hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
異種のポリマ‐ポリマ複合化を実現する新しい１次元分散型異方性複合材料の創製

前年度においては、エレクトロスピニング(ES)法を用いて1次元ナノポリマ分散材を作製できた。当該年度においては、前年度において作製に成功したナノポリマ分散材のうち、ナノ化の容易さや力学物性の高さなどからセルロースアセテート(CA)が好適な材料であることが判明した。1次元ナノポリマ分散材は異方性を有するため、本研究で用いたCAナノ分散材を配向化することで、複合材料の力学物性を向上させることができると考えた。そこでES時のコレクターの回転速度を加速させることでCAナノ分散材を巻き取り、その配向化を目指した。具体的には回転速度を0 m/min 500 m/minまで変化させ、SEM画像から配向度を分析し評価した。その実験の結果、420 m/min以上の回転速度において、高配向性を有するCAナノ分散材を得られることがわかった。次に、非配向(ランダム)なCAナノ分散材と配向したCAナノ分散材をそれぞれポリブチレンサクシネート(PBS)に複合化して、分散材の配向性が複合材料の力学強度へ与える影響をみた。具体的には、ランダムおよび配向したCAナノ分散材/PBSのヤング率を静的引張試験により比較した。その結果、20 wt%のCAナノ分散材をPBSに複合した場合、PBSのみのヤング率と比べ、ランダムなCAナノ分散材/PBSのヤング率は2.0倍に上昇した。さらに、配向したCAナノ分散材/PBSのヤング率は2.4倍にも上昇し、ナノ分散材の配向化により複合材料の力学物性が向上することが明らかとなった。以上より、複合材料の力学物性向上には1次元ナノポリマ分散材の配向化が有効であることが示された。研究計画においては、1次元分散型のポリマ-ポリマ複合材料を作製することを念頭に、ポリマナノ分散材の配向化およびその複合化による母材ポリマの力学物性向上を目標とした。主たる研究成果としては、ナノ化のしやすさと力学物性の高さからセルロースアセテート(CA)を分散材として用いることを選定できた点であり、さらにはES時のコレクターの回転速度を上昇させることによりCAのナノ分散材配向化に成功した点である。また、CAナノ分散材を生分解材料の一種であるPBSに複合することにより、配向したCAナノ分散材を含むPBS複合材料が、配向していないCAナノ分散材を複合したPBS複合材料よりも高い力学物性を示すことも明らかとなった。以上より、当初の目標である1次元ナノポリマの配向による複合材料の力学物性の向上を達成することができている。なお、上記についてはAmerican Physical SocietyのMarch Meetingにて、その成果を報告し反響を得ることができた。本研究では、異種のポリマ-ポリマ複合材料を1次元分散型複合材料で実現し、その複合効果を最大限に引き出すことで、理論弾性率に極めて近い複合材料を作ることを最終目的としている。これまでに、エレクトロスピニング(ES)法により、高強度で知られるセルロースアセテートのナノファイバ化に成功した。さらに、これに化学処理を施すことで、より強度の高いセルロースのナノファイバ(C-NF)を作製し、これを分散材としてポリカプロラクトン(PCL)母材に複合することで、力学物性を向上させることができた。しかし理論で予測する十分な弾性率には到達しなかった。これは異種材料の複合において、両者の接着性が低いため、複合材料の弾性率が増加しにくかったためではないかと考えた。
遺伝子修飾した血管内皮前駆細胞(EPC)によるワクチン療法の開発

近年、治療抵抗性を保持するグリオーマ幹細胞や腫瘍血管内皮(前駆)細胞が、治療ターゲットとして注目を集めている。今回はこの血管内皮(前駆)細胞みしくはその関連分子を標的とした治療を行うべく、実験を行った。まずマウス血管内皮細胞のcell-line(F2)を用いて実験を行った。F2と組織内のEPCとの差異を確認したところ、比較的類似した性質を有していることが判明した。次に、F2ワクチンを行った群と行わなかった群あるいはF2ワクチンとグリオーマワクチンの併用群で、皮下腫瘍の増殖や腫瘍組織内の血管内皮の数などについて検討した。結果として、予防的投与における併用群が最も腫瘍増殖抑制効果を示した。次に、マウスグリオーマ幹細胞を使用することとした。血管内皮関連分子の一つであるCXCR4が、グリオーマ幹細胞(TS-G)で有意に発現していた。また、培養条件によりCXCR4のリガンドであるSDF-1の発現が増強し、血管内皮(前駆)細胞様に変化することが分かった。SDF-1/CXCR4阻害剤やsiRNAを用いて実験を行うと、濃度依存的に細胞増殖が抑制された。また、vivoにおいてもSDF-1の阻害は腫瘍増殖抑制効果をもたらした。以上より、血管内皮細胞関連分子であるSDF-1がグリオーマ幹細胞の増殖や分化に影響を与えることが示された。「目的」一部の癌において血液に循環する血管内皮前駆細胞(EPC)が腫瘍組織に移動しうるのみならず、腫瘍血管新生に深く関与していることが示唆されている。EPCを血管新生活性化目的で使用した研究は数多いが、血管新生抑制療法として用いた報告はほとんど無い。そこで、脳腫瘍EPCを標的としたEPCワクチン療法の動物実験モデルを作成し、本療法の実験的有用性の証明と臨床応用を目指した治療法の開発を行っている。「方法」C57BL/6マウス脇腹部に1×10^7個のGL261グリオーマ細胞を移植し、腫瘍皮下モデルを作成。コントロール群にはPBSあるいはアジュバントのみを投与し、ワクチン群には、マウス血管内皮細胞(EC)単独もしくはEC+腫瘍ワクチンを行った。また、腫瘍組織内のEPCを多く含むグリオーマ組織内EC(GLEC)ワクチンについても実験を行った。「結果」ECワクチンは、コントロールに比し有意にEC特異的なIFNγ産生Tリンパ球を誘導した。ECもしくはGLECと腫瘍ワクチンとの併用群は、腫瘍ワクチン単独あるいはPBS群と比し、有意に組織内血管内皮数の減少および腫瘍増殖抑制を認めた。現在、GLECより、EPCに相当するCD34陽性細胞をsortし、そのmRNAやタンパクを通常のECと比較したり、ワクチン効果について詳細な評価を行っている。神経膠腫(グリオーマ)は、最も発生頻度の高い原発性脳腫瘍でありながら、その主たる組織型である神経膠芽腫において生存期間中央値はわずか14.6ヶ月と予後が悪い。近年、治療抵抗性を保持するグリオーマ幹細胞が、再発神経膠芽腫の治療ターゲットとして注目を集めている。グリオーマ幹細胞から発生した悪性神経膠腫組織は、ヒト悪性神経膠腫と同様に非常に血管新生が豊富であるが、この血管内皮細胞関連分子および血管内皮細胞が神経膠芽腫の増殖に強く関与していることが指摘されている。今回はこの血管内皮(前駆)細胞を標的とした治療を行うべく、実験を行った。初期の実験として、マウス腫瘍組織から血管内皮前駆細胞を取り出し培養することを試みたが、培養には成功しなかったため、まずマウス血管内皮細胞のcell-line(F2)を用いて実験を行った。次に、F2ワクチンを行った群と行わなかった群で、皮下腫瘍の増殖や腫瘍組織内の血管内皮の数などについて検討した。この実験結果については、既に別項の論文に掲載済である。

慶応義塾大学からグリオーマ幹細胞のTS-G細胞を提供いただき、当研究室でのvitro実験に使用できるか、培養・継代等の初期実験を行った。なお、TS-G細胞は遺伝子組み換え操作を行った細胞であるため、vivo実験に関しては現在倫理委員会に申請中である。TS-G細胞は、グリオーマ幹細胞でありながら、ある条件の培養により、EPC類似の分子発現パターンを呈することがわかった。今後は、この細胞を使用し実験を継続する。近年、治療抵抗性を保持するグリオーマ幹細胞が、再発神経膠芽腫の治療ターゲットとして注目を集めている。今回はこの血管内皮(前駆)細胞を標的とした治療を行うべく、実験を行った。初期の実験として、マウス腫瘍組織から血管内皮前駆細胞を取り出し培養することを試みたが、培養には成功しなかったため、まずマウス血管内皮細胞のcell-line(F2)を用いて実験を行った。F2と組織内のEPCとの差異を確認したところ、比較的類似した性質を有していることが判明した。次に、F2ワクチンを行った群と行わなかった群で、皮下腫瘍の増殖や腫瘍組織内の血管内皮の数などについて検討した。次に、マウスグリオーマ幹細胞を使用することとした。グリオーマ幹細胞(TS-G細胞)とグリオーマ細胞(GL261細胞)には血管新生関連の分子に発現の差異があるという仮説を実証すべく、TS-G細胞とGL261細胞について、RT-PCRを用いた遺伝子発現解析を行った。結果として、GL261ではほとんど発現の見られなかった血管内皮関連分子の一つであるCXCR4が、TS-Gでは発現していた。また、TS-Gにおいて、血管内皮(前駆)細胞用の培地で培養することにより、CXCR4のリガンドであるSDF-1の発現が増強し、血管内皮(前駆)細胞様に変化することが分かった。グリオーマ幹細胞は、SDF-1の阻害によって増殖抑制されるという仮説を検証すべく、SDF-1/CXCR4阻害剤であるAMD3100やSiRNAを用いて実験を行った。TS-G細胞では濃度依存的に細胞増殖が抑制された。また、vivoにおいてもSDF-1の阻害は腫瘍増殖抑制効果をもたらした。以上より、血管内皮細胞関連分子であるSDF-1がグリオーマ幹細胞の増殖や分化に影響を与えることが示された。本研究期間終了後も本研究を継続・発展していきたい。EPCの培養が行えなかったことで、当初大幅な遅延を生じたが、大体の細胞を使用することで、おおむね良好な実験経過となっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。以下のような仮説に基づき実験をすすめる予定である。グリオーマ幹細胞(TS-G細胞)とグリオーマ細胞(GL261細胞)には血管新生関連の分子に発現の差異があるという仮説の検証。TS-G細胞については、通常の培養条件と血管内皮用の培養条件で実験を行う。TS-G細胞は、SDF-1の阻害によって増殖抑制されるという仮説の検証。SDF-1/CXCR4阻害剤であるAMD3100などで処理することで細胞増殖の抑制を検討する。TS-G細胞をワクチンとして使用した場合、腫瘍増殖のみならず血管新生が抑制されるという仮説の検証。
国内ハイテク中小企業群におけるイノベーション創出とその成功要因に関する研究

わが国の産業をサポートするハイテク中小企業群について、イノベーション創出の実態を把握するとともに、これに寄与する諸要因を統計モデルを通じて定量的に分析する。イノベーティブな製品・サービスの把握によるダイレクトな「イノベーションの測定結果」と、「社内外の諸活動」、「保有するネットワーク」、蓄積してきた「知財」等に関する諸データを結合し、イノベーション創出へのenablerの明確化を試みる。また、先進的な企業へのフォローアップ・インタビューを通じて、イノベーション創出に向けた現場での具体的な創意工夫や有効な行動パターン等をあわせて明らかにする。
低酸素環境下における終末呼気陽圧呼吸が運動中の酸素飽和度に及ぼす影響について

現在、生涯スポーツを標語にしたスポーツ振興策が進む中、登山ブームが中高年層におこっている。登山が他のスポーツと大きく異なるのは低い酸素分圧の環境下で運動するため、体内の酸素分圧低下、体液貯留がおこり、急性高山病の症状が時としてみられることである。従来から低酸素環境下において呼気終末に陽圧を負荷する終末呼気陽圧呼吸を行なうと体内の酸素不足が改善されると報告されている。しかし従来の研究は安静時を対象としており,終末呼気陽圧呼吸が実際の低酸素環境下での運動時(高所登山など)に効果があるのか否か検討されていない.そこで本研究は健常な男性2名,女性3名の計5名を対象に長野県木曽駒ケ岳においてフィールド実験を行なった.実験は標高2600m前後の木曽駒ケ岳千畳敷周辺(緯度35°46′,経度137°48′137°49′)で行なわれた.実験日の現地状況は前日まで積雪がかなりあり,ラッセルが膝上まであった.測定は携帯型生体情報記憶装置を用いて動脈血酸素飽和度(光透過型),呼吸(サーミスタ,ゴム管抵抗),心電図,筋電図(口輪筋)を同時測定した.呼吸法は通常呼吸,終末呼気陽圧呼吸の両方を交互におおよそ10分交代で行なうよう被検者に指示した.なお呼吸法の切り替え時は5秒間イベント電圧を入力した.結果と考察終末呼気陽圧呼吸を正確に行なえたか確認するため,口輪筋の積分筋電図,呼吸時間等を通常呼吸と比較すると終末呼気陽圧呼吸は正しく行なわれていた.終末呼気陽圧呼吸の動脈血酸素飽和度は通常呼吸より高値を示す傾向にあった.昨年度の研究結果と本研究結果から終末呼気陽圧呼吸の酸素飽和度上昇効果は雪山登山が自転車運動,トレッドミル上の歩行より高かった.このことから低酸素環境下の運動において終末呼気陽圧呼吸の効果を引き出すためには雪山登山のような非常にゆっくりとしたテンポの運動が必要であると推察された.目的現在、生涯スポーツを標語にしたスポーツ振興策が進む中、登山ブームが中高年層におこっている。登山が他のスポーツと大きく異なる点は低い酸素分圧の環境下で運動するため、体内の酸素分圧、体液貯留がみられ、急性高山病の症状が時としてみられる。従来から低酸素環境下において呼気終末に陽圧を負荷する呼吸法(終末呼気陽圧呼吸;以下口すぼめ呼吸とする)を行なうと体内の酸素不足が改善されると報告されている。しかし、先行研究は換気量をコントロールせずに行なったために換気量の増加により動脈血酸素飽和度が上昇した可能性を否定できない。本研究では運動中の吸気量をコントロールしながら実験を遂行した。方法被検者は健常な男性6名であった。被検者は10分間の安静の後、トレッドミル上を2分間歩行し、引き続き12%酸素濃度混合ガスを吸入しながら5分間歩行した(試行1)。試行1終了後20分間の休息を挟んで同様な手順により試行2を行なった。コントロール試行と口すぼめ呼吸試行はランダムな順序により試行1または2に行なった。口すぼめ呼吸は口輪筋より筋電図を導出し、パソコン上に波形を表示させ被検者に確認させがら口すぼめを行なってもらった。吸気量は1呼吸ごとに分析し、パソコンのモニター上に吸気量の数値を出力し被検者にフィードバックし、吸気量がコントロール実験と口すぼめ呼吸の間に大きな差がみられないよう意識的に調節しながら呼吸をしてもらった。測定項目:吸気量、呼気量、呼吸数、1回吸気量、1回呼気量、吸気時間、呼気時間、動脈血酸素飽和度、筋電図結果と考察口すぼめ呼吸が正しく行なわれたかどうかを口輪筋より導出した筋電図を積分し、コントロール実験と比較すると口すぼめ呼吸のほうが有意に高値を示した。また口すぼめ呼吸を行なったことにより吸気時間、呼気時間、呼吸時間は有意に長くなった。呼吸数は逆に有意に少なくなった。これらの結果から口すぼめ呼吸が正しく行なわれていたことが示唆された。口すぼめ呼吸の吸気量はコントロール実験と比較して低値を示し、呼気量には統計的有意差はみられなかった。低酸素吸入による動脈血酸素飽和度の低下の度合いには有意な差は認められなかった。この原因にはコントロール実験と比較して呼吸数の低下に伴う吸気量の減少が関与しているかもしれない。しかし従来の研究は安静時を対象としており,終末呼気陽圧呼吸が実際の低酸素環境下での運動時(高所登山など)に効果があるのか否か検討されていない.そこで本研究は健常な男性2名,女性3名の計5名を対象に長野県木曽駒ケ岳においてフィールド実験を行なった.実験は標高2600m前後の木曽駒ケ岳千畳敷周辺(緯度35°46′,経度137°48′137°49′)で行なわれた.実験日の現地状況は前日まで積雪がかなりあり,ラッセルが膝上まであった.

測定は携帯型生体情報記憶装置を用いて動脈血酸素飽和度(光透過型),呼吸(サーミスタ,ゴム管抵抗),心電図,筋電図(口輪筋)を同時測定した.呼吸法は通常呼吸,終末呼気陽圧呼吸の両方を交互におおよそ10分交代で行なうよう被検者に指示した.なお呼吸法の切り替え時は5秒間イベント電圧を入力した.結果と考察終末呼気陽圧呼吸を正確に行なえたか確認するため,口輪筋の積分筋電図,呼吸時間等を通常呼吸と比較すると終末呼気陽圧呼吸は正しく行なわれていた.終末呼気陽圧呼吸の動脈血酸素飽和度は通常呼吸より高値を示す傾向にあった.昨年度の研究結果と本研究結果から終末呼気陽圧呼吸の酸素飽和度上昇効果は雪山登山が自転車運動,トレッドミル上の歩行より高かった.このことから低酸素環境下の運動において終末呼気陽圧呼吸の効果を引き出すためには雪山登山のような非常にゆっくりとしたテンポの運動が必要であると推察された.
在サハリン朝鮮民族の異文化接触と文化変容に関する基礎的研究

日本時代から現在に至るサハリン朝鮮民族の生活文化の変遷について、サハリン州や帰還者の住む韓国安山市において、約30名のサハリン朝鮮人の方々から基礎的情報を収集し、記録にとどめてきた。その結果、朝鮮文化のなかでも、オンドルや頭上運搬のような日本時代ないしソ連時代初期に失われた文化要素が少なくない一方で、日本→ソ連→ロシア時代を通じて、(1)日本時代を経験した多くの朝鮮人がウズベキスタンの朝鮮人から餅米を取り寄せ、臼と杵を使って餅を掲き続けてきたこと、(2)ロシア人の墓とは対照的に朝鮮人の墓は盛り土の前に墓石を立てる朝鮮半島方式を守ってきたこと、(3)還暦の行事を朝鮮方式で行い続けてきたなど、継続して守ってきた文化があったことを確認し、食文化や精神文化に関する文化要素は残り、住生活、衣生活などにおいてはその継承が難しかったことを明らかにした。一方、サハリン朝鮮民族は、多様な民族的関係史のなかで、韓国スタイル、北朝鮮スタイル、日本スタイル、ロシア・スタイルをそれぞれ重層的に取り入れた多重化したライフスタイルを構築してきた。また、ペレストロイカ以降の自由主義経済の展開を通じ、韓国人、北朝鮮人、沿海州の朝鮮人、中国人、日本人との交流関係が定着し、そのライフスタイルはより多角化の傾向にあることがわかってきた。日本時代を経験した朝鮮人、ソ連時代に生まれ育ち多くを社会主義経済下で過ごした朝鮮人、ペレストロイカ前後に生まれ育ち多くを自由主義経済下で暮らした朝鮮人など、世代間でそのライフスタイルの指向に違いが見られる事実も浮かび上がっている。韓国安山市等に帰還した元サハリン在住者の間では、周囲にロシア文化を流入させ、韓国文化を拒否する人々が相次ぐなどの課題も生じている。これら新たに生じた課題に踏み込むことにより、サハリン朝鮮民族の文化に対する理解がより深まることとなる。1海外調査(1)平成16年9月2日から9月9日にかけ、研究分担者の朝倉敏夫、村上孝一、池田貴夫、研究協力者の韓恵仁が、ロシア・サハリン州のユジノサハリンスク周辺地域において、在サハリン朝鮮人の生活文化の変遷について調査を行う。(2)平成17年2月15日から2月19日にかけ、研究分担者の村上孝一、池田貴夫、會田理人、研究協力者の韓恵仁が、韓国ソウル市周辺において、サハリンから帰還した朝鮮人より、サハリンでの生活文化の変遷について調査を行う。(3)平成17年2月28日から3月15日にかけ、研究協力者の李愛俐娥が、ユジノサハリンスク、ウラジオストクにおいて、在極東朝鮮人の生活文化の変遷について調査を行う。2国内調査在サハリン朝鮮人の生活文化の変遷に関することについて、北海道立図書館などでの文献資料調査などを行う。3研究会の開催平成16年5月29日(会場:国立民族学博物館)、平成16年6月17日(会場:北海道開拓記念館)、平成16年12月4日(会場:国立民族学博物館)、平成17年3月24日(会場:北海道開拓記念館)の計4回、本研究課題を推進するめの研究会を実施した。4調査成果の公表『北海道開拓記念館調査報告』第44号において、平成16年度に行った調査の内容を公表した。1海外調査(1)平成17年7月27日7月31日にかけ、村上孝一・吉本忍がユジノサハリンスクのサハリン州郷土博物館での資料調査を実施し、サハリンに残存する朝鮮人関係資料の一部を明らかにした。

(2)平成17年10月12日10月19日にかけ、池田貴夫がウグレゴルスク(恵須取)周辺地域およびマカロフ(知取)において調査を実施し、地方部における生活文化の変遷の一端を明らかにした。(3)平成17年11月10日11月19日にかけ、朝倉敏夫がユジノサハリンスクにおいて主に食文化の調査を実施し、現代サハリンにおける韓国・朝鮮料理の状況の一端を明らかにした。(4)平成17年2月1日2月10日にかけ、李愛俐娥(研究協力者)がユジノサハリンスクでの現地調査を実施し、サハリンにおける韓国系教会の設立について、その概要を明らかにした。(5)平成17年2月3日2月8日にかけ、氏家等・村上孝一・池田貴夫が韓国済州島およびソウルで韓国文化の調査を実施し、サハリンにおける朝鮮人文化との違いの一端を明らかにした。2国内調査山田伸一が北海道立文書館において、1910年から1925年までの『樺太日日新聞』、1910年代の『小樽新聞』、『函館日日新聞』の関連記事をデータベース化した。3研究会の開催平成18年3月8日に、実施メンバーによる研究会を実施した(会場:北海道開拓記念館)。1海外調査平成18年8月から9月にかけ、研究分担者の朝倉敏夫ならびに研究協力者の李愛俐娥が、ロシア・サハリン州ユジノサハリンスク周辺地域、および大韓民国ソウル特別市周辺地域において、在サハリン朝鮮民族および韓国への帰還者の生活文化の変遷について調査を行った。2国内調査在サハリン朝鮮民族の生活文化の変遷にかかわることについて、北海道立図書館、函館市中央図書館、国立国会図書館などで、文献資料調査を行った。3国際シンポジウムの開催平成18年9月30日に、北海道開拓記念館において、日ロ韓国際シンポジウム「サハリン朝鮮民族の生活文化-日本、ソ連そしてロシアへ-」を開催し、3力年にわたり行ってきた本研究成果と新たな課題を総括した。発表者(総括、司会、パネラー)は、氏家等(研究代表者)、朝倉敏夫、村上孝一、池田貴夫(以上、研究分担者)、エレーナ・ボローニナ(サハリン州郷土博物館)、文花春(サハリン在住)、韓恵仁(大韓民国日帝強占下強制動員被害眞相糾明委員会)。4研究会の開催平成18年9月29日(会場:北海道開拓記念館)、平成19年1月31日(会場:国立民族学博物館)の計2回、本研究を総括、および新たな課題への取り組みについて、研究会を実施した。5研究成果の公表『北海道開拓記念館調査報告』第46号、『民団新聞』において、研究成果を公表した。また、中部人類学談話会179回例会(会場:椙山女学園大学)において、研究成果を発表した。その他、研究代表者および研究分担者の個々の講演、講座等で、広く一般に対し、研究成果を公表してきた。
ロドコッカス属細菌における二次代謝産物生合成遺伝子群の誘導条件の探索とその応用

土壌由来放線菌・RhodococcusjostiiRHA1株に存在する二次代謝産物生合成遺伝子群の誘導条件の探索を行った。9種類のポリケタイド合成酵素および非リボソーム性ペプチド合成酵素の誘導条件の探索を行った結果、液体培地または固体培地で特定の条件に応答して二次代謝産物生合成遺伝子群の誘導が認められた。今後、特定の条件下で生産される二次代謝産物の化学構造を特定し、新規化合物の特定を試みる。ロドコッカス属細菌は、環境保全やバイオテクノロジーにおいて高い重要性を持つ、高G+Cの好気性のグラム陽性細菌である。Rhodococcus jostii RHA1株の全ゲノム解析の結果、RHA1株はポリケチド合成酵素(PKS)や非リボソーム型ペプチド合成酵素(NRPS)を含む多くの二次代謝産物生合成遺伝子群を有していることが明らかとなった。本研究では、RHA1株に存在する全ての二次代謝産物生合成遺伝子群の誘導条件を明らかにすることを目的とし、平成22年度は染色体上に存在するPKS-NRPS融合型遺伝子(ro02209)、III型PKSと相同性を有する遺伝子(ro05206)、多くの難分解性芳香族化合物分解酵素遺伝子群が存在するプラスミドpRHL1に位置している2つのNRPS遺伝子(ro08547、ro08649)について誘導条件の探索を行った。まず始めに、それぞれの二次代謝生合成遺伝子内部に赤色蛍光タンパク質(RFP)を挿入した遺伝子組換え体を構築した。得られた遺伝子組換え体を栄養条件、塩濃度、炭素源、窒素源、リン酸源の異なる液体・固体培地で1週間培養し、細胞抽出液を調整し野生株と蛍光強度を比較した。その結果、貧栄養条件、低浸透圧下の固体培地でro05206およびro08547にRFPを挿入した遺伝子組換え体で蛍光値の有意な上昇が認められた。さらに、リン酸飢餓状態の固体培地では炭素源に依存して全ての二次代謝産物生合成遺伝子群の遺伝子組換え体から蛍光値の有意な上昇が認められた。以上の結果から、これら4つの二次代謝生合成遺伝子群はRHA1株において固体培地で特定条件化でのみ転写誘導されることが明らかとなった。さらに、誘導される炭素源が異なっていることから、二次代謝産物生合成遺伝子群は特定の環境シグナルに応答して別々の転写活性化を受けていることが示唆された。本研究では、RHA1株に存在する全ての二次代謝産物生合成遺伝子群の誘導条件を明らかにすることを目的とし、平成23年度は染色体上に存在するII型PKSと相同性を有する遺伝子(ro00739,ro01201,ro01257)、PKS-NRPS融合型遺伝子(ro02209)について誘導条件の探索を行った。その結果、富栄養条件の液体培地において、全てのII型PKSにRFPを挿入した遺伝子組換え体において蛍光値の有意な増加が認められた。一方、PKS-NRPS融合遺伝子であるro02209は栄養条件に関わらず固体培地でのみ、蛍光値の有意な増加が認められた。II型PKSであるro01257は、安息香酸を唯一の炭素源とした場合、液体培地でのみ蛍光値の有意な増加が認められた。昨年度の結果と比較すると、II型PKSは液体培地で、プラスミドに存在するNRPSは固体培地でのみ特異的な条件下で転写誘導されることが明らかとなった。今後生産される二次代謝産物の構造を決定することで、二次代謝産物の生理学的な役割が明らかになっていくことが期待される。ロドコッカス属細菌は、環境保全やバイオテクノロジーにおいて高い重要性を持つ、グラム陽性細菌である。本研究では、RHA1株に存在する二次代謝産物生合成遺伝子群の誘導条件を明らかにすることを目的とし、染色体上に存在するI型PKSと相同性を有する遺伝子(ro04065, ro04231)について誘導条件の探索を行った。

始めにそれぞれの遺伝子内部に赤色蛍光タンパク質(RFP)を挿入した遺伝子組換え体を構築した。得られた遺伝子組換え体を様々な条件下で液体・固体培地で1週間培養し、細胞抽出液を調整し野生株と蛍光強度を比較した。その結果、固体培地の富栄養源条件下においては、ro04065が中浸透圧および高浸透圧で転写誘導され、ro04231においては高浸透圧条件下で転写誘導が認められた。一方、貧栄養条件下においては、ro04065は中浸透圧条件下で、ro04231においては、全ての条件下において固体培地でのみ転写誘導が認められた。炭素源を変化させた場合においては、ビフェニルを用いた場合ro04065およびro04231は窒素飢餓に応答して固体培地でのみ、フタル酸、テレフタル酸においては窒素飢餓に応答して液体培地でのみ転写誘導が見られることが明らかとなった。これまでの結果をまとめると、RHA1株に存在する二次代謝産物生合成遺伝子群のうち代表的なPKSおよびNRPSの転写誘導条件が明らかとなった。今後、これら条件によって生産される二次代謝産物の生理学的な役割を明らかにするとともに、他の放線菌群を同条件で培養することで、新規な二次代謝産物の醗酵生産系の確立をめざす。Rhodococcus jostii RHA1株に存在する二次代謝産物生合成遺伝子群のうち、半数以上のRFP遺伝子組換え体を作製し、その誘導条件を特定している。このまま順調に進めば、RHA1株に存在する全ての二次代謝産物生合成遺伝子群の誘導条件が特定できることが期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの解析では、誘導条件は特定できているが化合物の特定は出来ていないのが現状である。現在急ピッチで化合物同定のためのHPLC,LS-MS,NMR解析の準備を進めている。今後は、各二次代謝産物生合成遺伝子の誘導条件として特定された条件を用いて、RHA1株由来の二次代謝産物の同定を進めていきたい。
巨大分子の自己組織化による構造体の構築とその物性測定-レゴブロック分子の作製-

本年度は、両親媒性のポルフィリンナノワイヤーの合成と自己組織化について集中的に研究した。これまで、基板を疎水性ポルフィリンワイヤの溶液に浸すことによりHigh Orientated Pyrolytic Graphite(HOPG)基板上で広範囲にわたり高配向集合体を形成することに成功している。また、基板を浸漬する条件(温度、時間)を変えることにより2種類の集合形態を作製することに成功している。しかし、これらの集合体は分子が疎水性であったため、疎水性であるHOPG基板上でのみ作製可能であった。しかし、HOPG基板は、導電性基板であるため電気伝導度測定など集合体の物性測定には不向きであった。電気伝導度測定などの物性測定には、ガラスやマイカなどの透明で絶縁性基板が好ましい。そこで次に、ポルフィリンの側鎖に親水性基を導入し、ガラスやマイカなどの親水性基板と相互作用がより強いワイヤの合成を行った。化合物の合成はかなりの困難を伴ったが、最終的には約80量体程度と十分な長さのものを得ることができた。この化合物は、親水性基板上で自己組織化構造体を形成することがわかった。これまでのナノワイヤーは疎水性基板上でしか構造体を形成できなかったため、電気的測定に不可欠な絶縁性基板上への転写などを試みてきたが、今回ガラス基板上に直接構造体を形成できたことで、ナノワイヤーの電気的特性の詳細測定への道が大きく開けた。分子の自己組織化で規則性の高い構造体をできるだけ大面積で作成する手法の開発と、そのようにしてできたものの電気や光物性を研究することでボトムアップアプローチの欠点を克服することを目指し研究を行った。メソ位にジアセチレンを導入したポルフィリンを酸化カップリングさせることで約100量体程度のポルフィリンワイヤを合成し、基板表面への自己組織化を行った。広範囲にわたり規則正しい構造体を作製する方法として、基板をポルフィリンワイヤ溶液に浸すという方法を用いた。ポルフィリンワイヤのTHF/H_2O混合溶液にHOPG基板を浸すことにより、規則正しい集合体を基板表面ほぼ全体に作製することに成功した。また、浸漬条件(温度、時間)を変えることにより形態の異なる2種類の集合体を作製することに成功した。集合体の厚さは約2nmであり、ポルフィリンワイヤが数層かさなっていると考えられる。集合体は直線状の構造をしており、絶縁性基板へ転写することにより電気伝導度測定などが容易であると考えられる。HOPG上の集合体の電気伝導特性、光特性の測定には絶縁性かつ透明な基板上への転写が必要である。ガラス基板、マイカ基板にHOPGサンプルを押し付け転写を試みたが密着性が悪いことなどにより転写は成功しなかった。そこで、エポキシ樹脂を用いて転写を行った。まず、ガラス基板上に硬化前のエポキシ樹脂を薄く延ばしその上にHOPGサンプルを乗せ押し付けた。エポキシ樹脂硬化前なのでHOPG基板と密着が可能である。エポキシ樹脂の硬化後、HOPG基板を取り除きHOPG上の集合体を転写した。AFMによりエポキシ表面を観察した結果、一部で直線状のワイヤが観察された。このように、合成的手法により1次元の巨大分子であるポルフィリンワイヤの作製し、この分子を用い基板上に自己組織化集合体を作製することに成功した。合成的手法と自己組織化を融合しサブマイクロメーターオーダーの規則正しい集合体を作製するという手法の開発に成功したといえる。さらに、この集合体を他の絶縁性基板への転写を試みた。これによりHOPG基板上の様々な集合体の電気伝導度特性、光特性の測定が可能になると考えられる。
次世代宇宙推進機のための大電流ホローカソードの研究

ホローカソード(H/C)内外のプラズマ流れをイオンを粒子、電子を流体で扱うHybrid-PIC(Particle In Cell)モデルにより定式化し、コードを開発した。先行研究と同条件で解析した結果、H/C内部の密度分布は定量的にもよい一致を示し、本モデルの妥当性を示すことができた。独自の実験データ入手のためH/Cを製作し、単体作動試験も実施した。10-50Aの範囲で電流を変化させた結果、流量30 sccm以上で放電モードの遷移が観測された。得られた放電条件でプラズマ解析を実施し、得られた熱流束を用いた熱解析も実施したところ、主にイオン衝突により自己加熱が維持されることが明らかになった。ホローカソード内外のプラズマ諸量を見積もるための2次元軸対称数値解析コードを開発した。解析モデルとしては、希薄効果を自然な形で取り入れつつも計算コストを抑えるために、中性粒子・イオンは粒子、電子は流体として扱うHybrid-PICモデルを採用した。各種衝突(弾性衝突、電荷交換衝突)はDSMC(Direct Simulation Monte Carlo)モデルで実装した。計算効率の向上のために、計算コードはMPIにより並列化されており、各プロセスが担う領域を動的に変動させることで負荷の均一化を図った。ガス流量10sccm、放電電流30Aの条件下で解析を行い、結果をJPL(ジェット推進研究所)が計測したカソード内部のプラズマ諸量と比較した結果、解析結果が定性的、定量的に妥当な範囲にあることが確認された。なお、流体モデルとの接続も検討していたが、Hybrid-PICにより現実的な時間内に妥当な結果が得られたこと、また、流体モデルでは電荷交換衝突を正確に考慮するのは困難であると予見されたことから、流体コードの開発は実施しなかった。計算コードの開発と並行して実験用ホローカソードの設計・製作も実施した。設計には商用熱解析ソフトを利用し、インサートの加熱に必要な電力が可能な限り抑えられるような設計とした。設計したカソードを製作し、所定の温度までインサートを加熱できるかどうか調べるためにヒーター加熱試験を実施した。その結果、使用予定のインサート材であるLaB6が放電可能であると予想される1500°Cまで加熱しても、熱的・物理的な問題がないことが確認された。さらに、放電電流が100Aのときのインサート温度と予想される1700°Cまで加熱したが、目立った問題がないことが確認された。初年度開発した解析コードの検証のために、初年度製作した供試体による着火試験、及び電流電圧特性の取得試験を実施した。真空槽や電源などの試験装置は機構所有のものを利用した。本供試体は、本研究で独自に提案した放射加熱によるインサート加熱方式を採用しており、無事着火したことから本方式による作動が可能であることを実証することができた。放電電流10-50A、キセノン流量10-40sccmの範囲で放電試験を実施した結果、電流が低く、流量も少ない条件下ではプルームモード(放電電圧が高く、電流振動も激しいモード)、高流量、大電流の条件下ではスポットモード(放電電圧が低く、放電も安定するモード)となることを確認した。さらに、カソード出口のオリフィス径が電流電圧特性に与える影響について調査した結果、オリフィス径が小さくなるほどスポットモードでの作動範囲が広がることが示された。得られた試験結果を受け、同じ条件における数値解析を実施した。流量、放電電圧、放電電流は試験条件に合わせ、インサート温度を調整することで収束解が得られるかを調査した。解析条件としてプルームモードとスポットモードの両条件を選択した。その結果、プルームモードと比較してスポットモードでは電子の輸送モデルに含まれるモデルパラメータ(イオン音波不安定性に起因する異常抵抗の係数)を小さく設定しなければ解が得られないことがわかった。これは、スポットモードではイオン音波不安定性がより抑制された流れ場であることを示唆しており、同モードがより安定した放電モードであることと合致する内容である。当初予定していた数十Aでの放電試験、及び試験条件での数値解析が実施できたため、概ね順調に進展していると判断した。なお、現コードでは1ケース当たり数日という現実的な時間で計算が終わるため、計算負荷軽減のために導入を検討していた流体モデルとのカップリングは実施しないこととした。カソード放電実験での電極配置を考慮したプラズマ解析を実施し、計算結果とプルームのプローブ測定結果の電子密度等の分布がほぼ一致することを確認した。一方で、イオン音波不安定性に起因する異常抵抗モデルが解に少なからずの影響を与えることが判明したため、妥当な解が得られるモデルパラメータ、及びモデリングの調査を行った。その結果、JPLのグループが提唱するモデルを用い、さらに電子の運動エネルギーを考慮したエネルギー保存式を用いることで、過去の先行研究で得られた結果に近い流れ場となることがわかった。本計算では実験的に得られた電流、電圧を入力すると、それが成立する流れ場が出力される仕様となっており、本研究で開発したコードを用いることで実験的に成立が確認された放電場のプラズマ諸量を推測できることが可能となった。ただし、高エネルギーイオンの生成にはさらなるモデルの改良が必要と考えられ、それについては今後の課題としたい。得られた放電場からカソード本体への熱入力を算出し、それを境界条件とした熱解析も実施した。異常抵抗モデルパラメータに依存するものの、プラズマ解析で予測した電子源温度分布と熱解析結果は概ね一致することが確認され、本計算コードの妥当性を裏付ける結果が得られた。

実験では不安定な放電モードとされるプルームモードと、安定的なスポットモード間のモード遷移に着目し、オリフィス径が小さくなるにつれスポットモード領域が拡大することが確認された。アノード位置もモード遷移流量に影響を与えることが判明し、本研究で用いたリングアノードの場合、遷移流量が最小となるアノード最適位置が存在することが明らかとなった。これらの成果から、カソードの寿命評価等を単体試験で実施する際にはアノード位置等にも配慮する必要があり、それがスラスタとのカップリングを模擬する上で重要なパラメータとなり得ることが示された。ホローカソード(H/C)内外のプラズマ流れをイオンを粒子、電子を流体で扱うHybrid-PIC(Particle In Cell)モデルにより定式化し、コードを開発した。先行研究と同条件で解析した結果、H/C内部の密度分布は定量的にもよい一致を示し、本モデルの妥当性を示すことができた。独自の実験データ入手のためH/Cを製作し、単体作動試験も実施した。10-50Aの範囲で電流を変化させた結果、流量30 sccm以上で放電モードの遷移が観測された。得られた放電条件でプラズマ解析を実施し、得られた熱流束を用いた熱解析も実施したところ、主にイオン衝突により自己加熱が維持されることが明らかになった。2次元軸対称Hybrid-PICコードの開発は、過去に開発した3次元Hybrid-PICによるノウハウを生かすことである程度順調に行うことができた。高い計算負荷が懸念されたが、壁面における粒子の融合、希薄域での粒子分割、動的領域分割による並列化などの負荷低減措置を施した結果、現実的な時間内に結果を得ることができた(Intel Xeon 2.3GHz 12コアで2日程度)。実験装置の熱設計には所属部署所有の熱解析ソフトを活用したで円滑に作業を進めることができた。想定していたよりもカソード製作費が大幅に高くなったが、予算を前倒しで使用したことで年度内に製作することができた。プルーム中の流れ場(電子密度、電子温度、電位など)をプローブにより計測し、計算結果と比較することで解析モデルを検証する。さらに、解析で得られた熱流束を反映させた熱解析も実施し、温度計測結果との比較を通して解析結果の妥当性を検証する。解析モデルにはイオンによるスパッタリングの影響を調べる機能を追加し、放電条件と壁面損耗率の関係を調査する。FY27の結果から、オリフィス形状依存性が電流電圧特性に与える影響が大きいことがわかったため、より広い領域でスポットモードを実現するためのオリフィス形状を引き続き検討する。宇宙推進工学数値解析においては、Hybrid-PICモデルに含まれる定数が結果にあたえる感度を解析し、現状のモデルに関する知見を深める。また、得られた結果から見積もられる壁面熱流束を熱解析に反映させ、Hybrid-PICと熱解析の弱連成解析を実施する。プルーム中のイオンエネルギー分布関数を評価し、先行研究で指摘されている高エネルギーイオンの出現が再現できるか調査する。
グルタミン酸受容体と新規生体機能分子複合体のX線結晶構造解析

イオンチャンネル型グルタミン酸受容体は、シナプス後細胞の膜上に存在し、グルタミン酸を受容すると自身で形成するイオンチャンネルを開口し陽イオンを透過することで、速い興奮性のシグナル伝達を担う重要なタンパク質である。今年度は、ダイシハーベイン、ネオダイシハーベインという二種類の天然物とイオンチャンネル型グルタミン酸受容体GluR5のリガンド結合ドメインとの複合体の結晶構造解析を行った。それに先立ち、本来のリガンドであるグルタミン酸との複合体の結晶構造解析も行った。ダイシハーベン、ネオダイシハーベイン複合体の構造は、それぞれ1.6,1.8Å分解能で解析され、8位の置換基の違いまではっきりと区別できた。結合様式は、ほぼ同じであり、結合に関与するアミノ酸の位置なども一致していた。ただ、周囲のアミノ酸の側鎖の位置がわずかに変わっているところもあり、この天然物二種類の親和性の違いにも関係していることが示唆される。これら二種類の天然物は、リガンド結合ドメインを形成するタンパク質部分と直接の水素結合・疎水性相互作用をし、高い親和性を実現している。また、グルタミン酸結合型は2.0Å分解能で解析されたが、ダイシハーベイン類複合体と比較すると、S1とS2という二つのドメインの間隔が狭いことが明らかになった。この違いが、シグナル伝達の強弱と関係していることも考察できた。グルタミン酸は多くの水分子に囲まれ、間接的な水素結合でリガンド結合ドメインに結合していることが明らかになった。今年度は、イオンチャンネル型グルタミン酸受容体iGluRのうち、GluR5のリガンド結合ドメインの大量精製法の確立を行ってきた。リガンド結合ドメインはS1とS2と呼ばれる二つのドメインから構成されるので、それらを短いリンカー(Gly-Thr)でつないだものを遺伝子工学的に設計した。そのプラスミドを用いてOrigami大腸菌を形質転換し、目的蛋白質が大量に発現することは確認できたが、その多くがインクルージョンボディー(封入体)になってしまうという問題が生じた。そのため、続いて、蛋白質の可溶化条件を検討することになった。まず、培養条件の検討を行った。誘導する時の温度は12度25度で変えていったが、発現量には差異が見られるものの、目的蛋白質はあまり可溶化しなかった。次に、誘導時のIPTGの量の検討を行った。10μM250μMまで濃度を変えていったが、IPTGの濃度を下げ発現を減らしたからといって、可溶画分に目的蛋白質はあまり得られなかった。また、様々な培地も試してみた。M9培地に変えてみたが、Origami大腸菌は増殖しなくなってしまう。またBL21(DE3)の大腸菌では増殖量、発現量は多いが、結局インクルージョンボディーが多くなってしまう。さらに誘導時間の検討を行った。1時間15時間程度の誘導時間を試すことで、6時間もあれば十分量の発現が得られることがわかり、25°Cで6時間の誘導で可溶画分に目的蛋白質が多く得られた。だが、量的には不十分である。それとは別にベクターの変換を試みた。分子シャペロンであるGroEL, ESとの共発現系を構築した。その結果、可溶画分に発現する目的蛋白質の量が少し増え、Ni-NTAカラムにおいて、その多くが回収できることが分かった。ただ、共発現した分子シャペロンも多くカラムに吸着するという問題が生じている。
新規作製法による組織特異的幹細胞の創出と再生医療への応用

本研究では、部分的な初期化(Partial Reprogramming)という新たなコンセプトに基づき、体細胞から限定的な分化能を有する心筋幹細胞の作製を試みました。その結果、心臓組織由来細胞および皮膚線維芽細胞に二つの特定遺伝子を導入することにより、心筋幹細胞に特異的遺伝子の誘導が認められた。また、二つの特定遺伝子を導入された細胞から、心筋、内皮、平滑筋細胞への分化が認められたが、脂肪や軟骨細胞への分化は観察されなかった。部分的な初期化により心筋幹細胞の作製が可能と思われた。ヒト心臓組織由来細胞および皮膚由来線維芽細胞を用いて、種々の遺伝子を導入することによる心筋幹細胞の作製を試み、以下の結果を得られました。1)二つの遺伝子を組み合わせて、上記の細胞へ導入し、遺伝子導入後7,14日目にはGata4、Tbx5、c-kit、Islet-1など心筋幹細胞関連遺伝子の発現を認められた。一方、Oct3/4、Nanog、Sox2、SSEA-4など多能性幹細胞関連因子の発現がほとんど観察されなかった。特定の遺伝子導入により、ヒト心臓組織由来細胞および皮膚由来線維芽細胞から心筋幹細胞への誘導が示唆された。2)上記1)で二つの遺伝子を導入後4週目の細胞を用いて、それぞれ心筋、内皮、平滑筋細胞への分化誘導を行いました。二つの特定遺伝子を導入した心臓組織由来の細胞からは効率よく心筋細胞(Troponin-I陽性)へ分化したが、同じ遺伝子導入した皮膚由来細胞では心筋細胞への分化効率が明らかに低かった。また、遺伝子を導入した心臓組織由来の細胞からは約10%の効率で内皮細胞(VE-cadherin陽性)や平滑筋細胞(α-SMA陽性)への分化は認められたが、同じ遺伝子導入した皮膚由来細胞では内皮細胞や平滑筋細胞への分化効率が極めて低かった(<2%)。一方、二つの特定遺伝子を導入された細胞から、脂肪、軟骨、神経などへの分化はほとんど観察されなかった。これらの結果から部分的な初期化により心筋幹細胞の作製が可能と思われた。昨年度の研究結果を踏まえて、二つの特定遺伝子を導入により部分的な初期化誘導した心臓幹細胞をマウス急性心筋梗塞モデルに移植し、心筋再生治療の効果について検証した。その結果、部分的な初期化により作製した心筋幹細胞は、移植後に心筋、内皮、平滑筋細胞への分化、および梗塞心筋サイズ(線維化面積)の縮小効果が認められた。幹細胞生物学実験が順調に進んでおり、すでに一定の成果が得られていた。当初申請の通りに研究を推進していく予定です。具体的には遺伝子導入により作製した心筋幹細胞の特性をさらなる検証し、その心筋再生の効果と安全性を調べる。同研究テーマが同時に公益財団法人からの補助金が得られたためである。科研費からのの支援は実際の研究随行に必要な費用よりも少額であるが実情である。平成25年度からの残金はちょうど平成26年度に計画している研究に必要な費用の不足分に賄う予定である。
PLD法によるNdFeB厚膜磁石の低温プロセス作製と医療用マイクロマシンへの応用

本研究は、レーザアブレーション法を用いたNd-Fe-B系磁石厚膜の作製において、例えば「プラズマ」のような熱エネルギー以外のエネルギーを利用した「低温プロセス」による試料の作製を、検討した。本研究を進めるに当たり、具体的には以下の2点を主に考慮した。(1)酸素含有量・チェンバ内壁からのガス流失を極力抑制し、活性の高いNd元素の酸化を抑制するため、「200mm径の小型チェンバ」を設計作製するとともに、「超高純度のArガス雰囲気中」でプラズマを誘起し、そのプラズマ内をNd-Fe-B系磁石膜の構成粒子を通過させることにより、低温プロセスでのNd-Fe-B系磁石膜の結晶化ならびに磁気特性の向上について検討した。(2)更に上述したNd-Fe-B厚膜磁石の「磁気特性」・「微細構造」などを以下の装置を用い評価・観察した。@磁気特性の評価(本研究室既存:VSM装置)@結晶構造の測定(本学既存:X線回折装置)@微細構造の観察(本学既存:SEM,TEM)@組成分析(本学既存:ESCA,他機関:ICP)現在のところ、プラズマを利用した上記の作製において、優れた硬磁気特性の発現には至っていない。この原因として、ターゲットから飛び出した原子・イオンなどの粒子が、光励起とともに熱的にも励起されており、チェンバ内の微量な酸素原子と容易に結びつく(酸化する)ためと考えられる。しかしながら、その一方で、一部の手法において、熱処理を施すことなく結晶化する試料も観測され、今後、基板上への成膜室と低温プロセスを実現する部屋の分割化などを鑑みて、本研究の更なる発展を試みる予定である。すでに申請者はPLD法(Pulsed Laser Deposition法)を用い、Nd-Fe-B系厚膜磁石を1時間あたり最高で80μmの成膜速度により作製してきた。最近では、磁気を利用したマイクロマシン(磁界駆動型マイクロマシン)の研究グループ(東北大学)と協力し、厚膜磁石を施した長さ1mm程度、径0.1mm程度のスパイラル型マシンに外部磁界を印加させ、粘性の高い液体中をスムーズに泳動できることを確認した。本研究では、上述した磁石膜を「医療用マイクロマシン」へ展開するため、「熱に弱いフレキシブルなポリ系材料」への成膜を鑑み、低温プロセスによるNd-Fe-B系厚膜磁石の作製を目的とする。PLD法によるNdFeB膜作製時の「低温プロセス化」すなわち室温の基板(もしくは室温のワイヤ)上に「結晶化」ならびに「優れた磁気特性」を有する試料の成膜プロセスを検討するに当たり、すでに申請者がソフトフェライト膜の作製において提案した「不活性ガス雰囲気注低温プロセスPLD法」を利用する。具体的には、以下の手順で行う。(1)チェンバ内を不活性なガス雰囲気にする。(2)パルスレーザをターゲットに照射し、飛び出す高エネルギーな原子、分子、イオン等をArガスで急冷・凝縮し微結晶化させる。(3)その際、ターゲットより飛び出す巨大な粒子(ドロップレット)は、ターゲットと基板の間の遮蔽板で除去し、細かな粒子のみをArガスとの衝突を利用し基板上へ輸送する。本年度はNd-Fe-B磁石厚膜の作製に上記の「低温プロセス」を応用する際、「試料の酸化」ならびに「結晶化の様子」を吟味し、酸素含有量・チェンバ内壁からのガス流失を極力抑制し、活性の高いNdの酸化を抑制するため、「200mm径の小型チェンバ」を設計作製するとともに、「超高純度のArガス雰囲気中」でのNd-Fe-B系磁石膜の作製を検討する。
熱帯降水システムに伴う海上気象要素変動の気候学的特性とその影響の解明

熱帯降水システム起源の海上気象要素摂動の特性について観測データ解析を行い,摂動の大きさと降水活動度の間に有意な相関があること,摂動の大きさはマッデン・ジュリアン振動(MJO)の対流最活発期に最大となる一方で,摂動の結果としての海面潜熱フラックスは最活発期に先行して最大をとることを明らかにした。また,鉛直積算湿潤静的エネルギー収支解析を通して,潜熱フラックス変動はMJOを不安定化させる一方でその位相進行を遅らせる働きをすることを明らかにした。本研究は,熱帯海洋係留ブイ観測網で得られた10年以上の長期に渡る高時間分解能データを用いて,積雲対流活動起源の冷気外出流に伴う海上気象要素及び海面熱フラックス変動の気候学的特性を明らかにするものである。本年度は,まず収集したデータの品質管理を行った。その結果,南緯1.5度東経90度(赤道インド洋)のブイデータが特に高品質で長期間存在することがわかったため,このデータを集中的に解析した。各種海上気象要素(風,気温,湿度)及び海面水温の変動の振幅について,熱帯域を東進する広大な対流活発域で特徴づけられるマッデン・ジュリアン振動(MJO)との関係を調べた。その結果,風,気温,湿度については対流活発域の到来とともに振幅が増大して通過後は減少する一方で,海面水温はちょうど逆の振幅変化を示すことがわかった。海上気象要素や海面水温の変動は,大気にとっての水蒸気供給源である海面潜熱フラックス量に影響を及ぼす。そこで,この影響により(対流活動の時間スケールよりも長期間で)時間平均したフラックス量がどの程度変化するのかを調べた。なお,フラックス量はCOARE3.0アルゴリズムを用いて見積もった。その結果,MJOの対流活発域の中央よりも東側(進行方向前面)で,変動が無いと仮定した場合のフラックス量よりも大きなフラックスが生じていることがわかった。この理由として,潜熱フラックス量は主に海上風速に強く依存するが,対流活発域前面では時間平均したベクトル風速の大きさが小さいために,細かな時間スケールでの風速変動の影響が大きくなっていると考えられる。本研究は,熱帯海洋係留ブイ観測網で得られた10年以上の長期に渡る高時間分解能データを用いて,積雲対流活動起源の冷気外出流に伴う海上気象要素(海面近くの風や気温,湿度)変動及び海面熱フラックス(海面からの水の蒸発や熱伝導)変動の気候学的特性と,マッデン・ジュリアン振動(MJO)の活動度や位相との関係を明らかにするものである。平成25年度,当該研究目的に照らして高品質だと判断したインド洋上南緯1.5度東経90度のブイデータを用いて,各種海上気象要素の日周期以下の変動成分の振幅についてMJOの位相との関係を調べ,COARE3.0アルゴリズムにより見積もった海面熱フラックス変動への影響を論じた。平成26年度は,本研究成果を学術論文誌に投稿すべく執筆活動を行った。また,MJOの降水変動と下層変動の位相関係はインド洋と西太平洋で異なることから,海上気象要素変動特性のMJO位相依存性も両海域で異なる可能性がある。そこで,上記インド洋上のブイデータに加え,西太平洋上のブイデータの解析にも着手した。北半球冬季のMJOの振幅の空間分布を考慮しつつ,データが高品質で長期間存在することを条件にブイを選定した結果,南緯5度東経165度及び南緯5度東経180度のブイデータが研究に適していることがわかった。データ解析の結果,海上気象要素変動特性のMJO位相依存性はインド洋上の結果と大きな違いはなかったものの,海面熱フラックス変動への影響は異なっていることがわかった。具体的には,MJO対流活発時における海上気象要素の日周期以下の変動が海面熱フラックスの日平均値に及ぼす影響は,西太平洋のほうがインド洋よりも顕著に小さかった。平成26年度までは,熱帯海洋における積雲対流活動起源の冷気外出流に伴う海上気象要素(海上風や海上気温,比湿など)変動及び海面からの潜熱フラックス(海面からの水の蒸発熱)変動の特性と,熱帯における大規模(水平規模数千1万キロメートル)擾乱の代表格であるマッデン・ジュリアン振動(MJO)との関係について,主に熱帯海洋係留ブイ観測網や船舶観測によって得られた長期にわたる高時間分解能データを用いて明らかにしてきた。平成27年度は,潜熱フラックス変動がMJOに及ぼす影響について,国際集中観測プロジェクトCINDY2011のおかげで熱帯インド洋からインドネシア海大陸にわたる地域の観測データが比較的密に存在する平成13年10月から平成14年3月までの期間を対象に調査した。特に,MJOの力学過程の解明に欠かせない鉛直積算湿潤エネルギー(CMSE)収支に着目した。既往の理論研究などから指摘されているように,潜熱フラックスはMJOに伴うCMSE偏差の振幅を増大させるように働いており,MJO型摂動の不安定化に主要な役割を果たしていることを確認することができた。一方で,潜熱フラックスはMJOの東進を阻害する方向に働くことも確認できた。研究期間全体を通じて,熱帯海域のなかでもこれまで観測が疎らで実態の把握が遅れていたインド洋から海大陸にわたる地域における積雲対流活動に起因する海上気象要素及び潜熱フラックス変動の特性と,MJOに代表される大規模擾乱との関係性の解明を進めることができた。