hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱帯アジア域の沿岸豪雨強風帯:スマトラ島西岸に災害をもたらすメソ気象の発生機構

インドネシア・スマトラ島に災害をもたらす沿岸豪雨強風帯の形成過程について,観測的研究を行った.長期衛星観測からは,エルニーニョ現象など年々変動に伴う沿岸豪雨帯の盛衰ほか,その気候学的特徴が明らかになった.また,レーダー等による集中観測から,沿岸豪雨強風帯を構成するメソ降水系の発達には,インド洋を東進する大規模な対流季節内変動とスマトラ沿岸を西進する日周期対流の相互作用が重要であること等が示された.インドネシア・スマトラ島に災害をもたらす沿岸豪雨強風帯の形成過程について,観測的研究を行った.長期衛星観測からは,エルニーニョ現象など年々変動に伴う沿岸豪雨帯の盛衰ほか,その気候学的特徴が明らかになった.また,レーダー等による集中観測から,沿岸豪雨強風帯を構成するメソ降水系の発達には,インド洋を東進する大規模な対流季節内変動とスマトラ沿岸を西進する日周期対流の相互作用が重要であること等が示された.1.沿岸豪雨強風帯の気候学的解析開始:TRMM衛星10年観測およびスマトラ島西岸に設置されているドップラーレーダー3年観測を中心として,(亜)熱帯アジアモンスーン域における沿岸豪雨強風帯の気候学的解析を開始した.先行研究結果を念頭に,本研究における沿岸豪雨強風帯の定義,大規模環境場,気候学的平均像を確立した上で,日変化/季節内変動/季節変化/年々変動の抽出を行い,次年度以降の研究基礎データを整備した.特にスマトラ島南西沿岸およびカリマンタン(ボルネオ)島北西岸における各沿岸豪雨帯に関して,衛星観測データを基に沿岸豪雨帯の特性をENSOのエルニーニョ期/ラニーニャ期およびIODポジティブ期/ネガティブ期の別,さらに各々の雨季/乾季の別に気候学特性を示した.この中で,例えば雨季のカリマンタン(ボルネオ)沿岸豪雨帯はエルニーニョ(ラニーニャ)期に活発(不活発)になる,雨季のスマトラ島沿岸豪雨帯はIODポジティブ期にも北部の降水量は変化せず,IODネガティブ期には特に南部の降水量増加が激しい,等の新しい知見を得た.2.集中観測準備および事前調整:無人機(UAV)ゾンデ飛行観測に関する技術検討,気象センサ開発,製作メーカー調整,標準機体の導入,およびインドネシア航空当局/空軍調整(飛行許可取得等)を実施した.また,UAV製作会社技術者と協同し,豪雨強風など様々な気象環境下における最適飛行観測パターンの検討を行った.さらに,機材不良による不時着水等を想定した観測飛行失敗シミュレーションを実施し,機体リカバリー方法や再飛行の実施検討など,万全の支援体制を準備した.また,並行して実施するマルチパラメータ(MP)レーダー観測の設置点調査を行い,スマトラ島沖の属島であるシポラ島に最適観測地点を確保した.これによりスマトラ沿岸豪雨帯を東西両側のレーダー網で捉えることができる観測体制が確立した.1.スマトラ島沿岸豪雨帯集中観測の実施昨年度実施した気候学的解析に基づき,スマトラ島沿岸豪雨強風帯が活発な雨季1ヶ月間(12月)を対象として,スマトラ島MIA観測点にJEPPドップラーレーダー,MuaraPutus観測点にMPレーダーを配置し,沿岸豪雨強風帯が形成されるメンタワイ海峡上空の降水,ドップラー速度,雲物理諸量の稠密連続観測を実施した.また,メンタワイ海峡を挟む両岸2地点,MIA隣接の現地気象局(BMKG)観測所およびシポラ島にて1日4-8回の高層ゾンデ強化観測を実施し,日変化解像可能な環境場データを得た.さらに,無人航空機(UAV)ゾンデによりMIA隣地からメンタワイ海峡までの観測飛行を実施した(ただし,UAVゾンデ飛行観測は機材トラブルのため1回のみで終了).この結果,期間中にスマトラ島を通過したMJOと同定される季節内変動(ISV)の活発期/不活発期における沿岸豪雨強風帯を多数捉えることができた.また,沿岸豪雨帯を構成するメソスケール降水系の形成・維持機構および時空間変動について,MPレーダーの長所を生かし雲・降水過程も含めた定量的な事例解析を実施し,沿岸域に豪雨強風災害をもたらす可能性のある降水システムの抽出を行った.2.非静力学雲解像モデル(気象庁NHM)による沿岸豪雨強風予報実験の試行上記集中観測と並行し,NHMを用いた沿岸豪雨帯の再現実験ならびに沿岸域における豪雨強風予報実験を試行した.現在は集中観測データに基づくモデル検証解析ならびに再現事例解析を実施中であり,最終年度に向けて更なるモデル計算チューニング,災害に直結する沿岸豪雨強風帯の形成維持機構,および時空間変動の要因特定を検討中である.3.沿岸豪雨強風データベースの作成初年度成果である気候学解析と豪雨関連災害データ,上記観測成果,およびモデル実験結果を統合し,インドネシア技術評価応用庁(BPPT)地球観測データ統合システム(NeoNet)上に災害情報データベース構築した(作業中).1.インドネシア海大陸域における沿岸豪雨帯の気候学的特性:インドネシア海大陸域のうち,特にスマトラ島およびカリマンタン島の沿岸に形成される沿岸豪雨帯に関して,長期衛星観測データに基づき,沿岸豪雨強風帯の日変化や季節変化,年々変動(主としてENSOやIDO,およびMJOを含む対流季節内変動)など大規模環境場に対する応答をとりまとめた.また,スマトラ島沿岸豪雨帯に関しては,現地MIA-Xバンドドップラーレーダー(XDR)長期観測結果に基づき,MJO位相変化に伴う沿岸豪雨帯が持つ日周期変化の変調を明らかにした.2.スマトラ豪雨強風帯を構成する日周期

メソ降水系の形成・維持機構:2011年12月に実施したスマトラ島南西沿岸集中観測で用いたMIA-XDRおよびマルチパラメータ(MP)レーダーのデータ解析を中心として,沿岸豪雨強風帯を構成するメソスケール降水系の形成・維持機構およびその時空間変動について,特にスマトラ島に対するMJOなど大規模擾乱の状況,沿岸豪雨強風帯内外の環境場,および降水雲内の雲物理過程や注目した解析を完成させた.特に,MPレーダー観測により,インド洋を東進するMJOとスマトラ沿岸を西進する日周期メソ対流の統合による豪雨の発生過程を明瞭にとらえることができた.3.研究総括ワークショップの開催と今後の研究展望:本課題の取り纏めおよび今後の研究展開を議論するため,2013年2月にジャカルタ/インドネシアにおいて研究総括ワークショップを実施した.ワークショップでは,スマトラ島沿岸豪雨帯の気候学的特性やメソ構造に関する議論だけではなく,過去3年間にわたる沿岸豪雨帯研究に大きく貢献した地上レーダー観測の防災応用に力点が置かれ,日本で先行しているMPレーダー網による沿岸(都市)豪雨の稠密観測,および当該観測データを同化したメソ数値モデルによる豪雨予報に関して,強い期待が示された.主たる今年度計画であるスマトラ島沿岸集中観測は,無人航空機(UAV)ゾンデが機材トラブルのため予定通りの飛行観測を完遂できなかったものの,問題発生時に対する十分なバックアップ体制を準備していたため,おおむね計画通りの観測データ取得を行うことができた.また,モデル実験やデータベース作業も順調に作業実施中である.24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画最終年度として,スマトラ沿岸豪雨帯を構成する降水システムのメソスケール構造および降水システム内外(メンタワイ海峡上および両島沿岸)の環境場に関する理解進展に焦点を絞り,今年度実施した集中観測結果を主体に,気候学的解析やモデル実験等の各成果を取り纏めて論文発表すると共に,災害情報データベースを完成する.以上の知見により改良したモデルによる降水予測実験および予測情報リアルタイム試験配信を行い,短期検証観測の実施により当該予測結果の最終評価を行う.さらに,両国研究者および行政機関担当者による国際研究集会を催し,本研究による科学的成果の社会実装に向けた包括的な議論を展開する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
環状ペプチドの低分子リード化

本研究では環状ペプチドを基にしてペプチドミメティックとしての低分子リード化合物を効率的に開発する方法の確立を目指した。環状ペプチドとその標的タンパク質の結晶構造情報から、リガンド結合に必要となるアミノ酸残基、およびその空間配置を解析した。配座制限に有効なシクロプロパン骨格を用いて設計したバーチャルライブラリーを用意してスクリーニングを行い、特定の骨格によって環状ペプチドの活性配座を模倣できることが分かった。選定したフォーカスライブラリーの合成を行い、特に非対称アルキルエーテルの合成の検討を経て、共通中間体の合成まで達成した。環状ペプチドと標的タンパク質の結晶構造解析データから活性配座探索を行った。共同研究者の産総研、広川貴次博士と協力して複数の計算化学ソフトを用いた解析を行った。環状ペプチド-タンパク質間の結合で最も有効に働いたアミノ酸残基が二つのアルギニンと二つのトリプトファンであり、計4残基の側鎖部位の三次元配置をファーマコフォアに設定した。次にシクロプロパン骨格に上述のアミノ酸残基を有する化合物となるペプチドミメティックを設計し、計算ソフト上でバーチャルライブラリーを作成した。このライブラリーには各化合物の側鎖の配向などが異なる立体配座が含まれる。前述したファーマコフォアにフィットする配座を選別し、さらにタンパク質とのドッキング評価を行った。ドッキングした状態での配座を調べると、シクロプロパン歪みの配座制御が有効であることが分かった。またドッキングにおいて上位の評価を得た配座において分子動力学計算を行い、短時間ではあるもののタンパク質から解離する様子は観察されなかった。また、評価上位の化合物のシクロプロパン骨格と側鎖の組み合わせには偏りがあったため、この骨格を有し、側鎖長の異なる化合物を実際に合成するフォーカスライブラリーとした。さらに本ペプチドミメティックライブラリーの合成法の検討を行った。研究開始当初、中間体をグラムスケールで合成していたが、その後の変換において文献上可能とされていた保護基の外し分けにおいて選択性が得られなかった。本経路ではライブラリー合成の共通中間体まで十分量を用意するには困難であることが分かった。そこで合成ルートを再計画し、側鎖構築の順番および一部保護基を変更したルートを検討中である。当初の計画では初年度に活性配座探索からバーチャルスクリーニング、フォーカスライブラリーの決定に加え、ライブラリーの合成と薬理活性評価まで行う予定であった。しかし、化合物合成ルートの確立において予期していない検討を行う必要となり、遅れを生じてしまった。目的化合物ライブラリーへの共通中間体の合成を行った。またペプチドミメティックとしてのペプトイドの合成および生理活性および物性評価を行った。前年度に選定した化合物ライブラリーは、特定のシクロプロパン骨格において側鎖リンカー長の異なる化合物群となった。これを効率的に合成するべく考案した合成スキームにおいて、文献上可能であった保護基の外し分けが十分な収率で達成することができなかったため、本年度において合成ルートの再検討が必要であった。本研究以前に検討していたシクロプロパンβ位におけるアルキルエーテル化の反応は、過剰の試薬を用いることで良好に進行することが分かった。その後の側鎖部の不斉炭素構築、炭素鎖伸長は既知の汎用性の高い反応を適用することで目的の共通中間体を十分量合成することが可能となった。本研究課題は環状ペプチドの構造を元に低分子リガンドを開発するミメティックの研究である。ここで、よりペプチドの基本構造に類似したミメティックであるペプトイドにも注目した。ペプトイドにおける側鎖の配列や置換基の差異が、化合物の活性および溶解性などの分子全体の物性に与える影響を調べることによって、当課題の有用性ならびに注意点をより明確にできると考えた。天然の抗菌活性ペプチドを模倣するらせんペプトイドを基に、アミノアルキル側鎖をカルボン酸、ピリジンにした新たなペプトイドに加え、配列順のみを変えた系統的ライブラリーを合成した。ペプチドの計算モデルを利用して配列の異なるライブラリーの疎水性モーメントを算出した。実験的に得た分配係数や逆走HPLCにおける溶出時間など、リード化合物に重要な物性面では計算との相関が明確ではなかった。一方で抗微生物、抗菌活性を調べたところ、疎水性モーメントが大きい程、活性も向上するという相関を示した。フォーカスライブラリーの合成が完了次第、加水分解条件、酵素存在下などでの分子の安定性、細胞膜透過性の評価を行っていく。各種評価を元に活性配座を精密化し、ドラックライクな二次ライブラリーを計画し、合成および評価を行う。有機合成化学平成27年度の使用において当初の計画よりも合成の検討に時間を要し、ライブラリー合成に必要な多数の試薬購入が遅れているため。合成実験において目的のライブラリー合成を迅速に完了すべく、様々な試薬を検討に用いる。当初のライブラリー合成だけでなく、構造活性相関を見据えたより広範な化合物合成を行う。その際必要な試薬を購入するために使用する。
鋳造が磁性アタッチメント用キーパーに及ぼす影響

磁性アタッチメント用キーパーと金銀パラジウム合金との接合状態を観察するため,ハイコレックス(日立金属社)およびマグフィット(愛知製鋼社)の2種の磁性アタッチメントを用い,臨床的なコーピングの形態にワックスアップを行った.そして,鋳型温度(600°C,700°C,800°C),鋳造方法(遠心鋳造,真空圧迫鋳造),埋没材(クリストバライト系,クリストバライト-石英系,急速加熱クリストバライト系)を変化させて鋳造し,金属顕微鏡およびSEM観察とEPMA分析を行った.その結果,鋳造によりキーパーと金銀パラジウム合金との接合面には黒色層が存在し,SEM観察およびEPMA分析から,この層はFe由来の酸素を固溶した反応層と間隙から構成されていることが判明した.また,この層はキーパーの底面部より側面部で幅広く,鋳型温度が700°Cにおいて最も少なかった.鋳造方法の影響では,黒色層は真空圧迫鋳造機と比較して遠心鋳造機において有意に大きい値を示した.また,遠心鋳造機では底面部に間隙と鋳造欠陥様の空洞が観察された.埋没材の影響では,クリストバライト系埋没材を用いた場合に黒色層の幅が最も小さく,急速加熱型クリストバライト系およびクリストバライト・石英系ではキーパーの種類によってクリストバライト系埋没材と同一か,または大きくなった.一方,EPMA分析から,鋳型温度,鋳造方法および埋没材による元素分布結果も埋没材による差はなかった.磁性アタッチメント間では,形態が異なるためか,黒色層の幅には若干の違いが認められた.以上の結果から,キーパーと鋳造用合金との鋳接にはクリストバライト系埋没材を用い,鋳型温度700°Cで真空圧迫鋳造機により行う方法が最も良好な結果が得られることが示唆された.磁性アタッチメント用キーパーと金銀パラジウム合金との接合状態を観察するため,ハイコレックス(日立金属社)およびマグフィット(愛知製鋼社)の2種の磁性アタッチメントを用い,臨床的なコーピングの形態にワックスアップを行った.そして,鋳型温度(600°C,700°C,800°C),鋳造方法(遠心鋳造,真空圧迫鋳造),埋没材(クリストバライト系,クリストバライトー石英系,急速加熱クリストバライト系)を変化させて鋳造し,金属顕微鏡およびSEM観察とEPMA分析を行った.その結果,鋳造によりキーパーと金銀パラジウム合金との接合面には黒色層が存在し,SEM観察およびEPMA分析から,この層はFe由来の酸素を固溶した反応層と間隙から構成されていることが判明した.また,この層はキーパーの底面部より側面部で幅広く,鋳型温度が700°Cにおいて最も少なかった.鋳造方法の影響では,黒色層は真空圧迫鋳造機と比較して遠心鋳造機において有意に大きい値を示した.また,遠心鋳造機では底面部に間隙と鋳造欠陥様の空洞が観察された.埋没材の影響では,クリストバライト系埋没材を用いた場合に黒色層の幅が最も小さく,急速加熱型クリストバライト系およびクリストバライト・石英系ではキーパーの種類によってクリストバライト系埋没材と同一か,または大きくなった。一方,EPMA分析から,鋳型温度,鋳造方法および埋没材による元素分布結果も埋没材による差はなかった.磁性アタッチメント間では,形態が異なるためか,黒色層の幅には若干の違いが認められた.以上の結果から,キーパーと鋳造用合金との鋳接にはクリストバライト系埋没材を用い,鋳型温度700°Cで真空圧迫鋳造機により行う方法が最も良好な結果が得られることが示唆された.磁性アタッチメント用キーパーと金銀パラジウム合金との接合状態を観察するため,ハイコレックス(日立金属社)およびマグフィット(愛知製鋼社)の2種の磁性アタッチメントを用い,臨床的なコーピングの形態にワックスアップを行った.そして,鋳型温度(600°C,700°C,800°C),鋳造方法(遠心鋳造,真空圧迫鋳造),埋没材(クリストバライト系,クリストバライト-石英系,急速加熱クリストバライト系)を変化させて鋳造し,金属顕微鏡およびSEM観察とEPMA分析を行った.その結果,鋳造によりキーパーと金銀パラジウム合金との接合面には黒色層が存在し,SEM観察およびEPMA分析から,この層はFe由来の酸素を固溶した反応層と間隙から構成されていることが判明した.また,この層はキーパーの底面部より側面部で幅広く,鋳型温度が700°Cにおいて最も少なかった.鋳造方法の影響では,黒色層は真空圧迫鋳造機と比較して遠心鋳造機において有意に大きい値を示した.また,遠心鋳造機では底面部に間隙と鋳造欠陥様の空洞が観察された.埋没材の影響では,クリストバライト系埋没材を用いた場合に黒色層の幅が最も小さく,急速加熱型クリストバライト系およびクリストバライト・石英系ではキーパーの種類によってクリストバライト系埋没材と同一か,または大きくなった.一方,EPMA分析から,鋳型温度,鋳造方法および埋没材による元素分布結果も埋没材による差はなかった.磁性アタッチメント間では,形態が異なるためか,黒色層の幅には若干の違いが認められた.以上の結果から,キーパーと鋳造用合金との鋳接にはクリストバライト系埋没材を用い,鋳型温度700°Cで真空圧迫鋳造機により行う方法が最も良好な結果が得られることが示唆された.
省エネ行動における非価格要因の経済分析：構造アプローチと実験アプローチの融合

個人の省エネ行動促進における非価格要因の研究を、下記のようにいくつかのテーマに分けて実施した。研究テーマ1(企業の環境経営が家計の省エネ行動に与える影響)では、これまで実施してきた計量分析を完成し、国際学会で報告した。さらに、ワーキングペーパーを完成させて、国際雑誌に投稿を行った。研究テーマ2(主観的幸福度・リバウンドやエネルギー政策への態度)では、エコポイント制度のリバウンドについては、引き続き、実証研究を進め、mimeoを完成した。研究テーマ3(スマートメーターの「見える化」効果の実験)では、フィールド実験(スマートメーター実験)を完了し、スマートメーターの「見える化」効果について統計分析を行った。スマートメーターでは、規範意識に訴えて省エネを誘導するために、昨年同月比の消費量を表示することとした。また、スマートメーター実験に情報提供を加える方法についても検討し、複数のメッセージ提示方法を実験で用いた。また、メッセージの他、金券によるインセンティブ、寄付によるインセティブの試行実施もした。その結果、金銭的なインセンティブの他、寄付によるインセンティブも効果があることが示された。分析結果は、国際学会や、海外大学(ドイツや香港)での報告を行った。また、社会還元として一般向けシンポジウムでも報告を行った。研究テーマ4(情報提供の効果や対象者の絞り方)では、フィールド実験を完了した。具体的には、WEB調査を通じて家計内ミーティングを促すという疑似的なフィールド実験を行った。最終的に、提出してもらった電気料金データと家計調査、ミニアンケートとを組み合わせ、ミーティング促進による節電効果把握した。最後に、以上の研究を踏まえて、構造推定と社会実験の融合についても検討を行った。アリゾナ州立大学のDarnall教授や行政担当者を招聘して国際ワークショップも開催した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。エネルギー政策に対する態度(原子力発電の支持不支持)が省エネ行動に与える影響について、既往研究のレビューを行った。その上で、個票データを用いて、原子力政策の支持不支持を決定する要因について実証分析を行った。特に順序プロビットのベイズ推定を行った。成果はディスカッションペーパーにまとめ、国際学会で報告した後、学会誌へ投稿した。省エネ行動のミクロデータを用いて、ピア効果の構造推定を行った。その成果を論文としてとりまとめ国際的な学術雑誌に投稿し、修正の上、受理された。また、主観的幸福度と省エネ行動の分析について研究を進めた。既往研究のレビューとともに、実証分析も行った。分析の結果、両者間の関係が示唆された。さらに、企業のISO14001等に代表される環境マネジメントによる、従業員の家庭における省エネ行動への影響を分析した。その結果、環境マネジメントのスピルオーバーが確認された。その成果を国際学会で報告した。最後に、日本のエネルギー政策について英文書籍を発刊した。来年度の本格的なインターネットサーベイの準備として、中規模のサーベイを行った。そして、回収したデータの記述統計の分析を行い、来年度の本格的なサーベイに向けた示唆を得た。構造モデルの推定が成功し、論文が環境経済学分野の国際的なトップジャーナルに受理された。また、ミクロデータを用いて原子力政策の支持不支持の要因をベイズ推定により分析することができた。その成果を論文としてとりまとめ、投稿することができた。国際学会での報告もできた。次に、環境マネジメントの省エネ・スピルオーバーの研究を国際学会で報告することができた。また、主観的幸福度と省エネ行動の関係についても着実に分析を進めることができた。さらには、パイロット的なインターネットサーベイも実施することができた。以上のように、全体として、概ね順調に進んでいる。本研究では、家計部門の省エネを促進する方策について検討した。第1に、ミクロデータを用いて、家計の省エネ行動に関する分析を行った。分析対象としては、夏季のエアコンの28度設定、冬の20度設定を用いた。特に、社会的規範あるいはピア効果(友人が行うから自分も行う)が省エネ行動を促進するかを分析した。従来の実証研究ではピア効果分析においては、ピア効果の変数の内生性を考慮せずに分析を行ってきた。そのため、ピア効果が過大推定されている可能性があった。本研究では、友人が省エネ行動を実施すれば、自分も行動を行いやすくなるという状況をナッシュ均衡としてモデル化し、その理論モデルを取り入れた形での構造推定を実施した。分析の結果、内生性を無視した場合は、ピア効果の推定結果が過大になっていることが確認された。サーベイ調査を用いた省エネのピア効果分析には、内生性を考慮した推定が必要であることが示唆されたのである。第2に、企業が行う環境取り組み(環境経営)が、家庭における省エネ行動促進に与える影響を分析した。特にISO14001の取得によって実施される省エネトレーニングが、人々の省エネ行動を習慣化あるいは規範となることにより、家庭でも省エネ行動を実施するかどうかを検証した。インターネット・サーベイによって得られた個票データを利用し、エアコンの夏季の28度設定、冬の20度設定、LEDへの切り替え、おふろの追い炊きを止めること等の省エネ行動を分析した。順序付きロジットモデルを用いた分析を行った結果、ISO14001を獲得している企業で働く人は、そうでない人に比べて省エネ行動を実施する確率が高いことが分かった。さらに、これらの省エネ行動による家庭における電力料金の違いについても分析をした。

その結果、ISO14001を獲得している企業で働く人は、そうでない人に比べて電気料金が低くなる可能性が示唆された。これまでにインターネット調査を終え、ミクロデータを用いたいくつかの分析を行った。第1に、構造推定アプローチを用いた研究として、ピアエフェクトが省エネ行動に与える影響を分析した。結果を論文としてまとめて、環境経済学の国際雑誌に受理、掲載された。第2に、ISO14001を持つ企業の従業員が家庭で省エネ行動を行うかどうかの影響についても分析を行った。第1段階として、ISO14001取得企業に勤める人の場合、そうでない人に比べ、より省エネ行動を行うことが示された。次に、これらの行動の差が家庭の電力料金に有意な差をもたらすのかを検証を進めた。その結果、地域差などが重要であることが示唆された。これらの結果を国際学会で発表した。第3に、個票を用いて、省エネ製品購入の補助金が、省エネ製品の購入を促進し、結果として省エネ行動の停滞(リバウンド)を起こすのかどうかを検証した。その結果、リバウンドが行われる可能性が示唆された。第4に、個票を用いて、主観的幸福度が省エネ行動を促進するかどうかの分析を進めた。現在、結果を取りまとめ中である。第5に、実験アプローチを用いた研究として、スマートメーターが省エネ行動に与える影響に関する社会実験を開始した。初めに、スマートメーターを設置してくれる事業者を探し、そこにスマートメーターを設置した。そして、その事業者の顧客がスマートメーターがあることにより省エネ行動が促進されるかどうかの実証実験を開始した。最後に、家庭を対象とした実験アプローチの研究のために、環境経済学並びに環境心理学の文献レビューを行った。さらに実験対象となる家庭の選定方法について検討を開始した。個人の省エネ行動促進における非価格要因の研究を、下記のようにいくつかのテーマに分けて実施した。研究テーマ1(企業の環境経営が家計の省エネ行動に与える影響)では、昨年度から実施している計量分析を完成し、国際学会で報告した。さらに、ワーキングペーパー完成に向けて取り組み、ほぼ論文をとりまとめた。研究テーマ2(主観的幸福度・リバウンドやエネルギー政策への態度)では、エコポイント制度のリバウンドについても、実証研究を進めた。論文の執筆もほぼ完成した。研究テーマ3(スマートメーターの「見える化」効果の実験)では、フィールド実験(スマートメーター実験)を継続し、スマートメーターの「見える化」効果について統計分析を開始した。特に、スマートメーターの表示方法について工夫を加えた。具体的には、規範意識に訴えて省エネを誘導するために、昨年同月比の消費量を表示することとした。また、スマートメーター実験に情報提供を加える方法についても検討し、複数のメッセージ提示方法を実験で用いた。
塩基性銅化合物の合成と新規磁気機能開拓

本研究では、(1)水素結合の特性を活かした外場応答型磁性体「Hydrogen Bonded Magnet」の探索と、(2)幾何フラストレーション磁性体の候補である銅水酸化物誘導体の合成および物性探索を行った。(1)本研究では、水素結合におけるプロトンの状態と磁性とが連動して、温度、圧力、電場といった外部刺激に対して大きな応答を示す磁性体の開発を目指している。このようなコンセプトのもと、酒石酸(L-(+)-, D-(-)-およびmeso-)を用いて、対称心の無い配位高分子錯体の合成を試みた。L-(+)-誘導体の試料合成は従来、水熱法で行われていたが、本研究では、拡散法により調製を試みたところ、いずれの試料についても結晶の育成に成功した。これらについて、結晶構造解析を行ったところ、新規物質であるD-(-)-誘導体はL-(+)-誘導体と同じ組成であり、対称心のない空間群P21(格子定数はL-(+)-とほぼ同じ)であり、D-(-)-誘導体の結晶はL-(+)-誘導体の光学異性体であった。meso-誘導体は対称心のある空間群であるPbcaであった。D-(-)-誘導体とmeso-誘導体とは異なる原子配列であったが、いずれも酒石酸イオンのカルボキシレートが銅イオンを架橋して、1次元磁気ネットワーク構造を形成していた。これらの物質について、室温から2 Kまでの磁気測定を行なった。L-(+)-誘導体の磁気パラメータは報告値とほぼ同じg = 2.21, 2J/kB = +2.06Kであった。L-(+)-誘導体の対掌体であるD-(-)-誘導体は、g = 2.18, 2J/kB = +2.46Kであった。meso-誘導体は全温度領域でほぼCurie的挙動を示した(g = 2.16, 2J/kB = +0.07 K)。極低温領域の交流磁気測定を行ったところ、L-(+)-誘導体は0.33 Kで、一方、meso-誘導体はさらに低い0.23 Kで磁気異常が観測された。これらの結晶について、電場印加下での磁気測定を行い、磁気変調効果を検討する予定である。この他に本研究では、(2)新規の銅水酸化物を合成し、構造決定、磁気測定を行った。本研究では、塩基性銅化合物Cux(OH)yzH2Oの磁気的性質や構造的特徴に着目して、新しいタイプの機能性磁性材料の創製を行うため、以下のテーマを実施した。有機スルホン酸イオンを含む塩基性銅塩の結晶育成と構造解析量子スピン系磁性物質として注目されている銅水酸化物Cux(OH)yzH2O (A =アニオン)の潜在能力を見極めるに、化学修飾を行うことができる分子性イオンをAとしてとして、様々な銅水酸化物を合成し、新規磁気ネットワークを有する磁性物質の探索を試みた。その結果、該当年度中に、22種類の有機スルホン酸イオンを含む銅水酸化物の結晶を得ることに成功していた。また、Aとして無機アニオンを試したところ、それらを含む銅水酸化物の結晶育成にも適用可能であった。この物質群は、単結晶育成が困難であったため、系統的な構造研究の展開ができなかったが、本研究成果により、初めて可能になったと考えている。注目すべき成果としては、この物質群について、結晶育成条件を変えると、二次元三角格子構造やダイヤモンド鎖格子構造を作り分けることができる点にある。両者とも量子スピン系磁性体モデルとして、非常に貴重である。また、ダイヤモンド鎖格子構造を有する誘導体はいずれも大きな有機アニオンを内包することにより、良好な1次元性を保つことがわかった。様々な有機アニオンを含むダイヤモンド鎖格子の合成い成功した他、初めて反磁性基底状態を持つ誘導体を発見することに成功した。平成28年度における最大の研究成果は、様々なアニオンを有する金属水酸化物を自在に合成できる手法を発見した点にある。それにより、これまで物性研究の対象になり難かったこの物質群の試料を、純粋な結晶状態で、手に入れることができるようになった。量子スピン系磁性体の開発研究にとって、大きな進展になると考えている。

D-(-)-誘導体とmeso-誘導体とは異なる原子配列であったが、いずれも酒石酸イオンのカルボキシレートが銅イオンを架橋して、1次元磁気ネットワーク構造を形成していた。これらの物質について、室温から2 Kまでの磁気測定を行なった。L-(+)-誘導体の磁気パラメータは報告値とほぼ同じg = 2.21, 2J/kB = +2.06Kであった。L-(+)-誘導体の対掌体であるD-(-)-誘導体は、g = 2.18, 2J/kB = +2.46Kであった。meso-誘導体は全温度領域でほぼCurie的挙動を示した(g = 2.16, 2J/kB = +0.07 K)。極低温領域の交流磁気測定を行ったところ、L-(+)-誘導体は0.33 Kで、一方、meso-誘導体はさらに低い0.23 Kで磁気異常が観測された。これらの結晶について、電場印加下での磁気測定を行い、磁気変調効果を検討する予定である。この他に本研究では、(2)新規の銅水酸化物を合成し、構造決定、磁気測定を行った。様々な塩基性銅化合物およびαヒドロキシ酢酸金属錯体の合成、構造同定および磁気測定を行い、(1)水素結合の特性を活かした外場応答型磁性体「Hydrogen Bonded Magnet」の探索を行った。併せて、(2)幾何フラストレーション磁性体の候補として着目している銅水酸化物誘導体について、中性子線磁気構造解析を行うべく、単結晶の育成にトライした。(1)水素結合における水素原子の位置を温度、圧力、電場などで移動させることが可能である。水素結合を介した磁気ネットワークを有する磁性体では、水素原子の位置の変位に伴う小さな構造変化がトリガとなって、磁性金属イオン間の軌道間相互作用に変調が生じ、電場に対して大きな磁気応答を示す磁性体を構築できる可能性がある。本研究では、水素結合を有する塩基性銅化合物を合成し、水素結合が関与する構造相転移の有無を調べた。有機スルホン酸イオン(ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、およびエチルベンゼンスルホン酸など)を含む数種類の銅水酸化物について、DSC測定を行った。その結果。ベンゼンスルホン酸を含む誘導体において、175 Kおよび229 K付近に構造相転移と思われる吸熱を観測した。この他、有機スルホン酸を有する銅水酸化物やαヒドロキシ酢酸を配位子に有する配位高分子金属錯体の合成を試みた。(2)本研究では銅水酸化物のうち、Aとしてギ酸イオンを含む塩基性ギ酸銅に着目した。塩基性ギ酸銅は組成の異なる3種類が知られている。本研究では、Cu2(OH)3(HCOO)の中性子線回折実験を行うための大きな単結晶試料作成を試み、数ミリ角の単結晶育成に成功した。また、構造未知であったCu3(OH)4(HCOO)2の単結晶育成にも初めて成功し、結晶構造解析と磁気測定を実施した。調製条件を変えることで、それぞれを容易に作り分けることを明らかにした。本研究により、Hydrogen Bonded Magnetの第一歩となる、構造相転移を示す銅水酸化物の存在が明らかになった点は大きい。現時点では、即、目標の達成につながるわけではないが、銅水酸化物が有力な候補物質であることを実証できたと考えている。また、塩基性ギ酸銅の構造研究を行った際、構造相転移を有さない物質でも電場による磁性制御の可能性があることに気づいた点は非常に大きい。塩基性ギ酸銅の結晶は対称心のない空間群に属することから、圧電性を示すと考えられる。
局所的ナノ構造配列を用いた液晶装荷シリコンフォトニクス技術の開拓

液晶装荷シリコンフォトニクスは、高屈折率材料であるシリコンを導波路コアとした高密度集積性、及び液晶材料特有の大きな屈折率異方性を融合した異種材料集積デバイス技術であり、非常に小さいデバイス寸法での高効率な位相変調機能を実現する。このようなデバイスにおいて、より高効率な位相変調を実現するためには液晶分子の初期配向を精細に制御する必要があり、本研究ではシリコン導波路の周りに様々な方位のナノ溝構造を形成し液晶配向を誘引することで、導波路周りの液晶初期配向を局所的に制御可能な技術の開発に取り組んでいる。本年度は、昨年実証した垂直電界駆動型(VA型)のマッハツェンダー光スイッチに続き、平面電界駆動型(IPS型)のマッハツェンダー光スイッチを開発した。シリコン基板側での電極形成は導波路との混線が課題となる。そこで今回、液晶封止に用いられる天板側(ガラス基板)に配線を形成することで導波路層と電気配線層を分離し、レイアウト自由度の高いデバイスを実現した。液晶の初期配向を指示するナノ溝構造は導波路と並行方向に形成し、電極配置は電界が導波路に対して直交するように位置合わせ貼り付けを行った。偏光顕微鏡観察を通じて電界印加/非印加切り替えでの配向回転を確認した。作製したデバイスは、波長1560.3 nmにおいて印加電圧5.2Vでスイッチング動作を示し、立ち上がり、立ち下がり時間はそれぞれ9.6、12.4msecと比較的良好な時間応答を得た。本デバイス実証を通じて、VA型、IPA型といった基本的な液晶駆動方式での局所配向技術の有効性を明らかにするとともに、様々なアプリケーション応用への道筋を立てることができた。シリコン光集積システムの高度化に向け、低消費電力かつ広帯域な光位相シフタの開発が求められている。我々はこれまで、異種材料集積シリコンフォトニクスとして、大きな分子異方性を有し、かつ電界による配向制御が可能である液晶材料を、シリコン導波路上に集積した光位相制御素子の開発を進めてきた。その中で、液晶分子の初期配向状態は、素子の応答速度や位相変化量、駆動電圧を決定する重要な要因であることが分かっている。そこで本研究では、シリコン導波路の周りにナノ寸法の溝配列を形成することで、液晶分子の初期配向を局所的に制御可能とする技術の開発を行う。本年度は、CMOS互換の半導体加工プロセスを用いてシリコン、石英基板上に100300nm程度の幅の溝配列をエッチング形成し、偏光顕微鏡を通じて液晶配向能力の検証を行った。さらに、光パススイッチ素子の一つである方向性結合器に本技術を導入し、溝配列の方向に応じた駆動電圧の変化を測定した。具体的には、まず透過近赤外光を用いた偏光顕微鏡を構成し、基板上での液晶配向状態の観察系を立ち上げた。その際、相転移温度以上での観察を通じて、周期溝構造での光回折による偏光回転が生じていないことを確認し、観察システムの信頼性を得た。次に、シリコン方向性結合器まわりに様々な方向の溝配列(200nm幅)を形成し、スイッチング動作の駆動電圧依存性を測定評価した。上述した偏光顕微鏡観察を通じて溝配列に沿って液晶分子が配向していることを確認した。また同時に導波路方向に対し垂直方向に近い溝配列であるほど低駆動電圧となる結果を得た。これは、溝に沿って配向した液晶分子が導波路側壁近辺の液晶分子配向にも影響を与えていることを示す。本技術は、従来の配向膜実装による初期配向制御法に比べて、局所導入可能かつ自由度が高いことから、チップ上で様々な機能を要するシリコン光集積回路への導入に向いている。当初の計画通り、本技術の動作検証、及び機能デバイスへの導入評価を行い、良好な結果が得られた。シリコン光集積システムの高性能化に向けて、低消費電力かつ広帯域な光位相シフタの開発が求められている。我々はこれまで、大きな屈折率異方性を有し、かつ電界による配向制御が可能である液晶材料を、シリコン導波路上に集積した光位相制御デバイスの開発を進めてきた。その中で、液晶分子の初期配向状態は、デバイスの応答速度や位相変化量、駆動電圧を決定する重要な要因であることが分かっている。そこで本研究課題では、シリコン導波路の周りにナノサイズの溝配列を形成することで、液晶分子の初期配向を局所的に制御可能な技術の開発を行う。本年度は、昨年度実証した局所配向技術を垂直電界駆動型(VA型)のマッハツェンダー光スイッチに応用した。マッハツェンダー光干渉計は2つに分岐したアーム導波路における光位相を制御することで、光信号の出力されるポートを切り替えることができる。しかし、昨年度まで開発した面方向電界駆動型(IPS型)では電極の取り回しが難しく、実現が困難であった。一方VA型にすることで、SOI基板のシリコン層と液晶材料を封止するためのガラス基板側に形成された電極との間で電圧印加ができ、電極の取り回しをシンプルにすることが可能となる。今回、両アームに形成した局所溝の方向を、それぞれ導波路に対し水平方向と垂直方向とすることで、両アーム上に一様電界を印加させても両アーム間に位相差を効率的に生じさせることができる技術を開発した。作製したデバイスは、印加電圧35.5Vの間でスイッチング動作を示し、それぞれの出力状態でのポート間クロストークは約20dBと良好な特性であった。また、立ち上がり、立下り応答速度は1.4および1.1msecであった。

今回開発した技術は、波長フィルタとして広く用いられるリング共振器への導入も可能であり、位相制御を動作原理とする様々な機能デバイスへの適用性が示された。当初の計画通り、機能デバイスへの技術応用し、測定評価を通じて良好な結果が得られた。液晶装荷シリコンフォトニクスは、高屈折率材料であるシリコンを導波路コアとした高密度集積性、及び液晶材料特有の大きな屈折率異方性を融合した異種材料集積デバイス技術であり、非常に小さいデバイス寸法での高効率な位相変調機能を実現する。このようなデバイスにおいて、より高効率な位相変調を実現するためには液晶分子の初期配向を精細に制御する必要があり、本研究ではシリコン導波路の周りに様々な方位のナノ溝構造を形成し液晶配向を誘引することで、導波路周りの液晶初期配向を局所的に制御可能な技術の開発に取り組んでいる。本年度は、昨年実証した垂直電界駆動型(VA型)のマッハツェンダー光スイッチに続き、平面電界駆動型(IPS型)のマッハツェンダー光スイッチを開発した。シリコン基板側での電極形成は導波路との混線が課題となる。そこで今回、液晶封止に用いられる天板側(ガラス基板)に配線を形成することで導波路層と電気配線層を分離し、レイアウト自由度の高いデバイスを実現した。液晶の初期配向を指示するナノ溝構造は導波路と並行方向に形成し、電極配置は電界が導波路に対して直交するように位置合わせ貼り付けを行った。偏光顕微鏡観察を通じて電界印加/非印加切り替えでの配向回転を確認した。作製したデバイスは、波長1560.3 nmにおいて印加電圧5.2Vでスイッチング動作を示し、立ち上がり、立ち下がり時間はそれぞれ9.6、12.4msecと比較的良好な時間応答を得た。本デバイス実証を通じて、VA型、IPA型といった基本的な液晶駆動方式での局所配向技術の有効性を明らかにするとともに、様々なアプリケーション応用への道筋を立てることができた。今後は、液晶配向能力の溝構造依存性評価を行うとともに、様々な機能デバイスへの技術導入を図る。最終年度は、波長フィルタとして用いられるマイクロリング共振器への技術導入を図る。また、溝配列の寸法や方向によるデバイス性能への影響を精査する。本年度の予算に計上していた偏光顕微鏡関連の設備備品費に関して、一部所有の備品で代替できたため。また、同じく計上していた国際学会での成果報告が、来年度開催であるため。本年度得られた成果を、翌年度に国際学会、学術論文誌にて研究成果発表を行う予定であり、その経費として予算繰り越しを行った。次年度繰り越し分は、計画通り偏光顕微鏡の設備備品費として使用を予定している。また、すでに確定している国際学会成果発表の旅費として使用する。
グルタミン酸生産菌におけるメンブレンベシクル産生メカニズムの解明と応用基盤の創出

本研究では、放線菌の一種であるグルタミン酸生産菌Corynebacterium glutamicumにおける、メンブレンベシクル(MV)産生のメカニズムの解明とその物質生産への応用を目的とする。本研究を遂行するために、本申請者は生化学的な手法とイメージング技術を駆使したアプローチをとる。本菌のMVの組成を網羅的に調べた上で、最先端の顕微鏡を用いてMVがつくられる様子を視覚的にとらえることで、そのメカニズムの全貌を明らかにする。MVは、新たな代謝産物排出系としての応用可能性を有するため、本研究の成果は、本菌を含む放線菌を用いた物質生産の効率化にブレイクスルーをもたらすことが期待できる。
可制御領域の比較に基づく非線形制御系の机上検証手法とその車両運動制御系への応用

可制御領域の比較に基づいて非線形制御系の性能を机上で検証するため新しい手法を開発した.可制御領域が大きいほど,制御性能がよいと見ることができるので,本手法により可制御領域の大きさを比較することによって各種制御系の性能を統一的に検証することができる.可制御領域の境界決定問題を位相面上の距離最大化問題として定式化し,非線形最適制御の数値解法を応用して解くアルゴリズムを提案した.開発した手法を車両運動制御系の検証に応用し,その有効性を示した.可制御領域の比較に基づいて非線形制御系の性能を机上で検証するため新しい手法を開発した.可制御領域が大きいほど,制御性能がよいと見ることができるので,本手法により可制御領域の大きさを比較することによって各種制御系の性能を統一的に検証することができる.可制御領域の境界決定問題を位相面上の距離最大化問題として定式化し,非線形最適制御の数値解法を応用して解くアルゴリズムを提案した.開発した手法を車両運動制御系の検証に応用し,その有効性を示した.非線形制御系にも適用可能な実用的かつ信頼性のある机上検証手法を開発し,車両運動制御系への応用例からその有効性を示すことである.制御系の机上検証問題は,実システムの運用に際しては制御系設計問題と同等,あるいは設計問題以上に重要であるにも関わらず,十分な研究がなされておらず,現場的な経験とシミュレーションに頼っているのが現状である.本研究のねらいはこの問題に対し有効な解析的手法を提供することである.本研究は最適制御理論に基づいて可制御領域を数値的に求めることが一つのポイントであるため,確実に最適制御入力を求める最適化手法が重要となる.そこでマルコフ連鎖モンテカルロ法を応用した新たな最適化手法について検討を行った.この方法は最適化すべき評価関数をボルツマン分布をもつ確率密度関数に変換し,この確率密度関数の期待値を求めることによって最適解の近似値とするものである.典型的なテスト関数であるRosenbrock関数,Rastrigin関数,Ridge関数に開発した最適化手法を適用した結果,本手法が実際的な問題にも適用可能であるとの結論を得た.以上の結果から,2009年度の目標は達成されたものと考えられる.制御系の机上検証問題は,実システムの運用に際しては制御系設計問題と同等,あるいは設計問題以上に重要であるにも関わらず,十分な研究がなされておらず,現場的な経験とシミュレーションに頼っているのが現状である.本研究のねらいはこの問題に対し解析的な検証手法を開発し,車両運動制御系への応用例からその有効性を示すことである.本研究は最適制御理論に基づいて可制御領域を数値的に求めることが一つのポイントであるため,確実に最適制御入力を求める最適化手法が重要となる.昨年度はマルコフ連鎖モンテカルロ法を応用した確率的な最適化手法について検討を行ったが,本年度は確定的な大域的最適化手法としてDIRECT(DIviding RECTangles)の適用を検討した.この方法は最適化すべき目的関数がリプシッツ連続であると仮定して,探索空間を超直方体に分割してその中から潜在的最適な超直方体を選び,これをさらに分割するという手順を繰り返して探索空間を狭めていく大域的最適化手法である.本研究ではこの手法を最適制御問題に適用し,可制御領域や最悪入力の計算を試みた.その結果,最適化変数が多くなると計算時間が極端に長くなり,実用性に問題があることが分かった.次年度は最終的に適切な最適化手法を決定し,可制御虜域の計算効率を高め,実用的な制御系の机上検証手法を確立する予定である.制御系の検証手法に関しては従来から検討してきた分岐解析を最悪入力評価と組み合わせた制御系検証手法の車両運動制御系への応用をVehicle System Dynamics誌で発表した.また,制御系の性能が問題になる限界領域の車両運動特性とその解析法について機械の研究誌に寄稿した.制御系の机上検証問題は,実システムの運用に際して安全性の面から見ると制御系設計問題と同等,あるいは制御系設計問題以上に重要であるにも関わらず十分な研究がなされておらず,現場的な経験とシミュレーションに頼っているのが現状である.本研究の目的は,この問題に対し解析的な検証手法を開発し,車両運動制御系への応用例からその有効性を示すことである.本研究は最適制御理論に基づいて可制御領域を数値的に求めることが一つのポイントであるため,確実に最適制御入力を求める最適化手法が重要となる.昨年度までの検討でマルコフ連鎖モンテカルロ法を用いた最適化手法やDIRECT(DIviding RECTangles}と呼ばれる大域的最適化手法を検討し,最終的に逐次2次計画法とMulti-start techniqueを組み合わせた最適化手法を用いることに決定した.この最適化手法を適用することにより,許容される範囲の入力を用いて指定された有限時間内に安定な平衡点に到達可能な初期値のノルムを最大化する制御入力を求める最適化問題として,可制御領域の境界を求める手法を提案した.このとき,多次元の可制御領域を効率的に求めるため,ray-griddingアルゴリズムを適用した.この方法では多次元空間内において運動を代表する2次元平面を選び,この平面内で安定平衡点から放射状にグリッドを作成し,各放射線上で可制御領域の境界を求める.提案する方法の応用例として,車両の制御方式の効果を可制御領域の大きさによって評価した.まず,通常の前輪操舵車について入力の上下限,安定平衡点への到達時間を変えたときの可制御領域を求めた.

さらに,四輪操舵車,直接ヨーモーメント制御車の可制御領域を求め,それぞれの制御方式の優劣を評価した.その結果,四輪操舵より直接ヨーモーメント制御の方が可制御領域が大きくなることがわかった.この結果は直接ヨーモーメント制御の有効性を理論的に示すものである.これらの研究成果は国際学会で発表し,国際的な学会誌Vehicle System Dynamicsへの掲載が決定している.
デキストラン-マグネタイト磁性流体の生体内挙動と代謝

1.デキストランにカルボキシル基とアミノ基を導入したカルボキシメチルジエチルアミノデキストランを磁性酸化鉄超微粒子に結合した、磁性流体(CMEADM)を新しく合成した。化学的安定性に優れる他、磁気特性等の基本物性は従来のATDM,CMDMと同等であった。デキストランの結合基の数が多くなると磁性流体としての粘度が高くなる。2.ウイスター系ラットに静注後のDM複合体の生体内挙動と分布及び代謝の評価を各種臓器についてパルスNMR測定によりおこなった。CMEADMの血中での半減時間は9.2時間であり、ATDM,CMDMのそれぞれ1.5,2.8時間に比し長時間血中に滞留している。肝臓、脾臓以外の臓器へはATDM,CMDMと同様、取り込まれていない。3.CMEADMをラット尾静脈に投与後、鉄反応染色標本から組織内の鉄分布を経時的に観察した。肝臓では投与から23日にかけて徐々にクッパー細胞に集積されているが、1週以後鉄染色反応が全く観察することができない。脾臓では、血中のDMが減少するとともに辺縁帯に集積し、16週にかけて徐々に辺縁帯外周に移動いく。投与12週後には辺縁帯には全く鉄反応が見られなく、赤碑随の生体本来が貯蔵している鉄に同化してくと思われる。他の臓器には全く鉄反応が観察されていないが、腹腔投与では腹部リンパ節にも鉄の発色反応が観察された。4.このCMEADM投与した臓器の電子顕微鏡観察より、肝臓ではクッパー細胞の、脾臓ではマクロファージのライソソームに凝集している。電子線回折法より投与から4週まではその凝集が酸化鉄の回折像であったが、812週後の回折像は非晶質となっていることからライソソーム内で鉄の分解、再生が行われていることが推察された。5.ラット腹腔より採取したマクロファージを培養しDMの細胞内取り込みと凝集の時間経過をin vitroで形態的に観察した結果、細胞内のDMは食作用と飲作用で取り込んでいた。更にCMEADMはATDMやCMDMが作用直後から取り込むのに対し、12時間後で僅かに取り込む様子がわかった。1.新たに、デキストランにカルボキシル(CM)基及びジエチルアミノ(EA)基を導入したデキストラン誘導体CMEAD(置換度、CM,EA共それぞれ0.10.37)を用いた磁性流体CMEADMを合成した。X線回折から求めたマグネタイトの粒径は510nmの範囲にあった。通常の保存濃度(1mol/ml)では置換度の高いDMほどゲル状になる傾向がある。2.動物投与実験において、CMEADMの血液からの代謝速度はATDM、CMDMより遅くなることがNMR測定からわかった。しかし、置換度(0.25、0.1)のCMEADMのように半減期が30分前後と速くなるものもあった。また、NMR測定からDMは肝臓と脾臓に殆ど取り込まれ24日で、その緩和時間が投与前と変わらなくなった。

3.電子顕微鏡と光学顕微鏡による形態学的観察ではNMR測定と同様に肝臓と脾臓に分布しているが、2週間後のこれらの臓器にもDMが認められNMR測定との違いがあった。4.電子線回折法により細胞内に取り込まれたマグネタイト粒子の代謝を追跡し、ほとんどの粒子は酸化鉄のままであったが、12週間後では一部α酸化鉄になっていることが確認できた。どのような作用を受けているかは不明である。5.今後の展開として、(1)新たに合成したDMは化学分析や基本物性の測定をおこなう。(2)NMR測定では24日で信号がなくなり、電顕、光顕では2週間後でも細胞内ライソソームに鉄粒子が認められることから、細胞内のマグネタイトの磁気学的存在形態の解明。(3)マクロファージに取り込まれたDMが細胞内酵素によってFe_3O_4から一部α-Fe_2O_3に変化したことが推察される。その時間的、機構的要件は不明であり、本年度購入した培養設備の立ち上げが終了次第、in vitroで細胞内代謝の一端を解明したい。デキストラン誘導体と磁性酸化鉄超微粒子からなる磁性流体(DM)は生体適合性に優れ、我々は種々のDMを医療分野への応用を意図して創製した。その基礎物性測定と、生体に投与したDMの臓器内の分布や細胞内での代謝を調べた。1.デキストランにカルボキシル基とアミノ基を導入したカルボキシメチルジエチルアミノデキストランを磁性酸化鉄超微粒子に結合した、新しい磁性流体(CMEADM)の合成をおこなった。2.ラットに静注後のDM複合体の生体内挙動と分布及び代謝の評価を各種臓器についてパルスNMR測定によりおこなった。CMEADMの血中での半減時間は9.2時間であり、先に合成したATDM,CMDMのそれぞれ1.5,2.8時間に比し長時間血中に滞留している。肝臓、脾臓以外の臓器へは取り込まれていないが、腹腔投与では腹部リンパ節にも鉄の発色反応が観察された。3.CMEADMをラット尾静脈に投与後、パラフィン切片のベルリンブルー染色標本から組織内の鉄分布経時的に観察した。肝臓では投与から23日にかけて徐々にクッパー細胞に集積されているが、1週以後鉄染色反応が全く観察することができない。脾臓では、血中のDMが減少するとともに辺縁帯に集積し、16週にかけて徐々に辺縁帯外周に移動いくと思われる状態が観察できた。投与12週後には辺縁帯には全く鉄反応が見られなく、赤碑随の生体本来が貯蔵している鉄に同化していくと思われる。4.CMEADMを投与した臓器の電子顕微鏡観察より、肝臓ではクッパー細胞の、脾臓ではマクロファージのライソソームに凝集している。電子線回折法より投与から4週まではその凝集が酸化鉄の回折像であったが、812週後の回折像は非晶質であった。5.ラット腹腔より採取したマクロファージを培養しDMの細胞内取り込みと凝集の時間経過を形態的に観察した。