hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強誘電体ドメインの制御による新機能開発

このSSCGにも来年度から取り組む予定である。本年度の研究を通じて、PDFとX線トポグラフィの併用によって、結晶の高品位化が図れることがわかった。そこで、ドメイン制御と同時に、結晶の高品位化にむけての取り組みも、引き続き行っていきたい。強誘電体の電気的特性を支配するのはドメインであることを示すための基礎的な実験と、実際にドメインコントロールして新たな物性を付加することを試みた。強誘電体に関しては、ランダウの現象論を用いた物性の解釈がこれまでの研究の中心であったため、構造に関しては周期的構造を仮定した平均構造のみが注目されてきた。しかし、巨大な誘電率を示すリラクサーの出現によって平均構造では説明できないような電気的特性をドメイン構成によって解釈する試みが行われるようになった。実際に、リラクサー強誘電体をはじめ、複雑なドメイン構成を有する強誘電体結晶のX線回折パターンはシャープなブラッグ反射とそれに付随するブロードな散漫散乱で構成されている。これは強誘電体がリジッドな骨格である平均構造の他に、平均構造からわずかにずれた局所構造をも有していることを示している。この2種類の構造を放射光を用いた2種類の測定手法によって観測した。結晶の骨格に関する部分に関してはX線トポグラフィを用い、平均構造からのずれに関してはPair-distribution function(PDF)解析を用いた。まずX線トポグラフィに関しては、強誘電体のドメイン近傍の結晶性を評価するためにこの手法を用いた。特に典型的な強誘電体であるチタン酸バリウムに関する実験では、これまでの90度ドメインの構成モデルを覆すようなドメイン境界近傍の局所歪みの存在を明らかにし、このドメイン境界の歪みを積極的に利用することによって、平均構造をも変化させるような劇的な変化を強誘電体に引き起こさせることを実証した。このようなドメイン境界に存在する局所歪みによって、平均構造とはことなる構造が不均一に存在することがわかった。このような局所構造の構造解析をPDF解析によって視覚化した。強誘電体では非常に強く散漫散乱が観測されるため、平均構造からの構造のずれの存在は古くから知られている。しかし、その平均構造からのずれを定量的に、構造解析のパラメータとして得るには中性子施設やSPring-8のような大強度高エネルギーX線の使える放射光施設得られたデータでPDF解析を行う必要がある。PDF解析は、これまで中性子を用いた実験が主であったが、微量のサンプルでデータコレクションが可能という点ではX線の方が圧倒的に有利である。そこで、本研究によってX線PDF解析を強誘電体へ適用する実験を先駆的に行った。成果としては、強誘電性半導体混晶、ビスマス層状化合物、リラクサー強誘電体などで平均構造とは異なる局所構造が存在することを示した。
ヒト神経幹細胞成立及び分化の機構解明を目指したタンパク質分子基盤の解析

ヒトES細胞から、一方向的神経分化誘導法であるneural stem sphere法を用いて均質な前期神経幹細胞と後期神経幹細胞へ分化させた。各分化段階の細胞から抽出したタンパク質を、二次元電気泳動及びSDS-ポリアクリルアミド電気泳動で分離後、トリプシン消化し、質量分析法を用いて同定した。各分化段階で発現量に差があるものを機能ごとに分類し、代謝経路探索を行った。その結果、ES細胞は活発な細胞外マトリックス-受容体相互作用、シグナル伝達、細胞骨格制御を介して前期神経幹細胞に分化し、前期神経幹細胞はその増殖とともに細胞骨格制御、細胞伸長を介して後期神経幹細胞に分化することが示唆された。ヒトES細胞からNeural Stem Sphere法で分化誘導した均質な前期神経幹細胞、後期神経幹細胞から、タンパク質を尿素と界面活性剤を含む緩衝液で抽出した。超遠心法によりDNAを除去後、還元アルキル化し、脱塩した。2012年度に引続き、SDS-PAGEで分離後、LC-MS/MSで分析する方法で、さらに2回分析を行ない、再現性を確認した。一方、脱塩試料を8 M尿素/2%CHAPS含有緩衝液(pH 8.5)に再可溶化し、各細胞由来のタンパク質をそれぞれIC5(同仁化学研究所、ex = 640 nm,em = 660 nm)で標識した。また、各細胞由来のタンパク質を等量ずつ混ぜIC3(同仁化学研究所、ex = 550 nm,em = 570 nm)で標識したものを内部標準試料とした。IC5で標識したものとIC3で標識したものをそれぞれ等量ずつ混ぜ、二次元電気泳動により分離し、それぞれの蛍光波長でゲルイメージを取得した。これらの操作を3回行い、発現量の変化をProgenesis(version 4.5)で調べた。その結果、ES細胞から後期神経幹細胞への分化過程でAnovaを用いた統計解析により有意の差があるスポットが18個検出された。それらのスポットを切り出し、ゲル内でトリプシン消化後、MALDI-TOF-MS/MS(ABSciex-5800)でタンパク質を同定した。ES細胞から前期神経幹細胞へかけて、及び、ES細胞から後期神経幹細胞へかけて発現量が増加するタンパク質としてそれぞれcoactosin-like protein及びcalbindin、前期神経幹細胞から後期神経幹細胞へかけて発現量が増加するタンパク質として14-3-3 protein epsilon、ES細胞から後期神経幹細胞へかけて発現量が減少するタンパク質としてthioredoxin等が同定された。ヒトES細胞からNeural Stem Sphere法で分化誘導した均質な前期神経幹細胞、後期神経幹細胞から効率よくタンパク質を抽出する方法を検討し、尿素と界面活性剤を含む緩衝液で抽出し、タンパク質の損失が多いクロロホルム-メタノールによる脱脂質処理をしないで、超遠心法によりDNAを除去後、還元アルキル化、脱塩し、緩衝液に再可溶化する方法を採用した。この際、タンパク質の分解を抑制するため、タンパク質のSDS化や電気泳動による分離を行う前に還元アルキル化することが重要であった。タンパク質濃度を決定後、分析に必要な量を一定量ずつ分取し、凍結保存した。このようにして得たタンパク質の一部をSDS化後、SDS-PAGEで分離し、それぞれ19の分画に分け、ゲル内トリプシン消化した。次に、C18 Stage Tipsで脱脂質・脱塩する条件の最適化を行った。Stage Tipsにペプチドを吸着させ、室温で2回洗浄後、溶出操作を2回することによりペプチドを収率よく回収することができた。回収したペプチドを、Ultimate 3000 (DIONEX,CA)及びLTQ-Orbitrap XL (Thermo Scientific, CA)を用いたLC-MS/MSにかけて分析した。その結果、ES細胞、前期神経幹細胞、後期神経幹細胞からそれぞれ1946個、1897個、2075個のタンパク質を同定し、ES細胞、前期神経幹細胞、後期神経幹細胞特異的なタンパク質としてそれぞれ307個、195個、312個を同定した。また、タンパク質の増加、減少をemPAI法を用いて調べ、ES細胞から前期神経幹細胞にかけて504個増加し1554個減少すること、前期神経幹細胞から後期神経幹細胞にかけて1812個増加し342個減少することを見出した。胚性幹(ES)細胞の自己複製性・分化万能性の特徴については多くの報告があるが、神経幹細胞の成立・分化基盤は未解明の部分が多い。本研究では、ES細胞から、一方向的神経分化誘導法であるneural stem sphere法を用いて分化させた前期神経幹細胞(eNS)、及び、後期神経幹細胞(lNS)への神経分化過程のプロテオーム解析を行い、神経幹細胞への分化過程におけるタンパク質基盤の確立を目指した。

ES細胞、eNS、及び、lNSから抽出したタンパク質を蛍光標識し、二次元電気泳動により分離後、発現に有意差のあるスポットのタンパク質をトリプシン消化し、質量分析(MS/MS)にかけて同定した。その結果、(1)ES細胞からeNSにかけて発現量が増加しているものにcoactosin-like protein等が、(2)ES細胞からlNSにかけて発現量が増加しているものにcalbindin等が、(3)ES細胞からlNSにかけて発現量が減少しているものにthioredoxin等が見出された。Calbindinについてはウェスタンブロットでタンパク質量の、リアルタイムPCR分析でmRNAの発現量増加を確認した。また、SDS-PAGEで分離後、トリプシンによるゲル内消化で得られたペプチドをLC-MS/MSにかけてタンパク質を同定した。そのうち発現差があるものをDAVID法により機能ごとに分類し、代謝経路探索を行った。その結果、ES細胞からeNSにかけては細胞外マトリックス-受容体相互作用や細胞骨格制御が増加し、eNSからlNSにかけては細胞外マトリックス-受容体相互作用は減少するものの、分化した神経幹細胞の増殖や遺伝子の転写、細胞伸長などが盛んに行われることが示唆された。千葉大学理学部/大学院理学研究科化学コースの各研究室へのリンクタンパク質化学SDS-PAGE後、LC-MS/MSにかけて分析する方法を計3回実施し、再現性を確認した。今後、同定された発現量変化を示すタンパク質が関与すると考えられる代謝経路の推定を行なう予定である。一方、翻訳後修飾を含むタンパク質分子全体の情報を得るため、抽出したタンパク質を一次元目が等電点電気泳動、二次元目がSDS-PAGEの二次元電気泳動で分離し、各分化の過程で発現量が増減したタンパク質のうち7個を同定した。発現量が少ないため、確かな同定が出来なかったタンパク質スポットについては、今後、二次元電気泳動にかけるタンパク質量を増やして同定する予定である。これらの結果から見出された発現量変化を示すタンパク質の、mRNAレベルでの発現量変化をRT-PCRを用いて調べるのも平成26年度に行う予定である。まず、用いる細胞種に適したタンパク質の効率的な抽出方法を検討した。また、LC-MS/MSにかける試料の脱脂質及び脱塩法の最適化を行った。それぞれ、現時点で最適の条件を見出すことができた。しかし、これらの検討にかなりの時間がかかったため、今後、LC-MS/MSによるタンパク質同定の再現性を調べる予定である。一方、翻訳後修飾を含むタンパク質分子全体の情報を得るため、抽出したタンパク質を一次元目が等電点電気泳動、二次元目がSDS-PAGEの二次元電気泳動で分離し、各分化の過程で発現量が増減したタンパク質を同定するのは、平成25年度に持ち越して行う予定である。これらの結果から見出された発現量変化を示すタンパク質の、mRNAレベルでの発現量変化をRT-PCRを用いて調べるのも平成25年度に行う予定である。尿素と界面活性剤を含む緩衝液を用いて抽出したタンパク質について分析を行った。しかし、この方法では内在性の膜タンパク質を十分に抽出することは困難である。
平安・鎌倉時代における日本漢字音の記述的研究

本研究の目的は、平安・鎌倉時代の漢字音の実態を整理することであった。この目的の達成のために、次のことをおこなった。1.本研究の対象となる資料を、現在公刊されている目録類によって確認した。2.複製本の形で公刊されているものを購入した。また、写真撮影の許可が得られた資料の写真を購入した。3.原本の閲覧が許される図書館・文庫・寺社等に原本閲覧調査に出向いた。4.その結果得られた加点例を、中国音韻の体系に基づき韻別・漢字別に整理した。5.その際、どの様なコンテキストの中でその音で読まれていたのかを知り得るようにした。平安・鎌倉時代の漢字音資料は多種・多数であり、一年の研究でその総てを記述しきれるものではない。本年度は、訓点資料の漢字音の調査・整理を試みた。大量の漢字音資料の整理にはコンピュータを利用した。その整理に際して、当該音がどの様な文脈で使用されているかという観点を導入した。この点が従来の研究で最も欠けていたところである。本年度発表した研究成果は、資料の調査・整理の結果の一部である。本年度の研究を通して、以下の点が明らかになった。1.同一時期の日本呉音とはいっても、その様相はさまざまである。2.日本漢音は、日本呉音と同様、日本に伝来以来、日本独自の変化をした可能性がある。3.日本漢字音の整理にあたって、どの様なコンテキストの中での音であるのかを考慮に入れることが重要である。具体例・詳細は「11.研究発表」に記した論文のなかで述べた。
歯肉増殖症歯肉におけるTNF-α変換酵素とそのインヒビターの役割

カルシウム拮抗薬剤性歯肉増殖症罹患歯肉中(における、TNF-αconvertingenzyme(TACE)と、その特異的インヒビターであるTIMP-3のタンパク質発現解析、遺伝子発現解析を分子生物学的に解明する。また、その組織内局在について免疫組織化学にて明らかにし、薬剤性歯肉増殖症におけるTACEおよびTIMP-3の関与を究明することを目的として研究を行った。カルシウム拮抗薬剤性歯肉増殖症罹患歯肉中における、TNF-αconverting enzyme (TACE)と、その特異的インヒビターであるTIMP-3のタンパク質発現解析、遺伝子発現解析を分子生物学的に解明する。また、その組織内局在について免疫組織化学にて明らかにし、薬剤性歯肉増殖症におけるTACEおよびTIMP-3の関与を究明することを目的とし、本年度は以下のように研究計画を実施した。1.試料採取慢性歯周炎患者、及び歯肉増殖症患者各10名より、歯肉組織を採取した。2.qRT-PCR解析採取した歯肉組織よりtotal RNAを抽出し、逆転写反応によりcDNAを合成した。TACE, TIMP-3, β-actinについて、特異的プライマーを用いてquantitative RT-PCR (qRT-PCR)解析を行った。得られた結果はβ-actinで補正し、comparative threshold cycles (Ct法)にて相対定量を行った。3.免疫組織学的解析パラフィン包埋された組織をミクロトームにて5μmの厚さに薄切し、パラフィン連続切片を10枚ずつ作成した。現在、TACE及びTIMP-3の免疫組織化学を行っているが、染色の条件設定中でまだ十分な結果が得られていない。今後解析を進めていく。4.結果の統計解析現在qRT-PCRの結果を解析中である。現時点では、慢性歯周炎と歯肉増殖症歯肉との比較で、TIMP-3は歯肉増殖症で有意に高く発現しており、TACEは、歯肉増殖症で高い傾向にあることを明らかにした。TIMP-3は歯肉組織の破壊をもたらす酵素の阻害という役割を有しており、歯肉増殖症で高く発現するという今回の結果は、TIMP-3による歯肉線維化の亢進が歯肉増殖症の病態であることを示唆した。また、TIMP-3はTACEとの相互作用について現在研究が進められている酵素であるため、さらにTACEのqRT-PCR解析、及び免疫組織学的解析を進めていき、学会発表及び論文作成を行っていく予定である。また、その組織内局在について免疫組織化学にて明らかにし、薬剤性歯肉増殖症におけるTACEおよびTIMP-3の関与を究明することを目的とし、以下のように研究計画を実施した。TACE, TIMP-3, β-actinについて、特異的プライマーを用いてquantitative RT-PCR(qRT-PCR)解析を行った。得られた結果はβ-actinで補正し、comparative threshold cycles(Ct法)にて相対定量を行った。TACE及びTIMP-3の免疫組織化学を行った。ヒト歯肉増殖症歯肉組織中、歯周炎歯肉組織中においてマクロファージ様細胞の細胞質内に、免疫陽性が認められた。4.結果の統計解析慢性歯周炎と歯肉増殖症歯肉との比較で、TIMP-3は歯肉増殖症で有意に高く発現しており、TACEは、歯肉増殖症で高い傾向にあることを明らかにした。また、TIMP-3とTACEの相互作用を明確にするためqRT-PCR解析及び免疫組織学的解析を進めていく予定である。我々は、遺伝子発現解析より慢性歯周炎と歯肉増殖症歯肉との比較で、TIMP-3は歯肉増殖症で有意に高く発現しており、TACEは、歯肉増殖症で高い傾向にあることを明らかにしている。免疫組織学的解析の結果と総合してまとめていく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在まで得られたデータを用いて、一度まとめ、春季歯科保存学会、EUROPERIO7にて発表予定である。免疫組織化学の結果は秋季日本歯周病学会にて成果発表をする。最終的な解析終了後、海外で開催される歯周病専門の学会にて発表し、成果を論文にまとめて国際専門誌に投稿する。
悪性腫瘍細胞株における蛋白分解酵素インヒビタ-の生物学的特性の検討

チオ-ル系蛋白分解酵素インヒビタ-(TPI)をヒト肺癌細胞株を用いて分離し、これらの特性を検討した。1)ヒト肺癌細胞株LKー2(扁平上皮癌)の培養液と培養細胞のそれぞれからゲルろ過法とイオン交換クロマトグラフィ-の2段階でTPIを分離した。培養からは分子量90,000の高分子TPIと分子量10,000低分子TPIが分離され、蛋白分解酵素阻害活性は低分子TPIが主体であった。低分子TPIの活性はpH6からpH10の範囲で安定で、60°C以下では熱に安定であった。また、チオ-ル系蛋白分解酵素を特異的に阻害し、セリン系蛋白分解酵素とコラゲナ-ゼを全く阻害しなかった。一方、培養細胞からは分子量10,000の低分子TPIのみ分離され、培養液中の低分子TPIとほぼ同じ性質を持っていた。2)ヒト肺癌細胞株Luciー10(腺癌)でも培養液から分子量90,000の高分子TPIと分子量10,000の低子TPIが分離され、培養細胞からは分子量10,000の低分子TPIのみ分離された。3)ヒト肺癌細胞株由来の何れのTPIも免疫拡散法で生体の主要なTPIである血中α2ーTPI、尿中UTPIとの間に共通抗原性を認めなかった。4)培養液中に経時的に蓄積されるTPI活性は、単細胞数当り及び単位時間当りで比較すると、対数増殖期に比べ定常期では2倍から3倍高値であった。5)LKー2の培養液より分離した低分子TPIは〔^3H〕チミジンの取り込みでみたLKー2の培養液より分離した低分子TPIは〔^3H〕チミジンの取り込みでみたLKー2のDNA合成を濃度依存性に強く抑制した。ヒト肺癌細胞株を研究材料としてチオール系蛋白分解酵素インヒビター(TPI)を精製分離し、その生化学的特性と肺癌細胞の増殖に及ぼす影響について検討し低下の結果を得た。1.ヒト肺癌細胞株LKー2(扁平上皮癌)の培養液と培養細胞からセファデックスGー100ゲル3過法とDEAEーセファセルイオン交換クロマトグラフィーによりTPIを分離した。培養液からは分子量9万と1万のTPIが分離され、活性は低分子TPIが主体であった。低分子TPIは、チオール系蛋白分解酵素に特異的なインヒビターであり、等電点がPI6.3とPI6.4で、PH6からPH10の範囲で安定、60°C以下で安定であった。LKー2の培養細胞からは分子量1万のTPIのみが分離され、熱とPHの安定性は培養液中の低分子TPIとほぼ一致した。2.他のヒト肺癌細胞株Luci-10(腺癌)でも培養液から分子量9万と1万のTPIが分離され、培養細胞からは分子量1万のTPIのみが分離された。3.Luci-10の培養液中にTPI活性が経時的に増大し、単位細胞及び単位時間当りで比較すると、対数増殖期に比べて定常期では2倍から3倍高値であった。4.LK-2の細胞培養において、部分精製した培養液中低分子TPIは濃度依存的に〔^3H〕チミジンの取り込みで見たDNA合成を抑制した。その他のTPIである血中のα_2ーTPI,尿中TPI、微生物由来のE-64でも抑制作用が認められた。一方、セリン系蛋白分解酵素インヒビターである尿中トリプシンインヒビター、大豆トリプシンインヒビターは全く影響を及ぼさなかった。しかし、チオール系蛋白分解酵素のパパイン、フィシン及びカテプシンBではDNA合成が促進された。

5)LKー2の培養液より分離した低分子TPIは〔^3H〕チミジンの取り込みでみたLKー2の培養液より分離した低分子TPIは〔^3H〕チミジンの取り込みでみたLKー2のDNA合成を濃度依存性に強く抑制した。1.ヒト肺癌細胞株LKー2(扁平上皮癌)の培養液中のチオ-ル系蛋白分解酵素インヒビタ-(TPI)をセファデックスGー100ゲルろ過法で分離すると分子量1万と9万のTPIが得られ、分子量1万の低分子TPIをDEAEーセファセルイオン交換クロマトグラフィ-、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で精製したが、等電点電気泳動で検討するとpI6.3とpI6.4に分離され、完全な製製になっていない。等電点で分離した後の回収は、蛋白量が微小のため困難で成功していない。大量の培養液の処理、精製手技に検討を加え、アミノ酸配列を決定するために必要な低分子TPIの完全な精製に努力している。2.LKー2の細胞培養において、粗精製低分子TPIが〔3H〕チミジンの取り込みでみたDNA合成を強く抑制した。他のTPI(血中α_2ーTPI、尿中UTPI、微生物由来E64)でも抑制されるためTPIが細胞増殖に強く関与していると考えられる。これらのTPIの作用を他の癌細胞株(肺癌、乳癌等)についても検討すると、抑制の傾向がみられ、その強さについては細胞株によって差が大きかった。3.LKー2の細胞培養において、チオ-ル系蛋白分解酵素(パパイン、フィシン、カテプシンB)の作用を同様に検討すると、DNA合成を促進した。他の癌細胞株においても促進した。4.チオ-ル系蛋白分解酵素とTPIの相互作用を同様の実験法で検討しているが、相互に作用を阻害する傾向がみられた。さらに検討中である。1)悪性腫瘍の細胞株を培養し、細胞と培養の各々からセファデックスGー100ゲルろ過法、DEAEセファセルイオン交換クロマトグラフィ-でTPIを分離した。ヒト肺癌細胞株LKー2(扁平上皮癌)とLuciー10(線癌)のいずれも、細胞からは分子量10,000のTPIが分離され、培養液からは分子量90,000と10,000のTPIが分離された。培養液中の活性の大部分は分子量10,000の低分子TPIが占めた。これを分泌型低分子TPIと呼ぶことにする。2)LKー2の培養において分泌型低分子TPIは〔^3H〕チミジンの取り込みでみたDNA合成を濃度依存性に強く抑制した。また、その他のTPIのα_2ーTPI、UTPI、Eー64で同様に検討し、DNA合成を抑制した。これらに対しチオ-ル系蛋白分解酵素であるパパイン、フイシン、カテプシンBについても検討すると一定の濃度下でDNA合成を促進した。癌の増殖にチオ-ル系蛋白分解酵素とそのインヒビタ-が相反する作用を持って関わっていると推測される。3)分泌型低分子TPIをSDSーPAGEで精製後に更に等電点電気泳動にかけるとpI6.3とpI6.4のバンドに分かれるが、これを分離回収できなかった。そのためアミノ酸配列を決定するに十分な精製ができなかった。4)分泌型低分子TPIの免抗血清を用いた免疫拡散法により癌患者血清中TPIは検出されなかった。
３次元超解像・超高速発光検出法の開拓と単一共役高分子の超高速励起移動機構の解明

H30年度は、昨年度に構築し性能評価を行った、光励起ー脱励起に基づく時間分解顕微蛍光検出システムを用いて、単一微粒子の励起状態ダイナミクス計測に挑戦した。サンプルの励起状態生成にはフェムト秒Tiサファイアレーザー(波長740 - 880 nm(試料に合わせて波長選択),パルス幅70 fs,繰り返し80 MHz)の第二高調波を用いた。誘導放出誘起のための基本波パルスは、同時二光子吸収の寄与を抑制するためにグレーティングペアを用いてパルス幅を10 - 12 ps程度に伸長した。単一微粒子の超高速発光ダイナミクス測定の試料として、有機色素を内包した有機溶媒液滴の水分散コロイドを準備した。水中の微小液滴はブラウン運動を呈するため、単一微小液滴の測定には、水中で微小液滴を特定の位置にとどめる必要がある。その目的のために、光トラッピング法を用いた。波長380 nmの励起用光パルスと、励起光パルスに対して光学遅延を与えた誘導放出用光パルス(760 nm)を同軸に倒立型光学顕微鏡に導入し、対物レンズで試料溶液に集光した。このとき、誘導放出用近赤外ピコ秒パルスを微小液滴の光トラップ光としても使用した。近赤外ピコ秒パルス光により単一微小液滴を水中で光トラップし、液滴中の有機色素をフェムト秒SHG光により励起した、励起光と光捕捉・誘導放出用近赤外光パルスの光学的遅延を種々変化させ、液滴からの蛍光発光を高感度CCDカメラを用いてイメージとして検出した。このとき、光学フィルターにより励起光及び光捕捉・誘導放出光をカットし、試料からの蛍光のみを検出した。一連の測定で得られた光学遅延に対する蛍光強度の時間変化に対して、解析モデルを用いて解析することで、蛍光の減衰曲線と寿命を求めた。検出用エレクトロニクスの装置応答関関数に依存しない顕微蛍光寿命測定法を単一微小液滴系に適用することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。H28年度は、ポンプ-ダンプスキームに基づく時間分解顕微蛍光検出システムを構築した。光源として、フェムト用Tiサファイアレーザー(波長700-980 nm,パルス幅70 fs,繰り返し80 MHz)を用いた。システム構築時、レーザーの波長は主として800 nmに設定した。フェムト秒パルスを2つに分割し、片方を非線形光学結晶に集光し第二高調波(400 nm)を発生させ、それを試料分子の励起に用いた。もう一方の光パルスは基本波のまま誘導放出光とした。誘導放出用の近赤外光パルスをグレーティングペアに導入し、パルス幅を伸長可能な光学系とした。誘導放出による励起状態の失活を任意のタイミングで誘起できるようにするために、電動ステージおよびレトロリフレクターを用いて第二高調波に光学遅延を与え、誘導放出用光パルスと励起用の400-nmパルスの試料への相対的な到達時間を制御可能な光照射系とした。上記の光学遅延を与えた二つの光パルスに対して、それぞれ独立な外部光学系を構築し、倒立型顕微鏡に導入する直前で同軸上に重ねて顕微鏡に導入し、100倍の対物レンズで試料中の同一点に集光した。対物レンズ下で基本波と第二高調波をガラス板に集光し、後方散乱のごく一部をアバランシェフォトダイオードで検出し、2つのパルスの試料への到達時間差を評価した。このとき、パルスの到達時間が揺らぐ現象がみられたが、レーザーの安定化、エレクトロニクス関連の配線の再設計、TCSPCモジュールの調整などを注意深く行う事で、設計どおりの時間間隔で400 nmおよび800 nmの光パルスを顕微鏡下に導入可能な光学系を構築することができた。さらにこの装置を用いて、バルクの溶液試料に対して、蛍光励起と誘導放出による励起状態失活が誘起可能であるかを確認する予備実験を行い、励起状態が800 nmのパルスでダンプされることを確認した。上で述べたとおり、研究初年度(平成28年度)は、顕微鏡下で分子系試料を光励起し、かつ任意の遅延時間後に励起状態を誘導放出により基底状態へ瞬時に失活させることが可能な、レーザー顕微鏡システムの構築に取り組んだ。サンプルの光励起および誘導放出誘起に用いる2つの異なる波長のレーザーパルス対に対して、それらの試料への到達時間間隔制御に於いて、当初は幾つかの問題を抱え、その解決に数ヶ月の期間を要し、当初計画から研究経費および期間を4ヶ月繰り越しした。何度か光学系を見直し、実験システムを詳細にチェックして再構築すると共に、エレクトロニクスの最適化によって、高精度で再現性良く光励起、誘導放出による励起状態失活が可能なシステムを構築することができた。また、本年度構築した時間分解顕微蛍光検出システムを用い、参照試料に対して顕微鏡下で蛍光励起と励起状態失活を実現することに成功し、今後の研究に向けて装置が計画どおり物理現象を誘起可能であることが示された。上記を総合的に判断して、進捗状況を(2)とした。H29年度の前半は、昨年度に構築し動作確認を行った、光ポンプー光ダンプスキームに基づく時間分解顕微蛍光検出システムの性能評価、主として時間分解能評価を引き続き実施した。試料の蛍光励起にはフェムト秒Tiサファイアレーザー(波長800 nm,パルス幅70 fs,繰り返し80 MHz)の第二高調波を用いた。

誘導放出誘起のための近赤外パルスは、同時二光子吸収の寄与を抑制するためにグレーティングペアを用いてパルス幅を10 ps (FWHM)程度に伸長した。性能評価用の参照試料としては、溶液中での蛍光寿命が既知で、ストークスシフトの比較的大きな分子系の有機溶媒溶液を使用した。波長400 nmの励起用光パルスと、励起光パルスに対して光学遅延を与えた誘導放出用光パルス(800 nm)を同軸に倒立型光学顕微鏡に導入し、対物レンズ(100倍、NA 1.30)で試料溶液に集光した。光学フィルターにより励起光及び誘導放出光をカットし、試料からの蛍光のみを高感度の16-bit CCDカメラを用いてイメージとして検出した。光学遅延をt = -100 psから1.6 nsまで変化させつつ試料の蛍光強度を記録した。この一連の測定で得られた、光学遅延に対する蛍光強度の時間変化に対して、解析モデルを用いて解析することで、蛍光の減衰曲線と寿命を求めた。得られた蛍光寿命は、既報の蛍光寿命と非常に良い一致を示した。これにより、検出用エレクトロニクスの装置応答関関数に依存しない顕微蛍光寿命測定が達成された。研究2年目(H29年度)は、平成28年度に構築した超高速顕微発光寿命測定装置に対して、装置の性能評価を目的に、発光寿命が既知で比較的寿命の短い分子系を対象として測定を行った。一連の測定結果を詳細に検討することで構築した装置を評価した。サンプルの光励起および誘導放出誘起に用いるレーザーパルス対の、試料への到達時間間隔制御に於いて、当初は幾つかの問題を抱えたが、何度かの光学系の再構築と検出光学系およびエレクトロニクスの最適化によって、高精度で再現性良く蛍光測定の可能なシステムを構築することができた。当初予定の通り、光ポンプ-光ダンプのスキームに基づく手法を用い、参照試料に対して顕微下で蛍光寿命を測定することに成功し、その値は文献値とよい一致を示したことから、本課題で構築してきた顕微蛍光寿命測定システムが当初計画通り動作することが確認できた。上記理由から、進捗状況を(2)とした。H30年度は、昨年度に構築し性能評価を行った、光励起ー脱励起に基づく時間分解顕微蛍光検出システムを用いて、単一微粒子の励起状態ダイナミクス計測に挑戦した。サンプルの励起状態生成にはフェムト秒Tiサファイアレーザー(波長740 - 880 nm(試料に合わせて波長選択),パルス幅70 fs,繰り返し80 MHz)の第二高調波を用いた。誘導放出誘起のための基本波パルスは、同時二光子吸収の寄与を抑制するためにグレーティングペアを用いてパルス幅を10 - 12 ps程度に伸長した。単一微粒子の超高速発光ダイナミクス測定の試料として、有機色素を内包した有機溶媒液滴の水分散コロイドを準備した。水中の微小液滴はブラウン運動を呈するため、単一微小液滴の測定には、水中で微小液滴を特定の位置にとどめる必要がある。その目的のために、光トラッピング法を用いた。波長380 nmの励起用光パルスと、励起光パルスに対して光学遅延を与えた誘導放出用光パルス(760 nm)を同軸に倒立型光学顕微鏡に導入し、対物レンズで試料溶液に集光した。このとき、誘導放出用近赤外ピコ秒パルスを微小液滴の光トラップ光としても使用した。
無機ネットワーク制御によるイオン液体ゲルの超高強度化と高速CO2透過膜への展開

イオン液体含有高強度ダブルネットワークゲル(DNイオンゲル)の高強度発現に寄与するネットワークの影響について検討した。DNイオンゲルは、オルトケイ酸テトラエチル(TEOS)の加水分解および縮合重合反応を行うことで形成されるシリカナノ粒子ネットワーク(無機ネットワーク)と、ラジカル重合反応により形成されるポリジメチルアクリルアミド(PDMAAm)ネットワークを、イオン液体中に形成することにより調製される。本研究では、無機ネットワークについて検討した。無機ネットワークは、所定温度でTEOSの加水分解および縮合重合反応を行うことにより形成されるが、317 Kから321 Kの範囲で調製されたDNイオンゲルは、機械的特性が有意に異なることを見出した。各々の温度で調製したDNイオンゲルの無機ネットワーク構造を透過型電子顕微鏡で観察したところ、317 K以下で調製されたイオンゲルには無機ネットワークの形成が確認されず、321 K以上で調製されたイオンゲルには高度に発達した無機ネットワークが形成されており、317 Kから321 Kの間で調製されたイオンゲルにはクラスター状に分散した無機ネットワークが形成されていることがわかった。また、機械的強度は、調製温度が317 Kから321 Kまで増大するとともに増大し、加えて、散逸エネルギーも大きくなった。つまり、高度に発達した無機ネットワークだけでなく、クラスター状に形成された無機ネットワークもDNイオンゲルの高強度化に関与することが明らかとなった。さらに、イオン液体中にシリカナノ粒子を分散することでも、クラスター状無機ネットワークを形成できることを明らかにし、加えて、粒径の異なるシリカナノ粒子を用いることで、小さいシリカナノ粒子(約10 nm)を用いて無機ネットワークを形成することで、DNイオンゲルの強度を優位に増大できることを明らかにした。高強度DNイオンゲルの機械的強度に及ぼす無機ネットワークの影響について検討することを目的としており、予定通り、無機ネットワーク構造の制御によるDNイオンゲルの高強度化を達成した。無機ネットワーク構造の直接観察から、強度発現に関与する無機ネットワークの役割を明らかにし、さらに、高強度を発現するための無機ネットワーク構造も明らかにできた。これらは研究計画通りの成果である。加えて、無機ネットワーク構造を制御するため、シリカナノ粒子を用いてDNイオンゲルを調製する方法を確立し、無機ネットワークを形成するシリカナノ粒子の粒径と機械的強度の関係について、定量的な検討を実施し、シリカナノ粒子の効果を明らかにした。このシリカナノ粒子径がDNイオンゲルの機械的強度に及ぼす影響に関する知見は当初計画通りの成果である。さらに、当初計画では2019年度実施を予定していたシリカ粒子表面性状の影響に関する検討に着手しており、表面性状を制御するための吸着性イオン液体の合成をすでに終えている。また、そのイオン液体を用いることで、DNイオンゲルの機械的強度が有意に増大することを示すデータも得られている。加えて、有機ネットワークの構造制御とその構造が無機ネットワークの散逸エネルギー増大に与える影響についても検討しており、有機ネットワークを精密重合したポリマーで形成する検討に着手している。以上のように、本研究課題は当初計画以上に進展している。DNイオンゲルの機械的強度に及ぼす無機ネットワークと有機ネットワークの組成比について検討を実施する。無機ネットワークはエネルギーの散逸による高靭性化とゲルの弾性率に影響していることが明らかとなっており、また、有機ネットワークはゲルの伸びやすさ(破断ひずみ)に大きな影響を与えている。特に、有機ネットワークの増大で破断ひずみが大きくなると、ゲルの大変形が可能となり、大変形に伴い内部破壊される無機ネットワーク量が多くなるため、散逸エネルギーが増大し、タフネスが増大すると考えられる。一方で、有機ネットワークの減少に伴い無機ネットワーク量が減少すると、内部破壊される無機ネットワークが少なくなるため、散逸エネルギーが減少し、タフネスは小さくなる。つまり、DNイオンゲルの高強度化に対する無機ネットワークと有機ネットワーク組成には最適値があると考えられる。次年度は、その最適な無機ネットワーク/有機ネットワーク組成を明らかにし、その原因について検討を行う。また、無機ネットワークの破断に伴うエネルギー散逸は、シリカナノ粒子間の結合力に依存することが予想されるため、シリカナノ粒子間の相互作用の制御についても検討を行う。具体的には、シリカナノ粒子同士を架橋する成分を用いてDNイオンゲルを作製し、その機械的強度の変化を評価する。加えて、無機ネットワークの内部破壊に伴うエネルギー散逸効果を増大させるため、有機ネットワークの構造制御についても検討を行う。具体的には、架橋点を所定の比率で導入したブロックコポリマーを合成し、その架橋度が破断ひずみやエネルギー散逸量に及ぼす影響について検討する。

各々の温度で調製したDNイオンゲルの無機ネットワーク構造を透過型電子顕微鏡で観察したところ、317 K以下で調製されたイオンゲルには無機ネットワークの形成が確認されず、321 K以上で調製されたイオンゲルには高度に発達した無機ネットワークが形成されており、317 Kから321 Kの間で調製されたイオンゲルにはクラスター状に分散した無機ネットワークが形成されていることがわかった。また、機械的強度は、調製温度が317 Kから321 Kまで増大するとともに増大し、加えて、散逸エネルギーも大きくなった。つまり、高度に発達した無機ネットワークだけでなく、クラスター状に形成された無機ネットワークもDNイオンゲルの高強度化に関与することが明らかとなった。さらに、イオン液体中にシリカナノ粒子を分散することでも、クラスター状無機ネットワークを形成できることを明らかにし、加えて、粒径の異なるシリカナノ粒子を用いることで、小さいシリカナノ粒子(約10 nm)を用いて無機ネットワークを形成することで、DNイオンゲルの強度を優位に増大できることを明らかにした。高強度DNイオンゲルの機械的強度に及ぼす無機ネットワークの影響について検討することを目的としており、予定通り、無機ネットワーク構造の制御によるDNイオンゲルの高強度化を達成した。無機ネットワーク構造の直接観察から、強度発現に関与する無機ネットワークの役割を明らかにし、さらに、高強度を発現するための無機ネットワーク構造も明らかにできた。これらは研究計画通りの成果である。加えて、無機ネットワーク構造を制御するため、シリカナノ粒子を用いてDNイオンゲルを調製する方法を確立し、無機ネットワークを形成するシリカナノ粒子の粒径と機械的強度の関係について、定量的な検討を実施し、シリカナノ粒子の効果を明らかにした。このシリカナノ粒子径がDNイオンゲルの機械的強度に及ぼす影響に関する知見は当初計画通りの成果である。さらに、当初計画では2019年度実施を予定していたシリカ粒子表面性状の影響に関する検討に着手しており、表面性状を制御するための吸着性イオン液体の合成をすでに終えている。また、そのイオン液体を用いることで、DNイオンゲルの機械的強度が有意に増大することを示すデータも得られている。加えて、有機ネットワークの構造制御とその構造が無機ネットワークの散逸エネルギー増大に与える影響についても検討しており、有機ネットワークを精密重合したポリマーで形成する検討に着手している。以上のように、本研究課題は当初計画以上に進展している。DNイオンゲルの機械的強度に及ぼす無機ネットワークと有機ネットワークの組成比について検討を実施する。無機ネットワークはエネルギーの散逸による高靭性化とゲルの弾性率に影響していることが明らかとなっており、また、有機ネットワークはゲルの伸びやすさ(破断ひずみ)に大きな影響を与えている。特に、有機ネットワークの増大で破断ひずみが大きくなると、ゲルの大変形が可能となり、大変形に伴い内部破壊される無機ネットワーク量が多くなるため、散逸エネルギーが増大し、タフネスが増大すると考えられる。
沈降速度からみた有機性懸濁物質の分画法の開発とその評価に関する研究

本研究の目的は、水域における有機性懸濁性粒子の沈降特性を定量的に把握するための分画手法を開発することである。具体的には、河川における有機性懸濁粒子の沈降現象、湖沼における藻類の沈降現象ならびに溶存酸素の消費課程などを機構解明の立場から詳細な検討を行い、併せて水環境管理のための各種懸濁性有機物質の数理モデルを開発することである。本研究では以下に示すような成果が得られた。(1)佐賀市街部の水路・河川から採水した試水について、有機性懸濁粒子の沈降解析を行い、単粒子沈降速度による分画を行った。沈降を伴う有機性懸濁粒子の溶存酸素消費について定式化し、分画された粒子群の脱酸素係数を求めた。脱酸素係数は粒径(沈降速度)によって異なり、大粒径ほど酸素消費速度は小さくなることを明らかにした。得られた基礎データを用いて、雨水滞水池での有機性懸濁物質濃度と溶存酸素濃度を求めるための数理モデルを構築し、水質予測を行った。予測結果からは、約1日程度でも無酸素状態が再現される可能性があることなどが明らかとなった。(2)湖沼における有機性懸濁物質は藻類濃度で代表されることから、佐賀県の北山ダムを対象として藻類の増殖・沈降現象の解明を行い、水温躍層において沈降速度の減速現象が存在すること、減速課程においては溶存酸素濃度が減少するため、無酸素状態になることは明らかにした。また、この藻類の沈降現象をモデル化し、現地観測データとの照合を行い、モデルパラメータを推定した。得られた数理モデルから、懸濁性物質濃度、藻類濃度(CODで換算)、溶存酸素濃度の分布の時空間的変化について、北山ダムの実現象を矛盾なく、かつ長期に渡って(数年程度)再現できることを示した。
代数多様体のアファインファイブレーション構造と代数群の作用

2.アファイン曲線上の自明なアファイン平面束を開集合としてふくむ3次元アファイン代数多様体Xについて,その上の加法群の作用について研究した.その結果,Xがあるタイプの方程式で定義される超曲面と同型になるための必要十分条件を得た.得られた結果は,論文"Affine threefolds with A2-fibrations"として専門誌Transformation Groupsから出版される予定である.高次元代数多様体上のアファインファイブレーション構造とユニポテント群の作用との関係について,海外の研究者とも連絡をとりつつ研究を進めたが,現在の手法では十分でないことが判明した.現在,いろいろな例を調べるなどして打開策を検討中である.また,国際研究集会などに参加し,関連する分野の研究者と最新の研究情報を交換したり討論する予定であったが,あいにく研究代表者が手術のために入院することになったため,研究集会参加を取りやめざるを得なかったり,思うように研究を進めることができなかった.3.研究分担者の宮西氏が,2016年10月にフランス,グルノーブルで開催された国際研究集会「Complex affine geometry, hyperbolicity and complex analysis」において"Affine threefolds with G_a-actions"と題して講演した.これは,これまでに得られた3次元アファイン代数多様体上の加法群の作用についての主な成果をまとめたものである.3次元以上の高次元代数多様体上のアファインファイブレーション構造の解明のため,加法群の作用について引き続き研究をおこなっているが,一部の場合を除き,有効な結果がいまだ得られていない.3次元アファイン空間の特徴づけや3次元アファイン代数多様体上の加法群の作用については,さまざまな結果が得られてはいるが,まだ3次元の消去問題が解けるだけの十分な結果は得られていない.3.研究代表者の増田と分担者の宮西氏はR.V. Gurjar教授と,ユニポテント群の作用をもつA^3のseparable formについて研究をおこない,得られた結果を2018年2月に首都大学東京で開催された国際研究集会において発表した.また分担者の宮西氏は,正標数の代数多様体上の加法群の作用について研究をおこない,得られた結果を2018年3月に東京理科大学で開催された野田代数幾何学研究集会において発表した.3次元のアファイン代数多様体上の加法群の作用については,分担者の宮西氏やR. V. Gurjarらとの共同研究により,商写像のファイバーについての知見が得られるなど,ある程度の研究の進捗があった.しかしながら,いまだ3次元の消去問題の解決にいたるほどの成果は得ていない.3次元アファイン空間に対するAbhyankar-Sathaye予想などについても,条件を付ければ正しいことを示せるが,本質的なところは未解決のままである.1.今年度得られた結果をもとに,いろいろな例を精査することからはじめて高次元の代数多様体上のアファインファイブレーション構造とユニポテント群の作用との関係を明らかにする.基本的には,研究代表者,分担者との共同研究により研究を進めるが,この分野の他の専門家との討論は大変有益である.当該分野の専門家が多いフランスで,今年大きな国際研究集会が開催されるので,それに参加し研究者らとの討論を通して新しい知見を見出したい.今年度以降も国内外の研究集会に参加,講演し,参加者と討論することにより,研究を進めていく.2.研究成果発表の場と情報発信の場を兼ねて,毎年,関西学院大学大阪梅田キャンパスにおいてアフィン代数幾何学研究集会を開催している.前回2016年3月には,海外の若手研究者3名が大変興味深い講演をおこなった.今年度以降も研究集会を開催し,本研究課題の推進はもとより当該分野の進展に資していきたい.いくつかの重要な例を解析することにより,すこしづつファイブレーション構造の幾何的側面がわかってきている.高次元のアファイン空間の自己同型群がわかっていないため,加法群の作用について純代数的に取り扱うのには困難がある.幾何的性質がファイブレーション構造におよぼす影響について今後も詳しく解析していく.また,最近,旧知の研究者のA. Duboulozが高次元代数多様体上のアファイン平面fibrationについての結果をアーカイブ上に発表するなど,いくつか重要な結果が得られつつある.最新の研究成果を知ることは,研究を推進する上で欠かせない.関連する分野の研究集会に積極的に参加し,討論や研究交流を通じて,本研究課題を推進する.今後とも地道に高次元アファイン代数多様体の加法群をはじめとするユニポテント群の代数的作用の解析をおこなう.今年の8月には,代表者の増田および分担者の宮西氏,長年の共同研究者のR.V. Gurjar教授とともにドイツのOberwolfach研究所で1か月間集中的にアファインファイブレーション構造について研究をおこなう予定である.また,5月末には,ポーランドでアファイン代数幾何学の大規模な国際研究集会が開催されるので,そのような研究集会に積極的に参加し,討論,研究交流を通じて研究を推進する.研究代表者が手術のため1ヶ月ほど入院したり,研究代表者,分担者それぞれの家族に不幸があったりしたため,当初,参加する予定であった複数の国際研究集会を欠席せざるを得なかったので,その分の旅費が余ってしまった.

2015年度にやむをえず海外出張をキャンセルせざるをえなかったため,その分の金額を2016度に剰余金として繰り越した.ところが,2016年度は所属する大学の学科の長であったため,長期の出張などはできなかったので,繰り越し分まで含めた出張のための旅費を使い切ることができなかった.2017年度には,海外で本研究課題に近い分野の研究集会が開催されず旅費をあまり使う必要がなかったため次年度使用額が生じた.また,2018年度には海外で大きな国際研究集会が予定されており,さらに共同研究者とドイツの研究所で夏休みに長期間共同研究をおこなう予定があったため、そのための旅費を次年度に使えるよう意図的に使用額を抑制した面もある.2018年度分は上述の旅費でほぼ使い切る予定である.手術後の研究代表者の経過は順調で,海外出張にも十分耐えられるまでに回復した.今年度は,フランスで大きな国際研究集会があり,研究代表者,分担者とも招待されている.次年度使用額はそのための旅費として使用する予定である.海外から若手の研究者が何名か関東の大学に来日して6月に連続講義をおこなう予定であるので,こちらから滞在先の大学に出向いて研究交流する予定である.そのための旅費として使用する.また,長年の共同研究者であるR.V. Gurjar教授が2月に来日し,分担者の宮西氏とともに大阪で共同研究をする予定であり,その際の旅費等に使用する.さらに,毎年3月に関西学院大学大阪梅田キャンパスにて開催しているアフィン代数幾何学研究集会を今年度も開催する予定である.講演者,参加者の旅費の補助に使用する.
地形学的手法による大地震の再来間隔の復元と評価に関する研究

養老断層系桑名断層を対象として、過去7千年間に繰り返された断層運動の時期と断層ずれ量とを新しい地形学的方法によって復元した。具堆積には、コサイスミックな沈降にともなう地形面の急速な埋積過程が、堆積物の粒度組成や堆積速度の変化として識別可能であることを実証し、それをもとに、断層変位時期を100年程度の誤差精度で復元することができた。この結果をもとに、断層活動間隔のばらつきの度合いを評価した。すでに、平成14年度までに得られていた大深度のオールコアやジオスライサー試料などの分析をすすめると共に、その過程で必要の生じた地域を中心に、高密度で新たなコアリングを行った。すなわち、大学院生の研究協力のもと、平成14年度科学研究費補助金によって購入したパーカッション式ボーリングマシンを用いて、約30地点でオールコアボーリングを実施した。これらの高密度のコア分析も実施した結果、過去7千年間に7回の断層活動史が復元され、平均活動間隔のばらつきは、1シグマが約0.3という結果が得られた。この結果は、内陸活断層もプレート境界型断層と同程度の活動間隔のばらつきを持つことを意味する。本研究費により、パーカッション式オールコアボーリング掘削装置を購入し、愛知・岐阜・三重県等において、深度5 10mのオールコアボーリングを掘削した。コアの粒度や電気伝導度、珪藻遺骸群集などを分析し、養老断層系養老断層・桑名断層・四日市断層の極浅層地下構造を明らかにした。また、既存ボーリングコアをも含めて、多数の放射性炭素年代測定を核燃料サイクル機構と共同実施し、断層活動史、および、断層沈降側(濃尾平野)の埋積史を従来にない高精度で復元することに成功した。なかでも桑名断層においては、過去7回の活動時期が推定され、断層活動間隔に著しい規則性が見い出された(鳴橋・須貝ほか、投稿準備中)。また四日市断層は、従来考えられていたより数倍も大きな速さで変位してきており、養老・桑名断層に匹敵することが解明された(大上・須貝、投稿準備中)。また、濃尾平野の埋積速度が極めて大きく、木曽三川によるデルタの前進速度は、メコン川や黄河など世界の大河川に近いことが解明された(山口・須貝ほか、投稿中)。こうした堆積環境条件が断層活動の痕跡の保存に極めて有利に働いてきたことも明かとなった。他方、トルコの北アナトリア断層においては、199年8月地震断層の活動履歴解明のためのトレンチ掘削調査に8月に参加し、同地震が、当該地域で発生しうる最大規模ないしそれに近い規模の地震であったことが、裏付けられた。成果は米国地球物理学連合学会で報告された。
補体成分C3の経時的変化とその死後経過時間測定への応用

我々は放置血清中において自然分解する補体第3成分(C3)に着目し、交差免疫電気泳動を用いて、屍血中B_1CのB_1Aへの移行から死後経過時間の推定を試みた。C3は内部に存在するチオエステル結合が加水分解により開裂するが、このC3の分解過程はdc/dt=-kc(cはC3濃度、kは一次反応速度定数)で表わされた。C3の分解率Xを求めると、-log(1-X)=ktとなった。健康成人の全血を試料として経時的にサンプリングし、各時間における-log(1-X)をプロットすると、時間と-log(1-X)との間には直線関係が成り立つことが明らかになった。さらに各温度におけるkも求められた。また、反応速度定数kと絶対温度Tとの間にlogk=-E/(RT)+a(E活性化エネルギー、R、気体定数、a、定数)という関係がある。検査した成人血液試料から、E/Rとaの平均値6690と16.4が得られた。夏から冬にかけての死亡時刻の明確な検死例、剖検例の心臓血を試料とした場合に、死後経過時間(PMI)とB_1CとB_1Aの比(x)との関係を調べたところ有意の相関が得られた(r=0.721)。回帰直線はPMI(haurs)=4.21+1.39xとなり、95%信頼限界は9.2時間であった。死後I時間の計算値xと実測値xとを比較したところ、実測値が010の範囲で両者は直線関係になった(r=0.852)ので、実測値とがこの範囲の例について実際的応用を行ったところ、信頼限界9.1時間で死後経過時間を推定することが可能であった。以上をまとめると、C3の分解率に基づく死後経過時間推定法を用いて24時間以内のPMIの推定が可能である事が示された。この方法の特徴はC3の分解産物B_1Aはいくつかの例外を除いて生体内に存在しないため、死亡前のC3分解率は0であり、個人差がない点である。しかし実際的応用面ではなお推定の巾が大きく、今後正確さを増す様な工夫が必要と考えられた。死後経過時間の推定は,法医学領域の重要な問題である.これまでは死体現象を指標として経験的に推定されているが,客観性に欠けている.そこで死体血中の血清補体成分(C3)の経時的な分解(電気泳動ではB_1CからB_1Aへの移行)を指標として客観的に死後経過時間を推定することを試みた.〔方法〕死亡時刻の明確な司法,行政解剖例,検死例の心臓血を試料とした. B_1C及びB_1Aの定量は抗ヒトB_1A血清を用いた交差免疫電気泳動法によった.〔結果〕B_1CからB_1Aへの移行は(dc)/(dt)=-kc-(1)C:B_1C濃度, Kは反応速度定数.反応速度定数Kと絶対温度Tとの間にはlogk=-E/(RT)+A-(2), E:活性化エネルギーR:気体定数, A:定数.死亡例において,死後I時間後の直腸温がToの時,死後I時間まで体温が直線的に下降するとすれば,時刻tの絶対温度T(t)は, T(t)=(To-310)/I×t+310-(3)となる. E/RとAが求められると式(1)(2)(3)より死後I時間のC3の率(計算値x)がわかる.実際の死体血中の分解したC3の率(実測値x)はB_1CとB_1Aの濃度比として求められる. in vitroのC3分解より得られた値E/R=6.650, A=16.4を用いて死後I時間の計算値xを求め,実測値xと比較した. 1.実測値xが0から12の間では両者の間に直線関係が成り立ち,有意の相関関係があった(γ=0.873)2.実測値xが12以下の例について実際的応用を試みた.式(3)に任意のIを用い計算値xを求めた.実測値xに最も近い計算値xを導き出すIを死後推定時間(PMIE)とし,死後経過時間と比較したところ両者の間に直線関係が成り立った(γ=0.891),これより死後24時間まで推定可能であることがわかった(PMIとPMIEの差:平均3.2,標準偏差2.8)3.実測値xが12以上では実測値が増加しても計算値xはほぼ一定であった.我々は放置血清中において自然分解する補体第3成分(C3)に着目し、交差免疫電気泳動を用いて、屍血中B_1CのB_1Aへの移行から死後経過時間の推定を試みた。