hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
集落域を超えた新たな農村コミュニティが旧村単位の農業法人の形成に果たす役割

集落機能の再生、コミュニティ再生と連動して、大小を問わず、新たな集落営農の組織化も進んでいる。集落営農の再編、農業構造の再編は、個人を尊重するコミュニティの再編と並行して進められれば、下からの農業構造改革となりえる。水田農業の担い手としての集落営農の役割はその延長上にとらえられるべきである。熊本県菊池郡大津町において実施した関連機関及び農業法人への聞き取り調査結果をもとに、広域的な営農組織の形成条件について分析を行い、2017年度食農資源経済学会にて研究発表を行った。発表テーマは「新たな農村コミュニティが旧村領域の農業法人の形成に果たす役割ー熊本県N法人の事例を中心にー」である。担い手確保、集落機能維持、機械の共同利用によるコスト低減が組織の目的である。地域農地の維持を図る目的から、JA、町が共同出資者となっている。JAによる提起から組織された。集落の代表者からなる組織が新たなコミュニティを形成している。作業計画は本社が、作業は集落が行い、集落域を超えた作付調整・作業調整が行われている。いわば集落営農の「2階部分」の統合体として機能している。これにより効率的作業・低コストが図られ、戦略作物助成金などの支援も受け十分な所得が確保されている。加えて若手雇用によるインキュベーター機能も有しており、完全小作地経営、園芸作による周年就業が図られている。コミュニティ再構築による新しい営農組織形態が形成されている。「これまでに集落に受け継がれてきた自然・環境・文化・伝統を荒らすことなく次代へとつなぎ、町の農村・集落を守る」ことを使命とする地域営農法人(地域コミュニティ型経営モデル)としての役割を果たしているといえよう。東日本地域の典型例として福島県会津坂下町の事例を対象として広域的な地域内連携システムについて調査を実施した。これと並行し、東日本大震災の被災地での新たな農村コミュニティの形成状況についても調査した。また早くから集落の領域を超えて旧村単位で集落営農法人が形成された岐阜県海津市での追加調査(旧F村、F法人)を実施し、そこでの農村コミュニティの形成状況について調査した。さらに農協組織による広域的な営農システム形成支援の状況について、岐阜県を中心に調査を実施した。2017年度に計画していた東日本地域での広域的な地域内連携システムの典型事例調査を福島県の事例を対象として実施した。また旧村単位で集落営農法人が形成された岐阜県海津市での追加調査(旧F村、F法人)を実施し、そこでの農村コミュニティの形成状況について調査した。収集資料の集計と分析を行っている。これらの知見もふまえて成果を学会で発表した。2017年度食農資源経済学会での研究発表「新たな農村コミュニティが旧村領域の農業法人の形成に果たす役割」の概要は、『食農資源経済論文集』第69巻第1号(2018年)に収録されている。ここにおいてコミュニティ再構築による新しい営農組織形態である地域営農法人の形成条件が解明されている。また藤田武弘氏らとの共著『現代の食料・農業・農村を考える』において「農地制度と土地利用」を執筆し、農業法人の形成状況を明確化した。
酸化物ガラスにおける弾性特性とガラス構造との相関

本研究は、種々の酸化物ガラスを対象として、詳細な構造解析と物性評価をおこなうことにより、酸化物ガラスの弾性特性とネットワーク構造の相関を明らかにし、構造に基づいた酸化物ガラスの弾性特性の体系化を確立することを目的とする。研究のアプローチとしては、従来行われている短距離の構造解析に加えて、放射光・中性子を用いた構造解析や非弾性光散乱を用いて、やや長い距離(中距離)レンジの構造を定量的に評価し、得られた詳細な電子状態・構造評価に基づきガラスネットワークの3次元化を試みる。初年度は、本研究の遂行に必要な環境の整備、および、基礎実験をおこなった。基礎実験の一例として、一般的な溶融法で作製したリン酸塩ガラスと液相から作製したリン酸塩ガラスに関する物性評価が挙げられる。研究室で実施した熱物性だけでなく、放射光施設を用いた解析により、水酸基の存在に依存して、これらのネットワーク構造が大きく異なっていることを見出した。また、幾つかのリン酸塩ガラスにおいて、組成、弾性率、化学的耐久性の評価を行うことにより、それぞれの支配因子を議論する必要性を見出した。更に、X線を照射したガラスを用いて紫外領域における欠陥がアニールによって変化し、結果として発光特性が影響されることを明らかにした。このような知見は、今後の論文化、あるいは、研究遂行にとって有用な指針を与えるものと期待される。本年度は、科研費Bの初年度として、研究を遂行する基盤環境の整備に注力した。具体的には、酸化物ガラスにおける構造を評価する装置として、陽電子寿命測定装置を購入して、材料と物性値との相関の調査を始めた段階である。ラマンや密度、あるいは弾性率といった従来用いられている評価方法との差異、相関性など、非常に多くのパラメータがあり、次年度以降に基盤的知見を蓄えていく必要があると考えている。空隙を用いた酸化物ガラスのカテゴリー化は世界的に見ても未だあまり進んでおらず、世界に先駆けて実施する価値があると考えている。測定評価に向けた体制が整備されたので、多様な酸化物ガラス、あるいは、種々の方法で作製したガラスにおける弾性特性と物性との相関を調査する。また、導入した評価機器を用いて、ガラス中の自由体積の評価を行う予定である。一方、他分野の研究者とも協力して、研究の幅を広げることにより、単に弾性特性にとどまらない、他の物性との相関を調査する。
老人性肺炎の予防及び介護法に関する研究

老人性肺炎は脳血管障害、特に大脳基底核の脳血管障害を持っている人に多くみられる。大脳基底核の障害はこの部位にある黒質線状身体から産生されるドーパミンを減少させる。ドーパミン産生の減少は、迷走神経知覚枝から咽頭や気管に放出されるサブスタンスP(SP)の量を減少させる。実際、老人性肺炎をおこした患者から強制的に排出した喀痰中のサブスタンスPの量は少ない。SPは嚥下反射と咳反射の原動力となる物質であるため、SPの減少は嚥下反射と咳反射を低下させる。実際、老人性肺炎患者では嚥下反射と咳反射の低下がみられる。両反射の低下は不顕性誤嚥を生じることになる。そして、脳血管障害発症後2年間のうちには高率に肺炎を起こしやすくなり、特に両側大脳基底核の脳血管障害において著しい。以上より、老人性肺炎の肺炎は最初に大脳血管障害があり、ドーパミンの低下、SPの低下、そして不顕性誤嚥で肺炎にいたると考えられた。つまり老人性肺炎は単なる結果であり、大脳基底核の脳血管障害が原因であるともいえる。不顕性誤嚥が生じるとしても、せめて口腔内雑菌が少なければ肺炎成立の機会は少ないと考えられる。不顕性誤嚥の防御反射である嚥下反射や咳反射は夜間睡眠中に生じ易い。口腔ケアのみを実行した群と非実行群に分けると口腔ケアによって2年間で肺炎の発生率を40%減少させることができた。要介護老人の口腔ケアが大切であると言える。要介護老人200万人の直接死因として肺炎を含めた感染症が最も多く半数を占め、基礎疾患として脳血管障害をはじめ、脳疾患が約60%と多くなっている。本研究では、老人性肺炎の主原因は不顕性誤嚥で生じることを証明したが、不顕性誤嚥を起こす人は同じ脳血管障害でも大脳基底核の脳血管障害によって生じることを確かめている。大脳基底核の脳血管障害のある人は黒質線状体で合成されるドーパミンの合成能が低下し、ドーパミンの低下はサブスタンスPの合成能の低下をもたるす。サブスタンスPの低下は嚥下反射と咳反射という不顕性誤嚥を予防するための両反射の低下をもたらす。その結果不顕性誤嚥が生じて、口腔内雑菌を肺内へ誤嚥し、肺炎に至ると考えられた。特に、夜間睡眠中に両反射の低下を生じ不顕性誤嚥を起こし易いと考えられた。次に、老人性肺炎の予防法についてであるが、第一にドーパミン投与によって不顕性誤嚥を予防することが判明した。第二にサブスタンスPを投与することによって又、アシギオテンシン変換酵素阻害剤によって両反射を正常化し、肺炎を予防できることを証明した。口腔内雑菌を少しでも少なくするように、口腔ケアをした群は、非口腔ケア群より発熱日数も少なくなることを証明した。以上より、老人性肺炎を従来より約1/3l/5に減少させるめどがついた。老人性肺炎は不顕性誤嚥で生じることを第一に発見した。不顕性誤嚥は大脳基底核の脳血管性障害で生じ、そのときドーパミンの減少が生じる。ドーパミンの減少は嚥下反射と咳反射の作用物質であるサブスタンスPを減少させ、不顕性誤嚥が生じて肺炎に至る。本研究では、ドーパミン合成をうながすアマンタジンを3年間にわたって投与したところ嚥下反射と咳反射が改善して、老人性肺炎を約1/5に減少させることができた。次に、ACE阻害剤はサブスタンスPの分解酵素も阻害するため、サブスタンスPは分解されずに残り、結果として嚥下反射と咳反射が正常化する。すると不顕性誤嚥が生ぜず、老人性肺炎は減少すると考えられる。

本研究ではイミダプリル(ACE阻害剤)を2年間にわたり投与したところ、老人性肺炎の発生を約1/3に減少させた。従来老人性肺炎は要介護老人の直接死因として最大の死因であり、オスラーによって、100年前に「肺炎は老人の友」と言われた病気であった。しかし、要介護老人200万人のため介護保険が制定されている今日、これらの人達の老人性肺炎の予防は極めて重要と考えられる。本研究により、老人性肺炎発生を予防することは極めて社会的意義が高いと考えられる。老人性肺炎は脳血管障害、特に大脳基底核の脳血管障害を持っている人に多くみられる。大脳基底核の障害はこの部位にある黒質線状身体から産生されるドーパミンを減少させる。ドーパミン産生の減少は、迷走神経知覚枝から咽頭や気管に放出されるサブスタンスP(SP)の量を減少させる。実際、老人性肺炎をおこした患者から強制的に排出した喀痰中のサブスタンスPの量は少ない。SPは嚥下反射と咳反射の原動力となる物質であるため、SPの減少は嚥下反射と咳反射を低下させる。実際、老人性肺炎患者では嚥下反射と咳反射の低下がみられる。両反射の低下は不顕性誤嚥を生じることになる。そして、脳血管障害発症後2年間のうちには高率に肺炎を起こしやすくなり、特に両側大脳基底核の脳血管障害において著しい。以上より、老人性肺炎の肺炎は最初に大脳血管障害があり、ドーパミンの低下、SPの低下、そして不顕性誤嚥で肺炎にいたると考えられた。つまり老人性肺炎は単なる結果であり、大脳基底核の脳血管障害が原因であるともいえる。不顕性誤嚥が生じるとしても、せめて口腔内雑菌が少なければ肺炎成立の機会は少ないと考えられる。不顕性誤嚥の防御反射である嚥下反射や咳反射は夜間睡眠中に生じ易い。口腔ケアのみを実行した群と非実行群に分けると口腔ケアによって2年間で肺炎の発生率を40%減少させることができた。要介護老人の口腔ケアが大切であると言える。
2プロモーター型ベクターを利用した遺伝子治療の分子イメージング法の開発

遺伝子治療における導入遺伝子の発現を非侵的に評価する方法の開発を目的として、「2プロモーター型ベクター」という新しい戦略のもとに、心不全の治療遺伝子を導入し、その遺伝子の発現を非侵襲的にイメージングすることを計画した。本年度は、引き続き治療遺伝子として心臓のβ受容体のシグナル伝達を脱感作するGタンパク質共役型受容体キナーゼ(GRK)を阻害するβARKctを、レポーター遺伝子として1塩基置換したdopamine trnasporter(mDAT)を同時に発現する2-プロモーター型ベクターの構築及び構築したベクターのインビトロ実験系での評価を行った。まずラットの心臓及び脳よりβARKctとDAT遺伝子のcDNAを作製した。次いで、両遺伝子を2-プロモーター型ベクターに挿入することにより、両タンパク質を同時に発現する2-プロモーター型ベクターを構築した。さらに、臨床への応用を考え、DATを細胞に発現させたときにdopamineを細胞内に取り込み生理反応を引き起こさないようにするために、dopamineの取込能を消失させたmDATの作製も行った。DATアミノ酸配列中、101番目のプロリンをアラニンに変換する点変異を導入することによりmDATを作製した。構築したベクターをHEK293細胞に導入し、インビトロ実験系における検討を行った。その結果、βARKctとmDATタンパク質の発現をwesternblot法により確認できた。さらに構築したベクターを導入した細胞においてβ受容体のシグナル伝達を阻害できること、dopamine取込能が消失していることを確認した。さらにDATに対する分子イメージングプローブの結合能が維持されていることも確認した。本ベクターを用いることにより、インビボにおいて心木全治療と治療遺伝子の発現をイメージングできる可能性が示唆された。遺伝子治療における導入遺伝子の発現を非侵襲的に評価する方法の開発を目的として、「2プロモーター型ベクター」という新しい戦略のもとに、心不全の治療遺伝子を導入し、その遺伝子の発現を非侵襲的にイメージングすることを計画した。本年度は、治療遺伝子として心臓のβ受容体のシグナル伝達を脱感作するGタンパク質共役型受容体キナーゼ(GRK)を阻害するβARKctを、レポーター遺伝子として1塩基置換したdopamine trnasporter(mDAT)を同時に発現する2-プロモーター型ベクターの構築及び構築したベクターのインビトロ実験系での評価を行った。その結果、(βARKctとmDATタンパク質の発現をwestern blot法により確認できた。今後インビトロ実験においてβ受容体のシグナル伝達に対する影響、dopamine取込能の消失を確認したのち、ラットを用いたインビボ実験に展開していく予定である。
ペロブスカイト型酸化物結晶における外場誘起電子物性の研究

層状反強磁性Mn酸化物(Nd1-xSrxMnO3 x=0.55)を中心にして、幅広くホール濃度を制御したペロブスカイト型Mn酸化物結晶を作製し、以下のことが明らかとなった。(1)磁歪測定より、磁場の印加によって反強磁性異方的金属相から強磁性金属相に転移するのに伴い、大きな格子変形が観測された。これはx2-y2軌道整列によりab面内で広がりc軸方向に縮んでいた結晶格子が、x2-y2軌道に3z2-r2軌道が混成し3次元的に等方的な丸い軌道に変化することによって等方的な結晶格子に体積変化し、この体積変化を平均的な格子変形として実験的に捕らえたものであると考えられる。(2)ホール・ドーピングxをさらに進めると、0.63≦xの領域では、液晶のネマチック相のようにc軸方向に一軸性をもったロッド状の軌道(3z2-r2軌道)が整列した絶縁体となり、c軸方向に伸びた3z2-r2軌道と酸素の2pz軌道の混成により、c軸方向に1次元的な強磁性鎖を作り隣の鎖とは反強磁性的に結合するC型反強磁性構造であることが分かった。このC型反強磁性構造についても高磁場で磁化過程を調べたところ、A型層状反強磁性構造の場合のようなメタ磁性転移は見られず連続的に相転移することが明らかになった。さらに次元性を制御した層状Mn酸化物結晶を作製し、そのホール係数測定から、(1)キャリアは正孔であり、その濃度、温度依存性が3次元ペロブスカイト型Mn酸化物と大きく異なり、ホール濃度が仕込み組成の約1/10程度であり、また大きな温度依存性をもつ。(2)スピン散乱に起因する異常ホール係数が典型的な強磁性金属と大きく異なり、低温に近づくにつれて大きくなる。などを見い出した。これは従来の理論では説明できず、さらに詳細に低温の磁性を調べたところ、スピングラス相を見出し、このスピングラス相が低温で増加する異常ホール係数と関係するのではないかと考えられる。新しいスピンバルブ型磁気抵抗効果および異方的電気伝導を示す層状反強磁性Mn酸化物(Nd1-xSrxMnO3x=0.55試料)を母物質として、この系のAサイトイオンを置換することにより精密にバンド幅制御された結晶試料を作製しその電子物性を調べ、以下のことが明らかとなった。1.バンド幅の減少に伴い反強磁性異方的金属相から反強磁性絶縁体相へ転移が観測された。これは電子状態を化学的な組成変化-化学圧力という外場-で制御したことに対応している。また、金属-絶縁体相境界のぎりぎりの絶縁体組成の試料に磁場を印加することによって(キャント反強磁性)金属相に転移させることができた。2.安定な軌道・磁気秩序状態を持つx=0.55試料がどのような磁化過程で飽和磁化まで達するか、45Tまでのパルス強磁場を用いて調べた。超強磁場の印加によって反強磁性異方的金属相はメタ磁性転移を起こし強磁性等方的金属相に相変化させることができることも明らかとなった。この結果は磁場-温度平面上の相図として纏めた。3.また、上記バンド幅制御(希土類元素の置換)の実験の過程で、Aサイトの希土類イオンの磁気モーメントに起因すると思われる磁性および電気伝導の異常な振る舞いを見出した。これはいままで殆ど影響が考えてこられなかった4f電子スピンの磁気モーメントが3d電子の電荷ダイナミクスに影響を与えていることを示唆しており興味深い。さらに現在、系統的に希土類元素を変化させた結晶試料に対して、低温での磁性および電気伝導を精密に測定し、2.と同様に相図に纏めている。さらに次元性を制御した層状Mn酸化物結晶を作製し、そのホール係数測定から、

(1)キャリアは正孔であり、その濃度、温度依存性が3次元ペロブスカイト型Mn酸化物と大きく異なり、ホール濃度が仕込み組成の約1/10程度であり、また大きな温度依存性をもつ。(2)スピン散乱に起因する異常ホール係数が典型的な強磁性金属と大きく異なり、低温に近づくにつれて大きくなる。などを見い出した。これは従来の理論では説明できず、さらに詳細に低温の磁性を調べたところ、スピングラス相を見出し、このスピングラス相が低温で増加する異常ホール係数と関係するのではないかと考えられる。
成長障害の病態解明―新たなアプローチによるGH-IGFs系シグナル異常の解明

本研究では、19サンプルについて同意取得後、本学生命機能研究支援センターにて、イルミナ社のTrusight oneシーケンスパネルを用いて、GH-IGF系経路関連蛋白遺伝子のみについて、次世代シークエンサーによる解析を行った。その結果、1症例に、IGFALS,IRS1のヘテロ変異が、同定され、遺伝子組み込みによる機能解析の結果、本遺伝子異常による成長障害であることが判明した(現在論文投稿中)。また、1例にIGFBP5のヘテロの遺伝子異常、IGF2の遺伝子異常が同定され、現在機能解析中である。成長ホルモン(Growth hormone: GH)とGHにより分泌が誘導されるインスリン様成長因子[insulin-like growthfactor(IGF)]は人体の成長に関わっている最も重要な成長因子である。しかし、GH-IGFシグナルには多くの蛋白が複雑に関わっており、ヒトの成長障害との関連についてはGH、IGF自身の分泌障害以外は未だ明らかにされていない。本研究において、私達は、これまで明らかにされていなかった成長障害とGH-IGF系、およびシグナル関連蛋白との関連を検討するため、原因不明の低身長患者を対象に、次世代シークエンサーを用い、GH-IGF系シグナル関連蛋白のエクソーム解析を行っている。本研究は、患者を対象とした、遺伝子解析の研究であるため、平成26年度はただちに本学倫理委員会に申請を行った。申請が受理後に、対象とみられる患者にインフォームドコンセントを行い、同意が得られた患者のみエクソーム解析を開始した。また、次世代シークエンサーによる解析が、可能かどうか、研究に開始する前に、研究協力者である難波(鳥取大学生命機能研究支援センター教授)および足立(同助教)と十分な検討を行っている。本研究の遂行前に、鳥取大学医学部倫理委員会へ申請、認可後に、研究を開始した。平成27年度に12サンプルについて、同意取得後DNAを抽出、連結可能匿名化し、本学生命機能研究支援センターにて、以下の方法で次世代シークエンス解析を行った。イルミナ社MiSeqにてTruSightOneシーケンスパネル(ヒト遺伝子変異データベース(HGMDプロフェッショナル)、オンライン・ヒトメンデル遺伝形質(OMIM)カタログ等に登録されている疾患の原因遺伝子4813遺伝子の検査が可能)を用いてデータを取得、この中からGH-IGF系経路関連蛋白遺伝子(GHR,STAT3、STAT5,IGF-1, IGF-2 ,IGFALS,IGFBP3,IGFBP5,IGF1R,IRS1,IRS2など)のデータを取りだし、変異の有無を確認した。見出された変異を機能予測ソフト、データベースを用いてSNPか、希少変異かの検討を行った。次世代シークエンサー解析は、12サンプルのうち、10サンプルの解析を終了した。そのうち1サンプルにIGFALSとIRS1の希少変異を、1サンプルにIGFBP5の希少変異を同定した。それぞれの希少変異をダイレクトシークエンス法で確認したところ、IGFALSはp.Arg229His(未報告)、IRS1はc.2054_2059delGCAGCA、IGFBP5はp.Gly44Serのヘテロ変異が判明した。現在、これらの変異ベクターを作成中である。作成完了後機能解析を行う予定である。開始年度(平成26年)は、倫理委員会の承認を得るのに時間を要し、実際に次世代シークエンサー解析が開始できたのが、平成27年度であった。また、解析サンプル数が12とまだ少ない状況にある。希少変異は、その中でも同定できたが、機能解析の進行に時間を要している状況である。平成29年度は4例の対象者の解析を行った。その内、1例にIGF2のヘテロの病的変異(p.Cys45Ser)が検出された。本変異が父由来であれば本変異が成長障害の原因と考えられ、現在両親の遺伝子解析を行い、その後機能解析を予定している。また、前年度に同定したIGFALS変異(p.Arg229His)とIRS1変異(p.Ser 685_686del)についての機能解析を終えた。その結果、変異IGFALS常遺伝子をHEK293細胞へ導入し、発現について確認したところ、明らかに変異IGFALSでは発現が低下していた。また、変異IRS1遺伝子をHEK293細胞に一過性あるいは永続性に導入したところ、発現の低下がみられ、また長時間のIGF1刺激で、IRS1の発現が著明に低下し、機序として、変異によるIRS1のdegradationの活性化がうたがわれた。したがって、変異により、成長障害をきたす考えられた。IRS1変異による成長障害は世界で報告がなく、現在、論文を作成し、投稿中である。また、前年度までの同定されたIGFBP5変異は現在遺伝子組換えによるプラスミドを作成しており、作成後、HEK293細胞に導入し、機能解析を行う予定である。

平成26年度は、ただちに本研究の倫理委員会の申請を行ったが、申請書作成後、後受理までに2か月以上かかり、さらに対象者のサンプルを得られるのに時間を要したこと、次世代シークエンサーによる遺伝子解析が可能となるための調整に時間を要したことが理由である。解析サンプルを新たに増やしながら、同定した希少変異の機能解析を進める予定である。IRS1変異あるいはIGFBP5変異を伴う成長障害はこれまで報告にないため、重要な研究になると思われる。変異IRS1に関しては、FLAGタグ付のベクターを作成し、NIH3T3細胞に導入し、IGF1,インスリンで刺激し、リン酸化能およびDNA合成能について評価を行う。変異IGFALS、IGFBP5に関しては、FLAGタグ付のベクターを作成し、HEK293細胞に導入し、IGFALSの発現量の検討、培養上澄より免疫沈降法にて、IGF1との結合を確認する予定である。上記の方法にて変異による機能低下が証明されれば、論文を作成し、発表を行う予定である。小児内分泌学平成27年度は、対象者をさらに増やして、解析を行う予定である。近日中にすでに提出済みの六名の遺伝子解析結果が明らかになる予定であり、遺伝子異常が同定された場合は、機能解析の研究をただちに開始する予定である。初年度、倫理委員会の申請承認に時間を要したこと、対象サンプルが予定より少なかったことで、次年度使用額が生じた。(当初から解析費用でほぼ研究費を使用する予定であったため)前述のように、研究の開始が遅れたこと、対象者が予想より下回り、かつ費用を最も使用すると思われる次世代シークエンサーの解析費用が、研究が遅れたことにより次年度に持ち越すこととなったため。今後もサンプル数を増やし、解析を増やす他、見出された変異の機能解析(ベクター作成、導入細胞作成)に費用が掛かる予定である。対象者をさらに増やし、次年度使用額は、次世代シークエンサーの解析費用に充てる予定である。
圧力下極低温磁化測定による強い常磁性効果を示す異方的超伝導体の研究

最終年度の今年度は、研究成果を取りまとめると共に、以下の研究を行った。(1)重い電子系超伝導体CeCoIn_5および充填スクッテルダイト化合物PrOs_4Sb_<12>の圧力下磁化測定の実験結果を検証することを目的として、精密な熱膨張測定装置の開発を行った。熱膨張セルは我々が開発したキャパシタンス式磁力計をベースに製作した。このセルの特長は試料の形状によらず測定が可能である点で、磁化測定で用いた試料を加工せずそのまま熱膨張測定に用いることができる。この新しく開発したキャパシタンス式熱膨張セルを使用してPrOs_4Sb_<12>の熱膨張および磁歪の測定を70mKから10Kの温度範囲で行った。その結果の解析を行ったところ、超伝導転移温度および基底状態Γ_1と第一励起状態Γ_4^(2)の分裂エネルギーは加圧によって減少することがわかり、我々が以前行った圧力下磁化測定によって得られた結果と矛盾しないことがわかった。(2)これまで用いていたキャパシタンス式ファラデー法磁化測定装置用のピストンシリンダー型圧力容器の小型化を行った。これによって全体の質量は10グラムから7グラムと3割程度軽くなり、低温での最大発生圧力は以前のものとほぼ同程度の1.6GPaの圧力であった。新しい圧力容器は、以前のもの比べ磁化の大きさも3割程度小さくなったため、試料の磁化の絶対値をより精度良く求めることが可能になった。充填スクッテルダイト化合物PrOs_4Sb_<12>はPr化合物では初めての重い電子系超伝導体(T_c=1.85K)である。この物質は超伝導転移以外にも磁場誘起の反強四重極秩序転移を示す。最近、非弾性中性子散乱実験から、低エネルギー磁気励起は主に非磁性四重極相互作用によるものであり、その四重極励起子が超伝導に深く関与していることが示唆された。本研究では、この超伝導と四重極ゆらぎの関係を検証することを目的として、圧力下における極低温DC磁化測定を行った。磁場は[100]方向に印加し、最低温度70mK、最大圧力1.45GPaまで行った。圧力の上昇とともに、T_cおよび上部臨界磁場H_<c2>は単調な減少傾向を示し、磁場誘起の反強四重極秩序相は低磁場側に少しずつ移動することが明らかになった。また、3.5K付近での磁化率のブロードなピークは加圧とともに低温側に移動することが分かった。これらの結果は、結晶場ハミルトニアンに基づいた数値計算から、基底状態Γ_1と第一励起状態Γ_4^(2)の分裂エネルギーが加圧とともに減少しているとして定性的に理解できることを示した。ここで得られた結果は、四重極励起子による超伝導モデルの理論的予測とは一致せず、超伝導は他の機構によって起きている可能性が高いという結論が得られた。
ナノスペースにおける非線形光学効果観測システム構築の試み

制限された環境下での分子ダイナミクスに関する物理化学的研究は、そうした環境下での測定法がまだ完成していないため、バルク中とくらべて格段に劣っていた。ここでは、ナノメートルサイズの物性や制限された環境下での分子運動の情報、あるいは微少な不均一性との関連を研究するために、非接触でダイナミクスの測定可能な界面ヘテロダイン過渡回折格子(TG)システムを構築した。このシステムでは、透過型回折格子を用いてポンプ光とプローブ光を分割し、それを凹面鏡を用いて試料中に集光することで、TG信号とlocal oscillator(LO)を作り出すという原理に基づいた。ボンプ光にYAGレーザーからの紫外光、プローブ光に半導体レーザーからの赤外光を用い、赤外の感度のある検出器を用いることで、これまでのホモダイン検出に比べで約100倍以上高感度のTGシステムを完成させた。このシステムの性能評価を行うため、光励起後熱を発生する試料を用いて、その長時間安定性と時間分解能を検討し、数時間経過してもLO光と信号光の位相が10分の1波長もずれないことを確認した。またその時間分解能は10ナノ秒以上であり、種々の分子ダイナミクスを研究する上で、十分な性能を持っていることがわかった。このシステムを用いて、光合成反応中心の蛋白質ダイナミクスを調べたところ、エネルギーの放出過程と共に構造変化を表すダイナミクスを検出することができた。これを生体内のナノスペースに置いたときとの差を検討した。近年の科学技術において、ナノメートルサイズの物性やそうした環境での分子運動の情報、あるいは微少な不均一性との関連は非常に重要になっているし、これからも増々増えてくると考えられる。ところが、そうした制限された環境下での物理化学的研究はバルク中とくらべて格段に劣っている。それはそうした環境下での測定法がまだ完成していないためである。ここでは、これまで研究の困難であった気液界面での表面波ダイナミクスを時間分解で検出する過渡回折格子システムを構築した。このシステムでは、表面を2つの励起光で照射し、それによって誘起される運動を別のプローブ光で検出する。このシステムによって、初めてナノ秒からマイクロ秒と言う短時間領域で、表面でどういうダイナミクスが起こっているかを明らかに出来た。例えば、水に塩化鉄を溶かした溶液を光照射すると、光により化学反応を起こして、表面活性な物質が生成する。この物質は、表面波ダイナミクスに、大きく影響することが明らかとなり、その時間変化を解析することで、表面物性を分子の立場で理解することが可能となった。また、表面活性剤を溶かした溶液について、表面波ダイナミクスを測定し、測定しているナノ秒からマイクロ秒と言う短時間では、こうした溶質分子は表面から離れることが出来ずに、あたかも膜のように振舞うことが分かった。これは不均一な境界あるいは界面との相互作用を通した分子運動の理論構築の基になるであろう。
マウス網膜光障害モデルにおける神経細胞死の分子機構に関する研究

本年度は、マウス網膜光障害モデルにおけるアポトーシス関連因子caspase-1の関与(前年度)を確認するため、caspase-1ノックアウトマウスを用いて研究を行った。1.caspase-1ノックアウトマウスとその野生型マウス(C57BL/6)に対して、白色蛍光灯を20000ルクス、2時間照射した。2.光照射後12、24、48、168時間後のそれぞれで網膜電図(ERG)検査を行い、電気生理学的に両者を比較した。a波、b波とも、光照射後48時間でcaspase-1ノックアウトマウスは野生型より有意に高値を示した。3.光照射後12,24,48時間のそれぞれでマウス眼球摘出・固定し、その網膜のパラフィン切片、凍結切片を作成した。4.作成した標本において、TUNEL法(Gavrieli et al.J.C.B.1992)による染色を加え、アポトーシスを起こしている細胞を検出した。各時間経過において、caspase-1ノックアウトマウスではTUNEL陽性細胞数は野生型と比較して有意に減少していた。ノックアウトマウスを用いた研究からもマウス網膜光障害による網膜視細胞のアポトーシスにcaspase-1が大きく関与していることが示唆された。散瞳した8-10週齢の黒色マウス(C57BL/6)に白色蛍光灯を20000ルクス、2時間照射した。光照射後12,24,48時間のそれぞれでマウス眼球摘出・固定し、その網膜の光学顕微鏡観察用のパラフィン切片を作成した。作成した標本において、TUNEL法(Gavrieli et al.J.C.B.1992)による染色を加え、アポトーシスを起こしている細胞を検出した。光照射12時間後から網膜視細胞層にTUNEL陽性細胞が見られ、そのピークは24時間後であった。48時間後には網膜内層にも陽性細胞が見られ、網膜光障害では網膜の外層から内層へとアポトーシスが進行することが示された。同様に作成した標本においてアポトーシス関連遺伝子として知られるcaspaseファミリー(caspase 1、3、9)の発現を免疫組織化学的に検討した。抗caspase-1抗体陽性細胞は光照射12、24時間後の視細胞層に見られた。抗caspase-3抗体陽性細胞は光照射24、48時間後にそれぞれ視細胞層の約29.5%、22.5%に認められた。抗caspase-9抗体では光照射24時間後には視細胞のほぼ100%で陽性となった。Western blotting法を行ったところ、caspase-1(ICE)のp20サブユニットのバンドが光照射12、24、48時間後に認められた。caspase-3のp20サブユニットに対するバンドは48時間後のみでみられた。経時的に摘出した網膜からタンパクを抽出し、網膜光障害におけるcaspaseファミリーの酵素活性を合成ペプチド基質を用いて測定したところ、光照射24時間後に照射前の1.4倍に上昇していた。また、48時間後には1.1倍まで低下していた。これらの結果から、光照射によってマウス網膜内のcaspase1活性が上昇することが示された。
ＣＣＮ２の新ポテンシャル：ワールブルグ・エフェクター機能の検証

前年度、軟骨肉腫細胞株HCS-2/8細胞を用いた検討で、CCN2が解糖によるエネルギー産生を亢進させる重要分子、ワールブルグ・エフェクターであるだけでなく、細胞内ATP量によりCCN2遺伝子発現が正に制御されている可能性を見出した。そして本年度、この事実はグルコース飢餓によってCCN2遺伝子発現が低下することにより裏付けられた。したがって同細胞ではCCN2はワールブルグ・エフェクターを超え、正のフィードバックにより解糖系を活性化するワールブルグ・ブースターとして機能することが明らかになった。これに加えて本年度からは前年度得た発見、すなわち解糖系抑制によってCCN2とは逆にCCN3発現が誘導されることに着目し、CCN2とCCN3のエネルギー代謝による制御メカニズムの解明という新たな研究プロジェクトに取り組んでいる。まず、このCCN2の抑制とCCN3の誘導が歯科領域で広く使用されているエノラーゼ阻害剤、フッ化ナトリウムによっても起こることを確認した。これは口腔粘膜において、組織線維化に深く関与するCCN2とCCN3の発現を制御する手段の開発につながるという点で非常に重要な発見と言える。続いてヒトCCN3のプロモーターの各種欠損変異体を組み込んだレポータープラスミドを用いて、解糖系抑制によるCCN3の発現誘導を媒介するエンハンサーを含む領域を同定した。さらにin silicoで同領域に含まれる転写因子結合配列を予測するとともに、軟骨細胞のRNAシークエンシングデータ、およびCCN3を高発現する細胞株のChIPシークエンシングデータを解析し、この現象を媒介する転写因子候補を割り出した。興味深いことに同転写因子の遺伝子発現も解糖系抑制によって誘導される。現在この転写因子が、同条件下におけるCCN2の発現誘導やCCN2の発現抑制に関わっているか、遺伝子サイレンシング実験で検証中である。癌細胞代謝において特徴的にみられる現象であるワールブルグ効果においてCCN2分子が果たす役割を、CCN2を強く発現する2つのヒト細胞株を用いて解析した。ひとつは軟骨肉腫由来のHCS-2/8、いま1つは乳癌由来MDA-MB231細胞である。その結果HCS-2/8についてはCCN2遺伝子サイレンシングで細胞内ATP量に有意な低下がみられたが、MDA-MB-231では顕著な影響は確認されなかった。続いて解糖系阻害薬であるモノヨード酢酸を両細胞に作用させたところ、こちらは両細胞で共通してCCN2遺伝子発現の低下をきたした。興味深いことに、オリゴマイシンを用いてミトコンドリアにおける好気的ATP産生を阻害した場合でも、HCS-2/8細胞ではCCN2遺伝子発現の有意な低下が見られた。以上の結果は、CCN2はワールブルグ効果を含むエネルギー代謝に深く関連する分子であることをさらに強調するものである。さらにこれに関連して、解糖系阻害がCCN2以外のCCNファミリー遺伝子発現に与える影響を解析したところ、新たに非常に興味深い現象を発見するに至った。すなわち解糖系を阻害することによって、CCNファミリーの別メンバーであるCCN3の遺伝子発現がCCN2とは逆に強く誘導されるのである。さらにこのCCN3遺伝子発現誘導は、グルコース飢餓状態でも誘導されることが確認され、またミトコンドリアでの好気的ATP産生を阻害しても起こらないことが明らかになった。つまりCCN3は解糖系の活性と密接に関連して、その遺伝子発現が制御されていることになる。特筆すべきは、CCN2を欠損させた軟骨細胞においては、ATP産生量の低下とともにCCN3の強い発現誘導が起こっていることである。以上より、CCN2とCCN3は解糖活性を核として緊密な制御下にあることが本研究において解明され、早くも国際専門雑誌上にその成果の発表をみた。本研究の出発点はCCNファミリーを構成する6つのタンパク質のうちの1つ、CCN2が癌細胞におけるワールブルグ効果において重要な役割を演じているのではないか?という問いにあった。初年度はそれに基づき計画通りに、細胞株を用いた解析を進めてきたが、その過程で予測していなかった重要な新事実を早くも発見するに至った。その事実とは、CCN2ばかりでなくCCN3も癌細胞のエネルギー代謝に深く関わっていることを示すデータである。こうして得られた所見は、業績リストにあるように初年度中にすでに学会で発表され、論文にまとめられて刊行されるに至っている。したがって、予想を上回るスピードで成果が得られていると言ってよいだろう。また過去の研究では、CCN3はCCN2と直接結合するとともに、逆の生物学的機能を発揮することが多いと分っている。したがってここで見出されたCCN3とエネルギー代謝との密接な関連は、本研究に新たな広がりを与える事実として非常に重要である。しかしその一方、研究対象をCCN2のみに絞ることが必然的に困難となり、得られている実験事実に即して研究計画を再考する必要にも迫られている。つまるところ現時点で予想を超える成果が得られつつも、CCN3研究も並行して進めざるを得ない状況となったため、必ずしも計画通りに進んでいるわけではない。以上を総合すると、上記のような自己評価が適切と考えている。

したがって同細胞ではCCN2はワールブルグ・エフェクターを超え、正のフィードバックにより解糖系を活性化するワールブルグ・ブースターとして機能することが明らかになった。これに加えて本年度からは前年度得た発見、すなわち解糖系抑制によってCCN2とは逆にCCN3発現が誘導されることに着目し、CCN2とCCN3のエネルギー代謝による制御メカニズムの解明という新たな研究プロジェクトに取り組んでいる。まず、このCCN2の抑制とCCN3の誘導が歯科領域で広く使用されているエノラーゼ阻害剤、フッ化ナトリウムによっても起こることを確認した。これは口腔粘膜において、組織線維化に深く関与するCCN2とCCN3の発現を制御する手段の開発につながるという点で非常に重要な発見と言える。続いてヒトCCN3のプロモーターの各種欠損変異体を組み込んだレポータープラスミドを用いて、解糖系抑制によるCCN3の発現誘導を媒介するエンハンサーを含む領域を同定した。さらにin silicoで同領域に含まれる転写因子結合配列を予測するとともに、軟骨細胞のRNAシークエンシングデータ、およびCCN3を高発現する細胞株のChIPシークエンシングデータを解析し、この現象を媒介する転写因子候補を割り出した。興味深いことに同転写因子の遺伝子発現も解糖系抑制によって誘導される。現在この転写因子が、同条件下におけるCCN2の発現誘導やCCN2の発現抑制に関わっているか、遺伝子サイレンシング実験で検証中である。本年度MDA-MB-231細胞に対する遺伝子サイレンシングで確固たる結論が得られなかった実験については、CRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集を当初の計画通り同細胞に施し、CCN2存在/欠損下における解糖系活性の比較評価を試みる。解析手法としては乳酸産生量、グルコース取込み量、細胞内ATP量の正常・低酸素分圧下での比較解析が中心となる。これに続いてゲノム編集を施しCCN2を破壊した細胞の、免疫不全(NOG)マウスへの皮下接種、血管内播種を行い、浸潤、転移能を比較評価する。また逆にワールブルグ効果が認められずCCN2の発現も低い乳癌細胞株MCF-7に対しCCN2の過剰発現を行い、同様の解析でゲノム編集実験と逆の現象が観察されるかを検証する。これに加えて、初年度で得られた新知見、つまりCCN3遺伝子発現が解糖活性、換言すればワールブルグ効果の制御下にあるという事実に基づいた探究も並行させる。具体的には解糖活性によるCCN3遺伝子発現制御機構の解析、CCN3遺伝子サイレンシングや過剰発現がエネルギー代謝に対して与える影響の解析などがこれに含まれる。そして本年度はモデル動物を用いたin vivo研究に着手する。第一にCCN2のワールブルグ・エフェクターとしてのin vivoにおける検証のため、タモキシフェン持続投与によってCreリコンビナーゼを誘導し、CCN2遺伝子を成長後に削除できるコンディショナル・ノックアウトマウスを準備する。これに対して発癌実験を行い、正常マウスと腫瘍の形質をCCN3発現状況を含め評価する。さらに、当初の計画に加えてCCN3過剰発現マウスを準備し、CCN3のエネルギー代謝とCCN2
24時間姿勢運動記述に基づく重度脳性麻痺児に対する姿勢支援の確立と変形予防効果

寝たきりレベルの重度脳性麻痺児の日常生活における姿勢の善し悪しを客観的に判断するため、小型加速度計からなる頭部と体幹の左右対称性を評価するシステムを構築した。また、体幹の変形量を正確につかむため、骨標点の三次元位置に基づき変形量を表す手法を考案した。これらの評価法を使って重度脳性麻痺児の変形量と姿勢変換頻度を調べ、健常児との違いを明確にすることで、変形と姿勢との関わりの強さを示した。日常生活の中で重度脳性麻痺児が見せる非対称的で固定化した姿勢は、体幹変形の要因と指摘されているものの、日中、夜間を通して脳性麻痺児がどのような姿勢で過ごしているかを正確に記述した例はない。本研究では介護者の助けを借りずに、24時間正確に姿勢と運動を記述することを目的に、非拘束計測システムの構築を試み次のような成果を得た。1.小型加速度センサにより体位を判定した:胸部に弾性ベルトで小型(5cm×3cm×2cm)のロガー内蔵型の加速度センサを装着し、出力される重力方向からの傾斜角度に基づき、抗重力位、仰臥位、右側臥位、左側臥位、腹臥位の5つの体位を判定するプログラムを開発した。2.頭と体幹の非対称性を判定した:上記の体位を判定する加速度センサに加え、頭部にも同じセンサを装着し、両者の重力方向との傾斜角度に基づき、夜間、寝ている時の頭と体幹の非対称性を判定するプログラムを開発した。3. 24時間姿勢運動計測により在宅の重度脳性麻痺児の変形リスクを明確にした:在宅の重度脳性麻痺児に対して開発した非拘束システムを使用して、24時間体位と運動を記録した。夜間、睡眠中の姿勢変換は健常児と比較し極端に減少し、最も少ない児では、11時間も同一姿勢であった。夜間は介護者も眠るため、日中以上に変形のリスクが高まることが確認された。以上の成果により、夜間の寝返りを助けることが姿勢の固定化を防ぐ鍵になると考え、動的ポジショニング支援装置を試作した。姿勢への介入により変形の進行を防ぐことができるかを検証することが次の課題である。欧米では重度脳性麻痺児に対し変形を予防するために24時間姿勢支援が勧められている。非対称的で固定化した体位を取り続けると、その体位で変形が進むという論理に疑いはないが、確実に効果が示されている訳でもない。介入一効果の関係が不確かなのは、介入と効果の記述が客観的・定量的でないことが一因である。本研究では、24時間の姿勢変化と体幹変形量を定量的に表すことを目的とし、以下の成果を得た。(1)小型加速度センサによる体位記録の信頼性・妥当性を確認した:胸部に装着したロガー内蔵型の加速度センサによって同定された体位は、ビデオ画像による記録と本人による自己記録とよく一致していることを確かめた。(2)体幹変形の非侵襲定量的計測を実施した:体表ランドマーク位置に基づく体幹の傾斜、回旋量を求める方法を考案し、重度脳性麻痺児12名に対し介入前の評価を行った。側弯症による変形と異なり、これらの児では回旋方向への変形量も傾斜方向と同等かそれ以上に大きいことが確認された。(3)24時間姿勢運動計測により姿勢変化の個人差が明確になった:在宅の重度脳性麻痺児15名に対して行った24時間計測では、姿勢変換頻度、体動頻度ともに個人差が大きいことが確認された。さらに、夜間では1度も寝返りをせず就寝中ずっと同じ姿勢のままでいる児も6名ほど見られた。一方、これらの児でも日中は平均で1時間に1回は姿勢を変えていた。以上の成果により、夜間のポジショニング支援を介入の中心とし、支援の導入の前後で体幹変形量がどう変わるかを経時的に調査していく。脳性麻痺による運動障害は、胎児期、新生児期に生じた脳の損傷が原因であるが、先天的には骨格系の異常はない。成長につれて著明になる側弯や股関節脱臼などの体幹変形は、脳の損傷による筋緊張の左右差といった一次的な要因よりも、同じ姿勢を長時間取り続けるといった二次的な要因による影響が強いとの考えが主流になってきた。こうした流れの中で、欧米では寝たきりレベルに近い重度脳性麻痺児には、姿勢支援プログラムが勧められるとの指針も出されている。そこで今年度は、在宅で暮らす重度脳性麻痺児の日常生活の運動と姿勢が、同じ年代の健常児と比較してどれだけ異なるのかを明らかにすることを目的とした。対象は重度脳性麻痺児15名(男性7名、女性8名、平均年齢8歳3ヶ月)と健常児15名(男性6名、女性9名、平均年齢8歳7ヶ月)であった。対象児にウエアラブルモニタを装着し、24時間の運動と姿勢を記録した。

記録したデータから姿勢変化の頻度を日中と夜間の時間帯に分けて算出し、脳性麻痺児と健常児で比較した。その結果、脳性麻痺児は夜間において姿勢変化がほとんど見られなかった(脳性麻痺児平均0.8回/時、健常児平均4.5回/時)。一方、日中は健常児と変わらない頻度で姿勢変化が見られた(脳性麻痺児平均23.2回/時、健常児平均28.0回/時)。このことは、在宅で暮らす脳性麻痺児は介助者も休む時間帯である夜間に動かず固定した姿勢が続きやすいことを示している。変形予防の介入としては、特に夜間について拘縮が進まないような姿勢支援が必要である。寝たきりレベルの重度脳性麻痺児(CP児)で成長とともに進行する体幹変形に、日常生活の姿勢が如何に関わるのかを調べ、本年度は次のような成果を得た。1.就寝中の頭部と体幹の左右対称性を計測するシステムを開発した:重度のCP児は就寝中に寝返りを打たず、動かず同じ姿勢のままでいることを23年度に確認した。今年度はその姿勢が変形を助長するような不良姿勢であるか否かを見極めるため、世界最小の加速度モニタで構成される頭部体幹対称性評価システムを構築した。このシステムで90%以上の精度で正確に姿勢の対称性を評価できることを確認し、また、健常児10名の計測で、体幹に対し頭部が左右どちらかに回旋した姿勢を取ることはあっても、2時間以上継続することがないことを明確にした。2.在宅で生活する寝たきりレベル(GMFCSレベルV)のCP児5名(男:3名,女2名,平均年齢14.6 ±5.7歳)を対象に、体幹変形評価と日常生活記録を縦断的に行った。平均1年の観察期間で、側弯の程度を示す側弯角度が10度以上進行したのは5名中3名で、平均16.3度傾斜が大きくなっていた。側弯角度に大きな変化が見られなかった2名のうち、1名は成長期を過ぎた23歳の女児であり、もう1名は夜間の寝返りが14回と他の児の1回あるいは0回と比較して頻回であった。このことから、夜間の固定化した姿勢と成長期の変形の進行には強い関係があると考えられた。3.夜間に寝返りを促す介入を行う上で介助者の理解が得られない理由として、次の点が浮かび上がった。1対象児の睡眠の妨害を促しかねないこと、2呼吸上の問題から決まった肢位しか取れないこと、3動くことで良肢位が崩れてしまうこと、などである。夜間の固定化した姿勢を如何に変形を助長しないよう導くか、という問題に対してポジショニングのあり方から考え直す必要性がある。体調の変化を来しやすい重度の脳性麻痺児を対象にしているため、在宅での介入の途中で入院となるなど、予定した効果判定ができないことがある。24年度が最終年度であるため、記入しない。重度脳性麻痺児の変形リスクである『固定化した姿勢』が夜間について著明であることから、就寝時に良肢位を確保する夜間姿勢ケアを生活場面への介入として導入し、その効果を検証する。姿勢ケアの導入に当たっては、快適な睡眠の妨げとならないよう、体圧分布測定を行い局所への圧集中がないか確認しながら行う。
生長種の長寿命化によるラジカル重合の研究

ラジカル重合、共重合における生長機構を解明し、生長種の反応制御を行うことを目的として、イタコン酸ジアルキルのラジカル重合における素反応に及ぼすアルキル基の効果、溶媒効果、さらにSnCl_4の効果を検討した。まず4種のイタコン酸ジアルキルの重合を、50°C、ベンゼン中で行い、ESRを用いてそれぞれの生長(k_p)および停止速度定数(k_t)を決定した。k_p、k_t共にアルキル鎖長の増加と共に減少するが、k_tについて特に顕著である。イタコン酸ジメチルとイタコン酸ジオクチル(DOI)を比較すると前者がk_pは3.3倍、k_tは590倍も大きい。結果として重合速度(R_p)はアルキル鎖長と共に大きくなることがわかった。DOIのラジカル重合の速度は用いた溶媒によって大きく変化する。溶媒の極性が増加する程R_pは減少する。重合条件下での生長ラジカルのESRスペクトルを観測し、8種の溶媒中でのk_pを決定した。k_pはR_pとよく対応し、無極性溶媒中程大きい。ヘキサン中で6.81/mol・secであり、アセトン中で1.41/mol・secであった。ラジカル重合としては大きな相違である。この溶媒効果は溶媒と生長鎖の親和性の違いで説明できる。また、イタコン酸ジエチル(DEI)の重合に及ぼすSnCl_4の効果を調べた。生長ラジカルのESRスペクトルはSnCl_4の添加によって変化し、その電子状態が変わったことが解る。生長ラジカルのESRスペクトルから求めたk_p、k_tはSnCl_4濃度の増加とともに減少する。SnCl_4の配位によってひき起こされる立体効果、極性効果によって、説明できる。さらにDEI/SnCl_4錯体とスチレンの交互共重合における交差生長速度定数を決定することに成功した。これを用いてこの交互共重合における生長機構を推論した。適当な置換基を導入し、生長ラジカルを長寿命化させ、ESRを用いて重合機構を明らかにする目的で、いくつかのイタコン酸誘導体およびその類似構造モノマ-を合成し、その重合挙動を検討した。Nーフェニルイタコナミン酸メチル(PIM)のジメチルアゾビスイソブチレ-ト(MAIB)による50°Cでの重合では、その速度(k_p)は次式で示される。R_p=k[MAIB]^<0.5>[PIM]^<1.6>。ESRによる生長ラジカルの観測に成功したのでその濃度を求め、生長(k_p)および停止(k_t)速度定数を決定した。55°Cで、k_p=8.212l/mol・s、k_t=1.94.2×10^5l/mol・s。モノマ-濃度と共にk_pは増加し、k_tは減少する。Nー(2.6ージメチルフェニル)イタニミドはイタコン酸の環状誘導体である。THF中、50°Cで生長ラジカルのESR観測が可能であった。k_p(2427l/mol・s)はイタコン酸エステルより数倍大きいが、k_t(23.8×10^5l/mol・s)はよく似ている。イタコン酸エステルと類似構造を有するαーベンゾイルオキシメチルアクリル酸エチルを合成し、ベンゼン中60°Cで重合した。

極めて重合活性が高く、高分子量のポリマ-が得られる。生長ラジカルもESRによる観測が可能であるが濃度が低い。ESRを用いて決定した値は、k_p=990l/mol・s、k_t=2.6×10^6l/mol・sである。イタコン酸エステルとは、反応点から離れたカルボニル基の位置が少し異なるだけで、このようにk_p、k_tが大きく変化するのは興味深いことである。その他、キャプトデイティブ置換ビニリデンモノマ-の自然熱重合開始機構、イタコン酸ジエチルの重合に及ぼすSnCl_4の効果などをESRを用いて検討した。ラジカル重合、共重合における生長機構を解明し、生長種の反応制御を行うことを目的として、イタコン酸ジアルキルのラジカル重合における素反応に及ぼすアルキル基の効果、溶媒効果、さらにSnCl_4の効果を検討した。まず4種のイタコン酸ジアルキルの重合を、50°C、ベンゼン中で行い、ESRを用いてそれぞれの生長(k_p)および停止速度定数(k_t)を決定した。k_p、k_t共にアルキル鎖長の増加と共に減少するが、k_tについて特に顕著である。イタコン酸ジメチルとイタコン酸ジオクチル(DOI)を比較すると前者がk_pは3.3倍、k_tは590倍も大きい。結果として重合速度(R_p)はアルキル鎖長と共に大きくなることがわかった。DOIのラジカル重合の速度は用いた溶媒によって大きく変化する。溶媒の極性が増加する程R_pは減少する。重合条件下での生長ラジカルのESRスペクトルを観測し、8種の溶媒中でのk_pを決定した。k_pはR_pとよく対応し、無極性溶媒中程大きい。ヘキサン中で6.8l/mol・secであり、アセトン中で1.4l/mol・secであった。ラジカル重合としては大きな相違である。この溶媒効果は溶媒と生長鎖の親和性の違いで説明できる。また、イタコン酸ジエチル(DEI)の重合に及ぼすSnCl_4の効果を調べた。生長ラジカルのESRスペクトルはSnCl_4の添加によって変化し、その電子状態が変わったことが解る。生長ラジカルのESRスペクトルから求めたk_p、k_tはSnCl_4濃度の増加とともに減少する。SnCl_4の配位によってひき起こされる立体効果、極性効果によって、説明できる。さらにDEI/SnCl_4錯体とスチレンの交互共重合における交差生長速度定数を決定することに成功した。これを用いてこの交互共重合における生長機構を推論した。