hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい肺保存液(ET-Kyoto液)の開発と臨床応用

われわれは、世界的に報告のないトレハロースを用いた臓器保存液を開発・検討した。トレハロース・グルコネート・ヒドロキシエチル澱粉(HES)を用いて、開発した細胞外イオン組成ET-Kyoto液と細胞内イオン組成IT-Kyoto液で20時間肺保存実験を行い、ET-Kyoto液が有意に良好であることを証明した(Bando et al JTCS, 1994)。ET-Kyoto液によって保存された肺は、移植後も保存前と同等の肺機能を維持し、現在臨床肺移植で標準的に使用されているユーロコリンズ液で保存された肺に比べ有意に良好な状態を示した.また、ET-Kyoto液の方がIT-Kyoto液に比較し、有意に良好な肺保存効果を示した.肺以外の臓器保存では細胞内液型組成液の方が保存に適していると考えられているが、肺保存では細胞外液型保存液の方が優れていることが明らかになった。さらに、より長時間保存でのET-Kyoto液の効果の評価するため48時間の犬肺保存実験を行った。その結果、移植を受けた犬は術後6時間後に犠牲死されるまで生存可能であったが、その肺機能は充分ではなかった。また、この実験ではET-Kyoto液の至適組成も併せて検討するため、保存液中の一部の成分を濃度を変えた3種類のET-Kyoto液を試作し比較検討したところ、グルコネート含有量の少ない液で保存された群は移植後の生存率が有意に低く、ET-Kyoto液においてグルコネートが重要な成分であることが分かった。以上の実験結果から、ET-Kyoto液で20時間の肺保存は十分に安全に行い得るが、より長時間の肺保存を可能にするためには保存液の改良が必要であることが判明した。現在、N-acetylcysteine, cAMP, NitroglycerinをET-Kyoto液と併用することにより、犬肺30時間保存が可能であることが明らかになりつつある。現状では30時間保存可能な液はない。完成すれば、遠隔地よりの輸送や、待期手術が可能となり、心停止後の臓器提供の時に使用できる。初めての国産の長時間保存可能な保存液となる。臨床応用に関しては世界の各施設(トロント大、ハノーバー大、ヨンセイ大、国立ソウル大)との共同研究で臨床応用の検討の可能性が開けた。工業的には比較的安価で、大量に生産できる見通しがついたとともに、ソフトパック化の検討に入ることができた。トレハロースを用いた2種類の臓器保存液(ET-Kyoto液,IT-Kyoto液)を作製し、20時間の犬肺保存実験を行った。ET-Kyoto液によって保存された肺は、移植後も保存前と同等の肺機能を維持し、現在臨床肺移植で標準的に使用されているユーロコリンズ液で保存された肺に比べ有意に良好な状態を示した(Liu et al.Tranplantation Proceedings,in press)。

次に、細胞外液型組成のET-Kyoto液と細胞内液型組成のIT-Kyoto液の保存効果を比較検討した。その結果、ET-Kyoto液の方がIT-Kyoto液に比較し、有意に良好な肺保存効果を示した(Bando et al.Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery,Transplantation Proceedings,in press)。肺以外の臓器保存では細胞内液型組成液の方が保存に適していると考えられているが、肺保存では細胞外液型保存液の方が優れていることが明らかになった。さらに、より長時間保存でのET-Kyoto液の効果の評価するため48時間の犬肺保存実験を行った。その結果、移植を受けた犬は術後6時間後に犠牲死されるまで生存可能であったが、その肺機能は充分ではなかった。また、この実験ではET-Kyoto液の至適組成も併せて検討するため、保存液中の一部の成分の濃度を変えた3種類のET-Kyoto液を試作し比較検討したところ、グルコネート含有量の少ない液で保存された群は移植後の生存率が有意に低く、ET-Kyoto液においてグルコネートが重要な成分であることが分かった。以上の実験結果から、ET-Kyoto液で20時間の肺保存は十分に安全に行い得るが、より長時間の肺保存を可能にするためには保存液の改良が必要であることが判明した。臨床応用に関しては世界の各施設(トロント大、ハノーバー大、ヨンセイ大、国立ソウル大)との共同研究で臨床応用の検討の可能性が開けた。工業的には比較的安価で、大量に生産できる見通しがついたとともに、ソフトパック化の検討に入ることができた。トレハロースを用いた2種類の臓器保存液(ET-Kyoto液,IT-Kyoto液)を作製し、20時間犬肺保存後、左肺移植を行なった。ET-Kyoto液によって保存された肺は移植後も保存前と同等な肺機能を維持し、ユーロコリンズ液群と比較し有意に良好な肺機能を示した。(Liu et al.Eur J Cardio-thorac Surg.in press,1995)。次に、細胞外液型ET-Kyoto液と細胞内液型IT-Kyoto液の保存効果を比較し検討した。その結果、ET-Kyoto液の方がIT-Kyoto液に比較し有意に良好な保存効果を示した(Bando et al.Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery.108:92-98,1994.)。さらに、より長時間の肺保存をめざし30時間の犬肺保存実験を行いET-Kyoto液の保存効果とウイスコンシン大学液(UW液;現在報告されている保存液では最良とされている)の保存効果を評価した。今度の実験では、犬左肺移植後30分から評価が終わる6時間まで右肺の主気管支と肺動脈を結紮したままで移植肺の機能を評価した。この評価方法を選んだ理由は、臨床ではレシピエントの対側肺は原因疾患により機能せず、移植後の血流はほとんど移植肺側に流入すると考えられるからである。この実験の結果、ET-Kyoto液とUW液両者ともが充分な保存効果を示さなかったが、ET-Kyoto液群のレシピエント犬(n=6)は移植後6時間まで全例生存していたのに対し、UW液群では5頭中3頭が観察時間中に死亡した。また、ET-Kyoto液で保存された肺の術後1時間の時点でのPa02はUW液で保存された肺より有意に良好であった。よって、ET-Kyoto液は30時間犬保存において充分とは言えないがUW液に比べ優れていることが示された。
言語類型論から見た日本語諸方言におけるトーンと母音の相互作用

本年度は方言調査と研究を行った。方言調査は珠洲市と松江市という2地点で行った。瀬戸内海周辺の方言も調査する予定であったが、音節構造と「音節量」に関する問題に焦点を当てることにしたため、瀬戸内海周辺の方言の代わりに既に方言調査を行ったことのある出雲地方の松江方言をもう一度調査することにした。松江方言については、動詞の活用形と重音節で始まる名詞を中心にデータを収集した。珠洲方言については、名詞と動詞のアクセントの類似と相違、アクセント型の中和、そして「式」に関する問題を解決するためにデータを収集した。現在も継続してこのデータを分析している。また、参考文献と方言調査で収集したデータを基に、類型論・理論的な研究も続けた。「狭母音拍」とそれ以外の「特殊拍」の音韻的弱さが分節音の内部構造の観点から説明できるということが明らかとなった。さらに、英語と朝鮮語における「弱母音」と「非弱母音」の違いも日本語諸方言と同様に分節音内の音韻要素(または弁別素性)が主要部か依存部に指定されているかという違いに還元できることを示した。類型論的な研究は、母音構造のみならず、韻律構造についても行った。具体的には、日本語諸方言と朝鮮語諸方言にみられるアクセントとフット構造の関係に関する比較研究を行った。その結果、両言語の諸方言において強弱格と弱強格という二種類のフットが存在する証拠を得た。これは非強勢アクセント言語において強勢アクセント言語に比べてフット構造が固定されていないことを示唆している。現在、本研究の成果を総括的にまとめ、日本語諸方言にみられるトーンと母音の相互作用を類型論・理論的に考察する論文を執筆中である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の出発として、参考文献の方言資料と以前行った諸方言の方言調査で収集したデータを基に、従来のトーンと母音の関係についての研究の問題点を指摘した上で、韻律構造に基づいた分析の可能性を追求した。その研究成果を国内と国外の学会・研究会で発表した。この研究によって、韻律構造以外に分節音の内部構造の役割を無視できないことが明らかになったので、次にこの問題に取り組んだ。具体的には、同じ分節音に見えるものでも、その内部構造が違い得るという可能性を追求した。この問題を理論的な観点から論じる原稿を書いたが、次年度に研究会・学会で発表し、修正してから海外の雑誌に投稿する予定である。なお、以上の研究で明らかになったことも参考にしながら、日本語の方言アクセントに関する論文を二つ投稿したが、その一つはすでに公開されている。日本語以外の言語におけるトーン・ストレスと母音の関係に関する研究も行った。具体的には、ロシア語における母音弱化にみられるトーンと韻律構造の役割に関する研究と、英語における母音の音質と音量に関する研究を行った。後者の研究の最初の成果はすでに論文にまとめて国内で投稿したが、掲載が確定している。以上の理論的・類型論的な研究以外に、次年度に行う研究に必要な新しい方言資料の収集も始めた。具体的には、能登半島でアクセント調査を行い、データを入力し、アクセント体系を記述した。この研究の成果は、次年度の前半に発表する予定である。本年度に二つの方言を現地で調査する予定であったが、以前行った諸方言の調査で収集したデータの新たな分析とその理論的・類型論的な意義に関する通言語的な研究は当初の計画以上に時間がかかった。そのため、能登半島でしか方言調査ができなかった。しかし、その一方、以前から資料を持っていた日本語諸方言の類型論的研究と日本語以外の言語に見られる「弱母音」に関する通言語的な研究は当初の計画以上に進んでいるので、全体的には研究が順調に進んでいるといえる。

次年度に、前年度に始めた北陸諸方言の記述と理論的研究を続けるとともに、少なくとももう二つの方言を現地で調査する予定である。具体的には、北陸地方のもう一つの方言と、北陸諸方言と地理的に離れた瀬戸内海周辺の方言を調査する予定である。記述調査で音声資料を収集してから、アクセント体系を記述し、本年度に研究対象にした諸方言との共通点・相違点を考慮しながら、音韻理論・類型論の視点から分析する。本年度には日本語諸方言と日本語以外の言語に見られる「弱母音」の共通点・相違点について色々と明らかになったが、未発表の研究成果がまだ少なくないため、次年度には研究成果をより多くの研究会・学会などで発表し、論文にまとめる予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
小動物臨床における遺伝子診断法の確立と高度獣医療の実践

小動物臨床においては正確かつ迅速な診断は必要不可欠である。血液検査や生化学検査、ならびに免疫学的検査は臨床上様々な疾患を診断するうえでは非常に有用な検査法ではあるが、生体の疾患以外の原因で評価を難しくしている場合や、あるいは検査法の感度の限界がある。このような問題を解決するために、遺伝子診断を行うことは非常に有用であると考えられる。遺伝子解析を基本とした診断法の確立は、非常に微量な病原体の検出や、腫瘍性疾患における遺伝子発現の変化の観察から悪性度ならびに予後の判定、さらに遺伝子異常に伴う薬剤感受性の違いや、先天的遺伝病の早期発見に応用可能であると考える。そこで本研究は、臨床上しばしば診断や治療薬の選択、ならびに予後の判定が困難となっている感染症、腫瘍、ならびに遺伝性疾患に着目し、分子生物学的な手法により臨床応用可能な形での診断法を確立するとともに病態解析を行った。平成16年度より検査系の確立を試み、現在までに犬および猫の感染症であるバベシア症、レプトスピラ症、ならびにヘモバルトネラ症についてPCRによる検査系を確立し、実際の動物病院に来院する症例について応用している。とくに犬のバベシア症については、遺伝子診断による予後判定が可能であるとの知見が得られ、この研究成果についてはAmerican College of Veterinary Internal Medicine Forum(2006)で発表予定であり、現在投稿論文を準備している。また腫瘍の遺伝子診断に関しては、腫瘍の転移に関わっていると考えられる犬のnm23遺伝子を単離し、その性状を解析することに成功した。この研究成果は学術雑誌に掲載された。また腫瘍の化学療法中に問題となる薬剤耐性についても、猫のLRP遺伝子の関連について解析を行った。こちらも学術雑誌に掲載予定である。このように本研究成果は、遺伝子診断技術を導入した小動物臨床の高度化を図る上で有用な情報を提供したと思われ、当初の目的を達成できたと考えている。そこで本研究は、臨床上しばしば診断や治療薬の選択、ならびに予後の判定が困難となっている感染症、腫瘍、ならびに遺伝性疾患に着目し、分子生物学的な手法により臨床応用可能な形での診断法を確立するとともに、病態解析を行うことを目的とした。そこで平成16年度ではこれらの項目における検査系の確立を試みてきた。現在までに犬および猫の感染症であるバベシア症、レプトスピラ症、ならびにヘモバルトネラ症についてPCRによる検査系を確立し、実際の動物病院に来院する症例について応用している。本研究成果は現在学術雑誌に投稿中である。また腫瘍の化学療法中に問題となる薬剤耐性についても、犬および猫について幅広い関連遺伝子の検索を行っている。さらに遺伝性疾患については、犬の血友病Aの症例について、その遺伝子異常を解析している。このように平成16年度では、当初の予定通りいくつかの遺伝子診断法の確立を行うことができたことから、平成17年度ではこれらの知見を実際の臨床例で確認していく予定である。
一般化された球関数とアルキメデスゼータ積分の明示的研究

保型形式のゼータ関数をその積分表示によって調べるため、積分表示の無限素点における成分である「アルキメデスゼータ積分」を具体的に計算する。まず保型形式のフーリエ展開に寄与する「一般化された球関数」の明示公式を球関数を特徴付ける偏微分方程式系を手掛かりに導出し、続いて球関数の積分変換であるアルキメデスゼータ積分を計算する。
コンゴ民主共和国キバラン変動帯の希少金属鉱床の成因とロディーニア超大陸形成過程

キバラン帯はアフリカ中央部に位置する中期原生代変動帯キバラン帯に分布する、Co,Ni,Ta,Nbなど希少金属鉱床の分布と化学的特徴を明らかにし鉱床の成因についての研究を行った。KOKONYANGI氏は、平成18年7月、コンゴ民主共和国キバラン帯において現地地質調査を行い、地質構造の解析と岩石・鉱床試料の採集を行った。採集した鉱床試料および岩石試料について、XRF,ICP-Msを用いて鉱物学的、地球化学的分析を行った。キバラン帯の精細な地質調査と岩石学的・地球化学・同位体分析により形成年代や火成・変成作用の特徴を明らかにした。岩石学的・地球化学・同位体年代学分析により、岩石学的・鉱床学的特性を総合的に解析し、キバラン帯金属鉱床の形成モデルを構築した。研究成果をモザンビークで開催されるアフリカ地質会議など国際学会で発表した。さらに国際学術雑誌に投稿した。キバラン帯はアフリカ中央部に広く分布する中期原生代変動帯で、超大陸ロディニアの形成過程の研究において重要な位置を占めると考えられてきたが、野外調査が困難なため、その地質学的研究は大きく遅れている。キバラン帯には、Ni,Ta,Nbなど希少金属鉱床が花崗岩マグマ活動に伴って知られている。これら希少金属鉱床は電子産業に不可欠な金属元素であることから、世界最貧国の一つであるコンゴ民主共和国の発展のためには、これら鉱物資源の開発の基礎となる鉱床学的調査研究は重要である。本研究目的は、キバラン帯の精細な調査を行い、花崗岩と希少金属鉱床の分布と化学的特徴についての研究を行う。それに続く岩石学的・地球化学・同位体年代学分析により、岩石学的・鉱床学的特性を総合的に解析し、キバラン帯の形成モデルを構築する。KOKONYANGI氏は、キバラン帯の精細な地質調査と岩石学的・地球化学・同位体分析をすでに行っており、それら研究成果により形成年代や火成・変成作用の特徴を明らかにしてきた。平成17年11月30日の採用開始後、既に得られたデータ解析を行いその成果を国際学術雑誌に投稿した。平成18年2月19日からと3月19日のにかけて、コンゴ民主共和国キバラン帯において現地地質調査を行い、地質構造の解析を行い、あわせて岩石・鉱床試料を採集した。採集された鉱床および岩石試料について、XRF,ICP-Msを用いて鉱物学的、地球化学的分析を開始した。データ処理のため、設備備品費にコンピューター/プロンターを購入した。これまで得られた研究成果を国際学術雑誌に発表した。
理想的な状況下での中高緯度海洋循環の3次元構造に関する研究

中高緯度海洋循環の構造と変動特性を理解するために、理想的な状況下での理論的・数値的研究を行った。研究実績の概要は以下の通りである。1.東岸境界近傍での構造とその躍層構造に対する影響:海面密度の南北傾度に伴い海洋上層に生じる東向流がどの様にして海洋内部に戻り、どの様に海洋内部の循環構造に影響するかを明らかにするために、海洋大循環モデルを用いて、準定常状態に至るまでの長時間積分を数ケース行った。その結果、混合層内の東向流は東岸の混合層下部で西に向かい、南下し、海洋内部領域に入っていくことが明らかになった。このときの渦位バランスを等密度面座標上で調べた結果、東岸近くでの南下流の生成には密度拡散に伴う鉛直流による渦柱の収縮が重要らしいことが示された。さらに、線形理論モデルを構築し、それと比較した。現実には非線形効果も重要であるため定量的には一致しなかったが、南下流の強さや東西分布の拡散係数依存性は定性的には一致した。また、この研究は、海面からのベンチレーションと底近くまで達する深層水以外に、それらの中間的な密度を持つ水が東岸から中層に直接入ってくることを示唆するものになっている。2,通気水温躍層の大気変動に対する応答:大気変動に対する海洋循環の応答を明らかにするために、2.5層通気水温躍層中の線形惑星波動の性質に関する研究を、波動の性質の波長依存性も含て、進めた。その結果、東岸近くの影領域で長波が不安定であるだけではなく、通気領域でも有限波長の波は不安定となることが示された。さらに、球面上での波動の伝播特性と局所長波理論との比較を行い、局所長波によりその伝播特性のかなりの部分が説明可能であることが示された。また、以前より研究を進めていた多層通気水温躍層モデルの風に対する定常応答問題において、混合層フロント幅に対する水温アノマリの振幅依存性を調べた。本研究では,理想的な状況下での中高緯度海洋循環の3次元構造とその成因を理論的・数値的に調べることを目的とする。本年度に行った研究の概要は以下の通りである。1.数値実験:まず、東岸境界の問題について、これまでの計算では東岸境界層を十分に分解するにはグリッド幅がまだ広かったので、さらに細かくして実験を行った。それにより、東岸で粘性が支配的となる層内での項のバランスが求まった。また、内部領域の構造は、東岸境界層を十分に分解するかどうかには依らないことが明らかになった。さらに、海面風応力が与えられていない場合の実験を行った。予想に反して、この場合にも、ある程度深い所には風応力が与えられている場合と類似の構造が現れた。このことは、流れの弱い中層では密度拡散が重要となっていることを示唆する。2.密度拡散の効果:中層での密度拡散の効果を理解するために、線形モデルによる理論的考察を行った。鉛直密度拡散を加えると、中緯度海洋を支配する方程式は、4階の拡散方程式となり、上下に境界が存在する場合には、特異な鉛直構造を示す。その構造の東岸からの距離依存性について調べた。さらに、非回転系ではどうなるかについても調べている。3.通気水温躍層の大気変動に対する応答:大気変動に対する海洋循環の応答を明らかにするために、2.5層通気水温躍層中の線形惑星波動の性質に関する研究を行った。これまでは長波擾乱のみを扱ってきたが、ここでは、波動の性質の波長依存性についても研究を進めた。

さらに、球面上での波動の伝播特性と局所長波理論との比較を行った。中高緯度海洋循環の構造と変動特性を理解するために、理想的な状況下での理論的・数値的研究を行った。研究実績の概要は以下の通りである。1.東岸境界近傍での構造とその躍層構造に対する影響:海面密度の南北傾度に伴い海洋上層に生じる東向流がどの様にして海洋内部に戻り、どの様に海洋内部の循環構造に影響するかを明らかにするために、海洋大循環モデルを用いて、準定常状態に至るまでの長時間積分を数ケース行った。その結果、混合層内の東向流は東岸の混合層下部で西に向かい、南下し、海洋内部領域に入っていくことが明らかになった。このときの渦位バランスを等密度面座標上で調べた結果、東岸近くでの南下流の生成には密度拡散に伴う鉛直流による渦柱の収縮が重要らしいことが示された。さらに、線形理論モデルを構築し、それと比較した。現実には非線形効果も重要であるため定量的には一致しなかったが、南下流の強さや東西分布の拡散係数依存性は定性的には一致した。また、この研究は、海面からのベンチレーションと底近くまで達する深層水以外に、それらの中間的な密度を持つ水が東岸から中層に直接入ってくることを示唆するものになっている。2.通気水温躍層の大気変動に対する応答:大気変動に対する海洋循環の応答を明らかにするために、2.5層通気水温躍層中の線形惑星波動の性質に関する研究を、波動の性質の波長依存性も含て、進めた。その結果、東岸近くの影領域で長波が不安定であるだけではなく、通気領域でも有限波長の波は不安定となることが示された。さらに、球面上での波動の伝播特性と局所長波理論との比較を行い、局所長波によりその伝播特性のかなりの部分が説明可能であることが示された。また、以前より研究を進めていた多層通気水温躍層モデルの風に対する定常応答問題において、混合層フロント幅に対する水温アノマリの振幅依存性を調べた。
水プラズマ廃棄物処理プロセス最適設計のためのマルチフィジックスシミュレータの開発

他のプラズマと比しても特殊な水プラズマによる革新的な廃棄物無害化処理プロセスを対象とし、1万°Cに及ぶ超高温環境での流動現象と物質分解機構や有害副生成物の再合成・輸送機構を再現・予測できる電磁流体力学・プラズマ伝熱学・化学反応学を重畳したマルチフィジックスシミュレータを開発することを目的として、研究を遂行している。2018年度は、それまでに開発してきたプラズマの複雑熱流動場を高次精度でシミュレートするための計算手法を用いて、超高温のプラズマと低温の電離気体が共存し相互作用する環境において発現する流体力学的不安定性による渦群形成過程とその領域で均一核生成・不均一凝縮・粒子間凝集を経て集団的に生成・成長する超微粒子の輸送過程を明らかにし、さらには外部磁場を印加することでそのような現象をコントロール可能であることを示した。さらに固液混合物質の分解・流動シミュレータの実現を目指して開発中のDistinct Element Methodと非圧縮性Smoothed Particle Hydrodynamics Methodを組み合わせて用いた連成計算によって、プラズマによって溶融する金属・スラグ・フラックスといった物質が混在する系における表面変形・溶落ちおよび温度差に起因する表面張力勾配が駆動するマランゴニ対流を伴う複雑流動現象のシミュレーションに成功した。また常温からプラズマ温度領域に渡る水の輸送係数および熱力学特性といったマクロスケールの特性を原子・分子スケールから算出するためのモジュールを開発した。平成28年度は、まず土台作りとして、プラズマが形成する複雑熱流動場を高次精度でシミュレートするための計算手法を開発し、超高温のプラズマと低温の電離気体が共存し相互作用する環境において発現する流体力学的不安定性による渦群形成過程とそれらの動的挙動を捉えることに成功した。またプラズマを構成する重粒子温度と電子温度が異なる二温度性を考慮した数値シミュレーションを行い、アークプラズマを緊縮させるガス流を導入した場合のアークプラズマの電磁流体的な特性の調査を行い、特にプラズマ外縁部において熱非平衡性が顕著となることを明らかにした。さらに油脂状物質分解・流動シミュレータの開発を目指し、粒子法の一種であるDEM(Distinct Element Method)法とSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法を基盤として、まずは金属・スラグ・フラックスといった物質の溶融・流動過程を対象に熱伝達・表面変形・界面移動のみならず温度差に起因する表面張力勾配が駆動するマランゴニ対流も容易にシミュレートできる数値計算コードを開発した。また0次元での扱いではあるが、プラズマ温度領域に至るまでの水の輸送係数および熱力学特性といったマクロスケールの特性を原子・分子スケールから算出するためのモジュールを開発中である。平成28年度は、今後予想される数値計算の長時間化に早い時点で対策を講じるために、MPIによる並列化やGPUを使用した並列計算を念頭におき、計算コード内において指示行の追加による依存関係解消、作業配列の活用によるロード数の削減、ループ分割によるコンパイラ自動最適化の促進、IF文の括りだし、ループ融合などを実施し、これらの最適化の有効性を確認しながら遂行したため、時間を要した。またプラズマ温度領域に至るまでの水の輸送係数および熱力学特性といったマクロスケールの特性を原子・分子スケールから算出するためのモジュールを開発中であるが、まだ0次元計算用であり完成には至っていない。平成29年度は、前年度に開発したプラズマの複雑熱流動場を高次精度でシミュレートするための計算手法を用いて、超高温のプラズマと低温の電離気体が共存し相互作用する環境において発現する流体力学的不安定性による渦群形成過程とそれらの動的挙動を明らかにし、さらには外部磁場を印加することでそのような複雑な場がコントロール可能であることを示した。さらに固液混合物質の分解・流動シミュレータの実現を目指して開発中のDEM(Distinct Element Method)法とSPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法を組み合わせた粒子法を用いた連成計算によって、金属・スラグ・フラックスといった物質が混在する系における溶融・表面変形・溶落ちおよび温度差に起因する表面張力勾配が駆動するマランゴニ対流を伴う複雑流動現象のシミュレーションに成功した。同時にフラックスの昇華による活性ガスがプラズマ化した際の熱流動場の特性も明らかにした。超高温のプラズマと低温の電離気体が共存し相互作用する複雑熱流動場のシミュレーションおよび二種類の粒子法を組み合わせた連成計算による金属・スラグ・フラックス混在系のシミュレーションを実現している。加えて、常温からプラズマ温度領域に渡る水の輸送係数および熱力学特性といったマクロスケールの特性を原子・分子スケールから算出するためのモジュールも開発した。

また前年度から引き続き、MPIによる並列化やGPUを使用した並列計算を行うための計算コード内における指示行の追加による依存関係解消、作業配列の活用によるロード数の削減、ループ分割によるコンパイラ自動最適化の促進、IF文の括りだし、ループ融合などを実施し、これらの最適化の有効性を確認しながら遂行した。以上より、おおむね順調に進んでいると言える。他のプラズマと比しても特殊な水プラズマによる革新的な廃棄物無害化処理プロセスを対象とし、1万°Cに及ぶ超高温環境での流動現象と物質分解機構や有害副生成物の再合成・輸送機構を再現・予測できる電磁流体力学・プラズマ伝熱学・化学反応学を重畳したマルチフィジックスシミュレータを開発することを目的として、研究を遂行している。2018年度は、それまでに開発してきたプラズマの複雑熱流動場を高次精度でシミュレートするための計算手法を用いて、超高温のプラズマと低温の電離気体が共存し相互作用する環境において発現する流体力学的不安定性による渦群形成過程とその領域で均一核生成・不均一凝縮・粒子間凝集を経て集団的に生成・成長する超微粒子の輸送過程を明らかにし、さらには外部磁場を印加することでそのような現象をコントロール可能であることを示した。さらに固液混合物質の分解・流動シミュレータの実現を目指して開発中のDistinct Element Methodと非圧縮性Smoothed Particle Hydrodynamics Methodを組み合わせて用いた連成計算によって、プラズマによって溶融する金属・スラグ・フラックスといった物質が混在する系における表面変形・溶落ちおよび温度差に起因する表面張力勾配が駆動するマランゴニ対流を伴う複雑流動現象のシミュレーションに成功した。また常温からプラズマ温度領域に渡る水の輸送係数および熱力学特性といったマクロスケールの特性を原子・分子スケールから算出するためのモジュールを開発した。今後は、プラズマ温度領域に至るまでの水の輸送係数および熱力学特性といったマクロスケールの特性を原子・分子スケールから算出するためのモジュールを3次元プラズマ流動モジュールとの融合を目指す。またプラズマ流動モジュールにおいて物質輸送の化学的非平衡性を表現できるように改良を施す。加えて、PCBや排水を模擬するものとしてジクロロトルエンおよびフェノール水溶液を廃棄物として想定し、水プラズマ-空気-廃棄物混合系の活性種(OH, O, O+, H, H+, N, N+, C, C+, CH, Cl等)の生成・再結合反応速度を考慮した数理モデルの構築を行う。さらに油脂状廃棄物を模擬したエチレン系ポリマーの温度依存性を考慮した物性値を組み込む。常温からプラズマ温度領域に渡る水の輸送係数および熱力学特性といったマクロスケールの特性を原子・分子スケールから算出するためのモジュールを3次元プラズマ流動モジュールとの融合を目指す。
ナノ構造制御による有機太陽電池の高効率化

有機太陽電池の高効率化をめざし、有機分子の配向制御方法の確立と分子/金属界面の電子構造の解明を行った。数層厚さのバッファ層を挿入することにより分子の配向制御が可能であることを示した。また、配向性および結晶性が太陽電池特性を左右する重要な要因であることを明らかにした。さらに、電子輸送性分子の場合、LUMOと仕事関数の小さい金属との相互作用により界面状態が形成されることを実験およびシミュレーションにより明らかにした。これら相互作用がキャリア輸送に有効に働いていることを示し、材料設計の指針を確立した。太陽電池材料である共役系分子の光遷移モーメントや電気伝導性は異方性があり、分子配向面の制御により光吸収係数および電気伝導性の増大が期待できる。本研究では分子配向面の制御によりデバイス特性の向上を実現することを目的としている。バッファ層により配向面が制御できることを予備実験で確認しており、今年度はバッファ層材料としてphthalocyanine(H2Pc), vanadylphthalocyanine(VOPc), sexithiophene(6T), and sexiphenyl(6P)を検討した。VOPcと6Tをバッファ層材料に用いた場合、セルの変換効率は大きくなった。赤外反射吸収スペクトル(IR-RAS)、X線回折、面内X線回折より平行配向していることがわかった。バッファ層の効果について原理的に我々が予想した通りであることを確認した。現在、配向性制御には基板温度しか変化させていないが、温度効果に加え光照射効果を検討するためアルゴンレーザ、He-Cdレーザ等、波長、強度を変化させ、成長中のMBEチェンバーに光を導入するセットアップを行なった。また、バッファ層材料と電極のエネルギーレベルの関係を明らかにするため光電子分光測定を行なった。電子親和力の小さな電極材料では界面状態の形成が確認され、これらが電気伝導性を改善することが分かった。様々な金属上のBathocuproille(BCP)の電子状態についてシミュレーションを行なった。どの金属でも平行配向が安定構造と分かったが、仕事関数の小さい金属では化学結合が形成され界面状態の形成が生じることが予測された。この結果は我々がすでに光電子分光法による実験で得ている結果と一致している。分子の配向や分子間の接触方向、金属電極との接触等の性質を明らかにし、これらを制御することで有機太陽電池の効率向上を目指している。今年度は、poly(3-hexylthiophene)(P3HT)と6,6-phenyl-C_<61> butyric acid methyl ester(PCBM)のバルクヘテロ構造における配向性制御と効率との相関、有機分子と電極金属界面の電子状態の解析を実験およびシミュレーションを用いて行なった。バルクヘテロ構造となる混合層の製膜の温度変化依存性を調べた。室温から200Cまで変化させるとP3HTの(010)が出現し次第に強度が強くなることが分かった。一方、AFM観察より、アニール温度150C以上では表面がフラットとなりP3HTとPCBMが相分離していることが示唆された。太陽電池の変換効率は140Cアニールで最大2.0%を示した。この結果は、アニールによりP3HTの配向性がπ-πスタックとなるように配列したことで変換効率が向上したと理解され、アニール温度が150CC以上では配向しているものの相分離により変換孤立が低下したと理解できる。配向制御がアニールで可能であることが示された。有機分子/金属界面電子状態バッファ層材料BCPと金属との界面における電子状態を第一原理計算により調べた。Ca,Mg,Ca,Mg,Ag,などでは界面準位の形成が見られ、Auでは形成は見られなかった。この結果はUPS測定結果と一致する。界面準位の軌道成分はLUMO起因となっており、LUMOと金属原子のp軌道との相互作用で界面準位が形成されていることが分かった。すなわち、金属とBCPのLUMOの波動関数がつながっていることを示しており、電子輸送がスムースに行なわれる原因となっている。相互作用の強さは金属のフェルミ準位とLUMOのエネルギー差に依存していることが分かった。電子輸送材料の場合、仕事関数の値が小さい材料を用いるほうが電子輸送に対してばよいという設計指針が得られた。分子の配向や分子間の接触方向、分子と金属電極との接触等の性質を明らかにし、これらを制御することで有機太陽電池の効率を向上させることを目標としている。今年度は、仕事関数が異なる各種の金属(Ca,Mg,Al,Ag,Au)とBathocuproine(BCP)および4,4'-N,N'-dicarbazol-biphenyl(CBP)の相互作用を実験および電子状態シミュレーションにより考察した。分子と金属の相互作用:実験的アプローチ紫外光電子分光測定より、エネルギーレベル配列について検討した。

金属の仕事関数と分子のHOMOレベルの相対値は、金属の仕事関数の値に依存し、仕事関数が小さい場合はフェルミレベルとHOMOレベルの差は一定となった。この時金属のフェルミレベルと分子のLUMOはほぼレベルが一致していることが分かった。一方、仕事関数が大きい金属の場合は、フェルミレベルとHOMOのエネルギー差は仕事関数の値に依存した。電気伝導度は、金属のフェルミレベルと分子のLUMOが一致している系で低くなることが明らかとなった。すなわち、フェルミレベルとLUMOの間で相互作用が生じ、この間で電子の移動が起こりやすくなっていることが示唆された。これらを確認するため電子状態計算を行った。分子と金属の相互作用:理論的アプローチ分子と金属との界面における電子状態を第一原理計算により調べた。電子輸送材のBCPの場合、仕事関数の小さい金属のフェルミレベル近傍とLUMO間で相互作用があることが分かった。また、両性輸送材のCBPの場合は仕事関数が大きい金属のフェルミレベルとHOMOの間で相互作用が見いだされた。紫外光電子分光から得られた結果と矛盾しない結果であり、デバイス構造設計の際には電極材料と分子の相互作用の影響を考慮しなければならないことを明らかにした。
広瀬旭荘の伝記的研究

本研究の目的は、近世後期に活躍した漢詩人広瀬旭荘について、その伝記事項および周辺の文人たちとの交流の実態を究明し、もって変動する幕末の世相をうかがうことにある。旭荘の漢文日記『日間瑣事備忘』および書簡を調査・解読することによって、春日載陽、筑井崑陽、鈴木春日、吉田松陰らとの交流の様子を明らかにしえた。また、旭荘の攘夷思想が吉田松陰と共有されていることも知ることができた。近世後期を代表する漢詩人広瀬旭荘およびその周辺の文人たちの伝記研究を推進し、それによって幕末動乱期の社会世相を究明するという本研究の目的を達成するべく、本年度は以下にかかげる三つの作業を行った。(一)『日間瑣事備忘』のなかから旭荘を中心とする文人たちの伝記事項や歴史的事件を補綴できる条を選定した。(二)上記選定作業の過程において、『日間瑣事備忘』の人名・書名・事件索引作りを行った。(三)『廣瀬淡窓・旭荘書翰集』のなかから、伝記事項を補綴しうる価値の高いものでありながら、誤りの多い書簡を選定し、これに訳注を施していった。上記の三つの作業を通じて、得られた成果を簡単に整理しておく。まず「増訂西村天囚著『亀門の二広』広瀬旭荘」において、旭荘の伝記を知りうる基本資料を読みやすいかたちに直して発表した。また「広瀬旭荘略年譜」を作成した。これは主に旭荘の十七歳から二十一歳までの時期を年譜化したものである。さらに、浪華の名医たる春日載陽の『載陽遺稿』のなかに見える、旭荘に与えた漢牘に基づき、彼と旭荘の交渉のありさまを『日間瑣事備忘』などをも利用して明らかにした。また、『日間瑣事備忘』が亀谷省軒によって初めてその価値が認められ、ついで牧野藻洲や西村天囚によって顕彰が継続されてゆく様相を展望した。その際、省軒に関しては、あまり伝が知られていないので、旭荘との交渉が細大漏らさず分かるように『備忘』から関連記事を網羅して、それを訳し解説することに務めた。また、その時期は、池内陶所が暗殺されるなど、幕末の物騒な盛りなのであるが、そうした世情が旭荘にどのような影響を与えているかを追尋した。江戸時代後期を代表する漢詩人、広瀬旭荘およびその周辺の文人たちの伝記研究を推進した。とりわけ、旭荘の漢文体日記『日間瑣事備忘』を読解することで、旭荘を中心とする文人交流ネットワークを解明することができた。具体的には、旭荘と鈴木春山との交流の様子を詳らかにしえたほか、岡鹿門が『在臆話記』に記した旭荘関係の情報を取り上げ、それが『日間瑣事備忘』の成立状況をよく説明し、その価値を早くも顕彰していることに着目しつつ、『在臆話記』の記載を『日間瑣事備忘』の記述と突き合わせることによって、『在臆話記』の誤りを指摘することができた。また、『在臆話記』に記された旭荘の詩を読み解いて、文久元年当時の旭荘の心境を明かすことをも試みた。さらには『話記』の河野鉄兜と旭荘の交友の記事を補訂しもした。そのほかにも、旭荘の別集『梅トン詩鈔』第四編の末尾に長い詩を寄せている筑井清(筑井崑陽)という人物がいかなる者であるのか、旭荘とどのような交渉があって詩を寄せるようになったのか、なぜ旭荘は彼の詩を自分の詩集に掲載したのか、という諸問題について、その詩や『日間瑣事備忘』などを資料として考証した。筑井の自筆稿本である『筑井昆陽先生稿本』をも閲覧することで、詩壇に知られていないこの筑井昆陽の経歴の一部や詩才の一面などに照明を当てることができた。以上の研究と並行して、旭荘書簡の翻刻をおこなった。具体的には、旭荘書簡のうち、息子の林外と淡窓の養子青村に宛てたものを翻字・読解し、さらに年時考証をほどこした。これは、長寿吉・小野精一編『広瀬淡窓旭荘書簡集』に見える誤脱等を改訂する研究である。この作業によって、旭荘が幼い孝之助(林外)らの子供に暖かい愛情を注いでいる事が知られた。研究推進をさまたげるような、大きな問題が発生しなかったためである。前年度に引き続き、『日間瑣事備忘』を中心とする関連資料から、広瀬旭荘の伝記研究を推進した。成果の一つとして、旭荘の書簡を整理しえたことが挙げられる。具体的には、徳田武・神田正行・小財陽平が協同して、日田市の広瀬資料館に所蔵される旭荘書簡の内、息子の林外と淡窓の養子青村に宛てた物を翻字し、年時考証を施した上で、さらに時間順に配列した。長寿吉・小野精一編『広瀬淡窓旭荘書簡集』に見られる多くの誤謬を訂正できたのもさることながら、旭荘が幼い孝之助(林外)らの子供に暖かい愛情を注いでいることを明らかにしえた。つぎに、『観瀑布図誌』(文久三年跋)についての研究を行った。

該書は、賀名張の西南にある景勝地、赤目四十八瀑についての詩文画集であるが、旭荘の五言絶句十二首が収められている。これらは『旭荘詩鈔』・『旭荘遺稿』未収録の作品群であり、旭荘研究者にも知られていない、貴重なものである。まず、こらら新出の漢詩に訳注を施した上で、旭荘詩が該書の図画および漢文とを参考にしつつも、ときに想像によって制作された様態を考察した。また、『日間瑣事備忘』をひもとくことで、旭荘がかかる作品群を制作した背景も明らかにしえた。それによると、旭荘は万延元年十一月七日に依頼を受け、多額の潤筆料と引き換えに当該十二首を制作したことがわかる。さらには、『日間瑣事備忘』から吉田松陰に関係する記述を抜き出し、考察を加えた。その結果、詩集からはなかなかうかがいえない、旭荘の勤王・攘夷の思想が吉田松陰に好感をもって迎えられたことを明らかにした。以上のように、『日間瑣事備忘』を中心とする関連資料を博捜することで、旭荘の伝記的研究を推進し、家庭における旭荘と職業文人としての旭荘という両面をうかがうことができた。本研究の目的は、近世後期に活躍した漢詩人広瀬旭荘について、その伝記事項および周辺の文人たちとの交流の実態を究明し、もって変動する幕末の世相をうかがうことにある。旭荘の漢文日記『日間瑣事備忘』および書簡を調査・解読することによって、春日載陽、筑井崑陽、鈴木春日、吉田松陰らとの交流の様子を明らかにしえた。また、旭荘の攘夷思想が吉田松陰と共有されていることも知ることができた。とくに問題もなく、想定通りに研究は進展している。当初の研究計画どおりに、『日間瑣事備忘』および書簡読解を通じて、旭荘およびその周辺の文人に関する伝記研究を推進する。日本近世文学とくに問題もなく、今後も予定通りに研究を進めていく。端数が生じたためである。書籍購入資金に充てる。
オプトジェネティクスを用いた閉ループ脳深部刺激システムの開発

本研究は、脳深部刺激療法をより効果的な治療法に改良することを目指し、その目的ために、疾患特異的に出現する異常脳波(病的発振現象)をバイオマーカーとして用い、刺激装置を病態にあわせて制御するためのアルゴリズムを構築、そして、副作用を避け効果的な脳刺激を実現するために光遺伝学技術(Optogenetics)を用いて、次世代の“光遺伝学的閉回路式脳深部刺激療法システム"を開発することを目的とした。脳深部刺激療法は、脳神経疾患により制限されている人間の身体機能を回復・補完するための確立された治療法であり、本研究で飛躍的な改善を行うことで、脳神経疾患により苦しんでいる患者の生活の質を改善、また社会の経済的負担を軽減することに貢献することを目指している。最終年度(2018年度)は、本研究の主題である主に閉ループ脳深部刺激システムの開発に着手した。病的発振記録を確実に記録して、病的発振発生源の座標を探す装置の作成を目指し、パーキンソン病モデルマウスからの神経活動記録を行なった。マウスの脳はごく小さく、ターゲットから神経活動を記録し、病的発振発生源を同定することは非常に困難であったが、手技を確立した。また、刺激方法として、病的発振現象をキャンセルする逆位相の刺激を試みた。これらの試みは、病的発振周波数に特異的な症状を軽減させるのに有用な可能性があり、これらの結果は病的発振現象の基礎科学的な性質を理解するのに役立つと考えられたが、こちらは現在のところ特異的な結果は得られなかった。得られた知識の集約として、Optogenetic closed-loop DBSへの応用として以上の結果を用いて、病的発振解析から得られた情報を元に適切なアルゴリズムで病的発振発生源を光刺激するOcl-DBSシステムを作成している。本研究期間中には実験動物の体外で実際に作動するものの完成を目標としていたが、現在も進行中である。本研究では、脳深部刺激療法をより効果的な治療法に改良することを目指している。その目的ために、疾患特異的に出現する異常脳波(病的発振現象)をバイオマーカーとして用い、刺激装置を病態にあわせて制御するためのアルゴリズムを構築する。そして、副作用を避け効果的な脳刺激を実現するために光遺伝学技術(Optogenetics)を用いて、次世代の“光遺伝学的閉ループ式脳深部刺激療法システム"を開発する。脳深部刺激療法は、脳神経疾患により制限されている人間の身体機能を回復・補完するための確立された治療法であり、本研究で飛躍的な改善を行うことで、脳神経疾患により苦しんでいる患者の生活の質を改善、また社会の経済的負担を軽減することに貢献する。平成28年度は(1)病的発振現象の記録法の確立:パーキンソン病モデルラットからの病的発振現象記録を行う。パーキンソン病モデルラットは6-OHDAの脳内投与によって作成した。定位的に脳深部に刺入された電極より病的発振現象を記録した。(2)症状と病的発振現象との関連性の解析:ラット脳から病的発振現象を記録し周波数、強度、発生源の推定を行い、パーキンソン病症状との関連性を解析を行った。(3)刺激に適したアルゴリズムの構築:上記(2)の結果から、刻一刻と変化する病的発振現象の状態に合わせリアルタイムに刺激パラメーターを変化させるような光遺伝学的閉ループ式脳深部刺激療法システムに適するアルゴリズムを構築中である。代表者の所属機関の異動があり、環境の整備に時間がかかっている分の遅れが生じている。実験動物の変更を余儀なくされており、代替動物での研究となった。ただ、新型チャネルロドプシンの入手を進め、そのウイルスベクターによる発現が確認できていることはプラス材料であり、今後の研究の進展に大きく寄与するものと考える。本研究では、脳深部刺激療法をより効果的な治療法に改良することを目指す。そして、副作用を避け効果的な脳刺激を実現するために光遺伝学技術を用いて、次世代の“光遺伝学的閉ループ式脳深部刺激療法システム"を開発する。実験動物として人に近い脳構造を持つ霊長類(マーモセット)のパーキンソン病モデルを用いる。パーキンソン病モデル動物から、病的発振現象が記録できることは確認されている。病的発振現象を記録・解析すると同時に、行動変化の評価をビデオモニタリングに及びケージにつけたセンサーを用いて行う。マーモセットの動きをセンサーを使って追い、移動量を定量化するシステムを開発した。こちらは論文投稿を完了し、現在リバイス中である。光遺伝学は、特定の光によって作動するレセプターを組み込まれたニューロンに、光をあて神経活動をコントロールできる革新的なツールであるが、霊長類脳で効果的なものは開発されておらず、今回、長類脳で効果的に働くと思われる新しい光遺伝学ツールの開発を行った。マーモセットの使用する前にマウスの腕の効果確認作業を行い、マウス脳にて問題なく使用できることを確認した。長期安全性に関しては、現在進行中である。脳電気的活動の計測に使用する電極に関しては試行錯誤中であり、最適解に至っていない。本研究において成功を左右する大事な要素の一つであ理、早急にめどを立てる非有用がある。研究者異動のため、実験環境の再整備が必要であった。

本研究は、脳深部刺激療法をより効果的な治療法に改良することを目指し、その目的ために、疾患特異的に出現する異常脳波(病的発振現象)をバイオマーカーとして用い、刺激装置を病態にあわせて制御するためのアルゴリズムを構築、そして、副作用を避け効果的な脳刺激を実現するために光遺伝学技術(Optogenetics)を用いて、次世代の“光遺伝学的閉回路式脳深部刺激療法システム"を開発することを目的とした。脳深部刺激療法は、脳神経疾患により制限されている人間の身体機能を回復・補完するための確立された治療法であり、本研究で飛躍的な改善を行うことで、脳神経疾患により苦しんでいる患者の生活の質を改善、また社会の経済的負担を軽減することに貢献することを目指している。最終年度(2018年度)は、本研究の主題である主に閉ループ脳深部刺激システムの開発に着手した。病的発振記録を確実に記録して、病的発振発生源の座標を探す装置の作成を目指し、パーキンソン病モデルマウスからの神経活動記録を行なった。マウスの脳はごく小さく、ターゲットから神経活動を記録し、病的発振発生源を同定することは非常に困難であったが、手技を確立した。また、刺激方法として、病的発振現象をキャンセルする逆位相の刺激を試みた。これらの試みは、病的発振周波数に特異的な症状を軽減させるのに有用な可能性があり、これらの結果は病的発振現象の基礎科学的な性質を理解するのに役立つと考えられたが、こちらは現在のところ特異的な結果は得られなかった。得られた知識の集約として、Optogenetic closed-loop DBSへの応用として以上の結果を用いて、病的発振解析から得られた情報を元に適切なアルゴリズムで病的発振発生源を光刺激するOcl-DBSシステムを作成している。本研究期間中には実験動物の体外で実際に作動するものの完成を目標としていたが、現在も進行中である。基本的には、迅速に実験環境の整備を行い、予定通り平成29年度の実験予定を実行する。上記のように本研究における大事な構成要素の一つである、ウイルスベクターの入手は達成できており、その効果性の高さも確認できている。今後はその使用実績を上げて、さらに特徴の抽出を進めていき、最終目標である機器開発に向けて結果を取得していく予定である。マーモセット脳において、光遺伝学ツールが問題なく作用することを確認する。また、パーキンソン病治療のために光遺伝学ツールが有効であるということを証明する。代表研究者の移動のため、予算の執行にブランクがあったため、主に消耗品費に誤差が生じた。少額の誤差が生じたが、次年度消耗品に繰り越す。29年度にそのまま移行する。
メダカをモデルとしたＤＮＡ損傷応答に及ぼす環境ストレスの影響

メダカは、飼育の容易さと飼育環境の温度域も広く、海水耐性も強いことから環境毒性試験に広く用いられている。本研究では、放射線、紫外線、内分泌撹乱物質、重金属による刺激後のメダカから血液を採取して血球におけるDNAダメージと血清内での分子変化の解析から生物影響を解明し、突然変異体と野生型を比較することで関連する遺伝子機能を明らかにすることを目指した。本年度は、成魚の紫外線UVA照射による急性生物影響を赤血球におけるDNA損傷をγ-H2AXとコメットアッセイにより検出した。また、内部組織においても卵巣中の卵形成に急性障害が見られ、眼の網膜、脳、脊髄にも細胞死などの影響もでること、p53変異体では、電離放射線と同様に影響の程度が小さいことを確認した。今後、作製したサンプルからUVA照射した成魚の肝臓、腎臓、脾臓などの組織変化を調べるとともに、特に魚類の腎臓、脾臓、肝臓などに存在する褐色の色素を持ったマクロファージの集塊であるメラノマクロファージセンター(異物や老化した細胞を非特異的に貪食、消化して他の細胞に受け渡す機能を有すると考えられている)のUVA照射後の形成についても検討している。また、4-Nonylphenol (4-NP)にばく露したメダカ成魚赤血球の形態異常、小核形成とアクリジンオレンジ染色による細胞死の検出を行い、濃度依存的にそれらが増加することを定量化した。先行研究で行なったナマズへの影響と比較したところ、メダカはより4-Nonylphenol (4-NP)に対する感受性が高く、環境中の毒性化合物の検出系として適していることが示された。29年度が最終年度であるため、記入しない。水質汚染は、特に新興国において社会的に重大な問題である。水質汚染が水棲生物にもたらす原因として、重金属や有機化合物に加え、間接的な酸化ストレスがあげられる。個体の全身への影響を観察する上で、血球は全身をめぐることから非常に強力なツールとなりうる。本研究では、放射線や紫外線、化学物質によるによる酸化ストレスのもたらす個体への影響を血球における生理的応答で検出する。メダカは、生物学に加えて、環境のモニタリングにも広く使用される水棲動物であることから、本研究では平成27年度から29年度までの3年間で、放射線を元とする環境因子による刺激後のメダカから血液を採取して血球におけるDNAダメージと血清内での分子変化の解析を行う。もって、環境因子により生物影響がどのように変化するのかを解明し、突然変異体と野生型を比較することで関連する遺伝子機能を明らかにすることを目指す。水棲生物の赤血球は有核であり、無核の哺乳類よりも重篤な影響が出ることが予想される。平成27年度は、野生型Hd-rR系統メダカの血球を利用したComet assay手法を確立した。γ線照射時のDNAダメージを照射直後、2、4、8、24時間後まで定量した結果、DNAダメージは徐々に減少し、24時間後には定常状態に戻る一方で、γ線照射によって生じるDNAの断片化は、上皮細胞等に比較して血球細胞では抵抗性があることがわかった。次に、血球のGiemza染色を行い、赤血球に生じている生理学的変化を記述したところ、γ線照射8時間後に核が形状変化に加えて巨大化することが明らかとなった。平成27年度は、11月の研究開始から現在までに、野生型Hd-rR系統メダカの血球を利用したComet assay手法を確立し、一定の成果を得ている。また、Giemza染色による評価では、γ線照射8時間後での検証がもっとも検出感度が高いという結果を得ており、この結果は有核血球を利用した環境変異原の検出系として有効である可能性を示唆している。質量分析に使用するための血液サンプルの調製法についても現在進行中である。また、国際学会において成果発表を行っている。現在成果をまとめて論文投稿の準備も進めており、当初の予定におおよそ沿った形で順調に進行していると考えている。本研究では、放射線や化学物質による環境刺激で生じる全身応答の分子メカニズムを組織学的手法および分子生物学的手法を用いて明らかにする。放射線や化学物質により損傷した細胞において、ストレス応答が誘導される。メダカは、生物学に加えて、環境のモニタリングにも広く使用される水棲動物であることから、本研究では平成27年度から29年度までの3年間で、環境刺激後のメダカから血球、肝臓および腎臓におけるDNAダメージと形態変化を評価する。各種抗体等を用いた細胞増殖・細胞死を評価する。同時に、p53突然変異体と野生型を比較することを目指した。平成28年度は、Giemza染色および平成27年度に確立したコメットアッセイの手法を用いて、UVAおよびガンマ線照射後の赤血球における形態変化とDNA損傷についてそれぞれ評価を行い、有核赤血球において照射直後からDNA損傷が認められること、その形態変化は4から8時間後に最も顕著であるが24時間後には減少し、14日後には回復していることを示した。また、これらの表現型はp53突然変異により抵抗性を示すようになることも明らかにした。