hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RNA局在と局所的翻訳制御を介した細胞極性の形成と細胞の運命決定機構

本研究では、これまでのRNA局在・RNA安定性・局所的翻訳制御、細胞間接着による細胞極性の形成機構の研究の経験と独自の成果をもとに、RNA局在・RNA安定性・局所的翻訳制御を介した細胞極性の形成と細胞の運命決定の機構を明らかにすることを目的とした。出芽酵母を用いた研究では、Khd1がポリA分解酵素Ccr4, Caf1とオーバーラップした機能をもち、芽の局所的な細胞壁合成と維持の制御に関与することを明らかにした。また、動物細胞の筋分化過程において、Stau1はDvl2 mRNAの転写後段階で発現制御を通して、筋分化の調節を行っていることを明らかにした。研究1.RNA局在・RNA安定性・局所的翻訳制御の分子機構出芽酵母の非対称分裂は細胞運命決定因子Ash1をコードするmRNAの局在により決定する。申請者は、これまでにmRNAのin vivoイメージング技術を開発し、輸送中のmRNAの翻訳阻害および局所的な翻訳制御に関与するRNA結合タンパク質Khd1,Mpt5、翻訳制御因子Mkt1/Pbp1複合体を明らかにしている。また、ASH1以外のmRNAの局在とその安定性制御機構を解析している。輸送中のmRNAの翻訳阻害および局所的な翻訳制御、RNAの局所的安定性制御の分子機構を解明する。また、動物細胞においてはKhd1のヒトオルソログhnRNP KによるStress granuleへの局在機構、ストレス時におけるRNAの安定性および翻訳の制御機構を解明する。本年度の研究では、hnRNP Kの相互作用因子RBM42を単離し、hnRNP KとRBM42がストレス時にStress Granuleに局在すること、ストレス条件下でのATPレベルの維持に働くことを明らかにした(Fukuda et al., 2009)。研究2.RNA結合タンパク質Staulによる筋分化の制御機構とRNA局在制御哺乳類Staulは、神経細胞において樹状突起へと輸送されるRNA Granuleに含まれ、mRNAの局在化に関与している。神経以外の細胞にもStaulは発現しているが、その機能は不明であった。申請者は、RNA結合タンパク質Staulが筋芽細胞株C2Cl2においても発現し、筋分化に対して抑制的に機能することを明らかにした。筋の分化過程は、Myf5、MRF4、MyoD→Myogeninから構成される転写因子のカスケードにより調節されているが、私共の結果は、筋分化の調節は転写因子のカスケードだけでなく、RNA結合タンパク質Staulを介したRNA局在を含む転写後調節によっても調節されることを示した。StaulがどのようなRNAの局在化、翻訳制御を介した筋分化の制御機構を解明する。また、Staulが線維芽細胞の運動先端に局在するという知見も得ており、RNA局在制御と細胞運動の関連を明らかにする。本年度の研究では、RNA結合タンパク質Staulのターゲット遺伝子の候補を得た。研究1.RNA局在・RNA安定性・局所的翻訳制御の分子機構研究2.RNA結合タンパク質Stau1による筋分化の制御機構哺乳類RNA結合タンパク質Stau1は、神経細胞において樹状突起へと輸送されるRNA Granuleに含まれ、mRNAの局在化に関与している。神経以外の細胞にもStau1は発現しているが、その機能は不明であった。申請者は、Stau1が筋芽細胞株c2c12においても発現し、筋分化に対して抑制的に機能することを明らかにした。筋の分化過程は、MyoD, Myogeninなどの転写因子のカスケードにより調節されているが、私共の結果は、筋分化の調節は転写因子のカスケードだけでなく、RNA結合タンパク質Stau1を介したRNA局在を含む転写後調節によっても調節されることを示した。本年度の研究では、Stau1による筋分化の制御機構として、Stau1のターゲットmRNAとしてDb12 mRNAを同定し、Stau1がDb12 mRNAの制御を介して筋分化を制御することを示した(Yamaguchi et al.,論文投稿準備中)。研究1.RNA局在・RNA安定性・局所的翻訳制御の分子機構現在までに、RNA結合タンパク質Khd1によるmRNAの安定性と翻訳制御の分子機構とその生理的意義について研究をすすめている。出芽酵母のRNA結合タンパク質であるKhd1は、ヒトのRNA結合タンパク質であるhnRNPKの酵母オルソログである。Khd1はH0遺伝子のリプレッサータンパク質をコードするASH1mRNAの翻訳抑制や、膜タンパク質をコードするMTL1mRNAの安定性制御に関与する。Khd1はASH1mRNAやMTL1mRNAを含む数百種以上のmRNA群と相互作用することが報告されているが、ASH1mRNAとMTL1mRNA以外の標的mRNAに対するKhd1pの作用は不明であった。また、khd1Δ単独変異株の増殖速度は野生型株と同程度であり、Khd1pが多種類の標的mRNAと相互作用する生理的意義も不明であった。

今年度、Khd1がポリA分解酵素Ccr4,Caf1とオーバーラップした機能をもち、出芽酵母の芽の局所的な細胞壁合成と維持の制御に関与することを明らかにした。研究2.RNA結合タンパク質Stau1による筋分化の制御機構これまでに、ショウジョウバエStaufenの哺乳類オルソログであるStau1の筋分化過程における機能解析を行い、これまでにStau1が筋分化に対して抑制的に機能することを見出した。しかしながら、その詳細な機構については明らかになっていなかった。幾つかの報告から、Stau1がWntシグナル伝達経路の構成因子であるDishevelled(Dv1)のmRNAと相互作用すること、さらにWntシグナルが筋分化制御に関与していることが示されており、そこから「Stau1はDv1 mRNAの転写後制御を介して筋分化を調節している」という仮説を立て検証をすすめた。その結果、Stau1はDv12 mRNAの転写後段階で発現制御を通して、筋分化の調節を行っていることを明らかにした.
電子電気双極子能率探索に向けた高輝度中性原子線生成の為のイオンファンネル開発

本申請課題は,電子電気双極子能率の精密測定を究極的な目的として,磁気光学トラップ可能なフランシウム原子の個数を増強するため,イオンファンネルの開発を目指したものである.フランシウムは,電子の電気双極子能率を特徴的な形で反映する系である.これを精密に測定するためには原子が十分な個数あることが重要だが,フランシウムは放射性元素なので問題となりやすい.そこで,限られたフランシウムを効率的に活用するため,高輝度中性原子線生成法を開発する.この手法は,イオンビームの収束と,専用オーブンによるイオンの中性原子への変換から構成されるが,本申請課題では,イオンファンネルによってビームを十分に収束できるようになることを目指す.初年度は,イオンファンネル本体の設計シミュレーションをイオン光学設計ソフトSIMIONを利用して進めたと同時に,現行のフランシウムビームラインの開発・見直しも行った.ビームをファンネルで収束するにあたり,もともとのビームもできるだけ細い方が効率的に収束できる.そこで,ビームラインに新たに収束レンズを増設し,輸送効率を下げることなくビームプロファイルを小さくするための開発を行った.今年度は,前年度の開発結果を受けて,フランシウムビームのプロファイル等を実測するための加速器実験及びそのフィードバックを進めた.これによって開発すべきイオンファンネルの設計をより明確化することができ,本グループによる実現が期待できるようになった.本申請課題は,電子電気双極子能率の精密測定を究極的な目的とし,磁気光学トラップ可能なフランシウム原子の個数を増強すべく,イオンファンネルの開発を目指すものである.フランシウムは,電子の電気双極子能率を特徴的な形で反映する系である.これを精密に測定するためには原子が十分な個数あることが重要だが,フランシウムは放射性元素なので問題となりやすい.そこで,限られたフランシウムを効率的に活用するため,高輝度中性原子線生成法を開発する.この手法は,イオンビームの収束と,専用オーブンによるイオンの中性原子への変換から構成されるが,本申請課題では,イオンファンネルによってビームを十分に収束できるようになることを目指す.今年度は,イオンファンネル本体の設計シミュレーションを進めた.イオンファンネルは,対象イオンが高周波電場と充填ガス分子と相互作用することを利用するものであり,事前のシミュレーションが極めて重要となる.シミュレーションにおいては,イオン光学設計における代表的なソフトウェアであるSIMIONと,さらにガスの効果も考慮するためにSIMION用機能拡張ソフトVirtual Deviceを用いた.その結果,イオンビームを収束するために最適な条件を見出しつつある.シミュレーションと平行し,現行のフランシウムビームラインの開発も行った.ビームをファンネルで収束するにあたり,もともとのビームもできるだけ細い方が効率的に収束できる.そこで,ビームラインに新たに収束レンズを増設し,輸送効率を下げることなくビームプロファイルを小さくするための開発を行った.これによって,開発するイオンファンネルの効果をより高めることができるはずである.今年度の研究実施計画は,イオンファンネルのシミュレーションを行い,設計を進めるというものであった.ファンネル本体の主要箇所のシミュレーションはおよそ完了している.これに加え,現行のビームラインの改良を行ったことで,当初計画よりもファンネルの効果を高められる見通しが立った.以上より,進捗状況としては上記の区分を選択した.本申請課題は,電子電気双極子能率の精密測定を究極的な目的として,磁気光学トラップ可能なフランシウム原子の個数を増強するため,イオンファンネルの開発を目指したものである.フランシウムは,電子の電気双極子能率を特徴的な形で反映する系である.これを精密に測定するためには原子が十分な個数あることが重要だが,フランシウムは放射性元素なので問題となりやすい.そこで,限られたフランシウムを効率的に活用するため,高輝度中性原子線生成法を開発する.この手法は,イオンビームの収束と,専用オーブンによるイオンの中性原子への変換から構成されるが,本申請課題では,イオンファンネルによってビームを十分に収束できるようになることを目指す.初年度は,イオンファンネル本体の設計シミュレーションをイオン光学設計ソフトSIMIONを利用して進めたと同時に,現行のフランシウムビームラインの開発・見直しも行った.ビームをファンネルで収束するにあたり,もともとのビームもできるだけ細い方が効率的に収束できる.そこで,ビームラインに新たに収束レンズを増設し,輸送効率を下げることなくビームプロファイルを小さくするための開発を行った.今年度は,前年度の開発結果を受けて,フランシウムビームのプロファイル等を実測するための加速器実験及びそのフィードバックを進めた.これによって開発すべきイオンファンネルの設計をより明確化することができ,本グループによる実現が期待できるようになった.研究実施計画通り,平成30年度には,引き続き,高周波イオンガイド部のシミュレーションを徹底的に行う.この年度内にシミュレーション及び設計を完了し,仕様を決定する.高周波イオンガイド自体は既存技術であるが,本申請課題においてはその応用の仕方が新しい.従って,高周波イオンガイドの開発経験を有する研究者たちと詳細な議論を交わし,本課題に相応しい形へと落とし込んでいく.それに基づき,ファンネル電極を製作し,各種必要部品とともに真空槽へ実装する.
分間隔の時系列解析に基づく都市エネルギー供給設備の配置・運用計画手法の開発

本研究の目的はエネルギー需給の時系列解析から、再生可能エネルギーを組み入れた都市の最適なエネルギー供給形態を明らかにすることである。この目的を達成するために、解析対象都市における全建物のエネルギー需要データを基に、都市への最適なエネルギー供給設備の配置・運用計画を導くことができるシミュレータの開発を進めている。本シミュレータの開発作業は大きく分けて1都市の各建物のエネルギー需要推定手法の開発、2エネルギー供給設備のモデル化、3エネルギー供給設備の最適化手法の開発の3つである。平成30年度は、1については住宅、非住宅でそれぞれ異なる方法を用いて各建物の電力需要と、冷房、暖房、給湯の各熱需要を5分間隔で推定する手法を開発し、2については非住宅におけるエネルギー供給設備のモデル化に注力し、当初計画していた非住宅用供給設備のほとんどをモデル化させた。3については省エネルギー効果を最大にするように、ケース検討から各設備の容量などを最適化させる手法を一時的な簡易版として作成している。現段階のシミュレータでも1電力・熱の両方を扱うこと、2都市規模で分間隔の需要と供給の計算を行うこと、3熱搬送の制限や必要な動力および損失を計算することといった3点から十分な学術的先進性を持つ。また本シミュレータを用いた計算結果から、我が国のエネルギー需要の相当部分を占める都市部において、再生可能エネルギーを含むいくつかのエネルギー供給設備の導入効果に関する有用な知見を得ている。今後は、将来の都市構造および人口変化の予測に基づいた実用的なエネルギー供給計画の立案を予定しており、これによって再生可能エネルギーを最大限活用した都市の将来像を示すことができると考えている。平成30年度は以下の3つの作業によってシミュレータの開発を進めた。1都市の各建物のエネルギー需要推定手法の開発:住宅では対象都市の統計情報から各住宅の居住者数や家族構成を推定し、各住民に行動スケジュールを割り当て、行動の消費エネルギーから需要を積み上げることで推定する手法を開発した。非住宅では建物用途(事務、医療、商業、宿泊、飲食、教育)ごとに、年間の5分間隔標準需要データを作成し、これに外気温度や建物規模、営業時間などの影響を加味して5分間隔でばらつきを与えることで建物属性を考慮したエネルギー需要を作成する手法を開発した。2エネルギー供給設備のモデル化:非住宅向けに、太陽光発電パネル(以下、PV)、ガス給湯器および貯湯タンク(以下、給湯機器)、コージェネレーションシステム(以下、CGS)、蓄電池をそれぞれプログラム上でモデル化させた。PVは政府公開データから対象都市の5分間隔日射量を作成し、日射量から発電量を計算するモデルを作成した。給湯機器は一般的な貯湯タンク、ガス給湯器を想定し、給湯需要をタンク内の温水で賄い、タンク残量に応じてガス給湯器を稼働させるモデルを作成した。CGSは建物ごとにエネルギーを供給するモデルと、1つの建物のCGSから複数の建物に供給する地域冷暖房としてのモデルを作成した。蓄電池はリチウムイオン電池を想定し、電力需要やPVなどの発電量を基に充放電を行うモデルを作成した。3エネルギー供給設備の最適化手法の開発:最終的には複数の最適化指標に基づき総合的に最適化させる手法を構築する予定だが、一時的なものとして、供給機器の容量や運転設定について作成した全ケースを対象都市の全建物で計算し、各建物で最も年間一次エネルギー消費量が小さくなるケースを求める総当たりアルゴリズムを構築した。なお、1の作業成果の一部は日本建築学会環境系論文集に掲載されている。まずエネルギー供給設備のモデル化を進め、蓄エネルギー設備である蓄熱槽と、燃料電池や太陽熱温水器といった住宅におけるエネルギー供給設備をモデル化させる。次に電力系統における発電所のモデル化を行う。対象都市に電力を供給する発電所の構成割合および各発電所の発電効率を基に、各月、各時刻における系統電力の平均発電効率を求めモデル化し、蓄電池や蓄熱槽と組み合わせることで、対象都市全体で電力の需給バランス調整を行うバーチャルパワープラント(VPP)の効果検討を可能にする。次にエネルギー供給設備の配置・運用最適化について、最適化の指標となるものをリストアップする。計算対象都市における年間の一次エネルギー消費量やピーク電力需要の最小化、または都市全体でのエネルギー供給設備による売電量の最大化など、考えられる指標をまとめる。その後これらの指標に基づく供給設備の最適化アルゴリズムを構築する。上記の指標の1つ、あるいは複数を満たすように、計算対象都市における供給設備の配置や運転設定を求めるプログラムを開発する。現在のシミュレータでは各供給設備の入力パラメータをマトリクスで構築しており、これを最適化させる手法として遺伝的アルゴリズムの採用を考えている。本研究の最終段階として、都市構造および人口変化の予測に基づき、将来も見据えた最適なエネルギー供給計画の立案を行う。2030年といった近い将来において、都心の高密度化と地方の過疎化が進んでいった場合に、それぞれの特性に基づいて建物立地や建物用途分布などがどれだけ変容するのかをシミュレータ上で再現し、これを用いて高密度地域に再生可能エネルギーを最大限取り込む方法や過疎・孤立地域のエネルギー供給を自立させる方法を明らかにする。

平成30年度は、1については住宅、非住宅でそれぞれ異なる方法を用いて各建物の電力需要と、冷房、暖房、給湯の各熱需要を5分間隔で推定する手法を開発し、2については非住宅におけるエネルギー供給設備のモデル化に注力し、当初計画していた非住宅用供給設備のほとんどをモデル化させた。3については省エネルギー効果を最大にするように、ケース検討から各設備の容量などを最適化させる手法を一時的な簡易版として作成している。現段階のシミュレータでも1電力・熱の両方を扱うこと、2都市規模で分間隔の需要と供給の計算を行うこと、3熱搬送の制限や必要な動力および損失を計算することといった3点から十分な学術的先進性を持つ。また本シミュレータを用いた計算結果から、我が国のエネルギー需要の相当部分を占める都市部において、再生可能エネルギーを含むいくつかのエネルギー供給設備の導入効果に関する有用な知見を得ている。今後は、将来の都市構造および人口変化の予測に基づいた実用的なエネルギー供給計画の立案を予定しており、これによって再生可能エネルギーを最大限活用した都市の将来像を示すことができると考えている。平成30年度は以下の3つの作業によってシミュレータの開発を進めた。1都市の各建物のエネルギー需要推定手法の開発:住宅では対象都市の統計情報から各住宅の居住者数や家族構成を推定し、各住民に行動スケジュールを割り当て、行動の消費エネルギーから需要を積み上げることで推定する手法を開発した。非住宅では建物用途(事務、医療、商業、宿泊、飲食、教育)ごとに、年間の5分間隔標準需要データを作成し、これに外気温度や建物規模、営業時間などの影響を加味して5分間隔でばらつきを与えることで建物属性を考慮したエネルギー需要を作成する手法を開発した。2エネルギー供給設備のモデル化:非住宅向けに、太陽光発電パネル(以下、PV)、ガス給湯器および貯湯タンク(以下、給湯機器)、コージェネレーションシステム(以下、CGS)、蓄電池をそれぞれプログラム上でモデル化させた。PVは政府公開データから対象都市の5分間隔日射量を作成し、日射量から発電量を計算するモデルを作成した。給湯機器は一般的な貯湯タンク、ガス給湯器を想定し、給湯需要をタンク内の温水で賄い、タンク残量に応じてガス給湯器を稼働させるモデルを作成した。CGSは建物ごとにエネルギーを供給するモデルと、1つの建物のCGSから複数の建物に供給する地域冷暖房としてのモデルを作成した。蓄電池はリチウムイオン電池を想定し、電力需要やPVなどの発電量を基に充放電を行うモデルを作成した。3エネルギー供給設備の最適化手法の開発:最終的には複数の最適化指標に基づき総合的に最適化させる手法を構築する予定だが、一時的なものとして、供給機器の容量や運転設定について作成した全ケースを対象都市の全建物で計算し、各建物で最も年間一次エネルギー消費量が小さくなるケースを求める総当たりアルゴリズムを構築した。
原子直視法を用いた単一カーボンナノカプセルの動的物性解析と一分子素子への応用

透過電子顕微鏡内でカーボンナノカプセルやカーボンナノチューブなどのナノカーボン個々をマニピュレーションしてナノ構造を創製し、その構造変化を原子レベルの空間分解能で観察しながらその場で同時に力や電流、電圧を測定して単一ナノカーボン固有の機械的特性や電子・金属輸送特性を定量的・多角的に明らかにした。本研究結果は、単一ナノカーボンデバイスの研究に活用され、ボトムアップエンジニアリングの発展に寄与する。本研究では、カーボンナノカプセル集合体や単体またはナノウィスカー、ナノチューブなどのカーボンナノ物質を単一分子素子へ応用するための基礎研究として、カーボンナノ物質の電気伝導特性や機械特性、発光特性、電界電子放出特性などをその場透過電子顕微鏡法により明らかにすることを目的とする。本年度では、まず、顕微鏡内でカーボンナノ物質において特異な物性が発現したときの構造ダイナミックスを原子レベルの空間分解能で動的観察し、構造変化を把握するとともに、そのときの物性値を同時に測定し、構造と物性の関係を明らかにするシステムを構築した。次に、銅ナノロッド内包ナノチューブを用いてナノチューブの金属輸送現象をその場透過電子顕微鏡法により調べた。顕微鏡内で銅ナノロッド内包ナノチューブ個々の先端をタングステンナノチップの先端に接触させ、ナノチューブ両端に電圧を印加した。このときの構造変化をテレビカメラにより動的に観察し、同時に印加電圧と電流の変化を測定した。一例として、直径18nm、長さ256nmの銅ナノロッド内包ナノチューブでは、印加電圧を1.4Vまで増加させると、電流は10.0μAまで増加し、同時に銅ナノロッドがナノチューブの内壁に沿って陽極から陰極の方向に移動した。このときの電流密度は、10^6A/cm^2オーダーであり、LSIの銅配線においてエレクトロマイグレーションが起こるときの電流密度と同程度であることが明らかになった。ナノチューブの電気抵抗は、銅ナノロッドの消失にともない30%程度増加した。また、移動した銅をナノチューブと金属との接合部材として利用できる知見を得た。本研究では、カーボンナノカプセルや、フラーレンナノウィスカー、カーボンナノチューブなどのナノカーボンを単一分子デバイスへ応用するために、その場透過電子顕微鏡法によりナノカーボン個々の構造を動的に観察すると同時に物性を測定し、ナノカーボン固有の構造と物性の関係を明らかにすることを目的とする。本年度、単一のカーボンナノカプセルやカーボンナノチューブについて解析評価を行い、機械特性や電子・金属輸送特性に関して成果を得た。特に、単一カーボンナノカプセルの機械特性に関しては、透過電子顕微鏡内部で、長軸が7.7nm、短軸が4.5nmの楕円体中空構造のカーボンナノカプセルの表面に原子間力顕微鏡用カンチレバーチップを押し付けたときの変形過程を解析し、以下の特性を明らかにした。ナノカプセルに2.5nNの力でカンチレバーチップを押し付けると、ナノカプセルは原子層1層分だけつぶれた。一度、カンチレバーチップをナノカプセルから引き離すと、ナノカプセルの形状は回復した。再び、カンチレバーチップを押し付けると、ナノカプセルはその内壁同士が接触するまで変形した。この変形に必要な力は4.7rN、応力は0.18GPaであった。ナノカプセルの中空構造がつぶれる最終段階までひずみを与えた後でも、カンチレバーチップを再びナノカプセルから引き離すと、その形状は回復することが明らかになった。本研究結果は、カーボンナノカプセルがもつナノ構造固有の優れた靱性と強度を定量的に示しており、ナノカプセルを単一分子デバイスへ応用する際の有用な基礎的知見となる。
新規分子組織体"超高密度"ポリマーブラシに関する基礎的研究

本研究では、リビングラジカル重合法により合成可能となった超高密度ポリマーブラシ(濃厚ブラシ)について、新規分子組織体としての基礎科学の確立を目的に、膨潤状態ならびに乾燥(バルク)状態における構造と物性を系統的に研究した。その中で、高密度化に由来する新しい特性-例えば、優れたトライボロジー特性、サイズ排除効果、生体適合性、バルク膜の熱的・機械的特性の向上、弱電解質ブラシの特異な膨潤/脱膨潤特性など-の発現を実証した。特筆すべき物性は、膨潤濃厚ブラシの吸着・摩擦特性が従来の準希薄ブラシと著しく異なることである。すなわち、濃厚ブラシ間には、飛躍的に大きな反発力が働き、特に、良溶媒系では対向ブラシ間の絡み合い等による吸着力は全く認められないこと、さらに、濃厚ブラシ間の摩擦力が、準希薄ブラシ間と比較して、圧倒的に小さいことを明らかにした。理論的検討を加え、濃厚ブラシでは、膨潤ブラシ層の濃厚溶液系ゆえの大きな浸透圧効果が大きな荷重を支え得ることに加え、接触領域においては、局所濃度の増大の解消と(高伸張状態がゆえに得られる)大きな形態エントロピーゲインのために、グラフト鎖は相互侵入せずに収縮して絡み合いを抑制し、上記のような特性が発現したと結論した。高反発特性と低摩擦特性を兼ね備えた濃厚ブラシ表面は、機能性表面として大きな可能性を有すると期待される。申請者らは、リビングラジカル重合法をいち早く表面グラフト重合に適用し、鎖長および鎖長分布の制御に加え、グラフト密度が従来法の10倍にも及ぶ超高密度化にはじめて成功した。得られたポリマーブラシの良溶媒中での構造と物性を評価した結果、グラフト鎖はほぼ伸びきり鎖長にまで高度に伸張され、従来にない表面特性を示すことを見出した。本研究は、この分子組織体としての超高密度ポリマーブラシ(濃厚ブラシ)の基礎科学を確立することを目的とする。本年度は、対称を電解質高分子にまで拡張するために弱電解質高分子ブラシの精密合成に取り組み、その膨潤挙動を調べた。弱電解質ブラシとしてポリメタクリル酸をグラフトするために、そのカルボキシル基をヘミアセタールエステル結合により保護したメタクリル酸プロポキシエチル(PEMA)のグラフト重合を行った。具体的には、2-(4-クロロスルホニルフェニル)エチルトリクロロシランをシリコン基板表面に固定化後、これを、臭化銅、L-(-)-スパルテイン(リガンド)、フリー重合開始剤、モノマー、溶媒(アニソール)を所定濃度で混合した重合溶液に浸漬し、脱気封管後50°Cで重合した。グラフト膜厚は、グラフト重合時に得られるフリーポリマーのM_nに比例して増大しており、グラフト重合が制御されて進行していることが示唆された。また、グラフト密度は0.4chains/nm^2とポリメタクリル酸メチル超高密度高分子ブラシ系に匹敵す高い値であった。赤外吸収スペクトル測定の結果、このグラフト基板を触媒存在下120°Cに加熱することにより、グラフト鎖をほぼ定量的にポリメタクリル酸に変換できるごとを確認した。グラフト重合時にエポキシ基をもつメタクリル酸グリシジルを添加(共重合)し、脱保護によるグラフト鎖間の架橋にも成功した。これらの弱電癖質高分子ブラシの水に対する膨潤特性を調べた結果、高密度ゆえに電荷調節機能が顕著に働き、見かけのpKaが大きくシフトすることを明らかにした。得られたポリマーブラシの良溶媒中での構造と物性を評価した結果、グラフト鎖はほぼ伸びきり鎖長にまで高度に伸張され、従来にない表面特性を示すことを見いだした。本研究は、この研究成果を拡張・発展させ、新規分子組織体としての超高密度ポリマーブラシ(濃厚ブラシ)の基礎科学を確立することを目的とする。

本年度は、前年度に引き続き、溶液中におけるポリマーブラシ特性の解析と評価を行うとともに、バルク特性に着目し、特に、ポリマーブラシ層とバルク高分子の相溶性(相互進入の程度)について検討した。これは、高分子の重要なバルク物性であるのみならず、複合材料の高性能化の観点からも重要である。具体的には、重水素化ポリメタクリル酸メチル(PMMA_d)(M_<n,brush>=44000,σ=0.7chains/nm^2)ブラシ上に分子量の異なる一連の軽水素化PMMA(PMMA_h,M_<n,cast>=780000-2400,Mw/Mn<1.1)をキャストして熱処理を施した後、中性子反射率測定によりポリマーブラシの密度プロファイルを評価した。これにより、低密度ポリマーブラシ系はマトリクスポリマーによって大きく膨潤するのに対して、高密度ポリマーブラシ系はほとんど膨潤しておらず、高密度化がその相溶性に著しい影響を与えることを明らかにした。また、ブロック共重合体ブラシの形成する多層構造についても、重水素化コントラストを付与し中性子反射率測定を行うことにより評価した。現在、これらの結果を基に、MDシミュレーションを併用し、ポリマーブラシの伸張機構やネマティック効果について検討を進めている。申請者らは、リビングラジカル重合法をいち早く表面グラフト重合に適用し、鎖長および鎖長分布の制御に加え、グラフト密度が従来法の10倍にも及ぶ超高密度化にはじめて成功した。得られたポリマーブラシの良溶媒中での構造と物性を評価した結果、グラフト鎖はほぼ伸びきり鎖長にまで高度に伸張され、従来にない表面特性を示すことを見いだした。本研究は、この研究成果を拡張・発展させ、新規分子組織体としての超高密度ポリマーブラシ(濃厚ブラシ)の基礎科学を確立することを目的とした。本年度は、バルクおよび溶媒膨潤状態におけるブラシ同士の吸着特性、摩擦特性について検討した。特に、原子間力顕微鏡を利用したフォース測定により、溶液中(良溶媒および貧溶媒系)における種々の濃厚ブラシ間(疎水性ブラシ、親水性非電解質ブラシ、電解質ブラシ)の相互作用を評価した。注目すべき結果を以下に記す。(1)濃厚ブラシ間には、飛躍的に大きな反発力が働き、特に、良溶媒系では対向ブラシ間の絡み合い等による吸着力は全く認められない。(2)良溶媒系での濃厚ブラシ間の摩擦力は、準希薄ブラシ間と比較して、圧倒的に小さい。さらに、理論的な検討を加えた結果、濃厚ブラシでは、膨潤ブラシ層の濃厚溶液系ゆえの大きな浸透圧効果が大きな荷重を支え得ることに加え、接触領域においては、局所濃度の増大の解消と(高伸張状態がゆえに得られる)大きなエントロピーゲインのために、グラフト鎖は相互侵入せずに収縮して絡み合いを抑制し、上記のような特性が発現したと結論した。高反発特性と低摩擦特性を兼ね備えた濃厚ブラシ表面は、機能性表面として大きな可能性を有すると期待される。
空間的かつ時間的制御を可能とする悪性グリオーマに対する幹細胞療法の基礎的研究

正常細胞に影響を与えず腫瘍細胞のみを細胞死へ誘導するTNF Related Apoptosis Inducing Factor(TRAIL)あるいは抗腫瘍性サイトカインであるインターロイキン(IL)12遺伝子を組み込んだ幹細胞を悪性グリオーマに対する治療用細胞として利用する可能性を探るべく、ヒト可溶性TRAILを分泌させるためのベクターの構築、ヒトIL12分泌用ベクターの構築ならびに我々が開発したグリオーマ特異的抗体を利用し治療標的性を持たせるために抗体遺伝子を導入用のベクターを構築した。さらにグリオーマの標的療法に利用できる薬物の検討も行い、MMI-166、FasudilならびにArucanolideがヒト・グリオーマ細胞に対して抗腫瘍効果を持つことが示唆される結果を得た。1、TRAILのapoptosis誘導作用に対するマウスグリオーマ細胞(RSV-M、GL261)およびヒトグリオーマ細胞(U87MG、U251)の反応性を調べたところ、各細胞ともTRAILに反応性があることが判明した。2、マウスのTRAIL geneのクローニングを試みた。マウスの脾臓組織からtotal RNAを精製し、マウスfullength TRAILgeneの5'と3'の配列に特異的なプライマーを用いてPCRを行い、マウスfull length TRAIL geneのcDNAを得た。3、次にマウスIL-12 geneのクローニングを試みた。マウスfulllength IL-12 geneの5'と3'の配列に特異的なプライマーを用いてPCRを行い、マウスfull length IL-12 geneのcDNAを得た。4、開発済みのグリオーマ特異抗原に対するマウス単鎖抗体(ONS-M21)からのscFv遺伝子のcDNAの単離については現在進行中である。5、遺伝子導入マウスES細胞の分化・誘導マウスES細胞から神経幹細胞(NSC)およびastrocyteへの分化・誘導の手法の確立については現在のところ試行錯誤中である。1.ヒトTRAILのcDNAを用いて、soluble(s)TRAILのcodingregionをPCRにて増幅し、分泌シグナルを持ったベクター(pSecTag2/Hygro)へ挿入し、sTRAIL分泌用ベクターを構築した。このベクターでNIH/3T3細胞へ遺伝子導入し、安定発現株を選択し、安定発現細胞においてsTRAILが分泌されていること、及び遺伝子導入NIH/3T3細胞がヒト・グリオーマ細胞のapoptosisを誘導することを確認した。2.ヒトIL12cDNAをPCRにて増幅し、分泌シグナルを持ったベクター(pSecTag2/Hygor)へ挿入し、IL12分泌用ベクターを構築した。このベクターでNIH/3T3細胞へ遺伝子導入し、安定発現細胞が分泌するIL12の効果をSTAT4のリン酸化により確認した。4.pTet-On Advanced(TAKARA)を用いてテトラサイクリン応答配列を導入したMEB5細胞を構築した。今後、Tet-On MEB5細胞へ上記(13)のベクターを用いて遺伝子導入を行うことにより、細胞表面にONS-M21 scFvを発現し、かつテトラサイクリンに反応してsTRAILあるいはIL12を分泌するという、グリオーマ治療用の遺伝子改変MEB5細胞の構築が終了する予定である。
反転評価を用いた医療プロフェッショナリズム教育プログラムの開発

プロフェッショナリズムは、医学生が身に着けるべき学修成果の中で最も重要な課題のひとつである。本研究は医学教育の現場において実践可能なプロフェッショナリズム教育プログラムの開発を目的とする。近年、急速に取り入れられつつある教育技法に反転授業(Flipped classroom)がある。これは従来型の受動的教育スタイルから、より能動的な学習を促す手法であるが、今回この手法を応用した「反転評価」を用いることで、プロフェッショナリズム教育における学習効果の向上を試みる。また本研究の成果はプロフェッショナリズム教育の実践ツールの開発につながり、プロフェッショナリズム教育の普及に結びつくと思われる。
海産ツボワムシ類(小型種)の耐久卵形成・休眠・孵化機構の解明と保存技術への応用

海産ツボワムシ類(小型種)の耐久卵形成機構の解明採集した20株のうち、両性生殖を発現したのは8株で、そのうち、ハワイ株、マレーシア・ランカウィ島株、甑島株、インドネシア・マナド株、タイ株、フィジー株の発現頻度は30%以上に達した。いずれも水温30°C以上、塩分16pptで発現が促進された。休眠卵形成率は、ハワイ株とランカウィ島株で特に高く、休眠卵量産の適株と判断された。HPLC分析によって、大型種、小型種とも、γアミノ酪酸、5-HTが体内から検出され、ワムシの神経伝達物質として機能していることが示唆された。次に、小型種から抽出した性フェロモン(糖タンパク)に対し、ポリクローナル抗体を作成してアッセイ試験を行った。その結果、甑島株から作成した抗体は、浜名湖株、スペイン株以外と良く反応した。また、これらの抗体を反応させたメスに対して、オスの交尾行動が顕著に抑制された。他のワムシ株がコンタミしても、休眠卵形成に対する影響は、大型種の場合ほど顕著ではないと推察された。小型種の耐久卵量産、保存、孵化ハワイ株と浜名湖株を0.5トン水槽(各株毎に3水槽を使用)内で、15日間培養(4日に1回間引きを実施し、フィルターを1枚使用)した。培養条件は、30°C,16pptとし、餌料には凍結ナンノを用いた。間引きは3日に1回実施し、間引き後にワムシ密度が400個体/mlとなるようにした。ハワイ株は順調に増殖し、3水槽での休眠卵形成数は700万、500万、110万だった。浜名湖株の両性生殖誘導は培養初期の5日目までに集中的に起こり(誘導率30-50%)、以降はほとんど起こらなかった。受精個体は15日間の培養期間のうち、2-3日しか現れず、間引き培養によって両性生殖を高い割合に維持しようとした試みは、うまく機能しなかった。しかし、3水槽での休眠卵形成数は6500万、7900万、2700万で、ハワイ株よりも多数の休眠卵を得ることができた。形成された休眠卵は、既に大型ワムシ種に対して確立した凍結乾燥方法で長期保存でき、ふ化率50-60%を得た。【目的】小型種のワムシBrachionus rotundiformisを材料とし、両性生殖誘導機構の解明および交尾機構、特に性フェロモンの生化学的性状について研究を行った。【方法】天然から採集した後、研究室で培養したワムシを材料とし、両性生殖頻度を比較、休眠卵量産のための適株選択を行った。これらを材料として、水温、塩分が両性生殖に与える影響を求めた。また、ワムシの両性生殖誘導に対して薬理作用が確認されているγアミノ酪酸と5-HTの作用機構を検討した。

すなわち、1)蛍光標識した性フェロモン抗体を複数のワムシ株の雌と反応させ、抗原抗体反応の度合いを蛍光顕微鏡と画像解析を用いて測定、2)抗体を反応させた雌に対する各ワムシ株の雄の交尾行動頻度測定、を行った。以上より、S型ワムシ株間の生殖隔離状況を求め、休眠卵形成に対する影響を求めた。【結果】採集したワムシ20株のうち、両性生殖を発現したのは8株で、そのうち、ハワイ株、マレーシア・ランカウィ島株、甑島株、インドネシア・マナド株、タイ株、フィジー株の発現頻度は30%以上に達した。いずれも水温30°C以上、塩分16pptで発現が促進された。休眠卵形成率は、ハワイ株とランカウィ島株で特に高く、休眠卵量産の適株と判断された。HPLC分析によって、大型種、小型種とも、ワムシがγアミノ酪酸、5-HTを体内に有することが分かり、ワムシの神経伝達物質として機能していることが示唆された。甑島株から作成した抗体は、浜名湖株、スペイン株以外と良く反応した。これらの抗体を反応させたメスに対して、オスの交尾行動が顕著に抑制された。他のワムシ株がコンタミしても、休眠卵形成に対する影響は、大型種の場合ほど顕著ではないと推察された。【目的】前年度は、小型種のワムシBrachionus rotundiformisを材料として、両性生殖誘導機構の解明および交尾機構、特に性フェロモンの生化学的性状について研究を行った。これに基づいて、今年度は、休眠卵量産技術の開発を試みた。【方法】ワムシは長崎大学で保存している20株のS型ワムシの中でも休眠卵形成能力が最も高かったハワイ株と浜名湖株を使った。0.5トン水槽(各株毎に3水槽を使用)を用い、15日間培養(4日に1回間引きを実施し、フィルタ一を1枚使用)を行った。培養条件は、耐久卵形成に適した、水温30°C,塩分16pptとし、餌料には凍結ナンノを用いた。間引きは3日に1回実施し、間引き後にワムシ密度が400個体/mlとなるようにした。【結果】ハワイ株は順調に増殖し、培養期間中最大1000-1200/mlに達した。5日目に1回目の収穫と水換えを行い、以後、3日に1回ずつ同様の作業を行った。両性生殖の発現は2日目から10日目にかけて起こった。両性生殖誘導率は最大50%に達する例もあったが、水槽間での変動が大きく、5-20%を示すことが多かった。受精率もいずれの水槽でも日変動が大きく、安定した両性生殖の誘導、進行が起こりくい状況だった。3水槽での休眠卵形成数は700万、500万、110万だった。浜名湖株の両性生殖誘導は培養初期の5日目までに集中的に起こり(誘導率30-50%)、以後は一つの水槽で10日目に発現がみられたほかは全く起こらなかった。受精個体は15日間の培養期間のうち、2-3日しか現れず、間引き培養によって両性生殖を高い割合に維持しようとした試みは、うまく機能しなかった。しかし、3水槽での休眠卵形成数は6500万、7900万、2700万で、ハワイ株よりも多数の休眠卵を得ることができた。形成された休眠卵は、既に大型ワムシ種に対して確立した凍結乾燥方法で長期保存でき、ふ化率50-60%を得た。
超耐環境Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料の高延性化

Cr-13.5mol%Bの共晶温度はNi基超合金のそれよりも約300K高く、密度も7.0×10^3kgf/m^3とNi基超合金よりも小さい。その他、様々な物性および機械的性質も耐熱材料に適した向上が見られる一方、室温延性に関しては乏しく、今のところ、改善されていない。これまでの研究で、Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料に3d遷移金属のVを添加することにより、その有利な物理的性質を保ちつつ僅かに靭性が改善されることが分かっている。本研究では、Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料に0.2および0.5mol%の3d遷移金属6種類(Ti, Mn, Fe, Co, NiおよびCu)を添加した場合の引張試験および三点曲げ試験による破断歪の変化を測定して、機械的性質の変化を調べ、室温靭性に及ぼす第三元素とその添加量および組織の影響について詳細に検討した。得られた結果を要約すると以下のようになる。1.LV添加Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料と同様に、Ti、FeおよびCoの本複合材料への添加は引張強度が増加し、同時に破断歪も増加することが分かった。2.Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料に第三元素として、各種3d遷移金属元素(Ti, Mn, Fe, Co, NiおよびCu)を添加した場合、その添加元素の種類、添加量を変えても、降伏点を生じるような延性改善の効果は得られなかった。3.Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料に第三元素として、各種3d遷移金属を添加した全ての合金において硬さに大きな変化が見られなかったことから、機械的性質には、初晶CrとCr-Cr_2B共晶の界面の状態が影響し、脆性破壊する傾向があることが分かった。従って、室温でより高い靭性や延性を得るためには、メゾスコピック組織制御などの結晶粒界制御に依存した母相組織の改良が必要であると考えられる。ニッケル(Ni)基超合金よりも優れた耐熱材料の開発のため、コスト、物性および機械的性質の面からクロム(Cr)基超合金がその候補として考えられる。その中でもCrに硼素(B)を添加した共晶組成のCr-13.5mol%Bの共晶温度は約1940Kであり、Ni基超合金のそれよりも約300K高く、密度も7.0×10^3Kg/m^3とNi基超合金の値より小さい。その外、様々な物性及び機械的性質も耐熱材料に適した向上が見られた一方、室温延性に関しては乏しく、現在までのところ、ほとんど改善されていない。また、我々はこれまでの研究で、純クロムにバナジウム(V)を微量添加することにより、室温延性が改善されたことを報告している。そこで本研究ではCr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料にVを添加することにより、その有利な機械的性質を保ちつつ延性が改善される可能性があると考え、V添加量を0.15mol%とした場合の三元系合金の変形、破壊特性を種々の試験環境で三点曲げ試験により検討し、また微細組織や硬さの変化についても調べた。その結果、Cr-13.5mol%BはCr相およびCr_2B相で構成される網目構造の共晶組織と初晶Crの混在が確認されたが、V添加量が0.1または0.3mol%の三元系合金では網目構造の共晶組織のみが確認された。一方、V添加量が0.51.0mol%の合金でもまた、Cr-13.5mol%Bと同様の初晶Crを含んだ微細組織であった。さらに、硬さについては、0.3%までのV添加ではV添加量に伴い硬化の傾向を示したが、それ以上のV添加では逆に軟化傾向を示し、これらの硬さの傾向がV添加量によるマトリクス中に晶出した初晶Cr量の体積分率に関係していることが明らかになった。しかしながら、これらの合金についての三点曲げ試験の結果から、V添加量や試験環境を変化させても室温における延性は殆ど変化せず、破面観察からその破壊形態はいずれも結晶粒界破壊および結晶粒内劈開破壊の様相を呈していた。

2.Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料に第三元素として、各種3d遷移金属元素(Ti, Mn, Fe, Co, NiおよびCu)を添加した場合、その添加元素の種類、添加量を変えても、降伏点を生じるような延性改善の効果は得られなかった。3.Cr-Cr_2B共晶系in-situ複合材料に第三元素として、各種3d遷移金属を添加した全ての合金において硬さに大きな変化が見られなかったことから、機械的性質には、初晶CrとCr-Cr_2B共晶の界面の状態が影響し、脆性破壊する傾向があることが分かった。従って、室温でより高い靭性や延性を得るためには、メゾスコピック組織制御などの結晶粒界制御に依存した母相組織の改良が必要であると考えられる。
化学反応速度式の解析解を用いない新しい反応速度決定法の確立

多段階で進行する化学反応の各段階の速さは物理化学の教科書に書かれている方法では正確に決定することができない。研究代表者は問題解決を目指して微分方程式を解く必要がないシンプルな速度解析法を新規に開発・確立した。新解析法を実験データ解析に応用し,電子励起原子の反応過程と消光過程の速度定数と分岐比,および振動励起分子の多段階緩和過程の速度定数の決定に成功した。さらに,振動エネルギー移動過程に関する一般則を導出するとともに振動励起分子の化学反応に対する加速効果を見出し,本研究で確立した新しい反応速度解析法の有用性と汎用性を実証した。本年度は初年度の計画に従って,(1)反応速度解析プログラムの構築および(2)振動励起分子の生成・検出および緩和速度定数の決定を進めた。(1)については,観測データの逆重畳積分計算による速度定数決定,および重畳積分計算による観測データの再現チェックを行うためのプログラム作成を行った。構築したプログラムの解析誤差を評価した結果,±30 %程度のランダムノイズがあるデータでも正確な解析が可能であることが判明した。また,注目する2物質(成分)が10:1の濃度比であっても速度解析が可能であり,解析結果の誤差が高々1 %であることが明らかになった。(2)については2原子分子(OHおよびS2)を対象として振動緩和過程の速度解析を行った。振動励起OHはO(1D)+H2 →OH(X2Π)+H反応により生成し,電子遷移OH(A2Σ+ーX2Π)にもとづくレーザ誘起蛍光(LIF)法により検出した。当初,痕跡量の不純物混入問題に悩まされたが,装置改良により問題を解決し,上記(1)で作成したプログラムを用いて,OH(v)+Ar→OH(v-1)+Ar過程の速度定数を決定した。OH(v=14)のArによる緩和速度定数はv=1ではHeより遅いが,v=2以上の準位ではHeよりも速いことを見出した。振動励起S2はS(1D)+OCS →S2(X3Σg-, a1Δg)+CO反応により生成し,B3Σu-ーX3Σg-およびf1Δuーa1Δg遷移によるLIFを利用して検出した。S2に関してはHeによる緩和速度定数を決定したのち,CF4およびSF6による緩和速度定数を決定した。その結果,衝突過程におけるエネルギー損失(収支)の点では,CF4がSF6より有利であるにもかかわらず,エネルギー移動速度はSF6の方が5倍程度速いことを見出した。本年度は前年度の観測結果の検証と新規な衝突分子による振動緩和過程の観測を目的として,1. S(1D)+OCS反応によるS2生成機構の解明,2. S2(a1Δg)の高振動準位のHeによる緩和速度定数の決定,3.振動励起OH(X2Π)のArおよびN2による緩和速度定数の決定を行った。1. S(1D)+OCS→S2+CO反応はS2の2つの電子状態X3Σg-およびa1Δgを生成すると考えられているが,電子スピン保存則に従えばa1Δgしか生成しない。本研究では2つの電子状態X3Σg-およびa1Δgの生成速度のOCS濃度依存性を測定し,両電子状態の生成速度定数がほぼ等しいこと[(3.2±0.3)×10-10 cm3 molecule-1 s-1]から両電子状態の同時生成を実証し,その成果を米国化学会発行のJ. Phys. Chem. Aに投稿して掲載された。2.初年度に観測したS2(a1Δg)の振動準位v=02より高準位のv=39について測定を行い,緩和速度定数が振動量子数にほぼ比例的に増加するLandauーTellerモデルに従うことを明らかにした。この結果はS2(a1Δg)の振動準位エネルギーの非調和性が小さいことを反映している。3.過去に報告例がないOH(X2Π)のN2による緩和速度定数の決定する試みを開始した。N2バッファでのシグナル強度が貴ガスバッファでの観測に比べて1/200に低下する問題を克服するために,散乱光除去および検出系の高感度化を実現しN2系でのシグナル観測に成功した。また,初年度に行った振動励起OH(X2Π, v=14)のArによる緩和速度定数測定のうち,低振動準位v=1, 2について拡散消失の速度評価の精度が低かったことを見出し,Ar圧依存性のデータを蓄積した。最終年度は,前年度までに構築した化学反応速度式の解析解を用いない反応速度解析プログラムの適用範囲を拡張することを目的として,1.電子励起原子の反応と消光の分岐比測定,2.振動励起3原子分子の反応・緩和過程の速度解析,3.振動励起2原子分子系の緩和過程に関するデータ蓄積を行った。1.前年度までは電子励起硫黄原子S(1D)とOCSの化学反応を生成物S2により観測したが,反応を直接追跡するために,S(1D)の2光子励起レーザ誘起蛍光法(2PLIF)による検出を試み成功した。また,S(1D)のOCSによる消光で生成する基底電子状態S(3P)の2PLIF検出にも成功し,S(1D)+OCS反応の2経路であるS2+COとS(3P)+OCSの分岐比を決定した。本成果は平成28年開催の国際学会(日本)で発表することが確定している。

2.交付申請書の「平成27年度の研究実施計画」で述べたように,観測対象を3原子分子に拡張し,振動励起NH2がCF4により高効率で緩和されることを見出し,緩和速度定数の測定に成功した。NH2+NO反応系にCF4を添加することにより,同反応によりN2+H+OHが生成する経路がNH2の振動励起により加速されることを実験的に明らかにし,その成果をChem. Phys. Lett.誌に投稿し掲載された。3. 2原子分子系については,初年度に見出した振動励起S2(a1Δg)のSF6による緩和速度定数の測定を継続して観測振動準位数を増し,学会発表を行うに十分なデータが蓄積したので,平成28年に開催される国際学会(2件;日本,イギリス)で発表する。また,S2(a1Δg)のHeによる振動緩和について,広範囲の振動準位(v=19)の緩和速度定数を決定した。衝突1回あたりの緩和確率の振動準位エネルギー間隔依存性が,他の振動励起分子(O2, NO, CO)のHeによる緩和過程と一本の相関式で統一的に表現できることを見出した。これは振動緩和研究における顕著な成果であり,論文はすでに投稿済である。多段階で進行する化学反応の各段階の速さは物理化学の教科書に書かれている方法では正確に決定することができない。研究代表者は問題解決を目指して微分方程式を解く必要がないシンプルな速度解析法を新規に開発・確立した。新解析法を実験データ解析に応用し,電子励起原子の反応過程と消光過程の速度定数と分岐比,および振動励起分子の多段階緩和過程の速度定数の決定に成功した。さらに,振動エネルギー移動過程に関する一般則を導出するとともに振動励起分子の化学反応に対する加速効果を見出し,本研究で確立した新しい反応速度解析法の有用性と汎用性を実証した。1. S2の振動緩和については,計画に従って2つの電子状態X3Σg-およびa1Δgの振動緩和速度定数を測定する測定を進めており,本年度はa1Δg状態の振動準位v=39の緩和速度を決定した。S(1D)+OCS反応で生成するa1Δgの最高検出可能準位がv=10であるから,a1Δg状態についてはほぼ全準位について測定を達成したといえる。また,本研究で利用しているS(1D)+OCS反応が同時に2つの電子状態X3Σg-, a1Δgを生成する機構詳細を解明するためにS原子の2光子励起レーザ誘起蛍光検出を試み,約108 atoms/cm3の数密度のS(1D)原子検出に成功した。2. OHのArによる振動緩和に関しては初年度中にデータ取得および解析を終え論文にまとめる予定であったが,低振動準位(v=1, 2)の濃度経時変化への拡散消失の影響を過小評価していることが判明し,Ar圧力依存性(100300 Torr)のデータを再取得する必要が生じた。その際,従来の流量コントローラでは十分な精度が得られないことが判明し,流量コントローラ4基を本研究経費により高精度なものと交換し,流量制御精度を格段に向上させた。本研究で構築した解析プログラムは本研究の反応解析において十分な能力を発揮しており,多段逐次反応過程における高精度の反応速度決定に有益な手段としてして確立しつつある。S(1D)+OSC反応の総括反応速度定数の決定については投稿論文が掲載され,その他の成果についても投稿論文を執筆中であり,計画は全体として達成しつつあるが,本年度,S2の振動緩和について観測準位数を増加させることはできたものの,論文投稿・発表が未完了である点を踏まえて「おおむね順調に進展している」と評価した。反応物理化学1.振動励起OH(v=14)のN2による緩和過程の速度定数決定を行う。