hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アイオノマー上の分子散乱ダイナミクスを考慮した燃料電池触媒層酸素輸送機構の解明

このことから,表面とあまり適応しない散乱過程においてもアイオノマー膜表面のラフネスによって入射方向と関係なく等方的に反射しているものといえる.散乱現象の支配要因について,上記に示す通り明らかとなったため,この挙動を再現できる表面での分子散乱モデルを構築する.構築した散乱モデルを共同研究者らが開発した直接モンテカルロシミュレータに導入することで研究目的を達成できると考えている.今年度はアイオノマー膜表面の酸素分子散乱現象について,支配要因の特定に向けて分子レベルでの解析が進められた.膜への衝突時の分子種によって散乱過程が決定していることを明らかにし,散乱過程によって表面との適応具合が異なっていることを明らかにした.表面との適応度を定量的に評価し,入射時のエネルギーと線形な関係であることが確認できた.また,高分子膜表面にも見られる入射角の依存性はほとんどなく,アイオノマー膜の表面上の原子レベルのラフネスによって入射分子が表面と適応せずとも等方的な角度分布になることが確認された.酸素分子が表面に吸着している状態において,酸素が表面上および膜中を拡散していることが確認された.このような表面吸着中の拡散現象は微細多孔質体における気体輸送現象においてKnudsen拡散とは異なる寄与があることが報告されている.この表面拡散現象を含めた面分子干渉モデルを構築することで,触媒層内における詳細な気体輸送現象を再現出来ると考えられる.本研究課題は固体高分子形燃料電池触媒層における酸素輸送現象に関して,ナノスケールからメゾスケールに渡ったマルチスケール解析を行い,触媒層構造と酸素輸送特性の相関を明らかにすることで燃料電池の高効率化を図ることが研究目的である.本年度はアイオノマー膜表面における酸素散乱現象およびアイオノマー膜で構成された微小流路における酸素拡散性について分子動力学シミュレーションを用いて解析を行い,次のような知見が得られた.酸素分子の散乱現象については,アイオノマー膜の含水率によって変化する表面組成と散乱過程の相関について明らかにし,高分子鎖に衝突した場合に比べ溶媒分子に衝突した酸素分子は表面に吸着しやすく,表面との適応具合も高い傾向がある.一方,高分子鎖に衝突した酸素分子は表面とほとんど適応せず,入射時のエネルギー履歴を残して反射する傾向となった.これらの散乱過程および適応具合について,表面に入射した際の衝突分子種ごとに評価し,表面滞在の割合やエネルギー適応具合について評価を行った.また,散乱・表面拡散現象が触媒層空孔における酸素輸送現象に与える影響を評価するために,アイオノマー膜で構成された微小流路における酸素拡散性について解析を行った.全体の酸素拡散性は含水率が増加するにつれ低下しており,これは表面吸着・拡散する酸素分子の割合が増加したためと考えられる.酸素の拡散性について,気相中の拡散と表面と相互作用中の酸素分子の拡散に分類して解析を行った結果,表面相互作用中の酸素分子の拡散性は含水率によって大きく低下する傾向が明らかとなった.来年度は最終年度として,これまで得られた知見からアイオノマー膜表面における分子散乱モデルを構築し,実構造の触媒層における酸素輸送現象の解析を行う.これにより,分子散乱ダイナミクスを考慮した輸送機構の解明が達成できると考えている.今年度はアイオノマー膜表面における酸素分子散乱挙動について,含水率によって変化する膜構造と散乱特性の相関を明らかにすることができ,また触媒層空孔における酸素拡散性への影響を評価することが出来た.
ハダカデバネズミの長寿・癌化耐性と集団内利他的社会性をもたらすゲノム安定性の解明

ハダカデバネズミは、最大寿命30年の長寿、がん化耐性をしめす真社会性齧歯類である。本研究では、ハダカデバネズミのゲノム安定性を検討するため、DNA傷害への応答性について解析を行った。マイトマイシンCや放射線照射後の応答をマウスと比較解析した結果、急性のDNA傷害に対しては、ハダカデバネズミ特異的な耐性が存在する可能性が考えられた。また、DNA傷害に関連して発現が上昇するgene Xについて、geneXの配列をハダカデバネズミ型に改変したノックインマウスの作出にむけて、組換えES細胞の樹立を行った。本研究は、ハダカデバネズミの細胞レベル・個体レベルでのゲノムDNAの安定性に着目した研究である。H25年度は、細胞レベルでのハダカデバネズミのDNAの安定性に関する実験を中心に進めた。線維芽細胞を用いて、放射線、UV、酸化ストレス投与等によりDNA傷害を加え、傷害後の細胞の挙動に関して、マウス線維芽細胞との種間比較を進めた。解析を進めた結果、放射線照射後のハダカデバネズミ線維芽細胞において、核の変形やDNA損傷マーカーの発現上昇がマウスに比べて軽微である傾向が確認された。一方で、酸化ストレス投与に対しては、マウスに比べると脆弱な傾向が確認された。現在、同時進行で解析を進めている細胞老化誘導時の線維芽細胞の挙動についても、ハダカデバネズミ特異的な現象が存在することが見出され、ハダカデバネズミiPS細胞においても、がん抑制遺伝子の種特異的発現制御機構により腫瘍化耐性が存在することが判明しているため、今後、それらの解析で得られる結果と相互補完的に、細胞内でのDNAの安定性に着目したハダカデバネズミのがん化耐性・老化耐性に関与しうる現象・メカニズムについて、さらに情報を集積していく。個体レベルでのゲノムDNA安定性の評価のため、野生レベルでのハダカデバネズミの種内ゲノム多様性の解析を行うには、ケニアにおけるハダカデバネズミ野生個体のゲノムの入手が必要である。ケニアにおいてハダカデバネズミのゲノムDNAを採取すべく、昨年度から引き続き、ケニア国との様々な手続きを進めてきた。しかし途中で、残念ながらケニアやソマリアなどアフリカ内周辺国の治安が悪化してきたため、ハダカデバネズミの生息地の位置も考えて、現在一時的に手続きを休止中である。期間内に、状況を見ながら再開する予定である。本研究は、ハダカデバネズミのゲノム安定性に着目した研究である。H26年度は、昨年に引き続き、細胞レベルでのハダカデバネズミのDNAの安定性に関する実験を中心に進めた。線維芽細胞を用いて、ブレオマイシン・マイトマイシンCによりDNA傷害を加えた後の細胞の挙動に関して、マウス線維芽細胞との種間比較を進めた。結果として、今回の薬剤処置では、放射線照射後に見られた核の変型度合の差異などの種間差は認められなかったが、濃度による可能性もあり引き続き検討が必要である。しかしながら本解析の結果として、ハダカデバネズミではDNA傷害後の細胞応答性が特殊化しており、個体の恒常性維持機構にも関与すると考えられるデバ特異的な細胞フェノタイプが生み出されることが明らかとなった。同時に、DNA傷害応答に関与するgene Xについて、ハダカデバネズミの遺伝子配列に種特異性・機能差が存在することを見出し、詳細なin vitroでの機能解析を進めている。また、マウスのgene Xをデバ型にしたES細胞・遺伝子改変マウスを作出するための準備として、gene Xを含む領域のマウスBACの改変を完了した。個体レベルでのゲノムDNAの安定性の評価のため、野生ハダカデバネズミのゲノムDNAの採取をアフリカで行うことを予定していたが、ケニア・ソマリアのハダカデバネズミ生息地の治安がさらに悪化している状況であるため、野生ハダカデバネズミサンプルの採取は、中止することとした。ハダカデバネズミは、アフリカのケニア・エチオピア・ソマリアの地下に生息する真社会性齧歯類である。マウスとほぼ同じ大きさであるにもかかわらず、平均28年の長寿であり、自発的な腫瘍形成がほとんど見られたことがないというがん化耐性をもつ。本研究では、ハダカデバネズミのDNA損傷に対する応答性・関与遺伝子を解析している。これまでに我々は、ハダカデバネズミにおける配列・機能の特殊性を見出していた、DNA傷害応答に関与するgene Xについて、マウスの遺伝子座にハダカデバネズミのORFを導入した組換えマウスES細胞の作出を行った。ハダカデバネズミgene X CDS-Ires2-AcGFP1-pA-loxp-pGK-neo-pA-loxpのカセットを構築し、PCRによりarmをつけて増幅後、gene Xの周辺領域のマウスBAC(Bacterial artificial chromosome)を購入し、組換えをおこなった。組換えにはRed/Etrecombination kitを使用した。ES細胞のターゲッティング効率を上昇させるため、BACをES細胞に導入する際に、マウスのgeneXを標的としたガイドRNAを設計し、Crispr/Cas9によるDSBの誘導も行った。ES細胞の組換えに関しては、まずB6由来のES細胞に、20ugの組換えBACと10ugのCrispr/Cas9ベクターをエレクトロポレーション法により導入した。

導入後のES細胞はMEFフィーダー上で培養し、ネオマイシンによるセレクション後、サザンブロットによって組換えを評価したところ、3/32クローンにおいて、相同組換えが生じており、およそ10%の高確率で、ヘテロ変異体の組換えES細胞を樹立することができた。ハダカデバネズミは、最大寿命30年の長寿、がん化耐性をしめす真社会性齧歯類である。本研究では、ハダカデバネズミのゲノム安定性を検討するため、DNA傷害への応答性について解析を行った。マイトマイシンCや放射線照射後の応答をマウスと比較解析した結果、急性のDNA傷害に対しては、ハダカデバネズミ特異的な耐性が存在する可能性が考えられた。また、DNA傷害に関連して発現が上昇するgene Xについて、geneXの配列をハダカデバネズミ型に改変したノックインマウスの作出にむけて、組換えES細胞の樹立を行った。細胞内の解析については、ハダカデバネズミ特異的なDNA傷害後の種特異的な細胞応答機構を見出すことができた。また、DNA傷害応答に関与する遺伝子Xについて、種間比較を行った結果、ハダカデバネズミにおける配列・機能の特殊性を見出すことが出来た。アフリカでのサンプル採取は中止することになったが、上記のin vitroの解析が順調に進展し、結果が出ているため、本研究は概ね順調に進展していると考えられる。分子生物学DNA傷害後のハダカデバネズミ特異的な応答性に関しては、メカニズムの解明とin vivoでの検証をさらに進める。細胞応答性DNA傷害応答に関与するgene Xについて、in vitroでさらに詳細な機能解析を進め、有効と判断された場合は、ES細胞の改変と、gene Xをハダカデバネズミ型にした遺伝子改変ハダカデバネズミ化マウスの作出を行う。細胞内の解析については、ハダカデバネズミ線維芽細胞のDNA傷害への応答性について種間比較を行い、ハダカデバネズミの種特異性について一定の見解を得たことが、本年の進展である。しかし一方で、個体の解析については、治安の問題でハダカデバネズミの野生個体の入手が困難となり、いまだ実現できていないことが、現在の課題である。そのため、研究の進展はやや遅れていると考えられる。放射線照射後・酸化ストレス投与後の線維芽細胞の挙動の種特異性の現象・分子メカニズムについて、現在見られている違いを中心に、現象や分子メカニズムについて、さらなる解析を進めていく。並行して解析を進めている細胞老化誘導時の線維芽細胞の挙動の種特異性・iPS細胞の腫瘍化耐性の解析情報と合わせて、ハダカデバネズミ特異的ながん化・老化耐性に関与する種特異的細胞内現象に関する理解を深めていく。また、来年度以降、細胞レベルでの解析を中心に行いつつ、状況を注意深く見定めながら、野生ハダカデバネズミ個体の入手を行っていきたい。平成25年度における必要な消耗品の購入は全て済ませたことから、効率的な資金運用のため、7,025円を繰越金とした。この繰越金は、平成26年度の消耗品費の一部として使用する予定である。次年度使用額7,025円は、すべてH26年度の消耗品費と合算して使用する予定である。
少量の変異原にさらされた時の遺伝子への影響

環境中の変異原物質が少量づつ長期間にわたって働いた時のリスクが大量で1回作用した時に比べどのように変わるかを理解するために、マウスの肝臓と皮膚、睾丸のDNAへの突然変異誘発効果を指標として調べた。使用したマウスは大腸菌のlacZを含んだラムダゲノムDNAを導入されたMutaマウスを用い、変異原としてはX線と紫外線(UVB)を用いた。4GyのX線を1回照射してから16週後の突然変異頻度は肝で(12.76±2.12)×10^<-5>、睾丸で(13.26±3.22)×10^<-5>であった。同じエイジの非照射マウスの自然突然変異はそれぞれ(7.63±1.41)×10^<-5>、(7.14±1.07)×10^<-5>であったので誘発された分は5.13×10^<-5>、6.12×10^<-5>と計算された。一方、1回0.15GyのX線を週3回づつ、6ヵ月間(総計11.7Gy)照射後16週目でみた突然変異頻度は肝と睾丸でそれぞれ(17.36±5.01)×10^<-5>、(17.18±3.66)×10^<-5>であり、同じエイジでの自然突然変異頻度は(10.73±1.39)×10^<-5>、(9.06±1.04)×10^<-5>、で、誘発された量は6.63×10^<-5>、8.12×10^<-5>であった。これらの値から1Gy当たりに誘発された量を比較してみると少線量多数回照射では1回照射の時に比べ肝でも睾丸でも約45%に減少している。これは変異原に曝される時に少量づつを繰り返して行われた時のリスクは1回で曝露された時のリスクに比べ半減することを示唆している。しかもその量は肝でも生殖細胞でも変わらない。生殖細胞での値は以前にRusselらが数百万匹のマウスを使って得られた値である1/3にほぼ類似した値である。次に皮膚組織での影響を知るべく紫外線による突然変異誘発効果を調べた。0.5kj/m^2までのUVBは皮膚の紅斑を起こさず、しかも突然変異を誘発することを確認した。この線量を1日1回づつ4日連続して照射した所約250×10^<-5>の突然変異頻度が得られた。これは0.5kJ/m^2を1回照射した時の1J/m^2当たりの変異誘発率に比べると約70%であり、紫外線による突然変異誘発についても、分割された曝露は1回曝露でのリスクより少なくなることが示唆された。ただし、ここで行った実験は予備的なものであり、線量や曝露間隔などについてさらに検討する必要がある。

生殖細胞での値は以前にRusselらが数百万匹のマウスを使って得られた値である1/3にほぼ類似した値である。次に皮膚組織での影響を知るべく紫外線による突然変異誘発効果を調べた。0.5kj/m^2までのUVBは皮膚の紅斑を起こさず、しかも突然変異を誘発することを確認した。この線量を1日1回づつ4日連続して照射した所約250×10^<-5>の突然変異頻度が得られた。これは0.5kJ/m^2を1回照射した時の1J/m^2当たりの変異誘発率に比べると約70%であり、紫外線による突然変異誘発についても、分割された曝露は1回曝露でのリスクより少なくなることが示唆された。ただし、ここで行った実験は予備的なものであり、線量や曝露間隔などについてさらに検討する必要がある。
植物におけるリポ酸の生合成および転移に関与する酵素の分子生物学的解析

リポ酸は、生体内において極めて重要な働きをもつ物質であるが、リポ酸が動植物体のどの器官のどのような組織で、また、細胞内のどこで、どのように合成され、どのようにアポタンパタ質に転移するのかについては殆ど不明である。本研究では、植物におけるリポ酸の生合成(リポ酸合成酵素)およびタンパタ質への転移に関与した酵素(リポ酸転移酵素)のcDNAをクローニングし、それらの構造と機能を解析した。これまでに、おもに以下の2つの点について成果を挙げることができた。1、シロイヌナズナ(アラビドプシス)から大腸菌のリポ酸合成酵素およびリポ酸転移酵素をコードするcDNALIP1およびLIP2)をクローニングした。各cDNAは、大腸菌の各酵素の欠損株を相補することから、リポ酸合成酵素およびリポ酸転移酵素をコードすることが証明できた。また、各cDNAを大腸菌において過剰発現させ、発現したタンパク質を精製し、ウサギに免疫することにより抗体を作製した。シロイヌナズナの葉から細胞分画した画分について、各酵素に対する抗体を用いてウエスタン分析を行ったところ、両酵素がミトコンドリアに局在することが明らかになった。リポ酸転移酵素については、プラスチドに局在すると推定されるアイソフォームのcDNAもクローニングし、塩基配列を決定した。2、シロイヌナズナのリポ酸結合性タンパタ質として、動物の場合と同様、ミトコンドリアに存在するグリシン脱水素酵素のHタンパク質、ピルビン酸脱水素酵素、α-ケトグルタル酸脱水素酵素および分岐鎖ケト酸脱水素酵素のE2サブユニットの4つを同定することができた。また、その他にプラスチドに存在するピルビン酸脱水素酵素のE2サブユニットをリポ酸結合性タンパタ質として同定した。リポ酸は、ミトコンドリアに存在するピルビン酸脱水素酵素や2-オキソグルタル酸脱水素酵素などの4つの酵素の活性に必須な補酵素として働いている。それらの酵素は、いずれも呼吸代謝系において重要な機能を担っていることから、リポ酸は生体内において極めて重要な物質である。しかし、リポ酸が細胞内のどこで、どのように合成されアポタンパク質に転移するのかについては不明である。本研究では、植物におけるリポ酸の生合成およびタンパク質への転移に関与した酵素の構造と機能を解析し、リポ酸の生合成およびタンパク質への転移機構を明らかにする。本年度は、アラビドプシスからリポ酸合成酵素およびリポ酸転移酵素のcDNAをクローニングし、それらの構造解析を行った。また、各酵素を大腸菌において過剰発現させ、それらのタンパク質を用いて各酵素に対する抗体を作製した。さらに、それらの抗体を用いて各酵素の器官、組織、細胞内局在性についての解析も行った。リポ酸合成酵素および転移酵素のcDNAは、各々374および235アミノ酸からなるタンパク質をコードしており、各タンパク質のアミノ末端側にはミトコンドリアへのトランジットペプチドと思われる配列が見い出された。これらの酵素をコードした遺伝子は、ゲノム上に1コピー存在し、おもに葉と花で発現していた。また、各酵素は細胞内ではミトコンドリアに局在し、リポ酸の合成および転移がミトコンドリアで起こることが明らかとなった。リポ酸は、生体内において極めて重要な働きをもつ物質であるが、リポ酸が動植物体のどの器官のどのような組織で、また、細胞内のどこで、どのように合成され、どのようにアポタンパク質に転移するのかについては殆ど不明である。

本研究では、植物におけるリポ酸の生合成(リポ酸合成酵素)およびタンパク質への転移に関与した酵素(リポ酸転移酵素)のcDNAをクローニングし、それらの構造と機能を解析することにより、リポ酸の生合成およびタンパク質への転移機構を明らかにする。本年度は、以下の2つの点について成果を挙げることができた。1.シロイヌナズナから大腸菌のリポ酸合成酵素およびリポ酸転移酵素をコードするcDNA(LIP1およびLIP2)をクローニングした。各cDNAは、大腸菌の各酵素の欠損株を相補することから、リポ酸合成酵素およびリポ酸転移酵素をコードすることが証明できた。また、シロイヌナズナの葉から細胞分画した画分について、各酵素に対する抗体を用いてウエスタン分析を行ったところ、両酵素がミトコンドリアに局在することが明らかになった。リポ酸転移酵素については、プラスチドに局在すると推定されるアイソフォームのcDNAもクローニングし、塩基配列を決定した。2、シロイヌナズナのリポ酸結合性タンパク質として、動物の場合と同様、ミトコンドリアに存在するグリシン脱水素酵素のHタンパク質、ピルビン酸脱水素酵素、α-ケトグルタル酸脱水素酵素および分岐鎖ケト酸脱水素酵素のE2サブユニットの4つを同定することができた。また、その他にプラスチドに存在するピルビン酸脱水素酵素のE2サブユニットをリポ酸結合性タンパク質として同定した。
ピーク・トラフ2点採血デザインによる小児を対象とした臨床薬物動態試験

最近申請者は、薬剤を繰り返し服用中の患者に対して2点のみの採血を行い、血中濃度のピーク値(C_<peak>)とトラフ値(C_<trough>)を解析する事によって、薬物血中濃度曲線下面積(AUC)を簡便に推定する方法を考案した。ピーク・トラフ2点採血デザインはAUC推定値から薬剤投与設計時に必須な個人の経口クリアランス(CL/F)に関する情報が得られる上、採血に伴う身体的苦痛や時間的拘束が比較的小さいため、患者からの研究協力が得やすいなどの利点がある。本研究では、肺血管拡張薬であるボセンタンについて実際の小児患者を対象とする連投薬物動態試験を企画・実施し、2点採血デザインの有用性を確認した。標準的な薬物動態試験では、モーメント解析やコンパートメントモデル解析によって、一人ひとりの被験者(数名から十数名)から動態パラメータを得るため、経時的多数回の採血が必要となる。また、薬物動態に及ぼす成長や加齢、腎機能、肝機能、あるいは薬物併用の影響を評価するためには、患者においても多数回の採血デザインで臨床試験を行う必要があるが、倫理的にも経済的観点からも問題が多い。最近申請者は、薬剤を繰り返し服用中の個々の患者に対して2点のみの採血を行い、血中濃度のピーク値(C_<peak>)とトラフ値(C_<trough>)を解析する事によって、薬物血中濃度曲線下面積(AUC)を簡便に推定する方法(図1)を考案し、この方法の臨床薬物動態試験における有用性をコンピュータシミュレーションによって確認した。本研究では、実際の小児患者を対象に循環器官用薬に焦点を絞った連投薬物動態試験によって、2点採血デザインの有用性を再検証するとともに、得られた薬物動態変動機構に関する情報を医療現場に提供する事を目的とした。22年度は臨床的な緊急性を鑑み、当初予定していたカルベジロールの臨床試験よりも新規肺高血圧症治療薬ボセンタンの臨床試験を優先的に行った。データ解析の結果、薬物併用や薬物動態関連分子(CYPおよびOATP)の遺伝子変異には有意な影響が認められなかったものの、小児集団では年齢がボセンタンの体内動態の影響因子の一つである事が明らかとなった(論文印刷中)。先天性心疾患を有する小児にボセンタンが投与される機会は比較的高く、本研究の知見はボセンタンの適正使用を図る上で重要な知見であると考えられた。最近申請者は、薬剤を繰り返し服用中の個々の患者に対して2点のみの採血を行い、血中濃度のピーク値(C_<peak>)とトラフ値(C_<tyough>)を解析する事によって、薬物血中濃度曲線下面積(AUC)を簡便に推定する方法を考案し、この方法の臨床薬物動態試験における有用性をコンピュータシミュレーションによって確認した。ボセンタンの体内動態解析の結果、薬物併用や薬物動態関連分子(CYPおよびOATP)の遺伝子変異に伴うCL/F値の有意な変動は認められなかったものの、小児集団では年齢がボセンタンの体内動態の影響因子の一つである事を明らかにした(Drug Metab. Pharmacokinet.,26: 280, 2011)。また、ボセンタンがワルファリンの抗凝固作用(INR値)に及ぼす影響は明らかではなく、年齢とビタミンKエポキシド還元酵素複合体(VKORC1)の遺伝子多型がINR値へ及ぼす有意な影響が観察された(Drug Metab. Pharmacokinet., 26: 295, 2011)。本研究の知見は先天性心疾患を有する小児患者に対する薬剤適正使用を推進するための基礎的知見であると考えられた。
半導体レーザ短光パルス発生装置の開発

半導体レーザおよびエルビウム添加ファイバレーザの新しいモード同期法について検討した。主な内容は以下のとおりである。(1)外部共振器型半導体レーザのモード同期においては、半導体レーザ素子端面の残留反射のために多素子モードで発振し、コヒーレントな光パルスを発生する上で障害となる。コヒーレントフォトンシーディング(CPS)法を初めて半導体レーザの能動モード同期に適用し、単一素子モードでのモード同期を実現した。CPS法は副共振器を付加し、副共振器からの光パルスの戻り時間を主共振器のそれよりも早くすることにより得られる。この方法は光ファイバ共振器付半導体レーザに極めて適しており、光ファイバの出力面に金コーティングをほどこして主共振器とし、その面より数mm内側に融着接続点を形成し副共振器とすることにより実現される。(2)能動モード同期半導体レーザから単一の高出力光パルスを得るため、光を二つに分け、一方に対して外部共振器を構成し、他方の光を偏波面を90゚回転してやや遅れて帰還させるという新しい方法を考案した。外部共振器の周回時間に一致した周波数で電流を変調すると、能動モード同期が実現でき光パルスが発生する。90゚偏波面が回転した光が、遅れ時間をもって注入されると、クエンチングにより残留キャリアが除かれ単一パルスが発生できる。キャリアが大きくクエンチされ、余剰キャリヤおよび半導体レーザ端面の残留反射によって生ずるトレイリングパルスが除去できることがわかった。エルビウム添加ファイバレーザの共振器中に半導体レーザを挿入し、モード同期を実現した。半導体レーザが可飽和吸収体として動作する場合にはセルフQスイッチングとセルフモード同期が生じた。又、半導体レーザに変調電流を加えることにより、能動モード同期が実現できることがわかった。半導体レーザが高速変調できる利点を生かし、約834MHzで変調し、30ps幅の光パルスを発生した。平成4年度は主に能動モード同期による半導体レーザからの短光パルス発生と光パルス圧縮を実験的に検討した。具体的な内容は以下のとおりである。(1)外部共振器付半導体レーザのモード同期においては、半導体レーザ素子端面の残留反射のために、一般的には多素子モードで発振し、コヒーレントな光パルスを発生する上で障害となる。そこで、コヒーレントパルスシーディング(CPS)法を初めて半導体レーザの能動モード同期に適用し、単一素子モードでのモード同期を実現し、44ピコ秒幅の光パルス列の発生した。実験では、半導体レーザの外部共振器にさらに副共振器を付加し、副共振器からの光パルスの戻り時間を主共振器のそれよりも速くすることにより、シーディングパルスを形成した。又、CPS法が有効な動作条件を、副共振器の戻り光量、主共振器長と副共振器長の差、および半導体レーザの電流変調周波数等に対して明らかにした。(2)1枚の回折格子と1枚の平面鏡で構成した新しいタイプの正の分散をもつ光パルス圧縮器を考案し、これを用いて、上記光パルスをフーリエ限界の約2倍の11ピコ秒幅に圧縮した。又、この新しい光パルス圧縮器のビーム拡がり、圧縮比等の性能限界について理論的に検討した。(3)可搬型短光パルス発生装置実現のため、外部共振器の光ファイバー化を検討した。CPS法は光ファイバー化に極めて適した方法であることが明らかになった。

光ファイバの出力面に金コーティングをほどこして主共振器とし、その面より数mm内側に融着接続により副共振器を形成して、単一素子モードの約40ピコ秒のパルスを発生した。平成5年度は主に、半導体レーザに外部共振器として光ファイバーを付加し、能動モード同期による短光パルスの発生を検討した。又、能動モード同期の数値解析も行った。さらに、短光パルスの他の発生法として、エルビウム添加光ファイバレーザのモード同期を検討した。具体的な内容は以下のとおりである。(1)外部共振器型半導体レーザのモード同期においては、半導体レーザ素子端面の残留反射のために多素子モードで発振し、コヒーレントな光パルスを発生する上で障害となる。コヒーレントフォトンシーディング(CPS)法を初めて半導体レーザの能動モード同期に適用し、単一素子モードでのモード同期を実現した。CPS法は外部共振器にさらに副共振器を付加し、副共振器からの光パルスの戻り時間を主共振器のそれよりも早くすることにより得られる。この方法は光ファイバ共振器付半導体レーザに極めて適しており、光ファイバの出力面に金コーティングをほどこして主共振器とし、その面より数mm内側に融着接続点を形成し副共振器とすることにより容易に実現される。この方法を用い、約40ピコ秒の光パルスを発生させた。(2)外部共振器型モード同期半導体レーザの特性を時間変化と空間分布を考慮したレート方程式により解析し、半導体レーザ端面の残留反射や共振器長等のパラメータのパルス幅やパルス形状への影響を明らかにした。又、従来のモード同期よりも、パルス幅が短く、光出力も大きくとれる新しい能動モード同期法が存在することがわかった。(3)エルビウム添加ファイバレーザの共振器中に半導体レーザを挿入し、モード同期を実現した。半導体レーザが可飽和吸収体として動作する場合にはセルフQスイッチングとセルフモード同期が生じた。又、半導体レーザに変調電流を加えることにより、能動モード同期が実現できることがわかった。平成6年度は主に、外部共振器型半導体レーザの能動モード同期および、半導体レーザの偏波面自己変調効果による光パルス列の発生について検討した。(1)能動モード同期半導体レーザから単一の高出力光パルスを得るため、出力光を二つに分け、一方に対して外部共振器を構成し、他方の光を偏波面を90°回転してやや遅れて帰還させるという新しい方法を考案した。外部共振器の周回時間に一致した周波数で電流を変調すると、能動モード同期が実現でき光パルスが発生する。90°偏波面が回転した光が、遅れ時間をもって注入されると、クエンチングにより残留キャリアが除かれ単一パルスが発生できる。進行波型レート方程式を用いて解析した結果、キャリアが大きくクエンチされ、余剰キャリアおよび半導体レーザ端面の残留反射によって生ずるトレイリングパルスが除去できることがわかった。(2)半導体レーザの出力を90°偏波面を回転して帰還すると、半導体レーザの発振偏波面が自己変調され、偏波面で分離した出力はくり返しパルスとなる。
背部温罨法による上肢の皮膚温上昇に影響を及ぼす知覚神経、交感神経系の基礎研究

仰臥位における10分間の背部温罨法を健常者へ実施し、皮膚温、皮膚血流を測定した。罨法は、背部、背部周囲、手の皮膚温の上昇と指尖皮膚血流を増加させ、手の皮膚温は、罨法後30分経過した時点でも実施前から約1°C高く、対象者は手の温かさを感じていた。また、ラットにおいて星状神経節から手掌へ投射する神経細胞を確認した。仰臥位での背部温罨法は、背部を温めるほか、手の温かさをもたらす効果があると考えた。本研究では、背部温罨法によって適用部位から離れた上肢皮膚温が上昇する現象について、知覚、交感神経経路について明らかにすることを目的としている。本年度は、以下の内容について実施した。1.約60°Cの温タオルを用いて10分間の背部温器法(部位:第7頸椎-第4腰椎)を仰臥位で行った。プレテストを行い、背部、前腕内側、前腕外側、上腕内側、上腕外側、手背、手掌、指尖皮膚温を連続的に、血圧、腋窩温を実施前後に測定した。前腕外側、上腕外側の皮膚温は、罨法後に前腕内側、上腕内側よりも急速に下降する傾向があり、上腕、前腕外側は内側に比して皮下脂肪などの割合が大きいことが影響していると考えられ、以降の被験者は前腕、上腕内側で皮膚温を測定した。次に成人健常者(平均年齢21.5歳、女性)20名の背部、前胸部、前腕内側、上腕内側、手背、手掌、指尖皮膚温、血圧、腋窩温を測定した。血圧、体温は署法実施前後の血圧、腋窩温の変化は僅かであり、先行研究と同様の結果が得られた。上肢皮膚温の推移は、罨法を開始して数分後に一旦下降し、数分後に緩やかに上昇に転じ、終了まで上昇を続けた。上腕内側、前腕内側の皮膚温は、罨法終了後30分経過時に安静時と同様の温度へ回復していた。しかし、指尖部および手掌の皮膚温は、実施後30分経過しても安静時より高い状態で維持された。今後は、指尖部の皮膚温上昇に伴い、実際の皮膚血流がどの程度、増加しているかについて皮膚血流も含めて同時に測定し、検討する予定である。2.全身麻酔下の成熟ラットに対し、実体顕微鏡下において、指尖部、手掌の皮膚血管へ逆行性神経標識物質の注入実験を行った。現在、脊髄神経節、交感神経節の標識細胞を顕微鏡下において観察し、手指からの知覚、交感神経経路の検討を進めており、次年度も引き続き実施する。本年度は、以下の2つの実験(1)安静仰臥位における上肢皮膚温、指尖部血流量の検討(2)60°Cの蒸しタオルによる10分間の背部温罨法を実施した。(1)は、体幹と四肢では、血管網の構造のちがいから血流を調節する機構が異なるが、刺激に応じて皮膚血流は、大きく変化するので仰臥位における平均的な傾向を明確にすることを目的とした。仰臥位60分間における体幹、上肢皮膚温と指尖部の皮膚血流を測定した。臥床直後、背部、皮膚温、皮膚血流量は振幅の大きい値が計測されたが、10分経過後より安定した値を示した。皮膚血流量は約40分後に最大となるが、60分後には20分値とほぼ同様の値となった。上肢各部位の皮膚温は、ほぼ変化なく経過し、変動は0.10.2°C以内であった。被験者全員は、実験終了時まで、身体の特定部位や手が温かさは自覚していなかった。したがって、健常者女性では、安静臥床において指尖部皮膚血流は一時的に変化するが、皮膚温の変化としては検出されないことが示唆された。(2)は、実験群、コントロール群を設定し、各群を異なる日程で実施し、背部、上肢、手の皮膚温、血流を測定した。罨法の実施中は適用部位の著しい皮膚温上昇のほか、実施直後より指尖の皮膚温が約1°C上昇し、終了後も上昇を続けた。指尖部皮膚血流は、罨法実施中に最大となり安静時より約1.5倍増加した。罨法終了30分後の各部皮膚温を安静時と比較すると指尖部の皮膚温は最も上昇していた。しかし、上腕や前腕は指尖部ほどの上昇はない。温罨法によって指尖の動静脈吻合の開大が皮膚温上昇、血流増加に貢献していることがわかる。皮膚交感神経活動の抑制のほか、皮膚血管に分布する受容体(TRPV3)、神経伝達物質(CGRP)の関与が考えられる。

現在、ラットの皮膚血管、および神経節で交感神経皮膚血管に分布する神経、および受容体を検討している。本研究は60°Cの背部温罨法による体幹、上肢皮膚温、指尖部皮膚血流の変化について検討し、温罨法が影響を及ぼす範囲を明らかにすることを目指している。本年度は、19-24歳の健康な女性21名に実験群(温罨法あり)と対象群(温罨法なし)を設け、60°Cの背部温罨法を行った。仰臥位で臥床後、背部温罨法を10分間実施した後、30分間臥床した。指尖皮膚血流、背部、後頸部、前胸部、上腕、前腕、手掌、手背、指尖の皮膚温を測定したところ、指尖部皮膚血流は、罨法7分に最高値に達し、実施前の1.5倍、罨法後30分は1.3倍となった。実施前からの血流変化率は、罨法10分、罨法後30分のいずれも実験群が高く、有意差があった。皮膚温は罨法中に背部で実施前の2.85°C上昇するが、罨法後は0.9°Cまで低下した。上肢では手の皮膚温が最も変化し、指尖は罨法中に約1°C上昇し、手掌、手背は罨法後に1°C上昇した。前腕、上腕、前胸部は手の皮膚温ほどではないが、終了後も徐々に上昇した。罨法10分の時点で実施前から上昇した皮膚温は、背部、後頸部、前胸部、手掌、指尖の5部位で実験群が対照群より高く、有意差があった。罨法終了後30分の時点で上昇した皮膚温は、前胸部、手掌、指尖の3部位で実験群が対象群より高く、有意差があった。身体のなかで温かく感じる部位は、罨法中は背部、罨法後は手であった。これらの結果から、指尖皮膚温の上昇、血流の増加は、皮膚交感神経活動の抑制、皮膚動静脈吻合の開大によって迅速に出現し、罨法後30分においても持続する。60°C背部温罨法は、手の皮膚温も上昇させ、実施後は手の温かさをもたらすことがわかった。さらに、ラット手掌から星状神経節に投射する神経細胞を逆行性標識にて確認し、上肢皮膚血流に関与していることがわかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。
革新的な多孔性配位高分子触媒の創成

均一なミクロ細孔を有する多孔質固体は小分子の選択的吸脱着、立体選択的な不均一触媒、イオン交換反応、等の多様な機能を発現することが知られている。その反応活性はその細孔の形状に大きく依存するものの、ゼオライトを初めとする無機固体は構造の柔軟性に欠くため、新しいミクロ空間の構築が困難であった。金属イオンと種々の有機架橋配位子を用いると、新しいミクロ細孔物質が実現できるものと期待されている。本研究では、従来の単純な形のミクロ孔では無く、よりゲスト分子にフィットした多孔質空間を実現することを目的としてピラー配位子を逐次替えてピラードレイヤー構造をベースとした骨格の配位高分子を合成した。特定分子の選択的吸着を行い、新しい機能性空間の化学をすすめた。本研究では、従来の単純な形のミクロ孔では無く、よりゲスト分子にフィットした多孔質空間を実現することを目的として反応活性なシッフ塩基錯体配位子を多孔質空間の骨格に組み込んだミクロ細孔物質を構築する事を目指す。これにより、「環境ホルモン」のような特定分子の選択的吸着、分離および分解を行う、新しい環境貢献型機能性空間の化学の創成を期する。多孔性骨格を与える金属錯体配位子、シッフ塩基型配位子(-LM'L-)など、機能性部位を含む配位子を種々合成するのが第一段階であり、この分子合成をすすめた。Ni^<2+>、Cd^<2+>、バナジル、銅などの金属イオンを導入した配位子を合成した。第二段階はこの配位子と金属イオン(M")との反応を行ない、均一で機能性基を持つ細孔性錯体結晶合成を行なった。Try and errorで相当数の実験を行ない、カドミウムの糸で単結晶を得た。この成果を分子科学研究所で開催されるナノ金属錯体に関する国際会議で発表する。
都市における空間階層構造の分析と最適化に関する研究

本年度は,昨年度の理論的研究における成果をふまえ,いくつかの実証分析を行った.まず第一に,商圏階層構造の分析手法を横浜市における商業集積に対して適用した.この結果,商業集積の空間的階層構造を記述し,理論的階層構造と現実との齟齬を明らかにすることができた.これは,今後の商業施設計画において極めて有用な示唆を与えるものであった.第二に,手法のネットワーク空間上への拡張を行った.ここではまず,ネットワーク空間を計算機上で取り扱うための新たなプログラムとデータ構造を開発した.その成果を,西宮市における商業施設及び公共施設に適用し,実証分析を行った.その結果を平面空間上における分析結果と比較することにより,ネットワーク空間を用いる場合の計算効率上の利点,及び,より現実的な構造記述に対する有効性を確認することができた.第三に,分析手法及び最適化手法を郵便局施設配置問題に適用し,最適な階層構造と配置の導出を行った.ここでは,平面をクリスタラ-の三角格子で近似することによって計算を高速化し,現実の都市空間への適用を可能なものとした.この実証分析の結果,利用者行動に階層性が見られる施設については,施設配置も階層化すべきであるという結論を得ることができた.第四に,都市内土地利用空間の階層構造を,全国120都市について分析した.ここでは,昨年度開発した手法に加え,新たに空間的ホモトピー概念を用いた分析手法を提案,適用を行った.その結果,都市の発達に関するいくつかのパターンを見出すことができた.以上の実証分析により,空間階層構造の分析及び最適化手法の有効性と,各分野に対する応用性について検証することができた.本年度は,昨年度の理論的研究における成果をふまえ,いくつかの実証分析を行った.まず第一に,商圏階層構造の分析手法を横浜市における商業集積に対して適用した.この結果,商業集積の空間的階層構造を記述し,理論的階層構造と現実との齟齬を明らかにすることができた.これは,今後の商業施設計画において極めて有用な示唆を与えるものであった.第二に,手法のネットワーク空間上への拡張を行った.ここではまず,ネットワーク空間を計算機上で取り扱うための新たなプログラムとデータ構造を開発した.その成果を,西宮市における商業施設及び公共施設に適用し,実証分析を行った.その結果を平面空間上における分析結果と比較することにより,ネットワーク空間を用いる場合の計算効率上の利点,及び,より現実的な構造記述に対する有効性を確認することができた.第三に,分析手法及び最適化手法を郵便局施設配置問題に適用し,最適な階層構造と配置の導出を行った.ここでは,平面をクリスタラ-の三角格子で近似することによって計算を高速化し,現実の都市空間への適用を可能なものとした.この実証分析の結果,利用者行動に階層性が見られる施設については,施設配置も階層化すべきであるという結論を得ることができた.第四に,都市内土地利用空間の階層構造を,全国120都市について分析した.ここでは,昨年度開発した手法に加え,新たに空間的ホモトピー概念を用いた分析手法を提案,適用を行った.その結果,都市の発達に関するいくつかのパターンを見出すことができた.以上の実証分析により,空間階層構造の分析及び最適化手法の有効性と,各分野に対する応用性について検証することができた.本研究は、都市における施設分布や土地利用配置など2次元上の空間階層構造を分析し、さらに最適化するための基礎理論の構築、及びそれを用いた商圏階層構造分析、住宅地空間階層構造分析、都市階層構造分析などの実証分析を行なうものである。当初に計画した研究計画は、1.空間的階層構造をとらえる理論的手法の開発2.ネットワークなど制限された集合上での圏域を扱う手法の開発3.最適階層構造を解くためのアルゴリズムの開発等であった。1.については、空間階層構造のグラフ理論を採用するための手法として、施設の従属関係を示すドローネ三角網を構築し、フリー長、フリー幅、分岐比、k値などによって統計的にその階層構造を分析する手法を開発した。これにより、空間的つながりを考慮に入れた段階構成の分析が可能となり、今後の空間階層構造の実証分析を可能にする基礎を確立することができた。2.については、現在データを整備しつつあり、理論的に検討中である。3.については、1の理論的検討に合わせてアルゴリズムを開発し、現在、基本アルゴリズムは確立することができた。また今までの施設階層構造の最適化問題をレビューし、階層構造最適化問題の定式化の分類を行なった。これにより今までの最適化手法の問題点と課題を整理することができ、次年度からの研究の展望を明らかにすることが可能となった。本年度は,昨年度の理論的研究における成果をふまえ,いくつかの実証分析を行った.まず第一に,商圏階層構造の分析手法を横浜市における商業集積に対して適用した.この結果,商業集積の空間的階層構造を記述し,理論的階層構造と現実との齟齬を明らかにすることができた.これは,今後の商業施設計画において極めて有用な示唆を与えるものであった.第二に,手法のネットワーク空間上への拡張を行った.ここではまず,ネットワーク空間を計算機上で取り扱うための新たなプログラムとデータ構造を開発した.その成果を,西宮市における商業施設及び公共施設に適用し,実証分析を行った.

その結果を平面空間上における分析結果と比較することにより,ネットワーク空間を用いる場合の計算効率上の利点,及び,より現実的な構造記述に対する有効性を確認することができた.第三に,分析手法及び最適化手法を郵便局施設配置問題に適用し,最適な階層構造と配置の導出を行った.ここでは,平面をクリスタラ-の三角格子で近似することによって計算を高速化し,現実の都市空間への適用を可能なものとした.この実証分析の結果,利用者行動に階層性が見られる施設については,施設配置も階層化すべきであるという結論を得ることができた.第四に,都市内土地利用空間の階層構造を,全国120都市について分析した.ここでは,昨年度開発した手法に加え,新たに空間的ホモトピー概念を用いた分析手法を提案,適用を行った.その結果,都市の発達に関するいくつかのパターンを見出すことができた.以上の実証分析により,空間階層構造の分析及び最適化手法の有効性と,各分野に対する応用性について検証することができた.
3量体G蛋白質によるイソプレニル化を介したRho活性化機構の解明

低分子量G蛋白質C末端のイソプレニル化を媒介するイソプレニル転移酵素のアッセイ系を確立し、その活性制御機構を解析した。蛍光標識した基質ペプチドを用い、ゲラニルゲラニル転移酵素(GGTase)およびファルネシル転移酵素(FTase)でイソプレニル化された蛍光基質ペプチドをHPLCで分離定量し活性測定を試みた。血管内皮細胞およびHEK293細胞の抽出液には内因性のGGTaseおよびFTaseの活性が認められた。この酵素活性はチロシンホスファターゼを阻害すると上昇した。また、膜の透過性を高めた細胞にGTPγSを添加すると酵素活性が上昇した。このようなGTPγSおよびチロシンホスファターゼ阻害の効果は、精製したリコンビナントGGTaseやFTaseでは認められなかった。しかし、細胞抽出液を加えるとリコンビナントの酵素活性も増大したことから、イソプレニル転移酵素の活性制御にG蛋白質とチロシンリン酸化が関与する可能性が示唆された。また、細胞をGi共役型受容体刺激薬のリゾホスファチジン酸(LPA)やスフィンゴシン-1-リン酸(SIP)で刺激するとGGTaseおよびFTaseの活性の増大が認められた。一方、種々の培養細胞をHMG-CoA還元酵素阻害剤で処理すると細胞内のゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)やファルネシルピロリン酸(FPP)が減少し、細胞膜に局在するRhoAが減少して細胞が球状になった。メバロン酸およびGGPPはHMG-CoA還元酵素阻害剤による形態変化を回復させたが、FPPは無効であった。この形態の回復はLPAやSIPで促進される傾向が認められた。以上の結果から、イソプレニル転移酵素は3量体G蛋白質により活性が制御され、このシグナル伝達系が低分子量G蛋白質の機能発現に関与することが示唆された。高コレステロール血症の治療薬であるヒドロキシメチルグルタリル(HMG)-CoA還元酵素阻害剤(スタチン)は、コレステロール合成の中間代謝物のファルネシルピロリン酸(FPP)およびゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)など、情報伝達分子の脂質修飾に関わるイソプレノイドの細胞内含量を低下させ、低分子量G蛋白質の機能を阻害する。ラット心筋由来のH9c2細胞において、スタチンはリゾボスファチジルコリン(LPC)によるNa^+/Ca^<2+>交換体(NCX)の発現上昇を抑制した。この反応は、スタチンにより細胞内イソプレノイドが低下し、低分子量G蛋白質RhoBの脂質修飾が抑制された結果であることが、RNAiを用いたRhoファミリータンパクのノックダウンにより示唆された。スタチンを処理し細胞のRhoBの基礎活性を低下させた状態で、LPCとともにGGPPまたはFPPを添加すると、LPCによるNCXの発現上昇はGGPPに依存して回復した。このLPCによるNCXの発現上昇は百日咳毒素を処理することにより阻害されたことから、抑制性GTP結合蛋白質を介した反応であると考えられた。LPCによる低分子量G蛋白のイソプレニル化を測定するために、RasおよびRhoのC末端ペプチドを蛍光標識し、細胞より抽出した酵素で生じるイソプレニル化をHPLCで評価するアッセイ系を構築した。細胞から抽出した酵素によるイソプレニル化反応はGTPγSの添加より増大した。以上の結果から、イソプレニル転移酵素はG蛋白のシグナルにより制御されている可能性が考えられた。
古代東アジアにおける漢字文化の研究

古代日本、中国、朝鮮半島の金石文、木簡などの出土文字資料に書かれている異体字を取り上げて、言語学の視点でそこに書いてある文字が当時どういう音で、どういう意味で、またどういう文脈の中で使われたかを考察しただけでなく、歴史学の視点で史料の性格と位置づけを分析した。具体的には、門構えの略体字、「部」の略体字、「岡」の異体字、「水」の異体字の古代東アジア諸国における使用状況について考察しただけでなく、古代東アジア諸国における「カギ」を表す漢字についての考察を通して、それらの漢字の古代東アジア各国における用法にどのような違いと共通点がみられるかについて検討を行った。門構えの略体字と「部」の略体字、「岡」の異体字の使用状況からは、古代中国における用法の一部を古代朝鮮半島が取り入れて、それをまた日本が取り入れたという文字の伝播ルートが再現できた。「水」の異体字の考察を通しては、非日常的と言える呪術の場面においては日常普段と異なる字体が使用される傾向にあったことが判明した。なお、「カギ」の漢字表記からは、中国の周辺諸国家が漢字文化を導入した際、自国の状況や言語に合うように変容させていたことが明らかになった。これで、報告者の研究目的である漢字文化の受容と定着のダイナミズムを解明することができたと考えている。一言で漢字と言ってもその伝播・受容・定着の過程は違うわけだが、これを明らかにすることによって古代東アジア史像も一段と具体的になる。上記(NO.9)の通り、報告者は計画していた研究目的が達成できたと考えている。それをまとめた博士論文は審査員から高い評価をもらって、博士学位の授与に至った。現在、博士論文の中でこれまで発表していない内容を学術雑誌に投稿して、審査を受けているところである。これまでは古代、即ち7、8世紀までの出土文字資料を扱って漢字研究をしてきたが、古代の出土資料は制限があって、東アジア諸国の比較研究が難しい。最近、朝鮮半島では高麗時代木簡が沈没船から大量に発見されていて、中世における一次資料での比較研究も可能になった。テーマを広げて、前近代東アジア各国における漢字文化の研究をしていきたいと考えている。東アジア各国は漢字を中国から取り入れて自国の言語を表記していたが、漢字文化を中国から導入して自国のものにして行く中で、漢字の用法に変化が生じる場合がある。古代中国では重量の意味としてのみ用いる「鎰」が古代朝鮮半島や日本、遼など古代中国の周辺諸国においては鍵の意味を持つ「鑰」の異体字として使われていた。この中で、古代日本では「鎰」を和語の「カギ」を表す字として使用していて、このことから自国の言語に対応するようにして漢字文化が定着していたことが伺える。古代日本における「部」の使用状況をみても、「式部省」や「民部省」など「ブ」と読むべきものは主に「部」字形が用いられ、人名や氏名などに使われる「ベ」と読むべきものは「部」と「ア・マ」など略体の両方が使われていた。即ち、「部」を音読みで読む場合と訓読みで読む場合の字体が異なるわけだが、これは「部」の字が日本に入った時代とルートが異なるためであると考えられる。「ベ」と訓読みで読むのは五、六世紀の朝鮮半島からの影響で、「ブ」と読むのは遣隋使、遣唐使が派遣され中国の漢字文化が直接日本に入ってきてからの用法であると推定する。このように、「鎰」や「部」の使用状況から漢字文化がどのようにして東アジア各国に定着していたかを垣間見ることができる。これは報告者の研究目的である漢字文化の受容と定着のダイナミズムの解明に近づくものであると思われる。古代中国の漢字文化がその周辺国家に受容される共に変容もされていたわけだが、これを明らかにすることによって古代東アジア史像も一段と具体的になるであろう。

報告者の研究目的とする漢字文化の受容と定着のダイナミズムを解明するにあたって、平成23年度においては中国の国家図書館での資料調査、遼での調査、韓国での実物調査、日本国内での調査を実施し、「鑰」、「部」、「岡」などの異体字の使用状況を明らかにすることができた。そして研究成果をまとめて博士論文を書いているところである。上記(NO.9)の通り、報告者は計画していた研究目的が達成できたと考えている。それをまとめた博士論文は審査員から高い評価をもらって、博士学位の授与に至った。現在、博士論文の中でこれまで発表していない内容を学術雑誌に投稿して、審査を受けているところである。異体字の使用状況を明らかにしたところで、今後は東アジア各国における異体字が用いられた理由と文化背景を結びつけて考えることによって、漢字文化の受容と定着の具体像にせまる。そして、研究の最新の成果、動向を把握しながら、今までの調査結果、研究結果をまとめて国内外にて研究発表を行う。これまでは古代、即ち7、8世紀までの出土文字資料を扱って漢字研究をしてきたが、古代の出土資料は制限があって、東アジア諸国の比較研究が難しい。最近、朝鮮半島では高麗時代木簡が沈没船から大量に発見されていて、中世における一次資料での比較研究も可能になった。テーマを広げて、前近代東アジア各国における漢字文化の研究をしていきたいと考えている。
カーボンナノチューブネットワークの物理とその応用に関する研究

CNTネットワークはCNTの特性を活かしつつ、高い生産性を実現できるが、電気的特性の定量的な理解が完全にはなされていない。当該年度はカーボンナノチューブ(CNT)ネットワークTFT (Thin Film Transistor)の動作特性を明らかにするために、デバイスの作製、評価を行った。シリコン基板上にCNT分散液を滴下し、バックゲート型TFTを試作した。その動作特性はこれまでの報告例と同様の移動度とオンオフ比のトレードオフを示した。作製されたデバイスは大きく、金属型CNTの多いデバイスと少ないデバイスに分けられ、それぞれの導電率温度依存性、低周波雑音特性を明らかにした。導電率温度依存性について、金属型CNTが多いデバイス、少ないデバイスどちらについても、温度依存性が非常に小さく、単一のモデルでは説明できないことを明らかにした。CNT-CNT接合、CNT自体の電界効果など複数の要因が寄与していると考えられる。低周波雑音特性について、金属型CNTが多いデバイスについては明瞭な1/f雑音を観測できた。また、金属型CNTが少ないデバイスにおいては1kHzまでは1/f特性を示したが、それ以上では1/f^3の特性を示した。これはTFTと抵抗で構成されるソース接地回路の高周波領域におけるロールオフ特性によるものである。それぞれのデバイスにおいて、雑音特性の電流依存性、距離依存性はHoogeの経験則に則った。また、金属型CNTの少ないデバイスにおけるHoogeの定数αHを算出した。αHは材料によらず2x10^-3程度をとることが経験的に知られており、雑音特性及びキャリア数により算出される。今回はCNT一本の電子移動度と作製されたデバイスの移動度の比より、並行平板モデルより算出されるキャリア数に補正をかけαHを算出した。その結果おおよそHoogeの経験則を満たす値が算出された。(抄録なし)当該年度はカーボンナノチューブ(CNT)ネットワークの厳密なモデル化のため、定量的な特性の解明及びデバイス作製(Thin Film Transistor)を行ってきた。CNTネットワークはCNTの特性を活かしつつ、高い生産性を実現できるが、電気的特性の定量的な理解がなされていない。そこで様々なサンプルにおける電気的特性を明らかにする必要がある。本年度はプレス加工CNTネットワーク及びCNT Buckypaperの電気伝導特性について明らかにした。プレス加工CNTネットワークは、紫外線硬化樹脂を用いたCNTネットワーク透明電極である。CNTネットワークの抵抗がCNT-CNT接合で定まることより、紫外線硬化樹脂を用いたプレスによりその接合幅を狭めることで、低抵抗化を目指した。導電率温度特性の測定結果より、光透過率は93%程度のまま、室温でのシート抵抗が2000Ω/sq.から200Ω/sq.まで減少したことが確認できた。またその際に確かにCNT-CNT接合幅が減少していることも確認された。これは透明薄膜電極への応用が期待できる値である。BuckypaperはCNTのみからなる薄膜状の結合体である。これまで比較的分散率の低いCNTネットワークの電気的特性を明らかにしてきた。そこでCNTの密度の伝導特性への影響を調査した。導電率温度特性より、密度の高いCNT集合体では伝導機構が「CNT-CNT接合」及びグラファイトに近い電子状態となっている「CNT自体の抵抗」両方で決まることが明らかになった。またCNTネットワークをチャネルとしたThin Film Transistorの試作も並行して行った。これはシリコンチップ上にバックゲートにCNT分散液を滴下し、バックゲート型のFETを作製するものである。現在CNT滴下条件等最適化を行っている段階である。デバイス作製がまだできておらず、モデルとの比較ができていない。