hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パノスコピック構造制御による新しい希土類永久磁石材料の開発

新しい希土類永久磁石材料の開発として希土類金属(R)と3d遷移金属のFeとの金属間化合物であるR_5Fe_<17>相の磁気特性について検討していたところ、Sm_5Fe_<17>相が非常に高い保磁力を示すことがわかった。また、Nd-Fe-B系焼結磁石に代わる新しい希土類金属間化合物として知られているSm-Fe-N磁石粉末は高温で分解するためバルク化できなかったが、放電プラズマ焼結法で固化成形できることがわかった。高性能なNd-Fe-B系焼結磁石が開発されて以来、希土類金属間化合物の研究が盛んに行われてきたが、いまだにNd-Fe-B系焼結磁石を超える永久磁石材料は開発されていない。本研究課題では、パノスコピック形態制御により新しい希土類永久磁石材料を開発することを目的としている。まず、新しい希土類永久磁石材料の開発として希土類金属(R)と3d遷移金属のFeとの金属間化合物であるR_3Fe_<29>相およびR_5Fe_<17>相の磁気特性について検討していたところ、Sm_5Fe_<17>相が非常に高い保磁力を示すことがわかった。そこで、Sm_5Fe_<17>相の製造条件について検討したところ、Sm_5Fe_<17>相は準安定相であり、急冷凝固法で作製したアモルファス急冷薄帯から結晶化させることでしか生成しないことがわかった。次に、このSm_5Fe_<17>相からなる永久磁石の作製を放電プラズマ焼結法で試みたところ、通常の焼結法では永久磁石化できないが放電プラズマ焼結法では永久磁石化できることがわかった。このSm_5Fe_<17>磁石の高性能化のため、、Sm_5Fe_<17>磁石のFeの一部をCoに置換したSm_5(Fe, Co)_<17>磁石の作製も試みた。Sm_5(Fe, Co)_<17>相もCo置換量が少ない時は急冷凝固法と熱処理により得られるが、Co置換量が多くなるとSm_5(Fe, Co)_<17>相が得られないことがわかった。また、Nd-Fe-B系焼結磁石に代わる新しい希土類金属問化合物として知られているSm-Fe-N磁石粉末は高温で分解するためバルク化できなかったが、放電プラズマ焼結法でも実験条件を検討することによりSrFe-N磁石粉末を固化成形できることがわかった。磁性材料
マルチメディア総合科学「『自然と人間と科学技術と』編」の開発と体系比及び評価

本研究は、構成主義的教育観と状況学習論の推進と展開という、現代的かつ教育に関わる本質的な課題を教育実践の場で根付かせるとともに、これらをカリキュラムの再編成及び再構成のための基本的な方略にし、昭和44年から9年間継続され、今日の科学教育の大きな推進役となった特定研究「科学教育」の総合科学に関する研究成果のうち物理科学的領域を中心に、マルチメディア教材を体系的に制作する方法とその有効性を明らかにするための評価方法の確立であった。そのため、前年度第一次予備実験の結果に基づいて、マルチメディア総合科学「『自然と人間と科学技術と』編」改善のための追加資料収集と整理を、「自然との調和」「自然との共生」、及び「科学技術と人間の知恵比べ」の3つの観点から行い、評価問題の改善と作成を行って、実験協力校(都内の公立高等学校各2校)に配布などし実施した(生徒76人×2校及び、教師8人×2校)。その結果をもって、さらに国内及び国外の研究者と協議を行いながら収集データの精査と分析を行い、プロトタイプCD-ROMの第二次案を作成した。そこでは、いわゆる「総合科学」の本質である学習者及び教師の「興味と関心の多様性」にいっそう応じ得るように、特に火の使用、鉄をはじめとする道具にまつわる「人間の知恵と技術」、「バランス」に代表される経済界と生物界におけることばと概念の共通性及び違いに基づく「自然との調和及び共生」を導入とすべきという評価結果が得られ、これらを勘案して展開できるように改善が行われた。なお、協議等の経過において、教育実践の場で構成主義的な教育観など根付かせるためには、教師の新たな教育への意識改革を促がす研修などが何よりも優先されるべきであるとの指摘があったことは、本研究の今後の展開に生かす必要がある。本研究の第一年次における目標は、(1)特定研究「科学教育」(昭和44年昭和52年)のうち、総合科学に関する研究班であった「柿内班」の資料から、文献資料及び記録されている写真等画像情報の第一次データベースを作成すること、(2)平成10年12月及び平成11年3月告示の新しい小学校、中学校及び高等学校学習指導要領の中から社会の変化と教育内容の厳選等に伴う新たな画像及び映像の追加資料を確定し第二次データベースを作成し、CD-ROMプロトタイプを制作すること、そして、本教材の基本的な考え方を検証し拡大するための評価問題の第一次案を作成し、第二年次に資することであった。その結果、学校教育等でもっとも流通しているデータベースソフトAccess、同じく、特に高解像度スキャナーに添付され広く流通している画像処理データベースソフトPhotoQuicker、さらに、映像処理ソフトウェアMegaViDVと、AuthorwareProfessionalなど応答処理機構のあるCAI用ソフトウェアと容易にWeb情報を含めた関連情報へのリンクが構築できる情報提示用ソフトウェアPowerPointを使って、本教材の骨格となる「自然」「調和」「共生」「科学技術」「人間」「知恵」「比較」を主要基本用語とし、さらに、新たな学習指導要領の「総合的な学習の時間」に例示されている領域の一つである「情報」をもとに抽出した関連用語ネットワークのもとに、1部pdfファイルとして、ハードディスク内に合計211メガバイトの「構造のゆるやかな科学」を構築し、CD-ROM(プロトタイプ)教材として焼き込み、制作した。そして、都内及び千葉県の公立小・中・高等学校各1校における第一次予備実験(教師5人×3校)と、第一次評価問題による調査データの収集と分析を行い、部分的には画像の粗さが目立つことを除き、次年度への足がかりを得た。

本研究は、構成主義的教育観と状況学習論の推進と展開という、現代的かつ教育に関わる本質的な課題を教育実践の場で根付かせるとともに、これらをカリキュラムの再編成及び再構成のための基本的な方略にし、昭和44年から9年間継続され、今日の科学教育の大きな推進役となった特定研究「科学教育」の総合科学に関する研究成果のうち物理科学的領域を中心に、マルチメディア教材を体系的に制作する方法とその有効性を明らかにするための評価方法の確立であった。そのため、前年度第一次予備実験の結果に基づいて、マルチメディア総合科学「『自然と人間と科学技術と』編」改善のための追加資料収集と整理を、「自然との調和」「自然との共生」、及び「科学技術と人間の知恵比べ」の3つの観点から行い、評価問題の改善と作成を行って、実験協力校(都内の公立高等学校各2校)に配布などし実施した(生徒76人×2校及び、教師8人×2校)。その結果をもって、さらに国内及び国外の研究者と協議を行いながら収集データの精査と分析を行い、プロトタイプCD-ROMの第二次案を作成した。そこでは、いわゆる「総合科学」の本質である学習者及び教師の「興味と関心の多様性」にいっそう応じ得るように、特に火の使用、鉄をはじめとする道具にまつわる「人間の知恵と技術」、「バランス」に代表される経済界と生物界におけることばと概念の共通性及び違いに基づく「自然との調和及び共生」を導入とすべきという評価結果が得られ、これらを勘案して展開できるように改善が行われた。なお、協議等の経過において、教育実践の場で構成主義的な教育観など根付かせるためには、教師の新たな教育への意識改革を促がす研修などが何よりも優先されるべきであるとの指摘があったことは、本研究の今後の展開に生かす必要がある。
PETによる未服薬精神分裂病患者の神経伝達物質受容体の研究 ドーパミンD1,D2,セロトニンS2受容体に注目して

平成9-10年度に以下の研究を行った。まず、非服薬分裂病患者群、健常対照群のセロトニンS2受容体の測定と比較を行った。対象とした分裂病群は検査の目的と内容を説明したうえで文書による同意の得られた17名の非服薬分裂病患者(うち10名が未服薬)で、トレーサとしては、11C-N-メチルスビペロンを用いた。11C-N-メチルスビペロンは線条体ではドーパミンD2受容体への結合を、大脳皮質ではセロトニンS2受容体への結合を反映する。12名の対照群との比較では、大脳皮質において、セロトニンS2受容体への結合に変化がないという結果であった。さて、最近、分裂病患者では線状体以外の大脳皮質や皮質下核のD2受容体の異常が疑われている。D2受容体密度が低い線状体以外の部位を評価するための予備的研究として、D2受容体に対する親和性がはるかに高いFLB457を[11C]で標識した[11C]FLB457を用いた線条体外D2受容体に関する研究を行った。対象は健康成人13例でComputerized Brain Atlas(CBA)を用いて各被験者の画像を標準脳に変換して、その上でピクセル毎に健康成人群での平均値を求めた。その結果、線条体だけではなく視床や側頭葉などにもD2受容体が多く認められることが分かった。さらに、D2受容体が視床内のどのような分布しているか調べたところ、D2受容体の密度は視床外側核や視床枕において低く、視床背内側核や前核において高い分布差を示すことがわかった。これらの視床核を含む神経回路はいずれも行動や認知に関連しており、分裂病の病態への関与が疑われている。分裂病の病態への関与が疑われている神経回路を構成する視床核においてD2受容体が豊富に認められたということは、分裂病のDA仮説と視床フィルター仮説の接点を示唆していると考えられた。平成9年度に以下の研究を行った。われわれはこれまでに、分裂病患者では前頭前野ドーパミンD1受容体に異常が認められること、さらに前頭前野ドーパミンD1受容体の異常が陰性症状や認知障害の発現と関連していることを明らかにした。平成9年度は、非服薬分裂病患者群、健常対照群のセロトニンS2受容体の測定と比較を行った。対象とした分裂病群は検査の目的と内容を説明したうえで文書による同意の得られた17名の非服薬分裂病患者(うち10名が未服薬)でトレーサとしては、11C-N-メチルスペプロンを用いた。11C-N-メチルスピペロンは線条体ではドーパミンD2受容体への結合を、大脳皮質ではセロトニンS2受容体への結合を反映する。12名の対照群との比較では、大脳皮質においては、セロトニンS2受容体への結合に変化がないという結果であった。対象とした分裂病群は検査の目的と内容を説明したうえで文書による同意の得られた17名の非服薬分裂病患者(うち10名が未服薬)で、トレーサとしては、11C-N-メチルスピペロンを用いた。

11C-N-メチルスピペロンは線条体ではドーパミンD2受容体への結合を、大脳皮質ではセロトニンS2受容体への結合を反映する。12名の対照群との比較では、大脳皮質において、セロトニンS2受容体への結合に変化がないという結果であった。さて、最近、分裂病患者では線状体以外の大脳皮質や皮質下核のD2受容体の異常が疑われている。D2受容体密度が低い線状体以外の部位を評価するための予備的研究として、D2受容体に対する親和性がはるかに高いFLB457を[11C]で標識した[11C]FLB457を用いた線条体外D2受容体に関する研究を行った。対象は健康成人13例でComputerized Brain Atlas (CBA)を用いて各被験者の画像を標準脳に変換して、その上でピクセル毎に健康成人群での平均値を求めた。その結果、線条体だけではなく視床や側頭葉などにもD2受容体が多く認められることが分かった。さらに、D2受容体が視床内のどのような分布しているか調べたところ、D2受容体の密度は視床外側核や視床枕において低く、視床背内側核や前核において高い分布差を示すことがわかった。これらの視床核を含む神経回路はいずれも行動や認知に関連しており、分裂病の病態への関与が疑われている。分裂病の病態への関与が疑われている神経回路を構成する視床核においてD2受容体が豊富に認められたということは、分裂病のDA仮説と視床フィルター仮説の接点を示唆していると考えられた。
カエル幼生をモデルにした子宮内ストレスが脳神経系のゲノム構造に与える影響

アフリカツメガエル、ネッタイツメガエル、エゾアカガエルなどに捕食者としてエゾサンショウウオを添加して恐怖ストレスを与えた時にカエル幼生の脳にどのような刺激が起きてくるのかを調べることがこの研究の目的である。本実験期間では先行研究より、被捕食ストレスがかかっている状態において、Xenopus laevisの終脳・間脳の部分で、様々なシグナル伝達が誘導されることが先行研究から分かっている。そのため、それらのシグナルトランスダクションが推測通りに起きているのか否かを明らかにすることが本実験の目的である。実験方法としては恐怖刺激を受けたカエル幼生の脳を取り出し、ホールマウント法に従って様々な抗体で脳を染めることで、脳の活性部位の差を明らかにする。これにより連続切片を作製して染色部位の特定をする必要が無くなる。しかし問題点としてエゾアカガエルやXenopus laevis幼生の脳には色素が沈着しており、蛍光抗体での染色でも終脳・間脳・延髄・脊髄の多くの部位に染色が困難な部位があった。また、一部の抗体ではウエスタンでは明確なバンドが得られていたが、ホールマウントではどうしても染めることができない抗体があった。そのため組織を傷めない脱色を様々検討し、かつ、抗原の不活化も検討した結果、上記問題を解決できた。また、IPA解析により特定のシグナルトランスダクションが活性化していることが明らかになっていた為、それを確かめる為に脳のニューロンを染色液により染色して神経の変化を調べた。その結果、わずか24時間の恐怖ストレスで彼らは脳のシグナルトランスダクションの変化を脳神経の変化として明らかにすることが出来た。おおむね順調に進展していると思うが昨年は方法論の確立の為に苦労した。しかし、年末にどうにか苦しんでいる箇所を解決する事が出来た為、この方法を用いて脳のホールマウントを行っていく予定である。ただ、抗体のエピト-プが実験サンプルの抗原と合わないことが多く、予算不足で大変困っている。対策としてcDNAを用いたホールマウントインサイチューハイブリダイゼーションも並行して行う事も検討している。アフリカツメガエル、ネッタイツメガエル、エゾアカガエルなどに捕食者としてエゾサンショウウオを添加して恐怖ストレスを与えた時にこれらのカエル幼生の脳にどのような刺激が起きてくるのかを比較しながら調べることが出来れば、とても面白い研究に展開出来ると感じている。特にエゾアカガエルのゲノム配列の決定をこの研究がスタートした段階から始めているが、ゲノムサイズが予想以上に大きいため、今も解析を進めている。アフリカツメガエル、ネッタイツメガエルのゲノムが既に存在しているため、エゾアカガエルのデーターを得ることが出来ると恐怖ストレス応答が異なる原因をこれらのカエルのゲノムとの関連から議論することが出来る。既に遺伝子発現データーをIPA解析することで何が脳内で起きているのかがおおよそ推測できる状態にあるため、それの証明が次の課題となる。これを様々な方向から解析する予定である。恐怖ストレスをモデルにして、脳内の制御因子に関する研究をIPA解析を用いて主なシグナル伝達の上流にある制御因子を調べ、この制御因子の中で化学物質がシグナル伝達の制御に関連するものがあるはずなので、これらに焦点を当て、化学物質とシグナル伝達、そしてオタマジャクシの表現型との関連を調べることを目的とした。これにより、ストレスと児の脳の発達障害を化学物質との関連で語ることを本研究の最終目標とした。我々はオタマジャクシの脳内発現遺伝子の大規模シークエンス解析により、捕食者に曝露される時間(6時間、24時間、10日間、5日間捕食者曝露ー5日間捕食者抜く)で脳内シグナル伝達が大きく変化することが明らかにしてきている。そのため、今回はエゾサンショウウオとエゾアカガエルにおける捕食者-被捕食者関係とエゾサンショウウオとXenopus leavisをモデルとしたnon-native捕食者-被捕食者関係により脳内の注目すべき特別なシグナル伝達の抑制の有無を調べた。その結果、これらの捕食者-被捕食者関係における個々のシグナル伝達の多くは異なる反応を示したが、幾つかのシグナル伝達では共通の反応が見られた。更に、ある特定のシグナル伝達の解析しか行われていないが、これらのシグナル伝達を制御する因子の探索をIPAを用いて行った結果、7つのシグナル伝達を制御する上流の化学物質(代謝産物)を見出した。実験は進んでいるが、IPAを用いた恐怖刺激による脳内のシグナル伝達は膨大にあるため、それらのシグナル伝達内にある制御因子のデーター解析は時間がかかるため、まだ全てが終了している訳ではない。

また、一部の抗体ではウエスタンでは明確なバンドが得られていたが、ホールマウントではどうしても染めることができない抗体があった。そのため組織を傷めない脱色を様々検討し、かつ、抗原の不活化も検討した結果、上記問題を解決できた。また、IPA解析により特定のシグナルトランスダクションが活性化していることが明らかになっていた為、それを確かめる為に脳のニューロンを染色液により染色して神経の変化を調べた。その結果、わずか24時間の恐怖ストレスで彼らは脳のシグナルトランスダクションの変化を脳神経の変化として明らかにすることが出来た。おおむね順調に進展していると思うが昨年は方法論の確立の為に苦労した。しかし、年末にどうにか苦しんでいる箇所を解決する事が出来た為、この方法を用いて脳のホールマウントを行っていく予定である。ただ、抗体のエピト-プが実験サンプルの抗原と合わないことが多く、予算不足で大変困っている。対策としてcDNAを用いたホールマウントインサイチューハイブリダイゼーションも並行して行う事も検討している。恐怖刺激を与えたカエル幼生の脳に焦点を当てて、代謝産物の定量化と可視化を行うために、切片を作成後イメージングMSを用いた脳内代謝産物の解析をTOF/TOFTM5800,SCIXを用いて行う。さらに、恐怖ストレスによる脳内代謝産物の定量化を脳のアトラスを作成するのと同時に代謝産物のマッピングを行い、IPAで示す制御因子との関連を探る。また、脳内での恐怖刺激応答を明らかにすることが出来るp-ERKの反応をXenopus幼生やRana pirica幼生の脳でホールマウントで視覚化する事を目指す。アフリカツメガエル、ネッタイツメガエル、エゾアカガエルなどに捕食者としてエゾサンショウウオを添加して恐怖ストレスを与えた時にこれらのカエル幼生の脳にどのような刺激が起きてくるのかを比較しながら調べることが出来れば、とても面白い研究に展開出来ると感じている。特にエゾアカガエルのゲノム配列の決定をこの研究がスタートした段階から始めているが、ゲノムサイズが予想以上に大きいため、今も解析を進めている。アフリカツメガエル、ネッタイツメガエルのゲノムが既に存在しているため、エゾアカガエルのデーターを得ることが出来ると恐怖ストレス応答が異なる原因をこれらのカエルのゲノムとの関連から議論することが出来る。既に遺伝子発現データーをIPA解析することで何が脳内で起きているのかがおおよそ推測できる状態にあるため、それの証明が次の課題となる。これを様々な方向から解析する予定である。遺伝子のゲノム解析を本年度に行うため,研究費を移動した。遺伝子発現解析から推測されたデーターを証明するために脳の網羅的リン酸化解析も行うために予算を次年度に移した。そのために鍵和田氏も研究メンバーに加えることにした。
革新的ルイス酸-アミン反応剤を用いるプロセス化学的炭素-炭素結合形成反応の開発

ルイス酸-アミン反応剤を用いるTi, Zr-Claisen縮合を中心に開発した.Ti-Claisen縮合は,非常に強力で選択的なC-C結合形成反応性を有するのでさらなる展開を行った.すなわち,最近,4つの新しいClaisen縮合を開発した.1.ケテンシリルアセタール(KSA)求核剤を用いる強力Ti-交差型クライゼン縮合KSAを求核体,酸クロリドまたはカルボン酸を求電子体,TiCl_4-アミン活性化剤を用いる交差型Ti-Claisen縮合を見出した.N-メチルイミダゾールを活性化剤として用い立体障害の大きい基質に有効である.80を超える実施例から一般性が高い.2.α-ブロモエステル求核剤を用いる還元的Ti-Claisen縮合ブロモエステルを求核体,酸クロリドを求電子体,TiCl_4-PPh_3反応剤を用いる還元的Ti-Claisen縮合を見出した.ここでも,Nメチルイミダゾールを活性化剤として用いる,多種多様なβ-ケトエステルが得られる,実施例は33である.3.KSA求核剤を用いるNaOH触媒的交差型クライゼン縮合これまで報告例のない触媒的Claisen縮合を開発した.KSAを求核体,メチルエステルを求電子剤として用いる交差型Claisen縮合である.この方法は,NaOHを触媒量(5mol%)用いることが最大の特色である.実施例は30である。4.KSA求核剤を用いるPFPAT (pentafluoroanilino triflate)触媒的交差型クライゼン縮合酸触媒による方法で,当研究室で開発したエステル化有機酸触媒PFPATを用いる.温和な条件下,効率的にClaisen縮合が進行し,これまで不可能であったKSAよりも反応性の劣るエノールシリルエーテルも用いることができる.実施例は50におよび一般性が高い.現在,不斉交差Ti-Claisen縮合を展開中で,生理活性天然物(+)-Alternalic acidや(-)-Azaspireneなどの全合成への応用を行っている.ルイス酸-アミン反応剤を用いるTi, Zr-Claisen縮合を中心に開発した.Ti-Claisen縮合は,非常に強力で選択的なC-C結合形成反応性を有するのでさらなる展開を行った.すなわち,最近,4つの新しいClaisen縮合を開発した.1.ケテンシリルアセタール(KSA)求核剤を用いる強力Ti-交差型クライゼン縮合KSAを求核体,酸クロリドまたはカルボン酸を求電子体,TiCl_4-アミン活性化剤を用いる交差型Ti-Claisen縮合を見出した.N-メチルイミダゾールを活性化剤として用い立体障害の大きい基質に有効である.80を超える実施例から一般性が高い.2.α-ブロモエステル求核剤を用いる還元的Ti-Claisen縮合ブロモエステルを求核体,酸クロリドを求電子体,TiCl_4-PPh_3反応剤を用いる還元的Ti-Claisen縮合を見出した.ここでも,Nメチルイミダゾールを活性化剤として用いる,多種多様なβ-ケトエステルが得られる,実施例は33である.3.KSA求核剤を用いるNaOH触媒的交差型クライゼン縮合これまで報告例のない触媒的Claisen縮合を開発した.KSAを求核体,メチルエステルを求電子剤として用いる交差型Claisen縮合である.この方法は,NaOHを触媒量(5mol%)用いることが最大の特色である.実施例は30である。4.KSA求核剤を用いるPFPAT (pentafluoroanilino triflate)触媒的交差型クライゼン縮合酸触媒による方法で,当研究室で開発したエステル化有機酸触媒PFPATを用いる.温和な条件下,効率的にClaisen縮合が進行し,これまで不可能であったKSAよりも反応性の劣るエノールシリルエーテルも用いることができる.実施例は50におよび一般性が高い.現在,不斉交差Ti-Claisen縮合を展開中で,生理活性天然物(+)-Alternalic acidや(-)-Azaspireneなどの全合成への応用を行っている.
複素ランジュバン法による有限密度QCDの第一原理計算

平成30年度は昨年度の計算をL=16, T=32という格子サイズの場合に行い、まず低温領域で核物質が生成している領域を再確認した。具体的には、化学ポテンシャルがある値より大きい領域において、クォーク数密度が一定値をとるという振る舞いを見ることに成功した。さらに化学ポテンシャルを大きくすると、クォーク数密度が急激に増え始めるという振る舞いも確認された。これは核物質相からクォーク物質相への転移が見えていることを示唆する。これらの結果により、有限密度QCDの低温高密度領域に対する新しいアプローチとして、複素ランジュバン法が有用であることが明らかになった。ここでは、staggeredフェルミオンを用いたシミュレーションを行った。このフェルミオンの定式化は連続極限で4フレーバーのクォークに対応するため、現実のQCDの状況とは異なるが、計算コストが低いので、方法論のテストに適している。計算には、スーパーコンピュータ「京」を用いた。又、同様の方法論を用いて、QCDの相図の研究を有限温度領域でも引き続き行なった。上と同様の計算を、L=24, T=12という格子サイズの場合に行い、化学ポテンシャルを変えながら、有限温度で起こるクォーク・グルーオン・プラズマ相への転移をが確認しようとしたが、閉じ込め相に入る直前で複素ランジュバン法が破綻することが結論づけられた。これは、カイラル対称性が自発的に破れる結果、ディラック演算子の固有値がゼロに近い値をとりうる状況になるためと解釈される。逆に非閉じ込め相では、こうした問題は起こらず、正しい計算ができることを意味する。これらの計算は、これまでのQCDの第一原理計算では決して調べられなかったパラメタ領域でなされたものである。今後、より現実的な2フレーバーのウィルソン・フェルミオンで同様の計算を行なう準備が整えられたという点において、大きな意義がある。有限密度下における量子色力学の性質を第一原理計算により明らかにすることは、符号問題のため極めて困難であることが知られている。我々は最近進展が目覚しい複素ランジュバン法を用いて、この難問に挑戦している。この方法は一定の適用範囲があり、実際に計算が可能かどうかは、一般にパラメタの値によるが、我々の研究により、かなり広いパラメタ領域において正しい計算が可能であることが初めて確認できた。一年前の時点では、有限温度領域の計算で相転移の確認ができていないという問題もあったが、平成30年度に行なった研究により、閉じ込め相で起きる問題の理解が進展し、逆に非閉じ込め相では、そうした問題が起きずに正しい計算ができることが示唆された。これは予期せぬ新しい発見であり、プロジェクト全体として、当初の計画以上に進展していると言ってよい。引き続き、低温および高温の領域で、格子サイズをさらに大きくした計算を実行し、4フレーバー・スタッガードフェルミオンの場合のQCDの相構造を確立する。さらに次のステップとして、より現実的な2フレーバーのウィルソン・フェルミオンで同様の計算を行なうことにより、本研究をさらに発展させていく。平成31年度は最終年度となるので、研究成果をまとめた上で、次の研究プロジェクトの計画を立案する。平成28年度はPCクラスタを用いた計算により、格子サイズとして虚時間(温度軸)方向L=8、空間方向L=4をとることにより、Silver Blaze現象の兆候を確認した。具体的には、化学ポテンシャルに依存しない領域が、物理的に予想されるものと一致することを確認した。特に、ドリフト項の特異点を避けるために、ディラック演算子をいったん変形し、その際に導入した変形パラメタをゼロに外挿する、という手法を用いることにより、当初の目標を達成できた。また、ゲージ・クーリングなどに関連した最適化も行った。これにより、有限密度QCDに対する新しいアプローチとしての複素ランジュバン法を確立できた。次のステップでは、格子サイズを2倍から4倍とした計算を行う。ここでは引き続き、staggeredフェルミオンを用いたシミュレーションを行う。必要とされる計算量は、概ねシステム・サイズに比例して増加することが予想され、これまでの16倍から256倍の計算量になってしまう。このため、スーパーコンピュータやGPU計算機を用いた大規模計算が必要不可欠である。そこで、必要となる並列コードを開発し、並列計算の準備を整えた。さらに、上に述べた複素ランジュバン法を、もう一つの方法であるレフシェッツ・シンブル法と組み合わせた方法を考案し、簡単な模型の場合に用いてみた。これにより、今まで明らかでなかった両者の関係性を深く理解することができ、今後、さらに効率の良い方法を開発するための基礎を築くことができた。当初ドリフト項の特異点の問題を回避するため、ゲージ・クーリングという手法を用いる計画だったが、この手法だけでは問題が解決できないことが明らかになった。そこで我々は、ディラック演算子を変形してから、その際に導入した変形パラメタをゼロに外挿するという手法を用いて計算を進めた。その結果、この問題を回避することに成功し、当初の目標だったSilver Blaze現象の確認を達成できた。

また、上に述べた複素ランジュバン法を、もう一つの方法であるレフシェッツ・シンブル法と組み合わせた方法を考案できたことは、予定外の進展であった。以上のことから、当初の計画以上に進展していると言ってよい。平成29年度は昨年度の計算をL=8, T=16という格子サイズの場合に行い、まず低温領域で予想されるSilver Blaze現象の確認を行なった。具体的には、化学ポテンシャルに依存しない領域が、物理的に予想されるものと一致することを見た。また、より高密度領域においては、クォーク数密度が立ち上がった後、再び一定値となり、その後、急激に増える振る舞いも確認された。これは核物質相からクォーク物質相への転移が見えていることを示唆する。これらの結果により、有限密度QCDに対する新しいアプローチとしての複素ランジュバン法を確立できた。ここでは、staggeredフェルミオンを用いたシミュレーションを行った。このフェルミオンの定式化は連続極限で4フレーバーのクォークに対応するため、現実のQCDの状況とは異なるが、計算コストが低いので、方法論のテストに適している。計算には、スーパーコンピュータ「京」を用いた。又、同様の方法論を用いて、QCDの相図の研究を有限温度領域に拡張した。上と同様の計算を、L=16,24, T=12という格子サイズの場合に行い、化学ポテンシャルを変えながら、有限温度で起こるクォーク・グルーオン・プラズマ相への転移をが確認しようとしたが、現在のところ転移が確認できなかった。これは、一次相転移に特有なヒステリシスが起きているためと予想され、今後、初期配位として低温相で作った配位を用いることにより、相転移を確認する必要があると思われる。これらの計算は、これまでのQCDの第一原理計算では決して調べられなかったパラメタ領域でなされたものであり、複素ランジュバン法の有用性を明確に示すとして重要である。今後、より現実的な2フレーバーのウィルソン・フェルミオンで同様の計算を行なうための、基盤が確立したという大きな意義がある。有限密度下における量子色力学の性質を第一原理計算により明らかにすることは、符号問題のため極めて困難であることが知られている。我々は最近進展が目覚しい複素ランジュバン法を用いて、この難問に挑戦している。この方法は一定の適用範囲があり、実際に計算が可能かどうかは、一般にパラメタの値によるが、我々の研究により、かなり広いパラメタ領域において正しい計算が可能であることが初めて確認できた。有限温度領域の計算では、相転移の確認がまだできておらず、ヒステリシスの確認など、引き続き注意深く研究していく必要があるが、プロジェクト全体としてはおおむね順調に進展していると言ってよい。平成30年度は昨年度の計算をL=16, T=32という格子サイズの場合に行い、まず低温領域で核物質が生成している領域を再確認した。具体的には、化学ポテンシャルがある値より大きい領域において、クォーク数密度が一定値をとるという振る舞いを見ることに成功した。さらに化学ポテンシャルを大きくすると、クォーク数密度が急激に増え始めるという振る舞いも確認された。
哺乳類概日時計中枢と末梢細胞でリズム同調に機能する分子の探索

Perl::luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質の細胞内存在量の経時的変化をメタボローム解析で行った。その結果、特に細胞内エネルギーレベルの指標であるATP、ADP、NADPH、NADP量の変化が顕著であり、これらの基礎代謝量が概日時計の支配下にあることが強く示唆された。次に、SCN由来細胞の概日リズム位相同調時(前進や後退)に細胞内レベルが特異的に変動する分子の検索を進めた。その結果、位相前進は後退時に比べて細胞内エネルギーレベルが極度な低エネルギー状態に陥った。この結果は、一般的に位相前進にかかる時間(移行期)が、位相後退に必要な時間に比べて著しく長いということと密接な連関を有すると考えられる。また、このSCN由来細胞には、安定な振動形成のため細胞間同調に機能する分子を生合成していることが明らかになった。この生合成経路を遮断することによって、この細胞の概日リズム形成は著しく抑制された。哺乳類の遺伝的に決定された内在性の概日時計の本体(細胞)は、脳視交叉上核(Suprachiasmatic nucleus ; SCN)にある。概日リズムの形成には、多様な分子の複雑な相互作用によるネットワークが機能していると考えられる。よってこのネットワークの基本構造を理解するには、概日時計細胞内や細胞外の各種代謝物質の濃度を経時的かつ網羅的に定量した統合データベースの構築と、さらには最先端の情報科学分野の解析技術に基づくモデル化が必要である。このためには、中枢と末梢組織のリズム位相を細胞レベルで特定する方法、及び代謝産物の効率的な網羅的解析法の開発が必要である。本研究では、このPeriod1 :: luciferase導入SCN由来細胞及び末梢性細胞について最新の方法によるメタボローム解析を行い、それぞれの細胞内で概日振動を示す低分子を探索しデータベース化する。さらに、SCN由来細胞同士のリズム同調分子、並びにSCN由来細胞が末梢性細胞の概日リズムの同調をおこなう際に作用する分子の検索を進める。本年度は、Per1 :: luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を行った。現在細胞内レベルが概日振動を示す代謝物質のデータベース化を進めている。次年度以降は、得られたデータベースを用いて概日リズム形成の分子機構についてモデル化し、構築したモデルの中から中心的役割を果たす分子についてその機能を個体レベルで解析を進行する。本研究では、このPeriod1::luciferase導入SCN由来細胞及び末梢性細胞について最新の方法によるメタポローム解析を行い、それぞれの細胞内で概日振動を示す低分子を探索しデータベース化する。本年度は、Perl::luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を行った。さらに、位相同調時(前進や後退)に細胞内レベルが特異的に変動する分子の検索を進めている。で次年度以降は、得られたデータベースを用いて概日リズム形成の分子機構についてモデル化し、構築したモデルの中から中心的役割を果たす分子についてその機能を個体レベルで解析を進行する。哺乳類の遺伝的に決定された内在性の概日時計の本体(細胞)は、脳視交叉上核(Suprachiasmaticnucleus; SCN)にある。

よってこのネットワークの基本構造を理解するには、概日時計細胞内や細胞外の各種代謝物質の濃度を経時的かつ網羅的に定量した統合データベースの構築と、さらには最先端の情報科学分野の解析技術に基づくモデル化が必要である。このためには、中枢と末梢組織のリズム位相を細胞レベルで特定する方法、及び代謝産物の効率的な網羅的解析法の開発が必要である。本研究では、このPeriod1 : : luciferase導入SCN由来細胞及び末梢性細胞について最新の方法によるメタボローム解析を行い、それぞれの細胞内で概日振動を示す低分子を探索しデータベース化する。さらに、SCN由来細胞同士のリズム同調分子、並びにSCN由来細胞が末梢性細胞の概日リズムの同調をおこなう際に作用する分子の検索を進める。本年度は、Per1::luc導入SCN由来細胞を用いて、検出できうる約800種の代謝物質のメタボローム解析を行った。現在細胞内レベルが概日振動を示す代謝物質のデータベース化を進めている。さらに、位相同調時(前進や後退)に細胞内レベルが特異的に変動する分子の検索を進めている。その結果、位相同調時に細胞のエネルギー状態が時刻特異的に大きな変化を示すことがわかった。
舌悪性腫瘍術後における生理学的変化の解明と口腔リハビリテーションの効果の検証

舌悪性腫瘍後における生理学的変化の解明と口腔リハの実施と栄養指導介入による効果を検証する。1超音波測定器による舌悪性腫瘍手術前後の舌の筋肉量・輝度の変化、舌硬度計による筋硬度の変化を検証する。体組成計による身体における筋肉量、体脂肪量、筋質測定を集積する。またコントロール群として健常者の測定も行う。236ヶ月間、口腔リハビリテーション実施介入群と、口腔リハビリテーション実施と栄養指導介入群において、舌の筋質、筋量の変化について比較・検討する(横断研究)。3舌悪性腫瘍の術前後におけるリハ実施と栄養指導を行うことによって、舌の筋質・筋量の変化および栄養状態が維持・改善を検証する(横断研究)。
外国人労働者のための教育・訓練に関する日英比較研究

本研究は、日本で労働により生計を立てていこうとする外国人労働者の定住へのプロセスにおいて、受け入れ側の行政として定住に必要な知識や考え方等をどのような形で提供し、どのような支援を行うことが求められているかをイギリスを先行事例として比較対象に据えて明らかにすることを目的として取り組まれている。そのための企画調査段階として、本年度は2回の研究総会を開くとともに、研究計画について11月に英国側の研究者にレビューを受けるために3名が渡英した。これらの企画調査検討の中で、以下のような今後の研究の必要性が確認された。第一に、外国人の受け入れと彼らに対する現行の支援体制に関する研究である。これは、文献研究により諸概念や制度の歴史的背景を明らかにする。第二に、地方自治体の教育委員会等の担当部局、外国人労働者を受け入れている事業所の経営者や労働組合、あるいは外国人に対する支援活動をしている団体に対して外国人労働者の訓練・学習ニーズについての現状認識及び課題認識を明らかにする研究である。そして第三に、特定のコミュニティを対象として、外国人が日本の行政に求める支援等についての質問紙調査による研究である。本年度の成果として、外国人労働者の教育・訓練制度に関する先行研究の一部をまとめ、併せて和文文献目録を作成した。
酸化物電極による電気化学キャパシタの抜本的大容量化

1、酸化ルテニウムと安価な金属との2元系酸化物電極の開発塗布法にて作製したRu-V-O/Ti,Ru-Ca-O/Ti,Ru-Mo-O/Ti電極では、酸化ルテニウム粒子が非常に微細になるだけでなく、V、Ca、Moなどと一部複合化して安定化し、しかも水素イオンを吸着・吸収-脱離できる電極(最高で350Fg^<-1>)になることを発見した。2、金属酸化物電極の表面積増加法(5種)の開発(1)塗布法の塗布液に炭酸水素アンモニウムなどの塩触媒を添加すると、結晶核が増加して金属酸化物が超微粒子となり、結果として表面積が大きくなる。(2)塗布法において、2元、3元系にすると、互いの金属酸化物結晶子の成長が抑制されたり複合化して表面積が大きくなる。(3)塗布法において、主金属種の塗布液に希土類元素を添加し、焼成して酸化物にした後に酸にて希土類のみを溶解除去すると、多孔化して表面積が大きくなる。(4)ゾル-ゲル法にて金属酸化物超微粒子を作製する際に、炭酸アンモニウムを添加すると、触媒作用とpHの安定化のため、酸化物は超微粒子となり表面積が増大する。(5)酸化物をKOHで溶融してカリウムイオンが入った層状化合物とし、そのあとでカリウムイオンをプロトンで置換すると水素イオンが出入りし易い層状物質になり、プロトン吸収型のキャパシタ用電極になることを実証した。安価な金属種でも容量の大きな酸化物被覆電極(100Fg^<-1>)になることを発見した。4、金属酸化物と活性炭との複合化活性炭にMoOxを含浸担持した場合には、静電容量が約40%向上することを見出した。小型大容量キャパシタの開発を展望して、水素イオンの電気二重層への充電、吸着ならびに吸収で電荷を蓄積する大表面積の多孔質金属酸化物電極の作製を試み、下記の結果を得た。塗布法にて作製下この電極は、特定組成領域で大きな疑似二重層容量を示すことを見出した。その値は、文献値を見る限り、本件吸湿で見出したRuO_2-VO_x/Ti電極に次ぐ大きな値であった。高価なルテニウムを用いずに、大きな値の疑似二重層容量を有する金属酸化物電極を開発できれば、実用的には意義を持つ。塗布法により電極を作製する際の焼成温度を従来より200°Cも高くすると、基板のチタンにヴァナジウムが固溶し、それが活性点となって大きな容量を示すことを見出した。3,炭素材料表面への金属酸化物の高分散化による疑似二重層容量の向上RuO_2を鏡面研磨したな炭素上に量を変えて担持したところ、超高分散するとルテニウム原子1ヶ当たり数個のプロトンが吸着・吸収するのに相当する電荷の蓄積が生じることを見出した。また、この現象は、MoO_xに関してもみられ、炭素上の高分散させると、電気伝導性が低い金属酸化物でもキャパシタ用電極に使用できることを見出した。今年度は、MoO_3/C電極、Ti-V-W-O/Ti系電極、Ru-V-O/Ti電極それぞれの、電気化学キャパシタ用電極としての特性を、主に各電極の擬似二重層容量の測定により評価し、次の知見を得た。1.電気伝導性に劣るMoO_3でも、カーボンブラック粉末のような電気伝導性高表面積炭素材料と強固に界面複合化(高分散担持)すれば、MoO_3の特徴を生かした電極として利用できる。2.MoO_3/C電極のプロトン吸・脱着能を利用して、大容量電気化学キャパシタ用電極を開発できる可能性がある。

3.本研究者らが前年度に発見したTi-V-W-O/Ti系酸化物被覆電極の大きな擬似二重層容量の発現要因は、ルチル(TiO_2)に固溶した4価のバナジウムイオンである。4.Ti-V-W-O/Ti系酸化物被覆電極では、酸化タングステンは、バナジウムイオンがルチルに固溶するのを助ける役割をする。5.Ru-V-O/Ti電極は、10万回以上のサイクル寿命を有する。6.ルテニウム系酸化物電極で最も大きなキャパシタンスを示すRu-V-O/Ti系電極の電荷蓄積量と表面積測定によると、電荷蓄積量の70%は電気二重層と表面吸着によるものであり、残りの電荷は、ミクロ孔または酸化物の内部への水素の吸収によるものである。本研究プロジェクト3年間の総括のほか、この1年間に得た主な成果は下記にまとめられる。1、酸化ルテニウムと安価な金属との2元系酸化物電極の開発塗布法にて作製したRu-Ca-O/Ti電極では、酸化ルテニウム粒子が非常に微細になるだけでなく、RuがCaと一部複合化して安定化し、しかも水素イオンを吸着・吸収-脱離できる電極(最高で250Fg^<-1>)になることを発見し、論文発表した。前年度までに塗布法にて作製したTi-V-W-O/Ti電極が100Fg^<-1>の静電容量を与えることを見出した。本年度は、Ti-V-W-O粉末を調製し、電極化して静電容量を求めたところ、最大で90Fg^<-1>であった。また、金属酸化物前駆体とカーボンエアロゲルを用いて金属酸化物-カーボン複合体粉末を新規に合成した。電極化は本報告には間に合わなかった。今後検討する予定である。3、金属酸化物と炭素電極との複合化前年度までにモデル法により、グラシーカーボンの平滑面にRuO_2あるいはMoOxを極く微量担持した場合には、担持した金属1原子あたり最大で3電子ほどの電荷を蓄積することが可能であることを見出した。本年度は表面積の大きな(2000m^2g^<-1>)活性炭にMoO_3を含浸担持した電極では、活性炭だけの電極の静電容量を約40%ちかくも高めることが可能であった。
４次元放射線治療計画の臨床応用に向けた基礎検討

体幹部定位放射線治療を施行した症例データを解析することで、呼吸性移動を伴う臓器に対する4次元放射線治療計画において考慮すべき誤差要因を調査した。臓器変形移動量を算出するDeformable image registration(DIR)において最大9.9mmの誤差がみられ、DIRの不確実性が最大の誤差要因であることを明らかにした。4次元放射線治療計画の臨床応用に向けて、計算誤差が生じている領域を自動検出する手法を考案し簡便に精度検証できるようにした。昨年度から引き続き、体内臓器呼吸性移動の再現性および変動量が線量分布に及ぼす影響の評価のため、治療計画および治療時に取得したX線透視画像、4次元CT(4D-CT)画像、胸壁マーカー移動量などの症例データを収集した。治療計画用4D-CTにおいて評価した呼吸性移動と、治療時のX線透視画像から解析した呼吸性移動を比較解析するために、相互情報量による類似度を基にCT画像とX線透視画像の呼吸位相合わせを自動で行う方法を考案し、プログラムを試作した。肺がん10例、肝臓がん2例、膵臓がん3例を対象として、治療計画用4D-CTデータを用いてDeformable image registration(DIR)技術による臓器変形移動量計算および4次元線量分布計算の精度評価を実施した。DIRにより求めた呼気位相から吸気位相への体内臓器位置・形状の幾何変換マップを用いて、肺、肝臓、胃、十二指腸、などの臓器輪郭の変形を行い、マニュアル入力された輪郭と比較したところ、Dice coefficientによる評価で全臓器平均0.917と良好に一致した。しかし、放射線治療用体内植込み金属マーカーの変位量について、幾何変換マップから算出した変位量とマニュアル計測した値の比較では肝臓内で最大9.91mmの誤差がみられ、画像上の濃淡変化が小さく特徴点も少ない均質な領域において大きな誤差を生じる可能性があり、腹部領域における4次元線量計算の臨床使用には計算アルゴリズムの改良および症例毎の精度確認が必要であることを示した。呼吸性移動の再現性評価に関しては、治療計画時および治療時に取得したX線透視画像や胸壁マーカーの移動量などのデータを収集し、呼吸位相や体内臓器移動量の日内/日間変動の解析を開始した。引き続き症例数を加えて解析を進め、線量分布に及ぼす影響の評価や必要なマージンの検討のための基礎データを収集する予定である。呼吸性移動の変動量が線量分布に及ぼす影響の評価に関して、まずDeformable image registration技術を用いた臓器変形移動量計算および4次元線量分布計算の精度評価を行った。肺定位放射線治療を施行した5症例の治療計画データを用いて、4次元CT画像の呼気位相から吸気位相への変形およびその逆の変形を行い、各呼吸位相に積算した線量を求めた。肺野内の血管や気管分岐部などの特徴点の移動量をマニュアルで計測した値を真としてDeformable registrationにより算出された移動量と比較したところ平均誤差1.5mm以下であり幾何学誤差は小さかったが、線量積算する位相の違いにより20Gy照射される肺野体積で最大1.3%、5Gy照射される肺野体積で最大3.7%の線量差が生じた。これは線量分布変形処理過程で肺野の密度変化による影響を正しく考慮できていないことにより生じた誤差であり、4次元線量計算において基準とする呼吸位相の選択によって積算される肺野線量を過大/過小評価してしまう可能性があることを示した。また昨年度までの研究により、4次元線量分布計算において臓器変形移動量を算出するDeformable image registration(DIR)の不確実性が最大の誤差要因であり、臨床使用にはアルゴリズムの改良および症例毎の精度確認が必要であることを示した。そこで、DIRアルゴリズムの改良として、治療計画で入力される肺、肝臓などの臓器輪郭情報を利用し、あらかじめ領域分割してレジストレーションを行うプログラムを作成した。臨床例の4D-CTデータを用いた評価で従来の方法より誤差が低減されていることを確認した。さらに、DIRの精度確認として変位の大きさに加えて領域毎に変形に伴う拡大縮小率、移動方向の変化を算出し閾値処理を行うことで、誤差が生じている領域を自動検出する手法を考案した。DIR結果を簡便に確認評価することが可能であり、4次元線量計算の臨床応用に有用である。医学物理症例データの集積、解析評価も計画通りに順調に進んでいる。国内外の関連学会にて成果の発表も行った。呼吸性移動の再現性評価については十分な症例数の解析データは得られなかったが、それ以外では計画通りに研究を進め、結果の一部は学会での報告も行った。データ収集については、もともとの計画通り平成25年度に引き続き行う。4次元放射線治療として、呼吸同期照射や動体追尾照射といった臓器の呼吸性移動に対応した照射が可能な放射線治療装置が実用化されてきており、臨床現場に即した形で研究を進めていく。研究成果をまとめ関連学会や論文での発表を行い、外部の専門家の意見を聞き反映させる。近年、放射線治療における呼吸性移動などの動体への対応について関連学会で活発に議論されるようになっている。

国内外での4次元放射線治療、治療計画に関する研究の最新情報を取り入れながら、また、自分の研究成果を積極的に学会等で発表を行い議論しながら研究を進めていく。購入を予定していた線量測定用フィルムの納期が年度末に間に合わず購入延期となったこと、業務の都合により計画していた国際学会に参加できなくなったこと、により次年度使用額が生じた。購入延期していた物品は早急に購入する。学会参加のための費用は次年度に当初から計画していた分とあわせて関連学会に積極的に参加し、最新の情報収集および本研究成果の発表のために使用する。主に研究成果の発表、論文執筆や情報収集のための学会参加費とその旅費に使用する。
プリンヌクレオチド分解系酵素遺伝子の構造と発現調節

プリンヌクレオチドは代謝的分解をうけ尿酸をうけ尿酸になるが、鳥類においてはアミノ窒素の排泄系として働き、それら分解系に働く酵素群は誘導をうける。これらの酵素群の中でキサンチン脱水素酵素は最もその誘導が顕著であり、その誘導形式と遺伝子構造の解析は興味深い。またこの酵素は蛋白レベルでの構造解析は、その機能の理解にとっても重要である。1.遺伝子解析の第一歩としてキザンチン脱水素酸素のcDNAクローニングを行なった。ラット肝酵素に対する抗体を作成し、抗体と反応する蛋白を生成するクローンをスクリーニングし、陽性クローンを数個得た。それからcDNAをとり出したところ0.65,0.25kbの短いものであった。それをプローブとしてさらにスクリーニングを行ない、現在まで総長約4.5kbの長さのクローンを得た。その一部cDNAの塩基配列は、すでに知られているショウジョウバエのそれと強い類似性が見られた。現在さらに全長をカバーするcDNAを得るためのスクリーニングを続けている。2.蛋白質レベルの構造解析は、全長約15万分子量のサブユニットを三つのドメインペプチドに切断し、それぞれのアミノ酸配列を決定している。現在のところ最も小さいドメイン(約2万)の構造とその他のドメインの部分構造が知られた。また各ドメインの機能部分解析のためアフィニティラベルした蛋白の部分ペプチドを得てその一次配列を決めた。3.蛋白質そのものの立体配列を知る目的でX線結晶解析可能な結晶を得ることに成功した。4.構造と機能の相互性を理解するため、酵素の補欠分子族周辺の構造にたいして重要な知見を得た。また反応速度論的解析においても重要な知見を得た。(1)キサンチン脱水素酵素のクローニング:ラットキサンチン脱水素酵素に対する抗体を作成し, λgt11をベクターとするラット肝のcDNAライブラリーから,抗体と反応する蛋白を生成するクローンをスクリーニングした.抗体と反応するポジティブなクローンを数個得た.それらからcDNAをとり出したところ0.65,0.25Kbの短いものであった.それをプローブとしてさらにスクリーニングを行い,現在までに約4.5Kbの長さのクローンを得た.それは蛋白のアミノ酸配列から予想したプローブ(19オリゴヌクレオチド)ともハイブリドを形成し,その一部cDNAの塩基配列は,すでに知られているショウジョウバエのそれと強い類似性が見られた.現在それらの全配列決定と,さらに全長cDNAのスクリーニングを行っている.(2)蛋白構造:現在までラット,ニワトリ酵素を蛋白分解酵素による部分消化によるドメイン構造とニワトリ酵素のNAD結合部位を5′ーFSBAでアフィニティーラベルを行い,そのペプチドをとり出しそのアミノ酸配列を決定した.また一部ペプチドを精製しそのアミノ酸配列を決定し,現在までのところニワトリ,ラットそれぞれ約100のアミノ酸配列が知られた.(3)ニワトリ,ラット酵素の反応速度論的解析,及び吸収スペクトルの解析により,各補欠族の相対的酸化還元電位とそのNAD結合による変位の観察を行った.また人工合成フラビンによる置換を行い,その蛋白との相互関係に関する知見を得た.以上の結果を基に脱水素酵素・酸化酵素に関する反応機構とその変換に関する機構の概略を提出した.プリンヌクレオチドは代謝的分解をうけ尿酸になるが、鳥類においてはアミノ窒素の排泄系として働き、それら分解系に働く酵素群は誘導をうける。1遺伝子解析の第一歩としてキサンチン脱水素酵素のCDNAクローニングを行なった。

それからCDNAをとり出したところ0.65、0.25kbの短いものであった、それをプローブとしてさらにスクリーニングを行ない、現在まで総長約4.5kbの長さのクローンを得た、その一部CDNAの塩基配列は、すでに知られているショウジョウバエのそれと強い類似性が見られた。現在さらに全長をカバーするCDNAを得るためのスクリーニングを続けている。2蛋白質レベルの構造解析は、全長約15万分子量のサブユニットを三つのドメインペプチドに切断し、それぞれのアミノ酸配列を決定している。現在のところ最も小さいドメイン(約2万)の構造とその他のドメインの部分構造が知られた。また各ドメインの機能部分解析のためアフィニティラベルした蛋白の部分ペプチドを得その一次配列を決めた。3蛋白質そのものの立体配列を知る目的でX線結晶解析可能な結晶を得ることに成功した。4構造と機能の相互性を理解するため、酵素の補欠分子族周辺の構造に対して重要な知見を得た。また反応速度論的解析においても重要な知見を得た。
(光)電子分光法による金属-半導体界面合金化過程の研究

筆者らはこれまでに金属-半導体の系に於て界面合金化が起こる現象は金属原子の初期吸着段階での吸着金属原子と基板半導体との間の化学結合の性質に左右される可能性を示唆する結果を得、この現象の機構の解明には温度をパラメータとした測定が必要不可欠であることを明らかにしている。本研究では、上記のような現象解明の視点に立って、電子状態と構造の変化を(光)電子分光法等により温度と被覆率をパラメーターとして調べ、金属-半導体界面での界面合金化機構を明らかにし、それらの情報をもとに、界面反応の抑制と制御の条件を明らかにすることを目的としている。本年度は申請の設備備品費を用いて試料冷却装置を作製した。それを用いて清浄Si(III)表面へのMn原子吸着過程をオージェ電子分光法(AES)、電子エネルギー損失分光法(EELS)、および、低速電子回折(LEED)により調べ、合金化が初期には化学結合モデルに従い、その後スクリーニングモデルに従うという新しい形で進むことを示す結果を得た。また、光(軟X線)分光法によるNi(またはCo)シリサイド-Si(III)接合の表面(層)・界面の電子状態および原子構造の研究を行った。Si L_<2,3>軟X線スペクトルにはNi-シリサイドの場合フェルミ準位(E_f)付近に鋭いピークが観測され、これはSiのS電子状態に対応するものと結論された。これは従来広く認められてきた解釈に変更を迫る新しい知見である。Co-シリサイドではE_F付近の信号はNi-シリサイドほど顕著ではないが、やはりE_F付近にSi s電子状態の存在を示す新しい結果を得た。また、Si L_<2,3>スペクトルがシリサイドとシリコンとで異なることを用いて軟X線分光法によるシリサイド/シリコン接合界面の非破壊分析が可能であることを示した。