hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ材料シンチレータの開発と選択的な放射線検出への利用

ナノメートルスケールの半導体材料のもつ発光機能を利用し、発光型の放射線検出素子であるシンチレータの開発を行った。特に、発光の高速な減衰を目指し、半導体超微粒子や二次元構造を含有した単結晶材料を作製し、その性能評価を行った。その結果、二次元構造を有する結晶については、特にX線を検出対象として、高時間分解能・高計数率検出素子として高い性能を有することが明らかとなった。また、超微粒子を利用するアプローチにおいても、ナノ秒以下の高速成分をもつ材料の開発に成功した。今年度は、ナノ材料として半導体超微粒子を含有した材料のシンチレーション特性評価を行った。具体的には、CsClにPbを0.1mol%ドープした結晶である。当該結晶の熱処理により、Pbが凝集した形態の半導体超微粒子を析出させ、その微粒子を発光中心として利用したシンチレータ材料の作製を行った。その結果、超微粒子は非常に高速な発光中心として機能することが実証された。一方、本手法によっては、単離したPbイオンが凝集体と共存し、単離イオンからの長寿命発光成分が除去しきれないという欠点も明らかとなった。また、発光強度についても、実用レベルには達しておらず、今後の改良が必要となる。特に、超微粒子を担持するマトリクスやドープ濃度などを最適化することにより、更なる性能向上が可能であると考えられる。また、ナノ材料を包含する透明マトリクスの候補物質である、ガラス-ポリマー複合体について、ゾルゲル法による作製を試みた。特に、熱中性子検出用シンチレータをターゲットとし、ホウ素含有ゾルゲルガラスを用いた。蛍光体としては、予備的な実験のため、既存のプラスチックシンチレータと同様の有機分子を用いた。その結果、発光量、応答速度とも、既存のプラスチックシンチレータとほぼ同等の材料の開発に成功した。組成の最適化などにより、今後、さらなる性能向上が見込まれる。今年度は、半導体量子井戸構造および半導体超微粒子を有する、ナノ材料シンチレータの高度化、および選択的放射線検出に向けたマトリクス開発を行った。半導体量子井戸構造を有する物質においては、光学的には不活性であると考えられる絶縁体層の違いにより、そのシンチレーション特性が大幅に異なることが見出された。また、もっとも高性能な物質については、X線検出用シンチレータとして非常に有望であることが明らかとなった。絶縁体層の違いによるシンチレーション特性の相違については、単結晶の結晶性が関与しているものと考えられる。また、半導体超微粒子を用いたシンチレータ材料については、超微粒子濃度がその特性を大きく左右することが明らかとなった。さらに、超微粒子シンチレータにおける発光過程を解明し、それぞれの過程の、シンチレーション特性への影響についての知見が得られた。さらに、選択的放射線検出に向けたマトリクス開発においては、ゾルゲル法により、熱中性子検出用のホウ素含有ガラスと、ポリスチレンなどのポリマーとの有機無機ハイブリッド材料の開発に成功した。有機発光分子を用いたシンチレータ材料の形成により、無機マトリクスのみと比較し、有機物とのハイブリッド化による効果が明確に実証された。また、数種類のポリマーとホウケイ酸ガラスとのハイブリッドマトリクスの形成に成功した。今年度は、自己組織的に量子井戸構造を形成する有機無機ペロブスカイト型化合物において、発光に関与しない有機層の、シンチレーションにおける役割を解析した。無機層を光励起した場合、異なる有機層の物質において、大幅に異なる発光効率が見出された。これは、主に結晶性の違いによるものであると考えられる。また、シンチレーション強度の時間プロファイルを、10Kから室温の範囲内で測定したところ、低温領域においてはエネルギー移動による立ち上がりが明確に観測された。これは、シンチレーション過程においてエネルギー移動が重要な役割を果たすことを示す明確な結果である。また、有機層に利用する化学種の違いにより、発光効率そのものが異なることをも見出した。これらの結果から、有機層の違いによる結晶性の差や、有機層から無機層へのエネルギー移動効率が、当該物質系のシンチレーション特性にきな影響を与えることが示された。一方、超微粒子をドープした結晶においては、超微粒子とマトリクスからのそれぞれのシンチレーション成分の分離に成功した。これは、電子線ライナックを利用したシンチレーション強度の時間プロファイル測定において、いくつかの波長域のバンドパスフィルターを用いて得られた結果である。特筆すべきなのは、マトリクスから長寿命シンチレーション成分が観測されたことである。これは、超微粒子形成に関与しなかった不純物イオンによるものであると結論付けられ、この除去が今後の課題として残された。これらのシンチレーション過程に関する基礎的な知見は、ナノ材料シンチレータの性能を高める上で必要不可欠なものである。
ヒドラを用いたバイオアッセイ法による細胞成長因子定量システムの自動化に関する研究

平成9年度から11年度における研究成果は以下のとおりである。1.ヒドラ画像の2値化処理:ヒドラの画像を処理する場合にはまず2値化が必要であるが、Sobelフィルターを用いてヒドラの輪郭線を抽出し、最も長い輪郭線が得られる閾値で2値化する方法、ならびにヒトの視覚系を模擬したニューラルネットワークにより2値化する方法を開発した。計算時間の短さから照明条件が良い場合には後者を用いるのが適切であるが、照明条件が悪い場合には前者の方を用いることが適切であることが明らかになった。2.ヒドラの特徴抽出:ヒドラの触手球形成を判定する特徴量としてヒドラの面積、周囲長、円形度、フラクタル次元などを用いた。個々の特徴量による触手形成応答の判定率はそれぞれ64.5%、87.7%、93.0%、86.3%であった。これらの特徴量に加え新たな特徴量である触手長を考慮したときの判定率は93.2%に上昇した。3.チャンバー自動切替システム:ウエルスキャナーをRS232Cを介してコンピュータ制御し、チャンバーを自動的に切り替えるようにした。さらに、チャンバー全体の画像(640x480画素)からヒドラを中心に持つ画像(320x240画素)を自動的に切り出すようにし、ヒドラが移動してもそれを自動的に追跡できるシステムを構築した。4.触手球形成応答の増強:グルタチオンを与える際に振動刺激を加えると触手球形成応答が増強されることが判明した。触手球形成応答を調べる特徴量によっては若干その振動周波数が異なったが、27Hzから31Hzの間にあった。平成9年度の研究における研究実績は以下のとおりである。1.アルテミア処理条件及びヒドラのトリプシン処理条件:ヒドラの餌であるアルテミアを卵からかえす場合の溶液として日本タバコ産業製の食塩30g/1及び塩化マグネシウム10g/1を含むものが現在のところ良好である。また、グルタチオン受容体を活性化するトリプシン処理はトリプシン100pg/mlを含む培養液にヒドラを10分間保持するという条件が良いことが判明した。2.ヒドラ画像の2値化:ヒドラの画像を処理する場合には、まず2値化が必要であるが、微分フィルタを用いて2値化した境界線が実際の輪郭線とどれだけ近いかを表す評価量を定義し、これを最大にする2値化、またヒトの視覚系を模擬したニューラルネットワークにより2値化する二つの方法を開発した。いずれの方法よっても触手の欠落無くヒドラの2値画像を得ることが可能であることを確認したが、後者の方が計算時間が短いことからこの方法を利用することが適切と判断した。3.ヒドラ画像からの特徴抽出:ヒドラの2値化画像より特徴量として面積、周囲長、円形度、凹凸率を求め、これら特徴パラメータにより応答及び非応答を識別した。識別率はそれぞれ64.5%、87.7%、93.0%及び86.1%であった。2次重心モーメント、フラクタル次元及び外接円の直径を新たな特徴量として識別率を求めたところ、フラクタル次元による識別率は86.3%で比較的良い結果を得た。なお、触手だけを取り出しその長さを特徴量として用いる方法につき検討しているが現在90%以上の識別率を得ることが可能である。4.チャンバー切り替え装置:ヒドラを培養しているチャンバーを自動的に顕微鏡化にもってくる装置を製作中で、現在その制御プログラムにつき検討している。平成10年度の研究における研究実績は以下のとおりである。1.強い触手球形成応答を示すヒドラの刺激法及び培養法の改善:グルタチオンを与える際に、ヒドラに振動刺激を与えると触手球形成応答が増強される。そこで、振動刺激の振動数を変化させ、対照のヒドラ画像と成長因子存在下の画像を最も良く識別する周波数を画像の特徴毎に調べた。

その結果、面積では31Hz、周囲長、2次重心モーメント及び外接円の直径では29Hz、円形度と凹凸率では27Hz、輪郭線のフラクタル次元では30Hzであることが明らかになった。2.触手長判定プログラムの作成:これまでヒドラの2値化画像より面積、周囲長、円形度、凹凸率、2次重心モーメント、フラクタル次元及び外接円の直径等を特徴量として算出し、これら特徴量により識別率を求めてきたが、触手長だけを体部から切り出しその長さを特徴量として用いる方法につき検討した。まず、ヒドラの2値画像からスケルトン画像を求め、さらに体部だけを得るため距離変換画像を計算し、スケルトン画像から距離変換画像を差し引くことにより触手長を計算できるようにした。この触手長を用いると、分離率が93.2%に上昇することが明らかになった。3.チャンバー自動切替えシステムの構築:実体顕微鏡のスキャンニングステージ位置をコンピュータ制御し、各チャンバーの位置決めを行うとともに、各チャンバー内の任意の位置に存在するヒドラを取り込み画像のほぼ中心にくるようスキャンニングステージを制御することで処理範囲を絞るプログラムを開発中である。平成11年度における研究実績は以下のとおりである。1.新しい2値化処理技術の検討:現在用いているヒトの視覚系を模擬した手法による2値化処理では、照明条件により欠落部位のない2値画像を得ることができない場合がある。そこで、ヒドラ輪郭部の微分画像に着目し、新たな2値化法を検討した。実画像を平滑化処理した後、Sobelフィルターにより微分処理を行い輪郭部を抽出、最も長い輪郭部を有する閾値で実画像を2値化した。その結果、この方法によれば93.5%の割合で欠落部位のない2値画像が得られることが明らかになった。2.特徴量の時系列データを用いた応答の判定法に関する検討:振動刺激5分後から10分までの各特徴量を2秒間隔で測定し時系列データを得た。この時系列データの回帰直線を求め、時系列データと回帰直線の差を離散フーリエ変換した。その結果、0.00330.01Hzの周波数範囲内ではaFGF投与群のパワースペクトルが面積、周囲長、2次重心モーメント、外接円の直径、触手の長さで対照群に比べ増大することが明らかになった。これは、従来の特徴量とは別に時系列データからも特徴量が得られる可能性を示す。3.チャンバー自動切替システムの構築:ウエルスキャナーを用いてRS232Cを介したコンピュータ制御化でチャンバーを自動的に移動できるようにした。さらに、チャンバーを640x480画素で撮影し、中のヒドラを中心に320x240を自動的に切り出すことによりヒドラを追跡するシステムを構築した。
マイクロアクチュエーターを志向した刺激応答性非対称ナノ薄膜の創成

様々なヤヌス型へテロ界面膜を用いて、温度、pH、化学などの刺激応答に伴うナノ膜の構造変化の観察を試みた。観察手段としては、光学顕微鏡、走査型フォース顕微鏡、レーザー共晶点顕微鏡などの手法を駆使した。また、両連続相構造などのマイクロエマルション状態で作成したへテロ膜でも検討を行った。その構造性を生かして、アクチュエーターとしての変位が起こる方向性の制御や、変位の拡大を狙った。最終的に界面クリック反応を応用して、ヤヌス型(ヘテロ)ナノ膜の構築に成功した。特に、感温性高分子と水溶性高分子を液液界面で架橋させて作成したヤヌス型フィルムの作成、それを温度に応じて屈曲させることに成功した。水と油のような液液界面を跨いだ界面クリック反応によって、高分子間架橋したナノフィルムの作成できる。水相と有機溶媒相に、それぞれ全く異なる高分子を配置し、架橋することによって、裏と表が異なるヤヌス型(裏と表が異なる)ナノポリマーフィルムを作成することができることを申請者は見出している。本申請研究では、組み合わせるポリマーのひとつを刺激応答性ポリマーに変えることで、刺激応答型ヤヌスフィルムを合成することを目的とし、これに成功した。感温性高分子として、イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)を選択し、クリック反応可能なアジド基もしくはアルキン基を有するモノマーユニットとの共重合体を合成した。これに対し、クリック反応で対となる反応基を持つポリスチレンコポリマーも合わせて合成した。LCST温度以下で、NIPAMコポリマーは水相に溶かし、有機溶媒相に、ポリスチレンコポリマーを溶かし、液液界面を形成させ、ここに触媒となる銅イオンを加える事で、架橋反応をスタートさせ、感温性ヤヌス型ナノフィルムを作成した。このナノフィルムは、LCST温度の上下に温度を変化させると、温度に応じて、曲げ伸びが可逆的に変化させることが可能であり、アクチュエーターとしての高いポテンシャルが示唆された。また温度に応じて、接触角が変化していることも確認した。前年度までに作られた様々なヤヌス型ヘテロ界面膜を用いて、温度、pH、化学などの刺激応答に伴うナノ膜の構造変化を観察を試みた。ヘテロ膜を作成した液液界面だけでなく、それを均一溶液系に変えた状態や、基板へ移し取った状態など、様々な状態での構造変化を多角的に検討する。観察手段としては、光学顕微鏡、走査型フォース顕微鏡、レーザー共晶点顕微鏡などの手法を駆使して検討した。マクロな液膜だけでなく、両連続相構造などのマイクロエマルション状態で作成したヘテロ膜でも検討を行った。その構造性を生かして、アクチュエーターとしての変位が起こる方向性を制御や、変位の拡大を狙う。特に、感温性高分子と水溶性高分子を液液界面で架橋させて作成したヤヌス型フィルムを作成、温度に応じて、屈曲させるデモンストレーションに成功した。セルフサポートなナノ薄膜の片面だけを架橋したフィルムの作成に成功した。高分子化学本研究によって、改めて界面クリック反応とそれによって生み出されるヤヌス型ナノフィルムの有効性が明らかとなった。特に、刺激応答性のポリマーを片面に組み込むことで、アクチュエーターとなることを世界に先駆けて証明した。本来の計画において、達成できなかった点は、原子移動重合法ATRPを用いて、分岐型、ブロック型のポリマーを合成し、これをヤヌス型ナノフィルに組み込むことである。使用したいモノマーに適した原子移動アジカル重合法の触媒リガンドの探査が間に合わなかった。界面クリックによって生み出されるナノフィルムは、組み合わせるポリマーのモノマー構造の選択、架橋基の組成比による導入密度の制御。また架橋反応を行う液液構造(巨視的な二層構造から、巨視的には混ざり合ったエマルション構造まで様々なな次元での構造制御が可能である。こうした場と組み合わせるポリマーの選択により、多種多様なアクチュエーターを生み出すことができると考えられる。目的に応じた最適化が今後の課題である。
18世紀イギリス都市における市民的社交圏の形成-地域社会、消費文化、貧困-

消費文化や印刷文化の浸透を背景とする18世紀のイギリスの都市化は、人々の社会関係のあり方に新しい次元をもたらすとともに、古い制度や組織が担ってきた機能を新たな社会関係資本のネットワークのもとに再編する過程として進行した。都市社会はよりオープンになり、貧困や犯罪は中位層以上の市民が対処すべき社会問題となる一方で、社会的な差異を作り出す新たな力が作用し、参加型の地域社会もその性格を変えていった。研究の初年度にあたるため、本年度は刊行できるようなまとまった成果をあげることはできなかった。しかし研究会や合宿での報告を通じて、本研究を進めるにあたって、取り上げるべき新しい課題があることも相互に了解した。一つは、18世紀の庶民教育の問題である。これは、教育の提供者の面からも受益者の面からも、都市化や消費文化、社会関係、貧困など、18世紀社会を特徴付ける問題と密接に関連している。分担者の一人は、18世紀の庶民教育が「私塾」のようなインフォーマルな場を通じてかなり広く行き渡っており、しかも多様性に富んだものであったことを明らかにした。慈善学校などに見られる庶民教育には中間層が下層を統制する手段として利用した側面があるが、かならずしも一方向的なものではなかったことも指摘された。これらの点をふまえ、本研究では今後、都市社会における「社交圏」をより多面的・輻輳的側面から捉えていく。本年度に進めることのできた作業にデータベース作成がある。当初は、18世紀のもっとも包括的な商工人名録(全10巻)から、全国の都市の商工業者の名前・職業・住所のみを取り出しデータベース化する予定であったが、これにはその他に、交通手段、宿、発着日時などの交通・通信ネットワーク、官公庁役職など、きわめて多彩で豊富な情報が掲載されている。作業を進めるうち、これらの情報をも組み込んだものにすれば、18世紀イギリス都市社会に関する汎用性の高いデータベースを構築できるとの結論に達した。今年度はほぼ半分のデータ打ち込みを完了した。また並行して、研究分担者がイギリス北部地方都市における19世紀の犯罪告発、南部の港湾都市の徒弟・市民登録に関する記録のデータベース化を進めた。今後、コンピュータの専門家の助言を得ながら、これらの情報すべてを体系的に検索できるようなデータベースの構築に向けてを作業を進める予定である。研究代表者・分担者は各自のテーマについて研究を進め、その成果を論文、口頭発表などの形で公にした。18世紀の消費文化の広がりをもっとも端的に表しているのは、小売店の叢生である。道重一郎は、裁判記録を用いてロンドンの衣料小売店の実態を分析し、イギリスの学会で報告した。小西恵美はキングス・リンを事例にとり、都市エリートと公共領域の関わりを論ずるとともに、地方都市の経済的・政治的・社会的多元性を立証した。都市における新しい社交形態の展開は中世以来の社会的連帯の衰退ないし変容と並行して進展する。唐澤達之はこの過程をノリッジ市の宗教ギルドについて論じた。都市には消費文化を享受する階層が成長する一方で、新たな貧困問題も堆積した。中野忠は18世紀ウェストミンスターの救貧税資料を用いてこの問題の一端を詳述した。また中野は、菅原秀二とともに、区審問記録や教区会記録を用いて、ロンドンの地域社会の実態分析を進めた。山本千映はスタフォードシャの四季裁判所記録を用いた犯罪史の研究を昨年から継続しているが、新たに教区地図のデジタル化にも取り組んだ。今年度は定例の研究会のほかに、国際的な交流にも力を注いだ。春にはロンドン大学歴史学部P.C.Corfield教授を招聘して8回のセミナーを開き、ロンドンの選挙と市民制度、18世紀と同時代人の見方、レジャーの商業化などについて討議を重ねた。セミナーなどで読まれたCorfield教授の4本のペーパーは翻訳を終え、本年度中に序論を加えて簡易製本のかたちで公刊する予定である。また研究会ではロンドン大学講師のV.Harding氏を招いてロンドン史研究の最近の動向を報告してもらい、意見交換を行った。昨年度より始めた全国商工人名録のデータベース化は今年も継続して行った。全体のほぼ三分の二のデータ打ち込みを終え、研究期間中に作業を終了できる目途を立てることができた。研究代表者・分担者は、それぞれ分担するテーマについてまとめの作業となる研究を進めた。中野は新しい社交圏の展開に貢献した馬車利用の拡大に注目し、ジェントりとの市民層を結ぶ社交のスタイルが17世紀後半以降のロンドンで生まれ、地方にまで及んでいく過程を立証した。また課税記録などに依拠して、「間借り」慣行が広く普及し、そのために地方の住人もロンドンの社交生活や消費文化を享受する機会が担保されていたことを明らかにした。道重は中流階層に焦点を当て、ファッショナブルな商品を扱う服飾小物商の営業形態を分析しながら、この階層の需要に適応した流行品を提供する小売商業が展開していたこと、またその店舗はこの階層の社交の場でもあったことを論証した。

唐澤は中世に起源し18世紀まで存続したノリッジのギルドを例に、都市の連続性と変化について考察し、それが儀礼機能の遂行や社交の場となることで18世紀の都市化の一翼を担ったことを立証した。小西は18世紀から19世紀のキングスリンの救貧税記録からこの都市の階層構造を数量的に分析し、都市ルネサンスと呼ばれる一連の都市改良の担い手と協賛者を具体的に明らかにした。菅原と中野は教区会記録、貧民尋問書などの史料を分析し、17世紀から18世紀にかけてのウェストミンスターにおける救貧の実態を解明するとともに、都市下層民の社会関係や生存戦略を個別の事例に即して論じた。山本は産業革命期における都市の消費文化と犯罪の間の関連を統計的に分析するため、スタッフォードシャにおける収監人記録のデータベース化する作業を進め、ほぼ完了した。この3年間共同で取り組んできたUniversal British Direotory全10巻のデータベース化プロジェクトに関しては、入力はすべて完了し、部分的には検索など利用可能な状況にある。
皮膚特異的自己免疫疾患の発症機序

平成25年10月から平成26年3月にかけて研究を行い以下の実績を得た。1)質量分析を用いたヒトBP180分子の糖鎖修飾の解析第1のプロジェクトでは、BP180抗体を用いたウエスタンブロッティングで、健常人由来表皮抽出物でBP180を検出できた。一方、類天疱瘡患者の水疱蓋由来表皮抽出物からはBP180を検出できなかった。従って、水疱蓋を用いた比較的非侵襲的な検体採取は無効であり、類天疱瘡患者由来BP180タンパクの回収方法に見直しが必要であることが明らかになった。続いて、2種類の抗BP180モノクローナル抗体を用いて免疫沈降法を行い、BP180分子を精製して、質量分析によるBP180タンパクの同定を試みたが、選択性が低いことと収量が低いためタンパクの同定に至っていない。細胞分画による膜分画の精製、また等電点分画による精製も試みているが、現在までBP180タンパクの同定に至っていない。2)表皮特異的誘導性卵白アルブミントランスジェニックマウスの作製申請者らは、Ivl遺伝子のプロモーターの下流で卵白アルブミン(OVA)を恒常的に発現するトランスジェニックマウスをすでに作製している(未発表)。今回、第2のプロジェクトで、インボルクリン(Ivl)遺伝子のプロモーターの下流で、表皮特異的なOVAの発現を後天的に誘導できる遺伝子改変動物(Ivl-floxed stop-OVA tg)を以下の手順で作製している。まず、このマウスの作製に用いたコンストラクトを改変して新たなコンストラクトを設計、作製した。次に、マウス胚への導入を行い、遺伝子の改変に成功したマウスのコロニーから2系統を選択した。Creリコンビナーゼによる誘導性の遺伝子組換えが設計通り起こるかどうかを確認するため、Creリコンビナーゼを恒常的に発現するマウスとの交配を行った。プロジェクトは現在も進行中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
軟骨再生におけるヒアルロン酸を用いた骨髄幹細胞の分化増殖に関する研究

我々は関節軟骨の構成要素であるII型コラーゲンを用いて作製されたII型コラーゲンスポンジを開発し、骨軟骨欠損の治療法の一つである自家培養軟骨細胞移植において、このII型コラーゲンスポンジのscaffoldとしての有用性を検討している。当初、このII型コラーゲンスポンジでの軟骨細胞培養法を確立した後、ヒアルロン酸を培養液中に投与し、その効果を検討する予定であった.しかし、このII型コラーゲン内での軟骨細胞の増殖はきわめて緩徐であることがわかった。そのため、ヒアルロン酸などを使用し、スポンジ内での細胞増殖を促進することはあまり有用な方法ではないと考えられた。II型コラーゲンスポンジでの軟骨細胞培養法はすでに確立し、軟骨の形質を維持しうることは確認された。しかし、今後この培養系にヒアルロン酸を使用する実験は中止したいと考えている。以前より単層培養での軟骨細胞に対するヒアルロン酸の効果は検討されているが、立体培養されている軟骨細胞に対する効果の検討はあまりされていない。広島大学の越智らはアテロコラーゲンゲル内での三次元培養におけるヒアルロン酸の影響を検討している。しかし、この三次元培養には軟骨細胞間にI型コラーゲンが介在している。我々は以前よりアガロースゲル上で軟骨細胞を浮遊培養することにより、軟骨細胞が塊状となり、軟骨細胞の形質を維持しうることを確認している。現在この培養系にヒアルロン酸を添加することによる効果を検討中である。また、我々は生後2日のWister ratの大腿骨を使用するOrgan cultureを行っている。この培養系では骨端軟骨の増殖、分化を観察することが可能である。この培養系にヒアルロン酸を添加することで、骨端軟骨に対するヒアルロン酸の効果の検討中も行っている。これまでのところ適当な担体としてII型コラーゲンよりなるスポンジを開発し、II型コラーゲンスポンジ内での軟骨細胞培養を検討している。方法として、軟骨細胞を6週齢Wistar ratの肋軟骨よりトリプシン、コラゲナーゼ処理にて採取した。1×10^5個の細胞をそれぞれA.I型コラーゲンスポンジ内、B.II型コラーゲンスポンジ内、C.I型コラーゲンコート上、D.プラスチック培養皿上に播種し培養した。培養開始後5、10日にてMTT assayを行った。培養開始後14日においてtotal RNAを抽出し、RT-PCR法を用いてGAPDHを基準にType I、II、XコラーゲンのmRNA発現を検討した。培養開始後3週でI型、II型コラーゲンスポンジの組織学的検討を行った。また、培養開始後5、10、21、28日におけるスポンジの硬度を測定した。結果は、MTT assayでは、B群は5日および10日においてA、C、D群に比べて有意に低下していた。Type Iコラーゲン遺伝子発現はC群がA、B群に比して増加していた。Type II、Xコラーゲンの遺伝子発現は各群間に差を認めなかった。組織学的検討ではA、B群ともにポア内に細胞を認め、細胞周囲にSafranin-Oに濃染する細胞外基質の産生を認めた。スポンジの硬度はA、B群間に差を認めなかった。このことから、II型コラーゲンスポンジに培養した軟骨細胞はスポンジポア内で増殖し細胞外基質を産生していることが確認された。したがって、II型コラーゲンスポンジが今後移植担体として使用し得る可能性が示唆された。
嫌気アンモニア酸化(Anammox)の評価に関する研究

活性汚泥を用いて、25°Cで有機物を添加しないAnoxic条件下で嫌気アンモニア酸化(Anammox)反応に関する回分試験を行った。40日のラグタイムの後、NH_4-N濃度が徐々に低下するとともに、NO_2-Nの蓄積が見られ、NO_3-N濃度が徐々に低下した。この間NH_4-NとNO_3-Nの減少速度はAnammox反応を初めて発表したKuenen等の報告値と等しいことを認めた。同様の回分試験を脱窒汚泥を使って行ったところ、ラグタイムは20日に短縮された。ラグタイム後のNH_4-Nの減少速度は0.13mg-N/L/hで、NO_2-N濃度は20mg-N/Lまで高まったが、NH_4-N濃度が0に近ずくにつれその濃度は低下した。これに少し遅れて、NO_3-Nの急激な減少が起こった。ここで、新鮮なNH_4-Nを添加すると、NO_3-Nの減少が抑制されNO_2-Nの蓄積が始まった。この時のNH_4-Nの減少速度は0.29mg-N/L/hに高まった。NH_4-Nが消費されると、NO_2-N濃度は再び低下した。次いで、NO_2-NをNO_3-Nの代わりにつかった培地で同様の回分試験を行った。前回の試験と同様に、NH_4-N濃度の減少の開始はNO_2-N濃度の増加とT-N濃度の減少と呼応した。微生物活性を停止させた対照実験によりAnammox反応が微生物により仲介されていることを確認した。これまで得られた研究の結果、NO_3-Nは電子受容体とはならないようで、NH_4-NとNO_3-Nの減少速度は一貫して逆関係にあった。内生脱窒によって発生するNO_2-Nが当初、NH_4-NのNO_2-Nへの酸化における電子受容体として働き、NH_4-NとNO_2-Nの間の酸化還元反応でガス態窒素を発生していることが認められた。今後、これらの推察を実験的に明らかにするために、ガス状の副産物の同定と定量を行うとともに、^<15>Nでラベルされた基質を使って分解経路を明らかにし、窒素の物質収支をとる、バイオマスレベル、温度、栄養塩等を調整することで、除去速度をもっと高めることを試みる予定である。
オーダーメード医療を目指した思春期特発性側弯症の発症・進行予測モデルの確立

思春期特発性側弯症(以下、AIS)は思春期(10歳18歳)に発症する原因不明の側弯症である。女児の発症が圧倒的に多く、全女児の約1-2%の頻度で発症すると言われている。我々は、AISの遺伝的背景を明らかにするため、ゲノム上に存在する一塩基多型(以下、SNP)を手がかりとして疾患感受性SNPを同定する手法、ゲノムワイド相関解析(以下、GWAS)を用いて、AISの疾患感受性SNPの探索を行ってきた。これまでに2回のGWASを施行し、発症に関与する疾患感受性SNPを3個(Takahashi et al. Nat Genet 2011; Kou et al. Nat Genet 2013; Ogura et al. Am J Hum Genet. 2015)を同定している。さらに層別化解析を行い、重症化に関わる感受性SNPを1個(Miyake et al. PLoS One 2013)、進行に関わる感受性SNPを1個(Ogura et al. Hum Mol Genet. 2107)同定した。そして、これら日本人のデータを海外の研究グループ(アメリカ合衆国、中国、香港、スウェーデン)の結果とメタ解析を行い、現在までに合計4個の感受性SNPを同定している。さらに、国際メタ解析を行うことで、現在までに同定された、いくつかの感受性SNPが多人種間でも再現されることを確認した。今回、AIS約3200例を用いて3回目のGWASを施行し、先の2回のGWASの結果とメタ解析を行った。合計10個以上の新規感受性SNPを同定し、機能解析を加えて現在論文に投稿中である。今回のGWASで解析を行ったサンプル数は5000検体を超え、これは全世界的に最大規模の検体数である。上記解析と併行し、臨床情報を反映させた層別化解析を継続している。これら解析を行うにあたり、随時臨床上も更新している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。思春期特発性側弯症(以下、AIS)は思春期の女児の約2%の頻度で発症する疾患である。われわれはAIS患者約2000例に対して、ゲノムワイド関連解析(GWAS)という手法を用いた遺伝子解析により、すでに発症に関与する疾患感受性遺伝子を3個(Takahashi et al. Nature Genet 2011; Kou et al. Nature Genet 2013; Ogura et al. Am J Hum Genet 2015)、進行に関与する遺伝子を1個(Miyake et al. PLoS One 2013)、それぞれ同定して報告した。本年度われわれは、サンプル数を約5000例まで拡大し、層別化解析を行うことにより、AISの進行・重症化に関与する遺伝子を新たに同定した(論文投稿中)。また、われわれの研究グループ(日本)とアメリカ合衆国、中国、香港、スウェーデンとの国際協力体制を整え、各国のAISに対するGWASの解析データを統合し、メタ解析を行うことで、新たに複数の側弯症発症に関与する複数のlocusを同定した。現在、それらのlocusから疾患感受性遺伝子を同定すべく、機能解析を行っている。また、AISの発症と環境因子の解析も並行して行っている。側弯症の二次検診を受診した約3000例の中学生を対象に、ライフスタイルや社会因子、スポーツ歴などの環境因子に関するアンケートを実施した。解答率は99.6%であった。二次検診の単純X線検査でそれらの患者を側弯群と非側弯群の2群に分類し、側弯のリスクファクターについて検討した。バレエ歴、側弯症の家族歴、低BMIが側弯群で優位に高いことを明らかにした。AISに関しては、先に行った約2000例のAIS患者に対するGWASのデータの層別化解析を中心に行っている。AISは比較的均一な表現型を有する集団ではあるが、進行や重症化のパターン、カーブタイプ(胸椎/腰椎/ダブルカーブなど)、併存症(心疾患、胸郭変形など)の有無など、症例によって様々な表現型のバリエーションが存在する。層別化解析はそういったパラメータを持った症例を抽出し、再度ゲノムワイドに相関解析を行うことで、それらのパラメータのgenetic backgroundを明らかにすることができる。現に、進行/重症化に関する層別化解析では、AISの進行に関与する新たな遺伝子を発見した(論文投稿中)。カーブタイプの層別化解析では、胸椎カーブのみの症例と腰椎カーブのみの症例では、明らかにSNPの傾向が異なっており、さらに解析を進めているところである。また、現在AISは約5000例の検体を取得済みである。次年度までに症例数を6000例まで増加させ、再度GWASを行う予定である。現在、さらに詳細に解析を行っている。また、AIS発症のリスクファクターとGWASのGenotyping dataに関する層別化解析も行っている。

思春期特発性側弯症(以下、AIS)は思春期の女児の約2%の頻度で発症する疾患である。われわれはAIS患者約2000例に対して、ゲノムワイド関連解析(GWAS)という手法を用いた遺伝子解析により、すでに発症に関与する疾患感受性遺伝子を3個(Takahashi et al. Nat現在、日本人AISの検体数は6000例を超えており、追加で3500例に対してGWASを行っている。これは全世界的にAISの遺伝子研究において最大の検体数であり、今後これらのゲノムデータを活用し、AISの疾患感受性遺伝子を同定していく予定である。また、AISの発症と環境因子の解析もサブグループ解析を行っており、側弯のリスクファクターについて検討を続けている。先に行ったAIS GWASの約2000例のデータに関しては、AIS患者に対するGWASデータの層別化解析を中心に行っている。AISは比較的均一な表現型を有する集団ではあるが、進行や重症化のパターン、カーブタイプ(胸椎/腰椎/ダブルカーブなど)、併存症(心疾患、胸郭変形など)の有無など、症例によって様々な表現型のバリエーションが存在する。層別化解析はそういったパラメータを持った症例を抽出し、再度ゲノムワイドに相関解析を行うことで、それらのパラメータのgenetic backgroundを明らかにすることができる。現に、進行/重症化に関する層別化解析では、AISの進行に関与する新たな遺伝子を発見した(Hum Mol Genet. 2107)。カーブタイプの層別化解析では、胸椎カーブのみの症例と腰椎カーブのみの症例では、明らかにSNPの傾向が異なっており、さらに解析を進めているところである。また、現在AISは約6000例の検体を取得済みである。現在追加のGWASを3500例に対して行っており、そのゲノムデータの整理を行っている。ゲノムデータの整理が終了した時点で、先に行った2000例のGWASデータと統合し、約5500例のGWASデータに対してメタ解析を行う予定である。またそれらのデータを上記サブグループ解析に用いることで、進行/重症化、カーブタイプ、併存症などに特異的なAIS疾患感受性遺伝子の同定を試みる。AISの環境因子に関しては現在、さらに詳細に解析を行っている。最終的には同定されたAISの疾患感受性遺伝子および、環境因子を用いて疾患発症の予測モデルを構築し、残りの検体を用いでValidation studyを行い、臨床に応用することを目指している。思春期特発性側弯症(以下、AIS)は思春期(10歳18歳)に発症する原因不明の側弯症である。女児の発症が圧倒的に多く、全女児の約1-2%の頻度で発症すると言われている。我々は、AISの遺伝的背景を明らかにするため、ゲノム上に存在する一塩基多型(以下、SNP)を手がかりとして疾患感受性SNPを同定する手法、ゲノムワイド相関解析(以下、GWAS)を用いて、AISの疾患感受性SNPの探索を行ってきた。これまでに2回のGWASを施行し、発症に関与する疾患感受性SNPを3個(Takahashi et al. Nat Genet 2011; Kou et al. Nat Genet 2013; Ogura et al. Am J Hum Genet. 2015)を同定している。
バブル崩壊の予測とバブル崩壊がマクロ経済に与える影響の研究

本研究の目的は、次の4つである。(i)企業のファンダメンタルズを実際の企業の財務データから数値的に推定する計量モデルを開発すること、(ii)企業のファンダメンタルズを組み込んだ「バブルの発生と崩壊のモデル」を構築すること、(iii)開発した理論モデルを用いて株価とファンダメンタルズの乖離を統計的に示すと同時に、バブル崩壊を予測すること、(iv)バブル崩壊が企業収益とマクロ経済に与える影響を定量的に示すこと、である。平成30年度は、前年度に開発した企業のファンダメンタルズを計測する計量モデルをさらに発展させた。特に、the Discounted Dividends Model (DDM), the Discounted Cash Flow Model (DCFM), the Residual Income Model (RIM)の3つの代表的な割引現在価値方式を導入し、株価を説明するパネル回帰モデルを構築した。ビューロ・バン・ダイク社が提供する世界の上場企業約6万社の企業財務データベース「OSIRIS」(2004年から2016年まで)を利用して、7,796社の企業のファンダメンタルズの推定を行った。株価を説明する回帰式として、2方向固定効果モデルが最良のモデルとして選択された。次に、実際の株価と企業のファンダメンタルズの乖離の分布を時系列的に分析したところ、リーマンショック前の乖離の分布が大きくプラスの側に位置していたのに対し、リーマンショックには大きくマイナスの方向にシフトしたことがわかった。この結果は、昨年、開発した3変数モデルで発見された現象と同じであった。結論として、リーマンショックのような大規模な金融ショック前後の期間には、株価は企業のファンダメンタルから大きく乖離することがわかった。また、株価とファンダメンタルズの乖離率を示す分布が正の方向にシフトする場合、株式市場がバブルを起こしている可能性が高く、金融危機によって、株価が急落する可能性があることがわかった。平成30年度の研究計画は、割引現在価値方式を導入し、株価を説明するパネル回帰モデルを構築すること、また、実データを使って、リーマンショック前後の期間に株価が企業のファンダメンタルズから大きく乖離することを実証的に確かめること、だった。研究実績の概要で述べたとおり、本年度の研究を通じてこの2つの目的は達成することができたと考えている。本年度の研究成果を論文にまとめ専門雑誌に投稿する予定である。2019年度は、前年度までに開発した企業のファンダメンタルズを計測する計量モデルを基礎に、株式時価総額を説明するパネル回帰モデルを開発し、企業のファンダメンタルズを反映する株式時価総額を計算する。次に、実際の株式時価総額が、ファンダメンタルズから計算される株式時価総額から乖離するかどうかを分析する。次に、Gabaix(2011)が提唱したGranular仮説が株式時価総額について成立しているかどうかを検証する。このために、株式時価総額の分布がパレート分布に従っているかどうかを確かめる。次に、時価総額が大きなtop企業(例えば、top 20社)の時価総額の変動が、市場全体の株式時価総額の変動をどの程度説明しているかを確かめる。この研究を通じて、株式市場のMacro risk tailの存在を確かめる。この研究を通じて、バブル崩壊が企業収益とマクロ経済に与える影響を定量的に示すことを目標にする。2017年度は、ビューロ・バン・ダイク社が提供する世界の上場企業約6万社の企業財務データベース「OSIRIS」(2004年から2013年まで)を利用して、7,796社の企業のファンダメンタルズの推定を行った。企業のファンダメンタルズを計測するモデルとして、「一株当たり配当金」、「一株当たりキャッシュフロー」、「一株当たり純資産」の3つを説明変数にし、株価を説明するパネルデータを使った回帰モデルを構築した。この計量モデルから企業のファンダメンタルズを年毎に計算した。次に、実際の株価のと企業のファンダメンタルズの乖離の分布を時系列的に分析したところ、リーマンショック前の乖離の分布が大きくプラスの側に位置していたのに対し、リーマンショックには大きくマイナスの方向にシフトしたことがわかった。この実証的結果は、株式市場が企業のファンダメンタルズから長期的に乖離しえることを示すと同時に、リーマンショックが一種の相転移(カタストロフィー)現象であることを示唆していることがわかった。平成29年度の研究計画では、実データを使って、リーマンショックが起きた2008年秋の株式市場の世界的な暴落が相転移現象であることを実証的に示唆する結果を得ることであったので、研究実績の概要で述べたとおり、この目標は達成することができたと考えている。本年度の研究成果を2編の論文にまとめ専門雑誌に投稿中である。

(i)企業のファンダメンタルズを実際の企業の財務データから数値的に推定する計量モデルを開発すること、(ii)企業のファンダメンタルズを組み込んだ「バブルの発生と崩壊のモデル」を構築すること、(iii)開発した理論モデルを用いて株価とファンダメンタルズの乖離を統計的に示すと同時に、バブル崩壊を予測すること、(iv)バブル崩壊が企業収益とマクロ経済に与える影響を定量的に示すこと、である。平成30年度は、前年度に開発した企業のファンダメンタルズを計測する計量モデルをさらに発展させた。特に、the Discounted Dividends Model (DDM), the Discounted Cash Flow Model (DCFM), the Residual Income Model (RIM)の3つの代表的な割引現在価値方式を導入し、株価を説明するパネル回帰モデルを構築した。ビューロ・バン・ダイク社が提供する世界の上場企業約6万社の企業財務データベース「OSIRIS」(2004年から2016年まで)を利用して、7,796社の企業のファンダメンタルズの推定を行った。株価を説明する回帰式として、2方向固定効果モデルが最良のモデルとして選択された。次に、実際の株価と企業のファンダメンタルズの乖離の分布を時系列的に分析したところ、リーマンショック前の乖離の分布が大きくプラスの側に位置していたのに対し、リーマンショックには大きくマイナスの方向にシフトしたことがわかった。この結果は、昨年、開発した3変数モデルで発見された現象と同じであった。結論として、リーマンショックのような大規模な金融ショック前後の期間には、株価は企業のファンダメンタルから大きく乖離することがわかった。また、株価とファンダメンタルズの乖離率を示す分布が正の方向にシフトする場合、株式市場がバブルを起こしている可能性が高く、金融危機によって、株価が急落する可能性があることがわかった。平成30年度の研究計画は、割引現在価値方式を導入し、株価を説明するパネル回帰モデルを構築すること、また、実データを使って、リーマンショック前後の期間に株価が企業のファンダメンタルズから大きく乖離することを実証的に確かめること、だった。研究実績の概要で述べたとおり、本年度の研究を通じてこの2つの目的は達成することができたと考えている。本年度の研究成果を論文にまとめ専門雑誌に投稿する予定である。平成30年度は、前年度に開発した企業のファンダメンタルズを計測する計量モデルをさらに発展させる予定である。特に、、将来キャッシュフローの割引現在価値で株式を評価する「DCF方式」を導入し、パネルデータを使った配当割引モデルを構築する予定である。そのモデルの有効性を検証するために、標準的な株式評価モデルとして考えられている残余利益モデルと比較し、株価の説明力などの比較を行う予定である。また、前年度に行った、リーマンショック時の相転移現象を寄り精密に調査する予定である。特に、株価と企業のファンダメンタルズの乖離がどの産業で特に起きているかを調査し、リーマンショックの実態に迫る予定である。2019年度は、前年度までに開発した企業のファンダメンタルズを計測する計量モデルを基礎に、株式時価総額を説明するパネル回帰モデルを開発し、企業のファンダメンタルズを反映する株式時価総額を計算する。
環境調和性を有する同種異形複合材料の創製とその機能

充てん材とマトリックスが共に化学的に同種の素材から構成され,かつ環境調和性に優れる同種異形複合材料の創製を行うと共に,得られた複合材料の機能・性能について検討を行った。環境調和性の観点から,素材としてセルロースを取り上げ,繊維表面の部分溶解を利用した全セルロース複合材料の創製に取り組んだ。その結果,この複合材料は従来型のガラス繊維強化FRPを凌駕する力学物性を示すのみならず,透明性,耐熱性も併せ持つことを見出した。この成果については学術論文,国内外の学術会議での招待講演として報告し,研究代表者のセルロース学会賞の業績の一部となった。また,作製プロセスを含めた環境調和性の観点から,超臨界二酸化炭素を媒体とするセルロース繊維表面の混合エステル化に成功し,加熱圧縮を経て複合材料を創製することに成功した。これにより,有機溶媒や可塑剤を使うことなくセルロース系素材の成形加工を行う手法を確立することができた。さらに,生分解性高分子としてポリビニルアルコールを取り上げ,全ポリビニルアルコール複合材料の創製にも成功した。試料作製手法,成形条件を最適化することにより,この複合材料は引張強度として600MPa,ヤング率として17GPaの高い力学物性を示し,透明性も併せ持つ材料であることを見出した。この際,一次元での補強に留まらず,面内で等方的な高性能化を図ることにも成功した。これらの成果については複数回の学術発表を行い,目下学術論文を執筆中である。以上,3年間の研究は成功裡に終了することができ,セルロース,ポリビニルアルコールという由来を全く異にする環境調和性高分子を用いて同種異形複合材料を創製し,いずれも力学的,熱的に高性能を有し,複合材料でありながら透明性を有する新規材料であることを見出した。充てん材とマトリックスが共に化学的に同種の材料から構成され,かつ環境調和性に優れる同種異形複合材料の創製を行うと共に,得られた複合材料の機能について検討を行うことを本研究の目的とした。環境調和性の観点から,素材としてはまずセルロースを取り上げ,繊維表面の部分溶解を利用した全セルロース複合材料の創製に取り組んだ。その結果,得られた複合材料は従来型のFRPを十分凌駕する力学物性を示すだけでなく,透明性も併せ持つことを見出した。また,超臨界二酸化炭素を利用したセルロース繊維表面の気相エステル化を試みたところ,迅速に化学反応が生じ,繊維表面を簡便にアセチル化できることを明らかにした。この点については今後,混合エステル化などを通して複合材料化を図る予定である。また,生分解性を示すポリビニルアルコールを取り上げて複合材料化を進めた。ポリビニルアルコールは世界に先駆けて本邦での研究,生産が始められ,現在に至るも日本が世界をリードする材料である。この高分子は本質的に水溶性高分子であるが,試料条件を適切に選択すれば冷水には溶解しない。そこでまず鹸化度を高め,熱処理により構造を安定化させる処理を施したところ,得られた繊維は冷水にほとんど溶解しないのみならず,長時間の水中浸漬によっても物性低下をほとんど生じないことを見出した。次いでこの繊維を充てん材として用い,ポリビニルアルコール・マトリックスと組み合わせることで全ポリビニルアルコール複合材料の創製に成功した。この複合材料は,たとえば引張り強度600MPa,弾性率17GPaを示し,高強度・高弾性率を有することを見出した。本材料は現在のところ湿式法にて作製しているが,今後エネルギー的に有利な溶融法によるプロセッシングを試み,更なる検討を進める予定である。以上のように研究は順調に進捗しており,当初計画に従って平成18年度も研究を進める予定である。

充てん材とマトリックスが共に化学的に同種の素材から構成され,かつ環境調和性に優れる同種異形複合材料の創製を行うと共に,得られた複合材料の機能・性能について検討を行うことを本研究の目的とした。環境調和性の観点から,素材としてまずセルロースを取り上げ,繊維表面の部分溶解を利用した全セルロース複合材料の創製に取り組んだ。その結果,得られた複合材料は従来型のガラス繊維強化複合材料を凌駕する力学物性を示すだけでなく,透明性も併せ持つことを見出した。この成果については国内外での学術会議で招待講演として報告した。また,作製プロセスを含めた環境調和性の観点から,超臨界二酸化炭素を媒体とするセルロースの混合エステル化を試みたところ,迅速かつ高収率で反応が進行し,繊維表面の混合エステル化に成功した。さらにこれを加熱圧縮することで繊維表面のセルロースエステルを融解,マトリックス化させ,一方,芯部のセルロース繊維をそのまま補強繊維として利用することで複合材料化を図り,有機溶媒や可塑剤を使わずにセルロース系材料の成形加工を行う手法を新たに考案することができた。さらに,生分解性を有する高分子であるポリビニルアルコールを用いて,昨年度に引き続き全ポリビニルアルコール複合材料の創製と機能発現にも取り組んでいる。その結果,同複合材料が引張り強度として600MPa,弾性率17GPaの高い性能を示すことを見出している。今後,エレクトロスピニング繊維の利用などを通して環境調和性を有するナノ材料の創製へと発展させる予定である。以上のように研究は順調に進捗しており,最終年度には各種条件の適正化を通して,材料のより一層の高機能化を図ると共に,積極的な学術発表,学術論文の執筆を行っていく予定である。充てん材とマトリックスが共に化学的に同種の素材から構成され,かつ環境調和性に優れる同種異形複合材料の創製を行うと共に,得られた複合材料の機能・性能について検討を行った。環境調和性の観点から,素材としてセルロースを取り上げ,繊維表面の部分溶解を利用した全セルロース複合材料の創製に取り組んだ。その結果,この複合材料は従来型のガラス繊維強化FRPを凌駕する力学物性を示すのみならず,透明性,耐熱性も併せ持つことを見出した。この成果については学術論文,国内外の学術会議での招待講演として報告し,研究代表者のセルロース学会賞の業績の一部となった。また,作製プロセスを含めた環境調和性の観点から,超臨界二酸化炭素を媒体とするセルロース繊維表面の混合エステル化に成功し,加熱圧縮を経て複合材料を創製することに成功した。これにより,有機溶媒や可塑剤を使うことなくセルロース系素材の成形加工を行う手法を確立することができた。さらに,生分解性高分子としてポリビニルアルコールを取り上げ,全ポリビニルアルコール複合材料の創製にも成功した。試料作製手法,成形条件を最適化することにより,この複合材料は引張強度として600MPa,ヤング率として17GPaの高い力学物性を示し,透明性も併せ持つ材料であることを見出した。この際,一次元での補強に留まらず,面内で等方的な高性能化を図ることにも成功した。これらの成果については複数回の学術発表を行い,目下学術論文を執筆中である。
2色蛍光比法による圧縮性混合場の瞬時モル分率及び密度測定

燃料と空気の迅速な混合は極超音速空気吸込みエンジンを実現するための最も重要な技術課題の一つである。瞬時の燃料モル分率分布を測定するために,2種類のトレーサー物質のレーザー誘起蛍光を用いる新しい手法を開発しようとしている。数種類の候補となる物質の蛍光特性を調査し,アセトンとトルエンをトレーサー物質として選定した。これらのガスの混合気が,空気やその他の気体中でどのような蛍光特性を示すかを実験的に調べた。極超音速機用の空気吸込みエンジンにおいて,最も重要な課題の一つである燃料と空気の混合促進を図るためには,温度,圧力,密度が変化する圧縮性流れ場における乱流混合の特性を明らかにしなければならない。最近のレーザー計測法の発達により,このような流れ場の平均モル分率や,密度とモル分率の積である濃度の瞬時値は計測できるようになってきたが,密度とモル分率を分離して測ることは未だ実現されていない。実際の燃焼は瞬時のモル分率に依存するため,その実測は極めて重要である。本研究は2種類の蛍光物質を空気流と燃料に混入して,それらをレーザー光で励起し誘起された蛍光強度を測定して瞬時の密度とモル分率の分布を求める方法を確立することを目的とする。本研究の当初計画では,1このような計測を実現できる2種類の蛍光物質の選定とそれらの蛍光発光特性データの取得,22種類の蛍光発光強度から瞬時モル濃度を求める手順の定式化,3実際の超音速流れ場へ適用してデータを取得,4Large Eddy Simulation結果との比較を行う予定であった。しかし,1の蛍光物質の選定にあたって,従来使用してきたアセトンと共用できる第2の蛍光物質の特性等に不明な点が多く,選定に手間取った。二酸化窒素,2ーブタノン,トルエンを候補として調査を行い,アセトンと同じ波長のレーザー光で励起でき,蛍光の波長が異なって分離が可能なトルエンを第2の蛍光物質に選定した。トルエンはアセトンの蛍光を吸収すること,および酸素による消光があることから,それらを考慮に入れた定式化を進めている。また,セル実験によりトルエン蛍光に対する酸素濃度の影響を調べている。3および4については本課題の期間中には実施に至らなかった。2の残り分および3と4については,研究分担者が今後継続して研究を進める。上記の遅れのため,平成24年度内に研究成果の発表は行っていない。
I型糖尿病発症の抑制機構の異常と癌遺伝子の関与

我々は、連鎖球菌製剤などの免疫賦活剤よる慢性的、非特異的免疫刺激や、それによって生体内で誘導されるTNF/LTなどの投与がI型糖尿病モデル動物のNODマウスやBBラットの膵島炎や糖尿病発症を抑制すること、さらに、糖尿病発症率の高い雌性NODマウスは雄性NODや正常マウスと比較してTNF/LTの産生が低いこと、BBラットもTNF/LTの産生が低いことなどを報告してきた。しかし、現在のところ、I型糖尿病の成因におけるTNF/LTの低産生性の意義や、TNF/LT投与によるI型糖尿病発症抑制機構の詳細は分かっていない。TNF/LT投与NODマウスでは、膵島炎が軽快する、同系マウスリンパ球混合培養反応が亢進する、cyclophophamideの糖尿病発症促進効果がない、などの所見からTNF/LTの投与は免疫系を修飾し、β細胞障害性エフェクター細胞の誘導そのものを抑制した可能性や、エフェクター細胞の機能を麻痺させた可能性が推測される。本研究では、胸腺における免疫寛容の誘導に関係する前者の可能性を検討するため、NODマウス胸腺細胞における核内因子c-fos発現とLT投与の影響を、抗Fos抗体で染色して、FACSで解析した。C3H/HeNやBalb/cなどの正常マウスではFosの発現に性差はなかった。しかしNODマウスでは性差があり、雌性NODマウスは雄性に比較してFosの発現が有意に低く、この傾向は若齢ほど強かった。胸腺ではTリンパ球の分化段階に応じて、CD3^<low>時にネガティブセレクションを、CD3^<intermediate>時にポジティブセレクションを受けると言われているが、雌性NODマウスでは、特にCD3^<lowintermediate>陽性細胞のFosの発現が有意に低かった。糖尿病発症抑制作用ある1,000単位のLT投与はFosの発現を有意に亢進させた。LTの低産生がFosの低発現に関係し、LTの投与は胸腺細胞内の情報伝達系を活性化させることによってTリンパ球の選別、免疫寛容の誘導に影響を与えている可能性が考えられた。