hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胚・造血幹細胞からのγδTリンパ球選択的分化誘導培養系の開発

このような特徴的な遺伝子発現パターンとγδT細胞のin vitroでの分化誘導とレパートア形成との関連をさらに調べていく必要がある。次に、T10またはT22を遺伝子導入し強制発現させたストローマ細胞株を樹立した。T10/T22遺伝子をpIRES-Hygroに挿入し発現ベクターを構築した。この発現ベクターは、種々のストローマ細胞株にリポソームによる遺伝子導入法を用いて強制発現させた後、ハイグロマイシン存在下で選択培養し、生存した細胞は限界希釈法で株化した。このT10またはT22を過剰発現する各種ストローマ細胞株上で胚性幹(ES)細胞を培養し、出現してくるγδT細胞をフローサイトメトリーおよびPCR法で解析した。その結果、この培養系でのγδT細胞の発生・分化において、T10またはT22の過剰発現による影響は、明確には認められなかった。現在、出現してくるγδT細胞に関して経時的に詳細な解析を進めている。また、本研究期間において、本研究に関連する研究成果も得られている。
耐食性に優れた鉄基非晶質合金溶射皮膜

Fe-(Cr,Mo)-C-P合金ガスアトマイズ粉末を用い、異なる溶射条件の高速フレーム溶射法により軟鋼基本材上に溶射皮膜を作製した.すべての溶射条件で,Fe-10Cr-10Mo-2C-8P(mass%)合金(10Mo合金)はほぼ完全な非晶質皮膜が得られた.一方,Fe-10Cr-2C-8P(10Cr)およびFe-20Cr-2C-8P(20Cr)合金は結晶質の混在する非晶質皮膜が得られ,フレーム温度が高くなると混在する結晶質相の割合を増した.10Crおよび20Cr合金は773Kの焼戻しで,10Mo合金は873Kの焼戻しで結晶化してフェライト,炭化物および燐化物を生成した.また,溶射したままで約Hv(0.2)600の硬さを示し,結晶化により硬さは上昇し873Kの焼戻しで10Crおよび20Cr合金はそれぞれHv(0.2)800およびHv(0.2)700の最高硬さを,10Mo合金は973Kの焼戻しでHv(0.2)800の最高硬さを示した.1NHCl水溶液中における溶射したままの非晶質皮膜のアノード分離曲線は,10Cr合金では結晶質相が混在する溶射したままの皮膜と結晶化した皮膜はあまり電流密度レベルに差がみられなかった.20Cr合金および10Mo合金では結晶化した皮膜の電流密度は相対的に溶射したままの皮膜の約10倍条増大した.1NHCl水溶液中における定電位浸せき腐食試験では,作製した非晶質皮膜はほとんど侵食しなかった.一方,インコネル合金はかなりの侵食が認められた.研究期間に得られた成果を総括して,作製した非晶質合金は耐食コーティングとして実用に供する性能を有していることが確認された.また,完全な非晶質皮膜となる10Mo合金が最も高性能耐食コーディングであると評価される.減圧プラズマ溶射法では完全な非晶質皮膜が,一定条件による高速フレーム溶射法では溶射したままでFe-10Cr-10Mo-2C-8P(mass%)合金はほぼ完全な非晶質皮膜が,Fe-10Cr-2C-8PおよびFe-20Cr-2C-8P合金は結晶質の混在する非晶質皮膜が得られた.各合金の熱分析結果から,Fe-10Cr-10Mo-2C-8P,Fe-10Cr-2C-8P,Fe-20Cr-2C-8P合金の順に融点が高くなり,高速フレーム溶射によるFe-10Cr-2C-8PおよびFe-20Cr-2C-8P合金溶射皮膜では未溶融のまま結晶化した粒子が皮膜中に観察された.高速フレーム溶射法によって得られた皮膜は,溶射したままで約Hv(0.05)700の硬さを示した.脱気した1N HC1および1N H_2SO_4水溶液中におけるアノード分極曲線の測定を行った結果,ほぼ完全な非晶質皮膜となったFe-10Cr-10Mo-2C-8P合金が最も腐食電位が高く電流密度も低かった.結晶質の混在するFe-10Cr-2C-8PおよびFe-20Cr-2C-8P合金ではFe-20Cr-2C-8P合金の方が電流密度が高かった.これは結晶質の体積率がFe-10Cr-2C-8P合金よりも高いためであると推察された.また,得られた皮膜はニッケル基自溶合金溶射皮膜よりもはるかに耐食性が優れている可能性を有する.来年度は,加熱による結晶化にともなう皮膜の硬さ変化およびアノード分極挙動の変化を調べ,さらに浸せき腐食試験を行って,耐食・耐摩耗溶射皮膜としての可能性を調べる予定である.Fe-(Cr,Mo)-C-P合金ガスアトマイズ粉末を用い、異なる溶射条件の高速フレーム溶射法により軟鋼基本材上に溶射皮膜を作製した.すべての溶射条件で,Fe-10Cr-10Mo-2C-8P(mass%)合金(10Mo合金)はほぼ完全な非晶質皮膜が得られた.一方,Fe-10Cr-2C-8P(10Cr)およびFe-20Cr-2C-8P(20Cr)合金は結晶質の混在する非晶質皮膜が得られ,フレーム温度が高くなると混在する結晶質相の割合を増した.10Crおよび20Cr合金は773Kの焼戻しで,10Mo合金は873Kの焼戻しで結晶化してフェライト,炭化物および燐化物を生成した.また,溶射したままで約Hv(0.2)600の硬さを示し,結晶化により硬さは上昇し873Kの焼戻しで10Crおよび20Cr合金はそれぞれHv(0.2)800およびHv(0.2)700の最高硬さを,10Mo合金は973Kの焼戻しでHv(0.2)800の最高硬さを示した.1NHCl水溶液中における溶射したままの非晶質皮膜のアノード分離曲線は,10Cr合金では結晶質相が混在する溶射したままの皮膜と結晶化した皮膜はあまり電流密度レベルに差がみられなかった.20Cr合金および10Mo合金では結晶化した皮膜の電流密度は相対的に溶射したままの皮膜の約10倍条増大した.1NHCl水溶液中における定電位浸せき腐食試験では,作製した非晶質皮膜はほとんど侵食しなかった.

一方,インコネル合金はかなりの侵食が認められた.研究期間に得られた成果を総括して,作製した非晶質合金は耐食コーティングとして実用に供する性能を有していることが確認された.また,完全な非晶質皮膜となる10Mo合金が最も高性能耐食コーディングであると評価される.
電極表面での吸着構造と電子移動に関する理論的研究

密度汎関数法に外部電場を一電子演算子として導入し、Pt表面上における(1)水分子(一量体、二量体)の吸着構造、(2)吸着水分子間のプロトン移動反応、(3)プロトン化水分子の吸着構造、についての電場効果を検討した。<Pt(111)面上の水分子(一量体、二量体)の吸着構造>EF=0の場合、水分子の分子面がPt(111)面に対して平行から約16度ずれた構造をとり、相互作用が水分子の孤立電子対の方向に支配されていることがわかった。EF<0の場合、水素原子を上にした表面に垂直な構造が予想されるが、孤立電子対と表面の相互作用も加わって、平行から約41度ずれた構造となった。一方EF>0の場合は、電場の方向から予想されるように、酸素原子を上にした表面に垂直な構造が得られた。EF=0の場合に、水分子をもう一分子、最初の分子と水素結合を作るように吸着させると、最初に吸着していた水分子の分子面は表面にほぼ平行となった。<吸着水分子間のプロトン移動反応>外部電場の方向により、プロトン移動のポテンシャル曲線は大きく影響され、二重井戸構造が消滅し、それぞれEF>0の場合はO1側に、EF<0の場合はO2側に最安定構造をもつ一重井戸構造となった。<プロトン化水分子の吸着構造>さらにプロトン移動により生成したプロトン化水分子(H_3O^+)の吸着構造を調べた。EF=0の場合は2つの水素原子を下にした吸着構造、EF<0の場合は、プロトン化水分子は吸着せず表面から脱離した。またEF>0の場合はプロトン化水分子から表面へのプロトン移動を起こした解離性吸着構造が得られた。以上の計算結果により外部電場下の場合、吸着水分子間のプロトン移動反応に加えて、プロトン化水分子から表面へのプロトン移動反応も重要な過程になりうることを示唆した。
運動パフォーマンスによる認知機能スクリーニングの開発

本研究では,高齢者を対象に筋力およびバランス測定結果と認知機能検査との関連および若年者を対象に運動時の脳活動について調査を行った.結果,1)バランス測定の結果が認知機能と関連2)通常速度の歩行時の前頭葉活動が,速い歩行時およびバランス機能測定時よりも有意に活動3)認知課題中に難易度の異なる運動課題を実施した結果,難易度の低い課題で前頭葉がより活動,の以上3点が明らかとなった.近年,認知機能が低下し始めた高齢者を早期に発見し支援する介護予防の重要性が指摘されている.一方,認知機能と運動パフォーマンスの関連性が先行研究から報告されていることから,本研究では,運動パフォーマンスによる認知機能スクリーニングの確立を目指す.2014年度は,高齢者の認知機能を予測可能な運動パフォーマンステストの抽出について検討と,若年者3名を対象に前頭葉に特化したNIRSを用いて運動パフォーマンス中の脳血流量変化について調査した.その結果,認知機能と運動パフォーマンスの関連では,手順の記憶を必要とするパフォーマンステストと認知機能に関連が認められた.また,若年者を対象とした脳血流量の変化では,ダンベルを把持して肘の屈伸を繰り返すアームカールテストにおいて,負荷のない状態に比べ,前頭葉のオキシヘモグロビンの濃度が高まったことが確認できた.今後は,高齢者に対してもNIRSを用いた脳血流量の変化を調査していく予定である.本年度は,NIRSを用いた予備的研究および認知機能検査と最も関連がある運動パフォーマンスについて検討した.NIRSを用いた予備的研究では,健常学生を対象に最大努力歩行時の酸素動態の変化と異なる運動課題中に認知課題を実施したときの酸素動態の違いを調査した.その結果,最大努力歩行時の酸素動態は開始初期から酸素ヘモグロビン濃度の上昇が有意に向上することが確認できた.また,異なる運動課題中での認知課題実施においては,ステップ動作よりも単純な足踏み運動中での認知課題実施において,前頭葉の酸素ヘモグロビン濃度の上昇が有意に高いことが明らかとなった.認知機能検査と運動パフォーマンスとの関連では,先行研究では歩行との関連が多く報告されているが,今回の調査では,Four Square Step Testが歩行よりも有意に関連していることが明らかとなった.健常学生での予備的な研究は実施できたものの,高齢者を対象にNIRSを用いた調査が未実施のため.本研究では,運動パフォーマンスによって認知機能がスクリーニング可能かどうかを検討した.そのために,認知機能に関連する運動パフォーマンスの抽出,抽出された運動パフォーマンス実施時の脳活動の調査,認知課題実施時に異なる運動課題を実施したときの脳活動の違いについて検討を行った.平成28年度は,前頭葉部分に光イメージング脳機能装置を装着し,通常ペース歩行,最大努力歩行,Four Square Step Testの3つの課題中の脳活動を調査した.この3つの課題を選択した理由は,両歩行課題については,先行研究で認知機能と関連すると報告されていること,Four Square Step Testについては,平成26および27年度の研究において,認知機能と最も関連している課題であったためである.結果は,通常ペース歩行で実施した場合が,他の課題と比較し前頭葉が活動していることが示された.先行研究では,歩行スピードが速いほど前頭葉が活動することが報告されているが,本研究の結果は異なった.先行研究ではトレッドミルでの調査がほとんどであり,機器にによってスピードがコントロールされている可能性がある.一方,本研究は実際の平地歩行を実施しており,スピードのコントロールは対象者自身によって行われる.歩行速度の変化などの調整には前頭前野が深く関与する可能性が先行研究で述べられていることから,通常歩行ではスピードコントロールが要求され,その調整が前頭葉活動に影響した可能性が考えられた.本研究では,高齢者を対象に筋力およびバランス測定結果と認知機能検査との関連および若年者を対象に運動時の脳活動について調査を行った.結果,1)バランス測定の結果が認知機能と関連2)通常速度の歩行時の前頭葉活動が,速い歩行時およびバランス機能測定時よりも有意に活動3)認知課題中に難易度の異なる運動課題を実施した結果,難易度の低い課題で前頭葉がより活動,の以上3点が明らかとなった.本研究は,運動パフォーマンスによる認知機能スクリーニングの確立を目指すことを目的としている.そのために,NIRSを用いた脳機能まで着目して研究を実施していく予定であるが,特にその実施において遅れがある.運動パフォーマンスを実施中にNIRSを測定する場合,その課題による反応であることを証明するための別課題を設定する必要があるが,その別課題をどのように設定するかで現在計画中であり,そのため十分なNIRSの計測まで至っていない.これまで,運動教室等で協力いただいた方に郵送にて,研究対象者として依頼を行い実施していく.健康科学運動パフォーマンステスト中のNIRS計測のための別課題が設定できれば,計測可能となるため,若年者を対象にパイロットスタディとして,主課題とは異なる別課題設定を決定していく.

論文校正が進めず,学会参加が当初予定より少なくなったため.また,高齢者を対象としたデータ収集ができず,謝金が発生しなかったため.本年度,NIRSを購入予定であったが,他の研究施設より借りることができたため,次年度使用額が生じた.対象者への研究協力謝金,データ収集協力のためのスタッフへの謝金,論文校正および学会参加,データベースのためのPCに利用する予定である.使用計画については,四肢体幹に取り付け可能な加速度計の購入により,運動パフォーマンス実施時の動きを詳細に調査できるように計画している.また,本年度得られた結果を次年度に行われる国際学会で発表する予定であり,その時の旅費等に使用予定である.また,本年度の結果について論文として執筆予定であり,その英文校正費として使用予定である.
医学部人体解剖実習におけるiPadを用いた学習指導サポートシステムの構築

人体解剖学実習において書籍だけでは人体組織の複雑な三次元的構造を理解することは難しく、教員および技術系職員を含めた現在の人数では、学生全体を十分に指導および技術的側面からのサポートが出来ていない現状があります。その結果として医学科学生の実習グループ間の理解度に差が生じております。そこで、解剖学実習書の手順にそったオリジナル映像を作成し、その映像に編集、解説を付け加えることにより、人体の三次元的構造をより分かり易く提示し、医学科学生全体の人体解剖学実習における理解度および実習効率の底上げを図る事を目的とした映像教材の作成に取り組みました。解剖学実習書に沿ってウェアラブルカメラおよびデジタルカメラを使用し様々な角度からの撮影をとり行い、それら出来上がった映像に動画編集ソフトを用いて音声解説および引き出し線、名称等の映像編集処理を行いましたが、想像以上に細部まで観やすい映像を撮る事が出来ました。その映像データを解剖学実習室専用のパソコンサーバーにおさめ、学生専用の閲覧用のiPadを解剖学実習室に設置する事としました。編集後の映像教材は、解剖学実習期間中に解剖学実習をとり行う医学科学生にのみ専用iPadによる閲覧を許可し、学外での使用は一切認めず使用管理についても実習用の映像教材が実習室の外へ流出することのないよう十分な配慮を行なう事としました。この度の実習期間は、約1ヶ月弱での作業となり腹側のみしか撮り終える事が出来ませんでしたが、撮影方法、映像編集方法についてのたくさんの課題に対しても、これから通年をかけてより分り易い映像教材として仕上げていく予定です。
MoSi_2単結晶に見られる塑性異方性に関するatomisticな研究

MoSi_2は高温材料の一候補材料として期待されている。しかし、MoSi_2単結晶は変形方位を選択すれば室温でも変形可能である一方、[001]方位の結晶は900°C以上の温度でしか変形せず、その降伏応力は他の方位と比較して数倍とはるかに大きい。この塑性異方性は{013}<331>すべりの臨界分解せん断応力(CRSS)の大きな方位依存性に起因している。以上は本研究を始めるまでに明らかであった。そこで、本研究ではこの塑性異方性の機構を明らかにすることを目的とした。何故{013}<331>すべりが[001]方位で活動しにくいのかは、おそらく1/2<331>らせん転位の転位芯の構造あるいは転位芯レベルでの転位の分解と密接に関連していると考えられる。MoSi_2の結晶構造はBCC構造を3層積み重ねて積層方向に2/3圧縮した構造をとる。従って、MoSi_2の1/2<331>らせん転位とBCC結晶の1/2<111>らせん転位の幾何学的な類似性より、我々はBCC金属で見られる1/2<111>らせん転位によるnon-Schmidな変形挙動の塑性異方性と同様な現象がMoSi_2結晶の1/2<331>らせん転位にも起こっていると推測している。本年度は、MoSi_2と同じC11_b結晶構造を有するが積層方向に膨張させた構造を有するPdZr_2に着目し、c/a軸比(MoSi_2:2.45、BCC結晶:3.00、PdZr_2:3.30)の観点から、これら関連構造を有する結晶共通に見られる塑性異方性を調べた。PdZr_2単結晶の[001]、[010]、[110]の3方位について各温度で圧縮試験を行った。その結果、MoSi_2においてhardな方位であった[001]方位では液体窒素温度でも{013}<331>すべりにより変形可能であった。一方、他の2方位での降伏応力は[001]方位より約2倍高く、他の結晶と同様に{013}<331>すべりの塑性異方性が見られた。一方、MoSi_2とPdZr_2とで全く逆の塑性異方性の傾向を示し、関連構造を有する結晶ではBCC構造の軸比であるc/a=3を境界にしてc/a軸比により塑性異方性の傾向が変化することを明らかにした。1.MoSi_2のModifiedEAMタイプ原子間ポテンシャルの開発研究当初、Mo-Si系のModified EAMタイプ原子間ポテンシャルの開発が完了していたと考えられていたが、MoSi_2の面欠陥エネルギーの計算過程で、あるせん断方向に対してC11_b構造が不安定であることが明らかになった。そこで、Mo-Si系ではなく、MoSi_2に最適化したModified EAMタイプ原子間ポテンシャルの開発を行うことで、あらゆるせん断に対してC11_b構造が安定であるポテンシャルの開発に成功した。我々がこの研究で問題としている{013}面の<331>方向のせん断では、1/6<331>変位、及び逆方向のー1/6<331>変位により逆位相境界(APB)が形成される。前者をAPB(1)、後者をAPB(2)とすると、上記のポテンシャルを用いた計算ではAPB(1)は安定な面欠陥である一方、APB(2)は不安定となる。不安定なAPB(2)の近傍には約1/8<331>の変位に安定な面欠陥が存在することが明らかとなった。また、{110}面の1/4<111>変位は安定な面欠陥を形成し、その面欠陥エネルギーの値は実験値やab initioの計算結果とほぼ等しい値を示す。この面欠陥は1/4<331>変位により形成される面欠陥と等価である。他方、{013}面の積層はABCDEの5層周期で、その法線方向<031>を含む1/10<531>変位により安定な面欠陥を形成可能である。以上の結果より1/2<331>転位では1/6<331>、1/8<331>、1/4<331>、1/10<531>部分転位を考慮した分解を考える必要があることが明らかとなった。

従って、MoSi_2の1/2<331>らせん転位とBCC結晶の1/2<111>らせん転位の幾何学的な類似性より、我々はBCC金属で見られる1/2<111>らせん転位によるnon-Schmidな変形挙動の塑性異方性と同様な現象がMoSi_2結晶の1/2<331>らせん転位にも起こっていると推測している。本年度は、MoSi_2と同じC11_b結晶構造を有するが積層方向に膨張させた構造を有するPdZr_2に着目し、c/a軸比(MoSi_2:2.45、BCC結晶:3.00、PdZr_2:3.30)の観点から、これら関連構造を有する結晶共通に見られる塑性異方性を調べた。PdZr_2単結晶の[001]、[010]、[110]の3方位について各温度で圧縮試験を行った。その結果、MoSi_2においてhardな方位であった[001]方位では液体窒素温度でも{013}<331>すべりにより変形可能であった。一方、他の2方位での降伏応力は[001]方位より約2倍高く、他の結晶と同様に{013}<331>すべりの塑性異方性が見られた。一方、MoSi_2とPdZr_2とで全く逆の塑性異方性の傾向を示し、関連構造を有する結晶ではBCC構造の軸比であるc/a=3を境界にしてc/a軸比により塑性異方性の傾向が変化することを明らかにした。
減圧窒素プラズマによる溶鋼スクラップからの脱銅精錬

アンモニアガスは純銅の蒸発を著しく促進する。アンモニアガス分解による活性化学種の窒素が原子状で溶融金属に溶解するためであるから、プラズマでイオン化された窒素ガスも熱化学的にアンモニアと同様に活性化されると推測した。プラズマ化窒素も脱銅効果が期待できるので連続排気型窒素ガスプラズマ溶解装置を主として用い窒素プラズマ脱銅を検討した。減圧ガスに閉じ込め式非消耗型小型アーク溶解装置と連続排気型窒素ガスプラズマ溶解装置の二種を用いて窒素プラズマ脱銅を検討した。排気速度、ガス供給速度、印加電圧を最適化して制御しアルゴン窒素減圧プラズマの安定な発生を可能にした。溶銅を用いた小型実験に基づき、含銅鉄の溶解を行うと共に、プラズマを通した二色温度計による溶鉄温度測定を可能ならしめた。なおこの計測に当たりアルゴンプラズマの放射スペクトルに二色温度計の測定波長が重なり妨害すること、その除去のための適切な温度補正法、等を見いだした。不活性ガスアークでは1900°Cに加熱された溶鉄からの通常の蒸発以外、何ら著しい変化はないが、窒素ガス雰囲気中、あるいはアンモニア雰囲気中では溶鉄の表面から大量の微粉末のスプラッシュが生じた。これらの知見は窒素やアンモニアがアークの中でプラズマ化し、高い化学活性が付与されたと考えざるを得ない。しかしながら、スプラッシュの組成が溶鉄と同濃度であったことから窒素プラズマ、アンモニアプラズマのみでは脱銅効果は小さいと言う結果を得た。少量の水素をさらに添加するとアーク温度が上昇し、スプラッシュ以外に銅濃度の高い超微粉が発生し、速度論的に検討した結果、著しい脱銅促進効果が見られた。アンモニアガスは純銅の蒸発を促進し、含銅鉄スクラップでは、減圧アンモニア中で30分の精錬でCu100ppmまで除去できる。これはアンモニアガスの分解による活性化学種の窒素が熱化学的に活性化されて原子状で溶融金属に溶解するためと解釈し、窒素ガスもイオン化されプラズマ状態となれば熱化学的に活性化されると推測した。まず減圧ガス閉じこめ式非消耗型小型アーク溶解を用いてこの仮説を検討した。不活性ガスアークでは何ら変化はないが、窒素ガス雰囲気中では溶融純銅の表面から大量の微細な粉末銅の噴煙が立ち上った。なおアンモニア雰囲気下では溶融純銅が多量の微粉末を発生しつつ上部の電極に達するまでむくむくと盛り上がるという極めて特異な溶解挙動を示した。冷却後の銅は内部に多数の気泡を含む多孔質体であった。工業生産プロセス中にアンモニアを直接導入するには採算性、毒性などの理由で実用化に困難があるので、非アンモニア溶鋼脱銅手段として窒素アークプラズマを考案した。窒素のプラズマ化に適した高電圧印加型のアルゴンプラズマ・ガウジング機用インバータ式電源を準備し、含銅鉄鋼スクラップに対して大気中でアルゴンガスを3分精錬したところCuの除去には至らなかった。ところが少量の水素または窒素を添加するとアーク温度が上昇し、大気中では酸素による酸化反応とともにスプラッシュが多く定量化することは難しいが、若干の脱銅促進効果が見られた。よって水冷式真空チャンバーを設計製作し、減圧窒素プラズマの適用を検討する段階に入った。現在、排気速度、ガス供給速度、印加電圧を制御し純窒素減圧プラズマ発生を検討している。アンモニアガスは純銅の蒸発を促進し、含鋼鉄スクラップでは、減圧アンモニア中で30分の精錬でCu100ppmまで除去できる。これはアンモニアガスの分解による活性化学種の窒素が熱化学的に活性化されて原子状で溶融金属に溶解するためと解釈し,窒素ガスもイオン化されプラズマ状態となれば熱化学的に活性化されると推測した。今年度は溶鋼以外に溶鉄に対しても、減圧ガス閉じこめ式非消耗型小型アーク溶解装置と連続排気型窒素ガスプラズマ溶解装置の二種を用いて窒素プラズマ脱銅を検討した。

排気速度、ガス供給速度、印加電圧を最適化して制御し純窒素減圧プラズマの安定な発生を可能にした。昨年度までの溶鋼を用いた小型実験に基づき、窒素のプラズマ化に適した高電圧印加型のアルゴンプラズマ・ガウジング機と水冷式中型真空チャンバーとの組み合わせを昨年度来改造し、鉄の溶解と共にプラズマを通した二色温度計による溶鉄温度測定を可能ならしめた。なおこの計測に当たりアルゴンプラズマの放射スペクトルに二色温度計の測定波長が重なり妨害すること、その除去のための適切な温度補正法、等を見いだした。不活性ガスアークでは1900°Cに加熱された溶鉄からの通常の蒸発以外、何ら著しい変化はないが、窒素ガス雰囲気中、あるいはアンモニア雰囲気中では溶鉄の表面から大量の微粉末のスプラッシュが生じた。これらの知見は窒素やアンモニアがアークの中でプラズマ化し、高い化学活性が付与されたと考えざるを得ない。しかしながら、スプラッシュの組成が溶鉄と同濃度であったことから窒素プラズマ、アンモニアプ与ズマのみでは脱銅効果は小さいと言う結果を得た。少量の水素をさらに添加するとアーク温度が上昇し、スプラッシュ以外に銅濃度の高い超微粉が発生し、速度論的に検討した結果、著しい脱銅促進効果が見られた。アンモニアガスは純銅の蒸発を促進し、含銅鉄スクラップでは減圧アンモニア中で30分の精錬でCu100ppmまで除去できる。アンモニア分解による活性化学種の窒素が原子状で溶融金属に溶解するためであるが、窒素ガスもイオン化されプラズマ状態となれば熱化学的に活性化される。よってプラズマ化窒素も脱銅効果がある。連続排気型窒素ガスプラズマ溶解装置を主として用い窒素プラズマ脱銅を検討した。排気速度、ガス供給速度、印加電圧を最適化して制御し純窒素減圧プラズマの安定な発生が可能となった。窒素のプラズマ化に適した高電圧印加型のアルゴンプラズマ・ガウジング機と水冷式中型真空チャンバーとの組み合わせに加え、鉄の溶解と共にプラズマを通した二色温度計による溶鉄温度測定が可能となった。なおこの計測に当たりアルゴンプラズマの放射スペクトルに二色温度計の測定波長が重なり妨害するので、その除去のための適切な温度補正をおこなった。これらの知見は窒素アンモニアがアークの中でプラズマ化し、高い化学活性が付与されたと考えざるを得ない。しかしながら、スプラッシュの組成が溶鉄と同濃度であったことから窒素プラズマ、アンモニアプラズマのみでは脱銅効果は小さい。
His46Arg点変異を示す家族性筋萎縮性側索硬化症の発症機構の研究

DNA切断活性を有する糖由来生成物ジヒドロピラジン類(DHPs)の神経性疾患との関連を明らかにすることを目指した。His46Arg点変異を有するFALSの脊髄前角細胞では、SOD1の機能障害による遊離銅の存在により、その場に集積するDHP類の効果が促進され、中枢神経細胞に負の効果をもたらしていることが、推定される。この仮説を実証するために、神経細胞を用いてDHPの細胞機能への影響について解析した。神経系の細胞株(PC12、Schwann細胞)を用いて、細胞機能関連の各分子の変動について検討した。DNA鎖切断活性能の異なるDHP類(3種)を用いたが、切断活性の強いDHP(Yl-3)が細胞機能への影響も大きかった。細胞の構造タンパクMAP2とNF-Lとは、変化はなかったが、Schwann細胞においてβ-cateninの発現量の低下が認められた。各単独では作用を認めない低濃度のDHPとCu2+とが共存すると、MAPKへの影響がSchwann細胞において認められた。生体中のCu2+の存在は、低濃度DHPによる神経細胞の変性の可能性があると考えられる。DHP添加時の細胞形態の変化からアポトーシスの誘導も想定したが、指標となるPARP分子の断片化は認めなかった。低濃度のDHPとCu2+が共存するとERK1/2、p38、JNKタンパクの活性化がSchwann細胞において認められた。細胞周期制御に関わるp27 p16の発現低下とcdc2タンパクの不活化が認めら、細胞周期がG1/S期に収束しやすく、細胞分裂が抑制された状態にあると推定する。以上の結果は、DHPはCu2+が共存するとMAPKの活性化に影響を与え、神経疾患との関連の確率を高めている。他方、DHP類とCu2+との相互反応について検討した。その結果(一報は採択、もう一報は審査中)、反応種としてのhydroxyl and carbon-centered radicalsの効果に加えて、superoxide anionの影響があきらかとなった。1.ラット不死化Schwann細胞(S16)に対するdihydropyrazine類(DHPs)とCuの作用を調べた。S16の培養系にDHPsの一つであるYl-3とCuをそれぞれ単独に添加して産生されるnerve growthfactor(NGF)をEIAで測定し、増殖関連蛋白をWestern Blot法で計測した。NGFは、Yl-3が1.0,0.5,0.1,0.05,0.01,0.0mM濃度で添加24時間培養後にそれぞれ0.20,0.43,0.73,0.82,0.13,0.10pg/mlを示し0.05mMで最大を示すベル形分布を示した。増殖関連kinaseのERKは、YL-3濃度依存性に活性が増加し、CDK inhibitorのP27は減少した。NGFは、Cu濃度100,50μMで測定感度以下、10,5μMで0.26,0.14pg/mlを示した。ERKは、各濃度で0μMに比して減少し、P27は変化がなかった。このことから、DHPsは至適濃度を持つNGFの産生分泌効果を有し、ERK活性の増加と細胞増殖抑制蛋白のP27の発現の減少効果を認めたことから細胞増殖の促進作用があることを示唆した。

Cuは、NGFの産生分泌の抑制作用を示し、ERKの減少もきたすことから増殖抑制効果を持つと考えられた。2.交感神経細胞へのDHPsとCuの作用を調べるためにPC12細胞培養液中にNGFを添加してPC12を交感神経細胞に転化させ、さらにYl-3とCuを各々単独に添加してERKとP27の変化を測定した。Yl-3濃度依存性にERK活性は増加し、P27の発現は減少を認めた。Cuの各濃度でERKは、0μMに比して減少し、P27は変化がなかった。交感神経細胞に対してもDHPsは増殖関連kinaseの増加作用を示し、Cuは増殖抑制蛋白の増加作用を示した。DNA切断活性を有する糖由来生成物ジヒドロピラジン類(DHPs)の神経性疾患との関連を検討するため、培養細胞を用いてDHPの細胞機能への影響について解析した。神経系モデルに利用される2種の細胞株(PC12、Schwann細胞)を準備し、その培養液中にDHP類を添加、24時間継続培養を行った。DHPを作用させた細胞はサンプルバッファーで可溶化し、その抽出液をSDS-PAGEでタンパク分離、各特異抗体を用いたimmunoblottingで細胞機能に関連する分子の変動を解析した。構造タンパクMAP2とNF-Lについて、それぞれの発現量にDHP添加による大きな変化は認められなかった。Schwann細胞では、β-cateninの発現量低下が認められた。DHP添加時の細胞形態の変化からアポトーシスの関与も想定されたが、アポトーシスの一つの指標となるPARP分子の断片化は生じていなかった。これまでのヒトHeLa細胞の解析において大きな変動が認められたMAPK(JNK、p38、ERK1/2)活性は、ERK分子の活性化のみがPC12、Schwann細胞両者で認められ、Schwann細胞ではERKの上流のRaf分子の活性化が生じていた。CDKのインヒビターであるp27、p16の発現低下と細胞分裂期キナーゼであるcdc2タンパクの不活化が認められた(日本分子生物学会年会等にて、公表)。以上の結果、DHPは神経細胞において細胞の構造分子に対する影響は少なく、MAPK(ERK1/2)による細胞増殖を促進し、細胞分化状態への移行を、促していると推定される。このことが神経性疾患の病態とどのような関連があるのかより詳細な解析が必要である。疾患の発症メカニズムとの関連について検討と同時に、DHP類を疾患に対する薬剤としての有効性についての検討のための解析も重要であると思われる。他方、Cu^<2+>の存在下のDHPの効果を検討して、反応種としての炭素中ラジカルの発生を促進することを明らかにした(結果のまとめの投稿は、一報は採択、次報は、審査中)。
治療抵抗性頭頸部癌における機能性RNA分子経路の解明と革新的治療法の開発

頭頸部扁平上皮癌臨床検体を用いて、RNAシークエンスにより、マイクロRNA発現プロファイルを作成した。頭頸部扁平上皮癌において発現変動するマイクロRNAを160種類(発現亢進44種類、発現抑制116種類)同定した。プロファイルより、癌組織で発現が抑制されているマイクロRNA、miR-150-5pおよびmiR-150-3pに着目し、これらマイクロRNAの機能解析と、マイクロRNAが制御する分子経路の探索を行った。機能解析から、これらマイクロは、癌抑制機能を有しており、インテグリンファミリー(ITGA3およびITGA6)を直接制御している事を明らかにした。頭頸部扁平上皮癌の治療課題である局所制御と臓器温存の更なる向上を図るために、外科的手術、化学療法・放射線療法が開発され、治療成績の向上が認められている。しかしながら、これら癌の遠隔転移をきたした症例の予後は極めて不良である。頭頸部扁平上皮癌の新たな治療選択として、上皮成長因子受容体(EGFR)を標的とした、分子標的治療薬が使用可能となり治療効果を上げている。しかしながら、分子標的治療薬の効果の乏しい症例や、治療反応後に抵抗性を獲得し、再発する症例も少なからず存在する。分子標的薬の治療の問題点として、一旦著効した症例が治療抵抗性を獲得し、再発する事が明らかとなってきた。近年、種々のタンパクコード遺伝子(mRNA)の発現調節に関わるRNA分子として、タンパク質をコードしない機能性RNAの一つであるマイクロRNAが発見され注目されている。miRNAは、真核生物のゲノム中にコードされている内在性の遺伝子であり、細胞内のRNA発現を制御している分子である。1種類のマイクロRNAは、細胞内で、数百数千のRNAを制御している。そのため、マイクロRNAの発現異常は、細胞内のRNAネットワークの破綻を引き起こす事から、様々なヒト疾患に関与している。癌においては、癌細胞の発生、進展、薬剤耐性に重要な役割を担っている事が報告されている。本研究は、頭頸部扁平上皮癌・分子標的治療薬に対する治療抵抗性の分子メカニズムを、マイクロRNAを起点としたRNAネットワークを明らかにする事で、理解しようする提案である。具体的には、分子標的治療薬の治療後に再発をきたした患者臨床検体において、発現変動するマイクロRNAを、次世代シークセンサーを用いて解析する。更に、これらマイクロRNAが制御するRNAネットワークについて、ゲノム科学的手法を駆使して明らかにする。千葉大学大学院医学研究院・耳鼻咽喉科・頭頸部外科において、EGFR分子標的治療薬(セツキシマブ)使用後に、腫瘍が残存した症例および治療後に再発した症例のサルベージ手術を施行した。本研究の同意を得た患者から、外科手術検体を得た。これら検体から、RNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いた網羅的なマイクロRNA発現解析を施行した。データマイニングの結果、セツキシマブ投与後に治療抵抗性を獲得した癌細胞で、発現変動を認めるマイクロRNAを複数検出した。また、データベース検索から、microRNA-23b、microRNA-1、microRNA-206は、EGFRを制御している事が示唆されたため、これらマイクロRNAについて、更なる機能解析を行った。その結果、microRNA-23b、microRNA-1、microRNA-206は、直接、EGFRの3'UYTに結合し、EGFRの発現をmRNAレベルで分解する事が明らかとなった。EGFR分子標的治療薬・治療抵抗性癌においては、EGFRを介した経路を迂回する、他のシグナル経路が存在し、活性化している事が予想される。この事について、チロシンキナーゼ受容体に着目し、免疫染色で解析した結果、c-METの高発現を複数の症例で観察した。この事は、EGFR分子標的治療薬・治療抵抗性癌においては、c-METを介する経路の活性化が治療抵抗性獲得に関与している事を示唆している。頭頸部扁平上皮癌の治療において、外科的手術、化学療法・放射線療法に加え、分子標的治療が開発され、治療成績の向上が認められる。しかしながら、しばしは、頭頸部扁平上皮癌は、治療の過程で抗性を獲得し、再発や遠隔転移をきたす症例が存在する。これらの症例の予後は極めて不良であり、再発・遠隔転移の制御が不可欠である。そのためには、治療抵抗性に至る癌細胞の分子メカニズムの解析は不可欠である。機能性RNAの1種であるマイクロRNAは、1分子のマイクロRNAが、極めて多くの蛋白コードRNAを制御している。そのため、癌細胞で発現変化をしているマイクロRNAを見出し、そのマイクロRNAが制御する分子を探索する事で、癌細胞のRNAネットワークを明らかにして行く事が可能である。本研究では、治療抵抗性を獲得して、再発・遠隔転移をきたした癌細胞において、発現変化をしているマイクロRNAを探索し、それらマイクロRNAの機能解析から、頭頸部扁平上皮癌・癌抑制型マイクロRNA(miR-23b、miR-27b、miR-1、miR-206)を探索した。更に、これらマイクロRNAが制御する分子を探索した結果、上皮成長因子受容体であるEGFRやc-METを見出した。頭頸部扁平上皮癌臨床検体を用いて、EGFRおよびc-METの発現を確認した結果、2つの上皮成長因子受容体が高発現している患者が確認された。c-METの高発現は、分子標的治療の耐性に関与している事が報告されている。本研究の結果は、頭頸部扁平上皮癌における分子標的治療(セツキシマブ)の使用症例を選択する重要な知見と考えられる。

分子標的治療(セツキシマブ)・放射線治療に対して、治療抵抗性を獲得した頭頸部扁平上皮癌組織を用いて、RNA-sequenceにより、頭頸部扁平上皮癌・マイクロRNA発現プロファイルを作製した。この発現プロファイルは、全ゲノムを対象とした網羅的な解析であり、これまで解析が成されていないマイクロRNAが多数存在している。癌組織で発現が抑制されていたマイクロRNA(miR-23b、miR-27b、miR-1、miR-206)について機能解析を施行し、癌抑制型マイクロRNAである事を証明した。更にこれらマイクロRNAは、上皮成長因子受容体であるEGFRやc-METの発現を直接制御している事を見出した。c-METの発現は、分子標的治療の耐性機構に関与しており、大変興味ある知見が得られた。今後、治療抵抗性を獲得した頭頸部扁平上皮癌とc-METの関与について探索する予定である。治療抵抗性頭頸部扁平上皮癌・マイクロRNA発現プロファイルは、これまでに報告が無く、このプロファイルに基づき、新たな癌抑制型マイクロRNAの探索と、マイクロRNAが制御する分子ネットワークが明らかになる事が期待される。ヒトゲノム解析研究の成果として、ヒト細胞中には極めて多くの蛋白に翻訳されないRNA分子が転写されている事が明らかとなった。最近の研究から、これらのRNA分子は、RNA分子のままで、生体内で様々な機能を有している事が明らかになりつつある。マイクロRNAは、機能性RNA分類される1922塩基の低分子RNAである。このRNA分子は、最終的に1本鎖のRNA分子として機能し、機能性RNA(蛋白コード・非蛋白コード遺伝子)の翻訳阻害や直接分解によりその発現制御をしている。頭頸部扁平上皮癌の臨床において、再発症例や遠隔転移を有する症例に対する治療は困難を極める。最近の分子標的治療薬も、これら症例については、効果は限定的であり、有効な新規治療法の開発が望まれている。本研究では、治療抵抗性を獲得した頭頸部扁平上皮癌、臨床検体より、RNAシークエンスを行い、全ゲノムを網羅した、「治療抵抗性頭頚部扁平上皮癌・機能性RNA発現プロファイル」を作成した。本研究で得られたプロファイル中に、passenger strandである、miR-150-3pが存在している事に着目した。これまでの概念では、マイクロRNAの生合成において、pre-miRNAから2本鎖のmiRNA duplexが形成される。そして、guide strandがRISCタンパクに取り込まれ標的遺伝子の制御を行う。これに対して、反対鎖のpassenger strandは、分解され機能を有しないとされている。miR-150-3pの機能解析から、passenger strandが、癌抑制型マイクロRNAとして機能している事を見出した。更に、miR-150-3pは、細胞外マトリックス受容体であるITGA3を直接制御している事を見出した。頭頸部扁平上皮癌臨床検体を用いて、RNAシークエンスにより、マイクロRNA発現プロファイルを作成した。頭頸部扁平上皮癌において発現変動するマイクロRNAを160種類(発現亢進44種類、発現抑制116種類)
非線型消散分散型問題の高次臨界構造の解明

非線形偏微分方程式の解の挙動を切り分ける,臨界現象の数理構造を明らかにするためには臨界拮抗時に発生する桁落ちの特異性を検出・制御する.桁落ち特異性,すなわち最高次数よりも解析学的に次数の低い,対数程度の特異性を制御する数学的に有効な技法として実解析、特に実補間が挙げられることはこれまでの申請者らの研究から自然に予想できる.実補間空間論はこうした対数函数を伴う次数の特異点の制御に相性が良い.本研究では、非線形偏微分方程式で表される数理モデルに対して、実補間理論を駆使した精密な議論や複素解析学からの技法を援用して、臨界性に隠された桁落ち特異性発生の構造を探る.非線形数理モデルに固有な臨界性に備わる安定化要因(線形性、消散性、分散性)に着目し、臨界問題の特性を現代解析学の手法で解析することを目指す研究である。非線形連立偏微分積分方程式として定式化される、これらのモデルにおける臨界性の背後にある数理構造を解き明かし、関連する数理モデルも視野に入れた上で高次の数理解析手法を創造することが目的である。精度の良い臨界型不等式の発見や応用と偏微分方程式の大域幾何構造の解明に焦点をあて、非線形発展方程式の研究に新しい成果をもたらそうという点に独自性がある。幅広い自然科学の分野と関連したテーマである上に、確率微分方程式、微分幾何に源泉をもつ偏微分方程式、非線形差分方程式など関連する方程式も総合的に研究対象としており、波及効果も高い。非線形偏微分方程式の解の挙動を切り分ける,臨界現象の数理構造を明らかにするためには臨界拮抗時に発生する桁落ちの特異性を検出・制御する.桁落ち特異性,すなわち最高次数よりも解析学的に次数の低い,対数程度の特異性を制御する数学的に有効な技法として実解析、特に実補間が挙げられることはこれまでの申請者らの研究から自然に予想できる.実補間空間論はこうした対数函数を伴う次数の特異点の制御に相性が良い.本研究では、非線形偏微分方程式で表される数理モデルに対して、実補間理論を駆使した精密な議論や複素解析学からの技法を援用して、臨界性に隠された桁落ち特異性発生の構造を探る.
新規ステロイド産生細胞ミトコンドリア特異的蛋白OSAPの機能に関する研究

Ovary Specific Acid Protein(OSAP)は卵巣特異的新規遺伝子探索の過程で発見された、既知のいかなる蛋白とも類似構造を有しない酸性蛋白である。これまでの検討では、OSAPが卵巣のみならずステロイド産生臓器のミトコンドリアに選択的に発現し、ステロイド産生に間接的に関与していることが示唆されている。今回の我々の研究において、OSAP mRNAはヒトおよびヒト胎児において、ステロイド産生臓器で多く発現しており、OSAP発現と各臓器のステロイド産生のactivityの順は相関していることが判明した。また、ミトコンドリア内の局在に関しては、比較的大きいミトコンドリアに限ってOSAP陽性像が認められ、これはミトコンドリアの成熟とOSAPの関連性を示唆する結果とも考えられた。一方、トコンドリアはアポトーシスの初期段階に深く関与している細胞内小器官であることから、OSAPとアポトーシスの関連について検討したところ、OSAPの発現抑制により、ミトコンドリア内膜電位の変化やcyt C蛋白の細胞質への放出の所見が得られた。これらの結果から、OSAPはステロイド産生と深く関わっていることがより強く示唆され、またミトコンドリア特異的蛋白であることと関連した機能(=アポトーシス制御)を有している可能性が考えられた。本年度の検討としては、まずマウスY-1細胞を用いOvary Specific Acid Protein (OSAP)の局在について免疫電顕を用いて検討した。Pre-embedding法では、ミトコンドリア外膜にdensityの高い陽性像が観察され、これまでの免疫蛍光染色による結果と矛盾しないものと考えられたが、Post-embedding法による所見では、ミトコンドリアの大きさにより染色性に違いがあり、比較的大きいミトコンドリアに限ってOSAP陽性像が認められた。これはミトコンドリアの成熟とOSAPの関連性を示唆する結果とも考えられ、OSAP発現抑制におけるミトコンドリア形態変化と共に、電顕像について今後の検討を要すると考えられた。OSAPはヒトにおいては副腎に突出して高発現している。ヒト成人副腎と妊娠中期胎児副腎(HFA)の比較ではOSAP mRNAはHFAにより多く発現し、ヒト胎児臓器中においてもHFAで最も高い発現レベルを示すことが明らかとなった。また局在に関しては、laser-capture microdissectionによる検討で機能層であるヒト胎児副腎内層(fetal zone)に高発現することが判明した。また胎児副腎皮質モデル細胞株であるNCI-H295A細胞でOSAP蛋白を一時的にknock downすると、培養液中のコルチゾールやdehydroepiandrosterone sulfate産生量が低下し、この系においてもOSAPがステロイド産生に関わっていることが示唆された。OSAPのアポトーシス抑制に関する役割の検討については、Y-1細胞やNCI-H295A細胞でOSAPを一時的にknock downしただけでは細胞のviabilityが有意に変化しないことが判明し、アポトーシスを惹起する実験条件に関して、より詳細な検討を要するものと考えられた。本年度の検討では、まず海外共同研究者から得られたヒト胎児臓器検体を用いて、ヒト胎児臓器におけるOSAPmRNA発現についてrealtimeRT-PCR法により検討した。ヒト胎児におけるOSAPは、成人と同じくステロイド産生臓器で多く発現しており、内因性コントロールであるβ-glucuronidaseの発現量との比較で、副腎>精巣>卵巣の順であった。これらの臓器は胎生期においてもステロイド産生を行っており、OSAP発現の順と各臓・器のステロイド産生のactivityの順は相関していた。また調べた範囲内の非ステロイド産生臓器では、OSAPの発現は非常に低いかほとんどみられなかった。また、前年度までの検討において、ミトコンドリアはアポトーシスの初期段階に深く関与している細胞内小器官であることから、OSAPとアポトーシスの関連について検討した。アポトーシスの際にミトコンドリアには電子伝達系の変化による膜電位の消失や、cyt-Cの放出に伴うCaspaseの活性化などの変化が生じる。そこでOSAPの発現抑制によるこれらの現象の変化を検討した。まず、蛍光色素JC-1を用いてミトコンドリア内膜電位(Δφmt)の変化をフローサイトメトリーで解析した結果、Δφmtの低下が認められた。

また、westernblottingにおいて、細胞質分画にcyt-C蛋白が認められ、cytc蛋白の細胞質への放出を示唆する所見と考えられた。以上の結果から、前年度までの検討結果と併せ、OSAPはステロイド産生と深く関わっていることがより強く示唆され、またミトコンドリア特異的蛋白であることと関連した機能(=アポトーシス制御)を有している可能性が考えられた。
Spur Valveを用いた新しい胆道再建術式の開発ー胆道感染防止を目的として

上記研究課題のもとに昨年にひきつづき最良に機能をするSpur Valveの完成をめざして実験的研究を継続した。本年も7例の実験例を追加し、それぞれにつき(1)内科学的評価、(2)腸管道影による評価、(3)病理組織学的検討により結果を得ることができた。本年度施行症例の評価結果をまとめて表1に示す。本年度実験症例でも昨年の結果の傾向を確認することができ、2年度あわせて(冊子作報告書にも示すが)以下の結論を得た。1)Spur valveを有さない腸管場合では容易に逆流が続発され、何らかの場合悦工夫が必要であることがうちづけられた。3)Spur Valveの〓〓長さは2cmであることが判明した。4)Valveが長すぎることとValve周辺腸管の炎症反応の存在がValve効果を低下させることが判明した。胆道再建術後の胆道感染防止を目的とするSpur-Valve付胆管十二指腸水平脚間有茎空腸間置術につき、成犬を用いた実験的研究によってその効果を確証するとともにその術式の確立を図り,近い将来の臨床応用に備えているものである。なお主として生理学的実験に使用する平成元年要求設備は全て購入済みで、実際研究に使用している。現在までのところ雑種成犬7頭を用いて、Spur-Valveの長さをそれぞれ2cm、5cmとした2群を作成、おのおのにつき1)経時的な消化管内圧検査による再建胆道脚への逆流の有無、2)同じく消化管造影による同脚への逆流の有無、3)最終的な病理組織検索によるValveの形態学的検索を行った。結果は以下の如くである。いまだ実験例数が充分でなく術式確立までには至っていないが、現時点では1)Spur-Valveには逆流防止効果が充分に期待できること、2)手術直後より時間の経過と共に効果が上昇すること、3)最終的にはSpur-Valveの長さは2cm、5cmどちらでも良いことなどが判明している。さらに当初の計画通り研究を進めている。上記研究課題のもとに昨年にひきつづき最良に機能するSpur Valveの完成をめざして実験的研究を継続した。本年も7例の実験例を追加し,それぞれにつき(1)内医学的評価,(2)腸管造影による評価,(3)病理組織学的検証により結果を得ることができた。本年度実験症例でも昨年の結果の傾向を確認することができ,2年度あわせて(冊子体報告書にも示すが)以下の結論を得た。1)Spur valveを有さない腸管物合では容易に逆流が観察され,何らかの物合流工夫が必要であることがうらづけられた。3)Spur Valveの〓適長さは2cmであることが判明した。
粒子間隔を制御可能なナノ粒子配列技術

ナノメータスケールの溝パターンをテンプレートとしたTemplate-Assisted Self-Assembly手法によって,粒子二量体構造の粒子間隔を10nmから60nmまで10nm毎に高精度に制御できる技術を構築した.ナノスケール溝へのセルフアセンブルの際に問題となる粒子間反発力を電解質添加によって抑制し, 90%程度の高収率で粒子間隔が制御された粒子二量体構造を作製することに成功した.ナノメータスケールの溝パターンをテンプレートとしたTemplate-Assisted Self-Assembly手法によって,粒子二量体構造の粒子間隔を10nmから60nmまで10nm毎に高精度に制御できる技術を構築した.ナノスケール溝へのセルフアセンブルの際に問題となる粒子間反発力を電解質添加によって抑制し, 90%程度の高収率で粒子間隔が制御された粒子二量体構造を作製することに成功した.金属ナノ構造が発現するプラズモン共鳴は光の回折限界を超えてナノ領域に光を局在化および増強させることができるため新しいナノスケールイメージング、SERS(表面増強ラマン散乱:Surface Enhanced Raman Scattering)を用いた高感度化学分析、光導波路による集積回路、負の屈折率を有するメタマテリアルなど幅広い応用が期待されている。その金属ナノ構造を作製する手法として期待されている技術はナノ粒子のセルフアセンブルである。プラズモン共鳴の特性は、近接したナノ粒子との相互作用があるため、ナノ粒子の間隔に大きく依存する。そのため、ナノ粒子間隔を粒子径程度から1nm程度まで制御可能なセルフアセンブル技術が強く望まれている。そこでナノ粒子のプラズモン共鳴の特性を制御するために、粒子間相互作用が及ぶ粒子径程度から1nm程度まで粒子表面間隔を制御可能な新しいナノ粒子配列技術を提案し、その確立を本申請課題の目的としている。平成22年度には、ナノメータスケールの溝パターンをテンプレートとしたTemplate-Assisted Self-Assembly手法によって、粒子二量体構造の粒子間隔を10nmから60nmまで10nm毎に高精度に制御できる技術を構築した。ナノスケール溝へのセルフアセンブルの際に問題となる粒子間反発力を電解質添加によって抑制し、90%程度の高収率で粒子間隔が制御された粒子二量体構造を作製することに成功した。本技術の構築によって、プラズモン共鳴を大きく増強可能かつ応用に最適な特性に制御できることが期待でき、これまでに粒子配列では実現できなかった性能を有する表面増強ラマン散乱を用いた高感度化学分析と粒子光導波路を実現する。金属ナノ構造が発現するプラズモン共鳴はナノ領域への光局在化および光電場増強によって新しいナノスケールイメージング,SERS(Surface Enhanced Raman Scattering)を用いた高感度化学分析,光導波路による集積回路,負の屈折率を有するメタマテリアルなど幅広い応用が期待されている.その金属ナノ構造を作製する手法として期待されている技術はナノ粒子のセルフアセンブルである.プラズモン共鳴の特性は,近接したナノ粒子との相互作用があるため,ナノ粒子の間隔に大きく依存する.そこでナノ粒子のプラズモン共鳴の特性を制御するために,粒子表面間隔を制御可能な新しいナノ粒子配列技術を提案し,その確立を本申請課題の目的とした,ナノメータスケールの溝パターンをテンプレートとしたTemplate-Assisted Self-Assembly手法によって,粒子二量体構造の粒子間隔を10nmから60nmまで10nm毎に高精度に制御できる技術を構築した.ナノスケール溝へのセルフアセンブルの際に問題となる粒子間反発力を電解質添加によって抑制し,90%程度の高収率で粒子間隔が制御された粒子二量体構造を作製することに成功した.さらにセルフアセンブル収率を粒子凝集速度および粒子分散安定性から予測するモデルを構築した.このモデルでは粒子径のばらつきを考慮することで高精度な解析が可能となる.そして,上述の粒子間隔を有する配列だけでなく,複数のナノ粒子が密接して直結した配列を高収率で作製することに成功した.この構造をSERSに応用し,粒子直結方向と平行に偏光を照射することで高いラマン信号を得られることを明らかにした.粒子間隔を制御したナノ粒子セルフアセンブル配列技術を構築し,SERSへの応用についてその有用性を実証した.これらの成果により,金属ナノ粒子配列によってプラズモン共鳴特性を制御し,様々な応用における特性向上が期待できる.