hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
階層化された不安定性を有する高分子確率的素子を用いた生体模倣デバイス

ノイズ測定の結果、混合比PLLA:PCL=95:5(w/w)にて作製した素子(LC5)の方が、99:1にて作製した素子(LC1)よりも大きなノイズパワースペクトル密度(PSD)を表した。LC5のうち、130°Cにて6時間等温結晶化した素子(130LC5)は、90°Cにて6時間等温結晶化した素子(90LC5)よりも大きなPSDを示した。GIWAXD測定と合わせて考察した結果、適度な大きさのPCL液滴が大きな伝導の時間ゆらぎの原因であることが示唆された。本研究で作製されたSDDEは、素子作製プロセスのうち、PLLA・PCLの混合比、および、冷却速度に依存した時間ゆらぎを表すことがわかった。作製したSDDEは、ノイズ駆動型の生体模倣型情報処理デバイスとして有用であることが示唆される。高分子物性、構造平成25年度は、本研究によって開発された確率的遅延素子(SDDE)の電圧0Vへ誘導する力と、それに拮抗する力、すなわち、0Vでない電圧に留まろうとする力と競合させることによって不安定性を発生させることに注力した。具体的には、強誘電性キャパシタのもつヒステリシス効果の保持力とを競合させることを考えた。強誘電性キャパシタとして、ポリ(フッ化ビニリデン)[PVDF]とポリ(メタクリル酸メチル)[PMMA]との高分子混合系ナノ薄膜を用いることにより、延伸処理や電場ポーリング処理を行うことなく、強誘電性を有する薄膜デバイス素子の作製を行った。この素子をヒステリシス付き閾値素子(TEH)として用い、確率的微分素子との競合により、不安定性を意図的に発生させた。この不安定性は、単一の確率的遅延素子が発生する物性の不安定性とは異なり、遅延素子と強誘電性キャパシタの二つの素子間で発生するよりマクロな不安定性であるため、その不安定性は質的に異なる。平成25年度は、このような階層の異なる二つの不安定性の特性を調べ、ヒステリシス付き閾値素子が確率共鳴現象を起こすことを見出した。以上のことより、現時点では、当初の研究計画をおおむね順調に進展していると考えられる。非相溶なPLLA:PCL単層膜を用いたCr/Au/PLLA:PCL/Au素子では、誘電緩和測定、電場パルス応答測定、ノイズ測定、原子間力顕微鏡測定により、誘電特性の時間ゆらぎが大きくなるためのPCLリッチドメインの至適サイズがあることが示唆された。また、相溶系であるPBS:PBSe単層膜を用いたCr/Au/PBS:PBSe/Au素子では、誘電特性の顕著な時間ゆらぎは観測されず、高分子を多層化したCr/Au/PBS/PBS:PBSe/Au素子では、PBS:PBSe組成を調節することによって誘電特性の顕著な時間ゆらぎが観測された。この結果より、本研究の目的である、確率的遅延素子に適した物質の探索とデバイス素子の創製という、第一目標を達成できたと考えている。平成26年度は、複数の既存の電界効果トランジスタ、または、本研究によって開発された強誘電性高分子薄膜を用いたヒステリシス付き閾値素子を用意し、その素子間に、前年度までに本研究によって作製された確率的遅延素子を挿入し、フィードバック回路を構築する。各閾値素子へは外部からノイズ信号を入力するか、あるいは、確率的閾値素子が有する内部ノイズを用いることにより、確率的にパルス状信号を出力するように設定する。
多層構造を持つ神経回路モデルによる物体認識

我々は4層の多層構造を持つ神経回路モデルを構築し、この神経回路モデルに対してコンピュータグラフィクスなどを用いて3D図形を生成してシミュレーションによる認識実験を行なった。神経回路モデルの詳細部分は実際の脳の神経系の反応特性と比較し、最終層での反応特性がある程度一致するまでパラメータチューニングを行なった。過去の文献よると、高次視覚領野(サルのIT野)などに複雑な図形を与えた場合の反応では、多数の細胞が、物体のある一部分から見た特定の像に依存した反応特性を示すことが知られている。さらに物体を回転させるなどして、像を変形させると、徐々に反応のレベルが落ちてくることが知られていることがわかった。我々は、この神経回路モデルに3次元物体を学習させ、自己組織化させた上で、学習した像から、物体を回転・拡大・縮小・平行移動などの変形を行い、どのような特性を示すのかを検討した。我々の構築した神経回路モデルでは生理実験で調べられている限りの上での不整合は見られなかった。その結果を確認した上で我々はどのような空間フィルタが形成されているかを調べ、物体の角や、T-ジャンクションと呼ばれる部分のフィルタが多数形成されているのを確認した。これらのフィルタは2次元物体を識別する際に重要な特徴と考えられており、3次元物体の認識を行う際にも重要な特徴であるということが確認できた。哺乳類の脳は機能構造ごとに階層構造にわかれていることが,生理学的にも解剖学的にも報告されている.ヒトやサルなどの視覚の経路において,形の認識を行なうような経路は解剖学的に,眼球からLGNを通してV1野の4層に入力され,V1野の出力がV1野2,3層から出され,この信号がV2野を通ってV4野,IT野へと投射されていくことが知られている.形の情報を伝えるといわれている,V1野以降の視覚経路,すなわちV2野→V4野→IT野などの細胞の反応特性などについての詳細は,あまりよくわかってないが,IT野では複雑な図形(顔などに特異的な図形)に反応する細胞が存在することが知られている.IT野では画像平面内で物体が並行移動しても,それに依存せずに反応する細胞が存在することが報告されており,更には物体のある程度の拡大・縮小に依存せず反応する細胞も存在することも報告されている.物体の奥行き方向の回転に関しては,最適な角度から見た画像から,徐々に物体を回転させた刺激画像を見せていくと細胞の反応も,これにしたがって弱くなるようなチューニングカーブが得られている.本研究では,まず脳の視覚システムが構造的に,局所的な結合と,比較的均質な性質を持つものとし,SakaiとTanakaの支持するV1野のカスケードモデルが基本単位であることを仮定した.我々は,このカスケードモデルを多層化するとFukushimaの提案する“ネオコグニトロン"と同様の回路であることを示した.次に,我々はネオコグニトロンにいくつかの物体を様々な角度からみた画像を学習させ,提示した物体が,ある特定の物体(Targetと呼ぶ)かどうかを判別させる実験を行った.なおTarget以外の物体をDistractorと呼んでいる.実験は,1)学習させてない角度からみせた画像,2)物体を拡大・縮小した場合,3)物体を平行移動させた場合,4)Distractorを見せた場合に対する反応を測定することで行った.この結果,ネオコグニトロンの最終層の認識細胞の性質がIT野の持っている特性と非常に良く似た反応性を持つことを示した.我々は4層の多層構造を持つ神経回路モデルを構築し、この神経回路モデルに対してコンピュータグラフィクスなどを用いて3D図形を生成してシミュレーションによる認識実験を行なった。
心筋細胞の異常興奮と細胞内各種イオン濃度の相関

ランゲンドルフ型潅流ラット心臓を用いて、虚血・再潅流不整脈とpHとの相関、さらにはこれに及ばすアンジオテンシン変換酵素阻害薬カプトリル(CAP)の効果について検討した。CAP(150および450μg/ml)投与群、アンジオテンシンII(AT-II)投与群、コントロール群(C)の3群を作製した。心臓にpH指示色素BCECFを取り込ませ、心筋pHを表面蛍光測光した。左冠動脈を15分結集、次いで再潅流した。虚血・再潅流に際し、C群では80%に期外収縮、50%に心室粗細動が観察された。CAP群では、期外収縮は見られたが、心室粗細動は全く無かった。pHは、左冠動脈結紫直後は全群で軽度アルカローシマを示し、その後、アシドーシスに転じ、時間経過とともにこれが増強した。CAP群はC群よりもアシドーシスの程度が軽く、虚血15分後もpH7以上を維持した。AT-II群はC群よりもアシドーシスの程度が重く、結紫1分からアシドーシスの傾向を示した。再潅流1分後、CAP群はアルカローシスの傾向を示した。発生張力は全群とも結紫直後から低下傾向を示したが、CAP群はC群よりも虚血・再潅流を通じて低下程度が軽かった。AT-II群とC群の発生張力には、虚血・再潅流を通じて差が無かった。これらの結果は、CAPが、心筋虚血・再潅流において不整脈の発生を抑え、細胞内pHの低下と心筋張力低下を軽減させることを示している。不整脈とpH変化との因果関係やpH低下のCAPによる阻害機摩については、今後の研究が必要である。
存在形態別分析による湖水中微量金属の循環過程の解析

SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)/UV/ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析法)システムで測定可能な2種類の天然水中溶存高分子有機物-金属錯体(LOMMC_S)の化学的特性を評価した。まずLOMMC_Sの酸に対する安定性を検討する目的で、限外ろ過濃縮(20倍)した池水試料(pH7)に硝酸を添加してpHを70.5までの13の試料溶液を作製し、SEC/UV/ICP-MSシステムで測定した。試料のpHが7から減少するにつれてUV検出クロマトグラム上のPeak1とPeak2のピーク強度はともに徐々に減少し、pH0.5では観察されなくなった。これはLOMMC_Sの有機物が酸により分解したためと考えられる。そこで、ピーク面積の減少割合をpH7の試料を1とした相対面積強度として示し、LOMMC_Sの酸分解特性を比較した。Peak1成分では試料のpHが4以下になると急激に分解するのに対し、Peak2成分は試料のpHが70.5に低下するにつれて徐々に分解が進行した。次にFe、Alの水酸化物コロイドの解離曲線を求め、LOMMC_Sの分解曲線と比較したところ、Peak1成分の減少曲線と水酸化物コロイドの解離曲線はよく一致した。このことから、Peak1成分中の主要化学形態はFe、Alの水酸化物を主成分として、周囲に金属イオンと有機物が結合して形成された"糸巻きボール"状の複合コロイド状物質であると考えた。この物質は徐々にサイズ成長し、やがては粒子態物質となり堆積物へと沈降して天然水中から微量金属を除去する物質になると考えられる。一方、Peak2成分の有機物については、CuとZnの酸解離特性が異なり、Cuの方がZnよりも錯体との結合力が強かった。このため、Peak2成分中の主要形態は、生物由来の高分子有機物(フミン酸、タンパク質など)の錯体と予測される。このような有機錯体は天然水中で比較的安定であり、生体必須元素のような生物学的利用能の高い遷移金属を水中に保持する役割を果たしていると考えられる。本研究ではICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析法)を用いる微量金属元素の存在量と存在形態に関する分析法を拡張して、天然水中コロイド及び粒子に含まれる微量金属元素の分離・測定法を開発し、同一水圏環境における存在形態別の微量元素濃度測定を目的とした。本年度は、以前に開発した限外ろ過濃縮・サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)/UV/ICP-MS法により池水中溶存高分子有機錯体中の微量金属を15元素定量することができた。これまでは定性的な情報を得るのみであったが、あらかじめ含有元素濃度を求めた天然水試料を濃度標準の溶液として用いて、マトリックスと試料中有機物の影響を最小限にすることができた。また、天然水中粒子成分をメンブランフィルターで捕集し、粒径別の粒子態金属濃度分布を求める手法を最適化した。孔径3μm,1μm,0.4μm,0.2μm,0.05μmの各フィルター(孔径が最も均一なヌクレオポアフィルターを使用)で逐次ろ過し、フィルター上に粒子成分を捕集した。ポリカーボネート製のフィルターをアンモニア水で分解した後、HNO_3/HF/HClO_4法で粒子成分を分解した。

続いてICP-MSで測定することにより池水中粒子に含まれる40元素の濃度分布を求めることができた。溶存態と定義されている0.45μm以下の成分中にも粒子性の物質が含まれることが確認され、さらに粒径31μmの粒子と粒径0.20.05μmの粒子を比較すると元素組成が異なることがわかった。0.2μm0.05μmの粒径を持つ物質中の元素は、クトマトグラフ法で測定された分子量300000以上に相当する高分子有機錯体中元素と類似しており、Fe,Cu,Zn,Pb,軽希土類元素などが相対的に多く含まれた。この物質は、Fe(OH)_3のコロイドに有機錯体が糸巻き状に巻き付き、Cu,Zn,Pbなとの物質がそこに取り込まれた有機コロイド状物質であると予測した。本年度は、SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)/UV/ICP-MS(誘導結合プラズマ質量分析法)システムで測定可能な2種類の天然水中溶存高分子有機物-金属錯体(LOMMCs)の化学的特性を評価した。まずLOMMCsの酸に対する安定性を検討する目的で、限外ろ過濃縮(20倍)した池水試料(pH7)に硝酸を添加してpHを70.5までの13の試料溶液を作製し、SEC/UV/ICP-MSシステムで測定した。試料のpHが7から減少するにつれてUV検出クロマトグラム上のPeak1とPeak2のピーク強度はともに徐々に減少し、pH0.5では観察されなくなった。これはLOMMCsの有機物が酸により分解したためと考えられる。そこで、ピーク面積の減少割合をpH7の試料を1とした相対面積強度として示し、LOMMCsの酸分解特性を比較した。Peak1成分では試料のpHが4以下になると急激に分解するのに対し、Peak2成分は試料のpHが70.5に低下するにつれて徐々に分解が進行した。次にFe,Alの水酸化コロイドの解離曲線を求め、LOMMCsの分解曲線と比較したところ、Peak1成分の減少曲線と水酸化コロイドの解離曲線はよく一致した。このことから、Peak1成分中の主要化学形態はFe,Alの水酸化物を主成分として、周囲に金属イオンと有機物が結合して形成された"糸巻きボール"状の複合コロイド状物質であると考えた。この物質は徐々にサイズ成長し、やがては粒子態物質となり堆積物へと沈降して天然水中から微量金属を除去する物質になると考えられる。一方、Peak2成分の有機物については、CuとZnの酸解離特性が異なり、Cuの方がZnよりも錯体との結合力が強かった。このため、Peak2成分中の主要形態は、生物由来の高分子有機物(フミン酸、タンパク質など)の錯体と予測される。このような有機錯体は天然水中で比較的安定であり、生体必須元素のような生物学的利用能の高い遷移金属を水中に保持する役割を果たしていると考えられる。
グアニリン産生細胞の免疫学的、分子生物学的同定とその生理作用の研究

大腸菌の熱耐性エンテロトキシンに類似の構造をもつペプチド、グアニリンの産生細胞を同定するために、ヒトのプログアニリンのN端フラグメント(1-15)を化学合成した。サイログロブリンまたはKLHとコンジュゲートした合成ペプチドを抗原として、家兎に免疫し、プログアニリンN端フラグメントに特異抗体を得た。本抗体を用いて、プログアニリン産生細胞を免疫組織学的に検索した。本抗体によりヒトの胃および十二指腸の基底膜顆粒細胞が免疫染色された。この反応は、抗体に合成フラグメントを添加することにより完全に吸収された。ヒトと同様にラットでも、消化管の内分泌細胞が特異的に染色された。同一切片における二重染色によりプログアニリン陽性細胞はセロトニンを含有せず、ソマトスタチンを含有することから、D細胞であると推定された。グアニリンの受容体および標的細胞を同定するために、ラクトパーオキシデ-ス法により、^<125>I標識グアニリンを作成した。標識グアニリンのラット小腸粘膜標本に対する結合実験からグアニリンは耐熱性エンテロトキシンと同等の解離定数(約10^<-6>M)をもつことが判明した。この標識グアニリンをラットに経静脈的に投与し、in vivoオートラジオグラフィーを行った。最も放射活性の取り込みの高い臓器は腎臓であった。消化管では杯細胞からの粘液の分泌と粘膜下組織の浮腫を認めた。一方、腎臓では近位尿細管上皮からの取り込みと、集合管の主細胞からの尿中への排泄ならびに利尿効果が形態学的に認められた。以上の成績から、グアニリンは、当初考えられたいたように消化管の管腔内に分泌されるだけでなく、パラクラインホルモンとして消化管粘膜における水の吸収と、内分泌ホルモンとして腎臓における尿生成の調節に関与している可能性が考えられた。
染色体パッセンジャー複合体タンパクの分解とその破綻による口腔発癌機構の解明と制御

これまでに、染色体パッセンジャー複合体(CPC)の構成因子であるBorealinがG1期にAPC/C-Cdh1複合体によりユビキチン分解されることを明らかにした。本年度は、Borealinのユビキチン分解に関わるCdh1のノックアウトマウスの胎児線維芽細胞(Mef)を用いて、Borealinの分解抑制の影響を検討した。野生型Mefでは、G1期にBorealinタンパクが分解されるのに対して、Cdh1-/- Mefは、細胞周期を通じて安定化していることを確認した。CPCは、分裂期にAurora-Bキナーゼ活性を介して様々な基質タンパクをリン酸化する。代表的な基質であるヒストンH3 Ser10のリン酸化を見ると、Cdh1-/- Mefでは細胞周期を通じてリン酸化が認められた。さらに、Cdh1-/- Mefで認められるG1期の短縮が、Aurora-Bキナーゼ阻害剤であるBarasertibの投与により、レスキューされた。これは、APC/CCdh1によるBorealinの分解を介したCPC活性の抑制がG1期の長さの維持に関与することを示唆している。また、胚性幹細胞においてAPC/C-Cdh1の活性が細胞周期を通じて抑制されルことが知られていることから、我々も胚性幹細胞においてBorealinの発現が細胞周期を通じて安定化することを見出した。Cdh1-/- Mefと同様に、細胞周期を通じたCPC複合体の形成とヒストンH3 Ser10のリン酸化を確認した。この結果は、胚性幹細胞において細胞周期を通じてCPC活性が維持されていることを示している。さらに、胚性幹細胞におけるBorealinのノックダウンやBarasertibの投与は、分化マーカーの発現上昇を引き起こすことを見出し、CPCが胚性幹細胞における未分化能維持に関与するという新たなメカニズムを発見した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、申請者らが予備実験において、染色体パッセンジャータンパクの構成因子であるBorealinがユビキチンリガーゼであるAPC/CCdh1によりG1期においてユビキチン分解される可能性があることを見出した。そこで、APC/CCdh1によるBorealinの分解機構の詳細を明らかにするために、まず、Cdh1の過剰発現によるBorealinの分解について検討し、Cdh1の過剰発現によるBorealinの発現低下を確認した。さらに、Cdh1のsiRNAによるノックダウンによりG1期におけるBorealinタンパクの蓄積が認められた。また、Cdh1のノックアウトマウスから採取した胎児線維芽細胞を用いて、Borealinの発現を検討したところ、細胞周期を通して、Borealinタンパクの安定化が認められた。実際に、BorealinとCdh1の結合も確認した。また、BorealinのAPC/C-Cdh1によるユビキチン化をin vivoで解析したところ、Borealinのユビキチン化がCdh1のノックダウンで認められなくなった。In vitroのユビキチン化に関しては、技術的に困難であった。次に、APC/C-Cdh1はRxxLやKENといったアミノ酸配列を分解ドメインとして認識し、ユビキチン分解することが知られているため、Borealinの分解ドメインの検索を行った。まず、Borealinタンパクは、3つのRxxL配列を有していたが、いずれも分解ドメインではなかった。そこで、種々のアミノ酸配列を欠損させた欠失変異体を作成し、HA-Cdh1との結合を指標に免疫沈降により分解に重要な配列の特定を試みた。その結果、N末端に存在する5つのアミノ酸がCdh1との結合に必須であることが明らかとなり、その変異体は、分解されないことを確認した。当初計画していたとおりに、BorealinがAPC/C-Cdh1でユビキチン分解されることを証明した。APC/C-Cdh1はRxxLやKENといったアミノ酸配列を分解ドメインとして認識することが知られており、Borealinに3つのRxxL配列を有していたが、いずれも分解ドメインではなかった。そこで、種々のアミノ酸配列を欠損させた欠失変異体を作成し、HA-Cdh1との結合を指標に免疫沈降により分解に重要な配列であるN末端に存在する5つのアミノ酸を同定することができた。本年度は、Borealinのユビキチン分解による他のCPCタンパクの分解制御機構の解明とBorealinのユビキチン分解メカニズムの破綻がもたらす口腔発がん機構の解明について研究を行った。まず、Borealinの分解ドメインを変異させ、ユビキチン分解されない変異体(分解欠失変異体)を癌細胞株に導入し、細胞周期を通じて、安定して発現していることを確認した。Borealin分解欠失変異体を過剰発現した細胞では、他のCPCタンパクであるSurvivin、Aurora-B、INCENPのG1期における分解が遅れることが明らかになった。さらに、Borealinを含めたCPCタンパクそれぞれをテトラサイクリン誘導性にshRNAによりノックダウンさせたところ、それぞれのCPCタンパクのノックダウンで、他のCPCタンパクが不安定になることを見出した。すなわち、CPCタンパクはお互いに細胞分裂期で安定化しており、Borealinの分解が引き金となって、CPCタンパクの機能が終わると考えられた。癌細胞では、CPCタンパクのいくつかが過剰発現して、安定化することで、他のCPCタンパクを安定化させることが明らかになった。しかしながら、CPCタンパクの安定化は、細胞分裂には調べた限りは影響が見られなかった。

現在、Borealin分解欠失変異体における細胞分裂以外のphenotypeを解析中である。研究の過程で、Borealinを分解するユビキチンリガーゼであるAPC/Cが胚性幹細胞において、その活性が抑制されていることが報告された。そこで、胚性幹細胞モデルとなる胚性癌細胞株を用いて、APC/Cの活性とBorealinの発現を検討したところ、Borealinの発現がAPC/Cの不活化により細胞周期を通じて発現していることを見出した。驚くべきことに、胚性癌細胞株におけるBorealinのノックダウンは、分化マーカーの発現上昇を引き起こし、Borealinが胚性幹細胞における未分化能の維持に関与している可能性が考えられた。Borealinの安定化が他のCPCタンパクの安定化に関わることが明らかにできた。このCPCタンパクの相互作用による安定化が癌で認められる過剰発現に寄与する可能性が考えられる。さらに、Borealinタンパクの分解抑制による安定化が、胚性幹細胞における未分化能の維持にも関わっていることを見出した。当初の計画通り、概ね順調に研究が遂行していると考えられる。これまでに、染色体パッセンジャー複合体(CPC)の構成因子であるBorealinがG1期にAPC/C-Cdh1複合体によりユビキチン分解されることを明らかにした。本年度は、Borealinのユビキチン分解に関わるCdh1のノックアウトマウスの胎児線維芽細胞(Mef)を用いて、Borealinの分解抑制の影響を検討した。野生型Mefでは、G1期にBorealinタンパクが分解されるのに対して、Cdh1-/- Mefは、細胞周期を通じて安定化していることを確認した。CPCは、分裂期にAurora-Bキナーゼ活性を介して様々な基質タンパクをリン酸化する。代表的な基質であるヒストンH3 Ser10のリン酸化を見ると、Cdh1-/- Mefでは細胞周期を通じてリン酸化が認められた。さらに、Cdh1-/- Mefで認められるG1期の短縮が、Aurora-Bキナーゼ阻害剤であるBarasertibの投与により、レスキューされた。これは、APC/CCdh1によるBorealinの分解を介したCPC活性の抑制がG1期の長さの維持に関与することを示唆している。また、胚性幹細胞においてAPC/C-Cdh1の活性が細胞周期を通じて抑制されルことが知られていることから、我々も胚性幹細胞においてBorealinの発現が細胞周期を通じて安定化することを見出した。Cdh1-/- Mefと同様に、細胞周期を通じたCPC複合体の形成とヒストンH3 Ser10のリン酸化を確認した。この結果は、胚性幹細胞において細胞周期を通じてCPC活性が維持されていることを示している。さらに、胚性幹細胞におけるBorealinのノックダウンやBarasertibの投与は、分化マーカーの発現上昇を引き起こすことを見出し、CPCが胚性幹細胞における未分化能維持に関与するという新たなメカニズムを発見した。前年度は、BorealinのAPC/C-Cdh1によるユビキチン分解機構の詳細を明らかにすることができた。
FK506の脳虚血保護作用に関するRyanodine受容体の役割に関する研究

【目的】近年ryanodineと特異的に結合するCa^<2+>誘発性Ca^<2+>放出チャンネル(Ca^<2+>-induced Ca^<2+>release: CICR)の存在が注目されている。我々は既にryanodine特異的結合能が,重度脳虚血15分以降に海馬CAIにおいてのみ低下を示し,同部位のCICR動態に大きな擾乱が生じていることを示した^<1.2)>.一方FK506結合蛋白(FKBP)と結合し,CICRを調節することが明らかとなってきた^<3)>.またFK506の脳虚血保護作用が報告されFKBPの作用が注目されている^<4)>.そこで今回我々はFK506投与動物を用い,脳虚血時のCICR動態に対するFK506の効果について検討した.【方法】砂ネズミ14匹を用い,FK506投与群(n=4)と非投与群(n=10)に分けた.FK506投与群では経静脈的にFK506(0.1mg/kg)投与15分後に右総頚動脈を結紮した.結紮2時間後に[^<14>C]iodoantipyrine法により局所脳血流量(LCBF)を測定した.同一脳の切片を用い,[^3H]ryanodine(15nM)でlabelingした.また非特異的結合量測定のため,上記に加え未標識ryanodine(15mM)を加えlabelingを行った.オートラジオグラムを作製し,[^3H]ryanidine総結合量から非特異的結合量を減じて特異的結合量とした^<2.5)>.FK506非投与群でも同様の実験を行い.両群とも結紮側虚血中心部の視床外側核LCBFが50ml/100g/分未満となった有意な虚血動物を対象とし定量的検討を行った.【結果】脳内代表的ryanodine特異的結合量を表に示す.FK506投与群では非投与群に比し結紮側海馬CAl領域の特異的ryanodine結合量低下は認められなかった.【考案】FK506前投与により,虚血側海馬CAlにおけるryanodine結合量低下が抑制された機序として,FK506がFKBPと複合体を作り,ryanodine受容体を開存させた結果である可能性.あるいはFK506の虚血保護作用より,ryanodine受容体傷害が抑制された可能性が考えられる.今後のさらなる検討が必要と考えられた.【結語】海馬CAl領域での虚血時のCICR動態の変化に対しFKBPの関与が示唆された.【文献】1)野崎博之,他:神経化学33:256,19942)野崎博之,他:脳卒中17:306,1995【目的】近年ryanodineと特異的に結合するCa^<2+>誘発性Ca^<2+>放出チャンネル(Ca^<2+>-induced Ca^<2+>release: CICR)の存在が注目されている。我々は既にryanodine特異的結合能が,重度脳虚血15分以降に海馬CAIにおいてのみ低下を示し,同部位のCICR動態に大きな擾乱が生じていることを示した^<1.2)>.一方FK506結合蛋白(FKBP)と結合し,CICRを調節することが明らかとなってきた^<3)>.またFK506の脳虚血保護作用が報告されFKBPの作用が注目されている^<4)>.そこで今回我々はFK506投与動物を用い,脳虚血時のCICR動態に対するFK506の効果について検討した.【方法】砂ネズミ14匹を用い,FK506投与群(n=4)と非投与群(n=10)に分けた.FK506投与群では経静脈的にFK506(0.1mg/kg)投与15分後に右総頚動脈を結紮した.結紮2時間後に[^<14>C]iodoantipyrine法により局所脳血流量(LCBF)を測定した.同一脳の切片を用い,[^3H]ryanodine(15nM)でlabelingした.また非特異的結合量測定のため,上記に加え未標識ryanodine(15mM)を加えlabelingを行った.オートラジオグラムを作製し,[^3H]ryanidine総結合量から非特異的結合量を減じて特異的結合量とした^<2.5)>.FK506非投与群でも同様の実験を行い.両群とも結紮側虚血中心部の視床外側核LCBFが50ml/100g/分未満となった有意な虚血動物を対象とし定量的検討を行った.【結果】脳内代表的ryanodine特異的結合量を表に示す.FK506投与群では非投与群に比し結紮側海馬CAl領域の特異的ryanodine結合量低下は認められなかった.【考案】FK506前投与により,虚血側海馬CAlにおけるryanodine結合量低下が抑制された機序として,FK506がFKBPと複合体を作り,ryanodine受容体を開存させた結果である可能性.あるいはFK506の虚血保護作用より,ryanodine受容体傷害が抑制された可能性が考えられる.今後のさらなる検討が必要と考えられた.

【結語】海馬CAl領域での虚血時のCICR動態の変化に対しFKBPの関与が示唆された.【文献】1)野崎博之,他:神経化学33:256,19942)野崎博之,他:脳卒中17:306,1995
「近代史料学」構築のための基礎的研究―地方行政機関の公文書管理規程の収集と分析―

近代日本における地方行政機関の公文書管理制度にかかわる法令・規程を収集し、分析するという作業を、2018年度も継続して実施した。具体的に調査を実施した自治体(調査先の機関)は、次のとおりである。また、これらのデータ入力作業も行った。・大阪市(大阪市公文書館、大阪市立中央図書館):73文書・岩手県(岩手県立図書館):46文書・北海道(北海道立文書館):57文書入力作業は順調に進んだが、分析が予定よりも停滞している。繰り越しが認められた本年度(最終年度)も、研究協力者との協働作業により、順次進めていく予定である。1.台湾総督府における公文書管理規程の収集と入力を行った。具体的には、以下の要領にて、原文書からの翻刻とPC入力作業を行った。入力の実績・・・入力対象文書数:255/入力実施文書数:1402.台湾総督府における公文書管理規程の分析については、研究代表者として以下の論考を執筆し、当該規程の分析を進めた。1)「「近代史料学」の構築へ向けて」(『近代史料研究』第16号、2016年10月)2)「史料紹介台湾総督府の文書管理規程ー情報管理と統治という視角を通じてー」(『駒沢史学』第88号、2017年3月)台湾総督府における公文書管理規程の入力作業については、予定どおり進んでいる。ただし、収集を予定していた機関のうち、岩手県についての収集が遅れている。これについては、本年度に行い、遅れを取り戻す予定である。1.台湾総督府、関東都督府・関東庁、南洋庁、朝鮮総督府における公文書管理規程の収集と入力を行った。入力の実績は、次のとおり。(1)台湾総督府・・・62文書/(2)関東都督府・関東庁・・・89文書/(3)南洋庁・・・62文書/(4)統監府・朝鮮総督府・・・61文書2.関東庁の設置経緯とその背景について、【文書管理】の視角から解明した論考を褻旧代表者の熊本が執筆した:「南満洲行政統一問題と外務次官幣原喜重郎ー大正6・7年の外務省を中心にー」(『近代史料研究』第17号、2017年10月)。さらに大正期滋賀県の文書管理の実態について、研究協力者の中野目徹氏が論考を執筆した。:「大正期滋賀県における文書管理の実態ー国立公文書館所蔵『滋賀県文書整理ニ関スル件』の紹介ー」(『近代史料研究』第17号、2017年10月)入力を予定していた作業がほぼ終わり、分析についても進めることができたから。前項で示した遅れについては、研究代表者と同協力者のスケジュール調整の努力と取り組みによって対応可能である。よって、特段の改善策や対応策を講じる必要はないと思量している。その他の予定されている本年度の計画についても、研究協力者との協働作業により、順次進めていく予定である。最終年度の計画についても、研究協力者との協働作業により、順次進めていく予定である。使用額において差額が生じた主な理由は、予定してした岩手県への出張(研究協力者との協働)を実施できなかったからである。各行政庁(植民地・占領地行政官庁を含む)の文書管理規程の入力作業を行うために、原文書の複写(コピー)を当初想定していたが、これらのなかにはネット上からダウンロード可能なものも多く、その分、想定したほどに複写代(コピー代)がかからなかったため。また、成果物として刊行した『近代史料研究』第17号の製作費(印刷代)が想定した以上に安価だったため。入力作業量が想定していたよりも少なく、入力作業用に予算を確保していた人件費(アルバイト代)の執行額が、予定よりも低かったため。最終年度は、この反省を踏まえて、残額を計画どおりに消化していきたい。今年度は、上記調査出張を実施することにより予定していた使用額を執行し、当初計画へ復するよう努力する。
矮新星降着円盤の可視光研究

前年度に引き続き、小型望遠鏡を用いた矮新星増光時の可視光測光観測を継続し、結果を3編の論文とした(2編は出版済、1編は投稿中)。今年度は特に、矮新星の増光時におけるスーパーハンプ現象の周期変動問題の解決に取り組んだ。この問題は、降着円盤における角運動量輸送過程の物理に直結するため、非常に重要な研究課題と位置づけられている。研究代表者はまず、他の研究グループと連携し、連続10日以上の長時間にわたる矮新星NSV4838の測光観測を成功させ、この天体のスーパーハンプ周期を特定し、その周期変動の振舞いを初めて明らかにした。通常、スーパーハンプ周期の長い天体は、増光時にスーパーハンプ周期が減少する傾向が見受けられたが、今回観測したNSV4838は、スーパーハンプ周期が長い天体であるにも関わらず、増光時にスーパーハンプ周期が増加する傾向が検出された。これは既存の物理では説明が困難な現象であり、今回の観測によって、矮新星降着円盤の物理の複雑さと多様性を示し、この研究分野に一石を投じた。また、現在投稿中の論文(レフェリーから好意的な回答があり、間もなく受理される見通し)では、矮新星の増光初期のスーパーハンプ現象を詳細に捉え、スーパーハンプの成長が既存のモデルで説明困難であるほど早いことを報告している。これは、20年来に亘って標準モデルとされてきたLubow model(Lubow1991)の改善を要求するものであり、矮新星研究の分野に与える影響が非常に大きい論文となっている。一方、研究代表者は小型望遠鏡の利便性を活用して、複数の高校生(洛東高校(京都)、猶興館高校(長崎))と教育研究活動を行った。洛東高校の研究結果は天文学会ジュニアセッションで報告され、一定の評価を得た。研究代表者は、矮新星降着円盤における変動現象の物埋を理解すると共に、中長期計画のひとつである矮新星進化機構の理解のため、主に京都大学40cm望遠鏡と国立天文台岡山観測所188cmを用いた可視近赤外測光観測を行った。前年度の主要な結果の一つとして、40cm望遠鏡を用いて観測した矮新星EG Aqrの増光時の特殊な初期変動の発見が挙げられる。通常、矮新星増光時、スーパーハンプと呼ばれる周期変動が観測されるが、この周期は増光直後から次第に減少していく。ところが、今回の観測では、このスーパーハンプ周期がわずか数時間の間に2%以上も減少することを発見した。これは、増光時の降着円盤において短時間で劇的な変化が起きたことを意味するが、現在のところ、この現象を説明する物理は分かっていない。今回の結果により、代表者らは矮新星増光初期の降着円盤の物理に新たな観測的制限を課すことができた。また代表者らは岡山188cm望遠鏡を用いて矮新星の近赤外線測光観測を行い、矮新星SDSS J1702が通常の矮新星の進化とは異なる、特殊な進化を経ている可能性を指摘した。今回の観測は、研究実施計画で予想していた「進化した特殊な伴星」を持つ天体の存在を観測的に示唆したこととなり、今後継続して観測することで、矮新星進化の多様性を観測的に制限することが可能となる。年度後半からは、鹿児島大学理学部に出張し、現地の1m望遠鏡を用いて矮新星の観測を継続すると共に、6名の学生に卒業研究テーマを課した。一方で代表者は、天文、理科教育を重視し、前年度も引き続き京都府立洛東高校とのSPPに携わり、研究成果を天文学会ジュニアセッションならびにハンズオンユニバース世界大会において英語口頭講演を果たした。
共役π電子系化合物の反応の定説打破

交差共役8π系化合物であるトロポン(1)と2π系のベンザインとの付加反応による[4+2]型の付加体の生成反応は、Diels-Alder反応の代表例の一つになっていた。様々な反応条件において本反応を再検討した。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による詳細な反応生成物の分析を行なった結果,従来報告されていた[4+2]型の付加体以外に多数の生成物の生成が判明し,これらの新規生成物が主生成物であることが判明した。カラムクロマトグラフィーやHPLCによってこれら反応生成物を単離し,最新の分析方法を用いてその構造を明らかにした。その結果,従来のベンザインについて定説になっていた反応機構(ベンザインの求電子付加反応)からは予想できない数種類の新規化合物を得た。これらの得られた生成物の構造ならびにHPLCによる反応解析によって得られた実験結果に加えて,反応過程について分子軌道理論による検討も行った。これらの結果から,従来の定説であるベンザインが三重結合として反応に関与していると考えたのでは得られた生成物の生成は説明できず,ベンザインがビラジカルとして反応に関与していると考えることによって説明できることを見い出した。本反応においてベンザインの反応についての従来の定説が誤りであることが明らかになった。交差共役8π系化合物であるトロポン(1)は,[4+2]付加,[6+4]付加,[2+2]付加反応など多様な反応形態をとる特徴を有することから,膨大な反応例が報告されている。対して,1の硫黄類似体であるトロポチオン(2)は,相手が2π系,4π系,6π系のいずれのπ系においても選択的に[8+2]付加反応を起こすことを申請者は見い出している。これらの事実をさらに追及して,これら基本的な環化付加反応の真の反応機構を明らかにし,従来の定説を根本的に改変することを目的に研究をおこなった。8π系のトロポンならびにトロポチオンと2π系のベンザインの環化付加反応について,ベンザイ前駆体をかえたり,反応溶媒を変えたりして種々反応条件を検討した。さらに,低温から室温にいたるさまざまな温度でのNMRスペクトルの測定による詳細な反応過程のモニターを行い,低温における反応条件下で真の反応の中間体(初期生成物)の捕獲を行なった。最新の分析測定法を用いてその初期生成物の構造を明らかにした。さらに,最先端NMR法によって反応によって得られる中間体の構造を解析した。また,高速液体クロマトグラフィーを用いて反応生成物の詳細な解析をおこない,いくつかの新規化合物を得ている。これら新しく得られた化合物の構造解析ならびに,高速液体クロマトグラフィーによる反応解析をおこなっている。得られた実験結果に加えて,半経験的分子軌道理論による検討も行い,環化付加反応の反応機構を明らかにすべく検討をおこなっている。
知的CAIのための適応型教育方式に関する研究

人工知能の研究成果を教育における計算機援用教授システムの開発に積極的に活用する知的CAIの研究では、学習者に主導権を与えて計算機に知識状態を伝達させ、これを解析して理解レベルに合った教育指導を行なう機能が実現できなければならない。学習者のこのようなメンタルな状態を人工知能の方法で表現できるためには、自然言語理解、知識表現及び推論機能を学習者とシステムとの自然な双方向対話、学習者モデル、教授方略に適用し、適応型教育システムの構成法の理論的解明並びにモデル・システムの作成によってその実現性を究明しなければならない。本研究ではこのような知的なシステムの構成を可能にする方式を明確にするために、(1)構文解析と格文法解析によって入力文を解析し、これをフレ-ムによる内部表現に変換する自然言語理解の方式を考案した。学習者が電気回路の解析で用いる典型的な表現を調査し、文法、単語辞書、文脈の解析機能を組み込んだ自然言語インタフェ-スを構築した。(2)内部表現を意味解析し、システムの専門知識を適用して学習者が用いた知識を再構成する。これを学習者モデルとし、これを診断して適切な助言と指導を行なう直接的教授方略を考案した。(3)学習者の記述理解に必要な、対話のモデルとして問題解決手法をスクリプトで表現した。解答診断及び学習者の理解レベルをスクリプトのモニタ-によって判定し、適切な助言機能を構成した。この機能により、教授方略、学習者モデル、助言方法、出題方法の相互関係を明白にすることができた。これらの機能をもった電気回路に関するシステムを実際に構成し、60名を対象にシステム評価を行なった結果、システムからの応答文を解釈できる程度に教授内容を理解した学習者には有効であることが判明した。しかし、理解状態を文章で適切に表現できない初心者や、システムにない専門知識を適用できる上級者には、自然言語インタフェ-スに問題が生じることも判明し、これらに関する研究の必要性が新たに発生した。(1)学習者のメンタルモデルの表現法の1つとして、学習者の思考過程を自然言語と式で表現させる方法が考えられる。これら文や式による入力を解析するために、ロ-マ字つづり入力記号の漢字かなまじり文変換、および格文法解析機能が要求される。これらを自然言語解析手法であるトップダウン予測つきボトムアップパ-サ-で実現し、その有効性を確かめた。(2)学習者の表現の意味解析から学習者の意図を推論し、誤りや助言を発見する知識表現を構築し、診断結果を表示できる方法を確立した。この方法には、概念依存関係をフレ-ム構造で表現したスクリプトを用いており、より推論能力の高い事例ベ-ス推論の適用可能性について研究中である。(3)学習者とシステムとの応答履歴を学習者モデルに表現し、理解不足や知識の適用誤りを解析して次の問題を選択する教授方略について検討し、誤りと助言要求が組合わさった場合の知識状態を解析する方法を考察して一応の成果を得たが、更に一般的な解析法を確立するために目下研究続行中である。(4)自然言語インタフェ-ス、学習者の意図の解析と助言の機能による学習者モデル構築、学習者の知識状態に適合した教授方略を統合したシステムを構成し、実際に数十名の学生に利用させた。その結果を分析して、より適応能力のある一般的な方法を確立するために、目下検討を重ねている。

1.人工知能の研究成果を教育における計算機援用教授システムの開発に積極的に活用する知的CAIの研究では、自然言語理解、知識表現及び推論機能を学習者とシステムとの自然な双方向対話、学習者モデル、教授方略に適用し、適応型教育システムの構成法の理論的解明並びにモデル・システムの作成によってその実現性を究明しなければならない。本研究ではこのような知的なシステムの構成を可能とする方式を明確にするために、(1)構文解析と格文法解析によって入力文を解析し、これをフレ-ムによる内部表現に変換する自然言語理解の方式を考案した。学習者が電気回路の解析で用いる典型的な表現を調査し、文法、単語辞書、文脈の解析機能を組み込んだ自然言語インタフェ-スを構築した。(2)内部表現の意味解析から学習者モデルを生成し、理解レベルの診断結果に従って適切な助言や指導を行なう直接的教授方略を考案した。(3)学習者の記述理解に必要な、対話のモデルとして問題解決手法をスクリプトで表現した。解答診断および学習者の理解レベルをスクリプトのモニタ-によって判定し、適切な助言機能を構成した。この機能により、教授方略、学習者モデル、助言方法、出題方法の相互関係を明白にすることができた。2.実際に電気回路に関するシステムを構築し、60名を対象にシステムの評価を行なった結果、システムからの応答文を解釈できる程度に教授内容を理解した学習者には有効であることが判明した。しかし、理解内容を文章で適切に表現できない初心者や、システムにない専門知識を適用できる上級者には、自然言語インタフェ-スに問題が生じることも判明し、これらに関する研究の必要性が新たに発生した。
CRISPR/Cas9ゲノム編集を用いた神経変性疾患の根本的遺伝子治療法の開発

CRISPR/Cas9システムと細胞種特異的アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター発現系を組み合わせ、生体脳内において特定の細胞群から疾患遺伝子を取り除く技術を確立することを目的とした。まずAAVベクターに搭載可能なニューロン特異的プロモーターとアストロサイトプロモーター、小脳プルキンエ細胞特異的L7-6プロモーターを開発して論文発表した。さらにプルキンエ細胞特異的発現AAVベクターを用いて、脳の発達異常原因遺伝子を、CRISPR/Cas9ゲノム編集技術によってノックアウトできるか検討した。その結果、小脳全域の約3分の2のプルキンエ細胞において、原因遺伝子をノックアウトすることに成功した。本研究では、GFPマウスを用いて、小脳プルキンエ細胞、アストロサイト、抑制性ニューロン、運動ニューロン特異的にゲノム編集が可能であることを、細胞種特異的にGFP発現抑制を指標として証明し、この技術を用いて脊髄小脳失調症1型(SCA1)モデルマウスの変異Ataxin-1をノックアウトすることでSCA1が治療できることを示すことを目的としている。遺伝子異常に起因する中枢神経系疾患の真に根本的な遺伝子治療に向けて大きな意義をもつと考えられる。本年度は、3) gRNAは発現せず、細胞種特異的プロモーター制御下でtTAのみ発現するAAV9ベクターを作成し、1)と2)の2種類のAAVベクターを混ぜてL7-GFPマウス(プルキンエ細胞特異的L7プロモーター制御下でGFPを発現)の小脳に投与した。コントロールとして、1)と3)を混ぜて投与した。小脳切片を作成して解析したところ、GFPの発現低下がみられた。そこで、Ataxin-1をターゲットとするgRNAを用いて、同様の実験をSCA1モデルマウスを用いて行なった。運動失調をロータロッドを用いて継時的に観察したが、改善は見られなかった。そこで、小脳からRNAを抽出し、逆転写PCRを行なってシークエンスを行なったが、Ataxin-1遺伝子の意図した部分のゲノム編集は見られなかった。L7-GFPマウスを用いたゲノム編集の実験で、プルキンエ細胞のGFP蛍光の消失が観察されたためゲノム編集が起こっていると考え、SCA1モデルマウスを用いた治療実験へ進んだ。しかし、期待した運動失調の改善が見られなかったため、その部位のゲノム配列を調べたところ、ゲノム編集が起こっていないことが明らかになった。GFP蛍光の低下でゲノム編集を判断していたが、それでは不十分であった。そのようなことで、実験を繰り返す必要があり、計画よりやや遅れていると判断した。CRISPR/Cas9を用いたin vivoゲノム編集を介した脊髄小脳失調症1型(SCA1)のモデルマウスの遺伝子治療が可能であるのか検証することを目的とした。まず、小脳プルキンエ細胞特異的にGFPを発現するトランスジェニック(L7-GFP)マウスのGFP遺伝子を編集し、GFPタンパク質の発現抑制を試みた。その結果、明らかに多くのプルキンエ細胞においてGFP発現を欠損させることに成功した。続いてSCA1モデルマウスに、変異Ataxin-1に対するgRNAとSpCas9を発現させてゲノム編集を行い、変異Ataxin-1タンパク質の産生を阻害することを試み、効果をRotarodによって追跡した。しかしながら、明らかな治療効果は確認できなかった。SpCas9は遺伝子サイズが大きく、プロモーターとSpCas9のみで、AAVベクターのパッケージング限界に極めて近いサイズとなってしまい、SpCas9の発現量が極めて低いことが予想された。実際、免疫染色でSpCas9の発現を確認したところ、発現が極めて少ないことがわかった。そこで遺伝子サイズの小さい黄色ブドウ球菌由来SaCas9を使用して実験を行った。SaCas9はSpCas9とPAM配列が異なるため、最適なgRNAの再選定を行い、再度AAVベクターを作成した。これを用いてSCA1モデルマウスの遺伝子治療を試みたが、やはり有意な治療効果が認められなかった。治療を試みたマウスからゲノムDNAを抽出し、ゲノムシークエンスを実施したが、期待された領域に対するゲノム編集は確認できなかった。今後の研究のためにトリプルCRISPR法などの導入により、ゲノム編集効率を上げる方法を検討した。昨年度の研究でゲノム編集がうまく起こっていなかったのは、Streptococcus pyogenesに由来する長いSpCas9(1368残基)を使ったため、アデノ随伴ウイルスベクターのパッケージング限界を超え、SpCas9がほとんど発現していなかった可能性が考えられる。そこで今年度はStaphylococcus aureusに由来する短いSaCas9(1053残基)を用いて、再度実験を行うことを計画している(SaCas9はSpCas9とは異なるガイド鎖RNAと協働し標的DNAを切断することも知られている)。

ゲノム編集が起こっているかの参考として今年度もGFP蛍光を用いるが、今回は必ずゲノムをシークエンスし、ゲノム編集が起こっていることを確認したのちに、SCA1マウスを用いた遺伝子治療実験に進むこととする。神経生理学、神経科学平成28年度に完了するはずであった計画(生体マウス小脳プルキンエ細胞におけるゲノム編集の確認)が、うまく行かなかったため、平成29年度に再度行う必要が生じた。昨年度はStreptococcus pyogenesに由来する長いSpCas9(1368残基)を使ったことが失敗の原因であった可能性があり、今年度はStaphylococcus aureusに由来する短いSaCas9(1053残基)を用いる。分子生物学の酵素やDNA精製キットなどの消耗品、アデノ随伴ウイルスベクター作成のためのプラスチック器具、血清を含む培養消耗品、マウス飼育費に使用する。
極過酷ヒートショック環境に耐えられるセラミックス厚膜の開発

本研究では、30000°C/sの極過酷ヒートショック環境に耐えられるセラミックス厚膜の開発を目標に研究を実施した。当初の計画以上の成果を得ることができた。H26年度には専用回転機の導入により、極過酷ヒートショック金属酸化物のモデルとしてSUS基材上のY2O3膜の熱履歴および熱衝撃耐性を明らかにした。H27年度にはSUS基材上のEr2O3膜の熱衝撃耐性から普遍性の証左を得た。H28年度には低融点材料であるアルミニウム合金上にも極過酷ヒートショック環境に耐えられるセラミックス膜を得た。同時にH26-28年度を通じて次世代のTBCコーティング用の新規キレート材料の創製にも成功し、学会発表も行った。当該年度は、極過酷ヒートショック環境に耐えられるセラミックス膜の熱履歴および熱衝撃耐性を詳細に検討した。まず、自作の回転機に取り付けた、SUS基板上の酸化イットリウム(Y2O3)膜に対して、H2-O2フレーム炎を用いた(外炎:2700°C)燃焼炎サイクル試験を実施し、基板の熱履歴を調査した。この時、試料がフレームを1回通過することをスキャン数と定義した。100、300、500 scanのサイクル試験をおこなった。SUS基材の最高到達温度は、それぞれ100scanの時は、450.5°C、300scanの時は625.5°Cそして500scanの時は728.5°Cだった。次にSUS基材上の堆積物は、ハナワルト法による物質同定の結果、立方晶系のY2O3結晶を含有しており、副生成物の混入は確認されなかった。そして、Y2O3膜の断面解析により、膜厚が8.8-13.5μm、2次元気孔率5.1-7.2%の緻密な膜が得られたことがわかった。Y2O3膜中の微細構造中の亀裂を画像解析により評価したところ、熱衝撃試験前後で亀裂数、亀裂長さ、単位面積毎の亀裂数いずれも増加したものの、scan回数には比例しておらず、高い熱衝撃耐性を有することがわかった。今後、より過酷な熱衝撃試験を展開する為に、最高400 rpmまで対応可能な専用回転器を検討し、専門業者と設計を行い、導入した。当該年度は、極過酷ヒートショック環境に耐えられるセラミックス膜の熱衝撃耐性の普遍性を検討した。まず、前年度導入した専用回転機に取り付けたSUS基材上にY2O3と同様の希土類酸化物であるエルビア(Er2O3)膜に対して、H2-O2フレーム炎を用いた(外炎:2700°C)燃焼炎サイクル試験を実施、セラミックス膜の熱衝撃耐性を調査した。SUS基材の最高到達温度は、それぞれ100scanの時は、481.5度,225scanの時は577.0度そして450scanの時は671.5度だった。次にSUS基材上の堆積物は、ハナワルト法による物質同定の結果、立方晶系及び単斜晶系のEr2O3結晶を含有しており、副生成物の混入は確認されなかった。そして、Er2O3の断面解析により、熱衝撃試験により膜厚が13.5μmから6μmに減少したものの、いずれも2次元気孔率3%の緻密な膜であった。本手法で得られるEr2O3膜は、高温に晒されると膜の損傷や膜厚の減少が起こるとわかった。本研究の目的は、30,000°C/sの極過酷ヒートショックで破壊しない金属酸化物の作製方法と普遍的な結果、すなわち、どの原料酸化物+基板金属の組み合わせでも同様の結果が得られるかを明らかにすることである。前年度は高いヒートショックY2O3膜が得られていた。今年度は、キレート原料から得られるEr2O3膜をSUS基材上に作製し、燃焼炎サイクル試験を実施した。その結果、Y2O3膜同様にEr2O3膜も高いヒートショック性を有することがわかった。今後は異なる基材基材上の酸化物、新規キレート原料由来の酸化物に対し熱衝撃試験の実施を検討予定である。H28年度は、更なる極過酷ヒートショック金属酸化物の作製と評価を行った。まず、H26年度に導入した専用回転機に取り付けたアルミニウム合金上(Al-Mg系A5052、融点:約660°C)の酸化イットリウム(Y2O3)膜に対して、H2-O2フレームを用いた(外炎:2700°C)燃焼炎サイクル試験を実施、セラミックス膜の熱衝撃耐性を調査した。Al合金基材の最高温度は、488-522°Cだった。次に堆積物は、ハナワルト法による物質同定の結果、立方晶系のY2O3結晶を含有しており、副生成物の混入は確認されなかった。そして、Y2O3の断面解析により、熱衝撃試験による膜厚および気孔率の変化はほぼなく、Y2O3膜中の亀裂の増加や膜の脱落も確認されなかった。本手法でえられるセラミックス膜は、低融点基材への製膜も可能であり、得られたセラミックス膜は高い熱衝撃耐性を有することがわかった。研究期間全体を通して、H26年度はSUS上に作製したY2O3膜をモデルとし、専用回転機のscan数をH2-O2フレームを用いた燃焼炎サイクル試験のパラメータとして変化させた。