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ナノメータサイズ無機塩結晶の新しい生成法とスプレードライ・マイクロ晶析装置の開発

この研究成果は, 1)各種無機塩の水溶液の溶解度に関して,ユニバーサルな電解質溶液モデルをほぼ構築できたこと, 2)無機塩の最小結晶(結晶核)のサイズについて検討するため,光子相関法を使った実験から結晶核発生時のサイズ分布と成長速度を測定し,そのナノメータサイズ結晶粒子の大きさと電解質溶液モデルから算出される過飽和の関係について論理的に明らかにしたこと, 3)噴霧された電解質水溶液からの結晶核発生実験を行い,バルク溶液からの結晶核発生挙動と比較し,噴霧プロセスの有用性を明らかにしたことであるこの研究成果は, 1)各種無機塩の水溶液の溶解度に関して,ユニバーサルな電解質溶液モデルをほぼ構築できたこと, 2)無機塩の最小結晶(結晶核)のサイズについて検討するため,光子相関法を使った実験から結晶核発生時のサイズ分布と成長速度を測定し,そのナノメータサイズ結晶粒子の大きさと電解質溶液モデルから算出される過飽和の関係について論理的に明らかにしたこと, 3)噴霧された電解質水溶液からの結晶核発生実験を行い,バルク溶液からの結晶核発生挙動と比較し,噴霧プロセスの有用性を明らかにしたことである本研究テーマは,1)微量の水分を含む電解質溶液モデルの開発(熱力学的な研究),2)ナノメータサイズ無機塩結晶の生成操作の開発(動力学的な操作),3)スプレードライによる無機塩結晶核の捕集方法(機械装置の検討)に分けられる.本年度は,1)熱力学的な研究では無機塩の溶解度,さらにアルコール水溶液にした場合の希薄溶解度の実験と計算を進めた.その結果,混合溶媒系,混合塩系でも無機塩の溶解度を推定できるモデルの開発が進んだ.2)動力学的な操作では無機塩の希薄溶解性と高過飽和度が期待できるKCl+アルコール水溶液系の溶液を冷却し,結晶成長よりも結晶核発生が生じる操作の実験的に検討した.その結果,一般的な冷却操作でも希薄溶解度の溶液では結晶核発生を促進できた.3)機械装置の検討ではKCl希薄溶解度のアルコール水溶液の微粒化について,スプレードライ法と超音波霧化法を検討した.溶液の揮発性があまり高くないのでスプレードライ法は適していなかった一そこで超音波霧化法でKClを含むアルコール水溶液を微粒化して,その霧を晶析装置に入れて霧の蒸発による結晶核生成操作を行った.霧からの蒸発晶析では霧のサイズだけでも微小な結晶のサイズがコントロールできる.通常の溶解度の霧からの晶析では溶媒の蒸発により霧内部で結晶核発生と結晶成長が同時に起こり結果的に結晶が大きくなってしまうと考えられる.しかし,希薄溶解度の溶液の霧内部では結晶成長よりも結晶核発生が促進され結果的に結晶がより小さくなると期待できる.実際の実験では霧サイズから考えて論理的に最大の結晶が得られた.これは霧内部の結晶化が冷却ではなく溶媒の蒸発によって起こり,アルコールの選択的蒸発が過飽和を下げたことによるものと考えられた.本研究テーマは,1)微量の水分を含む電解質溶液モデルの開発(熱力学的な研究),2)ナノメータサイズ無機塩結晶の生成操作の開発(動力学的な操作),3)スプレードライによる無機塩結晶核の捕集方法(機械装置の検討)に分けられる.本年度は,2)ナノメータサイズ無機塩結晶の生成操作の開発について超音波とスプレー法を組み合わせた方法を試みた.昨年度までに,混合溶媒系,混合塩系でも無機塩の溶解度を推定できるモデルはすでに開発されていたので,まず今年度取り扱ったエタノール水溶液中のKClの希薄溶解度の溶液を調製した.実験値とモデルによる推算値を比較した結果,お互いの値はよく一致していた.超音波とスプレー法を合わせた霧化操作では,だいたい3μmのサイズの液滴が生成することがわかった.水溶液中のエタノール濃度が高くなれば,溶解度モデルからもわかるようにKClの溶解度は激減する.よって,液滴内で結晶化する溶質量が減少するために,霧化晶析器内で溶媒が蒸発した後に生成するKCl微結晶の大きさも小さくなることが考えられる.実験では,L-1500mm x ID-60mmの円筒の噴霧晶析器を使い,内部を真空にして上部から下部に向かってKCl希薄溶解度のエタノール水溶液を噴霧した.噴霧晶析器の下部にシリコンウエハーを置き,その上にKClの微結晶粒子群を捕集した.そして,捕集したKCI微結晶粒子を光学顔微鏡,SEMで観察し,粒子径,粒度分布,凝集状態を測定した.実験操作では,エタノール水溶液のエタノール濃度を80-99wt%の範囲で変化させた.エタノール濃度を高くするにつれて,生成したKCl微結晶粒子群中の単一結晶の平均粒径は小さくなっていた.その範囲は1000nm-100nmであった.エタノール濃度が低くなるにつれて,凝集するようになった.生成したKCl微結晶はあまり小さくならなかったが,エタノール濃度を調整すすだけで微結晶の平均粒径を制御できることが示唆された.また,エタノール高濃度の溶液では,1液滴1結晶の考え方と一致した.今度,有機溶媒を換えて操作することにより,より小さなKCl微結晶が得られそうである.

本研究テーマは,1)微量の水分を含む電解質溶液モデルの開発(熱力学的な研究),2)ナノメータサイズ無機塩結晶の生成操作の開発(動力学的な操作),3)スプレードライによる無機塩結晶核の捕集方法(機械装置の検討)に分けられる.本年度は,3)スプレードライによる無機塩結晶核の捕集方法について,前年度の円筒型(L-1500mmxID-60mm)からコンパクトな5Lセパラ容器に変更して,電解質希薄溶液を使ったスプレードライ法によるナノメータサイズKC1結晶の生成挙動について検討した.前年度までに,混合溶媒系,混合塩系でも無機塩の溶解度を推定できるモデルを開発している.さらに,前年度は,エタノール水溶液を円筒型の晶析器へ噴霧させ,ナノメータサイズKCI結晶を捕集観察し,エタノール濃度が大きくなるにつれて,KC1結晶核が小さくなることを明らかにした.エタノール濃度を調整するだけで微結晶の平均粒径を制御できることが示唆され,エタノール高濃度の溶液では,1液滴1結晶の考え方と一致した.今年度は,コンパクトな装置に変更したため,希薄電解質の溶液の揮発性を上げなければならず,そのため,溶媒はエタノール水溶液ではなく,DME(ジメチルエーテル)とメタノールの混合溶媒にKClを溶解させて,噴霧実験を行った.その結果,ノズル径が大きいほど,KCl結晶は大きくなり,溶液温度が下がって,KCl濃度を大きくすれば,KCl結晶は小さくなった.つまり,前年度と同様に,Gibbs-Thomsonの理論に従って,過飽和度が大きくなるほどKCl結晶は小さくなった.本実験より、最大頻度の結晶サイズで最も小さかったものは100[nm]であり、SEM写真で見ることのできた最も小さな結晶は約50[nm]であった.本研究は,微粒化液滴内の結晶化により効果的にナノメータサイズ無機塩結晶粒子を得るための操作・装置を4年間で開発するものであった.研究内容を3つに分類して進行させてきた.1)微量の水分を含む電解質溶液モデルの開発(熱力学的な研究)2)ナノメータサイズ無機塩結晶の生成操作の開発(動力学的な操作)3)スプレードライによる無機塩結晶核の捕集方法(機械装置の検討)であった.今年度は,主にそれらの成果を整理して発表し,論文を提出し,また実用的な検討や今後の展開への準備を行った.この研究成果の要点をまとめると,1)各種鱗塩の水溶液の溶解に関して,ユニバーサルな電解質溶液モデルをほぼ構築できたこと,2)無機塩の最小結晶(結晶核)のサイズについて検討するため,光子相関法を使った実験から結晶核発生時のサイズ分布と成長速度を測定した.また,そのナノメータサイズ結晶粒子の大きさと電解質溶液モデルから算出される過飽和の関係について論理的に明らかにしたこと,3)噴霧された電解質水溶液からの結晶核発生実験を行い,バルク溶液からの結晶核発生挙動と比較し,噴霧プロセスの有用性を明らかにした.今後は,スプレー法による結晶核ナノカプセリング操作の研究へと展開を考えている.
ゼブラフィッシュ側線器有毛細胞を用いた内耳におけるオートファジーの役割の解明

オートファジーとは不要になった細胞内のタンパク質や細胞内小器官を分解する仕組みである。このシステムは通常状態の細胞では活性化されていないが、ストレスを受ける事で活性化し、細胞内での異常タンパク質の蓄積を防止する事で生体の恒常性維持に関与している。オートファジーの内耳での働きは十分に解明されていない。オートファジーを誘導あるいは阻害する薬剤ライブラリーを可視化が非常に容易であるゼブラフィッシュ側線器有毛細胞を用いてスクリーニングを行い、内耳でのオートファジーの役割を明らかにする。
バイオミメティック機能による優れた力学特性を有するバイオマテリアルの創製

(1)アルカリ処理法と組成傾斜コーティング法所定の熱処理を施したTi-6Al-4V合金をCT試験片に加工、表面研磨し、疲労予き裂を5mm導入した。5mol/l水酸化ナトリウム水溶液をウォーターバス中で60°Cに保持し、24時間浸漬した。アルカリ処理した試験片を恒温槽内で37°Cに保持し、24時間乾燥させた。アルカリ処理を安定化するため、600°Cで1時間熱処理を施した。その後、擬似体液(SBF)に所定の時間浸漬し、実験に供した。(2)組成傾斜の確認薄膜X線回折の結果、アルカリ処理とSBFに浸漬した試験片の表面には、アパタイトおよび中間層である酸化チタン等の形成が確認されている。オージェ分光の分析結果、最表面では酸素が多く存在しており、基板内部方向にチタンの割合が多くなっている。約400nm程度の厚さを有する不動態皮膜を形成していることも確認されている。いずれにしても組成傾斜に近い構造である。(3)自己修復機能の発現とその機構アルカリ処理を施し、表面に生体適合性を付与したチタン合金の試験片を擬似体液に浸漬することにより、表面にチタン合金とアパタイトの強固な傾斜材料を形成し、き裂を修復させる。組成傾斜アパタイトコーティングにより、約10MPa√<m>の破壊靭性が向上する。その向上は外部要因Extrinsic tougheningにより説明できる。すなわち、チタン合金と傾斜膜の強度差により、最初、チタン合金で降伏が生じ、き裂先端の鈍化により、外部の応力拡大係数Kの低下をもたらし、破壊靭性が見かけ上増加したと考える。現在までの研究実績を以下に記す。(1)チタン合金のアパタイト傾斜コーティングによる自己修復機能の発現アルカリ処理を施し、表面に生体適合性を付与したチタン合金の試験片を擬似体液に浸漬することにより、表面にチタン合金とアパタイトの強固な傾斜材料を形成し、き裂を修復させることが可能であることを見出した。バイオミメティック反応が生じ、き裂が修復したと考えられる。48時間の浸債により、約20%以上の破壊靭性が向上し、自己修復機能の可能性が示された。(2)骨類似コンポジットのプロセスと評価Ca/P比1.67の試料溶液を80°C90°Cに加熱し、長軸径50100μmの繊維状HApを合成した。このHApを2040MPaで一軸加圧し、直径20mmの円板状成形体を作製し、その後1000°C1300°Cで焼成し、開放気孔を有する多孔体を作製した。このHAp多孔体に、真空内で凍結と脱気を繰り返し、気孔内にアゾビスイソブチロニトリルを含有するメタクリル酸メチルモノマーを含浸させ、60°Cに加熱し、ラジカル重合によりHAp-PMMAコンポジットを作製した。これらの多孔体において開放気孔内のモノマーがその場で重合された結果、コンポジットの全気孔率は0.310%となり、多孔体(2752%)と比べ減少し、緻密なコンポジットが得られた。その破壊靭性は約3.7MPa√<m>であり、低弾性率を維持し、HApの高破壊靭性化が達成された。

アルカリ処理を安定化するため、600°Cで1時間熱処理を施した。その後、擬似体液(SBF)に所定の時間浸漬し、実験に供した。(2)組成傾斜の確認薄膜X線回折の結果、アルカリ処理とSBFに浸漬した試験片の表面には、アパタイトおよび中間層である酸化チタン等の形成が確認されている。オージェ分光の分析結果、最表面では酸素が多く存在しており、基板内部方向にチタンの割合が多くなっている。約400nm程度の厚さを有する不動態皮膜を形成していることも確認されている。いずれにしても組成傾斜に近い構造である。(3)自己修復機能の発現とその機構アルカリ処理を施し、表面に生体適合性を付与したチタン合金の試験片を擬似体液に浸漬することにより、表面にチタン合金とアパタイトの強固な傾斜材料を形成し、き裂を修復させる。組成傾斜アパタイトコーティングにより、約10MPa√mの破壊靭性が向上する。その向上は外部要因Extrjnsic tougheningにより説明できる。すなわち、チタン合金と傾斜膜の強度差により、最初、チタン合金で降伏が生じ、き裂先端の鈍化により、外部の応力拡大係数Kの低下をもたらし、破壊靭性が見かけ上増加したと考える。
探求型授業における、映像化を取り入れた評価基準の有効性の検証

【研究目的】保健体育科において探求型授業における,映像化を取り入れた評価基準の有効性の検証をするために実技テスト結果に評価基準を組み込んだ映像化手法の開発し,上記研究を実践し探求型授業における評価方法の確立を検証する事を目的とする。研究を実践する事により,グループ実技の評価が難しいと言われている現状がある中,評価方法を定めることができ,評価者と生徒側が受ける評価の感じ方の差といった課題を解消し,評価者にとっても生徒側にとっても有効な評価につながると考えられる。【研究成果】上記研究の実技テスト結果に評価基準を組み込んだ映像化手法の開発について,単元時間内で各グループが実技内容を撮影し,パソコンでデータ編集し,映像化したものを大型スクリーン用いてプレゼンテーション形式で生徒自ら発表させ全体共有を図る計画で実践を行った。保健体育だけでなく総合・学活の授業などでも同じ意図で行った。生徒が映像化することがやはり難しく思い、教員が見本映像を使用しながら進めていく事が効果的であると実感した。撮影や簡単な編集までは行えるが、それを評価と結びつけることは「パソコンの編集能力」が関わってくるので,実技評価としては切り離す必要があると考えられる。しかし全体共有(大型スクリーン)を用いて共有し、生徒内プレゼンテーションや生徒内評価するまでなら十分実践していける範囲でもあった。【研究発表】平成29年度大阪教育大学附属学校間研究交流会において,「つなぐ力」をもった子どもの育成課題解決型学習を通しての中で発表を行った。
神経活動による遺伝子応答

本研究班は、重点研究申請のために組織されたものである。昨年度は、三木が代表者となり「神経活動による遺伝子応答」という課題で重点研究を申請したが、ヒアリングにいたらなかった。そこで、本年度は、3つの総合研究班(自治医大・川合述史、慶応大学・医・川村光毅、大阪大・医・三木直正)が一緒になり、合同で平成6年度重点研究を申請することにした。東京で1回、大阪で2回、各総合(B)の代表者と重点研究班長予定者が集まり、重点研究申請のために討論を重ねた。また、平成6年1月31日に大阪の千里ライフサイエンスホールで、公開シンポジウム「ニューロンネットワークの組織化とその可変性」を行い、多数の参加者を得た。平成6年2月中旬に、大阪大・医・津本忠治を代表者として、平成7年度発足重点研究「神経回路の機能発達」を4班構成で申請した。なお、公開シンポジウムの講演および発表者は次の通りである。1、山本恒彦(京都府立医大):大脳皮質における特異的神経結合の形成2、竹市雅俊(京都大):カドヘリンと神経組織構築3、祖父江憲治(大阪大):神経成長円錐の形態形成とアクチン系細胞骨格の役割4.広川信隆(東京大)神経細胞の形態形成とそれにかかわる細胞骨格の機能5、高坂新一(国立精神・神経セ):グリア細胞由来神経栄養因子6、三木直正(大阪大):新しい細胞接着因子gicerinの構造と機能7、池中一裕(生理研):脳神経系発達過程における脳特異的遺伝子の発現8、御子柴克彦(東京大):神経系発生分化の分子・細胞生物学的解析本研究班は、重点研究申請のために組織されたものである。1、山本恒彦(京都府立医大):大脳皮質における特異的神経結合の形成2、竹市雅俊(京都大):カドヘリンと神経組織構築3、祖父江憲治(大阪大):神経成長円錐の形態形成とアクチン系細胞骨格の役割4.広川信隆(東京大)神経細胞の形態形成とそれにかかわる細胞骨格の機能5、高坂新一(国立精神・神経セ):グリア細胞由来神経栄養因子6、三木直正(大阪大):新しい細胞接着因子gicerinの構造と機能7、池中一裕(生理研):脳神経系発達過程における脳特異的遺伝子の発現8、御子柴克彦(東京大):神経系発生分化の分子・細胞生物学的解析
マウスにおける減数分裂を制御する遺伝子の検索

マウス精巣より調製したcDNAライブラリーを用いて、分裂酵母の減数分裂不能な突然変異を相補するマウス遺伝子を検索した。分裂酵母mei2は、減数分裂前DNA合成および減数第一分裂に必須なRNA結合タンパク質をコードし、sme2遺伝子はmei2遺伝子産物と結合するRNA分子(meiRNA)をコードしている。mei2あるいはsme2遺伝子の突然変異を相補するマウス遺伝子12種を単離した。その中には、RNA結合タンパク質をコードしていると考えられる遺伝子が3つあり、2つは既存のものであったが、他のひとつは302アミノ酸からなる新規のRNA結合タンパク質をコードしていた。この遺伝子の発現を調べると、複数の長さの転写産物のうち、1.2kbのmRNAが精巣特異的に転写されていた。mei2をアレル特異的に相補するクローン♯ME5はDnaJファミリーに属するタンパク質をコードし、精巣で特に強い発現を示した。また、アポトーシスに関与するシステインプロテアーゼをコードするマウスNedd2遺伝子が、減数分裂前DNA合成に欠損をもつmei2-197E変異と、減数第一分裂に欠損をもつmei2-33変異の両方を相補することがわかった。一方、分裂酵母mes1は減数第二分裂に必須な遺伝子であるが、その遺伝子産物の生化学的な活性は明らかでない。mes1遺伝子の突然変異を相補するマウス遺伝子として、癌原遺伝子のc-cblとαチューブリン遺伝子が得られた。c-cblは、その機能は明らかにされていないが、細胞骨格系との相互作用が示唆されている。また、mes1をマルチコピーで抑圧する分裂酵母遺伝子を単離したところ、微小管の構造調節に関与すると考えられているタンパク質と相同生をもつ遺伝子が得られた。これらのことから、mes1遺伝子産物は減数第二分裂期において微小管の構造調節に関与している可能性が示唆された。
数１００ＭｅＶ級イオンマイクロビーム安定化のためのビームモニタの開発

本研究では、数100MeV級高エネルギーイオンマイクロビームの強度分布を測定するビームモニタの開発を目的とした。具体的には、薄いシンチレータを直付けした撮像素子によってビーム強度を測定した。シンチレータとして透明度と輝度が高くイオンビーム照射によるダメージが比較的少ないフッ化カルシウムを選択した。また、撮像素子としてCCDやCMOSを使用した。260MeVネオンビームの照射実験の結果、CCDの場合、数カウント/秒のビームの照射位置を7μm以下の空間分解能で取得できた。また、CMOSの場合、数100カウント/秒のビーム強度を検出可能であった。数100MeV級高エネルギーイオンマイクロビーム形成時のビームの強度は、数万個/秒フェムトアンペア級である。このようなビーム強度は電流測定の下限以下かつ粒子測定の上限以上であるため、ビーム軌道の有効な計測手段が無かった。そこで本研究では、数10μmの空間分解能でビームの強度分布をリアルタイムに測定するイオンビームモニタを開発する。具体的には、ビーム照射によって高効率で発光する薄膜シンチレータを表面に直付けしたCCD (charge coupled device)センサ又はCMOS (complementary metal-oxidel-semiconductor)センサによってビーム強度を測定する。平成24年度に製作とα線源によるオフライン試験を行い、平成25年度にビームを用いたオンライン試験を実施、平成26年度にはビームモニタとして実際に使用する計画で開発を開始した。平成25年度は、薄膜シンチレータとして厚さ500μmのユーロピウム活性化フッ化カルシウム(CaF2(Eu))を用いて作製したビームモニタの出力信号を、コンピュータに取り込みビーム強度をリアルタイム計測するシフトウェアの開発し、実際に3MeV-Hビーム及び260MeV-Neビームで大気中で照射するオンライン試験を計画通り行った。どちらのビームでもその強度を数100ミリ秒の間隔で取得し、リアルタイムにグラフ描画させることに成功した。また、真空中で3MeV-Hビームによる照射実験を行ったところ、真空中の安定動作にはセンサの信号処理を担う電子回路の放熱が不可欠であることが判明し、現在その検討を行っている。これらの成果の一部は国際学術誌NIMBで論文発表された。数100MeV級高エネルギーイオンマイクロビーム形成時のビームの強度は、数万cpsフェムトアンペア級である。このようなビーム強度は、電流としては少なすぎるが粒子としては多すぎて測定が困難であるため、ビーム軌道の有効な計測手段が無かった。そこで本研究では、数10μmの空間分解能で、ビームの強度分布を高速に測定するイオンビームモニタの開発を目指している。具体的には、薄膜シンチレータに直付けした撮像素子によってビーム強度を測定する。このビームモニタによる測定結果を、ビーム輸送パラメータにフィードバックさせれば、困難であった高エネルギーイオンマイクロビーム強度の数時間にわたる安定化を実現可能である。平成24年度は、ビーム強度モニタの設計と製作及び撮像素子からのデータを取得するためのプログラム開発を行った。まず、薄膜シンチレータの検討を行い、透明度と輝度が高いことと、イオンビーム照射によるダメージが比較的少ないことから、フッ化カルシウムを選択した。ただし、機械的強度が低く薄膜化が困難であることから厚さを0.5mmとした。撮像素子としては、当初高感度であることからCCD (charge-coupled device)を想定していたが、比較的安価なCMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)も使用した。CCDセンサを用いた260MeVネオンビームの照射実験の結果、100cps以下のイオン照射による発光を取得可能であることを確認できた。また、CCDセンサの替りにCMOSセンサを用いてアメリシウム241から放出されるα線を検出するオフライン試験を開始した。平成25年度までの2年間で開発したビームモニタを、当初計画通り平成26年度に、原子力機構高崎量子応用研究所イオン照射研究施設の集束式高エネルギーマイクロビーム形成装置に設置し、フィードバックによるステアリング電磁石電源の自動制御システムを構築することによって、ビームの安定化を行う予定であった。しかし、研究代表者の本務において、平成26年3月平成27年2月の期間、国外に長期出張する必要が生じ、自動制御システムの構築及び高エネルギーマイクロビームラインを用いた実験実施が困難であったため、当初の平成26年度までの3年計画を平成27年度までの4年間に延長した。このようなビーム強度は、電流としては少なすぎるが、粒子としては多すぎ測定が困難であるため、ビーム軌道の有効な計測手段が無かった。そこで本研究では、数10マイクロメートルの空間分解能で、ビームの強度分布を高速に測定するイオンビームモニタを開発を目的とした。両面研磨した厚さ500マイクロメートルのユーロピウム活性化フッ化カルシウム(CaF2(Eu))シンチレータをCMOS画像センサ上に密着して設置することによって、フェムトアンペア級で径が数マイクロメートルの260MeVのNeビームの位置を、光学レンズ系を使用せずとも数10マイクロメートルの空間分解能で、ビーム位置を検出可能であることがわかった。さらに、そのビームスポットの重心を計測するソフトウェアを開発し、ビームの位置のずれを1秒以下の時間分解能で数10分間にわたって安定して計測することに成功した。

また、CMOS画像センサの真空中での安定動作には信号処理回路の放熱が不可欠であることが判明したが、熱伝導性シートを基板に密着させることで、解決可能であることがわかった。以上から、ビーム位置のずれをビームシフタ電源にリアルタイムでフィードバックし、ビーム軌道を数10分間に渡って安定させる目処を得た。本研究では、数100MeV級高エネルギーイオンマイクロビームの強度分布を測定するビームモニタの開発を目的とした。具体的には、薄いシンチレータを直付けした撮像素子によってビーム強度を測定した。シンチレータとして透明度と輝度が高くイオンビーム照射によるダメージが比較的少ないフッ化カルシウムを選択した。また、撮像素子としてCCDやCMOSを使用した。260MeVネオンビームの照射実験の結果、CCDの場合、数カウント/秒のビームの照射位置を7μm以下の空間分解能で取得できた。また、CMOSの場合、数100カウント/秒のビーム強度を検出可能であった。本課題は、集束式高エネルギーイオンマイクロビームの安定化に有用なビームモニタの開発が目的であり、その実証実験には原子力機構高崎量子研究所が保有する集束式高エネルギーマイクロビーム形成装置が必要不可欠である。しかし、研究代表者がその本務において平成26年度のほぼ全期間にわたって国外に長期出張する必要があったため、必要な実験が実施できず遅れが生じた。イオンビーム工学研究代表者の長期国外出張によって平成26年度に実施できなかった実験等を、平成27年度に行う予定である。ただし、本課題で最終的に得られるビームモニタの性能は、使用する撮像素子や制御コンピュータ等の性能に大きく依存するため、それらの機器性能の向上を考慮し、適宜購入物品等を変更する。交付申請書に記載したとおり、開発したビームモニタからの信号を取り込むソフトウェアを開発しリアルタイムでビーム強度や位置を検出することに成功した。交付申請書に記載した計画通り、CCDとシンチレータによる装置を開発及び重イオンマイクロビームを用いたビームモニタの特性試験を行い、イオン照射による発光を取得することができた。更に、CCDセンサの替りにCMOSセンサを用いてα線を検出するオフライン試験を開始した。本課題で必要な撮像素子や制御コンピュータ等は性能の進歩向上が著しい機器であり、実験等を実際に実施する時点で調達することが妥当である。研究者の長期国外出張により、実験等の実施は次年度となるため、次年度使用額が生じた。ビームモニタを真空中で安定動作させるために、信号処理回路の効率的な冷却法を開発する。その後、真空中にビームモニタを設置し、その信号からビーム軌道を制御するビームシフタをフィードバック制御し、微弱なビームの長時間安定を可能とするビームモニタとして完成させる。今後、サイクロトロンの高エネルギーイオンマイクロビーム形成装置を用い、260MeVのネオンビームを2μmφ程度に集束させて、ビームモニタに照射し、その検出下限と検出強度のリニアリティ、応答速度及び発光の広がりを明らかにする。
明視野透過型光学顕微鏡及び画像解析装置による組織・細胞の3次元的解析

本年度は前年度までに作成した画像解析ソフトウェアを利用してさらに良好な画像が得られるよう試みた.前年の問題点であった標本を傾斜して画像を入力するときに顕微鏡の対物レンズの作動距離が短くカバーガラスと対物レンズが衝突する問題は同倍率で作動距離の長い対物レンズが入手できたためこれを用いて画像の入力を試みた.材料は前年と同様のアスペルギルス肺炎のPAS染色標本,カリニ肺炎のグロコット染色,進行性核上麻痺の異常τ蛋白染色,卵巣MMMTのPTAH染色について行った。その結果,以前の対物レンズよりやや立体感が増したものの,やはり作動距離に限界があり,満足の得られるものではなかった.分解能を保ったまま対物レンズの作動距離を十分に長くすることは極めて特殊で高価なレンズを要し,レンズの設計から始めなければならず,本研究の最終到達目標である通常業務への応用が困難となるため,この方向からの改良は断念した.次にソフトウェア的に改良を試みた.ソフトウェア的に画像を仮想的に傾けて入力されるよう画像入力アルゴリズムを変更し画像の再構築を試みた.その結果,上記の方法よりも立体感は増加したが,仮想的に傾けた状態の入力は画像の各断面の入力時に移動する上下幅による画像の差異がノイズとなって現れ,画質の低下が著しくみられた.この原因は上下方向のサンプリング幅が広いため隣接する水平面の画像の差異が大きくこれがノイズの発生の原因と予想された.上下方向のサンプリング幅を狭くするためにはコンピュータの処理速度,メモリ,画像保存容量を増加させなければならなため,次年度以降はコンピュータの性能向上を図り,良好な画像の構築を試みたい.本年度は画像取り込みをこれまでよりも安定性・再現性を高めるため顕微鏡の焦点面移動を電動化しコンピュータでコントロールできるよう装置を作製、組み込んだ。この結果、これまでは顕微鏡の微妙な操作が必要であった部分が改善した。そしてこれまでに作成したソフトウェアを利用し、症例を収集し3次元的解析の1つを試みた。症例はアスペルギルス肺炎のPAS染色標本、カリニ肺炎のグロコット染色、進行性核上麻痺の異常τ蛋白染色、卵巣MMMTのPTAH染色について行った。まず焦点深度が深い像が鮮明に得られるか確認するため、我々が以前に考案したアルゴリズムによる再構築像を形成した。その結果、アスペルギルス菌は菌の隔壁構造がやや明瞭となった。カリニ原虫は三日月状の構造が明瞭となった。異常τ蛋白を取り込んだグリア細胞は細胞突起が非常に長く明瞭に観察された。MMMTは観察しにくい横紋構造がよく現れた。いずれも通常の顕微鏡写真よりも優れた画像を得ることができた。次に3次元的な構造を明らかにするために標本を左右にわずかに傾け、それぞれの再構築画像を形成した。これらの画像を左右に並ベ、3次元構造を観察した。この結果、立体視は可能であったものの、その立体感は弱く3次元的な理解や定量化は困難であった。この原因は顕微鏡の対物レンズは高倍率のものは作動距離が短いため標本を傾ける角度が非常に制限されることにあった。次年度は標本を傾けることなく3次元的解析ができるようにソフトウェア的に良いアルゴリズムをいくつか検討する予定である。そして最も良い結果が得られたものを採用し、病変の定量的評価、良悪性の判断に応用する予定である。その結果,以前の対物レンズよりやや立体感が増したものの,やはり作動距離に限界があり,満足の得られるものではなかった.分解能を保ったまま対物レンズの作動距離を十分に長くすることは極めて特殊で高価なレンズを要し,レンズの設計から始めなければならず,本研究の最終到達目標である通常業務への応用が困難となるため,この方向からの改良は断念した.次にソフトウェア的に改良を試みた.ソフトウェア的に画像を仮想的に傾けて入力されるよう画像入力アルゴリズムを変更し画像の再構築を試みた.その結果,上記の方法よりも立体感は増加したが,仮想的に傾けた状態の入力は画像の各断面の入力時に移動する上下幅による画像の差異がノイズとなって現れ,画質の低下が著しくみられた.この原因は上下方向のサンプリング幅が広いため隣接する水平面の画像の差異が大きくこれがノイズの発生の原因と予想された.上下方向のサンプリング幅を狭くするためにはコンピュータの処理速度,メモリ,画像保存容量を増加させなければならなため,次年度以降はコンピュータの性能向上を図り,良好な画像の構築を試みたい.
完全な再生可能資源化を目指したリグニンからポリアセニックファイバーへの展開技術

地球上で芳香族を最も多く含むリグニンは,生物有機資源、高分子物質のバイオマス原料として期待されている。本研究では,リグニンに金属イオン(Fe(II),Co(II)等)を担持させ,不活性雰囲気下(アルゴン,水素等)での熱処理によって芳香族が直線状に配列したポリアセニックファイバー(PAF)を生成し,高分子複合材料の補強材料(フィラー)として提供する。ここでは,1)リグニンに担持する金属イオンをPAF生成の触媒として機能させること,2)長さマイクロメートルのフィラーを創出し,副生成物を排出しないこと,3)PAFの構造・物性,熱可塑性樹脂と混合したときの強度が従来(化石資源由来)のフィラーと同等であることを実証し,最終的に複合材料の主原料だけでなくフィラーもバイオマスとする完全な再生可能資源化に繋げることを目指す。30年度では,森,板橋の研究グループでは,アンモニア処理を行ったリグニンは処理を行っていないものと比べ、重金属吸着量が約10倍向上していることがわかり、この結果がアルゴン雰囲気下で1000°Cの熱処理によって得られたカーボンの生成効率の向上につながることを示唆した。また、金属触媒として用いたFe(II)及びCo(II)の化学形態をX線回折で調べた結果、アルゴン雰囲気下で焼成した後のPAF内の鉄及びコバルトは酸化物態として存在していることを突き止めた。一方,尾崎,石井の研究グループでは金属を担持したリグニンの熱処理及び物性解析を実施した。その結果,溶解させたリグニンに安定に吸着する金属がFeとCoであることが分り,金属を担持したリグニンを熱処理した後の構造解析においてもFeとCoが炭素化過程に強い影響を与えることが分った。森,板橋のグループでは,昨年度の研究を継続し,カーボン材料の原料である金属担持リグニンの物性解析と熱処理後に見られる構造変化との関係を検討した。今年度は、リグニンの種類を疎水性のリグニンとアルカリ(炭酸ナトリウム塩)によって処理した親水性のリグニンの2種類に絞りこんで上記検討を進めた。また、新たな試みとして、共同研究者の助言により、リグニンに内在するアルカリ金属イオンをアンモニアによって脱離し、リグニンへの重金属イオン(Fe(II)とCo(II))の担持量を増やすことで、高効率なカーボン生成を試みた。その結果、アンモニア処理を行ったリグニンは処理を行っていないものと比べ、重金属吸着量が約10倍向上していることがわかった。ただし、この結果がアルゴン雰囲気下で1000°Cの熱処理によって得られたカーボンの生成効率の向上につながっているか判断することは現段階では難しく、光学顕微鏡の他にX線回折装置、ラマン分光光度計、透過型電子顕微鏡などを駆使して解明していく。石井,尾崎のグループでは,森グループで調製した金属担持リグニンを熱処理し、熱重量(TG)分析を行い,金属種がリグニンの熱分解,炭素化過程へ与える影響を調査した結果,FeとCoは触媒炭素化に起因する高温側ピークを増大させることが分かった。金属の触媒作用によってPAFを得るという本研究の目的を踏まえ,TG分析の結果より,リグニンに担持する金属種にはFeとCoが最適であると考えられる。以上,30年度に実施計画に計画と照合して,廃材からリグニンを抽出する試験は来年度に持ち越されることになったが,上述のように新たな試みも多く実施され,リグニンの再資源化に資する知見は飛躍的に増加したことから,おおむね計画通りに実施されたものと評価する。本研究は、リグニンの再資源化に資する複合材料への変換だけでなく、天然材料を液相内で金属イオンと反応させ高温熱処理で一気にカーボンに生成させる方法と発想は、これまでほとんど報告されなかった技術であった。そこで,森らは,2018年4月から高知大知財部と共同で特許の出願準備を進めていたが,結果的に企業からの支援が得られず,本学の出願費用も限られることから今回は断念することなった。これより,今年度は国際学術誌への投稿し,国内外の学会発表など外部に発信するため,【現在までの進捗状況】で得られた課題克服と今年度の研究計画を遂行する。その他に,今年度,森,板橋グループでは,1)リグニンへの重金属吸着量とカーボンの生成効率との定量的関係、2)サイズ排除/分配クロマトグラフィーを駆使した副生成物の分析を、石井、尾崎グループでは、1)PAF生成の熱処理条件の最適化、2)CNT等との物性・強度の比較、3)熱可塑性樹脂にPAFを混錬したときの機械的強度試験を実施する。以上より、得られた試料はリグニンの熱処理を行い単層シートのPAF生成を実現する方法を見出し,炭素化工学への新しい知見を与える。

ここでは,1)リグニンに担持する金属イオンをPAF生成の触媒として機能させること,2)長さマイクロメートルのフィラーを創出し,副生成物を排出しないこと,3)PAFの構造・物性,熱可塑性樹脂と混合したときの強度が従来(化石資源由来)のフィラーと同等であることを実証し,最終的に複合材料の主原料だけでなくフィラーもバイオマスとする完全な再生可能資源化に繋げることを目指す。29年度では,リグニンからPAFまでの効率的生成ルートの探索をテーマに,森,板橋の研究グループでは,リグニンに担持する金属の選定とパルプ廃液や廃材からのリグニン抽出を,石井,尾崎の研究グループでは,金属を担持したリグニンの熱処理及び物性解析を実施した。その結果,溶解させたリグニンに安定に吸着する金属がFeとCoであることが分り,金属を担持したリグニンを熱処理した後の構造解析においてもFeとCoが炭素化過程に強い影響を与えることが分った。今後は,FeとCoを金属触媒としたリグニンからPAFへの生成過程を明らかにしていく。森,板橋のグループでは,市販されたリグニンを3種類購入し,物性解析を行った。その結果,本研究で使用しているリグニンは典型的な木質系バイオマスから抽出されたリグニンの構造と類似しており,これをモデル物質と使用可能であることを見出した。次に,数種類の各遷移金属を溶解させた酸性水溶液にリグニンを添加し,室温で反応させ,金属担持リグニンを調製した。調製された試料の物性を評価した結果,Fe(II)とCo(II)がリグニンに対し安定に吸着できることが分った。さらに,溶液状態にある金属担持リグニンを60ー100 °Cで乾燥したところ,立方体の塊状の結晶と5ー20 mmの繊維状の結晶が得られた。これら2種類の結晶を分けて,それぞれ群馬大にて熱処理及びその後の物性解析を実施した。石井,尾崎のグループでは,調製された金属担持リグニンと参照として市販リグニンの熱重量(TG)分析を行い,金属種がリグニンの熱分解,炭素化過程へ与える影響を調査した。TG曲線を微分して得られるDTG曲線において,370 °Cと650 °Cに重量減少ピークが確認された。これらのDTGピークについて,370 °Cのピークはリグニンの熱分解,650 °Cのピークは触媒炭素化によるものと推察された。また,これらのDTGピークのピーク温度や強度は,担持した金属種によって異なることが分かった。特に,FeとCoは触媒炭素化に起因する高温側ピークを増大させることが分かった。金属の触媒作用によってPAFを得るという本研究の目的を踏まえ,TG分析の結果より,リグニンに担持する金属種としてFeとCoが最適であると考えられ,森,板橋のグループの見解と一致した。以上,29年度に実施計画に計画と照合して,実際の廃材からリグニンを抽出する工程までには至らなかったものの,その他は計画通り実施されたものと評価する。地球上で芳香族を最も多く含むリグニンは,生物有機資源、高分子物質のバイオマス原料として期待されている。本研究では,リグニンに金属イオン(Fe(II),Co(II)等)を担持させ,不活性雰囲気下(アルゴン,水素等)での熱処理によって芳香族が直線状に配列したポリアセニックファイバー(PAF)を生成し,高分子複合材料の補強材料(フィラー)として提供する。
光機能性結晶と高分子光導波路とを接合した新規光導波路の作製

現在ファイバーツーザホーム(FTTH)に代表されるような、加入者の近傍まで光ファイバーを敷設し、高速かつ広帯域のサービスをオフィスや一般家庭に提供しようとするためのアクセス網の構築が進展している。ここで光ファイバーからの信号を処理し、オフィス内や一般家庭内で活用できる情報とするためには高速性・高感度性・高効率性を有する光信号処理光導波路が必要である。しかし現在、経済的かつ簡便な光信号処理光導波路は実現されておらず、アクセス網の光化も当初の計画ほど進んでいない。本研究ではこのような状況に鑑み、高速性・高感度性・高効率性を有する光信号処理光導波路として、光機能性結晶を光透過性に優れる高分子光導波路と接合した新規な光導波路の作製を行い、接合光導波路の効果を明らかにした。光機能素子の低パワー動作の実現には、光導波路化による入射光の閉じ込めが望ましいため、光機能性有機結晶の光導波路化が検討されているが、高い機能を有する有機結晶は使用波長における光損失が大きく、光導波路の実用性に欠けていた。本研究によって高分子材料を用いた光導波路作製における低温プロセス性を生かし、光スイッチ機能、波長変換機能、波長選択機能などを有する非線形光学結晶材料を高分子光導波路と一体接合できることを実証した。優れた非線形光学特性を有するDAST結晶については、機能発現に必要な結晶部分と光の透過性に優れる高分子材料を一体化し、役割分担させることに成功した。異種材料の複合光導波路化研究として、透明高分子と電気光学高分子の接合構造化が既に行われているが、結晶とアモルファス材料(透明高分子)の接合化、すなわち、性質が全く異なる材料の接合構造化という、新しい学術分野を開発した。本研究の結果によって今後、ガラス光導波路が現在直面している低価格化の限界を打破し、経済的かつ簡便な光信号処理回路が実現され、停滞しているアクセス網の光化計画の進展をもたらすと期待される。本研究成果のさらなる意義は、技術的、経済的観点のみならず、現在のガラス光回路が取り組んでいるハイブリッドなオプティカルベンチを、高分子光導波路を基板として機能材料を一体組み込んだ新しいモノリシックなオプティカルベンチの実現という点にある。本年度は有機イオン性結晶として、無機材料の電気光学効果を2倍上回るジメチルアミノスチルバゾリウムトシレート(DASTと略記)を対象に、透明性に優れる高分子である紫外線硬化型エポキシ樹脂(UVエホキシ)との接合構造化を検討した。このための第一のアプローチとして、標準的なフォトプロセスとエッチング技術とを組み合わせた技術の可能性を検討した。DASTは一般的有機溶剤に可溶であるとともに、イオン性であるために水にも可溶といった問題を抱えている。このため通常のレジストプロセスではなく、リフトオフによるレジストプロセスを採用した。リフチオフ層にポリメチルタクリート(RMMA)を用い、レジスト層を積層、パターン化ののち、酸素を用いた反応性イオンエッチング(酸素RIE)によって光導波路パターンを形成、トルエンで残存レジストをリフトオフしてコアリッジを得た。この手法をもとに、UVエポキシとの接合光導波路作製を行った。

すなわち、酸素RIEおよびリフトオフプロセスによってDAST結晶の光導波路長部分を形成後、UVエポキシをスピンコートし、DAST上部の樹脂をエッチング後、同様の手法により接合化を実現した。これは有機結晶と透明高分子で構成される始めての接合光導波路であり、機能を得る結晶部分と、光の伝搬を担う高分子部分の最適化によって、新規な光導波路型素子の実現につながる。一方、フォトプロセスとエッチング技術の組み合わせに比べ、簡便な光導波路作製法として、フォトブリーチング技術に着目した。結晶への紫外光照射による分子構造変化(トランスーシス異性化、あるいはデコンポジション)による屈折率の低下を活用し、紫外光照射をクラッド領域とする技術である。本技術をDAST結晶に適用し、ブリーチングによる屈折率変調深さを評価したところ、78μmの領域まで屈折率を低下させることができた。本技術によってDAST光導波路が形成でき、光透過性はリフトオフプロセスを活用したドライエッチングによる光導波路と同じレベルであった。本技術と組み合わせる接合構造用の透明性に優れる高分子は、DAST同様、紫外光照射によって化学変化をおこす構造を必要とする。そこで、最も可能性の高い高分子として、アゾベンゼン色素を側鎖に有する材料の検討を進めている。この材料に対しては、光の透過性が求められるため、骨格となる高分子の構造のみならず、結合する色素構造についても最適化が必要と考えられる。本年度は有機イオン性結晶として、ジメチルアミノスチルバゾリウムトシレート(DAST)を対象に、接合構造光導波路化を検討した。標準的なフォトリソグラフィーと反応性イオンエッチング(酸素RIE)を組み合わせた技術では接合構造化が実現できることを昨年度明かにしたが、本プロセスは煩雑かつ初期投資(設備投資)が嵩むことから、簡便な手法の可能性について検討を行った。従来、アゾベンゼンやスチルベン色素を結合した高分子では、紫外線照射によってトランス-シス異性化、あるいは分子結合の開裂によって屈折率が低下し、この部分をクラッドとした光導波路形成が可能である。DAST結晶自体も紫外光照射による分子構造変化により屈折率が低下が低下し、深さ78μmの領域まで屈折率が変調されることを明らかにしたが、接合型光導波路では、高分子部分もDASTと同じようなレベルの屈折率低下を不す必要が有り、かつ光透過性に優れている必要がある。このための高分子として、本研究室で見い出したアゾベンゼン色素を側鎖に結合したポリアリルエーテルを選択した。フルオレンを含むポリアリルエーテルは、通信波長1.3μmにおいて0.4dB/cmの損失値であり、かつアゾベンゼン部位は容易にフォトブリーチ可能である。DAST結晶薄膜をガラス基板上に成長させ、その上部に色素結合ポリアリルエーテルをスピンコートしたのち、結晶表面までエッチバックすることで、DASTと高分子の接合面を形成した、その後フォトマスクを介して超高圧水銀ランプを光源としてフォトブリーチングを行った。結晶部および高分子部のブリーチング速度に差があったが、照射部と未照射部の屈折率差はシングルモード光導波路形成を可能とするものであった。光導波路構造は、ビーム伝搬法を用いた計算によって最適化した。
宇宙科学における日欧共同研究

日本とヨ-ロッパの科学衛星・ロケットを用いる宇宙科学協力は、これまで、太陽地球系科学、惑星科学、高エネルギ-物理学及びそのミッションを遂行するための工学的側面を対象としてきた。今回の日欧宇宙科学者の協議では、IACG(宇宙科学関係機関連絡協議会)が行われる機会をとらえて、上記4つの分野での懸案の課題及び今後の協力の方向・テ-マが議論された。1.太陽地球系科学ー日本の「あけぼの」が1989年2月に軌道に投入され、1990年代に展開されるヨ-ロッパを含む世界的磁気圏探査の協力につき、具体的テ-マが提出された。即ち、太陽と太陽風に関する研究、Satellite Situation Centerの活動方針、デ-タ交換におけるIACGの役割、ワ-クショップの開催などである。科学衛星によって取得した観測デ-タの相互利用については、3月のイタリアのフラスカティで会合を行い、今回の議論によってうけつがれた。こゝでは、NASA、インタ-コスモスも参画したネットワ-クについて、いかに日欧の効率的な交換が行われるべきか、が議論され、それぞれのミッションに応じた提案が成された。2.ミッション解析、ミッション・プランニング1990年代に大規模に展開される国際太陽地球系科学観測計画に登場する世界各国の衛星について、各国から詳しいデ-タが予め提供され、ミッション選択・遂行上の相互補完性が検討された。この点は今後も改訂が必要である。3.スペ-スVLBIースペ-スVLBIにおいて認可されているミッションは、日本のMUSESーB、ソ連のラジオアストロンのみである。当面この二つの計画を地上から支援するための方策が、その学問上予想される成果とともに話し合われた。4.惑星探査ー現時点では太陽地球系物理学ほど、多国間協力が行われているものはないが、日欧を含む世界中の計画が、認可・未認可を含めて出され、協力の可能性について検討された。5.高エネルギ-物理学ーX線天文学を中心とする高エネルギ-の宇宙物理学では、日本がリ-ダ-シップを握る位置にある。今回の会議に先立ってイタリアのボロ-ニャで開催されたX線追究系についてのシンポジウムとつながる形で、今後の協力対応策が話し合われた。
自己免疫性網膜症の発症機序の解明

自己免疫機序で発症し、未だ有効な治療法が確立していないAIRには眼外臓器に腫瘍がみられるものと見られないものがある。さらに腫瘍のうちでは上皮由来の癌、悪性黒色腫、良性腫瘍によって本症が引き起こされていることが報告されているが、これらの詳しい病態および発症機序は不明である。そこで本研究課題では1)腫瘍の違いによる網膜特異抗原に対する自己抗体獲得機序の解明および2)腫瘍に寄らない網膜特異抗原に対する自己抗体獲得機序の解明癌患者の一部に腫瘍組織と神経組織に共通抗原が生じるためこれらに自己免疫を獲得し、種々の神経障害を呈するparaneoplastic syndrome(PNS)が知られている。このうち癌関連網膜症では、同様な機序で網膜に対する自己免疫を獲得し、網膜色素変性様の進行性の網膜変性をきたす疾患で、これには肺癌等に随伴し、狭義の癌関連網膜症CAR(cancer-associated retinopathy)と、悪性黒色腫に随伴し、CARとは臨床像が異なり、病理学的に網膜双極細胞が障害される悪性黒色腫随伴網膜症MAR (melanoma associated retinopathy)の2種類がある。CARおよびMAR患者の血清中には網膜に特異に発現し、視覚情報の処理機構に深くかかわる因子に対する自己抗体が検出され、これが網膜を特異的に傷害することで発症することが報告されている。CARでは網膜視細胞で明暗順応を制御するCa2+結合蛋白質リカバリンなどの網膜抗原に対する自己抗体が、MARではヒトTRPM1の変異が先天性停止性夜盲症の原因遺伝子で網膜ON双極細胞の活動を司るイオンチャネルTRPM1に対する自己抗体の存在が報告されている。今回申請者らは平成25年にまず最初➀なぜ腫瘍の違い、癌、悪性黒色腫、良性腫瘍で類似のあるいは異なる網膜自己抗体ができるのか?を検討した。癌患者の一部に腫瘍組織と神経組織に共通抗原が生じるためこれらに自己免疫を獲得し、種々の神経障害を呈するparaneoplastic syndrome(PNS)が知られている。最近我々は良性腫瘍患者や全く全身に悪性腫瘍が無いにもかかわらず血清中に網膜自己抗体を有し、CARおよびMAR類似の網膜症の存在が明らかになってきた(Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2012)。また我々の研究グループはMARではなくCAR患者の血清中にも血清抗TRPM1抗体を見出した(PLoS One. 2011;6(5):e19911. Doc Ophthalmol 2011;122:191-197.)。以上のことから最近ではこれら血清中に抗網膜自己抗体を有する網膜症をまとめて自己免疫性網膜症(AIR: autoimmune retinopathy)と呼ぶようになってきている。しかしながら同時にこれらの知見は、AIRを理解するために以下の疑問が新たに湧いてきた。そこで自己免疫性網膜症(AIR: autoimmune retinopathy)の発症機序を検討する目的で1)なぜ腫瘍の違い、癌、悪性黒色腫、良性腫瘍で類似のあるいは異なる網膜自己抗体ができるのか, 2)なぜ腫瘍が無いにもかかわらず、網膜自己抗体ができるのか?を明らかとするためにすでにCARおよび良性腫瘍で自己抗原として見出されているリカバリンとCARおよびMARで自己抗原として見出されているTRPM1についてA)どのような癌、良性腫瘍にリカバリンやTRPM1がどのような頻度で異所性発現するのか?B)リカバリンやTRPM1がどのような機序で癌に異所性発現するのか?C)癌に異所性発現したリカバリンやTRPM1がどのような機序により自己免疫を獲得するのか?D)腫瘍に関係ないAIRの自己免疫を獲得の可能性の一つとしてmolecular mimicry(分子相同性)の可能性について検討した。最近では血清中に抗網膜自己抗体を有する網膜症をまとめて自己免疫性網膜症(AIR: autoimmune retinopathy)と呼ぶようになってきている。なぜ腫瘍の違い、癌、悪性黒色腫、良性腫瘍で類似のあるいは異なる網膜自己抗体ができるのか?なぜ腫瘍が無いにもかかわらず、網膜自己抗体ができるのか?これらの2つの疑問はAIRを理解する上で最も重要であり、本研究課題で解決すべき研究課題である。そこでAIRの発症機序を検討する目的で、申請者らの研究グループは平成25年より27年までの3年間の検討を行い、A)どのような癌、良性腫瘍にリカバリンやTRPM1がどのような頻度で異所性発現するのか?、B)リカバリンやTRPM1がどのような機序で癌に異所性発現するのか?、C)癌に異所性発現したリカバリンやTRPM1がどのような機序により自己免疫を獲得するのか?、D)腫瘍に関係ないAIRの自己免疫を獲得の可能性の一つとしてmolecular mimicry(分子相同性)の可能性を検討してきた。自己免疫性網膜症(AIR: autoimmune retinopathy)の分子病態の解明に必須な課題、なぜ腫瘍の違い、癌、悪性黒色腫、良性腫瘍で類似のあるいは異なる網膜自己抗体ができるのか?なぜ腫瘍が無いにもかかわらず、網膜自己抗体ができるのか?に対する答えを出す目的でそこで自己免疫性網膜症(AIR: autoimmune retinopathy)の発症機序を検討する目的で、申請者らの研究グループは平成25年より27年までの3年間に、A)どのような癌、良性腫瘍にリカバリンやTRPM1がどのような頻度で異所性発現するのか?、B)