hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PEFC用エラステック複合体の超低抵抗化機構の解明と耐久性の基礎的研究

樹脂とカーボンブラックから成る複合体は、固体高分子燃料電池(PEFC)用セパレータの部材となる候補の一つである。セパレータ用部材としては、発電電流が流れる方向の抵抗率を含む電気的性質とともに硬さ・折れ曲りにくさなどの機械的性質とそれらの温度依存性が重要である。【初年度】本年度は、バインダーとして熱可塑性エラステック樹脂(TPE)を選択した。(1)カーボンブラックの形状として、球状黒鉛(SG)と鱗片状黒鉛を選択した。貫通抵抗及び機械的強度の温度依存性より、鱗片状黒鉛に比べて球状黒鉛が優れていると結論された。(2)複合体の超抵抗化の機構として、カーボンブラックの充填に伴うキャリア密度の増加に比べてキャリア移動度が大きく変化することによると結論された。【最終年度】耐熱性向上のために、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)を選択し、SGを混練した複合体を作成した。更に、エポキシ樹脂より耐熱性に優れている両末端シラノールを含むポリジメチルシロキサンとエチルシリケートからなる有機-無機ハイブリッドの複合化を試みた。(3)NEDO目標値である抵抗率10mΩ・cm以下に至らなかったが、数十mΩ・cmまでは達成できた。一方、曲げ強度、曲げひずみに関しては、NEDO目標値である曲げ強度50MPa以上かつ曲げひずみ1%以上に対し、PPSでは達成可能となった。(4)複合化有機-無機ハイブリッドは、TPE複合体に比べて抵抗率は10倍、機械的強度は1/10であり、今後の検討が必要である。(5)耐久試験において、PPSから成る複合体では、電気・機械的特性においては大きな特性変化は確認されなかった。(6)PP、PPSに比べ耐熱性が劣るが、抵抗率が低いTPEとSGを用い、セパレータを試作し、単セルスタックを作製し、電流電圧特性試験、交流インピーダンス試験、定電流モード試験からPEFC及びセパレータ性能の評価を行った。試作セパレータ搭載の単セルスタックは定置用PEFCとして十分使用可能なセル電圧を有していることが示された。しかしながら、セパレータの貫通抵抗率の更なる低抵抗化が望まれる。本年度は、カーボンブラックの形状因子がこれらの性質に与える影響を明らかにする。(1)カーボンブラックの形状として、球状黒鉛と鱗片状黒鉛を選択した。樹脂は成形性並びにコストの観点から、熱可塑性樹脂を選択し、圧縮成型により試料を作成した。(2)鱗片状黒鉛から成る複合体の面内抵抗率(10mΩ・cm、圧縮圧力と垂直方向:発電電流方向と垂直方向)は、球状黒鉛から成るそれに比べて、数倍低い。しかしながら、前者の貫通方向抵抗率(150mΩ・cm、圧縮圧力と同じ方向:発電電流方向と同じ方向)は、後者のそれより3倍程度である。

従って、セパレータ部材用黒鉛としてはアスペクト比の小さい球状黒鉛が好ましいと結論された。(3)このような超低抵抗化機構をホール効果より調べた。その結果、カーボンブラックの充填に伴うキャリア密度の増加に比べてキャリア移動度が大きく変化することが低抵抗化に寄与していることが判明した。(4)機械的性質においては、鱗片状黒鉛から成る複合体の曲げ強度(20MPa:充填体積割合0.7)は、球状黒鉛から成るそれに比べて、2倍大きい。曲げ歪は、いずれも2%を越えるものの、球状黒鉛からなる複合体が優れている。(5)抵抗率の温度依存性において、球状黒鉛から成る複合体は、充填量が大きくなる(500phr)と機械的性質が低下することから、温度に対して不可逆的に抵抗率が増加した。逆に機械的強度に優れる鱗片状黒鉛から成る複合体では、抵抗率は温度に対して可逆的特性を示した。これは曲げ強度の違いから説明される。樹脂と導電性粒子(カーボンブラック)から成る複合体は固体高分子形燃料電池(PEFC)用セパレータの部材候補である。本年度は耐熱性・耐久性に主眼をおいている。得られた結果を以下に列記する。(1)ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンサルファイド(PPS)に球状黒鉛をした複合体を作成した。NEDO目標値である抵抗率10mΩ・cm以下に至らなかったが、数十mΩ2・cmまでは達成できた。一方、曲げ強度、曲げひずみに関しては、NEDO目標値である曲げ強度50MPa以上かつ曲げひずみ1%以上に対し、PPでは達成不可能、PPSでは達成可能となった。(2)PEFC動作温度での機械的特性を測定した。PPから成る複合体では全く強度が保てず、PPSでは常温時の80%以上の強度を保つことができた。(3)耐久試験において、PPSから成る複合体では、表面が粗くなり表面張力が親水性へと変化したが、電気・機械的特性においては大きな特性変化は確認されなかった。(4)PEFCの軌道・停止による応力サイクル試験を想定し、90°Cにて圧縮・開放試験を1000回おこなったが、試料厚に変化はなく、抵抗率は低くなり、弾性率が増加した。(5)有機成分としてポリジメチルシロキサン(PDMS)、無機成分としてテトラエトシキシラン(TEOS)から成る200°Cを越える耐熱性を有する有機-無機ハイブリッドのゾル液状態でカーボンブラックを導入し、複合体を作成した。ベスト抵抗率は400mΩ・cmと極めて悪く、脆弱な複合体となった。PDMSの分子量制御という基礎からの検討が必要である。(6)PP、PPSに比べ耐熱性が劣るが、抵抗率が低い熱可塑性樹脂(TPE)と球状黒鉛(SG)を用い、異なる2種類の成形方法で樹脂・黒鉛複合体セパレータを試作し、単セルスタックを作製して、電流電圧特性試験、交流インピーダンス試験、定電流モード試験からPEFC及びセパレータ性能の評価を行った。セパレータの電気的・機械的特性及び撥水性は成形方法により差異が生じた。試作セパレータ搭載の単セルスタックは定置用PEFCとして十分使用可能なセル電圧を有していることが示された。セル電圧の安定性はセパレータの撥水性を抑えることで改善された。
近世日本における和時計の素材、加工法、構造の復元的研究

本研究はトヨタコレクションの和時計、2丁天符「台時計」(QP16168)を14年度に調査し、15年度に復元することを目的として開始したものである。本年度は高知県立歴史民俗資料館所蔵の和時計2個と「機巧図彙」、佐川町立青山文庫所蔵の和時計2個の調査研究を平成15年5月911日に研究者全員で行った。主として前年度にX線調査を基に作図した図面では不明だった点と構造を調査し、復元作業のための参考に役立てた。海外調査は南・眞鍋が9月2427日スペイン、バルセロナのフレデリック・マレー美術館とマドリッドのセラルボ美術館で、ヨーロッパ機械式時計の歴史と構造及び当時の金属工芸品の視察、調査をした。復元作業のための部品制作を各研究者が分担して行った。機動部の歯車類は南が担当し、外枠と柱類は中村が担当、天符と錘の真鍮部は石川、鐘打ち棒類は眞鍋、鈴の鋳造は菅沼が担当した。復元に際しては図面に忠実に制作することに留意したが、工具は現代の工芸家が日常よく使う物を多用した。素材に関しては現在のJIS規格で、出来るだけ現物に近い素材を選択して制作した。最終的には各部材を広島市立大学に集め、現物の微調整を南が行い、本年1月2325日に研究者全員で調整と組み立てを実施した。実際に組み立てた後駆動させたが、やや精度を欠く不安定な状態だったので、更に錘や歯車類の微調整を重ねた結果、安定な駆動状態になった。当初の研究目的の内、素材の復元があったが、限られた期間内にそれが充分出来なかったことが、反省材料となった。また、木製の櫓は鉄製の仮櫓となったことも、反省点として挙げられる。本研究を終えて、江戸期の加工技術と素材に対する知識の確かさを改めて再認識すると共に、研究の機会を与えてくれたことに研究員全員が感謝している次第である。トヨタコレクションの和時計の本格的調査以前の6月に、高知県立牧野植物園で開催されたシンポジュウムで「金属工芸家の観る和時計」と題して、研究代表者が発表を行った。その内容は、高知県立民俗資料館と佐川町立青山文庫に所蔵されている和時計資料調査の報告と、本研究の今後の計画を発表した。7月17日東京文化財研究所に保管のトヨタコレクション和時計資料40数点の調査を、研究グループ全員が出席して行った。午前中に全資料のチェックと概略調査を行い、午後から本研究の対象となる資料の選定を行った。その結果、台時計(QP16168)を研究者総意で選出した。今年度の主たる研究は、研究対象物の作図データ作成である。8月末に東京文化財研究所から届いたX線資料を基に3Dデータ作成を南が担当し作業に入った。対象物の実測は分解が許されない為に、限られた箇所の実測しか出来ない。また、X線資料はパースがついてしまうので、実際の寸法を計測するには限界を生じる。今回の調査条件を考慮すると、現物との多少の寸法誤差は致し方が無い。Macintosh G4を使用し、shade professional5のソフトを使って、1月末には精度のある作図が完成した。3Dモデリングは、来年度に予定されている復元作業に向けて、重要な構造分析資料となる。国内外関連資料調査は、セイコー時計資料館、島田市博物館、SCIENCE MUSEUM・VICTORIA & ALBERT MUSEUM・大英博物館(ロンドン)、ルーブル美術館(パリ)で行った。国内では、セイコー時計資料館に多くの各種和時計を見ることが出来たが、貴重な文献資料を所蔵しているので今後も何度か足を運ぶ必要がある。島田市博物館には江戸時代の作業工具資料調査に行ったが、残念ながら本研究に必要な資料として価値が低いと判断されるものだった。海外には2月中旬に1週間の日程で2名が出向き、ロンドンのSCIENCE MUSEUMを主に調査した。

実際に組み立てた後駆動させたが、やや精度を欠く不安定な状態だったので、更に錘や歯車類の微調整を重ねた結果、安定な駆動状態になった。当初の研究目的の内、素材の復元があったが、限られた期間内にそれが充分出来なかったことが、反省材料となった。また、木製の櫓は鉄製の仮櫓となったことも、反省点として挙げられる。本研究を終えて、江戸期の加工技術と素材に対する知識の確かさを改めて再認識すると共に、研究の機会を与えてくれたことに研究員全員が感謝している次第である。
円筒導波管遮断モードを用いた左手系漏洩波アンテナの放射特性とその制御に関する研究

円筒導波管の遮断TM01モードと4分割仕切り板およびリッジを装荷した遮断TE基本モードの区間を相互に周期配列した右手/左手系複合伝送線路について、前年度は阻止域が存在しないバランス条件を満たし円筒導波管壁に円筒軸に垂直な方向に沿って長方形スロット開口を周期的に設けた場合の漏洩波アンテナの放射特性を解析、実験の両面より検討を行い、その有用性を検証した。しかしながら、スロット開口長の共振特性によりアンテナ利得に周波数依存性が現れ、周波数掃引によるビーム走査用のアンテナとして応用する場合の課題が残された。そこで、本年度はこの課題を解決する方法として、円筒軸に垂直でなく、軸に沿った方向に細長いスリットを連続的に設けた漏洩波アンテナの検討を行った。数値計算では、スリットの幅、円周上の位置および長さを変化せた場合のアンテナ利得を求めるとともに、アンテナ利得が周波数にほとんど依存しないことも確かめている。そして、実際にアルミニウムを材質として12周期および30周期をもつ漏洩波アンテナを試作してアンテナ測定を実施した。その結果、数値計算結果と測定結果はおおよそ一致し、右手/左手系複合伝送線路アンテナの特長である周波数掃引によるアンテナ軸前方から後方へのビーム掃引がほとんど強度変化なく行えることが実験的にも検証され、本研究で提案するアンテナ動作の妥当性が示された。また、右手/左手系複合伝送線路の構成を正方形導波管に適用した場合についても、初年度に提案した遮断TE基本モードの区間にH型導体を装荷するのではなく、正方形の対角の位置に導体壁をX型で装荷する新たな導波管形状を提案し、バランス条件を満たした右手/左手系複合伝送線路が構成できることを数値計算により検証した。円筒導波管の遮断TM01モードと4分割仕切り板およびリッジを装荷した遮断TE基本モードの区間を相互に周期配列した右手/左手系複合伝送線路について、各区間長と阻止域が存在しないバランス条件を満たす導波路形状の関係を数値計算により示し、漏洩波アンテナとして利用できる導波管形状を明らかにした。その際、両区間長の比が一定であれば、ほぼその伝送特性に変化はなく、同じ媒質として取り扱えることを確かめた。また、等価回路については通常用いられるLC直列共振回路をシリーズに、LC並列共振回路をシャントに配置する構成にリッジ部分を表すキャパシタをシャントに付加すれば、等価回路による導波管の簡易設計が可能なことを明らかにした。これらの特性の妥当性は、実際に10GHz帯で試作した複合伝送線路の伝送特性の測定結果と理論値との一致から、実験的にも検証した。次に漏洩波アンテナの機能を持たせるために、導波管壁にスリット開口を設け、その基本的な放射特性を数値計算により求めた。その結果、周波数を掃引することにより放射ビームの走査がアンテナ軸の後方から前方へと連続的に行えることが明らかとなり、本提案形状が漏洩波アンテナとして充分に機能し得ることを確かめた。さらに、このような遮断TEおよびTMモードの組み合わせによる右手/左手系複合伝送線路の構成を方形導波管に適用した場合についても新たに提案した。その構造は遮断TE基本モード区間にH型隔壁板を用いるものであり、数値計算によりその基本伝送特性を示すとともにバランス条件を満たす導波管形状についての検討を行った。研究は、平成28年度の研究実施計画に沿ってほぼ順調に推移しているが、計画に含まれていなかった方形導波管形状についての検討に時間を割いたために、計画に含まれていた放射特性の実験的検討を行うことができなかったことがやや遅れている理由である。円筒導波管の遮断TM01モードと4分割仕切り板およびリッジを装荷した遮断TE基本モードの区間を相互に周期配列した右手/左手系複合伝送線路について、前年度に明らかにした阻止域が存在しないバランス条件を満たす導波路形状を1つ定め、漏洩波アンテナ実現の可能性を詳細に検討した。具体的には円筒軸に垂直な方向に沿った長方形スリット開口を周期的に円筒導波管壁に1つ設けた場合のスリット幅、長さ、さらには設置位置に対するアンテナの放射特性、利得を数値計算により求めた。その際、製作可能であり、しかも放射特性がアンテナ構造物の影響を受けずに測定可能であることを考慮してアンテナ形状の決定を行った。その結果、数値計算結果と測定結果はおおよそ一致し、右手/左手系複合伝送線路アンテナの特長である周波数掃引によるアンテナ軸前方から後方へのビーム掃引が実験的にも検証され、本研究で提案するアンテナ動作の妥当性が示された。また、昨年度に引き続き、右手/左手系複合伝送線路の構成を方形導波管に適用した場合についても新たに提案した。昨年度の方形導波管の遮断TEと遮断TMモードによる構成とは異なり、平面積層左手系媒質を方形導波管に周期的に装荷した構造をもつ。これは2層誘電体の各層に任意形状導体パッチを配したもので、積層部分が左手系媒質となるよう遺伝的アルゴリズムによる最適化によりパッチ形状を求めたものである。この構成についても導体壁にスリットを設けることにより漏洩波アンテナとして動作することを数値的、実験的に検証した。さらに入出力線路と右手/左手系複合伝送線路との整合が実用上問題となることから、スタブを装荷した整合回路について平面回路右手/左手系複合伝送線路線路の場合を取り上げ検討を行った。

昨年度に実施予定であった放射特性の実験的検討を本年度に実施したこと、計画には含まれていなかった方形導波管による構成についても昨年度とは異なる構成法の検討を進めたこと、さらには実用上重要となる給電線路と漏洩波アンテナの整合問題の検討も行ったことがやや遅れている理由である。円筒導波管の遮断TM01モードと4分割仕切り板およびリッジを装荷した遮断TE基本モードの区間を相互に周期配列した右手/左手系複合伝送線路について、前年度は阻止域が存在しないバランス条件を満たし円筒導波管壁に円筒軸に垂直な方向に沿って長方形スロット開口を周期的に設けた場合の漏洩波アンテナの放射特性を解析、実験の両面より検討を行い、その有用性を検証した。しかしながら、スロット開口長の共振特性によりアンテナ利得に周波数依存性が現れ、周波数掃引によるビーム走査用のアンテナとして応用する場合の課題が残された。そこで、本年度はこの課題を解決する方法として、円筒軸に垂直でなく、軸に沿った方向に細長いスリットを連続的に設けた漏洩波アンテナの検討を行った。数値計算では、スリットの幅、円周上の位置および長さを変化せた場合のアンテナ利得を求めるとともに、アンテナ利得が周波数にほとんど依存しないことも確かめている。そして、実際にアルミニウムを材質として12周期および30周期をもつ漏洩波アンテナを試作してアンテナ測定を実施した。その結果、数値計算結果と測定結果はおおよそ一致し、右手/左手系複合伝送線路アンテナの特長である周波数掃引によるアンテナ軸前方から後方へのビーム掃引がほとんど強度変化なく行えることが実験的にも検証され、本研究で提案するアンテナ動作の妥当性が示された。また、右手/左手系複合伝送線路の構成を正方形導波管に適用した場合についても、初年度に提案した遮断TE基本モードの区間にH型導体を装荷するのではなく、正方形の対角の位置に導体壁をX型で装荷する新たな導波管形状を提案し、バランス条件を満たした右手/左手系複合伝送線路が構成できることを数値計算により検証した。前年度、やり残した放射特性の実験的検討も含めて、平成29年度の研究実施計画に沿って、研究を進める予定である。平成29年度の残された研究実施計画を早急に実行したのち、最終年度の研究実施計画に沿って研究を進める予定である。
子どもの読みの習得過程についての発達的・実験的研究

(1)幼児の読み(READING)能力等の発達についての構造分析・縦断的実験調査:都内2幼稚園の年少クラス児34名(調査開始時年齢範囲3:44:2)を対象にかな文字の読みの習得に関する調査を、4カ月間隔で6回実施し、約2年間追跡したが、その結果、以下の知見が得られた。(1)幼児のかな文字習得は、早い子は3歳後半期から、多くは4歳前半期から習得し始め、その多く(73.5%)は、年中クラス末までに基本音節文字のほとんどを読める状態になるが、その過程には顕著な個人差が認められる。(2)音節分析の発達は、かな文字の読みの習得に先行して発達し、かな文字の読みの習得を条件付けている。(3)順序性の理解の発達は、音節抽出の発達に先行した進み、音節抽出が一般化する段階で、言語的水準に達する。(4)幼児の音節分析、かな文字の読みの習得の時期、進行を大きく条件付けている要因は、語彙能力(語彙発達指数)である。(2)語、文の読み方の構造と発達過程についての実験的分析:語・文の読みテスト及び語の読み過程の音声と下唇の運動を測定する特殊な実験装置で、調べた結果、以下の知見が得られた。(1)幼児は、かな文字の読みの習得に応じて、語・文を読み・理解できるようになり、3歳代からかな文字を読み始めた幼児の1部は、年中クラス期末に、小学1学年担当の文章を読み・理解できる水準に達する。(2)文の読み方の発達テンポは非常に緩慢で、一部の幼児は、年中クラス期末までに、単語読みの段階に達するが多くは逐字読みの段階に留まる。(3)子どもの語の読み・理解過程は、(a)逐字的な音読、(b)つぶやき、(c)下唇のわずかな運動、(d)黙読による分析の4種の分析過程があり、それらの分析諸形式と総合過程としての単語読み及び逐字読みとが結合した形式で進行している。(4)(3)の事実から、幼児の語の読みの発達は、(1)分析過程が前面に出た逐字読み(第1次逐字読み)の段階から、(2)総合過程の色彩をもつ逐字読みが前面に出た第2次の逐字読みの段階を経て、(3)単語読みの段階に至ると仮説することができた。(1)幼児の読み(reading)能力の等の発達についての構造分析・縦断的実験調査:都内の2幼稚園の年少クラス児39名(調査開始時年齢範囲3:44:2)を対象に、かな文字の読み、読みの習得の準備性、言語能力に関わる諸検査を、以下の3回にわたって個別検査の方法で実施し、その発達を追跡的に調べた。第1回(平成3年67月):(1)かな文字の読み、(2)音節分解、(3)音節抽出、(4)数及び順序性の概念、(5)内言機能。第2回(平成3年1011月):上記の(1)(5)のテストの他に、(6)文字知覚、(7)単語と文の読み

第3回(平成4年23月):上記の(1)(5)、(7)の他に(8)語彙テストその結果、まだ全てのデ-タの分析は終了していないが、(1)幼児は、4歳前半期、早い子は、3歳後半期から自分の名前に含まれるかな文字を知り始める、(2)それに前後して音節抽出が可能となるが、(3)順序性や内言の発生が音節抽出の習得に先行する等を示す資料が得られつつある。(2)語、文の読み方の構造と発達過程についての実験的分析:ラップ型パソコンにADコンバ-タ-とその解析ソフトを含めた子どもの語、文の読み方を精密に計測・分析するための実験装置を作成した。当初上記の第3回調査時に第1回目の実験を行う予定でいたが、この装置は、かなり複雑で、その作成に多くの時間を要したため、本年はその予備実験を実施したに留まった。来年6月に予定されている第4回調査時より実験をはじめる予定である。(1)幼児の読み(reading)能力の等の発達について構造分析・縦断的実験調査:昨年度に引き続き、都内の2幼稚園の年中クラス児34名(調査開始時年齢範囲3:44:2)を対象に、かな文字の読み、読みの習得の準備性、言語能力に関わる諸検査を、以下の3回(通算6回)にわたって個別検査の方法で実施し、その発達を追跡的に調べた。第4回(平成4年67月):(1)かな文字の読み、(2)音節抽出、(3)単語と文の読み、(4)内言機能、(5)記憶第5回(平成4年10月11月):上記の(1)(3)のテスト第6回(平成5年23月):上記の(1)(3)の他に、(4)かな文字の書き、(5)文字知覚、(6)読解能力テストその結果、以下のことが明らかにされた。(1)幼児のかな文字習得は、早い子は3歳後半期から、多くは4歳前半期から習得し始め、加速化の傾向が認められるが、その過程に顕著な個人差がある。(2)順序性の理解、音節分析の発達は、かな文字の読みの習得に先行して進む。(3)内言の発達は、音節抽出の発達に先行もしくは同時に進む。(2)語、文の読み方の構造と発達過程についての実験的分析:ラップ型パソコンにADコンバーターとその解析ソフトを含めた実験装置で、上記の幼児のうちの約10名について、平成4年12月-平成5年3月の間に、各2回にわたって、5音節語を含む20語について、語の読みに関する実験を行い、特にその読み過程における下唇の動き、発声の様子等を測定した。その結果、拾い読みから、単語読みに至る過程、構造の変化とその諸特徴が明らかになった。(3)研究成果報告書:B5判300部を作成・公刊した。
月レゴリス粒子に残された太陽スーパーフレアの痕跡の探索

ソーラーフレアトラックの可視化実験:初年度に高エネルギーヘリウムイオン照射を行ったカンラン石を300°C付近で加熱し,ソーラーフレアトラックの可視化を試みた。光学顕微鏡と通常のSEMで観察したところでは明瞭な変化は得られていない。このため,月レゴリス粒子についても加熱実験を行う予定であったが,まだ行っていない。超高圧電子顕微鏡によるソーラーフレアトラックの3次元構造の再構築:月レゴリス試料から,直径2ミクロンで長さ20ミクロンの円柱状試料をFIBで作成した。前年度は厚さ2ミクロンの板状試料を作成し,超高圧電子顕微鏡を使ったトモグラフィを行いトラックの三次元再構築を行おうとしたが,試料を傾けるとコントラストが得られなくなる問題が生じたため,今年度は,円柱状試料を作成した。ソーラーフレアトラックが観察できれば,トモグラフィ観察も行い,トラック像の三次元再構築を行う計画であった。しかし,ソーラーフレアトラックはほとんど観察することができなかった。現在,その原因を検討中である。月レゴリス粒子表面から特異な組織を発見:上述の試料準備の過程で,月レゴリス粒子の表面組織をFE-SEMで観察した。まれに,レゴリス粒子中のFeSが化後状になりそこから霜柱状の曲がった金属Feの針状結晶集合体の結晶化が起きているものがあることに気付いた。これは,太陽風照射によって単に構造が壊れるのではなく,新たな結晶の成長が起こる場合があることを示している。宇宙風化層の記録する1,000年程度の期間の情報と,ソーラーフレアトラックの記録するより長期の情報の中間的な期間の照射情報を保持する組織である可能性がある。このため,今後のTEM観察に向けて,FE-SEMによる詳細観察を行った。ソーラーフレアトラックの可視化実験:初年度に高エネルギーヘリウムイオンをカンラン石に照射した。照射部分の光学顕微鏡およびFE-SEMによる観察では変化は見られなかった。トラック沿いでの酸化鉄の形成を期待して,今年度はそれらを300°C程度に加熱した。しかし,今回も照射部と未照射部の変化は見いだせなかった。超高圧電子顕微鏡によるソーラーフレアトラックの3次元構造の再構築:前年度には,厚さ2ミクロンの板状試料をFIBで作成し超高圧電子顕微鏡で観察したところ,試料傾斜を大きくすると急激にソーラーフレアトラックが観察できなくなることが分かった。今年度は,直径2ミクロンで長さ20ミクロンの円柱状試料をFIBで作成した。試料の伸長方向を電子顕微鏡のゴニオメーターの回転軸と平行にすることで,試料傾斜を行ってもソーラーフレアトラックの観察条件が変化しないはずだからである。ソーラーフレアトラック観察とトモグラフィを行い,トラックの三次元再構築をする予定であった。ところが,ソーラーフレアトラックがほとんど見つけられなかった。厚さ200nm以下の通常のTEMで観察できる月レゴリス試料でソーラーフレアトラックが全く観察されなかったことはないが,低トラック数密度試料をたまたま選んでしまった可能性がある。月レゴリス粒子表面から特異な組織を発見:月レゴリス粒子のFE-SEMによる観察中に,レゴリス粒子中のFeSが太陽風照射によって単に構造が壊れるのではなく,霜柱状の曲がった金属Feの針状結晶集合体の結晶化が起きていることに気付いた。今年度より研究室のメンバーとして加わったPDの松本氏によると,同様の構造がイトカワ粒子のFeSにも多数観察されるとのことであった。そこで,イトカワ試料との比較を意識して,今後のTHEM観察の準備のためにFE-SEMによる詳細観察を彼と共に行った。ソーラーフレアトラックの可視化実験:加熱試料をFE-SEMで観察し直すことと,月レゴリス試料の加熱実験を行う。これで変化が見いだせない場合は,次の項目に注力する。超高圧電子顕微鏡によるソーラーフレアトラックの3次元構造の再構築:大きなレゴリス粒子を用いて,まずは通常の厚さの試料を作成し,ソーラーフレアトラックを高密度に含む試料を選び出す。それらについて再び円柱状試料を作成して,超高圧電子顕微鏡でソーラーフレアトラックの3次元構造を再構築して,長さ分布を検討する。FIB後にFE-SEMでステレオ画像を撮像し,3次元化ソフトで試料体積と表面積を推定する。そして,これらの試料の希ガス質量分析を行い,He,Ne,可能ならばArの段階加熱を行う。希ガス量や放出パターンの変化,同位体比と太陽風照射組織,ソーラーフレアトラック密度,ソーラーフレアのサイズ分布との関係を明らかにする。40-50ミクロン径のレゴリス粒子についても同様にTEMと希ガス分析を行う。やはり,FIB後にFE-SEMでステレオ画像を撮影し3次元化ソフトで試料体積と表面積を推定した後,希ガス同位体分析を行う。特に,3He/4He比の異常がある物を探し,スーパーフレアの痕跡を希ガス同位体組成から探索する。月レゴリス粒子表面から特異な組織の研究:特異な組織のTEM観察を行う。イトカワ試料の同様の組織と比較する。この組織は,太陽風よりも長期の照射を記録している可能性があるため,この組織を持つレゴリス粒子の希ガス同位体組成も測定する。初年度の予定は,カンラン岩中のカンラン石の転位の可視化であった。研究に適切なカンラン岩は,北大を定年退官されている新井田先生にご相談して,2種類を分けていただいた。

まずは,Kholstedの可視化条件(900°C,大気中,1時間)では,転位の可視化が起きることを確認した。科研費の当初計画にはなかったが,高エネルギー粒子の照射実験も行った。面欠陥である転位(可視化されるのは,その面欠陥の縁にあたる転位線とよばれる高歪み領域である)と高エネルギー粒子線によって鉱物の結晶構造が壊されて作られるソーラーフレアトラック(太さ約2 nmの線状の非晶質領域)という両者の構造の違いも考慮に入れる必要があると考えたためである。高エネルギー粒子線を鉱物に照射して下さる研究所を探したところ,量子科学技術研究開発機構高崎応用量子研究所の山本博士が,博士の実験時間内にカンラン石の照射を組み込んで下さることになった。カンラン石の両面研磨試料を準備した。コロイダルシリカによる化学研磨まで行い,機械研磨によって形成された表面の非晶質層の除去も行い,照射実験後の加熱処理でパーティクルトラックの変化が分かりやすくなるようにしたものを準備した。これらに,10^10から10^11本/cm^2の数密度で1 MeVの4He+を照射していただいた。この数密度は,月で数千年間のソーラーフレアを照射されたことに相当する。照射後の試料は,低加速電圧でFE-SEM観察および光学顕微鏡観察を行った。数千年の高エネルギー4He+イオンの照射のみでは,照射部位に光学顕微鏡ではパーティクルトラックは観察できない。また,FE-SEMで小差部位を観察したところ,ほとんど変化は見られない。実験自体はカンラン石の転位をKohlstedの実験条件では再現できた。また,転位とパーティクルトラックの構造の違いを考えて,当初予定にはなかった高エネルギー4He+イオンの照射実験も年度内に行うことができた。ソーラーフレアトラックの可視化実験:初年度に高エネルギーヘリウムイオン照射を行ったカンラン石を300°C付近で加熱し,ソーラーフレアトラックの可視化を試みた。光学顕微鏡と通常のSEMで観察したところでは明瞭な変化は得られていない。このため,月レゴリス粒子についても加熱実験を行う予定であったが,まだ行っていない。超高圧電子顕微鏡によるソーラーフレアトラックの3次元構造の再構築:月レゴリス試料から,直径2ミクロンで長さ20ミクロンの円柱状試料をFIBで作成した。前年度は厚さ2ミクロンの板状試料を作成し,超高圧電子顕微鏡を使ったトモグラフィを行いトラックの三次元再構築を行おうとしたが,試料を傾けるとコントラストが得られなくなる問題が生じたため,今年度は,円柱状試料を作成した。ソーラーフレアトラックが観察できれば,トモグラフィ観察も行い,トラック像の三次元再構築を行う計画であった。しかし,ソーラーフレアトラックはほとんど観察することができなかった。現在,その原因を検討中である。月レゴリス粒子表面から特異な組織を発見:上述の試料準備の過程で,月レゴリス粒子の表面組織をFE-SEMで観察した。まれに,レゴリス粒子中のFeSが化後状になりそこから霜柱状の曲がった金属Feの針状結晶集合体の結晶化が起きているものがあることに気付いた。これは,太陽風照射によって単に構造が壊れるのではなく,新たな結晶の成長が起こる場合があることを示している。
哺乳動物精子のアクロシンの構造と機能について

ブタアクロシンcDNAをプロ-ブとして、λgtllをベクタ-としたヒト精巣cDNAライブラリ-をスクリ-ニングした。その結果、8×10^4個の独立クロ-ンより、3個の陽性クロ-ンを得た。得られたcDNAの一つを、各種制限酵素で切断し、制限酵素地図を作成し、それをもとに適当なDNA断片をpUC19、M13ベクタ-にサブクロ-ニングした。ジデオキシ法により全塩基配列の決定を行ったところ、1263塩基対より成る翻訳領域、及びそれにつづく94塩基対の3'-非翻訳領域が見出された。これよりアミノ酸配列を推定したところ、ヒトアクロシンは421個のアミノ酸より成り、ブタアクロシンと高い相同性をもっていることがわかった。特に、アミノ末端から75残基までの領域では、両者の間では75%の相同性を示した。アミノ末端の前には、疎水性の強いアミノ酸19残基があり、これは、膜透過の際必要なシグナルペプチドであると推測された。ブタアクロシンで見られた、活性残基ヒスチジン、アスパラギン酸、セリン、及びシステイン残基、N結合型糖鎖付加アルパラギン残基は、すべて保存されていた。カルボキシル末端付近には、プロリンに富む領域を有し、この領域をコ-ドする配列中にはcccccAを基調とする繰り返し配列が見出された。以上の結果から、ヒトアクロシンは、ブタアクロシンと同様に、各々、アミノ酸23個、379個から成る軽鎖と重鎖から構成されていることが考えられた。ヒトアクロシンを、ヒト由来の他のセリンプロチア-ゼと比較したところ、アミノ酸24残基から270290残基の間の領域で、3053%の相同性が見られた。カルボキシル末端側の領域では、他のセリンプロチア-ゼとの相同性は見られなかった。哺乳動物精子先体に含まれるアクロシンの構造と機能を明らかにするために、まず、ブタアクロシンのcDNAクローニングによりその全一次構造を推定することを試みた。ブタ精巣より作製したcDNAライブラリーを抗ブタアクロシン抗体をプローブとしてスクリーニングしたところ、2個の目的タンパク質に対するcDNAクローン(λPA2,λPA4)を単離した。さらに長いcDNAを得るために、λPA2をプローブとして再スクリーニングし、得られたcDNAについて全塩基配列をジデオキシ法により解析した。単離したブタアクロシンcDNAは、全長が1391塩基対であり、1245塩基より成る翻訳領域を含んでおり、415個のアミノ酸をコードしていることが判明した。その推定アミノ酸配列の17番目のアミノ酸Argから91番目のLysまでの配列は、既に報告されているブタプロアクロシンのN末端アミノ酸配列と完全に一致したことから、そのcDNAがブタアクロシン由来であることを確認した。ブタプロアクロシンは、SDS存在下でのポリアクリルアミドゲル電気泳動で分子量55Kダルトンを与え、弱アルカリ性下で活性化し、分子量53、49、43Kダルトンに順次変化し、最終的に35Kダルトンの成熟アクロシンとなることが明らかとなったので、そのプロアクロシンの活性化機構の解明を目的として、各々の(プロ)アクロシンを単離し、N末端およびC末端アミノ酸配列の分析を行った。その結果とcDNAクローニングにより得られた推定アミノ酸配列の結果より、55、53Kダルトンのプロアクロシンは、各々、アミノ酸399個、383個より成る一本鎖ポリペプチドであり、49、43、35Kダルトンアクロシンは、アミノ酸23個より成る軽鎖と各々、360、342、299個のアミノ酸から成る重鎖が2つのジスルフィド結合で連結された構造を持っていることが判明した。

ヒトアクロシンを、ヒト由来の他のセリンプロチア-ゼと比較したところ、アミノ酸24残基から270290残基の間の領域で、3053%の相同性が見られた。カルボキシル末端側の領域では、他のセリンプロチア-ゼとの相同性は見られなかった。
単一ナノ粒子によるフォトニックスイッチ

本研究課題では、負イオン注入法により石英ガラス中に作製した様々な粒子径のAgナノ粒子材料について、分光エリプソメトリーとフェムト秒パルスによるポンプ・プローブ分光計測を用いて評価解析を行い、3次光学感受率の波長分散について実験的に明らかとした。3次光学感受率は粒子径に非常に敏感で、粒子径15nm以下では量子サイズ効果が支配的となり級数的に増大すること、波長分散は発現する離散的準位の遷移エネルギー変化に対応することを明らかとした。さらに3次の非線形項によるナノ粒子内の局所電場強度の変調を実験的に確認することに成功した。また局所場因子の分散は、入射光強度とともにシフトすることを明らかとした。本研究課題の目的は、光制御による単一ナノ粒子の光スイッチングを実現することである。金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴とナノ粒子自身の内在する3次の光学非線形性を利用することにより、局所電場(ナノ粒子の内部電場)を変調し、光双安定性機能を発現させる。その実現には、まず非線形光学定数である3次光学感受率の波長分散特性の定量的計測評価を行う必要がある。本年度は、粒子サイズにより共鳴強度が大きく変化するAgナノ粒子に関して着目して、ナノ粒子自身の3次光学感受率(材料定数)の波長分散特性の計測評価解析、粒子径316nmにおけるサイズ依存性の評価を行った。評価用試料の作製は石英ガラス基板への負Agイオン注入により行った。ナノ粒子径はイオン注入量により制御した。粒子径等の構造評価に関しては、小角X線回折測定・解析により行った。非線形光学特性評価は熱変調効果が無いフェムト秒レーザーパルスによるポンププローブ法と分光エリプソメトリーによる光学的構造解析により行った。計測は内部電場の変調が無視できる低パワー領域で行った。線形光吸収強度は局所電場(ナノ粒子の内部電場)の2乗に比例するのに対し、3次の非線形による有効非線形効果は4乗に比例する。しかしながら、有効非線形効果は著しい増大を示さなかった。解析結果よりナノ粒子自身の3次光学感受率は大きなサイズ依存性を示すことがわかった。ナノ粒子サイズ増大とともに3次光学感受率は大きく減少しサイズ15nmで極小を示した。波長分散スペクトルは、第一原理計算による束縛電子励起のモデル計算(バルクモデル)とは異なった分散を示した。これは量子サイズ効果による離散的な準位の出現によるものと考えられる。その実現には、まず非線形光学定数である3次光学感受率の波長分散特性の計測評価を行う必要がある。本年度は、粒子サイズにより共鳴強度が大きく変化するAgナノ粒子と基本的な金属ナノ粒子材料であるAuナノ粒子に着目して、非線形光学特性の波長分散特性の計測評価解析を行った。評価用試料の作製は石英ガラス基板への負イオン注入(AuもしくはAg)により行った。粒子径等の構造評価に関しては、透過電子顕微鏡観察、小角X線回折測定・解析により行った。Agナノ粒子に関しては、粒子径413nmにおけるサイズ依存性を評価した。3次有効光学感受率の絶対値はスペクトル全体で粒子径とともに増大するが、波長分散スペクトル形状は特に表面プラズモン共鳴近傍で大きく異なることが分かった。これは、ナノ粒子自身のサイズ効果のみならず、3次の非線形性による局所電場の変調によるものと考えられる。Auナノ粒子に関しては、実際の局所電場(ナノ粒子の内部電場)並びにナノ粒子自身の3次光学感受率(材料定数)の波長分散特性の実験的評価に成功した。その波長分散スペクトルは、第一原理計算による束縛電子励起のモデル計算で全体構造はよく再現できるが、このモデル計算やバルク材料の熱変調の実験結果と比較して、そのスペクトルはブロードであることを発見した。これはサイズ効果を反映しているものと考えられる。金属ナノ粒子の表面プラズモン共鳴とナノ粒子自身に内在する3次の光学非線形性を利用することにより、局所電場(ナノ粒子の内部電場)を変調し、光双安定性機能を発現させる。その実現には、まず非線形光学定数である3次光学感受率の波長分散特性の定量的計測評価、局所電場の非線形光学効果による変調に関する解析評価が必要である。

評価に用いたAgナノ粒子試料は負イオン注入法により石英ガラス基板中に作製した。粒子径は注入イオン量により3-16 nmの範囲で制御した。ナノ粒子は、基板表面に層厚40nmで2次元的に分布している。非線形光学応答はフェムト秒レーザーパルスによるポンププローブ分光と分光エリプソメトリーにより計測解析評価を行った。ナノ粒子材料においては、マクロな有効非線形光学特性は、局所電場効果を介して現れる。本研究では、Maxwell-Garnett近似による解析によりAgナノ粒子自身の3次光学感受率の波長分散特性の評価に成功した。その絶対値は粒子径に非常に大きく依存し、粒子径15 nmで極小を示し、粒子径減少とともに大きく増大する。粒子径15 nm以下では、量子サイズ効果により発現した離散的な準位間の遷移がその絶対値、波長分散の光学応答において支配的になっていることを明らかとした。さらに励起光強度(ナノ粒子に印加される外部電場)依存性より、ナノ粒子内の局所電場強度が上記の評価結果である3次の光学非線形性により、その強度のみならず波長分散も変調することを実験的に明らかとした。この解析結果により、従来のz-scan法による単一波長での様々な測定結果に関して、おおむね統一的な見解を与えることに成功した。光物性、ナノ材料、超高速分光、イオンビーム本研究課題では、まず金属ナノ粒子材料の3次光学感受率の波長分散特性の計測評価及びサイズ効果の解明を行う。その解析結果を基に材料設計・作製を行い、最終的にナノ粒子の局所電場(内部電場)を変調し、光双安定性によるスイッチ動作を発現させる計画である。本年度は、前年度Auナノ粒子材料で成功したナノ粒子自身の3次非線形光学感受率の実験的導出をAgナノ粒子材料について適用し、さらにサイズ依存性を詳細に解析評価し、その導出に成功した。3次の非線形光学感受率に関しても量子サイズ効果に起因するサイズ依存性があり、そのサイズに非常に敏感であることを実験的に明らかとした。本結果はナノ非線形光学材料としての材料設計に役立つもので、ナノフォトニクス、プラズモニクス分野においてデータベースとして有用である。以上のように第2段階としての3次非線形光学定数評価において、ナノサイズに起因する詳細な解析に成功しており、研究の進捗状況としては、おおむね順調に進展している。本研究課題では、まず金属ナノ粒子材料の3次光学感受率の波長分散特性の計測評価及びサイズ効果の解明を行う。本年度は、Auナノ粒子材料とAgナノ粒子材料について、3次有効非線形光学感受率の波長分散特性の計測評価を行った。前者は可視光領域で表面プラズモン共鳴を示す基本的な材料であり、後者は表面プラズモン共鳴が、バンド間遷移領域と離れているため、局所場因子の寄与とその非線形項の影響を抽出しやすく、さらに粒子サイズにより共鳴強度が大きく変化する材料である。
個体における概日時計制御機構の解析

Per1とPer2は概日振動に必須の遺伝子であるが,両遺伝子の協調性に関しては未解明な部分が多い.本研究では新しい実験手法の開発とそれに基づく解析を行った.Per1,Per2各々のヘテロ,ホモノックアウトマウスを恒常明条件下で飼育した所,周期長はPer1とPer2の量比に依存しており,周期性消失はPer1,Per2の片方がないと起こりにくい事が示された.次に,位相応答が起きないような緩徐な光変化に対する個々のマウスの応答性を確認する為,12灯用LED照度制御装置を開発し,1分毎に任意のパターンの光をマウスに照射した際の概日リズム応答を検出可能な系を構築した.この装置を用いて22時間から27時間周期の緩徐に変化する光を照射した所,WTと比較してPer1(-/-)は長周期側に,Per2(-/-)は短周期側に,同調可能な周期の幅が広い事が示された.次にPer1とPer2の協調性を細胞レベルで検出する為,細胞レベルのPer2ノックアウトレスキュー系の構築を目指した.まず,ES細胞は概日リズムを持っていないが分化誘導をすると概日振動が発現することに着目し,ES細胞から10周期分の概日振動を検出し,小さな誤差で周期を測定可能な実験プロトコールを確立した.また,Per2ノックアウトES細胞のRosa26にPer2遺伝子1コピーを正確に導入し,分化誘導することで,約24時間の振動を検出した.更に,Per2が原因遺伝子である睡眠相前進症候群(FASPS)の変異体を導入すると,個体同様に周期短縮が見られ,FASPS変異体の周期短縮を世界で初めて細胞レベルで再現する事に成功した.また,mut6変異体を導入するとFASPS同様の周期短縮がみられた.更にPer2 promoter下にPer1の翻訳領域を導入したところ,周期短縮が見られ,蛋白レベルの違いが周期親和性の違いを規定する事が示された.総じて,短周期親和性のPER1蛋白と長周期親和性のPER2蛋白は協調し,非生理的な環境条件下において概日周期長を24時間に限定する役割を持っている反面,低柔軟性のため病的破綻しうることを示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。各時計遺伝子のプロモーターや,アミノ酸残基の役割を確かめる為には多数の変異体を作成して個体での表現型をみる必要があるが,スループットを挙げるのは簡単ではない.もしある遺伝子をノックアウトしたES細胞に,その遺伝子の変異体を導入し,細胞のまま概日時計を評価する事が出来るようになれば,その表現型のあるもののみを個体作成に回すことで,多数の変異体を一度に解析できるようになる.問題点としては,ES細胞は概日時計を持っておらず,分化誘導をする事ではじめて発生する事が知られている.従って,当該年度私は,この目的達成の為,ES細胞の分化誘導アッセイ系の構築を目指し,1つのプロトコールを作成した.また,この際において,遺伝子ターゲティングのみならず,トランジェントトランスフェクションにて施行できるとすれば更にスループットが上がる事になる為,トランジェントトランスフェクションをしつつ分化誘導を出来るようなアッセイ系を構築した.また当該年度私は,このノックアウトレスキューの為の遺伝子ターゲティングコンストラクトを作成し,エレクトロポレーションによりターゲティングを行い,多数のES細胞株を樹立した.今後はこれらのES細胞を分化誘導した実験やトランスフェクションによる変異体導入の実験を行っていき,時計遺伝子Xの機能を解析していきたいと考えている.またこの時計遺伝子は光の強さを時計に伝える役割をしていると考えられるため,この時計遺伝子をノックアウトしたマウスにおいて,光の強さを変えた環境で飼育した際,どのような反応が見られるかの実験を行った.また,更に細かく光の強さを変えたとき,これらのノックアウトマウスがどのような概日リズムの同調性を示すのかの実験を施行する為,マウスを飼育する際に光の強さを256段階に変化させる事が出来るような装置を開発した.今後はこの装置を用いて,光の強さを変えた時の同調性をみるような実験を行っていく予定である.各時計遺伝子のプロモーターや,アミノ酸残基の役割を確かめる為には多数の変異体を作成して個体での表現型をみる必要があるが,スループットを挙げるのは簡単ではない.もしある遺伝子をノックアウトしたES細胞に,その遺伝子の変異体を導入し,細胞のまま概日時計を評価する事が出来るようになれば,その表現型のあるもののみを個体作成に回すことで,多数の変異体を一度に解析できるようになる.問題点としては, ES細胞は概日時計を持っておらず,分化誘導をする事ではじめて発生する事が知られている.従って,前年度私は,この目的達成の為, ES細胞の分化誘導アッセイ系の構築を目指し, 1つのプロトコールを作成した.また,この際において,遺伝子ターゲティングによるノックアウトレスキュー系を組み合わせる事で,正確に同じゲノム構造を持った変異体を,効率よくスクリーニングする事が可能になる.従って当該年度私は,このノックアウトレスキューの為の遺伝子ターゲティングコンストラクトを作成し,リポフェクションによりターゲティングを行い,多数のES細胞株を樹立し,それらのES細胞を分化誘導することで,遺伝子Xの野生株とリン酸化変異体の周期差を見分けられるような実験系を構築することに成功した.今後は変異体導入の実験を行っていき,時計遺伝子Xの機能を解析していきたいと考えている.

またこの時計遺伝子は光の強さを時計に伝える役割をしていると考えられるため,この時計遺伝子をノックアウトしたマウスにおいて,細かく光の強さを変えたとき,これらのノックアウトマウスがどのような概日リズムの同調性を示すのかの実験を施行する為,前年度マウスを飼育する際に光の強さを256段階に変化させる事が出来るような装置を開発したが,当該年度はこの装置を用いて,時計遺伝子Xの光の強さを変えた時の同調性の違いをみる実験に成功した.Per1とPer2は概日振動に必須の遺伝子であるが,両遺伝子の協調性に関しては未解明な部分が多い.本研究では新しい実験手法の開発とそれに基づく解析を行った.Per1,Per2各々のヘテロ,ホモノックアウトマウスを恒常明条件下で飼育した所,周期長はPer1とPer2の量比に依存しており,周期性消失はPer1,Per2の片方がないと起こりにくい事が示された.次に,位相応答が起きないような緩徐な光変化に対する個々のマウスの応答性を確認する為,12灯用LED照度制御装置を開発し,1分毎に任意のパターンの光をマウスに照射した際の概日リズム応答を検出可能な系を構築した.この装置を用いて22時間から27時間周期の緩徐に変化する光を照射した所,WTと比較してPer1(-/-)は長周期側に,Per2(-/-)は短周期側に,同調可能な周期の幅が広い事が示された.次にPer1とPer2の協調性を細胞レベルで検出する為,細胞レベルのPer2ノックアウトレスキュー系の構築を目指した.まず,ES細胞は概日リズムを持っていないが分化誘導をすると概日振動が発現することに着目し,ES細胞から10周期分の概日振動を検出し,小さな誤差で周期を測定可能な実験プロトコールを確立した.また,Per2ノックアウトES細胞のRosa26にPer2遺伝子1コピーを正確に導入し,分化誘導することで,約24時間の振動を検出した.更に,Per2が原因遺伝子である睡眠相前進症候群(FASPS)の変異体を導入すると,個体同様に周期短縮が見られ,FASPS変異体の周期短縮を世界で初めて細胞レベルで再現する事に成功した.また,mut6変異体を導入するとFASPS同様の周期短縮がみられた.更にPer2 promoter下にPer1の翻訳領域を導入したところ,周期短縮が見られ,蛋白レベルの違いが周期親和性の違いを規定する事が示された.総じて,短周期親和性のPER1蛋白と長周期親和性のPER2蛋白は協調し,非生理的な環境条件下において概日周期長を24時間に限定する役割を持っている反面,低柔軟性のため病的破綻しうることを示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。ES細胞の分化誘導アッセイ系の構築を目指し,1つのプロトコールを作成する事に成功しており,また多数の時計遺伝子の変異体を導入したES細胞株を樹立出来ているため.また,マウスを飼育する際に光の強さを256段階に変化させる事が出来るような装置の開発にも成功しているため.ES細胞の分化誘導アッセイ系の構築を目指し, 1つのプロトコールを作成する事に成功しており,またリポフェクションを用いたターゲティングと組み合わせる事で,概日周期差を見分ける実験系を構築することに成功しているため.上記実験計画はトランジェントトランスフェクションにて施行する事が出来れば更にスループットがあがるため,成功が期待される事が期待される.上記実験計画は相対振幅が上昇すれば更に実験系として精緻なものになる為,如何に相対振幅をあげるか今後の課題がある.
超微細金属酸化物で修飾した多孔体の階層構造と化学活性の発現機構

超微細鉄酸化物の調製法の検討とNO吸着活性測定の後、鉄・銅・コバルト・ニッケル酸化物で修飾した活性炭素繊維を調製、電子・原子・細孔・組織構造レベルからの総合的キャラクタリゼーションを行うとともに、NO吸着性の検討を行った。これら修飾試料のうち、鉄と銅が特異なNOマイクロポアフィリング現象を起すことが見出されたので、それらの系について特に詳細なキャラクタリゼーションを行った。電子・原子レベルについてはX線光電子分光法ならびにX線吸収スペクトル(EXAFS)による検討を行い、活性炭素上の生成酸化物質の同定、炭素と酸化物間の電子的相互作用に関する知見を得た。細孔構造については本研究で特に重視した。本研究費により購入したパーソナルコンピューターと圧力センサー,電磁弁,真空ラインから、高精度自動吸着装置を作成した。本吸着装置は吸着量で0.1mg圧力で0.1Torrの分解能で連続測定ができるため、従来法では不可能であった修飾法の違いによる細孔構造変化の解析に有力な武器となることが判明した。現在本装置によるデータの集積を続けている。また吸着データ解析法に関するソフト開発も進行中である。細孔内NOの吸着状態の検討を磁化率の温度変化測定から行った。磁化率測定用に特殊温度可変用ガラヌセルを製作した。この実験によれば、25°Cでマイクロポア中の99%のNOは2量体を形成し、24KJ/molの安定化を得ている。活性炭素繊維上の修飾金属酸化物はNO2量体形成に関与しているとみられる。多孔体の組織構造を知るために走査電子顕微鏡による観察をした。活性炭素繊維原料の違いによる組織構造の差は認められたが、電子顕微鏡の分解能不足のため修飾物の分布についての情報は得られていない。今後赤外分光法の適用をしつつ、活性炭素繊維上の金属酸化物状態解析を進める予定である。
^<121>Sbメスバウア-分光法による有機アンチモン超原子価化合物の構造化学的研究

超原子価結合をもつhypervalentな有機典型元素化合物を安定化させる二座配位子として、ヘキサフルオロクミルアルコ-ル,C_6H_5・C(CF_3)_2・OH(H_2Lと略記)が最近知られるようになった。この配位子とアンチモン原子との結合を明らかにすることを目的として,TolSbL_2(Tol=pーCH_3・C_6H_4),Tol_3SbL,Tol_2S_6LclおよびSbL_2X(X=Cl,Br)の20Kにおける^<121>SbXメスバウア-スペクトルを測定した。また,比較検討のため、三方両錐構造をとることが知られているR_3SbX_2[R=ph,Tol,Ar(Ar=pーCF_3・C_6H_4);X=Cl,Br,I],Tol_4SbBrおよびR_5S_6(R=Tol,Ar)の20Kにおけるメスバウア-スペクトルも測定した。TolSbL_2,Tol_3SbLとTol_2SbLClaメスバウア-パラメ-タ-は、これらの錯体が三方両錐構造(10ーSbー5)で,アピカル位を電気的に陰性な酸素原子が占めていると考えるとよく説明される。酸素原子のアンチモン原子から5S電子をひく能力は塩素や臭素原子より強く,アンチモン原子の5p電子をひく能力はCl>O>___=Brの順に減少することが明らかになった。さらに,SbL_2X(X=Cl,Br)ae^2qQが他のヘキサフルオロクミルアルコ-ル錯体のe^2qzQと反対の符号を示したことは,SbL_2Xがxy平面上のハロゲン原子で架橋した二量体で,従って八面体六配位のアンチモン(V)原子をもつと解釈される。最後に,R_3SbX_2(R=Tol,Ar;X=Cl,Br)とR_5Sb(R=Tol,Ar)の両方のグル-プの錯体について,配位したフェニル基のパラ位の〓〓基の電子的な影響がメスバウア-パラメ-タ-にあらわれていることも明らかになった。