hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
唾液開口分泌にともなうホスファチジルコリン分解酵素系の活性変動とその意義

本研究は、耳下腺細胞の分泌顆粒(SG)および腺腔側形質膜(腺腔膜)に存在するホスファチジルコリン(PC)分解酵素系の実体を明らかにし、開口分泌との機能的相関を検討したものである。なお、既にCa^<2+>非依存性ホスホリパーゼA_2(PLA_2)活性がSGおよび腺腔膜の両者に存在することを認めており、SG由来PLA_2活性の膜結合状態での諸性質の解析はほぼ終了している。そこで腺腔膜PLA_2の生化学的性質を検討したところ、アラキドン酸の様な不飽和脂肪酸をアシル基に持つPCが本酵素の良い基質となること、ATPにより本酵素が著しく活性化されることなど、腺腔膜PLA_2がSGのPLA_2と共通する特徴を数多く有することが明らかとなり、同一のPC分解酵素として両膜間に共存する可能性が指摘できた。一方、腺腔膜ではPCの分解に伴う反応産物として脂肪酸の他にジアシルグリセロール、ホスファチジン酸(PA)およびコリンの生成が検出され、さらにこれらの生成は、ホスホリパーゼD(PLD)選択的阻害剤(ジホスホグリセロール)で顕著に阻害された。また、反応系中にエタノールを共存させることによって、PLD特有の反応産物のホスファチジルエタノールが生成した。このPLD活性はSGでは検出されず、PLDの存在は、腺腔膜に特異的であった。ところで、これまで分泌モデル系として用いてきたin vitroアミラーゼ分泌系に加え、蛍光プローブを用いて直接SGと形質膜との融合を観察する膜融合実験系を用い、PC分解酵素系の開口分泌への関与を検討したところ、形質膜のPLA_2処理、あるいはPLDによる分解反応産物のPAを膜へ組み込みむことにより、SG膜と修飾形質膜間の融合が著しく亢進した(Mizuno-Kamiya et al.J.Biochem.投稿中)。以上の結果から、SGおよび腺腔膜に存在するPC分解酵素系が膜融合促進因子の供給機構として開口分泌の初発および制御に関与している可能性が示唆された。
リンパ浮腫の包括的評価法の計量心理学的分析と評価セットの作成に関する研究

目的は下肢リンパ浮腫患者を対象に運動耐容能(シャトルウォーキングテスト:SWT)、脚パワー(階段昇降テスト:SCPT)、下肢筋力(患側大腿四頭筋筋力体重比:QUAD)を評価しリンパ浮腫が運動機能への影響を明らかにすることである。対象は下肢リンパ浮腫患者42名。浮腫重度群では有意にSWT歩行距離が短く、SCPT時間が長く、QUADが低かった。浮腫重度群でQUAD 40%未満の患者では、有意にSWT歩行距離が短く、SCPT時間が長かった。リンパ浮腫の重症化と浮腫側下肢筋力の低下が運動機能低下の主要因の一つであった。本研究で使用した評価項目のリンパ浮腫の運動機能の評価セットとしての有用性が示された。続発性リンパ浮腫では、リンパ液のうっ滞や皮膚肥厚により下肢が腫脹する静的側面だけでなく、関節拘縮や筋力低下などの運動障害や日常生活動作に支障をきたすといった動的側面も問題となるが、リンパ浮腫患者の運動機能に焦点を当てた報告は少ない。本研究の目的は、下肢リンパ浮腫患者を対象に、様々な定量的評価の計量心理学的特性を科学的に検証し、先行研究(平成2325年度科研費基盤研究)で確立したリンパ浮腫患者の静的な側面(浮腫体積)に関する使用指針とあわせて、包括的なリンパ浮腫の評価セットの確立を図ることである。研究デザインは非介入型臨床研究(検査手法の計量心理学的研究)とした。対象は静岡県立静岡がんセンターを受診、続発性下肢リンパ浮腫と診断され、外来にて複合的治療を処方された患者。初回時および2か月後に評価を実施する。主要評価項目は、膝伸展筋力、歩行能力(Shuttle Walking Test; SWT)、階段昇降を評価する。結果、36名がエントリーされ、年齢59.6±11.2歳で、浮腫側は左14名、右12名、両下肢10名であった。癌腫は、子宮頸癌14名、子宮体癌16名、卵巣癌4名、その他2名、術式は単純子宮全摘出術17名、準広汎子宮全摘出術2名、広汎子宮全摘出術14名、手術なし3名であった。医学情報のうち、浮腫重症度別で有意差が認められた項目は、リンパ浮腫発症から複合的治療開始までの期間、複合的治療期間、蜂窩織炎既往の有無の3項目であった。リンパ浮腫発症から複合的治療開始までの期間および複合的治療期間は、軽度群で有意に短く、非軽度群で有意に長かった(P<0.05)。蜂窩織炎既往の有無は、軽度群で有意に既往なしが多く、非軽度群で有意に既往ありが多かった(P<0.05)。その他の医学情報項目に有意差は認めなかった。SWT歩行距離は、階段昇降ともに軽度群で有意に運動機能が高かった。対象は静岡県立静岡がんセンターを受診、続発性下肢リンパ浮腫と診断され、外来にて複合的治療を処方された患者とし、初回時および2か月後に評価を実施した。主要評価項目は、膝伸展筋力、歩行能力(Shuttle Walking Test; SWT)、階段昇降とし、副次的評価項目は、足関節背屈関節可動域、大腿四頭筋筋力、体組成(BMI、除脂肪量)、1日の歩数、QOL評価表であるLYMQOL日本語版とした。結果、45名がエントリーされ、年齢59.6±11.2歳、浮腫は片側性33名、両側性12名、浮腫重症度は、軽度群20名、非軽度群25名であった。癌腫は、子宮頸癌18名、子宮体癌18名、卵巣癌5名、その他4名であった。リンパ浮腫発症から複合的治療開始までの期間および複合的治療期間は、軽度群で有意に短く、非軽度群で有意に長かった。蜂窩織炎既往の有無は、軽度群で有意に既往なしが多く、非軽度群で有意に既往ありが多かった。主要評価項目では、SWT歩行距離は、階段昇降ともに軽度群で有意に運動機能が高く、副次的評価項目では、浮腫側大腿四頭筋筋力体重比は、非軽度群で有意に低かった。BMI、浮腫側除脂肪量が非軽度群で有意に高かった。その他の項目に関しては有意差は認めなかった。対象患者のエントリーは滞りなく行えている。対象患者に対する複合的治療前の初回評価、治療後の評価とも順調に完遂できている。対象患者の基本情報や医学情報は診療記録から、データ収集できている。対象症例の増加にあわせて、評価終了患者の統計学的分析も部分的に実施された。

以上から、予定された平成27年度の計画どおりに研究は進行したと考える。本研究の目的は、下肢リンパ浮腫患者を対象に、様々な定量的評価の有用性を評価し、包括的なリンパ浮腫の評価セットを確立することである。研究デザインは非介入型臨床研究。対象は静岡県立静岡がんセンターを受診、続発性下肢リンパ浮腫と診断された患者とした。主要評価項目は、歩行能力(Shuttle Walking Test; SWT)、階段昇降テストとした。結果、42名がエントリーされ、浮腫は片側性31名、両側性11名であった。癌腫は子宮頸癌18名、子宮体癌15名、卵巣癌5名、その他4名であった。医学情報のうち、浮腫重症度により有意差が認められた項目は、リンパ浮腫発症から複合的治療開始までの期間、複合的治療実施期間、蜂窩織炎既往の有無の3項目であった。SWT歩行距離は非軽度群で有意に距離が短く、降段昇降段時間は非軽度群で有意に長かった。浮腫側大腿四頭筋筋力体重比は、非軽度群で有意に低かった。BMIは非軽度群で有意に高かった。足関節背屈可動域は片側性下肢リンパ浮腫の反対側で、非軽度群で有意に大きかった。その他の項目に関しては有意差は認めなかった。SWT歩行距離および階段昇降段時間を従属変数、SWT歩行距離、BMI、浮腫側大腿四頭筋筋力体重比、浮腫重症度を独立変数として重回帰分析を行ったところ、両者を決定する独立変数として、いずれも浮腫側大腿四頭筋筋力体重比が抽出された。さらに、浮腫側大腿四頭筋の筋力体重比40%未満と40%以上に分類したところ、前者では非軽度群で有意にSWT歩行距離が短く昇段・降段時間が長かった。下肢リンパ浮腫が重症になると、浮腫側の大腿四頭筋筋力が低下してい場合に、運動耐容能および階段昇降段に影響が生じ、運動機能低下の一要因として関与していることが示された。本研究に用いられた評価項目は、リンパ浮腫の動的な側面(運動機能)の評価セットとして有用であることが示唆された。目的は下肢リンパ浮腫患者を対象に運動耐容能(シャトルウォーキングテスト:SWT)、脚パワー(階段昇降テスト:SCPT)、下肢筋力(患側大腿四頭筋筋力体重比:QUAD)を評価しリンパ浮腫が運動機能への影響を明らかにすることである。対象は下肢リンパ浮腫患者42名。浮腫重度群では有意にSWT歩行距離が短く、SCPT時間が長く、QUADが低かった。浮腫重度群でQUAD 40%未満の患者では、有意にSWT歩行距離が短く、SCPT時間が長かった。リンパ浮腫の重症化と浮腫側下肢筋力の低下が運動機能低下の主要因の一つであった。本研究で使用した評価項目のリンパ浮腫の運動機能の評価セットとしての有用性が示された。対象患者のエントリーは滞りなく行えている。対象患者に対する複合的治療前の初回評価、治療後の評価とも順調に完遂できている。対象患者の基本情報や医学情報は診療記録から、データ収集できている。評価終了患者の統計学的分析も部分的に実施された。超音波エコー装置は予定どおり購入された。購入予定であった圧迫圧センサーおよび膝伸展筋力装置は、施設に準備されていた機器を用いたため購入を見合わせた。以上から、予定された平成26年度の計画どおりに研究は進行したと考える。最終年度として、結果の解析をさらに進め、続発性下肢リンパ浮腫患者の運動機能に影響を与える因子を明らかにし、運動機能評価の妥当性の検証を行う。平成27年度は、医学情報、主要評価項目および副次的評価項目の浮腫重症度別の比較を行ったが、平成28年度には、分析対象者の属性情報を浮腫重症度で比較した結果、単変量解析において有意差を認めた項目が、SWT歩行距離および階段昇段・降段時間に独立して関連する因子かを明らかにするため、多変量解析(重回帰分析)を行う。また、浮腫側大腿四頭筋筋力体重比と主要評価項目
ライフサーベイヤをめざしたデジタル精密計測技術の開発

分子レベルで生命や細胞機能を正確に理解するには、生命の基本単位である個々の細胞に含まれるすべての分子種とその動態を精密に定量解析すると共に、細胞間の相互作用をモニターして生命活動を統合的に把握する必要がある。本研究では、組織や血液を構成する細胞群の中から標的細胞を1つ選出し、そこに含まれている全てのあるいは主要なmRNAを抽出し、精密に定量分析する技術の開発を目的とした。その要素技術として、組織や血液の中から標的細胞を1個ずつ選出し取り出す技術、その中に含まれる全てのmRNAを効率よく抽出しcDNAに変換する技術、個々のcDNAを増幅しビーズに捕獲する技術、ビーズ上に捕捉された遺伝子の配列を一括して決定するシークエンスシステム、膨大な配列を繋ぎ合わせ定量的に表示可能な情報解析システム、さらに得られた解析データを検証するための非侵襲的細胞内mRNA検出技術を開発し、1細胞内の発現変動のモニタリングを可能とする統合的システムの実現のための基盤を構築した。神原、竹山のグループは、細胞内のmRNA発現情報を網羅的に解析する技術開発として、ナノビーズを利用したパイロシークエンス法の開発を行った。組換え磁性細菌を用いることで効率的にATP合成酵素や発光性酵素を固定化したナノ磁性ビーズを作製し、微量サンプルからのシークエンス解析が可能であることを示した。また、各工程間における反応溶液の交換を磁気分離を利用して行うことで、酵素固定化ビーズのリサイクルが可能となった。珠玖のグループでは、乳腺正常細胞、乳腺悪性化細胞、乳癌細胞のハウスキーピング遺伝子、細胞外マトリックス合成酵素群遺伝子の単一細胞レベルでのmRNA検出を検討した。マウス受精卵について単一胚レベルでmRNAを採取し、発生ステージにより発現量が変化することを確認した。微細加工技術により遺伝子導入(オンチップ形質転換)、レポーター遺伝子の発現過程の追跡、RNAやプラスミドの回収などを一連の操作として実現するシステムの開発を行った。今後マニピュレーション技術によるmRNA採集、遺伝子の導入、細胞操作を検討する。小畠のグループでは、細胞内mRNA検出の基礎技術を開発した。新たに設計・合成したRNA結合ペプチドを含む人工タンパク質が、RNAの存在下、分子内でFRETシグナルを発生することを明らかとした。また特定RNA配列の存在下においてペプチドの結合サイトを生じるように設計したプローブRNAを利用して、特定RNAの定量分析が可能であることも明示された。秋山のグループでは、計測データ処理ソフトウエアのプロトタイプ版を開発した。画面上に表計算ソフトのような縦横のマス目を配し、ギガプレート等から得られる大量の配列断片データを縦方向の列に並べ、相同性解析やモチーフ解析等のバイオインフォマティクス解析結果が横方向に並ぶ仕様とした。既定義の処理手順の自動実行を可能とした。神原、竹山のグループでは、微量サンプルからの遺伝子増幅技術及びパイロシーケンシングの要素技術開発を行った。全mRNAを網羅するために、ビーズ上にプライマーを固定化し、固相上で遺伝子増幅可能であることを示した。またパイロシークエンシングで用いる2種類の酵素をナノ磁性ビーズ上へ集積化し、近接場で連続的な酵素反応を行うことで塩基伸長時に生成されるピロリン酸の効率的な検出が行えた。珠玖のグループでは、金属被覆ガラスキャピラリ電極プローブに電圧パルスを印加して狙った1細胞を破砕し、mRNAの定量解析をRT-Realtime-PCRにより実現した。流体プローブを開発し、狙った1細胞にのみCell Lysis Bufferを作用させて回収し、1細胞由来mRNAを定量した。組織から極微量の細胞を採集するモデル系として、3次元培養系にて1細胞塊の回収・mRNA定量解析に成功した。小畠のグループでは、Firefly luciferaseを様々な部位で分割したsplit-luciferaseを設計し、その間にRNA結合ペプチドを挿入した新たな人工タンパク質を構築した。これらのタンパク質はRNAの結合により、RNA結合ペプチドの構造変化が誘起され、両末端に配置したsplit-luciferaseの距離が変化することにより、発光シグナルに変化が生じることが明らかになった。また特定RNAの定量分析が可能であることも明示された。秋山のグループでは、大量のcDNA配列から遺伝子ごとのデジタルカウントを得るためのデータ処理システムのプロトタイプを作成した。ヒトゲノムに対して高速に断片配列を貼り付けるため、BLATアルゴリズムを利用し、UCSCブラウザを改造した独自システムを作成した。性能評価に用いる模擬データとして、タイリングアレイによるヒトRNA発現データを転用して約50万配列を作成した。

神原、竹山は、ピコリットルオーダーでのパイロシークエンスを達成するために、ピコリットルオーダーの反応チャンバーを保持した基板を用いて微小反応用アレイとし、1分子テンプレートを増幅するPCR技術を開発した。1,000チャンバーに1分子のテンプレート濃度に調製し、チャンバー当たりの増幅率を換算した結果、同じ増幅率が得られ、高い再現性が示された。増幅産物をプライマー固定化したビーズ上に回収する技術について検討した結果、10^4分子/2.8μm粒子の効率で回収出来ることが示された。珠玖は、1細胞由来のmRNA定量解析を可能とするプローブとして、ガラスキャピラリプローブ、リング電極プローブ、流体プローブを開発した。流体プローブの微小化を検討したところ、1細胞塊(100細胞)の一部を回収することに成功した。さらに、キャピラリプローブを用いて、イオン電流をフィードバックシグナルとして生細胞のイメージングに成功した。小畠は、RNA検出系の高感度化を目指し、Renilla Luciferase(RLuc)を分割したドメイン間にARMペプチドを挿入したsplit-RLucプローブ、及びARMペプチドが認識するRNA配列を2本に分断し、それぞれにターゲットRNAに対する相補配列を付加したsplit-RNAプローブを合成した。これらを用いて、従来の系より2桁程度の高感度化を達成した。秋山は、パイロシーケンシング法による配列決定過程のシミュレーションソフトSimPyroを開発した。反応槽内の分子のうち、酵素反応ミスや洗浄ミスにより合成ステップの遅れや先読みが発生する比率を確率的に扱う。SimPyroでは、発光強度の時系列模擬だけでなく、反応分子の何%が正しい位相で動き、何%が何位相分遅れ、何%が何位相分進んでいるかを詳細にグラフ表示でき、発光強度の各位相寄与分への分割表示も可能である。神原、竹山は、1分子cDNA毎にテンプレート増幅、パイロシークエンサーで配列を解析する一連の反応プロトコール及びシステムの構築を検討した。その結果、パイローシークエンス・テンプレート保持用のジルコニアビーズを1粒子ずつ個別PCRチャンバーにアレイする方法を確立した。1分子cDNAを増幅後、ジルコニアビーズ上に高度にPCR産物を集積し、ダイレクトにパイロシークエンスを行うプロトコールが確立できた。珠玖は、ハウスキーピング遺伝子に着目し、キャピラリーおよびリング電極探針により1細胞mRNA定量を実施した結果、10コピー/cell程度の低発現遺伝子の検出を達成した(神原との共同研究)。リング電極探針によりマウス胚の内部細胞塊と栄養外胚葉から細胞を採取し、マーカー遺伝子により未分化状態を評価可能であることを確認した(A03班阿部との共同)。小畠は、パイロシーケンス用酵素の開発を目的とし、ホタルルシフェラーゼの改良を行った。立体構造情報に基づいたポイントミューテーションにより得られたミュータントから、比活性が高く、かつdATPに対する反応性が低い酵素を取得することができた。
チンパンジ-の論理的思考に関する実験的研究-具体的操作から形式的操作への移行-

チンパンジ-、アイ(推定年齢12歳)は、具体的な物の数とアラビア数字、ドットの数とアラビア数字のマッチング課題の訓練を長い間経験することにより、ものを数える(count)ことを学習した。すなわち、1.ドットの数の大きさの関数として示された反応時間曲線の型は、同様の実験場面におけるヒトの資料と類似し、瞬間的理解(subitizing)と数える反応の両者が働いていることを示唆した。しかし、数の増加にともなってみられた最大数おける反応時間の変化は、数の1次元尺度を未だ確立していない動物のみから得られる、興味深い資料であった。2.獲得された数字は、大きさの異なるドットの数、具体的な物の映像、異なった物の混合パタンにも、高い正答率で般化された。3.しかし、2種類の物から構成された異質パタンから、指示された物の数のみを答える課題では、総数5個のパタンに成功するまでに、多くの訓練を要した。このことは、アイにとって、始めはある特定のものの集合に与えられた名前(ラベル)に等しかったアラビア数字が、次第に、ある範囲内で、多くのものの集合に使用されるようになったけれど、しかし未だ、パタン全体の要因から完全に独立に、抽象的なシンボルとしての機能をもつまでには多くの段階が必要であろうことを示唆している。この研究計画の最後の目標は、物の部分集合を用いて加減算を訓練し、次第に、物から独立して数字を操作すること、すなわち、論理的思考の形式的操作が、チンパンジ-にとってどこまで可能であるかを探ることである。色の名前と、物の数をアラビア数字で答えることをすでに学習している1頭のメスのチンパンジー(アイ;推定年齢11歳)に、色を条件刺激として、集合の一部の物の数を数えることを訓練した。すなわち、ビデオの画面に呈示された赤と緑の積木の混在する異種刺激セットに対して、もし赤を意味する図形語で指示された場合は赤の積木の数を、もし緑という図形語で指示された場合は、緑の積木のみを数えて,それぞれに対応する数字を選択しなければならない。訓練は積木3個、4個、5個と段階を追ってすすめられた。それぞれの段階において、赤と緑の可能な数の組み合せのすべてが含まれる1種類の刺激セットで訓練がはじまり、次に配列パタンの異なる新しい刺激セットを次第に加えて般化が試みられた。その結果、4個の刺激セットでは、新しい刺激セットに対する正答率は次第に上昇し、6種類めの刺激セットに対しては、第1セッションで訓練時と同様の高い正答率を示すに至った。しかし、5個の最初の刺激セットでは、特定の刺激パタンに対しての正答率の低下が生じ、学習基準に達するに10セッション以上を要した。2種類めの刺激セットへの正答率は、第1セッションで約70%であった。以上の実験結果は、次の2点を明らかにした。1)チンパンジーは、2色の物の混合パタンである異種刺激セットに含まれるそれぞれの色の集合について。その数を正しく数えることができる。2)しかし、新しい刺激セットへの転移訓練の成績は、この高次条件づけの学習の法則が、未だ完全に学習されていないことを示唆している。メスのチンパンジ-1頭(アイ、推定年齢12歳)に、異質な物の集合を見せて、その部分集合の数を答えることを訓練した。アイはすでに、異質な集合パタンに含まれる物の全部を数えることを学習していた。そこで、赤と緑の積木の混合パタンを呈示し、赤(または緑)と指示された色の物の数に対応する数字を選ぶ、条件性象微的見本合わせ課題が与えられた。総数1から5までの各々における赤と緑の積木の可能なあらゆる組合せパタン(総計20種)のそれぞれについて、ランダムな位置配列による6種の刺激セットが用意された。総数4個の混合パタン(5種)のみで構成された2種の刺激セット(20課題)の学習を19セッションで完成した。

その後は、第3番めの刺激セットを加えて11セッション、第4番めを加えて6セッションで完了、第5、6番めを加えて(計60課題)も最初から正答率の低下がほとんどみられず、いずれも3セッションで完了した。しかし次に総数5個の混合パタンへの転移の時に生じた混乱は、アイが、部分集合である赤あるいは緑の積木を数えることを未だ学習していないことを明らかにした。この第1番めの刺激セットの学習は13セッションで約80%の正答率に達し、その後新しい刺激セットを加えても、正答率はそれほど落ちなかった。現在、総数6個の訓練中である。以上の結果から、どれだけ訓練を続ければ、アイが、パタンの特殊性から独立に、集合全体の部分のみを数えることができるようになるのか、未だ予測することはできない。現段階の成功は、もしかしたら、色とパタンと数字の間に非常に複雑な条件性マッチングによっておこなわれたかもしれないからである。しかし少なくとも、次段階として、物の部分集合を用いた加減算の訓練を行うことができる可能性を示唆している。
クローン病腸管狭窄治療におけるHSP47の役割とその臨床応用について

クローン病(Crohn's disease,以下CD)は腸管特異的に炎症が生じ、生涯治療の継続が必要な難治性疾患である。CDでは慢性炎症の結果、腸管粘膜の線維化に伴う腸管狭窄を合併し、外科的治療が必要となる事も少なくない。しかしながら、CD腸管線維化の機序解明及びその治療方法は明らかではない。本研究ではコラーゲン産生に必須の分子であるheat shock protein(以下HSP)47に着目し、1CD腸管狭窄症例の腸管線維化におけるHSP47の役割、及び2HSP47制御による腸管抗線維化療法について検討する。これにより、CD腸管線維化の役割の解明及び新たな抗線維化治療法の臨床応用を進める。
原始惑星系円盤の進化・散逸過程から考える汎惑星形成理論

近年の観測によって、非軸対称構造を持つ原始惑星系円盤(以後、円盤)の存在が明らかになってきた。円盤非軸対称構造は、円盤内に存在する巨大渦によって説明することができると考えられている。また、円盤内の巨大渦は円盤進化・惑星形成に重要な影響を与えることも期待される。しかし、円盤上における渦の理論的理解は未だ不十分なままであった。報告者は、有力な渦形成メカニズムであるロスビー波不安定性に着目し、理論研究を行ってきた。三日月状構造は円盤上に存在する巨大渦によって説明することができる。しかし、円盤上の巨大渦に関して形成機構やその性質・多様性は明らかにされていなかった。報告者は渦形成機構としてロスビー波不安定性に着目した。採用1年度目において、線形安定性解析を行うことでロスビー波不安定性の線形段階におけるメカニズムを調べ、ロスビー波不安定性によって渦形成が起こるための臨界条件を明らかにした。採用2年度目においては、数多くの数値流体計算を行うことでロスビー波不安定性によって形成される渦の性質を調べた。採用最終年はロスビー波不安定性によって形成される渦の構造・進化を解明することを目的とした。さらに、ロスビー波不安定性が起こる前の状態と最終的に形成される渦の関係性を明らかにすることを目指した。ロスビー波不安定性によって形成される渦の速度場は、シアリングシート上における定常渦モデルと良く一致することが分かった。さらに、渦のアスペクト比・渦幅・渦移動速度・渦中心面密度について経験則を得た。これらの経験則を用いることで、渦の性質を見ることでロスビー波不安定性が起きる前の初期状態を予言できる。これらの結果は、将来の観測に対する定量的な予測を与えることが期待される。これらの結果は現在報告者が筆頭著者として論文にまとめ、The Astrophysical Jourttal誌に投稿中である。29年度が最終年度であるため、記入しない。統一的な惑星形成理論構築のためには、惑星形成の現場である原始惑星系円盤を理解することが不可欠である。近年の観測技術の発展によって、原始惑星系円盤の多様な構造・進化が明らかになってきている。本研究課題の目的は、最新の観測事実に立脚し、原始惑星系円盤の構造・進化を詳細に調べ、惑星形成への影響を調べることである。平成27年度は、原始惑星系円盤内における非軸対称流体不安定性に関する理論研究を行った。近年の観測によって、非軸対称構造を持つ原始惑星系円盤の存在が明らかになってきている。円盤非軸対称構造の成因候補の一つとして、流体不安定性の一つであるロスビー波不安定性が挙げられている。しかし、ロスビー波不安定性に関して多くの未解明点があり、理論が観測事実を完全に説明することは未だできていない。報告者はロスビー波不安定性の線形段階を調べるために、線形安定性解析を行った。解析結果を詳細に調べることによって、従来知られていた不安定条件は必要十分条件ではないことを示し、順圧理想流体における不安定のための必要十分条件を半解析的に導出することに成功した。この結果を適用することで、従来の条件からは不安定であることが示唆されていた円盤外側領域は、ロスビー波不安定性に関して安定であることを明らかにした。さらに、ロスビー波不安定性はシアー不安定性の一種であることを突き止め、ロスビー波不安定性の物理メカニズムを実空間上で説明することに成功した。これらの結果を用いることで、観測されている非軸対称構造の成因に制限を与え、原始惑星系円盤中で起こっている物理現象をより詳細に理解できるようになることが期待される。以上の研究成果を1編の論文にまとめ、査読付き国際学術誌に投稿した。当該論文に関して、既に掲載許可が出されている。平成27年度の研究では、当初の計画通り原始惑星系円盤内における非軸対称流体不安定性に関する理論研究を行い、円盤外側領域は非軸対称不安定性に対して安定であることを明らかにした。さらに、原始惑星系円盤の非軸対称構造成因候補であるロスビー波不安定性の不安定条件と物理メカニズムの解明に成功した。このような成果が得られたことは想定外であり、観測への制限可能性という観点から大きな意義を持つ結果である。一方で、当初の計画では数値計算コードの開発、数値計算による原始惑星系円盤の構造・進化の解明を予定していたが、今年度は着手できなかった。これは、上記のロスビー波不安定性に関する研究で想定外の成果が得られ、解析に時間がかかったためである。しかし、最新の数値シミュレーションコードの利用・改良をすることで、計算コード開発に必要と考えられた時間を大幅に削減できることが分かった。そのため、計画の遅れは小さいと考えられる。平成27年度に関して総合的に判断すると、小さな計画の遅れに対して、大きな想定外の成果が得られた。以上のことから、当初の計画以上に進展していると評価する。本研究では惑星形成の現場である原始惑星系円盤を調べることで、統一的な惑星形成理論の構築を目指している。近年、ALMA望遠鏡などによって原始惑星系円盤の多様な物理構造の存在が明らかにされてきた。ある方位角方向に物が偏って存在する『三日月状構造』もその一つである。三日月状構造は円盤進化や惑星形成に緊密に関連することが期待され、その理解が強く求められている。しかし、円盤上の巨大渦に関して形成機構やその性質・多様性は明らかにされてこなかった。報告者は渦形成機構としてロスビー波不安定性に着目している。

ロスビー波不安定性は、円盤が動径方向に急激に変化する構造を持っている時に円盤内に渦を形成する流体不安定性である。平成27年度には線形安定性解析によってロスビー波不安定性が不安定となる必要条件を求めることに成功した。平成28年度は線形安定性解析の結果を踏まえ、数値流体計算によってロスビー波不安定性によって形成される渦の性質・多様性を明らかにした。ロスビー波不安定性が渦形成を引き起こす円盤において広いパラメータ領域で数値計算を行い、形成される渦の性質を調べた。数値計算は最新の公開数値流体計算コードAthena++を使用した。円盤内の渦を特徴づける観測可能な物理量である『動径幅』・『軸比』・『面密度コントラスト』を定義し、それぞれの物理量が満たすべき条件に制限を与えた。また、渦を持つ円盤の軸対称成分が満たすべき条件も明らかにした。これらの結果は、ALMA望遠鏡やすばる望遠鏡による将来観測に対して定量的な予測を与える。以上の研究成果を1編の論文にまとめ、査読付き国際学術誌に投稿準備中である。平成28年度の研究では、ロスビー波不安定性によって形成される渦の性質を調べる予定であった。当初の予定通り、前年度に調べたロスビー波不安定性の線形段階に関する理解を活用し、ロスビー波不安定性によって形成される渦の性質・多様性について数値流体計算で調べた。数値流体計算に関しては、最新の公開数値流体計算コードAthena++を使用した。渦を特徴づける観測的な3つの物理量が満たすべき条件に制限をつけることで、ALMA望遠鏡やすばる望遠鏡による将来観測に対して定量的な予測を与えることに成功した。公開数値流体計算コードを使用するに当たって、渦形成を高精度に追うことが不可欠であった。そこにおいて、Athena++コードに改変を加えることが不可欠であった。具体的には、毎時間ステップ後に各動径座標において方位角方向のフーリエ分解を行う機能を導入した。その導入に当たり当初の予定以上に時間を要した。しかし、コード開発者と緊密に議論を行ったことでその遅れは最小限に抑えられたと考えられる。平成28年度に関して総合的に判断すると、多少の遅れはあったが当初の予定通りの成果が得られている。以上のことから、おおむね順調に進展していると評価する。近年の観測によって、非軸対称構造を持つ原始惑星系円盤(以後、円盤)の存在が明らかになってきた。円盤非軸対称構造は、円盤内に存在する巨大渦によって説明することができると考えられている。また、円盤内の巨大渦は円盤進化・惑星形成に重要な影響を与えることも期待される。しかし、円盤上における渦の理論的理解は未だ不十分なままであった。報告者は、有力な渦形成メカニズムであるロスビー波不安定性に着目し、理論研究を行ってきた。三日月状構造は円盤上に存在する巨大渦によって説明することができる。しかし、円盤上の巨大渦に関して形成機構やその性質・多様性は明らかにされていなかった。
レーザー誘起位置選択結晶化ガラスにおける二次光非線形性の定量評価

本研究は、申請者らが独白に見いだしたレーザー誘起局所加熱によりガラス基板上に位置選択的に形成した結晶ラインパターンについて、その局所的な光非線形性(第二高調波発生)の定量的評価をすることを目的とし、高い光変換機能を有するフレスノイト型結晶、ニオブ酸リチウムラインパターンのガラスヘの形成と形態の評価、そして二次光非線形性の定量的評価を実施し、得られたラインパターンはいずれも単結晶的な成長を示し、導波路として機能することを見いだした。本研究は、レーザー誘起局所加熱によりガラス基板上に位置選択的に形成した結晶ラインパターンについて、その局所的な光非線形性(第二高調波発生)の定量的評価をすることを目的とするものである。・1mol%CuO添加33.3BaO-16.7TiO_2-50GeO_2(SiO_2)ガラスへ、波長1080nmのYbファイバレーザを集光照射し、幅5μmの均一な結晶ラインパターンを形成した。顕微ラマン散乱測定より、結晶ラインはフレスノイト型Ba_2TiGe_2O_8およびBa_2TiSi_2O_8より構成されることが明らかとなった。・レーザー照射により形成した結晶ラインはレーザーの走査方向に対してc軸に自己成長することが分かった。・ラインの第二高調波発生について、第二高調波顕微鏡を用いて評価したところ主要なテンソル成分はd_<31>,d_<15>,d_<24>であることが明らかとなった。?2LiNb0_3結晶ラインの形成についてと光非線形性評価・フレスノイト結晶よりも更なる非線形性の大きい材料を開発するため、ニオブ酸リチウム(LiNbO_3)に着目し、均一なラインパターンが形成する組成を探索し、Li_2O-Nb_2O_5-Si0_2系ガラスから均一なラインパターンが得られた。・結晶ラインパターンはフレスノイト同様にレーザーの走査方向に沿ってc軸成長していることが明らかとなった。(2) EBSD(後方散乱電子線回折)によりLiNbO_3ラインパターンの成長方位を調査したところ、レーザーの走査方向に対してaあるいはc軸に自己成長することが明らかとなった。2つ優位成長方向が存在する例は初めてであり、LiNbO_3結晶における原子重点面の異方性が、これまでc軸成長のみ示すβ-BaB_2O_4, Ba_2TiGe_2O_8等に比較して小さいものと考えられる。(3)ガラス中の銅イオンは水素アルゴン雰囲気中でアニールすることにより表面に拡散し、銅金属膜を形成することが明らかとなった。結果としてガラス中の銅イオンの価数状態は+2から+1あるいは0に変化し、Cu^<2+>特有の光吸収体は消滅し、レーザー書き込みによる透明なLiNbO_3位置選択結晶化ガラスの創製に成功した。
関節リウマチ患者におけるプログラニュリンおよびグラニュリン測定意義

増殖因子として同定されたプログラニュリン(Progranulin;PGRN)は、関節リウマチ(Rheumatoid arthritis、RA)において診断と治療のターゲット分子として注目されている。血清PGRN値は、変形性関節症(Osteoarthritis;OA)およびRA症例において、健常人に比較して有意な増加がみられた。また関節液における値は、OA症例に比較してRA症例において顕著に高いことが明らかとなった。血清PGRN値は、血清TNF-α(r=0.373)およびsTNFRII(r=0.309)と弱い相関がみられた。血清PGRN測定は、臨床的予後予測分子として有効である事が示された。本研究は、血管新生因子並びに増殖因子であるプログラニュリン(Progranulin;PGRN)が関節リウマチ(Rheumatoid arthritis;RA)に及ぼす影響について明らかにすることを目的とする。本年度は、2年計画の1年目として健常人検体を用いた血清PGRNの基準値の設定を行い、血清PGRN値とその他の検査項目との相関関係について検討を行った。血清PGRN値は一般的な検査項目とは相関関係は認められなかった。健常人基準値を用いて、また疾患群(RA症例および変形性関節炎(Osteoarthritis;OA)症例)との比較検討を行ったところ、健常人群に比べ疾患群で優位な血清PGRNの上昇がみられた。疾患群においては、関節液中PGRNの測定も行い、OA症例に比べRA症例において有意な上昇が認められた。プログラニュリン(Progranulin;PGRN)は、グラニュリン/エピセリン・プレカーサー蛋白質として同定された血管新生並びに増殖因子である。これまでに、関節リウマチ(Rheumatoid arthritis、RA)においてPGRNがTNF受容体と結合して炎症抑制作用を示し、一方で、PGRNの分解産物であるグラニュリン(GRN)が炎症促進作用を有し、その分解はエラスターゼで調節されていることなどが明らかにされている。これらの分子の動態とその変動はRAの診断と治療のターゲットとして注目されているが、血中のPGRNの動態に着目して、臨床検体における測定意義を明らかにしようとした報告は見られない。そこで、本研究では血清中におけるPGRN基準値の設定を行い、RA症例における血清PGRN測定の有用性の検討を行った。健常人における血清PGRN基準値は40.1±8.7ng/mlであり、年齢差、男女差は見られなかった。変形性関節症(Osteoarthritis;OA)は45.4±6.6ng/ml、RAは50.2±11.1ng/mlであり、健常人に比較して有意に血清PGRNの増加がみられた。免疫組織染色による検討により、PGRN産生細胞は関節組織に浸潤している免疫系細胞であることが明らかとなった。本検討によりRA症例において血清PGRN測定は、臨床的予後予測分子および薬効予測分子として有効である可能性が示された。本年度は、健常人血清を用いた血清PGRN値の基準値の設定や患者血清との比較検討を終了しているなど、当初の計画した項目については検討を終えられており、計画通りに進展していると考えられる。病態生化学関節炎における血清PGRNの病態への関与を明らかにするため、本年度は下記の項目について検討を行う。<RA症例関節切除標本における免疫組織化学的検討>RA患者関節切除標本を用いて免疫組織化学染色によりPGRN産生細胞の特定を行う。また、フローサイトメトリーを用いて、患者血液中のPGRN産生細胞の特定を行う。両者の結果よりRA症例におけるPGRN産生の産生細胞を特定し、その機能について解析する。<血清PGRN値と薬効および予後との関係について>これまでに測定を行っているRA患者について、経過を観察する事で血清PGRN値と薬効および予後への関与がみられるかを検討する。個々の症例について詳細に検討を行う事で、血清PGRN値と予後との関係について明らかにしたいと考えている。
小胞体ストレス制御による肝癌治療の適応拡大

小胞体ストレス経路は、虚血、活性酸素など小胞体内環境変化を起こす種々の刺激により活性化されるが、肝疾患における小胞体ストレスの関与を明らかにすることが本研究の目的である。小胞体ストレスタンパクのひとつであるCHOPの欠失は肝障害を軽減させることによって胆汁鬱滞による肝線維化を抑制することが明らかにされた。また、肝障害および肝発癌とともにCHOPの発現は亢進していることがヒト肝癌切除標本を用いて明らかにされた。さらに、もうひとつの小胞体ストレス経路のひとつであるJNKを阻害することによりラット肝癌の発癌進展を抑制できることが明らかにされた。以上より今後は、小胞体ストレス制御による肝発癌、進展予防が期待される。肝疾患の進展、肝細胞癌の発生、増殖における小胞体ストレスおよびCHOPの役割を明らかにするため、以下の実験をおこなった。実験2)ヒトの肝細胞癌手術標本を用いて癌部、非癌部のCHOPの発現をWestern blottingにて検討した。正常肝に比べB型肝炎、C型肝炎の障害肝でCHOPの発現は亢進し、癌部でも高発現であった。今後、これらの肝細胞癌でのCHOP発現の意義を明らかにしていく予定である。実験1)ヒトの肝細胞癌手術標本を用いて癌部、非癌部のCHOPの発現をWestern blottingにて検討した。しかしながら、B型肝炎症例の非癌部にくらべ、C型肝炎症例の非癌部でCHOPは強発現しており、C型肝炎症例では慢性炎症に伴う小胞体ストレスの蓄積が発癌に影響する可能性が示唆された。肝疾患の進展、肝細胞癌の発生、増殖における小胞体ストレスおよびCHOP (GADD153)の役割を明らかにするため、以下の実験をおこなった。正常肝に比べC型肝炎の傷害肝でCHOPの発現は亢進し、癌部ではさらに高発現であった。一方、B型肝炎を背景とした肝細胞癌では、C型肝炎を背景とした肝細胞癌と同様にCHOPの発現は亢進していたが、B型肝炎の傷害肝でのCHOPの発現は正常肝と同様であった。以上より、B型肝炎およびC型肝炎を背景とした肝発癌には異なる小胞体ストレスが及んでいることが示唆された。実験2)ジエチルニトロサミンを腹腔内投与し34週後の肝発癌をC57BL6マウス(野生型)とCHOPノックアウトマウスで現在比較検討中である。当該年度中には動物実験での明確な結果は得られなかったものの、現在stress-activated MAPKの肝発癌における関与(JNK, p38)が明らかにされつつあり、小胞体ストレスとCHOPの関与も期待し、実験を継続中である。今後は、小胞体ストレス制御による肝発癌、進展予防を目的に、背景肝疾患に応じたストレス制御による肝癌予防薬の開発に着手したい。また、肝切除後の再発予防にも小胞体ストレス制御は役立つことが期待される。
炭素質多孔体誘起マイクロ波プラズマ非平衡反応による環境・エネルギープロセス

炭素質多孔体にマイクロ波を照射した場合,大気圧非平衡プラズマが容易に生じる.このような現象をタール成分の分解など環境エネルギープロセスへの応用を目的に基礎的試験を実施した.その結果,1)ベンゼンを模擬タール成分に用いる分解試験から,マイクロ波出力400Wで分解率が75%以上,2)フェロセンを触媒として導入すると,副生炭素はチューブ状であり,その径は1.1nm程度であることがラマン分析から確認,3)プラズマ温度は分光学的計測から7600Kから8000K程度,4)プラズマの高速度ビデオ観察から,マイクロ波出力の増大に伴いプラズマがダイナミックになり,反応活性が増大するなどの知見が得られた.炭素質多孔体にマイクロ波を照射した場合,大気圧非平衡プラズマが容易に生じる.このような現象をタール成分の分解など環境エネルギープロセスへの応用を目的に基礎的試験を実施した.その結果,1)ベンゼンを模擬タール成分に用いる分解試験から,マイクロ波出力400Wで分解率が75%以上,2)フェロセンを触媒として導入すると,副生炭素はチューブ状であり,その径は1.1nm程度であることがラマン分析から確認,3)プラズマ温度は分光学的計測から7600Kから8000K程度,4)プラズマの高速度ビデオ観察から,マイクロ波出力の増大に伴いプラズマがダイナミックになり,反応活性が増大するなどの知見が得られた.活性コークスなどの炭素質多孔体にマイクロ波を照射した場合,導電性物質の細孔構造内部での電磁誘導効果で,微細孔空間や粒子間隙で誘起された大気圧非平衡プラズマが低出力でも生じることを見出した.このようなマイクロ波プラズマを化学反応場に利用することで,ラジカル注入に伴う反応の非平衡化による気相反応活性が著しく向上する.このような機能性に着目して,活性コークスなどの炭素質多孔体充填層を誘起源とするマイクロ波プラズマを利用して,タール成分のアップグレード化をはじめとする環境・エネルギープロセスに寄与できる反応試験を実施し,反応活性増大効果を反応動力学的に解明することを目的とする.本年度は,以下の研究を実施し,いくつかの成果および今後に繋げる知見が得られた.1.マイクロ波入射波と反射波の干渉による電界強度のばらつきを抑制するために無反射ターミナルを導入したキャビティー内に石英ガラス管製反応管を設置し,石炭由来の活性コークスを誘導源とするマイクロ波大気圧アルゴンプラズマ発生限界とマイクロ波電界強度との相関関係を明らかにした.2.有機溶媒として化学的に安定なため,難分解性溶媒のひとつに挙げられるベンゼンをタール模擬成分に用い,アルゴン中で気化したベンゼンのプラズマ分解試験を上記1.と同様の装置を用いて行った.その結果,常温雰囲気でも無触媒でベンゼンの分解さらには著しいすすの発生が観察された.今後このようなプラズマ中に鉄系触媒を導入することにより,炭素ナノ材料合成試験を実施する.3.マイクロ波キャビティー観察孔に光ファイバーを挿入して,アルゴンプラズマ発光の分光計測を行うことにより,アルゴン励起発光スペクトル線が同定・確認され,プラズマイオン温度計測の準備が整備された.炭素質多孔体にマイクロ波を照射した場合,微細孔空間や粒子間隙で誘起された大気圧非平衡プラズマが低出力でも生じることを発見した.このようなマイクロ波プラズマを化学反応場に活用すれば,反応の非平衡化による気相反応活性の著しい向上が期待される.このような機能性に着目して,活性コークスなどの炭素質多孔体充填層を誘起源とするマイクロ波プラズマを利用して,タール成分のアップグレード化などの環境・エネルギープロセスに寄与できる反応試験を実施し,反応活性増大効果を解明する.本年度は,昨年に引き続き以下のようないくつかの研究成果や知見が得られ,研究目的が達成された.1.化学的に安定なため難分解性有機溶媒のひとつであるベンゼンを模擬タール成分に用い,アルゴン中で気化したベンゼンを石英ガラス管型プラズマ反応試験装置に導入して分解試験を行った.その結果,マイクロ波出力が400W以上になると,常温雰囲気でもヘキサン分解率は著しく増大し,75%以上に達した.2.ベンゼンのプラズマ分解試験では著しいすすの発生が観察された.このようなプラズマ反応雰囲気中に鉄系触媒(フェロセン)を導入し,生成するすす成分をSEM観察したところ,微細なファイバー状の生成物が確認された.またラマン分光の結果,グラファイト構造に起因するGバンドとチューブ状炭素であるラジアルブリージングモードのピークが観察され,ラマンシフトからチューブ径が1.1nm程度であることが明らかとなった.3.光ファイバー分光計により,アルゴンプラズマ発光スペクトル線から,プラズマイオン温度計測を試みたところ,電子エネルギー準位間に反転分布の可能性を示唆する結果が得られた.4.プラズマの高速度ビデオ観察から,マイクロ波出力の増大に伴いプラズマの生成頻度およびその動きがダイナミックになり,反応ガスとプラズマとの接触効率が増大する傾向が明らかとなった.活性コークスなどの炭素質多孔体にマイクロ波を照射した場合,導電性物質の細孔構造内部での電磁誘導効果で,微細孔空間や粒子間隙で誘起された大気圧非平衡プラズマが低出力でも生じることを発見した.

このようなマイクロ波プラズマを化学反応場に活用することで,反応の非平衡化による気相反応活性が著しく向上することが期待される.このような機能性に着目して,活性コークスなどの炭素質多孔体充填層を誘起源とするマイクロ波プラズマを利用して,タール成分のアップグレード化などの環境・エネルギープロセスに寄与できる反応試験を実施し,反応活性増大効果を反応動力学的に解明する.本年度は,昨年に引き続き以下のようないくつかの研究成果および今後に繋げる知見が得られた.1.有機溶媒として直鎖状のヘキサンおよび化学的に安定なため難分解性溶媒のひとつに挙げられるベンゼンを模擬タール成分に用い,アルゴン中で気化した各有機溶媒のプラズマ分解試験を前年度に試作した石英ガラス管型プラズマ反応試験装置を用いて行った.その結果,常温雰囲気でもヘキサンは高い分解率を示し,マイクロ波出力500W以上では90%以上の分解率が得られた.一方,ベンゼンはヘキサンに比べて分解率が低いものの,マイクロ波出力500W以上では75%以上となり,プラズマの高い分解反応性を明らかにした.2.ベンゼンのプラズマ分解試験では著しいすすの発生が観察された.このようなプラズマ反応雰囲気中に鉄系触媒(フェロセン)を導入し,生成するすす成分をSEM観察したところ,触媒を導入しないすすに比べて微細なファイバー状と思われる生成物の存在が確認された.引き続き,生成炭素成分のラマン分光やTEM観察をはじめとする詳細な検討を実施する予定である.3.光ファイバー分光計により,アルゴンプラズマ発光スペクトル線から,プラズマイオン温度計測を行った.本研究代表者は,昨年(平成23年4月)に名古屋大学から岐阜大学へ異動になったため,新たな赴任先での実験室および分析器やガス類のユーティリティーを含む研究環境整備にやや時間を要したため,研究進捗に若干の遅れが生じた.しかし,すでに研究環境はこれまで以上に完全に整備され,また既往の知見ならびに研究方法論の経験から,次年度中には計画通りまたはそれ以上の進展が期待される.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究目標である,模擬タール成分の分解挙動の定量的評価および分解過程で副生するすす成分の炭素系ナノ材料合成を示唆するSEM観察成果を得ており,最終年度である次年度で詳細な構造分析することにより,目標達成へ向けた研究成果が期待でき,おおむね順調に進展している.「11.現在までの達成度」に記載の通り,初年度は研究進展の遅れが若干生じたが,実験室スペースも含めて,これまで以上に優れた環境が整備できたため,今後は加速的に研究推進を図ることができるものと確信される.これまでに有機溶媒として最も難分解性成分のひとつであるベンゼンのプラズマ分解予備試験を行い,無触媒・常温場でもベンゼンの分解と大量のすす発生を確認しており,これに鉄系触媒を導入することにより,炭素ナノ材料合成を実証するとともに,合成物の物理的および化学的評価を併せて実施する予定である.25年度が最終年度であるため、記入しない。難分解性成分であるベンゼンの高い分解率の実現,副生炭素成分がファイバー状ナノ材料の可能性を示唆するSEM観察結果,プラズマ温度計測法の確立など研究目標達成に向けた進展が得られた.今後は分解反応の速度論的検討,生成炭素成分のラマン分光,細孔構造,結晶構造解析,プラズマ温度計測の高精度化のための研究を推進することにより,さらに研究の進展が加速され,低出力で発生するマイクロ波プラズマの新たな環境・エネルギー利用へ繋げる技術開発のための基盤的シーズの提供を図ることができるものと期待される.
レーザー多光子イオン化法による超高度分析

1.レーザー多光子イオン化電流信号の解析溶液中の芳香族分子のレーザー多光子イオン化電流信号は,電子の動きに起因する速い成分とイオンの動きに起因する遅い成分より成る.後者は時間飛行型の挙動を示し,飽和しやすい.また電流信号と分子の吸光係数の間に相関関係があり,吸光係数の大きい分子ほど大きな信号を与える.電流信号のレーザー波長依存性(二光子イオン化スペクトル)より,電流信号は光吸収スペクトルに対応する構造を持つが,イオン化効率が過剰エネルギーに依存するので短波長側で相対的に大きくなる.2.液相での超高感度分析二光子イオン化スペクトルより各試料分子について高感度分析のための最適波長が決定できる.色素レーザー励起により,ヘキセン溶媒中で種々の芳香族分子の高感度検出を行った.主な分子の最適波長と検出限界は,ピレン20ppt(337nm),ペリレン50ppt(383nm),ナフタセン20ppt(407nm)であった.極性溶媒中では暗電流が増大するので高感度検出は不利となるが,メタノール中ピレンの検出限界は4ppb程度であった.3.気相での超高感度分析窒素気流(1気圧)中の芳香族分子を色素レーザーの2倍波励起により検出した. 260nm励起において検出限界は,ベンゼン9ppb,トルエン8ppb,アニリン0.8ppbであった.常温で固体の試料は熱気化法により分析した.4.高速液体クロマトグラフ検出器への応用レーザーは細かく絞りこむのが容易なので液クロの検出器への応用に向いている.これにつき検討した.5.表面での高感度分析予備的な測定を行った.1.レーザー多光子イオン化電流信号の解析溶液中の芳香族分子のレーザー多光子イオン化電流信号は,電子の動きに起因する速い成分とイオンの動きに起因する遅い成分より成る.後者は時間飛行型の挙動を示し,飽和しやすい.また電流信号と分子の吸光係数の間に相関関係があり,吸光係数の大きい分子ほど大きな信号を与える.電流信号のレーザー波長依存性(二光子イオン化スペクトル)より,電流信号は光吸収スペクトルに対応する構造を持つが,イオン化効率が過剰エネルギーに依存するので短波長側で相対的に大きくなる.2.液相での超高感度分析二光子イオン化スペクトルより各試料分子について高感度分析のための最適波長が決定できる.色素レーザー励起により,ヘキセン溶媒中で種々の芳香族分子の高感度検出を行った.主な分子の最適波長と検出限界は,ピレン20ppt(337nm),ペリレン50ppt(383nm),ナフタセン20ppt(407nm)であった.極性溶媒中では暗電流が増大するので高感度検出は不利となるが,メタノール中ピレンの検出限界は4ppb程度であった.3.気相での超高感度分析窒素気流(1気圧)中の芳香族分子を色素レーザーの2倍波励起により検出した. 260nm励起において検出限界は,ベンゼン9ppb,トルエン8ppb,アニリン0.8ppbであった.常温で固体の試料は熱気化法により分析した.4.高速液体クロマトグラフ検出器への応用レーザーは細かく絞りこむのが容易なので液クロの検出器への応用に向いている.これにつき検討した.5.表面での高感度分析予備的な測定を行った.レーザー多光子イオン化による超高感度分析法の発展のため、光イオン化信号の解析と液相・気相での各種試料の測定に重点を置き研究を進めた。1.装置の改良....現有の窒素・色素レーザー励起多光子イオン化測定装置にデジタルマルチメーターを助成金で購入し組込み、また装置全体をマイクロコンピューター制御とし、システムの高感度・高性能化をおこなった。2.レーザー多光子イオン化スペクトルの解析....励起レーザー波長を変化させ、レーザー強度をパイロ検出器によりモニターし、光子密度一定の条件で光イオン化電流を測定した。光イオン化電流は吸収スペクトルに対応する構造を示したが、液相では全体としてややブロードであった。また短波長ほどイオン化電流が大きく、イオン化の効率がよくなることがわかった。イオンの移動にもとずく遅い成分の液相ダイナミクスを解析した。3.液相における超高感度分析....試作した装置の測定条件を吟味し、ピレン・ペリレン・アントラセン類・色素類の高感度検出を試みた。励起波長としては、吸光係数が大きくて光イオン化電流が大きくかつ雑音信号の小さい波長が最適であった。これらの分子の検出限界は励起波長に依存し、アントラセンで20ppt(337,335nm励起)、2メチルアントラセンで14ppt(337nm励起)、ペリレンで50ppt(434nm励起)などであった。4.気相における超高感度分析....常温で液体の試料はディフュジョンチューブにより、常温で固体の試料は熱気化法により標準試料ガスを発生させ、大気中の芳香族分子の高感度分析を行った。ベンゼンなどの芳香族分子は260-270nmのレーザー光により二光子イオン化信号をあたえ、信号は吸収スペクトルに対応する構造を示した。大気中のこれらの芳香族分子について0.8-9ppbの検出限界が得られた。アズレン・ピレンなどの大きな分子については0.2-0.9ngの検出限界を得た。