hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウェルシュ菌ε毒素プロモーター下流のbent DNAの解析と応用

連続したアデニン塩基が周期的に存在(phased A-tracts(すると、折れ曲がりDNA(bent DNA)を形成する。ε毒素のプロモーター下流に新規のbent構造を見出し、転写を活性化させていることを明らかにした。ε毒素のプロモーターと他の2種類のbending promoter(α毒素、フェレドキシン)の転写における温度依存性を比較した結果、ε毒素は37°Cで、α毒素は25°Cで、フェレドキシンは温度に関係なく高い転写活性を示すことを明らかにした。広い温度範囲にわたり高い転写活性をもつフェレドキシン・プロモーターを利用して、大腸菌では発現・精製が困難なClostridium属のAT-rich遺伝子にコードされる高分子量タンパク質(ColH、NagH、NagJ、NanJ、BgaA)をウェルシュ菌で発現させ精製することに成功した。連続したアデニン塩基が周期的に存在(phased A-tracts)すると、折れ曲がりDNA(bent DNA)を形成する。ウェルシュ菌を用いてプロモーター周辺領域に存在するbent DNAの転写における役割を解析するため、3種類のbending promoter(α毒素、フェレドキシン、ε毒素)の転写量を25°Cと37°Cの条件下で調べたところ、α毒素は25°Cで、ε毒素は37°Cで、フェレドキシンは温度に関係なく高い転写活性を示した。ε毒素プロモーターについてさらに詳細に調べるために、プロモーター選択ベクターpPSVヘクローニングを試みたが、bent DNA領域内に常に変異が生じたため、現在新規プラスミド及びレポーター・システムを構築している。また、Clostridium属細菌の遺伝子は、極端にAT含量が高く、rare codonのtRNAを補充した大腸菌CodonPlus RIL等を用いても全長を発現させることは困難である。そこで、これらbending promoterを用いた発現系の構築を試みた。広い温度範囲にわたり高い転写活性をもつフェレドキシン・プロモーターを大腸菌・ウェルシュ菌シャトルベクターに挿入し、その下流にmultiple cloning siteと(His)_6-tag coding sequenceを挿入したAT-rich遺伝子発現用プラスミドを作製した。このプラスミドにC. histolyticumの116-kDaコラゲナーゼ遺伝子(colH)や180-kDaタンパク質をコードするC.perfringensのnagH遺伝子を挿入し、主要な菌体外プロテアーゼであるclostripain-like proteaseをノックアウトしたC. perfringens13Clp^-を形質転換した。両タンパク質とも発現量が高く、容易に精製することができた。精製したコラゲナーゼは市販品より純度が高く、移植医療用細胞の分離等の応用が期待できる。また、今までビアルロニダーゼ(μ-toxin)とされてきたNagHにはヒアルロニダーゼ活性はなく、O-GlcNAcase活性をもつN-acetyl-β-D-glucosaminidaseであることが明らかとなった。昨年度は、3種類のbending promoter(α毒素、フェレドキシン、ε毒素)の転写における温度依存性調べ、α毒素は25°Cで、ε毒素は37°Cで、フェレドキシンは温度に関係なく高い転写活性を示すことを明らかにした。今年度は、広い温度範囲にわたり高い転写活性をもつフェレドキシン・プロモーターを利用して、大腸菌では発現・精製が困難なclostripain-like protease (Clp)及び糖鎖分解酵素群(NagH、NagJ、NanJ、BgaA)のウェルシュ菌による発現系を構築した。さらに、これらの酵素を精製し、その生化学的性質を調べたところ、ClpはそのオルソログであるC. histolyticumのクロストリパインと比較してアルギニン特異性が低い酵素であった。NagHは、0-GlcNAc化タンパク質からGlcNAcを遊離させる活性を持つが、その他の基質に対しては酵素活性を示さなかった。NanJ、BgaA、NagJは協同的に糖鎖を分解することが示唆された。また、ε毒素プロモーターの転写解析のため、新規プラスミド及びレポーター・システムを構築した。新規レポーター・システムでは、細胞内シアリダーゼであるNanHをレポーターとし、今までのクロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼをレポーターとする系に比べて10倍以上のダイナミックレンジを有していた。現在、ε毒素プロモーターについてさらに詳細に調べている。

昨年度までに、3種類のbending promoter(α毒素、フェレドキシン、ε毒素)の転写における温度依存性調べ、α毒素は25°Cで、ε毒素は37°Cで、フェレドキシンは温度に関係なく高い転写活性を示すことを明らかにした。また、広い温度範囲にわたり高い転写活性をもつフェレドキシン・プロモーターを利用して、大腸菌では発現・精製が困難なclostripain-like protease(Clp)及び糖鎖分解酵素群(NagH、NagJ、NanJ、BgaA)のウェルシュ菌による発現系を構築し、それら酵素の性質をしらべた。ホストであるウェルシュ菌は、同様な性質を示すClpを発現するとともに、α毒素含む各種菌体外毒素を分泌する。今年度は、これらの菌体外タンパク質を含む6種類のタンパク質遺伝子を欠失させたホスト(virulence-attenuated strain)を作製してホストとして用いることにより、C.histolyticumのclostripainを発現・精製に成功した。また、ε毒素プロモーターの転写解析のため、細胞内シアリダーゼであるNanHをレポーターとする新規レポーター・システムを構築した。このレポーター・システムを用いて、3'側から順次欠失させたε毒素プロモーター活性を調べたところ、翻訳領域であるシグナル配列をコードしている部分に存在するphased A-tractsを欠失させるとレポーター活性が大幅に減弱することを明らかにした。このことから、ε毒プロモーターの転写は、プロモーター直下のphased A-tractsよりもむしろさらに下流のphased A-tractsにより増強されていることが示唆された。
超音波による流出油エマルジョンの分離

まず,海面や水面に重油が流出した場合を想定し,重油-海水エマルション,または,重油-水エマルション形成過程の含水率・粘性の変化について実験的に検討した.重油には出光興産株式会社愛知精油所のA重油,C重油を用いた.内径80mm,高さ150mmの円筒形の蓋付きガラス瓶に重油25mlと人工海水あるいは蒸留水250mlをいれ,恒温槽往復振とう装置内に設置した.振とう条件を周期2Hz,振幅20mm,温度25°Cとした.含水率は蒸留式水分試験器,粘性はキャノンフェンスケ不透明液用粘度計を用いて測定した.振とう開始後の含水率の経時変化を見ると,水相の種類に関わらず,A重油はほとんどエマルション化しなかった.一方,C重油と蒸留水を振とうした場合,10時間まで増加し,その後ほぼ一定となった.以上のことは,C重油はA重油と比べて,アスファルトのような界面活性物質が多く含まれているためである.また,C重油と海水の場合は蒸留水に比べて,エマルション化が緩やかに進行し,同一振とう時間における含水率,粘性はともに低かった.これは塩析効果によるものであると考えられる.なお,光学顕微鏡でC重油エマルションを観察したところ,W/O型のエマルションが形成されており,水滴の直径は0.55μmであった.本実験条件においては,水相の種類に関わらず,C重油エマルションの含水率と粘性の関係はMooneyの式に従った.さらに,含水率50vol%のC重油-蒸留水エマルションに,周波数22.8kHzの超音波洗浄機を用いて超音波照射した.その結果,C重油-蒸留水エマルションの含水率の低下が見られ,本方式が有用であることが明らかとなった.本年度は、超音波による重油エマルジョンの分離の基礎検討として、海面や水面に重油が流出した場合を想定し、エマルジョン形成過程における重油エマルジョンの含水率の変化について実験的に検討した。試料には出光興産株式会社愛知製油所のA重油、C重油を用いた。内径80mm、高さ150mmの円筒形の蓋付きガラス瓶に重油25mlと人工海水(JIS K 2510)あるいは蒸留水250mlを入れ、恒温往復振とう装置内に設置した。振とう条件を周期2 Hz、振幅20mm、温度25°Cとした。含水率を蒸留式水分試験器から体積分率として求めた(JIS K 2275)。振とう開始後の含水率の経時変化をみると、水相の種類によらず、A重油はほとんどエマルジョン化し・なかった。一方、C重油と蒸留水を振とうした場合、10時間まで含水率が50vol%程度まで増加し、その後ほぼ一定となることが分かった。以上のことは、C重油にはA重油に比べて、アスファルトのような界面活性物質が多く含まれ、これらがエマルジョン形成に関・与しているためと考えられる。また、C重油と海水を振とうした場合、蒸留水に比べて、エマルジョン化が緩やかに進行し、同一振とう時間における含水率は低いことが明らかとなった。これは、海水中に溶解している塩の塩析効果によるものと思われる。なお、光学顕微鏡でC重油のエマルジョンを観察したところ、分散相が水で連続相が油であるW/O型のエマルジョンが形成されており、直径が0.55μmの水滴が多く見られた。水滴の数は振とう時間と共に増加した。まず,海面や水面に重油が流出した場合を想定し,重油-海水エマルション,または,重油-水エマルション形成過程の含水率・粘性の変化について実験的に検討した.重油には出光興産株式会社愛知精油所のA重油,C重油を用いた.内径80mm,高さ150mmの円筒形の蓋付きガラス瓶に重油25mlと人工海水あるいは蒸留水250mlをいれ,恒温槽往復振とう装置内に設置した.振とう条件を周期2Hz,振幅20mm,温度25°Cとした.含水率は蒸留式水分試験器,粘性はキャノンフェンスケ不透明液用粘度計を用いて測定した.振とう開始後の含水率の経時変化を見ると,水相の種類に関わらず,A重油はほとんどエマルション化しなかった.一方,C重油と蒸留水を振とうした場合,10時間まで増加し,その後ほぼ一定となった.以上のことは,C重油はA重油と比べて,アスファルトのような界面活性物質が多く含まれているためである.また,C重油と海水の場合は蒸留水に比べて,エマルション化が緩やかに進行し,同一振とう時間における含水率,粘性はともに低かった.これは塩析効果によるものであると考えられる.なお,光学顕微鏡でC重油エマルションを観察したところ,W/O型のエマルションが形成されており,水滴の直径は0.55μmであった.本実験条件においては,水相の種類に関わらず,C重油エマルションの含水率と粘性の関係はMooneyの式に従った.さらに,含水率50vol%のC重油-蒸留水エマルションに,周波数22.8kHzの超音波洗浄機を用いて超音波照射した.その結果,C重油-蒸留水エマルションの含水率の低下が見られ,本方式が有用であることが明らかとなった.
クロスフロー型触媒膜反応器による高効率フェノール直接合成プロセスの開発

パラジウム触媒膜反応器として、二重管型反応器、クロスフロー型反応器、多管型反応器を作成し、膜の片側にベンゼンと酸素、反対側に水素を供給してフェノールを合成する反応実験を行った。全ての場合において、反応により含炭素化合物としてフェノール、シクロヘキサノンと二酸化炭素が生成した。二重管型反応器における実験結果より、ベンゼンの直接酸化における反応場は上流部から下流部にかけて広がっていき、150、175°Cでは上流部から中流部まで反応場が広がったとき最適な反応が進行した。クロスフロー型反応器において、ベンゼン供給速度と生成物収率の関係を検討した結果、ベンゼン供給量の増大にともない各種生成物収率が減少したが、二酸化炭素が急激に減少する領域があることがわかった。反応温度175°Cでは、ある程度酸素供給量が増大するのにともないフェノール収率が増大しており、高フェノール収率の際にはクロスフロー反応器内でも10°C以上の温度分布が形成されていた。クロスフロー反応器におけるフェノール収率の最大値は6%程度であり、これまでの二重管型反応器よりも良い結果は得られなかった。多管型反応器は、二重管型反応器で反応性が高かった管先端部の活用を目的とし、二重管型反応器を短くする代わりに多管としたものである。管を4本とした反応器にて反応を行った結果、単位長さあたりのフェノール生成量はクロスフロー反応器の4倍程度、これまでの二重管型の1.5倍程度となった。本研究を通じて、フェノール収率が反応器形状に大きく依存することが明らかとなり、検討した中では多管型二重管型反応器が効率的なフェノール生成に有用であることがわかった。本年度は、クロスフロー型膜反応器開発に必要なパラジウム薄膜の作成方法の検討を行うと共に、並流型反応器を用い水素透過触媒膜反応によるベンゼンからのフェノール合成実験を行い、供給酸素流量がフェノール収率に及ぼす影響を評価した。パラジウム薄膜作成は、CVD法により酢酸パラジウムを昇華させアルミナ管支持体上にて分解・析出させることで行った。製膜装置内のパラジウム昇華過程についてCFD(Computational Fluid Dynamics)計算を行った所、吸引により陰圧としたアルミナ管表面では、製膜部の吸引側から優先的に昇華ガスが流入する傾向があった。その現象を確認するために、製膜実験において電気抵抗測定、膜透過特性評価等を通じて製膜過程を追跡した結果、膜の緻密化は製膜部の吸引側から生じていることがわかった。また、現在の製膜工程には約120分要しているが、60分過ぎから急速に膜の緻密化が進行することが明らかとなった。並流型反応器を用いるベンゼンからのフェノール合成実験において、供給酸素流量の影響を検討した。主生成物はフェノール、シクロヘキサン、二酸化炭素であった。酸素流量の低い領域ではフェノールのみがわずかに生成し、酸素流量増大にともないフェノール収率が増大した。酸素流量が高い領域では、フェノールから二酸化炭素への酸化が促進され、フェノール収率は減少した。この結果より、フェノール収率は供給酸素流量に対して極大値を有することが明らかとなった。また、クロスフロー型反応器の試作を終えており、今後その性能評価を行う予定である。本年度は、クロスフロー型膜反応器に組み込むパラジウム薄膜の効率的な作成方法の検討を行うと共に、昨年度開発したクロスフロー型反応器を用いた、水素透過触媒膜反応によるベンゼンからのフェノール合成実験を行い、反応器内温度分布を評価した。本研究でのパラジウム薄膜作成は、酢酸パラジウムを原料としたCVD法にて行っている。この際に複数本の支持管を製膜装置内に導入して、多管同時製膜による製膜の効率化を試みた。

製膜装置内のパラジウム昇華過程のCFD計算と製膜実験の両面からの検討の結果、製膜装置内にはパラジウム厚さが最大となる最適製膜部位が存在し、支持管をその位置に保持することが望ましいことがわかった。製膜実験と平行して、クロスフロー反応器を作成した。本反応器は、パラジウム膜管内部にベンゼン・酸素を供給し、管外部に水素をクロスフローで供給できるようになっている。まず、本反応器を既存の実験装置に接続して予備実験を行った。この時フェノールが生成したこと等により本反応器の妥当性を確認した。次に、反応管の流れ方向に沿って3箇所に熱電対を挿入し、反応時の反応器内温度分布を測定したところ、反応器上流側の温度が高くなる傾向を示した。また、酸素流量を変化させた際には、酸素流量の増大により温度分布が変化し、フェノール生成に最適な温度分布が存在することがわかった。これらの結果は、反応器内において反応進行度に応じて局所的な温度が異なり、温度分布の把握が重要であることを示している。今後、温度等のパラメータとフェノール生成の最適条件の関係について詳細な検討を進める予定である。昨年度製作したクロスフロー型パラジウム触媒膜反応器を用いた反応実験を行った。本反応器は、膜管外側に水素、膜管内側にベンゼンと酸素を供給するものであり、反応器内の温度分布測定が可能となっている。反応により含炭素化合物としてフェノール、シクロヘキサノンと二酸化炭素が生成した。ベンゼン供給速度と生成物収率の関係を検討した結果、ベンゼン供給量の増大にともない各種生成物収率が減少したが、二酸化炭素が急激に減少する領域があることがわかった。反応温度175°Cでは、ある程度酸素供給量が増大するのにともないフェノール収率が増大しており、高フェノール収率の際にはクロスフロー反応器内でも10°C以上の温度分布が形成されていた。クロスフロー反応器におけるフェノール収率の最大値は6%程度であり、これまでの二重管型反応器よりも良い結果は得られなかった。そこで、さらなるフェノール収率向上を目指して、多管型反応器を作成した。本反応器は、管型パラジウム膜外側に水素を流通させ、管内部に酸素とベンゼンを供給するものである。二重管型反応器で反応性が高かった管先端部の活用を目的とし、二重管型反応器を短くする代わりに多管としたものである。管を4本とした反応器を用いた所、単位長さあたりのフェノール生成量はクロスフロー反応器の4倍程度、これまでの二重管型の1.5倍程度となった。本研究を通じて、フェノール収率が反応器形状に大きく依存することが明らかとなり、検討した中では多管型二重管型反応器が効率的なフェノール生成に有用であることがわかった。
走化性を伴う生物モデルの解の爆発と凝縮について

当該申請書には、1Keller-Segel系ならびに単純化されたKeller-Segel系の球対称な爆発解の研究、2Keller-Segel系の定常解に関する研究、3爆発点の位置についての研究、の3つの研究を目的として記載した。2についてはKeller-Segel系の解のL^1量をパラメーターとして、非定数定常解が存在するパラメーター領域と存在しない領域について結果を得た。また、壁屋はKeller-Segel系の定常解の満たす方程式と関連する楕円型方程式の球対称解の一意性を明らかにした。この結果はKeller-Segel系の定常解の構造を予想するための重要な資料となった。これらの結果はAdv.Math.Sci.Appl.とComm.Partial.Differential Equationsにそれぞれ掲載、掲載予定である。3についてはKeller-Segel系の球対称解が有限時刻で爆発するとき爆発点が領域の中心のみに現れる事を明らかにした。また、定常解の列が爆発するとき爆発点の位置と数が解のL^1量と領域の形状に依存する事を明らかにした。しかし単純化されKeller-Segel系については、爆発点の位置が領域の形状に影響されることなく定まるような爆発解の存在を示した。このことより、Keller-Segel系の解の爆発点についても領域の形状と解のL^1量以外にその位置を決定する要因がある事が明らかになった。これらの結果は、Adv.in Differential Equationsに掲載され,Adv.Math.Sci.Appl.とProceedings of the IMS Workshop on R.D.S.に掲載予定である。当該申請書には、1Keller-Segel系ならびに単純化されたKeller-Segel系の球対称な爆発解の研究、2Keller-Sege系の定常解に関する研究、3爆発点の位置に付いての研究、の三つの研究を本研究の目的として記載した。1については、単純化されたKeller-Segel系の解が有限時刻で爆発するなら爆発時刻において解は爆発点にサポートを持つδ関数の有限和とL^1関数の和として表され、当該L^1関数は爆発点以外では連続となることが対称性の仮定なしで明らかになった。また、Keller-Segel系に関しても有限時刻で爆発する解は上記で述べた物と同様の性質を持つδ関数的な特異点が現れることが対称性の仮定なしに明らかになった。辻川が行った数値解析の結果は、本研究の方向を決める重要な情報となった。これらの結果はHiroshima Math.J.、Adv.in DifferentialEquations、J.Math.Bio.ならびに数理解析研究所講究録に発表予定である。2についてはKeller-Segel系の解のL^1をパラメーターとして、非定数定常解が存在するパラメーター領域ならびに存在しないパラメーター領域に付いての結果が得られた。また、壁谷はKeller-Segel系の定常解の満たす方程式と関連する楕円型方程式の球対称解の一意性に付いて明らかにし、この結果はKeller-Segel系の定常解の構造を予想するために重要な結果となった。これらの結果はAdv.Math.Sci.App.とComm.Partial Differential Equationsにそれぞれ発表予定、発表した。3に付いてはKeller-Segel系の球対称解が有限時刻で爆発するとき爆発点が領域の中心のみに現れる事を明らかにした。また、定常解の列が爆発するときの爆発点の位置が領域の形状に依存することならびに爆発点に凝縮するL^1量が方程式によって定まる量に限られると言うことが明らかになった。このことは、Keller-Segel系に関する我々の予想を肯定する証拠の一つとなる。これらの結果は前述のAdv.in DifferentialEquations、Adv.Math.Sci.App.において発表予定の論文にまとめた。

当該申請書には、1 Keller-Segel系ならびに単純化されたKeller-Segel系の球対称な爆発解の研究、2 keller-Segel系の定常解に関する研究、3爆発点の位置についての研究、の3つの研究を目的として記載した。2についてはKeller-Segel系の解のL^1量をパラメーターとして、非定数定常解が存在するパラメーター領域と存在しない領域について結果を得た。また、壁屋はKeller-Segel系の定常解の満たす方程式と関連する楕円型方程式の球対称解の一意性を明らかにした。この結果はKeller-Segel系の定常解の構造を予想するための重要な資料となった。これらの結果はAdv.Math.Sci.Appl.とComm.Partial.Differential Equationsにそれぞれ掲載、掲載予定である。3についてはKeller-Segel系の球対称解が有限時刻で爆発するとき爆発点が領域の中心のみに現れる事を明らかにした。また、定常解の列が爆発するとき爆発点の位置と数が解のL^1量と領域の形状に依存する事を明らかにした。しかし単純化されKeller-Segel系については、爆発点の位置が領域の形状に影響されることなく定まるような爆発解の存在を示した。このことより、Keller-Segel系の解の爆発点についても領域の形状と解のL^1量以外にその位置を決定する要因がある事が明らかになった。これらの結果は、Adv.in Differential Equationsに掲載され,Adv.Math.Sci.Appl.とProceedings of the IMS Workshop on R.D.S.に掲載予定である。
プラナリアとナメクジウオを用いた脳の形態進化と分子進化との連関の解析

近年、種々の形態形成関連遺伝子(Otx,Emx,Pax,Wnt,BF-1,Tlx等)の発現パターンから脊椎動物の脳に分節構造があることが明らかにされてきた。しかし、いつごろ・どのようにして頭部領域において脳の分節構造が進化したか、また形態形成関連遺伝子の分子進化とどのように関連しているのかは未だ解明されていない。そこで、本研究では、プラナリアとナメクジウオを用いて、脳の形態学的観察を詳細に行なうとともに、それらの動物において脳の形態形成関連遺伝子がどこまで進化しているのかを明らかにすることを目的に研究を行った。本年度においては、(1)脳の形態学的な観察について〈プラナリア〉プラナリアの神経細胞に特異的に発現するPC2遺伝子のクローニングに成功し、これをプローブに用いたin situ hybridizationから、プラナリアの脳には形態的な分節構造があることを明らかにした。また、視神経に特異的な抗体を用いた解析から、眼の視神経が特定の分節に投射していることを明らかにした。すなわち、プラナリアにおいて、すでに形態的にも機能的にも脳に分節構造があることを示すことができた。〈ナメクジウオ〉中国の青島で採集したナメクジウオ胚を用いて、抗ニューロフィラメント抗体によってナメクジウオ神経系を解析したが、従来からいわれているようにナメクジウオ頭部の神経系に特に分節構造は見出されなかった。(2)脳の形態形成関連遺伝子のクローニングとその発現パターンの解析について〈プラナリア〉プラナリア頭部cDNAよりOtx,Otp,Plx,BF-1遺伝子のPCR断片をクローン化することに成功した。また、Otx遺伝子については、そのcDNA全長クローンをcDNAライブラリーよりクローニングにすることに成功した。現在全塩基配列の決定を行なっている。また、全長クローンをプローブに用いてのin situ hybridizationを行い発現部位の同定を行ったが、再現性の高い結果はまだ得られていない。〈ナメクジウオ〉ナメクジウオ胚のcDNAよりOtx,Emx,Tlx,Plx遺伝子のPCR断片のクローニングに成功した。PCR断片をプローブに用いてin situ hybridizationを行ったが明瞭なシグナルは得られなかった。以上の結果は、脳の分節構造とそれを制御すると考えられる形態形成関連遺伝子はプラナリアというかなり原始的な動物から獲得されていた可能性を示唆しており、脳の形態および機能の進化は、形態形成関連遺伝子の複雑化によって引き起こされたと考えるより、それらの遺伝子の支配下に新たな細胞増殖関連遺伝子や成長因子遺伝子群がリクルートされて脳の進化が行なわれてきたのではないかという考え方を提供した。
多様な障害者に対する有効な学力測定を実現するマークシート重依存問題翻案手法の開発

重度視覚障害者や学習障害者に対して、マークシート形式の採用により冗長化、煩雑化した試験問題を用いて学力測定を実施することは望ましくない。本研究は、大学入試センター試験に代表されるマークシート重依存問題(問題の表現がマークシート形式に強く拘束される試験問題)をマークシートへの依存を軽減した試験問題に改変する翻案手法を開発する。1.障害を有する参加者を対象としてマークシート重依存問題の解答上の負担や軽依存問題の有効性を調べるモニター調査を実施した。2.計算機上で構造化された形態でマークシート重依存問題を補完すれば、これを軽依存問題に適宜変換して出題可能であることが確認された。本研究は、このような受験者の有効な学力測定を実現するために、大学入試センター試験に代表されるマークシート重依存問題(問題の表現がマークシート形式に強く拘束される試験問題)をマークシートへの依存を軽減した試験問題に改変する翻案手法を開発する。マークシート形式に変わる解答形式としてオーソドックスな記述形式が存在するが、識別力の一致を実現するため、元問題を翻案するアプローチを採用する。今年度は、以下を行った。1.既公表のマークシート形式および記述式問題の得点分布の特徴に関する研究成果の渉猟、並びにそれら研究で実施された実験で用いられた問題冊子の探索を行った(第1四半期・第2四半期)。2. 1.を踏まえ、名古屋大学大学院教育発達科学研究科、『数学の大学入試センター試験と個別試験の関係に関する実証的研究(2)』(2007年)付録の試験問題を集中的に分析した。当該付録は、同様の設問をマークシート形式問題と記述形式問題で収録し、また両問題の健常受験者の得点分布が示されている。この2種の問題を点字冊子問題として製作し、視覚障害学生を対象にモニター実験を実施した。得点分布とともに、主観的表化によるメンタルワークロードの測定を試みた(第3四半期)。3. 2.のモニター実験の結果の分析に着手。対象者の性質上、大規模な実験参加者の確保が難しいことが確認され、対応を検討した(第4四半期)。4.センター試験のようなマークシート重依存問題には、解答形式のフォーマットに一定のパターンが存在する。こうしたパターンを導出し、類型化の大枠を構築した(第2四半期から第4四半期)。昨年度の研究進捗を踏まえ、今年度は、以下を行った。1.昨年度実施したモニター調査(実験)に関する分析を進め、研究方針の検討を行った。『数学の大学入試センター試験と個別試験の関係に関する実証的研究(2)』(名大大学院教育発達科学研究科、2007年)付録に収録された試験問題は、同等の設問をマークシート形式問題と記述形式問題で収録する。この2種の問題を点字冊子問題として製作し、視覚障害学生を対象にモニター実験を実施した(昨年度、第3四半期以降)。理系学部進学直後の点字使用学生という対象者の性質上、実験参加者の確保が恒常的に困難であることが確認された(第1四半期)。2. 1.を踏まえ、実験参加者の確保が比較的容易で、下記3.と連動して出題形式に関する超教科的な知見を得られる実験の実施に向けて検討・準備を行った(第2・3四半期)。具体的にはセンター試験「英語筆記」過去問から、パターン化されたマークシート重依存問題を抽出し、これを軽依存問題へ翻案したものとの間で比較実験を実施した(第4四半期)。3.センター試験のようなマークシート重依存問題には、解答形式のフォーマットに一定のパターンが存在する。こうしたパターンを導出し、類型化の枠を構築した(第1四半期から第3四半期)。1.視覚障害学生を対象としたモニター調査(実験)を実施し、特に今年度は(1)それぞれ個別の分析を行い(2)調査横断的な総合的知見の析出を行った。(1)センター試験相当の数学問題をマークシート形式問題と記述形式問題で出題した調査については、マークシート形式の煩雑さに関わる負担の大きさが報告された一方で、必要数の実験参加者確保の困難さから定量的な結果を導くことが難しいことが判明した。

センター試験「英語筆記」過去問から、パターン化されたマークシート重依存問題を抽出し、これを軽依存問題へ翻案したものとの間で比較を試みたモニター調査では、実験参加者の確保が容易となるとともに、より本研究の趣旨に即した調査が実現された。調査実施後、回答作業プロセスの考慮の有無など分析方法について検討を加えた。定量的な結果としての好評を計画している。(2)実験参加者確保の難易度や試験問題の有する識別力を総合的に考慮した場合、障害のある受験者を参加者とするモニター調査では英語(筆記)試験問題を用いることが有望な選択肢となることが確認された。2.計算機上で構造化された形態でマークシート重依存問題を補完すれば、これを軽依存問題に適宜変換して出題可能であることが確認された。今後の研究発展に期待できる。重度視覚障害者や学習障害者に対して、マークシート形式の採用により冗長化、煩雑化した試験問題を用いて学力測定を実施することは望ましくない。本研究は、大学入試センター試験に代表されるマークシート重依存問題(問題の表現がマークシート形式に強く拘束される試験問題)をマークシートへの依存を軽減した試験問題に改変する翻案手法を開発する。1.障害を有する参加者を対象としてマークシート重依存問題の解答上の負担や軽依存問題の有効性を調べるモニター調査を実施した。交付申請書中「研究計画・方法」に示した今年度に関わる目標・マイルストーンのうち、「I.視覚障害および学習障害受験者における解答形式と特典分布の連関の解明」、III.「翻案手法の定式化と評価」をおおむね達成している。ただし、昨年度のモニター調査の結果から、当初の計画の遵守が必ずしも効率的な研究目的の達成に適当ではないことが明らかとなったため、計画変更(Iの推進方法の変更、期間の延長、IIIの前倒しでの開始)を行った。また、結果的にIにおいて、「研究実績の概要」中の平成27年度第2四半期の課題である12.の課題を先取りする形で推進した。Iに関しては、健常受験者において、「センター試験の得点を横軸に,個別大学2次試験の得点を縦軸にとった散布図に見られる「特異な傾向」、すなわち「大部分の受験者の得点が,2つの試験の0点と満点を結ぶ斜め45度の右上がりの直線の右下部分に位置」するという傾向が観察されるのに対して、視覚障害受験者ではそのような傾向性は確認されないことが明らかとなりつつある。マークシート重依存問題が視覚障害者、発達障害者の学力測定に不適切である重要な原因として、解答作業が要求する文章閲覧・探索の煩雑化が考えられる。そこで当初は考慮しなかったメンタルワークロードの測定を導入し、一層十全な目標達成を推進している。IIIに関して。センター試験を対象に解答形式のフォーマットに見られる一定のパターンを探索した。その上で導出したパターンの類型化を超科目的な形態で進めた。データベース化について、所内の既存のデータを基礎的素材として活用できることが確認された(「研究実績の概要」中の3. 8. 9.に関連)。福祉工学、教育工学「現在までの達成度」に記載したように、交付申請書中
開殻系分子の安定化に基づく新規分子変換反応の開発と機能化

反応性中間体に関する基礎研究の成果は,機能性物質の創製と機能発現機構の解明のみならず,物質の機能を評価する新たな分析手法と測定装置の開発等へと波及し,現代科学を支えている。本研究では,均一的な結合の形成と開裂に介在する局在化一重項ビラジカルの長寿命化に成功し,その化学的性質を明らかにした。この研究成果により,未開拓な結合様式を持つ化合物群の創製と反応性が明らかにできた。本研究では、開殻系一重項分子の長寿命化に基づく新しい有機化学反応の開発とその開殻系分子を機能性材料として用いる研究を精力的に行い、有機化学分野の中で新しい幹となる研究領域の構築に積極的に取り組む。カチオン、アニオン、ラジカル、カルベンなどの反応性中間体の基礎研究の成果が現在の化学反応論、有機合成化学、機能性材料の科学を支えているように、一重項ビラジカルに関する更なる研究は、学術的のみならず産業的にも極めて重要である。平成19年度を以下の研究成果をあげた。量子化学計算を用いた長寿命一重項ビラジカルの分子設計:一重項ビラジカルの寿命はその分子内環化反応の速度で決まるので、その環化反応を抑制する手法を見出すことが一重項ビラジカルの長寿命化に直結する。分子内環化生成物よりもエネルギー的に安定な一重項ビラジカルの分子設計が可能であれば、極めて長寿命な一重項ビラジカルの発生が実現できる。そこで、一重項ビラジカルの熱力学的な安定化と同時に対応する分子内環化生成物の不安定化を達成するために、1,3-ビラジカルの骨格内にヘテロ原子を有するビラジカルに着目し、その最安定スピン多重度ならびにその環化体とのエネルギー差を見積盛った。その結果、一重項ビラジカルの方が環化体よりも安定となるヘテロ原子Siを有するビラジカルの分子設計に成功した。寿命一重項ビラジカルの実験化学的発生:ケイ素原子を有するビラジカル誘導体の実験的発生は、次に示す方法を用いて行った。すなわち、クリーンで且つ効率的なビラジカル種の発生に極めて有効であるアゾ化合物の脱窒素反応を用いる手法である。それらのアゾ化合物は、合成容易なピラゾール誘導体を用いた環化反応で合成した。合成した化合物の単離に今回備品として購入した「リサイクル分取HPLC」を用いた。また、アゾ化合物の検出に今回備品として購入した「紫外可視分光光度計」を用いた。その結果、これまで分子内反応の中間体としてのみ考えられてきたビラジカルの分子間反応に成功した。平成20年度を以下の研究成果をあげた。1.ビラジカルの最安定スピン多重度に及ぼす窒素とケイ素の効果:今回備品として購入した高速コンピューターで長寿命一重項ビラジカルの分子設計をおこなった。一重項ビラジカルの寿命はその分子内環化反応の速度で決まるので、環化反応を抑制する手法を見出すことが一重項ビラジカルの長寿命化に直結する。そこで、一重項ビラジカルの熱力学的な安定化と同時に対応する分子内環化生成物の不安定化を達成するために、1,3-ビラジカルの骨格内にヘテロ原子、つまり窒素とケイ素原子を有するビラジカルに着目し、その最安定スピン多重度ならびにその環化体とのエネルギー差を見積盛った。その結果、1,2-ジアザ-4-シラシクロペンタン-3,5-ビラジカルの一重項が環化体よりも安定となる分子設計に成功した。2.一重項ビラジカルの実験化学的発生:窒素とケイ素原子を有するビラジカル誘導体の実験的発生は、対応するアゾ化合物の脱窒素反応を用いた。反応中間体の基礎研究の成果が現在の化学反応論、有機合成化学、機能性材料の科学を支えているように、一重項ビラジカルとマルチラジカルのスピン整列に関する更なる研究は、学術的のみならず産業的にも極めて重要である。平成21年度を以下の研究成果をあげた。1.一重項1, 3ービラジカルの長寿命化に及ぼす二位のアルコキシ基の効果:単離可能な長寿命一重項ビラジカルの分子設計をおこなった。

分子内環化生成物よりもエネルギー的に安定な一重項ビラジカルの分子設計が可能であれば、極めて長寿命な一重項ビラジカルの発生が実現できる。そこで、一重項ビラジカルの熱力学的な安定化と同時に対応する分子内環化生成物の不安定化を達成するために、1,3-ビラジカルのアルコキシ基の効果に着目し、その環化体とのエネルギー差を見積もるとともに、実験的に、鎖長の異なるアルコキシ基を有するビラジカルの発生を行い、その寿命とアルキル鎖の鎖長効果を調べた。その結果、アルキル基の鎖長が長くなるに従って、一重項ビラジカルの長寿命化が観測された。2.テトララジカルの発生とそのスピン整列:我々が独自に見出してきた局在化ビラジカルのスピン多重度制御法を用い、パラフェニレン骨格を持つテトララジカルのスピン整列を試みた。その結果、テトラメチル基の導入により三重項・三重項の組み合わせによる一重項テトララジカルの発生に成功した。カチオン、アニオン、ラジカル、カルベンなどの反応性中間体の基礎研究の成果が現在の化学反応論、有機合成化学、機能性材料の科学を支えているように、一重項ビラジカルに関する更なる研究は、学術的のみならず産業的にも極めて重要である。本研究では、以下の研究成果を得た.より長寿命の一重項ビラジカルを発生するために,一重項1,3-ビラジカルの4,5位に窒素元素を持つビラジカルを設計し,その寿命に及ぼす元素効果について研究した.その結果,炭素骨格を持つビラジカルの寿命は,約500ナノ秒程度であったが,窒素原子を持つビラジカルは,数ミリ秒の寿命を有することが明らかになった.さらには,これまで分子内反応の中間体としてのみ考えられてきた一重項ビラジカルを「分子間反応の中間体」として用いる新しい付加環化反応を開発することに成功した.具体的には,2位にケイ素原子を持つ1,2-ジアザ-4-シラ-3,5-ビラジカルは,系中に存在するPTADと反応し,付加環化を高収率で得た.構造はX線解析により確認し,ビラジカルの分子間反応の初めての例を見いだした.
myb遺伝子産物のインヒビターMomの細胞増殖制御における役割

myb遺伝子の発現レベルは未分化造血系細胞で高く、分化に伴い抑制される。myb遺伝子欠損マウスでは胎児肝臓での造血が正常に行われず致死となることなどから、myb遺伝子産物(Myb)は未分化造血系細胞の増殖に必須の役割を荷っていると考えられている。Mybは特異的DNA配列に結合する転写制御因子であり、ある種のMyb変異体は造血系細胞をがん化する。したがって細胞増殖因子からのシグナルが受容体やリン酸化酵素を経て、最終的にはMybに伝えられると考えるが、その実態は全く不明である。私達はMybの中央部位に存在するロイシンジッパー構造を介してインヒビターがMybに結合し、Mybの機能を制御していることを明らかにした。一連の解析の結果。Mybの活性は未分化造血系細胞の増殖因子であるIL-3からの増殖シグナルにより正に調節されていることが示された。そしてこの制御はMybとインヒビターの相互作用を介して行なわれることが示唆された。一連の解析の結果。
頭頸部がんへの放射線治療による晩期開口障害を改善する看護介入プログラムの開発

頭頸部がんに対する放射線治療による晩期有害事象である開口障害について、治療終了後3か月から5年の頭頸部がん患者65名(男性55名、女性10名、平均年齢65±10.8歳)の開口範囲を測定した結果、開口範囲の平均は37.9±7.8mm(22.1mmー57.1mm)、中央値は37.9mmであった。この開口範囲の評価のため、地域で生活する健康な高齢者(男性36名,女性33名の69名、平均年齢は73.0±5.9歳)の開口範囲を測定し比較した。その結果、健康高齢者群の開口範囲は44.8mm±6.1mmで患者より有意に広く、頭頸部がん患者における開口障害が示された。本研究の目的は、頭頸部がんに対する放射線治療による晩期有害事象である開口障害の実態を明らかにし、予防・改善のための看護介入プログラムを作成することである。平成23年度においては、開口障害の実態を明らかにするため放射線治療を受けて3ヶ月以上5年未満経過した患者を対象とした横断的調査を開始した。調査内容は1自動的開口範囲、2咀嚼力、3開口に関する自覚症状や生活状況、4QOL(頭頸部放射線治療用QOL-RT/H&N日本語版2002、日本放射線腫瘍学会)である。計画において、調査の実施は対象者への郵送調査で実施する予定であったが、フィールドとの調整、データの正確性などの点を考慮して、面接による調査に変更し、調査期間を平成24年度まで延長して実施中である。結果については平成24年度報告に記載する。平成23・24年度においては、開口障害の実態を明らかにするため放射線治療を受けて3ヶ月以上5年未満経過した患者を対象とした横断的調査を実施した。その結果、対象者は65名(男性55名女性10名)、開口範囲は、平均37.9±7.8mm(22.1-57.1mm)であった。この調査においては、治療開始前における開口域調査を行っていないため、縦断的調査を実施することとなった。縦断的調査に先立ち、横断調査対象者の65名の開口域についての評価を行うため、さらに今後開口障害について評価していくためには、我が国の健常成人の自動的開口域について明らかにする必要があると考えた。しかし、正常成人の開口範囲についての値は厳密なデータはなく調査ごとに異なり、年齢別の調査も十分に行われていなかった。そのため、今日における地域で暮らす高齢者の開口範囲について把握する必要性があると考え、測定調査を実施した。69名(男性36名、女性33名、平均年齢73.0±5.9歳)への調査の結果、平均開口範囲は44.8±6.1mmであった。男女別では男性(平均年齢73.2±5.0歳)45.8±6.1mm、女性(平均年齢72.9±6.9歳)43.8±6.0mmであった。対象者の平均年齢は、先の横断調査対象者より高齢であるため単純な比較検討は困難であるが、明らかに放射線治療後は、開口範囲が縮小していることを示唆する結果とであると考える。これらの結果を踏まえ、縦断的調査項目の内容の再検討を行い、縦断的調査を実施している。研究の目的は、頭頸部がんに対する放射線治療による晩期有害事象である開口障害の実態を明らかにし、予防・改善のための看護介入プログラムを作成することである。成23・24年度においては、開口障害の実態を明らかにするため放射線治療を受けて3ヶ月以上5年未満経過した患者を対象とした横断的調査を実施した。結果:対象者は65名(男性55名女性10名)、平均年齢65±10.8歳、原発部位は中咽頭がんが最も多く、続いて上咽頭がん、喉頭がん、上顎洞がん、下咽頭がん、舌がん。放射線治療終了からの経過は、平均20.2ヶ月、中央値16ヶ月であった。全対象者に手術療法の既往はなく、44名が化学療法を実施していた。開口範囲は、平均37.9±7.8mm(22.1-57.1mm)であった。我が国の健常成人の自動的開口域(男性35-63mm、女性32-59mm)と照らし合わせ、35mm未満を開口障害ありとした結果、39名が開口障害なし、26名が開口障害ありであった。開口障害は、原発部位、照射部位(顎下腺と舌下腺に対する照射)、開口困難感・開口時痛の存在と関連していた。さらに、開口障害がある患者は咀嚼力が優位に低く、QOL尺度における吐き気、咽頭痛、自分の言葉の聞き取りにくさの自覚に関する下位項目において優位に低い得点を示した。平成26年度において、放射線療法を受ける頭頸部がん患者の晩期有害事象について、治療前治療後にかけての開口範囲測定調査を開始した。

調査内容は、1自動的開口範囲、2咀嚼力、3開口に関する自覚症状や生活状況、4QOL(頭頸部放射線治療用QOLーRT/H&N日本語版2002、日本放射線腫瘍学会)である。調査時期は、治療開始前治療終了後1年に渡って継続的に行うことを予定しており、平成27年度も継続して対象者を確保し、データ収集を継続する予定である。また、対象者については、頭頸部がんにて放射線治療を行う、と定義していたが、放射線照射範囲から、特に開口に関連する組織への影響が大きいと考えられる中咽頭がんに対象を絞り、今後の調査を継続することとした。対象者が絞られるため、調査施設を増やし、対象者の確保を行うことを計画している。平成26年度においては、開口障害の予防と言う視点からの看護の関わりを調査するため、米国オハイオ州ケースウェスタンユニバーシティ内がんセンターへでの治療前後における関わりについて、実状を知るための研修を行った。我が国において、頭頸部放射線療養有害事象を予防するための系統的リハビリテーションはほとんど臨床的に実施されて折らず、開口範囲についても治療前に測定し比較することは行われていない。米国においては、専門的教育を受けたナースプラクティショナーが治療終了後外来で継続的に患者に関わり、食事、会話など項目立ててアセスメントを行っていることが明らかになった。頭頸部がん放射線治療への晩期有害事象に関する看護プログラム作成のため、がん放射線療法における晩期有害事象に対する看護師のケア実践状況についての全国調査を実施した。全国の放射線診断に携わる看護職者に質問紙を配布した(2,820部)。200400床未満病院から348部、400床以上病院から503部の計851部(回収率30.2%)の回答を得て、840部を分析対象とした(有効回答率29.8%)。組織規模別に有害事象に対するケアの実践状況を見ると「晩期有害事象の情報提供」は400床以上が57.5%、400床未満が28.8%、放射線治療終了後の患者に対する「晩期有害事象の系統的アセスメント」は400床以上42.6%、400床未満23.6%、「晩期有害事象の予防・ケアするための指導」は400床以上が58.2%、400床未満が26.0%ですべて400床以上が有意に高い実施率であった(χ2、p<.01)。組織に放射線看護認定看護師が配置されているか否かでの比較では、「放射線治療終了後の患者に対して,晩期有害事象の系統的アセスメントを実施している」は,配置されている施設では65名(46.4%),配置なしの施設では125名(21.8%)であった(χ2,p<0.01).「晩期有害事象を予防・ケアするための指導を実施している」は,配置されている施設では77名(55.0%),配置なしの施設では178名(31.1%)であった(χ2,p<0.01).調査より,放射線治療の有害事象に関する情報提供,アセスメント,ケアともに実践は不十分とはいえず,さらに組織規模が小さく,放射線看護認定看護師の配属がなされていない病院は有意に晩期有害事象に関するケアが不足していることが示された。これらの病院をターゲットに,ケアプログラムの提供を行う必要性が示された。頭頸部がんに対する放射線治療による晩期有害事象である開口障害について、治療終了後3か月から5年の頭頸部がん患者65名(男性55名、女性10名、平均年齢65±10.8歳)の開口範囲を測定した結果、開口範囲の平均は37.9±7.8mm(22.1mmー57.1mm)、中央値は37.9mmであった。この開口範囲の評価のため、地域で生活する健康な高齢者(男性36名,女性33名の69名、平均年齢は73.0±5.9歳)の開口範囲を測定し比較した。その結果、健康高齢者群の開口範囲は44.8mm±6.1mmで患者より有意に広く、頭頸部がん患者における開口障害が示された。放射線療法を受ける頭頸部がん患者、と言うことでタイトル通りの対象での調査を進めていたところ、頭頸部がんというくくりでは照射範囲の差が大きく、焦点である開口範囲への影響も的確に測定できないことが明確になった。
大腸がんを指標とした組織幹細胞でのゲノム変異解析系の確立

発がんは環境変異原による生物影響のエンドポイントであり、遺伝子変異はその最重要要因である。がん細胞については莫大な量のゲノム変異情報が得られているものの、遺伝子変異と発がん過程進行との相関は不明な点が多い。我々は、年齢依存的に大腸がんを必発するメダカ変異体を樹立した。本高発がん系を用い、化学発癌剤や放射線等の環境要因によるDNA損傷が大腸がん発症に与える影響、損傷応答や突然変異導入に関与する遺伝子の欠損の影響を、ゲノム変異同定することによりその一端を明らかにしたい。
脳死全肝移植と生体部分肝移植術後のタクロリムス動態特性の比較検討

【研究目的】2010年7月に改正臓器移植法が施行されて以降、脳死肝移植の例数は飛躍的に増加し、京都大学においても改正後2年間に17例が行われた。生体肝移植では移植肝重量や小腸CYP3A5遺伝子型がタクロリムス体内動態に影響を及ぼすが、国内の脳死肝移植症例における知見は不足している。そこで、脳死ドナーと生体ドナーによる肝臓移植治療において、移植術後の経過を中心にその差異と小腸CYP3A5遺伝子型の影響について検討した。【研究方法】2010年7月から2012年8月に肝移植術(血液型一致・適合)を施行された成人患者53例(脳死全肝9例、生体部分肝44例)を対象とした。タクロリムスの血中濃度/投与量(C/D)比を術後第1週第4週の4期間に分けて、期間内の平均値の推移を調査した。小腸CYP3A5遺伝子型がC/D比へ与える影響も同様に検討した。【研究成果】脳死全肝移植群では生体部分肝移植群と比較して移植肝重量が約2.5倍大きく(P<0.001)、移植後3週目以降、タクロリムスC/D比の中央値が1.52.3倍低い値を示した(P<0.05>。小腸CYP3A5遺伝子型の影響について、生体部分肝移植群では、CYP3A5機能発現(*D群のC/D比が機能欠損(*3)群より移植後4週間、1.52.8倍低く有意な影響を認めた。脳死全肝移植群においても*1群のC/D比は低く、術後1週目の*3群のC/D比は*1群の2.6倍であった。一方、*1群と*3群で認められたタクロリムスC/D比の差異は、術後日数経過に伴って小さくなる傾向が見られた。以上、本研究では少数例ながらも、脳死全肝移植患者において小腸CYP3A5遺伝子型のタクロリムス体内動態に及ぼす影響は認められるものの、その強さと術後経過に伴う寄与の大きさは生体部分肝移植症例とは異なることが示唆された。
非晶質合金の自由体積評価および中距離構造の解明

Zr-Ni非晶質合金とその水素化物について中性子回折実験およびリバースモンテカルロシュミレーションを行い、得られた構造モデルの詳細解析を試みた。すなわち、3次元原子配置を最少構造ユニットに分割し、短・中距離構造がこれらの構造ユニットによってどのように形成されているかを調べた。また、分割されたすべての最少構造ユニットの占有体積を計算することで、非占有空間体積を計算し、自由体積の定量解析の可能性を探った。今年度は単ロール液体急冷法により作製されたNi-Zr非晶質合金(Ni:Zr=2:1)ついて中性子回折実験を行った。中性子回折実験はJ-PARC物質・生命科学実験施設に設置されているNOVA全散乱装置を用いて行われた。中性子回折データについて、バックグラウンド、吸収、多重散乱等の補正及び規格化を行いうためのデータ解析プログラムを作成した。この解析プログラムを測定データに適用することで構造因子を得た。また、構造因子をフーリエ変換することにより実空間の情報である2体分布関数を求めた。得られた2体分布関数において、Ni-Ni、Ni-ZrおよびZr-Zr相関に由来するピークが観察された。一方、水素吸蔵装置を設計・製作し、Ni-Zr非晶質合金の重水素化を行った。この重水素化試料についても中性子回折実験を行い、同様のデータ解析により、構造因子および2体分布関数を得た。重水素化試料の2体分布関数には、金属原子と重水素原子の相関に由来するピークが観察された。さらに、ヘリウムガスを利用した乾式密度測定装置を用いて、Ni-Zr非晶質合金およびその重水素化物の真密度を測定した。中性子回折実験で得られた構造因子と密度データをベースにリバースモンテカルロ計算を行い、3次元構造モデルを得た。前年度に行ったNi-Zr非晶質合金(Ni:Zr=2:1)の3次元構造モデリングをさらに精密化し、信頼性の高い3次元原子配置を得た。この構造モデルから短・中距離構造に関する詳細な情報を得るために、最少構造ユニットの分割を試みた。ここでは、3次元構造モデルから計算された部分2体分布関数の第1ピーク形状から、各原子相関の最近接原子間距の最大値(Zr-Zr:0.38nm,Zr-Ni:0.37 nm, Ni-Ni:0.35 nm)を見積もり、これらの原子間距離内で構成される構造ユニットについてのみ考慮した。この結果、非晶質構造が主に四面体で構成されており、それらの構成割合は4Zr:1.0 %、3Zr+1Ni:10.8 %、2Zr+2Ni:37.2 %、1Zr+3Ni:39.8 %、4Ni:11.2 %であることが明らかになった。これらの四面体が占有する体積や一個の原子が共有される四面体の数等を整理した結果、各四面体が点共有もしくは線共有で結合していることが示唆される結果が得られた。一方、二十面体に類似した局所構造も少なからず存在していることから、非晶質構造中には高密度領域と低密度領域が存在すると考えられる。本研究では、中性子およびX線回折に基づいた非晶質合金の3次元構造解析手法を発展させることにより、自由体積の定量評価を行うことを目的とする。すなわち、自由体積の定量解析に加え、その空間分布や特徴的な構造ユニットとの相関を明らかにする。今年度は、非晶質合金の作製に必要な設備備品を導入し、試料作製環境を整えるとともに、平成25年度の回折実験に向けたデータ解析システムの構築および3次元構造モデリング、自由体積評価手法の開発を行った。試料作製については、Ni-Zr系におけるNi-rich組成の非晶質合金の作製を行った。積極的な自由体積の導入のために、通常の液体急冷法だけではなく、メカニカルミリング法により同一組成の合金試料の作製を試みた。作製された試料について、X線回折装置(所属研究機関現有)により非晶質化の確認を行った。試料の取り扱いについては、酸化を防ぐために今年度導入した卓上型グローブボックスを利用した。自由体積の定量評価プログラムについては、次に示す方法を採用した。(1)構造モデルの3次元原子座標について、すべての多面体ユニットに分割する。ここでは、実験データから得られる各原子相関の最近接距離内で構成される多面体についてのみ考慮する。(2)従来のボロノイ解析も並行して行い、特徴的な構造ユニットを調べる。3次元構造モデルの全体積からすべての多面体の体積の和を引くことにより、自由体積の算出を試みる。(3)過剰な自由体積評価を防ぐため、原子サイズを考慮したアルゴリズムを採用した。中性子およびX線回折データに基づいて計算された3次元原子座標について、この解析システムを適用することにより、非晶質合金の詳細な構造解析が可能となる。非晶質試料作製および水素化が順調に進み、構造モデル解析に必要となる高精度な中性子回折データおよび構造モデルが得られたため。