hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プロトン導電性固体電解質を利用した電気泳動法による水素同位体分離

高温酸化物プロトン伝導体を用いて、電気泳動による水素同位体分離の研究を行った。水素と重水素の質量差(2倍)および電極反応の反応特性の僅かな違いを利用した同位体分離手法の検討を行った。結果は、印可電圧の印可手法の違いにより透過する水素(プロトン)と重水素(デューテロン)の流量比が異なることが明らかとなった。従って、印可手法および電極材質をより工夫することで水素同位体の分離の可能性があることがわかった。高温作動型酸化物プロトン導電体である、InをドープしたCaZrO3を水素およびその同位体分離用の電気化学的ポンプとして用いた。始めにガス供給側に水素あるいは重水素のいずれかのガスを所定の流量で流し、一方、ガス透過側には、四重極質量分析計を設置し電気化学的に透過する水素あるいは重水素の分析を行った。始めの測定ではプロトン導電体には所定の一定電圧で電気化学的ポンピングを行い、プロトン伝導体を透過する水素あるいは重水素の透過量の時定数の測定を行った。その比は、プロトンとデューテロンの電気伝導度のH/D同位体比(1.414)とほぼ一致し、期待通りの透過特性の違いを確認できた。さらに、電圧を様々に変更して確認したところほぼ同様な特性が得られた。次にガス供給側には所定の混合比、一定の流量で重水素・重水・軽水素・軽水混合ガスを供給した。軽水あるいは重水はプロトン導電体試料の還元防止のために極微量の混合を行ったものである。一方、ガス透過側には、先と同様に四重極質量分析計を用いてプロトン伝導体から電気化学的に透過する水素および重水素の分析を行った。電気化学的ポンピングにより質量分析計で検出された水素、重水素の比は、一定電圧を印可した場合に、電気伝導度の違いか観察されたH/D同位体比に対して有意な違いが観察された。さらに、様々な印可電圧やそのサイクル、及びパターンを試したところ、プロトン伝導体を電気化学的に透過するH/D同位体比が変化することが明らかになった。H26年度に引き続き、高温作動型酸化物プロトン導電体である、インジウムをドープしたカルシウムジルコネートを水素およびその同位体分離用の電気化学的ポンプとして用いた。ガス供給側に水素あるいは重水素のいずれかのガスを所定の流量で流し、一方、ガス透過側には、四重極質量分析計を設置し電気化学的に透過する水素あるいは重水素の分析を行った。初年度は主に一定電圧を印可してプロトンとデューテロンの透過特性の違いの確認を行ったが、本年度は主に電圧や印可パターンを様々に変化させることでその透過特性の違いの確認を行った。様々な実験より、プロトンとデューテロンがプロトン伝導性固体電解質を透過してくる比は、印可電圧や電圧印可パターンにより依存して変化することが明らかになった。一方、印可電圧や電圧印可パターンによりプロトンとデューテロンの透過比率が変化することがわかったので、理論的アプローチのベースとするための計算機シミュレーションの構築もおこなった。特にプロトンとデューテロンによる移動特性評価は余り行われておらず学術的にもシミュレーション手法の構築は意義のあることと考える。基礎的なシミュレーションプログラムにより検討した結果、高温酸化物プロトン導電性固体電解質には、一般にプロトンだけでなく、酸化物イオンや正孔伝導の存在が知られている。これらの電荷担体の存在がプロトンやデューテロンの移動に大きな影響があること判ってきた。H27年度の計画では、様々な印可電圧や電圧印可パターンをプロトン伝導性固体電解質に適用し、より詳細な実験データを収集する予定であったが、実験的な問題が生じて、系統的な依存性を明らかにするための十分なデータ収集の測定が出来なかった。しかしながら、印可電圧や印可パターンなどの違いにより、プロトンとデューテロンの透過比率に対し、明確な依存性が観察されたのは確認できた。そのため、計算機シミュレーションによる検討に比重を移し、プロトン伝導性固体電解質中のプロトンとデューテロンの移動特性の再現に注力した。しかしながら、当初、想定していた以上に酸化物イオン伝導や正孔伝導の寄与が大きいことが明らかになってきた。そのため、シミュレーションの初期条件や境界条件等の設定の検討が十分に行えなかった。その点は、最終H28年度の最重要検討項目と考えている。また、本研究とは別に行っている同位体効果の実験よりプロトンとデューテロンの電極反応においても十分な検討が必要であることが徐々に明らかになってきている。この点を合わせてH28年度では検討する必要があると考える。そのため、当初の計画よりやや遅れているが、H28年度は、その点を考慮して実験を進めていく予定である。高温作動型酸化物プロトン伝導体を用いた水素(プロトン)および重水素(デューテロン)の同位体分離に関する研究を行った。具体的には(1)プロトンとデューテロンは質量の違いが倍あり、プロトン伝導性固体電解質内で動きは理論的には約1.4倍程度異なる。また、(2)一般には化学的特性はほぼ等しいとして取り扱われるが、厳密には多少異なることが予想されるため、その電極反応特性にも僅かながら違いが生じると考えられる。上記2つの特性の違いを利用した、水素同位体分離手法の検討を行った結果、以下の結論を得た。

(1)水素と重水素を含む雰囲気ガスに所定の一定電圧を印可し、定常的に透過してくる水素と重水素の量を測定したところ、約1.4倍の透過量の差が観察され、理論的な差と一致した。一方、印可電圧を所定の波形にて動的に変化させたところ、透過する水素と重水素の比が1.4倍とは異なった。また、印可の仕方によりその差に変化があることが判った。(2)プロトン伝導体・白金多孔質電極の半電池に対するプロトンとデューテロンの電極反応の違いを明確にするためにサイクリックボルタメトリー法をもちいて測定を行ったところ、得られた電圧ー電流特性に対し、得られた電流値が1.4倍とは異なる値となったが、波形的には大きな違いは得られなかった。以上の結果より、当初期待していたようにプロトン導電体を透過してきたガス中への重水素の濃縮は難しいが、印可電圧およびその印可手法の工夫により水素を透過させることで原料ガス側での重水素の濃縮の可能性があることが判った。よって、印可電圧およびその印可手法や電極材料の工夫により、より効率的な重水素の濃縮法の確立が可能であることが明らかとなった。高温酸化物プロトン伝導体を用いて、電気泳動による水素同位体分離の研究を行った。水素と重水素の質量差(2倍)および電極反応の反応特性の僅かな違いを利用した同位体分離手法の検討を行った。結果は、印可電圧の印可手法の違いにより透過する水素(プロトン)と重水素(デューテロン)の流量比が異なることが明らかとなった。従って、印可手法および電極材質をより工夫することで水素同位体の分離の可能性があることがわかった。平成26年度の計画は、高温作動型酸化物プロトン伝導体を電気化学的水素(およびその同位体)ポンプ兼隔壁として用いること。片側のチャンバーに所定の水素と重水素を含んだ混合ガスを導入し、プロトン導電体に電圧を印可すことで、もう片側のチャンバーにと透過してきた水素と重水素の比を測定し、導入ガスと透過ガスの水素、重水素の比の違いを確認することである。その際に、今年度の計画においてはプロトン伝導体に対する印可電圧の電圧値、印可パターン、印可サイクル等によるその依存性や影響を確認することが最も重要な事項である。今年度の研究の結果から導入した混合ガスのH/D同位体比に対して、透過したガスのH/D同位体比が電圧の印可パターンや印可電圧そのもので変化ことが確認された。このことより最適な電圧パターンや電圧値を見いだせば、水素の同位体分離の可能性が見いだされたと考えられる。一方、今年度の計画には同時に、電解質や電極の材質によるH/D同位体比の影響や導入される混合ガス中のH/D同位体比の影響の確認も予定していたが、分析装置のセットアップに多少の時間を要したため平成26年度中に測定を開始することができなかった。この点に関しては、現在準備を進めている段階であり、かつ、H27年度の予定においても印可電圧の電圧パターンや電圧値に対する検討と同様に引き続き計画されている検討事項である。以上のことにより全体としては概ね計画通りに研究が進展していると考える。H28年度は、前年度の知見に基づいて、主にプロトンとデューテロンの電極反応における特性の違いを明確にすること、電極反応特性を取り込んだプロトンとデューテロンの移動シミュレーションの完成を目指す。さらにその知見をベースとして実験的にもプロトンとデューテロンの分離への応用の可能性の検討を行う。具体的には、電極反応特性の違いにおいてはサイクリックボルタモグラムの手法を用いる。
梨状葉皮質の神経回路網の定量形態学的研究

モルモットの嗅球に刺激電極を設置し、ほぼ前交連のレベル梨状葉皮質の電場電位を測定して、梨状葉皮質の諸層を定めた。第2層および第3層の神経細胞内に4%ホ-スラ-ディシュペルオキシダ-ゼまたは4%バイオサイチンを注入した。潅流固定数、100μmないし80μmの厚さの凍結連続切片をDAB法またはABC法て染色して、次の神経細胞を観察、解析した。1.梨状葉皮質第2層の錐体細胞。細胞体の平均直径は約15μm×30μmであった。尖端樹状突起は細胞体から第1層に向って、1ないし2本でる。この突起は比較的短い距離(約80μm)走り第1分技部にいたる。さらに4回まで分岐を繰り返した。1細胞当たりの尖端樹状突起の総長は約5700μmから16200μmであった。基底樹状突起は細胞体から2から4本でた。1細胞当りの総長は4800μmから7100μmであった。尖端樹状突起および基底樹状突起ともに多数の樹状突起棘をもっていた。軸策は細胞体より尾側の梨状葉皮質第3層に限局して分布した。軸策本幹が約1mm走る間に4本の軸策側枝を出した。側枝には多数の通過ボタンが存在した。2.梨状葉皮質第3層の錐体細胞。1本の尖端樹状突起が細胞体からでた後、第2層で多数の分枝を行った。軸策は主として第3層に分布していた。3.嗅結節の第2層の非錐体細胞。4本の樹状突起が細胞体よりでて、比較的球形の樹状突起野を形成する細胞である。軸策は第3層中を約800μm走った。今後、デ-タ-を追加、考察して、1990年の日本神経科学学術集会および米国神経科学会に報告することを予定している。
作物生産における炭素及び窒素の動態とそれらの効率的利用に関する研究

本研究は水稲をはじめとして、その他のイネ科作物、マメ科作物、蔬菜類について、植物栄養成分の根幹をなしている窒素と、これと密接に関連して変動する炭素について、植物体と土壌間の動態を4年間にわたって追究したものである。主な研究結果の概要は以下の通りである。1.水稲の水田条件下における窒素の動態:品種によって窒素の利用効率が異なることが明かとなった。また、水田条件下での土壌残留施肥窒素を追跡調査する場合、高atom%の^<15>Nを用いる必要性が認められた。2.水稲の施肥時期別窒素の吸収と転流:追肥時期が早いほど乾物生産は高かったが、収量は低かった。また、追肥時期が遅いほど窒素の利用効率は高く、品種により利用効率が異なった。3.水稲苗の素質と移植後の窒素の動態:苗の素質が異なると、移植後の窒素の吸収並びに他の器官から根への窒素の再転流量が異なることが明かとなった。4.水稲苗の活着期における窒素と炭素の動態:移植後の窒素並びに炭素の動態は下位の葉身、葉鞘から上位の葉身及び根へ分配されることが明かとなった。5.水稲の根圏域と窒素の利用効率:窒素利用率は根圏域が大きいほど高く、出穂期並びに成熟期の窒素利用率は追肥窒素に比べ、基肥窒素で高かった。6.^<15>N分配量からみた異品種の株内相互作用:草型の異なる2品種混植では、根圏域の大きさによって各品種の窒素吸収率の割合は異なった。さらに、イネ科、マメ科及び疏菜類を用い、窒素の動態に関する研究を10課題について行った。本研究は水稲をはじめとして、その他のイネ科作物,マメ科作物,園芸作物を含む連続的な作付体系を対象として、栄養成分の根幹をなす窒素と、これに密接な関連で変動する炭素について作物と土壌間の動態を長期にわたって調査するもので、全員で共同利用する重窒素分析計(熊沢式)及び重窒素試料調整装置(G型)を科学研究費補助金にて購入設置し、現在以下の研究を実施中である。1.水稲(金南風,日本晴,農林22号)の移植期、最高分げつ期及び出穂期に【^(15)N】を施用し重窒素分析計を用いて窒素の動態を調査中。2.インド型,日印交雑種,日本型イネを用いて光合成における窒素利用効率を調べている。3.浮イネを深水下並びに普通条件下で栽培し、浮イネの光合成と窒素代謝の関係を調べている。4.ダイズの乾物生産と窒素の関係について、トレーサーとして【^(15)N】を用いて実験し、ダイズ種子中の蛋白質蓄積過程を調査している。5.5段階のNレベル(0,25,50,75及び100 ppm)を設けた水耕法でクズ実生を栽培し、乾物生産,根粒着生及び窒素固定能の比較研究を行なっている。6.アンモニア態、亜硝酸態及び硝酸態の窒素を給源として水耕栽培したオオムギを供試して、窒素給源の差異による【^(15)N】のとり込み、移行状法を調べている。7.マメ科牧草の再生に及ぼす施胞時期の解明のために、トレーサーとして【^(15)N】を用い、アルファルファの窒素の動態を調べている。8.その他、転換畑における夏小麦の窒素の動態、カンランの結球期の窒素吸収と器官別分配の解明、水稲の根圏の大きさが追胞窒素の器官別分配に及ぼす影響、土壌中の有機態窒素の生成と分解等についても重窒素分析計を用いて初年度の研究を行なっている。昭和61年度に行った研究により得られた成果は次のようである。(1)水稲苗を異る条件下で育苗し、【^(15)N】

吸収速度と移植後の生育量の違いから苗質の良否を判定した。(2)浮稲の深水に対する反応を各分げつの乾物生産に着目して調べた結果、各分げつの乾物生産速度は水面上の平均葉面積と密接な関係があること、また平均葉面積は各器官のうち稈の乾物生産と高い正の相関を示すことが明らかとなった。さらに【^(15)N】を用いてその移行について調べた結果、深水下では上位節の1次分げつや2次分げつから主稈や下位節の1次分げつに【^(15)N】が移行すすることが明らかとなった。(3)イネ葉の光合成の品種間差異の機構を明らかにする目的で、24品種につき【CO_2】-光合成曲線を調べた結果、気孔抵抗は約8倍、葉内の物理的抵抗は約6倍、化学的抵抗は約7倍の品種間差異のあることが明らかとなった。また異る窒素施肥量の影響は葉内の化学的抵抗に主として現われるものと考えられた。(4)【^(15)N】標識アンモニア態,硝酸態,亜硝酸態窒素のオオムギによる吸収と同化を調べた結果、アンモニア態窒素は吸収後直ちに根でアミド,アミノ酸に同化され、その後一部は根のタンパク質に合成されるが、大部分は地上部のタンパク質合成に利用される。硝酸態窒素の吸収量は最高であったが、同化速度は最低で、硝酸態窒素のままで根部、地上部に大量残留した。亜硝酸態窒素は吸収後直ちにアンモニア化され、アミド,アミノ酸に同化され、亜硝酸態窒素のままで残留することがなかった。(5)その他、タマネギ,アスパラガス,アルファルファ,クズ,水稲,ダイズ,夏播コムギ及び土穣に関する研究についても分担者が調査中である。当該年度に行った研究により得られた成果の概要は次のようであった.(1)素質の異なる水稲苗を供試し,移植後の^<15>N吸収・分配と苗の素質との関係について解析し,苗質の良否を判定した.(2)根園域の大きさと水稲体各器官の生育との関係について,^<15>Nを用いて調査すると共に,草丈の異なる水稲2品種の株内相互作用について,^<15>Nを用いて追跡した.(3)深水条件下の浮イネは弱小分げつから主稈や1次分げつへ光合成産物や窒絵を再転流するが,この結果光合成の律速要因は相対的に気孔の要因が大きくなっていくものと考えられた.(4)稲の細胞間隙CO_2濃度と光合成速度との関係から葉内のCO_2輸送抵抗値を求めたところ,通常の栽培条件では1.84S/cmであった.この抵抗は窒素肥料や光環境の影響を受け,低窒素や遮光下で著しく上昇した.(5)ダイズ根粒の水素回収能と窒素集積量の関係を追跡調査した結果,水素回収系を有する根粒菌株がダイズの初期生育に有利であることがわかった.(6)アルファルファにおける窒素の動態を^<15>Nを用いて調査した結果,基肥窒素が実生初期生育に効果があること,根粒菌の活性が低下する秋に,追肥窒素の効果があることがわかった.(7)易分解性有機物及び難分解性有機物の土壌中における分解過程における土壌微生物相の変動とそれら分解に伴う土壌中の各種有機成分の変動パターンの特徴を明らかにした.(8)大麦における^<15>N標識アンモニア態,亜硝酸態,硝酸態窒素の吸収並びに同化を追跡調査した結果,硝酸の亜硝酸化が硝酸同化を制御していること,亜硝酸態窒素は根で直ちにアンモニア化され未環元のまま残留しないこと等を明らかにした.水稲苗の活着期における窒素と炭素の動態移植後の水稲の活着の良否は分げつ数を左右し、初期生育のみならず出穂期の生育ひいては収量にも影響を及ぼすことから、これまでに数多くの研究が行われている。しかし、育苗期間中に吸収、あるいは同化された体内成分について移植後の推移を追跡した例はほとんどない。本研究では、育苗時に施用し、苗に吸収させた安定同位体の重窒素^<15>N並びに移植直前に同化処理した重炭素^<13>
国際私法における嫡出子・非嫡出子の概念を明らかにする

平成12年度は主にこの課題をめぐって生じる問題の確定に焦点をあてて研究を進めた。イギリス、ベルギー、ドイツ、イタリアにおける法的な規制と実務的な身分登録制度の実態調査によって、日本における問題がより明確になった。日本の国際私法における嫡出子・非嫡出子の区別をどのように捉え、関連規定をいかに解釈・運用すべきか?実質法レヴェルにおいて、親子関係の成立および効力に関しこの区別をできる限り撤廃しようとする国が増加の一途をたどっている。そのため従来と異なる把握が不可欠と思われる。とはいえ、現在の生物科学的・社会的な状況に鑑みると、両親の婚姻を親子関係の成立に関して無視することはなお不合理と考えられる。上記実態調査を行った国においても、従来の意味での区別は撤廃されているけれども、母の婚姻を何らかの形で規準として親子関係成立を判断しない国はないと観察される。国際私法のレヴェルにおいては、親子関係の成立に関して、嫡出子か否かと母が婚姻しているかどうかをどのように関連づけて解釈するか、を問わなくてはならない。効力については、様々な問題はあるものの現在の規定の上でも統一的な解釈が可能と考えられる。日本の身分登録制度も考慮した上で、これらの問題をめぐる解決法について、平成13年度は主に研究した。比較実質法・比較国際私法のみならず、身分登録制度の比較という観点から、すでに結論は概ねでている。今後、日本における親子関係に関する実質法、抵触法は変動を余儀なくされると予想される。これらの今後の動向も視野に入れて、研究成果を公表する予定である。平成12年度における研究においては、文献を通じた問題の検討を行い、その上でイギリス、ベルギー、ドイツおよびイタリアにおける実体調査を行った。周知のように、かつて実親子関係を嫡出子および非嫡出子とに分けていた法制もこの区別を実質法および抵触法の双方において廃止する傾向にあると言える。わが国は実質法および抵触法の双方においてこの区別をなお維持している。法例17条?19条の規定をいかに解釈・運用すべきか問われなければならないことがまず再確認された。換言すると、本研究課題、国際私法の総論的課題たる、いわゆる法律関係の性質決定の観点からの解決の必要性を再認識した。性質決定をいかに行うかについて、明確な解答が与えられているわけではない。平成13年度の研究はこのような総論的なアプローチから問題解決の指針を得ることを第一次的な目的とする。もっとも、多くの場合に法例の当該規定の解釈・運用につき最初に直面する国家機関は戸籍官庁と考えられる。この官庁の職員には実質的な審査権限が与えられていない。そのため、簡明かつ明確なルールの提示が必要となる。理論および実務の双方を満足させるような解決策を最終的には提示したい。具体的には、以下の問題を検討し、解決策を提示したい。1.法律関係の性質決定に関する従来の見解の問題。より具体的には、それぞれの見解の本質的な差異はいかなる点にあるのか?これらの見解をいわゆる選択的連結を採用している国際私法の規定に当てはめた場合に、どのような問題が発生し得るか?2.わが法例の実親子関係成立に関する規定における嫡出子・非嫡出子の概念の差異はいかなる点に存するのか?あるいは、差異を設けない解釈の必要性・許容性は存在するのか?3.上記2つの問題の解決策が実務の要請に応え得るものか?獲得された成果は香川法学に公表する予定である。
頭頚部癌の病態とEpstein-Barrウィルス感染の関与

頭頚部腫瘍の病態へのepstein-Barr(EB)ウィルスの関与を検討する研究の一歩として、本年度は以下の検討を行なった。(1)扁桃肥大39症例について扁桃組織中のEBウィルスの検出をpolymerase chain reaction(PCR)法を用いて行なった。プライマリ-はEBウィルス構造遺伝子の中からBamW領域より選定した。その結果、7割近くの症例で検出され、成人では22例中17例に(このうち、習慣性扁桃炎症例では83%に、単純肥大例では72%に)認められ、一方、小児17症例では59%に検出された。2.頭頚部腫瘍患者での唾液中のEBウィルスの検出術前照射治療を施行した頭頚部偏平上皮癌患者10症例より、唾液を採取しその中のEBウィルスゲノムの検出を行なった。術前照射により唾液中のEBウィルスの検出率は20%から60%に増加した。局所の免疫能の低下を反映するものと考えられ、その消長を検討することは、疾患の再発・予後との関連からも意義があるものと考えられた。さらに、今後は、頭頚部腫瘍組織中でのEBウィルスの検出、EBウィルスのLMP-1の機能発現の面からの検討を行ないたい。
四国中山間地域の伝統農耕と食様式に関する類型化

愛媛県内の中山間地の伝統農耕と食に関する有用資源の探索を目的に、東予、中予、南予の3地区を対象に、農耕システム、雑穀遺伝資源、郷土食について現地調査を実施した。中山間農耕システムの解析では、その立地と耕地利用から山麓水田型、山間盆地型、傾斜畑地型に類型化した。戦後の土地利用と食生活の変化によって、雑穀の栽培農家戸数は減少するが、雑穀種により減少程度が異なった。現在も継代保存される雑穀品種は、地域には貴重な有用資源となっている。郷土食の調査では、多様な食材を調理・工夫した多くの料理名を整理した。また中予では「郷土食の会」とセミナーを開催して、料理とその食材、調理法、及び討議内容を記録した。本研究では、四国の急峻な中山間地域を対象に、農耕システムの要素(作物・品種、土地利用や作付方式)と食の要素(郷土料理名、調理・加工手法)を地理情報システム(GIS)を用いて複層的に分析し、類型化を図ることで、各地域の活性化に資する地域有用資源の要素を探索することを目的としている。今年度は本研究の目的に適合した四国中山間地、とくに愛媛県内(東予、中予、南予)の中山間地を訪問して、継続調査を実施するサイトを定めることから開始した。東予では今治市の旧朝倉村上朝倉地域を、中予では高原山間地に位置する久万高原町の直瀬地域を調査サイトとした。上朝倉及び直瀬地域では、地域の図書館や公民館で村史・町史など地域歴史資料や地域地図情報を収集するとともに、集落の高齢者との座談会の開催や戸別訪問をして、戦前、戦後の昭和20-30年代、40-50年代、60年-平成期に区分して、年代ごとの農耕システムと食の要素に関わる情報の収集・保存と整理を進めている。直瀬地域の農耕システム調査では、ちなみに戦前・戦後初期には集落から見て山頂部では焼畑による雑穀栽培、中腹部ではコウゾ、ミツマタ、タバコ栽培、集落付近の裾野では麦類と水稲及び自給野菜栽培であったことを記録した。食の調査では、愛媛県の伝統食を、「いよの郷土食12か月」としてパンフレットに取りまとめて、関係機関と地域に配布した。また、上記の2地域について国土地理院が撮影・発行している戦後期から2000年代まで複数時期のデジタル空中写真を購入した後、画像補正を施し各年代の土地利用図の材料として加工整備した。これら写真画像をGISソフトウェアを用いて簡易なオーバーレイ解析を実施した結果、両地域ともに1970(昭和45)年頃を境に、水田の圃場整備率や山地資源管理に大きな変化が認められた。一方で旧来の土地利用を遺す地区も地域内の一部に確認した。本調査研究では、愛媛県の東予、中予、南予の3つの調査地区(今治市上朝倉、久万高原町直瀬、大洲市恋木)を対象として、地勢、土地利用と農耕システムの類型化を図ることを目的とした。なお国土地理院発行の航空画像アーカイブを基に地理情報システム(QGIS)上のワークシートに航空写真から目視と現地調査とから土地利用法を区分して、歴史的土地利用のモデル図を作成した。上朝倉地区では山裾の緩やかな平坦水田部で、水稲、はだか麦に加えて時代的に基幹作物(葉たばこ、キュウリ)の導入と輪作を進めることで水田の高度利用・集約化が図られてきた。この土地利用と農耕システムの展開から山麓水田型として類型した。山に囲まれた高原盆地の直瀬地区では、戦後には山頂から山裾にかけて薪炭林、焼畑とミツマタ畑と、山裾の桑と常畑まで細かく区分され、高度な土地利用と作付方式が図られてきた。山と水田は農林業とくらしの中で有機的に結びつき、相補的に活用されてきた中山間地の農耕システムで山間盆地型と類型した。土地利用モデルからみて、1950年から60年代にかけて植林による山腹畑地面積の急激な減少が顕著であった。標高600mの山腹に広がる恋木地区では、標高200mまでの林地の小川沿いの棚田稲作と、標高400m以上の山頂部での林業以外、山の中腹部(標高200400m)の範囲が生活と農作業の場であった。戦前・戦後の薪炭生産、養蚕と畑作及び棚田稲作の時代から、その後のタバコ作中心の時期を経て、今では中腹部での野菜や椎茸栽培、山裾の稲作へと土地利用が変化した。恋木地区において山麓から山頂部までの傾斜した地勢と環境に展開されてきた独自の土地利用と農耕システムから、「傾斜畑地型」と類型した。今後は、中山間地の農林複合の中に展開された固有の農耕と食として、その土地利用と農耕システム、食文化から調査研究を継続し、理解を深めることが重要となる。本年度の調査研究計画は、概ね遂行できたものと考える。i)前年度に選定した3調査地区(今治市上朝倉、久万高原町直瀬、大洲市恋木)対象に現地市役所・町役場、農業委員会、県の農業普及機関とも協力して、現地調査と現地座談会をさらに拡大して実施したこと、ii)各地区を対象に、国土地理院発行の航空写真アーカイブを基に地理情報システム(QGIS)上のワークシートに航空写真から目視と現地調査による聞き取りから土地の利用のモデル図を作成して、水田、畑地、林地など時代的土地利用比率の変遷を明示したこと、iv)

3地区の地勢、歴史的土地利用と農耕システムから「山麓水田型」、「山間盆地型、「傾斜畑地型」に類型したこと、v)以上の研究調査成果を、日本作物学会四国支部第50会講演会(2015.11.26-27)において、2つの演題で口頭発表して、調査研究は順調に進められている。本研究課題では、これまで愛媛県内の3つの調査地区(東予:今治市上朝倉、中予:久万高原町直瀬、南予:大洲市恋木)を対象として、国土地理院発行の航空画像アーカイブを基に地理情報システム(QGIS)上のワークシートに航空写真から目視と現地調査とから土地利用法を区分して、歴史的土地利用のモデル図を作成した。上朝倉地区は山裾の緩やかな平坦水田部で、水稲、はだか麦に加えて時代的に基幹作物の導入と輪作を進めることで水田の高度利用・集約化が図られてきた地域で、その土地利用と農耕システムの展開から「山麓水田型」として類型した。山に囲まれた高原盆地の直瀬地区は、山と水田は農林業とくらしの中で有機的に結びつき、相補的に活用されてきた中山間地の農耕システムで、「山間盆地型」と類型した。標高600mの山腹に広がる恋木地区は、山の麓から山頂部までの傾斜した地勢と環境に展開されてきた独自の土地利用と農耕システムから、「傾斜畑地型」と類型した。2016年度には、地域農業システムの類型を基に、地域生産作物(在来作物)と郷土食との結びつきに関わる地域調査を実施するとともに、直瀬地区では調査協力者と「直瀬の郷土食を語る会(15名)」を立ち上げ、数回の座談会を経て、「郷土食を楽しむ会」を開催した。この楽しむ会の準備には、郷土食のメニュー(15品)と担当者を定め、その地域食材、調理法を記述し、会当日には各メニューを写真に記録した。また、楽しむ会では、調理担当者から各郷土食の背景、食材、調理法、“ハレ"と“ケ"の献立等について説明し参加者と懇談した。この会の開催記事は、日本農業新聞(2016.12.05)の全国版に掲載された。今後は、中山間地の農耕システムの類型、在来作物と郷土食との関連性など、これまでに地域で収集した情報や記録を基に、学会報告ともに調査地域への報告書を作成する。愛媛県内の中山間地の伝統農耕と食に関する有用資源の探索を目的に、東予、中予、南予の3地区を対象に、農耕システム、雑穀遺伝資源、郷土食について現地調査を実施した。中山間農耕システムの解析では、その立地と耕地利用から山麓水田型、山間盆地型、傾斜畑地型に類型化した。戦後の土地利用と食生活の変化によって、雑穀の栽培農家戸数は減少するが、雑穀種により減少程度が異なった。現在も継代保存される雑穀品種は、地域には貴重な有用資源となっている。郷土食の調査では、多様な食材を調理・工夫した多くの料理名を整理した。また中予では「郷土食の会」とセミナーを開催して、料理とその食材、調理法、及び討議内容を記録した。本年度の調査研究計画は、概ね遂行できたものと考える。I)愛媛県内の中山間地域を巡回して、本研究で継続して調査するサイトを県内の東予及び中予地域で上朝倉地域(今治市)、直瀬地域(久万高原町)に定めたこと、ii)現地サイトの住民との座談会を開催して地域情報の収集とともに、今後の継続した調査、情報収集体制が整ってきたこと、iii)県内の伝統食を地域ごとに大まかに取りまとめた「いよの郷土食12か月」をパンフレットを作成して関係機関に配布したこと、またiv)GISによる解析では、空中写真類、標高や斜面方位等のGISデータの取得、整理は概ね終了し、詳細な土地利用図の作成も順調に進められている。今治市上朝倉、久万高原町直瀬、大洲市恋木に調査地区を定めて、現地調査、座談会、文献・資料調査を継続したことで、本研究の中核課題を達成することができた。
DV-Xα法による金属材料の局所的状態解析

金属材料中の格子欠陥や粒界における局所構造・特性に関する研究は金属学の最も基本的で重要な問題であり、かつ未解決の部分の多い分野である。またこの問題は次世代の文明を支える新機能材料や特殊合金の開発のためにも、避けて通れないものとして関心が高まっている。現在まで金属中の局所構造に関しては、実験的にはX線、電子線回析やポジトロン消滅測定などによる構造解析、およびESCA、オージェ、EELSなどの分光法による状態分析、そして理論的にはクラスターモデルの電子状態計算や、分子動力学法などによる特性・構造予測などが行われている。しかし従来は、実験的研究と理論的研究とが互いに独立して行われ、あるいは独立に行われた実験を説明するための理論計算という形で行われているため、それらの有効性が十分発揮されていない。本研究課題においては理論と実験の両面から研究を進め、特にそれらを有機的に結合した。特に実験的研究においては、理論計算に耐えられるような、よく局所制御された試料について精度の高い測定を行った。理論面からはDV-Xαのクラスター法を用いて実験データを徹底的に解析し、問題的を指摘してそれを実験研究にフィードバックさせた.具体的に次のような問題を取り上げた.1.結晶格子欠陥の局所構造と局所電子状態2.EELS測定による粒界の微細構造解析と電子状態の直接観察3.Ni超微粒子の界面構造と特性の評価に関する研究4.金属/半導体界面の局所構造と特性に関する研究金属材料中の格子欠陥や粒界における局所構造・特性に関する研究は金属学の最も基本的で重要な問題であり、かつ未解決の部分の多い分野である。理論面からはDV-Xαのクラスター法を用いて実験データを徹底的に解析し、問題的を指摘してそれを実験研究にフィードバックさせた.具体的に次のような問題を取り上げた.1.結晶格子欠陥の局所構造と局所電子状態2.EELS測定による粒界の微細構造解析と電子状態の直接観察3.Ni超微粒子の界面構造と特性の評価に関する研究4.金属/半導体界面の局所構造と特性に関する研究金属中の局所構造に関しては,実験的にはX線,電子線回析やポジトロン消滅測定などによる構造解析,およびESCA,オージェ,EELSなどの分光法による状態分析,そして理論的にはクラスターモデルの電子状態計算や,分子動力学法などによる特性・構造予測などが行われている.しかし従来は,実験的研究と理論的研究とが互いに独立して行われ,あるいは独立に行われた実験を説明するための理論計算という形で行われているため,それらの有効性が十分発揮されていない.本研究課題においては理論と実験の両面から研究を進めたが,特にそれらを有機的に結合してより高いレベルの材料研究に発展させることをねらった.特に実験的研究においては,理論計算に耐えられるような,よく局所制御された試料について精度の高い測定を目的とした.理論面からはDV-X_αのクラスター法を用いて実験データを徹底的に解析し,問題的を指摘してそれを実験研究にフィードバックさせることを目的とした.その結果,本年度は以下の成果を得て,来年度に継続する.1.陽電子を含む電子状態のセルフコンシステント第一原理計算のプログラム開発と金属(Ni_n,Al_n,n=6100),金属化合物(Zn_nO_m,BaTiO_3)のモデルクラスターのDV-X_α法による計算.2.原子空孔や空孔-水素複合体を含むNi,Alなどの金属の陽電子消滅実験.3.粒径や粒界がよく制御されたZnOやBaTiO_3などの金属化合物試料についてELNESの精密測定.金属材料の格子欠陥や粒界における局所構造・特性に関する研究は金属学の最も基本的で重要な問題であり、かつ未解決の部分の多い分野である。現在まで金属中の局所構造に関しては、実験的にはX線、電子線回析やポジトロン消滅測定などによる構造解析、およびESCA、オージェ、EELSなどの分光法による状態分析、そして理論的にはクラスターモデルの電子状態計算や、分子動力学法による特性・構造予測などが行われている。

理論面からはDV-Xαのクラスター法を用いて実験データを徹底的に解析し、問題的を指摘してそれを実験研究にフィードバックさせた.具体的に次のような問題を取り上げた.1.結晶格子欠陥の局所構造と局所電子状態2.EELS測定による粒界の微細構造解析と電子状態の直接観察3.Ni超微粒子の界面構造と特性の評価に関する研究4.金属/半導体界面の局所構造と特性に関する研究
金融市場の不完全性と異質性のある生産経済の輸出

本プロジェクトでは、主要先進工業国が2008、2009年にリーマンショックという甚大な金融ショックを経験した直後に発生した国際貿易の落ち込みについての研究を行った。特に、金融ショックとそれが国際貿易に与える影響の連関についての分析を行った。理論モデルの核となっている考えは、国際貿易に従事している企業が輸出を行うために必要となる費用を支払うためには、資金の借り入れを行う必要があるということである。金融危機によって借り入れが困難になるに従い、貿易費用を払うことのできる企業は次第に減少してしまう。これによって、国際貿易の落ち込みが観察される。この論文では、金融危機の輸出ダイナミクスにもたらす影響について研究した。Melitz (2003)およびBuera and Shin (2008)の研究モデルに基付き研究を行った結果、生産性と資産保有において、異質な因子が存在することを発見した。それぞれの因子は、輸出市場において、一定の成果を発揮しなければならない。よって、生産性の高い因子が国内海外双方の市場で成果を上げる一方、生産性の低い因子は国内市場においてのみ成果を上げることができるのだ。しかし、このモデルに一旦金融障害という要素が持ちこまれると、海外市場で高い成果を上げていた因子であれ、高い生産性と低い資産保有という要素を併せ持っていた場合には、もはや従来のような高い成果を上げることができなることが分かった。リーマンショックの結果生じた主な経済現象の一つに、甚大な金融ショックを被った主要先進工業国で生じた国際貿易の未曽有の落ち込みが挙げられる。本プロジェクトでは、金融の安定性とそれが国際貿易に与える影響の連関の解明に取り組んだ。このために、Melitz(2003)及びBuera and Shin(2008)に基づいて経済モデルを構築した。このモデルでは、生産性と資産保有量が異なる企業が仮定され、異質な生産性と資産保有量によって、企業が国際貿易を行うかが決まる。つまり、生産性の低い企業は、国際貿易に必要な費用を支払うことができず、国内生産にのみ従事することになる。また、資産保有量が少ない企業は、外部金融による資金調達が困難であるため、外国向け生産に必要な費用を支払うことができない。結果、相対的に生産性が高く、資産を大量に保有している企業が国際貿易を行うことになる。2008、2009年の金融危機のような金融ショックが発生すると、企業の借入制約はきつくなる。よって、外部金融による資金調達に大きく依存している企業は、貿易費用を支払うための借り入れを行うことが困難になる。金融危機後、借り入れがこのように困難になるにつれて、貿易費用を払うことのできる企業は次第に減少してしまう。結果、国際貿易の縮小が観察される。一方、需要の減少に従い、生産量もまた減少する。モデルでは、以上のメカニズムによって、2008、2009年の金融危機後に見られた貿易の落ち込みが説明される。本研究の貢献の一つは、生産性という一次元の異質性にのみ注目した既存研究を、資産保有量を考慮することで二次元にまで拡張し、国際貿易を行う企業の特性をより明確に説明することを可能にした点にある。その他の貢献としては、国による貿易縮小幅の差が、金融発展の程度の差に起因することを示した点が挙げられる。本プロジェクトでは、より金融発展が進んでいる国ほど、輸出が金融ショックによってより深刻な影響を受けることが示された。金融危機の輸出ダイナミクスにもたらす影響について研究を行い、Melitz (2003)およびBuera and Shin (2008)の研究モデルに基付き研究を行った結果、生産性と資産保有において、異質な因子が存在することを発見し、独自のモデルを構築することに成功したため。このモデルについての研究を推し進め、実際的な事象に関しても取扱い、モデルの実証性を検証する。研究に必要な書籍および研修等に使用する。
高密度表面欠陥型ナノプロトニクス材料のメカノケミカル合成

本研究課題では、メカノケミカル合成法などによって無機固体表面に欠陥構造やランダム構造を高密度に導入し、中温度域において、低加湿・無加湿条件でも高いプロトン導電率を維持する新規な無機系ナノプロトニクス材料を合成することを目指している。今年度は、セシウムのドナーとして、これまでに報告してきた炭酸セシウム(Cs_2CO_3)に加え、硫酸水素セシウム(Cs_2SO_4)および硫酸セシウム(CsHSO_4)を用いてリンタングステン酸(WPA)との複合固体酸を作製し、その耐水性やプロトン伝導性を調べ、さらに中温・無加湿雰囲気におけるプロトンの伝導機構を^1H NMRスペクトル測定などの結果に基づいて考察した。その結果、(1)Cs_2SO_4-WPA系、CsHSO_4-WPA系いずれの試料も先に報告したCs_2CO_3-WPA系と同様にミリング処理後には処理前と比較して潮解性が大きく改善されることがわかった。また、(2)Cs_2SO_4-WPA系が最も導電率の値が高く、60°C、90%RHにおいて10^<-2>S/cm以上の値を示し、この複合体を電解質に用いた燃料電池が作動することを実証した。さらに、(3)複合固体酸の^1H MASNMRスペクトルの形状より、プロトンの配位環境は、Cs塩の種類とCs塩とWPAの混合比によって大きく変化することが示唆された。本研究課題では、メカノケミカル法などによって無機固体表面に欠陥構造やランダム構造を高密度導入し、150200°Cの中温領域において、低加湿・無加湿条件でも高い導電率を維持する新規な無機系ナノプロトニクス材料を合成することを目指している。本年は以下の研究成果を得た。(1)リン酸塩系固体酸のメカノケミカル処理によるナノプロトニクス材料の合成中温保水性と化学的耐久性がある結晶性リン酸塩としてAlH_2P_3O_<10>・2H_2O、Zr(HPO_4)_2・H_2O、AlH_3(PO_4)_2・3H_2O、AlPO_4などを選択し、これらにメカニカルミリング処理を行なうことによって、オルトリン酸が生成し、プロトン伝導性が向上することを見出した。一方、この構造変化によって、固体酸の耐水性が低下することも明らかとなった。(2)硫酸水素セシウム類似固体酸のメカノケミカル処理によるナノプロトニクス材料の合成種々の組成比のCsHSO_4-CsH_2PO_4系混合物にメカニカルミリング処理を行ない新規無機系プロトン伝導性材料の合成について検討を行った。その結果、ミリング処理によってCs_3(HSO_4)_2(H_2PO_4)やCs_5(HSO_4)_3(H_2PO_4)_2が生成し、加熱によってCs_2(HSO_4)(H_2PO_4)の高温相が生成し、中温無加湿条件下でも高い導電率が達成されることと、種々の組成のうちCsHSO_4:CsH_2PO_4=50:50(モル比)の試料が最も高い導電率を示すことを明らかにした。(3)スルホ基を導入した有機-無機複合系ナノプロトニクス材料のゾルゲル合成強いプロトン酸性を有するスルホ基(-SO_3H)を導入した新規有機-無機複合系ナノプロトニクス材料をゾルゲル法で合成するために、メルカプト(-SH)基を酸化する方法、フェニル基をスルホン化する方法などについて検討を行なった。その結果、クロロスルホン酸を用いてフェニル基を処理することがスルホン化に有効であることがわかった。
ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞を用いた脈絡膜再生

ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞と臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の共培養:ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞とHUVECの共培養を行うため、トランスウェルのインサート側にヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞を、培養皿側にHUVECを細胞播種し共培養を行った。ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞の培養に用いる2種類の培地(F10+10%FBS+1%PC/SMとDMEM/F12+B27+L-グルタミン、PC/SM)にて共培養を行ったところ、両細胞ともそれぞれの培地でコンフルエントとなり共培養可能であることが示された。脈絡膜萎縮のモデル動物作製:脈絡膜萎縮モデル動物にを作製させる目的で、ヒトと同程度の大きさの眼球を有する有色ウサギに光線力学療法を施行した。光線力学療法の方法は、臨床で用いられているベルテポルフィン濃度とレーザー設定では脈絡膜萎縮を誘導することができなかったため照射時間を2倍(166秒)に変更し行った。レーザー照射1ヶ月後と3か月後にフルオレセイン造影検査にて網膜血管、インドシアニングリーン造影検査にて脈絡膜血管の血流状態を評価した。結果は網膜血管の血流状態に有意な変化は認めなかった。一方、脈絡膜血管はレーザー照射1ヶ月後において照射部位に一致した低蛍光を認たため、レーザー治療により脈絡毛細血管の血流が低下することが示された。さらにレーザー照射3ヶ月後においても同様の照射部位に一致した低蛍光を認たため、照射時間2倍(166秒)による光線力学療法はウサギ脈絡膜の血流低下を誘導することが示された。ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞と臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の共培養に成功し、光線力学療法にてウサギの脈絡膜血流障害を誘導することに成功したため。ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞の細胞シートを作製し、温度応答性培養皿上で培養した臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に細胞シートを移動させ共培養する。また経時的に温度応答性培養皿を低温度にすることで、臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)が細胞シートと接着する時間を明らかにする。ウサギの脈絡膜血流障害を誘導できた光線力学療法の方法にて長期観察し、形態学的に脈絡膜萎縮を誘導することができるか確認する。形態学的に脈絡膜萎縮の誘導に成功した場合、臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)が接着したヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞の細胞シートを脈絡膜萎縮部位に以前の論文に準じて移植する。ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞と臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の共培養:ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞とHUVECの共培養が可能かを評価する目的で、ヒトiPS細胞由来RPEの1日後と2日後の培養上清とコントロール培地でHUVECの培養を行った。評価項目は細胞増殖率をコーティングなし、管腔形成率をマトリゲル上でHUVECの培養を行った。細胞増殖率について培養開始翌日のHUVECの生細胞数を発光測定で評価したところ、コントロールが3.7、培養上清1日が56.7、培養上清2日が34.7となり、1日後の培養上清がHUVECの細胞増殖率を有意に上昇させた。次に管腔形成率についてHUVECの生細胞数を発光測定で評価したところ、コントロールが57.3、培養上清1日が63.3、培養上清2日が61.3となり、1日後の培養上清がHUVECの管腔形成率を有意に上昇させた。脈絡膜萎縮のモデル動物作製:モデル動物に脈絡膜萎縮を作製させる目的で、ヒトと同程度の大きさの眼球を有する有色ウサギに光線力学療法を施行した。光線力学療法の方法は、臨床で用いられているベルテポルフィン濃度とレーザー設定で行い、造影剤検査にてフルオレセイン造影検査で網膜血管をインドシアニングリーン造影検査で脈絡膜血管を評価し1ヶ月後と3か月後の網膜血管と脈絡膜血管の形態変化を観察した。結果は、網膜血管は1ヶ月後と3か月後において有意な差を認めなかった。一方、脈絡膜血管は1ヶ月後においてはやや毛細血管の血流低下を認めたが、3ヶ月後においてはコントロールと有意な差を認めなくなった。本研究期間内に脈絡膜萎縮のモデル動物作製の成功に至らなかったため。

レーザー照射1ヶ月後と3か月後にフルオレセイン造影検査にて網膜血管、インドシアニングリーン造影検査にて脈絡膜血管の血流状態を評価した。結果は網膜血管の血流状態に有意な変化は認めなかった。一方、脈絡膜血管はレーザー照射1ヶ月後において照射部位に一致した低蛍光を認たため、レーザー治療により脈絡毛細血管の血流が低下することが示された。さらにレーザー照射3ヶ月後においても同様の照射部位に一致した低蛍光を認たため、照射時間2倍(166秒)による光線力学療法はウサギ脈絡膜の血流低下を誘導することが示された。ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞と臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の共培養に成功し、光線力学療法にてウサギの脈絡膜血流障害を誘導することに成功したため。ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞(RPE)と臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)の共培養:ヒトiPS細胞由来RPEとHUVECの共培養を行うため、トランスウェルのインサート側にヒトiPS細胞由来RPEを、培養皿側にHUVECを細胞播種し共培養を行う。脈絡膜萎縮のモデル動物作製:光線力学療法(PDT)の方法を、臨床で用いられているベルテポルフィン濃度6mg/m2(体表面積)を12mg/m2、18mg/m2に変更しPDTを行う。ヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞の細胞シートを作製し、温度応答性培養皿上で培養した臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に細胞シートを移動させ共培養する。また経時的に温度応答性培養皿を低温度にすることで、臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)が細胞シートと接着する時間を明らかにする。ウサギの脈絡膜血流障害を誘導できた光線力学療法の方法にて長期観察し、形態学的に脈絡膜萎縮を誘導することができるか確認する。形態学的に脈絡膜萎縮の誘導に成功した場合、臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)が接着したヒトiPS細胞由来網膜色素上皮細胞の細胞シートを脈絡膜萎縮部位に以前の論文に準じて移植する。物品費の購入にあたり割引による差額が生じたため53000円残った。このため、この差額は次年度の物品費に充てる予定である。人件費に使用する可能性があるため繰り越している。
内耳老廃物排泄機構に着目した新機軸脳神経臨床画像診断の確立

今回の研究課題の目的である内耳老廃物排泄機構および脳老廃物排泄機構Glymphaticsystemの解析を進めるために、昨年度我々が開発した液体中の極微量のガドリニウム造影剤への感度をさらに高めるための新規パルスシーケンスの臨床応用を進めた。繰り返し時間の延長と反転時間の最適化、フリップアングルの増加などにより、従来よりも半分の時間で、同等のコントラストノイズ比を達成するimproved-HYDROPS(i-HYDROPS)法とi-HYDROPSの技術を応用し、さらに造影後のParadoxycal signal decreaseを防ぐための3D-real IR法を用いて、臨床例で迷路リンパ液の造影効果を検討し始めた。そこで症例を重ねるうちに、ガドリニウム造影剤静注後4時間にて、皮質静脈から脳脊髄液へのガドリニウム造影剤の漏れがLabbe静脈周囲や頭頂部皮質静脈周囲に頻回にみられること、そしてその漏れの程度は、年齢に相関することを見出した。加齢現象の客観的な評価につながる画期的な結果として注目されている。さらにGlymphatic systemの評価のためにT1, T2などの磁気共鳴画像パラメーターを高速に定量するMR fingerprinting技術の導入も国内で最初に取り組み、測定精度や安定性の検証を進めるとともに、臨床データの収集を開始した。上記の結果は、国内外の学会で発表するとともに英文論文化した(Magn Reson Med Sci. 2018 Nov 9. doi: 10.2463/mrms.mp.2018-0043.およびMagn Reson Med Sci. 2018 Nov 5. doi: 10.2463/mrms.mp.2018-0053.)。上記の概要で述べたように新規のパルスシーケンス開発(i-HYDROPS, i-3D-real IR)に成功し、その利用がうまく進んだため、予想以上に成果を上げることが出来た。前年度、臨床応用がわずかに遅れたが、その遅れは十分に取り戻せたと思われる。そのため全体としては概ね順調と判断した。感度に優れたパルスシーケンスを初期に開発できたことにより、データのばらつきは小さくなり、さらに高精度の定量技術(MR fingerprinting)も入手したため、少ないデータの解析でも有意差が出やすいと予想される。特に静注ガドリニウム造影剤による内耳や脳の老廃物排泄機構の解析に有用となるガドリニウム造影剤がリークする部位について、我々が以前発見した内耳神経末端や迷路、視神経周囲、三叉神経周囲、前眼房、脳室周囲器官(Circumventricular organ; CVO)の中の終板脈管器官(Organum vasculosum of Lamina terminalis; OVLT)に加えて、様々な皮質静脈から脳脊髄液への漏れを我々の方法で示せたことは、意義が非常に大きい。今後は臨床例でのガドリニウム造影剤静注後の様々なタイミングでの定量的な撮像データを蓄積することが重要となる。内耳の老廃物排泄機構の解析もこれによりさらに前進することとなる。このように着々と結果を出しつつ、新たな知見にも対応しながら順調に進展している。我々が見出すことができた静注後のガドリニウム造影剤が脳脊髄液にリークするポイントがいくつもあることは上記で述べたが、そのリークする程度と年齢の相関についても初期発表をすることができた。今後は、さらに性別、疾患状態などを検討することにより、血液脳脊髄液関門の状態を評価することができる。それを評価することで、内耳や脳の老廃物排泄機構に影響を与える因子を考察することができ、老廃物排泄機構の実態解明に迫ることができる。血液脳脊髄液関門の状態という医学全体に広がる重要事項の理解に革新が起こる。また高精度定量技術のMR fingerprintingも辞書データを脳脊髄液用に変更することも予定しており、さらには実質と脳脊髄液を同時に評価する撮像技術の開発も進める予定である。Glymphaticsystemは睡眠時に活発に活動することが知られており、今後、さらに動物で、ガドリニウム造影剤を静注投与するタイミングを就眠前と覚醒直後に設定することや、麻酔深度を変えながら投与することで、脳の老廃物排泄機構の活動を観察することも計画している。ヒトにおいてもボランティアでのガドリニウム造影剤投与を新たに開発したMR fingerprintingと我々の高感度新規パルスシーケンスを用いて行うことも計画している。脳実質へのガドリニウム造影剤の移行程度の定量のため、新たに改良したMR fingerprinting技術を応用することも検討している。また造影剤を使用するまでもなく、血管周囲腔内に貯留している液体の成分の日内変動を観察することも試みる予定である。動物実験においてはドイツの研究者とも共同して、人類にとって大きな問題である神経変性疾患の謎に老廃物排泄機構の面からできる限り迫るつもりである。今回の研究の目的である、内耳老廃物排泄機構および脳老廃物排泄機構Glymphaticsystemの解析を進めるために、我々が開発した液体中の極微量のガドリニウム造影剤への感度をさらに高めるために、新規パルスシーケンスの開発を進めた。繰り返し時間の延長と反転時間の最適化、フリップアングルの増加などにより、従来よりも半分の時間で、同等のコントラストノイズ比を達成するimproved-HYDROPS(i-HYDROPS)法の開発に成功し、論文化した(Naganawa s, et al. MRMS 2017)。