hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞運動やエンドサイトーシスに伴うアクチンメッシュワークのGMFによる制御

アクチン重合促進因子Arp2/3は、様々な細胞運動において、細胞膜の変形を促すメッシュ状のアクチン構造体を形成する。細胞内のArp2/3の活性化機構はよく調べられているが、アクチン細胞骨格のリサイクリング過程でのArp2/3の活性抑制化は不明である。本研究では、グリア成熟転換因子GMFの酵母ホモログの機能解析に端を発し、活発に細胞運動する細胞性粘菌について、そのGmfAの機能を調べた。効率的な細胞運動やエンドサイトーシスには、細胞膜近傍での枝分かれしたアクチンのメッシュワーク構造の構築とその後方でのダイナミックな脱会合が重要である。その動態の鍵を握るのは、アクチン重合因子Arp2/3複合体(以下、Arp2/3)であり、その活性化機構は良く解明されているが、不活性化とアクチン繊維からの解離の制御機序については不明な点が多い。私が中心になって同定した分裂酵母のグリア細胞形質転換因子(GMF)様蛋白質は、Arp2/3を抑制し、アクチン構造体の脱会合に働く可能性が示唆された。そこで本研究では、GMFの詳細な反応プロセスと、細胞内でのダイナミクス、そして細胞性粘菌などの移動細胞におけるGMFの役割の解明に取組むことにした。今年度は、まず分裂酵母Gmf1のアラニンスキャニング変異解析を行った。その結果、分子表面にある特定の電荷をもった残基が細胞内でのGmf1によるArp2/3への作用に必須であることを明らかにした。現在、この変異型タンパク質のArp2/3に対する生化学を調べている。それと平行して、Arp2/3とGMFの複合体の形状について電顕観察を進めている。次に、分裂酵母のGmf1のアクチンパッチへの局在化の精緻な時空間的情報の取得を行うため、GFPと異なる蛍光波長のタンパク質を利用して、アクチンあるいはArp2/3とGmf1の同時観察ができる細胞株を樹立した。光学系の準備と調整がほぼ完了したので、それらの細胞内動態を計測する。細胞移動については、細胞性粘菌のGMF様遺伝子の破壊細胞と過剰発現株の細胞運動様式を野生型のものと比較して、調べつつある。その動態の鍵を握るのは、アクチン重合因子Arp2/3複合体(以下、Arp2/9)であり、その活性化機構は良く解明されているが、不活性化とアクチン繊維からの解離の制御機序については不明な点が多い。本研究課題では、グリア細胞形質転換因子(GMF)様蛋白質によるArp2/3の活性抑制がアクチン構造体の脱会合に働く可能性について、分裂酵母および細胞性粘菌を実験材料に用いて検討を進めた。まず前年度に行った分裂酵母Gmf1のアラニンスキャニング変異解析の結果、分子表面にある特定の電荷をもった残基が細胞内でのGmf1によるArp2/3への作用に必須であることを明らかにし、この変異型タンパク質のArp2/3に対する生化学活性を検討することを試みた。しかし、震災に伴う研究試料に被害が生じたために実験が停滞し、明瞭な実験結果を得るには至っていない。一方、分裂酵母gmf1遺伝子破壊株について、Arp2/3およびアクチンのアクチンパッチにおける細胞内ダイナミクスについて、FRAP法を用いて解析を行った。その結果、野生株と比較してこれらの蛋白質の細胞内動態については有意義な差が認められなかった。そのため、Gmf1の機能を代替えするしくみが細胞内には存在していると推定した。一方、細胞移動におけるGMFの機能ついては、細胞性粘菌の実験系を用いて研究を進めたところ、gmfA遺伝子を破壊した細胞性粘菌株では野生型細胞と較べて運動様式に異常が認められた。より詳細に解析しようと計画していたところ、震災による停電で細胞株が壊滅したため、実験は停滞してしまった。再び細胞株を作製し直し、研究を進めている。
臓器移植患者と家族のスピリチュアリティとスピリチュアリティを支える看護ケアの開発

【目的】臓器移植患者とその家族のスピリチュアリティを明らかにし、スピリチュアリティを支える看護ケアを検討することを目的とする。本研究では、スピリチュアリティを、「その人の生きる力、あるいは力の根源となるもの」とした。【方法】臓器移植を受けた患者とその家族の個別面接を実施し、人間存在の時間性を基盤にしたハイデガーの現象学を研究の前提にして、その人が世界に対してどのような意味の連関を作り上げ、自己を解釈的に構成しているかを分析した。その結果と文献的考察を踏まえて、スピリチュアリティを支える看護ケアを検討した。【結果】4事例の分析結果より、臓器移植患者やその家族のスピリチュアリティとして、以下のことが明らかになった。(1)家族との関係、他者(病者、医療者、友人)との関係、自然や神の尊厳たる宇宙との関係、自分との関係(やり残したこと、生きてきた価値、この世に生を受けた証、どう生きたいのか、人として尊重される存在)、死との関係(自己の死の意味、覚悟)などの関係性の中で、その人のスピリチュアリティが引き出されていた。(2)特に、家族との親密なつながりと、医療者との親密なつながりはすべての対象者において共通しており、生きる力を歓喜させていた。(3)スピリチュアリティが引き出されると、癒し、安らぎ、苦しみからの解放、価値の転換となっていた。スピリチュアリティを支える看護は、(1)ともにいること、(2)聴くこと、(3)触れること、(4)祈ることの行為を通して、患者や家族が自分自身のスピリチュアルな問題に自ら取り組んで行けるように、患者や家族と共に進んでいくという共存在になることである。【研究計画】移植治療における治療の選択は、「生と死の選択」を意味し、そこには人間の尊厳をめぐって苦しむ患者や家族が存在する。また、移植治療は完全治癒ではなく、移植患者とその家族は、移植前や移植後においても、喜びと不安がいつも同居し、心が揺れ動く体験をしている。移植医療においてもスピリチュアルな問題は重要であり、そこには、移植特有かつ日本の文化に根ざした日本特有のスピリチュアリティがあると考えられる。したがって、本研究は、臓器移植患者及び家族のスピリチュアリティを支える看護ケアを開発することであり、平成17年度は、臓器移植を待つ人、臓器移植を受けた人、臓器移植を受けた人を失った家族のスピリチュアリティを明らかにすることを目的とした。研究方法は、現象学的アプローチを前提とした質的記述的研究デザインである。【研究の経過】本研究は、研究代表者が先行研究として行った萌芽研究の成果をさらに発展させるためのものである。新たな研究分担者が加わったこともあり、研究の準備段階として、文献レビューや専門家による知識提供によって、スピリチュアリティや現象学(特にフッサールとハイデッガー)について、研究者間で理解を深めていった。データ収集が、対話を重視した非構成的面接による方法であること、また、移植患者や家族が抱くスピリチュアルな体験を引き出す面接であるため、面接技法の訓練を実施した。さらにデータ分析では、人間存在の時間性を基盤としたハイデッガーの解釈学的方法論を用いた質的分析であるため、分析方法について検討を重ねた。現在、次の段階として、肝移植者と肺移植者、家族を対象にデータ収集を開始し始めている。[研究計画]本研究は、臓器移植患者および家族のスピリチュアリティを明らかし、スピリチュアリティを支える看護ケアの開発を目的としている。本年度は、臓器移植を受けたレシピエントとその家族のスピリチュアリティに関するデータ収集および分析を行い、スピリチュアリティについて検討することである。研究の前提は、人間存在の時間性を基盤にしたハイデガーの現象学である。研究方法は、その人が世界に対してどのような意味連関を作り上げ、自己を解釈的に構成しているかを分析し、臓器患者や家族のスピリチュアルケアを検討するものである。

[研究の経過]前年度に引き続き、文献レビューを通して日本人におけるスピリチュアリティのとらえ方などを含むスピリチュアリティの概念の検討を重ねた。また、ハイデガー現象学について学習を継続し、研究者間での理解を深めていった。肝移植を実施したレシピエントとその家族の面接を実施し、その内容をハイデガーの現象学やスピリチュアリティ概念に照らし合わせて解釈していった。その結果、家族との関係性、医師との関係、自然との関係性、やり残したこと、生きてきた価値、どう生きたいのか、人として尊重される存在、自己の死の意味、がスピリチュアリティと関係していることが見えてきた。そして、癒されたり、気持ちが安らいだり、苦しみからの解放される感覚がスピリチュアリティに重要な要素であることが見えてきた。分析結果を通して、精神と身体が融合するスピリテユアリティを日本の文化でどのようにとらえるかを含めた議論を重ねている。〔研究目的〕本年度は、臓器移植患者およびその家族のスピリチュアリティを明らかし、スピリチュアリティを支える看護ケアを開発することを目的としている。〔研究方法〕臓器移植を受けたレシピエントとその家族に個別面接を実施し、人間存在の時間性を基盤にしたハイデガーの現象学を研究の前提にして固有のスピリチュアリティを明らかにした。すなわち、その人が世界に対してどのような意味連関を作り上げ、自己を解釈的に構成しているかを分析した上で、臓器移植患者や家族のスピリチュアルを支える看護ケアを検討した。[結果]臓器移植患者とその家族のスピリチュアリティとして、(1)尊厳たる宇宙との関係(生命ある自然との関係、神(神話、氏神、自然神)との関係、宗教との関係)、(2)家族との関係、(3)他者との関係(同病者との関係、医師との関係、看護師との関係)、(4)自分との関係(やり残したこと、生きてきた価値、この世に生を受けた証、どう生きたいのか、人として尊重される存在)、(5)死との関係(自己の死の意味、覚悟)がスピリチュアリティとして明らかになった。それらが、患者や家族の癒し、安らぎ、苦しみからの解放感となって、「生きる力、あるいは力の根源となるもの」としてのスピリチュアリティそのものを生み出していた。特に、日本人のスピリチュアリティは、生命ある自然との関係、神(神話、氏神、自然神)との関係の中で、「拝む」ことを通して身体と精神が融合させることがスピリチュアリティの根源となっていた。家族との関係性や医師(主治医)との関係性も強い根源となっていた。看護は日常のケアの中で看護師の共存在としてあり方が重要とされた。
圧電コンクリートの開発

平成17年度研究計画に従い実験を実施し、以下の知見を得た。(1)高効率の圧電効果を発揮するコンクリートの構成材料・調合の検討コンクリートの組成面からの検討として、圧電効果が大きい物質を混合してコンクリート試験体を作成し、圧縮載荷実験を行った結果、電極の配置方法によって検出できる電流量が異なることがわかった。(2)高効率の圧電効果を発揮するコンクート部材の構成の検討コンクリート中に鉄筋を埋め込んだ鉄筋コンクリート部材試験体を作製し、圧電効果に及ぼす鉄筋の影響について実験的に検討した結果、鉄筋の配置方法(加圧方向と平行配置か垂直配置かの違い)によって得られる電流量に差異はないが、鉄筋量の影響は若干認められ、鉄筋量が多いほど得られる圧電効果が大きくなることがわかった。(3)鉄筋コンクリート構造物の構成材料の電気化学的特性の検討鉄筋コンクリート構造物を構成するコンクリート、鉄筋およびコンクリートと鉄筋との界面について、それぞれの電気化学的特性を実験により調べた結果、コンクリートと鉄筋との界面はコンデンサと鉄筋の並列回路で構成され、コンクリートにはコイル成分が含まれる可能性があることがわかった。(4)地面にアース接続された状態でのコンクリートの圧電効果の確認コンクリート構造物は、通常、地面と接続されているため、電気的にはアース接続された状態であり、発生した電気エネルギーは地面に流れ込むと考えられる。それを確認する実験を行った結果、コンクリートの圧電効果は認められなかった。アース接続された現実のコンクリート構造物から電気エネルギーを取り出すには、今後更なる検討を要することがわかった。本年度に遂行した要素研究及びその成果は以下のとおり.(1)微弱電流の測定方法の改良と試験機の開発実験において測定される電流は微弱であり,試験機周辺の電磁場の影響を大きく受けることが明らかとなった.そこで,圧電効果の確認に先だって,外乱の影響を受けずに供試体に載荷するための環境を実現するため予備実験を行い,測定方法の開発・改良を行った.(2)硬化後のコンクリートにおける圧電効果の確認十分硬化したコンクリートの圧電効果を確認し,その電気特性を定量的に把握するため,硬化体の水セメント比,含水状態を水準として,内部の水分量がどのように載荷時の電流変化に影響を及ぼすについて実験的検討を行った.その結果,測定電流量は水分の有無で2桁程度変化し,波形も大きく変化したことから,内部の水分量が圧電現象に大きく影響していることが明らかとなった.一方で,絶乾状態においても測定電流は変化していることから,水分の関与しないメカニズムに基づく圧電現象も生じていることが明らかとなった.(3)建設材料からの電気エネルギーの効果的な抽出方法の開発コンクリートから効果的に電気エネルギーを取り出すことができる電極の種類(銅,鉄,銀ペースト,導電ジェルなど),電極の形状(シート状,塊状,多線状),配置(加圧方向に平行,直行,近接,電極間距離),接続方法(埋設,貼付け)などが如何に示す水準により実験的検討を行った.その結果,載荷時の電流変化量は電極が大きく,電極間距離が小さい程大きくなり,板状の電極においては顕著にその傾向が確認された.またステンレス電極では,銅電極において確認された電極の腐食は発生しなかったが,測定電流量は銅電極の1/10程度となっており電極材料の導電率も重要であることが確認された.また,表面塗布形の銀ペースト電極の使用も試みたが,載荷に伴う測定電流量変化は極端に小さく今後の改良が必要であることが明らかとなった.平成17年度研究計画に従い実験を実施し、以下の知見を得た。
高分子型造影剤を用いたリンパ節転移の早期診断法の開発

リンパ節転移の早期診断法を開発し,悪性腫瘍の治療効果と予後の改善に寄与することが本研究の目的である.目的達成のため研究を行い,以下の成果をえた.1)高分子型造影剤として,今回ヨード化澱粉に着目し,これを組織や臓器内に穿刺注入することにより,所属リンパ節を造影する間接リンパ造影法に成功した.また,撮像方法として,CTを用いることにより診断能の向上を図った.2)実験は主に成犬を用いて行い,消化管では直腸粘膜下組織に注入し,直腸周囲リンパ節の造影をえた.実質臓器では,肝臓内に超音波誘導下に穿刺注入し,門脈周囲肝リンパ節の造影をえた.泌尿生殖器系では,睾丸内に注入し腰リンパ節及び腰リンパ本幹の造影をえた.また,軟部組織に対しては,足背部に注入し,膝窩部リンパ節の造影をえた.以上のとおり,水溶性ヨード化高分子化合物が間接リンパ造影に応用できることを確認した.2)間接リンパ造影に用いる造影剤の分子量は5,000から70,000までの間のものが適していることが明らかとなった.また,目的臓器や組織によりある程度異なった分子量の造影剤を用いることが望ましいとかんがえられた.3)間接リンパ造影にCTを応用することを発案し,その検出能について検討し,高分解能CTを用いれば3mm大の転移巣の診断が可能なことを確認した.4)今回の研究期間に入手しえたヨード化澱粉は水に溶解後,放置するとヨード原子が澱粉から徐々に遊離する問題点が見られる.ヨードが遊離しないための合成法の確立,あるいは澱粉以外の水溶性高分子ヨード化合物の応用など,今後更に,この方面での研究が望まれる.リンパ節転移の早期診断法を開発し,悪性腫瘍の治療効果と予後の改善に寄与することが本研究の目的である.目的達成のため研究を行い,以下の成果をえた.1)高分子型造影剤として,今回ヨード化澱粉に着目し,これを組織や臓器内に穿刺注入することにより,所属リンパ節を造影する間接リンパ造影法に成功した.また,撮像方法として,CTを用いることにより診断能の向上を図った.2)実験は主に成犬を用いて行い,消化管では直腸粘膜下組織に注入し,直腸周囲リンパ節の造影をえた.実質臓器では,肝臓内に超音波誘導下に穿刺注入し,門脈周囲肝リンパ節の造影をえた.泌尿生殖器系では,睾丸内に注入し腰リンパ節及び腰リンパ本幹の造影をえた.また,軟部組織に対しては,足背部に注入し,膝窩部リンパ節の造影をえた.以上のとおり,水溶性ヨード化高分子化合物が間接リンパ造影に応用できることを確認した.2)間接リンパ造影に用いる造影剤の分子量は5,000から70,000までの間のものが適していることが明らかとなった.また,目的臓器や組織によりある程度異なった分子量の造影剤を用いることが望ましいとかんがえられた.3)間接リンパ造影にCTを応用することを発案し,その検出能について検討し,高分解能CTを用いれば3mm大の転移巣の診断が可能なことを確認した.4)今回の研究期間に入手しえたヨード化澱粉は水に溶解後,放置するとヨード原子が澱粉から徐々に遊離する問題点が見られる.ヨードが遊離しないための合成法の確立,あるいは澱粉以外の水溶性高分子ヨード化合物の応用など,今後更に,この方面での研究が望まれる.1.[目的]本研究の目的は臓器所属リンパ節を造影するため,高分子型造影剤を目的臓器の実質内に直接注入し,造影剤のコロイド特性により選択的にリンパ系より吸収させ所属リンパ節の造影を図る(間接リンパ造影法)ことである.2.[方法]本研究の予備実験として体重約13kgの雄成犬を用い,その足背部皮下あるいは睾丸内に造影剤をそれぞれ5ml及び2ml注入し,注入後,それぞれの所属リンパ節が存在する膝窩部,鼠径部,骨盤部及び腰椎部を経時的にCTスキャンし,各部位でのリンパ系の造影につき観察した.なお,用いた高分子型造影剤はヨ-ド化澱粉化合物で,平均分子量40,000,及び更に低粘度性(低分子性)のヨ-ド含有率20%の6ーヒドロキシエチル澱粉である.3.[結果]平均分子量40,000の造影剤を用いた場合:足背部注入例では約20分後から膝窩リンパ節が造影されはじめ,30分後にはリンパ節全域が均等に濃染した.睾丸内注入例ではほぼ同様の時間経過で骨盤内,腰リンパ本幹が造影された.いずれの造影も約10分間明瞭にみられ,以後次第に消褪した.平均分子量が更に低い(10,000未満)造影剤を用いた場合:足背部注入例では5分後から膝窩リンパ節が造影されはじめたが,更に5分後では濃染像は消褪しはじめた.睾丸内注入例では骨盤内リンパ系は造影されていたが,腰リンパ節,腰リンパ本幹の造影はみられなかった.

1.本研究の目的は高分子型造影剤を用いて間接リンパ造影を確立することで,そのために最適な分子量の選択に関する検討が重要な課題である.これまでの研究で,分子量が10,000未満の場合には,比較的速やかにリンパ節が造影されるが,同時に消腿も速やかで,リンパ節の造影時間は数分間と短かかった.平成2年度末に準備を進めていた平均分子量70,000のヨ-ド化澱粉(高粘性)が合成された.そこで,これを用いて間接リンパ造影を行い,これまでの低粘性(低分子)ヨ-ド化澱粉による造影能の差異につき比較検討した.なお注入部位は,対比の必要があることから,低粘性の場合と同様に体重約13kgの雑種成犬の足背部とした.高粘性化合物による造影では,リンパ節が造影されるまでの時間,持続時間(1520分)は共に低粘性と比べ長く,また造影濃度も高く,CT値で93H.U.を示した.しかし,リンパ節内部の造影の均等性がやや劣る傾向かみられた.このことから,分子量が70,000を越えてさらに高分子となると,リンパ管内への吸収が益々遅延し,且つ粘稠性が高くなるため,リンパ節内へ均等に分布しなくなることが示唆された.以上の結果から,間接リンパ造影に適した分子量の上限は70,000との結論をえた.また,各臓器の所属リンパ節までの距離,間質の状態(実質臓器,管腔臓器など)の差異により,異なった分子量の造影剤が必要であると考えられた.CTによる間接リンパ造影法-スキャン方法と診断能の検討本研究では、間接リンパ造影ファントムを作製し、CTによるスキャン方法と診断能を検討した。[方法]CT用液体吸収値比較ファントム(京都科学標本社製)を用いて、径1.5cmの管内に市販造影剤(イオパミロン300)を希釈した溶液を入れ、造影リンパ節とした。更にその中へ、転移巣ファントムとして、23mm径に細断した牛肉片を入れて密封した。このファントムをスライス厚、画像関数をかえてCTスキャンし、陰影欠損の検出能を検討した。なお、径1cmの肉のCT値は70H.U.であったことから、これに対応する造影リンパ節濃度を、これまでの実験でえられた値(3080 Enhancement Unit:E.U.)の範囲に調製した。[結果]スライス厚10mmのスキャンでは、造影リンパ節濃度が6080E.U.と高い場合転移巣の境界は不鮮明で、特に80 E.U.のものでは検出は因難であった。しかし、造影濃度が3050 E.U.のものでは、低吸収域として検出できた。スライス厚5mmのスキャンでは、10mmの場合と比べ転移巣の境界がやや鮮明となり、検出が容易となったが、先の80 E.U.のものでは殆ど検出ができなかった。つぎに、スライス厚を1.5mmとし、さらに骨関数処理による高分解能CTを行った結果、すべての場合で検出が可能となり、境界も更に鮮明となった。[結論]CTを用いた間接リンパ造影では、高分解能CTは造影濃度が高い場合でも3mm大の転移巣の検出が可能であり、微細な転移の発見には必須の方法である。
光の時空間方向のボケに基づく生体の内部構造の可視化

生きた動植物の断層像を非破壊・非侵襲・非接触で得ることは、生体の構造を解析する上で重要な技術の一つである。本研究では、光学系と計算機を併用することによって、従来の光学技術のみでは達成しえない断層像撮影技術の実現を目的としている。本年度は、正対する放物面鏡を用いた光学系を作成した。また、作成した光学系が持つ独特の光学的なボケ方を利用し、特定の層の情報のみを抽出するアルゴリズムを開発した。また、シミュレーション環境において、光学系の設計に要求される精度を検証する実験を行った。放物面鏡を用いた光学系は、中心の一点のみボケが発生せずに被写界深度が浅くなるという特徴を持つ。そのため、光学系単体では中心の一点以外はボケて観測されるという欠点を持つが、事前に光のボケ方がどうなるかを獲得しておくことで、光のボケ方を利用した画像再構成手法を用いることにより、従来の光学系のみでは達成が困難な断層画像撮影を達成している。ただし、本年度開発した手法は、事前にボケ方を獲得するために、時間的・技術的な困難が存在する。そのため、次年度以降の課題として、事前に光のボケ方が獲得できない場合においても断層画像を撮影可能な技術を目指す必要がある。また、本年度は光の空間方向のボケに着目して研究を行ったが、次年度以降は時間方向のボケ方にも着目して画像再構成アルゴリズムを構築することにより、より高精度な断層画像撮影システムを目指す。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
レオロジーを利用したアキラル分子を構成要素とするキラル空間の構築

多点相互作用が可能な配位子とヨウ化銅錯体を溶媒中で加熱した後,結晶化のスピードを制御することで2種類の細孔性ネットワーク錯体を合成した.小さな細孔を有するネットワーク錯体の空隙率は18%であり,空間群は所望のキラルな空間群ではなかった。一方,細孔が大きいほうのネットワーク錯体の空隙率は80%で,相互作用部位が細孔表面に露出しており、キラルな空間群を有していることが分かった.さらに界面活性剤などを加えてレオロジーの効果を利用してネットワークを選択的に合成することを検討した結果、より大きな温度勾配を利用することで、主にキラルネットワークの合成に成功したが、効果を慎重に検証する必要がある。レオロジーを利用したアキラル分子を構成要素とするキラル空間の構築:溶媒中ブラウン運動に打ち勝つことができる程度の大きさを有する長鎖状分子やオリゴマーをマトリックスとして高速撹拌することによりマトリックス分子を配向させ、その中でマトリックス分子を鋳型として金属イオンと架橋配位子を錯形成することにより、配位結合を駆動力としたキラル空間を有するネットワークを形成することを検討した。配位子としてTPHAP(申請者が独自に開発した相互作用部位として水素結合や配位結合が複数可能でかつπーπ相互作用に有利な広い平面性芳香族配位子)を用い、ヨウ化銅キュバン型錯体を金属コネクター源として、様々なマトリックス分子を共存させてネットワーク化を検討した結果、空隙率が25%の細孔を有する新規細孔性ネットワーク錯体のバルク合成に成功した。この細孔性ネットワーク錯体は、ラダー状のヨウ化銅と2核ヨウ化銅錯体によりTPHAPが3次元状にネットワーク化した興味深い構造を有しており、細孔表面に相互作用部位として機能できるヨウ化物イオンが露出していることをX線構造解析により解明した。しかしながら、本ネットワークは結晶学的対称中心を有する結晶構造であったためアキラルな構造である。そこで,マトリックスや溶媒の条件をさらに検討したところP212121のキラル空間群を示す結晶を得ることに成功し、現在詳細な解析を進めているところである。予備的知見として2 nm程度の大きな細孔を確認している。アキラルな配位子と金属イオンからレオロジーの効果を利用してキラルな空間を構築することが研究目的である。まず、その検討段階で空隙率が25%の新規細孔性ネットワーク錯体の合成に成功したが、空間群がPmnaという対称心を有するアキラルな構造を有していたため、さらに検討を重ねていった結果、最近キラルな空間群であるP212121のネットワーク錯体の結晶の作製に成功した。これまでTPHAP配位子を用いたネットワーク錯体は対称心を有する結晶であったことから、今回得られたネットワークの構造に興味が持たれる。現在のところ、この結晶は高角まで回折点が観測されないことなどからかなり大きな細孔を有するネットワーク錯体であると予想している。一年目で新規細孔性ネットワーク錯体の合成に成功し、キラルな空間群を示す結晶が得られたことこら当初の計画以上にプロジェクトが進展しているといえる。レオロジーを利用したアキラル分子を構成要素とするキラル空間の構築:溶媒中にブラウン運動に打ち勝つことができる程度の大きさを有する長鎖状分子やオリゴマーをマトリックスとして高速撹拌することにより、マトリックス分子を配向させ、その中でマトリックス分子を鋳型として金属イオンと架橋配位子を錯形成することにより、配位結合を駆動力としたキラル空間を有するネットワークを形成することを検討した。配位子としてTPHAP(申請者が独自に開発した相互作用部位として水素結合や配位結合が複数可能な広い芳香族配位子)を用い、ヨウ化銅キュバン型錯体を金属コネクターソースとして、様々なマトリックス分子を共存させてネットワーク化を検討した結果、空隙率が80%の細孔を有するP212121のキラル空間群を示す結晶を得ることに成功した。構造解析の結果,ヨウ化物イオンがCu(I)で構成される三角形の上下をキャップしている両三角錐型のCu3I2がコネクターとして働き,それにプロペラ状にTPHAPが配位することによりキラリティーが発現していることが分かった.さらに,同じ金属ソースとTPHAPの代わりに4座のピリジンメタン型配位子を用いることにより,non-centroのI-4の空間群を有したヨウ化銅の一次元の鎖状構造が含まれるネットワークの構築にも成功した.現在のところ実験装置の制限上,撹拌スピードや温度勾配の制限の問題などがあり今後さらに注意深くキラリティの発現の起源を検討する必要があるが,表題の目標に近づいた成果だと言える.多点相互作用が可能な配位子とヨウ化銅錯体を溶媒中で加熱した後,結晶化のスピードを制御することで2種類の細孔性ネットワーク錯体を合成した.小さな細孔を有するネットワーク錯体の空隙率は18%であり,空間群は所望のキラルな空間群ではなかった。キラル空間群を有する結晶は、実験室系の測定では回折斑点が弱く、高角まで観測されなかったため、今後放射光施設を利用して本測定をする必要がある。

まず、より大きな結晶に成長できるよう結晶化の条件検討を行い、次に、放射光を利用してネットワーク構造を明確に決定し、レオロジーの効果を検証していく。28年度に予算の繰り上げ申請を行ったため、限られた予算の中でどこまでコントロール実験ができるかが今後の懸案事項である。錯体化学消耗品に対して多めに繰上げ申請をしたため、次年度使用額が生じた。消耗品の購入費として適切に使用する予定である。河野正規研究室ホームページ
イオン液体の粘性による制限を超えた溶質金属イオンの高効率拡散機構の検証と解明

不揮発・難燃性でかつ広い電位窓をもつため,二次電池等の電気化学デバイスの溶媒且つ電解質として期待されているイオン液体(IL)の溶液中で,溶液の粘性から予想される以上に溶質イオンの速い拡散が起こり得ることが示唆されている。本研究では,開発した新たな界面分析手法を駆使して,イオン液体中での金属イオン,特に二次電池などの電気化学デバイスのエネルギーキャリアとして期待され,アニオンとの配位が比較的強いLi+,Na+, Mg2+, Al3+に注目して,粘性の制限を超えたイオン液体バルク中での拡散の機構,界面偏析,電極近傍での振る舞いを明らかにし,効率的な金属イオンの拡散を可能とするイオン液体の化学設計や高い密度でのエネルギー貯蔵を実現できる界面構築につなげて行くことを目的とした。最終年度であるH30年度は,申請者らが開発したEC-XPS,電気化学周波数変調AFM(EC-FM-AFM)および角度分解XPS,分子動力学(MD)計算を用いて以下の3項目の研究を主に実施した。1電気化学XPSによる金属イオン時空間分布測定による拡散機構の解明,2高表面積電極での溶質イオンの濃縮と高速拡散機構の解明,3イオン液体中での溶質金属イオン動的挙動の計算科学的解析。特に1は,昨年度までのtailored IL薄膜とEC-XPSを用いたbulk領域の時空間分布測定を併せもつような新規解析法として,電極を挿入したイオン液体溶液の微小液滴周辺の薄膜領域を,電極電位を変えながら深さ毎に解析することに成功した。濃度勾配をもつ薄膜構造で得られた金属イオンの拡散挙動と比較を行い,理解を深めることができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。不揮発・難燃性でかつ広い電位窓をもつため,二次電池等の電気化学デバイスの溶媒且つ電解質として期待されているイオン液体の溶液中で,溶液の粘性から予想される以上に溶質イオンの速い拡散が起こり得ることが示唆されている。本研究では,開発した新たな界面分析手法を駆使して,イオン液体中での金属イオン,特に二次電池などの電気化学デバイスのエネルギーキャリアとして期待され,アニオンとの配位が比較的強いLi+,Na+, Mg2+, Al3+に特に注目して,粘性の制限を超えたイオン液体バルク中での拡散の機構,界面偏析,電極近傍での振る舞いを明らかにし,効率的な金属イオンの拡散を可能とするイオン液体の化学設計や高い密度でのエネルギー貯蔵を実現できる界面構築につなげて行くことを目的とする。H28年度は,「1分子動力学(MD)計算によるイオン液体/電極界面での構成イオン,溶質イオンの動的挙動解析」,「2電気化学(EC)XPSによる金属イオン時空間分布測定によるバルク拡散機構の解明_1」,「3イオン液体/電極界面近傍での金属イオンの垂直方向の動きと溶媒和状態の解析“tailored IL薄膜"の利用」の3項目に主に取り組んだ。1については,イオン液体の構造化が起こる,イオン液体/グラファイト電極界面およびイオン液体/真空界面での上記金属イオンの偏析挙動やバルクとの拡散挙動の違いについてMD計算によって解析した。特にグラファイト電極に電荷があるときのイオン液体の構造化との関係に注目した。2については,金属イオンの電析反応中の空間分布をEC-XPSで測定・解析を行った。さらに3については,spin coating法とPulse-deposition法を組み合わせてtailored IL薄膜を作製し,薄層厚みに応じて変わる室温+100 Kの温度範囲での上記金属イオンの拡散の解析を行った。特にグラファイト電極に電荷があるときのイオン液体の構造化との関係を考察した。この実験に対する実験条件および備品の購入のため,H29年度途中まで本計画を延長したが,期待されるような実験が実施できている。以上に関わる成果として,学術論文1件,総説4件,国際会議での招待講演を複数含む発表36件で報告をしており,概して順調な進捗であると考える。

本研究では,開発した新たな界面分析手法を駆使して,イオン液体中での金属イオン,特に二次電池などの電気化学デバイスのエネルギーキャリアとして期待され,アニオンとの配位が比較的強いLi+,Na+, Mg2+, Al3+に特に注目して,粘性の制限を超えたイオン液体バルク中での拡散の機構,界面偏析,電極近傍での振る舞いを明らかにし,効率的な金属イオンの拡散を可能とするイオン液体の化学設計や高い密度でのエネルギー貯蔵を実現できる界面構築につなげて行くことを目的とする。H29年度は,申請者らが開発したEC-XPS,電気化学周波数変調AFM(EC-FM-AFM)および角度分解XPS,分子動力学(MD)計算を用いて以下の3項目の研究を実施した。1tailored IL薄膜を利用したイオン液体/電極界面近傍での金属イオンの垂直方向の動きの解析;2高表面積電極での溶質金属イオンの濃縮と拡散過程;3溶質金属イオンが与えるイオン液体界面電気二重層の構造化と応答の直接評価1については,上記金属イオンの濃度が異なる層を重ね合わせたtailored IL薄膜を金基板上に作製し,薄膜内での垂直熱拡散の挙動を角度分解XPSで解析した。基板近傍でのILの構造化に伴い,基板近傍での金属イオンの拡散が極めて抑制されることが分かった。2については,nmの細孔をもつメソポーラス材の中で,イオン液体に溶解した金属イオンが濃縮される現象についての解析とそれに基づく機構モデルの構築を行った。3については,MD計算により,電荷をもたせたグラファイト基板近傍での金属イオンの拡散能の変化を確認した。H28年度の実績に基づき,H29年度は,申請者らが開発したEC-XPS,電気化学周波数変調AFM(EC-FM-AFM)および角度分解XPS,分子動力学(MD)計算を用いて以下の3項目の研究を実施した。1tailored IL薄膜を利用したイオン液体/電極界面近傍での金属イオンの垂直方向の動きの解析;2高表面積電極での溶質金属イオンの濃縮と拡散過程;3溶質金属イオンが与えるイオン液体界面電気二重層の構造化と応答の直接評価1については,spin coating法とpulse deposition法を組み合わせて上記金属イオンの濃度が異なる層を重ね合わせたtailored IL薄膜を金基板上に作製し,薄膜内での垂直熱拡散の挙動を角度分解XPSで解析した。2については,1.5 nmの細孔をもつメソポーラスシリカの中で,イオン液体に溶解した金属イオンが濃縮される現象を見出し,細孔内の構造と細孔壁との相互作用をXPS,電子顕微鏡,IR測定等により解析を行った。さらに,それら解析結果を説明できる機構モデルの構築を行った。グラファイト電極電位が電荷をもたないpzcから外れると電極は正または負の余剰電荷をもち,それによってイオン液体の構成分子の構造化が進み,それが溶質金属イオンの有無により変わること,拡散が遅くなることが示された。これを次年度に実験的にも検証する。以上に関わる成果として,学術論文4件,総説2件,国際会議での招待講演を複数含む発表32件で報告をしており,概して順調な進捗であると考える。
バタフライガーデン初心者キット(BGSK)の開発と普及

○研究の目的教材となるチョウを誘引するために,持ち運び可能な鉢やプランターに植物を植栽する「バタフライガーデン初心者キット(以下BGSK)」を開発し,県内に普及させながら,児童にチョウの生活環や形態・生態等をとらえさせる汎用性のある授業プログラムを開発することが本研究の目的であった。○研究の方法教材となるチョウを誘引するBGSKの食草,蜜源となる植物の有効な組合せを検討した。BGSKを宮城県内の小中学校に普及させるとともに,タブレット端末やインターバルレコーダー等のICT機器を活用した授業プログラムの開発し,他校で出前授業等を行い, BGSKやその活用法の有効性を探った。○研究の成果1 BGSKの植栽植物を,キャベツ・パセリ・サンショウ・カラタチ・エノキ・ムシトリナデシコ・サンジャクバーベナ・ブッドレアの8種類に精選した。その結果,シロチョウ科,アゲハチョウ科を中心に数種のチョウを誘因するとともに,国語の教科書に出てくるゴマダラチョウの誘因にも成功した。BGSKを県内の被災した沿岸部の学校を含む14の小・中学校に設置し,うち小学校2校5学級に対して出前授業を実施した。2インターバルレコーダーで幼虫の動きを長時間記録した映像や,タブレット端末で昆虫の形態の拡大した画像を理科の授業で提示したことで,児童の幼虫への関心を高めるとともに,児童が形態の細部や幼虫の吐いた糸等も精密に観察したことが,ノートや発話記録から分かった。3勤務校を会場に研究授業とシンポジウムを開催した。その結果, BGSKは,教材となるチョウを誘引可能であること,食草の鉢を室内に持ち込み,日常的な観察や変態の瞬間が観察可能であることが明らかになった。今後は, BGSKを周年活用しながら,研究を進めていく予定である。
腸粘膜バリアを強化するイネ品種のスクリーニング法の開発

「ゆきひかり」とイネ4品種のそれぞれを65%含む飼料を4日間給餌したラットを解剖し、大腸での遺伝子発現をDNAマイクロアレイ法で比較解析した。他の4品種群と比較して、ゆきひかり群で4倍以上の発現レベルとなった184遺伝子と1/2以下の発現レベルとなった109遺伝子を選定した。ゆきひかりで発現減少していた遺伝子群には、受容体をコードするものが多く、発現が増加していた遺伝子群には、物質輸送に関わるものが多かった。続いて、上記トータルRNAを用いたリアルタイムRT-PCR法によって、ゆきひかり群で発現が減少している2種の遺伝子を特定し、ハイスループットスクリーニング法の基盤を整えた。先行研究によって米アレルギー症状を緩和するイネ品種「ゆきひかり」は、4週間給餌したラットの腸管バリアとして機能するムチンが、親品種の「キタヒカリ」、「空育99号」、「巴まさり」、姉妹品種の「ともひかり」、さらに子孫品種の「上育462号」の2倍相当となった。当該研究課題では、「ゆきひかり」と親品種ならびに姉妹品種の計5品種の米粉を8週齢のラット(n=6)に給餌して4日後に、大腸を摘出し、トータルRNAを抽出した。各イネ品種給餌区毎にバルク化したcDNAを作成し、DNAマイクロアレイにより、発現解析した。その結果、「ゆきひかり」では他の4品種と比較して、4倍以上発現増強した184遺伝子、1/2以下に発現低下した108遺伝子を特定した。これらの遺伝子の中には、免疫応答と関連する遺伝子も含まれており、新たな作用機序の解明にも期待がかかる。なお、これらの遺伝子の中にはムチンをコードする遺伝子9種は含まれておらず、少なくとも、給餌後4日後には、ムチン遺伝子のmRNA量に「ゆきひかり」は影響しないものと考察された。【実験1】Slc:Wister雄ラット(n=5)に米アレルギー症状を緩和する「ゆきひかり」または親3品種と姉妹品種1品種をそれぞれ65%混ぜた飼料を4日間給餌した。4日目にラットを解剖し、大腸を摘出してトータルRNAを抽出し、各群のRNAをプールし、DNAマイクロアレイ法により遺伝子発現を比較解析した。他の4品種群と比較して、ゆきひかり群で4倍以上の発現レベルとなった184遺伝子と1/2以下の発現レベルとなった109遺伝子を特異的変動遺伝子として選定した。これらゆきひかりで特異的に発現変動する遺伝子群の生物学的機能についてDAVIDを用いて解析したところ、ゆきひかりで発現減少していた遺伝子群には、様々な受容体をコードするものが多かった。一方、ゆきひかりで発現が増加していた遺伝子群には、物質輸送に関わるものが多かった。これらのうち、機能的にも重要と思われる10遺伝子について、ラット各個体の大腸から抽出したトータルRNAを用いたリアルタイムRT-PCR法を行い、ゆきひかり群で発現が減少している2種の遺伝子を特定した。【実験2】培地中にイネ各品種の米粉を5%添加し、腸管モデル細胞としてヒトCaco-2培養細胞を培養した。培養細胞からトータルRNAを抽出し、実験1で特定したラット遺伝子のヒトホモログの発現解析をする準備を整えた。H26年度の計画していた「ゆきひかり」給餌によって特異的に発現変動するラット遺伝子を特定したから。植物育種学ヒトの大腸培養細胞に各イネ品種の米粉を処理し、定量RT-PCR法で上記までで選定したラット遺伝子のヒトオーソローグの発現量を解析する。「ゆきひかり」処理区で特異的に発現変動するヒト遺伝子のプロモーターにルシフェラーゼを融合した合成遺伝子をヒトの大腸培養細胞に遺伝子組換えする。作成した培養細胞の有効性を検証する。
宮崎県における伝統的民家と公社形式住宅の温熱環境の実測調査とその性能の比較

宮崎県総合博物館内の民家園(所在地:宮崎市)へ県内各地から移築された築133220年前後の伝統的民家4棟(旧藤田家・旧黒木家・西米良の民家・椎葉の民家,いずれも農家)と,民家園とほぼ同じ位置にある県住宅供給公社の標準仕様の断熱(天井断熱50mmのみ)を施した住宅1棟(S邸)の計5棟において,平成8年8月に温熱要素の実測を行い,天候別に比較を行った。その結果を以下に示す。1.空気温度とグローブ温度の差伝統的民家は晴天・曇天・雨天に関わらず空気温度とグローブ温度が一致しており,天候の影響を受けていなかった。しかしS邸は晴天日の午前中に0.30.5°C,空気温が高くなっており,また曇天日及び雨天日は終日0.40.6°C程度空気温の方が高かった。伝統的民家における屋根表面(天井は全棟とも無い)からの輻射と,S邸の天井面からの輻射の強弱を考えるとこの結果は予想と逆であった。2.伝統的民家間のグローブ温度の比較晴天日については旧黒木家の午前中の温度上昇が他棟に比べ早かった。これは旧黒木家のナカエのみが竹敷きで,板張りの他棟に比べて床下との通風が行われやすいことと,壁各面に開口部があり,温度の上昇した外気の導入が阻害されにくいためであった。旧藤田家は4棟の中で最も晴天日の日較差が小さかった。土壁による熱容量の大きさと,開口が南面しかないこと,床下が他棟ほど開放的でないことが有利に作用していた。しかし曇天日・降雨日には差が現れなかった。3.グローブ温度と外気温との関係伝統的民家はいずれもグローブ温度が外気温より下回る時間帯がS邸より4時間程度長く有利であった。4.グローブ温度と外気温の日較差の比ΔG_1/ΔT_0はS邸の0.80に対し,伝統的民家は0.520.66といずれも公社仕様のS邸の8割以下でかなり安定していた。
エタノール発酵糸状菌の発酵代謝フローの解明と糖化発酵同時進行への挑戦

エタノール発酵糸状菌Mucor javanicus J株は、ペントースから好気条件で強力なエタノール発酵能を有する。この現象を解明し、ペントース代謝経路の明確にするためにCE-TOFMSによるメタボローム解析を実施した。その結果、キシロースからのエタノール発酵経路を解明できた。さらに、ムコール属ライブラリーからendo-β-glucosidaseを良好に分泌する菌株を検索し、この菌株とM. javanicus J株との融合株を調製した。この菌株を用いてのアルカリ処理稲わらの糖化発酵同時進行を行った結果、5. 2 g/Lのエタノールを直接生産できた。稲作から廃棄物として派生する稲わらなどのソフトバイオマスからバイオ燃料を生産する際のエネルギー投入量を軽減させることを目的として、5炭糖・6炭糖を高発酵効率でエタノールへ変換することが可能で、さらに加水分解酵素を分泌する新規な糸状菌を活用して、次世代型のバイオエネルギー生産システムへの変換システムである糖化発酵同時進行(CBP)プロセスを構築する。この目的を達成するために、まず初めに生化学的解析を用いることで、エタノール発酵に関する代謝フローを解明することを検討した。稲わらに中に多量に存在するペントースからエタノールを高変換効率で生産させるために、事前のスクリーニングで得られたMucor変異株内の5炭糖・6炭糖の代謝およびエタノール発酵に関連する酵素群の機能について生化学的観点から検証を行い代謝-発酵のフローの解明を試みた。その結果、この変異株はD-キシロースの代謝酵素であるXylose redactase(XR)およびXylitol dehydrogenase(XDH)が野生株と比較して高発現し、D-キシロースを速やかに代謝できること、Pyruvate decarboxylase(PDC)も野生株と比較して高発現していること、さらに、エタノール生成に関与するAlcohol dehydrogenase(ADH)が野生株と比較して培養初期から高発現していることが判明した。さらに、この変異株は好気条件下でエタノールを酸化的に代謝するAldehyde dehydrogenase(AIDH)活性が極めて弱いことが判明した。これらの結果から、Mucor変異株は、野生株と同様のキシロースからエタノールへの代謝経路を有し、各代謝酵素が活性化していることと、また、エタノールの好気的代謝が行われず、高い発酵効率を維持できることを実証できた。我々が発見した糸状菌は、好気条件下で強力なエタノール発酵能を有する。このことから、エタノール発酵のキー物質であるPyruvateからTCAサイクルの代謝が不十分であることが示唆される。一方、エタノール代謝に必須のPyruvate decarboxylase(PDC)とAlcohol dehydrogenase(ADH)が強く発現していることが予想される。そこで、Pyruvate周囲の酵素について生化学的に検討すると共に、ペントース代謝経路の明を行うためにCE-TOFMSによるメタボローム解析を実施した。その結果、キシロースからエタノールへのフローを解明できたと共に、グリセルアルデヒド-3-リン酸の枯渇が問題であることが判明した。また、本研究で使用するMucor属の菌株は、デンプン系バイオマス、セルロース系バイオマスおよび油脂を基質として、生育可能であることから、これら物質を加水分解する酵素を分泌していることが示唆される。特に、ソフトバイオマスの主成分であるセルロースおよびヘミセルロースを利用できることは糖化発酵同時進行(CBP)を行う上では必須である。そこで、本菌株が有する加水分解酵素の分泌量を向上させるために、イオンビーム変異を実施し、Xyloaseおよびβ-glucanaseの高発現株を獲得した。このセルラーゼ高発現株を用いた同時糖化発酵により、100g/Lのアルカリ処理稲わらより21g/Lのエタノールを生産させることが可能であることが判明した。さらに、加水分解酵素を添加しないCBPを実施したところ培養24時間目に約1.0g/Lのエタノールを得ることに成功した。今後は、CBPの高性能化を図るために、セルラーゼ等の分泌向上を図る必要があることが示唆された。エタノール発酵糸状菌Mucor javanicus J株は、ヘキソースおよびペントースから好気条件で強力なエタノール発酵能を有する。この現象を解明するために、ペントース代謝経路の解明を行うためにCE-TOFMSによるメタボローム解析を実施した。その結果、いずれの基質においてもTCAサイクルは活性化しているものの、ピルビン酸デヒドロゲナーゼおよびアルコールデヒドロゲナーゼの活性化強く、好気条件下で迅速にエタノール発酵が可能であることが判明した。しかし、キシロース代謝において、培養後期にグリセルアルデヒド-3-リン酸の枯渇が生じ、エタノールの生成が滞ることがわかった。一方、本菌株は、稲わら等を基質として培養した際に、endo-β-glucanase(EBG),cellobiohydrolase(CBH),β-glucosidase(EG)などのセルロース加水分解酵素を分解することがわかった。

特に、EBGの分必量は良好であったが、CBHおよびEGの分泌量は少なく、同時糖化発酵プロセスには酵素の発現量が少ないことが示唆された。そこで、当研究室のMucor属ライブラリーからEGを良好に分泌するをスクリーニングし、この菌株とM.javanicus J株との融合株を新規に調製した。この融合株のみを用いて100g/Lのアルカリ処理稲わらの糖化発酵同時進行(CBP)を行った結果、培養36時間目に3.5g/Lのエタノールを生産できるに成功した。この結果から、当研究で開発した新規なエタノール発酵糸状菌は、エタノール発酵能のみならず、セルロース系バイオマスを分解する酵素群を良好に分泌できるカビで有り、次世代型のエタノール発酵システムであるCBPに対応できる菌株として活用できることが実証できた。
様々な分光法や量子化学計算を駆使した環境中での放射性核種の移行素過程に関する研究

モリブデンは、放射性廃棄物に含まれる主要な元素(核種)の1つである。そこで、モリブデンの環境中での挙動を探るため、そのホスト相として重要な水酸化鉄およびマンガン酸化物に対するモリブデンの吸着構造とその特徴について調べた。その天然試料の例として、海底鉄マンガン酸化物を用いた。鉄マンガン酸化物は、水酸化鉄およびマンガン酸化物を主成分とする海底沈殿物であり、クラストや団塊などの形態で世界の海洋底に幅広く大量に存在している。また、沈降粒子中に存在する鉄マンガン酸化物との反応は、海水中の微量元素の挙動を支配する重要な化学過程である。これまでの研究から、マンガン酸化物が帯びる負電荷により、海水中で陽イオンとして溶存する元素が海底鉄マンガン酸化物へ多く濃集することが知られている(Koschinsky and Halbach, 1995 ; Hein et al., 2003)。また、海洋で陰イオンとして溶存する元素は、その共役酸の酸解離定数(pKa)が大きいほど海底鉄マンガン酸化物に対して多く濃集することが示唆されている(Takahashi et al., 2014)。しかし、元素の濃集を支配する化学的要因は多岐にわたるため、元素ごとの吸着機構の系統的な理解は十分ではないのが現状である。本研究では、特に陰イオンとして海洋に溶存する微量元素の鉄マンガン酸化物への濃集機構に新たな知見を加えるべく、それぞれ水酸化鉄、マンガン酸化物への選択的濃集が示唆されるヒ素(As)とモリブデン(Mo)の濃集機構から海底鉄マンガン酸化物中での水酸化鉄とマンガン酸化物の存在状態について研究を行った。その結果、陰イオンとして溶存するMoが負電荷を帯びるマンガン酸化物に選択的に濃集することが確認され、電荷だけでなく化学構造による濃集機構の重要性が明らかになった。モリブデンとヒ素の比較については、既に論文を執筆しており、近日中に投稿予定である。今後、環境放射化学的により重要な放射性核種であるウランについて、粘土鉱物中の鉄によるウランの酸化還元反応に着目した研究を行う予定である。
小児肥満とその合併症の発症に関与する遺伝的素因および環境要因の研究

1.小児肥満の発症に関与する遺伝子解析モンゴル系人種の肥満に関与すると考えられる遺伝子多型Trp64Argに加え、Gln223Argについて、インフォームドコンセントの得られた小児を対象に解析した。結果は、Trp64Arg多型と肥満との関連は追認されたが、Gln223Arg多型については明らかでなかった(英文発表)。さらにいくつかの多型について、小児期の肥満発症との関連を検討中である。2.小児肥満に関する生活習慣の検討小児生活習慣病予防健診の事後指導を受講した保護者を対象に、児童生徒の生活習慣調査を行った。肥満児と非肥満児の生活習慣では、食生活や運動習慣の数項目に明らかな差が見られた(和文発表)。3.小児肥満の予後と生活習慣病発症との関連開設後10年以上経過した小児科肥満外来において、受診した肥満児の予後を郵送アンケートを用いて調査し、肥満児の予後、合併症の有無、生活習慣と肥満継続との関連を検討した。その結果、受診時に高度肥満であったものはほとんど成人肥満に移行していること、腹部肥満の予後が悪いこと、運動不足と喫煙習慣があるものに成人肥満が多いことなどが明らかになった(投稿中)。4.肥満小児におけるインスリン抵抗性の新しいスクリーニング方法肥満児には早期からインスリン抵抗性を有し、さまざまな合併症をかかえる一群があり、無駄な検査の回避、将来の合併症予防、早期教育のためにはスクリーニングの必要性がある。申請者らはそのめやすに、身長と体重から計算した肥満度に加え、視診で容易に判定できる頚部黒色表皮症の有無を採用した。肥満度、黒色表皮症の広がり方、腹囲、腹部CTスキャンによる内臓脂肪面積測定、空腹時採血による耐糖能検査、血中レプチン値などの項目で解析を進めている。平成11年度は、肥満と心血管危険因子との関連を検討した。対象は、小児生活習慣病予防健診と小児生活習慣病外来の受診者のうち、文書による同意が得られた者である。方法は、家族歴、身体測定(一部で体脂肪率測定)、血圧測定、採血を行い、肥満関連遺伝子としてβ3アドレナリン受容体遺伝子多型を、心血管危険因子としてApoEとangiotensinogen(AGT)遺伝子型を、PCR-RFLP法で判定した。結果(1)β3アドレナリン受容体の対立遺伝子Arg64の出現頻度は、肥満児で0.24、非肥満児で0.20と肥満児に高かったが(p<0.02)、肥満度別では軽度肥満児と高度肥満児の間に出現頻度に差異は認められなかった。Arg64を有する肥満児はそうでない肥満児に比較し、収縮期、拡張期ともに血圧が高かった(オッズ比1.8、p<0.05)。(2)ApoEの2、3、4各遺伝子型の頻度は、肥満と関連がなかった。非肥満児では、ApoE4を有すると、血清総コレステロール、LDL-コレステロール、動脈硬化指数が高かったが(p<0.01)、肥満児ではさらに中性脂肪高値、HDL-コレステロール低値とも関連していた(P<0.05)。(3)AGTのG-6A多型の、肥満の有無による対立遺伝子出現頻度ならびに血圧との関連については、有意な結果は認められなかった。以上から、心血管危険因子の一部について、肥満を介して増悪因子となる可能性が示唆された。平成12年度は、肥満の程度と各因子、合併症、生活習慣(食事記録、生活習慣記録による調査)との関連について検討を加える予定である。
NMRによる層状・篭状物質の低温量子状態の解明

本研究は,新規エキゾチック超伝導体や新しい層状およびカゴ状構造を有する物質系において発現する低温量子状態を核磁気共鳴を用いて解明を目的とした。本年度は籠状クラスレート化合物であるBa_8Ga_<16>Sn_<30>の研究を中心に、ラットリングに関して微視的観点からの機構解明を行った。加えて、新しい2元系の鉄系層状化合物FeSeについても研究を開始した。これまでの研究から以下のような結果を得た。1. Ba_8Ga_<16>Sn_<30>は2種類の籠状構造をとる1型(β相)と1種類の籠状構造をとる8型(α相)が知られており、籠形状の違いにより内包原子の大振幅原子振動(ラットリング)が異なることが指摘されている。本研究では主としてGa-NMR研究を行い、Type Iでは30K付近にラットリングによるスピン格子緩和率の増大を見いだした(2008年9月日本物理学会・分科会)。一方Type VIIIでは、Type Iとは異なりコリンハの関係式に従い、低温で緩和率に異常が見られないことを明らかにした。2.新しい鉄系超伝導体FeSeについてSe-NMRを行い、低温の超伝導状態においてNMR緩和率の測定から、BCS超伝導体特有のコヒーレンスピークが見えないこと、緩和率の温度依存性がT3に従っていることを明らかにし、異方的超伝導の可能性を指摘した。また、類似化合物である反強磁性体SrBa_2As_2について圧力下電気抵抗実験を研究協力者の小手川等とともに行い、3.7GPa程度の圧力下での反強磁性が消失し、34K級の超伝導相が出現することを示した。平成20年11月12日をもって,当初予定していた研究は遂行した。