hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属電極付着時に誘起した高分子微細構造変化による電荷トラップの研究

ポリプロピレン(PP)負帯電試料からのTSCスペクトルには室温以上の温度領域で三つのブロードなバンド【P_1】,【P_2】,【P_3】と融点近くに鋭いピーク【P_4】をもつ。蒸発潜熱の大きなAlを電極として蒸着した試料では【P_3】強度が著しく増す。この【P_3】のふるまいをPPの微細構造と関連させて検討するため、試料を延伸させ、TSCスペクトルと、今回の科研費で購入した示差走査熱量計によるDSCスペクトルを測定し、それらを比較検討した。その結果、TSCの【P_3】バンド及びDSCの結晶融解バンドはいずれも試料フィルムの延伸率の増加にともない、それらの低温側部分が削取られるように鋭くなっていつた。延伸によって、結晶不完全性の大きなラメラからアンホールディングが起こることを考慮すると、TSC,DSC両スペクトルの上記のふるまいは【P_3】バンドがPP結晶内の欠陥によるものであることを示す。また、DSCスペクトルがPPの融解によることも確認された。一方、球晶化によりフィブリル構造を見やすくした試料で、Al等の蒸着による球晶構造の乱れを偏光顕微鏡で観測しようとしたが、乱れは観察されなかった。また、AL蒸着の有無はDSCスペクトルの融解バンドには影響しなかった。しかし、前述のようにDSCの結果より、【P_3】バンドはPPの結晶領域の欠陥に関係していることは明らかであるから、結局、高分子へのAl等の蒸着は顕微鏡観察で確認できるほどの構造変化は引き起こさないが、その結晶領域に電荷トラップとなる欠陥を誘起することが確認された。また、球晶化試料では帯電飽和現象が観察され、この原因は電荷トラップサイトの、球晶化による減少であることも明らかにされた。熱的に安定なエレクトレットを作るための最適条件もPP及びポリエチレンに対し見出された。これらの成果の一部は61年秋の応物学会及び静電気学会で報告した。今後は、蒸着以外に、スパッター等での電極付着の効果も調べる予定である。
移動ロボットによる大規模な動的環境の実時間幾何モデリング

本研究の目的は,オフィスや郊外などの動的環境において,移動ロボットが環境内の全物体の位置・動きをリアルタイムに認識する動的環境モデリング手法を開発することにあった.特に,静止物体(柱,壁など)を認識するSLAM技術,および,可動物体(人,イスなど)を認識するビジュアルトラッキング技術,および,両技術を融合する動的環境モデリング技術の研究開発に重点を置いた.(1)リアルタイムで同時に推定可能な物体数に限りがあるため,小規模な物体グループを一つの単位とした問題分割法を確立した.ここでは,SLAM技術の代表的な問題分割法である局所地図法を基礎とし,環境変化に起因する地図誤りに頑健な,新しい局所地図法のアプローチを実現した(論文投稿中).(2)小規模問題群の解を統合し,大規模問題の解を生成する簡便な方法を開発した.(3)SLAM技術の要素技術として,センシング結果と地図との照合に基づく自己位置推定技術を開発した.逐次的マップマッチングという新しい枠組みにより,大規模環境への拡張性を実現した.従来手法との比較において,理論的・実験的に高い計算効率を実現できることを示した(論文発表,論文準備中).(4)単眼カメラのビジュアルトラッキングによる複数歩行者追跡技術を実現した.ここでは,シーン内で複数の歩行者が重なり合う複雑状況下において,各歩行者を互いに識別しながら追跡する,頑健な確率的手法を開発した(掲載決定論文,論文準備中).(5)大規模動的環境を模擬するシミュレータを開発し,大規模環境を想定した性能検証を行った(論文印刷中).(6)10m四方程度の動的・複雑なオフィス環境において,実証実験を行った(論文準備中).(1)大規模環境における大域的自己位置推定のための逐次的RANSAC手法.ロボットの大域的自己位置推定問題に対する,一般的な解法は,ロボットの自己位置について複数の仮説を生成し,観測された各ランドマークの特徴をもとに各仮説を評価することで,最も確からしい自己位置を求めるというものである.MLやMCLに代表される従来手法は,特徴と仮説の全ての組合せ(ペア)を評価しようとするものであり,十分な計算資源の下では最適な方法といえる.しかし,一般に計算量は評価するペアの数に比例することから,多数のペアが存在する大規模な環境では,これらの手法は膨大な計算量がかかる.この問題を解決するため,本研究では,確からしい有望なペアを優先的に選出・評価することで,ロボットの観測当りの計算量を一定以下に抑えることができる,新しい推定手法を提案した.その基本となる手法として,RANSACアルゴリズム,および,RANSACアルゴリズムの効率化手法であるPreemptionスキームを利用した.(2)オクルージョンを相対位置情報として用いた確率的な複数歩行者追跡.単眼カメラによる歩行者追跡では,画像から移動物体を抽出し,その後,カメラ座標系と世界座標系の関係から,移動物体の3次元位置を推定する.ただし,単眼カメラでは原理的に3次元計測は不可能であることから,対象物の位置推定において,奥行き方向の誤差が大きく,また,オクルージョンの問題も生じる,従来,このオクルージョンは,複数の人間が交差する際の位置推定の誤差の原因の1つとされてきた.本研究では,オクルージョンの情報が,複数の歩行者間の相対的な位置関係の推定に有効であることを示し,その相対的な位置情報を歩行者追跡に利用する方法を提案した.そして,複数歩行者追跡の最も基本的な問題である2人の歩行者のすれ違い状況下での実験を行い,提案手法の有用性を確認した.本研究の目的は,オフィスや郊外などの動的環境において,移動ロボットが環境内の全物体の位置・動きをリアルタイムに認識する動的環境モデリング手法を開発することにあった.特に,静止物体(柱,壁など)を認識するSLAM技術,および,可動物体(人,イスなど)を認識するビジュアルトラッキング技術,および,両技術を融合する動的環境モデリング技術の研究開発に重点を置いた.(1)リアルタイムで同時に推定可能な物体数に限りがあるため,小規模な物体グループを一つの単位とした問題分割法を確立した.ここでは,SLAM技術の代表的な問題分割法である局所地図法を基礎とし,環境変化に起因する地図誤りに頑健な,新しい局所地図法のアプローチを実現した(論文投稿中).(2)小規模問題群の解を統合し,大規模問題の解を生成する簡便な方法を開発した.(3)SLAM技術の要素技術として,センシング結果と地図との照合に基づく自己位置推定技術を開発した.逐次的マップマッチングという新しい枠組みにより,大規模環境への拡張性を実現した.従来手法との比較において,理論的・実験的に高い計算効率を実現できることを示した(論文発表,論文準備中).(4)単眼カメラのビジュアルトラッキングによる複数歩行者追跡技術を実現した.ここでは,シーン内で複数の歩行者が重なり合う複雑状況下において,各歩行者を互いに識別しながら追跡する,頑健な確率的手法を開発した(掲載決定論文,論文準備中).(5)大規模動的環境を模擬するシミュレータを開発し,大規模環境を想定した性能検証を行った(論文印刷中).(6)10m四方程度の動的・複雑なオフィス環境において,実証実験を行った(論文準備中).
新規オレフィン重合反応を志向した希土類金属錯体触媒の精密設計

P-C二重結合を有するホスファアルケン系配位子は、σ供与性に加えて、極めて高いπ受容性を有する。その結果、これを支持配位子として用いれば、電子豊富な後周期金属錯体においても、オレフィンが積極的に配位する電子欠損型の金属中心を構築できることが見出されている。初年度には、三座のホスファアルケン系配位子であるビス(ホスファエテニル)ピリジン配位子(BPEP)を有する種々の鉄錯体を合成し、酸化還元挙動など、それらの電子的性質を精査した。なかでも、モノブロモ錯体[FeBr(BPEP)]は、四配位錯体としては珍しい三角錐構造をとることから、特異的な電子構造を取ることが示唆された。本年度は各種スペクトルおよび理論計算により、[FeBr(BPEP)]がhigh spinのFe(I)という鉄錯体には珍しい電子状態を有することを明らかにした。DFT計算により、構造最適化を行うと、[FeBr(BPEP)]は実験と同様、歪んだ三角錐構造をとり、一般的な平面四角形よりも12kcal/mol安定であることがわかった。また[FeBr(BPEP)]は、鉄d軌道とBPEP配位子のπ*軌道との結合性相互作用に基づく軌道を有し、ここに電子を非局在化させることで、Fe(I)中心を安定化させていることが明らかとなった。さらに、Fe(d)とBPEP(π*)の間の強い結合性相互作用は、錯体の三角錐構造に大きく寄与していることを見出した。これまで、鉄錯体の高い反応性は多くの注目を集めてきたものの、その触媒反応への応用例は、未だ数が限られているといえる。これは、鉄錯体の電子構造が変化に富み、これに対応して多様に変化する反応性の制御が困難であることが大きな理由といえる。本研究全体を通して、BPEP配位子が変化に富む鉄中心の電子状態に柔軟に対応可能であることが示されたといえ、本錯体系の、オレフィン重合を含む種々の反応への応用が今後期待される。ホスファアルケン系配位子は、高い電子受容性を示すことから、オレフィン重合を可能とする電子欠損型の金属中心を実現することがすでに見出されている。本研究では、三座のホスファアルケン系配位子である、ビス(ホスファエテニル)ピリジン(BPEP)を支持配位子とする鉄ジブロモ錯体[FeBr2(BPEP)](1)を合成し、BPEP配位子の電子受容能を評価するべく、錯体1の酸化還元挙動を明らかにした。錯体1はFeBr2にBPEP配位子を加熱条件下で作用させることかより収率29%で得られた。X線構造解析により、錯体1は三座配位子BPEPと二つの臭素配位子に鉄中心を囲まれた、四方錘形構造であることを確認した。錯体1と還元剤KC8との反応を検討すると、一電子還元体としてモノブロモ錯体[FeBr(BPEP)](2)がほぼ定量的に得られた。錯体2の構造はX線構造解析により確認し、錯体1の四方錘形構造において底辺に位置する臭素一つが取り除かれた構造であることを明らかにした。このような錯体2の構造は、四配位の鉄錯体に一般的な四面体形や平面四角形と大きく異なり、これはBPEP配位子が鉄中心に特異な電子状態を構築していることを強く示唆している。本研究では、磁化率測定および理論計算を用い、錯体2の電子構造について詳細に考察し、錯体2は、一価鉄錯体であることを明らかにした。以上の結果は、BPEP配位子が高い電子受容性を有することにより、鉄錯体としては珍しいd7電子配置を金属中心に構築させたことを示している。このような挙動は、類似の三座配位子であるビス(イミノ)ピリジン配位子には観察されず、ホスファアルケン系配位子であるBPEP配位子に特徴的な結果であるといえる。

さらに、Fe(d)とBPEP(π*)の間の強い結合性相互作用は、錯体の三角錐構造に大きく寄与していることを見出した。これまで、鉄錯体の高い反応性は多くの注目を集めてきたものの、その触媒反応への応用例は、未だ数が限られているといえる。これは、鉄錯体の電子構造が変化に富み、これに対応して多様に変化する反応性の制御が困難であることが大きな理由といえる。本研究全体を通して、BPEP配位子が変化に富む鉄中心の電子状態に柔軟に対応可能であることが示されたといえ、本錯体系の、オレフィン重合を含む種々の反応への応用が今後期待される。
鉄鋼材料強化技術のジルコニヤ強靭化への応用

【Y_2】【O_3】,CaO,MgOなどを添加したZr【O_2】は部分安定化ジルコニア(PSZ)と呼ばれ、強靭性セラミックスとして注目されている。その強靭化機構は過冷状態にある正方晶相に引張応力が加わると、約4%の体積膨張を伴って単斜晶に変態するためである。これに類似の現象は18-8ステンレス鋼などにもみられ、加工誘起変態といわれている。【Y_2】【O_3】添化PSZの性質の改善を進めるためには、まずこの系の状態図を明らかにすること有効であると考えて、昨年度までは主としてこの研究を行い、従来と異なる新らしい状態図を提案した。本年度はこの新状態図を基礎として、【Y_2】【O_3】添加PSZの性質と相変態の関係を詳しく検討した。(1)アーク溶解試料によるKicの測定。【Y_2】【O_3】濃度を種々に変えた試料をアーク溶解したままの状態で、ビッカース圧痕法によりKicを求めたところ、1.8モル%付近の狭い組成範囲でKicが鋭いピークを示すことが分った。この試料を1700°Cに加熱するとKicが低下する。この原因は、アーク溶解後の冷却途中で形成されたマルテンサイト状組織が消失し、このために正方晶相が不安定化して単斜晶が相当量含まれていたためと思われた。(2)焼結試料の機械的性質2,2.5,3mol%【Y_2】【O_3】共沈粉末を1300°Cで焼結した場合,2mol%試料がもっとも強靭であった。そして焼結時間が100hのときに最高のKicが得られた。この理由としては,短時間焼結した正方晶相の組成は2mol%【Y_2】【O_3】に近いが、長時間加熱する間に平衡状態の1.75mol%に近付き、加工誘起変態が起りやすくなったためと考えられる。このほか、ホットプレスによる強靭化、【N_2】零囲気中焼結の有効性を見出した。
ガラス内部の微小領域におけるフェムト秒レーザー誘起構造変化のメカニズムの研究

フェムト秒レーザーをガラス内部に集光照射すると、集光点付近のみの非常に強いレーザー電場によって非線形イオン化過程が引き起こされ、密度上昇や空洞の生成などの構造変化が生じる。この現象は、近年レーザー加工の分野で非常に注目を集めているが、構造変化のメカニズムは明らかにされていない。本研究では、ソーダライムガラス中のフェムト秒レーザー集光照射部分の屈折率分布の時間変化を観測し、レーザー照射後に起こる温度上昇、熱歪みの緩和、熱拡散過程を明らかにした。この研究によって明らかになった最も重要なことは、フェムト秒レーザーをガラス内部に集光することによって、集光部分のガラスの温度が1ピコ秒以内で上昇し、その後の熱歪みの緩和過程によってガラス内部に衝撃波が発生することである。レーザーのエネルギーを吸収している領域は数μm^3であり、このような微小な領域の温度上昇によって衝撃波が発生するためには、ピコ秒以下の時間幅を持つレーザーパルスが不可欠であることを理論計算により明らかにした。また、最終的な構造にまで緩和するナノ秒からマイクロ秒までに起こる屈折率分布の変化の観測も行い、レーザー照射によって高温になった領域が変化していく過程を明らかにした。その結果、半径0.5マイクロメートル以下の非常に小さな領域が高温になっているということが明らかになった。本研究で得られた知見は、フェムト秒レーザーがガラス内部の微細加工に有効である理由をダイナミクスの視点から明らかにした点で非常に重要で新規なものであり、パルス形の制御によって構造変化をコントロールするといった新しい加工技術を発展させる上でも有用な情報である。本研究の目的は、これまでにメカニズムが明らかにされていない、ガラス内部でのフェムト秒レーザー誘起屈折率上昇のプロセスを時間分解で観測することである。平成15年度の目的は、レーザー照射部分の温度、密度の空間分布変化の履歴を明らかにするために、(1)屈折率変化を観測可能な過渡レンズ法を改良し、光照射後ピコ秒の時間領域での屈折率の二次元分布変化の観測法と解析法を確立する、(2)様々な材質のガラスに対して測定を行うことで、現象に関わる力学的性質を明らかにする、の二点であった。(1)に関しては、過渡レンズ信号強度の二次元分布変化をCCDカメラで観測する光学系を構築し、位相回復法に基づく解析アルゴリズムを構築、プログラムを作成し、二次元屈折率変化の時間変化の解析を行った。二次元信号解析は、結果として得られる屈折率分布が初期値と収束条件に大きく依存するという問題があり、時間変化を統一的に説明する結果が得られなかったが、同時に弾性理論に基づく数値計算によって、レーザー照射後の密度変化の予測を行うことで、その問題を解決することに成功した。これにより、ガラス内部にフェムト秒レーザーを集光照射した後に発生する1マイクロメートルの幅を持つ微小な孤立弾性波を世界で初めて観測するという結果が得られた。この結果は高温高圧状態が構造変化を引き起こすという多くの研究者の予想を支持するものであり、非常にインパクトの強いものである。また、(2)に関しては、5種類のガラスの測定を行い、信号強度が熱膨張係数に依存し、信号強度の変化の周期がヤング率に依存することが明らかになり、(1)の結果を得た時の解釈を支持する結果が得られた。今年度の研究は、初めて現象の本質を明らかにする結果をもたらし、屈折率変化のメカニズム解明に大きな突破口を開くものと確信する。
アポトーシスにおけるミトコンドリア分裂と共役したクリステ構造変化の分子機構

アポトーシスによるミトコンドリアの断片化とアポトーシスに抑制的に働くBaxおよびBakとの関係を調べた。まずCRISPR/CAS9システムによりBax、BakおよびBax/Bak-DKO細胞を作成してアポトーシスに応答したチトクロムCの放出を調べた。アポトーシス刺激に応じてBaxあるいはBakにより形成される外膜ポアを介して放出されるミトコンドリア内成分がアポトーシスにおけるミトコンドリア分裂およびクリステ構造再編に関与していることが示唆された。Bak/Bak-DKO細胞ではアポトーシスに応じたミトコンドリア分裂が全く誘導されなかった。そこでアポトーシス誘導の際にBax/Bakにより形成されるポアを介してミトコンドリア内から放出される因子がアポトーシスにより引き起こされるミトコンドリア分裂を誘発するのではないかと考えその検証を行った。野生型HeLa細胞よりセミインタクト細胞を作製してアポトーシス誘導細胞から調整した細胞質画分とインキュベートした結果、ミトコンドリアの分裂が引き起こされることが明らかとなった。一方、proteinaseKにより処理した細胞質画分では分裂が誘導されなかったことからアポトーシスに応じたミトコンドリア分裂を誘発する因子はタンパク質性因子であることが示唆された。さらにアポトーシス刺激を与えたBax/Bak-DKO細胞から調整した細胞質画分ではミトコンドリア分裂は見られなかった。このことからアポトーシスに応じたミトコンドリア分裂にはBax/Bakにより形成されるポアを介して放出されるミトコンドリア内タンパク質性因子が関与することが示唆された。DNA損傷や抗癌剤の刺激に応じて、ミトコンドリアは分裂し、クリステ内に貯留されるチトクロムCを放出してアポトーシスが開始します。DRP1が細胞質から分裂面へ移行してミトコンドリアは分裂します。哺乳動物細胞には3種のDRP1外膜レセプター(Mff、MiD49、MiD51)が知られていますが、分裂反応のメカニズムと細胞機能における役割分担は不明でした。最近、申請者はアポトーシス誘導時、Mffとは異なり、MiD49/51がDRP1と協調してクリステ再編を引き起こし、チトクロムC放出に働く確証を得ました。本研究ではこの研究をさらに進め、アポトーシスにおけるミトコンドリア形態変化の生理的意義とその分子基盤の解明を目指します。アポトーシスにおけるミトコンドリア構造の変化を解析するためアポトーシスに耐性を示す細胞株を作成した。アポトーシス刺激によるミトコンドリア形態変化を野生型細胞とこの耐性細胞とで比較する事により誘導されるミトコンドリア構造変化がアポトーシスによるものであると確定される。この目的のためBcl-2ファミリーに属しアポトーシスの抑制的に働くBaxとBakの二重欠損細胞をゲノム編集により作成した。アポトーシス誘導するとミトコンドリアの分裂を伴うクリステ構造変化により膜間部よりシトクロムCが放出される。この際に生じるミトコンドリアの分裂はDrp1膜受容体であるMiD51により制御される。そこでMiD51のミトコンドリア膜場での詳細な局在部位を調べるためMiD51-GFP融合タンパク質を発現する細胞を作成して、GFP抗体による免疫電顕解析を実施した。Drp1により実行されるミトコンドリアの分裂にはMiD51によるものとMffにより制御される2種が存在する。このうちMiD51により制御される分裂のみがアポトーシスにおけるクリステ構造変化に関与していること我々は既に報告している。アポトーシスの際に細胞質に放出されるシトクロムCはクリステ内部に貯留されている。クリステは外膜とクリステジャンクションと呼ばれる構造によって繋がっている。クリステ構造変化における役割から、MiD51がクリステジャンクションに選択的に局在している可能性が考えられるが免疫電顕解析によりこの考えの答えを得ることができた。アポトーシス誘導時に引き起こされるミトコンドリア構造変化を解析するためにはその比較対象となる細胞株が必要である。すなわち確かにアポトーシス刺激により引き起こされる構造変化であるかである。これまでにBax/Bak二重欠損細胞を作成して確かに本細胞ではアポトーシス刺激により誘導されるミトコンドリア形態変化が生じないことを確認することができた。哺乳動物細胞には3種のDRP1外膜レセプター(Mff、MiD49、MiD51)が知られています。アポトーシスにおけるミトコンドリア構造の変化を解析するためアポトーシスに耐性を示すBax/Bak二重欠損細胞(DKO細胞)を作成しました。アポトーシス刺激によるミトコンドリア形態変化を野生型細胞とこの耐性細胞とで比較した結果、Bax/Bak-DKO細胞ではアポトーシス刺激によるミトコンドリア形態変化もチトクロムC放出も惹起されませんでした。さらにクリステ

構造の再編も生じないことから、アポトーシス誘導時におけるミトコンドリア構造変化とそれに伴うチトクロムC放出にはBax/Bakが必須であることを明らかにしました。BaxとBakのどちらが重要な働きを持つかを明らかにするためそれぞれ単独の欠損細胞を作成して同様の解析を行ったところ、いずれの細胞もアポトーシス刺激に対してミトコンドリア構造変化が部分的に誘導されそれに伴うチトクロムC放出が一部観察された。このことからアポトーシス誘導時におけるミトコンドリア構造変化にはBax/Bakにより形成される外膜孔により細胞質に放出されるミトコンドリア内因子が関与している可能性が示唆された。Drp1により実行されるミトコンドリアの分裂にはMiD51によるものとMffにより制御される2種が存在する。このうちMiD51により制御される分裂のみがアポトーシスにおけるクリステ構造変化に関与していること我々は既に報告している。アポトーシスの際に細胞質に放出されるシトクロムCはクリステ内部に貯留されている。近年、クリステの形成にはMICOS複合体と呼称されるタンパク質複合体が関与することが明らかにされつつあるが、そのなかでもMic60が主要な構成因子として考えられている。Mic60特異的なsiRNAにより発現抑制してもはチトクロムC放出には影響が見られなかった。クリステは外膜とクリステジャンクション(CJ)と呼ばれる構造によって繋がっている。CJ構造形成に関わる因子としてOPA1、ROMO1などが報告されているが、特異的siRNAによる発現抑制によりこれらの因子がアポトーシス誘導時におけるチトクロムC放出に関与することを明らかにした。アポトーシス誘導時に引き起こされるミトコンドリア構造変化を解析するためにはその比較対象となる細胞株が必要である。すなわち確かにアポトーシス刺激により引き起こされる構造変化であるかである。これまでにBax/Bak二重欠損細胞を作成して確かに本細胞ではアポトーシス刺激により誘導されるミトコンドリア形態変化が生じないことを確認することができた。アポトーシスを誘導すると細胞質からBidと呼ばれるタンパク質がミトコンドリアへと移行してBax/Bakを活性化する。Bax/Bak-DKO細胞でも正常細胞と同様にBidのミトコンドリア移行が確認された。アポトーシスによるミトコンドリアの断片化とアポトーシスに抑制的に働くBaxおよびBakとの関係を調べた。まずCRISPR/CAS9システムによりBax、BakおよびBax/Bak-DKO細胞を作成してアポトーシスに応答したチトクロムCの放出を調べた。アポトーシス刺激に応じてBaxあるいはBakにより形成される外膜ポアを介して放出されるミトコンドリア内成分がアポトーシスにおけるミトコンドリア分裂およびクリステ構造再編に関与していることが示唆された。Bak/Bak-DKO細胞ではアポトーシスに応じたミトコンドリア分裂が全く誘導されなかった。そこでアポトーシス誘導の際にBax/Bakにより形成されるポアを介してミトコンドリア内から放出される因子がアポトーシスにより引き起こされるミトコンドリア分裂を誘発するのではないかと考えその検証を行った。野生型HeLa
電子放出分子カプセル素子の創製

樹木型骨格に発現した電子的勾配を介した、電子の移動のベクトル制御の可能性を示唆し、これが光エネルギー変換の鍵反応である「電荷分離状態」形成に効果的であることを確認した。単一分子にD-Aを共有結合で連結した分子について、その合成と電子移動速度の算出を行い、非対称な電子移動減衰を示し、勾配に沿って電子がデンドリマー内部から外側へ移動しやすく、逆方向への移動が抑えられていることが明らかとなった。また、DIA混合系における分子間電子移動を行うと、同様に常温常圧・均一系において非対称な電子移動が発現し、量子収率の損失なく10ms以上存在できる極めて安定なラジカルイオンペアの生成に成功している。固体中での光励起に伴うキャリア発生を伴った光導電性の発現においても、樹木型骨格が効率向上に大きく寄与していることを突き止めている。亜鉛ポルフィリン構造をコアに有する第4世代のフェニルアゾメチンデンドリマーを電子ドナーとして、コアの光励起による種々のアクセプター分子との光誘起電子移動をレーザーフラッシュフオトリシス法によって観測した。2,6-ジクロロペンソキノン、3,5-ビス-tert-ブチルフェニルナフタレンジイミドそれぞれのアクセプターについて、電荷分離および再結合反応各々の反応速度定数を見積もった。反応速度の世代数(デンドリマー)に対する変遷を調べたところ、デンドリマーのシェルが、再結合を効果的に抑制している一方で、電荷分離に対しては減速効果を殆ど示さないことを明らかにした。このことは、以前までに報告されている長寿命、高効率な電荷分離状態の形成の裏付けとなる成果である。この原理を用いた更なる長寿命な電荷分離実現に向けて、より高世代のデンドリマー合成に挑戦した。従来のコアでは大きな立体障害が原因となり、第5世代以上のデンドリマーは合成することができない。そこで、コアとデンドロンとの間にフェニル基をスペーサーとして差し込んだところ予想通り第5世代のデンドリマー合成に成功した。これを電荷分離反応へと応用すると室温下において10msの電荷分離寿命が達成できることを示した。さらに溶媒系をより低極性なベンゼンへと変更することによってさらに長寿命化か可能であることを突き止めている。正確な寿命の評価については現在検討中である。まず、デンドリマーのコアに亜鉛ポルフィリン、末端にナフトキノン骨格を共有結合によって単一分子化したD-A連結分子について、その合成を実施した。末端をベンジル基で保護したデンドリマーをコンバージェント法で合成し、脱保護、ナフトキノンを修飾したアルキルブロマイドとのエーテル化によって目的の分子を第4世代まで合成した。得られた分子(第1世代第4世代)について、電子移動速度の算出を行ったところ、世代数の増加にともなって電荷再結合がより強い減衰を受ける、非対称な電子移動減衰挙動を示し、勾配に沿って電子がデンドリマー内部から外側へ移動しやすく、逆方向への移動が抑えられていることが明らかとなった。昨年度、D/A混合系における分子間電子移動を行うと、同様に常温常圧・均一系において非対称な電子移動が発現し、量子収率の損失なく10ms以上存在できる極めて安定なラジカルイオンペアの生成に成功しているが、この際2分子反応の速度定数に見られた非対称電子移動が、拡散過程の影響を受けない分子内電子移動においても観測されたことにより、デンドリマーのシェルによる特定方向への電子移動制御が可能であることを示した。固体中に分散したデンドリマーについて光励起に伴うキャリア発生を伴った光導電性の発現においても、樹木型骨格が効率向上に大きく寄与していることを突き止めた。
防災力を上げるための視覚情報に関する研究

本研究は、人間の視覚情報処理の観点から防災標識を検討し、より防災力の高い視覚情報を探索するものである。研究は色の効果に着目した一連の実験と、実際の標識の探索特性を調べた実験により構成される。1.色情報の効果:標識が人の注意を引くための重要な要因は色である。そこでまず、注意を引く色を、被験者の注視点の移動を指標として調べた。これより、マンセル色票8Rのような赤系の色は視点が向きやすく注意を引くが、8BGなどの青系はあまり注意を引かないという結果を得た。次に、視野周辺で標識を捉えることが、標識検出の第一歩であることを考え、視野周辺部での色の目立ちを測定した。その結果、明所視では、視野周辺部においても、相対的には赤系の色が目立つなど、視野中心部での目立ちの結果と同じ傾向となった。さらに、標識を光源色として見えるようにすれば、周囲の物体色と区別できる。そこで、物体表面をどのくらいの輝度、あるいは照度にすれば、それが光源色として見え始めるかを、様々な条件で調べた。その結果、高彩度・高明度の色は、光源色になりやすいことが明らかになった。2.実際の非常口標識の探索:地下街や駅構内を取り上げ、そこでの標識探索の難易さを調べた。被験者には、それらの場所を撮影したスライドを見せ、「非常口」標識の検出時間、そのときの眼球運動を測定した。その結果、周囲に類似物がない状況では、標識を瞬時に発見できるが、視覚的なノイズが多い状況では、標識の検出が極めて困難になることが示された。標識の探索には、周囲の視環境が重要な要因であるといえる。本研究により、防災標識が注意を引くための色彩条件、標識が瞬時に検出されるための視環境条件などについて、有用な基礎データが得られた。また、色の見えのモードの観点から目立ちを検討するという、新しい考え方を提供できたものと思う。視覚情報処理の立場から見て建物内での火災発生時に最も重要なことは「非常口」などの避難誘導標識が直ちに目に飛び込んで来るかどうかということであるが、それを左右する重要な要因は標識が人の目に目立つかどうかである。本研究室ではどの色がよく目立つか、人の目を引くかを2つの方法で検討した。1.注視点の測定によるもの人の目は四六時中動いてる。それによって見たい所を見るし、また興味のある所に自然に視線が向くようになっている。そこで本研究室ではこの性質を利用し、円形状に並べられた12種の色票を被験者が見た瞬間にまずどの色票に注視点が行くかを、購入した眼球運動測定装置を利用して測定し、早く注視された色ほどよく目立つという仮定でデ-タを分析した。その結果12色票のうちマンセル色相8Rや10RPなどの赤系の色は最もよく目立ち、逆に8BGなどの青系や緑系は余り目立たないという結果を得た。2.視野周辺での色の目立ち避難誘導標識などを人が検出する場合にはまず周辺視野でそれをとらえ、ついでそちらへ視線を移動して標識に書かれた文字などを読むという動作が続く。したがって色の目立ちを調べる際にも、色を周辺視野で見たときにどれだけ目立つかを検討しておかなければならない。そこで本研究では1.で取り上げた全色相をカバ-する12種の色票を、視角で10°,20°,30°,35°の周辺に呈示し、色の目立ち度を測定した。

さらに災害時は明るい昼とは限らないので、照度の1000ルクスから0.01ルクスの6段階について検討した。その結果1000ルクスの明るい時でも視野が周辺に行くにつれて目立ち方が減少するもの(赤系)、逆に多少増大するもの(青系)のあること、さらに照度が10ルクスくらいになるとこの傾向が顕著になることなどが明らかとなった。以上の結果はまだ公表されていないが1992年5月開催の色彩学会にて口頭発表されることになっている。災害時に認識しやすい視覚情報の基礎的研究の第2ステップとして本年は2つのことを研究した。第1は、色の見えのモードに関する研究である。非常口、誘導灯等の標識は光源を内蔵しその表面輝度を大きくするように工夫されている。普通の反射物体の色の見えは物体色であり、視覚情報のほとんど全てはこれである。したがって人々はこの色の見えにはよく慣れていて、前年度に明らかにしたように赤など特殊の色相、彩度の色は別として、格別の注意を払うということはない。ところが光源を内蔵した標識の場合は反射物体では予測できない高い輝度を発するので人間はこれを光源色として認識する。このような光源色は世の中には少ないので注意を喚起する度合いも高くなり、非常口などの標識に採用することはきわめて有効であると考えられる。ではどのくらいの輝度あるいは表面照度で光源色を認識するかが標識の設計に際しては重要なデータになるが、それを求める実験を行った。種々の色相、彩度、明度の色について実験した結果、色相は赤系、比較的高彩度、低い明度の色が最も少ない表面照度で光源色に変化することが分かった。非常口等の色の選択については現在採用している緑を再考する必要があると考える。第2の実験は、災害時の安全避難で問題があると考えられる地下街の非常口、誘導灯標識の検出の難易について検討した。視覚的に見ていろいろな条件の地下街の写真を撮り、それらをスライドプロジェクターで、トークアイ眼球運動検出装置を装着した被験者に短時間見せ、標識検出にいたる注視点の移動を調べた。その結果、背景に類似色の多い場合の眼球軌跡は種々の類似物体に跳びなかなかターゲットに到達しないこと、類似色の少ない場合はほとんど一瞬の内に非常口等のターゲットに到達することなどが明らかになった。
喫煙者の尿中変異原物質に関する研究

我々は、本研究において一般人の尿の変異原性レベルを把握することと、喫煙習慣との関係を明らかにすることを目的とし、今回多数の青年男子の尿についてその変異原性を調べた。又、喫煙者の尿中に排泄されてくる変異原物質を分離、固定するための予備試験的検討を行ったので報告する。(1)一般健康青年男子の尿の変異原性・九州大学医学部の男子学生から得られた尿を検体とし、XAD-2樹脂による吸着濃縮後、ジクロルメタンによって溶出されるものについて変異原性を調べた。変異原性の試験法はS9による代謝活性化条件下でのTA98に対して、Amesの標準法に基づき行った。喫煙者61名の変異原性の平均は、152±108revertants/100ml urineを示し、一方、非喫煙者107名のそれは83±61であり喫煙者尿の変異原性が統計的に有意に、高いことが明らかになった。そこで、喫煙者の尿の変異原性と喫煙本数との関係を統計学的に解析したところ、危険率1%以下で有意な正の相関関係にあることがわかった。(2)喫煙者の尿中変異原物質の分離:タバコタール及び同一のタバコを喫煙した男性からの尿濃縮物を、シリカゲルカラムに層積後、n-ヘキサン、DCM、メタノールの順で溶出し、分画分取試料について変異原試験を行った。その結果、喫煙者の尿中に排泄されてくる特徴的変異原物質はメタノール分画に存在し、タバコタールについても、同一分画に変異原性が認められ、タバコの変異原物質が一部未変化体のまま尿中に排泄されるようである。本研究によって明らかにされた、喫煙者の尿に高い変異原性が検出されること、その変異原性は喫煙本数と有意な相関関係にあることは、肺癌のみならず、膀胱癌の原因を研究する際、興味ある知見を提供するものであろう。又、尿中変異原物質の分離については、今後、HPLC等を用いて更に検討する予定である。
放射線治療患者における海馬機能強化法の樹立

放射線療法・化学療法に代表されるがん治療による中枢神経系への毒性である患者の生活の質を下げるchemobrainの本体は海馬体毒性が引き起こされていることが主なる原因である。本研究では、海馬神経新生を促進することで幹細胞プールからの神経前駆細胞の動因を促し認知能の回復を実現させるという作業仮説の元に、2017年度は放射線の高次脳機能障害に対する影響を細胞レベル(海馬由来神経幹細胞培養系)および動物モデルでの放射線照射による神経細胞への影響や海馬機能の変動を解析した。高気圧酸素および薬剤(NMDA受容体拮抗薬)の効能を行動解析、LFP(local field potential)等電気生理学的にて解析した。その結果、NMDA受容体拮抗薬が海馬歯状回の神経前駆細胞を誘導し照射により低下した海馬歯状回のLFPを回復させた。また高気圧酸素の大脳白質髄鞘を被覆するoligodendrocyteに対する保護作用を同定した。両者の併用効果はオープンフィールドテスト、高架式十字路、8の字放射状迷路、モリス水路迷路,及び恐怖条件付け試験など多種類の行動解析実験系で解析され認知機能の回復を示唆する所見が得られた。さらに脳透明化技術を用いた解析からは歯状回からCA3の回路網の機能的再構成が示唆された。ヒトを対象に機能的磁気共鳴画像(fMRI)とDense-array EEG(Electroencephalogram)の同時測定により機能的回路網の再構築機序を明らかにし神経新生増強法に関する基盤的情報が獲得できた。放射線療法・化学療法に代表されるがん治療による中枢神経系への毒性である患者の生活の質を下げるchemobrainの本体が動物モデルの解析から形態的および機能的にも海馬体毒性であることが判明した。また薬剤により海馬神経新生を促進することで幹細胞プールからの神経前駆細胞の動因を促し認知能の回復を実現できるという作業仮説に準じた所見を得ている。平成31年度も引き続きヒトの解析に着手し最終年度もヒト内因性の神経新生の効果的な増強法の探索を推進する。当局への倫理審査は受理されておりまた血液酸素化レベルを同時測定可能な高密度EEG解析装置も順調に作動しており動物モデルでの基盤解析結果との検証が進むものと思われる。治療に関するRCTは認定倫理審査受理を経て厚生大臣報告書を提出した。放射線療法・化学療法に代表されるがん治療による中枢神経系への毒性ー患者の生活の質を下げるchemobrainの本体は海馬体毒性が引き起こされていることが主なる原因である。高気圧酸素および薬剤(NMDA受容体拮抗薬)の効能を行動解析、LTP(local field potential)等電気生理学的にて解析した。その結果、NMDA受容体拮抗薬が海馬歯状回の神経前駆細胞誘導し照射により低下した海馬歯状回のLFPを回復させた。両者の併用効果はオープンフィールドテスト、高架式十字路、8の字放射状迷路、モリス水路迷路,及び恐怖条件付け試験など多種類の行動解析実験系で解析され認知機能の回復を示唆する所見が得られ現在その背景の機序について覚醒下、動物がmovingした状態での行動解析およびLFPの測定を行い海馬の新生ニューロンの機能と行動との関連の解析中である。さらに脳透明化技術を用いて治療による歯状回の回路網の機能的再構成の詳細を解析中である。次年度はさらにヒトchemobrainの詳細と動物モデルで得られた基盤解析所見との検証を行う予定である。動物モデル作成のための動物用高気圧酸素、放射線装置、複数の遺伝子改変動物、および行動解析の実験系は順調に作動している。覚醒下movingした状態で行動解析は電極や実験系にさらに工夫が必要でありこの分野でのエキスパートとの情報交換を行っている。脳透明化法の技術は確立し最新の解析ソフトを用いたデータ分析が促進されるものと思われる。

ヒトを対象に機能的磁気共鳴画像(fMRI)とDense-array EEG(Electroencephalogram)の同時測定により機能的回路網の再構築機序を明らかにし神経新生増強法に関する基盤的情報が獲得できた。放射線療法・化学療法に代表されるがん治療による中枢神経系への毒性である患者の生活の質を下げるchemobrainの本体が動物モデルの解析から形態的および機能的にも海馬体毒性であることが判明した。また薬剤により海馬神経新生を促進することで幹細胞プールからの神経前駆細胞の動因を促し認知能の回復を実現できるという作業仮説に準じた所見を得ている。平成30年度はヒトの解析に着手する。当局への倫理審査は受理されておりまた解析装置も順調に作動しており基盤解析結果との検証が進むものと思われる。治療に関するRCTは認定倫理審査受理を経て厚生大臣報告書を準備中である。平成31年度も引き続きヒトの解析に着手し最終年度もヒト内因性の神経新生の効果的な増強法の探索を推進する。当局への倫理審査は受理されておりまた血液酸素化レベルを同時測定可能な高密度EEG解析装置も順調に作動しており動物モデルでの基盤解析結果との検証が進むものと思われる。治療に関するRCTは認定倫理審査受理を経て厚生大臣報告書を提出した。
ナノ構造制御による新規磁性材料の開発

本研究では、スピネル型磁性酸化物Co(Fe,Mn)_2O_4に注目し、熱処理温度や化学組成を変化させることで化学相分離と試料中の歪場制御し、磁性相のCoFe_1.4MnO_4と非磁性相のCoFe_<0.4>Mn_2O_4から成るナノサイズのチェスボード型微細組織の自己形成に成功し、残留磁束密度や保磁力などの磁気特性の向上を達成した。また、レアメタルであるCo元素を他の遷移元素で置換することにより、レアメタルフリーな磁性酸化物の探索を行い、Co_<0.6-x>Cu_xFe_<0.9>Mn_<1.5>O_4でナノスケールサイズのチェスボード型微細組織をもつ硬磁性材料の作製に成功した。、ヤーン・テラー遷移金属元素と磁性遷移金属元素から成る混合スピネル化合物において、擬スピノーダル分解を用いることにより、非磁性相と磁性相を数ナノメートルの大きさからなるチェッカーボード型ナノ構造を物質中に自己形成させ、ナノ構造中で磁性遷移金属イオンの一軸性配位を実現することにより、希少元素を含まない高保持力をもつ新規な磁石材料を創製することを目的とした。多結晶試料Co0.6-xCuxFe0.9Mn1.5O3を作成し、375°Cでアニール処理を行うことにより微細構造の制御を行った。アニール時間は、0 H, 0.5 H, 10 H, 80 H, 340H, 730 H, 1000 H, 1500 Hである。得られた試料に対して粉末X線測定により結晶構造を評価し、透過型電子顕微鏡を用いて微細構造について調べた。また磁気特性については超伝導量子干渉素子装置を用いて調べ、ローレンツ電子顕微鏡で磁気的微細構造について調べた。以下、得られた研究成果を示す。(1)Co1-xCuxFe0.9Mn1.5O4試料において、Cu置換量を増加させることにより、CB型ドメイン構造から正方晶構造による双晶構造へと変化することが見出された。(2)ローレンツ電子顕微鏡実験により、ナノスケールでの強磁性相と非磁性相の共存状態が形成れていることが分かった。(3)Co0.3Cu0.3Fe0.9Mn1.5O4試料を648Kで10時間および80時間熱処理を行うことで、ソフト磁性材料からハード磁性材料に変化し、保持力が大きくなることが見出された。(4)Co1-xCuxFe0.9Mn1.5O4試料において、x=0.0からx=0.6へとCu置換量を増加させることにより強磁性転移温度が600Kから450Kへと低下することが分かった。本研究では、擬スピノーダル分解により形成されるナノ組織構造を利用して、磁性遷移金属元素のd電子軌道自由度を制御するという新しいナノ構造制御法の提案を行うとともに、大きな結晶磁気異方性を有する磁性材料の開発を行うことを目的としている。本年度は、スピネル型磁性酸化物CoFe2O4に注目し、Feの一部をMnで置換することにより、ナノスケールで特徴的なチャッカーボード型パターンをもつ磁性酸化物を作製し、磁気特性およびチャッカーボード型パターンの形成過程や磁気的微細構造に関して透過型電子顕微鏡を用いて研究を行った。(1)多結晶試料Co0.6Fe0.9Mn1.5O3を用いて、375°Cで0 , 0.5 , 1 , 3 , 10 , 80 , 340, 730 , 1000 , 1500時間の熱処理を施した試料を作製し、チャッカーボード型パターンの形成過程と磁気特性の相関について調べた。10時間730時間の熱処理により、約10nmから50nm程度のサイズから成る非磁性相と磁性相から成るチャッカーボード型パターンが形成されることが見出された。(2)磁気特性の評価により、チャッカーボード型パターンのサイズが大きくなるとともに保持力が増加することが明らかとなった。また、磁気転移温度も400°Cから700°Cまで上昇することが明らかとなった。(3)375°Cで1000時間以上熱処理を施すと、チャッカーボード型パターンが崩壊し、ラメラ状に双晶構造が出現することがわかった。ラメラ状に双晶構造の出現に伴い、保持力が減少し、残留磁化の大きさも減少することが見出された。(4) CoFe2O4- CoMn2O4系の相図を作製することが出来た。

スピネル型磁性酸化物CoFe2O4のFeの一部をMnで置換したCo(Fe,Mn)2O4系のナノ構造と磁気特性の相関を明らかにできた。また、CoFe2O4- CoMn2O4系の相図を作製することが出来、ほぼ予定通りに研究は進んでいると判断した。CoMn2O4/CoFe2O4系スピネル化合物を用いて、最も高い保持力を持つ試料を用いて、チェッカーボード型ナノ構造の秩序形成過程を透過型電子顕微鏡およびローレンツ電子顕微鏡によるその場観察技術を用いて明らかにしていく。特に、ローレンツ電子顕微鏡は、磁気的な微細構造観察が可能であることから、非磁性相と磁性相を磁気的微細構造として識別が可能であり、磁気ドメインの核生成・成長過程の直接観察を試みる。これにより高保持力を生み出すメカニズムについての知見を得る日本物理学会、日本セラミックス協会、およびMRS学会での研究成果の発表を計画している。また、原材料費、電顕フィルムなどの消耗品を購入する。
NAFTA体制下における先進国農業の統合化とその影響に関する研究

NAFTA下におけるアメリカとカナダの関係は農業分野において強化されている。特にその傾向が著しいのが養豚業である。アメリカでは、養豚農場の生産規模拡大、繁殖・肥育一貫経営から肥育に特化した経営への移行、肥育豚の移出入の拡大、等の変化が生じている。他方、カナダでは主要生産地が中西部に移動しつつ、アメリカ向けの生体輸出で生産を拡大している。しかしながら、原産地表示(COOL)の導入によってカナダのアメリカ向け輸出は甚大な影響を受けており、今後の両国政府、特にカナダ政府の対応が注目される。「研究の目的」として以下のような点を申請書には記している。・NAFTAの経済統合の実態について養豚産業における統合の実態とその促進要因について検証する。・飼料の需給動向と養豚、穀物生産との関係について検証する。「研究実施計画」上記の「研究目的」を達成するために、アメリカでの現地調査を実施し、関係各所での聞き取り調査と関係する統計・データの収集をおこなう。以上の二つの点については、アメリカでの現地調査において、関係者からのヒアリングや収集した統計・データから一定の成果を得ることができた。特に、アメリカとカナダ両国にまたがる統合化の現状については、関係者からの聞き取りによってその実態を認識することができた。ただし、この点については、アメリカとカナダとの間で原産地表示問題が重要な問題として浮上しており、この問題が今後統合化に何らかの影響を及ぼすことが予想される。それだけに、今後とも原産地表示問題のフォローと養豚業者の対応を注視する必要があり、引き続き関係者からの情報の入手を図る予定である。また、飼料・養豚との相互関係性について検証できたので、さらに調査を進めながら学術雑誌への投稿の準備をしている。具体的には、養豚の統合化と並行してアメリカからカナダへの飼料用穀物の輸出が増え、従来の主要穀物原料である大麦に一部代替しつつあるという傾向である。この点については、さらに深く掘り下げるために直近のデータの入手と関係者からの聞き取りを引き続き実施する予定である。・NAFTAの経済統合の実態について養豚産業における統合の実態とその促進要因についての検証・飼料の需給動向と養豚、穀物生産との関係についての検証「研究実施計画」以上の二つの点については、アメリカでの現地調査において、関係者からのヒアリングや収集した統計・データから一定の成果を得ることができた。特に、アメリカとカナダ両国にまたがる統合化の現状については、特にカナダの養豚関係者からの聞き取りによってこれまでの仮説を検証することができた。また、ここ数年アメリカとカナダとの間で重大な貿易問題として浮上してきた原産地表示問題の影響についても調査を実施した。この問題が現在統合化にかなりの影響を及ぼすことが明らかとなっているので、今後ともさらに踏み込んで原産地表示問題のフォローと養豚業者の対応を注視する必要があり、引き続き関係者からの情報の入手を図る予定である。・NAFTAの経済統合の実態について養豚産業における統合の実態とその促進要因について検証。「研究実施計画」上記の「研究目的」については、前年実施したアメリカでの現地調査で収集した統計・データ、関係者からのヒアリング内容について分析を引き続き実施した。アメリカにおける養豚産業の動向がかなり流動的であることから、調査資料と他の媒体のデータを総合しながら最終的な分析をおこなった。アメリカとカナダ両国にまたがる統合化の現状については、関係者からの聞き取りによってその実態を認識することができた。ただし、この点については、アメリカとカナダとの間で原産地表示問題が重要な問題として表面化しており、この問題が今後統合化に何らかの影響を及ぼす可能性がある。それだけに、今後とも引き続き関係者からの情報の入手を図ることが必要になる。また、飼料・養豚との相互関係性については、ある程度その変化について立証するデータを整理することができたが、完全な立証までに至っていない。この点については、さらに深く掘り下げるために直近のデータと関係者からの聞き取りについて引き続き分析を実施する。なお、飼料調査の関係で、エタノールについてこれまでの研究の成果と改めに入手したデータを整理し、2度学会報告をおこなった。グローバリズム
環境保全微生物に生じたDNAダメージと修復のアダクトミクスに関する研究

環境汚染物質研究において、毒性の高い多環芳香族炭化水素(PAH)の環境循環を知ることはとても重要である。本研究では、汚染物質分解細菌として知られるスフィンゴビウム属KK22株のPAH分解能と、分解における代謝と毒性応答に注目した。KK22は、PAHをカテコール系代謝物へと変換することがわかった。一方で、このカテコール系代謝物は、KK22にDNA損傷を誘発させることがDNA付加体の網羅的解析によって示された。トランスクリプトームを用いた解析によって、カテコール系代謝物に対してのKK22の応答機構を解析した。その結果、KK22がDNAダメージ修復タンパクを発現させていることが示唆された。環境毒性学