hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水中浮遊式トンネルの実用化に向けての動力学的諸問題の解明

水中浮遊式トンネル特有の動的諸問題を解明するために、レグ配置形状の異なるトンネルの波浪応答特性および地震応答特性を検討し、また応答を巨視的にとらえ、初期計画における構造様式や構造諸元の決定に必要な情報を効率的に引き出すために、トンネルを弾性基礎上の梁に単純化して取り扱う方法の検討を行い、以下のことが明らかになった。(1)斜め係留索からなるレグタイプは、鉛直の係留索のみからなるレグタイプに比べて、動揺変位量は小さいが、スラック発生の可能性が高い。(2)トンネルの設置レベルは、一定であることが望ましいが、水深が変化する場合などは、入射波浪の周期と構造物の固有周期を十分考慮し、変位やレグ張力に過大な応答が発生しないように設定する必要がある。(3)地震の卓越周期に比べて構造物の固有周期が大きい場合には、同時加震のケースに対して検討を行えば、応答変位や函体間ジョイントに発生する曲げモーメントをある程度的確に把握できる。(4)一方、構造物の周期と地震の卓越周期が比較的近い場合には、伝播速度の違いによる応答の差がでるため、同時加震のケースだけでは、過小評価する可能性がある。(5)特に、曲げモーメントなど発生断面力の検討を行う場合には、伝播速度の影響が大きく生じるため、支配的となる伝播速度について十分検討する必要がある。その際、本研究で行ったような正弦パルス波によるパラメトリックな検討の結果が、実際の地震波を入力した際の応答についても適切な予見を与えるものであることが判明した。(6)等間隔で係留された水中浮遊式トンネル解析において、近似的に弾性床上梁とみなして解析できる条件は次式である。ここでh=係留索間隔、EI=トンネル本体の曲げ剛性、k_v=係留索の伸び剛性、長さおよび取り付け角度で表される係留索の水平方向の伸び剛性水中浮遊式トンネル特有の動的諸問題を解明するために、レグ配置形状の異なるトンネルの波浪応答特性および地震応答特性を検討し、また応答を巨視的にとらえ、初期計画における構造様式や構造諸元の決定に必要な情報を効率的に引き出すために、トンネルを弾性基礎上の梁に単純化して取り扱う方法の検討を行い、以下のことが明らかになった。ここでh=係留索間隔、EI=トンネル本体の曲げ剛性、k_v=係留索の伸び剛性、長さおよび取り付け角度で表される係留索の水平方向の伸び剛性水中浮遊式トンネル特有の動的諸問題を解明するために,鉛直の係留索のみから成るA-タイプと鉛直と斜め係留索から成るC-タイプを代表例に取り上げ解析し,以下のことが明らかになった。(1)水中浮遊式トンネルは,係留索の配置形状によって動揺特性が大きく異なる。(2)A-タイプの水平方向運動のように,例えば地震の卓越周期に比べて長い固有周期を有する「長周期構造」と構造の周期と地震の卓越周期が比較的近いA-タイプの鉛直やC-タイプの「中周期構造」に分けて諸問題を考察する必要がある。(3)「長周期構造」の場合は,外力の同時負荷のケースで検討を行えば,応答変位や発生断面力はある程度的確に把握できる。(4)「中周期構造」の場合は,地震荷重下では伝播速度の違いによる応答の差がでるため、外力の同時負荷のケースの検討では,過小評価する可能性がある。(5)特に,曲げモーメントなどの発生断面力の検討を行う場合は,例えば地震では侯播速度の影響が大きく現れるなど,外力の位相差には十分注意する必要がある。レグ(係留索)で緊張係留された水中浮遊式トンネル特有の問題であり,かつ絶対に回避しなければならない問題の一つに,レグが緩み(スラック),その後復元力の作用により元の状態に戻るときに発生する準衝撃的荷重(スナップ)の解明がある.本研究ではそれに焦点を当て,解析手法の開発およびスラック-スナップ特性の把握を行った。その内容および得られた結果は下記の通りである。(1)常時作用する波浪を対象にし,係留索の弛緩(スラック)状態および緊張(トート)状態に応じて運動方程式の解を時間的に接続し,逐次追跡する近似的な非線形応答の解析法を開発した.

また,それがスラック状態の発生限界とスナップ荷重の特性の解明に有効であることが判明した.(2)断面二次元モデルを用いて,水深,トンネル設置位置(クリアラ冫ス),レグ傾角等をパラメータに取り,規則波に受ける場合のスラック発生の限界波高曲線を提示した.これは,試設計の段階において,トンネル本体・レグの構造諸元を決める際に有効に利用出来るものである。(3)トンネルの全体動揺モデル(全長L=1000m,2000m)に対して,トンネル軸方向を梁要素で離散化し,スラックの発生状態を検討した。その結果トンネル軸方向の境界近傍を除けば,レグ取り付け間隔・支間長Lによらず,レグ傾角30度以内であってもスラックの発生の可能性はかなり低下する。従って,境界近傍のスラック状態の回避は,レグ傾角の増加等により対応が可能である。水中浮遊式トンネル特有の動的諸問題を解明するために、レグ配置形状の異なるトンネルの波浪応答特性を検討し、また応答を巨視的にとらえ、初期計画における構造様式や構造諸元の決定に必要な情報を効率的に引き出すために、トンネルを弾性基礎上の梁に単純化して取り扱う方法の検討を行い、以下のことが明らかになった。(1)斜め係留索からなるレグタイプは、鉛直の係留索のみからなるレグタイプに比べて、動揺変位量は小さいが、スラック発生の可能性が高い。(2)トンネルの設置レベルは、一定であることが望ましいが、水深が変化する場合などは、入射波浪の周期と構造物の固有周期を十分考慮し、変位やレグ張力に過大な応答が発生しないように設定する必要がある。(3)等間隔で係留された水中浮遊式トンネルの解析において、近似的に弾性床上梁とみなして解析できる条件は次式である。ここでh=係留索間隔、EI=トンネル本体の曲げ剛性、k_v=係留索の伸び剛性、長さおよび取り付け角度で表される係留索の水平方向の伸び剛性さらに今後の問題点として、以下の留意点が抽出された。(1)水中浮遊式トンネルと陸部結節点や函体間ジョイント構造の在り方。(2)海底深くでの基礎構造物の施工と係留索の取付け技術などハード面での要素技術開発。(3)非常・緊急時の安全対策などのソフト面での研究。
ストレス反応の神経行動学的評価

本年度においては,まず,卵巣摘除シバヤギの視床下部内側底部(弓状核および漏斗正中隆起部)に,多ニューロン発射活動(MUA)記録用微小電極を脳定位的に留置し,スタンチョンに繋留した覚醒状態の動物よりストレス状態に特異的に反応するMUAをリアルタイムに記録・解析しうる研究モデルを作出した。続いて,これらの動物に対し,リポポリサッカライド(エンドトキシン)投与による免疫学的ストレス,インシュリン投与による低血糖ストレス,拘束ストレス,隔離ストレスを負荷し,その際にあらわれる神経活動の変化を解析するとともに,頚静脈に留置したカテーテルより経時的採血を行って副腎皮質ホルモンの分泌動態を指標とした内分泌学的検討を行った。その結果,現時点では例数が少ないものの,全てのストレッサーに対してMUAが特異的に反応し,その程度に応じた副腎皮質ホルモン濃度の上昇が観察された。さらに,来年度予定されている「ストレス時に活性化する視床下部神経機構の解明」の準備段階として,シバヤギにおけるストレス関連ペプチド(副腎皮質刺激ホルモン放出ホルモン(CRH),アルギニンバソプレッシン(AVP),オキシトシン(OXY))の視床下部内局在を免疫組織学的に検討したところ,室傍核内にCRH,AVP,OXY,視索上核にAVP,OXYの陽性細胞が,正中隆起内外層に各ペプチドの陽性神経終末が観察された。また,上記の研究モデルに対し,下垂体門脈採血法の適用を試みたところ,MUAの記録と同時にCRH,AVP,OXYが神経分泌される下垂体門脈血を得られることが判明した。
ヒトの腸管免疫系を発達させたヒト化マウスの作製

研究初年度にあたる平成25年度は、申請課題である「ヒトの腸管免疫系を発達させたヒト化マウスの作製」を達成すべく、平成25年度に発表した論文(Cell Reports, 3: 1-11, 2013)の中で報告した、ヒト化BLTマウスの小腸組織におけるヒトの腸管関連リンパ組織の発達とHIV感染に関する結果に加え、大腸組織におけるヒトの腸管関連リンパ組織の発達とHIV感染に関する解析を行った。ヒト化BLTマウスの大腸組織を切片免疫組織学的解析を行った結果、NOD/SCIDマウスをレシピエントマウスとして作製したヒト化BLTマウスには、非常によく発達した腸管関連リンパ組織が認められた。また、ヒトのT細胞、B細胞、樹状細胞、マクロファージといった、全てのヒトの免疫担当細胞がそこに集結していることが明らかとなった。しかしながら、IL-2Rg鎖を欠損させたNOD/SCIDマウス(通称NSGマウス)をレシピエントマウスとして用いて作製したヒト化BLTマウスの大腸には、ヒトの腸管関連リンパ組織の発達は全く認められなかった。以上の結果から、IL-2Rg鎖を発現する免疫不全マウス(例:NOD/SCIDマウス)を用いてヒト化BLTマウスを作製することは、ヒトの腸管免疫系を小腸のみならず大腸にも発達させるために非常に重要であることが明らかとなった。さらには、大腸の粘膜関連リンパ組織が、HIVの感染標的組織に成り得ることも明らかとなり、今年度の目標を十分達成することが出来た。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
組織工学的手法を用いた唾液腺の再生治療に関する研究

静的環境における3次元培養実験では、われわれの正常培養唾液腺細胞は形態形成能を有していることが示唆されたが、ラジアルフロー型バイオリアクターとPolyvinyl alcohol (PVA)担体中を用いた3次元培養では、良好な細胞増殖を得ることはできなかった。今後、良好な結果を得るためには使用する担体やバイオリアクター中を循環する培地の還流速度を正常培養唾液腺細胞に最適化する必要があると思われる。唾液腺幹細胞の可塑性を維持したまま、長期培養するには通常の平面培養では困難なのである。そこでわれわれは肝細胞などの3次元培養に用いられているラジアルフロー型バイオリアクターに着目した。ラジアルフロー型バイオリアクターを用いた唾液腺細胞の三次元培養に先立ち、三次元構造を有する担体Polyvinyl alcohol(PVA)への細胞接着について検討を行った。方法としてPVAの円盤上に唾液腺細胞を平面培養し、2・4・6・8・10日後においてDAPIを用いた核染色を行い、蛍光顕微鏡にて担体上における細胞の生着・増殖を確認した。結果としてPVA上において培養唾液腺細胞の良好な生着・増殖は認められなかったため、以前われわれが行った研究にならい、PVAをファイブロネクチンにてコーティングし、同様の実験を行った。その結果、ファイブロネクチンにてコーティングした実験群においては担体上で、培養細胞の経時的な増殖を認めた。この結果をふまえ、われわれは三次元培養に先立ち、バイオリアクターにて20μg/mlファイブロネクチン溶液を循環させることにより担体(容積: 5ml)をコーティング、その後5.0×10e7個の培養唾液腺細胞を含む培地を循環させ、細胞を担体上に接着させた。今後得られた検体をH. E染色ならびに、抗ZO-1, Claudin-1, Claudin-3抗体を用いた免疫染色により組織学的に評価する予定である。さらに溶存酸素濃度や循環培地圧の測定などこの実験により唾液腺のみならず、大容積の実質臓器の再生の可能性についても示唆を与えうると思われる。ラジアルフロー型バイオリアクターを用いた唾液腺細胞の三次元培養に先立ち、三次元構造を有する担体Polyvinyl alcohol (PVA)への細胞接着について検討を行った。この結果をふまえ、われわれは三次元培養に先立ち、バイオリアクターにて20μg/mlファイブロネクチン溶液を循環させることにより担体(容積:5ml)をコーティング、その後5.0×10e7個の培養唾液腺細胞を含む培地を循環させ、細胞を担体上に接着させた。今後得られた検体をH.E染色ならびに、抗ZO-1, Claudin-1, Claudin-3抗体を用いた免疫染色により組織学的に評価する予定である。
パンデミックウイルスのゆりかご：多年生野草から農作物へのホストジャンプ機構の解明

世界的な貿易自由化に伴い、未知の植物ウイルスが農作物に遭遇・感染しこれらにホストジャンプし、パンデミックを引き起こす可能性が高まっている。本研究では、多年生野草が遺伝的に多様なウイルス株を生み出す「ゆりかご」として、農作物へのホストジャンプを準備している可能性を、鑑賞ユリに壊そ症状を引き起こし世界的に問題となっているオオバコモザイクウイルス(PlAMV)を用いて検証する。具体的には、(1)多年生野草に感染し続けることでウイルスの遺伝的多様性が高まるかを調査し、(2)PlAMVの野草分離株と鑑賞ユリの壊そ系統との集団遺伝学的な全ゲノム比較、および逆遺伝学的解析によりホストジャンプを実証する。
魚類の網膜および松果体における光受容細胞の増殖機構

1.ニホンウナギおよびヒラメの網膜における桿体細胞の増殖機構シラス、淡水および降りウナギ網膜では錐体細胞が外境界膜付近に一列に並ぶのに対し桿体細胞の核は外顆粒層全体を占めその外節層とともにウナギの成長に伴って顕著に増加することを確かめた。また淡水ウナギ網膜で増殖細胞核抗原(PCNA)免疫陽性細胞が外顆粒層のみならず内顆粒層にも多数みられ桿体前駆細胞が内顆粒層から派生する可能性を指摘し、ウナギの生涯にわたって桿体細胞は増殖し続けることを明らかにした。一方、ヒラメの網膜桿体細胞は変態の頃に出現し成魚では一列に並ぶ錐体細胞の上に厚い桿体外節層がみられ着底以降も増殖し続けることを確かめた。さらに変態後の養殖稚魚および漁獲成魚の網膜についてPCNA免疫陽性細胞の分布を調べ、稚魚では外顆粒層全体に陽性細胞が豊富に分布し前駆細胞が外顆粒層の基底部から頂上部へ移動して新しい桿体細胞に成るが、成魚の網膜では周縁部胚芽帯付近以外PCNA免疫陽性細胞は少なく餌料や環境条件等の影響が示唆された。2.ニジマスの松果体における光受容細胞の増殖機構光受容-メラトニン分泌を行う魚類松果体も網膜の場合と同様に、光受容細胞が新生され続けるのかどうか明らかにするために、ニジマス成魚の松果体についてPCNA免疫陽性細胞の分布を調べた。陽性細胞は先端膨大部から柄部まで全体にわたって豊富に分布し、成魚の松果体においても光受容細胞は増殖し続けることが示唆された。そこでPCNA免疫陽性細胞にロドプシン、Per3、5-HT等が共存するかどうかを調べ、ロドプシン陽性光受容細胞外節との接近あるいはPer3および5-HTが共存するとみなされる場合も少なくないが、さらにBrdU(チミジンの類似体)を投与して分裂後の増殖細胞を追跡し光受容細胞あるいは支持細胞等への分化を明らかにしつつある。本年度は網膜桿体細胞の増殖機構に関する研究成果の論文発表と、松果体光受容細胞の増殖機構に関する免疫細胞化学的研究の推進を図り、研究実績は次のように要約される。1.ニホンウナギの網膜における桿体細胞の増殖機構:シラスウナギ、淡水ウナギおよび降りウナギの網膜桿体細胞の増殖機構について、組織学的並びに免疫細胞化学的に解析した。1)外境界膜付近に一列に並ぶ錐体細胞に対し、外顆粒層を全体を占める桿体細胞の核およびその外節層がウナギの成長および加齢に伴って顕著に増加する。2)淡水ウナギの網膜では、増殖細胞核抗原(PCNA)抗体に対する免疫陽性細胞が外顆粒層のみならず内顆粒層にも多数みられ、桿体前駆細胞が内顆粒層から派生している可能性が高い。本結果より、ニホンウナギの生涯にわたって網膜桿体細胞は増殖し続けことが示唆された(FisheriesScience 69,924-928,2003)。2.ヒラメの網膜桿体細胞の増殖機構に関する免疫細胞化学的研究:ヒラメの綱膜桿体細胞は変態の頃に出現し、成魚では一列を成す錐体細胞の上に厚い桿体外節層がみられるので、着底以降も増殖し続けるものとみなされた。変態後の養殖稚魚および漁獲成魚の網膜についてPCNA免疫陽性細胞の分布を調べ、桿体細胞の増殖機構の解明を試みた。

稚魚では外顆粒層全体に免疫陽性細胞が豊富に分布し、前駆細胞が外顆粒層の基底部から頂上部へ移動して新しい桿体細胞に成ることが示唆された。一方、成魚の網膜では周縁部胚芽帯付近以外PCNA免疫陽性細胞はあまりみられず、水温や栄養等の影響が予想された(Fisheries Science 70,80-86,2004)。3.ニジマスの松果体における光受容細胞の増殖機構:光受容-メラトニン分泌を行う魚類松果体も網膜の場合と同様に、光受容細胞がさらに新生され続けるのかどうか明らかにするため、約2年令のニジマス松果体についてPCNA免疫陽性細胞の分布を調べた。免疫陽性細胞の核には大きな卵円形や紡錘形あるいは不規則な形のものがみられ、先端膨大部から柄部まで全体にわたって豊富に分布し、松果体上皮の基底部で分裂した前駆細胞が頂上部へ移動してさらに分裂し、あるいは直接光受容細胞に分化することが考えられた。本結果より、成魚の松果体においても光受容細胞は増殖し続けることが示唆された(平成16年度日本水産学会大会、鹿児島大、講演発表)。平成1516年度にわたる本研究の前半では網膜桿体細胞が生涯にわたって増殖し続ける可能性をウナギおよびヒラメについて明らかにし、後半の本年度は松果体光受容細胞の増殖機構に関する免疫細胞化学的研究に力を注ぎ次のような研究成果が得られた。光受容-メラトニン分泌が行われる魚類松果体でも網膜の場合と同様に、光受容細胞がさらに新生され続けるのかどうか明らかにするために、成熟間もないニジマス若魚の松果体について増殖細胞核抗原(PCNA)免疫陽性細胞の分布を調べた。PCNA陽性増殖細胞の核は大きな卵円形あるいは紡錘形を示すものが多く、先端膨大部から柄部まで全体にわたって豊富に分布し、松果体上皮の基底部で分裂した前駆細胞が頂上部へ移動してさらに分裂あるいは直接光受容細胞に分化することが考えられ、成魚の松果体においても光受容細胞は増殖し続けることが示唆された(平成16年度日本水産学会大会、鹿児島大、講演発表;16th International Congress of the IFFA、Aug.2004、Kyoto、講演発表)。次に、PCNA陽性増殖細胞にロドプシン(光受容物質)、Per3(時計遺伝子)、5-HT(メラトニンの前駆物質)等が共存するかどうか免疫二重染色法を施して調べ、ロドプシン陽性光受容細胞外節との接近はしばしばみられるものの決定的な確証を得るには至らなかった。そこで、ニジマス成魚のみならずティラピア若魚の網膜および松果体の増殖細胞をBrdU(チミジンの類似体)で標識し期間を延長してロドプシンあるいは5-HTとの共存の有無を調べ、光受容細胞あるいは支持細胞への分化の可能性を明らかにしつつある(平成17年度日本水産学会大会、海洋大、講演発表;X.Congress of the EPBRS、Frankfurt、Sep.2005、講演発表予定)。
V族混晶窒化物半導体自己組織化量子ドットと完全配列化

本研究では、原子状水素援用RF分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、光通信用発光素子、および量子ドット型太陽電池への応用を目指し、長波長帯で発光する高品質なGaAs基板上自己組織化量子ドットの作製技術の開発、およびデバイス応用への研究を行った。現在、一般的な構造、材料を用いた量子ドットの成長では、量子ドット部で発生する格子歪みに起因して発光波長が短波長側にシフトする。さらには、活性層体積の増加を目的とした多重積層成長において、格子歪みの蓄積により量子ドットのサイズ均一性が損なわれること、転移が発生する問題が残されている。量子ドットの多重積層構造へのアプローチとして、歪み補償の概念を利用した多重積層化を検討した。これは、中間層部で量子ドットとは逆向きの歪みを発生させ、1周期毎に歪みを一旦フリーな状態に戻しながら積層成長を行うことを原理としている。InAsの格子定数はGaAsに比べて約7%大きい。このため、本研究で用いたGaAs基板に比べて格子定数が小さい材料として、GaNAsを用いることを提案した。GaNAsはNの組成の制御によってGaAsよりも小さい任意の格子定数に設定でき、またGaAsよりもバンドギャップが小さく、量子ドットのポテンシャル障壁が低くなることに起因した長波長化も期待できる。本研究ではGaAs(001)基板上InAs量子ドットの多重積層化について、GaNAs歪み補償中間層の有効性を原子間力顕微鏡(AFM)、透過型電子顕微鏡(TEM)、高分解X線回折法(XRD)を用いて評価した。最適なGaNAs中間層を用いることで、50層以上の量子ドットの多重積層化、および発光波長の長波長化に成功した。また、pin型太陽電池の層に多重積層量子ドットを導入した量子ドット型太陽電池を試作し、世界的にも研究例が少ない量子ドットの寄与による光吸収を得ることに成功した。本研究では、原子状水素援用RF分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、光通信用1.3μm,1.55μm帯で発光する高品質なGaAs基板上自己組織化量子ドットの作製を行っている。自己組織化量子ドットの発光の高品質化を目指す場合の問題点として、量子ドットの発光の長波長発光化のみならず、量子ドットのサイズ揺らぎの低減、多重積層化による活性層領域の増大が挙げられる。そのアプローチとしてInP基板上InAs量子ドットでは歪み補償の概念を利用した多重積層化が行われてきた。しかしながらGaAs基板を用いた場合、従来の材料系ではGaAsよりも格子定数が小さい適当な材料がなかったため、多重積層化の際に量子ドットで蓄積された圧縮歪みが残り、転移の発生や量子ドットサイズが増大することが問題となっていた。その問題を解決するため、GaAsに希薄窒素を導入した系であるGaNAsを歪み補償中間層に用いることを提案している。GaNAsはNの組成によって任意のGaAsよりも小さい格子定数に設定することが可能であり、GaAsよりもバンドギャップが小さいために長波長領域かつ多重積層化が可能となることが期待される。これまでに、単層のInAs量子ドットを用いてGaNAs歪み補償層がInAs量子ドットの発光特性にどのような影響を与えるかフォトルミネッセンス(PL)測定を中心に研究を行った。N組成が1%程度の場合、従来のGaAsを用いた場合よりも発光強度が増加する傾向があった。さらにN組成を増加させるに従い発光波長が長波長化し、2.4%のときに1.3μm帯で発光することを確認した。今後は多重積層化に最適なN組成、膜厚を検討していき、多重積層化を行う予定である。現在、自己組織化量子ドットの作製技術において、長波長発光化、及び活性層体積の増加を目的とした多重積層化技術の確立が急がれている。量子ドットの多重積層構造へのアプローチとして、InP基板上InAs量子ドットでは歪み補償の概念を利用し、InPの格子定数よりも小さいInAlGaAsを中間層材料に用いることによる多重積層化が行われている。しかしながらGaAs基板を用いた場合、従来の材料系ではGaAsよりも格子定数が小さい適当な材料がなく、多重積層化の際に量子ドットで蓄積された圧縮歪みが残留し、転移の発生や量子ドットサイズが増大する原因となることが問題となっていた。その解決策として、本研究ではGaAsに希薄窒素を導入した系であるGaNAsを歪み補償中間層に採用している。これまでに、GaAs(001)基板上InAs量子ドットの多重積層化について研究し、GaNAsを歪み補償中間層として用い、GaNAs中のN組成を最適化することによって、通常の作製技術では困難な30層以上のInAs自己組織化量子ドットの多重積層化に成功したことを原子間力顕微鏡(AFM)、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて確認した。また、中間層材料をGaNAsにしたことによる長波長発光化が可能であることについてフォトルミネッセンス(PL)測定を用いて調べた。今後は、確立した技術を用いてレーザ素子などのデバイス構造を作製する予定である。

本研究では、原子状水素援用RF分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、光通信用発光素子、および量子ドット型太陽電池への応用を目指し、長波長帯で発光する高品質なGaAs基板上自己組織化量子ドットの作製技術の開発、およびデバイス応用への研究を行った。現在、一般的な構造、材料を用いた量子ドットの成長では、量子ドット部で発生する格子歪みに起因して発光波長が短波長側にシフトする。さらには、活性層体積の増加を目的とした多重積層成長において、格子歪みの蓄積により量子ドットのサイズ均一性が損なわれること、転移が発生する問題が残されている。量子ドットの多重積層構造へのアプローチとして、歪み補償の概念を利用した多重積層化を検討した。これは、中間層部で量子ドットとは逆向きの歪みを発生させ、1周期毎に歪みを一旦フリーな状態に戻しながら積層成長を行うことを原理としている。InAsの格子定数はGaAsに比べて約7%大きい。このため、本研究で用いたGaAs基板に比べて格子定数が小さい材料として、GaNAsを用いることを提案した。GaNAsはNの組成の制御によってGaAsよりも小さい任意の格子定数に設定でき、またGaAsよりもバンドギャップが小さく、量子ドットのポテンシャル障壁が低くなることに起因した長波長化も期待できる。本研究ではGaAs(001)基板上InAs量子ドットの多重積層化について、GaNAs歪み補償中間層の有効性を原子間力顕微鏡(AFM)、透過型電子顕微鏡(TEM)、高分解X線回折法(XRD)を用いて評価した。最適なGaNAs中間層を用いることで、50層以上の量子ドットの多重積層化、および発光波長の長波長化に成功した。また、pin型太陽電池の層に多重積層量子ドットを導入した量子ドット型太陽電池を試作し、世界的にも研究例が少ない量子ドットの寄与による光吸収を得ることに成功した。
炎症消退脂質分子とオートファジー誘導における術後回復力強化について

研究課題に基づき、炎症消退脂質分子の周術期病態下における炎症消退反応やオートファジーの誘導について、術後回復力(ERAS)に関連するメカニズムを解明することを目的とした。最初のステップとして、C57BL/6マウスをコントロール群と飢餓群に設定し、肝細胞の変化を観察した。生理活性脂質であるレゾルビン投与で、飢餓状態の肝細胞内のオートファジーの進行が抑制される可能性を見出した。また、オートファジーに関連する可能性のあるmicroRNAを肝細胞内のmicroRNAの網羅的発現解析から探求した。結果、候補と考えられていたmicroRNAについて、有意差を得るには至っていない。ヨーロッパではヨーロッパ静脈経腸栄養学会を中心にERAS(Enhanced recovery after surgery)プロトコルが進行しており、エビデンスのある各種の管理方法を集学的に実施することで術後患者回復力強化を目指している。今回、我々は術前絶飲食による「飢餓状態」および患者の原疾患「癌細胞の存在」に、手術侵襲による「炎症」が加わった特殊な病態下においてこれらの生理活性脂質分子の負荷による炎症消退反応、さらに癌細胞の死滅にかかわるオートファジー誘導について、術後回復力に関わるメカニズムを解明したいと考えた。初年度においては、マウスを用いた実験系において飢餓状態を作成することに、時間を費やした。C57BL/6マウスを用いて、自由経口食事摂取量の1/4の食事を与えた群(飢餓群)と自由経口食事摂取したマウスを飼育し、一週間後の肝細胞の変化を観察した。具体的には、以下の項目を観察した。1肝細胞内mTOR activity(ELISA法)、mTORのリン酸化/Total(比)変化の定量(ウェスタンブロット法)2mTOR上流系である骨格筋および肝細胞内p53、Akt、MAPK、AMPK、IPMKのリン酸化/Total(比)変化の定量(ウェスタンブロット法、フローサイト法)3mTOR下流系である骨格筋および肝細胞内LC3-2/1比, Beclin1発現の変化(ウェスタンブロット法)ヨーロッパでは、ヨーロッパ静脈経腸栄養学会を中心にERAS(Enhanced recovery aftersurger)プロトコールが進行し、エビデンスのある管理方法を集学的に施行する事で、術後の患者の回復が促進する事が知られている。本年度、我々は肝細胞の培養実験系において、生理活性脂質であるレゾルビン投与で、飢餓状態の肝細胞内のオートファジーの進行が抑制されるか検証した。また、肝細胞内のmicroRNAの網羅的発現解析を行った。ヨーロッパでは、ヨーロッパ静脈経腸栄養学会を中心にERAS (Enhanced recovery after surgery)プロトコルが進行しており、エビデンスのある各種の管理方法を集学的に実施することで術後患者回復力強化を目指している。本年度は、オートファジーに関連する細胞内情報伝達系におけるmicroRNAの関与を解析することを主眼に研究を行った。具体的には、自由摂食および飢餓状態のマウスに、生理活性脂質であるレゾルビン投与を行い、各々から肝細胞内のmicroRNAを抽出し、次世代型シーケンサーによるmicroRNAの網羅的発現解析を行った。まず、得られた肝細胞をホモジナイズし、micro RNA isolation kitを用いてmicroRNAを抽出し、バイオアナライザーにて確認した。その後、充分な濃度の検体についてのみ、専用の試薬・酵素を使用し、安定化を目的としたcDNA合成を行った。エマルジョンPCRからチップローディングまでが可能なIon Chefを使用し、充填されたチップを次世代高速シーケンサーに導入した。発現定量解析には、CLCバイオ社の解析ソフト(Genomic Work Bench)を使用した。昨年度のmicroRNAの網羅的発現解析を継続し、多変量解析に必要なサンプル数への到達を目標にしていたが、肝細胞から得られるmicroRNAの収量がシーケンスに充分でないケースが少なからずあった。したがって、明らかな統計学的有意差を得るまでに必要なサンプル数に到達しなかったものの、可能性のあるいくつかのmicroRNAが候補に挙がった。次世代シーケンサーを用いたmicroRNAの網羅的解析実験系の、実験手技の安定化、網羅的解析の統計処理に時間を要したため、動物を用いた実験系は施行していない。術後回復力強化microRNAの網羅的発現解析を、パスウェイ解析等の多変量解析で行う事で、オートファジーに関連する細胞内情報伝達系におけるmicroRNAの関与を解析したいと考えている。実験予定では、ω3脂肪酸入りの自由摂取を行った群(脂肪酸飽食群)を作成し、腹腔内浸出液に含まれる脂質解析を行う予定であった。しかし、飢餓の動物モデル作成に予定以上に時間を費やしたために、次年度に行う事となった。論文投稿を予定しているため、投稿前の英文校正や、投稿後の再実験、追加実験に必要なため。次年度は、脂肪酸飽食群をふくめてデータ解析を行い、飢餓により増加した肝細胞内のオートファジーの進行が、脂肪酸を摂取する事で抑制されることを証明したいと考えている。

追加実験の為の実験消耗品代、英文校正代等に使用予定である。次年度においては、腹腔内浸出液に含まれる脂質解析のために、大学内の中央プロテオミクス研究室共用設備にあるイオントラップ型MS(Bruker Daltonics社、Esquire HCT)を用いて、LC-ESI-MS(n)分析を行いたいと考えている。LC-ESI-MS(n)のランニングコスト費用、また、ウェスタンブロッティングおよびフローサイトメトリに使用する抗体、ELISA kitの購入費用に使用する。
心不全患者における冠動脈疾患合併患者の特徴と予後に関する前向き多施設観察研究

本研究は入院心不全患者における冠動脈カテーテル造影検査の意義、冠動脈疾患合併率、およびその予後に与える影響を調べるために前向き多施設レジストリを行う。まずは調査項目を決定するため、また、冠動脈カテーテル造影検査と心不全患者の予後を見積もる為に、既存の入院心不全レジストリであるREATLIY-AHFのデータを解析し、その効果を見積もることを行った。1) REALITY-AHFの後ろ向き解析:1344人の患者が解析され、511人が入院中に冠動脈カテーテル検査を行っていた。冠動脈カテーテル検査を行った患者の行わなかった患者と比較したときの退院1年後の死亡に対するハザード比は単変量コックス比例ハザードモデルでハザード比0.30(p値<0.001)、他の予後因子で調節後もコックス比例ハザードモデルでハザード比0.45(p値<0.001)であった。感度分析にて行ったプロペンシティスコアマッチングにおいてもハザード比0.60(p値=0.04)であり同様の結果であったため、我々の仮説を支持する結果であり、かつハザード比を考慮しても現在の予定登録患者数で十分に仮説を検証できると考えられた。2)当レジストリの進捗数回のミーティングを行い、試験における調査項目を最終決定した。その後現在主機関である順天堂大学の病院倫理委員会に提出し、承認されたため現在EDCの構築の最終段階である。同時に現在他の参加施設において倫理委員会にかかっている段階であり、通過し次第他施設でも患者登録を開始する。当初予定していたよりも調査項目の選定に時間がかかっていること、また血清サンプルの保存を行うかどうかについて議論があったこと等から当初考えていたよりも時間がかかっており、その結果EDCの構築と試験の開始が遅れた。主機関の病院倫理委員会は通過しているため、今年度はできるだけ早期に患者登録を全参加施設で開始する予定である。具体的には、今年度中に参加全施設で1500例の登録完了を目指す。本来であれば今年度にEDC構築および運用に関する支払い、および研究計画の最終決定のために各施設を訪問する予定であったが、EDCの構築および運用が遅れているため、まだ支払いができていないため、次年度使用額が生じた。完成し次第今年度に支払いを行う予定である。
超臨界流体は沈み込むスラブから難溶性元素を運べるか？

沈み込むプレートから堆積岩質超臨界流体がマントルに加わり、さらに水流体とメルトに分離しマグマを生成する。沈み込み帯のカンラン岩捕獲岩には塩水を含む流体包有物がある。超臨界流体の化学組成や、メルトと水流体に分離時の元素分配を知ることは重要なので、高温高圧条件下でメルトと水流体を共存させ放射光蛍光X線分析を行い、微量成分元素の分配係数を求めた。その結果、超臨界流体は塩素を含み、塩水とメルトに分離する時、アルカリ元素とアルカリ土類元素は塩水に、超臨界流体に含まれる堆積岩を特徴づける元素のうち水流体に分配されない元素はマグマによって運ばれると提案する。このモデルは島弧玄武岩の化学的特徴を説明できる。現在までに2種類の高温高圧その場観察実験を実施している。(1)マルチアンビル型高温高圧発生装置を用いて、マグマと水流体の間での難溶性元素の分配係数を求めている。現在までの結果では、塩濃度が高い場合は、水流体への分配係数は大きくなるが、臨界終端点よりも低圧側では、水流体への溶解度は大きくはない。沈み込む海洋プレートからマントルウェッジに難溶性元素を運ぶためには、塩水であるか、マグマと水流体が完全に混和した超臨界流体でなかればならないと提案する。(2)蛇紋石の水流体に対する溶解現象をその場観察している。その結果、蛇紋石は、1GPa以下の圧力条件においては、脱水分解反応する温度圧力付近で、水流体に非調和溶解することがわかった。花崗岩またはジェーダイトメルトと水流体の間のPb、Rb、Srの分配係数を高温高圧蛍光X線その場観察により求めた。実験はフランスのソレイユ放射光実験設備で行った。その結果、これらの元素の水流体/メルトの分配係数は圧力または塩濃度とともに増大し、特にPb、Srは塩水には分配されるが、塩素がない系では水流体にほとんど分配されないことを確認した。筆者たちは、スラブからマントルウェッジに超臨界流体が付加し、上昇途中でマグマと水流体に分離し、それぞれにマグマを発生させる仮説を提案している(Kawamoto et al. 2012 PNAS)。この時、スラブ起源の超臨界流体には塩素が含まれていて、水流体に塩素のほとんどと(Borchert et al. 2010 GCA)、アルカリ元素とPbの多く、アルカリ土類元素などの一部が分配されると考える。こう考えると、これまで指摘されていた島弧マグマの微量成分元素の多様性に必要な2種類のスラブ成分(Elliott et al. 1997 JGR)をうまく説明することができる。この成果は、下記の論文として公表した。地球惑星科学希土類元素を用いたマグマと水流体の分配実験には成功した。軽希土類元素と中希土類元素・重希土類元素で分配係数に違いを見いだすことができた。また、蛇紋石の水流体に溶解する実験は、当初の予想以上に重要な実験結果をもたらしている。希土類元素を用いたマグマと水流体の分配実験については、早く結果を論文にしたい。また、蛇紋石の水流体に溶解する実験は、実験点をいまよりも増やして、より説得力のある研究としたい。計画していた放射光実験を行わなかったため、旅費が必要なかった。ダイアモンドアンビル(ダイアモンドの単結晶)が予想していたよりも消耗しなかったため。また、ラマン散乱分光計のミラーは経年変化するので、交換を予定していたが、従来のミラーの4分の1の費用で交換できるようになったのも大きい。本年度は、放射光実験を行う。大学院生がよい研究成果を出しているので、国際学会に参加する旅費としても支弁したい。また、本年度はダイアモンドアンビルの実験条件がより高圧になるために、ダイアモンドアンビルを購入する必要が大きいと予想する。
実践家参画型エンパワーメント評価を活用した有効なEBP技術支援センターモデル構築

本研究は、我々が開発した実践家参画型エンパワーメン卜評価の方法論を活用し実践現場が「学習する組織」として利用者ニーズ解決に有効に機能することを支えるエビデンスに基づく実践技術支援センター(EBP-TAC)モデルを構築し、定式化することにある。研究は第I第IVフェーズで進めた。研究4年度に当たる平成30年度は、前年度に引き続き第I・第IIフェーズを進展させ、第IIIフェーズ(全国試行評価調査の実施)を行った。第Iフェーズの課題:実践家参画型評価を活用したEBP-TAC支援モデルの開発・作成について、「実施・普及ガイドラインが目ざす3つの共有」、1「効果モデル」共有、2「効果モデル」をより効果的なものへと発展させる方法の共有、3実施・普及方法の共有を明確にすることの重要性が明らかになった。また「3つの共有」を推進する組織づくりとして、(1)実施段階判定のアセスメント、(2)戦略・実施プラン作成、(3)評価モニタリング会議の実施とチームによる「効果モデル」の振返り、(4)チームによる戦略・実施プランの振返り、(5)評価結果や、戦略・実施プランに基づく評価ファシリテータのコンサルテーションが示唆された。以上から準備の整ったプログラムに、第IIIフェーズの全国試行評価調査を進めている。一部は評価調査を終了し、分析と実践家と協働の振り返り会を開催した。これらの試行評価調査実施に当たり、EBP-TACの支援内容を昨年度から一部改訂して、A)価値と理念の明確化と共有化、B)実施機関(組織)のアセスメント、C)戦略・実施プランの策定とモニタリングの実施支援、D)組織・運営体制、ネットワーク形成等の支援、E)効果モデルの実施・普及支援、効果的実施の支援、F)実践家参画型評価と評価キャパシティ形成の支援からなるEBP-TACガイドラインおよびそのフィデリティ尺度を構築し、実施状況を把握している。第IIフェーズの調査実施が遅れているが、これは第Iフェーズの検討がより精緻化・深化されたため、および日本の状況が変化しているためである。平成31年度には調査票を完成し、順次調査を実施する。2019年度は、第IVフェーズ:EBP-TAC支援モデルの改訂・定式化(完成版)と、公表・提案フェーズの課題を進める。具体的には、(1)様々な福祉領域の関係者との意見交換の場を持ち、より効果的で実用性の高いEBP-TAC支援モデルに改訂・発展させ、プログラム横断的、評価ステージ横断的モデルとして定式化する、(2)本研究で作成したEBP-TAC支援モデルの実施ガイドラインと実践支援ツール・評価支援ツール等の諸様式をまとめたツールキットを作成し、公開する。本研究の目的は、研究代表者らが開発して来た実践家参画型エンパワーメン卜評価の方法論を活用して福祉実践現場が「学習する組織」として利用者ニーズ解決のために有効に機能することを支える科学的根拠にもとづく実践・技術支援センター(EBP-TAC)のモデル(組織形態・運営、支援活動の方法等)を構築し、定式化することにある。本研究は、第I第IVフェーズの4段階で進めている。研究初年度の平成27年度は、第Iフェーズの研究課題である実践家参画型エンパワーメント評価を活用したEBP-TAC支援モデルの暫定アプローチ法の開発・作成することであり、8プログラム班の参画を得て行った。具体的には、まず(1)有効なEBP-TAC支援モデル(暫定版)を開発した。EBP-TAC支援モデルは、1EBP等の実践支援と、2実践家参画型エンパワーメント評価実施支援、3EBP-TACの組織・運営の3領域からなる。それぞれが有効に機能するために、EBP等効果モデルの実施・普及ガイドラインを作成することが重要と判断し、3つのプログラム評価班で作成した。また、EBP技術支援センターモデルの共通フォーマットとして、13領域からなるEBP等効果モデルの実践支援と、2実践家参画型エンパワーメント評価実施支援のガイドラインを作成している。また(2)EBP-TAC支援に関わる暫定版フィデリティ尺度の作成については、各プログラム班の議論を踏まえて、EBP-TACの効果的援助要素リスト(暫定版)を作成した。さらに、(3)EBP-TAC支援によって行うゴール設定とアウトカム指標の検討では、アウトカムモニタリングを行う各班共通のクラウドシステムの開発を進めている。有効なEBP-TAC支援モデル(暫定版)の枠組みについては、8プログラム評価班の参加により、それぞれの研究班に参加する実践家の意見を反映したモデルが形成されつつある。海外の先行事例に対する事例調査は次年度以降に実施する。本研究は、研究代表者らが開発して来た実践家参画型エンパワーメン卜評価の方法論を活用し福祉実践現場が「学習する組織」として利用者ニーズ解決に有効に機能することを支える科学的根拠に基づく実践技術支援センター(EBP-TAC)のモデルを構築し、定式化することにある。本研究は第I第IVフェーズで進めている。研究2年度に当たる平成28年度は、昨年度に引き続き、第Iフェーズを進展させ、次段階の第IIフェーズ(EBP-TAC支援モデルへの適合度評価・ニーズ評価調査)の準備を行い、準備が整ったプログラムについては、第IIIフェーズ(全国試行評価調査の実施)の取り組みを開始した。第Iフェーズの研究課題である実践家参画型評価を活用したEBP-TAC支援モデルの開発・作成は、8プログラム班の参画を得て行っている。

取り組みの中で、「実施・普及ガイドラインが目ざす3つの共有」、すなわち、1「効果モデル」共有、2「効果モデル」をより効果的なものへと発展させる方法(実践家参画型評価アプローチ)の共有、3実施・普及方法の共有を明確にすることが重要と明らかになった。また「3つの共有」を推進する組織づくりとして、(1)実施段階判定のアセスメント、(2)「3つの共有」を推進する戦略・実施プラン作成、(3)評価モニタリング会議の実施とチームによる「効果モデル」の振返り、(4)チームによる戦略・実施プランの振返り、(5)評価結果、戦略・実施プランに基づく評価ファシリテータによるコンサルテーションが重要であることが示唆された。以上に基づいて、準備の整ったプログラムについて、第IIIフェーズの全国試行評価調査を開始した。また第IIフェーズのEBP-TAC支援モデルに対する適合度評価・ニーズ評価調査は、第Iフェーズにおける精緻化が進んだため、評価票改訂を行った。平成29年度には本調査実施の予定でいる。第IIフェーズの調査実施が遅れているが、これは第Iフェーズの検討がより精緻化・深化されたためである。平成29年度には調査票を完成し、順次調査を実施する。本研究は、研究代表者らが開発して来た実践家参画型エンパワーメン卜評価の方法論を活用し福祉実践現場が「学習する組織」として利用者ニーズ解決に有効に機能することを支える科学的根拠に基づく実践技術支援センター(EBP-TAC)モデルを構築し、定式化することにある。本研究は第I第IVフェーズで進める。研究3年度に当たる平成29年度は、前年度に引き続き、第I・第IIフェーズを進展させ、準備が整ったプログラムについては、第IIIフェーズ(全国試行評価調査の実施)の取り組みを行った。第Iフェーズの課題である実践家参画型評価を活用したEBP-TAC支援モデルの開発・作成について、「実施・普及ガイドラインが目ざす3つの共有」、1「効果モデル」共有、2「効果モデル」をより効果的なものへと発展させる方法(実践家参画型評価アプローチ)の共有、3実施・普及方法の共有を明確にすることの重要性が明らかになった。また「3つの共有」を推進する組織づくりとして、(1)実施段階判定のアセスメント、(2)「3つの共有」を推進する戦略・実施プラン作成、(3)評価モニタリング会議の実施とチームによる「効果モデル」の振返り、(4)チームによる戦略・実施プランの振返り、(5)評価結果、戦略・実施プランに基づく評価ファシリテータによるコンサルテーションの重要性が示唆された。これらの試行評価調査実施に当たり、EBP-TACの支援内容として、A)EBP-TACの理念、B)人材・組織、C)支援サービス1:実施・普及ガイドライン・実施戦略と計画、D)支援サービス2:効果モデルの実践・普及支援、E)支援サービス3:実践家参画型エンパワーメント評価活用支援、からなるEBP-TACフィデリティ尺度を作成し、実施状況を把握している。第IIフェーズの調査実施が遅れているが、これは第Iフェーズの検討がより精緻化・深化されたため、および日本の状況が変化しているためである。平成30年度には調査票を完成し、順次調査を実施する。
超高融点結晶のセラミック生成による高効率新固体レーザーの開発

1.高出力Nd:YAGセラミックレーザーを開発した。直径4mm、長さ110mmのNd:YAGセラミック・ロッドを290WのLDで励起して、110Wの出力を発生することに成功した。スロープ効率は41%であった。出力、効率の両面から見て、Nd:YAGセラミック材料の品質は、単結晶レーザー材料と同等、または其れ以上であることが実証された。このような高性能のセラミックレーザー材料は、共同研究している企業から、商品化され、世界に供給が始まった。2.ナノ結晶技術とプレスを使わない自己エネルギー駆動型の焼結プロセスによって、非常に透明度の高いYb^<3+>イオン添加S_<C2>O_3セラミックの開発に成功し、それを新しい固体レーザーとして評価を行った。分光学的性質を集中的に研究した。これまでの固体レーザー、例えばYAG結晶に比べて、結晶場の違いにより、広帯域の吸収と発光スペクトルを持つことがわかった。2.5%のYbイオンを添加したS_<C2>O_3セラミック板をファイバー結合型LDで励起して、1041nmと1094nmを中心とした波長で、連続発振に成功した。発振スペクトルが幅広く、将来、フェムト秒レーザーを開発したときには、従来型レーザーより超短パルスを発生できることが証明された。3.同様の技術を使って、極めて透明度の高いNd^<3+>イオン添加YGdO_3セラミック固体レーザー材料の開発に成功した。分光学的研究の結果、先に開発に成功したNd:Y_2O_3に比べても、さらに幅広いスペクトルを持つことが分かった。LD励起で連続発振に成功し、その波長が1078.1nmで、^4F_<3/2>→^4I_<11/2>という光学遷移に対応することを確かめた。Yb^<3+>:Y_2O_3セラミックスの吸収・発光スペクトル、熱伝導率、非線形屈折率の測定を行い、物理特性・光学特性を評価した。極低温の吸収スペクトル測定により976.5nmの0-0遷移の吸収線がメインの吸収線と磁気双極子遷移と思われる弱い吸収線とに分離した。Y_2O_3の結晶構造により許容・禁制の二通りのサイトへYb^<3+>が置換配置されることを確認した。熱伝導率は無添加Y_2O_3セラミックスでは17W/Kmを示し、YAGの1.4倍以上の大きな値を示した。Yb^<3+>添加により低下するが、実用的な使用濃度(1at%程度)ではほとんど問題はないと考えられる。Z掃引法により非線形屈折率測定を行い、n_2=(5.79±1.45)×10^<-13>esuを得た。これはYAGの2倍以上の大きな値であり、Kerrレンズモード同期を行う上で有利である。またYAGは単結晶とセラミックスで差がないことを確認した。Yb^<3+>:Y_2O_3セラミックスのCWレーザー発振実験を行った。波長940nm、出力3Wのブロードストライプレーザーダイオード(LD)を励起光源にした端面励起構成により、1.077μmで0.47Wの出力を得た。スペクトル幅2nmの広帯域発振を観測し、超短パルスレーザー材料としての有用性を認識した。モード同期発振に向けて現在実験を進めている。またNd^<3+:>Lu_2O_3、Yb^<3+:>Sc_2O_3、Nd^<3+:>YGdO_3などの新しいホストセラミックスの吸収・発光スペクトル、熱伝導率、非線形屈折率の測定を行い、レーザー発振にも成功している。Yb^<3+:>Sc_2O_3、Yb^<3+:>Lu_2O_3はYb^<3+>:Y_2O_3と同様に広帯域な蛍光スペクトルを有し、超短パルス発生媒質として有望である。これらも併せて試料作製の最適化及びレーザ発振実験を進めている。3.同様の技術を使って、極めて透明度の高いNd^<3+>

イオン添加YGdO_3セラミック固体レーザー材料の開発に成功した。分光学的研究の結果、先に開発に成功したNd:Y_2O_3に比べても、さらに幅広いスペクトルを持つことが分かった。LD励起で連続発振に成功し、その波長が1078.1nmで、^4F_<3/2>→^4I_<11/2>という光学遷移に対応することを確かめた。
新規肝発ガン性マイコトキシン,フモニシン,による食品汚染と生産菌分布の調査研究

フモニシンは植物病原真菌が産生する代謝産物で、発癌プロモーター活性を有するため、現在最も注目されているカビ毒である。わが国およびアジア地域のフモニシン汚染を明らかにするため、トウモロコシ関連食品を調査した。抽出はメタノール-水(3:1)で行い、セップパック・アクセルQMAカートリッジで精製し、励起波長335nm、蛍光波長450nmの蛍光HPLC分析法を行った。日本の試料では輸入トウモロコシ9検体中8検体にFB1(0.6-4.1ppm)、FB2(0.3-10.2ppm)を検出し、飼料成分のグルテンフィードは6検体すべてにFB1(0.3-2.4ppm)、3検体にFB2(0.8-8.5ppm)を検出した。市販の菓子、コーンスープ、冷凍や缶入りトウモロコシ粒など46検体からフモニシンは検出されなかった。圃場より得たフザリウム・モニリフォルメ菌株はすべてにFB1(0.6-7.9ppm)およびFB2(0.2-5.1ppm)の産生を認めた。アジア地域として、ネパール、中国、タイおよびマレーシアのトウモロコシおよび市販のトウモロコシ関連食品のフモニシン分析の結果は、ネパールの試料24検体中12検体にFB1が平均0.6ppm、7検体にFB2が平均1.6ppm検出された。中国の試料はFB1が平均6.8ppm、FB2が平均3.3ppm検出された。タイの試料では、36検体中16検体にFB1(0.3-1.8ppm)、13検体にFB2(0.1-0.4ppm)を検出し、特に市販のトウモロコシ食品の汚染率が高いことが判明した。マレーシアの試料でもFB1およびFB2を検出した(0.1-0.8ppm)。以上のことから、フモニシン汚染はわが国をはじめ、アジア地域で幅広く認められ、食品を通じたフモニシンの摂取が、また飼料汚染から家畜等への影響が懸念された。フモニシンの毒性発現の機構はまだ不明であるが、弱いながら発癌性を有するので、フモニシンの分解も含めた対策が早急に必要である。フモニシンは植物病原真菌フザリウム・モニリフォルメの産生する二次代謝産物で、人の食道癌や肝臓癌との関連性が示唆され、現在最も注目されているカビ毒である。今年度はフモニシンの蛍光HPLC分析法を確立し、輸入家畜飼料および市販のトウモロコシ関連食品のフモニシン汚染を調べた。またわが国の圃場より分離した菌のフモニシン産生性も併せて検討した。フモニシンを蛍光分析するため、試薬と反応後得られた生成物の分析波長を分光蛍光光度計で調べ、励起波長を335nm、蛍光波長を450nmと決めた。抽出はメタノール-水(3:1)で行い、分析方法を検討した。セップパック・アクセルQMAカートリッジがフモニシンB1(FB1)およびB2(FB2)の精製に適しており、添加回収率がそれぞれ97%および80%であった。

確立したHPLC分析法で輸入飼料および市販食品の分析を行ったところ、輸入トウモロコシ9検体中8検体にFB1(0.6-4.1ppm)、FB2(0,3-10.2ppm)を検出し、家畜飼料用のグルテンフィードは供した6検体すべてにFB1(0.3-2.4ppm)、3検体にFB2(0.8-8.5ppm)を検出した。また市販のトウモロコシ関連食品では菓子、コーンスープや冷凍あるいは缶入りトウモロコシなど46検体からはフモニシンは検出されなかった。次にわが国の圃場から分離した同菌の4株のフモニシンの産生性を調べたところトウモロコシを基質にした培地ですべての菌株にFB1(0.6-7.9ppm)およびFB2(0.2-5.1ppm)の産生を認めた。また同時に行った米を基質にした培地では産生量は低かったが産生性を認めた。以上のことから、わが国にも家畜用飼料など輸入トウモロコシ類によるフモニシンの高濃度汚染が判明し、産生菌が存在することから、今後家畜への被害が懸念される。またさらに汚染実態を解明し、毒性・発ガン性を含め人への影響を検索することが必要である。発癌プロモーター活性が明らかとなり、さらに動物実験から肝臓癌との関連性が示唆され、現在世界的に最も注目されているカビ毒であるフモニシンは、植物病原真菌Fusarium moniliformeの代謝産物である。本年度はアジア地域として、ネパール、中国、タイおよびマレーシアのトウモロコシおよび市販のトウモロコシ関連食品を集め、前年度に開発した蛍光HPLC分析法を用いてフモニシンの汚染を調べた。分析の結果、ネパールの試料24検体中12検体にフモニシンB1(FB1)が平均0.6ppm、7検体にB2(FB2)が平均1.6ppm検出され、陽性率が高かった。中国の試料は検体数が少なかったがFB1が平均6.8ppm、FB2が平均3.3ppm検出された。次にタイの試料では家畜飼料用のトウモロコシおよび市販のトウモロコシ36検体中16検体にFB1(0.3-1.8ppm),13検体にFB2(0.1-0.4ppm)を検出した。特にマーケットで販売されているトウモロコシ粉、グリッツ、コーン粒の汚染率が高いことが判明した。マレーシアの試料は少ない検体数ではあったが、FB1およびFB2を検出した(0.1-0.8ppm)。以上のことから、フモニシン汚染はアジア地域で幅広く認められ、特に市販のトウモロコシ関連食品に高頻度で検出されることが判明した。このことは、食生活を通じて発癌プロモーターであるフモニシンを摂取していることを意味するもので、今後その汚染濃度と発癌性との関係を早急に研究することが必要である。また家畜の飼料では一般にトウモロコシが主原料として使用されていることから、家畜等への影響も懸念される。フモニシンの毒性発現の機構はまだ不明であるが、フモニシンの分解も含めた毒性の研究が早い段階で必要である。