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開国以前の日露関係に関する研究

本書では、平川「レザーノフ来航史料にみる朝幕関係と長崎通詞」が近世日本の漂流事件の動向を整理したうえで、ロシア側新史料から日露交渉を再検討し、寺山「遣日レザーノフ使節団の提唱者、ロシア宰相ニコライ・ルミャンツェフ」はロシア政府商務大臣ルミャンツェフに焦点を当てて、その人物像、遣日使節派遣に至る経緯を考察した。本年度は、寺山恭輔編「東北アジア研究センターシンポジウム:開国以前の日露関係』(東北アジア研究シリーズ第7号)を刊行した。同報告書は、「日露間の対外政策・交渉史ならびに両国の狭間にあって展開した地域社会秩序を考える上でのヒントが満載された論集形式の報告書であり、一読をお勧めしたい一冊である」(『北海道・東北史研究』第3号、2006年の書評)、と好意的な評価を得た。ロシア語史料の翻訳・編集にかんしては、平川新監修、寺山恭輔・畠山禎・小野寺歌子・藤原潤子編訳『ロシア史料にみる1819世紀初頭の日露交流』第2集(東北アジア研究叢書第26号)を出版した(2007年3月)。2004年に刊行した第1集の続編にあたる本史料集は、1764年から1795年までの史料を収録している。その内容は、ロシア帝国とその民間商人による北太平洋地域や千島列島への進出、北太平洋地域や千島列島の自然史、原住民にかんする民族学的記述、アンチーピンやシャバリンによる千島・北海道探検と日本人との接触、第1回遣日使節ラックスマンなど多岐にわたり、東北アジア地域にかんする学際的研究の前進に大きく寄与するものである。なお、ゲッチンケン大学アッシュ・コレクション、九州大学、早稲田大学の協力を得て、史料と関係する図版史料をあわせて収録した。さらに、18世紀初頭から1760年頃までを扱う『ロシア史料にみる1819世紀初頭の日露交流』第3集についても、2008年度中の出版をめざして翻訳・編集作業を進めた。海外共同研究者のアレクセイ・キリチェンコは、ロシア国立古文書文書館所蔵でアンチーピン、シャバリン関係史料を、ロシア帝国外交文書館でレザーノブ関係史料を収集した。すでに、日露関係史研究において新たな知見を与える史料が発見されており、来年度以降、調査を継続することでさらなる成果が期待される。本研究は18世紀から19世紀半ばの時期に焦点を絞り、ロシア側史料を調査、収集、評価、翻訳、刊行する。それらを日本側史料と付き合わせ批判・検討することにより、日露関係史、日本史の新たな歴史像を構築するために次の研究をおこなった。1.すでに史料集としてシリーズ『ロシア史料にみる1819世紀の日露関係』の第一集(19世紀初頭)、同第二集(18世紀後半)を刊行しているが、本年度は時代を18世紀前半、ピョートル大帝が東方探検を指示した時期の史料に焦点を絞って翻訳を進め、第三集を2007年度末に刊行した。本史料集は、1701年から1762年までの史料54点を収録した。その中では、これまでに発見された日本人漂流民のもっとも古い記録、コサック隊がカムチャツカを足場に千島列島を南下してくる過程の報告書、ロシアの版図を一挙に拡大させたベーリング探検隊の準備過程からの記録、その分隊として組織されたシパンベルグの日本探検隊の記録などが特に重要な史料である。2.新たな史料として、ロシア科学アカデミー史料館・サンクトペテルブルグ支部、ロシア国立古文書史料館等に所蔵されている史料の収集をロシア人研究者に依頼した。3.ボルホヴィティノフ編纂の『露米会社史』(全3巻)のうち、19世紀初頭の日露交流史にとくにかかわる三章を翻訳した。4,平川新はこの共同研究に関して以下の論題で発表した。「環太平洋の近世史-東アジア史の枠組みを超えて-」(2007年7月14日『近世史サマーセミナー』)、「帝国としての近世日本」(2008年1月16日『アジア社会研究会シンポジウム』)
作って・測って・判断できる放射線教育システムの構築

手軽に,授業中に組み立てて測定できる教育用放射線検出器の開発を行った。仕様について測定原理が分かり,計測のためのコンポーネントが見え,計数に加えスペクトルが観察でき,特殊な部品を使わない等の条件で,福島の土壌中の放射性セシウムのガンマ線を捉えることを目標に,30台製作した。3つの主要コンポーネントにはガンマ線検出用CsI結晶,フォトダイオードを用い,アナログ増幅部に電荷有感型増幅器,ピークホールド回路,デジタル部にガンマ線のエネルギーに比例した信号をデジタルに変換する波高弁別機,LCD表示装置を用いた。授業業時間内にこれらを接続し,正確に測定し,判断できる人材の育成をねらった。教育用放射線検出器のプロトタイプを製作し,各基板ではCsからの660KeVガンマ線のピークを観察するための十分な性能を確認していたが、組み合わせ試験では,ノイズにより十分な性能が出せなかった。この性能劣化の原因は,リセット信号の電圧値が大きすぎ,アンプ部に雑音を送り込んでいることだとわかった。このため、リセット信号のレベルを下げるよう回路の変更を行い,量産への道筋をつけた。またグラフィック液晶表示部分のソフトの見直しを行い,高速化を図った。2011年3月11日の直後から,福島の土壌のガンマ線スペクトルを約3か月おきに継続測定してきたが,134Csの0.694MeVガンマ線ピークの面積と137Csの0.662MeVガンマ線ピークの面積の比は約2年で半減し,134Csの半減期を学習するのに適した教材となることが分かった。面積を測定する方法として大学生にはグラフ解析ツールによる積分操作を高校生には図形をはさみで切り取って電子天秤で秤量する方法を開発した。高校生に授業を行い,おおむね良い反応が得られたので,今後はより定量的な評価を試みたい。放射線副読本に紹介されている放射線の基礎理解について,実験の手引書をつくる下準備として「放射線強度の距離に対する逆2乗減衰法則」の実験を取り上げた。GM管を用いてこの実験を行うと,距離の定義を「線源とGM管の体積中心部までの距離」とおけば「逆2乗減衰法則」はきれいに成り立つことが分かった。霧箱のβ線の飛跡からエネルギーを推定する実験等も開発したので,実験手引書の作成にかかりたい。エネルギースペクトルが得られ,授業時間内に組み立て・測定できる,安価な放射線検出器体験型キットの開発を進めた。現在ガンマ線のエネルギー分布が得られる段階まで進んだ。しかし,基準となるセシウム線源のピークが得られていないため,現在原因を調査中である。これが解決できれば,量産化に向けた作業に移ることができる。回路のノイズ軽減を実験している。理科の教科書で放射線を扱う中学3年生を中心とした。簡易放射線検出器の教育仕様の検討を進めた。経済性(1万円以下,小型,電池駆動),高信頼性(低雑音,シンプル構造),実践性(はめ込み式キット,製作時間20分),視覚性(ガンマ線エネルギーのLCD波高分析表示,計数表示)が満たされるものを目指すこととした。関東・東北を中心に,各地の土の試料を収集し,セシウムに由来するガンマ線のピークの割合をマルチチャンネルアナライザーを用いて調査している。公園など砂を入れ替えた場所や,雨などによって流出する河川の土手等は少なく,公園でも植栽の下の土や雨どいの下のように,雨が集められる箇所はセシウムが蓄積していることが分かった。また,半減期が4年のセシウム134のピークが,この1年間で減少していることも見られた。土以外に授業で利用できるマントルや花崗岩の放射線源の利用も進めている。放射線の強度の絶対値が測定できるよう,測定方法の研究も進めている。たとえば,ガイガーカウンターの窓より何cm手前に検出器があるか分かれば,放射線の強さが距離の2乗で反比例することが検証できる。学校現場で手軽に,授業中に組み立てて利用できる教育用放射線検出器の開発を行った.理科教育に携わる大学教員,兵庫物理サークルを中心とする高校理科教員や博物館学芸員等のグループで,放射線検出器の仕様について検討を行った.その結果,測定原理が分かり,計測のためのコンポーネントが見える,計数だけでなくスペクトラムが観察できる,特殊な部品は使わない等の条件で,福島の原子炉事故以来問題となっている放射性セシウムからのガンマ線を捉えることを目標にし,30台製作した.主要コンポーネントとして放射線(γ線)のエネルギーを電気信号に変換するセンサー部にCsI結晶,フォトダイオードを用いた.また,電気信号をアナログ的に増幅するアナログアンプ部に電荷有感型増幅器,ピークホールド回路を用いた.放射線のエネルギーに比例する信号をデジタル値に変換して表示するデジタル表示部には波高弁別器,ADC,表示装置を用いた.

これらを組み立て,γ線を正確に測定し,科学的にデータを分析・解釈・判断し,行動できる人材の育成をねらった.また,学生・生徒実験の開発や放射線教育シンポジウムを実施した.実験開発では,放射線防護の3原則である放射性物質から離れる,密度の高いもので遮蔽する,長時間接しないの基本を,定量的に測定しながら学ぶ教材や,β線が霧箱内の磁場によって回転し,さらに相対論を用いて,そのエネルギー分布を調べることができる教材を開発し,高等学校で実践してその効果を調べた.また,福島の現実に学ぶ教育を進め,環境放射線を計測しながら,除染の実態や住民の事故後の避難状況などを調査した.これらの成果は,シンポジウムや学会を通じて発表し,放射線教育やリスク教育等いろいろな分野の研究者が交流し,連携することの大切さをあらためて認識した.物理教育・Csのガンマ線スペクトルが表示されなかった技術的問題が,表示部のPICへ送るリセット信号の大きさであることが判明したため,量産化への道が開けた。・ガンマ線スペクトル測定による半減期測定については,教材開発を達成した。・GM館を用いた放射線強度の距離逆2乗減衰についても,教材開発を達成した。・β線とβ+線の磁場をかけた霧箱内の飛跡によるローレンツ半径の測定から,β線,β+線のエネルギーが計算できるようになった。ガンマ線のエネルギー分布が得られたことにより,達成度は80%と評価できる。安価な部品でのピーク検出という高い目標を設定しており,1年目として教育用放射線検出器の目途がついてきている。今後は回路の誤動作によるノイズを軽減し,ピーク検出に全力を傾ける。また,総合的教育システムとするために,国民的素養レベルの内容を精選し,検出器と合わせた講習内容やテキストの開発を進め,達成度を高めたい。7月をめどに、量産までの詳細な回路設計,ソフトウェアの改良を終了し,夏に兵庫県の物理の教員の協力により教育用簡易放射線測定器の量産をおこない。合わせて教師用と中・高校生用の教材マニュアルを作成し,秋以降にキットとして教育現場に提供を開始し,各地の学校で実践を行い,アンケート調査を行って機器の評価をする。また,ガンマ線スペクトル測定による半減期測定については,今後は教材として実践し,アンケート等によって効果を検証していく。また,GM館を用いた放射線強度の距離逆2乗減衰についても,今後は,教材として実施し,教育用簡易放射線測定器や霧箱実験等と併せて,放射線計測の実験手引書を執筆する。現在ガンマ線エネルギー分布がLCD表示されるようになったが,ノイズが原因と思われる誤動作により,セシウム由来のピークが検出できていない。早く解決し,放射線検出器のキット化の試作を行い,量産を進める計画である,大学・理研の研究者,兵庫物理サークル教員,科学館学芸員の打ち合わせ合宿を数回行い,量産型の最終仕様を決定し,教員研修用講習会テキストを作成し,教員研修を行う。合わせて,放射線の国民的素養に必要な内容を精選し,生徒用テキストの作成を行う。全国の中学・高校・科学館等に広報を行い,実際に組み立てて測定器の原理を学びながら,放射線について正しい理解を持ち,正しく判断し,自ら行動できる子供たちや社会人の育成を行う。
三元混晶銅カルコパイライトの原子層エピタキシャル成長

本研究の目的は,金属塩化物(CuCl,GaCl_3と硫化水素の交互供給により申請者が初めて報告したCuGaS_2の原子層エピタキシャル成長(ALE)の研究成果を基礎として,1.CuAlS_2のALEが可能かどうかを調べることである.そしてCuAlS_2のALEが可能となったならば,2.CuGaS_2のALE条件を踏まえて,CuAl_XGa_<1-x>S_2混晶のALEを,(CuAlS_2)_n)(CuGaS_2)_mの規則混晶とAlとGaが混在する不規則混晶のそれぞれのかたちで試みることである.目的1.については,CuGaS_2の場合と同様に金属塩化物(III族原料にはGaCl_3の代わりにAlCl_3を用いた)と硫化水素の交互供給を行ったところ,CuAlS_2の1サイクル当たりの成長速度が単分子層厚で飽和する領域を,基板温度およびCuとSの各原料供給量に対して観測した.しかし,Al原料供給量に対して成長速度の飽和が観測されなかったこと,c軸方向だけでなくa軸方向への配向も混在していたことから,ALEは達成されていないと思われる.CuAlS_2のALE、さらに目的2.のCuAl_xGa_<1-x>S_2のALEが可能かどうかを明らかにするためには,成長メカニズムの解明が必要と考え,CuとAlの金属原料を独立に供給可能なように成長装置を改造し,原料の供給順序や供給方法をかえて成長実験を行った.実験結果から,S原料ガスがCuおよびAlの2種類の金属原料ガスと同時に混合された場合でしかCuAlS_2層が成長しないことがほぼ確かとなった.III-V族のクロライド系ALEにおいては一塩化金属分子が成長表面上に一分子層吸着することが自己停止機能につながっていると解釈されていることを踏まえ,III族原料としてAlClに分解されることが期待できる有機金属原料(C_2H_5)_2AlClを用いて成長を行った,CuAlS_2は生成することが明らかになり,この原料でCuAlS_2のALEを試みる必要がある.本研究の目的は,金属塩化物(CuCl,GaCl_3と硫化水素の交互供給により申請者が初めて報告したCuGaS_2の原子層エピタキシャル成長(ALE)の研究成果を基礎として,1.CuAlS_2のALEが可能かどうかを調べることである.そしてCuAlS_2のALEが可能となったならば,2.CuGaS_2のALE条件を踏まえて,CuAl_XGa_<1-x>S_2混晶のALEを,(CuAlS_2)_n)(CuGaS_2)_mの規則混晶とAlとGaが混在する不規則混晶のそれぞれのかたちで試みることである.目的1.については,CuGaS_2の場合と同様に金属塩化物(III族原料にはGaCl_3の代わりにAlCl_3を用いた)と硫化水素の交互供給を行ったところ,CuAlS_2の1サイクル当たりの成長速度が単分子層厚で飽和する領域を,基板温度およびCuとSの各原料供給量に対して観測した.しかし,Al原料供給量に対して成長速度の飽和が観測されなかったこと,c軸方向だけでなくa軸方向への配向も混在していたことから,ALEは達成されていないと思われる.CuAlS_2のALE、さらに目的2.のCuAl_xGa_<1-x>S_2のALEが可能かどうかを明らかにするためには,成長メカニズムの解明が必要と考え,CuとAlの金属原料を独立に供給可能なように成長装置を改造し,原料の供給順序や供給方法をかえて成長実験を行った.実験結果から,S原料ガスがCuおよびAlの2種類の金属原料ガスと同時に混合された場合でしかCuAlS_2層が成長しないことがほぼ確かとなった.III-V族のクロライド系ALEにおいては一塩化金属分子が成長表面上に一分子層吸着することが自己停止機能につながっていると解釈されていることを踏まえ,III族原料としてAlClに分解されることが期待できる有機金属原料(C_2H_5)_2AlClを用いて成長を行った,CuAlS_2は生成することが明らかになり,この原料でCuAlS_2のALEを試みる必要がある.
安定化逆システムによる高分子圧電マイクロフレキシブルマニピュレータの制御

従来の逆システムを用いた制御においては、モデリングやパラメータ推定の誤差や外乱の影響及び負荷の変動によるパラメータ変動に弱く、安定な制御系が構成できない欠点があった。また、高分子圧電素子材料の応力-歪曲線にはヒステリシスが存在し、この非線形性のため余り良い先端の位置きめ精度や高速応答性は得られなかった。そこで本研究は、安定化逆システムによる外乱抑圧制御を利用した新しいフレキシブルマイクロマニピュレータの高速・高精度先端位置ぎめ制御法を確立することを目的とし、以下のような研究を行い、いくつかの有用な知見を得た。安定化逆システムをもちいたフレキシブルマイクロマニピュレータの高速・高精度先端位置ぎめシステムの設計方法を確立するために1.現在までに、研究代表者らが見いだした積層板理論を用いたマイクロマニピュレータモデルにより制御対象をモデル化し、外乱推定器を用いたフィードフォワード補償の外乱抑圧効果について、シミュレーションによりその周波数特性やコントローラの制御性能に対するサンプル周期やパラメータ変動に対する影響について検討し、制御アルゴリズムを設計した。2.上記の結果に基づき、圧電素子を用いてマイクロマニピュレータを製作し、現有のパーソナルコンピュータにA/D・D/A変換器を付加したものを用いて、ソフトウェア的に外乱推定器を模擬した逆システムを構成し、レーザー変位計によって先端位置を計測し、フィードバックさせる、先端位置ぎめ実験を行い、従来の逆システムのみのものと比較した結果、外乱抑圧特性に優れた制御系の設計方法であることが確認された。
膀胱癌におけるヘムオキシゲナーゼ1の役割の解明と発現誘導による制癌効果の検討

近年、膀胱癌に対する光線力学診断における光感受性物質として、アミノレブリン酸(ALA)が用いられている。本実験において、光感受性物質であるアミノレブリン酸(ALA)投与により、癌細胞におけるヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)の発現の増加を認めた。さらに、このHO-1で誘導されるp21により、細胞周期をG1期で停止させ、抗腫瘍効果を示すことを認めた。本実験によりALAががん治療において有用な物質であることが示唆された。近年、膀胱癌に対する術中診断法として、光感受性物質であるアミノレブリン酸(ALA)を用いた光線力学診断(PDD)が実施されている。これはALAを投与した後に腫瘍特異的に蓄積するポルフィリンの蛍光により癌を診断する手法である。この診断の根幹であるALA投与後のポルフィリン蓄積に関して、鉄ポルフィリンを分解する酵素であり、ストレス応答タンパク質として知られるこのヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)が、腫瘍特異的に飛躍的に亢進していることが明らかとなった(Hagiya et al.,Photodiagnosis and Photodynamic therapy 10, 288-95,2013)。そこで、本研究ではストレス応答タンパク質として知られるこのHO-1の腫瘍での役割を詳細に検討する。本年度は培養細胞を用いて腫瘍におけるHO-1の役割を詳細に検討した。その結果、ALA投与後の膀胱がん検体では正常上皮と比較してHO-1遺伝子の発現が約3倍と飛躍的に亢進していることが明らかとなった。さらに興味深いことに、悪性度の高い上皮内癌(CIS)においては正常と比較して約4倍の発現量を有することが明らかとなった。これは網羅的に測定した遺伝子の中でも最も顕著な変動であり、HO-1に着目する本研究の妥当性を裏付ける結果となった。さらに、HO-1が亢進したことによって変動すると考えられる遺伝子の発現量を調べた。その結果、p21、phosphoRbなどの顕著な亢進が確認できた。これらのことからHO-1の腫瘍に及ぼす影響は大きいと言える。特にp21やphosphoRbは腫瘍の制御において重要な遺伝子であるため、本研究の波及効果の大きさを示すことができた。昨年度は臨床検体を用いてHO-1の発現量を詳細に検討した。本年度はより詳細なHO-1の役割を調べることを目的とした。その結果、HO-1は特に細胞遊走能に大きな影響を示しており、癌転移と密接な働きを示すことが明らかとなった。ALAを投与後のHO-1の発現量変化とこれに伴う遺伝子群の発現亢進を調べる予定であった。その結果、臨床検体においてもHO-1の大きな遺伝子亢進が確認された。さらに培養細胞を用いた実験からHO-1は細胞の遊走能をコントロールすることが示唆され、その波及効果の理解が大いに深まったと言える。そのため、おおむね順調に進展していると言える。この診断の根幹であるALA投与後のポルフィリン蓄積に関して、鉄ポルフィリンを分解する酵素であり、ストレス応答タンパク質として知られるこのヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)が、腫瘍特異的に飛躍的に亢進していることが明らかとなった。昨年度までに臨床検体を用いてHO-1の発現量を詳細に検討した。

さらに解析を進めた結果、HO-1は特に細胞遊走能に大きな影響を示しており、癌転移と密接な働きを示すことが明らかとなった。昨年度までにHO-1の腫瘍における役割がある程度理解できたため、HO-1によって引き起こされるポルフィリン代謝関連遺伝子変化および制癌効果の測定を本年度の目的とした。その結果、休眠癌細胞モデルにおいてはポルフィリン代謝関連遺伝子が大きく変化することを明らかとした。さらに、休眠癌細胞ではポルフィリンが多く蓄積し、光線力学治療を行うことによって癌が死滅することを示した。すなわち、HO-1よりもたらされるポルフィリン代謝変化の全容を明らかとし、これまで困難であった休眠癌細胞を死滅させることに成功した。近年、膀胱癌に対する光線力学診断における光感受性物質として、アミノレブリン酸(ALA)が用いられている。本実験において、光感受性物質であるアミノレブリン酸(ALA)投与により、癌細胞におけるヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)の発現の増加を認めた。さらに、このHO-1で誘導されるp21により、細胞周期をG1期で停止させ、抗腫瘍効果を示すことを認めた。本実験によりALAががん治療において有用な物質であることが示唆された。ALAを投与した後のHO-1の発現量変化とそれに付随した遺伝子群の発現更新を調べる予定であった。その結果、予備実験と同様にHO-1の大きな遺伝子亢進が確認された。さらに腫瘍形成・腫瘍増殖に深くかかわりのある遺伝子の発現量をコントロールすることができ、腫瘍におけるHO-1の役割の理解が多いに深まったと言える。そのため、おおむね順調に進展していると言える。本年度までで、HO-1の腫瘍における役割がある程度理解できたと言える。また、転移とのかかわりが示唆されたため、これに付随する遺伝子変化を詳細に調べ、その影響を網羅的に解析する予定である。泌尿器科学本年度までで、HO-1の腫瘍における役割がある程度理解できたと言える。また、HO-1はALAによって発現誘導が起きることが分かっているので、実際のマウス腫瘍における発現誘導とそれに付随する遺伝子変化を詳細に調べて行く予定である。本年度は培養細胞におけるHO-1の役割を重点的に調べた。これは当初想定している遺伝子群よりはるかに多くの遺伝子が変動していることが明らかとなってきている。この遺伝子を調べることは今後の研究に大きな影響を与えると考えられるため、培養細胞レベルの実験を重点的に行った。そのため当初予定した金額より安価で実験を行うことができた。上記理由の結果、平成26年度実施予定であった動物実験など、培養細胞レベル実験以外の実験は、平成27年度の予算での使用となった。
離散的な構造を持つ非凸計画問題に対する実用的なアルゴリズムの開発及び性能評価

点集合の3角形分割とは、2次元平面上の点集合が与えられたとき、その凸包を、与えられた点を頂点とする3角形に分割することである。3角形分割を行う際に、応用上重要なのは、偏平な3角形をできるだけ作らないことであり、その観点から従来、角度、辺長和を用いた最適性の基準が用いられている。本研究では建築構造設計上などに応用があると思われる三つの新しい最適性の基準を提案する。(1)分割された3角形の最小角と最大角にそれぞれ下限値と上限値の制約を設けたときの辺長和を最小にする基準;(2)各3角形の面積の平方和を最小にする基準;(3)各3角形の最大角と最小角の比の和を最小にする基準。そして、それぞれの基準を満たす3角形分割を求める問題を非凸の計画問題に定式化することによって、統一な枠組で、解を求あることができた。具体的には、局所最適解を発見的な手法によって、多項式時間で最適解の部分集合(この場合は3角形分割にはいる枝の集合)を構築し、動的計画法によって最適な3角形分割にあるすべての枝を見つけるようなアルゴリズムを提案した。これらの問題の計算複雑さはまだ明らかになっていないにもかかわらず、計算機実験では、このアルゴリズムは点数500点以下の問題であれば、かなり高速に最適な3角形分割を見つけることが確かめた。
ナメクジ単離脳における嗅覚学習の画像解析-味覚入力による嗅覚処理の修飾機構-

ナメクジ(Limax marginatus)の嗅覚-味覚連合学習の神経回路メカニズムを明らかにする研究の一環として、脳とともに唇を摘出したin vitro標本を用いて、味覚入力が嗅覚中枢の神経活動に及ぼす影響を調べた。嗅覚中枢である前脳は10^410^5個の介在神経から構成され、それらの膜電位が同期的に振動している。この同期活動はウサギの嗅球、バッタの触角葉・キノコ体にも存在し、嗅覚中枢一般の性質であると考えられている。まずは、脂溶性蛍光色素(DiI)を用いて味覚神経束の投射を形態学的に調べた。味覚神経束は主に中脳および後脳に投射していて、前脳に対する直接の投射は認められなかった。次に、学習の際に無条件刺激として用いるキニジン(苦味物質)の効果を電気生理学的に調べた。細胞外記録電極で前脳の同期活動を記録しながらキニジン溶液を唇に投与すると、同期活動の振動数が変化した。振動数は増加する場合(30%)と減少する場合(60%)とが観察され、減少する例がほとんど見られない匂い刺激の場合とは対照的であった。そこで、振動数が減少するときに前脳の神経活動の時空間パターンがどのように修飾されているか調べるために、膜電位感受性蛍光色素(Di-4-ANEPPS)を用いて光学測定を行った。キニジン溶液を唇に灌流投与すると、味覚神経束の直接投射を受けている後脳で興奮がみられ、ほぼ同時に前脳の細胞体層が過分極し、振動数も減少した。匂い刺激の場合とは異なり神経突起領域の膜電位変化は顕著ではなかった。以上の結果より、味覚入力は前脳に対する直接の投射を持たないにもかかわらず前脳の神経活動を修飾し、しかも嗅覚入力とは異なって前脳の細胞体層を主に修飾することがわかった。また、前脳は嗅覚刺激のみならず味覚刺激に対しても応答することから、嗅覚-味覚連合野としての性質を確かに持つことが示された。
睡眠障害モデルマウスをプラットフォームとした包括的ストレス疾患改善の基盤研究

我々が独自で開発した持続型慢性ストレス負荷をマウスに与えることで作成されるストレス性睡眠障害モデルマウスを用いて、脳内応答機序、全身性の免疫応答反応、神経変性疾患に及ぼす当該ストレスの影響評価、および新規ストレス改善物質の探索とその物質のストレスに及ぼす影響評価を行った。その結果、神経変性疾患に対して慢性的な睡眠障害が憎悪因子として働くこと、全身性の炎症の亢進、腸内フローラの変化を伴うストレス疾患が生ずる可能性を見出した。ストレス性睡眠障害モデルマウスの脳における睡眠障害行動の責任部位を見つけるため、c-Fosをマーカーとして急性期神経活動応答をしている脳内領域を免疫組織科学的な手法により検討を行った。脳の全体の部位を40umに薄切し、免疫反応をおこなった。ストレス暴露時に中脳に置ける広い範囲、視床下部に応答領域が応答していることは確認されたが、数値的な解析を行うためには個体間の差異が大きく、有意な差を見つける所までには至らなかった。今後は、薄切領域を統合的に観察しデータ化する手法の検討も重要であることが確認された。また、海馬領域に置ける酸化ストレス応答性をマーカータンパク質Xの発現動態で検討を進めている。海馬においてストレス暴露により酸化ストレスの亢進が認められる予備的データを得たことから、記憶学習などへのストレスの影響を見いだすことが出来る可能性もある。また、ストレス暴露による不安行動の亢進は顕著に認められ、うつ様行動も有意差は認められないがその傾向が高いことも確認された。さらに、ストレス暴露により脳内においてパーキンソン病マーカであるタンパク質の蓄積にも差異が見られる結果が得られつつあり、ストレス暴露とその周辺領域の疾患との関連性を見いだす可能性がますます高まって来ている状況になっている。平成27年度は、平成28年度以降の研究加速に向け予備的な検討と準備に重点をおいて実施したため、十分な研究の進捗にはいたらなかったが、28年度以降は速やかに研究を展開することを目指して取り組むこととする。平成28年度は睡眠障害モデルマウスにおける炎症性の変化を検証するために、ストレス負荷したマウスから白血球を単離し、血球における免疫応答関連遺伝子の発現変化を解析した。その結果、睡眠障害モデルマウスではIL-1β、IL1-ra、IL-αの遺伝子発現がいずれも上昇していることが確認された。このことはストレス性睡眠障害の状態にあるマウスの体内のいずれかの組織において炎症があることを示唆するものである。近年、ストレスの応答性が免疫系シグナルを介して、脳内に伝わっているという報告もある。そこで、脳内のこれらILsの遺伝子発現を確認したが、大脳皮質における遺伝子発現としては差異は認められなかった。今後は、脳内におけるいくつかの部位、例えば海馬や視床下部などのストレス応答シグナルが入りやすい、ストレスに影響を受けやすい組織における遺伝子発現変化を確認する予定である。また、今年度はアルツハイマー発症型マウスに対して、PAWWストレスを負荷し、睡眠を障害させる実験を行った。中途覚醒の頻度により睡眠障害の強い群と弱い群の2群に分け、ストレス負荷していないマウスとアルツハイマー発症および進行の状態を海馬におけるタウ沈着の程度により評価して、比較検討した。その結果、中途覚醒の現れる頻度が高いほど海馬におけるタウタンパク質の沈着蓄積が顕著となり、ストレスによる睡眠障害が、アルツハイマーの発症の憎悪化因子として働く可能性が示唆されている。現在この成果については、論文のリバイス中である。さらに体温変化でのストレス応答性を評価するマウスモデル系を確立できるかどうかを検討した。体温センサーを体内に埋め込み、一過的なストレス負荷により体温上昇とその下降のプロファイリングを行って、ストレス改善効果のある被験物質の効果を調べた。平成28年度は使用予定の実験動物マウスの繁殖が不調で、実験動物を用いた多様な実験は行うことができなかったが、数少ない実験で得られたサンプルを有効に活用し、使用動物数を制限しながらも可能な実験を中心に進めた。平成28年度の研究成果により、慢性的ストレスを負荷したマウスにおいては、睡眠リズムの障害のみならず、体のいずれかの組織において炎症があることや脳内における酸化ストレスの発生がアルツハイマー発症に憎悪因子として働くことを示唆するデータが得られていた。ストレスにより惹起される炎症として、ストレス性大腸過敏症や大腸炎などである。そこで平成29年度はPAWWストレス負荷マウスにおいて消化器系への影響を評価する為に、ギガシークエンサーによる腸内フローラの網羅的解析を行い、そのバイオームの構成や定量的解析を行った。その結果、ストレスを誘導することのよりその構成を大きく変えることが分かった。その変化は、ストレス負荷2週間ほどから認められるようになり、4-6週間で変換が完了することが分かった。これらの変化を示すバクテリア群について、今後ストレス評価のためのマーカーになる可能性がある。また、神経変性疾患にかかるストレス性睡眠障害の影響を今年度はパーキンソンモデルマウスで検証した。その結果、アルツハイマー病と同様にパーキンソン病においても、PAWWによる睡眠障害が発症を促進する影響を及ぼす可能性が示唆された。さらに、ストレスと炎症が相互に影響を与える可能性があることから、炎症を改善することでストレス緩和効果が認められる可能性がある。また、抗炎症性を持つ物質が経験的にサーカディアンリズムなどの神経系支配行動に影響を与えるデータが多いことから、抗炎症効果を持つ物質をキノコ類、食用性植物より単離してサーカディアンリズムへの影響や抗炎症活性をもつ物質の探索を行った。

その結果、アガリスクに含まれるリノール酸が抗炎症効果を持つことやある植物Xの抽出物がリズムや抗炎症性を持つことを見出し、今後は植物X由来の抽出物やリノール酸などのストレス性睡眠障害モデルマウスへ投与しその効果をみる準備が整った。我々が独自で開発した持続型慢性ストレス負荷をマウスに与えることで作成されるストレス性睡眠障害モデルマウスを用いて、脳内応答機序、全身性の免疫応答反応、神経変性疾患に及ぼす当該ストレスの影響評価、および新規ストレス改善物質の探索とその物質のストレスに及ぼす影響評価を行った。その結果、神経変性疾患に対して慢性的な睡眠障害が憎悪因子として働くこと、全身性の炎症の亢進、腸内フローラの変化を伴うストレス疾患が生ずる可能性を見出した。平成27年度に予備的実験を行ったものを中心にデータを整え、論文化へとつなげることを最大の目標とする。また、今年度は酸化ストレスについての解析も加え、睡眠障害モデルマウスの実験系がマルチナプラットフォームとして活用できるような解析へとつなげて行くことを目指す。29年度に展開する計画のための予備的な実験を進めることとその情報収集、および実験を効率的に進めるための麻酔導入用気化器、組織破砕用装置の等の整備を行い、加速的に実験を進められる体制にある。最終年度に当たり、成果の結実を図ることを目指す。動物生理学平成27年度は、平成28年度以降の研究加速に向け予備的な検討と準備に重点をおいて実施したため、予定通りの執行が出来なかった。使用する実験動物の繁殖があまり振るわず、実験に使用する動物数が十分に確保できなかったため、動物実験に必要な経費を平成29年度に使用することとした。平成28年度に前年度において遂行できなかった実験を展開するために、平成27年度分の予算をつぎ込み、加速的に研究遂行をすることとする。平成29年度には繁殖が回復してきたマウスを用いて動物実験を進める。そのために繰り越しした予算を使用する予定である。
ドナー系黒鉛層間化合物の低温合成法の開発と新規機能の発現

(1)溶媒法によるアルカリ金属-黒鉛層間化合物の合成が研究された。以前の研究では、溶媒としてテトラヒドロフラン系の環状エーテルやジメトキシエタンのような直鎖状エーテルが使用されてきたが、今回の研究ではエーテル結合を持たないトルエンやキシレンなど芳香属系溶媒が試された。合成法は、エーテル系の場合と同じく、溶媒にナフタレンを加えてアルカリ金属(Li,Ns,K,RbおよびCs)を溶解した溶液中に黒鉛を浸漬する方法である。その結果、LiとNaは溶媒に溶解しないために生成は全く認められなかったが、その他のものではアルカリ金属-黒鉛層間化合物が得られた。ただ、トルエン中でのKおよびo-キシレン中でのKおよびRbでは、溶媒も共侵入した3元系黒鉛層間化合物であった。また、生成速度は、2元系、3元系とも非常に遅く、3ケ月間放置しても完全な第1ステージ化合物は得られなかった。(2)電位窓が広く、正極との親和性のよいプロピレンカーボネートをリチウムイオン電池に用いるための方法を研究した。従来の研究で、この溶媒は黒鉛層間で分解するため使用できなかった。しかし本研究において、溶媒に共侵入可能なジエチルエーテルなどのエーテル類を加えると、使用可能になることが分かった。これは最初にジエチルエーテルなどが黒鉛層間に取り込まれたのち脱離したときに安定な表面被膜を生成するためと推定された。ドナー系黒鉛層間化合物は、高温においてドナー系物質の蒸気中で黒鉛を処理する気相移送法、低温での電気化学的方法と溶液法などにより合成されているが、本研究では、比較的簡単でかつ安全な方法である溶液法による合成を研究した。溶液法はドナー系物質を溶解した種々の有機溶媒に黒鉛を浸漬することによって、黒鉛層間化合物を合成する方法である。ここでは、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムのアルカリ金属系ドナー物質に対し、溶媒にトルエン、..オルト-、メタ-およびパシ-キシレンなどの芳香族系溶媒を用いて溶液法による合成したときの生成状態を明らかにする研究を行った。合成は、各種溶媒に少量のナフタレンをアルカリ金属の溶解剤として加え、これに失然フレーク状黒鉛を浸漬する方法で行い、生成した層間化合物の性状は、x線回折によりその構造が明.らかにされた。使用したドナー系物質の内リチウムとナトリウムは、トルエンおよびキシレンのすべての溶媒に不溶で、従って層間化合物も生成しなかったが、その他のアルカリ金属は黒鉛と反応した。しカル、生成物の性状はアルカリ金属種と溶媒種に依存しており、溶媒がトルエンの場合は、カリウムのみが溶媒も共侵入した3元系黒鉛層間化合物、ルビジウムおよびセシウムは溶媒の共侵入のない2元系黒鉛層間化合物であった。また、キシレンの場合、オルトキシレンのみ、しかもカリウムとルビジウムにおいてのみ3元系黒鉛層間化合物が生成し、その他のすべてにおいて2元系黒鉛層間化合物が得られた。これらの結果から、従来、2元および3元黒鉛層間化合物が生成する主要な原因として、溶媒のサイズが考えられていたが、溶媒分子の電子状態もその原因になりうることが明らかになった。リチウムイオン2次電池の電解液としてプロピレンカーボネートは電位窓が広く、正極との親和性が良いなどの利点があるが、黒鉛系炭素材料負極と組み合わせた場合、黒鉛層間内でプロピレンカーボーネートの分解が生ずるために、使用できない。この問題を解決する方法として、プロピレンカーボネートに1,2-ジエトキシエタンのようなエーテル系溶媒を加えることによってプロピレンカーボネートの分解を押さえる方法を考案し、高性能リチウムイオン2次電池を得るべく研究を進めた。

この研究において、1,2-ジエトキシエタンを混合したプロピレンカーボネートを電解液とし、これに電解質として過塩素酸リチウムを加え、高配向性熱分解黒鉛を負極に使用して、そのボルタングラムを測定した。また、この研究では、1,2-ジエトキシカーボネートの作用に明確にすべく、1,2-ジエトキシブタンと2-メチルテトラヒドロフランの混合物についても調べた。その結果、溶媒の分解に起因する大きな還元ピークが、充放電の第1サイクルから生じ、サイクル数を増すごとに分解が継続することが明瞭に認められた。これに対して、1,2-ジエトキシエタンを混合した電解液ではプロピレンカーボネートの分解に伴うピークは何サイクル繰り返しても認められず、その添加効果が明らかとなった。これらの結果を解析した結果、1、2-ジエチルエーテルは、リチウムと溶媒が黒鉛層間に共侵入した3元系黒鉛層間化合物を生成し、これが黒鉛表面上に安定な含リチウム表面被膜を形成し、リチウムの侵入・離脱反応を容易にしていると推定された。
核内ステロイドレセプターによる性ステロイドホルモン様化合物評価系の構築

本研究では、下記の3点に焦点を当て、核内レセプターに基づいた性ホルモン評価系を、分子生物学的手法に基づき動物細胞内での構築を試みた。1.性ステロイドレセプターと転写共役因子群とのin vitro相互作用を利用した性ステロイドホルモン様化合物の評価系:前年度に引続き2種のヒト女性ホルモンレセプター(ERα、ERβ)と男性ホルモンレセプター(AR)のAF-2と、SRC-1、TIF2とのリガンド結合依存的な相互作用を検出するin vitroGST pull-down系を構築し、この2者相互作用を誘導もしくは阻害を測定することで、ホルモン様活性の迅速な評価を試みた。2.転写促進能を利用した性ステロイドホルモン様化合物の高感度生物検定法:1で評価されたステロイドホルモン様化合物が生物活性を有するか否かを、更にステロイドレセプターの転写促進能で検定することで生物検定法とする。ERα、ERβ、ARのAF-2とGAL4DNA結合領域とのキメラタンパクを発現させ、GAL4との結合評価系有するリポーター遺伝子(ルミフェラーゼ)系で、リガンドの転写促進能を調べた。同様な手法で転写共役因子と核内レセプターの相互作用を酵母two-hybrid系にて構築した。この方法でアゴニスト活性のみが検出可能であるが、アンタゴニスト活性は、女性ホルモン(ERα、ERβ)、男性ホルモン(AR)存在下で同様の方法で評価可能であった。3.性ステロイドホルモン活性を規定するレセプター共役因子の同定:性ステロイドレセプター種(ERα、ERβ、AR)固有の共役因子の検索・同定を、酵母two-hybrid法を用いたcDNAスクリーニング、及び生化学的手法を用いて行った。この時第一には転写を促進する因子群の同定を目指したが、同時にクロマチン構造を制御する因子や、細胞周期を制御する因子などの同定も試みた。特に後者の因子の同定は、各種ホルモンの細胞複製・細胞増殖への作用を分子レベルで初めて明らかにできる足掛かりと期待された。核内レセプターの共役因子群が性ステロイドホルモン及び関連化合物の活性を規定すると考えられる。そのための共役因子とレセプターの相互作用に影響を与える化合物は、結果的に性ホルモン作用を撹乱する。従って、本研究では、核内レセプターに基づいた性ホルモン評価系を、分子生物学的手法に基づき動物細胞内での構築を試みた。具体体的には、下記の3点に焦点を当て、研究を進めた。1.性ステロイドレセプターと転写共役因子群とのin vitro相互作用を利用した性ステロイドホルモン様化合物の評価系:転写制御因子である性ステロイドレセプターには、2つの転写促進領域が、レセプター分子N末端、C末端に存在する。本年度は2種のヒト女性ホルモンレセプター(ERα、ERβ)と男性ホルモンレセプター(AR)のAF-2と、SRC-1、TIF2とのリガンド結合依存的な相互作用を検出するin vitroGST pull-down系を構築し、この2者相互作用を誘導もしくは阻害を測定することで、ホルモン様活性の迅速な評価を試みた。

3.性ステロイドホルモン活性を規定するレセプター共役因子の同定:性ステロイドレセプター種(ERα、ERβ、AR)固有の共役因子の検索・同定を、酵母two-hybrid法を用いたcDNAスクリーニング、及び生化学的手法を用いて行った。この時第一には転写を促進する因子群の同定を目指したが、同時にクロマチン構造を制御する因子や、細胞周期を制御する因子などの同定も試みた。本研究では、下記の3点に焦点を当て、核内レセプターに基づいた性ホルモン評価系を、分子生物学的手法に基づき動物細胞内での構築を試みた。1.性ステロイドレセプターと転写共役因子群とのin vitro相互作用を利用した性ステロイドホルモン様化合物の評価系:前年度に引続き2種のヒト女性ホルモンレセプター(ERα、ERβ)と男性ホルモンレセプター(AR)のAF-2と、SRC-1、TIF2とのリガンド結合依存的な相互作用を検出するin vitroGST pull-down系を構築し、この2者相互作用を誘導もしくは阻害を測定することで、ホルモン様活性の迅速な評価を試みた。2.転写促進能を利用した性ステロイドホルモン様化合物の高感度生物検定法:1で評価されたステロイドホルモン様化合物が生物活性を有するか否かを、更にステロイドレセプターの転写促進能で検定することで生物検定法とする。ERα、ERβ、ARのAF-2とGAL4DNA結合領域とのキメラタンパクを発現させ、GAL4との結合評価系有するリポーター遺伝子(ルミフェラーゼ)系で、リガンドの転写促進能を調べた。同様な手法で転写共役因子と核内レセプターの相互作用を酵母two-hybrid系にて構築した。この方法でアゴニスト活性のみが検出可能であるが、アンタゴニスト活性は、女性ホルモン(ERα、ERβ)、男性ホルモン(AR)存在下で同様の方法で評価可能であった。特に後者の因子の同定は、各種ホルモンの細胞複製・細胞増殖への作用を分子レベルで初めて明らかにできる足掛かりと期待された。
溶融塩型燃科電池用ニッケル電極触媒の新しい方法による高表面積と高機能化

高効率の化学エネルギー変換機器である溶融塩型燃料電池への利用を目指し、熱的・化学的に安定で高表面積かつ高い機能をもつ担持金属電極触媒を、新しい方法によって得ようとした。その方法として、炭素繊維の表層をCVI(化学析出法)によりTiC被覆することを着想し、まずその実験的検討を行なった。原料として、ピッチ系、PAN系、レーヨン系など各種出発物質および熱処理温度の異なる10種類の炭素繊維を選び、ArをキャリアーガスとするH_2/TiCl_4混合ガスを導入して赤外線炉で加熱しつつ、温度、時間および分圧比を変えながら、TiCの生成條件を詳しく検討した。TiCの生成状態は、XRD、重量分析、化学分析のほか、SEM観察によって評価した。それらの結果、試料の製造履歴、とくに熱処理温度の影響を受けることが分かったが、すべての試料において、ほぼ1000°C前後以上の温度でTiC層生成の開始がみられた。反応の経時変化、温度および分圧に対する依存性、生成物の不定比組成(TiC0.8)などについても、多くの知見が得られた。TiCの組織について、活性炭繊維の1種で、0.1μ程度のTiC細繊維が絡み合ったフェルト状の多孔質な構造が得られ、金属の担体として興味深いものと思われた。そこで、この試料にPtおよびNiを担持して、その分散度と熱的安定性を検討した。H_2PtCl_6の含浸による7%Pt/TiC//Cでは、0.6の高分散値が容易に得られ、H_2中500°Cまで安定であった。しかし、O_2中400°CでTiCの酸化とそれに伴なうPtのシンタリングがみられた。〔Ni(CN)_4〕^<-2>錯イオンの含浸による5%Ni/TiC//Cでは、分散度0.04が得られ、H_2中500°Cまで安定であった。Ptに比してなお低分散であるが、一般にNiの高分散化は極めて困難とされており、この結果は、一先ずの目標に近づいたものであると言える。高効率の化学的エネルギー変換機器として,燃料電池の実用化は古くからの夢であり,近年とくにその研究が盛んである.燃料電池の実現の成否を支配するものは,いかにして安定で効率的な電極触媒を創るかの問題であると言っても良く,最も実用段階に近いリン酸型燃料電池でも未だにそれが問題として残されている.本研究では,とくに溶融塩型燃料電池への適用を念頭において,熱的・化学的に安定かつ高導電性で多孔質な,新しい電極触媒担体を探索しようとした.着想として,炭素繊維の表層を気相折出法によりTiC化する方法を考え,その実験的検討を行なった.原料として,ピッチ系, PAN系,レーヨン系など各種出発物質および熱処理温度の異なる10種類の炭素繊維を選び, ArをキャリアーガスとするH_2/TiCl_4混合ガスを導入して赤外線炉で加熱しつつ,反応の温度,時間および分圧比を変えながら, TiCの生成條件を調べた.TiCの生成状態は, X線回折,重量測定,化学分析のほか, SEM観察によっても検討した.それらの結果,全ての試料についてTiC焼成の條件を確定することが出来たが,その生成しやすさには炭素繊維の製造履歴の影響が大きい.低温焼成(1,000°C)のものでは, 900°C以下でTiC生成がはじまり,高温(1,300°C)書生では1,100°C以上ではじめてTiCの生成が開始する.反応の経時変化,分圧依存性,生成物の組成(TiC_<0.80.9>)などについても,多くの知見を得た.特記すべきは,活性炭繊の1種において, 0.1μ程度のTiC細繊維が絡む多孔質な組織が得られたことで,今後,金属の担体としてとくに検討に値するものと思われる.次年度の課題として,金属担持法の検討のほか,さらにWC,Mo_2Cなどの他の炭化物にまで対象を拡げて検討する予定である.高効率の化学エネルギー変換機器である溶融塩型燃料電池への利用を目指し、熱的・化学的に安定で高表面積かつ高い機能をもつ担持金属電極触媒を、新しい方法によって得ようとした。H_2PtCl_6の含浸による7%Pt/TiC//

Cでは、0.6の高分散値が容易に得られ、H_2中500°Cまで安定であった。しかし、O_2中400°CでTiCの酸化とそれに伴なうPtのシンタリングがみられた。〔Ni(CN)_4〕^<-2>錯イオンの含浸による5%Ni/TiC//Cでは、分散度0.04が得られ、H_2中500°Cまで安定であった。Ptに比してなお低分散であるが、一般にNiの高分散化は極めて困難とされており、この結果は、一先ずの目標に近づいたものであると言える。溶融塩型燃料電池への利用を目指し、熱的・化学的に安定でかつ高い機能をもつ担持金属電極触媒を、新しい方法によって得ようとした。その方法として、TiCl_4/H_2混合気流中で炭素繊維を加熱するCVI(化学析出法)により、繊維表面をTiC被覆する方法を着想し、TiC層の生成条件を詳しく検討した。それらの中で、活性炭繊維の1試料において、0.1M程度のTiC細繊維が絡み合ったフェルト状の興味深い組織が得られ、その細繊維間の微小空間に金属粒子を保持しやすい構造であると考えられるため、金属粒子を分散させる担体として期待を抱かせるものであった。そこで、この担体において、PtおよびNiを担持し、分散度を評価した。Ptでは、H_2PbCl_6の含浸により、7%の担持量でも0.6の高分散値が得られ、H_2中500°Cまで安定であったが、O_2中では400°CでTiCの酸化とそれに伴うPtのシンタリングがみられた。これに対し、Ni(NO_3)_2およびNiCl_2を含浸して得た523%担持のNi/TiC Cでは、分散度は0.01以下となり、初期の目標には程遠い。含浸法による分散度制御の最も重要な因子として、担体に対する金属塩の吸着の強度があると考えられるので、Ptの場合を参考とし、Ni^<+2>陽イオンの代わりに〔Ni(CN)_4〕^<-2>陰イオンを用いて、同様の検討を行なった。その結果、5%担持のNi/TiCで、分散度は0.04に改善され、H_2中500°Cまで安定であることが分かった。Ptに比べて依然として低分散であるが、一般にNiの高分散化は困難であるという化学常識に立てば、上の結果は一先ずの目標に近づいたものといえる。TiCの外に、湿式法によるWCおよびMo_2C被覆についても検討し、所期の試料を得ることに成功したが、金属担体としての検討は今後の課題である。
擬似非平衡場としての生体膜：膜上での分子拡散と選択的分子集積

リン脂質膜間での分子拡散を膜間距離に対して調べることを目標に、膜間距離の精密な制御方法の確立を行った。湿度変化による制御や中性の膜を用いた制御は困難であったが、荷電脂質膜の膜間距離が決定される機構を実験および理論から確立することができた。Gibbs-Donnan平衡からイオン分布を計算し、電気二重層斥力を求めることで実験を大変よく再現した。長きにわたって信じられてきた電気二重層力の起源を覆す成果となった。本研究の目的は、生体膜の基本構造であるリン脂質二重膜表面の水和水中では分子の運動性がバルクとは異なるかどうかを明らかにする点にある。これはリン脂質二重膜表面では長距離にわたってバルクとは異なる水が存在しているという申請者の過去の発見を基にしている。当初の研究計画では、湿度を変化させることでリン脂質膜の膜間に入る水の量を変化させ、その変化によって分子拡散にどのような変化が生まれるかを観測しようとしていた。しかし、相対湿度90%以下ではリン脂質の膜間にはほとんど水が入ることはなく、水中での分子拡散を確認できるほど膜間距離を広げるためには、相対湿度95%以上という非常に高い湿度に系を置く必要があることがわかった。さらにこの高湿度下ではわずかな湿度変化でも膜間距離が大きく変わることから、膜間距離を精密に制御するにはこの高い湿度レベルで湿度を精密に制御しなければいけないこともわかった。いくつかの方法をもってこれが可能であるか検討を行ったが、湿度8090%程度までは湿度制御は比較的容易であるが、それ以上になると技術的に大変難しいことがわかり、現時点ではうまくいっていないのが現状である。そこで、今後はリン脂質の組成を変化させることで水和状態を変化させることを計画している。それにむけ、現在テラヘルツ時間領域分光法を用いていくつかのリン脂質の水和状態の観測を進めている。一方で、本研究を達成するためには分子拡散を正確に測定する必要もある。そこで現在は光退色後蛍光回復法(FRAP)を用いてリン脂質積層膜系や液晶系における分子拡散の測定を進めており、拡散する分子のおかれた状況によって拡散挙動が異なることを見出しつつある。膜表面の水の状態を変化させてそこでの分子拡散を観測することが現在うまくいっておらず、実験的困難に直面しているため、計画通り達成しているとは言えない。装置メーカーとやり取りする中で様々な手法を検討しているが、現時点ではなかなか困難である。そこで今後は、湿度変化をさせることで水和状態を変化させるというだけでなく、リン脂質分子系を変化させるなどして、目的の達成を目指す。しかし、昨年度までの研究で、この実験を可能にするには相対湿度95%以上という非常に高い湿度に系を置く必要があり、それを試みたが技術的に困難であることがわかっていた。そこで本年度は、基板上でリン脂質二重膜を多重に形成させ、それが水中でも安定に存在できるような系を設計し、そこでの分子拡散の観測を試みた。その結果、ゲル相をとるリン脂質膜間にわずかに塩を添加することで、膜間距離を制御しながら安定な多重積層膜が得られることを見出し、膜間水中に蛍光分子を封入することで光退色後蛍光回復法(FRAP)を用いて分子拡散の観測を行うことに成功した。同様の系は界面活性剤系でも再現できることがわかった。拡散の観測の結果、膜間水中ではバルク水中とは明らかに異なる拡散現象が見られることを見出した。さらに、アルキル鎖のついた液晶分子は単体でもリン脂質膜と同様にリオトロピック液晶とみなせることを利用し、nCB液晶中での分子拡散もFRAPをもちいて観測した。その結果、拡散はアルキル鎖長に依存性せず、温度のみによって決まることがわかった。昨年度、技術的に困難な面に直面しうまく実験が行えなかったが、本年度は実験の方針を大きく変更することで、ある程度の進展を見ることができた。とくに膜間距離を制御しつつ膜間水中での分子拡散をようやく観測できたことは研究目的の達成のためには大きな進展であると言える。またこの実験系の設計に関して、リン脂質だけでなく親水基の異なる界面活性剤でもイオン添加によって膜間距離が制御可能であることを見出し、論文として出版した。FRAPを用いた液晶中の分子拡散が、溶媒とみなせるアルキル鎖部分の距離に依存しないという結果は、今後水中での拡散の膜間距離依存性と対比する際に重要な知見である。今後の結果を議論するのに基盤となる知見を得られた。膜間距離の制御や多重膜の安定性などを調べるなかで、脂質膜と液晶の混合系の相挙動や膜構造についての知見も得ることができ、論文として出版した。昨年度に引き続き、リン脂質の膜間距離の制御に向けた指針の探索を行った。その結果、荷電脂質膜の膜間距離が決定される機構を実験および理論から確立することができ、制御への指針を得ることができた。