hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ファウリングを抑制するコアセルベート界面の創製

水を浄化するための水処理を行うにあたり、水処理膜表面上で起こるファウリング現象を抑える効果的な表面構造の分子設計が、いまだに見出されていない。本研究課題では、新しいコンセプトに基づいたポリマー表面修飾剤による防汚効果について検討している。N,N-dimethylacrylamide (DMAAm)とn-butyl methacrylate (BMA)とからなるコポリマーが、ある特定の組成範囲内では、水を含んだままポリマー濃厚溶液(コアセルベート)となりバルク水から相分離を生起する。われわれは、この水とポリマーから構成されるポリマー濃厚溶液が、血液中の血小板の接着を抑制することを明らかにしており、当該研究課題では、ポリマー濃厚層を水処理膜表面に化学修飾して、その表面上での微生物の接着や有機酸などの低分子化合物の吸着の効果を調べることを念頭に起き、水処理膜表面へのポリマー修飾方法について検討している。すでに市場で出回っている既製品の水処理膜への表面修飾を想定し、DMAAmとBMAとのコポリマーを水処理膜表面へ化学修飾するのではなく、水処理膜表面上で、これらのモノマーを重合して当該コポリマーを均質に修飾することを目的としている。そこで、フィルターや中空糸への修飾の前に、まずはフィルム形状の母材表面への化学修飾を検討している。水に難溶なラジカル重合開始剤を水溶性有機溶媒に溶解し、これを母材表面にコーティングしたのち、DMAAmとBMAの混合水溶液で満たし重合反応を行なった。ある処理を行うことにより、表面への修飾状態が均一になる可能性が出て来たことから、均質なポリマー膜を化学修飾する条件を見出している段階である。(1)重合開始剤のコーティングが効果的に行うための前処理(2)母材表面上でのラジカル発生効率を向上させるための処理方法。(3)効率よく重合を進行させる条件について検討してきた。ようやく方向性を見い出せるところまできた。母材表面上に効率よくラジカルを発生させることができていなかった。母材とラジカル重合開始剤との組み合わせ、ならびに、コーティング条件を検討し、さらに、重合方法についても再検討した。ある方法により表面への修飾状態が均一になる可能性が出て来たことから、均質なポリマー膜を化学修飾する条件を見出し、ファウリングを極力抑制する表面修飾方法の確率を目指していく。水を浄化するための水処理を行うにあたり、水処理膜の表面上で起こるファウリング現象をいかに抑えるかが課題の一つとして残り続けている。新しいコンセプトの基に分子設計したポリマー表面修飾剤の防汚効果について、本研究課題では検討している。N,N-dimethylacrylamide (DMAAm)とn-butyl methacrylate (BMA)とからなるコポリマーが、ある特定の組成範囲内では、水を含んだままポリマー濃厚溶液となりバルク水から相分離する(コアセルベート)。そして、この水とポリマーから構成されるポリマー濃厚溶液が、血液中の血小板の接着を抑制することを明らかにしており、当該研究課題では、ポリマー濃厚層を水処理膜表面に化学修飾して、その表面上での微生物の接着や有機酸などの低分子化合物の吸着の効果を調べるために、ポリマー修飾方法について検討した。すでに市場で出回っている水処理膜への表面修飾を念頭に置き、DMAAmとBMAとのコポリマーを水処理膜表面へ化学修飾するのではなく、水処理膜表面上で、これらのモノマーを重合して当該コポリマーを均質に修飾することを目的としている。そこで、フィルターや中空糸への修飾の前に、まずはフィルム形状の母材表面への化学修飾を検討した。水に難溶なラジカル重合開始剤である過酸化ベンゾイルなどをアセトンに溶解し、これを母材表面にコーティングしたのち、DMAAmとBMAの混合水溶液を滴下させて重合反応を行なった。反応終了後、エタノールで未反応の化合物を洗い出し、乾燥後、接触角などの表面分析を行なった。しかし、表面への修飾状態が不均一であったことから、重合開始剤や母材表面への前処理などを検討し、母材表面上で均一に重合し、均質なポリマー膜を化学修飾する条件を見出すことが、現時点での課題である。「研究実績の概要」に記したように、水に難溶性のラジカル重合開始剤を母材表面上に塗布し、DMAAmとBMAの混合水溶液を滴下して重合を行なったが、表面への修飾状態が不均一であった。このことは、(1)重合開始剤のコーティングが効果的に行えていなかった。(2)母材へのラジカル発生効率が十分ではなかった。(3)重合溶媒である水にBMAの溶解性が低い。などの理由が考えられる。特に、母材へのラジカルの発生に関して不十分であると考えられ、さらに他のラジカル重合開始剤の探索を行う必要がある。重合反応時に、ラジカル重合開始剤は溶媒に溶解せず、母材表面に安定にコーティングされている必要があり、重合溶媒に不溶であることが条件となる。DMAAmが水溶性であること、BMAは0.6g/100mLほど水に溶解することから、重合溶媒に水を選んでいる。これらの組み合わせに対しても再考する必要が出てくれば検討するが、重合溶媒に水を使用することに対しては変更せず、他の条件の検討をまずは行う予定である。

N,N-dimethylacrylamide (DMAAm)とn-butyl methacrylate (BMA)とからなるコポリマーが、ある特定の組成範囲内では、水を含んだままポリマー濃厚溶液(コアセルベート)となりバルク水から相分離を生起する。われわれは、この水とポリマーから構成されるポリマー濃厚溶液が、血液中の血小板の接着を抑制することを明らかにしており、当該研究課題では、ポリマー濃厚層を水処理膜表面に化学修飾して、その表面上での微生物の接着や有機酸などの低分子化合物の吸着の効果を調べることを念頭に起き、水処理膜表面へのポリマー修飾方法について検討している。すでに市場で出回っている既製品の水処理膜への表面修飾を想定し、DMAAmとBMAとのコポリマーを水処理膜表面へ化学修飾するのではなく、水処理膜表面上で、これらのモノマーを重合して当該コポリマーを均質に修飾することを目的としている。そこで、フィルターや中空糸への修飾の前に、まずはフィルム形状の母材表面への化学修飾を検討している。水に難溶なラジカル重合開始剤を水溶性有機溶媒に溶解し、これを母材表面にコーティングしたのち、DMAAmとBMAの混合水溶液で満たし重合反応を行なった。ある処理を行うことにより、表面への修飾状態が均一になる可能性が出て来たことから、均質なポリマー膜を化学修飾する条件を見出している段階である。(1)重合開始剤のコーティングが効果的に行うための前処理(2)母材表面上でのラジカル発生効率を向上させるための処理方法。(3)効率よく重合を進行させる条件について検討してきた。ようやく方向性を見い出せるところまできた。母材へのラジカル発生効率が十分ではなかったことが、コポリマーの表面への修飾状態が不均一であったことの一番の要因であると考え、重合開始剤の選定と、その重合開始剤を母材表面にコーティングする際の溶媒の種類や濃度などの条件検討を行う。重合開始剤の名称については、特にここではあえて記さないが、開始剤と母材との関係、そして、母材そのもののラジカル発生効率なども考慮し、条件検討を行なっていく。均一なコーティングが行えるようになった場合には、計画通りに実験を進め、接触角、X線光電子分光分析(XPS)、走査型プローブ顕微鏡(SPM)などの表面分析、そして微生物の接着性などを調べていく。母材表面上に効率よくラジカルを発生させることができていなかった。母材とラジカル重合開始剤との組み合わせ、ならびに、コーティング条件を検討し、さらに、重合方法についても再検討した。ある方法により表面への修飾状態が均一になる可能性が出て来たことから、均質なポリマー膜を化学修飾する条件を見出し、ファウリングを極力抑制する表面修飾方法の確率を目指していく。コポリマーを母材表面上で重合し、母材表面への化学修飾を行なった後の微生物や有機酸などの化合物の購入を次年度に充てるために、次年度での使用額として発生した。重合方法において必要な装置の購入に充てるため、平成30年度への繰越を行い、アタッチメントなどの部品の選定の後、速やかに執行する。2018年度においては、母材への適切な修飾条件を見出し、微生物の接着実験や有機酸の吸着実験などを行う予定であり、上記理由で生じた使用額を執行する予定である。
東南アジアにおける疾患感受性ウシ主要組織適合遺伝子の同定と実用化

日本及びアメリカ大陸のウシ材料を用いて独自に開発したsequence-based typing(PCR-SBT)法を、フィリピン牛のDNAを用いて、東南アジアのウシにも適応できるように改良し、牛白血病発症に対して抵抗性・感受性の牛主要組織適合性遺伝子複合体(BoLA)クラスIIDRB3遺伝子のアジア地域における分布調査を行った。最初に、フィリピンの5つの島に生育するHolstein、Sahiwal、Brahman、固有種およびその交雑種の計981頭のDNAを収集し、nested PCRによりBLVの検出を行ったところ、BLV感染率は1.6%11%と島によって異なるものの全体的に低かった。次に、フィリピン牛に適応できるように改良したPCR-SBT法に6種類の新規を含む81種類のBoLA-DRB3アリルが検出されたことから、アジア牛のMHCが高度な多様性を示すことが示された。また、白血病発症を規定するアリルはフィリピンのウシ品種では非常に低い頻度であることも示された。以前に申請者は、白血病発症に対して感受性・抵抗性のウシ主要組織適合性遺伝子複合体(BoLA)クラスIIDRB3遺伝子をsequence-based typing(PCR-SBT)法を用いて同定した。本年度の目標は、フィリピンと中国の牛DNAを用いて、日本及びアメリカ大陸のウシ材料を用いて開発・改良されたPCR-SBT法を東南アジアのウシにも適応できるように改良する事である。最初に、フィリピンでは、5島(Luzou島、Bohol島、Cebu島、Iloilo島及びPauglao島)において、乳用種としてホルスタイン、肉用種としてブラーマン及びNative牛計566頭を採血した。次に、中国では山東省済南市において、乳用種としてホルスタイン200頭を採血した。現在、ゲノムDNAを抽出、PCR-SBT法(PCRプライマーの配列・PCRの温度や時間など)の条件を検討して、DNAタイピングを行うと同時に、Nested PCRによりBLVを検出している。中国山東省済南市ウシMHC(BoLA)は、第23番染色体上に位置していて、ヒト同様に高い多型性を示す遺伝子群である。BoLAクラスII領域の中で最も多型に富むDR分子はヨーロッパの品種やホルスタイン種などを用いた研究によって、現在までに119のアリルが同定されている。しかし、東南アジア諸国における研究は進んでいない。そこで、本研究はフィリピン6島(Luzou島、Bohol島、Cebu島、Iloilo島、Pauglao島、leyte島)に生息している牛固有品種を用いて、DRB3遺伝子頻度を解析し、日本及びアメリカ大陸のウシ材料を用いて開発されたPCR-SBT法を東南アジアのウシにも適応できるように改良した。さらに、他品種との比較を行い、その特徴を明らかにした。フィリピンの固有品種(144頭)、Sahiwal種とHolstein種の交雑種(256頭)、固有品種とBrahman種の交雑種(91頭)、固有品種とホルスタイン種とSahiwal種の交雑種(2頭)、Brahman種(6頭)、固有品種とホルスタイン種の交雑種(5頭)、ホルスタイン種(3頭)、固有品種とジャージー種の交雑種(1頭)、固有品種とホルスタイン種とBrahman種の交雑種(1頭)、Isian Victoria種(1頭)、計10品種566頭の血液サンプルよりDNAを精製し、BoLA-DRB3アリルのタイピングを行った。さらに本年度末2月には499頭のサンプリングを実施した。その結果、82種類の既知アリルと9種類の新規アリルが同定され、高い多型性が確認できた。既知アリルについて、フィリピン固有品種と交雑種及び日本固有種とのアリル頻度を比較したところ、それぞれの品種ごとに特徴的なアリルが見つかった。加えて、フィリピン固有種と日本固有種とのDRB3アリルの比較を行ったところ、両品種間で明らかな違いが見られた。また、品種間における遺伝的距離を測定した結果、フィリピン固有種と日本固有種は明確に2つのグループに分離していた。現在、我々が日本の牛を用いて同定し牛白血病の発症に対して抵抗性・感受性を規定するBoLA-DRB3対立遺伝子のフィリピンにおける分布状況を解析中である。

以前に申請者らは牛白血病ウイルス(BLV)による白血病発症と免疫応答に重要なウシ主要組織適合性遺伝子複合体(BoLA)クラスII DRB3遺伝子との相関性を、日本特有の黒毛和種牛を用いて、申請者らが独自に開発した塩基配列情報に基づいたPCR-SBT法により解析し、白血病発症に対して感受性・抵抗性の対立遺伝子を同定した。本研究では東南アジアの牛を対象にしてタイピング法の改良を行い、申請者らが見いだした牛白血病抵抗性/感受性遺伝子のアジア地域における分布調査を行った。本年度は、フィリピン5島(Luzon島、Bohol島、Leyte島、Cebu島、Iloilo島)に生育するHolstein、Sahiwal、Brahman、フィリピン固有種およびその交雑種の計981頭のDNAサンプルを収集し、nested PCRによるBLVプロウイルスの検出およびBoLA-DRB3アリルの同定を行った。BLV感染率は1.6%11%と島によって異なるものの全体的に低かった。これら981頭から6種類の新規を含む81種類のBoLA-DRB3アリルが検出された。興味深いことに、アリルの種類は非常に多く、Brahman種で44種類、フィリピン固有種に至っては70種類ものアリルが検出された。日本の和牛の23種類、ボリビア固有種の35種類と比較しても格段に多様性に富んでいた。一方、アリル頻度に基づく系統樹解析から、Luzon島およびCebu島のフィリピン固有種は、日本産の日本短角や黒毛和種およびホルスタインと似た傾向を持ち、Iloilo島、Bohol島およびLeyte島の固有種とは特徴が異なる事が示された。本研究により、アジア牛のMHCが高度な多様性を示すことが示された。また、多くの新規アリルを同定したことにより、アジア地域のウシのタイピング法を容易にし、疾患との相関性の解析の基盤を整えた。フィリピンは7000の島からなり、特有の牛固有品種が維持されている島もある。従って、フィリピンで採血した約1000頭の牛のタイピングによって、南米5力国で実施した3000頭の採血で得られたより多くの既知アリルと新規アリルを同定することに成功した。それらの新規アリルを同定する過程でタイピング法の改良にも成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。この2年間で改良した方法を用いて、来年度はさらに多数の東南アジア諸国での牛サンプルの収集を進め、タイピングを推進して行く予定である。最終的には、牛白血病の発症に対して抵抗性・感受性を規定するBoLA-DRB3対立遺伝子の東南アジアにおける分布を明らかにする。
子どもの育ちの場としての団地・集合住宅の共用空間の建築計画に関する研究

専用庭を有しない保育施設が数多く見られる都心部においては、公園に加えて集合住宅の共用空間も遊び場・屋外保育の場として貴重である。本研究では、公開スペースが子どもの遊び場として利用されるために有益と考えられる要因として、オープンで近隣住民が入りやすい計画になっていること、遊具や遊具の代わりになる設置物があること、衝撃を吸収する床材が使用されていることの3点を見出した。また、居住者が施設の公開スペース利用を禁止するルールを設置する場合の要因として、音の問題が大きいこと、特に中庭型にその傾向が強いことを見出した。東京都内の自治体に対し、集合住宅開発にかかる条例・指導要綱において、広場の整備や保育所・学童保育所など子どもの増加により必要となる施設の設置を促す施策実施状況についてヒアリング調査を行った。本年度中に44自治体の調査を終了しており、平成23年度も引き続き調査を継続する予定である。また、予備調査にて実施していた全国アンケート調査に基づき、北九州市役所保育課に対し市内の住宅開発と保育所整備について現状および今後の方針についてのヒアリング調査を行った。さらに市内2か所の集合住宅と同時に開発された保育所を訪問し、園長へのヒアリング調査を通して施設内および住宅団地全体の空間構成や利用における利点・問題点などを調査した。実態調査として、東京都内の集合住宅に併設されている認可保育所9か所を抽出し、屋外共用の利用実態についてヒアリング調査を、集合住宅に設けられた屋外共用空間の実地調査を行い、そのうち集合住宅の屋外共用空間の利用実績のある施設については、観察調査も実施した。9か所のうち、園庭を持つものは5か所であるが、1か所を除きいずれも最低基準を満たさない小規模なものであり、屋外遊戯場としては近隣の公園等を申請している。集合住宅の敷地内には、9か所全てが歩道状空地を、7か所が広場状空地を、2か所が児童遊園を有している。すべての保育所が外遊びの際に歩道状空地を利用しているが、広場状空地については、集合住宅との間で利用禁止のルールが設けられており、そのルールに基づき利用していない保育所が1か所、明確な利用禁止ルールは無いものの利用を控えている保育所が4か所、通行のみに利用している保育所が2か所であった。集合住宅の屋外共用空間を、日常的に遊びに利用している保育所は3施設であり、児童遊園を利用している保育所が2か所、歩道状空地を利用している保育所が1か所であった。前年度に引き続き、東京都内の自治体に対し、集合住宅開発にかかる条例.指導要綱において、広場の整備や保育所・学童保育所など子どもの増加により必要となる施設の設置を促す施策実施状況についてヒアリング調査を行った。特別区および市部の34自治体の住宅開発に係る条例や指導要綱で、子育て支援施設の整備規定があるのは26自治体、現在までにそのうち13自治体において計画中を含め25保育所、6学童保育所の整備実績がある。そのうちから保育所14施設、学童保育所4施設の計18施設を抽出し、子育て支援施設と地域住民の双方が利用可能な公開スペースについて施設長へのヒアリング調査および利用実態調査を実施した。その結果、公開スペースが子どもの遊び場として利用されるために有益と考えられる要因として、オープンで近隣住民が入りやすい計画になっていること、遊具や遊具の代わりになる設置物があること、衝撃を吸収する床材が使用されていることの3点を見出したほか、前年度調査で明らかになった、居住者が施設の公開スペース利用を禁止するルールを設置する場合の要因として、音の問題が大きいこと、特に中庭型にその傾向が強いことを見出した。また、計画的に子育て支援施設を配して開発された多摩ニュータウン内の諏訪・永山地区において、保育所3園、幼稚園2園を対象として団地内における園外保育の実態調査を実施した。その結果、団地内の緑豊かな自然環境が保育者および保護者より評価を受けていること、園外保育を日常的に実施しているのは保育時間の長い保育所のみであるが、幼稚園においても年間プログラムとして積極的に活用されていることが明らかになった。前年度に引き続き、団地・集合住宅に複合された保育所や学童保育所を対象とし、施設の設置状況および外部空間・周辺環境や、屋外活動に利用する公園等の状況について視察調査およびヒアリング調査をおこなった。東京都区部においては、複合型の保育所が多く存在すること、複合の相手施設には都営住宅・公団住宅などの公的な住宅が多いことが既往研究から明らかとなっている。自治体に対する施設転用による保育所設置状況に関するヒアリング調査からは、近年開設された保育所では民間住宅との複合が増加傾向にあることが明らかとなった。また、既存施設を転用して開設された保育所には認可外保育施設が多く、集合住宅併設の店舗を活用している事例が多く認められた。施設および集合住宅へのヒアリング調査においては、集合住宅側が施設による共用空間の利用というものをどのように捉えているかは、販売時の事業者からの説明によるところも大きいことが推察された。また、東日本大震災の影響から複合施設との連携について改めて考えているとの声も聞かれた。

調査においては大震災以前も共同の避難訓練の有無や災害発生時への不安などをヒアリングしてきたが、大震災以降に調査をおこなった保育所では、より強く防災を意識していた。震災時にほかの施設と当初の計画通りに協力できた、できなかった、特に計画はなかったが協力を得られた、などさまざまなケースがみられたが、特に津波被害の高さ想定が変更になった地域では、住宅など高層の複合建物を避難場所として利用できるか、ということからも、事前にいかにして協力体制をつくっておくことが課題となっていることが明らかとなった。当初の計画に沿って進展しているが、調査対象となる施設を洗い出すための予備調査として実施したアンケート調査の結果からは、調査対象とすべき事例がそう多くないことが判明したため、現在のところ限られた事例に対する調査となっているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画に沿って、引き続き調査対象とすべき事例を探すとともに、既に実地調査を実施している施設についても季節の変化などを考慮に入れ、継続的に調査を実施する。
マントル対流のしくみを教材化する研究

マントル対流に関わる諸現象を高校授業の教材とするため、以下の3点に関して研究を行った。1、熱対流の運動と温度構造を可視化する演示実験透明水槽にグリセリン(原液ないし濃い水溶液)を入れ、かくはんしながら熱し、全体を一様に30°Cにしておく。そこに感温液晶シート(変色域3035°C、プラスチック板に貼付)を差し入れ、底面の一部をホットプレートで熱し、また表面の一部を保冷剤等で冷やす。すると、マントルプルーム(ホットプルーム)によく似た高温部(緑青)と、コールドプルーム(崩落するメガリス)によく似た低温部(赤黒)が1015分かけて上昇、下降する様子が鮮やかに現れることがわかった。予め味噌などを少量溶かしておくと、液体自体の運動をよく追跡できる。ビデオカメラ(インターバル撮影がよい)等で撮影すると、大変わかりやすい教材になる。なお、感温液晶カプセルを用いた実験も行ったが、部屋を暗くした上に強力な照明が必要で、発色も弱く、教室での演示教材とするにはさらに研究が必要である。2、海洋プレートの沈み込みのモデル実験アクリル板(100×25×5mm)数枚を蝶番で連結したものを用意し、静かに水面に浮かべる。アクリル板は水より高密度であるが、水の表面張力の影響でかろうじて浮いている。このとき、片方の端にきっかけを与えると自重で沈み込む。セロテープ等をひれ状に適宜貼り付け、水への抵抗を調節すると、ゆっくりと斜めに沈み、海洋プレートの沈み込みの演示教材になることがわかった。3、カンラン岩の部分融解の再現実験マントルかんらん岩を工芸授業用の陶芸窯(最高1300°C)で数時間熱すると、部分融解を起こす。また、玄武岩は完全融解をする。マントルにおける玄武岩質マグマ発生が、高校の設備でも再現可能であることがわかった。
パイオン崩壊過程を用いた電子-ミューオン普遍性の精密測定

4月から5月にかけて、昨年度完成した検出器とビームラインを用いてエンジニアリングランを行い、検出器とビームラインの最終調整、物理データ取得のためのデータ取得システムの構築を行った。その結果、検出器とビームライン共にデザイン通りの性能を発揮していることを確認し、データ取得システムにおいても物理データ取得に必要な1kHz程度での安定動作を確認した。その後6月から12月にかけて、物理データ取得を行った。得られたデータの量は現在の分岐比測定精度の世界記録を持つ実験データ(前実験)に対して10倍程度である。現在、取得した物理データの解析が行われており、これまでに、前実験になかったシリコン飛跡検出器によるビームπ中間子と崩壊陽電子の飛跡測定と500-MHzフラッシュADCよるターゲットシンチレーター信号の波形解析によって、背景事象の割合がコンピューターシュミレーションでの予想どおり前実験の1/4程度になっていることが確認された。分岐比算出のためのデータ解析は現在進行中であるが、これらのことから、統計誤差、系統誤差それぞれの改善が期待され、このデータから現在の世界記録よりも3倍以上高い精度での分岐比測定結果を得られると考えられる。また、このデータの崩壊陽電子のエネルギースペクトルを解析することにより重いニュートリノ探索をすることが可能であり、質量が90MeV/c^2から110MeV/c^2の重いニュートリノのmixingパラメーター|U_<ei>|^2に対して|U_<ei>|^2<5x10^<-8>という上限値を求めた。これは現在の世界記録を1.5倍上回る結果である。私はこの結果を博士論文としてまとめ、2010年3月に博士を取得した。物理データ取得はこれから先2010年度、2011年度と継続される予定であり、2013年度に分岐比測定の最終結果を出す予定である。平成19年度は平成20年度4月後半からの物理データ取得に向けて、目標精度での分岐比測定を達成可能とするパイオンビームラインと検出器のデザインを行った。その後検出器の製作を行い、現在も進行中であり2008年4月中旬までに製作が完了する予定である。ビームラインと検出器のデザインはコンピュターシミュレーションとビームを用いたテスト実験の結果をもとに行われた。2006年12月に行われテスト実験のデータ解析に加え、2007年8月に再びTRIUMF研究所にてパイオンビームを用いたテスト実験を行った。データ解析の結果、ビーム中のパイオンと背景事象の原因となる電子の割合がシミュレーションで予想されたとおり6対1となり、通常のビームラインより10倍純度の高いパイオンビームを実現した。またシミュレーションによる見積りが難しいビームによる検出器への背景事象の量を実際に測定し、ビーム電子による背景事象が信号の1%以下となり十分に抑えられていることがわかった。これは目標精度での分岐比測定に問題ない量である。検出器製作に関して、検出器は有機シンチレーター検出器、無機結晶カロリーメーター、ガス飛跡検出器、シリコン飛跡検出器から成る。有機シンチレーター、無機結晶カロリメーター検出器は結晶と光検出器のテストが完了し、現在組上げる段階である。ガス飛跡検出器に関しては一部製作済みの物の動作確認を8月のビームを用いたテスト実験で行った。その後一部デザインの変更があり、未製作のものと合わせ現在製作中である。シリコン飛跡検出器に関しては、メインの基盤と信号測定用の回路の製作とテストが終了し、現在シリコン部分の実装を進めている段階である。全ての検出器は4月後半からの物理データ測定に向けて、4月中旬に完成する予定である。2009年4月からの物理データ取得に向けてパイオンビームラインのアップグレードと一部製作が完了した検出器のテストを行った。現在は物理データ取得に向けて、検出器の残りの部分の製作を進めている段階である。ビームラインのアップクレードは7から9月に行われ、二重極マグネットをひとつ加えて、ビーム中の背景事象の削減に成功した。パイオンビームの純度は80%程度になり、目標の値を得られた。検出器のテストに関して、NaI結晶カロリメータで70MeVの陽電子ビームで1%程度の分解能が得られた。CsI結晶カロリメータでも陽電子ビームを用いてテスト実験を行い、ビーム陽電子のシャワーリーケージを検出しているこ、と確認した。さらに、NaIカロリメーターに対して45°の角度を持った陽電子にしても、NaI+CsIのカロリメータでのエネルギー検出の際の低エネルギーのテールが1%以下になることが確認された。またシリコン検出器では陽電子の検出効率99%以上、位置分解能0.3mmとなることを確認した。ガス飛跡検出器に関しても、設計通りの動作を確認した。これらの性能は全て目標精度での分岐比測定の要求を満たしており、現在はこれらの個々の検出器を統合するサポートストラクチャの製作を進めている来年度の計画としては、4月から6月にデータを取得し、そのデータをから検出器とパイオンビームの最適化を行う。そして、7月から12月まで物理データ測定する予定である。データ取得は2009年度も継続される予定である。またデータ取得と並行して解析を行い、2009年度末には現在の世界記録よりも高い精度での分岐比測定結果を発表する予定である。

その結果、検出器とビームライン共にデザイン通りの性能を発揮していることを確認し、データ取得システムにおいても物理データ取得に必要な1kHz程度での安定動作を確認した。その後6月から12月にかけて、物理データ取得を行った。得られたデータの量は現在の分岐比測定精度の世界記録を持つ実験データ(前実験)に対して10倍程度である。現在、取得した物理データの解析が行われており、これまでに、前実験になかったシリコン飛跡検出器によるビームπ中間子と崩壊陽電子の飛跡測定と500-MHzフラッシュADCよるターゲットシンチレーター信号の波形解析によって、背景事象の割合がコンピューターシュミレーションでの予想どおり前実験の1/4程度になっていることが確認された。分岐比算出のためのデータ解析は現在進行中であるが、これらのことから、統計誤差、系統誤差それぞれの改善が期待され、このデータから現在の世界記録よりも3倍以上高い精度での分岐比測定結果を得られると考えられる。また、このデータの崩壊陽電子のエネルギースペクトルを解析することにより重いニュートリノ探索をすることが可能であり、質量が90MeV/c^2から110MeV/c^2の重いニュートリノのmixingパラメーター|U_<ei>|^2に対して|U_<ei>|^2<5x10^<-8>という上限値を求めた。これは現在の世界記録を1.5倍上回る結果である。私はこの結果を博士論文としてまとめ、2010年3月に博士を取得した。物理データ取得はこれから先2010年度、2011年度と継続される予定であり、2013年度に分岐比測定の最終結果を出す予定である。
20世紀初頭中国東北地域における内外政治状況の変動と在地有力者層の形成

本研究では、20世紀初頭の張作霖地方政権下(191628年)における中国東北地域政治の特徴を、在地有力者層の一員であり、同地方政権の中心的行政官だった王永江(18721927年)の内外認識および統治理念の分析を通じて追究した。その概略は、以下の通り。王永江は、当該期中国を、所謂「条約システム」下で「商戦」に巻き込まれ、伝統的諸規範=〈中華〉文明的諸規範の解体に瀕していると認識していた。この内外認識の下、王永江は、「商戦」状況に打ち勝ち、〈中華〉文明的諸規範の回復を目指した諸施策を推進した。具体的には、東北地域における広義のインフラ整備諸施策を、倫理的に自立した高い事務的処理能力を持つ為政者が指導する官治強化と、中央政府からの相対的自立と対外的癒着を通じて推進したのである。それは、結果として、東北地域が中華民国による国民国家建設とリンクする上での諸環境整備という方向性を持っていた。しかし、王永江の〈中華〉文明的諸規範回復という統治理念は、王永江自身も承認せざるを得なかった「条約システム」的世界の優越性という現実を如何に克服していくのか=「条約システム」的世界の中で〈中華〉文明的諸規範に基軸を置く国家建設を如何に達成していくのかに関する、具体的な理路を提示できないという問題点を持つものだった。このため、王永江の諸施策は「地域主義」の埒内にあり、その施策を柱とした張作霖地方政権もまた、全国的政権としての具体的有効策を提示できず、中央政界進出後、急速に崩壊していくこととなる。王永江統治理念の上述問題点の克服は、張学良政権(192931年)における主要政治課題として持ち越されるのである。
強風時広域風速分布性状に及ぼす周辺マクロ地形の影響に関する研究

風速分布特性に及ぼす地形形状別の影響を実測的に明らかにするために,九州地区で展開している広域高密度風観測システム(NeWMeK)の観測データを用いて,その風速分布解析を行い,以下の知見を得た。1.九州地区内121ヶ所の観測点データから等風速分布図を作成し,視覚的に強風特性を検討できるシステムを開発した。また,局地的に特異な強風特性を示す地域の例として,福岡市西部地区が南よりの風向に対してのみ強い突風率を示すことを検証した。2.数値地図情報データ(50mメッシュ)を利用して,観測点(121箇所)周辺の地形形状を東西南北の4方向別に9タイプ(平坦,山麓吹上げと吹下ろし,山腹吹上げと吹下ろし,谷間に平行と直角,山頂に平行と直角)に分類整理した。3.NeWMeK観測点の風速計の設置高度は地上高30190mの範囲にばらついているので,風速計設置高度の均一化を行うために,各観測点の風向別の風速補正係数を選定した。補正係数を適用した風速値を用いた風速分布時系列解析結果を比較検証したところ,風速計の高さ補正を行う前後で全体分布に大きな変化が見られなかった。4.次いで,九州地区全体に一定風速分布を仮想的に与えた場合に,地形の影響によって起きる増速予測をLSD法で行い,この結果を仮想風速分布として視覚化した。これらの結果は,九州全域でほぼ同じ風向を維持する冬季と春季の季節風時の風速分布状況に十分な対応を示した。また,九州地区での増速係数分布図を作成し,地形の影響による強風域を風向別に示した。しかしながら,LSD法が適用できない観測地点の存在を確認し,このような地点では別の算定手法が必要であることがわかった。5.風速記録に及ぼす鉛直方向成分の影響の検証を行ったところ,風車型風向風速計は,傾斜風角度10度を超えると周期2秒程度に対しても応答性が不十分であることが分かった。広範囲にわたる周辺の山地や谷間など,中大規模なマクロ地形が強風時での風速分布に及ぼす影響は極めて複雑であるが,系統的に利用できるマクロ地形の影響に関する情報は耐風設計や強風防災上,重要な資料となる。本年度は,地形形状別の風速分布特性を実測的に解明することを目的に,九州地区で構築された広域高密度風観測システムのこれまでの観測データを用いて,その広域風速分布解析を行い,分布資料のデータベース作成に着手し,以下の成果を得た。1.広域高密度風観測(NeWMeK)データに基づく風速分布時系列解析による特殊地形の選定(1)NeWMeKデータは1ヶ所の観測点で,24時間で風向風速合わせて,60sec×60min×24hour×2=172,800このデータをもつ。これを121ヶ所の観測点について並列処理を行い,これまでの観測結果の風速分布時系列解析を行ったところ,台風時と季節風時で,異なる強風域分布を確認した。(2)上記解析結果に基づいて,マクロ地形の影響が見られるNeWMeK観測点を選定し,その記録データを東西南北の4風向別に類別した。2.NeWMeK観測点の地形形状別分類(1)121ヶ所のNeWMeK観測点を地形形状別に分類するため,国土地理院発行の数値地図情報データ(50mメッシュ)を利用する。NeWMeK観測点位置を含むメッシュ(約120)を分析対象とし,今年度は,40ヶ所を分析した。地形形状による風速の増速係数の算定にLSD法を用いた。

しかしながら,LSD法が適用できない観測地点の存在を確認し,別の算定手法が必要であることがわかった。(2)上記検討結果に基づいて,40ヶ所のNeWMeK観測点について増速係数を用いた風速分布図を作成し,これらの地点の地形の影響による強風域を特定した。1. NeWMeK観測地点の地形形状別分類(1)九州地区の数値地図情報の収集分析とNeWMeK観測地点の方位別地形形状分類前年度に引き続き,国土地理院発行の数値地図情報データ(50mメッシュ)を利用し,残り40ヶ所のNeWMeK観測点を東西南北の4方向別に地形形状を5タイプ(平坦部,山麓,斜面,山頂,谷間)に分類整理した。(2)風速分布時系列解析結果と地形状況分類に対応させた観測データの再整理多くの観測点では,風向によって異なる地形形状を有するので,前年度にデータベース化した分析資料を,5タイプから9タイプ(山麓吹上げと吹下ろし,山腹吹上げと吹下ろし,谷間に平行と直角,山頂に平行と直角)に拡張し,それぞれの状況に対応させて再整理した。2.周期的変動風中での風速計記録に鉛直方向成分が及ぼす影響の実験的検討現在保有する風洞内翼列を周期的に加振する装置を新たに敷設し,風洞風速を突風率1.52.0,周期0.110秒程度の範囲で調整できるようにした。この中で風速記録に及ぼす鉛直方向成分の影響の検証を行ったところ,風車型風向風速計は,傾斜風角度10度以上では周期2秒に対する応答性が不十分であることが分かった3.風速分布時系列解析に及ぼす風速計設置高度の影響(1)風向別風速補正係数の選定NeWMeK観測点の風速計の設置高度は地上高30190mの範囲にばらついている。風速計設置高度の違いによる影響の程度を検証するために,風向別の観測点地形状況と風速鉛直成分の影響検証結果を考慮して,各観測点の風向別の風速補正係数を選定した。(2)風速補正後の風速分布時系列解析上記,補正係数を適用した風速値を用いた風速分布時系列解析結果と前年度までに得られている結果を比較検証したところ,風速計の高さ補正を行う前後で全体分布に大きな変化が見られないことが分かった。1.前年度までに行った「風向を加味した9タイプの地形形状別の風速分布特性」の分析結果を総括し,新たにスプライン曲線近似手法により観測地点の形状モデル化を行った。この形状モデルに,これまでの所見を対応させ,強風観測資料および分析結果のデータベース作業の最終整理を行った。2.強風観測における風車型風向風速計の鉛直方向成分の影響を風洞実験により検討した。検討した結果,一般に言われている2秒程度の風速変動に対する応答性能は,傾斜角とともに性能低下が著しいこと,傾斜角に対する指向性が10度以内であることがわかった。3.九州地区での強風アレー観測システム(NeWMeK)のデータと観測地点地形情報の一元管理を行うデータベースを構築し,データベース資料の中から,九州全域でほぼ同じ風向を維持する冬季の春季の季節風時の風速分布時系列を解析することによって,風向別に観測地点の風速割増係数を推定した.その結果を用いて,九州地区全体に一定風速分布を与えた場合に,地形の影響によって増速する地域を仮想風速分布として視覚化したところ,これまでの観測データと非常に良い対応を示すことがわかった。
顕微鏡的多発血管炎の新規血清ペプチドバイオマーカー候補AC13の定量系の確立

顕微鏡的多発血管炎(MPA)は、毛細血管や細動静脈に壊死性血管炎を来す全身性の難治性疾患である。MPAの病因・病態は未だ不明であり、疾患特異的なバイオマーカーや根治療法は確立されていない。MPA患者の血清ペプチドの網羅的解析から発見された、アポリポ蛋白A-IのC末端13アミノ酸残基からなるペプチド(AC13)は、活動期のMPA患者血清で特異的に上昇するバイオマーカーの候補である。本研究では、血清AC13の質量分析またはELISAによる定量系を構築し、臨床検査としての使用を目指し、AC13をMPAのバイオマーカーとして確立することを目的とする。
多能性幹細胞由来膵島の新たな細胞機能評価法

ヒトiPS細胞から分化誘導した膵島細胞の新たな細胞機能評価法として、Microelectrode arrayによる細胞外電位計測法の確立を目指した。電極への細胞接着性を向上せることにより、単離膵島を用いた細胞外電位測定系を確立し、グルコース刺激に伴う間欠的なスパイク群の発生を測定することができた。ヒトiPS細胞由来の膵島細胞を用いた場合、細胞外電位測定が部分的には可能であったが、分化細胞の改良が必要であることが分かった。解決方法の一つとして、分化誘導した細胞の中から膵系譜の細胞を効率的に増幅させる純化培養法を新たに確立した。膵島の重要な生理機能であるグルコース濃度に依存したインスリンの分泌の新たな評価法として、Microelectrode array (MEA)を用いた細胞外電位計測法の確立を目的とした。本年度は、主に、1.マウス及びラットから単離した膵島を用いた安定的な計測手法の確立、2.ヒトiPS細胞由来の膵島細胞の安定確保に関する手法の確立を目指した。1.単離膵島を用いた計測手法の確立。C57BL6/cマウスおよびWisterラットの膵臓より膵島を単離した。Laminin-5をコーティングした電極表面へ膵島を接着させ、細胞外電位測定を行った。電極に接着された膵島を3 mM、9 mMまたは15 mMの異なるグルコース濃度で刺激をした時の細胞外電位を測定した結果、膵島の細胞内Ca2+の変動に伴う間欠的なスパイク群の発生を測定することができた。2.ヒトiPS細胞由来の膵島細胞の安定確保に関する手法の確立ヒト多能性細胞由来の膵島細胞を用いた電位計測を行う時、iPS細胞株間やロット間の分化誘導効率やインスリン分泌能のばらつきが、大きな問題となる。均一な性質を持つ分化細胞を得るための培養技術の確立は不可欠である。本年度は、ヒトiPS細胞から膵内分泌細胞への分化誘導を行う過程で、膵前駆細胞を効率的に増幅させる培養法を新たに見出した。継代培養を繰り返すことにより、95%以上の純度のSOX9及びPDX1陽性の前駆細胞を得た。増幅した膵前駆細胞はインスリン陽性の膵内分泌細胞へ分化した。次年度は、主にヒトiPS細胞から分化誘導した膵島細胞を用いた細胞外電位測定を行う。本年度は、多能性幹細胞由来の膵島の機能評価の比較対象となる単離膵島を用いた細胞外電位測定系を確立することができた。電極への膵島の接着性が悪く、電位の測定ができない問題があったが、Laminin-5をコーティングした表面へ膵島を接着させることで、細胞外電位の測定を可能にした。また、膵島に特徴的なグルコース濃度に応じた細胞外電位の変動も計測することができた。今後、波形解析等を行い、膵島機能の指標となるような分析法の確立を目指す。ヒトiPS細胞から誘導した膵内分泌細胞の細胞外電位計測も同様に試み、一部計測も可能であったが、ヒトiPS細胞の株間や分化誘導した細胞のロット間で測定結果に大きな差が見られた。分化誘導した細胞は単離膵島と異なり、分化誘導効率や細胞の成熟度の差、他の電位活性のある細胞の混入が影響すると推測される。分化誘導実験の過程で、膵前駆細胞を効率的に増幅させる培養法を新たに見出したので、細胞外電位測定が可能な膵島細胞の安定供給のための実験を行った。95%以上の純度のSOX9及びPDX1陽性の前駆細胞を得ることができ、約1万倍に増幅することができた。また、膵内分泌細胞への成熟が可能であり、インスリン分泌能を保持していた。高純度の多能性幹細胞由来の膵前駆細胞を大量に得る手法は他に例がなく、細胞外電位測定などの評価実験に対しての細胞の供給源に限らず、発生生物学や移植医療に大きく貢献すると思われる。昨年度の成果として、ラット及びマウスより単離した膵島の細胞外電位計測が可能になったので、本年度はヒトiPS細胞由来膵島の細胞外電位計測を行った。電極に接着されたヒトiPS細胞由来膵島を3 mMまたは15 mMの異なるグルコース濃度で刺激をした時の細胞外電位を測定した結果、膵島の細胞内Ca2+の変動に伴う間欠的なスパイク群の発生を測定することができた。しかし、単離膵島に比べて電位変化のシグナルは弱く、また他系譜の細胞に由来すると思われるノイズが大きく、定量的に測定することは困難であった。分化誘導膵島のインスリン分泌機能を向上させるための成熟化、さらには高純度の細胞を取得するための培養法の確立が必要であると考えられる。研究期間全体を通じての次の成果を得た。1Laminin-5のコーティングによる電極への細胞接着性を向上せせることにより、単離膵島を用いた細胞外電位測定系を確立した。高速フーリエ変換を用いた周波数解析を行い、膵島の細胞内Ca2+の変動に伴う間欠的なスパイク群の発生を測定することができた。2ヒトiPS細胞由来膵島を用いた測定では、細胞外電位の測定が部分的には可能であったが、分化細胞の改良が必要であることが分かった。

特に、分化誘導の際に生じる他系譜の細胞は正確な細胞外電位測定の障害になるため、高純度な膵系譜の細胞を得るための培養法が必要である。解決方法の一つとして、膵前駆細胞を効率的に増幅させる純化培養法を新たに確立した。ヒトiPS細胞から分化誘導した膵島細胞の新たな細胞機能評価法として、Microelectrode arrayによる細胞外電位計測法の確立を目指した。電極への細胞接着性を向上せることにより、単離膵島を用いた細胞外電位測定系を確立し、グルコース刺激に伴う間欠的なスパイク群の発生を測定することができた。ヒトiPS細胞由来の膵島細胞を用いた場合、細胞外電位測定が部分的には可能であったが、分化細胞の改良が必要であることが分かった。解決方法の一つとして、分化誘導した細胞の中から膵系譜の細胞を効率的に増幅させる純化培養法を新たに確立した。ラット及びマウスより単離した膵島の細胞外電位計測が可能になった。今後は当初の予定通り、ヒトiPS細胞由来の膵島の細胞外電位計測を行う。イオンチャンネル阻害剤存在下での比較実験等を行い、細胞外電位の変化とインスリン分泌の相関についてより詳細な検証を進めていく。また、計測した電位変化の波形解析を行う必要が生じたため、高速フーリエ変換などの手法を用いて、電位変動の大きさや周波数特性などとインスリン分泌量との相関を調べていく。再生医療ヒト多能性幹細胞から膵島細胞への分化誘導法について改良が必要になったため、測定に必要な細胞を調製するための分化誘導関連試薬の購入が当初の予定より少なかった。また、細胞外電位計測について、測定系が確立するまでに時間を要し、データ取得に必要な電極等の消耗品の使用が少なかった。細胞の調製法や細胞外電位計測法については、すでに確立済みである。次年度はデータ取得を進めるのため、細胞の調製に必要な試薬の購入費用及び電極等の測定に関する消耗品を中心にこれらの繰越金を使用する。また、研究成果をまとめ、国内外の学会で発表するための旅費等に充てる。
抗てんかん薬、ゾニサミドの代謝機構の解明とその臨床的意義

抗てんかん薬ゾニサミド(ZNS)は、ヒトおよびラット肝ミクロゾーム(Ms)においてp4503Aにより嫌気的条件下において還元的に2-スルファモイルアセチルフェノール(SMAP)に代謝されることを、既に明らかとしてきた。今回、ZNSの還元的代謝機構の解明とその臨床的意義を明らかにする目的で検討を行なった。1.デキサメサメゾン前処理ラット肝Msにおいて、嫌気的条件下のみならず好気的条件下においても還元的代謝物であるSMAPの生成を認めた。好気的条件下における本反応は、NADPHを電子供与体とする酵素反応であり、さらに、一酸化炭素、ケトコナゾール、シメチジンにより阻害された。また、反応速度論的解析の結果、両逆数プロットにより好気的・嫌気的どちらも一相で解析され、得られたKm値は両条件でほぼ同じであった。さらに、p450 3Aの選択的阻害剤であるトリアセチルオレアンドマイシンにより顕著に阻害された。以上より、ZNSの還元的SMAP生成は、肝Msのp450 3Aの関与により好気的条件下においても反応が進行することが示唆された。2.ヒト肝MsによるSMAP生成活性は、完全嫌気条件下で最も高く、酵素濃度の増加につれ減少した。しかし、生体内の肝小胞体周囲の酸素濃度といわれている510μMにおいても高いSMAP生成活性が認められた。3.ヒト肝MsにおけるZNSの還元的SMAP生成に対して、抗てんかん薬ではフェノバルビタール、バルプロ酸、フェニトイン、プリミドンは影響を与えなかったが、カルバマゼピンは阻害を示した。他には、ジヒドロエルゴタミン、シクロスポリンA、ケトコナゾールで強い阻害が認められた。次いでトリアゾラム、ジアゼパム、エリスロマイシン、テルフェナジンで阻害が認められた。非線形体内動態を示すという報告のあるZNSにおいては、p450 3Aを介した代謝阻害により体内動態の変化の可能性が予測された。
オルガネラ内タンパク質の分子科学

1.共鳴ラマンスペクトルの測定に適しだチトクロムc酸化酵素再構成ベシクル(COV)の作成法を検討した。CcOとリン脂質の量比、COV調製後の濃縮の方法などが検討課題であり、最終標品の量、呼吸調節率および共鳴ラマンスペクトルの質を指標に最適な手順を決定した。再構成時に脂質吸着ビーズを添加すると、レーザー光に対する耐性が高まることがはっきりした。また、この試料に対し、プロトン濃度勾配存在下での共鳴ラマンスペクトルを測定した。2.インドールアミン-2,3-ジオキシゲナーゼ(IDO)はヘム酵素であり、トリプトファン(Trp)に酸素分子由来の2原子の酸素を添加し、N-フォルミルキヌレニンを生成する反応を触媒する。哺乳類においてこの反応はTrp異化反応の主要経路にある。近年、Trpの代謝産物が免疫系や神経系などの異常に関係することが明らかになり、注目されている。IDOによる酸素添加反応は、従来、Fe-O-O-Trp型の反応中間体を経てO-O結合が切れることなく取り込まれると考えられてきた。本研究では、酸素化型および593nmに吸収帯を持つ新規スペクトル種の共鳴ラマンスペクトルを測定し、これら2つの反応中間体の配位構造を調べた。酸素化型の共鳴ラマンスペクトルより、酸素化型反応中間体がV_<Fe-O2>(鉄-酸素伸縮振動)モードを569cm^<-1>に示し、エンドオン型(Fe-O-O)であることがわかった。一方、酸素化型にTrpを加えて得られる593nmスペクトル種は<16>^O_2に対し798cm^<-1>にラマン線を与えたが、これは<18>^O_2では762cm^<-1>に、また<16>^O<18>^Oに対しては798cm^<-1>と762cm^<-1>に50%ずつの強度のラマン線を与えた。以上の結果から、このものがFe=O型ヘムを持つことが明らかになった。この結果は、従来提唱されてきた反応機構の再考をせまるものである。これまで使用していたブタミトコンドリア標品には、心筋由来のミオグロビンが夾雑していることが判明したので、ミトコンドリアの単離法の改良を行った。すなわち、150mMKC1を含む10mMリン酸ナトリウム、pH7.4緩衝液でミトコンドリアを洗う操作を加えるなどしたところ、吸収スペクトルおよび共鳴ラマンスペクトルから判断して、ミオグロビンをほとんど含まない標品が得られた。酸素電極法によって測定した呼吸調節率は3であり、本研究の目的に使用可能であった。次に「ミトコンドリア用酵素反応追跡用人工心肺装置」に更に改良を加えた。すなわち、粘性の高いミトコンドリア懸濁液がより滑らかに流路を流れるように、接続箇所を減らした。また、ラマンスペクトル測定用フローセルの直後にサーミスタ温度センサーを取り付け、測定点における試料温度を常時測定できるようにした。以上により、ミトコンドリア中のチトクロムc酸化酵素(CcO)の反応を時間分解共鳴ラマン分光法で追跡する準備が整った。単離した可溶化CcOをリン脂質二重膜小胞に再構成したCOVは膜電位存在下のCcOの反応と構造を調べることができ、その意味でミトコンドリアのモデルになる。これまでの調製法で得たCOVにおけるCcOの濃度は、0.1μM程度であり、共鳴ラマンスペクトルの測定には低すぎた。しかし、単に濃縮すると呼吸調節率が下がってしまうことが問題であった。本研究では、調製法を改良し、呼吸調節率が10以上、且つ、CcO濃度が2μM程度の標品を得た。しかし、更に再現性を高める必要がある。以上のほか、トリプトファンピロラーゼと西洋ワサビペルオキシダーゼを共鳴ラマン分光法により調べ、新しい知見を得た。

一方、酸素化型にTrpを加えて得られる593nmスペクトル種は<16>^O_2に対し798cm^<-1>にラマン線を与えたが、これは<18>^O_2では762cm^<-1>に、また<16>^O<18>^Oに対しては798cm^<-1>と762cm^<-1>に50%ずつの強度のラマン線を与えた。以上の結果から、このものがFe=O型ヘムを持つことが明らかになった。この結果は、従来提唱されてきた反応機構の再考をせまるものである。
遷移金属合金・多層膜の磁気効果の理論的研究

1. Sm_2Fe_<17>やNdFe_<12>のような希土類化合物に、窒素、炭素、ボロン等の軽い元素を侵入させると、磁化が増大し、キュリー温度が2倍近く上昇し、強い一軸磁気異方性が出現し、すぐれた永久磁石材料として期待される。我々は、FLAPW法を用いて、強磁性Gd_2Fe_<17>やGdFe_<12>だけでなくGd_2Fe_<17>N_3やGdFe_<12>Nの電子構造を計算し、その電子密度やスピン分極の空間分布から、大きな一軸磁気異方性の物理的起源を明らかにしてきた。今回は、商品名ネオマックスとして知られる現在最強の強磁性磁石Nd_2Fe_<14>Bについても、その強い一軸磁気異方性の物理的起源を明らかにすべく、Y_2Fe_<14>BおよびGd_2Fe_<14>X(X=-,B,C,N)についてFLAPW法を用いて計算した電子分布から結晶場の計算をし、実験とのより一致を得た。また、YCo_5、YCo_3、Y_2Co_7、Y_2Co_<17>化合物などについて、3d電子のスピン軌道相互作用に由来する結晶磁気異方性エネルギーの計算も行い、実験でみられる傾向をよく再現することを明らかにした。我々は、FLAPW法を用いて、強磁性Gd_2Fe_<17>やGdFe_<12>だけでなくGd_2Fe_<17>N_3やGdFe_<12>Nの電子構造をFLAPW法で計算し、その電子密度やスピン分極の空間分布から、大きな一軸磁気異方性の物理的起源を明らかにしてきた。今回は、商品名ネオマックスとして知られる現在最強の強磁性磁石Nd_2Fe_<14>Bについても、その強い一軸磁気異方性の物理的起源を明らかにすべく、Y_2Fe_<14>BおよびGd_2Fe_<14>X(X=-,B,C,N)についてもFLAPW法を用いて計算した電子分布から結晶場の計算をし、実験とのよい一致を得た。3.片方のスピンに半導体的なギャップが存在するハーフメタルで構成される金属多層膜では、隣り合う強磁性層の磁化の向きによってその電気伝導が特異に変化すると期待される。LMTO-ASA法による計算結果では、Co_2MnZ(Z=Si,Ge)の薄膜がハーフメタルフィルムである可能性がある。また、FLAPW法による計算ではCr_2Oがきれいなハーフメタルであることが分かった。1.BccFe,HcpCo、FccCo,FccNiなどの強磁性3d遷移金属の単体について、スピン軌道相互作用を取り入れたLMTO-ASA法によって第一原理から計算された電子構造(エネルギー固有値と波動関数)を用いて、遷移行列要素から光学伝導度の対角項、非対角項を計算し、磁気光学カースペクトルを計算した。計算したスペクトルが実験とよく一致することから、基底状態のバンド構造を用いて、一体近似の範囲内で光学遷移を計算してもよい結果が得られることがわかった。特にスピン軌道相互作用に起因するわずかなバンドの分裂も、計算によってかなり正確に再現されていることがわかった。3.ハーフメタルであるPtMnSbなどのカースペクトルも計算して調べ、ハーフメタル性がカースペクトルに大きく影響していることなどを明らかにした。