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細胞工学的手法による昆虫の遺伝子発現の研究

昭和62年度は,前年度の研究成果にもとづき,ショウジョウバエ,カイコ,ハエ,ハチなどの昆虫を用いて,種々の細胞工学的手法により遺伝子発現に関する研究を行い,つぎのような成果を得た. 1.体外培養系を用いた研究では,未分化な胚細胞から分化した成虫気管構造の形成過程を微細構造の上から詳細にしらべることができ(黒田), copiaの遺伝子導入系を確立してウイルス粒子産生を証明し,その塩基組成がウイルス粒子産生に関連することを見出した(三宅). 2.卵の前極細胞質の後極への移植では,双頭胚が得られ,前年度得られた結果と合わせて, 3種の細胞質因子モデルを提案した(岡田).また,間接飛翔筋特異的なアクチン遺伝子の1アミノ酸置換変異を作成し, P因子法で染色体に導入してその生理的効果をしらべた(堀田).動く遺伝子トランスポゾンtomについては塩基配列を決定し,挿入地点にATATの特異的塩基配列があることが分り,これを複眼形成遺伝子に挿入した(西郷). 3.遺伝子クローニングにより,トランスポゾンP因子の1部欠失したものがトランスポゼース活性の抑制タンパク質を産生していることを見出した(山崎).また,ショウジョウバエのホメオボックス配列をプローブとして,カイコのホメオチック遺伝子をクローニングし,その塩基配列を決定し,この遺伝子の発現は胚の体節化,器官形成期,幼虫の胸節,腹節で発現することを明らかにした(鈴木).プローブDNAと試料DNAとの分子雑種作成の後,プローブに結合する二次プローブを作用させ,特異配列のDNAを感度よく検出する方法を開発した(小穴).また,卵形異常系統ではその卵構成タンパク質の翻訳活性の低下を観察した(坂口). 4.センチニクバエの生体防御タンパク質のcDNAクローンの単離に成功し,その全塩基配列を決定した(名取).カイコの培養細胞および後部絹糸腺の器官培養系への遺伝子導入を行った(前川)ショウジョウバエやカイコ,ハエなどの昆虫を用いて、種々の細胞工学的な手法により遺伝子発現に関する研究を行いつぎのような成果を得た。1.体外培養を用いた研究では、未分化な胚細胞から分化してくる筋肉,上皮,気管,神経などについて電顕レベルで微細構造の特性を明らかにした。(黒田)。また、培養細胞株に動く遺伝子を導入し、レトロウイルス様粒子が新たに産生されることを見出した(三宅)。2.核,細胞質,DNAなどの移殖、注入の研究では、胚の前極および後極の細胞質を他の胚に移殖して双腹胚などの形成をしらべ、前極および後極細胞質中に胚の前後軸決定因子の存在を明らかにした(岡田)。遺伝子クローニングのための新しいプローブとして蛍光色素で標識したプローブDNAを作成し、特異的DNAを高感度で検出する方法を開発した(小穴)。また、受精卵への遺伝子導入系について注入時期,注入量,注入場所の決定を行い、パーオキシダーゼや遺伝子プラスミジドの注入に成功した(前川)。半数体細胞の得られる新しい材料としてカブラバチを用い、卵の活性化,発生開始の機構を明らかにし、卵への物質の注入のための基礎的実験を行った。(大石)。3.特定形質を発現する遺伝子のクローニングとしては、カイコのホメオチック遺伝子のクローニングを行い、E群遺伝子の塩基配列を明らかにした(鈴木)。また、カイコの腎臓形卵について、中・内胚葉の分化の欠如と、RNA形成や翻訳能の低下が対応していることを見出した(坂口)。また、ショウジョウバエの4系統および7種から11の遺伝子ライブラリーを作成し、アミラーゼ遺伝子のクローニング(山崎)、トランスポゾンP因子を用いたアクチン遺伝子のエンハンサー域の発見(堀田)。P因子発現ベクターの作成と人為的遺伝子の導入(西郷)、センチニクバエのレクチン遺伝子のクローニングとその発現や培養細胞でのレクチン産生をみた(名取)。昭和62年度は,前年度の研究成果にもとづき,ショウジョウバエ,カイコ,ハエ,ハチなどの昆虫を用いて,種々の細胞工学的手法により遺伝子発現に関する研究を行い,つぎのような成果を得た. 1.体外培養系を用いた研究では,未分化な胚細胞から分化した成虫気管構造の形成過程を微細構造の上から詳細にしらべることができ(黒田), copiaの遺伝子導入系を確立してウイルス粒子産生を証明し,その塩基組成がウイルス粒子産生に関連することを見出した(三宅). 2.卵の前極細胞質の後極への移植では,双頭胚が得られ,前年度得られた結果と合わせて, 3種の細胞質因子モデルを提案した(岡田).また,間接飛翔筋特異的なアクチン遺伝子の1アミノ酸置換変異を作成し, P因子法で染色体に導入してその生理的効果をしらべた(堀田).動く遺伝子トランスポゾンtomについては塩基配列を決定し,挿入地点にATATの特異的塩基配列があることが分り,これを複眼形成遺伝子に挿入した(西郷). 3.遺伝子クローニングにより,トランスポゾンP因子の1部欠失したものがトランスポゼース活性の抑制タンパク質を産生していることを見出した(山崎).

また,ショウジョウバエのホメオボックス配列をプローブとして,カイコのホメオチック遺伝子をクローニングし,その塩基配列を決定し,この遺伝子の発現は胚の体節化,器官形成期,幼虫の胸節,腹節で発現することを明らかにした(鈴木).プローブDNAと試料DNAとの分子雑種作成の後,プローブに結合する二次プローブを作用させ,特異配列のDNAを感度よく検出する方法を開発した(小穴).また,卵形異常系統ではその卵構成タンパク質の翻訳活性の低下を観察した(坂口). 4.センチニクバエの生体防御タンパク質のcDNAクローンの単離に成功し,その全塩基配列を決定した(名取).カイコの培養細胞および後部絹糸腺の器官培養系への遺伝子導入を行った(前川)
相互作用を持つ無限粒子系とランダム行列

非交叉条件のもとでのN本の単純ランダムウォークは,vicious walkersとよばれる確率過程である.vicious walkersに対する中心極限定理を考えると,非交叉条件を与える時間をスケーリングに対してどの様に与えるかにより,時間的に斉次と非斉次な非衝突ブラウン運動が得られる.斉次的非衝突ブラウン運動はDyson Brownian motionと呼ばれているものであり,ブラウン運動を成分とする行列値過程の固有値と同分布であることが知られている.一方、非斉次的非衝突ブラウン運動はブラウン運動とブラウン橋を成分とする行列値過程の固有値と一致しており,Harish-Chandra公式と密接な関係があることが証明された.(Stoch.Stoch-Rep.Vol.75,Elect.Comm.Probab.Vol.8).この非衝突ブラウン運動の相関関数は,斉次的な場合は行列式で,非斉次的な場合はパフィアンで表現できる.この結果を用いて,粒子数Nを無限に大きくしていくときの相関関数の漸近挙動を調べることができ,その結果,極限で得られる無限粒子系の性質を調べることができた.(Adv.Stud.Pure Math.Vol.39).彷復過程は,二つの母数(ν,κ)をもつ拡散過程であり、とくに、ν=1/2,κ=1のときはブラウンミアンダーと呼ばれている.非衝突条件のもとでのN本の独立な彷復過程を考えると,特別な場合としてカイラル・ランダム行列やAltland-ZirnbauerのBogoliubov-de Gennes型ランダム行列の固有値分布を粒子分布として実現するなどの関係があることが示された.(Journal of Mathematical physics Vol.45)これらの非衝突彷裡過程の相関関数はパフィアンで表すことができ,粒子数を無限大にした熱力学的極限での相関関数を厳密に求め,それらが一般に分数微積分を使って表せることを発見した.極限として得られた確率過程は相互作用を無限粒子系であるが,この無限粒子系の性質についても調べた.(Probability Theory and Related Fields Vol.133)非交叉条件のもとでのN本の単純ランダムウォークは,vicious walkersとよばれる確率過程である.vicious walkersに対する中心極限定理を考えると,非交叉条件を与える時間をスケーリングに対してどの様に与えるかにより,時間的に斉次と非斉次な非衝突ブラウン運動が得られる.斉次的非衝突ブラウン運動はDyson Brownian motionと呼ばれているものであり,ブラウン運動を成分とする行列値過程の固有値と同分布であることが知られている.一方、非斉次的非衝突ブラウン運動はブラウン運動とブラウン橋を成分とする行列値過程の固有値と一致しており,Harish-Chandra公式と密接な関係があることが証明された.(Stoch.Stoch-Rep.Vol.75,Elect.Comm.Probab.Vol.8).この非衝突ブラウン運動の相関関数は,斉次的な場合は行列式で,非斉次的な場合はパフィアンで表現できる.この結果を用いて,粒子数Nを無限に大きくしていくときの相関関数の漸近挙動を調べることができ,その結果,極限で得られる無限粒子系の性質を調べることができた.(Adv.Stud.Pure Math.Vol.39).彷復過程は,二つの母数(ν,κ)をもつ拡散過程であり、とくに、ν=1/2,κ=1のときはブラウンミアンダーと呼ばれている.非衝突条件のもとでのN本の独立な彷復過程を考えると,特別な場合としてカイラル・ランダム行列やAltland-ZirnbauerのBogoliubov-de Gennes型ランダム行列の固有値分布を粒子分布として実現するなどの関係があることが示された.(Journal of Mathematical physics Vol.45)これらの非衝突彷裡過程の相関関数はパフィアンで表すことができ,粒子数を無限大にした熱力学的極限での相関関数を厳密に求め,それらが一般に分数微積分を使って表せることを発見した.極限として得られた確率過程は相互作用を無限粒子系であるが,この無限粒子系の性質についても調べた.(Probability Theory and Related Fields Vol.133)香取氏、永尾氏との共同研究により、粒子数Nを無限に大きくしていくときの漸近挙動を調べた。位置x(N)で時刻t(N)から観察した時間発展は斉次拡散過程の場合は、x(N)=0,t(N)=Nでは無限次元Dyson modelであり、X(N)がNの2/3乗、t(N)がNの3乗根では、Airy過程であることが示された。そして非斉次拡散過程の場合にも極限過程を決定することができた。この極限過程は時刻0ではGOE型確率分布であり、時刻を負の方向に小さくしていくとGUE型確率分布に転移していく興味深い無限粒子系である。(Phys.Lett.A307,Adv.Stud.Pure Math.Vol.39)。一般化されたミアンダー(generalized meander)は,二つのパラメータ(ν,κ)をもつ拡散過程であり、とくにν=1/2,κ=1のときはブラウンミアンダーと呼ばれている。香取氏との共同研究により、非交叉条件のもとでのN本の独立な一般化されたミアンダーについて調べ、ランダム行列との関係などのいくつかの結果(J.Math.Phys.に掲載)を導いた.伝染モデルは0を無人,1を健康な人,2を病気の人の3つ状態をもつ多状態無限粒子系である.

この確率モデルには病気の感染率、治癒率、死亡率などのパラメータがあり,相構造がとても複雑であることが知られているが、数学的に証明されていることは少ない.今野紀雄氏,Rinald Schinazi氏との共同研究により適当にパラメータのもとでは3つの状態が共存する相が存在することを証明した.(Markov Processes and Related Fieldsに掲載)Domany-Kinzelモデルは非吸収的な場合を含む確率モデルのクラスであり、未解決問題を多く残している対象である.このモデルに対して相対性手法は解析するために有効な手段である.Sudbury氏等との共同研究いにより相対性手法を開発し,いくつかの結果(J.Theoret.Probab.に掲載)を導いた.一般化されたミアンダー(generalized meander)は,二つのパラメータ(ν,κ)をもつ拡散過程であり、とくにν=1/2,κ=1のときはブラウンミアンダーと呼ばれている。前年度(16年度)までの研究により、非衝突条件のもとでのN本の独立な一般化されたミアンダーについて調べ、特別な場合にカイラル・ランダム行列やAltland-ZirnbauerのBogoliubov-de Gennes型ランダム行列の固有値分布を粒子分布として実現するなどのランダム行列との関係を導いた.今年度の研究では,まず非衝突ミアンダーの相関関数がパフィアンで表すことができることを示し,その表現から粒子数を無限大にした熱力学的極限での相関関数を厳密に求め,それらが一般に分数微積分を使って表せることを発見した.極限として得られた確率過程は相互作用を無限粒子系であるが,この無限粒子系の性質についても調べた.例えば,時刻を無限大にしていくと平衡状態に収束して,その平衡分布はベッセル核に対応するdeterminatal processであることを証明した.この結果は論文に纏め,現在投稿中である.また数理解析研究所講究録に部分的な結果を発表した.研究期間中(平成15年度から平成18年度)では非衝突拡散過程とランダム行列を中心に研究を行い,前半では拡散過程としてブラウン運動を,後半ではそのほかの拡散過程,特にベッセル過程と彷徨過程を対象とした研究が主なものである.彷徨過程は,二つの母数(ν,κ)をもつ拡散過程であり、とくにν=1/2,κ=1のときはブラウンミアンダーと呼ばれている。前年度までの研究により、非衝突条件のもとでのN本の独立な彷徨過程について調べ、特別な場合にカイラル・ランダム行列やAltland-ZirnbauerのBogoliubov-de Gennes型ランダム行列の固有値分布を粒子分布として実現するなどのランダム行列との関係を導いた.今年度の研究では,まず非衝突ミアンダーの相関関数がパフィアンで表すことができることを示し,その表現から粒子数を無限大にした熱力学的極限での相関関数を厳密に求め,それらが一般に分数微積分を使って表せることを発見した.極限として得られた確率過程は相互作用を無限粒子系であるが,この無限粒子系の性質についても調べた.
複合脂質膜を用いるエイズ治療に関する基礎および応用研究

(1)エイズ関連リンパ腫のモデルマウスに対するハイブリッドリポソーム(HL)の治療実験について、肝臓重量測定、HE染色および免疫染色による組織学的解析において、肝臓でのリンパ腫の顕著な増殖抑制と延命効果が明らかとなった。(Nano Bull., 1, 120105(2012))(2)エイズ治療の基礎研究として、セファランチン(SEP)のHIV侵入阻害効果およびその機構をin vitroで検討したところ、SEPが細胞膜の流動性を低下させることで、HIVのT細胞への侵入を阻害することが確認された(Bioorg. Med. Chem. Lett.,24,2115(2014))(1)リン脂質(DMPC)およびPEG系界面活性剤C12(EO)23からなるハイブリッドリポソーム(HL)を用い、マウス骨肉腫(LM8)細胞移植モデルマウスに対するHLの肺転移抑制効果について検討した。1In vitroにおいて、HLは、LM-8細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを誘導した。2HLは、浸潤および仮足の形成を有意に抑制した。3In vivoにおいて、HLは、マウス皮下でのLM8細胞の増殖を抑制し、肺への転移も抑えることを明らかにした。以上のように、HLの骨肉腫に対する治療薬としての可能性が示された。(Cancer Med., 2, 267-276(2013))(2)HLのヒト非小細胞肺がん(NSCLC)細胞に対する制がん機構について検討した。1HLは、NSCLC細胞に対して、細胞周期をG0/G1期で停止し、アポトーシスを誘導する制がん効果を明らかにした。2HLは、サイクリン依存キナーゼ阻害因子であるp21WAF1/CIP1およびp27 KIP1を誘導し、サイクリンD1およびEの発現を抑制した。3HLは、リン酸化Aktの活性を時間・濃度依存に阻害することを示した。(Carcinog. Mutagen., 5, 157-1-6(2014))(3)エイズ治療の基礎研究として、セファランチンのHIV侵入阻害効果およびその機構をin vitroで検討した。1HIV感染実験により、セファランチンのHIV侵入阻害効果が明らかになった。2蛍光偏光解消法により、セファランチンによるT細胞株に対する細胞膜流動性の硬化作用を明らかにした。これらの結果は、セファランチンが細胞膜の流動性を低下させることで、HIVのT細胞への侵入を阻害することが示された(Bioorg. Med. Chem. Lett.,24, 2115-2117 (2014))(1)エイズ関連リンパ腫のモデルマウスに対するハイブリッドリポソーム(HL)の治療実験について、肝臓重量測定、HE染色および免疫染色による組織学的解析において、肝臓でのリンパ腫の顕著な増殖抑制と延命効果が明らかとなった。(Nano Bull., 1, 120105(2012))(2)エイズ治療の基礎研究として、セファランチン(SEP)のHIV侵入阻害効果およびその機構をin vitroで検討したところ、SEPが細胞膜の流動性を低下させることで、HIVのT細胞への侵入を阻害することが確認された(Bioorg. Med. Chem. Lett.,24,2115(2014))成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)は、HTLV-I(ヒトT細胞白血病ウイルスI型)の感染が原因となるT細胞の悪性腫瘍疾患であり、HTLV-I感染者の一部がATLLを発症する。そのため、ATLLに対する安全で効果的な新しい治療薬の開発が急務となっている。リン脂質(DMPC)およびPEG系界面活性剤C12(EO)25からなるハイブリッドリポソーム(HL-25)を用い、ATLLモデルマウスに対するin vivoでのがん抑制効果について検討した。まず、ATLLモデルの作成として、T細胞、B細胞およびNK細胞の免疫機能を欠損した高度免疫不全マウス(Balb/c Rag-2/Jak3)を用い、ATLL (MT-4)細胞をマウスの脾臓に移植し、ATLLの肝転移モデルを作成した。HL-25のMT-4細胞の肝転移モデルマウスへの治療効果を検討したところ、HL-25の14日間の静脈投与後の肝臓重量は、未処理のコントロールおよびDMPC単一リポソーム投与群と比べ、有意に抑制された(p < 0.01)。さらに、肝臓の組織切片作成後のHE染色および免疫染色(CD4, CD25)においても、HL-25処理により、肝臓でのMT-4細胞増殖を顕著に抑制することが明確となった。次に、HL-25によるATLL移植マウスの延命効果について検討した。HL-25を14日間の連続投与したATLL移植モデルマウスにおいて、平均生存日数が72日であった。一方、コントロールおよびDMPC単一リポソーム群では、それぞれ、57日および56日であった。さらに、HL-25投与群の延命率は、125%であり(p<0.01)、顕著な延命効果が明らかとなった。(Nano Bulletin, 1, 120105-1-4, (2012))ハイブリッドリポソーム(HL)によるエイズ治療効果に関し、(1)HIV感染リンパ細胞におけるHIVウイルス生産および排出抑制効果が明らかになった。(2)in vitroにおいて、エイズ関連リンパ腫細胞の細胞膜をターゲットとしたアポトーシス誘導の制がん機構の詳細が明らかになってきている。(3)in vivoにおいて、エイズ関連リンパ腫モデルマウスに対する治療効果が得られてきている。

さらに、医学部(熊本大学エイズ研究センター)との活発な研究討議により、研究が進行しており、おおむね順調に進展している。がんなどの難治性疾患およびエイズなどのウイルス感染細胞は、一般的に正常細胞に比べて膜の流動性が高い。これらの流動性をターゲットとし、HLの流動性(揺らぎ)およびエイズ関連リンパ腫やエイズ感染細胞の細胞膜の流動性(揺らぎ)と、HLの治療効果に関する多くの事例を増やし、一般則として確立する予定である。詳細なメカニズムについては、エイズ感染細胞およびエイズ関連リンパ腫細胞およびHLの流動性を、様々な分析法により明らかにする事で解明が可能である。このように、エイズ感染細胞およびエイズ関連リンパ腫の細胞膜物性をターゲットとするHLの治療効果を、医学部との共同研究により進める。該当なし
液体の水および水の気液界面のパッキング・トポロジ-の時間変化

1.液体の水の分子動力学法プログラムの整備多数の分子を含む系の超高速計算のためのプログラムを整備した.水分子自身については簡単のため剛体分子の近似をした.次に分子間の相互作用については2体相互作用のみを使用した.2体相互作用はすでに熱力学量や輸送係数等をほぼ再現できることが明かとなっているカラヴェッテイ-クレメンテイのポテンシャルを採用した.これは非経験的な量子化学計算により導かれたものである.立方体的な周期境界条件を課して液体の水に対する分子動力学プログラムを作った.2.パッキング・トポロジ-解析プログラムシステムの開発微視的な量の解析を的確に行なうためのプログラムシステムを開発した.3.液体の水の分子動力学法シミュレ-ションの実行室温以下の温度を重点的に液体の水のサンプルの時系列を発生させた.4.パッキング・トポロジ-の時間変化の解析による水の動的の構造のキャラクタリゼ-ション水分子の状態を「それから出ている水素結合が時間的に変化しつつあるか変化していないか」で分類する事により,水分子の変位の大きさに際だった違いが見つかった.これは従来の水素結合毎にその寿命等を議論するものと比べ液体の動的構造を把握する上でより本質的な観点である.1.液体の水の分子動力学法プログラムの整備多数の分子を含む系の超高速計算のためのプログラムを整備した.水分子自身については簡単のため剛体分子の近似をした.次に分子間の相互作用については2体相互作用のみを使用した.2体相互作用はすでに熱力学量や輸送係数等をほぼ再現できることが明かとなっているカラヴェッテイ-クレメンテイのポテンシャルを採用した.これは非経験的な量子化学計算により導かれたものである.立方体的な周期境界条件を課して液体の水に対する分子動力学プログラムを作った.2.パッキング・トポロジ-解析プログラムシステムの開発微視的な量の解析を的確に行なうためのプログラムシステムを開発した.3.液体の水の分子動力学法シミュレ-ションの実行室温以下の温度を重点的に液体の水のサンプルの時系列を発生させた.4.パッキング・トポロジ-の時間変化の解析による水の動的の構造のキャラクタリゼ-ション水分子の状態を「それから出ている水素結合が時間的に変化しつつあるか変化していないか」で分類する事により,水分子の変位の大きさに際だった違いが見つかった.これは従来の水素結合毎にその寿命等を議論するものと比べ液体の動的構造を把握する上でより本質的な観点である.
高等植物のミトコンドリア輸送に働くタンパク質構造の解析

本年度の研究ではサツマイモのチトクロムオキシダーゼサブユニットVcおよびF_1ATPaseのεサブユニットについてGUSレポーターとの融合タンパク質をタバコで発現させ、ミトコンドリアへの輸送効率の検討を行った。サブユニットVcそしてεサブユニットは両者とも移行後のプロセシングを受けないタンパク質である。サブユニットVcについては、E47コンストラクトが高い移行能力を持つことが示されているが、それより13アミノ酸短く、α-ヘリクス領域と疎水性領域を全て含むW34コンストラクトでは移行能力が低いことが明らかとなった。このことはW34からE47までの荷電アミノ酸の領域が移行に必要であることを示している。εサブユニットは後半にに荷電アミノ酸が頻発する構造を持っている。この部分を3'側より順次欠失していったところ、この領域の1/3を保持しているL41コンストラクトまでは移行効率が高く、全く持たないN26コンストラクトでは低いという結果が得られた。このことよりεサブユニットのN26からL41の領域に移行効率を高める構造が存在することが示された。εサブユニットとサブユニットVcでの結果は類似しており、両者とも後半の荷電性領域の一部を移行に必要とすることが示された。両サブユニットが共通の機構でミトコンドリアへ輸送されているのかもしれない。今後これらの領域にに注目し、アミノ酸配列が重要なのか、あるいはアミノ酸の数が重要なのかということについてさらに詳細な解析を進めるつもりである。
磁性体中のキャリアのバイポーラ拡散を利用したスピン流発生

多数スピンのキャリアと少数スピンのキャリアのタイプが異なる物質では,温度勾配に起因する両極性拡散により発生する両者のスピン流が逆方向を向くことから,有効なスピン流の発生源となるとの我々の予測に基づき第一原理電子状態計算による物質探索と実験的な検証を行うことを目指した.電子状態計算の結果,Mn,Fe,Coを添加したGaAs,及びMnを添加したInAs/GaSb超格子も有力であることを見出した.しかし,実験的な確証を得るには至らなかった.本研究では,磁性体中のスピンの異なる電子とホールのバイポーラ拡散を利用して温度勾配によりスピン流を効率的に発生させる新しい物質群を探索し,それを実験的に検証することを目指している.初年度に引き続き多数スピンと少数スピンの輸送が,ホールとスピンの異なるキャリアによる物質群の探索を第1原理電子状態計算に基づき進めた.また,価電子上端近傍の電子状態が,十分解明されておらず,強磁性の発現機構の観点で論争が続いている(Ga,Mn)Asは,その電子構造によっては,本研究で探索している材料系の候補寺領となる可能性があることから,前年度に引き続き,実験的に熱電効果の測定を通して,電子状態の解明を行った.その結果,前者に関しては,当初候補材料と考えていた,ホイスラー合金,ハーフホイスラー合金系では,価電子帯と伝導帯のエネルギーを近づけるため原子種を系統的に変えて検討を進めた結果,バンドが交差してセミメタル化する領域で,全エネルギーが増大する傾向があることがわかり,結晶が不安定化する可能性があるという感触を得た.そこで,新たに電子とホールの伝導が空間的に分離している超格子系を新たな候補材料として提案すると共に,引き続き電子状態計算を通してこの新しい材料系に対する材料探索を行った.後者に関しては,引き続き,(Ga,Mn)Asチャネル上に設置したPtストライプ電極両端に発生するスピン・ゼーベック効果様の電圧に関する測定を進めた.その結果,これまでMn濃度が高い領域での報告では,スピン・ゼーベック効果に起因すると考えられる電圧が,50 K程度の熱伝導率が極大を示す領域で,同時に極大を示すという報告があるが,我々の測定では,試料依存が大きく,熱伝導率の増大との相関は,確認出来なかった.多数スピンのキャリアと少数スピンのキャリアのタイプが異なる物質では,温度勾配に起因する両極性拡散により発生する両者のスピン流が逆方向を向くことから,有効なスピン流の発生源となるとの我々の予測に基づき第一原理電子状態計算による物質探索と実験的な検証を行うことを目指した.電子状態計算の結果,Mn,Fe,Coを添加したGaAs,及びMnを添加したInAs/GaSb超格子も有力であることを見出した.しかし,実験的な確証を得るには至らなかった.本研究では,磁性体中の電子とホールのバイポーラ拡散を利用して温度勾配によりスピン流を効率的に発生させる新しい物質群を探索し,それを実験的に検証することを目指している.研究計画初年度に当たる本年度は,まず,ホイスラー合金系,ハーフホイスラー系,および閃亜鉛鉱型遷移金属プニクタイトを候補対象に選び,第一原理電子状態計算を用いて,構成元素を系統的に変化させて電子状態の化学種依存性を調べ,本研究の目的に適した電子系を有する物質群を発見するための,指導原理を探索した.具体的には,ホイスラー合金,ハーフホイスラー合金においてカチオン副格子の価電子数の差を系統的に変化さえた物質に対するの電子状態の系統的変化を調べたが,これまで,目的の電子状態を有する物質探索に有効な指導原理を得るに至っていない.この物質探索と並行して,スピン流発生の実験的な検証を行う準備として,助成金を利用して5Kから室温間の温度域の熱電効果を測定するための磁性体熱電効果測定用4KGM冷凍機を整備するとともに,測定法を技術を確立するため,実際に閃亜鉛鉱型遷移金属プニクタイトの一種である強磁性半導体(Ga,Mn)Asの熱電効果測定を行った.さらに,温度勾配により(Ga,Mn)As中に発生するスピン蓄積・空乏をPt電極中の逆スピンホール効果により測定する手法を用いて,スピン流を検出できることを確認するとともに,(Ga,Mn)As中のMn濃度およびホール濃度の増大に対してスピン蓄積・空乏が,増大すること,言い換えるとスピン流が増大するという結果を得た.初年度に,電子状態計算を用いて目的とする物質群探索のための指導原理を発見することを目指していたが,原子置換により予想していた電子状態変化が得られず,この観点ではいくぶん研究計画に遅れがある.しかし,並行して行った,スピン流測定のための実験系の整備は順調に進み,(Ga,Mn)Asのスピン

ホール起電力のパラメータ依存性を明らかにした点では,順調に研究が進んでいる.初年度は,第一原理状態計算を用いた物質探索の候補対象として強磁性状態を対象として目的とする電子状態を有する物質群の探索を試みたが,今後は,反強磁性体を含めて物質探索を行う.また,実験的には,候補物質群が絞られた段階で,試料を系統的に作製して,逆スピンホール効果により測定する手法を用いて,スピン流の大きさを評価して,バイポーラ拡散を利用して大きなスピン流が得られることを原理的に検証する.次年度は,候補とする物質群が絞られた段階で,電子状態を原子置換により系統的に変化させた試料を作製することを予定しており,従って,研究費は,主としてそれらの原料費としての使用を予定している,その他,必要に応じて成果発表のための旅費,論文出版にかかる経費として使用を予定である.なお,初年度に購入を予定していた「磁性体熱電効果測定用4K GM冷凍機」に関しては,H24年2月13日に納入が終わり,既に研究遂行に利用しているが,事務手続き上の遅れのため,支払いが,H24年度にずれ込んだ.このため,その支払額が,次年度使用額として残っているが,これにより実質的な研究費の使用計画の変更はない.
文系学部における持続発展教育型化学教育コンテンツの開発と教育実践的研究

大学初年次における文系学生を対象とした持続発展教育(ESD)型化学教育のための教材開発を目的として,素材探査のための基礎的研究を行った。基礎的研究を基盤として教材を開発し,大学における試行を通じてその実用性を評価した。また,本研究で検討・開発した教材を用いて構成したいくつかのモデルプログラムを開発した。少人数を対象としたセミナー形式の講義を利用した教育実践的研究を通じてモデルプログラムの充実を図り, ESD型化学教育の実践を支援するための教材資産と実践事例を構築した。(1)文系学生を対象とした持続可能な開発のための教育(ESD)における化学教育カリキュラムの検討従来の大学基礎化学教育における化学の学問体系及び文系学部における化学教育体系の比較検討と諸外国の文系学生を対象とした教養科目及び化学教育(特に,環境教育,グリーンケミストリー教育)についての資料分析をもとにして,文系学生を対象としたESD化学教育における教育項目を検討した。また,持続可能な開発に関する取り組みにおける目標の一つである「持続可能な開発を目指す社会における科学技術リテラシーの育成」をESDにおける化学教育カリキュラムの目標として設定した。これらをESDにおける化学カリキュラム案として提案し,本学において教育実践的研究を行った。(2)大学教養科目における持続発展教育型化学教育のための実験教材の開発と教育実践的研究本学開設授業科目のうち,平成21年度「少人数セミナー」(前期,後期)を教育実践的研究のための授業時間として設定し,ESDにおける化学教育カリキュラム案をもとにして,授業内容と構成について検討した。各授業時に学生実験として用いる実験教材の開発に取り組み,導電性高分子の合成実験について新規実験教材を開発するとともに,電子レンジを用いた加熱実験の実践方法についても検討した。授業実践は,実験と講義及び学生相互のディスカッションを織り交ぜた参加型の授業展開で行った。受講学生のレポート及びアンケートをもとにして,大学基礎化学教育及び文系学部の教養科目にESDを導入したことによる効果について分析評価を行った。(2)大学教養科目における持続発展教育型化学教育のための実験教材の開発と教育実践的研究本学開設授業科目のうち,平成22年度「少人数セミナー」(後期)を教育実践的研究のための授業時間として設定し,ESDにおける化学教育カリキュラム案をもとにして,授業内容と構成について検討した。各授業時に学生実験として用いる実験教材の開発に取り組み,生分解性プラスチックの分解反応実験について新規実験教材を開発するとともに,電子レンジを用いた加熱実験の実践方法についても検討した。授業実践は,水,高分子,エネルギー,医薬品といった各テーマを設定し,実験と講義及び学生相互のディスカッションを織り交ぜた参加型の授業展開で行った。1)文系学生を対象とした持続可能な開発のための教育(ESD)における化学教育カリキュラムの開発従来の大学基礎化学教育における化学の学問体系及び文系学部における化学教育体系の比較検討と諸外国の文系学生を対象とした教養科目及研化学教育(特に,環境教育,グリーンケミストリー教育)についての資料分析をもとにして,文系学生を対象としたESD化学教育における教育項目および能動的な学習方法を取り入れた学習形態を検討した。また,持続可能な開発に関する取り組みにおける目標の一つである「持続可能な開発を目指す社会における科学技術リテラシーの育成」をESDにおける化学教育カリキュラムの目標として設定し,科学リテラシーの基盤と考えられる科学的知識,態度,思考,技能を評価するうえでのルーブリックについて検討した。また,これらを大学初年次教育で推進すべきESDにおけるモデルプログラムとして提案し,本学において教育実践的研究を行った。(2)大学教養科目における持続発展教育型化学教育のための実験教材の開発と教育実践的研究平成22年度に引き続き,本学開設授業科目のうち,平成23年度「少人数セミナー」(後期)を教育実践的研究のための授業時間として設定し,(1)で検討したモデルプログラムをもとにして,授業内容と構成について検討した。また,新たに自然科学における諸分野の学習内容と本申請課題で検討した化学教育コンテンツを取り扱う分野統合型の講義科目を開講し,自然科学全般を取り扱う講義科目におけるESD教育の可能性を検討した。本年度は,実習を受講学生のレポート及びアンケートをもとにして,大学基礎化学教育及び文系学部の教養科目にESDを導入したことによる効果について分析評価を行い,モデルプログラムを通じた学習が文系学生の科学リテラシーを育成するうえで有用であることを明らかにした。
両生類の性腺分化を支配する複数の遺伝子解析

哺乳類の生殖腺形成を支配するSF-1/Ad4BP遺伝子のcDNA(2.1kb)と転写調節領域(4.6kb)を哺乳類以外の脊椎動物(ツチガエル)から初めて単離した。両生類SF-1/Ad4BPは4 6 8のアミノ酸からなり、牛との相同性は62%であった。ツチガエルの成体組織では精巣、脳、脾臓及び副腎で発現していた。しかし、卵巣では発現していなかった。転写調節領域の塩基配列は、両生類と哺乳類では著しく異なっており、同じ遺伝子でも動物によって転写調節因子が異なる可能性があることが分かった。in situハイブリダイゼーション法によって、精巣のセルトリ細胞で発現することも見出した。次に、SF-1/Ad4BPとアミノ酸配列の類似領域があるFTZ-F1はショウジョウバエの体節形成に必須なFTZ(fushi tarazu)遺伝子の転写調節因子であることが知られているが、両生類(ツチガエル)からFTZ-F1 cDNA(2.1kb)を単離した。この遺伝子の構造解析を世界で初めて行い、FTZ-Fは少なくとも8つのエクソンから成ること、ひとつの遺伝子から2種のFTZ-F1mRNA(α、β)が形成されて異なる2種の蛋白が合成されること、タイプαは変態後の精巣で極めて強い発現を示すことを見出した。in situハイブリダイゼーション法とFTZ-F1ペプチド抗体を用いた組織免疫染色体法によってFTZ-F1は生殖細胞の初期分化に何らかの役割をもつことも見出した。更に、哺乳類の生殖腺形成に必要なSox9cDNAを両生類から初めて単離した。脊椎動物のSox9には2つのアイソフォーム(α、β)があることを世界で初めて見出した。Sox9α、βは482或いは265のアミノ酸からなり、いずれも発生初期(st.12)から発現するが、哺乳類及び鳥類のように生殖腺分化時には雄特異的に発現せず、雌雄いずれにも発現していた。現在、転写調節領域(20kb)を単離し、その塩基配列を解析中である。ヒト性決定遺伝子(SRY)が単離されて以来、脊椎動物の性決定及び性腺分化に関わるいくつかの遺伝子が報告されている。その中でAd4BP遺伝子は生殖腺分化に非常に重要な遺伝子であることが判明している。しかし、Ad4BP遺伝子が単離されたのは哺乳類だけでそれ以外の脊椎動物にこの遺伝子が存在するかどうか不明であった。本研究で哺乳類以外の脊椎動物では初めて両生類(ツチガエル)Ad4BP遺伝子をクローニングし、その塩基配列を決定した。Ad4BPcDNAは686のアミノ酸からなる蛋白質をコードしており、ウシAd4BPcDNAとアミノ酸レベルで68%の相同性があった。ノーザン解析およびサザン解析によって、この遺伝子は、カエルの成体組織では精巣だけで発現していること、オタマジャクシ幼生期(St.IXXII)で発現が強まること、性腺の末分化期(St.IVV)に雄性ホルモン(テストステロン)を投与すると発現が抑制されることなどが分かった。さらに、Ad4BP遺伝子の5'側非翻訳領域(5'-UTR;2kb)をゲノムDNAから単離し塩基配列を決定した。このDNA断片には第一および第二エクソンが存在し、哺乳類の5'-UTRの配列とは著しく異なることが分かった。更に、両生類の性腺分化に関連する遺伝子としてFTZ-F1cDNA(2141bp、501アミノ酸)をクローニングした。

この遺伝子はAd4BPcDNAとアミノ酸レベルで67%の相同性を示し8つのエキソンから成ること、FTZ-F1遺伝子の5'-UTRの塩基配列(3.5kb)は、Ad4BPのそれと全く異なること、slternative splicingによって長短2つのタイプが存在すること、これら2つの蛋白の発現時期が異なること、また、雄性ホルモン投与で発現が強まることも分かった。SF-1/Ad4BPは哺乳類の生殖腺形成を支配する遺伝子として知られているが、SF-1/Ad4BPcDNA(2.1kb)と転写調節領域のDNA断片(4.6kb)を哺乳類以外の脊椎動物(ツチガエル)から初めて単離した。SF-1/Ad4BPcDNAの翻訳領域は468のアミノ酸をコードしており、牛SF-1/Ad4BPとの相同性はアミノ酸レベルで62%であった。ツチガエルの成体組織におけるこの遺伝子の発現をノーザン解析によって検討したところ、精巣でのみ発現していた。RT-PCR法では精巣、脳、脾臓及び副腎で発現がみられたが、卵巣では発現していなかった。この遺伝子の5'上流側転写調節領域(4.6kb)を単離してその構造を解析したところ、両生類と哺乳類のSF-1/Ad4BPの転写調節領域の塩基配列は著しく異なっており、両生類と哺乳類では転写調節因子が異なる可能性がある。また、in situハイブリダイゼーション法によって、性腺形成の初期に発現すること、また未発達の精巣で強く発現し卵巣では発現が極めて弱いことも見出した。さらに、SF-1/Ad4BPと構造が類似しているFTZ-F1はショウジョウバエの体節形成に必須なFTZ(fushi tarazu)の転写調節因子であることが知られているが、脊椎動物におけるFTZ-F1の役割を解明するため、FTZ-F1cDNA(2.1kb)を両生類(ツチガエル)から単離した。遺伝子の構造解析によって、FTZ-Fは少なくとも8つのエクソンから成ること、スプライシングによって2つのタイプのFTZ-F1mRNAが形成されて大小2つの蛋白が合成されること、大きい蛋白は変態後の精巣で極めて強い発現を示すことを見出した。さらに、in situハイブリダイゼーション法とFTZ-F1ペプチド抗体を用いた組織免疫染色法によってFTZ-F1が初期精細胞と卵細胞に発現することを見出した。哺乳類の生殖腺形成を支配するSF-1/Ad4BP遺伝子のcDNA(2.1kb)と転写調節領域(4.6kb)を哺乳類以外の脊椎動物(ツチガエル)から初めて単離した。両生類SF-1/Ad4BPは468のアミノ酸からなり、牛との相同性は62%であった。ツチガエルの成体組織では精巣、脳、脾臓及び副腎で発現していた。しかし、卵巣では発現していなかった。転写調節因子の塩基配列は、両生類と哺乳類では著しく異なっており、同じ遺伝子でも動物によって転写調節領域が異なる可能性があることが分かった。in situハイブリダイゼーション法によって、精巣のセルトリ細胞で発現することも見出した。次に、SF-1/Ad4BPとアミノ酸配列の類似領域があるFTZ-F1はショウジョウバエの体節形成に必須なFTZ(fushi tarazu)遺伝子の転写調節因子であることが知られているが、両生類(ツチガエル)からFTZ-F1 cDNA(2.1kb)を単離した。
Fischer-Tropsch 反応におけるアルカリ添加物の理論的研究

a)に関連して:Cu_3、Cu_4の状態密度は固体のそれに類似している。CunNa系にはエネルギー的に隣接した2個の安定状態がある。ひとつは電荷移動化合物といえるもので、NaからCu_2、Cu_3、Cu_4に0.2ー0.3個の電子が流れこむ。他のひとつは非電荷移動化合物でNaはほぼNa原子の基底状態、Cu_2、Cu_3、Cu_4もほとんどその電子状態を変えないといった吸着状態である。電荷移動型化合物の方が非電荷移動化合物より安定である。詳細は文献1参照c)に関連して:この中で完成した仕事はCunCOのみである。COがCunに吸着する際にはCOのCに局在化したσ電子が吸着点のCu上にある4S的電子を押しのけイオン核と直接相互作用することにより安定化する事を見い出した。固体に吸着したCOの励起スペクトルとCu_4、Cu_5COの励起エネルギーとの対応関係は良い。文献4、5参照。その他関連した仕事としては文献6、7、8を参照a)に関連して:Cu_3、Cu_4の状態密度は固体のそれに類似している。文献4、5参照。その他関連した仕事としては文献6、7、8を参照61年度の研究計画に従い、Na原子をCu,【Cu_2】,【Cu_3】,【Cu_4】,に近づけ固体にNa原子が近づく場合のシュミレーターとした。計算方法は主にSCF法を用い、得られた平衡点で、配置盟間相互作用法の計算を行い、SCF法で得られた電荷の動きが正しいか、否かをためした。NaCuを除き、Na【Cu_2】,Na【Cu_3】,Na【Cu_4】全てで、Naの3s電子は、Cuクラスターの空軌道,又は部分的にCuクラスターの4s電子が入っている開殻軌道へと流れこんだ。流れこみの過程をNa【Cu_3】を例にとり示す。核間距離が充分に離れている時Naの3s電子は3s軌道に、【Cu_3】の3個の4s電子の内2個は【Cu_3】の結合軌道に、1個は反結合軌道に存在する。両者の距離が6.5a.u位になった時Naの3s電子が【Cu_2】内の反結合軌道に流れこみ、その内の一部(0.2個)がNaの3Ρπ軌道を通じて還流される。それでもNaは+0.84に帯電しており、Cu内の結合的3s軌道よりおよそ0.5個の原子を奪い安定化する。この時Naの3s,3ΡΖ軌道がこの還流に寄与する。結局、Naから【Cu_3】へは0.3個の電子が流れこんだ事になる。以上の結果はSCF計算に基づく解析であるが、配置間相互作用の結果も同じであった。【Cu_2】,【Cu_4】へNaを吸着させた時のNaからの電荷の流入は各々0.3、0.2であり、固体においても0.10.2個程度の電荷がNaから金属銅へ移ると期待される。又電荷移動のメカニズムも上述のような過程を踏むのであろう。NaCu,Na【Cu_2】,Na【Cu_3】,Na【Cu_4】の結合エネルギーから、Naの金属銅上への初期吸着エネルギーが、外挿法により算出されたが52Kcal/molであった。実験値はないが、Na-Ag(110),Na-Ag(111)の値が各々47,55Kcal/molである事から見ると妥当な値であろう。又吸着系のイオン化エネルギーはCun系のそれに比較して0.6-1.5e【V】程度低く、仕事関数がNaの吸着と共に低下するという実験結果と良い対応をなす。なお科研費の一部を使い、STFを用いたCueの計算を行ったので了承されたい。a)CunーNa系で得られた新たな知見62年度当初の計画にはなかったのだが,LindgrenとWallenの実験したNaを銅表面に吸着させた時のElectron Energy Loss Spectra(EELS)の結果に引かれ,これの理論的解析を試みた.彼等はNaを吸着させた時,ごく吸着率の低いところ(θ=0.015)ではEELSのPeaK値は3.2eV,吸着率を上げるとそれは2.3eVに移行する事を示した.

理論計算の結果,このEELSは,Naの3S,3Pから主に構成されている空軌道に金属銅の4S電子が励起するか,あるいは3d電子が励起すると結論した.又吸着率が高くなるに連れて励起エネルギーが減少するのは,Naの電子が金属に流れこみ,金属の4S,3d準位が不安定化するためと結論した.なおここでの理論計算にはモデル系としてNaーCu_3をとり,dーd間,Sーd間,SーS間の電子相関を考慮した配置間相互作用計算をしており,dーd電子間の電子相関が重要である事が見いだされた.EELSに関して出された上記の結論は最近出版されたArga,Tochihara,MarataのKの銅上への吸着とも良い対応をしている.b)Cu_nーNa_2系で得られた新たな知見Cu_7ーNa_2のSCF計算を行なったが,非常に多くのエネルギー的に近接した状態が存在するのを見い出した.きちんとした結論をだすには配置間相互作用計算が必要となる.しかし配置間相互作用計算を行なうにはCu_7ーNa_2は余りに大きすぎるので,Cu_4ーNa_2系をとり上げ,Cu_7上で2個のNa原子は,Na_2として吸着しているのか,あるいは2個のNa原子として吸着しているのかを調べる手はじめとしている.今年度の研究課題としては、1)Cu_7上へのNa_2の吸着、2)Cun(n=15)上へのCOの吸着、3)Cu_7上へのNaとCOの共吸着の3テーマだったが研究が進捗したのは2)、及びCuとCH_2の相互作用についてであった。Cun上へのCOの吸着では以下に示す様々の計状をしたCuクラスターへの吸着が議論された。黒丸はCu原子を数値は安定化エネルギーを表わす。a)、b)、c)、d)では表面原子が1、2、3個と増やした値を持ち事実上このようなクラスターへの吸着はありえないと結論される。ところがa)→a)^1、c→c)^1の様に第2層を付け加えると安定化エネルギーは大きな変化をなしいずれも正の値を持つにいたる。a)a)での安定化エネルギーは0.45eV-0.62eVに達しCu金属上へのCo吸着実験(0.52-0.61eV)と良い一致を示している。CoのCun上への吸着ではCOのしに局在化しているσ電子が4S的荷電雲を押しのけイオン核と直接相互作用する事によりエネルギー的に安定化する。表面にCuが一層しか無い時には4S荷電子雲が適切に排除されないが故に安定化エネルギーは小さくなると解釈される。又、微粒子系の励起エネルギーとCO/Cu金属の励起スペクトルが比較されたが満足のいくものであった。CuCH_2系については次ページの文献2を参照されたい。
新しい複合機能材料・磁気形状記憶合金の開発

Fe-Mn系の形状記憶合金を、空気中で熱処理し、表面を強磁性のマグネタイトFe_3O_4で置換し、内部の、熱処理に影響されない形状記憶層と併せて、磁性、形状記憶双方を持つ、複合材料・磁気形状記憶合金を発明した。この材料をシート、リボン、ワイヤ、リングのそれぞれの形態で熱処理条件を変えて、それらの磁性と形状記憶効果を測定、観察、考察し、その結果を内外の学会で計、18件発表した。内、出版予定も含めて、雑誌4件、特許1件を含む。これらの研究の結果、それぞれの試料の形態が異なると、表面の酸化鉄層の形成、磁化への寄与も異なることが明らかになった。また従来、問題となっていたFe-Mn系の材料が、冷間加工により薄板化を図ろうとすると、加工性が悪くなり、形状記憶効果が劣化する点が薄板化することで解決された。また、熱処理条件(温度、時間)で形状記憶効果の大きさを変え得ることから、長さ方向にその大きさの異なる傾斜型形状記憶材料を考案し、発表し、特許申請中である。一連の研究の結果、次のステップとして、酸化熱処理によらず、すなわち酸化鉄ではない成分で磁性、形状記憶を併せ持つ複合機能材料を考案中である。これは鉄系の形状記憶合金がもともと磁性材料を構成する成分元素を多く含むことから実現する可能性が高い。また、キュリー点が100°C付近の磁気形状記憶合金の開発を図り、温度により、磁気と形状記憶効果それぞれの変態点を持つ複合材料を実現させたい。Fe-Mn系の市販の形状記憶合金を入手し、空気中で熱処理をすることにより、表面を強磁性のマグネタイトFe3O4で置換し、内部の、熱処理に影響されない形状記憶層と合わせて、磁性形状記憶双方を持つ複合材料を考案した。この材料をシート、シボン、ワイヤ、リングのそれぞれの形態で熱処理条件を変えて、磁性を形状記憶効果の変化を測定し考察し、結果をいくつかの論文で発表した。またリボン試料については成分比を変えた自作のものについても調べた。リボンのFe-Mn-Si-Cr合金は熱弾性型のマルテンサイトを持つ形状記憶合金であるが他はすべて応力構造型のマルテンサイトを持つそれであることがわかった。また、どの試料も熱処理で時間を長く、または処理温度を高くすれば磁化の強さと形状記憶効果の大きさは互いに打ち消し合う傾向があることがわかった。また、形状回復の温度が一般に知られるNi-Ti合金よりも高く、形状回復を拘束することで、加熱温度上昇に見られる電気抵抗の負性効果から、新たな応用分野を生ずる気配がある。製造方法がユニークなので特許を取得した。Fe-Mn系の形状記憶合金を、空気中で熱処理し、表面を強磁性のマグネタイトFe_3O_4で置換し、内部の熱処理に影響されない形状記憶層と合わせて、磁性、形状記憶双方を持つ複合材料・磁気形状記憶合金を発明した.この材料をシート、リボン、ワイヤ、リングのそれぞれの形態で熱処理条件を変えて、それらの磁性と形状記憶効果を測定、観察、考察し、その結果を内外の学会で計18件発表した.内、出版予定を含めて、雑誌4件、特許1件を含む.これらの研究の結果、従来、問題となっていたFe-Mn系の材料が、冷間加工により薄板化を図ろうとすると、加工性が悪くなり、形状記憶効果が劣化する点を薄帯化することで解決された.また、熱処理条件(温度、時間)で形状記憶効果の大きさを変え得ることから長さ方向にその大きさの異る傾斜型形状記憶材料を考慮し、発表し、特許出願中である.
大テロル期ソ連における農村の政治過程ー1936〜37年の農業不振をめぐって

1936年農業の凶作を承けて、ソ連共産党中央は37年の春播きカンパニアに並々ならぬ決意で臨んだ。エヴドキ-モフら、アゾフ=黒海地方の新指導部にとっても、旧指導部失脚の一因が前年の農業カンパニアの失敗にあった以上、その成功は自らの地位の保全に関わる第一義的課題であった。彼らは弱体なソヴエト機構、農業機関の頭越しに、このカンパニアを直接掌握し指導した。かかる状況はアゾフ=黒海地方に留まらず、36年農業生産に失敗し、農業の指導的活動家が追放されて一連の地方・州に共通してみられた特徴であった。同時に37年の春播きは、大テロルの新たな段階を画した党中央委員会2ー3月総会(1937年)の直後という異様な雰囲気を背景にして実施された。地方の指導部と活動家にとって、「人民の敵」を積極的に摘発することが自らの「階級的警戒心」を示す証となった。他のあらゆる活動分野と同様、播種カンパニアにおいても様々な欠陥が「人民の敵」の仕業とされた。しかも播種が収穫の成否を左右する重大な課題であるだけに、テロルによる制裁と威嚇が果たす役割は高まらざるをえなかった。春播きカンパニアを通じて、多くの下級活動家のみならず、地方・州レヴェルの指導的活動家もまた「人民の敵」として摘発、追放された。党中央委員会2ー3月総会と大テロルの全面的展開に至る背景には、工鉱業分野でのケメロヴォ裁判(36年)やピャタコフ裁判など、様々な要因が存在する。しかし上述の検討から、大テロルが農村の末端にまで浸透し、さらに地方指導部をも襲うに至った一つの要因に、37年春播きカンパニアがあったことを結論してよい。36主の凶作を引きがねとした地方党組織と農村への政治的抑圧は、37年春から夏にかけて一層苛酷な様相を帯びることとなった。1936年のソ連農業は深刻な旱魃の影響を受け、全国的に凶作となった。その結果、穀物調達は難航し、いくつかの地方を除けば失敗に終わった。アゾフ=黒海地方は調達課題を達成したものの、春播き予定地の秋耕と防風林植林事業で失敗し、中央から強い叱責を受けたまま36年を終えた。37年初頭、地方第一書記シェボルダ-エフが突如解任され、その後、指導部は全面的に更迭される。旧指導部に対する責任追及は農業に関連してなされた。シェボルダ-エフらは党中央の警告にもかかわらず、北部=ドン管区での単位収量向上を果たせなかった。同管区はそれへの制裁措置として廃止された。さらに植林の実施方法も非難の的となった。旧指導部が過大なノルマを各地区に課したため、地区によっては、牧草地などを植林用地として提供せねばならなくなった。その結果、家畜用の飼料生産が困難な事態に陥ることとなったのである。以上の検討から以下の結論を暫定的ではあるが、導き出すことができる。第一に、37年の大テロルの高潮はアゾフ=黒海地方のみならず、36年農業で失敗した各地方に及んだが、その重要な標的の一つは農業指導者であった。37年大テロルは、前年の農業カンパニアの失敗に対するスタ-リン指導部の報復、制裁措置であったと考えられる。第二はスタ-リン体制のもとでの農村支配の方式についてである。37年、アゾフ=黒海地方をはじめ、36年農業に関連して厳しい叱責を受けた一連の地方が分割された。北部=ドン管区の廃止をはじめ、地方の分割などの行政区画の再編は、中央が農村に対する政治的掌握力を強めることを企図した措置であり、スタ-リン体制の危機管理策の一つの柱をなすと考えてよいであろう。

党中央委員会2ー3月総会と大テロルの全面的展開に至る背景には、工鉱業分野でのケメロヴォ裁判(36年)やピャタコフ裁判など、様々な要因が存在する。しかし上述の検討から、大テロルが農村の末端にまで浸透し、さらに地方指導部をも襲うに至った一つの要因に、37年春播きカンパニアがあったことを結論してよい。36主の凶作を引きがねとした地方党組織と農村への政治的抑圧は、37年春から夏にかけて一層苛酷な様相を帯びることとなった。