hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高融点金属間化合物薄膜の作成とその電子材料への応用に関する基礎的検討

更に、オージェ電子分光分析の結果,この金属間化合物膜の表面は,大気中の熱処理によっても実質的に成長しない極めて薄いAl_2O_3層で被覆されており,この表面層が保護膜の役割を果たす事で膜の安定性に寄与している事が明らかにされた.この様に,ほぼ当初計画の通り研究を行うと共に,経過において適宜その成果を発表してきた.現在,この金属間化合物膜をボンデング部材料として用いた時の拡散バリヤ機能を検証するため, Siとこの膜の間の界面における相互拡散に注目し,成膜時の基板温度やアニール条件に対する界面分布依存性の検討を準備中である.昨年度は、Al_3Ta金属間化合物膜をCo-Sputter法によって作成し、化学量論的な化合物膜を得るための作成条件とその電気的特性や結晶性に関する検討を行った。昨年度の成果に基づき本年度は、このAl_3Ta、膜をSiLSIメタライゼーションにおける電子材料として適用ための基礎的検討を行った。最初に、Al_3Ta膜をSiウェハー上に堆積させる事によって構成したAl_3Ta/Si直接コンタクト構造の安定性を成膜時の基板温度との関連で検討した。その結果、Al_3Ta膜を無加熱Si基板上に成膜した場合、Si中へのAlスパイクもAl_3Ta膜中へのSi拡散も実質的に生じない極めて鋭い界面分布を得る事ができた。しかし、基板温度を増加させて成膜した場合には、Si中へのAlスパイクの形成は充分に抑制できるが、Al_3Ta膜中へのSiの拡散は完全には抑制できない事が判った。この理由は、Al_3TaのSi上への成膜上に、TaがSiと選択的に化合する事によってSi最表面にシリサイド結合を含む極めて薄いTa層がまず形成される事となり、この中間Ta層が結果的にSi基板側への拡散バリヤとして機能するためと推察された。次に、この中間Ta層の厚さを増加させれば拡散バリヤとしての機能を補強できるものと考え、約300〓のTa層を人為的に介在させたAl_3Ta/Ta/Siの3層コンタクト構造を構成し、熱処理に伴う界面反応や界面での相互拡散の問題をオージェ電子分光分析によって検討した。その結果、この3層コンタクト構造では、少なくても500°Cまでの熱処理温度であればコンタクト特性を劣化させる様な不必要な反応や拡散が生ぜず、充分に安定である事が判った。従って、高融点金属間化合物膜としてAl_3Ta膜を用いる事で、SiLSIメタライゼーションにおける安定なコンタクト構造のあり方を示す事ができたので本研究の目的は当初の予定の通りほぼ達せられた。
電子・陽子衝突実験による陽子の縦方向構造関数の測定

陽子の縦方向構造関数F_Lは陽子内でのグルーオン放出に直接起因する値であり、その直接測定は現在の量子色力学および陽子構造の理解にとって重要である。特に電子・陽子衝突実験HERAでの測定は、グルーオン分布の豊富な運動領域における初めての測定となる。縦方向構造関数は複数のビームエネルギーにおける深非弾性散乱断面積を測定し、その差から直接導出される。本年度は、深非弾性散乱断面積の測定において、散乱電子の検出位置について、カロリメータ、飛跡、電子識別用シリコンパッド検出器による位置再構成を比較し、見直した。その上で、前年度までに解析した陽子エネルギーが460GeVと920GeVのデータに加え、新たに575GeVのデータを解析した。三つの異なるエネルギーでの断面積を縦方向構造関数の導出に用いることで、より安定した導出が可能となった。特に、三つのデータサンプル間の相対的なルミノシティ測定誤差の影響を見積もることができ、測定の精度を改良することができた。測定した縦方向構造関数を摂動論的量子色力学に基づく予想値と比較したところ、矛盾せず、現在の陽子構造の理解で縦方向構造関数を記述できることが確認された。特に、これまで摂動論的量子色力学に大きく依存する形で決定されてきた陽子内グルーオン分布を用いて、グルーオン放出に直接起因する値である縦方向構造関数をグルーオンの豊富な領域で記述できたことは重要である。これから始まる陽子・陽子衝突型加速器LHCでの物理ではグルーオンが主要な役割を果たすが、今回の測定により、現在得られている陽子内グルーオン分布の有用性が支持されたことはLHCでの物理にとっても、意義がある。電子、陽子衝突型加速器HERAでの陽子の縦方向構造関数(FL)測定は、クォーク・グルーオンの陽子に対する運動量比の小さな領域での初めての直接測定となり、現在の陽子構造・量子色力学の理解の検証に不可欠である。FLは異なる重心系エネルギーで測定した深非弾性散乱(DIS)断面積を比較して測定する。平成19年夏までHERAにおいて通常(920GeV、HER)より低い陽子エネルギーでのデータを取得した。データ取得は順調に進み、当初予定していた陽子エネルギーが460GeV(LER)のデータ14pb-1に加え、575 GeV(MER)のデータ7pb-1を取得できた。三点での断面積測定により、より精度のよいFL測定が期待できる。FL測定では、できるだけ低エネルギーの散乱電子の識別が重要となる。4月に国際会議でHERデータを用いて発表した解析手法では、電子の誤認によってDIS事象に紛れ込む光子生成反応(PHP)事象の量の不定性が、断面積測定の大きな不定性の一つとなった。このため、新たな電子識別手法を開発した。PHPで電子と誤認されるのは荷電ハドロンまたは光子・中性ハドロンである。このうち中性粒子である後者は電子に飛跡を要求することで除かれる。新たな手法では、散乱電子候補のエネルギーと位置から、それが電子・陽子散乱点からどこを通ってきたかを求め、その通り道上で飛跡検出器内のヒットの有無を確認する。十分な数のヒットがあれば荷電粒子とみなすが、なければ中性粒子として散乱電子候補から除外する。この手法により、飛跡の再構成が難しい散乱角度の小さい領域でも、DISの検出効率は90%を保ちながら、PHPを70-80%除去できるようになった。この手法を用いて、HERデータ・LERデータのそれぞれでDIS断面積を測定し、さらにFLを求めた。これらはZEUS実験暫定結果として平成20年4月に国際会議で発表される。
原子レベルでの結晶成長機構(成長表面と界面構造)

X線回折法では、反射率とブラグ反射点近傍に現れるCTR散乱を同時に測れるBANSAI型回折装置を製作、それを用いて、KCl癖開面上の吸着分子の脱離過程、及び超高真空中で加熱する事によりSi(111)表面を清浄化する過程が調べられ(原田)、またSi中に一原子層のGeを挿入した時に得られる構造を解析し、エピタキシヤル成長過程における原子の拡散が議論された(高橋)。同様にInP中にAsを入れたInP/InAs/InPの構造を評価し、Asの拡散状況を調べることが出来た(原田、竹田)。梅野らはSi(001)酸化膜界面をFIMにより観察可能ならしめ、原田らが見いだした熱酸化膜中に存在する微結晶を議論した。一方、一宮らはRHEED振動の強度変化が結晶成長表面のアジマス角により著しく異なることを見いだした。結晶成長機構をこの手段で調べるに際し、重要な知見である。反射電子顕微鏡を用いた研究ではSi(001)面上にInを蒸着した後Siを蒸着するとInがサーファクタントの役割をはたして成長することが確認され、且つ、金属、半導体のホモ及びヘテロ成長過程のその場観察がなされた(八木)。先に電子顕微鏡で見いだされた高分子の2つの規則化の過程、平行配置と直角配置(佐藤)及びポリマーのスパイラル結晶成長(泉)がSTMを用いても確認され、成長機構が議論された。又、先に報告された高分子板状結晶の厚化成長は厚さの温度依存から層状成長である事が示され、それに伴い成長のミクロなモデルが提案された(彦坂)。高分解能のカソードルミネッセンス法を確立した北村は、天然鉱物結晶の累帯構造の詳細な観察から成長時の界面構造を解析し、それを基に成長機構を議論した。可視光を用いた観察では多波長光源による位相シフト干渉法を利用して結晶成長速度分散の原因を追究された(塚本)。本研究班は「結晶成長表面、界面構造を種々の研究手段を用いて、原子、分子レベルで解明し、結晶成長機構の理解を計る」事を目的とする。X線散乱法を用いた研究(原田)では、表面界面からの散乱理論を整理し、本年度は成長面内に吸着した原子または分子間の相関関数が求められることを示した。またシリコン(001)表面の酸化反応に伴って結晶性(疑似クリストバライト)の界面構造が形成されることを明かにし、梅野らのFIM観察との対応のもとでその形成機構の解明が両研究室の協力のもとで進められる様になった。また、氷の結晶の表面モルホロジイーをX線を用いて調べられる事も示された。反射電子顕微鏡法(八木)では最近特に注目を浴びているシリコン上のシリコン或はゲルマニウムのホモ、ヘテロエピタキシー成長に於けるサーファクタント効果の観察を行い多くの知見を得、比較検討のため更にシリコン上の金属の成長の観察が試みられている。北村はカソードルミネッセンス像の観察に於て今までにない分解能を得るのに成功し、天然ダイヤモンド及び石英結晶の内部切断面を観察し、累帯構造の変化から成長の歴史をたどり天然結晶の成長機構を推察した。位相シフト干渉法を改良して100倍の感度を得(塚本)、方解石の溶液成長における表面モルフォロジーの時間変化を観測し、結晶面上の単分子ステップの動きの溶解液濃度と温度依存性を調べた。長鎖分子の結晶成長を電子顕微鏡で観察し(佐藤)、岩塩、マイカ結晶上で平行配向のほか垂直配向のあることを明らかにし、分子吸着の表面拡散を議論した。ポリスチレンの結晶成長過程を電子顕微鏡(泉)で観察しスパイラル成長が起こることを示し、また彦坂は成長が本質的には鎖分子の滑り拡散で起きることを明らかにした。

高分解能のカソードルミネッセンス法を確立した北村は、天然鉱物結晶の累帯構造の詳細な観察から成長時の界面構造を解析し、それを基に成長機構を議論した。可視光を用いた観察では多波長光源による位相シフト干渉法を利用して結晶成長速度分散の原因を追究された(塚本)。
高度センシングのための能動光学カメラ

本年度は,試作した能動光学カメラのハードウェアや光学系の問題点を考察し,それらの解決を図った.具体的には,カメラセンサのSN比不足やカメラ内部の光学系から生じる光学収差による光学特性の劣化や不均一性を課題とし,その改善を図った.カメラのSN比の問題に対しては,より高感度で高SN比のCCDセンサを用いることで解決を図った.センサの交換に伴い,カメラへの搭載部品の設計や同期回路の再設計などハードウェアの改変を行った.また,センサの変更に伴い,画像取り込みソフトウェアの改変を行った.提案する能動光学カメラは,主レンズを交換可能とするため,内部にリレーレンズ系を持つ設計であるが,従来の試作ではリレーレンズに単純な単レンズ2枚をもちいているため,球面収差や像面湾曲などの収差を生じていた.本研究が想定する画像復元問題においては,画像中のボケは均一であることを仮定するため,この収差はこれら応用において都合が悪い.また,像面湾曲は,画像の像高において合焦点位置が異なる現象で,奥行き復元の際に画像の推定奥行きが画像の位置によって異なるという問題を生じていた.すなわち,従来の試作では,これらの問題を無視するために,実際に撮像した画像の中心付近の一部しか用いることができず,画像の視野や解像度を犠牲にしてきた.本年度ではこの収差問題を解決するため,従来の試作光学系の解析を行い,どの素子でどのように収差が生じているかを特定した.これを基に収差を低減する最適設計を行い,このカメラ光学系の収差問題を解決した.本挑戦的萌芽研究課題は本年度で終了であるが,このプロジェクトで達成された能動光学カメラを用いた実際の応用研究や画像復元アルゴリズムに関しては,本研究の拡張テーマである若手研究(A)"高度画像センシング"にて引き継ぐ.画像センサ(カメラ)は,テレビを代表とする映像メディアを始め,近年では監視システムや自動車,医療,ファクトリーオートメーション(FA)など様々な応用で広く用いられている.しかしながら,最新のデジタルビデオカメラにおいても,受光素子がフィルムからCCDやCMOSなどの半導体素子に置き替わっただけで,基本構造すなわち光学系や撮像原理は,2世紀あまり前に発明された銀塩写真機から全く進化していない.一般的なカメラのレンズシステムはモータを用いて絞りの開口やレンズの位置関係を変化させることでズームやフォーカスなど若干の幾何や光学特性を時間をかけて変化させる事はできるものの,フレーム毎など高速には変更できなかった.また,フィルタもRGBの色分光や赤外線を遮断するためなどに用いられるが,受動素子であるため一般的なカメラでは光度特性(Photometry)は動的には変化しない.そこで本研究では,従来固定されてきたカメラの所々の特性を積極的に能動的に変化させることにより,従来のカメラでは不可能であった画像情報の取得や撮影対象に適応した画像センシングを行うシステムの構築を目指す.実際は能動光学素子としてLCOS(反射型液晶フィルタ)を用いたカメラを試作する.さらに,このカメラを用いて高ダイナミックレンジ画像やデジタルリフォーカスなど従来の単体のカメラでは撮影が不可能であった画像の生成を実現した.本研究では,能動光学カメラの試作とそれを用いた画像処理に関しての研究を行う.本年度は,能動光学素子として反射型液晶素子であるLCoSを用いた能動光学カメラの試作を行った.この試作は,前年度の同様の試作を元に,光学系や構造を見直した2次試作である.とくに,今回の試作では,カメラとLCoSの表示タイミングを同期させる回路を追加することで,実時間で高速な絞りパターンの提示とフレームごとの変更が可能となった.このカメラの絞りをコンピュータによりコントロールする事により,複数の絞り設定画像を動画として撮像し,それらを統合することで従来一台のカメラでは撮像不可能であった高度な画像センシングを実現できる.また,このカメラを実際の符号化撮像などの応用研究に用いるためには,カメラの光学特性や幾何特性などをあらかじめ求めておく必要がある.本年度は,この試作カメラにおいてこれら特性の評価や補正方法について検討を行った.対象とする符号化撮像においては,特にこのカメラのボケ特性(PSF)が距離推定や超解像において重要な要素である.新しいカメラに用いたLCoSディスプレイにより実現される,PSFのモデル化をおこなった.また,実験および光学シミュレーションによりそのPSFモデルの妥当性を検討した.実際にこのカメラと特性の計測結果を用いて,符号化絞りによる撮像を行った結果,撮像された画像からシーンの距離情報が復元でき,試作カメラの実用性と有効性を確認できた.本年度は,試作した能動光学カメラのハードウェアや光学系の問題点を考察し,それらの解決を図った.具体的には,カメラセンサのSN比不足やカメラ内部の光学系から生じる光学収差による光学特性の劣化や不均一性を課題とし,その改善を図った.カメラのSN比の問題に対しては,より高感度で高SN比のCCDセンサを用いることで解決を図った.センサの交換に伴い,カメラへの搭載部品の設計や同期回路の再設計などハードウェアの改変を行った.また,センサの変更に伴い,画像取り込みソフトウェアの改変を行った.提案する能動光学カメラは,主レンズを交換可能とするため,内部にリレーレンズ系を持つ設計であるが,従来の試作ではリレーレンズに単純な単レンズ2枚をもちいているため,球面収差や像面湾曲などの収差を生じていた.

本研究が想定する画像復元問題においては,画像中のボケは均一であることを仮定するため,この収差はこれら応用において都合が悪い.また,像面湾曲は,画像の像高において合焦点位置が異なる現象で,奥行き復元の際に画像の推定奥行きが画像の位置によって異なるという問題を生じていた.すなわち,従来の試作では,これらの問題を無視するために,実際に撮像した画像の中心付近の一部しか用いることができず,画像の視野や解像度を犠牲にしてきた.本年度ではこの収差問題を解決するため,従来の試作光学系の解析を行い,どの素子でどのように収差が生じているかを特定した.これを基に収差を低減する最適設計を行い,このカメラ光学系の収差問題を解決した.本挑戦的萌芽研究課題は本年度で終了であるが,このプロジェクトで達成された能動光学カメラを用いた実際の応用研究や画像復元アルゴリズムに関しては,本研究の拡張テーマである若手研究(A)"高度画像センシング"にて引き継ぐ.
珪藻の新奇シリカ構造体の形態形成及びその関連遺伝子の解析

本研究の目的は,Hydrosera属珪藻に特異な新奇シリカ構造体の形成過程,及びそれらに関連する遺伝子の解明である。亜熱帯の島々から試料を採集し,培養株を確立した。その中から,形態の異なる33-06株とAH-10株の2株をを用いた。透過電子顕微鏡による観察から,新奇構造体は細胞内で同時多発的に細胞膜直下の嚢状膜中で形成されることが明らかになった。これらは,数μmの小さなリングから始まり,放射状に成長し,円盤状構造になった。関連する遺伝子の解析のため,上述2株の全ゲノム及びトランスクリプトームを得,葉緑体及びミトコンドリアの全長配列を決定することができた。本研究の目的は、Hydrosera珪藻にみつけた新奇構造体の形態及びその形成過程を明らかにすること、そして新奇構造体の形成に関わる遺伝子を探求することである。研究初年度の計画は、1材料の採集と株の確立2光学顕微鏡による細胞分裂の観察3走査電子顕微鏡及び透過電子顕微鏡による新奇構造体の微細構造体の観察4海外研究協力者の招聘と研究打合せ、であった。1については、沖縄県西表島、石垣島から材料を採集し、新たな株を分離に成功した。2については、連続観察に必要な倒立顕微鏡が予算的に準備出来なかったこともあり、十分な成果にはつながっていないが、新年度は別の方法で観察する準備をすすめている。3につては、走査電子顕微鏡及び透過電子顕微鏡による新奇構造体の観察に成功し、新たな事実を発見た。その中でも特筆すべきは、多数の新奇構造体が、細胞膜直下でシリカレンマ様の膜の中で形成されることを、細胞切片像の観察によって初めて明らかにしたことである。また、それらが細胞内の各所で同時多発的に作られることも明らかになった。それぞれの新奇構造体は、最初は数マイクロメーターの小さなリング状構造であるが、そこを起点に放射状に広がるように成長し、数十マイクロメーターの円盤状構造物になることが明らかになった。4については、これまでにいくつもの共同研究をしているイギリスエジンバラ王立植物園のDavid G. Mann博士を招聘した。講演会を行って頂くと共に、今後の研究について議論し、有益な示唆を頂いた。初年度の研究計画に上げた4つの項目のうち3項目については、計画通りまたはそれ以上の成果を上げている。1項目については、観察機器が不十分であったため、目標達成とはいかなかったが、改善策を準備しており、今年度中には不足分を埋め、目標とする成果が十分得られる見通しはついている。1研究対象となる珪藻Hydroseraの採集と分離を行った。前年度の最後に沖縄県石垣島から採集した試料からHydoroseraを分離し、株を確立し、殻形態、殻形成、DNA分析用の試料とした。また、沖縄県本島慶佐次川より採集した試料よりTerpsinoeを分離し、DNA分析用の試料とするため、大量培養に着手した。2Hydrosera各種のスケール形態およびその形成機構を明らかにするため、次世代シーケンサーを用い33-06株およびAH-10株の全ゲノム配列を取得した。解析にはIllumina HiSeq Xを用い、33-06株より61.7 Gbp(約4千万リード、GC=46.54%、Q30=85.3%)、AH-10株より69.1Gbp(約4千6百万リード、GC=54.32%、Q30=84.0%)の出力が得られた。現在それらのアノテーションおよび比較解析を行っている。またスケール形成関連遺伝子を探索すべく、細胞分裂時における網羅的遺伝子発現情報を得るためRNA-Seq解析も進めている。28年度の実施計画として以下の5項目を上げていた。1珪藻Hydroseraの採集と培養株の確立:順調に培養株の確立が進み、大量培養も可能になった。2透過電子顕微鏡による観察:培養株を用い、固定、包埋、切片と進め、細胞分裂と新奇構造体の形成に関わる時期の観察を行い、新奇構造体の形成に関する新たな知見を得た。3新奇シリカ構造体の遺伝子探索:その前提となるHydrosera全ゲノム解析を行った。また、比較トランスクリプトームにより候補遺伝子のリストアップ:進行中である。4研究成果の発表:国際珪藻学会(カナダ大会)にて研究の一部である、殻形成に関わる発表を行った。1Hydrosera triquetravar. triquetraおよびH. triquetravar. hexagonaの殻形成について,蛍光顕微鏡と透過電子顕微鏡を用い,その発達過程を観察した。殻形成が中心類珪藻で従来から知られているような細胞の中心から始まるのか,それても外側に近い部位から始まるのかを確認することが目的であった。従来の様式とは異なり,外側から始まる可能性を示唆する観察が得られたが,決定的事実の解明には至っていない。2H. triquetravar. triquetra 33-06株およびH. triquetravar. hexagona AH-10株の全ゲノム及びトランスクリプトームを得、その比較解析を進めた。現在までに葉緑体およびミトコンドリアゲノムの全長配列を決定することができ、それらのサイズは33-06株とAH-10株でほぼ同一であった(ミトコンドリアゲノムはそれぞれ71,749塩基対と72,177塩基対、葉緑体ゲノムは両株とも123,004塩基対)。

これらの株間における配列相同性は非常に高く、両株が形態や分類学的な扱いは異なっているものの、ゲノムの類似度という観点からみると同種として扱うべきであることを示唆している。核ゲノムは33-06株とAH-10株でそれぞれトータルサイズ26.2 Mb、と18.0 Mb、スキャフォールドは688本と257本であった。また核ゲノム中に、他の珪藻には見出されないが両株間では保存されている領域を見出した(それぞれ2.3 Mb、1.7 Mb)。ただし、それらの相同性は相互ブラストベストヒットにより確認されたものの、保存性の低い領域も点在しており、トランスクリプトームのマッピング率も低かった。現在、本領域を対象とし遺伝子予測や配列解析を進めている。本研究の目的は,Hydrosera属珪藻に特異な新奇シリカ構造体の形成過程,及びそれらに関連する遺伝子の解明である。亜熱帯の島々から試料を採集し,培養株を確立した。その中から,形態の異なる33-06株とAH-10株の2株をを用いた。透過電子顕微鏡による観察から,新奇構造体は細胞内で同時多発的に細胞膜直下の嚢状膜中で形成されることが明らかになった。これらは,数μmの小さなリングから始まり,放射状に成長し,円盤状構造になった。関連する遺伝子の解析のため,上述2株の全ゲノム及びトランスクリプトームを得,葉緑体及びミトコンドリアの全長配列を決定することができた。引き続き、材料の採集と採集品からのHydrosera株の分離を行う。新奇構造体が細胞内でどのように作られるかを、生細胞の光学顕微鏡観察、そして超薄切片像の透過電子顕微鏡観察から明らかにする。また、今年度より、新奇構造体形成に関わる遺伝子の探索を開始する。新奇構造体を作るHydroseraと近縁ではあるが新奇構造体を作らないTerpsinoeを使い、それぞれの細胞で働いているmRNAを、次世代シークエンサーを使い網羅的に解析、比較し、新奇構造体形成に関与する遺伝子を探索、特定してく予定である。また、今年度途中までに得られた成果を、カナダで行われる第24回国際珪藻シンポジウムで発表する。最後の年度になり、研究の総仕上げとなるので、研究の最終目標の達成のため、以下の点について集中的に進める。1新奇シリカ構造体の微細構造については明らかになったが、その形成過程に関する細胞学的観察については、一部不明な部分があり、その点を明らかにする。2新奇シリカ構造体に関連する遺伝子の特定に努める。Hydroseraの2分類群の全DNAの解読は終了したが、構造体に関連する遺伝子の特定には至っていない。3遺伝子の特定のため、近縁のTerpsinoeについての全DNA解析を試み、明らかにする。4研究結果のまとめと発表。研究成果の一部は、29年(2017年)夏の第4回国際分子珪藻会議及び第11回国際藻類学会で発表する予定である。植物系統分類学申請時点で購入を予定していた機器備品(顕微鏡用デジタルカメラ)を、同性能でより低価格の機種に変更し購入したために生じた。培養株の確立と大量培養が遅れたため、予定していた次世代シークエンサー受託サービスによる遺伝子解析が回数が少なくなった結果、分析費として用意していた費用が残ったためである。この次年度使用額は、光学顕微鏡による生細胞の連続観察に必要な、水浸レンズの購入に充てる予定である。
移動境界非圧縮流れに対するラグランジュ直接解法の適用と検証に関する研究

本研究では、実用性および汎用性の高い、EWSまたはパーソナルコンピュータ等の小規模計算機で実行できる移動境界を含む非定常非圧縮粘性流れの解析手法の確立を目的とし、これまでに発展させてきたラグランジュ直接解法としての高精度渦法に移動境界条件を取り入れた解析技法を新たに開発した。その技法を典型的な移動境界を持つ流れの問題である、振動物体まわりの流れ解析に適用した。また、同一条件の系統的な水槽実験を合わせて行い、手法の有効性の評価、検証を行った。本年度の研究実績として以下の結果が得られた。流れと垂直方向または平行方向に強制振動する円柱まわりの流れ解析に適用した結果、円柱の振動数と後流に形成される渦の発生周波数が同期するLock-in現象が再現され、計算によって得られたLock-in現象が生じる円柱の振動数と振幅の領域は、実験結果と非常に良く一致した。また、後流に形成される渦の構造についても実験結果をよく再現し、特に流れと平行方向に振動させた場合に観測される、非対称のカルマン渦配列から、対称の双子渦配列への変化、並びにそれが形成される円柱の振動条件についても実験結果を極めてよく再現することが確認された。更に、水槽を用いた系統的な可視化計測実験を行い、計算結果の妥当性を確認した他、現在あまり詳しく調査されていない流体関連振動問題における、過度特性等を計測し、現象の解明、シミュレーションの検証用データベースの作成に着手した。また、開発したシミュレーション技法を実際の流体機械の流動特性や振動翼まわりの流れ解析に適用し、流体機械の性能向上の解析等への適用の可能性を明らかにした。本研究では、汎用性の高いEWS対応の移動境界非圧縮流れの計算法の開発を目標として、これまでに発展させたラグランジュ直接法としての高精度渦法を移動境界を伴う流れ解析に拡張し、典型的な移動境界問題である振動物体回りの剥離流れに適用して、同一条件の系統的な水槽実験結果および公表されている実験データと詳細に比較してその有効性を検証することを目的としている。1.ラグランジュ直接法において、任意に移動する物体(境界)に対する境界移動速度条件を検討し、高精度渦法に組み込んだ計算コードを開発した。その手法の有効性を検証するため、一様流中で流れと平行および垂直に振動する円柱並びに角柱まわりの流れの数値シミュレーションを行った。得られた結果を既に公表されている実験データと比較したところ抗力の時間平均値、並びに揚力のRMS値等において良く一致することが確認された他、物体の振動数と物体から放出されるカルマン渦列の周波数が一致するロックイン現象も捕らえることができ、実験事実を極めて良く再現することが検証された。2.数値計算コードの最適化並びに流体関連振動問題における様々な現象の解明を目的とした振動物体曵航水槽装置を新たに設計し、完成した。次年度以降、この水槽により、様々な条件の実験を行い、現象の解明並びに計算コードの最適化を行う予定である。本研究では、汎用性の高いEWS対応の移動境界非圧縮流れの計算法の開発を目標として、これまでに発展させたラグランジュ直接法としての高精度渦法を移動境界を伴う流れ解析に拡張し、典型的な移動境界問題である振動物体まわりの剥離流れに適用して、同一条件の系統的な水槽実験結果および公表されている実験データと詳細に比較してその有効性を検証することを目的としている。その手法の有効性を検証するため、一様流中におかれた円柱が渦放出によって励起され自由振動す円柱まわりの流れのシミュレーションを行なった。

得られた結果を既に公表されている実験データと比較した結果、特徴的なフローパターンとなりうる計算条件において実験事実を極めて良く再現することが確認され、実験では得ることが困難であった円柱の移動軌跡や抗力や揚力の時間変化などがシミュレートされ、流体関連振動問題に対して本手法は大変有用で、かつ頑丈な解析ツールであることが確認された。2.数値計算コードの最適化ならびに流体関連振動問題における様々な現象の解明を行うことを目的として新規に設計・作成した振動物体曳航水槽装置を用いて、移動方向に強制的に並進振動している円柱からの渦放出のフローパターンの可視化観測と円柱に作用する力の計測実験を行った。得られた結果を既に公表されている実験データと比較した結果、特徴的な現象を本実験装置はとらえることができることが確認された。今後、本水槽を用いて様々な条件の実験を行い、現象の解明並びに計算コードの最適化を行う予定である。本研究では、実用性および汎用性の高い、EWSまたはパーソナルコンピュータ等の小規模計算機で実行できる移動境界を含む非定常非圧縮粘性流れの解析手法の確立を目的とし、これまでに発展させてきたラグランジュ直接解法としての高精度渦法に移動境界条件を取り入れた解析技法を新たに開発した。その技法を典型的な移動境界を持つ流れの問題である、振動物体まわりの流れ解析に適用した。また、同一条件の系統的な水槽実験を合わせて行い、手法の有効性の評価、検証を行った。本年度の研究実績として以下の結果が得られた。流れと垂直方向または平行方向に強制振動する円柱まわりの流れ解析に適用した結果、円柱の振動数と後流に形成される渦の発生周波数が同期するLock-in現象が再現され、計算によって得られたLock-in現象が生じる円柱の振動数と振幅の領域は、実験結果と非常に良く一致した。また、後流に形成される渦の構造についても実験結果をよく再現し、特に流れと平行方向に振動させた場合に観測される、非対称のカルマン渦配列から、対称の双子渦配列への変化、並びにそれが形成される円柱の振動条件についても実験結果を極めてよく再現することが確認された。更に、水槽を用いた系統的な可視化計測実験を行い、計算結果の妥当性を確認した他、現在あまり詳しく調査されていない流体関連振動問題における、過度特性等を計測し、現象の解明、シミュレーションの検証用データベースの作成に着手した。また、開発したシミュレーション技法を実際の流体機械の流動特性や振動翼まわりの流れ解析に適用し、流体機械の性能向上の解析等への適用の可能性を明らかにした。
注意欠陥多動性障害児の母親における虐待発生のメカニズム

本研究の目的は、ADHD児の母親の愛着感の側面から虐待発生のメカニズムを明らかにすることである。計33項目の愛着尺度を作成した。ADHD児の母親は、「実際の愛着感」と「理想とする愛着感」に乖離があることが考えられ、同じ質問項目を用いて現実の愛着感と理想の愛着感を問うた。因子分析(主因子法・プロマックス回転)の結果、「対児感情」「子どもの理解」「子どもに対する態度」の3因子を抽出した。現実の愛着感は理想より有意に低く、「理想ー現実」の値が大きく乖離している母親が多く存在していることが伺えた。否定的な感情が肯定的な感情より高いほど乖離が大きくなり、虐待が発生する可能性が高くなることが考えられた。一般的に虐待が起こる母親の特徴として、子どもの行動をネガティブと評価する認知の仕方に個人差があり、歪みがあることが明らかにされている。また、母親の子どもに対する愛着感は虐待行為と関連があることが指摘されている。実際、ADHD児は虐待を受けるリスクが高い。そこで、昨年度のインタビュー結果、母親の子どもに対する認知・愛着、虐待に関する先行研究の結果をもとに、ADHD児を持つ母親に特化した質問紙(尺度項目)を作成した。この質問紙をADHDと医師から診断された子どもの母親に配布し、研究への協力を依頼した。子どもがADHDと診断を受けるのは、集団行動を求められる幼児期から学童期の頃が多く、特に学童期に周囲の者から集団行動の困難さが指摘されやすいことから、学童の母親を研究対象とした。研究フィールドは、筆者のこれまでの研究で協力を得られた母親、研究協力者である医師の担当患者、小学校関係者を介して協力を得られる母親とし、現在、データ収集中である。データ収集数の目標を100以上とし、100に達した時点で因子分析を実施する予定である。ADHD児の母親に特徴的な認知スタイルを明らかにするためには、比較対照群として健常な母親に特徴的な認知スタイルも明らかにする必要がある。そこで、子どもの年齢や性別、家族構成などの属性が類似した通常学級児の母親にも質問紙を配布することし、現在、フィールド開拓中である。対照群もADHD群と同様に、100以上のデータを収集予定である。申請者の研究から、注意欠陥多動性障害(以下、ADHD)児の母親は、子どもの行動をネガティブと評価する認知の仕方に個人差があることが示唆されている。虐待の危険因子として認知の歪みが指摘されているが、実際、ADHD児は虐待を受けるリスクが高い。本研究は、ADHD児の母親の子どもの行動に対する認知に着目し、虐待発生のメカニズムをモデル化し、その結果をもとに援助方法を検討することを目的としている。平成24年度は以下のことに取り組んだ。まず、子どもの行動に対する母親の認知に関する先行研究、母親の認知と虐待行為との関連についての先行研究、虐待行為が発生しやすい母子間のやりとり(状況)に関する先行研究を整理した。そして、これらの結果をもとに、ADHD児の行動に対する母親の認知の枠組みの様相を探るためのインタビュー調査を2パターン行うこととした。1つはイラストを用いたインタビューである。母親の虐待行為は、子どもの反抗的な行動が端緒になっており、特に食事や睡眠などの日常生活場面で母親は衝動的感情を抱きやすいことが考えられた。そこで、これらの状況を加味した場面を設定してイラストに表現し、状況の説明文とイラストを用いてインタビューを行う。もう1つは、育児上の困難について尋ね、ADHD児の母親に特徴的な子どもの行動の認知の仕方を明らかにするための半構成的インタビューを行う。これらをもって本学の倫理委員会に申請し受理され、現在、インタビューを実施している。本研究は、注意欠陥多動性障害児の母親の認知・愛着スタイルに着目して虐待発生のメカニズムを明らかにすることを目的としている。昨年度作成した注意欠陥多動性障害児の母親に特化した認知・愛着に関する質問紙(尺度項目)、その他の属性についての質問紙への回答を、医師から注意欠陥多動性障害と診断を受けた子どもの母親に依頼していった。被験者は、筆者のこれまでの研究で協力を得ることができた母親、研究協力者である医師の担当患者で研究参加の同意が得られた母親や親の会、小学校関係者を介して協力が得られた母親をリクルートした。また、新規フィールド開拓として、研究協力者を通じて、協力を仰ぐことができる医師、学校関係者、親の会関係者をさらに紹介してもらっている。注意欠陥多動性障害児の母親に特徴的な認知・愛着スタイル、虐待発生のメカニズムを明らかにするためには、定型発達児の母親にも同じ質問紙に回答をしてもらい、2群を比較する必要がある。そこで、これまでに収集した注意欠陥多動性障害児群のデータを分析して、子どもの年齢・性別、母親の年齢、家族構成などの属性の傾向を検討した。そして、その属性と類似した通常学級に所属している子どもの母親を定型発達児群としてフィールドを開拓し、質問紙を配布した。30名のデータを収集したところで予備的検討を行い、各尺度項目の平均、標準偏差、最大値、最小値、歪度、尖度、分布を確認し、回答傾向の偏りを検討した。現在、データ収集中である。2群ともにデータ収集数の目標を100以上とし、100に達した時点で分析に取り掛かる予定である。本研究は、注意欠陥多動性障害(以下、ADHD)児の母親の認知・愛着スタイルに着目して虐待発生のメカニズムを明らかにすることを目的としている。

ADHD児の母親に特化した認知・愛着に関する質問紙を作成し、100名以上の被験者から回答を回収することを目標にデータ収集をした(同じ質問項目を用いて、現在子どもに対して抱いている愛着感と理想の愛着感を尋ねた)。また、ADHD群のデータ収集と並行して、健常児の母親にも同じ質問紙への回答を依頼した。2群ともに目標の100名に到達したところで以下の手順で分析を行った。ADHD群における現実の愛着感の質問項目について、主因子法およびプロマックス回転による因子分析を行い、抽出した因子ごとに2群の現実と理想の得点を算出した。独立した2群の現実と理想の因子得点の比較には、Mann-WhitneyのU検定、同一群内で現実と理想の因子得点の比較には、Wilcoxon順位和検定を用いた。2群の現実と理想の因子ごとの得点の差についてヒストグラムを作成し分布特性を検討した。因子分析の結果、「対児感情」「子どもの理解」「子どもに対する態度」の3因子構造の解釈が妥当であることが示唆された。Mann-Whitney U検定の結果、現実の愛着感3因子は対照群の方が有意に得点が高かったが、理想の愛着感3因子に関しては2群間で有意差は認めなかった。Wilcoxon順位和検定の結果、2群ともに現実と理想の愛着感3因子間で有意差を認めた。ヒストグラムではADHD群の方が分布が負の方向に歪んだ分布を示していた。本研究の目的は、ADHD児の母親の愛着感の側面から虐待発生のメカニズムを明らかにすることである。計33項目の愛着尺度を作成した。ADHD児の母親は、「実際の愛着感」と「理想とする愛着感」に乖離があることが考えられ、同じ質問項目を用いて現実の愛着感と理想の愛着感を問うた。因子分析(主因子法・プロマックス回転)の結果、「対児感情」「子どもの理解」「子どもに対する態度」の3因子を抽出した。現実の愛着感は理想より有意に低く、「理想ー現実」の値が大きく乖離している母親が多く存在していることが伺えた。否定的な感情が肯定的な感情より高いほど乖離が大きくなり、虐待が発生する可能性が高くなることが考えられた。注意欠陥多動性障害児はクラスに約1名の割合で存在するが、医師から診断を受け、なおかつ研究協力が得られる母親を100名以上募ることは容易ではない。また、被験者として新たに注意欠陥多動性障害児群の母親と属性が似た定型発達児の母親を含めていくこととし、平成26年度から新規に研究フィールドを開拓しつつデータ収集をしているため。精神看護学今後も注意欠陥多動性障害児群、定型発達児群ともに新規にフィールドを開拓してデータ数を増やしていく。ADHD児はクラスに約1名の割合で存在するが、既に診断を受け、なお且つ研究協力が得られる母親を約100名募ることが難しい。また、研究対象者にADHD群の属性に類似した健常児の母親を含めることしたため、新規フィールド開拓に時間を要している。当初の予定に従って、子どもの行動に対する認知の様相を探るために自由記述式アンケートを実施したが、得られたデータをみてみると詳細な内容は読み取りにくいことが分かった。そこでインタビュー法に変更したことにより、タイムスケジュールより若干遅れている。質問紙配布が予定通り進まなかったため。
配位空間で働く配位子間相互作用を用いた金属錯体の光機能性制御

Cis,trans-[Re(dmb)(CO)_2(PR^1R^2R^3)(PR^4R^5R^6)]+([Re(PR^1R^2R^3)(PR^4R^5R^6)]+)のフェニル基数を変えた一連の錯体を台成した。dmb配位子とリン上の置換基との間に働く分子内芳香環相互作用によるレニウム(I)錯体の構造変化と光物性の相関を調べた結果、その相互作用によつてレニウム(I)錯体からデュアルエミッションが観測できることを見出した。結晶構造解析と^lH-NMRスペクトルの詳細を比較検討した結果、溶液中においてRe-P結合を軸としてリン配位子は回転しているが、リン配位子の2つの置換基がdmb配位子側を向く配座と、dmb配位子上にリン配位子の置換基が1つだけ向く配座が存在することが明らかになった。また、リン上のフェニル基数に応じて、この2種類の配座の存在比率が変化することも分かった。いずれの錯体も、アセトニトリル中で発光が観測された。[Re(PPh_3)_2]及び[Re(PR_3)_2]+(R=アルキル基)の発光減衰はいずれも1成分で解析されたが、前者の発光寿命は1長く、後者は短寿命であった。一方、PPh_2R及びPPhR_2を配位した錯体の発光減衰は、少なくとも2成分解析が必要であった。リン配位子上のフェニル基数が増加するに従い、長寿命成分の割合が増加し、短寿命成分の割合は減少した。これは、リン配位子のフェニル基とdmb配位子の間のπ-π相互作用が相対的に強く発現する構造と弱く発現する構造が溶液中に混在しているため、これら異なる2種の配座異性体からデュアルエミッションが観測されたと考えられる。【CH-π-π相互作用を活用した単核レニウム(I)錯体の物性および光触媒能の制御】リン配位子をビピリジンのシス位に2つ導入することで、配位空間において働く"弱い"相互作用を発現させることに成功し2。特にトリアリールホスフィンを2つ導入した錯体において、錯体の基底状態における物性だけではなく、励起状態における物性・反応性にも大きな影響が観測された。すなわち、配位子間にCH(aryl)-π(pyridyl)-π=(aryl)相互作用を導入すると、錯体の吸収は長波長化するが、発光波長は逆に短波長シフトし、励起寿命は長くなる。その結果、励起状態の酸化還元特性も向上した。配位空間に弱い相互作用を導入することで、同じ割合で消光される錯体でも、約35nm吸収を長波長化させることができる。錯体の光触媒能も、配位空間で働くCH-π-π相互作用を導入することで、大幅に向上することが分かった。トリアリールホスフィンを2つ導入した錯体は、CO2を効率よく還元する光触媒としても働くことが分かった。ところが、CH-π-π花相互作用を持たない錯体は、光触媒特性をほとんど示さないことが分かった。【リング状レニウム(I)多核錯体の発光挙動】我々が発見した新規光配位子交換反応を活用することで、Re(I)錯体が2-10個環状に連結したオリゴマーの系統的合成法を確立した。これらリング状レニウム(I)多核錯体は室温溶液中で発光するが、その強度は、核数と架橋配位子の長さや剛直性に依存して変化した。立体障害のために架橋配位子周りの回転が阻害され、配位子間で働く弱い相互作用が、オリゴマー全体に拡がった構造を取るときに、対応する単核錯体に比べ、数倍の発光効率を示すことが分かった。

これは、リン配位子のフェニル基とdmb配位子の間のπ-π相互作用が相対的に強く発現する構造と弱く発現する構造が溶液中に混在しているため、これら異なる2種の配座異性体からデュアルエミッションが観測されたと考えられる。
ネットワーク実験室を用いた実験用eラーニング教材開発研究

本研究で提案したネットワーク実験室とは,実験装置の遠隔操作を可能とし,生の実験データと実験映像(顕微鏡映像&実験システム全景映像)を同期して保存する機能を有した実験システムで,いつでもどこでもだれでもが実験を可能とするユビキタスな実験室を目指したものである.LEDの電流電圧特性実験をネットワーク実験室用コンテンツとしてプラットフォーム仕様を確定し,開発を行った.具体的には,評価サンプルの選択と,測定条件を遠隔で行うことを可能とし,任意の再生速度で再現実験を可能とした.またネットワーク実験室用のCMSは,1.複数のネットワーク実験室の管理,2.実験コンテンツの自己増殖システムの構築,および3.ユーザ管理を目的としてプラットフォーム設計を行った.CMSは処理負荷分散と回線負荷分散を行うため,コンテンツ情報を扱うWebサーバと遠隔実験プログラム,再現実験プログラムと実験データを扱うFTPサーバに分離した.また計測機器の遠隔制御は,LAN/GPIB Gateway,LAN/USBハブを採用し,GPIB,RS232CとUSBのインタフェースを内蔵する計測機器群のコントロールを行った.実験映像を扱うため,回線トラフィックのCMSアクセス状況の検証実験を行ったが,複数ユーザの同時アクセスにも関らず,支障なく運用することを確認した.本研究で開発したネットワーク実験室用コンテンツとCMSのプラットフォームは,今後新たに必要とされる実験用eラーニングコンテンツの有効な手法として展開が期待される.本研究で提案したネットワーク実験室とは,実験装置の遠隔操作を可能とし,生の実験データと実験映像(顕微鏡映像&実験システム全景映像)を同期して保存する機能を有した実験システムで,いつでもどこでもだれでもが実験を可能とするユビキタスな実験室を目指したものである.LEDの電流電圧特性実験をネットワーク実験室用コンテンツとしてプラットフォーム仕様を確定し,開発を行った.具体的には,評価サンプルの選択と,測定条件を遠隔で行うことを可能とし,任意の再生速度で再現実験を可能とした.またネットワーク実験室用のCMSは,1.複数のネットワーク実験室の管理,2.実験コンテンツの自己増殖システムの構築,および3.ユーザ管理を目的としてプラットフォーム設計を行った.CMSは処理負荷分散と回線負荷分散を行うため,コンテンツ情報を扱うWebサーバと遠隔実験プログラム,再現実験プログラムと実験データを扱うFTPサーバに分離した.また計測機器の遠隔制御は,LAN/GPIB Gateway,LAN/USBハブを採用し,GPIB,RS232CとUSBのインタフェースを内蔵する計測機器群のコントロールを行った.実験映像を扱うため,回線トラフィックのCMSアクセス状況の検証実験を行ったが,複数ユーザの同時アクセスにも関らず,支障なく運用することを確認した.本研究で開発したネットワーク実験室用コンテンツとCMSのプラットフォームは,今後新たに必要とされる実験用eラーニングコンテンツの有効な手法として展開が期待される.我々の提案するネットワーク実験室とは、実験装置の遠隔操作を可能とし、生の実験データと実験映像(顕微鏡映像&実験システム全景映像)を同期して保存する機能を有した実験システムで、いつでもどこでもだれでもが実験を可能とするユビキタスな実験室を目指している。平成18年度は、ネットワーク実験室の実験装置として、半導体素子の電流電圧特性及びLEDのような発光素子の状態を顕微鏡映像で同時評価できるものとし、また速度可変の再現実験を可能とするように実験の計測データと顕微鏡映像、実験風景の映像を同期保存する仕組みを構築した。現在は、半導体デバイス講義において,教室に持参した遠隔操作用パソコンをLAN経由で上記ネットワーク実験室に接続し、複数の評価素子(チップLED)を適宜選択し、各素子毎に電流電圧特性評価を測定パラメータを変更しながら、デモンストレーション実験を行った。またアバランシア降伏条件のような非可逆特性を示す測定パラメータでの実験については、測定後直ちに再生速度を変えてリプレイ実験を行い、アバランシア降伏電流による発光状況をゆっくり見せることができクラス全員に臨場感のある実験を体感させることができた.平成19年度は、このデモンストレーション実験用教材システムとして構築したネットワーク実験室を実験用eラーニング教材システムにするため、XOOPSをCMSの核とし、自動的に実験コンテンツが教材となる自己増殖機能を持つ遠隔実験コンテンツサーバの構築を行う。教室での教師によるデモンストレーション実験だけでなく、学生が情報処理演習室等からネットワーク実験室にアクセスし、本物の半導体評価実験を実行し,そのとき得られた実験データ及び映像を自動的に、eラーニング用実験コンテンツサーバに組み込む仕組みを開発する予定である。本ネットワーク実験室の特徴は,遠隔実験を容易に行い,必要に応じて測定パラメータを変更し,追加実験を可能とする点,および任意速度で再現実験を可能とする点である.本ネットワーク実験室をユビキタスな実験教材システムとするためには,認証されたユーザがクライアントPCから遠隔実験測定用プログラムをダウンロードし,本物の実験をユーザの設定した条件で行い,その実験データをアップロードする機能および,他のユーザの実験データを用いた再現実験を行うための実験データのダウンロードする機能等を管理するコンテンツ管理システム(CMS)の開発を必要とした.本年度は,平成18年度に開発したネットワーク実験室用コンテンツ(LEDのIV特性と発光特性の相関実験およびアバランシア降伏条件のような非可逆的実験等)を用いて,ネットワーク実験室用のCMSのプラットフォーム開発を行った.具体的には,CMSの処理負荷分散を図るために,コンテンツ情報を扱うWebサーバと遠隔実験プログラム,再現実験プログラム,及び実験データを扱うFTPサーバを構築した.なおWebサーバは,XOOPSを核とし同モジュールを利用し,クライアントの認証も行う仕組みとした.実験データは,計測データと顕微鏡映像や実験風景の映像データからなるため,ネットワーク実験用CMSへのアクセスに対するトラフィック状況の検証実験を行った.

本実験コンテンツの映像は,動画ではなく,実験映像のJPEG画像のコマ送りによる擬似動画生成によるため,複数ユーザの同時アクセスによるトラフィック状況でも支障なく運用することを確認した.
モノリグノール類の輸送と重合を担うタンパク質

二次壁形成初期には、モノリグノール配糖体の一種であるコニフェリンがATP依存的に液胞中に活発に取り込まれ、細胞壁の木化が活発な段階になると液胞中から徐々に消失して行くことが明らかになった。モノリグノール類の輸送に関わるタンパク質の候補遺伝子にT-DNAが挿入されたシロイヌナズナを調べると、シリンギルリグニンの呈色反応であるモイレ反応で弱く呈色し、化学分析によりシリンギルリグニン量が少ない変異株が1つ見つかった。ヒノキの分化中木部を削り取り、超遠心機によりミクロソーム画分を得た。この画分にリグニン前駆物質と考えられる、コニフェリルアルコール、コニフェリン、シナピルァルコール、シリンジンなどを投与した。その結果、コニフェリンのみがATP存在下で活発な取り込みを示した。この取り込み活性をポプラのミクロソーム画分と比較すると、ヒノキではポプラのおよそ2倍の取り込み活性であった。続いて、ミクロソーム画分に様々な阻害剤を加えて、コニフェリンの取り込みを調べた。液胞膜タイプのATPaseの阻害剤を加えると、コニフェリンの取り込みは著しい阻害を受けた。また、プロトン消去剤を加えても、コニフェリンの取り込みは阻害を受げた。一方、細胞膜タイプのATPaseの阻害剤を加えても、コニフェリンの取り込みは阻害されなかった。さらにABCトランスポーターの阻害剤を加えても、コニフェリンの取り込みは阻害されなかった。これらの結果より、液胞膜上にあるATPaseがATP存在下でプロトンを液胞内に取り込むことでプロトンの濃度勾配が作られ、プロトンの濃度勾配解消のために液胞外にプロトンが運搬されるのと反対にコニフェリンが液胞内に輸送されるものと考察した。すなわち、液胞膜上に存在するアンチポーターがコニフェリンを液胞内に輸送するものと結論付けた。ヒノキの分化中木部を凍結乾燥しX線CT法で分化中木部を調べたところ、液胞内と思われる位置に針状の結晶が確認された。この結晶は、二次壁形成初期から中期の細胞中に観察されたが、二次壁の木化が活発な後期には消失した。この結果は、液胞中に蓄えられたコニフェリンが、木化の活発な時期に何ちか中メカニズムで細胞壁に輸送されたものと考えられる。リグニン前駆物質を輸送するタンパク質を特定するために、共発現解析によって、シロイヌナズナのリグニン生合成に関与すると考えられるトランスポータ遺伝子候補を絞り込んだ。すなわち、シロイヌナズナにおけるCAD、コニフェリン合成酵素と共発現しているトランスポータ遺伝子を、発現データベース解析サイト(CSB.DB、Cop、ACDMT)を用いて調べた。さらにATTED-IIと、共発現解析データより32の候補遺伝子を絞り込んだ。候補遺伝子周辺にT-DNAが挿入された変異体の種子を選択、ABRCから購入した。続いて、種子よりシロイヌナズナ変異体を栽培、その組織構造とリグニン分布を観察した。シロイヌナズナ野性型では、播種後5週目の花茎上端から3-4cmまでの部位は、原生道管のみが木化しており維管束間繊維は未発達であった。基部側では維管束間繊維が発達し、フロログルシン塩酸反応に強く反応したが、モイレ反応では基部近くでのみ弱い呈色が認められた。播種後6週目以降は花茎上部でも維管束間繊維が発達、モイレ反応に陽性であった。リグニントランスポーター候補遺伝子付近にT-DNAが挿入されたシロイヌナズナ変異体を栽培し、挿入ホモが確認できたものに関して組織観察を行なった。ほとんどの変異体は野性型と同様の組織構造とリグニン呈色反応を示したが、一部において野性型とは異なるリグニン呈色反応を示す変異体が存在した。絞り込んだ遺伝子がリグニン前駆物質の輸送に関与している可能性が示された。本研究の目的は、モノリグノール類の輸送に関わる膜タンパク質を特定することである。これまでの研究で、モノリグノール配糖体の一種であるコニフェリンが駅訪中に活発に取り込まれることが判明している。また、一旦液胞中に取り込まれたコニフェリンが、細胞壁の木化が活発な段階になると、液胞中から徐々に消失して行くことも確かめられている。本年度は、逆遺伝学的手法によりモノリグノール輸送に関わる膜タンパク質を明らかにすることである。シロイヌナズナ共発現解析データベース(CSB.DB、CoP、ACDMT)を用い、モノリグノール生合成関連の遺伝子(例えばPAL、COMT、CAD)発現と協調発現している遺伝子群、膜輸送関連遺伝子群、膜貫通ドメインを持つ遺伝子群などを検索し、これらの中より候補遺伝子を絞り込んだ。このようにして絞り込まれた候補遺伝子にT-DNAが挿入された種子をシロイヌナズナ生物資源センターより取得し、栽培した。

候補遺伝子にT-DNAが挿入されるとmRNAが分解されたり正しく翻訳されないため、モノリグノールトランスポーターが翻訳されなくなるものと考えられる。1012週間栽培したシロイヌナズナ変異株より花茎を採取し、維管束や維管束間繊維のリグニン分布を調べた。その結果、シリンギルリグニンの呈色反応であるモイレ反応で弱く呈色し、化学分析によりシリンギルリグニン量が少ないことが示された変異株が1つ見つかった。シロイヌナズナのcDNAライブラリより候補遺伝子のcDNAを取り出して大腸菌で大量発現させ、タバコBY-2培養細胞で過剰発現させた。蛍光顕微鏡で候補遺伝子の発現部位を確認した所、細胞膜上での発現が明らかとなった。