hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
溜め込み障害と強迫性障害の臨床的および生物学的差異の検討

2015年3月末日までに面接を行った25例中、ためこみ症(HD)の診断基準に該当した者は17例だった。該当者の平均年齢は43.6±13.5(2173歳)だった。また我々はCIRSを用いてためこみ症状の重症度評価を行い、ため込み症状の重症度と灰白質体積についてHD4名、OCD22名、HC10名の3群でVBMによる一要因の分散分析を行い、有意差のある部位は検出されなかった。なお、OCD患者のためこみスコアを用いた相関解析では、視覚連合野、縁上回などの候補部位が見出された。今回の結果について特にためこみ症のサンプルが少なかったことの影響は大きく、今後はサンプルサイズを増やしての再解析が必要となる。研究実施担当者が研究協力施設に出向き、病歴聴取、診断面接、臨床評価を行った。溜め込み癖に該当した対象者には、臨床評価についての郵送調査をあわせて実施した。SCID(The Structured Clinical Interview for DSM-IV)簡易版、構造化面接溜め込み障害(HD)版を実施し、同疾患の該当の有無および他の精神疾患の有無を評価した後、HRS-I(Hoarding Rating Scale)とCIR(Clutter Image Rating Scale)により、溜め込み癖の重症度評価を実施した。さらに強迫症状、うつ症状、広汎性発達障害、ADHDの質問紙による評価、構造化面接を実施した。2014年3月末日までの研究対象者は、男性4例・女性8例の合計12症例、平均年齢41.2歳(SD=12.7)であった。12例のうち、溜め込み障害の診断がついた者は6名であった。溜め込み障害の診断がついた者( 6名)ではつかなかった者( 6名)と比較して、t検定にて、CIRS寝室スコア(p<.025 )・CIRS平均スコア( p<.021)・ADHDの評価スケールにおける不注意及び記憶の問題( p<.033)の三項目で有意に高いスコアを認めた。またフィッシャーの直接確率検定にて、小児期ADHD診断がついた者が多い傾向がみられた( p<.061)。また我々は、前年度強迫性障害の患者のうち溜め込み症状のある15名を対象とし、HRS-I及びCIRを用いて溜め込み症状の重症度評価を行ったが、今回はDY-BOCSで溜め込みスコアのついた強迫性障害の患者10名について、溜め込み症状の重症度と灰白質体積についてVBMによる相関解析を実施した。その結果統計的有意差は得られなかった。これはため込みを主症状とする患者が含まれていなかったことも影響しているかもしれない。我々はすでに比較対象として強迫性障害患者60名以上、健常者41名のMRI撮像を終了しており、最終年度にはこれまで得られた溜め込み障害患者の臨床データと脳画像とを統合して解析を行い、その結果を学会などで報告する予定である。VBM解析においては、HRS-Iスコアと両側BA(Broadmann Area)47,25、CIRスコアと左島皮質に有意な負の相関が認められた。DTI解析においては、両者とも有意な結果は得られなかった。また研究代表者が所属する行動療法研究室のHP上にHD(Hoarding Disorder)情報サイトを立ち上げ、更に各関連病院及び行政機関に広告を配布することで、HDの啓蒙を図ると同時に対象者を募集した。溜め込み癖を有しHDの診断基準に合致する患者、最も関連性があり比較対象として欠かせないOCD患者、両併存患者、および健常対照者を、統計的処理を行うに十分な対象数集めて評価を行うことは、HDという疾患概念が臨床的にも生物学的にも独立した精神疾患であるというエビデンスを呈示するのに重要であると考えられる。今後はより対象者を増やし、特に併存疾患のないHD患者をリクルートし解析を進めていく予定である。研究担当者が病歴聴取、診断面接、臨床評価を行った。ためこみ癖に該当した対象者には、臨床評価についての調査を合わせて実施した。SCID簡易版、構造化面接ためこみ障害(HD)版を実施し、同疾患の該当の有無および他の精神疾患の有無を評価した後、HRS-I(Hoarding Rating Scale)とCIR(Clutter Image Rating Scale)により、ためこみ癖の重症度評価を実施した。2015年3月末日までに構造化面接を行った25例中、HDの診断基準に該当した者は17例であった。

HD該当者について、平均年齢は43.6±13.5(2173歳)であった。ためこみの対象物は、衣類、本類、袋・入れ物類、書類、郵便物、趣味の品など多岐にわたった。重症度評価の一つであるHRS-Iの平均値は、26.5±6.5(cutoff 14)であった。また我々はCIRSを用いてためこみ症状の重症度評価を行い、ためこみ症状の重症度と灰白質体積についてHD4名、OCD22名、HC10名の3群でVBMによる一要因の分散分析を行い、有意差のある部位は検出されなかった。更に、DY-BOCSの溜め込みに点数がついているOCD患者22名についてDY-BOCSの溜め込み症の重症度と体積の相関のある部位を調べたが、多重比較補正では有意な相関を認める部位は検出されなかった。多重比較補正なしでは、有意な負の相関のある部位がいくつか検出された。今回は溜め込み症の患者のサンプルサイズが小さく、画像解析で有意な結果は得られなかったが、OCD患者のためこみスコアを用いた相関解析では、いくつかの候補部位が見出されており、今後サンプル数をさらに増やして再度検討を行いたいと思う。精神病態医学ため込み患者のリクルートは、大学病院での調査の他に、近隣のクリニックや病院の協力を得て、研究実施担当者が研究協力施設に出向き、調査を行っており、順調に進んでいる。一方、健常者と強迫性障害患者のMRI撮像は順調であるが、溜め込み障害患者のMRI撮像にはやや遅れが生じている。その理由としては、溜め込み障害という疾患がまだ十分には認知されておらず、治療動機が高まりにくいため精神科未受診の患者のリクルートが困難であること、およびMRI撮像に関わる被験者の大学病院受診や費用の負担が発生することが考えられる。今後これらの点をクリアしながら研究を進めていく予定である。溜め込み癖のある患者のリクルートを開始している点、現時点で集積されたデータに関して画像解析をすすめている点について、概ね順調である。被験者の負担軽減のために研究協力の謝礼を増やし、すでに大学病院に受診している患者への働きかけを増やすことや行政機関に協力を求めるなど被験者確保のためのリクルート対策を検討中である。臨床情報、画像情報のデータは集積後に統計学的に解析し、結果を学会などで報告する予定である。引き続き、行動療法専門外来およびウェブサイトを通じて患者を募集し、エントリー、診断、各種臨床評価を行う。臨床情報、画像情報のデータは集積後に統計学的に解析し、結果を学会などで報告する。研究が途中段階であり、研究実施のための謝礼、交通費など未使用の状態である。研究結果が揃っていないことから、本研究で得られた知見をもとにした学会発表なども未だ行っていない。研究実施のための謝礼・交通費や、研究結果の学会等での発表のため使用する予定である。対象者への謝金、学会発表のための旅費、解析用PCソフトウェアなど。
酸素分圧は胎児肝細胞のCYP3A分子種発現調節因子となりうるか?

【研究目的】肝に発現するシトクロムP450(CYP)のうちCYP3A7は胎児肝総CYPの約50%を占めるが、出産後その発現量は急速に減少する一方、成人肝の主要な分子種であるCYP3A4は出生後増加し、1ヶ月で成人の3040%に達する。このようなCYP3A7からCYP3A4への切り替えは周知の現象であるが、その機構は全く解明されていない。そこで胎児にとって出生に伴う最も大きな環境変化の1つである血中の酸素分圧に着目し、CYP発現調節機構との関連性を解明することにした。【研究方法】【研究成果】CYP3A7及び3A4においてDFO(50μM)を72時間処理することによりmRNAレベルで5.1倍の有意な誘導がみられた。しかしCOCl_2では、CYP3Aの誘導はみられなかった。そこでCYP3A誘導に関与する転写因子PGC1α、HNF4α、PXRのmRNAレベルでの検討を行ったが、誘導はみられなかった。またChIPでは、HIFがCYP3A遺伝子上のコンセンサス配列に結合しなかった。以上の結果より、擬似低酸素物質DFOの添加によるHFLのCYP3A7及び3A4誘導には、HIFを介さない特異的な誘導機構があることが示唆された。
学校用ミシンのレンタル制導入提案に関する基礎的調査

本研究は被服製作学習におけるミシンをめぐるトラブルや管理等に関する負担の改善の一案として、学校ミシンのレンタル制を提案するために、都内公立中学校、都立高校の家庭科の教師を対象にアンケート調査を行い、「ミシン保有の現状」、「被服製作学習における生徒・教師の実態」「ミシンのレンタル制に関する意見・要望」などを明らかにし、その結果をもとに「レンタル制」の導入の可能性と課題を検討した。調査の結果、ミシンの保有状況はそれほど問題がある状況ではなかったが、台数には不足していることがわかった。レンタル制については種々の効果が期待されていることが把握できたが、利用中に発生する損傷に対する補償問題を危倶していることが明らかとなった。実施に際しては、補償問題を明確にすること、レンタル中の機械的トラブル、修理に対する迅速な対応、レンタル機種、期間、台数に対する柔軟な対応、適切な料金体系が要望としてあげられた。次に業者側の実施現況について調査した結果、2社の存在が確認された。いずれも無償貸し出しであった。一社は新機種のコンピュターミシンのモニター貸与が目的であり、他者は新教材の開発と普及のために不可欠な機器としてロックミシンを貸与することが目的である。両社ともに過去5年間程度の実施であるが、都内、東京近県にその利用範囲が広がりつつあり、レンタルによる使用が徐々に浸透しつつあることがうかがえた。貸与中の損傷に対する「補償」およびメンテナンスに関する問題も両社共にこれに関しても全く無償であることを明示していた。これらの実績は本研究の最終目的である「レンタル制」のシステム化の実現を示唆するものであるが、この2社が行っている無償の方法では、システム拡大に限界があることは明らかであり、今後、本格的に実現化するためには予算的措置について学校管理者側の理解およびミシン協会等の協力を得ることが必須であると考える。本研究は、被服製作学習をより楽しく活気あるものにするために、中・高校の被服製作指導における「ミシンをめぐるトラブルや管理等に関する負担」の一つの改善方法として、『学校ミシンのレンタル制』を提案するために、東京都の公立中学校、及び、都立高等学校の家庭科担当教師、各200名を対象にアンケート調査を行い、「ミシン保有の状況」、「ミシンを使った被服製作授業においての生徒・教師の実態」、「『ミシンのレンタル制』についての意識・要望」などを明らかにし、その結果を基に、『レンタル制』の具体案と課題を考察した。ミシン保有状況は、収納や台数、老朽化について、中・高校ともに、「それほど困っていない」、「新規購入も可能であり、現状に満足している」という意見が意外にも多かった。しかし、教師は、「指導に関する負担」、「ミシン管理に関する負担」、「実習室管理に関する負担」を抱えていることが明らかになった。『ミシンのレンタル制』に対する意識は、「補償」に関して最も心配しており、「理想台数、機種が揃って指導がしやすいこと」を効果として期待している。レンタル期間については、中学校は「製作期間中」、高校は「一年中」が多かった。また、自由記述欄には、「新機能・特殊機能を持つミシンを選択授業や授業始めのプレゼンテーションで利用したい」との意見が多く見られた。『レンタル制』実施の際は、「壊したり、紛失した際の補償問題を明確に提示すること」、「レンタル中のトラブル、メンテナンスには迅速に対応すること」、「レンタル機種、期間、台数の変更は随時可能であること」、「ふさわしい料金であること」などを、特に、留意すべき点である。中・高校の教員も『ミシンのレンタル制』に興味を持ち、情報を欲している。今後の課題として、『レンタル制』の実施例や、業者側の意見を集め、『レンタル制』導入への判断材料を増やしていく必要があることが確認された。

今年度の研究は、昨年度の研究成果から、『レンタル制』の実施状況調査や業者側の意見収集が、制度導入への判断資料とするための課題として残された。そこで、都内を中心とした学校用ミシンのレンタル等の実施状況を調査したところ、2杜の存在が確認された。いずれも現況では無償貸し出しであった。一杜は新機種のモニター貸与(A社)、他者は新教材の開発と普及のために不可欠な機器として貸与すること(B社)が目的である。両杜ともに過去5年間程度の実施であるが、都内を始め東京近県にその利用範囲が広がりつつあり、レンタルによる使用が徐々に浸透しつつあることがうかがえた。昨年度の調査結果において、貸与中の損傷に対する「補償」およびメンテナンスに関する問題を危倶する教員が多いことが示されたが、両杜共にこれに関しても全く無償であることを明示しており、むしろ業者側として学校で使用する際のトラブルを把握する資料として生かしているとのことであった。借用する教員側としては時代に即した「新機能・特殊機能をもったミシン」のプレゼンテーションとしての利用目的を持っており、貸与側との目的の一致が見られた。これらの実績は本研究の最終目的である「レンタル制」のシステム化の実現を示唆するものであるが、現状の2杜が行っている運送費、消耗晶費等も含めた無償の方法では、システム拡大に限界があることは明らかであり、今後、本研究の成果を公開し、実現に向けての学校管理者側およびミシン協会等への理解と協力を得ることが必須であることが確認された。
乳歯の歯根吸収異常に関わるサイトカインと破歯細胞に対する調節機構

平成14年度の研究で、ヒト破歯細胞には破骨細胞同様にカルシトニン受容体が存在していること、しかし、カルシトニンは破骨細胞とは異なりプロテインキナーゼAを介して破歯細胞の硬組織吸収能を抑制することを明らかにした。これらの成果は「Calcitonin in humanodontoclasts regulatesroot resorption activity via protein kinase A」というタイトルでJournal of Bone and Mineral Metabolism(2004)22:12-18に掲載されている。平成15年度は、ヒト破歯細胞の歯根吸収機能を直接調節している因子について検討を行った。現在、歯牙交換期における生理的乳歯根吸収は破歯細胞によるといわれているが、その分化や機能調節については不明である。一方、骨リモデリングにおいては、receptor activator of NF-κB(RANKL)とosteoprotegerin(OPG)の発現バランスが破骨細胞の誘導や骨吸収活性を調節することが知られている。そこで、今回、乳歯の生理的歯根吸収におけるRANKLやOPGの関与について検討した。福岡歯科大学小児歯科にて治療上抜去された歯牙を供与してもらい、生理的歯根吸収期のヒト乳歯から破歯細胞及びperiodontal ligament(PDL)細胞を、非吸収期の乳歯や永久歯からPDL細胞を単離した。RANKLとその受容体であるRANKおよびOPGの破歯細胞とPDL細胞における発現を免疫染色法やRT-PCR法により検討した。また、actin ring形成能と吸収窩面積の測定により、RANKLおよびOPG投与による破歯細胞の吸収活性への効果について検討した。その結果、(1)吸収期のPDL細胞には、RANKLの強い発現が認められたがOPGの発現は弱かった。一方、非吸収期のPDL細胞では、RANKLの発現はほとんど認められず、OPGの発現は強かった。(2)ヒト破歯細胞においてRANK及びRANKLの発現が確認できた。(3)RANKLは破歯細胞の吸収能を促進し、OPGはRANKLの作用を抑制した。以上の結果よりPDLにおけるRANKLとOPGの発現バランスの変化が、破歯細胞の分化・誘導や歯根吸収活性を制御し、乳歯の歯根吸収と後続永久歯の放出を調節するものと考えられた。なお、一身上の事情でやむを得ず、平成15年7月で福岡歯科大学を退職し研究期間途中で打ち切りとしたが、テーマである乳歯の歯根吸収に関わるサイトカインや破歯細胞の吸収調節機構に関して、多くの知見を見いだすことができ論文としても掲載されたので、研究計画は十分遂行できたと考えられる。今回、歯根の異常吸収に関わるサイトカインの破歯細胞に対する調節機構を検討する意味で、ウサギの歯に吸収異常を人為的に引き起こし、炎症性骨破壊にみられるような既知のIL-1やIL-6について免疫組織化学染色を行い発現部位の特定を行う予定であったが、従来から行っているヒト破歯細胞の細胞分離技術が機能解析を行うのに十分な細胞数を確保することができるようになったため、実験にはウサギを用いず、ヒト抜去歯から摂取した破歯細胞により実験を行った。これまでヒト破歯細胞の機能調節についての検討は1報あるのみで、形態的に類似するとされる破骨細胞の主要なマーカーであるカルシトニンレセプター(CTR)が発現していないという報告もある。このことから、まずCTRがヒト破歯細胞に発現しているか免疫染色を用いて検討したところ、ヒトCTRの存在が確認できた。さらに、mRNAの発現もRT-PCR法にて確認できた。また、分離した破歯細胞が吸収能をもち、カルシトニンによって硬組織吸収能が抑制されることを、リン酸カルシウムでコーティングした基質上で確認した。これらのことより、ヒト破歯細胞にCTRが存在し、カルシトニンにより抑制的に働くという破骨細胞と類似の調節機構をもつことが分かった。最近の報告に、ヒト破骨細胞のカルシトニンによる抑制は、細胞内のプロテインキナーゼ(PKC)が主に関与して起こることが報告されていることから、破歯細胞についても類似の抑制機序が存在するか検討したところ、PKCではなくプロテインキナーゼAがこの抑制に関わることを確認した。このことにより、ヒトの破歯細胞と破骨細胞は機能抑制に於いて異なる細胞内シグナル伝達機構を有する可能性を持つと考えられる。この結果は、種々サイトカインに対しても両細胞は異なる細胞内シグナル伝達機能が存在する可能性があり、歯根吸収に対するサイトカインの調節機構の解明に寄与できるものと考えられる。この結果は現在論文投稿中である。

福岡歯科大学小児歯科にて治療上抜去された歯牙を供与してもらい、生理的歯根吸収期のヒト乳歯から破歯細胞及びperiodontal ligament(PDL)細胞を、非吸収期の乳歯や永久歯からPDL細胞を単離した。RANKLとその受容体であるRANKおよびOPGの破歯細胞とPDL細胞における発現を免疫染色法やRT-PCR法により検討した。また、actin ring形成能と吸収窩面積の測定により、RANKLおよびOPG投与による破歯細胞の吸収活性への効果について検討した。その結果、(1)吸収期のPDL細胞には、RANKLの強い発現が認められたがOPGの発現は弱かった。一方、非吸収期のPDL細胞では、RANKLの発現はほとんど認められず、OPGの発現は強かった。(2)ヒト破歯細胞においてRANK及びRANKLの発現が確認できた。(3)RANKLは破歯細胞の吸収能を促進し、OPGはRANKLの作用を抑制した。以上の結果よりPDLにおけるRANKLとOPGの発現バランスの変化が、破歯細胞の分化・誘導や歯根吸収活性を制御し、乳歯の歯根吸収と後続永久歯の放出を調節するものと考えられた。なお、一身上の事情でやむを得ず、平成15年7月で福岡歯科大学を退職し研究期間途中で打ち切りとしたが、テーマである乳歯の歯根吸収に関わるサイトカインや破歯細胞の吸収調節機構に関して、多くの知見を見いだすことができ論文としても掲載されたので、研究計画は十分遂行できたと考えられる。
日本産介形虫類の「属」分類の再検討とホモプラシーに関する研究

介形虫類の異なる分類群間の形態的類似が、系統的近縁性に基づく「相同」であるのか、あるいは収斂現象等による「ホモプラシー」によるものかを見分けるために、本研究では感覚子孔の分布パタンと筋肉痕の2形質を中心に、ヨーロッパに基準種をもつ日本産介形虫「属」約30属について再検討した。その結果、1)1つの属が日本を含んで汎世界的に分布している場合、2)1つの属が日本を含んで複数の生物地理区にまたがって存在する場合、3)1つの属が広範囲に分布すると思われていたが複数の異なる分類群に分かれる場合、があることがわかった。2)は、Cythere、Schizocythere属など多くの海産貝形虫の属を含む。3)は、地域固有性が高い属で、Hemicytheridaeの属に多く見られる。1つの属が、この様な分布範囲の違いを見せたが、これには当該属が出現した地質時代に大きく依存している可能性が高い。すなわち、1)に含まれる属は、中生代初期中生代末期までには出現した古い分類群、2)に含まれる属は早くとも中生代末期新生代中期に出現した分類群、3)に含まれる属は、第三紀第四紀にかけて出現した新しい分類群である。3)に含まれる分類群中からは新属として提唱すべきものが含まれるため、一部を公表し(Ikeya et al.,1998)、さらに公表するための準備をしている。貝形虫標本検鏡のため、各地の大学(静岡大学、金沢大学等)を訪れた。また、軟体部検鏡用の生体標本を得るために、牡鹿半島、渥美半島、房総半島に赴き、試料採集を行なった。採集の際は、現地で生体標本を取り出し、buffer液中に溶解して、DNA分析用サンプルとして保存した。同時に形態観察用の液浸試料も作製し生理・保管した。夏期(7月22日8月2日)には、英国グリニッジ大学チャザム校で開催される第13回オストラコーダ(貝形虫類)国際会議〈13th International Symposium on Ostracoda〉に参加し、個人講演で本研究の研究成果の一部を発表した。申請者が所属する東京大学総合研究博物館に登録されている1950年代に記載された日本産貝形虫類の正基準標本は、原記載では光学顕微鏡による写真のみが掲載され、その形態情報は極めて乏しい。このため同定する際大きな困難が伴い、多くの貝形虫研究者を悩ませてきた。本研究では、本博物館に設置されている低真空型SEMで、1950年代に記載された基準標本を無蒸着で観察することを試み、これに成功した。この成果は、1998年日本古生物学会年会のポスターセッションで公表された。これによって、1950年代に提唱された多くの分類群の形態が詳細に明らかにされ、より詳しい分類を可能とし、日本産貝形虫類の「属」の定義の検討に大きな進展が期待できる。なお、ポスターセッションの中で使われたSEMによる無蒸着標本のステレオ写真は、複製を希望する研究者が多く、これに応えることとした。
亜鉛欠乏による毒性感受性遺伝子への胎生期エピジェネティックプログラミングの解析

胎生期低亜鉛状態が胎児ゲノムへのエピジェネティクスによる刷り込みを引き起こし、成熟後における環境化学物質曝露に対する感受性を変化させるのではないかという仮説を基に、胎生期低亜鉛状態により変動する環境化学物質の毒性関連遺伝子群についてのエピゲノム解析を行った。前年度において重金属毒性軽減作用や亜鉛恒常性に関与することが知られているメタロチオネイン2(MT2)のカドミウムによる誘導が胎生期低亜鉛環境を経験した5週齢仔マウスにおいて上昇し、その変化はMT2プロモーターのアセチル化ピストンH3およびH4レベルの上昇によることを見出した。本年度の研究において、生後1日目における仔マウスの肝臓中MT2遺伝子プロモーターのエピゲノム変化を検討したところ、アセチル化ピストンH3レベルの上昇が胎生期低亜鉛環境を経験した仔マウスにおいて確認された。以上のことから、胎生期亜鉛欠乏によってMT2遺伝子にエピゲノム変化(特にヒストン修飾変化)が起き、それが成熟後までエピジェネティクスメモリーと残りMT2遺伝子の誘導能を増強させることが示唆された。本研究において、胎生期における微量元素環境も仔へのエピゲノム変化を引き起こすことが初めて明らかとなった。本研究で得られた知見は、DOHaD説を胎生期微量元素の作用という観点から支持するものであり、疾患の予防と健康の増進にとって胎児期環境の重要性を示す証拠のひとつとなるであろう。胎生期低亜鉛状態が胎児ゲノムへのエピジェネティクスによる刷り込みを引き起こし、成熟期における環境化学物質曝露に対する感受性を変化させるのではないかという仮説を基に、胎生期低亜鉛状態により変動する環境化学物質の毒性関連遺伝子群についてのエピジェネティクス解析を行った。遺伝子発現解析を行った毒性関連遺伝子群の内、重金属毒性軽減作用や亜鉛恒常性に関与することが知られているメタロチオネイン2(MT2)のカドミウムによる誘導が、胎生期低亜鉛環境を経験した個体において上昇することを見出した。また、そのMT2の誘導能の上昇は、MT2プロモーターのアセチル化ヒストンH3およびH4レベルの上昇というエピジェネティクス修飾によるものである可能性が示唆された。以上から、胎生期低亜鉛環境は、仔にエピジェネティクス影響をもたらすこと、ならびに成熟後の環境化学物質曝露に対する感受性を変化させる可能性があることが明らかとなった。また、今回解析した毒性関連遺伝子群に加え、他の疾患に関連する遺伝子群にもエピジェネティクス変化が起きている可能性がある。本研究結果は、成人期における疾患発症は胎生期における環境に起因するという「Developmental Origins of Health and Disease (DOHaD)」概念を、必須元素である亜鉛不足と環境化学物質影響の面から支持する実験的証拠を提供したと言えよう。
予混合平面火災における輝炎のふく射特性に関する研究

本研究は,通常の燃焼法では輝炎を呈することのないメタン・空気の予混合気にふく射変換体として多孔性固体を用いたふく射エネルギ再循環による燃焼促進法を適用した場合に形成される輝炎(超過濃予混合火炎)のふく射スペクトルに及ぼす固体微粒子群とふく射性気体分子の関係を明らかにすることである.本年度は,メタン・空気予混合平面火炎で形成される輝炎中に存在している様々な安定化学種の測定を行い本年度購入したガスクロマトグラフ(FID)を用いて濃度分布を測定し,反応経路について考察を行った.その結果,1.大気圧下における超過濃予混合火炎においても,減圧下のメタン・酸素火炎と同様にメタンからエタン,エチレンを経てアセチレンへ至る反応経路を明らかにした.また,輝炎の上流側にすす生成の前駆物質に関与すると思われるアセチレンやベンゼン等の化学種が存在を明らかにした.さらに,すす生成には,これらの存在のみではなく,その濃度も依存することが分かった.2.すす生成を含め,水素や一酸化炭素の合成ガス,さらにはアセチレン,エチレンなどの化学種を積極的に生成することが本燃焼法により可能であることを明らかにした.3.これまでの分光分析による実験結果と合わせて考えると,輝炎のふく射スペクトルのうち3.0μm以上の波長帯では主としてメタン等の炭化水素系のスペクトルが固体微粒子のふく射よりも支配的となるとこが明かとなった.本研究は,通常の燃焼法では輝炎を呈することのないメタン・空気の予混合気にふく射変換体として多孔性固体を用いたふく射エネルギ再循環による燃焼促進法を適用した場合に形成される輝炎(超過濃予混合火炎)のふく射スペクトルに及ぼす固体微粒子群とふく射性気体分子の関係を明らかにすることである.本年度は,メタン・空気予混合平面火炎で形成される輝炎中に存在している様々な安定化学種の測定を行い本年度購入したガスクロマトグラフ(FID)を用いて濃度分布を測定し,反応経路について考察を行った.その結果,1.大気圧下における超過濃予混合火炎においても,減圧下のメタン・酸素火炎と同様にメタンからエタン,エチレンを経てアセチレンへ至る反応経路を明らかにした.また,輝炎の上流側にすす生成の前駆物質に関与すると思われるアセチレンやベンゼン等の化学種が存在を明らかにした.さらに,すす生成には,これらの存在のみではなく,その濃度も依存することが分かった.2.すす生成を含め,水素や一酸化炭素の合成ガス,さらにはアセチレン,エチレンなどの化学種を積極的に生成することが本燃焼法により可能であることを明らかにした.3.これまでの分光分析による実験結果と合わせて考えると,輝炎のふく射スペクトルのうち3.0μm以上の波長帯では主としてメタン等の炭化水素系のスペクトルが固体微粒子のふく射よりも支配的となるとこが明かとなった.
胃腺腫・胃癌の分子病理学的研究-胃におけるadenoma-carcinoma sequenceの分子病理学的考察

大腸癌の発生・進展の過程では癌遺伝子K-rasの活性化、癌抑制遺伝子APC (adenomatous polyposis coli),p53およびDCC (deleted in colon cancer)の不活化がadenoma-carcinoma sequenceの各段階に対応して多段階的に発生,蓄積している。胃の分化癌腺癌も大腸癌と同様の遺伝子的発生経過によって,腺腫から発生している可能性が指摘されていたが,胃癌の分子発生に関する研究は少なく,さらに胃腺腫の遺伝子異常はほとんど検索されていなかった。本研究の結果,分化型胃癌ではp53の変異,DCCの欠失が高率に検出されるが,K-rasの変異は稀であり,APCの変異も超高分化型胃癌に認められることが報告されているが,毎常みる中高分化型胃癌では少なかった。胃腺腫では,APCの変異が20%前後に認められる以外に高率と検出される既知の遺伝子異常はなかった。従って,分化型胃癌の分子発生は大腸癌と異なっており,胃におけるadenoma-carcinoma sequenceを裏づける遺伝子的な根拠は証明されなかった。さらに,胃腺腫の前癌病変としての意義を検証するために,allelotypeおよびgenetic instabilityを解析し,分化型胃癌と比較したところ,分化型胃癌では早期癌の段階ですでに複数の染色体上にloss of heterozygosity(LOH)やreplication erroy (RER)が検出されるのに対して,胃腺腫ではLOHやRERが検出されることは極めて稀であった。胃腺腫では遺伝子異常の蓄積が少ないことが,癌化率の低さに対応していると考えられる。これらの成績から,分化型胃癌の多くはde novo発生と推測された。さらに,分化型胃癌のallelotype解析の結果から,染色体5gおよび21g上のそれぞれ2ヶ所に共通欠失領域を同定した。胃癌で高率に見いだされる5g欠失の標的遺伝子はAPCではなく,IRF-1(interferon regulatory factor-1)が候補のひとつと考えられた。胃腺腫30例、胃癌72例について,APC,K-ras,p53の変異およびDCCの欠失を検索した.APCの変異は胃腺腫の20%(6/30)検出されたが、胃癌では1.4%(1/72)のみであった。K-rasの変異は胃腺腫にも胃癌にも認められなかった。p53の変異は胃癌では高頻度35%(25/72)に生じていたが、胃腺腫には認められない。DCCの欠失は胃癌53%(10/19)、胃腺腫の14%(1/7)に検出された。これらのことから大腸のadenoma-carcinoma sequenceで連鎖的に蓄積している遺伝子異常は胃の腺腫と癌の間には認められないことが明らかになった。また、胃腺腫と分化型胃癌におけるマイクロサテライト解析の結果、胃腺腫では染色体欠失やreplication errorの頻度は低く、一方、分化型胃癌では早期癌でもすでに複数の染色体欠失やp53の変異が高率に検出されることから、分化型胃癌の多くはde novo発生と考えられた。大腸癌の発生・進展の過程では癌遺伝子K-rasの活性化、癌抑制遺伝子APC (adenomatous polyposis coli), p53およびDCC (deleted in colon cancer)の不活化がadenoma-carcinoma sequenceの各段階に対応して多段階的に発生、蓄積している。

胃の分化型腺癌も大腸癌と同様の遺伝子的発生経路によって、腺腫から発生している可能性が指摘されていたが、胃癌の分子発生に関する研究は少なく、さらに胃腺腫の遺伝子異常はほとんど検索されていなかった。本研究の結果、分化型胃癌ではp53の変異、DCCの欠失が高率に検出されるが、K-rasの変異は稀であり、APCの変異も超高分化型胃癌に認めれることが報告されているが、毎常みる中高分化型胃癌では少なかった。胃腺腫では、APCの変異が20%前後に認められる以外に高率に検出される既知の遺伝子異常はなかった。従って、分化型胃癌の分子発生は大腸癌と異なっており、胃におけるadenoma-carcinomaを裏付ける遺伝子的な根拠は証明されなかった。さらに、胃腺腫の前癌病変としての意義を検証するために、allelotypeおよびgenetic instabilityを解析し、分化型胃癌と比較したところ、分化型胃癌では早期癌の段階ですでに複数の染色体上にloss of heterozygosity (LOH)やreplication error (RER)が検出されるのに対して、胃腺腫ではLOHやRERが検出されることは極めて稀であった。胃腺腫では遺伝子異常の蓄積が少ないことが、癌化率の低さに対応していると考えられる。これらの成績から、分化型胃癌の多くはde novo発生と推測された。さらに、分化型胃癌におけるallelotype解析の結果から、染色体5qおよび21q上のそれぞれ2ヵ所に共通欠失領域を同定した。胃癌で高率に見いだされる5q欠失の標的遺伝子はAPCではなく、IRF-1 (interferon regulatory factor-1)が候補のひとつと考えられた。
細胞先端成長制御ネットワークの解析

糸状菌の先端成長は、生物界に普遍的に見られる極性成長の典型的な例である。糸状菌の成長端には特異的な微小管制御機構が存在し、速く持続的な成長維持に関与すると考えられる。1.先端成長におけるアクチンの機能:アクチンは、あらゆる細胞の成長に必須である。蛍光標識アクチン発現株を用いた生細胞観察を行い、速く成長する菌糸では細胞先端から数μm内側にアクチンパッチの集積がみられ、微小管重合阻害実験からこの集積が微小管依存的である事が明らかになった。アクチン阻害剤により成長は速やかに阻害され、アクチンパッチの緩やかな崩壊と局在の消失が観察された。2.先端成長におけるSNARE分子の動態:SNAREは、膜融合を司る分子群の総称で、先端成長での細胞膜、細胞壁の拡張に必須であると考えられる。トランスファー(t-)SNARE、小胞性(v-)SNAREそれぞれに蛍光標識を行い生細胞観察した。t-SNAREは細胞膜上にほぼ満遍なく、v-SNAREは成長端付近に局在する事が明らかになった。アクチン結合タンパク質(abp1)との同時観察により、v-SNAREの局在が細胞先端から先端直下のアクチンパッチ領域までに限定される事が分った。3.モータータンパク質の網羅的解析:A.nidulansゲノム中には11種のキネシンが存在する。これらの内9種について、そのプロモーターを誘導可能なAlcA遺伝子のものに置換した。これら9種の中には、発現量の変化(抑制・過剰発現)により致死となるものは無かったが、菌糸の形状に異常を引き起こすものが抑制、過剰発現それぞれについて数種存在する事が明らかになった。すべてのキネシンにC-末蛍光タンパク質標識を行い局在を観察した。11種中9種で観察可能な蛍光像が得られ、成長端近傍に集積するもの、核に局在するもの、特定の局在が認められないもの、の3種に分類された。細胞の極性成長は、神経細胞、花粉管など普遍的に見られ、その制御機構の普遍性も既に示唆されている。糸状菌は、先端成長の典型的なモデル系である。糸状菌の成長先端に特異的な微小管制御機構が存在し、速く持続的な成長維持に関与すると考えられる。1.先端成長維持機構の解析▼蛍光標識アクチン発現株の生細胞観察察:先端成長細胞では、アクチンが細胞の成長端に局在し、その機能が細胞の伸長に必須である。蛍光標識アクチン発現株を用いた生細胞観察を行い、(1)速く成長する菌糸では点状のアクチンパッチが細胞先端から数μm内側に集積しているが、発芽期の成長先端にはこの構造は見られず数個のアクチンパッチの先端への局在が見られるのみであった。成熟した菌糸に対し、(2)抗微小管剤(benomyl)処理を行うことによりアクチンの集積構造は破壊され、増殖が阻害された。抗微小管剤を除くことにより、先端成長は再開しアクチン構造は再構成された。(3)アクチン脱重合剤(cytochalasin A)処理により成長は直ちに停止し、アクチンの集積は徐々に崩壊した。以上の結果より、アクチンの成長先端付近への局在は速い先端成長に必須であり、その構造の維持には微小管が必要であることが明らかになった。▼微小管、アクチンと核染色体領域の同時観察:間期/分裂期の峻別には、染色体形態の観察が重要である。

蛍光標識アクチン(GFP:緑色)発現株と蛍光標識ヒストン(RFP:赤色)発現株を掛け合わせて、両者を発現する株を作製し、解析に供した。2.モータータンパク質の網羅的解析:A. nidulansゲノム中の7種の未解析キネシン様遺伝子の遺伝情報を解析し、他生物の既知のキネシンとの比較等により遺伝子のコード領域を推定した。それぞれの遺伝子について、ワンステップ遺伝子置換法を用いたキネシン発現調節株、蛍光標識キネシン発現株を順次作成中である。細胞の極性成長は、神経細胞、花粉管など普遍的に見られ、糸状菌はその典型的なモデル系である。糸状菌の成長端には特異的な微小管制御機構が存在し、速く持続的な成長維持に関与すると考えられる。1.先端成長維持機構の解析▼蛍光標識アクチン発現株の生細胞観察:アクチンは、あらゆる細胞の成長に必須である。蛍光標識アクチン発現株を用いた生細胞観察を行い、(1)速く成長する菌糸でみられる細胞先端から数μm内側のアクチンパッチの集積が、微小管に依存する事、(2)速く安定した先端成長には、このアクチンパッチ構造が必須である事を明らかにした。▼先端成長におけるSNARE分子の動態の観察:SNAREは、膜融合を司る一連の分子群の総称で、先端成長での細胞膜、細胞壁の拡張に必須であると考えられる。トランスファー(t-)SNARE、小胞性(v-)SNAREそれぞれに蛍光標識を行い生細胞観察した。t-SNAREは細胞膜上にほぼ満遍なく、v-SNAREは成長端付近に局在する事が明らかになった。アクチン結合タンパク質(abp1)との同時観察により、v-SNAREの局在が細胞先端から先端直下のアクチンパッチ領域までに限定される事が分った。2.モータータンパク質の網羅的解析:A.nidalansゲノム中には11種のキネシンが存在する。これらの内9種について、そのプロモーターを誘導可能な祖(渦遺伝子のものに置換した。試したものの中には、発現の抑制・過剰発現により致死となるものは無かったが、発現量の変化によって、菌糸の形状に異常を引き起こすものが抑制、過剰発現それぞれについて数種存在する事が明らかになった。すべてのキネシンにC-末蛍光タンパク質標識を行い局在を観察した。11種中9種で観察可能な蛍光像が得られ、成長端近傍に集積するもの、核に局在するもの、特定の局在が認められないもの、の3種に分類された。
白金鉄磁石合金を用いた骨組織の再生

静磁場による骨の成長誘導の可能性を調べるため、耐食性に極めて優れた無着磁および着磁白金鉄磁石合金(Pt-59.75at%Fe-0.75at%Nb)をウィスターラットの両側脛骨にそれぞれ112週埋入し、骨親和性と静磁場刺激による骨誘導を光学顕微鏡とX線分析顕微鏡を用いて評価した。同時にコントロールとして、骨および生体親和性の高いチタンおよび生体用ステンレス鋼(SUS316L)においても同様の実験を行い、それぞれの骨成長を比較検討した。その結果、静磁場の有無に関わらず白金鉄磁石合金表面に形成する新生骨のCa/Pは、チタンや生体用ステンレス鋼と同等であり、皮質骨との有意差はなかった。また、4週以降では、いずれも埋入金属全域を新生骨が覆い、白金鉄磁石合金に形成した新生骨は、静磁場の有無に関わらず微細領域においても皮質骨と同等のCaとPの分布を示し、十分に成熟した骨であることが明らかとなった。これらのことから、白金鉄磁石合金に形成する新生骨の成熟度、形成形態、形成量は静磁場の有無に依存せず、いずれもチタンに準じ、生体用ステンレス鋼よりも優れていることが明らかとなった。特に、白金鉄磁石合金において、静磁場の有無に関わらず生体為害性が全く現れなかったことから、生体内で利用できる磁性材料としての可能性が非常に高いことが示唆された。しかし、白金鉄磁石合金の形状が小さく局所的で強力な静磁場が得にくいことや、ウィスターラットの骨代謝が速いことから、本研究課題の期間内では静磁場による骨の成長速度の相違を明瞭に見出すことができなかった。今後の課題として、局所的で強力な静磁場を付与できる磁石とラットよりも骨代謝の遅い動物を用い、静磁場刺激による骨の成長誘導を試みる必要があると考えられる。申請者らは、希土類金属磁石に匹敵する磁気特性と、白金に近い耐食性の両者を合わせ持った白金鉄磁石合金(Pt-59.75at%Fe-0.75at%Nb)に注目し、静磁場刺激による骨の成長誘導の可能性を調べることを目的とした。はじめに、擬似生体環境における耐食性を把握するため、生理食塩水および1%乳酸水溶液における溶出試験を行った。その結果、生理食塩水中では白金鉄磁石合金から溶出したイオンは、いずれも検出限界以下であった。1%乳酸水溶液においては、わずかにFeイオンの溶出が見られたが、同水溶液中におけるチタンの溶出イオン量の半分以下であり、これらの環境ではチタンに準じた耐食性を維持できることがわかった。また、アノード分極曲線の測定では、Pt含有量の多い合金であるにもかかわらず、不動態域が観察されたことから、チタンに類似した骨親和性を持つ可能性が示唆された。そこで、はじめに白金鉄磁石合金自体の骨親和性を評価するため、無着磁の白金鉄磁石合金とコントロールのCPチタンおよび生体用ステンレス鋼(SUS316L)をウィスターラットの両側頚骨にそれぞれ埋入し、1週、2週、4週、8週、12週ごとの組織切片を作製し、骨親和性を調べた。その結果、白金鉄磁石合金においても、チタンと同等の仮骨が観察され、生体用ステンレス鋼よりも有意に仮骨量が多いことがわかった。仮骨の成熟度を調べるため、X線分析顕微鏡で仮骨のCa/Pを分析した結果、皮質骨およびチタン表面に形成した仮骨との有意差は確認できなかった。白金鉄磁石合金を頚骨に埋入後、2週ほどで仮骨が部分的に成長し、4週で表面全域を覆うようになった。チタンにおいても同様の結果であり、仮骨の成長速度についても、チタンと同等であることが明らかになった。

次年度は、無着磁および着磁白金鉄磁石合金を骨内に埋入し、静磁場刺激による骨の成長誘導を比較する予定である。申請者らは、昨年度に引き続き、白金鉄磁石合金(Pt-59.75at%Fe-0.75at%Nb)の静磁場刺激による骨の成長誘導の可能性を調べた。今年度は、無着磁および着磁した白金鉄磁石合金とコントロールのCPチタンおよび生体用ステンレス鋼(SUS316L)をウィスターラットの両側頚骨にそれぞれ埋入し、1週、2週、4週、8週、12週ごとの組織切片を作製し、骨親和性と静磁場刺激による骨誘導を評価した。その結果、無着磁および着磁した白金鉄磁石合金には、いずれも2週間ほどで仮骨が部分的に成長し、4週で全域を覆うようになった。X線分析顕微鏡による2週以上経過した仮骨のCa/Pは、皮質骨と有意差はなく、チタンおよび生体用ステンレス鋼に形成した仮骨のCa/Pと同等であった。これより、無着磁および着磁した白金鉄磁石合金の仮骨の成熟度に関しては、静磁場の影響を受けないことが明らかとなった。仮骨の生成量に関しては、統計的な有意差は認められなかったが、平均値ではわずかに着磁した方が無着磁の白金鉄磁石合金に形成した仮骨量より多く、チタンと有意差はなかった。両者の白金鉄磁石合金の仮骨量に統計的な有意差は認められなかったが、今回の実験から、静磁場は生態為害性を示さず、チタンと同等の骨成長が可能であり、生体内における静磁場刺激の安全性が示唆された。しかし、仮骨の成長速度については、ウィスターラットの骨代謝が速く、静磁場の有無による相違を見出すことができなかった。昨年度は、無着磁および着磁白金鉄磁石合金(Pt-59.75at%Fe-0.75at%Nb)、チタン、生体用ステンレス鋼(SUS316L)をウィスターラットの両側脛骨にそれぞれ埋入し、骨親和性と静磁場刺激による骨誘導を光学顕微鏡とX線分析顕微鏡を用いて評価した。静磁場の有無に関わらず白金鉄磁石合金表面に形成する仮骨のCa/Pは、チタンや生体用ステンレス鋼と同等であり、皮質骨との有意差はなかった。本年度は、EPMAを用いて仮骨の微細組織とCaおよびPの分布を分析した。白金鉄磁石合金に形成した4週以降の仮骨は、静磁場の有無に関わらず微細領域においても皮質骨と同等のCaとPの分布を示し、十分に成熟した骨であることが明らかとなった。現在までの結果によると、白金鉄磁石合金の仮骨の成熟度、仮骨の形成形態、形成量は静磁場の有無に依存せず、いずれもチタンに準じ、生体用ステンレス鋼よりも優れていた。しかし、白金鉄磁石合金の形状が小さく局所的で強力な静磁場が得にくいことや、ウィスターラットの骨代謝が速いことから静磁場による骨の成長速度の相違を明瞭に見出すことができなかった。そこで、最終年度ではあるが、ラットよりも骨代謝が遅い18週齢以上のウサギの脛骨に磁束密度の高い歯科用磁性アタッチメント磁石構造体を112週間埋入し、静磁場の骨成長速度に及ぼす影響を調べる実験に着手した。磁石構造体のヨークを形成する極めて耐食性に優れたSUS447J1ステンレス鋼はチタンに準じた骨形成が可能である結果をウサギを用いた動物実験より得ており、磁石構造体を用いることで溶出イオンの影響を受けずに静磁場による骨誘導実験を行うことができることを見出している。現在のところ、静磁場の有無による骨組織の解析まで至っていないが、ウサギの骨代謝がウィスターラットよりも十分に遅く、骨の成長速度の相違を評価できる可能性を得ている。
プラズモニクスと物性誘起物質輸送に基づく超高効率ナノ反応界面の創生

3年目は,金ナノ粒子基板を有するデバイスを用いて,昨年度発見した溶質効果に関する検討を重点的に行った.(1)金ナノ粒子に光照射を行う際の光強度を変化させると,増強電場ピンセットによる捕捉モードから,温度分布による熱泳動モードへと変化する様子を計測し,その動的な濃度分布変化を定量化した.このモード遷移は,輸送するナノ粒子径に依存して変化し,粒径が100nmではプラズモン放射圧の影響が強くなり,泳動モードへの遷移がお気にすることを見出した.(2)プラズモン加熱場における熱泳動に関して,溶媒に添加する高分子の分子量と濃度を様々に変化させて輸送現象を可視化した結果,26nmの粒子に対しては高分子量の方が反転効果が大きく,100nmの粒子では分子量が4000程度で最も高い濃縮が得られる,といった傾向を確認した.(3)生体サンプルの輸送可能性を検証するため,ヒト由来タンパク質であるIgGを輸送対象として実験を行い,1μm程度の領域にタンパク質を濃縮することが可能であることを示した.(4)光強度が捕捉モードの数十倍以上と著しく強い場合では,集光部近傍で微小気泡が発生し,その際,気泡の周囲に粒子が濃縮される様子が観察された.ピンセットや泳動と比べてその輸送速度は高速で,気泡周辺の温度分布由来のマランゴニ対流がその因子であると推定される.光照射を止めると気泡が残る場合と消える場合が確認され,この微小気泡の制御ができれば,より高速な物質輸送の実現が期待される.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。初年度は,ナノ粒子固定化基板,ならびに熱流動計測技術の開発を行った.また,ナノ粒子固定化基板に光照射を行い,光吸収を確認した.(1)ナノ粒子の固定化に関して,クエン酸還元法を用いて製作した金ナノ粒子を,シランカップリング剤で自己組織化処理をガラス基板上に施して固定化させた.固定化されたナノ粒子は走査型電子顕微鏡(SEM)観察によって確認した.また,基板に金ナノ粒子を任意位置にパターニングする手法についても検討し,ある程度自由に金ナノ粒子を集積させることができることを確認した.(2)増幅光を用いた光熱効果,ならびに誘起流の計測手法の開発を行った.温度に関しては,従来のレーザ誘起蛍光法(LIF)ではなく,蛍光発行の偏光特性の変化から温度分布を求める手法を開発した.液体中の蛍光分子に偏光した励起光を照射し,分子からの蛍光の垂直・水平成分を別々に取得して解析することで温度に依存した溶液中分子の回転Brown運動を抽出し,この異方性の温度依存性から溶液温度を求める手法の原理を検証し,温度計測が可能であることを示した.また,蛍光分子サイズ,染料濃度依存性や,消光への耐性などを評価した.流動に関しては,異方結像を用いた3次元流速測定法について,光学素子のパラメータと計測厚さの関係を明らかにし,空間分解能をサブミクロンまで高めることができることを明らかにした.(3)ナノ粒子固定化基板に640nmの光を照射し,金ナノ粒子由来の特異的な光吸収が起きていることを確認した.ナノ粒子を固定化,ならびに計測手法の開発に関して,初年度としては順調な進展が得られたため.2年目は,微小加熱場の温度分布計測,ならびに熱泳動の評価を行い,増強プラズモンに関する数値計算コードの開発,さらにデバイス製作を実施した.(1)プラズモン加熱場において,前年度開発した蛍光異方性を利用した温度計測法を適用し,加熱場における温度分布を計測し,局所的加熱現象の評価を行った.また,熱泳動による微小物質輸送について,数十から数百nmのポリスチレン粒子の熱泳動による移動の速度や向きが添加高分子によって変化する様子を実験的に計測され,溶媒に高分子を添加することで,その分子量と濃度に依存して熱泳動の様子が異なる溶質効果が存在することを見出した.この発見により,プラズモン光放射圧と熱泳動を相乗的に組み合わせることができ,より高い濃縮が実現可能であることを見出した.(2)増強プラズモンの電磁場と温度場を計算するコードを開発した.微小金属ナノ粒子の距離に応じた光吸収の様子や光放射圧の分布,さらにはプラズモン加熱による熱泳動をシミュレーションできることを確認した.このコードを用いて,微小金属ナノ粒子に光が入射された際の,光放射圧分布,プラズモン加熱による発熱量分布,その後の熱伝導による温度分布,熱泳動の挙動,といった一連の物理現象を統一的に評価することができるようになった.また,この場合の密度差対流の寄与についても計算し,寄与が小さいことを定量的に示した.(3)金属ナノ粒子基板に流路を組み合わせたデバイスを試作し,製作手順から動作までを確認した.ナノ粒子の光吸収による温度場の計測ができ,さらに熱泳動の制御が可能であることを見出し,光放射圧と熱泳動を組み合わせた高度濃縮の可能性を見いだすことができたため.3年目は,金ナノ粒子基板を有するデバイスを用いて,昨年度発見した溶質効果に関する検討を重点的に行った.(1)金ナノ粒子に光照射を行う際の光強度を変化させると,増強電場ピンセットによる捕捉モードから,温度分布による熱泳動モードへと変化する様子を計測し,その動的な濃度分布変化を定量化した.

このモード遷移は,輸送するナノ粒子径に依存して変化し,粒径が100nmではプラズモン放射圧の影響が強くなり,泳動モードへの遷移がお気にすることを見出した.(2)プラズモン加熱場における熱泳動に関して,溶媒に添加する高分子の分子量と濃度を様々に変化させて輸送現象を可視化した結果,26nmの粒子に対しては高分子量の方が反転効果が大きく,100nmの粒子では分子量が4000程度で最も高い濃縮が得られる,といった傾向を確認した.(3)生体サンプルの輸送可能性を検証するため,ヒト由来タンパク質であるIgGを輸送対象として実験を行い,1μm程度の領域にタンパク質を濃縮することが可能であることを示した.(4)光強度が捕捉モードの数十倍以上と著しく強い場合では,集光部近傍で微小気泡が発生し,その際,気泡の周囲に粒子が濃縮される様子が観察された.ピンセットや泳動と比べてその輸送速度は高速で,気泡周辺の温度分布由来のマランゴニ対流がその因子であると推定される.光照射を止めると気泡が残る場合と消える場合が確認され,この微小気泡の制御ができれば,より高速な物質輸送の実現が期待される.ナノ粒子パターニングの精度評価を,光増幅度を評価指標として行うことで光熱効果を的確に評価する.また,プラズモンの数値計算コードを開発することで実験的な試行数を減らし,効率的な研究推進を行いたい.溶媒に添加する高分子に依存した熱泳動の挙動を,輸送対象とするナノ粒子の性状とともにまとめ,さらにデバイス化を進め,濃縮効果を定量化して評価でき,プラズモニクスと物質輸送の相互利用の効果をまとめる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。