hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンパク質プレニル化経路の分子進化工学

真核生物は,疎水的なプレニル基の付加によって,様々なタンパク質を膜周辺に局在化する機構を有する。本研究は,酵母プレニル化酵素Ram1/2系の大腸菌内で発現させ,タンパク質の局在調節機構の再構築を目的とした。自在なタンパク質の機能制御には至らなかったが,プレニル二リン酸に対するプレニル化酵素の基質消費活性スクリーニング系の確立,およびプレニル化システムによる転写抑制因子の細胞活性のオンオフ制御にむけた基礎的な知見の収集に成功した。我々は,既知/未知問わずさまざまなテルペン酵素の細胞活性をコロニー色でスクリーニングする手法を確立してきた。本研究では,これらの手法を転用して,いままで不可視であったプレニル期タンパク質/ペプチドのプレニル化合成酵素の細胞活性を、ハイスループットに色スクリーニングする手法を開発するのが目的である。その手法を用いて、(1)タンパク質のプレニル化活性の向上,(2)標的特異性の改変・多様化・そして特異化に挑むのと,ここで得たプレニル化システムを用いてさまざまな酵素・タンパク質活性の時空間制御が目的である。その初年度であるH27年度は,その下ごしらえとして,プレニル転移酵素のスクリーニング系の確立を目指した(項目1)。その活性進化実験には至らなかったが,酵母からのタンパク質プレニル化酵素系の大腸菌への移植,タンパク質の局在を顕微鏡にて確認する系の確立に成功した。一方で,酵母のタンパク質プレニル活性は常に基底状態に保たれている。これらのタンパク質プレニル化活性の大腸菌への安定な移入,そしてその活性の任意なON/ Off制御には,更に上位において,きっちりon/off制御する必要がある。そのための遺伝子発現系を自家開発することに成功した。来H28年度は,本H27年度に開発したすべての要素技術を結集し,いよいよ,プレニル化経路の大腸菌での試運転と改良にはいる予定である。[項目1]プレニル転移酵素のスクリーニング系の確立を行った。人工/天然のカロテノイド経路を用いて,それぞれC15, C20, C25骨格のプレニル二リン酸の消費活性を可視化できるようになった。これを用いれば,それぞれのサイズのプレニル基転移酵素の細胞活性を選択的にスクリーニングできる。[項目2]酵母からタンパク質プレニル化酵素系をなす遺伝子を大腸菌に導入し,その発現を確認することに成功した。また,蛍光タンパク質のカルボキシル末端にプレニル化タグとなる4アミノ酸を融合した結果,その膜への局在を,蛍光顕微鏡およびウエスタン解析によって確認・観察する系の確立に成功した。[項目3]酵母のタンパク質プレニル活性は常に基底状態に保たれている。これらのタンパク質プレニル化活性の大腸菌への安定な移入,そしてその活性の任意なON/ Off制御には,プレニル転移酵素そのものの発現を,外的な刺激でon/off制御する必要がある。そのための緊縮性の高い遺伝子発現系を,トリプトファン誘導系,およびコリン誘導系の改造によって,自家開発することに成功した。私たちは,既知・未知問わず,さまざまなテルペン酵素の生合成機能をコロニー色でスクリーニングする手法を開発してきた。本研究では,これらの手法を転用して,いままで不可視であったタンパク質・ペプチドのプレニル化活性を,はハイスループットに色スクリーニングする手法を確立することを目的としている。そして,この方法を用いて,(i)タンパク質のプレニル化活性の強化,(ii)標的特異性の改変,多様化,そして特異化,などに挑むことも,本研究の究極の目標である。2年目となるH28年,まず我々は,由来するファリネシル二リン酸転移酵素の基質配列(C-I-I-S配列)を,緑色蛍光淡白質(Green Fluorescent Protein, GFP)あるいはその亜種,転写因子など(TetRなど),ハイスループットに機能の読み出しが可能な各種レポータタンパク質のカルボキシ末端に融合した。これを,大腸菌の中で,タンパク質ファルネシル二リン酸転移酵素(RAM1, RAM2)と共発現した。CIISタグつきタンパク質はそのサイトソール内での実行濃度を下げ,膜画分に局在すると予想していたが,意外にも,その細胞内局在には大きな変化が起きていないことを示唆する結果が得られた。興味深い結果ではあるが,局在制御を目指す本研究の遂行においては障害である。実験実施時期を一年延長し,来年度一年をかけ,(1)より安定性の低い標的タンパク質へのプレニル化,(2)ゲラニルゲラニル二リン酸やゲラニルファルネシル二リン酸など,より疎水性の高いプレニル基の付加に切り替える,(3) RAM1/2の活性進化,などを実施する予定である。[項目1]プレニル基転移活性のスクリーニング系は完成している。[項目2]野生型にある程度の活性があるとふんでいたが,どうも大腸菌活性は極めて弱いようである。本年度は,それを検出しようと様々な試みをくり返す一年であった。本年度,活性そのものの改良の必要性が浮き彫りになった。ポジコン不在であるが,来年度からは,まずはプレニル化酵素の進化工学に取り組むこととする。[項目3]プレニル化後のタンパク質の局在化まで辿りついていない。まずは項木真核生物は,疎水的なプレニル基の付加によって,様々なタンパク質を膜周辺に局在化する機構を有する。

自在なタンパク質の機能制御には至らなかったが,プレニル二リン酸に対するプレニル化酵素の基質消費活性スクリーニング系の確立,およびプレニル化システムによる転写抑制因子の細胞活性のオンオフ制御にむけた基礎的な知見の収集に成功した。本H27年度において,本研究の完遂に必要な要素技術はほぼすべて揃えることができた。H28年度には,ここで開発したすべての要素技術を結集し,いよいよ,プレニル化経路の大腸菌での試運転と改良にはいる予定である。具体的には,(1)プレニル化酵素の構造遺伝子,あるいは標的タンパク質のプレニル化タグへのランダム変異の導入によって,ライブラリを作製する。(2)カロテノイド色スクリーニング系あるいは,ネガティブセレクタを用いたカウンター選択系を用いて,より活性の高い(あるいは新規活性を得た)変異体を取得する。(3)それらの遺伝型および表現型をin vitro解析するとともに,GFP-tagを用いた顕微鏡観察を行い,その新規活性を実証する。順調であったH27年度とは対照的に,H28年度は,予期せぬ結果が多く,結果として,一年間の研究延長を願い出る結果となった。しかしWestern Blottingやタンパク質のMS解析など,今後の研究に必要な種々の技術基盤を固めることができた。H29年度は,まずは,弱すぎるプレニル化酵素の大腸菌活性を高めることが急務である。具体的には,項目1で完成させた進化工学プラットフォーム取り組むこととする。これが首尾よく終わったら,後半は,特異性発散・進化の実験や,プレニル転移酵素の積極的な特異性変換などに挑む。進化合成生物学
フィンスラー幾何学の大域的理論とその応用に関する研究

本研究では,フィンスラー幾何学をfibered Riemannian多様体の微分幾何学の観点から研究した。特に,実及び複素フィンスラー幾何学に関しては,この手法が有効な研究手法であることを示した。特に,本研究では実フィンスラー多様体の共形幾何学や,複素多様体上の正則ベクトル束の負性について,その射影化束の微分幾何学をフィンスラー幾何学とみなす事により研究した。更に,計量や接続の平均化という手法により,新しい結果を得た.本研究では,フィンスラー幾何学をfibered Riemannian多様体の微分幾何学の観点から研究した。更に,計量や接続の平均化という手法により,新しい結果を得た.本研究課題における21年度の研究成果の概要は以下のとおりである。複素多様体上の正則ベクトル束π:E→Mが代数幾何学の意味で負ならばその射影化束P(E)がケーラー多様体の構造をもつことはよく知られている。逆に,P(E)がケーラー多様体と仮定すればEは強擬凸な複素フィンスラー構造を許容することは以前の研究において証明した。さらにこの仮定がどのような結果をもたらすかについて研究し,その結果はにおいて発表した.一方で,実フィンスラー計量でBerwald計量ではないLandsberg計量が存在するかという未解決問題に関連して,次の講演で解決すべき問題点を指摘した.本研究課題における平成22年度の研究成果の概要は以下の通りである.本年度は,複素フィンスラー計量を持つ正則ベクトル束の研究と,特殊な実フィンスラー計量の与えられた多様体の研究に焦点を絞って行った,特に,複素多様体上の正則ベクトル束が負の場合は重要で,負曲率のHermite計量との関係について研究し,その結果は南開大学(中国,天津)のChern Instituteで開催された国際研究集会において,講演題目"Some remarks on negative holomorphic vector bundles"として発表したまた,特殊フィンスラー計量をもつ実多様体の研究については,特にその多様体がsemi-parallelなベクトル場を許容するとき,多様体の局所的な形状を明らかにすることができた.その結果は論文(1)Semi-parallel vector fields and conformallyflat Randers metrics, Publ.Math.Debrecen, vol.78/1 (2011), 191-207に発表した.さらに,最近になってフィンスラー計量より定義されるaveraged Riemann計量の重要性が指摘されるようになった.この計量についても研究し,いくつかの結果を得ることができた.その成果の一部は第45回フィンスラー幾何学研究集会(2010年9月,車京大学)において"Some remarks on locally conformal Berwald spaces"の題目で講演し,また論文本研究課題における平成23年度の研究成果の概要は以下の通りである.本年度は,複素フィンスラー計量を持つ正則ベクトル束の研究と,特殊な実フィンスラー計量の与えられた多様体の研究に焦点を絞って行った.特に,複素多様体上のFinsler-Kahler計量について研究した.Finsler-Kahler計量の定義にはいくつかあるが,古典的な定義としてBerwaldの非線形接続を用いるものがある.今年度の研究の最も重要な成果として,この意味でのFinsler-Kahler計量は,Berwald計量になっていることを証明できた.従って,多様体にはリーマン計量が平均化の手法で構成できるが,この随伴するリーマン計量はその多様体のKahler計量になっていることが従う.この内容については第47回フィンスラー幾何学シンポジウム(平成23年11月,静岡市)で"Some remarkson averaged metrics and connection"のタイトルで講演し,またいくつかの結果については論文に掲載予定である.また,前年度からの継続した研究として,特殊フィンスラー計量をもつ実多様体の研究については論文に発表し,ある条件を満たすフィンスラー多様体の解析を行った.
繊維強化複合材料の離散的破壊数値実験法の提案

複合材料の特性に対応したより適切な強度,靱性評価法を確立するため,本研究では,マイクロクラッキングに着目して以下の研究を実施した.1.一方向炭素繊維強化プラスチックスの平滑試験片を用いた引張試験およびその破壊過程の観察2.一方向炭素繊維強化プラスチックスのDCB試験片におけるき裂先端近傍応力場の有限要素法解析3.マイクロクラッキングに関する原子的および確率論的解析4.マイクロクラッキングによる離散的破壊の数値シミュレーション研究1では,一方向炭素繊維強化プラスチックスの平滑試験片を用いて横方向引張中断試験を実施し,炭素繊維とマトリックスの界面に発生する多数のマイクロクラックを顕微鏡で観察するとともに最終破壊に至るまでの破壊プロセスについて検討した.研究2では,同材料のDCB(双片持ちはり)試験片を対象として,層間はく離き裂のき裂先端応力場を有限要素法解析し,強化繊維がき裂先端近傍応力場に及ぼす影響や従来の破壊力学的強度評価手法の有効性について検討した.研究3では,マイクロクラックに関して拡散理論を用いた原子的解析および確率論を用いた逆解析を行い,マイクロクラックの特徴や定義,材料内部に多数存在するマイクロクラックの分布を切断面上の分布から推定する手法について検討した.研究4では,時間の経過とともに次々と発生,伝ぱするマイクロクラックの数値シミュレーションを行い,マイクロクラックによって進行する離散的な破壊過程を模擬した.複合材料の特性に対応したより適切な強度,靱性評価法を確立するため,本研究では,マイクロクラッキングに着目して以下の研究を実施した.1.一方向炭素繊維強化プラスチックスの平滑試験片を用いた引張試験およびその破壊過程の観察2.一方向炭素繊維強化プラスチックスのDCB試験片におけるき裂先端近傍応力場の有限要素法解析3.マイクロクラッキングに関する原子的および確率論的解析4.マイクロクラッキングによる離散的破壊の数値シミュレーション研究1では,一方向炭素繊維強化プラスチックスの平滑試験片を用いて横方向引張中断試験を実施し,炭素繊維とマトリックスの界面に発生する多数のマイクロクラックを顕微鏡で観察するとともに最終破壊に至るまでの破壊プロセスについて検討した.研究2では,同材料のDCB(双片持ちはり)試験片を対象として,層間はく離き裂のき裂先端応力場を有限要素法解析し,強化繊維がき裂先端近傍応力場に及ぼす影響や従来の破壊力学的強度評価手法の有効性について検討した.研究3では,マイクロクラックに関して拡散理論を用いた原子的解析および確率論を用いた逆解析を行い,マイクロクラックの特徴や定義,材料内部に多数存在するマイクロクラックの分布を切断面上の分布から推定する手法について検討した.研究4では,時間の経過とともに次々と発生,伝ぱするマイクロクラックの数値シミュレーションを行い,マイクロクラックによって進行する離散的な破壊過程を模擬した.複合材料の破壊は,空間および時間の両者に関して離散的に生じるマイクロクラッキング現象により特徴づけられる.したがって,複合材料の強度は,この特有な破壊形態を考慮し,従来のモノリシックな材料に対して用いられてきた方法とは異なるより適切な方法で評価される必要がある.そこで本研究では,計2年の研究期間において,複合材料の強度試験ならびに材料中で生じる破壊現象の詳細観察を行うとともに,その結果に基づいてマイクロクラッキングを適切にモデル化し,最終的には新材料の開発にもつながる数値実験法を確立することを目指している.研究初年度である本年度には,長炭素繊維強化樹脂基複合材料(CFRP)を用いて引張試験を行い,材料表面に発生するマイクロクラッキングの顕微鏡観察,特にマイクロクラッキングの巨視的な発生位置(試験片のどの個所に発生するのか)および微視的な発生位置(繊維と母材の界面であるのか,あるいは母材中であるのか),マイクロクラッキングの発生個数,多数のマイクロクラッキングが複合材料全体の破壊にどのように寄与するか等に着目し,得られた結果について検討した.また,これと平行して複合材料中に生じる微視的応力に関して数値解析を実施し,複合材料を巨視的に見た場合の応力と実際に繊維や母材中に生じている微視的応力の関係について考察した.なお,マイクロクラッキングのモデル化および数値シミュレーションについては,得られた試験結果に基づいて現在進行中であり,次年度に報告する予定である.複合材料の特性に対応したより適切な強度,剱性評価法を確立するため,本研究では,マイクロクラッキングに着目して以下の研究を実施した.1.一方向炭素繊維強化プラスチックスの平滑試験片を用いた引張試験およびその破壊過程の観察2.一方向炭素繊維強化プラスチックスのDCB試験片におけるき裂先端近傍応力場の有限要素法解析3.マイクロクラッキングに関する原子的および確率論的解析4.マイクロクラッキングによる離散的破壊の数値シミュレーション研究1では,一方向炭素繊維強化プラスチックスの平滑試験片を用いて横方向引張中断試験を実施し,炭素繊維とマトリックスの界面に発生する多数のマイクロクラックを顕微鏡で観察するとともに最終破壊に至るまでの破壊プロセスについて検討した.研究2では,同材料のDCB(双片持ちはり)試験片を対象として,層間はく離き裂先端応力場を有限要素法解析し,強化繊維がき裂先端近傍応力場に及ぼす影響や従来の破壊力学的強度評価手法の有効性について検討した.研究3では,マイクロクラックに関して拡散理論を用いた原子的解析および確率論を用いた逆解析を行い,マイクロクラックの特徴や定義,材料内部に多数存在するマイクロクラックの分布から推定する手法について検討した.研究4では,時間の経過とともに次々と発生,伝ぱするマイクロクラックの数値シミュレーションを行い,マイクロクラックによって進行する離散的な破壊過程を模擬した.
カスケード型ヘテロ付加環化反応を基盤とする生物活性天然物の合成

申請者は、これまで独自に,2価のパラジウム触媒用いるヘテロ付加環化反応を見い出し,この反応を用いてピペリジンアルカロイドやポリエーテル類の合成を行ってきた。さらに最近,アルデヒド基とアリルアルコール部を有する化合物を,アルコール存在下2価のパラジウムで処理することにより,環化反応が円滑に進行し,添加したアルコールを取り込んだ環化生成物を選択的に得ることに成功,この反応を用いて,5-epi-prelactone Cの新規な合成を行っている。今回,申請者は,2価のパラジウム触媒用いるヘテロ付加環化反応を分子内のカスケード型環化反応に応用した。その結果,スピロケタール環を立体選択的に構築することを見い出した。さらに申請者は,プロピオネート系天然物にはスピロケタール環を有する化合物が数多く存在し,それらの多くは興味深い生理活性を有していることに着目し,独自に見い出したカスケード型環化反応を用いて,ポリケチドの一種であり種々の抗菌活性を有する天然物spirofungin A及びBの全合成を試みた。まず,Spirofungin Aを3つのセグメントに分割し,各セグメントを合成した後連結する収束的合成法を取った。合成上最も重要なセグメントであるスピロケタール体は,Pd(II)触媒を用いた分子内環化反応を用いて構築した。現在,他のセグメントの合成も完成しており,それらのセグメントの連結を行っているところである。これらの成果に関しては学会の講演会を通じて多数発表して来た。また現在,成果を論文に取り纏め中である。著者らの開発した手法は,スピロケタール環を有する天然物の合成に極めて有用な手段を提供するものと考えている。今後,さらなる展開が期待される。
日本語音声における韻律的特徴の実態とその教育に関する総合的研究ー国語教育における音声教育の方策に関する研究ー

1.音読・朗読指導のカリキュラムとテキストの第一次案作成(1)次の三段階をふまえた小学校の低・中・高学年のカリキュラムの作成(1)文字の正確な音声化のための基本的な方法によるテキスト試案(2)自然な口調で流暢に音読・朗読するためのテキスト試案(3)理解と表現に結びつく音読・朗読のためのテキスト試案(2)作成したテキストにもとづく指導法の具体的な提示。ー物語文と説明文を中心にー(3)小学校の教材に含まれる表現活動を総合的に関連させておこなう音読・朗読の6年間のカリキュラム試案作成(国語科・音楽科・体育科・図工科・生活科などがもつ表現活動の関連化をはかった試案)(4)小学校の高学年における、上記(1)、(2)、(3)の実験的な授業の実践報告(5)同一教材の3地点(秋田・大阪・佐賀)の児童による音読の比較検討(高速音声信号処理装置一式による)2.(1)中学校三年間における朗読指導の具体的なカリキュラムの一例とその実践報告(2)中学校の古典の授業における朗読指導の実践報告3.高校演劇(2単位)の年間カリキュラムによる指導実践報告4.教育系大学における「国語科教育法・国語科教材研究」、その他の選択科目における音声言語の講義・演習計画と、その実践報告5.呼吸法、発声法など演劇活動における基本的な訓練のカリキュラムと実践報告6.外国(イギリス)の小学校における音声言語教育の概観と具体的な実践見学記録(VTR)による考察以上の研究実績は、「国語教育における音声教育の方策に関する研究ー〈D2班〉平成2年度成果報告書ー」(文部省重点領域研究『日本語音声』1990(平成2)年度総括班刊行書(主査・杉藤美代子)〈総ペ-ジ374ペ-ジ〉にまとめて報告した。
超大規模な半正定値計画問題に対する効率的な並列計算の実装

半正定値計画問題は、量子化学や制御理論など幅広い応用を持つ重要な数理計画問題である。しかしながら、量子化学などから発生する半正定値計画問題は大規模になる傾向が強く、一台の計算機では求解が難しい。本研究では、Schur補完行列にかかる計算に並列計算を適用することで、既存ソフトウェアでは不可能であった大規模な半正定値計画問題の求解を実現した。さらに行列の特徴を活用し、高い並列効果を得ることに成功した。半正定値計画問題は、線形計画問題を含む錘計画問題では最も適用範囲が広く、構造安定化や組み合わせ最適化問題、量子化学など幅広い分野に応用を持っており、数理計画の分野でも特に重要な数理計画問題のひとつと考えられている。しかしながら、量子化学の電子構造計算やロバスト構造最適化などを半正定値計画問題に定式化すると、その問題の複雑な構造を反映して長大規模なものとなり、既存の単体CPUで解くことは不可能であった。これまでに実装してきた並列ソフトウェアSDPARAは、量子化学などの複雑な応用に十分適用可能な数値精度を保証した中では、最大規模の半正定値計画問題を解いてきた。特に、量子化学における超大規模な半正定値計画問題に関する結果は、数理計画分野では世界最大規模の学会であるInternational Symposium on Mathematical Programmingにおいて2006年7月に、また日本の数理計画分野の主要な発表の場であるRAMPシンポジウムにおいては2006年10月に発表を行った。また、並列計算では大規模な計算を行うため、あらかじめその計算時間の見積もりを行えることが望ましい。2006年度はこれらの見積もりのための数学モデルの基礎研究を行い、すでに実装段階にある。この数学モデルでは、錘計画問題のひとつである二次錘計画問題を用いており、これを半正定値計画問題に帰着することで見積もり計算を行っている。つまり、半正定値計画問題の求解の計算所要時間を半正定値計画問題を用いて行う、という入れ子構造になっている点が興味深い。これと平行して、半正定値計画問題の主要な応用のひとつとなりつつあるcopositive programmingに関しても、copositiveな錘のもつ数学的性質について研究を進めている。半正定値計画問題は、構造安定化計算など半正定値計画問題に直接定式化できる問題だけでなく、効率的な近似解の計算方法の開発により、Copositive Programmingや輸送問題を含む様々な組み合わせ問題へ適用されている。しかし、輸送問題で2次計画問題を介して半正定値計画問題に定式化すると、拠点数を増やしたときの半正定値計画問題の規模は非常に大きくなってしまうなど、既存の単体CPUで実際の応用問題を解くことは難しくなる一方である。そこで、本研究では単体CPU用の半正定値計画問題ソフトウェアであるSDPAをべースとした並列ソフトウェアSDPARAの開発およびその性能に関する研究を行っている。SDPARAはこれまでに量子化学で発生する超大規模な半正定値計画問題を解くことができるなどの成果をあげているが、今年度は並列計算に必要な時間の推定を自動的に行う研究を行った。これは、一般に並列計算では大規模な問題を解くために長時間の計算が必要であり、実際に解を得る前に計算時間を予め予測しておくことが重要なためである。また、SDPAは今年度大幅に改訂が行われ、計算時間が大きく短縮されたが、この成果を将来的にSDPARAに吸収した際にどの程度の効率上昇が見込まれるのかを評価するためにも有益であるといえる。さらに、応用面では半正定値計画問題に定式化された輸送問題を解き、既存ソフトウェアよりも大規模な問題を解くことが可能であることを示した。これらの研究成果は、米国オペレーションズリサーチ学会INFORMS AnnualMeetingや、ロジスティクスに関する国際学会International Conference of Logistics and SCMで発表を行った。数理最適化の分野において、半正定値計画問題はそれ自身が重要な問題として捉えられているだけでなく、組み合わせ最適化や多項式計画問題などの他の最適化問題を解く過程でも子問題として頻出する。さらに、量子化学や構造最適化など、その応用分野も極めて広い。その一方で、多項式最適化などから発生する半正定値計画問題は非常に大規模であり、単体CPUの性能では求解が難しい。本研究では、主双対内点法を実装したSDPAをベースに、並列ソフトウェアSDPARAを開発している。今年度は、計算ボトルネックのひとつであったSchur補完行列に対して、MUMPSを利用することでSparse Cholesky分解のルーチンをSDPAに実装し、また、関数ライブラリの整理などもあわせて行った。これらの改良によって、多項式計画問題などに対する計算時間が大幅に短縮された。さらに、これらの成果をSDPARAに取り込み、並列計算の予備的な実装を行った。これまでにTSUBAMEなどのPCクラスタで性能を確認しており、既存のソフトウェアを上回る性能をすでに示しているが、計算負荷の均等分散やネットワーク通信量の低減など、更なる改良に十分な情報を収集できた段階である。この改良により、センサーネットワークなど新しい最適化問題にも実用的になることが考えられる。
抗ヒスタミン作用のてんかん原性に関する研究

研究実績に概要これまで、中枢ヒスタミン神経系がけいれんの抑制系として働いており、しかも小児期において、その生理的な意義が高いことを、動物実験や臨床研究で明らかにしてきた。今回はラット扁桃核キンドリングモデルを用いて、抗ヒスタミン作用を持つ薬剤(以下、ヒスタミンH1拮抗薬)がキンドリング進展に与える影響、すなわち、てんかん発症に対して影響を与えるかどうかを検討した。麻酔下において、ラットに脳定位手術によって、扁桃核に刺激電極を挿入した。およそ1週間後から、1日1回の電流刺激を行うと、当初は脳波上のみのてんかん発作であるが、通常14日前後で全身性のてんかん発作が認められるようになる。この現象(キンドリング)に対して、ヒスタミンH1拮抗薬の効果を検討した。ヒスタミンH1拮抗薬としては、H1受容体に対して選択性の高いピリラミンとケトチフェン、エピナスチンを用いた。ケトチフェンは、中枢移行性が良いヒスタミンH1拮抗薬であり、抗アレルギー剤として、実際に臨床で用いられている薬剤である。一方、エピナスチンは、中枢に移行しないヒスタミンH1拮抗薬であり、抗アレルギー剤として、やはり臨床で広く用いられている薬剤である。ピリラミン、ケトチフェンは、キンドリング完成までの刺激回数を有意にかつ用量依存的に減少させたが、エピナスチンは影響をあたえなかった。このことから、中枢ヒスタミンH1受容体の拮抗が、キンドリングの進展に対して促進的に働くことが示された。このことから、中枢移行性の良い抗ヒスタミン作用を持つ薬剤は、てんかん発症に対して、促進的に働くことが示された。すなわち、熱性けいれんの既往がある患者など、てんかん原性が高いと思われる場合には、中枢移行性の良い抗ヒスタミン作用を持つ薬剤を避けた方が好ましいと思われた。
ホヤ遺伝子発現調節領域の構造と機能の網羅的解析

1.計算機による共通モチーフの発見・比較ゲノム解析・転写因子の推定:約100個の神経系特異的遺伝子の近傍のゲノム配列を比較し、同じ発現調節をうける遺伝子間で共有される配列を検索するとともに、既知の転写因子の結合コンセンサス配列を検索した。近縁種Ciona savignyiのオーソログとのゲノム配列の比較を行ない、シス調節領域を推定した。みいだされた配列に結合する転写因子を推定した。2.ホヤ胚への遺伝子導入実験による転写調節領域の機能解析:レポーター遺伝子をつないだ融合遺伝子をエレクトロポレーション法によりホヤ胚に導入し、転写調節領域の機能解析を行った。およそ100個の遺伝子の上流領域にEGFPレポーターを繋いだものを作製済みで、新たにグルタミン酸作動性ニューロン、色素細胞などに特異的なプロモーターが得られた。上記1でみいだされたシス配列の候補に変異を導入した調節領域の機能を同様にして解析し、計算機によりみいだされた配列モチーフが筋肉特異的遺伝子発現に重要であることを証明した。1、2で得られた結果の一部を論文発表により公表した。3.実験結果のデータベース化・ゲノムワイドな発生遺伝子プログラムの解析:遺伝子情報、遺伝子上流領域の塩基配列、シス調節配列および共通モチーフに関する情報、上流領域の機能解析結果などをデータベース化した。データに基づいて、筋肉特異的遺伝子のプロモーターの構造モデルを構築した。
小児がんを持つ子どものきょうだいに病気の説明を行うための親への支援の開発

集学的治療を必要とする小児がん等の疾患を持つ子どものきょうだいに病気の説明を行なうことを支援するための研究を行なった。小児がんで入院している子どものきょうだいに対する情報共有として行われている内容とその効果を明らかにした。(疾患を持つとは限らない)一般的な子どもの生活の質(Quality of Life: QOL)を生後1ヶ月児の場合から25歳の若年成人の場合まで比較的一貫した概念で評価できるアウトカム尺度を整えた。小児脳腫瘍を持つ子どもについて病気の説明が及ぼす影響を明らかにした。集学的治療を必要とする小児がん等の疾患を持つ子どものきょうだいは、環境と家族の変化により大きな心理社会的影響を受ける。家族に対する支援の一つとして、看護師は、親がきょうだいへ病気の説明を行なうことを支援する必要がある。そこで本研究は、平成24年度から平成26年度にかけて、きょうだいへの情報提供と情報共有により良好な適応を促す介入理論に基づく支援プログラムを開発することを目的としている。平成25年度には、介入に必要な理論および尺度の開発を実施した。平成24年度に整理した、小児がんを持つ子どものきょうだいに対して行われている情報共有の内容とその効果、現在行われている効果的な説明の内容については、論文投稿を予定しており、平成25年度中にはその準備を進めた。残念ながらまだ投稿に至っておらず、平成26年度中に投稿・公表する。同じく平成24年度中に開発した、「子どもの生活の質に関する質問票(PedsQL)」の25歳までの拡張については、平成25年度中に、その結果をQuality of Life Research誌に投稿し、公表した。また、平成25年度中には、病気を持つ子ども本人への説明状況との関連要因および帰結について分析した。年齢、知的能力、治療施設、治療状況、保護者の精神状態が、本人への説明状況に関連すると考えられる。また、本人へ病気のことを詳しく説明することが、子どもを不安にさせることはなく、むしろ、心理社会的により良好なアウトカムへと結びついている可能性が高いと考えられる。詳細な結果については、平成26年度中に、国際誌へ投稿・公表する予定である。そこで本研究は、平成24年度から平成26年度にかけて、きょうだいへの情報提供と情報共有により良好な適応を促す介入理論に基づく支援プログラムを開発することを目的とする。平成24年度には、介入理論の発展と支援プログラムの形式・内容の確立、評価に必要なアウトカム指標の開発を行なった。まず、国内外の、小児がんで入院している子どものきょうだいについての文献を収集し、質的に分析し、情報共有の内容とその効果を整理した。現在行われている効果的な説明の内容が明らかになった。次に、病気を持つ子ども本人への説明状況の分析を行った。きょうだいへの説明にあたっては、本人への説明状況を無視することはできない。本人への説明がいかに重要であるかという点と、本人への説明状況の実態、そしてその関連要因を明らかにした。さらに、上記2点の結果から、平成25年度以降の計画に使用するアウトカム指標として、健康関連QOL尺度が必要であると考えられた。疾患を持つ本人が子どもであっても、そのきょうだいも子どもであるとは限らないことから、2歳から18歳まで使用可能であった「子どもの生活の質に関する質問票」を、25歳まで使用可能となるよう、定められた手順に則り日本語版を作成し、尺度としての信頼性・妥当性を検証した。家族に対する支援の一つとして、看護師は、親がきょうだいへ病気の説明を行うことを支援する必要がある。そこで本研究は、平成24年度から平成26年度にかけて、きょうだいへの情報提供と情報共有により良好な適応を促す介入理論に基づく支援プログラムを開発することを目的とした。平成26年度には、介入に必要な理論に基づき、アウトカム指標の評価と支援プログラムの開発を実施した。平成24年度に整理した、小児がんを持つ子どものきょうだいに対して行われている情報共有の内容とその効果、現在行われている効果的な説明の内容について、学術誌(国内)に投稿した。また、平成25年度に開発した、小児がんを持つ子どものきょうだいに対して適応可能な生活の質(QOL)尺度の開発について、学術集会(国外)にて発表した。また、同尺度の計量心理学的評価を行なった。1ヶ月児から25歳の若年成人までのきょうだいの健康関連QOL尺度が、妥当性・信頼性を持つことを確認し、その結果の一部を学術誌(国外)にて発表した。また、残りの結果を学術誌(国内)に投稿中である。さらに、平成25年度に分析した、病気を持つ子ども本人への説明状況との関連要因

および帰結について、学術集会(国内)および学術誌(国外)にて発表した。以上の成果に基づき、平成26年度中に支援プログラムの開発を実施した。今後引き続き、本研究成果を国内外に発信する予定である。家族看護学を基盤とした小児がん患者・経験者とその家族の理解と支援当初計画と異なった点としては、平成26年度に研究のアウトカムとして必要な、健康関連QOL尺度2種類の開発を行なっている点である。疾患を持つ本人が子どもであっても、そのきょうだいも子どもであるとは限らないことから、2歳から18歳まで使用可能であった「子どもの生活の質に関する質問票(PedsQL)」を、25歳まで使用可能となるよう拡張した(平成25年度)。また、1-24ヶ月児にも使用可能とする(平成26年度)。平成24年度に実施予定だったが、日程の都合により行えなかった、海外での実践状況の情報収集について、平成25年度に実施した。こういった計画の追加や変更はあったものの、おおむね予定通りに経過していると考えている。当初計画と異なった点としては、病気を持つ子ども本人への説明状況の分析において、本人への説明状況の実態とその関連要因を明らかにする前に、まず、これまでの研究で明らかになっている知見に追加することとして、本人への説明がいかに重要であるかという点を明らかにする計画を加え、実施した。また、海外および日本での実践状況の情報収集を行なう予定であったが、日程の都合により、海外については行わなかった。こういった計画の追加や一部停止はあったものの、おおむね予定通りに進展していると考えている。引き続き当初の予定通り研究を遂行する。ただし、平成26年度に実施予定であった介入研究については、アウトカム指標である健康関連QOL尺度ができるまで開始できないため、症例集積見込みと目標症例数を再検討した上で実施する予定である。平成24年度に実施することが出来なかった、海外での実践状況の情報収集については、国際小児がん学会(平成25年9月)等の機会を利用して、平成25年度に実施する。当初計画と異なった点として、平成26年度に研究のアウトカムとして必要な、健康関連QOL尺度2種類の開発を行なっているため。当初の予定通り、平成24・25年度の成果発表に必要な費用(国内旅費、国外旅費、論文投稿料、英文校正費)、平成26年度計画遂行のための消耗品(文具)、国内旅費・交通費、人件費、文献複写費、質問紙印刷費を使用する予定である。加えて、当初予定の遂行に必要な、尺度の開発費用(文献複写費、国内交通費、尺度利用料、質問紙印刷費、通信費、論文投稿料)を使用する予定である。当初の予定通り、平成24年度の成果発表に必要な費用(国内旅費、論文投稿料、英文校正費)、平成25年度計画遂行のための消耗品(ソフトウェア、文具)、国内旅費、人件費、文献複写費、平成26年度計画準備のための尺度利用料、質問紙印刷費を使用する予定である。また、当初は平成25年度には使用を予定していなかった外国旅費(平成24年度に使用しなかったもの)を使用する予定である。
FGF受容体の多様性とその生理的意義の解明

FGFは多様な生理作用を示す増殖因子であるが,脳に多く存在し,神経栄養作用,神経分化作用をしめすことから脳神経系で重要な役割を果たしていると期待されている。FGF受容体には,現在までに4種類の異なった受容体(FGFR-1FGFR-4)が存在していることが明らかにされている。我々は,脳内でのFGFの生理的役割を明らかにする目的で,これらのFGF受容体mRNAの脳内発現の領域及びその特異性を調べた。^<35>Sで標識したラットFGF受容体cRNAをプローブとして,ラット脳の3種類の切片(Sagittal,Horizontal,Coronal)を作製し,in situ hybridization法によりFGFR-1FGFR-4mRNAの脳内発現分布をマクロオートラジオグラフィー,ミクロオートラジオグラフィーにより調べた。FGFR-1mRNAは脳内に広く発現しているものの,特に海馬,小脳などに高発現していた。一方,FGFR-2mRNA,FGFR-3mRNAは脳内に広く,diffuseに発現していた。また,FGFR-4mRNAの発現は内側手鋼核にのみ限られていた。さらに,FGF受容体mRNAの発現は細胞レベルで調べたところ,FGFR-1mRNA,FGFR-4mRNAは主として神経細胞に,FGFR-2mRNA,FGFR-3mRNAは主としてグリア細胞に発現していた。FGF受容体は脳内に広く発現し,神経細胞,グリア細胞のいずれにもその発現が見られるが,各受容体の発現が領域レベル,細胞レベルでそれぞれ特異的であることは,FGFの脳内での生理作用の多様性を示していると考えられる。
エネルギー代謝から見たエチルピルビン酸の脳保護作用の検討 ^<31>P-NMRを用いて

【目的】ピルビン酸はエネルギー代謝で重要な役割を持ち、また抗酸化作用とラディカルスカベンジャー機能を持つ。エチル化し安定化させたエチルピルビン酸(EP)の虚血に対する神経保護作用をエネルギー代謝的側面から検討するため、燐核磁気共鳴装置(^<31>P-NMR)を用い、高エネルギー燐酸であるクレアチン燐酸(PCr)の動態を検討した。【方法】Wistar系ラット全脳より400μm厚の脳スライスを作成し、25°Cの人工髄液(ACSF)にEP=2mMを加えた群(EP群)と対照群(C群)とで、ACSF循環を1時間停止後のPCr回復量をBruker社製AMX300wb ^<31>P-NMR装置で測定した。【結果】EPを虚血前に投与したEP群ではC群に比べ回復率が高かった(78.2±3.3% vs 60.8±1.9%;P=0.001)。EPを虚血後に投与してもEP群とC群で有意差は見られなかった(71.9±4.6%;p=0.059)。ACSF内に選択的グリア毒素であるフルオロクエン酸(FC,100μM)を前投与し、神経細胞優位にしたスライスでEPの効果を検討した場合は、EP群とC群で有意差は見られなかった(69.8±6.4% vs 70.0±4.5%;p=0.66)。【考察】ラット全脳スライス虚血前にEPを投与することにより、脳保護作用を示したが、虚血後に投与しても効果は見られなかった。またFCにより選択的にグリアを阻害した環境ではEPの効果は見られなかったことより、EPは神経細胞だけでなくグリア細胞も保護することにより、虚血・再潅流時のグリア細胞が持っている神経細胞保護能力を向上させている可能性が示唆された。Finkらにより提唱されたエチルピルビン酸(EP)は、抗酸化作用とラディカル除去剤として近年、動物実験で敗血症・低血圧性ショックなどの各種ストレスに対しての生存率を改善し注目されている(Crit Care Med 2003 Vo131, S51-S56)。しかし、EPの脳虚血をはじめとした脳障害に対する効果はまだ十分検討されていない。大分大学医学部共同実験施設のNMR装置(Bruker社製AMX300WB)を用い、ラット全脳スライス標本の高エネルギー燐酸NMR(^<31>P-NMR)スペクトルを長時間(12時間)安定して測定することが可能となっている。^<31>P-NMRでは脳スライスのエネルギー状態が良好だとクレアチン燐酸(PCr)のスペクトルが高値を呈し、虚血等ではPCrが低下し、PCr量の変化でエネルギー状態を経時的に把握することが可能である。本研究ではラット全脳スライスに人工髄液潅流を1時間停止させる事による虚血刺激を与え、PCrが低下した状態から、再度人工髄液潅流を再開した際のPCrの回復度を検討している。まず、EPを全く投与しない対照群では、虚血再潅流後のPCrの回復は不良であった。EP(2mM)をスライス作成時から添加した全脳スライスでは、虚血再潅流後のPCrの回復は非常に良好で、ぼぼ虚血負荷前のPCr値に回復した。虚血刺激後の再潅流時からEP(2mM)を添加した場合も、対照群に比べPCrの回復が良好であった。

平成18年度は更に例数を増加させ、更にEPの濃度を変化させてより詳細な検討を行う予定である。【目的】ピルビン酸はエネルギー代謝で重要な役割を持ち、また抗酸化作用とラディカルスカベンジャー機能を持つ。エチル化し安定化させたエチルピルビン酸(EP)の虚血に対する神経保護作用をエネルギー代謝的側面から検討するため、燐核磁気共鳴装置(^<31>P-NMR)を用い、高エネルギー燐酸であるクレアチン燐酸(PCr)の動態を検討した。【方法】Wistar系ラット全脳より400μm厚の脳スライスを作成し、25°Cの人工髄液(ACSF)にEP=2mMを加えた群(EP群)と対照群(C群)とで、ACSF循環を1時間停止後のPCr回復量をBruker社製AMX300wb^<31>P-NMR装置で測定した。【結果】EPを虚血前に投与したEP群ではC群に比べ回復率が高かった(78.2±3.3% vs 60.8±1.9%; P=0.001)。EPを虚血後に投与してもEP群とC群で有意差は見られなかった(71.9±4.6%; p=0.059)。ACSF内に選択的グリア毒素であるフルオロクエン酸(FC,100μM)を前投与し、神経細胞優位にしたスライスでEPの効果を検討した場合は、EP群とC群で有意差は見られなかった(69.8±6.4% vs 70.0±4.5%; p=0.66)。【考察】ラット全脳スライス虚血前にEPを投与することにより、脳保護作用を示したが、虚血後に投与しても効果は見られなかった。またFCにより選択的にグリアを阻害した環境ではEPの効果は見られなかったことより、EPは神経細胞だけでなくグリア細胞も保護することにより、虚血・再潅流時のグリア細胞が持っている神経細胞保護能力を向上させている可能性が示唆された。
新規2型糖尿病動物モデル膵β細胞グルコシルトランスフェラーゼ欠損マウスの解析

ラットインスリンプロモーター(RIP)Creマウスとグルコシルトランスフェラーゼ(GT) loxPマウスを交配することにより作製されたβ細胞特異的GT欠損マウス(βRGTKO)は耐糖能障害、生後約一年でβ細胞の著明なアポトーシスを伴った膵島の過形成を示した。しかしながら、RIP-Creマウスにインスリン分泌不全が報告されており、これら表現形がGT欠損に起因するかどうか不明であった。そこでPdx1をプロモーターとするCreマウスを用いて同様な実験を行った。作製されたβ細胞特異的GT欠損マウス(βPGTKO)は膵島においてDNAの組み換え、GTの発現低下、ガングリオシドの軽度産生低下が認められた。しかしながら、糖代謝には変化がみられず、さらにβ細胞のアポトーシスも認められなかった。これにはPdx1プロモーターの活性がRIPに比べ弱い可能性が考えられた。Glucosyltransferase(GT)は強力なアポトーシス誘導因子として知られているセラミドの代謝及びガングリオシドへの合成を律速する酵素である。肥満型2型糖尿病モデルマウスではセラミドの膵β細胞への蓄積、アポトーシスの誘導が報告されている。膵β細胞GTの2型糖尿病における役割をinvivoで検討するため、PDX-1プロモーターにより発現が制御されたCre発現マウスとGT遺伝子領域にloxP siteを導入したマウスをあわせて膵β細胞特異的GTノックアウトマウス(GT KO)を作成した。GT KOおよびControlより膵島を単離し、GT DNAの組み換えをPCRにて、GT mRNA発現をreal time PCR法にて検討した。DNA組み換えでは、GT KOでは膵島でのみDNA組み替えバンドが認められた。他の組織及びControlではDNAの組み換えは認められなかった。膵島GT mRNA発現はControlに比し、約20%まで低下していた。以上のことから膵β細胞特異的にGT遺伝子のノックアウトが達成されたと考えられた。GT KOの体重、随時血糖、空腹時血糖は4ヶ月齢までにControlとの違いが認められなかった。このことはRat InsulinプロモーターによるCreマウスを用いたノックアウトマウスとは対照的な結果であり、PDX-1 Creマウスは血糖への影響は少ないと考えられた。2g/KGの経口糖負荷テストでは、GT KOで耐糖能の減弱傾向が認められた。摘出膵臓の形態では、4ヶ月齢でGT KO膵島面積、β細胞BrdU取り込み能の加傾向が認められた。今回の結果では期待されたセラミドの蓄積による膵β細胞脱落は認められなかったが、膵島の軽度過形成が認められた。セラミドの蓄積を回避するための代償性の膵島過形成の可能性があり、より長期の観察が必要と考えられた。前年度作製された膵β細胞特異的グルコシルトランスフェラーゼノックアウトマウス(GT KO)を用いて長期間経過観察を行い、膵β細胞の変化を検討した。8ヶ月齢での体重、随時血糖、空腹時血糖、グルコース応答インスリン分泌はコントロールに比し明らかな変化が認められなかった。2g/kg経口糖負荷テストでは、GT KOで耐糖能の減弱傾向が認められた。摘出された膵組織では、8ヶ月齢においてもGT KO膵島面積の増加傾向が認められたものの、期待されたβ細胞の脱落は認められなかった。12ヶ月齢においても8ヵ月齢と同様の結果であった。8ヶ月齢単離膵島を用いたThin-layer chromatographyによる脂質の検討では、GT KO膵島ではコントロールに比しガングリオシド合成低下が見られた。しかしながら、セラミドの貯留は軽度であった。また、単離膵島を用いたインスリン分泌実験においてもGT KOとコントロールでは明らかな差が認められなかった。今回の結果はRIP-Creマウスを用いた予備実験結果とは明らかに異なっている。RIP-Creマウスを用いたときには12ヶ月齢でGT KOβ細胞にアポトーシスが観察されたが、PDX1-Creマウスでは認めることが出来なかった。これはマウスのバックグラウンドの違い、インスリンプロモーターとPDX-1プロモーターの活性の違いによる可能性が考えられた。現在、インスリン分泌不全のないC57BL/6背景のRIP-CreとGT-loxPマウスを交配しており、より正確な膵β細胞におけるGTの機能が解明されつつある。また、さらなるセラミド代謝への負荷を与えるため、肥満型糖尿病モデルであるob/obマウスとGT KOの交配も試みており、β細胞アポトーシスが期待される。
高分子多層膜法による動的不均一性の計測と制御

1.PMMA積層薄膜のガラス転移温度とα過程のアニール過程における変化を誘電緩和測定と示差熱量測定により調べた.as-stackedな状態で,ガラス転移温度は薄膜で観測されるようにバルクより低下していたが,ガラス転移温度以上でのアニールにより,バルクでの値へと近づいた.この変化に対応してα過程のダイナミクスも変化した.2.ポリアミドランダム共重合体薄膜のダイナミクスを誘電緩和測定により調べた.EP過程の緩和時間と緩和強度の膜厚依存性を測定データから評価し,モデル計算により,電荷担体の拡散係数と密度を膜厚の関数として評価した.その結果,薄膜において電荷担体の拡散係数の本質的な増大が観測された.今年度は以下の3項目について研究を行った。1.ポリメチルメタクリレートの多層積層膜を作成し、そのガラス転移ダイナミクスのアニール過程における時間変化を誘電緩和測定により調べた。その結果、α過程のダイナミクスは積層直後には超薄膜のダイナミクスとして観測されるが、アニールとともに、バルクでのダイナミクスに変化することが明らかとなった。それに対して、β過程のダイナミクスはアニールによる時間変化は観測されなかった。このことから、積層界面でのα過程のダイナミクスが薄膜全体のガラス転移ダイナミクスをコントロールしていることが明らかとなった。2.ポリスチレン(PS)とポリ2クロロスチレン(P2CS)の5種類の多層膜を作成した。P2CSは極性が強い高分子であるので、PS薄膜内でのP2CS薄膜からのシグナルを選択的に取り出すことが可能となる。本研究では誘電緩和スペクトロスコピー法に、この多層膜法を応用することにより、様々な位置に挿入したP2CSのα過程のダイナミクスのアニール過程での時間変化を選択的に観測することに成功した。その結果、薄膜内でのダイナミクスの動的不均一性が明らかとなった。3.非常に極性の強い非晶性ナイロン共重合体の薄膜に対して、ダイナミクスの膜厚依存性を誘電緩和スペクトロスコピー法により調べた。電極分極(EP)に起因した誘電緩和のシグナルが明確に観測され、その緩和時間の温度依存性がVogel-Fulcher-Tammann型に従うことがわかった。このことは、EPの分子論的なメカニズムにα過程が深く関係していることを意味する。さらに、EPの緩和時間から評価したfragility指数が膜厚の低下とともに、より大きな値へ変化し、ガラス状態がfragileなものへ変化することがわかった。今年度の本研究の成果の概要は以下のとおりである。1,非晶性ポリアミド共重合体の薄膜に対して、誘電緩和測定を行い、ガラス転移ダイナミクスの膜厚依存性を調べた。とくに、電極分極のダイナミクスの交流電場中での測定により、チャージキャリアの密度と拡散係数の温度・膜厚依存性を評価することに成功した。これより、臨界膜厚以下で、チャージキャリアの並進拡散運動の低下が観測され, α過程の緩和率の膜厚依存性とは異なることがわかった。つまり、チャージキャリアの並進運動と高分子の回転拡散運動とはデカップリングしていることが示された。また、電極分極の緩和率の温度依存性はVFT則に従うことが明らかにされ、電極分極により、ガラスダイナミクスが評価できることがわかった。電極分極より評価したフラジリティの膜厚依存性は、ポリスチレン薄膜のフラジリテイの膜厚依存性は異なることがわかった。2, PMMA積層薄膜におけるガラス転移とα過程のダイナミクスのアニール過程での特徴的な変化の原因を探るために、d-PMMAとh-PMMAの交互積層薄膜を作製し、中性子反射率測定により、界面構造の変化の直接観察を行った。さらに、同様の交互積層膜に対して、アニール過程での誘電緩和測定を行い、界面の変化に対応したα過程のダイナミクスの時間発展を調べた。中性子反射率測定により、136°Cでのアニール過程で、時間の経過とともに界面のラフネスが大きくなること、さらには、d-PMMA層の膜厚は増加し、h-PMMA層の膜厚は減少することが明らかとなった。界面消滅の時間発展と誘電緩和測定によるダイナミクス変化の時間発展は十分に整合するものであることが実験的に確認された。平成27年度の本研究の成果概要は以下のとおりである。1.平成25,26年度に研究を行った非晶性ポリアミド共重合体に関して、これまでの試料とは鎖長の異なるPA10,6とPA10,Iの共重合体を用いて、薄膜を作成し、電極分極およびα過程のダイナミクスを誘電緩和測定により調べた。その結果、膜厚の低下とともに、ガラス転移温度の低下とフラジリティの増大は観測されたが、charge carrierの拡散係数のintrinsicな増大は観測できなかった。つまり、拡散係数の鎖長依存性はPA66/6Iとは異なっており、鎖長依存性の存在が結論できた。現在、より詳細な解析を進めており、今後のさらなる研究の展開が期待される。2.ポリアミド系高分子で観測される電極分極の性質をより明確にするために、イオン液晶と典型的な液晶性物質に対する誘電緩和測定を行った。イオン液晶として、イミダゾリウム系のイオン液晶で、1-methyl-3-alkylimidazolium tetrafluoroborate [Cnmim]BF4を用い、典型的な液晶としては、N-(4-Methoxybenzylidene)-4-butylaniline (MBBA)を用いた。

これらの系に対して、誘電緩和測定を実施し、電極分極を詳細に調べた。その結果、分子の配向性とcharge carrierの拡散運動が密接に関係していることが明らかとなった。ただ、相転移に伴うモルホロジー変化に起因した種々の要因をどのように評価すべきか、さらに、界面ダイナミクスとの関係の解明は今後の課題であることが明らかとなった。ポリアミド薄膜系での誘電緩和測定は順調に進んでおり、高分子薄膜での界面効果のcharge carrierの拡散運動への影響が明らかとなっているから。本申請研究は当初3年間の研究期間で採択され、研究をスタートした。しかし、研究の遂行により、予定外の結果が得られ、それらを国際会議で発表し、さらなる議論を行うために、研究機関を1年間延長することとなった。この最終年度での実績は以下のとおりである。2. J-parcのBL16でのビームタイムにおいて、高分子積層薄膜の界面構造に関する実験を行い、本研究成果を次のプロジェクトへと繋ぐ足がかりが出来た。3.これまでの研究を学術論文として、査読付き論文誌に投稿することができた。1.PMMA積層薄膜のガラス転移温度とα過程のアニール過程における変化を誘電緩和測定と示差熱量測定により調べた.as-stackedな状態で,ガラス転移温度は薄膜で観測されるようにバルクより低下していたが,ガラス転移温度以上でのアニールにより,バルクでの値へと近づいた.この変化に対応してα過程のダイナミクスも変化した.2.ポリアミドランダム共重合体薄膜のダイナミクスを誘電緩和測定により調べた.EP過程の緩和時間と緩和強度の膜厚依存性を測定データから評価し,モデル計算により,電荷担体の拡散係数と密度を膜厚の関数として評価した.その結果,薄膜において電荷担体の拡散係数の本質的な増大が観測された.高分子薄膜のガラス転移の膜厚依存性の起源と考えられる表面・界面相互作用の効果を調べるために、当初予定していなかった中性子反射率測定と誘電緩和測定を組み合わせた実験的なアプローチを思い至り、その測定を可能とした。これにより、当初の目的に、より直接的にアプローチできることとなった。2015年度にビームがストップしていたため、j-parcでの中性子反射率測定は先送りになっていた。しかし、無事、ビームも復活し、新たなビームタイムの割り当てを受けたので、2016年6月に中性子反射率測定を行う予定である。この実験結果を踏まえて、高分子積層膜の界面ダイナミクスの機構を明らかとし、論文の執筆を行う。また、ポリアミド系およびイオン液晶の誘電緩和測定の結果を界面ダイナミクスの立場から解析し、国際会議において研究成果の発表を行い、研究成果の国際的な発信とする。28年度が最終年度であるため、記入しない。ソフトマター物理学、高分子物理学本年度の実験により、中性子反射率測定を用いることにより、PMMA交互積層膜に対して、界面構造に関する情報を十分に引き出せることが明らかとなった。今後は中性子反射率測定により得られているデータから、界面構造を評価する解析手法の改良を行い、対象としているシステムに、より適した解析方法を見出していく。