hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
塩類化防止と農耕地保全を同時達成するキャピラリーバリア地盤の開発と最適構造の提案

半乾燥地における塩類集積防止の対策工の1つとして礫層と砂層を重ねたキャピラリーバリア地盤(以下,CB地盤と記す)がある.半乾燥地の乾燥砂は施工時の振動等で礫粒子の間隙に混入しやすく,層境界面を短・長期的に保持することが困難である.筆者らは,この課題に対し礫材の代替材として破砕貝殻を用いることで,CB機能を保持したまま乾燥砂が破砕貝殻層の間隙内へ混入することを同時に防止することを明らかにした.しかし,破砕貝殻を用いた場合,貝殻粒径により水分特性曲線が異なるため,保水性を有する微粒子分を含む破砕貝殻層で構築したCB地盤は水分(塩分)の上昇遮断機能を低下させる可能性がある.本研究は,微粒子分を含む破砕貝殻層を用いたCB地盤の長期に渡る毛管上昇の遮断効果を室内実験によって観察すると共に,供試体内の水分挙動の数値解析を行った.鉛直一次元円筒装置を用いた実験を実施し,長期間に渡る水分上昇遮断機能の安定性を検証すると共に,実験結果を数値解析を用いて再現することで,貝殻型CB地盤の毛管上昇遮断効果の長期予測の妥当性およびHYDRUS-2Dの適用性を検証した.その結果,以下の知見が得られた.1)塩類集積防止工として,重機による転圧破砕時の粒度分布を想定した破砕貝殻層で構築したCB地盤は,毛管上昇遮断効果を十分に発揮し,破砕貝殻層を設けることで塩類集積の抑制・防止効果は長期に渡って発揮されることを実験的に明らかにした.2) HYDRUS-2Dを用いた数値解析により,毛管上昇遮断効果の確認実験の再現を行った結果,実験にて破砕貝殻層によって水分上昇遮断効果が約9ヶ月間発揮され続けた結果を再現できた.また,HYDRUS-2Dの長期予測可能であることを実証した.その上で,社会実装を想定した解析期間として,30年にした場合でも水分上昇遮断効果は維持されており恒久的に機能することを明らかにした.近年,人口増加に伴う水・食料の自給問題が大きな課題となっており,とりわけ塩類化の問題は世界100カ国以上で発生している.塩類化が発生する地域では,持続的な農業に適した土地が少なく,未熟土の砂質土壌も農地として利用するなど,世界の水・食料問題にも繋がる地球規模の問題である.塩類化の発生が比較的多い半乾燥地域は,潜在的な農業生産能力が高いことから,農業に利用できれば食料問題の解決に貢献できると考えられる.半乾燥地における塩害防止策の1つとして,礫層(粗粒土層)とその上に砂層(細粒土層)を重ねた地盤であるキャピラリーバリア(CB)が有効である.しかし,半乾燥地における乾燥砂は,下部礫材の間隙に混入しやすく,層状地盤の層境界面の長期的な安定性の確保が困難である.筆者らは,この課題に対し,礫代替材に扁平な破砕貝殻を用いることで,CB機能(降雨浸透水の遮断・貯留効果)を保持したまま,乾燥砂の下部粗粒材の間隙への混入も同時に防止できる貝殻型CBを見出した.本研究では,礫代替材として破砕貝殻を用いた貝殻型CBの多機能効果の内,1塩分上昇遮断効果と2破砕貝殻から溶出したカルシウムが植物の発芽・生育に及ぼす影響について実験的に明らかにした.加えて,破砕貝殻は,扁平形状等の特性を有するため,植物根の侵入を防止できる可能性がある.礫層や貝殻層の敷設位置は,植物根の長さに合わせ選定可能であるが,深くなるほど掘削費用が大きくなり,また無数にある植物の植物根長さを事前に把握することは極めて困難である.このことから,植物根の侵入を防止できれば,植物根の長さに影響されることなくCBの埋設位置を設定できるため,合理的な埋設位置の設定が可能となる.以上より,礫型CBと貝殻型CBにおける,礫層及び貝殻層への植物根の侵入特性と植物根侵入がCB機能である遮断・貯留機能に及ぼす影響について明らかにした.室内実験による破砕貝殻の透水性・SWCC等については,粒度ごとの特性を把握したが,溶質物質の移動特性については定性的な評価に止まり,定量的な評価についてはH29年度中に実施する予定である.また,破砕貝殻を用いた塩分遮断効果については,新潟大学の圃場でのフィールド実験により検証することができた.しかし,破砕貝殻の粒度と塩分遮断効果の関係についてはH29年度に実施することとなった.更に,ミズナを用いたフィールド実験(破砕貝殻を用いたキャピラリーバリア)では,破砕貝殻から溶出したカルシウムにより,植物(ミズナ)生育への影響を把握することができた.なお,土壌酸度の改質効果については必要性を検討した上で,H29年度に実施する計画である.また,HYDRUS-2D(または,HYDRUS-1D)を用いた貝殻型キャピラリーバリアの塩害防止効果については,解析結果で再現することができたものの,定量的な塩分移動評価には至っていない.H29年度に溶質物質(塩分,カルシウム分)の移動特性を定量的に把握できれば,数値解析による評価も可能性であることがH28年度の検討で確認できた.以上より,一部については定量的な評価まで至っていないものの,当初計画していた研究課題については,実験および解析共に「概ね順調に進展している」ものと言える.H29年度は、大きくは2つの事項について課題解決のための実験的研究を実施し、以下の知見を得た。

1)半乾燥地における塩類集積防止の有効な対策工の1つとして、礫層とその上に砂層を重ねたキャピラリーバリア地盤(以下,CB地盤と記す)がある。半乾燥地における乾燥砂は、乾燥や施工時の振動等で下部の礫粒子間に混入しやすく、層状地盤を短長期的に保持することが極めて困難である。この課題に対し、礫材の代替材として破砕貝殻を用いることで、CB機能を保持すると共に上部の砂が下部の破砕貝殻内へ混入することも同時に防止できることを明らかにした。しかし、礫代替材として破砕貝殻を用いた場合、破砕貝殻の粒径により土壌水分特性曲線が大きく異なるため、CB地盤による塩分(水分)上昇遮断機能が異なる可能性がある。本研究では、破砕貝殻の粒径に着目し、特に2mm未満の破砕貝殻の微粒子分が塩分(水分)上昇遮断機能に及ぼす影響を実験結果を基に明らかにした。2)キャピラリーバリア(以下,CBと記す)は、廃棄物最終処分場閉鎖時の降雨浸透制御時の覆土として採用されている。加えて、中間貯蔵施設等の覆土としても適用が検討されている。しかし、CBの施工事例は比較的少なく、CBを構成する細粒土層とその下部の粗粒土層に適した各材料については明らかにされているとは言い難い。特に、細粒土はCBの限界長に大きな影響を及ぼすため、CBの限界長を最長化するために適した細粒土を明確にしておくことは重要である。本研究では、CBの限界長を最長化するために適した細粒土を、Steenhuisらの限界長推定式と材料特性(透水性,保水性,粒度)を基に明らかにした。その上で、選定した細粒土を用いた大型土槽実験結果を基に選定材料の妥当性を実証した。加えて、大型土槽実験によるCB限界長の測定値を基に、Steenhuis推定式の適用性についても明らかにした。H29年度は、主に以下の2項目についての研究計画を立案し、実験・解析などを実施した。1)塩害防止及び農耕地保全に適した破砕貝殻の粒度特性と同時達成に適した貝殻CB仕様の確立「キャピラリーバリア地盤の塩分上昇遮断機能に及ぼす破砕貝殻微粒子の影響」および「キャピラリーバリア地盤の限界長に着目した細粒土選定に関する研究」と題した研究成果を査読論文として仕上げた。これらにより、当初計画通りに、塩害防止及び農耕地保全に適した破砕貝殻の粒度特性と同時達成に適した貝殻CB仕様などを明確にすることができた。2)貝殻CBの(土/水/空気/溶解物質)連成挙動を精度良く再現できる解析コードの開発・高度化HYDRUS-1Dを用いて、塩分上昇挙動およびカルシウム上昇挙動を解析し、実験結果と比較検討を実施した。その結果、短期的な挙動予測は再現できるものの、長期的な挙動予測では実験結果と大きく異なる結果が得られた。このことから、塩類化の長期予測を行うことは必要かつ重要であることから、H30年度は長期的な水/溶質移動予測が精度良く行える解析パラメータ等について研究を進める。加えて、大型円筒実験や予定しているフィールド実験で得られた長期的な実測データを検証用データとし、解析コードの信頼性向上を図る。半乾燥地における塩類集積防止の対策工の1つとして礫層と砂層を重ねたキャピラリーバリア地盤(以下,CB地盤と記す)がある.半乾燥地の乾燥砂は施工時の振動等で礫粒子の間隙に混入しやすく,層境界面を短・長期的に保持することが困難である.筆者らは,この課題に対し礫材の代替材として破砕貝殻を用いることで,CB機能を保持したまま乾燥砂が破砕貝殻層の間隙内へ混入することを同時に防止することを明らかにした.しかし,破砕貝殻を用いた場合,貝殻粒径により水分特性曲線が異なるため,保水性を有する微粒子分を含む破砕貝殻層で構築したCB地盤は水分(塩分)の上昇遮断機能を低下させる可能性がある.
植物形態の環境刺激応答におけるホメオドメイン蛋白質の役割

植物の形態形成は個体発生のプログラムにより規定されているだけでなく、環境からの刺激によっても大きく影響を受ける。これら多元的な要因からのシグナルは形態形成過程においてどのように統御されているのであろうか。本研究では、モデル植物シロイヌナズナの転写因子ATHB-1およびATHB-2に焦点をあて、それぞれが中心となる転写制御ネットワークを解析し、環境刺激応答と形態形成の係わりを明らかにすることを試みた。まずATHB-1およびATHB-2を中心とする転写制御ネットワークの解析をおこなうために、それぞれの転写因子の転写活性化能が人為的に制御され得るキメラ蛋白質遺伝子(HDZip1-VGおよびHDZip2-VG)を作成し、形質転換シロイヌナズナに導入した。これらの形質転換体を利用してATHB-1およびATHB-2の転写ネットワークの下流の遺伝子および直接の標的遺伝子を検索したところ、ATHB-2が自分自身の遺伝子を認識し発現の自己調節を行っていること、およびATHB-5がATHB-1下流の転写制御ネットワークに組み込まれていることなどが明らかになった。さらにATHB-1およびATHB-2を異所的かつ構成的に発現する形質転換体およびアンチセンス手法により内在性遺伝子の発現が抑制された形質転換体を作製し、それらの形態を観察した。その結果、ATHB-1が葉の形態形成の制御に関わっている転写活性化因子であること、ATHB-2自身が転写抑制化因子として働いている可能性が高いこと、ATHB-2による胚軸伸長の制御はPhyBによる赤色光条件下での胚軸伸長抑制の経路とは別の作用点をも有しshadeavoidance反応に強く係わっていることなどが明らかになった。シロイヌナズナのATHB-1およびATHB-2はHD-Zip遺伝子ファミリーに属するホメオボックス遺伝子である。ATHB-1は葉の形態形成過程に係わっていること、またATHB-2は胚軸の伸長や植物個体全体の成長速度に関与し、近赤外光により転写レベルで制御を受けていることが明らかになっている。さらにシロイヌナズナの他のHD-Zip遺伝子であるATHB-7が環境応答に係わる植物ホルモンであるABAに応答して発現制御を受けていることが報告された。このようなことから、ATHB蛋白質群は植物の環境応答と形態形成の間を橋渡しする役割を担う転写因子ではないかと考えられる。本研究ではATHB-1およびATHB-2の改変遺伝子、HDZip1-VP16-GRおよびHDZip2-VP16-GRを作成しシロイヌナズナに導入した。HDZip1-VP16-GRを有する形質転換体では、子葉および葉の短軸方向における伸長阻害、暗所における子葉および葉の展開など、葉の形態形成に関する変化がグルココルチコイドの添加により誘導された。HDZip-2-VP16-GRを有する形質転換体では、明所、暗所ともに胚軸および葉柄の伸長阻害および水平方向への肥大成長が誘導的に観察された。これに対してATHB-2そのものを過剰発現する形質転換体では、逆に胚軸および葉柄の過度の伸長が観察された。このことからATHB-2自体は負の転写制御因子として働いているのではないかと推測される。ATHB-2を過剰発現する形質転換体では、葉柄の角度が高くなるなど、野性株を白色光+近赤外光の条件下で生育させたときに見られる形態も観察された。このことからATHB-2はシロイヌナズナのshade avoidance反応における形態の制御に関与していることが示唆された。植物の形態は個体発生のプログラムにより規定されているだけでなく、環境からの刺激によっても大きく影響を受ける。

これら多元的な要因からのシグナルは形態形成過程においてどのように統御されているのかを探るため、モデル植物シロイヌナズナの転写因子ATHB-1およびATHB-2に焦点をあて、それぞれが中心となる転写制御ネットワークを解析し、環境刺激応答と形態形成の係わりを明らかにすることを試みた。ATHB-1およびATHB-2の転写活性化能が人為的に制御され得るキメラ蛋白質遺伝子(HDZip-VGおよびHDZip2-VG)が作成され、それら遺伝子が導入された形質転換シロイヌナズナが得られた。これらの形質転換体を利用してATHB-1およびATHB-2の転写ネットワークの下流の遺伝子および直接の標的遺伝子を検索したところ、ATHB-2が自分自身の遺伝子を認識し発現の自己調節を行っていること、およびATHB-5がATHB曲-1下流の転写制御ネットワークに組み込まれていることなどが明らかになった。さらにATHB-1およびATHB-2を異所的かつ構成的に発現する形質転換体およびアンチセンス手法により内在性遺伝子の発現が抑制された形質転換体を作製し、それらの形態を観察した。その結果、ATHB-1が葉の形態形成の制御に関わっている転写活性化因子であること、ATHB-2自身が転写抑制化因子として働いている可能性が高いこと、ATHB-2による胚軸伸長の制御は、PhyBによる赤色光条件下での胚軸伸長抑制の経路とは別の作用点をも有しshadeavoidance反応に強く係わっていることなどが明らかになった。
放送型暗号通信システムにおけるグループ鍵管理方式に関する研究

本研究では,グループ鍵共有という極めて困難な問題を包含する放送型暗号通信システムにおけるグループ鍵管理方式を実現するために,公開鍵リストが不要なID情報に基づく暗号系に着眼した.またユーザのID情報の集合に樹構造(tree structure)を導入することにより,秘密鍵の個数が指数関数的爆発を生じることなくユーザのグループを指定して,ID暗号系によりグループの共通鍵を配送するという独創的な発想に基づき,上記の極めて困難な問題の解決を試みる.まず本年度は,結託閾値がなくセンタの計算負荷の軽い理想的なID情報に基づく鍵共有法の研究を行った.素因数分解問題の困難さを安全性の根拠とし,多項式オーダーの時間で容易に解ける離散対数問題を2回解いて,それらの解を合成することにより各ユーザの秘密情報が容易に生成できて,またユーザ間の共通鍵の生成はただ1回の冪乗演算で実行できるという,画期的なID情報に基づく鍵共有法と暗号系の実現法の開発に成功した.本研究では,グループ鍵共有という極めて困難な問題を包含する放送型暗号通信システムにおけるグループ鍵管理方式を実現するために,公開鍵リストが不要なID情報に基づく暗号系に着眼した.またユーザのID情報の集合に樹構造(tree structure)を導入することにより,秘密鍵の個数が指数関数的爆発を生じることなくユーザのグループを指定して,ID暗号系によりグループの共通鍵を配送するという独創的な発想に基づき,上記の極めて困難な問題の解決を試みる.まず本年度は,結託閾値がなくセンタの計算負荷の軽い理想的なID情報に基づく鍵共有法の研究を行った.素因数分解問題の困難さを安全性の根拠とし,多項式オーダーの時間で容易に解ける離散対数問題を2回解いて,それらの解を合成することにより各ユーザの秘密情報が容易に生成できて,またユーザ間の共通鍵の生成はただ1回の冪乗演算で実行できるという,画期的なID情報に基づく鍵共有法と暗号系の実現法の開発に成功した.
Ａ型ボツリヌス毒素は、尿路のＴＲＰイオンチャネルを制御するか？

尿路上皮から分泌されたATPには初期尿意を引き起こし、膀胱コンプライアンスを増加させる。われわれは、尿路上皮が開口放出によってATPを細胞外に分泌していることを証明した。このようなATPの開口放出はVNUT(a vesicular nucleotide transporter)によって制御されている。たとえば、VNUT-KOマウスは初期尿意が欠如し、膀胱コンプライアンスが低いために頻尿であり、排尿する場所が一定しない。ヒトの膀胱内圧測定のパラメータのなかで、膀胱上皮でのVNUTmRNAの発現と相関関係のあるのは初期尿意のみで、負の相関を示した。尿路上皮に発現するイオンチャネには、ENaC、各種TRPチャネル、ASICsなどがある。TRPV4が伸展刺激に対して強く反応し、求心性伝達機構に重要と考えられるATPの分泌に関与することを証明した。尿路上皮がATPを分泌し膀胱機能を制御するが、このATPの分泌機序は開口放出であり、それを制御する機構のひとつがVNUTであることも証明した。培養尿路上皮細胞の弱い伸展によって起こるATPの放出は、膀胱内圧測定上の初期尿意を起こしている可能性がある。尿路上皮から分泌されたATPには2つの機能があるが、尿路上皮由来のVNUT依存性のATP分泌は、蓄尿相初期において膀胱機能を独立して制御する因子であると考えられる。マウス膀胱組織において発現するATP受容体P2Y受容体各サブタイプMrnaはP2Y1.2.6.12.14であった。P2Y6KOマウスは著しい頻尿を認めた。また膀胱内圧測定上、WTと比較して膀胱容量、膀胱コンプライアンスは共に有意に少なかった(p<0.05)。P2Y6受容体は蓄尿・排尿機能に関して、重要な役割を担っていることが示唆された。Piezo1はマウス膀胱に発現する新たな機械的刺激感受性チャネルの候補である。膀胱上皮にはPiezo1が発現しており、伸展刺激に応答して細胞内Ca2+濃度調節行い、情報伝達物質であるATP放出に関与することを実証した。以上の研究結果からPiezo1は膀胱上皮細胞におけるメカノセンサーとして機能し、求心性シグナル伝達のkeymolecularのひとつであると考えられる。今後は、TRP、VNUT、PIEZO、P2Yの各種病態における意義、相関関係などについて、検討を行う。尿路上皮がATPを分泌し、様々な膀胱機能を制御する。しかしながら、このATPの分泌機序は不明である。このATPが、蓄尿相初期における様々な膀胱機能の調節をしている。培養尿路上皮細胞は、いくつかのATP分泌機序を有することが知られているが、弱い尿路上皮の伸展によって起こるATPの放出は、膀胱内圧測定上の初期尿意を起こしている可能性がある。尿路上皮から分泌されたATPには2つの機能があり、いわゆる初期尿意を引き起こすこととおよび膀胱コンプライアンスを増加させるように尿路上皮に作用している。結論として、尿路上皮由来のVNUT依存性のATP分泌は、蓄尿相初期において膀胱機能を独立して制御する因子であると考えられる。以上の研究結果からPiezo1は膀胱上皮細胞におけるメカノセンサーとして機能し、求心性シグナル伝達のkey molecularのひとつであると考えられる。時計遺伝子のうちClockをコードする遺伝子に突然変異をきたしたマウスで、野生型に比較し夜間頻尿・夜間多尿の表現型を示す事を初めて見出した。変異マウスは野生型と比較し体重などの身体的特徴・昼夜の行動パターン、総尿量などに変化がないにも関わらず、ヒトと類似した夜間頻尿・夜間多尿パターンを呈する。本発明のマウスを用いる事により、夜間頻尿・夜間多尿の病態解明の一助となり、治療薬の評価系にも適している。泌尿器科学2013年度には、膀胱におけるメカノセンサーとしてのPiezo1の機能と局在を証明し、J Biol Chemにacceptされた。当初の目的である「1)BTX-Aの膀胱壁内投与によって、膀胱上皮細胞、上皮下の神経細胞、および間質細胞のTRPイオンチャネルの発現が変化するか?

2)BTX-Aの膀胱壁内投与によって、膀胱上皮細胞、上皮下の神経細胞、および間質細胞からの伝達物質の産生が変化するか?」という疑問を解明するために、まず尿路上皮細胞におけるTRPの機能、TRP産生するATPの作用機序、分泌機序についての検討を行った。その結果、新規分子であるVNUTの膀胱蓄尿機能における重要性を示唆するデータを得た。ヒト膀胱平滑筋細胞、上皮細胞培養系、上皮下に存在する間質細胞(筋繊維芽細胞)の培養系の作成を行う。ヒト組織;インフォームドコンセントを得た上で、手術の際に摘出した下部尿路組織を用いる。通常のexplant culture法によって作成する。上皮下に存在する間質細胞(筋繊維芽細胞)の培養系の作成は、レーザー顕微鏡システムを用いて行う。ヒトおよびラット下部尿路におけるENaC、TRPチャネルファミリ(TRPV1,TRPV4,TRPM8,TRPA1)のBTX-Aに対する反応に関する検討:ヒト組織はインフォームドコンセントを得た上で、手術の際に摘出した下部尿路組織を用いる。In vitroで、寒冷刺激によって上皮から放出される伝達物質(ATP、アセチルコリン)の測定、BTX-Aによる各種イオンチャネル(mRNA、蛋白質)の発現の変化を測定する。研究の進行状況が予定と若干異なったため繰越金が発生した。実験の進捗状況に応じ、逐次使用する。研究の進行状況が当初の予定と若干異なるため繰越金が発生したが、上記研究計画に従って、主として分子生物学的実験、生化学的実験用の消耗品、試薬類に使用する。
子どもの数学学習力に関する基礎的研究

子どもはすばらしい学習力をもつ存在であるという立場に立つ数学教育学者に,Gattegnoがいる。氏の教育論・認識論は今日の数学教育の常識と大きく離れているためか,世の関心を集めることは少ない。しかし氏の思想はこれからの数学教育に大きな示唆を与えてくれるものと確信している。そこで本年度は「数と計算」に焦点を当て,数指導の目標・指導理念を検討し,本学部紀要に「ガテ-ニョの認識論(I)」としてまとめた。そこでは氏の認識論が,伝統的な認識論とは全く異なっており,子どもが胎児期からもっており,しかも成長するにつれて強化されていく「精神の力」を前提とし,それに基づく認識論であり,その特徴は「自己教育力をもつ人間」「気付くこと,という精神の力」「時間の階層」という文言でまとめることができることを指摘した。またCuisenaireが発明し,Gattegnoがその理論化を行った「色棒」を購入し,広島大学附属東雲小学校の児童に,附属教官の援助を受けながら実地指導を行った。まず,命数法は言語の問題であるというGattegnoの主張を確認するために,小学12年生に,氏に固有な指導法に基づいて,14桁の数の読み書きの指導を行った。この指導は3時間もあれば児童は完全に習得できることが分かった。もちろん,もう少し時間を置いて記憶の保存の状態を調査する積もりである。また色棒の操作は,児童に様々な数学的関係を見つけ出させることが明らかになった。これらの実施指導はまだトピックス的な扱いであり,体系的な指導とその効果の考察は,今後の課題である。
看護学生の抑うつに関する国際比較研究

看護学生の抑うつに関する調査票日本語版を作成し、信頼性と妥当性を検証した。国際比較を行った結果、日本の看護学生のストレスは抑うつに影響し、自尊感情と情緒的サポートは負に影響していた。さらに、日本の看護学生は他の4カ国(タイ、台湾、中国、アメリカ)に比較して「ストレス」が有意に高かった。学生がストレスに適切に対処し、自尊感情と情緒的サポートを高めることで、看護学生の抑うつを早期に予防できると思われる。本研究の特色は、アメリカのkent州立大学教授のRatchneewan Ross博士を研究代表者として、Cleveland大学のLinda wolf教授とタイのSt.Louis大学副学長Puangrat Boonyanurak博士及び台湾の研究者との共同研究として、すでに調査が始まっている「看護学生の抑うつに関する国際比較研究」に日本として参加し、4カ国共同で「看護学生の抑うつ」について比較研究を行うことである。この4カ国は教育制度が類似しており、比較検討することが可能である。看護学生は、学内での演習や病院で実際に患者にケアを行う実習など、緊張を強いられる学習が多く、さらにカリキュラムも過密であり、他学部の学生に比ベストレスが多い。ストレスは抑うつの原因であるが、日本の看護学生のストレスに関する研究は多いが、抑うつに関する研究は少ない。そこで、すでに調査が始まっているタイ、台湾、アメリカの看護学生との比較を通して、日本の看護学生の抑うつの現状を把握し、抑うつに関連すると思われる因子を検討する。さらに日本の看護学生の抑うつの早期発見と教育的介入を行っていくための、基礎資料とすることが本研究の目的である。平成21年度は、タイ、台湾、アメリカで実施された「看護学生の抑うつに関する調査票」を日本語に訳し、その信頼性と妥当性を検証した。研究結果は原著論文として、佐久大学看護研究雑誌に掲載された。平成22年度は、日本での調査をさらに深めていくと共に、当初の予定にはなかったが中国での調査が実現可能となったため、平成21年度と同様の手続きで「看護学生の抑うつに関する調査票・中国語版」を作成し、その信頼性と妥当性を検証する計画である。本研究の特色は、アメリカのkent州立大学のRatchneewan Ross博士を研究代表者として、アメリカ、タイ、台湾ですでに調査が始まっている「看護学生の抑うつに関する国際比較研究」に日本として参加し「看護学生の抑うつ」について国際比較研究を行うことである。看護学生は、学内での演習や、病院で実際に患者にケアを行う臨地実習など、緊張を強いられる学習が多く、さらにカリキュラムも過密であり、他学部め学生に比べストレスが多い。ストレスは抑うつの原因であるが、看護学生の抑うつに関する研究は少ない。そこで、国際比較を通して日本の看護学生の抑うつの現状を把握し、抑うつに関連すると思われる因子を検討する。さらに日本の看護学生の抑うつの早期発見と、教育的介入を行っていくための基礎資料とすることが本研究の目的である。平成21年度は、「看護学生の抑うつに関する調査票」を日本語に翻訳し、その信頼性と妥当性を検証した。平成22年度は、日本語版から得られたデータを詳細に分析し、日本の看護学生のストレスが抑うつに影響し、自尊感情と情緒的サポートは負に影響していることを明らかにした。この結果は、佐久大学看護研究紀要へ原著論文として掲載された。また、アメリカの学会で口演発表された。さらに、当初の予定にはなかったが、中国で調査する機会を得たため上記調査表の中国語版を作成し、中国の看護学生に対してアンケート調査を実施し約800人のデータを収集することができた。平成23年度は、上記21年度・22年度の結果をふまえ、日本及び中国での調査をさらに進めながら、タイ、台湾、アメリカの国際データを比較分析することで、日本の看護学生の特徴を明らかにすることを目指している。本研究の目的は、アメリカ、タイ、台湾ですでに調査が始まっていた「看護学生の抑うつに関する国際比較研究」に日本として参加し、「看護学生の抑うつ」とそれに関連する要因について国際比較研究を行うことである。平成21年度は「看護学生の抑うつに関する調査票」を日本語に翻訳し、その信頼性と妥当性を検証した。平成22年度は日本語版から得られたデータを分析し、日本の看護学生のストレスが抑うつに影響し、自尊感情と情緒的サポートは負に影響していることを明らかにした。また、中国で調査する機会を得て、上記調査表の中国語版を作成し中国の看護学生に対してアンケート調査を実施した。平成23年度は、日本及び中国、タイ、台湾、アメリカの国際データを比較分析し、日本の看護学生の特徴を明らかにした。その結果、日本の看護学生は、1)タイの看護学生に比べて「スドレス」「抑うつ」の得点が有意に高く、「ソーシャル・サポート」「自尊感情」の得点が低かった。2)台湾の看護学生に比べて「ストレス」の得点が有意に高く、「自尊感情」が低かったが「ソーシャル・サポート」は高かった。

3)アメリカの看護学生に比べて「ストレス」の得点が有意に高く、「ソーシャル・サポート」「抑うつ」は低かった。4)中国の看護学生に比べて、「抑うつ」「ストレス」「ソーシャル・サポート」の得点が有意に高く、「自尊感情」は低かった。国際比較調査から、日本の看護学生は他の4カ国に比較して「ストレス」が高いことが明らかとなった。先行研究からは、日本の看護学生はカリキュラムが過密であることや、臨地実習が学生にとってストレスフルであることなどが報告されている。学生がストレスにより適切に対処でき、自尊感情と情緒的サポートが高まることで、看護学生の抑うつを早期に予防できると思われる。
生体内の亜酸化窒素の産生制御と消去

亜酸化窒素(N2O)は、温室効果ガスでありオゾン層破壊ガスである。地球上でのN2O産生の約70%は、脱窒微生物による。地球環境保護の観点から、脱窒微生物によるN2O産生の分子機構を明らかにし、それを制御する事を目的に研究を行った。X線結晶構造解析、変異体の機能解析、分子動力学シミュレーション研究の結果、微生物内における亜硝酸還元酵素(NO2- →NOを触媒)と一酸化窒素還元酵素(NO →N2Oを触媒)の複合体形成がN2O産生に重要である事を見いだした。さらに、N2O産生阻害剤を4種類見いだした。一酸化窒素還元酵素NORをノックアウトした緑膿菌は、脱窒条件下(硝酸イオン存在、嫌気条件)では生育しなかった。そこに、NORをコードしたプラスミドを導入すると、緑膿菌は生育できるようになった。すなわち、緑膿菌をホストとする、NORの発現系構築に成功した。NO産生酵素である亜硝酸還元酵素とNORとの複合体の生理的意義を確認するために、両酵素の相互作用部位にあたるアミノ酸残基を変異させたNORをこの発現系に導入した。このNOR変異緑膿菌は、野生型の緑膿菌と比較して生育が遅くなった。変異により両酵素の相互作用が弱くなった結果と解釈した。このことより、NiR-NOR複合体はNOを細胞内に拡散させないシステムである事を確認した。さらにNORとNiRと、それらへの電子供与体タンパク質である、アズリンあるいはチトクロムc551との相互作用を、スペクトルの経時変化により解析する事を開始さいた。さらに、NOR/NiR/電子供与体の三者複合体の結晶化を開始した。昨年度構築した緑膿菌をホストとする一酸化窒素還元酵素(cNOR)の発現システムを用いて、in vivoでの変異体活性測定を行った。すなわち、活性のあるcNOR変異体が発現すれば、緑膿菌を生育し、不活性なcNOR変異体が発現すれば緑膿菌は生育しなかった。このシステムを用いて、NO産生酵素である亜硝酸還元酵素NiRとcNORとの複合体形成において重要と思われるアミノ酸(Glu119)に変異を入れたcNORを導入した緑膿菌の生育実験を行った。緑膿菌の生育は明らかに遅くなり、精製したGlu119変異酵素のNO還元活性を測定すると、高い活性を保持していた。これらの結果から、cNORのGlu119はNiRとNORの複合体の形成に重要な役割を果たしており、この複合体形成が菌体内にNOを拡散させない重要なシステムであると結論した。現在、NiR-cNOR複合体構造を基盤にした分子動力学計算を行っており、この複合体形成にはGlu119を通したNiR-cNOR相互作用だけでなく、NiRと生体膜との相互作用も重要な役割を果たしている事が明らかになって来た。NiR-cNORと電子供与体(アズリン、チトクロムc551)との三者複合体の結晶化にも取り組んでいるが、未だ成功していない。そこで、このような複合体形成を理解する上での基礎知識となる、電子供与体からcNORおよびNiR-cNORへの電子移動反応の解析を現在行っている。緑膿菌をホストとした変異体の調製が可能となった事は大きな成果である。これにより複合体形成に重要なアミノ酸を同定できるようになった。NiR-cNORと電子供与体との三者複合体の結晶化が未だ成功していない。超分子複合体になるので、クライオ電顕での構造決定を考え、専門家に試料作製に関して共同研究を開始した。分子動力学と量子化学計算が本格的に稼働し、NiR-cNOR複合体のシミュレーションが出来るようになった。一酸化窒素の産生酵素(亜硝酸還元酵素:NiR)と消去酵素(一酸化窒素還元酵素:NOR)の複合体に関しては、得られた結晶構造を基盤に、分子動力学計算をした。その結果、この複合体は安定である事が明らかとなった。さらに、結晶構造で発見された両酵素間の静電的相互作用(Glu119(NOR)---ARg71(NiR))に加えて、Lys100(NOR)がNiRのヘムcのプロピオン酸側鎖と時間依存的な相互作用をする事が分かった。NORのこの2つの残基に注目し、昨年度構築したNOR発現系を用いて、Lys100Glu、Glu119ArgのNOR変異体の遺伝子を含む緑膿菌の培養曲線を調べた結果、これらの成長は著しく悪かった。こお2つの変異体を精製して活性をしらべたが、NO消去は高活性であり、この2つの残基はNiRとの相互作用に重要得あると結論した。さらに、理論計算からは、NiRと細胞膜との相互作用も複合体形成に必須であることも明らかとなった。一方、この複合体のNiRで産生されたNOは、その疎水性により速やかに細胞膜内に移動し、すぐ近くに存在するNORに取込まれ消去される事も示す事ができた。以上の事から、細胞膜近傍でのNiR-NOR複合体形成は、緑膿菌の嫌気条件下での成長に必須であると結論した。NO産生およびNO消去反応において、NiR-NOR複合体に電子を供与するチトクロムc551との三者複合体の構造解析をめざして、クライオ電子顕微鏡用試料の作成を開始した。亜酸化窒素(N2O)産生を阻害する目的で、理研のケミカルバンクを利用してNiRならびにNORの阻害剤を検索した。

今までのところ、NiRの活性を阻害する化合物が3種見つかった。構造解析のために、これら化合物とNirとの複合体の結晶化も開始した。亜酸化窒素(N2O)は、温室効果ガスでありオゾン層破壊ガスである。地球上でのN2O産生の約70%は、脱窒微生物による。地球環境保護の観点から、脱窒微生物によるN2O産生の分子機構を明らかにし、それを制御する事を目的に研究を行った。X線結晶構造解析、変異体の機能解析、分子動力学シミュレーション研究の結果、微生物内における亜硝酸還元酵素(NO2- →NOを触媒)と一酸化窒素還元酵素(NO →N2Oを触媒)の複合体形成がN2O産生に重要である事を見いだした。さらに、N2O産生阻害剤を4種類見いだした。緑膿菌をホストとするNOR発現系の構築成功は大変大きな成果である。これにより、今まで大腸菌をホストとしては成功していなかった変異体の調製が可能となった。この発現系を用いれば、NiR-NOR複合体の生理的な意義の解明も可能となる。基本的には今までと同様な方向性で研究を進め、その進展をさらに加速する。二者のみならず三者複合体の分子動力学シミュレーションにも挑戦し、その安定化の要因や、生理的な意義に関しての情報を得る。生物無機化学基本的には今年度の方向で研究を進め、その進展を加速する。緑膿菌をホストとするNOR発現系を用いて、複合体形成に関わるアミノ酸残基を変異させたNOR変異体を調製し、NiR-NOR複合体の生理的意義の解明につなげていきたい。蛍光ラベルしたNORならびに蛍光ラベルしたNiRを同時に緑膿菌内に発現するシステムの構築をめざす。それを用いた細胞内での両酵素の動態を蛍光顕微鏡で観察すると同時に、複合体形成を阻害する薬剤検索にも取りくむ。
外来遺伝子DNA導入による新しいモデル動物の開発

自然界に存在しない新しいタイプのモデル動物を開発し,生物機能の研究を通してヒト疾患の解明や基礎生物学内研究に役立つ,新しい生物現象の研究を目的とする.運動失調を示す突然変異マウス(シバラー)の欠失遺伝子に対応する正常ミエリン塩基性タンパク質(MBP)遺伝子を導入し,遺伝子治療に成功した.この実験によって,脳特異的にCDNAを発現させることができること, MRNA, MBPの産生,ミエリンの形成,行動の正常化が一つの遺伝子によって回復することが示された.ヒトのトランスサイレチン遺伝子を導入されたトランスジェニックマウスは,アミロイドの沈着が小腸に生じ,アミロイドーシンのモデルとなる可能性が示唆された.ラットレニンおよびアンジオテンシノーゲン遺伝子それぞれ導入されたトランスジェニックマウスが得られた.これらのマウスは血圧の上昇が認められなかったが,交配によって得られた両遺伝子をもつマウスは有意に血圧の上昇が認められた.ニワトリ8-クリスタリン遺伝子の発現は,レンズおよび中枢神経系の一部に限られていることが,トランスジェニックマウスおよびキメラマウスを用いて証明されたが,発現の組織特異性は,第3イントロンに含まれる塩基配列によって決定されていることが結論された.ヒトインターロイキン2遺伝子導入マウスは,すべて運動失調を示し,小脳が生後リンパ球の浸油によって傷害を受けることが示された.以上のように羅列した,今年度得られた外来遺伝子DNA導入マウスは,第1に導入遺伝子の発現が認められ,第2に発現された導入遺伝子産物が個体で機能し,組織特異的に特異な機能を解析するシステムとなった.さらに第3に,行動や血圧など,細胞では決して測定できない,個体でのみ観察される生物現象の研究にトランスジェニックマウスは,きわめて有力な方法であることが明らかとなった.自然界に存在しない新しいタイプのモデル動物を開発し,生物機能の研究を通してヒト疾患の解明や基礎生物学内研究に役立つ,新しい生物現象の研究を目的とする.運動失調を示す突然変異マウス(シバラー)の欠失遺伝子に対応する正常ミエリン塩基性タンパク質(MBP)遺伝子を導入し,遺伝子治療に成功した.この実験によって,脳特異的にCDNAを発現させることができること, MRNA, MBPの産生,ミエリンの形成,行動の正常化が一つの遺伝子によって回復することが示された.ヒトのトランスサイレチン遺伝子を導入されたトランスジェニックマウスは,アミロイドの沈着が小腸に生じ,アミロイドーシンのモデルとなる可能性が示唆された.ラットレニンおよびアンジオテンシノーゲン遺伝子それぞれ導入されたトランスジェニックマウスが得られた.これらのマウスは血圧の上昇が認められなかったが,交配によって得られた両遺伝子をもつマウスは有意に血圧の上昇が認められた.ニワトリ8-クリスタリン遺伝子の発現は,レンズおよび中枢神経系の一部に限られていることが,トランスジェニックマウスおよびキメラマウスを用いて証明されたが,発現の組織特異性は,第3イントロンに含まれる塩基配列によって決定されていることが結論された.ヒトインターロイキン2遺伝子導入マウスは,すべて運動失調を示し,小脳が生後リンパ球の浸油によって傷害を受けることが示された.以上のように羅列した,今年度得られた外来遺伝子DNA導入マウスは,第1に導入遺伝子の発現が認められ,第2に発現された導入遺伝子産物が個体で機能し,組織特異的に特異な機能を解析するシステムとなった.さらに第3に,行動や血圧など,細胞では決して測定できない,個体でのみ観察される生物現象の研究にトランスジェニックマウスは,きわめて有力な方法であることが明らかとなった.
波動方程式と熱方程式を補間するある種の非線形積分微分方程式の解析

熱方程式と波動方程式を補間する、積分微分方程式の解析を行った。具体的には、半線形の積分微分方程式の初期値問題を考え、この方程式が時間局所可解性を持つための、非線形パラメータと初期値関数の属するの関数空間との関係を明らかにした。また、方程式の線形部分の基本解の形状について考察し、基本解の原点近傍での漸近展開を計算する事が出来た。関連して、3階の非線形偏微分方程式とそれに付随する可積分系を考え、特にHongyou Wnによって導出された方程式について、Backlund変換を用いて、その非自明解を具体的に求める事ができた。新しく求められた解の具体的な表示は、この方程式が一見複雑なその形にもかかわらず、かなり良い性質を持っている事を示唆しており、KdV方程式やSine-Gordon方程式と同様により複雑な形の「多ソリトン解」を持つことが期待される。本研究のテーマは波動方程式∂^2_tu=Δuと熱方程式∂tU=ΔUとを補間する,形式的には"∂^<1+α>_tU=ΔU"(0<α<1)と書ける積分微分方程式に非線形項を加えた方程式の解析である。論文"Space-time estimates of ..."においては,この方程式の初期値問題を扱い,初期函数の空間と非線形項,そして方程式の線形部分のパラメータαとがある関係をみたすならば時間局所解が構成できることを示した。また,非線形項の形が同次形なら同様の条件で初期函数が小さいときには時間大域解が存在することも示せる。さらにくわしい結果を得るには、線形部分の基本解の形状を見てやる必要がある。現在進行中の研究によって、基本解の原点および遠方での漸近挙動が解析できている。特に原点においては、空間次元が2次元以上の場合に基本解は特異性を持つが、その発散の度合がO(|x|^<-n+2>)(n【greater than or equal】3), O(ltg|x|) (n=2) (ただしnは空間次元)であることが示される。
取立委任の手続法的定位

わが国の債権譲渡担保やサービサー法などにおいてしばしば法律構成として用いられるようになった取立委任(債権者が第三者に債権の取立権限を付与すること)に関して、ドイツ法において発展してきた取立授権(Einziehungsermaechtigung)に関するドイツにおける議論を参考にして、わが国の手続法においてそれが果たすことになる機能(訴訟追行権との関係、承継執行文の付与との関係、請求異議の訴えにおける異議事由との関係など)について考察した。本研究は、近年の金融システムにおいて取立委任の存在感が次第に増してきているにもかかわらず、取立委任という法律構成が専らある特定の場面において非債権者が自らに対する給付を請求することを実体法的に正当化するツールになっているにすぎない現状に鑑みて、取立委任をすることが手続法上いかなる意義と機能を有するかについて、ドイツ法との比較考察によって明らかにしようとするものである。そこで、本研究の出発点である初年度の平成26年度は、当初の研究計画において設定した初年度の課題に従って、以下のような研究を行った。すなわち、ドイツの取立授権に関する議論をその萌芽から遡って再検討を行うという初年度の課題を達成するために、ドイツにおける取立授権の概念形成史を再度遡って検討するとともに、取立授権という制度をそもそも是認するか否かという点が議論になっていた時代において、いかなる議論が展開されてきたかという点を明らかにするために、この問題点に関する論者の原典を改めて詳細に解読・解析した。この作業を行うことによって、取立授権という制度を認めることに対して、いかなる理論上の問題点が認識されていて、また、いかなる実体的利益状況の観点からの危惧が提示されているかという点を把握するとともに、取立授権が定着した現在に至る過程において、これらの点を克服するためにいかなる試みがなされてきたかという点を把握することによって、次年度以降の研究の遂行のステップとなる。委託に基づいて債権の取立権を付与する「取立委任」は、対象債権について受託者が自己に対する給付を求めることができる実体的地位を付与するものであり、このような法事象の存在自体は比較的古くから認識されていたところである。もっとも、わが国の法体系の中においてその位置付けが明確に行われてきているわけではなく、ある特定の場面において非債権者が債務者に対して自らに給付をすることを請求することを実体法的に正当化するツールになっているにすぎない状況にあるため、手続法上の取扱いについても必ずしも明確ではない現状があるように思われる。このような状況の中で、取立権留保型の債権譲渡担保などで取立委任という法律構成が用いられているように、近年の金融システムにおいて取立委任の存在感が次第に増してきていることから、本研究は、取立委任をすることが手続法上いかなる意義と機能を有するかについて、ドイツ法との比較考察によって明らかにしようとするものである。初年度であった昨年度は、当初の研究計画において設定した課題に従って、ドイツにおける取立授権の概念形成史を遡って検討し、取立授権が定着した現在に至る過程において、これらの点を克服するためにいかなる試みがなされてきたかを把握することに注力してきたところである。これに引き続いて、2年目である今年度は、取立授権が問題となった事例に関する近時の論考や裁判例に関する文献を調査するとともに、ドイツにおける取立授権がおおむね債権譲渡担保の場面が念頭に置かれていることから、債権譲渡論に関する文献を調査することによって、債権譲渡論の現状と取立授権の関係についても調査した。今年度の調査・研究を進めていく段階において、予想以上に資料の量が存在したことから、その分析を進めるのに時間を要している。もっとも、わが国の法体系の中においては、特定の場面において非債権者が債務者に対して自らに給付を請求することを実体法的に正当化するツールとしての役割以上の位置付けが明確に行われてきているわけではないため、手続法上の取扱いについても必ずしも明確ではない現状がある。このような状況の中で、近年の金融システムにおいて取立委任の存在感が次第に増してきていることから、本研究は、取立委任をすることが手続法上いかなる意義と機能を有するかについて、ドイツ法との比較考察によって明らかにしようとするものである。過年度においては、ドイツにおける取立授権の概念形成史を遡って検討し、取立授権が定着した現在に至る過程においていかなる理論的な試みがなされてきたかを把握し、昨年度は、取立授権に関する近時の論考や裁判例を調査するとともに、ドイツで取立授権の典型事例とされている債権譲渡担保に関連する文献を調査することによって、取立授権の理論的な現状について調査した。今年度は、わが国において取立委任という法律構成がなされてきた事象に関する議論の歴史や理論的現状を明らかにするために、わが国の文献資料を調査することによって取立委任概念の外縁を明らかにしつつ、ドイツ法の検討によって得られた成果を基に、取立委任の手続法上の意義ないし機能(例えば、訴訟追行権との関係、承継執行文の付与との関係、請求異議の訴えにおける異議事由との関係など)を明らかにする作業を行った。以上の研究の成果に関しては、学術論文として公表する準備中であるほか、学会報告の形でも公表する予定である。

わが国の債権譲渡担保やサービサー法などにおいてしばしば法律構成として用いられるようになった取立委任(債権者が第三者に債権の取立権限を付与すること)に関して、ドイツ法において発展してきた取立授権(Einziehungsermaechtigung)に関するドイツにおける議論を参考にして、わが国の手続法においてそれが果たすことになる機能(訴訟追行権との関係、承継執行文の付与との関係、請求異議の訴えにおける異議事由との関係など)について考察した。研究計画において初年度に行うものとしていた、本研究の出発点として必要となる原典の解読等の作業が概ね予定通り進行している。3年目となる来年度は、今年度に引き続いてドイツ法の資料の解析を進めたうえで、ドイツにおける取立授権の現代的状況を調査するとともに、これを基にして、日本法における取立委任に関する議論の歴史や現状の到達点を踏まえたうえで、取立委任の手続法的な機能を明らかにする作業を行う。民事訴訟法二年目となる平成27年度は、交付申請書提出時に計画した通り、ドイツ法における取立授権の現代的状況を調査することが主たる作業となる。なお、参照する予定であった書籍の一冊が著者の都合によって出版が中断している状況であるが、その他の書籍を参照することで機能的に代替可能であると考えている。今年度の調査・研究を進めていく段階において、予想以上に資料の量が存在したことから、その解析を進めるのに時間を要することとなった。そして、当初今年度に予定していたドイツでの現地調査を充実させるためには、その資料の解析を終了させることによって、調査内容の精緻化を図る必要があると考えられたことから、前記現地調査を次年度に延期した。そのため、そのための旅費等に使用する予定であった部分の予算(428,614円)が未使用の結果となった。平成26年度の研究費に関しては、127,675円の残額が生じたが、これは経費の節減・効率的使用によって、また、一部のドイツ法の書籍の出版中断によって発生したものである。この残額は平成28年度において、今年度に引き続いて資料の分析・検討をさらに進めたうえで、前記現地調査の内容の精緻化を図った上で、前記現地調査の旅費や文献の複写費等として使用する。この残額は平成27年度の比較的早い段階で、本研究に関連するドイツ法の書籍等を購入するために、また、出版が中断している書籍が刊行された際に使用する。
鉱物ナノ組織への超高圧流体貯蔵の研究

本研究で対象としている、ナノストレージ材料はカーボンナノチューブである。高圧流体を貯蔵できるか否かを判断するためには、その材料強度をまず評価することが必要となる。そこで、16年度は多層型カーボンナノチューブについてダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いて、高圧下で放射光からの強力X線を用いての圧縮実験によるX線回折パターンを解析し、静水圧状態および非静水圧状態での耐圧性能の検討をおこなった。それによると、50GPaまでの圧力下でも、チューブ構造は破壊されることはなく、著しく強靭な耐圧性能を示すことがあきらかとなった。引き続き、アルゴン貯蔵実験をおこなうための、低温下での液体アルゴン充填装置を製作した。本装置を使い多層型ナノチューブをアルゴン中でレーザー加熱することにより充填を試みた。貯蔵の確認は、試料を減圧回収し、元素分析が可能な走査型電子顕微鏡を用いておこなった。その結果、減圧後もアルゴンがナノチューブ内に貯蔵されていることが極少量確認された。17年度は多種にわたるナノチューブに対し、高圧熱間等方圧縮装置(HIP)を用いて、ダイヤモンドアンビルに比較して多量の試料(mg単位)について、3000気圧、800-1000°Cといった条件でアルゴン流体中に10時間程度保持する実験を繰り返した。試料は、閉端型および開端型多層カーボンナノチューブ、バンドル型および非バンドル型単層カーボンナノチューブ等である。多層型ナノチューブ内部にアルゴンの検出は極少量であるが、バンドル型単層カーボンナノチューブからは、かなりの量のアルゴンが検出された。以上のことから、チューブもしくはケージ内部にアルゴン流体が大量に貯蔵できるという証拠はなく、バンドルされた単相ナノチューブの隙間、もしくは無定型なsp2構造の隙間に存在することのみが確認された。今回対象としている、ナノストレージ材料はカーボンナノチューブである。カーボンナノチューブはその形状を大別すると多層型、単層型のものがあり、それぞれには、端面の閉じたもの、開いたものがある、本年度は多層型カーボンナノチューブについてダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いて、高圧下で放射光からの強力X線を用いての圧縮実験によるX線回折パターンを解析し、静水圧状態および非静水圧状態での耐圧性能の検討をおこなった。これは、ナノチューブにおける各層のグラフェンシートにおける炭素原子の配列が、チューブ構造の法線方向に対しランダムな配列をとることに起因する。このことは黒鉛が各層間で原子が規則配列し、マルテンサイト転移により、六方晶ダイヤモンド化することと対照的であるといえる。また、本年度は多層型について、DACを用いてアルゴン中で、レーザー加熱することにより充填を試みた。貯蔵の確認は、試料を減圧回収し、元素分析が可能な走査型電子顕微鏡(SEM-EDS)を用いておこなった。その結果、減圧後もアルゴンがナノチューブ内に貯蔵されていることが少量であるが確認された。しかしながら、その定量性については今後、透過顕微鏡等による解析で明らかにしてゆきたい。DACにガスと試料を充填する方法としては、ガスを冷却して液体状態にして、注入する方法があるが、その場合、密封して室温に取り出すために、室温での流体の初期圧力より大きな圧力をかける必要があり封入圧を正確にコントロールすることは難しい。本年度は、その機能を有したDACへのガス封入装置(ガス充填チャンバー)の製作もおこなった。

本年度は、多種にわたるナノチューブに対し、高圧熱間等方圧縮装置(HIP)を用いて、ダイヤモンドアンビルに比較して多量の試料(mg単位)について、3000気圧、800-1000°Cといった条件でアルゴン流体中に10時間程度保持する実験を繰り返した。試料は、閉端型および開端型多層カーボンナノチューブ、バンドル型および非バンドル型単層カーボンナノチューブ、C60フラレン、水素およびフッ素修飾フラレンである。回収した試料について、エネルギー分散型蛍光X線検出器(EDX),電子線損失スペクトル検出器(EELS)付属の透過型電子顕微鏡装置により、詳細を分析した。以下、結果について述べる。EDXによる分析の結果、処理温度圧力では多層型ナノチューブ内部にアルゴンの検出はほとんど認められなかった。これは、グラフェンシートの入れ子構造が非常に強固であり、1000°C、3000気圧程度の条件では崩壊しないことを示している。一方、バンドル型単層カーボンナノチューブからは、かなりの量のアルゴンが検出された。さらに興味深いことに、アルゴンのEELSも収集することができた。しかしながら、バンドルの細い部分(数本以下)からはほとんど検出されなかったことから、アルゴンはチューブ内ではなくバンドルの隙間に存在すると推測される。フラレンについては、非修飾のC60には少量のアルゴンが検出されたが、修飾フラレンはアモルファス状の融解形状を示しており、かつアルゴンは検出されなかった。以上のことから、チューブもしくはケージ内部にアルゴン流体が大量に貯蔵できるという証拠はなく、バンドルされた単相ナノチューブの隙間、もしくは無定型なsp^2構造の隙間に存在することのみが確認された。これは、大量のアルゴンがナノチューブ内部に貯蔵できるとする類似の研究(Gadd et al., 1997)による結果と明らかに反する。
海洋生物毒の活性発現と精密分子構造

海洋生物は多様な生物活性を有し、生体機能解明のための試薬として注目されている。パリトキシンは従来にない新しいNaチャンネルの発見につながり、オカダ酸はプロテインフォスタ-ゼの選択的阻害剤であることが判明した。このように特異な活性を示す海洋生物毒と生体高分子とのインタクトな相互作用を有機化学的に解明し、新しい分子認識機能発見を目指し研究を進めた。パリトキシンはエ-ルリッヒ腹水癌細胞に対して強い毒性を示すが、この作用は多糖類存在で消失する。この理由を解明するためレクチン活性およびCa^<2+>イオンとの相互作用を生物活性、NMR測定両面からアプロ-チした。しかし目的とする相互作用は確認されず、現在浸透圧の異常性、すなわちパリトキシンと生体膜自身との相互作用と結論し、NMR測定を行なっている。オカダ酸の活性発現にはキャビティの存在が重要であるとの仮説に基づいてC24位水酸基のエピ化を試みこれに成功した。この24ーエピオカダ酸の細胞毒性は66分の1に低下した。この結果はメチルエステルの活性が100分の1に低下することとほぼ等価であり、仮説の正しさを示唆していると理解される。さらに他の水酸基のエピ化も試みこの結果をさらに立証したい。また、プロテインフォスファタ-ゼ2Aの37kDサブユニットとオカダ酸の複合体の結晶化を目指して研究を進行させている。ドクウツボの内臓より本年は約50μgのシガトキシンを得た。今後これを使って構造解析を行なう。一方、レクチン,抽出・分離、機能解明についても研究が進んだ。特にドクウツボ内臓、クロイソカイメンより新規で新しい機能を有することが判明し、現在報告を準備している。