hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子性凝縮相における極端非平衡状態の生成とその物性の研究

1.物質をガラス化する方法として急速冷却は最も一般的な方法であるが、従来の熱量計では大きい冷却速度を得ることが困難であった.また急速冷却可能な装置では、精確な熱測定が困難であった.これら2つの要求を満たす熱量計を設計製作し、幾つかのガラス形成物質を研究した.この熱量計の改良点は、試料部とクライオスタットを取り外し可能としたことである.この装置によって、従来の急速冷却より100倍の速さで試料を冷却することが可能になった.この装置によって、これまで知られなかった緩和過程がグリセロールなどに乱された.2.体積と熱量の時間変化を同時に測定する装置を設計製作し、ガラスにおける体積緩和とエンタルピー緩和の関係を研究する方法を確立した.その方法をポリスチレンガラスに適用した.3.試料を極低温壁に蒸着することによって、液体急冷ではガラス化されない物質の非晶質固体を作る装置を設計製作した.その装置を中性子散乱および中性子回折実験のできる環境に設置し、非晶質の構造と分子運動を研究する手法を完成した.その装置によって非晶質氷の性質を研究した.蒸着非晶質氷のアニーリング効果がはじめて見だされた.4.炭化水素や、アルコールのガラス状態を熱量計内に作り、そのエントロピーを精確に測定した.エントロピーと緩和時間の間にアダム・ギブズの関係があることを確立し、ガラスのフラジリティと短距離秩序の関係を明確にした.相関をもって再配向する領域の大きさを配向エントロピーの温度依存性から決定した.1.物質をガラス化する方法として急速冷却は最も一般的な方法であるが、従来の熱量計では大きい冷却速度を得ることが困難であった.また急速冷却可能な装置では、精確な熱測定が困難であった.これら2つの要求を満たす熱量計を設計製作し、幾つかのガラス形成物質を研究した.この熱量計の改良点は、試料部とクライオスタットを取り外し可能としたことである.この装置によって、従来の急速冷却より100倍の速さで試料を冷却することが可能になった.この装置によって、これまで知られなかった緩和過程がグリセロールなどに乱された.2.体積と熱量の時間変化を同時に測定する装置を設計製作し、ガラスにおける体積緩和とエンタルピー緩和の関係を研究する方法を確立した.その方法をポリスチレンガラスに適用した.3.試料を極低温壁に蒸着することによって、液体急冷ではガラス化されない物質の非晶質固体を作る装置を設計製作した.その装置を中性子散乱および中性子回折実験のできる環境に設置し、非晶質の構造と分子運動を研究する手法を完成した.その装置によって非晶質氷の性質を研究した.蒸着非晶質氷のアニーリング効果がはじめて見だされた.4.炭化水素や、アルコールのガラス状態を熱量計内に作り、そのエントロピーを精確に測定した.エントロピーと緩和時間の間にアダム・ギブズの関係があることを確立し、ガラスのフラジリティと短距離秩序の関係を明確にした.相関をもって再配向する領域の大きさを配向エントロピーの温度依存性から決定した.ガラス状態や非晶質固体における様々の物性現象は結晶の場合と違って、構造上の周期性がないために無秩序性に起因する特異な側面ある.そこに見られる現象は大きく2つに分けられる.第一は緩和過程に結びつくもので、ガラス転移を代表として、α緩和、β緩和、緩和の非指数関数性、緩和時間の非アレニウム性などの深い未解決問題がある.ガラス転移における緩和過程を研究するうえで、現在もっとも必要とされる事柄の一つは、様々の程度に乱れたガラス状態を同一物質で実現することである.当科学研究補助金によって気相から直接に極低温の金属表面に分子を蒸着することにより、極めて無秩序性の高い試料を生成することが可能となった.また液体試料を急冷することによって高いエンタルピーと高いエントロピーをもつガラス状態を実現する装置が完成した.この装置による冷却速度は従来の液体急冷法で得られる速度の約1000倍に達する.非晶質に関する第2の論点は極低温における過剰熱容量とそれに関連した振動状態密度である.3メチルペンタンやグリセリン等の蒸着試料、急冷試料について、中性子非弾性散乱実験と低温熱容量測定によって、分子性非晶質の振動特性(ボゾンピーク)を定量的に解析する方法を確立した.物質の熱的性質の測定は多年にわたる研究の積み重ねによって進歩し、精度・確度ともに非常に高い域に達しているが、これまでの測定装置には大きい制約があった。それは非平衡状態にある物質を積極的に研究対象とすることができないことである。本研究では熱量計の外部で低温に凍結させた試料を迅速に熱量計内にセットすることができる装置を設計製作した。その原理は次の通りである。熱量計をクライオスタット本体とその中心に挿入する試料部分に分け、取り外し可能の構造とする。後者をその構造からセンタースティックと呼ぶ。センタースティックは試料容器を下端に取り付けた約1m長のステンレス鋼製の柱である。試料は室温において試料容器に入れた後、気密に封入する。その状態では安定平衡液体である。凍結試料を作るには、試料容器を液体窒素に浸す。そのとき冷却速度は毎分数百ケルビンに達する。急速冷却によって多くの液体は結晶化することなく凍結非晶質となる。

もっと早い冷却を必要とする物質のガラス化(非晶質化)には、液体窒素で冷却した銅板上にその液体を滴下する方法をとる。この方法によると毎分数万ケルビンの冷却速度が得られる。こうして非晶化された試料を前もって冷却した試料容器に入れ、シールし、センタースティックに取りつける。この方法によって、熱平衡から極度に隔たった非晶質状態をつくことができた。この研究の最も重要な点は、こうして得られた非晶質の物性と熱平衡への緩和を従来の熱量計とまったく同じ精度・確度をもって測定できるようになったことである。今年度は急冷および超急冷法によって生成するガラス性物質を中性子散乱と熱測定および誘電率測定によって研究した.1.ガラス性結晶シクロオクタノールにおける分子配向の無秩序性の凍結この物質の配向無秩序相I中性子散乱実験を行い、2.5meVに低エネルギー励起による散乱強度のピークを見出した.また少し配向秩序化の進んだ結晶相IIにおいても低エネルギー励起によるボゾンピークを見出した.熱測定から、ガラス転移において遅い緩和が広い温度範囲に生じることを見出した.2.塩化リシウム等の水溶液を急速冷却し、ガラス状態を得た.このガラス性物質の低温熱容量が同組成の結晶と較べて3ないし4倍の大きいことを見出した.また中性子散乱の測定から水分子の回転振動よる散乱とボゾンピークをみだした.3.メタ燐酸アルカリガラスを超急冷法でつくり、低温熱測定を行った.その結果からナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウム塩について、40-20cm-1の領域に0.3-0.5自由度に相当する過剰状態密度があることを見出した.またガラス状態の誘電率が結晶のものよりも大きく、その温度依存性も約4倍の大きさであることを見出した.これらは物理学会等で発表済みまたは発表予定である.1.塩化リチウム、塩化ベリリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムの水溶液の水溶液を急冷することにより、非晶質固体(ガラス状態)をつくり、低温熱容量、中性子非弾性散乱、および中性子回折の実験を行った.また水を低温壁に蒸着することにより非晶質氷を生成しこの中性子非弾性散乱強度を測定した.水溶液系のすべてについて、10-15ケルビンの温度において非晶質は結晶化させたものより3-5倍の熱容量をもつことがわかった.また、中性子散乱では4-5meVに過剰の散乱強度が現れた.水溶液系ガラスではボゾンピークが存在しないとされてきたが、熱および中性子散乱の結果はともにその存在を明確に示した.また蒸着非晶質氷の中性子散乱からも、2-5meVの領域にに結晶状態に比べて大きい過剰のの状態密度を見出した.さらに水分子の回転振動にあたる領域(40-70meV)には結晶氷より低くいエネルギーにシフトした散乱強度を得た.また試料のアニーリングによってこれらは高いエネルギーにシフトし、結晶のスペクトルに近づくことが明らかとなった.今後これらの結果をソフトホテンシャルモデルと比較する.2.ガラス状態にあるメタ燐酸アルカリ塩の熱容量を極低温から測定し、また同じ試料を熱処理によって結晶化させたものの熱容量を測定した.10-40Kにおいて、Na,K,Rb,Csすべてのメタ燐酸塩非晶質が結晶化試料に比較して最大約3倍の熱容量をもつことを見出し、その解析によって、低エネルギー励起に関係する状態密度を得た.以上の結果は非晶質の動的性質に関する最も確実な定量的解析である.
Th17サブセットが炎症性疾患特に膠原病において果たす役割の解析

最近同定された新規ヘルパーT(Th)細胞サブセットであるTh17細胞の分化メカニズムを理解するためにTh1,Th2,Th17各細胞を試験管内で分化させ、経時的トランスクリプトーム解析を行った。Th17分化の過程で転写因子c-Mafの発現が著増していることが分かり、次いでc-Mafトランスジェニックマウスを解析したところほとんどのTh細胞がメモリー細胞の表現型を示し、c-MafがメモリーTh分化にも重要な役割を果たすことが示唆された。当院リウマチ膠原病科に入院した各種膠原病患者の末梢血検体を用いた解析によって、SLE患者の末梢血単核球由来のサイトカインはIL-4よりもIL-17優位であり、従ってTh2よりもむしろTh17型に偏っていることが明らかになった。ベーチェット病ではTh1型のサイトカイン(IFN-γ)産生パターンが示された。関節リウマチ患者では明らかな偏りが認められなかったが、興味深いことに生物製剤(infliximab)投与後に、単核球由来サイトカインの産生が増加することが判明した。これは当初の予想とは異なる結果であり、現在そのメカニズムを解析中である。一方マウス由来のナイーブヘルパーT細胞を用いたトランスクリプトーム解析の結果から、Th17分化の過程で発現が増強する転写因子が同定された。この転写因子はIL-6刺激によって誘導されることが示唆されたが、Th17細胞分化における転写のターゲットは、プロモーター解析およびトランスジェニックマウス由来のヘルパーT細胞を利用した解析からIL-23受容体であることが示された。Il-23はTh17細胞の増殖に重要な役割を果たすサイトカインであり、IL-6と同様にStat3を活性化することが知られている。このことからTh17分化における新規のポジティブ・フィードバックのメカニズムが明らかとなった。また、本転写因子と、Th2分化のマスターレギュレーター転写因子とされるGATA-3の発現比がTh2及びTh17分化を規定することが考えられ、この比率を調節することが可能になれば生体の免疫応答を制御できることが示唆された。前年度、マウス由来のナイーブヘルパーT細胞を用いたトランスクリプトーム解析の結果から、Th17分化の過程で転写因子c-Mafの発現が増強することが示され、そのターゲット遺伝子の候補としてIL-23受容体が同定された。本年度はc-MafおよびGATA-3トランスジェニック(Tg)マウスを用いてTh17分化におけるこれらの転写因子の役割を解析した。GATA-3TgマウスはTh17分化条件でもIL-17産生が減弱しており、Th2分化への偏りが一因と考えられた。また予想通りc-MafTgマウスにおけるIL-17産生は亢進していたが、そのメカニズムとしては同TgマウスにおいてメモリーCD4陽性T細胞の比率が極端に増加していることが一因として考えられた。また前年度に関節リウマチ患者の末梢血検体を用いた解析によって、生物製剤(Infliximab)投与後に、単核球由来サイトカインの産生が増加することが判明したが、同様の傾向は別種の生物製剤(Tocilizmab)でも同様であった。このメカニズムを明らかにするためマウスをII型コラーゲンで免疫する系を利用し、炎症が惹起されている場合に特異的抗原でin vitroの刺激を行うとサイトカイン産生は増強しているが非特異的な刺激の場合はむしろサイトカイン産生が減弱することが確認された。これは一種のネガティブフィードバックシステムと考えられるが、制御性T細胞がこのフィードバックを担っている可能性を考え現在研究を継続している。これまでにマウスナイーブTh細胞をTh1,Th2,Th17の各分化条件で培養し、トランスクリプトーム解析を行って、Th17細胞で転写因子c-Mafの発現が高いことを見出した。更にc-Mafの転写標的の一つにIL-23の受容体があることを明らかにした。T細胞特異的c-Mafトランスジェニックマウスを解析したところ予想通りIL-17高産生性であったが、意外なことに脾臓のTh細胞がほぼ全てメモリー細胞の表現型を示していた。このことからc-MafがTh17細胞の分化に重要なだけでなく、メモリーTh細胞の分化あるいは維持に重要であることが示唆された。野生型マウスのTh細胞を、T細胞を持たないRag-2欠損マウスに移入するとメモリー様Th細胞に変化することが知られている。この細胞を解析したところ、確かにc-Mafの発現が高いことが確認された。最後にc-Maf欠損Th細胞(c-Mafのホモ欠損マウスは胎性致死であるため、c-Mafホモ欠損胎仔由来の肝細胞を造血幹細胞としてX線照射Rag-2欠損マウスに移入しキメラマウスを作成した。このマウスにおいて分化してくるT細胞は全てc-Mafを欠損していると考えられる。)を解析したところ、予想通りIL-17,IL-23受容体の発現は野生型のそれに比べて低下していた。
自由記述式コースウェアに対応したＬＭＳの開発と学習データの分析

本研究では,自由記述式のコースウェアを対象に,合格点に到達しない場合は繰り返し学習を行うことによって個別学習が可能なSCORM1.3対応LMSを開発した。また,C言語及び英語のコースウェアを作成し,授業で運用することによって,得られた学習データ(得点と学習時間)をMTS(マハラノビス・タグチ・システム)で分析する新しい方法を提案した。この結果,同一学習者へ問題項目を再提示することなく,コースウェアの構成に影響を及ぼす問題項目を推定した。自由記述式と選択式の繰り返し学習型コースウェアを比較することによって,学習者や問題項目の差異を明らかにした。研究課題に関して,平成25年度は次の研究成果を得ることができた。(1)前年度までのSCORM対応型LMSは,PCの利用者を対象に開発したため,スマートフォンやタブレットなど,アプレット機能を有していないモバイル端末では利用することができない問題点があった。そこで本年度は,アプレット機能に依存しない,かつこれまでに作成されたコースウェアを変更することなくPC以外のモバイル端末でも利用可能なSCORM対応型LMSプログラムを開発した。(2)前年度はCプログラミングの選択式コースウェアを作成した。本年度は,更に様々なコースウェアを利用できるよう,新たに自由記述式英語の繰り返し学習型コースウェアを作成した。(3)前年度は仮想教員グループを用いて単位空間を作成し,MT(マハラノビス・タグチ)システムを用いて学習データを分析した。しかし,メンバシップ関数を用いなければならない問題点があった。そこで本年度は,合格点に到達した最終の学習時間を用いて単位空間を作成し,選択式と自由記述式の各コースウェアにおけるマハラノビス距離の特徴を明らかにした。また,SN比を求め,MTシステムにより学習時間を長引かせる問題項目を明らかにした。(4)繰り返し学習型演習問題のコースウェアを対象として,本年度は新たに,単純加算のクレペリン学習過程における回答中の脳波(定常状態)を測定した。学習中の脳波をノンパラメトリックなFFT法と,パラメトリックな自己回帰モデルで分析した。回答数と周波数含有率との関係を明らかにし,結果の妥当性を両手法によって示した。また,自己回帰モデルから,モデル次数が低くなるとクレペリン作業の平均回答数が高くなる傾向を明らかにした。自由記述式コースウェアに対応したLMSの開発と学習データの分析について,次の研究成果が得られた。(1)LMSの開発LMS(学習支援システム)で学習を行う場合,ユーザが問題を自由に選択すると回答が暗記されやすい状況が発生する。このため,SCORMではマニフェストファイルの記述によって,ランダム出題を可能としている。しかし,ランダム関数を使用すると,複数回学習したときに出題頻度の差が生じる問題点がある。本研究では,M系列乱数を用いて擬似的に一様分布で,任意の問題数のランダム出題を提示可能とするSCORM対応のLMSを開発した。問題名はユーザが問題を自由に選択できないように非表示にした。また,M系列乱数の発生には初期値が必要なため,ユーザに応じて異なる初期値のランダム出題を発生するようにした。この結果,周期の長い問題が出題可能となり,問題名と回答だけを暗記することのないシステムとなった。(2)学習データのMTS法による分析学習支援システムを用いたコースウェアの回答によって得られる学習データには,得点と学習時間がある。繰り返し型コースウェアでは,全学習者が合格点に到達するため,学習時間が分析法の対象となる。本研究では, Cプログラミング繰り返し型コースウェアを対象に,基準空間として仮想教員グループの学習時間を用い,メンバシップ関数を用いて学習時間を有限の値に変換し,マハラノビス距離によって学習時間を分析する方法を提案した。この結果,学習時間の短いグループと長いグループとに2分類した。本提案手法の妥当性は,実測値と比較することによって確認し,学習時間を長引かせる問題項目を明らかにした。また,マハラノビス距離を直交表へ割付けることによってSN比を求め,問題項目のコースウェアに及ぼす定量的な影響を分析した。更に,任意の問題項目で構成されるコースウェアの学習時間を推定した。本年度は次の2件の研究を中心に論文発表を行った。(1)前年度までによって,コンテンツの再利用・共有とLMS(学習管理システム)の相互運用とを兼ね備えたSCORM対応のLMS(学習支援システム)を開発してきた。本年度はLMSを運用するために,語学力強化を目的として2つのコースウェアを開発した。一つは四択式の中から正答を選ぶ英単語の選択式問題である。もう一つは英文法を記述式で回答する問題形式である。合計1000問近いコンテンツをデータベースに登録した。(これらの成果は国際会議タイTESOL2015で発表した。)

(2)eラーニングでは合格点に到達するまでの学習時間が評価の対象となる。従来の研究では,任意の問題項目で構成されるコースウェアの学習時間の推定はできない問題点がある。本年度は,これらの問題点を解決するため,品質管理の分野で用いられているMTS(マハラノビス・タグチ・システム)の教育工学への適用を提案した。すなわち,繰り返し学習型の選択式(英単語)と記述式(英文法)の各コースウェアを対象に,それぞれ90%以上と80%以上で合格点に到達した繰り返し最終の学習時間を用いて単位空間を作成し,MTSに適用して分析した。分析の結果,選択式では短時間に回答できるため,学習者数は徐々に減少するが,繰り返し回数が多いために長引き,その要因は主に熟語であることを明らかにした。また,直交表を用いてマハラノビス距離からSN比を求め,学習時間を長引かせる問題項目を明らかにし,任意の問題項目で構成されるコースウェアの学習時間のSN比を推定した。一方,記述式では長引かずに学習時間の短い学習者と長い学習者に2分化され,学習者は主に過去形を苦手とする傾向を明らかにした。(これらの成果は電子情報通信学会論文誌Dの2015年1月号「多様化する学習・教育支援論文特集」で発表した。)教育情報工学当該年度の研究目標は「前年度までに開発したLMSの運用によって,課題や問題点を明らかにする。また,LMSの運用によって得られる学習者のデータを分析する」ことである。これに対して,具体的には次の展開を行い,各研究成果を学会などで発表したが,課題も残されたため「おおむね順調」とした。(1)前年度までに開発したLMSでは,アプレットが利用できないブラウザではコースウェアが利用できない問題点があった。これらの問題点をブラウザを用いる方法とアプリを用いる方法の2通りによって,従来のPCに加え,モバイル端末でも学習可能なLMSを開発した。しかし,モバイル端末でのSCORM対応化は一部の機能に限定されるため,どのようなコースウェアでも対応できるようにすることが今後の課題である。(2)前年度はLMSの運用によって得られた繰り返し型コースウェアの学習データ(学習時間)をMTシステムで分析した。しかし,単位空間を仮想教員の学習時間で作成しなければならない問題点があった。この問題点を解決するため,合格点に到達した最終の学習時間を用いて作成する方法を提案した。また,LMSの運用によって得られる選択式と自由記述式の各コースウェアの学習時間をMTシステムで分析し,各コースウェアの特徴を明らかにし,学習時間を長引かせる要因を明らかにした。しかし,作成した単位空間の妥当性を検証する必要があり,得られた結果が普遍的であるかを様々なコースウェアで検討することが今後の課題である。(3)繰り返し学習型コース
高分子発泡体のセル構造不均一性と力学物性の関係

前年度までに行ってきたセル構造の系統的に異なる中程度に発泡したポリエチレン発泡体について、圧縮試験により得られる力学挙動とセル構造の関係をより詳細に理解するため、モデル構築を引き続き行った。これまでは1次元的に近似していたモデルを2,3次元にも適用できるようにするよう拡張した。1次元モデルではセルの強度分布の情報は反映できるものの、個々のセル間の相互作用が無視される形となってしまうため、実験データを再現することを目指す際に必ずしも適切なモデルとは言えない。2,3次元では隣接するセル同士のひずみが相互に関係するため、あるセルが大きく変形すると周囲のセルも巻き込まれるような形で変形される。連続場記述を使ってこの様な系を定式化し、現在、そのモデルに基づいたシミュレーションコードの作成を行っている。また、発泡体をセル構造が連結されたある種のネットワークとみなすと、より高精度なモデル化にはネットワーク構造をよく表現できシミュレーションに適した理論モデルを開発することが必要であると考えられる。そこで、まずは理想的なネットワークとして動的・過渡的に結合が組変わるネットワークを統計力学的に適切な形で取り扱えるモデルを構築し、それに基づくシミュレーションコードを開発した。これは各種ネットワーク構造とその力学物性・レオロジー的性質を統一的に理解するための基礎的手法となるものと期待できる。例えば、応用例として、からみあった高分子溶融体のレオロジー的性質を非常に単純な記述で半定量的に満足のいく形で再現することに成功している。既に圧縮特性を調べている中程度に発泡した低密度ポリエチレン発泡体に対して、セル構造を系統的に変化させる方法を確立し、その構造と圧縮特性を関連付けるためのモデルの考察を行った。まず、発泡に用いる化学発泡剤を溶媒に溶かして再結晶することで粗大な結晶粒子を作成した。粗大粒子を分級することでサイズのそろった粗大な化学発泡剤を調製した。これと微細な粉末状の化学発泡剤を併用することで発泡体中の孔のサイズ分布をコントロールすることが可能となった。作成した発泡体のセル構造の不均一性は顕微鏡を用いた画像解析によって定量化した。孔のサイズの分布関数を求める手法を確立した。また、孔のサイズ分布をコントロールした発泡体に対して圧縮試験を行うことで、孔のサイズ分布、すなわちセル構造の不均一性と圧縮特性の関係を調べた。孔のサイズがより不均一になるほどセルの崩壊(セルを構成する壁面の弾性座屈)にともなう応力の上昇の程度が上がることがわかった。これは我々の既に提案している理論モデルの予測とも一致する結果である。さらに、孔のサイズ分布からセルの強度の分布を求め、理論モデルと組み合わせることで画像解析データからの圧縮挙動の再構成を試みた。再構成された圧縮挙動は直接測定した圧縮挙動と類似した振る舞いを示しており、適当なフィッティングを行うことで半定量的に圧縮挙動を再構成できることを示した。当初予定していた発泡体のマトリックスとセル構造の制御のうち、比較的困難と思われるセル構造の制御を試み、セル構造をコントロールして発泡する手法を確立することに成功した。さらに、そのようにして作成した発泡体中のセル構造の不均一性を定量的に表現するための基本的な手法を十分に確立することができた。また、圧縮挙動を直接測定することで、発泡体の圧縮特性とセル構造の不均一性との相関を調べることに成功した。前年度までに確立した方法で作成したセル構造の系統的に異なる中程度に発泡したポリエチレン発泡体を用いた各種測定を継続した。特に、高分子発泡体のセル構造の詳細な観察を行い、セルの変形を追跡するための実験系の構築を行った。セル構造の変化からオプティカルフローとして局所的な速度場を計算し、速度場からひずみ場を計算することで、画像からひずみ場の時間発展を得られるプログラムを作成した。それを用いて圧縮試験中に発泡体断面の画像を連続的に撮影したものを解析することで、発泡体中の各セルのひずみの時間発展を定量的に得ることに成功した。画像解析によるひずみ場の測定手法は高分子発泡体に限らず各種材料の力学試験下での変形を調べるのに有用である。そこで、作成したプログラムを結晶性高分子の延伸や熱収縮過程にも適用し、それらの試料のひずみ場が一様でなく場所に依存している様子を定量的に調べた。今後様々な系に対して汎用的に適用できるプログラムであるものと期待できる。また、理論解析モデルの改良とそれに基づいた実験データの解析用プログラムを作成し、画像解析で得られたセル構造の情報からの圧縮挙動の再現をより高精度で行えるようになった。改良したプログラムでは実験から得られるセルサイズの分布と弾性率を入力とし、セルの崩壊に関わる少数のパラメータをフィッティングパラメータとしてフィッティングを行うことで、圧縮応力-ひずみ曲線を再構成することができる。画像解析プログラムの作成や解析モデルの精密化には成功したものの、当初計画していた粗視化モデルの構築をまだ行えていない。画像処理や解析モデルのような実験データを直接的に処理するものは実験データをよりよく理解する上で重要なものであるが、現象の物理的な本質の理解のためには粗視化モデルの構築が望ましい。

2,3次元では隣接するセル同士のひずみが相互に関係するため、あるセルが大きく変形すると周囲のセルも巻き込まれるような形で変形される。連続場記述を使ってこの様な系を定式化し、現在、そのモデルに基づいたシミュレーションコードの作成を行っている。また、発泡体をセル構造が連結されたある種のネットワークとみなすと、より高精度なモデル化にはネットワーク構造をよく表現できシミュレーションに適した理論モデルを開発することが必要であると考えられる。そこで、まずは理想的なネットワークとして動的・過渡的に結合が組変わるネットワークを統計力学的に適切な形で取り扱えるモデルを構築し、それに基づくシミュレーションコードを開発した。これは各種ネットワーク構造とその力学物性・レオロジー的性質を統一的に理解するための基礎的手法となるものと期待できる。例えば、応用例として、からみあった高分子溶融体のレオロジー的性質を非常に単純な記述で半定量的に満足のいく形で再現することに成功している。今年度までの研究で得られたセル構造の不均一性と圧縮挙動をよく再現できるような粗視化モデルの構築を試みる。既に簡易的な理論モデルを用いた孔のサイズ分布からの圧縮挙動の再構成には成功しているが、簡易的な理論モデルでは無視されている効果がいくつかあり、より高精度な再構成を行うためのモデルの構築とシミュレーションを行う。また、今年度確立した孔のサイズのコントロール手法をより改良し、さらに幅広い孔のサイズ分布を持つ発泡体やマトリックスを変化した発泡体を作成する。実験データや解析手法(特に画像解析)については既にある程度の水準のものが達成できたため、今後は主にこれらから得られた知見をもとにして粗視化モデルの構築と粗視化シミュレータの作成を行う。粗視化モデルについては、高分子溶融体系や会合性高分子水溶液系で過去に構築したモデルの枠組みをベースとすることで高分子発泡体を粗視化ネットワークとして表現できるものと考えている。粗視化ネットワークモデルを定式化し、シミュレータを作成することで実験的に得られた挙動を再現することを目指す。
強制対流を伴う分光電気化学測定系の構築とその応用

電極反応の生成物を分光科学的にin situに検出できる分光電気化学法は、電極反応の後続反応を研究するのに非常に有効な測定法である。従来の方法は、原理的に強制対流を伴わない系に限られていた。本研究は強制対流を含む分光電気化学測定系を目指すものである.強制対流を含む系では拡散層の厚さを一定に保てる,および電極上での吸着性についての情報が得られるという非常に大きな利点がある.さらに電位一定で波長を走引することもでき、分光電気化学法の有用性が大きく広がることが期待される。電解のための金電極の下流に石英窓をもつチャンネルフローセルを作製した.この石英窓が光路上にくるように、ランプ・モノクロメーター,フォトマルを組み合わせた分光化学測定系を配置し、全測定系を組み立てた。まず後続反応がない系で,この新しい測定法の基本データを集めた。強制対流のため電極反応生成物の光路上での蓄積のない本方法においても分光化学的検出が十分な感度をもってなされることが確認された。検出にも電極を用いるような系では捕捉率(検出極電流/作用極電流)はセルの幾何学的パラメーターで決まってしまい、流速には依存しないが,本方法での捕捉率(電解生成物の吸光度/作用極電流)は流速に依存し、流速が大きくなるにしたがって小さくなった。次に、この方法によりp-ベンゾキノンのスルホン化の速度定数を求めた。この測定では亜硫酸塩溶液中でヒドロキノンをp-ベンゾキノンに電解酸化し,p-ベンゾキノンに起因する吸光度の減衰速度を調べることによってスルホン化の速度が求められた。応用例としてこの反応系を選んだのは,亜硫酸塩がヒドロキノンの電極反応を不可逆にするため、固定電極においては解析が不可能とされていたからである。本方法では拡散層の厚さを固定できるので、このような不可逆な電極過程のもとでも解析が可能である。捕捉率の濃度依存性をデジタルシミュレーション法によって解析し、pH9.0の値として4.7x107 M-1s-1が求められた。本測定系においてまだ解決されなければならない問題点は、電極と石英窓の距離が不安定電極反応生成物の検出限界に非常に大きく影響する。電極、窓が別々の構造では現在の1mmより小さくすることは不可能である。今後、透明電極を用い、光路上で電解できる測定系の構築を実現させるべく検討を開始している。電極反応の生成物を分光化学的にin situに検出できる分光電気化学法は,電極反応の後続反応を研究するのに非常に有効な測定法である.従来の方法は,原理的に強制対流を伴わない系に限られていた.本研究は強制対流を含む分光電気化学測定系を目指すものである.

強制対流を含む系では拡散層の厚さを一定に保てる,および電極上での吸着性についての情報が得られるという非常に大きな利点がある.さらに電位一定で波長を走引することもでき,分光電気化学法の有用性が大きく広がることが期待される.電解のための金電極の下流に石英窓をもつチャンネルフローセルを作製した.この石英窓が光路上にくるように,ランプ,モノクロメーター,フォトマルを組み合わせた分光化学測定系を配置し,全測定系を組み立てた.まず後続反応がない系で,この新しい測定法の基本データを集めた.強制対流のため電極反応生成物の光路上での蓄積のない本方法においても分光化学的検出が十分な感度をもってなされることが確認された.検出にも電極を用いるような系では捕捉率(検出極電流/作用極電流)はセルの幾何学的パラメーターで決まってしまい,流速には依存しないが,本方法での捕捉率(電解生成物の吸光度/作用極電流)は流速に依存し,流速が大きくなるにしたがって小さくなった.現在,キノンのスルホン化の速度をこの方法で調べている.この測定では亜硫酸塩溶液中でヒドロキノンをキノンに電解酸化し,この減衰速度を調べることによってスルホン化の速度が求められる.応用例としてこの反応系を選んだのは,亜硫酸塩がヒドロキノンの電極反応を不可逆にするため,固定電極においては解析が不可能とされていたからである.電極反応の生成物を分光化学的にin situに検出できる分光電気化学法は、電極反応の後続反応を研究するのに非常に有効な測定法である。従来の方法は,原理的に強制対流を伴わない系に限られていた。本研究は強制対流を含む分光電気化学測定系を目指すものである・強制対流を含む系では拡散層の厚さを一定に保てる,および電極上での吸着性についての情報が得られるという非常に大きな利点がある.さらに電位一定で波長を走引することもでき、分光電気化学法の有用性が大きく広がることが期待される。電解のための全電極の下流に石英窓をもつチャンネルフローセルを作製した.この石英窓が光路上にくるように・ランプ・モノクロメーター,フォトマルを組み合わせた分光化学測定系を配置し、全測定系を組み立てた。まず後続反応がない系で,この新しい測定法の基本データを集めた。強制対流のため電極反応生成物の光路上での蓄積のない本方法においても分光化学的検出が十分な感度をもってなされることが確認された。検出にも電極を用いるような系では捕捉率(検出極電流/作用極電流)はセルの幾何学的パラメーターで決まってしまい、流速には依存しないが,本方法での捕捉率(電解生成物の吸光度/作用極電流)は流速に依存し、流速が大きくなるにしたがって小さくなった。次に、キノンのスルホン化の速度をこの方法で求めた。この測定では亜硫酸塩溶液中でヒドロキノンをキノンに電解酸化し,キノンに起因する吸光度の減衰速度を調べることによってスルホン化の速度が求められる。応用例としてこの反応系を選んだのは,亜硫酸塩がヒドロキノンの電極反応を不可逆にするため、固定電極においては解析が不可能とされていたからである。本方法では拡散層の厚さを固定できるので、このような不可逆な電極過程のもとでも解析が可能である。本測定系においてまだ解決されなければならない問題点は、電極と石英窓の距確が不安定電極反応生成物の検出限界に非常に大きく影響する。電極、窓が別々の構造では現在の1mmより小さくすることは不可能である。今後、透明電極を用い、光路上で電解できる測定系の構築を実現させるべく検討を開始している。
微量物質の膜透過性変動の機構解明と分子シミュレーション（国際共同研究強化）

下水の飲用再利用では水の安全性を最高レベルに保つことが必要とされており、逆浸透膜で阻止しきれない微量物質の膜透過性を原子レベルで予測する技術を開発することは、水の安全性を高めることに繋がる。しかし、膜処理中に膜面に堆積する不純物の層(ファウリング層)が膜透過性に及ぼす影響を表現する知見がなかったため、それを明らかにして基課題の膜透過性予測技術の実用性を高める必要があった。そこで本国際共同研究では、下水を膜処理した際に形成される堆積層(ファウリング層)内部における微量物質の挙動を明らかにすることを目的とした。本年度は、共同研究者である南洋理工大学のShane Snyder教授と共同研究を実施することにより、ファウリング層中の多種多様な物質の中から微量物質(ニトロソジメチルアミン)の挙動に影響を及ぼす物質の特定を行った。まず、下水処理水中の有機物成分を3次元蛍光法及び液体クロマトグラフィー有機性炭素検出(LC-OCD)等を用いて解析・特定した。さらに、膜分離法を使用して主要な有機物を分画した試料水を用意し、それぞれの試料水を使用して膜ろ過試験を行うことで阻止率変化を引き起こす物質を特定しようとした。その結果、下水処理水中の分子量300 Dalton以下の低分子量有機物が膜ろ過の進行に伴って逆浸透膜の表面や膜の構造内に堆積していき、ニトロソジメチルアミンの透過側への拡散を妨げることによってその物質の阻止率を向上させていることが明らかになった。期間全体の成果として、ファウリング層内部の低分子量有機物が微量物質の拡散に及ぼす影響解明が挙げられ、膜透過性予測技術の実用性を高めるための重要な知見が得られた。内定年度:2016下水の飲用再利用では水の安全性を最高レベルに保つことが必要とされており、逆浸透膜で阻止しきれない微量物質の膜透過性を原子レベルで予測する技術を開発することは、水の安全性を高めることに繋がる。
日本列島西部における気候・植生の変遷に関する花粉分析学的研究

補足的ではある、今年度も昨年度に引きつづいて、次の地点から試料を得た。南西諸島:沖縄県名蔵ダム40m,中国・四国:東広島市西条盆地湖成層60点・岡山市浦安138m・兵庫県銚子ヶ谷湿原2.6m・徳島市丈六団地横の湿地7.8m,近畿:滋賀県山門湿原7.7m.今年度の研究の重点は、入手した試料をできるだけたくさん分析・測定することであった。その主要な分析結果は、次の通りである。伊是名島(沖縄県):最終氷期最盛期には、マツ属とマキ属が優占するが、アカガシ亜属とシイノキ属も全層にわたって数%から最高9%まで出現し、照葉樹林がかなり残存していたことを示している。遠賀川下流域(福岡県):深度2330mにマツ属・モミ属の裸子植物とコナラ亜属・ブナ属などの落葉広葉樹と共にサルスベリ属が大量(最高65%)に出現している。この時期を最終間氷期とみなすかどうかの今後の議論にとって、貴重なデータとなる。山門湿原(滋賀県):約3万年前以降のほぼ連続した植生変遷史がみられる。最終氷期最盛期以前は湿潤・冷凉,同最盛期晩氷期は乾燥・寒冷,後氷期は湿潤・冷凉温和でスギ属が圧倒的に優占する日本海側の特徴を示し、照葉樹林の顕著な拡大はみられない。この他、縄文海進期における照葉樹林の頻度・組成・分布および後氷期における照葉樹林の拡大時期についての文献調査に基づく考察も試みた。そのうち、出現頻度についての要点のみ記すと次の通りである。照葉樹林の全樹木花粉に対する出現頻度は、琉球列島と九州では照葉樹林が75%を占め、太平洋側の四国・瀬戸内・近畿では5075%が多く、中部から関東までは3035%まで減少する。東北地方では10%以下が3地点確認されているだけである。本州の日本海側は、宍道湖と三方湖しかないが、いずれも3050%である。
高圧・超高圧変成岩の高精度高確度アルゴン年代学

高圧及び超高圧変成岩の変成作用とその後の上昇冷却過程を明らかにするための基礎的な研究を実施した.そのためにUVレーザープローブAr-Ar法を用いた微小部年代測定装置の立ち上げを実施した.既存の装置と併用した分析から,太平洋型造山帯における高圧変成帯の地質構造-温度構造-白雲母年代の関係を明らかにした.その結果,二つの異なる上昇過程を見いだした.この違いは沈み込む海洋プレート境界の性質の違いに起因すると解釈した.高圧及び超高圧変成岩の変成作用とその後の上昇冷却過程を明らかにするための基礎的な研究を実施した.そのためにUVレーザープローブAr-Ar法を用いた微小部年代測定装置の立ち上げを実施した.既存の装置と併用した分析から,太平洋型造山帯における高圧変成帯の地質構造-温度構造-白雲母年代の関係を明らかにした.その結果,二つの異なる上昇過程を見いだした.この違いは沈み込む海洋プレート境界の性質の違いに起因すると解釈した.高圧及び超高圧変成岩類は海洋プレートの沈み込み帯深部で形成され,海嶺の沈み込みに関連して上昇する.本研究では変成岩類の沈み込み及び上昇冷却過程を明らかにするための基礎的な研究を実施し,高圧及び超高圧変成岩類の高精度高確度アルゴン年代学を確立することを主目的とする.また,変成岩の累進変成作用時期から後退変成作用までの時間的推移を定量的に求め,変成帯のテクトニクスを明らかにする.本年度は西南日本の周防変成帯と三波川変成帯から高圧変成岩,アメリカ西海岸フランシスカン帯からエクロジャイト,西アルプスチニャーニャ湖地域から超高圧変成岩を採集した.採集試料については研磨薄片を作成し,顕微鏡観察による岩石記載を実施した.特に,ザクロ石に包有されているフェンジャイトに注目して薄片を観察した.フェンジャイトを包有するザクロ石と顕著な累帯構造を示す角閃石についてはEMPによる組成像(カラーマップ)を取った.本研究で最も主要な設備品としてUVレーザーアブレーションシステムを購入した.ビーム径5ミクロンのUVレーザーを分析試料に照射する場合困難な問題が生じる.既存のCCDカメラでの観察では5ミクロンの分解能で位置を正確に決めることが難しいからである.そこで,顕微鏡写真による組成累帯構造イメージやEMPによるカラーマップイメージをコンピューター画面で見ながら5ミクロンサイズのビームを目的とする分析位置に照射する装置開発に着手した.この装置全体の開発のために,エンコーダーシステムを購入した.直径5ミクロン深さ20ミクロンのサンプルサイズでは試料の重量で1.2ナノグラム,通常のアルゴンガス量に換算して0.011×10^<-15>cc程度になる.このように少ない量では質量分析計のバックグラウンドが大きく影響する.そこで低ブランク希ガス抽出系の特注真空部品を購入した.高圧及び超高圧変成岩類は海洋プレートの沈み込み帯深部で形成され,海嶺の沈み込みに関連して上昇する.本研究では変成岩類の沈み込み及び上昇冷却過程を明らかにするための基礎的な研究を実施し,高圧及び超高圧変成岩類の高精度高確度アルゴン年代学を確立することを主目的とする.また,変成岩の累進変成作用時期から後退変成作用までの時間的推移を定量的に求め,変成帯のテクトニクスを明らかにする.南インドPalghat-Cauvery剪断帯から発見されたエクロジャイト(2009年3月論文発表)産出岩体の調査と含ザクロ石塩基性岩を採集した.また,ニュージーランド南島Haast-Alpine片岩帯から含ザクロ石岩を採集した.前者は超高圧変成岩を想定しての調査である.採集試料については研磨薄片を作成し,顕微鏡観察による岩石記載を実施した.特に,ザクロ石に包有されているフェンジャイトに注目して薄片を観察した.フェンジャイトを包有するザクロ石と顕著な累帯構造を示す角閃石についてはEMPによる組成像を取った.本研究で最も主要な設備品としてUVレーザーアブレーションシステム,エンコーダーシステム,低ブランク希ガス抽出系特殊真空部品を昨年度購入した.これらを専用希ガス質量分析計に導入することを決定し,以前に貰い受けていたVG5400質量分析計の立ち上げを行った.電気系統の接続及び真空ラインの組み立てを実施した.幾つかの問題点などが見つかり,新たに真空部品を購入した.顕微鏡写真による組成累帯構造イメージやEMPによるカラーマップイメージをコンピューター画面で見ながら5ミクロンサイズのビームを目的とする分析位置に照射する装置開発を継続して実施した.既存の装置を使った研究では7編の論文を発表した.東チベットのバロー型変成帯から広域な過剰アルゴン波の発生について世界で初めて提案した点が強調される.高圧及び超高圧変成岩類は海洋プレートの沈み込み帯深部で形成され,海嶺の沈み込みに関連して上昇する.

本研究では変成岩類の沈み込み及び上昇冷却過程を明らかにするための基礎的な研究を実施し,高圧及び超高圧変成岩類の高精度高確度アルゴン年代学を確立することを主目的とする,また,変成岩の累進変成作用時期から後退変成作用までの時間的推移を定量的に求め,変成帯のテクトニクスを明らかにする.本年度は韓国忠清南道洪城エクロジャイト及びニューカレドニア北西部高圧変成帯Pam半島からエクロジャイト相の岩石試料を採集した,また,変成度と白雲母年代の関係を検討するためPam半島より東部のPuebo, Hienghen, Touho地域から泥質変成岩を系統的に採集した.本研究で最も主要な設備品(UVレーザーアブレーションシステム,エンコーダーシステム,低ブランク希ガス抽出系特殊真空部品等)を以前に貰い受けていたVG5400希ガス質量分析計に導入し立ち上げを行った.しかし,イオン源を含む分析官に深刻なリークが見つかり,イオン源取り付け部分の大改造を実施した.顕微鏡写真による組成累帯構造イメージやEMPによるカラーマップイメージをコンピューター画面で見ながら5ミクロンサイズのビームを目的とする分析位置に照射する装置開発を継続して実施した.既存の装置を使った研究から太平洋型造山帯の高圧変成帯上昇過程を検討した論文を2編投稿した.西南日本の三波川変成帯と四万十変成帯の地質構造-温度構造-白雲母年代の関係から前者は3100万年以上の長期間の塑性変形を伴って上昇し,後者は1300万年以下の短期間の変形を伴って上昇したことを明らかにした.この違いは沈み込む海洋プレート境界の性質の違いに起因するとした。世界の太平洋型造山帯の詳細なテクトニクスの理解に貢献した.
名詞化と補文化に関する通言語的研究ーユピック・エスキモー語を中心にー

本年度はユピック・エスキモー語の名詞化、捕文というテーマにおいて、一年目でもあり、基礎的な作業を中心に研究を行なった。その名詞化に関する基礎的な特徴を論文にまとめ、国際誌に投稿し、採用された。論文タイトル;Nominalization in Central Alaskan Yup'ik;図書名:Nominalization in Languages of the Americas (John Benjamins)。現在、言語類型論の分野において、名詞化の様相に関する議論が活発に行われているが、その中で、南北アメリカの言語の名詞化に焦点をあてた国際誌に、ユピック・エスキモー語に関して論をまとめ公表できたことは大変本研究にとって重要なことであり、大きな成果であると考えている。また、この論文提出・査読・構成の作業と合わせて、9月と3月にそれぞれ約10日間、ユピック・エスキモー語の聞き取り調査をアラスカ州で行なった。主に母語話者であるJohn W. Topetlook氏(元アラスカ大学ユピック語講師)に付き添っていただいて、様々なタイプの例文を収集することができた。長年にわたってエスキモー語の分野において、従属節の人称・拘束形態素の有り様の複雑さが指摘されてきたが、John W. Topetlook氏へのインフォーマント調査を通じてかなりその特徴が私自身の中で明確になってきた。この資料と分析は来年度以降の論文執筆に役立てるつもりである。研究成果の一部は、体言化研究会(9月)、および、認知文法研究会(3月)において口頭発表を行なった。上にも書いたように本年度は国際誌への投稿と現地調査に重きをおき、国際学会での発表は行わなかった。来年度以降の課題として、国際学会の発表を研究進展の中に組み入れていきたい。実績にも記したが、研究成果の一部を国際誌に発表できたことは、本研究の目標を一つクリアしたことであり、その点において、順調に進んでいると判断できる。また、現地調査もネイティブ・スピーカーの協力を得て、順調に進んだ。一方で、学会・研究会発表が国内のものに限られている点において、もう少し研究のスピードを上げる必要があると感じる。また、現地調査期間も春・秋あわせて30日を超えるように持っていきたいと考えている。今年度の論文執筆と現地調査を通じて、「能格性」という非常に大きなトピックとの関係で、本研究の課題である名詞化の問題が記述できることがわかった。現在、このことに関して、国内の雑誌に論文を執筆中である。この基礎作業が終了次第、国際誌に発表できるよう準備を整えるつもりである。今年一年はこの作業が中心になる。また、9月に13日、14日に名詞化に関する国際ワークショップを取り仕切ることが決定しており、自らの研究とあわせて、他の言語の研究者と名詞化に関して、積極的な議論を行う予定である。また、今年度と同じように年に2回のユピック・エスキモー語に関する現地調査を行う予定にしている。上に書いた「能格性」と捕文、名詞化の関係を記述し、通言語的な分析のテンプレートのようなものを作ることができれば大きく研究が進展すると考え、研究に従事する。

現在、このことに関して、国内の雑誌に論文を執筆中である。この基礎作業が終了次第、国際誌に発表できるよう準備を整えるつもりである。今年一年はこの作業が中心になる。また、9月に13日、14日に名詞化に関する国際ワークショップを取り仕切ることが決定しており、自らの研究とあわせて、他の言語の研究者と名詞化に関して、積極的な議論を行う予定である。また、今年度と同じように年に2回のユピック・エスキモー語に関する現地調査を行う予定にしている。上に書いた「能格性」と捕文、名詞化の関係を記述し、通言語的な分析のテンプレートのようなものを作ることができれば大きく研究が進展すると考え、研究に従事する。
容器・包装品から溶出する化学物質の毒性メカニズムの解明と安全基準策定に関する研究

野生型および芳香族炭化水素受容体(AhR)-nullマウスに0, 32, 64. mol/kgのスチレントリマー、あるいは0, 32, 64. mol/kgのオクタクロロスチレンを4日間投与し、AhRを介した薬物代謝酵素の誘導と甲状腺ホルモンへの影響を検討した。スチレントリマーは予想に反して、AhRの転写活性化を抑制し、CYP1A1やUGTの遺伝子の発現を抑制したが、オクタクロロスチレンは逆にAhRを転写活性化しCYP1A1やUGT1A1遺伝子発現を誘導した。これらの結果として、スチレントリマーは血漿中T4レベルを上昇させたが、オクタクロロスチレンは影響を与えなかった。この研究では、スチレントリマーの内分泌系(甲状腺、生殖器・次世代影響)への影響とそのメカニズムを解析し、健康リスク評価を行い、容器・包装品から溶出するこの化学物質の安全基準を策定して社会に発信することを目的とする。まず、野生型、芳香族炭化水素受容体(AhR)-nullマウスにスチレントリマーを投与し、血中の甲状腺ホルモンを測定した。野生型マウスではtotal T4の血中濃度が増加した。Free T4も増加しており、total T4の増加は殆どfree T4の増加に依存することが明らかであった。しかしノックアウトマウスにおいてはT4レベルの上昇は見られなかった。この原因を明らかにするために、まず肝臓のT4の抱合に関わる酵素発現を解析した。その結果、スチレントリマーは野生型マウス肝のAhR, CYP1A1, CYP1A2,の発現を抑制し、これらはCYP1Aの薬物代謝活性(エトキシレゾルフィンO-脱エチル化の代謝活性)の低下を招いた。しかし、ノックアウトマウス肝においてはこれらに関しては何ら変化が見られなかった。さらにスチレントリマーは、野生型マウス肝のUDP-グルクロノシルトランスフェラーゼ(UGT)の発現を抑制も抑制したが、ノッシクアウトマウス肝にはこのような変化が見られなかった。興味ある知見は、スチレントリマーはAhR-mRNAの発現を低下させるが、核内のAhRの発現は上昇していたことであった。この原因を解明するためにゲルシフトアッセイを行った。スチレントリマーはAhRのXREへの結合を阻害していたので、AhRの核外移行を阻害していることが推察された。以上の結果を総合すると、スチレントリマーによる血漿中T4の上昇は肝におけるAhRの発現抑制およびそれに伴うT4の抱合酵素であるUGTの活性低下が一因であることが判明した。AhRノックアウトマウスにはスチレントリマーの薬物代謝酵素活性や甲状腺ホルモンの影響は観察されなかったので、野生型マウスのみを使用して実験を行った。妊娠マウス(C57BL/6N)にスチレントリマーを1日目から17日目まで経口投与した。投与最終日の翌日に解剖して、種々の検討を行った。スチレントリマー投与による雌マウスの体重及び臓器相対重量には変化が見られなかった。雌マウス(妊娠していたマウス)の肝臓でのAhR-mRNA発現量はスチレントリマー低濃度群で減少していたが、AhRの標的遺伝子(CYP1A1-mRNA)には変化がなかった。肝臓のERα発現量にもAhRと同様の変動が観察された。肝臓でのT4の排出に関わり、AhRを介して誘導されるUGT1A1-, UGT1A6-mRNAの発現量にも変化がなかった。妊娠していなかった雌マウスではAhR-, CYP1A1-, UGT1A1-, UGT1A6-mRNAの発現に変化がなかった。性ホルモンへの影響を調べるために、卵巣でのステロイド合成に関わるsteroidgenic acuteregulatory protein(StAR)とcytochrome P450side-chaincleavage enzyme(P450scc)のmRNAを測定した。しかし、妊娠していたマウスの卵巣でのP450scc-, StAR-mRNAには変化がなかった。スチレントリマーの胎仔への影響も検討した。胎仔の死亡率、胎仔数等や、体重、臓器相対重量、生殖器間距離、脳重量に変化がなかった。性別にも変化を与えなかった。スチレントリマーは妊娠マウスの甲状腺ホルモン脱ヨード酵素(D3)には影響を与えないが、非妊娠まうすのD3-mRNA量を減少させた。

AhRはDioxin Receptorとも呼ばれ、3-methylcholanthrene(3MC)のようなpolycychcaromatic hydrocarbon(PAH)やTCDDなどのダイオキシン類などのリガンドにより活性化し、CYP1A1を始めとするcytochrome P450やUGT等の誘導を惹起する。これまでの研究において、スチレントリマー(ST-1)がAhRの転写活性化をを抑制することが判明した。そこで、マウス肝臓がん由来の細胞株であるHepa-1c1c7を用いてSnを2時間刺激し、AhR誘導実験を行った。ST1には4,8時間後弱いCYP1A1の誘導活性、AhRの結合配列であるDRE依存的なluciferase活性が確認されたが、その後減弱し、12時間後にはコントロールレベルに戻っていた。またヒトの肝芽腫由来であるHepG2、ヒトの乳がん由来であるMCF_7においても同様にST1によるCYP1A1の誘導が確認された。一方ST-1の単量体であるStyreneによる刺激ではCYP1A1の誘導は見られなかった。また、2時間ST-1にて前処置後刺激した後に3MCで処置した場合、微弱ではあるがAhRのCYP1A1の誘導能を亢進することがわかった。この経路がAhR依存的なものであるかを評価するためにStealth RNAiを用いてknockdownを行ったところ、AhR依存的にCYP1A1の誘導が減弱することが確認された。このことから、ST-1にはAhRを介してCYP1A1を誘導することが示唆された。しかし一方で長時間予めST-1で処置した後に3-MCにて刺激した場合、CYP1A1の発現量がコントロールに比べて減少した。また、ST-1にて長時間刺激後にAhRのタンパク量を評価したところ、コントロールに比べて減少することが確認された。以上のことから一つの可能性として、ST-1はAhRを一過性には活性化するが、その後AhRのタンパク量を減少させることで結果的にAhRの全体としての活性を低下させると考えられる。そのためST-1投与群マウスにおいてAhRによる転写産物であるUGTの発現量を減少させ、血清FreeのT_4レベルが上昇したと考えられる。