hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バナッハ空間・関数空間の幾何学的構造とψ直和の研究及びその応用

バナッハ空間及びそのψ直和の幾何学的構造について主に次の結果を得た。Von Neumann-Jordan定数とJames定数に関する簡潔な不等式を与え、従来の結果を著しく改良した。また,従来の結果を統一的に見通す不等式を与えた。バナッハ空間のψ直和およびL∞直和の一様非Ln1性を特徴付けた。また任意有限個のバナッハ空間のψ直和に対して弱擬一様平滑性を特徴づけた。応用として不動点性や超回帰性に関する結果を与えた。また,シャープ平均三角不等式を与えた。(1)加藤-Maligranda-高橋(Studia Math.,2001)のvon Neumann-Jordan定数(NJ定数)とJames定数に関する結果は広く注目を集めている。特にこれらの定数の間に成り立つ関係について多く改良がなされているが、最終的な改良として簡潔な不等式を証明した(投稿中)。(2)[ell]_{∞]-sumのuniform non [ell]^n_1-ness及びその不動点性、超回帰性への応用に関する結果を得た(投稿中)。(5)NJ定数とZbaganu定数及びそれらの変形版に関する一連の結果を得た(論文作成中)。(1)加藤-Maligranda-高橋(Studia Math., 2001)のvon Neumann-Jordan定数(NJ定数)とJames定数に関する不等式は広く注目を集め,多くの改良がなされてきたが,"最終的な"改良として最も簡潔な不等式を証明した(JMAA, 2009)。この結果はやや遅れて独立に2つの論文で証明された(Proc. AMS等,2010)が,それはこの結果の重要性を示唆するものと言える。(2)上記一連の結果を統一的に見通す不等式を与え,上の結果に,より簡潔な証明を与えた(Rend. Circ. Mat. Palermo,印刷中)。(5)任意有限個のバナッハ空間に対してφ直和のWNUS性を証明した。その際,新たな凸関数の族を考察した。(6)(5)の結果に関連して[ell]_1型ノルムを生成すると凸関数の族を導入し、その性質を明らかにした(投稿準備中)。
泡沫細胞崩壊(アポトーシス)による粥状動脈硬化進展機構の解析

高脂血漿が引きがねとなる動脈硬化が進行する過程において、マクロファージは動脈壁に流入してくる過剰のリポタンパク質ならびに変性リポタンパク質を細胞内に取り込み泡沫化する。肥大化した泡沫細胞は動脈壁内で崩壊し、変性リポタンパク質が細胞間に放出されるにともない、粥腫が形成される、ヒト高脂血症患者血清から、泡沫細胞誘導・崩壊泡沫細胞の崩壊をひきおこす因子の同定を試みている。また、泡沫細胞崩壊機構のメカニズムがアポトーシスによることを示した。これらの成果を、原著論文Arterioscler Thromb Vasc Biol.29, 33-39(2009)、J Lipid Res.48, 1280-1292(2007)で報告した。リポタンパク質のコレステロールは動脈壁細胞膜の構成成分として利用されている。マクロファージは動脈壁に流入してくる過剰のリポタンパク質ならびに変性リポタンパク質を細胞内に取り込み泡沫化する。肥大化した泡沫細胞は動脈壁内で崩壊し、変性リポタンパク質が細胞間に放出されるにともない、粥腫が形成される(作業仮説)。本研究では、高脂血漿-泡沫細胞の形成-泡沫細胞の崩壊-動脈硬化粥腫巣への変性リポタンパク質の放出・細胞間酸化リポタンパク質の生成-変性リポタンパク質の細胞内取り込み一泡沫細胞のさらなる肥大化と崩壊一粥状動脈硬化進展という悪循環の観点から解析を試みた。その結果、試験管内で先天性高脂血症家兎(WHHL)血清をマクロファージに加えると、泡沫化が誘導されると同時に、泡沫細胞の崩壊も誘導される。しかも、ヒト高脂血症患者血清でも、12症例中6症例で泡沫細胞誘導・崩壊が観察された。このことは、WHHL血清、ヒト血清ともに泡沫細胞の崩壊を誘導する因子を含んでいることを示している。血清中から分離したLDLやVLDLなどは、泡沫化は誘導するが、泡沫細胞の崩壊をほとんど誘導しない。したがって、高脂血症患者血清中から、泡沫細胞誘導・崩壊因子を精製しようと試みている。興味深いことに、これまでに、血清中に含まれる泡沫細胞崩壊活性は、硫安沈殿、カラムクロマトグラフィーによりうまく分離されず、様々な画分に広く検出され、タンパク性の因子が担っていない可能性が考えられた。泡沫細胞崩壊活性を担う実体については、まだ不明であり現在解析中である。また、同時に泡沫細胞の崩壊機構のメカニズムはアポトーシスによるのではないかと考え、解析をおこなっている。本研究では、高脂血漿-泡沫細胞の形成-泡沫細胞の崩壊-動脈硬化粥腫巣への変性リポタンパク質の放出・細胞間酸化リポタンパク質の生成-変性リポタンパク質の細胞内取り込み-泡沫細胞のさらなる肥大化と崩壊-粥状動脈硬化進展という悪循環の観点から解析を試みた。しかし、分離したLDLやVLDLなどは、泡沫化は誘導するが、泡沫細胞の崩壊をほとんど誘導しない。高脂血症患者血清中に存在する泡沫細胞誘導・崩壊因子についてははまだ不明であり、現在解析中である。次に泡沫細胞の崩壊機構を探ることとした。泡沫細胞の崩壊には256C抗体が認識する抗原物質(cholesterol-phospholipid複合体)の増加が関連しているらしい。崩壊泡沫細胞は256C抗体で組織染色されるばかりではなく、フィリピン(free cholesterolを染色)でも染色されるようになる。実際、free cholesterol量の定量を試みると、崩壊前に増加していることが分かる。泡沫細胞の崩壊を誘導しないLDLやVLDLなどではcholesterol-phospholipid複合体は増加しない。この時、tunnelによっても染色されることからアポトーシスにより細胞死が誘導されていると結論した。
アルツハイマー病患者におけるPET酸化ストレスイメージングによる病態解明

アルツハイマー病では,酸化ストレスがアミロイド沈着などの病理変化・神経変性に関与していることが示唆されているが,患者生体脳における実証はまだない.本研究では,我々が開発した[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングによって,アルツハイマー病およびその前段階の軽度認知障害における,病態への酸化ストレスの関与を明らかにすることを目的としている.1年度目には,動物(マウス)を使用した前臨床試験(毒性試験)を行って[Cu-64]ATSMに毒性がないことを確認し,本研究プロトコールについて当大学の医学系研究倫理審査委員会の承認を受け,患者および健常者に対するパイロットスタディを行った.2年度目には,研究プロトコールに則り,アルツハイマー型認知症(AD)患者群,軽度認知障害(MCI)患者群,および認知機能正常(CN)者群に対して,[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージング,[C-11]PiB PET/MRIによるアミロイドイメージング,WMS-RやCDRによる詳細な心理・認知検査を実施した.最終年度である今年度では,引き続き上記の被験者群に対して画像および心理検査を実施し,解析を行った.その結果,[C-11]PiB PET/MRIにて大脳皮質へのアミロイド沈着がみられたAD患者群では,同年代のアミロイド陰性のCN者群に比べて,側頭葉などアルツハイマー病理に関連する脳領域における[Cu-64]ATSM集積の増加が見出された.さらに[Cu-64]ATSM集積は,[C-11]PiB集積によるアミロイド沈着の程度や,CDRによる臨床的重症度と正の相関をしており,アルツハイマー病態への酸化ストレスの関与を強く示唆する結果が得られた.アルツハイマー病では,酸化ストレスがアミロイド沈着などの病理変化・神経変性に関与していることが示唆されているが,患者生体脳における実証はまだない.本研究では,我々が開発した[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングによって,アルツハイマー病およびその前段階の軽度認知機能障害における,病態への酸化ストレスの関与を明らかにすることを目的としている.初年度である今年度は,主に(1)動物(マウス)を使用した前臨床試験(毒性試験)および当大学の医学系研究倫理審査委員会への本研究プロトコールの申請,(2)軽度認知機能障害患者および健常者それぞれ1名ずつに対するパイロットスタディを行った.その結果,(1)動物実験において[Cu-64]ATSMに毒性がないことが確認でき,本研究プロトコールについて医学系研究倫理審査委員会の承認が得られた.(2)[C-11]PiB PET/MRIにて大脳皮質へのアミロイド沈着がみられた軽度認知機能障害患者では,同年代のアミロイド陰性の健常者に比べて,側頭葉や頭頂葉などアルツハイマー病理に関連する脳領域における[Cu-64]ATSM集積の増加が確認でき,アルツハイマー病態への酸化ストレスの関与を強く示唆する結果が得られた.これらの成果に基づき,引き続き多数のアミロイド陽性のアルツハイマー病および軽度認知機能障害患者,健常者に対し,[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングを行い,群間での集積や重症度との相関を検討し,アルツハイマー病態への酸化ストレスの関与を明らかにする予定である.今年度の目標としていた,毒性試験の確認,医学系研究倫理審査委員会への申請・承認,患者・健常者での検査を開始することができているため.アルツハイマー病では,酸化ストレスがアミロイド沈着などの病理変化・神経変性に関与していることが示唆されているが,患者生体脳における実証はまだない.本研究では,我々が開発した[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングによって,アルツハイマー病およびその前段階の軽度認知障害における,病態への酸化ストレスの関与を明らかにすることを目的としている.1年目である昨年度には,動物(マウス)を使用した前臨床試験(毒性試験)を行って[Cu-64]ATSMに毒性がないことを確認し,本研究プロトコールについて当大学の医学系研究倫理審査委員会の承認を受け,患者および健常者に対するパイロットスタディを行った.2年目である今年度は,研究プロトコールに則り,引き続きアルツハイマー型認知症患者,軽度認知障害患者,および健常者に対して,[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングを行い,[C-11]PiB PET/MRIによるアミロイドイメージング,WMS-RやCDRによる詳細な心理検査などの結果と比較した.その結果,[C-11]PiB PET/MRIにて大脳皮質へのアミロイド沈着がみられた軽度認知障害患者では,同年代のアミロイド陰性の健常者に比べて,頭頂葉などアルツハイマー病理に関連する脳領域における[Cu-64]ATSM集積の増加が確認でき,アルツハイマー病態への酸化ストレスの関与を強く示唆する結果が得られた.今後も引き続き,多数のアルツハイマー病および軽度認知障害

患者,健常者に対し,[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングを行い,群間での集積や重症度との相関を検討し,アルツハイマー病態への酸化ストレスの関与を明らかにする予定である.今年度の目標としていた,10名を超える患者・健常者での検査・検討ができたため.アルツハイマー病では,酸化ストレスがアミロイド沈着などの病理変化・神経変性に関与していることが示唆されているが,患者生体脳における実証はまだない.本研究では,我々が開発した[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングによって,アルツハイマー病およびその前段階の軽度認知障害における,病態への酸化ストレスの関与を明らかにすることを目的としている.1年度目には,動物(マウス)を使用した前臨床試験(毒性試験)を行って[Cu-64]ATSMに毒性がないことを確認し,本研究プロトコールについて当大学の医学系研究倫理審査委員会の承認を受け,患者および健常者に対するパイロットスタディを行った.2年度目には,研究プロトコールに則り,アルツハイマー型認知症(AD)患者群,軽度認知障害(MCI)患者群,および認知機能正常(CN)者群に対して,[Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージング,[C-11]PiB PET/MRIによるアミロイドイメージング,WMS-RやCDRによる詳細な心理・認知検査を実施した.最終年度である今年度では,引き続き上記の被験者群に対して画像および心理検査を実施し,解析を行った.その結果,[C-11]PiB PET/MRIにて大脳皮質へのアミロイド沈着がみられたAD患者群では,同年代のアミロイド陰性のCN者群に比べて,側頭葉などアルツハイマー病理に関連する脳領域における[Cu-64]ATSM集積の増加が見出された.さらに[Cu-64]ATSM集積は,[C-11]PiB集積によるアミロイド沈着の程度や,CDRによる臨床的重症度と正の相関をしており,アルツハイマー病態への酸化ストレスの関与を強く示唆する結果が得られた.研究計画書に則り,(A)患者群での検討として,対象となるアルツハイマー病および軽度認知機能障害患者に対して,臨床症状の評価および画像検査([Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングおよび[C-11]PiB PET/MRIによるアミロイドイメージング)を行い,[Cu-64]ATSMの集積における健常者との比較,重症度,アミロイド蓄積,局所脳容積(萎縮)との相関を検討する.並行して,(B)モデル動物での検討として,遺伝子改変マウスに対し,各病期(週齢)別に,[Cu-64]ATSMによるオートラジオグラフィーと,免疫染色による酸化的損傷やアミロイド沈着などの組織学的検討を行い,所見を比較検討する.引き続き,研究プロトコールに則り,(A)患者群での検討として,対象となるアルツハイマー病および軽度認知障害患者に対して,臨床症状の評価および画像検査([Cu-64]ATSM PET/MRIによる酸化ストレスイメージングおよび[C-11]PiB PET/MRIによるアミロイドイメージング)を行い,[Cu-64]ATSMの集積における健常者との比較,重症度,アミロイド蓄積,局所脳容積(萎縮)との相関を検討する.並行して,(B)モデル動物での検討として,遺伝子改変マウスに対し,各病期(週齢)別に,[Cu-64]ATSMによるオートラジオグラフィーと,免疫染色による酸化的損傷やアミロイド沈着などの組織学的検討を行い,所見を比較検討する.
Ｓｉプラットフォームにおける絶縁分離型ＧｅＳｎ結晶の非熱平衡固相成長

本研究では、高性能GeSnデバイスの融合によるSi集積回路性能の飛躍的向上を目指し、Ge中におけるSnの熱平衡固溶度の壁を打破する非熱平衡GeSnプロセスの検討を行った。さらに、その知見を絶縁膜上におけるGeSn横方向成長に展開し、Si基板と絶縁分離した高Sn濃度(≧8%)GeSn-on-Insulator構造の形成技術を開発した。本研究では、LSI性能の飛躍的向上を目指し、Ge中におけるSnの熱平衡固溶度の壁を打破する非熱平衡GeSnプロセスの研究を行う。次に、その知見を絶縁膜上におけるGeSn横方向成長に展開し、Si基板と絶縁分離したGeSn-on-Insulator構造を創出する。今年度は、3年計画の1年度として、下記研究をおこなった。1非熱平衡GeSnプロセスの構築2GeSn層の評価前項で形成したGeSnの電気特性及び結晶性の評価を行った。その結果、形成層はp型伝導を示すこと、成長界面で格子定数差に起因した欠陥が存在するもの、成長層内部では高い結晶性を有することを明らかにした。今年度は、3年計画の第2年度として、下記研究を行った。1非熱平衡GeSnプロセスの構築前年度に引き続き、半導体基板上におけるGeSnの成長時にボンド結合を変調する非熱平衡プロセスを検討した。a-GeSn/c-Si構造、a-GeSn/c-Ge構造等の固液共存温度領域における結晶成長を検討し、単結晶GeSnのエピタキシャル成長を実現した。成長層のSn濃度を、ラマン分光法、オージェ分光法、電子顕微鏡法などを用いて総合的に解析し、Sn濃度は、成長温度の低温化につれて上昇することを明らかにした。2Snの熱的安定性の検討非熱平衡プロセスでGeの格子位置に導入した高濃度Snは、デバイス作製時に必要となる熱プロセスで格子間位置へと析出し、熱平衡固溶度へと収斂を始める可能性がある。そこで、非熱平衡プロセスで成長したGeSn中の高濃度Snの熱的安定性を検討した。その結果、非熱平衡プロセスで導入した、熱平衡固溶度を超える高濃度Snは、格子位置で準安定状態をとり、熱的安定性は高いことを明らかにした。今年度は、3年計画の最終年度として、下記研究を行った。1GeSn中の置換型Snの熱的安定性の解析固相成長法で形成したGeSn薄膜の置換型Snの熱的安定性をラマン分光法やX線回折法を用いて解析した。結晶成長直後の熱平衡固溶度を越える置換型Sn濃度(15%)が、長時間の熱処理プロセス(5h,300°C)で、約10%に収斂することが明らかとなった。この値(約10%)は、Ge中のSnの熱平衡固溶度(約2%)よりも高く、本研究で開発した非熱平衡プロセスが高い熱的安定性を有するGeSnの形成に有効であることが明らかとなった。前年度までに開発した非熱平衡プロセスを用いて、絶縁膜上に堆積した非晶質GeSn膜の横方向固相成長を検討した。固相成長速度のSn濃度依存性および熱処理温度依存性を解析し、成長機構を解明した。それらを横方向成長プロセスにフィードバックし、絶縁膜直上型のGeSn-on-Insulator構造を実現した。電子顕微鏡法およびホール効果測定法を用い評価した結果、成長層は高い結晶性と高いSn濃度(約10%)と良好な電気特性を有することが明らかとなった。綿密な実験計画を立てて研究を推進しているので、おおむね順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。工学現在まで、ほぼ計画通りに進行しているので、特に研究計画の変更は考えていない。実験装置に工夫を加えつつ、研究を推進した結果、基板材料、成膜材料、薬品などの消耗品の使用が減り、物品費が減額した。以上により、次年度使用額が生じた。現在までほぼ計画通りに進行しているので、特に研究計画の変更は考えていない。次年度使用額を活用し、次年度は、実験手法にさらに改良を加え、実験のターンアラウンドタイムの短縮を図る。

これにより、研究を加速し、研究目標の確実な達成を目指す。27年度が最終年度であるため、記入しない。当初、高額な触媒金属を用いて結晶成長の実験を推進する予定であったが、実験を進めたところ、安価な触媒金属で、十分な結晶成長特性が得られることが判明したたため、物品費が減額した。また、実験装置の自動化を進めた結果、実験補助を雇用すること無く、計画通りの実験が可能となり、人件費・謝金の支出が抑制できた。以上の理由により、次年度使用額が生じた。次年度使用額を活用し、次年度は、実験装置に改良を加え、実験のターンアラウンドタイムの短縮を図る。
遷移金属/Ag系人工格子のX線磁気円二色性

本実験のAg/Co系人工格子で、巨大磁気抵抗効果(GMR)が観測された。磁化測定では、Coあたりの磁気モーメントが純Coとほぼ等しかった。また、カ-回転角の大きさおよびスペクトルは、ほぼ純Coに一致した。これらのことは、フェルミ準位近傍のAg層のスピン偏極が小さいことを示す。また、Ag-L2吸収端でのX線磁気円二色性が観測されず、吸収曲線(XANES)にも顕著なwhite lineが観測されなかった。このことは、Ag層のフェルミ準位近傍での4d電子の状態密度とそのスピン偏極が小さいことを示す。以上から、Ag層でGMRを担う電子は4d電子よりむしろわずかにスピン偏極した5sまたは5p電子(Co層の3dとAg層の5sのs-d相互作用による)と考えられる。今後、Ag-L_1吸収端のX線磁気円二色性(Ag層の5p電子のスピン偏極を反映)を測定すれば事情がよりはっきりすると考えられる。
世論形成過程の政治心理学的実証研究

世論形成過程について、前年度から引き続き世論形成過程(本人の態度形成と世論認知)に対しミクロな情報環境からのアプローチによって研究を行った。具体的には以下である。(1)前年度に行った社会調査の分析平成27年度11月より東京都の1地区で実施した郵送調査の分析を引き続いて行った。一般的に人が世論についての情報を入手する経路はメディア経由であるとされているが、本調査の分析からは世論の推測には各新聞の報道姿勢の認知は影響することは少なく、有権者はすでに新聞に対して政治的なステレオタイプを保有しており、意思決定の際にはそれを割り引いて判断していることを明らかにした。また、対人コミュニケーションが情報源として威力を発揮するのは、報道などの他の手掛かりが乏しいときのみであることもわかった。これらは学会で発表された。それをもとにした論文は英文雑誌に投稿し現在は審査を受けている。(2) webサーベイの実施(1)で得られた結果を踏まえ、扱う変数を増やして検討することとした。特に賛成ー反対の次元でしか尋ねていなかった自己の争点態度について、その政策争点に対する自分にとっての重要性や確信度を含めた。また、政党がどのような政策をとっているかの認知も同時に尋ねた。平成29年度2月からwebサーベイを実施した。対象とする政策は当時の情勢を踏まえ原発再稼働問題と米軍基地の普天間からの移設問題とした。得られた結果としては、自己の争点態度を政党の政策ポジションや世論の認知に“投影"していること、多くの場合に政治を話題にするなどの対人コミュニケーションはそれを弱めることなどが示唆された。現在はこれらの学会発表の準備を進めている28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。世論形成過程について、特に情報環境としてのミクロなコミュニケーションに注目して研究を行った。(1)公開データの二次分析世論認知(ある政治争点に対して世間一般の賛否の程度の推測)を測定する質問は、しばしば大規模な選挙調査でも導入されてきた。Japanese Electoral Studyを典型に、回答者本人だけでなく回答者のコミュニケーション相手にも回答させるスノーボール手法を用いたJEDS調査などを対象に、世論認知項目で使用された争点を洗い出した。結果として、ミクロ・マクロともに経時的にある程度安定していることが明らかとなった。(2)マスメディアの報道姿勢認知と身近な人間関係の関係の検討(1)の結果をベースに質問項目を作成し、さらに関連する変数としてマスメディアの報道姿勢の認知を導入し、コミュニケーションと世論認知の関係の検証を目的とする社会調査を実施した。政策争点として安保関連法案とTPPを用い、各政策への自分の態度、自分の周囲の人の態度、マスメディアの報道姿勢、世間一般の賛否の程度の推測などを尋ねるものであった。東京都内の一部を対象にした郵送調査であり、計画サンプル1000に対し回収は202であった。マスメディアの"効果"の一種である、自分の態度とは逆方向にメディアを認知する敵対的メディア認知が新聞に対して見られ、さらにはそれが世論認知とも関連することを発見した。(1)(2)の結果をまとめての学会発表を予定している。二次データの整理ならびにそれをもとにした社会調査を順調に実施することができ、学会発表から論文投稿までスムーズに進んでいる。よって研究はおおむね計画したとおりに進展しているといえる。現在はこれらの学会発表の準備を進めている平成28年度に実施予定のwebサーベイに今回実施した社会調査の結果を生かすべく分析を進めていく。外部妥当性は落ちるものの回答者の属性を選別できるwebサーベイの特性を生かし、精緻な検証を目指す。併せて、現在投稿中の論文を掲載することも目標としている。
次世代リチウム二次電池のためのケイ素のリチウム化プロセスの徹底解明

Siは次世代のリチウム二次電池用高容量負極としては極めて魅力的であるが,充放電反応にともなう大きな体積変化に起因して乏しいサイクル寿命しか示さない.これまでにある種のイオン液体電解液中におけるSiの過度な体積膨張の抑制,およびSiへの不純物元素のドーピングによるSi内のLi+拡散係数の向上がサイクル性能の改善に寄与することを見出してきたが,その詳細は未だ十分に解明されていない.当該研究では顕微鏡,分光法,および計算化学など種々の解析に基づき上記のサイクル性能向上のメカニズムを明らかにする.また,解析結果に基づき新たなSi系材料の開発指針を示すとともに自ら材料合成にも取組む.Siは次世代のリチウム二次電池用高容量負極としては極めて魅力的であるが,充放電反応にともなう大きな体積変化に起因して乏しいサイクル寿命しか示さない.これまでにある種のイオン液体電解液中におけるSiの過度な体積膨張の抑制,およびSiへの不純物元素のドーピングによるSi内のLi+拡散係数の向上がサイクル性能の改善に寄与することを見出してきたが,その詳細は未だ十分に解明されていない.当該研究では顕微鏡,分光法,および計算化学など種々の解析に基づき上記のサイクル性能向上のメカニズムを明らかにする.また,解析結果に基づき新たなSi系材料の開発指針を示すとともに自ら材料合成にも取組む.
口唇口蓋裂児の顔面・口蓋形態の統合的三次元計測系開発のための基礎的研究

唇顎口蓋裂新生児の顔面と口蓋の三次元形状データを非侵襲的かつ高速度に測定しこれらをコンピューター上で一体化する事を目的として、顔面と口蓋の三次元形状測定時にそれぞれの三次元的位置関係の測位も可能とするトレー型統合補助マーカーを試作し、さらに従来の非接触型三次元形状測定装置の改修を行った。改修した非接触型三次元形状測定装置により顔面と口蓋を測定する際に本マーカーにより得られた三次元的位置関係を基にこれらの三次元形状データの一体化を行った。唇顎口蓋裂児の顔面と口蓋の三次元データを測定しコンピューター上でこれらデータを統合することで術前顎矯正装置の作成を数値的に標準化するために、本研究では非接触型三次元形状測定装置により非侵襲的かつ高速度に顔面と口蓋の三次元データを測定する方法の確立と統合補助マーカーを用いることで顔面と口蓋の三次元的位置関係を三次元データ測定時に同時に測位し顔面と口蓋の三次元データを統合する方法の確立を目的としている。最終的な測定対象として体動のコントロールが困難な新生児が想定される為に、非侵襲的かつ高速度に患児の顔面構造を測定することを目的として従来の非接触型三次元形状測定装置(テクノアーツ、GRASP-F)の高速化を目的としてステッピングモーターコントローラーならびに運用ソフトの改修を行い、従来の0.4秒から目標の0.1秒まで顔面計測時間を短縮化することができた。また、これまで顔面と口蓋の三次元データの統合にはX線規格写真を用いていた。しかし、新生児において撮影が困難なX線規格写真を用いることなく非侵襲的に顔面と口蓋の三次元データとを統合する事を目的として、GRASP-Fによる顔面部三次元データの取得時に口蓋部と顔面部との三次元的位置関係の測位を可能とするトレー型統合補助マーカーを試作した。成人研究協力者をデルとして、本試作マーカーを用いて改修したGRASP-Fにより顔面部三次元データと同時に顔面と口蓋の三次元的位置関係を測定した。また、同研究協力者の上顎顎模型より非接触型三次元形状測定装置(テクノアーツ、GRASP-M)を用いて口蓋部三次元データを測定した。これらのデータを統合しその精度を測定しうる段階には3月末現在至らず、統合補助マーカーの改良および顔面と口蓋の三次元データを統合する方法の確立は次年度への検討課題として残った。本研究は、口唇顎口蓋裂児の顔面と口蓋の三次元データを測定しコンピューター上で統合することで数値的に標準化させるために、非接触型三次元形状測定装置により非侵襲的かつ高速度に顔面と口蓋の三次元データを測定する方法および統合補助マーカーを用いることで顔面と口蓋の三次元的位置関係を三次元データ測定時に同時に測位し顔面と口蓋の三次元データを非侵襲的に一体化させる方法の確立を目的としている。成人研究協力者をモデルとして、測定速度の高速化を行った非接触型三次元顔面形状測定装置(テクノアーツ、GRASF-F)によりトレー型三次元画像統合マーカーを用いて顔面部三次元データと同時に顔面と口蓋の三次元的位置関係を測定した。また、トレー型三次元画像統合マーカーの上顎トレー部分により同研究協力者の上顎の印象採得を行い、非接触型三次元形状測定装置(テクノアーツ、GRASP-M)を用いてトレー型三次元画像統合マーカーより口蓋部三次元データと同時に顔面と口蓋の三次元的位置関係を測定した。これら顔面及び口蓋の三次元データ測定の際にトレー型三次元画像統合マーカー上の共通入力項目を介在させることで、従来のようにX線規格写真を用いることなく非浸襲的にそれぞれ別個に測定された口蓋と顔面の三次元形状データの三次元的位置関係を測位しコンピューター上で一体の三次元構造とすることを可能とした。今回、新生児被験者を得ることが出来なかったことから、本方式により新生児の三次元データを測定し実際の臨床に応用することは3月末現在出来なかった。しかし、本研究成果は、将来的に新生児・乳児段階の口唇口蓋裂児の顔面ならびに口蓋形態の統合三次元データを基にした術前時点での患児のより詳細な評価、間接法によるPNAM作成、といった形で口唇口蓋裂児の治療における患児本人並びに保護者への負担を軽減することに寄与するものである。
高齢難聴者の聞こえの解説・シミュレーションプログラムの作成に関する研究

(1)高齢者の日常生活における聞こえの不便さを評価するための「補聴器必要度自己評価用チェックリスト」を作成した。これを用いて中高年齢者を対象に調査した結果、1000Hz、2000Hz、4000Hzの高域周波数における聴力がおよそ15dB以上低下すると何らかの不便さを生じ、およそ30dB以上の聴力低下がある場合には、補聴器の試用を検討する必要があることが分かった。(2)高齢者の家庭生活における特にテレビ視聴場面での聞こえの不便さを評価するための「テレビ音声聴取不満度自己評価チェックリスト」を作成した。これを用いて中高年齢者を対象に調査した結果、1000Hzから4000Hzにかけての高域周波数の聴力がおよそ15dB以上低下するとテレビの音声を聴取するのに何らか不満がが生じることが分かった。(3)高齢難聴者が家族に迷惑のかからない音量でテレビを視聴するための補聴用狭指向性スピーカシステム(エンハンス・スピーカ)を開発した。(4)エンハンス・スピーカによる高齢者のテレビ音声聴取効果を評価し、上記(2)のような聴力低下者にその効果があることを実証した。(5)難聴者の聞こえの特徴を解説するための資料集を作成し、高齢難聴者の聞こえを理解し擬似体験するためのシミュレーションビデオ及びコンピュータプログラムの内容を報告書にまとめた。(1)聴覚障害者(高齢者、難聴児を含む約200名)の純音標準聴力検査を施行した。その結果、加齢による聴力の減退は3000Hz以上の高音域の周波数帯から始まり、高齢者の聴力図は高音漸傾型のオ-ジオグラムを呈することが確認された。(2)高齢者に対する標準語音聴力検査を施行した結果、70歳代の殆どの者に語音了解度の著しい減退傾向が認められ、大部分の高齢者には補聴器を必要とする程度の難聴があることが確認された。(3)日常生活における音響環境状況を把握するために、今年度は特に、家庭内における種々の騒音を収録し、実態分析の資料を収集した。(4)その結果、特に台所周辺から発生するノイズ(料理をする音、食器洗いの雑音、換気扇、湯沸かし器、電子レンジ、冷蔵庫などの音、買い物袋やポリ容器から物を出し入れする音、ゴミ用のビニール袋をとりまとめるときの音など)は想像以上に大きく、聞きたい音声をマスキングすることが明らかになった。(5)今後の課題として、高齢者の楽しむテレビ番組の音声の聞こえを採り上げる必要がある。特に最近多くなってきた加工音声(プライバシー保護の目的でわざと話し声を加工し歪ませる放送)は、補聴器装用者や高齢者の音声受聴了解度を低下させる新たな難題であることが分かった。(6)聴力検査では同じ程度の難聴であっても、実際のコミュニケーション状況の中では、了解度の高い者と低い者、意味理解の手がかりとして上手に聴覚を利用できる者とそうでない者との差が生ずる。今後、オ-ジオロジー(聴能学)の観点から検討する必要があることが示唆された。(1)聴覚障害者(高齢者、難聴児を含む約100名)の補聴器装用時の閾値検査を実施した。その結果、補聴効果は250Hzから1000Hzの低・中域に最も大で、2000Hzから4000Hzの高域に対する補聴効果は小さいことが判明した。(2)聴覚障害者が補聴器を装用していても、一般に母音は増幅されるが、高域に音響成分のある子音は増幅されていないので、音声聴取の明瞭性が改善されにくいことが判明した。(3)補聴器の適応が困難な高齢難聴者に22チャンネル人工内耳の手術を実施し(昭和大学医学部耳鼻咽喉科学教室)、聞こえの改善度を評価した。その結果人工内耳による聞こえの補償は著しく、特に高域の周波数に対する受聴明瞭度が補聴器に比べて大きく改善することが判明した。(4)東京電力が電力館(東京都渋谷区神南)の4階にある「高齢社会の住まい」の一部に、高齢者の視覚聴覚擬似体験コーナーを設ける企画に参加し、難聴のシミュレーションビデオの製作を監修した。(5)高等学校「保健体育」

用ビデオ教材(「わたしたちのからだと健康」医学映像教育センター製作)の「第9巻・年をとるということとリハビリテーション」の一部に、高齢難聴者の音の聞こえのシミュレーションを製作し加えた。(1)高齢者の日常生活における聞こえの不便さを評価するための「補聴器必要度自己評価用チェックリスト」を作成した。これを用いて中高年齢者を対象に調査した結果、1000Hz、2000Hz、4000Hzの高域周波数における聴力がおよそ15dB以上低下すると何らかの不便さが生じ、およそ30dB以上の聴力低下がある場合には、補聴器の試用を検討する必要があることが分かった。(2)高齢者の家庭生活における特にテレビ視聴場面での聞こえの不便さを評価するための「テレビ音声聴取不満度自己評価チェックリスト」を作成した。これを用いて中高年齢者を対象に調査した結果、1000Hzから4000Hzにかけての高域周波数の聴力がおよそ15dB以上低下するとテレビの音声を聴取するのに何らか不満がが生じることが分かった。(3)高齢難聴者が家族に迷惑のかからない音量でテレビを視聴するための補聴用狭指向性スピーカシステム(エンハンス・スピーカ)を開発した。(4)エンハンス・スピーカによる高齢者のテレビ音声聴取効果を評価し、上記(2)のような聴力低下者にその効果があることを実証した。(5)難聴者の聞こえの特徴を解説するための資料集を作成し、高齢難聴者の聞こえを理解し擬似体験するためのシミュレーションビデオ及びコンピュータプログラムの内容を報告書にまとめた。
高温超伝導コイルを利用した高速アルミ溶解技術の研究

本研究では,HTSコイルを用いた高速アルミ溶解技術開発のための基礎研究を行った。まず,電磁界-熱連成解析により,静磁界中でアルミ材料を回転させたときの渦電流発熱を数値解析するモデルを開発し,測定結果と解析結果が良く一致することを示した。次に,実用装置に必要な加熱性能を実現できる磁界を発生できるHTSコイルの設計及び実証装置の電磁設計を行い,現状で入手可能な市販のY系線材を用いて実現可能であることを示した。更に,誘導加熱運転で想定される反作用変動磁界の解析を行い,適切な厚みの遮蔽円筒を配置することにより,HTSコイルに悪影響を及ぼさないための遮蔽方法を示すことができた。電磁界解析と熱解析を連成させて,静磁界中でアルミ材料を回転させたときの渦電流発熱を数値解析するモデルを開発した。この解析モデルを用いて,我々の所有する電磁石の磁極間に配置した円柱状のアルミ材料を回転させて渦電流発熱させる小型の検証装置を設計した。解析結果に基づくと,電磁石の磁極間隔を15mm以下にする必要があるため,当初想定した装置よりも小規模のものとなった。測定可能な温度上昇を得るためには,5000rpm程度の回転数が必要であることが分かったので,新たに小型・高速回転のモータを入手し,装置の製作を行った。現在,この検証装置を用いて,アルミ材料への流入熱量の実測を実施している。このモデル検証は平成29年度も引き続き実施する。上記の数値解析モデルを用いて,誘導加熱運転で想定される反作用交流磁界の解析を行った。同時に,アルミ材料とHTSコイルの間に変動磁界を遮蔽する薄肉の銅円筒を配置した場合の解析も行った。その結果,適切な厚みの遮蔽円筒を配置することにより,大幅に変動磁界を低減でき,十分な厚みの遮蔽円筒を配置すればHTSコイルには悪影響を及ぼすほどの変動磁界は加わらないことがわかった。現在,最適な厚みを数値解析により評価することを行っている。HTSコイルの安定性と保護を両立するコイル構造として,ターン間絶縁の無いHTSコイル(No-insulation coil:NIコイル)が提案されているが,遮蔽円筒で変動磁界を大幅に低減できれば,このNIコイルを適用できる可能性があることが判明した。そこで,小型のNIコイルを用いた評価をH29年度に実施することにした。電磁界解析と熱解析を連成させて,静磁界中でアルミ材料を回転させたときの渦電流発熱を数値解析するモデルを開発し,小型の検証装置を設計した。当初の想定よりも小規模なものであるが,検証装置の製作を行い,測定・評価を進行中である。当初の計画通り,この装置によるモデル検証は平成29年度の前半には終了する予定である。また,誘導加熱運転で想定される反作用交流磁界の解析結果から,アルミ材料とHTSコイルの間に変動磁界を遮蔽する薄肉の銅円筒を配置することにより,大幅に変動磁界を低減できることを示すことができた。十分な厚みの遮蔽円筒を配置すれば,HTSコイルには悪影響を及ぼすほどの変動磁界は加わらないことが分かり,安定性と保護を両立できるNIコイルを適用できる可能性が分かってきた。そこで,NIコイルの適用性について、小型のNIコイルを用いた評価をH29年度に実施することにした。(1)電磁界解析モデルによるアルミ投入熱量の評価とモデル検証:電磁界解析と熱解析を連成させて,静磁界中でアルミ材料を回転させたときの渦電流発熱を数値解析するモデルを開発した。印加磁界の大きさ,回転数,試料直径などを変化させて,温度上昇を計測した。本装置では,アルミ試料は大気中で回転させているため,外部雰囲気やモータの回転軸との連結部への熱移動による冷却効果も測定した。有限の試料長の効果を考慮した3次元解析に,これらの冷却効果を適切に導入することによって,測定結果と解析結果が良く一致することが分かった。モデル検証により,本研究で開発した解析方法の妥当性を検証することができた。(2)アルミインゴットからの誘導磁界の低減手法:数値解析モデルを用いて,誘導加熱運転で想定される反作用交流磁界の解析を行った。その結果,適切な厚みの遮蔽円筒を配置することにより,変動磁界を1桁以上低減でき,適切な厚みの遮蔽円筒を配置すればHTSコイルには悪影響を及ぼすほどの変動磁界は加わらないことが示すことができた。(3)高温超伝導線材の超伝導特性を考慮したHTSコイルの設計:数値解析モデルを用いて,実用装置に必要な加熱性能を実現できる磁界を発生できるHTSコイルの設計を行った。線材の臨界電流ー磁界ー温度特性を考慮して,コイル巻線内の局所磁界分布に基づいて,運転温度対別のロードラインを評価した。設計結果から,現状で入手可能な市販のY系線材を用いて,運転温度30-40K程度で必要な電流マージンを確保できる設計が可能であることをい示した。

まず,電磁界-熱連成解析により,静磁界中でアルミ材料を回転させたときの渦電流発熱を数値解析するモデルを開発し,測定結果と解析結果が良く一致することを示した。次に,実用装置に必要な加熱性能を実現できる磁界を発生できるHTSコイルの設計及び実証装置の電磁設計を行い,現状で入手可能な市販のY系線材を用いて実現可能であることを示した。更に,誘導加熱運転で想定される反作用変動磁界の解析を行い,適切な厚みの遮蔽円筒を配置することにより,HTSコイルに悪影響を及ぼさないための遮蔽方法を示すことができた。本年度は以下の項目について研究を行う。1モデル検証:H28年度に製作した検証装置により,アルミ材料の渦電流発熱等の評価を引き続き行う。数値解析結果との比較からモデルの妥当性を検証する。2アルミインゴットからの誘導磁界の低減手法:アルミ材料とHTSコイルの間に変動磁界を遮蔽する薄肉の銅円筒を配置した場合の数値解析を行い,遮蔽円筒の最適な厚みを評価する。3高温超伝導線材の超伝導特性を考慮したHTSコイルの最適化設計:H28年度の研究成果より,NIコイルの適用可能性が見えてきた。研究計画段階では,本装置へのNIコイルの適用は想定していなかったが,本研究で対象とする誘導加熱装置のHTSコイルにNIコイル方式を適用できれば,保護と安定性の確保が飛躍的に向上できる。そこでH29年度は,NIコイルの適用しを視野に入れた,誘導加熱装置用のコイルの設計を数値解析を用いて実施する。上記2の結果から,遮蔽円筒を配置した場合の漏れ変動磁界の大きさを評価する。小型のNIコイルを作り,数値解析で得られた変動磁界下での通電特性を評価する。超伝導工学,電磁気工学本誘導加熱装置では,アルミ材料の渦電流が発生する変動磁界がHTSコイルに印加されるため,ターン間絶縁のある一般的なHTSコイルを用いることを想定していた。平成28年度に実施した数値解析結果から,適切な遮蔽円筒をアルミ材料とHTSコイル間に配置すれば,この変動磁界をHTSコイルに悪影響が及ばない程度まで低減できることが分かった。ターン間を非絶縁にするNIコイルは,安定性や保護を飛躍的に向上できる巻線方式であり,これを適用できれば本装置実用化の大きな障壁のひとつを解決できる。そこで,HTSコイルの評価については,NIコイルの適用性に注目することにした。試験用の小型NIコイルを2-3個試作する。そのためのHTS線材を購入し,巻枠はGFRP等の材料を購入し,自作する。巻線作業は巻線業者に外注する。実験に必要な消耗品や冷媒(液体窒素)を購入する。
超臨界光触媒マイクロリアクターの開発によるグリーンプロセスへの展開

内径の小さいガラスキャピラリおよび透明で柔軟な樹脂製チューブに超臨界二酸化炭素をスラグ流で流通させる光触媒マイクロリアクターを新たに開発した。ガラスキャピラリおよび樹脂製チューブの内壁に光触媒を担持し、外部から低電力高出力の紫外光LEDを用いて照射し、光触媒反応を起こした。二酸化炭素還元によるメタノール生成、ベンゼンの光触媒直接酸化などにより高圧光触媒反応の有用性を示した。また、溶媒が超臨界二酸化炭素となることを最大限活用するため、同装置を応用して超臨界ゾルゲル法を行い、細孔径が6 nmおよび12 nmのシリカゲル最深部にチタンを担持できることを示した。前年度に、超臨界流体二酸化炭素を、内径の小さい透明で柔軟な樹脂製チューブおよびガラスキャピラリーに流通させるマイクロリアクター装置を新たに開発した。そこで今年度は、樹脂製チューブ内壁に酸化チタン光触媒を担持して超臨界光触媒マイクロリアクターとする手法の可能性について検討した。酸化チタンナノ粒子を蒸留水に懸濁したスラリーを樹脂製チューブに流通させた後、スラリーをチューブ内に保持したまま、樹脂の融点範囲において溶融流動性を示す下限温度に設定された電気炉に所定時間入れ、熱処理することで酸化チタン薄膜をチューブ内壁に担持した。このチューブにフェノール水溶液を流通させ、外部から紫外線LEDおよび太陽光シミュレータで照射することにより、このチューブが特殊光源を必要としない光触媒マイクロリアクターとして使用できることを示した。本装置の応用として、ベンゼンの光触媒直接酸化も試みた。窒素でパージしたベンゼン飽和水溶液を単相、もしくは超臨界条件の二酸化炭素と合流させスラグ流とした場合の操作温度および圧力と反応成績の関係について調べた。単相においては、操作圧力をあげることでベンゼンの転化率が上がることを示した。光触媒マイクロリアクターの反応成績を評価する際、反応物の壁面への吸着が無視できない場合には、既往の研究で示されてきた方法とは異なり、数時間における流通実験が必要であることを実験的に示し、評価法に関する指針を示した。また、大きな比表面積を有するニードル型酸化チタン多孔質薄膜の生成を、超臨界乾燥を利用することにより達成した。さらに、超臨界二酸化炭素中のゾルゲル法によるナノ粒子含有薄膜のための気液平衡に関する予測モデルを構築した。超臨界流体二酸化炭素を、透明で柔軟な樹脂製チューブおよびガラスキャピラリーに流通させる装置を新たに開発し、特許を申請した。また、本装置のガラスキャピラリー内壁にゾルゲル法で酸化チタン光触媒を担持し、紫外線LEDで外側から照射しつつ、水と高圧二酸化炭素の液滴を交互に流す(スラグ流)ことでメタノールが合成されることを確認した。この合成法に関しても、前述のものとは別に特許を申請した。現在のところ、二酸化炭素が超臨界となる圧力・温度条件においてメタノール生成量はそれらの操作条件に依存しないという結果が得られている。トルエン誘導体の部分酸化プロセスに関しては、原料原液(p-メトキシトルエン)を単通チャネル型の光触媒マイクロリアクターに流すことで目的物質(アニスアルデヒト)を合成できることを確認した。この際、操作温度を上げ、原料と洗浄水を短い周期で交互に流すことで、アニスアルデヒト生成速度を大きく保てることを確認した。また、LEDから照射された紫外線を無駄なく反応に使うため、孔径50μm、厚さ0.6mm、20×20mmの多孔質ガラス内壁にゾルゲル法で酸化チタン光触媒を担持する新しいマイクロリアクターを開発した。原料原液で満たされた本マイクロリアクターが、照射された紫外線の80%程度を吸収することを確認した。さらに、本マイクリアクターに紫外線LEDで外側から照射しつつ、酸素ガスとp-メトキシトルエンを流すことでアニスアルデヒドが得られることを確認した。また、酸化チタン光触媒前駆体をガラス板に塗布し、これを超臨界二酸化炭素中で乾燥させることで、針状の酸化チタンが積層した多孔質光触媒層を形成できることを確認した。超臨界流体を反応溶媒とすることで、多孔質光触媒の深部まで反応物を浸透させて反応に関与する触媒面積を飛躍的に増大させようとする本研究の目的を達成するため、透光性を有し、細孔径が6、12、100ナノメートルの3種類のシリカゲルを光触媒担体として用いた。これらに酸化チタン光触媒を担持するため、高温含浸法、従来ゾルゲル法、超臨界流体ゾルゲル法を試みた。比較対象として、活性炭粒子も用いた。粒径は全て150ミクロン程度である。担持後に各粒子の断面を元素分析したところ、超臨界流体ゾルゲル法でのみ、孔径6および12ナノメートルのシリカゲル最深部まで比較的均一にチタンを担持できることを確認した。

この結果は、超臨界流体をゾルゲル法に用いることで、構造が高度に制御された多孔性光触媒を調製可能であることを示すとともに、この程度の孔径の多孔体深部まで超臨界流体が反応物を浸透させ、生成物を取り出せることを示している。また、このように調製した光触媒を用いることに特化した反応器として、光触媒を担持したガラスビーズで充填層型反応器を構成し、水中フェノールの分解反応により、円管型あるいは環状型、無通気あるいは通気、空気あるいは酸素等の装置条件および操作条件の影響を見たところ、環状型充填層に酸素を通気することで最大の反応効率が得られること、その反応効率は粒子間間隙のサイズに対応した内径を持つ管型マイクロリアクターと同程度であることが明らかとなった。この環状反応器は、環状部のサイズを変えずに、装置をスケールアップすることが可能であり、処理量増大に有利であることも示した。マイクロ化学プロセス二酸化炭素の超臨界条件で操作可能な光触媒マイクロリアクターを実際に作製、操作し、当初想定していた反応系ではないものの、ベンゼンの光触媒直接酸化反応において、温度、圧力、二酸化炭素ー水スラグ流の流量比等、種々の操作条件が反応成績および流動に及ぼす影響について検討し今後有用となる基礎的知見を獲得するとともに、高圧条件下における転化率の向上を達成した。また、内径の小さな透明樹脂製チューブおよびガラスキャピラリー内壁への触媒担持法、リアクター評価法、太陽光下における光触媒マイクロリアクターの反応性に関しても、今後の発展に有用な知見を得た。これらの知見を統合することにより、当初から想定していた反応系への応用も加速的に進むことが期待されるため、当初計画との差異は取り戻せる範囲の遅れだと認識している。超臨界二酸化炭素を流通させ、高圧二酸化炭素と水からメタノール合成が可能な光触媒マイクロリアクターを新たに開発し特許2件を申請するに至ったことで、本課題において最も困難なステップをクリアしたと考えている。反応好適条件の探索はまだ十分ではないが、次年度に十分に取り返せる範囲である。また、多孔質光触媒の創成に対して、その道筋がついたことは、計画以上に進展している点である。一方、トルエン誘導体の部分酸化反応に関しては、超臨界二酸化炭素を溶媒とするに至っていないが、光触媒マイクロリアクターを用いて原料原液からのアニスアルデヒド合成が達成されており、触媒活性を維持する操作法も発見していることから、溶媒として超臨界二酸化炭素を使用することの是非は改めて検討する必要がある。このことから、この点を、計画からの遅れとは考えていない。流通系光触媒マイクロリアクターにおいて内径の小さいチューブ/ガラスキャピラリーを使用する場合、転化率をより実用的なレベルまで向上させるためには、チューブ/キャピラリーを長くして滞留時間を稼ぐ必要がある。そこで、これまでに得られた触媒担持法に関する知見を活かして多孔質粒子に光触媒を担持し、これをチューブ/キャピラリーに充填することを試みる。これにより、長いチューブ/キャピラリーへも容易に光触媒を固定化することが可能になると期待される。また、この方策により、溶媒を超臨界二酸化炭素とすることの効果も検討が容易になると思われる。当初の計画に沿い、前年度に引き続き、操作圧力と反応成績の関係を明らかにしていく。
高次神経活動に係わる必須微量金属の代謝制御機構の解明

本研究では、高次神経活動に係わる必須微量金属の代謝制御機構を金属イオン膜輸送蛋白、メタロシャペロンおよび金属結合蛋白を中心にして明らかにしようとした。各種培養細胞を用いて、銅過剰状態および銅欠乏状態での銅膜輸送蛋白であるCtr1および銅のメタロシャペロンであるCCS、CCSから銅を受け取る酵素Cu,Zn-SODの変動を検討した。銅欠乏状態では、CCSおよびCu,Zn-SODのタンパク量が増加した。一方、銅過剰状態では、CCSおよびCu,Zn-SODのタンパク量が著名な低下を示した。さらに亜鉛摂取過剰動物を作成し、亜鉛過剰状態では、腸管での銅吸収阻害がおこり、その原因として腸管細胞中の吸収可能な銅が低下すること、銅イオン膜輸送蛋白ATP7Aの変動が示唆された。中枢神経細胞に特異的に発現するメタロチオネイン-3(MT-3)の金属結合能を検討し、MT-3は他のメタロチオネインに比較して銅との結合力が高いことが明らかになった。神経細胞由来の培養細胞に銅のキレートを添加すると、細胞内のアラキドン酸代謝が変動することが明らかになった。その原因として銅欠乏によるCu,Zn-SOD活性の低下がNOや活性酸素の上昇を引き起こし、細胞を障害するとともに、アラキドン酸代謝の変動をもたらしていることが示唆された。中枢神経機能に対する金属の影響を明らかにするために、神経伝達の視覚的観察法を開発し、トリブチルスズの影響を解析した。その結果、トリブチルスズは、学習・記憶に関係することが知られる神経伝達の長期増強を阻害することが明らかになった。さらに、中枢神経障害を誘発する金属結合蛋白および活性酸素の障害発生機構の検討もあわせて行った。本研究では、1.銅、亜鉛、鉄などの必須微量金属の腸管吸収および脳への移行における金属イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンの役割を明らかにすること、2.必須微量金属の脳内での局在と各金属イオン膜輸送蛋白、メタロシャペロンとの関連およびこれらの蛋白発現の制御分子を同定することにより、脳内微量金属代謝の制御機構を明らかにすること、3.微量金属、金属イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンと中枢神経伝達機構、学習・記憶などの脳機能との関連などを詳細に検討し、その神経生理学的役割を明らかにすること、4.これらの研究成果を踏まえて、金属イオン膜輸送蛋白、メタロシャペロンの活性制御因子を利用した、神経変性疾患のマーカーの発見および老化に伴う脳機能低下の制御や予防・治療法の開発を図ることを目的する。本年度は、第一に、亜鉛欠乏および過剰摂取動物を作成し、腸、肝臓、腎臓などの各種微量金属濃度をICP-MSを用いて測定した。その結果、亜鉛過剰摂取動物において、生体内の銅濃度の著しい減少が認められた。この銅濃度の減少に、銅イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンの変動が関与しているかどうかを確認するために、各蛋白に特異的なペプチド断片を用いて特異抗体を作成し、ウエスタンブロットを行い、腸管での蛋白発現量を検討した。その結果、銅の腸管での吸収に関与する銅イオン膜輸送蛋白ATP7Aが、亜鉛過剰摂取群で減少することが明らかになった。このことは、亜鉛過剰摂取による銅吸収阻害に、銅膜輸送蛋白の変動が関与していることを示唆している。この亜鉛による銅膜輸送蛋白の制御機構の解明のために、腸管細胞の培養系を用いた実験を進めている。第二に、老化に伴う脳機能低下に、微量金属、微量金属イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンが関与するかを明らかにするために、老化促進マウス(SAMP10)を用いて、幼児期から老年期に至る脳内微量元素濃度を測定した。その結果、対照群に比較して、SAMP10群で加齢に伴う脳内亜鉛、銅濃度の低下が認められた。そこで、SAMP10の必須

微量金属濃度の減少に、金属イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンの変動が関与しているかどうかを検討するために、ウエスタンブロットおよびノザンブロットを行い、脳内での発現量の変動を検討した。その結果、海馬苔状線維末端での亜鉛の蓄積を担う亜鉛膜輸送蛋白ZnT3の顕著な減少が認められた。さらに、銅膜輸送蛋白およびメタロシャペロンの変動について検討している。本研究では、1.銅、亜鉛、鉄などの必須微量金属の腸管吸収および脳への移行における金属イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンの役割を明らかにすること、2.必須微量金属の脳内での局在と各金属イオン膜輸送蛋白、メタロシャペロンとの関連およびこれらの蛋白発現の制御分子を同定することにより、脳内微量金属代謝の制御機構を明らかにすること、3.微量金属、金属イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンと中枢神経伝達機構、学習・記憶などの脳機能との関連などを詳細に検討し、その神経生理学的役割を明らかにすること、4.これらの研究成果を踏まえて、金属イオン膜輸送蛋白、メタロシャペロンの活性制御因子を利用した、神経変性疾患のマーカーの発見および老化に伴う脳機能低下の制御や予防・治療法の開発を図ることを目的する。本年度は、第一に、銅および亜鉛イオン膜輸送蛋白および銅のメタロシャペロンのアミノ酸配列の中から各蛋白に特異的なペプチド断片を合成し、得られたペプチドを家兎に免疫し、各種金属イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンに特異的な抗体を作成した。第二に、得られた抗体を用いて以下の実験を行った。亜鉛過剰摂取動物において認められる生体内の銅濃度の著しい減少に、銅イオン膜輸送蛋白およびメタロシャペロンの変動が関与しているかどうかを確認するために、ウエスタンブロットを行い、腸管での蛋白発現量を検討した。その結果、銅の腸管への吸収に関与する銅イオン膜輸送蛋白Ctr1が、亜鉛過剰摂取群の腸管で変動すること、銅のメタロシャペロンCCSが、上昇することがが明らかになった。このことは、亜鉛過剰摂取による銅吸収阻害に、銅膜輸送蛋白Ctr1の変動が関与していること、腸管細胞内でCu,Zn-SODの活性発現に必須な銅量が減少し、その結果、CCSの上昇を引き起こしたことを示唆している。第二に、培養液中の銅濃度を変化させて、培養細胞中のCu,Zn-SODおよびCCSの蛋白変動を検討した。その結果、銅過剰状態でのCu,Zn-SODおよびCCS蛋白の減少、銅欠乏状態でのCu,Zn-SODおよびCCS蛋白の上昇が認められた。この変動のメカニズムについて現在検討しているところである。