hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
接着・接合界面強度の一般化クライテリオンに関する研究

本研究では,異種接合材料の損傷・破壊過程を詳細に計測・観察し,界面損傷モデルを構築するとともに,異種接合材料の界面破壊を支配するパラメータについて検討を行い,接着・接合界面破壊強度の一般化クライテリオンを確立することを目的として実施し,以下の結果が得られた.1.界面損傷モデルを用いた弾性解析および小規模降伏条件下での数値シミュレーションによる界面破壊のクライテリオンについて明らかにした.2.従来提案されていた界面損傷モデル(Ma-Kishimotoモデル)を修正し,負荷履歴が存在する場合や,摩擦が生じる場合についての界面損傷モデルを提案した.3.界面き裂の応力拡大係数を求める際に問題となっている代表長さの取り扱いについて,結合力モデルを用いた弾塑性解析によりき裂進展開始時のき裂先端部での応力分布から,代表長さは破壊進行領域(プロセスゾーン)に相当するということを示した.この代表長さを用いることにより,界面の機械的挙動が同一の場合,材料の組み合わせに依存しない一般化クライテリオンが得られることを示した.4.異なる材料を接着した試験片を用いて混合モード破壊試験を行い,界面の破壊クライテリオンについて実験的に明らかにした.そして,前章で得られた一般化クライテリオンが適用できることを示した.5.薄膜のはく離強度を測定する方法としてマルチステージピール試験法を提案した.そして,この試験方法を用いて,シリコン基板上に形成したポリイミド/クロム/銅の多層膜のはく離試験を行った.銅薄膜の膜厚を変えると,従来の評価方法では膜厚に依存してはく離強度が変化するが,エネルギバランスを考慮した評価方法を用いることにより,膜厚に依存しないクロム/銅界面のはく離強度が得られることを示した.本研究では,異種接合材料の損傷・破壊過程を詳細に計測・観察し,界面損傷モデルを構築するとともに,異種接合材料の界面破壊を支配するパラメータについて検討を行い,接着・接合界面破壊強度の一般化クライテリオンを確立することを目的として実施し,以下の結果が得られた.1.界面損傷モデルを用いた弾性解析および小規模降伏条件下での数値シミュレーションによる界面破壊のクライテリオンについて明らかにした.2.従来提案されていた界面損傷モデル(Ma-Kishimotoモデル)を修正し,負荷履歴が存在する場合や,摩擦が生じる場合についての界面損傷モデルを提案した.3.界面き裂の応力拡大係数を求める際に問題となっている代表長さの取り扱いについて,結合力モデルを用いた弾塑性解析によりき裂進展開始時のき裂先端部での応力分布から,代表長さは破壊進行領域(プロセスゾーン)に相当するということを示した.この代表長さを用いることにより,界面の機械的挙動が同一の場合,材料の組み合わせに依存しない一般化クライテリオンが得られることを示した.4.異なる材料を接着した試験片を用いて混合モード破壊試験を行い,界面の破壊クライテリオンについて実験的に明らかにした.そして,前章で得られた一般化クライテリオンが適用できることを示した.5.薄膜のはく離強度を測定する方法としてマルチステージピール試験法を提案した.そして,この試験方法を用いて,シリコン基板上に形成したポリイミド/クロム/銅の多層膜のはく離試験を行った.銅薄膜の膜厚を変えると,従来の評価方法では膜厚に依存してはく離強度が変化するが,エネルギバランスを考慮した評価方法を用いることにより,膜厚に依存しないクロム/銅界面のはく離強度が得られることを示した.半導体デバイスや耐高温用のセラミックス-金属接合材のように,異材を接着・接合して使用する場合が増大している.また,材料の機能性を向上させる目的から,プラスチックと金属,セラミックと金属等,種々の組合せの複合材料の開発が活発に行われている.このように,異種材料の接着・接合ないし複合材料が幅広く利用さるようになってきており,それらの強度について,より信頼性の高い評価が求められている.異種材料で構成された材料あるいは構造体においては,界面ないし界面端に応力が集中し,界面の強度が母材よりも一般に弱いこともあって,界面に沿っての破壊が生じやすい.そのため,界面破壊現象に対する破壊基準・クライテリオンを明らかにすることが重要である.これまでにも界面強度の研究は多く行われてきているが,接合端の特異場と界面き裂の特異場の統一的な取り扱いの問題など未解決の問題が数多く残されている.そこで,本研究では,界面破壊現象に対する破壊基準・クライテリオンを明らかにすることを目的として,異種接合材料の界面破壊を支配するパラメータについて検討を行なった.すなわち,き裂先端の破壊進行領域を結合力モデルによってモデル化し,それを組み込んだ有限要素解析を行った,そして,界面破壊靭性値の混合モード比による影響,および,応力拡大係数の定義式に現れる代表長さ採り方の影響について検討した.さらに,接着・接合界面強度評価に及ぼす塑性変形の影響についても検討を加えた.本年度は,界面強度の破壊クライテリオンの一般化を図るために,界面結合力モデルを用いた弾塑性接合体の解析,はく離試験による界面強度測定法の検討,はんだ接合部における熱時効による界面組成の変化と界面強度への影響について検討した.その結果,以下の成果が得られた.1.弾塑性体を仮定した材料を接合したモデルを考え,接合界面に界面結合力モデルを組込み,有限要素法による界面破壊の計算機シミュレーションを行った.そして,小規模降伏条件下でも界面き裂の応力拡大係数を用いた破壊基準を用いることにより界面強度評価が可能であることが示された.

また,界面き裂の応力拡大係数に含まれる代表長さは,き裂先端部の破壊進行領域の長さに相当することが示された.2.薄膜界面の強度評価法として,従来よりはく離試験が広く用いられてきた.従来の方法では,はく離角がある固定した角度に対する試験のみであったが,本研究で開発したはく離試験法(マルチピール試験法)では,種々の角度にはく離角を変化させることができ,さらにはく離部を連続的に観察できるという利点がある.この方法を用いて,Si基板上に積層した薄膜のはく離試験を行い,はく離強度の定量的言価方法について検討した.その結果,はく離強度ははく離部先端のはく離角すなわち荷重モード状態に依存して変化することが示された.3.電子デバイスなどのはんだ接合部について,接合界面強度に及ぼす熱時効の影響について検討した.はんだと電極金属との接合界面では,拡散反応により金属間化合物が形成される.本研究では,はんだ接合部を熱時効させた後引張試験を行い,金属間化合物の形成と引張強度との関係について明らかにした.その結果,時効時間初期の段階で引張強度は急激に低下するが,その後,金属間化合物層の厚さが十分に厚くなると引張強度はほぼ一定値となることがわかった.本年度は,界面強度の破壊クライテリオンの一般化を図るために,除荷過程・摩擦効果を含む界面結合力モデルの提案,接合材料の混合モード破壊試験と界面結合力モデルによる破壊基準との比較,はく離試験による薄膜界面の強度評価方法について検討した.その結果,以下の成果が得られた.1.界面に負荷履歴がある場合や,圧縮負荷下でのせん断が作用するような界面に摩擦力が生じる場合について,界面の機械的挙動を表すことができる界面結合力モデルを提案した.2.高分子材料,鋼材等を種々に組み合わせて接合し,コンパクト・シェア(CTS)試験片を作成した.そして,種々の負荷角度で破壊試験を行い,界面の混合モード破壊基準について検討した.また,モードI, IIに相当する実験結果から界面結合力モデルのパラメータを決め,有限要素解析による界面破壊シミュレーションを行った.その結果得られた界面の破壊基準は,実験によって得られた界面の混合モード破壊基準とおおよそ致しており,2通りの実験結果から種々のモード下での破壊基準が数値解析により予測できることが示された.3.薄膜界面の強度評価方法として,従来よりはく離試験が広く用いられてきた.従来の方法では,はく離角がある固定した角度に対する試験のみであったが,本研究で開発したはく離試験法(マルチステージピール試験法)では,種々の角度にはく離角を変化させることができ,さらにはく離部(はく離角)を連続的に観察できるという利点がある.この方法を用いて,Si基板上に積層した薄膜の厚さを種々変化させてはく離試験を行い,はく離強度に及ぼす膜厚の影響について検討した.従来の評価方法では,はく離強度は膜厚に依存して変化したが,系のエネルギバランスを考慮することにより,膜厚に依存しない界面はく離強度が得られた.
ニッケル（Ｎｉ）アレルギー発症に関与するＮｉ結合キャリア分子の同定とその機能

金属イオンはアレルギー性皮膚炎のアレルゲンであり、中でもNiは最も頻度の高いアレルゲンである。金属イオンは、自己のキャリア分子と結合することで抗原化しアレルギーが成立するが、その実体は不明である。本研究により、LPSを投与したマウス血清(LPS-血清)中から、Niアレルギー誘導する活性分子(Ni結合キャリア分子)を同定した。この分子は、Niイオンと直接結合する特性があり、アレルギー反応誘導に必要な抗原(Ni)量の閾値を低下させた。一方、アレルギー反応の質的変化を誘導しないことが示唆された。この新規分子によるNiアレルギー増強機構についてさらに研究を進めている。金属アレルギーの克服は現代社会が直面する課題の一つである。しかしながら、その発症機序は明確ではなく、原因金属の除去しか解決策がないのが現状である。金属イオンは、それ自体では免疫応答を誘導できず、自己のキャリア分子と結合することで抗原化しアレルギーが成立するが、その実体は分かっていない。我々は、Lpsを投与したマウス血清(Lps-血清)中に、ニッケル(Ni)アファイニティー担体で精製可能なNiアレルギー誘導する活性分子(Ni結合キャリア分子)を見出した。本研究は、このNi結合キャリア分子を同定し、その機能を解析する。さらに、この分子をコントロールすることにより新規で効果的な金属アレルギーの予防-治療法を考案することを目的としている。平成24年度は以下のような実績を得た。2.同画分をゲルろ過でさらに精製し、最終精製(ゲルろ過)画分をタンパク分解酵素によるゲル内消化と質量分析法によりタンパク質を同定した。3.同定したタンパク質の遺伝子組換え体によるNiアレルギー反応の増強を検討した。その結果、Lps-血清同様、遺伝子組換えタンパク質は、単独ではアレルギー反応を誘導しない低濃度のNiチャレンジを増強し、有意な耳介の腫脹を誘導した。以上の結果は、我々が同定したタンパク質はNiアレルギー発症に関与するNiキャリア分子である可能性を強く示唆するものであり、平成25年度以降は、その機能について詳細に検討していく予定である。平成25年度は以下のような実績を得た。1.昨年度、LPSを投与したマウス血清より、Niアレルギーを誘導する活性分子(Niキャリア分子)を精製、同定した。この最終精製画分には、Niキャリア分子以外に、2種類のタンパク質が共精製された。そこで、質量分析法によりこの2種類のタンパク質を同定した。平成26年度は、Niキャリア分子とこれら2種類の共存タンパク質の相互作用、並びに、金属アレルギー誘導における役割について詳細に解析していく予定である。2.昨年度同定したNiキャリア分子にNiを含む金属イオン結合能は報告されておらず、既知の金属イオン結合配列も存在しなかった。そこで、遺伝子組換えタンパク質をサンプルとして、Ni結合セファロースを用いたバッチ法およびビアコア(SPR法)を用いた相互作用解析により、Niイオンとの結合能を解析した。その結果、いずれの方法においてもNiキャリア分子とNiイオンの直接結合が検出された。これらの結果は、アミノ酸配列および立体構造を含めて既知であるNiキャリア分子の新たな生理活性を示すものであり、タンパク質とNi(金属)イオンの新たな相互作用様式が示唆された。3.昨年度までに、Niキャリア分子は、単独ではアレルギー反応を誘導しない低濃度Niによるチャレンジを増強し、有意な耳介の腫脹を誘導することを報告した。そこで、低濃度Ni+Niキャリア分子によって誘導されたアレルギー反応と、高濃度Ni単独により誘導されたアレルギー反応について、病理組織学的手法およびフローサイトメトリー法により比較検討した。その結果、2群間に有意な差は認められなかった。このことから、Niキャリア分子はアレルギー反応誘導に必要な抗原(Ni)量の閾値を低下させるが、アレルギー反応の質的変化を誘導しないことが示唆された。昨年度までの研究から、Niアレルギー性炎症を増強する新規Niキャリア分子を精製、同定した。本年度はこの新規Niキャリア分子によるNiアレルギー増強機構の解明を目的として研究を行った。主要な炎症性サイトカインであるIL-1βがNiアレルギーの発症に重要であることが報告されている。そこで、IL-1β産生に対するNiキャリア分子の影響をin vivoおよびin vitroの両方で解析した。しかしながら、Niキャリア分子によるIL-1β産生の誘導は認められなかった。また、Ni刺激による樹状細胞の活性化が報告されていることから、骨髄細胞由来樹状細胞の成熟化に対するNiキャリア分子の影響を検討した。その結果、Niキャリア分子は樹状細胞の成熟に影響を及ぼさなかった。Niキャリア分子が存在することによりNi特異的免疫応答が誘導され易くなるのではないかとの仮説の下、Ni感作マウス由来耳介リンパ節より調整した細胞をNi単独もしくはNi+Niキャリア分子で刺激培養し、サイトカイン(IFN-γおよびIL-4)産生能を解析した。しかしながら、いずれの刺激においてもこれらのサイトカイン産生は認められなかった。

Niキャリア分子により免疫細胞とNiの結合が促進されるのではないかとの仮説の下、Ni特異的蛍光色素であるNewport Greenを用いて、リンパ節細胞とNiの結合に対するNiキャリア分子の影響を検討した。まず、Ni結合性を示すリンパ節細胞について解析した結果、T細胞ではCD44+CD62L-のエフェクター/メモリーT細胞が選択的にNi結合性を示した。また、抗原提示細胞(樹状細胞)ではB220+ PDCA1+のplasmacytoid DCがNiとの結合性を示した。Niアレルギー病因論におけるこれらNi結合性細胞の役割については継続して解析を行っている。26年度が最終年度であるため、記入しない。口腔免疫学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度の研究実績は、「我々が同定したタンパク質はNiアレルギー発症に関与するNiキャリア分子である」可能性を強く示唆するため。平成25年度は、平成24年度に同定したNi結合キャリア分子の機能解析をほぼ計画どおりに遂行することができたため。研究は計画通り進展しており、今後も「研究計画調書」に記載した計画で推進していく。研究はおおむね順調に進展している。今後は、今年度までの研究結果から生じた重要課題を解明していくとともに、「研究計画調書」に記載した「アレルギーの予防・治療法の考案」を含めて推進していく。同定したタンパク質の遺伝子組換えタンパク質は市販品がありこれを入手したため、補助事業者自ら作製する経費を節約できたことから当該助成金が生じた。次年度の研究を遂行するためには、多くの消耗品が必要となり、当該助成金はこれに使用する計画である。次年度使用額は4,428円と試薬一品相当の金額であり、助成金はほぼ計画通り使用していると考える。次年度の研究を遂行するためには多くの消耗品が必要であり、当該助成金はこれに使用する計画である。
コヒーレント型ニューラルネットワークの試作研究

現在、脳型情報処理システムの実現に関する研究が、世界中で活発化している。未だ、「脳型情報処理システム」の定義は存在しない。しかし、予測される将来の脳型システムは、少なくとも、フォン・ノイマン型の従来型情報処理装置とは相補的な関係になると考えられる。もう少し具体的に述べるならば、脳型情報処理に期待される最も大きな特徴は、高並列アーキテクチャによって実現される分散的かつ柔軟な情報処理動作にある。換言すれば、将来の究極的な脳型情報処理システムを実現するためには、チューリングマシンの原理によらない、ハードウエア的にも高並列動作が可能で柔軟な情報処理システムを開発することが不可欠である。本研究は、波動場、特に光波や電磁波を用いることによりニューラルネットワークを実現し、そのような柔軟な高並列情報処理システムを構築することを最終的に目指した研究である。コヒーレント型ニューラルネットワークは、研究代表者が1992年に提案した複素ニューラルネットワークを発展させたものである。そして本研究は、光波(あるいは電磁波、電子波など)の振幅のみならず位相をも扱うニューラルネットワークの動的理論を構築し、また、ネットワークのプロトタイプを構成するのに必要なサブシステムをハードウエアとして実現することを目標としている。本科学研究費補助金による2年間の研究によって、動的不安定性の発生機構の解明、不安定性を抑制する学習方式の提案と実証を行った。また、電磁波動と複素ニューラルネットワーク情報処理との連係を明かにするための、適応的な複素振幅情報処理型レーダシステムの構築も進め、基礎的な部分については実現が完了した。このように、基礎的かつ応用性の高い成果をあげることができ、上記の目的をほぼ達成することができたと考えている。今後、さらに本格的なコヒーレント型ニューラルネットワークの実現を目指して、本研究の延長にある理論的・実験的な次段階の研究を推進したいと考えている現在、脳型情報処理システムの実現に関する研究が、世界中で活発化している。今後、さらに本格的なコヒーレント型ニューラルネットワークの実現を目指して、本研究の延長にある理論的・実験的な次段階の研究を推進したいと考えている本年度は、コヒーレント型ニューラルネットワークの各パラメータと情報処理動作との関係に関して、主として理論的な研究を進め、以下に示すような成果を得た。1.周波数領域における汎化特性とニューロ結合の遅延時間との関係を理論およびシミュレーションによって明かにし、有益な汎化特性を得るための条件を見い出した。理論解析によると、種々の搬送波周波数に対して、最急降下法およびバックプロパゲーションによってニューロ結合の遅延時間と透過率を調整して学習を行っていく際、遅延時間領域および搬送波周波数領域の両方の領域に周期的に誤差極小の点が存在することが確認された。誤差極小の領域は、遅延時間搬送波周波数の平面上では、ちょうど双曲線を描く谷となる。この谷を越えての学習は、多くの場合不可能である。有意味な汎化特性を得るためには、不適当な谷に落ちることのない初期条件が必要である。すなわち、初期遅延時間の最大値は、周波数領域での教師信号の最大干渉縞周波数によって決まる時間を越えない必要がある。コヒーレント型ニューラルネットワークを実現するにあたり、この条件は、実際上は充分に緩やかであることが確認された。2.リカレントなニューラルネットワークにおける、ニューロン利得に対する時系列動作安定性について実験的な解析を行った。その結果、比較的穏やかなゲインの場合には、リカレント複素ニューラルネットワークは準周期的なアトラクタを安定に(リアプノフ指数=0)持つことができることが確認された。この特徴は、0のリアプノフ指数と動的アトラクタを同時に実現することが難しい従来型(実数型)ニューラルネットワークと対照的である。また、ニューロン利得が大きくなるにつれてリアプノフ指数が正になる傾向があり、不安定になる場合があることが認められた。この点については、今後の一層の検討が必要である。

しかし、予測される将来の脳型システムは、少なくとも、フォン・ノイマン型の従来型情報処理装置とは相補的な関係になると考えられる。もうし少し具体的に述べるならば、脳型情報処理に期待される最も大きな特徴は、高並列アーキテクチャによって実現される分散的かつ柔軟な情報処理動作にある。換言すれば、将来の究極的な脳型情報処理システムを実現するためには、チューリングマシンの原理によらない、ハードウエア的にも高並列動作が可能で柔軟な情報処理システムを開発することが不可欠である。本研究は、波動場、特に光波や電磁波を用いることによりニューラルネットワークを実現し、そのような柔軟な高並列情報処理システムを構築することを最終的に目指した研究である。コヒーレント型ニューラルネットワークは、研究代表者が1992年に提案した複素ニューラルネットワークを発展させたものである。そして本研究は、光波(あるいは電磁波、電子波など)の振幅のみならず位相をも扱うニューラルネットワークの動的理論を構築し、また、ネットワークのプロトタイプを構成するのに必要なサブシステムをハードウエアとして実現することを目標としている。本科学研究費補助金による2年間の研究によって、動的不安定性の発生機構の解明、不安定性を抑制する学習方式の提案と実証を行った。また、電磁波動と複素ニューラルネットワーク情報処理との連係を明かにするための、適応的な複素振幅情報処理型レーダシステムの構築も進め、基礎的な部分については実現が完了した。このように、基礎的かつ応用性の高い成果をあげることができ、上記の目的をほぼ達成することができたと考えている。今後、さらに本格的なコヒーレント型ニューラルネットワークの実現を目指して、本研究の延長にある理論的・実験的な次段階の研究を推進したいと考えている。
胆管癌の遺伝子発現解析と臨床への応用

われわれは早くから胆管癌の分子生物学的特性に着目し、癌細胞核DNA量は胆管癌の進展度および予後と密接に関連していることや、さらに、免疫組織学的検討から、c-erbB2は早期癌で、逆にKーrasは進行癌で陽性率が高く、癌の進行度によって発現する癌遺伝子の種類が異なるという興味ある成績を得ている。特に後者のように進行度により遺伝子の発現が変動することは発癌およびその進展には多くの遺伝子が関与する、いわゆる多段階発癌説を支持するものである。そこで、螢光ディファレンシャル・ディスプレイ法を用い、胆管癌症例の非癌部と癌部における遺伝子発現の総合的な変化を解析してきた。その中に発現変動の認められなかった遺伝子が95%と多く存在する一方、変動する遺伝子も5%認められている。発現変動を認めた遺伝子群の内訳をみると非癌部に多く発現する遺伝子群が70%で、癌部に多く発現する遺伝子群が30%を占めた。非癌部に多く発現し、癌部では著しく減少する遺伝子群の中に転写調節因子QM/Jif-1、セレノプロティンP、血液凝固因子XII、トランスフェリンなどが認められている。特に転写調節因子QM/Jif-1がその他の胆管癌症例でも全く同様な発現様式で認められたことから、癌抑制遺伝子である可能性が強く示唆された。さらに、転写調節因子QM/Jif-1の解析を行なった結果、亜鉛に結合する性質や発がんプロモーターホルボールデステルの標的分子であるプロテインキナーゼCによりリン酸化されることを明らかにした。現在、これら遺伝子発現の変化と生物学的悪性度との関連を検討している。同時にこれらの情報に基づいて胆管癌の遺伝子発現データベースの構築を試みている。
気道反応性と過敏性の発生における窒素酸化物の役割

近年,気管支喘息患者の有病率の増加が,特に学童の疫学調査で示され,その原因の一つとして窒素酸化物への暴露の寄与が疑われている.気管支喘息の基本的病態は気道過敏性と反応性の亢進であろう.そこで現実に人が暴露されうる濃度の0.5ppmNO_2にモルモットを4時間/日, 5日/週, 11週間暴露し, 10日毎に,ヒスタミン・エーロゾル吸入に対する気流抵抗の変化から気道反応性および過敏性を評価した.気流抵抗測定はオシレーション法(香川:日衛誌21:424, 1967)で10秒毎に測定した.ヒスタミン・エーロゾルはBabinton社製のネブライザーに塩化ヒスタミンを生理的食塩水に溶解し, 0.0625, 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0%の溶液を入れて,発生させた.気道反応性テストは気流抵抗を10秒毎に2分間測定し,気流抵抗のBaselineを測定した後,生理的食塩水エーロゾルを10呼吸させた後,気流抵抗を10秒毎に2分間測定し,次いで0.0625%のヒスタミン・エーロゾルを同様に吸入させた後気流抵抗を2分間測定し,気流抵抗がBaselineの2倍以上になるまでヒスタミン濃度を順次増加していった.成果は以下の通りであった.(1)NO_2暴露群の体重は暴露期間の増加に伴い,濾過空気暴露群(コントロール)に比しやや低下傾向がみられた.(2)気流抵抗は体重の増加に伴い減少し体重が400500gになると一定値を示した.(3)気流抵抗がBaselineの倍以上になるのに要するヒスタミン濃度は,暴露開始後32日頃までは増加し,その後63日頃まで減少し,その後再び増加した.気流抵抗および気流抵抗がBaselineの倍以上になるヒスタミン濃度,またその時の気流抵抗のBaseline値に対する増加率は濾過空気暴露群とおよびNO_2暴露群で有意差を認めなかった.この条件下のNO_2暴露では,有意な気道閉塞および気道過敏性と反応性の亢進は観察されなかった.なお0.15ppmO_3への同様の19週間暴露でも類似の成果がえられている.近年,気管支喘息患者の有病率の増加が,特に学童の疫学調査で示され,その原因の一つとして窒素酸化物への暴露の寄与が疑われている.気管支喘息の基本的病態は気道過敏性と反応性の亢進であろう.そこで現実に人が暴露されうる濃度の0.5ppmNO_2にモルモットを4時間/日, 5日/週, 11週間暴露し, 10日毎に,ヒスタミン・エーロゾル吸入に対する気流抵抗の変化から気道反応性および過敏性を評価した.気流抵抗測定はオシレーション法(香川:日衛誌21:424, 1967)で10秒毎に測定した.ヒスタミン・エーロゾルはBabinton社製のネブライザーに塩化ヒスタミンを生理的食塩水に溶解し, 0.0625, 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0%の溶液を入れて,発生させた.気道反応性テストは気流抵抗を10秒毎に2分間測定し,気流抵抗のBaselineを測定した後,生理的食塩水エーロゾルを10呼吸させた後,気流抵抗を10秒毎に2分間測定し,次いで0.0625%のヒスタミン・エーロゾルを同様に吸入させた後気流抵抗を2分間測定し,気流抵抗がBaselineの2倍以上になるまでヒスタミン濃度を順次増加していった.成果は以下の通りであった.(1)NO_2暴露群の体重は暴露期間の増加に伴い,濾過空気暴露群(コントロール)に比しやや低下傾向がみられた.(2)気流抵抗は体重の増加に伴い減少し体重が400500gになると一定値を示した.(3)気流抵抗がBaselineの倍以上になるのに要するヒスタミン濃度は,暴露開始後32日頃までは増加し,その後63日頃まで減少し,その後再び増加した.気流抵抗および気流抵抗がBaselineの倍以上になるヒスタミン濃度,またその時の気流抵抗のBaseline値に対する増加率は濾過空気暴露群とおよびNO_2暴露群で有意差を認めなかった.この条件下のNO_2暴露では,有意な気道閉塞および気道過敏性と反応性の亢進は観察されなかった.なお0.15ppmO_3への同様の19週間暴露でも類似の成果がえられている.近年、気管支喘息患者の有病率の増加が、特に学童の疫学調査で示され、その原因の一つとして窒素酸化物への暴露の寄与が疑われている。気管支喘息の基本的病態は気道過敏性と反応性の亢進であろう。そこで現実に人が暴露されうる程度の濃度の窒素酸化物にモルモットを繰返し長期間暴露する事により、気道過敏性と反応性の亢進が生じてくるかどうかを調べる事により、窒素酸化物への暴露が人で気道過敏性と反応性の亢進をひきおこす可能性があるかどうかを調べる事を目的とした。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。方法:300g前後の28匹のモルモット(ハートレイ)を、ランダムに2群に分けた。

【NO_2】暴露群は、0.5ppm【NO_2】に5時間/日,5日/週で,11週間暴露した。同様に濾過空気に暴露したものを濾過空気暴露群とし、対照群とした。両群について、約10日間の間隔で、ヒスタミン・エーロゾル吸入試験による気道反応性テストをおこなった。結果:(1)体重暴露2週目あたりから11週目まで、【NO_2】暴露群は対照比に比べ、有意ではないが、低体重傾向が持続した。(2)気流抵抗オシレーション法による気流抵抗値は、体重の増加に伴い低下傾向を示したが、【NO_2】暴露群と対照群の間には有意差はみられなかった。(3)気道反応性テストヒスタミン・エーロゾル吸入前の気流抵抗値を倍以上に高めるヒスタミン濃度の推移(過敏性)およびその時の気流抵抗の増加率(反応性)は、【NO_2】暴露群と対照群で有意差はみられなかった。(4)病理所見気管の線毛の消失は対照群では認められなかったが、【NO_2】暴露群では3匹に明らかな消失がみられ、また肺胞の破壊に関しては【NO_2】暴露群で2匹に明らかな気腫化が認められた。
山手樹一郎を中心とした時代小説研究

第2年度目は「山手樹一郎を中心とした時代小説研究」を全体的に進展させることが出来たと考える。大きな柱である、山手樹一郎に関する基礎的情報の調査は引き続き順調に進展している。かつて絶大な人気と読者数を誇った山手にはその年譜がなかった。それを製作し平成25年より発表を続けているが、平成28年も『「新・山手樹一郎著作年譜」補遺II』(『立教大学大学院日本文学論叢』平成28年9月、立教大学大学院文学研究科日本文学専攻)を発表するに至った。本年譜はこれまで知られていなかったが、今回の調査で発見に至った山手の随筆を数多く加えたものである。文学研究、特にこれまで軽視されてきた大衆文学研究においてこういった基礎的研究の推進は非常に重要なことであり、理系の研究のように文系の研究でも確かな資料に基づいた研究を目指すという観点にも合致するものと考えている。現在でも著作年譜の補遺IIIを製作中であり、高い精度での完成の見通しが立ってきたのが現状である。また時代小説全体に関しての研究も進んでいる。日本文学協会『日本文学』に投稿し、審査待ちの「昭和一〇年代・山手樹一郎の尊王攘夷ものをめぐってー並走する徳富蘇峰『近世日本国民史』ー」もその一環である。戦中における歴史・時代小説ブームに着目し、そのブームのなかでの山手の立ち位置と、同時代のベストセラーだった蘇峰『近世日本国民史』との関係性を論じた内容である。さらに広い意味での大衆文学研究の一環として、立教大学日本文学会大会において「大正中期における菊地寛の受容ー戯曲(化)という経路ー」(口頭発表、2016年7月2日、立教大学池袋キャンパス)を行なった。三人社から発刊予定である『「よみうり抄」翻刻』もその一環である。博士論文の完成という一つの目標には到達できなかったが、確かな資料に基づく実証的な研究という眼目からは外れず着実に進展していると考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度の研究成果として挙げられるのが「マーケット街の光と闇ー同時代の人々の目に映る池袋ー」(『立教大学日本文学』115号、2016年1月、立教大学日本文学会)である。本論文では池袋という地に絞り同時代の文学作品にどのように描かれ、雑誌に取り上げられ、新聞で報道されていたのかを調査することで、同時代の人々の目に映った池袋という地を検証していった。また池袋には「豊島文人会」に所属していた江戸川乱歩や山手樹一郎などの文人が数多く居を構えていた。このことから池袋は一種の文化的な空間としても認知されており、戦後のマーケット街が起因となって発展していく池袋をそういった実際に池袋で生活する人々はどういう視点で捉えていたのかも併せて考察するに至った。その結果、戦後池袋のマーケット街というと終戦からの復興の象徴や悪所としての一面のみがクローズアップされてきたが、それは池袋が生活圏ではなく盛り場としてのみ利用する池袋を通過していく人々から捉えた視点であった。しかし池袋に住む人々は自らの生活する地が悪所として有名になっていく、マーケット街の闇の側面を誰よりも憂いていた。それは同時代の資料からも読み取ることが出来、本論文ではそういった池袋を通過していく人々の単一的な視点からだけでなく、戦前から池袋に住む人々からの視点を含めた、それぞれの立場の目に映った同時代の池袋を提示できたと考えている。山手樹一郎に関する研究を進めていくうえでも、山手の作家活動の基になっていた豊島区という地との関わり方を考察することも大切であり、本論文はその問題に答えている。また2017年に勉誠出版より刊行予定の『江戸川乱歩事典』の「山手樹一郎」や「池袋」など11項目を執筆した。研究は広く一般にフィードバックすることが非常に重要であり、これもまた山手樹一郎を中心とした時代小説研究を邁進するための一つの過程と考えている。平成27年度4月から始まった独立行政法人日本学術振興会特別研究員(DC2)採用1年目で特筆すべき事項は、受入研究者(指導教授)の変更であった。現在所属する立教大学大学院文学研究科博士課程前期課程1年目から指導にあたっていた指導教授の定年退職に伴い変更があったわけで、指導方法や研究方針の違いがあったため戸惑いの連続であった。そのため引き続き前任の指導教授にも指導を仰ぐとともに、現在の指導教授からはそれまでとは異なる新たな視点から指導を仰ぎ、博士論文の完成を目指しているのが現状である。平成27年度の研究成果についてだが、論文では「マーケット街の光と闇ー同時代の人々の目に映る池袋ー」(『立教大学日本文学』115号、2016年1月、立教大学日本文学会)である。戦後70年であった平成27年度は各地で太平洋戦争を振り返る研究やシンポジウム、イベントが開催されたが豊島区池袋でも「戦後池袋ーヤミ市から自由文化都市へー」が開催された。研究対象である山手樹一郎も豊島区在住であり、山手が所属した「豊島文人会」のメンバーである江戸川乱歩や大下宇陀児らも池袋在住であったため同時代の池袋のマーケット街に関する論文を執筆し、掲載に至った。また平成29年1月に勉誠出版より刊行予定の『江戸川乱歩事典』内の「山手樹一郎」や「池袋」など11項目を執筆した。なにぶん指導教授の変更があり、本来の計画と比べて成果が少なかったが、よりペースアップし成果を残すとともに、博士論文へとつなげる計画である。

第2年度目は「山手樹一郎を中心とした時代小説研究」を全体的に進展させることが出来たと考える。大きな柱である、山手樹一郎に関する基礎的情報の調査は引き続き順調に進展している。かつて絶大な人気と読者数を誇った山手にはその年譜がなかった。それを製作し平成25年より発表を続けているが、平成28年も『「新・山手樹一郎著作年譜」補遺II』(『立教大学大学院日本文学論叢』平成28年9月、立教大学大学院文学研究科日本文学専攻)を発表するに至った。本年譜はこれまで知られていなかったが、今回の調査で発見に至った山手の随筆を数多く加えたものである。文学研究、特にこれまで軽視されてきた大衆文学研究においてこういった基礎的研究の推進は非常に重要なことであり、理系の研究のように文系の研究でも確かな資料に基づいた研究を目指すという観点にも合致するものと考えている。現在でも著作年譜の補遺IIIを製作中であり、高い精度での完成の見通しが立ってきたのが現状である。また時代小説全体に関しての研究も進んでいる。日本文学協会『日本文学』に投稿し、審査待ちの「昭和一〇年代・山手樹一郎の尊王攘夷ものをめぐってー並走する徳富蘇峰『近世日本国民史』ー」もその一環である。戦中における歴史・時代小説ブームに着目し、そのブームのなかでの山手の立ち位置と、同時代のベストセラーだった蘇峰『近世日本国民史』との関係性を論じた内容である。さらに広い意味での大衆文学研究の一環として、立教大学日本文学会大会において「大正中期における菊地寛の受容ー戯曲(化)という経路ー」(口頭発表、2016年7月2日、立教大学池袋キャンパス)を行なった。三人社から発刊予定である『「よみうり抄」翻刻』もその一環である。博士論文の完成という一つの目標には到達できなかったが、確かな資料に基づく実証的な研究という眼目からは外れず着実に進展していると考えている。今後はより多くの論文を所属機関だけではなく、外部の学会等に投稿し掲載を目指す。また学会発表も行う具体的には昭和10年代の山手作品に数多く見られる尊王攘夷を扱った作品に注目し、同時代に多大な影響を与えていた徳富蘇峰『近世日本国民史』との関係性を考察した論文(執筆済み)を『日本文学』(日本文学協会)に、現在までに60度以上映画化されている山手作品のなかでも最も多く映画化された『桃太郎侍』と同時代の映画界、特に大映と市川雷蔵の存在との連なりについての論文(執筆中)を『日本近代文学』(近代文学会)に投稿予定である。さらに以前より制作している『新・山手樹一郎著作年譜』の補遺についても投稿予定である。また山手作品のみならず時代小説界に影響を及ぼした長谷川伸と三田村鳶魚について昭和文学会で学会発表を投稿予定である。こういった隣接的な研究領域も含めて研究の裾野を拡大し研究全体にもう少し求心的な展開見せることが博士論文の完成という研究計画の一つの通過点に至ると考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
光触媒表面反応に着目した人工光合成システムの合理的設計

銀担持量の異なる銀担持酸化ガリウム光触媒(Ag/Ga2O3)を調製し,水を電子源とした二酸化炭素還元反応を行ったところ,0.1 wt% Ag/Ga2O3触媒を用いた時のCO生成速度はGa2O3触媒に比べて十数倍大きくなったが,1.0 wt%まで銀担持量を増加させると0.1 wt%担持した場合と比べて約半分までCO生成速度が小さくなった.また両触媒についてTEM観察を行った結果,0.1 wt% Ag/Ga2O3触媒中には1 nm程度のAgクラスターが主に存在しており,1.0wt% Ag/Ga2O3触媒中では主に2 10 nmのAg粒子が多数存在していることが明らかとなった.Ag L3-edge XANES及びAg K-edge EXAFS解析の結果,1 nm程度のAgクラスターは,Ag-Ag結合距離がバルクAgのものと同等であることから金属種であることが分かり,更に担体との相互作用によってAg 4d軌道の電子密度がバルクAgよりも増加していることが示唆された.1.0 wt% Ag/Ga2O3触媒中の2 10 nm程度のAg粒子については2種類のAg-Ag対が認められ,その原子間距離からAg金属粒子とAgGaO2のような複合酸化物種が混在していることが分かった.これらの結果を反応中におけるin-situ FT-IR測定結果と比較したところ,特に複合酸化物種はCO2の吸着サイトを増加させるものの,反応中間体bidentate-formateの生成には寄与しないのに対し,担体との相互作用の強い小さなAgクラスターはbidentate-formate生成を促進し,CO生成量を増加させることが明らかとなった.一方、銀助触媒の新奇な調製法として銀電極を水中で放電させることによってナノ粒子を合成する手法(液中プラズマ法)の構築を目指した.プラズマ放電条件,水に加える電解質の種類・濃度,水温によって,銀ナノ粒子のサイズを変えられることが分かり,実際に合成した銀ナノ粒子を助触媒として用いることができた.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。水による二酸化炭素還元反応メカニズムを解明するためには,多角的な視点(複数の手法)による分析を反応環境下で行わなければならない.このための複合型分析システムを構築した.一方,酸化ガリウム系光触媒を用いた水による二酸化炭素の還元反応を行うと共に,上記の複合型分析システムを用いて反応メカニズムについて詳細に調べた.即ち,各反応段階における触媒表面での二酸化炭素吸着状態をFT-IR測定で,反応中の生成物を質量分析測定で追跡しながら動的な反応メカニズムを解明し,反応中間体についても知見を得た.更に,含浸法や光電着法により銀担持酸化ガリウム触媒を調製した.これらの試料については,TEM観察から銀の粒子径を評価すると共に,XAFSスペクトル測定によって銀の酸化状態や局所構造,銀と酸化ガリウム担体との相互作用による電子授受について調べ,これらの因子が銀の担持状態によってどのように変化し,反応活性に影響を及ぼすかを明らかにした.研究計画通りに進まない場合を想定し,常に多角的視点から研究を遂行しているため全体的に研究は順調に進行している.銀担持量の異なる銀担持酸化ガリウム光触媒(Ag/Ga2O3)を調製し,水を電子源とした二酸化炭素還元反応を行ったところ,0.1 wt% Ag/Ga2O3触媒を用いた時のCO生成速度はGa2O3触媒に比べて十数倍大きくなったが,1.0 wt%まで銀担持量を増加させると0.1 wt%担持した場合と比べて約半分までCO生成速度が小さくなった.また両触媒についてTEM観察を行った結果,0.1 wt% Ag/Ga2O3触媒中には1 nm程度のAgクラスターが主に存在しており,1.0wt% Ag/Ga2O3触媒中では主に2 10 nmのAg粒子が多数存在していることが明らかとなった.Ag L3-edge XANES及びAg K-edge EXAFS解析の結果,1 nm程度のAgクラスターは,Ag-Ag結合距離がバルクAgのものと同等であることから金属種であることが分かり,更に担体との相互作用によってAg 4d軌道の電子密度がバルクAgよりも増加していることが示唆された.1.0 wt% Ag/Ga2O3触媒中の2 10 nm程度のAg粒子については2種類のAg-Ag対が認められ,その原子間距離からAg金属粒子とAgGaO2のような複合酸化物種が混在していることが分かった.これらの結果を反応中におけるin-situ FT-IR測定結果と比較したところ,特に複合酸化物種はCO2の吸着サイトを増加させるものの,反応中間体bidentate-formateの生成には寄与しないのに対し,担体との相互作用の強い小さなAgクラスターはbidentate-formate生成を促進し,CO生成量を増加させることが明らかとなった.一方、銀助触媒の新奇な調製法として銀電極を水中で放電させることによってナノ粒子を合成する手法(液中プラズマ法)の構築を目指した.プラズマ放電条件,水に加える電解質の種類・濃度,水温によって,銀ナノ粒子のサイズを変えられることが分かり,実際に合成した銀ナノ粒子を助触媒として用いることができた.現在のところ順調に進んでいるため,まずは当初の研究計画に基づいて来年度も進めたい.28年度が最終年度であるため、記入しない。
環太平洋地域における周北極高山植物の起源とベーリンジア・レフュジア仮説の検証

アラスカ南部のキーナイ半島を中心とする地域、デナリ国立公園の南部の内陸部における海外調査を実施した。4地点における植物採取を行い、ミネズオウやエゾツツジなど日本列島にも共通して分布する高山植物(計35種)から、DNA解析に使用する試料を収集した(計419サンプル)。海外調査に加え、これまでの調査及び本年の調査で収集した試料からDNAを抽出し、核遺伝子における遺伝的多様性を解析した。本年度はアオノツガザクラに力を入れて解析を進め、日本列島の中部地方・北海道中部及び北海道東部からアラスカまでの3つの遺伝的グループに分かれることが明らかとなった。この成果は2017年3月の植物分類学会で口頭発表した。本年度は引き続き、アメリカ合衆国アラスカ州の沿岸地域における周極要素植物の調査とサンプリングを行った。調査はアリューシャン列島のなかでアクセスが可能な最西部にあるAdak島と、半島部とAdak島の中間に位置するUnalaska島の2島とした。両方の島はツンドラ植生で樹木が全くない環境であったが、生育する植物種の殆どは北海道や本州の中部山岳に見られる種と同一であった。サンプリングは許可の関係からDNA解析用のものに留め、Cardamine berillifolia、ツガザクラ、アオノツガザクラ、エゾツツジ、イワヒゲ、チシマギキョウ、クロマメノキ、ガンコウラン、エゾコザクラ、コケモモ、エゾゴゼンタチバナなどを対象にして、各島から4集団ずつ葉のサンプリングを行った。帰国後にはDNAを抽出して、系統地理構造を明らかにするとともに、高緯度の光環境に適応していると予想される光受容体遺伝子:PHYEの変異探索を行った。これまでの解析では、葉緑体DNAや複数の各遺伝子マーカーにおいて、これらアリューシャン列島のハプロタイプが北海道やカムチャッカ半島南部と共有されているパターンが見いだされており、かつてアリューシャン列島と日本列島北部の間で、周極要素植物の往来があった可能性が示唆された。平成27年度は、米国アラスカ州の首都:ジュノーを拠点にして、近隣の高山帯にアプローチして研究材料を採集した。この場所は、太平洋に面したアラスカ州の最南端部にあたり、降水量が多い地域である。そのために、これまでに収集調査してきた北海道やカムチャッカ、アリューシャン列島などと同じ植物種を多く採集することが出来た。また、ロシア科学アカデミーとオスロ大学の共同研究者からも、周極要素植物の試料が追加提供されて、解析に加えることが出来た。系統地理解析においては、日本にも生育するツツジ科のコケモモ、エゾノツガザクラを解析し終えることが出来て、直ちに論文化と投稿を行った。周極地域におけるこれら二種に見いだされた共通した特徴は、分布の辺縁にあたる日本列島の集団の特異性であった。すなわち、「アラスカからアリューシャン列島、サハリンやシベリア内陸部」にかけての北の系譜と、「北海道や国後島など」の南の系譜に分かれることが示された。これは、分布の辺縁部にあたる日本列島が保有する周極要素植物が、第四紀における気候変動の中で一貫したレフュジアに生き続けたことを示唆している。また、エゾノツガザクラでは同属別種と浸透性交雑を起こしており、これが独自の遺伝子型を保有する一因にもなっていた。海外調査を終えた下半期においては、アブラナ科のCardamine bellidifoliaの地理構造と、夏期の日長の差異に対応した光受容体遺伝子(フィトクロム)の地理構造を解析を継続中である。これまでに研究成果が順調に得られ、学会発表を経て国際学術誌に掲載が進んでいる。業績欄には無いが、投稿中の論文もある。したがって、研究成果を順当に得て、これを国際誌の論文として体現化している、ということにおいては順調に進捗していると自己評価している。「海外学術研究」としての側面としても、アリューシャン列島とアラスカ大陸部を順調に調査が出来ている。これはカウンターパートのご協力に拠るとともに、アメリカ合衆国がABSについて関わらない方針を貫いているため、公園内の手続きを踏みさえすれば、試料の持ち出しや解析において、何の障害も無いことも大きい。その一方で研究開始当初においては、ベーリンジアの南端にあるアラスカ沿岸部最南部において、日本と同様に独自の遺伝子型が発見できると期待していたが、これについてはサハリンやアリューシャン列島、アラスカ北部と均一な結果が出ている。この点については異なる植物群を使って、さらに検証することを続けたい。平成27年度は、米国アラスカ州のアンカレッジを拠点にしてベーリンジアの海岸部とやや内陸部で研究材料を採集した。具体的には、アンカレッジをベースにした往復圏内のやや内陸に入ったエリア、Kenai半島の先端部Homer、西側のKenai、東側のSeqard, Whitterのような海岸沿いの山地である。また、アラスカ湾沿いにさらに南下したCordova周辺の山地でも研究材料を採集した。これによって、本研究課題ではベーリング海に面したアリューシャン列島からアラスカ側の付け根の部位、ならびにさらにアラスカ湾沿いに南下したエリアを網羅して調査することができや。また、ロシア科学アカデミーとオスロ大学の共同研究者からも、周極要素植物の追加サンプルの供与を受けて、解析に加えることが出来た。系統地理解析においては、アオノツガザクラとその近縁種、エゾツツジ、ミヤマタネツケバナとその姉妹種、ミネズオウにおいてすぐに知見を得ることが出来て投稿を行った。このうちのエゾツツジに関しては論文が受理された。他の論文については、審査中である。

これらの植物における共通の知見は、1アラスカからアリューシャン列島を経てカムチャッカ半島まで広範囲に共通の遺伝構造を持っていること、2これに対比して、日本列島の高山帯の集団は、異質な遺伝構造を保有していること、3日本国内では、北側と南側の集団に緩く分化していること、3.1vs2の遺伝構造は最終氷期最寒冷期の最中かその終わりかけの時期(約16,00010,000年前)に分化を起こし、その後に両方のグループ間では遺伝子の流動が全く存在しなかったこと、が明らかになった。アオノツガザクラにおいては、分布範囲の西南端にあたるアラスカの南沿岸部において、近縁種と部分的な交雑を起こしていることも明らかになった。アラスカ南部のキーナイ半島を中心とする地域、デナリ国立公園の南部の内陸部における海外調査を実施した。4地点における植物採取を行い、ミネズオウやエゾツツジなど日本列島にも共通して分布する高山植物(計35種)から、DNA解析に使用する試料を収集した(計419サンプル)。海外調査に加え、これまでの調査及び本年の調査で収集した試料からDNAを抽出し、核遺伝子における遺伝的多様性を解析した。本年度はアオノツガザクラに力を入れて解析を進め、日本列島の中部地方・北海道中部及び北海道東部からアラスカまでの3つの遺伝的グループに分かれることが明らかとなった。この成果は2017年3月の植物分類学会で口頭発表した。フィールド調査は計画通りに遂行されており、サンプリングも問題なく進んでいる。DNA解析と論文化も滞りなく進んでいるために、順調に進展していると考える。最終年度として、引き続きアラスカ州南部の太平洋沿岸部を対象にした収集調査を進める。とくに光受容体遺伝子:PHYEが南北分化をしていることで大きな関心の一つであったCardamine bellidifoliaについて、更に採集地点を増やして、系統地理研究に「自生地の緯度の光環境に対する適応」という側面での研究を加えたい。また、系統地理研究としての対象種における解析を更に増やして、従来とは異なる系統地理構造を見いだしたい28年度が最終年度であるため、記入しない。植物の進化多様性科学これまでにロシア極東地域、アリューシャン列島、アラスカ北部の調査を行ったので、今後は太平洋岸に沿った降水量の多い沿岸部山地で調査を進める。この場所は日本列島と同様に降水量が比較的多い場所であるために、周極要素植物の集団が第四紀を通して比較的安定して分布したという仮説を私たちは持っている。したがって、これらの地域から1遺伝的多様性が比較的高いこと2北海道やアリューシャン列島、カムチャッカ半島南部と同じタイプの遺伝子型が見いだされることこの2点を検証したい。理由は二つある。まず一つが、発表した論文を掲載したジャーナル:Journal of Plant Researchが、日本植物学会発行の雑誌で、掲載料金が派生しなかったことである。通常、欧米の国際誌に論文を一本掲載すると、ページチャージ(掲載料金)だけで2,000 USドル(今の為替レートで約23万円)を必要とする。
金マイクロパターンによる表面支援脱離・イオン化質量分析法の開発

表面支援脱離・イオン化質量分析(SALDI-MS)法に用いる金マイクロ/ナノ構造を構築した。マイクロコンタクトプリンティング法によってサブミクロンサイズの金パターンをITO基板上に構築することに成功したが、この基板のSALDI効率は極めて低かった。金ナノ粒子(金ナノロッド)を組織化する方法によってサブミクロンサイズの凝集体を作成して、SALDI効率を評価した。SALDIのための最適構造は10個以下のナノロッド凝集体から得られることが明らかになった。本研究では金属ナノナノロッドを数個からサブミクロンサイズに構造化した凝集体を形成し、凝集体のサイズと脱離イオン化効率を検討した。オリゴペプチドの脱離イオン化効率は小規模な凝集体(3個から8個程度)の一部が非常に高効率な脱離イオン化効率を示すことを見いだした。質量分析の際にレーザー光を照射したスポットでは、凝集体がパルスレーザー光によって供給された熱によって融合し、球状粒子が生成していることを確認した。オリゴペプチドの脱離イオン化と同時に金ナノ粒子の融合やアブレーションが進行していることが明らかになった。一方、金イオン(Au+)あるいは金クラスターイオン(Au2+, Au3+)の脱離イオン化効率は凝集体のサイズにあまり依存しないことが明らかになった。金ナノロッド凝集体からの金イオンの脱離イオン化は凝集状態に関係なく起こることがわかった。サブミクロンサイズの大きな金凝集体が多く存在する場合は、金イオンは検出されるもののオリゴペプチドの脱離イオン化効率は悪くなることから、金イオンが大量に脱離することによる有機物の脱離の抑制現象が起こっていると考えられる。各種実験を総合すると、MALDI-MS測定装置のパルスレーザー光源(355 nm, 10 ns)を用いた場合の金の脱離イオン化(融合とアブレーション)の効率は極めて高く、少なくとも有機物層では抑制できないことが強く示唆された。本来酸化力の強い金イオンが有機物では抑制でできないという現象は、金が基板表面から中性の金クラスターとして熱的に脱離し、その脱離後にイオン化していることを強く示唆している。また、無機物で凝集体を保護した場合は、無機物層が厚すぎると金の効果が認められず、無機物層が薄いと金の脱離を抑制でなかった。サブナノメートルサイズで均一に保護層を構築する技術が必要であることがわかった。金ナノロッドはアニオン性高分子poly(styrene sulfonate)を用いて表面修飾し、3-aminopropyltriethoxysilane (APTES)によってカチオン性にしたITO基板に静電的に吸着させた。この基板にオリゴペプチドである10 pMのangiotensin I溶液を滴下しSALDI-MS測定に用いた。測定にはMALDI-MS装置(Autoflex, Bruker Daltonics)を用いた。金ナノロッド固定化ITO基板のSEM像を画像解析することにより、孤立分散粒子と小規模な凝集体のサイズ分布を明らかにした。金ナノロッドの固定密度を増やすと凝集体の割合が増えることがわかった。孤立分散金ナノロッドが多い金ナノロッド固定ITO基板はSALDI効率が低く、一方凝集体が多い基板では高いSALDI効率が得られることが明らかになった。凝集体のサイズ分布とSALDI効率の相関によって数個サイズの凝集体が高いSALDI効率を示すことが明らかになった。孤立分散粒子と数ミクロンに及ぶ大規模な凝集体のSALDI効率は著しく低いことがわかった。この成果は金属ナノ粒子のサブミクロンサイズの構造化とSALDI効率を定量的に評価した最初の研究成果である。現在、英文学術雑誌に投稿準備中である。ナノ粒子の凝集パターンにより脱離イオン化野制御が可能であることを見いだした。本研究では吸着量の制御というシンプルな方法でマイクロスケールよりもより精細なナノスケールでの構造制御とその評価に成功した。本研究では当初マイクロスケールでの構造制御を予定していたが、ナノスケールでSALDI効率を最適化する構造の検索という点で大きな成果である。この成果は今後のSALDIプレート作成の設計指針を与えるものであり、今後より高効率のSALDIプレートの実現につながることが期待される。これまではSALDI効率は基板表面の平均でしか得られなかった。本年度はターゲット物質のSALDI効率を2次元的にマッピングできるImaging Massシステムを用いてイオン化効率の分布とナノ構造の分布を明らかにする。ナノ構造の分布とSALDIシグナルの分布の相関を明らかにすることにより、より詳細な構造とSALDI効率の相関を明らかにし、今後のナノ構造の設計制御に役立てる。これまでの成果を踏まえて英文学術雑誌に投稿する予定である。Analytical Chemistryレベルの高インパクトファクター雑誌への掲載をめざす。さらに、ガラス基板上ではなく生体組織中の金ナノ粒子を用いたSALDI現象を検討する。共同研究者からマウスの組織切片を提供してもらい、実験に用いる。