hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒ素中毒の機序についての分子生化学的研究

ヒ素は毒物であるが、急性前骨髄性白血病の治療に用いられる。重大な副作用として心臓毒性がある。ヒ素の心臓毒性の機構を明らかにするため、マウス心房細胞由来のHL-1細胞に対する亜ヒ酸(ATO)毒性を検討した。亜ヒ酸1-10 μM、24時間曝露の条件で細胞死、Parkinの作用、ubiquitin-proteasome,系、autophagy-lysosome系の関与を調べた。結果、HL-1細胞のATOによる細胞傷害時にParkinが活性化され、ubiquitin-proteasome系を活性化することがミトコンドリア品質管理、細胞の恒常性維持、細胞保護的に作用していることが明らかとなった。本研究はヒ素中毒の機序についての分子生化学的研究である。Parkinは一般にミトコンドリアの恒常性維持のために働くE3 ubiquitin ligaseである。Parkinの活性化はubiquitin-proteasomeやautophagy-lysosome分解系により、機能不全のミトコンドリアの排除に導く。心筋由来細胞の亜ヒ酸による細胞傷害時に、Parkinが活性化され、さらにubiquitin-proteasome系を活性化することは細胞保護的に作用している。亜砒酸(Arsenic trioxide、ATO)は毒物として知られるが、薬物として用いられてきた歴史もある。近年、急性前骨髄球性白血病再発例の治療に使われるが、心電図異常や重篤な不整脈等の心毒性がある。若年性パーキンソニズムの原因遺伝子の1つであるるParkinは、ミトコンドリア品質管理に関与するE3ユビキチンリガーゼであり、ミトコンドリアが障害されるとミトコンドリアに移行し、多くの蛋白質をユビキチン化することで、プロテアソームおよびオートファジーによる障害ミトコンドリアの除去を促進するとされる。本研究ではマウス心房由来HL-1細胞を用い、ATO誘導性心筋障害(細胞死)に対するParkin、ユビキチンープロテアソーム系(Ubiquitin-proteasome system、UPS)およびオートファジーリソソーム系(Autophagy-lysosome system、ALS)の役割を検討した。前年に引き続き、ミトコンドリア障害を介したアポトーシスである細胞死について詳細に検討してきた。細胞内ユビキチン化タンパクの変動について、K48結合型ポリユビキチン鎖はプロテアソームによる分解のシグナル、K63結合型ポリユビキチン鎖はリソソームによる分解のシグナルと考えられ、抗マルチユビキチン鎖抗体(FK2抗体)、抗K48ポリユビキチン鎖抗体、抗K63ポリユビキチン鎖抗体すべての解析において、ATO用量依存的にユビキチン化タンパクの蓄積が認められ、その傾向は6 μM ATO以上で著明であった。プロテアソーム活性はATO用量依存的に上昇していた。さらに、ATO曝露によるプロテアソームマーカーLMP2-GFPのミトコンドリアへの移行も確認された。ATOの心毒性において、ミトコンドリア品質管理ひいては細胞の恒常性維持のため、UPSおよびParkinが重要な役割をもつ可能性が示唆された。ヒ素は猛毒であるが、治療薬としても用いられてきた。近年、急性前骨髄性白血病の治療に用いられているが、一方、重大な副作用として、心臓毒性がある。本研究はヒ素の心臓に対する毒性についての分子生化学的研究である。平成26年度、細胞内ユビキチン化タンパクの変動について検討した。K48結合型ポリユビキチン鎖はプロテアソームによる分解シグナル、K63結合型ポリユビキチン鎖はリソソームによる分解シグナルであり、抗マルチユビキチン鎖抗体(FK2抗体)、抗K48ポリユビキチン鎖抗体、抗K63ポリユビキチン鎖抗体すべての解析において、ATO用量依存的にユビキチン化タンパクの蓄積が認められた。平成27年度、動物実験として、ラットに5mg/kg B.W. i.p.のATOを投与し、6h、48h後に臓器を回収し、ヒ素の標的であるPML蛋白質の動態について、western blottingで解析した。心臓では変化はなかったが、脳において、48h後、PML蛋白質の変動(増加と減少の両方)を認めた。心筋由来細胞の亜ヒ酸による細胞傷害時に、Parkinが活性化され、さらにubiquitin-proteasome系を活性化することが、ミトコンドリア品質管理、細胞の恒常性維持につながり、細胞保護的に作用している。研究成果は学会で発表し、学術論文に掲載された。学術論文は大学院生の博士論文となった。法医学本研究は、ATOによる心毒性に対してParkinが活性化することを示した新規の報告である。

近年Parkinは、家族性Parkinson病の分子病態機序の解明を目的とした研究に伴い、その詳細な活性化機構が明らかになりつつあるが、今後研究が進めば、Parkinを標的とした治療戦略により、ATOの心毒性による治療中断を回避できる可能性が期待される。最終年度はラットの亜ヒ酸投与モデルを作成し、培養細胞での研究成果をもとに、心臓などの臓器障害について検討する。心筋細胞の亜ヒ酸の毒性が典型的なapoptosisであること、その細胞傷害時にParkinが活性化され、さらにubiquitin-proteasome系が活性化することは細胞保護的に作用していることを見いだした。これらの結果を英文学術雑誌に投稿し、受理された。分担研究者が都合により、本年度の研究費を使い切ることができなかった。教室運営費も研究費として使用しているため、本研究の遂行に問題はない。平成25年度の研究成果である亜ヒ酸毒性時の保護作用としてのParkinの関与は重要である。さらに研究を進める予定である。また、これらの培養細胞で得られた知見をラットにおいて、確認する予定である。平成25年度に予定していた活性酸素(ROS)と細胞傷害の関係についての研究は着手できていない。平成26年度、実験して確認する予定である。次年度、本研究の研究費として使用する。分担研究者が不注意で分担された金額を使うことを失念していた。教室の運営費も研究費として使用しているため、本研究の遂行に問題はない。平成26年度に使用するために、繰り越した。
工学的テクストマイニング技術を応用した１９世紀英語の計量文体研究

本研究では近年急速に進展している工学的なデータマイニングの技術を応用し,従来の英語史・英語文体論研究において焦点を当てられることが少なかった言語項目を分析した。19世紀の英語散文は従来18世紀英語の延長線上にあり,かつ20世紀の英語へ通底する特徴が見られることは確かであるが,マイニング技法を用いて19世紀英語の特徴を抽出すると,散文ジャンルの中でも特に小説の言語において18世紀から大きな進化が見られることが明らかとなった。中でも,身体部位の描写によって感情を表現したり,人物の特徴付けを行なう表現法は,この世紀に大きく多様性をもつようになったことを客観的なデータで示すことができた。平成25年度は,通時的文体研究を目的として編纂したコーパスOsaka Reference Corpus for Diachronic/Historical Stylistics (ORCHIDS)を基に計量文体分析の実践を進めた。具体的には,頻度上位30語から5000語迄の語彙層を変数に設定し,主成分分析や対応分析などに代表される多変量解析法を応用した計量モデルによる分析結果と,近年著しい進展を見せている機械学習のアルゴリズムを適用した工学的テクストマイニングの分析結果を比較検討した。テクストの特徴を抽出する方法論は計量文体分析の基礎となる重要な基盤である。本研究では,従来コーパス言語学の分野で用いられてきた対数尤度比検定に基づく特徴語抽出法の問題点を明らかにし,問題の有効な解決策として,統計量に加え,効果量,変数重要度指標などを組み合わせた特徴語抽出モデルを提案した。各サブコーパスの特徴語を信頼度の高い手法で特定することにより,18世紀から19世紀に跨る通時的文体変化のみならず,サブコーパス内での文体の推移をも捉えることができるという本研究の重要な成果は,英語コーパス学会シンポジウム,PALA 2013(国際文体論学会2013年年次大会)や国際シンポジウムHumanities Studies in the Digital Age and the Role of Buddhist Studiesなどにおいて発表した。(1)一次資料としてのコーパスの整備・処理実験の試行平成23年度はディケンズの作品28点約500万語,18世紀の代表作品23点450万語,19世紀の主要作品31点520万語を収録したコーパス(総語数1,470万語)の編纂・校正作業を行った。この工程は研究基盤を築くために極めて重要なプロセスであるため,多くの時間と労力を費やす必要があった。ただし,19世紀のジャーナリスティックな英語散文のデータについてはまだ十分な量を収録していないため,平成24年度も引き続きコーパスサンプルの充実を図る予定である。他方,文体研究に最適化したアノテーションや,構造化の実験を行った。特に,18, 19世紀の英語散文を扱う際の大きな障害である異綴り語の問題に対処するために,lemmatizationの技術を応用し,テクスト中の異綴り語を,語彙頻度プロファイル作成の段階で集計して標準綴り語の頻度にまとめ上げる手法を開発した。(2)マイニングアルゴリズムの研究,統計解析言語Rによる分析器プロトタイプの開発申請者がこれまでに活用してきた主成分分析や対応分析,判別分析,クラスター分析等のツールに加えて,著者推定における識別力に優れていることが示された手法Burrows's DeltaやRandom Forestsのアルゴリズムを研究し,統計解析言語Rで分析ツールを開発した。(3)パイロットスタディ実施現時点で分析可能なデータを用いたパイロットスタディを行い,著者識別において極めて良好な結果を得た。成果の一部をLanguage Individuation Symposium, MMECL2011, Digital Humanities Australasia 2012等の国際学会において発表した。これまでのところ,ほぼ計画通りに研究が進展しており,計画した5段階の進捗目標:(1)一次資料としての19世紀英語コーパス(+対照コーパス)の整備,テクスト処理実験試行,(2)統計学的文体分析アルゴリズムの研究およびRによる分析器プロトタイプ開発,(3)さまざまな分析手法によるデータ解析・視覚化,解析結果の比較検討,(4)最適化した分析法による19世紀英語コーパス分析結果の言語文化学的考察,有効性の検証,(5)成果発表およびコーパス・文体研究用のWebアプリケーションの公開のうち,(3)までをほぼ完了し,すでに(4)に取り掛かっている。また,この成果の一部を報告した研究発表はいずれも高い評価をうけている。以上のことから,研究の進捗状況は順調であるといえる。研究実績の概要でも述べている通り,(1)一次資料としてのコーパスの整備・処理実験の試行については,19世紀のジャーナリスティックな英語散文のデータはまだ充分に揃っていないが,コーパス処理実験の試行は順調に推移しており次年度へのシームレスな移行が可能である。(2)マイニングアルゴリズムの研究,統計解析言語Rによる分析器

プロトタイプの開発については,ほぼ計画通りに進展しており,すでに(3)パイロットスタディの成果の一部をLanguage Individuation Symposium, MMECL2011, Digital Humanities Australasia 2012等の国際学会において発表した。研究発表はいずれの学会でも高い評価を得ている。以上の点から,現時点で当研究計画は概ね順調に進展していると言える。(1)最適化した分析法による19世紀英語コーパス分析結果の言語文化学的考察,有効性検証大規模コーパスの文体分析に最適化した分析プログラムを完成させ,本格的なコーパス分析研究を開始する。言語項目間の(共起)関係,テクストの相互関係,そして語彙項目の生起パターンとテクストとの相互関係を多次元空間に投影し,視覚化する。一連のコーパス分析の結果を通時的視点・共時的視点(使用域間変異)の両面から捉え文体論的考察を展開する。(2)研究成果の取りまとめ,成果データ・コーパス・文体分析用Webアプリケーション公開発展させた研究の成果をPALA 2013またはコーパス言語学の国際会議PACLIC 2013などで発表する。三年間の研究計画で得た成果を報告書(PDF)にまとめる。研究計画の遂行過程で開発するコーパスや,文体分析アプリケーションは連携関係にある統計数理研究所,CCH, King's College London (英国),Oulu大学(フィンランド), Newcastle大学(豪州)の研究者との共同研究に活用する。これにより,他の研究者にこの研究資産を提供すると同時に,利用者からのフィードバックをコーパスや解析法の修正・改良に反映させて,質的により完成度の高い計量的分析モデルの確立を目指す。(1)コーパスの整備・拡大平成24年度は特に19世紀のジャーナリスティックな英語散文のデータ収集につとめ,コーパスサンプルの充実を図る予定である。他方,文体研究に最適化したアノテーションや,構造化方法論の精緻化を進める。(2)分析器プロトタイプの開発統計解析言語Rを用いて,テクストデータからの知識抽出に有効な機械学習法のアルゴリズムを研究する。その上で,さまざまな手法を統合し,一連の解析処理を担う分析器のプロトタイプ開発を行う。(3)パイロットスタディ実施:データ解析結果の比較検討分析器プロトタイプを用いてサブコーパスの一部を解析するパイロットスタディを実施する。異なる分析手法間の結果の比較検討に基づいて,分析器ツールを修正・最適化する。パイロットスタディの成果の一部は,人文情報学研究者が一堂に会す国際会議Digital Humanities 2012 (ハンブルク),JADH 2012 (東京)において発表の予定である。次年度の研究費はDigital Humanities 2013ならびにPALA 2013, PACLIC 2013などの主要な国際会議への出張旅費
Ｎｏｔｃｈ／Ｊａｇｇｅｄ－１シグナルを介した肝線維化と肝再生との病態連繋の解明

肝線維化進展過程におけるNotchシグナルの関与を解明するため、メチオニン・コリン欠乏食(MCD食)による肝線維化モデルでのNotchシグナルの発現動態を解析した。経時的に肝組織を採取して、Notch(Notch-1, -2, -3, -4)とNotchリガンド(Jagged-1, -2)の発現についてImmunoblot法で解析した。その結果、普通飼料で飼養したマウスとMCD食で飼養したマウスでは、Notchシグナルの経時的な発現変化について有意な変化はみられなかった。今後、肝線維化過程におけるNotchシグナルの関与について、他の肝線維化モデルも含めて更なる検討が必要と考えられた。肝線維化進展過程におけるNotch/Notchリガンドの発現動態の解析をすすめている。先ずは野生型マウスをメチオニン・コリン欠乏食で飼育することにより肝線維化モデルを作成し、2週目、4週目、8週目と経時的に肝組織を採取した。現在、採取した肝組織から蛋白質を抽出しして、Immunoblot法によるNotch/Notchリガンドの発現について解析をすすめている状況である。また、採取した肝組織内におけるNotch/Notchリガンドの局在について、免疫染色で解析する準備を進めている。また、線維化にかかわるコラーゲンをはじめとする細胞外マトリックス産生を星細胞が担っていることから、in vitroでの実験系で星細胞の解析をすすめることにしている。具体的には、野生型マウスを用いて星細胞の活性化に伴うNotch/Notchリガンドの発現変化を解析することにしており、現在のところ密度勾配遠心法による星細胞の分離培養を行う準備を進めている。さらに、Notch/Notchリガンドの関与を明らかにするため、NotchリガンドのひとつであるJagged-1を欠損させたJagged-1conditionalノックアウトマウスを用いて解析することにしている。そのため、Jagged-1 conditionalノックアウトマウスを研究分担者の所属する東海大学より搬入した。現在、この遺伝子改変マウスの遺伝子発現状態の確認を行いながら、実験に向けて繁殖させている状況である。肝臓の線維化が進行すると慢性肝炎から最終的には肝硬変に至り、さらに肝硬変から高率に肝細胞癌を発症してくる。そこで、肝発癌予防を含めた新規治療法を開発するためには、肝線維化進展過程の病態を解明することが重要である。本研究では、幹細胞ニッチの構築に重要であるNotchシグナルに着目して、マウスの肝線維化進展過程におけるNotch/Notchリガンドの発現動態を解析した。方法としては野生型マウスをメチオニン・コリン欠乏食(MCD食)で飼育することにより脂肪肝を伴った肝線維化モデル(MCDモデル)を作成し、飼養後2週目、4週目、8週目と経時的に肝組織を採取して、Notch/Notchリガンドの発現についてImmunoblot法で解析した。Notchの発現についてはNotch-1, -2, -3, -4の4種類、Notchリガンドの発現についてはJagged-1, -2の2種類で検討した。その結果、普通飼料で飼養したマウス(コントロール群)とMCD食で飼養したマウス(MCD群)において、飼養後28週目ではNotchあるいはNotchリガンドの発現について、コントロール群とMCD群に有意な変化はみられなかった。Notchリガンドの1つであるJagged-1を欠損させたJagged-1 conditionalノックアウトマウスによる予備実験の結果から、Notchシグナルが星細胞を介して肝線維化と肝再生の病態連繋に関与していると推測されていた。また、これまでの報告から肝線維化進展過程ではNotch/Nocthリガンドの発現が変化していると考えられていたが、今回マウスのMCDモデルではNotch/Notchリガンドの発現には変化が認められなかった。はじめに肝線維化進展過程におけるNotch/Notchリガンド発現動態の解析をすすめている。具体的には、野生型マウスをメチオニン・コリン欠乏食で飼育することにより肝臓に線維化を生じさせ、その肝組織を経時的に採取した。その後、採取した肝組織から蛋白質を抽出して、Immunoblot法によりNotch/Notchリガンドの発現について解析を行っている状況である。また、採取した肝組織内におけるNotch/Notchリガンドの局在について、免疫染色を行うことにしている。今後、さらに野生型マウスから肝星細胞を分離培養し、培養に伴う肝星細胞の活性化過程において、Notch/Notchリガンドの発現をImmunoblot法で経時的(培養後、1、3、7日目)に解析することにしている。次に、NotchリガンドのひとつであるJagged-1遺伝子を欠損させたJagged-1 conditionalノックアウトマウスを用いて、肝線維化を解析する予定である。具体的には、野生型マウスとJagged-1 conditionalノックアウト

マウスをチオニン・コリン欠乏食で飼育して、それぞれのマウスにおける肝の線維化を組織学的に比較する。また、肝星細胞の活性化のマーカーであるα-smooth muscle actinについて、免疫染色とImmunoblot法で解析する予定である。そのためJagged-1 conditionalノックアウトマウスの搬入(東海大学より)の準備をすすめており、まもなく搬入予定である。所属研究機関を移動して2年目となったが、全く新しい環境のため研究体制の立ち上げに想定以上の時間を要しており、実験計画の遂行に遅れをきたしている。また、遺伝子改変マウスの搬入にあたって細菌の感染が発覚し、その大幅に搬入が遅れた。平成23年3月までの所属していた研究機関(東海大学)では、遺伝子改変マウスの使用や分子生物学的な実験を行うにあたって充分な研究体制で施行できていたが、平成23年4月から所属研究機関を移動することとなり、現在の所属機関で研究を継続することになった。現在の所属機関ではこれまで同様の研究が全く行われていなかったため、当初より研究体制の立ち上げから始めることにしていた。しかしながら、その研究体制の立ち上げ(具体的には実験設備や必要な物品等の準備)に想定以上の時間を要してしまい、充分な研究を行うことができないため、実験計画の遂行に遅れをきたしてしまった。平成25年度への繰越金を使用することにより、研究体制を充分に整える。また、必要に応じて実験助手に研究補助をして頂いて実験の遅れを取り戻す。平成24年度への繰越金を使用することにより、現在の所属機関における研究体制を早急に整える。具体的には、本研究に必要な分子生物学的実験を行うための実験設備や物品等をただちに準備する。また、以前の所属研究機関で使用していた遺伝子改変マウスを搬入することにより、同じマウスを現在の所属研究機関でも実験に使用できるようにして研究の遅れを取り戻すことに対応する。研究体制の確立に時間を要し、研究が遅れているため次年度への繰越金として約80万円が生じた。翌年度は120万円の請求で合わせて200万円の予算として、研究目的の達成を目指す。所属機関の移動により研究体制の立ち上げに時間を要し、研究が出遅れたため次年度への繰り越しとして約60万円が生じた。翌年度以降は110万円の請求で合わせて170万円の予算として、交付申請書に記載した研究目的の達成を目指す。
トレンド再生過程を用いた小型船舶機関の年齢特性の把握及び予防保全方策への応用

本研究では、船舶運航中に確率的に発生する機関故障のふるまいを確率点過程を用いてモデル化し、その年齢特性を把握した上で効率的な予防保全(予防的修理)を提案して、危機的な機関故障の回避を実現する枠組みを提供することを目的としている。具体的には、故障データ解析に用いることが可能な強力な数理モデルであるトレンド再生過程を導入し、船舶使用者にとって最適な予防保全スケジューリング問題を定式化して、その経済的効率性について検証することとしている。本研究では海上において実際に運航された船舶の機関故障データを利用することにより、海上という特殊な条件下における年齢特性について把握することを目的とし、昨年度は主にプレジャーボート等における実際の機関故障データの収集に努めた。これに対し今年度は得られた各故障時刻列データが、単純な非同次ポアソン過程や再生過程に従うか否かを調べるために、統計的仮説検定を行った。具体的な検定手法としては、非同次ポアソン過程についてはコルモゴロフ-スミルノフ検定を利用し、再生過程については各故障時間の間隔の独立性・同一性を検定した。また、得られた故障時刻列データが任意のトレンド関数を持つトレンド再生過程に従うか否かを検証するため、再生過程の検定手法を応用した仮説検定法を考察したことで、統計的故障解析の検定における新たな理論的成果が得られたものと考える。これらを実際の機関故障データに適用することで一般修理現象の解明と修理程度の推定の一助となることが期待出来る。本研究は、それぞれの年度に対して次の4つの段階に大きく分けて実施する計画としている。1小型船舶の機関故障の現状を把握し、今後の研究を継続していくための故障時刻データの収集とそのデータベース化を行う【平成29年度】2得られた故障時刻列データが、単純な非同次ポアソン過程や再生過程に従うか否かを調べるために、統計的仮説検定を行う【平成30年度】3故障時刻列データを用いて、トレンド再生過程のノンパラメトリック推定手法の提案を行う。具体的には、カーネル推定や制約付きノンパラメトリック最尤推定に基づく複数の手法を提案し、そのデータ適合性を比較することでより優れた推定手法を明らかにする【平成31年度】4上記手法を活用して小型船舶機関の年齢特性を把握し、定量的な保全指標を示すとともに、機関故障を回避するための経済的な予防保全方策の立案を行う【平成32年度】当該年度で実施予定であった2に関しては、当初計画していた通り研究を遂行したことから、概ね達成することが出来たと考えている。また、昨年度より引き続き実データ収集は継続しており、これについては今年度以降も適宜実施していく予定である。平成31年度においてはトレンド再生過程のノンパラメトリック推定手法の提案及び検証を行う。トレンド再生過程のノンパラメトリック推定法に関しては、申請者のこれまでの研究成果を含めていくつか提案されているが、まだ未解決な問題が山積している。ここでは、複数のノンパラメトリック推定アルゴリズムを適用し、それらノンパラメトリック推定法の中から最良な推定法を選別することを目指す。ノンパラメトリック推定法の一つ目には、パラメトリック推定より自由度が高くデータによって形状が変化する性質を持つカーネル関数に基づくカーネル推定手法を用いる。カーネル推定ではバンド幅を適切に設定する必要があることから、『最小二乗クロスバリデーション法』や『対数尤度クロスバリデーション法』といった複数の推定手法を提案する。また、二つ目のノンパラメトリック推定法として条件付き強度関数の一部に単調性の条件を与えた上で対数尤度関数を最大化する『制約付きノンパラメトリック最尤推定法』を用いたモデルを適用する予定である。具体的には、故障データ解析に用いることが可能な強力な数学モデルであるトレンド再生過程を導入し、船舶使用者にとって最適な予防修理スケジューリング問題を定式化して、その経済的効率性について検証することとしている。本研究を遂行するにあたっての重要事項として、プレジャーボート等における実際の機関故障データを計測することが挙げられる。本研究では、海上保安庁が所有するプレジャーボート等の実故障データを解析することにより、海上における船舶機関の年齢特性を把握する。このため、研究遂行にあたって十分な数の実データを収集することが必要不可欠であり、当該年度はデータ計測とこれらのデータを管理するデータベース作成に注力した。海上保安庁の所有する過去の膨大な船舶事故概要の記録から必要なデータを抽出し、各年代の船舶機関の故障データを網羅的に保管しておくデータベースを作成した。具体的には、船舶要目、機関の型式、年代、現時点までの使用期間、故障履歴等のデータを保存した。これらのデータは膨大な船舶事故概要の記録を元に作成しており、元の記録が様々な形式で保存されていたため、データの抽出作業には多大な時間を要した。またこれらの作業と同時に、フィールド調査において小型船舶事故における機関故障の実態についても調査し、海上保安庁も把握しきれていない最新のデータ及び情報収集に努めた。今後もデータベースの更なる充実を図るため、これら機関故障データ収集を目的としたフィールド調査は研究期間全体を通じて継続的に行うものとしている。1小型船舶の機関故障の現状を把握し、今後の研究を継続していくための故障時刻データの収集とそのデータベース化を行う【平成29年度】

2得られた各故障時刻列データが、単純な非同次ポアソン過程や再生過程に従うか否かを調べるために、統計的仮説検定を行う【平成30年度】3故障時刻列データを用いて、トレンド再生過程のノンパラメトリック推定手法の提案を行う。具体的には、カーネル推定や制約付きノンパラメトリック最尤推定に基づく複数の手法を提案し、そのデータ適合性を比較することでより優れた推定手法を明らかにする【平成31年度】4上記手法を活用して小型船舶機関の年齢特性を把握し、定量的な保全指標を示すとともに、機関故障を回避するための経済的な予防保全方策の立案を行う【平成32年度】当該年度で実施予定であった1に関しては概ね達成することが出来たと考えている。ただし、収集した実データの中には欠損データ等も数多く含まれていることから、今後研究を継続していく中で十分な数のデータが揃っているかを現段階で判別することは難しい。今後解析を行っていく中でデータの不足を感じることがあれば、データ収集を継続していくことで対応したいと考える。本研究では、船舶運航中に確率的に発生する機関故障のふるまいを確率点過程を用いてモデル化し、その年齢特性を把握した上で効率的な予防保全(予防的修理)を提案して、危機的な機関故障の回避を実現する枠組みを提供することを目的としている。具体的には、故障データ解析に用いることが可能な強力な数理モデルであるトレンド再生過程を導入し、船舶使用者にとって最適な予防保全スケジューリング問題を定式化して、その経済的効率性について検証することとしている。本研究では海上において実際に運航された船舶の機関故障データを利用することにより、海上という特殊な条件下における年齢特性について把握することを目的とし、昨年度は主にプレジャーボート等における実際の機関故障データの収集に努めた。これに対し今年度は得られた各故障時刻列データが、単純な非同次ポアソン過程や再生過程に従うか否かを調べるために、統計的仮説検定を行った。具体的な検定手法としては、非同次ポアソン過程についてはコルモゴロフ-スミルノフ検定を利用し、再生過程については各故障時間の間隔の独立性・同一性を検定した。また、得られた故障時刻列データが任意のトレンド関数を持つトレンド再生過程に従うか否かを検証するため、再生過程の検定手法を応用した仮説検定法を考察したことで、統計的故障解析の検定における新たな理論的成果が得られたものと考える。これらを実際の機関故障データに適用することで一般修理現象の解明と修理程度の推定の一助となることが期待出来る。本研究は、それぞれの年度に対して次の4つの段階に大きく分けて実施する計画としている。1小型船舶の機関故障の現状を把握し、今後の研究を継続していくための故障時刻データの収集とそのデータベース化を行う【平成29年度】2得られた故障時刻列データが、単純な非同次ポアソン過程や再生過程に従うか否かを調べるために、統計的仮説検定を行う【平成30年度】3故障
活性酸素消去酵素の細胞選択的ターゲティング・遺伝子導入によるがん転移抑制

カタラーゼ(CAT)の標的部位選択的デリバリーによる癌転移抑制メカニズムの解明ならびに癌転移治療法の確立を目的として、マウスメラノーマ細胞B16-BL6にホタルルシフェラーゼ遺伝子をコードしたプラスミドDNAを導入することにより、ルシフェラーゼを安定に発現する癌細胞株B16-BL6/Lucを作成した。作成した癌細胞株のルシフェラーゼ活性を指標に、定量的かつ速度論的に評価可能な新規癌転移解析法を開発し、CAT誘導体による転移抑制機構の解明ならびに治療効果の増大を試みた。B16-BL6/Luc細胞をマウスfootpadに移植し、肺への遠隔転移を生じる自然転移モデルにおいて、投与24時間後にはすでに肺中に癌細胞が検出され、その数は経時的に増大した。このとき、癌原発部位を切除することにより肺微小転移巣の癌細胞の急激な増殖が認められたが、癌原発部位切除直前にCAT誘導体、特に血中滞留型PEG-CATの投与により著明な癌細胞増殖抑制効果が認められた。癌原発巣の切除により、異所腫瘍組織での血管新生は亢進したが、これもPEG-CAT投与により顕著に抑制された。また、培養したマウス結腸癌細胞colon26とマウスから採取した肝実質細胞およびマクロファージとを共培養することで、マクロファージから大量の活性酸素が生成することが示され、これに伴い肝実質細胞がMMP-9を過剰に産生することが明らかとなった。このとき、CATを添加することでMMP活性の上昇は著しく抑制された。
f電子系化合物における電子状態とフェルミ面

いろいろな重い電子系セリウム化合物における4f電子の電子状態は、フェルミ面に関する理論・実験研究により次第に明らかにされつつある。CeSn_3のような常磁性化合物においては、基底状態で4f電子は遍歴し、フェルミ面の形成に直接関与しており、有効質量は別としても、フェルミ面の形状は、相対論的効果を考慮に入れたバンド計算によりほぼ完全に説明された。しかし、CeSbのような反強磁性化合物においては、4f電子はCeイオンのところに局在しており、そのフェルミ面は基本的にはLaSbと同じではあるが、4f電子の影響を強く受けている。本研究においては、遍歴型常磁性セリウム化合物に属するCeNiとCeRu_2Si_2のフェルミ面の計算を完成させ、最近行われた実験との比較により、遍歴4f電子の描像の正しさをさらに強固なものにすることができた。ただし、理論と実験の一致はCeSn_3に対する程は良くない。次に、LaRu_2Ge_2のフェルミ面の計算を行い、局在型強磁性セリウム化合物CeRu_2Ge_2において測定されたドハースファンアルフェン効果の実験結果と比較した。興味深いことに、その実験結果は、LaRu_2Ge_2のフェルミ面をそのまま何の修正を加えることなしに用いることにより、ほぼ完全に説明された。この結果はCeSbと対照的であり、同じ局在型でも、CeRu_2Ge_2においては4f電子の影響は無視し得る程弱いことを示唆している。ウラン化合物に関しては、UCに次いでドハースファンアルフェン効果が測定されたUB_<12>のフェルミ面を計算し、実験結果の説明を試みた。その結果、この化合物に関しては、主要な周波数ブランチの大きさと角度依存ばかりでなく、サイクロトロン有効質量や電子比熱係数までもが定量的に良く説明された。UB_<12>においては、5f電子はボロンの2p電子と良く混成して結晶中を遍歴していると結論される。本研究の初年度である平成3年度においては、中程度の重い電子系であるセリウム三元化合物CeRu_2Si_2の基底状態において、4f電子がCeSn_3と同様に遍歴電子となっているかどうかを、バンド計算によるフェルミ面とド・ハ-スーファン・アルフェン効果の実験結果を比較することによって調べることを主たる目的とした。この化合関の結晶構造はかなり複雑な原子配置をもつ体心正方晶系であるので、計算方法の信頼性を確認するために、初めに、同じ結晶構造をもち、4f電子をもたない参照化合物LaRu_2Si_2のバンド構造を計算した。バンド計算は完了し、その結果からフェルミ面を決定した。その主要なフェルミ面は、Γ点を中心とした、大きい変形したホ-ル球であり、ホ-ル数は単位格子当り約0.9個である。この他に、小さいホ-ル面と電子面がある。LaRu_2Si_2におけるド・ハ-スーファン・アルフェン効果の実験は、計算と同時平行して筑波大学で行われたが、10^8Oe台の周波数領域において磁場の全角度で検出された主要ブランチの大きさと角度依存は、計算によるホ-ル面によって完全に説明されることが明らかにされた。

計算方法の信頼性が確かめられたので、4f電子に対する遍歴電子モデルに基づきCeRu_2Si_2のバンド計算を行った。LaRu_2Si_2に比べてブロッホ電子の数がセル当り1個多いので、主要ホ-ル面はやや小さくなり、それを補償するために大きい電子面が現れる。現在までに発表されたCeRu_2Si_2のド・ハ-スーファン・アルフェン効果の実験には、LaRu_2Si_2には観測されていない周波数ブランチがあり、その角度依存はこの電子面によって良く説明されることが明らかにされた。ホ-ル面の存在は将来実験により確認する必要はあるが、CeSn_3と同様に、この重い電子系に対しても4f電子のバンド描像が非常に良く成り立つことが結論された。代表的な重い電子系ウラン化合物であるUPt_3とUPd_3における準粒子のフェルミ面を観測するために、ド・ハース・ファン・アルフェン効果の測定とバンド計算が以前外国で行われたが、かなり深刻な理論と実験の不一致が存在しており、その原因を明らかにするために、現在国内では筑波大学の実験グループが、再実験のための準備を整備しつつある。また、我々理論側も、再計算の準備はほぼ終了した。これらのウラン化合物と同様な重要性をもつ化合物として、UGe_2が注目を集めている。最近国内で育成された、この化合物のサンプルの純度は極めて高いので、ド・ハース・ファン・アルフェン効果の測定においては、主要な周波数ブランチはすべて観測された、と判断される。UGe_2は強磁性体であり、飽和磁気モーメントが小さいことから、5f電子が遍歴しながら磁性を担っていることが期待される。結晶構造は斜方晶系ZrSi_2型であり、空間群はCmcmである。5f電子に対する、この描像を確かめるために、遍歴的5f電子モデルの立場から、ド・ハース・ファン・アルフェン効果の測定結果が説明されるかでうかを調べる必要がある。現時点では、相対論的効果を考慮に入れた、強磁性バンド構造の計算手法が確立していないので、先ず、常磁性状態のバンド構造を計算し、次に、スピン縮退した各バンドを、観測された自発磁化から予想される一定の交換相互作用エネルギーだけ分裂させ、フェルミ面を導いた。主要な三個のフェルミ面は、b及びc軸方向へゾーンからゾーンへと連結した形状をもつ。スピン磁気モーメントの大きさを十分に説明することはできなかったが、10^710^8Oeの領域の主要なド・ハース・ファン・アルフェン効果の周波数ブランチの大きさ及び角度依存は矛盾なく説明された。いろいろなセリウム化合物における4f電子の電子状態は、フェルミ面に関する理論・実験研究により次第に明らかにされつつある。CeSn_3のような常磁性化合物においては、4f電子は遍歴し、フェルミ面の形成に直接寄与しており、有効質量は別としても、フェルミ面の形状は、相対論的効果を考慮に入れたバンド計算により、Ni金属と同じ程度に良く説明される。また、CeSbのような反強磁性化合物においては、4f電子はCeイオンに局在しており、そのフェルミ面は基本的にはLaSbと同じではあるが、4f電子の影響を強く受けている。本年度においては、遍歴型重い電子系セリウム化合物に属するCeRu_2Si_2のフェルミ面の計算を完成させ、最近行われた実験との比較により、遍歴4f電子の描像の妥当性を確認した。次に、LaRu_2Ge_2のフェルミ面の計算を行い、局在型強磁性セリウム化合物CeRu_2Ge_2において測定されたドハースファンアルフェン効果の実験結果と比較した結果、その実験結果は、LaRu_2Ge_2のフェルミ面をそのまま何の修正を加えることなしに用いてほぼ完全に説明された。
凝集フロック形成センサーの開発

2波長(近赤外部と紫外部)の吸光度の時間変動を凝集・フロック形成系について測定することによって、水処理プロセスの凝集処理をオンラインでモニターし、自動制御することを可能にした。得られた成果を要約すると次のようである。1)マイクロフロックの生成過程をその初期からオンラインで計測でき、フロック粒径の増大を遅滞なく計測できる。2)そのことによって、時間遅れのない自動制御が可能となった。3)マイクロフロックを含む懸濁水の吸光度がランダム変動をすることと、近赤外部と紫外部の光が粗懸濁質と溶解性有機成分(フミン質)に対して異なる吸収特性を持つことを利用して、凝集の進行状態を計測する。すなわち、2種類の波長の示す平均吸光度と吸光度の2乗平均から、凝集剤注入直後に生成したマイクロフロックの粒径と、凝集せずに残留している溶解性のフミン質濁度を算出する。4)実施設に長期間使用し得るフィールド型のセンサーの開発を進め、一年間の耐久試験により、機械的な問題と共にセル汚れの自動保障、洗浄システムを完成することができて実用化に踏み込み得た。5)本センサーを入力機器として、凝集プロセスを制御するためのアルゴリズムを開発し、500m/dのプラントにより実施設の自動制御の実験を繰り返し、生成フロックの設定沈降速度を目標値とした凝集剤添加率の自動制御を可能にした。これらの研究成果によって、現代の浄水場の主プロセスである凝集過程を早いレスポンスを保った自動制御によって正確に運転することが初めて可能になった。1.)Gregonyが理論を提示した懸逆液の流通セル中での吸光度のゆらぎを基礎として,ミクロンオ-ダ以上の分散粒子群の平均個数を計測する方法を,凝集性粒子の個数を計測するために拡張し,丹保の密度関数の応用によって,単波長のPDAでオンラインのフロック平均粒径の計測を可能にした。2)近赤外部と紫外部の2波長を同時に用いることのできる吸光度変動計測センサ-を試作し,応答速度粒,粒径測定限界等の精度を高め定用に足る装置にほぼ作り上げることができた。3)2波長吸光度変動法を用いて,アルミニウフロックの粒径のオンライン計測がより高い精度で可能となった。4)色度系の凝集に際して,オンラインで,色コロイドがどこまでフロック化するかを凝集剤添加12分で計測することが可能となり,成長粒径の計測に加えて,凝集反応評価プロセスに用いうることを可能にした。5)吸光度変動計測センサ-よりの出力が,実際的な凝集的件の下で,フロックの決降速度と直接に結びうることを見出し,吸光度変動を決降速度に変換するアルゴリズムを作り,凝集の初期計測値から決降分離の推算ができるようになった。6)様々な様式の計測セルについて検討を行い,濃度,粒径に応じたセルの性状についての知見を集めつつある。また、実装置で計測のために投入型のセルによる計測について検討を開始した。1)試作2波長PDAのS/N比を向上させることによって,凝集開始條件を微粒径の成分で迅速に検出することが可能になった。2)色度と濁度の混合系における濁度と色度の凝集過程を2波長の吸光度の変化過程から直ちに算出するアルゴリズムを確立し,凝集剤の添加量に応じて,凝集除去がどこまで進むかを急速攪拌段階で判定出来るようになった。3)2波長の吸光度中,紫外部吸光度の変動を中心情報として生成するフロックの粒径を精度良く迅速に測定するアルゴリズムを確立し,粒径解析機として2波長PDAを有効に運用することができるようになった。4)投入型のセンサ-の開発を進め,センサ-の窓の汚れをキャンセルする補償方式を新たに提案し,実務機を試作した。

5)投入型センサ-を実浄水場のフロック形成池に長期間投入して,センサ-の耐久性,計測窓の汚れの影響等の検討を行い実用化しうる目途をえた6)投入型センサ-の出力と実浄水場のフロッキ2レ-タのフロック粒径分布の写真計測を対比して,計測システムに必要な諸パラメタの実用的な設定を行った。7)流動電位によるフロック物性の変化を計測し,2波長PDA出力と対比させて,次年度の自動制御のアルゴリズムを設定するための基礎デ-タを集め始めている8)2波長PDAを沈降速度を略々推定するための検出機としうることを実能的に確認し,そのためのアルゴリズムを確立した。水道の浄水場の多くのプロセスがコンピューターにより適切に制御されているが、主プロセスである凝集操作のみは未だ経験式によるプログラム制御の段階を越えられずにいて、ビーカーテストによりオフラインで条件設定を高頻度で行うのが普通である。その最大の原因は凝集やフロック形成の過程をオンラインで評価するための適切なセンサーが無いことにある。筆者らは凝集剤を注入した直後のマイクロフロックレベルの凝集状態をオンラインで計測する凝集センサーを開発し、時間遅れのない凝集の自動制御法を検討している。凝集センサーはマイクロフロックを含む懸濁水の吸光度がランダム変動をすることと、近赤外部と紫外部の光が粗懸濁成分と溶解性の有機成分に対して異なる吸収特性を持つことを利用して凝集の進行状態を計測する。すなわち、2種類の波長の光の示す平均吸光度と吸光度変動の2乗平均(RMS)などから、凝集剤注入直後に生成したマイクロフロックの粒径と凝集せずに残留している溶解性の有機物濃度を算出する。実際の浄水プラントに設置可能な野外型の凝集センサーを開発し、本計測の出力を制御量として凝集剤注入率の自動制御を行うための制御法を提案している。
耐病性魚類の遺伝的特性に関する研究

メダカのトランスフェリンは肝臓で特異的に発現していることを明らかにした。さらに、遺伝子は17エキソン-16イントロンよりなり、全長約8kbであることを明らかにした。サケ科魚類3属9種のトランスフェリンcDNAの構造を比較したところ、属特異的なアミノ酸がそれぞれに存在した。ギンザケおよびニジマスのトランスフェリンはいずれも3タイプ存在することをデンプンゲル電気泳動により明らかにした。次いで、cDNAの塩基配列から予測されるアミノ酸配列について調べたところ、複数のサブタイプが存在することが明らかとなった。デンプンゲルによる解析とcDNAの解析結果は必ずしも一致しなかった。ギンザケおよびニジマスのトランスフェリン遺伝子の制限酵素切断長多型解析を行ったところ、タイプ分けが可能であったが、タイプの違いは遺伝子のイントロン上の違いによることがわかった。メダカの肝臓、ヒラメの肝臓および白血球、ウナギの脾臓cDNAのExpressed Sequence Tag(EST)解析により、主要組織適合抗原クラスIIおよびクラスB、補体第2成分、補体第3成分、補体第9成分、ビトロネクチン、補体制御タンパク質、ウイルス抵抗性性タンパク質Mx1、免疫グロブリン軽鎖、ナチュラルキラー活性化因子、腫瘍壊死因子誘導タンパク質、トランスフェリンなどの免疫関連因子cDNAをクローン化した。カラフトマスの主要組織適合抗原cDNAをクローン化し、構造解析を行った。PCRによる多型解析を行い、カラフトマスの主要組織適合抗原の多型を検出することができた。サケ科魚類(3属9種)およびヒラメのトランスフェリcDNAをクローン化し構造解析を行った。サケ科魚類のトランスフェリンは互いに85%以上の相同性を示した。ヒラメトランスフェリンは既知の魚類のトランスフェリンと約65%の相同性を示した。今回解析した魚類のトランスフェリンcDNA構造は、トランスフェリンの機能上重要なアミノ酸領域あるいは残基は、種に関係なく保存されていた。サケ科魚類トランスフェリンの塩基配列を基に作成したPCRプライマーを用いることにより、トランスフェリン遺伝子mRNA量をRT-PCR法により簡便・正確に測定することが可能となった。ギンザケトランスフェリン遺伝子をLA-PCRで増幅後、制限酵素切断多型解析を行ったところ、6タイプに分けることが可能であった。相同染色体による違いを考慮に入れると、ギンザケトランスフェリンは遺伝子レベルで少なくとも3タイプ存在すると考えられた。メダカ肝臓cDNAライブラリーから主要組織適合抗原クラスIIおよび補体C2をクローン化し、ヒラメ白血球cDNAライブラリーから免疫グロブリンの軽鎖、natural killer enhancement factor、ヒラメ肝臓cDNAライブラリーからトランスフェリン、補体C3、リゾチウム(グ-スタイプ)、インフルエンザウイルス抵抗性を支配するinterferon-induced cellular resistance mediator protein、ヒラメ腎臓cDNAライブラリーからリゾチウムcDNAを単離した。これらのcDNAをDNAデータバンクに登録されている塩基配列と比較したところ、それぞれ60%以上の相同性が確認された。PCRによる多型解析を行い、カラフトマスの主要組織適合抗原の多型を検出することが出来た。ギンザケおよびニジマストランスフェリンはデンプンゲル電気泳動により、いずれも3タイプに分けられた。cDNAの塩基配列から予想されるアミノ酸配列についてタイプ分けを行ったところギンザケおよびニジマスとも複数のタイプが存在し、cDNAによるタイプ分けとデンプンゲルによるタイプ分けが必ずしも一致しなかった。また、遺伝子レベルにおいては36タイプに分けられた。しかし、タンパク質およびcDNAレベルによる解析と比較したところ、遺伝子レベルでのタイプの違いはイントロン中の違いを検出していることが分かった。ヒラメの肝臓およびウナギの脾臓cDNAのExpressed Sequence Tag(EST)解析により、補体第9成分、補体制御タンパク質、インターフェロン制御タンパク質、ビトロネクチン、チモシンβ4、主要組織適合抗原B、腫瘍壊死因子誘導タンパク質、臓器移植抗原などの免疫・生体防御関連因子cDNAをクローン化した。これらの内、補体制御タンパク質cDNAがコードしているタンパク質翻訳領域は1359bpで453アミノ酸をコードしていた。

ヒラメの補体制御タンパク質遺伝子は肝臓で主に発現していることが分かった。ヒラメのトランスフェリンは主に肝臓で発現しており、そのcDNAがコードしているタンパク質翻訳領域は2055bpで、685アミノ酸をコードしていた。ヒラメのトランスフェリンを他の生物のものと比較したところ、鉄結合に関与するアミノ酸およびその周辺領域のアミノ酸配列が保存されていた。
複合ガス入射による非接触プラズマ挙動の理解と制御

磁場閉じ込め核融合炉の実現において、プラズマとガスとの相互作用により形成される非接触プラズマの挙動の理解とその制御方法の確立は、ダイバータ板への熱粒子負荷低減、炉心プラズマとの整合性の点において重要な課題である。本研究では非接触プラズマ形成における水素ガスと不純物ガスの重畳効果に注目し、複合ガス入射による非接触プラズマ生成とその空間構造の理解を進める。本研究の遂行により、ITER/原型炉の非接触プラズマ制御に適用できる物理モデルの構築に寄与するとともに、ここで得られる知見から、気相反応の物理化学過程や、種々の化合物合成や機能性薄膜生成など、産業応用分野への展開も期待できる。
悪性下垂体腫瘍細胞モデルを用いた下垂体腫瘍の悪性化機構の分子生物学的解明

Differential Display法による差異が確認できなかったため、方法を変更した。下垂体腫瘍にRasの異常が少ないことから、Ras-MAP系の上流にある受容体型チロシンキナーゼ、非受容体型チロシンキナーゼ遺伝子の機能解析を行う目的で、従来の既知の受容体型チロシンキナーゼ領域のアミノ酸相同性を利用したプライマーを作製し、RT-PCRの遺伝子増幅を行うことにより、その発現プロフィールを調べることにした。正常下垂体、GH3細胞、mGH3細胞からそれぞれ得られたPCR産物をサブクローニングし、それぞれ、塩基配列を決定した。その結果、正常下垂体では、既知のチロシンキナーゼ活性を有する遺伝子のなかでlGF-I、非受容体型チロシンキナーゼ遺伝子ではc-ablが多く発現しているが、この正常パターンに対し、GH3細胞、mGH3細胞ではその発現パターンに変化が見られた。即ち、正常で発現の多いlGF-I受容体は腫瘍化に伴いその発現を減少するが、HGF、VEGF受容体は、発現が増加する。中には、神経発生と密接な関係のあるEph familyも腫瘍増加に伴って発現増加するが、これらのリガンドの下垂体機能については未知である。これらの受容体型、非受容体型チロシンキナーゼ遺伝子の下垂体における正常機能、腫瘍化、悪性化の役割は未解明であり、今後の解明が、in vitro、in vivoで必要である。Diffential Display法による差異が確認できなかったため、方法を変更した。下垂体腫瘍にRasの異常が少ないことから、Ras-MAP系の上流にある受容体型チロシンキナーゼ、非受容体型チロシンキナーゼ遺伝子の機能解析を行う目的で、従来の既知の受容体型トロシンキナーゼ領域のアミノ酸相同性を利用したプライマーを作製し、RT-PCRの遺伝子増幅を行うことにより、その発現プロフィールを調べることにした。その結果、正常下垂体では、既知のチロシンキナーゼ活性を有する遺伝子のなかでIGF-I、非受容体型チロシンキナーゼ遺伝子ではc-ablが多く発現しているが、この正常パターンに対し、GH3細胞、mGH3細胞ではその発現パターンに変化が見られた。即ち、正常で発現の多いIGF-I受容体は腫瘍化に伴いその発現を減少するが、HGF、VEGF受容体は、発現が増加する。これらの受容体型、非受容体型チロシンキナーゼ遺伝子の下垂体のおける正常機能、腫瘍化、悪性化の役割は未解明であり、今後の解明が、in vitro、in vivoで必要である。次年度で、発現パターンに差が見られたもにに対しては、ノーザンブロット法等で確認を行う。
ナノケージ材料からの気相O^-イオンの生成と応用

これまで、C12A7からのO^-生成は10^<-5> Torrまでしか確認できていなった。本研究で開発した質最分析器により、大気圧(760Torr)でのC12A7から生成する負イオン化学種を測定することに成功した。この結果から、大気圧では0^-(H_2O)_n,O_2^-(H_2O)_nの水クラスタの形で安定化していることを明らかにすることができた。この負イオンおよび水クラスタの作用により、気相反応や、C12A7表面での酸化反応を促進させることが可能で、ベンゼン、トルエン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、NOx、SO2、フロン類の酸化分解の促進を実証することができた。また、燃焼で発生する、煤やタールに関してもC12A7を用いることで、発生量を抑制できることを確認した。C12A7から発生する酸素負イオンをキャリアガスに同伴させ、水にバブリングすると、その溶液中に活性酸素が溶存することをESR分析により確認できた。この水溶液(O^-水)は、強力な殺菌力を有しており大腸菌の細胞膜を破壊する作用があり、殺菌や癌細胞の不活化の効果を確認することができた。このO^-水は長期間保存することが可能で、新しい利用分野を開発することができた。これまで、C12A7からのO^-生成は10^<-5>Torrまでしか確認できていなった。本研究では、アルミナセメント12CaO・7Al_2O_3(C12A7)をO^-生成源とし、C12A7の半導体プロセスへと環境技術への応用を検討することを目的とする。本年度は、O^-を利用したプロセスを環境技術へ応用する際に問題となる大気圧下でのC12A7からのO^-生成確認と、シリコン酸化への応用、フロンガスの一種であるPFCs分解への応用に関して研究を行い、以下の知見を得ることができた。(1)これまではC12A7からのO^-生成は、10^<-5>Torr以下の真空下でしか確認されていなかったため、四重極質量分析計を用いた実験により、生成場の圧力を上昇させてO^<->生成を確認した。その結果、0.1Torrの圧力下でもO^-生成を確認できた。このことから、測定装置の改良により大気圧下でもO^-生成を確認できる可能性が示唆された。2)実際のシリコン酸化プロセスへ応用するために、C12A7のタンマン管の改良を行い、10^<-5>Torr以下の真空下でのO^-の生成特性(生成量、経時変化)を飛行時間差型質量分析計にて行った。3)環境技術への応用として、PFCs分解実験を行った。PFCs分解実験用の反応器を設計・作製し、CHF_3とCF_4について検討を行った。CHF_3は充填層型の反応器でも600°Cで80%,800°Cで100%の分解率が達成された。CF_4については、充填層型反応器では分解は見られなかったが、管型反応器を用いることにより、分解率は低いものの800°Cにおいて分解を確認することができた。本研究の目的は、12CaO・7Al_2O_3(C12A7)をO^-生成源として、C12A7の環境・医療技術、また半導体プロセスへの応用を検討することである。本年度は、O^-を利用したプロセス実用化の際に問題となるO^-生成温度の低温化と大気圧下でのO^-生成の確認するための基礎研究を行った。更には応用を目指して、O^-によるシリコン酸化の評価を行うと共に、VOC分解実験、殺菌評価を行った。その結果、以下の知見を得ることができた。(1)昨年度までは、C12A7からのO^-生成は、0.1Torrまでしか確認されておらず、He雰囲気下でヒーター内熱型のC12A7を用いることにより、大気中でのイオン電流値だけが確認されていた。本年度は、四重極質量分析計を用いた装置の改良を行った結果、20Torrまでの圧力でO^-生成を確認することができた。