hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯胚におけるコラーゲン遺伝子の発現の調節によるその機能の解析

歯胚には多種の細胞外基質成分が含まれているが、コラーゲンは主としてI,III,IV型であることが免疫組織化学及び生化学的研究で明らかにされている。即ち、I型コラーゲンは象牙質、セメント質、歯乳頭、歯根膜の主要な組支持成分であることが分かっている。しかし、それが支持成分としてのみならず、隣接する細胞に何らかの作用を及ぼす機能を有する可能性もある。III型コラーゲンは、殆どの結合組織でI型と共存しているが、その生理学的及び発生学的意義については不明である。一方、IV型コラーゲンは他の組織と同様に、歯胚でも基底膜に特異的に分布する。しかし、それ自体が歯胚の発生で果たす役割は明らかではない。本研究は、I,III,IV型コラーゲンのmRNAに対する相補的に結合するantisense oligonucleotide(ASN)を培養歯胚に加えて遺伝子の発現を調節することによって、これらのコラーゲンの歯胚発生における役割を、主として形態学的手段で解析し、次の結果をえた。(1)I,III又はIV型コラーゲンのmRNAに対するASNを添加して培養した歯胚では、対照群に比べて歯胚の分化が遅れ、象牙質やエナメル質の形成の遅延がみられた。(2)I型またはIII型コラーゲンのmRNAに対するASNを添加したして培養した歯胚では、歯小嚢の形成が不充分で、エナメル器内における上皮性の封入体の存在や、歯小嚢の部分的断裂が見られた。(3)IV型コラーゲンのmRNAに対するASNを添加したして培養した歯胚では、象牙質やエナメル質の形成の遅延がみられ、エナメル器の歯頸彎曲部の形態異常が見られた。以上の結果は、歯胚発生におけるI,IIIおよびIV型コラーゲンの機能を理解する上で重要な知見となるものと考えられる。歯胚に含まれているコラーゲンは主として1,3,4型であることが知られている。しかし、それらのコラーゲンが歯胚の形態形成において果たす役割については明らかでない。最近特定の遺伝子の機能を明らかにするためにantisense oligonucleotide(ASN)を利用する技術が開発された。この方法は、mRNAに相補的に結合する15塩基程度のASNを合成し、これを用いて特定の遺伝子の発現を調節することによって、その機能を解析しようとするものである。本研究は、1,3,4型コラーゲンのmRNAに対するASNを培養歯胚に添加して遺伝子の発現を調節することによって、これらのコラーゲンの歯胚発生における役割を、主として形態学的手段で解析ることを目的とする。4年度までの実験ではまだ具体的成果を得ていないが、いくつかの反省点がえられた。まず、歯胚の器官培養については、(1)歯胚に付着している口腔上皮はできるだけ充分に取り除いておくこと。口腔上皮は歯胚より増殖活性が強いため、歯胚自体の発育が抑制される。(2)歯胚をマウスの顎組織より摘出するさいできるだけ歯小曩にキズをつけない。(3)歯胚の器官培養には現在ミリポア社のMillicell-HA型ディシュが最も良い結果が遣られているが、今後さらに検討を続けたい。ASNについては、各コラーゲンのmRNAに対するASNが期待どうりには対応するタンパクの合成を阻害していない。その原因としては、細胞内に取り込まれたASNがendonucleaseによって分解され、ASNが細胞内で十分な濃度に達していない為とも考えられる。そこで、endonucleaseに対する抵抗性を付与する目的で、ASNの末端のリン酸基をmethylphosphonateやethylphosphotriesterで修飾したものを利用すること、プローブの部位を再検討することなど、総合的な見直しを行って実験を続けている。

I型コラーゲンは象牙質、セメント質、歯乳頭、歯根膜の主要な組支持成分であることが分かっている。しかし、それが支持成分としてのみならず、隣接する細胞に何らかの作用を及ぼす機能を有する可能性もある。III型コラーゲンは、殆どの結合組織でI型と共存しているが、その生理学的及び発生学的意義については不明である。一方、IV型コラーゲンは他の組織と同様に、歯胚でも基底膜に特異的に分布する。しかし、それ自体が歯胚の発生で果たす役割は明らかではない。本研究は、I,III,IV型コラーゲンのmRNAに対する相補的に結合するantisense oligonucleotide(ASN)を培養歯胚に加えて遺伝子の発現を調節することによって、これらのコラーゲンの歯胚発生における役割を、主として形態学的手段で解析し、次の結果をえた。(1)I,III又はIV型コラーゲンのmRNAに対するASNを添加して培養した歯胚では、対照群に比べて歯胚の分化が遅れ、象牙質やエナメル質の形成の遅延がみられた。(2)I型またはIII型コラーゲンのmRNAに対するASNを添加したして培養した歯胚では、歯小嚢の形成が不充分で、エナメル器内における上皮性の封入体の存在や、歯小嚢の部分的断裂が見られた。(3)IV型コラーゲンのmRNAに対するASNを添加したして培養した歯胚では、象牙質やエナメル質の形成の遅延がみられ、エナメル器の歯頸彎典部の形態異常が見られた。
オリゴヌクレオチドを用いた新規遺伝子発現制御法の開発

今年度は、アミノグリコシドーオリゴヌクレオチド複合型分子によるPremature stop codon選択的なリードスルー法の構築を目指し、アミノグリコシド系抗生物質の官能基選択的な化学修飾法について重点的に検討を行った。本研究課題の遂行において鍵となるのが、リードスルー活性化の高いアミノグリコシド誘導体をいかに効率的に合成できるかという点である。アミノグリコシドは反応性官能基であるアミノ基および水酸基を同一分子内に複数持つ複雑な構造を有する化合物である。したがって、アミノグリコシド上の一つの官能基を選択的に化学修飾するためには保護・脱保護など多段階の合成過程を必要とする。また、化学修飾可能な官能基の位置も限定的である。これらのアミノグリコシドの化学的性質により、リードスルー活性の高いアミノグリコシド修飾体を得ることが困難となっており、研究遂行の大きな問題点となっていた。この問題点を解決し研究課題の進展を計るべく、ペプチド型触媒を用いたアミノグリコシドの官能基の選択的な化学修飾法の開発に従事した。ペプチド型触媒は多点水素結合によりアミノグリコシド上の特定の官能基を認識し、化学修飾することが可能であると考えた検討を行った。ペプチド触媒の構造や各種反応条件を精査した結果、アミノグリコシドの官能基選択的な化学修飾法に関して重要な知見を得ることに成功した。以上の検討により得られた結果は研究課題の進展に大きく寄与するものと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。アミノグリコシド-オリゴヌクレオチド(AG-ON)複合型分子によるPremature Stop Codon (PSC)選択的なリードスルー法の構築を目指し、1AG-ON複合型分子の合成法の確立2in vitroにおけるAG-ON複合型分子のリードスルー活性評価について検討を行った。1. ONユニットへのAGユニットの導入は、官能基受容性の高いHuisgen [3+2]cyclo addition反応を用いることとした。まず、市販のG418およびパロモマイシンを出発原料として、数ステップの変換反応を経ることで、リンカーとしてエチレングリコール鎖を介してアジド基を導入したG418およびパロモマイシン誘導体の合成に成功した。合成したアジド基を持つAG誘導体と別途合成した5'位にアルキンを持つONとのHuisgen [3+2]cyclo addition反応により、目的とするAG-ON複合型分子の合成に成功した。2.リードスルー活性評価は、AG-ON複合型分子とPSCを導入したmRNAを細胞抽出液中(細胞外翻訳系)で混合し、in vitro翻訳後、そのルシフェラーゼ活性を測定することで行った。その結果、AG部位にパロモマイシンを導入したAG-ON複合型分子はほとんどリードスルー活性を示さなかったが、G418を導入した分子は、若干ではあるがリードスルー活性を示すことが明らかとなった。さらに、今回合成したAG-ON複合型分子は、アジド基を持つG418誘導体単体よりも低濃度でリードスルー活性を示したことから、当初期待した分子設計通り、ONによりAGがPSC近傍に誘導され、効果的にリードスルーを誘起しているものと考えている。AG-ON複合型分子の合成に関して、効率的な合成法の確立に成功し、目的とする二種類のAG-ON複合型分子の合成に成功した。合成したうちの一つの分子は、活性は低いながらも当初期待した分子設計通りリードスルー活性を示すという、本研究課題を遂行する上で重要な結果も得られた。以上の点から、今年度は期待通り研究が進展したと判断した。これまでに合成に成功したリードスルー活性を示すAG-ON複合型分子の分子構造に基づき、来年度は、G418の分子構造、mRNA上のONの結合位置、AGとONを結ぶスペーサー長の最適化を行い、高いリードスルー活性を示すAG-ON複合型分子の合成を目指す予定である。
微粒子系の永続的ホールバーニング

われわれは、ZnS : Smナノ結晶で、入射光の波長と入射角を同時に記憶するという全く新しい光メモリー効果を見出し、この効果について詳しい研究を行った。まず、この効果のメカニズムの解明を行い、それが、バーニング光の多重散乱により作られた干渉パターンがphoto-bleachmgによって物質中に記録されるものであることを明らかにした。これは一種の空間的ホールバーニング効果であるため、温度とは無関係に分解能が高く実用的に興味深い。次にこれを実証するため、色素をドープしたポリマーフィルムを粉々にして実験を行い、同じ効果が見られることを明らかにした。また、情報記録密度を見積もり、それが現在のコンパクトディスクの数万倍にもなることを示した。さらに媒質の光に対する散乱性を高めることにより、光の弱局在が起こっていることを示す証拠も得た。したがって、この効果は光の局在効果の研究に有効であると言える。また、この効果の偏光依存性を調べた結果、書き込み光の偏光方向も記憶されていることが分かった。したがって、単色光の周波数、波面、偏光状態というすべての自由度が記憶されていることになる。さらに、記録された情報を非破壊的に読み出す方法を開発する目的で、BaClF : Sm^<2+>結晶の光誘起蛍光強度変化について研究した。その結果、He-Cdレーザーの325nmの光を照射すると時間とともにSm^<2+>イオンの蛍光強度が弱くなり、Arレーザーの488nmの光を当てると蛍光強度が回復すること、その変化の時間依存性が時間の対数に比例すること、その係数が当てるレーザー光の強度に依存して変化することなどが知られた。これらの結果は、この物質が新しい光メモリー効果を示す条件を満たしているばかりでなく、この物質を使うと、読み出し時に記録された情報を乱すことが少なく、また何度も情報を記録したり、消したり、書き換えたりできることを示している。われわれは、サマリウム(Sm)をドープした直径3nm程度のZnSナノ結晶で、永続的なホールバーニングと同様な効果を見出したが、これは室温でも観測されるばかりでなく、非常に広い波長範囲で起こり、しかもバーニング光とプローブ光の間の角度に強く依存するなど、従来のホールバーニング効果とは全く異なるものであることが知られた。そこで本研究では、この現象を詳しく調べることによりその性質を明らかにし、そのメカニズムを解明することを第一の目的とした。まず、ナノ結晶から成る数十数百ミクロンの大きさの塊を対象に、波長的ならびに角度的なホールの幅の粒径に対する依存性やレーザービームのスポットサイズに対する依存性を詳しく調べた。また、それをコヒーレント逆方向散乱光強度の角度依存性とも比較した。さらに、簡単なモデルによる計算結果とも比べ、この新しく見出された現象が、試料中で光が多重散乱されることによりできた干渉縞が光誘起吸収変化によって物資中に記録されるというメカニズムによるものであるとの結論に達した。さらにこれを確かめるために、フォトクロミック特性と同時に蛍光性を持つフルギド誘導体をポリスチレンにドープしたものを作り、それを粉々にして調べたところ、予想どおりに確かに同様な永続的ホールバーニング効果が見られた。一方、SmをドープしたZnSナノ結晶について、蛍光スペクトルの温度依存性や、蛍光の励起スペクトルを測定し、これらのスペクトルが3価のSmイオンによるものではないことを明らかにした。また、蛍光スペクトルの励起レーザー波長に対する依存性を測定し、それからスペクトルの均一幅と不均一幅の比を求めた。

さらにEuをドープしたZnSやCdSのナノ結晶、undopedのZnSやCdSのナノ結晶などを作り、そのスペクトル特性のほか光誘起吸収変化について調べた結果、上記の現象はナノ結晶の表面修飾材が関係していることが分かった。われわれは入射光の波長ばかりでなくその入射角も同時に記憶するという全く新しい光メモリー効果を見出し、そのメカニズムが、微粒子によって多重散乱された光の干渉縞が光誘起吸収変化によって物質中に記録されるという、一種の空間的ホールバーニングによるものであることを明らかにした。本年度は、情報記録密度を見積もり、それが現在のコンパクトディスクの数万倍にもなることを示すとともに、それが3次元空間を利用した記録法を用いているためであることを明らかにした。また、書き込み光ビームを数ミクロンのスポットにした場合に、その場所だけにこの効果による蛍光強度の強い減少が見られることや、書き込まれた情報が蛍光法によるだけでなく光散乱によっても読み出すことができることなどを見出した。さらに、フルギドをドープしたポリマー微粒子中に酸化チタンを混ぜて散乱を強めてやることにより、波長をスキャンして測定したホールの幅が狭くなり、半値幅が0.1cm^<-1>にもなることが分かった。これは光が試料中に1ナノ秒以上も留まることを意味するものであり、光の局在化を示す極めて興味深い結果である。なお、この新しく見出された光メモリー効果を使う時に、記録されたデータを非破壊的に読み出すことができれば実用性は飛躍的に向上するものと考えられる。そこで、その可能性を調べる目的でSm^<2+>を含むBaClF結晶を作り、そのフォトクロミック特性の測定を行った。その結果、He-Cdレーザーの325nmの光を照射すると時間とともにSm^<2+>の発光が弱くなり、Arレーザーの488nmの光を当てると蛍光強度が回復することが知られた。これはSm^<2+>がSm^<3+>になり、また元に戻るためと考えられるが、325nm光の照射の際に2段階励起が行われているならば非破壊読み出しが可能であることの証拠となるので、現在その確認実験を行っている。われわれは、入射光の波長と入射角を同時に記憶するという新しい光メモリー効果を見出し、本研究でそのメカニズムを解明するとともに、その諸特性を明らかにしてきた。また、情報記録密度を見積もり、それが現在のコンパクトディスクの数万倍にもなることを示した。さらに媒質の光に対する散乱性を高めることにより、光の弱局在が起こっていることを示す証拠も得た。本年度は、この効果の偏光依存性を調べた結果、試料内では光は多重散乱によって無偏光状態になっているにもかかわらず、書き込み光と直交する直線偏光ではホールの深さはゼロになり、偏光方向が記憶されていることが分かった。右まわり円偏光で書き込むと、左まわり円偏光ではホールは見られない。したがって単色光の周波数、波面、偏光状態がすべて記憶されていることになり、これはきわめて興味深い現象である。また、この効果を利用し記録された情報を非破壊的に読み出す方法を開発する目的で、Sm^<2+>イオンを添加したBaCIF結晶について光誘起蛍光強度変化について研究した。その結果、He-Cdレーザーの325mmの光を照射すると時間とともSm^<2+>
巨大地震の裏側～巨大化させないメカニズム

海溝型巨大地震の大規模化の鍵を握るプレート境界断層の浅部に注目し,自発的・周期的スロースリップと中頻度中規模浅部すべりが,日本海溝北部における超巨大地震に代わるひずみ解消過程であるという仮説を実証する.そのために,海底観測によりスロースリップが解消するひずみ解消過程を定量化するとともに,海溝周辺の深海底堆積物調査にもとづく古地震学調査から中規模浅部すべりイベントの発生履歴を解明するほか,海底下構造探査によるプレート境界浅部の形状または物性の空間不均質の把握をすすめ,これら観測事実を再現できる地震発生サイクルのモデル構築を通して,なぜ日本海溝北部では地震が巨大化しないのかを明らかにする.海溝型巨大地震の大規模化の鍵を握るプレート境界断層の浅部に注目し,自発的・周期的スロースリップと中頻度中規模浅部すべりが,日本海溝北部における超巨大地震に代わるひずみ解消過程であるという仮説を実証する.そのために,海底観測によりスロースリップが解消するひずみ解消過程を定量化するとともに,海溝周辺の深海底堆積物調査にもとづく古地震学調査から中規模浅部すべりイベントの発生履歴を解明するほか,海底下構造探査によるプレート境界浅部の形状または物性の空間不均質の把握をすすめ,これら観測事実を再現できる地震発生サイクルのモデル構築を通して,なぜ日本海溝北部では地震が巨大化しないのかを明らかにする.
アルツハイマー型老年痴呆婦人に対するエストロゲンの作用機序に関する基礎的研究

我々は先に7名のアルツハイマー型老年痴呆(SDAT)婦人に結合型エストロゲンを1日1.25mg、6週投与し、臨床症状の改善を明らかにした(1989,J Steroid Biochem34;521)。本研究ではこのエストロゲンの作用機序を明らかにすべく基礎的研究を行った。A,前眼房内移植基底核組織へのエストロゲンの影響胎生19日令のラット胎〓(雌)の間脳対角体を別のラット(雌)成獣の前眼房内へ移植、そのacctylcholinesteraseへのエストロゲンの効果を非投与と比較したところ、明らかにエストロゲン投与により著増した(1992,J Steroid Biochem Molec Biol 41;633)。エストロゲンが間脳細胞を刺激、代謝を活発化させ、その効果がコリン作動性線維を経て大脳皮質へ投射され、影響を与えることが考えられる。B,視床下部細胞の生き残りに対する影響生後1-2日のマウス間脳より、グリア細胞を選択的に培養した。3代培養の段階でestrone sulfate(E_1-S)を種々の濃度で添加、さらに4日間培養した。E_1-S添加群では、細胞分化の促進されたStel late typeの割合が濃度依存性に増加した。in vivoにおいてもエストロゲンがより分化したアストログリアを増加させ、機能を高め、ひいては神経細胞機能の維持・増進することが想像された(日本更年期医学会雑誌掲載予定)さらに、ダブルブラインド方式にて結合型エストロゲン1日1.25mg、3週間あるいはブラセボを投与し、記憶障害を中心とした臨床症状の改善を確認した(日本更年期医学会雑誌掲載予定)。アルツハイマ-型老年痴呆婦人に対して、estrone sulfate(E_1ーS)を主成分とする結合型エストロゲンを投与し、その臨床症状の改善を先に明らかにした。本研究ではその作用機序の基礎的研究を行っている。A、前眼房内移植基底核組織へのエストロゲンの影響,研究発表(1)胎齢19日のウィスタ-系ラット雌胎仔より基底核を切り出し、あらかじめ卵巣摘出した雌ラットの前眼房内へ移植した。一群では3日毎に吉草酸エストラジオ-ル2mgを皮下注した。エストロゲン投与群では、アセチルコリンエステレ-スが染色された軸索、樹状突起が濃く分布、エストロゲンがコリン作動性神経細胞に対して成長因子的に働く事を示唆した。B、視床下部細胞の生き残りに対する影響培養初代マウス神経細胞ならびにグリア細胞に対するエストラデオ-ルの効果を定量的に評価することを目的とし、本年度はその為の基礎的技術を確立した。即ち1)胎齢1215日のICRマウス間脳よりの単離細胞をポリ・リジンでコ-トした培養皿にまき、培養、5、10、15日後に固定し抗MAP2抗体をはじめとする各種抗体を用い免疫組織化学染色を施行した。2)生後12日のICRマウス間脳から細胞を、単離、フラスコで培養、器壁に接着性を示す細胞(グリア細胞)のみを継代培養、免疫細織化学染色を行った。我々は先に7名のアルツハイマー型老年痴呆(SDAT)婦人に結合型エストロゲンを1日1.25mg,6週投与し、臨床症状の改善を明らかにした(1989,J Steroid Biochem34;521)。A,前眼房内移植基底核組織へのエストロゲンの影響胎生

19日令のラット胎〓(雌)の間脳対角体を別のラット(雌)成獣の前眼房内へ移植,そのacetylcholinesteraseへのエストロゲンの効果を非投与と比較したところ,明らかにエストロゲン投与により著増した(1992J Steroid Biochem Molec Biol41;633)。エストロゲンが間脳細胞を刺激,代謝を活発化させ,その効果がコリン作動性線維を経て大脳皮質へ投射され,影響を与えることが考えられる。B,視床下部細胞の生き残りに対する影響生後1-2日のマウス間脳より、グリア細胞を選択的に培養した。3代培養の段階でestrone sulfate(E_1-S)を種々の濃度で添加,さらに4日間培養した。E_1-S添加群では、細胞分化の促進されたStellate typeの割合が濃度依存性に増加した。in Vivoにおいてもエストロゲンがより分化したアストログリアを増加させ、機能を高め、ひいては神経細胞機能の維持・増進することが想像された(日本更年期医学会雑誌掲載予定)さらに、ダブルブラインド方式にて結合型エストロゲン1日1.25mg,3週間あるいはブラセボを投与し、記憶障害を中心とした臨床症状の改善を確認した(日本更年期医学雑誌掲載予定)。
細菌のⅨ型タンパク質分泌機構の生体ナノ構造イメージングによる機能解析

バクテロイデーテス門に属する細菌は他の細菌とは異なる独自のタンパク質分泌機構であるIX型分泌機構(T9SS)を持ち、生育に必要な酵素類、病原性タンパク質を分泌するだけでなく、バクテロイデーテス細菌の滑走運動コンポーネントの一部としても機能する。本研究はT9SS分泌複合体を可視化・構造解析し、その分泌メカニズムの解明を目的とする。本年度は引き続きT9SS分泌装置の可視化と、複合体の単離離精製のさらなる条件検討を行なった。T9SS分泌装置の可視化について、Porphyromonas gingivarisを用いた解析では以前から観察された外膜上のPorK・PorNリングが透過型電子顕微鏡にて観察でき再現性は得られたが、それらに付随するペリプラズム領域内の構造の詳細は得られなかった。並行して行なったFlavobacterium johnsoniaeを用いた解析ではこれまでの浸透圧ショック法だけでなく、超解像顕微鏡を用いたT9SS関連滑走タンパク質GldJの局在解析を行なった結果、菌体外膜内側でのGldJはらせん状の局在が明らかになった。この局在様式は滑走運動中の菌体の動きを反映していると考えられる。また、収束イオンビーム加工観察装置を用いた菌体内部の観察も試みた。T9SS分泌超分子複合体の単離精製に関して、P. gingivarisを用いると菌が生産するジンジパインプロテアーゼの強力な分解活性のため困難であったため、F. johnsoniaeを用いて行なった。菌体の可溶化に用いる界面活性剤のスクリーニングを行い両性界面活性剤LDAOが適していることを決定した。T9SS分泌複合体の一部の可視化、構成タンパク質を含んだ祖抽出フラクションを得る事はできているが未だ全体像が明らかになっていないため。また、予定していたクライオ電子線トモグラフィー法による菌体内構造解析を試みることができなかったため。しかしながら構造体の単離精製過程で重要な菌体可溶化の至適条件を決定できたことから今後の進捗が期待できる。T9SS関連滑走タンパク質GldJの局在様式と滑走運動関連性に関する新規性のある結果を得ることができた。T9SS分泌装置の可視化について、ネガティブ染色に用いる重金属染色液による構造の不安定化を排除し生体条件下での構造解析が可能なクライオ電子線トモグラフィー法を用いた菌体観察を行う。T9SS分泌超分子複合体の単離精製については、密度勾配遠心法などを用いて複合体のさらなる分離、濃縮を試みる。本研究はT9SS分泌複合体を可視化・構造解析し、その分泌メカニズムを解明することを目的とする。本年度は実験計画に従って透過型電子顕微鏡を用いてT9SS分泌装置の可視化を試みた。浸透圧ショック法を用いたPorphyromonas gingivarisの解析では外膜上に存在すると予想されるPorK・PorNから成ると思われる直径約30 nmリング構造が観察できた。しかしながらそれに付随するペリプラズム領域内の構造は観察できなかった。これと並行して行なったFlavobacterium johnsoniaeを用いた解析ではT9SS分泌と滑走運動両方に関与するGldJが外膜の内側に位置するらせん状のレール構造の一部として存在することが判明した。菌体の可溶化と超遠心分離によりT9SSコンポーネントGldK・GldNを含む粗抽出フランクションを得られている。このフラクションをネガティブ染色し電子顕微鏡で観察したが、夾雑物が多く分泌装置にみられる様な特徴的な構造物は見つけることはできていない。さらなる精製、濃縮条件の検討が必要である。T9SS分泌超分子複合体の全体像は未だ明らかになっていないが、P. gingivaris、F. johnsoniae両バクテロイデーテス細菌において浸透圧ショックを与えた菌体の外膜の近傍にT9SS分泌超分子複合体の一部が観察できた。またT9SS分泌超分子複合体の単離・精製についても構成タンパク質を含むフラクションが得られているので、さらに条件検討する事で構造解析するための構造が得られると考えられる。

並行して行なったFlavobacterium johnsoniaeを用いた解析ではこれまでの浸透圧ショック法だけでなく、超解像顕微鏡を用いたT9SS関連滑走タンパク質GldJの局在解析を行なった結果、菌体外膜内側でのGldJはらせん状の局在が明らかになった。この局在様式は滑走運動中の菌体の動きを反映していると考えられる。また、収束イオンビーム加工観察装置を用いた菌体内部の観察も試みた。T9SS分泌超分子複合体の単離精製に関して、P. gingivarisを用いると菌が生産するジンジパインプロテアーゼの強力な分解活性のため困難であったため、F. johnsoniaeを用いて行なった。菌体の可溶化に用いる界面活性剤のスクリーニングを行い両性界面活性剤LDAOが適していることを決定した。T9SS分泌複合体の一部の可視化、構成タンパク質を含んだ祖抽出フラクションを得る事はできているが未だ全体像が明らかになっていないため。また、予定していたクライオ電子線トモグラフィー法による菌体内構造解析を試みることができなかったため。しかしながら構造体の単離精製過程で重要な菌体可溶化の至適条件を決定できたことから今後の進捗が期待できる。T9SS関連滑走タンパク質GldJの局在様式と滑走運動関連性に関する新規性のある結果を得ることができた。T9SS分泌超分子複合体の全体像を得るために、構造の安定性を保つためのクロスリンク処理等、試料調整の条件検討する。クライオ電子線トモグラフィー法を用いた生体内T9SS分泌超分子複合体の3次元的な可視化、構造解析を進めていく。T9SS分泌装置の可視化について、ネガティブ染色に用いる重金属染色液による構造の不安定化を排除し生体条件下での構造解析が可能なクライオ電子線トモグラフィー法を用いた菌体観察を行う。T9SS分泌超分子複合体の単離精製については、密度勾配遠心法などを用いて複合体のさらなる分離、濃縮を試みる。所属先変更に伴い、電子顕微鏡解析を現所属機関で行うことが出来る様になり解析のための出張回数が少なくなった。また異動先研究室に十分量の電子顕微鏡グリッド、試薬類があり購入を見送ったため繰越金が発生した。電子顕微鏡解析を所属機関で行うことが出来る様になり解析のための出張が不要になった。また所属研究室に十分量の電子顕微鏡グリッド、試薬類があり購入を見送ったため繰越金が発生した。
シリコンナノ粒子インクによるプリンタブル多孔質シリコン膜

様々な有機分子で表面修飾されたシリコン(Si)ナノ粒子を作製し、多孔質Si膜形成に適したSiナノ粒子インクを作製した。塗布形成された多孔質Si膜は半導体領域の電気伝導度を示し、ガスセンサー材料として使用できることを示した。特に、酸化性ガスでは酸素と二酸化炭素、還元性ガスでは一酸化炭素で、電気伝導性の変化が見られ、それらのガスが取り除かれれば、電気伝導度は元の値に戻った。また、塗布膜にバンドギャップエネルギーの二倍以上の光子エネルギーの光を照射すると、膜の電気伝導度が大きく上昇するという、ナノSi特有の光伝導性を確認した。インク粒子としての利用に適したチオール分子修飾シリコン(Si)ナノ粒子の作製条件を見出し、そのナノ粒子インクから作製された多孔質Si膜の形態と電気的性質を調べた。得られた実験結果は学会で発表した。水性Siインクとしては、メルカプトコハク酸(MSA)修飾Siナノ粒子をインク粒子とすることで高濃度Siインク(2 wt%以上)が再現性良く得られた。このインクはガラス基板などの親水性基板上で多孔質膜を形成するのに適していた。Si粒子表面に存在するMSAを1-ブタノールでエステル化すると、油性Siインクのインク粒子として使用できた。この油性インクを用いると、水素終端したSiウェハー表面や疎水的な金属表面上に一様な多孔質Si膜を形成することができた。また、これらの膜形成に関する実験により、基板やSiナノ粒子表面の親水性/疎水性の性質が一様膜の形成に重要であると同時に、粒子と基板とのファンデルワールス力も膜形態にとって重要なパラメータとなると考えられた。その理由は、2つのSiナノ粒子表面間のファンデルワールス引力よりもSiナノ粒子表面と基板表面との引力の方が強いとリフシツ理論により計算された場合、一様膜が形成されることが実験的に確かめられたためである。本研究で作製された多孔質Si膜は、バルクSiには無い光照射依存性と雰囲気ガス依存性を併せ持つ電気的性質を示した。特に、光子束一定で光子エネルギーを変化させた場合における光伝導性において、光子エネルギーが約2 eV以上になると、とたんに抵抗値が下がることが確認された。今後の研究でそのメカニズムを明らかにしていきたい。Siナノ粒子インクで多孔質Siを成膜するための条件がほぼ固まってきた。MSA修飾Siナノ粒子のSiコアサイズは、ボールミル粉砕後の遠心分離過程における遠心条件を変化させることで、平均直径10 44 nmの範囲で再現性良く変化可能である。今後、10 nm以下の粒子も安定的に作製できるように目指す。MSA以外の表面修飾子として、MSAを1-ブタノールでエステル化したコハク酸ジブチル(DS)を用いてSiインク粒子を作製した。この単分子層の厚さは0.6 0.7 nmと見積もられた。よって、当初の計画で予定していたグルタチオンなどよりも薄いチオール単分子層が作製されており、緻密な多孔質Si膜を作るためのインクとして好ましい。またDS終端Siナノ粒子は疎水性溶媒に分散することから、疎水性基板上で一様な多孔質Si膜を形成しやすいインク粒子である。得られた多孔質Si膜のデバイス化(ガスセンサーや発光素子、太陽電池)へ向けた研究に関して、当初の計画では、初めに電気的性質の雰囲気ガス応答性を調べる予定であった。しかしその後、膜に光照射すると「研究実績の概要」欄の最終段落に記したような興味深い結果を得たため、初めに光導電性の評価に注力した。これまでに、波長365 940 nmの光照射による電流の変化についてデータ収集ができている。本研究では、多孔質シリコン(Si)膜の塗布形成に適したSiナノ粒子インクを開発し、その多孔質Si膜を用いてデバイスを試作することを目指している。平成28年度は、出発材料にn型Si、もしくはp型Siを用いてSiナノ粒子インクを作製し、以前からのノンドープSiによるSiインクと共に3種類のSiインクを用いて多孔質Si膜を作製してデバイス特性を調べた。デバイスを作製するうえで、一様な多孔質Si膜を固体基板上に形成することが重要である。この点に関して、昨年度の研究実施状況報告書に記載した「インク粒子と基板とのファンデルワールス相互作用の数値計算」が、一様膜形成の可能性を予想するのに役立つことを更なる追加実験によって確かめた。これにより、使用する基板に適したSiナノ粒子の表面修飾子と溶媒の組み合わせを計算により探ることができるようになり、膜形成の作業が効率的になった。デバイス応用へ向けた多孔質Si膜の電気的評価では、ガスセンサーとしての特性に新たな成果が出た。n型Siを出発材料として塗布形成した多孔質Si膜では、還元性ガスである一酸化炭素雰囲気内で抵抗値が大幅に下がることが確認された。p型Siを出発材料に用いた多孔質Siは、酸化性ガスである酸素雰囲気内で抵抗値が高まった。これらの雰囲気ガス依存性は、チオール修飾Siナノ粒子インクから作製した多孔質Si膜で現れ、アルコキシ修飾Siナノ粒子インクから作製された膜では現れなかった。前者の多孔質Si膜は表面Si原子が硫黄原子終端、後者は酸素原子終端となることが確かめられているので、電気伝導の雰囲気ガス依存性は、表面硫黄原子からの電子供給に関連していると考えられる。このメカニズムに関しては、現在、調査中である。

一様な多孔質Si膜の塗布形成に成功した固体基板は、金、グラファイト、インジウムスズ酸化物、水素終端Siウェハー、ソーダ石灰ガラス、石英である。これまで、一様な多孔質Si膜を塗布形成するには、多くの試行錯誤を繰り返していた。しかしこの作業は、インク溶媒内での「固体基板とSiナノ粒子の表面修飾子間に生じるファンデルワールス相互作用」を計算することで省力化できることが明らかになった。この計算はリフシツ理論に基づいておこなった。現在、この成果を論文にまとめている。Siインク粒子に関しては、p型、n型、ノンドープSiの3種類を作製した。これらのインクから、3種類の多孔質Si膜が全く同じ方法で形成されることを確認した。それらの膜の電気伝導の雰囲気ガス依存性を調べたところ、n型多孔質Si膜は、一酸化炭素が混入すると電気伝導が敏感に変化することが確かめられた。この成果は、H29年の国際会議(EM-NANO2017)で発表する予定である。光伝導性の評価に関しては、粒径の異なるSiナノ粒子インクを用いて多孔質シリコン膜を形成し、電気伝導性の照射光波長依存性を調べている。現在、電気伝導性が際立って増加する波長が粒径によって変化することを示すデータが取れ初めており、粒径を広範囲に変化させてデータを取ることに取り組んでいる。Siナノ粒子の超格子化に関しては、本研究のSiナノ粒子と同じ表面修飾基をもち、粒径分布が広い銀(Ag)ナノ粒子を用いて試験的な実験を行った。その結果、Agナノコロイドに塩酸蒸気を晒すことで、Agナノ粒子がゆっくりと自己集合し、超格子化が可能となることを確認した。最終年度も引き続き、Siナノ粒子インクから多孔質Si膜を塗布形成し、異なるガス雰囲気下あるいは紫外から赤外域での様々な単色光照射下での電気伝導性を調べた。最終年度に新たに追加したガス種は、酸化性ガスは二酸化炭素、還元性ガスは水素、メタン、プロパンである。実験の結果、二酸化炭素の導入時は、ノンドープあるいはn形の多孔質Si膜で電気伝導性が下がることを確認した。水素、メタン、プロパンについては、Siナノ粒子の粒径や塗布後の熱処理温度を様々に変えたが、ノンドープ、n形、p形の全てにおいて再現性のある明確な応答は確認できなかった。光照射下での電気伝導性に関しては、光子流量を一定としながら光子エネルギーを変化させて電気伝導性変化を調べた。その結果、光子エネルギーが多孔質Si膜のバンドギャップエネルギーの約2倍を超えると、電気伝導が急に高まることがわかった(この現象は、平均粒径の異なるSiナノ粒子で多孔質Si膜を塗布形成して確かめた)。研究期間全体を振り返ると、本研究で得られた成果は次の3つである。第一に、様々な有機分子(カルボン酸、アルコール、アミノ酸)で表面修飾されたSiナノ粒子から多孔質Si膜形成に適したインクを作製する方法を確立した。第二に、塗布形成された多孔質Si膜がガスセンサー材料として使用できることを示した。特に、酸化性ガスでは酸素と二酸化炭素、還元性ガスでは一酸化炭素で、電気伝導性の明らかな変化が見られ、それらのガスが取り除かれれば、電気伝導度は元の値に戻った。第三に、バンドギャップエネルギーの二倍以上の光子エネルギーの光を塗布膜に照射すると、膜の電気伝導度が大きく上昇するという、ナノSi特有の光伝導性を確認した。今後は、ガスセンサー材料、光導電性材料としての経時変化を調べる必要がある。
水疱性類天疱瘡の発症におけるサイトカインの役割に関する研究

水疱性類天疱瘡(BP)は自己免疫性水疱性疾患のひとつであるが、未だその発症機序の詳細は不明である。以前より、BPにおいては、BP患者の自己抗体(BP抗体)の基底細胞との結合と、補体の活性化が水疱形成の主たる病因とされてきた。また、近年BP抗原分子であるBPAG1、2が固定され、解析されてきている。しかし、われわれは、健丈者の老人において、基底細胞と結合しうるBP抗体を持っているがBPを発症しない者が少なからず存在していることを見い出し、報告した。BPの発症機序には更なる他の因子が関与している可能性はこの他にも示唆されており、この疾患における水疱形成のトリガーが何であるかについては未だ不明であると言わざるを得ない。今回、われわれは、BP患者の病変部皮膚において、Tリンパ球等の炎症性細胞に由来するサイトカインが水疱形成のトリガーとして働いている可能性を考えた。この仮説を検討する目的で、BPの病初期・極期・完解期の各病期の病変部皮膚における各種サイトカインのmRNAの発現レベルとその動態をRT-PCR法とIn situhybridization法にて検討した。そして他の水疱性皮膚疾患や炎症性水疱との比較を試みた。その結果、病初期においては、IL-1、2、IFN-γなどのTh1優位のサイトカインのmRNAの発現レベルの増加を認めた。病極期においても同じ傾向の結果であった。しかし、他の水疱性皮膚疾患や炎症性水疱との比較ではBPに特異的に発現、推移のみられた特定のサイトカインは見い出せなかった。またそれらの局在に関しては、今回検索しえた症例数も少なく、十分結論を出しうるだけの結果を得ることはできなかった。今後も検索する症例数を増やし、検討する予定である。
FEAとCT画像解析に基づくメカニカルストレスと骨代謝反応に関する検討

本研究は,今後更に広く臨床に応用されるインプラント治療の発展を目標として,食物を咀嚼した場合など負荷が加わる状況下において,インプラントおよびこれを支持する骨との生体力学的なバランス関係を良好に保つための要件を検索した.その結果,インプラントの骨に対する埋入方向をコントロールすることにより周囲の負荷を低減することが可能であることが分かった.本研究の結果は,各々の症例に最適なインプラント治療行う上で非常に有益である.本研究は,今後更に広く臨床に応用されるインプラント治療の発展を目標として,食物を咀嚼した場合など負荷が加わる状況下において,インプラントおよびこれを支持する骨との生体力学的なバランス関係を良好に保つための要件を検索した.その結果,インプラントの骨に対する埋入方向をコントロールすることにより周囲の負荷を低減することが可能であることが分かった.本研究の結果は,各々の症例に最適なインプラント治療行う上で非常に有益である.研究目的であるインプラント周囲骨代謝に影響を与える応力成分の解明および患者個々に対応するインプラント設計最適化アルゴリズムの確立を目指して、本年度は患者の生体力学的個体差を反映したFEM応力システムの応用を行った。具体的には実際の患者CTデータおよび口腔内で実測された三次元荷重を用いて有限要素解析を行い、インプラント埋入方向、経時的に変化する口腔内実測荷重値・方向、これらがインプラント周囲骨における応力に対して与える影響の考察を行った。インプラント周囲骨代謝に関連する応力成分の解明を行うことを目指し、応力評価に際しては一般的な数値解析に用いられている局所的な最大応力値のみならず応力空間的な分布を考慮して、インプラント周辺の応力集中領域における平均応力値・応力集中領域の体積量、これら2種類の評価値を用いた。解析結果から被験者口腔内と同様のインプラント埋入方向とした場合に較べて、インプラント埋入方向を最大咬みしめ時の荷重方向に一致させた場合に評価値上で最大73.6%の応力低減効果が見られた。これはインプラント周囲骨における応力発現およびそれにより影響を受ける骨代謝反応に対して、荷重方向およびインプラント方向が大きな影響を与えることを示唆している。インプラント方向がインプラント周囲骨における応力発現に対して影響を与えることはこれまでにも報告されているが、被験者口腔内で実測された二次元荷重をもちいて解析をおこなっている点において本解析は臨床的状況下における口腔内のシミュレーションとして単純化誤差の影響を受けておらず、患者個々の口腔内状況に適したインプラント設計を行うための診療支援ツールへの応用が期待できる。研究目的であるインプラント周囲骨代謝に影響を与える応力成分の解明および患者個々に対応するインプラント設計最適化アルゴリズムの確立を目指して、本年度はインプラント機能時の骨内応力動態の解明を行った。具体的には,インプラント治療を受けた患者のCTデータおよび咀嚼運動中の経時的口腔内実測荷重を用いて有限要素解析を行い、昨年度までに明らかにした最大かみしめ時のみならず咀嚼運動中のインプラント周囲骨において発生する応力の解明を行った。さらに、インプラント埋入方向および経時的に変化する口腔内実測荷重ベクトル、これらがインプラント周囲骨における応力集中に対して与える影響の考察を行った。インプラント周囲骨における応力評価に際しては一般的な数値解析に用いられている局所的な最大応力値のみならず応力の空間的な分布を考慮して、インプラント周辺の応力集中領域における平均応力値・応力集中領域の体積量、これら2種類の評価値を用いた。解析結果からインプラント埋入方向を最大かみしめ時の荷重ベクトルに一致させることにより、最大かみしめ時のみならず咀嚼運動中の応力集中も緩和されることが明らかになった。これは咀嚼運動中の各インプラントにおける最大荷重ベクトルが、最大咬みしめ時の荷重ベクトルと同様の方向に収束していることに起因していた。インプラント方向がインプラント周囲骨における応力発現に対して影響を与えることはこれまでにも報告されているが、被験者口腔内で実測された三次元荷重を用いた解析により咀嚼運動中の応力動態を明らかにしている点において、本研究は臨床的状況下における口腔内のシミュレーションとしての信頼度が高い。本研究により得られた知見は患者個々の口腔内状況に適したインプラント設計を行うための診療支援ツールへの応用が期待できる。
異世代交流を通じた地域再生に関する研究：共生ケア施設利用者の交流事例を中心に

本年度に実施した研究の成果として以下が挙げられる。1国内調査のまとめ:今まで蓄積してきた調査データや情報を緻密に分析・考察し、建築学会に投稿した。2フィンランドにおける調査:これまでに日本国内の共生ケア施設の実態と現状を把握するため、文献調査やアンケート調査、自治体職員に制度や緩和措置について明らかにしてきた。しかし、海外の福祉政策が比較的先進的な北欧諸国の実態をみてみると必ずしも「共生ケア」は報道されていない。25年度に収集した文献情報を基に、フィンランドの関連機関に高齢者と子どもを一緒にケアする場所と取り組みについてさらに情報を集め、北欧の休暇生活を考慮し秋に現地にてインタビュー調査を行った。フィンランドでは各々の利用者の身体情況に応じた家具を重視するため、日本の共生ケアのような床に座り一緒に食事をする光景はない。インタビュー先では高齢者と子どもがランチを一緒に摂る取り組みがあったが、お互いの必要な椅子やテーブルの高さが異なるため、現在では継続していないとのことがうかがえた。3スウェーデン(マルメ)における視察:マルメ病院の補助器具センターにてそれぞれ異なる障害がある人への器具について、作業療法士へのインタビューを兼ねた視察を行った。スウェーデンでは、自閉症者の睡眠時には重たい布団の方がより落ち着きがあり眠れるとのデータの基、これら日常生活に含めむ補助器具は作業療法士の処方により、政府から貸し出し(無料)ができることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。1日本国内における調査今まで蓄積してきた施設データや情報を元に、北海道11施設、富山県6施設を選定した上で、施設関係者(開設者、管理者、職員)へのインタビュー調査を重ね、より緻密なデータを得ることができた。さらに、施設内使用状況の変化を探るため、2010年に行った行動観察調査対象2施設に再調査の依頼をして、利用者の生活変化や施設空間整備(家具配置の変更、改修工事後の変更)についても実測調査およびインタビュー調査を実施した。2ノルウェーにおける調査これまでに日本国内の共生ケア施設の実態と現状を把握するため、文献調査やアンケート調査、自治体職員に制度や緩和措置について明らかにしてきた。本研究において欧州の計7か国における行政医療福祉保健担当部門へ問い合わせをした結果、5か国から返信があった。多くの回答は、このような地域福祉に関する管轄は地方自治体に委ねているため、国としては把握していないとのことであったが、そのうちノルウェーは施設紹介から訪問にまで至ったため、インタビュー調査を行った。日本における共生ケア施設では、夏期休暇に子ども(特に障害児)の居場所として、普段より多くの子どもが利用する。ノルウェーの調査も夏期休暇中に現地でインタビューを行ったが、子どもの利用はみられなかった。一年にわたり日照時間が貴重な北欧では、夏にキャンプやハイキングなどを家族と一緒に楽しむため、日本のように、働く親のための子どもの居場所・遊び場利用はなかったことが明らかになった。日本国内における現地での職員や施設管理者に対するインタビュー調査や、施設内の行動観察調査はおおむね順調に進展しており、海外研究の部分が文献や現地調査が不足しており、まとまったデータが得られていないのが現状である。海外における施設の研究調査について、日本と同類な共生ケア施設という名称や取組みで活動しているところは少ない。しかし、現状としては類似なサービスとケアを行っているが「施設」単体ではなく「まち」や「プロジェクト」でそのような取組みがあるととらえられた。異世代交流を通した地域に関する研究であるため、共生ケア施設利用者にこだわらず、広範囲の対象者と施設種別を今後の研究対象に取り組んでいきたいと思う。
核反応分析法によるプラズマ対向壁の重水素保持量分析

重水素(D)とトリチウム(T)を用いたDT核融合炉においてプラズマ対向壁候補である炭素材を使用した場合、炭素壁中にトリチウムが残留する。この残留トリチウム量を正確に評価し、その蓄積過程を解明することは燃料リサイクリング及び炉内保守の観点から重要な課題の1つである。DおよびTは共に水素同位体であることから、Dをプラズマ燃料としたJT-60UにおけるD量の評価は、将来のDT炉におけるトリチウム保持量評価に有用である。最もDが多かったのは外側ドームウィングの排気スロット近傍で、深さ16μmまでの面密度は3.2×10^<22>D/m^2であった。ここでは数ミクロンの再堆積層がタイル表面に観察されており、共堆積により多量のDが蓄積したと考えられる。深さ分布については数ミクロンの深さにD/C0.07の緩やかなピークがあった。これは大気解放前にプラズマ対向壁からトリチウムを除去するための軽水素放電により表面近傍のDが軽水素(H)に置換したためである。60μmの炭素再堆積層が観測されている内側ダイバータでは、表面部分のDは外ドームウィングより少なかったものの、深い領域のDは全試料中で最も多かった。これは軽水素放電により再堆積層の浅い部分のDはHに置換するが、深い部分のDは置換されず、多量のDが深い部分に蓄積することを示している。またプラズマ運転時のタイル温度が高く、損耗が支配的な外側ダイバータでは、表面部分でも重水素濃度が低かったが(D/C<0.003)、深い領域まで重水素濃度が同程度で維持されていた。これらの結果を纏めた論文がJournal of nuclear materialsに掲載された。日本原子力研究開発機構の核融合中性子源(FNS)施設においてD+D→p+t反応を用いた核反応分析(NRA)を実施し、JT-60Uダイバータ領域に用いられている黒鉛タイル中の重水素保持量深さ分布を測定した。最も重水素濃度が高かったのは外側ドームウィング(D/^<12>C0.053)であり、その主な蓄積過程は炭素-重水素の共堆積によるものであった。軽水素を含めた水素同位体の濃度については、NRAおよび2次イオン質量分析装置(SIMS)の結果からドーム頂部において(H+D)/^<12>C0.023と分かった。内側ダイバータターゲット領域では、走査電子顕微鏡(SEM)によりタイル表面に厚さ約60μmの堆積層が観察されたが、プラズマ放電中のタイル表面温度が高いために重水素量が少なかった(D/^<12>C≦0.005)。外側ダイバータ領域ではタイル温度も高く、プラズマ壁相互作用により表面が深さ約20μmの損耗を受けており重水素量が少なかった(D/^<12>C≦0.006)。これらの結果から重水素蓄積はタイルの表面温度や損耗・堆積などの表面状態の影響を受けることが分かった。また軌道追跡モンテカルロコード(OFMC)を用いて中性粒子入射(NBI)により入射された粒子の軌道計算を実施し、ドーム頂部に多くの高エネルギー重水素が打ち込まれることを示した。NRAによる重水素保持量深さ分布、SEM観察およびOFMC計算により、重水素分布は主に重水素-炭素の共堆積、重水素イオンの打ち込みおよびバルクへの拡散の複合したプロセスにより決まることを明らかにした。これはJT-60U第一壁やその表面に生じた再堆積層中の水素同位体分布を、核反応分析法や粒子軌道追跡計算手法を用いて明らかにしたものであり、プラズマ-壁相互作用による水素同位体の蓄積過程の解明に寄与するとともに、特に重水素の絶対量分布評価を示した点で重要な成果である。JT-60プラズマ対向壁から切り出した試料に0.83.5MeVに加速した^3Heイオンビームを照射しD(^3He,p)^4He反応により放出される陽子数を測定することにより重水素(D)量を評価した。本測定の分析深さは約16μmで、これまでの研究における分析深さ(約2μm)よりも深い領域のD量を評価することができた。また損耗が支配的な外側ダイバータでは、表面部分でも重水素濃度が低かったが(D/C<0.003)、深い領域まで重水素濃度が同程度で維持されていた。

これはJT-60プラズマ運転時の外側ダイバータの最高表面温度が1400Kで、内側ダイバータ(1000K)や第一壁(600K)より高いために、重水素濃度は低いものの深くまで重水素が蓄積していることを示している。一方、第一壁領域では最大重水素量および最大重水素濃度は、それぞれ1.4×10^<22>D/m^2およびD/C0.09であった。この領域では中性粒子ビーム入射加熱に起因する重水素の入射が重水素蓄積に寄与していることが分かった。重水素(D)とトリチウム(T)を用いたDT核融合炉においてプラズマ対向壁候補である炭素材を使用した場合、炭素壁中にトリチウムが残留する。この残留トリチウム量を正確に評価し、その蓄積過程を解明することは燃料リサイクリング及び炉内保守の観点から重要な課題の1つである。DおよびTは共に水素同位体であることから、Dをプラズマ燃料としたJT-60UにおけるD量の評価は、将来のDT炉におけるトリチウム保持量評価に有用である。最もDが多かったのは外側ドームウィングの排気スロット近傍で、深さ16μmまでの面密度は3.2×10^<22>D/m^2であった。ここでは数ミクロンの再堆積層がタイル表面に観察されており、共堆積により多量のDが蓄積したと考えられる。深さ分布については数ミクロンの深さにD/C0.07の緩やかなピークがあった。これは大気解放前にプラズマ対向壁からトリチウムを除去するための軽水素放電により表面近傍のDが軽水素(H)に置換したためである。60μmの炭素再堆積層が観測されている内側ダイバータでは、表面部分のDは外ドームウィングより少なかったものの、深い領域のDは全試料中で最も多かった。これは軽水素放電により再堆積層の浅い部分のDはHに置換するが、深い部分のDは置換されず、多量のDが深い部分に蓄積することを示している。またプラズマ運転時のタイル温度が高く、損耗が支配的な外側ダイバータでは、表面部分でも重水素濃度が低かったが(D/C<0.003)、深い領域まで重水素濃度が同程度で維持されていた。これらの結果を纏めた論文がJournal of nuclear materialsに掲載された。