hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロ・アブレイシブ・ジェット・マシニングによる硬脆材料の微細加工に関する研究

試作したマイクロAJM装置を使用し,基本的なセラミックス(AlN, SiC, Si_3N_4,ジルコニア,グラッシーカーボン等)の加工実験を行った.そのときの砥粒の噴出速度を現有のレーザドップラー流速計で測定した.また噴出した砥粒密度分布,すなわち工作物への衝突頻度分布を,試作したレーザ光パターン測定装置により測定,評価した.当初,砥粒密度の測定は,ノズル下方の砥粒噴射部分にレーザ光を走査させ,その透過割合を測定することにより,CTの原理を用いてレーザ走査面内の砥粒分布を求めようと試みた.しかし高能率加工が実現できる砥粒混合濃度の低い領域で検出感度が感度が著しく低下することがわかった.そこでシートレーザ光による砥粒粒子からの散乱光量の分布を画像処理する方法に変更した.以上の結果,砥粒速度は音速の60%まで加速されており,砥粒はノズル中心線からかなり広範囲に飛散していることが明らかになった.そして加工表面に微細砥粒を衝突させたときの加工深さ,加工範囲を,噴射圧力,噴射時間,空間噴流速度,微細砥粒スペック(砥材,粒子径,噴射密度),微小径噴射ノズルスペック(ノズル径,ノズル走査速度,加工表面からの距離,ノズル角度)と関連させ調べた.その結果,加工量インプロセス制御のための加工データベースを構築することができた.さらにマイクロAJMの応用として,グラッシーカーボン基板のマイクロ穴あけ,マスク処理によるパターン加工について検討し,良好な結果を得た.またこの技術を超精密非球面セラミックスミラー研削加工のインプロセスドレッシングに応用し,良好な効果を得た.したがって本加工技術は硬脆材料の微細加工に適しており,また適用範囲も広い加工方法であることが明らかになった.試作したマイクロAJM装置を使用し,基本的なセラミックス(AlN, SiC, Si_3N_4,ジルコニア,グラッシーカーボン等)の加工実験を行った.そのときの砥粒の噴出速度を現有のレーザドップラー流速計で測定した.また噴出した砥粒密度分布,すなわち工作物への衝突頻度分布を,試作したレーザ光パターン測定装置により測定,評価した.当初,砥粒密度の測定は,ノズル下方の砥粒噴射部分にレーザ光を走査させ,その透過割合を測定することにより,CTの原理を用いてレーザ走査面内の砥粒分布を求めようと試みた.しかし高能率加工が実現できる砥粒混合濃度の低い領域で検出感度が感度が著しく低下することがわかった.そこでシートレーザ光による砥粒粒子からの散乱光量の分布を画像処理する方法に変更した.以上の結果,砥粒速度は音速の60%まで加速されており,砥粒はノズル中心線からかなり広範囲に飛散していることが明らかになった.そして加工表面に微細砥粒を衝突させたときの加工深さ,加工範囲を,噴射圧力,噴射時間,空間噴流速度,微細砥粒スペック(砥材,粒子径,噴射密度),微小径噴射ノズルスペック(ノズル径,ノズル走査速度,加工表面からの距離,ノズル角度)と関連させ調べた.その結果,加工量インプロセス制御のための加工データベースを構築することができた.さらにマイクロAJMの応用として,グラッシーカーボン基板のマイクロ穴あけ,マスク処理によるパターン加工について検討し,良好な結果を得た.またこの技術を超精密非球面セラミックスミラー研削加工のインプロセスドレッシングに応用し,良好な効果を得た.したがって本加工技術は硬脆材料の微細加工に適しており,また適用範囲も広い加工方法であることが明らかになった.平成6年度(1年目)は,設計,試作したマイクロAJM装置を使用し,基本的な硬脆材料(AlN,SiC,Si_3N_4,ジルコニア,水晶,パイレックスガラス等)の加工実験を行った.また砥粒の噴出速度は現有のレーザドップラー流速計で測定,評価した.そして加工表面に微細砥粒を衝突させたときの加工深さ,加工範囲を,噴射圧力,噴射時間,空気噴流速度,微細砥粒スペック(砥材,粒子径,噴射密度),微小径噴射ノズルスペック(ノズル径,ノズル走査速度,加工表面からの距離,ノズル角度)と関連させ調べた.その結果,加工量インプロセス制御のための加工データベースを構築することができた.また,ノズル下方の砥粒噴射部分にレーザ光を走査させ,その透過光をファイバー型CCDマイクロスコープで受光する.レーザー光は砥粒により遮られ,その透過割合は投光-受光系の間に存在する砥粒密度に比例する.これによりレーザ光軸上の砥粒密度を得ることができる.レーザ光を平面内で走査し、同様の方法で各走査位置での砥粒密度を知ることができ,CTの原理を用いてレーザ走査面内の砥粒分布を得ることができる.現在,その基本装置を組み立て,コンピュータプログラムの調整中である.これまでの実験により,噴射砥粒分布の測定に際し,砥粒混合濃度が低下してくると,検出感度が感度が低下する事がわかった.この点に関し,レーザの種類(波長)を変えることにより,視認性をあげることができるかどうか検討中である.また得られた分布形状から.砥粒はノズル中心線からかなり広範囲に飛散していることが明らかになった.したがって,アスペクト比の大きい溝加工,穴加工をするためには,飛散が少ない,すなわち集中噴射が可能なノズル形状の開発,改良が必要と考えられる.この点に関して,現在,アブレイシブ・ジェット・マシニング装置を新たに設計している.これまでに,試作したマイクロAJM装置を使用し,基本的なセラミックス(AIN,SiC,Si_3N_4,ジルコニア,グラシーカーボン等)の加工実験を行った.

そのときの砥粒の噴出速度を現有のレーザドップラー流速計で,また噴出した砥粒密度分布を試作したレーザ光パターン測定装置により測定,評価した.当初,砥粒密度の測定は,ノズル下方の砥粒噴射部分にレーザ光を走査させ,その透過割合を測定することにより,CTの原理を用いてレーザ走査面内の砥粒分布を求めようと試みた.しかし高能率加工が実現できる砥粒混合濃度の低い領域で検出感度が感度が著しく低下することがわかった.そこでシートレーザ光による砥粒粒子からの反射光量の分布を画像処理する方法に変更した.その結果,砥粒速度は音速の60%まで加速されており,砥粒はノズル中心線からかなり広範囲に飛散していることが明らかになった.そして加工表面に微細砥粒を衝突させたときの加工深さ,加工範囲を,噴射圧力,噴射時間,空気噴流速度,微細砥粒スペック(砥材,粒子径,噴射密度),微小径噴射ノズルスペック(ノズル径,ノズル走査速度,加工表面からの距離,ノズル角度)と関連され調べた.その結果,加工量インプロセス制御のための加工データベースを構築することができた.さらにマイクロAJMの応用として,グラッシーカーボン基板のマイクロ穴あけ,マスク処理によるパターン加工について検討し,良好な結果を得た.またこの技術を超精密非球面にセラミックスミラー研削加工のインプロセスドレッシングに応用し,良好な効果を得た.したがって本加工技術は硬脆材料の微細加工に適しており,また適用範囲も広い加工方法であることが明らかになった.
多環芳香族分子からの効率的な水素製造を図る回転ディスク型マイクロリアクターの創製

マイクロリアクターは,優れた温度制御で効率的な物質変換を実現するが,リアクター内の層流流れを改善することでその変換機能がさらに加速する。本研究では,マイクロ空間内の物質拡散性を反応場自体の機械的回転で促進した新しいリアクター,すなわち“回転ディスク型マイクロリアクター"を創製し,水素製造反応に応用した。開発した触媒は,水素製造反応に対して優れた性能を示し,僅かではあるものの回転効果により反応性が増加した。拡散性が問題となる反応系に対して回転型リアクターを適用することにより,大きな回転効果が得られるものと期待される。本研究では,マイクロ空間内の物質拡散性を反応場自体の機械的回転で促進した新しいリアクター,すなわち“回転ディスク型マイクロリアクター"を創製し,水素製造反応へ適用する。炭素析出耐性に優れた触媒成分を回転ディスク上に構築し,炭素析出が問題となる多環芳香族分子の水蒸気改質で水素を製造することに挑戦する。今年度はマイクロリアクター上に触媒成分を構築するための基盤技術の確立を図った。具体的にはゾル-ゲル法と無電解めっき法で金属基板上にNi/Al2O3触媒成分を付着した構造体触媒を創製し,多環芳香族分子のモデル物質であるナフタレン水蒸気改質特性を評価した。その結果,以下の事項を明らかにした。Ni/Al2O3構造体触媒は比較的高い活性を示し,安定性も優れることがわかった。粒状触媒と比較すると構造体触媒は安定に水素が生成した。また触媒活性や炭素析出耐性の向上を目的としてアルミナ担体へMg, Y, Zr, Ceを添加した結果,Ce添加が効果的であることを見出した。Ceを添加したNi/CeO2-Al2O3触媒は,3時間の反応においてナフタレン転化率90%以上を維持し,優れた触媒特性を示すことがわかった。Ni/CeO2-Al2O3触媒が優れたナフタレン水蒸気改質特性を示したのは,Ce添加によるAl2O3担体中の10-100 nmの大きさを持つ細孔分布の変化が,析出炭素による細孔閉塞を回避したためであると考えられる。次年度は,本知見を活かし回転ディスク上に触媒成分を構築し,連続的な水素製造システムを創製する。本年度で回転ディスク型マイクロリアクターの開発を予定していたが,多環芳香族分子から水素製造を図るための触媒システム構築の検討に時間を費やした。連続的な水素製造を図る触媒成分の探索が終了したため,それらの知見を応用して回転ディスク型マイクロリアクターを開発する。本検討は既に着手し始めており,早期に遅延を取り戻せるものと考えている。なお次年度は,本研究に係る人員を増加して遅延を取り戻すことを予定している。本研究は,物質拡散性を反応場自体の機械的回転で促進した回転ディスク型リアクターを創製し,水素製造反応へ適用するものである。前年度は,金属基板上に構築したNi系触媒のナフタレン水蒸気改質(NSR)特性を調査し,比較的高い反応性を示すことを見出した。本年度は,Ni系触媒のNSR特性把握や回転ディスク化について検討した。反応の経時変化を検討した結果,反応初期では高い転化率を示すものの,劣化が進行して触媒上に炭素が析出することが判明した。本研究は,微小空間場において触媒の回転ディスク化が反応性に及ぼす影響を検証するものであり,炭素析出が進行する系はディスク同士の衝突が生じうるためNSRは不向きである。そこで,水素製造において重要な反応の一つである水性ガスシフト反応(WGS)にNi系触媒を展開し,その反応性把握を実施した。Ni系触媒は,WGSに対しても優れた性能を示し,アルカリ金属添加により反応性は大幅に向上した。特に,第一イオン化エネルギーの小さいK成分やCs成分を担持した場合,その効果は顕著であった。また,それら触媒上に炭素が析出していないことがわかったため,Ni系触媒の回転ディスク化を図った。ディスク回転のためのモーターをリアクター内部に設置し,反応ガスを流通させて装置の健全性を確かめた。その結果,ガス漏れなどの不具合は生じず,問題なくディスクが回転することを確認した。続いて,WGSに対する回転効果を検証した。無回転条件の結果と比較して,回転させた場合,反応初期に僅かではあるが活性の上昇が見られた。さらに回転速度を増加させても効果は見られず,弱回転条件と同程度の性能を示すことが判明した。原料のCOは小さな分子であるため反応場まで拡散がスムーズに進行したため触媒の回転効果は小さく,より大きな分子への適用によって回転効果が得られるものと推測される。前年度までに得られた知見を活かして,金属基板上にNi/CeO2-Al2O3触媒成分の構築を図った回転ディスク型マイクロリアクターを製作し,多環芳香族分子を連続的に変換する。

開発リアクターについて動作性を確認した後,機械的回転と物質変換機能との関係について検証する。具体的には,ナフタレンの水蒸気改質を行ない,反応性を500800°Cの反応温度,1001,000h-1の原料空間速度(S.V.)条件で検討し,物質収支の健全性を確認しつつ,リアクターの動作性を評価する。また回転スピードや回転方向などのトルク制御が,物質変換機能に及ぼす影響を調査する。ディスク回転数を0数千rpmまで変化させて,反応性を評価する。非回転条件で得られた結果と比較し,機械的回転と反応性の向上との関連性を調査する。Thiele数(φ)と触媒有効係数(η)の関係性を明らかにし,物質移動過程が反応性に及ぼす影響を明らかにする。続いてシャーウッド数(Sh)のレイノルズ数(Re)依存性を調査し,このような機械的因子をレイノルズ(Re)数,シャーウッド(Sh)数などの無次元数で整理し,化学的因子との関連性について明らかにする。得られた知見をもとに,リアクターのナンバリングアップを図った高速大量処理能力について検討し,多環芳香族分子からの水素製造プロセスの構築を図る。触媒化学,反応工学本年度に予定していた回転ディスク型リアクターの開発が遅延し,次年度にて開発することになったためである。多環芳香族分子からの水素製造システムの開発は,これまでにほとんど報告例がなく,新規な反応系である。炭素析出が容易に起こりやすく,連続的に水素製造を図る触媒システムに時間を費やした。最も困難と考えられる検討事項を解決したため,次年度は回転ディスク型リアクター開発を行ない,予算を執行できるものと考えられる。次年度では回転ディスク型マイクロリアクターを製作するため,リアクターの加工費,アルミハニカム基材,チタン基材の陽極酸化や無電解めっきによる触媒反応場の構築にに係る経費を必要とする。また継続して反応装置改修に係るステンレス材やHPLCポンプ等も必要である。さらに製作した新規触媒システムの部性評価として基材のBET表面積,FE-SEMによる表面形態,TEMによる粒子モルフォロジーを測定するために係る経費を予定している。
ベルクソン『創造的進化』の総合的研究-受容史的背景を踏まえた西洋哲学研究の再構築

生の哲学,生政治,生命倫理といった諸分野が今日,全人類的広がりで考究している生命の行く末をめぐる議論に,ベルクソン哲学がなお不可欠の指針を与えていることを,日本における西洋思想研究としては画期的なことであるが,世界のベルクソン哲学研究者を動員し,それぞれの研究の伝統をぶつけ合う,経年の,開かれた共同研究を通じて提示していくことができた.生の哲学,生政治,生命倫理といった諸分野が今日,全人類的広がりで考究している生命の行く末をめぐる議論に,ベルクソン哲学がなお不可欠の指針を与えていることを,日本における西洋思想研究としては画期的なことであるが,世界のベルクソン哲学研究者を動員し,それぞれの研究の伝統をぶつけ合う,経年の,開かれた共同研究を通じて提示していくことができた.19年年の成果として特筆すべきは,10月16日(学習院大学),17(法政大学),20日(京都大学)の3日間,「『創造的進化』の伝播」のタイトルの下,それぞれ現在ベルクソン研究の最先端に位置する,フランズからの6名,イギリスからの3名,アメリカからの1名の研究者を招き,それに日本からの9名が加わって行った国際シンポジウムが成功裡に執り行われたことである。これはまずその形において,日本における西洋哲学研究のあり方を刷新するものであったと思う。すなわち,ここでは選ばれた9つのサブテーマごとに,内・外それぞれ1名の発表者が,いわば同じ土俵で,フランス語(一部英語)で提題を行い,さらにフランス語で討議が行われた。丙・外からの提題は質においで拮抗し,討論もしばしば白熱したものになった。しかも,和訳発表要旨が配布され,質疑が通訳付きだったとは言え,このようなフランス語べースの催しに,若い研究者を中心に毎回100名前後の一般聴衆の参加があり,100年に及ぶ,日本におけるベルクソン哲学受容の質の高さと量的拡がりは,外からの参加者たちに深い印象を与えるものであった。そしてそのような印象が,シンポジウム中にも,またその後にも様々に伝えられてきたことで,今回のこの催しは,日本のベルクソン研究がその内容において自らを,ポジテイブに見直していく,好機を与えることになったとも言いえよう。さらにこの催しが,外におけるべルクソン研究のあり方にも,一定の見直しをさせつつあるとも言いうると思う。すなわち,このシンポジウムを機に,.その後,本研究担当者の数名が,やはり『創造的進化』刊行100周年をめぐって執り行われた,韓国(10月),フランス(11月),ブラジル(12月)での催しに招かれ参加する,ということも生じてきたのである。最後に,このような催しの成功のために,それを準備し,それを総括する.地道な活動が年問を通じて行われていったということも,当然のことながら,一言,付け加えたい。<物質>や<精神>の問題を超えて現代の文明と思想が最も深刻に問うことを要請されているのが<生命>の問題である.その問題の重要性を他に先駆けて,後戻りできない仕方で提起したのがベルクソンであり,とくに彼の第3の主著『創造的進化』(1907)であった.この書の今日的意義を,刊行100年を機に世界的な広がりの中で,可能な限り幅広い関心の下で問おうというのが,本科研の研究課題である.平成19年度にヨーロッパ・アメリカの研究者との間で同書について徹底討論の機会を得たのに続いて,20年度にはアジア,とくに韓国・中国のベルクソン専門家たちとの間で,やはりシンポジウムの形でこの書の諸問題を徹底討議する機会を得ることができた(「東アジアにおけるベルクソン」10月9日-11日,法政大学・明治大学).ベルクソン,さらには広く西洋哲学一般に関して,このように日・中・韓3力国の研究者が一堂に会して議論すること自身が,機会がそうないことと考えられ,事実,互いのベルクソン受容史の比較でも,また今日の議論で,哲学史や科学史にベルクソンを位置づけたり,生政治や生命倫理の議論でベルクソンを引いたりする際の互いのやり方の比較でも,学ぶことは多かった.3力国でベルクソン哲学の受容とその後今日に至るまでのそれについての研究の推移は,一面であまりにも似ているのであるが,また一面であまりにも異なっているのである.このことをさらに整理して,そこから明確な帰結を得るべく,直後にこのシンポジウムを活字化する道も追及したが,これについても,19年度に続いて,ドイツOLMSから報告集出版の前向きの返事が得られた.このこと自身も,今年度の大きな研究成果の一つとして,ここに記しておきたい.科研費研究の3年目も実り多い1年であった。本年も研究活動は、前2年同様に、秋10月に設定された国際シンポジウムを軸にして展開された。すなわち、大きくは、シンポジウム以前はそれへの準備、それ以後はそれの総括にあてられた。初年のシンポジウム「生の哲学の今」では西洋におけるベルクソン受容と日本におけるそれとの突き合わせが、二年目のシンポジウム「東アジアにおけるベルクソン」では東アジアにおける受容と日本におけるそれとの突き合わせが行われたが、最終年である本年シンポジウムでは、「生の哲学の行方」をテーマに、一年目・二年目の集成を、海外東西の複数の研究者を再度の招請する形で、行っていった。

20世紀を開く哲学書の一つであったベルクソン『創造的進化』(1907年)を、21世紀の幕が開いて10年の今日、改めて、哲学・科学・技術・芸術・政治をめぐる諸問題にぶつけてみて、同書での<生>の概念が今日なお新たな意味を持ちうるのかいなか、また、持ちうるとしてどのような意味をなのか、が探られていった。世界各地でのベルクソン再読の今日の機運が示していることはあるが、ここで結果として確認されていったのは、(a)身体と精神、(b)物理的なものと歴史的なもの、(c)全体的なものと個体的なもの、(d)静的なものと動的なもの、(e)現実的なものと想像的なもの、(f)社会的なものと個人的なもの、などなど、人間と世界を今日ますます切り裂いている様々の二項対立の狭間に<生>はあり、『創造的進化』は、その<生>が、それら対立する二項を、独自かつ創造的な仕方でつなぎ融合させる様を提示している、ということである。そのような<生>のリアリティを再発見していく道として、本研究が敢えて遂行した、文化的コンテキストを破っての哲学研究が方法として有効であることも、また合わせて確認されていったことであった。
炎症におけるケモカイン産生制御の分子機構の解明

炎症局所や固形ガンの中心部における低酸素状態は、病態の進展に重要な各種サイトカイン・ケモカインの産生を調節している。しかし、これまでのサイトカインネットワークの構築に関する研究は通常の酸素分圧で行われており、炎症局所を反映していない。この低酸素下のケモカイン産生を担う転写因子はHIF-1だけでなく、NF-κBが重要な役割を果たしているが、その機序は明らかになっていない。そこで、本年度は、重要なケモカインであるMCP-1のIL-1+低酸素における挙動およびその機序の解明を行った。MCP-1はIL-1で産生が亢進するが低酸素ではその亢進が抑制された。そこで、MCP-1のプロモーターアッセイを行ったところ、低酸素でむしろその活性は上昇した。このことはクロマチン構造の重要性を示唆していることより、クロマチンリモデリングに関する検討を行った。その結果、MCP-1のNF-κB結合サイトにHDAC-3とNCoRが低酸素状態ではリクルートしてくることが明らかとなり、このRepressor複合体が低酸素下におけるMCP-1量を規定していることが明らかとなった。一方、低酸素とHIF-1αシグナルに関しても検討を行い、低酸素下ではカゼインキナーゼCK2が活性化され、このCK2がHADC-1、HDAC-2をリン酸化し、HDAC活性を亢進することが明らかとなった。このHDAC活性の上昇はHIF-1αタンパクのユビキチンリガーゼであるVHLの発現低下を示すことより、HIF1αタンパクの安定化が引き起こされることを明らかにした。このことは、CK2阻害剤の抗炎症、抗腫瘍効果を示すもので新たな薬剤の展開が可能となった。以上のように、ケモカイン、サイトカインの低酸素での亢進、抑制機序が本研究により明らかになりつつある。そこで、本研究では低酸素による種々のケモカイン産生の調節におけるケモカインのプロモータ領域へのNF-κB/HDACを含むタンパク複合体の結合の重要性を明らかにすることを目的としている。本年度は、IL-1存在下で低酸素により発現が正に制御されたIL-8と負に調節されたMCP-1を用いて,その作用機序の解明を行なった。その結果、プロモータアッセイにおいては、MCP-1もIL-8同様、低酸素で活性上昇が認められること、この活性上昇にはNF-κB結合サイトが重要であることが明らかとなった。そこで、クロマチンリモデリングに注目して実験を行なったところ、低酸素においてHDAC活性の上昇が認められ、このHDAC活性を抑制したところ、低酸素に伴うMCP-1産生の低下が認められなくなった。一方、IL-8の産生には影響がなかった。さらに、低酸素に伴い、NF-κBのb65サブユニットがHDAC-2と結合すること、およびこの結合に伴いHDACの活性化が認められた。このことは、低酸素シグナルがNF-κBとHDACの活性化を介して、NF-κB結合領域においてクロマチンの脱アセチル化依存的に遺伝子の発現を調節していることを意味しており、さらなる展開が期待できる。さらに、低酸素によるHDACの活性化に注目して、その作用機序の解明を行なったところ、カゼインキナーゼ-2の活性化がHDACをリン酸化し、活性上昇を引き起こしているという新しい知見が得られ、新たなガン治療薬の可能性も考えられることより、現在、さらなる検討を行なっている。
シナプス後肥厚部のリン酸化反応の役割

我々はシナプスにおけるシグナル伝達の機構を明らかにするため、その超微形態、構成タンパク質、酵素反応につき研究してきた。最近はその努力をシナプス後肥厚部へ集中している。本年度は、タンパク質のリン酸化特にカルシウム、ジグリセリド依存性タンパク質クナーゼ(Cキナーゼ)がシナプス後肥厚部でどのような様態で存在するかという問題に焦点をあてた。Cキナーゼはシナプス前形質膜とシナプス後肥厚部双方に存在した。シナプス前形質膜の内在性基質は分子量87K、60K、50K、20K、のタンパク質だが、シナプス後肥厚部ては20Kタンパク質しかなかった。シナプス前形質膜のCキナーゼは外部基質のヒストンIIIもリン酸化するがシナプス後肥厚部ではリン酸化をほとんどしなかった。シナプス前形質膜ではホルボールエステル処理後Ca^<2+>の存在せぬ条件で内在、外在両方の基質をリン酸化する活性が上昇したが、シナプス後肥厚部では上昇が観られなかった。シナプス前形質膜のこの活性上昇は低濃度のCa^<2+>で阻害された(IC_<50>=3×10^<-7>M)。なお20Kタンパク質のリン酸化はH-7(カルモジュリン阻害剤)で阻害されたのでカルシウム、カルモジュリン依存性タンパク質キナーゼも作用しているらしい。以上の結果から、シナプス前形質膜、シナプス後肥厚部とも膜あるいはその裏打ち構造に結合したCキナーゼ活性を含むが、その存在様式は後者の場合酵素活性に関しかなり制限されたかたちであることがわかった。
光・電気雑音を利用した新欠陥スペクトロスコピー:アモルファス半導体への応用

本研究では、光学、電気的雑音の組み合わせ測定、解析からアモルファス半導体の欠陥のエネルギー状態や密度を評価する新しい"欠陥スペクトロスコピー"を確立しようとした。光伝導度のゆらぎをもたらすものとして材料のマクロな不均質性が決定的な影響を及ぼすことがわかったため、アモルファスシリコン(a-Si : H)とカルコゲナイドガラス(a-Ch)のバンドギャップ光照射下における光伝導度のゆらぎの測定と解析に焦点をあてた。結果を要約する。1.a-Si : Hでは構造の不均質性やポテンシャルゆらぎが"雑音"の大きな原因となるため"欠陥"の影響がマスクされてしまう。そのため当初目的とした欠陥スペクトロスコピーからやや主題が外れることになった。しかし、構造の不均質性のスケールが本研究から明確になるという新しい結果が得られ、ニース(フランス)で開催された国際会議(第19回アモルファスと微結晶半導体国際会議、2001年8月)の招待講演として取り上げられた。2.a-Chでは、光による構造変化を伴うため、現象はより複雑化する。光構造変化の起きるダイナミックスを研究の一部として重視し、その結果をPhys.Rev.B(Rapid Communication)で発表した。a-Si : Hと同様にニースの国際会議の招待講演に組み込まれた。3.a-Chでは上記の光誘起現象とともに欠陥の性質が直接光伝導度に反映し、光交流伝導(一種の雑音とみなされる)を通した欠陥のエネルギー準位や密度(スペクトロスコピー)が得られることがわかった(ニース国際会議の一般講演で報告)。4.光伝導度の周波数分解によって、キャリアの再結合時間の分布を知ることができるようになり(応答の成分を実部、虚部に分解)、光ルミネッセンスの寿命分布との比較から"無輻射"成分をとりだせるようになってきた。これらを全て踏まえた実験、考察を引き続き行っていきたい。結果を要約する。欠陥状態がアモルファス半導体の光学的、電気的性質をほぼ決めてしまうので、欠陥状態を知ることがこの分野では非常に重要である。本研究は、光学、電気的雑音の組み合わせ測定、解析から欠陥のエネルギー状態や密度を評価する新しい"欠陥スペクトロスコピー"を確立しようとするものである。アモルファス半導体の代表であるa-Si:Hとカルコゲナイドガラス(a-Chと書く)を用いて、1)バンドギャップ光照射下における光伝導度のゆらぎの測定と解析。2)光ルミネッセンスのゆらぎの測定と解析。に重点を置くことにした。光伝導度は光キャリアの"輻射と非輻射"再結合の二つの過程に支配されるので、雑音(電気的)には周波数スペクトルを通してこれらの情報が含まれる。ただし、輻射と非輻射は分離できない。一方、光ルミネッセンスでは輻射再結合の情報のみが含まれる。これらの二つの測定、解析そしてデータの統合によって、従来、分離が困難であった発光、非発光の過程が明確になる。本年度は目的1)にしたがいa-Si:Hとa-Chの光伝導度のゆらぎ(雑音)測定から開始した。a-Chでは、光による構造変化を伴うため、現象はより複雑化した。そこで、光構造変化の起きるダイナミックスを研究の一部として重視し、とりあげることにした。その結果はすばやくPhys.Rev.B(Rapid Communication)に掲載された。現在次年度に光伝導度とそのゆらぎ測定が進行中である。

アモルファス半導体が本質的にもつ不均質構造とゆらぎの問題がはっきりしつつあり、これは本年夏、フランスで開催される国際会議(第19回アモルファスと微結晶半導体国際会議)でこれらの一部が招待講演として取り上げられることが決まっている。本研究では、光学、電気的雑音の組み合わせ測定、解析からアモルファス半導体の欠陥のエネルギー状態や密度を評価する新しい"欠陥スペクトロスコピー"を確立しようとした。前年度では光伝導度のゆらぎをもたらすものとして材料のマクロな不均質性が決定的な影響を及ぼすことがわかったため、本年度では、アモルファスシリコン(a-Si : H)とカルコゲナイドガラス(a-Ch)のバンドギャップ光照射下における光伝導度のゆらぎの測定と解析に焦点をあてた。以下に結果を要約する。1.a-Si : Hでは構造の不均質性やポテンシャルゆらぎが"雑音"の大きな原因となるため"欠陥"の影響がマスクされてしまう。そのため当初目的とした欠陥スペクトロスコピーからやや主題が外れることになった。しかし、構造の不均質性のスケールが本研究から明確になるという新しい結果が得られ、ニース(フランス)で開催された国際会議(第19回アモルファスと微結晶半導体国際会議、2001年8月)の招待講演として取り上げられた。2.a-Chでは、光による構造変化を伴うため、現象はより複雑化した。そこで、光構造変化の起きるダイナミックスを研究の一部として重視し、その結果はすばやくPhys. Rev. B(Rapid Communication)に掲載された。a-Si : Hと同様にニースの国際会議の招待講演として急遽組み込まれた。3.a-Chでは上記の光誘起現象とともに欠陥の性質が直接光伝導度に反映し、光交流伝導(一種の雑音とみなされる)を通した欠陥のエネルギー準位や密度(スペクトロスコピー)が得られることがわかった(ニース国際会議の一般講演で報告)。最近、光伝導度の周波数分解によって、キャリアの再結合時間の分布を知ることができるようになり(応答の成分を実部、虚部に分解)、光ルミネッセンスの寿命分布との比較から"無輻射"成分をとりだせるようになってきた。これらを全て踏まえた実験、考察を引き続き行っていきたい。
二酸化炭素からポリβヒドロキシ酪酸を生産するバイオリアクターの開発

本研究は、温室効果対策とプラスチック問題の両者を同時に解決することを目的として,微生物によって炭酸ガスを有機物へ還元し、生分解性プラスチック素材を生産する,炭酸ガス固定プロセスの開発を目的として,西部ガス株式会社総合研究所と共同で行ったものである。水素酸化細菌Alcaligeneseutrophusは,炭酸ガスを基質として独立栄養的増殖を行うとき,酸素供給が制限状態になると生分解性プラスチック素材として注目されているポリ-D-3-ヒドロキシ酪酸,P(3HB),をエネルギー貯蔵物質として菌体内に過剰に蓄積する。しかし、本培養はガス爆発の危険回避のためのシステムの開発や,大量高速度の基質供給を行なえるガス溶解性の大きいバイオリアクターの開発など,非常に困難な生物工学的課題がある。まず、本培養のstoichiometryに基づき,安全性,菌増殖,P(3HB)生成,全てを満足させうる培養システムの基質ガス供給条件を定めた。そして,特に安全工学的に設計され,特殊な防爆遮断装置を持つ混合ガス供給装置に、高いガス溶解速度が可能な高いKLa(約2790 h^<-1>)の特殊なかくはん装置を有するジャーファーメンターを組み込んだベンチプラントを,西部ガス株式会社総合研究所内に設置した。このシステムでは,爆発範囲外の混合気組成(酸素濃度6.9%以下)で,菌濃度約91g/lP(3HB)濃度約62g/l,菌体内P(3HB)蓄積率約68%という高い値を得た。しかしこれは,実用的バイオプロセスとして問題点も多かった。そこで菌増殖は従属栄養的に,P(3HB)生成は酸素供給制限下の独立栄養条件で行う安全性のより高い2段培養法の開発し,KLa340h^<-1>の発酵槽で爆発範囲外の混合気でP(3HB)生成速度0.6g/1hの満足すべき値を得た。これらの結果に基づいて,西部ガス株式会社総合研究所内にさらに400 1規模の気泡塔型ガス発酵槽を設置して中間工業試験を行った。この成果は地球環境産業技術研究機構に報告された。水素酸化細菌Alcaligeneseutrophusは増殖速度が非常に大きいので、生産性が高くなり工業化には有利である。本菌は、酸素の供給が不足すると、菌体増殖のためのタンパク合成を止め、炭酸ガスからエネルギー貯蔵物質であるポリヒドロキシ酪酸(PHB)を合成するので、この菌で炭酸ガスからPHBを工業生産する技術開発が可能である。この菌の増殖に必要な基質ガスのモル比はガス爆発範囲を避けられないが、PHB蓄積には供給ガスの酸素濃度を低くする必要があるので、ガスのモル比を爆発範囲外にすることができる。そこで、炭水化物を炭素源として菌を増殖させ(従属栄養的増殖)、つぎに、爆発範囲外にある水素、酸素、炭酸ガスの混合気を用いて(独立栄養的生合成)菌体内にPHBを蓄積させる2段培養を開発することを目的とする。フルクトーズ培地で本菌を増殖させた後、培地を無機培地に入れ替えて酸素制限独立栄養的培養を行なったところ約45時間の回分培養で30g/lの菌体に約20g/lのPHBを蓄積した。そこで200mlのミニジャーを菌体増殖に、ハリオBO-15(気泡塔型)リアクターをPHB生合成に用い、これら2つの培養を連結し連続培養を行なった。

菌体増殖を希釈率D=0.1h^<-1>で連続培養し、その菌体を含む培養液を水素、酸素、炭酸ガス85:5:10の混合ガスを循環しているリアクター(K_2a=100h^<-1>)に送り、D=0.01h^<-1>で連続培養し、両者の同調培養が可能かどうかを調べた。連結した両者を連続培養でき、定常状態を形成できた。フルクトーズ濃度10g/lで増殖槽の菌体濃度3g/l、リアクターの菌体濃度5g/l PHB濃度3g/lであった。従って、従属栄養的菌体増殖発酵槽と独立栄養的PHB合成リアクタを連結し、両者を連続培養で同調できことが確かめられた。しかし、菌体濃度、PHB濃度共に低く、今後培養工学的アプローチでシステムの至適化を図らなければならない。水素酸化細菌A・eutrophusを用いてCO_2からPHBを生産するにはH_2の爆発を防ぐために気相のO_2濃度を6.9%以下に抑えなければならない。気泡塔を用いた2段階バイオリアクタ-による連続培養はこれを可能にしたが,生産性が低いなど改善の必要性が示された。そこで,本年度は本培養法の最適化を目的としてリアクタ-の性能評価と改良,および培養系における溶存ガスの挙動が増殖やPHB蓄積に与える影響について研究を行った。高いPHB生産性が得られなかったのは,気泡塔の酸素移動容量係数が低い(KLa=100h^<-1>)ことが原因であった。実際,2970h^<-1>のKLaを有する発酵槽を用いると,6%の気相O_2濃度条件下でも5.0g・dm^<-3>・h^<-1>という高い生産速度でPHBが蓄積した。気泡塔KLaの決定因子は気泡の大きさや密度,流動状態,移動の際の線速度であり,リアクタ-のL/D(高さと直径)比やエア-スパ-ジャ-の孔径,ドラフトチュ-ブ形状の改善によりKLaが向上することが実験結果より示された。現在開発中の気泡塔は1,000h^<-1>以上のKLaを期待できるので,かなり高い生産性での培養が可能と思われる。また,溶存水素濃度を正確に測定できる小型膜電極を開発し,本菌の臨界水素圧,水素要求性および水素のKLaなどを決定し,さらに水素の不足が増殖やPHBの蓄積を著しく阻害することを明らかにした。得られた情報はプロセスを設計・制御する際の指針として大いに役立つことが期待される。また,本研究を行う過程で従来にない画期的なPHB生産法を新たに開発した。これは本菌と我々が独自に分離した乳酸菌を併用する培養法であり,植物バイオマス廃棄物の加水分解物から効率よくPHBを生産できるので,森林資源の有効利用という点からCO_2問題への貢献が期待される。気泡塔型バイオリアクターはガスの総括移動容量係数を大きくすることに困難がある。西部ガス総合研究所内に設置した400l容の気泡塔型培養装置は,常圧培養では,菌濃度およびPHB濃度共に低いレベルで頭打ちとなり,実用可能な生産性を達成できないが,加圧培養を行うと菌濃度およびPHB濃度共に顕著な伸びがみられることから,ガスの総括移動容量係数が生産性を律速していることが明かである。また,九州大学で開発中の二段培養法では,PHB生成期は溶存酸素律速条件でなければならないことから,気泡塔を前提とした培養システムを考えているが,それでもある程度の生産性を確保するには気泡塔内の総括移動容量係数の改善が必須である。特殊な小さな気泡を発生させる特殊なスパージャーを装着した気泡塔でCMCを0.05-0.1%添加することにより気泡塔内ガスホールドアップが増加し,これにともないPHB生産性が増大することが示された。
急性心筋梗塞症における自律神経機能の包括的研究

目的:平成9年度は心筋梗塞症急性期より自律神経機能を経時的に評価し、その自然経過や心機能障害との関係を研究した.平成10年度は、心筋梗塞症回復期の運動療法が自律神経機能に及ぼす影響について検討した。対象、方法:初回心筋梗塞症15例を対象に発症後2週間経過した時点に呼気ガス分析を用いた心肺運動負荷試験を施行し、運動耐容能の指標として最大酸素消費量(Peak VO2)を求めた。運動療法群(Tr群)は座位エルゴメーターを用いてPeak VO2の70%強度で3回/週、一回30分の運動療法を3週間施行した。対照群(C群)は院内歩行のみにとどめた。運動療法前後で安静臥位にて圧受容体機能(動脈圧受容体:フェニレフリン法、心肺圧受容体:下肢陰圧負荷法)、血中ノルアドレナリン、レニン、バソブレッシンを測定した.結果:Peak VO2はTr群18.4→22.5ml/min/kgと増加を認めたが、C群は不変であった。運動療法により、動脈圧受容体はTr群,C群共に有意な増加を認めなかった。心肺圧受容体はTr群45→60%、C群40→52%と各々有意な増加を認めたが、その増加率はC群に比しTr群で有意に大であった。安静時,最大運動時の血圧,心拍数は両群共に不変であったが、運動時血圧,心拍数はTr群でのみ有意な減少を認めた。神経液性因子は安静時の血中ノルアドレナリン,血中レニン,アンギオテンシンII,バソプレッシン共にTr前後で不変であった.考案:本研究において心筋梗塞症回復期の短期(3週間)運動療法は運動耐容能の有意な増加,運動時の血圧,心拍数の有意な減少,心肺圧受容体の有意な増加を認め、心筋梗塞後、短期間の運動療法においても圧受容体の増加により血行動態の改善がもたらされる可能性が示唆された。今回、動脈圧受容体,神経液性因子が不変であったのは運動療法の期間が短かったためと考えられ、今後さらに長期間の運動療法が自律袖経機能に与える影響を検討する必要があると思われる。目的:心筋梗塞症急性期より自律神経機能を経時的に評価し、その自然経過や心機能障害との関係を包括的に明かにすること.対象、方法:初回心筋梗塞症15例を対象に発症第5、9、14、35、90病日に安静臥位にて圧受容体機能(動脈圧受容体:フェニレフリン法、心肺圧受容体:下肢陰圧負荷法)、血中ノルアドレナリン、レニン、アンギオテンシンII、バソプレッシンを測定した.結果:心筋梗塞症発症後、動脈圧受容体は発症後第5、9、14病日は5.2→7.6→10.3msec/mmHgと有意な増加を認めたが、第14病日からは変化しなかった.心肺圧受容体は発症後第5、9、14、35病日まで18→32→45→60%と有意な増加を認めたが、第35病日からは変化を認めなかった.神経液性因子は血中ノルアドレナリンは発症後387→354→289pg/mlと有意に減少、血中レニン、アンギオテンシンII、バソプレッシンは発症後も不変であった.考案:急性心筋梗塞症発症後の交感神経活性は心機能の重症度を反映し、予後を推定する重要な因子である.本研究により心筋梗塞発症直後より圧受容体機能は障害され、その回復と共に交感神経活性の減少を認めたことより、急性心筋梗塞症の交感神経活動に自律神経機能の関与が示唆された.平成10年度にはさらに症例を重ねながら心筋梗塞症回復期の運動療法が自律神経機能に及ぼす影響について検討していく予定である.目的:平成9年度は心筋梗塞症急性期より自律神経機能を経時的に評価し、その自然経過や心機能障害との関係を研究した.平成10年度は、心筋梗塞症回復期の運動療法が自律神経機能に及ぼす影響について検討した。神経液性因子は安静時の血中ノルアドレナリン,血中レニン,アンギオテンシンII,バソプレッシン共にTr前後で不変であった.

考案:本研究において心筋梗塞症回復期の短期(3週間)運動療法は運動耐容能の有意な増加,運動時の血圧,心拍数の有意な減少,心肺圧受容体の有意な増加を認め、心筋梗塞後、短期間の運動療法においても圧受容体の増加により血行動態の改善がもたらされる可能性が示唆された。今回、動脈圧受容体,神経液性因子が不変であったのは運動療法の期間が短かったためと考えられ、今後さらに長期間の運動療法が自律袖経機能に与える影響を検討する必要があると思われる。
上皮成長因子(EGF)受容体阻害に基づく癌分子標的放射性診断薬の開発

本研究では、腫瘍において発現亢進する上皮成長因子受容体のチロシンキナーゼに着目した新規のポジトロン画像診断(PET)用薬剤I-mIPQAの開発研究を行った。癌分子標的薬剤として注目されているgefitinib(イレッサ^[○!R])に代表される抗がん剤の治療効果予測や治療効果判定等を定量評価しうる分子イメージング法を確立することで、その阻害剤適応癌患者の層別化を可能にする画像診断を目指すものである。細胞増殖やアポトーシス等と密接に関係する上皮成長因子(EGF)受容体のチロシンキナーゼ(TK)に着目した新規PET画像診断薬を開発する。癌分子標的薬剤であるEGFR-TK阻害剤の治療効果予測や治療効果判定等を定量評価する分子イメージング法を開発し、その阻害剤適応癌患者の層別化を目指す。放射性診断薬I-IPQAを新規合成し、EGF受容体分布やEGFR-TK活性を定量化する画像診断法を確立する。平成20年度の研究成果は以下の通りである。胞増殖やアポトーシス等と密接に関係する上皮成長因子(EGF)受容体のチロシンキナーゼ(TK)に着目した新規PET画像診断薬を開発する。放射性診断薬I-mIPQAを新規合成し、EGF受容体分布やEGFR-TK活性を定量化する画像診断法を確立する。2/I-mIPQAのEGFR発現程度の異なる4種類のヒト由来肺癌細胞への取込実験や担癌動物モデルマウス用いた腫瘍集積性検討を行った。I-mIPQAの肺癌細胞取り込み実験では、EGFR発現の高い癌細胞では速やかな細胞内集積と滞留が確認された。またイレッサを用いた検討では集積阻害効果が認められた。担癌動物モデルマウスを用いたPETイメージングおよびオートラジオグラフィー検討ではEGFR陽性腫瘍への集積を認め、イレッサ前処置にてI-mIPQAの腫瘍集積阻害も認められた。またEGFRの陰性モデルおよびイレッサ耐性モデルでは腫瘍への集積を認めなかった。I-mIPQAを用いたEGFR-TKを発現腫瘍のイメージングおよびEGFR-TK阻害剤の治療効果予測や治療効果判定応用への可能性が示唆された。平成22年度の研究成果は以下の通りである。1/ I-mIPQA担癌動物を用いたI-IPQAの肺癌集積検討EGF受容体の発現程度の異なる肺癌細胞を両肩に移植した胆癌マウスのI-mIPQA PET撮影検討を行った。その結果、EGF受容体発現の高いH441GL及びH3255GLの描出が可能であった。しかし一方では、放射性薬剤の肝臓集積が非常に強く、薬剤の胆汁排泄による腹部集積亢進が認められ、I-mIPQAの脂溶性がPET画像化の妨げになることが予想された。2/この結果をふまえ、I-mIPQAの薬剤設計を見直し、MDアンダーソン癌センターの研究グループと共同でI-PEG6-IPQAを新規合成した。基礎検討の結果I-PEG6-IPQAはI-mIPQAに比しEGF受容体発現癌細胞の特異的集積性はさらに上昇することが明らかになった。I-PEG6-IPQAPET画像検討では、I-mIPQAに比し水溶性が向上した分、肝臓集積は減少し、より臨床応用性に期待が高まった。I-mIPQAならびにその誘導体を用いたEGFR-TK発現腫瘍のイメージングへの期待が確認された。またEGFR-TK阻害剤の治療効果予測や治療効果判定応用への可能性が示唆された。
心筋Caチャンネル開閉機構の長時間記録による解析

本研究の目的は心筋Ca電流の修飾が、チャンネル開閉様式のいかなる変化によるかを単一チャンネルレベルで、確率的に生起するチャンネル現象を時間をかけて調べることであった。モルモット心室筋でイソプレナリンを還流液に添加した。Ca電流を十分に増大させる濃度の100nMおよび1000nMではノンブランク掃引の割合(利用率)の増大がみられたが、ノンブランク掃引での開確率は僅かに増大したのみであった。開孔時間のヒストグラムは単一指数関数で近似され、時定数と平均開孔時間はアソプレナリンで不変であった。利用率の増大はチャンネルの遅いゲ-ト過程の変化、すなわちノンブランク掃引の連続数の増大と、ブランク掃引の引続数の減少によった。βアゴニストの効果はアデノシンによって抑制された。心房筋でもβアゴニストはCaチャンネルの利用率を増大し、これはアデノシンのアナログであるNECAによって抑制された。Caチャンネルの高度のリン酸化では通常生じないノンブランク掃引での開確率の増大が起こるという。そこで、イソプレナリンの濃度を0.01mM(N=16)、0.1mM(N=13)と極端に上昇して実験を行った。利用率は100nM時と同様に増大したが開確率の増大は依然として小さく、開孔時間も有意の増大を示さなかった。CaアゴニストBAY K8644は長い開孔の割合を増加させ、チャンネルの開確率を増大し、電流を増大する。長い開孔を伴う掃引をモ-ド2掃引という。BAYK8644にイソプレナリンを添加するとモ-ド2掃引の割合が増大した。おそらくチャンネルのリン酸化はBAY K8644のチャンネルへの結合性を増大するのであろう。心筋のCaチャンネルの開閉のキネティクスとその修飾を、パッチクランプ法で、単一チャンネル電流を長時間記録して、定量的に解析するのが本研究の目的であった。開状態、閉状態、利用可能状態、利用不可能状態の持続時間のヒストグラムを作成した。ある一種の反応について、状態変移はランダムに生ずるので時間のヒストグラムは一つの指数曲線で近似される。実際のヒストグラムは多数の指数曲線の和であるから、Caチャンネルには多数の状態変移が生ずる。長時間計測により、生起確率の小さい反応および遅い反応の解析が期待された。開孔時間の主なヒストグラムは時定数約0.5ms成分であったが、時定数3ー5msの長い開孔時間の成分も全体の開孔の1%以下生じた。本年度の研究によってβアドレナリン作用物質のイソプレナリンがこの長い開孔成分の割合を増大することが判明した。従って、チャンネルの燐酸化はジヒドロピリジン系薬物のチャンネルへの結合を促進すると示唆される。イソプレナリンのCa電流増大の主たる機序は、チャンネルを利用可能状態にすること(利用率の増大)であり、逆に酸素欠乏時の代謝産物であるアデノシンは利用率を減少した。開確率の変化は無視できた。しかし本年アメリカの研究グル-プから、チャンネルの高度の燐酸化によって、開孔時間が延長し、開確率も増大することが報告された。この燐酸化の別の作用に対し長時間実験を行うことを計画している。本研究の目的は心筋Ca電流の修飾が、チャンネル開閉様式のいかなる変化によるかを単一チャンネルレベルで、チャンネル現象は確率的に生起するので、時間をかけて調べることであった。酵素的に遊離したモルモットの心室筋および心房筋を用い、細胞接着型のパッチクランプ実験を行った。

心室筋では,還流するイソプレナリンの濃度を1nMー0.1mMの範囲で100万倍変化させ、チャンネルの利用率、開孔時間、ノンブランク掃引の開確率に対する効果を検討した。既に発表したように、100nMおよび1000nMではノンブランク掃引の割合(利用率)の増大が見られたが、ノンブランク掃引での開確率は僅かに増大したのみであった。開孔時間のヒストグラムは単一指数関数で近似され、時定数と平均開孔時間はイソプレナリンで不変であった。Caチャンネルの高度のリン酸化では通常生じないノンブランク掃引での開確率の増大と開孔時間の延長が起こるという発表があるが、イソプレナリン0.01mM(N=16)、0.1mM(N=13)でも、開確率の増大は依然として小さく、開孔時間も有意の増大を示さなかった。ここで利用率は100nM時と同様に増大した。従って、従来と同じくβ刺激は主として利用率の増大により電流を増大すると結論された。心房筋でも100nMのイソプレナリンはCaチャンネルの利用率を増大した。これはアデノシンのアナログであるNECAによって抑制された。CaアゴニストBAY K 8644の作用に対するイソプレナリンの効果を引続き調べた。イソプレナリンを添加すると心室筋で開孔時間が長く開確率の大きい、いわゆるモ-ド2掃引の割合が増大した。おそらくチャンネルのリン酸化はBAY K 8644のチャンネルへの結合性を増大するのであろう。
NMR緩和法による超高速化学反応速度の決定-分子内電子移動反応の場合

平成8年度、9年度の研究により確立された、NMR-スピン格子緩和時間から溶液内でのピコ秒オーダーの分子内電子移動速度定数を決定する方法を、以下の系について適用した。まず、それぞれの結果について簡単に記す。(1)ビスフェロセニルアセチレンモノカチオン(Fe(II),Fe(III))9年度の研究によって明らかになった、予想を大きく上回る(数倍)電子移動定数について検討を加えた。ITバンド、ESRなどの測定結果を総合すると、この以上に大きな速度を与える原因として、(i)アセチレンブリッジの導入によって、2つのフェロセンユニット間のコンフォーメーショナルな剛直性が増し、トンネルによる電子移動の効果がより効率的に起こっている。(ii)えられた相関時間に対して,電子スピンの緩和時間の寄与が無視できないこと。などが考えられる。ITバンドのエネルギー、強度ともにビフェロセンモノカチオンと非常に類似しているにも関わらず、その電子移動速度は1/3程度であった。(ket=3×10^<11>s^<-1>)この原因の一つとして、サイズの大きな置換基の導入により、outer spherereorganization energyが相対的に減少したことや、L-M-Lの伸縮振動周波数の減少などが考えられる。本研究課題を通じて,電子的励起状態を経由しない電子移動速度に対する溶媒効果にたいして、共通に示された結果は以下の通りである。観測された反応速度は,溶媒の動的効果を取り入れたいかなる理論から予想される値よりも5-10倍以上大きい。この原因として、1.溶媒の局所的な高速モードが速度定数に対して重要な効果をあたえる。2.本系で取り扱っているいるような対称的な反応系では、トンネル効果が重要な役割を担い、溶媒和の揺らぎに伴う、トンネルスブリッティングのゆらぎ及びそのダイナミックスが反応速度の溶媒依存性に重要な効果をもたらしている。他方、このような反応速度にかかわる溶媒のダイナミックスについて検討するため、溶質分子(イオン)の回転緩和時間の溶媒依存性におけるサイズ効果について検討した。この結果、回転運動のタイムスケールに応じた溶媒のダイナミックスが回転運動に重要な寄与をすることが示された。などが考えられる。NMR-スピン格子緩和時間からピコ秒オーダーの分子内電子移動速度定数を決定する方法を確立し、この手法を混合原子価二核フェロセン誘導体の電子移動速度に対する溶媒効果の解析に応用した。本年度は、この手法を、測定条件や解析のプロセスをさらに吟味することにより、より信頼性や精度の高い速度データを得ることができるように改良した。また、先年度の速度定数に対する溶媒効果の結果を考慮して、数種類の溶媒を新たに選択し、その速度定数を決定した。また、可視、近赤外吸収スペクトルや振動スペクトルの測定から、内圏、外圏の再配列エネルギーなどの反応パラメーターを決定した。これらの結果を、溶媒の動的な効果を考慮した理論より解析した。結果を以下にまとめる。1.分子内振動あるいは反応に比べ高速な溶媒のゆらぎの寄与を無視した理論は、実験値に比べ、2桁程度小さい速度定数をあたえた。2.分子内振動あるいは高速の溶媒の運動モードを古典的にあつかったSumi-Marcus理論の適用は、実験値の再現において、1に比べかなり改善された結果を与えた。以上のことから、本系における溶媒の動的効果に関しては、以下のことが結論される。1.溶媒の局所的な高速モードが速度定数に関して重要な効果をあたえる。