hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北アナトリア断層帯西部域の断層活動に関する調査(第2次)

本研究は、トルコ北部を東西に走る大断層、北アナトリア断層帯の西部域において野外観測を行うことにより、この断層の活動度を調べ、将来発生するであろう地震の予知に関する基礎的資料を収集することにある。この目的達成のために、以下の項目に従って研究を行った。1.地震観測本調査地域はいわゆる地震空白域であるといわれ、地震活動度は低いことが知られている。しかし、具体的活動度は必ずしも明らかではなく、本格的な地震観測が望まれていた。本研究では、9点の地震観測点を設け、約3カ月間微小地震観測を行った。その結果、微小地震レベルでも地震活動度は非常に低く、やはり地震空白域となっていることが確認できた。これに対し、北部に位置する断層では地震活動度が高く、多くの地震が発生している。これらの地震のメカニズムを調べると、正断層型が多く、南部の横ずれを主体とする断層と明らかに違うことも判明した。この研究の際、本調査域の東部で類似の研究を行っているドイツ隊と地震観測記録の交換を行い、大きな成果が挙がった。また、地震波の減衰を調べたところ、断層の近傍で減衰が激しく、断層破砕帯の影響を反映していることも判明した。2.トレンチ調査本調査域の東部では、1967年に大地震が発生している。この地震の繰返し発生間隔を調べる目的で、トレンチ調査を行った。場所は1967年の地震時に断層変位が明瞭に地表に現れた河川敷であり、深さ3メ-トル足らずの調査壕を掘削した。両側の壁には地震時の断層変位がはっきり認められ、1967年の地震とその前の地震が確認できた。変位を起こしている地層から採取した試料の年代を調べたところ、300400年前のものとわかり、地震発生の繰返し間隔を推定することができた。わが国の活断層と比べると、この繰返し間隔はかなり短く、北アナトリア断層がわが国では例を見ない非常に活発な断層であることがわかる。3.地形調査本調査域には主な活断層が2本確認されているのであるが、断層線がいたるところで確認されているわけではない。本研究で行った地形調査からは、断層変位に伴う地形がはっきり認められ、かなり長い距離にわたって断層線を追跡できた。また、その延長線上に断層変位を示す露頭が発見でき、年代測定の結果、かなり最近断層が活動して地震を発生したことがわかった。このほか、活褶曲地形の調査から、応力場としては圧縮力が卓越し、地震のメカニズムから推定される張力場と一致しないことがわかった。この矛盾を解決するテクトニックモデルを提起し、将来の地震発生との関連について議論を展開した。4.地磁気・地電流観測活断層や活褶曲に関連する磁気異常や電位異常が発見でき、活断層構造の研究に新たな展望を開いた。地震予知の観点からは、これら異常構造との関連で連続観測を行うことが重要である。そこで、地磁気連続観測点を活断層近傍に配置し、異常変化の検出をめざした観測を行っている。現在連続観測点は7点あり、さらに繰返し測量も年に一度程度行っている。これまで異常らしき変化はほとんど観測されていないが、地震エネルギ-放出量増加に関連すると思えるわずかな変化を検出している。地電位も連続観測を行っている。連続観測点が1点のみなので、はっきりとした結果は得られていない。5.ラドン観測活断層近傍の数点で地中ガスに含まれているラドン濃度を定期的に測定している。ときどき異常と思える変化が観測されているのであるが、地震との関連ははっきりしていない。これらの成果は英文の報告書として刊行した。また、国際会議の地震予知セッションで発表したところ、かなりの反響があり、報告書送付のリクエストが数多くあった。

変位を起こしている地層から採取した試料の年代を調べたところ、300400年前のものとわかり、地震発生の繰返し間隔を推定することができた。わが国の活断層と比べると、この繰返し間隔はかなり短く、北アナトリア断層がわが国では例を見ない非常に活発な断層であることがわかる。3.地形調査本調査域には主な活断層が2本確認されているのであるが、断層線がいたるところで確認されているわけではない。本研究で行った地形調査からは、断層変位に伴う地形がはっきり認められ、かなり長い距離にわたって断層線を追跡できた。また、その延長線上に断層変位を示す露頭が発見でき、年代測定の結果、かなり最近断層が活動して地震を発生したことがわかった。このほか、活褶曲地形の調査から、応力場としては圧縮力が卓越し、地震のメカニズムから推定される張力場と一致しないことがわかった。この矛盾を解決するテクトニックモデルを提起し、将来の地震発生との関連について議論を展開した。4.地磁気・地電流観測活断層や活褶曲に関連する磁気異常や電位異常が発見でき、活断層構造の研究に新たな展望を開いた。地震予知の観点からは、これら異常構造との関連で連続観測を行うことが重要である。そこで、地磁気連続観測点を活断層近傍に配置し、異常変化の検出をめざした観測を行っている。現在連続観測点は7点あり、さらに繰返し測量も年に一度程度行っている。これまで異常らしき変化はほとんど観測されていないが、地震エネルギ-放出量増加に関連すると思えるわずかな変化を検出している。地電位も連続観測を行っている。連続観測点が1点のみなので、はっきりとした結果は得られていない。5.ラドン観測活断層近傍の数点で地中ガスに含まれているラドン濃度を定期的に測定している。ときどき異常と思える変化が観測されているのであるが、地震との関連ははっきりしていない。これらの成果は英文の報告書として刊行した。また、国際会議の地震予知セッションで発表したところ、かなりの反響があり、報告書送付のリクエストが数多くあった。
ヒト大動脈疾患における中膜平滑筋細胞障害に関する分子病理学的検討

本年度はヒト大動脈中の平滑筋細胞によるエラスチン合成に関する検討に先立ち、結合組織におけるエラスチン代謝の分子病理学的解析の第一段階として、a)鶏胚眼組織におけるエラスチンについて光学顕微鏡的および電子顕微鏡的に検討するとともに、b)in situ hybridization法によりBruch膜および近傍の組織のエラスチン産生細胞の同定を試み、さらにc)ノ-ザンプロット法によりエラスチンmRNAに関する検討を行い、以下の結果を得た。(1)毛様体突起部脈絡膜および毛様体扁平部脈絡膜には光顕的および超微形態学的に弾性線維が認められた。突起部脈絡膜で認められた随性線維は毛様体の隆起の方向にほぼ一致し、毛様体扁平部では強膜に平行に走行していた。(2)Bruch膜には電顕的に膠原線維の内層と外層の間に弾性線維構造が認められた。後部脈絡膜には弾性線維は認められなかった。(3)毛様体脈絡膜、後部脈絡膜の器官培養の結果、トロポエラスチンの合成は後部脈絡膜に比して毛様体突起部および扁平部に著明に認められた。このエラスチンの一次構造は動脈で合成されるエラスチンの一次構造と同一であった。毛様体脈絡膜から抽出したRNA中にノ-ザンプロット法により約24Sの位置にバンドが認められ、そのサイズは鶏胚大動脈中膜平滑筋細胞のエラスチンmRNAと同じであった。(4)光顕的および電顕的に弾性線維が認められた毛様体突起部および毛様体扁平部脈絡膜に存在する線維芽細胞にはエラスチンmRNAの局在が認められ、後部脈絡膜に存在する細胞には局在は認められなかった。現在は集積した各種大動脈疾患の手術材料・剖検材料につき、光顕的・電顕的観察、ヒトエラスチンcDNAプロ-プを用いたin situ hybridizationを行い、解析を行っているところである。
重力波検出のための高出力・高安定レーザーの開発

日本の次世代重力波干渉計の光源となるNd: YAGレーザー(1064nm)の開発を行っている.注入同期法により,100W・単一周波数のレーザー発振を実現し,空間的特性も回折限界であることを確認した.出力は直線偏光であり,優れた出力特性を示している.長時間動作を検証したところ,10時間以上の注入同期が確認され,100W出力はほとんどドリフトなく持続することが分かった.したがって,ビーム品質が良好で,長時間動作に耐えるレーザー出力が達成された.100W出力の一部をピックオフして光共振器に同期させ,注入同期レーザーの周波数安定化を試みた.用いた周波数参照器はスーパーインバーで作成したリング型のスペーサーに高性能の鏡を貼り付けたものであり,フィネスはS偏光に対して2900である.この光共振器は環境雑音に敏感に反応するため,真空中に設置することで音響雑音の影響を低減した.また,地面振動の影響を減らすために,2段の金属ばねステージに設置した.Pound-Drever-Hall(PDH)法を用いて注入同期レーザーを周波数参照に周波数同期させ,周波数安定度の評価を行った.まず,注入同期レーザーのフリーランでの周波数雑音は,種光となるマスターレーザーの周波数安定度と一致した.これは,注入同期の理論的予測と一致するものであり,注入同期が理想的な状態に保たれていることを示す.PDH法の誤差信号から換算した周波数安定化後のスペクトルは,100Hzで10^<-1>Hz Hz^<-1/2>のオーダーであり,100Wクラスの高出力レーザーの周波数安定度としては,世界的に見ても他に報告例はない結果である.日本の次世代重力波干渉計の光源となるNd: YAGレーザー(1064nm)の開発を行っている.注入同期法により,100W・単一周波数のレーザー発振を実現し,空間的特性も回折限界であることを確認した.出力は直線偏光であり,優れた出力特性を示している.長時間動作を検証したところ,10時間以上の注入同期が確認され,100W出力はほとんどドリフトなく持続することが分かった.したがって,ビーム品質が良好で,長時間動作に耐えるレーザー出力が達成された.100W出力の一部をピックオフして光共振器に同期させ,注入同期レーザーの周波数安定化を試みた.用いた周波数参照器はスーパーインバーで作成したリング型のスペーサーに高性能の鏡を貼り付けたものであり,フィネスはS偏光に対して2900である.この光共振器は環境雑音に敏感に反応するため,真空中に設置することで音響雑音の影響を低減した.また,地面振動の影響を減らすために,2段の金属ばねステージに設置した.Pound-Drever-Hall(PDH)法を用いて注入同期レーザーを周波数参照に周波数同期させ,周波数安定度の評価を行った.まず,注入同期レーザーのフリーランでの周波数雑音は,種光となるマスターレーザーの周波数安定度と一致した.これは,注入同期の理論的予測と一致するものであり,注入同期が理想的な状態に保たれていることを示す.PDH法の誤差信号から換算した周波数安定化後のスペクトルは,100Hzで10^<-1>Hz Hz^<-1/2>のオーダーであり,100Wクラスの高出力レーザーの周波数安定度としては,世界的に見ても他に報告例はない結果である.
HGFによる白血球浸潤抑制を介した免疫寛容誘導機構の解析

1)HGFによる好中球浸潤制御:炎症時における組織破壊の担い手である好中球浸潤に対するHGFの生理的機能を明らかにすべく腎虚血再灌流傷害のマウスモデルを用いて検討した。好中球に対する接着分子として知られているICAM-1が腎虚血時には間質の血管内皮細胞に発現していた。このマウスにHGF蛋白を投与したところ、NF-kB活性系の抑制を介してICAM-1発現と好中球の浸潤が阻害され、腎ネフロンの傷害が緩和されることが判明した。以上の成果はAm J Pathol, 166:1895-1905(2005)に報告した。2)HGFによるTリンパ球浸潤制御:自己免疫性心筋炎を誘起したラットを用い、心筋特異的HGF遺伝子導入法を用いてTリンパ球の活性化に対するHGFの機能を解析した。その結果、(1)活性化T細胞にはHGF受容体の発現が増加した、(2)この活性化T細胞を培養してHGFを添加すると、INF-γの発現抑制、IL-4,IL-10の産生亢進に一致して心筋ミオシン特異的なT細胞増殖が制御された、(3)in vivoでもT細胞の増殖がHGF遺伝子導入により抑制されており、これに一致して心筋傷害が軽減されることが判明した。以上の成果はCirculation Res, 96:823-830(2005)に報告した。3)HGFによる好酸球浸潤制御:卵白アルブミン投与により気管支喘息を誘起したマウスにHGFを投与したとこる、肺での好酸球浸潤が抑制された。そこでこのマウスから樹状細胞を単離して培養してHGFを添加したところ、好酸球の浸潤に重要なIL-5の産生が抑制されることが明らかとなった。以上の成果はJ Immunol, 175:4745-4753(2005)に報告した。以上の結果から、HGFは白血球または血管内皮に作用して白血球浸潤を制御し、炎症/免疫応答に基づく組織傷害を抑制する機能を有することを新たに明らかにした。私達はラット腎移植モデルを用いてHGFが腎移植後の虚血再灌流傷害を抑制するとともに『免疫寛容』を誘導し、慢性拒絶反応の発症を阻止することを報告した。そこで本年度は腎虚血再灌流傷害のモデルを用い、虚血再灌流傷害の初期病態とされる血管内皮傷害に中心的な役割を担う好中球の動態と血管内皮バリアー機構に着目した。腎虚血のマウスにおいて虚血-再灌流後3時間目で既にICAM-1の発現が間質小血管の内皮に沿って連続的に観察された。一方、HGF投与群ではこのようなICAM-1発現は弱くその分布も断続的であった。ICAM-1発現の抑制に一致して血管内皮に接着する好中球の数もHGF投与群で減少していた。さらにTUNEL染色を用いて血管内皮でのアポトーシス陽性細胞を数えてみると、HGF群では有意に減少していた。これにともなって血管バリアーの破綻を反映する血管水腫形成はHGFによって抑制された。ヒト血管内皮細胞(HUVEC)の培養系ではTNF-α刺激後3時間目よりICAM-

1蛋白の発現が検出できることがウエスタンブロット解析によって確認された。一方、この系にHGFを添加したところ、その用量に依存してICAM-1の発現が抑制されることが明らかとなった。このようなHGFによる虚血後の血管傷害の抑制に一致して尿細管間質における好中球、マクロファージおよびCD4+/CD8+細胞の浸潤が虚血-再灌流後の既に3時間目からHGF投与群で抑制されていた。さらにHGFは尿細管上皮の脱落、アポトーシス発症を阻止するとともに、高窒素血症で見た腎不全の発症を抑制するすることが実証された。以上の結果から、HGFは血管内皮傷害の抑制と細胞接着分子の発現阻害を介して白血球浸潤を抑制し、拒絶反応の引き金と成る虚血再灌流傷害を抑制している可能性が示唆された。私達はラット腎移植モデルを用いてHGFが腎移植後の虚血再灌流傷害を抑制するとともに『免疫寛容』を誘導し、慢性拒絶反応の発症を阻止することを報告した。本年度は、各種白血球の浸潤に対するHGFの作用について解析した。1)HGFによる好中球浸潤制御:炎症時における組織破壊の担い手である好中球浸潤に対するHGFの生理的機能について腎虚血再灌流傷害のマウスモデルを用いて検討した。好中球に対する接着分子として知られるICAM-1が腎虚血時には間質の血管内皮細胞に発現していたが、このマウスにHGF蛋白を投与したところ、NF-kB活性系の抑制を介してICAM-1発現と好中球浸潤が阻害され、腎ネフロンの傷害が緩和された。以上の成果はAm J Pathol,166:1895-1905(2005)に報告した。2)HGFによるTリンパ球浸潤制御:自己免疫性心筋炎を誘起したラットを用い、心筋特異的HGF遺伝子導入法を用いてTリンパ球の活性化に対するHGFの機能を解析した。その結果、(1)活性化T細胞にはHGF受容体の発現が増加した、(2)この活性化T細胞を培養してHGFを添加すると、IFN-γの発現抑制、IL-4,IL-10の産生亢進に一致して心筋ミオシン特異的なT細胞増殖が制御された、(3)in vivoでもT細胞の増殖がHGF遺伝子導入により抑制され、これに一致して心筋傷害が軽減された。以上の成果はCirculation Res,96:823-830(2005)に報告した。3)HGFによる好酸球浸潤制御:卵白アルブミン投与により気管支喘息を誘起したマウスにHGFを投与したところ、肺での好酸球浸潤が抑制された。このマウスから樹状細胞を単離して培養してHGFを添加したところ、好酸球の浸潤に重要なIL-5の産生が抑制された。以上の成果はJ Immunol,175:4745-4753(2005)に報告した。
Ｒａｄ５４Ｂを介した細胞機能ネットワークの解析によるがん治療抵抗性の解明

本研究では、Rad54Bが複数の分子と連携しながらネットワークを形成し、細胞機能間の相互調整を行っているという仮説をもとに、がん治療抵抗性という現象を捉えなおし、新たな視点からがん治療戦略を探ることを目指した。まず我々は、Rad54Bと相互作用する分子を複数見出した。その中でも、Rad54BはMDM2、MDMXとの相互作用を介してp53の発現量と機能を抑制しており、Rad54BはMDM2-MDMXヘテロ二量体形成の足場として働いていた。一方で、Rad54Bの発現量は、損傷応答前期に誘導され、後期にp53依存性に発現量が抑制されていた。従ってRad54Bとp53は、DNA損傷応答における新たな経路を形成していた。この新たな経路は、DNA損傷G1/SおよびG2/Mチェックポイントを抑制し、DNA損傷後の細胞周期の進行を促進した。特に、Rad54BによるG2/Mチェックポイントの無効化は、染色体の断片化を誘導した。Rad54Bは細胞周期の進行を介してDNA損傷後の細胞の長期生存を促進し、ゼノグラフトモデルにおいてDNA損傷薬剤の治療効果を低下させた。データベース解析では、種々の固形腫瘍や大腸良性腫瘍においてRad54Bの有意な発現上昇が見られた。また、脳腫瘍におけるRad54Bの発現増加は生存率の低下と強く関係していた。従って、Rad54Bの発現亢進によるDNA損傷下での細胞周期進行の促進は、がん治療抵抗性を導くメカニズムの一つであり、Rad54Bは新たながん治療の標的となりうることが示唆された。この他にも我々は、Rad54BとLNX1の相互作用が、がんの進展に重要なNotch経路を制御することを明らかにした。従って、本研究によって、Rad54Bを介する細胞機能ネットワークによるがん治療抵抗性誘導機構が解明され、新たながん治療戦略の可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。発がんや放射線、薬剤などのがん治療に対する抵抗性の機序を考える上でDNA修復機構の理解は必須である。我々はDNA修復に関係する分子の中でも特にRad54Bという分子に注目しており、これまでのデータから、Rad54Bは複数のシステムの分子と連携しながら細胞機能ネットワークを形成し、互いの機能を調整する役割を果たしているという仮説を立てた。Rad54Eと相互作用するタンパク質のうち、Numbを基質とするE3ユビキチンリガーゼであるLNX1に注目し、この相互作用が細胞機能に及ぼす影響について詳しく解析を進めた。まず相互作用の結合ドメインを決定した。Rad54BのSWI2/SNF2 helicase domainの前半部分が、LNX1との相互作用に必要十分であった。この部位はRad54BのATP分解酵素活性に寄与しているが、酵素活性にはSWI2/SNF2 domainの後半部分も必要であるため、タンパクとの相互作用は酵素活性とは独立した機能であることが示唆された。一方、Rad54BはLNX1のNumbの結合が報告されている部分と相互作用することが判明した。続いて、recombinantのタンパクを大腸菌から精製し、pull-down assayを行ったところ、Rad54BとLNX1は直接的に相互作用することがわかった。次に、Rad54Bをノックダウンすると、複数の種類の培養細胞において、LNX1のターゲットであるNumbの発現量が上昇することから、Rad54BはLNX1の酵素活性を促進していることが示唆された。Numbの発現量が上昇すると、Numbの標的であるNotchシグナリングの活性が抑制されることが予想されるが、Rad54Bノックアウト細胞においてNotchシグナリングの活性を調べると、野生型細胞に比べて抑制されていることが判明した。発がんや放射線、薬剤などのがん治療に対する抵抗性の機序を考える上でDNA損傷応答の理解は必須であり、我々は相同組換え修復に関係する分子の中でも特にRad54Bに注目している。これまで得られたデータから、Rad54Bは複数の細胞機能システムの分子とネットワークを形成し、互いの機能を調整する役割を果たしていることが示唆されている。我々は、Rad54Bがp53のレベルを低下させることを見出した。さらにそのメカニズムとして、Rad54BはMDM2およびMDMXと相互作用し、MDM2-MDMXヘテロ二量体形成の促進を介してp53のユビキチン化を促進していることを発見した。複合体の形成過程の解析により、Rad54B-MDM2複合体にMDMXがリクルートされていることが示唆され、Rad54BはMDM2-MDMXヘテロ二量体形成の足場として働いていると考えられた。このRad54Bによるp53制御機構が細胞に及ぼす影響を評価するため、DNA損傷応答の変化について検討した。Rad54Bをノックアウトした大腸がん細胞に、大腸がんの代表的な治療薬であるオキサリプラチンを投与したところ、野生型に比べて感受性を示した。Rad54Bノックアウト細胞では定常状態のみならず、オキサリプラチン処理後もp53のレベルが亢進しており、p53依存的なアポトーシスの増加が想定されたが、実際にはアポトーシスは減少していた。オキサリプラチン処理後一週間のRad54Bノックアウト細胞では、細胞周期の停止を示唆するような細胞形態を示す割合が増加していた。さらに、処理後数日間の細胞周期の解析においても、Rad54Bノックアウト細胞ではG1/SおよびG2/Mにおいて細胞周期が停止する割合が顕著に高かった。

つまり、Rad54Bノックアウト細胞ではp53の増加によりDNA損傷チェックポイントの解除がなされないことで、細胞周期の進行に伴うアポトーシスは避けられるが、最終的に増殖可能な細胞の割合は低下していると考えられた。このように、Rad54BはMDM2-MDMXヘテロ二量体を介してp53の量を調整することで、DNA損傷後の細胞運命を決定づけていることが示唆された。本研究では、Rad54Bが複数の分子と連携しながらネットワークを形成し、細胞機能間の相互調整を行っているという仮説をもとに、がん治療抵抗性という現象を捉えなおし、新たな視点からがん治療戦略を探ることを目指した。まず我々は、Rad54Bと相互作用する分子を複数見出した。その中でも、Rad54BはMDM2、MDMXとの相互作用を介してp53の発現量と機能を抑制しており、Rad54BはMDM2-MDMXヘテロ二量体形成の足場として働いていた。一方で、Rad54Bの発現量は、損傷応答前期に誘導され、後期にp53依存性に発現量が抑制されていた。従ってRad54Bとp53は、DNA損傷応答における新たな経路を形成していた。この新たな経路は、DNA損傷G1/SおよびG2/Mチェックポイントを抑制し、DNA損傷後の細胞周期の進行を促進した。特に、Rad54BによるG2/Mチェックポイントの無効化は、染色体の断片化を誘導した。Rad54Bは細胞周期の進行を介してDNA損傷後の細胞の長期生存を促進し、ゼノグラフトモデルにおいてDNA損傷薬剤の治療効果を低下させた。データベース解析では、種々の固形腫瘍や大腸良性腫瘍においてRad54Bの有意な発現上昇が見られた。また、脳腫瘍におけるRad54Bの発現増加は生存率の低下と強く関係していた。従って、Rad54Bの発現亢進によるDNA損傷下での細胞周期進行の促進は、がん治療抵抗性を導くメカニズムの一つであり、Rad54Bは新たながん治療の標的となりうることが示唆された。この他にも我々は、Rad54BとLNX1の相互作用が、がんの進展に重要なNotch経路を制御することを明らかにした。従って、本研究によって、Rad54Bを介する細胞機能ネットワークによるがん治療抵抗性誘導機構が解明され、新たながん治療戦略の可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、recombinantタンパク質の精製や、in vitroでのpull-down assayなどの実験系を新たに導入することで、DNA修復関連タンパク質として同定されたRad54Bが、修復以外の細胞機能において役割を果たすタンパク質LNX1との相互作用を介して、細胞機能の調節に関与していることを示唆する結果を得ることができた。Rad54Bの相互作用タンパク質として、前年度はLNX1について解析したが、それに加え今年度はMDM2とMDMXの二つを同定し、解析した。これらの相互作用のネットワークが薬剤処理後の細胞運命の決定に寄与しているという証拠を得たことで、治療抵抗性をもたらす新しい機序を提唱するという当初の目的に大きく近づいたと考えられる。
計算科学によるアミロイド形成中間体の構造解析

プリオン病は,正常型プリオンタンパク質PrPCが異常型PrPScに変化し,PrPScが凝集したアミロイド線維が脳内に沈着することで発症する.プリオン病の初期過程では,PrPCの一部分が変性した過渡的中間体PrP*がPrPScへの構造変化を橋渡しする役割を担う.本研究は,PrP*の構造解析に取り組み,プリオン病の病態機序を明らかにすることを目的とした.PrP*の構造的特徴を抽出する手段として,二次構造情報に基づく新しいカーネル主成分分析(SSPCA)を開発した.SSPCAを適用した結果,PrP*の有力な候補として,PrPCの一部がヘリックス→ストランド転位した特徴的な変性状態を明らかにした.アミロイド病は特定のタンパク質が多数凝集し線維状の構造物(アミロイド)を形成することが原因で発症する疾患の総称である。アミロイド病の初期過程では病原タンパク質の一部が変性した過渡的中間体(アミロイド形成中間体)がアミロイドの伸長・伝播を仲介する役割を担うと考えられる。しかし、現在のところ、アミロイド形成中間体の構造情報を明確に同定する実験手法は確立されていない。本研究課題では、分子シミュレーションとデータ分析を基盤として、アミロイド形成中間体の構造解析に取り組んでいる。本年度は、プリオン病の病原分子であるプリオンタンパク質を対象として、カーネル多変量解析法を用いた構造解析に取り組み、複数の変性条件下における自由エネルギー地形の特徴的構造を解明することに成功した。たとえば、構造解析の結果、温和な条件・変性剤添加・酸性条件下の各シミュレーションで得られた構造状態は、いずれも、二峰性の状態分布を持つことが明らかとなった。これらのピークに対応する構造状態は、プリオンタンパク質が有する3箇所のヘリックス領域のうち、Helix Aの末端3残基部分が「ヘリックス構造を有する状態」と「ヘリックス構造がほどけた状態」の2種類であった。これら2種類の構造状態の自由エネルギー差は約1 kcal/molであり、両者を隔てる自由エネルギー障壁も高々3 kcal/mol程度であった。このことから、これらの2種類の構造状態は、生物物理化学的な実験では区別なく観測・測定されていると考えられる。本研究で取り組んだ構造解析によって、はじめて、自由エネルギー地形上ではこれらの2種類がエネルギー障壁で互いに隔てられていることが明らかとなった。これまでの手法では抽出が困難であった「自由エネルギー地形上の隠れた構造」の解明が、今後、異常型形成中間体の構造状態・産生条件の解明に繋がる知見になると考えられる。プリオン病は,ヘリックス構造に富む正常型プリオンタンパク質PrPCがストランド構造に富む病原性異常型PrPScに変化した結果,複数のPrPScが凝集することで分子間β-シート構造を骨格とするアミロイド線維を形成し,脳内に沈着・毒性化することで発症する.プリオン病の初期過程では,PrPCの一部分が変性した過渡的中間体PrP*がPrPScへの構造変化を橋渡しする役割を担う.したがって,プリオン病の機序を解明するための手掛かりは,タンパク質の特異な変性構造(アミロイド形成中間体PrP*)にある.しかし,PrP*の具体的構造状態を明確に同定する手法は確立されていなかった.アミロイド病の発症機構を解明するためにも,PrP*の構造状態を明らかにすることは重要な課題であった.本研究は,PrP*の構造解析に取り組み,プリオン病およびアミロイド病の病態機序を明らかにすることを目的とした.この目的を達成するため,PrP*の構造的特徴を抽出する手段として,二次構造情報に基づく新しいカーネル主成分分析(SSPCA; Secondary Structure PCA)法を開発した.SSPCA法を用いてプリオンタンパク質を解析した結果,アミロイド形成中間体PrP*の有力な候補として,PrPCの構造の一部がヘリックス→ストランド転位した特徴的な変性状態を明らかにした.正常型構造PrPCとアミロイド形成中間体PrP*の自由エネルギー差は6.32 kJ/molであり,1 MのPrP*に対して0.07 Mの割合でPrP*が共存することを明らかにした.PrP*に対応する構造をみると,ヘリックス→ストランド転移した領域が分子間β-シート構造を形成することで,ホモ多量体PrP*/PrP*やヘテロ多量体PrP*/PrPScなどを形成し得ると予想される.PrP*の存在量自体は少ないが,このようなプリオンオリゴマー形成がアミロイド形成において基軸的役割を果たすと考えられる.プリオン病は,正常型プリオンタンパク質PrPCが異常型PrPScに変化し,PrPScが凝集したアミロイド線維が脳内に沈着することで発症する.プリオン病の初期過程では,PrPCの一部分が変性した過渡的中間体PrP*がPrPScへの構造変化を橋渡しする役割を担う.本研究は,PrP*の構造解析に取り組み,プリオン病の病態機序を明らかにすることを目的とした.PrP*の構造的特徴を抽出する手段として,二次構造情報に基づく新しいカーネル主成分分析(SSPCA)を開発した.SSPCAを適用した結果,PrP*の有力な候補として,PrPCの一部がヘリックス→ストランド転位した特徴的な変性状態を明らかにした.アミロイド病は天然構造に正しく折り畳まれなかったタンパク質が凝集して線維状の構造物(アミロイド)を形成することで発症する疾患(例:アルツハイマー病・プリオン病など)の総称である。

アミロイド形成の初期過程ではタンパク質の特定部位が壊れた特殊な変性状態がアミロイドの伸長や伝播を仲介する過渡的中間体の役割を果たすと考えられる。しかしながら現在、アミロイド形成中間体の具体的な構造状態を同定する明確な解析方法は確立されていない。そこで本研究課題では分子シミュレーション技術とデータ分析技術を基盤としてアミロイド形成中間体の構造解析に取り組んでいる。本年度はプリオンタンパク質の異常型形成中間体の解析に取り組んだ。プリオンタンパク質については、これまで、異常型形成中間体の産生条件が実験研究により幾つか推定されているが各条件下での具体的な構造状態の詳細は不明であった。そこで本研究ではタンパク質の構造変化を司るパラメータ(変性剤濃度・pH・温度・圧力など)を変化させながら対応する変性状態を分子動力学シミュレーションを用いて再現・収集することでプリオン形成中間体の構造状態と生成条件の関連を体系的に検証した。分子動力学シミュレーションの結果、変性剤添加および酸性条件下においてプリオンタンパク質のHelix B末端部位が特異的に構造変性することが明らかになった。各変性状態の構造分類・配列解析を行った結果、Helix B末端の変性部位はベータシート形成傾向の顕著なアミノ酸残基群が露出する状態であることが明らかとなった。このことから、今回のシミュレーションで得られた部分変性構造はプリオンタンパク質の異常型形成中間体の有力な候補であることが示唆される。今後、得られたタンパク質変性状態を多面的に分類・評価することでアミロイド形成中間体の構造状態の特徴を明らかにする予定である。本研究課題は、分子シミュレーションとデータ分析を基盤として、アミロイド形成中間体の構造解析に取り組み、アミロイド病の基本的な病態機序を解明することを目的とする。本年度は、昨年度に引き続き、プリオンタンパク質の異常型形成中間体の解析に取り組んだ。昨年度、タンパク質の構造状態を司るパラメータ(変性剤濃度・pH・温度など)を体系的に変化させながらレプリカ交換分子動力学シミュレーションを実施し、プリオンタンパク質の変性構造を網羅的に収集した。本年度、得られた莫大な構造情報を対象として、カーネル多変量解析を用いた構造解析を実施し、プリオンタンパク質の異常型形成中間体の特徴を明らかにした。カーネル多変量解析はカーネル関数(データ間の類似度を測る指標)を用いてデータ空間の複雑な相関構造を抽出する方法である。更に、本研究の実施過程において、タンパク質立体構造を効率的に分類・評価する方法として二次構造情報を基軸とする新たなカーネル関数を設計し、アミロイド形成中間体の特徴的を適切に同定する方法の基礎を確立することができた。これまでの研究過程で用いた計算科学の各手法は、プリオンタンパク質以外のアミロイド原性タンパク質(トランスサイレチン、β2ミクログロブリン、リゾチウムなど)に対しても、アミロイド形成中間体を解析する中心的な指針になり得ると考えている。したがって、現在までのところ、アミロイド形成機構の解明を目標とする本課題は、目標達成に向かって順調に進展している。本研究課題では分子シミュレーション技術とデータ分析技術を基盤としてアミロイド形成中間体の構造解析に取り組み、アミロイド病の基本的なメカニズムを明らかにすることを目的とする。
iPS細胞による神経芽腫発がんモデルを用いたALT陽性難治腫瘍の治療開発

テロメア維持はがん悪性化に重要であり、その維持にはテロメラーゼ機構とALT経路があるが、神経芽腫におけるがんとテロメアに関する研究は不明な点も多いため、より多くの知見を集める必要があることから、本研究ではALT経路に着目した。申請者による研究で、MYCN非増幅であり、p53変異をもつLi-Fraumeni症候群由来のiPS細胞を神経堤細胞へ分化させ、さらに悪性形質転換させた株を作製した。本研究では、この株にATRX変異を導入し、神経芽腫MYCN非増幅に関するALT経路の機構解析を行い、神経芽腫MYCN非増幅の予後不良モデルにおけるALT経路の機構を明らかにする。
親子のコミュニケーションはいかに子どもの心的表象能力を育むのか

乳幼児が養育者とのコミュニケーションを通して、どのように心の理論を獲得していくのかについて2歳から5歳齢の幼児とその親を対象に縦断的研究を行った。初期の子とも会話における養育者の心的状態語の使用および、子の心的状態語の獲得は、後の子の心の理論の発達を有意に予測することが示唆された。養育者の日常の養育スタイルでも、自他の心的状態に言及せずしつけする親ほど、子どもの心的状態語の獲得は遅いことが示され、親子コミュニケーションにおける心的状態語の重要性が明らかになった。本研究は、25歳までの幼児とその養育者を対象に、養育者の明示的な心的状態に関連する言語インプットと子の心の理論の関係を量的な縦断データに基づいて検討することによって、養育者の言語インプットの量的な違いが日本の幼児の心の理論発達の差に関連していることを明らかにすることを目的としたものである。第一次調査および実験として、40組の母子を対象に、絵本課題を実施し、母親が絵本にでてくる状況を描写する際に、どのような心的状態に関連する言語インプットを行うかビデオ画像として記録した。また子については、感情理解、視線や指差しによる参照行動の理解、欲求と感情の理解に関する課題および言語課題を実施した。収集した第一次調査データの様相を知るために、2歳児グループと3歳児グループに分け横断的に分析を行ったところ、2歳から3歳にかけての社会認知的能力の発達変化が確認できた。またこれらの結果を、欧米の先行研究と比較したところ、日本の子どもの課題達成度が欧米の子どもと比して異ならないことが示された。これらより、4歳以前の心的表象能力について検討した限りでは、文化間差はみられない可能性が示唆された。今後、第2・3調査において、他者の信念の理解の発達は欧米の子どもに比べどのように差異がみられるのか、その様相について検討する。親の言語(または、非言語)をとおした子への関わりのあり方が、どのように子どもの他者にかんする心的表象能力と関連していくかを分析していくことにより、幼児が日本文化のなかで、親子のコミュニケーションのどのような側面を通して、他者を理解するための認知能力を発達させていくのかについての見通しが得られると期待できる。第2次調査および実験として、44組の母子を対象に、絵本課題を実施し、母親が絵本にでてくる状況を描写する際に、どのような心的状態に関連する言語インプットを行うかビデオ画像として記録した。また子については、第一次調査の感情理解、視線や指差しによる参照行動の理解、欲求と感情の理解に関する課題に加え心の理論課題を実施した。これに加え絵本課題から得た母子の相互作用をもとに,心的状態語のデータを分析した。第一次・第二調査データ縦断的なデータの分析および,欧米の先行研究データとの比較を行い,その結果について,国内外の学会および国際学術雑誌への論文掲載を通して,研究成果の発表を行った。2歳から3歳にかけての日本の子ども社会認知的能力の発達変化は,欧米の子どもと比して大きく異ならないことが示された。また,これらの4歳以前の心的表象能力は,第一次調査において収集した2歳半から3歳にかけての子どもの心的状態語の使用と有意な相関がみられるとともに,これらは,第二調査時の社会的認知能力を有意に予測することが確認できた。加えて,絵本課題から収集した母親の心的状態語の使用割合と子の社会的認知能力の発達との関連性についても,欧米の研究結果と類似した関連性がみられ,第一調査における母親の言語が子の以後の発達を予測することが示唆された。これらより,子どもの心的状態語の獲得に母親の言葉掛けの役割が大きく貢献していると考えられる方向性が示された。本研究は、25歳までの幼児とその養育者を対象に、養育者の明示的な心的状態に関連する言語インプットと子の心の理論の関係を量的な縦断データに基づいて検討することによって、養育者の言語インプットの中でも心的状態語の量的な使用の違いが、日本の幼児の心の理論発達の差に関連していることを明らかにすることを目的としたものである。研究最終年度として、第3次調査および実験が終了し、合計51組の母子を対象とした縦断研究のデータ収集を終えた。平成23年度は、養育者の心的状態に関連する言語インプットおよび、子による心的状態に関する語の使用が、4歳齢における心の理論の獲得を予測することについて、その関連性を検証した。

分析の結果、養育者だけではなく、子の心的状態語の使用も独立に、誤信念課題の達成度を説明することが統計的に認められた。これらより,子どもの心的状態語の獲得に母親の言葉かけ(特に心的状態に言及した会話)の役割が大きく貢献しているだけではなく、これらの子どもの心的状態語の獲得や使用が、長期的な発達の過程で子どもの自身の4歳以降にみられる心の理解の発達に大きな役割を持つことが示唆された。これらの研究結果については、国内外の学会及び論文集にて発表を行った。加えて、養育者の子どもへの日常的関わり(養育スタイル)を、自他の心的状態への帰属を行う傾向と、子どもの心的状態語の獲得との関連から検討した。これらの分析結果については、学術雑誌投稿用論文としてまとめた。これらについては、現在投稿中(査読付)である。またこれらの関連研究結果についても、学会等での発表を予定(発表投稿申請受理)している。
大学附属病院における卒後臨床研修のモデル構築に関する調査研究

文部省,厚生省,大学附属病院,臨床研修指定病院,日本医師会等関係者による「医師の卒後臨床研修に関する協議会」において,大学附属病院が臨床研修の場として果たしてきた役割及び現状について明らかにし,研修の到達目標,研修内容・プログラム,研修修了時の評価,研修医の身分など共通の卒後臨床研修のあり方全般について,分析,検討を行った。その結果,(1)各国立大学附属病院においては,これまで,高度な専門分野の卒後臨床研修に力点を置く傾向があり,基本的な臨床能力の上に立った専門医の育成が必要であること,(2)各機関毎に独自の研修を行っているなど受入れ体制の不備によって研修の成果が十分でないことなどから,大学附属病院として共通的なカリキュラムを作成する必要性が確認された。そこで,国立大学医学部附属病院長会議常置委員会のもとに,国立12大学の卒後臨床研修に携わる教官の協力を得て,「卒後研修共通カリキュラム等の作成検討部会」を設置し,計6回の検討部会を開催し,各国立大学附属病院の意見を求めて,「国立大学附属病院卒後臨床研修共通カリキュラム」を作成した。本カリキュラムは,国公私立大学医学部附属病院に共通の研修モデルで,大学における医学教育,研究,診療機能及び今後の医師養成のあり方の観点から総合的に構築したものであり,今後各大学病院においては,この共通カリキュラムを基盤として,研修内容等の積極的な改善充実が図られることが期待される。文部・厚生両省、国公私立大学、臨床研修指定病院、医師会の方々からなる四者協議会を昨年度は計7回開催した。その会議に於いて研修内容、研修医、指導医の身分、処遇、研修施設などの点について議論を行い、合意点と問題点を明らかにし、これをまとめることが出来た。1.昨年度残された研修改善に伴う条件整備、研修改善、充実の推進体制等をとりあげ、論点毎に改善方策を検討する。2.全体を通してこれまで合意に至らないで残された問題点の解決方策を検討する。3.そのためにも卒後臨床研修に対する全国国公私立大学病院の意見調査を参考とし、又、研修医・学生の実態調査を行い、研修制度としてのあるべき姿を追求する。4.21世紀の医療を支え、真に国民の幸せを求める良き医師となるための卒後臨床研修モデルを構築する。
透析患者の自己管理を促す動機づけ支援と行動変容プロセスの可視化に関するツール開発

本研究は、透析患者が自己管理の改善および維持、増進するために、看護職が透析患者に対して行動変容を促す動機づけ支援を行うとともに、行動変容のプロセスを可視化するためのツールの開発および検証を行うことを目的としている。平成21年度は、ツール開発に向けた事前検討とツール開発を行った。1.透析患者を対象にしたツールに関する検討ツールを使った介入を行うことによって、透析患者の何がどのように変わることを目指すのか、どのような指標を使うのかなど評価の方略を検討した。検討した結果、定期的に行われる検査データ.とQOLを指標にすることにした。QOLの尺度については、腎疾患を持つ患者のQOLを自己申告記入方式で測定するKDQOL-SF^<TM>-version1.3の日本語版を使用し、これを使用するにあたっては使用申請を行い承諾を得た。2.ツールの作成ツールの内容を検討、作成した後、看護職より意見を聞き、透析患者がとっかかりやすい興味をもちやすいものとなるよう内容の一部を変更した。また、ツールを使った介入の手順を示したガイドを作成した。3.ツールの活用研究協力の得られた3医療機関の看護管理者より対象者の紹介を受け、同意書をとりかわした。次年度は、実際の活用を試みる。
II－VI 族化合物半導体ナノ結晶の時間分解レーザー分光研究

近年,貴金属ナノ微粒子の局在プラズモンによる電場増強と量子ドットの相互作用が注目されており,量子ドットの発光増強や単一微粒子分光における発光明滅現象の低減など,応用面においても興味深い現象が報告されている。しかし,貴金属の局在プラズモンと半導体ナノ微粒子を直接結びつけた系は,Au/CdS,Au/PbSコアシェルナノ構造やAu/CdSナノロッド型ダンベル構造などが合成されているだけであり,時間分解レーザー分光を用いた励起子や電子移動,エネルギー移動に関する動的研究も殆ど無い。またこの様な系は,界面接合を直接反映した新規な電子状態を形成する可能性もある。本研究では,CdSeナノロッド(4×14nm)にサイズの異なった金ナノ微粒子(粒径:1.5,1.6,2.2nm)を接合したAu-CdSeハイブリッド系を用い,その光物性を解明する事を目的として,単一微粒子分光による発光ダイナミクスおよび発光明滅現象と電子移動との関係を明らかにした。更に,フェムト秒過渡吸収分光において励起波長をオプティカルパラメトリック増幅器で変えてCdSeナノロッドおよびAu-CdSeハイブリッド系の電子状態を状態選択励起し,その後の緩和過程をフェムト秒白色光でプローブした。その結果,1σ励起による1σブリーチの立ち上がりは,Auナノ微粒子の接合にかかわらずパルス応答と同じであったが,短波長励起すると,Au接合系でCdSe NRsより立ち上がりが早くなり,また1σの収率も低下した。立ち上がり時間と1σ収率から求めたホット電子移動の収率は良く合い,また金ナノ微粒子へのホット電子移動速度を金ナノ微粒の粒径に応じて0.5-1.0psと見積もった。半導体量子ロッド-金ナノ微粒子系において,ホット電子移動というエネルギー変換の効率を飛躍的にアップすることが出来る現象を時間分解レーザー分光により見いだした。論文は,一報が、Phys.Chem.Chem.Phys.に掲載されており,もう一つはJ.Phys.Chem.Cに投稿しており現在論文審査中である。どちらも論文の質が高い雑誌であり,また,国際会議でも平成24年度は2回発表しているので,順調に研究が進展したと言える。今後,金ナノ微粒子サイズのもう少し大きなものを接合させたハイブリッド系が作成出来れば,プラズモンとCdSeナノロッドの相互作用に関する研究が進展する。本研究では,II-VI族化合物半導体のCdSeやCdTeのナノ構造体である量子ドット(QDs)やナノロッド(NRs)と局在プラズモン共鳴を持つAu等の貴金属ナノ微粒子のハイブリッド系に着目し,時間分解レーザー分光により,励起子や電子移動,エネルギー移動を解析すること,及び界面接合を直接反映した新規な電子状態の解明を目指して研究を行った。23年度は,まずCdSe NRsに12nmの金ナノ微粒子を接合させた系を構築し(京都大学・寺西教授との共同研究),定常光のスペクトル測定,時間分解発光寿命とフェムト秒過渡吸収分光による解析,及び単一微粒子分光による単一微粒子の発光スペクトルと発光明滅現象,発光寿命解析を行った。その結果,以下のことが明らかになった。1.CdSe NRs、はその異方的性質により,金ナノ微粒子は長軸方向に接合が起こる。2.Au-CdSe NRsの吸収スペクトルはプラズモンによる吸収効果が殆ど現れずCdSe NRsとほぼ同じであるが,金ナノ微粒子サイズの増加と共に蛍光消光が観測され,数十psで電子移動反応が起こる。3.CdSe NRsの単一微粒子の発光スペクトルは,集団スペクトルよりもバンド幅が狭い。4.CdSe NRsの単一微粒子の発光寿命は単一指数関数ではなく,NRsの長軸サイズと励起子拡散の効果が寄与している。5.Au-CdSe NRsは発光明滅現象のON状態だけでなくOFF状態においても著しく寿命が短く,オージェイオン化した状態からの電子移動ダイナミクスとその単一微粒子特性を明らかにした。6.フェムト秒過渡吸収分光における励起光強度依存性の解析から,Au-CdSe NRsのオージェ再結合はCdSe NRsのみに比べて抑制される事が分かった。

その結果,1σ励起による1σブリーチの立ち上がりは,Auナノ微粒子の接合にかかわらずパルス応答と同じであったが,短波長励起すると,Au接合系でCdSe NRsより立ち上がりが早くなり,また1σの収率も低下した。立ち上がり時間と1σ収率から求めたホット電子移動の収率は良く合い,また金ナノ微粒子へのホット電子移動速度を金ナノ微粒の粒径に応じて0.5-1.0psと見積もった。CdSe NRsとAu-CdSe NRsの時間分解レーザー分光,単一微粒子分光による光物性の解析は順調に進んでおり,単一微粒子分光に関する論文もほぼ投稿できる段階にある。また,国際会議での発表も行い,情報発信をしている。フェムト秒過渡吸収分光に関しても,これまでのデータに付加的な実験データを付け加え,論文をまとめる予定である。半導体量子ロッド-金ナノ微粒子系において,ホット電子移動というエネルギー変換の効率を飛躍的にアップすることが出来る現象を時間分解レーザー分光により見いだした。論文は,一報が、Phys.Chem.Chem.Phys.に掲載されており,もう一つはJ.Phys.Chem.Cに投稿しており現在論文審査中である。どちらも論文の質が高い雑誌であり,また,国際会議でも平成24年度は2回発表しているので,順調に研究が進展したと言える。フェムト秒過渡吸収分光において,広い範囲で励起光強度を変えた実験と励起波長を変えたデータを付け加えて,電子移動ダイナミクスとオージェ再結合の詳細を解析し論文にまとめる。また今後,金ナノ微粒子サイズのもう少し大きなものを接合させた系を作成し,プラズモンとCdSe NRsの相互作用を解明する。今後,金ナノ微粒子サイズのもう少し大きなものを接合させたハイブリッド系が作成出来れば,プラズモンとCdSeナノロッドの相互作用に関する研究が進展する。
多価陽イオン導電性固体電解質の開発と電気化学デバイスへの応用

固体中をイオンが移動する現象は古くから知られているが、その代表的導電イオン種は1価陽イオンやアニオンのF^-、O^<2->等に限られている。もし、軽元素の高い多価陽イオン導電率を示す固体電解質が開発できれば、高エネルギー密度の固体電池の作成が可能になり電気自動車等の電源となりうる。従来から検討していた、リン酸ジルコニウム骨格構造をとるM^IZr_2(PO_4)_3、M^<II>Zr_4(PO_4)_6、M^<III>Zr_6(PO_4)_9[MZP]のイオン導電機構を周波数応答解析器による試料の複素インピーダンスの周波数分散解析から検討した。β-硫酸鉄型をとるMgZr_4(PO_4)_6とNa_2CO_3を用い、固体電解質型二酸化炭素(CO_2)センサーを試作し、その特性を検討した。さらに、MgZr_4(PO_4)_6のPの一部をSiで置換した物質を作製し、これを用いてCO_2センサーを試作し、その特性を検討した結果、以前に報告したMgZr_4(PO_4)_6を電解質に用いたCO_2センサーに比べ、その作動温度範囲を大きく低下させることができた(400→300°C)。また、MgZr_4(PO_4)_6のZrの一部をTiで置換した系の一連の物質を合成し、試料の導電率測定、X線回折から、MgTi_<0.5>Zr_<3.5>(PO_4)_6が高い導電率を持つ事を明らかにした。さらに、MgTi_<0.5>Zr_<3.5>(PO_4)_6を電解質に用いたCO_2センサーの特性を検討した。次に、各種2価金属(主として亜鉛とMg)のハロゲン化物を光架橋性高分子とエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートからなるマトリックスに溶解し、多孔性ポリプロピレン膜に含浸後、光架橋重合する系を検討したが、Mg塩は溶解度が低く、試料調製が困難であった。亜鉛塩については、比較対照として検討したLi塩と同等の、室温で10^<-5>Scm^<-1>のオーダーのイオン導電率が得られた。さらに、Zn(CF_3SO_3)_2を金属塩とする系も検討した。研究代表者らは、従来よりリン酸ジルコニウム骨格を持つ多価陽イオン導電性固体電解質を系統的に研究してきた。それらの内で、MgZr_4(PO_4)_6;〔MgZP〕は比較的高いMg^<2+>イオン導電率を示すので、これを電解質とし、炭酸アルカリを活物質に用いた、起電力(EMF)型CO_2センサー(Pt|CO_2,O_2|M_2CO_3||MgZp|O_2,Pt)の応答性を検討し、Solid State Ionics誌に報告した。

500°Cの時最も応答速度が速く、数分以内にEMFが一定値になったが、測定温度が450、400、350°Cと低くなるにつれて応答が遅くなり、EMFが一定になるのに要する時間が長くなった。この原因として、測定温度が低くなるにつれてセンサーに使用しているMgZP自身の抵抗値が大きくなることと、測定極で炭酸塩と炭酸ガスとが平衡に達するに要する時間が長くなることが考えられた。この点を改善するために、以前に報告したMgZPのPの一部をSiで置換した固体電解質、Mg_<1.15>Zr_4P_<5.7>Si_<0.3>O_<24>;[MgZrPSiO]を用いてCO_2センサーを作製し、特性を検討した結果、300°Cでは若干のばらつきは見られたが、全測定温度範囲でEMFは、ネルンスト応答を示した。これは、MgZrPSiOのMg^<2+>導電率がMgZPに比べ、約2桁大きいことによると考えられる。直線応答域の傾きから反応電子数を求めると、全温度域でn=2.22.4となり、作動可能温度を300°Cまで下げることが可能で、これを第19回化学センサー研究発表会及び第20回固体イオニクス研究発表会で報告した。また、MgZPのZrの一部をTiで置換した系について新たに取り上げ、導電率等物性の検討をした。その結果、Tiの添加により導電率は上昇し、MgTi_<0.5>Zr_<3.5>(PO_4)_6の組成で最高となったが、Tiがさらに増すと減少し、MgTi_4(PO_4)_6ではMgZPより低くなった。有機錯体・高分子系の低温型多価陽イオン導電性固体電解質の探査は、出発物質の合成段階である。研究代表者らは、従来よりリン酸ジルコニウム骨格を持つ多価陽イオン導電性固体電解質を系統的に研究してきた。本年度は昨年度に引き続きMgZr_4(PO_4)_6;[MgZrPO]のZrの一部をTiで置換した系MgTi_XZr_<4-X>(PO_4)_6;[MgTiZrPO]の導電率および結晶構造等の諸物性を測定し、また光架橋性高分子と2価の塩とからなる高分子固体電解質を検討した。MgTiZrPOはTi置換で導電率は上昇し、X=0.5で全測定温度範囲で最大値(900°Cで2.44×10^<-3>Scm^<-1>)を示した。更に置換が進むと導電率は低下した。低温域(<650°C)ではXの増加とともに低下したが、高温域では(【greater than or equal】800°C)ではX=2.0でいったん最小値を示した後、X=3.0,4.0では再び上昇した。粉末X線回折から、Ti=0のMgZrPO(単斜晶系)とTi=4.0のMgTi_4(PO_4)_6(六方晶系)の他に、Ti=2.0付近に立方晶系の別の相が存在する事がわかった。この相は低導電性を示す中間化合物である。最高の導電率を示したX=0.5の組成物ではMgZrPOとTi=2.0の混合相であり、単一相ではなかった。MgTiZrPO[X=0.5]を電解質に、炭酸塩を活物質に用いた起電力(EMF)型Pt||Pt型センサーはNernst勾配がかなり小さく、反応電子数がn=416とかなりばらついたが、Au||Pt型センサーは5分応答値でn=2.35(>400°C)であった。高分子固体電解質はエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジアクリレートとZnX_2(X=Br,I)に重合開始剤のDarocurを種々の割合で混合し紫外線を照射して固体電解質化した。ZnBr_2の含有量5mol%の導電率は20°Cで4×10^<-5>Scm^<-1>、ZnI_25mol%は20°Cで3×10^<-5>Scm^<-1>であった。イオン導電性の無機系固体電解質については数多くの研究があり、また近年、可とう性や、薄膜化が可能で軽量、薄型のデバイスが作製可能な高分子系固体電解質が多く検討されているが、多価陽イオン導電性固体電解質に関しては研究はまだ少ない。そこで、本年度は固体高分子電解質を主に検討した。