hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
健康長寿に向けた分子状水素の酸化ストレス防御機構解明

疾患の新規治療法として水素分子(H2)投与の可能性が数多く示されてきた。しかし、反応性の高い活性酸素種のみを無毒化するというH2の選択的還元作用のみで多様な疾患抑制効果を説明することは困難である。本研究では、H2存在下で培養した神経芽細胞SH-SY5Yが酸化ストレスにたいして抵抗性を獲得することを明らかにした。H2がミトコンドリアを活性化すると共に軽度の酸化ストレスが細胞に負荷され、Nrf2の活性化により抗酸化酵素類の発現が増加した。このような適応応答あるいはミトホルミシス効果が,水素水などを投与した場合の多様な疾患抑制効果に結びついているものと考えられる。神経芽細胞SH-SY5Yを50%の水素分子存在下で24時間培養後、過酸化水素0.1又は0.3 mMを添加し、さらに24時間培養した。すると、水素分子非存在下で培養した場合と比して細胞死が抑制された。しかし、過酸化水素添加後に50%の水素分子存在下で培養しても細胞死を抑制することはできなかった。この水素分子前処置による細胞死抑制効果は用量依存的で5%の水素分子でも有意な効果を示した。また、3時間の前処置で細胞保護効果が認められた。以上の結果は、水素分子が過酸化水素添加で増加する活性酸素種を還元することで細胞死を抑制すると考えるより、水素分子存在下で培養することによって細胞に酸化ストレス防御能が備わる、適応応答の存在を強く示唆している。尚、水素分子前処置による酸化ストレス防御効果は処置後3時間まで継続し、6時間後には消失する一過的なものであった。そこで、ミトコンドリア機能と酸化ストレス防御に関する詳細な検討を進めた。水素分子前処置によるミトコンドリア機能変化については、50%の水素分子で24時間前処置した細胞をミトコンドリア膜電位感受性色素JC-1で染色しミトコンドリア膜電位を計測したところ有意な上昇が認められた。さらに細胞あたりのATP量が増加していた。細胞あたりのstate 3における酸素消費を計測すると水素分子前処置による消費速度の増加が認められた。このとき,ミトコンドリアDNAのコピー数は増加していないことをqPCRで確認している。また、水素分子前処置によりグルタチオンの一過的な減少とスーパーオキシドの増加が認められた。さらにNrf2の核移行が認められたことから酸化ストレス関連酵素遺伝子の発現を定量的PCR法で確かめたところ、カタラーゼとグルタチオン還元酵素が有意に増加していた。これらの知見を基に、マウス肺疾患モデルを用いて水素分子の作用機序に関する研究を継続中である。加齢に伴う疾患の新規治療法として、分子状水素投与の可能性が動物モデルを中心に数多く提示されている。しかし、反応性の高い活性酸素種のみを無毒化するという水素の選択的還元作用のみでは、多様な疾患抑制効果を説明するには不十分であり、その作用機序の分子レベルでの解明が水素の臨床応用を広める為の鍵となる。そこで、24年度は水素の分子レベルでの作用機序を解明することを目的にミトコンドリア活性と酸化ストレス防御機構に及ぼす効果について培養細胞系で解析した。ヒト神経芽細胞SH-SY5Yを予め1から50%の水素存在下で3から24時間培養すると、過酸化水素による細胞死が抑制された。過酸化水素添加後に水素を投与しても細胞死は抑制されなかった。水素存在下で培養した細胞ではミトコンドリア膜電位と呼吸活性及びATPが増加し、グルタチオンの一過的な減少とスーパーオキシドの増加が認められた。この時、Nrf2の核移行が認められた。そこで、酸化ストレス関連酵素遺伝子の発現を定量的PCR法で確かめたところ、カタラーゼとグルタチオン還元酵素が有意に増加していた。これらの結果は、細胞が水素の前処置により酸化ストレスに対する防御能を獲得している可能性を示している。水素には、最も毒性の高い活性酸素種であるヒドロキシラジカルを選択的に還元する効果と併せて、前処置による細胞の酸化ストレスに対する適応応答(ホルミシス効果)が存在し、この異なる2つの作用が細胞と生体を酸化ストレス障害から防御しているものと考えている。疾患の新規治療法として、水素分子(H2)投与の可能性が数多く示されてきた。しかし、反応性の高い活性酸素種のみを無毒化するというH2の選択的還元作用のみで多様な疾患抑制効果を説明することは困難であり、その作用機序の解明がH2の臨床応用を広める為の鍵となる。そこで、本研究ではH2の分子レベルでの作用機序解明を目的にミトコンドリア活性と酸化ストレス防御機構に及ぼす効果について培養細胞系で解析した。ヒト神経芽細胞SH-SY5Yを予め1から50%のH2存在下で3から24時間培養すると、過酸化水素による細胞死が抑制された。過酸化水素添加後にH2を投与しても細胞死は抑制されなかった。

H2存在下で培養した細胞ではミトコンドリア膜電位と呼吸活性及びATPが増加し、グルタチオンの一過的な減少とスーパーオキシドの増加が認められた。この時、Nrf2の核移行が認められた。そこで、酸化ストレス関連酵素遺伝子の発現を定量的PCR法で確かめたところ、カタラーゼとグルタチオン還元酵素が有意に増加していた。これらの結果は、細胞がH2の前処置により酸化ストレスに対する防御能を獲得している可能性を示している。H2には、最も毒性の高い活性酸素種であるヒドロキシラジカルを選択的に還元する効果と併せて、前処置による細胞の酸化ストレスに対する適応応答(ホルミシス効果)が存在し、この異なる2つの作用が細胞と生体を酸化ストレス障害から防御しているものと考えている。こうした知見をもとに水素水による抗がん剤の副作用抑制効果を解析した。マウスへの抗がん剤ゲフィチニブ単独投与で病変は観察されないが、ナフタレンによる肺障害時にゲフィチニブを併用投与すると予後が急激に悪化し、ヒトでの副作用に類似する。このマウスに水素水を飲用させると体重低下や肺病変が顕著に抑制され、早期の臨床応用が期待される結果となった。分子老化学・細胞生物学24年度から25年度にかけて細胞を用いた研究から、水素分子存在下で培養することにより細胞が酸化ストレスにたいして抵抗性を獲得することが明らかとなった。水素分子がミトコンドリアを活性化すると共に軽度の酸化ストレスを細胞にあたえることでNrf2が活性化され、その結果として抗酸化酵素類の発現が増加した為と考えられる。このような適応応答あるいはホルミシス効果が、水素水などを投与した場合の抗酸化効果に結びついているものと考えられる。25年度は、疾患モデルの確立に時間を割いた。肺に炎症を起こし、これに水素分子を高濃度に含む水素水を投与する系を複数確立し、細胞レベルの研究成果を動物モデルで確認する基礎的検討を終わっている。24年度は、分子状水素が酸化ストレス防御機構を誘導するメカニズムについての細胞を用いた研究を主体に研究を進めた。具体的には、水素により微量増大した活性酸素種が、酸化ストレス防御機構を誘導するという適応応答の有無を細胞レベルで検証した。さらに水素がミトコンドリア活性に及ぼす影響を解析し、直接作用する分子の探索を行う為の基礎的知見を得た。尚、本年度に予定した4つの検討項目をほぼ完了している。(i)細胞培養法と活性酸素種/ラジカルによる細胞死の測定、(ii)活性酸素種の定量、(iii)酸化ストレス防御機構の定量、(iv)ミトコンドリア活性とエネルギー代謝の測定実験動物による水素分子のホルミシス効果検討正常マウスへの水素水投与:細胞を用いた実験結果を基に酸化ストレス防御関連酵素の発現と活性及びミトコンドリアの機能変化を主要臓器で調べる。投与は、数日間の短期または半年程度の長期を予定。疾患モデルマウスへの水素水投与:昨年度に確立した肺疾患モデルを中心に、水素分子による治療効果が確認されている複数のモデル動物を用いて、水素分子の投与効果を細胞での作用機序と照らし合わせながら解析する。1.実験動物による水素の適応応答の有無を検討(i)
選択的ポリアデニレーションを介した新たな発癌機構の解明

ヒト大腸癌細胞HCT116を用いたリアルタイムPCR法を用いた遺伝子発現解析の結果、酸化ストレス下において、JUN遺伝子の3'UTR長が、ストレスと共に短縮化することを同定した。また、エキソンアレイを用いて網羅的解析により、腫瘍抑制遺伝子依存的に3'UTR長が調節される遺伝子を同定した。複数の癌細胞株を用いてスクリーニング解析では、CCND1のポリアデニレーション部位のスクリーニングにより近位ポリアデニレーション部位を用いている細胞株は、乳がん細胞株MB453のみであった。2012年度に同定した、3'UTR長と発現レベルが相関する遺伝子について、検討を行った結果、上皮間葉移行(EMT)と関係する遺伝子Aを同定することに成功した。大腸癌細胞株、HCT116, HT29, SW480, RKOにおけるそれぞれの発現パターンを検討したところ、1)遺伝子Aは、EMT能の高い細胞群で発現量が高い2)遺伝子Aの3'UTR長は、発現量が高い群では短い3'UTR長を持つアイソホームが優位になることを見出した。EMT能獲得機構において、遺伝子Aの3'UTR長制御の存在が示唆された。当初予定していたCCND1の3'UTRにおいては、大腸癌細胞株では、3'UTRの短いisoformの発現量が十分ではなく解析対象としては、適切ではなかった。また、発がん遺伝子であるスプライシング調節因子SRSF3は、細胞周期とともに遺伝子発現量が増減するが、同時に3'UTR長の変化するこを同定し、3'UTR長の調節を介した発現制御メカニズムの存在が示唆された。選択的ポリアデニレーションを介した新規発癌メカニズムの解明にあたり、当初、研究ターゲットとしていた癌遺伝子であるcyclin D1の選択的ポリアデニレーションを複数のがん細胞株(乳がん細胞株、大腸がん細胞株)で検討した。リアルタイムPCR法により、細胞株の違いによる3'UTRの長さの違いを見いだした。選択的ポリアデニレーションにより3`UTRの長さの異なる複数のmRNA isoformの存在が想定されたが、ノーザンブロットの解析では、3'UTRの短いmRNA isoformは検出されなかった。今後のメカニズムの解析にあたり、ノーザンブロットによる検出感度以下のmRNA isoformをターゲット遺伝子することは、適切ではないと判断し、新たなターゲット遺伝子の検索を、exon gene chip arrayシステムを用いて行った。その結果、3'UTRの長さのことなるmRNAisoformを持つ遺伝子を3つ同定した。これらの遺伝子は、既にがん遺伝子として報告のある遺伝子であった。リアルタイムPCR法によって、これらの3つの遺伝子は、3'UTRの長さの変化にともない遺伝子発現レベルが変化することを確認した。これらのことから、3'UTR長の調節により遺伝子発現レベルの調節を行っている可能性が示唆された。3`UTR長の調節については、近年、多くの報告がなされているが、今回同定した遺伝子の発現調節メカニズムについては、3'UTR長の関与は、未だ報告がされていない。本研究によって、癌遺伝子の新たな発癌メカニズムの解明が期待されると考える。当初の解析対象の遺伝子として想定していたcyclin D1は、3'UTR長の異なるmRNA isoformがノーザンブロットで検出できなかった。このため、新たなターゲット遺伝子の探索を、exon gene chip array解析を用いて行い、候補遺伝子として3つ同定することに成功した。cyclin D1以外のターゲット遺伝子が必要となることは想定内であり、本年度は、新たなターゲット遺伝子の同定に成功したので、おおむね順調に経過している。QUEPASA法を用いた解析については、次年度に持ち越されたため、次年度の早期に解析を開始する予定である。次年度は、新たに同定した3つのターゲット遺伝子について、その選択的ポリアデニレーションを制御する因子に関して、解析を進めていく予定である。3つの遺伝子の内、一つは神経特異的に発現しているタンパク質をコードする遺伝子であり、神経細胞株(SHSY5Y,IMR32)を用いて解析を進めていく予定である。また、当初の計画どおり、新規解析方法であるQUEPASA法を用いてcis-regulatory elementの同定を行う予定である。次年度は、主に、3つの候補遺伝子に関して、ミニジーンの作製ならびに、QUEPASA法で使用する次世代シークエンス解析、ならびに、そのvalidationのための遺伝子発現解析に研究費を使用する予定である。また、細胞培養関連試薬(トランスファクション試薬など)の費用が必要となる。得られた研究成果は、国内および国際学会で発表し、論文投稿する予定であり、これらに必要な経費に対して研究費を使用する予定である。
金属と半導体表面における界面励起現象の電子的過程

本研究は、金属や半導体の表面における電子過程、界面と分子の相互作用、触媒作用などを、分子工学的見地から解明し、これに基づいて、界面に関連する材料設計に有用な知見を見出すことを目的とする。特に、本課題では、パラジウムの触媒作用をとりあげ、その水素分子の解離吸着過程と、その触媒作用、ならびにアセチレンの水素化反応において見られる触媒能の電子的過程を理論的に解明し、これによって、触媒設計の指針を得ることを目的とした。まず、パラジウムクラスターによる水素分子の解離吸着能を理論的に研究した結果、【Pd_2】のように小さなクラスターでも、水素分子を解離吸着する能力をもっていることが示された。この過程には、殆んどエネルギー障壁がなく、表面から1.5Åほど離れた位置で、分子状水素と解離状水素の滑らかな平衡【H_2】【」!「】H・+H・が見られる。このように解離吸着した水素分子の活性を調べるため、素にアセチレンを理論的に導入して、水素化反応の触媒活性を調べた。その結果、上に得た吸着水素の活性は極めて高く、自由な水素原子のそれにも匹敵することが示された。このような、パラジウムの高い触媒活性の起源は、Pd上のダングリング・ボンドと電子相関の働きにあることが示された。さらに、アセチレンと吸着水素がパラジウム表面上で反応するLangmuir-Hinshelwood機作についても研究した。このモードとして、2つの水素が同時に付加する一段階機構と、それらが一個づつ反応する二段階機構を考えた。実際、理論的にこのL-H機作がエネルギー的に有利であることが示された。中でも、ビニルラジカルを経由する二段階メカニズムが、反応バリアーが7kcal/molと最小であった。また、これらの研究より、触媒反応の選択性についても、その電子的メカニズムが明快に示された。
光周波光導波路におけるフォトンの強い局在と非線形効果

局在の概念は、ランダム・ポテンシャル中を運動する電子の特性として、1958年Andersonによって導入された。アンダーソン局在は波動の干渉効果に起因するものであり、その適用は電子系に限定されるものではない。1985年ランダム媒質中でのマイクロ波の「弱」局在が実験的に検証されてから、光波の局在が現実に観測される可能性が高まった。しかし光(フォトン)の「強い」局在を視座においた研究はなされていなかった。また光導波路など、現実に設計可能な系やTailor-made Materials)を対象として実験的実証はもとより、理論的な解析、数値的はシミュレーションなどもなされていなかった、本研究では、光波の「強い」局在が非周期導波路で実現可能な事を、理論的及び数値的に明らかにする事を目的とする。本研究では、我々が開発した新しいアルゴリスム(強制振動子法)と並列処理型スーパー・コンビュータの有効利用により、ランダムな屈折率分布を有する光導波路における、光(フォトン)の強局在現象を扱い、強い局在特性とフォトニック・ギャップの関係、フォトン移動端、制度の高いスペクトル密度分布等を直接計算機上で明らかにした。本研究では、我々が開発した新しいアルゴリズム(強制振動子法)と並列処理型スーパー・コンピュータの有効利用により、ランダムな屈折率分布を有する光導波路における、光(フォトン)の強局在現象とその非線形効果を扱うことを目的とする。6年度にはまず第一に、2種類の誘電媒質をランダムに積層した系の光モードの解析を行った(2種類の媒質の屈折率は現実の物質を想定して設定される)。初めにフォトンのスペクトル密度分布を我々が開発した強制振動共鳴法により計算し、誘電媒質の超格子構造に起因したフォトニック・バンドギャップがランダムネスによりどの様に壊されていくかを調べた。次にこのようにしてできたギャップ内準位に属する光のモード・パターンを強制振動法によって計算し、積層方向に対して光の強局在が起こりうるか否かを調べた。また、局在長などの局在特性とフォトニック・ギャップの光関係を明確にし、強局在状態を得るための基本的な条件を明らかにした。本研究では、我々が開発した新しいアルゴリズム(強制振動子法)と並列処理型スーパー・コンピュータの有効利用により、ランダムな屈折率分布を有する光導波路における、光(フォトン)の強局在現象とその非線形効果を扱う。光学系の際だった特徴は、容易に導入可能な「非線形効果」である。このように局在と非線形効果を関係づけると、新しい物理の展開が期待され、波動の局在に関する物理に新境地を開くことは確実である。本年度では光波の強い局在がグラッディング層を導入した系においてどのような変化を受けるかを考えた。また、現実の物質中で光局在が起こると、屈折率が電磁場の強さに依存する、いわゆる非線形性が生ずることになる。この効果を調べるために、6年度で考えた光導波路に減衰と非線形性を導入した。減衰は媒質の屈折率を複素数にすることにより導入されるが、このような非線形性が光局在に対しどのように働くかを大規模シミュレーションにより明らかにした。平成7年度における計算のほとんどは、北大・計算機センターのスーパー・コンピュータを使って行われた。これは、クラッディング層を持つ光導波路内の光波モードや光局在の非線形性の効果を明らかにするためには、極めて大規模な計算が必要となるためである。従って、この年度の予算はスーパー・コンピュータの使用料として主に使われた。
構造推定アプローチを用いたヘッジファンド産業とマイクロ・ペイメント産業の分析

本研究プロジェクトは,「ヘッジファンド産業」と「マイクロ・ペイメント産業」に着目し,それらの分野に構造推定を持ち込みより政策に役立つ分析を行うことを目標として研究を開始しました.まず「ヘッジファンド産業」に関しては,ヘッジファンドの「解約条項」という特性に注目し,主にデータを用いた実証分析を行いました.解約条項が厳しくなると,ファンドとしての自由度が上がるため平均的にリターンを上げやすくなると予想されますが,実際にはそのような関係はヘッジファンドの投資スタイルに依存しており,いくつかの投資スタイルでは解約条項とリターンの間に統計的に有意な関係性は見出すことはできませんでした.さらに,そのような解約条項がリターンに与える影響を考慮した需要関数の推定手法を用いて分析しました.その結果から,(予想された通り)仮にリターンが同程度だとすると,投資家はより流動的な資産,つまり解約条項の設定があまり厳しくないファンド,を選好する傾向があることがわかりました.また,「マイクロ・ペイメント産業」に関しては日本のデータが入手しづらいことから,理論的な側面からのアプローチに切り替え研究を行いました.特に,近年のIT技術の発展を受けて,消費者の行った選択そのものだけでなく,選択肢の集合もデータとして観察されるようになってきています.マイクロ・ペイメントで言うならば,実際に選んだ決済手段だけでなく,どのような決済手段が焦点で受け取られていたか,という点です.そのような場合に,選択肢の集合が誤ってデータに記録されてしまった場合(データに測定誤差(measurement errors)がある場合)には推定値がどのような性質を持つのかを明らかにしました.現在,「ヘッジファンド産業」「マイクロ・ペイメント産業」の各プロジェクトをWorking Paperとしてまとめており,順次公表する予定です.本研究プロジェクトでは,主に2つの産業ヘッジファンド産業とマイクロ・ペイメント産業に注目し,それらの分野に最新の構造推定という手法を持ち込み,より政策に役立つ分析を行うことを目標にしています.「ヘッジファンド産業」に関しては,金融規制当局が近年はどのように規制に興味を持っているのか,そして政策担当者はどのような政策シミュレーションを必要としているのかを的確に把握するため,多くの学会で情報収集を行いつつ本学でのセミナーに招聘した中央銀行の研究者を通じて学びました.それと同時に,入手したデータの特性を理解するために数多くの回帰分析を行い,投資家の行動を描写的に分析し,構造推定を行う基礎的な知見を得ることに成功しました.また「マイクロ・ペイメント産業」に関しては,技術革新のスピードが非常に早く,それらにキャッチアップするために多くの学会・ワークショップに出席して学ぶ傍ら,論文や書籍等を通じて現在の日本の現状や産業特性を理解することを心がけました.日本でもマイクロ・ペイメント(消費者の決済手段)への社会的な関心が高まってきており,フィンテック関連のベンチャー企業からインタビュー取材も受けました.私が今まで行ってきたカナダでの研究成果と日本の現状を主に伝えました.今後は日本のデータに基づいて日本への政策提言が行えるように,さらなる研究を心がけたいと考えています.初年度である平成28年度に予定していたのは,ヘッジファンド産業とマイクロ・ペイメント産業について,それぞれ「産業特性を理解すること」「データの収集を行うこと」「需要サイドをモデル化すること」でした.ヘッジファンド産業に関して言えば,各種学会や論文などを通じて「産業特性を理解すること」「需要サイドをモデル化すること」は当初の予定通り進み,データの収集も他の研究者により提供してもらうことができ,全体として順調に進展しました.マイクロ・ペイメント産業については,書籍・学会・論文などを通じて「産業特性を理解すること」や「需要サイドをモデル化すること」は十分に達成できたのですが,利用を予定していたデータの質があまり高くなく「データの収集を行うこと」が若干難航しました.ただ,スピン・オフの研究として,そのような状況(データに測定誤差を多く含むような場合)の推定方法を考案するプロジェクトを開始したので,そのプロジェクトも今後同時並行で進めていきたいと考えています.本研究プロジェクトは,「ヘッジファンド産業」と「マイクロ・ペイメント産業」に着目し,それらの分野に構造推定を持ち込みより政策に役立つ分析を行うことを目標としています.まず「ヘッジファンド産業」に関しては,昨年度のヒアリングなどを基に「ヘッジファンドの解約条項」という特性に注目し,主にデータを用いた実証分析を開始しました.特に各方面から期待されているヘッジファンドへの規制の影響を測定するために,まずは解約条項がリターンとどのように関係しているのかを把握すると同時に,それらの解約条項が投資家の行動にどのような影響を与えているかを(構造推定の一つである)需要関数の推定手法を用いて分析しました.概ね(誘導系で行われる)先行研究と似たような結論を得つつ,需要関数の推定手法を用いて新たな知見を得ることに成功しました.現在は供給サイド(ヘッジファンドがどのように解約条項を決めているか)のモデル化を行っていますが,先行研究が全く存在しない分野のため,まだ新たな知見を確立するには至っておりません.また,「マイクロ・ペイメント産業」に関しては日本のデータがなかなか入手しづらいことから,理論的な側面からのアプローチに切り替え,どのようなデータが入手可能であれば興味のあるパラメータが識別できそうかを考えています.また,データに測定誤差(measurement errors)があるときには推定値がどのような性質を持つのかを明らかにしました.

まずヘッジファンド産業の研究がやや遅れている理由として,平成29年度には供給側(ヘッジファンドの行動)をモデル化する予定でいましたたが,モデルの推定結果(データとのフィット)が予想よりも悪いため,モデル化の作業に難航している点が挙げられます.この点に関しては業界へのヒアリングや学会での情報収集などを通じて,実際にはどのようにヘッジファンドが行動していると考えられるのかを今一度考え直し,モデル化に当たりたいと考えています.またマイクロ・ペイメント産業の研究がやや遅れている理由は,(昨年度の進捗状況の通り)収集したデータの質があまりよくないため,スピン・オフの研究に従事しているためです.ただ,スピン・オフの研究は計量経済学的な研究であり,研究の進度は比較的早いので,最終年度に挽回したいと考えています.本研究プロジェクトは,「ヘッジファンド産業」と「マイクロ・ペイメント産業」に着目し,それらの分野に構造推定を持ち込みより政策に役立つ分析を行うことを目標として研究を開始しました.まず「ヘッジファンド産業」に関しては,ヘッジファンドの「解約条項」という特性に注目し,主にデータを用いた実証分析を行いました.解約条項が厳しくなると,ファンドとしての自由度が上がるため平均的にリターンを上げやすくなると予想されますが,実際にはそのような関係はヘッジファンドの投資スタイルに依存しており,いくつかの投資スタイルでは解約条項とリターンの間に統計的に有意な関係性は見出すことはできませんでした.さらに,そのような解約条項がリターンに与える影響を考慮した需要関数の推定手法を用いて分析しました.その結果から,(予想された通り)仮にリターンが同程度だとすると,投資家はより流動的な資産,つまり解約条項の設定があまり厳しくないファンド,を選好する傾向があることがわかりました.また,「マイクロ・ペイメント産業」に関しては日本のデータが入手しづらいことから,理論的な側面からのアプローチに切り替え研究を行いました.特に,近年のIT技術の発展を受けて,消費者の行った選択そのものだけでなく,選択肢の集合もデータとして観察されるようになってきています.マイクロ・ペイメントで言うならば,実際に選んだ決済手段だけでなく,どのような決済手段が焦点で受け取られていたか,という点です.そのような場合に,選択肢の集合が誤ってデータに記録されてしまった場合(データに測定誤差(measurement errors)がある場合)には推定値がどのような性質を持つのかを明らかにしました.現在,「ヘッジファンド産業」「マイクロ・ペイメント産業」の各プロジェクトをWorking Paperとしてまとめており,順次公表する予定です.現在,ヘッジファンド産業とマイクロ・ペイメント産業ともにモデル化が終了しているので,データをクリーニングし推定を開始しようとしているところですので,平成29年度中に「需要の推定」を終え,次の段階である「供給サイド」に取り掛かりたいと考えています.また,既に一橋大学(平成29年5月)や
グリコーゲン代謝関連シグナル経路による初期胚発生制御機構の解明

前年度に引き続き、進化的に保存されているグリコーゲン代謝関連酵素遺伝子について、アフリカツメガエル(Xenopus laevis)初期胚発生における機能解析を進めた。前年度までに、グリコーゲン代謝関連酵素遺伝子のアフリカツメガエル初期胚発生における発現時期や発現部位について、リアルタイムqPCRおよびホールマウントin situハイブリダイゼーションにより解析し、グリコーゲン代謝関連酵素遺伝子がアイソフォームによって異なる発現時期および発現パターンを示すことを見出していた。また、各アイソフォームのmRNAの開始コドン周辺に結合して翻訳を阻害するアンチセンスモルフォリノオリゴヌクレオチドを設計し、それらをアフリカツメガエル初期胚にマイクロインジェクションして各アイソフォームをノックダウンする実験に着手し、アイソフォーム特異的なノックダウン胚がそれぞれ全く異なる表現型を示す予備的結果を得つつあった。本年度は、各アイソフォーム特異的ノックダウンによる表現型の再現性を確認した。また、アイソフォーム特異的ノックダウン胚からRNAを回収してリアルタイムqPCRにより遺伝子発現変化の解析を行ない、特定の分子マーカーの発現が大きく影響を受けていることを見出した。以上のように、アフリカツメガエル初期胚発生過程においてグリコーゲン代謝関連酵素の機能がアイソフォームによって異なることを示唆する結果を得た。グリコーゲン代謝関連酵素遺伝子のアイソフォームによる機能の差異について解析を進めることができた。グリコーゲン代謝関連酵素遺伝子のアイソフォーム特異的な機能の差異についてより詳細な解析に着手する。他のグリコーゲン代謝関連遺伝子の機能解析にも着手する。動物は栄養源であるグルコースを、グルコースの多量体(グリコーゲン)として貯蔵する。グリコーゲンおよびグルコースの代謝がどのような機構で胚発生に関与するのか明らかにすることは、動物一般の発生と栄養の関係を理解するために重要である可能性がある。我々はこれまで、アフリカツメガエル初期胚外胚葉においてFGF/Ras経路により発現制御を受ける遺伝子を複数同定し、初期胚発生過程の神経分化、表皮分化、多繊毛細胞分化、イオノサイト分化等における機能を報告してきた。これらのうち機能解析を進めていなかった遺伝子として、グリコーゲンおよびグルコース代謝関連酵素遺伝子が含まれていた。そこで今年度は、グリコーゲン代謝関連酵素遺伝子に着目して、アフリカツメガエル初期胚発生過程における機能を調べる事にした。各発生段階におけるグリコーゲン代謝関連酵素遺伝子の発現量を、アイソフォームごとにqPCRを用いて調べたところ、受精直後がもっとも発現量が高くその後減少するものと、受精直後はほとんど発現しておらず発生が進むにつれて発現が高くなるものがあった。また、アイソフォームごとの発現を区別するために3'UTR領域をプローブとして用いて、Whole mount in situ hybridizationを行ない、全胚および切片での観察を行なったところ、アイソフォームで共通の発現領域と、アイソフォーム独自の発現領域があることがわかった。さらにアンチセンスモルフォリノオリゴを用いたアイソフォーム特異的なノックダウン実験に着手し、アイソフォームごとに異なる発生過程で機能していることが示唆される予備的結果が得られつつある。当初の研究対象であるグリコーゲン代謝関連酵素遺伝子の機能解析を進めることができた。アイソフォーム特異的なノックダウンの予備的実験の特異性・再現性を確認するとともに、得られた表現型の詳細な解析にも着手する。次年度使用が生じた理由としては、学会出張による情報収集なしで研究を進めることができたため旅費がゼロとなったこと、高額消耗品の購入なしに研究を進めることができたため物品費が少なかったことが挙げられる。次年度の使用計画としては、アフリカツメガエルとその餌、モルフォリノオリゴ、in situ hybridization関連試薬、マイクロインジェクション関連消耗品などの購入を予定している。また、必要に応じて、情報収集や学会発表のための旅費に使用する。次年度使用額が生じた理由は、高額実験機器、高額消耗品を購入せずに研究を進めることができたため物品費が少なかったこと、学会出張なしで研究を進めることができたため旅費がゼロとなったこと、実験機器の故障が少なく修理代などのその他の費目も高額にならなかったことが挙げられる。

次年度の使用計画としては、アフリカツメガエルとその餌、窒素ボンベ、モルフォリノオリゴ、マイクロインジェクション関連消耗品、タンパク質実験用消耗品などの購入を主に予定している。また、必要に応じて、実験機器の購入のための物品費、情報収集や学会発表のための旅費に使用する。
細胞周期解析による赤潮原因藻類の野外における増殖速度の見積もり

有害なラフィド藻、Chattonella属およびHeterosigma属プランクトンについて、固定方法を確立した。これまで不可能であり細胞周期解析に欠かせない高頻度のChattonellaプランクトンのサンプリングを野外にて世界で初めて行った。また、固定方法の確立により、Chattonella属、Heterosigma属プランクトンのフローサイトメーターを用いた細胞周期解析を可能にした。また、Chattonellaと同様に固定が困難な渦鞭毛藻Akashiwosanguineaにもこの固定方法が適用可能であることを確認し、野外での高頻度調査を行った。これによって、Akashiwo sanguineaの野外での増殖速度の見積りに世界で初めて成功した。基盤C有害なラフィド藻、Chattonella属およびHeterosigma属プランクトンについて、固定方法を確立した。1.固定方法の検討: Chattonella antiqua, C. marina培養株を用いて、固定方法を検討した。固定には、HEPES緩衝液を用いると良い結果が得られた。また、有明海から採取したChattonella spp.の天然試料に対しても適用し、その有用性を確認した。論文としてまとめて、Phycologia誌に投稿し、受理された。2.簡便なFISH法の検討:固定方法およびFISHおよびFCMで用いる蛍光試薬の選定等まで行なった。FISHにはCy3を利用することとし、予備実験まで終了した。3.培養株に対する細胞周期解析:上記方法により固定されたC. antiqua培養株に対して、フローサイトメトリーを利用する細胞周期解析法を確立した。DNA染色試薬にはSYTOX greenを利用することとした。有明海において、赤潮が発達したときに、その藻類の日周鉛直移動および細胞分裂頻度を調べるために、合計3回の野外調査を行った。調査は、熊本県上天草市で7月31日から8月1日、佐賀県白石町の沖合いでは8月14日から15日、長崎県小長井町では9月の7日から8日にかけて行なった。熊本県、長崎県での調査時には、Chattonella属の赤潮が、佐賀県での調査時にはAKashiwo属の赤潮が発生していた。いずれに調査においても、日周鉛直移動の追跡に成功し、Akashiwo sanguineaの増殖速度については、室内実験結果も合わせて、見積りを行ったところ、0.45との値を得た。また、Chattonella属については、昨年より引き続き室内実験を中心として、その細胞周期解析を行っている。これまでに、Chattonellaは最大で一晩に2回の細胞分裂を行なうことが出来ることを明らかにした。またその細胞周期はこれまでに藻類で知られていたものとは全く異なるサイクルを持っていることを明らかにしつつある。野外実験結果については、Akashiwo sanguineaに日周鉛直移動、現場での増殖速度見積り結果をまとめ、現在、Plankton and Benthos Research誌に投稿し審査を受けている。また、Chattonellaの野外調査結果については、昨年度の結果と合わせて、論文にまとめ、Phycologia誌に投稿し、審査を受けている。有明海において、Chattonellaの赤潮発達過程および日周鉛直移動と細胞分裂頻度を調べるために、野外調査を行った。赤潮発達過程の野外調査は、2箇所の定点を設け、6月11日から8月9日まで合計11回おこなった。また、赤潮が形成された7月7日から8日にかけて、日周鉛直移動および細胞分裂頻度を調べるために24時間観測を行なった。Chattonella属は、6月29日に初めて検出された。6月下旬の降雨による出水直後、7月5日にその細胞密度が4000cells ml^<-1>を超える大規模な赤潮を形成した。その後、7月10日から再び降雨、出水があり、2箇所の調査定点ともに、表層塩分が5近くに低下した。これに伴って、Chattonella細胞数のピークは塩分が10を超える水深に移動し、塩分の低い海面近くでは7月20日に珪藻のブルームが発生した。これまで出水後に大増殖するのは一般に珪藻と考えられてきたが、場合によってはChattonellaも、赤潮(ブルーム)を起こすことがわかった。ブルームピーク時の24時間調査の結果とこれまでの調査結果を合わせて考えると、Chattonellaは有明海においては、その地点の水深によらず、昼は水深0-1m、夜は水深3-5m程度に分布することは分かってきた。これまでの結果のうち、Akashiwo sanguineaの日周鉛直移動、現場での増殖速度見積りの結果について、学会発表を行い、また論文を、Plankton and Benthos Research誌に投稿し、受理された。本年度の、Chattonellaの野外調査結果についても、結果を整理し、海洋学会にて発表した(震災により、発表大会自体は中止)、論文をJournal of Oceanography誌に投稿中である。基盤C
精巣捻転(精巣血流障害)及び精路通過障害と免疫性造精障害との関連 副題:免疫抑制による治療の試み

1.精巣の働きは、精子形成と男性ホルモン分泌である。2.精子は人体で最後に出現してくる細胞として、免疫学的に特殊である。すなわち、免疫寛容の時期よりはるかに遅れて成熟してくるため、外来異物として認識されやすい。3.しかし、外来異物として排除されないために、セルトリ細胞間の血液-精巣関門が精子を免疫系から隔絶していると考えられている。ところが、血液-精巣関門は直接細管・精巣網のレベルで開放されていることが我々の研究で明らかとなった。4.また、抗サイトカイン抗体や免疫調節剤により精巣自己免疫が抑制または憎悪することが本研究でわかった。5.この精巣免疫の研究は、実験的自己免疫性精巣を用いて進められてきたが、精路通過障害や精巣捻転などの臨床モデルでどうなるかがまだ明らかとなっていないので、それを明らかにしようと試みた。6.別の研究で、片側精巣外傷で反対側に精巣炎が惹起されること(執筆中)を観察したが、残念ながら、片側の精巣捻転や精路通過障害では反対側の精巣組織変化は誘導できなかった。今後、内分泌撹乱物質(フタル酸やカドミウム)や精巣自己抗原感作などを併用した実験系で、反対側精巣に影響がでるかどうかを検証したい。A/Jマウスにおいてネンブタール麻酔を行い,左側精巣・精巣上体・精索を露出させ,精巣を360度および720度捻転させ,様々な時期(30分5時間後)に血流再開させた.720度で1時間以上に渡って捻転させていたものは,著しい精上皮破壊が認められるが,炎症細胞の浸潤が認められなかった.しかし,360度回転で30分1時間捻転させたものでは,精上皮破壊に加え多核白血球の激しい浸潤が間質に認められた.それらのマウスに抗酸化ビタミン剤を投与すると精子形成障害は有意に抑えられた.抗精子抗体および抗精子遅延型過敏反応は,炎症細胞が精巣内へ浸潤する条件のマウスにおいて若干ではあるが有意な上昇が認められた.免疫抑制剤の効果は捻転側精巣の組織障害には影響はなかった.捻転修復後の長期に渡る観察を現在継続中であるが,反対側精巣への炎症細胞浸潤は今のところ観察されていない.また精巣抗原漏出の免疫組織学的検索では,凍結切片でなくパラフィン切片を用いた方が良好な結果が得られた.精巣上体に被さる脂肪体およびその中を走るリンパ管に多く精子抗原が認められた.今後は精巣に炎症細胞が浸潤する捻転・捻転修復の条件下で,マウスよりリンパ球を採取し,反対側精巣に注入していく実験を進める予定である.A/J雄マウスにおいてネンブタール麻酔を行い、左精巣動静脈を露出させてクリップで結紮後、1560分後に血流を再開させた。両側精巣を摘出・固定・包埋してH&E染色を試みると、結紮側精巣には造精障害が認められるが、反対側精巣には上記の条件では精子形成は障害されていなかった。今後は結紮方法や条件を変えて、反対側精巣の精子形成に異常をきたす可能性が生じるかどうかを探る予定である。また左側精巣動静脈の結紮したマウスの両側精巣の凍結切片を作成し、Fas, Fas-ligand, IL-1, IL-6, BrdUおよびtestosteroneに対する免疫染色を行ったが、sham-operated controlsとの定量的比較ができるほどに結果が一様でないため、今後もっと例数を増やし検討していく予定である。次に、免疫抑制物質の効果を調べるために、精巣動静脈結紮群でなく、確実に生殖細胞抗原に対する自己免疫が原因で発症する実験的自己免疫性精巣炎(同系の生殖細胞を1x107個を2回反復皮下注射する)のグループで投与を試みた。その結果、deoxyspergualinおよびIL-6には疾患抑制効果が認められたが、IL-10には逆に疾患増強効果が認められた。

精巣外傷で精巣特異的自己免疫が誘導される事実は確認しているので、今後は血流障害・精路通過障害の実験系で自己免疫反応の惹起する条件を探り、これら免疫抑制物質の効果を試していく予定である。正常および自己免疫性精巣炎を起こしたA/J雄マウス精巣においてFas, Fas-ligand, IL-1,IL-6,BrdUおよびtestosteroneに対する免疫染色を行ってきた。FasおよびFas-ligandの検出に関しては、研究者間で陽性細胞の報告が異なり、我々の結果も各成熟段階のGerm cells, Sertoli cellsあるいはLeydig cellsなどの特定の細胞で強く検出されることなく微弱な反応しか得られなかった。また自己免疫性精巣炎組織において増強される所見も得られなかった。IL-1とIL-6の免疫染色もたいへん微弱なものなので現在in situ hybridizationでの検出に変更して現在実験中である。BrdU染色はパラフィン切片で良好な結果が得られ、精巣炎組織においてBrdU取り込みのある生殖細胞数の減少が確認できた。また、浸潤リンパ球の中にはBrdU取り込み細胞が数多く観察された。testosteroneは未固定の凍結切片でエタノールで処理後の反応で良好な結果が得られた。間質へのリンパ球浸潤によりtestosterone陽性細胞の障害や刺激などは認められなかった。さらに、関連実験として直精細管およびその周囲の微細構造の観察を進めた。この部位は自己免疫性精巣炎で最初にリンパ球が浸潤する場として重要であり、抗原提示細胞としてのマクロファージが集中していた。最終年度では以下のような追加観察を行った。1.精巣血管結紮(3時間)して10日後20日後の精巣組織状態(精細胞の脱落、精細管の萎縮、間質線維芽細胞の増殖)は、カドミウム投与後のそれと類似した病理像であることがわかった。2.正常マウスのCD4陽性細胞10^7個をヌードマウスに移入した実験では精巣に何も組織変化は認められなかった。3.精巣サイトカインをin situ hybridizationでの検出を試みて成功しないため、抗サイトカイン抗体を用いた免疫組織化学的検出を行ってきたが、再びin situ hybridizationとRT-PCRに切り替え、弱いながらもセルトリ細胞にIL-1を検出した。4.血流障害実験(好中球浸潤を観察)や精路通過障害実験(精巣網の拡大を観察)のコントロールとなった無処置マウスにおいても直精細管や精巣網の周囲にマクロファージの密集を観た。さらに同所の上皮層にも数個のマクロファージが侵入している像も観察した。これは正常精巣において血液-精巣関門が免疫系に開放していることを意味すると思われる。5.片側の血流障害実験(好中球浸潤を観察)や精路通過障害実験(精巣網の拡大を観察)では、今までの実験では反対側精巣への組織変化は惹起されなかったが、環境ホルモン、精巣自己抗原、放射線との併用でどうなるのかを今後進めて行きたい。
スピン集団の整列制御を目指したビオローゲン共役組織体の創製

本研究は、不対電子の生成と消滅を光電気化学的に制御できるスピン機能単位を強い相互作用のもとに連結した共役組織体を設計し、新規な外場応答性の機能性分子磁性材料を構築することを目的とする。さらに、共役組織体に配置されたスピン機能単位をプローブに、共役組織体の構造特異的な電子状態と相互作用経路について評価した。レドックス活性でスピン多重度の高いポリラジカルの生成をめざし、4-シアノピリジニウムの還元2量化を利用した電解還元重合を試み、重合度は低いものの全共役ポリビオローゲン膜の合成に成功した。可逆な酸化還元過程を示すピリジニウムやビオローゲンに金属配位サイトを共役させたレドックス活性配位子を設計し、各種金属イオンとの配位高分子を合成した。なかでも、銅イオンとの配位高分子については、最大15%の光誘起磁化が観測された。結晶表面のXPS測定より、塩化物イオンからピリジニウム基への結晶内光誘起電子移動が確認された。1次元配位高分子がπ-π相互作用により直交積層化したログスタッキング構造は、包接可能な12オングストローム四方の巨大なチャンネルを有し、相互貫入を防ぐメゾポーラス構造を構築する2段階自己組織化法(1D-to-3D)を提供する。さらに、主骨格を維持したまま配位子の正電荷を利用したアニオン交換が容易である。第三物質の胞接および可逆的なアニオン交換を利用した複合材料化が期待できる。ラジカル解離型フォトクロミズムとして知られているヘキサアリールピスイミダゾールおよびその開裂体ローフィルラジカルをスピン機能単位として、共役組織化を試みた。すでに、塩素置換体の結晶内フォトクロミズムにおける光誘起ラジカル対の結晶構造解析に成功した。さらに、イミダゾリルラジカルのキノイドービラジカル原子価異性に着目した共役組織体、2量体、4量体、高分子を合成し、磁気特性について詳細に検討した。本研究では、光電気化学的にレドックス制御できるビオローゲンを強い相互作用のもとに共役組織化し、その組織体構造と多段階レドックスの相関関係を理解するとともに、イオンラジカル生成の光電気化学的制御を応用した刺激応答性の分子磁性及び導電性の発現を目的としている。共役系を保ちつつ機能性ユニットを組織化する共役組織化法の開発と、その手法により接続された機能性ユニット間の相互作用を検証する事が本研究を推進する上での鍵になる。本年度は、機能単位として用いるピリジニウム系分子に共通して利用することが可能な共役組織化法として、(1)電子不足性のヘテロ芳香族ハロゲン化物との4級化反応、(2)ピリジン類と金属イオンとの配位結合、及び、(3)βジケトンと金属イオンの錯形成に着目し、それぞれの共役組織化法により接続されたピリジニウム間の相互作用と、その光電気化学的な制御について検討を行った。(1)においては、ヘテロ芳香族リンカーで接続されたビオローゲンダイマーを合成し、光照射下及び電気化学的条件のもとで、4段階の変化を示し、また、芳香環のメタ型で置換されたダイマーでは、2電子還元体が基底三重項ビラジカルになることがわかった。(2)においては、ピリジンを分子の両端に持つビオローゲン分子を合成し、磁性を持つ遷移金属との鎖体を調製した。光照射下で、ビオローゲンにイオンラジカルが生じ、繋がれた金属との間に反強磁性的相互作用が働くことがわかった。

(3)では、βジケトンで接続されたピリジニウム同士が、金属との錯形成により相互作用し、酸化還元電位が分裂することが分かった。以上の結果は、いずれもそれぞれの方法ビオローゲンの共役組織化と、その物性の制御が達成されたことを示している。今後、より大きい組織体への展開を計画している。本研究では、光電気化学的にレドックス制御できる機能性ラジカルを強い相互作用のもとに共役組織化し、その組織体構造と多段階レドックスの相関関係を理解するとともに、ラジカル生成の光電気化学的制御を応用した刺激応答性の分子磁性及び導電性の発現を目的としている。機能性ユニット間に刺激応答性リンカーを組み込むことで、刺激応答性の分子磁性及び導電性の発現が期待できるが、相互作用ユニットとして光誘起安定ラジカル対を用いる新しい試みに挑んだ。今年は準備段階として、ヘキサアリールビスイミダゾール(HABI)に紫外光照射することで生成する光誘起安定ラジカル対の電子状態について実験および理論的検討を行った。HABIのハロゲン置換体であるo-Cl-HABI結晶に室温で長時間紫外光を照射してもフォトクロミズムを示さないが、液体窒素温度下で紫外光照射を行うと、ローフィルラジカルの生成に伴って結晶の色は淡黄色から紫色に変色する。この条件下ではラジカル二量化反応は抑えられ、ローフィルラジカルは安定に存在し続けるが、160(K)以上に昇温すると二量化反応の進行によりゆっくりと照射前の淡黄色に戻る。我々は、103(K)で紫外光照射したo-Cl-HABI単結晶のX線構造解析により光誘起ラジカル対の直接観測にはじめて成功した。これまでに、ESRスペクトルによって三重項ラジカル対の存在は知られていたが、ラジカル対の分子構造をはじめて明らかにすることができた。2Kで紫外光照射された単結晶試料の温度可変ESRスペクトル測定からは興味深い結果が得られた。2Kで生成した三重項ラジカル対Aは昇温に伴い不可逆的に、他の三重項ラジカル対Bに変換することがわかった。この二種類のラジカル対AおよびBは大きく異なるD値を持つことから、二つのローフィルラジカルの相対的空間配置が異なることが示唆された。またキュリープロットから、ラジカル対Aの基底三重項状態、ラジカル対Bの基底状態は一重項状態であることを見いだした。本研究は、不対電子の生成と消滅を光電気化学的に制御できるスピン機能単位を強い相互作用のもとに連結した共役組織体を設計し、新規な外場応答性の機能性分子磁性材料を構築することを目的とする。さらに、共役組織体に配置されたスピン機能単位をプローブに、共役組織体の構造特異的な電子状態と相互作用経路について評価した。レドックス活性でスピン多重度の高いポリラジカルの生成をめざし、4-シアノピリジニウムの還元2量化を利用した電解還元重合を試み、重合度は低いものの全共役ポリビオローゲン膜の合成に成功した。可逆な酸化還元過程を示すピリジニウムやビオローゲンに金属配位サイトを共役させたレドックス活性配位子を設計し、各種金属イオンとの配位高分子を合成した。なかでも、銅イオンとの配位高分子については、最大15%の光誘起磁化が観測された。結晶表面のXPS測定より、塩化物イオンからピリジニウム基への結晶内光誘起電子移動が確認された。1次元配位高分子がπ-π相互作用により直交積層化したログスタッキング構造は、包接可能な12オングストローム四方の巨大なチャンネルを有し、相互貫入を防ぐメゾポーラス構造を構築する2段階自己組織化法(1D-to-3D)を提供する。
レオロジ-と界面化学からの接着のメカニズム解明に関する研究

アクリル系粘着剤、天然ゴム/ロジン系粘着剤と種々の表面特性(臨界表面張力γ_c)を有する被着体を用いて、これらのタック(シリンダ-けん引法による転がり摩擦係数f)と180^゚はく離強さ(P)を広い速度範囲で測定することおよび粘着剤の粘弾性の測定などにより、被着体の表面特性、粘着剤のレオロジ-特性と接着との関係について調ベ、接着剤のメカニズムについて検討した。その結果の一部を以下に示す。転がり摩擦係数の速度依存性に関して、(1)アクリル系の場合には二つのピ-クが、天然ゴム系の場合には一つのピ-クが観察された。(2)低速側から最初のピ-クまでは粘着剤の凝集破壊が起こり、それより高速側では界面破壊が起こる。(3)高速側のピ-クの大きさとその速度位置は被着体のγ_cと正の相関がある。はく離強さの速度依存性は、転がり摩擦係数の場合とほぼ同様の傾向を示すが、(1)本研究の試験速度範囲内では高速側にピ-クは現われず、速度の上昇に伴って高くなる。(2)界面破壊が起こる領域の任意の速度におけるはく離強さはγ_cと正の相関がある。これらのことから、表面特性は接触過程と破壊過程の両方に大きく関与しており、界面破壊が起こる領域では粘着剤(接着剤)と被着体のγ_cにより粘着特性(接着強さ)をコントロ-ルすることが可能である。勿論粘着剤(接着剤)の凝集破壊が起こる領域では粘着特性はその凝集力により制御される。また、ある温度、速度条件で破壊する場合の破壊形態(粘着剤の凝集破壊あるいは界面破壊)には界面特性と粘着剤(接着剤)のレオロジ-の両方の因子が関与しているが、かなりの部分レオロジカルな特性(平均緩和時間)によりコントロ-ルできることが解った。実際の使用条件に適した粘着剤、接着剤を開発するためにはそれらの表面特性とレオロジカルな特性を制御すれば良いことになる。本年度はレオロジカルな特性が顕著に現われる粘着剤を中心に、粘弾性と界面化学特性との両面から粘着特性、粘着挙動について研究を進め、以下の様な結果を得た。1.転がり摩擦係数(f)の牽引速度特性には二つのピ-クが現れる。2.低速側のピ-クは特に粘着剤の変形に対するレオロジカルな性質に対応しており、表面張力(γ〓)が非常に低いテフロンシリンダ-を除くとシリンダ-の材質(γ〓)が異なっても同じ速度域でfがピ-クを示す。また、ガラス転移温度の高い粘着剤を用いるかあるいは低い温度で試験すると、このピ-クの位置は低速側にシフトする。3.高速側のピ-クについては粘着剤の接着の進行過程(ぬれ広がり速度:k)が大きく関与しており、kが索引速度に追随できなくなるとfは低下する。kは被着材と粘着剤の界面張力に依存しており、その結果、fとシリンダ-のγ〓との間に密接な対応関係が見られた。すなわち、高速側のピ-ク時のf値および変形速度と被着材のγ〓との間には比例関係がある。さらに、プロ-ブタック法によって得られたkとこれらの間にも対応関係が得られた。4.テフロンはγ〓が非常に低いためにkが低く、これが低速域で牽引速度に追随できなくなるため低速側のfのピ-クも観察されなくなる。

5.はく離試験では試験前に充分被着材と粘着剤とを接触させているので接着の進行過程を考える必要がない。γ〓の異なる種々の被着材板に対するはく離強さはfと同様の位置に低速側のピ-クが現れたが、fに見られたような高速側での低下が起こらなかった。このことは高速側のfのピ-クには接着の進行過程が深く関与していることを意味する。6.粘着剤の変形に関する見かけの活性化エネルギ-とぬれ広がりに関するそれが一致する場合は温度-時間重ね合わせ原理が成立する。アクリル系粘着剤、天然ゴム/ロジン系粘着剤と種々の表面特性(臨界表面張力γ_cを有する被着体を用いて、これらのタック(シリンダ-けん引法による転がり摩擦係数f)と180゚はく離強さ(P)を広い速度範囲で測定することおよび粘着剤の粘弾性の測定などにより、被着体の表面特性、粘着剤のレオロジ-特性と接着との関係について調べ、接着剤のメカニズムについて検討した。その結果の一部を以下に示す。転がり摩擦係数の速度依存性に関して、(1)アクリル系の場合には二つのピ-クが、天然ゴム系の場合には一つのピ-クが観察された。(2)低速側から最初のピ-クまでは粘着剤の凝集破壊が起こり、それより高速側では界面破壊が起こる。(3)高速側のピ-クの大きさとその速度位置は被着体のγ_cと正の相関がある。はく離強さの速度依存性は、転がり摩擦係数の場合とほぼ同様の傾向を示すが、(1)本研究の試験速度範囲内では高速側にピ-クは現われず、速度の上昇に伴って高くなる。(2)界面破壊が起こる領域の任意の速度におけるはく離強さはγ_cと正の相関がある。これらのことから、表面特性は接触過程と破壊過程の両方の大きく関与しており、界面破壊が起こる領域では粘着剤(接着剤)と被着体のγ_cにより粘着特性(接着強さ)をコントロ-ルすることが可能である。勿論粘着剤(接着剤)の凝集破壊が起こる領域では粘着特性はその凝集力により制御される。また、ある温度、速度条件で破壊する場合の破壊形態(粘着剤の凝集破壊あるいは界面破壊)には界面特性と粘着剤(接着剤)のレオロジ-の両方の因子が関与しているが、かなりの部分レオロジカルな特性(平均緩和時間)によりコントロ-ルできることが解った。実際の使用条件に適した粘着剤、接着剤を開発するためにはそれらの表面特性とレオロジカルな特性を制御すれば良いことになる。