hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波支援型超臨界二酸化炭素媒体を用いた有価資源の抽出回収プロセスの開発

本申請研究では,高効率な超臨界二酸化炭素抽出プロセスの構築を目指して,超音波支援型超臨界二酸化炭素抽出装置を設計,開発し,超臨界二酸化炭素抽出プロセスにおける超音波照射効果について検討した。なお,各温度,圧力条件で得た周波数-インピーダンス曲線から決定した最適な周波数条件で実験を行った。その結果,超音波照射なしの超臨界二酸化炭素抽出処理と比較して超音波照射併用した処理では抽出促進が認められた。固体もしくは液中の対象資源を分離,回収する環境低負荷型技術として,超臨界二酸化炭素流体を活用した抽出技術が知られている。一方,超音波は物理的作用を有し,流体中に作用させると攪拌効果,物質移動促進効果が期待できるため,溶媒抽出法の効率化を促進する手段として応用が可能である。本申請研究では,高効率で環境負荷の低い抽出プロセスの構築を目指して,超音波支援による超臨界二酸化炭素媒体を活用した対象資源の分離,回収技術の開発に向けた検討を行う。今年度は,昨年度に設計,作製した超音波支援型超臨界二酸化炭素抽出装置を用いて,抽出プロセスにおける超音波照射効果について,コーヒー豆(粉砕後,一定範囲内の粒径に篩い分けされたコーヒー豆試料)からのカフェインの抽出挙動から検討を行った。超臨界二酸化炭素抽出法(SFE)と超音波支援型超臨界二酸化炭素抽出法(USFE)によるカフェイン抽出量の経時変化を比較したところ,USFEの方が抽出速度は速く,超音波照射による抽出促進効果が確認された。USFE処理後の残渣試料を観察したところ,粒径がSFE処理後のものより減少していることがわかった。この粒径の変化にともなう比界面積の増加が,USFE処理による抽出速度向上の要因の一つと考えられる。さらに,USFEの場合,超音波駆動電力の増加とともにカフェインの抽出速度が増加した。また,熱水抽出処理を行った場合,コーヒー豆中のカフェイン以外にクロロゲン酸も抽出されたが,SFEとUSFEで処理した場合はともにクロロゲン酸の抽出は確認されず,超臨界二酸化炭素流体を用いた処理では超音波照射下でも抽出物質の選択性が認められた。本申請研究では,超臨界二酸化炭素媒体を用いて効率的に資源を分離・回収できる抽出技術開発を目指して,超臨界二酸化炭素抽出プロセスにおける超音波照射効果の検討を行ってきた。昨年度は,コーヒー豆からのカフェインの抽出挙動から超臨界二酸化炭素抽出プロセスにおける超音波照射効果の検討を行ったが,今年度は,超臨界二酸化炭素とキレート剤を活用した金属資源回収プロセスについて検討を行った。実験試料としてアルミナにニッケル化合物を吸着させたものを用いて,ニッケルの抽出挙動を調べた。実験には,初年度に開発した流体の供給部,超音波照射抽出器,超音波照射条件の制御部,試料の回収部から構成されている圧力・温度制御型超音波照射抽出装置を用いて行った。予め調製したニッケル/アルミナ試料とキレート剤を抽出器に一定比で仕込み,温度制御しながら二酸化炭素媒体を既定の圧力(超臨界条件)に達するまでポンプで送入した後,超音波照射した場合と照射しない場合について抽出実験を行った。超音波照射なしの超臨界二酸化炭素抽出法と超音波支援型超臨界二酸化炭素抽出法によるニッケル抽出速度を比較したところ,超音波支援による抽出法の方が抽出速度は速く,昨年度検討を行ったコーヒー豆からのカフェインの抽出実験結果と同様,超音波の物理的な作用を応用することで抽出促進効果が確認された。また,抽出実験で使用した同様の装置を反応装置として用いて,水溶液中での超音波の化学的作用(単位エネルギー当たりのKI酸化反応速度)に及ぼす圧力,温度,周波数条件の影響についても評価を行った。その結果,加圧,加温条件下では,全般的に高周波数条件で反応速度が速いことが明らかとなった。固体廃棄物または廃液中の有価資源を効果的に分離・回収できる技術として超臨界流体媒体を活用した抽出・回収技術が知られている。有価物質の抽出分離能を制御または向上させるために圧力,温度,エントレーサ等の検討がされているが,本技術のさらなる効率化を推進する,操作条件の緩和を図る上で,超臨界流体以外の物理化学的な方法との複合処理が考えられる。超音波は音響流やキャビテーション効果によるマイクロジェット,衝撃波のような物理的作用に伴う攪拌効果,物質移動促進効果を有するため,溶媒抽出法の効率化の促進する手段として応用が可能である。本申請研究では,高効率で環境負荷の低い抽出プロセスの構築を目指して,超音波技術と超臨界二酸化炭素媒体を活用した廃棄物からの有価資源回収技術の開発に向けた検討を行う。今年度取り組んだ内容,成果は以下のとおりである。1)液体二酸化炭素または超臨界二酸化炭素媒体および処理液の供給部,超音波抽出処理反応器,超音波照射制御部(振動子インピータンス特性解析部),回収部から構成されている超音波照射型超臨界二酸化炭素媒体抽出装置の開発を行った。一定条件範囲内ではあるが,超臨界流体媒体の流量,圧力,温度,さらには超音波強度,周波数(20kHz,500kHz,1MHz付近)条件が可変・制御可能な仕様になっている。

2)上記装置を用いて,液体二酸化炭素または超臨界二酸化炭素媒体と接触した振動子に対して,様々な圧力・温度条件下で周波数を掃引しながら振動子インピータンス特性を調べ,各々の圧力・温度条件下で振動子インピータンスが極小値をとる周波数条件を探索した。その結果,温度,圧力条件によってはこの周波数条件の大幅なシフトが観測されるなど,幾つか有用な知見が得られた。これら知見を次年度以降の抽出処理実験の操作指針の一つとして活用する。平成24年度の申請計画内容は,「超音波照射下での超臨界二酸化炭素流体を用いた「固体廃棄物もしくは廃液からの効果的な有価資源回収プロセス開発」の可能性について検討することであり,概ね計画通り研究は進展しているものと思われる。平成23年度の申請計画内容は,「超音波照射型超臨界二酸化炭素媒体抽出装置の開発」とその装置を用いて,「超臨界二酸化炭素媒体に安定的に超音波照射を行うための方法論を確立するために,超臨界二酸化炭素条件を満たす圧力,温度条件下での振動子インピータンス特性を検討する。」ことであり,概ね計画通り研究は進展したものと思われる。超音波照射下での超臨界二酸化炭素流体を用いた「固体廃棄物もしくは廃液からの効果的な有価資源回収プロセス開発」の可能性について検討する。温度,圧力,超臨界媒体の流量,超音波強度および振動子インピータンス特性に基づいて決定した周波数を操作パラメータとして実験を行い,とくに抽出効率に及ぼす超音波照射効果の影響を明らかにする。さらに,操作条件の最適化を図る。超音波照射下での超臨界二酸化炭素流体を用いた「固体廃棄物からの効果的な有価資源回収プロセス開発」の可能性について検討する。温度,圧力,超臨界媒体の流量,超音波強度,周波数を操作パラメータとして実験を行い,とくに抽出効率に及ぼす超音波照射効果の影響を明らかにする。さらに,操作条件の最適化を図る基本的には抽出実験用の薬品,抽出流体媒体の二酸化炭素ガス,超音波発振用振動子,反応器,背圧弁,ステンレス管等の消耗品,さらに抽出物質分析用の試薬,ガラス器具,フィルター,分析カラム等の消耗品を購入する。基本的には抽出実験用の薬品,抽出流体媒体の二酸化炭素ガス,超音波発振用振動子,反応器,背圧弁,ステンレス管等の消耗品,さらに抽出物質分析用の試薬,ガラス器具,フィルター,分析カラム等の消耗品を購入する。しかしながら,実験の進捗状況に応じて,初年度検討した範囲外の周波数条件で実験を行う必要が生じた場合には超音波発振器用アンプを購入する必要がある。また,処理対象媒体に変更によっては流体媒体供給ポンプの備品を購入することもありうる。そのような事態が生じた場合は,理由書を添えて申請,購入する予定である。また,研究調査,研究成果の発表を行うために関連学会に参加する予定であり,そのための旅費,参加費として研究費を使用する。
都市インフラの地震被災診断システムの開発

1.ブロードバンド地震被災検知センサの開発:大規模地震時の構造物のセンサとして対応が可能なブロードバンド光センシング技術の開発を行うために,動的な応答計測を目指したFBG光ファイバセンサの開発を中心に,損傷部位・レベルによるセンサ材料の適合性および荷重や温度影響のもとでの常時モニタリングの可能性について示した.一方,構造物の長期モニタリングにおいては,その運用・維持管理上,計測用電源やデータ送信のケーブルが不必要なシステムが望ましいため,省電力タイプあるいはワイヤレス技術を用いた記憶型センサシステムが必要となる.そこで,電源を必要としないセンサとして圧電シート(PVDFフィルム)を用いたひずみ記憶型センサのインフラ構造物への適用性を確認した.2.非破壊診断・被災診断解析手法の開発:センサ技術の開発に加えて,構造物の被災診断解析手法の開発を実施した.まず,ニューラルネットワーク手法を用いた構造物の非パラメータ同定手法を開発した.次に,これを大規模社会基盤施設の代表的構造物である吊橋のリアルタイム損傷判定法の開発へと拡張した.さらに,この手法をRC橋脚のリアルタイム損傷判定法に適用し,振動台試験による応答記録を用いて検証した.3.地震被災診断システムの提案:センシングデータや非破壊診断結果およびこれらのデータを取り込んだ解析評価の結果を総合的に考慮する地震被災診断システムの基本構想を提案した.そして,橋脚上部の加速度応答記録から橋脚の損傷度を推定する手法,その推定に必要な加速度情報を得るためのセンサユニット,地震直後の応答値から損傷の有無を判断する一次判定方法の必要性を提案した.さらに,高度なIT技術を利用した遠隔監視制御システムの試作も行った.1.ブロードバンド地震被災検知センサの開発:大規模地震時の構造物のセンサとして対応が可能なブロードバンド光センシング技術の開発を行うために,動的な応答計測を目指したFBG光ファイバセンサの開発を中心に,損傷部位・レベルによるセンサ材料の適合性および荷重や温度影響のもとでの常時モニタリングの可能性について示した.一方,構造物の長期モニタリングにおいては,その運用・維持管理上,計測用電源やデータ送信のケーブルが不必要なシステムが望ましいため,省電力タイプあるいはワイヤレス技術を用いた記憶型センサシステムが必要となる.そこで,電源を必要としないセンサとして圧電シート(PVDFフィルム)を用いたひずみ記憶型センサのインフラ構造物への適用性を確認した.2.非破壊診断・被災診断解析手法の開発:センサ技術の開発に加えて,構造物の被災診断解析手法の開発を実施した.まず,ニューラルネットワーク手法を用いた構造物の非パラメータ同定手法を開発した.次に,これを大規模社会基盤施設の代表的構造物である吊橋のリアルタイム損傷判定法の開発へと拡張した.さらに,この手法をRC橋脚のリアルタイム損傷判定法に適用し,振動台試験による応答記録を用いて検証した.3.地震被災診断システムの提案:センシングデータや非破壊診断結果およびこれらのデータを取り込んだ解析評価の結果を総合的に考慮する地震被災診断システムの基本構想を提案した.そして,橋脚上部の加速度応答記録から橋脚の損傷度を推定する手法,その推定に必要な加速度情報を得るためのセンサユニット,地震直後の応答値から損傷の有無を判断する一次判定方法の必要性を提案した.さらに,高度なIT技術を利用した遠隔監視制御システムの試作も行った.研究3カ年計画に基づき、茨城大学と土木研究所とで以下のように初年度の研究を推進した。(1)ブロードバンド地震被災検知センサーの開発都市インフラの地震被災度を客観的、かつ、精度良く判定するためのセンシング技術を開発することを目的として、(1)ブロードバンドの分布型光センシング技術の開発と(2)橋脚の地震損傷検知システムの開発を行った。(1)においては、構造物内部の変状を全体的にモニタリングするための鉄筋降伏やひび割れ不連続性状のセンシング手法、動的応答の計測法、荷重や温度影響のもとでの損傷検知のための常時モニタリングの可能性について、実験的検討を行った。この実験には研究費で購入した安藤電気の光ファイバー分布型温度センサーを用いた。(2)においては、コンクリート橋脚の振動台破壊試験に対して光ファイバー、ワイアレス加速度計、ひずみゲージセンサー、光学式変位センサーの同時計測を実施し、構造物の特性、損傷程度によるセンサーの検知精度、適用範囲、被災後のセンシングデータの取得方法に関するデータを得た。(2)非破壊診断・解析技術の開発ニューラルネットワーク手法を用いた構造物の非パラメータ同定手法により、大規模社会基盤施設の代表的構造物である吊橋のリアルタイム損傷判定法の開発を行った。広島県安芸灘大橋における地震応答記録を用いて、吊橋構造を微小地震時に学習し、大規模地震に対して時々刻々と実測データと予測値とを対比させることにより、損傷検知を可能とするアルゴリズムを構築した。(3)地震被災診断システム化に関する検討センシングデータや非破壊診断結果およびこれらのデータを取り込んだ解析評価の結果を総合的に考慮する地震被災診断システムの構築を目指し、データ整理及びシステム構成の検討を行った。研究3カ年計画に基づき、茨城大学と土木研究所とにおいて以下のように2年度の研究を推進した。(1)ブロードバンド地震被災検知センサの開発a)構造物内部の変状を全体的にモニタリングするための鉄筋降伏やひび割れ不連続性状のセンシング手法、動的応答の計測法、荷重や温度影響のもとでの損傷検知のための常時モニタリングの可能性について、記憶型センサ、FBG光ファイバーセンサ、R-OTDR光ファイバーセンサならびにPVDFフィルムセンサの実験的検討を行った。

b)構造物の損傷位置、程度をより高精度に検知するためのブロードバンド記憶型センサの開発を目指し、RC単柱模型の振動台実験を実施し、地震前後の固有周期の変化を用いて,損傷度の評価が可能であることを明らかにした。この手法に基づき,加速度センサ,CPU,メモリ,無線装置からなる大地震時の橋梁の被災度検知システムを提案し、センサユニットの試作を行った。(2)非破壊診断・解析技術の開発ニューラルネットワーク手法(NN)を用いた橋梁構造物のリアルタイム損傷判定法の検証をRC橋脚の振動台試験による応答記録を用いて、実施した。事前にNNで学習し、大規模地震による応答あるいは直後の常時微動実測データとNN予測値とを対比させることにより、損傷が検知可能であることを確認した。(3)地震被災診断システム化に関する検討センシングデータや非破壊診断結果およびこれらのデータを取り込んだ解析評価の結果を総合的に考慮する地震被災診断システムの構築手法の検討を継続した。研究最終年の本年度は、以下に示す3項目に対してそれぞれ研究を取り纏めた。1.ブロードバンド地震被災検知センサの開発:動的な応答記録を目指したFBG光フナイバセンサの開発を中心にブロードバンド光ファイバセンサの開発を行った。そして、損傷部位・レベルによるセンサの適合性および常時モニタリングの可能性について示した。また、ブロードバンド記憶型センサの開発として、圧電シートを利用した被災検知センサの静的・動的ひずみ計測能力、亀裂発生および成長計測能力、構造損傷の検知精度と適用範囲について検討し、実用可能性を確認した。また、RC柱の振動実験を実施し、損傷前後の固有周期の変化から求められる応答塑性率によって損傷度の評価が可能であることを明らかにするとともに、加速度センサ、CPU、メモリ、無線装置からなるセンサユニットを製作し、大地震時の橋梁の被災度を迅速かつ正確に評価するシステムの提案を行った。さらに、ワイヤレスセンサによる構造物への広範囲なセンサの展開によるモニタリングの可能性を示した。2.非破壊診断・被災診断解析手法の開発:地震応答計測データに基づいたニューラルネットワーク手法による被災構造物の損傷パラメータ同定手法の実用化に関して、地震応答計測データとシステム予測データの振幅比と位相差の違いを反映させた橋脚のリアルタイム損傷判定アルゴリズムを提案した。3.地震被災診断システムの提案:上記の1および2を取り込んだ地震被災診断システムを提案した。特に、取得すべきセンシングデータの整理と計測方法やキャリブレーションの検討、遠隔監視制御手法の検討、常時モニタリング計測と評価解析を実時間的に実施できるジステムについて提案した。
児童青年期におけるSSRI投与と自殺リスク-セロトニン受容体発現パターンと衝動性

本研究では、児童青年期のセロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)投与による自殺リスク増加の原因をセロトニン受容体の異常とSSRIによる衝動性亢進という観点から解明を試みた。幼若ラット衝動性測定課題の開発に成功し、セロトニン2C受容体拮抗薬とSSRIを同時投与した結果、衝動性は有意に上昇した。しかしセロトニン2C受容体欠損マウスではSSRI投与の効果が無かった。このように、遺伝子改変マウスとラットで一貫した結果が得られず、明確な結論は出なかった。本研究の主な目的は、児童青年期にserotonin reuptake inhibitor (SSRI)を投与した場合に生じる自殺リスク増加の原因を脳科学的観点から明らかにすることである。具体的には、衝動性と自殺リスクの関係に着目し、適切な動物モデルを開発してSSRIが衝動性に与える影響を発達の各時期に分けて検討した。幼若ラットを用いた衝動性測定課題の実施には困難が伴うためにほとんど実施されてこなかったが(詳細は計画書参照)、H23年度の研究によりその方法の開発に成功した。この成果により、これまでの衝動性研究を発達研究とリンクさせることが可能となった。この方法を用いて幼若ラットにSSRIを投与したが、衝動性の亢進は観察されなかった。この結果とヒトの先行知見を合わせて考えると、SSRIによる衝動性亢進効果は単純なものではなく、何らかの交互作用が生じていると考えられた。SSRIによる自殺誘発はあくまで低頻度であることを踏まえると、比較的稀な遺伝的特徴がSSRIの衝動性亢進作用の条件ではないかと推測される。そこで、「5-HT2C受容体の機能に異常がある場合においてのみSSRIの衝動性亢進が生じる」を立て、薬理学的に5-HT2C受容体をブロックし、同時にSSRIを投与する実験を行った。その結果、ラットの衝動性は有意に上昇した。さらに5-HT2C受容体欠損マウスを用いて仮説の検証を進めたが、SSRIの投与による衝動性上昇は生じなかった。このように、遺伝子改変マウスではラットでの結果と一致する結果が得られなかったことため、明確な結論を出すことはできなかった。そこで、「5-HT2C受容体の機能に異常がある場合においてのみSSRIの衝動性亢進が生じる」を立て、この検証のための準備を行った。結果、マウスでの衝動性測定課題訓練方法の確立に成功し、5-HT2C受容体欠損マウスの入手・繁殖にも成功し、準備を整えることができた。H24年度は5-HT2C受容体欠損マウスを用いて仮説の検証を進めて行く。仮説の正しさが立証されれば、児童青年期にSSRIを投与した場合に生じる自殺リスク増加の原因を解明する糸口をつかむことができ、児童青年期の気分障害に対し神経科学的な証拠に基づく治療戦略を立てるための示唆を得ることができる。例えば、5-HT2C受容体遺伝子に変異のある患者に対してのみSSRIの投薬を控えるといった方針も立てることができるようになる。平成23年度の研究計画は、(1)幼若期動物における衝動性測定課題訓練方法の確立と各発達期でのserotonin reuptake inhibitor (SSRI)の衝動性に対する効果を検証すること、(2)各発達期での5-HT2A/2C受容体の脳内発現量およびその分布パターンを調べること、であった。(1)については幼若動物における訓練方法の確立に成功し、各発達期でのSSRIの効果を検証する実験も実施することができた。つまり、計画(1)は予定通り完了した。しかし、結果としてどの時期にSSRIを投与しても衝動性の亢進は観察されなかった。別種類のSSRIを試みても結果は同じであった。

そこで上記(2)の計画を一旦保留とし、別の仮説「5-HT2C受容体機能に異常がある場合においてのみSSRIの衝動性亢進が生じる」を立て、この検証のための準備を急ぐことにした。これはH24年度に予定していた実験の前倒しでもある。結果、マウスでの衝動性測定課題訓練方法の確立に成功し、5-HT2C受容体欠損マウスの入手・繁殖にも成功し、準備を整えることができた。また、この仮説が論理的に成立するものかどうかを確かめるための予備実験として薬理学的に5-HT2C受容体をブロックし、同時にSSRIを投与する実験を開始している。以上のように、計画(2)について変更があったものの、計画(1)は完了し、変更・追加された計画は順調に進行していることから、おおむね順調と判断した。H23年度の研究ではどの時期にSSRIを投与しても衝動性の亢進は観察されなかったことから一部予定を変更、前倒しして、「5-HT2C受容体機能に異常がある場合においてのみSSRIの衝動性亢進が生じる」という仮説の検証のための準備を行ってきた。H24年度は比較的容易にこの仮説を検証する方法として、薬理学的に5-HT2C受容体をブロックし、同時にSSRIを投与する実験を行う。同時に、より直接的な検証として5-HT2C受容体欠損マウスにSSRIを投与する実験を行っていく。遺伝子欠損マウスに学習障害がある場合にはこの試験系は成立しない可能性もあるため、薬理学的実験も行っていく。また、5-HT2C受容体欠損マウスにSSRIを投与した際に衝動性亢進が見られ、しかもその効果が発達初期に限定されて成熟後には見られない場合、5-HT2A, 2C受容体の発現量を発達時期別に調べる必要が出てくる。また、その場合は当初予定していた5-HT2A受容体欠損マウスは特に必要なくなる。実験動物:平成24年度は繁殖動物の飼育費が主要なコストである。特殊飼料:動物訓練用の特殊飼料の概算は、一匹あたり消費量一日約80粒×365日×24匹/特殊飼料一箱辺りの餌粒数(5万粒)=約14箱で、一箱約12千円なので、14×12 = 168千円。しかし学会出張中などは訓練を行わないので、おおよそ150千円として計上した。薬品:各種SSRIの購入経費、in situ hybridization, RT-PCRを行うための各種試薬を計上している。試薬ごとの概算はこの欄に書ききれないため省略するが、これまでの帳簿を基におおよその必要金額を算出している。旅費:研究成果発表ならびに多くの研究者から意見を聞くために、24年度は国内学会12回、国際学会1回を予定している。謝金など:動物訓練を申請者のみで行うと、毎日一日中オペラントboxの前にいることになり、情報の収集・論文作成などの業務に支障をきたす。そのため、動物訓練の補助を週に一日、一人を計上する。時給900円×一日6時間×50日=270千円。また、論文作成時の英文校正費用を二回分計上している(約50千円×2)。なお、H23年度未使用額(152円)となっている分に関してはH23年度に購入した消耗品の支払いに使用する。
ハイパフォーマンスキノプロァル法の開発と環境技術への応用

これまでに構築してきたハイパフォーマンスキノンプロファイル法のさらなる簡便化,高速化,高精度化のため,抽出および定量における最適条件を検討し,環境技術や農業分野に対して微生物群集構造の解析手法として適用できることを示した.さらに,開発した分析手法を用いて,メタン発酵,家畜排泄物および堆肥を対象とした微生物群集構造の解析を行い,実際の環境サンプルに適用可能であることを示した.これまでに構築してきたハイパフォーマンスキノンプロファイル法のさらなる簡便化,高速化,高精度化のため,抽出および定量における最適条件を検討し,環境技術や農業分野に対して微生物群集構造の解析手法として適用できることを示した.さらに,開発した分析手法を用いて,メタン発酵,家畜排泄物および堆肥を対象とした微生物群集構造の解析を行い,実際の環境サンプルに適用可能であることを示した.I微生物群集構造解析手法の確立超臨界流体抽出(SFE)法によるキノン抽出条件の検討において、糞については、活性汚泥と同条件(抽出温度:45°C、抽出圧力:25MPa、抽出時間:15分、モディファイア:メタノール、CO_2流量:2.7ml/分、モディファイア流量:0.3ml/分)で従来の有機溶媒抽出法と同等の抽出率が得られることが確認できた。土壌と堆肥の試料については、モディファイアとしてメタノールとクロロホルムの混合溶媒を用いることが有効であった。さらにSFE法による汚泥からのリン脂質脂肪酸の抽出条件として、抽出温度80°C、その他の条件はキノン抽出と同条件において最大の抽出率となることを確認した。II微生物群集構造解析手法の応用メタン発酵槽については、キノンプロファイルを適用することにより、投入基質として、乳牛糞のみ、模擬食品廃棄物のみ、模擬食品廃棄物と乳牛糞を混合して用いた場合を比較し、特に運転立ち上げの際や投入原料の量・種類が変化したときに、キノンプロファイルが連動して変化することを明らかにした。石油汚染土壌において、既存の汚染状況検査方法である官能試験の問題点を明らかにした。ウズラについて、その排泄物を採取し、成育環境および方法が同じであれば、そのキノンプロファイルは、採取日および個体による違いが小さいことが明らかとなった。また、週齢の違いによるキノンプロファイルの変化傾向も明らかにした。III微生物群集構造データベースの構築データベースおよびホームページ作成に向け、その構成および仕様を定め、過去の文献や情報を収集、整理した。I微生物群集構造解析手法の確立超臨界流体抽出(SFE)法によるキノン抽出条件の検討において、コンポストについては、SFE条件(抽出温度:45°C、抽出圧力:25MPa、抽出時間:30分、モディファイア:メタノール、CO_2流量:2.7ml/分、モディファイア流量:0.3ml/分)で従来の有機溶媒抽出法と同等の抽出量が得られることを確認した。さらにSFE法による汚泥試料からリン脂質脂肪酸に加えてリン脂質エーテルの抽出条件として、抽出温度80°C、その他の条件はキノン抽出と同条件において最大の抽出量が得られることを確認した。一方、迅速、高感度、高再現性の分析手法を確立することを目指し、オンラインSFE-HPLC法を開発するための基礎的条件の検討を行った。抽出条件がキノン回収効率に与える影響や回収方法が回収効率や分離効率に与える影響などを確認し、当該手法の可能性を示すことができた。II微生物群集構造解析手法の応用メタン発酵槽については、投入基質として、乳牛糞のみ、模擬食品廃棄物のみ、模擬食品廃棄物と乳牛糞を混合して用いた場合を比較し、発酵条件や投入原料の量・種類が変化したときに、キノンプロファイルに加え、リン脂質脂肪酸プロファイルおよびリン脂質エーテルの量が連動して変化することを、はじめて明らかにした。III微生物群集構造データベースの構築データベースおよびホームページの作成を進めると共に、過去の文献や情報の収集と文献を項目ごとに整理を引き続き行った。以上のことから、現時点において、研究の目的および実施計画に概ね実施できていると判断できる。1.微生物群集構造解析手法の確立キノン抽出時にSFE装置流路口に水を送液し,抽出溶媒の極性を調節することで,トラッピングカラムによるキノンの選択的な回収が可能となることを明らかにした.また,ハイパフォーマンスキノンプロファイル法による微生物群集構造解析の再現性および分析精度の向上の可能性を示した.これにより,分析時間を大幅に短縮することが可能となった.また,これらの手法をリン脂質脂肪酸分析に用いることができることを示した.2.微生物群集構造解析手法の応用環境サンプルとして,メタン発酵,家畜排泄物および堆肥を対象にハイパフォーマンスキノンプロファイル法を適用した.メタン発酵への応用については,発酵過程の安定性とキノンプロファイルの変化に相関性が見られ,キノン種の多様性が高いメタン発酵槽は生育環境の変化に対応しやすいことを示した.さらに,中温発酵におけるメタン発酵槽内の微生物量は,槽内への負荷と関連していることを明らかにした.キノンプロファイル法を用いることにより,微生物相の動的変化が評価可能であることが明らかになり,メタン発酵槽の安定性指標になりうる可能性を示した.家畜排泄物への応用については,キノン種評価により給餌する飼料の違いがもたらす腸内細菌叢の差が検出可能であることが示された.堆肥製造への応用については,堆肥製造過程のC/N比変動が安定していても微生物相は変動し続けていることが明らかになり,堆肥化における微生物相変化の定量的モニタリングが可能であることが示された.3.微生物群集構造データベースの構築

過去の文献や情報の収集・整理を行い,化学的な微生物群集構造の分析手法についての原理,手法,応用事例などを調査した結果をデータベースにまとめ,ホームページへ公開した.
急性アルコール中毒時の敗血症増悪機構の解明

急性アルコール中毒時の敗血症増悪機構について、急性期タンパクpentraxin 3 (PTX3)に着目し、解明した。PTX3は、炎症時にTNF-αに刺激により、JNKのリン酸化シグナルを介して速やかに産生される。PTX3は血管内皮細胞保護作用を有し、敗血症時の急性肺障害を軽減する役割を果たす。アルコールは、TNF-αの産生ならびにJNKのリン酸化を抑制することにより、PTX3産生を阻害することをin vivoおよびin vitroの実験系を用いて明らかにした。急性アルコール中毒マウス(Alc)を作製し、cecal ligation puncture (CLP)法を用いて、敗血症モデルを作製した。コントロール群(cont;生理食塩水投与群)と比較して、Alc群は有意に生存率が低下していることが示された。本実験では、アルコールがpentraxin3(PTX3)の発現を抑制することが、敗血症増悪の一因であることを明らかにしつつある。PTX3は急性期相タンパクの一種であり、TNF-aの刺激によりJNKのリン酸化シグナルを介して全身の細胞から産生される。肺傷害や敗血症に対して進展予防効果があることがこれまでの研究で示されている。アルコール投与後、CLPマウスとshamマウスで血中アルコール濃度を経時的に測定したところ、CLPマウスではすべての時点で、血中アルコール濃度がshamマウスを有意に上回ってることが示された。次にAlc群の肺では、PTX3の産生が抑制されていること、肺の血管透過性が亢進していることを明らかにした。また、血中TNF濃度、PTX3濃度をCLP後に経時的に採血して調べることにより、アルコールはTNF濃度の上昇を抑制することを示し、それによりPTX3産生が抑制されていることを明らかにした。また、肺組織のWestern blotによりアルコールはJNKリン酸化を抑制することによっても、PTX3の産生を抑制することを示した。血管内皮細胞(HUVEC)を用いた実験では、低濃度アルコール(20 mM)はTNF-a存在下でもJNKのリン酸化を阻害することによりPTX3の産生を抑制することを明らかにした。以上のことから、アルコールはTNF産生とJNKリン酸化をともに阻害するという2重の機構でPTX3産生を抑制し、敗血症の進展を助長する可能性が示された。今後の敗血症治療において急性アルコール中毒患者に限らず、有用な知見である。アルコール摂取により、PTX3の新規合成が抑制されることが、real-time PCR、ELISA, western blotなどの各方法により確認できている。また、血中アルコール濃度とTNFならびにPTX3の血中濃度を経時的に測定することによって、アルコールがPTX3の発現に及ぼす影響を詳細に検討できた。さらに、肺組織の検討によって、アルコールが白血球浸潤を阻害することを見出し、白血球中に存在するPTX3の利用が阻害される可能性も見出しており、これは当初の想定の範囲外であるが、有意義な結果が得られている。特に、血中アルコール濃度の測定により、当初想定しいた高濃度アルコール(160 mM)のみならず、アルコールはわずが20 mMの濃度でもPTX3の産生に影響を及ぼすことが確認できた意義は大きい。当初の予想通り、Alc群において、肺内でのJNKリン酸化が抑制されていることが確認できている。さらに、HUVECを用いた実験によりTNF存在下でも低濃度アルコールがJNKのリン酸化を阻害することによってPTX3の産生を抑制することが明らかにできた。アルコールによるPTX3の発現抑制機序を様々な観点から解明しつつある点において、おおむね順調に進展していると考えている。アルコールは、ヒトの脳機能を抑制するため、喧嘩、転倒、転落、交通事故といった外傷の誘因となり、敗血症を引き起こす原因となる。急性アルコール中毒時には、敗血症が増悪することが知られているが、その機構についてはいまだ不明な点が多い。急性アルコール中毒時の敗血症増悪機構について、研究を行った。急性アルコール中毒時には、pentraxin3 (PTX3)の産生を抑制されることを明らかにした。敗血症時には、炎症性サイトカインや細菌内毒素により血管内皮細胞が傷害されることにより、全身へ炎症反応が波及していく。PTX3には血管内皮細胞保護作用があることが知られており、炎症反応に鋭敏に反応し、全身の細胞から産生される。マウス敗血症モデルをcecalligationand puncture (CLP)法を用いて作製し、in vivoの実験を行った。急性アルコールマウスでは、敗血症における生存率が低下することを確認できた。アルコールは、PTX3の主要な産生刺激物質である炎症性サイトカイン(TNF-a)の産生を抑制すること、ならびに細胞内刺激伝達シグナルであるJNKのリン酸化を抑制すること、これら2つの機序を介してPTX3の産生を抑制することを明らかにした。さらに、この機序は、臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)を用いた、in vitroの実験でも上記結果を確認できた。以上のことから、アルコールはPTX3の産生を2重に抑制することにより、血管内皮細胞の破綻をきたし、敗血症を増悪させているものと推察された。急性アルコール中毒では、敗血症モデルマウスの生存率が低下すること、TNF-aの産生が抑制されること、JNKのリン酸化が抑制されることなどを当初の計画通りに明らかにすることができた。

また、PTX3の発現がタンパクレベルのみならず、mRNAの合成時点から疎外されていることを明らかにした。アルコールのPTX3産生阻害機構を詳細に明らかにすることができ、おおむね順調に進展していると考えられる。急性アルコール中毒は敗血症の増悪因子として知られているが、その機構にはまだ不明な点が多い。アルコールの生理的作用は多岐にわたるが、敗血症に及ぼす影響の一つとして、急性期タンパク・pentraxin3 (PTX3)への関与について検討した。敗血症時には、さまざまな炎症性メディエーターが放出され、血管内皮細胞が傷害される。血管内皮細胞は生体の恒常性の維持に不可欠であり、これが破綻することによって、肺水腫から呼吸窮迫症候群へ進展し、死に至る。PTX3はTNF-aの刺激によりJNKのリン酸化シグナルを介して全身の組織で産生される。また、白血球(特に好中球)内に貯蔵されており、炎症発生時には白血球がすぐに動員され、素早くPTX3が利用できるシステムになっている。PTX3は、血管内皮細胞保護効果を持ち、敗血症の進展に対して防御的に働く。我々は、アルコールがPTX3の産生を抑制することで、敗血症を増悪させることをin vitroおよびin vivoの実験の両方で明らかにした。in vitroの実験ではヒト臍帯静脈血管内皮細胞を、in vivoの実験では、cecal ligation andpuncturre (CLP)法を用いた敗血症モデルマウスを用いた。アルコールはTNF-aの産生を抑制すること、JNKのリン酸化を抑制すること、またPTX3の貯蔵庫である白血球の動員を抑制すること、を明らかにし、これらの総合的な作用によりアルコールはPTX3の産生・利用障害をきたし、敗血症を増悪させることを明らかにした。急性アルコール中毒時の敗血症増悪機構について、急性期タンパクpentraxin 3 (PTX3)に着目し、解明した。PTX3は、炎症時にTNF-αに刺激により、JNKのリン酸化シグナルを介して速やかに産生される。PTX3は血管内皮細胞保護作用を有し、敗血症時の急性肺障害を軽減する役割を果たす。アルコールは、TNF-αの産生ならびにJNKのリン酸化を抑制することにより、PTX3産生を阻害することをin vivoおよびin vitroの実験系を用いて明らかにした。PTX3は、急性期相タンパクとして、病原体を認識し、自然免疫を発動させる重要な役割を担っている。これまでにも敗血症や急性肺傷害の進展予防に役立つことが報告されている。近年、ネクローシスをおこした細胞から放出されるヒストンと結合して、ヒストンによる血管な皮細胞傷害を抑制することが明らかにされた。これとは別に、PTX3は白血球から感染時に放出されるneutrophil extracellular trap (NETs)の構成成分であることが示されている。NETsの主成分は、neutrophil内のDNAである。NETsは感染防御に重要な役割を果たすが、過量になると血管内皮細胞に傷害をもたらす。以上のことから、今後は、アルコールがヒストンやNETs形成に対してどのような影響を及ぼすのかを考察していきたい。血管内皮細胞傷害は敗血症の予後を決定する終末病態に関与する。
高温面スプレー冷却中の非定常遷移沸騰の素過程モデルの構築

液体による高温面の非定常沸騰冷却中の高温面上のぬれ状態の回復は,高温面の急速冷却開始を決定づける重要な因子である.本研究では,高温面スプレー冷却の素過程を理解するため,スプレー冷却を模擬した高温面上での液滴列非定常沸騰実験装置を開発した.そして,高速ビデオカメラによる観察と応答時間0.07msの表面温度計を用いて,膜沸騰から遷移沸騰を経てクエンチに至る非定常沸騰遷移過程について,エタノール・水を用いて広範囲のサブクール度,高温面初期温度に対して実験を行なった.高温面のぬれを支配する支配パラメータとして,固液接触から蒸気膜生成時間の特性について検討を行った.Ni円板上に応答時間80μsのNi薄膜-Cr細線熱電対を正方格子配列で設置した試験伝熱面を作製した.エタノールの液過熱限界温度を超える最大260°Cまでの初期温度範囲の高温面上へ単一液滴或いは液滴列を衝突させたときの非定常沸騰中の表面温度・表面熱流束変化の計測と同時に高速ビデオによる沸騰状況観察を行った.固液接触開始後の非定常沸騰過程の解明を目的とする単一液滴の実験結果から,固液接触開始後ぬれ状態の高温面が非ぬれ状態の膜沸騰へ移行するには,高々数msの短時間内での一次気泡の成長・合体による蒸気膜の生成過程を要することが分かった.ぬれ状態が維持可能な蒸気膜生成時間に注目して,高温面初期温度の上昇と伴い短くなる蒸気膜生成時間の特性に対する液滴速度,サブクール度,高温面の傾斜角の影響を評価した.特に,傾斜角つまり重力が大きな影響を持つことが分かった.さらに,有限の蒸気膜生成時間を示す高温面初期温度には下限温度が存在し,実験パラメータによって下限温度が偏倚することが分かった.下限温度以下の高温面では液滴が存在する間,ぬれ状態は維持される.測温点近傍の局所のぬれ・乾き状態に対応した表面温度・表面熱流束変動を取得し,蒸気膜生成期間中に固体側から液体側へ供給された積算熱量を評価した.スプレー冷却中の非定常沸騰過程を模擬実験で解明するため,液滴列衝突実験を行った.周期1.13.6msの範囲で液滴が高温面に繰り返し衝突する状況下で測定と観察を実施し,衝突周期毎のぬれと乾き状態に対応した変動を伴う冷却曲線と熱流束変化を得た.一周期中に固液接触面上に核沸騰を伴うぬれ面が最初に出現するときの表面温度をぬれ開始温度として評価した.同一サブクール度・液滴速度での冷却速度は,衝突周期の減少と伴に大きくなるが,蒸気膜生成時間<<液滴周期の条件において,ぬれ開始温度は衝突周期に依存しないことが分かった.エタノールの自発核生成温度を超える最大260°Cの高温面上で固液接触後の非定常沸騰で生じる高温面のぬれ状態から乾き状態に移行する遷移沸騰素過程を把握するため,単一液滴衝突実験とスプレー冷却実験を模擬した液滴列衝突実験を実施した.Ni円板上に3x3の格子点に応答時間80μsの測温点を作成し,複数の測温点での同時温度計測による固液接触界面上の表面温度・熱流束分布を評価した.単一液滴実験では,エタノールとFC-72液滴を用いて,高温面初期温度,液滴速度,サブクール度を変えて固液接触開始後のぬれ状態から非ぬれ状態の膜沸騰への移行に必要な蒸気膜生成時間を高速ビデオ観察と表面熱流束変化から評価した.蒸気膜生成時間は,数ms以下の短時間内での一次気泡の成長・合体による蒸気膜形成に必要な時間であり,固液接触後ぬれ状態が維持可能な時間を規定する.蒸気膜生成時間は,初期温度の低下と伴に長くなり,膜沸騰へ移行できない膜沸騰下限温度を確認した.下限温度は,サブクール度,衝突速度に関わらず自発核生成温度より20K程度低い一定値を示した.下限温度以下の高温面では,液膜破断で非ぬれ状態が生成される.エタノールの液膜破断は,蒸気膜生成時間の2倍以上となる10ms程度となる.スプレー冷却中の非定常沸騰を模擬する液滴列衝突実験では,衝突周期1ms前後での膜沸騰から核沸騰への冷却曲線の測定と観察を実施した.クエンチ前の膜沸騰域では,衝突直後のぬれに伴う急冷と蒸気膜形成後の乾き状態での復熱に対応する大きな温度変動と固液接触面上の温度不均一性を得た.一方,クエンチ開始は,液滴衝突周期に占める蒸気膜生成時間のduty比の増加との対応することが分かった.周期的固液接触の状況下での蒸気膜生成時間と固液接触開始の初期表面温度との関係は,単一液滴での結果に対して低温側へシフトし,固体側非定常熱伝導の影響が現れることが分かった.幅広い工業分野で準安定液相が存在できない自発核生成温度を超える高温面のスプレーによる非定常液体冷却が利用されている.高温面の液体冷却では,固液間が蒸気膜で覆われた膜沸騰状態から,局所的な固液接触による高温面のぬれ状態の回復とその拡大が生じる遷移沸騰状態へ遷移する時,クエンチを開始して冷却速度が急変する.そのため,精密なスプレー冷却温度制御には,高温面のぬれ開始予測が重要となる.

本研究ではスプレー冷却の素過程を模擬した液滴列が高温面上に繰り返し衝突する状況下で固体側の非定常熱伝導と連成した非定常遷移沸騰過程の計測とぬれ開始条件の定式化を目指した研究を実施した.本年度は,試験流体を水に変更して,液サブクール度,液滴速度,初期高温面温度,液滴衝突頻度をパラメータとして高温面への液滴衝突実験を行った.単一液滴が高温面上衝突後にぬれ状態を維持可能な代表時間として,膜沸騰状態に達するまでの蒸気膜生成時間と気液界面不安定による液膜破断時間を高温面温度に対して評価し,自発核生成温度以上の高温域と以下の低温域でのぬれはそれぞれ蒸気膜生成時間と液膜破断時間で支配されることが分かった.また,最大頻度600Hzの液滴列衝突実験から,膜沸騰から遷移沸騰過程を経て核沸騰に至る非定常沸騰過程でのぬれ回復過程における時間的・空間的に占めるぬれ領域の割合の時間変化を評価した.本研究期間での主な成果は以下の2つである.1)応答時間70μsの表面温度測定法を用いて周期的液滴衝突状況下での膜沸騰から遷移沸騰域への沸騰遷移過程の局所非定常熱伝達と高速ビデオ観察の同時計測法を確立.2)高温域での周期的な液滴衝突状況下でのぬれ状態を支配因子として,衝突周期に対する蒸気膜生成時間が占める割合で評価.今後,得られたデータに基づき,蒸気膜生成時間比率を固体側から非定常熱伝導による積算供給熱量による定式化を試みるつもりである.液体による高温面の非定常沸騰冷却中の高温面上のぬれ状態の回復は,高温面の急速冷却開始を決定づける重要な因子である.本研究では,高温面スプレー冷却の素過程を理解するため,スプレー冷却を模擬した高温面上での液滴列非定常沸騰実験装置を開発した.そして,高速ビデオカメラによる観察と応答時間0.07msの表面温度計を用いて,膜沸騰から遷移沸騰を経てクエンチに至る非定常沸騰遷移過程について,エタノール・水を用いて広範囲のサブクール度,高温面初期温度に対して実験を行なった.高温面のぬれを支配する支配パラメータとして,固液接触から蒸気膜生成時間の特性について検討を行った.スプレー冷却を模擬する液滴列衝突実験については,実験装置の改修により液滴径と衝突周期を一様に制御した条件で実施可能となった.連続液滴衝突実験で膜沸騰から遷移沸騰を経て核沸騰に至る非定常冷却過程の固液接触面上の複数の測温点上での表面温度と表面熱流束履歴が得られ,固液接触面の空間的な非定常沸騰熱伝達が高速ビデオ撮影画像に基づくぬれ面から乾き面への変化と伴に把握できるようになった.ただし,固液の接触状況を定量的に把握するためのレーザー干渉法の適用は,現在光学系の調整段階で次年度での実施となった.また,同時並行で進めている単一液滴衝突実験と液滴列衝突実験で得られた蒸気膜生成時間は,高温面上でのぬれ開始温度が液滴の衝突周期の影響を強く受けて変化することが明らかになったが,その定性的な説明については,現在進行中である.研究の目的の達成に必要な必要な非定常遷移沸騰熱伝達の高速計測技術の開発は,ほぼ計画通り進んでおり,蓄積された非定常データに基づくぬれ開始条件のモデル化を今後さらに推進する必要がある.熱工学今後の研究については,研究計画書の内容に従って実施する.具体的には,まず本年度実施できなかった固液接触面のぬれ面と乾き面を光干渉法で判別し三相境界線の非定常変化抽出方法の開発に注力し,高温面のぬれ状態から乾き状態に至る非定常遷移沸騰熱伝達の分布と高温面上に残留する液膜で覆われたぬれ領域の縮小過程と対応付けを行う.
食品の血小板凝集抑制効果をもとにした抗血栓食について

本研究は、近年増加傾向を示している心筋梗塞や脳梗塞などの血栓性疾患を薬剤に頼ることなく食生活の管理によって予防することを目的としており、以下のような成果を得た。1.我々が日常摂取している多くの野菜・果物類について、これら食品の血小板凝集抑制作用をヒト血液を用いるin vitro系試験で調べ、かなりの野菜・果物類に血小板凝集を抑制する効果を認めた。また魚介類については、EPA、DHAなどの血小板凝集抑制物質を含むことで注目されているイワシを中心に調理・加工方法別の血小板凝集抑制効果を調べ、調理方法では焼魚、フライが比較的生に近く、加工食品では佃煮、乾干し、練製品のはんぺん等に効果が残存することが認められた。2.in vitro系の実験で、血小板凝集抑制試験を行ったこれら多くの食品について、血小板凝集の抑制効果の実験値をもとにして食品100g当りの効果点を定めた。3.各食品の抗血栓効果による点数を考慮し、且つ変化に富んだメニュ-を作成した。また別に抗血栓を考慮しない普通食メニュ-について点数を算出して両者を比較をした所、抗血栓食の点数は1日約1000点以上となるが、普通食ではその1/3程度の点数であった。4.1日約1000点以上なる抗血栓食メニュ-を5人の健常人が3日間摂食を続けることとし、その直後に血液を採取して血小板凝集作用を調べた所、被検者すべてにおいて、血小板凝集力が低下する傾向が認められた。この結果in vitro系での食品の血小板凝集抑制試験を根拠として作成した抗血栓食は、in vivoにおいても有効であることが分り、血栓予防の可能性が示唆された。本研究では、食生活の管理による血栓の予防を期待し、血小板凝集抑制効果の程度で食品にランクをつけて点数化し、また調理方法別の有効量の変化などの要因を加味して変化に富んだメニュ-を作成して、抗血栓食の確立を目的としている。平成2年度は以下のような実験を行った。1.植物性食品としては、これまでの研究で血小板凝集抑制の効果を認めている野菜48種、果物56種の他に更に範囲を広げ、近年我々の食生活の中に入り込んできた中国野菜、その他多くの新種の野菜・果物を加え、また、嗜好品として緑茶、ウ-ロン茶、紅茶などについて血小板凝集抑制効果を調べた。2.動物性の食品については、これまでの研究でイワシ、サバなどに多く含まれるEPA、DHAの含有量が調理加工の方法によって変動することを認めているが、平成2年度は、近年市場に多く出廻っているイワシ加工品類を用い、それら加工品から脂質を抽出して三フッ化ホウ素を用いてメチルエステルとした後、これをガスクロマトグラフィ-により、EPA、DNA含量を調べた。3.植物性食品およびイワシ加工品などの血小板凝集抑制の効果の測定は、ヒト血液を用いたヘマトレ-サ-による比濁法によって行い、この際血小板凝集惹起物質としては、ADP、コラ-ゲンおよびPAFを用い、複数の凝集系での抑制効果を調べた。平成3年度の研究実績は以下のようである。

1.前年度の研究では、近年市場に多く出回っている多種多様のイワシ加工品類について、そのEPA、DHAの含有量を調べているので、平成3年度にはこれら異なった加工条件により作られた加工食品類の血小板凝集抑制効果をヒト血液を用いるin vitro系で行った。その結果、乾物類では、佃煮、乾干しに、練り製品では、はんぺん、缶詰では、トマトソ-ス、オイルサ-ディンにかなり強い血小板凝集抑制効果が認められた。2.これまでの研究で、in vitro系実験で血小板凝集抑制試験を行った野菜・果実類およびイワシ、その他の魚類とその加工品について効果の程度による点数化を試みた。3.各食品の抗血栓効果による点数を考慮した抗血栓食メニュ-を作成し、これを抗血栓を考慮しない普通食との比較を試みたところ、抗血栓食の点数は1日約1000点以上となり、普通食の約3倍となる事が分った。4.抗血栓メニュ-を5人の健常人で3日間摂食を続け、その前後に血液を採取して血小板凝集実験を行い、exo vivoにおける血小板凝集抑制への効果を調べたところ、被検者すべてに凝集抑制効果の傾向が認められた。
ハイドロトロープとしてのATP：細胞環境シミュレーションによる物理化学的解明

ATPはエネルギーの放出・貯蔵の基本単位として普遍的な役割を担っている。しかし近年、ATPが様々な蛋白質に非特異的に結合し、可溶性や凝集を制御している可能性が示され、細胞内におけるハイドロトロープ(Hydrotrope:可溶化剤)としての役割が新たに注目されている。これは蛋白質水溶液の液-液相分離や熱変性など巨視的観測によって示されているが、分子レベルの作用機構については不明である。本研究は、ATPの非特異的相互作用が蛋白質動態に及ぼす影響を、1全原子モデルを用いた分子動力学法による細胞環境シミュレーションと、2液体の統計力学を組み合わせ、微視的かつ物理化学的に解明する。
ファインケミカルを指向するゼオライト単結晶の創成とその全合成プロセスの解明

本年度は、世界最大の結晶サイズを有するアルミノケイ酸塩型LTA(以下、ゼオライトAと呼ぶ。)単結晶を合成するに当たって必要と考える、合成溶液の調製法に関して抜本的見直しを行った。見直された手法を利用して合成されたゼオライトA単結晶は本研究申請時と比べて体積比で2倍以上となった。ただし、現状世界最大サイズにまだ達しておらず、合成手法の更なる改善を引き続き行う。なお、得られた結晶は単結晶X線構造解析を行い、LTA構造の単結晶であると確認された。また、本テーマにより導入したナノ粒子径分布測定装置も結晶サイズ分布の評価に有効であることを確認した。ゼオライトAの合成溶液に対するNMR測定も開始した。27Al核のスペクトルでは、Alの安定化に用いた有機アミンに束縛されているAl種と溶液に6配位状態で溶存している2種類の構造体を観測できた。一方、29Si核は天然存在比が少ないことと、当初の予想に反して緩和時間が非常に長く、解析に資するデータの取得には1日以上の長時間の測定を要することが分かった。一方、LTA型の骨格構造を有するリン酸ガリウム型(以下GaPO4-LTAと呼ぶ。)では、ゼオライトAとの骨格構造同一性に基づく、共通する合成単位等の存在の有無に興味が持たれる。GaPO4-LTAはゼオライトAと同じく立方体状の結晶外形を有する。合成溶液の加熱時間により、粒子外形を保ったまま結晶相から非晶質相に転移する特異な現象を見いだした。この非晶質相への転移時にメソ孔が立方体形状粒子に付加的に生成される。一般にゼオライトは準安定相であるものの、原料消費を行った溶液内で、更なる転移が起きることは希である。また、合成溶液に対するGa K吸収端のX線吸収スペクトルの測定にも成功し、無機多孔質結晶形成における合成溶液内の局所構造に関する議論が可能となった。研究実施期間の3年間で世界最大の結晶サイズを有するゼオライトAが合成できると予測できる状況にあること。また、NMR測定でも少なくとも27Al核、13C核による合成反応溶液に関する状態変化を議論できることを確認したため。世界最大サイズを目指したゼオライトA単結晶合成を引き続き行うと共に、合成プロセスの途中段階における合成溶液の評価を本格的に開始する。合成初期段階ではX線小角散乱による溶液内の結晶核と非晶質粒子との関係、更には微小結晶発生時期を明らかにしていく。NMR測定や単結晶X線解析も継続し、合成溶液の化学組成とミクロな構造種の相関等を明らかにしていく。なお、NMR測定では29Si核による測定が可能となるよう、測定条件変更による高感度化等の検討を通じ、Si原子とAl原子の酸素原子を経由した化学結合がどの合成段階にて形成されるのか等を明らかにする。GaPO4-LTAは単結晶X線解析が可能となる、安定な単結晶試料の合成条件探索や大量合成法を確立する。また、Ga K吸収端X線吸収スペクトル測定も合成した結晶と合成溶液の両方に対して実施していく。

NMR測定や単結晶X線解析も継続し、合成溶液の化学組成とミクロな構造種の相関等を明らかにしていく。なお、NMR測定では29Si核による測定が可能となるよう、測定条件変更による高感度化等の検討を通じ、Si原子とAl原子の酸素原子を経由した化学結合がどの合成段階にて形成されるのか等を明らかにする。GaPO4-LTAは単結晶X線解析が可能となる、安定な単結晶試料の合成条件探索や大量合成法を確立する。また、Ga K吸収端X線吸収スペクトル測定も合成した結晶と合成溶液の両方に対して実施していく。