hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核内オーファンレセプターFXRによる脂質代謝調節の解明

FXR欠損マウスとその野性型マウスにリトコール酸(LCA)を摂取させ、LCA誘発肝毒性に対する感受性を解析した。LCA摂取により雌性マウスではFXR欠損マウスよりもむしろ野性型マウスで高い肝毒性が認められた。肝内総胆汁酸濃度と肝毒性の指標であるアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(AST)活性の間に高い相関性が認められた。HPLCによる肝内胆汁酸組成の解析により主要胆汁酸はtauroLCAとLCAであることが明らかとなり、これらLCAの蓄積が肝毒性を誘発することが示唆された。肝内LCAの蓄積の原因を明らかにするため、LCAを代謝しその排泄に関与すると考えられる胆汁酸の6位水酸化酵素のCYP3Aと3a位の水酸基の硫酸抱合を触媒するsulfotransferase (ST)2A分子種のタンパクレベルでの発現量およびその活性を測定した。肝ミクロゾーム中でのCYP3A分子種の発現レベルはFXR欠損マウスで有意に高かったが、LCAの6b位の水酸化活性はむしろ野性型で約2倍高いことが明らかとなった。一方肝可溶性画分でのST2AタンパクはFXR欠損マウスでは野性型と比べ5.8倍高く、LCAの3a位の硫酸抱合活性も5.5倍高いことが明らかとなった。またノザンブロツト解析によりFXR欠損マウス肝で野性型マウスに比べ約8倍高いST2AmRNAが検出された。胆汁中の胆汁酸成分の解析の結果、再吸収されにくい硫酸抱合型胆汁酸の量がLCA摂取欠損マウスで野性型マウスに比べ7.4倍高かった。以上の結果より欠損マウスにおいて胆汁酸の硫酸抱合酵素であるST2A含量が高いことが、肝内LCAレベルを減少させ肝毒性を軽減させていることが示唆された。またST2AmRNAレベルはFXR欠損により増加したことより、FXRが直接ST2Aの発現抑制に関与しているのかについて現在検討中である。FXR遺伝子欠損の雄性マウスとその野性型マウスを比較したところ、血清中コレステロールおよび総胆汁酸レベルに違いがあり、FXR欠損マウスにおいて野性型マウスと比べコレステロールレベルが1.6倍、胆汁酸レベルが2.5倍高かった。一方FXRのリガンドであるケノデオキシコール酸を0.5%の割合で食餌に混ぜ5日間与えたところコレステロールレベルはFXR欠損マウス、野性型マウスともにコントロールレベルと差異は認められなかった。胆汁酸レベルはFXR欠損マウスにおいてコントロールレベルの10倍以上になったが、野性型マウスでは2.3倍であり、FXR欠損によってマウス生体内の胆汁酸レベルの調節機構に障害が生じていることが示唆された。雌性マウスにおいても0.5%ケノデオキシコール酸処理により雄性マウスと同様のコレステロール、胆汁酸レベルを示したが、FXR欠損マウスにおいてのみ肝臓の有意な肥大が認められた。胆汁酸の排泄に関与すると考えられる薬物代謝酵素の発現量をウエスタンブロット法で解析したところ胆汁酸の6β水酸化を触媒するCYP3A分子種の発現量がFXR欠損マウスにおいて有意に高いことが明らかになった。さらに胆汁酸の3α位の水酸基の硫酸抱合反応を触媒するsulfotransferase 2A分子種がFXR欠損雌性マウスにおいて野性型マウスと比べ有意に高いことも明らかとなった。これらの結果はFXR欠損マウスにおいて胆汁酸排泄に関与するある種の薬物代謝酵素が適応反応により変動している可能性を示唆している。また血清中コレステロールレベルがFXR欠損マウスで有意に高い原因について現在、コレステロールの生合成に関与する肝臓の代謝酵素、肝臓へのコレステロール取り込みに関与する受容体、末消組織における輸送担体の発現量、機能の解析を実施している。さらにFXR欠損マウスに高脂血症治療薬を投与することにより血清コレステロールレベルとこれらの機能タンパクの発現がどのように変動するか検討する予定である。

胆汁中の胆汁酸成分の解析の結果、再吸収されにくい硫酸抱合型胆汁酸の量がLCA摂取欠損マウスで野性型マウスに比べ7.4倍高かった。以上の結果より欠損マウスにおいて胆汁酸の硫酸抱合酵素であるST2A含量が高いことが、肝内LCAレベルを減少させ肝毒性を軽減させていることが示唆された。またST2AmRNAレベルはFXR欠損により増加したことより、FXRが直接ST2Aの発現抑制に関与しているのかについて現在検討中である。
行政手続法に関する比較法的研究

日本行政手続法は一九九三年十一月五日に成立し、十一月十二日に公布され、翌(一九九四)年一〇月一日より施行されている。これに対して、台湾では、一九七七年より、行政手続の立法化作業が進んでいる。現在に至っては、四次の草案が出されており、最終の草案はすでに立法院に送付され審議をうけているところである。このように、本研究は、行政手続法の運用課題の検討や立法化の課題に直面している日本と台湾の行政手続論議の中で、公正な聴聞手続を実現するための公正な聴聞主宰者のあり方を考えるために、日本行政手続法と台湾行政手続法草案の聴聞主宰者の規定を一瞥し、それぞれの意味内容を比較法的に分析し理論的問題点を明らかにし、運用課題ないし立法的課題を整序するものである。具体的な構成については、まず、日本行政手続法における聴聞手続の法的構造を概観し、聴聞主宰者の関する法的根拠を個別法、行政手続法及び政令に分けて説明する。次に、台湾行政手続法の四次の草案においてそれぞれ聴聞手続の構造や聴聞主宰者の規定を概観する。さらに、両国の聴聞手続について、聴聞の範囲や各行政手法の聴聞に関する価値序列という二点で検討し、両国の聴聞主宰者について、基本的視点としての聴聞主宰者の独立性、公正性、専門性という観点から検討する。最後に、比較法的検討の結論として以下のように整理する。すなわち、日本と台湾との法制や行政運営等の事情が異なるため、両国の行政手続法(草案)を同一の基盤の下で一概に優劣について評価をすることができないが、理論的にいえば、全体として公正性について、台湾行政手続法草案は日本行政手続法より詳細な規定があり、公正性の確保の観点から明文化した台湾草案がよいといえようが、実際の運営状況においては、処分庁の指名にあたっては、処分庁の裁量判断が委ねられることで、明文規定がなくても、公正性を確保するための指名のあり方を運営することも可能であるため、明分規定の有無だけで両国の運用実態を評価しきれない側面があろう。独立性や専門性についても、建前の法制度を前提としつつ、公正・中立性の聴聞を確保するための解釈論が期待されよう。なお、聴聞に関する実定法、行政実務や裁判実務の欠如している台湾の現状においいて、聴聞主宰者についての解釈論及び立法論的課題よりは、むしろ聴聞の範囲の狭さを立法論的に解決するのが先行または併行の課題として考えるべきであろう。
不安定な酸化スズクラスターを安定化するナノ空間の構築とその固体酸触媒作用の解明

酸性発現の要因と考えられる不安定酸化スズクラスターが,粘土鉱物の二次元シリケート層間でのみ安定に存在し得るのか,あるいは曲面からなる三次元トンネル構造をもつメソポーラスシリケート空間中でも安定に存在し得るのか,精密有機合成反応の固体酸触媒としてどこまで利用可能かなどを研究課題として設定した.まず,モンモリロナイト中に酸化スズクラスターを形成した触媒(Sn-Mont)と,同様の調製法を用いて一次元トンネル構造を有するMCM-41細孔中に酸化スズクラスターをもつ触媒(Sn-MCM-41)を調製した.また,Sn(OH)_4も対照触媒として用いた.第二級ベンジリックアルコールArCH(OH)Rをアリルトリメチルシランあるいはマロン酸エステルと反応させ,アルコールの水酸基を直接アリル基または活性メチレン基に置き換える反応における,両者の固体酸触媒作用を比較した.その結果,Sn-MCM-41やSn(OH)_4に比べてSn-Montははるかに高い触媒作用を示すことがわかり,酸化スズクラスターが酸触媒作用を示すためには,モンモリロナイト固有のシリケートアニオン層の存在が必要であることを明らかにした.これは,シリケートアニオン層がプロトンへのマクロ対アニオンとして働き,プロトン化した反応中間体を非常に安定化するために,反応の活性化エネルギーが下がり,反応速度を増大したと説明される.Sn-Montは水に対しても耐性があるので,無水反応溶媒を用いなくても十分な固体酸性が発揮されるという実用的な優位性を持つことも明らかにした.酸性発現の要因と考えられる不安定酸化スズクラスターが,粘土鉱物の二次元シリケート層間でのみ安定に存在し得るのか,あるいは曲面からなる三次元トンネル構造をもつメソポーラスシリケート空間中でも安定に存在し得るのか,精密有機合成反応の固体酸触媒としてどこまで利用可能かなどを研究課題として設定した.まず,モンモリロナイト中に酸化スズクラスターを形成した触媒(Sn-Mont)と,同様の調製法を用いて一次元トンネル構造を有するMCM-41細孔中に酸化スズクラスターをもつ触媒(Sn-MCM-41)を調製した.また,Sn(OH)_4も対照触媒として用いた.第二級ベンジリックアルコールArCH(OH)Rをアリルトリメチルシランあるいはマロン酸エステルと反応させ,アルコールの水酸基を直接アリル基または活性メチレン基に置き換える反応における,両者の固体酸触媒作用を比較した.その結果,Sn-MCM-41やSn(OH)_4に比べてSn-Montははるかに高い触媒作用を示すことがわかり,酸化スズクラスターが酸触媒作用を示すためには,モンモリロナイト固有のシリケートアニオン層の存在が必要であることを明らかにした.これは,シリケートアニオン層がプロトンへのマクロ対アニオンとして働き,プロトン化した反応中間体を非常に安定化するために,反応の活性化エネルギーが下がり,反応速度を増大したと説明される.Sn-Montは水に対しても耐性があるので,無水反応溶媒を用いなくても十分な固体酸性が発揮されるという実用的な優位性を持つことも明らかにした.
精神病発症リスク状態に対するメタ認知トレーニングの実施可能性と有効性の検討

精神病の発症リスク状態であるARMS(At-Ridk Mental State)への治療として認知行動療法の有効性が確認されている。しかし、日本における医療現場の現状では、定型的な人行動療法を施行できるセラピストは限られているため、実際に認知行動療法を受けることのできる患者数は制限されざるを得ない。統合失調症への治療効果が実証されているプログラムとしては、メタ認知トレーニング(MCT)が開発されている。このMCTは構造化したプログラムを持ち、実施マニュアルと教材が準備されているため、定型的な認知行動療法に慣れていない心理士、作業療法士、看護師など様々な職種でも実施可能である。MCTは日本国内でも精神病への有用なプログラムとして普及が拡大しており、精神病に対して簡易的な認知行動療法が提供される機会は増加しつつあると言える。MCTは陽性症状および妄想に対する効果が報告されているため、類似の症状を持つARMSにも効果的であることが予測される。だが、現在までのところ、MCTをARMSに適用した研究はこれまでに報告されておらず、ARMSに対するMCTの実施可能性についての検証は行われていない。そこで、本研究ではMCTをARMSに適用することで、その効果(efficacy)、受容性(acceptability)、安全性を調査し、ARMSに対するMCTの実施可能性(feasibility)を明らかにすることを目的としている。昨年度までに、精神病に対する個人向けMCTのマニュアルを改定を加えて、ARMS版個人MCTマニュアルを作成し、予備介入を開始する同時に、東北大学医学部倫理委員会に申請を行い、本試験介入の開始準備を整えた。今年度は予備介入を終了、倫理委員会の承認の得られた7月より本試験を開始し、現在継続的に対象者の募集を行っている。現時点までに、ARMS版個人MCTマニュアルの作成、予備介入の実施、および東北大学医学部倫理委員会からの承認を得て、本試験介入の準備は整備している段階である。しかし、現在までに適格基準を満たす対象者を得ることができず、本試験介入が開始できていない状態であるため、若干の遅れが伴っていると判断される。継続的に患者リクルートを行い、10例程度の患者に本試験介入を行う予定である。精神病の発症リスク状態であるARMS(At-Risk Mental State)への治療として認知行動療法の有効性が確認されている。しかし、日本における医療現場の現状では、定型的な認知行動療法を施行できるセラピストは限られているため、実際に認知行動療法を受けることのできる患者数は制限されざると得ない。統合失調症の治療効果が実証されているプログラムとしては、メタ認知トレーニング(MCT)が開発されている。このMCTは構造化したプログラムを持ち、実施マニュアルと教材が準備されているため、定型的な認知行動療法に慣れていない心理士、作業療法士、看護士など様々な職種でも実施可能である。MCTは日本国内でも精神病への有用な治療プログラムとして普及が拡大しており、精神病に対して簡易的な認知行動療法が提供される機会は増加しつつあるといえる。だが、MCTをARMSに適応した研究はこれまでに報告されておらず、MCTがARMSにおいて安全に実施可能かどうかの検証は行われていない。そのため、本研究ではMCTをARMSに適用することで、治療の安全性を確認し、ARMSに対するMCTの実施可能性を明らかにすることを目的とした。今年度はまず、精神病に対する個人向けMCTのマニュアルを入手し、ARMSの患者に適用できるように改定して、ARMS版個人MCTマニュアルの作成を行うこととした。ARMS患者の特性に配慮したマニュアル作成に加え、患者用教材の改定を実施した。立案した計画に基づいて、個人向けMCTのマニュアルを入手し、ARMS患者の特性に配慮したマニュアル作成を行い、同時に患者用教材の改定を行った。しかし、日本における医療現場の現状では、定型的な認知行動療法を施行できるセラピストは限られているため、実際に認知行動療法を受けることのできる患者数は制限されざるを得ない。だが現在までのところ、MCTをARMSに適応した研究はこれまでに報告されておらず、ARMSに対するMCTの実施可能性についての検証は行われていない。そこで、本研究ではMCTをARMSに適用することで、その効果(efficacy)、受容性(acceptability)、安全性を調査し、ARMSに対するMCTの実施可能性(feasiblilty)を明らかにすることを目的としている。昨年度は、精神病に対する個人向けMCTのマニュアルを入手し、ARMSの患者に適用できるように改訂をして、ARMS版個人MCTマニュアルの作成を行った。今年度は介入の流れを確認するために、予備介入として3名のARMS患者に対しMCT+ARMSを実施した。同時に、東北大学医学部倫理委員会に申請を行い、本試験介入の開始準備を整えた。

現時点までに、ARMS版個人MCTマニュアルの作成、予備介入の実施、および東北大学医学部倫理委員会への申請を行い、本試験介入の開始準備を整えている。立案した計画では今年度中に本試験介入を開始する予定であったため、若干の遅れが伴っていると判断される。精神病の発症リスク状態であるARMS(At-Ridk Mental State)への治療として認知行動療法の有効性が確認されている。しかし、日本における医療現場の現状では、定型的な人行動療法を施行できるセラピストは限られているため、実際に認知行動療法を受けることのできる患者数は制限されざるを得ない。統合失調症への治療効果が実証されているプログラムとしては、メタ認知トレーニング(MCT)が開発されている。このMCTは構造化したプログラムを持ち、実施マニュアルと教材が準備されているため、定型的な認知行動療法に慣れていない心理士、作業療法士、看護師など様々な職種でも実施可能である。MCTは日本国内でも精神病への有用なプログラムとして普及が拡大しており、精神病に対して簡易的な認知行動療法が提供される機会は増加しつつあると言える。MCTは陽性症状および妄想に対する効果が報告されているため、類似の症状を持つARMSにも効果的であることが予測される。だが、現在までのところ、MCTをARMSに適用した研究はこれまでに報告されておらず、ARMSに対するMCTの実施可能性についての検証は行われていない。そこで、本研究ではMCTをARMSに適用することで、その効果(efficacy)、受容性(acceptability)、安全性を調査し、ARMSに対するMCTの実施可能性(feasibility)を明らかにすることを目的としている。昨年度までに、精神病に対する個人向けMCTのマニュアルを改定を加えて、ARMS版個人MCTマニュアルを作成し、予備介入を開始する同時に、東北大学医学部倫理委員会に申請を行い、本試験介入の開始準備を整えた。今年度は予備介入を終了、倫理委員会の承認の得られた7月より本試験を開始し、現在継続的に対象者の募集を行っている。現時点までに、ARMS版個人MCTマニュアルの作成、予備介入の実施、および東北大学医学部倫理委員会からの承認を得て、本試験介入の準備は整備している段階である。しかし、現在までに適格基準を満たす対象者を得ることができず、本試験介入が開始できていない状態であるため、若干の遅れが伴っていると判断される。改定したマニュアル及び教材に関して、外部のMCT専門家と共に推敲を重ね、内容を確定する。確定したマニュアルに基づき予備介入を開始し、介入の安全性を確認した上で本試験介入を開始する予定である。継続的に患者リクルートを行い、10例程度の患者に本試験介入を開始する予定である。継続的に患者リクルートを行い、10例程度の患者に本試験介入を行う予定である。次年度には、MCT専門家への相談、研究協力者への調査依頼など、複数名に謝金を支払う必要が生じるため。
呼吸リズム発生の多様性と生後発達

正常呼吸のリズムが延髄で発生することは周知であるが、リズム発生機序とその局在および基本的リズムのパターンについては明らかでない。新生ラットの摘出延髄・脊髄標本で得られた呼吸様の周期性活動が呼吸リズムの原型であるとの報告があるが、全身標本との対応が明らかにされていない。本研究では、低酸素耐性の強い新生ラットの麻酔下全身標本を用い、人工呼吸停止による窒息時の呼吸神経活動の変化を観察した。窒息時には正常呼吸が促進・増大するが、やがて呼吸数が減少し、一旦完全な無呼吸が出現する。しかし、約10分後に緩徐な二次的呼吸リズムが発生し、50分以上持続し、しかも、人工呼吸再開後には正常リズムが回復することが明らかになった。この二次的呼吸リズムは摘出延髄標本で検出される呼吸様の周期性活動とも一致した。したがって、新生ラットでは、強い低酸素下には、正常呼吸リズムが機能的に停止するが、無酸素代謝によって維持される二次的呼吸が出現し、これらは酸素状態によって移行しうるという呼吸リズム発生の多様性をもつものと考えられた。二次的呼吸リズムは標本組織が低酸素下にある摘出延髄標本においても機能すると推測された。また、若年成熟ラットの窒息時においても、二次的呼吸リズムが極めて短時間出現するが、人工呼吸を再開しても回復せず、不可逆的障害により死亡した。これらより窒息時など低酸素時に出現する無酸素代謝依存性の二次的呼吸リズム形成機能は、成熟するにつれてその機能を失いものと考えられた。呼吸リズム形成機序の解明に新生ラット・マウスなどの摘出延髄(-脊髄)標本が用いられてきた。しかし、摘出標本て見られる呼吸様(gasping様)の周期性活動が、全身標本における正常の呼吸性活動と同様の機序で発生するか否かは確定されていない。また、新生動物は低酸素耐性が高いために呼吸リズム発生に多様性があり、長時間の窒息時に正常呼吸リズム以外にgasping呼吸を発生しうると考えられる。新生動物の全身標本を用いて、化学刺激および窒息の呼吸リズム発生に及ぼす影響とその生後変化を検討した。また、ラットのみならず、新生マウスおよびハムスターも用いた。生後27日の新生ラット、マウス、ハムスターとも低体温(25°C)-ハロタン麻酔下に正常の呼吸リズム性神経活動(横隔神経、舌下神経)が記録できた。炭酸ガスおよび低酸素に対する呼吸神経活動の変化は成熟動物と同様であった。窒息時には、各動物とも、(1)呼吸性活動の増加、(2)呼吸数減少、(3)呼吸リズム停止、(4)二次的呼吸リズムの発生(30分以上持続)が見られた。(4)の二次的呼吸リズムはgaspingに相当すると考えられ、新生ラット摘出延髄標本の周期性活動とほぼ一致した。生後の日数を経るにつれて(4)の発生は短時間となり、窒息からの回復が障害された。これらの研究の背景となる、低体温時の頸動脈化学受容器の低酸素反応、マウスの低酸素換気反応、低酸素耐性を増加させるシアン酸投与の効果等についても明らかにした。本研究は、新生ラットでは正常状態と窒息時に異なる呼吸リズムを発生するというリズム形成の多様性に着目し、両リズム発現が可逆的に移行が可能か否かをハロタン麻酔下の全身標本で検討した。また、新生ラットは低酸素耐性が高いためにこのようなリズム発生に多様性があると考えられので、成熟過程で低酸素耐性が低下するに伴って呼吸リズム発現の多様性も失われるかどうかを検討した。これらの実験は標本の鮮度を保つために温度を下げて行われるので、体温低下の伴う至適麻酔深度の設定や低酸素に対する呼吸反応の変化についても検討した。また、低酸素に対する多様な呼吸反応の分析および低酸素耐性増大の方法についての解析も行った。さらに新生ラットの全身標本で見られる窒息時の呼吸リズムが摘出延髄標本における周期性活動と一致するかどうかも検討した。

生後16日の新生ラットでは、人工呼吸停止による窒息させると、はじめに正常呼吸が増大するが、次いで呼吸数が減少し、やがて正常呼吸リズムは停止した。しかし、数分以内に緩徐な2次的呼吸リズムが発生し、50分以上持続した。人工呼吸を再開すると、2次的呼吸リズムは停止し、正常呼吸リズムが再開した。この窒息中の2次的呼吸リズムのパターンは、摘出延髄標本で見られる呼吸様の周期性活動と一致した。生後1ヶ月の若年成熟ラットでも、人工呼吸停止時に同様の2次的呼吸リズムが出現するが、短時間で消失し人工呼吸を再開しても正常呼吸リズムは回復しなかった。以上から、新生ラットでは、正常状態と窒息時に異なる呼吸リズムが発生し、両者は可逆的〓可能であることを明らかとなった。
混合次数辺要素による不連続部のしなやかな接続法の開発と非線形電磁界解析への応用

非線形電磁界解析におけるトータルな高速化と低コスト化を実現するために,ハード的にはPCクラスターを構築し,ソフト的には混合次数辺要素を開発し,その融合を計り,最終的には実用化を目指した.磁場解析や渦電流解析に適応して,従来の細分割法による結果と比較し,本手法の高速性,高精度生,安定性について明らかにした.具体的には,1)8ノードPCクラスターの構築とベンチマークを行い,十分性能が引き出せるよう調整した.2)比較的精度の良い格子構造に対応した六面体辺要素の多項式空間の構造を明らかにし,高次辺要素を開発した.これを空胴共振器の固有値問題に適用し,その有用性を確認した.3)四面体辺要素と六面体辺要素を接続するために五面体辺要素の多項式空間の構造を明らかにし,その高次辺要素を開発した.4)渦電流解析や空胴共振器の固有値解析において,PCクラスタの性能が十分発揮できるよう,領域分割法による定式化とコーディングを行った.5)不連続部のしなやかな接続法を実現するために,高次アイソパラメトリックベクトル要素の開発を行い,従来直線形状要素で発生していた問題が起こらないことを確認した.6)多種の混合次数辺要素を用いた磁場解析コードの開発を行い,電気・電子機器に適用してそのロバスト性を確認した.7)さらに,多種のアイソパラメトリック高次混合要素を用いた磁場解析コードの開発を行い,電気・電子機器に適用してそのロバスト性を確認した.8)本手法は,原理的に低次辺要素も含んでいるのが大きな特徴である.そこで,同一コーニドによって従来法との計算時間,及び解析結果の安定性の比較を行い,本手法の有効性を実証した.非線形電磁界解析におけるトータルな高速化と低コスト化を実現するために,ハード的にはPCクラスターを構築し,ソフト的には混合次数辺要素を開発し,その融合を計り,最終的には実用化を目指した.磁場解析や渦電流解析に適応して,従来の細分割法による結果と比較し,本手法の高速性,高精度生,安定性について明らかにした.具体的には,1)8ノードPCクラスターの構築とベンチマークを行い,十分性能が引き出せるよう調整した.2)比較的精度の良い格子構造に対応した六面体辺要素の多項式空間の構造を明らかにし,高次辺要素を開発した.これを空胴共振器の固有値問題に適用し,その有用性を確認した.3)四面体辺要素と六面体辺要素を接続するために五面体辺要素の多項式空間の構造を明らかにし,その高次辺要素を開発した.4)渦電流解析や空胴共振器の固有値解析において,PCクラスタの性能が十分発揮できるよう,領域分割法による定式化とコーディングを行った.5)不連続部のしなやかな接続法を実現するために,高次アイソパラメトリックベクトル要素の開発を行い,従来直線形状要素で発生していた問題が起こらないことを確認した.6)多種の混合次数辺要素を用いた磁場解析コードの開発を行い,電気・電子機器に適用してそのロバスト性を確認した.7)さらに,多種のアイソパラメトリック高次混合要素を用いた磁場解析コードの開発を行い,電気・電子機器に適用してそのロバスト性を確認した.8)本手法は,原理的に低次辺要素も含んでいるのが大きな特徴である.そこで,同一コーニドによって従来法との計算時間,及び解析結果の安定性の比較を行い,本手法の有効性を実証した.非線形電磁界解析におけるトータルな高速化と低コスト化を実現するために,ハード的にはPCクラスターを構築し,ソフト的には混合次数辺要素を開発し,その融合を計り,最終的には実用化を目指す.1)8ノードPCクラスターの構築とベンチマークを行い,十分性能が引き出せるよう調整した.2)任意形状のモデルに対応可能な四面体辺要素の多項式空間の構造を明らかにし,高次辺要素の開発を行った.これを空胴共振器の固有値問題に適用し,スプリアス解が発生しないことを確認した.3)次に,比較的精度の良い格子構造に対応した六面体辺要素の多項式空間の構造を明らかにし,高次辺要素を開発した.これを空胴共振器の固有値問題に適用し,その有用性を確認した.4)さらに,四面体辺要素と六面体辺要素を接続するために五面体辺要素の多項式空間の構造を明らかにし,その高次辺要素を開発した.5)これら3種類の要素はそれぞれひとつの次数パラメータによって管理されているため,接続において融通性がない.そこで,要素の点,辺,面,および体にそれぞれ次数パラメータを配置し,各々には単一次数要素の形状関数を適用した高次混合次数要素を開発した.6)これらの要素をまずは渦電流に関する電磁界解析に適用し,解析精度の安定性を確認した.ベンチマーク問題に適用し,解析ツールとしてICCG法やマルチグリッド法の比較を行った.7)移動体問題や連成問題における不連続境界に,電磁界や流速,温度分布の連続性を確保できるような変換行列を開発した.8)渦電流解析や空胴共振器の固有値解析において,PCクラスターの性能が十分発揮できるよう,領域分割法による定式化とコーディングを行っている.9)アイソパラメトリック要素の開発を手がけた.平成16年度の研究成果を磁場解析や渦電流解析に適応して,従来の細分割法による結果と比較し,本手法の高速性,高精度性,安定性について明らかにした.

具体的には,1)渦電流解析や空胴共振器の固有値解析において,PCクラスタの性能が十分発揮できるよう,領域分割法による定式化とコーディングを行った.2)不連続部のしなやかな接続法を実現するために,高次アイソパラメトリックベクトル要素の開発を行い,従来直線形状要素で発生していた問題が起こらないことを確認した.3)従来の細分割法と比較するために,平成10,11年度の科学研究費で開発した要素分割コードを有限要素法に適用できるように改良した.4)電動機などの鉄心に用いられている軟磁性材料の磁気特性を,新しくマクロな物理モデルを導入し,非線形モデリングを行った.他機関で測定されている実験結果と比較することで,その有用性を確認した.5)多種の混合次数辺要素を用いた非線形磁場解析コード,及び移動体渦電流解析コードの開発を行い,回転機などの実機モデルに適用し,そのロバスト性を確認した.6)さらに,多種のアイソパラメトリック高次混合要素を用いた非線形磁場解析コード,及び移動体渦電流解析コードの開発を行い,実機モデルに適用し,そのロバスト性を確認した.7)本手法は,原理的に低次辺要素も含んでいるのが大きな特徴である.そこで,同一コードによって従来法との計算時間,及び解析結果の安定性の比較を行い,本手法の有効性を実証した.
表面開始リビングラジカル重合を利用した強誘電性高分子ナノコンポジット薄膜の開発

様々な機能性ナノ粒子やナノファイバーを高分子中にナノ分散することにより、ポリマーの軽量性と加工性を有した新規機能性ハイブリッド材料の開発が期待される。本研究ではこれまでに精密構造制御がなされていないビニリデンシアナイド系非晶性強誘電性高分子がラジカル重合で合成可能であることに着目し、その系に強誘電性ナノ粒子表面からの原子移動ラジカル重合を適用し、チタン酸バリウムをナノ分散した強誘電性高分子ナノコンポジット薄膜を開発することを目的とする。酢酸バリウムとチタン酸トリイソプロポキシドを用いてゾルーゲル法により強誘電性チタン酸バリウムナノ微粒子を調製し、その生成を確認した。さらに重合開始剤をゾルーゲル反応時に直接導入したナノ粒子の調製を検討した。強誘電性高分子としてメチルビニリデンシアナイドー酢酸ビニル共重合およびp-フルオロフェニルビニリデンシアナイドー酢酸ビニル共重合体をヨウ素移動重合により調製し、その特性解析を行った。さらに表面にATRP開始剤を導入したチタン酸バリウムナノ粒子からの表面開始ラジカル重合によるMMA-AN系、SANなどの高分子鎖の表面グラフトを行い、赤外吸収スペクトル測定、熱重量分析によりグラフト鎖の生成を確認した。本研究ではこれまでに精密構造制御がなされていないビニリデンシアナイド系非晶性強誘電性高分子がラジカル重合で合成可能であることに着目し、その系に強誘電性ナノ粒子表面からの原子移動ラジカル重合を適用し、強誘電性高分子ナノコンポジット薄膜の開発を検討した。本年度は(1)CN基を有するモノマー(メチルビニリデンシアナイド、p-フルオロフェニルビニリデンシアナイド、p-トリフルオロメチルフェニルビニリデンシアナイド、の合成とそのNMR,IRなどによる分子特性解析、(2)ヨウ素移動重合によるビニリデンシアナイド系共重合体の合成とその特性解析、(3)ゾルゲル法によるチタン酸バリウムナノ粒子の合成とアゾ系のラジカル重合開始剤の導入、さらにチタン酸バリウムナノ粒子へ表面からの表面開始重合による、ポリメタクリル酸メチル(PMMA),ポリ(メタクリル酸メチル-co-アクリロニトリル)、ポリアクリロニトリルの合成を行った。グラフト鎖の生成は赤外吸収スペクトルにより確認した。
逐次的生合成反応の分子生物学的解明とそれに基づく人工融合酵素のデザイン

【目的】セリンアセチル転移酵素(SATase)は、システイン生合成においてシステイン合成酵素(CSase)の基質である0-アセチルセリンの生成を行う酵素であり、生合成系全体の制御に関わっている。演者らは、既にホウレンソウのCSase cDNAのクローニングを行い、CSaseは、3つのアイソザイムとして細胞内に局在している事を明らかにした。そこでSATaseについても異なるオルガネラに局在するアイソザイムの可能性を考え、cDNAクローニングを行った。【方法と結果】λgt10により作成したホウレンソウ緑葉cDNAライブラリーについて、スイカSATase cDNAをプローブとして16万クローンのスクリーニングを行った。その結果、6個の陽性クローンが得られ、これらはクロスハイブリダイゼイションによって4グループに分類された。そのうち最も強くスイカSATase cDNAとハイブリダイズするグループについて解析を進めた。その結果、このグループのクローンpSAT56のcDNAは、スイカSATase cDNAとの間にアミノ酸配列において73%の相同性が認められ、アセチル転移酵素に特徴的なアセチルCoAの結合部位と予想されるアミノ酸配列も保持されていた。また、別のグループに属すpSAT58について塩基配列を決定したところ、大腸菌など他生物のホスホセリンアミノ転移酵素(PSAM)とアミノ酸配列において約43%の相同性を示し、N末端にはオルガネラ輸送配列と推測される構造が見られた。さらに、PSAMに特徴的なアミノ酸配列も保持されていた。また、ノーザン分析により、pSAT58は、緑化体の根および黄化体で多く発現している事が明かとなった。現在これらについて、さらに解析を進めている。【目的】高等植物におけるシステイン生合成系は、硫酸イオンとセリンを前駆体とする数段階からなる反応系であり、無機性の硫黄を有機性硫黄に固定するという意味で自然界の硫黄サイクルにおいて重要な役割を果たしている。今回演者らは、セリン代謝系からシステイン代謝系の分岐点に位置し、システイン生合成の制御に関わっていると考えられるセリンアセチル転移酵素(SATase)cDNAのクローニングを目的として、スイカ(Citrullus vulgaris)発現cDNAライブラリーより当ステップの大腸菌栄養要求性変異株を相補するクローンの単離と解析をおこなった。【方法・結果】スイカ黄化発芽体由来の発現型プラスミドDNAライブラリーをセリンアセチル転移酵素遺伝子座(cysE)が欠損したE.coli JM39/5にエレクトロポレーション法により導入し、システイン要求性を相補する複数個の同一クローン(pSAT2)を単離した。pSAT2を導入した形質転換体JM39/5の無細胞抽出液中にSATase活性を検出した。また、塩基配列決定の結果、予想アミノ酸配列中には大腸菌のSATaseと高いホモロジーを示す部位も認められた。また、ゲノミックサザン、ノーザン分析の結果、本遺伝子がゲノム中1コピー存在し、1.7kbのmRNAが地上部、地下部ともに、構成的に転写発現されていることが確認された。【目的】シソにおいてアントシアニン生合成量の異なる成分変種である赤シソ(チリメンジソPerilla frutescens var.crispa f.crispa)と青シソ(P.frutescens var.crispa f.viridis)より、ディファレンシャルディスプレイ法によってアントシアニン生合成に関与する系統特異的発現遺伝子の単離と解析を行った。【実験・結果】赤シソと青シソの葉より抽出したpoly(A)^+RNAを鋳型としてcDNAを作成した。これらのcDNAを鋳型にアンカー付きoligodTプライマーと6種の任意の短いプライマー(13mer)を組み合わせてPCR増幅を行った。PCR産物をシークエンスゲル電気泳動により分離した結果、約2600の増幅断片中36断片が赤シソに、9断片が青シソに特異的に検出された。クローニングした39個の系統特異的増幅断片をプローブとして各系統のノーザン解析を行った。

この結果、5クローンが赤シソに特異的に発現していることが明らかになった。次に、これらの赤シソ特異的増幅断片をプローブとして赤シソのcDNAライブラリーをスクリーニングした。得られた第1のクローンの部分塩基配列は、ペチュニアのアントシアニン生合成制御に関与するmyb様因子と62.5%の相同性を示した。このクローンは非常にわずかしか発現していないが,生合成系全体を統合的に制御している可能性を考えられる。第2のcDNAクローンの部分塩基配列は、ブドウのロイコアントシアニジンジオキシゲナーゼと60.1%の相同性を示した。
メガリンを標的とした薬剤性腎障害治療戦略の開発

薬剤性腎障害は、腎疾患、感染症、抗腫瘍療法など様々な分野で問題となる。申請者らはメガリンを介する腎障害発症機序を解明し、メガリン拮抗薬シラスタチン(CS)を同定、バンコマイシン、コリスチン、シスプラチンによる腎障害の軽減を報告した。本研究では、CSの効果・作用機序に対する研究、腎毒性薬物との相互作用、薬物動態解析を含む非臨床・臨床試験を行う。さらにコンパニオン診断薬として尿中メガリンの薬剤性腎障害での有用性評価を行う。CSはドラッグリポジショニングの適用例で早期の臨床応用が期待されている。本研究で得られる薬剤特性に関する知見、新規検査法の開発により、新たな治療戦略、臨床応用への基盤を確立する。
培養細胞を用いたC型肝炎ウイルス複製機構の解析

我々はこれまでヒト肝細胞の初代培養系で効率良いウイルス複製が得られることを報告し[J.Gen.Virol.77:1043-54(1996)]、また、HCVの感受性の低い肝癌細胞株HepG2にヒト肝細胞を融合させ、得られた融合細胞(IMY細胞)クローンの中にHepG2と比較しHCV感受性が高まっているクローン(N9)が存在することを発見した[Hepatology 34:566-572(2001)]。この結果は細胞融合によって、HepG2細胞に新たに発現する、また逆に発現が抑制される宿主因子によってHCVの感受性が変化する可能性を示唆している。このことからHCV複製系の開発には、HCV複製に必要な宿主因子の解明及びゲノムRNAとの相互作用の検討が同時に必要である。一方、LohmannらはHCVの非構造蛋白と非翻訳領域のみのsub genomic RNAが肝癌の細胞株で複製し続けることを報告した[Science 285:110-3(1999)].これらの事実はHCV非構造蛋白のみでHCV RNAが複製可能であることを示し,かつHCV構造蛋白もしくはそのRNA領域がHCV RNA複製を自己調節する可能性も示唆している.本研究ではHCV増殖因子を宿主細胞因子とウイルス側因子に分けて解析を行った。(IMY-N9細胞におけるHCV複製宿主因子の解析)HCV感受性細胞であるIMY-N9細胞と親細胞でHCV感受性の低いHepG2細胞のGenechip解析をマイクロアレイを用いてそれぞれ行った。HCVと同じフラビウイルスに属するデング熱ウイルスのレセプターとしてヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)が報告されているが、解析した一万以上の遺伝子の中でHSPG発現がIMY-N9細胞内で著明に増加していた。このことからIMY-N9細胞の細胞内entryにおいて、HSPGがレセプターとして働いている可能性が示唆された。現在HSPGのHCVレセプターとしての機能解析をIMY-N9細胞を用いたHCV感染系で行っている。(HCV-luciferaseキメラRNAを用いたHCV RNA翻訳制御機構の解析)我々はこれまでヒト肝細胞の初代培養系で効率良いウイルス複製が得られることを報告し[J.Gen.Virol.77:1043-54(1996)]、また、HCVの感受性の低い肝癌細胞株HepG2にヒト肝細胞を融合させ、得られた融合細胞(IMY細胞)クローンの中にHepG2と比較しHCV感受性が高まっているクローン(N9)が存在することを発見した[Hepatology 34:566-572(2001)]。(HCV-luciferaseキメラRNAを用いたHCV RNA翻訳制御機構の解析)
実践的マッチングメカニズムの構築と遂行可能性

本研究は、優先順位に無差別を含むようなマッチング市場(学校選択問題など)を分析する。現実社会のマッチング市場では、優先順位における優先度合いに無差別が自然に生じる。しかし、その時に、安定マッチングがどのような戦略的解概念の下で達成されうるかは不明であった。本研究では、簡素で実践可能なメカニズムを構築し、いかなる場合であっても安定マッチングがナッシュ均衡によって遂行可能であることを示した。さらに、安定マッチングの中でも最も効率的な安定マッチングのみをナッシュ均衡によって遂行しようとする場合は、Ehlers and Erdil (2010)が提供する条件が必要十分条件となることを示した。マッチング問題において優先順位に無差別(同順位)を許容するような環境において安定的マッチングを戦略的な解として達成できるかどうかを理論的に分析した。これは、現実のマッチング問題では無差別を含む優先順位が観測されている一方、既存のマッチング理論との間にマッチングメカニズムの遂行という観点から乖離が見られるためである。本年度は、研究計画に挙げた2つの戦略的解概念のうちの1つであるナッシュ均衡における遂行問題を分析し、十分な結果を得た。具体的には、全ての安定的マッチングは「いかなる場合であっても」ナッシュ均衡による遂行が可能であることを示した。特に、現実的に利用可能なメカニズムを設計することで遂行可能性を明らかにした。この結果は、直接メカニズムに限定して分析を行ってきた既存の手法と異なり、間接メカニズムも含めた上で、遂行可能なメカニズムを探し出した点にも学術的意義がある。一般に安定的マッチングは多数存在するが、その中でも最も効率的なマッチングのみをナッシュ均衡として遂行できるかを明らかにするのはさらに重要である。この問いに関しても十分な結果を残した。具体的には、安定的マッチングの中でも最も効率的なマッチングのみをナッシュ遂行できるのは優先順位がある種の非循環性が満たされるときかつそのときに限るというものである。この優先順位の非循環性は、現実的には満たされないことが多いので、この結果はある種の不可能性を示したことになる。本年度は、安定的マッチングのナッシュ遂行に関して十分な結果と多くの知見を得た。来年度は、研究実施計画通りに、ナッシュ均衡とは異なる戦略的解概念であるundominated strategy equilibriumによる遂行可能性について分析を進めたい。研究実施計画通りに進捗している。研究実績の概要にあるように、当初予期した通りの結果が得られた。またこの結果は論文にまとめて国際ジャーナルに投稿中である。昨年に引き続き、マッチング問題において優先順位に無差別(同順位)を許容するような環境において安定マッチングを戦略的な解として達成できるかどうかを分析した。昨年度は安定マッチングがナッシュ均衡によって遂行可能であることを示したが、今年度は、その結果が既存の研究とどのような関係にあるのかを詳細に分析し、ゲーム理論の分野で国際的に特に評価の高い雑誌Games and EconomicBehaviorへ投稿した。またナッシュ均衡とは異なる別の戦略的解概念であるundominated strategyequilibriumによる遂行可能性についても分析した。前者については、マッチング理論の枠を超えて、理論的に価値があることが判明した。これまでにナッシュ遂行に関する既存研究は、マッチングという特定の分野を超えて多く存在する。本研究の結果は、これまでのいかなる既存研究とも異なる環境であった。優先順位に無差別がない場合であれば、既存研究の枠内でナッシュ遂行可能性が判別できることからも意義がある。また、優先順位に無差別がない場合においては、ナッシュ遂行よりも強い結果である支配戦略遂行が達成可能であることが知られているのに対して、無差別を許容した場合、いかなる戦略的解概念において遂行可能であるかが不明であった。この問題に対しての1つの回答を示したことも貢献である。後者については、一定の結果が得られはしたが、分析が十分とは言えないため、今後の課題として取り組みたい。最後に、本研究の結果の一部が、Games and Economic Behaviorに掲載受理された。研究実施計画にある通り、安定的マッチングがundominated strategy equilibriumとして遂行可能かどうかを分析する。また、得られた結果を国際ジャーナルに投稿する。旅費に関しては、研究実施計画にある海外学会への参加および海外大学での滞在研究が日程調整できず、来年度に実施することになったため。また物品費に関しても購入予定であったパソコンの購入機会を逸してしまったため。旅費に関しては、次年度の計画通りの旅費使用に加えて、海外大学において滞在研究を行うことに使用する。また物品費に関しては、昨年度購入予定であったパソコンの新バージョンの購入にあてる予定である。
米国西海岸地域における分子免疫生物学の進捗に関する調査研究

スタンフォード大学,UCLA,カリフォルニア工科大学等に代表されるアメリカ西海岸地域はリンパ球を舞台にした分子生物学の研究において最先端を走る地域であり,ここにはバイオのベンチャー企業も集中している.この調査研究は我が国における分子免疫生物学において,それぞれの分野の第一人者が最先端の情報を,収集し,今後の研究方向の決定に役立てようとするものである.参加者は全員モントレーに集合し, I.Weissmann(スタンフォード),L.Hood(カリフォルニア工科大学),J.Kapplar(コロラド大),M.Cooper(アラバマ大)らと情報交換を行った.特に今回得られた新しい情報は,1.HLAのクリスタログラフィーと三次構造の解明,抗原提示能をもつ部位の解明.これによりTリンパ球がどのように抗原を認識するかという仕組が急速に明らかになると思われる.2.Tリンパ球レセプターδ鎖がクローニングされその構造が決定されたこと.3.リンパ球系幹細胞の分離,濃縮が可能になりつつある.4.オートラジオグラフィーで検出可能な量の蛋白のアミノ酸配列決定が可能になりつつあること.5.Bリンパ球系の発生にかかわる新しいインターロイキンの発見,等であった.参加者はその後スタンフォード大学等を訪門し,情報交換を行った.スタンフォード大学,UCLA,カリフォルニア工科大学等に代表されるアメリカ西海岸地域はリンパ球を舞台にした分子生物学の研究において最先端を走る地域であり,ここにはバイオのベンチャー企業も集中している.この調査研究は我が国における分子免疫生物学において,それぞれの分野の第一人者が最先端の情報を,収集し,今後の研究方向の決定に役立てようとするものである.参加者は全員モントレーに集合し, I.Weissmann(スタンフォード),L.Hood(カリフォルニア工科大学),J.Kapplar(コロラド大),M.Cooper(アラバマ大)らと情報交換を行った.特に今回得られた新しい情報は,1.HLAのクリスタログラフィーと三次構造の解明,抗原提示能をもつ部位の解明.これによりTリンパ球がどのように抗原を認識するかという仕組が急速に明らかになると思われる.2.Tリンパ球レセプターδ鎖がクローニングされその構造が決定されたこと.3.リンパ球系幹細胞の分離,濃縮が可能になりつつある.4.オートラジオグラフィーで検出可能な量の蛋白のアミノ酸配列決定が可能になりつつあること.5.Bリンパ球系の発生にかかわる新しいインターロイキンの発見,等であった.参加者はその後スタンフォード大学等を訪門し,情報交換を行った.
環境負荷を考慮した多孔性と磁性のハイブリッド吸着能を有する環境浄化材料の開発

天然物由来および人工物由来の原料より、環境負荷を考慮して、新規浄化材料に適用可能な磁性多孔質カーボンナノファイバーおよび磁性多孔質バルク体炭素材料を作製した。それらの材料は、原料段階にて磁性流体を用い、磁性微粒子を添加することにより、高保磁力を有した。磁性多孔質カーボンナノファイバーは、原料へのヨウ素処理の有無で、細孔制御の可能性が示唆された。また、磁性多孔質バルク体炭素は、より粒子径の小さい熱可塑性ビーズを添加することにより、表面および断面ともに多数の気孔を生成させることが可能となった。高機能・高性能な浄化材料を開発するために、磁性と多孔性を両立したハイブリッド吸着能を有する新規浄化材料の作製を目指している。それを作製するために、昨年度は、天然物または人工物由来の原料と、磁気粉末または磁性流体を用いて、プロトタイプとなる磁性多孔質材料の作製を目的とした。天然物由来の原料であるバクテリアセルロースに磁性粉末または磁性流体を添加、炭素化し、磁性多孔質カーボンナノファイバーを作製したところ、全てのファイバーにおいて磁性が付与された。この磁性は、Fe3O4やそれが還元したα-Feにより発現したことが分かった。このとき、磁性粉末を添加した材料よりも、磁性流体を添加した材料の方が、保持力、飽和磁化ともに優れていることが分かった。また、各材料の吸着測定を行なったところ、磁性粉末を添加した材料よりも、磁性流体を添加した材料の方が、比表面積および細孔容量が劇的に増大し、特に、メソ孔径に対応する細孔の発達が見られた。バクテリアセルロースへヨウ素処理を施し作製した磁性多孔質カーボンナノファイバーは、ヨウ素未処理に対する材料と比較して、磁気特性が若干低下したが、比表面積および細孔容量は増大し、特に、ミクロ孔径に対応する細孔の発達が見られた。これらの結果から、バクテリアセルロースと磁性流体を用いることで、磁性多孔質カーボンナノファイバーが作製でき、且つ、原料へのヨウ素処理を利用することで、細孔径を制御できることが示唆された。人工物由来の原料であるセラミックス多孔体に磁性流体を滴下または含侵させることで作製した磁性多孔質セラミックスは、磁気測定上、定性的には磁性を付与できることが分かったが、その値は非常に小さく、且つ、基質のセラミックス多孔体が反磁性であることから、明確な磁気特性を定量化することは難しかった。昨年度、天然物由来の原料であるバクテリアセルロースと磁性流体を使用して、磁性多孔質カーボンナノファイバーが作製できた。つまり、磁性と多孔性が両立した材料を作製することができた。バイオマス炭素化物に磁性粉末を添加した材料に関する学会発表を行なった。また、ヨウ素処理を利用することで、細孔径が制御できることも推察された。つまり、磁性と多孔性の両立だけでなく、細孔径の制御が可能となり得るとの新たな知見も得られつつある。これらを踏まえ、磁性多孔質カーボンナノファイバーの磁気特性および細孔特性に与える作製条件、特に、炭素化温度の影響についても、昨年度末より実験を始めている。また、人工物由来の原料を使用した磁性多孔質セラミックスの作製では、思うように磁気特性が得られなかったため、昨年度末より基質のセラミックス原料も液体試薬とし、液体同士の混合による磁性と多孔性の両立に向けた材料作製を行なっており、磁性を付与すること、または、気孔が空くことなどの知見が得られ始めている。これらの結果より、人工物由来の原料を使用した磁性多孔質材料に関しても、磁性と多孔性の両立した材料の作製条件に対する見通しがついてきた。高機能性浄化材料を開発するために、磁性と多孔性の吸着特性が両立したハイブリッド吸着能を有する材料の作製を目指している。平成27年度の結果より、天然物由来の原料から作製された磁性多孔質材料は、バクテリアセルロースに対し磁性流体とヨウ素処理を利用することで作製された磁性多孔質カーボンナノファイバーは細孔径の制御の可能性が示唆された。人工物由来の原料から作製された磁性多孔質材料は、セラミックスを基盤にすると磁性の発現が難しいことも分かった。これらの結果を考慮し、天然物由来の原料に対して作製条件を変化させて磁性多孔質カーボンナノファイバーを、人工物由来の原料に対して炭素材料を基盤として磁性多孔質炭素材料をそれぞれ作製し、特に、その磁性に着目し検討した。天然物由来の原料であるバクテリアセルロースに磁性粉末または磁性流体を添加し、炭素化温度を変更して、磁性多孔質カーボンナノファイバーを作製したところ、磁性粉末を添加したファイバーでは800°C処理のときに保磁力が、1000°C処理のときに飽和磁化が最大となり、磁性流体を添加したファイバーでは800°C処理のときに保磁力および飽和磁化が最大となった。XRDから、磁気特性が優れたファイバーほど、Fe3O4やα-Feのピークが相対的により大きく検出され、よりシャープとなった。SEMからも結晶性が向上したような磁性微粒子が観察された。つまり、磁性微粒子の相対量に加え、結晶性が磁性の優劣へ影響を与えることが推察された。

人工物由来の原料である炭素前駆溶液に熱可塑性樹脂粉末と磁性粉末または磁性流体を加え作製した磁性多孔質炭素材料は、全ての材料において磁性が付与され、磁性粉末を添加した材料よりも磁性流体を添加した材料の方が保磁力は高くなり飽和磁化は低くなった。XRDから、これらの材料の磁性も磁性微粒子の相対量や結晶性に影響を受けることが示唆された。平成2728年度にて、天然物由来の原料であるバクテリアセルロースと磁性流体を使用して、磁性と多孔性が両立した磁性多孔質カーボンナノファイバーが作製でき、磁性と多孔性それぞれの制御する作製条件も概ね掴めた。つまり、磁性と多孔性の両立だけでなく、細孔径や磁気特性の制御が可能となり得るとの新たな知見も得られつつある。その結果、予備的実験も含め、ナノファイバーに関する投稿論文を2件発表できた。また、バイオマスナノファイバーのヨウ素処理に関する講演を1件、バイオマス炭素化物に磁性粉末を添加した材料に関する学会発表を2件行なった。これらを踏まえ、磁性多孔質カーボンナノファイバーの細孔特性および磁気特性が最大限に両立できる多次元的・総合的な作製条件について、平成28年度末より実験を始めている。また、人工物由来の原料を使用した磁性多孔質材料の作製では、炭素材料に焦点を絞ったところ、磁性と多孔性が両立したバクル体の作製が可能となった。その結果、磁性炭素材料に関する投稿論文を1報発表できた。人工物由来の原料を使用した磁性多孔質炭素材料についても細孔特性および磁気特性に与える多次元的・総合的な作製条件について、平成28年度末より実験を始めている。平成29年度は、多孔性と磁性の両立により、更なる吸着性能の向上を条件別に試行してきた。このとき、環境負荷や資源活用を考慮し、(1)天然物由来の原料、そして(2)人工物由来の原料の利点を生かしつつ、低プロセスでの材料作製を行い、以下のような結果が得られた。(1)天然物由来の原料であるバクテリアセルロースに磁性流体や磁性粉末を添加し、炭素化して、磁性多孔質カーボンナノファイバー(CNF)を作製したところ、磁性流体添加CNFの保磁力はマグネタイト以上の値となり、磁性粉末添加CNFのそれよりも劇的に大きくなった。このとき比表面積は、磁性流体添加CNFは単味CNFと同等であったが、メソ孔容量が大幅に増加した。他方、バクテリアセルロースに磁性流体を添加した後、ヨウ素処理し、炭素化して、磁性多孔質CNFを作製したところ、ヨウ素未処理CNFよりも保磁力は減少したが、マグネタイトと同等の保磁力は維持していた。磁性流体添加後ヨウ素処理した磁性多孔質CNFでは表面積は増加し、且つミクロ孔容量が大幅に増加した。(2)人工物由来の原料である炭素前駆溶液に磁性流体や磁性粉末を添加し、炭素化して、磁性炭素材料を作製したところ、磁性流体添加材料のほうが磁性粉末添加材料よりも保磁力は大きくなった。また、炭素前駆溶液に熱可塑性樹脂ビーズを添加し、多孔質炭素材料を作製したところ、ビーズの粒径とほぼ同径の気孔が材料内部で大量に生成し、約5umビーズ添加材料では、表面にまで気孔が大量に生成した。さらに、炭素前駆溶液に磁性流体や磁性粉末と、熱可塑性樹脂ビーズを同時に添加し、炭素化して、磁性多孔質炭素材料を作製したところ、磁性流体のみ添加磁性材料よりも保磁力が大きくなった。このとき、気孔は、ビーズのみ添加多孔質材料と同様の傾向となった。天然物由来および人工物由来の原料より、環境負荷を考慮して、新規浄化材料に適用可能な磁性多孔質カーボンナノファイバーおよび磁性多孔質バルク体炭素材料を作製した。それらの材料は、原料段階にて磁性流体を用い、磁性微粒子を添加することにより、高保磁力を有した。