hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高次反応制御を実現するキラル超分子触媒の開発

数万の分子量を誇る酵素の多彩な立体かつ基質特異的な機能を分子触媒レベルで発現するには、従来の画一的な単一分子触媒の限界を乗り越える必要がある。本研究では適切な酸点と塩基点を配置した複数の小分子を予め分子設計し、酸・塩基の動的な親和的相互作用を駆動源とするキラル超分子触媒をin situで創製する。酵素の鍵穴と触媒活性点にあたるキラルキャビティーを自在に作り出し、従来の単一分子触媒には不向きな分子包接効果を発現させる。反応効率を極限まで高めつつ、合成困難を可能にするテーラーメイド型のキラル超分子触媒の創製とそれらを用いた高次選択的触媒反応の開発を目指した。特に、シンプルな小分子素子から成るキラル超分子触媒をシステマティックに開発中である。基質選択性や位置および立体選択性を発現するテーラーメイド型超分子触媒による高次選択的触媒反応を開発している。具体的には、(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒、(2)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒、(3)ブレンステッド酸・ブレンステッド酸複合触媒、(4)ルイス酸・ルイス酸複合触媒、の4種類にタイプ分けして進めた。これらのうち、H30年度は(2)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒の開発、(3)ブレンステッド酸・ブレンステッド酸複合触媒、(4)ルイス酸・ルイス酸複合触媒、を重点的に開発した。詳細は、「現在までの進捗状況」欄を参照。項目(2)では、キラルリン酸を用いる反応開発を行ない、光学活性環状ホモアリルアルコールを得るための重要反応であるカルボニル・エン反応を開発した。項目(3)では、キラルビスリン酸を用いるアザ-Friedel-Crafts反応を開発した。項目(4)は、従来の触媒づくり基にした非常に嵩高いキラルキャビティーが構築できる触媒システムであり、今までにないマルチ選択的なDiels-Alder反応へ展開した。年度当初に計画した3項目について、下記の通り、概ね計画通り研究を実施できた。・ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒の開発:リン酸触媒にルイス酸を作用させれば、H+酸周辺に嵩高い立体効果を与えるとともに共役構造を介してH+酸を活性化できる。本年度は、エン環化反応に適する触媒を探索した。一つは、直接活性化型の超分子リン酸触媒を開発した。もう一方で、3,3'位に配位性のルイス塩基点にルイス酸を配位させた遠隔活性化型の超分子リン酸触媒も開発した。検討の結果、同反応には、前者のタイプが非常に適していることがわかった。置換基効果をもたない環化しづらい基質でも反応促進効果が得られ、高いエナンチオ選択性が発現した。・ブレンステッド酸・ブレンステッド酸複合触媒の開発:ビスリン酸触媒を創製した。分子内のブレンステッド酸・ブレンステッド酸複合触媒として機能して、酸性度の増強に基づいて大幅な触媒活性の向上が期待できる。本触媒は、含窒素複素環化合物として重要なインドール及びピロールのアザFC反応に適用した。高エナンチオ選択的な反応開発に成功したとともに、従来の反応システムに見られない生成物の絶対立体配置の逆転現象が観測された。引き続き、触媒構造と反応機構の解明が急務である。・ルイス酸・ルイス酸複合触媒の開発:塩基部位を有するキラルホウ素Lewis酸に嵩高いアキラルホウ素Lewis酸を組み合わせる触媒設計を行う。B(C6F5)3はそのホウ素原子(酸)とキラルホウ素Lewis酸本体の酸素原子(塩基)と間の動的な配位結合で保たれており、キラルな空洞に配座柔軟性を与える。同時に、B(C6F5)3の電子求引性に基づいて、共役結合を介して中心酸部位の触媒活性を増大させる。プロパルギルアルデヒドを扱うと、より複雑な三次元的な立体構造の識別が必要となる。本研究ではマルチ選択的DA反応を開発に成功した。H29年度及びH30年度に引き続き、シンプルな小分子素子から成るキラル超分子触媒をシステマティックに開発する。単一分子触媒では実現が困難な分子包接効果を最大限に活用し、基質選択性や位置および立体選択性を発現するテーラーメイド型超分子触媒による高次選択的触媒反応を開発する。2019年度は最も成果の著しい2項目、すなわち、「ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒の開発」と「ルイス酸・ルイス酸複合触媒の開発」を中心に研究を引き続き遂行する予定である。これらの触媒は、複数の基質をある程度識別できる段階に入っており、それに基づいて反応を識別できる段階に突入している。つまり、複数の基質と複数の触媒存在下で、望む反応を同時並行的かつマルチ選択的に制御することを目指す。これは、まさに酵素が特異とする反応システムであり、本研究のシステマティックな触媒反応制御によって、フラスコ内で人工酵素触媒システムの創成を目指す。一方、「ブレンステッド酸・ブレンステッド酸複合触媒の開発」についても、3つ目に相当するアザFiredel-Crafts反応を開発中であり、最終年度も継続して取り組む。現在佳境を迎えつつあり、触媒構造と反応機構の解明に全力を上げている。

酵素の鍵穴と触媒活性点にあたるキラルキャビティーを自在に作り出し、従来の単一分子触媒には不向きな分子包接効果を発現させる。反応効率を極限まで高めつつ、合成困難を可能にするテーラーメイド型のキラル超分子触媒の創製とそれらを用いた高次選択的触媒反応の開発を目指した。特に、シンプルな小分子素子から成るキラル超分子触媒をシステマティックに開発中である。基質選択性や位置および立体選択性を発現するテーラーメイド型超分子触媒による高次選択的触媒反応を開発している。具体的には、(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒、(2)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒、(3)ブレンステッド酸・ブレンステッド酸複合触媒、(4)ルイス酸・ルイス酸複合触媒、の4種類にタイプ分けして進めた。これらのうち、H29年度は(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒、(2)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒、を重点的に開発した。詳細は、「現在までの進捗状況」欄を参照。項目(1)は、最も簡単な超分子システムであり、キラルジスルホン酸、キラルビスリン酸を用いる反応開発を行ない、難易度の高いアザ・フリーデル・クラフツ反応の実現に成功した。項目(2)は、ルイス酸を作用させてH+酸周辺に立体効果を与えると同時にH+酸を活性化できる画期的なシステムを実現した。カルボニルエン環化反応の重点的開発を行い、最高水準の基質一般性、収率、立体選択性を達成した。年度当初に計画した2項目について、下記の通り、概ね計画通り研究を実施できた。(1)ブレンステッド酸・ブレンステッド塩基複合触媒の開発:生物活性物質の重要中間体の基礎骨格を形作る重要な反応では、塩基性度の異なる基質や求核性度の異なる反応剤が使われる。したがって、キラルキャビティーを構築して、立体化学だけでなく副反応や過剰反応をも制御できる高活性触媒の創製が望ましい。そこで本研究では研究代表者が独自に開発中のキラルジスルホン酸、キラルビスリン酸を用いる複合触媒分子設計を行なった。これらはすべて二塩基酸であり、加える塩基の量や種類の組合せが多様である。サイズの異なるキラルキャビティーの立体効果と同時に、電子的制御を加えて、個々の触媒反応に最適な酸性度を調節した。その結果、難易度の高いアザ・フリーデル・クラフツ反応の実現に成功した。反応機構や触媒活性種の解明を行い、次世代の高活性触媒への発展が期待できる成果を得た。(2)ブレンステッド酸・ルイス酸複合触媒の開発:リン酸はブレンステッド酸であると同時に、共役構造のP=O部位がルイス塩基として機能する。従って、リン酸触媒にルイス酸を作用させれば、H+酸周辺に嵩高い立体効果を与えるとともに共役構造を介してH+酸を活性化できる。この直接活性化型の超分子リン酸触媒を用いて、キャビティー効果が最も発動しやすいと予見されるカルボニルエン環化反応を行なった。その結果、最高水準の基質一般性、収率、立体選択性を達成した。引き続き、反応機構の解明と触媒構造の証明が急務であり、次年度に引き続き実施する研究項目となった。数万の分子量を誇る酵素の多彩な立体かつ基質特異的な機能を分子触媒レベルで発現するには、従来の画一的な単一分子触媒の限界を乗り越える必要がある。
無脊椎動物の視覚情報変換・伝達の構造基盤

イカロドプシン暗順応状態の結晶について100Kで447nmの青色光を照射すると暗順応状態、バソロドプシン、イソロドプシンの3つの異性体が光平衡状態を形成した。この結晶を暗条件下で昇温すると、バソ中間体が170Kでルミ中間体へ、240KでLM中間体へと完全に遷移した。その際、暗順応状態、イソロドプシンの形成率に変化はなかった。この結晶を用いてSPring-8にて回折データセットを収集しロドプシンとの差電子密度マップを計算し構造解析を進めている。メタ状態の試料を用いて新たに結晶化を行い、100%アシッドメタ状態が形成される条件下で結晶を得ることができた。非脊椎動物型ロドプシンの代表例としてイカロドプシンを対象に結晶構造解析を進め、これまでに4状態(暗順応状態、バソ中間体、ルミ中間体、イソロドプシン)の構造を求め、光吸収によりイカロドプシンに惹起される構造変化がウシロドプシンとは大きく異なることを見出した。本研究ではこれまでの研究をさらに発展させ視覚系の情報伝達分子まで対象を広げ、光信号変換から情報伝達まで非脊椎動物型視覚系シグナリング分子の作動機構の解明を目指している。本年度は様々な反応状態での結晶化実験を行った。その結果、1)暗順応状態の結晶を昇温し状態遷移させたオプシンの結晶、2)オプシン結晶を全トランスレチナールを含んだ母液に浸潤させた赤榿色結晶、3)全長ロドプシン結晶、を得た。4)また、暗順応結晶を100Kで青色光を照射し、暗条件下で240Kまで昇温するとルミ中間体からLM中間体への遷移が起こることを見いだした。2)について酸性、アルカリ性溶液にそれぞれ浸潤させた場合結晶の色が赤から黄色と大きく変色することを見いだした。これはメタ状態がpHに依存したアシッドメタ中間体とアルカリメタ中間体の平衡状態にあることを示しており、現在、それぞれの結晶について反応状態の占有率を求め捕捉条件の最適化を行っている。3)については放射光施設Spring-8にてX線回折実験を実施した結果、最高で7Aの分解能の回折データを得た。現在、回折分解能を上げるために結晶化条件の最適化を行っている。4)の結晶については高分解能構造決定を目指して解析を行っている。非脊椎動物型ロドプシンの代表例としてイカロドプシンを対象に結晶構造解析を進め、これまでに4状態(暗順応状態、バソ中間体、ルミ中間体、イソロドプシン)の構造を求め、光吸収によりイカロドプシンに惹起される構造変化からウシロドプシンとは大きく異なることを見出した。本年度は、昨年度得られた暗順応状態の結晶から状態遷移させたオプシン結晶を全トランスレチナールを含んだ母液に浸潤させメタ状態結晶を作成し、このメタ状態がpH依存的なアシッドメタ状態とアルカリメタ状態の2状態間の平衡状態にあることを見出した。そこで、様々なpH溶液へと置換し顕微分光測定を行いそれぞれの状態の占有確率を見積もることが出来た。また、信号伝達分子の精製条件を調整し、精製した信号伝達分子とロドプシンとの複合体形成実験を行った。イカロドプシンは信号伝達分子と活性化状態でなくても結合しているとも考えられる結果もあるので、複合体形成の有無を確認する実験を整えている。無脊椎動物としてイカの視物質ロドプシンを研究対象に、光反応サイクルに現れる中後期中間体の構造解析を試み、すでに明らかにしている初期中間体の構造と比較することにより、イカロドプシンの光反応サイクルにおける構造変化の全容を明らかにすることを目指している。本年度はイカロドプシンの暗順応状態のP62結晶を用いてLM中間体の捕捉を試みた。100Kにて青色光照射するとロドプシン、バソ中間体、イソロドプシンの平衡状態を形成する。この結晶を暗条件下で240Kに昇温するとバソ中間体はルミ中間体を経てLM中間体へと完全に遷移した。結晶の凍結条件を精査し、硫酸アンモニウムをクエン酸ナトリウムに置換するとその結果昇温による塩や氷の析出を抑えることができた。100Kで回折データセットを収集し3.0A分解能で構造解析を進めている。また、活性型構造の解明を目指して新奇結晶系の結晶化に取り組み、候補となる微結晶を得た。現在高分解能構造解析を目指して結晶化条件の探索を行っている。これまでに暗順応状態のイカロドプシンの結晶に対し光反応を惹起させ低温下で反応中間体を捕捉し、バソ中間体、イソロドプシン、ルミ中間体の構造を求めた。昨年度までに本研究課題においてLM中間体の構造解析を行い現在論文投稿準備中である。さらなる後期中間体の構造を求めるに当たり、暗順応状態の結晶に4°Cで光照射すると光活性型へと変換されたが結晶性が著しく劣化し回折データの取得は困難であった。本研究課題では新たに結晶化条件を検討し、今年度までにいくつかの新奇結晶を得ることができた。

イカ網膜から微絨毛膜を純度よく単離し、暗順応状態のロドプシンを含む微絨毛膜標品に対し4°Cで青色光を照射し、pH依存的な光産物の平衡状態を形成させた。この膜標品を界面活性剤オクチルグルコシドを用いて可溶化し広いpH範囲で結晶化を試みたところ、赤橙色の六方晶の結晶が得られた。結晶が生成されたpHは溶液系では酸性型の形成率が100%であるので、この結晶はアシッドメタ状態の結晶であると考えられる。回折実験を行い3Aを超える回折斑点が確認され現在解析中である。イカロドプシン暗順応状態の結晶について100Kで447nmの青色光を照射すると暗順応状態、バソロドプシン、イソロドプシンの3つの異性体が光平衡状態を形成した。この結晶を暗条件下で昇温すると、バソ中間体が170Kでルミ中間体へ、240KでLM中間体へと完全に遷移した。その際、暗順応状態、イソロドプシンの形成率に変化はなかった。この結晶を用いてSPring-8にて回折データセットを収集しロドプシンとの差電子密度マップを計算し構造解析を進めている。メタ状態の試料を用いて新たに結晶化を行い、100%アシッドメタ状態が形成される条件下で結晶を得ることができた。暗順応状態結晶が想定していたよりも温度に対して不安定で当初予定していた光活性型結晶の作成が不可能であることが判明し、新奇に結晶化を行っているため高分解能構造解析を達成させるためにはもう少し時間が必要であると考えられるため。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物物理技術補佐員を雇用し効率よく結晶化作業を進める。結晶を保管している冷温室の温度制御装置が故障したことにより室温が上昇し、結晶が変性したため。複数の実験計画を平行して遂行しており、第二、第三の計画で良い兆しが得られつつあるので。分光測定の結果から暗順応状態ロドプシン結晶が予想していたよりも温度に対し不安定であることが判明した。そこで当初の研究方法を見直し、この性質を利用してロドプシンからレチナールが外れたオプシン状態の結晶を作成し、この結晶に対しレチナールを再構成してメタ型結晶を作成する必要が生じた。結晶化を精力的に行い、測定試料となる結晶の数の確保につとめている。同時に、情報伝達分子を大量精製しロドプシンとの共結晶化を行う。昨年度までに得られた結果に基づいて、各状態の結晶化および構造解析を進める技術補佐員を雇用し結晶化実験の効率化を図る。サンプル調整および結晶化実験に用いる試薬類の購入、およびSPring-8実験への旅費等に使用する。双子出産の産休明けの4月から半年程度は保育園への送迎や通院などで予想以上に時間が取られその時間分の研究を持ち越したため技術補佐員を雇用する
マウスのter、遺伝子による始原生殖細胞の欠損と奇形腫化に関する発生工学的解析

本研究は、マウスの始原生殖細胞(PGC)の増殖障害を起こし、且つ、129/Sv-ter系統においてはPGCの精巣性テラトーマ化を促進する変異遺伝子ter(teratoma)の作用点が、生殖細胞にあるか精巣体細胞にあるかを、terコンジェニック系統を用いて発生工学的に解析することを目的とし、以下の成果を得た。1)terコンジェニック系統、C57BL/6J-ter(B6-ter),LTXBJ-terおよびC3H/HeJ-ter(C3H-ter)を樹立し、ter/ter生殖巣は生殖細胞欠損のみ起こし、矮小生殖巣となり、129/Sv-ter系統以外の遺伝的背景では、精巣性テラトーマを起こさないことを確定した。2)ter遺伝子座が第18番染色体のGrl-1遺伝子座とO-2cM以内に連鎖していること、及び、Grl-1遺伝子のミニサテライトDNAの系統間のSSLP多型から、各胚の3種のter遺伝子型が判定できることを示した。3)B6-terおよびLTXBJ-ter系統の胚当たりのPGC数をter遺伝子型ごとに集計し、ter遺伝子は、7.5日胚のPGCの出現には作用しないが、移動・増殖開始期の8.0日胚からその増殖に障害を起こし、胎仔精巣の生殖細胞に細胞周期のM期の後アポトーシスを起こさせることを示した。4)各ter遺伝子型の胎仔精巣を成体精巣に移植し、ter/ter型生殖細胞欠損は、精細管内の自律的欠陥によることが判明した。5)胎仔精巣の生殖細胞と体細胞を分離し、+/+および+/ter型生殖細胞と同遺伝子型或いは、ter/ter型の体細胞との再集合塊および再構成精巣を発達させると、後者の組み合わせのみで生殖細胞欠損がおき、ter遺伝子は体細胞に作用して、生殖細胞欠損を引き起こすことがわかった。6)胎仔精巣の再構成精巣では、精巣性テラトーマの形成に体細胞の系統差が重要なことが示唆された。本研究は、1つの劣性遺伝子が引き起こす先天性不妊と精巣性テラトーマの動物モデル系として、マウスの始原生殖細胞の増殖を抑制し、且つ、特定の遺伝的背景においては、始原生殖細胞のテラトーマ化を促進する劣性突然変異遺伝子ter(teratoma)の作用点が、生殖細胞にあるか、或いは、生殖細胞の環境をなす体細胞にあるかを知るために、terコンジェニック系統と129/Sv-ter系統の、始原生殖細胞と胎仔精巣の体細胞を、ter遺伝子型に関し種々に組み合わせ、再構成精巣を作出し、ter遺伝子による生殖細胞の欠損或いは精巣性テラトーマの形成が起きる組み合わせを、発生工学的に解析することを目的とする。本年度は以下の研究実績を得た。terコンジェニック系統C57BL/6J-terには、ter/ter(生殖細胞欠損)、+/terおよび+/+(ともに正常な精巣)の3種の遺伝子型が存在するが、ter遺伝子座がGrl-1遺伝子座と連鎖し、Grl-1のミニサテライトDNAのPCR多型により、各ter遺伝子型を判定することができた(Sakurai et al,1994,印刷中)。そこで、本研究においてもLTXBJ-ter系統の各胎仔のter遺伝子型をこの方法により判定した。

13.5日胎仔の精巣を解離し、生殖細胞と体細胞を培養容器へのそれぞれの接着性の違いで培養分離し、分離した生殖細胞と体細胞を、ter遺伝子型で種々に組み合わせ、懸滴培養法で再集合塊を作り、これらを宿主精巣に移植し、再構成精巣へ分化させ組織学的に調べた。ter/+及び+/+型の生殖細胞は、同遺伝子型の体細胞と組んだ場合の再構成精細管内では、増殖し精細胞にまで分化したが、ter/ter型の体細胞と組んだ場合には、全く生存していなかった。これにより、13.5日の胎仔精巣では、ter遺伝子は、精巣体細胞で発現し、その結果生殖細胞の欠損が起こることが示唆された。本研究は、1つの劣性遺伝子が引き起こす先天性不妊と精巣性テラトーマの動物モデル系として、マウスの始原生殖細胞の増殖を抑制し、且つ、特定の遺伝的背景においては、始原生殖細胞のテラトーマ化を促進する変異遺伝子ter(teratoma)の作用点が、生殖細胞にあるか、或いは、生殖細胞の環境をなす体細胞にあるかを知るために、terコンジェニック系統と129/Sv-ter系統の、始原生殖細胞と胎仔精巣の体細胞を、ter遺伝子型に関し種々に組み合わせ、再構成精巣を作出し、生殖細胞の欠損或いは精巣性テラトーマの形成が起きる組み合わせを、発生工学的に解析することを目的として、以下の研究実績を得た。1。terコンジェニック系統には、ter/ter(生殖細胞欠損)、+/terおよび+/+(ともに正常な精巣)の3種の遺伝子型が存在するが、ter遺伝子座が第18番染色体のGrl-1遺伝子座と連鎖し、Grl-1のミニサテライトDNAのPCR多型により、胚から成体まで各ter遺伝子型を判定することができた(Sakurai et al,1994)。ter/ter型8.0日胚から始原生殖細胞の欠損が確認できた(Sakurai et al,印刷中)。そこでLTXBJ-ter系統の各胎仔のter遺伝子型をこの方法で判定し、胎仔の精巣の生殖細胞と体細胞を培養分離し、ter/+及び+/+型生殖細胞を同遺伝子型あるいはter/ter型の体細胞と組み合わせ、懸滴培養法と移植で、再構成精巣へ分化させ組織学的に調べた。生殖細胞は、前者では増殖し分化したが、後者の場合には生殖細胞の分裂周期の特定の時期に死滅した。この結果、ter遺伝子は、少なくとも胎仔精巣の体細胞で機能し、生殖細胞の欠損を起こすことが示された。2。LTXBJ及び129/Sv-ter系統の胎仔精巣の生殖細胞と体細胞を組合せた再構成精巣では、精巣性テラトーマの発症率に種々の差があった。よって、生殖細胞のテラトーマ感受性とその発現を制御する体細胞の役割が示唆された。
在宅末期がん患者の家族に対する地域看護支援法の開発とその有効性に関する研究

本研究は、3年計画の最終年度であり、在宅末期がん患者の家族に対する看護支援法の開発とその有効性の検討を行うことを研究全体の目的として行った。初年度である一昨年には、在宅末期がん患者の家族の在宅療養中のニーズについて調べるために全国郵送質問紙調査(n=528)を行い、その結果として、在宅における患者と家族の看護支援ニーズ、および在宅療養の最終目的である在宅死の実現に関連する要因を明らかにし、それをPalliative Medicine誌(Fukui S, et al.2003)に掲載した。2年目である昨年度には、末期がん患者とその家族の在宅療養におけるニーズに関する文献レビュー、訪問看護ステーションへの実践活動への参加、および本領域の看護専門家との討議を基に、有効性を検討するための介入内容となる"末期がん患者の家族のための包括的な情報提供および教育を主体とした看護ケアプログラム"を作成し、その作成過程と実施可能性についてまとめた。そして、結果を日本看護科学学会誌に掲載した(福井小紀子ら,2004)。さらに、初年度の調査結果の再分析を行い、その結果をCancer誌に掲載した(Fukui S, et al.2004)。また、開発したプログラムの有効性を測るための無作為割付試験を開始した。すなわち、第1回目の患者・家族への教育を行うための研究協力者となる訪問看護ステーションの看護師の応募とプログラム実施(介入実施)のための看護師教育を行い、その後、研究協力者(訪問看護者)がプログラムを実際に提供する在宅末期がん患者・家族という研究対象者の収集を行い、データの収集を開始した。最終年度である今年度は、引き続き、追加の2回にわたる研究協力者および対象者の収集と調査の実施を行い、更なるデータを収集した。そして、集まったデータを入力し、訪問看護師による看護支援プログラムの効果の分析を開始した。今後、この介入効果の結果をまとめ、国内・国外のがん医療系の雑誌に投稿する予定である。本研究は3年計画で、在宅末期がん患者の家族に対する看護支援法の開発とその有効性の検討を行うことを目的とし、初年度である本年度は、第1に、昨年度に同テーマで日本学術振興会特別研究員(PD)として科研費の申請を受けて行った、在宅末期がん患者の家族の在宅療養中のニーズについて調べた全国郵送質問紙調査(n=528)の結果を分析し、まとめた。その結果として、在宅における患者と家族の看護支援ニーズ、および在宅療養の最終目的である在宅死の実現および患者・家族の満足度の上昇に関連する要因を明らかにし、それを国内・国際学会で発表するとともに、Palliative Medicine誌に投稿し受理された。第2に、末期がん患者とその家族の在宅療養におけるニーズに関する文献レビューを行うことで、上述したニーズ調査の結果と先行研究の知見との共通性および独自性を明確にし、我が国の在宅末期がん患者とその家族のニーズを満たす家族へのケア内容を抽出した。第3に、訪問看護ステーションなどの実践活動への参加を通して、我が国の末期がん在宅ケアの現状に関する問題点を把握した。以上の活動を通して得た情報を基に、本領域の看護専門家との討議を重ね、"末期がん患者の家族のための包括的な情報提供および教育を主体とした看護ケアマニュアル"を作成した。そして、このマニュアルの実施可能性を検討するために、都内訪問看護ステーションにて末期がん在宅ケアを受けている家族25例を対象に訪問看護師による看護ケアマニュアルを用いた介入を実施し、対象者の意見を基に内容を修正し、完成させた。最終的な末期がん患者の家族のための看護ケアマニュアルの内容は、「家族にできる患者の症状に対するケア、日常生活上のケア、家庭で行う医療処置、死の看取り教育、スピリチュアルケア、グリーフケア」とした。これらのケアを実施するためのマニュアルとして、「家族用ケアマニュアル」および「家族が家族用ケアマニュアルを使用するための家族教育を実施するための訪問看護師用ケアマニュアル」の2種類を作成した。本研究は、3年計画で、在宅末期がん患者の家族に対する看護支援法の開発とその有効性の検討を行うことを目的としている。初年度である昨年度は、在宅末期がん患者の家族の在宅療養中のニーズについて調べるために、全国質問紙調査(n=528)を行い、その結果として、在宅における患者と家族の看護支援ニーズ、および在宅療養の最終目的である在宅死の実現に関連する要因を明らかにし、それをPalliative Medicine誌に掲載した(Fukui, et al.2003)。2年目である本年度は、第一に、末期がん患者とその家族の在宅療養におけるニーズに関する文献レビュー、国内の訪問看護ステーションへの現地視察、および本領域の看護専門家との討議を基に、我が国の在宅末期がん患者の家族に対する"末期がん患者の家族のための包括的な情報提供および教育を主体とした看護ケアプログラム"を作成し、その作成過程と実施可能性についてまとめた結果を日本看護科学学会誌に投稿し、2004年4月に掲載予定としている。第二に、このプログラムの有効性を検討するために、4月に、訪問看護ステーション40ヶ所の120名の調査参加意思を示した訪問看護師を対象に、訪問看護師による家族に対する看護ケアプログラム(介入)を実施するための方法についての研修会を開催し、その後のデータ収集方法を約束した。しかし、データの収集が1年間で60例を予定していたにもかかわらず、データ回収状況が半年経ても10例以下と当初の予定を大幅に下回ったため、1月に、再度、参加意思のある訪問看護ステーションを新たに募り、新メンバーである訪問看護師向けに家族介入の方法に関する研修会を開催し、データ収集を呼びかけた。

現在は、研修に参加した訪問看護師によるデータ収集期間であり、最終年度である来年度は引き続き、データ収集が目標数を超えるように、研究者は調査継続のための訪問看護師に対するサポートを行い、そして、介入効果についての結果をまとめる予定である。本研究は、3年計画の最終年度であり、在宅末期がん患者の家族に対する看護支援法の開発とその有効性の検討を行うことを研究全体の目的として行った。初年度である一昨年には、在宅末期がん患者の家族の在宅療養中のニーズについて調べるために全国郵送質問紙調査(n=528)を行い、その結果として、在宅における患者と家族の看護支援ニーズ、および在宅療養の最終目的である在宅死の実現に関連する要因を明らかにし、それをPalliative Medicine誌(Fukui S, et al.2003)に掲載した。2年目である昨年度には、末期がん患者とその家族の在宅療養におけるニーズに関する文献レビュー、訪問看護ステーションへの実践活動への参加、および本領域の看護専門家との討議を基に、有効性を検討するための介入内容となる"末期がん患者の家族のための包括的な情報提供および教育を主体とした看護ケアプログラム"を作成し、その作成過程と実施可能性についてまとめた。そして、結果を日本看護科学学会誌に掲載した(福井小紀子ら,2004)。さらに、初年度の調査結果の再分析を行い、その結果をCancer誌に掲載した(Fukui S, et al.2004)。また、開発したプログラムの有効性を測るための無作為割付試験を開始した。すなわち、第1回目の患者・家族への教育を行うための研究協力者となる訪問看護ステーションの看護師の応募とプログラム実施(介入実施)のための看護師教育を行い、その後、研究協力者(訪問看護者)がプログラムを実際に提供する在宅末期がん患者・家族という研究対象者の収集を行い、データの収集を開始した。最終年度である今年度は、引き続き、追加の2回にわたる研究協力者および対象者の収集と調査の実施を行い、更なるデータを収集した。そして、集まったデータを入力し、訪問看護師による看護支援プログラムの効果の分析を開始した。今後、この介入効果の結果をまとめ、国内・国外のがん医療系の雑誌に投稿する予定である。
１４－１６世紀エジプトにおける徴税と村落社会：土地台帳をてがかりに

本研究の目的は「王領地を例に、灌漑、収税、農産物の流通の過程とそれに関わる人びとの役割と関係性について考察し、15世紀後半から16世紀のエジプトにおける村落社会と地方統治の構造を明らかにすること」である。本研究は、地方統治の構造を従来の単線的な構図から脱却し、多層的、組織的な新しい構図を提示することを目指した。2年目となる平成25年度は、前年度に収集した史料をもとに、前近代のエジプトにおける灌漑(「ベイスン灌漑」と呼ばれる)の構造と、政府が灌漑の維持管理にどのように関わったか、また、村落社会が果たした役割について明らかにし、灌漑の維持管理に見られる支配の構造に踏み込むことができた。考察は、夏季に増水するナイルの水を耕地に導き冠水させる灌漑方法「ベイスン灌漑」において、主要灌漑設備である土手の維持管理に焦点をあてた。前近代においては、土手は政府が管理する大規模な「政府の土手」と村が管理する小規模な「村の土手」に大分されたが、本考察では、「政府の土手」を対象とし、その維持管理に関わる16世紀オスマン朝の『土手台帳』の記録を手がかりに、1年を通じた土手の管理のあり方を追った。その結果、「政府の土手」は一定間隔でナイルに対して垂直に設置された土手であり、それを政府主導で管理することによって、上流と下流への適切な水の分配を可能にしたことを明らかにした。また、土手の維持管理には、政府の担当官と村人が関わるだけでなく、土手単位で配された地元の有識者や県単位で任命されたアラブ部族の長といった中間のアクターが存在したことを示した。本研究の研究史上の意義は、まず、「政府の土手」が何であるかを明らかにした点である。これによって、「ベイスン灌漑」の時代に政府が果たした役割を明らかにすることが可能となった。また、GISを利用した地理的分析を通じて成果を発信したことも重要である。これにより、地理的視点が等閑視される傾向にある歴史研究において、地理的分析の有効性を示したと言える。(抄録なし)本研究の目的は「灌漑、収税、農産物の流通の過程とそれに関わる人びとの役割と関係性について考察し、14-16世紀のエジプトにおける村落社会と地方統治の構造を明らかにすること」である。本年度は特に、「灌漑」に着目した研究をおこなった。従来の研究では、この時代、君主(スルターン)が配下の軍人に土地の徴税権(イクター)を分与することによって軍事支配層内部の関係を規定する一方、徴税権を得た軍人が村落での徴税と農地の維持を担うことによって地方統治の体制を築いたとされている(「イクター制」)。しかし、降水量がほとんどなく、水源をナイルの灌漑に依拠するエジプトでは、君主一軍人一村落という単線構造だけでなく、より広域的かつ統合的な支配・管理体制が必要であったのではないか(例えば、水域単位での管理体制など)と考えられた。そこで、ナイルの灌漑設備のうち最も重要な役割を果たした灌漑土手(ジスル)に焦点をあて、その維持管理体制について研究をおこなった。この結果、毎年の土手の維持管理を特定の村落が担っていた状況がわかった。さらに、各村においては農民・村の灌漑管理役(ハウリー)・村長、各灌漑土手においては灌漑土手の管理役、各県においては調査官・アラブ部族長が灌漑土手の管理にあたるという、重層的な管理体制があったことが明らかとなった。今後はこの研究成果を踏まえて、この灌漑の管理体制と土地保有、および徴税の問題を結びつけて考え、村落社会の自立性と国家の役割について検討していく予定である。その予備的研究として、国家が土地の徴税権をどのように分与していたかという問題(土地保有の問題)についての論考も提示した。

これによって、「ベイスン灌漑」の時代に政府が果たした役割を明らかにすることが可能となった。また、GISを利用した地理的分析を通じて成果を発信したことも重要である。これにより、地理的視点が等閑視される傾向にある歴史研究において、地理的分析の有効性を示したと言える。「研究の目的」と計画から大きくはずれずに、一定の成果をあげたと見なせる。研究計画通りに進める。今後は、環境要因(ナイル灌概)が土地制度や徴税制度にいかなる影響を与えるかという点に留意しつつ、村落社会の様態を研究する。(抄録なし)
細胞内感染における非結核性抗酸菌の特異糖ペプチド脂質抗原の役割解明(2)

【研究目的】肺MAC症は結核に類似した病変を生じ、非結核性抗酸菌症の重大な呼吸器疾患である。MAC菌は特異糖ペプチド脂質(GPL)抗原によって、28種類の血清型に分類されている。臨床分離株は、特定の血清型菌が強い病原性を示すことから、各血清型GPLと病原性の関連が示唆されているが、詳細な宿主応答機構は解明されていない。これまでに、MAC症臨床分離Kull株の天然型GPL(intact GPL, iGPL)6種のうち、アセチル(Ac)基が一つ付加したmono-Ac iGPLのみが、TLR2に認識されることから、細胞内感染Kull株は、Ac基によってGPL糖鎖を修飾し、TLR2感知から回避している可能性を示唆する知見を得た。さらに本研究では、細胞内感染時におけるiGPLの分子種動態変化を詳細に検証し、細胞内感染におけるMAC菌GPLの役割を解明することを目的とした。【研究方法】マクロファージ系細胞株にKull株を感染させ、経日的に回収した細胞内感染菌から総脂質を抽出し、MALDI/TOF MS分析によって、iGPLの分子種組成変化を解析した。【研究成果】細胞内感染菌では、感染4日後以降にdi-およびtri-Ac iGPLが増加傾向を示し、特にtri-Ac iGPLの増加が顕著であった。さらに感染菌では、構造未知のtri-Ac iGPLが感染後に継続的に増加し、非感染菌ではほとんど検出されない新たなiGPLを合成することが明らかとなった。このことから、細胞内感染菌はiGPLのAc基修飾に加えて、新たなiGPL合成により、iGPL分子種を多様化したことで、TLR2の認識回避を可能にした要因の一つであると考えられる。以上から、さらに天然型GPLのAc基転移酵素遺伝子や感染菌にのみ出現するiGPLの動態変化を追うことで、GPLと免疫回避の関係がより明確になると考えられる。
治療抵抗性消化器癌に対する癌関連線維芽細胞を標的とした新規治療法の開発

食道癌による線維芽細胞のCAF化と,CAFによる癌細胞の悪性化について検証した.線維芽細胞は癌細胞との相互作用でCAF化し,CAFの刺激により癌細胞は悪性度を増強した.またCAFにより刺激され癌細胞は化学療法や放射線治療に対する治療抵抗性を獲得していた.動物実験においては癌細胞をCAFと共接種した群において5-FUの抗腫瘍効果の減弱を認め,in vitroと同様に治療抵抗性を示した.以上のことよりCAFを制御することが,癌の増殖や治療抵抗性の獲得を抑制し得ることが予測された.続いて,我々はCAFを標的とするPhotoimmunotherapy治療法を開発し選択的に殺傷することに成功した.本研究は、癌における抗がん剤や放射線治療抵抗における癌関連線維芽細胞(CAF)の関与が示唆されていることから、CAFの癌幹細胞やEMTとの関連性を解明し、さらに光線免疫療法を用いてCAF自体を標的に死滅させ今まで困難であった治療抵抗性癌における根治的な新規治療法を開発する事を目的とする。初年度である平成26年度はCAFと癌細胞の癌幹細胞化やEMTへの影響を解析し、実際のCAFの治療抵抗性への影響を検討した。In vitroにてmigrationやinvasion assayなど行い、何れもCAF刺激により癌細胞の悪性化を認めた。また癌細胞のmorphological変化やVimentin高発現やE-cadの減少などEMTとの関与も示唆された。さらにCD133の増強を認めCAF刺激による癌幹細胞化も示唆された。最も重要である治療抵抗性もCAFによる刺激により5FUやDocetaxel、放射線治療への感受性低下など治療抵抗性を認めた。In vivoでは同様にCAFによる移植腫瘍の5FU治療抵抗性獲得を確認した。続いてPITを用いたCAFを標的とした治療を行った。まず特異的にCAFを殺傷することが可能かin vitroにてFAP発現するCAF特異的に近赤外光にて殺傷可能であることを実証しin vivoの実験においても5FUに治療抵抗性を示していた腫瘍にPITを用いてCAFを制御すると治療効果を得ることが確認された。以上のことより、当初予定していた平成26年度の検討項目はほぼ完了しており、特にCAFの治療抵抗性の立証と特異的CAF制御の治療法の確立ができたことは非常に有意義である。奏功率の低い従来の抗癌剤に加えて癌微小環境の中心的な役割を担うCAF細胞を標的とすることでより奏功率の向上や患者の生存率の向上につながりうると考えられた。次年度はその検証と報告を進めていく予定である。本研究は、癌における抗がん剤や放射線治療抵抗における癌関連線維芽細胞(CAF)の関与が示唆されていることから、CAFの癌幹細胞やEMTとの関連性を解明し、さらに光線免疫療法を用いてCAF自体を標的に死滅させ今まで困難であった治療抵抗性癌における根治的な新規治療法を開発する事を目的とする。in vitroにてmigrationやinvasion assayなど行い、何れもCAF刺激により癌細胞の悪性化を認めた。またビメンチンの高発現やE-cadの減少などEMTとの関与も示唆された。最も重要である治療抵抗性もCAFによる刺激により5FUやDocetaxel、RTへの感受性低下など治療抵抗性を示した。in vivoでは同様にCAFによる移植腫瘍の5FU治療抵抗性獲得を確認した。まずin vitroにてFAP発現するCAF特異的に近赤外光にて殺傷可能であることを実証しin vivoの実験においても5FUに治療抵抗性を示していた腫瘍にPITを用いてCAFを制御すると治療効果を得ることが確認された。以上より奏功率の低い従来の抗癌剤に加えて癌微小環境の中心的な役割を担うCAF細胞を標的とすることで奏功率の向上や患者の生存率の向上につながり得ると考えられた。平成27年度には、その検証と各学会、研究会等にて報告を行った。平成27年第35回癌免疫外科研究会では研究奨励賞を受賞した。食道癌による線維芽細胞のCAF化と,CAFによる癌細胞の悪性化について検証した.線維芽細胞は癌細胞との相互作用でCAF化し,CAFの刺激により癌細胞は悪性度を増強した.またCAFにより刺激され癌細胞は化学療法や放射線治療に対する治療抵抗性を獲得していた.動物実験においては癌細胞をCAFと共接種した群において5-FUの抗腫瘍効果の減弱を認め,in vitroと同様に治療抵抗性を示した.以上のことよりCAFを制御することが,癌の増殖や治療抵抗性の獲得を抑制し得ることが予測された.続いて,我々はCAFを標的とするPhotoimmunotherapy治療法を開発し選択的に殺傷することに成功した.初年度である平成26年度は、CAF細胞と癌の関連における癌細胞の癌幹細胞化やEMTへの影響を解析し、実際のCAF細胞の治療抵抗性への影響を検討することとしP1からP4までを行う予定とした。食道扁平上皮癌細胞TE4およびバレット腺癌OE19を用いて検討した。P1についてはIn vitroにて悪性化としてmigration assayやinvasion assayそしてcolony formation assay何れにしてもCAF細胞刺激により癌細胞の悪性化を認めた。

またEMTとして細胞の間葉系形質へのmorphologicalな変化やVimentinの高発現やE-cadの減少を認めた。癌幹細胞についてはCD133の表面マーカーの増強を認めCAF細胞刺激による癌幹細胞化が示唆された。P2についてはIn vitroにてCAF細胞による5FUやdocetaxelまたは放射線治療における治療抵抗性獲得を確認した。P3の検討は行えていないが先のP2における治療抵抗性獲得をin vivoにて検証し、5FUに対する治療抵抗性を確認した。続いてP4としてPITを用いたCAFを標的とした治療を行った。まずCAF細胞を特異的に殺傷できるかin vitroにて確認し、FAP発現するCAF細胞特異的に近赤外光にて殺傷可能であることを実証した。またin vivoの実験においてはCAF細胞との共培養にて5FUに治療抵抗性を示していた腫瘍においてもPITを用いてCAFを制御することで治療効果を得ることが確認された。総括して初年度である平成26年度は、当初予定していたP1からP4までの検討項目のうちほぼ完了している。P3の食道癌細胞のHER2発現等が未検討であるが、治療抵抗性に対するin vivo試験を追加で確認できている。以上より概ね順調に進展していると判断した。癌微小環境次年度である平成27年度においては、当初の予定通りさらにin vivoを中心とした検討を行う予定である。別の抗がん剤や同所性移植モデルを用いた様々な条件でのPITを用いたCAF細胞の制御が腫瘍の治療抵抗性にどのように貢献できるか検討を行う予定としている(P4)。また26年度で未検討である食道癌細胞のHER2発現の検討やTra-IR700を用いたPITの効果の検討等もin vitroにて行い先のin vivoでの併用療法に繋げる予定である。さらに最終年度である本年においては、研究の総括および統計学的な解析を行い、学会等での発表や論文での発表を行う予定である。すでにAACR2015の発表を4月に行い、また6月に関西胸部外科学会、9月に日本癌学会にて発表予定となっている。また論文発表も現在随時進行中であり本年度中に投稿する予定である。食道癌細胞における標的とする表面抗原HER2タンパクの発現の解析が未検討であり、抗体や細胞培養等の費用がかかっていない点が主な理由と考えている。次年度である平成27年度においては、当初の予定されていたin vivoの検討に加えて初年度で未検討である上記食道癌HER2発現の検討を行う予定であるので、その費用として次年度使用額を使用する予定である。
収束電子回折法による空間群決定の新方法及び二重結晶の研究

1)研究分担者津田は平成10年12月にオーストラリアのメルボルン大学を訪問し、P.Goodmanらのグループと、判別困難な空間群の対称性を中心として新しい空間群決定法についての討論を行った。また平成11年3月にはオーストラリアCSIROのC.J.Rossouw氏を東北大学科学計測研究所に招聘し、コヒーレント収束電子回折図形のシミュレーション法などについて討論を行った。また、これらに加えて種々の議論をインターネットを通じて行った。これらは今回の新しい空間群決定法を開発する上できわめて有益なものであった。2)空間群の組、(I23とI2_13)、(I222とI2_12_12_1)について、対称要素および結晶構造因子の位相関係等についての理論的解析を行った。これらの組は、まったく同じ運動学的消滅則を与え、かつ動力学的消滅を示す反射が存在しないため、通常の収束電子回折法はこれまで判別不能であった。今回、空間群決定にコヒーレント収束電子回折法を適用する試みを新たに行った。コヒーレント収束電子回折法とは、コヒーレンスの高い電界放出型電子銃を用いて隣り合う回折波同士を重ねて干渉させ、反射の位相情報を直接読み取る方法である。コヒーレント収束電子回折強度のシミュレーションプログラムを今回新たに開発し、上記の空間群に属する構造モデルを用いて種々の条件におけるコヒーレント収束電子回折図形のシミュレーションを行って判別の可能性について検討した。その結果、コヒーレント収束電子回折法を適用することでこれまで判別困難だったこれらの空間群が明瞭に判別することが可能であることを明らかにし、コヒーレント収束電子回折法を用いた空間群決定法を新たに開発することができた。3)さらに、(P4_1,P4_3),(P3_1,P3_2)などカイラリティのみ異なる2つの空間群の判別についてもコヒーレント収束電子回折法を用いて判別の試みを行い、コヒーレント収束電子回折法の有効性を示した。また平成11年3月にはオーストラリアCSIROのC.J.Rossouw氏を東北大学科学計測研究所に招聘し、コヒーレント収束電子回折図形のシミュレーション法などについての討論を行った。2)空間群の組、(I23とI2_113)、(I222とI2_12_12_1)について、対称要素および結晶構造因子の位相関係等についての理論的解析を行った。これらの組は、まったく同じ運動学的消滅則を与え、かつ動力学的消滅を示す反射が存在しないため、通常の収束電子回折法ではこれまで判別不能であった。

その結果、コヒーレント収束電子回析法を適用することでこれまで判断困難だったこれらの空間群が明瞭に判別することが可能であることを明らかにし、コヒーレント収束電子回析法を用いた空間群決定法を新たに開発することができた。3)さらに、(P4_1,P4_3),(P3_1,P3_2)などカイラリテイのみ異なる2つの空間群の判別についてもコヒーレント収束電子回折法を用いて判別の試みを行い、コヒーレント収束電子回折法の有効性を示した。
無容器浮遊溶融法による希土類元素フリーのマルチフェロイックコンポジットの創製

いくつかの材料においてメルトを融点以下に過冷させると準安定相が生成する,LuFeO3では準安定六方晶系相(H-LnFeO3)が形成することからトレランスファクターTFとの関連が予測された.LnFeO3(LN:ランタノイド)で実験したところ,Smでは安定相のみであったがLuからEuで準安定相が直接凝固することが分かった.これらの実験結果を説明するために六方晶を形成するためのイオン半径の幾何学的条件を解析したところ,TFの臨界値として0.87が得られた.EuFeO3とSmFeO3のTFの値がそれぞれ0.870と0.874であることから、この幾何学的条件は実験結果とよく符合することが分かった.これまでに代表者はペロブスカイト(ABO3)構造を示すRFeO3において、大きく過冷したメルトから凝固させると、準安定な六方晶RFeO3 (h-RFeO3, R:(重)希土類元素)が生成すること、さらにこの準安定相とマンガンフェライトMnFe3O4との複合化を図ったLu(Fe2/3Mn1/3)xOyは、強磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイックナノコンポジットの候補になることを明らかにした。しかしながらマルチフェロイック性の担保となるナノレベルの微細構造を実現するための組成、言い換えるとLu(Fe2/3Mn1/3)O3とMnFe3O4の最適な組成比は明らかに出来ていなかった。この点を明らかにするべく13年度はh-Lu(Fe2/3Mn1/3)O3とMnFe3O4の準安定状態図の調査を行い、共晶組成はLu(Fe2/3Mn1/3)4O7Lu(Fe2/3Mn1/3)5O8.3、共晶温度は1600Kとなることを明らかにした。近年、フラッシュメモリーやハードディスクメモリーに代わる新しい概念の記憶媒体として利用可能なmulti-ferroic材料が関心を集めている。multi-ferroic材料とは、ひとつの系で強磁性、強誘電性、強弾性といった“ferroic"な性質を同時に複数有する物質のことである。このような性質を有する物質としては六方晶LnFeO3(h-LnFeO3、空間群:P63cm、Ln:GdLuおよびY)が候補として検討されてきたが、準安定相である六方晶を室温に凍結できるのはLuFeO3に限られていた。Luは希土類元素の中でも極めて"rare"で産地も限られていることから、本研究ではLuフリーあるいは低減した物質の探索を目的とした。h-LnFeO3の生成において鍵となるのはtolerance factor (TF)で表されるLn3+のイオン半径であり、筆者はこれまでにTF<0.87がh-LnFeO3の生成の条件になることを明らかにしたが、Ln3+以外でこの条件を満たすイオン種を特定することはできなかった。この点から本研究ではLu3+よりもイオン半径の小さなイオン種(Sc3+)を混晶化することによりTF<0.87の実現を指向した。ただしSc3+への置換は六方晶から三方晶への相転移を促すことから、六方晶の安定性を高めると同時にLn3+の低減を図る方途として、Ln3+の一部をSc3+に置換することと併せてFe3+の一部をMn3+に置換することにより上記問題の解決を試みた。26年度はLuFeO3に対して実験を実施した。結果はSc3+は50%以下、Mn3+は30%以上置換した場合に、h-LuFeO3は安定に得られる結果を得た。同結果は、27年秋期に開催される第6回微小重力下の物理科学に関する国際会議において発表を予定している。代表者らは,これまでにRFeO3(R:希土類元素)において過冷却融液からの凝固時に六方晶の準安定相であるh-RFeO3(空間群:P63cm)が生成することを報告している.このh-RFeO3は,強誘電性と(反)強磁性を有するマルチフェロイック物質のh-RMnO3(空間群:P63cm)と同じ結晶構造を有することから,h-RMnO3に替わる新しいメモリ材料として期待されるが,h-RFeO3の生成条件,特にh-RFeO3の生成に繋がるイオン種の範囲については未だ明らかになっていない.この点から本研究では,h-RFeO3の生成とイオン種の関係について,h-RFeO3の母相のペロブスカイトの構造安定性の指標であるトレランス因子(t)に焦点を絞り,その範囲を明らかにすることを目的とした.研究の手順としては,先ず構成するイオン種の配列からh-RFeO3が生成するトレランス因子の範囲を,幾何学的考察から0.870<t<0.817と割り出し,イオン半径の異なる希土類元素を用いることでトレランス因子の異なる試料を準備し,生成する相との関係を調べた.

その結果,0.870<t<0.840となるEu-Luにおいてh-RFeO3の生成を示唆する多面体形状を観察した.また0.840>tとなる試料についてはLuの一部をイオン半径がLuより小さいScに置換することにより作成して実験に供した.結果は見かけのトレランス因子が0.816の(Lu0.4Sc0.6)Feにおいてもh-RFeO3の生示唆する多面体形状とダブルリカレッセンスを観察した.これらの結果はh-RFeO3の生成範囲を0.870<t<0.817とする上述の予測の妥当性を裏付けるとともに,希土類元素に代わる他のイオン種の利用に道を拓くことを示唆するものと言えるだろう.いくつかの材料においてメルトを融点以下に過冷させると準安定相が生成する,LuFeO3では準安定六方晶系相(H-LnFeO3)が形成することからトレランスファクターTFとの関連が予測された.LnFeO3(LN:ランタノイド)で実験したところ,Smでは安定相のみであったがLuからEuで準安定相が直接凝固することが分かった.これらの実験結果を説明するために六方晶を形成するためのイオン半径の幾何学的条件を解析したところ,TFの臨界値として0.87が得られた.EuFeO3とSmFeO3のTFの値がそれぞれ0.870と0.874であることから、この幾何学的条件は実験結果とよく符合することが分かった.本実験の実施には酸素ガスの使用が不可欠であるが、目下の実験環境は、高圧酸素ガスボンベを室内に持ち込むための設備が整っておらず、建物外のガスボンベ置き場に置いた高圧酸素ボンベから低圧(89気圧)に移し替えた小形ボンベを使用している。このため10分を越える実験は不可能であり、試料を小さくすることにより実験時間を短縮した場合でも、実験の実施には34回/日の再充填が必用となり、効率が上がらないことが研究の遅れの最大の原因である。材料プロセシング27年度は、先ず研究の遅れの原因である高圧酸素ガスの使用を可能にすべく、設備の整った施設に実験装置を移設して研究のピッチを高め、Lu3+に替わるLn3+としてY3+およびGd3+に対してLuFeO3と同様の実験を実施し、Ln3+の使用量を低減させるイオン種の組み合わせについての定量的解を模索し、研究を総括する。現用の炭酸ガスレーザーの出力低下が著しいことから、13年度は新たに半導体レーザーを導入し、現用のガス浮遊炉に組み込むことによりLuFeO3よりも高融点のSc(Mn,Fe)O3へ適用を計画していたが、芝浦工業大学における代表者の雇用契約は13年度で終わり再雇用はないとのことから、14年度以降は実験機器を旧職場(宇宙航空研究開発機構)に移設して研究を継続することとなった。このため装置の改修を伴う13年度の計画は移設後に実施するのが効率的との判断から計画を変更し、当初14年度以降の実施を計画していた強磁性相とのナノレベルの共晶、すなわちLuFeO3-Fe3O4の実験を前倒しすることとした。この系の共晶温度はLuFeO3よりも低く、現用の炭酸ガスレーザーでも溶融凝固が可能であり、また必要な希土類元素量はLuFeO3単体よりも低下することから、本研究の目的に適うものと考えている。これまでのところLuFe5O8.3LuFe6O9.7が共晶組成となりマルチフェロイック性を担保するナノベースの微細組織が得られており、論文にまとめる作業を開始した。以上、13年度は研究計画の変更が余儀なくされたとは言え、研究の全体計画から見れば順調に進んでいると考えている。26年度に前年度からの繰り越しが生じた理由は、昨年度に報告したように研究の実施場所の変更を余儀なくしたことが原因であるが、27年度に繰り越しが生ずる理由は、新しい研究実施場所においても、遅延理由に示したように実験環境との齟齬(高圧酸素ガスを使用するための設備が未整備なこと等)により、計画通りに研究が進んでいないことが理由です。27年度はこの点を改めるべく、高圧酸素ガスの使用環境が整備されている研究施設(千葉工業大学)に一部の実験装置を移して研究のスピードアップを図ることを計画している。14年度前半は、実験装置の宇宙航空研究開発機構相模原キャンパスへの移設を行い、高出力半導体レーザーの導入と併せてチラー、ガス供給設備等の周辺機器の整備を行い、実験環境を整える作業を行う。