hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞複製の機構:染色体運動と分裂シグナルの研究

本研究の目的はウニ卵細胞を用い、(1)染色体運動の機構を新しい方法で単離した分裂装置を用いて明らかにすること、更に(2)動物細胞の細胞質分裂を担う収縮環の形成がどのようにしておこるかを明らかにすることである。(1)に関しては極一染色体微小管が、微量のカルシウムイオンによって短縮し、染色体の分離はみられないものの極と極の距離が短縮するという結果が得られた。モーター蛋白質として精子鞭毛ダイニン、脳MAPIC、ダイナミンの効果を調べたが、顕著な効果はみられなかった。従って運動に必要なモーター蛋白質は既に微小管に結合している可能性がある。またフォスファターゼの効果もみられなかった、従って、染色体の運動には少くとも微小管の脱重合が必要であることは分かったが、モーター蛋白質の関与については今後抗体の使用などの方法を用いる必要がある。(2)に関しては、これまで未受精卵に対し蛋白質フォスファターゼ阻害物質カリキュリンAが分裂様形態変化を誘導することを明らかにしたが、今年度は、受精卵にカリキュリンAを与えるとアメーバ運動を誘発することを見い出した。同様の運動は低濃度のカリキュリンAで未受精卵にもおこり、また同じくフォスファターゼ阻害剤トートマイシンでも、更に、蛋白質キナーゼCの花性化をおこすフォルボールエステルTPAでも起こることがわかった。この運動は様々な蛋白質キナーゼ阻害剤で阻害されたので蛋白質リン酸化が関与していることが確認された。アメーバ運動をおこす条件で蛋白質キナーゼを更に活性化すると、分裂様運動がおこったので、アメーバ運動自体も細胞質分裂に関連した出来事であると考えられる。この時のアクチン繊維の分布を観察したところアメーバ運動の収縮側に繊維構造がみられ、弛緩側にはみられなかった。来年度はアメーバ運動、分裂様運動に関連しているはずのリン酸化蛋白質の実体を追求していきたいと考えている。
ベイズ推定に基づくTEM・速度論データ解析による触媒開発

我々は、高いメタン部分酸化反応活性を示すRu系触媒を用いてその反応機構についてTAP装によって検討した。本実験で使用したTAP(生成物時間分析)装置はパルスバルブによって反応ガス(パルス幅5ミリ秒)を触媒表面に供給し、その応答を差動排気を経て接続した質量分析計で、計測することでミリ秒から数十ミリ秒領域の触媒過度応答を測定する事が出来る。反応に関与する物質のマテリアルバランスや反応の収率、選択性が計測できた。更に、メタン部分酸化反応とドライリフォーミング反応の混在を示唆するデータが得られたが、そのためには、TAP応答曲線の定量的な解析・シミュレーションが必要となる。現在のTAP実験の解析方法は理論モデルとしてリアクター内部でのガスの一次元拡散方程式が用いられている。フロー曲線全体を解析解と合わせることによりパラメータの事後分布を推定した。初期条件・境界条件も含めた理論モデルを用いて、ベイズ推論に基づく実験データ全体からパラメータを推定する方法を展開している。ナノ粒子触媒のキャラクタリゼーションとして、形状とサイズを測定する透過電顕(TEM)による撮像が重要な手段となっている。TEM画像の解析・ヒストグラム作成のためのプログラムを開発した。また、担体としてメソポーラスシリカの一種であり、安定性が高いことが知られているSBA-15上にイオン液体を固定化して、そこに金やパラジウムなどの金属イオンを導入した触媒開発を行っている。導入した金属イオンは、2価のカチオンとなっているが、これを還元剤であるNaBH4を用いて、還元し、金属ナノ粒子触媒を調製している。この際に、還元剤の濃度とフィード速度をパラメーターとして制御することにより、金属ナノ粒子径が制御できることを見出した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では、TAP装置とTEMデータを基盤とする触媒研究について、これらの研究を進めるとともに、情報科学による解析手法を取り入れて、TEM画像の定量的解析、TAP測定による速度論パラメーターの決定を目指している。我々のグループでは、固定化イオン液体触媒の開発に取り組んできている。メソポーラスシリカの中でも、安定性が高いことで知られているSBA15を調製し、そこに、1ーメチルー3ートリメトキシシリルプロピルイミダゾリウムクロリドをトルエン中で還流することでイミダゾリウム基を固定化し、(カウンターアニオンは塩化物イオン)、ここに様々な金属塩化物を導入することで金属塩化物アニオンをカウンターアニオンとした固定化イオン液体触媒を調製できる。塩化金を用いて、AuClを含有する固定化イオン液体触媒を調製した後、水素化ホウ素ナトリウムで還元を行うことにより、金ナノ粒子が、メソ孔内に分散した状態を調製することができた。水素化ホウ素ナトリウム水溶液の濃度及び水素化ホウ素ナトリウム水溶液の供給速度をパラメーターとすることにより、金ナノ粒子の粒径分布を変化させることができた。また、このようにして調製した金ナノ粒子触媒について、pーニトロフェノールをpーアミノフェノールに還元させる反応を行った。ここでも水素化ホウ素ナトリウム水溶液を還元剤として用いている。反応速度は擬一次反応で進行し、紫外可視分光光度計で反応速度を計測し、速度定数を求めた。この結果から、金ナノ粒子の粒径が最も小さい場合が反応速度が高くなることが見出された。これは2wt%の金原子のうち、表面に露出している割合が最も高いためであると解釈される。これと並行して、TAP装置によるメタン部分酸化反応の計測と測定結果の解析、並びに、TEM画像解析について引き続き取り組んでいる。研究実績の概要に示した内容については、学会発表を行うとともに、現在論文としても投稿している。更に、対象金属をパラジウム、ロジウム、銅などに広げた研究を展開しているところである。また、TAPデータ解析に関しては、数理科学を専門とする福島先生(東大)、大森先生(神戸大)の協力も得て、複数の素過程を含んだ触媒反応の速度論パラメーターを得るための方法論開発に取り組んでいる。また、TEMデータの解析に関しては、各画像をマニュアルで解析することを実践することの他に、画像データのバックグラウンド処理や重なった粒子を解析するためのプログラムも開発中である。

導入した金属イオンは、2価のカチオンとなっているが、これを還元剤であるNaBH4を用いて、還元し、金属ナノ粒子触媒を調製している。この際に、還元剤の濃度とフィード速度をパラメーターとして制御することにより、金属ナノ粒子径が制御できることを見出した。下記の方策により今後の研究を推進していく予定である。(1)固定化イオン液体触媒を前駆体とする金属ナノ粒子触媒の開発については、今後は、パラジウム、ロジウム、銅、ニッケルなどについて、適用範囲を広げていく。更に、担体として、スポンジ型のメソポーラスマテリアルの開発を行い、これについてもイオン液体の組み込み、金属イオンの含有、還元による金属ナノ粒子触媒の開発を進めていく。(2)TEM画像の粒径分布の自動計測にむけて、バックグラウンドノイズ除去、粒子の重なりへの対応、メソポーラス構造のチャンネルと粒子の重なりに関しての対応を進めていく。(3)メタン部分酸化反応に関しては、アルミナ担持ルテニウム触媒に関して、温度依存データの集積を行ってきているが、メタン部分酸化反応、ドライリフォーミング反応、水蒸気改質が同時に進行している可能性が見出されている。反応系に関する偏微分方程式のシミュレーション実験データとの比較により各反応過程の速度論パラメーターの取得を進める。(4)触媒開発に関してのマテリアルインフォマティクス手法の検討を行うために、合金触媒の電子状態、担体との相互作用に関して、密度汎関数法計算により諸パラメーターを求め、これらと反応の活性に関する相関を求め、触媒設計に重要なパラメーターを探索し、新規触媒系の開発に取り組む。29年度が最終年度であるため、記入しない。
非線形誘電率顕微鏡法を用いた界面電荷輸送現象における諸問題の起源解明

1H28年度に高度化した超高次非線形誘電率顕微鏡法を適用し太陽電池のパッシベーション膜に捕獲された固定電荷に関して詳細な観測を行うことに成功した.2MoS2,WSe2等の新規2次元物質の評価解析を新たにPeak force tapping方式のSNDMを開発することにより,極薄な層状構造半導体を破壊することなく,キャリアタイプと濃度が計測できる事を明らかにした.3H28年度開発した局所DLTS法をさらに発展させSiO2/SiC界面の浅い準位の界面準位密度の2次元分布を計測した.具体的には新規に低温で計測できる局所DLTS計測装置を開発し,これを用いて浅い準位の界面準位密度計測し,更にエネルギー準位をできるだけ合わせて計測したSNDM像の間に正の相関があることを明らかにした.4H28年度から開発を続けている,走査型非線形誘電率常磁性共鳴顕微鏡装置(SNDMR)に関する理論的研究を行い,SNDMの高感度性があれば,局所的な電子スピン共鳴を検出できる事を明らかにした.5時間分解走査型非線形誘電率顕微鏡(Tr-SNDM)の開発に成功し,非常に広帯域で高速な静電容量応答が検出可能になった.更にこの手法を局所DLTS法に適用し高分解能な局所DLTSによるSiO2/4H-SiC界面の欠陥分布観察に成功した.6線形誘電率分布計測の行えるdc/dz-SNDM法の開発に成功した.この手法の開発の成功により従来高精度な線形誘電率計測や半導体のドーパント濃度の定量計測が難しかったSNDM法の適用範囲を大幅に広げた.本装置はプローブ顕微鏡メーカで実用化されることが決定し現在実用機の開発が始まろうとしている.年度初頭に計画した研究計画に基づいた成果がほぼ出ていると考えられるから.具体的には超高次非線形誘電率顕微鏡法を適用し太陽電池のパッシベーション膜に捕獲された固定電荷に関して詳細な観測を行うことに成功し,MoS2,WSe2等の新規2次元物質の評価解析を,極薄な層状構造半導体を破壊することなく行うことに成功した.また新規に低温で計測できる局所DLTS計測装置を開発しこれを用いてSiO2/SiC界面の浅い準位の界面準位密度計測しこれとSNDM像との間に正の相関があることを明らかにした.更に全く新規に時間分解走査型非線形誘電率顕微鏡(Tr-SNDM)の開発に成功し,非常に広帯域で高速な静電容量応答が検出可能になった.更にこの手法を局所DLTS法に適用し高分解能な局所DLTS法によるSiO2/4H-SiC界面の欠陥分布観察に成功した.1H29年度高度化した超高次非線形誘電率顕微鏡法を種々の計測対象に適用する.具体的にはPotential Induced Degradationを起こした太陽電池の評価や太陽電池のパッシベーション界面の分析を更に進め太陽電池の性能劣化の原因を明らかにする.2MoS2,WSe2等の新規2次元層状構造化合物のキャリアタイプの原子層数依存性やバイアス依存性を明らかにする.3H29年度開発した温度可変局所DLTS法を用いてSiO2/SiC界面の極めて浅い準位の界面準位密度の2次元分布の計測を継続する.更に時間分解SNDM法(Tr-SNDM)法を用いてより高度な計測を行う.具体的には低温で計測できる局所DLTS計測装置の更なる高度化を図り,更に局所DLTS装置の計測周波数帯域も大幅に拡大する事により,できるだけ浅い界面準位密度分布を計測し,SiO2膜中の電荷分布の計測結果と合わせて,取得したデーターを用いたシミュレーションによりS移動度低下の原因を探求する.4界面準位密度の2次元分布計測に加え,その起源を明らかにするためのSNDMベースの装置の開発を継続する.1超高次非線形誘電率顕微鏡法(SHO-SNDM)の更なる高度化を行った.ピクセル毎に局所C-V曲線が計測でき界面準位密度,蓄積電荷,キャリア密度等の2次元的分布の分析ができる超高次非線形誘電率顕微鏡法(SHO-SNDM)の更なる高度化を図った.この高度化されたSHO-SNDM装置を用いてSiCパワーMOSFETのゲート電圧によるキャリアの再分布の様子のオペランド計測に世界で初めて成功した.2原子分解能非接触SNDM(NC-SNDM)法並びに界面評価用非線形誘電率ポテンショメリ(SNDP)の高度化を行った.NC-SNDM並び原子分解能で界面及び表面に存在する双極子モーメント由来の電位を純粋に抽出できるSNDP法の能力を拡張し,界面の原子分解能計測を断面からでも狙って行えるように長焦点光学顕微鏡を備えたNC-SNDM,SNDPを開発した.3局所DLTS法の開発を行った.界面準位密度を伝導帯からのエネルギー深さの関数として計測する最も有効で標準的な手法としてDLTS(Deep-level transient spectroscopy)法が用いられているが,本手法はマクロな手法であり界面準位密度の大きさと深さの2次元的な分布計測はできない.そこでSHO-SNDM法を変形・発展させ印加電圧に矩形パルスを用いその過渡応答を計測ピクセルごとに評価する局所DLTS法を開発した.この局所DLTS法をSiO2/SiC界面に適用し,界面準位密度Ditの2次元分布の定量的測定に成功した.

今回得られた結果は従来考えられていた"Ditは界面内で原子レベルで均一に分布している"のではなく面内で2次元的に大きく分布していることを示しており,界面の欠陥に関する新たな知見をもたらすものとなった.年度初頭に計画した研究計画に基づいた成果がほぼ出ていると考えられるから.具体的には,まずピクセル毎に局所C-V曲線が計測でき界面準位密度,蓄積電荷,キャリア密度等の2次元的分布の分析ができる超高次非線形誘電率顕微鏡法(SHO-SNDM)の更なる高度化を図り,この高度化されたSHO-SNDM装置を用いてSiCパワーMOSFETのゲート電圧によるキャリアの再分布の様子のオペランド計測に世界で初めて成功した.次にNC-SNDM並び原子分解能で界面及び表面に存在する双極子モーメント由来の電位を純粋に抽出できるSNDP法の能力を拡張し,界面の原子分解能計測を断面からでも狙って行えるように長焦点光学顕微鏡を備えたNC-SNDM,SNDPを開発した.そして更に,界面準位密度の大きさと深さの2次元的な分布計測を行うため,SHO-SNDM法を変形・発展させ印加電圧に矩形パルスを用いその過渡応答を計測ピクセルごとに評価する局所DLTS法を開発した.この局所DLTS法をSiO2/SiC界面に適用し,界面準位密度Ditの2次元分布の定量的測定に成功した.今回の結果は従来考えられていた"Ditは界面内で原子レベルで均一に分布している"のではなく面内で2次元的に大きく分布していることを示しており,界面の欠陥に関する新たな知見をもたらすものとなったから.1H28年度に高度化した超高次非線形誘電率顕微鏡法を適用し太陽電池のパッシベーション膜に捕獲された固定電荷に関して詳細な観測を行うことに成功した.2MoS2,WSe2等の新規2次元物質の評価解析を新たにPeak force tapping方式のSNDMを開発することにより,極薄な層状構造半導体を破壊することなく,キャリアタイプと濃度が計測できる事を明らかにした.3H28年度開発した局所DLTS法をさらに発展させSiO2/SiC界面の浅い準位の界面準位密度の2次元分布を計測した.具体的には新規に低温で計測できる局所DLTS計測装置を開発し,これを用いて浅い準位の界面準位密度計測し,更にエネルギー準位をできるだけ合わせて計測したSNDM像の間に正の相関があることを明らかにした.4H28年度から開発を続けている,走査型非線形誘電率常磁性共鳴顕微鏡装置(SNDMR)に関する理論的研究を行い,SNDMの高感度性があれば,局所的な電子スピン共鳴を検出できる事を明らかにした.5時間分解走査型非線形誘電率顕微鏡(Tr-SNDM)の開発に成功し,非常に広帯域で高速な静電容量応答が検出可能になった.更にこの手法を局所DLTS法に適用し高分解能な局所DLTSによるSiO2/4H-SiC界面の欠陥分布観察に成功した.6線形誘電率分布計測の行えるdc/dz-SNDM法の開発に成功した.この手法の開発の成功により従来高精度な線形誘電率計測や半導体のドーパント濃度の定量計測が難しかったSNDM法の適用範囲を大幅に広げた.本装置はプローブ顕微鏡メーカで実用化されることが決定し現在実用機の開発が始まろうとしている.年度初頭に計画した研究計画に基づいた成果がほぼ出ていると考えられるから.具体的には超高次非線形
CD47-SIRPα認識機構の制御による異種移植の自然および獲得免疫応答の克服

異種臓器および細胞が長期間生着しない理由のひとつに、マクロファージの細胞傷害性が関与することが指摘されているが、詳細な機序は未だ解明されていない。マクロファージの自己寛容機構として、阻害受容体シグナル制御蛋白α(SIRPα)が自己細胞上のCD47(インテグリン関連蛋白質)を認識し貪食活性を抑制することが知られている。CD47分子は殆どの生体組織に表出し、ブタ細胞にも表出する。しかし、異種間ではCD47-SIRPαによるシグナル伝達が作動せず、貪食活性が抑制されないことを我々は証明した。さらに、遺伝子導入によりヒトCD47をブタ細胞上に表出させると、マクロファージによる貪食が回避できることを報告した。またCD47-SIRPαシグナルは獲得免疫応答にも重要な影響を来たす可能性が考えられる。異種移植でのT細胞性抗原認識におけるCD47-SIRPαシグナル不応答の関わりを解明する上で、まず我々はCFSE細胞質染色による細胞分裂の視覚化を応用した同種(allo)/異種(xeno:ブタ)リンパ球混合試験(CFSE-MLR)を用いてヒトCD4^+およびCD8^+T細胞の応答を解析した。Anti-alloと-xeno CD4^+T細胞クローンの存在比率に差を認めなかったが分裂指数はxenoにおいて有意に強く、反応系からCD4^+T細胞を除去するとanti-xeno CD8^+T細胞の分裂は有意に抑制された。また、反応系にヒトCD47-Fc融合蛋白を添加するとanti-xeno CD4^+T細胞の分裂は抑制されたことから、ブタ抗原提示細胞上のCD47とヒトT細胞上のSIRPの不応性ゆえT細胞への抑制シグナルが伝達されず、異種移植後には過剰なT細胞増殖がおこり激しい拒絶応答が起こることが解明された。ブタ細胞へのヒトCD47遺伝子導入により、従来克服できなかったanti-xeno T細胞応答の抑制が期待される。最近我々は、ヒトマクロファージがGalα1,3Gal(Gal)抗原を除去したブタ細胞に対しても、抗体補体非依存性の細胞傷害性を示すことを解明した。この結果は、Galノックアウトブタを使用した異種移植でもマクロファージ性拒絶反応は回避し得ないことを意味する。マクロファージの自己寛容機構として、赤脾髄マクロファージの阻害受容体シグナル制御蛋白α(SIRPα)が赤血球上のCD47(インテグリン関連蛋白質)を認識し非特異的活性化を抑制することが知られている。本研究では、ブタ細胞とヒトマクロファージ間ではCD47-SIRPαによるシグナル伝達が作動せず、マクロファージの非特異的傷害活性が抑制されない可能性について検討した。pKS336 vectorを用いてブタリンパ芽球株にヒトCD47遺伝子を導入し、ヒトマクロファージによる貧食試験を行なった。ヒトマクロファージは抗体補体非依存性にブタリンパ芽球細胞を貧食したが、ヒトCD47遺伝子導入ブタリンパ芽球細胞は、ヒトマクロファージによる貧食に抵抗性を示した。また、可溶性ヒトCD47-Fc融合蛋白の存在下では、ヒトマクロファージのブタリンパ芽球細胞に対する貧食能は抑制されたが、ヒトCD47遺伝子導入による貧食抑制効果の方が顕著であった。また、ヒトCD47分子を豊富に発現したヒト赤血球と接触した培養条件下でも、ヒトマクロファージのブタリンパ芽球細胞に対する貧食応答は影響されなかった。

以上より、ブタ細胞に対するマクロファージ性拒絶機構を回避するには、当該ブタ細胞上へのヒトCD47分子の発現が必要であることが解明された。異種間でのCD47-SIRPαシグナルの不応答が、マクロファージによる自然免疫応答を引き起こし異種移植臓器の拒絶反応を誘発すること、またブタ細胞へのヒトCD47遺伝子の導入によりマクロファージ性拒絶機構が回避し得ることを昨年までの研究で解明した。CD47-SIRPαシグナルは獲得免疫応答にも重要な影響を来たす可能性が考えられる。すなわち、同種異系移植に比べ異種移植でT細胞性免疫応答が強力である理由の一つとして、樹状細胞に代表される抗原提示細胞が異種間CD47-SIRPαシグナル不応答により異種細胞を貧食し、異種由来ペプチドを効率よくT細胞に抗原提示している可能性がある。異種移植でのT細胞性抗原認識におけるCD47-SIRPαシグナル不応答の関わりを解明する上で、異種移植における強力なT細胞応答において、反応するT細胞クローン数が多いのか、あるいはT細胞1個あたりの反応性が強いのかは明確ではなかった。我々はCFSE細胞質染色による細胞分裂の視覚化を応用した同種(allo)/異種(xeno:ブタ)リンパ球混合試験(CFSE-MLR)を用いてヒトCD4^+およびCD8^+T細胞の応答を解析した。Anti-alloと-xeno CD4^+T細胞クローンの存在比率に差を認めなかったが分裂指数はxenoにおいて有意に強く、反応系からCD4^+T細胞を除去するとanti-xeno CD8^+T細胞の分裂は有意に抑制された。また、反応系にヒトCD47-Fc融合蛋白を添加するとanti-xeno CD4^+T細胞の分裂は抑制されたことから、ブタ抗原提示細胞上のCD47とヒトT細胞上のSIRPの不応性ゆえT細胞への抑制シグナルが伝達されず、異種移植後には過剰なT細胞増殖がおこり激しい拒絶応答が起こることが解明された。
ナノメータLSI用離散的拡散シミュレーション技術の研究

次世代超LSI用の半導体基板である絶縁体上Si(SOI)における不純物拡散の理論モデル構築に必要な基礎データを集めるため、まず不純物分布の測定手法を検討し、次いでPおよびBの拡散実験を行い既存シミュレータの計算結果と比較した。測定手法として、拡がり抵抗(SR)測定と二次イオン質量分析法を取り上げた。このうちSR測定は簡便かつ高速な測定手法であり、実用上きわめて重要だが、10^<20>cm^3以上の高濃度領域とSOI酸化膜界面付近において精度が落ちることが本研究で明らかになった。また界面付近については、酸化膜中の電荷を考慮した理論計算に基づき補正できることも実証した。拡散実験においては、SOI中でP、Bとも拡散がバルクSiに比べ遅くなることを明らかにした。これは、定性的には、酸化膜界面が格子間Siに対する吸い込み口となり、格子間Siの媒介する拡散を抑制するためである。既存のシミュレーターにて不純物分布を計算したが、特にPの場合において実測値と食い違いが見られた。このことは、従来受け入れられてきた拡散のモデル及び物理的なパラメータの値を再検討する必要があることを示唆している。以上の成果は、SOI用の微視的拡散モデル構築の基礎となるものであり、今後それに基づいてプログラム化を進める。
高感度炭素安定同位体比測定法の開発

1ナノモル(約0.01マイクログラム)程度の微量炭素の同位体組成(^<13>C/^<12>C比)を測定するため、四重極型質量分析計(MSQ400;アルバック社)を装備した真空システムを作った。スタティックなモード(試料のガスを質量分析計内に閉じ込めた状態)での炭素同位体分析を試みた。炭素は二酸化炭素の形にして質量分析計に導入し、質量数42,44,45,46のピークを測定する。ピークのスキャンは電気的におこない、160秒程度で10セットのデータが得られる。二酸化炭素は、測定中に質量分析計のフィラメントと反応して、短時間のうちに一部はCOに分解され、一部は金属と炭化物を作ることにより消費されていく。通常のタングステンフィラメントでは二酸化炭素の「半減期」は20秒程度であった。フィラメントの温度を下げるため、イットリア(Y_2O_3)をコートしたイリジウムフィラメントに取り替えたところ、「半減期」は数倍長くなった。さらに、エミッション電流を1mAから0.1mAに落とし、結果として「半減期」を2分以上にまで延ばすことに成功した。本研究で用いたイオンソースは「開放型」のソースであるが、通常のものより「半減期」は数倍長く、「閉鎖型」のもの(450秒;Prosser,1990)と比較しても約1/3程度の「半減期」が実現できている。測定終了時における炭素は、80%以上が二酸化炭素の形態で存在している。現在、市販の二酸化炭素ガスを用いて、分析の再現性を調べているが、1ナノモル(約0.01マイクログラム)の炭素の同位対比が、プラスマイナス0.5%程度の再現性で測定できている。しかしながら、同位対比の測定値に圧力依存性があるため、精密な測定には注意が必要である。現在、本システムで測定可能な炭素の量は、0.1ナノモル(約1ナノグラム程度)である。本研究は、極微量(100ナノグラム以下)の炭素安定同位体比を測定するための高感度質量分析システムを開発することを目的としている。そのため、本年度は、岩石試料からのガスの抽出・精製のための真空システムを新たに設計、製作し、完成させた。このシステムでは、二酸化炭素以外に窒素や希ガスも同時分析できるように設計をおこなった。岩石試料からのガス抽出法としては酸素雰囲気下での段階加熱法を用いるが、同じ方式で窒素や希ガスも同時に抽出できるからである。ただし、それぞれのガスを互いにうまく分離精製して測定する必要があるため、真空システムにはさまざまな工夫をおこなった。まず、真空ラインを3つの部分(ガス抽出部、ガス精製部1、2)に分け、それぞれを独立に真空ポンプで排気できるようにした。また、各部分でガスの分離・精製をおこなうため、ガラス製の液体窒素トラップを合計5個、ニュプロ社製フィルターエレメントを用いた液体窒素トラップを2個取り付けた。すべてのトラップの上部には真空バルブを取り付け、分離したガスが互いに混じらないように工夫した。二酸化炭素の精製を確実にするため、酸素発生用の酸化銅の炉を増設し、ひとつをガス抽出部のガラス製液体窒素トラップの横に取り付けた。これにより、トラップにとらえられた二酸化炭素を精製することができる。現在、真空システムの基礎的なチェックをおこなっている段階である。今後、実際の岩石試料を用いての二酸化炭素、窒素、および希ガスの同時分析、および分析用プログラムの開発をおこなっていく予定である。

1ナノモル(約0.01マイクログラム)程度の微量炭素の同位体組成(^<13>C/^<12>C比)を測定するため、四重極型質量分析計(MSQ400;アルバック社)を装備した真空システムを作った。スタティックなモード(試料のガスを質量分析計内に閉じ込めた状態)での炭素同位体分析を試みた。炭素は二酸化炭素の形にして質量分析計に導入し、質量数42,44,45,46のピークを測定する。ピークのスキャンは電気的におこない、160秒程度で10セットのデータが得られる。二酸化炭素は、測定中に質量分析計のフィラメントと反応して、短時間のうちに一部はCOに分解され、一部は金属と炭化物を作ることにより消費されていく。通常のタングステンフィラメントでは二酸化炭素の「半減期」は20秒程度であった。フィラメントの温度を下げるため、イットリア(Y_2O_3)をコートしたイリジウムフィラメントに取り替えたところ、「半減期」は数倍長くなった。さらに、エミッション電流を1mAから0.1mAに落とし、結果として「半減期」を2分以上にまで延ばすことに成功した。本研究で用いたイオンソースは「開放型」のソースであるが、通常のものより「半減期」は数倍長く、「閉鎖型」のもの(450秒;Prosser,1990)と比較しても約1/3程度の「半減期」が実現できている。測定終了時における炭素は、80%以上が二酸化炭素の形態で存在している。現在、市販の二酸化炭素ガスを用いて、分析の再現性を調べているが、1ナノモル(約0.01マイクログラム)の炭素の同位体比が、プラスマイナス0.5%程度の再現性で測定できている。しかしながら、同位体比の測定値に圧力依存性があるため、精密な測定には注意が必要である。現在、本システムで測定可能な炭素の量は、0.1ナノモル(約1ナノグラム程度)である。
クロマチン－核膜結合によるクロマチン活性制御機構

一般的に真核細胞では、クロマチンと核膜が密接に結合している(クロマチン-核膜結合)。クロマチンと核膜の結合する領域である核内膜直下では、核内膜タンパク質・クロマチン・核ラミナが相互作用しており、核構造の維持だけでなく、クロマチンの複製や遺伝子の転写制御を積極的に行う重要な“場"であることが示唆されているが、実際の制御機構については不明な点が多い。申請者は、これまでにアフリカツメガエル卵無細胞系を用い、クロマチン-核膜結合に、体細胞で主要に発現している核内膜タンパク質Lamin B Receptor (LBR)が本質的に重要な役割を果たしていることを見出した。さらに、クロマチン-核膜結合に関与するLBRのドメインの同定および、相互作用分子を明らかにした。興味深いことに、ツメガエル初期胚にはLBRがごくわずかしか存在していない。そこで、当該年度においては、ツメガエル初期胚にLBRを早期発現させ、体細胞と同様のクロマチン-核膜結合機構を胚に導入した際の影響を調べた。ツメガエルの受精卵に、LBRのmRNAを顕微注射し、胚発生を進行させたところ、後期胞胚細胞において、核の分葉化、核サイズの増大、胞胚型ラミンであるラミンB3密度の減少などの異常が確認された。これらの異常は、LBRのクロマチン-核膜結合維持に関わるドメインを欠損させた変異体mRNAの顕微注射では見られなかった。このことから、LBRによるクロマチン-核膜結合の維持は、未分化性を維持し細胞周期の早い細胞には不適切であると推察される。以上のことから我々は、ツメガエルの胚発生過程において、未分化性が維持され細胞周期の早い初期では、LBR以外の因子によるクロマチンと核膜の結合機構がはたらき、その後LBRによる体細胞型クロマチン-核膜結合に切り替わるという、クロマチン-核膜結合因子転換モデルを提唱した。27年度が最終年度であるため、記入しない。真核細胞の核内では、一般的にクロマチンが核膜に結合している(クロマチン-核膜結合)。クロマチン-核膜結合領域である核の内膜層では、核内膜タンパク質やラミンなどの分子がクロマチンや転写調節因子などと相互作用しており、クロマチンの複製や転写の制御を積極的に行う重要な“場"であることが示唆されているが、実際のクロマチン-核膜結合制御機構は不明であった。我々は、アフリカツメガエル卵無細胞系を用い、核内膜タンパク質LBR(Lamin B Receptor)が、クロマチン-核膜結合の維持に主要な役割を果たすことを明らかにした。当該年度においては、LBRによるクロマチン-核膜結合の分子メカニズムの解明を中心に研究を行った。(1) LBRを用いたpull-down解析を行ったところ、ヒストン、ラミンB1およびHP1γがLBRのクロマチン-核膜結合に必要な領域に結合することが示された。この解析により、LBRとヒストンの相互作用によるクロマチンの直接的な結合と、LBRに結合するHP1γを介した間接的なクロマチンとの結合の両方により、LBRがクロマチンと核膜の結合を維持すると推察される。(2)クロマチン-核膜結合の制御がクロマチンの複製に影響を与えるかを明らかにするため、蛍光標識したdUTPを添加した卵抽出液中で初期胚型の核を形成させ、クロマチンの複製量を定量した結果、クロマチンの複製には影響を与えないことが示された。(3)当該年度の研究により、初期胚の核では、LBR以外の分子Aがクロマチン-核膜結合の維持に関与することを初めて見出し、体細胞と未分化な初期胚では、異なるクロマチン-核膜結合維持機構が働いていることを示した。この発見は、クロマチン-核膜結合のメカニズムとその生理的意義の解明にむけて大きな足掛かりとなると期待できる。

以上のことから我々は、ツメガエルの胚発生過程において、未分化性が維持され細胞周期の早い初期では、LBR以外の因子によるクロマチンと核膜の結合機構がはたらき、その後LBRによる体細胞型クロマチン-核膜結合に切り替わるという、クロマチン-核膜結合因子転換モデルを提唱した。当該年度は、当初の予定通り、LBRによるクロマチン-核膜結合に関わる基本的な分子を同定できたことに加え、クロマチン-核膜結合がクロマチンの複製に影響を与えないことを示した。クロマチン-核膜結合と核ラミナ構造の関連についても、LBRのドメイン欠損変異体を用いた解析により、クロマチン-核膜結合の維持そのものが初期胚型核の核ラミナ構造を変化させることを示した。また、現在進行中の解析において、LBRが分裂期における正常な核の分裂に影響を与えるという結果を得ており、クロマチン-核膜結合の制御が、核内においてどのような機能を担っているかの一端が明らかになりつつある。また、LBR以外のクロマチン-核膜結合因子を見出し、初期胚と体細胞で異なるクロマチン-核膜結合制御モデルを提唱できたことは、クロマチン-核膜結合の生理的意義の解明の大きな一歩である。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、当初の研究計画に従い、ツメガエル胚を用いてクロマチン-核膜結合が核内でどのような機能を担っているのかを明らかにする。LBRによる体細胞型のクロマチン-核膜結合が、ツメガエル初期胚での核分裂や、発生に必須な胚性遺伝子の転写活性化にどのような影響を与えるかを解明する。また、新たに見出された分子Aによる初期胚型のクロマチン-核膜結合が、初期胚の特徴である未分化性の維持や、早い細胞分裂にどのように寄与しているかも併せて明らかにしたい。
ラテックス重合による新しい分子刷り込み法-鋳型樹脂の表面構造の基礎的研究-

近年、分子認識を中心にして人工のホスト分子を積極的に設計・合成していく分野が急速に拡大している。我々の開発した新しい分子刷り込み法は、ラテックス粒子の表面一層に分子鋳型をつくる手法である。まず乳化条件と重合後のラテックス粒子の表面構造を系統的に関係づけるために、重合時に鋳型分子を加えない系においての基礎的検討を行った。樹脂のプロトン滴定の結果から、予想通りのpKaのブロード化が明確に確認された。これは官能基どうしが強く相互作用していることを示唆し、官能基が2次元的に存在する証拠の一つである。次に鋳型分子として電荷を持つ有機化合物であるアミノ酸誘導体を選び、実際に鋳型樹脂を合成した。L-Phe鋳型樹脂および非鋳型樹脂のL-Phe吸着能を比較した結果、鋳型樹脂はL-Pheに対して高い吸着能を有することが示された。このことより、鋳型樹脂の表面にはL-Pheを特異的に認識するサイトが存在することが示された。これまで、機能性界面活性剤としてオレイン酸を用いてラテックスを合成してきたが、重合中あるいは吸着挙動検討中に樹脂から脱離してしまう可能性があった。そこで確実に重合するビニル基を側鎖に有する機能性界面活性剤をデザインし、界面鋳型樹脂を合成した。しかし、これまでのオレイン酸を用いた樹脂とは明らかに異なる形態・性状をもつ樹脂ができた。界面活性剤がエマルション中で重合することによって、どのようなことが起こっているのかは不明だが、興味深い現象である。また分子刷り込み効果の新しい評価法として、膜電極型イオンセンサへの応用を試みた。機能性モノマーと有機カチオンとで塩を形成し、架橋剤とともに膜にしみ込ませ重合し、分子刷り込み膜を作った。このイオン感応膜は完全なネルンスト応答はしなかったものの、鋳型分子に対して効果的に応答した。本研究の遂行にあたって、まず乳化条件と重合後のラテックス粒子の表面構造を系統的に関係づけることが何としても必要である。したがって初年度である7年度は、鋳型ラテックスの開発研究はしばらくとどめ、重合時に鋳型分子を加えない系おいての基礎的検討を行った。機能性モノマーとしてオレイン酸を用いて、種々の条件で重合を行った。具体的には、仕込みの官能基量、重合時のpH、重合開始方法等を変化させた。これらの組み合わせにより合成した樹脂それぞれについてプロトン滴定、ゼータ電位測定、さらに金属イオン吸着試験等を行った。その結果、官能基量が増大するにしたがってpKaの上昇とブロード化が見られた。この結果は官能基が2次元的に存在することを間接的に確認したものと思われる。また、樹脂表面官能基量は重合時のpHに大きく影響を受けた。一般にpHが高い方が表面官能基量が増大する傾向にあるが、今後鋳型分子との錯形成をも考える際に最適pHを見いだす必要がある。樹脂のプロトン滴定の結果から、予想通りpKaのブロード化が明確に確認された。これは我々が用いる樹脂の大きな特徴であり、本研究の基盤をなすものである。しかしながら、pKaのブローグ化が予想以上の程度で起こったため、逆にプロトン滴定による表面官能基量の測定を困難にしている。

現在、別な手法による表面官能基量測定を検討中である。近年、分子認識を中心にして人工のホスト分子を積極的に設計・合成していく分野が急速に拡大している。我々の開発した新しい分子刷り込み法は、ラテックス粒子の表面一層に分子鋳型をつくる手法である。初年度は、エマルションの安定性や重合条件に関する基礎的検討、および得られた樹脂の基本的性質に関する知見を得るために、鋳型分子を加えない系で重合を行った。本年度は前年度に行った基礎的検討結果を踏まえた上で鋳型重合を行い、その樹脂の吸着挙動について検討を行った。ラテックス合成は前年度と同様に、カルボキシル基を持つ機能性モノマーであるオレイン酸と二官能性モノマーであるジビルベンゼンを、水中で超音波照射によりエマルションを形成させてから重合した。鋳型分子としては電荷を持つ有機化合物であるアミノ酸誘導体を選んだ。合成したL-Phe鋳型樹脂および非鋳型樹脂のL-PheOMe吸着能を比較した。その結果、L-Phe鋳型樹脂は非鋳型樹脂に比べ、L-PheOMeに対して高い吸着能を有することが示された。このことより、L-Phe鋳型樹脂の表面にはL-PheOMeを特異的に認識するサイトが存在することが示唆された。次に、L-Phe鋳型樹脂によるアミノ酸認識における基質特異性について検討するために、鋳型分子と構造の異なるL-ValOMeの吸着特性を調べた。その結果、L-Phe鋳型樹脂は非鋳型樹脂よりも、L-ValOMeに対しては低い吸着能しか有していないことが明らかとなった。したがって、L-Phe鋳型樹脂はL-Pheを選択的に認識することが示された。さらに、この樹脂がPheの光学異性体を認識するかについても検討を加えた。しかしながら、L体とD体の間に吸着量の顕著な差は観測できず、今回行った重合条件では光学認識能を持つ鋳型樹脂を得ることはできなかった。前年度までは、カルボキシル基を持つ機能性モノマーであるオレイン酸と二官能性モノマーであるジビニルベンゼンを用いてラテックスを合成してきた。しかし、オレイン酸の二重結合は重合には直接関与しないため、重合中あるいは吸着挙動検討中に樹脂から脱離してしまうことがあり、樹脂性能の評価に支障をきたしていた。そのため今年度は、確実に重合能をもつスチレン誘導体を側鎖に有する機能性界面活性剤をデザイン、合成した。カルボン酸型、リン酸型の2種類の機能性界面活性剤を合成して、界面鋳型樹脂を合成した。しかし、これまでのオレイン酸を用いた樹脂とは明らかに異なる形態・性状をもつ樹脂ができてしまった。界面活性剤がエマルションの中で重合することによって、どのようなことが起こっているのかは不明だが、きわめて興味深い現象である。また、今年度は新たに4級アンモニウム塩型の機能性モノマーをデザインし合成した。これにより、これまでターゲットとしてきたカチオンだけでなく、アニオンを鋳型とすることが可能となる。具体的にはオレイルアミンをN-メチル化して3級アミンにした後、p-ビニルベンジルクロリドで4級アンモニウムエンにした。
単純分化モデル放線菌におけるプロテアーゼ・インヒビター相互作用系

当初の研究実施計画にしたがい、まず約20種のSSI様インヒビター(SIL)生産菌の培養上清より精製単離したSILタンパク質の全一次構造決定と阻害特性の解析を行った。その結果、SSIの機能構造を形成する上で重要と考えられた部分は高度に保存されていることがわかった。また、標的プロテアーゼの基質特異性と阻害反応部位近傍の配列との間に強い相関性のあることがわかった。さらに、インヒビターの構造相同性と既知の生産菌種間の近縁関係と良い対応があったので、SILインヒビターの構造相同性を利用し、最大節約法と近隣結合法を用いて進化系統樹を作成した。次に、SSI消失変異株を取得したところ、胞子形成能の低下、生育速度の低下、プロテアーゼ生産の増大など多面的形質の変化が観察された。そこで、SSIと相互作用する菌体外の内因性標的プロテアーゼをアフィニティーカラムにて複数単離した。その一つ、SAM-P20の遺伝子クローニング、塩基配列決定を行った。その結果、推定アミノ酸配列が既知のS.griseus proteaseAおよびBのそれらと高い相同性のあることがわかった。また、組換え大量生産により得た完全精製SAM-P20の酵素化学的解析を詳細に行った。特筆すべきは、基質特異性がキモトリプシン様である上に、トリプシン様の性質も合わせ持つ点である。また、SAM-P20のプロテアーゼ活性は明らかにSSIによって阻害を受けることがインピトロ実験において明らかとなっった。今後は、SAM-P20とSSIとの複合体形成の詳細な解析を実施する予定である。他の内因性標的酵素についても同様の研究を推進していくことを考えている。
アミノ酸窒素同位対比で解く湖沼生態系構造の変遷 : 新たなる食物網解析手法の提案

「アミノ酸化合物の窒素同位体比」による水域生物の食物網解析手法について、化学固定保存の影響が分析誤差の範囲内であり、標本試料からの生態系構造復元が可能であることを確認した。また実際の湖沼・河川生態系生物への応用研究により、長期観測を行わずとも、数匹の魚類試料の採取・分析により、その魚類の栄養段階の推定が可能であることを示した。本研究の目的は「アミノ酸化合物の窒素同位体比」による,水域生物の食物網解析手法の確立である。アミノ酸化合物の窒素同位体比の生態学的利用に関しては,既に一次生産者(栄養段階(TL):1)と一次消費者(TL:2)の生物に関しては,McClelland & Montoya(2002)が培養プランクトンで,Chikaraishi, et. al.(2007)が天然環境中の底生性生物が,(A)これらの水棲生物種問でアミノ酸種間の安定同位体比分布のパターンが類似しており,(B)特定のアミノ酸種において一次消費者でのみ高い値を示す(捕食による15N濃縮がある),このことから(C)アミノ酸の窒素同位体比から「栄養段階の算出」が行えるであろうことを示している。本年度は予め栄養段階の明らかな培養/天然生物(植物プランクトン・動物プランクトン・魚類)についてアミノ酸化合物レベル同位体比を測定し,TL3以降の高次消費者(魚類)においても(A)(B)が成立し,その濃縮率もほぼ一定であることをあきらかと示した。またホルムアルデヒドやグルタールアルデヒドによる標本保存が,アミノ酸化合物レベル同位体比への影響について実験的を行い,固定の影響は分析誤差の範囲内であり,化学固定された標本試料への応用は可能であるとの結果を得た。本手法により,数年から数十年前の生物試料の栄養段階が復元できれば,既に存在しない過去の湖沼生態系の構造解析など,これまでにない研究分野への可能性を広げるものと期待される。本研究の目的は「アミノ酸化合物の窒素同位体比」による、水域生物の食物網解析手法の確立である。アミノ酸化合物の窒素同位体比の生態学的利用に関しては、既に一次生産者(栄養段階(TL):1)と一次消費者(TL:2)の生物に関して、(A)水棲生物種間でアミノ酸種間の安定同位体比分布のパターンが類似し、(B)特定のアミノ酸種でのみ捕食による15N濃縮がある、(C)特定のアミノ酸窒素同位体比分布から「栄養段階の算出」が行えることが示されている。昨年度は栄養段階の明らかな培養/天然生物(植物プランクトン・動物プランクトン・魚類)を用いて、TL3以降の高次消費者(魚類)での本手法の正確性と、化学固定保存の影響が分析誤差の範囲内であり、標本試料からの生態系構造復元が可能であることを確認した。本年度は、さらにバイカル湖で過去50年間に採取されたサケ科魚類ウロコ、1995年に採取された沖帯生態系試料を測定し、バイカル湖生態系内の窒素を中心とした捕食生態系を再現し、過去の生態学的な観察研究で得られた知見とのその整合性を確認した。また、琵琶湖流入河川では、アミノ酸窒素同位体比法による魚類の栄養段階と一次生産者窒素同位体比の復元を行った。この結果、琵琶湖の一部河川で観測されてきた、魚類の全窒素同位体比における顕著な15N濃縮の原因が、これまで考えられてきたような、環境変動による魚類の食性変化(栄養段階の上昇)ではなく、河川水中の無機態窒素同位体比の変化であったことを明らかとなった。これは従来の全窒素法では長期にわたる観察と、多種試料の採取・測定を必要とするが、アミノ酸手法を用いることで、数匹の魚類試料の採取・分析により明らかにすることが可能となった。本手法の有用性と今後への可能性を端的に示す結果であると評価している。
変動荷重下における粗い転がり接触面の油膜形成に関する研究

既設の二円筒試験機に油圧加振機を取り付け、変動荷重を発生させて転がり-滑り接触下の油膜形成状態を測定して、従来十分に解明されていなかった動荷重下の部分的EHL特性を調べた。結論は以下のとおりである。(1)油膜形成に及ぼす荷重振幅の影響、荷重波形と油膜電圧の相互相関係数の測定結果に、スクイズ作用の効果が確認された。(2)長時間の連続運転により、ピッチングの発生状況との関係を調べた結果スクイズ効果のない荷重減少時における油膜破断により表面の荒れが生じ、微細なき裂が発生し、さらにピットに進展する様子が、回転に同期させた荷重変動を加えることによって観察された。(3)整数回転数比においては、表面粗さの転写によるミクロ形状の一致性の向上がなじみによる油膜形成の主原因であることが、変動荷重下においても確認された。(4)三次元粗さ測定とその統計的解析により、非整数回転数比においても、接触する複数の相手面位置と平均的になじみが起こり、同条件の位置ではミクロ形状の相互相関値が高くなっていることが明かとなった。(5)ピッチング発生機構との関連においては、表面粗さを有する円筒面どうしが接触するときの応力解析報を考案し、突起接触による応力集中状態の推定を可能とした。(6)平歯車の運転試験を行い、動荷重と密接な関係にある円周方向振動加速度と油膜形成状態を示す歯面間電圧の相互相関係数を計算して、二円筒試験結果と対応する結果が得られている。(7)フェログラフにより二円筒試験においてサンプリングした潤滑油の分析を行い、運転の経過との関連を調べた。本研究では細かい正常摩耗粉が大部分であった。1.二円筒試験:既設の二円筒試験機に本年度購入した油圧加振機を取り付け,変動荷重下で電気抵抗法により油膜形成状態を測定できる試験機に改造した.この試験機を用いて正弦波状の変動荷重が油膜形成あるいは突起間干渉状態に及ぼす影響を調べた.その結果得られた主な知見は次のとおりである.(1)平均荷重と荷重振幅を一定とし周波数を220Hzの範囲で変化させた場合,周波数とともに円筒間の平均電圧はわずかに上昇する(油膜形成状態が良くなる)けれども,最大荷重時の油膜破断率はほとんど変化しない.(2)最大荷重一定の条件で平均荷重と荷重振幅を変えたときの最大荷重時の油膜形成状態を比較した結果,荷重振幅の大きいほえが油膜形成がわずかながら良好になった.これはスクイズ作用の影響と思われる. (3)変動荷重下では,油膜破断箇所が荷重のピーク付近に局所化する傾向がはっきり認められる. (4)荷重波形と油膜電圧の相互相関関数を測定することにより,両者間に明確な相関が認められること,正規化した相互相関係数は絶対値最大のところで-0.3前後の値を示し,その時間的ずれから荷重最大となってからわずかに遅れて油膜波断が起こる傾向があることなどが確認された.2.歯車試験:電気抵抗法による油膜形成状態とともに,動的歯元ひずみ,円周方向振動加速度などを同時にモニターしながら平歯車の負荷運転試験を行い,円周方向振動加速度と歯面間電圧の相互相関係数を測定・計算して-0.3程度の値を得ており,上記の二円筒試験結果とよく対応する結果が得られている.3.表面粗さの統計的解析:3次元粗さ測定機を用いて,歯車駆動の二円筒転がりー滑り接触試験片および平歯車歯面のなじみ状態を調べ,なじみによる油膜形成の特徴の一端を解明した.4.フェログラフによる摩耗粉の観察:面の荒れ具合と摩耗粉の出具合の関連が認められているが,さらに検討中である.

1.二円筒試験:なじみの生じにくい高硬度の浸炭焼入れ材を用いた前年度の実験に引続き、なじみが生じる中硬度の焼入れ焼戻し材(Hv400XHv300)を用いてピッチング発生までの油膜形成状態に及ぼす変動荷重の影響を調べた。その結果得られた主な知見は次のとおりである。(1)二円筒を1/1の歯車で駆動し、回転に完全同期した(1回転を周期とする)変動荷重を加えた場合、表面粗さの転写により油膜形成が改善され、高負荷域では低負荷域より早く転写が起こるので、油膜形成状態は運転初期には高負域の方が良好になるが、時間の経過とともに負荷状態にかかわらず全周にわたってほぼ一様になる。(2)変動荷重下よりも、その変動荷重の最大荷重に相当する静荷重下の方が油膜形成状態は早期に良好になる。(3)1/1歯車駆動で7/8回転を周期とする変動荷重の場合には、転写状態がほぼ一様になり高負荷時での油膜形成状態は低負荷時のそれより劣化しているのが観察される。(4)29/28の歯車駆動で回転に完全同期の変動荷重下では、1/1駆動に比べ油膜形成は著しく不良で、早期にピッチングが発生ずる。(5)ピッチングの発生箇所は、回転に同期した変動荷重下では最大負荷点の前後であった。2.表面粗さの統計的解析:3次元粗さ測定機の出力をAD変換しパソコンに取り入れて解析した結果、1/1と29/28の駆動状態によってなじみ後のミクロ形状特性に著しい相違が生じていることが確認された。とくに、1/1の転写状態については、相対応する接触位置を一致させて両面の3次元形状を合成することにより、相互相関を考慮した粗さの数値として定量的に把握することが可能となった。3.歯車試験:前年度に引続き動荷重下の油膜形成状態を調べている。4.フェログラフによる摩耗粉分析:二円筒試・歯車試験の潤滑油についてフェログラムをとり、なじみの経過との対応を調べている。二円筒試験によって、焼き入れ焼き戻し鋼どうしの組合せ(Hν400×Hν300)と焼き鈍し鋼との組合せ(Hν400×Hν200)を用い、加振数2/回転および20/回転で低硬度材の回転に周期させた変動荷重を負荷し、ピッチング発生までの油膜形成状態、荷重および摩擦力変動、形状変化を計測し、相互の関連を調べた。その結果得られた主な知見は次の通りである。1)純ころがりの場合には最大荷重の位置で凹、最小荷重の位置で凸の変形を生じたが、滑りを与えた場合には、凹の位置が最大荷重から最小荷重への中間に、凸の位置が最小荷重から最大荷重への中間に移動した。滑りの場合、油膜の破断が荷重減少域に生じており、接線力変動の最大となる位置およびピッチングの発生も凹の位置と一致している。厳しい突起間干渉がスクイズ作用の働かないところで生じた結果と推察される。2)最大荷重が塑性流動を起こす荷重を越えるような場合、円筒面上の一部で塑性流動が起こることになるので、極めて特徴的な三次元的な形状変化が見られた。ピッチング形状と類似性があり、今後の研究によってピッチング発生機構の解明の糸口になる可能性がある。3)表面粗さの統計的解析により、非整数回転数比(29/28)のときも、1/1における転写ほどではないが、ミクロ形状の一致性の向上により油膜形成状態の改善(なじみ)が起こっていることが確認された。4)表面粗さの存在する円筒どうしの接触による弾性接触応力解析法を考案し、ピッチング発生時の粗さ突起の接触による応力集中状態の推定が可能となった。5)フェログラフによる摩耗分析も試みたが、正常摩耗状態のため、条件による有意差は認めがたい。
電荷移動・光制御技術を駆使した高性能エレクトロクロミックデバイスの創出

メタロ超分子ポリマーを用いたECデバイスは、可逆的な酸化還元反応を利用した表示デバイスであり、用いる有機配位子と金属イオンの組み合わせで、その電荷移動吸収に基づく多様な色を呈し、±3V以下の電圧で駆動させることができる。メタロ超分子ポリマー膜自体は、10万回のサイクル特性が確認されているが、ECデバイスは数百回程度にとどまっていた。本研究では、デバイス劣化の要因を解明し、デバイスの作製プロセスおよび素子構造を最適化することで、室温ならびに高温環境下においても優れたサイクル特性を示すECデバイスの開発を行った。まず、室温下で300回繰り返し動作させたデバイスを分解し、得られたポリマー膜付きITO基板と対極のITO基板の表面分析をXPS法により行ったところ、解析結果からポリマー膜の劣化はほとんどないことが確認された。一方、対極のITO基板表面上に水酸化インジウムと微量の水酸化リチウムが存在していることが明らかとなった。この結果から、水の混入と対極のITOの還元劣化による水酸化物の形成がデバイス劣化の要因の一つであることがわかったため、次に電解質層と対極電極との間に対極物質層として導電性高分子であるPEDOT:PSSを検討した。その結果、繰り返し通電による対極のITOの劣化を抑制することに成功し、室温下において1000回以上のサイクル特性を得ることができた。さらに、高温動作を可能にするために、不揮発性、難燃性なイオン液体を含む電解質物質を開発し、これを用いたPolyFeおよびPolyRuベースのECデバイスにおいて温度と湿度を制御できる恒温チャンバーを用いた60°C80°Cの雰囲気でも100回の安定した繰り返し駆動を示し、室温まで冷ました後もコントラスト比の低下が抑制された良好なエレクトロクロミック動作を示した。29年度が最終年度であるため、記入しない。