東京大学産学連携プロポーザル

カテコールアミン（ノルエピネフリン（ノルアドレナリン）、エピネフリン（アドレナリン）、ドーパミン）は、生体内において神経伝達物質やホルモンとして重要な働きをしている。その生体濃度測定は重要であることから多くの分析法が開発されている。しかしながら、煩雑な前処理が必要であったり、感度が十分でないために多くの試料を必要とする分析法が多い。我々は、これまでに、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）と化学発光検出法を用いたカテコールアミンの分析法を開発した。本分析法は、高選択性と高感度を兼ね備えており、血漿、尿、組織等の生体試料を前処理することなく分析することが可能である。非常に濃度の低い血中カテコールアミン濃度を測定するために必要な血漿量は20マイクロリットル程度である。生体内カテコールアミンの高感度な分析を望まれる企業との共同研究を望む。

この研究室では、ヒト生体における腱の代謝的因子（血液循環やコラーゲン代謝など）の測定法の確立、およびスポーツ現場や医療現場等への応用を目指した研究を展開している。これまでヒト腱の血液循環やコラーゲン代謝は、水素クリアランス法やMicrodialysis法などで測定されてきたが（e.g., Langberg et al. 1999 J Physiol）、それらは侵襲的であったり、被ばくを伴うなどの問題点があり、スポーツ科学や健康科学の分野で応用するには困難であった。最近、赤色分光法を用いることで、ヒト生体の腱の血液循環が非侵襲的にとらえられるようになった（e.g., Kubo et al. 2008 Acta Physiol）。さらに、骨粗鬆症などの骨のコラーゲン代謝マーカとして用いられてきた幾つかの血中マーカの動態を総合的に検討することで、ヒト生体の腱のコラーゲン代謝を推定することにも成功した（Kubo et al. 2012 Res Quart; Kubo et al. 2012 Eur J Appl Physiol）。

深海の熱水噴出域には、化学合成生物がつくる有機物に依存する生物群集が存在する。これらの生物が栄養を得るためには、熱水の近くに生息する必要があるが、熱水には硫化水素等の有害物質が高濃度に含まれている。 この研究室では、熱水噴出域固有生物が硫化水素等の有害物質をどのように無毒化しているのかを解明しようとしている。その際、1000m以深の生息現場の硫化物濃度や温度、pH等を測定する技術や、生物の行動を記録する技術が必要である。

この研究室では、岩石の磨耗能測定について検討・開発を行っている。岩石の室内試験(削孔試験、Taber磨耗試験、旋削試験)を行うにあたって、試験結果にばらつきがないような、良好な試験方法と試験条件を導き出した。また、室内試験の結果と原位置での削岩機ビットの磨耗計測結果の比較・検討を行い、現場での適応について研究を行っている。

この研究室ではノロウイルスを含むヒト腸管系ウイルスなどを水道水、下水、海水、河川水から検出・定量する技術を開発し、それを用いた研究を行っている。本技術は、適用可能な水質の範囲が広く、簡便かつ回収率が高いため、国内外で広くつかわれつつある方法である。  

文部科学省は共用設備の活用による研究開発を推進しており、平成24年度にプラットフォーム事業を開始した。東京大学は微細加工および微細構造解析の各分野で事業拠点となり、共用設備の利用を開始している。また令和3年度からはマテリアル先端リサーチインフラ事業に引継ぎ、継続的な研究支援を行っていく予定である。 本リサーチインフラハブは、電子顕微鏡をはじめ、表面分析装置、結晶構造解析装置、電磁特性測定装置、光学特性測定装置など、様々な分野の装置を取り揃えており、1カ所で多角的な分析ができるのが大きな特長である。 電子顕微鏡は走査型透過電子顕微鏡(STEM)、透過型電子顕微鏡（TEM）、走査型電子顕微鏡（SEM）が設置されており、各種の用途に応じて使われている。特にSTEM/TEMではJEM-ARM200F(日本電子)が4台、稼働しており、原子分解能観察や各種分析に活用されている。 結晶構造解析装置は薄膜、粉末用にSmartLab（リガク）3台、単結晶用にVariMax Dual（リガク）、さらに高精度の解析向けにSuperLab（リガク）が設置されている。この他に有機高分子材料用にMicro7HFM-AXISⅦなどが設置されている。 SIMSは空間分解能50nmのNanoSIMS 50L(アメテック)が設置されている。国内で外部に利用が解放されているのは当拠点のものだけである。 その他にもXPS、エリプソメーター、プローバー、など各種の分析機器が設置されている。 利用については、まずコーディネート室(Tel:03(5841)6372, mail:info@lcnet.t.u-tokyo.ac.jp)にお問い合わせいただきたい。問い合わせ内容により、利用者、設備担当者およびコーディネート室の3者で相談できる場を設け、試料の組成や形状および分析目的等の説明をしていただき、分析可能かどうか、他に手法はあるかなどを検討する。また、その場で利用規則を説明し、了解をいただいた後、利用申請の手続きを行うことにしている。利用者は連絡先や研究課題などを登録し、手続きが完了する。利用申請後、利用者は直接、設備担当者に連絡し、設備の利用予約をして、利用が開始される。 利用形態は、利用者自身が機器を利用する機器利用、設備担当者に補助をしてもらいながら利用する技術補助、試料分析を依頼する技術代行があるが、当拠点では機密保持、マンパワーの点から機器利用を推奨している。初めての方は技術補助から始めることができるが、速やかに機器利用に移行していただけるよう、各種機器の利用に関する講習会や分析手法についてのセミナーを開催している。

製造業における部品の工作精度の評価には、形状計測が可能な非接触3次元計測機であるレーザスキャナの利用が考えられる。レーザスキャナは近年目覚しく性能が向上しており、短時間で測定対象物を高密度に計測することが可能となった。高密度の計測データ（点群データ）からは連続曲面を緻密に再現することも可能である。 一方で、点群データの汎用のビューワ、エディタは充実しつつあるが、個別の工程に特化してエンジニアリングの観点から有用な情報を効率的に取り出すことは依然困難である。

海表面の流れや海上の風情報は、大気と海洋の相互作用を理解する上で欠かせない要素である。近年ではリモートセンシング技術の発達により、気象衛星を用いて全地球規模の海表面流や海上風を推定できる。しかし、気象衛星による観測は1日最大2回という時間解像度のため、環境の細かい時間変化を捉えられない可能性がある。さらに、沿岸域では陸地の影響で衛星による推定が困難である。 滑空するミズナギドリやアホウドリの飛行をバイオロギングによって測定したところ、海鳥の位置情報から、海表面流や海上風を推定することができた。このデータによって、従来の気象衛星による観測の空白を補間できるようになる。これまでの研究で、動物を用いた海洋観測で得られたデータを大気・海洋モデルに入力するとモデルの予測精度が向上することが知られている。

生後発達の過程で神経回路が感覚入力などにより修飾されることで脳はその機能を発揮することが出来るようになる。特に神経回路の形成過程で重要なのは神経細胞同士が結合し、情報をやりとりする部位であるシナプスがいつどこで形成され、どのように維持されているのか、という点である。シナプス研究の分野ではさまざまな光学的測定技術を基盤とした方法論の開発が急速であり、シナプス形成やリモデリングに伴う分子の局在変化やシナプス構造の変化の解析に応用されつつある。 本研究室ではシナプスにおける分子構築の変化や機能変化を読み出すために、生きた動物個体において蛍光蛋白質を神経細胞に発現させ、シナプスの動的な変化を二光子顕微鏡技術により個体レベルで追跡している。

均質ナノ多孔空間をもつ材料を触媒として利用しても、その構造特性をフルに活用できる触媒反応例（例えば，形状選択的反応）は実際にはほとんどみられないのが現状である。したがって、ゼオライトやメソポーラスシリカなど、均質ナノ空間を真の意味で活用するアプリケーションのアイディアが求められており、またその存在意義を深めるモチベーションが強く望まれている。 この研究室では、均質な空間に閉じ込められたエネルギー保有物質が均質なエネルギーを系に返還することが出来ることに注目し、均質ナノ空間閉じ込め材料による熱の出し入れを行う発想を得た。非常に幅の狭い温度域で熱の吸収・放出が可能な素材として、相変化物質と相転移温度が挙げられる。メソポーラスシリカの細孔内部に相変化物質を挿入し、吸熱・発熱挙動を熱測定を行い観察した。メソポーラスシリカ細孔内部で固液相変化が起こっていること、液相は界面張力により漏出しないこと、バルク体と比べると細孔壁との相互作用により回収できる熱が低下すること、繰り返し熱の吸収・放出が可能となることを発見した。このことは、多孔空間の表面で行うエネルギー変換と、多孔空間そのものを活用するエネルギー貯蔵とで役割を変化させ、利用可能なナノ多孔空間を構築することができることを示した例である。