hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電界によるスピンダイナミクス制御と電界アシストスピン流磁化反転の開発

一方,スピンホール磁化反転の臨界電流密度の変化率は,同一構成において,0.1 %/Vm以下と保磁力変化に比べて小さいことがわかった.この原因として,スピンホール磁化反転のパルス幅が10 usecと短いことが考えられ,今後パルス幅依存性も含め,検討していく必要があることが分かった.前年度,電界印加用の絶縁層成膜用のスパッタチャンバの改造に伴う研究進捗の遅れが生じたが,本年度は電界アシストスピンホール効果の作成,電界印加による磁気特性の制御,電界アシストスピンホール磁化反転の観測と,前年度の遅れを取り戻し,おおむね順調に研究が進捗したと考えられる.平成30年度は昨年度同様Co/Pt系遷移金属/貴金属積層膜の上部にHfO2絶縁層とAl電極を作製した電圧アシストスピンホール磁化反転素子を作製し,電圧印加による磁気特性の変化および電圧印加時のスピンホール磁化反転を調べた.まず,電界印加による磁気特性制御ではHfO2の成膜条件を調整することで,非常に大きな磁気異方性の電界効果が得られることが分かった.磁気異方性の見積もりには膜面内の磁化曲線を高磁場で測定する必要があるため,正確な値を見積もるには至っていないが,1000 fJ/Vmを超える大きな値が得られていると考えられる.一般的な電界効果は100 fJ/Vm程度であることから,本検討により非常に大きな電界効果が得られる成膜条件が明らかになった.次に電圧アシストスピンホール磁化反転について,Co(0.4 nm)/Pt(3 nm)の試料において,臨界反転電流密度の電界効果が4.3 %/Vm程度のものが得られた.同一素子の保磁力の電界効果は43 %/Vmであり,1桁差があることも分かった.保磁力と臨界電流密度の電界効果の差の原因は十分わかっておらず,より詳細な検討が必要であることがわかった.なお,臨界電流密度の電界効果は実際の応用を考えると不十分な値であり,今後より大きな電界効果を示す材料探索が必要であることが分かった.この観点において,上述の1000 %/Vm以上の電界効果を示す素子は一つの重要な候補と考えられ,今後も継続的に検討が必要であることがわかった.平成28年度にメモリ層として検討した,遷移金属/貴金属積層膜であるCo/Pt膜および希土類ー遷移金属合金であるGdFeCo膜上部に絶縁層と電界印加電極を作成し,電界アシスト磁化反転の基礎実験を可能とする素子を試作する.次に,電界を印加したもとで,スピンホール磁化反転を調べ,スピンホール磁化反転における電界印加効果を調べる.また,Co/Pt,Co/Pd積層膜およびGdFeCo膜において時間分解磁気光学Kerr効果(TRMOKE)測定を行い,これらの素子のスピンダイナミクスを調べる.さらに素子に電流,電圧を印加しながらTRMOKE測定を行い,これら電流,電界によるスピンダイナミクスの変化を調べ,高効率な磁化反転に必要な条件を調べる.本課題申請時に予想したように,本年度の検討から,スピンホール磁化反転の電界アシスト効果を観測した.スピンホール磁化反転の電界アシスト効果は電界による保磁力変化などの磁気特性の変化と相関があることが分かったが,磁気特性の変化率に対して,スピンホール効果の電界による変化率が小さいという結果が得られた.今後はこの理由を詳細に検討するとともに,電界印加によるDamping like torque,Field like torqueの検討,TRMOKE法を用いた電界印加下でのCo/Pt積層膜のスピンダイナミクス計測など,電界アシスト効果のメカニズムの解明と応用上重要となる素子設計指針を検討する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
抗がん剤耐性を示すがん幹細胞へ集積する超音波応答性ナノ粒子を用いたがん根治療法

腫瘍組織の中には“がん幹細胞"とよばれる少数の細胞が存在し、大多数の"分化"したがん細胞を殺傷しても、このがん幹細胞が生き残っている限り、がんは再発すると言われている。がん幹細胞は無限の増殖を示し、また薬剤排出能も高いため抗がん剤に対する抵抗性が高い。よって、がん幹細胞をいかに死滅させるかが、がんを根治するための鍵といえる。本研究では、がん幹細胞に特異的に集積する「標的化二酸化チタンナノ粒子」と後述する「超音波触媒法」とを融合した、非侵襲的かつ臓器機能温存型の新規がん治療法を構築した。(2)標的化ニ酸化チタンナノ粒子と超音波照射を用いたin vitroがん幹細胞傷害の評価(H25年度:仁宮ならびに大学院生Aで2-a, 2-bを担当)(2-a)がん幹細胞に対する傷害効果の評価:上記(1)にて作製した標的化二酸化チタンナノ粒子を乳がん細胞MDA-MB-231に結合・取り込ませ、様々な周波数(低:40 kHz,中:300 kHz,高:1 MHz)の超音波を照射し、その後、乳がん細胞MDA-MB-231の生細胞数をメチレンブルー染色法にて測定し、ならびに、細胞集団内のがん幹細胞形質(CD24(+), CD44(-))の割合について蛍光免疫染色フローサイトメトリーにて測定した。発生するラジカル量についてはサリチル酸の酸化を指標に評価する。これらにより、がん幹細胞の殺傷に最も適した超音波周波数、強度などの照射条件を策定した。(2-b)がん幹細胞に対する傷害メカニズムの解析:本手法によるがん幹細胞の膜損傷(ネクローシス)を評価するため、膜酸化をDPPP試薬を用いて評価し、膜損傷を電子顕微鏡観察により評価した。さらに、アポトーシス発現を評価するため、DNA断片化(DAPI染色)、フォスファチジルセリンの膜反転(AnnexinV染色)、ミトコンドリア膜電位の消失(JC-1染色)などを指標に評価した。本研究では、がん幹細胞に特異的に集積する「標的化二酸化チタンナノ粒子」と後述する「超音波触媒法」とを融合した、非侵襲的かつ臓器機能温存型の新規がん治療法を構築する。研究代表者らは光触媒として知られている“二酸化チタン"に超音波を照射すると活性酸素種(ラジカル分子)が生成する現象を明らかにした(二酸化チタン・超音波触媒法)。このような報告は国内・国外を通じて皆無であり、この現象を新規がん根治療法として応用展開する。(1)がん幹細胞へ特異的に集積する標的化二酸化チタンナノ粒子の作製(H24年度:清水(1-aならびに1-c担当)、仁宮(1-bならびに1-d担当)、大学院生A(1-b担当))(1-b)がん幹細胞を特異的に認識するDNAアプタマーの探索:乳がん幹細胞と特異的に結合する一本鎖DNAアプタマーをCell-SELEX法により選抜した。(1-c)がん幹細胞認識アプタマーの二酸化チタンナノ粒子表面への固定化:(1-a)で作製した二酸化チタンナノ粒子表面に(1-b)により選抜した乳がん幹細胞認識DNAアプタマーを固定化した。(1-d)標的化ニ酸化チタンナノ粒子のがん幹細胞に対する結合能の評価:作製した標的化二酸化チタンナノ粒子が、乳がん幹細胞と特異的に結合するかを評価した。予定通り、がん幹細胞を特異的に認識するDNAアプタマーの探索、がん幹細胞認識アプタマーの二酸化チタンナノ粒子表面への固定化、そして、標的化ニ酸化チタンナノ粒子のがん幹細胞に対する結合能の評価を行うことができたから。(2)標的化ニ酸化チタンナノ粒子と超音波照射を用いたin vitroがん幹細胞傷害の評価(H25年度:仁宮ならびに大学院生Aで2-a, 2-bを担当)H25年度は、(2-a)がん幹細胞に対する傷害効果の評価:上記(1)にて作製した標的化二酸化チタンナノ粒子を乳がん細胞MDA-MB-231に結合・取り込ませ、様々な周波数(低:40 kHz,中:300 kHz,高:1 MHz)の超音波を照射し、その後、乳がん細胞MDA-MB-231の生細胞数をメチレンブルー染色法にて測定し、ならびに、細胞集団内のがん幹細胞形質(CD24(+), CD44(-))の割合について蛍光免疫染色フローサイトメトリーにて測定する。これらにより、がん幹細胞の殺傷に最も適した超音波周波数、強度などの照射条件を策定する。

(2-b)がん幹細胞に対する傷害メカニズムの解析:本手法によるがん幹細胞の膜損傷(ネクローシス)を評価するため、膜酸化をDPPP試薬を用いて評価し、膜損傷を電子顕微鏡観察により評価する。さらに、アポトーシス発現を評価するため、DNA断片化(DAPI染色)、フォスファチジルセリンの膜反転(AnnexinV染色)、ミトコンドリア膜電位の消失(JC-1染色)などを指標に評価する。該当なし
真空トンネルで結んだ超伝導体/半導体薄膜堆積装置による超伝導トランジスタの製作

本研究で作製する超伝導トランジスタはエミッタ/ベース接合としては、すでに実績のあるNb/AlOx/Nbトンネル型ジョセフソン素子を使い、ベース/コレクタ接合としては超伝導体/半導体のヘテロ接合を使うのであるから、本研究の力点は(1)コレクタの半導体薄膜の堆積と(2)トランジスタ構造の作製とパタ-ニングに置いた。(1)コレクタ用の半導体薄膜の堆積金属超伝導体(Nb)のギャップ電圧は数mVであるからこれと組み合わせる半導体としては、狭いエネルギーギャップを持つInSbを考えた。このコレクタとするInSb薄膜はまずフラッシュ蒸着法により成膜した。この方法では加熱したタングステンヒーター上にInSbの粉を落下させ、粉のInSbが1:1の比のまま瞬間的に蒸発させ、基板加熱用のヒーターにより加熱した基板上に堆積させる。基板としてはSi、MgO、GaAsを使用し、特にGaAs基板を使用した場合、基板温度が400度の時組成比がほぼ1:1で表面の平坦性の良い薄膜を得ることに成功した。クヌードセンセルを使った共蒸着装置も作製し、InSb薄膜の堆積をおこなった。(2)トランジスタ構造の作製とパタ-ニングこのフラッシュ蒸着法および共蒸着装置とNb/AlOx/Nb素子製作用スパッタリング装置を真空トンネルで結ぶことにより、トランジスタの作製において多層積層構造、特に超伝導体薄膜と半導体薄膜の界面のショット-接合に不純物が入らないよう、堆積していくことが可能となった。トランジスタ構造のパタ-ニングにおいては、反応性イオンエッチング装置によるドライエッチング法と陽極酸化法を併用しておこなった。この結果エミッタ/ベース接合としてはジョセフソン素子の特性が得られ、またベース/コレクタ接合も非線形のものが得られた。
ヒューマン・ケアリングを基盤とする「生きる力」を育む死の準備教育プログラムの開発

死を受け入れてたくましく生きる終末期患者がもつ「生きる力」,看護者の生きる力を「育む力」の実態を明らかにし,ヒューマン・ケアリングを基盤とした新たな死の準備教育プログラムを構築することを目的としだ。1.平成14年度から15年度にかけて,我が国における死の準備教育の実態把握と,終末期患者の「生きる力」とその力を育むことを可能にするヒューマン・ケアリングである「育む力」を明らかにした。(1)看護・医学・宗教学等の大学で,授業科目を担当する教員に質問紙調査を行った結果,一般市民を対象とした死の準備教育は未だ少なく,健康志向の市民ニーズを反映してか,講演会等で単発的に行われる場合が多いことが分かった。(2)終末期患者をケアする緩和ケア病棟看護師ならびに訪問看護師を対象に面接調査を行った結果,看護師が捉えた患者の「生きる力」は,自己の死を受け入れて尚希望を見出し維持する力であった。「生きる力」を育む力は,安楽な日常生活を維持するケアの側面と,希望の素となる思い出,人的・物的資源を育ててきた患者の個人的特性があった。2.平成15年度には,米国における死の準備教育の実態について,マサチューセッツ州にあるセイラム州立大学看護学部を訪問し,看護教員による死の準備教育について情報を収集した。その結果,中高年層の人々は健康に対する関心は高いが,若年層の自殺や無軌道な生活態度の問題解決のために生命の尊厳を教育することが急務であるとの示唆を得た。3.平成16年度には,過去2年半の研究結果を踏まえ,プログラムの構築に取組んだ。中高年のがん患者,終末期看護のエキスパートとの意見交換を経て,健康指向のプログラムの中で,人生における希望の素となるものを確認,創造する体験,プログラムの仲間が,ひいては希望を維持する人的資源へとつながるよう,地域を中心とした自主グループへと発展をめざし,感情や体験を共有する機会を多く取り入れるようプログラムを構築した。本研究は,中高年を対象として,死と正面から向きあってたくましく「生きる力」を育むヒューマン・ケアリングを基盤とする死の準備教育プログラムの開発を最終目的としている。研究の初年度にあたり,(1)死の準備教育の実態把握(2)終末期患者の「生きる力」とその力を「育む力」に関する文献検討,(3)在宅看護を中心とした「生きる力」と「育む力」の明確化の3点に取り組んだ。死の準備教育について,理論的背景や発展過程について理解を深めたうえで,我が国における死の準備教育の実態を把握する目的で,インターネットや市民集会等への参加,死の準備教育を行っていると考えられる教育機関や行政機関への調査等の資料収集を行った。その結果,市民の生涯学習の機会は年々増加しており,わずかずつではあるが,自らや近親者の死に備えることをめざした死の準備教育の機会も増加していることがわかった。しかし,死をタブー視する社会的傾向,健康志向の市民のニーズが影響し,死を前面に出した教育には困難があり,「生きがい」や「健康」との関連の中で死の準備教育を行う傾向があることが推察された。教育機関に限らず,「生と死を考える会」や尊厳死協会に代表される市民活動,健康教育の一環として行われる行政の活動などがみられ,詳細な実態把握に向け,調査を継続している。一方,死の準備教育を構築する基礎となる,終末期患者の「生きる力」とそれを「育む力」については,先行研究の中から類似する概念として終末期患者の希望と死の受容,ケアリングを抽出して検討した。

その結果,死を前にしてたくましく「生きる力」は,自己の存在を失うという究極の喪失を認めたうえで希望を維持する力であると考えられた。希望を育むケアは,人や自然とのつながりを体感する支援や,人生の目標を明確にする支援が,文献から示唆された。この成果に基づき,在宅看護における終末期患者の「生きる力」を明らかにする調査では,思い出を共有し精神の高揚をはかる支援,存在価値を肯定する支援が見出され,個別性と共通性の明確化に向けた調査を継続している。本研究は,中高年を対象として,死と正面から向きあってたくましく「生きる力」を育むヒューマン・ケアリングを基盤とする死の準備教育プログラの開発を最終目的としている。研究の2年目にあたり,(1)死の準備教育に関する米国の実態把握,(2)緩和ケア病棟を中心とした「生きる力」と「育む力」の明確化の2点に主として取り組んだ。1.米国における死の準備教育の実態については,マサチューセッツ州にあるセイラム州立大学看護学部を訪問し,看護教員による死の準備教育について情報を収集した。その結果,死の準備教育が重要な課題として認識されていたが,この大学としては取り組まれていないことがわかった。また,歴史的にみれば,キューブラー・ロス博士の「死ぬ瞬間」をはじめとする著述が及ぼした影響は大きく,生と死について考える機会は増えているとの認識であった。経済的な状況にもよるが,中高年層の人々は健康に対する関心は高いが,「老いること」「病むこと」「死ぬこと」について考えることを避ける傾向にあるとのことであった。米国において今後の問題となるのは,若年層の自殺や無軌道な生活態度の問題であり,こうした対象に向けて生命の尊厳を教育する必要があるとの示唆を得た。2.緩和ケア病棟に入院する終末期患者の「生きる力」とは,自己の存在を失うという究極の喪失を認めたうえで希望を維持する力であり,この力を育むには,患者が望むだけでなく,患者から提示された望みに応える人々の存在が重要であることがわかった。また,生きる力を発揮できる患者の特徴として,感性豊かであること,人生を肯定的に受け止めること,多様な感情表現の手段をもつこと等があげられた。以上2点の結果ならびに昨年度調査の結果を踏まえ,中高年を対象として,死と正面から向きあってたくましく「生きる力」を育むヒューマン・ケアリングを基盤とする死の準備教育プログラム試案の作成に取り掛かかり,実施に必要な機材について準備を整えた。今後は,完成した試案の実施に基づいて,プログラムの検討を進める予定である。本研究の最終年度にあたる今年度は,昨年度までの2年間で蓄積された研究成果に基づいて,ヒューマン・ケアリングを基盤とする「生きる力」を育む死の準備教育プログラムを構築した。具体的には,(1)デス・エデュケーションの実態,(2)終末期患者をケアする看護師の面接調査によってえられた「生きる力」と生きる力を「育む力」の構成要素の研究成果に基づいて,教育プログラム試案を作成し,このプログラムの対象となりうる壮年期成人,死を直視しつつ闘病を続けるがん患者,終末期医療に携わる医療者,終末期看護を専門とする看護系大学教員などに,作成した試案を実施しつつアドバイスを受け,プログラムの妥当性や実現性を検討した。
表皮細胞のエピジェネティクス制御異常と免疫回避機構

皮膚線維腫(DF)と隆起性皮膚線維肉腫(DFSP)において線維芽細胞増殖因子(FGF)とその受容体(FGFR)の発現を免疫組織学的に検討した。DFSPと比較して、DFの表皮部ではFGFR3とその経路下流の転写因子FOXN1の発現が有意に強く、腫瘍部ではFGFR4/FGF2の発現が有意に強かった。DFの表皮は腫瘍細胞との相互作用による表皮にエピジェネティックな変化が生じていると考えられた。有棘細胞癌(SCC)などの腫瘍性病変の手術標本を用いてエピジェネティクス制御異常を調べた。PD-L(B7-H1,B7-DC)を認識する抗体を用いて、SCCの手術標本のパラフィンブロックにおいて免疫組織学的検索を行った。ほとんどのSCCにおいてPD-Lの発現が認められたが、正常表皮においてもある程度のPD-Lの発現がみられ、SCCにおける明らかなPD-L発現亢進は確認できなかった。SCCにおける免疫回避機構においてPD-Lの発現が重要な働きを担っていない可能性が示唆された。次に表皮に脂漏性角化症様の変化を生じる良性腫瘍の皮膚線維腫とむしろ表皮は萎縮傾向にある悪性腫瘍の隆起性皮膚線維肉腫におけるエピジェネティクス制御異常を検討した。隆起性皮膚線維肉腫のほとんどにおいてCOL1A1-PDGFB融合遺伝子が検出され、成長因子であるPDGFBの高発現が腫瘍形成に重要な働きを担っていることがわかった。また、両腫瘍の表皮の変化の違いを調べるため、脂漏性角化症の腫瘍化機構に主に関与している線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)3経路の活性化の有無について検討した。皮膚線維腫の表皮では、脂漏性角化症と同様にFGFR3の高発現とその下流にある転写因子FOXN1の高発現がみられた。一方、隆起性皮膚線維肉腫の表皮には両分子の高発現はみられず、日常診療でしばしば鑑別が困難な両疾患の鑑別には表皮の変化の違いが重要な因子の1つであることがわかった。皮膚腫瘍の手術標本を用いてエピジェネティクス制御異常を調べた。表皮由来の良性腫瘍である脂漏性角化症では、有棘細胞癌などと有意な差をもって線維芽細胞増殖因子受容体(FGFR)3経路が活性化していることを以前に報告したが、その下流として転写因子FOXN1が高発現していることを確認し、FGFR3-FOXN1間でpositive feedback機構が働いていることが示唆された。表皮に脂漏性角化症様の変化を生じる良性腫瘍の皮膚線維腫とむしろ表皮は萎縮傾向にある悪性腫瘍の隆起性皮膚線維肉腫におけるエピジェネティクス制御異常を引き続き検討した。隆起性皮膚線維肉腫の表皮とは異なり、皮膚線維腫の表皮では、FGFR3の高発現とその下流にある転写因子FOXN1の高発現がみられ、脂漏性角化症と同様にFGFR3-FOXN1間でpositive feedback機構が働いていることを示した。次に、皮膚線維腫において、腫瘍細胞から表皮への関与をさらに検討した。皮膚線維腫の腫瘍細胞において、FGFR3のリガンドと考えられるFGF1,9の発現を確認できず、皮膚線維腫の表皮でのFGFR3-FOXN1間positive feedback機構へ関与する腫瘍細胞由来分子を同定できなかった。一方、皮膚線維腫の腫瘍細胞において、FGF18,FGFR1,2の発現はみられなかったが、FGF2,FGFR4が高発現していることを示し、皮膚線維腫の腫瘍化機構においてFGF2/FGFR4が関与している可能性を明らかにした。昨年度に引き続き皮膚腫瘍性病変の手術標本を用いてエピジェネティクス制御異常を調べた。表皮に増殖性変化を伴う良性の皮膚線維腫(DF)と表皮に萎縮傾向のある悪性の隆起性皮膚線維肉腫(DFSP)の病態において線維芽細胞増殖因子(FGF)とその受容体(FGFR)の関与を検討した。まず、HE染色とCD34の発現でDFSPと考えられた6例において、RT-PCR法を用いてCOL1A1-PDGFB融合遺伝子の検出を試みた。全例でCOL1A1-PDGFB融合遺伝子を検出しDFSPの診断を確認した。次に、DF20例とDFSP6例において、すべてのFGFR(FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4)を免疫組織学的に検討した。DFSPと比較して、DFの腫瘍部ではFGFR4の発現が有意に強く、DFの腫瘍上の表皮部ではFGFR3の発現が有意に強かった。DFの腫瘍上の表皮部は、病理組織像に加えFGFR3の発現様式も脂漏性角化症に類似していた。また、FGFR3経路の下流の転写因子FOXN1の発現も脂漏性角化症と同様に強かった。FGFは18種類あるため、FGFRの結果をもとにFGF1、FGF2、FGF9の発現を免疫組織学的に検討した。DFの腫瘍部では、FGF2の発現はDFSPと比べ較して有意に強かったが、上皮系で発現されるisoform FGFR3bのリガンドであるFGF1とFGF9の発現は確認できなかった。

FGF2は、FGFR4のリガンドの1つであり、DFの腫瘍部の病態にFGF2/FGFR4の発現が関与している可能性が示唆された。また、FGFR3/FOXN1およびFGF2/FGFR4の発現様式はDFとDFSPの鑑別に有用であることがわかった。表皮細胞のエピジェネティクス制御異常を徐々に明らかにしていると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。表皮細胞のエピジェネティクス制御異常を徐々に明らかにしているが、免疫回避機構についてはまだ十分とは言えず、今後新たな分子にも注目し解析をさらに進めていく方針である。
ミクログリアサブタイプの機能分化制御剤によるアルツハイマー病治療法の開発

本年度は、我々が最近同定した1型ミクログリアのマーカー分子(GPNMB, glycoprotein non metastatic melanoma protein B,特許第4815610号)が、アルツハイマー病(AD)モデルマウスの病態の進行に伴い、どのような役割を果たすのかを調べた。GPNMBのin vivoでの役割を解明するために、Gpnmb遺伝子欠損マウスを開発した(GLIA, 2016)。APP23マウスとGpnmb+/-マウスを交配させることで、9月齢のAPP23;Gpnmb+/-, APP23;Gpnmb+/+, Gpnmb+/-,および野生型(WT)マウスを作出した。空間認知能力は、モリス水迷路試験(MWM)を用いて調べた。MWMのtraining trialにおいて、9月齢のAPP23;Gpnmb+/-マウスは、APP23;Gpnmb+/+マウスよりも空間学習障害が改善される傾向にあった。また、MWMのprobe testにおいて、APP23;Gpnmb+/+マウスの記憶保持力には障害がみられたが、APP23;Gpnmb+/-マウスの記憶保持力はWTマウスと同程度であり正常であった。Gpnmb+/-マウスの記憶保持力は、WTマウスと同程度であった。以上より、1型ミクログリアに発現するGPNMBは、AD病態(空間認知障害)の悪化に関与する可能性が初めて明らかとなった。本研究はGPNMBがアルツハイマー病の記憶障害に寄与する分子であることを初めて示唆するもので、今後より詳細な分子機序の解明や適切な治療薬の開発を検討するための第一歩である。ミクログリア亜種(1型と2型)の機能・分化を制御しうる化合物を見出し、アルツハイマー病の新規治療法につなげる研究を行っている。本年度に得られた知見は以下の通りである。2型ミクログリアの機能や分化を促進しうる化合物の一つとして、レチノイドに注目している。レチノイン酸受容体(RAR)とレチノイドX受容体(RXR)の同時活性化によるアルツハイマー病治療の早期実現を目指し、RXR作動薬として唯一臨床導入されているbexarotene (Bex)と、RAR作動薬・tamibarotene (Am80)との併用経口投与の治療効果を調べた。8.5月齢APP23マウスにvehicle, Bex (3 mg/kg/d), Am80 (0.5 mg/kg/d) + Bex (3 mg/kg/d)を19日間経口投与し、投与16日目から4日間モリス水迷路試験を行った。Vehicle投与APP23マウスは、その野生型同腹仔と比べ、記憶の形成過程に障害がみられたが、Am80/Bexを併用投与すると、それらの障害は有意に改善された。プローブ試験で評価される記憶保持力は、併用投与で有意に改善されなかった。Bex単独投与は、有意差はないものの、記憶形成過程の障害を改善させる傾向にあった。しかしながら、vehicle単独投与(APP23マウス)でも、個体間で記憶スコアに大きなバラツキがみられたため、個体数を増やすなど、さらなる検討が必要である。1型ミクログリアについては、1型ミクログリア特異的抗体9F5の樹立、9F5抗原分子(truncated GPNMB)の同定、ならびにGpnmb-GFPノックインマウスの開発に関する論文を作成し、公表することができた(GLIA, 2016)。本研究では、ミクログリア亜種(1型と2型)の機能・分化の分子基盤を解析し、それらを制御しうる化合物候補の同定、さらにはそれらをアルツハイマー病の新規治療法に展開することを目的としている。2型の研究については、トランスジェニックマウスの繁殖や水迷路試験のセットアップに時間を要したものの、Am80/Bexのin vivoでの評価を開始し、予備的知見を得ることが出来た。また上述した通り、ミクログリア亜種を峻別する分子ツール(特異的抗体、GFP標識マウス)を開発し、科学論文として発表することが出来た。以上より、おおむね順調であると考える。具体的には、主に、レチノイドと9F5抗原(GPNMB)に興味を持って研究を行っている。本年度は、特に後者の研究において、進展が見られた。モリス水迷路試験により、Gpnmb-/-マウスの空間認知能力を解析していたところ、老齢のGpnmb-/-マウスは、Gpnmb+/-マウスと比較して、視覚機能に障害がみられた。また、Gpnmb-/-ならびにGpnmb+/-マウスは、10月齢24月齢において、強迫的な毛繕いと抜毛行動を示す個体が存在した(8/61匹)。この毛繕い行動異常は、ハロペリドールの腹腔内投与により軽減された。また、毛繕い行動異常を示した老齢のGpnmb+/-マウスにおいて、GPNMBタンパク質は、脳幹を含む脳白質に限局し、M1マーカーであるCD11cの局在と酷似していた。IL-1βも同様に、脳白質に発現していた。以上のことから、GPNMB陽性M1様細胞(1型ミクログリア)は、何らかの脳白質障害を伴う精神疾患に関与する可能性が示唆された。

しかしながら、解析した個体数が少ないため、確認の実験が必要である。本年度は、アルツハイマー病モデルマウスにおけるGPNMBの役割を解析する際は、視覚機能や精神症状も交絡要因となる可能性があり、注意が必要であることがわかった。本研究では、ミクログリア亜種(1型と2型)の機能・分化の分子基盤を解析し、それらを制御しうる化合物候補の同定、さらにはそれらをアルツハイマー病の新規治療法に展開することを目的としている。レチノイドの研究については、2018年1月に行われた国際会議において、これまでの成果を発表することができた。また、共同研究者のお力添えを賜り、2018年1月に米国特許を取得することができた。一方、我々が1型ミクログリアのマーカー分子として注目するGPNMBの研究については、その個体レベルでの役割を観察することができた。これは、基礎的ではあるが新しい知見である。以上より、おおむね順調であると考える。本年度は、我々が最近同定した1型ミクログリアのマーカー分子(GPNMB, glycoprotein non metastatic melanoma protein B,特許第4815610号)が、アルツハイマー病(AD)モデルマウスの病態の進行に伴い、どのような役割を果たすのかを調べた。GPNMBのin vivoでの役割を解明するために、Gpnmb遺伝子欠損マウスを開発した(GLIA, 2016)。APP23マウスとGpnmb+/-マウスを交配させることで、9月齢のAPP23;Gpnmb+/-, APP23;Gpnmb+/+, Gpnmb+/-,および野生型(WT)マウスを作出した。空間認知能力は、モリス水迷路試験(MWM)を用いて調べた。MWMのtraining trialにおいて、9月齢のAPP23;Gpnmb+/-マウスは、APP23;Gpnmb+/+マウスよりも空間学習障害が改善される傾向にあった。また、MWMのprobe testにおいて、APP23;Gpnmb+/+マウスの記憶保持力には障害がみられたが、APP23;Gpnmb+/-マウスの記憶保持力はWTマウスと同程度であり正常であった。Gpnmb+/-マウスの記憶保持力は、WTマウスと同程度であった。以上より、1型ミクログリアに発現するGPNMBは、AD病態(空間認知障害)の悪化に関与する可能性が初めて明らかとなった。本研究はGPNMBがアルツハイマー病の記憶障害に寄与する分子であることを初めて示唆するもので、今後より詳細な分子機序の解明や適切な治療薬の開発を検討するための第一歩である。APP23マウスは個体間でバラツキが大きいため、その要因を明らかにするとともに、薬物の評価では、信頼あるデータを取得するために継続して行動実験を行う。また、脳内Aβやリン酸化タウへの影響など生化学的解析も行い、薬物の評価を行う。1型ミクログリアが、アルツハイマー病発症に伴い、脳内のいつどこに分布しどのような機能をもつか、を調べるために、APP23マウスとGpnmb-GFPノックインマウスの交配を開始する。アルツハイマー病におけるGPNMBの役割を解明するために、アルツハイマー病モデルマウス(APP23)とGpnmb+/-マウスの交配を行い、9月齢のAPP;Gpnmb+/-とAPP;Gpnmb+/+との認知機能の違いを調べている。
看取りとQOD評価による個室ユニットの再検証

本研究では重度要介護化が進む介護療養型医療施設を調査対象に職員参加型ワークショップを実施することにより、看取りを行う時、高齢者-家族-職員の三者の良好な人間関係を維持し、実現可能な要望を共有することが重要であり、要望も各個人で多様であることが明らかになった。多様な死生観に基づく尊厳に満ちた看取りを可能にするためには、たとえ高齢者本人が重度要介護化し施設環境を使いこなすことができなくても、高齢者と家族も含めた個々人の違いを受容できる療養環境が必要であると考える。本年度の主要な研究実績を以下に記載する。1.質的評価手法の検討QOL及びQODの質的評価手法を検討するため、文献調査及び学会等の勉強会に参加し質的方法についての理解を深めた。特に、職員参加型ワークショップを実施することが本研究目的を達成するためには必須であることから、ワークショップ手法についての文献を収集し、本研究で採用すべきワークショップ手法について検討した結果、『ワールドカフェ』というワークショップ手法を採用することを決定した。2.フィールドとの関係構築ワークショップ開催を予定しているA病院に赴き共同研究担当者に研究計画の説明を行い、看取りに関連するワークショップを共同開催する許可を得た。ファシリテーターを担当する現場職員に対して調査趣旨などを説明し、問題意識の共有を行い、ワークショップ手法である『ワールドカフェ』実施に関する勉強会を開催し、調査対象フィールドとの関係をより強固なものとした。3.プレワークショップ開催による適合可否の検討職員参加型ワークショップを実施するにあたり『ワールドカフェ』が最適なワークショップ手法かどうか検討するため、調査対象施設のA病院においてプレワークショップを開催した。実際に現場職員から参加者を募り26名が参加した。「A病院でできることできないこと」をワークショップのテーマとし、4テーブル(各テーブル:ホスト1名、ゲスト56名)4ピリオド((カフェタイム25分+移動・休息5分)×4回)でプレ職員参加型ワークショップを実施した。2.フィールドとの関係構築ワークショップ開催するため、調査対象施設であるA病院を多数訪問し、ファシリテーターを担当する現場職員と実施するワークショップである『ワールドカフェ』の勉強会行い、ワークショップの準備を共同で行った。4.プレワークショップの結果の分析と本ワークショップの準備プレワークショップの結果を分析し、日本建築学会大会の発表原稿を執筆しアクセプトされた。平成24年度にプレワークショップの結果を学会発表する。それと同時にプレワークショップの結果を現場にフィードバックし、本ワークショップのテーマ設定をお行い、職員と合議の結果、『看取りとケア』、『看取りと療養環境』、『看取りと人間関係』という3つのテーマで本ワークショップを実施することを決定した。1.質的評価指標の検討:QOL(Quality of Life)及びQOD(Quality of Death)の質的評価手法を検討するため、文献調査及び学会等の研究会に参加し質的方法についての理解を深めた。QOL及びQODの質的評価手法の確立まで到達し得ていないが、職員参加型ワークショップで得られたデータに対して質的評価手法を適用し、結果を学会発表した。2.職員参加型ワークショップの実施:全国の介護療養型医療施設で初めて個室ユニット化した介護療養型医療施設の現場職員を対象に職員参加型ワークショップを実施した。ワークショップ手法としてはワールドカフェを採用し、「看取りと看護・介護負担」、「看取りと療養環境」、「看取りと関わり」のテーマで3回のワークショップを実施し、看取りに対応するための高齢者施設計画の有り様を検討するために必要となる貴重な質的データを得た。得られたデータを1.質的評価指標の検討で検討した評価指標により評価することにより、看取り時においても療養環境を整備することの重要性、療養環境を活用した高齢者と家族の最後の関わりを充実させることがQODを高めるために必要であることを明らかにした。昨年度は調査対象施設の共同研究担当者の変更等により研究実施が遅れ、科研費を繰り越す結果となったが、本年度は順調に研究が進捗した。進捗したと判断した理由としては、プレワークショップが成功裏に終わったこと、本ワークショップのテーマが決定したこと及びワークショップのおおよその日程が定まったことが理由である。来年度については現在の予定通り本ワークショップを実施することにより、当初の研究計画通り研究を完結できるものと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。

ワークショップ手法として『ワールドカフェ』を選択した。研究者がワークショップ内容に影響を与えぬようにファシリテーターを現場職員に任せることにしたが、ファシリテーターが現場職員であるが故に、会話内容がテーマから逸脱し普通の雑談のようになった場合、1テーブルそのもののワークショップ内容が全くコントロールできなくなった事例がプレワークショップで確認できた。研究者が自身の得たい結論にワークショップの内容を誘導する危険性は皆無なのであるが、データの質という面においては非常に効率が悪い結果となった。研究者がどの程度ワークショップに介入すべきなのか今後検討する必要があると考えている。手法に対する試行錯誤は必要であるが、現場職員と共同で看取りと看取る場所に対する課題を明らかにするという研究の方向性は間違っていないと考えるため今後も継続的に本研究課題にアプローチしていきたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。
染色体高次構造の変換による多様な神経細胞の産生

細胞を特徴づける遺伝子発現には適切な高次染色体構造を形成することが重要である。これまでに高次染色体構造の形成において中心的な役割を担うCCCTC結合因子(CTCF)を分化した興奮性神経細胞で特異的に欠損させたマウスを解析し、CTCFが樹状突起やスパインの発達、体性感覚野のバレル構造形成に重要な因子であることを明らかにした。一方、神経幹細胞および抑制性神経細胞でのCTCFの役割は不明あった。本研究では、大脳皮質神経幹細胞におけるCTCFの役割を解析するため、終脳領域の神経幹細胞特異的にCTCFを欠損させたマウスを作製した。神経細胞の分化マーカーを用いて解析したところ、一部はCTCFが欠損した神経幹細胞から神経細胞へ分化しているものの、大量の細胞死が認められた。次に、CTCF欠損マウスをp53欠損マウスと交配して、神経細胞死が起きないマウスの作製をおこなった。このマウスでも上記のマウスと同様に一部は神経細胞へ分化しているものの、野生型と比較して大脳皮質が薄いことがわかった。これらの結果は、CTCFが大脳皮質の神経細胞の分化に重要な役割を担っていることを示唆する。一方、抑制性神経細胞におけるCTCFの役割を明らかとするため、抑制性神経細胞特異的にCTCFを欠損したマウスを作製して解析をおこなった。抑制性神経でCTCFを欠損したマウスはてんかん様の症状を示し、生後1ヶ月以内に死亡した。フラビン蛍光イメージング法により、2週齢のマウスを用いてヒゲを刺激した際のバレル皮質の反応を解析したところ、CTCF欠損マウスでは刺激に対応する皮質領域以外にも反応が広がることが明らかとなった。また、大脳皮質の組織化学的な解析により、CTCF欠損マウスではバレル構造は野生型と同様に形成されているが、抑制性神経細胞の分布に異常のあることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。DNA結合タンパク質であるCTCFは、ループ構造といったクロマチン高次構造の形成に関与し、遺伝子発現を制御すると考えられている。大脳新皮質の形成過程におけるCTCFの役割を解析するため、Nestin-Creマウスを用いて神経幹細胞特異的にCTCFを欠損させたマウスを作製した。解析の結果、大脳新皮質をはじめ、様々な領域で神経細胞死が生じることが分かった。CTCFが神経幹細胞から神経細胞への分化過程で重要な働きを担っていることを示唆する。そこで、より大脳新皮質構造形成に限局してCTCFの役割を解析するため、終脳領域の神経幹細胞でのみCTCFを欠損させたマウス(CTCF cKO)を作製した。CTCFcKOマウスは、生後1日以内に死亡した。大脳が非常に小さく、Nestin-Creマウスを用いてCTCFを欠損させた場合と同様に神経細胞死が起きていることが分かった。神経細胞の分化マーカーを用いて解析したところ、CTCFが欠損した神経幹細胞からも一部は神経細胞へ分化していることが示唆された。次に、CTCFが欠損した神経幹細胞から構築される大脳新皮質を解析する目的で、CTCF cKOマウスをp53欠損マウスと交配して、CTCF欠損による神経細胞死が起きないマウス(CTCF cKO; p53 -/-)の作製をおこなった。CTCF cKO; p53 -/-マウスは、CTCF cKOマウスと同様に生後1日以内に死亡するが、大脳の大きさはCTCF cKOマウスと野生型マウスの中間型を示した。現在、CTCF cKO; p53 -/-マウスを用いて、CTCFを欠損した神経幹細胞からどのような神経細胞が生じるのかの解析を進めている。

また、大脳皮質の組織化学的な解析により、CTCF欠損マウスではバレル構造は野生型と同様に形成されているが、抑制性神経細胞の分布に異常のあることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。CTCFが神経幹細胞から神経細胞への分化に重要であることを見出した。一方、神経幹細胞でCTCFを欠損させると大量の神経細胞死が生じるので、解析できることに限界があった。そこで、細胞死を引き起こすシグナルに重要なp53を欠損したマウスと交配させ細胞死を生じにくくすることで、CTCFを欠損した神経幹細胞からどのような神経細胞が生じるのかの解析を進めることを可能とした。CTCF cKO; p53 -/-マウスを用いて、CTCFを欠損した神経幹細胞からどのような神経細胞を産生することができるのかの詳細な解析をおこなう。また、CTCFの制御下にある遺伝子群を調べるため、CTCF cKO; p53 -/-マウス大脳新皮質を用いて遺伝子発現解析をおこないたい。
ヒトの成長予測並びに成人病予測のための基礎的研究

ここ十年余り追跡調査している広島固定標本の継続調査を,この3年間も安佐医師会の全面的な協力により継続して調査し,体格と血清化学的計測値の収集を行った。これまでに収集した調査資料を入力し,スリーニングなどの末2364名のデータが計算機で使えるようにはなった.このうち男子793名と女子483名に対して,出生時から成人までの身長の成長模型で乳幼児期のmid-growth spurtをも表現しうる成長模型を模索し,新たに2つの成長模型が提案できた.これらは,思春期や学童期の相対成熟度を基にして,mid-growth spurtをも表現しうる成長模型である.この新しい模型は,これまでによいと言われていた成長模型JPA2および゙Count-Gompertz模型と同程度以上にデータに対してあてはまりが良かった.しかし,mid-growth spurtを対象にする場合にはそれに対する基礎研究が必要である.「初潮時年齢と成人の身長との間には関連性はない」が定説であった.初潮時年齢と成人身長の間には,偏相関を考えると高い関連性がある.その関連性は初潮時身長または初潮時身長と成長完了時年齢とを一定にすると初潮時年齢と成人身長との間には強い負の偏相関がある.同様なことが,2つの生物学的現象(最大成長時,最小成長時,mid-growth spurt時,初潮時)に関連する生物学的母数に対しても言えることが分かった.これらの結果は成長予測などに利用でき,肥満予測や肥満型の成人病などの予測に応用できる.経年的なアルカリフォスファターゼの値や総コレステロールの値は,成長速度曲線に関連がある事は判ったが,その結果を客観に評価することは出来なかった.固定標本を経年的に追跡して資料の収集を図るために,計算機に不慣れな医師や看護婦でも出来るソフトウエアの開発を,一般社会に普及しているパーソナルコンピュータの上で行った.ここ十年余り追跡調査している広島固定標本の継続調査を,この3年間も安佐医師会の全面的な協力により継続して調査し,体格と血清化学的計測値の収集を行った。これまでに収集した調査資料を入力し,スリーニングなどの末2364名のデータが計算機で使えるようにはなった.このうち男子793名と女子483名に対して,出生時から成人までの身長の成長模型で乳幼児期のmid-growth spurtをも表現しうる成長模型を模索し,新たに2つの成長模型が提案できた.これらは,思春期や学童期の相対成熟度を基にして,mid-growth spurtをも表現しうる成長模型である.この新しい模型は,これまでによいと言われていた成長模型JPA2および゙Count-Gompertz模型と同程度以上にデータに対してあてはまりが良かった.しかし,mid-growth spurtを対象にする場合にはそれに対する基礎研究が必要である.「初潮時年齢と成人の身長との間には関連性はない」が定説であった.初潮時年齢と成人身長の間には,偏相関を考えると高い関連性がある.その関連性は初潮時身長または初潮時身長と成長完了時年齢とを一定にすると初潮時年齢と成人身長との間には強い負の偏相関がある.同様なことが,2つの生物学的現象(最大成長時,最小成長時,mid-growth spurt時,初潮時)に関連する生物学的母数に対しても言えることが分かった.これらの結果は成長予測などに利用でき,肥満予測や肥満型の成人病などの予測に応用できる.経年的なアルカリフォスファターゼの値や総コレステロールの値は,成長速度曲線に関連がある事は判ったが,その結果を客観に評価することは出来なかった.固定標本を経年的に追跡して資料の収集を図るために,計算機に不慣れな医師や看護婦でも出来るソフトウエアの開発を,一般社会に普及しているパーソナルコンピュータの上で行った.ヒトの成長予測などのための基礎資料の収集、そのデータ入力ならびに成長模型への当てはめのための基礎研究が行われた。ヒトの身長、体重に関する成長の出生時から成人までのより良い統計学的成長模型も含め、460名の成長記録を用いて個人の成長の統計学的特徴付けを行う。各個人に対する成長母数ならびに生物学的母数の推定を行い、最終身長や最終体重と年齢に関する生物学的母数との間の関連性を相関という観点から明確にした。すなわち、成人の身長や体重と思春期発現時年齢や最大伸び量時年齢との間には関連性がないと言われていたが、編相関を考えると相当に強い相関があることがわかった。アルカリフォスファターゼの値や総コレステロールの値は身長や体重の成長速度曲線と統計学的に関連性がある事がわかった。思春期におけるヒトの身長の最大伸び量となる前後に総コレステロール値は少し低くなり、アルカリフォスファターゼ値は最大になる。これまでに収集した資料の一部分約3,000名分の成長記録を整理し、計算機で使えるように入力した。これまでに追跡調査をしている広島固定標本の追跡調査を継続して行い、血清化学的検査値などを得てデータバンクの充実を図った。データベースの構築のためのソフトウエアの作成に着手した。入力したデータを急ぎスクリーニングし使えるようにした.当面使えるデータは男子793名と女子483名である.このほか2364名のデータも計算機で使えるようにはなった.ここ十数年間追跡調査している広島固定標本の継続調査を,今年も安佐医師会の協力により継続して行い,体格と血清化学的計測値の収集を行った.

出生時から成人までの成長模型で乳幼児期のmid-growth spurtをも表現しうる成長模型を模索した.模索した成長模型のうち,あてはまりの程度が良いと思われる成長模型に対して,入力した約1200名の成長記録にあてはめた結果,これまでに得られたものと同じような結果を得たが,mid-growth spurtの特徴付けは十分ではない.よりよい成長模型を求める必要がある.初潮時年齢と成人の身長や体重との間には関連性はないと言われていたが,初潮時年齢と成人身長や体重の間には,偏相関を考えると関連性があることが判った.その関連性は初潮時身長や初潮時体重を一定であると考えると初潮時年齢と成人身長や体重の間には負の相関があると言える.経年的なアルカリフォスファターゼの値や総コレステロールの値は,成長速度曲線に関連がある事は判ったがそれを具体的に評価することは出来なかった.固定標本を経年的に追跡して資料の収集を図るために,計算機に不慣れな医師や看護婦でも出来るソフトウエアの開発を,一般社会に普及しているパーソナルコンピュータの上で行っている.ここ十数年間追跡調査している広島固定標本の継続調査を,今年も安佐医師会の協力により継続して調査し,体格と血清化学的計測値の収集を行った.当面使えるデータ(男子793名と女子483名)に対して,出生時から成人までの身長の成長模型で乳幼児期のmid-growth spurtをも表現しうる成長模型を模索した.思春期や学童期の相対成熟度を基にして,mid-growth spurtをも表現しうる成長模型を提案した.この新しい模型は,これまでによいと言われていた成長模型JPA2と同程度以上にデータに対してあてはまりが良かった.また,昨年度提案した成長模型よりもあてはまりが良くなっている,しかし,模型には不自然なところがあるので改良を加える必要がある.初潮時年齢と成人の身長との間には関連性はないと言われていたが,初潮時年齢と成人身長の間には,偏相関を考えると高い関連性がある.その関連性は初潮時身長または初潮時身長と成長完了時年齢とを一定にすると初潮時年齢と成人身長との間には強い負の偏相関がある.同様なことが,2つの生物学的現象に関する成長母数に付いても言えることが分かった.これは成長予測などに利用でき肥満予測や肥満型の成人病などの予測に応用できる.経年的なアルカリフォスファターゼの値や総コレステロールの値は,成長速度曲線に関連がある事は判った.しかし,それを具体的に評価することは出来なかった.固定標本を経年的に追跡して資料の収集を図るために,計算機に不慣れな医師や看護婦でも出来るソフトウエアの開発を,一般社会に普及しているパーソナルコンピュータの上で行った.
超臨界水中での炭化水素の部分酸化反応機構の解明

昨年度の結果から超臨界水中での部分酸化反応がpHなどのイオン的作用によりコントロールできる可能性が示された。今年度はその知見をもとに、下記の項目について研究を行った。(1)炭化水素の部分酸化反応のイオン的作用によるコントロール超臨界水中での部分酸化反応を廃棄物のガス化プロセスのためには、水素をいかに効率良く回収するかということが重要である。昨年度の酸・アルカリを加えることで超臨界水のpHを変化させてメタノールの酸化反応を行った結果、いずれの反応条件においても、メタノールの酸化反応の主経路は、メタノールがまずCOに酸化され、その後COがCO_2へと酸化される逐次反応であることが分かり、また、各酸化反応の経路がpHに大きく依存していた。すなわち、pHが低くなるほど(酸性雰囲気)メタノールのCOへの酸化が抑制され、またpHが高い時も(アルカリ雰囲気)、酸性雰囲気と同様にメタノールのCOへの酸化が抑制された。ポリエチレンやn-ヘキサデカンといった重質炭化水素を超臨界水中で部分酸化させ、効率良く水素を回収するためにはまず前駆体となるCOに部分酸化し、その後水性ガスシフト反応により水素にする手法が有力となるが、メタノールの知見から、アルカリ雰囲気が望ましいことになる。したがってここでは、水酸化ナトリウムを添加した実験と固体塩基触媒として研究代表者がその有用性を確認しているジルコニアを添加して、水素の生成量に着目して検討した。その結果、いずれの塩基触媒においても超臨界水中で部分酸化させることで、水素を高い収率で生成できることを明らかにした。(2)リグニンの部分酸化反応のイオン的作用によるコントロールこれからの社会は循環型であることが望ましく、今後のエネルギーや化学原料資源として有限時間内で再生可能な木質バイオマスの利用が必要不可欠である。木質バイオマスの構成成分で軽質化・化学原料化が困難なものがリグニンであり、ここではこのリグニンからの水素回収法として上記の方法を適用した。その結果、炭化水素の部分酸化同様にいずれの塩基触媒においても超臨界水中で部分酸化させることで、水素を高い収率で生成できることを明らかにした。超臨界水を反応溶媒とした部分酸化反応を利用したプロセスの開発のためにその反応機構の解明が必須である。そのためにここでは、下記の項目について研究を行った。(1)メタノールの酸化反応に及ぼす超臨界水のイオン的挙動の影響メタンからメタノールを直接合成するプロセスの開発を最終目的として、まずはメタノールの酸化反応について検討を行った。その際、臨界点付近の超臨界水(400°C、2540MPa程度)では、酸化反応であってもイオン的挙動の影響が大きい可能性を研究代表者が以前から指摘していたので、ここでは酸化反応の制御性を確認するためにも、酸・アルカリを加えることで超臨界水のpHを変化させてメタノールの酸化反応を行った。その結果、いずれの反応条件においても、メタノールの酸化反応の主経路は、メタノールがまずCOに酸化され、その後COがCO_2へと酸化される逐次反応であることが分かり、また、各酸化反応の経路がpHに大きく依存していた。COからCO_2への酸化反応は酸性条件ほど遅かった。これよりメタノールの酸化反応がpHにより、すなわちイオン的挙動により制御できることを示しており、あらたな有機合成の手法として有効である可能性が示された。(2)炭化水素の部分酸化反応研究代表者はまた、超臨界水中での部分酸化反応を廃棄物のガス化プロセスに利用することを考え、ここでは、ポリエチレンやn-ヘキサデカンといった重質炭化水素を超臨界水中で部分酸化させた。その結果、高い水密度の超臨界水中で部分酸化させることで、水素やCOといった合成ガスを高い収率で生成できることを明らかにした。(2)リグニンの部分酸化反応のイオン的作用によるコントロール

これからの社会は循環型であることが望ましく、今後のエネルギーや化学原料資源として有限時間内で再生可能な木質バイオマスの利用が必要不可欠である。木質バイオマスの構成成分で軽質化・化学原料化が困難なものがリグニンであり、ここではこのリグニンからの水素回収法として上記の方法を適用した。その結果、炭化水素の部分酸化同様にいずれの塩基触媒においても超臨界水中で部分酸化させることで、水素を高い収率で生成できることを明らかにした。