hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニワトリの盲腸機能に関する栄養性理学的研究

得られた結果を要約すると次ぎの通りである.(1)飼料として給与した尿素は胃腸管で分解されることなくそのままの形で上部消化管から吸収される.(2)吸収された尿素は,体内で分解されることなく尿中に排泄される.(3)排泄された尿素は尿と共に総排泄腔から逆蠕動運動で盲腸内に入り,盲腸で微生物により分解され,主としてアンモニアとして吸収される.(4)吸収されたアンモニアは,肝臓で一部は可欠アミノ酸のごうせいのために利用され,一部は尿酸窒素の形で排泄される.(5)尿中に排泄される窒素化合物は,尿素と同様の盲腸を介する尿窒素の回収系で回収され,代謝される.(6)このように回収された窒素化合物の利用性は,低タンパク質飼料を給与しているような体内タンパク質が枯渇している条件のもとで高く,タンパク質が充足しているような条件下では低い.(7)盲腸内に流入するもう一つの,上部消化管で消化を免れた不消化物は,盲腸内に流入することによって,体内窒素の利用性にとってはマイナスに働く.(8)したがって,ニワトリの窒素代謝における盲腸の役割は,尿窒素の回収と不消化物の流入とのバランスの上に成り立っている.(9)ニワトリの窒素栄養において盲腸は,タンパク質栄養の条件がきわめて良い産卵鶏やブロイラーではむしろマイナスに働き,栄養条件の厳しい野鳥などでは有用に機能しているものと考えられる.(10)飼料の代謝エネルギー価に盲腸結紮は影響しない.(11)盲腸内微生物の維持は盲腸内への物の流入,棲息環境,摂取する飼料のポリフェノールやオリゴ糖含量と関係がある.(12)飼料中のペクチンは盲腸の重量と面積を高める効果を持っている.以上の結果から,ニワトリの盲腸は,栄養条件によっては窒素代謝において重要な役割を果たすが,エネルギー代謝においては有意な役割を果たさず,食餌性繊維が盲腸内の微生物発酵の変化を通じて栄養生理に関与している可能性を示した.得られた結果を要約すると次ぎの通りである.(1)飼料として給与した尿素は胃腸管で分解されることなくそのままの形で上部消化管から吸収される.(2)吸収された尿素は,体内で分解されることなく尿中に排泄される.(3)排泄された尿素は尿と共に総排泄腔から逆蠕動運動で盲腸内に入り,盲腸で微生物により分解され,主としてアンモニアとして吸収される.(4)吸収されたアンモニアは,肝臓で一部は可欠アミノ酸のごうせいのために利用され,一部は尿酸窒素の形で排泄される.(5)尿中に排泄される窒素化合物は,尿素と同様の盲腸を介する尿窒素の回収系で回収され,代謝される.(6)このように回収された窒素化合物の利用性は,低タンパク質飼料を給与しているような体内タンパク質が枯渇している条件のもとで高く,タンパク質が充足しているような条件下では低い.(7)盲腸内に流入するもう一つの,上部消化管で消化を免れた不消化物は,盲腸内に流入することによって,体内窒素の利用性にとってはマイナスに働く.(8)したがって,ニワトリの窒素代謝における盲腸の役割は,尿窒素の回収と不消化物の流入とのバランスの上に成り立っている.(9)ニワトリの窒素栄養において盲腸は,タンパク質栄養の条件がきわめて良い産卵鶏やブロイラーではむしろマイナスに働き,栄養条件の厳しい野鳥などでは有用に機能しているものと考えられる.(10)飼料の代謝エネルギー価に盲腸結紮は影響しない.(11)盲腸内微生物の維持は盲腸内への物の流入,棲息環境,摂取する飼料のポリフェノールやオリゴ糖含量と関係がある.(12)飼料中のペクチンは盲腸の重量と面積を高める効果を持っている.以上の結果から,ニワトリの盲腸は,栄養条件によっては窒素代謝において重要な役割を果たすが,エネルギー代謝においては有意な役割を果たさず,食餌性繊維が盲腸内の微生物発酵の変化を通じて栄養生理に関与している可能性を示した.ニワトリの窒素代謝における盲腸の役割を明らかにするたme,盲腸の結紮が低タンパク質飼料と尿素を給与したニワトリの窒素の利用性と排泄に及ぼす影響について検討をした。その結果,盲腸の結紮は窒素バランスと窒素の利用性を対照鶏の2倍以上にも改善し,尿酸の排泄量を1日当たり77mgまで減少させ,結果として総窒素排泄量を減少させた。しかしその結紮は,尿素やアンモニアの排泄へ影響しなかった。これらの結果から,ニワトリの窒素代謝は盲腸内への尿や消化物の流入が阻止されることによる発酵の変化によって影響される事が結論された。次に,盲腸の摘出が窒素の利用性と排泄量に及ぼす影響を低タンパク質飼料と尿素を給与したニワトリで調べた結果,この摘出は窒素のバランスと利用性を増加させる傾向があり,尿酸排泄量を減少させた。尿素とアンモニアの排泄量は盲腸摘出によってそれぞれ約60%増加あるいは減少した。これらの結果は盲腸結紮で得られた結果と同じであった。したがって,盲腸内への消化物と尿の流入の阻止は窒素の利用性を改善することが明らかになった。以上の実験結果から,ニワトリの盲腸は窒素代謝において重要な役割を果たしていることが明らかになった。

1.ニワトリの盲腸内フローラに及ぼす飼料中セルロース含量の影響に盲腸内に流入する尿中窒素化合物が関与しているかどうかを明らかにするため、人工肛門を設着したニワトリを用いて盲腸内フローラに及ぼす飼料中セルロース含量の影響について調べた。3.5%C区は嫌気性菌が少なくなるとともに盲腸内総菌数を少なくなる傾向があったが、盲腸内フローラはほとんど有意に影響されなかった。この結果、盲腸内総菌数の減少に尿中窒素化合物の盲腸内への流入が影響していることが明らかになった。2.盲腸内の揮発性脂肪酸の利用とこれに及ぼす飼料中セルロース含量の影響について、安定同位体でラベルした酢酸を用いて調べた。3.5%C区は他の2区よりatom % excess、呼気中に排出された13C量および回収率が高い傾向を示し、0%C区より有意に高くなった。この結果から、3.5%C区で成長および飼料効率が改善されるのは、酢酸の利用性が高いことが原因の一つであることが明らかになった。3.本研究の結果から、ニワトリヒナの成長や栄養素利用性からみた飼料中セルロースの適水準は3.5%であることの理由の一つが、消化管内微生物の総数を抑制し発生する酢酸などの低級脂肪酸の利用性を高めることであることが証明された。得られた結果を要約すると次ぎの通りである.(1)飼料として給与した尿素は胃腸管で分解されることなくそのままの形で上部消化管から吸収される.(2)吸収された尿素は,体内で分解されることなく尿中に排泄される.(3)排泄された尿素は尿と共に総排泄腔から逆蠕動運動で盲腸内に入り,盲腸で微生物により分解され,主としてアンモニアとして吸収される.(4)吸収されたアンモニアは,肝臓で一部は可欠アミノ酸の合成のために利用され,一部は尿酸窒素の形で排泄される.(5)尿中に排泄される窒素化合物は,尿素と同様の盲腸を介する尿窒素の回収系で回収され,代謝される.(6)このように回収された窒素化合物の利用性は,低タンパク質飼料を給与しているような体内タンパク質が枯渇している条件のもとで高く,タンパク質が充足しているような条件下では低い.(7)盲腸内に流入するもう一つの,上部消化管で消化を免れた不消化物は,盲腸内に流入することによって,体内窒素の利用性にとってはマイナスに働く.(8)したがって,ニワトリの窒素代謝における盲腸の役割は,尿窒素の回収と不消化物の流入とのバランスの上に成り立っている.(9)ニワトリの窒素栄養において盲腸は,タンパク質栄養の条件がきわめて良い産卵鶏やブロイラーではむしろマイナスに働き,栄養条件の厳しい野鳥などでは有用に機能しているものと考えられる.(10)飼料の代謝エネルギー価に盲腸結紮は影響しない.(11)盲腸内微生物の維持は盲腸内への物の流入,棲息環境,摂取する飼料のポリフェノールやオリゴ糖含量と関係がある.(12)飼料中のペクチンは盲腸の重量と面積を高める効果を持っている.以上の結果から,ニワトリの盲腸は,栄養条件によっては窒息代謝において重要な役割を果たすが,エネルギー代謝においては有意な役割を果たさず,食餌性繊維が盲腸内の微生物発酵の変化を通じて栄養生理に関与している可能性を示した.
教育職員免許法の成立過程とその規定要因に関する研究

本研究は、「教育職員免許法の成立過程とその規定要因に関する研究」として、特に免許法の理念である「教職の専門職性の確立」の具現化という観点から、大学における教師養成教育の履修基準を規定した免許法の成立過程を分析しようとしたものである。具体的には免許法制定に関係した師範学校、文部省、CIE、教育刷新委員会等の関係諸機関が、どのような制度(大学)構想のもとで、いかなる教師養成教育、カリキュラムを考えていたのか、特に教職の専門性の中核をなす教職教養の理念と内容の分析に考察の主軸をおいて取り組んだものである。その結果、免許法の立案並びに教員養成カリキュラムの形成という観点からみた戦後日本の教員養成制度改革は、文部省、師範学校(新制「教育学部」)、そしてCIEという関係の中で形成されていったのではないかとの結論を得た。そして、そこでのモデルは、アメリカのTeachers' Collegeのカリキュラムと資格制度であったのではないかということを指摘した。特に、「大学における所定の過程」修了を要件とする免許法の基本原則、具体的な教職教養の中身と単位数等の履修基準の作成に当たっては、文部省によるアメリカ教員養成制度研究とそれを検証する師範学校、そしてそれらの取り組みをサポートするCIEという構造の中で、免許法の内容が形成されていったのでないかと考えられる。また、そこでは、いかなるカリキュラムのもとで新しい教員養成を現実化できるかという問題を内包しながらの立法化であったのではないかという指摘を加えている。なお、今後の課題としては、未発見の免許法原案の発掘の他、特に、文部省とCIEの交渉過程の詳細な分析と免許法の理念の検証を発足した新制「教育学部」でのカリキュラムの実際の分析などによって明らかにすることが必要であると考えている。本研究は,1949(昭和24)年に制定された教育職員免許法の成立過程を,特に免許法の理念とされる教職の専門性確保という問題について,その内実を形成する具体的な教師養成教育の内容やその背後にある教職観,教員養成観等について,免許法ならびに教師養成教育の内容形成に関わった日米双方の関連資料の収集,分析という方法から取り組んでいる。本年度は,主として日本側の動向分析を,(1)「戦後教育資料」(国立教育研究所所蔵),「春山順之輔文書」(私学教育研究所所蔵)における教育職員免許法関連資料の収集・分析,(2)「玖村敏雄文書」(山口県立図書館所蔵)における「学科過程案の研究について」の師範学校の回答文書の収集・分析,(3)関連大学・学部でのカリキュラムの実態分析,という3点から実施した。その結果,教育職員免許制定以前に,師範学校は独自の教員養成制度並びにカリキュラム研究に着手し,その基本原理として,(1)制度的には,6・3・3に続く4年制の「単科大学としての教育大学」,(2)教員養成の対象は,小・中学校教員を一緒に養成する,(3)カリキュラム内容では,一般教養,教科専門,教職専門の3本建て。特に,「人間性の育成」という観点に立った一般教養の重視や教職教養の内容的転換を強調,(4)履修方法としては,12年次に一般教養,34年次に教科専門,14年次を通して教職教養という構造,(5)理念としては「実践から理論へ」という帰納的方法,を構想していたことが明らかになった。なお,教育職員免許法(案)に関する日本側資料については,上記(1)の関連資料の分析から1947年段階の法案の存在が確認されたが,そこには具体的な教師養成教育の内容規定はみられず,その後の立案過程の分析が必要であることが明らかになった。平成8年度は,こうした日本側の資料収集に加え,アメリカ側の資料としてCIE文書の収集並びにその分析を進めいていく予定である。

本研究は,1949(昭和24)年に制定された教育職員免許法の成立過程を,特に免許法の理念とされる教職の専門性確保という問題について,その内実を形成する具体的な教師養成教育の内容やその背後にある教職観,教員養成観等について,免許法ならびに教師養成教育の内容形成に関わった日米双方の関連資料の収集,分析という方法から取り組んでいる。本年度は,主としてアメリカ側の資料分析という観点から,(1)AMERICAN COUNCIL ONEDUCATIONの教師教育委員会による報告書(1940年代前半のアメリカ教師教育の現状と改革動向の報告書)の収集と分析,(2)国立国会図書館所蔵のCIE文書の収集と分析,という作業を行った。その結果,教育職員免許法立案の基礎をなす教員養成制度の基本原理について,文部省(師範教育課・玖村敏雄)とCIE担当部局(Carley,V.A.)との間での詳細な協議が行われていたこと,特にその基本原理が1947年10月に合意されていたことが判明した。そこでは,I.基本方針,II.現状を改める計画,III.カリキュラム,IV.免許,V.教授スタッフの5項目がOutline of Teacher Preparation Planとして策定されていた。特に,金方針では,(1)教員養成は4年制大学で行う。(2)大学基準協会の認定した大学での教員養成。(3)学校段階別の教員養成カリキュラムはそれぞれ別のものとされなければならない。(4)教員の十分な供給のため,幼稚園,小学校,中学校教員養成のための大学は各県に少なくとも1校が必要など,戦後教員養成制度の骨格になる部分が含まれていたことが判明した。平成9年度は,これらの資料のより詳細な分析と日本側の具体的な対応の問題を,教員養成カリキュラムと免許法の立案過程の分析により解明していくことを課題とする。本研究は,1949(昭和24)年に制定された教育職員免許法の成立過程を,特に免許法の理念とされる教職の専門性確保という問題について,その内実を形成する具体的な教師養成教育の内容やその背後にある教職観,教育養成観等について,免許法ならびに教師養成教育の内容形成に関わった日米双方の関連資料の収集,分析という方法から取り組んでいる。本年度は,3年間のまとめということで研究成果報告書の執筆を行った。報告書では,(1)免許法立案に着手する前段階の重要資料としての,東京第一師範学校による教員養成カリキュラム研究の分析,(2)文部省による師範学校でのカリキュラム研究を促した「学科課程案の研究について」とそれへの師範学校による回答文書の分析,(3)免許法立案過程の分析-文部省,教育刷新委員会,CIE,関係機関の関連分析,(4)免許法制定後の教育関係団体による新たなカリキュラム研究の分析,という4つの観点からまとめている。研究の仮説的結論として、免許法の立案ならびに教員養成カリキュラムの形成という観点からみた戦後の教育養成制度改革はの実態は,文部省,師範学校(新制「教育学部」)、そしてCIEという関係の中で形成されていったと指摘した。そして,そこでの具体的なモデルは,アメリカのTeachers'Collegeのカリキュラムと資格制度ではなかったということを指摘している。
結晶構造から探るS. mutans由来新規タンパク質による病原性獲得機構の解明

コラーゲン結合タンパク質Cnm (WT)のコラーゲン結合ドメインはそのアミノ酸配列からN1, N2, Linker, Latchの4つのドメインから構成されている。SPring-8にて収集したCnm (WT)のX線回折データをもとに、Cnm (WT)のコラーゲン結合ドメインの立体構造をX線結晶構造解析によって決定した。LatchはN1ドメインと相互作用していたが、Linkerは構造決定できずフレキシブルな構造を形成していると考えられた。一方、コラーゲン結合タンパク質Cbm (WT)については結晶を得ることができなかったため、アミノ酸配列を基に構築したCbm (WT)のSWISS-MODELにより、Cnm (WT)とCbm (WT)のモデル構造を重ね合わせて比較し、N2内のループの1つを除いて一致することが明らかとなり、Cnm (WT)とCbm (WT)間に機能的な差異がある場合はこの部位が関与している可能性が示唆された。続いて、コラーゲン結合ドメインの機能解析を行うための解析系の確立を目指した。本年度はCnm (WT)とCbm (WT)を用い、基質、タンパク質、抗体等の種類や濃度、反応時間について繰り返し検討し、最適条件を見出し、collagen-binding-assay法を確立することができた。今後は、これまでに作製した変異体を用いてcollagen-binding-assayを行い、各ドメインの機能について順次、解析を行っていく予定である。目的タンパク質遺伝子のサブクローニングにより、野生型および変異体の発現用プラスミドを構築した。それらを用いて大量発現系を構築し、得られたタンパク質を精製後、回収した。キットにより結晶化条件のスクリーニングを行ったところ、目的タンパク質の結晶を得ることができ、さらにより質のよい結晶を得るための条件を探索しているところである。モデルラット作製については、ビーズの埋入方法について検討中である。1目的タンパク質の大量発現系を構築することができた。2目的タンパク質の結晶化条件の探索により、条件の設定ができた。3モデルラットの作製方法の改善の必要性。これまでの実験ではコラーゲン結合タンパク質N(WT)およびB(WT)のコラーゲン結合ドメインについて、解析に十分な目的タンパク質を回収可能な発現系を構築し、良質な結晶化条件の探索を行ってきた。獲得できた目的タンパク質N(WT)の結晶については、SPring-8にてX線結晶構造解析を行った。この目的タンパク質N(WT)と65%のホモロジーをもつ既知のタンパク質Aとを比較したところ、1結晶構造の重ね合わせ、2N(WT)のコラーゲン結合ドメインの活性残基、3他の相互作用部位の検討より、1)既知のタンパク質Aと類似した構造をとること、2)既知のタンパク質Aと類似したコラーゲンとの相互作用を示すことが明らかとなった。また、目的タンパク質の基質結合能をBinding-Assayにより検討したところ、I型/II型コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、いずれの基質においても、N(WT)よりもB(WT)のほうが高い結合能を有することが示された。さらに、コラーゲン結合タンパク質Bについては、コラーゲン結合ドメインを構成する二つのドメインの機能をさらに解析するため、これらのドメインについての変異体タンパク質を数種作製し、Binding-Assayを行った。その結果、1)ドメイン2が優先的にコラーゲンに結合し、2)ドメイン1は相補的な役割をもち、3)二つのドメインが相互作用を形成しやすく、強調的に結合を強化することが明らかとなった。モデルラット作製については、ビーズ埋入法を検討している。1目的タンパク質(野生型)の結晶を獲得できた。2目的タンパク質(野生型)の結晶構造解析ができた。3モデルラットの作製と解析昨年までに獲得したコラーゲン結合タンパク質N (WT)のX線回折データと、アミノ酸配列を基に構築したコラーゲン結合タンパク質B (WT)のSWISS-MODELにより、N (WT)とB (WT)のモデリング構造を比較したところ、1コラーゲンとN (WT)との結合活性部位が予測できた、2コラーゲンとB (WT)との結合活性部位が予測できた、3N (WT)には存在しないループがB (WT)には存在することが示され、このループが特異的な結合能をもち、コラーゲンと相互作用することが推察された。これらを検証するために、1B (WT)の結晶化、2作製したBの変異体の結晶化、3機能解析に最適なNの獲得、4機能解析条件の検討、を行っているところである。1目的タンパク質(変異体)の作製ができた。2目的タンパク質(変異体)の結晶化3モデルラットの作製と解析コラーゲン結合タンパク質Cnm (WT)のコラーゲン結合ドメインはそのアミノ酸配列からN1, N2, Linker, Latchの4つのドメインから構成されている。

続いて、コラーゲン結合ドメインの機能解析を行うための解析系の確立を目指した。本年度はCnm (WT)とCbm (WT)を用い、基質、タンパク質、抗体等の種類や濃度、反応時間について繰り返し検討し、最適条件を見出し、collagen-binding-assay法を確立することができた。今後は、これまでに作製した変異体を用いてcollagen-binding-assayを行い、各ドメインの機能について順次、解析を行っていく予定である。1より質のよい結晶を得るための結晶化条件を探索する。2構造解析3モデルラットの作製と解析1目的タンパク質(変異型)の結晶化および構造解析2モデルラットの作製と解析1目的タンパク質(変異体)の結晶化および構造解析2目的タンパク質(変異体)の機能解析3目的タンパク質(変異体)の構造機能解析データ取得を優先課題とし、モデルラットの作製については、その後に開始することとする。海外共同研究機関であるパリ第5大学にてモデルマウスの解析を行う予定であったが、渡欧が困難であったため、未使用額が生じた。購入を予定していた試薬が海外発注となり、納期が年度内とならなかったため、未使用額が生じた。(理由)コラーゲン結合タンパク質NおよびBの構造機能解析を行う上で、それぞれの変異体発現系構築に苦慮し、当初計画に遅延が生じた。(使用計画)目的タンパク質の発現系構築後、構造解析および機能解析の経費として充当する。モデルマウスの作製と解析について、次年度にパリ大学および所属研究機関においても継続的に検討を行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。必要な試薬の購入を次年度に予定しており、未使用額はその経費に充当する。
環境変遷に基づく放散虫の進化と多様性,古海洋環境指標としての新展望

本研究対象である放散虫は大きく5目に分けられ,そのうちのCollodaria目の系統関係及びその進化パターンが過去の溶存シリカ濃度に関連していることを明らかにした.本研究内容は分子生物学的手法を用いて放散虫の進化と古海洋学的事変の関連を明らかにした,初めての論文であり,古海洋学的に重要な知見が得られた.放散虫の初期進化を明らかにするために,放散虫を含めた真核生物スーパーグループのRhizaria内におけるペプチド伸張に関連する遺伝子の系統関係を明らかにした.本研究により,Rhizaria内のペプチド伸張因子遺伝子の複雑な進化パターンが明らかとなり,放散虫と有孔虫を共に姉妹群とするレタリア仮説を強く支持する結果が得られた.放散虫の形態種内の遺伝的多様性を評価するために北太平洋赤道域一亜熱帯域で採取されたSpongotrochus glacialisのInternal transcribed spacer(ITS)rDNA遺伝子を解析し,その遺伝子型を明らかにし,遺伝子型毎の形態的特徴を形態分析から抽出した.本研究により,放散虫では今まで知られていなかった隠蔽種(形態的に区別できないが遺伝的に異なる種)の存在が確認された.また,その進化パターンから,本種の進化パターンが過去の海洋循環系の発達と密接に関連していることを明らかにした.本種は堆積物から多量に産出し,古海洋環境指標としても用いられる種であり,その遺伝的多様性及び形態的特徴が明らかになったことにより,古海洋環境指標としての本種の有用性が飛躍的に高まった.本研究対象である放散虫は大きく5つの目に分けられ,そのうちのCollodaria目の進化系統とSpumellaria目の進化系統を明らかにしました.Collodaria目は過去の海洋温暖化の時期に派生しており,ドレイク海峡が開くことに伴う海洋循環の強まりと密接に関わって分岐進化してきたことがわかりました.また,Spumellaria目は過去の海洋温暖化や寒冷化の時期に分岐進化しており,海洋の深層に生息する群集は現在の海洋表層に多く生息する珪藻の多様性が上がる時期に分岐していることがわかりました.本研究により,放散虫の進化と古海洋環境の変化が密接に関わっていることが示唆され,古海洋学的に重要な知見が得られました.放散虫の進化を正確に理解するために,放散虫の初期進化を研究しました.今まで報告のなかった放散虫の多重遺伝子解析を行うことにより,放散虫が有孔虫と姉妹関係にあることがわかりました.また,放散虫と有孔虫の共通形質である素早い仮足(餌などを採取する際に用いるアメーバ上の細胞質)を司る遺伝子が共通派生していることがわかり,放散虫と有孔虫の共通祖先が,既にこのような形質を有していたことが示唆されました.また,遺伝子の水平伝搬や喪失が起こっていると考えられる伸張因子遺伝子を調べ,放散虫・有孔虫がGromiaと呼ばれる生物が共通派生したと思われる伸張因子遺伝子を持ち,非常に近しいことがわかりました.本研究対象である放散虫は大きく5つの目に分けられ,そのうちのCollodaria目の進化系統とSpumellaria目の進化系統を明らかにした.Collodaria目は過去の海洋温暖化の時期に派生しており,ドレイク海峡が開くことに伴う海洋循環の強まりと海洋溶存シリカ濃度の変化と密接に関わって分岐進化してきたことがわかった.また,Spumellaria目は過去の海洋温暖化や寒冷化の時期に分岐進化しており,海洋の深層に生息する群集は現在の海洋表層に多く生息する珪藻の多様性が上がる時期に分岐していることがわかった.本研究により,放散虫の進化と古海洋環境の変化が密接に関わっていることが示唆され,古海洋学的に重要な知見が得られた.放散虫の進化を正確に理解するために,放散虫の初期進化を研究した.今まで報告のなかった放散虫の多重遺伝子解析を行うことにより,放散虫が有孔虫と姉妹関係にあることがわかった.また,放散虫と有孔虫の共通形質である素早い仮足(餌などを採取する際に用いるアメーバ上の細胞質)を司る遺伝子が共通派生していることがわかり,放散虫と有孔虫の共通祖先が,既にこのような形質を有していたことが示唆された.また,遺伝子の水平伝搬や部分損失が起こっていると考えられるペプチド伸張因子遺伝子を調べ,放散虫・有孔虫がGromiaと呼ばれる生物が共通派生したと思われる伸張因子遺伝子を持ち,非常に近しいことがわかった.本研究対象である放散虫は大きく5目に分けられ,そのうちのCollodaria目の系統関係及びその進化パターンが過去の溶存シリカ濃度に関連していることを明らかにした.本研究内容は分子生物学的手法を用いて放散虫の進化と古海洋学的事変の関連を明らかにした,初めての論文であり,古海洋学的に重要な知見が得られた.放散虫の初期進化を明らかにするために,放散虫を含めた真核生物スーパーグループのRhizaria内におけるペプチド伸張に関連する遺伝子の系統関係を明らかにした.本研究により,Rhizaria内のペプチド伸張因子遺伝子の複雑な進化パターンが明らかとなり,放散虫と有孔虫を共に姉妹群とするレタリア仮説を強く支持する結果が得られた.放散虫の形態種内の遺伝的多様性を評価するために北太平洋赤道域一亜熱帯域で採取されたSpongotrochus glacialisのInternal transcribed spacer(ITS)rDNA遺伝子を解析し,その遺伝子型を明らかにし,遺伝子型毎の形態的特徴を形態分析から抽出した.

本研究により,放散虫では今まで知られていなかった隠蔽種(形態的に区別できないが遺伝的に異なる種)の存在が確認された.また,その進化パターンから,本種の進化パターンが過去の海洋循環系の発達と密接に関連していることを明らかにした.本種は堆積物から多量に産出し,古海洋環境指標としても用いられる種であり,その遺伝的多様性及び形態的特徴が明らかになったことにより,古海洋環境指標としての本種の有用性が飛躍的に高まった.申請書の研究目的である放散虫の系統関係の精査,放散虫の初期進化の解明ができ,論文発表もできたため.申請書の研究目的の中で,未だ達成できていないものは放散虫の種内変異の評価である.現在,本研究を進めるための資料等は確保できており,また,実験も着手している.今年度の前期には実験結果も得られる予定なので,今年度中の論文発表を目指し,研究を進めていく予定である.
Helicobacter pylori除菌による酸分泌能および胃食道酸逆流への影響

Helicobacterpylori(H.pylori)陽性の胃潰瘍患者を対象に除菌療法をおこない,除菌前と薬剤投与終了48週後に内視鏡検査,24時間胃・食道pHモニタリング,胃液検査,組織学的検査および胃液中のソマトスタチン(SS),エンドセリン,血清中のペプシノゲン,ガストリン濃度の測定を行った.除菌成功群では除菌後に肉眼的,組織学的な胃粘膜萎縮の改善はなかったが,胃酸分泌の有意な上昇がみられ,胃食道酸逆流の増加がみられた.組織学的には除菌成功群で好中球浸潤の改善がみられた.また基礎およびガストリン刺激後のSS分泌量の有意な上昇がみられた.基礎およびガストリン刺激後のSS分泌量と胃酸分泌量の間には除菌の前後ともに正の相関がみられた.またエンドセリン,ペプシノゲン,ガストリンには除菌による有意な変化はみられなかった.以上より1.H.pylori陽性の胃潰瘍患者では除菌48週で粘膜萎縮の改善に先だって胃酸分泌は回復し,その機序として炎症細胞浸潤の軽減が考えられた.2.除菌前後に関わらずSS分泌量と胃酸分泌量の間には正の相関がみられ,酸分泌によってSS分泌が調節されていることが確認された.3.HP除菌48週で基礎およびガストリン刺激後のSS分泌量が上昇し,その機序として壁細胞数の増加に先立ってD細胞数が増加するか,D細胞のガストリン,酸に対する感受性が上昇する可能性が示唆された.以上の本研究成果を2000年5月アメリカ消化器病学会(サンディエゴ),10月REGPEP2000(ケアンズ・オーストラリア),日本消化器病関連学会週間(JDDW,神戸)において発表し,関連分野の専門家と意見交換を行った.諸検査に対する承諾の得られたHelicobacterpylori(H.pylori)陽性の胃潰瘍患者28例(平均年齢54.7歳,男性20例)を対象にオメプラゾール40mg/日+アモキシシリン1500mg/日の2週間投与にて除菌療法をおこない,除菌前と薬剤投与終了48週後に内視鏡検査,24時間胃・食道pHモニタリング,胃液検査,組織学的検査および胃液中のソマトスタチン,エンドセリン,血清中のペプシノゲン,ガストリン濃度の測定を行った.20例(71.4%)が除菌に成功した.成功群と失敗群の間に年齢,性別および除菌治療前の因子に差はみられなかった.成功群では除菌後に肉眼的,組織学的な胃粘膜萎縮の改善はなかったが,胃pH>3時間の有意な低下,胃平均pHの低下傾向,BAO,BAO/MAOの有意な上昇がみられ,また食道pH<4時間の増加がみられた.組織学的には除菌成功例で好中球浸潤の改善がみられた.治療前に28例中18例に夜間胃内pH逆転現象がみられたが,治療後は除菌成功例では全例(16例)で同現象は消失し,失敗例では存続した.ソマトスタチン濃度は成功例で有意に上昇を示したが,失敗例では変化はみられなかった.またエンドセリン,ペプシノゲン,ガストリンには除菌による有意な変化はみられなかった.胃潰瘍患者ではH.pyloriに除菌後に粘膜萎縮の改善に先だって胃酸分泌は回復すること,夜間胃内pH逆転現象にはH.pylori感染が関与していることが示唆された.以上の内容について1999年5月アメリカ消化器病学会(オ-ランド)にて専門家と討論し,10月日本消化器病関連学会週間(JDDW,広島)にて報告した.Helicobacterpylori(H.pylori)陽性の胃潰瘍患者を対象に除菌療法をおこない,除菌前と薬剤投与終了48週後に内視鏡検査,24時間胃・食道pHモニタリング,胃液検査,組織学的検査および胃液中のソマトスタチン(SS),エンドセリン,血清中のペプシノゲン,ガストリン濃度の測定を行った.除菌成功群では除菌後に肉眼的,組織学的な胃粘膜萎縮の改善はなかったが,胃酸分泌の有意な上昇がみられ,胃食道酸逆流の増加がみられた.組織学的には除菌成功群で好中球浸潤の改善がみられた.また基礎およびガストリン刺激後のSS分泌量の有意な上昇がみられた.基礎およびガストリン刺激後のSS分泌量と胃酸分泌量の間には除菌の前後ともに正の相関がみられた.またエンドセリン,ペプシノゲン,ガストリンには除菌による有意な変化はみられなかった.以上より1.H.pylori陽性の胃潰瘍患者では除菌48週で粘膜萎縮の改善に先だって胃酸分泌は回復し,その機序として炎症細胞浸潤の軽減が考えられた.2.除菌前後に関わらずSS分泌量と胃酸分泌量の間には正の相関がみられ,酸分泌によってSS分泌が調節されていることが確認された.3.HP除菌48週で基礎およびガストリン刺激後のSS分泌量が上昇し,その機序として壁細胞数の増加に先立ってD細胞数が増加するか,D細胞のガストリン,酸に対する感受性が上昇する可能性が示唆された.以上の本研究成果を2000年5月アメリカ消化器病学会(サンディエゴ),10月REGPEP2000(ケアンズ・オーストラリア),日本消化器病関連学会週間(JDDW,神戸)において発表し,関連分野の専門家と意見交換を行った.
鋼構造物における地震時脆性破壊発生機構の解明と汎用性の高い限界状態評価手法の提案

本研究は,鋼構造物において発生し得る地震時脆性破壊について新たな破壊発生限界照査手法を提案することが目的であった.そのために,WES2808等で提案されている既存の手法では,深さ1mm程度以下の浅い初期亀裂からの脆性破壊の発生限界の予測に適さないため,そのような破壊挙動にも対応できる照査手法を提案することが重要な検討事項であった.様々なアプローチを検討した結果,新たに修正ワイブル応力を導入することにより,地震時脆性破壊の発生に関与する多くの因子を考慮することが可能となり,浅い初期亀裂からの破壊も予測し得ることを示した.そして,そのアプローチの応用例として鋼製橋脚の耐震設計実装への一案を示した.25年度の主たる成果は,脆性破壊発生時の限界荷重データの取得と亀裂先端におけるFEM解析による局部的負荷状態の特定であった.後述する通り,26年度においても追加検討する必要となる可能性を残したが,当初26年度に実施する計画であった破壊条件の定式化に着手することができた.脆性破壊発生時の限界荷重データとしては,2種類の鋼材(SS400材とSM570Q材),2種類の供試体切欠き形状(0.5mmと5.0mm),2種類の温度(-196度と-100度)について破壊実験を行い,代表者らの既往の実験結果と合わせて,合計77サンプルのデータを得ることができた.亀裂先端における局部的負荷状態の特定としては,上記のすべての供試体の実験をFEM解析によりシミュレートした結果,実験で破断荷重が計測された時点における亀裂先端の最大主応力,相当塑性ひずみの分布データを得ることができた.解析にあたっては,SM570Q材の低温における材料データは得られていなかったため同鋼材の載荷試験を別途実施し,FEM解析を援用することで応力-ひずみ関係の同定を行った.破壊条件の定式化としては,Bordetらの修正ワイブル応力に着目し,これに基づく定式化を目指した.修正ワイブル応力はマイクロクラックの発生・進展挙動を考慮した鉄鋼材料にも適用可能なパラメータで,供試体あるいは構造物の形状や初期亀裂の深さ,そして温度に依存せず脆性破壊の発生を説明できる指標とされている.これを上述の供試体の実験結果に適用したところ,供試体破断時の修正ワイブル応力(限界修正ワイブル応力)がほぼ一定となる可能性があることを見出した.このことは,Bordetらの修正ワイブル応力が溶接部を起点とする浅い亀裂からの脆性破壊の予測にも適用できる可能性があることを意味している.26年度の主たる成果は,修正限界応力に基づく破壊予測を行い,文献に示されている実験結果との比較を行ったり,実構造物への適用例として鋼製道路橋脚隅角部の限界変形量予測を行ったことである.また,25年度に評価したSS400,SM570Qに加え,本年度は鋼製橋脚隅角部に対して採用実績の高いSM490Yの限界修正ワイブル応力の評価も行った.修正限界応力に基づく破壊予測としては,ひずみ速度や塑性ひずみによって破壊靱性が低下する場合を扱った.地震時に鋼材の破壊靱性に影響を及ぼす因子は様々であるが,本研究で行った破壊実験で考慮した因子が温度に限られていたためである.評価の結果,修正ワイブル応力を用いることで,参照した文献における小型試験片の破壊実験の結果と概ね一致する予測が得られることが確認できた.鋼製橋脚隅角部への破壊限界評価としては,破壊起点一の止端半径と初期亀裂深さが異なる複数のモデルの数値解析と修正ワイブル応力計算から,一定の脆性破壊移行確率に到達する際の変形量に及ぼす止端半径と初期亀裂の影響を,いくつかの大胆な仮定の下ではあるが示した.SM490Yの限界修正ワイブル応力評価については,同鋼種の場合にも問題なく提案手法が適用できることが分かり破壊限界値も得られたことから,限界修正ワイブル応力に基づく破壊限界評価手法の適用範囲を拡げることができた.また,実験手法ならびに解析手法についてもより精緻な評価を行うための改善を行うことにもつながった.27年度は,修正ワイブル応力算定のために実施するFEM解析の部分的な見直しを実施した.本研究では,-196°Cと-100°Cの2つの温度で実験を行い,その際の応力分布やひずみ分布の変化をFEM解析により求め修正ワイブル応力の算定を行っている.その解析で使用する材料データについては実験温度に応じ使い分ける必要があり,前年度までは,実験装置の制約から低温曲げ試験の結果から各温度における使用鋼材の応力-ひずみ関係を推定するという間接的手法を採用してきた.しかし,この手法は大きなひずみが発生する前に破断が生じる-196°Cでの解析には適用可能であるが,ひずみが50%を超える領域までの応力-ひずみデータを使用する-100°Cの解析では,応力-ひずみ関係の推定制度が低すぎ適切な修正ワイブル応力が得られていないという懸念がある.そこで,より直接的に応力-ひずみ関係を取得できる引張試験を委託実施した.引張試験で得られた応力-ひずみ関係は,降伏点は曲げ試験で得たものとほぼ等しかったが大ひずみ領域での応力は曲げ試験より高い値を示すものとなった.再解析では応力-ひずみデータだけでなく,供試体モデルの治具モデルとの接触部の要素を細分化するなどの見直しを行った.

その結果,より精緻であると期待される解析結果を用いても,修正ワイブル応力が地震時脆性破壊の発生予測に対して高い適用性を有していることが確認できた.引張試験により低温環境での応力-ひずみデータを取得することは当初の計画では勘案していなかった.しかし,曲げ試験よりも信頼性の高い手法で取得したデータを用い,より現実に近い条件で修正ワイブル応力を評価することの重要性が前年度の成果より明らかになったため,SS400,SMN570Q,SM490YBの引張試験,ならびにFEM解析を時間をかけて実施することにした.これにより,より高い確実性をもって修正ワイブル応力の有用性を確認することができた.平成28年度は,地震時脆性破壊の発生が懸念され,かつ破壊リスクの評価手法の早期確立が望まれている既設鋼製橋脚の隅角部を対象に,修正ワイブル応力に基づく脆性破壊移行限界評価に着手した.実在する鋼製橋脚の形状・使用鋼板は多岐にわたるため,まずはその実態を確認し,既設橋脚を幅広くカバーするためにどのように研究を展開するのかを検討した.その結果,まずは最も標準的な箱断面門型ラーメンを対象とし,フランジとウェブの板厚と板幅をパラメータとして変え合計11脚の既設橋脚を設計し対象に加えた.また隅角部を構成する鋼板の鋼種はSM490を想定した(実績調査結果を参照).後述の理由により平成29年度に検討を先送りすることとなったが,別途,逆L字型の箱断面単柱ラーメンと2層式ラーメン橋脚も対象とすることを決めた.箱断面門型ラーメン橋脚については,すべてについて有限要素モデルを作成した.想定される破壊起点については溶接部の止端半径と初期亀裂深さが脆性破壊移行限界に大きく影響を及ぼすと予想されるため,止端半径と初期亀裂深さが異なる多くのモデルを用意し解析を行った.解析と修正ワイブル応力に基づく破壊リスク評価から,フランジの板厚に対してウェブの板厚が大きい隅角部ほど脆性破壊の発生リスクが高いことが明らかとなった.さらに,対象としたどの板厚と板幅の組み合わせにおいても止端半径と初期亀裂深さの影響が大きく同じような傾向を示すことが確認された.解析補助業務を担当する研究協力者を得ることができず,計画に遅延が生じた.様々な諸元の鋼製道路橋脚を対象とした有限要素解析を進めているが,汎用性の高い鋼製道路橋脚隅角部の限界状態予測式を提案するにあたり,検討すべきパラメータの数が計画時の想定より多いことも明らかとなった.平成29年度は,28年度に着手した既設鋼製橋脚隅角部を対象に,脆性破壊移行限界評価手法を検討した.脆性破壊移行確率の評価は修正ワイブル応力に媒介変数とするものでアプローチとしては前年度採用したものと同様の手法ではあるが,29年度は対象隅角部として橋脚面外変形の影響が懸念される逆L字型橋脚隅角部を対象とした.また,当該隅角部と28年度に対象とした門型ラーメン橋脚の隅角部に関して,現行の設計法で扱われている断面力と修正ワイブル応力の関係を,地震時に想定される代表的な橋脚の変形状態について調べ,隅角部の断面力から脆性破壊移行確率を推定する手法を提示した.逆L字型橋脚隅角部の脆性破壊移行確率評価においては,有限要素法による地震応答解析を用いた.面外方向変形時の隅角部に発生するピーク相当塑性ひずみが小さいことから,当初懸念していた橋脚面外方向の変形の影響については移行確率の評価対象から外すこととした.隅角部に発生するピーク相当塑性ひずみが小さい理由としては,面内変形の場合のように変形が柱内フランジとはり下フランジの溶接部に集中ぜず,隅角部全体に変形量が分散するためであると考えられる.面内変形下における脆性破壊移行確率については,門型ラーメン橋脚隅角部より小さいことが明らかとなった.
ヒトリポペプチド提示分子の同定～ウイルス感染と自己免疫の新機序解明を目指して～

研究代表者のこれまでの研究から、2種のアカゲザルリポペプチド提示分子に共通した特質が明確となりつつある。これらの情報をもとに、ヒトリポペプチド提示分子の新同定を行う。ペプチドを結合する古典的MHCクラス1分子にはみられない細胞生物学的特質に着目して、すでにその絞り込みを完了しており、約80種の候補遺伝子の構築を終えている。これらのリコンビナントタンパク質を作出し、そのリポペプチド結合能を評価することにより、ヒトリポペプチド結合分子の同定へと進む。候補分子について、さらにX線結晶構造解析へと進み、リポペプチド結合を視覚的に証明するとともに、その結合様式を解明する。ついで、ヒトリポペプチド《結合》分子がリポペプチド《提示》分子として機能することを証明し、かつ個体レベルでの詳細な免疫解析を可能とするため、同定したヒトリポペプチド結合分子を発現したトランスジェニックマウスを作出する。そして、感作個体におけるリポペプチド特異的T細胞応答の存在を、テトラマー染色ならびにエリスポット法により実証する。さらにウイルス感染(MMLVマウスレトロウイルス等)に伴い、ウイルスリポペプチド特異的T細胞応答が誘起されることを確認するとともに、自己抗体や自己反応性T細胞の出現、血管炎、免疫複合体・補体の組織沈着等を指標に自己免疫病態の発露を多角的に検証する。これらの初期解析を基盤として、さまざまな遺伝的背景を持つマウス系統へと展開するとともに、特異的ブロッキング抗体の使用を含めた制御法を探究する。これらの解析結果をもとに、なぜヒトにおいて、ウイルス感染に伴い自己免疫疾患の増悪が見られるのか、リポペプチド免疫の視点からその答えが見いだす。以上の解析から、ヒトリポペプチド特異的T細胞応答の分子基盤を確立し、生体防御における意義を解明する。絞り込みを完了したヒトリポペプチド提示分子候補について、大腸菌発現用遺伝子ベクターの構築を行い、リコンビナントタンパク質の調整を完了した。ベータ2ミクログログリンとモデルリポペプチドの存在下にバッファーシステムのおけるリフォールディングを行い、得られた三量体の存否を逆相液体クロマトグラフィーにより評価した。その結果、少なくとも2つのヒトMHCクラス1重鎖(LP1a, LP1cと表記する)がモデルリポペプチド存在下でベータ2ミクログロブリンを安定的な複合体を形成できることがわかった。LP1cについては大量にリコンビナントタンパク質を調製し、最適な結晶化条件を決定した。得られたサンプルについて、高解像度でのX線結晶構造の決定に成功し、モデルリポペプチドがアルファ1ヘリックスとアルファ2ヘリックスの間に構築された抗原結合溝に収容されていることが明らかとなった。これはリポペプチドを結合するヒトMHCクラス1分子の初めての同定である。LP1cのリポペプチド提示能力とその免疫学的意義を実証することを目的としてHP1cトランスジェニックマウス作出の準備を始め、トランスジーンの構築まで終えている。一方、LP1aについてはリコンビナントタンパク質の大量調整まで完了した。1年目の研究計画は当初の想定を越えた進展があり、2年目においてもこれを継続推進する。LP1cについては、ペプチド結合複合体のX線結晶構造も解明できているので、リポペプチド結合LP1cとの構造学的違いを明らかにすることにより、結合リガンドの選択に関わるアミノ酸が同定できる可能性がある。LP1cトランスジーンの構築はすでに完了しているので、マウス受精卵へのインジェクションを実施し、トランスジェニックマウスの作出を行う。同時にタンパク質発現をフォローサイトメトリーにより検出できるモノクローナル抗体を樹立する予定である。LP1aについても同様の研究展開を目論む。LP1a, LP1cトランスジェニックマウスに対してモデルリポペプチドを用いた感作を行い、誘導されるリポペプチド特異的LP1a/LP1c拘束性T細胞応答をエリスポット法により検出する。さらに抗原特異的T細胞株を樹立し、LP1a及びLP1cのリポペプチド提示能力をより明快な形で実証する。さらにそれ以外の絞り込み分子についても解析を広げ、リポペプチド提示ヒトMHCクラス1分子グループの同定とその構造学的特質を明らかにする。

これらの解析結果をもとに、なぜヒトにおいて、ウイルス感染に伴い自己免疫疾患の増悪が見られるのか、リポペプチド免疫の視点からその答えが見いだす。以上の解析から、ヒトリポペプチド特異的T細胞応答の分子基盤を確立し、生体防御における意義を解明する。絞り込みを完了したヒトリポペプチド提示分子候補について、大腸菌発現用遺伝子ベクターの構築を行い、リコンビナントタンパク質の調整を完了した。ベータ2ミクログログリンとモデルリポペプチドの存在下にバッファーシステムのおけるリフォールディングを行い、得られた三量体の存否を逆相液体クロマトグラフィーにより評価した。その結果、少なくとも2つのヒトMHCクラス1重鎖(LP1a, LP1cと表記する)がモデルリポペプチド存在下でベータ2ミクログロブリンを安定的な複合体を形成できることがわかった。LP1cについては大量にリコンビナントタンパク質を調製し、最適な結晶化条件を決定した。得られたサンプルについて、高解像度でのX線結晶構造の決定に成功し、モデルリポペプチドがアルファ1ヘリックスとアルファ2ヘリックスの間に構築された抗原結合溝に収容されていることが明らかとなった。これはリポペプチドを結合するヒトMHCクラス1分子の初めての同定である。LP1cのリポペプチド提示能力とその免疫学的意義を実証することを目的としてHP1cトランスジェニックマウス作出の準備を始め、トランスジーンの構築まで終えている。一方、LP1aについてはリコンビナントタンパク質の大量調整まで完了した。1年目の研究計画は当初の想定を越えた進展があり、2年目においてもこれを継続推進する。LP1cについては、ペプチド結合複合体のX線結晶構造も解明できているので、リポペプチド結合LP1cとの構造学的違いを明らかにすることにより、結合リガンドの選択に関わるアミノ酸が同定できる可能性がある。LP1cトランスジーンの構築はすでに完了しているので、マウス受精卵へのインジェクションを実施し、トランスジェニックマウスの作出を行う。同時にタンパク質発現をフォローサイトメトリーにより検出できるモノクローナル抗体を樹立する予定である。LP1aについても同様の研究展開を目論む。LP1a, LP1cトランスジェニックマウスに対してモデルリポペプチドを用いた感作を行い、誘導されるリポペプチド特異的LP1a/LP1c拘束性T細胞応答をエリスポット法により検出する。さらに抗原特異的T細胞株を樹立し、LP1a及びLP1cのリポペプチド提示能力をより明快な形で実証する。さらにそれ以外の絞り込み分子についても解析を広げ、リポペプチド提示ヒトMHCクラス1分子グループの同定とその構造学的特質を明らかにする。作出したトランスジェニックマウスについて、仔の産出が安定化するまで、交配用の市販ノックアウトマウスの購入を差し控えている状況であるため。トランスジェニックマウスの仔産出が進み次第、市販のノックアウトマウスを海外より導入する予定である。
超高速パルス法を用いた極微小薄膜電極の電荷移動の評価に関する研究

本研究は、径が数μmの極微小電極を作製し、さらに、μsecオーダーの電気化学的超高速パルス測定装置を作製しこれを用いて、この界面で起こる電荷移動反応および物質移動を定量的に評価することさらに、この極微小電極表面を化学修飾し、この界面で起こる電荷移動を評価し機能性電極の開発を行うことを目的に行われた。62年度は、直径52μmの導電性炭素繊維でできた電極の作製に成功し、さらに、高速の電位掃引器および高速のポテンシォスタットを作製し、5Vs^<-1>から50,000Vs^<-1>までの速度範囲で電位掃引が可能な超高速のボルタンメトリーを確立した。上記の極微小電極と超高速ボルタンメトリーとを組み合わせることにより、非常に速いため測定が困難であった測定系(溶存基質:Fe(CN)^<4-/3->_6、W(CN)^<4-/3->_8、Mo(CN)^<4-/3->_8、IrCl^<3-/4->_6,Os(CN)^<4-/3->_6の各錯体)の電極反応速度定数を比較的安易に測定できることを見い出した。上記錯体を固定した薄膜被覆電極を作製し、電気化学的パルス法により電荷移動反応の解析を行い、関連の速度論的および熱力学的パラメータの値を求めた。oーフェニレンジアミンのレドックス活性な電解重合薄膜を微小電極上に被覆させ、その電流ー電位曲線の挙動を調べた。また、コバルト・ポルフィリン電解重合膜被覆微小電極を作製しO_2還元反応に対する触媒能を調べた。この電極で得られるサイクリックボルタモグラム(CV)は遅い電位掃引ではS字形となり、限界電流値(i lim)は溶存種の濃度に比例した。速い電位掃引速度を用いた時得られるCVは、大きい面積の電極でかつ遅い電位掃引で得られる通常のピーク電流値をもつ形と同じになった。さらに、このポルフィリン薄膜上に固定化酵素膜を積層化し、アンペロメトリック微小酵素センサを作製すると12秒で99%応答を示す高速センサとして作動することを見い出した。本研究は,径が数μmの極微小電極を作製し,さらに, μsecオーダーの電気化学的超高速パルス測定装置を作製しこれを用いて,この界面で起こる電荷移動反応および物質移動を定量的に評価することを目的に行われている.さらに,この極微小電極表面を化学修飾し,この界面で起こる電荷移動を評価し機能性電極の開発を行う.本年度は,直径5.2μmの導電性炭素繊維できた電極の作製に成功し,この電極を用いて溶存基質としてFe(CN)^<3-14->_6,W(CN)^<3-14->_8を用いてボルタンメトリーの測定を行い,その電流ー電位曲線の挙動を調べた.さらに,高速の電位掃引器および高速のポテンシォスタットを作製し, 5VS^<-1>から50,000VS^<-1>までの速度範囲で電位掃引が可能な超高速のボルタンメトリーを確立した.上記の極微小電極と超高速ボルタンメトリーとを組み合わせることにより,非常に速いため測定が困難であった測定系の電極反応速度定数を比較的安易に測定できることを見い出した.

使用前に電極表面を物理的化学的研摩・前処理を行うが,得られる電流ー電位曲線はその前処理条件の影響を強く受けるので前処理法の確立を計った.次に微小電極を用いたFe(CN)^<4->_6錯体の酸化反応では,得られるサイクリックボルタモグラム(CV)は遅い電位掃引ではS字形となり,限界電流値(ilim)は溶存種の濃度に比例した.速い電位掃引速度を用いた時得られるCVは,大きい面積の電極でかつ遅い電位掃引で得られる通常のピーク電流値をもつ形と同じになった.このピーク電流値は,電位掃引速度の平方根に正比例し,かつ酸化ピーク電位値と還元ピーク電位値は,速い電位掃引速度を用いた領域で掃引速度に比例して大きくなったので,この広がりから標準電極反応速度定数(Ko)を求めた.大きなKoの値をもつ水溶液中のW(CN)^<3-14->_8錯体,Moー(CN)^<3-14->_8錯体,および非水溶液中のフェロセン,アントラセンのKoの値を上記方法により求めることに成功した.本研究は、径が数μmの極微小電極を作製し、さらに、μsecオーダーの電気化学的超高速パルス測定装置を作製しこれを用いてこの界面で起こる電荷移動反応および物質移動を定量的に評価することを目的に行われている。さらに、この極微小電極表面を化学修飾し、この界面で起こる電荷移動を評価し機能性電極の開発を行う。本年度は、直径5.2μmの導電性炭素繊維でできた電極の作製に成功し、この電極を用いて溶存基質としてFe(CN)^<4-13->_6、W(CN)^<4-13->_8、IrCl^<3-14->_6、Os(CN)^<4-13->_6を用いてボルタンメトリーの測定を行いその電流-電位曲線の挙動を調べた。さらに高速の電位掃引器および高速のポテンシオスタットを作製し、5Vs^<-1>から50,000Vs^<-1>までの速度範囲で電位掃引が可能な超高速のボルタンメトリーを確立した。上記の極微小電極と超高速ボルタンメトリーとを組み合わせることにより、非常に速いため測定が困難であった測定系の電極反応速度定数を比較的安易に測定できることを見い出した。O-フェニレンジアミンのレドックス活性な電解重合薄膜を微小電極上に被覆させ、その電流-電位曲線の挙動を調べた。また、コバルト・ポルフィリン電解重合膜被覆微小電極を作製しO_2還元反応に対する触媒能を調べた。この電極で得られるサイクリックボルタモグラム(CV)は遅い電位掃引ではS字形となり、限界電流値(i lin)は溶存種の濃度に比例した。速い電位掃引速度を用いた時得られるCVは、大きい面積の電極でかつ遅い電位掃引で得られる通常のピーク電流値をもつ形と同じになった。さらに、このポルフィリン薄膜上に固定化酵素膜を積層化し、アンペロメトリック微小酵素センサを作製すると12秒で99%応答を示す高速センサとして作動することを見出した。