hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
雷放電機構解明のための総合観測

1992年78月の夏季雷活動の最も活発時に,フロリダ州オーランド市オーランドにおいて雷活動の総合観測を行った。即ち日本側に付いては,大阪大学が,大阪大学が開発した長時間メモリ付き(最大524ミリ秒記録可能)の広帯域スローアンテナによる,雷放電に伴う電界変化の二地点観測を,岐阜大学が,雷放電のビデオ撮影と雷放電路経方向の高空間分解発光強度時間変化及び,多地点落雷の高時間分解能測定機による,時間間隔測定を担当した。一方アメリカ側は,海洋気象局雷嵐研究所が,LLPネットワーク観測によるリアルタイム雷警報を提供すると共に,高速度全方位カメラ(1秒1000コマ)による放電路のビデオ撮影及び雷放電に伴うUHF放射及びレーダ観測を,ニューメキシコ大学が,大阪大学と同機能機による電界変化観測とVHFは帯電磁波を利用した放電路可視化システムによる雲内放路観測を担当した。雷放電現象は過渡的な現象であるため,その継続時間は高々数百ミリ秒程度であり,従って上記各種測定機の時間同期が一番の問題点であった。一般的には,高精度の時間標準を用意するべきであるが,本プロジェクトでは,電光信号で各種システムをトリガすることにより,昨年同様この問題を解決した。実際大阪大学は,広帯域スローアンテナを,オーランド空港周辺に2.5kmの間隔をおいて二台設置し,観測期間中に得られた数例のデータで時間同期の確かさを,確認している。ところで上記観測期間中,8月初旬になってほとんど連日のように雷が発生し,合計8月10日までの間に8日の雷日数を記録した。従って電磁界波形,放電路の径方向変化に関する光学データ,多地点同時雷撃に関する光学データが多く観測され,これらはアメリカ側のデータと比較しつつ現在解析中である。またアメリカ側が担当した,高速度全方位カメラは,イメージインテンシファイアーが装備されており,雲内もしくは雲下を伝搬するリーダの進展やリコイルストリーマが多く撮影されており,大阪大学の観測した広帯域スローアンテナによる電界変化波形との比較,及びニュメキシコ大の雲内放電路像との比較を行うことにより,本研究の目的の一つである,放電開始機構の解明に役立つものと考えられる。また前述の放電路経路方向の発光強度時間変化に関するデータも,リーダ進展時から帰還雷撃時に至る全放電過程に関し数多く得られているが,この種の観測結果は世界で初めての成果であり,これらの成果は雷放電開始機構の解明の糸口になるものであると考えられる。更に予期していた以上の成果と成りつつあるのが,多地点同時雷撃に関するデータである。多地点同時雷は国内では冬季雷(筆者らの研究では北陸)にしばしば見られ,夏気雷に関しては比率そのものが低いため,計画当初条件さえ整えばと云った程度の期待であったが,今回の観測では数十例の多地点同時雷撃が記録されている。北陸の冬季雷では,この多地点同時雷撃が送電系統の多相事故につながるものと考えられており,本研究でその機構が解明されれば,防護対策の一助となるものと確信される。全ての取得されたデータに関し,現在各研究機関はその解析中であり,放電開始機構の理解に供される予定である。なお本研究の申請当時計画に組み入れられていなかったレーダ網による雷雲の総合観測も,マサシューセッツ工科大学の協力で実施され,雷活動とマイクロバーストの関係についても,アメリカ側研究者を中心に進められている。従って当初日本側とアメリカ商務省海洋気象局雷嵐研究所のプロジェクトとして始まった本研究は,2年度には日米各複数個の研究期間の共同研究となり研究の成果以上に,日米協力関係による雷雲の総合観測として開花した事を付記しておく。

またアメリカ側が担当した,高速度全方位カメラは,イメージインテンシファイアーが装備されており,雲内もしくは雲下を伝搬するリーダの進展やリコイルストリーマが多く撮影されており,大阪大学の観測した広帯域スローアンテナによる電界変化波形との比較,及びニュメキシコ大の雲内放電路像との比較を行うことにより,本研究の目的の一つである,放電開始機構の解明に役立つものと考えられる。また前述の放電路経路方向の発光強度時間変化に関するデータも,リーダ進展時から帰還雷撃時に至る全放電過程に関し数多く得られているが,この種の観測結果は世界で初めての成果であり,これらの成果は雷放電開始機構の解明の糸口になるものであると考えられる。更に予期していた以上の成果と成りつつあるのが,多地点同時雷撃に関するデータである。多地点同時雷は国内では冬季雷(筆者らの研究では北陸)にしばしば見られ,夏気雷に関しては比率そのものが低いため,計画当初条件さえ整えばと云った程度の期待であったが,今回の観測では数十例の多地点同時雷撃が記録されている。北陸の冬季雷では,この多地点同時雷撃が送電系統の多相事故につながるものと考えられており,本研究でその機構が解明されれば,防護対策の一助となるものと確信される。全ての取得されたデータに関し,現在各研究機関はその解析中であり,放電開始機構の理解に供される予定である。なお本研究の申請当時計画に組み入れられていなかったレーダ網による雷雲の総合観測も,マサシューセッツ工科大学の協力で実施され,雷活動とマイクロバーストの関係についても,アメリカ側研究者を中心に進められている。従って当初日本側とアメリカ商務省海洋気象局雷嵐研究所のプロジェクトとして始まった本研究は,2年度には日米各複数個の研究期間の共同研究となり研究の成果以上に,日米協力関係による雷雲の総合観測として開花した事を付記しておく。1991年56月のいわゆるメイスト-ム時に,オクラホマ州オクラホマ市ノ-マンにおいて雷活動の総合観測を行った。即ち日本側に付いては,大阪大学が,大阪大学が開発した長時間メモリ付き(最大524ミリ秒記録可能)の広帯域スロ-アンテナによる,雷放電に伴う電界変化の二地点観測を,岐阜大学が,雷放電のビデオ撮影と雷放電路経方向の高空間分解発光強度時間変化を,豊田高専が,多地点落雷の高時間分解能測定機による,時間間隔測定を担当した。一方アメリカ側は,海洋気象局雷嵐研究所が,LLPネットワ-ク観測によるリアルタイム雷警報を提供すると共に,雷放電に伴うUHF放射及びレ-ダ観測を,ニュ-メキシコ大学が,大阪大学と同機能機による電界変化観測と磁界変化観測を担当した。ところで上記観測期間中,5月には2日間の,6月には4日間の雷活動があり多数の各種デ-タを記録している。とりわけ6月23日の雷活動は,オクラホマ州内における1991年最大の雷活動であったが,僅か2時間の間に140以上の雷放電を記録した。これらの中には,多地点への同時落雷や多重雷に伴う電界変化や,光信号デ-タが多く含まれ,アメリカ側のデ-タと比較しつつ現在解析中である。また岐阜大学が担当した,放電路経路方向の発光強度時間変化に関するデ-タも,リ-ダ進展時から帰還雷撃時に至る全放電過程に関し数多く得られているが,この種の観測結果は世界で初めての成果であり,これらの成果は雷放電開始機構の解明の糸口になるものであると考えられる。
高齢社会における扶養と介護と相続の法的関係に関する日仏の比較研究

1.日本に関しては、以下の点を確認した。(1)「相続させる遺言」に関する判例法理は、民法理論上はもとより実務上でも大きな射程距離をもち、遺留分減殺時の価額賠償に関する新判例とあいまって、遺言の意義と役割を大幅に拡張する可能性がある。(2)遺言活用の動きも進展しているが、データの制約もあって、その内容や公証人慣行の類型化を行うのは、未だ難しい。(3)その点は、扶養・介護と相続にかかわる紛争の解決方式についても同様である。(4)その要因には、国民意識等の問題だけでなく、日本民法の家族財産法や、相続・贈与税制のあり方の特徴がある。(5)介護保険の実施が家族財産関孫の処理方法に与える影響も、なお析出しがたい段階にある。2.フランスでは、(1)夫婦財産制が家族財産法中に大きな位置を占める上、(2)夫婦財産制上の特典付与の合意や夫婦間贈与、贈与分割、遺言分割等の制度が民法に規定され、(3)それが、長い歴史と経験的定式をもつ公証人慣行に支えられて、家族財産関係の柔軟な意思的処理を可能にしてきた。(4)税制も、そうした行為に細かく配慮している。(5)懸案であった生存配偶者の相続権の強化も、2001年末の相続法改革で、意思的処理の新たな仕組みを伴いつつ実現された。(6)しかし、要介護高齢者の処遇問題の困難さは日本とも共通で、1997年初め創設の「特別依存給付=PSD」は2001年7月に「対人的応能自立援助=APA」制度に改正され、(7)扶養義務をめぐる新たな議論も始まっている。3.この問題は、大きな広がりをもち、日仏ともまさに移行期にある。所期の研究目的の達成には、家族財産法の全体的な比較考察を踏まえて、上記の諸事項の個別的考察をさらに進め、それらを総合化する作業が必要となる。1.国内の問題状況の法社会学的な考察に関しては、以下の点を確認した(その一部は研究発表(1))。(1)扶養・介護と相続の関係をめぐる諸議論では、民法に基づく扶養と家族員間の合意に基づく扶養との区別が曖昧にされているために種々の混乱が生じており、問題の理論的な整理を行うには、その区別を踏まえた検討が必要である。(2)相続や遺贈にかかわる裁判例の分析では、(1)判例は被相続人の意思をより重視する方向で解釈論を発展させているが、相続の性質の理論的理解(当然・即時の直接的継承)との関係で、容易には越えがたい重要な限界も残っている、(2)とくに相続の決済に向けた家族員間の合意を相続の裁判的処理の場面に持ち込もうとすると、日本法の下では種々の困難な問題が派生する、(3)療養看護を理由とする寄与分は、より広くより高額に認定される傾向にあるが、介護保険の実施がどういう影響を及ぼすかはなお不明である、などを確認した。(3)遺言・遺贈・負担付贈与等の実務慣行は、より広く定着しつつはあるが、他方で-家族内の合意を欠く場合にはとくに-紛争を惹起させるリスクも残している。なお、(4)公証人等の実務慣行の形成状況やその内容、及び、(5)日本の配偶者相続権の特徴に関する問題は、多少の研究作業を進めるにとどまった。2.日本の社会福祉に関しては、(1)政策全般の展開動向をフォローしつつ、(2)介護保険の実施状況とその影響を把握することに意を用いた。若干の予備的な調査も行ったが、まだまとまった結果は得られていない。

3.フランスについては、(1)現に進行中の家族法・相続法の改正動向に目を配りつつ(一部は研究発表(2))(2)2000年秋に現地調査を実施し、多数の情報資料を入手したが、結果の取り纏めには至らなかった。次年度に補足調査を行ったうえで、全体の整理・分析を行いたい。1.国内に関しては以下の点を確認した。(1)「相続させる遺言」の判例法理は、民法理論上はもとより社会実態的にも大きな射程距離をもち、遺留分減殺時の価額賠償に関する新判例とあいまって、遺言の意義と役割を拡張する可能性がある。(2)実際の遺言活用の動きも進展しているが、公証人が公表する諸データ等をみても、その内容の類型化や定式化を行うのは未だ難しい。(3)その点は、扶養・介護と相続にかかわる紛争事例の解決方式についても同様である。(4)そしてそうした状況の要因には、国民意識等の問題だけでなく、日本民法の家族財産法のあり方の特徴がある。(5)税制も、家族内財産関係の意思的処理をむしろ阻害している。(6)介護保険の実施状況の調査からは、同居家族の有無がサービス利用のあり方に強い影響を与えていることが確認されたが、家族財産関係のあり方への影響の如何は、なお析出しがたい段階にある。2.それに対しフランスでは、(1)夫婦財産制が家族財産法中に大きな位置を占める上、(2)夫婦財産制上の合意や夫婦間贈与、共同相続人への贈与分割、遺言分割等の制度が民法上で用意され、(3)それが、長い歴史と経験的諸定式をもつ公証人慣行に支えられて、家族の必要に応じた柔軟な意思的処理を可能にしてきた。(4)税制も、そうした行為に細かい配慮を加えている。(5)懸案であった生存配偶者の相続権の強化も、2001年12月の相続法大改正で、意思的処理の新たな仕組みを伴いつつ実現された。(6)しかし、要介護高齢者の処遇問題の困難さは日本とも共通で、1997年末創設の「特別依存給付=PSD」は2001年7月に「対人的応能自立援助=APA」制度に改正され、(7)扶養義務に関しても新たな議論が展開し始めている。3.要するにこの問題は当初の予想以上に大きな広がりをもち、日本だけでなくフランスでもまさに移行期・過渡期にある。その中で所期の研究目的を達成するには、家族財産法の仕組み全体の比較考察(一部は研究発表(1))を踏まえつつ、上記の新しい諸事項の個別的考察を更に進め、それらを総合化する作業が必要であり、成果報告書の作成にはなお暫らくの時間を要する。
地球規模の変動が影響する集水地域の生態学のサステイナビリティと修復計画

本研究は農業生産性の増加による生計向上の上で必要な、持続可能性を基礎とした淡水資源(主に地下水)の有効利用についての調査を行った。主にスリランカ北部の研究地域(キリノチ)における、土地利用・土地被覆、気候変動に応じた地下水賦存量の測定に焦点を当てた。この分析では、持続可能な揚水量のための効果的な地下水賦存量を把握するため、帯水層系の一般的特徴と範囲をモデル化することを目指してきた。研究初期に行った既存データのレビュー調査では、特に水文、水文地質、気候変数のデータギャップを明らかにした。これがモデル構築を試みる上で非常に難しい課題となったが、制約下でも概念モデルの構築を試みた。モデル構築の過程では、まず利用可能であった全てのデータを使用した有効な帯水層システムを提示する為の仮モデル概念のモデリングを試みた。当概念モデルは地下涵養水を測定するため地下水解析ソフトウェア(MODFLOW)を使用した。持続可能な開発のポテンシャルを見込んだキリノチ流水域の導水力学的および応力について3年間のシュミレーションを行った。推定涵養量の可変浸潤速度の効果を組み込んで、流域の水文地質枠組みに焦点を合わせた空間的涵養量を分析した。観察データの不足はシュミレーション結果の較正と検証に対して制約になったが、概念化の過程で全ての利用可能なデータを統合することで、キリノチ流域の実際の土壌状態にかなり近づけた領域モデルの構築に尽力した。それに加え、シミュレーションで算出した水収支と以前の研究からの限られた観測データで計算した地域の水収支の比較を行うことにより、地下帯水層の涵養量を推定するためのモデルの性能評価を実施した。今後は現地の井戸や水流計からの更なるデータを統合することで、持続可能な資源管理と戦略計画のためのモデル性能と信用度の向上が期待される。(抄録なし)気候変動が集水域生態のサステイナビリティと改善対策に与える影響本研究の主な目的は人為的変化(道路建設、都市化、土地利用変化など)及び気候変動が、堆積物動態など集水域の水文学的応答にどのような影響を与えるかを調べる事である。同時に、土地利用と気候変動に連動した堆積物関連の災害についても調べる。集水域の応答が人間及び生態系にとって有害となる閾値を得るための手法を開発する。本プロジェクトは試験地である盆地での水文過程を調べることを目的としている。水文と堆積物の過程に関するデータを収集し、モデルを実施し、現在進行中の地球規模の変動の視点からその応答を調べた。さらに、データギャップ(空白部分)を埋めるため、降雨量強度と地表の流水レジームの現地調査を行った。本研究ではアジアの山岳地域に着目しており、そこでは道路建設が洪水と土砂災害などの水文地質学的災害を引き起こしている。本研究は集水域の水文サイクルのサステイナビリティと生態系機能を維持することに貢献すると考えられる。本年の主な活動は以下の通り。1.プロジェクトの目的に即するよう効果的に、時宜を得た方法で研究を行うための計画詳細を最終決定した。2.情報の欠落箇所を見極め、2次情報と新たな科学的知見を得るため本研究と関連する既存研究をレビューした。3.スリランカを訪れ調査候補地を選定し、様々なステークホルダーと議論を行った。4つの異なった州で、古代と現代の貯水システムを調査し、堆積物に関係した問題を調べた。加えて、北部の州にあるマハウェリ流域のバルク水配分戦略、灌漑インフラの復旧、世界重要農業遺産システム(GIAHS)の進展を観察した。本研究は調査対象地域における農業と家庭用に使用される水資源賦存量の評価に焦点を当てた。この論拠にもとづいて、スリランカ・キリノッチ県の地下水資源の研究をモデリング中心に従事している。本研究の初段階に行った既存データのレビューをすることで、特に水文学、水文地質、気候変数などにおけるデータのギャップを明らかにしたが、これが研究を進める上で障害となった。しかしながら、制約などもあったが、概念モデルの開発を試みた。モデルの構築段階において、全ての利用可能なデータを組み入れることでモデル化された帯水層システムを効果的に表現するための事前モデリングの概念化を試みてきた。概念モデルは、地下水涵養量を推測するための地下水解析モデルに変換された。現時点では地表と不飽和の流れは考慮には入れていないため、浸潤変量をより正確に向上させるため、地表モデルに取り組んでいる。利用可能な水資源の客観的分析を行うためには、地下水賦存量を評価する様々な方法があるが、その中でも本研究では、シミュレーション期間中における地下水量変動や、特定の時期における比産出率とその影響を受ける地域にもとづいて利用可能な地下水貯蔵量を測定することとした。このモデルの結果は、実行戦略の明瞭化および管理決定サポートへの貢献が期待される。これらの試みは、農業や他の水需要に見合った地下水賦存の持続可能な開発を推進し、さらに地域全体のレジリエンス能力を向上させることが期待される。

研究初期に行った既存データのレビュー調査では、特に水文、水文地質、気候変数のデータギャップを明らかにした。これがモデル構築を試みる上で非常に難しい課題となったが、制約下でも概念モデルの構築を試みた。モデル構築の過程では、まず利用可能であった全てのデータを使用した有効な帯水層システムを提示する為の仮モデル概念のモデリングを試みた。当概念モデルは地下涵養水を測定するため地下水解析ソフトウェア(MODFLOW)を使用した。持続可能な開発のポテンシャルを見込んだキリノチ流水域の導水力学的および応力について3年間のシュミレーションを行った。推定涵養量の可変浸潤速度の効果を組み込んで、流域の水文地質枠組みに焦点を合わせた空間的涵養量を分析した。観察データの不足はシュミレーション結果の較正と検証に対して制約になったが、概念化の過程で全ての利用可能なデータを統合することで、キリノチ流域の実際の土壌状態にかなり近づけた領域モデルの構築に尽力した。それに加え、シミュレーションで算出した水収支と以前の研究からの限られた観測データで計算した地域の水収支の比較を行うことにより、地下帯水層の涵養量を推定するためのモデルの性能評価を実施した。今後は現地の井戸や水流計からの更なるデータを統合することで、持続可能な資源管理と戦略計画のためのモデル性能と信用度の向上が期待される。当初の計画どおり、研究企画分野における以前の研究のまとめやコンピューターの購入、リソースの分析等ほとんどの計画を遂行することができた。平成24年度末までに、計画していた概念モデルの開発や完全な水文解析・解釈のための概念モデルから数値モデルへの変換といったタスクを遂行することができた。次年度は貯水池の物理学的な特徴、地表の流水パラメーターの現地調査、特に不飽和地帯の土壌水文プロパティと士壌強度の特徴をもとに水文モデルを較正する計画である。土壌サンプル収集のため、現地調査を実施し、さらにパラメーター測定のために現場テストを行う。また、過去の特定の水文イベントのためのモデル測定も較正する。次に、過去20年に起こった自然的・人為的両方の地球変動をGIS上に捉え、較正したモデルを利用しモデル化を行う。加えて、土壌パラメーターの現地調査、水文モデル測定と検証、貯水池変動のデータベースの構築、水文レジームに対する自然・人為的変動による水文変化のモデリングと分析を行う。本研究の次のステージでは、地表と不飽和ゾーンの水流を組み込むことでモデルの向上を図る。また、研究地域の水資源賦存量を予測するための気候予測と水文数値モデルを使用する予定である。(抄録なし)
ガラス,スラグ中の微細異相析出の形態制御に関する研究

真空紫外透過能に優れたAIF_3系ガラス材料の光学特性について調査した.AIF_3系にBeF_2を添加することで熱的安定性が改善され,157nmの透過率が向上することを見出した.さらにフッ化物ガラスの屈折率波長分散特性を最小偏角法により実測し,組成から計算で真空紫外領域の屈折率を推定する組成パラメータを提案した.酸化物ガラスにドープした希土類イオンの光学特性とその局所構造の関係についてEXAFS解析に基づいて調査した.酸化物ガラスにドープした希土類イオンの配位形態をネットワークが切断された末端サイトに侵入して配位する『侵入型』とガラス骨格を形成しているサイトに置換して配位する『置換型』に分類した.さらに希土類イオンドープガラスの自然放出確率の組成依存性をこの配位形態に着目して考察した.酸化物ガラスの組成を系統的に変化させ機械的・熱的物性であるヤング率,比熱,熱伝導率を実測した.これらの物性値を統一して取り扱うことが可能となる組成パラメータV_i, G_iを提案した.ここで,V_iはイオン充填率,G_iはガラス構造を考慮した解離エネルギーを表すパラメータである.この組成パラメータを用いることでガラス組成から酸化物ガラスの機械的・熱的物性を整理・推算することが可能となった.銅微粒子分散ガラスを溶融急冷-熱件理法で作製するための最適マトリクスガラスおよび新規還元剤の探索を行った.50BaO-50P_2O_5+6Cu_2O+6SnO(mol%)ガラスに新規還元剤としてSb_2O_3を添加した結果,ガラス転移点以下で熱処理を行うことで,直径約10nmで粒径の揃った銅微粒子が高密度で単分散した試料を得ることに成功した.さらに,銅微粒子の析出・分散の形態制御のため,酸化物ガラスからの銅微粒子の析出・成長機構について考察した.真空紫外透過能に優れたAIF_3系ガラス材料の光学特性について調査した.AIF_3系にBeF_2を添加することで熱的安定性が改善され,157nmの透過率が向上することを見出した.さらにフッ化物ガラスの屈折率波長分散特性を最小偏角法により実測し,組成から計算で真空紫外領域の屈折率を推定する組成パラメータを提案した.酸化物ガラスにドープした希土類イオンの光学特性とその局所構造の関係についてEXAFS解析に基づいて調査した.酸化物ガラスにドープした希土類イオンの配位形態をネットワークが切断された末端サイトに侵入して配位する『侵入型』とガラス骨格を形成しているサイトに置換して配位する『置換型』に分類した.さらに希土類イオンドープガラスの自然放出確率の組成依存性をこの配位形態に着目して考察した.酸化物ガラスの組成を系統的に変化させ機械的・熱的物性であるヤング率,比熱,熱伝導率を実測した.これらの物性値を統一して取り扱うことが可能となる組成パラメータV_i, G_iを提案した.ここで,V_iはイオン充填率,G_iはガラス構造を考慮した解離エネルギーを表すパラメータである.この組成パラメータを用いることでガラス組成から酸化物ガラスの機械的・熱的物性を整理・推算することが可能となった.銅微粒子分散ガラスを溶融急冷-熱件理法で作製するための最適マトリクスガラスおよび新規還元剤の探索を行った.50BaO-50P_2O_5+6Cu_2O+6SnO(mol%)ガラスに新規還元剤としてSb_2O_3を添加した結果,ガラス転移点以下で熱処理を行うことで,直径約10nmで粒径の揃った銅微粒子が高密度で単分散した試料を得ることに成功した.さらに,銅微粒子の析出・分散の形態制御のため,酸化物ガラスからの銅微粒子の析出・成長機構について考察した.銅微粒子分散ガラスを溶融急冷-熱処理法で作製するための最適マトリックスガラスの探索を行った.その結果,この方法で銅微粒子分散ガラスを作製するためのマトリックスガラスとしてリン酸塩系ガラスが適していた.リン酸塩系ガラスからの銅微粒子の析出と分散の形態について吸収スペクトル測定およびTEM観察により調べた.還元剤としてSnOのみを添加した50BaO・50P_2O_5+6Cu_2O+6SnO(mol%)ガラス試料について等温熱処理を行った.得られた試料の吸収スペクトル測定に基づいて時間-温度ー析出状態図(TTD図)を作製した.その結果,銅微粒子が単分散して析出する領域は結晶化温度付近の狭い領域のみであり,またTEM測定より粒径およそ20nmの銅微粒子が単分散していたが,折出量が少ないことがわかった.50BaO・50P_2O_5+6Cu_2O+6SnO(mol%)ガラスに還元剤としてSb_2O_3を添加した結果,ガラス転移点以下で熱処理を行うことが可能となり,直径約10nmで粒径の揃った銅微粒子が高密度で単分散した試料を得ることができた.さらに,銅微粒子の析出・分散の形態制御のため,酸化物ガラスからの銅微粒子の析出・成長機構について考察した.ガラス転移点以下の熱処理では,銅微粒子の粒子径は熱処理時間の1/3乗に比例して増大した.一方,ガラス転移点以上の熱処理では,その粒子径は熱処理時間の1乗に比例して増大した.

TTD図と銅微粒子の析出・成長機構を明らかにすることで,銅微粒子の粒子径と分散状態の制御が可能となった.熱的・機械的性質に優れたアルミノケイ酸塩系ガラスのヤング率,剛性率およびビッカース硬度と組成の関係を調査し,その組成からこれらの物性値を予測するための組成-物性推定式を提案した.真空紫外透過能に優れたガラス材料の開発を目的として,フッ化アルミニウム系ガラスのガラス形成組成領域,熱的安定性,および真空紫外透過特性に及ぼすフッ化ベリリウム添加効果について調査した.フッ化アルミニウム系にフッ化ベリリウムを添加することにより,基本的にはガラスの熱的安定性が向上し,吸収端波長が短波長側ヘシフトし,157nmにおける透過率が増大した.しかし,フッ化ベリリウムの添加量の増加に伴い,耐水性の劣化およびガラス中の不純物増加による真空紫外透過特性の低下が問題となった.従って,次のステップとしてこのガラスの高純度化が重要であると結論した.ケイ酸塩,ホウ酸塩,リン酸塩系ガラスにおけるEr^<3+>イオンの広域X線吸収微細構造(EXAFS)を測定し,その局所構造を解析した.ケイ酸塩系ガラス中のEr^<3+>イオンは,非架橋酸素イオンサイトに配位していた.ホウ酸塩系ガラス中でのET^<3+>イオンは非架橋酸素イオンが存在しない組成域では,負電荷をもつ四配位ホウ素に配位し,非架橋酸素イオンが生成する組成域では,ケイ酸塩系ガラスと同様に非架橋酸素イオンサイトに配位した.リン酸塩系ガラス中のEr^<3+>イオンの局所構造は組成とは無関係で,リン酸特有のP=O二重結合を切断して配位することが明らかとなった.さらに,酸化物ガラス中でのET^<3+>イオンの^4I_<13/2>→^4I_<15/2>遷移におけるA係数と局所構造の関係を考察した.このA係数がEr-O結合距離2.32Å付近で最大値を示すことを見出した.これはEr-O結合の共有結合性が最適となる2.3Åに一致しており,このことから,Er-O結合の共有結合性が最大となる結合距離2.32Å付近でA係数が最も高い値を示したと結論した.ガラスは,組成任意性を特徴に持っているため,組成により物性値を連続的に変化させることができる.しかしその反面,組成の組み合わせが多様であるため,所望の物性をもつガラスを開発することは困難である.そのため新しいガラス材料の開発を行なう際には,組成と物性の関係について系統的な研究を行い,材料設計指針となる組成パラメータを確立することが必要不可欠になる.そこで本年度では、ガラスおよびスラグから熱処理によって微細異相結晶相を析出させるために必要となる比熱について組成との関係を系統的に調査し,その組成パラメータの確立と支配因子の検討を行なった.比熱測定用ガラスとして,ケイ酸塩,ホウ酸塩,およびリン酸塩系ガラスを選択した.各ガラスの比熱測定にはACカロリメトリー(真空理工(株)製)を用い,室温から840Kの温度範囲で測定を行なった.各酸化物系ガラスの比熱を測定することで,系統的にガラス比熱のデータ集積を行なった.これら実測した酸化物系ガラスの比熱と組成の関係について,固体比熱の理論で用いられているデバイ温度を用いて考察した.その結果,実測した比熱をデバイ温度における比熱,温度をデバイ温度でそれぞれ規格化することで,組成に依らず1つの比熱温度曲線で表すことができること明らかにし,この関係式から酸化物系ガラスの比熱を組成より推定することに成功した.
機能的電気刺激を用いた麻痺肢の機能再建についての研究

次に、横隔神経を電気刺激して呼吸運動を再建する、呼吸ペースメーカーについてであるが、症例は連続使用期間をさらに延長し、まもなく2年間になろうとしている。筋疲労の問題もなく、自宅療養が可能となった。レスピレーターから離脱できることによる、QOLの改善は明らかである。今後、電気刺激における、thresholdの研究、筋疲労の回避、呼吸運動再建など、研究テーマとして発展させたい。これらは、2003年のActa Neurochirurgicaに投稿し掲載された。最後に、機能的電気刺激を用いた上肢再建であるが、臨床例は国内では経験していない。ただし、筋萎縮や痙性、筋疲労の改善、軽減のため、表面筋刺激装置を購入し、臨床に使用している。まだ、データとしてはまとめられていないが、機能的電気刺激導入の術前トレーニングとして有用である。われわれが導入を希望している完全植え込み型装置freeHand systemは、米国FDAからは承認されているが、わが国では未承認である。これらの臨床応用が可能となるように、手術手技に対する研究、上肢再建訓練プログラムに対する研究は、今後も継続する予定である。そして、機能的電気刺激の有効性を、臨床医学において証明できるよう研鑽を積みたい。機能的電気刺激を用いた機能再建について、平成14年度は、電極(4チャンネル)を購入し、脊髄後索電気刺激の臨床応用をめざしている。現在は、遷延性意識障害がおもな対象であるが、いわゆる植物状態のみでなく、minimum cognition stateに対しても、その適応を拡大していっている。症例も5例となり、意識障害の改善度は、慢性期意識障害のスコアリング(意識障害治療学会)においても、明らかに有効であるといえる。さらに科学的証明のため、来年度は、3DSRT(three-dimensional stereotaxic ROI template)を利用して、治療効果の確認、脳血流量の解析、脊髄電気刺激の手術適応の決定をすすめていく予定である。次に、横隔神経を電気刺激して横隔膜運動を再建する、呼吸ペースメーカーについて、症例はまだ1例であるが、現在、8ヶ月以上連続使用中であり、筋疲労の問題もなく呼吸運動を再建している。これは、呼吸ペースメーカー導入時より、筋疲労の対策に十分取り組み、訓練ができた成果と考えている。最後に、機能的電気刺激を用いた上肢麻痺の再建であるが、まだ、臨床例は国内では経験していない。ただし、完全植え込み型装置についての習熟、手術手技に対する研究は、今後も継続する予定である。再生医療の進歩にはめざましいものがあるが、直ちに臨床応用できるものではない。機能的電気刺激の臨床医学に対する有効性を、今後、証明できるように臨床を中心に研究をすすめていきたい。
血管内皮細胞カルシウム流入経路関連遺伝子の網羅的解析と創薬ターゲット遺伝子の探索

血管内皮細胞の機能調節に重要である容量性Ca^(2+)流入経路に関連する遺伝子群を網羅的に解析し、創薬ターゲットとなる候補遺伝子を探索した。容量性Ca^(2+)流入が失活した培養血管内皮細胞系と、容量性Ca^(2+)流入を保持した細胞系を樹立し、差次的発現遺伝子を単離した。最終的には容量性Ca^(2+)流入の有無により効果的に発現差を示す812クローンから99のクラスター(98contigと4cluster-singlet、640ローン)と172クローンのsingletを分離解析に成功した。血管トーヌスや透過性調節など多くの内皮機能の発現・調節に細胞内カルシウムイオン(Ca^<2+>)濃度の変化が関与し、とくに細胞外からの容量性Ca^<2+>流入が重要であることが注目されている。本研究では、血管内皮細胞における容量性Ca^<2+>流入経路に関連する遺伝子群を網羅的に解析し、創薬ターゲットとなる候補遺伝子を探索することを目的とする。平成18年度研究では、以下の研究方法に従い、DNAマイクロビーズアレイ技術を用い容量性Ca^<2+>流入を保持した培養血管内皮細胞系と、容量性Ca^<2+>流入が失活した細胞系とで発現量が変化する遺伝子群を網羅的に取得し、得られたcDNAをPCR増幅、クローニングした後に、それぞれの遺伝子配列を決定した。1)対象:ブタ下行大動脈血管内皮細胞から分離樹立した容量性Ca^<2+>流入が失活した培養血管内皮細胞系(D系)と、容量性Ca^<2+>流入を保持した細胞系(W系)を対象とした。2)D系と、W系とで、mRNAを抽出し、PCR-Select cDNAサブトラクション法を用い、アップレギュレーションまたはダウンレギュレーションが生じているcDNAからアレイによるスクリーニングを行い差次的発現遺伝子を単離した。3)ドットプロット法によるディファレンシャルスクリーニングとバーチャルノーザンブロット法によりcDNA発現量の差を確認後、cDNAのシークエンシングを実施し既知遺伝子およびESTの配列と比較し、クローンを同定した。4)クローニング用のベクターはpT7Blue-2のBam HI/Eco RI間にPac Iサイトを導入したものを使用し、回収したBam HI-Pac I断片をpT7Blue-2のBam HI-Pac I間にライゲーションした。T7プライマーを用いてDye Terminator法によりシーケンス反応を行い、キャピラリーシーケンサーにてワンパスDNAシーケンシングを行った。血管トーヌスや透過性調節など多くの内皮機能の発現、調節に細胞内カルシウムイオン(Ca^<2+>)濃度の変化が関与し,とくに細胞外からの容量性Ca^<2+>流入が重要であることが注目されている。平成19年度研究では,以下の研究方法に従い,容量性Ca^<2+>流入を保持した培養血管内皮細胞系と,容量性Ca^<2+>流入が失活した細胞系とで発現量が変化する遺伝子群を網羅的に取得し,得られたcDNAの遺伝子配列を決定し,Functional DNAチップを作製した。1)対象:ブタ下行大動脈血管内皮細胞から分離樹立した容量性Ca^<2+>流入が失活した培養血管内皮細胞系(D系)と,容量性Ca^<2+>流入を保持した細胞系(W系)を対象とした。2)D系と,W系とで得られた遺伝子フラグメントをAffymetrix 417Arrayerを用いてスポットしFunctional DNAチップを作製した。容量性Ca^<2+>流入応答が変化する事が知られる,ミオシン軽鎖キナーゼ阻害薬やチロシンキナーゼ阻害薬曝露後の検体により変化する遺伝子の発現解析を,平成18年度研究の方法に準じて行った。細胞機能変化である細胞質および核内Ca^<2+>動態解析は,蛍光色素法を用いイオン特異性蛍光プローブであるfluo-3/AMを細胞に負荷し,励起波長480nm,蛍光波長530nmでの蛍光強度の変化を画像解析装置により測定した。核の部位は,顕微鏡下で識別可能であるが,propodium iodideとのdual loadingを行い確認した。平成20年度研究では、前年度研究で作製したFunctional DNAチップを用いて、容量性Ca^<2+>流入応答を保持する初代培養細胞と、容量性Ca^<2+>流入応答を失活した長期継代培養細胞で変化する遺伝子の発現解析を行った。細胞機能変化である細胞質Ca^<2+>動態解析は、蛍光色素法を用いイオン特異性蛍光プローブであるfura-2/AMを細胞に負荷し、励起波長340nmと380nm、蛍光波長510nmでの蛍光強度比の変化を画像解析装置により測定した。

また容量性Ca^<2+>流入を調節する外的要因としてpHの役割を検討し、細胞外アシドーシスが容量性Ca^<2+>流入を強く抑制し、血管内皮機能である一酸化窒素(NO)やPGI2産生を阻害する事を深く見いだした。同時に、細胞膜に存在する容量性Ca^<2+>流入に深く関わる蛋白としてOrail、Ca^<2+>貯蔵部位である小胞体に存在するセンサー蛋白としてStim 1が注目されており、得られた遺伝子情報からCa^<2+>流入経路関連遺伝子としてOrailとStim 1遺伝子を探索した。さらに容量性Ca^<2+>流入応答を保持する初代培養細胞と、容量性Ca^<2+>流入応答を失活した長期継代培養細胞で変化するOrailとStim 1の発現解析を行い、OrailとStim 1の会合変化などを免疫染色にて検討している。NOやプロスタサイクリンの産生など血圧調節や抗血栓作用に関わる内皮機能は、容量性Ca^<2+>流入により調節を受けており、本研究の成果は、血管内皮細胞のCa^<2+>調節異常が関与する動脈硬化、高血圧などの血管病態の発症メカニズムの解明にも大きく寄与するものと思われる。
地球中心核に関する総括的研究

本研究計画は,重点領域「地球中心核」の総括班活動を目的としている.まず,これまでの研究のレビュ-と今後の研究方針の展望を主眼としたシンポジウムを企画した.本領域が広く固体地球科学をカバ-していることから,4月に共立女子大学で開かれた地球惑星科学関連学会合同大会の共通セッションとすることができた.講演者の多くは本領域研究における計画研究メンバ-,及び公募研究申請者であった.本シンポジウムにおいて多くの成果が発表され,各研究者はさらなる研究に着手し始めたものと思われる.来年度の合同大会(4月に京都大学で開催予定)においても,同様の共通セッションを本総括班が中心となって企画している.本年度は総括班会議を3度開き,領域全体の活動を常に把握するとともに,各計画班の研究及び公募研究を推進してきた.各班で企画している研究会等に総括班員はできる限り出席することにし,個々の問題を常に検討することにより,研究推進機構としての機能をはたしてきた.情報誌としてのニュ-スレタ-は5号から7号まで3回発行した.総括班会議の内容,計画班研究会の紹介,最新の研究成果の紹介等充実した内容となっており,本重点領域関連研究者に広く行きわたっている.また,12月には全体集会をシンポジウム形式で行い,今年度の研究成果が披露された.その内容は,報告書としてまとめ,広く研究者に配布されることになっている.最後に,国際対応について触れておきたい.8月にウィ-ンで開かれたIUGG(国際測地学地球物理学連合)には本総括班より2名を派遣し,SEDI(Study of the Earth's Deep Interior)関連のシンポジウムで成果を発表してもらった.その内容はニュ-スレタ-に紹介してある.来年度の7月には,水沢において第3回のSEDIシンポジウムが開かれることになっているが,このシンポジウムの企画にも本総括班が深く関わっている.本研究計画は,重点領域「地球中心核」の総括班活動を目的としている.まず,これまでの研究のレビュ-と今後の研究方針の展望を主眼としたシンポジウムを企画した.本領域が広く固体地球科学をカバ-していることから,4月に共立女子大学で開かれた地球惑星科学関連学会合同大会の共通セッションとすることができた.講演者の多くは本領域研究における計画研究メンバ-,及び公募研究申請者であった.本シンポジウムにおいて多くの成果が発表され,各研究者はさらなる研究に着手し始めたものと思われる.来年度の合同大会(4月に京都大学で開催予定)においても,同様の共通セッションを本総括班が中心となって企画している.本年度は総括班会議を3度開き,領域全体の活動を常に把握するとともに,各計画班の研究及び公募研究を推進してきた.各班で企画している研究会等に総括班員はできる限り出席することにし,個々の問題を常に検討することにより,研究推進機構としての機能をはたしてきた.情報誌としてのニュ-スレタ-は5号から7号まで3回発行した.総括班会議の内容,計画班研究会の紹介,最新の研究成果の紹介等充実した内容となっており,本重点領域関連研究者に広く行きわたっている.また,12月には全体集会をシンポジウム形式で行い,今年度の研究成果が披露された.その内容は,報告書としてまとめ,広く研究者に配布されることになっている.最後に,国際対応について触れておきたい.8月にウィ-ンで開かれたIUGG(国際測地学地球物理学連合)には本総括班より2名を派遣し,SEDI(Study of the Earth's Deep Interior)関連のシンポジウムで成果を発表してもらった.その内容はニュ-スレタ-に紹介してある.来年度の7月には,水沢において第3回のSEDIシンポジウムが開かれることになっているが,このシンポジウムの企画にも本総括班が深く関わっている.
バングラデシュにおける共同体の生活水準を高める上で社会林業の果たす役割

なお、Dr.NUR氏は帰国後、ドイツフンボルト財団のフェローとしてフライブルグ大学森林政策学研究室で研究を深めている。MUHAMMEDNur氏はバングラデシュからの外国人特別研究員である。岐阜大学大学院連合農学研究科博士課程英語特別コースを昨年9月に終了後、日本学術振興会外国人特別研究員に採用され、信州大学農学部森林政策学研究室で「バングラデシュにおける共同体の生活水準を高める上で社会林業の果たす役割」に関する研究に従事している。氏は、昨年10月に日本学術振興会外国人特別研究員に採用されてから本年3月までの6ヶ月間に国際誌に7報の学術論文を掲載あるいは受理されている。また、国際誌に1報の論文を投稿中である。受理されたり掲載された学術誌はアメリカ合衆国、中国、イギリス、バングラデシュの4カ国で発行されたものとなっており、非常に国際的であり、またインパクトファクターがわれわれの研究領域では最高の水準にあるJournal of Environmental Management等も含まれている。現在投稿中の1報も英国の水準の高い国際誌である。本年3月には共同研究者である小池とともに、インドの社会林業の現地実態調査をインドの森林総合研究所と共同で実施し、資料収集及び個別聞き取り調査を行った。現在はそのデータの分析を行っており、9月にポーランドで開催される国際学会及び11月に米国で開催される国際学会において報告すべく準備中である。このようにMUHAMMED Nur氏は、外国人特別研究員として着実に研究実績を積み重ねてきており、今後の成果が益々期待される優秀な国際的研究者である。又我々は平成19年度は国際学会での報告にも積極的に取り組み、フィンランドジェバスカヤで開催された国際バイオエネツギー学会、ポータンドワルデで開催されたIUFROヨーロッパ大会、タイのチェンマイで開催されたFAOの国際会議に出席して報告を行った。それに加えてDr.NUR氏は岐阜大学連合開学院連合農学研究科の博士課程学生が一堂に会するセミナーでの講師として招待講演も行った。このように我々は平成19年度の研究目的を達成するための研究計画に則って研究を推進し、その成果をインパクトファクターの高い学術誌に公表し、また国際学会で公表した。
いもち病菌の性および病原力の遺伝学的解析のための実験系の開発

イネいもち病の最も効果的防除法の一つに低抗性品種の利用がある。イネのいもち病抵抗性は、イネの真性抵抗性遺伝子と菌の非病原性遺伝子の組合せにより決定されるといわれている。安定した抵抗性品種を育成するためには、イネのいもち病に関する研究だけでなく、本菌の非病原性に関する遺伝学的研究が必要である。本実験により以下の結論を得た。1.交配稔性の高いイネいもち病菌からF1菌株を作出し、遺伝解析を可能にした。2.子のう殻壁の形成は菌の雌性機能によるとされていたが、殻壁組成の遺伝学的分析により雌性機能とは必ずしも断定できないことが明らかになった。3.抵抗性遺伝子PizおよびPiz-tに対応する非病原性遺伝子にはそれぞれ1個の異なる遺伝子が関与している。Piz-tに対する非病原性遺伝子はAvrz-tであると結論された。4.抵抗性遺伝子Pikに対する非病原性遺伝子には1個の遺伝子が関与していると予想されるが、遺伝子の特定には至っていない。5.F1菌株の病原性反応の違いは、6つの判別品種上でのみ認められた。したがって理論的には2の6乗=64種のレースが生成されることになるが、ここでは24種のレースが確認された。特定のレースが生成される理由について考察した。イネいもち病菌の多くは完全世代(有性世代)を形成しない。そのため本菌の交配実験が出来ず、これが遺伝学的研究の隘路となっていた。子のう殻は菌の交配により形成される完全世代の器官であるが、その形成には交配型および雌雄性が関与するといわれている。しかし、雌雄性に関する情報が少なく、子のう殻の殻を形成するものを雌性とした報告があるに過ぎない。本菌の雌雄性に関する情報を得るため、子のう殻の殻壁形成機能と雌雄性との関連について検討した。本年度は、交配能の高い中国産菌株を用いて、(1)1菌株単独で子のう殻様構造物(PLS)を作る形質の遺伝解析、(2)交配により形成された子のう殻の殻壁組織の遺伝的組成の解析、を行った。1.PLS形成の遺伝解析:PLS形成菌株と非形成菌株の交配により得たF1菌株についてPLS形成と交配型を調べた。その結果、PLS形成の有無は1遺伝子により支配されていること,この形質と交配型とは独立に遺伝することが明らかにされた。2.殻壁組織の遺伝的組成の解析:淡褐色変異株と野生株を対峙培養すると、淡褐色の子のう殻が変異株側に、黒褐色のものは野生株側に相接して形成された。色調の異なる子のう殻を6個とり、その殻壁周囲から単分離した各8菌株の遺伝的組成を菌叢色調、交配型およびDNAフィンガープリント法により分析した。その結果,殻壁組織は交配親株の一方にのみ由来する場合と両方に由来する場合とがあることが明らかになった。このことから、本菌の雌雄性は殻壁形成機能の面だけで判断することはできないと結論された。イネいもち病の最も効果的防除法の1つに抵抗性品種の利用がある。しかしながら、外国稲に由来する高度抵抗性品種が、一般圃場に作付けされて数年後に本菌に激しく侵される例が続発し、抵抗性品種の育成上大きな問題となった。イネのいもち病抵抗性は、イネの真性抵抗性遺伝子と菌の非病原性遺伝子の組合せにより決定されると言われている。安定した抵抗性品種を育成するためには、イネのいもち病抵抗性に関する研究だけでなく、本菌の非病原性に関する遺伝学的研究が必要である。本年度は、本邦産菌株と中国産菌株を用いた交配実験により、真性抵抗性遺伝子Pik、PizおよびPiz-tに対応する菌の非病原性の遺伝様式を解析した。得た結論は次ぎの通りである。

1.抵抗性遺伝子PizおよびPiz-tに対応する非病原性遺伝子にはそれぞれ1個の遺伝子が関与している。また、両遺伝子は全く独立に遺伝したことから、両者は異なる遺伝子と推察された。2.Piz-tに対する非病原性遺伝子はAvrz-tであると結論された。3.抵抗性遺伝子Pikに対応する非病原性には1個の遺伝子が関与していると予想されるが、これについては菌株数を増やし更に吟味してから結論を出す必要がある。4.交配型の分離には偏りが認められた。交配型と非病原性との関係については、更に検討する必要がある。イネいもち病の最も効果的防除法の一つに抵抗性品種の利用がある。しかしながら、外国稲に由来する高度抵抗性品種が、一般圃場に作付けされて数年後に本菌に激しく侵される例が続発し、抵抗性品種の育成上大きな問題となった。イネのいもち病抵抗性は、イネの真性抵抗性遺伝子と菌の非病原性遺伝子の組合せにより決定されると言われている。安定した抵抗性品種を育成するためには、イネのいもち病に関する研究だけでなく、本菌の非病原性に関する遺伝学的研究が必要である。本年度は、非病原性遺伝子の遺伝から見たレース生成機構の解析を行い、以下の結論を得た。1.日本産菌株(レース447.0)と中国産菌株(レース337.1)を交配して得たF1菌株の5品種(新2号、愛知旭、石狩白毛、BL1およびK59)に対する病原性は、いずれも両親株と同じ反応を示した。また、K60に対する反応は、供試F1菌株に関する限り、関東51号に対する反応と全く同一であった。2.F1菌株の病原性反応の違いは、6品種(関東51号、ツユアケ、フクニシキ、ヤシロモチ、PiNo.4、とりで1号)上でのみ認められた。したがって理論的には2の6乗=64種類のレースが生成されることになるが、本実験の範囲では24種類のレースが確認された。特定のレースが生成される理由について考察した。
分岐構造を有するポリ乳酸の合成およびその力学特性・生分解性制御

ポリ乳酸(PLA)は,比較的良好な生体適合性および生分解性を有し,力学的強度も高いために,分解性医用高分子材料などへの応用が検討・実用化されている。しかし,通常の方法で合成されたPLAは直鎖型であり高結晶性でために分解速度の制御が難しく,柔軟性に欠けるという問題点を抱えている。PLAの優れた生体適合性や分解特性を損なうことなく,PLAの結晶性の高さによる問題点を克服する方法として,PLAへの分岐構造の導入が考えられる。そこで本研究では,まずデキストランやプルランのような多糖主鎖にPLA側鎖をグラフト化した糖含有量の少ない多糖/PLAグラ共重合体を合成し、それらから調製されたfilmの力学物性や分解性・機能について基礎的な検討を加えた。その結果、糖含有量により、それらのfilmの分解速度、細胞接着性が制御できることを見出した。続いて、繰り返し単位ごとに1つの水酸基を有するポリエーテルであるポリグリシドールをマクロイニシエーターとして用い,ラクチド(_L-LAおよび_D-LA)のバルク開環重合を行うことにより,分岐型PLAの合成を行い,その諸物性について検討を加えた。また,L体とD体を混合することでステレオコンプレックスを形成させ,分岐型PLLAとの比較を行った。ポリグリシドールの水酸基を開始点として,触媒に2-エチルヘキサン酸スズを用い,_Lまたは_D-ラクチドのバルク開環重合を行うことで分岐型PLAを合成した。クロロホルムを溶媒として得られた分岐型PLLAのキャストフィルムを調製した。また,同様にL体とD体を混合してキャストすることでステレオコンプレックフィルムを調製した。得られたフィルムについて熱分析,引っ張り試験等を行った。ポリグリシドールの1つの水酸基に対する重合度が100のBranched PLLA film (DP=100)では,直鎖型PLLAに比べ,10倍以上の破断伸びを示すことがわかった。また,Branched PLLA (DP=100)と同程度の重合度であるBranched PDLAとを混合したStereocomplex film (DP=100)では,Branched PLLA film (DP=100)に比べ,より大きな応力,伸びを示すことが示唆された。本年度は、ポリ乳酸への分岐点の導入および分岐構造化による物性の制御を目的として、分岐構造を有する乳酸共重合体の合成を試みた。まず、側鎖にヒドロキシル基を有するセリンを含む乳酸・デプシペプチド・ランダム共重合体poly[LA-r-(Glc-Ser)]をマクロイニシエーターとしてスズ系触媒を用いてラクチドをグラフト重合し、多数の分岐を有する櫛形PLA(comb-PLA)の合成に成功した。得られたcomb-PLAが分岐構造を有していることは、^1H NMR測定などに加えて、多角度光散乱分光光度計検出サイズ排除クロマトグラフィーの結果より示唆された。示差走査型熱量分析装置による熱分析を行った結果、得られたcomb-PLAは、直鎖PLLAと比較して、Tg、TmおよびΔHが低下・減少し、結晶性が低下することがわかった。また、生理的条件下における生分解性についても検討を加えた。

各ポリマーからキャスト膜を調製し、pH7.0のリン酸緩衝生理食塩水中に浸漬し、所定時間後にSEC測定により分子量減少率を測定した。直鎖PLLAは4週間ではほとんど分解が進行しなかったのに対し、comb-PLAでは4週間で5080%の分子量低下が認められた。さらに、動的粘弾性測定を行ったところ、comb-PLAとPLLAを1:4の重量比でブレンドして調製したフィルムはTg以下の温度では、貯蔵弾性率(E')および損失弾性率(E")ともにPLLAよりも大きい値を示し、分岐構造の導入がポリ乳酸への柔軟性の賦与に有効であることが示唆された。このように、結晶性高分子であるPLLAに分岐構造を導入し、その分子形態を制御することにより、Tg、Tmおよび結晶性を低下させ、分解速度と力学的性質を改変できることが示された。ポリ乳酸の優れた生体適合性や分解特性を損なうことなく、結晶性の高さに起因する問題点を克服する方法として、分岐構造の導入が考えられる。前年度までに側鎖に水酸基を有するセリンを含む乳酸-デプシペプチドランダム共重合体をマクロイニシエーターとして用いた櫛型ポリ乳酸の合成・評価を行ってきた。今年度は、繰り返し単位ごとに1つの水酸基を有するポリエーテルであるポリグリシドールをマクロイニシエーターとして用い、L-ラクチドのバルク開環重合を行うことにより、一段階の反応で分岐型ポリ乳酸の合成を行い、その物性について検討を加えた。ポリグリシドールの水酸基を開始点として、触媒に2-エチルヘキサン酸スズを用いてL-ラクチドのバルク開環重合を行うことにより、分岐型ポリ乳酸を合成した。ポリグリシドールの水酸基に対するラクチドの仕込み比を変化させることにより、様々な分子量を有する分岐型ポリ乳酸を合成することに成功した。さらにクロロホルムを溶媒としてキャストフィルムを調製し、DSC測定により熱分析を行った。その結果、分岐型ポリ乳酸は直鎖型ポリ乳酸と比較して結晶性が低下していることがわかった。また、引っ張り試験により、分岐型ポリ乳酸は直鎖型ポリ乳酸よりも大きな破断のびを示すことが明らかとなった。ポリ乳酸(PLA)は,比較的良好な生体適合性および生分解性を有し,力学的強度も高いために,分解性医用高分子材料などへの応用が検討,実用化されている。しかし,通常の方法で合成されたPLAは直鎖型であり高結晶性で分解速度の制御が難しく,柔軟性に欠けるという問題点を抱えている。PLAの優れた生体適合性や分解特性を損なうことなく,PLAの結晶性の高さによる問題点を克服する方法として,PLAへの分岐構造の導入が考えられる。本研究では,繰り返し単位ごとに1つの水酸基を有するポリエーテルであるポリグリシドールをマクロイニシエーターとして用い,ラクチド(L-LAおよびD-LA)のバルク開環重合を行うことにより,分岐型PLAの合成を行い,その諸物性について検討を加えた。また,L体とD体を混合することでステレオコンプレックスを形成させ,分岐型PLLAとの比較を行った。ポリグリシドールの水酸基を開始点として,触媒に2-エチルヘキサン酸スズを用い,LまたはD-ラクチドのバルク開環重合を行うことで分岐型PLAを合成した。クロロホルムを溶媒として得られた分岐型PLLAのキャストフィルムを調製した。また,同様にL体とD体を混合してキャストすることでステレオコンプレックフィルムを調製した。