hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チャカルタヤ山における空気シャワーによる宇宙γ線, 素粒子 相互作用の研究

(1) 10^<14>eV以上の高エネルギー宇宙γ線の点源の探索を研究するため宇宙線と大気の原子核との衝突によって生ずる空気シャワー現象の精密な観測をボリビア国チャカルタヤ山で行い基礎データーをボリピア国の研究者と共同して収集する.高エネルギー宇宙γ線の研究のため,チャカルタヤ山上で昨年度より継続して8月まで主としてボリビアの共同研究者によりハドロンの少に空気シャワー(AS)の観測をおこなった.これと平行して昨年度観測したデータを解析しVela Xー1.Sco Xー1.X1700ー377等の点源の方向からのASの強度を求る,同時にその連星軌道周期についての周期解析を行った.使用したデータの数はまだ少く今後の例数の蓄積にまたねばならないが現在の時点では点源の存在についての有意な結果は得られていない.しかしSco Xー1については1986年5月の後半の半月間に周期0.2の所に有意な強度の増加がみられた.この研究ではγ線がつくるASは原子核がつくる普通のASにくらべASの中のハドロンが少いという特徴をつかってASの選択を行っているが,ASの到来方向の決定精度をたかめる事が重要であることは云うまでもない.このため8月より12月の間に方向を決るための検出器の増設を行った.1987年2月24日に超新星の爆発があった.チャカルタヤ山では此の星の方向は天頂角53°で観測には良い条件ではないが何等かの情報を得ために8月よりASの高頻度での測定を始め継続している.ASの中心部にある高エネルギーのハドロン, γ線の精密測定を行いASがつくられた時の核相互作用についての研究を行うためにAS装置の中心部のエマルション・チェンバー(EC)の鉛の間にX線フィルムをいれECの組立を行い測定を開始した.この測定は1ヶ年間継続する.この装置に近接してブラジル・日本の共同研究による40M^2のECがある.この研究との共同研究を行ための準備としてこのECの中に高いエネルギーのASの中心がはいった時その情報が得られるようにASの観測条件を整備した.(1) 10^<14>eV以上の高エネルギー宇宙γ線の点源の探索を研究するため宇宙線と大気の原子核との衝突によって生ずる空気シャワー現象の精密な観測をボリビア国チャカルタヤ山で行い基礎データーをボリピア国の研究者と共同して収集する.高エネルギー宇宙γ線の研究のため,チャカルタヤ山上で昨年度より継続して8月まで主としてボリビアの共同研究者によりハドロンの少に空気シャワー(AS)の観測をおこなった.これと平行して昨年度観測したデータを解析しVela Xー1.Sco Xー1.X1700ー377等の点源の方向からのASの強度を求る,同時にその連星軌道周期についての周期解析を行った.使用したデータの数はまだ少く今後の例数の蓄積にまたねばならないが現在の時点では点源の存在についての有意な結果は得られていない.しかしSco Xー1については1986年5月の後半の半月間に周期0.2の所に有意な強度の増加がみられた.この研究ではγ線がつくるASは原子核がつくる普通のASにくらべASの中のハドロンが少いという特徴をつかってASの選択を行っているが,ASの到来方向の決定精度をたかめる事が重要であることは云うまでもない.このため8月より12月の間に方向を決るための検出器の増設を行った.1987年2月24日に超新星の爆発があった.チャカルタヤ山では此の星の方向は天頂角53°で観測には良い条件ではないが何等かの情報を得ために8月よりASの高頻度での測定を始め継続している.ASの中心部にある高エネルギーのハドロン, γ線の精密測定を行いASがつくられた時の核相互作用についての研究を行うためにAS装置の中心部のエマルション・チェンバー(EC)の鉛の間にX線フィルムをいれECの組立を行い測定を開始した.この測定は1ヶ年間継続する.この装置に近接してブラジル・日本の共同研究による40M^2のECがある.この研究との共同研究を行ための準備としてこのECの中に高いエネルギーのASの中心がはいった時その情報が得られるようにASの観測条件を整備した.
食道癌におけるWntシグナル伝達系の抑制による細胞死誘導

食道癌細胞株TEシリーズのうちTCFの発現の高い細胞株TE1、2を選択し、Oligofectamineを用いてsiRNAをtransfectionした。transfectionの2496時間後にRNAを抽出したが、48時間後が最も発現抑制が見られたため、以後の実験はtransfection後48時間後のRNAを使用した。また、transfectionの効率は細胞によっても異なるが、3040%であった。作製したcDNAにおけるTCF4の発現をLightCyclerを用いて定量RT-PCRを行い測定し、コントロールと比較しTCF4のmRNAレベルの90%以上の発現低下を確認した。食道癌細胞株(TE1、2)、大腸癌細胞株(SW480、LoVo)にOligofectamineを用いsiRNAをtransfectionし、コントロールと比較して、すべての細胞株で細胞死を誘導できた。現在までにギムザ染色にて、発現抑制群の細胞数減少を確認した。ところが、MTTassayを施行したところ、その時点で有意な差が得られなくなってしまった。FACS解析まで施行できなかった。現在、siRNAを再度作成しなおして、解析中である。同時並行でまずTEシリーズ15種類と正常食道由来の細胞株HET1Aを用い、RNAを抽出し、cDNAを作製した。そのcDNAを用い、約30000遺伝子のマイクロアレイを行った。siRNAによって細胞死を誘導できた細胞株群と細胞死を誘導できなかった細胞株群においてクラスター解析を行い、細胞死を誘導するキー遺伝子を同定する予定であったが、現時点で中断している。これらのマイクロアレイの結果は、抗がん剤感受性遺伝子の同定や新規抗がん剤の開発研究に応用していく予定である。ターゲットとなる配列は、標的遺伝子のスタートコドンから50100塩基下流のopen reading frameの領域の中で50%程度のG/C比を含むAA(N19)TTという配列で、siRNAconstruction kitを用いてsiRNAを合成した。予備実験としてそれら4種類のsiRNAを食道癌細胞株TE1にtransfectionし、そのうちの一つが90%以上の遺伝子発現を抑制したことを確認した。Transfectionの2496時間後にRNAを抽出したが、48時間後が最も発現抑制が見られたため、以後の実験はtransfection後48時間後のRNAを使用した。作製したcDNAにおけるTCF4のmRNAレベルの90%以上の発現低下を確認した。食道癌細胞株(TE1、2)、大腸癌細胞株(SW480、LoVo)にOligofectamineを用い、siRNAをtransfectionし、コントロールと比較して、すべての細胞株で細胞死を誘導できた。さらにMTTassayを行い、定量し、FACSでアポトーシスを評価する予定である。

現在までにギムザ染色にて、発現抑制群の細胞数減少を確認した。ところが、MTTassayを施行したところ、その時点で有意な差が得られなくなってしまった。FACS解析まで施行できなかった。現在、siRNAを再度作成しなおして、解析中である。同時並行でまずTEシリーズ15種類と正常食道由来の細胞株HETlAを用い、RNAを抽出し、cDNAを作製した。そのcDNAを用い、約30000遺伝子のマイクロアレイを行った。slRNAによって細胞死を誘導できた細胞株群と細胞死を誘導できなかった細胞株群においてクラスター解析を行い、細胞死を誘導するキー遺伝子を同定する予定であったが、現時点で中断している。これらのマイクロアレイの結果は、抗がん剤感受性遺伝子の同定や新規抗がん剤の開発研究に応用していく予定である。
骨量及び骨組織に対する性ステロイドホルモンの効果に関する研究

生体内には多くの因子の相互作用がある。従って、薬剤の骨粗鬆症治療薬としての効果を検索する為にはin vitroではなくin vivoで直接骨内に注入して、その作用機序を知ることが重要である。そこで実験動物(ラット)の大腿骨の骨髄内に薬物を持続注入する方法を確立した。この系を用いて、骨量の維持に不可欠な生理活性物質の一つであると考えられているエストロゲン及び同様の作用を有する可能性のあるテストステロンなどの性ステロイドホルモンのin vivoにおける作用を検討した。エストロゲン、テストステロン、プロジェステロン各々を2週間持続注入し、その後、X線撮影、骨密度定量を行い非脱灰標本にて組織学検討を行い、各々の作用を比較した。エストロゲン、テストステロンの持続注入では注入部位にX線写真上、骨硬化性の反応が認められ、骨密度も増加した。組織学的には骨髄内に多数の小細胞浸潤が認められた。プロジェステロンではコントロールに比して、はっきりした反応を認めなかった。テストステロンも骨形成作用を示したが、反応の程度はエストロゲンと同程度であった。また、エストロゲンとテストステロンの併用群を各々の単独群と比較したが、有意な差はなかった。前年度より検討中のプロスタグランディンE2の骨形成能との比較ではプロスタグランディンE2の方が骨髄内の注入部位周囲に著名な骨形成を認め、エストロゲン等より著名な骨量の増加が認められた。プロスタグランディンE2は細胞内のcAMPの濃度を増加させるとの報告がある為、同じ系を用いて、cAMPを持続注入したが、プロスタグランディンE2でみられたのと同様の反応はみられなかった。これにより、プロスタグランディンE2の骨形成作用は単にcAMPを介する経路ではないことが示唆された。
電子受容色素を持つタンパク質の電子状態と電子移動経路の理論的研究

本年度は電子受容色素を持つタンパク質の巨大で複雑な電子状態をいかに効率的に計算させるかを最大の焦点とした。平成8年度の成果は以下の通りである。1.タンパク質の全電子波動関数を計算する独自の密度汎関数法プログラムのほぼ全計算過程を並列化した。本研究で開発した密度汎関数法プログラムはオブジェクト指向技術を取り入れている。並列化にもこの技術を導入することにより、計算シナリオ部・計算実行部・並列処理通信部・計算機種依存部を明示的に分離することに成功した。これにより様々な並列計算機環境に柔軟に対処しうるプログラムが提供できる。数台のワークステーションによるテストの結果、90%以上の並列化効率が得られた。この並列版プログラムを超並列コンピュータ上で実行することにより数百残基のタンパク質の全電子計算が可能となることが明らかとなった。2.タンパク質の初期電子密度を合成するためのアミノ酸残基の電子密度データベースを整備した。同様にヘムの電子密度を計算し、データベース化した。3.これらを高機能ワークステーション上で実行し、結果を可視化する統合環境を更新した。計算実行にあたり複雑な電子状態をマウス操作で指定するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースをネットワーク操作に有為なオブジェクト指向言語JAVAおよびVRML(Virtural Reality Modeling Language)を用いて作成した。また、タンパク質の大きさを考慮にいれて1,000倍程度の拡大縮小に耐えうるような高品位かつ高速な結果解析環境をグラフィックスツールAVS(Application Visualization System)を用いて作成した。平成7年度の成果は以下の通りである。(1)タンパク質の全電子波動関数を計算する密度汎関数法プログラムの開発とその実行開発したプログラムは以下の14の特徴を持つ。1.オブジェクト指向言語C++によるコーディング。2.ガウス型基底関数を用いた密度汎関数法。3.解析的Xα法の採用。4.タンパク質の電子状態計算のための初期電子密度作成。これを用いてADの成果を得た。A.通常のワークステーション上で120残基のグリシンペプチド鎖の全電子波動関数計算を実行した。B.独自に大規模計算のためのアルゴリズムを工夫することによって、計算時間はグリシン残基数の1.7乗の依存性を達成した。ガウス型基底関数を用いた密度汎関数法を採用しているため、計算量では数式の上ではアミノ酸残基数の3乗であったが、これを大幅に改善することができた。C.積分計算のカットオフ法による高速化を検討した。この手法により、CPU時間のみならず、計算に使用するディスク容量も大幅に節約できることができる。D.積分計算およびSCFルーチンのパラレル化を検討した。パラレル化にもオブジェクト指向の技術を採用することで、従来までのプログラミング手法では困難であった、計算モデルと実行プログラム間のセマンティックギャップの解消、並列処理部と計算実行部との明示的な分離が達成されることが明らかとなった。(2)タンパク質内の酸化還元過程における状態遷移の予測チトクロムc_3の16個の酸化状態において実験データと適合するように状態間の遷移確率をパラメータとして割り振り、確率オートマンの方法を用いて数値シミュレーションを行なった。その結果4つのヘム間の内部ホッピングが重要な因子であることが明らかになった。(3)これらを高機能ワークステーション上で実行し、結果を可視化する統合環境の構築独自のグラフィカル・ユーザ・インターフェース(GUI)をグラフィックツールAVS(Application Visual System)とツールキットOSF/Motifを用いて作成し、密度汎関数法の入力データの作成や計算結果の画像表示などがマウス操作で行なえるようになった。さらに汎用的なオブジェクト指向プログラム解析システムとタンパク質構造解析システムも作成した。

並列化にもこの技術を導入することにより、計算シナリオ部・計算実行部・並列処理通信部・計算機種依存部を明示的に分離することに成功した。これにより様々な並列計算機環境に柔軟に対処しうるプログラムが提供できる。数台のワークステーションによるテストの結果、90%以上の並列化効率が得られた。この並列版プログラムを超並列コンピュータ上で実行することにより数百残基のタンパク質の全電子計算が可能となることが明らかとなった。2.タンパク質の初期電子密度を合成するためのアミノ酸残基の電子密度データベースを整備した。同様にヘムの電子密度を計算し、データベース化した。3.これらを高機能ワークステーション上で実行し、結果を可視化する統合環境を更新した。計算実行にあたり複雑な電子状態をマウス操作で指定するためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースをネットワーク操作に有為なオブジェクト指向言語JAVAおよびVRML(Virtural Rcality Modcling Language)を用いて作成した。また、タンパク質の大きさを考慮にいれて1,000倍程度の拡大縮小に耐えうるような高品位かつ高速な結果解析環境をグラフィックスツールAVS(Application Visualization System)を用いて作成した。
マイクロRNAによるNF-κB制御を介した関節リウマチ治療戦略に関する研究

関節リウマチ(RA)は関節滑膜を病変の主座とする原因不明の慢性炎症性疾患であり、持続的な滑膜炎によって軟骨破壊・骨破壊から関節変形をきたす難治性自己免疫疾患である。現在までに、研究者はクローニングしたNF-κB抑制分子IκBβ2の発現異常の観点からNF-κBの活性化異常を明らかにしてきた。その研究過程において、マイクロRNAがNF-κBの発現制御を介して滑膜炎増悪に重要な役割を担っていることを明らかにしてきた。そこで、本研究は、1)IκBβ2によるNF-κB活性化制御機構の検討、2)RA関節炎におけるマイクロRNA発現プロファイルの検討、3)NF-κB特異的マイクロRNAによるIκBβ2発現制御の検討、によって、RAの病態形成をマイクロRNAとIκBβ2の発現異常の観点から解明することで、RAの病態を解明し新規治療法を開発することを目的として平成22年度から3年間で計画されている。本年度は初年度にあたり、RA関節炎におけるマイクロRNA発現プロファイルの検討を主体として実施した。マイクロRNA発現プロファイルの解析は正常滑膜細胞とRA滑膜細胞からマイクロRNAを抽出し既存の解析用マイクロアレイチップとハイブリダイゼーションさせてRA滑膜細胞に発現の高かったマイクロRNAをRA特異的マイクロRNAとした。その結果、RA滑膜細胞で発現していたマイクロRNAはmiR-21、26、145、449、452、525、551、590、593、628、892、921の12マイクロRNAであった。現在、これらマイクロRNAの特異性について検討中であるが、中でも、miR-21は抗アポトーシス作用を有するマイクロRNAであり滑膜細胞増殖におけるキーマイクロRNAの可能性が推測された。さらに現在、各マイクロRNAとRF-κB活性化あるいはIκBβ2発現に及ぼす影響について検討している。
高輝度ハドロン衝突実験での飛跡トリガーを可能にする高速集積回路の新規開発

本研究では、高輝度ハドロン衝突実験のビーム輝度増強の伴う膨大なデータをリアルタイムで選別収集することを可能にする、新しいハードウェアの飛跡認識方法を確立することを目的としている。本研究ではXilinx社のVC707評価ボードを使用しVertix-7 FPGAにて開発を行った。実装された3連奏メモリの応用からなる飛跡認識法はFPGAに実装され、期待された通りの性能を発揮した。実際には同じ分解能での飛跡認識を約30%程度のメモリサイズで実装することが可能となった。これらの結果は今後のFPGAーASIC技術の予測される進化と共に、今後の速度を要する飛跡認識や画像認識などにも応用可能である。本研究では、高輝度ハドロン衝突実験のビーム輝度増強に伴う複雑化した膨大なデータをリアルタイム選別収集することを可能にする、新しいハードウェアでの飛跡認識法の確立を目的としている。今回我々は汎用性の高いFPGAにてこの新しい飛跡認識回路を実装し、その有用性を示すことを主眼においている。使用FPGAはXilinx社製VC707評価ボードのVirtex-7を使用することにより、高い汎用性と大幅な実験時間の短縮を試みた。現在までにFPGAに書き込まれるファームウェアの基本的な設計を終え、その最低限の性能評価を行った。基本的に開発するチップに実装される回路と同等の機能をFPGAに実装することで、非常に効率的に開発を進めることができた。まず初めに必要なデータをFPGA上で操作可能にするため、FPGA上にCPU coreを実装し、内部情報をリアルタイムでモニターする方法を確立した。また高速な入力情報をFPGAに渡すための信号伝達をFPGAの高速通信線を用い実装し、十分な速度を10の16乗のデータ転送でもエラーなく行えることを確認した。その後、実際の単純化された高速飛跡認識用の回路をFPGAに実装し、単純な動作を確認することができた。本研究では、高輝度ハドロン衝突実験のビーム輝度増強に伴う複雑化した膨大なデータをリアルタイムで選別収集することを可能とする、新しいハードウェアの飛跡認識方法を確立することを目的としている。実際の実験では、飛跡認識に必要となる膨大な量のメモリを安価に確保するため、メモリサイズに特化した独自のASICチップを開発する事が望ましいが、実装する回路を、FPGAにて開発-テストを行うことにより、開発時間を大幅に短縮でき、非常に効率的に開発を進めることがでる。FPGAへの実装では本来のASICに実装される回路を全く同等の回路として実装可能なため、新しい飛跡認識方法の有用性を示すのには十分である。本実験ではXilinx社のVC707評価ボードをしようしVirtex-7 FPGAにて開発をおこなった。実装された3連想メモリの応用からなる飛跡認識法はFPGAに実装され、期待された通りの性能を発揮することができた。実際には同じ分解能の初期飛跡を30%程度のメモリサイズで実装することが可能となった。つまり同サイズのメモリがあれば、より高分解能で初期飛跡を認識することができ、最終的に必要となる、最高分解能での飛跡情報をより早く見積もるこができることになる。これは今後のFPGA-ACIS技術の予測される進化と共に、今後のより速度を要するリアルタイム飛跡認識技術にとって良い展望をあたえる。素粒子物理学(実験)現在本研究では、膨大な時間とコストがかかるASICの作成を省くため、研究計画での一つのオプションとして述べていた、新しい飛跡認識回路の開発をFPGAへの実装によって行っている。また実装回路もFPGAの書換え可能性により、素早い開発が可能となり、初年度にて基本的な回路を実装しテストすることができた。今後は、開発した新しい飛跡認識回路の性能を評価し、高輝度LHC実験にも対応可能な飛跡認識システムを確立していく。機器は今年度で全て用意できており、今後はイタリアで試作される新しいフルオリジナルのASICのチップに対して、確立した方法や性能についてフィードバックをかけていくことになる。
放射線被ばく事故・テロに備えた染色体解析による被ばく線量評価法の研究開発

前年度に引き続き、血液提供者(健常人ボランティア)5名より得た末梢血にガンマ線照射(0300 mGy)して得られたリンパ球染色体標本を用いて、1、2、4番染色体ペインティングプローブを同時に用いた3色FISH解析を行い、二動原体染色体および転座染色体を指標とした線量効果曲線(検量線)を作製した。うち1名についてはより高い線量についても標本作製を実施することができている(5002000 mGy)。健常人ボランティア5個体(2535歳1名、3645歳2名、4655歳1名、56歳以上1名)のバックグラウンド値について、「IAEA染色体線量評価マニュアル」(国際原子力機関、2011年刊行)に掲載されている年齢補正計算式の導入を試みた。さらに、研究倫理審査および同意取得を経て得られた低線量被ばく患者5名(20代60代の放射線業務従事者)について、3色FISH解析およびギムザ染色による二動原体分析を行い、比較した。3色FISH解析については、最も年齢の近い個体由来検量線による線量推定、およびIAEA式年齢補正計算式を適用した線量推定を行った。以上の試験から、実年齢差よりも個体差(あるいは生物学的個体年齢差)のほうが大きい可能性が明らかになった。今後、年齢補正についてはより検証が必要であるといえる。高線量局所被ばくの検討として、医療被ばく者保管検体(心臓カテーテル検査を受けた1名)について、従来のギムザ染色による二動原体分析と3色FISH解析の比較を行った。その結果、局所被ばくの局所率(体積比)や推定線量はほぼ一致し、局所被ばく線量評価に対する3色FISH解析の有用性が示唆された。5002000 mGyの照射血に関する実験解析が遅れている。理由は、厚生労働省の調査で被ばく者染色体検査を依頼され、2018年10月から2019年3月までに62検の採血・細胞培養・染色体分析に時間を割かざるを得なかったためである。本来2014年2018年度の間に受け入れる計画の検査であったが、同意取得等の遅れがあった等の理由により、最終年度の10月になってようやく血液採取が開始され、一度にたくさんの検体を受け入れることとなった。1)検量効果曲線について、5002000 mGyのデータ補強を行う。2)年齢補正式の再検討を行い、検量効果曲線の改善策を検討する。3)計画書通り、線量の過小評価につながる細胞動態(細胞分裂回数)の影響を検討する。加えて3色FISH解析の検出能を検討する。4)線量効果曲線を用いて、物理線量の分かっている実際の被ばく患者のデータを挿入し、線量推定を行い、有用性や検出限界を検討する。5)今年度の先行調査により、3色FISH交換型染色体異常解析の自動解析ソフトウェアは存在せず、自ら開発する必要があることが分かったため、試験的開発を行う予定である。初年度として、末梢血リンパ球における線量効果関係の実験データ収集を行った。具体的には、5個体から得られた末梢血を用いて02 Gyのガンマ線を照射し、リンパ球を分離、培養し作製された染色体標本を用い、1番染色体(Texas Red、赤色)、2番染色体(FITC、緑色)、4番染色体(Texas Red + FITC、黄色)をプローブとした3色FISHを行って得られたメタフェーズ画像(1つの照射線量につき最大30000細胞以上)の染色体異常解析を行った。一部の線量については細胞動態を調べるため培地にブロモデオキシウリジンを添加して作製した染色体標本も用いている(2回目分裂以降細胞を確認することができる)。また、染色体異常の検出能の検証のため、一部の標本を用いて122番染色体および性染色体(X、Y)すべての染色体が判別できるM-FISHを行った。3色FISHによる染色体異常解析はほぼ終了し、現在、判定内容の再確認とM-FISHによる検証を進めているところである。末梢血リンパ球における線量効果関係の実験データ収集を行った。また、染色体異常の検出力の検証のため、一部の標本を用いて122番染色体および性染色体(X、Y)すべての染色体が判別できるM-FISHを行った。

前年度に引き続き、血液提供者(健常人ボランティア)5名より得た末梢血にガンマ線照射(0300 mGy)して得られたリンパ球染色体標本を用いて、1、2、4番染色体ペインティングプローブを同時に用いた3色FISH解析を行い、二動原体染色体および転座染色体を指標とした線量効果曲線(検量線)を作製した。うち1名についてはより高い線量についても標本作製を実施することができている(5002000 mGy)。健常人ボランティア5個体(2535歳1名、3645歳2名、4655歳1名、56歳以上1名)のバックグラウンド値について、「IAEA染色体線量評価マニュアル」(国際原子力機関、2011年刊行)に掲載されている年齢補正計算式の導入を試みた。さらに、研究倫理審査および同意取得を経て得られた低線量被ばく患者5名(20代60代の放射線業務従事者)について、3色FISH解析およびギムザ染色による二動原体分析を行い、比較した。3色FISH解析については、最も年齢の近い個体由来検量線による線量推定、およびIAEA式年齢補正計算式を適用した線量推定を行った。以上の試験から、実年齢差よりも個体差(あるいは生物学的個体年齢差)のほうが大きい可能性が明らかになった。今後、年齢補正についてはより検証が必要であるといえる。高線量局所被ばくの検討として、医療被ばく者保管検体(心臓カテーテル検査を受けた1名)について、従来のギムザ染色による二動原体分析と3色FISH解析の比較を行った。その結果、局所被ばくの局所率(体積比)や推定線量はほぼ一致し、局所被ばく線量評価に対する3色FISH解析の有用性が示唆された。5002000 mGyの照射血に関する実験解析が遅れている。理由は、厚生労働省の調査で被ばく者染色体検査を依頼され、2018年10月から2019年3月までに62検の採血・細胞培養・染色体分析に時間を割かざるを得なかったためである。本来2014年2018年度の間に受け入れる計画の検査であったが、同意取得等の遅れがあった等の理由により、最終年度の10月になってようやく血液採取が開始され、一度にたくさんの検体を受け入れることとなった。染色体異常の判定と検出力の検証を終了させる。得られた染色体画像解析データを用いてバックグラウンド値や個体差を分析する。また、実際の被ばく患者検体に適用し、線量推定を試みる。1)検量効果曲線について、5002000 mGyのデータ補強を行う。2)年齢補正式の再検討を行い、検量効果曲線の改善策を検討する。3)計画書通り、線量の過小評価につながる細胞動態(細胞分裂回数)の影響を検討する。加えて3色FISH解析の検出能を検討する。4)線量効果曲線を用いて、物理線量の分かっている実際の被ばく患者のデータを挿入し、線量推定を行い、有用性や検出限界を検討する。5)今年度の先行調査により、3色FISH交換型染色体異常解析の自動解析ソフトウェアは存在せず、自ら開発する必要があることが分かったため、試験的開発を行う予定である。2017年6月にJAEA大洗ププルトニウム被ばく事故が発生し、患者全員の生物学的線量評価を担当したため、4ヶ月程度研究(出張を含む)を停止した。平成30年度は繰り越し分を用いて補充実験(他の染色体組み合わせによるFISHからの染色体異常データ取得)を行ったうえで、論文投稿と国内学会参加を行う予定である。2018年10月2019年3月に東電福島原発事故緊急時(2011年3月12月)作業者62名の線量評価依頼を受け入れたことにより、本研究に関しては6ヶ月程度の遅れが生じている。2019年度は繰り越し分を用いて追加の染色体画像データ解析(消耗品費、謝金)、論文投稿費用または国内学会参加費用に充てる予定である。
閉殻粒子間相互作用における対称性効果

閉殻粒子間相互作用での非断熱遷移過程は、相互作用する系に強く依存し、同じ電子構造を持つ2つの粒子の組合せである擬似対称系(Na^+-Ne,K^+-Ar)で特に電子遷移の確率が大きいことがこれまでに見いだされている。この経験的事実を理解するため、本研究では閉殻粒子であるアルカリ・イオン(Li^+,Na^+,Cs^+)とAr原子との低エネルギー衝突に関する微分散乱実験を行った。この研究では散乱粒子の持つ運動エネルギーを飛行時間法で分析することにより二重微分断面積を測定した。本実験での衝突エネルギーは1001000eVである。測定結果は、半古典法により解析を行い非断熱遷移の機構に関する知見を得た。以下に結果を具体的に記述する。〈1.Li^+-ArおよびNa^+-Ar衝突〉電子状態の大きく異なる2つの粒子からなるこれらの非対称系では、電子遷移の確率は非常に小さく、衝突エネルギーを高くした時にのみ非弾性散乱シグナルが観測される。しかも、観測される非弾性散乱シグナルは、これらの系で可能な電子遷移の中で反応エネルギーQの最も小さい(Q10eV)一電子過程の電荷交換反応によるものである。一般に、電子遷移は基底状態と励起状態のポテンシャルが交差することにより起こるとして理解されている。しかし、これらの非対称系の場合には、このようなモデルは妥当ではなく、ポテンシャルの交差は無いとして理解しなければならない。〈2.Cs^+-Ar衝突〉この衝突系も電子状態の異なる2つの粒子からなる非対称系であるが、高いエネルギー・レベル(Q25eV)への二電子遷移により自動電離状態のCs^<**>(5p^56s^2 ^2P)が生成されるシグナルが大きな確率で観測される。この系では、一電子過程(Q12eV)の反応の断面積は小さい。この結果はポテンシャルが交差しているものとして理解できる。また、一電子励起の確率が小さい実験結果は、電子状態の対称性を考慮することによりよく理解できる。以上のように、本研究課題での研究を通して電子励起過程の機構に関する多くの知見を得ることができた。しかし、ポテンシャルの交差の様子がこのように強く相互作用する系に依存する理由については今後さらに研究を進める必要がある。
インターフェロン投与後のメタロチオネイン誘導によるC型慢性肝炎の治療

1.サイトカイン(IL-6)の作用発現とデキサメサゾン、亜鉛の協調効果を検討した。実験動物にデキサメサゾン、IL-6、亜鉛を各々単独投与すると、肝、肺、心臓でメタロチオネイン(MT)が誘導される。デキサメサゾンとIL-6の同時投与によって肺、心臓のMT濃度は相乗的に、肝臓MTは相加的に増大した。亜鉛を加えた三者の同時投与では肝臓MTは相乗的増加を示したことから、肝臓におけるサイトカインの作用発現には亜鉛が重要な役割を担うことが示唆された。2. C型慢性肝炎16例におけるIFN-α治療による肝組織中MT、C型肝炎ウイルス(HCV)の変動を免疫組織学的に検討した。治療前の肝組織診断は全例活動性であったが、治療後は11例が非活動性となった。肝組胞内MT濃度は非活動性では活動性に比べ増強していた。肝細胞中HCVはIFNによって7例が陰性化した。HCVの陰性化例では持続陽性例に比べ肝細胞MT濃度は増加していた。またIFN-α+亜鉛併用療法を施行したC型慢性肝炎の肝組織中MT-mRNA(INSH法)は治療後(18標本)では治療前(49標本)に比べ発現が増強した。3. Genotype l b型C型慢性肝炎15例に対するIFN-α+亜鉛併用療法のPilot studyを試みた。IFN-αを2週間連投後、3回/週を22週間筋注し、ポラプレジンク75mg/日x2(朝、夕)経口投与した。IFN-α単独治療を行ったC型慢性肝炎61名をコントロールとして比較検討した。治療終了6ヵ月後のALTの正常化率(併用群67%、コントロール群42%)、HCV持続陰性化率(併用群53%、コントロール群16%)ともに亜鉛併用群で高率であった。以上の結果から、C型慢性肝炎の活動性の鎮静化にはMTの発現が重要であり、IFN-α+亜鉛併用によってC型肝炎の治療効果を高める可能性が示唆された。1。インターフェロン(IFN)の作用発現に及ぼすグルココルチコイド、IL-6、亜鉛の影響IFNを含むサイトカインの作用が充分に発揮されるには亜鉛が必要と考えられる。IFNによりグルココルチコイド、サイトカインが遊離される事からそれらの協調効果を検討した。動物へのIL-6、デキサメサゾン、亜鉛の同時投与で肝メタロチオネイン(MT)は相乗的増加を示した。サイトカイン作用における亜鉛の重要性が示された。メタロチオネイン、亜鉛イオンが夫々作用している可能性をメタロチオネイン遺伝子欠損マウスの肝由来細胞を用いて検討を行っている。2。C型慢性肝炎患者におけるIFNa投与による血中亜鉛、銅濃度の変動血中亜鉛濃度は、C型慢性肝炎患者、健常者とも日内変動を示し、午前に最も高く、その後次第に低下した。C型慢性肝炎患者の亜鉛基礎値(76【plus-minus】20pg/dl)は健常群(93【plus-minus】17pg/dl)に比べ低く、IFN投与後急速に減少した。一方、血中銅は日内変動を示さなC型慢性肝炎患者の血中亜鉛/銅比は、IFN投与中、治療終了後とも無効群に比べ著効群で高値であった。また肝組織中MT濃度はIFN投与によって優位に増加した。3。IFNaによる肝細胞内

MTの誘導と抗ウイルス効果との相関C型慢性肝炎16例においてIFNa治療前後の肝組織を比べると、11例が活動型から非活動型へ移行した。肝組織中MT染色強度は肝細胞内C型肝炎ウイルスが陰性化した例では持続陽性例に比べ、良く保たれている例が多かったことから、MTの発現を高めることによってIFNの治療効果も向上する可能性が示唆された。1。C型慢性肝炎患者におけるIFNα+亜鉛併用療法の有用性IFNα治療を行った18名のC型慢性肝炎患者にpolaprezinc150mgを経口投与し(併用群),IFNα単独治療群(143名)と治療効果を比較した。治療終了6カ月後の血中ALTの正常化率は併用群(78.6%)では単独群(51.7%)より高率であった。治療終了6カ月後のC型肝炎ウイルス(HCV)RNA陰性化率も併用群(50.0%)では単独群(37.1%)より高率であった。一方、亜鉛併用による重篤な副作用はなかった。2。polaprezincの坑HCV作用に関する検討C型慢性肝炎(16例)にpolaprezinc75mgを1日2回、3カ月間経口投与すると、HVCRNA値(log copies/mL)は7.95±2.47から5.76±1.22へ有意に減少した(p<0.05)。そして投与中止後3カ月目には2例を除き14例で再上昇した。一方、polaprezinc投与によって血中2,5AS活性,ALT値の有意の変化は認めなかった。3。IFNαによるメタロチオネインmRNAの誘導IFNα治療終了後follow up肝生検を施工しえた14例で,メタロチオネインmRNAの発現,PCNA陽性細胞を検討した。IFNα治療によってメタトチオネインmRNAはMT-1,MT-IIとも発現が抑制された。さらにPCNA陽性細胞もIFNα治療によって減少した。C型慢性肝炎に対するインターフェロン+亜鉛併用療法の臨床的、基礎的研究を行った。臨床的検討:難治性(グループ1)のC型慢性肝炎患者15名に対し、インターフェロン600-1000万単位(2週間連投、その後3回/週、22週間)投与し、同時にポラプレジンク150g/日の経口投与を併用した。その結果7名(46.7%)が完治したが、従来の成績に比較し著効率は約2倍となった。現在、対象を83例に増やして同併用療法の有用性について臨床研究が進行中であり、本年中に成績が集計される予定である。基礎的検討:インターフェロン治療を行ったC型慢性肝炎83例について、インターフェロン治療前後における肝組織中のC型肝炎ウイルス(HCV)の変動を免疫組織化学的に検索した。その結果、HCV免疫染色の染色性強度(平均値)は1.0から0.8に減少したことから、はインターフェロン治療によって肝臓のHCVは減少することが確認できた。さらにインターフェロン治療によって肝臓におけるメタロチオネインmRNA染色性強度(INSH法)は1.5から1.9に増加した。メタロチオネインmRNAの発現はI,IIとも同程度に増強することを確認した。以上の成績より、インターフェロンはHCVへの直接作用に加え、肝臓のメタロチオネインmRNA発現を促進することが示唆された。
無線・無電極ランガサイト共振プローブの開発と局所弾性定数の絶対値測定

本研究の目的は,圧電体のランガサイト振動子の共振周波数を利用して,その振動子に接触する物質の弾性定数を測定し,局所弾性定数を計測する手法を確立することであり,これにより,疲労損傷やクリープ損傷にともなう局所弾性定数の変化を検出することで,構造物の非破壊検査を行うことである.本年度においては,多結晶純銅の表面における弾性定数の定量マッピングを行った.結果,結晶粒界において弾性定数が大きく低下する場合と増加する場合が見られた.双晶を有する粒や小さい結晶粒においてはこのような粒界における弾性異常が多くみられた.また,弾性定数と同時に,局所領域の内部摩擦を定量的に評価することにも成功した.この結果,弾性異常を示す結晶粒においては,内部摩擦が極めて大きくなることが多いという結果を得た.これまで,局所領域における弾性定数や内部摩擦の定量測定が困難であったために,このような結果は報告されておらず,極めて意義深い.Hertzの接触理論モデルにより,局所領域の内部摩擦を定量化するモデルを構築し,原因を調べた結果,内部摩擦の増加は転位密度の増加に起因することが示唆された.つまり,大変形を受けた結晶粒内において転位運動が活発に起こり,内部摩擦が増加したと予測できる.このように,本研究において開発した手法により,物質の局所領域の弾性的性質が定量的に評価できることが可能となり,今後,この技術を応用した非破壊検査法の発展が期待できる.本研究の目的は,圧電体のランガサイト振動子の共振周波数を利用して,その振動子に接触する物質の弾性定数を測定し,局所弾性定数を計測する手法を確立することであり,これにより,疲労損傷やクリープ損傷にともなう局所弾性定数の変化を検出することで,構造物の非破壊検査を行うことである.本年度においては,純銅のクリープ損傷にともなう局所弾性定数の変化をモニタリングした.クリープ損傷を受けた純銅内には,粒界にボイドが発生し,局所弾性定数が大きく低下することが予測される.ランガサイト振動子の先端にダイヤモンドチップを取り付け,クリープ試験後の純銅試料の表面をスキャンして弾性率マッピングを行ったところ,クリープ試験時間が進行するにしたがって,粒界において弾性定数が著しく低下する箇所が観測された.光学顕微鏡においてはボイドや欠陥が観測できなかった箇所においても,顕著な弾性定数の低下がみられ,本手法の非破壊検査としての高いポテンシャルを示唆する成果が得られた.本研究の目的は,圧電体のランガサイト振動子の共振周波数を利用して,その振動子に接触する物質の弾性定数を測定し,局所弾性定数を計測する手法を確立することであり,これにより,疲労損傷やクリープ損傷にともなう局所弾性定数の変化を検出することで,構造物の非破壊検査を行うことである.本年度においては,多結晶純銅の表面における弾性定数の定量マッピングを行った.結果,結晶粒界において弾性定数が大きく低下する場合と増加する場合が見られた.双晶を有する粒や小さい結晶粒においてはこのような粒界における弾性異常が多くみられた.また,弾性定数と同時に,局所領域の内部摩擦を定量的に評価することにも成功した.この結果,弾性異常を示す結晶粒においては,内部摩擦が極めて大きくなることが多いという結果を得た.これまで,局所領域における弾性定数や内部摩擦の定量測定が困難であったために,このような結果は報告されておらず,極めて意義深い.Hertzの接触理論モデルにより,局所領域の内部摩擦を定量化するモデルを構築し,原因を調べた結果,内部摩擦の増加は転位密度の増加に起因することが示唆された.つまり,大変形を受けた結晶粒内において転位運動が活発に起こり,内部摩擦が増加したと予測できる.このように,本研究において開発した手法により,物質の局所領域の弾性的性質が定量的に評価できることが可能となり,今後,この技術を応用した非破壊検査法の発展が期待できる.
分節境界が正確に決定されるメカニズム

本研究は、時間的制御を利用した生物の形態形成のモデルとして、脊椎動物の体節の分節境界が正確に決定され、等間隔パターンがつくり出されるメカニズムを解明することを目的とする。FGFシグナルの勾配の限界点が予定分節境界となることが既に明らかになっており、そこが周期的に分節化されることが等間隔パターン形成のメカニズムであると考えられている。そのメカニズムを探るために、1.FGFシグナルを正確に読み取るメカニズム、2.FGFシグナルに時間情報が伝わるメカニズムを明らかにすることを試みた。1.についてはFGFシグナルカスケードの下流の2点、すなわちRas-Rafの相互作用とErkのリン酸化を指標として、FGFシグナルが活性化されている細胞の分布を、時空間的に正確に計測することを試みた。現在それぞれの測定技術を改善している。それぞれの分布の変化および、それと分節化との相関について解析中である。2.いくつかの分子の発現が体節原基で振動しており、その振動周期を時間情報として体節は周期的に分節化されることによって形成される。空間情報を担うFGFシグナルの抑制因子のひとつの発現が振動することによって、時間情報を受け継いでいることを明らかにした。この分子がFGFシグナルを周期的に抑制することによって、分節境界決定をおこなっていると予想している。本研究は、生物の発生過程において不連続性が生みだされる原理の理解につながると考えられる。
ブタ胚生産システムの確立を目的とした精子受精能力発現の人為的抑制法の開発

1.cAMP依存性PTKの同定:精子の頚部と鞭毛主部ではSYKがcAMP-PKAシグナリング依存的に活性化されることを見出した。この活性化機構はリンパ球での機構と全く相違することから,精子SYKの活性化は新規の機序により制御されていると考えられる。2.SYKの活性化と精子受精能力発現状態との相関性の観察:活性化型SYKが出現するcAMPアナログ処理23時間後の精子では超活性化運動の発現が認められた。超活性化運動は精子の卵母細胞への侵入に必要な推進力を生み出すという事実を考え合わせると,SYKは精子の受精能力発現制御因子のひとつといえる。3.精巣SYKのcDNA配列解析:精巣cDNAを鋳型として増幅したPCR産物(590塩基)は脾臓由来syk遺伝子のC末端触媒領域の配列と完全に一致した。これは精巣でSYKが産生されることを実証している。4.精子SYK基質分子の特定と機能解析:精子SYKの基質分子はPLCγ1であった。SYKは自身のY352をcAMP依存的にリン酸化することでPLCγ1と結合可能となり,その後にPLCγ1に対してY783をリン酸化することで活性化を誘起することを示した。また,U-73122によるPLCγ1活性の化学的阻害は鞭毛での受精能力の過剰発現の抑制に有効なことを見出した。5.PLCγ1ペプチド断片の精子への導入法の検討:2種類の市販キットを用いて検討したが,いずれも試薬や導入操作に精子の運動を低下させる要因が存在し,本研究の条件を満たすペプチド導入法を見出せなかった。6.SYK-PLCγ1以外の精子受精能力発現制御因子の特定と機能解析:cAMP-PKAシグナリングの下流因子としてPKCが見出された。またPKC活性をRo-32-0432で化学的に阻害することで,鞭毛での受精能力過剰発現を適度に抑制できることを明らかにした。1.cAMP依存性PTKの同定:様々な種類の抗活性化型PTK抗体を用いたウエスタンブロッティング法により,ブタ精子では非受容体型PTKのSYKがcAMP依存的に活性化されることを見出した。また同抗体を用いた間接蛍光抗体法により,精子SYKが頚部と鞭毛主部に分布することを明らかにした。さらにこの精子SYKの活性化にはcAMP依存的タンパク質キナーゼ(PKA)が重要な役割を果たすことを阻害剤(H-89)を使用した実験で指摘した。このような精子での活性化機構は,従来リンパ球や血小板において詳細に解明された機構とはまったく相違することから,精子SYKの活性化は新規の機序により制御されていると考えられる。なお,この精子SYKは細胞内部に存在する分子であり,NP-40などの非イオン性界面活性化剤による可溶化は未だ成功していない。現在,キナーゼ活性を維持した状態でSYKを精子から抽出する方法を検討している。2.同定されたPTKの活性化と精子受精能力発現状態との相関性の検証:精子SYKが頚部と鞭毛主部に分布していたことから,このPTKの活性化と精子運動性との関係について検討した。その結果,活性化型SYKが出現するcAMPアナログ処理23時間後の精子ではハイパーアクチベーション(超活性化運動)様の運動様式が認められた。

ハイパーアクチベーションは精子が卵母細胞へ侵入するのに必須の現象であるが,この点を考え合わせると,SYKは精子の受精能力発現を制御する因子のひとつであると考えられる。3.同定されたPTKの活性化制御領域のcDNA配列解析:ブタ精巣cDNAを鋳型として増幅したPCR産物(590塩基,Activation Loopを含む)はブタ脾臓由来syk遺伝子のC末端触媒領域の配列と完全に一致した。この結果はブタ精巣においてSYKが合成されていることを示している。cAMPアナログcBiMPS処理したブタ精子の運動性を観察するとともに,その精子のタンパク質を生化学的に解析することで,以下の結果を得た。1.SYKでは,PLCγ1との結合に必要なLinker領域(Y352)のリン酸化がcAMP依存的に誘起された。2.活性化型(pY783型)PLCγ1は,SYKの局在する頚部と鞭毛主部においてcAMP依存的に出現した。また,出現時期はSYKの活性化時期と一致した。4.U-73122によるPLCγ1の活性阻害はcAMP依存的な鞭毛での細胞内カルシウム濃度上昇とハイパーアクチベーション(HA)発現を阻止した。以上の結果から,ブタ精子SYKの基質分子PLCγ1はcAMP依存的なHAを制御すると考えられる。また,PLCγ1活性を化学的に抑制することで,精子の受精能力発現を抑制できるといえる。他方,PLCγ1活性の抑制を目的とするPLCγ1ペプチド断片導入法について,2種類のキット[Bioporter(GST社)とChariot(Active Motif社)]を用いて検討したが,いずれの製品についても試薬あるいは導入操作に精子の運動性を著しく低下させる要因が存在し,本研究の条件を満たすペプチド導入法を見出すことは困難であった。PLCγ1以外の受精能力発現制御分子の特定を試みたところ,cAMP-PKAシグナリングの下流因子としてPKCが見出され,またこのPKCの活性をRo-32-0432で特異的に阻害することでcAMP依存的HAを抑制できた。しかしRo-32-0432は精子の移動に必要な活発な鞭毛運動にはほとんど影響しなかった。つまりこのPKC阻害剤により,ブタ精子鞭毛での受精発現を適度に抑制可能であると考えられる。
縮退四光波混合を用いた超短パルス光のパルス幅測定システムに関する研究

微弱な光強度でもパルス幅が測定できる、超短パルスレーザー光用のパルス幅測定システムを構築することを目的として研究を行った。微弱な強度のパルス光で測定が行えれば,応用実験と同時平行でパルス幅の測定が行え、パルス幅の常時測定が実現できる.微弱光強度での測定を実現するために,高感度でエネルギー蓄積型のフォトリフラクティブ多重量子井戸構造デバイスを用い,超短パルス光による縮退四光波混合過程を応用してシステムを構築した。分子線エピタキシー法によって作成した、半導体(GaAs/AlGaAs)薄膜で構成された多重量子井戸構造の光デバイス化を行った。作成された多重量子井戸構造に、プロトンを一定量注入し、欠陥を発生させることによって、電界吸収効果を介したフォトリフラクティブ効果を付加した構造を作成した。作成した構造は,機械的研磨と化学的エッチングにより光学素子として構成した。これまでの研究で作成していた多重量子井戸構造を、光学素子として利用できるように処理を行い、実験に利用しやすい素子を製作した。製作した素子のそれぞれについて基礎特性の測定を行い、吸収係数やエキシトンのピーク波長をえた。また、デバイスに電界を印加することで発生する吸収量の変化を測定し、電界吸収効果を確認した。また、BaB_2O_4結晶による第2高調波発生現象を利用して,超短パルス光のパルス幅測定を行った。通常の配置と異なり,同軸入射を試み,同軸入射配置での測定を行うことができた。基本波と高調波が,同軸で出射するので,二つの波の分光が同時に行え,スペクトル位相の同時測定が高精度に行える可能性があることが明らかとなった。微弱な光強度でもパルス幅が測定できる、超短パルスレーザー光用のパルス幅測定システムを構築することを目的として研究を進めている。微弱な強度のパルス光で測定が行えれば,応用実験と同時平行でパルス幅の測定が行え、パルス幅の常時測定が実現できる.微弱光強度での測定を実現するために,高感度でエネルギー蓄積型のフォトリフラクティブ多重量子井戸構造デバイスを用い,超短パルス光による縮退四光波混合過程を応用してシステムを構築する。本年は、まず、分子線エピタキシー法によって作成される、半導体(GaAs/AlGaAs)薄膜で構成した多重量子井戸構造の光デバイス化を行った。これまでの研究での共同研究者に作成してもらってあった多重量子井戸構造を、光学素子として利用できるように処理を行い、実験に利用しやすい素子を製作することができた。結果的に製作できた素子のそれぞれについて基礎特性の測定を行った。素子の膜厚によって、ファブリペロー干渉の様子が異なることを確認することができた。また、それぞれの素子について、変調分光法を用いて、吸収係数の測定を行うことができた。エキシトンのピーク波長を測定することができた。さらに、デバイスに電界を印加することで発生する吸収量の変化を測定し、電界吸収効果を確認することができた。微弱な強度のパルス光で測定が行えれば,応用実験と同時平行でパルス幅の測定が行え、パルス幅の常時測定が実現できる。微弱光強度での測定を実現するために,高感度でエネルギー蓄積型のフォトリフラクティブ多重量子井戸構造デバイスを用い,超短パルス光による縮退四光波混合過程を応用してシステムを構築した。

作成された多重量子井戸構造に、プロトンを一定量注入し、欠陥を文生させることによって、電界吸収効果を介したフォトリフラクティブ効果を付加した構造を作成した。作成した構造は,機械的研磨と化学的エッチングにより光学素子として構成した。これまでの研究で作成していた多重量子井戸構造を、光学素子として利用できるように処理を行い、実験に利用しやすい素子を製作した。製作した素子のそれぞれについて基礎特性の測定を行い、吸収係数やエキシトンのピーク波長をえた。また、デバイスに電界を印加することで発生する吸収量の変化を測定し、電界吸収効果を確認した。また、BaB2_O_4結晶による第2高調波発生現象を利用して,超短パルス光のパルス幅測定を行った。通常の配置と異なり,同軸入射を試み,同軸入射配置での測定を行うことができた。基本波と高調波が,同軸で出射するので,二つの波の分光が同時に行え,スペクトル位相の同時測定が高精度に行える可能性があることが明らかとなった。
イオン液体中の動的秩序構造とそのダイナミクスに関する研究

昨年度1-butyl-3-methylimidazolium chloride (BmimCl)と、水(H_2O)、エタノール(EtOH)、ジメチルアセトアミド(DMAc)などとの混合系の粘度と密度を広い組成範囲で25°Cにおいて測定した。粘度はすべての系において対数スケールでほぼ直線的に減少すること、BmimClの部分モル体積はそのモル比が0.1以下で、水との混合系ではほぼ一定、その他の液体との混合系では減少し続けること、さらに誘電緩和測定から、モル比0.1以下ではBmimClに水が比例的に配位するが、他の有機溶媒ではそうならないことを明らかにしてきた。本年度はモル比0.2以下の範囲で各種溶媒中のBmimClの比粘度をより詳細に測定し解析した。その結果、水以外の溶媒中ではモル比の増加とともに、低分子系で粘度の増加が最も大きいといわれていたLiCl水溶液と同等な増加を示すことが明らかになった。水中での粘度の増加はさらに大きく、モル比0.2では他の系の5倍程度にまで増加し、その濃度依存性は高分子希薄溶液の挙動に類似しており、ひも状の構造が存在すると考えるのが最も合理的であることが明らかになった。BmimClを溶媒として、水溶性高分子の標準試料であるプルラン溶液の粘度式の作成,および希薄溶液の動的粘弾性測定を行なった。粘度式の指数からbmimClは水より良溶媒であること,動的粘弾性の結果はRouseモデルに補正項を加えて現せることが判ってきた。セルロース溶液でも定性的に似た結果が得られており,bmimCl中で分子分散していると考えられるが、今のところデータの精度に少し問題がある2)。長い主鎖と短い鎖が結合した形態である絹フィブロインの場合,動的粘弾性挙動は上記2種類の高分子の場合とは異なり、樹状高分子の理論式で一応記述できることを見出した。代表的なイオン液体である1-butyl-3-methylimidazolium chloride(BmimCl)を溶媒として、H_2OおよびH_2O/LiCl溶液の粘度の温度依存性を測定した。Vogel-Fulcherタイプの温度依存性が見られたので、現在急冷試料のDSC測定を行っている。今のところ粘度の温度依存性から求めたガラス転移温度と関連する基準温度と、DSCの結果に大きな矛盾は無く、LiClの添加でガラス転移温度が上昇することが確認できている。BmimClと水(H_2O)ならびに重水(D_2O)、エタノール(EtOH)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)を混合し、粘度と密度を主に25°Cで広い組成範囲にわたって測定した。密度の組成依存性からBmimClの部分モル体積を求めた。その組成依存性はモル分率の低下にともなって、はじめはごく緩やかに減少し、BmimClのモル分率が0.4以下では急激に減少する。そして0.1以下では水との混合系ではほぼ一定、その他の液体との混合系では減少し続けることが見出された。これらの混合溶液に対するセルロースの溶解試験を行ったところ、下限濃度は明確ではないが、BmimClの部分モル体積がほぼ一定の領域でどの系にも可溶であった。希薄なBmimClの水溶液ならびに有機溶媒溶液の粘度には大きな違いが見られ、構造の違いがあると考えられたので、希薄なBmimClの水溶液ならびに有機溶媒溶液の誘電緩和測定を行ったところ、0.1以下ではBmimClに水が比例的に配位するが有機溶媒ではそうならないことが見出された。

長い主鎖と短い鎖が結合した形態である絹フィブロインの場合,動的粘弾性挙動は上記2種類の高分子の場合とは異なり、樹状高分子の理論式で一応記述できることを見出した。