hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地殻流体の沸騰及び混合に伴う地質現象の数値解析

MIX99に,現在の地球化学分野で世界的にもっとも広く用いられている熱力学データ解析コードSUPCRT92を組み込み,更に,最新の地殻流体の状態方程式(EOS)を組み込むことにより,地殻流体の混合や沸騰に伴う様々な地質現象のシミュレーションを可能にすることにあった.このため,これまでに提唱されている全ての高温・高圧型H_2O-NaCl-CO_2系地殻流体のEOSについてエンタルピー解析を行い,何れのEOSもエンタルピー解析に耐える精度を持っていないことが明らかとなった.その結果を最新のEOSの開発者の一人(A.Anderko)に連絡し,共同で解析法の証明と結果の確認を行い,NaClの相互パラメータの精度に問題があることを明らかにし,新たなより高精度のEOSの必要性に対する認識を得た.そこで,同パラメータの干渉を受けないH_2O-CO_2系流体について,その等エンタルピー沸騰に伴う鉱化作用の解析を行った.その結果,それまで鉱床学分野で広く信じられていたCO_2の脱ガスが鉱化作用を引き起こすという概念は間違っており,この脱ガス自体は鉱化作用に対して負の影響を与えることを理論的に明らかにした(Hoshino et al,投稿中).このように,SUPCRT92とEOSを組み込んだMIX99は,それまで想像に頼っていた様々な地質現象の理論的検証を可能にしつつある.また、本研究のもう一つの目的である,流体包有物を用いた過去の地質流体の解析では,岸和田市のマイロナイトカタクラサイト中の流体包有物による温度条件解析を行い,その結果を資源地質学会で報告した.また,その後,柳井領家帯中から多くのCO_2を含む流体包有物を見出し,高温・低圧型変成作用にたいするCO_2流体の影響の調査・解析を継続している.
熱ショック蛋白発現よりみた心筋細胞防御機構の加齢による変化

本年度は研究計画の最終年であり、以下の如く研究を完成させ、Am J Physiolに投稿した。本研究の目的はあらかじめ運動負荷、あるいは虚血などを与えておくPreconditioningにより、加齢により減弱した熱ショック蛋白(HSP), Proto-oncogenesの発現が増強するかという疑問に答えることである。方法ラットを開胸し、冠動脈枝にナイロン糸を用いて、Snareを作成した。7日後、手術より回復した後、5分間の冠動脈閉塞によるPreconditioningを与えた。Preconditioningした12, 24時間後に10分間の冠動脈閉塞を与え、HSP72, HSP73, c-fos, c-jun, junB, c-mycなどのProto-oncogeneのmRNA発現がどのように変化するかを検討した。また、本研究者は老齢化では短時間虚血に対するHSP発現は減少していることをAm J Physiol 1994 ; 267 : H1795に既に発表した。実験IIで、この加齢によるHSP発現の減少がPreconditioningにより増加するかどうかを検討した。結果若年のPreconditioningを与えない群での10分刺激では、HSP72, HSP73ともに0.5時間で上昇し、1時間で最大となり、4時間では減少した。c-fos, c-jun, junBもほぼ同様の変化を示した。c-mycは1時間で発現され、2, 4時間と上昇した。5分間の虚血によるPreconditioningを与えた群では、c-fos, c-junのmRNA発現は増加したが、junBでは変化しなかった。HSP72, HSP73は0.5時間、1時間後の比較的早期の発現の程度を変化させなかったが、2, 4時間後のレベルを低下させた。老化心(18ヵ月齢)でのc-fos, c-junのmRNA発現はPreconditioningにより増加したが、他のgeneのmRNA発現を変化させなかった。結論虚血によるPreconditioningは虚血の後のmRNA発現を変化させた。その変化の増減はgeneにより異なった。老齢心でも、虚血によるPreconditioningはgeneによりmRNAの発現を増加させた。2ケ月、および18カ月齢のWistarラットを用いた。ラットを開胸し、左冠動脈枝に虚血を与えるためのSnareを留置した。3日後、開胸せずに、10分間の虚血刺激を与えた。虚血後、1,2,4,8,12時間にSnareをつけたまま心臓を摘出し、Snareを完全に閉じた後、大動脈より逆行性に色素を注入した。虚血部、非虚血部より心筋組織標本を得た。Northern Blotting解析により、HSP 70,HSC 70 mRNAレベルの変化を検討した。老齢心では若年心のmRNA発現に比して著しい低下を示した。しかし、より強い虚血刺激(20分間の虚血)を与えると、老齢心でも若年心に匹敵するmRNA発現を示した。これが蛋白レベルの発現をもたらすか否かを検討するために、Western Blotting Immunohistochemicalに検討した。老齢心でも、心筋細胞にて蛋白発現が認められ、若年心と同じように認められた。

上記の加齢によるHSP Gene発現の低下は12,24時間前に虚血刺激を与えたときにどの様に変化するかを検討した。上記のSnareを用いて、12時間前に10分間の虚血刺激が加えられた老齢心では、HSP 70 mRNA発現の上昇を観察した。しかし、この現象は24時間前に虚血を与えた心臓ではみられなかった。本研究者は以上の実験結果より、つぎの結論を得た。(1)老齢心ではHeat Shock Protein発現による防御機構は若年心に比して、劣っている。(2)しかし、より強い刺激のときには若年心と同程度に発現される。(1)(2)の結論については、Am J Physiol 267:H1795-H1803,1994に発表した。(3)についても発表予定である。本年度は研究計画の最終年であり、以下の如く研究を完成させ、Am J Physiolに投稿した。本研究の目的はあらかじめ運動負荷、あるいは虚血などを与えておくPreconditioningにより、加齢により減弱した熱ショック蛋白(HSP), Proto-oncogenesの発現が増強するかという疑問に答えることである。方法ラットを開胸し、冠動脈枝にナイロン系を用いて、Snareを作成した。7日後、手術より回復した後、5分間の冠動脈閉塞によるPreconditioningを与えた。Preconditioningした12, 24時間後に10分間の冠動脈閉塞を与え、HSP72, HSP73, c-fos, c-jun, junB, c-mycなどのProto-oncogenesのmRNA発現がどのように変化するかを検討した。また、本研究者は老齢心では短時間虚血に対するHSP発現は減少していることをAm J Physiol 1994 ; 267 : H1795に既に発表した。実験IIで、この加齢によるHSP発現の減少がPreconditioningにより増加するかどうかを検討した。結果若年のPreconditioningを与えない群での10分刺激では、HSP72, HSP73ともに0.5時間で上昇し、1時間で最大となり、4時間では減少した。c-fos, c-jun, junBもほぼ同様の変化をしめした。c-mycは1時間で発現され、2, 4時間と上昇した。5分間の虚血によるPreconditioningを与えた群では、c-fos, c-junのmRNA発現は増加したが、junBでは変化しなかった。HSP72, HSP73は0.5時間、1時間後の比較的早期の発現の程度を変化させなかったが、2, 4時間後のレベルを低下させた。老化心(18カ月齢)でのc-fos, c-junのmRNA発現はPreconditioningにより増加したが、他のgeneのmRNA発現を変化させなかった。結論虚血によるPreconditioningは虚血の後のmRNA発現を変化させた。その変化の増減はgeneにより異なった。老齢心でも、虚血によるPreconditioningはgeneによりmRNA発現を増加させた。
エストロゲンによるミトコンドリアを介した唾液分泌制御機構の解明

本研究では、エストロゲンの唾液分泌能への関与とその分子機構を明らかにするために、OVXによる早期更年期マウスをモデル動物として解析した。OVXの血中エストロゲン濃度の低下に伴って唾液分泌が低下し、閉経時の口腔乾燥症のモデル動物を作製することができた。さらに、エストロゲンの補給は唾液分泌量および腺房収縮量を改善し、エストロゲンは唾液腺の唾液分泌能と大きく関連することが示された。この現象のメカニズムとして、エストロゲンによるミトコンドリア機能の制御に着目して解析を行なった。結果、エストロゲン量の変化に伴ってミトコンドリアの質的変化、おそらくは形態変化が起こることが示唆された。エストロゲンによるミトコンドリア機能の制御が唾液分泌能に果たす役割について、その関与と分子機構を明らかにするため、卵巣摘出マウスや経産または未経産の自然閉経マウスにおいて唾液分泌能と唾液腺組織のミトコンドリア機能を解析することで、エストロゲンによるミトコンドリア機能の制御が唾液分泌能に及ぼす影響についての検討を行う。27年度は、生後6週齢のC57BL6/N雌性マウスに卵巣摘出(OVX)を施し早期閉経モデルマウスとしたものと、偽手術(sham)群をコントロールとして30週齢まで飼育し、ピロカルピン刺激時の唾液分泌量を測定した。また、唾液腺組織におけるミトコンドリアの機能を比較するため、マウスの唾液腺組織のATP量の測定を行った。結果、30週令(術後24週)でOVX群はコントロールと比較して唾液分泌量が有意に減少し(P<0.001)、唾液腺組織におけるATP量も有意に低下していた(P<0.05)。唾液腺組織中の唾液中エストロゲン量は測定Kitの検出限界に近く正確な測定ができなかったため、血中エストロゲン量の測定に切り替える予定である。また、OVXおよびshamマウスの唾液腺よりRNAを抽出し、マイクロアレイによる遺伝子発現解析を行ったところ、OVXによる唾液分泌量低下に伴い発現の低下する遺伝子が47、逆に発現が増加する遺伝子が56抽出された。さらに、大豆由来成分を含まない飼料で飼育したところ、10週早く20週令でOVXの唾液分泌量低下が観察された結果も合わせ、エストロゲン受容体への刺激による唾液分泌の制御が示唆された。経産または未経産の自然閉経マウスにおいては50週令時点での唾液分泌量の違いは観察されなかったが、75週令まで観察を続ける予定である。マウスを長期飼育する間に採血や唾液分泌量の測定を複数回行わなければならなかったが、予定通りに進行し必要な試料やデータを得る事ができた。さらに個体数の多いデータとするため追加でマウスを入手し、進行中である。唾液腺の一部よりミトコンドリアを分画し、複合体活性や酸素消費量の測定を行う予定であったが、マウス顎下線が小さく十分な試料が得られないため、ミトコンドリア画分を用いる実験は培養細胞系での検討に切り替えた。エストロゲンによるミトコンドリア機能の制御が唾液分泌能に果たす役割について、その関与と分子機構を明らかにするため、卵巣摘出(OVX)による早期閉経モデルマウスと偽手術コントロールマウスの唾液分泌能と唾液腺組織のミトコンドリア機能を比較解析することでエストロゲンによるミトコンドリア機能の制御が唾液分泌能に及ぼす影響についての検討を行う。28年度は27年度に得られたOVXまたは偽手術(sham)マウスの血清試料と唾液腺組織試料について詳細な解析を進め、さらにOVXにより唾液分泌量の低下したマウスにホルモン徐放タブレット移入によるエストロゲンの補充を行った。OVXにより血中エストロゲン濃度の低下したマウスは唾液分泌量も低下し(p<0.001)、エストロゲンの補充により血中エストロゲン濃度と唾液分泌量は回復した(p<0.01)。唾液腺組織の形態学的にはOVXにより腺房細胞の萎縮が観察されたが、エストロゲン補充により改善がみられた。唾液腺組織中のATP量はOVXにより減少するが(p<0.05)、ミトコンドリアコピー数は変化がなく、エストロゲンの減少によるミトコンドリアの質的変化がATP量の減少をもたらすことが示唆された。また、防衛医科大学校の伊藤正孝先生のご協力が得られ、電子顕微鏡による組織の解析も行うことができた。電顕像においてもミトコンドリア数には顕著な違いがなく、コピー数定量結果と一致した。マイクロアレイによりエストロゲン補充群とプラセボ群の遺伝子発現解析も行い、OVXとshamの比較データと合わせて解析を行っている。OVXによる唾液分泌量低下とエストロゲン補充による回復については、都合3回実験を繰り返し再現性を得ることができた。複数回実験を行ったことで試料を多く得ることができたので、今後解析項目の幅を広げることができる。また、電子顕微鏡観察やマイクロアレイ解析などにより、当初の想定以上のデータを得ることができた。エストロゲンによるミトコンドリア機能の制御が唾液分泌能に果たす役割について、その関与と分子機構を明らかにするため、卵巣摘出マウスや経産または未経産の自然閉経マウスにおいて唾液分泌能と唾液腺組織のミトコンドリア機能を解析することでエストロゲンによるミトコンドリア機能の制御が唾液分泌能に及ぼす影響についての検討を行う。29年度は、27年度と28年度に得たshamコントロールとOVXおよびエストロゲン補充マウスの唾液線について解析を行った。

唾液腺組織のミトコンドリアを分画しそのウエスタンブロット解析により、ミトコンドリア内に局在するエストロゲン受容体ERαとERβについて、OVXによる発現の変化を調べたところ、ERβはOVXによる発現の減少傾向が見られたが、エストロゲン補充による増加は見られず、その挙動が唾液腺組織内ATP量と一致した。したがって、エストロゲン補充による唾液分泌量の回復には、ミトコンドリアのATP産生以外の因子が関与することが示唆された。ミトコンドリアダイナミクスに関わる分子についてRT-PCRによる遺伝子発現解析を行ったところ、ミトコンドリアの分裂に関わるOpa1とMfn1遺伝子の発現がOVXにより増加し、エストロゲンの補充により減少した。また、唾液腺組織のマイクロアレイ解析では、細胞内小器官の輸送に関わるモータータンパク質であるKinesinスーパーファミリーのうち7種類でOVX時とエストロゲン補充時で逆の増減動向を示した。これらのことより、エストロゲンの増減がミトコンドリアダイナミクスに影響を与える可能性が示された。本研究では、エストロゲンの唾液分泌能への関与とその分子機構を明らかにするために、OVXによる早期更年期マウスをモデル動物として解析した。OVXの血中エストロゲン濃度の低下に伴って唾液分泌が低下し、閉経時の口腔乾燥症のモデル動物を作製することができた。さらに、エストロゲンの補給は唾液分泌量および腺房収縮量を改善し、エストロゲンは唾液腺の唾液分泌能と大きく関連することが示された。この現象のメカニズムとして、エストロゲンによるミトコンドリア機能の制御に着目して解析を行なった。結果、エストロゲン量の変化に伴ってミトコンドリアの質的変化、おそらくは形態変化が起こることが示唆された。28年度は、早期閉経または自然閉経モデルマウスより得られた唾液試料、血清試料、唾液腺組織試料について、詳細な解析を進める。具体的には、唾液腺組織中のミトコンドリアコピー数の計測、血中エストロゲン量の測定、免疫組織染色によるERやミトコンドリア呼吸鎖複合体やイオンチャネルなどの局在と発現量の解析を行う。また、ヒト唾液腺由来細胞株にエストロゲンを添加して培養後ミトコンドリアを分画し、複合体活性や酸素消費量の測定を行う。これまでの結果よりミトコンドリアの量ではなく質の変化が唾液分泌量の低下をもたらすことが示唆されたため、ミトコンドリアダイナミクスに関わる遺伝子についてmRNAの定量解析を行ったり、ミトコンドリアマーカーによる蛍光染色による唾液腺組織中のミトコンドリアの形態観察を試みる予定である。また、エストロゲン応答遺伝子COX7A2Lがミトコンドリア呼吸鎖スーパー複合体形成を促進することに着目し、得られた唾液腺組織試料のミトコンドリア分画内に含まれるCOX7A2Lやエストロゲン受容体の発現についてウェスタンブロット解析を行う。さらに、唾液腺由来細胞株や急性単離のマウス唾液線腺房細胞を用いたin virto実験により、エストロゲンによるミトコンドリアの制御で増減するATP量が細胞内カルシウムイオンの取り込みに与える影響についても検討する。病態系口腔科学マウスの追加購入およびそれに付随する飼料や試薬等購入により物品費が予定よりも多くかかったが、データ整理や入力などの研究補助人件費として予定していた額は、研究者らが自ら業務を担う事で軽減され、結果102,142円の次年度使用額となった。
硝酸の三酸素同位体異常を利用した非培養型の窒素循環速度定量法確立

湖沼に溶存する硝酸の三酸素同位体異常(地球表層圏の平均的な酸素原子存在度と、一般的な酸素同位体分別を仮定した時に期待される質量数17の酸素原子存在度に対する、実際の質量数17の酸素原子存在度の過剰量)は、その湖沼に対して大気からの沈着を経て供給される硝酸と、湖沼内部で進行する硝化反応を経て供給される硝酸の、供給速度比を反映する。本研究では、この硝酸の三酸素同位体異常の特徴を利用して、対象とする湖沼系内で進行する窒素循環の速度(硝化速度や硝酸同化速度)を、簡便かつ高確度に定量する新手法を確立する。また従来法である培養法に基づく窒素循環速度も同時に観測して比較し、新手法の信頼性(確度)を評価する。本提案の新手法が確立されることで、窒素循環速度の観測が広く一般化・普遍化することが期待できる。本年度は、琵琶湖と諏訪湖において湖水およびその主要な流入河川で観測(採水等)を実施し、湖水および河川水中の硝酸濃度とその三酸素同位体異常などを定量化した。湖水中の鉛直・水平方向の分布も求め、湖水中の総硝酸量を算出するとともに、湖水中の硝酸の平均的な三酸素同位体異常とその時間変化を定量化した。その一方で、硝酸の大気からの沈着速度を求め、これらの結果をもとに、湖内で進行する年平均の窒素循環速度(総硝化速度や総硝酸同化速度)を算出するとともに、同時に従来法(培養法)から求めた窒素循環速度と比較し、確度検証を実現した。成果を国内学会および国際学会で報告した。湖沼での観測に成功するとともに、第一報は欧文誌への論文掲載が完了したため。2019年度は当初予定に無かった海洋環境への応用にも挑戦する。本研究で開発した手法を伊勢湾や日本海といった海洋域にも応用し、海洋域における窒素循環速度定量に本手法が応用出来るかどうか検証する。さらに次年度観測を実施することで琵琶湖は過去3年間分の観測データが蓄積することになるので、これを元に琵琶湖の窒素循環の経年変化の有無や一次生産の特徴を定量的把握に挑戦する予定である。本年度は、従来の湖水中の窒素循環速度定量法である、人工的に標識された窒素同位体トレーサーの添加培養法(以下「培養法」と呼ぶ)の準備を行う。その上で、滋賀県の琵琶湖とその主要な流入河川で、初夏と秋の計2回の観測(採水等)を実施し、湖水および河川水中の硝酸濃度とその三酸素同位体異常などを定量化した。その一方で、琵琶湖において、硝酸の大気からの沈着速度を求め、これらの結果をもとに、湖内で進行する年平均の窒素循環速度(総硝化速度や総硝酸同化速度)や、夏季などの特定期間の窒素循環速度を算出するとともに、同時に従来法(培養法)から求めた窒素循環速度と比較した。成果を国内の学会で報告するともに、国際誌に発表した。琵琶湖での観測は、次年度以降に予定していた欧文誌への論文投稿が年度内に完了し、さらにこれがすみやかに受理された。成果は、日経新聞・東京新聞・産経新聞等を通じて報道され、反響も大きい。

その一方で、硝酸の大気からの沈着速度を求め、これらの結果をもとに、湖内で進行する年平均の窒素循環速度(総硝化速度や総硝酸同化速度)を算出するとともに、同時に従来法(培養法)から求めた窒素循環速度と比較し、確度検証を実現した。成果を国内学会および国際学会で報告した。湖沼での観測に成功するとともに、第一報は欧文誌への論文掲載が完了したため。2019年度は当初予定に無かった海洋環境への応用にも挑戦する。予定通り諏訪湖等の他の湖沼で観測と検証を実施する。本研究で開発した手法を伊勢湾や日本海といった海洋域にも応用し、海洋域における窒素循環速度定量に本手法が応用出来るかどうか検証する。さらに次年度観測を実施することで琵琶湖は過去3年間分の観測データが蓄積することになるので、これを元に琵琶湖の窒素循環の経年変化の有無や一次生産の特徴を定量的把握に挑戦する予定である。
分子進化工学による多糖分解酵素の耐アルカリ性化

β-1,4-キシランは陸上植物細胞壁中に多く含まれる多糖であり,単糖であるD-キシロースがβ-1,4一結合を介して鎖状に連なった構造をとる.キシランのβ-1,4一結合を加水分解する酵素がキシラナーゼである.本研究では,枯草菌が生産するキシラナーゼAの分子進化工学による耐(好)アルカリ性化を目的としている.キシラナーゼA遺伝子の好アルカリ性細菌における発現効率の向上を目的として,Bacillus sp.41M-1株キシラナーゼJ遺伝子のプロモーター・シグナル領域を連結したキメラキシラナーゼ遺伝子を構築し,Bacillus sp.C125株およびBacillus OF4株における発現を試みた.しかしながら,これら二種の好アルカリ性細菌が形成するハローは明確なものではなく,分子進化工学のための宿主としては不適当と判断された.そこで,大腸菌宿主とフィルターアッセイを組み合わせた方法により,分子進化工学実験を行うこととした。キシラナーゼ遺伝子へのランダム変異の導入には,修復能を欠損した大腸菌XL-1 Red株を用いた。変異導入およびフィルターアッセイのサイクルを5回繰り返し,アルカリ性および中性で大きなハローを形成するようになった形質転換体を取得した.しかしながら,このクローンに含まれるキシラナーゼ遺伝子領域には変異箇所は認められず,プラスミドコピー数の増加に伴う生産量の向上が原因であることが明らかとなった.すなわち,XL-1Red株を用いたランダム変異導入の効率は低く,キシラナーゼA構造遺伝子のみならず,ベクターやプロモーター領域に対しても変異を誘発してしまうという欠点が顕在化した.最後に,PCRを利用した変異導入方法について検討を進めた.その結果,目的とする変異導入率を達成することができた.β-1,4-キシランは陸上植物細胞壁中に多く含まれる多糖であり,単糖であるD-キシロースがβ-1,4-結合を介して鎖状に連なった構造をとる.キシランのβ-1,4-結合を水分分解する酵素がキシラナーゼである.平成9年度は,枯草菌に由来する中性キシラナーゼの分子進化工学による耐アルカリ性化を目的として,枯草菌キシラナーゼ遺伝子のクローニングを試みた.既に報告されている枯草菌キシラナーゼ遺伝子の塩基配列に基づいてPCR用プライマーを設計・化学合成し,枯草菌DB104株染色体DNAを鋳型とするPCRを行った.PCR産物をプラスミドベクターにクローニングして,枯草菌キシラナーゼ遺伝子を得た.塩基配列決定の結果,構造遺伝子領域の配列は既報の配列と完全に一致した.枯草菌キシラナーゼ遺伝子を導入した大腸菌をキシラン含有プレート上で生育させた場合,コロニーの周囲にハロ-が観察された.これより,枯草菌キシラナーゼ遺伝子がは大腸菌において発現したものと考えられた.大腸菌のペリプラズムに生産された枯草菌キシラナーゼの反応の至適はpH6.0であり,元株の枯草菌が生産した酵素と同じ性質を示すことがわかった.次に,バシラス属細菌用プラスミドpHW1を出発材料として,大腸菌-バシラス属細菌シャトルベクターを構築した.このシャトルベクターを用い,上で得られた枯草菌キシラナーゼ遺伝子を好アルカリ性バシラス属細菌C125株に導入した.枯草菌キシラナーゼ遺伝子のC125株における発現が,プレート上でのハロ-の形成・活性測定によって確認されたものの,その発現レベルはあまり高くないことが明らかとなった.β-1,4-キシランは陸上植物細胞壁中に多く含まれる多糖であり,単糖であるD-キシロースがβ-1,4一結合を介して鎖状に連なった構造をとる.キシランのβ-1,4一結合を加水分解する酵素がキシラナーゼである.本研究では,枯草菌が生産するキシラナーゼAの分子進化工学による耐(好)アルカリ性化を目的としている.キシラナーゼA遺伝子の好アルカリ性細菌における発現効率の向上を目的として,Bacillus sp.41M-1株キシラナーゼJ遺伝子のプロモーター・シグナル領域を連結したキメラキシラナーゼ遺伝子を構築し,Bacillus sp.C125株およびBacillus OF4株における発現を試みた.しかしながら,これら二種の好アルカリ性細菌が形成するハローは明確なものではなく,分子進化工学のための宿主としては不適当と判断された.そこで,大腸菌宿主とフィルターアッセイを組み合わせた方法により,分子進化工学実験を行うこととした。変異導入およびフィルターアッセイのサイクルを5回繰り返し,アルカリ性および中性で大きなハローを形成するようになった形質転換体を取得した.しかしながら,このクローンに含まれるキシラナーゼ遺伝子領域には変異箇所は認められず,プラスミドコピー数の増加に伴う生産量の向上が原因であることが明らかとなった.すなわち,XL-1Red株を用いたランダム変異導入の効率は低く,キシラナーゼA構造遺伝子のみならず,ベクターやプロモーター領域に対しても変異を誘発してしまうという欠点が顕在化した.最後に,PCRを利用した変異導入方法について検討を進めた.その結果,目的とする変異導入率を達成することができた.
九州北西海域下の電気伝導度構造の研究

中部九州の高密度GDS(Geomagnetic Depth Sounding)から、九州北西部海域の上部マントルに、高電気伝導度層があることが強く示唆されている。この研究では、従来型の海底電磁力計(OBRM)を、流れ(潮汐)の存在する浅海でも測定可能に改良し、これを用いて、九州北西方海域下の電気伝導度構造を明らかにすることを目的とした。1海底電磁力計(OBEM)の改良従来のOBEMは、底流のない深海での長期間の測定を想定している。しかし、観測海域の大部分は浅海であり。そのため、底流にも揺れず、かつ小型船舶で設置可能な小型の装置を開発する必要があり、佐賀大学所有のOBEM本体を小型に改良した。しかし、試験観測を行った結果、切り離し装置の形状の制約から、十分な性能とするためには電触型切り離し装置を用いて全面的に作りなおす必要があることが明らかになった。2九州北西方海域でのOBEM観測海洋研淡青丸(KT-99-15)で、1999年9月28日より13日間OBEM観測を実施した。場所はE129 14.957,N32 22.984(野母崎、男女群島のほぼ中間点)、水深は247mである。底流による振動が磁場成分に見られるが、傾斜計のデータからある程度の補正は可能である。予察によれば、この地点での比抵抗は、1000秒以上の周期でも極めて低く、五島-平戸の海底ケーブルによるMTの結果と似ている。また、このOBEM測点、雲仙を通る、男女群島-竹田測線で計6点のMT観測も実施した。現在、OBEM、陸上観測点でのデータを用いて、この測線での比抵抗断面を作成中である。3対馬でのMT観測海底観測のための装置の開発に平行して、九州西方のマントル良導体の分布を考える上で重要な、対馬列島でGDS・MT観測を実施した。その予察的結果によれば、対馬列島下には低比抵抗層の存在は認められない。しかし、この研究の目的である九州西方海域では、大きな底流のため、この様な仕様では満足なデータを得ることができない。さらに、底引き網等によるトラブルから、長期の観測は望めない。そのため、底流にも揺れないような安定し、かつ小型船舶でも設置可能な小型の装置を開発する必要がある。このためには、装置を小型化して、重心をできるだけ低くすることが重要である。本年は、まず佐賀大学所有のOBEM本体を、メーカーの協力を得て小型化するよう改良した。2有明海での試験観測また、装置の安定化のためには、電極用アームの形状も考慮する必要がある。装置の検討から、できれば、アームは海底に置かれるのが望ましいことが分かった。従来の電極は海水中に浮いているが、これを海底に置いた場合、良好なデータが得られるかどうか、またアーム長はどれくらい短縮できるかを知るために、有明海で試験観測を実施した。観測では6m,4mの2種類のアームを海底に接地させて測定を行った。また、海岸でも同時観測を実施し、得られた結果を比較検討した。その結果、海底に接地しても良好なデータが得られることが確認できた。

また、電場アンプの利得は、高頻度で観測可能なパルセーション帯域(1nT)を測定するためには、現在のものより10倍程度大きくする(低ノイズ化する)必要があることが明らかになった。3対馬でのMT観測海底観測のための装置の開発に平行して、九州西方のマントル良導体の分布を考える上で重要な、対馬列島でMT観測を実施した。この予察的結果によれば、対馬でのインダクション・ベクトルは、長周期になると極端に小さくなり、かつ南を向く傾向があることが分かった。中部九州の高密度GDS(Geomagnetic Depth Sounding)から、九州北西部海域の上部マントルに、高電気伝導度層があることが強く示唆されている。この研究では、従来型の海底電磁力計(OBEM)を、流れ(潮汐)の存在する浅海でも測定可能に改良し、これを用いて、九州北西方海域下の電気伝導度構造を明らかにすることを目的とした。1海底電磁力計(OBEM)の改良従来のOBEMは、底流のない深海での長期間の測定を想定している。しかし、観測海域の大部分は浅海であり。そのため、底流にも揺れず、かつ小型船舶で設置可能な小型の装置を開発する必要があり、佐賀大学所有のOBEM本体を小型に改良した。しかし、試験観測を行った結果、切り離し装置の形状の制約から、十分な性能とするためには電触型切り離し装置を用いて全面的に作りなおす必要があることが明らかになった。2九州北西方海域でのOBEM観測海洋研淡青丸(KT-99-15)で、1999年9月28日より13日間OBEM観測を実施した。場所はE129 14.957,N32 22.984(野母崎、男女群島のほぼ中間点)、水深は247mである。底流による振動が磁場成分に見られるが、傾斜計のデータからある程度の補正は可能である。予察によれば、この地点での比抵抗は、1000秒以上の周期でも極めて低く、五島-平戸の海底ケーブルによるMTの結果と似ている。また、このOBEM測点、雲仙を通る、男女群島-竹田測線で計6点のMT観測も実施した。現在、OBEM、陸上観測点でのデータを用いて、この測線での比抵抗断面を作成中である。3対馬でのMT観測海底観測のための装置の開発に平行して、九州西方のマントル良導体の分布を考える上で重要な、対馬列島でGDS・MT観測を実施した。その予察的結果によれば、対馬列島下には低比抵抗層の存在は認められない。
新規シミュレーション手法による原子間力顕微鏡の研究

ミクロスケールからマクロスケールを網羅する新規シミュレーション手法を用いて原子間力顕微鏡(以下,AFM)のシミュレーションを行った。これまで明らかにされていなかったAFMのマクロスケールなカンチレバーの振動減衰の原因を、本研究のシミュレーションにより原子スケールの視点から明らかにすることに成功した。原子間力の非保存性とカンチレバー先端と表面の間のヒステリシスな性質の関係を明らかにした。原子一つ一つを観測・操作・制御するナノテクノロジーの時代において物質表面の原子像を観測する原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy,以下,AFM)は必要不可欠な装置である。しかし、AFMで原子像が得られる仕組みについてはいまだに不明な部分が多く、原子レベルからその仕組みを解明することがのぞまれている。本研究では新規シミュレーション手法を用いたAFMの数値シミュレーションにより、AFMの仕組みを原子レベルから明らかにする。特にAFMのプローブ振動が減衰する原因については未解明であり、新規シミュレーションによってその仕組みを明らかにすることに取り組んだ。我々の提案する手法は原子レベルのシミュレーションとマクロスケールの計算モデルを結合する手法である。AFMのプローブと表面原子間の相互作用を分子動力学法による原子スケールの計算を行い、その相互作用の下でのプローブ振動を一次元ばねのマクロスケールな振動に置き換えた。この2つの計算モデルを我々の開発した手法で結合してAFMのマルチスケールな計算モデルを作成した。計算モデルを用いて、プローブ振動が減衰する原因について、1、プローブー表面間の原子熱振動の摩擦による減衰、2、表面からのフォノン拡散によるエネルギー減衰、の2つの可能性を検討した。計算モデルを用いて減衰量を計算した結果、原子の熱振動による減衰量は、表面からのフォノン拡散によるエネルギー散逸量に比べて桁違いに小さかった。このことから、原子熱振動はプローブ振動の減衰にはほとんど寄与せず、プローブー表面間の相互作用を通して、プローブの振動エネルギーが試料表面にフォノンとして拡散し、プローブ振動が減衰することがわかった。これらの研究成果を表面物性及びプローブ顕微鏡関連の国内外の学会で発表すると供に、関連の研究論文が表面関連の学術雑誌で近日中に掲載予定である。しかし、AFMで原子像が得られる仕組みについてはいまだに不明な部分が多く、原子レベルからその仕組みを解明することがのぞまれている.本研究では新規シミュレーション手法を用いたAFMの数値シミュレーションにより,AFMの仕組みを原子レベルから明らかにする.特にAFMのプローブ振動が減衰する原因については未解明であり,この新しい手法を用いたシミュレーションによってその仕組みを明らかにすることに取り組んだ.我々の提案する手法は原子レベルのシミュレーションとマクロスケールの計算モデルを結合する手法である.AFMのプローブと表面原子の間の相互作用を分子動力学法による原子スケールの計算を行い,その相互作用の下でのプローブ振動を一次元ばねのマクロスケールな振動に置き換えた.この2つの計算モデルを我々の開発した手法で結合してAFMのマルチスケールな計算モデルを作成した.今年度は並列計算機を用いた大規模計算により,原子の振動の時間スケールからカンチレバー振動数まで及ぶマルチスケールな時間スケールでのAFMシミュレーションが可能になった.振動数の違いによるエネルギー減衰の変化を調べ,振動数の減少とともに減衰量が減少することがわかった.一方で,マクロスケールな振動数でエネルギー減衰を示した.その減衰量は観測されている減衰量と定量的にも比較できるものであったことから,このAFM計算モデルは実際のAFM観測に対応した計算モデルであることがわかった.これらの研究成果を表面物性およびプローブ顕微鏡関連の学会や国内外の研究会で発表した.また,その内容を論文としてまとめ,表面関連の学術雑誌で近日中に掲載予定である.原子一つ一つを観測・操作・制御するナノテクノロジーの時代において物質表面の原子像を観測する原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy,以下,AFM)は必要不可欠な装置である。計算モデルを用いた数値計計算から、プローブー表面間の原子間力により、プローブの振動エネルギーが試料表面にフォノンとして拡散し、プローブ振動が減衰することがわかった。また、プローブー表面間の原子間力をvan der Waals力やクーロン力に置き換えたときのプローブ振動の変化やエネルギー減衰の様子を調べた。本研究課題の目的はミクロスケールからマクロスケールを網羅する新規シミュレーション手法を用いてAFMのシミュレーションを行い、AFMによる表面観測で原子像が得られる原理を理解し、これまで解明されていないAFMのエネルギー減衰のしくみを明らかにすることであった。

この目的を達成するために、25、26年度は当初の計画予定のとおり、粒子間力にレナード・ジョーンズ(LJ)原子間力ポテンシャルを用いたシンプルなAFMモデルの作成に取り組んだ。分子動力学法を用いてプローブー表面間に働く原子間力を導出し、この原子間力とプローブ振動を動的に連結したマルチスケールなAFMモデルを作成することに成功した。このAFMモデルを用いてAFM表面観測でのプローブ振動の減衰を再現しその減衰の原因を明らかにした。研究課題の後半の27、28年度では、当初の計画のとおり、簡易的なAFMモデルから実際の物質表面のAFM観測に相当するAFMモデルを作成する。27年度には粒子間力にクーロン相互作用を用いて、MgOイオン結晶表面のAFM観測モデルを作成した。現在、これら現実の物質表面でのプローブ振動の減衰を、先のLJ原子間力ポテンシャルと比較しつつ、その減衰のメカニズムを調べている。以上のことから、マルチスケールなAFMモデルでエネルギー減衰の原因を探るという目標は本年度までに達成していると判断される。したがって本研究はおおむね順調に進展している。物質表面の原子像が得られる原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy,以下,AFM)はナノテクノロジーが進んだ現在では必要不可欠な観測装置である。しかし、AFMで原子像が得られる仕組みについてはいまだに不明な部分が多く、原子レベルからその仕組みを解明することがのぞまれている。本研究では、新規シミュレーション手法を用いたAFMの数値シミュレーションにより、AFMの仕組みを原子レベルから明らかにする。特にAFMのプローブ振動が減衰する原因については未解明であり、この新しい手法を用いたシミュレーションによってその仕組みを明らかにすることに取り組んだ。我々の提案する手法は原子レベルのシミュレーションとマクロスケールの計算モデルを結合する手法である。AFMのプローブと表面原子の間の相互作用を分子動力学法を用いた原子スケールの計算を行い、その相互作用の下でのプローブ振動をバネのマクロスケールな振動に置き換えた。この2つの計算モデルを我々の開発した手法で結合してAFMのマルチスケールな計算モデルを作成した。計算の結果、1.表面からのフォノン拡散によるエネルギー散逸、2.プローブ先端原子の表面への吸着、の2つの仕組みがプローブ振動の減衰に寄与していることがわかった。これらの研究成果は、表面物性およびプローブ顕微鏡関連の学会や研究会で発表するとともに、その内容を論文としてまとめ、表面関連の学術雑誌において掲載予定された。
健康リスク評価の観点から見た室内浮遊真菌のＤＮＡ解析による濃度定量法の開発

室内の浮遊真菌を捕集するために液体捕集法(インピンジャ法)の適用可能性を検討した。吸引量,吸引時間を測定パラメータとして,浮遊真菌捕集に最適な条件を探ったが,インピンジャー法では捕集効率を十分に確保することが難しいことがわかった。従って,フィルタ法に絞って捕集法を構築する必要がある.浮遊真菌濃度の定量では,DNA量が多い場合であれば検量線が十分に引けることを確認した。DNA量が少ない場合でも検量線が引けるためには増幅効率が良いプライマーの設計が必要である.今後,DNA量を十分に得られるダスト捕集による真菌を解析対象とし,本研究にて試みたDNA解析手法を適用するなど,研究展開が可能である.解析手法の検討では,実験用チャンバーを用い,浮遊させた真菌をメンブランフィルターにより捕集し,捕集後のフィルターを15mlふた付きtubeに入れ,100mM Tris-HCL buffe 5mlを加え攪拌と超音波洗浄を繰り返し,真菌を回収した。処理後は2ml tubeに入れ-20°Cで保存した.RealTime-PCR(以下Rt-PCR)を行うに際し,NBRCの配列情報から各真菌の保存性の比較的低いITS variable regon付近を中心にし,プライマー設計を行った.Rt-PCRの実験はLightCycler社製Nanoで行った.熱サイクル条件は95°C10分でProbes Masterを活性化させた後に95°C,20秒でDNAを1本鎖に分離させ,60°C40秒でアニーリングと伸長を交互に45回繰り返した.設計したプライマーでPCRが行えることを確かめた上で,Rt-PCRを行った結果,Al.alternata,As.versicolor,As.fumigatus全てから検出結果を得ることができ,真菌の定性解析が可能であることを明らかにした.しかしながら,真菌のCt値が検量線の範囲から外れたため,定量化には至らなかった.この原因として,捕集真菌から抽出したDNA量が少ないことが考えられ,浮遊真菌の捕集による解析手法では定量化には限界があることが指摘できる.今後の展開として,ダスト捕集による真菌を解析対象とすれば,本研究にて提案したDNA解析手法により定量化が十分に可能であるという知見が得られた.室内の浮遊真菌を捕集するために液体捕集法(インピンジャ法)の適用可能性を検討した。DNA量が少ない場合でも検量線が引けるためには増幅効率が良いプライマーの設計が必要である.今後,DNA量を十分に得られるダスト捕集による真菌を解析対象とし,本研究にて試みたDNA解析手法を適用するなど,研究展開が可能である.本研究は,健康リスク要因としての浮遊真菌をDNA解析技術を用いて定量化する手法を開発することを目的とする。DNA解析により,従来の培養法では定量できない不活化真菌が検出できるため,健康リスク防除に向けた室内空気清浄度を適切に評価できることが期待される。当該年度は以下の研究項目について取り組み,研究の成果を得た。(1)既往研究の文献レビュー:最近の欧米諸国を中心とした真菌のDNA解析手法の開発状況について知見を整理した。(2)捕集法の構築:室内の浮遊真菌を捕集するために液体捕集法(インピンジャ法)の適用可能性を検討した。インピンジャー法にて捕集効率を向上させるためには,インピンジャーを直列に数台つなぎ,真菌胞子の再放出を防ぐことが有効と考えられるが,そのような測定システムでは現場での計測には向かないことになる。従って,フィルタ法に絞って捕集法を構築すべく準備を開始した。(3)DNA解析手法の検討:真菌の同定は,リボソームの中の18Sというサブユニットに含まれるDNA配列(18S rDNA)にて可能である。18S rDNAの配列は,既存のDNAデータベースから入手し,当該年度は,Altern aria alternataなどの真菌3種に対するDNA抽出ならびに,PCR用のプライマー設計を行った。今後は,フィルタ法にて採取した真菌を対象としてDNA抽出を行い,設計したPCR条件にて検出できるか検討することになる。室内浮遊真菌の捕集法の構築についてはフィルタ法が適切であるとの判断ができた。また,DNA解析手法については,当初の研究計画の通り,PCR用のプライマー設計までを実施することができた。フィルタ法の測定プロトコールの整備を行うとともに,DNA解析手法を構築する。本研究では,リアルタイム定量PCRを微生物バンクの真菌を用いて定量性を評価する。これらの解析手法を用いて,カビアレルゲン量の定量化の可能性を検証する。該当なし
放射性核種移行挙動に対する微生物影響因子の分子科学的研究

地下水中をコロイドとして移行するナノ粒子は潜在的に有害元素を吸着し、元素移行を促進するため、その凝集挙動の理解が重要である。特に微生物が細胞外に放出する代謝生成物(EPS)はナノ粒子表面に吸着することで凝集挙動に影響を及ぼしうる。そこで、本年度はではCeO2ナノ粒子(CeNPs)の分散性に与えるS. cerevisiae由来EPS、他の地圏微生物由来EPSの影響を解明することを目的とした。S.cerevisiae由来ESにはタンパク質や多糖類、リン酸、有機リン酸等様々な物質を含有していた。分子サイズで分離したPSとSSは分子量に関わらず含有している官能基はESとほぼ分子量が3000以下のタンパク質や多糖類、リン酸、有機リン化合物を含有し、CeNPs表面に対する多糖類とリン酸の優先的な吸着が確認された。Control、Phosphate、EPS水溶液中におけるCeNPsの臨界凝集濃度[mol L-1]は0.01、0.14、0.25であり、リン酸と多糖類の吸着は凝集を抑制することが分かった。しかし、各溶液中でのζ電位は+23 mV (Control)、-40 mV (Phosphate)、0 mV (EPS)であり、凝集の抑制機構は多糖類の有無によって異なることが示唆された。リン酸のみの場合、凝集抑制はCeNPsのζ電位減少に伴う粒子間静電斥力の増大に起因する。一方、EPSの系では多糖類の吸着により形成された立体斥力によって凝集が抑制される。このようにEPSによるナノ粒子の凝集抑制効果は共存している陰イオンの影響を受けないことが考えられる。このため、微生物が放出するEPSは地下水の組成に関わらずナノ粒子の分散性を向上し、帯水層中での有害元素の移行を促進する可能性がある。これまでに、微生物ーナノ粒子間の相互作用、特に、バイオナノ結晶化、ナノ結晶が微生物活動に与える影響、微生物放出物(EPS)がナノコロイドの液中安定性に与える影響評価について、順調に成果を挙げてきた。現在は、環境ナノ粒子、微生物が実際の天然場で与える影響について、ロシアマヤックサイトを例として、本を出版準備中となっている。今後は、実際の天然場におけるナノ粒子と微生物の影響に対して、ウラン鉱山跡地をモデルとして、定量的な機構理解につなげる。本研究では微生物由来のES,PS及びSSの性質を理解し,さらにこれらの物質のCeNPへの吸着プロセス,表面特性の変化,及び凝集および沈降に対するこれら効果、pH依存性を定量的に評価することを目的とした。S.cerevisiae由来ESはタンパク質や多糖類、リン酸、有機リン酸等様々な物質を含有しており、吸着実験後のCeNPsにはアミド結合やリン酸基を持つ物質が優先的に吸着していた。1 kDa透析で分離したPSとSSは分子量に関わらず含有している官能基はESとほぼ同じで、CeNPsへ吸着した物質も同様であった。ES、PS、SS水溶液中におけるCeNPsのζ電位pH依存性はPSのみの場合と一致し、高分子物質の表面電荷が系全体のゼータ電位を決定していた。また実験系のCeNPs凝集体の粒子径はζ電位の絶対値が大きいほど小さく、ゼロに近いほど大きいという結果から、CeNPsの凝集挙動は凝集体のζ電位が制御していることが分かった。以上のことからES、PS、SSに含まれる高分子物質の吸着はCeNPsの表面特性を変えて多様なpH条件下での凝集体の分散性を高めることが分かった。しかし、SSはPSと比べ分子サイズが小さいため立体障壁の効果が小さく凝集体のζ電位がほぼゼロの条件下ではPSほどの凝集抑制効果は見られなかった。PSとSSを含むES溶液では、等電点の異なる小さい分子が存在することから、PS + SSを含むESの吸着はPSのみの場合よりも広いpH領域にわたってCeNPの凝集を抑制することができると考えられる。以上のことから微生物の細胞外放出物に含まれる高分子に加えて、これまで過小評価されてきた比較的小さい分子も環境ナノ粒子の凝集挙動に同様の効果を与えることが分かり、水圏環境中におけるCeNPsの移行挙動に影響を与えることが示唆された。これまでに予定していたタスクはすべて遂行できた。そのため、おおむね順調な研究進捗といえる。

しかし、各溶液中でのζ電位は+23 mV (Control)、-40 mV (Phosphate)、0 mV (EPS)であり、凝集の抑制機構は多糖類の有無によって異なることが示唆された。リン酸のみの場合、凝集抑制はCeNPsのζ電位減少に伴う粒子間静電斥力の増大に起因する。一方、EPSの系では多糖類の吸着により形成された立体斥力によって凝集が抑制される。このようにEPSによるナノ粒子の凝集抑制効果は共存している陰イオンの影響を受けないことが考えられる。このため、微生物が放出するEPSは地下水の組成に関わらずナノ粒子の分散性を向上し、帯水層中での有害元素の移行を促進する可能性がある。これまでに、微生物ーナノ粒子間の相互作用、特に、バイオナノ結晶化、ナノ結晶が微生物活動に与える影響、微生物放出物(EPS)がナノコロイドの液中安定性に与える影響評価について、順調に成果を挙げてきた。現在は、環境ナノ粒子、微生物が実際の天然場で与える影響について、ロシアマヤックサイトを例として、本を出版準備中となっている。EPSはタンパク質、多糖類、核酸、無機イオンから構成され、本研究はEPSの各吸着成分による凝集抑制機構の解明を目標として、糖・リン酸の吸着によるナノ粒子凝集挙動への影響を明らかにすることを目的とした。実験は0.12 mMに調整した四種類の糖、D-glucose(分子量180)、D-maltose(342)、stachyose(667)、α-cyclodextrin(973)、0.16 mMリン酸を、1または10 mMNaCl溶液でイオン強度を一定にした後100 ppmのCeNP(平均粒径7.0 nm)と室温、pH 6で24時間反応させた。糖もリン酸も含まない系(コントロール)、糖のみの系(s系)、リン酸のみの系(p系)、リン酸と糖の混合系(p+s系)に対して、UV-visによる濁度の経時変化解析、CeNPに対するリン酸及び糖の吸着量定量、CeNPのζ電位測定を行った。濁度経時変化からp系及びp+s系でリン酸吸着による静電斥力に起因した凝集抑制が認められた。またstachyose及びα-cyclodextrinの吸着量はリン酸が共存することで50%減少し、リン酸が内圏錯体で吸着サイトを占めることによって分子量の大きい糖の吸着可能サイト数が減少したと考えられる。s系のζ電位はコントロールのζ電位とほぼ同じ値を示した。p+s系のリン酸吸着量は糖が共存することで1.11.5倍になるにもかかわらず、ζ電位はー4041 mVとなり、p系と同じであった。p+s系におけるリン酸吸着量の増加は、糖の吸着でCeNPsのすべり面の面積が1.1倍以上になることでζ電位が減少し、液相のリン酸分子ーCeNP間の静電斥力が小さくなったためと考えられる。以上の結果から、EPSによる凝集抑制効果はEPSに含まれるオルトリン酸が吸着することによる静電斥力が重要な役割を果たしていることが明らかになった。実験は順調に進み、結果の考察も進んでいる。今後は、酵母から他の地圏微生物に拡張し、その細胞外放出物の解析とその二酸化セリウムナノ粒子への吸着、表面特性の変化、凝集特性の変化を実験的に解明する。さらに、これまでに得られた実験室の結果をもとにして、天然の場での微生物が及ぼす影響に対して、EPS特性、ナノ粒子生成、凝集、移行プロセスに注目した研究に方向性を見出す。
航空機・気球搭載用レ-ザ-ヘテロダイン分光計の開発研究

1.以下の点で小型軽量化のための注意をはらったレ-ザ-ヘテロダイン分光計光学システムの製作を行なった。(1)ハニカム構造の軽量光学台(寸法60cm×80cm、重量15kg)上の光学部品の配置を行なった。(2)長時間連続動作が可能で、かつ液体窒素液面の変化によって光学系アラインメントに狂いが生ぜずまた重量軽減に寄与するように、1台の大容量の液体窒素容器の局発用波長可変導体レ-ザ-素子(2個)、光ミキサ-および波数モニタ-用赤外検出器を組み込んだ。2.ステッピングモ-タ-による駆動で0.1゚の追尾精度をもつ太陽追尾装置を製作し、レ-ザ-ヘテロダイン分光計との光学結合を行なった。3.航空機・気球に搭載して高々度での観測を行なう場合には気圧の低下によって液体窒素の沸点が低下し、局発レ-ザ-の動作温度が地上の場合と大幅に異なってしまう。そこで局発レ-ザ-の近傍に温度センサ-とヒ-タ-を配置しフィ-ドバックによる温度安定化が可能となるようにした。以上のように開発されたレ-ザ-ヘテロダイン分光計によって大気吸収スペクトルの取得も確認され、航空機・気球へ搭載して観測を行なう見通しが得られた。
エピタキシャル成長法による絶縁体薄膜結晶の作製と光物性評果

半導体においては、MBE法等により原子レベルでの単結晶薄膜化の制御が可能になっている。しかしながら、絶縁体における単結晶の薄膜化は通常の蒸着法による方法に限られており、これまで超薄膜結晶の作製の試みはほとんどない。本研究では、これら絶縁体の単結晶薄膜を育成し、主として光学的手段により結晶の評果を行い、絶縁性薄膜としての特性を調べることを目的としている。今回、新たに超高真空用蒸着装置(特注品)を試作し、これを用いて、以下の2通りの方法でアルカリハライド単結晶薄膜をエピタキシャル成長させることに成功した。すなわち、(1)10^<ー9>Torr以下の高真空のもとで、KCl基板結晶上に沃化水素を低温で蒸着し、結晶基板の温度を上げることによりKI薄結晶を得た.(2)沃素ガスおよび沃化水素ガスを金属カリウム基板上に照射し、化学的反応によりKI薄結晶を得た。得られた結晶の厚さは、基礎及収端近傍の光学密度の大きさから換算すると数10μm程度と見積られる。これら薄膜結晶の吸収スペクトルおよび反射スペクトルの測定の詳細については、現在進行中である。さらに、結晶性のよい、より薄い結晶膜を得るには、エピタキシャル成長の最適条件(成長速度・基板温度・ガス圧・ベ-スの真空度等)を充分に把握せねばならない。そのためには、少なくとも膜厚をモニタ-しながら結晶を生成する必要があり、次年度では膜厚計(日本真空技術KK)の購入を望みたい。