hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トランスクリプトーム、プロテオーム解析によるC6細胞特異的概日振動機構の解明

研究成果の概要:生物時計の組織特異的概日リズム発振機構の分子機構を明らかにするため、C6細胞を末梢時計モデルとして用い、組織特異的概日振動遺伝子および振動タンパクを検出した。Gene chipsにより約300の特異的振動遺伝子を、2D-DIGEにより数十個の振動タンパクを認めた。転写の振動を伴わない、タンパクリン酸化による概日振動を示すものもあった。タンパクリン酸化は細胞機能に関与し、その概日リズムを知ることは、細胞のリズム発振機構解明に意義深い研究成果の概要:生物時計の組織特異的概日リズム発振機構の分子機構を明らかにするため、C6細胞を末梢時計モデルとして用い、組織特異的概日振動遺伝子および振動タンパクを検出した。タンパクリン酸化は細胞機能に関与し、その概日リズムを知ることは、細胞のリズム発振機構解明に意義深い生物時計の組織特異的概日リズム発振機構の分子機構を明らかにするため、C6細胞を末梢時計のモデルとして用い、本年度は次の成果を得た。1、組織特異的概日振動遺伝子の転写調節機構genechipを用いた解析からC6細胞特異的に振動する遺伝子を300以上も見つけた。それらの一つにTgf-aがある。Tgf-aは、Dex投与後C6細胞では、リズミックな発現を示した。一方rat1細胞ではリズムを示さなかった。したがってTgf-aはC6細胞特異的振動遺伝子の一つと考えられる。Tgf-aはSCNでは神経細胞ではなくアストログリアに発現する。C6細胞はグリオーマ細胞であり興味深い。TGF-aタンパクは、マスキング反応との関係が示唆されている。マスキングの分子機構は不明であり、細胞特異的に発現しているC6細胞を用いることにより、マスキングに関連したTgf-a誘導機構など、分子事象の解明をさらにすすめている。2、C6細胞中に発現する振動タンパクを明らかにする細胞の概日リズムの発振には、従来の遺伝子の変動に加え、タンパク質の変動(翻訳、修飾、分解など)も考慮しなければならない。また転写因子のように、タンパクの核移行にみられる振動もある。これらの転写によらない振動制御機構を解明するために、二次元泳動によるプロテオーム解析を行った。振動タンパクの一つにEF2を認めた。EF2は2D DIGEでは酸性側に連続するスポットとして認められた。Dex刺激後、リン酸化EF2の振動が示唆されたので、リン酸化EF2のSDS PAGEを行った。刺激後812時間および32時間で高いリン酸化EF2の発現をみた。EF2はタンパク翻訳に重要な役割を持ち、リン酸化により不活性化することが知られている。EF2のリン酸化-脱リン酸化は、転写によらないタンパク発現の制御に関係している可能性がある。リン酸化EF2発現とタンパク発現量の関係について検討中である。生物時計の組織特異的概日リズム発振機構の分子機構を明らかにするため、C6細胞を末梢時計のモデルとして用い、本年度は次の成果を得た。1、C6細胞中に発現する振動タンパク(1)振動を示すタンパクを検出する:Dex刺激後、経時的にC6細胞からタンパクを抽出し、2D-DIGEを行った。12時間の時間差がある2つのサンプルをそれぞれCy3あるいはCy5で染色し、発現量の差を同一ゲル状で比較した。さらに24時間後のサンプルでも同様の発現量の違いを示すタンパクを振動タンパクと考え、MALDI-TOF/MS法による質量解析により、振動タンパクを同定した。約30個の振動タンパクを検出した。それらの内elongation factor2 (EF2)について詳細に検討した。EF2はペプチドの伸長に関与するタンパクで、リン酸化によりペプチド伸長、すなわちタンパクの合成が阻害される。2次元泳動では塩基性側から酸性側にかけて連続して並ぶ数個のスポットとして検出され、リン酸化等の修飾による変動がうかがわれた。ウェスタン・ブロッティングで経時的に検出すると、EF2全タンパク量に変化はないが、リン酸化に概日リズムを認めることができた。EF2リン酸化が細胞特異的振動発振における役割を知るために、免疫沈降を行い関連するタンパクを検出し、細胞特異的なシグナル伝達機構および代謝経路を明らかにしつつある。(2)タンパクリン酸化のリズムをみる:リン酸化脱リン酸化によって、タンパク分子はしばしば機能が大きく変化する。リン酸化リズムを示すタンパクを網羅的に検出するために、2D-DIGEを行った。フォスファターゼ処理あるいは未処理のサンプルあそれぞれCy3,あるいはCy5で標識し、同一ゲル上で泳動することにより、リン酸化タンパクを検出した。あるいはリン酸化特異的染色であるProQ-Diamondによる検出も行った。数十個のタンパクにリン酸化のリズムを認めた。このようなタンパク修飾のリズムは、プロテオーム解析によって初めて網羅的に明らかにされるものである。
腎エリスロポイエチン産生細胞を標的とした慢性腎臓病治療法の開発

本研究の目的は、腎エリスロポイエチン産生細胞(以下、REP細胞)の形質転換で生じた筋線維芽細胞による腎筋線維芽細胞全体に対する寄与度および、その形質転換の分子機序を解明することで、腎性貧血の発症と腎線維化の進行を抑制する新規治療法『REP細胞再生療法』開発の基盤を作製することである。本研究課題にて作成した腎性貧血モデルマウス(Inherited Super-anemic Mice, ISAM)より単離したREP細胞の網羅的トランスクリプトーム解析を行った。本年度には、マイクロアレイ解析に追加して、RNAシークエンス解析も行った。マイクロアレイ解析により、内皮細胞維持に必要な増殖因子のリガンドの発現が形質転換とともに低下していることが明らかになった。そこで、腎臓病時における内皮細胞維持機構の破綻の解析を、ノースウエスタン大学腎臓内科との共同研究にて行った。内皮細胞維持の分子メカニズムを明らかにするために、血管内皮に発現する受容体チロシンキナーゼの自己リン酸化部位を質量分析にて同定した。さらに、病態モデルでのリン酸化、シグナル伝達の変化の解析を行った。また、同シグナル増強薬を入手し、糖尿病性腎症マウスモデルにおいて、その線維化に及ぼす効果を検討し、今後につながる予備的結果を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、腎エリスロポイエチン産生細胞(以下、Renal Erythropoietin Producingcell, REP細胞)の筋線維芽細胞への形質転換の分子機序を解明することで、腎性貧血の発症と腎線維化の進行を抑制する新規治療法、『REP細胞再生療法』の開発の基盤を作成することにある。本年度は、主にマウスモデルを用いて生体内でのREP細胞の挙動および原因シグナルの網羅的探索につとめた。具体的には、腎性貧血モデルマウスに一側尿管結紮モデル(UUO)を施行し、UUO施行にて形質転換した病的REP細胞と対照REP細胞をフローサイトメトリーにて単離する方法を確立した。さらに、同細胞を用いてマイクロアレイ解析を行い形質転換原因シグナルと想定されるシグナル群を同定した。また、腎性貧血モデルマウスを用い、可逆的UUOモデルを作出し、UUOの解除にてREP細胞の形質転換とEpo産生能抑制が可逆的に回復することを明らかにした。同モデルでマイクロアレイ解析を時系列で行い、REP細胞の形質転換腎に腎全体で変化するシグナルを同定し、薬理学的介入にてREP細胞機能障害、形質転換の回復が促進されることを明らかにした。加えて、ヒト由来REP細胞株(REPC)に炎症性サイトカインを投与すると低酸素誘導性Epo産生が抑制されることを明らかにした。さらに、REP細胞におけるEPO産生能低下に対するNFκBシグナルの関与をマウス個体内で証明することを目的に、Epo遺伝子制御下にCre組換え酵素を発現するマウスを用いて、REP細胞特異的NFκB過剰発現マウスを作出した。また、上記解析に併行して、Epo遺伝子制御領域におけるシスエレメント解析に向けてのプラスミド構築を作成し、レポーターマウス作出の準備をすすめた。本研究の目的は、腎エリスロポイエチン産生細胞(以下、REP細胞)の筋線維芽細胞への形質転換の寄与度およびその分子機序を解明することで、腎性貧血の発症と腎線維化の進行を抑制する新規治療法『REP細胞再生療法』開発の基盤を作製することである。そこで、同細胞の形質転換機序を、腎性貧血モデルマウスを用いてマウス個体内で検討した。加えて、昨年度の検討により作出したREP細胞特異的NFkBシグナル恒常的活性化マウスを用い、そのEPO産生および線維化における寄与を検討した。その結果、REP細胞の一部にNFkBシグナルが恒常的に活性化することで、REP細胞の一部が筋線維芽細胞マーカー(α-SMA)を発現することが判明し、腎内での炎症に伴いREP細胞が筋線維芽細胞へと形質転換する可能性が示唆された。昨年度までの成果を合わせ、アメリカ腎臓学会雑誌およびNature Communications誌に報告した。更に、REP細胞初代培養細胞作製に向けて、筋線維芽細胞の培養を開始した。腎性貧血モデルマウスより筋線維芽細胞を単離し、培養、SV40T抗原にて不死化した細胞を作出した。現在、同細胞を用いてEPO産生回復の可能性を検討中である。加えて、昨年度のREP細胞の網羅的解析よりREP細胞にて発現を認めた血管新生因子について、検討を加えるためノースウエスタン大学腎臓内科と共同研究を行い、同分子のリン酸化解析を行った。

内皮細胞維持の分子メカニズムを明らかにするために、血管内皮に発現する受容体チロシンキナーゼの自己リン酸化部位を質量分析にて同定した。さらに、病態モデルでのリン酸化、シグナル伝達の変化の解析を行った。また、同シグナル増強薬を入手し、糖尿病性腎症マウスモデルにおいて、その線維化に及ぼす効果を検討し、今後につながる予備的結果を得た。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究通り、病的REP細胞と対照REP細胞をフローサイトメトリーにて単離する方法を確立した。さらに、同細胞を用いてマイクロアレイ解析を行い形質転換原因シグナルと想定されるシグナル群を同定し得た。また、得られた知見を元に論文を作成し、現在投稿中であり、順調に計画が進行していると考えている。前年度までに得られた知見を下に、論文を作成し、アメリカ腎臓学会雑誌に筆頭著者としてNature communications誌に第二著者として報告した。順調に計画が進行しており、当初の予定通り計画を進行していく予定である。
為替レートと国内物価の相互依存および構造変化-多変量時系列分析による実証研究（国際共同研究強化）

計量経済モデルを用いた経済分析における課題としてよく知られる「ルーカス批判」に関連し、時系列データ内で起きた構造変化に配慮した「共和分多変量自己回帰モデル(Cointegrated Vector Autoregressive Model,以下CVARモデルと略記)」を用いた発展的研究を行った。具体的には、ベント・ニールセン教授とともに、弱外性変数を含む条件付きCVARモデルを用いて構造変化が内在する時系列データを分析する手法を新たに考案し、その数学的基礎を定理としてまとめ、証明を与えた。また、コンピューター・シミュレーション分析を大規模に行い、理論分析で得られた非標準確率分布などの近似値を得るとともに、実際の経済時系列データを用いた実証分析も行った。こうした研究を基礎に、CVARモデルの枠組みの中で超外生変数が有する未知の特性に関して数学的考察を行い、その結果を定理としてまとめ証明を与えた。また、超外生性の特性および構造変化がもたらす影響に焦点を当てながら、コンピューター・シミュレーション分析を実施するとともに、現実の経済時系列データを用いた実証分析を行った。こうした分析において、数学的考察に基づく理論と整合的な結果を得ることができた。このような発展的研究において具体的な成果を出していく上で、オックスフォード大学の様々な分野の研究者との情報・意見交換は貴重であった。こうした研究成果を、諸外国の大学・研究機関におけるセミナーおよび国際学会にて報告した。また、研究成果を複数の論文として取りまとめ、ワーキングペーパーとしてウェッブ上で公表している。現在、これらのワーキングペーパーを査読付き英文ジャーナルに投稿中である。内定年度:2015経済政策分析において課題として知られる「ルーカス批判」に関し、その対処法の一つとして「超外生性」の理論がある。本国際共同研究加速基金により、イギリスのオックスフォード大学にて、平成30年3月より、この超外生性の理論に関する発展的研究を本格的に行うこととなっている。昨年度は、そのための準備作業を国内で着実に進めたところである。具体的には、まず、共和分多変量自己回帰モデル(Cointegrated Vector Autoregressive Model,以下CVARモデルと略記)の枠組みを用いて、超外生性が有する新たな特性に関する諸定理を考案し、その証明を与えるための予備的な数学的考察を行った。この考察を通じ、数理統計学における補助統計量の概念が重要な役割を果たすことなどが明らかになった。また、超外生性が有する新たな特性および構造変化がもたらす影響に焦点を当てながら、CVARモデルを用いた小規模なコンピューター・シミュレーション分析を実施した。このシミュレーション分析の結果は、暫定的ではあるものの、先に述べた数学的考察が予想するものと整合的であった。こうした整合性を有するシミュレーション分析結果は、本研究が目指す方向性が妥当であることを示唆するものと言えよう。昨年度行った諸定理証明のための数学的考察およびコンピューター・シミュレーション分析は、来年、イギリスにおいて、CVARモデルの枠組みを用いて本国際共同研究を深めていく際の基盤となる成果であると評価している。研究目的および研究実施計画に従いながら、イギリスでの国際共同研究に向けた準備作業が順調に進捗している。経済政策分析において課題として知られる「ルーカス批判」に関連し、その対処法の一つとして「超外生性」の理論がある。本国際共同研究加速基金の支援を得て、平成29年度末(平成30年3月)より、イギリスのオックスフォード大学にて、この超外生性の理論に関する発展的研究を行っている。平成29年度末までは、そのための準備作業を国内で着実に進展させたところである。平成28年度に引き続き、共和分多変量自己回帰モデル(Cointegrated Vector Autoregressive Model,以下CVARモデルと略記)の枠組みを用い、超外生性が有する未知の特性に関する理論的考察を行った。具体的には、正準相関分析および補助統計量の数学的構造に焦点をあてた考察を行い、超外生性の発展的研究に関する理論的基礎の構築を行った。また、超外生性が有する未知の特性および構造変化がもたらす影響に焦点を当てながら、CVARモデルを用いたコンピューター・シミュレーション分析を数多く実施し、様々な角度から分析結果を検討した。シミュレーション分析は、理論と整合的なものが得られており、この発展的研究の妥当性を裏付けるものとなっている。加えて、弱外生変数を含むPartial CVAR model(以下PCVARモデルと略記)を、構造変化を含む形で定式化した。このPCVARモデルは、超外生性の発展的研究を補完する役割を担う、重要な理論的枠組みになるものと評価している。日本での準備期間(平成30年2月まで)に行ったこうした諸研究は、現在、イギリスにて実施している国際共同研究の基盤として十分に機能している。研究目的および研究実施計画に従いながら、イギリスでの国際共同研究に向けた準備作業が国内にて順調に進んだため。

また、超外生性の特性および構造変化がもたらす影響に焦点を当てながら、コンピューター・シミュレーション分析を実施するとともに、現実の経済時系列データを用いた実証分析を行った。こうした分析において、数学的考察に基づく理論と整合的な結果を得ることができた。このような発展的研究において具体的な成果を出していく上で、オックスフォード大学の様々な分野の研究者との情報・意見交換は貴重であった。こうした研究成果を、諸外国の大学・研究機関におけるセミナーおよび国際学会にて報告した。また、研究成果を複数の論文として取りまとめ、ワーキングペーパーとしてウェッブ上で公表している。現在、これらのワーキングペーパーを査読付き英文ジャーナルに投稿中である。来年3月からのイギリスへの渡航を前に、数理統計学に基づく理論面での考察を深めつつ、予想される大規模なコンピューター・シミュレーション分析のための準備作業をさらに進めていく方針である。現在、イギリスにて、国際共同研究を着実に進めている。今後は、数学的考察およびコンピューター・シミュレーション分析の最終取りまとめを行うとともに、こうした理論的成果を実証研究に応用していく予定である。
キラル11族金属錯体を用いる双極子活性種の効率的発生と多様性分子変換

光学活性アミノ酸誘導体は生物活性を示し,医薬品として期待できる重要な化合物である。これらを,合成する方法として,グリシンイミノエステル(アゾメチンイリド双極子活性種の前駆体)と活性アルケンとの不斉1,3ー双極子環化付加反応や共役付加反応がある。酢酸銀とP,S-配位子ThioClickFerrophos(TCF)との錯体触媒は,アゾメチンイリドの活性化に有効に作用し,種々の活性化アルケンとの不斉環化付加反応や不斉共役付加反応を触媒し,生成物を高立体選択的に生成した。この手法により,多様な光学活性アミノ酸誘導体の合成が可能になり,グリシンイミノエステルを1,3-双極子であるアゾメチンイリド前駆体として用いて,アルキリデンおよびアリーリデンマロン酸エステルとの環化付加反応に関して研究を行った。当研究室で開発をしたキラルフェロセンを基本骨格とするP,S-配位子であるThioClickFerrophosの銀錯体を触媒として用いて,前述の反応を行ったところ,反応は室温で円滑に進行し,exo体の2,3,4,5-置換プロリンエステル誘導体を高収率かつ高エナンチオ選択的に得ることに成功した。類似の反応が銅触媒を用いて行われているが,通常トリエチルアミンなどの外部塩基の添加が必須である。しかし,本反応にはその様な塩基の添加をしなくても反応が進行することが分かった。用いる酢酸銀がルイス酸とルイス塩基の両性反応剤として作用することが本反応の特長である。次に,ThioClickFerrophosの銀錯体を触媒として用いて,アルキリデンおよびアリーリデンリン酸エステルを活性アルケンとして用いて反応を検討した。この反応では,環化付加は進行せずに,グリシンイミノエステルのアルケンへの共役付加反応が進行し,イミノ置換基とリン酸エステル置換基が互いにsynとantiの立体化学の異性体の混合物が生成した。トリエチルアミンなどの外部塩基を添加しないと収率は著しく低下する。炭酸セシウム外部塩基として用いた場合に最もsyn体の選択性が高く反応が進行し,高エナンチオ選択的に生成物が得られた。イミノ基部分を加水分解してアミンへと変換すると,光学活性アミノリン酸が生成し,これはアミノ酸の同族体としての生物活性に期待が持てる。上記の結果を踏まえて,現在はアルキリデンまたはアリーリデンリン酸とカルボン酸の混合エステルとの反応を研究中である。生成するアミノカルボン酸リン酸混合エステルを光学活性ラクタムへと変換することを計画している。不斉1,3ー双極子環化付加反応において,双極子であるアゾメチンイリド前駆体として,鎖状のグリシンイミノエステルが主として研究されてきた。本研究ではピロリンエステルを環状アゾメチンイリド前駆体として,初めて不斉1,3ー双極子環化付加反応に応用し,双極子としての可能性に関して探求した。すなわち,キラルな銀または銅錯体触媒を用いて,アゾメチンイリド前駆体としてピロリンエステル,求双極子としてマレイミドとの不斉環化付加反応に関して研究を行った。まず,酢酸銀と種々のキラル配位子を用いて金属錯体触媒の最適化を行った。著者らが開発をしたキラルP,Sー配位子であるThioClickFerrophos錯体を用いた場合に,70%収率,80%鏡像体過剰率で環化付加物である7ーアザノルボルナンエステルが得られた。次に,置換ピロリンエステルの適用限界を研究した。ピロリンエステルのフェニル基上の置換基の電子的および立体的な要因に対して,反応はほとんど影響を受けず,また配位性の置換基であるチエニル基の場合でも,好収率,高立体選択的に反応が進行した。鎖状アゾメチンイリドとして,グリシンイミノエステルとビスリン酸アリリデンとの反応に関して研究を行った。酢酸銀とThioClickFerrophos配位子との錯体を用いて反応を行うと,テトラヒドロフラン中,炭酸セシウム存在下,室温で反応は円滑に進行し,共役付加生成物を好収率で生成することが判明した。生成物はアミノ基とリン酸基の立体化学に関してsyn体とanti体の混合物であるが,主としてsyn体が生成し(syn/anti = 80/20),syn体のエナンチオ選択性は極めて高い(最大99% ee)。反応は,ビスリン酸アリリデンのフェニル置換基の種類に影響されない。またチエニル基やピリジル基などのヘテロ環にも影響されずに,共役付加物を高収率,高エナンチオ選択的に生成した。平成26年度の研究では,酢酸銀とキラルP,S-配位子(ThioClickFerrophos)との錯体が5ーピロリンエステルを活性化し,対応するアゾメチンイリドが発生し,こらがN-置換マレイミドとの1,3-双極子環化付加反応が進行し,exo-7ーアザノルボルナンが,高ジアステレオ及びエナンチオ選択的に生成することを明らかにした。当該年度では,活性化アルケンとして,ニトロアルケンを選び,これと5ーピロリンエステルとの反応を研究した。酢酸銀/ThioClickFerrophos錯体を用いて,この反応を行うと,1,3-双極子環化付加反応ではなく,共役付加反応が進行し,anti付加物(ピロリンの窒素原子とニトロアルケンの置換基の立体化学がanti)が優先して生成することが明らかとなった。

anti付加物の鏡像体過剰率は95%以上で有り,本反応は,高ジアステレオ及びエナンチオ選択的に進行していることが分かった。一方,本反応を酢酸銅/キラルP,N-配位子(FcPHOX)を用いて行うと,syn付加物が優先的に,高エナンチオ選択的に生成していることが判明した。これらの結果より,用いる触媒により,この反応の立体化学を制御できることが分かった。共役付加物であるニトロピロリンエステルは,水素化反応により生物活性化合物の基本骨格として重要であるスピロラクタムへと変換できた。本反応は,種々のピロリンエステルとニトロアルケンの誘導体との反応に適用可能で有り,多様な光学活性ピロリン誘導体の合成が可能である。しかも,触媒を選択することにより立体化学的に多様な化合物を合成できる。すなわち,本研究の成果により,多様な立体化学と多様な置換基をもつ光学活性ピロリン誘導体合成が可能となった。また,これらのピロリン誘導体は,生物活性をもつスピロラクタムへの変換が出来るので,新薬発見が期待できる。光学活性アミノ酸誘導体は生物活性を示し,医薬品として期待できる重要な化合物である。これらを,合成する方法として,グリシンイミノエステル(アゾメチンイリド双極子活性種の前駆体)と活性アルケンとの不斉1,3ー双極子環化付加反応や共役付加反応がある。酢酸銀とP,S-配位子ThioClickFerrophos(TCF)との錯体触媒は,アゾメチンイリドの活性化に有効に作用し,種々の活性化アルケンとの不斉環化付加反応や不斉共役付加反応を触媒し,生成物を高立体選択的に生成した。この手法により,多様な光学活性アミノ酸誘導体の合成が可能になり,新しい双極子として,環状アゾメチンイリド前駆体であるピロリンエステル(2,3ージヒドロピロールエステル)を世界で初めて開拓でき,これとマレイミドのような活性アルケンとの不斉環化付加反応が好エナンチオ選択的に進行させることに成功した。また,求双極子として,研究例が僅か一例しかなかったビスリン酸アリリデンとの反応にも期待通りの成果が得られた。また,現在ピロリンエステルとニトロアルケンとの反応の研究に着手しており,銀または銅錯体触媒を用いることで,立体化学の制御が多様に行える知見を得ている。有機合成化学環状アゾメチンイリド前駆体であるピロリンエステルの関与する,不斉双極子環化付加およびこれに関連する不斉共役付加反応に関して研究を推進する。現在,ニトロアルケンとの反応に関して研究を開始している。この反応は,マレイミドと異なり,環化付加反応ではなく共役付加反応が進行することが分かった。文献によると,共役付加物は環化付加物の中間体で有り,これを塩基などで処理をすると環化付加物へと変換できることが知られている。銀錯体触媒を用いたときと銅触媒を用いたときで,反応のジアステレオ選択性が異なる知見を得ている。本反応に関する研究を更に進めて,11族金属錯体触媒による立体の多様性制御が達成できると,本研究計画は成功を収めることができると確信している。1,3-双極子であるアゾメチンイリド前駆体としてグリシンイミノエステルを活用し,これとアルキリデンおよびアリーリデンマロン酸エステルとの環化付加反応に関して論文1報を報告できた。また。アルキリデンおよびアリーリデンホスホン酸エステルとの共役付加反応に関しても,平成26年度前半に学会発表を予定しており,論文発表の準備は万端である。新たな,活性化アルケンとしてリン酸カルボン酸混合エステルとの反応にも着手できている。
ナノ液滴を原料とするレーザーＣＶＤ法の開発と機能性セラミックス膜プロセスへの応用

液体への電圧印加によって生成する微小液滴を原料として用いる化学気相析出法(静電噴霧CVD)にレーザーを導入し、新たな酸化物セラミックスの成膜方法を開発した。この方法では、液滴に含まれる溶媒の蒸発や原料化合物の揮発にともなう表面温度の低下をレーザー照射によって抑制し、さらに、帯電液滴間の静電反発を利用することによって、大気圧等の高圧力下でも気相中での均一化反応を抑制できるため、従来CVDよりも原料効率および成膜速度が向上できることを明らかにした。本研究は、静電噴霧によって生成したナノ液滴をCVD原料として利用した「静電噴霧CVD」の開発に関するものであり、機能性セラミックス膜製造プロセスの創製を目的としている。今年度研究では、静電噴霧法による原料供給部に関して、次年度に予定している成膜装置の設計のための基礎的実験を実施した。原料供給部の構成は、液体ポンプ、原料吐出金属ノズル、直流電位装置であり、液体供給量、金属ノズル内径および先端形状、電位等を変化させた際の液滴の発生状況を調べた。また、金属ノズルからの粗大液滴を基材に到達させないための金属ノズル-基材配置に関しても検討を行った。有限要素法による電界シミュレーションによって、噴霧に適した電極形状および電極配置についての知見を得た。内径0.25mmのノズルを用いた場合、印加電圧4kV以上でテイラーコーンが生じ、ミストが生成した。電圧の増大とともにテイラーコーンは長くなったが、7kV以上の電圧ではノズル先端に2つのコーンが生成し、ミストは不均一となった。また、印加電圧47kVにおいて生成した液滴は、吐出速度が小さく、また、印加電圧が高いほど微細化した。ノズル先端から40mmの距離に置いた金属(SUS316)基材に負の電圧を印加させた場合でも、ミストの発生状況にはほとんど変化は見られなかったが、生成したミストが基材に集中して飛翔した。ノズルと基材の配置については、上部ノズル・下部基材の配置では、ミストが発生する直前に生成する大きな液滴が基材に落下してしまったが、上部基材・下部ノズルの配置では、微小液滴のみが上部に拡散した。ただ、ノズルの固定治具に液滴が付着してノズル治具間で放電する場合があった。ノズルと基材を水平に並べた場合は、比較的長時間安定して微細ミストを供給することができた。液体への電圧印加によって生成する微小液滴を原料として用いる化学気相析出法(静電噴霧CVD)について、代表的な酸化物セラミックスの一つである酸化アルミニウムを対象として検討を行った。前年度までの研究では、印加電圧や吐出速度(流量)等による液滴径の変化、基材への電圧印加による耐電液滴の高効率捕集など、主に原料供給系に関する基礎的な実験を進め、本年度研究では、有機金属を用いた酸化アルミニウムの成膜実験を行った。基板加熱の方法に関して、基板を加熱ステージの上に載置して成膜するcold-wall方式の場合、基板表面に到達した液滴からの有機溶媒の蒸発によって成膜中の基板表面温度が大きく低下し、所定温度に保ったまま成膜することは困難であり、膜の厚さ方向で膜の微細構造・結晶相が変化した。そこで、成膜中の試料表面にNd:YAGレーザーを照射し、試料表面への局部的エネルギー供給を試みたところ、有機溶媒の揮発による温度低下は抑制され、膜の均一性は向上した。さらに、成膜条件によっては、粗な層と密な層が交互に積層した構造を持つ膜が得られる場合があった。成膜中の成膜室内圧力を測定したところ、1020 s周期で圧力が変化し、このような成膜室内圧力の周期的変化が積層構造を形成していると推測された。このような変化を制御するため、電磁弁を用いた圧力の精密制御を行ったところ、膜の均一性を向上させることができた。加熱方式の最適化、圧力制御装置の導入によって、均一なα-酸化アルミニウムを得ることができた。成膜圧力0.8 atmでも緻密膜が得られ、この圧力は通常のCVDの成膜圧力よりも3桁程度高いが、大気圧CVDと比較しても高品質の膜であり、ナノ液滴を原料として用いることの利点を示すことができた。今後、高圧力のCVDプロセスとして、蒸気圧の高い成分を含むセラミックスの合成プロセスとして展開を図る。静電噴霧によって生成するナノメートルオーダーの微小液滴を原料として用いる化学気相析出法(静電噴霧CVD法)について、前年度に実施した静電噴霧の基礎的条件検討の結果を考慮しつつ、成膜装置の設計および作製を行った。また、レーザーを援用した静電噴霧CVD法(静電噴霧レーザーCVD法)に用いるためのレーザー導入法の検討を行い、基材へのレーザー照射に必要なレーザー導入石英ポートおよび照射面積調整用光学レンズを同装置に導入した。

静電噴霧では、噴霧開始直後に粗大液滴が生成し、また、噴霧中にも一定の割合で粗大液滴が生成するため、基材への粗大液滴の到達を抑制する方法を検討する目的で、成膜室全体が回転する機構を備えたが、水系原料溶液を用いた場合には、静電噴霧ノズルを上向きに設置すると、噴霧ノズル周辺に付着した液滴による短絡が起こる場合があったため、必要な改造をおこなった。同装置を用いて、静電噴霧時の液滴生成状況を詳細に観察するとともに、印可電圧および液体原料供給速度が、ノズル先端に生成するテイラーコーンの形状に与える影響を調べ、安定したテイラーコーンの生成条件を明らかにした。また、トリアセチルアセトナートアルミニウム、テトライソプロポキシチタンのエタノール溶液の静電噴霧実験、基材ステージ加熱のみによる成膜実験、レーザー加熱と基材ステージ加熱を併用した成膜実験を行い、いずれの原料・加熱方式でも、アルミナおよびチタニア膜が生成することを確認した。成膜条件による膜性状の違いについては、詳細な実験を引き続き実施し、速やかに公表する。静電噴霧に関する基礎実験を実施し、次年度の成膜装置設計に必要な知見をほぼ計画通り収集することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。独自に設計した静電噴霧レーザーCVD装置を導入し、同装置による基礎的な噴霧条件・成膜条件を検討するとともに、チタニア膜、アルミナ膜の試作を行った。最終年度で様々な成膜条件と生成した膜の微細構造との関連を明らかにするための、必要な基礎データを収集しており、当初計画通りに研究が進捗している。早急に静電噴霧CVD成膜装置を導入し、成膜実験を開始する。材料としては、これまでのCVDではLiを含む化学種の高い蒸気圧のために困難だったLi系酸化物を主たる対象とする。当初計画の変更はなく、十分な成果を得たい。新プロセスを用いて作製したいくつかのセラミックス膜について、成膜速度、成膜条件による微構造変化などについての系統的実験を行い、論文発表・学会発表を実施する。
集団的問題解決のための自律的組織構築能力を育成する教育システムに関する実証的研究

本研究は、与えられたチームの枠内で有能に振る舞うのではなく、自律的かつ柔軟に目的に応じたチームを構築・再構築していくような自律的組織構築能力を備えた人材の育成をゴールとする。チーム内/チーム間での自律的な助け合い活動を促進するために「双方向債務に基づく交換」という概念を提案し、この概念に基づく助け合い活動を支援するための助け合い状況可視化システムを開発・評価した。大学生の自律的チーム編成過程の分析をおこなった。そこから、チームの自律的編成では、1課題理解、2スキル配分、3作業シミュレーション、がなされることが明らかとなった。作業シミュレーションでは、チームメンバーのスキルや特性把握、そして課題内容の把握を前提として、そのチームが実際に稼働した場合に起こりうる会話や人間関係の調整、またトラブル等が想定された。また、チームや小集団学習の支援に関する文献調査をおこなった。調査では、認知心理学に基づくグループ学習研究、ナラティブに基づくチーム形成支援、組織論に基づくチーム研究について先行研究をレビューした。チーム作業分析と文献研究から、チームナラティブによるチーム形成支援手法を考案し、大学生を被験者としてその効果を検証した。支援手法としては、主に、1強制トレードにより、チームナラティブを引き出す方法、2チーム作業の途中に振り返り時間を導入し、そこで「チーム物語」を生成し共有しあう場を設ける方法、について検証した。これと平行して、タブレット端末を用いた議論支援システムの改良を進め、それを、上記検証において利用した。検証の結果、教室内のグループ作業におけるチームナラティブの有効性が限定的であること、授業内のグループは「授業」という枠によって構成されるために、ワークプレイスにおけるチーム編成研究の知見はそのまま適応できないことが明らかになった。そこから、平成27年度は、教室内のチーム編成のプロセスを明らかにするための調査を加えて実施することとした。そこでは、互恵的交換のネットワークの形成に着目する。本研究は、与えられたチームの枠内で有能に振る舞うのではなく、自律的かつ柔軟に目的に応じたチームを構築・再構築していくような協同学習デザイン能力(自律的組織構築能力)を備えた人材の育成をゴールとすることである。昨年度は、社会関係資本の知見と交換論・贈与論の知見を組み合わせることで、双方向債務感覚に基づく交換という概念を提案した。これは、本来、何かをして貰ったことにとって発生する「返済義務(お返しをする義務=債務)」を、何かをしてあげた時にも発生すると考えるものである。すなわち、何かをして貰った学習者は「誰かに何かをしてあげる義務」を負い、何かをしてあげた学習者は「何かを誰かにしてもらう(助けてもらう)義務」を負うようする。そして、義務を果たした時(つまり、「助けてあげた人が、誰かに助けてもらえた時に」、「助けてもらった人が、誰かを助けてあげた時に」)に初めて価値が生じる。このような交換システムを活動の基盤におくことで、「与えるだけの人」と「貰うだけの人の」の分離固定を回避し、集団内で被支援体験を蓄積し、社会関係資本を育てることができる。これが、自律的組織構築につながっていく。この交換方式をとりいれた協同作業を大学の授業の中でおこない、効果を確認した。特に、学習者らは、チームにとって自分の存在が意味あると考えるようになった。また、人に頼ることに対する躊躇いが低減した。この方式を実施するためのWebシステムを開発した。これは、助け合いの実績をスマートフォンを用いてリアルタイムに入力、双方向債務と価値発生の状況を視覚化するものである。現在、全機能の実装が終わり、細かい修正を行っている。前年度までに提案した手法を実施するためのウェブベースのソフトウェアの開発がほぼ完成している。今年度は、細かい修正をした上で、授業実践の場における検証、教師用/学習者の利用マニュアルの制作、公開準備に入ることが可能である。最終年度は、双方向債務型交換という概念に基づく交換関係可視化システム:Associating Boardの実践利用・評価、および改善をおこなうとともに、教育現場で利用するためのマニュアル類の整備をおこなった。双方向債務型交換とは、何かをして貰ったことによって発生する返済義務を、何かをしてあげた時にも発生すると考えるものである。誰かを助けた人には誰かに助けてもらう必要が生じ、誰かに助けて貰った人には誰かを助ける必要が生じるようなスキル交換のシステムである。このような交換システムを活動の基盤におくことで、「与えるだけの人」と「貰うだけの人の」の役割固定を回避し、集団内で被支援体験を蓄積し、社会関係資本を育てることができる。これが、自律的組織構築につながっていくと期待される。AssociatingBoardは、双方向債務の状況を記録、可視化するWebシステムである。このシステムの効果検証を大学生のPBL授業を利用しておこなった。インタフェース評価により、本システムが活動を妨げることなく利用できることが明らかった。また、本システムにより、クラス内の社会関係資本、すなわち、他者のスキル状況の把握と助け合いネットワークへの心理的信頼感の向上が促進されることが明らかになった。このシステムをPBL型授業において利用するためのマニュアル、学生へのインストラクション等をあわせて整備した。本研究は、与えられたチームの枠内で有能に振る舞うのではなく、自律的かつ柔軟に目的に応じたチームを構築

・再構築していくような自律的組織構築能力を備えた人材の育成をゴールとする。チーム内/チーム間での自律的な助け合い活動を促進するために「双方向債務に基づく交換」という概念を提案し、この概念に基づく助け合い活動を支援するための助け合い状況可視化システムを開発・評価した。タブレット端末を用いた議論支援システムの改良については、互恵的交換のネットワークに着目した教室内のチーム編成のプロセス研究の知見を盛り込む必要があるために、開発の一部は今年度に持ち越した。計画全体の進行には大きな問題はない。提案した手法の効果測定を、開発したシステムを授業で利用しながら茨城大学、宇都宮大学、専修大学等において実施する。システムの改良は、葛岡(筑波大)の指導のもと大学院生の補助を得ておこなう。手法自体の効果検証をより精緻におこなう必要があり、それは、システムを利用しない形でも実施することでリスク分散をおこなう。28年度が最終年度であるため、記入しない。教育工学ワークプレイスにおけるチーム編成研究の知見はそのまま適応できないことから、教室内のチーム編成のプロセスを明らかにするための調査を加えて実施することとした。そこでは、互恵的交換のネットワークの形成に着目する。このために、学生チームの作業場面の新視点からの分析を新たに追加する。これにより、教室内における自律的チーム編成支援のための効果的訓練手法が改めて提案できると考える。筑波大学の大学院生にシステム開発補助を依頼する予定であったが、システムのテスト、修正に関する作業が次年度にずれ込んだ。そのため、謝金および、消耗品を次年度に繰り越すことになった。研究成果物の印刷費用の支払い等が次年度となったためシステム開発のための謝金および消耗品として当初予定どおり執行する。研究成果物の印刷費用として執行予定28年度が最終年度であるため、記入しない。
高齢ドライバーの危険判断能力-光トポグラフィと皮膚電位反応を用いた検討-

本研究では、健常高齢ドライバーと脳損傷ドライバーを対象に、光トポグラフィを用いて客観的に運転安全性の評価を行うことを目的とした。その結果、軽度のアルツハイマー病患者においては、危険場面を疑似運転中に、ブレーキ反応の遅延とともに、前頭葉の活動性低下をみたケースでは、運転リスクが高いと考えられた。また、有効視野計測(UFOV)の手法にgo/no-go課題を加えた独自の課題(VFIT)を用いた検討では、健常高齢ドライバーにおいて、運転頻度とVFITとの成績に相関があることが示された。本年度はまず、平成16年度18年度の文部科学省・科学研究費の助成を受けて実施していた光トポグラフィを用いた運転能力の評価を継続した。具体的には、昭和大学東病院・精神神経科外来の神経生理検査室内に設置してある52チャンネルの光トポグラフィ装置と運転シミュレータTeddyを用いて、研究協力者の医師・臨床心理士・言語聴覚士・作業療法士の協力を得て、軽度の認知症患者、軽度認知障害(MCI)患者、頭部外傷や脳血管障害による高次脳機能障害の患者を対象に、安全場面走行中と危険場面走行中とを比較する実験を継続した。その成果を平成19年7月の国際神経心理学会において報告した。認知症ないし脳損傷における運転安全性に関する報告は散見されたが、運転シミュレータを走行中の脳活動をNIRSでリアルタイムに計測した報告はなく、注目を集めた。さらに、本年度は、被験者がシミュレータ上の危険な場面を走行中の反応を、脳反応の指標である光トポグラフィとともに、生理的反応指標である皮膚コンダクタンス反応(SCR)を用いて検討した。しかし、予備実験の段階で、若年健常被験者について十分なSCR反応を引き出すことができていない。引き続き若年・高齢健常群で予備実験を継続する予定である。本年度は、認知症患者や高次脳機能障害患者の運転能力の評価において、より基礎的で重要と考えられる視覚探索能力に焦点を当てて評価を進めた。手続きとしては、交通事故の頻度と相関があり、訓練効果があるとされる有効視野計測の手法を用い、さらにgo/no-go課題を加えた独自の課題をパソコン上で実施した。平成20年3月現在、認知症と高次脳機能障害の被験者数は8名で、このうち4名は良好、2名は軽度障害、2名は重度障害という結果であった。今後、光トポグラフィ検査の成績との関連についても検討していく予定である。本年度は初年度に引き続き、光トポグラフィを用いた運転能力の評価を継続した。具体的には、昭和大学東病院・精神神経科外来の神経生理検査室内に設置してある52チャンネルの光トポグラフィ装置と運転シミュレータTeddyを用いて、研究協力者の医師・臨床心理士・言語聴覚士・作業療法士の協力を得て、高齢健常者14人、軽度の認知症患者6人、軽度認知障害(MCI)患者4人、頭部外傷や脳血管障害による高次脳機能障害の患者6人を対象に、安全場面走行中と危険場面走行中とを比較する実験を継続した。また、その成果のうち、特にアルツハイマー病患者では危険場面を疑似運転中に前頭葉活動が低下していることをNeuroscience Letter誌で報告した。さらに、昨年度に引き続き、有効視野計測(UFOV)の手法を用い、さらにgo/no-go課題を加えた独自の課題をパソコン上で実施した。平成21年3月現在、認知症と高次脳機能障害の被験者数は16名であり、運転行動とのある程度の関連が示された。この結果については平成20年7月の国際神経心理学会、9月の日本神経心理学会において報告した。次年度はさらに、光トポグラフィ検査の成績との関連についても検討していく予定である。本研究課題と関連して、研究代表者および研究協力者の藤田は第1回の「運転と認知機能研究会」を平成20年11月に昭和大学で開催した。この研究会には医師、作業療法士、臨床心理士、認知科学者、工学者をはじめ、150人を超える多職種が参加し、この領域の関心の高さがうかがわれた。研究計画の最終年度にあたる本年度は、初年度、昨年度に引き続き、光トポグラフィを用いた運転能力の評価を継続した。具体的には、昭和大学東病院・精神神経科外来の神経生理検査室内に設置してある52チャンネルの光トポグラフィ装置と運転シミュレータTeddyを用いて、研究協力者の医師・臨床心理士・言語聴覚士・作業療法士の協力を得て、高齢健常者、軽度認知症患者、軽度認知障害(MCI)患者、頭部外傷や脳血管障害による高次脳機能障害患者を対象に、安全場面走行中と危険場面走行中とを比較する実験を継続した。さらに、より基礎的なデータである安全場面走行中と安静状態とを比較する実験を追加実施した。

その結果、高齢健常者では安全場面走行を繰り返すと、馴化による前頭前野酸化ヘモグロビン量増大が減少するのに対し、特に軽度認知症では課題を繰り返しても、前頭前野酸化ヘモグロビン量が減少しないことが観察された。昨年度に引き続き、有効視野計測(UFOV)の手法にgo/no-go課題を加えた独自の課題(VFITと命名)をパソコン上で実施し、健常高齢者、軽度認知症患者、高次脳機能障害患者の対象例数をさらに増やした。健常高齢被験者に関しては、運転頻度とVFITとの成績に相関があることが明らかとなり、この結果を平成21年9月の日本神経心理学会において報告した。昨年に引き続き、本年度も研究代表者および研究協力者の藤田、山本は第2回の「運転と認知機能研究会」を平成21年11月に昭和大学で開催した。医師、作業療法士、臨床心理士、認知科学者、工学者をはじめ、多職種の参加を得て、活発な意見交換がなされた。また、平成22年1月には、国土技術センター主催の「認知症高齢者とまちづくり」シンポジウムが行われ、本研究の成果の一部を認知症ドライバーの問題として報告した。
ホロホロ鳥下垂体濾胞構造の構築学的研究

ホロホロ鳥の下垂体前葉全体には他の鳥と異なり大型の濾胞構造が存在していることを報告してきた。この濾胞構造が所謂甲状腺の濾胞と類似していることが示唆された。画像解析システムLA-525Rにより,各切片を用いて濾胞の分布を調べると,組織切片において索状に見える細胞の配列は,中央の濾胞腔を取り囲んだ数層の前葉細胞の集団の断面を示すことが判明した。また,三次元画像解析を行なうと,このような細胞集団の外形は濾胞腔の形に応じて球形から円筒形をとり,これらの球もしくは円筒形の各細胞集団は不規則なY字型あるいは樹枝状に分れて,隣接の集団と連なり,複雑な網状構造を形成している。しかし,濾胞腔は球もしくは円筒形であると共に,いずれも前葉細胞の集団内に盲嚢を形成し,この内腔が隣接する濾胞腔と直接交通するようなことはなかったが,Y字に分枝していた。濾胞腔の形は矢状断で円あるいは楕円形が多いが,立体的には球もしくは両端が盲端に終わる円筒形であり,大きさは大小様々であったが,中には短径30μ,長径1mmに達する大型のものも見られた。また,濾胞腔を取り囲む前葉細胞の配列は,濾胞腔に面して比較的整然と配列されていることが判明した。濾胞を構成する分泌細胞は顆粒の大きさと形態から同定すると各種の分泌細胞が混在していた。このことは去勢による濾胞構成細胞の同定によっても確かめられた。トリパンブルーを使用した濾胞星細胞の形態と機能の検討から,濾胞星細胞は濾胞腔壁を形成し,細胞質突起を基底膜側に伸展し,各分泌細胞をその突起で取り囲み,濾胞の支持,栄養,分泌顆粒の移動およびホルモン分泌に深く関与していることが判明した。濾胞腔の自由縁にはマイクロビラエが見られ,マイクロアポクリン分泌像も認められた。以上のことから鳥類の下垂体の前葉は濾胞が前葉機能の最小単位を代表することが判明した。I.ホロホロ鳥下垂体の光学および電子顕微鏡による連続切片を作製しそれらによる二次あるいは三次元画像解析を行った。その結果:(1)濾胞腔は円柱状あるいはY字状等の形状をしており,盲端に終っていることが判明した(新知見)。(2)濾胞腔の大きさは短径40μから,長径は900μ近くに達するものもあり,その大きさは大小様々であった(新知見)。この大小様々な濾胞腔の大きさの相違は濾胞腔内の内容物の有無によるものと思われ,それはまた,同時にその鳥の生理学的な状態を現わしていると考えられる。II.精巣および卵巣の摘出では下垂体の各標的細胞は従来の鳥類の報告と一致した。また,標的細胞は所謂印環細胞として認められ,粗面小胞体の著しい拡張が認められた。III.濾胞腔内への分泌様式については透過型および走査型電子顕微鏡でアポクライン様の分泌様式が認められた(新知見)。また,濾胞腔壁にはマイクロビライが存在し,その数は濾胞腔内の内容物の量と深く関連しており,分泌様式との関係も示唆された(新知見)。濾胞腔内の内容物は光学顕微鏡では,PAS,酸フクシン,オレンジGおよびアニリンブル-等の色素に好染した。これは下垂体分泌細胞顆粒の染色性と同様であった。

また,この濾胞腔内の内容物は電子顕微鏡では,電子密度の高低のあるものとして観察され,周囲の分泌細胞内の顆粒と同程度の電子密度を有していた(新知見)。IV.精巣,卵巣摘出時には濾胞腔は拡大しているにも拘わらず,内容物は殆んど存在しなかった(新知見)。このことは去勢により下垂体ホルモンが濾胞腔を介して,血液中に盛んに分泌されていることを示唆し,また同時にこの濾胞腔のサイズと内容物の変化は,各ホルモン産生時の状態に深く関連していることが判明した(新知見)。Iホロホロ鳥下垂体の滬胞腔内への分泌過程を検討した。その為にトリパンブル-を頸動脈より注入し,経時的に観察した。その結果:(1)トリパンブル-色素粒子の局在は滬胞構造周囲の毛細血管内に先ず存在していた。(2)次に毛細血管周囲腔に存在していた。(3)更に滬胞構造内の滬胞星細胞の細胞貭突起内に存在していた。(4)滬胞腔内にもトリパンブル-色素粒子は認めらまた。(5)滬胞構造内の各分泌細胞内にトリパンブル-色素粒子は認められなかった。これらはいずれも新知見であるが,トリパンブル-色素粒子の経時的局在より,滬胞腔内への物貭の移動および滬胞腔内物貭の毛細血管への移動に滬胞星細胞が深く関与していることが判明した。また,この滬胞星細胞が滬胞腔壁を構成していることから,各分泌細胞の分泌顆粒の滬胞腔内への放出と毛細血管側への分泌に深く関連していることが推察された。II.精巣や卵巣摘出時のこの滬胞星細胞の役割について検討した。その結果:(1)滬胞腔は拡大し,滬胞腔内に内容物は殆んど見られなかった。(2)所謂去勢による印環細胞の周囲の滬胞星細胞の細胞貭突起は良く発達し,印環細胞の周囲を覆っているようであった(新知見)。(3)滬胞壁を構成している滬胞星細胞の自由縁比較的平滑で,マイクロビラエ等も発達が悪かった(親知見)。(4)この滬胞壁の滬胞星細胞は滬胞腔の拡大に伴って,肥大し,細胞内小器管の発達は悪いが,細胞内は無構造の物貭で充満していた(新知見)。(5)毛細血管側の基底膜に接した滬胞星細胞の細胞貭突起は神経細胞のシナプスの様な三角形を呈し,基底膜との接触面を拡大していた(新知見)。これは去勢による下垂体ホルモン分泌に滬胞星細胞が深く関与しているということを示唆するものである。平成4年度は最終年度なのでホロホロ鳥下垂体濾胞構造の三次元構築を検討した。下垂体をパラフインに常法通り包埋し、3μあるいは10μの矢状,水平および横断の各連続切片を作製し,PAS-hematoxylinで染色し,ピアスの画像解析システムLA-525Rにより,各切片を用いて濾胞の分布やサイズを測定し,オリンパスの三次元画像解析システムOZにより立体構築を行ない,普遍的な構造を求めた。ピアスの画像解析システムLA-525Rにより,各切片を用いて濾胞の分布,即ち索状構造を調べると,組織切片において索状に見える細胞の配列は,中央の濾胞腔を取り囲んだ数層(23層の場合が最も多い)の前葉細胞の集団の断面を示すものであることが判明した。また,三次元画像解析を行なうと,このような細胞集団の外形は濾胞腔の形(一般に円筒形のものが多い)に応じて球形から円筒形をとり,更にまたこれらの球もしくは円筒形の各細胞集団は不規則なY字型あるいは樹枝状に分れて,隣接の集団と連なり,複雑な網状構造を形成している。この前葉細胞の集団からなる複雑な網状構造の間隙を埋める少量の結合織と,この中に含まれる毛細血管は,これはまた複雑な網状の走路をとり,各細胞集団の表層に蜜に分布している。しかし,濾胞腔は球もしくは円筒形であると共に,いずれも前葉細胞の集団ないに盲襄を形成し,この内腔ガ隣接する濾胞腔と直接交通するようなことはなかったが,Y字に分枝する可能性はあると思われた。
下水処理水および都市雨天時排水中溶存有機物の重金属スペシエーションに与える影響

本年度は、昨年度確立した分析手法を用いて、晴天時下水処理水中の重金属の化学形態分析および溶存有機物による錯形成特性の詳細な解析を主として行った。さらに雨天時都市排水を想定し、道路塵埃の重金属による毒性を他の有害物質との比較の元に評価した。これらの調査結果は国内外の学会で公表した。1晴天時の都市由来有機物と重金属類の調査晴天時下水処理水中の重金属の化学形態分析および溶存有機物による錯形成特性の詳細な解析を主として行った。下水処理場の協力を得て、複数時期・複数箇所での下水処理水を入手し、毒性に寄与すると考えられる不安定態の重金属濃度を測定した。亜鉛4.816.2μg/L、銅1.93.3μg/L、ニッケル0.80.9μg/Lが不安定態として検出された。さらに、処理水中の有機物を回収し、昨年度購入したボルタンメトリー法の元素分析計を利用して錯形成に関するパラメータを定量した。下水処理水中の有機物は、環境水中のフミン質よりも安定な錯体を形成することが示された。さらに、限外ろ過膜を用いた分子サイズ分画を行ったうえで同様にパラメータを求めたところ、亜鉛との錯形成において安定な錯体を作る結合部位は分子量50010,000に多く、銅の場合には分子量100,000以上の高分子物質に多いことが分かった。2雨天時都市排水由来の有機物とスペシエーションの関係雨天時排水を想定し、道路塵埃中の重金属の形態と毒性に関して実験を行った。道路塵埃そのものおよび道路塵埃とキレート樹脂とを混合したものを水中に入れ、カイミジンコを用いた固層の毒性試験を行ったところ、キレート樹脂混合により、致死率の低下が認められた。この致死率の低下は、炭素系吸着剤やゼオライト添加の際よりも明確であり、道路塵埃中の不安定な重金属類の毒性に対する寄与が、疎水性有害物質やアンモニアなどよりも相対的に大きいことが分かった。本年度は、重金属類および有機物の特性評価手法の確立と、晴天時の都市由来有機物と重金属類の調査を行った。重金属は亜鉛と銅に主として着目した。重金属類および有機物の特性評価手法の確立においては、過去に用いてきた0.5μmの膜での分画による懸濁態・溶存態の分離、キレート樹脂法による不安定(labile)態の定量に加え、限外ろ過膜による分子量10,000、1,000、500での分画も合わせて行い、さらに新規購入したボルタンメトリー法のオンサイト元素分析計による不安定態の定量も行うことが可能となった。手法の検討においては、膜への吸着や膜由来のブランク値にも細心の注意を払い、最適な膜の洗浄(コンディショニング)手法を確立した。これらの手法を用いて、都市下水処理場の晴天時処理水(塩素処理後)を対象に一年間に3回の調査を実施した。下水処理水中の不安定態亜鉛は、キレート樹脂法を用いた場合には1325%であった。分子量分画の結果からは、この不安定態亜鉛の3351%が、分子量1,000以上や10,000以上の画分に存在しており、弱い錯形成をする高分子量のリガンドが存在することが示された。分子量500以下の画分に含まれる不安定態亜鉛は、全亜鉛中の0.01.4%、不安定態亜鉛全体の0.05.4%であった。不安定態の重金属のうち、特にフリーイオンとして存在しているものは、生物への毒性に大きく寄与すると考えられているが、下水処理水の場合にはキレート樹脂法での不安定態の定量値とフリーイオン濃度には大きな差があることが示唆された。さらに、ボルタンメトリー法を用いて下水処理水を分析した結果、亜鉛は検出されず、処理水中にはフリーイオンとしての亜鉛はほとんど存在しないことが明らかとなった。

2雨天時都市排水由来の有機物とスペシエーションの関係雨天時排水を想定し、道路塵埃中の重金属の形態と毒性に関して実験を行った。道路塵埃そのものおよび道路塵埃とキレート樹脂とを混合したものを水中に入れ、カイミジンコを用いた固層の毒性試験を行ったところ、キレート樹脂混合により、致死率の低下が認められた。この致死率の低下は、炭素系吸着剤やゼオライト添加の際よりも明確であり、道路塵埃中の不安定な重金属類の毒性に対する寄与が、疎水性有害物質やアンモニアなどよりも相対的に大きいことが分かった。