hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微分位相コントラスト超解像顕微鏡の開発とその応用

昨年度に改良した微分位相コントラスト超解像顕微鏡の評価を行った。収束電子線を照射によるナノサイズの光スポットの生成のための蛍光薄膜には酸化亜鉛を用いた。酸化亜鉛の成膜にはイオンプレーティング法を用いた。その膜厚は50nmである。そして、アニーリング処理を行うことで、高輝度な酸化亜鉛蛍光薄膜を得た。空間分解能とコントラストを評価のために、直径200nmシリカ粒子を観察した。粒子のエッジ部で差分信号が強くなり、反対側のエッジでは、差分信号の符号が逆転した。差分検出と単一検出との像のコントラストを比較すると、差分検出の方が1.4倍程度コントラストが高くなった。また、数値シミュレーションにおいても同様の結果が得られた。このように光の回折限界程度のサイズの粒子の観察においても、差分検出による微分位相コントラスト法により、高いコントラストが得られることがわかった。次に、無染色細胞の観察を行った。液中観察は細胞と液体との屈折率差が小さい。差分検出を用いることで像のコントラストが改善し、より微細な変化を可視化することが可能となる。蛍光膜である酸化亜鉛は細胞に対して毒性を持つ。そのため、細胞を培養する側の反対側に酸化亜鉛を製膜したSiN基板を用いた。HeLa細胞はPBS溶液中に設置した。PBSの屈折率は1.331.36である。また、細胞の屈折率は1.361.40であるため屈折率差は0.1以下となる。差分検出と単一検出により取得した観察像を比較すると、差分検出画像の方が高コントラストであった。単一検出では検出できない細胞構造を差分検出では可視化することができた。実際に微分位相コントラスト超解像顕微鏡を構築した。本顕微鏡は、下部の走査型電子顕微鏡と上部の光学顕微鏡から構成される。分割検出器は光学顕微鏡の上部に設置する。電子顕微鏡の真空と大気との分離は、厚さ50nmの窒化シリコン薄膜で行う。この窒化シリコン薄膜上に蛍光薄膜を成膜する。収束した電子線を蛍光薄膜に照射しナノ光スポットを生成し、試料を照明する。試料を透過した光は対物レンズで集め、分割検出器面に結像される。微分位相コントラスト法では、上部の光学顕微鏡の瞳面に結像するように、光学系を構築した。分割検出器には、微弱な光を検出可能な4チャンネルのマルチアノード光電子増倍管(浜松ホトニクス社製)を用いた。この信号をコンピュータに取り込み、画像を取得するシステムを構築した。マルチアノード光電子増倍管の出力を低雑音アンプ(FEMTO社製)に接続し、各信号を増幅する。増幅した信号は、4チャンネル同時変換可能なアナログ-デジタル変換回路に入力する。取り込んだ信号の差をとり、試料の微分位相コントラストを得ることができる。電子プローブを2次元に走査し、微分位相コントラスト像を得る。次に構築した微分位相コントラスト超解像顕微鏡を用いて、試料を観察した。試料には、直径10マイクロメートルのシリカ粒子を用いた。画像を取得した結果、微分位相コントラストを得ることに成功した。粒子のエッジ部で差分信号が強くなった。また、反対のエッジでは、差分信号の符号が逆転した。計画通りに、電子線励起超解像顕微鏡への4チャンネルマルチアノード光電子増倍菅を搭載し、その検出器からの信号を取り込めるようにできた。マルチアノード光電子増倍菅からの4つの信号は、アンプで増幅された後、同時にコンピュータに取り込まれる。そのため、画像取得中に光スポットを走査していても、時間的な遅延は発生せず、同じ位置での信号を取得できる。また、構築した顕微鏡を用いて、試験的に画像を取得し、微分コントラストが得られることを確認した。試料の屈折率の変化がないところでは差分信号はゼロになり、屈折率が変化するところで差分信号が強くなった。昨年度に構築した微分位相コントラスト超解像顕微鏡を改良した。本顕微鏡では、試料からの光を集める対物レンズの瞳面を4チャンネルマルチアノード光電子増倍管の検出器面に結像する必要がある。ここにレンズをフォーカスを合わせる機構を導入し、確実に対物レンズの瞳面を検出器面に結像できるように改良した。また、この瞳面を検出器面の中心に合わせる機構も導入した。これにより、コントラストと位相差検出感度が向上した。次に、本顕微鏡の結像特性を解析するため、計算プログラムを開発し、計算結果と実験結果を比較した。計算は、FDTD (Finite Difference Time Domain )法を用いた。照明光は点光源として、その点光源の位置を走査し、微分位相コントラスト顕微鏡像を計算した。試料は水中(屈折率1.34)のシリカ粒子(屈折率1.4)とした。試料を透過した光の強度を2つの検出面で取得し、差分をとった。その結果、粒子のエッジ部分で差分信号が強くなった。また、微分の符号は、左右のエッジで逆転した。そして、粒子のない位置で2つの検出面の光強度の差を取ると、輝度値はゼロになった。これは、実際に構築した微分位相コントラスト超解像顕微鏡を用いて取得した画像と一致している。数値計算により、通常の明視野顕微鏡像と比べて微分位相コントラスト顕微鏡像はコントラストが高いことを確かめた。また、粒子とその周囲の屈折率の差が減少したときの、微分位相コントラスト顕微鏡像のコンラストの低下は、通常の明視野顕微鏡像に比べ、少ないことがわかった。

昨年度に構築した微分位相コントラスト超解像顕微鏡の検出光学系を改良し、コントラストと位相差検出感度が向上した。さらに、対物レンズの瞳面と分割検出器の中心を合わせる機構を導入した。これにより、球状の試料を観察した際、球の中心部分で輝度が正から負に変わるようになった。このように、装置の改善が順調に進んでいる。また、数値計算を行い、実験と計算により得られた像の輝度分布が一致した。この計算により、微分位相コントラスト超解像顕微鏡の特性が明らかになりつつある。微分位相コントラスト像の方が、通常の明視野像に比べて高いコントラストが得れることも確かめられた。これは、微分位相コントラスト像では、試料がない場所で輝度がゼロになるからである。試料がないと照明光がはまっすぐ進むため、分割検出器のそれぞれの検出面での差がない。昨年度に改良した微分位相コントラスト超解像顕微鏡の評価を行った。収束電子線を照射によるナノサイズの光スポットの生成のための蛍光薄膜には酸化亜鉛を用いた。酸化亜鉛の成膜にはイオンプレーティング法を用いた。その膜厚は50nmである。そして、アニーリング処理を行うことで、高輝度な酸化亜鉛蛍光薄膜を得た。空間分解能とコントラストを評価のために、直径200nmシリカ粒子を観察した。粒子のエッジ部で差分信号が強くなり、反対側のエッジでは、差分信号の符号が逆転した。差分検出と単一検出との像のコントラストを比較すると、差分検出の方が1.4倍程度コントラストが高くなった。また、数値シミュレーションにおいても同様の結果が得られた。このように光の回折限界程度のサイズの粒子の観察においても、差分検出による微分位相コントラスト法により、高いコントラストが得られることがわかった。次に、無染色細胞の観察を行った。液中観察は細胞と液体との屈折率差が小さい。差分検出を用いることで像のコントラストが改善し、より微細な変化を可視化することが可能となる。蛍光膜である酸化亜鉛は細胞に対して毒性を持つ。そのため、細胞を培養する側の反対側に酸化亜鉛を製膜したSiN基板を用いた。HeLa細胞はPBS溶液中に設置した。PBSの屈折率は1.331.36である。また、細胞の屈折率は1.361.40であるため屈折率差は0.1以下となる。差分検出と単一検出により取得した観察像を比較すると、差分検出画像の方が高コントラストであった。単一検出では検出できない細胞構造を差分検出では可視化することができた。屈折率とサイズの異なる微小球を既知の試料として観察し、位相検出感度や空間分解能について測定する。生物細胞の屈折率は1.37程度である。生物細胞の観察は、培養液中(屈折率1.33程度)で行われる。屈折率差は0.04程度しかない。このように微小な屈折率差でも高感度に測定できるかを検証する。また、そのために、検出光学系を最適化する。また、実験で得られた画像と数値計算の結果を比較し、計算で予想された結果が得られているかを検証する。
クリティカルケア領域での鎮痛・鎮静管理において看護師が抱える困難感と教育ニーズ

本研究の目的は、クリティカルケア領域での鎮痛・鎮静管理において看護師が抱える困難感と教育ニーズを明らかにすることである。様々なクリティカルケアユニットで勤務する看護師8名に半構成的面接調査を実施した。結果から、クリティカルケア看護師は、訴えることが難しく、脆弱な重症患者が対象であるが故の困難さや、医師・看護師と協働する上での難しさも感じていると考えられた。また、鎮痛・鎮静薬調整の判断に必要な知識や、スケール評価の信頼性を高める方法などの教育ニーズが明らかとなり、重症患者の痛みや不快な状態に対応する看護師の実践を支える教育体制の整備が求められる。本研究は、クリティカルケア領域での鎮痛・鎮静管理において看護師が抱える困難感と教育ニーズを明らかにし、クリティカルケア看護師のための教育体制の整備につなげることを目的としている。平成28年度は、1インタビューガイドの作成、2研究対象者の選定、3半構成的面接調査の実施、4鎮静薬の安全管理に関するセミナーへの参加を実施した。1インタビューガイドの作成:調査内容は、先行研究を参考に、痛みや不快の状態のアセスメントの難しさ、鎮痛・鎮静管理における包括指示遂行上の困難感、鎮痛・鎮静管理を行う上で看護師に必要な教育などを聞きだせるようにインタビューガイドを作成した。作成したインタビューガイドは、クリティカルケア領域の豊富な臨床経験を持つ看護師にプレテストを行い、文言表現等の調整を行い完成させた。2研究対象者の選定:鎮痛・鎮静薬投与の指示や看護師裁量は施設による違いが大きいと推測されることから、急性・重症患者看護専門看護師、集中ケア認定看護師などの協力を得て、複数の病院から対象を選定した。鎮痛・鎮静管理についての経験や学習量に差がないように、認定看護師、専門看護師、特定行為研修受講者は除外した。4病院から研究参加の同意を得て、研究対象者へ面接調査を依頼し同意を得た。3半構成的面接調査:1で作成したインタビューガイドに沿って30分程度の半構成的面接調査を実施した。対象者によって、クリティカルケアユニットの収容患者層や鎮痛・鎮静の管理方法も異なっており、困難と認識している内容も様々であった。4施設計8名からの面接を終え、面接データが飽和したと考え、面接調査を終了した。4鎮静薬の安全管理に関するセミナー:麻酔科以外の医療者向けの安全な鎮静の施行と危機管理を学ぶセミナーに参加し、鎮静・鎮痛薬を投与するにあたって必要な教育内容、教育方法に関する知見を得た。平成28年度は、当初の計画通り、インタビューガイドの作成、研究対象者の選定を行い、半構成的面接調査を平成29年3月までに終えることができた。急性・重症患者看護専門看護師、集中ケア認定看護師などの協力を得て、複数の病院から対象を選定したことで、鎮痛・鎮静管理における困難感、教育ニーズについて様々な視点からの意見を聴きだすことができた。面接調査から逐語録を作成し、得られたデータから、鎮痛・鎮静管理における困難感、教育ニーズを表現していると考えられる部分を抽出、コード化、分類して質的、記述的に分析を進めることができており、全体の研究経過としてはおおむね順調に進展していると考える。平成29年度は、得られたデータの分析を研究協力者とともに進め、国内外の学会や学術論文に取りまとめて成果発表を行っていく。平成29年度は、1研究結果の分析、2研究結果の学会発表、3研究結果の論文投稿準備を実施した。1研究結果の分析:今年度までに作成した8名の研究参加者のインタビューの逐語録から、質的に分析を行った。具体的には、鎮痛・鎮静管理においてクリティカルケア看護師が抱える困難感と教育ニーズについて表現している内容を抽出し、意味内容を損なわないように要約し、コードとした。類似したコードを集めサブカテゴリーとし、サブカテゴリーを内容別に比較し、意味内容の類似するものにまとめてカテゴリーに分類した。分析の過程において、質的研究の経験のある研究者にスーパービジョンを受け、真実性・妥当性の確保に努めた。困難感としては【訴えることが難しい重症患者の苦痛の解釈】など9カテゴリーが、教育ニーズとしては、【鎮痛・鎮静・せん妄管理の最新情報】など10カテゴリーが抽出された。2研究結果の学会発表:第37回日本看護科学学会学術集会(仙台)にて、「クリティカルケア領域での鎮痛・鎮静管理において看護師が抱える困難感」について発表し、第21回東アジア看護フォーラム・第11回国際看護学会(Seoul)にて、「日本のクリティカルケア看護師の鎮痛・鎮静管理における教育ニーズ」について発表した。3研究結果の論文投稿準備:看護師が抱える困難感と教育ニーズとしてそれぞれ研究発表した内容を推敲し、日本クリティカルケア看護学会誌への投稿論文を準備している。

平成29年度は、得られたデータから、1クリティカルケア領域での鎮痛・鎮静管理において看護師が抱える困難感、2鎮痛・鎮静管理についての看護師の教育ニーズについて研究結果をまとめて、国内外の学会発表や、学術論文に取りまとめて国内外に研究成果を発信していく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。クリティカルケア看護29年度が最終年度であるため、記入しない。
機能性分子センサを用いた高温衝撃風洞における空力加熱計測手法の確立

本研究は,宇宙飛行体が大気再突入時に晒される高温・高圧環境から受ける空力加熱(物体に侵入する熱流束)分布を,非接触でかつ定量的に計測する光学計測手法を開発することである.申請者はこれまでに感温塗料(Temperature-Sensitive Paint, TSP)技術を用いて,この空力加熱計測を実施してきた.その中で,低いエンタルピーの極超音速流れでは定量的な空力加熱分布の可視化に成功しているが,自発光を有するような高エンタルピーの流れ場では,自発光とTSPによる発光を分離することができなくなり,定量的な計測ができなくっていた.本提案では,従来の感温塗料を用いた計測技術に新たな発想(背面観測,遮光層の導入)を加えることにより,高エンタルピ流れにおける空力加熱の定量的な計測に取り組んだ.今年度は,昨年度に実施した遮光層を有するTSPの改良と基礎試験の継続を行った.特に時間応答性と発光量増強に着目し,遮光層となる材料の再選定と遮光層/TSP層の組合せ,膜厚の変化によるパラメトリックスタディを実施した.この結果,ある遮光層とTSPの組合せにおいて一定以下の膜厚の場合には,前面/背面における熱流束の比が90%以上となり,高エンタルピー流での背面観測TSPにおける熱流束算出への改善が期待できることが分かった.さらに,遮光層を有するTSPに用いた技術を応用して,境界層遷移位置の可視化も実施し,その位置検出の高精度推算に適用可能であることを示した.今年度は,昨年度の計画変更に伴い,遮光層を有するTSPの新たな改良とその基礎試験に注力した.その結果,十分な性能の新たなTSPを開発することができ,一定以上の進捗を得られた.ただし,材料の選定による性能向上については,若干限界が見られ,更なる向上を目指すためには,解析手法の見直しが必要であることも明らかとなった.また,新たなTSPによる計測技術を開発するにあたって,遮光層に新たな材料を選定することによって,主目的としている空力加熱計測以外にも,関連する境界層遷移位置の計測精度向上にも応用できることとなった.今年度は,新たに開発した遮光層を有するTSPを利用した空力加熱率の算出方法の開発と,統計手法を利用した不確かさ解析による,計測誤差の軽減に注力する.また高温衝撃風洞による実証試験については,模型と光学系の準備を進め,施設側のタイミングに合わせて試験ができるように準備を進めておく.さらに昨年度に新たに見出した,境界層遷移位置の検出に向けた適用も併せて進める.本研究は,宇宙飛行体が大気再突入時に晒される高温・高圧環境から受ける空力加熱(物体に侵入する熱流束)分布を,非接触でかつ定量的に計測する光学計測手法を開発することである.申請者はこれまでに感温塗料(Temperature-Sensitive Paint, TSP)技術を用いて,この空力加熱計測を実施してきた.その中で,低いエンタルピーの極超音速流れでは定量的な空力加熱分布の可視化に成功しているが,自発光を有するような高エンタルピーの流れ場では,自発光とTSPによる発光を分離することができなくなり,定量的な計測ができなくっていた.本提案では,従来の感温塗料を用いた計測技術に新たな発想(背面観測,遮光層の導入)を加えることにより,高エンタルピ流れにおける空力加熱の定量的な計測に取り組んだ.今年度は,昨年度に実施した遮光層を有するTSPの改良と基礎試験の継続を行った.特に時間応答性と発光量増強に着目し,遮光層となる材料の再選定と遮光層/TSP層の組合せ,膜厚の変化によるパラメトリックスタディを実施した.この結果,ある遮光層とTSPの組合せにおいて一定以下の膜厚の場合には,前面/背面における熱流束の比が90%以上となり,高エンタルピー流での背面観測TSPにおける熱流束算出への改善が期待できることが分かった.さらに,遮光層を有するTSPに用いた技術を応用して,境界層遷移位置の可視化も実施し,その位置検出の高精度推算に適用可能であることを示した.今年度は,昨年度の計画変更に伴い,遮光層を有するTSPの新たな改良とその基礎試験に注力した.その結果,十分な性能の新たなTSPを開発することができ,一定以上の進捗を得られた.ただし,材料の選定による性能向上については,若干限界が見られ,更なる向上を目指すためには,解析手法の見直しが必要であることも明らかとなった.また,新たなTSPによる計測技術を開発するにあたって,遮光層に新たな材料を選定することによって,主目的としている空力加熱計測以外にも,関連する境界層遷移位置の計測精度向上にも応用できることとなった.本研究は,宇宙飛行体が大気再突入時に晒される高温・高圧環境から受ける空力加熱(物体に侵入する熱流束)分布を,非接触でかつ定量的に計測する光学計測手法を開発することである.申請者はこれまでに感温塗料(Temperature-Sensitive Paint, TSP)技術を用いて,この空力加熱計測を実施してきた.その中で,低いエンタルピーの極超音速流れでは定量的な空力加熱分布の可視化に成功しているが,自発光を有するような高エンタルピーの流れ場では,自発光とTSPによる発光を分離することができなくなり,定量的な計測ができなくっていた.

本提案では,従来の感温塗料を用いた計測技術に新たな発想(背面観測,遮光層の導入)を加えることにより,高エンタルピ流れにおける空力加熱の定量的な計測に取り組んだ.今年度は,遮光層を利用した空力加熱率の高精度推算方法を確立するため,(1)遮光層の選定,(2)遮光層を有するTSPの発光強度/感度の調査および時間応答性,簡易試験装置による遮光性の確認を行った.遮光層には,従来のTSPのバインダーとなるアクリル粒子と遮光性を有する粉末を混合することで作成した.候補となる複数の粉末とその体積分率を変えることで,その傾向を調べた.またレーザーを用いての応答試験を行い,候補となった遮光層を有するTSPの時間応答性や光の透過率を調べた.これら一連の基礎試験により,高温衝撃風洞試験で使用するための新たなTSPに目処が立ったといえる.今年度は,遮光層を有する新たなTSPの調査を行い,実際の高温衝撃風洞試験に適用可能な材料の選定,条件出しをすることが出来た.また実証試験に向けた試験モデルの設計検討を実施した.しかしながら,当初予定していた試験モデルおよび光学系では検証試験を実施することが難しく,その見直しが必要となった.これに併せて,試験モデルの再設計および光学系の見直しが必要となったため,当初の計画より若干遅れることとなった.今年度は,新たに開発した遮光層を有するTSPを利用した空力加熱率の算出方法の開発と,統計手法を利用した不確かさ解析による,計測誤差の軽減に注力する.また高温衝撃風洞による実証試験については,模型と光学系の準備を進め,施設側のタイミングに合わせて試験ができるように準備を進めておく.さらに昨年度に新たに見出した,境界層遷移位置の検出に向けた適用も併せて進める.試験モデルおよび光学系の再検討を行うにあたり,これまでに見出した遮光層および遮光層を有するTSPの応答性に若干の不足を感じた.高温衝撃風洞を用いた試験は機会が極端に限られているため,確実な計測ができるように次年度は,基礎試験に集中し,さらに高性能なTSPの開発と基礎試験に注力することとする.加えて,得られた画像データから空力加熱を高精度に推算するための解析手法の見直しも併せて実施することとする.これにより,全体的な検証は遅れるが,計測手法としての信頼性を上げることとなる.
超弦理論と基本相互作用

この研究では、10次元空間における超弦理論から我々の4次元時空の理論を導くことを目標にしている。残りの6次元部分がどのようなコンパクト空間であれば良いかについてはかなり明らかになってきたが、力学的にどのような機構でそのようなコンパクト化が起こるのか未だわかっていない。現在我々の持っている計算方法は、このような問題に答えるには不十分である事が明らかになってきた。特にコンパクト化などの非摂動効果の研究には、超弦理論を2次元場の理論と見たとき、2次元面のすべてのトポロジ-についてのたし上げが必要になるが、その技術が欠けている。一般の2次元場の理論の場合には難しいが、2次元面のトポロジ-だけで理論が決まっているような場合には足し上げられる可能性がある。そこで今年は主に2次元重力理論及びトポロジカル場の理論の研究を行った。特にどのような時に、非線形シグマ模型などの2次元場の理論がトポロジカルな理論になるかを調べた。この研究は全国の研究者の協力によって成り立っている。今年度も平成2年12月18日から12月21日までの4日間にわたって、高エネルギ-物理学研究所において研究会を開催した。全国から百名を越える参加者があり活発な質議・討論がおこなわれた。なお、この研究会の報告はKEK REPORTとして出版する予定である。
カイコビテロジエニン(Vg)生合成の調節機構

カイコビテロジエニン(Vg)は、雌蛹の脂肪体において合成され、血液を通り卵巣に蓄積する蛋白である。卵巣成熟、胚発生におけるこの蛋白の重要性から多くの関心を集めて来たが、最近、泉、富野らにより遺伝子のクロ-ニング及び塩基配列が決定された。この蛋白は、昆虫の変態ホルモンであるエクジソンで誘導されることがわかっている他は、詳細は不明である。筆者らは、エクジソンによるVg生合成の分子レベルにおける調節機構を明らかにする目的で本実験を行った。遊離腹部、脂肪体の培養系を用い、Vgに対する抗体、エクジソン、放射性アミノ酸をくみあわせて解析を行った。結果を概括すると、培養系においてエクジソンを投与しても、Vgの生合成を活性化しないが培地にcGMPを加えると、顕著な生合成の増加がみられた。この合成は阻害剤を用いた実験から転写レベルであると考えられた。遊離腹部、正常の雌蛹を用いた実験において、エクジソンの投与により、顕著なcGMPの増加と、脂肪体内の顆粒分画に存在するG-キナ-ゼの生体内基質蛋白のリン酸化、およびVnの生合成がひきおこされた。以上の結果より、エクジソンは、なんらかの過程を経て、脂肪体中のGuanylate cyclaseを活性化し、G-キナ-ゼの活性化、基質蛋白のリン酸化をひきおこし、Vgの生合成を活性化しているものとおもわれる。その際、G-キナ-ゼの作用点は、転写レベルにあると考えられる。生体内基質蛋白の機能、およびエクジソンの脂肪体に存在するGuanylate cyclaseの活性化機構について、現在解析をすゝめている。また、培養系において、エクジソンの効果がみられないことは、血液中にさらに他の要因が存在することも考えられ、合わせて解析中である。
行動の発達制御と社会性:鳥類の扁桃核と感覚運動領域の機能的関係

社会行動の発達と扁桃核の関与を探るために、社会行動が劇的に変化する日齢のキンカチョウのヒナの脳の活性部位の変化を観察した。結果、扁桃核は社会行動が変化するよりもはやい時期から観察された。また、はやい時期から安定して観察できる脳領域は扁桃核だけであった。この結果と社会行動の発達の時期を比較すると、扁桃核は行動発達をリードする形で形成・発達されることが予測される。ヒトはより進化した社会性を持つが、この社会行動を行う上で重要な脳領域は扁桃核である。多くの脳領域がごく少数の領域としか直接の神経連絡を持たないのに対し、扁桃核は海馬や嗅覚・聴覚・視覚など多くの領域と直接神経連絡があることがマウスなどで解剖学的に示されている。そこで、ヒトと同様に高い社会性を持ち、実験的に社会的環境を制御しやすい鳥類を用いて、社会性の発達・社会的刺激の認知場面における扁桃核の可塑性と社会行動への関与について検討することを目的とし、実験を行った。社会行動の発達と扁桃核の関与を探るために、社会行動が劇的に変化する日齢のキンカチョウのヒナの脳を免疫組織化学的手法・解剖学的手法を用いて染色し、ヒナの脳の活性部位の変化を観察した。結果、扁桃核は、社会行動が変化するよりもはやい時期から観察された。このことから、扁桃核は行動発達をリードする形で形成・発達されることがわかった。また、発達段階で社会行動に変化が生じる時期において、扁桃核の体積は大きく、活性が高かった。この時期、扁桃核とともに、扁桃核と直接の、強い神経連絡のある海馬の活性も高いことが確認された。扁桃核の発達時期と歌学習に必要な脳領域の発達時期を比較すると、扁桃核の発達時期は歌学習に必要な脳領域よりも速かった。歌学習には社会的入力が必要と考えられているが、この結果は、歌学習に社会行動に重要な役割を持つと考えられる扁桃核が関与している可能性を示唆している。この成果について、現在、標本観察を行っており、論文発表の準備をすすめている。キンカチョウの行動発達を観察していると、視覚が発達する頃から様々な社会行動の学習が始まるように見える。しかし、目が開く日齢には、すでに扁桃核において高い活性が観察されたことから、扁桃核は社会行動の発達をリードする形で形成・発達されることが予測された。また、歌学習が活発な日齢のオスでは、扁桃核・海馬・歌制御神経核それぞれの体積が非常に大きかった。これは、歌学習行動の変化と対応した脳の変化も起きていることが確認されただけでなく、社会的入力が必要と考えられている歌学習に扁桃核が関与している可能性を示唆するものであった。
表面増強近接場ラマン分光法による高分子ナノ構造の解析

今年度は温度応答性高分子であるポリ(N-アルコキシ(メタ)アクリルアミド)の水溶液の相転移過程を顕微ラマン分光法、赤外分光法と密度汎関数理論(DFT)を併用して解析した。赤外分光法による解析により、相分離に伴いアミドIバンドが高波数シフトし、C-H伸縮バンドとアミドIIバンドが低波数シフトすることを示した。また、顕微レーザラマン分光光度計を用いた解析により、相分離状態においてポリマーを濃厚相とするドメインが形成され、その内部においてポリマーのメチル基およびメチレン基のラマンバンドが低波数側にシフトしていることを示した。次にDFTに基づいてポリマーモデル分子の振動解析を行い、アルキル基のC-H伸縮バンドが水和数の増加に伴って高波数シフトすることを示した。特にエーテル酸素に隣接するC-H伸縮バンドは酸素と水の間に水素結合が形成される際に、大きく低波数シフトすることがわかった。この現象は酸素の不対電子とC-Hの反結合性軌道の超共役による起因するものと推定される。これらのことから相分離状態の赤外・ラマンバンドのシフトがポリマーの脱水和に起因することを明らかにした。さらに、ある一定温度以上で体積相転移を起こす(収縮する)直径が数100nmの温度応答性ゲル微粒子を合成した。この微粒子は充分に脱塩を行うと三次元コロイド結晶を形成して、可視光のブラッグ反射により構造色を呈する。反射波長の微粒子濃度と温度に対する依存性を顕微分光法により解析した。また、微粒子をレーザの放射圧で補足して単一粒子のラマンスペクトルを測定するレーザトラッピングラマン分光法について検討した。この方法でブラウン運動する微粒子を定点に留めた状態でレーザ光により励起されるラマン散乱光を測定することで単一粒子のスペクトルを測定することが可能となった。今年度はエーテル系およびアクリレート系温度応答性高分子水溶液の相転移過程を顕微ラマン分光法と密度汎関数理論(DFT)を併用して解析した。まず、顕微レーザラマン分光光度計を用いた空間分解能1μm程度の測定によりpoly[2-(2-ethoxy)ethoxyethyl vinylether]などの温度応答性高分子水溶液の相分離を解析し、相分離状態においてポリマーを濃厚相とするドメインが形成され、この内部においてポリマーのメチル基およびメチレン基のラマンバンドが低波数側にシフトしていることを示した。次にDFTを用いて、種々の数の水分子と相互作用させたポリマーモデル分子の振動解析を行い、メチル基およびメチレン基のラマンバンドが水和数の増加に伴って高波数シフトすることを示した。これらのことから相分離状態のドメイン内でのラマンバンドのシフトがポリマーの脱水和に起因することを明らかにした。さらに、有機溶媒(アセトニトリル(AN)、ジメチルスルホキシド(DMSO)アセトン(Act))を添加して測定を行い、相分離状態でANはドメイン内に濃縮されるのに対して、DMSOは排除され、Actはほぼ均一に全体に分布することを示した。DMSOは水分子とANはポリマーと強く相互作用するために、ともにポリマーの脱水和を促進してT_pを低下させ、Actは両者と均等に相互作用することで脱水和の進行を抑制してT_pを上昇させると推定された。さらに、微粒子をレーザの放射圧で補足して単一粒子のラマンスペクトルを測定するレーザトラッピングラマン分光法について検討した。これは水中の粒子で光が屈折されるとき、光子の持つの運動量保存のために粒子が光の焦点の向きに力を受ける現象を応用したものであり、ブラウン運動する微粒子を定点に留めておくことができる。

この状態でレーザ光により励起されるラマン散乱光を測定することで単一粒子のスペクトルを測定することが可能となった。今年度は温度応答性高分子であるポリ(N-アルコキシ(メタ)アクリルアミド)の水溶液の相転移過程を顕微ラマン分光法、赤外分光法と密度汎関数理論(DFT)を併用して解析した。赤外分光法による解析により、相分離に伴いアミドIバンドが高波数シフトし、C-H伸縮バンドとアミドIIバンドが低波数シフトすることを示した。また、顕微レーザラマン分光光度計を用いた解析により、相分離状態においてポリマーを濃厚相とするドメインが形成され、その内部においてポリマーのメチル基およびメチレン基のラマンバンドが低波数側にシフトしていることを示した。次にDFTに基づいてポリマーモデル分子の振動解析を行い、アルキル基のC-H伸縮バンドが水和数の増加に伴って高波数シフトすることを示した。特にエーテル酸素に隣接するC-H伸縮バンドは酸素と水の間に水素結合が形成される際に、大きく低波数シフトすることがわかった。この現象は酸素の不対電子とC-Hの反結合性軌道の超共役による起因するものと推定される。これらのことから相分離状態の赤外・ラマンバンドのシフトがポリマーの脱水和に起因することを明らかにした。さらに、ある一定温度以上で体積相転移を起こす(収縮する)直径が数100nmの温度応答性ゲル微粒子を合成した。この微粒子は充分に脱塩を行うと三次元コロイド結晶を形成して、可視光のブラッグ反射により構造色を呈する。反射波長の微粒子濃度と温度に対する依存性を顕微分光法により解析した。また、微粒子をレーザの放射圧で補足して単一粒子のラマンスペクトルを測定するレーザトラッピングラマン分光法について検討した。この方法でブラウン運動する微粒子を定点に留めた状態でレーザ光により励起されるラマン散乱光を測定することで単一粒子のスペクトルを測定することが可能となった。
標的遺伝子組み換え法によるサイトカインの炎症反応における役割の解析

1.インターロイキン-1(IL-1)遺伝子ノックアウト(KO)マウスの作製とその解析昨年度までにIL-1αとIL-1β遺伝子それぞれ単独及びダブルKOマウスを作製しており、今年度はIL-1受容体アンタゴニスト(IL-1ra)遺伝子KOマウスの作製に成功し、IL-1関連遺伝子はすべて破壊した。これらのマウスを用いて、まずLPSによるエンドトキシンショックに対する抵抗性を調べた。IL-1raKOマウスは高感受性を示したが、予想に反してIL-1α/βダブルKOマウスの感受性は野生型と差がなかった。次にテレビン油投与による発熱に対しては、IL-1αKOマウスは野性型と同様に発熱するに対して、IL-1βKOマウスは発熱せず、逆にIL-1raKOマウスは野生型以上に発熱することがわかり、IL-1βが炎症性の発熱を引き起こしていることが明らかとなった。また感染防御では、リステリア菌の感染に対して、IL-1α/βダブルKOマウスは感受性が高いことも明らかとなった。2.インターフェロン-γ(IFN-γ)のConA誘導肝炎における役割ConA誘導肝炎は、T細胞から分泌されるサイトカインによって引き起こされ、ヒトのウイルス性肝炎のモデルとして重要である。昨年度にIFN-γKOマウスやlprマウスを用いて、この系ではIFN-γがFasシステムを活性化することにより肝実質細胞のアポトーシスを引き起こしていることを明らかにしたが、今年度はTNF-αKOマウスやiNOSの阻害剤を用いて、更に発症の機構を解析した。IFN-γKOマウスは発症が抑制されたのに対して、TNF-αKOマウスやiNOSの阻害剤であるL-NMMA投与マウスでは発症が抑制されず、これらは発症に関与しないことがわかった。また、ConA投与後に誘導されてくるFasとICEがIFN-γKOマウスでは誘導されないことを見いだし、IFN-γによるEasとICEの発現誘導がFasシステムの感受性を高めている可能性が示唆された。
法的権利救済システムにおける中立性と独立性の「相関理論」の研究

社会保障に関する給付を受けようとする市民は、類型的に何らかの欠乏状態にあることが多い。そのような市民が、自らの社会保障給付に関する受給権について、行政から不利益な決定を受けて、それを法的に争おうとする場合、この争いを審理する権利救済機関は、常に「中立」であればよい、というわけではない。市民よりも行政が圧倒的に強大である場面で、権利救済機関が中立であることは、実質的に対等な審理の確保を担保しないためである。本研究は、権利救済機関が、自らの中立性を冒してでも、審理の実質的公平を確保するために、一方当事者たる市民をエンパワーするような審理を実施することが許される条件を解明することを目指した。平成25年度の研究は、主として、権利救済機関の「独立性」と「職権主義」という両概念(本研究の分析軸)の精練に費やされた。前者については、まず、日本の社会保障法領域において、権利救済機関がどのような発展の歴史を辿り、その中で、権利救済機関の行政からの「独立性」という観点がどのように作用していたかを、一次資料を用いて検討し、その成果を公表した(山下慎一「社会保障法領域における行政不服審査ー「権利救済」論のための準備的考察」法政研究80巻1号)。さらに、イギリスの審判所制度について、独立性という議論がどの時点で発生したか、およびそれが歴史上どのように発展をしたかについて研究し、その成果もまた公表することができた(山下慎一「社会保障の権利救済ーイギリス審判所制度の独立性と職権主義(1)・(2)」札幌学院法学30巻1号・2号)。これらの研究は、社会保障法領域における権利救済機関の独立性という議論の変遷を歴史的かつ日英比較法的に明らかにした点で、新規性が強く、重要であった。しかしながら、これまでのところ、特に日本に関して「独立性」と「中立性」の概念がなぜ歴史的に区別されてこなかったのか、という点を明らかにすることができておらず、その点において研究計画に若干の遅れが生じている。続いて、後者の「職権主義」に関しては、北海道社会法研究会、イギリス社会保障法研究会をはじめとする数多くの研究会で研究報告を実施したことで、数多くの示唆を得ることができた。それらの中で特に重要であったのは、「職権主義」という概念そのものについて再考する契機を得られたことである。イギリスの議論を念頭に置くと、「当事者主義ー職権主義」という二分法自体に限界があるのではないかという指摘を得て、日英において長らく使用されてきた「職権主義」に代わる新たな概念(「援助主義」・「積極的職権行使」など)創出の着想を得た。前年度までの研究成果を踏まえ、研究計画最終年度たる平成26年度は、これまでの研究成果の公開に力を尽くした。第一に、平成26年5月24日(土)に大阪大学・豊中キャンパスにて開催された、日本社会保障法学会第65回春季大会において、個別報告を担当した(報告タイトル「社会保障の権利救済ーイギリス審判所制度の独立性と積極的職権行使ー」)。同報告に対しては、研究の方法論や使用された概念に対する批判もあったものの、おおむね好意的な評価を受けることができたと感じている。なお、同報告の内容は、学会誌「社会保障法」30号(2015年)73-86頁に収録されている。第二に、上記学会報告やそれ以前の研究会報告、公表論文等への批判やコメントを可能な限り反映した形で、研究成果を単著として公表することができた(山下慎一『社会保障の権利救済:イギリス審判所制度の独立性と積極的職権行使』(法律文化社、2015年)、総頁数324頁、ISBN;978-4589036605)。同書においては、どのような「条件」下において、権利救済を担う機関が、その中立性を冒してでも当事者の一方に寄り添った審理を実施することが許されるのかということを、社会保障法学における当事者の類型的特徴を念頭に置きつつ、解き明かすことを目指した。同書の結論は、端的には、以下のようにまとめられる。すなわち、ここにおける「条件」とは、「権利救済機関の高度の独立性」であり、これが達成されている場合には、権利救済機関がその中立性を冒してでも、積極的に職権を行使することが、社会保障法の領域の権利救済を完全なものにする上で重要であると言える。また、この条件が達成されていない段階における中立性の欠如は、逆に、権利救済の実質化を阻害する危険が大きい。社会保障法【研究実績の概要】記載のとおり、「独立性」と「中立性」の概念の歴史的関連性を、いまだ十分に明らかにすることができていない点において、研究がやや遅れている。

この理由は、主として下記の二点である。第一に、「独立性」という概念に関する先行業績は数多くみられるものの、「中立性」に関する業績が比較的多くない、という問題である。「中立性」というタームが使用されている業績においても、本研究の考える「独立性」と「中立性」が区別されることなく使用されているなど、用語法や理論において(申請者の観点からは)混乱が生じているように見受けられ、それらの整理に、いましばらくの時間が要される。第二に、「独立性・中立性」と並んで本報告の分析軸となる「職権主義」に関して、研究会等で数多くの示唆を得ることができ、当該概念の内実と限界、さらには代替案となる概念の可能性を突き詰めることに研究時間の多くを割いたため、「独立性・中立性」の検討に充てられる時間が相対的に短くなってしまったことである。今後の研究の推進方策は、下記の二点である。第一が、本研究の二つの分析軸のうち、特に「職権主義(あるいは積極的職権行使)」に関わる、研究成果の継続的発信と、そこから得られるフィードバックを活かした、概念の一層の精緻化である。具体的には、2014年5月の日本社会保障法学会春季大会において、個別報告を実施すること(確定事項)、本務校である福岡大学の2014年度出版助成制度を利用して、これまでの研究成果の一部について単著の単行本を刊行すること(申請中・出版社とは合意済み)、前任校の紀要において、これまでの研究成果を公表すること(投稿済・掲載確定)、各種研究会における報告である。この「職権主義(あるいは積極的職権行使)」に関しては、従前の研究の進展等に鑑み、それほど困難に直面することなく研究を信仰することができると予想される。第二が、「独立性と中立性の関連性」の議論にかかる、文献収集・概念整序・研究会報告を経たうえでの、研究成果の公表である。これまでの研究の進度からすると、当該作業が、今後の研究のキーポイントとなる。すでに、本書類作成時において、文献収集に関しては一定の成果を見ているものの、そもそも本研究に関わる先行研究自体がそれほど多くはないという現状からは、これ以上の文献を入手することが困難であるかもしれず、このことは、本研究の進展に対する課題である。当該課題に対処するために、国内における数多くの研究者と議論をして、さらに、イギリスをはじめとする国外に渡航して研究者と直接対話することで、文献として顕在化していない知見を入手し、研究進展の糸口としたい。上記を踏まえたうえで、2014年度中に、最終的な研究成果の公表準備を整える。そして、国内における研究成果の公表は遅くとも2015年度上半期中に、そして国外における研究成果の公表は2015年度中に、達成する計画である。
肺癌転移巣に付着する抗腫瘍リンパ球の特性に関する微小循環観察及び病理形態学的研究

(目的)本研究の目的は、ドンリュウラットに樹立された佐藤肺癌肺転移巣を用い、その生体腫瘍微小循環観察と組織検索とを通して、どのような治療法を用いればリンパ球の抗腫瘍効果が高められるかを明らかにすることである。(実験方法)1.佐藤肺癌肺転移巣の作成:ドンリュウラットに樹立された佐藤肺癌を腹腔に移植し、この癌性腹水より癌細胞を106個取り出し、これを尾静脈より静注すると、約7日目に腫瘍細動脈、腫瘍毛細血管、腫瘍細静脈を備えた肺転移巣ができあがる。2.A:無処置群、B:肺転移巣群(無治療群)、C:単独免疫治療法群(腫瘍静注後7,8日目にOK-432を投与する)、D:単独化学療法群(7,8日目にCDDPを投与する)、E:化学・免疫療法群(7日目にCDDPを、8日目にOK-432を投与する)など5群に分けて、生体腫瘍微小循環観察と組織像の観察とを行った。3.生体腫瘍微小循環は蘇原らの方法(脈管学27:113-120,1987)に準じた。組織はHE染色で観察した。(実験成績)1.生体腫瘍微小循環観察では、B,C,D群などの腫瘍微小血管にリンパ球付着は全く見られなかった。一方、E群では腫瘍微小血管に多数のリンパ球の付着が認められた。2.組織標本の観察では、B,C,D群などの腫瘍微小血管にリンパ球浸潤はあまり見られなかった。E群ではリンパ球や単球の浸潤が多数認められた。(結論)化学・免疫療法は抗腫瘍活性の高いリンパ球の放出を促す可能性がある。
超巨大ブラックホールとその周辺環境との相互作用の系統的探査

本研究では、遠方の最大級の超巨大ブラックホール(SMBH)がどんな環境にあるか、およびその周囲のガスがMpcスケールでどう分布しているかを明らかにする目的で、巨大なSMBHに駆動されるクエーサー周辺の銀河とガスからの水素Lyα輝線をすばる望遠鏡の超広視野撮像観測装置Hyper Suprime-Cam (HSC)での狭帯域フィルター観測でとらえる。さらに順次国際的な連携により多波長での追観測を進め、SMBHへのガス降着率やその周辺での塵に埋もれて隠された星形成活動を探る。これらの観測結果の解釈を通し、巨大SMBHがどのような環境でできるのか、またSMBHおよびその周辺の銀河の成長がガスとどう関係して進むのかを明らかにする。データが得られていたz=2.84の非常に明るいクエーサーの周りを撮像したデータについて、画像データの解析を丁寧に進め、最終画像に基づいて研究を進めた。まずはライマンアルファ輝線銀河(LAE)と空間的に広がったライマンアルファ放射を示すライマンアルファブロッブ(LAB)の分布の特徴を>100 comoving Mpcにわたって調べ、LABが高密度領域を好んで分布することを示した。さらに、クエーサーを中心とする原始銀河団ではLABの割合が非常に高く、それらが大規模構造に沿って分布している可能性を示した。これらの成果をまとめた論文を年度末にPublications of the Astronomical Society of Japan誌に提出し、翌月に出版が受理された。その他、別の興味深いフィールドをすばる望遠鏡のHyper Suprime-Camの狭帯域フィルターで観測する観測提案も採択され、次年度にデータが取得できる予定であり、おおむね計画に沿って順調に研究が進んでいると判断できる。z=2.84の非常に明るいクエーサー周辺領域で検出された3000個を超えるLAEについて、環境やUV光度などの性質ごとにライマンアルファハロー(銀河周辺に見つかる極めて淡い構造)の性質を調べる研究を進めている。観測機器要因などの偽の信号に注意を払いながら解析を完了させ、理論的な面からも解釈を加え、まずはこの研究を出版に持っていく。さらに、2019年度初めにALMA望遠鏡を用いた中心部の原始銀河団を全体をカバーするような観測を提案した。採択されれば2020年初めごろにデータが得られる予定であるため、これを用いて埋もれた星形成やブラックホールの活動性も含めて原始銀河団に特有の現象を明らかにしていく。順次得られる予定の他領域のすばるHSCでの観測データの解析も進め、ケーススタディを超えてクエーサーおよび原始銀河団周辺での銀河形成を探っていく。
高い有機物酸化分解能を持つ可視光応答型ビスマス系複合酸化物材料の創製

本年度は、酸化ビスマス系光触媒Sr2Bi2O5の更なる高活性化を実現するために、試料の高比表面積化および多孔質化に取り組み、以下の結果を得た。(1)焼成雰囲気の影響:酸化ビスマス系材料の多くが、高い酸化物イオン伝導性を示すことからもわかるように、ビスマス系酸化物の安定性は酸素分圧に大きく依存する。すなわち、焼成雰囲気を制御することで、生成する結晶相や粒子の形態を制御できる可能性がある。そこで、ヘテロ金属多核錯体Sr[Bi(DTPA)]・nH2Oの熱分解時における焼成雰囲気(酸素、合成空気、アルゴンを選択)の影響を調べた。粉末X線回折測定の結果から、ヘテロ金属多核錯体の熱分解では空気中以上の酸素分圧が必要であることがわかった。しかしながら、いずれの試料においても比表面積はほとんど変わらず、雰囲気制御だけではSr2Bi2O5粒子の形態制御や多孔質化は難しいことがわかった。(2)異種酸化物との複合化:高比表面積を有する酸化物担体にSr2Bi2O5を担持または複合化させることによって、比表面積の増加を図った。Sr2Bi2O5がp型半導性を示すことから、異種酸化物としてはn型半導体性の酸化チタンと、金属硝酸塩を用いて合成したWO3、BiVO4、Bi2WO6およびZnFe2O4を選択した。Sr2Bi2O5と異種酸化物を機械的に混合して得られた試料粉末に関するキャラクタリゼーションを行った。その結果、単純な機械的混合では、Sr2Bi2O5を担持または複合化させるには至らず、粒子同士が接触している程度であることがわかった。本年度は、以上の難しい課題である2点について重点的に研究を進め、課題を論文にまとめるまでには至らなかったが、重要な基礎知見が得られた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。可視光領域において優れた有機物酸化分解能を持つビスマス系複合酸化物光触媒の開発を目的として、1.有機金属錯体の低温かつ短時間焼成による高比表面積なビスマス系複合酸化物微粒子の調製, 2.異種元素添加による可視光吸収波長域の拡大(バンドギャップ狭窄化)に主に取り組んだ。上述1では、有機酸錯体法またはヘテロ金属多核錯体法により前駆体粉末を合成し、空気中及び酸素雰囲気中で前駆体の熱分解挙動を調べた。熱処理には、電気抵抗式加熱炉(電気炉)とマイクロ波式加熱装置を使用した。上述2では、ストロンチウムービスマス(SrO-Bi2O3)系複合酸化物に対してランタノイド元素を微量添加し、光吸収特性の変化を調べた。ランタノイド元素の中では、SrO-Bi2O3系複合酸化物のバンドギャップを減少させるためにはランタン(La)添加が最も有効であり、添加前と比較して可視光吸収領域が長波長側へ大きくシフトすることを見出した。La添加によるバンドギャップの狭窄化は、BiがLaで置換されるとBi-6s孤立電子対とO-2p電子との反発が消失して、局所的なBi周りの配位環境の歪みが緩和されることに起因することが第一原理分子動力学計算及びバンド計算から明らかになった。このようなビスマス系複合酸化物に対する異種元素の添加効果を実験と理論の両面から明確にしたのは、本研究が初めてである。また、可視光照射下においてLaを添加したSrO-Bi2O3系複合酸化物粉末の揮発性有機化合物の酸化分解能力を評価したところ、バンドギャップの減少とともに、酸化分解活性(光触媒活性)が大きく改善されることが明らかとなった。SrOーBi2O3系複合酸化物におけるLaの添加効果については、実験的および第一原理計算による理論的観点から詳細に検討し、その成果は学会発表や学術論文として公開した。初年度は、研究計画に沿って概ね順調に研究を遂行することができた。特に、ストロンチウムービスマス(SrO-Bi2O3)系複合酸化物にLaを添加するとバンドギャップが大きく減少することを実験的に見出すことができた点,及びバンドギャップが減少した理由について、第一原理分子動力学計算及びバンド計算から理論的に明確にできた意義は非常に大きい。さらに、La添加によってSrO-Bi2O3系複合酸化物の光触媒活性が実際に大きく改善されたことは、活性な可視光応答型光触媒の創製におけるバンドギャップ制御の重要性を示しており、今後の研究を展開する上において重要な指針になると考えられる。

しかしながら、いずれの試料においても比表面積はほとんど変わらず、雰囲気制御だけではSr2Bi2O5粒子の形態制御や多孔質化は難しいことがわかった。(2)異種酸化物との複合化:高比表面積を有する酸化物担体にSr2Bi2O5を担持または複合化させることによって、比表面積の増加を図った。Sr2Bi2O5がp型半導性を示すことから、異種酸化物としてはn型半導体性の酸化チタンと、金属硝酸塩を用いて合成したWO3、BiVO4、Bi2WO6およびZnFe2O4を選択した。Sr2Bi2O5と異種酸化物を機械的に混合して得られた試料粉末に関するキャラクタリゼーションを行った。その結果、単純な機械的混合では、Sr2Bi2O5を担持または複合化させるには至らず、粒子同士が接触している程度であることがわかった。本年度は、以上の難しい課題である2点について重点的に研究を進め、課題を論文にまとめるまでには至らなかったが、重要な基礎知見が得られた。平成28年度は、H27年度に得られたストロンチウムービスマス(SrO-Bi2O3)系複合酸化物に関する発見や重要な知見に基づいて、ビスマス系複合酸化物の一層の微粒子化や高比表面積化,及び粒子表面の微細構造制御(例えば多孔質化)について検討を行う。また、光触媒活性をさらに改善するために、ビスマス系複合酸化物と異種酸化物をヘテロ接合して界面電場を構築し、可視光吸収特性を改善するとともに電荷分離効率の高い材料系の設計を行う。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
脊髄の排便中枢における新たな生理活性物質の網羅的な探索と排便制御メカニムズの解明

近年、ストレスによる排便障害が大きな問題となっているが、ストレスと関連の深い中枢神経系による排便制御は未だ謎に包まれており、特に脊髄による制御機構はほとんど明らかになっていない。これまでに、脊髄排便中枢に投与したノルアドレナリン、ドパミンが大腸運動を促進することから、中枢神経系による排便制御における上脊髄領域の神経核の関与を示してきた。しかしながら、未だ脊髄排便中枢に対する基礎的研究が絶対的に不足していることが、中枢性の排便制御メカニズムの解明を遅らせている。本研究の目的は、脊髄排便中枢に作用する生理活性物質のスクリーニングを行い、脊髄排便中枢における神経回路を同定することで、この分野の研究の飛躍的な進歩に貢献することである。本年度は、昨年の研究結果から明らかになった、脊髄排便中枢で作用する新たな生理活性物質について、その作用メカニズムの検討を行った。現在、この結果を発表するために英文の科学論文をして投稿する準備を進めている。また、これまでに明らかになった生理活性物質が、脳から下行性に脊髄排便中枢へ放出され、大腸運動を亢進していることや、これらの生理活性物質が大腸への侵害刺激によって脊髄に放出されていることが明らかとなった。脊髄排便中における新規生理活性物質のスクリーニングを行い、セロトニン、ソマトスタチン、GABAなどの神経伝達物質が、大腸運動に影響することを明らかにすることができた。さらに、明らかになった脊髄排便中における新規生理活性物質について、それらの物質がどのようにして大腸運動を調節しているのか、脊髄排便中枢における作用メカニズムを明らかにすることができた。また、これまでの研究成果を英文の科学論文および国内学会にて発表することができた。以上の点から、現在までの達成度として、「(2)おおむね順調に進展している」を選択した。これまでの研究で明らかになった生理活性物質について、脊髄排便中枢における作用メカニズムの検討を行い、作用を仲介する受容体を特定する。特定した受容体および生理活性物質の局在を免疫組織化学的に調べ、逆行性トレーサーを用いて大腸に投射する神経との位置関係を検討する。また、形態的な検討だけでなく、各種阻害剤を用いた薬理実験を組合せて、生理活性物質同士の相互関係を調べることで、脊髄排便中枢を構成する神経回路を明らかにする予定である。また、次年度は研究成果の発表にも力を入れる予定であり、英文の科学論文及び学会での発表を積極的に行っていく予定である。本年度は、本研究の基盤となる脊髄排便中における新規生理活性物質のスクリーニングを行った。その結果、これまで明らかにしてきたグレリン、ノルアドレナリン、ドパミンに続いて、セロトニン、ソマトスタチン、GABAなどの神経伝達物質が、大腸運動に影響することが明らかとなった。セロトニン、ソマトスタチンに関しては、その作用メカニズムについての検討を行った。これらの物質は、脊髄排便中枢で作用し、骨盤神経を介して大腸運動を亢進することが明らかになった。さらに、セロトニンは5HT2および5HT3受容体を介していることも示された。脊髄排便中における新規生理活性物質のスクリーニングを行い、これまで明らかにしてきたグレリン、ノルアドレナリン、ドパミンに続いて、セロトニン、ソマトスタチン、GABAなどの神経伝達物質が、大腸運動に影響することを明らかにすることができた。また、本年度の研究成果を英文の科学論文および国内・国際学会にて発表することができた。