙を脱灰し、歯牙部分を透明レジン(エポキシ樹脂)で置き換えて辺縁漏洩部を見ようとする、より視覚的に訴えた辺縁漏洩試験法の開発がこの研究の目的である。平成14,15年度では、修復材が包埋材から外れないように、修復材にフックなどの補助的保持形態を付与していたが、フックを使用しなくてもよい方法を紹介する。新鮮抜去ヒト小臼函と大臼歯を用い、小臼歯にはトンネル窩洞コンポジットレジン修復を行い、大臼歯にはベベルを付与しない5級窩洞コンポジットレジン修復を行った。修復後、メルコックス・ローダミン法による辺縁漏洩試験を行い、1.テクノビット3040(Kulzer:)2.テクノビット4004(Kulzer:)3.ユニファストII (GC)4.プラストシール(日本歯科薬品)を使用して包埋した。包埋後、硝酸による脱灰操作を行い、歯牙部分をエポキシレジンで置き換え、包埋材の熱可塑性と、エポキシレジンの熱硬化性を利用して、辺縁漏洩試験試料をえた。そして、包埋材の違いによる試料の再現度(審美性)や操作性を調べた。その結果、1.4種の包埋材とも脱灰時の脱離は見られなかった。2.プラストシールのみ熱処理をしないでも辺縁漏洩試験試料が得られた。3.修復材にフックを使用しないため、天然歯の形態に忠実な辺縁漏洩試験試料がえられた。
応力により電荷移動度が向上する有機半導体の創製

外部刺激に応答する新しい有機半導体を創出する.具体的には,押したり曲げたりすることにより,電気伝導度や色が変わる有機半導体を創製する.本研究では,挑戦的な課題として,N-フェニルフルオレニリデン-アクリダンを用いて,力により電荷移動度を変化させる有機半導体の学術的基盤を確立する.アクリダン部位をもつ混みすぎたアルケンを系統的に合成し,薄膜状態での電荷移動度を評価し,さらに薄膜に力学的応力を加えて立体配座構造を変えた後の電荷移動度も評価する.これにより,応力により移動度が向上する新しい有機薄膜デバイスを開発する.外部刺激に応答する新しい有機半導体を創出する.具体的には,押したり曲げたりすることにより,電気伝導度や色が変わる有機半導体を創製する.本研究では,挑戦的な課題として,N-フェニルフルオレニリデン-アクリダンを用いて,力により電荷移動度を変化させる有機半導体の学術的基盤を確立する.アクリダン部位をもつ混みすぎたアルケンを系統的に合成し,薄膜状態での電荷移動度を評価し,さらに薄膜に力学的応力を加えて立体配座構造を変えた後の電荷移動度も評価する.これにより,応力により移動度が向上する新しい有機薄膜デバイスを開発する.
希土類化合物における競合的混成効果と磁性および多極子状態の理論的探求

本計画は、スクッテルダイトおよびその関連物質において、伝導電子とf電子の混成に起因するフラストレートした秩序状態の探求を目指したものであった。その過程で、長年実験理論両面で問題になっていたSmRu4P12の磁場中秩序状態が、新奇な磁性・電荷共存相の考え方により良く説明出来ることを、pf混成に基づく有効ハミルトニアンの解析により見出した。また、磁性および電荷相互作用の競合関係による相図の大域的構造を平均場近似により明らかにした。こうした解析により提案された共存相が、実際にSmRu4P12において実現していることが、広島大の松村らによる放射光X線回折実験により明らかにされた。25年度は、Smスクッテルダイト特に異常な秩序状態を示すSmRu4P12の解析を行った。Smの4f状態に対して現実的なpf混成に関する摂動計算により、有効ハミルトニアンを導いた。f軌道に強く依存した混成によって、伝導電子とf電子の有効相互作用には、磁気相互作用のみならず電荷相互作用も現れる。この点は、類似物質のPrRu4P12と同様であるが、その相互作用が同程度の大きさであること、また反強的相互作用であることなど、相違点があることが分かった。このモデルでは、バンドネスティングの存在により、無磁場では反強磁性状態が安定化することが予想される。そこで、有効ハミルトニアンに対して平均場近似を適用し、磁気秩序状態に対する磁場効果を調べた。その結果、1)転移温度近傍の反強磁性相において磁場により急激に電荷秩序が誘発されること、2)磁気・電荷相互作用の競合効果を反映して低温では電荷秩序の共存が強く抑えられること、3)秩序化によるバンドギャップの形成が、磁性・電荷の共存状態の形成によって磁場中で大きく低温にずれること、4)それらに伴う種々のバルク物理量の温度磁場変化が、SmRu4P12において観測された実験結果と良く符合すること、を指摘した。マルチフェロスピン系Ba2CoGe2O7の解析も行った。この系のCo2+のスピンは、酸素の4面体構造により囲まれるため、スピン四極子が電気分極と等価となる。この点に着目し、通常の反強磁性相互作用に加えて、分極間相互作用を有効四極子相互作用として考慮し、それらをボソン化の手法によって扱った。その結果、中性子非弾性散乱に現れる励起ギャップと磁化測定における異方性が定量的なレベルで再現出来ることを示した。26年度は、前年度に引き続き、Smスクッテルダイトにおける異常磁性相の解析に取り組んだ。前年度に導いた磁気および電荷相互作用を含む有効近藤格子モデルに対して、温度T、磁場Hの変化に加えて、J=5/2基底におけるΓ7-Γ8結晶場分裂Δを大きく変化させたときの安定相について、平均場近似による解析を進めた。T-H-Δの変化に対する相図を決定することで、磁性・電荷の共存状態が結晶場分裂が小さい領域においてのみ磁場誘起により安定化すること、Γ8結晶場基底の場合は、ゼロ磁場においてノーマル相から共存相へ1次転移により直接移行しうることなどを明らかにした。また、結晶場分裂と磁場の方向依存性の関連についても解析を行い、高磁場領域では、相図に顕著な異方性が生じることを示した。以上の研究を踏まえて、さらにSmスクッテルダイトにおける平均場解からの揺らぎ効果、およびそれに基づく輸送特性の解析を行った。動的平均場近似によって準粒子状態密度を計算し、ギャップエッジ近傍の状態が揺らぎにより大きく変化しうることを示した。また、線形応答理論によって電気抵抗を計算し、転移点での抵抗の上昇が揺らぎによって強く押さえられることを示した。ただし現時点では、低温で安定解が得られないことなど、数値計算上の課題が残っている。上記研究に着想を得て、磁場中での近藤格子モデルの反強磁性相におけるスピン励起の解析も行った。局在スピンをホルスタインープリマコフ・ボソンに置き換えて、磁場によりキャントした磁気構造におけるマグノン励起スペクトルを導いた。通常のハイゼンベルグ型反強磁性と異なり、励起エネルギーはゾーン領域全てで磁場により増大すること、高磁場ではバンド電子のスピン励起との混成により減衰が生じることなどを示した。その他、YbCo2Zn20の重い電子状態と磁場誘起秩序の四極子相互作用による解析にも取り組んだ。その過程で、長年実験理論両面で問題になっていたSmRu4P12の磁場中秩序状態が、新奇な磁性・電荷共存相の考え方により良く説明出来ることを、有効ハミルトニアンに基づく解析により見出した。その際に提案された電荷秩序変数が広島大の松村らによるX線回折実験により観測され、その反射強度の磁場温度変化が、理論による秩序変数のそれと大変良く一致することが示された。最終年度は、特に伝導バンド状態と輸送特性の解析に取り組んだ。平均場解に基づいて準粒子状態密度を計算し、磁場中のII相での電荷秩序変数の混合および干渉効果に伴って、フェルミ準位近傍のスピン変極が著しく見られるハーフメタル状態へと変化してゆくことを明らかにした。そのうえで、秩序状態における輸送方程式を定式化して、緩和時間近似を適用して輸送特性を調べた。

磁場とともに転移点直下の抵抗率が大幅に減少し、抵抗率においてI-II相境界での金属絶縁体転移の特徴が失われて行くこと、低温のII-III相境界近傍で抵抗増大が顕著になることなどを示した。これらは、松平らの多結晶および最近の伏屋らの単結晶による実験結果と整合する計算結果である。スピン伝導についても輸送方程式を用いて調べ、II相領域でスピン伝導度が著しく増大し、鋭い極大を示した後、低温では強く減衰することが分かった。これらの結果は、磁性・電荷共存状態に特徴的なスピン分極キャリアの伝導特性を示しており、実験的検証が待たれる。また、III相の低温領域の熱力学量に関連して、近藤格子のスピン波の解析を行った。通常の反強磁性とは異なる非線形分散が現れること、それが伏屋らの低温実験の結果を良く再現することなどを示した。本計画は、スクッテルダイトおよびその関連物質において、伝導電子とf電子の混成に起因するフラストレートした秩序状態の探求を目指したものであった。その過程で、長年実験理論両面で問題になっていたSmRu4P12の磁場中秩序状態が、新奇な磁性・電荷共存相の考え方により良く説明出来ることを、pf混成に基づく有効ハミルトニアンの解析により見出した。また、磁性および電荷相互作用の競合関係による相図の大域的構造を平均場近似により明らかにした。こうした解析により提案された共存相が、実際にSmRu4P12において実現していることが、広島大の松村らによる放射光X線回折実験により明らかにされた。昨年度に導入されたSmスクッテルダイトに対する新しいモデルにおいて、様々な物理量のパラメータ変化について、着実な解析を勧めることができた。こうした進展は、より複雑なSmOs4Sb12などの多バンド系の解析に向けての布石となると思われる。また、近藤反強磁性体におけるスピン励起の問題を切り開く研究も行うことが出来た。物性理論Smスクッテルダイトのpf混成については、これまでの研究で詳しい知見が得られつつある。残っている問題として、揺らぎ効果の解析における低温領域での数値的問題があるので、まずはこの問題を克服し、輸送特性について実験との詳細な比較が可能な解析結果を得ることを目指したい。その上で、df混成を加えた多バンドモデルについて、共存相の安定性と揺らぎの解析へと進む予定である。また、多軌道の一不純物近藤系において、結晶場分裂と近藤効果および価数揺らぎの関係についての数値繰り込み群による解析を現在進めている。Smスクッテルダイトに対する解析について、平均場近似の解析を進めて行くなかで、磁性・電荷の共存状態が低温で急激に乖離することを発見した。これは、当初予期出来なかった観点であり、同時にSmRu4P12の磁場下で現れる異常を非常に自然に説明するシナリオでもあることが分かった。この意味で、Sm系に対する研究はおおいに進展があったといえる。一方、Sm系への取り組みを優先した結果、スクッテルダイトにおける多バンド効果の解析が遅れていることも付記する。Smスクッテルダイトについては、磁場および結晶場分裂の広いパラメータ領域に対して平均場解析を進め、圧力効果や置換効果の実験との比較研究を進める。また、平均場からの揺らぎを考慮することにより、磁性・電荷の共存状態に置ける輸送特性について解析を進める。また、スクッテルダイト系全般の理解へ向けて、pfおよびdf混成効果をともに考慮した簡単なモデルを導入する。
健康長寿に寄与する茶飲料の食欲亢進効果：情動脳機能との関係

発酵または非発酵ルイボス茶葉10 gを熱湯500 mlで10分間湯通しして飼料飲料とした(RTおよびGRT)。6週齢Wistar系雄性ラットを水および標準飼料(AIN93G)で1週間予備飼育後、水をRTおよびGRTに置き換えたRT飲用群およびGRT飲用群、水を飲用させた標準群の3群に分け、3週間飼育した。本飼育2週目に代謝ケージに入れ24時間の糞便と尿を採取した。麻酔下で解剖し、肝臓、脾臓、腸管膜脂肪、盲腸および盲腸内容物の重量を測定した。さらに、解剖時に門脈から採血し、遠心分離して冷凍保存した血しょうを用いて、レプチン量とグレリン量を測定した。3週間の摂食量、飲用量および体重増加に3群間に有意差は認められなかった。出納実験では、排便量は標準群(0.74±0.24 g)に比べて、RTおよびGRT飲用群(0.89±0.14、0.88±0.19 g)の増加傾向が見られたが有意差は認められなかった。さらに、摂食量、飲用量および排尿量は各群間に有意差は認められなかった。また、肝臓、脾臓、腸管膜脂肪および盲腸重量に有意差は認められなかった。しかし、盲腸内容物は標準群(2.85±0.57 g)に比べてGRT飲用群(2.27±0.27 g)は有意に減少していた。門脈レプチン含量は、水飲用群(3.6±0.8 ng/ml)に対して、RT飲用群(2.8±1.2 ng/ml)は減少傾向、GRT飲用群(4.0±1.0 ng/ml)は増加傾向であったが有意差は認められなかった。門脈グレリン量は、水飲用群(14±7 fmol/ml)に対して、RT飲用群(22±19 fmol/ml)、GRT飲用群(20±13 fmol/ml)ともに有意差は認められなかったが、増加傾向であった。これらの結果から、GRTの飲用は腸内発酵へ影響を及ぼす可能性と食欲亢進効果の可能性が示唆された。予定していた若年マウスを用いた経口摂取実験により食欲増進効果について検討が実施され、実験方法が確立できたとともに今後の課題がわかった。血中グレリン量について、水摂取群と比べて、RT摂取およびGRT摂取群において、増加傾向が認められたものの標準偏差が大きく有意差が認められなかった理由に、採血時に酵素阻害剤を加えなかったことにより正確な活性型グレリン量の定量ができなかった可能性が考えられた。また、若年ラットであることも影響したと考えられる。そこで、今後は、食欲減退モデルラットを用いて、グレリン測定用の採血には酵素阻害剤とEDTAを添加し、遠心分離後の血しょうに塩酸を添加することにより、RTおよびGRTの食欲亢進効果を検討する。さらに、ルイボスティーおよびグリーンルイボスティーの未解明成分である糖質の分析を試みる。ルイボスおよびグリーンルイボスティー(RTおよびGRT)の食欲亢進効果を検証するために、実験動物へ与える試料茶の抽出条件および未解明成分のうち遊離アミノ酸含量について検討した。茶葉1.510 gを500 mlの熱水で10分間抽出し(お湯出し)、氷水中で冷却して冷凍保存した。冷凍保存試料を解凍後、遊離アミノ酸含有量測定はPhenylthiocarbamyl(PTC)ーアミノ酸分析システム(和光純薬)で17種類のアミノ酸を測定した。GRTはRTより各遊離アミノ酸量が多い傾向が確認された。茶葉量10 gを500 mlの熱水10分間抽出では、RTはグリシン、チロシン、セリンの順に多く、GRTはチロシン、グリシン、プロリン、アラニンの順に多いことが確認された。また、RTおよびGRTのいずれも、チロシン、グリシン、プロリン、アラニン、スレオニン、バリン、ヒスチジンおよびフェニルアラニンの各アミノ酸含量は、茶葉量と含有量が正の相関関係にあることを示していた。煎茶・ほうじ茶と比較して、RTとGRTはチロシン、グリシン、アラニンおよびスレオニンを多く含み、煎茶・ほうじ茶に含まれないプロリン、メチオニンおよびシステインを含むことが特徴であることがわかった。また、RTおよびGRTにはアスパラギン酸、グルタミン酸、さらに、RTにはそれらに加えイソロイシンが含まれていなかった。RTおよびGRTにはカテコラミンの前駆体であるチロシンを特に多く含むことが確認されたことから、食欲に関与する可能性が示唆された。予定していた遊離アミノ酸の測定が可能になり、茶葉量と遊離アミノ酸量の関係が解明できた。

さらに、解剖時に門脈から採血し、遠心分離して冷凍保存した血しょうを用いて、レプチン量とグレリン量を測定した。3週間の摂食量、飲用量および体重増加に3群間に有意差は認められなかった。出納実験では、排便量は標準群(0.74±0.24 g)に比べて、RTおよびGRT飲用群(0.89±0.14、0.88±0.19 g)の増加傾向が見られたが有意差は認められなかった。さらに、摂食量、飲用量および排尿量は各群間に有意差は認められなかった。また、肝臓、脾臓、腸管膜脂肪および盲腸重量に有意差は認められなかった。しかし、盲腸内容物は標準群(2.85±0.57 g)に比べてGRT飲用群(2.27±0.27 g)は有意に減少していた。門脈レプチン含量は、水飲用群(3.6±0.8 ng/ml)に対して、RT飲用群(2.8±1.2 ng/ml)は減少傾向、GRT飲用群(4.0±1.0 ng/ml)は増加傾向であったが有意差は認められなかった。門脈グレリン量は、水飲用群(14±7 fmol/ml)に対して、RT飲用群(22±19 fmol/ml)、GRT飲用群(20±13 fmol/ml)ともに有意差は認められなかったが、増加傾向であった。これらの結果から、GRTの飲用は腸内発酵へ影響を及ぼす可能性と食欲亢進効果の可能性が示唆された。予定していた若年マウスを用いた経口摂取実験により食欲増進効果について検討が実施され、実験方法が確立できたとともに今後の課題がわかった。抽出条件;温度および時間と遊離アミノ酸含量の関係、ペプチドおよび遊離糖含量を調べる。さらに、若年マウスを用いた経口摂取実験により、食欲増進効果について検討する。血中グレリン量について、水摂取群と比べて、RT摂取およびGRT摂取群において、増加傾向が認められたものの標準偏差が大きく有意差が認められなかった理由に、採血時に酵素阻害剤を加えなかったことにより正確な活性型グレリン量の定量ができなかった可能性が考えられた。また、若年ラットであることも影響したと考えられる。そこで、今後は、食欲減退モデルラットを用いて、グレリン測定用の採血には酵素阻害剤とEDTAを添加し、遠心分離後の血しょうに塩酸を添加することにより、RTおよびGRTの食欲亢進効果を検討する。さらに、ルイボスティーおよびグリーンルイボスティーの未解明成分である糖質の分析を試みる。動物の実験に費用がかかるのため,その分を見越して残した.次年度の食欲減退モデルラットを用いた実験に充てるため、その分を見越して残した。
側頭葉てんかん発現における内領海馬神経回路の役割についての研究

成人ラット脳から同一平面上に神経回路を保ったままの海馬内嗅領切片を作製するために、解剖学的特徴を捉えながら海馬内嗅領領域の長軸方向に対して様々な角度からの切り出しを行なった。また周囲脈管やくも膜の剥離方法を工夫し、脳を摘出後ビブラトームで切片を作成した。この切片をインターフェース型の潅流槽に載せ35度に保温しながら酸素化した人工髄液で潅流し、内嗅領皮質第II層および第III層の双極刺激を行った。同時に海馬顆粒細胞層の数カ所から電位記僚を行い、内嗅領の刺激が海馬へ伝播するかどうかを各スライスで検討した。以上の実験により神経線経連絡が保たれ再現性のある安定した反応を得ることができる切片作製手技を確立した。この海馬内嗅領切片を使用してけいれん誘発物質であり、かつ、けいれん抑制に働くGABA介在神経をも賦活するアミノピリジンを内嗅領海馬切片上に投与して、皮質、海馬歯状回、海馬CA3、海馬CA1、海馬支脚の5ヶ所より電位を同時記録し発作波およびGABA介在神経から生じる電位の発現様式を検討し、内嗅領海馬神経回路内での興奮と抑制の状態およびその伝播様式を検討した。アミノピリジンにより誘発されたてんかん発作波は内嗅領を発生原とする持続時間の長い海馬へ貫通線維を介して伝播されるictal dischargeと、海馬内で発生している持続時間の短いinterictal dischargeの2種類がみられ、ictal dischargeはNMDA受容体アンタゴニストにより完全に抑制された。non-NMDA受容体アンタゴニストはさらにinterictal dischargeも抑制した。さらにGABAによる持続時間の長い電位も出現した。内嗅領海馬において発作波は、興奮性アミノ酸をmediatorとして伝播しており、また内嗅領の強いてんかん原性が明らかとなり、側頭葉てんかん発作の発生原として重要な部位であることが示された。また、GABAによる電位の発生源は一定でなく辺縁系のすべての場所から生じうることが示唆された。大脳辺縁系全体に及ぶ側頭葉てんかん発作のメカニズムを明らかにするためにさらに拡大した神経回路を保った切片の開発が重要と考えられ、扇桃核、内嗅領、海馬を同一平面上に含む切片の作製を今後計画している。近年、側頭葉てんかんの症例において、内嗅領内神経細胞の変性が報告され、海馬とともに形成される神経回路が発作発現に重要な役割を演じていると考えられてきている。従来、てんかんの基礎研究ではラット海馬切片での海馬内における生理学的実験が主流であったが、より生体に近い病態を再現するため内嗅領を含んだ海馬の拡大切片の開発が必要となってきた。これにより、従来の海馬切片の研究では明らかにできなかった内嗅領のてんかん原性と内嗅領から海馬へ入力された興奮の海馬内でのモジュレーションの解明が可能となり、臨床分野における効果的なてんかん治療法の開発に資するものと考え本研究を計画した。本年度における研究実績を以下に示す。同時に海馬顆粒細胞層の数カ所から電位記録を行い、内嗅領の刺激が海馬へ伝播するかどうかを各スライスで検討した。以上の実験により神経線維連絡が保たれ再現性のある安定した反応を得るために以下の手技を確立することができた。1.腹側の海馬内嗅領が同一平面内に神経回路を保ちやすく、その切片の切り出し角度は大脳長軸とほぼ平行した水平断が至適であった。2.皮質の損傷を最小限に食い止めるため脳表面の脈管やくも膜は無理に剥離せず、また、切片切り出しには高周波のビブラトームが適当であった。3.潅流層内で細胞外電位を記録するためには、300-500uの厚さの切片が適当であった。この海馬内嗅領切片を使用してけいれん誘発物質であり、かつ、けいれん抑制に働くGABA介在神経をも賦活するアミノピリジンを内嗅領海馬

切片上に投与して、皮質、海馬歯状回、海馬CA3、海馬CA1、海馬支脚の5ヶ所より電位を同時記録し発作波およびGABA介在神経から生じる電位の発現様式を検討し、内嗅領海馬神経回路内での興奮と抑制の状態およびその伝播様式を検討した。アミノピリジンにより誘発されたてんかん発作波は内嗅領を発生原とする持続時間の長い海馬へ貫通線維を介して伝播されるictal dischargeと、海馬内で発生している持続時間の短いinterictal dischargeの2種類がみられ、ictal dischargeはNMDA受容体アンタゴニストにより完全に抑制された。non-NMDA受容体アンタゴニストはさらにinterictal dischargeも抑制した。さらにGABAによる持続時間の長い電位も出現した。内嗅領海馬において発作波は、興奮性アミノ酸をmediatorとして伝播しており、また内嗅領の強いてんかん原性が明らかとなり、側頭葉てんかん発作の発生原として重要な部位であることが示された。また、GABAによる電位の発生源は一定でなく辺縁系のすべての場所から生じうることが示唆された。大脳辺縁系全体に及ぶ側頭葉てんかん発作のメカニズムを明らかにするためにさらに拡大した神経回路を保った切片の開発が重要と考えられ、扇桃核、内嗅領、海馬を同一平面上に含む切片の作製を今後計画している。近年、側頭葉てんかんにおいて、海馬とともに形成される神経回路が発作発現に重要な役割を演じていると考えられてきている。従来、てんかんの基礎研究ではラット海馬切片での海馬内における生理学的実験が主流であったが、より生体に近い病態を再現するため内嗅領を含んだ海馬の拡大切片の開発が必要となってきた。これにより、従来の海馬切片の研究では明らかにできなかった内嗅領のてんかん原性と内嗅領から海馬へ入力された興奮の海馬内でのモジュレーションの解明が可能となり、臨床分野における効果的なてんかん治療法の開発に資するものと考え本研究を計画した。本年度における研究実績を以下に示す。前年度までに完成した、成人ラット脳から同一平面上に神経回路を保ったままの海馬内嗅領切片を使用してけいれん誘発物質であり、かつ、けいれん抑制に働くGABA介在神経をも賦活するアミノピリジンを内嗅領海馬切片上に投与して、皮質、海馬歯状回、海馬CA3、海馬CA1、海馬支脚の5ヶ所より電位を同時記録し発作波およびGABA介在神経から生じる電位の発現様式を検討し、内嗅領海馬神経回路内での興奮と抑制の状態およびその伝播様式を検討した。ncm-NMDA受容体アンタゴニストは、さらにinterictal dischargeも抑制した。内嗅領海馬において発作波は、興奮性アミノ酸をmediatorとして伝播しており、また内嗅領の強いてんかん原性が明らかとなり、側頭葉てんかん発作の発生原として重要な部位であることが示された成人ラット脳から同一平面上に神経回路を保ったままの海馬内嗅領切片を作製するために、解剖学的特徴を捉えながら海馬内嗅領領域の長軸方向に対して様々な角度からの切り出しを行なった。また周囲脈管やくも膜の剥離方法を工夫し、脳を摘出後ビブラトームで切片を作成した。この切片をインターフェース型の潅流槽に載せ
膜結合型特異抗体を用いた生体膜上での分子間相互作用の解析ツールの開発

抗HAと抗Mycモノクローナル抗体のcDNAをクローニングし、それを基に膜結合型抗体のコンストラクトを作成し細胞に発現させたところ、実際に膜結合型抗体として機能することを確認した。これを用いて細胞外における分泌蛋白質の拡散性を調べることが可能となった。このコンストラクトを基に一本鎖抗体を作成し、抗体として機能することを示した。次に、膜結合型抗体を利用して、FRET効率が変化する張力センサーモジュール(TSMod)を向かい合う細胞間で橋渡しをすることで細胞間に働く張力の測定を試みた。また膜結合型抗体と膜結合型抗原で細胞間を架橋することで、原腸胚期の発生に影響が現れることを見出した。この架橋方法は、形態形成における細胞間の可塑性を解析するツールとなると考えられる。膜結合型抗体を細胞膜や核内膜に特異的に発現させることで、生体膜という「場」における分子間相互作用の役割を解析するためのツールの開発を目指した。(1)抗体cDNAのクローニングと膜結合型抗体の作成。抗HAと抗Myc抗体のcDNAをハイブリドーマからクローニングした。次いで膜結合型抗体のコンストラクトを作成し、細胞膜の外側に向けて抗HA膜結合型抗体を発現させたところ、HAタグ付き分泌性蛋白質を捕捉することが示された。これにより分泌蛋白質の拡散性を調べることが可能となった。(2)一本鎖抗体(scFv)の作成。抗体の構造を簡略化し、分子間のS-S結合を省略することで発現を容易にする目的で、scFvを作成した。まず細胞外に分泌させて、抗体として機能するかを検討した結果、免疫沈降法で抗体活性が確認された。(3)力学的な相互作用の解析。細胞間の力学的な相互作用の解析のため、張力の大きさによってFRET効率が変化する張力センサーモジュール(TSMod)に、Mycタグと膜貫通ドメイン(TM)を融合させたMyc-TSMod-TMを構築した。それを隣接する細胞の一方に発現させ、他方に抗Myc抗体-TMを発現させることで、抗原抗体反応で細胞間に架橋させることを目論んだ。しかし期待したほどFRET効率の劇的な変化は認められず、今後はより厳密な測定方法の開発が必要と考えられる。(4)細胞間架橋による発生への影響。上記(3)の解析過程で、細胞間の架橋により発生異常が引き起こされることに気が付いた。この結果は、細胞間の滑りを制御することが原理的に可能となったことを示しており、今後それを用いることで、発生における細胞運動と力学的な滑りの強さとの関連性を検討することが可能となった。今後scFvを細胞内に発現させ、抗体としての活性が得られるかを検討する。抗HA一本鎖抗体が胚に対して毒性を示したため、この実験を一時中断し、別の実験計画を優先させた。

特に、張力センサーモジュール(TSMod)を用いた細胞間の力学的測定に力を注いだ。当初FRET効率が場所によって違いがあるように測定されたため、張力の違いが測定できたと考えたが、再現性があまりなく、測定上の問題も考えられ、より厳密な方法を模索した。今までのところ解決策は見出せていない。しかしこの実験の過程で、細胞間を抗原抗体反応で架橋することで発生異常を生じさせることを見出したことで、新しい展開が可能となった。研究計画がやや遅れたため、次年度に研究費を持ち越して、以下の研究を継続することとした。(1)毒性のない抗Myc一本鎖抗体(aMyc-scFv)を用いて、細胞内に発現させ、抗体分子として機能するか否かを検討する。もし機能した場合は、細胞質や核内に局在させることを試みる。(2)張力センサーモジュールをもつMyc-TSMod-TMと抗Myc抗体-TMを発現させる領域を背側帯域、背側動物極側などに変化させて、細胞間架橋による発生異常を検討する。発生異常を来した発現領域と発現量を用いて、張力の違いによるFRET効率の差が観察できるか否かを検討する。その他の計画についても検討する。主として消耗品に用いる。
歯根形成・維持を制御する分子機構の解明

Sost、Msx2、Scx欠失マウスは、Heterozygotesの交配を行い、Homozygotesの採取を行った。それぞれ単独の遺伝子欠損マウスにおいて報告されている表現系を示していることを確認した。胎生期及び誕生時のSost、Msx2、Scx欠失マウスの骨格標本を作成し解析を継続中である。また、成体マウスの骨格形成に関してはマイクロCTで撮影し評価を行なっている。歯冠及び歯根の形成を含む顎顔面領域の形成において、異常を見出している。Msx2、Scx欠失マウスの歯周組織の解析は、パラフィン切片及び凍結非脱灰切片を作成して解析中である。また、歯周組織において発現しているScxの発現領域でGFPを発現する、ScxGFPマウスから採取した胎生線維芽細胞由来のiPS細胞の有用性を検討した。ScxGFP iPS細胞を用いて作成したテラトーマの組織中には三胚葉全ての組織とGFP陽性細胞が存在した。しかしながら、明瞭な腱・歯周靭帯及び歯根などの組織形成が認められなかったため、ScxGFP iPS細胞を野生型マウスの桑実胚に移植し、キメラマウスを作成した。胎生13.5日のキメラ胚におけるGFPの発現パターンはScxGFPマウスと一致し、形成中の腱・靭帯において認められた。よってScxGFP iPS細胞が、腱・歯周靭帯形成に関与する分子の探索や、その機能解析において有用であることが判明した。ScxGFP iPS細胞を用いて、腱・歯周靭帯形成に関与する成長因子や低分子化合物を用いて、GFP陽性である腱・歯周靭帯細胞が分化するような分化誘導系を構築している。Sost、Msx2、Scx欠失マウスは、Homozygotesの個体の確保ができて、それぞれの表現系を確認することができている。しかしながら、複数のモデルマウスの個体解析は時間を要するため、当初の予定通り次年度も引き続き解析を行う。Msx2欠失マウスは、飼育条件によってホモマウスが得られないことがあるため、このマウス系統に関しては、解析計画の見直しを含めた検討が必要である。すべてのマウス系統の解析を進めることは、系統管理のための交配維持の作業を含めると膨大な時間を必要とし、解析結果を分析して研究を深めるには得策ではないと考える。また前述のようにMsx2欠失マウスに関しては、欠失マウスを採取することが困難である事に加え、度重なる交配を実施したにも関わらず、ScxGFPレポーターアレルを保有するHomozygotes個体が得られていない。このような現状を踏まえて、より個体管理が容易であるScxまたはSost欠失マウスに絞って解析を進める方針に変更する。これらのマウスを研究室ですでに樹立している、頭頚部形成に異常を示す他の疾患モデルマウスと交配し、表現系を解析することも進めていきたい。歯根形成において興味深い表現系が認められたらその系統に絞って解析を進める。ScxGFP iPS細胞を用いた腱・歯周靭帯細胞の分化誘導系の構築に関しては、GFP陽性細胞が分化する条件の探索を進めている。次年度は、in vitroの分化誘導系を用いて、GFPの発現を指標とした腱・歯周靭帯細胞の分化制御に関与する分子の機能解析を推進できると考えられる。

また前述のようにMsx2欠失マウスに関しては、欠失マウスを採取することが困難である事に加え、度重なる交配を実施したにも関わらず、ScxGFPレポーターアレルを保有するHomozygotes個体が得られていない。このような現状を踏まえて、より個体管理が容易であるScxまたはSost欠失マウスに絞って解析を進める方針に変更する。これらのマウスを研究室ですでに樹立している、頭頚部形成に異常を示す他の疾患モデルマウスと交配し、表現系を解析することも進めていきたい。歯根形成において興味深い表現系が認められたらその系統に絞って解析を進める。ScxGFP iPS細胞を用いた腱・歯周靭帯細胞の分化誘導系の構築に関しては、GFP陽性細胞が分化する条件の探索を進めている。次年度は、in vitroの分化誘導系を用いて、GFPの発現を指標とした腱・歯周靭帯細胞の分化制御に関与する分子の機能解析を推進できると考えられる。
魚類の淡水適応と塩類細胞の機能の多様性

広塩性魚であるkillifish(ウミメダカ、Fundulus heteroclitus)を用い、鰓上皮に存在する塩類細胞のイオン輸送機能について研究を行っている。魚類鰓からのイオン取込みに関与するいくつかの輸送タンパクが塩類細胞に存在することが示唆されてきている。Na^+チャンネルとカップリングしてNa^+取込みに関与すると予想されるV-type H^+-ATPase(V-ATPase)A subunitのcDNA配列を決定し、鰓上皮における局在を調べるためにこれに対する抗体により免疫染色した。V-ATPaseは特に環境水中Na^+濃度が低い群(0.1mM)で塩類細胞の体内側の細胞膜(basolateral膜)に局在することが明らかとなり、淡水中でのNa^+取込みに関与することが強く示唆された。ウミメダカの塩類細胞が海水中、淡水中で著しく異なる形態を示すことを既に明らかにした。これらの細胞が同一細胞の形態変化により生じるのか、あるいは環境変化に伴って新たに分化してくるのかは不明である。海水馴致したウミメダカを淡水へ直接移行し、塩類細胞の形態変化を観察した。さらに、新たに「時間差蛍光二重染色法」を確立し、淡水適応に伴う塩類細胞の入替りを検出することに成功した。淡水移行後1日以内に塩類細胞の形態は淡水型へと変化していく過程が観察され、海水中で塩類細胞頂端部に存在するCl-チャンネルの免疫反応性も消失した。また淡水移行群では、海水/淡水馴致群と比較して塩類細胞の入替りが促進された。ウミメダカでは既存細胞の形態変化による短期的な適応反応と塩類細胞の入替りによる長期的な適応反応によって淡水適応を可能にしていることが明らかになった。
テリパラチド投与によるBRONJの新規治療法の開発

顎骨壊死はビスホスホネート製剤使用中の患者における重大な合併症である。本研究では、BRONモデルラットにおいてテリパラチド(TPTD)の効果および作用機序を調査した。ZOLの投与により骨壊死を誘発させた。4週間のZOL投与後、ラットに対して顎骨および大腿骨へ手術(ドリリング)を行った。ドリリング部に凍結乾燥したAggregatibacter actinomycetemcomitans菌を充填した。4週間待機した後、TPTDあるいは生理食塩水を間欠的に4週間投与した。それから、ラットより下顎骨・大腿骨をサンプリングし、骨壊死および骨再生を評価した。血清RANKL、OC、CTXも評価した。TPTD投与はBRONJラットモデルの下顎骨および大腿骨において壊死範囲を減らし、骨新生を誘導した。さらに、TPTD投与は破骨細胞数を増加させた。根底にある作用機序としてTPTDによるRANKL蛋白レベルの誘導が示唆された。またTPTD投与群において血清中の骨代謝マーカー(OCとCTX)レベルを増加させた。結論として、ZOLは破骨細胞に対してネガティブな効果を持ち、TPTDはZOLのネガティブな効果を削除することが判明した。TPTDは骨吸収防止と骨形成促進というポジティブな効果を持っていた。加えて、TPTDはBRONの治癒機転として破骨細胞生成を改善した。まとめると、われわれはTPTDの間欠投与がBRONJの効果的な治療になる可能性を提案する。過去にわれわれは、炎症の存在(大腿骨および下顎骨を穿孔し、凍結乾燥したA.aの局所投与)によって、顎骨だけでなく大腿骨にも骨壊死が起こるということを証明したBRONJモデルラットを作製している。その後、A.aから抽出したLPSを用いたBRONJモデルを作製、さらに骨粗鬆症モデルラットを用いたBRONJモデルの作製にも成功している。今回、臨床で治療法としてすでに応用され、その有効性を示唆されているテリパラチドを同モデルに投与することでBRONJ治療モデルの作製およびそのメカニズム解明を目的に、病理組織学的に、また骨代謝マーカー等についても検討する。当研究室で開発したBRONJモデルラット(8週齢Wistar系雄ラットにBP製剤であるゾレドロン酸水和物0.1mg/kg/回を4週間腹部皮下注射する。最終投与から1週間後に、ジエチルエーテルで吸入麻酔を行ない、抱水クロラール3.5mg/kgの腹腔内注射による全身麻酔を施した後、下顎骨ならびに大腿骨を穿孔し、骨内にLPS(A.a(Y-4株)より分離したもの100μg/site)を充填する。4週間待機し、BRONJモデルが完成する。)を作製し、骨壊死を確認した。次に臨床で治療法としてすでに応用され、その有効性を示唆されているテリパラチドを同モデルに投与することでBRONJ治療モデルの作製を行った。病理組織学的に、骨壊死モデルと比較して骨壊死範囲の縮小、新生骨の存在を認めている。今後は、N数を増やし、データ収集を行う。また骨代謝マーカー等についても検討する。(理由)今年度は本研究獲得以前に購入していたラット、物品を使用していることもあり、次年度使用額が生じたと考えられる。(使用計画)今後は、N数を増やし、より多くのデータを収集するために順次ラットや必要物品を購入して、研究を進めていく予定である。
ナノ流体沸騰伝熱の工業利用に向けた熱伝達率の動的変化とナノ粒子層剥離の現象解明

ナノ流体は、沸騰熱伝達における特に限界熱流束(CHF)を向上させる方策として注目を集めている。ナノ流体によるCHF向上は、主に、ナノ粒子層の形成によって、濡れ性や粗さ等の伝熱面表面性状が変化することに起因する。しかしながら、ナノ粒子層の付着状況は必ずしも強固ではないため、沸騰中にナノ粒子層の剥離がしばしば生じる。このため、本研究では、ナノ粒子層の付着力を実験的に定量化した。この結果、付着力はナノ粒子の材質に大きく依存することを示した。また、ナノ粒子層の剥離量の増加とともにCHFは低下、沸騰熱伝達率は向上する傾向のあることを明らかにした。飽和プール沸騰体系で、水ベースのナノ流体の熱伝達特性について系統的に実験を実施した。主な実験パラメーターは、ナノ粒子の材質(二酸化チタン、アルミナ、シリカ)、濃度(0.04-1kg/m3)、分散状況の3つであり、(1)一定熱流束下における熱伝達率の時間変化、(2)熱伝達率(沸騰曲線)、(3)限界熱流束に及ぼす影響を調べた。この結果、ナノ流体中におけるナノ粒子の分散状況が沸騰熱伝達特性に及ぼす影響は、明確には認められなかった。しかしながら、ナノ粒子の材質と濃度の影響は顕著であった。まず、熱伝達率の時間変化については、(1)単調かつ漸近的な増加、(2)単調かつ漸近的な減少、(3)増加およびその後の漸近的な減少、(4)減少およびその後の漸近的な増加の4種類が観察された。次に、沸騰曲線は、アルミナとシリカに比して、二酸化チタンでは複雑な変化を生じること、限界熱流束が高い値をとる場合、壁面過熱度の顕著な上昇が生じることがわかった。最後に、限界熱流束は、いずれのナノ流体においても純水中よりも高い値を示した。ただし、低濃度ではCHF向上率は比較的小さいのに対し、高粒子濃度のシリカナノ流体では、特に高い値を示した。なお、二酸化チタン粒子を積層した伝熱面を純水中に配置して沸騰曲線を作成したところ、ナノ流体中で見られた壁面過熱度の複雑な変化が消失するとともに、実験後にナノ粒子層の部分的なはく離が認められた。これより、ナノ流体中では、伝熱面上へのナノ粒子の付着と離脱が同時に生じており、両者のバランスによって平衡状態における熱伝達特性が決定されるものと考えられることを示した。これより、平衡状態における伝熱面過熱度が、粒子濃度によって大きく変化する機構に説明を与えた。水ベースナノ流体の飽和プール沸騰で、伝熱面上に形成されるナノ粒子層の付着強度を実験的に調べた。ナノ粒子の素材は、二酸化チタン、アルミナ、シリカの3種類とし、粒子濃度は0.4kg/m3、伝熱面素材は純銅とした。加熱条件は、熱流束640-650kW/m2で1時間とした。本実験条件で、伝熱面に付着するナノ粒子の割合は、二酸化チタンで1.5%、アルミナで0.7%、シリカで0.5%であり、アルミナ、シリカと比較して、二酸化チタン粒子でより多量の粒子が付着することがわかった。付着力の計測は、ピーリングテープを用いて行った。いずれの粒子でも、2N/cm2及び6N/cm2のテープを用いた場合には、剥離量が5%程度以下であったが、1217N/cm2のテープを用いると、剥離量が2060%に増加した。これより、本実験条件で10%程度以上の有意なナノ粒子の剥離が生じるのは、10N/cm2程度以上の力が加わった場合と考えられる。なお、最大剥離割合は、アルミナとシリカの2030%に対して、二酸化チタンでは60%に及んだ。これは、伝熱面上における粒子の積層構造の差異を反映しているものと考えられる。10%程度以上の有意な粒子剥離が生じた場合、アルミナとシリカでは2030%程度のCHF低下が生じた。これに対して、二酸化チタンでは、510%程度と微量ではあるが、CHFがむしろ向上する結果となった。核沸騰熱伝達率については、二酸化チタンではピーリング試験の後に熱伝達率が向上する傾向であったが、アルミナとシリカでは向上する場合も劣化する場合もあった。これより、ナノ流体による沸騰熱伝達率の変化を正確に予測するという観点ではナノ粒子層の剥離を避けるべきであるが、ナノ粒子層の剥離により必ずしも伝熱性能が劣化するわけではないことを示した。ナノ流体中の沸騰熱伝達において、伝熱面上に形成されるナノ粒子層の付着強度を実験的に調べるとともに、ナノ粒子相剥離が生じた場合の沸騰熱伝達率及び限界熱流束の変化を明らかにした。これより、本研究課題は、概ね順調に進展していると判断できる。ナノ流体中における核沸騰熱伝達では、伝熱面上にナノ粒子層が形成されることで伝熱面の表面性状が変化し、この結果、限界熱流束が大きく上昇する。このため、ナノ流体は、核沸騰熱伝達を安価かつ大きく上昇させるための方策として注目されている。ただし、ナノ粒子層と伝熱面の付着状況は必ずしも強靭ではないため、核沸騰や流動に起因する圧力変動等により、ナノ粒子層の剥離が比較的容易に生じる。このため、本研究では、ナノ粒子層の付着強度とナノ粒子層の剥離が生じた場合に核沸騰熱伝達や限界熱流束がどの程度変化するかを明らかにすることを目的とした。

具体的には、3種類のナノ粒子(二酸化チタン、アルミナ、シリカ)を用いてナノ流体を作成し、ナノ流体中で核沸騰を生じさせることによって、銅製の伝熱面上にナノ粒子層を形成した。これを用いて実験を実施し、次に示す結果を得た。(1)ナノ粒子の堆積量はナノ粒子の材料により大きく異なる。本研究で調べた範囲では、二酸化チタン>アルミナ>シリカの順であり、二酸化チタンとシリカでは倍以上の相違があった。(2)ナノ粒子層の付着力は1-10N/m2のオーダーである。また、粒子材質の影響を強く受け、二酸化チタン<アルミナ<シリカの順であった。(3)ナノ粒子層の剥離が激しくなるとともに、核沸騰熱伝達率は向上、限界熱流束は低下する傾向であった。特に、激しい剥離が生じた条件では、ナノ粒子層がない場合と比較して、熱伝達がむしろ向上、限界熱流束が低下する場合もあった。(4)ナノ粒子の材質の他、ベース液中におけるナノ粒子の分散状況によっても、ナノ粒子の堆積量や熱伝達特性が変化する場合があることを示した。ナノ流体は、沸騰熱伝達における特に限界熱流束(CHF)を向上させる方策として注目を集めている。ナノ流体によるCHF向上は、主に、ナノ粒子層の形成によって、濡れ性や粗さ等の伝熱面表面性状が変化することに起因する。しかしながら、ナノ粒子層の付着状況は必ずしも強固ではないため、沸騰中にナノ粒子層の剥離がしばしば生じる。このため、本研究では、ナノ粒子層の付着力を実験的に定量化した。この結果、付着力はナノ粒子の材質に大きく依存することを示した。また、ナノ粒子層の剥離量の増加とともにCHFは低下、沸騰熱伝達率は向上する傾向のあることを明らかにした。ナノ流体の飽和核沸騰において、熱伝達率が複雑に時間変化する原因について実験的に検討し、伝熱面上へのナノ粒子の付着とナノ粒子層の部分的はく離のバランスによって伝熱面の表面性状が時間変化することが大きな要因となっていることを示した。この他、ナノ粒子の材質、濃度、分散状況が沸騰熱伝達特性に及ぼす影響について系統的な知見を得た。これより、当初の目的を概ね予定通りの進捗で達成していると判断した。ナノ粒子素材以外についても条件を変更して、伝熱面上に形成されるナノ粒子層の付着強度及び粒子層剥離後の熱伝達性能の変化について系統的な知見を得る。伝熱流動26年度に実施した実験により、ナノ粒子層のはく離現象は、当初に想定していた限界熱流束の他、粒子付着速度とのバランスを通して、平衡状態における伝熱面の表面性状と核沸騰熱伝達率にも多大な影響を及ぼすことを示した。したがって、ナノ粒子層の強靭さは限界熱流束と核沸騰熱伝達率の両面で重要であることから、当初計画に従い、ナノ粒子層の強靭さについて実験的に検討する。
麦角アルカロイドの合成研究

麦角アルカロイド等,インドールアルカロイドの中でもそのベンゼン環部に置換基をもつ天然物の合成には多段階を要する.本研究では既に発見していたデヒドロトリプトファン系での分子内及び分子間閉環反応によるインドール環4位への選択的閉環反応を詳細に検討し,その選択性の理由を解析すると共に,他の系への応用検討と麦角アルカロイド類の合成法への適用を検討した.他の天然物合成への応用として,まず,インドールー3-エステル類のベンゼン環部修飾反応を検討して抗癌剤マイトマイシン類の母核である7-メトキシマイトセンを6-メチルインドールより出発して短段階で効率よく合成する事に成功した.この様な選択的修飾反応は発癌プロモーター・テレオシジンBの全合成にも適用可能であり,インドール環上の6, 7-位テルペン側鎖と4位アミノ基の選択的導入にも役立った.麦角アルカロイド類の合成研究においては先の応用研究の結果を解析し,デヒドロトリプトファン系における4位閉環反応の応用例をさらに広げる事に成功した.さらに,これまで麦角アルカロイド合成の鍵中間体とされてきたウールのケトンをインドールー3-プロピオン酸から出発して合成する方法について検討した.この閉環反応は常に2位に特異的に閉環する事が知られていたが, 1位窒素に大きな立体障害をもつピバロイル基をつける事により,その酸クロリドのフリーデルクラフト反応の選択性をコントロールする事に成功し,主生成物として4位閉環体を得た.この4位閉環体のピバロイル基は塩基性条件下で容易に加水分解できて効率的にウールのケトンを合成できた.このインドール誘導体の4位閉環反応は麦角アルカロイドの生合成ルートと類似するもので,今後の麦角アルカロイド合成が極めて短段階で達成できる可能性を示す事ができた.麦角アルカロイド等,インドールアルカロイドの中でもそのベンゼン環部に置換基をもつ天然物の合成には多段階を要する.本研究では既に発見していたデヒドロトリプトファン系での分子内及び分子間閉環反応によるインドール環4位への選択的閉環反応を詳細に検討し,その選択性の理由を解析すると共に,他の系への応用検討と麦角アルカロイド類の合成法への適用を検討した.他の天然物合成への応用として,まず,インドールー3-エステル類のベンゼン環部修飾反応を検討して抗癌剤マイトマイシン類の母核である7-メトキシマイトセンを6-メチルインドールより出発して短段階で効率よく合成する事に成功した.この様な選択的修飾反応は発癌プロモーター・テレオシジンBの全合成にも適用可能であり,インドール環上の6, 7-位テルペン側鎖と4位アミノ基の選択的導入にも役立った.麦角アルカロイド類の合成研究においては先の応用研究の結果を解析し,デヒドロトリプトファン系における4位閉環反応の応用例をさらに広げる事に成功した.さらに,これまで麦角アルカロイド合成の鍵中間体とされてきたウールのケトンをインドールー3-プロピオン酸から出発して合成する方法について検討した.この閉環反応は常に2位に特異的に閉環する事が知られていたが, 1位窒素に大きな立体障害をもつピバロイル基をつける事により,その酸クロリドのフリーデルクラフト反応の選択性をコントロールする事に成功し,主生成物として4位閉環体を得た.この4位閉環体のピバロイル基は塩基性条件下で容易に加水分解できて効率的にウールのケトンを合成できた.このインドール誘導体の4位閉環反応は麦角アルカロイドの生合成ルートと類似するもので,今後の麦角アルカロイド合成が極めて短段階で達成できる可能性を示す事ができた.