hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
環状グアニジン構造を有する不斉有機分子触媒の開発

不斉反応試薬の開発は、これまで主に遷移金属を中心に研究が行われ、還元反応をはじめ炭素-炭素結合反応においても、高い選択性を示す実用的な反応が見いだされている。一方21世紀に入り、有機合成化学の分野においても、地球規模で広がる環境汚染に対する取り組みの一つとして、環境への負荷の少ない新しい試薬の開発が求められてきている。このような状況下、環境にやさしい試薬として、化学的に安定で再利用可能なグアニジン化合物に着目し、グアニジン構造を含む、新しい実用的な有機分子型不斉触媒(有機分子試薬)の開発を目的とし、研究を行った。海洋産天然物crambescidine 359およびbatzelladine Dの全合成研究の成功をもとに、その特徴的な骨格である環状グアニジン構造を有する、C2対称な5環性グアニジン化合物を独自に設計した。連続型1,3-双極子環化反応を鍵反応として、光学活性な5環性グアニジン化合物を立体選択的に合成することができた。合成した化合物は、不飽和ラクトンとピロリジンとのヘテロマイケル反応を、顕著に加速する触媒であることが明らかとなった。さらに本グアニジン触媒は、グリシンイミン誘導体に対するアルキル化反応において、相関移動触媒として用いた場合に、非常に高い不斉収率を誘起する触媒であることが明らかとなった。これはグアニジン触媒による不斉アルキル化反応の初めての例である。開発した触媒は、反応終了後容易に回収可能であり、種々の反応に再度用いることが可能であった。不斉反応触媒の開発は、これまで主に遷移金属を中心に研究が行われ、還元反応をはじめ炭素-炭素結合反応においても、高い選択性を示す実用的な反応が見いだされている。一方近年、金属等を用いない環境への負荷の少ない有機合成反応が求められている。そこで生体内において加水分解反応等を加速するグアニジノ基に着目し、グアニジン骨格を中心とした実用的な有機分子型不斉触媒の開発を目的とし、研究を行った。その結果、海洋産天然物の母核骨格をヒントに5環性環状グアニジン化合物を独自に設計し、その効率的合成手法の開発に成功した。開発した合成手法は、抗腫瘍海産天然物Crambescidine359の初めての全合成に応用され、これまで不明だった天然物の絶対配置の決定を行うことができた。さらに、開発した合成手法を用い、種々の5環性グアニジン化合物の合成を行ったところ、そのいくつかは、不飽和ラクトンとピロリジンとのヘテロマイケル反応を顕著に加速する触媒であることが明らかとなった。また、この反応におけるグアニジン触媒の役割(メカニズム)について、触媒のX線結晶構造解析より解明を行った。
自己修復性防食作用を持つ酸化物/金属多層膜の作製

[研究の目的]材料の耐食性を向上させる絶縁体セラミックス系被覆や高耐食性合金上の表面皮膜は、切削などの機械的破壊に対して皮膜自体の自己修復機能は無く、この段階で防食機能を失うか、母材の新たな酸化により皮膜が修復されるかのいずれかである。本研究では、物理蒸着法(PVD法)や化学蒸着法(CVD法)により酸化物薄膜中に酸化物ソースとなる金属層を挿入した薄膜を作製し、機械的破壊に対して自己修復性機能を有し防食被覆となる酸化物/金属多層膜を創造することを目的とした。[研究実施計画および実施結果](1)酸化物/金属多層膜の作製PVD法の一つであるイオンビームスパッタ蒸着法を用いて純鉄基板上に酸化物/金属/酸化物多層薄膜を作製した。その結果、各種の層構造を有する密着性の良い酸化物/金属多層膜試料を作製することができた。また、現有の装置ではCVD法による金属層の形成が困難であり、CVD法を用いた試料の作製は行えなかった。(2)多層膜における自己修復性機能の評価純鉄基板上に作製した多層膜に引っ掻き傷をいれ、多層膜中の金属層と下地金属の電位と金属層と対極間に流れるカップリング電流を溶液中でその場測定した。その結果、傷入れ後の電流値と下地金属の電位の経時変化から多層膜中の金属層の酸化により自己修復性防食機能を示すことが確認された。(3)多層膜中の各層厚さや構成層の違いによる自己修復特性の変化の評価金属層がアルミニウムとニオブの多層膜を作製し構成層の違いによる自己修復機能の違いを検討した結果、金属層に依存して自己修復特性に違いが観察された。各層の厚さによる自己修復特性の変化については実験が行えなかった。
シリコンクラスレートによる高効率熱電発電材料の開発

前年度までに、Ba-Al-Siクラスレートの合成元素・組成の探索および熱処理条件の最適化を行い、すでに本研究の目標(性能指数Z=0.001K-1以上)を達成した良好な熱電性能を示した材料が作製できている。そこで本年度はその材料を素子として用いた高出力熱電発電モジュールを作製した。72個の素子をアルミナのメッシュ内に挿入し、電極で素子を電気的に直列に接合した。高温側の基板をヒーターで加熱し、低温側の基板は送風により冷却を行うことにより発電実験を行った。高温側の基板の温度が上昇するにつれて開放電圧は上昇していき、高温側基板温度が500°Cの場合に約1.65Vの開放電圧が得られた。その時の低温側の基板温度は約110°Cであり、送風程度の冷却で発電に必要な温度差が得られることが分かった。また、電流電圧特性を評価したところ、高温側基板温度500°Cで短絡電流0.2Aとなり、約0.08Wの最大出力が得られた。さらに、サイクル特性を評価するため、高温側の基板温度を500°Cまで加熱し、その後、室温まで冷却することを10回行ったが、開放電圧および短絡電流において1%以内の誤差で再現性があることが確認できた。このモジュールが実用に耐え得るかどうかを検証するため、携帯電話のリチウムイオン電池の充電試験を行った。上述の発電性能試験同様、高温側の基板をヒーターで加熱し、低温側は送風により冷却し発電を行った。得られる電圧は1.65Vであるため、リチウムイオン電池の充電に必要な5Vまで昇圧回路により昇圧を行い、携帯電話の端子に配線したが、この昇圧回路は熱電発電モジュールのみで駆動する。高温側の基板温度が約300°Cに達すると携帯電話に装備されているLEDが点灯し、充電が開始されたことを示した。満充電には数時間を要したが本研究により作製された熱電発電モジュールは実用に適用できることが示された。Ba-Al-Si三元系クラスレートにおいて、組成比をBa : Al : Si=8:12:32として原料を秤量し、アーク溶融にて合成することにより、組織観察、X線解析、TEM観察の結果、クラスレート単相が得られていることが分かった。性能指数の算出に不可欠である3つの特性(ゼーベック係数、比抵抗、熱伝導度)を測定するための装置の製作を行い、真空下で室温から500°Cまでの熱電特性の測定が行えるようになった。それらの装置を用いて、合成したBaAlSi三元系クラスレートを測定した結果、500°Cにおいて性能指数Zが0.0005K^<-1>(目標:0.001K^<-1>)であった。また、Alを異なる元素に置換した三元系クラスレートの合成にも着手し、Ba-Ag-Si、Ba-Cu-Si、Ba-Ni-Si、Ba-Ga-Siのクラスレート単相を得ることに成功した。さらに不純物を添加した四元系クラスレートの合成にも着手し、Ba-Al-Si-Geクラスレートの単相を得ることに成功した(組成Ba : Al : Si : Ge=8:14:32:1)。しかしながら、Ba-Al-Si-Geクラスレートの熱電特性はBaAlSi三元系クラスレートよりも劣る結果となった。その原因の1つとしてBaAlSi三元系クラスレートより、Alの含有率が大きく、アクセプターとして働くAlが多くなったため、主キャリアである電子のキャリア濃度の低下を招き、比抵抗が大きく増大したためと思われる。また、Siの結晶成長に関する基本的な知見を得るため、計算機を用いて核発生・結晶成長に関するシミュレーションを行った。前年度までの合成元素・組成を探索した結果において比較的良好な特性を示したBa-Al-Siクラスレートを中心に、性能向上を狙った添加元素・熱処理条件の最適化を行った。その結果、アーク溶融後の試料に真空アニールを行うことにより、性能指数の向上が見られることが分かった。また、真空アニール前ではBa : Al : Si:8:12:32の仕込み組成の試料においてのみしか単相試料が得られなかったが、真空アニールを施すことにより、Ba8AlxSi46-xとした場合の12≦x≦18の範囲で単相試料が得られることが分かった。組成比をBa : Al : Si=8:18:28として原料を秤量し、アーク溶融さらに真空アニールを850°C、20時間行うことにより、性能指数Zが0.00103 K^<-1>(目標:0.001 K^<-1>)を持つ試料の作製に成功した。その試料の組織観察、X線解析、TEM観察の結果、クラスレート単相が得られていることも確認した。高い性能指数を持つサンプルが作製できたことにより、計画を前倒しして熱電発電モジュールの試作を行った。5mm×5mm×8mmの素子を15個作製し、それらを直列に接続することでモジュールを作製した。作製した熱電モジュールの下部を加熱するとともに、モジュール上部に送風し冷却することによる発電実験を行った結果、モジュールの下部温度が400°Cの場合、上部(低温側)は130°Cであり、約270°Cの温度差と0.2Vの起電圧が得られた。

そこで本年度はその材料を素子として用いた高出力熱電発電モジュールを作製した。72個の素子をアルミナのメッシュ内に挿入し、電極で素子を電気的に直列に接合した。高温側の基板をヒーターで加熱し、低温側の基板は送風により冷却を行うことにより発電実験を行った。高温側の基板の温度が上昇するにつれて開放電圧は上昇していき、高温側基板温度が500°Cの場合に約1.65Vの開放電圧が得られた。その時の低温側の基板温度は約110°Cであり、送風程度の冷却で発電に必要な温度差が得られることが分かった。また、電流電圧特性を評価したところ、高温側基板温度500°Cで短絡電流0.2Aとなり、約0.08Wの最大出力が得られた。さらに、サイクル特性を評価するため、高温側の基板温度を500°Cまで加熱し、その後、室温まで冷却することを10回行ったが、開放電圧および短絡電流において1%以内の誤差で再現性があることが確認できた。このモジュールが実用に耐え得るかどうかを検証するため、携帯電話のリチウムイオン電池の充電試験を行った。上述の発電性能試験同様、高温側の基板をヒーターで加熱し、低温側は送風により冷却し発電を行った。得られる電圧は1.65Vであるため、リチウムイオン電池の充電に必要な5Vまで昇圧回路により昇圧を行い、携帯電話の端子に配線したが、この昇圧回路は熱電発電モジュールのみで駆動する。高温側の基板温度が約300°Cに達すると携帯電話に装備されているLEDが点灯し、充電が開始されたことを示した。満充電には数時間を要したが本研究により作製された熱電発電モジュールは実用に適用できることが示された。
会合状態の異なるポリマーを用いた摩擦抵抗低減メカニズム解明に関する研究

乱流中にポリマーを添加するにより摩擦抵抗低減が生じることは、トムズ効果として知られている。しかし、実際に摩擦抵抗低減を生じさせるメカニズムに関しては、まだ、十分に解明されていない。我々は、今までの研究成果よりポリマー同士がある一定の大きさに会合することによって効果が生じることを推定できている。そこで、ポリマー分子同士が積極的に会合するようなユニットをポリマーに導入・最適化することで、比較的低分子量のポリマーでも超高分子量に匹敵する会合体を形成させて、ポリマー会合形状と摩擦抵抗低減効果の関係を解明することを目的とする。本研究では、PEO(ポリエチレンオキサイド)、PAAM(ポリアクリルアミド)を用いて、会合が誘起するポリマーに対して二重円筒試験での抵抗低減効果を確認した。また、それぞれのポリマーの会合状態についてGPC-MALSやDLSを用いて測定を行った。その結果として、ポリマーの会合による摩擦低減効果の有効性を実証することが出来た。低減効果のメカニズム解明に関しては,分子量分布の異なるPEO(ポリエチレンオキサイド)について,抵抗低減効果を計測し,分子量分布と低減効果の関係を検討した.この結果から,分子量が同程度で分布の異なるポリマー間では,分布の違いによる大きな差異は確認できなかった.また,濃度と低減効果の関係は,線形の関係を示すが,溶解初期では濃度200ppm以上で効果が抑制される傾向にある.また,濃度が低くなると,時間経過とともに効果が低下する割合が上がる。このことから効果のある状態を形成する要因として濃度依存性があることが推測される.PEO以外のポリマーとしてPAAm(ポリアクリルアミド),CMC(カルボキシールセルロース)などについても低減効果の関係を検討した.その結果からZ平均分子量/Z平均慣性半径と低減効果の相関関係には,PEOと大きな違いがないが,時間経過に伴う効果の持続性がPEOとは違う傾向を示した.ポリマーの合成に関しては,比較的低分子量のPEOをマクロモノマーとして用いて重付加反応によって疎水性官能基を高分子鎖に導入し,疎水部会合型ポリマーを新規に合成した.得られたポリマーの水溶性と親水部/疎水部の比を検討し,今後のポリマー合成について,重要な設計指針を得た.これらポリマーの会合挙動の測定法としては,蛍光プローブ測定や動的光散乱測定が有用であり,今回合成した疎水部会合型ポリマーの場合,濃度が1000ppm前後で会合体を形成することがわかった.また本ポリマーでは水溶液中での流動によって相分離が誘起され,このために摩擦低減効果が著しく低下する可能性が高いことを明かにした.この他,疎水部の連結様式や会合様式の異なる超高分子量ポリマーのデザイン,合成について検討し,原料の候補となるポリマー群やそれらの修飾法を選定し,モデル反応を実施した.低減効果のメカニズム解明に関しては,分子構造や水への溶解特性の異なるポリマーとして,種々のポリアクリルアミド系誘導体,ポリアミド,ポリアミノ酸,セルロース誘導体を用いた摩擦抵抗低減効果を計測し,分子構造と低減効果の関係を検討した.その結果、易溶性ポリマー群では、分子量/慣性半径がポリエチレンオキシド(PEO)で確認した低減効果を発現する閾値を超えている場合は、PEOでの低減効果と分子量/慣性半径との相関関係とほぼ等しい結果となった。一方、難溶性ポリマー群では、同程度の分子量でも低減効果に大きな違いを示した.これについて光散乱測定を行い、会合体が形成されることで低減効果の違いが生じている可能性を見いだした。特にらせん構造状に組織化が可能なポリマーでは、会合挙動がポリマーの置換特性に起因する可能性を明かにし,この会合挙動の制御により摩擦低減メカニズムの推定が可能であるという方向性を得た。また水溶性ポリマーについては、溶媒を変えた場合に低減効果に変化があることも確認した.つまり同程度の分子量のポリマーで溶媒を純水から無機塩を添加した溶液に変えて抵抗低減効果を計測した.その結果,無機塩とポリマーの相互作用によって低減効果が大きく増加する結果となった.このことから溶媒の違いによる会合特性の違いを確認出来きるという方向性を得た.また疎水基化アクリルアミドモノマーとアクリルアミドモノマーの共重合によって疎水部会合型ポリマー群を新規に合成し、GPC-MALS測定より低減効果を測定可能な分子量であることを確認した.得られたポリマーの水溶性と親水部/疎水部の比を検討し,今後のポリマー合成・最適化について,重要な設計指針を得た.またこれらポリマーの会合挙動の測定法としては,蛍光プローブ測定や動的光散乱測定が有用であり,今回合成した疎水部会合型ポリマーの場合濃度が約1000ppm前後で会合体を形成することがわかった.

低減効果のメカニズム解明に関しては、アクリルアミドの共重合ポリマーより溶媒を変えることにより会合特性が異なる状態での摩擦抵抗低減効果を計測するとともに、MALSによってそれぞれの溶媒での分子量、慣性半径及び第2ビリアル係数などの分子構造を測定することで低減効果の関係を検討した。また、アクリルアミドのみの重合や疎水性誘導体モノマーとの共重合により、約100万程度の分子量をもつポリアクリルアミド、および側鎖に多点の疎水部を導入した疎水化ポリマーを合成した。そして、螺旋状の絡み合いが提唱されているポリアクリルアミドについて、溶解直後に絡み合いによる顕著な会合が見られることをGPC-MALSによる分子量測定、さらに静的光散乱法によるポリマーの回転半径測定より見いだした。そしてその会合によって大きな摩擦低減効果を示すことを明かにした。一方、疎水化ポリマーでは、疎水部の連鎖様式によって会合特性が著しく変化することを明らかにした。また僅か1%モル以下の疎水部の導入により、水への溶解度が著しく低下することがわかった。そしてこれら疎水化ポリマーでは溶解度が低いにも関わらず、分子間会合に由来する摩擦低減効果が増大していることが定性的に示された。その他、天然物由来で低環境負荷型の会合型ポリマーについて、水素結合性の高いもので分子間会合が誘起され、結果として大きな摩擦低減効果を示すことを明かにした。以上の結果からポリマーの会合による摩擦低減効果の有効性を実証することが出来た。東北大震災の影響により実験等が思うように進まなかったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。年度計画に従って実施するとともに、前年度で不足しているデータ等について追加実験等を実施して補うように研究を実施する。
細胞内情報伝達の情報熱力学的な理解

本研究は「真核生物の細胞内情報伝達系の情報処理特性を明らかにする」ことを目的とする。「リガンド-受容体-細胞内情報伝達系における情報の流れの特徴化と定量化」、「多様なリガンドの細胞内情報伝達系による符号化原理」、「細胞内情報伝達系の不均一性と細胞機能の情報の物理学」の3つの具体的な課題を通じて、分子から細胞までの階層における「細胞内情報伝達系の情報の物理学」の展開を目指す。情報処理のコストと限界を明らかにし、細胞内情報伝達系の設計原理といった既存の研究を超える根源的かつ生物学的にも重要な問いに挑戦する。
患者の安全状況認識のための定量的アプローチ

患者安全は世界中の医療の課題である。世界保健機構(WHO)によると、患者に被害が及んだ事故は300件に1件あり非常に多い。ハイリスクな医療行為によって起こる、長期入院や医療関連感染、利益損失や医療費の増大などが、多くの国で起きている。自身の統計学に関する専門性を活かし、共同研究は順調に進捗している。患者安全国際分類の概念的枠組みの系統的な分類とヘルスケアフローデータを利用して、私たちは量的なおよび統計的な研究して、ヘルスケア情報システムから正確な臨床・疫学の中身を貰うという可能性を注目します。このプロジェクトは量的方法論を使って患者安全レポートのポテンシャル構造を分析します。このリサーチの目的は:(1)グローバル患者安全システムの系統的な調査、特に日本と香港のシステム。(2)医療インシデントデータセットを使って、医療インシデントのタイプの重要性の調査。(3)テキストマイニングおよび統計学習方法によって、患者安全インシデントのリスク因子に関する研究(4)患者安全システムの系統的な分類構造への提案。このアプローチが患者ケアの品質の新しい展望および重要なインパクトを提供し、患者ケアを改善するために医療インシデント情報の高度な定量分析を促進するであろうことが期待されます。この研究は患者安全の状況認識のため先端アプローチを使用して、医療インシデントのコーパスの隠れた構造を理解するが実証します。テキストマイニングおよび統計モデル化手法を含むアプローチを使用する医療インシデントを分析するは患者安全フィールドへ出現しており、安全状況認識のため医療インシデントテキストデータの分析を新しい展望を開くことができます。<本研究の意義・重要性>患者安全は世界中の医療の課題である。WHOによる医療安全国際分類(ICPS)は、情報の解釈や比較、分析の促進を目的とし、世界で唯一の概念的枠組みである。有害事象の分類学を構造的手法で理解することは、重要な研究テーマである。アジアは世界人口の60%を占めており、全世界の中でも最も人口密度の高い大陸である。西欧社会とは異なる、アジアの福祉モデルを理解することは興味深いテーマである。日本と香港の医療制度や仕組みは異なるが、それぞれ高い水準で先進的な医療制度を保持しており、医療コストが低く効率的な制度であると評価されている。日本と香港、およびその他の諸外国における医療安全の制度を研究することにより、先進国や途上国に対して、医療安全研究の先進的な事例になりうる。本研究は、システムエンジニアや統計学者、医師、医療政策の政策決定に携わる方々等を含めた、総合的コンバージェンスの考え方に基づく多分野横断的な研究である。<研究計画に対する成果>研究の方向性と成果について検討し、当初の計画を調整した。日本と香港の医療安全制度と、特に分類について調査を行った。研究は、現在まで順調に進捗している。医療安全制度についての国際的な文献レビューと、日本と香港の比較分析を行った。医療関係者に報告を求めるルールや、有害事象の取り扱いなどに関する指針、医療事故のレポートシステムなど、日本と香港で議論されている制度について比較検討した。さらに、重大な医療事故の報告システムや学術的研究成果など、医療安全に関する過去の先進例における指針に関して調査した。これらの研究成果の詳細に関しては、学会発表論文において記載している。(以上)患者安全は世界中の医療の課題である。この半年間で行った重要な研究活動は、医療安全に関する主要な文献の幅広いレビューと、日本と香港の医療安全の制度や仕組みに関する知識の習得、日本と香港の医療安全に携わる専門家へのヒアリングやリレーションの構築などである。半年間の成果は、二つの学会に論文として提出した。今後、日本と香港およびその他の国際学会において発表を行う予定である。研究目的の達成のために、以下4点を行う。1)医療安全に関する広範な文献レビューを行う。

2)日本と香港の医療安全の制度や仕組み、その他の国の先進的な例について理解する。3)最先端の工学的・医療情報学的なアプローチに基づいて、医療事故データについて分析を行う。4)医療安全分類に関する詳細な検討や改善提案を行う。日本と香港の医療安全と制度に関する、幅広い文献レビューは既に実施している。今後の活動計画は、医療安全の制度や仕組みに関する知識を習得し、より多くのインシデントデータを入手することである。工学的手法と医療情報学の手法を活用し、医療事故データを分析する。最終的には、本研究によって医療安全分類の解釈をより明確にすることを目指している。その研究成果は、国際学会や学術論文などの文献の発表、また議論等において、医療政策の専門家やWHOの医療安全チームと共に発表される予定である。
被ばく個体由来iPS細胞は放射線障害治療へ応用できるのか？

放射線に被ばくした治療対象者本人由来のiPS細胞の治療応用の可能性について検討を行うため、被ばくマウス個体由来細胞を用いてiPS細胞を作製したiPS細胞クローンのゲノム安定性について検討を進めている。マウス個体にX線0, 0.1, 0.5, 1, 2Gyの全身照射を行った後、照射後のマウス尾組織から線維芽細胞を採取した。照射個体由来の線維芽細胞は増殖にも照射の影響を受ける事から、マウスiPS細胞を作製・樹立する際には、レトロウイルスベクターを用いてOct3/4, Sox2, Klf4, c-Mycの4因子に加えてdsRed2を導入し、レトロウイルスベクターの感染効率をモニターしながら、マウスiPS細胞の作製を行った。これまでに樹立した被ばく個体由来マウスiPS細胞クローンの性状については、以下の通り、引き続き解析を進めている。放射線被ばく個体由来マウス尾の線維芽細胞を初期化した後、ゲノム不安定性が存在するかどうか確認するため、染色体1,2,3番の多色FISHについて、現在検討を行っている。染色体1,2,3番は形状的に大きく、転座などが生じた際の識別が容易である点から検討に用いた。同時に、染色体数の異数性検査についても、検討を行っている。初めに、コントロールとして、マウス胎児由来線維芽細胞(MEF)を用いた条件検討を行い、評価系を確立した後、非照射個体由来iPS細胞について、解析を継続中である。ゲノム不安定性について解析を行うための評価系を確立し、これまでに樹立した非照射個体由来iPS細胞について引き続き解析を進めており、おおむね順調に進めている。今後、被ばく個体から樹立に成功したマウスiPS細胞株についても、引き続き多色FISH解析を行い、ゲノム不安定性について検討を行う。急性放射線障害は、高線量の放射線被ばくにより組織幹細胞がダメージを受け、骨髄や消化管等の細胞の欠落に伴い、出血や感染症・吸収障害が起こり、重篤な場合は死に至る。造血幹細胞移植が奏効する場合があるが、ドナー不足や移植後の拒絶反応により、治療の実施は困難であり、実施できたとしても成功率は低い。被ばくした治療対象者本人由来のiPS細胞の治療への応用の可能性について検討を行うため、被ばくマウス由来細胞を用いてiPS細胞の樹立を試みた。マウス個体にX線を0, 0.1, 0.5, 1, 2, 3Gyの全身照射を行った後、X線照射から7日後のマウス尾組織から線維芽細胞を採取・培養を行った。各線量のX線を単回照射したマウスは、被ばくから7日後まで全てのマウスが生存し、線維芽細胞を得ることが可能であった。一方で、非照射群に比べ、照射群では、尾から採取して増やした線維芽細胞の数に軽度な減少を認め、特に3Gy照射群から採取した線維芽細胞で顕著に少なかった。このため、0, 0.1, 0.5, 1, 2 Gy照射個体由来の増殖期に入った線維芽細胞を用いて、レトロウイルスベクターでOct3/4, Sox2, Klf4, c-Mycの4因子を導入した。感染効率は、dsRedを用いて確認し、感染から15日目にアルカリフォスファターゼ(ALP)染色を行い、非照射群、照射群の全ての線維芽細胞からALP陽性のマウスiPS細胞コロニーを作出することが可能であった。また、非照射個体由来のコロニー、各線量で被ばくしたマウス由来のiPS細胞のコロニーをピックアップし、それぞれのiPS細胞クローン株を樹立する事ができた。さらに、コントロールに用いるiPS細胞として、マウス尾由来細胞のみならず、マウス胎児由来線維芽細胞やヒト血液細胞からもiPS細胞のクローン株を作製した。当初の予定通り、非照射由来iPS細胞、異なる線量で照射した被ばくマウス由来iPS細胞を作製し、クローン株を樹立まで行ったため。ゲノム不安定性について解析を行うための評価系を確立し、これまでに樹立した非照射個体

由来iPS細胞について引き続き解析を進めており、おおむね順調に進めている。これまでに樹立した非照射個体由来iPS細胞、被ばく個体由来iPS細胞のクローン株については、カリオタイプ、多能性について検討し、iPS細胞の品質評価を行い、引き続き被ばく個体由来iPS細胞について解析を進める。今後、被ばく個体から樹立に成功したマウスiPS細胞株についても、引き続き多色FISH解析を行い、ゲノム不安定性について検討を行う。当該年度に、実験に用いる消耗品を必要分購入した際に、7円の残額が生じた。次年度も、引き続き実験を進める上で、消耗品類の購入が必要になる予定である。そのため、当該年度の残金7円は、次年度物品購入経費に組み込んで計上する使用計画を予定している。
抗老化遺伝子klothoのWntシグナル抑制を介した腎線維化抑制機構の解明

腎臓は線維化して次第に腎不全に進行してく。腎臓から分泌されているKlotho蛋白は線維化を促進させるWntシグナルを抑制することで線維化、腎不全への進行を抑制する。加齢ともに腎臓だけでなく組織の線維化は進行し、臓器機能低下につながるが、Klothoは腎臓のみならず、全身の線維化を抑制し、抗老化に働いている可能性がある。腎臓の働きを守ることは老化の予防につながるのである。【間質線維化とWntシグナル、Klotho蛋白発現量の連関の検討】Wnt-signal、Wnt-inducible geneのmRNA発現ともに、KL-hetero-UUOで有意に増加していた。Klotho発現plasmid遺伝子導入により、これらの変化は抑制されていた。また、ヒト近位尿細管細胞(hPTEC)へのWnt3a刺激に対するKlotho蛋白の効果を検討するため、Klotho発現plasmidを作成し(pCAGGS-klotho)、ヒト近位尿細管細胞へtransfectionさせ、Wnt3a刺激を行った。KlothoのWnt-signal抑制効果を細胞周期のFACS解析、Western blot解析にて検討した。pCAGGS-klothoをtransfectionしたhPTECでは、Wnt3aによるG2/M期の延長が抑制されていた。Klotho蛋白は腎線維化過程において、Wnt-signal系抑制により線維化を抑制し腎保護作用を発揮することが明らかとなった。
熱電効果測定を用いた２次元超伝導体の渦糸量子凝縮相の探究

2次元超伝導体中の量子化磁束(渦糸)はクーパー対との双対性からボーズ粒子として振る舞う可能性があり、特に乱れた2次元超伝導体の極低温・高磁場域では、渦糸のボーズ凝縮に対応するボーズグラス相と呼ばれる絶縁相の存在が理論的に予想されている。これまでに電気抵抗測定から傍証は示されているが、ボーズ凝縮の直接的な検出には至っていない。そこで本課題では、熱電効果測定を行い温度差に対する渦糸の応答を観測することで、多角的な視点からの研究を試みる。2017年度は熱電効果の測定機構を作製し4K冷凍機で予備実験を行なった。試料には、電気抵抗測定から既に温度-磁場軸上の渦糸相図が明らかである、超伝導アモルファスMoGeの3次元膜を用いた。その結果、渦糸液体相という渦糸がピン止めから自由に動ける温度・磁場領域において、渦糸運動に起因した明瞭な熱電信号を観測できた。さらに超伝導が破れた高磁場域では超伝導ゆらぎに起因した熱電信号が観測され、渦糸信号と明確に区別されることがわかった。2018年度は希釈冷凍機での実験を実施した。試料には膜厚がコヒーレント長以下のアモルファスMoGeの2次元薄膜を用い、極低温下で温度差を印加するためにガラス基板上に成膜した。電気抵抗測定の結果は、絶対零度に向かって磁場誘起超伝導-絶縁体転移を示した。超伝導転移温度(2K)付近から100mKまでの様々な温度で磁場掃引によって熱電効果を測定したところ、高温域のみならず極低温域においても渦糸信号を明確に捉えることができた。しかし今回の試料は膜厚が十分に小さくなく乱れの効果が弱かったためか、極低温・高磁場域の絶縁体相内において、ボーズグラスを示唆する負の磁気抵抗が明確には観測されておらず、熱電信号も高磁場域の絶縁体相へ向かって消失していった。今後は負の磁気抵抗が明確に観測される最適な膜厚を探し、ボーズグラス相の探索を進める。2次元超伝導体中の量子化磁束(渦糸)はクーパー対との双対性からボーズ粒子として振る舞う可能性がゲージ場理論の観点から提唱されている。特に乱れた2次元超伝導体の極低温・高磁場領域では、渦糸のボーズ凝縮に対応するボーズグラス相と呼ばれる絶縁相の存在が理論的に予想されている。これまでの極低温・高磁場領域での電気伝導度測定からその傍証は示されているが、ボーズ凝縮の直接的な検出には至っていない。そこで本課題では、熱電効果測定を行いて温度差の印加に対する渦糸の応答を観測することで、より多角的な視点からの研究を試みる。本年度は熱電効果測定用の機構を設計・自作し、研究室保有の4K冷凍機へ設置した。薄膜試料に温度勾配を印加するためには、熱伝導率の低いガラス基板上に蒸着した超伝導薄膜試料の片側だけを熱浴と熱接触させ、反対側からヒーターを用いて熱流を印加する。このときガラス基板と熱浴間やガラス基板とヒーター間の熱抵抗を十分小さくし、試料上の測定用リード線と熱浴の間の熱抵抗を十分高くする。その後、測定機構の性能を試す予備実験として、従来の電気抵抗測定によって温度-磁場軸上の渦糸相図が明らかになっている、3次元超伝導アモルファスMoGe膜を用いた熱電効果測定を10 K以下の温度域で行った。その結果、渦糸液体相と呼ばれる渦糸がピン止めを受けず自由に動ける温度・磁場領域において、渦糸運動に起因した明瞭な熱電信号を観測することが出来た。さらに超伝導が破れた臨界磁場より高磁場の領域では、超伝導ゆらぎに起因した熱電信号が観測され、渦糸由来の信号と明確に区別されることが分かった。本課題では冷凍機に設置するための熱電効果測定用のセットアップの設計・作製からおこなった。バルクの基板上に成膜された超伝導膜に対して面内に温度勾配を印加する必要があるが、熱流の経路に注意してセットアップを作製した結果、十分な温度勾配を得ることができた。温度勾配によって誘起された渦糸由来の熱電信号は非常に小さく、試料とリード線の接続によって生じる熱起電力バックグラウンドと同等の強度であったが、各測定点ごとにバックグラウンドを差し引くように測定手順を改良したところ、本質的な熱電信号だけを分離することができた。このように、研究は概ね順調に進行している。

さらに超伝導が破れた高磁場域では超伝導ゆらぎに起因した熱電信号が観測され、渦糸信号と明確に区別されることがわかった。2018年度は希釈冷凍機での実験を実施した。試料には膜厚がコヒーレント長以下のアモルファスMoGeの2次元薄膜を用い、極低温下で温度差を印加するためにガラス基板上に成膜した。電気抵抗測定の結果は、絶対零度に向かって磁場誘起超伝導-絶縁体転移を示した。超伝導転移温度(2K)付近から100mKまでの様々な温度で磁場掃引によって熱電効果を測定したところ、高温域のみならず極低温域においても渦糸信号を明確に捉えることができた。しかし今回の試料は膜厚が十分に小さくなく乱れの効果が弱かったためか、極低温・高磁場域の絶縁体相内において、ボーズグラスを示唆する負の磁気抵抗が明確には観測されておらず、熱電信号も高磁場域の絶縁体相へ向かって消失していった。今後は負の磁気抵抗が明確に観測される最適な膜厚を探し、ボーズグラス相の探索を進める。本年度は、渦糸相図が既に明らかになっている3次元超伝導体のアモルファスMoGe膜を用いて、10Kから5Kの温度領域において渦糸由来の明瞭な熱電信号を観測することができた。来年度は、膜厚をより小さくした2次元超薄膜試料を作製し、まず希釈冷凍機を用いた1K以下での電気抵抗測定によって、ボーズグラス状態の出現が予想される極低温・高磁場の極限領域における渦糸相図を得る。その後、この極低温・高磁場領域において熱電効果測定を実施することで、ボーズ凝縮に起因した信号の探索を行う予定である。H29年度は、自作した熱電効果測定機構を研究室保有の4K冷凍機へ設置し、10K以下の温度域で予備実験を行った。計画時には100mK以下の希釈冷凍機温度で動作する精密温度コントローラーを購入する予定であったが、実際に希釈冷凍機を運転させるタイミングで購入を検討した方が良いと判断し、H30年度に予算を繰り越した。
動きのコツをつかませる体育授業の開発 -生徒のキネステーゼの現象学的分析から-

体育授業において、生徒に教材の運動を習得させる際には、動きのメカニズムや生理的機能の説明をするのではなく、自分の身体で動きのコツをつかませることが必要である。本研究の目的は、動きのコツをつかむことの内実を明らかにし、コツの獲得が効果的に実現される体育授業の方法を開発するための理論的基礎を探求することにある。従来、運動の研究は動きを外から見た特徴を分析するいわゆる科学的手法が主流であったが、それだけでは生命ある人間の運動の研究として不十分であることから、本研究では、フッサールの意味での発生現象学の方法を土台として、運動を実施している人間の内的過程を重点的に考察した。動きのコツをつかませるための方策を考えるにあたり、コツがうまくつかめない生徒は運動習得の過程においてどのような特徴があるのかを重点的に考察した。また、運動実施者がコツをつかむということは、新たな動きを発生させることであることから、動きを覚えさせるために効果的な言語指示のあり方などを研究した。上記の観点から、体育授業で行われるさまざまなスポーツ運動に関して事例的に考察を進めた結果、コツを指導するためには,他者の動きを外部から観察した情報に基づくだけでは不十分であり,指導者自身の運動経験や指導経験,なかでも運動感覚意識を形成していく努力が不可欠であることが分かった。具体的な研究事例に関しては、学会発表ならびに論文として公開された。動きのコツをつかませるための方策を考えるにあたり、今年度は、コツがうまくつかめないものは運動習得の過程においてどのような特徴があるのかを重点的に考察した。従来、運動の研究は動きを外から見た特徴を分析する手法が主流であったが、それだけでは生命ある人間の運動の研究として不十分であることから、本研究では、運動を実施している人間の内的過程を重点的に考察している。まず、"Das Interpretieren der Bewegungen von ungeschickten Kindern im Sport-unterricht"(体育授業で運動がうまくできない生徒の動きの解釈)というテーマで考察をすすめた。これを、ドイツの専門誌Sportunterrichtに投稿し、掲載された。さらに、「コツの意識化と運動指導」というテーマで研究をすすめ、成果を第56回日本体育学会発表(筑波大学)において発表した。コツをつかむということは、新たな動きの発生であることから、第19回スポーツ運動学会(筑波大学)において、「運動発生につながる研究を考える」というテーマで研究発表を行った。今後は、体育において学習者が動きのコツをつかむために必要な運動感覚意識の構造、発生過程などについて研究を発展させる予定である。運動実施者がコツをつかむということは、新たな動きを発生させることであることから、今年度は動きを覚えさせるために効果的な言語支持のあり方などを研究した。言語表現が動きの外形的経過を表しただけの内容ではまったく指導効果はなく、動きの本質的内容の伝達にはならないことが明らかとなった。今年度の研究の成果は以下の学会において発表した。9月にスイスのマクリンゲンで開催されたドイツ語圏の大学研究者による器械運動会議(dvs)において、器械運動の授業におけるコツの獲得のさせ方について研究発表(共同発表)を行った。11月に札幌市で開催された北海道体育学会において「スポーツ指導における客観情報から動き方の指導への転換」というテーマで研究発表を行った(共同発表)。また、この研究を発展させて、「『動き』の修正に関する事例的研究-ハードル指導におけるキネステーゼ・アナロゴンの利用-」という論文にまとめて北海道教育大学紀要に投稿した。11月下旬、びわこ成蹊スポーツ大学において開催された日本スポーツ教育学会で、「動きの感覚を伝える指導」というテーマのもとに、運動指導の際にコツの伝達をどのように行うべきかについて研究発表を行った。今年度の研究において、動きのコツを伝えるためには、学習者(運動実施者)がどのようなキネステーゼのもとに実施しているのかに関する洞察が欠かせないことが分かった。そこで来年度は、コツの指導とキネステーゼ、つまり実施者の運動感覚意識の関係を事例的に調査する予定である。前年度までの研究成果のまとめを行った。

とくに,コツを指導するためには,他者の動きを外部から観察した情報に基づくだけでは不十分であり,指導者自身の運動経験や指導経験,なかでも運動感覚意識を形成していく努力が不可欠であることが分かった。その内容を全研究の総括として「指導者の運動感覚意識覚醒の意義と方法」と題する論文にまとめ,スポーツ運動学研究に投稿し,掲載された。この研究の意義は、次の点にある。それは、一般的にスポーツ運動の熟練者である体育教師やスポーツ指導者は、基礎的な運動を無意識のうちに巧みにこなしていることに気づいていないことが多いため、具体的にどのように身体を動かせば当該の運動がうまくできるのかを生徒や選手に伝えることができない事態になっているということである。今研究で明らかになった「運動感覚意識」は体育教師をはじめ、すべての指導者が意図的な探索を目指さなければ確認できないものであり、その覚醒は希求努力の目標となる。また、今研究で扱った運動感覚意識などは、人間の意識であることから、物的に確認したり、測定できるものではないため、現象学的な方法によって解明するしかない人聞の運動の研究は、バイオメカニクスなどの自然科学的手法によることが多いが、生命ある人間の運動は、実施している人間の意識など内的過程、とくにキネステーゼの把握、解釈が不可欠である。本研究において明らかにされた内容、および研究の手段は、意識を持った人間の運動を研究するために意義ある知見を提供するものと思われる。
残存歯質を考慮した欠損補綴の検討

神経の治療を行った歯に立てる土台の材料を試作し、その強度や歯根への影響等について評価した。また歯が無くなった箇所を補うブリッジ治療について、ブリッジおよび歯根の表面歪みを計測することで、ブリッジのフレーム設計や土台の形態、使用する材料の違いがブリッジに力が加わった際の変形や応力集中に及ぼす影響を明らかにした。これらの結果より、むし歯等で大きく欠けた歯に対する望ましい治療法の考察を行った。構造的に脆弱になった歯根にグラスファイバーポストを適用した場合、歯根破折を生じることがある。そのため残存歯質が薄くなった歯根に対して一般に認知されている手法通りの支台築造を行うことには疑問が残る。この研究では、歯根象牙質よりも弾性係数の低い試作ポストを用いた際の築造体の破壊強度を、従来のグラスファイバーポストを用いた場合の破壊強度と比較し、有意な差がたかったことを報告している。これらの知見は、単冠修復よりも大きな応力がかかるブリッジの支台歯にとっても重要なである。根管壁の薄くなった歯をブリッジの支台歯とするのは不安の残る処置であるが、最適な方法を模索することで、より予見性の高い歯科治療を提案できれば、医療者、患者双方にとって有益であると考えられる。そのために残存歯質が薄くなった歯根に対して一般に認知されている手法通りの支台築造を行うことは疑問が残る。この研究では、歯根象牙質よりも弾性係数の低い試作ポストを用いた際の築造体の破壊強度を、従来のグラスファイバーポストを用いた場合の破壊強度と比較し、有意な差がなかったことを報告している。本研究の目的として、歯根にかかる荷重の大きさや方向の条件が単冠修復時よりも厳しい欠損歯列に対する望ましい治療法の探求を挙げた。すなわち、機能時の歯根への応力集中と歯根破折や二次齲蝕との関連が指摘されており、またブリッジの支台歯には欠損側へ引き倒すような力が掛かることから、特に支台築造材料の弾性係数に着目し、支台築造後のブリッジモデルにおける歯根及び補綴物の表面歪みを測定することで、破折や接着の破綻についての予測を行うこととした。現時点において単独歯に対する支台築造についての研究をさらに深める必要があると考えられるため熊谷らによる論文発表を行った。そのため当初計画していた実験に若干の遅れがあるが、それらについても現在進行中であることから、おおむね順調に進展していると評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。歯根破折と機能時の歯根への応力集中との関係が指摘されており、支台築造に用いる材料には歯根象牙質に近似した弾性係数、すなわちたわみにくさが求められる。一方でブリッジの支台歯には欠損側へ引き倒すような力がかかるため、歯頚部への応力集中を緩和するために単冠修復の支台歯以上の高い剛性が求められる。それら、ある意味では相反する性質が要求される条件にあって最も望ましい治療法を探るべく、支台築造を行ったブリッジモデルにおける歯根及び補綴物の表面歪みを測定し、学会発表、論文投稿を行う。表面歪みから歯根や補綴物の破折、また接着力の破綻についても予測することができるため、これを測定することの意義は大きいと言える。
武力紛争法適用範囲の再検討―事実主義の意義と限界―

武力紛争法(戦争法)において、軍隊間の暴力発生の事実のみをもって法の適用が自動的に開始されるという事実主義が原則妥当している。しかしながら、近年では必ずしも事実と形式が一致しない場面があり、その場合の武力紛争法の適用有無につき混乱が生じている。そこで本研究は、近年の武力紛争を取り巻く現状を反映した、武力紛争法適用基準としての事実主義の意義と限界に着目した、武力紛争法適用範囲の再検討を行うものである。
生体肺微小循環観察法によるラット肺移植後肺血管障害の研究

目的:移植肺再灌流時の微小循環障害の病態を解明することを目的とした研究である。方法:標識アルブミンをtracerにして蛍光顕微鏡を用いて、ラット左片肺移植後の肺微小循環を観察した。結果:従来の研究結果から、移植肺血管損傷によると思われる血管壁の透過性の亢進と顕著な微小循環障害即ち末梢肺血流の低下とシャント血流の増加が生じていることが判った。今年度は、蛍光生体染色用のアクリジンレッドを持続静注することによって、移植肺再灌流時の白血球の動態を可視化し、移植肺微小循環障害と白血球との関係を解明した。再灌流時多数の白血球が経時的に細動脈末梢領域の血管壁にトラップされ、それに伴って動脈血流が低下した。一方、細静脈では白血球はトラップされなかったが、血球の低下がみられ、一部には血液が逆流するところが観察された。これは流入動脈の血流低下が原因と考えられ機能的なシャントが発生していることが示唆された。移植肺の中枢の動静脈から採血した血球計算の結果から、これらの白血球は顆粒球であることが判った。白血球を除去したラットに移植したときの肺微小循環では末梢血流が良好であったことを合わせて考えると顆粒球のトラップ現象が血流障害の原因となっていることが示唆された。しかし、左片肺移植後再灌流時に右主肺動脈を遮断し移植肺血流を増加させた移植肺循環では、血流は改善し、顆粒球トラップ現象が抑制された。このことから、顆粒球の付着現象には血流の低下すなわち損傷血管壁近傍のずり応力が関与していることが示唆された。以上の結果から、血流障害と顆粒球のトラップ現象との相互作用によって、再灌流時移植肺では微小循環障害が発生しているものと考えられた。
神経系の胚誘導及びその頭尾軸部域化の細胞・分子レベルにおける調節機構

申請者らはこれ迄に、嚢胚期の背側中胚葉の作用により外胚葉から神経系が分化する、いわゆる神経誘導過程をツメガエル初期嚢胚細胞の初代ミクロ培養系において解析してきた。その結果、塩基性FGF(bFGF)が未分化外胚葉細胞に対し生理的濃度で背側中胚葉の神経誘導作用を代行し、神経管系統の中枢神経系ニューロンと神経冠系統の色素細胞の両者を誘導分化させる事が明らかになった。今年度はbFGFが内在性の神経誘導因子である事を確証する目的で、1.bFGFの神経誘導作用が遺伝子の転写レベルで起こる事を確証し、2.背側中胚葉の神経系頭尾軸形成作用を代行し得るかどうかを検証する為に、以下の実験を行い新たな知見を得た。1.様々な濃度のbFGF存在下で培養した外胚葉細胞からRNAを抽出し、神経分化マーカーのNCAMと表皮分化マーカーの表皮型ケラチンの発現を定量的RT-PCR法により定量解析した。その結果、NCAMの発現はbFGFの濃度に依存して誘導され、逆にケラチンの発現は抑制される事がわかり、bFGFの神経分化誘導効果と表皮分化抑制効果が転写レベルで起こる事が明らかになった。またこの時背側中胚葉マーカーのgoosecoidの転写発現は誘導されなかった事から、bFGFが外胚葉細胞に直接作用して神経分化を誘導する事が明らかになった。2.上記1の各RNA試料について、ツメガエル発生初期に後脳、脊髄で各々局所的に発現するhomeobox遺伝子En-2、XlHbox-6の転写発現量を定量解析した。その結果、bFGFは2種の部域マーカーの発現を濃度により差次的に誘導する事が明らかになった。この結果はbFGFが生体内で濃度勾配を形成し、中枢神経系の部域化を誘導する事を示唆する。今後はこの点を確証する為に前脳など部域マーカーの種類を増やし更に詳細な解析を行うと共に、生体内でFGF受容体のdominant negative突然変異の導入によりbFGFの作用を阻害したとき神経系の形成にどの様な影響が生じるかを解析していくつもりである。
新規消毒薬二酸化塩素の抗芽胞作用に関する研究

二酸化塩素の抗芽胞作用についてBacillus cereus芽胞を二酸化塩素で処理後の残存生菌数を求めて検討した。その結果、二酸化塩素はB. cereus芽胞に対して常用量(0.01%)以上で強い抗B. cereus芽胞効果を示し、その効果は次亜塩素酸ナトリウム(Na)よりも強いことが明らかとなった。さらに、処理菌における超微形態変化を電子顕微鏡観察した結果、次亜塩素酸Na処理菌では芽胞殻の変化が観察されるのに比べ、二酸化塩素処理菌では大きな変化は認められず、二酸化塩素の抗芽胞作用は次亜塩素酸Naの作用とは異なることが示唆された。芽胞は一般的な消毒薬に抵抗性を示すが、二酸化塩素は、芽胞に対する有用性も期待されていることから、二酸化塩素の抗芽胞作用について細菌学的ならびに超微形態的に追求してきた。その結果、二酸化塩素はBacillus subtilis芽胞に対してのみならず、常用量(0.01%)以上で強い抗B. cereus芽胞効果を示し、その効果は次亜塩素酸ナトリウム(Na)よりも強いことが明らかとなった。そこで、本年度では、両消毒薬の抗B. cereus芽胞作用における標的部位について走査型電子顕微鏡(SEM)ならびに透過型電子顕微鏡(TEM)による超微形態解析により追究した。その結果、0.01%(常用量)の二酸化塩素で5分処理した菌体をSEM観察すると、残存生菌数は減少したにもかかわらず、顕著な形態変化は認められなかった。そのため、同処理菌をTEM観察したが、エキソスポリウムへのわずかな超微形態変化以外に大きな異常は観察できなかった。一方、次亜塩素酸Naにより残存生菌数が減少する条件である0.2%あるいは0.4%で5分処理すると、B. cereus芽胞表面が波状化をきたす像がSEMにて観察され、さらにTEM観察すると、芽胞殻の一部が断裂化して皮層から解離し、エキソスポリウムは部分的にしか存在しないという顕著な超微形態変化が観察された。そこで、二酸化塩素処理芽胞を新たな培地に接種後、5時間培養して得られた菌体をSEMにて観察したところ、未処理芽胞では発芽にいたる芽胞が観察できたのに比べ、処理芽胞では発芽は全く観察されなかった。これらの結果から、二酸化塩素はB. subtilis芽胞のみならずB. cereus芽胞に対しても、構造上の顕著な障害を惹起しないが発芽を阻害することが判明し、次亜塩素酸Naの芽胞殻への直接的な障害作用とは全く異なることが強く示唆された。芽胞は一般的な消毒薬に抵抗性を示すが、新規消毒薬である二酸化塩素は、抗菌スペクトラムが広く、芽胞への有用性も期待されている。そこで本年度は、二酸化塩素の抗Bacillus subtilis芽胞作用について、とくに超微形態的に追求した。二酸化塩素で処理したB. subtilis芽胞を常法に従って、走査型電子顕微鏡(SEM)および透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察した結果、0.04%15分の処理で芽胞は死滅しているにもかかわらず、芽胞表面への障害はSEM観察では認められず、また、TEM観察においても芽胞内部の顕著な構造変化は観察できなかった。そこで、処理芽胞を新たな培地に接種後、5時間培養して得られた菌体をSEMにて観察したところ、未処理芽胞では発芽にいたる芽胞が観察できたのに比べ、処理芽胞では発芽は全く観察されなかった。これらの結果から、二酸化塩素は芽胞に対して構造上の顕著な障害を惹起しないが発芽を阻害することが認められ、次亜塩素酸Naの芽胞殻への直接的な障害作用とは全く異なることが示唆され、二酸化塩素の作用メカニズムの一端が明らかにされつつある。次に、Bacillus属で食中毒の起因菌として知られるB. cereusに対する二酸化塩素の有用性について検索した。その結果、B. cereus芽胞を常用量(0.01%)の二酸化塩素で処理すると、残存生菌数は処理後1分で約1/1000に、5分で約1/100万に、15分では検出限界以下となり、また0.02%で処理すると5分ですべての芽胞が死滅し、顕著な抗芽胞効果が認められた。一方、次亜塩素酸Naを常用量(0.02%)で処理するとほとんど無効であったことから、二酸化塩素は常用量以上で強い抗芽胞効果を示し、その効果は常用量で比べると次亜塩素酸Naよりも強いことが示唆された。このように二酸化塩素の抗芽胞効果を実証することができた。芽胞形成菌は一般的な消毒薬に抵抗性を示すことから、臨床現場での感染症予防においてしばし問題となる場合がある。そのため平成24年度以降、抗菌スペクトラムが広く芽胞への有用性も期待されている二酸化塩素の抗芽胞作用について、従来より芽胞に有効とされてきた次亜塩素酸ナトリウム(Na)の抗芽胞効果と比較して追求してきた。その結果、既に報告してきた如く、処理後の残存生菌数を経時的に測定して検索したところ、二酸化塩素はBacillus subtilis芽胞のみならずB. cereus芽胞に対しても、常用量(0.01%)以上で強い抗芽胞効果を示し、その抗芽胞効果は、次亜塩素酸Naよりも強いことを明らかにすることができ、臨床現場での二酸化塩素の有用性が期待できることとなった。次に、二酸化塩素の抗B. cereus芽胞の作用