hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鼓索神経障害と亜鉛欠乏性味覚障害における舌乳頭の血管分布の変化

1.当科の中耳手術後(年160-170件)の味覚機能を、術前、術後2週・3ヶ月・6ヶ月・1年・2年に電気味覚検査と濾紙ディスク法によって測定した。各時期において、患者の舌乳頭(茸状乳頭)をマイロスコープ(USB Microscope、スカラ社)で観察し、コンピューターソフト(USB Shot)で単位面積あたりの血管数を解析した。味覚障害の重症なほど単位面積当たりの血管数が少ない傾向にあった。2.亜鉛欠乏性味覚障害患者において、初診時、2週、3ヶ月、6ヶ月、1年、2年に、(1)と同様な検査を行い、舌乳頭流入血管の変化を解析する。亜鉛欠乏性味覚障害は鼓索神経障害例に比べて程度は軽い傾向にあった。3.ラット舌乳頭の血管構築をみるために、血管に硬化剤を加えたメルコックス樹脂を注入し、走査型電子顕微鏡で血管鋳型の観察を試みた。正常ラットでは球状の血管構築が見られるが、鼓索神経切断ラットや亜鉛欠乏ラットでは、血管数は少なく瘤状である傾向がみられたが、実験動物数が少なく、更なる検討が必要と思われ、現在追加実験中である。4.ラットにおいて、膝神経節や味蕾で再生時に関係する神経伝達物質(アセチルコリン、CGRP、substance-P、GABA等)や関連蛋白(cadherin, NCAM, NCAM-H)の発現を解析し、血管新生との関連を検討した。現在までの所、実験動物数が少なく、一定の傾向が出るに至っていないので、追加実験中である。(1)慢性中耳炎、真珠腫性中耳炎、耳硬化症などの手術例において、術前、術後2週間、3ヶ月、6ヶ月、1年、2年に、味覚障害の自覚の有無、電気味覚検査、ろ紙ディスク法を行い、味覚機能を評価した。(2)患者の舌乳頭をマイクロスコープ(USB Microscope、スカラ社)で観察し、コンピューターソフト(USB Shot)で単位面積当りの血管数を測定した。コンタクトエンドスコープ(Andre Dias 7215B、Karl Storz社)で流入血管を詳細に観察した。(3)コンタクトエンドスコープの像をビデオ撮影し、コンピューターソフトにて血流速度を測定する。味覚障害の程度と血流速度を解析した。(4)当科味覚外来受診の亜鉛欠乏性味覚障害患者において、初診時、2週、3ヶ,月、6ヶ,月、1年、2年に、上記(1),(2),(3)と同様な検査を行い、味覚機能と流入血管の程度を解析し、神経障害による味覚障害と比較した。(5)正常ラットの舌乳頭の血管構築を観察する。グルタールアルデヒドで左心室より還流固定後、硬化剤を加えたメルコックス樹脂50mlを注入した。舌乳頭を採取後、8N-HC1内にて60度C1時間浸漬し、周囲組織を融解する。金蒸着後、走査電子顕微鏡にて血管を観察した。(6)鼓索神経切断ラットにおいて、(5)と同様に舌乳頭の血管構築を観察し、正常ラットと比較した。(7)亜鉛欠乏食を与えた亜鉛欠乏ラットにおいて、(5)と同様に舌乳頭の血管構築を観察し、正常ラットと比較した。耳硬症において、自覚症状と味覚機能検査域値の回復が遅れた。罹患期間の長い味覚障害患者では、舌乳頭が扁平化し、血管数も少なかった。

(3)コンタクトエンドスコープの像をビデオ撮影し、コンピューターソフトにて血流速度を測定する。味覚障害の程度と血流速度を解析した。相関はなかった。(4)正常ラットの舌乳頭の血管構築を観察する。グルタールアルデヒドで左心室より還流固定後、硬化剤を加えたメルコックス樹脂50mlを注入した。舌乳頭を採取後、8N-HCl内にて60度C1時間浸潰し、周囲組織を融解する。金蒸着後、走査電子顕微鏡にて血管を観察した。血管は舌乳頭内で平行に走行していた。(5)鼓索神経切断ラットにおいて、(5)と同様に舌乳頭の血管構築を観察し、正常ラットと比較した。血管数は少なく、らせん状に走行していた。(6)亜鉛欠乏食を与えた亜鉛欠乏ラットにおいて、(5)と同様に舌乳頭の血管構築を観察し、正常ラットと比較した。舌乳頭の血管構築は、神経切断モデルとほぼ同様であった。
単離筋線維を対象とした極微量分析による食肉の旨味形成機構の解明

ウシおよびブタ筋肉に含まれる核酸関連物質を分析し、遅筋型筋肉は速筋型筋肉よりもイノシン酸含量が有意に低いことを明らかにした。また、と畜後の乳酸含量は遅筋型筋肉で少なく、そのため筋肉の最終pHに違いのあることを明らかにした。遅筋型筋肉は速筋型筋肉よりもと畜後のpHが高く維持されるため、ATP分解反応が促進し、イノシン酸含量が低くなったものと考えられた。一方、ブタ大腰筋より単離した筋線維について分析すると、筋線維型とイノシン酸含量に有意な関係が認められなかった。単一の筋肉内では貯蔵期間中にpHが平衡化し、結果としてイノシン酸を生成するATP分解反応に違いを生じさせなかったものと考えられた。イノシン酸は食肉の主要な旨味成分として知られており、その存在量を制御することは食肉の味を制御することにつながると考えられる。本研究では食肉を構成する筋線維の型がイノシン酸含量に影響を与えているか、単離した筋線維を分析することで明らかにする。23年度はウシの筋肉についてイノシン酸量を測定し、筋肉のタイプによってイノシン酸含量に違いがあることを明らかにした。この結果がウシ筋肉に特異的な現象ではないことを明らかにするため、24年度はブタの6筋肉について分析を実施した。試料は80kgおよび110kgのランドレース種ブタ各4頭から咬筋、横隔膜、半棘筋、胸最長筋、大腰筋、半腱様筋を採取し、イノシン酸を含む核酸関連物質、グリコーゲン、乳酸の分析を行った。その結果、イノシン酸濃度(μmole/g meat)は咬筋2.28、横隔膜2.07、半棘筋3.28、胸最長筋5.28、大腰筋4.99、半腱様筋4.83と筋肉の種類によって違いがあり、速筋型筋肉は遅筋型筋肉よりも有意に高いイノシン酸含量を示した。以上の結果はブタ筋肉でもウシ筋肉と同様に速筋と遅筋でイノシン酸含量が異なり、筋線維型の違いがその主因であることを示唆していた。また、筋線維の型判定に用いるため、モノクロナール抗体の作成を実施した。ブタおよびウシのミオシン重鎖アイソフォームのアミノ酸配列を比較し、各アイソフォームに特異的な領域3ヶ所を選定して合計6種類のペプチドを作成し、マウスでの抗体作成を行った。その結果、ミオシン重鎖2x型ペプチドに対する反応が強く、ブタ、ウシの筋肉にも反応するマウス血清が得られた。現在、このマウスからモノクロナール抗体を作成中である。食肉中のイノシン酸はと畜後のATP分解反応で生成する主要な旨味成分として知られている。本研究は食肉を構成する筋線維の型がイノシン酸含量に影響を与えているか、筋肉および単離筋線維を分析することで明らかにする。23年度はウシの4種類の筋肉についてイノシン酸含量を測定し、速筋型筋肉は遅筋型筋肉よりもイノシン酸含量が高いことを明らかにした。この筋肉型によるイノシン酸含量の違いがウシ筋肉に特異的な現象ではなく食肉に共通する現象であることを確認するため、24年度は生体重80kgおよび110kgのブタより採取した6種類の筋肉について分析を実施した。その結果、ブタ筋肉においても速筋型筋肉は遅筋型筋肉より有意に高いイノシン酸含量を示し、ブタ筋肉でもウシ筋肉と同様に筋肉型によるイノシン酸含量の違いがあり、筋線維型の違いがその原因となることが示唆された。25年度は同一の筋肉を構成する筋線維間での比較を行うため、単離筋線維の筋線維型決定方法とイノシン酸含量の測定方法を作成した。それらの方法を用いて、ブタ大腰筋より単離した筋線維について検討した結果、イノシン酸含量はその筋線維型と有意な関係が認められなかった。筋肉間で認められた筋肉型による違いが筋線維間では見られなかった理由としてpHの影響が考えられた。すなわち、23、24年度の試験では筋肉型によって乳酸含量およびpHに違いがあり、それがイノシン酸生成量における違いの一因であると推察された。一方、25年度に行った単離筋線維の試験は同一筋肉内の筋線維を試料としているため、と畜後の貯蔵期間中に生成した乳酸が筋線維間を移動し、結果としてイノシン酸生成量に差を生じさせなかったものと考えられた。これらの結果は、筋線維型の効果がと畜後に生成する乳酸量の違いに影響されたものであり、食肉の味を制御するにはpHを考慮することが重要であることを示していた。

本研究では食肉を構成する筋線維の型がイノシン酸含量に影響を与えているか、単離した筋線維を分析することで明らかにする。今年度は筋線維の集合体である筋肉のタイプによってイノシン酸量に違いがあるかを検討した。また、イノシン酸の生成に関与すると考えられるグリコーゲンと乳酸についても分析を行った。分析には28ヶ月齢の黒毛和種4頭の咬筋、半棘筋、胸最長筋、半腱様筋を採取し、イノシン酸を含む核酸関連物質、グリコーゲン、乳酸の分析を行った。核酸関連物質は5%過塩素酸溶液で抽出し、HPLCにて定量を行った。イノシン酸濃度(micro-mole/g meat)はと畜後8日目で咬筋0.13、半棘筋0.69、胸最長筋2.76、半腱様筋3.08と筋肉の種類によって違いがあり、速筋型筋肉である胸最長筋と半腱様筋では遅筋型筋線維の多い他の2筋肉よりも有意に高い含量であった。と畜後14日目の試料では全体的に含量が減少するものの、咬筋0.16、半棘筋0.14、胸最長筋1.51、半腱様筋1.72と8日目の試料と同様の傾向であった。以上の結果は筋線維型構成が異なる速筋と遅筋で明らかにイノシン酸含量が異なることを示しており、筋線維型の違いがその主因であることを示唆していた。また、イノシン酸含量の経時的な変化を見ると、遅筋型筋肉である咬筋は他の筋肉と比べてイノシン酸の減少が速く、ヒポキサンチンへの分解が促進されていた。その原因としては筋線維型の違いによるATP分解速度の違い、および最終pHの違いが考えられた。ブタの筋肉でもタイプの異なる筋肉組織におけるイノシン酸含量に違いのあることを明らかにすること、および単離筋線維の型判定に用いるモノクロナール抗体を作成することを目的に今年度の試験を実施した。その結果、ブタの筋肉においても筋線維型構成の異なる速筋と遅筋でイノシン酸含量が異なることが明らかとなり、本研究を実施する上で基本的な仮説であった「筋線維型の相違によってイノシン酸含量が違う」は家畜筋肉で共通することが明らかになった。また、ミオシン重鎖アイソフォーム特異的抗体の作成にも取り組み、モノクロナール抗体の作成途上にある。HPLCを用いたイノシン酸の定量方法を確立すること、およびタイプの異なる筋肉組織におけるイノシン酸含量の違いを明らかにすることを目的に今年度の試験を実施した。この部分は申請書の計画で24年度以降に実施する予定であったが、試験計画実施の開始時期の都合上、分析用試料を確保してあった本試験を前倒しで実施した。その結果、HPLC分析に至る筋肉組織の前処理方法やHPLCのカラム等の分析に必要な基本的条件を決定し、今後の単離筋線維分析に向けた準備ができたものと考えられる。また、その結果から、筋線維型構成の異なる速筋と遅筋でイノシン酸含量が異なることが明らかとなり、本研究を実施する上の基本的な仮説であった「筋線維型の相違によってイノシン酸含量が違う」を指示するデータが得られたことは研究の方向性が正しいことを示していると考えられる。さらに、メタボローム解析を行い、イノシン酸だけではない筋肉のタイプの違いによる低分子成分の違いを総合的に捉えることができた。一方、23年度に実施する予定であったミオシン重鎖アイソフォーム特異的抗体の作成は遅れているため、24年度にも実施する予定である。25年度は筋線維の単離方法を確立するとともに各種のミオシン重鎖アイソフォーム特異的抗体の作成を行い、その抗体を用いた単離筋線維の判定と核酸関連物質の分析を行う。24年度は筋線維の単離方法の確立とミオシン重鎖アイソフォーム特異的抗体の作成を行う。
マイクロRNA導入マウスにみられるアンジオテンシン変換酵素発現亢進と心不全の解析

拡張型心筋症の多くは原因不明の難治疾患である。マイクロRNAは最近発見された小さなRNAであるが、我々の樹立した心筋特異的マイクロRNA-143/145高発現マウスは早期より拡張型心筋症様の症状を呈して死亡する。その心臓ではアンジオテンシン変換酵素(ACE)が高発現しておりその阻害剤で症状が改善した。また、ACE2の発現も亢進しており、その産物の受容体であるMAS1の発現が有意に低下していたため、病態にはアンジオテンシン代謝関連分子のバランス異常の関与が考えられた。また解糖系酵素ヘキソキナーゼ2(HK2)の発現も低下しており、HK2の低下によるオートファジー不全の関与も示唆された。我々が樹立した心筋にマイクロRNAであるmiR-143とmiR-145を強発現するαミオシン重鎖(MHC)miR-143/miR-145トランスジェニックマウス(TGM)はヒト拡張型心筋症様症状を発症する。本研究ではその生理学的、分子生物学的解析による病態解明を目指した。発症前のTGM心を用いたDNAマイクロアレイによる網羅的遺伝子配列解析では興味あることに一連のカルシウム調節因子の発現に異常が認められた。これらカルシウム調節因子は心不全との関連が多く示唆されており、病態への関与が興味深い。現在それらの分子の発現調節メカニズムを解析中である。またレニンアンジオテンシン系に関わる分子の発現解析を行ったところ、アンジオテンシン変換酵素I型のみでなく、最近話題となっているII型の経路にも変化が起こっており、それらは当初想像していた以上に複合的に関連していることが明らかになった。In vitroでのmiR-143とmiR-145の心筋への効果を確認するため発現レトロウイルスベクターを構築して、ラット心筋培養細胞H9c2に感染させて安定高発現株を得た。これらの細胞において低血清とレチノイン酸刺激処理をして、これらマイクロRNAの心筋分化に及ぼす効果を心筋トロポミニンTおよび心室型ミオシン重鎖の発現を指標にして検討した。その結果miR-143/145は心筋の分化抑制に関与する事実が明らかになった。miR-143あるいはmiR-145単独の強発現の生体における効果を検討するために26年度以降に予定していたアデノウイルスによる発現実験を実施した。現在までにアデノウイルスベクター(AAV9)にニワトリ心筋トロポミニンTのプロモーターでmiR-145が発現するようにベクターを構築し、生後2472時間のマウスの頸静脈から精製ウイルスを導入した。現在それらウイルスの生存率・心臓に与える効果を検討中である。更にαMHC-miR-145のTGMを作成し、現在系統化も進めている。我々が樹立したマイクロRNA(miRNA)miR-143とmiR-145を心筋特異的に発現したトランスジェニックマウス(TG)αミオシン重鎖(MHC)miR-143/145は加齢と共にヒト拡張型心筋症様症状を発症する。このTGはmiR-143の発現が優位であるため、miR-143による影響が大きいと考えられるが、miR-145の機能を検討するために、αMHCmiR-145TGを作成し、心筋におけるmiR-145の強発現の影響を検討した。少なくとも4か月齢までの観察でαMHCmiR-145TGには拡張型心筋症等の症状は認められないため、miR-143が本病態には重要な働きをしている事が明らかになった。一方、現在までの解析でmiR-143の強発現が直接アンジオテンシン変換酵素の発現亢進を誘導するデータが得られていない。そこで、我々はmiR-143が間接的に何か他の分子を介して、アンジオテンシン変換酵素の発現を下げている可能性を考えて、再度マイクロアレイによる発現プロファイルの結果を再解析した。それらの中で解糖系の律速段階で働く分子であるヘキソキナーゼ2(HK2)に着目した。HK2は最近miR-143の標的として注目されてきているがαMHCmiR-143/145TGの心筋においても発現が有意に低下していた。そこでHK2を心筋細胞において補填することにより、本TGの病態が改善されるかどうかを検討するために、αMHCプロモーターにHK2cDNAを連結してTGの作成を試みた所、4匹のfounder mouseを得る事が出来た。現在それらのマウスの系統化を進めている。マイクロRNA-143と145は、ヒトの不全心で発現が上昇するという報告があるが、心臓での機能は不明である。我々はこれらのマイクロRNAの高発現が心機能に与える影響を調べるためにαミオシン重鎖のプロモーターでドライブするトランスジェニックマウス(αMHC/miR-143/145TG)を作成した。3系統のうち、miR-143の発現が高い2系統は拡張型心筋症様の症状を呈して、多くが生後半年以内に死亡した。一方、miR-145の発現は症状の重い系統においても野生型と比べて殆ど差が無かったため、この病態には主にmiR-143が関与していると考えられた。実際miR-145の単独高発現TGを作成したが、心機能には特に異常が認められなかった。

αMHC/miR-143/145TGの心臓ではアンジオテンシン変換酵素(ACE)が上昇しており、ACE阻害剤カプトプリルの飲用投与で有意に生存率が向上した為、本病態にACEが関与していると思われた。一方、アンジオテンシンの受容体の発現を調べた所、MAS1の発現が有意に低下していた。これらの結果から本TGではアンジオテンシンの受容体の発現の乱れが病態に関与している可能性が示唆された。また最近解糖系の律速酵素ヘキソキナーゼ2 (HK2)がmiR-143の標的であるという報告がなされ、本TG心において解析した結果、HK2の発現が有意に低下しており、症状の程度と相関していた。更に2014年にHK2が心筋細胞の飢餓条件下におけるオートファジーに必須であるとの報告があり、本TG心においてもオートファゴゾームのマーカーであるLC3IIと選択的分解基質のp62の増加が認められた。以上より本TGにHK2の低下によるオートファジー不全の関与が示唆された。現在我々は心筋特異的にHK2を発現するTGを作成し、αMHC/miR-143/145TGと交配してダブルTGを作成し、HK2の補填が如何なる効果をもつか観察中である。同様に、心筋特異的にMAS1を発現するTGも作成して、現在解析を始めている。拡張型心筋症の多くは原因不明の難治疾患である。マイクロRNAは最近発見された小さなRNAであるが、我々の樹立した心筋特異的マイクロRNA-143/145高発現マウスは早期より拡張型心筋症様の症状を呈して死亡する。その心臓ではアンジオテンシン変換酵素(ACE)が高発現しておりその阻害剤で症状が改善した。また、ACE2の発現も亢進しており、その産物の受容体であるMAS1の発現が有意に低下していたため、病態にはアンジオテンシン代謝関連分子のバランス異常の関与が考えられた。また解糖系酵素ヘキソキナーゼ2(HK2)の発現も低下しており、HK2の低下によるオートファジー不全の関与も示唆された。今まで得られなかった心筋細胞でのmiR-145の単独強発現TGの樹立に成功し、心筋細胞におけるmiR-143とmiR-145の機能の違いを明らかにする事ができた。しかし、miR-143がアンジオテンシン変換酵素の発現を下げる分子メカニズムは依然として明らかになっていない。分子生物学我々は本病態の原因の一つとして、HK2の発現低下の可能性を疑い、4匹のTGの作成に成功している。この中から高発現マウス系統を樹立し、αMHC-miRT-143/145と交配させ、27年度の夏までにmiR-143/145とHK2のダブルTGを得て、心機能やアンジオテンシン変換酵素への影響を検討しする。また、アンジオテンシン変換酵素2(ACE2)の経路の活性化により本病態が改善できるかを新たにTGを作成して検討すると共に、miR-143の発現が低く心機能に異常のない系統のTGに心負荷をかけて、miR-143の中等度発現の生体への影響の検討を試みる。更に他の心不全モデルマウスやヒト不全心でのこれらmiRNAの発現を検討する。これらの解析により心機能不全におけるmiR-143/145の発現異常の関与の全体像を明らかにする。平成25年度予定で達成しえなかった点もあるが、26年度に予定していた計画を25年度に前倒ししている箇所もあり、全体としておおむね順調に進行していると考えられる。最も難航している点はこの病態発症に関与しているmiR-143とmiR-145の標的遺伝子の同定である。これは一つに今まで主に既に発症している個体を解析に使っており、データが複雑になっていたことが原因として挙げられる。
多様な生態系を創出するインドネシア・スラウェシ島の天然資源調査と徹底的利活用

我が国の喫緊の課題である健康長寿の維持増進および地球温暖化に伴う熱帯地域感染症への対策に資するため、放線菌を生物資源ターゲットに設定し、インドネシア・スラウェシ島における新たな微生物分離源の開拓を行うとともに、シグナル分子二次代謝誘導系を利用した天然物探索方法の開発を目指す。インドネシアの生物多様性に富んだ研究シーズ(熱帯特有の植物内生菌、珊瑚・海綿共生菌および水圏生物)と日本側の研究シーズ(生物活性物質の構造決定・水圏生物を利用した生物活性試験・シグナル分子を利用した天然物探索)を融合し、強固な共同研究体制の確立と若手研究者の国際展開を遂行する。
超高真空中でのエキシマレ-ザ励起Al-Si界面形成過程の×PS分析による研究

本年度はA1堆積のソ-スガスであるトリメチルアルミニウム[TMA:Al_2(CH_3)_6]とSiO_x/Si(100)表面との反応過程に焦点を絞り、XPS(X線光電子分光法)を用いた研究を行った。まず、SiO_x/Si(100)表面上へのTMAガス室温吸着実験をおこなった。この時の吸着した膜をXPS分析したところ、膜厚は約67Åで飽和し、膜中のAlとCの組成比は1:3となった。この結果は気相において二量体で存在するTMAガスがSiO_x/Si表面上に1分子層だけ吸着したことを示している。この時のO(ls)XPSスペクトルの化学シフトを調べた。この結果、吸着した膜厚に対し酸素(ls)のピ-ク位置が高エネルギ-側に化学シフトしていく。これは、シリコンと結合していた酸素原子が、シリコンよりも低い電気陰性度を持った元素(たぶんTMA分子のAl原子と思われる)と結合して行くことに対応していると考えられる。このTMA分子をソ-スガスとして、SiO_x/Si表面上へ成長温度を変化させ(成長時間1分)、Alを成長させた。TMA圧力は1×10^<-4>[Pa]である。この時のAl(2p)のXPSスペクトルから求めた結合エネルギ-の変化を調べたところ、一般的に言われている、TMAを用いたAlの成長温度である350°C程度から、そのピ-ク位置が変化し始める。これはTMA分子が分解し始めていることを示す。また、基板温度の上昇に伴い、Al(2p)のピ-ク位置は、バルクAl(メタルAl)のピ-ク位置に近づいていく。この結果から、Alの成長のためには、350°C以上の成長温度が必要なことがわかる。しかし成長したAl膜中には、炭素原子も多くの割合存在しており、エキシマレ-ザを使用した実験が進行中である。来年度中に、このXPS分析の結果と、質量分析計を用いた各反応過程(薄い酸化膜、Al膜の形成過程)のガス分子種の変化との比較を行い、エキシマレ-ザの効果も含めて、考察する予定である。
Integrator complex による脂肪細胞分化制御機構の解明

人類はこれまでの進化の過程では起こらなかった、過栄養という事態に直面している。これはメタボリックシンドローム、糖尿病、癌、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)といった疾病を引き起こし人類の新たな脅威となっている。過栄養は前駆脂肪細胞を成熟脂肪細胞へと成長させ、炎症生物質や遊離脂肪酸などを分泌し糖尿病や高血圧そして心血管疾患を引き起こす。我々の研究はこの成熟脂肪細胞の生い立ちを探ることである。
強磁性体電極をもつ微小トンネル接合の磁気抵抗

1.強磁性体電極の材料となるCo薄膜の保磁力の膜厚依存性を室温から約2Kまでの範囲で明らかにした。その結果を利用して、厚さの異なるCo薄膜を両電極とする強磁性トンネル接合を作成し、トンネル磁気抵抗効果が明瞭に観測できることを示した。2.強磁性-超伝導-強磁性トンネル接合であるNi/Al-Al_2O_3/Co接合で観測された非単調な磁気抵抗を、Al薄膜の超伝導の効果(エネルギーギャップと電気抵抗の磁場依存性)によって説明した。通常のトンネル磁気抵抗効果による磁気抵抗のピークも同時に観測されたが、超伝導転移に伴い、そのピークの幅と高さが変化する現象を観測し、この原因について考察した。3.超伝導-強磁性接合であるAl-Al_2O_3/Ni接合の磁気抵抗が、Al薄膜の超伝導転移温度以下で面内の磁場方向に依存すること、及び、ゼロ磁場に戻したときの抵抗に印加磁場方向に関するメモリー効果がみられることを観測した。この結果を、強磁性電極の端部での漏洩磁場によって説明した。4.強磁性-常磁性-強磁性2重トンネル接合においては、トンネル電流によって引き起こされる常磁性アイランド上のspin accumulationによってTMRが生じることが予測され、いくつかの理論的研究が行われているが、実験的にはまだ十分に検証されていない。そこで、強磁性-常磁性-強磁性2重トンネル接合のトンネル磁気抵抗を調べることを目的として、良好なトンネル接合試料を作成条件の研究を進め、トンネル磁気抵抗の温度依存性とバイアス電圧依存性を測定した。強磁性体電極をもつトンネル接合を真空蒸着法により作製し、低温から室温までの広い温度範囲で磁気抵抗の測定を行った。特に、Ni/Al-Al_2O_3/Co接合において、Alの超伝導転移温度以下で10%以上の磁気抵抗を観測した。この磁気抵抗は超伝導転移温度以上で消失することから、通常のトンネル磁気抵抗効果によるものではなく、超伝導の効果によるものであることがわかった。観測された磁気抵抗の原因を、Al薄膜の電気抵抗と超伝導エネルギーギャップの磁場依存性によって説明することができた。Al-Al_2O_3/Ni接合の磁気抵抗の測定によって、この解釈の正当性を確かめた。これらの接合でみられる低磁場での大きな磁気抵抗を利用して、低温における磁性薄膜表面の局所磁化特性を精密に調べることが可能であると考えられるので、この方向への研究の展開を計画している。磁気抵抗と磁化の相関を明らかにするために、SQUID磁化測定装置を用いて磁性薄膜の磁化率の測定を行い、Ni薄膜とCo薄膜について、磁化特性及び保磁力の温度依存性と膜厚依存性を明らかにした。この測定結果から、強磁性トンネル接合の磁気抵抗の理解を深めることができ、磁気抵抗比を大きくするための指針を得ることができた。次に、微小トンネル接合の研究に使用することを目的として、STM装置の試作を行った。トンネル電流と試料-探針間の距離の関係を測定した結果、トンネル電流の距離に対する対数依存性を確認し、その結果から見かけ上のトンネル障壁高さを求めることができた。試料または探針に磁性体を用いた場合と非磁性体を用いた場合では異なった結果が得られており、この原因についての研究を進めている。補助金によって購入した備品及び消耗品が、上述された当該年度の研究の遂行におおいに活用された。
有機酸・脂肪酸代謝異常のスクリーニング、診断、治療評価、病因検索体制の確立

1)有機酸・脂肪酸代謝異常の確定診断体制の確立:a)羊水を用いてGC/MSによる有機酸分析(安定同位体希釈法)とタンデムマスによるアシルカルニチン分析による有機酸代謝異常の簡便な出生前診断法を確立した。b)培養細胞とタンデムマスを用いた脂肪酸β酸化異常症の診断法を確立した。2)GC/MSによる精密分析法の開発:これまでGC/MS分析でキャピラリーカラムが広く使用されてきた(conventional-GC/MS)。極端に細いカラムによる分析系を確立し、実験レベルであるが、分析時間が従来の1/4、検体量も1/10で済む方法を確立した。少量の検体で、多数検体の処理が可能になる。3)脂肪酸代謝異常症の病態解析:高熱下で培養すると中鎖脂肪酸酸化が亢進し、長鎖脂肪酸酸化は抑制されることがわかった。小児の高熱性疾患にともなう急性脳症の病態解明に役立つ。また高脂血症治療薬フィブラート存在下で細胞を培養すると、脂肪酸酸化異常症の代謝は改善されることがわかった。4)分子レベルの病因検索:極長鎖アシル-CoA脱水素酵素(VLCAD)欠損症、グルタル酸血症2型など有機酸脂肪酸代謝異常の日本人患者の病因を解析して、発症メカニズム、遺伝背景を明らかにした。5)疫学調査および患者QOL向上にむけた研究:有機酸・脂肪酸代謝異常の日本とアジアで疫学調査を行った。日本と他のアジア地域(ベトナム、インド)では疾患の頻度や内訳が異なることがわかった。また日本人の有機酸・脂肪酸代謝異常の発症形態と予後を調査した。タンデムマスによるスクリーニングと発症後診断の患者の予後のちがいを明らかにした。平成17年度以下のような研究成果を得た。1)タンデムマス(ESI-MS/MS)によって血液ろ紙を用いた新生児マススクリーニングパイロット研究を開始した。これまでのところ約15,000検体を分析して、4例の有機酸脂肪酸代謝異常を発見した。1例は見かけ上症状はないが精密検査をしたところ高アンモニア血症がみられ食事療法を開始した。この症例を含め4例ともに臨床症状はなく経過を観察している。また最近5年間のインフルエンザ脳症患者の代謝解析結果を検討したところ、70例中8例に代謝異常の疑われる所見が見いだされた。少なくとも10%近くの患者の背景に代謝異常がかくれている可能性を明らかにした。2)これまで世界的に使用されてきたキャピラリーカラムにかえて、髪の毛のように細いカラムを用いるFast-GC/MSの研究を開始した。今年度我々の開発したGC/MSデータ自動処理システムがFast-GC/MSに応用できることを確認した。3)安定同位体を培養細胞に加えて代謝産物をタンデムマスで分析する方法の検討を開始した。データは現時点ででていない。4)脂肪酸代謝異常であるVLCAD欠損症、グルタル酸血症2型を今年度それぞれ数例ずつ遺伝子解析した。VLCAD欠損症は日本人では軽症の多いこと、GA2では欠損タンパク3種類のうちで偏りがないことがわかってきた。5)アジアを中心に有機酸脂肪酸代謝異常症の診断、病因解析の面で国際協力を推進した。ベトナム、中国、インドなどから送られた尿ろ紙、血液ろ紙を分析して、81例の患者を診断した。またグルタル酸血症2型患者2例の病因を明らかにした。引き続き解析中である。今年度おおむね計画通りに研究が進んでいる。1)タンデムマスによる診断・マススクリーニングの推進:平成18年に24,464人の新生児を検査し、3例の疾患を発見した。

無症状のうちに対応して3例ともに異常なく発育している。また発症後にGC/MSとタンデムマス分析によって診断した患者は28例であった。タンデムマスによって脂肪酸代謝異常症は4例発見した。2)GC/MSによる精密分析法の開発:これまでGC/MS分析でキャピラリーカラムが広く使用されてきた(conventional-GC/MS)。極端に細いカラムによる分析系を確立し実験レベルであるが、分析時間が従来の1/4、検体量も1/10で済むことを確認した。実用化に向けてさらに検討したい。3)酵素診断、活性評価法の開発:確定診断のための酵素診断法を検討した。培養皮膚線維芽細胞とタンデムマスを利用して脂肪酸代謝異常を診断する方法を確立し、患者の細胞12例(VLCAD欠損症、3頭酵素欠損症、CPT2欠損症、グルタル酸血症2型)でチェックしたところ全例感度よく分析できることがわかった。4)病因解析を進める:VLCAD欠損症10例、グルタル酸尿症2型7例の遺伝子解析を行なった。一部の症例で遺伝子/臨床型の相関が見られることがわかった。5)国際協力の推進:外国(特にアジア、中国、ベトナム、インドなど)から分析依頼を受けた。有機酸脂肪酸代謝異常では、ベトナム、インドなど疾患内訳は、日本のそれとは異なることがわかってきた。さらに症例数を増やして、分子レベルでも研究したい。1)タンデムマスによる診断、マススクリーニングの推進:平成18年に24,464人の新生児を検査し、3例の疾患を発見した。2)酵素診断、活性評価法の開発:培養皮膚線維芽細胞とタンデムマスを利用して脂肪酸代謝異常を診断する方法を確立した。患者の細胞12例(VLCAD)欠損症8例、3頭酵素欠損症3例、CPT2欠損症1例、グルタル酸血症2型12例)でチェックしたところ、全例感度よく分析できることがわかった。またVLCAD欠損症、グルタル酸血症2型では、重症型と軽症型が知られているが、この方法によって区別できることを確認した。3)培養環境によるβ酸化系への影響:小児では高熱疾患によって急性脳症を起こすことがある。41°Cの高熱環境でβ酸化異常症の細胞を培養したところ、中鎖脂肪酸の酸化は亢進し、長鎖脂肪酸の酸化が抑制されることがわかった。また高脂血症治療薬フィブラートを添加すると、β酸化異常の抑制が改善することもわかった。4)病因解析:グルタル酸尿症2型日本人患者13例の遺伝子型と臨床型の関連を明らかにした。遺伝的にはヘテロジーナスであること、3種類の欠損タンパクが知られているが、欠損するタンパクの種類によって重症度は分類できないこともわかった。有機酸脂肪酸代謝異常の疾患内訳は、ベトナムやインドなど熱帯に近い地域と日本のそれとは異なることがわかってきた。
カラー分子動力学によるペンタクォーク及びマルチクォーク状態の構造の解明

今年度は格子QCDシミュレーションにより、クォーク・グルーオン・プラズマ中のクォーク間相互作用の研究を行った。本研究はRHIC等の重イオン衝突実験で実現される、高温・低密度状態におけるクォークとグルーオンの力学に関係する。動的なクォークを取り入れたシミュレーションの結果、クォーク・反クォーク間の相互作用においては、カラー1重項は引力を持ち、カラー8重項は斥力を持つ。一方、クォーク・クォーク間においてはカラー反3重項は引力を持ち、カラー6重項は斥力を持つことが分かった。また、これらのポテンシャルから有効相互作用とデバイ遮蔽質量を計算した。その結果、デバイ遮蔽質量は2次の寄与まで取り入れた摂動論と良い一致を示すことを見出した。また、上記のクォーク間相互作用の計算を、化学ポテンシャルに関するテーラー展開法により、ポテンシャルの密度依存性を調べた。その結果、展開係数の1次の項の有無によって、低密度領域においてクォーク・反クォーク間ポテンシャルは弱まりクォーク・クォーク間ポテンシャルは強まる、という特徴的な違いを見出した。RHICで実現される状態は高温・低密度であることから、この性質は重いクォークが作るメソンやバリオンの生成率に影響を与える可能性があることを指摘した。さらにクォーク間ポテンシャルに特殊な対称性を課すことにより、電気遮蔽質量と磁気遮蔽質量を個別に抜き出すことに成功した。また、磁気遮蔽質量は広い温度領域において電気遮蔽質量より小さい値を持つことを見出した。本研究は格子QCDシミュレーションにおける新たな解析方法になることが期待される。今年度は、当初の研究課題であるマルチクォーク状態の構造の解明について詳細な研究を行った。2004年、KEK-PSにおいてストレンジ・トライバリオン状態S^0(3115)の存在が報告された。また、2005年にはFINUDA Collaborationによりストレンジ・ダイバリオン状態F^+(2255)の存在が報告されている。これらの状態はKNNNやKNNの閾値より高いエネルギーを持つにもかかわらず小さな崩壊幅を持つことから、K中間子により深く束縛した多核子状態(Akaishi et al. Phys.Rev.C65(2002)044005)、もしくは非常にコンパクトな構造の多クォーク状態(Maezawa et al.Prog.Theor.Phys.114,(2005)317)ではないかと考えられている。本研究では後者の研究を発展させ、F^+(2255)は6個のクォーク(3u)(2d)(1s)から構成されるヘキサクォーク状態、S^0(3115)は9個のクォーク(3u)(5d)(1s)から構成されるノナクォーク状態であると考えた。さらに、カラー・フレーバー・スピンによる群論的分類を行い、バッグ模型に基づくスペクトルを考察した結果、F^+はフレーバー8重項、アイソスピン1/2、スピン1、S^0はフレーバー27重項、アイソスピン1、スピン1/2に属することを見出した。さらにクォーク間相互作用としてカラー磁気相互作用のほかに、フレーバー、アイソスピンに依存した相互作用を導入し、相互作用のパラメータ領域と束縛状態の可能性を考察した。その結果、ストレンジネス-2を持つ状態については実験と無矛盾なパラメータ領域があることが分かった。また、ストレンジネス-3を持つ状態については、崩壊の閾値より安定な束縛状態の可能性を指摘した。クォークは通常、陽子・中性子などのハドロンに閉じ込められているが、温度が十分高くなると溶け出しクォークやグルーオンの自由度があらわになるクォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)と呼ばれる状態に相転移すると考えられている。RHICではQGPの検証やその性質を解明する為、重イオン衝突実験が進められている。このような実験からの観測結果を理解する為には、有限温度・密度下におけるQCDの相構造や熱力学量の理論的予言が必要不可欠である。本研究ではQCDの性質を非摂動的に求める手段として有効な格子シミュレーションにより、QCDの相構造や熱力学量の温度・密度依存性に関する定量的な研究を行った。高温媒質中の重いクォーク間ポテンシャルは、QGP中でのクォークの性質を理解するうえで重要な物理量である。カラー自由度に基づく群論的分類により、クォーク(q)・反クォーク(q^^-)間ポテンシャルはカラー1重項と8重項に、qq間ポテンシャルはカラー6重項と反3重項のチャンネルにそれぞれ分けられる。本研究ではポリヤコフ・ループの空間的な相関から、QGP中でのそれぞれのカラーチャンネルおけるポテンシャルの温度依存性を定量的に計算した。その結果、カラー1重項と反3重項は引力となり、カラー8重項と6重項は斥力になることを見出した。また、これらのポテンシャルから媒質中のデバイ遮蔽質量を計算した。その結果、デバイ遮蔽質量のカラーチャンネル依存性は、相転移温度の2倍程度の高温でカシミア項に吸収されること、デバイ遮蔽質量は高温領域では2次の摂動論と良い一致を示すこと等が分かった。さらにテーラー展開法によりポテンシャルの密度意依存性を調べた結果、化学ポテンシャルに関する微分の1次の項の有無によってqq^^-間とqq間のポテンシャルの振る舞いに特徴的な違いを見出した。全てのカラーチャンネルに対するポテンシャルの温度・密度依存性の定量的な計算は本研究が最初である。

本研究はRHIC等の重イオン衝突実験で実現される、高温・低密度状態におけるクォークとグルーオンの力学に関係する。動的なクォークを取り入れたシミュレーションの結果、クォーク・反クォーク間の相互作用においては、カラー1重項は引力を持ち、カラー8重項は斥力を持つ。一方、クォーク・クォーク間においてはカラー反3重項は引力を持ち、カラー6重項は斥力を持つことが分かった。また、これらのポテンシャルから有効相互作用とデバイ遮蔽質量を計算した。その結果、デバイ遮蔽質量は2次の寄与まで取り入れた摂動論と良い一致を示すことを見出した。また、上記のクォーク間相互作用の計算を、化学ポテンシャルに関するテーラー展開法により、ポテンシャルの密度依存性を調べた。その結果、展開係数の1次の項の有無によって、低密度領域においてクォーク・反クォーク間ポテンシャルは弱まりクォーク・クォーク間ポテンシャルは強まる、という特徴的な違いを見出した。RHICで実現される状態は高温・低密度であることから、この性質は重いクォークが作るメソンやバリオンの生成率に影響を与える可能性があることを指摘した。さらにクォーク間ポテンシャルに特殊な対称性を課すことにより、電気遮蔽質量と磁気遮蔽質量を個別に抜き出すことに成功した。また、磁気遮蔽質量は広い温度領域において電気遮蔽質量より小さい値を持つことを見出した。本研究は格子QCDシミュレーションにおける新たな解析方法になることが期待される。
アブシジン酸誘導による気孔閉口における活性酸素種の役割

アブシジン酸誘導による気孔閉口における活性酸素種の役割に関して以下の結果を得た。特に、エリシター応答に関して重要な知見を得、その成果をPlant Physiology(2002)に掲載した。また、一酸化窒素やエリシター応答に関する知見を得、農芸化学会2004年度大会で発表し、さらに、これらの知見を投稿する予定である。エリシター応答:種々のエリシターがシロイヌナズナ気孔の閉口を誘導することを明らかにした。パッチクランプ法を用いて、エリシターによって原形質膜カルシウムチャネルの活性化が起き、その活性化には細胞質のNADPHが必要であることを明らかにした。NAD(P)Hオキシダーゼ阻害剤であるDPIによって、エリシター誘導の気孔閉口が阻害されることを明らかにした。また、細胞内カルシウム濃度測定によって、エリシターが孔辺細胞内のカルシウム濃度の上昇を誘導することを明らかにした。また、気孔閉口の可逆性はともに高濃度でなくないことを明らかにした。このエリシターによる気孔閉口機構がアブシジン酸による気孔閉口機構と極めて類似していることを明らかした。原形質膜NAD(P)Hオキシダーゼ:シロイヌナズナにおいて、過酸化水素の生成に先立ち生成するスーパーオキサイド生成に関与する2つNAD(P)Hオキシダーゼがアブシジン酸によって誘導される気孔閉口に深く関与していた。エリシターとの関係についての知見も得た。一酸化窒素の役割:アブシジン酸誘導気孔閉口において、一酸化窒素がセカンドメッセンジャーとして機能していることを明らかにした。しかし、これまでに他のグループの報告に反する結果となり、パッチクランプ法とイエローカメレオンを用いた細胞内カルシウム測定法を用い、アブシジン酸誘導において働くカルシウムチャネルへの一酸化窒素の影響を調べ、情報を集めている。エリシター応答:キトサンや酵母エリシターが気孔の閉口を誘導することを明らかにした。また、このエリシターによる気孔閉口機構がアブシジン酸による気孔閉口機構と極めて類似していることを明らかし、現在さらに種々の実験を行い検討している。原形質膜NAD(P)Hオキシダーゼ:シロイヌナズナにおいて、過酸化水素の生成に先立ち生成するスーパーオキサイド生成に関与するNAD(P)Hオキシダーゼのうちの2つがアブシジン酸によって誘導される気孔閉口に深く関与していることがノックアウト植物を用いた気孔口径測定、イオンチャネル活性測定等によって明らかになった。原形質膜カルシウムチャネル:パッチクランプ法とイエローカメレオンを用いた細胞内カルシウム測定法を用い、アブシジン酸誘導において働くカルシウムチャネルに関しての情報を集めている。
マスト細胞由来の免疫増強因子に関する研究

マスト細胞はマウスのin vitro抗体産生を正と負に調節する活性を示した。我々は、TGF-βがマスト細胞からの免疫抑制因子であることを確認した(Immunology 82:482-486,1994)。しかし、増殖因子の精製と同定については現在検討中である。以前報告した方法(J.Immunol.Methods 149:173-181,1992)で200匹のマウス脾細胞を培養して大量のマスト細胞を誘導した。このマスト細胞をウシ胎児血清を含まない培地で培養し、その上清を集めた。この培養上清を濃縮後、バイオゲルおよび高速液体クロマトグラフィーによる免疫増強因子を精製した。しかしながら、培養上清に含まれている増強因子が微量であり、N-末端がブロックされている。この因子の一次構造のアミノ酸配列解析のため、十分量の純蛋白質の精製が必要である。今まで、何回も繰り返したが、なかなか成功しなかった。現在は、他の精製および同定の方法を考えている。
アザアダマンタン型オキソアンモニウム塩を触媒とするオレフィン類空気酸化反応の開発

昨年度までの検討で見出したアザアダマンタン型オキソアンモニウム塩を用いた新奇1,3-シクロヘキサジエン合成法に関し,本手法がシクロヘキセンだけではなく,他の員数のシクロアルケンへの適用も可能であることを明らかにした.すなわち本手法をより一般性の高い「シクロアルケンを基質とする1,3-シクロアルカジエン合成法」へと昇華させることに成功し,その学術的な重要性を大きく高めることに成功した.続いて申請者は,本来の申請内容であったオキソアンモニウム塩を用いる触媒的エノン合成反応についての検討を再開した.反応条件の徹底的な最適化を行った結果,異なる2種の酸化剤(MMPP,PIDA)を併用し,基質を滴下する手法を用いることで,モデル基質において70%収率にて再現性良く所望のエノンが得られ,かつ副反応として起こっていたアルケン基質のエポキシ化をほとんど起こさない条件を見いだすことができた.本条件を用いて基質適用性検討を行ったところ,様々な置換基,ならびに構造単位を有する三置換アルケン類について,5080%の単離収率にて対応するエノンが得られた.さらに本手法は,同様の変換を達成することが知られる一重項酸素を用いる手法では達成が困難なtrans二置換アルケン基質においても適用可能であることを示した.以上,申請者はオキソアンモニウム塩を触媒とする新規エノン合成法を開発し,これが既存の手法では適用困難な基質に対しても効率的に作用することを示した.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,触媒的かつ環境調和的な方法論に乏しいアリル位C-H酸化反応について,申請者の所属研究室で見出されたアザアダマンタン型のオキソアンモニウム塩を用いた,触媒的空気酸化手法を確立することを目的としている.初年度となる本年度は,酸素以外の汎用酸化剤を用いる触媒的擬アリル位酸化反応について条件検討を行った,その結果,過酸構造を有する酸化剤が本反応に適うことを見だした.しかしながら,触媒と基質,酸化剤を同時に加えて反応を行うと,基質と酸化剤とが直接反応して生成するエポキシドが優先して得られることが分かった.そこで,1触媒の再酸化を早める目的で,共酸化剤を加える,2基質のエポキシドへの変換を抑えるために,触媒と酸化剤の混合溶液に基質をゆっくりと滴下するという2つのアプローチにて,目的のエノンが5割程度の収率で得られることを見出した.一方で上記の検討に並行し,オレフィン基質の基質適用性の拡張を志向し,電子求引基を有するアザアダマンタン型オキソアンモニウム塩を用いてシクロアルケン基質に対するエン型の付加反応を検討する途上で,当初企図したアリル位酸化体ではなく,シクロへキサジエンが優先して得られるという,これまで前例のない反応を見出すに至った.本反応は新規かつ簡便なシクロヘキサジエン類の供給法となり得ることから,基質適用性の検討を行ったところ,様々な置換基を有するシクロヘキセン基質において,本反応が進行することが分かった.さらに本反応は,シクロヘキセンとオキソアンモニウム塩とが炭素ー窒素結合を生じるようにエン型の付加反応を起こすという,オレフィン類とオキソアンモニウム種との反応でこれまで殆ど報告のない経路での反応が進行していることを裏付ける結果を得た.この現象の発見ならびに証明は,今後のオキソアンモニウム塩を用いる分子変換反応における新たな指針を与えるものと位置づけられる.前年度に見出したアザアダマンタン型オキソアンモニウム塩を用いる新規1,3-シクロヘキサジエン形成反応について,その基質適用性検討を行った.その結果,本反応が様々な官能基を許容し,幅広いシクロヘキセン類を1,3-シクロヘキサジエン類へと変換することを確認した.特に,シクロヘキセンを原料とする1,3-シクロヘキサジエン合成法として汎用される臭素化ー脱臭化水素による方法では合成が困難な1,3-シクロヘキサジエン類についても,本手法では選択的かつ効率的に合成が可能であることを見出した.続いて,本反応の合成化学的有用性のデモンストレーションを検討した.先ずはグラムスケールにおける反応の検討,用いる試薬の回収実験を行った.その結果,本反応はグラムスケールにおいても良好に進行し,対応する1,3-シクロヘキサジエンを与えることを確認した.さらにこの時,反応の後処理方法を工夫することで,用いたオキソアンモニウム塩の8割弱をその前駆体(ヒドロキシルアミン)の形で回収することに成功した.また,回収した前駆体は定量的にオキソアンモニウム塩へと再生させることが可能であった.また,得られた1,3-シクロヘキサジエンの化学的変換の検討を行った.ヘテロDiels-Alder反応を鍵とする数工程の変換によって,シクロヘキサン環上に複数の酸素/窒素官能基を有する化合物(カルバ糖誘導体)の合成が可能であることを示した.このデモンストレーションから,本反応はカルバ糖合成の新たな方法論を提供するものと位置づけることもできる.当初想定したエノン合成反応については未だ最適条件を見いだせてはいないものの,偶然見出した新規1,3-シクロヘキサジエン形成反応について,その一通りの検討を行うことができたため.昨年度までの検討で見出したアザアダマンタン型オキソアンモニウム塩を用いた

新奇1,3-シクロヘキサジエン合成法に関し,本手法がシクロヘキセンだけではなく,他の員数のシクロアルケンへの適用も可能であることを明らかにした.すなわち本手法をより一般性の高い「シクロアルケンを基質とする1,3-シクロアルカジエン合成法」へと昇華させることに成功し,その学術的な重要性を大きく高めることに成功した.続いて申請者は,本来の申請内容であったオキソアンモニウム塩を用いる触媒的エノン合成反応についての検討を再開した.反応条件の徹底的な最適化を行った結果,異なる2種の酸化剤(MMPP,PIDA)を併用し,基質を滴下する手法を用いることで,モデル基質において70%収率にて再現性良く所望のエノンが得られ,かつ副反応として起こっていたアルケン基質のエポキシ化をほとんど起こさない条件を見いだすことができた.本条件を用いて基質適用性検討を行ったところ,様々な置換基,ならびに構造単位を有する三置換アルケン類について,5080%の単離収率にて対応するエノンが得られた.さらに本手法は,同様の変換を達成することが知られる一重項酸素を用いる手法では達成が困難なtrans二置換アルケン基質においても適用可能であることを示した.以上,申請者はオキソアンモニウム塩を触媒とする新規エノン合成法を開発し,これが既存の手法では適用困難な基質に対しても効率的に作用することを示した.当初の目的である擬アリル位酸化反応については未だ満足の行く条件が探索できていないが,その過程でこれまでに前例のない反応を発見し,そのメカニズムについても実験的に証明することができたため.予期せぬ新規1,3-シクロヘキサジエン反応について,結果の取りまとめならびに論文投稿を行い,再び当初の計画であるエノン形成反応の検討へと移行する28年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定を変更し,まずは新たに見出したシクロヘキサジエン形成反応について基質適用性の検討を続け論文化する.さらに,本反応の触媒化への展開を目指す.触媒化検討と並行し,当初の目的であった擬アリル位酸化反応の条件を詰める.このとき,空気酸化への展開が即座に可能であるならば,汎用酸化剤での検討は収束させる.28年度が最終年度であるため、記入しない。
コンポストプラントの最適設計手法に関する研究

平成5年度は、茨城県のK市下水処理場から排出されるベルトプレス脱水ケーキおよび同処理場内に設置されたパイロットスケールのコンポストプラントで処理された一次発酵済みコンポストを用いて研究を行った。第一の実験は、靜置式コンポストプラントの可能積み付け高さを検討するため、高さ約2mの発酵塔を用いて実験を行った。原料は同処理場の一次発酵を終了した下水汚泥コンポストを用い、コンポストの発酵に伴う塔内の酸素消費と、塔外部からの拡散による酸素の補給とから塔内の酸素濃度がいかに変動するかを検討した。これにより、従来あまり検討が行われていなかったコンポストパイル中の酸素の移動速度等を明らかにする手法を確立した。今後は、さらに検討を加えることにより、靜置式コンポストプラントの通気方式、積み付け高さの設計に生かせると考えられる。第二の実験では、小型発酵槽を用いた返送率と通気速度とが発酵速度に与える影響とを研究した。この実験は、返送率を下げることによりコンポストプラントの規模を小さくすると同時に、最小通気量を把握することによりブロアの適正容量を決めることにある。実験の結果、コンポスト化の前処理として天日乾燥を施した場合には、無返送でもコンポスト化が可能なことが明らかになった。また、コンポスト原料の粒径を比較的細かくすれば、少ない通気量でも効率的な発酵が起こることが明らかになった。これらの第一、第二の実験を通じて簡易な発酵方式である靜置式コンポストプラントの設計条件が明らかになりつつある。今後は、さらにデータを蓄積し、原料の性状に応じたプラントの最適堆積高さ、最適通気量、最適返送比等を実験的に研究し、プラントの設計条件を確定したい。