hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
果皮培養によるセイヨウナシ周縁キメラ特異的果実形質の分離とその育種的利用法の確立

幼果皮を外植片とした場合,`リーガル・レッド・コミス'については,サイトカイニンの種類および濃度差間における有意差はなく,カルス形成率が良好であった.`ロージー・レッド・バートレット'については,ベンジルアミノプリンよりもチヂアズロン処理区で高いカルス形成率が得られた.果皮由来カルスを外植片とした場合,両品種ともベンジルアミノプリンより,チヂアズロン処理区にてカルス生存率が高く,チヂアズロン5mg・L-1において,高いカルス生存率が得られた.よって,カルスを維持し続けるには,チヂアズロン5mg・L-1添加した培地での培養が好ましいと考えられた.しかしながら,果皮由来カルスからのシュート形成には至らなかった.一方で,培養過程において赤く着色したカルスを得ることができ,これはL-1層由来の細胞から形成されたと推測される.セイヨウナシの組織培養は,幼葉やシュートの腋芽を外食片として,それらの部位から脱分化を経てシュートの再分化が可能であることがこれまでの研究で報告されている.本研究ではこれまで報告がなかったセイヨウナシ果皮細胞からの脱分化およびシュートの再分化を目的として培養条件の検討を行っている.これまでの成果でセイヨウナシの果皮培養には基本培地として窒素含量を減少した改変NN培地を用い,固化材としてゲランガム,オーキシンとしてナフタレン酢酸0.1mg・L-1を添加した培地が最も高効率でカルスの脱分化を促すことが明らかとなった.加えて今エンドの成果で,サイトカイニンはベンジルアミノプリンよりもチヂアズロンの方がカルス形成には適しており,その濃度は培養の段階,すなわち初期培養ではチヂアズロン1mg・L-1,その後のカルスの維持には5mg・L-1添加した培地が適しているとの結果を得た.これらの結果に関してはおおよそ順調に研究が進んでいるものと考えられる.一方でシュートの再分化が未だに確認されていない点については次年度の実験手法を修正する必要があると考えられる.また,果皮のL1層由来の細胞から脱分化したと考えられる赤く着色したカルスが得られたことから,これを更なる研究の材料として用い,分子生物学的手法やメタボローム解析を行い,発現遺伝子の特定や代謝産物の流れを明らかにすることも検討している.山形県の特産果樹のセイヨウナシの消費拡大に向け、高付加価値新品種の育成が求められている。中でも果皮全面が赤く着色する形質は消費者の目を惹きつける特性として特に注目されているが、全面着色セイヨウナシ品種は周縁キメラによって形成されたものが多く、交配育種に利用できない。そこで本研究では、セイヨウナシ育種上非常に重要視されている果皮の赤着色形質について、交配育種に利用できない周縁キメラ個体から果皮培養によって着色形質を分離するための培養条件の検討を最初に行った。その結果、ショ糖3%を含む改変NN培地にナフタレン酢酸0.1 mg・L-1およびチヂアズロン5mg・L-1、固化剤としてゲランガム0.4%を添加した条件が果皮からの脱分化カルスの形成に適していることが明らかとなった。最終年度は育種母本を作成するためにシュートの再分化に最適な培養条件の検討を行ったがシュート形成には至らなかった。しかしながら、脱分化により形成されたカルスにおいて、周縁キメラのL1層由来の組織由来であると考えられる赤く着色したカルス、L1層以外の組織または変異していないL1層組織由来と考えられる緑色または白色のカルスが見いだされた.得られた赤着色カルスと非赤着色カルスを様々なアプローチから比較することで着色機構が明らかとなると考え、最初に代謝物の解析を行った。メタボローム分析の結果、アニオン性代謝物37種類,カチオン性代謝物106種類の代謝物を検出し、クロロゲン酸とキナ酸において着色カルスに多く含まれており,シキミ酸経路の活性が非常に高いことが示された。一方、シキミ酸経路から合成されるフェニルアラニンについては着色カルスの含有量が低かった。
膜外刺激によって誘起される脂質二重膜のダイナミクス

本研究は,膜外からの刺激による膜機能発現を物理の視点からの解明することを目的とし,次の2つ問題:(1)膜外物質が膜脂質に結合するという刺激(局所的刺激)が膜の動的な変化を引き起こす機構と(2)膜外の特定の化学物質場の刺激(大域的刺激)に誘起される膜の大変形の機構解明を行った.局所的刺激に対する応答の研究では,膜の脂質組成と刺激を受けたGPIアンカー型受容体(GPI-AR)との相互作用と組成の揺らぎとの競合が,クラスタ形成と一時的ドメイン生成決定していることを明らかにした. NaOH水溶液注入による膜への大域的刺激の研究ではイオンの移流と拡散が膜変形を支配していることを明らかにした.本研究は,脂質膜外からの刺激による膜の機能発現を物理の視点からの解明することを目的としている.具体的には,次の2つ問題:(1)膜外の物質が膜上の脂質に結合するという刺激(局所的刺激)が膜の動的な変化を引き起こす機構と(2)膜外部の特定の化学物質場の刺激(大域的刺激)に誘起される膜の大変形を代表的な問題として取り上げ,その機構解明を行う.本年度は,このような刺激に応答する脂質膜を記述するミニマム・モデルを構築に取り組み,そのモデルを解くための「数値計算方法」を開発をおこなった.局所的な刺激に対する応答の研究では,(a)膜組成の熱揺搖動の効果,(b)膜上に存在する受容体の拡散・会合の効果,(c)受容体が膜の局所組成に及ぼす影響(受容体と脂質の相互作用)について膜のモデル化とそれらの効果を取り入れたプログラムを開発した。また,外部から添加された糖脂質(GM1)がマクロ相分離したDPPC,DOPC,コレステロール混合膜のDPPC-richドメインとDOPC-richドメインに入り込むことにより起こるミクロ相分離現象の研究を進めた.通常の相分離ダイナミクスは,無秩序状態からマクロ,もしくはミクロ相分離を起こすのに対して,この系ではマクロ相分離した状態からミクロ相分離上へ膜のドメイン構造が変化するものであり,相分離ダイナミクスの通常の観点から考えると,全く特異な相転移ダイナミクスであるといえる.この現象は,GM1によって誘起される非対称な自発曲率によるものであることを明らかにした.一方,大域的刺激に対する膜の応答に関する研究については,膜外の化学物質の濃度場のダイナミクスを膜の変形ダイナミクスとを同時に扱い易いPhase Field法を拡張した計算手法の基礎となる理論式の導出をすすめることができた.27年度は,局所的な刺激に対する膜の応答を扱う問題で,次の3つ項目:(a)膜組成の熱揺搖動の効果,(b)膜上に存在する受容体の拡散・会合の効果,(c)受容体が膜の局所組成に及ぼす影響(受容体と脂質の相互作用)について膜のモデル化を行う計画で,ほぼ計画通り順調にモデル化をすすめるめることができた.また,大域的刺激に対する膜の応答ダイナミクスについては,別手法であるPhase-Field法を用いた方法の理論式の構築がすすんでおり,おおむね当初の計画どおり研究を進められている.加えて,局所的な刺激に対する膜の応答現象の応用展開の1つとして29年度に本格的に行う予定として考えていた「GM1(糖脂質)を膜外部の溶液に添加した場合に,GM1が二重膜の外膜に取り込まれて膜の変形を引き起こす現象の研究」が予想外に進み,GM1によって誘起される特異な相分離ダイナミクスの解明という成果を上げることができた.以上のように,研究はほぼ計画通り進んでおり,おおむね順調な進捗状況と判断した.28年度は前年度に構築した局所的刺激と大域的刺激の膜のダイナミクスに関する方程式に基づいて数値計算による研究をすすめた.局所的刺激による膜のダイナミクスに関しては,脂質二重膜の外膜に存在するグリコシルホスファチジルイノシトールアンカー型受容体(GPI)がラフト形成に及ぼす影響を考え,ラフト構成脂質(A成分)とそれ以外の脂質(B成分),そしてGPI(G粒子)の3成分からなる系を考えた.まずは,1個のG粒子だけが存在する場合のG粒子近傍の組成の変化にしらべた.膜は,現実の状況を模して,脂質の組成に関して一相状態を設定してるため, G粒子近傍においても短い時間スケールでは平均の組成の値の付近でランダムに揺らいでいるが,長時間の平均としてはG粒子と親和性のあるラフト構成脂質(A成分)が集まることがわかった.次に2個のG粒子間に働く相互作用に調べた.G粒子間には直接的な引力相互作用は存在しないが,平均値近傍で激しく揺らいでいる脂質の組成場を介して,引力相互作用が働くことが分かった.大域的刺激に対する膜の応答ダイナミクスに関しては,膜外の化学物質の濃度場のダイナミクスと膜の変形ダイナミクスとを同時に扱い易い,曲率弾性モデルを拡張して,膜外のイオンの拡散と自発曲率の局所的な変化を関係付けたモデルを構築し,ミトコンドリア内膜で生じているtube状の変形(クリステ)を単純な系で再現したFournierらの実験系に対応する数値シミュレーション(2D)を行った.その結果,先行実験で観察されたtube状の変形を再現することに成功した.

28年度は,局所的な刺激に対する膜の応答を扱う問題では,リガンドと結合した受容体のダイナミクスを調べる計画をしており、1粒子,及び,2粒子のダイナミクスに関しては,計画通りに進めることできた.多数の受容体のダイナミクスに関しては,シミュレーションは行えているものの,複数の会合体が近接していた場合のクラスターサイズの決定方法や,クラスターの寿命決定に関しての判断基準(例えば,どの程度の距離でどの程度の時間離れていたら会合体として壊れたと判断するか)についての十分に吟味するために時間がかかっており,当初予定してた会合した受容体の会合数頻度分布や会合体の存在時間について解析が十分に行えていない.また,大域的刺激に対する膜の応答ダイナミクスについては,前年度すすめたPhase-Field法に基づく数値計算法が,この問題の計算方法としては非常に適合性がよいことが分かってきた.それで,この方法を用いた数値計算を行い(2次元のシミュレーションではあるが),実験で観測されている膜変形と同様の変形を再現することができた.このように,おおむね当初の計画どおり研究を進められている.以上のように,大域的刺激に対する膜のダイナミクスに関する研究の方は,当初の計画通り進められてきているが,局所的刺激に対するダイナミクスの研究については,解析について計画していた内容の一部が完了していないため,やや遅れ気味であると判断した.29年度は前年度の数値計算を更に推し進め局所的刺激と大域的刺激による膜のダイナミクスの研究をすすめた.局所的刺激による膜のダイナミクスの研究では,膜がラフト構成脂質とそれ以外の脂質,GPI(G粒子)の3成分からなる系を考えている.29年度は,生体膜と同程度の密度で存在するG粒子集団のダイナミクスを調べた.G粒子群は,流体力学的な流れの揺らぎにより拡散運動を繰り返しながら,2粒子クラスタ(ダイマー)の形成と解消を繰り返していること,また,2つのダイマーの会合によるテトラマーの形成と解消も起こり得ることが分かった.この一時的なクラスタ形成には,膜の脂質組成とG粒子との相互作用と組成の揺らぎとの競合が決定因子となっていることを明らかにした.これは先行実験で報告されている有限時間のダイマー及びテトマラマーの存在を支持するものである.大域的刺激に対する膜の応答ダイナミクスの研究では,流体力学効果を取り入れように拡張し,システムサイズの大きな2次元系の数値シミュレーションを行った.大規模な2次元系や3次元系の計算では非現実的な計算時間が必要となることが問題であったが,並列計算化を推し進め高速化を実現し,比較的現実的な時間で実行可能となった.また,膜近傍にNaOH溶液を注入する位置を変化させた場合の変形の成長,減衰の違いを調べた.注入位置が膜からある程度遠い場合,水酸化物イオンが濃い位置に応じて突起状の変形の突起部の最大長は大きくなり,減衰に時間を要するようになる.NaOH水溶液による膜への大域的刺激では「イオンの移流と拡散」と「膜変形」の結合がダイナミクスを支配していることを明らかにした.本研究は,膜外からの刺激による膜機能発現を物理の視点からの解明することを目的とし,次の2つ問題:(1)膜外物質が膜脂質に結合するという刺激(局所的刺激)が膜の動的な変化を引き起こす機構と(2)膜外の特定の化学物質場の刺激(大域的刺激)に誘起される膜の大変形の機構解明を行った.
老化促進モデルマウスに見られるタウ封入対を伴う大脳皮質変性症の原因遺伝子

大脳変性の自然発症モデルであるSAMP10(老化促進モデルマウス)を用い、以下の成果を得た。1.大脳辺縁系に好発するユビキチン化封入体老齢SAMP10に、ユビキチン化された封入体を有するニューロンが多数見られた。この封入体は既知の封入体とは染色態度が異なっていたが、大脳辺縁系に始まり、新皮質へと拡散するパターンはアルツハイマー病変の分布パターンと似ていることを示した。2.加齢にともなうニューロン核内DNA傷害SAMP10では、辺縁系・前頭前野などで、ニューロンの核内TUNEL陽性度が加齢と伴に増加した。TUNEL陽性細胞ではアポトーシスは起こしていなかった。このDNA断片化は、ニューロンの細胞体萎縮などと関連する一種の変性像であることを示した。3.加齢にともなうシナプスの減少シナプス関連タンパク質を定量評価し、SAMP10のニューロピルにおける変性程度を部域別に明らかにした。その結果、前頭皮質において部位特異的にシナプス量が加齢に伴って50%以上減少することを示した。4.前頭前野ニューロン樹状突起の加齢変化定量的ゴルジ法を用いて、前頭前野錐体細胞の老化は8ヵ月齢までに尖端側樹状突起の遠位端のわずかな消失に始まり、それ以降は、全体的な複雑性は比較的保ったまま細胞体へ向けて徐々に退縮してゆくこと、また、スパイン密度が減少することを示した。5.量的形質遺伝子座連鎖解析のための大規模交雑集団の作成SAMP10とSAMR1との交雑F_1、F_2マウスの大規模集団を作出し、16ヵ月齢まで自然老化させた。すべての個体で、モリス水迷路学習試験、脳重計測および大脳マクロ的計測を完了した。マイクロサテライトをマーカーとして、多型を示す染色体領域が多く存在することを示した。加齢に伴い大脳皮質変性症が進行する近交系、老化促進モデルマウスSAMP10系(以下P10)と正常老化を示す近交系マウスSAMR1系(以下R1)とを用いて、以下の成果をあげた。1.老齢P10マウスの大脳皮質には、抗タウ抗体であるAT8によって細胞質が粗大顆粒状に陽性となるニューロンがごくまれに存在することが再確認された。Pretangleと共通性をもつ病変として今後も検討を続ける。2.老齢P10マウスでは、ユビキチン化された細胞質内封入体が、主として中型から大型のニューロンに認められた。その分布は内嗅領皮質と扁桃体前部に始まり、海馬・梨状葉皮質から前頭前野・嗅球へと拡がっていた。各種組織染色と電顕的観察の結果、この封入体の本体はリポフスチンに密接に関連して凝集した異常タンパク質と考えられた。その分布パターンが神経原線維変化のそれと類似していることと出現頻度が高いことを考えると、マウスではタウ封入体よりもむしろこのユビキチン化封入体が大脳変性症の良い指標になり得ると考えられた。3.P10とR1との交雑F1マウスを約100匹、F2マウスを約500匹作出し、現在、集団として老化させている。すでにF2マウス100匹とF1マウス40匹が高齢に達したので屠殺し、脳の老化指標の検討を開始した。そのうち、16ヵ月齢時の脳重を指標にした場合、P10、R1、F1、F2の分布パターンから判断して、脳萎縮は複数の遺伝子が関与する多因子遺伝のパターンで遺伝していることがわかった。一方、マイクロサテライトをマーカーとすると、P10とR1の間で多型を示す染色体領域が充分に多く存在することが明らかになった。従って、これらの脳老化指標を用いて量的形質遣伝手座(QTL)の解析が可能であることが判明した。

5.量的形質遺伝子座連鎖解析のための大規模交雑集団の作成SAMP10とSAMR1との交雑F_1、F_2マウスの大規模集団を作出し、16ヵ月齢まで自然老化させた。すべての個体で、モリス水迷路学習試験、脳重計測および大脳マクロ的計測を完了した。マイクロサテライトをマーカーとして、多型を示す染色体領域が多く存在することを示した。大脳変性の自然発症モデルであるSAMP10(老化促進モデルマウス)を用い、以下の成果を得た。1.大脳辺縁系に好発するユビキチン化封入体老齢SAMP10に、ユビキチン化された封入体を有するニューロンが多数見られた。この封入体は既知の封入体とは染色態度が異なっていたが、大脳辺縁系に始まり、新皮質へと拡散するパターンはアルツハイマー病変の分布パターンと似ていることを示した。2.加齢にともなうニューロン核内DNA傷害SAMP10では、辺縁系・前頭前野などで、ニューロンの核内TUNEL陽性度が加齢と伴に増加した。TUNEL陽性細胞ではアポトーシスは起こしていなかった。このDNA断片化は、ニューロンの細胞体萎縮などと関連する一種の変性像であることを示した。3.加齢にともなうシナプスの減少シナプス関連タンパク質を定量評価し、SAMP10のニューロピルにおける変性程度を部域別に明らかにした。その結果、前頭攻質において部位特異的にシナプス量が加齢に伴って50%以上減少することを示した。4.前頭前野ニューロン樹状突起の加齢変化定量的ゴルジ法を用いて、前頭前野錐体細胞の老化は8ヵ月齢までに尖端側樹状突起の遠位端のわずかな消失に始まり、それ以降は、全体的な複雑性は比較的保ったまま細胞体へ向けて徐々に退縮してゆくこと、また、スパイン密度が減少することを示した。
窒化物半導体の電気化学的エッチングの研究

本研究は、GaNなどの窒化物半導体について、その電気化学的挙動を明らかにすることによって、表面研磨技術、加工技術、あるいは欠陥検出技術などとしての電気化学的エッチング技術開発の可能性を追求することを目的としている。本年度は、研究の最終年度としてGaNの電気化学的挙動の特徴をまとめるとともに、電気化学的エッチングが、欠陥(転位)検出技術をはじめとするGaN結晶の有力な評価法になることを明らかにした。1.GaNの電気化学的挙動の特徴:基本的にはGaAsなどの半導体と類似の電気化学的挙動を示すが、通常得られるGaN薄膜結晶には電気的特性や欠陥密度に関する顕著な不均一性が存在し、さらに、ナノパイプなどの巨大欠陥の存在のために、電気化学的特性の再現性に欠けるという特徴がある。また、これらのことが不動態化の発生などといった誤った解釈をもたらす原因となっている。2.GaN結晶の不均一性と電気化学的挙動:電気的特性や欠陥の存在と電気化学的挙動との相関を明確にすることによって、GaN結晶の各種不均一性を評価することが可能である。このことは逆に、不均一性を有する結晶を電気化学的に均一に溶解させることが困難であることを意味し、表面研磨や表面加工としてのエッチング技術の確立は困難であることを示している。3.n形GaNの光電気化学エッチング挙動と欠陥(転位)検出:NaOH溶液とHe-Cdレーザー(波長325nm)を用いたn形GaN膜の光電気化学エッチングにおいて、多数の針状部分が溶解されずに残存することを明らかにした(針状ヒロックの形成)。この針状残留物はその形状および密度(10^810^<10>cm^<-2>)から、基板界面から膜表面にほぼ垂直に伸びた転位であると考えるのが妥当である。この方法による転位検出は、透過形電子顕微鏡や高温化学エッチングなどの従来の方法に比べて極めて簡便であり、今後の発展が期待される。本研究の目的は、GaN,InGaNなどの窒化物半導体についてその電気化学的挙動を明らかにすることによって、表面研磨技術、加工技術、ならびに欠陥検出技術としての3種類のエッチング技術を開発することである。本年度は主にGaNの電気化学的挙動の解明について検討を行ない、以下の成果を得た。1.GaNの電気化学的挙動の解明低温成長GaNバッファ層を用いてサファイア(0001)基板上に鏡面性、結晶性の優れたGaN膜を作製する技術を確立した後、GaNの定電流電解下での陽極溶解挙動を調べ、以下の重要な事実を明らかにした。・n形GaNの電流密度-電極電位曲線は電解液の種類(NaOH、H_2SO_4)にはほとんど依存しない。・従来Ga(OH)_3による不働態化が原因とされていた電極電位の急激な上昇は、Gan電極表面での空乏層の形成によるものである。紫外先照射によって空乏層の形成を阻止でき電極電位の上昇は抑制できる。・GaNの陽極溶解反応には正孔が関与している。これは通常のワイドギャップ半導体の陽極溶解反応の場合と同様である。従って、n型GaNの陽極溶解反応を進行させるためには紫外光照射等による正孔の供給が不可欠である。2.GaNのエッチング挙動と結晶欠陥n形GaNでは結晶性評価法としての新たなエッチング技術の可能性があることがわかった。

・n形GaAsやInPなどの結晶では転位部分が正孔の発生源(遮光下)あるいは再結合中心(光照射下)になるが、n形GaNの陽極溶解ではそのような現象はみられない。すなわち、n形GaNでは転位は深い準位の欠陥ではないようである。そのため、n形GaAsやInPなどで開発された欠陥検出技術としてのエッチングはn形GaNには適用できない。NaOH水溶液中で化学的にエッチングされるような結晶性の低いGaNでは、電流密度-電極電位曲線に紫外光照射効果がほとんどみられないことから、光照射効果の大きさが結晶性評価の尺度になる可能性がある。本研究の目的は、GaN,InGaNなどの窒化物半導体についてその電気化学的挙動を明らかにすることによって、表面研磨技術,加工技術,ならびに欠陥検出技術としての3種類のエッチング技術を開発することである。本年度は主にGaNについて検討を行ない、以下の成果を得た。1. n-GaNの“異常"電気化学的挙動の解明これまで、“n形GaNが光照射などによる正孔注入なしに陽極溶解する"とか“不働態化のごとく電極電位の急激な上昇がみられる"など、従来の半導体の電気化学からは考えられないような“異常"な挙動が報告されていた。その原因について検討した結果、それらの挙動は、GaN膜の特性の不均一性にあることが判明した。すなわち、GaN膜中のサファイア基板界面近くに高キャリア濃度(10^<19>cm^<-3>)領域が存在し、これが遮光下でも電気化学的に溶解し、溶解終了とともに電圧が低キャリア濃度領域に印加されるために電極電位が上昇する。界面近傍の領域が除去されたためにGaN膜は基板から剥離する。これが溶解の結果と誤解されたと思われる。高キャリア濃度層の存在については、ショットキー接合の容量一電圧特性を用いたキャリア濃度分布測定からも確認された。上記の結果を逆に利用すれば、遮光状態の電気化学的特性の測定はGaN膜の不均一性の評価法として使用できる。2. n形GaNの光電気化学エッチングHe-Cdレーザ等を光源として十分な強度の光照射を行なうことにより、キャリア濃度10^<15>10^<18>cm^<-3>のn形GaNの光電気化学エッチングが可能であることを明らかにした。今後は、この技術を選択エッチング技術として発展させる。本研究は、GaNなどの窒化物半導体について、その電気化学的挙動を明らかにすることによって、表面研磨技術、加工技術、あるいは欠陥検出技術などとしての電気化学的エッチング技術開発の可能性を追求することを目的としている。本年度は、研究の最終年度としてGaNの電気化学的挙動の特徴をまとめるとともに、電気化学的エッチングが、転位検出技術をはじめとするGaN結晶の有力な評価法になることを明らかにした。1.GaNの電気化学的挙動の特徴:基本的にはGaAsなどの半導体と類似の電気化学的挙動を示すが、通常得られるGaN薄膜結晶には電気的特性や欠陥密度に関する顕著な不均一性が存在し、さらにナノパイプなどの巨大欠陥の存在のために、電気化学的特性の再現性に欠けるという特徴がある。また、これらのことが不動態化の発生などといった誤った解釈をもたらす原因となっている。2.GaN結晶の不均一性と電気化学的挙動:電気的特性や欠陥の存在と電気化学的挙動との相関を明確にすることによって、GaN結晶の各種不均一性を評価することが可能である。
記憶力を有するラセン高分子の創成と究極機能の開拓

記憶力を有するラセン高分子の特長を最大限に活用し、生体系では実現不可能な究極機能の開拓を目指し、以下に示す成果を得た。1.記憶力を有するポリ(ビフェニルイルアセチレン)誘導体(poly-1)の構造をX線構造解析で13/5ラセンと決定し、その持続長の置換基効果や溶媒依存性を調べ、構造・物性と溶媒が及ぼす記憶力との相関関係を解明した。2. Poly-1のラセン誘起には大過剰の光学活性体と長時間が必要であった。様々の試行錯誤を経て、微量の光学活性アミノ酸塩(0.1当量)を用いると、短時間に一方向巻きのラセン構造の誘起と記憶が可能であることを見出し、極微量(0.005当量)のアミノ酸のキラリティ検出にも成功した。より効率的な溶出順序可変キラルカラムの作成に繋がる成果と言える。3.ポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体(poly-2)にもラセン構造の誘起と記憶が可能であることを実証し、poly-2がアセチルアセトナート錯体に対して完璧な不斉選択性を示し、一度の吸脱着で光学的に純粋な鏡像体(最大で>99% ee)を得ることに成功した。ラセン構造を記憶したpoly-2を塗布した濾紙が、多くのキラルアミンに対しても優れた不斉識別能を示し、鏡像体間で異なる色を示すキラル試験紙(キラルリトマス紙)として機能しうることも実証した。4.ボロン酸ヘリケートを高分子化する過程で、ポルフィリン含有ヘリケートのラセン空孔が極めて高い不斉識別能を有し、少量の水と酸存在下、低温でデラセミ化することを見出した。5.シンジオタクチックポリメタクリル酸メチル(st-PMMA)のラセン空孔に、フラーレンを末端に有する様々のアキラル高分子や脂肪族炭化水素、ポリ乳酸が包接されることを見出すとともに、ラセン構造を記憶したst-PMMAがキラルなフラーレンやポリ乳酸のキラリティを識別できることを明らかにした。交付申請書に記載の研究計画のほとんどの実験を遂行し、その多くは未発表(論文投稿中あるいは投稿準備中)ながら、目的の多くを達成することができたことから、研究はおおむね順調に進行していると判断した。当初計画にのっとり、様々の置換基を有する10種類以上のポリ(ビフェニルイルアセチレン)誘導体(poly-1)を合成し、そのラセン構造と持続長をX線構造解析等で決定するとともに、poly-1へのラセン構造の誘起と記憶に及ぼす置換基効果や溶媒効果等を詳細に調べ、その相関関係を明らかにした。これを踏まえ、側鎖にエステル基を有するキラル及びアキラルモノマーからなる共重合体が、類似のラセン高分子としては前例のないほど高い不斉増幅能と更なるラセン構造の記憶が可能であることを明確に示すことにも成功した。極微量のアミノ酸のキラリティを高感度に検出可能なシステムの構築と合わせ、本研究成果は、目標とする究極のキラリティ検出に繋がる重要な成果と言える。蛍光性のポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体(poly-2)にも、ラセン構造の誘起と記憶が可能であることを実証し、poly-2がほぼ完璧な不斉吸着能とキラリティに応答した明確な色変化を示したことは、目的とする「究極のキラル分離剤」や「キラルリトマス紙」の開発に繋がる特筆すべき成果の一つと言える。これら以外にも、溶出順序可変の実用的なキラルカラムの開発に繋がる、微量の光学活性体存在下、高速でラセン誘起と記憶が可能な系の構築にも成功するとともに、特異なラセン空孔を有するヘリケートのデラセミ化反応の発見やシンジオタクチックポリメタクリル酸メチル(st-PMMA)のラセン空孔への包接現象を利用したユニークな光学分割材料の開発も含め、ラセン空孔を不斉場に用いたキラル分離や不斉反応の開拓に結びつく、多くの新たな知見も多数得られた。1. 1年弱の研究期間で、本研究の鍵となる記憶力を有するポリ(ビフェニルイルアセチレン)誘導体(poly-1)の構造解析、基本となる物性の評価、記憶力に及ぼす側鎖の置換基や溶媒効果の検討もほぼ終了したのを受け、ラセン誘起と記憶の機構の全貌解明に取り組む。そのために、高速原子間力顕微鏡(AFM)を新たに導入し、ラセン構造誘起の直接観察に挑むとともに、全原子分子動力学シミュレーションによるラセンと側鎖キラリティの相関関係を明らかにする。不斉増幅能が高く、より効率的かつ高速でラセン構造を誘起・記憶可能なラセン高分子の合成も行い、より実用的な溶出順序可変キラルカラムの開発を目指す。2.極微量のアミノ酸のキラリティを高感度に検出可能なシステム開発の成功を受け、1で合成した不斉増幅能の高いポリマーのキラル会合体形成を活用した更なる不斉増幅も行い、目標とする0.001% ee以下のアミノ酸のキラリティ検出に取り組む。円偏光(CPL)や一方向の撹拌・回転といった物理的なキラリティの検出も実施する。3.記憶力を有する蛍光性ポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体(poly-2)の開発と完璧な不斉選択吸着の成功を受け、これをキラルカラムに用いた光学分割と超効率的かつ省エネルギーで動作する光学分割システム(キラルベルト)の開発を開始する。蛍光性のpoly-2の特長を活用し、キラリティや光学純度に高感度に応答し、色と蛍光の変化を示す実用的な高分子フィルム(キラルリトマス紙)の開発にも挑む。

4.特異なラセン空孔を有する二重ラセンヘリケートからなる超分子ポリマーの合成やその触媒的デラセミ化、記憶力を有するst-PMMAのラセン空孔を利用した様々のフラーレン含有キラル分子やラセン高分子の簡便な光学分割が可能な材料の開発にも取り組む。前年度に得た研究成果に更に磨きをかけ、より重厚な論文として国際誌に投稿する。記憶力を有するラセン高分子の特長を最大限に活用し、生体系では実現不可能な究極機能の開拓を目指し、以下に示す成果を得た。1.記憶力を有するポリ(ビフェニルイルアセチレン)誘導体(poly-1)の構造をX線構造解析で13/5ラセンと決定し、その持続長の置換基効果や溶媒依存性を調べ、構造・物性と溶媒が及ぼす記憶力との相関関係を解明した。2. Poly-1のラセン誘起には大過剰の光学活性体と長時間が必要であった。様々の試行錯誤を経て、微量の光学活性アミノ酸塩(0.1当量)を用いると、短時間に一方向巻きのラセン構造の誘起と記憶が可能であることを見出し、極微量(0.005当量)のアミノ酸のキラリティ検出にも成功した。より効率的な溶出順序可変キラルカラムの作成に繋がる成果と言える。3.ポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体(poly-2)にもラセン構造の誘起と記憶が可能であることを実証し、poly-2がアセチルアセトナート錯体に対して完璧な不斉選択性を示し、一度の吸脱着で光学的に純粋な鏡像体(最大で>99% ee)を得ることに成功した。ラセン構造を記憶したpoly-2を塗布した濾紙が、多くのキラルアミンに対しても優れた不斉識別能を示し、鏡像体間で異なる色を示すキラル試験紙(キラルリトマス紙)として機能しうることも実証した。4.ボロン酸ヘリケートを高分子化する過程で、ポルフィリン含有ヘリケートのラセン空孔が極めて高い不斉識別能を有し、少量の水と酸存在下、低温でデラセミ化することを見出した。5.シンジオタクチックポリメタクリル酸メチル(st-PMMA)のラセン空孔に、フラーレンを末端に有する様々のアキラル高分子や脂肪族炭化水素、ポリ乳酸が包接されることを見出すとともに、ラセン構造を記憶したst-PMMAがキラルなフラーレンやポリ乳酸のキラリティを識別できることを明らかにした。交付申請書に記載の研究計画のほとんどの実験を遂行し、その多くは未発表(論文投稿中あるいは投稿準備中)ながら、目的の多くを達成することができたことから、研究はおおむね順調に進行していると判断した。当初計画にのっとり、様々の置換基を有する10種類以上のポリ(ビフェニルイルアセチレン)誘導体(poly-1)を合成し、そのラセン構造と持続長をX線構造解析等で決定するとともに、poly-1へのラセン構造の誘起と記憶に及ぼす置換基効果や溶媒効果等を詳細に調べ、その相関関係を明らかにした。これを踏まえ、側鎖にエステル基を有するキラル及びアキラルモノマーからなる共重合体が、類似のラセン高分子としては前例のないほど高い不斉増幅能と更なるラセン構造の記憶が可能であることを明確に示すことにも成功した。極微量のアミノ酸のキラリティを高感度に検出可能なシステムの構築と合わせ、本研究成果は、目標とする究極のキラリティ検出に繋がる重要な成果と言える。蛍光性のポリ(ジフェニルアセチレン)誘導体(poly-2)にも、ラセン構造の誘起と記憶が可能であることを実証し、poly-2がほぼ完璧な不斉吸着能とキラリティに応答した明確な色変化を示したことは、目的とする「究極のキラル分離剤」や「キラルリトマス紙」の開発に繋がる特筆すべき成果の一つと言える。
ナノチューブ内に束縛された原子・分子の構造制御と物性研究

SWCNT内部に、塩化鉄や色素分子、レチナール-C60複合体、βカロテン分子、水分子等を挿入し、その構造や電子状態の変化を調べた。色素分子の場合、フォトルミネッセンスの測定から、内部の色素が吸収した光のエネルギーがSWCNTに移動し、そのエネルギーでSWCNTが発光するという興味深い現象を見いだした。また、レチナール分子のシスートランス変位の電子顕微鏡による直接観察、内包された水分子によるナノバルブの効果等、これまで実現できなかった観測、新たな物理現象の発見に成功した。レーザー蒸発法により作製した単層カーボンナノチューブ(SWCNT)や市販のSWCNTを用いて、分子内包SWCNTを作製し、その光物性や相転移等を調べた。1.孤立SWCNTへのドーピング効果SWCNTに電子やホールをドープすると、半導体の第一バンドの状態密度が変化し、光吸収やフォトルミネッセンス(PDが抑制されることが知られているが、実験的にはドーピングに伴い、外部からSWCNTに与えられる様々な影響を考慮する必要があり、純粋にドーピングの効果のみを観察するのは困難であった。そこで、ホールドーパントであるFeC13をSWCNT内部に挿入することにより、SWCNTの内部からキャリア制御を行い、そのPLがどのように変化するかを調べる事により、SWCNTのPLのメカニズムを調べた。その結果、光吸収の変化の直径依存性とPL消光の直径依存性に明らかな違いが観測され、直径の細いSWCNTの発光がより強い消光を示した。この光吸収と発光の直径依存の不一致は、直径によりドーピングの効果の現れ方が異なるという事を示している。このような直径依存性に関しては、細いSWCNTほど電子相関が強くなると考えられることから、一つの可能性としてAuger効果が挙げられる。2.内包分子によるSWCNTの電子構造変調SWCNT内に色素分子を内包したSWCNTを作製し、そのPL特性を測定したところ、本来であれば、PLの観測されない金属型SWCNTの光吸収に相当する波長域に、強い発光が観測された。X線構造解析や過渡吸収分析等も行った結果、内部にある色素分子が励起され、そのエネルギーがSWCNTに瞬時に移動し、SWCNT内で緩和、発光している描像が明らかとなった。これは、SWCNTに異分子を挿入する事により、SWCNTの電子構造を変調できるという事をはじめて示した非常に重要な意味を持つ結果である。今年度は、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)に分子を挿入する手法を新たに開発し、これまで試みられなかった壊れやすい分子の内包を重点的に行い、閉じこめた生体分子や有機分子の構造と、その熱処理による変化を高解像度電子顕微鏡観察や、スペクトロスコピーにより解明した。まず、レチナールという網膜内に存在し、人間の視覚に大きく関与する分子をフラーレンと結合させた分子を新たに合成し、SWCNT内に挿入する事にはじめて成功した。出来た試料を高解像度の電子顕微鏡で観察したところ、レチナール分子がシス型となったりトランス型となったりするのを、世界ではじめてリアルタイムで直接観察する事に成功した。実際の視覚においては、光照射によりシスートランス転移を生じると考えられているが、ここでは観察時の電子線照射によって同様な遷移が生じたものと考えられる。レチナールは、壊れやすい生体分子で、通常の条件では電子顕微鏡観察することは不可能である。次に、SWCNT内にフェロセンを挿入した系では、フェロセンからSWCNTへの電子移動が観察される等の変化が分光測定により観測されたが、これをさらに高温で熱処理することにより、内包されたフェロセンがSWCNTに変化する様子が詳細にとらえられた。(結果として、2層ナノチューブが形成された)特に、高分解能電子顕微鏡観察で、鉄カーバイドの形成が内部SWCNTの成長に関与している事が明らかとなった。(触媒機能の直接観察)これは、これまで報告のあるフラーレンから成長する内包SWCNTとは全く異なる成長機構であり、事実、生成されたSWCNTの螺旋構造にも差異が観測された。単層カーボンナノチューブ(SWCNT)に内包された分子は、擬1次元空間への束縛により、フリーな3次元空間とは異なった特異な構造・物性を示す事が期待され、実際これまでにいくつかの代表的な結果が得られている。しかし、SWCNTは単に擬1次元の空間を与えるだけでなく、内部の分子と外界を遮断する効果もあり、たとえば、大気中では不安定な分子もSWCNT内に挿入することにより、安定化する事もわかっている。そこで、今年度は、グローブボックスを導入し、空気中では不安定な分子の内包処理を行う設備を整えた。一方、SWCNTをナノサイズの試験管として考え、積極的に内部で反応を起こさせた場合、どのような現象が生じるのかも極めて興味深い。そこで、比較的反応性の高いセリウム有機化合物であるセロセンをSWCNT内に挿入し、加熱処理によりどのような変化が生じるか、詳細に検討をおこなった。その結果、セロセン入りSWCNTを加熱する事により、極めて興味深い電荷移動の振る舞いを観測することに成功した。

セロセンをSWCNTに挿入しただけでは、ほとんど電荷移動が生じない事は、X線光電子分光で観測されるC1sピークがシフトしない事からわかる。しかし、熱処理を施すことにより、有機物はSWCNT内部にCNTが形成され、2層CNT構造となった。さらに、その内部に金属セリウムが析出ししていることが高分解能透過型電子顕微鏡観察により明らかになった。この試料の光電子分光、X線吸収から、電荷移動により生じた伝導電子によるcore holeポテンシャルの遮蔽効果が顕著であることがわかった。
消化器癌の遺伝子治療.ras蛋白のファルネシル化阻害による癌治療の検討

メバロン酸由来の、コレステロール以外の細胞増殖こ必須な要素を調べるため、細胞培地にlipoprotein-deficient serumを10%加え、そこヘコレステロール合成には十分な濃度のLDLを加え、そこヘメバロン酸とHMG-CoAreductase阻害剤のcompactinを様々な濃度で添加した。compactinは種々の細胞の増殖を濃度依存性に抑制した。そして、メバロン酸はこの増殖抑制を部分的にしか解除しなかった。このcompactinによる増殖抑制は、NIH-3T3細胞とそのH-ras transfectantである3-1では殆ど差がなかった。また、諸種の癌細胞株でも大差なく、ras蛋白の異常発現の有無とも有意な関係はなかった。以上より、compactinによる細胞増殖抑制効果は必ずしもras蛋白の発現抑制によるものとはいえなかった。farnesyl : protein transferaseの酵素活性を競合阻害することが知られているras蛋白に共通なパターンのC末端ペプチドを合成し、これの増殖抑制効果を細胞培養系で検討しようとしたが、かかるペプチドは細胞内にとりこまれず、競合阻割は得られなかった。研究期間中特異的なfarnesyl : protein transferaseの阻害剤は利用できなかった。in vivoの実験では、発生してしまった癌の治療よりも発癌抑制の方がより期待されると考えられたため、肝癌を自然発症するC3Hマウスにsimvastatinを94週間投与して発癌抑制効果を調べた。しかし、肝癌発生抑制効果は確認できなかった。根治不能な3例の進行癌症例につき、プラバスタチンを投与して抗腫瘍効果を検村した。しかし、画像、腫瘍マーカーとも明らかな改善はみられなかった。以上より、本研究からはras蛋白のファルネシル化阻害こよる癌治療を直接的に支持するデータは得られなかった。ただ、farnesyl : protein transferaseの特異的な阻害剤を使った検討ではないため、最終的にはこの阻害剤による検討が必要である。ras蛋白が細胞膜上にアンカ-されるために必須なfarnesyl:protein transferaseの活性を阻害すればras蛋白の発現が阻害され,その結果,ras蛋白の異常が発生,増殖に深く関与していると思われるような細胞の増殖を抑制することが期待される.このため,farnesyl:protein transferase活性を競合阻害するペプチドを合成して,それが諸種の癌細胞やras遺伝子の異常を導入した細胞の抑制効果を有するかをin vitroの細胞培養系で検討した.その結果,いずれの細胞に対しても明らかな増殖抑制効果はみられなかった.これは,ペプチドが細胞膜の内側へ到達しえないためであると考えられた.それ故,細胞内へ到達しうる特異的なfarnesyl:protein transferase阻害剤が発見されていない以上,当面は非特異的にHMGーCoA reductase阻害剤を用いて検討せざるをえない.そこで,同じく細胞培養系でHMGーCoA reductase阻害剤の諸種の細胞の増殖に対する影響を検討した結果,各細胞種に対し様々な程度の増殖抑制作用を有することが示された.また,その抑制はLDLで代替できないことが示され,コレステロ-ル合成抑制だけによるものではないことがわかった.また,それら細胞間にはras蛋白の発現にも差があることがわかったが,ras蛋白発現の程度とHMGーCoA reductase阻害剤による増殖抑制効果は必ずしも相関しないことが判明した.すなわち,HMGーCoA reductase阻害剤による増殖抑制はコレステロ-ル,ras蛋白以外の要素によっていることが示唆された.その因子の同定は次なる課題である.

これまでの検討で、HMG-CoA reductase阻害剤は諸種の細胞に対し増殖抑制作用を有すること、その抑制はコレステロール合成抑制だけによるものではないことがわかった.また、各細胞のras蛋白発現の程度とHMG-CoA red uctase阻害剤による増殖抑制効果は必ずしも相関しないことが判明した.また、従来の報告とことなり、メバロン酸ではその増殖抑制を完全には回復させられないことも判明した。すなわち、HMG-CoA reductase阻害剤による増殖抑制はコレステロール、ras蛋白以外の要素にも依存していることが示された.担癌動物に対するHMG-CoA reductase阻害剤の効果は既に検討した報告があり、一定の抑制効果があるとされている。我々は、肝癌を自然発症するマウスを用いて発癌抑制効果がHMG-CoA reductaseにあるかを検討中である。年余にわたる時間を要する実験であり、途中段階のためまだ評価はできないが、少なくとも今の所、HMG-CoA reductase阻害剤の長期投与による重篤な副作用はみられていない。発癌抑制は理論的に最も期待される効果であるのにまだ報告がなく、結果が期待される。平成5年中には特異的なfarnesyl:protein transferase阻害剤が利用可能にならなかったため、HMG CoA reductase阻害剤であるsimvastatinによる発癌抑制実験を、前年度に引き続き、肝癌を自然発症するC3Hマウスを用いて行った。対照群のマウスの発癌が予想よりおそく、まだ最終結果が出ていないが、少数例の予備的検討では、simvastatin投与群の肝癌発症が抑制される傾向がみられた。一方、臨床面では、他に有効な抗癌療法のない末期癌症例に、インフォームド・コンセントの下にHMG CoA reductase阻害剤を投与し抗腫瘍効果を検討したが、癌がすでに高度に進行していたためか明かな抗腫瘍効果は認められなかった。
海洋生態系栄養動態解析のためのアンモニア現場自動計測装置の開発

本研究は、海洋における生物生産、食物鎖および有機物の分解過程などの主要な生物課程に深く関わる海水中のアンモニアをリアルタイムで検出する現場型自動連続計測装置を試作し、ブイとの一体化による海洋計測システムの実用化を計ることを目的とする。これまでアンモニア自動計測装置の試作を行い実験室において発色条件等の検討を行い、従来の手分析のアンモニア測定法(インドフェノール法)と差のないことが確認された。特に本年度はマイクロ化に向けて、試料採取、反応系、蛍光セルの長さ、廃液処理および測定器を海水中に放置するための枠およびシステム化を検討した。海水中のアンモニアの測定をより高感度でかつ短い時間分解能で測定するために、従来の550nmに発光強度をもつLEDを630nmのものに変更し,さらに2cmのフローセルから4cmのフローセルに変更した.また,反応容器を1つから3つに増やし,試薬の注入量を高性能で再現するために,データーロガ内にあるステッピングモーターを使用し,0.015mlの精度で制御できるようにした.これにより,データーの再現性は向上した.2000年2月24日28日に静岡県水産試験場の大型回遊水槽(水深3m)を用いて、現場と類似の条件下で実際に係留計測をし、装置の総合評価を行ったところ試料測定の時間もおよそ1時間に1回測定可能になった.海洋のブイに搭載できる現場型の自動アンモニア分析装置の実用化が可能になった.本研究は、海洋における生物生産、食物鎖および有機物の分解過程などの主要な生物課程に深く関わる海水中のアンモニアをリアルタイムで検出する現場型自動連続計測装置を試作し、ブイとの一体化による海洋計測システムの実用化を計ることを目的とする。海水中のアンモニアの測定をより高感度でかつ短い時間分解能で測定するために、従来の550nmに発光強度をもつLEDを630nmのものに変更し,さらに2cmのフローセルから4cmのフローセルに変更した.また,反応容器を1つから3つに増やし,試薬の注入量を高性能で再現するために,データーロガ内にあるステッピングモーターを使用し,0.015mlの精度で制御できるようにした.これにより,データーの再現性は向上した.2000年2月24日28日に静岡県水産試験場の大型回遊水槽(水深3m)を用いて、現場と類似の条件下で実際に係留計測をし、装置の総合評価を行ったところ試料測定の時間もおよそ1時間に1回測定可能になった.海洋のブイに搭載できる現場型の自動アンモニア分析装置の実用化が可能になった.本研究は、海洋における生物生産、食物網および有機物の分解過程などの主要な生物過程に深く関わる海水中のアンモニアをリアルタイムで検出する現場型自動連続計測装置を試作し、ブイとの一体化による海洋計測システムの実用化を計るのを目的とする。しかしながら,アンモニアの試料採取から分析まで,現場で連続的に分析できる計測システムが開発されていないことにある.海水中のアンモニアは極めて微量であること,また極めて酸化されやすいことなどから,分析を困難にしている.現在まで海水中のアンモニアの測定はアンモニアがアルカリ性でフェノールと反応してインド・フェノールを生じ,そのできたインド・フェノールが反応溶液中のニトロプルシッドと反応して.青色の発色を呈し.この色の強さを吸光度計で測定する方法で自動分析計(オートアナライザー)を用いて行われている.この自動分析計は試料を採取した後,試料チューブに試水をセットし,船上あるいは実験室にて測定する方法である.ポンプを使用すれば表層海水の連続測定は可能にはなるが,無人で行うことはできない.本研究では二つの異なる原理に基づく二つのタイプのアンモニア測定装置の開発を検討した.現場型の海水中の硝酸塩分析装置を基本としてアンモニアの測定法に改良すべき化学反応系を検討した.現場型のアンモニア自動分析計試作のためには,試料採取,試薬の混合,測定,廃液排出までのプログラム化と測定器の小型化のためのチューブあるいはコネクター部分の検討を行っている.試薬の反応系に関しては触媒を用いる方法を検討中である.また,もう一つの蛍光法(OPA試薬)による微量高感度アンモニア自動分析計は基本的な化学反応系はすでに検討が終わっている.現在マイクロ化に向けて,試料採取,反応系,蛍光セルの長さ,廃液処理および小型の測定器を海水中に放置するための枠およびシステム化を検討している.本研究は、海洋における生物生産、食物網および有機物の分解過程などの主要な生物過程に深く関わる海水中のアンモニアをリアルタイムで検出する現場型自動連続計測装置を試作し、ブイとの一体化による海洋計測システムの実用化を計るのを目的とする。しかしながら、アンモニアの試料採取から分析まで、現場で連続的に分析できる計測システムが開発されていないことにある。海水中のアンモニアは極めて微量であること、また極めて酸化されやすいことなどから、分析を困難にしている。現在まで海水中のアンモニアの測定はアンモニアがアルカリ性でフェノールと反応してインド・フェノールを生じ、そのできたインド・フェノールが反応溶液中のニトロプルシッドと反応して、青色の発色を呈し、この色の強さを吸光度計で測定する方法で自動分析計(オートアナライザー)を用いて行われている。

この自動分析計は試料を採取した後、試料チューブに試水をセットし、船上あるいは実験室にて測定する方法である。ポンプを使用すれば表層海水の連続測定は可能にはなるが、無人で行うことはできない。本研究では二つの異なる原理に基づく二つのタイプのアンモニア測定装置の開発を検討した。現場型の海水中の硝酸塩分析装置を基本としてアンモニアの測定法に改良すべき化学反応系を検討した現場型のアンモニア自動分析計試作のためには、試料採取、試薬の混合、測定、廃液排出までのプログラム化と測定器の小型かのためのチューブあるいはコネクター部分の検討を行っている。試薬の反応系に関しては触媒を用いる方法を検討中である。また、もう一つの蛍光法(OPA試薬)による微量高感度アンモニア自動分析計は基本的な化学反応系はすでに検討が終わっている。現在マイクロ化に向けて、試料採取、反応系、蛍光セルの長さ、廃液処理および小型の測定器を海水中に放置するための枠およびシステム化を検討している。本年度はアンモニアの自動計測装置の試作を行い実験室において発色条件等の検討を行い,従来の手分析のアンモニア測定法(インドフェノール法)と差がないことが確認された.来年度は本試作機を現場でテストする予定である.また蛍光法による測定装置は海水での測定が可能になり,海水での連続分析実用化へ大きな前進をした.本研究は、海洋における生物生産、食物鎖および有機物の分解課程などの主要な生物過程に深く関わる海水中のアンモニアをリアルタイムで検出する現場型自動連続計測装置を試作し、ブイとの一体化による海洋計測システムの実用化を計ることを目的とする。これまでアンモニア自動計測装置の試作を行い実験室において発色条件等の検討を行い、従来の手分析のアンモニア測定法(インドフェノール法)と差のないことが確認された。特に本年度はマイクロ化に向けて、試料採取、反応系、蛍光セルの長さ、廃液処理および測定器を海水中に放置するための枠およびシステム化を検討した。海水中のアンモニアの測定をより高感度でかつ短い時間分解能で測定するために、従来の550nmに発光強度をもつLEDを630nmのものに変更し,さらに2cmのフローセルから4cmのフローセルに変更した.また,反応容器を1つから3つに増やし,試薬の注入量を高性能で再現するために,データーロガ内にあるステッピングモーターを使用し,0.015mlの精度で制御できるようにした.これにより,データーの再現性は向上した.2000年2月24日28日に静岡県水産試験場の大型回遊水槽(水深3m)用いて、現場と類似の条件下で実際に係留計測をし、装置の総合評価を行ったところ試料測定の時間もおよそ1時間に1回測定可能になった.海洋のブイに搭載できる現場型の自動アンモニア分析装置の実用化が可能になった.
ねじれアレキサンダー多項式を中心とした双曲多様体の不変量の研究

コンピュータを用いた計算実験などに基づいてねじれアレキサンダー多項式の特殊値および漸近挙動を調べ,それらの他の不変量との関係を明らかにする.結び目を平行化して得られる絡み目に対する多変数ねじれアレキサンダー多項式の研究を行う.双曲結び目補空間の体積に注目し,不変量を用いた体積に関わる様々な公式を得る.そのために従来の低次元トポロジーで用いられる研究手法に加えトーション不変量と幾何学的ゼータ関数のアイデアを応用する.コンピュータを用いた計算実験などに基づいてねじれアレキサンダー多項式の特殊値および漸近挙動を調べ,それらの他の不変量との関係を明らかにする.結び目を平行化して得られる絡み目に対する多変数ねじれアレキサンダー多項式の研究を行う.双曲結び目補空間の体積に注目し,不変量を用いた体積に関わる様々な公式を得る.そのために従来の低次元トポロジーで用いられる研究手法に加えトーション不変量と幾何学的ゼータ関数のアイデアを応用する.