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低温液相メタノール合成触媒の新展開

メタノールは低温で燃焼することから窒素酸化物を排出しない燃料として,燃料電池用の水素源として,また,化学製品の原料として注目されている.燃料電池自動車技術の発展などにより将来メタノールの需要は増加すると予想されており,高効率なメタノール合成技術の開発が期待される.そこで注目されているのが低温液相メタノール合成である.低温液相メタノール合成は以下に示す二つの反応により構成され,第二段階目のギ酸メチル水素化分解反応(2)が律速となっている.本研究室では高活性を示すラネーニッケル-ナトリウムメトキシド複合触媒系による低温液相メタノール合成について研究してきた.本研究では,均一成分であるナトリウムメトキシドのギ酸メチル水素化分解反応における役割をさらに〓く調べるとともに,ラネーニッケル以外の金属触媒を探索し,低温液相メタノール合成用完全不均一触媒系開発の足がかりとすることを目的とした.今まで報告されているニッケル?ナトリウムメトキシド複合触媒系の他に,コバルト,銅,鉄,パラジウム系の低温液相メタノール合成反応とギ酸メチル水素化分解に対する活性を調べた.ニッケル系ではニッケルの表面積により活性の差が見られた.また,銅および鉄系触媒が反応速度はニッケル系に比べ劣るものの活性を持つことを見出し,新規触媒系開発の可能性を示した.これらの差はギ酸メチル水素化分解能によって生じるものであり,金属の水素活性化能のみならず金属の表面状態,特に吸着したナトリウムメトキシドとの相互作用が関係しているとした.ニッケル?ナトリウムメトキシド複合触媒系によるギ酸メチル水素化分解反応の触媒機能を明らかにするため,ニッケル粒径(0.02μm,submicron,5-7μm),ナトリウムメトキシド添加量(0-1.0g)および添加方法(担持型,物理混合型)を変化させ,ギ酸メチル水素化分解反応を行った.ニッケル表面上に吸着したナトリウムメトキシドはギ酸メチルの分解反応((1)の逆反応)の触媒として働くのに対し,溶解したナトリウムメトキシドがギ酸メチルと反応し中間体を形成し,水素化分解反応(2)を促進するとした.また,ニッケルが水素を活性化し,生成した中間体の水素化反応を促進していることを明らかにした.メタノールは低温で燃焼することから窒素酸化物を排出しない燃料として,燃料電池用の水素源として,また,化学製品の原料として注目されている.燃料電池自動車技術の発展などにより将来メタノールの需要は増加すると予想されており,高効率なメタノール合成技術の開発が期待される.そこで注目されているのが低温液相メタノール合成である.低温液相メタノール合成は以下に示す二つの反応により構成され,第二段階目のギ酸メチル水素化分解反応(2)が律速となっている.本研究室では高活性を示すラネーニッケル-ナトリウムメトキシド複合触媒系による低温液相メタノール合成について研究してきた.本研究では,均一成分であるナトリウムメトキシドのギ酸メチル水素化分解反応における役割をさらに〓く調べるとともに,ラネーニッケル以外の金属触媒を探索し,低温液相メタノール合成用完全不均一触媒系開発の足がかりとすることを目的とした.今まで報告されているニッケル?ナトリウムメトキシド複合触媒系の他に,コバルト,銅,鉄,パラジウム系の低温液相メタノール合成反応とギ酸メチル水素化分解に対する活性を調べた.ニッケル系ではニッケルの表面積により活性の差が見られた.また,銅および鉄系触媒が反応速度はニッケル系に比べ劣るものの活性を持つことを見出し,新規触媒系開発の可能性を示した.これらの差はギ酸メチル水素化分解能によって生じるものであり,金属の水素活性化能のみならず金属の表面状態,特に吸着したナトリウムメトキシドとの相互作用が関係しているとした.ニッケル?ナトリウムメトキシド複合触媒系によるギ酸メチル水素化分解反応の触媒機能を明らかにするため,ニッケル粒径(0.02μm,submicron,5-7μm),ナトリウムメトキシド添加量(0-1.0g)および添加方法(担持型,物理混合型)を変化させ,ギ酸メチル水素化分解反応を行った.ニッケル表面上に吸着したナトリウムメトキシドはギ酸メチルの分解反応((1)の逆反応)の触媒として働くのに対し,溶解したナトリウムメトキシドがギ酸メチルと反応し中間体を形成し,水素化分解反応(2)を促進するとした.また,ニッケルが水素を活性化し,生成した中間体の水素化反応を促進していることを明らかにした.低温液相メタノール合成において,ラネーニッケル-メトキシド複合触媒は転化率および選択率が90%以上と優れた触媒特性を示す.低温液相メタノール合成は以下に示す二つの反応より構成される.(1)式は,液相(メタノール)中のNaOCH3を触媒として反応が進行することが良く知られており,(2)式についてはラネーニッケルおよびNaOCH3が反応に関与していると考えられるが(NaOCH3が液相中で有効か表面上で有効かなど)

詳細については明らかではない.本年度は,ラネーニッケル上でのギ酸メチル水素化分解反応を行い,NaOCH3の添加効果について特に検討した.ラネーニッケルおよびNaOCH3(41mmol)を液相(メタノール)中に加え423K,反応圧力50MPaにおけるギ酸メチル水素化分解の圧力,温度の経時変化を測定した.NaOCH3が液相中にあることにより転化率71.8%,選択率100%と高い活性を示した.次にNaOCH3を液相中に加えず,ラネーニッケル上に含浸した後液相中に導入し,その導入量を変化させた時のギ酸メチル水素化分解反応の結果を測定した.選択率はNaOCH3の導入量と共に増加するが,転化率は1-6%程度とNaOCH3を液相中に加えた時と大きく異なる結果となった.よって,低温液相メタノール合成において,NaOCH3はメタノールをカルボニル化するだけでなくギ酸メチルの水素化分解においても(表面,液相の相方で)重要な役割を担っていると考察した.メタノールは低温で燃焼することから窒素酸化物を排出しない燃料として,燃料電池用の水素源として,また,化学製品の原料として注目されている.燃料電池自動車技術の発展などにより将来メタノールの需要は増加すると予想されており,高効率なメタノール合成技術の開発が期待される.そこで注目されているのが低温液相メタノール合成である.低温液相メタノール合成は以下に示す二つの反応により構成され,第二段階目のギ酸メチル水素化分解反応(2)が律速となっている.CH3OH+CO→HCOOCH3(1)HCOOCH3+2H2→2CH3OH(2)本研究室では高活性を示すラネーニッケルーナトリウムメトキシド複合触媒系による低温液相メタノール合成について研究してきた.本研究では,均一成分であるナトリウムメトキシドのギ酸メチル水素化分解反応における役割をさらに詳しく調べるとともに,ラネーニッケル以外の金属触媒を探索し,低温液相メタノール合成用完全不均一触媒系開発の足がかりとすることを目的とした.今まで報告されているニッケル?ナトリウムメトキシド複合触媒系の他に,コバルト,銅,鉄,パラジウム系の低温液相メタノール合成反応とギ酸メチル水素化分解に対する活性を調べた.ニッケル系ではニッケルの表面積により活性の差が見られた.また,銅および鉄系触媒が反応速度はニッケル系に比べ劣るものの活性を持つことを見出し,新規触媒系開発の可能性を示した.これらの差はギ酸メチル水素化分解能によって生じるものであり,金属の水素活性化能のみならず金属の表面状態,特に吸着したナトリウムメトキシドとの相互作用が関係しているとした.ニッケル?ナトリウムメトキシド複合触媒系によるギ酸メチル水素化分解反応の触媒機能を明らかにするため,ニッケル粒径(0.02μm,submicron,5-7μm),ナトリウムメトキシド添加量(0-1.0g)および添加方法(担持型,物理混合型)を変化させ,ギ酸メチル水素化分解反応を行った.ニッケル表面上に吸着したナトリウムメトキシドはギ酸メチルの分解反応((1)の逆反応)の触媒として働くのに対し,溶解したナトリウムメトキシドがギ酸メチルと反応し中間体を形成し,水素化分解反応(2)を促進するとした.また,ニッケルが水素を活性化し,生成した中間体の水素化反応を促進していることを明らかにした.
圧電性多孔質シートを用いた次世代ペーパーにおける筆跡-電気信号変換技術の確立

本研究は機械的入力を電気信号に変換できる圧電性多孔質シートについて筆跡-電気信号変換の基礎技術確立を行った.幾つかの変換手法を検討したところ,電極に直接筆圧を与え,圧電応答による電荷を検出する手法が有効であった.さらに変換機構を物理的に理解するため圧電率・弾性率のテンソル成分を圧電共鳴スペクトルや非線形といった高精度誘電測定法により行った.その結果,本サンプルは厚み方向の伸縮に対する圧電応答が高いだけでなく,非常に柔らかくかつ振動減衰特性が極めて高いことを定量的に見いだした.本実験結果を基に表せるタッチセンサーを試作した.本研究は機械的入力を電気信号に変換できる圧電性多孔質シートについて筆跡-電気信号変換の基礎技術確立を行った.幾つかの変換手法を検討したところ,電極に直接筆圧を与え,圧電応答による電荷を検出する手法が有効であった.さらに変換機構を物理的に理解するため圧電率・弾性率のテンソル成分を圧電共鳴スペクトルや非線形といった高精度誘電測定法により行った.その結果,本サンプルは厚み方向の伸縮に対する圧電応答が高いだけでなく,非常に柔らかくかつ振動減衰特性が極めて高いことを定量的に見いだした.本実験結果を基に表せるタッチセンサーを試作した.本研究では多孔質ポリマーエレクトレットの圧電性による筆跡の電子データ化手法を確立することを目的とする.本年度は多孔質ポリマーエレクトレットの圧電応答により筆跡を電気信号に変換するための検討として,圧電性向上のための材料開発とその材料による筆圧の電気信号変換について研究を行った.ここではポリマーシートに孔を形成するプロセス,多孔質シートへの電極蒸着手法ならびにコロナ放電の手法を最適化した.その結果,圧電率200300pC/Nを安定かつ再現よく示すサンプルを開発した.従来,多孔質ポリマーエレクトレットは圧電率のコントロールが難しく,時間減衰が速いことが実用化への課題であった.本研究では,圧電率を安定化させることに成功したため,圧電率の不安定性と分子運動を関連づける研究を行うことが可能となり,圧電率減衰の原因が主に結晶の分子運動と関連することが見いだされた.筆圧を電気信号に変換する実験では,筆圧により発生する電荷量はボールペンなど接触面積約5x10^<-7>m^2で筆圧を与えた場合,およそ100pCが発生し,サインペンや指など接触面積を増やすほど増加した.また繰り返し筆圧を与えた場合,再現よく電荷が発生する様子が観察された.時間応答については,厚み方向の共振周波数は250kHz付近で筆跡に対する機械応答は十分に速く,電気応答は主に接続するプリアンプの時定数によることが分かった.本研究成果の一部を2009IEEE Ultrasonics Symposiumで研究発表,および特許出願を行った.合成紙として用いられる多孔質ポリプロピレンエレクトレットは大きな圧電性を持つことが知られている.本研究は筆跡-電気信号変換のためのセンサーを実現するための初期検討を行うことを目的としている.前年度は筆圧を応力として与えると圧電応答が得られることを実証した.本年度では様々な条件で応力を与え,センシング特性を理解することを目的とした.本技術では筆圧による厚み方向の伸縮を圧電応答として検出するため厚み方向の力学特性を理解することは重要である.圧電共鳴法による評価によりサンプルの厚み方向の弾性率を評価したところ,数100kPaときわめて小さいことがわかった.このように,弾性率がきわめて小さいことから,弾性を評価するに当たり応力の検出が問題である.しかし共鳴法では機械的特性の過渡応答特性や周波数特性が得られない.本研究では誘電測定の手法を応用した力学特性の評価を行った.すなわち,誘電測定で電極間に静電力が働き寸法変化を生じる.これを利用すれば,誘電率のバイアス電圧依存性より厚み方向の圧電率が評価でき,線形および高次非線形誘電率の周波数特性が得られれば2次非線形誘電率より圧電率を,3次非線形誘電率より弾性係数を求めることができる.3次非線形誘電率にはサンプルの厚み方向の伸縮とそれのポアソン比が含まれるが,本サンプルは弾性率の異方性がきわめて強く厚み方向の弾性率に依存すると考えられる.本研究ではこれらの手法により,サンプルの厚み方向の弾性率と圧電率を周波数特性として評価することを試みた.なお本実験を遂行するに当たり高速ADボードとPCIエクスプレスデータ転送による高速応答のための測定系が必要となり旅費を物品比にあてがった.本研究成果は次年度の国際学会ISEl4やCANSMARTに発表する予定である.合成紙として用いられる多孔質ポリマーをエレクトレットとすると,厚み伸縮に対し大きな圧電性を持つことが知られている.本研究は,この性質を応用した筆跡の電子データ化が可能な次世代ペーパーに関する基礎検討を行うことを目的とする.摩擦音の検出,表面弾性波の可能性等を検討するため面内の弾性波伝搬特性を調べたところ極めて劣り,これらの手法が用いられないことが分かった.その原因を明らかにするため,圧電共鳴法により圧電率および弾性率をテンソル成分として評価した.その結果,この材料は弾性率の異方性が極めて大きく,面内方向の弾性率が通常の高分子フィルムと同等の数GPaであるのに対し,厚み方向の弾性率は500kPaと非常に小さい事,また厚み方向の力学損失係数は0.5と極めて大きく,厚み伸縮振動が減衰されやすいことが分かった.

したがって筆圧など圧縮応力を与える部位と異なるところに電極を有し,その電極により厚み方向の歪みを電気的に検出する手法は,大きな損失係数のため適用出来ないことが明らかとなった.そこで,電極部で直接力-電気変換を行う直接法についてより深い理解を得るため,厚み方向について弾性率の高精度測定を検討した.ここでは,高周波低電圧信号に低周波高電圧を重畳した非線形誘電測定を応用し,誘電率のバイアス電圧依存性より弾性率を評価した.マクスウェル応力と誘電率変化から求めた弾性率は280kPaであり,共鳴法により得られた結果のおよそ1/2となった.この結果は,筆圧が0.1N,筆圧のかかる断面積を1mm^2とすれば歪みは36%に達することを意味する.
電気泳動成形法による環境浄化用機能性セラミックス微粉末固定化モジュールの作製

イオン交換能や吸着能を有するセラミックス微粉末を,多数の貫通孔を有する形態に成形することで,環境中に投入するだけで迅速に有害物質を吸着・回収することができる「環境浄化モジュール」を作製することを目標として,ゼオライト微粉末の金属基材上への電気泳動成形ならびに固定化,及び実際のモジュールを用いた有害イオン吸着特性について検討した。3A型合成ゼオライトを平均粒径0.6μmに微粉砕し,エタノールを分散媒としてステンレス鋼線(SUS304,1.0mmφ)上に電気泳動法により堆積させた。また,ゼオライト粉末層の接合強度向上のために,並質ケイ酸塩ガラス微粉末(平均粒径1.0μm)をステンレス鋼線上に先に堆積させ,ガラス層/ゼオライト層の二重構造を構築した。これらをAr雰囲気中で700°C1h焼成したところ,ゼオライト堆積層表面に焼成収縮に伴う亀裂が生じたが,ゼオライトの接合強度は,ガラス有り・焼成>ガラス無し・焼成>未焼成の順になり,亀裂は入るものの焼成ならびにガラス粉末接合材の利用がゼオライト粉末の固定に有効であることが示された。吸着実験に用いるモジュールの基材としては,ステンレス鋼線の代わりに4mmφのSUS304製ネジ棒(長さ10cm)を使用した。ゼオライト3A並びに4A微粉末を電気泳動成形法により堆積・加熱固定化させたネジ棒を6本束ねてモジュールを作製した。0.31ppm,2.37ppmの2種類の濃度の塩化アンモニウム溶液を用いて,アンモニウムイオン吸着実験を(1)作製したモジュール,(2)ゼオライト焼成粉末,(3)ゼオライト成形・焼成ペレットについて行った結果,濃度によらずアンモニウムイオン吸着の速度は,粉末>モジュール>ペレットの順となり,ゼオライトをモジュール化することの意義が十分に認められた。今後の課題として,堆積量が多い場合のゼオライト固定化手法の改善が期待される。イオン交換能や吸着能を有するセラミックス微粉末を多数の貫通孔を有する形態に成形することで,環境中に投入するだけで迅速に有害物質を吸着・回収することができる「環境浄化モジュール」を作製することを目標として,ゼオライト微粉末の電気泳動成形ならびに固定化について検討した。耐熱性を検討した結果,800°Cの加熱でも結晶構造を保った3A型合成ゼオライトを実験に用いることにした。ゼオライト粉末を遊星回転ボールミルで平均粒径0.6μmに微粉砕したところ,エタノールを分散媒としてステンレス鋼線(SUS304,1.0mmΦ)上に電気泳動法により堆積可能なことがわかった。堆積量は3.3V/cm,3minの条件で0.3mg/cmに及んだが,それ以上の高電圧,長時間では剥離が生じた。これをAr雰囲気中700°C1h焼成したところ,ゼオライト堆積層表面に焼成収縮に伴うと見られる亀裂が生じた。また,ゼオライト粉末層とステンレス線との接合強度向上のために,並質ケイ酸塩ガラスを平均粒径1.0μmに微粉砕し,電気泳動法を用いてステンレス線上にガラス層/ゼオライト層の二重構造を構築することができた。これを700°C1h焼成したところ,ガラス層を堆積させないものと比較して亀裂が大きくなることがわかった。これは,加熱によってガラス層の焼結収縮が起こるため,ゼオライト粉末の移動が促進されたためと推察される。

以上のように作製した試料におけるゼオライト粉末の接合強度を検討するため,石英砂を分散させた攪拌水中におけるゼオライトの剥離試験を行ったところ,未焼成>ガラス無し・焼成>ガラス有り・焼成の順に剥離量が減少しており,焼成ならびにガラス粉末接合材の利用がゼオライト粉末の固定に有効であることが示された。今後は,ゼオライト粉末の粉砕及びに熱処理が吸着特性に及ぼす影響を検討し,総合的にモジュールとしての性能を評価する予定である。平成12年度の研究では,ゼオライトを原料として実際に電気泳動成形法により実験室規模での環境浄化モジュールを作製,有害イオンの一つであるアンモニウムイオンの吸着特性を検討し,モジュール化することの意義について検討を行った。モジュール作製にあたり,平成11年度の実験で使用した金属線(SUS304,1mmφ)ではゼオライト堆積量が少なすぎ,評価には不適切と判断されたことから,モジュール原料としては4mmφのSUS304製ネジ棒を使用した。また,ゼオライトには昨年度検討した3A型合成ゼオライトの他に,よりアンモニア吸着に適していると考えられる4A型ゼオライトを並行して使用した。遊星回転ボールミルにより平均粒径約0.6μmに微粉砕したゼオライト粉末を,エタノールを分散媒とした電気泳動成形法により,陽極として用いたネジ棒(長さ10cm)上に堆積させた。これをAr雰囲気中700°Cで加熱固定化したものを6本束ねてモジュールを作製した。アンモニウムイオン吸着実験では,0.31ppm,2.37ppmの2種類の異なる濃度の塩化アンモニウム溶液を用いて,(1)作製したモジュール,(2)ゼオライト焼成粉末,(3)ゼオライト成形・焼成ペレットの3種類の試料を一定温度下で浸漬・攪拌し,一定時間ごとに溶液を採取して,イオンクロマトグラフィー法により濃度測定を行った。実験の結果,出発溶液の濃度,またゼオライトの種類によらずアンモニウムイオン吸着の速度は粉末>モジュール>ペレットの順となり,モジュール化することの意義が十分にあることが明らかになった。また,今回の実験ではゼオライトの堆積量が多かったために固定が十分とは言えず,固定化手法の改善が今後の課題として残った。
ナノ不均質高温超伝導におけるボルテックスゆらぎのミュオンスピン緩和法による検証

最適ドープ領域の高温超伝導体において縦磁場下ミュオンスピン緩和実験を行った.その結果,Bi_2Sr_2Ca_<1-x>Y_xCu_2O_<8+δ>(BSCCO)において,20ガウスの磁場下で,T_cよりもはるかに高い150K以下でミュオンスピン緩和率の増大を観測した.これは,超伝導のゆらぎの状態におけるボルテックスのゆらぎのために,試料内の磁場が不均一になったためと考えられる.以上のことから,BSCCOにおいて,T_c以上でボルテックスのゆらぎの状態が実現している可能性が高いと結論した.最適ドープ領域の高温超伝導体において縦磁場下ミュオンスピン緩和実験を行った.その結果,Bi_2Sr_2Ca_<1-x>Y_xCu_2O_<8+δ>(BSCCO)において,20ガウスの磁場下で,T_cよりもはるかに高い150K以下でミュオンスピン緩和率の増大を観測した.これは,超伝導のゆらぎの状態におけるボルテックスのゆらぎのために,試料内の磁場が不均一になったためと考えられる.以上のことから,BSCCOにおいて,T_c以上でボルテックスのゆらぎの状態が実現している可能性が高いと結論した.1.Bi系高温超伝導体における磁化率と比熱から見た超伝導の不均一性高温超伝導体における超伝導の不均一性の普遍性を検証するために、Bi系超伝導体(Bi,Pb)_2Sr_2CuO_<6+δ>の単結晶を育成し、様々な還元アニールを施すことでホール濃度を制御した試料を用いて、磁場中冷却下での磁化率と比熱の測定を行った。その結果、超伝導体積分率と基底状態での常伝導電子状態密度がホール濃度に強く依存することを見出した。これらの結果は、過去に我々が得ているLa系超伝導体での結果と一致する。したがって、Bi系超伝導体のアンダードープ領域とオーバードープ領域において、試料中で超伝導領域と非超伝導領域への相分離が実現している可能性が極めて高いと結論した。2.La系高温超伝導体におけるボルテックスゆらぎのμSRによる研究高温超伝導体の超伝導転移温度T_c以上におけるボルテックスゆらぎ状態の検出を目的として、La系超伝導体La_<2-x>Sr_xCuO_4のアンダードープ領域であるx=0.10(T_c28K)においてμSR実験を行った。その結果、100K以下で縦磁場下ミュオンスピン緩和率の増大が観測された。この増大の原因として、アンダードープ領域に特徴的な内部磁場の発達とボルテックスゆらぎの存在による磁場分布の不均一の可能性が考えられる。今後は、x=0.15と0.20における実験を行い、最適ドープ領域とオーバードープ領域においてボルテックスゆらぎ状態の検出を試みる予定である。1.高温超伝導体におけるポルテックスゆらぎのμSRによる研究高温超伝導体の超伝導転移温度T_c以上におけるボルテックスのゆらぎ状態の検出を目的として、最適ドープ領域であるLa系超伝導体La_<2-x>Sr_xCuO_4(LSCO)のx=0.15(T_c37K)とBi系超伝導体Bi_2Sr_2Ca_<1-x>Y_xCu_2O_<8+δ>(BSCCO)のx=0.2(T_c88K)にわいて縦磁場下μSR実験を行った。その結果、BSCCOにおいて、20ガウスで、現よりも遙かに高い150K以下でミュオンスピン緩和率の増大を観測した。一方、10ガウス以下の磁場では、緩和率の増大はTc現以下まで見られないことがわかった。10ガウス以下におけるT_c以下での緩和率の増大は、ボルテックスの形成による試料内の磁場の不均一のためと理解できる。一方、20ガウスにおけるT_c以上での緩和率の増大は、超伝導のゆらぎの状態におけるボルテックスのゆらぎのために、試料内の磁場が不均一になったためと考えられる。以上のことから、BSCCOにおいて、T_c以上でボルテックスのゆらぎの状態が実現している可能性が高いと結論した。2. Bi系高温超伝導体における不純物が誘起した磁気秩序のμSRによる研究以前、我々がLSCOで観測した、非磁性不純物Znが誘起する磁気秩序の普遍性を明らかにするために、(Bi, Pb)_2Sr_2Cu_<1-y>Zn_yO_<6+δ>の最適ドープ領域においてゼロ磁場μSR実験を行った。その結果、y=0.03の試料において、1K以下の低温でミュオンスピン緩和の増大を観測した。これは、Znによって磁気相関が発達したためと思われる。今後は、他のホール濃度領域において同様の実験を行い、Znが誘起する磁気相関の発達の詳細を明らかにする予定である。
抗菌剤を使用しない抗菌歯科材料の開発とその臨床への応用

超高齢社会を迎えた現代では、義歯床やそれに付与するティッシュコンディショナーを介して、細菌感染が起こり、全身疾患へ陥ることは稀ではない。そこで近年、多数の抗菌材を含む歯科材料開発の試みが行われている。しかし、これらの材料は生体に対してアレルギーなど、生体為害性を及ぼす可能性がある。そこで、通常で唾液に含まれる抗菌性蛋白質の局所濃度を上昇させる様な歯科材料を開発する、つまり抗菌剤を含まない抗菌歯科材料の開発を目的として研究を行った。特に本研究では、高齢者の義歯に使用頻度の高いティッシュコンディショナーにこの方法を応用し、極めて生体親和性の高い抗菌ティッシュコンディショナーの開発を行った。実験1:樹脂含有ティッシュコンディショナー結合ヒトラクトフェリンの抗菌試験C. albicansを含む菌液1 mL中にhLF結合試料を浸漬し、24時間、25°C好気条件下で振盪しその抗菌効果を検討した。その溶液を培地に播種し、37°Cにて48時間好気培養を行い生菌数を測定した。コントロールとして樹脂を4、8 wt%含むT-conを、hLF溶液の代わりにリン酸バッファー中に浸漬したものを使用した。結果:hLFを結合したT-conのC. albicansに対する抗菌効果は、4、8 wt%試料で共にコントロール試料に対して有意に抗菌性を示した。実験試料の4 wt%と8 wt%間には有意差はなかった。4 wt%でも十分な抗菌作用を示した。これらの結果から樹脂を含有したT-conはhLFを結合し,C. albicansに対して抗菌性を有することが示唆された。実験2:樹脂含有ティッシュコンディショナーの機械的強度試験樹脂を4、8 wt%含む直径10 mm、高さ20 mmのT-conを、ステンレスの型に填入しスライドガラスを介して適度な圧で圧接することで作製した。通常の粉液比で作製した樹脂を添加しないものをコントロール試料として実験試料と同様に作製した。レオメーター(サン科学社製)を用いて、試験片に速度20 mm/minで10%の圧縮ひずみを加え、そのときの応力とひずみから圧縮弾性率を算出した。結果:無歯顎患者の口腔粘膜の弾性率がある。この値は0.66-4.36 Mpaであり、その平均は2.73 MPである。本実験では4、8 wt%試料の圧縮弾性率の値はそれぞれ0.27、0.33 MPaであり、無歯顎患者の口腔粘膜の弾性率値よりも低値であった。このことより実験試料は口腔内においても使用できる可能性が示唆された。実験1:細胞毒性試験:供試細胞はBalb/c 3T3 mouse fibroblast細胞を用い、実験試料は4、8 wt%樹脂を含む直径3 mm、厚さ6 mmのT-conを作製し、樹脂を含まないものをコントロールとした。細胞増殖度は濁度にて測定すること、また細胞形態観察は倒立位相差顕微鏡にて行った。細胞生存率=コントロールまたは実験群における細胞数/DMEMのみで培養した細胞数×100とした。結果:T-conの80%溶出液に対する7日間培養ではコントロール試料で95.6±10.2%、4wt%試料で97.1±1.3%、8wt%試料で100.4±6.2%であった。すべての間に有意差はなかった(P>0.05)。毒性試験後の細胞像はコントロール試料と実験試料は同様な形態、増殖を示していた。3日間培養実験でも同様であった。これらの結果、抗菌性を示す樹脂含有T-conは細胞毒性がわかった。実験2:色調安定性試験:実験試料は樹脂4、8 wt%含む直径10 mm、厚さ2 mmのT-conで、24時間後に各試料の測色結果はL*、b*、a*表色系の値で比較した。結果:L*値はコントロール試料で77.0±1.1、4 wt%試料で76.9±0.7、8 wt%試料で77.6±1.6であった。a*値はコントロール試料で-1.75±0.11、4 wt%試料で-1.55±0.12、8 wt%試料で-1.45±0.20であった。b*値はコントロール試料で-0.91±0.14、4 wt%試料で-1.15±0.11、8 wt%試料で-1.12±0.23であった。これらの結果、樹脂含有T-conには色調変化が認は無く、T-conの色調に影響を与えないことがわかった。以上2つの実験より、ラクトフェリン結合樹脂を含有するT-conは臨床使用に問題がないことが示された。

実験1:ヒトラクトフェリンのC. albicansに対する抗菌試験本実験では、口腔内細菌として義歯等に付着し、悪影響となり得るC. albicansを選択した。菌液濃度100000 CFU/mLヒトラクトフェリン濃度100、400 μg/mLになるように調整し、25°Cで好気条件下、24時間振盪し、その抗菌効果を検討した。菌数の測定はPPBを用いて250倍に希釈後、各希釈液の0.2 mLをSDAに播種し、37°Cにて48時間好気培養を行い生菌数を測定した。結果と考察:ヒトラクトフェリン溶液100 μg/mLでの生菌数は240000CFU/mL、400 μg/mLでの生菌数は120000 CFU/mLであった。ヒトラクトフェリン溶液濃度100、400 μg/mLにおいて、C. albicans菌液に対して、24時間培養後で抗菌性を示した。口腔内でヒトラクトフェリンはC. albicansに抗菌性を有していることを示唆した。実験2:陽イオン交換樹脂含有ティッシュコンディショナーに対するヒトラクトフェリン結合量の測定陽イオン交換樹脂を4、8 wt%含む直径3 mm、高さ6 mmの大きさのティッシュコンディショナー試料を作製した。ヒトラクトフェリン溶液(800 μg/mL)1 mL中に25°Cにて24時間浸漬し、ヒトラクトフェリンを結合させた。浸漬後、ヒトラクトフェリン溶液の濃度をBCATM Protein Assay Kit(PIERCE社製)を使用して計測した。結果と考察:結合したヒトラクトフェリンは4wt%試料で228.0 μg、8 wt %試料で450.5 μgであった。ヒトラクトフェリンは樹脂の添加量に依存して結合。陽イオン交換樹脂含有ティッシュコンディショナーが抗菌性を有する可能性を示唆した。今年度行う予定であった実験についてはすべて行い、有効な結果を得ることができた。当該年度の申請時に記述した計画書に従って、当該年度分の実験を行い、有効な結果を得ることができた。開発した口腔内常在タンパク質結合型抗菌歯科材料の抗菌効果と物性試験までは予定通りに行い、十分に抗菌効果を発揮し、現存する歯科材料と同様な使用が可能であるとこが分かった。しかし、人体への影響が最大の問題となるので、最終年度は人体への影響について検討し、最終的な製品開発について各方面の研究者や企業との懇談を行いたいと考えている。今後は樹脂含有ティッシュコンディショナーや樹脂含有レジンが抗菌性を示すことの確認実験やその物性試験さらに細胞毒性試験を行い、臨床に応用できるかどうかについて検討する予定である。大きな設備投資などはない。実験器具、材料など消耗品、緊急時の発電装置に研究費を使用する予定である。また最終年度であるので、データ処理や統計等を行うコンピューターおよびソフトを購入予定である。また、成果の発表や海外研究所との共同研究についても検討する費用に充てたいと考えている。大きな設備投資などはなく、実験器具や消耗品、特に実験に用いる蛋白質やレジンなどの試験材料、さらにデータ処理用のコンピュータや蓄積メディアなどの購入に研究費を充てる予定である。また、前年度からの結果を含めて、研究会や学会での発表を積極的に行うための費用に充てる予定である。また、代表者の留学先でもあった研究所(米国)との共同研究や研究協力の協議も進んでいるので、この研究の発展的研究にも費用を充てたいと考えている。
環境管理会計の導入および社内展開に関する研究

環境管理会計情報を利用して企業のマネジメントを遂行する際には、手法の導入に伴う課題が存在する。そこで本研究では、環境管理会計手法の導入および展開に関する理論的検討および事例分析を行った。まず、持続可能性会計の開発に関する理論的分析では、外部性の貨幣評価に関わる技術的な課題に加えて、社会的な合意形成に伴う課題の存在を明らかにした。また、環境コストマネジメント手法の事例分析では、当該手法と経営管理的側面が整合していることの重要性を指摘した。日本における環境保全のための手法開発および企業実践は、現在に至る10年で大きく前進した。しかし、企業における内部利用を目的とした環境管理会計の導入および社内展開に成功する企業が存在する一方で、複数の企業で潜在的なコスト削減額の調査段階から先に導入が進まないことが問題となっている。そこで、本研究では、環境管理会計手法の導入および社内展開に関する企業実務を明らかにすることを目的とする。本研究によって環境管理会計情報を社内展開するためのマネジメント活動の実態の分析を行うことを通じて、企業の環境管理会計情報と企業の経営管理活動の関連性についての一般化を視野に入れた研究の蓄積が期待できる。平成19年度の目的は、環境会計および管理会計領域の理論分析と事例研究のための準備および予備的調査であった。まず、環境管理会計分野における最先端の手法開発の動向を把握するとともに、管理会計領域におけるマネジメントコントロールおよび導入研究に関する考察を深める必要があった。そのため、本研究の最初の段階として、環境会計および管理会計に関する文献をもとに理論的な分析を行った。海外における最新の研究動向を把握するために、海外の学会への参加を行った。次に、環境管理会計の導入に関する定性的な調査を実施するための準備および予備的調査を行った。調査の準備として、環境保全または会計に関する国内の学会や研究会、およびセミナーに参加した。さらに、日本企業における環境会計の実態の把握も有意義であると考えられるため、本調査のための予備的調査として、環境報告書で開示された環境会計に関する定量的な調査を実施中である。環境省による環境会計ガイドラインの発表、および経済産業省による『環境管理会計ワークブック』の発行を契機として、日本における環境保全のための手法開発および企業実践は、現在に至る10年で大きく前進した。しかし、環境管理会計情報を利用して企業のマネジメントを実践する場合には、導入に伴う様々な課題がある。その結果、企業における内部利用を目的とした環境管理会計の導入および社内展開に成功する企業が存在する一方で、複数の企業で潜在的なコスト削減額の調査段階から先に導入が進まないことが問題となっている。当該年度の目標は、環境管理会計に関する理論研究を継続して行うとともに、環境管理会計を導入している企業に対する事例調査を実施することであった。そこで、環境管理会計の理論的な展開について環境会計、および管理会計の文献をもとに研究を行った。また、製造業を対象とする定性的な事例調査に着手した。さらに、これらの研究を補完することを日的として、日本企業における環境会計に関する現状の調査も行っている。上記の研究はいずれも次年度に継続して実施する予定である。本年度は、環境管理会計の手法開発に関連する文献をもとに理論分析を行った。さらに、製造業2社を対象とする事例分析を実施した。理論分析では、企業活動に伴う環境および社会的な外部性を対象とする持続可能性会計に関する手法開発の動向を明らかにするとともに、持続可能性会計の実践に関する理論的な課題を検討した。企業における環境保全活動とは、外部性を内部化することにほかならない。しかしながら、外部性の貨幣額による測定は多くの課題が指摘されており、その原因として測定技術の問題だけではなく、社会的及び政策的な観点からの合意形成という問題が内在していることを明らかにした。事例分析については、環境管理会計手法の導入を通じてコストマネジメントに活用している企業が存在していることから、環境管理会計手法を導入した2社を対象に、手法を導入した経緯と、環境管理会計情報をコストマネジメントに活用するためのシステムに関する分析を行った。分析の結果、環境管理会計手法を利用したコストマネジメントを行っている企業は、経営トップ層の関与や業績評価への影響といった経営管理プロセスとの整合化を図っていることが明らかになった。
大動脈ステント手術後急性腎障害発生メカニズムおよび早期治療効果の検討

急性腎不全は重篤な病態であるがクレアチニンの上昇までには数日かかるため早期バイオマーカーの研究がなされている。大動脈ステント手術では造影剤や手術操作により腎障害になる可能性があるが腎障害の早期バイオマーカーについては調べられていないので調査した。42人のうち14%に早期腎障害が発生した。腎障害の早期バイオマーカーNGALはCrで補正したところ、Crより先に腎障害を同定できその精度も測定したバイオマーカーの中では最もよかった(感度83%特異度97% AUC0.9)。ヒト好中球ゼラチナーゼ結合性リポカリン(NGAL)は、ステント手術において他の腎障害バイオマーカーであるL-FABP micro albumin NAGなどと比べて優れた早期腎障害のバイオマーカーであることを示した。今回これらのバイオマーカーの値が長期の腎障害と関連するかどうかを検討した。2-6時間後の早期バイオマーカー値が術後1,3,6ヶ月後のクレアチニンの上昇と相関するかどうかを検討した。バイオマーカーであるNGAL,L-ABP,NAG,albは術後のクレアチニンとの相関は見られなかった。すなわち早期腎障害のバイオマーカーは術後長期の腎機能障害を予測することはできないことが示唆された。ヒト好中球ゼラチナーゼ結合性リポカリン(NGAL)は腎障害の初期マーカーとして注目され特に重症患者における急性腎障害発症の予測因子として有用であると報告されている。大動脈ステント手術では手術操作や造影剤の使用によって腎障害を起こす可能性があるが継続的にNGAL値を測定した報告はない。胸部および腹部の大動脈ステント挿入術において手術前、手術後2-6hr後、手術2日後、手術4-5日後、安定期の尿および血中のNGAL値およびL-FABPとクレアチニン(Cr)を測定した。データーが有用であった30症例中4症例(13%)に腎障害(AKINの分類ステージ1以上)が発症した。腎障害群では血清クレアチニンの上昇に比べてCr補正した尿中NGALは31±38(時間)、Cr補正した尿中L-FABP 20±9(時間)先行して上昇したが、血中NGALは21±43(時間)後に上昇した。腎障害が起きた群は全例胸部大動脈のステント手術(TEVAR)であって、腹部大動脈ステント手術(EVAR)では腎障害が起きなかった。感度特異度曲線ではCr補正したNGALはAUC 0.89Sensitivity 0.80 Specificity 0.95とCr補正したL-FABP(AUC 0.85 sensitivity 0.69 Specificity0.85)と比べて優れていた。Cr補正したNGALはCrやL-FABPと比べて、腎障害を早く同定し、優れた検出力を持っている可能性がある。急性腎不全(AKI)は重篤な病態であるが血清クレチニン(Cr)の上昇には数日かかり、早期同定のバイオマーカーが開発されている。大動脈ステント手術は造影剤や手術操作によってAKIとなる可能性があるがバイオマーカーについては調べられていないので今回調査した。大動脈ステント手術をうける47人の患者について血中や尿中のバイオマーカーを調査した。感染などで除いた42人のうち6人(14%)でAKIが発症した。AKIの患者において、クレアチニン補正した早期バイオマーカーのNGAL (NGAL/Cr),L-FABP, NAG, Alb/CrはCrよりも早期に最高値まで達した。測定したバイオマーカーの中ではNGAL/Crが最も精度がよかった(感度83%特異度97% AUC 0.9)。大動脈ステント手術において、早期腎障害の同定のためにはクレアチニン補正したNGAL(NGAL/Cr)が最も有用である可能性があると考えられる。集中治療症例は集まったが、腎不全になる割合が14%と少なく腎不全患者がやや少ない。症例も順調に集まっている。望むべくは腎障害が重篤になり透析になる症例でのbiomarkerを測定したいと考えているが、手術侵襲がすくないこともありそのような症例を得ることができていない。現在のプロトコールでの症例の集積は人の関係で難しく一旦論文作成を行う。今後はintervationまたは新たなバイオマーカーでの腎障害を検討する。引き続き症例の集積を行う。症例の集積によって腎障害が起こるN数を増加させ、NGAL L-FABPを含むbiomarkerの掲示経過をおう。論文作成、学会発表のために必要である。またintervationや新規バイオマーカーでのstudyの継続を検討する。論文作成、学会発表。新たな形での症例の蓄積。解析場所、論文作成がどこでも可能なようにノートパソコンを購入予定である。実験道具
センダン樹リモノイド成分の機能性評価と高度利用に関する研究

センダン果実抽出物から36種のリモノイド化合物を単離し,それらのうち22種は新規構造化合物であり,構造解析を行った.発がん予防剤及び抗腫瘍剤リード化合物の開発の観点から,これらの化合物についてHL60 (白血病),A549 (肺がん),AZ521 (胃がん)及びSK-BR-3 (乳がん)細胞株を用いてMTT法により細胞傷害活性の評価を行い,12-O-Acetylazedarachin B,12-O-Acetylazedarachin D,3-O-Deacetyl-4'-demethyl- 28-oxosalannin及び4'-Demethylohchinolalの4種が上記何れかの細胞で強い細胞傷害活性を示すことを見出した.発がん予防剤開発の一次スクリーニング試験であるEpstein-Barr virus早期抗原(EBV-EA)発現抑制試験では,幾つかの化合物に&#61538;-Carotene程度の中程度の抑制活性を認めている.また,上記リモノイド類についてLPS刺激によるRAW264.7細胞を用いたNO産生抑制活性を評価し,1-O-Decinnamoyl-1-O-cis-cinnamoyl ohchinin,3-Deacetyl-3-tigloylsalannin及び4'-Demethylohchinolalの3種に細胞毒性を示すことなく,顕著な抑制活性を見出している.一方,美白剤開発に関わるマウスB16メラノーマ細胞を用いたメラニン産生抑制試験では,何れのリモノイドドにもメラニン産生抑制活性を認めたが,細胞毒性も比較的大きく,センダン由来リモノイド類は美白剤リード化合物としては適切ではないことが示唆された.センダン果実からのリモノイド類の単離構造決定は順調に進展しているが,センダン樹の他の樹皮や葉部からのリモノイドの単離は含有量が少ないためか,困難を極めている.単離法の再検討が必要である.がん細胞に対して優れた細胞傷害活性を示したリモノイド類についてアポトーシス誘導活性の評価とWestern blot法などによる誘導機構の解明を行う.また,HL60細胞を用いた細胞分化誘導活性の評価を行い,優れた活性を示した化合物については細胞周期解析をおこなう.抗炎症機能評価としては,マウス耳殻でのTPA誘発炎症を指標として検体の抗炎症活性を評価する.さらに,有望とみなされた活性分子について,検証試験及び活性の作用機序解明用に再単離を行い,活性増強を目的として種々の誘導体の調製を行う.リモノイド単離に用いるシリカゲル,ODSゲル,及びHPLCカラムの購入.リモノイド構造決定に必要なNMR法の重水素化溶媒の購入.生物活性試験用の細胞試験マイクロプレート,細胞培養ディッシュ,ウシ胎児血清,Western blot法抗体の購入.
非音声入力音識別に基づく日常型ロボットインタフェースの開発

本研究は、従来の音声対話インタフェース開発では不要なものとして除外されてきた様々な雑音を識別し、対話処理の中で積極的に活用することで、ロボットと人の対話コミユニケーションを円滑にする非音声インタラクション手法を開発することを目的とする。最終年度では以下の項目について研究を実施した。1)非音声入力音識別のための音響特徴量の検討開発したプロトタイプシステムでは、音響分析特徴量に音声認識で利用されるものと同一の物理属性を用いていた。また、昨年度の実験により、このパラメタが雑音の識別においても一定の識別性能を示すことは確認された。将来の音声認識とのシステム統合を考えると同じ特徴量を用いるメリットは存在する。しかし、ロボット本体の形、材質が同じであっても、プラスチック成型の微妙な違いにより、ロボットを叩いたときの音が若干だが異なるのが一般である。このため、ある固体で作成した統計モデルが、別の固体では正しく動作しないことが予想される。また、これまでのパラメタを構成する特徴量を削減することで計算付加を低減することができる。これらの検証を行うため、非音声入力音識別に有効な音響特徴量の構成を検討した。実験の結果、特徴量の複雑さと識別精度はほぼ正の相関を持つが、識別率での最大の差は0.2%程度に収まることを確認した。また、特徴量の次元数を低く設定することで応答速度の向上を得ることができた。以上の知見からインタラクションシステムとしての設計を見直し、提案手法の完成度を上げることができた。2)デモビデオの公開研究成果公開の一環として、プロトタイプシステムのデモンストレーションビデオを作成した。また、Webぺージ上で公開し、インターネットを介しての閲覧を可能とした。本研究の目的は、従来の音声対話インタフェース開発では不要なものとして除外されてきた様々な雑音を識別し、対話処理の中で積極的に活用することで、ロボットと人の対話コミュニケーションを円滑にする非音声インタラクション手法を開発することである。平成17年度は、予備評価用のプロトタイプシステムとして、非音声インタラクションが実際に動作するシステムをプラスチックの人形を用いて試作した。ロボットに見立てた非稼動の人形を用意し、内部に無指向性の小型マイクを一個取り付け、USBオーディオインタフェースを経由して計算機に音を入力できるようにした。入力音をもとにユーザ動作の認識を行う識別アルゴリズムには、音響特徴のモデル化にGMM(混合正規分布モデル)、特徴量にMFCC(メル周波数ケプストラム係数)を用いた雑音識別手法を応用した。この際、プロトタイプシステムを叩いた音、撫でた音を6名の被験者から収集し、モデルの学習用データとした。試作したプロトタイプシステムは、叩かれた時は「やめて」、撫でられた時は「ありがとう」と反応を返すことができる。そして、雑音と人間の声を識別することで、声による呼びかけにも応答することができる。評価実験の結果、叩かれた音、撫でられた音、音声の識別で90.3%の識別正解率を得ることができ、提案手法を人間の動作認識に利用することが可能であることを確認した。対話内容に多様性を持たせるための一つの検討として、叩かれた(撫でられた)場所の推定も試みたが、本手法では十分な精度を得ることができなかった。そこで、マイクを複数に増やし、到来信号の時間差情報を併用することで、場所推定も可能にする手法の検討を開始した。また、現状では、叩く、撫でる、音声の3つである識別クラスをさらに増やすことも検討している。平成18年度は、昨年度作成したプラスチック人形によるプロトタイプシステムを実験環境として用いることで、以下の点について調査、検討を進めた。1)叩かれた箇所の推定手法の検討対話内容に多様性を持たせるための一つの検討として、叩かれた場所を推定する手法の開発を試みた。これまでのプロトタイプシステムでは一個だった内蔵マイクロホンを二個に増やし、到来信号の差分情報を叩かれた箇所(左右)の識別の入力として用いる。当初考えたのは二信号間の相互相関から算出する時間差情報及び信号のパワーの物理的属性を併用した識別法である。しかし、予備実験の結果、人形内部で発生する音の反射、固体振動の影響が大きく、本研究ではこの手法を適用するのが困難であることがわかった。この考察を省みて、新たに二つの信号の差分波形を統計的に学習し、左右識別を実行する手法を提案した。また、提案手法により、一定の左右識別性能を得ることを確認した。2)雑音識別に適した音響特徴量の検討作成したプロトタイプシステムにおいては、音響特徴のモデル化にGMM(混合正規分布モデル)、特徴量にMFCC(メル周波数ケプストラム係数)を用いた雑音識別手法を利用している。これまでの実験では、この構成で一定の識別性能を確認している。しかし、MFCCは、音声認識用の音響特徴量として設計されたものである。そこで、他の音響特徴量を含めることによる識別性能の影響を調査した。その結果、精度向上の傾向は得られたが、従来からの特徴量においても、著しく性能が劣ることはないことを確認した。

本研究は、従来の音声対話インタフェース開発では不要なものとして除外されてきた様々な雑音を識別し、対話処理の中で積極的に活用することで、ロボットと人の対話コミユニケーションを円滑にする非音声インタラクション手法を開発することを目的とする。最終年度では以下の項目について研究を実施した。1)非音声入力音識別のための音響特徴量の検討開発したプロトタイプシステムでは、音響分析特徴量に音声認識で利用されるものと同一の物理属性を用いていた。また、昨年度の実験により、このパラメタが雑音の識別においても一定の識別性能を示すことは確認された。将来の音声認識とのシステム統合を考えると同じ特徴量を用いるメリットは存在する。しかし、ロボット本体の形、材質が同じであっても、プラスチック成型の微妙な違いにより、ロボットを叩いたときの音が若干だが異なるのが一般である。このため、ある固体で作成した統計モデルが、別の固体では正しく動作しないことが予想される。また、これまでのパラメタを構成する特徴量を削減することで計算付加を低減することができる。これらの検証を行うため、非音声入力音識別に有効な音響特徴量の構成を検討した。実験の結果、特徴量の複雑さと識別精度はほぼ正の相関を持つが、識別率での最大の差は0.2%程度に収まることを確認した。また、特徴量の次元数を低く設定することで応答速度の向上を得ることができた。以上の知見からインタラクションシステムとしての設計を見直し、提案手法の完成度を上げることができた。2)デモビデオの公開研究成果公開の一環として、プロトタイプシステムのデモンストレーションビデオを作成した。また、Webぺージ上で公開し、インターネットを介しての閲覧を可能とした。
ネコアディポネクチンの分子構造と肥満・糖尿病動物における血中動態

アディポネクチンは脂肪細胞で産生されるアディポカインの一つで、ヒトでは肥満すると血中濃度が低下し、糖尿病の発症に関与する事が知られている。ネコの糖尿病はヒトの2型糖尿病に類似し、同様にアディポネクチンの関与が推察される。平成18年度は分子レベルの解析を行い、遺伝子のクローニングやELISAによる測定系の検討を行った。猫の脂肪組織を材料にしてRT-PCR法によるアディポネクチンのcDNAクローニングを行い、ネコアディポネクチンが他種の物と高い相同性を持つことを明らかにした。骨格筋からクローニングしたネコアディポネクチン受容体1型(AD-R1)の細胞外ドメインはヒトの物と100%一致し、分子標的としてヒトのモデルになる可能性が示された。アディポネクチンのmRNAは脂肪組織に限局的に発現しており、AD-R1は多くの臓器に広く発現していた。次にポリクローナル抗体を用いたマウス/ラット用のアディポネクチンELISAキットを用いて様々な条件検討を行ったところ、この測定計が猫のアディポネクチンを測定するのに適していることが明らかになった。平成19年度は個体レベルの解析を行い、肥満猫や糖尿病猫での血中動態について検討した。日本獣医生命科学大学動物医療センターに来院した患者猫24頭について肥満度(5段階ボディコンディションスコア,BCS)と血中アディポネクチン濃度の関係について解析したところ、肥満度の高い症例で血中アディポネクチン濃度はより低値を示した。また、糖尿病で治療中の2頭について調べたところ、アディポネクチンがフルクトサミンと逆の動態を示す可能性が示された。平成18年度は、分子としてのネコアディポネクチンに焦点を当てた研究を実施した。猫の脂肪組織から抽出したtotalRNAを材料にしてRT-PCR法によるアディポネクチンのcDNAクローニングを行い、塩基配列およびアミノ酸配列を明らかにした。その結果、ネコアディポネクチンは他種の物と同様の分子構造を持ち、アミノ酸配列において89%(イヌ)-81%(ウシおよびラット)の高い相同性を有することが明らかとなった。同様に、骨格筋の組織からネコアディポネクチン受容体1型(AD-R1)のcDNAクローニングを行い、アミノ酸配列においてヒトと99%の相同性を認めた。特に細胞外ドメインについては100%一致し、アディポネクチン受容体を糖尿病治療の分子標的として見た場合、ネコがヒトのモデルになりうる可能性が強く示唆された。続いて猫の様々な臓器から抽出したRNAを用いてRT-PCR法を行い、これらの分子の臓器別発現分布を調べた。ネコにおいてもアディポネクチンは脂肪組織に限局的に発現しており、AD-R1は多くの臓器に広く発現していることが明らかになった。ポリクローナル抗体を用いたマウス/ラット用のアディポネクチンELISAキットを用いて、ネコアディポネクチンに対する反応について検討した。その結果、測定内および測定間再現性、希釈直線性はいずれも良好な結果を示し、添加回収試験においても適切な反応が得られた。また、猫の血漿を検体として用いる場合の一般的な希釈倍率は10,000倍であることが確かめられた。平成19年度は、ネコのアディポネクチンについて個体レベルの解析を行い、肥満猫や糖尿病猫での血中動態について検討した。平成18年度の当研究において我々はポリクローナル抗体を用いたマウス/ラット用のELISAキットが猫のアディポネクチンの測定に応用可能であることを確認したが、今回は実際にこのキットを用いて日本獣医生命科学大学動物医療センターに来院した患者猫24頭について、肥満度(5段階ボディコンディションスコア、BCS)と血中アディポネクチン濃度の関係について解析した。

その結果、BCS=2.5-3の群では17.7±3.6μg/mL、BCS=3.5-4の群では10.6±3.1μg/mL、BCS=4.5-5の群では6.6±2.3μg/mLであり、肥満度の高い症例で血中アディポネクチン濃度はより低値を示した。ネコにおいても血中アディポネクチンは肥満度を反映し、糖尿病の発症に関与している可能性が示唆された。そこで、次に同医療センターに通院中の糖尿病猫2頭を対象に、血中アディポネクチンとフルクトサミン(FRA)の関係について解析した。症例1(11歳、去勢雄、BCS=5)では、治療に伴って最初の数週間で血中FRAが低下したが、アディポネクチンはそれに少し遅れて上昇するのが観察された。一方、症例2(13歳、雌、BCS=4)ではインスリンの維持投与量が低下しているものの血中FRA濃度はほとんど変化せず、アディポネクチンもほぼ一定の値を示していた。これらの結果から、糖尿病猫においてアディポネクチンはFRAと逆の変動を示す可能性が示された。