hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい架橋法による新規な三次元網目構造を持つ高分子ゲルの創製とその性質の解明

二段階調製法によって得られたこれらの高分子ゲルは、対応するモノマー組成比の共重合ゲルよりも、温度変化に対して高速に応答することが明らかとなった。本研究の目的は、従来の調製法では得られなかった構造を持つ高分子ゲルの新規な調製法を構築し、得られた新しい構造を持つ高分子ゲルの性質を明らかにすることである。新規な調製法とは、従来のジビニル化合物を用いるゲル化(「ジビニル架橋法」)とは異なり、第一段階で架橋点となる反応性側鎖を持つ線状高分子を合成し、第二段階で架橋を行い、三次元網目を得る方法である(「二段階調製法(後架橋法)」)。高分子ゲルを合成するモノマーとしてアクリルアミド誘導体、反応性側鎖を持つモノマーとしてアクリロイルオキシ-N-サクシンイミドを用いて実験を行い、次のことが明らかとなった。1反応性側鎖を持つ線状高分子をエチレンジアミンで架橋反応を行いゲル化する時に用いる溶媒の極性が高いほど、ゲル化に要する時間が長くなるが、得られたいずれの高分子ゲルも同様の膨潤挙動を示し、ゲル化溶媒の違いに関わらず、同様の三次元網目が形成されることが明らかとなった。2いずれも反応性側鎖を持つ、水溶性のジメチルアクリルアミドポリマー(A)、水不溶性のブチルアクリルアミドポリマー(B)、感温性のイソプロピルアクリルアミドポリマー(C)を組み合わせて後架橋法により得られる高分子ゲルは、共重合法で得られる対応するモノマー組成の高分子ゲルと全く異なった膨潤挙動を示すことが明らかとなった。3架橋剤として用いる多価アミンと官能基を持つモノアミン化合物を一緒に用いると、高分子ゲル網目鎖の架橋密度を制御できること、また、三次元網目鎖に官能基を導入可能なことが明らかとなった。4(A)と(B)を組み合わせ後架橋法で得られる高分子ゲルは、共重合法によって得られた高分子ゲルよりも、温度変化に対して高速に応答することが判明し、アクチュエーターとして機能することが明らかとなった。新規な三次元網目構造を持つ高分子ゲルを得るために、新しい架橋法を開発した。更に、得られた新規な構造を持つゲルの性質を解明した。新しい架橋法とは、まず、架橋点となる反応性側鎖を持つ線状高分子を合成、次に、その反応性側鎖を利用し架橋してゲルを得る方法である。得られた新規な構造を持つゲルは、三次元網目鎖の連鎖分布等において、従来のジビニル化合物共存下共重合法で得られたゲルと比べて構造的に全く異なった。また、その性質においても、1架橋反応時の溶媒効果、2膨潤度の温度依存性、3架橋密度の制御性や官能基導入の容易性、4温度変化による膨潤度の変化速度などの点で従来にない特徴を有することが判明した。高分子ゲルの調製法として新規に提案した「二段階調製法」の架橋法である活性エステル化法は、応用展開が広いことがわかり、高分子ゲルの架橋密度の調整、高分子ゲルの膨潤度制御、高分子ゲルへの官能基の導入などが可能であることがわかり、当初想定した以上の展開をしている。高分子科学高分子ゲルの二段階調製法の特徴を生かして、次の点について検討を進めるとともに、国内外で発表する。(1)高分子ゲルの均一網目構築と高強度化(2)高分子ゲルの高速応答化(3)高分子ゲルの力取り出しの可能性(4)国内外での研究発表当初予定していた分子認識に代わって、二段階調製法で得られた高分子ゲルの応答速度への影響、および、SMC研究を優先して進めているので、全体の進捗はおおむね順調と考える。
豪雪・過疎地における老人自殺予防に関する研究

高齢化社会のモデルとして豪雪・過疎地である中郷村を選び、松之山町で成功した自殺予防介入方法を異なる地域で用いることによって、有効な自殺予防介入を検証した。平成13年(平成12年度)から3回にわたって、対象者である60歳以上の中郷村村民全員(16841688人)に新潟大学方式自己記入式うつ病尺度(SDS)を配布し、SDSを回収した。回収されたSDS点数をもとに、うつ状態や自殺の危険性を評価するためにDCRによる診断面接を行なった。2年目からは積極的な介入を行なうため、自責感、焦躁感、希死念慮の有無が自殺の危険性と関連している質問項目として5つを選び、診察対象者を絞り込んだ。対象者を精神科医師が診断面接し、うつ状態や自殺の危険性を評価し、自殺予防介入方法としてその妥当性を検討した。また啓蒙活動としてうつ病について講演をおこなった。平成12年度14年度の3年間で8名が自殺したが、7名のSDS点数は60点未満であり、診断対象から外れていた。また1名は絞込み項目で点数が低いことから診察対象から除外された。そのためSDSの総得点、絞り込むための項日は自殺既遂者を特徴づけるものとはいえなかった。しかし自殺既遂者によるアンケート結果から、自分が社会や家族にとって必要とされるか、仕事を気楽にできるか、充実した人生であるか、頭はすっきりしているか、息苦しいか、動悸がないか、などへの回答が自殺既遂者と非既遂者で異なる傾向があった。現時点まで介入前後における中郷村の自殺率の変化は認められない。啓蒙活動の継続や地元スタッフ参加協力による共同活動を通して、地域における自殺予防介入の重要性とその必要性についてある程度の理解が得られた。しかしうつ病の早期発見、早期治療から自殺を予防していくためには今回用いた手法の限界、絞込みや訪問診察などの介入方法、評価方法に改善すべき点があると考えられた。平成12年度は,対象となる予定の新潟県北魚沼郡守門村が,自治体の都合により協力を辞退した。このため新潟県内の豪雪・過疎地の中で老人自殺率が高い地域から新たに対象を選定し,いくつかの自治体に研究の協力を申し出たところ,中頚城郡中郷村の協力が得られることになった。中郷村は平成12年7月1日の老人(60歳以上)の人口は1684人である。平成元年から平成11年の全自殺者数は31名,その内60歳以上の自殺者数は23名(71.9%)である。11年間の老人(60歳以上)自殺率は124.2人(人口10万対)人であり,平成11年の全国および新潟県における65歳以上の自殺率がそれぞれ39.4,66.4(人口10万対)と比較して,老人自殺率が高い地域である。まず村の行政に働きかけ"中郷村こころの健康づくり推進協議会"を設置した。これは村の開業医,民生委員協議会会長および副会長,老人クラブ連合会長,社会福祉協議会副会長,上越保健所職員,上越地域福祉センター職員,村の行政職員(課長,参事,班長,保健婦,福祉担当,在宅介護センター職員),および研究代表者である新潟大学医学部精神医学教室の高橋邦明医師から構成される。この協議会において中郷村の老人自殺予防活動について協議し,計画を立て,実行した。

具体的には,対象者である60歳以上の村民全員に対し,新潟大学方式自己記入式うつ病尺度(Self-rating Depression Scale;SDS)を配布し,協議会のメンバーが研究の目的を説明し,同意を得たSDSを回収した。対象者は1684名であったが,同意を得られた1623名に配布し,1511名の回答を得た。回収率は93.1%であった。1511人のSDSは研究代表者らによって集計,分析され(Max98,Min28,Average49.0,STD9.5),うつ病の可能性があるSDS得点60点以上の老人216名(14.3%)全員を精神科医師が診察し,研究用診断基準(Research Diagnostic Criteria)を用いて診断される。現在184名の診断面接が成されたが,自宅を訪問して診断する必要のある対象者があり,まだ32名の訪問診察が残っているので,RDC診断によるうつ病の有病率は次年度の報告となる。平成12年度はうつ病の可能性があるSDS得点60点以上の老人216名全員の診断面接を予定したが,最終的に同意を得られ,診察できたのは119人であった。その中でうつ病と診断されたのは34名(28.6%)であった。さらに6名は6ヵ月後の再評価が必要とされた。平成13年は1)村民の啓蒙活動,2)H12年度の訪問で自殺の危険があると判断された老人の追跡ケア,3)自殺老人のSDS,背景の分析,4)新潟新潟大学式SDS調査,5)訪問診断面接を行った。1)研究代表者が3集落にて「老人のうつ病の特徴と自殺予防」について講演し啓蒙活動をした。2)6名の訪問,DCR診断,再評価を行った。3名は治療や状況の変化によりうつ病は寛解しており自殺の危険性は消腿していたが,3名は引き続き観察が必要と判断された。3)この1年で5名の老人が自殺したが,5名の平成12年度のSDSはそれぞれ48, 58, 57, 35, 56点であり,すべて訪問対象から外れた老人が急激に自殺念慮が強まり自殺死亡したことがわかった。4)本年度の対象者は1684名であったが,同意を得られた1634名に配布し,1487名の回答を得た。回収率は94.1%であった。1487人のSDSは研究代表者らによって集計,分析された(Max 92, Min 28,Average 48.1, STD 9.1)。うつ病の可能性があるSDS得点60点以上の老人163名(11.0%)のなかで,SDS項目の自責感,不安・焦燥感の得点が11点以上である93名を訪問,診断面接の対象とした。5)診断面接の同意を得られた53名の老人宅を訪問し診断面接を行った。53名のDCR診断にて,うつ病は12名(22.6%)と高率に発見され,追跡ケアの対象となった。研究2年目では(1)地元スタッフとの連携が密になった,(2)啓蒙活動が開始された,(3)訪問・診断面接がスムーズに行われた,という点が進歩した。しかし,(4)診断面接を断られるケースが増えた,(5)急激に自殺念慮が出現した時にその変化に周囲が気づかず自殺死亡に至った点が,欠点として浮かび上がった。この研究自体が地方自治体や村民への啓蒙活動でもあるが,まだ啓蒙の不十分さを痛感し,啓蒙の対象として老人を介護する立場の人など,老人に直接関わる人に重点を置いて,うつ状態の兆候や,自殺念慮の兆候に気づくことができること,気づいたら村の精神保健スタッフに知らせること,そしてそれを治療に結び付けてゆくというシステムを作る必要があると考えられた。
探索アルゴリズムの局面表技法とその応用

巨大な探索空間をもつ人工知能的応用問題に対して、高性能ハードウェアを生かした探索アルゴリズムの研究は非常に進歩してきた。そのプログラムの基礎技術の一つに局面表技法がある。本研究の目的は、この局面表技法を中心にして、高能率で一般的な新しいデータ構造と探索法を開発し、理論解析と応用例によって新しい技法を評価するとともに、未解決問題の解決を試みるものである。本研究で取り上げた応用問題は、ゲームHexの必勝手順の探索、数理パズル問題の自動生成、画像の探索収集などである。本研究の最大の成果として、Hexにおける必勝手順を構成する課題に対して、ユニオン連結という概念を導入した。この概念に基づく局面表技法を応用することによって、8×8の盤の具体的な必勝手順をはじめて構成した。この結果は、van den Herik (2002)があげたゲーム研究の大きい未解決問題を解決した。その後その概念を一般化し精密化した新しい技法を考案し、さらに進んだ結果を発表した(GPWワークショップ,2006)。また、D.E.Knuth (2000)のDancing Linksと筆者(1996)のランダム簡約法に局面表技法を組み合わせたアルゴリズムを開発し実現することによって、Number Placeの最少ヒント数問題の組織的探索、協力詰将棋問題の自動生成を行った。またPCクラスタによる並列分散計算により画像の探索収集を行った。巨大な探索空間をもつ人工知能的応用問題に対して,並列計算をふくむ高性能ハードウェアを生かした探索アルゴリズムの研究は非常に進歩し,従来解けなかった問題が解けるようになった.その基礎技術の一つに局面表技法がある.本研究の目的は,この局面表技法を中心にして,高能率で一般的な新しいデータ構造と探索法を開発し,理論的解析と応用例により新しい技法を評価するとともに,未解決問題の解決を試みることである.本年度は,4年間の研究の初年度であり,次の諸点をとりあげた.探索の枠組として,深さ優先反復深化探索と最良優先反復深化探索の2つをとりあげ,個々の技法の解析,応用,評価のために,研究代表者が開発した確定局面技法を組み込んだ計算実験を行なった.この中であるガーベジコレクション技法を部分的に組み込んだが,本格的な評価と改良は次年度以後の課題である.もう一つの課題として,並列選択問題の並列比較回数を決定する問題をとりあげた.これまで研究代表者がえたいくつかの結果に対して,新プログラムによる検証を行い,さらに,局面表技法を中心とする計算実験を援用して,理論的結果をいくつか求めた.その他,小さいゲームの必勝法について部分的な結果をえた.なお,並列選択問題に関する結果の一部は,指導学生の修士研究としたが,結果全体の外部発表を準備中である.そのはか,関連研究結果を雑誌論文に発表した.巨大な探索空間をもつ人工知能応用問題に対して、並列計算を含む高性能ハードウェアを生かした探索アルゴリズムの研究は非常に進歩し、従来解けなかった問題が解けるようになった。その基礎技術の一つに局面表技法がある。本研究の目的は、この局面表技法を中心にして、高能率で一般的な新しいデータ構造と探索法を開発し、理論的解析と応用例による新しい技法を評価するとともに、未解決問題の解決を試みるものである。本年度は、4年間の研究の2年目にあたり継続研究として、局面表の一般的定式化、理論解析、3つの問題への応用を取り上げた。3つの問題とは、並列選択、協力詰、ヘックスである。特に、3番目の応用について、2000年にvan den Herik (2000)があげたゲーム研究の未解決問題のうち、ヘックスに関する課題の一つを解決した。具体的には、ヘックスにおける必勝手順を構成的に示す方法として、ユニオン連結の概念を導入して、その応用として、大きさ7×7および8×8の盤に対する著しく簡潔な証明を与えた。従来の理論的手法やコンピュータ援用の計算によっては、証明が不可能であったとか、人間の理解が難しい複雑な証明しかえられなかったのに対して、本研究により、コンピュータを使う必要もなく、人間が容易に理解できる範囲まで証明を簡単化できた。この結果は10月のワークショップで発表した。巨大な探索空間をもつ人工知能的応用問題に対して、高性能ハードウェアを生かした探索アルゴリズム研究は非常に進歩してきた。

その基礎技術の一つに局面表技法がある。本研究の目的は、この局面表技法を中心にして、高能率で一般的な新しいデータ構造と探索法を開発し、理論的解析と応用例による新しい技法を評価するとともに、未解決問題の解決を試みるものである。本年度は、4年間の研究の3年目にあたる継続研究として、局面表の一般的定式化、理論解析、特定の問題への応用を取り上げた。昨年度は、2000年にvan den Herikがあげたゲーム研究の未解決問題のうち、ヘックスに関する課題の一つを解決した。主要な結果は、必勝法を構成的に示す方法として、ユニオン連結という新しい概念を導入したことである。本年度は、その研究を継続して、ユニオン連結の概念の拡張とその応用を試みた。特に、ユニオン連結の概念に基づいたある種の一般的性質をまとめ、8×8の盤の必勝法を簡単化し整理して完全な証明という形で文書にまとめた。また、この方法によって別の初期局面に対する簡潔で新しい証明を求めることが可能になった。その結果のまとめは来年度に継続する。なお、昨年度ワークショップで発表した論文を改良して国際雑誌論文に投稿して掲載された。そのほか、ある配置問題のランダム探索プログラムを作成し、複数のPCの連続運転による探索を実行しており、中間的な結果をえている。巨大な探索空間をもつ人工知能的応用問題に対して、高性能ハードウェアを生かした探索アルゴリズムの研究は非常に進歩してきた。そのプログラムの基礎技術の一つに局面表技法がある。本研究の目的は、この局面表技法を中心にして、高能率で一般的な新しいデータ構造と探索法を開発し、理論解析と応用例によって新しい技法を評価するとともに、未解決問題の解決を試みるものである。本年度は、4年間の研究の最終年度にあたるが、前年からの継続研究として、局面表技法の定式化、理論解析、計算実験を行い、いくつかの応用例をとりあげた。2004年ゲームのヘックス(Hex)における必勝手順を構成する課題に対してユニオン連結という概念を導入した。その後その概念を発展させて新しい技法を考案した。本年度は、それを一般的に定式化し、それに基づく技法を適用することにより、従来の方法では難しかった大きさの盤に対する必勝手順を構成した。この結果は、2006年10月にワークショップで発表したが(現在雑誌論文として投稿中)、海外の専門家からも良い評価をえた。また、局面表技法に基づく探索アルゴリズムの応用問題として、数理パズルを自動創作する課題を取り上げ、いくつかの新しい結果をえた。これには、筆者が1996年に提案したランダム簡約法を適用した。具体的な応用例としては、協力詰問題の自動生成、Number Place(数独)の最少ヒント数問題の探索などである。本研究全体として、4年前の研究開始時点の計画を大きくこえる成果は、Hexに関する新しい概念の導入とその展開である。
核酸塩基を含む高分子薄膜の合成に関する研究

1)核酸塩基あるいはヌクレオシドを含む脂質類似化合物として、N,N-ジステアロイルオキシエチル-3-(チミン-1-イル)プロオンアミド,2,3,-ジ-0-パルミトイルウリジン-5,-ホスホコリン,2,3-ジ-0-ステアロイルアデノシン-5-フルオロウリジン,および2′,3′-ジ-0-ステアロイルアデノシン-5′-ホスホコリンを合成し、これらのリポソームを作り、ゲル-液晶相転移温度およびその際の熱量変化を測定した。また、単分子膜を作ったが、累積膜を作るには疎水性が不足した。ウリジンを含むリン脂質類似化合物の単分子膜と水中のヌクレオチドヨビポリヌクレオチドの間に相補的相互作用が観測された。2)重合可能なジアセチンレンを鎖の中程に含む長鎖アルキルエステルを2本持つウリジン誘導体を合成した。3)核酸塩基を含むポリマーの存在下での核酸塩基を含むジカルボン酸とジアミンとのテンプレート重縮合で塩基間の相補的相互作用に基づく塩基の選択性を示した。4)二種類の核酸塩基を持つジカルボン酸およびジ長鎖アルキルエステルを合成した。5)大環状リピドの類似化合物、2-ヘキサデカノイル-sn-グリセロ(3)トドリアコンタメチレン(3)-2-ヘキサデカノイル-sn-グリセロ(1)ホスホコリンおよび2-アセチル-3-(コリンホスホ)-sn-グリセロ(1)ドトリアコンタメチレン(1)-2-アセチル-sn-グリセロ(3)ホスホコリンを合成し、これらの膜形成を調べた。6)これらのリポゾームがpHを調節することによりホスホリパーゼA^2で、外膜、内膜のいずれかを選択的に分解され、単分子の膜が安定に得られることを示した。1.核酸塩基にジ長鎖アルキルアミノ基を結合せしめた化合物を合成し、それらのL-B膜を調製した。しかし膜形成能が充分でないためヌクレオチドの長鎖アルキルコリン誘導体を合成して、それらの膜形成能を調べつつある。2.核酸塩基ーアルキル基ージカルボン酸型の化合物とジアミンとの重縮合における交互共重合対ー核酸塩基型および交互共重合体ーアルキル基ー核酸塩基型のテンプレートの添加効果を調べた結果、いづれの場合にもモノマーとテンプレート間に相補的な核酸塩基対が存在するときに著しい重合速度の加速がみられ、アルキル基が介在して核酸塩基の自由度が大きい場合ほど加速の程度の大きいことがわかった。3.リピド類似化合物の耐熱性膜を作製するために、種々のグリセロホスホリピド類を合成し、これらが安定なベシクルを形成することを見出した。膜形成能について検討中である。なお、これに関する成果は3編の論文として公表あるいは投稿中とすることができた。4.長鎖アルキル基をもつシクロデキストリンを合成した。膜形成および種々の化合物の包接化を検討中である。この研究に関連してトリメチルシクロデキストリンの存在下でジイソシアナートとジオールを重付加せしめることにより、ポリウレタンを軸、シクロデキストリンを環とする新しいロタキサンポリマーを合成した。5.ミセルおよび薄膜状態でのポリペプチド合成に関しては、ミセルでのオリゴマー化の機構を調べるとともに、核酸塩基を含むアミノ酸長鎖アルキルエステルの合成を準備中である。

核酸塩基を含む脂質類似化合物として,チミンとアクリル酸エチルから得たチミンのプロピオン酸誘導体をジエタノールアミンと縮合させたN,Nージヒドロキシプロピオンアミド誘導体の2つのOH基に長鎖アルキル基をエステル結合で導入したN,Nージステアロイルオキシエチルー3ー(チミンー1ーイル)プロピオンアミドを合成した.ヌクレオシドを含むリン脂質類似化合物として,ウリジンの2′,3′OH基にパルミトイル基あるいはステアロイル基を導入したジアシル誘導体の5′ーOH基にホスホコリン基を結合させた2′,3′ジー0ーアシルウリジンー5ーホスホコリン(アシルはパルミトイルあるいはステアロイル)を合成した.ウリジンを含む脂質類似化合物は超音波処理により水に分散させると,アシル基がパルミトイル基の場合,直径2003001)前年度に引き続き、新しく5-フルオロウリジンの2'、3'-ジステアロイルエステルおよびアデノシンの2'、3'-ジステアロイル-5'-コリンリン酸エステルを合成し、これらのリポソーム化およびL-B膜形成を行った。しかし、累積膜は得られなかった。2)核酸塩基間の相互作用を強くするために、チミンを2つ、およびテオフィリンを2つもつジカルボン酸誘導体とジ長鎖アルキルエステルを合成し、前者についてジアミンとの重縮合、後者については膜形成を検討中である。3)また、長鎖アルキル基間に共有結合を形成して膜を強くするためにウリジンの2'、3'位にジアセチレン基を鎖中にもつアルキルのジエステルを合成した。4)アミノ酸のチオドデシルエステルはミセル状態でペプチドを生成するが、膜にはなり難いので、ジアルキルエステルとして疎水性をつよくし、L-B膜形成を試みたが、未だ疎水性が十分でなく、L-B膜化は出来なかった。5)好熱性菌のリピドが高温においても安定な膜を形成するのは大環状の疎水基を持つためであることに習って、類似の構造を持つ2-ヘキサデカノイル-sn-グリセロ(3)ドトリアコンタメチレン(3)-2-ヘキサデカノイル-sn-グリセロ(1)ホスホコリンなどを合成し、これらが超音波照射で安定なベシクルを形成することがわかった。6)関連して血小板活性化因子(PAF)に類似の2-アセチル-3-(コリンホスホ)-sn-グリセロ(1)ドトリアコンタメチレン(1)-2-アセチル-sn-グリセロ(3)ホスホコリンも合成し、安定な膜になることを示した。7)大環状リピドのペクシルの外側あるいは内側をpH7.8に反対側をpH3.2に保つことにより、外膜、内膜それぞれををホスホリパーゼA^2で選択的に分解が出来、片側からなるなお安定な膜が得られることを示した。
腱の治癒機転に関する基礎的研究

我々はこれまでに、鶏卵より採取した腱由来線維芽細胞を用いて、300Hzの機械的振動刺激が線維芽細胞のDNA合成能を亢進させることを報告した。今年度はまず振動刺激の大きさを一定としたままで周波数を変化させ、どの周波数が線維芽細胞のDNA合成能を高める効果が大きいのかという点について調査した。1.方法ニワトリ胎生胚(17日)から屈筋腱を採取して培養し、腱周囲に広がった線維芽細胞を剥離・分散して3×10^3個/wellずつ播種.振動群には加速度1.44Gの機械的振動刺激を,播種20時間後から毎日8時間ずつ加え,刺激を3回加えた後に1wellあたり0.04μCiの〔^3H〕-thymidineを添加し,その後16時間に細胞内に取り込まれた〔^3H〕-thymidineの放射活性を測定して対照群と比較した.機械的振動は300Hz、400Hz、800Hz、1600Hzとした。2.結果振動群において細胞内に取り込まれた〔^3H〕-thymidineの放射活性は、対照群に対して、300Hzでは110.6%、400Hzでは101.7%、800Hzでは105.8%、1600Hzでは81.0%であった。3.考察以前に得られた結果を再確認するために行った300Hzの実験では、線維芽細胞のDNA合成能はやはり約10%亢進し、同様な傾向を認めた。しかし400Hzと800Hzの刺激ではDNA合成能の増加は対照群と比較して101.7%、105.8%とごく僅かにすぎず、有意差はなかった。さらに1600Hzでは81.0%とDNA合成能は著明に抑制された。これらの結果から、腱由来線維芽細胞に対する機械的振動刺激の影響は常に一定ではなく、刺激条件により変化することが示唆された。DNA合成能が300Hzで最も亢進し、800Hzで最も抑制されたことから、加速度1.44Gの振動刺激では、DNA合成能を最も高める周波数は400Hz以下にあり、逆に最も抑制する周波数は800Hz以上にあると推察された。
ノトバイオート蝿を用いた健康寿命の腸内細菌による延伸効果の解析

腸内細菌叢の重要な代謝産物でもあるポリアミンは、大腸粘膜から体内に取り込まれることがわかっており、我々はプロバイオティクスやアミノ酸の投与により腸管内腔のポリアミン濃度を上昇させることが健康寿命を延伸させることを示してきた。本研究では、平均寿命が2年以上と長いために解析に費用と手間がかかるマウスではなく、蝿を用いてポリアミンの持つ健康寿命の延伸効果の簡便な解析を行う。具体的には、ポリアミン合成系遺伝子の破壊・相補を行ったヒト腸内細菌を腸管に定着させたノトバイオート蝿を用いて、腸内細菌が大腸内で生産するポリアミンの健康寿命延伸効果を詳細に解析する。
戦略物資木灰が19世紀以前の欧米国際関係に与えた影響に関する史的研究

本研究は、現代のウランに匹敵する戦略物資であった木灰をめぐる18,19世紀の欧米列強とりわけ英国を取り上げ、大英帝国の国力の背景には、インドの硝石と北米の木灰とを独占し、大量の黒色火薬の製造により軍事力を強化できたからとの仮説に立つ。先行研究で、化学合成火薬出現まで唯一の火薬であった黒色火薬の75%を占める硝酸カリウムは、硝酸カリウムに加え硝酸カルシウムや硝酸ナトリウムなどが混じる天然硝石や人造硝石に木灰を混ぜて煮る灰汁煮の技法で、木灰に含まれるカリウムをカルシウムやナトリウムに置換して製造する。つまりカリウムは現代のウランに匹敵する重要元素であり、木灰は戦略物資であった。天然硝石は英領インド東部のビハール州から大量に英国に輸出されていたことは数多くの先行研究で明らかになっている。またカリウムの純度の高い木灰がアメリカから大量に英国に輸出されていたこともわかっている。本研究ではインドの天然硝石と北米の木灰で硝酸カリウムを製造していたとの仮説をたてた。しかし、実際にはインドで天然硝石を採取する段階ですでに木灰を混ぜて硝酸カリウムの含有率を高めていた。英国本土では木灰をあまり使わず、不純物を除去するためにインド産天然硝石を溶解し再結晶させ高純度の硝酸カリウムを製造した。米国の木灰は、火薬製造よりも主に染色やガラス、石鹸の製造に用いられていた。他方で年間何万トンもの天然硝石を採取したインドでは木灰や灰汁煮用の木材をどのように入手したかはなお不明である。19世紀初めに発見された硝酸ナトリウム主体のチリ硝石も木灰で硝酸カリウムを製造すると考えた。しかし、火薬製造をしていた米国デュポン社によれば、硝酸ナトリウムに黒鉛でコーティングすることで潮解性の高い硝酸ナトリウムを硝酸カリウムの代わりに火薬として利用する特許技術を発明し、木灰は使用していなかった。本年度は、秩父、京都、堺の三カ所で調査を実施した。秩父の調査では、硝石の再現実験をしている小池氏への取材で、これまでの硝石の製造に関するデータを借用し、すべてデータ化をすることができた。その結果大きな成果が得られた。再現実験では、木灰が大量に必要なことが明らかになった。原木に含まれるカリウム分は重量比で0.49パーセントであることが分かった。つまり100キロの木材から7キロの木灰が取れ、7キロの木灰に含まれるカリウム分は490グルとのことである。火薬製造にいかに大量の木灰が必要か実証できた。京都では、黒色火薬の粉砕に必要不可欠な茶臼について茶道総合資料館や老舗茶道具店そして茶販売の老舗柳桜園で調査したところ、茶臼の伝来についてはどこも全く知らないということであった。千利休が武器商人で、茶道と黒色火薬の密接な関係があるにもかかわらず、現代の茶道界では、そうした歴史については全く知られていないということがわかり、あらためて別の調査の方法が必要だということが明らかになった。安土・桃山時代に自由都市堺は貿易の一大拠点であると同時に、武具や銃砲の製造、火薬の取引を行う日本最大の軍事都市であった。火薬の原料となる硝石がタイから輸入されていたことが、近年壺の発掘で明らかになった。今回の調査の目的は、インタビューで硝石輸入の実態と、合わせて武野紹鴎、今井宗久そして千利休らが武器商人としてどのような役割を果たしていたかを明らかにすることにあった。しかし、予想通りというか、博物館の専門家も、軍事的な問題についてはほとんど知識がなかった。先行研究がほとんどないために資料調査が進まない。その最大の理由が、研究対象が黒色火薬であるために、現物がほとんど残っておらず、またその製造法も多くの場合秘匿されており、記録が残っていない。また木灰の利用についても、染色、ガラス製造等火薬以外の利用については記録があるものの、どのように木灰を利用したかその詳細について資料は残っていない。というよりも、あまり関心も持たれていなかった。そのため木灰の利用については記録も記憶もあまりない。とっかかりを求めて、黒色火薬製造に関連のある花火や茶道の茶臼を調査したが、木灰の重要性は明らかにできたが、日本で木灰が戦略的にどのように調達、使用されてきたかについては不明である。本年度の調査の主眼は、銃砲による軍事力で覇権国となった初めての国家スペイン、ポルトガルにおける硝石のおよび木灰の調達方法にあった。結論から言えば、予想はしていたが硝石や木灰の調達先は不明であった。スペインのトレドの軍事博物館、マドリッドの海洋博物館では数多くの数や種類の銃砲があった。しかし、これらの銃砲に使用される火薬についての記述はまったくなかった。他方ポルトガルのリスボンでは19世紀の火薬工場が復元され展示されていた。同工場は米国デラウエア州ウィルミントンにあるデュポンの火薬製造工場と同じく水車を利用した製造工程を採用していた。しかし、その規模は、すでに覇権国としては衰退していたポルトガルの国力にふさわしく小規模なものであった。ここでも、原材料となる硝石や木灰の入手先はまったく不明であった。またリスボンの軍事博物館には往時をしのばせる数多くの銃砲が展示してあったが、やはり火薬に関する情報は皆無であった。イベリア半島は乾燥地帯で一部地域に硝石は産出する。しかし、それを生成し硝酸カリウムにするためのアルカリ物質である木灰の原料となる森林にはあまり恵まれない。

世界大国の覇権を維持するための軍事力の基となる火薬の製造を16世紀、17世紀にいったいどこで行っていたのか、残念ながら、今回の調査では不明であった。さらに疑問であったのは、スペイン、ポルトガルの造船技術である。当時としては群を抜いた造船技術を有していたことは、かれらが新大陸を発見したことでもあきらかである。しかし問題は船の材料となる木材をいったいどこから調達したかである。それは同時に火薬の原料の調達問題にも通ずる。覇権国の軍事力を支えたのは船の材料であり火薬の原料でもある森林資源であることは、米国、スペイン、ポルトガルでの調査で明らかとなった。現地調査、ネット検索、文献調査等で、イギリスの硝石生産についてはかなりのことが明らかとなった。ネット検索でデンマークの大学が製鉄から初めて火縄銃の再現実験を行っていることが明らかになった。その再現実験の一部として、硝石の製造実験を行っている。その実験で、これまで文献でしか知りえなかった硝石の製造過程が写真で記録されており、欧州における火薬製造の過程が明らかになった。またインドにおける硝石製造についても実地調査しており、その様子も写真で明らかになった。驚くことにインドで硝石が大量に産出するのは数多くの人間や動物の排泄物が土中に混ざりそれが長い年月の間に堆積した結果であることが分かった。ただし、どのようにしてカリウムで精製しているのかその過程が不明である。また文献調査で貴重な著作が見つかった。まさにイギリスの硝石製造の歴史について調べた著作であり、来年度はこの著作を手がかりに欧州の調査を再度を行う予定である。本研究は、硝石製造の過程で必要不可欠な木灰の常用性に着目して県境を進めてきたが、研究を進めるにしたがって、木灰の原料となる木材こそが軍事力の源泉であることが明らかになってきた。すなわち19世紀末に鉄鋼船が建造されるまで軍船はすべて木造船である。また鉄を作る際に燃料となるのは木材である。木灰は火薬製造に欠かせないが、製鉄の過程で生まれる副産物に過ぎない。その意味であまり木灰に注目されなかったのだろう。木灰以上に重要な軍事物資は木材であり森林資源であった。森林資源という視点からあらためて覇権の興亡を見直す視点を得られたという意味で研究はおおむね順調に推移している。本研究は、現代のウランに匹敵する戦略物資であった木灰をめぐる18,19世紀の欧米列強とりわけ英国を取り上げ、大英帝国の国力の背景には、インドの硝石と北米の木灰とを独占し、大量の黒色火薬の製造により軍事力を強化できたからとの仮説に立つ。先行研究で、化学合成火薬出現まで唯一の火薬であった黒色火薬の75%を占める硝酸カリウムは、硝酸カリウムに加え硝酸カルシウムや硝酸ナトリウムなどが混じる天然硝石や人造硝石に木灰を混ぜて煮る灰汁煮の技法で、木灰に含まれるカリウムをカルシウムやナトリウムに置換して製造する。つまりカリウムは現代のウランに匹敵する重要元素であり、木灰は戦略物資であった。天然硝石は英領インド東部のビハール州から大量に英国に輸出されていたことは数多くの先行研究で明らかになっている。またカリウムの純度の高い木灰がアメリカから大量に英国に輸出されていたこともわかっている。本研究ではインドの天然硝石と北米の木灰で硝酸カリウムを製造していたとの仮説をたてた。
遺伝子ノックダウン法による顆粒膜細胞機能・卵巣内分泌機能の新解析システム確立

平成19年度初頭に大学動物実験室のマウス肝炎ウイルス汚染が発見され、飼育マウスは全頭屠殺した。半年間の観察期間後の再飼育でもウイルス汚染が検出され、動物実験室閉鎖がまだ続いている。そこで、研究方向転換を余儀なくされ、今年度はin vitro解析を中心とした。本研究は、穎粒膜細胞機能や卵巣内分泌機能の網羅的解析を可能とする新実験系構築を目標とした。C/EBP-beta欠損マウスやSTAT3欠損マウスから穎粒膜細胞を分離培養解析してきたが、動物実験中断にて、凍結保存穎粒膜細胞を用いた解析に方向転換し、若干の成果を得た。最終的に追加マウス新鮮細胞を用いた確認実験と発展研究が不可欠のため、マウス飼育解禁後追加実験を予定している。遺伝子欠損細胞は細胞分化が中断されるため、同時にsiRNA遺伝子ノックダウン法で顆粒膜細胞に時限的遺伝子発現抑制を導入し、複雑な分化過程解析も試みた。マウス細胞供給が断たれ、顆粒膜細胞のsiRNA導入実験は中断している。全く新しいアプローチのため、現在も試行錯誤で研究を推進しており、まだごく一部のデータしか公開できない。追加実験結果を得てからの発表を予定している。(1)マウス顆粒膜細胞の培養増殖分化誘導システムの確立:顆粒膜細胞in vitro増殖実験系とin vitro黄体化実験の実験系確立を目指した。さらに細胞間相互作用、形態再構築機能、細胞の分化過程を解析するべく、green mice由来顆粒膜細胞とのキメラ細胞塊で細胞社会学的研究も行った。各マウス細胞至適培養条件は予想がついたが、マウス細胞補給が断たれ、研究は中断している。動物飼育解禁後の追加実験を予定している。(2)遺伝子破壊雌マウス由来の顆粒膜細胞を用いたシステムの樹立:(1)の培養実験系で、まず野生型および遺伝子欠損マウスの顆粒膜細胞in vitro黄体化実験を行い、排卵障害機序と回復法を検討してきた。これも、動物飼育解禁後の追加実験を予定している。本申請研究では、個々の遺伝子機能解析結果を出すのではなく、顆粒膜細胞機能や卵巣内分泌機能を網羅的に解析可能とする全く新しい発想の実験システム構築を最大目標としている。全く新しいアプローチのため、現在も試行錯誤で研究を推進しており、論文発表はごく一部のデータしか公開できない。排卵障害を示すC/EBP-beta欠損マウス、C/EBP-beta調節サイトカインに共通する細胞内シグナル伝達分子であるSTAT3欠損マウス、から顆粒膜細胞を分離培養解析してきた。遺伝子欠損マウス細胞は細胞分化が中断されるので、同時に、siRNA遺伝子ノックダウン法により顆粒膜細胞に時限的遺伝子発現抑制を導入し、複雑な分化過程の細胞内シグナル解析も試みてきた。ただし、siRNA導入実験は子宮内膜細胞では既に成功したが、顆粒膜細胞はトランスフェクション後の生存率の低下がまだ克服できていない。本研究は、(1)(2)の順に行っている。(1)マウス顆粒膜細胞の培養増殖分化誘導システムの確立、特にキメラ培養による解析:顆粒膜細胞in vitro増殖実験系、in vitro黄体化実験を行い、確実な実験系確立を目指してきた。さらに細胞間相互作用、形態再構築機能、細胞の分化過程を細胞生物学的に解析するべく、green mice由来顆粒膜細胞とのキメラ細胞塊を用いた細胞社会学的研究も同時並行に行っている。細胞増殖測定、FACSによる細胞周期解析、細胞社会学的研究、黄体細胞へのなどを評価している。目下、細胞培養は、至適培養条件を決めるための試験を行っている。(2)遺伝子破壊雌マウス由来の顆粒膜細胞を用いたシステムの樹立:(1)の顆粒膜細胞in vitro培養実験系を利用して、まず野生型および遺伝子欠損マウスの顆粒膜細胞in vitro黄体化実験を行い、排卵障害のメカニズムと回復方法を検討している。野生型細胞の培養条件が決定次第、本格的に研究を拡大させる。

各マウス細胞至適培養条件は予想がついたが、マウス細胞補給が断たれ、研究は中断している。動物飼育解禁後の追加実験を予定している。(2)遺伝子破壊雌マウス由来の顆粒膜細胞を用いたシステムの樹立:(1)の培養実験系で、まず野生型および遺伝子欠損マウスの顆粒膜細胞in vitro黄体化実験を行い、排卵障害機序と回復法を検討してきた。これも、動物飼育解禁後の追加実験を予定している。
粉体ターゲットのコントロールによるスパッタリング成膜の高度化

本研究は、粉体をそのままターゲットとして用いたスパッタリング法において、固体ターゲットの作製が困難な低融点有機材料や多元素複合材料を安価で容易に作製する手法の確立を目的としている。平成30年度は、ZnOにAl2O3またはGa2O3を混合させた混合粉体を用いて、透明導電薄膜の作製を行った。また、移動磁界型のカソードを導入しマグネットを10rpmで回転しながら実験を行った。まず、混合前のZnO、Al2O3、Ga2O3粉体について、RF電力、ターゲットー基板間距離、Arガス圧力の条件を変化させて薄膜の作製を行った結果、それぞれ100W、50mm、0.3Paの条件において安定して膜が堆積することがわかった。また、粉体の種類によって堆積速度に差が見られ、Ga2O3が3.3nm/min、ZnOが2.3nm/min、Al2O3が1.6nm/minとなった。基板加熱による結晶性の評価では、ZnOは基板温度の上昇に伴いZnO(002)ピーク強度が増大し結晶性の向上が確認されたが、Al2O3とGa2O3では基板温度が200°Cから400°Cに上昇すると、それぞれAl2O3からAl、Ga2O3からGaへのピークシフトが見られた。次に、ZnOとAl2O3、ZnOとGa2O3を50:50wt%の混合粉体を用いて、上記のスパッタリング条件下で基板温度を変化させてAZO(AlドープZnO)とGZO(GaドープZnO)薄膜の作製を行った。その結果、基板温度200°Cで作製したAZO薄膜において抵抗率が7.3×10^-3Ωcmの導電性を確認することができた。以上のことから、異なる種類の粉体を混合した混合粉体による成膜では、各粉体のスパッタリング率や基板加熱による堆積膜の構造変化等を考慮し、混合比やスパッタリング条件等を最適化することにより目的の組成比を有する多元素複合材料薄膜の作製が可能であることを示唆した。平成30年度は、まず、移動磁界型カソードを導入しマグネットの回転速度を変化させることで、粉体ターゲット表面の温度上昇を防ぐ実験を行った。次に、混合する前の粉体を用いて薄膜の作製とその評価を行い、粉体の種類によって異なる成膜プロセスが生じることを明らかとした。また、異なる種類の粉体を混合して作製した混合粉体を用いて透明導電薄膜の作製を行い、導電性を有するAZO透明導電薄膜の作製が可能となった。よって、おおむね研究は順調に進展しているといえる。令和元年度は、平成30年度に引き続き、異なる種類の粉体を混合させた混合粉体を用いて、多元素複合薄膜や組成傾斜膜の作製を行い、混合粉体の混合比と堆積膜の組成比について相関を明らかにする。また、粉体ターゲットの圧縮や光照射など、ターゲットをコントロールすることで堆積膜に与える効果や影響を調査し、粉体スパッタリングプロセスの新しいアプローチを検証する。本研究は、粉体をそのままターゲットとして利用したスパッタリング法を提案し、固体ターゲットにはない粉体特有の性質に着目して、ターゲットコントロールによる成膜の高度化を目的としている。平成29年度は、粉体特有の性質として(1)粒子径と(2)混合粉体の混合量について実験を行った。(1)粒子径の異なる3種類のTi粉体を用いて、同一実験条件下で作製したTi薄膜の膜厚を比較した結果、粒子の体積は粒子径の3乗に比例することから、粒子径が大きくなると薄膜の堆積速度が増加することがわかった。一方、原子間力顕微鏡(AFM)測定によるTi薄膜の平均面粗さ(Ra)は、粒子径によらず膜厚の2 %以下と平滑な膜であることがわかった。また、その他の構造的特性については違いが確認されなかったことより、粒子径は堆積速度(膜厚)に依存することを明らかとした。(2)粉体を混合するためにタイマー機能付V字混合機を作製した。ZnOとSiO2を重量比で1:1および1:4と変化させた混合粉体を用いて作製した薄膜は、X線回折装置(XRD)より成膜温度が500°CのときZn(JCPDF card No.00-004-0831)と一致する回折ピークが観測された。また、X線光電子分光分析装置(XPS)による化学結合状態の測定では、室温ではZnがOと結合しており、500°CではZnが金属Znであることが確認され、XRD測定結果と一致した。焼結により互いに固溶し高密度の固体ターゲットと比較し低密度の粉体ターゲットでは、混合する粉体(化合物)の結合解離エネルギーが、原子への分解状態や堆積後の構造的特性に影響を与える一因であることを示唆した。本研究では、粉体ターゲットコントロールによるスパッタリング成膜の高度化を目的とし、(1)粉体特有の性質である粒子径と混合粉体の混合量が膜質に与える影響の調査、および(2)外部より冷却・光・圧縮等を加えた粉体を用いることで新規なスパッタリング成膜技術の開発、に関する研究を行っている。(1)は平成29年度までに完了し、粉体スパッタリング成膜の基礎について詳しい知見を得た。

(2)については(1)で得られた知見をもとに、様々な手法を用いて粉体に冷却・光・圧縮等を加えた状況を実現するための装置の改良や成膜パラメータの検討、膜質評価等を行い、スパッタリングプロセスの解明と粉体スパッタリング成膜の高度化を目指す。本研究は、粉体をそのままターゲットとして用いたスパッタリング法において、固体ターゲットの作製が困難な低融点有機材料や多元素複合材料を安価で容易に作製する手法の確立を目的としている。平成30年度は、ZnOにAl2O3またはGa2O3を混合させた混合粉体を用いて、透明導電薄膜の作製を行った。また、移動磁界型のカソードを導入しマグネットを10rpmで回転しながら実験を行った。まず、混合前のZnO、Al2O3、Ga2O3粉体について、RF電力、ターゲットー基板間距離、Arガス圧力の条件を変化させて薄膜の作製を行った結果、それぞれ100W、50mm、0.3Paの条件において安定して膜が堆積することがわかった。また、粉体の種類によって堆積速度に差が見られ、Ga2O3が3.3nm/min、ZnOが2.3nm/min、Al2O3が1.6nm/minとなった。基板加熱による結晶性の評価では、ZnOは基板温度の上昇に伴いZnO(002)ピーク強度が増大し結晶性の向上が確認されたが、Al2O3とGa2O3では基板温度が200°Cから400°Cに上昇すると、それぞれAl2O3からAl、Ga2O3からGaへのピークシフトが見られた。次に、ZnOとAl2O3、ZnOとGa2O3を50:50wt%の混合粉体を用いて、上記のスパッタリング条件下で基板温度を変化させてAZO(AlドープZnO)とGZO(GaドープZnO)薄膜の作製を行った。その結果、基板温度200°Cで作製したAZO薄膜において抵抗率が7.3×10^-3Ωcmの導電性を確認することができた。以上のことから、異なる種類の粉体を混合した混合粉体による成膜では、各粉体のスパッタリング率や基板加熱による堆積膜の構造変化等を考慮し、混合比やスパッタリング条件等を最適化することにより目的の組成比を有する多元素複合材料薄膜の作製が可能であることを示唆した。平成30年度は、まず、移動磁界型カソードを導入しマグネットの回転速度を変化させることで、粉体ターゲット表面の温度上昇を防ぐ実験を行った。次に、混合する前の粉体を用いて薄膜の作製とその評価を行い、粉体の種類によって異なる成膜プロセスが生じることを明らかとした。また、異なる種類の粉体を混合して作製した混合粉体を用いて透明導電薄膜の作製を行い、導電性を有するAZO透明導電薄膜の作製が可能となった。よって、おおむね研究は順調に進展しているといえる。粉体ターゲットに外部より冷却・光・圧縮等を加える方法については、まず、移動磁界型のカソードを新たに導入することで、その移動速度に応じてプラズマも移動するため、ターゲット表面の温度上昇を防ぐことが期待できる。これは有機EL材料として用いられる低融点有機材料を粉体ターゲットとして用いた成膜に有効である。次に、プレス機を用いて粉体を圧縮することにより、密度の異なる粉体ターゲットと膜質との関係を明らかとし、スパッタリングプロセスの解明を試みる。その他、ターゲット表面への光照射等、これらは通常の固体ターゲットを用いたスパッタリング法では実現できない。そこで本研究では、これらの手法を用いて、粉体スパッタリング成膜の高度化を目指す。令和元年度は、平成30年度に引き続き、異なる種類の粉体を混合させた混合粉体を用いて、多元素複合薄膜や組成傾斜膜の作製を行い、混合粉体の混合比と堆積膜の組成比について相関を明らかにする。また、粉体ターゲットの圧縮や光照射など、ターゲットをコントロールすることで堆積膜に与える効果や影響を調査し、粉体スパッタリングプロセスの新しいアプローチを検証する。
痛みとグラビトロビズムを共有する原始性感覚の統合機序に関する研究

原始性感覚である痛覚および重力感覚に注目し線虫C.elegansの侵害受容性逃避反射nociceptive ithdrawal reflexである渦巻き反射coiling reflexと重力走性Gravitropismとを指標として、これらの原始性感覚情報の統合機構のメカニズムについて、電気生理学的ならびに分子生物学的に解析を行った。侵害刺激から逃避する反応はすでに単細胞生物であるゾウリムシで観察することができるほどの生体にとって基本的な生存機構である。この逃避反応は環形動物・線形動物では渦巻き反となり、高等動物になると引っ込め反射に発展する。他方、地球型生命体にとって重力感覚は意言にほとんどのぼらないにもかかわらず生存に基本的な持続的刺激である。すなわち、地球上では1Gの淘汰圧刺激が常に生体に加わっている。本研究の目的は、C.elegansの渦巻き反射の行動学的特徴について解析した。具体的には、重力変化に伴う原始的な痛み受容行動である線虫C.elegansの渦巻き反射の閾値の変化を重力刺激に有無で比較し定量的に解析することに主眼を置いた。C.elegansにおいては機械的な反射閾値がヒトに比べてかなり低いこと、ヒトにおいて発痛物質であるブラジキニン、ヒスタミンには応答性が低いこと、低pH刺激や低浸透圧刺激に対しては顕著な渦巻き反射を引き起こすことが判明した。重力ストレスを加えると渦巻き反射の頻度、持続時間とも抑制された。以上より、C.elegansは侵害刺激を受容可能な生体として存在しているが、高等動物とは異なる末梢受容機構を備えていることが示唆された。当該研究の目的は、生存に不可欠な原始性感覚である痛覚および重力感覚に注目し線虫C.elegansの侵害受容性逃避反射nociceptive withdrawal reflexである渦巻き反射coiling reflexと重力走性Gravitropismとを指標として、これらの原始性感覚情報の統合機構のメカニズムについて、電気生理学的ならびに分子生物学的に明らかにすることである。この逃避反応は環形動物・線形動物では渦巻き反射となり、高等動物になると引っ込め反射に発展する。他方、地球型生命体にとって重力感覚は意識にほとんどのぼらないにもかかわらず生存に基本的な持続的刺激である。1Gの淘汰圧刺激が常に生体に加わっている。本年度は、C.elegansの渦巻き反射の行動学的特徴について解析した。具体的には、重力変化に伴う原始的な痛み受容行動である線虫C.elegansの渦巻き反射の閾値の変化を定量的に解析することに主眼を置いた。C.elegansにおいては機械的な反射閾値がヒトに比べてかなり低いこと、化学刺激には応答性が低いこと、低浸透圧刺激に対しては顕著な渦巻き反射を引き起こすことが判明した。重力刺激によりストレスを加えると渦巻き反射の頻度、持続時間とも抑制された。以上より、C.elegansは侵害刺激を受容可能な生体として存在しており、来年度はその受容メカニズムを遺伝子解析とあわせて行う計画である。原始性感覚である痛覚および重力感覚に注目し線虫C.elegansの侵害受容性逃避反射nociceptive withdrawal reflexである渦巻き反射coiling reflexと重力走性Gravitropismとを指標として、これらの原始性感堂情報の統合機構のメカニズムについて、電気生理学的ならびに分子生物学的に解析を行った。1Gの淘汰圧刺激が常に生体に加、わっている。『本年度は、C.elegansの渦巻き反射の行動学的特徴について解析した。

具体的には、重力変化に伴う原始的な痛み受容行動である線虫C.elegansの渦巻き反射の閾値の変化を定量的に解析することに主眼を置いた。C.elegansにおいては機械的な星射閾値がヒトに比べてかなり低いこと、ヒトにおいて発痛物質であるブラジキニン、ヒスタミンには応答性が低いこと、低pH刺激や低浸透庄刺激に対しては顕著な渦巻き反射を引き起こすことが判明した。重力ストレスを加えると渦巻き反射の頻度、持続時間とも抑制された。以上より、C.elegansは侵害刺激を受容可能な生体として存在しているが、高等動物とは異なる末梢受容機構を備えていることが示唆された。
ナノ空間を反応場としたナノ構造炭素の合成

本研究では、ナノ空間を一種のリアクターとして利用することでバルクでは生成できない新規な構造のナノカーボンの創成を目的としている。昨年度は、ナノ空間として多孔体の細孔を、炭素源として揮発性の有機物を使用し、高圧下で迅速に熱分解することで、細孔空間に制約を受けた大きさの、特異な構造のナノカーボンを生成できることを明らかにした。生成したカーボンは大きさ13nmで2、3層のグラフェンシートよりなる構造の炭素であり、バルクで生成する炭素とは大きさも構造も大きく異なることが分かった。今年度は、細孔構造の異なる数種の多孔体に異なる条件で炭素源であるアントラセンを吸着させ高圧で迅速熱分解を実施し、細孔構造や吸着量がナノ構造炭素の大きさ、構造に与える影響を詳細に検討した。多孔体としてアルミナやゼオライトを用い、アントラセンの吸着量を変えることで、28nmの大きさを持つナノカーボンを製造することができた。また、吸着量が増加するとアントラセンは大きな細孔に吸着し、生成カーボンの大きさも大きくなることが分かった。さらに、吸着量が少ないときは生成カーボンがアモルファス状であったのに対し、吸着量が増加するにつれて、結晶化が進み、グラフェンシートが多数重なったものが多く生成することが分かった。多孔体種の影響を調べたところ、細孔の比較的小さなアルミナやゼオライトでは8nm以下の、細孔の比較的大きなアルミナでは50nm以下のナノカーボンを製造することができた。以上のことから、吸着量と多孔体種を変えることによって、ナノ炭素の大きさを制御できる可能性が示唆された。本研究では、ナノ空間を一種のリアクターとして利用することでバルクでは生成できない新規な構造の炭素の創成を試みた。ナノ空間として多孔体の細孔を、炭素源として揮発性の有機物を使用した。有機物は吸着により多孔体の細孔内に導入し、細孔に吸着した状態で有機物の熱分解を実施するが、多孔体の細孔はバルクに通じているため、常圧下での低速加熱では、揮発性の有機物はほとんどが反応を起こす前に細孔外へ揮発してしまう。そこで、反応を細孔内で完結させるために高圧下で迅速に熱分解することが有効と考え、圧力、昇温速度が生成炭素収率に及ぼす影響を詳細に検討した。また、生成した炭素のキャラクタリゼーションを実施した。多孔体には活性炭、メソポーラスカーボン、及び活性アルミナを、有機物としてアントラセン(Ant)及びフェノール(Ph)を使用した。Antは多孔体に170°Cで気相吸着、Phは室温で8.5wt%のPh水溶液中で液相吸着させた。熱分解には、加圧型キューリーポイントパイロライザー、フリーフォールリアクター、熱天秤を用い、それぞれ3000K/s、60K/s、0.16K/sで1040°Cまで加熱した。Antを常圧でゆっくり昇温(0.16K/s)加熱した場合の炭素収率はほぼ0であったのに対して、細孔中、3000K/s、2.1MPaの条件下では0.89にも達した。また、生成炭素のTEM観察から、バルクの熱分解でAntからわずかに生成した炭素は、1μm程度の球形炭素であったのに対し、ナノ空間で生成した炭素は大きさ13nmで2、3層のグラフェンシートよりなる構造の炭素であり、バルクで生成する炭素とは大きさも構造も大きく異なることが分かった。これよりナノ空間を反応場として利用することで、その空間に制約を受けた大きさの、特異な構造の炭素を生成できることが明らかとなった。