hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イオン液体ゲート電界印加グラフェンのバンドギャップ生成制御とナノデバイスの開発

本研究ではイオン液体ゲート構造を有するグラフェン電子デバイスを作製し、高効率で電界を印加することによって、グラフェンのバンドギャップ生成制御に成功した。さらに、イオン液体中で電荷印加時にラマン散乱分光を入射することにより、バンドギャップ生成制御中での光学特性を調べた。また、新しい形成方法として、絶縁膜上に非晶質カーボンおよび触媒金属を堆積し加熱またはレーザ照射することによって、グラフェンを絶縁膜上に直接成長することに成功し、グラフェン電子デバイスの作製を行った。グラフェンは完全な2次元結晶であり非常に高い移動度を有するが、バンドギャップが0であるために、高いon/off比をもったデバイスを作製することができない。本研究の目的は「イオン液体ゲート電界印加グラフェンのバンドギャップ生成制御とナノデバイスの開発」である。これは、イオン液体ゲートを利用して、2層グラフェンに高効率に電界をかけることにより、低電圧でバンドギャップを生成制御することである。さらに、低電圧で動作する高いon/off比を持った高機能ナノデバイスの開発し、ロジックゲート、メモリ、または、高感度センサ等に応用することが本研究の目的である。2層グラフェントランジスタは、機械的剥離法を用いて2層グラフェンをSiO2基板上に付着させ、その後、ソース、ドレイン、および、サイドゲート電極を形成する事によって作製した。イオン液体を吸着させた後、電気特性の評価を行った。基板を用いたバックゲート電圧依存性、および、イオン液体ゲートによる電圧依存性を詳細に評価することにより、イオン液体のデバイ長が約4 nmと見積もることができ、イオン液体を用いることにより効果的に電界を印加できる事を明らかにした。電界を印加したまま、低温から室温付近までの温度変化を測定することにより(アレニウスプロット)、最大で240 meVのバンドギャップの形成に成功した。まず、イオン液体を塗布し、バックゲートおよびサイドゲートを印加した状態でレーザ光を照射し、キャリア密度、及び、対称性の破れの効果をラマン分光により調べた。その結果、ゲートを印加する事によりGピーク(G-、G+)が現れた。そのピークの分裂は対称性の破れが原因だと考えられる。したがって、バンドギャップを導入することにより、バンドの対称性の乱れを反映したラマンスペクトルが得られた。さらに、従来不可能であった絶縁基板上に直接グラフェンを成長する技術を開発した。SiO2/Si基板上に、アモルファスカーボン(a-C)および触媒及び電極となるNiを蒸着した。次に、この試料にレーザを照射することで、a-CはNiの触媒作用を受けグラフェンが形成された。また、レーザを走査することでグラフェンチャネルの形成が可能となり、グラフェンの合成と同時にデバイスを作製することができた。以上からグラフェンの合成を特徴付ける結果が得られ、さらにはFETとして動作させることに成功した。したがって、本研究では、新たなグラフェン合成手法およびデバイス作製手法として、既存の手法には無い優れた特徴を持つ手法の開発に成功し、今後その素子を利用した応用に対して有効であると考えられる。完全な2次元結晶であるグラフェンは非常に高い移動度を有するが、バンドギャップを有しないためにデジタルデバイスを作製することが困難である。まず、機械的剥離法を用いてSiO2基板上に2層グラフェンを付着させ、その後、ソース、ドレイン、および、サイドゲート電極を形成する事によって2層グラフェントランジスタを作製した。次に、グラフェンチャネル上にイオン液体を塗布した後、電気特性の評価を行った。さらに、電界を印加した状態でレーザ光を入射可能にした。その結果、ゲートを印加した状態でラマンスペクトルを測定すると、グラファイトを反映したGピークが2つ(G-、G+)に分裂するのが観測された。2種類のゲート電圧を変化させると、その2つのピーク位置、および、強度に変化が見られた。この結果は、バンドギャップが形成されることにより、対称性の破れが原因だと考えられる。次に、レーザアニール法による絶縁膜上へのグラフェンの直接位置制御成長を試みた。SiO2表面上にアモルファスカーボン、金属の蒸着を行い、その金属は触媒として作用するNi、Coを使用した。この試料にレーザを照射することにより、Ni、Coともグラフェンが形成されることが明らかとなった。さらに、パターン化した金属を用いることにより、レーザを走査することでグラフェンチャネルの形成が可能となり、グラフェンの合成と同時にデバイスを作製した。その際、アモルファスカーボンの膜厚、および、触媒金属によりデバイスの特性に大きな影響を与えることを明らかにした。完全な2次元結晶であるグラフェンは非常に高い移動度を有しており、次世代のデバイスの材料として注目されている。グラフェンの主な合成方法としては、機械剥離法や熱CVD法等が挙げられる。しかしながら、機械剥離法は産業応用に不向きである。熱CVD方は転写プロセスが煩雑であることや、合成温度が非常に高温であることが主な課題となっている。本研究では、レーザを使用することにより、絶縁膜上へのグラフェンの直接位置制御成長を試みた。まず、SiO2表面上にパターン化したアモルファスカーボン、金属の蒸着を行い、レーザを照射した。

その結果、ラマン散乱スペクトルによりグラフェンが形成されたことが明らかになった。さらに、パターン化した金属を用いることにより、レーザを走査することでグラフェンチャネルの形成が可能となり、グラフェンの合成と同時にデバイスを作製した。次に、透明基板の上(ガラス、プラスチック基板)に触媒金属を堆積させ、この試料を真空チャンバーに保持した上で、レーザを連続的に照射することで透明基板上にグラフェンの直接合成に成功した。デバイス作製後、イオン液体を塗布することによりグラフェン特有の伝達特性が得られた。さらに、プラスチック基板上のグラフェン歪みセンサを作製した。凹方向に曲げると抵抗値が減少し、戻すと曲げる前と同程度の抵抗値に戻ることが明らかになった。このとき抵抗値は最大で35%変化した。これは、凹方向の曲げによりグラフェンのドメイン間の距離が短くなり、抵抗が減少したからであると考えられる。以上より、本研究はプラスチック基板上に直接的に炭素源を用意せずにグラフェンを合成することに成功した。さらに、グラフェンFETによる歪みセンサを作製した。したがって、レーザ照射法はグラフェンを使ったフレキシブルデバイスへの応用に有用であることを示した。本研究ではイオン液体ゲート構造を有するグラフェン電子デバイスを作製し、高効率で電界を印加することによって、グラフェンのバンドギャップ生成制御に成功した。さらに、イオン液体中で電荷印加時にラマン散乱分光を入射することにより、バンドギャップ生成制御中での光学特性を調べた。また、新しい形成方法として、絶縁膜上に非晶質カーボンおよび触媒金属を堆積し加熱またはレーザ照射することによって、グラフェンを絶縁膜上に直接成長することに成功し、グラフェン電子デバイスの作製を行った。阪大から東京農工大への異動に伴い、阪大の装置の立ち下げから東京農工大への装置移動、さらに、装置の立ち上げの間に実験を行うことが不可能であったため。27年度が最終年度であるため、記入しない。半導体物性絶縁膜上へのグラフェンの直接位置成長、および、作製したデバイスの特性評価を行う。その際に試料作製条件を変化させること、および、基板をガラス、プラスティックを用いてデバイスの作製を行う。薄利グラフェンに、ソース、ドレイン電極を形成することによって、グラフェンデバイスを作製し、その電気特性を評価してきた。その後、ゲート電極を形成し、そのグラフェンデバイス上にイオン液体を塗布することにより、イオン液体ゲートを有するグラフェンデバイスの作製に成功した。しかしながら、試料を評価するための機器に不具合が生じ、修理を行う必要が生じたため、イオン液体ゲートを有するグラフェンデバイスの電気特性を評価することが不可能になった。よって、研究の達成状況はやや遅れているといえる。剥離したグラフェンにソースドレイン電極、および、ゲート電極を形成した後、イオン液体を塗布したグラフェンデバイスを作製した。
ウォーラシア海域と環太平洋域における人類移住・海洋適応・物質文化の比較研究

本研究では、ウォーラシア海域と環太平洋域における人類移住・海洋適応・物質文化の比較研究という目的の下、ウォーラシア海域に位置するマルク諸島、およびスラウェシ島での発掘調査を実施し、更新世期から金属器時代にいたる長期的な人類の資源利用や物質文化に関わる考古・人類学的資料を発見・収集できた。このうちマルク諸島においては新石器時代以降、オセアニアのメラネシア島嶼域との活発な移住や移動が行われていた可能性を示す新たな考古・人類学的痕跡を指摘でき、スラウェシでの研究においては、当該地域におけるホモ・サピエンスによる最初の移住痕跡を発見でき、移住集団の生業戦略や海洋適応の一端を明らかにした。本年度の研究実績としては、まず2014年8月よりインドネシアの北マルク州における「ウアッタムディ遺跡」での調査を開始することができたことがあげられる。この遺跡は1990年代にオーストラリア国立大学のピーター・ベルウッド博士らによって最初に発掘され、約3400年前に遡る新石器時代の文化層と、その上層に約20001000年前の年代値が得られた金属器時代層が確認された。インドネシアを含め、東南アジア島嶼部でこれまでに発見・発掘された新石器時代遺跡はまだきわめて少ないため、本遺跡は極めて重要な先史遺跡でもある。同時に本遺跡からは、東南アジア島嶼部の新石器時代遺跡ではまだ出土が確認されていなかったイヌやブタといった家畜動物の骨も報告されている。しかし、先行研究ではその出土状況や分析結果の報告はなく、詳細については一切不明な状態であった。以上の背景から、本研究では新たな動物・貝類遺存体の収集とその動物考古学的な分析、およびイヌやブタ骨についてはDNA分析も視野に入れた新たな研究を目的として再発掘調査を実施した。その結果、先行研究で収取された以上の海産貝類や魚類遺存体を収集できたが、イヌ・ブタ骨に関しては、残念ながら上層の金属器時代層からは出土が確認できたが、新石器時代層からの確認はできなかった。場合によっては、先行研究での出土も上層からのものだった可能性があが、今後の計画として、まずは出土したイヌ・ブタ骨の年代を確認したうえで、DNA分析も試みる予定である。また再発掘では、上層から下層にかけて多数の炭化物や年代測定可能な遺物を収取できた。本年度の研究実績としては、昨年度に発掘した北マルク諸島カヨア島に位置するウアッタムディ遺跡より出土した遺物(人骨、土器、貝類遺存体・動物遺存体・貝製品等)の、インドネシアでの分析を進めた一方、遺跡の年代測定については日本で分析を行い、遺跡の形成年代が新石器時代から初期金属器時代にあたる約34002000年前であることを確認した。遺跡上層より出土したイヌ歯の年代測定も試みたが、出土状況からの推定と一致し、これらは比較的新しいもので、新石器時代期まで遡るものではなかった。また今年度は2016年23月にかけてのフィールド調査で、新たにスラウェシ中部東岸に形成されるカルスト地形での遺跡踏査を実施し、この地形上に形成された石灰岩洞窟や岩陰の多くが人類遺跡であることを確認した。このうちのいくつかは完新世初期に遡ることを年代測定によって確認できたほか、赤色オーカー顔料による壁画の存在も確認できた。これらの成果を踏まえ、2016年度はいくつかの洞窟遺跡を対象とした本格的な発掘調査を実施する予定である。予定していた遺跡の踏査を実施でき、発掘対象を確定できたこと、遺跡の形成年代も想定に近いもので、この地域ではまだ数少ない重要な新石器時代遺跡となることを確認できたことは大きな成果である。分析の進捗状況も計画通りの状況で、次年度に一部の成果公表が可能な段階まできたと認識している。本年度における研究成果としては、インドネシアのスラウェシ島中部域を対象とした考古学調査の実施をまず挙げることができる。これは2016年5月から6月にかけて、国立インドネシア考古学センターとの共同調査として実施されたもので、中スラウェシ州のモロワリ県沿岸に位置する石灰岩洞窟遺跡群での発掘調査である。前年度における遺跡踏査において確認されていた二つの大規模な石灰岩洞窟で試掘トレンチを2カ所づつ(計4か所)発掘でき、うちトポガロ2洞窟では、3mに達する良好な堆積層を確認できた。出土遺物も豊富で、大量のチャート製剥片石器、汽水産を中心とする貝類、齧歯類や小型哺乳類を中心とする動物遺存体のほか、上層からは多様な土器群、二次埋葬体と推測される人骨片、副葬品と推測される種々の装飾品が出土している。これら上層で出土した遺物群の多くは、その状況から金属器時代以降の埋葬遺跡と推測され、土器の多くも埋葬土器である可能性が高い。またトポガロ1洞窟では、調査時にも表面上に無数の木棺片と人骨片が散在しており、この遺跡が以前に木棺をともなう墓地としても利用されていたことを指摘できる。出土した炭化物、人骨、貝類の年代測定による結果からは、落盤のため表土より約1mの深度までしか発掘できなかったトポガロ1洞窟が完新世初期の9000年前頃、3mの地点まで発掘できたトポガロ2遺跡では29000年前まで遡ることが確認され、現時点ではスラウェシ中部で最古の遺跡であることが判明した。またいずれの遺跡もさらに下層が存在することは明らかであり、今後の継続調査でより古い時代の人類痕跡に迫ることができると予想される。

出土遺物の分析は継続中であるが、これまで研究成果の一部は、2016年8月9月にかけて京都で開催された世界考古学学会において発表した。考古学的な発掘調査の成果は、発掘によりどのような遺物や考古学的痕跡をどの程度に発見できるかがまずその成果の規模がどの程度のレベルとなるかの予測を可能にする。この点において、本年度に新たに発掘したトポガロ洞窟遺跡群は、その規模、遺跡数、そして発掘によって明らかとなった遺物量と時間幅において、インドネシアにおける人類史上においても極めて重要な遺跡群となる可能性が高い。このような遺跡に出会えるかは運も必要となり、当初の計画ではここまでレベルの高い遺跡に出会えるの可能性は低いと予想し、より小規模な遺物量に基づく新たな考古学データの収集と分析を考えていた。また遺跡発掘から対象とできる時代もより限定的となる可能性が高かったが、今年度の発掘により、対象とする遺跡が後期更新世から完新世における長期的な時間幅で人類の足跡へアプローチできることが明らかとなった。とくに旧石器時代、新石器時代、金属器時代から、近世期と大きく4つの時代にまたがり、これまで考古学的データが皆無に近かったスラウェシ中部域での人類・考古学的データを収集できることが明らかとなったことから、本年度の成果は当初の計画以上と判断した。本年度の研究実績としては、インドネシア・スラウェシ島における更新世完新世期の遺跡発掘を実施できたことがまず指摘できる。この遺跡はスラウェシ島の中スラウェシ州東岸に位置する洞窟群遺跡の一つである。現海岸から約4km内陸に形成される石灰岩丘陵上に複数の石灰岩洞窟が確認され、そのうち最も規模の大きい2つの洞窟を発掘した。この発掘では、更新世期にさかのぼる石器や動物・貝類遺存体を多数発掘できたほか、完新世期においては多数の骨製品も出土し、石器形態や製作技術の時代変化を明らかにすることができつつある。また現時点ではスラウェシ東部において最古の人類活動の痕跡となることも、年代測定の結果、明らかとなった。上層部においては初期金属器時代にさかのぼる埋葬遺構も発見し、多数の人骨資料や副葬品となる特徴的な土器群、貝製品、ガラス製品の出土も確認された。これらの分析はまだ完了しておらず、本科研の終了後も分析を継続しつつ、その成果を国際学術誌において公表予定である。また昨年度までに実施した発掘調査および分析の成果の一部は、すでに数本の英語論文として国際学術誌に公表することができた。国内においても、本科研の成果は日本人類学会の大会において口頭発表、およびポスター発表にて公開できたほか、2018年3月に沖縄県立埋蔵文化財センターを会場に、一般公開研究会という形で、成果発表を行った。この公開研究会には関係者以外で、70名近い参加者があり、本研究への関心の高さを改めて認識した次第である。今後も国内外において本家休の成果を積極的に公表していきたい。本研究では、ウォーラシア海域と環太平洋域における人類移住・海洋適応・物質文化の比較研究という目的の下、ウォーラシア海域に位置するマルク諸島、およびスラウェシ島での発掘調査を実施し、更新世期から金属器時代にいたる長期的な人類の資源利用や物質文化に関わる考古・人類学的資料を発見・収集できた。このうちマルク諸島においては新石器時代以降、オセアニアのメラネシア島嶼域との活発な移住や移動が行われていた可能性を示す新たな考古・人類学的痕跡を指摘でき、スラウェシでの研究においては、当該地域におけるホモ・サピエンスによる最初の移住痕跡を発見でき、移住集団の生業戦略や海洋適応の一端を明らかにした。
単一デバイスによる複数事象のセンシングと安心・安全モニタへの応用

本研究では「単一デバイスによる複数事象のセンシングと安心・安全モニタへの応用」のタイトルのもとに、単一センサにより捉えられた複数の信号を計測し分離する方法とその応用について取り組んだ。この研究は「健康モニタ」に関する研究群と「災害に対する安心・安全モニタ」に関する研究群に大別される。健康モニタに関する研究では、生体信号処理、睡眠、在宅看護、呼吸停止検知に関する課題に取り組み、災害に対する安心・安全モニタに関する研究では、多入力単出力センサを用いたセキュリティシステム、サボートベクトルマシンを用いた事象判別に関する課題に取り組んだ。健康モニタに関する研究では(1)脈波と体動による睡眠指標の定義と睡眠段階の推定、(2)雑音に乱される準周期生体信号から周期を推定するための観測器、(3)在宅介護のための立ち上がり動作評価デバイス-座位からの立ち上がり動作-、(4)脈波と体動信号による睡眠指標、(5)ストレッチャー搬送時における患者の無拘束呼吸停止検出方法、(6)無拘束生体計測による睡眠指標と睡眠段階の推定法、(7)睡眠段階遷移方程式と睡眠段階出現確率の推定などについて研究を進めた。本研究「単一デバイスによる複数事象のセンシングと安心・安全モニタへの応用」は次に示す3課題から構成される。1「安心・安全のための健康センシング」2「セキュリティーセンシング」センサデバイス本体の研究では、多くのデバイスの中から最適な条件を探し出し、必要な仕様を明らかにした。この内容の一部は"A Multi-variable Detecting sensor and its Application, "SICE-ICASE International joint Conference 2006で報告された。またセンサ無線LANの構築を目指し、BluetoothとZigBeeの性能比較を検討しつつある。3「複合混在信号の分離」複合混在信号の分離の手法として、サポートベクトルマシンアルゴリズムを提案する単一センサ出力に応用しセキュリティ事象の判別法を提案した。この成果は"多入力単出力センサを用いたホームセキュリティシステムのための災害のオンライン検知と判別"電子情報通信学会論文誌D Vol.189-D No.11 pp.2404/2412(2006)に掲載された。本研究では「単一デバイスによる複数事象のセンシングと安心・安全モニタへの応用」のタイトルのもとに,単一センサにより捉えられた複数の信号を計測し分離する方法とその応用について取り組んだ。健康モニタに関する研究では,生体信号処理,睡眠,在宅看護,呼吸停止検知に関する課題に取り組み,災害に対する安心・安全モニタに関する研究では,多入力単出力センサを用いたセキュリティシステム,サポートベクトルマシンを用いた事象判別に関する課題に取り組んだ。健康モニタに関する研究では(1)脈波と体動による睡眠指標の定義と睡眠段階の推定,(2)雑音に乱される準周期生体信号から周期を推定するための観測器,(3)在宅介護のための立ち上がり動作評価デバイス-座位からの立ち上がり動作-,(4)脈波と体動信号による睡眠指標,(5)ストレッチャー搬送時における患者の無拘束呼吸停止検出方法,(6)無拘束生体計測による睡眠指標と睡眠段階の推定法,(7)睡眠段階遷移方程式と睡眠段階出現確率の推定などについて研究を進めた。
ナノチューブにおける潤滑と摩擦の素過程およびナノマシンの力学

ナノ材料界面において現れる潤滑と摩擦の素過程及びナノマシンの力学特性の基礎について,主に計算機シミュレーションの方法で調べた。考察する物理系として,チューブ的な構造も考慮したナノ材料界面を取り上げ,いくつかの理論モデルを構築した。成果の概要は以下のとおりである。まず,素過程の解明のために,ナノ界面における潤滑物質の効果について調べた。そして,潤滑物質が原子層を構成する場合の特異な潤滑・摩擦特性が明らかになり,潤滑層の静止摩擦が消失することが確認できた。そして,潤滑層をはさむ2つの基板界面のピン留め効果が存在し,これが駆動基板に対して静止摩擦を発生させることも分かった。ここで得られた結果は,チューブ的な構造をもつ物理系も包括した普遍的性質を示しており,各種ナノ構造において有効と考えられる。次に,機械的動作をするナノマシンでは,界面を駆動して方向性のある運動を発生させる事が必要である。これについて統計物理学的研究を行った。まず,基板とその上に位置して相互作用をする原子層からなる物理系を考えた。そして,基板に対して界面に平行方向の振動と垂直方向の振動を与えることでの方向性のある潤滑運動の可能性を調べた。その結果,原子層にモードロッキング効果をともなった方向性のある潤滑運動が可能となることが明らかになった。そして,その原子レベルでの潤滑ダイナミクスの詳細を解明した。さらに,同様な物理系において,原子層での平均原子間距離に対して時間空間的変調を加えることによって,外力を必要としない潤滑の可能性について調べた。その結果,変調及び界面のパラメータに依存して原子層に方向性のある潤滑運動が現れることを見出し,その発生条件及び動的特性を明らかにした。これらの研究によって,ナノマシンにおける界面駆動原理についての統計物理学的な理解が得られた。本年度は,ナノチューブ及び関連のナノ界面系のモデル構築と摩擦力の定式化,およびシミュレーターの構築を行った。各種のナノスケールでの原子操作に伴い発生する層の潤滑と層間の摩擦現象を計算機シミュレーションの方法で調べた。その詳細は以下のとおりである。まず,考察の対象するナノシステムに対して,多層構造・対象性,原子間相互作用などを考慮し,層間における界面の原子スケールの挙動を記述する理論モデルを構築した。そして界面の凝着や表面の滑り運動を主に分子動力学的方法でシミュレーションできるプログラム開発を行った。ここで並行して,プログラム開発,シミュレーション実行,結果解析及び画像処理までを行うナノシステムのシミュレーターの構築も行った。このシミュレーションのためには,今回購入した並列計算機を重点的に利用した。このシミュレーターを用いて,上記のモデルをもとに,平衡状態または駆動外力下での非平衡状態の分子動力学シミュレーションを行うことで,潤滑ダイナミクスに関する詳細および摩擦力を中心とした摩擦現象を解析することが可能となった。シミュレーションにおいては,最初に各種ナノ界面での最大静止摩擦力の解析を行った。特に,各操作における最大静止摩擦力強度を系統的に調べた。そして界面の凝着効果,構造的乱れ,弾性効果も考慮して,ナノシステムにおける極めて弱い静止摩擦力と比較的強い静止摩擦力の両方のケースについて,その物理機構等に関する素過程を明らかにした。次に,原子層が潤滑運動を行っている状態の動摩擦力を調べた。動摩擦の発生原因を界面や潤滑原子のダイナミクスからの知見をもとに,動摩擦力に滑り速度依存性が現れる物理機構およびエネルギー散逸過程を調べ,動摩擦の素過程について明らかにした。さらにモデルを一般化することで摩擦現象の物理機構の普遍的性質についても明らかにした。ナノ材料界面系の理論モデルをもとに,潤滑と摩擦の素過程友びナノマシンの基礎について,主に計算機シミュレーションの方法で調べた。

まず,ナノマシンシステムへの応用な考えて,ナノ摩擦と潤滑速度等に関する制御方法について考察した。駆動されや物質の表面原子層に対して,一定及び振動の両成分をもつ外力を加えて,ある条件下で潤滑速度が一定に固定されるモードロッキング現象が現れることを見出した。このモードロッキング現象は,界面に潤滑物質が存在する場合でも現れることも明らかにした。これによって,この現象を利用することで,ナノ潤滑の速度制御が可能となることを指摘した。この結果は,ナノマシンの動作を考える際にも重要であり,マシンの潤滑運動の制御可能性にもうながる発展性を持っている。また,モードロッキングにおいては,振動外力の振幅,周波数に加えて,界面の周期性及び原子間相互作用弧度が重要な効果をもっことも明らかになった。次に,ナノ界面における潤滑物質又はナノチューブのような多層構造の摩擦現象への効果について,ナノスケールのレベルで考察した。潤滑物質を含む界面もしぐは多層の界面構造を格子モデルで記述して,外力駆動される物質表面で現れる最大静止摩擦力の性質を中心に解析した。その結果,界面の条件によっては,駆動表面の最大静止摩擦力は常に有限にとどまる効果が潤滑物質又は多層の原子層によってもたらされることが明らかとなった。この事から,潤滑物質等の界面構造の系では静止摩擦が必ず低減させるようになるとは限らず,摩擦を増強させる可能性もあることが,一般的な性質として明らかになった。ナノ材料界面系において現れる潤滑と摩擦の素過程及びナノマシンの基礎について,主に計算機シミュレーションの方法で調べた。ナノスケールで機械的な動作をするナノマシンの実現のためには,界面に方向性のある運動を発生させる事が必要である。さらに潤滑速度又は摩擦力の制御が可能となることも重要である。これらの点について,前年度の結果を受けて,統計物理学的視点から研究・考察した。まず,ナノ界面において基板とその上に位置して相互作用をする原子層を対象とする物理系として考えた。これは一般性を持っており,各種ナノ材料,ナノプローブ及びマシン界面の重要な性質のいくつかを普遍的に記述することができる。そして,基板に対して界面に平行方向の振動と垂直方向の振動を与え,それによって原子層に直接的な外力が作用しない場合においても方向性のある潤滑運動が現れ得るかどうかを調べた。その結果,二つの振動の振幅と位相等に関する条件によっては,原子層にモードロッキング効果をともなった方向性をもつ潤滑運動が可能となることが明らかになった。そして,その原子レベルでの潤滑ダイナミクス,潤滑速度と界面パラメータの関係を解明した。次に,同様な物理系において,原子層で定義される平均原子間距離を,時間・空間的に変調を加えることによって外力を必要としない潤滑の可能性について調べた。
低温動作・高効率・高エネルギー分解能InSb放射線検出器開発の基礎研究

InSb結晶の成長を昨年に引き続き行った.昨年度,単結晶を育成する条件を得たので,この結晶移動速度0.47mm/時間で育成した.用いた材料は,99.9999%のInおよびSbである.この育成結晶の先端部分,中央部分,末端部分で切り出したウエハと,市販の数種類のInSbウエハとについて,ストイキオメトリを測定し,また温度を変化させてHall測定を行い,比抵抗値,キャリア濃度,またHall移動度の測定を行った.この結果,InSbの電気特性は,InとSbとの比を示すストイキオメトリの影響よりも不純物の影響が大きいことが分かった.また,結晶育成したInSbの先端部分ではp型不純物である亜鉛(Zn)の,末端ではn型不純物であるヒ素(As)の影響が大きいことが分かった.放射線測定のために,直径1mmの電極を持つ,undoped型InSb検出器を製作した.製作したInSb検出器を用いて^<133>Baのガンマ線測定を行った.この結果,^<133>Baの81keVのガンマ線とそのエスケープピークである55keVのピークが観察できた.この検出器の実効的な空乏層厚さを求めるため,モンテカルロシミュレーションコードを用い,空乏層厚さが2μmから10μmの場合について,55keVのガンマ線のイベントと81keVのガンマ線のイベント数の比を求めた.この結果を実験値と比較したところ,実効的な空乏層厚さは約3μmであることが分かった.InSb結晶の成長を昨年に引き続き行った.昨年度,単結晶を育成する条件を得たので,この結晶移動速度0.47mm/時間で育成した.用いた材料は,99.9999%のInおよびSbである.この育成結晶の先端部分,中央部分,末端部分で切り出したウエハと,市販の数種類のInSbウエハとについて,ストイキオメトリを測定し,また温度を変化させてHall測定を行い,比抵抗値,キャリア濃度,またHall移動度の測定を行った.この結果,InSbの電気特性は,InとSbとの比を示すストイキオメトリの影響よりも不純物の影響が大きいことが分かった.また,結晶育成したInSbの先端部分ではp型不純物である亜鉛(Zn)の,末端ではn型不純物であるヒ素(As)の影響が大きいことが分かった.放射線測定のために,直径1mmの電極を持つ,undoped型InSb検出器を製作した.製作したInSb検出器を用いて^<133>Baのガンマ線測定を行った.この結果,^<133>Baの81keVのガンマ線とそのエスケープピークである55keVのピークが観察できた.この検出器の実効的な空乏層厚さを求めるため,モンテカルロシミュレーションコードを用い,空乏層厚さが2μmから10μmの場合について,55keVのガンマ線のイベントと81keVのガンマ線のイベント数の比を求めた.この結果を実験値と比較したところ,実効的な空乏層厚さは約3μmであることが分かった.InSb結晶の成長を行った.先端が約45度で,内径が約7mmの石英管にInおよびSbを詰めて封入し,垂直ブリッジマン法によって電気炉で結晶化させた.まだ単結晶とはなっていないが,スライスした部分を顕微鏡で観察すると,数mm角程度の領域では単結晶領域が確認できた.結晶材料を清浄な環境で石英管に封入するため,グローブボックスをArガスでパージし,雰囲気中の水分含有量を低減しモニタするシステムの製作を行った.一方,検出器製作においては,これまで作成したよりも小さい,直径約2mmの電極を持つn型ショットキーInSb検出器を作成した.約6x10mmのInSbウエハをエッチングした後,ショットキー電極として金を蒸着した.その後,リングラフによって直径2mmの電極を定義し,それ以外の部分をエッチングによって削り取った.さらに,電極以外の部分をSiO2で保護し,漏れ電流を低減した.この検出器の電流電圧特性を測定し,4.2Kにおいて約3kΩの抵抗を持つことが分かった.これを用いて,Am-241のガンマ線観察を試みた.クライオスタットに検出器を配置し,液体ヘリウムによって冷却を行った.Am-241線源は,クライオスタットの外部に置き,Beウインドウを通して検出器を照射した.電気雑音よりも大きなガンマ線の信号が得られ,初めてInSb検出器で光子測定ができた.また,以前製作したundoped型InSb検出器でもガンマ線の観測を行った.この検出器の電極直径は3mmあるが,抵抗値が高い.これより現在のところ,光子観測のためには抵抗値が高い素子が有望であることが分かった.InSb結晶の成長を昨年に引き続き行った.先端が約45度で,内径が約7mmの石英管にInおよびSbを詰めて封入し,垂直ブリッジマン法によって電気炉で結晶化させた.昨年は,結晶育成を移動速度1.4mm/時間で行った結果,単結晶は得られなかった.そこで,結晶速度を0.47mm/時間と遅くして結晶育成を行ったところ,結晶をスライスしエッチングした後に顕微鏡で観察しても,結晶の目立った乱れは観察されなかった.

この条件で,来年度は,純度6NのInとSbとを用いて,高品質結晶育成を行う.一方,検出器製作においては,昨年度の直径2mmより小さい,直径約1mmの電極を持つundoped型ショットキーInSb検出器を作成した.約10x10mmのInSbウエハをエッチングした後,リソグラフによって直径1mmの電極を4個定義し,ショットキー電極として金を蒸着した.また,エッチング方法を硝酸と乳酸の混合液の他,臭化メタノール,また希フッサンで行った.この検出器の電流-電圧特性を測定し,有望な検出器について,Am-241のα粒子およびBa-133のガンマ線を照射した.α粒子を入射したところ,パルスの非常に早い立ち上がりおよび崩壊が観測できた.また,温度77Kから30K程度の温度範囲ではほぼ同様の振る舞いをすることが分かった.これより,液体窒素冷却において高速動作が期待できるので,医療応用などに実用の可能性が出てきた.ガンマ線照射を行った結果は,昨年度と同様に雑音より大きなパルスが観測され,また多少のエネルギー分布も観測された.今後,解析を進めるが,光子検出器としての見通しが出てきた.InSb結晶の成長を昨年に引き続き行った.昨年度,単結晶を育成する条件を得たので,この結晶移動速度0.47mm/時間で育成した.用いた材料は,99.9999%のInおよびSbである.この育成結晶の先端部分,中央部分,末端部分で切り出したウエハと,市販の数種類のInSbウエハとについて,ストイキオメトリを測定し,また温度を変化させてHall測定を行い,比抵抗値,キャリア濃度,またHall移動度の測定を行った.この結果,InSbの電気特性は,InとSbとの比を示すストイキオメトリの影響よりも不純物の影響が大きいことが分かった.また,結晶育成したInSbの先端部分ではp型不純物である亜鉛(Zn)の,末端ではn型不純物であるヒ素(As)の影響が大きいことが分かった.放射線測定のために,直径1mmの電極を持つ,undoped型InSb検出器を製作した.製作したInSb検出器を用いて^<133>Baのガンマ線測定を行った.この結果,^<133>Baの81keVのガンマ線とそのエスケープピークである55keVのピークが観察できた.この検出器の実効的な空乏層厚さを求めるため,モンテカルロシミュレーションコードを用い,空乏層厚さが2μmから10μmの場合について,55keVのガンマ線のイベントと81keVのガンマ線のイベント数の比を求めた.この結果を実験値と比較したところ,実効的な空乏層厚さは約3μmであることが分かった.
イソキノリン海洋天然物を創薬シードとする合成と新規制がん剤の開発

1Et770の新規誘導体(11種)を合成し、生物活性の増強に成功した。2レニエラマイシンMの新規誘導体としてC-1側鎖エステル誘導体、あるいは5位エステル誘導体(各18種)の合成と構造活性相関解析を実施した。さらに5位シンナモイルエステル誘導体がん細胞のアポトーシス誘導能を明らかにした。3世界に先駆け極微量海洋天然物RMTの全合成を達成した。4活性発現に必須なC環部を含む三環系右半部と三環系左半部モデルの実用合成経路を開発し、強力な活性を示す化合物を見出した。5レニエラマイシンIの全合成と7-デスメチルレニエラマイシンOの構造を決定した。6革新的な光変換反応を発見し、反応機構を解析した。1Et 770を創薬シードとする新規医薬品の開発:これまでの研究からがん細胞増殖抑制効果の増強が期待される2'-N-アシル誘導体(11個)を新たに合成し、その生物活性を評価したところ、ほぼ予想した活性発現の傾向が確認できた(Chem. Pharm. Bull., accepted)。2我々が開発したレニエラマイシンG全合成中間体(Tetrahedron, 2012, 68, 4166-4181)からレニエラマイシンM, I, S,およびTへの変換にそれぞれ成功した。この結果、本系天然物の柔軟な合成が可能となった(Tetrahedron, in preparations)。3AB環に相当する既知光学活性テトラヒドロイソキノリンとE環に相当する特徴的な置換様式を保持したチロシン誘導体から光学活性レニエラマイシンTの初の全合成に成功した(J. Org. Chem., accepted)。4ビス-p-キノンの還元により生じるビスヒドロキノンの位置選択的アシル化による新規レニエラマイシン誘導体の一般的合成法を開発し、その生物活性を評価した(J. Nat. Prod., submitted)。5各種左半部モデル化合物の合成とともに、光照射によるシクロペンタン-1,3-ジオン環形成反応を見出した。本反応はEt 770に特徴的なA環置換様式の構築に関連が深い興味あるラジカル反応を含んでいる(Synthesis, in preparations)。6前項に示した新規反応の応用としてレニエラマイシンMからレニエラマイシンTへの変案に成功し、様々なレニエラマイシンT誘導体の合成と細胞毒性試験の展開に発展させた(未発表)。研究実績の概要において、5つの具体的な研究成果に示したとおり、当初、想定した研究目的をほぼ達成することができた。しかし、2,3の投稿準備中の研究は、以下の点を明らかにするための確実な実験的証拠のさらなる探求が望まれる。概要2:サフラマイシン系抗生物質の側鎖を持つ化合物群への変換と構造活性相関への展開につなげたい。概要4:モノアシル化体の構造はnOeなど、NMRスペクトルデータの解析のみで推定している。さらに、X線結晶構造解析などによる構造決定を経て、生物活性発現に必要な構造単位を特定したい。概要5:本変換に関わるラジカル反応の詳細な解析による特異な置換基をもつフェノールの生成機構を明らかにしたい。1タイに生息する群体ホヤ由来Et 770を創薬シードとする新規医薬品の開発:11種の新規-2'N-アシル誘導体について腫瘍細胞に対する細胞毒性試験を実施し、構造と生物活性の相関を評価した。この研究成果を公開した(Chem. Pharm. Bull., 2016, 64, 966-969)。2青色海綿の新たな極微量成分の単離・構造解析により7-desmethyl- renieramycin Oであることを明らかにした(Heterocycles, 2017, 95, 748-752)。3昨年度に達成したレニエラマイシンT(RT)の不斉全合成(J. Org. Chem., 2016, 81, 4039-4047)に続き、RT(ラセミ体)の全合成に成功した(Tetrahedron, in preparation)。現在、光学活性体とラセミ体の生物活性比較試験を展開している。4レニエラマイシンM(RM)の還元により生じるRMビスヒドロキノンがミトコンドリアに依存する経路でヒトの肺がん細胞のアポトーシスを誘発することを見出した(Anticancer Res., 2016, 36, 6327-6333)。5ビス-p-キノンの還元により生じるビスヒドロキノンの5位選択的アシル化反応を発見し、新たなレニエラマイシン誘導体群の一般的合成手段を開発するとともに構造活性相関を検討した(J. Nat. Prod., DOI: 10.1021/acs.jnatprod.7b00068)。6各種レニエラマイシン左半部モデルのp-キノン部分が光照射により対応する1,3-ジオキシシクロペンタン環に高収率で変換できることを見出し、このユニークな変換をRMからRTへの変換に適用した(未発表)。研究実績の概要において、6つの具体的な研究成果に示した通り、本研究課題で計画した目的をほぼ順調に達成することができた。なお、その研究成果の公表において、昨年度、投稿中や執筆中の学術論文が受理、掲載されている。しかし、次に示す研究成果の公開が時間的な余裕がないため、遅れてしまった。今後、早急に投稿準備に取り掛かりたい。

1)左半部モデルに対する光照射による1,3-ジオキシシクロペンタン環への変換反応の開発2)レニエラマイシンMからレニエラマイシンTへの変換とサフラマイシン抗生物質への応用、および構造活性相関研究の新たな展開1青色海綿由来レニエラマイシンMの接触還元により得られるロイコレニエラマイシンMの5位選択的アシル化により各種エステル誘導体(18種)の合成に成功し、その肺がん細胞に対する殺細胞活性を測定した結果、これまでで最強の活性を示す化合物を見出した(J. Nat. Prod., 2017, 80, 1541-1547)。2この結果を踏まえて、新たに5位シンナモイルエステル誘導体を合成し、その肺がん細胞に対する生物活性を検定したところ、この化合物がアポトーシスの誘発を促進するいくつかの酵素に作用することを突き止めた(Antcancer Res., 2017, 37, 6259-6267)。3すでにレニエラマイシン海洋天然物やサフラマイシン抗生物質に共通するCDE環モデル化合物の合成を達成してきたが、いずれもラセミ体であったので、L-アラニンを原料とするキラルプール法、及びキラル触媒を用いる不斉誘導を鍵反応とする合成経路の開発に成功した(Heterocycles,印刷中、DOI: 10.3987/COM-18-S(T)88)。現在、各種キラルモデル化合物の合成と構造活性相関研究を展開している、4メトキシ-p-キノンの光照射による対応する1,3-ジオキサシクロペンタン環が縮環したフェノールへの変換について、照射する光の波長、濃度、溶媒などについて詳細に検討し、最適条件を追究した。合わせて本変換の反応機構を提出した。天然物の変換への適用を合わせて投稿準備中である。5レニエラマイシン系海洋天然物の微量成分全合成による安定供給手段の開発を目的として、全合成研究を展開し、いくつかの側鎖の官能基変換を残す段階まで到達した。1Et770の新規誘導体(11種)を合成し、生物活性の増強に成功した。2レニエラマイシンMの新規誘導体としてC-1側鎖エステル誘導体、あるいは5位エステル誘導体(各18種)の合成と構造活性相関解析を実施した。さらに5位シンナモイルエステル誘導体がん細胞のアポトーシス誘導能を明らかにした。3世界に先駆け極微量海洋天然物RMTの全合成を達成した。4活性発現に必須なC環部を含む三環系右半部と三環系左半部モデルの実用合成経路を開発し、強力な活性を示す化合物を見出した。5レニエラマイシンIの全合成と7-デスメチルレニエラマイシンOの構造を決定した。6革新的な光変換反応を発見し、反応機構を解析した。1全合成並びに独創性の高い新規光反応によるレニエラマイシンTの合成経路を基軸として各種誘導体を合成し、細胞毒性試験を展開する。2これまで化学変換したエクチナサイジン誘導体に関する細胞毒性試験結果を考察し、新規制がん剤の創薬リードをデザインする。3各種部分構造単位に関する細胞毒性試験結果から、生物活性発現に必要な構造単位を特定し、合成プロセスを追及する。4レニエラマイシン系海洋天然物の生合成前駆体の加工性が高いレニエラマイシンYの全合成経路を立案し、実践する。本研究課題期間の最終年であり、化学的研究成果と構造活性相関結果を総括し、高活性かつ低毒性化合物のデザインと合成、及びin vivo試験を見据えた大量供給手段の確立をめざす。
レーザー高次高調波を用いた液体の超高速光電子分光

チタンサファイア再生増幅器(35 fs, 800 nm, 1 kHz)とKrガスを非線形光学媒質に用いたレーザー高次高調波光源を構築し、極端紫外光レーザーを用いた液体試料の時間分解光電子分光を実施した。この液体の超高速光電子分光は、核酸(DNAやRNA)を構成する塩基成分(核酸塩基)が水溶液中で電子緩和する速度や経路を解明したり,核酸塩基から水への電子移動による水和電子生成の有無を検証するのに有力な手法である。しかし、観測されうる溶質の励起状態や水和電子からの光電子信号は非常に微弱であり,平成28年度の研究において導入した多層膜ミラーを用いて単一次数高調波を分離する方法では、同軸方向に生じる数%程度の隣接次数高調波からの寄与が微弱な光電子信号の観測を困難にしていた。その問題を解決するために、平成29年度は、回折格子を用いた高次高調波分光装置を構築し、隣接次数高調波の完全分離を図り、また、高次高調波の次数も選択できる実験装置を立ち上げた。その波長分離性と汎用性に優れた回折格子分光器を導入した時間分解光電子分光装置を用いて、水溶液中のアニリンを紫外光励起し、29.5 eVの極端紫外光で追跡する実験を実施した。実験の性質上、現状では、励起光と検出光それぞれによって生成される光電子間の相互作用(空間電荷効果)に起因する光電子スペクトルのエネルギーシフトが避けられなかった。しかし、その空間電荷効果を考慮した平均場モデルを適用することにより適切にスペクトルを補正後、光電子信号の時間変化を抽出することで、基本的な芳香族化合物であるアニリンの水溶液中での励起状態ダイナミクスや溶媒和ダイナミクスに関する知見を得ることに成功した。今後,核酸塩基等の試料への展開が期待され、その点で、本研究で確立した極端紫外光を用いた液体の超高速光電子分光の実験手法は,非常に重要な研究成果であった。29年度が最終年度であるため、記入しない。チタンサファイア再生増幅器(35 fs, 800 nm, 1 kHz)とKrガスを非線形媒体に用いたレーザー高次高調波光源を構築し、液体水の光電子分光を実施した。光子エネルギー29.5 eVの単一次数の高調波を分離するためにSiC/Mg多層膜ミラーを用いることで、偏光回転に伴う光強度変化のない実験システムを実現した。この利点を活かし,液体水の角度分解光電子分光を行い、その光電子スペクトルを詳細に解析することで液体水の光電子角度異方性に関する実験結果を得て、それが液体内での電子散乱等を考慮して予測された理論計算値と一致することを確認した。放射線化学や生物学の観点、また、本研究の目的である水溶液中の核酸塩基についての研究を進める上でも、細胞の大部分を構成する液体水の電子状態に関する知見を得たことは非常に重要な研究成果であった。また、紫外光パルスを励起光、29.5 eVの真空紫外光パルスを観測光とする時間分解光電子分光の構築も進め、気体試料(ピラジン)における励起状態からの光電子を観測し、構築した光電子分光システムの動作確認を行った。レーザー高次高調波光源を用いた液体の超高速光電子分光の実現に向けた基本的な実験システムを完成させ、真空紫外光パルス強度の最適化や典型的な希ガス(XeやKrなど)を用いた光電子分光システムの動作確認、校正などを行った。続いて、真空紫外光を液体水に照射して、その光電子スペクトルの観測および解析を進め、これまであまり詳しく調べてこられなかった液体水の光電子異方性に関する重要な知見を得た。紫外光パルスを励起光、真空紫外光パルスを観測光とする時間分解光電子分光システムも構築し、気体試料(ピラジン)における動作確認を行った.本システムを用いて、純水や核酸塩基水溶液などの液体試料での時間分解光電子分光の達成が今後の課題である。

実験の性質上、現状では、励起光と検出光それぞれによって生成される光電子間の相互作用(空間電荷効果)に起因する光電子スペクトルのエネルギーシフトが避けられなかった。しかし、その空間電荷効果を考慮した平均場モデルを適用することにより適切にスペクトルを補正後、光電子信号の時間変化を抽出することで、基本的な芳香族化合物であるアニリンの水溶液中での励起状態ダイナミクスや溶媒和ダイナミクスに関する知見を得ることに成功した。今後,核酸塩基等の試料への展開が期待され、その点で、本研究で確立した極端紫外光を用いた液体の超高速光電子分光の実験手法は,非常に重要な研究成果であった。液体試料の時間分解光電子分光において観測されうる励起状態や水和電子等からの光電子信号は非常に微弱であると予想される。現状の多層膜ミラーを用いて単一次数高調波を分離する方法では、同軸方向に数%程度の隣接次数高調波からの寄与が認められ,それが微弱な光電子信号の観測を困難にしている。そこで、今後の推進方策としては、回折格子を用いた高次高調波分光システムを構築し、隣接次数高調波の完全分離を図り、また、分離する高調波の次数も選択できる汎用性の高い実験システムを立ち上げる。これにより、液体試料での時間分解光電子分光における微弱信号観測の効率化が期待でき、水溶液中の核酸塩基の励起および緩和ダイナミクスや水和電子に関する知見を得ることを目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
川崎病における血管内皮障害に対する再生医療を目指した実験的研究

離乳早期日本白色系家兎を用い血管炎モデルを作成し、HMG-CoA還元酵素阻害剤(スタチン)の抗炎症効果を検討した。結果として、血管炎モデルでは、内膜の剥離を伴う全層性の炎症性変化、中膜を中心とする浮腫状血管壁肥厚、内弾性板の破壊などを伴う血管炎が出現し、血管炎惹起1ヶ月後も継続した。一方、スタチン投与群において、全層性の炎症反応は軽減し、内膜の限局的炎症性変化、軽度の血管壁肥厚を中心とする変化に留まる傾向が見られた。以上の結果より、スタチンの血管炎に対する抗炎症効果が認められた。【背景】川崎病冠動脈障害の長期予後を考える上で、急性期から血管内皮機能障害の抑制や改善を考慮に入れた治療戦略が極めて重要である。最近、その治療薬の一つとして、抗炎症効果や血管内皮安定化効果を有するHMG-CoA還元酵素阻害剤(スタチン)が注目されている。これまでに川崎病モデル動物を用いた実験的検討から血管炎に対する抗炎症効果を報告して来た。【目的】pleiotropic effectsを有するスタチンを用いて、川崎病類似の血管炎像を有する幼弱期家兎血管炎モデルにおける血管炎惹起後の抗炎症効果を検討した。【方法】血管炎モデルは、日本白色系家兎(週齢5-7週)を用いて作成。血管炎モデル群(A):10ml/kgの馬血清を2回/2週投与。治療群として血管炎の惹起後(2回目の馬血清投与1日後)より、プラバスタチン投与群(B):投与量10mg/kg、フルバスタチン投与群(C):20mg/kgを経口投与。血管炎惹起1、3、5、7日後に屠殺。冠動脈組織にHE、Elastica-Van-Gieson染色、免疫組織染色を行なった。【結果】1).(A)群において、3日目より激しい内膜の剥離を伴う全層性の炎症性変化、中膜を中心とする浮腫状血管壁肥厚、内弾性板の破壊などを伴う血管炎が出現。血管壁の肥厚は5日目をピークとして、以後消退した。2).(B)、(C)群において、全層性の炎症反応は軽減し、内膜の限局的炎症性変化、軽度の血管壁肥厚を中心とする変化に留まる傾向が見られた。【考察】本血管炎モデルにおいて、スタチン投与により血管炎の早期(3日目)より抗炎症効果が認められた。川崎病は小児期に好発する代表的な全身性血管炎であり、急性期には冠動脈炎に伴う冠動脈瘤の発生を認める。さらに遠隔期においては血管内膜の肥厚による硬化性病変とともに、冠動脈病変の有無にかかわらず血管内皮機能障害が残存することが報告されるようになってきており、急性期から遠隔期に及ぶ血管内皮機能障害の抑制や改善並びにその再内皮化を考慮に入れた治療戦略をたてることが重要であると考えられる。今回、離乳早期日本白色系家兎(生後5-7週、平均体重700g、雄)を用い、馬血清を2回静脈内投与して血管炎モデルを作成した。血管炎群は、さらに2回目の馬血清投与(7週目)2日前より14日間、HMG-CoA還元酵素阻害剤(フルバスタチン、プラバスタチン)を投与する治療群を同時に作成し両者を比較検討した。結果として、血管炎群では、3日目より激しい内膜の剥離を伴う全層性の炎症性変化、中膜を中心とする浮腫状血管壁肥厚、内弾性板の破壊などを伴う血管炎が出現し、血管壁の肥厚は5日目をピークとして、以後消退した。一方、治療群において、全層性の炎症反応は軽減し、内膜の限局的炎症性変化、軽度の血管壁肥厚を中心とする変化に留まる傾向が見られた。以上の結果より、HMG-CoA還元酵素阻害剤による血管炎の早期(3日目)からの抗炎症効果が認められた。あわせて、川崎病既往児で危惧されている動脈硬化への進展に対するprospectiveな検討は病態評価と積極的な介入治療の意義と適応を明らかにする事が期待される。
ヘリコバクター・ピロリ関連疾患発症における宿主側因子としての胃粘液の解析

ヘリコバクター・ピロリ(以下Hpと略する)関連疾患発症者および非発症者の胃粘液物質を分子レベルで解析,比較することを目的に,次の検討を行った。1.Hpとヒト胃ムチンの結合能を解析する系を作成した。ヒト胃粘膜からムチンを抽出,精製し,Hpとの接着を,表面プラズモン共鳴バイオセンサーを用いて解析した。胃体部側ムチンおよび幽門部側ムチンのHpとの結合を比較したところ,予想に反して胃体部側ムチンに,より強い結合性が認められた。2.ヒト胃表層由来ムチンを特異的に認識するモノクローナル抗体(mAb)を作成し,解析した。我々が作成したRGM23と名付けたmAbがヒト胃表層由来ムチンと反応することを見いだし,組織化学的ならびに生化学的解析を行った。その結果,RGM23がMUC5ACムチンのタンパク部分を認識することがわかった。我々は既に,腺粘液細胞由来ムチンを特異的に認識するmAbであるHIK1083を得ているので,両者を用いることにより,表層粘液細胞由来ムチンと腺粘液細胞由来ムチンをそれぞれ個別に得て,Hpとの結合を比較することが可能となった。3.Hpが認識するムチンの糖鎖を同定する解析系の確立を試みた。先ず,ムチンから糖鎖を切り出す方法の検討を行い,気相ヒドラジン分解法により,ピーリングが押さえられた条件で,糖鎖を切り出す方法を確立した。次に,得られた糖鎖を脂質と結合させてネオ糖脂質を合成し,薄層クロマトグラフィーで分離・精製後,糖鎖の糖組成をMALDI-TOF-MSにより測定するという,ムチン糖鎖の同定法を確立した。以上の方法を組み合わせることにより,Hpが認識するムチン糖鎖の同定が可能であることが示された。今回の検討は,本研究の目的である,Hp関連疾患発症における宿主側因子としての胃粘液物質の分子レベルで解析,に道を開くものであると考える。本年度は主に以下の3つの検討を行った。1.ヒト胃粘膜からムチンを抽出し、ゲルろ過とセシウム塩密度勾配遠心法により精製した。3人分の検体より、胃体部側、幽門部側それぞれの精製ムチン標品を得た。さらに数人分の検体よりムチンを精製中である。2.表層粘液細胞由来ムチンと深部粘液細胞由来ムチンを同定するために、コアタンパク質中の糖鎖の比較的少ない部分のオリゴペプチド(合成品を使用)を抗原にして抗体の作成を試みた。用いた合成ペプチドと特異的に反応する抗体を得たが、ムチンとの反応性についてはなお検討を必要としている。3.分画した胃粘膜ムチンとHp(ATCC43504株)との接着を、既に確立した96穴プレートを用いたELISA法および新たに設置されたバイオセンサーを用いて測定し、Hpが接着する分子種の同定を試みた。先ずムチンのバイオセンサーチップへの結合条件を検討した結果、アミノキュベットにポリグルタルアルデヒド法を用いて固定化する方法が良い結果を与えることが明らかとなった。この方法で結合した胃体部ムチンおよび幽門部ムチンのHpとの結合を比較したところ、予想に反して胃体部ムチンに強い結合性が認められた。