hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経上皮における細胞運命決定の研究：新規三次元可視化手法による「微小環境」解析

神経上皮における「微小環境」をこれまでになかった時間空間分解能をもって三次元可視化することを目的とし、以下2点の成果を上げた。(1)分化途上細胞に発現するDeltaは隣接細胞に対して「未分化であれ」との促しをする膜結合型タンパクであることは知られているが、その細胞内(細胞膜)局在領域は特定されていなかった。そこで、Delta-Venus knockinマウスを用いてDelta-Venusに対する免疫電顕を行った結果、Deltaは脳室面近傍域の突起主軸および、その側方から伸びた葉状仮足に集中して局在していることが分かった。次に、葉状仮足の周囲への到達範囲(接触範囲)を調べるために、単一細胞の蛍光標識法と細胞膜標識法(全細胞輪郭の可視化)を組み合わせてライブ観察を行った結果、葉状仮足は最近隣の細胞および、周囲(4um範囲内)の細胞と接触していることが分かった。以上の結果から、脳室面近傍域においてDelta-Notch作用が(これまで想定されてきた)隣接細胞間だけでなく、葉状仮足を介してそれよりも広範囲で行われている可能性が示唆された。(2)任意の娘細胞と分化途上細胞(「Delta提示細胞」)との細胞間接触を可視化するために、分化途上細胞が緑色蛍光を呈するGadd45g-d4Venusマウス由来の大脳スライスに対して細胞膜標識法を施し、三次元組織培養下でライブ観察を行う手法を開発した。その結果、誕生したばかりの娘細胞の周囲・近隣に存在する分化途上細胞(蛍光)および未分化細胞(非蛍光)の分布・配置が明らかとなり、同時に娘細胞がニュートラルな状態から「分化」へと移行する過程(非蛍光→蛍光)が観察された。以上の結果から、開発したこの手法は「運命選択」と「細胞間接触の履歴」との関係性を定量的に結びつけるための方法論として有用であると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。申請書(「研究目的・内容」欄)に記述した研究目的の通り、[目的1]任意の娘細胞と分化途上細胞との細胞間接触を可視化・定量化するために、1分化途上細胞の可視化システム構築と、2細胞間接触の可視化システム構築およびその定量化を行った。1では、「脳原基中で分化途上細胞の可視化」を狙って作成していたNeurog2-d4VenusマウスおよびGadd45g-d4Venusマウスが本目的に適うか、免疫組織化学、ライブ観察等の手法を用いて解析し、期待通りのツールが作製できたことを見いだした(この成果は26年度に国際誌にて報告した)。2では、細胞間接触をライブ観察するために、3D組織培養下で全細胞の輪郭を可視化する方法を確立した。これには細胞膜を蛍光標識するFM4-64を用いた。前述したGadd45g-d4Venusマウスの大脳原基をFM4-64で染色することで、任意の娘細胞が分化途上細胞(Venus陽性)および未分化細胞(Venus陰性)と接触する様子をライブ観察することが可能となった。さらに取得した観察画像を3D再構成することで、娘細胞と接触する細胞数、接触面積、接触時間を定量的に示すことに成功した。[目的2]分化途上細胞(Delta提示細胞)は自身のどこにDeltaタンパクを提示しているのか明らかにする為に、3Deltaタンパクに対する免疫染色をおよび4Delta-Venus knockinマウス(Deltaが局在する場所にVenusシグナルが検出される:未発表)を用いた免疫電顕を行った。3では、大脳原基においてDeltaタンパクは分化途上細胞のアピカル突起全体に検出された。4では、アピカル突起先端付近の細胞膜表面にVenusタンパク(Delta-Venus)の局在が観察された。現在、免疫電顕による解析範囲をアピカル突起先端付近だけでなく細胞全身にまで拡大している。この解析により細胞膜に存在するDeltaの分布が明らかになると、(細胞間接触で)細胞運命に影響を与え得る部位が、細胞のどの辺りに存在するのか見いだせる。

その結果、誕生したばかりの娘細胞の周囲・近隣に存在する分化途上細胞(蛍光)および未分化細胞(非蛍光)の分布・配置が明らかとなり、同時に娘細胞がニュートラルな状態から「分化」へと移行する過程(非蛍光→蛍光)が観察された。以上の結果から、開発したこの手法は「運命選択」と「細胞間接触の履歴」との関係性を定量的に結びつけるための方法論として有用であると考えられる。研究計画に沿って、1任意の細胞と分化途上細胞との細胞間接触を高分解能でライブ観察するシステムを構築し、細胞間接触の定量化(接触時間・面積の算出)が可能であること見いだした。なお、「分化途上細胞の可視化」を目的に作製したトランスジェニックツールの解析結果は国際誌にて報告した。2細胞膜におけるDeltaの分布を明らかにするため、免疫電顕の手法を専門家から教わり、観察(および解析)可能なサンプル作製の至適条件を見いだした。また、Deltaの分布も明らかになりつつある。以上12で構築した実験手法は本研究の要となるもので、初年度でこれらを確立し、さらにその解析に進んだことは本研究が着実に進展していることを意味している。27年度が最終年度であるため、記入しない。「運命選択」と「細胞間接触の履歴」の関係性・法則性を明らかにする(本研究最大の目的)。研究実績の概要で記述した細胞間接触の可視化システムを利用して、任意の娘細胞が分化(Venus陽性)あるいは未分化(陰性)を選択する様子を観察すると同時に、娘細胞と近隣細胞との接触(娘細胞誕生から4時間以内の接触)を定量的に逐一見ていき対応付けを行う。この解析により、例えば「娘細胞が未分化を選択するには、○個の分化途上細胞と○○時間、○○平方マイクロメートル以上接触することが重要」などの法則性を見いだす。これにはDeltaの(三次元的)分布情報が必要であるため、現在作成中の連続免疫電顕像をもとに3D再構成(およびその定量)を同時に行う。以上の内容をまとめ論文投稿する。
極低温原子で紐解く階層横断エキゾチック物性現象

極めて高度なレベルに達している冷却原子系の制御技術のなかでも、特に、原子間の相互作用を磁場により任意かつ精密に実時間制御するフェッシュバッハ共鳴法により、様々な可能性が拓かれつつある。本研究では、冷却原子系として極めて大きな質量比を有するエルビウムとイッテルビウム、およびリチウムの超低温原子混合系を実験的に生成し、その特異な性質を実験的に解明することにより、クラスター階層の物理の理解を深化させることを目標とする。特に、まず、重原子と軽原子間の相互作用を磁場により制御するフェッシュバッハ共鳴法を開発し、次に、「普遍的なクラスター状態」としてのエフィモフ3量体を観測しエネルギー構造の解明を行う。これらにより、階層をつなぐ共通物理現象の理解を深めることに貢献する。この研究目的に向けて、初年度である昨度度においては、研究期間全体での基礎基盤技術の開発を中心に研究を行い、以下に示す成果を得ることができた。まず、1)エルビウム-イッテルビウム-リチウムの3重原子オーブンの開発、新オーブンでのリチウム-イッテルビウム同時量子縮退の実現、を達成した。さらに、2)エルビウム原子減速用光源(600mW以上の401nm光源)の開発、エルビウム原子冷却用光源(583 nm光源)の用意、レーザー周波数安定化システムの構築、を完了した。そして、関連理論研究との議論として、3)新規な角運動量を有するエフィモフ状態の観測可能性の検討、SU(4)シングレット状態に対する原子核と冷却原子系の対応の検討、を開始した。本研究の目的である、階層を横断したエキゾチックな物性現象の解明に向けて、極低温原子集団、特に、巨大な質量比の超低温原子混合系を実験対象として研究を開始した。まず、重いエルビウム原子と軽いリチウム原子の量子気体混合系の生成に向けて、エルビウム原子のレーザー冷却のための装置を立ち上げることに成功した。1000°C以上の高温オーブンとイッテルビウム原子とリチウム原子用オーブンが両立した3重ハイブリッド型オーブンを設計・実装して、リチウムおよびイッテルビウム用オーブンとしての性能については評価が完了し、十分な性能がでていることを確認した。さらに、エルビウム原子冷却用の光源を新規に準備することに成功した。401nmの波長の光源は、802nmの高出力光源を準備してその第2高調波を発生させることにより生成させることができた。特に、高効率な第2高調波を発生させる真空排気共振器システムを新たにデザイン・準備し、安定に600nm以上の401nmのレーザー光を得ることに成功した。また、583nmの光源を得るための基本波1166 nmレーザーの準備、および導波路型第2高調波発生器の準備も完成した。802nmの光源の周波数安定化は、安定化ヘリウムネオンレーザーを用いて校正された高精度波長計を用いて行い、十分な安定度が得えられていることを確認した。583nmの光源の周波数安定化用の超低膨張ガラスの準備も完了した。本研究において研究目的に掲げたエフィモフ状態については、理論的研究による検討・評価が極めて重要であるため、関連の理論研究者と密接なる議論を行った。さらに、アルファ核が、我々が最近プラケット光格子中で実現したSU(4)シングレット状態に対応するという新たな知見を見出し、関連理論研究者と議論を開始した。今後は、以下について集中的に研究を進める。本研究の目的である、階層を横断したエキゾチックな物性現象の解明に向けて、極低温原子集団、特に、巨大な質量比のエルビウムとイッテルビウム、およびリチウムの超低温原子混合系を実験対象として、特異なエフィモフ状態の生成・検出を通じて研究を推進する。昨年度において開発した、重いエルビウム原子と軽いリチウム原子の量子気体混合系の生成用に特化してデザインおよび作成した、エルビウム原子のレーザー冷却のための1000°C以上の高温オーブンとリチウム原子用オーブンが両立したハイブリッド型オーブンとしての性能を評価することから始める。さらに、これも昨年度に準備した、エルビウム原子冷却用の光源を用いて、エルビウム原子の分光およびレーザー冷却実験を進める。特に401nmの波長の光源は、802nmの高出力光源を準備してその第2高調波を発生させることにより生成できているが、これをゼーマン減速および、横方向冷却に実際に用いる。また、583nmの光源は、すでに準備してある1168nmの高主力半導体レーザーを、これもすでに準備してある導波路型第2高調波発生器に導入することで生成して、低温のエルビウム原子の生成に用いる。802nmの光源およびの周波数安定化は、安定化ヘリウムネオンレーザーを用いて校正された高精度波長計を用いて成功しているが、その長期安定性を評価する。583nmの光源の周波数安定化は、超低膨張ガラスを用いた共振器に高速フィードバックすることにより行う。以上により、十分冷却されたのちに、それを光トラップに移行して、イッテルビウム原子およびリチウム原子との共同蒸発冷却を行い、量子気体までの冷却を目指し、光格子への導入を目指す。本研究において研究目的に掲げたテーマは、理論的研究による検討・評価が極めて重要であるため、理論研究者と密接なる議論を行いながら進める。

本研究では、冷却原子系として極めて大きな質量比を有するエルビウムとイッテルビウム、およびリチウムの超低温原子混合系を実験的に生成し、その特異な性質を実験的に解明することにより、クラスター階層の物理の理解を深化させることを目標とする。特に、まず、重原子と軽原子間の相互作用を磁場により制御するフェッシュバッハ共鳴法を開発し、次に、「普遍的なクラスター状態」としてのエフィモフ3量体を観測しエネルギー構造の解明を行う。これらにより、階層をつなぐ共通物理現象の理解を深めることに貢献する。この研究目的に向けて、初年度である昨度度においては、研究期間全体での基礎基盤技術の開発を中心に研究を行い、以下に示す成果を得ることができた。まず、1)エルビウム-イッテルビウム-リチウムの3重原子オーブンの開発、新オーブンでのリチウム-イッテルビウム同時量子縮退の実現、を達成した。さらに、2)エルビウム原子減速用光源(600mW以上の401nm光源)の開発、エルビウム原子冷却用光源(583 nm光源)の用意、レーザー周波数安定化システムの構築、を完了した。そして、関連理論研究との議論として、3)新規な角運動量を有するエフィモフ状態の観測可能性の検討、SU(4)シングレット状態に対する原子核と冷却原子系の対応の検討、を開始した。本研究の目的である、階層を横断したエキゾチックな物性現象の解明に向けて、極低温原子集団、特に、巨大な質量比の超低温原子混合系を実験対象として研究を開始した。まず、重いエルビウム原子と軽いリチウム原子の量子気体混合系の生成に向けて、エルビウム原子のレーザー冷却のための装置を立ち上げることに成功した。1000°C以上の高温オーブンとイッテルビウム原子とリチウム原子用オーブンが両立した3重ハイブリッド型オーブンを設計・実装して、リチウムおよびイッテルビウム用オーブンとしての性能については評価が完了し、十分な性能がでていることを確認した。さらに、エルビウム原子冷却用の光源を新規に準備することに成功した。401nmの波長の光源は、802nmの高出力光源を準備してその第2高調波を発生させることにより生成させることができた。特に、高効率な第2高調波を発生させる真空排気共振器システムを新たにデザイン・準備し、安定に600nm以上の401nmのレーザー光を得ることに成功した。また、583nmの光源を得るための基本波1166 nmレーザーの準備、および導波路型第2高調波発生器の準備も完成した。802nmの光源の周波数安定化は、安定化ヘリウムネオンレーザーを用いて校正された高精度波長計を用いて行い、十分な安定度が得えられていることを確認した。583nmの光源の周波数安定化用の超低膨張ガラスの準備も完了した。本研究において研究目的に掲げたエフィモフ状態については、理論的研究による検討・評価が極めて重要であるため、関連の理論研究者と密接なる議論を行った。さらに、アルファ核が、我々が最近プラケット光格子中で実現したSU(4)シングレット状態に対応するという新たな知見を見出し、関連理論研究者と議論を開始した。今後は、以下について集中的に研究を進める。
ダイバータプラズマの分光学的研究

[1]超高波長分解能可視分光器の製作ダイバータ領域に存在する水素原子の速度分布関数の測定は水素原子の挙動を理解する上で不可欠なものである。速度分布関数を実測するために高い波長分解能を有する分光器の試作を行った。このシステムでは逆線分散として0.0024nm/pixelという値が得られ水素原子の測定では、1x10^3m/sの測定が可能である。[2]絶対波長校正光源の製作ダイバータ領域の水素原子の運動方向を測定するためには超高波長分解能分光器の波長が較正されていることが必要である。波長分解能が非常に高いため1つの線スペクトルを用いて絶対較正をすることができない。このために新たに水素、重水素の混合プラズマを用いてHα、Dαの2本のスペクトル線を同時に測定できるホローカソード放電装置を製作した。この装置ではさらに1.13Tの磁場がかけられるようにしてゼーマン分岐したσ、π成分を見ることにより6本のスペクトル線を同時に観測できるようにした。[3]LHDにおけるHα線の微細構造の測定LHD装置では、中性粒子ビーム入射によって平均電子密度4.5×10^<19>m^<-3>の長時間放電が行われるが、その間の水素原子の速度変化を測定できた。放電開始時は、速度に大きな変化が認められないが、定常状態に移ると最も速度の大きい場合で9×10^3m/sに達した。スペクトルのシフトから水素原子は測定系に近づく方向で運動していることも明らかになった。また水素原子の発光スペクトルのプロファイルを詳細に調べると非対称性が認められ、低温と高温の2成分に分離できることが明らかになった。低温成分は0.1eV、高温成分は0.4eVのエネルギーに対応することもわかった。これらの値はダイバータ領域を視線が見込むときに得られ、ダイバータ以外の領域を観測すると大きな変化が無いことが明らかになった。ダイバータプラズマは、ダイバータ板と強い相互作用を行い、ダイバータ板の材質である様々な物質をスパッターさせプラズマ中へ不純物を混入させる。最近の大型装置では高Z不純物の混入をさけるために低Z材の使用が主流であるが、将来の核融合炉では高融点のタングステンやモリブデンなどの高Z材の使用が有力でその挙動を調べることが重要な課題になっている。高Z材のダイバータ近辺における密度分布は、これらの原子からの発光強度を分光学的方法によって測定し、その発光強度から原子密度を評価しなければならない。このために高Z材の代表であるタングステンおよびモリブデンの分光測定に必要な基礎データであるエネルギー準位、波長などのデータベースを作成した。またこれらのデータベースを活用してグロトリアン図の作成をした。これらのデータベースを構築すると励起係数の評価が可能となり発光強度と原子密度との関係をきめることができる。このデータベースを基に現在共同研究をおこなっている米国マサーチュセッツ工科大学プラズマ核融合センター、ドイツユーリッヒプラズマ物理研究所で測定したモリブデン、タングステンの分光データの解析を進めている。ダイバータプラズマは、プラズマ容器と最も強く相互作用するプラズマであり、その特性を理解することがよりよい閉じ込め性能を有するプラズマ実現の鍵となる。この領域のプラズマでは、その化学的組成、温度、密度などを詳しく調べる必要がある。特に化学的組成に関しては分光学的な方法が最も適している。

今年度はドイツユーリッヒのプラズマ物理研究所にあるTEXTOR-94装置でタングステンテストリミターを用いてリミター周辺の中性タングステン原子の発光スペクトルと中心部の高電離タングステンイオンの発光スペクトル強度との関係を明らかにした。プラズマ閉じ込めの改善に関係するもう一つの重要な要素は中性水素原子の挙動を明らかにすることである。この場合水素原子がプラズマ容器壁からどのような速度でプラズマ内に浸入するかが特に重要である。このために今年度は、水素原子の速度分布関数が評価できる超高波長分解分光器を中心とする計測システムの製作を行った。分光器の逆線分散は、0.075 nmで分解能は0.0015nmである。50本のファイバ-による入射光学系と2次元のCCD検出器で空間点50点が同時に計測可能となっている。ダイバータプラズマは、ダイバータ板と強い相互作用を行い、ダイバータ板の材質である様々な物質をスパッターさせプラズマ中へ不純物を混入させる。最近の大型装置では高Z不純物の混入をさけるために低Z材の使用が主流であるが、将来の核融合炉では高融点のタングステンやモリブデンなどの高Z材の使用が有力でその挙動を調べることが重要な課題になっている。今年度は、ドイツユーリッヒプラズマ物理研究所にあるTEXTOR-94装置でタングステン、タンタルの高電離イオンのスペクトルを観測してその挙動を明らかにした。またこれらのイオンを生成する過程で大きな役割を果たす中性水素原子の速度分布を測定できる超高波長分解能の分光器の性能を調べるために水素、重水素混合ガスによるホローカソード放電を使った絶対波長校正装置を製作した。この放電管の特徴は強度1.13Tの磁場を永久磁石でつくる点にある。この絶対波長校正装置によってすでに製作した超高波長分解能の分光器によって数eVの分解能で速度分布を測定できることが確かめられた。ダイバータプラズマの研究は、将来の核融合炉を実現する上で最も重要な課題の一つである。特に大きな勢流束に耐える材質を開発することが急務である。またプラズマ流を制御するためにはダイバータ領域の詳細な情報を得る必要がある。分光学的な研究では、ダイバータ領域にある水素原子の速度分布関数を直接測定できるという特徴がある。今年度の研究では、これまでに開発してきた高波長分解能分光器を核融合科学研究所にあるLHD装置にとりつけダイバータ領域の水素原子の速度分布関数を測定した。LHD装置では、中性粒子ビーム入射によって平均電子密度4.5×10^<19>m^<-3>の長時間放電が行われるが、その間の水素原子の速度変化を測定できた。放電開始時は、速度に大きな変化が認められないが、定常状態に移ると最も速度の大きい場合で9×10^3m/sに達した。スペクトルのシフトから水素原子は測定系に近づく方向で運動していることも明らかになった。また水素原子の発光スペクトルのプロファイルを詳細に調べると非対称性が認められ、低温と高温の2成分に分離できることが明らかになった。低温成分は0.1eV、高温成分は0.4eVのエネルギーに対応することもわかった。これらの値はダイバータ領域を視線が見込むときに得られ、ダイバータ以外の領域を観測すると大きな変化が無いことが明らかになった。したがってダイバータ領域でLHDプラズマが強い相互作用をしていることが明らかになった。
磁気マイクロマシンに関する研究

本研究は注射器により生体内に導入した後に腫瘍などの生体組織中を移動して温熱治療を施すマイクロマシンの実現を目指して、ゲル状の物質中を移動可能なマイクロマシンの開発とそのマシンへの発熱機構の組み込みを目的としたものである。平成14年度は、カンテンファントム中ならびにウシの筋肉組織中を移動可能な磁気マイクロマシンを実現した。平成15年度は、このマシンに発熱機構を組み込み、ゲル中での動作を確認した。また、温熱治療の対象となる臓器のひとつとして肝臓があり、本年度は、肝臓内で動作するマシンの開発を目指した。以下に本年度に得られた成果を概説する。1.すでに得られた、ウシの筋肉中を移動可能な磁気マイクロマシンに、軟質磁性材料からなる発熱素子を組み込み、カンテンファントム中での動作を確認した。マシン推進方向に垂直な面内に1-10Hz、12kA/mの回転磁界とマシン推進方向に100kHz、6.4kA/mの交流磁界を同時に印加することで、周囲を50°C以上に加熱しながら推進可能であることを実験的に示した。この温度はがん細胞を死滅させるに十分な温度である。2.動物(ブタならびにウシ)の肝臓内にて移動可能なマシンを得るため、マシン先端形状ならびにらせん構造の見直しを図った。その結果、肝臓の微細血管を切り裂くための先端部を持つマシンが肝臓中を推進可能なことを見出した。これは、マシンの移動部位によりマシンの最適形状が異なることを意味している。ここで得られたマシンは、ブタの肝臓内を40mm程度推進することが可能であり、肝臓内を移動するマイクロマシンを世界で初めて得ることができた。今後、ここで得られたマシンに発熱素子を組み込み、動物の肝臓内における移動と発熱の動作を確認することが必要である。以上の成果は、これまでに無い低侵襲な温熱治療法の開発の基礎となるものであり、きわめて重要なものであるといえる。平成14年度は、ゲル中を移動するマイクロマシンの小型化およびその推進方向制御、さらに複数のマシンの選択的制御について検討を行った。今年度の成果を以下にまとめる。1.18G(内径0.9mm)の注射針に封入可能な、直径0.8mmの永久磁石および直径0.8mmのねじ状構造からなる磁気マイクロマシンを試作し、これがカンテンファントム中において強度8kA/mの回転磁界印加で動作できることを示した。2.磁気マイクロマシンに印加する回転磁界の回転面を変化させることで、マシンの推進方向をワイヤレスで制御できることを実験的に示した。また、磁気トルクの方向転換成分を算出可能にし、マシンが方向転換する際にマシン推進軸と磁界回転面との角度が60度の際に最も磁気トルクが大きくなり、マシン方向転換の回転半径が最小になることを示した。カンテンファントム中において、最小の回転半径は約11mmであった。これは、30-40mmの大きさの腫瘍中を方向転換するに十分な数値である。3.推進速度の回転周波数特性および、マシン回転か回転磁界の同期から外れる脱調周波数の異なる2種の磁気マイクロマシンが、外部回転磁界の周波数を変えることで、選択的に駆動できることを実験的に示した。4.ゲル中移動型磁気マイクロマシンの運搬性能を実験的に調べ、マシンに発熱機構等の素子を運搬させる際、被運搬素子の形状は、マシン直径以下にする必要があることを示した。
タンパク質連続リフォールディング法におけるインターフェースとしての機能膜の開発

高い基質特異性・反応性を持つタンパク質は、抗体製剤・バイオリアクタなど幅広い応用用途を持つ。タンパク質は現在大腸菌による大量発現が可能であり、そのうち約4割はアミノ酸配列を正しく折り畳むリフォールディング過程を経て生化学的活性が回復する。今後の大きな拡大も見込まれるタンパク質市場を考えると、大量生産を可能とする連続リフォールディング技術の今後の発展が予想される。本研究では、連続法に特徴的なタンパク質とリフォールディング剤の接触インターフェースに対し、高分子機能膜の積極的な活用を提案し、プラズマグラフト重合法を用いた機能膜作成法の開発と、リフォールディング介助に必要な膜性能の探求を行った。タンパク質は高い反応性・基質特異性を持ち、幅広い応用用途を持つ。現在大腸菌によるタンパク質の大量発現が可能となっているが、発現したタンパク質に活性を持たせるためにはタンパク質を3次元に正しく折り畳むリフォールディングの過程が必要不可欠である。タンパク質の大量生産を可能とする連続リフォールディング技術は将来的に大きな需要が見込まれる。本研究では、連続法の特徴的なインターフェースであるタンパク質とバッファーの接触界面に「機能性高分子膜」を用いることで、高効率なリフォールディングを目指している。23年度までにイソプロピルアクリルアミドリニアポリマーをグラフト固定化した機能化高分子膜の作成に成功しているが、24年度はこれをさらに発展させ、より高いリフォールディング介助効果を示すスルホベタインリニアポリマーをグラフト固定化した機能化高分子膜を作成した。スルホベタインは負と正の電荷(スルホン酸基と四級アンモニウム基)を一分子内に有する機能性分子であり、リフォールディングを大きく介助する分子として知られている。これら作成した膜及び基膜を用いてタンパク質のリフォールディング性能(活性回復率)の評価を行った。その結果、タンパク質の活性回復率は基膜の細孔径にほとんど依存しないことが見出だした。これに対し、活性回復率がタンパク質のバッファーへの注入速度に大きく依存することを見出だした。本研究では、連続法の特徴的なインターフェースであるタンパク質とバッファーの接触界面に「機能性高分子膜」を用いることで、高効率なリフォールディングを目指した。24年度までに本テーマ内で開発したプラズマグラフト重合法(低温パーオキサイド法)により、イソプロピルアクリルアミドリニアポリマー・スルホベタインリニアポリマーをグラフト固定化した機能化高分子膜の作成に成功した。また、タンパク質の活性回復率がタンパク質のバッファーの注入速度に大きく依存することを見出だした。26年度は、この活性回復率のバッファー注入速度への依存性が一般的な現象であることを確認するとともに、化学工学シミュレーションを用いて、膜細孔内における可溶化剤の濃度分布計算を行った。その結果、バッファー注入速度が充分でない場合、膜内における可溶化剤の濃度が低下し、これが活性回復率低下を招くことを見出した。一方、バッファーの注入速度が高すぎると、タンパク質の膜内における滞留時間が短くなりリフォールディングに必要な時間を確保することができない。リフォールディングを有効に促進するためのインターフェースには、膜内の適切な修飾に加えて、膜内の可溶化剤濃度を確保し、なおかつ膜内の滞留時間を稼ぐような設計が必要であることが分かった。そしてこの設計は膜内の分子拡散性の情報により可能となることを示した。タンパク質の連続リフォールディング技術は、現行のバッチ式に対し大量生産が可能であるため将来的に大きな需要が見込まれる。直鎖型リニアポリマーはリフォールディング介助効果を示すことが知られている。リニアポリマーを多孔質基材の細孔表面に固定化して機能膜を作成するために、本研究ではプラズマグラフト重合法を採用した。23年度においては、リニアポリマーとしてポリイソプロピルアクリルアミドを選定し、これをグラフト固定化した機能膜を作成した。この際、細孔径の異なる多孔質基材(10200 nm)を使用し、またグラフトポリマー量の異なる機能膜を複数作成した。リゾチームをモデルタンパク質とし、機能膜に変性リゾチームを透過希釈させることで、リフォールディング効率が従来のバッチ法に比べて約20%向上することを見出した。またリフォールディングの難しいCABタンパク質の活性評価手法の確立も行った。

また通常プラズマグラフト重合法はパーオキサイド基を重合開始基として使用するため、反応開始に80°C程度必要であるが、研究の過程において低温(室温40°C)で進行するプラズマグラフト重合法を見出した。ドデシルスルホン酸ナトリウムを反応溶液中に添加することで、正電荷・負電荷を帯びたモノマー・中性モノマー・アクリルアミド系・スチレン系モノマーに至るまで通常重合が難しいモノマーもグラフト固定化することに成功した。高分子機能膜によるリフォールディング介助機構の解明に向けた研究に関しては、タンパク質の活性回復率がタンパク質のバッファーへの注入速度に大きく依存する理由の解明が待たれる他は予定通りに進行していると考えている。また研究の過程において、低温で進行するプラズマグラフト重合法(低温パーオキサイド法)を新たに見出した。例えばスルホベタインのような四級アンモニウム基を持つモノマーは熱を加えると分解してしまうことが知られているが、本手法によりこれら機能分子を失活させることなくグラフト固定化することが可能となった。これは当初の想定にはなかった新しい発見であり、新機能性材料の開発へと発展する可能性を秘めていると認識している。これらを合わせて研究はおおむね順調に進展していると判断している。高分子機能膜によるリフォールディング介助機構の解明に向けた研究に関しては、おおむね予定通りに進行しているが、これに加え研究の過程において、低温で進行するプラズマグラフト重合法を新たに見出した。例えば四級アンモニウム基を持つモノマーやモノマー化したタンパク質などは熱を加えるとその機能が失われてしまうことが知られているが、本手法を用いればこれら機能分子を失活させることなくグラフト固定化することが可能となる。24年度にはタンパク質の注入速度を速くするとリフォールディング性能が向上するという知見を得ることができた。具体的には注入速度を100倍にすることにより10%程度効率を高める有用な現象を見出だした。25年度にはこの現象の一般性の確認を行うと共に、化学工学シミュレーションなどを通じて本現象の機構解明を行う。また、連続法の実証実験として流通式の装置を用いたリフォールディング実験を行う。さらに、24年度に研究を通じて開発された低温プラズマグラフト重合法に関して、活性種の調査や反応機構解明、他モノマーへの応用などによる更なる応用範囲の拡大を試みる。23年度はポリイソプロピルアクリルアミドをグラフトした種々の機能化高分子膜を作成したが、24年度はこれをさらに発展させ、より高いリフォールディング介助効果を示すリニアポリマーをグラフト固定化した機能化高分子膜を作成する。
動物およびヒト由来ノロウイルス、サポウイルスの増殖系確立、改良に向けた研究

動物およびヒト由来のノロウイルス、サポウイルスについて、複数の培養細胞、各種培養条件における増殖効率の検証を行い、新たな感受性細胞の同定に成功した。ノロウイルス、サポウイルスの多くはウイルスの増殖に胆汁酸の添加が必要であった。ノロウイルス、サポウイルスが属するカリシウイルスについて、分子生物学的手法によるウイルス産出法を確立するためのリプラスミドベースのリバースジェネティクスコンストラクト系の応用にも取り組んだ。培養増殖系のあるブタサポウイルスについて現在唯一感受性があるとされているブタ腎臓由来細胞(LLC-PK細胞)以外の、新たなブタ由来の感受性細胞を見いだした。マウスノロウイルスの増殖には現在マウスマクロファージ由来細胞(RAW264.7細胞)が広く使用されている。今回検討した3種類のマウス非マクロファージ由来細胞(HS22, P3U1, WEHI-3b細胞)ではマウスノロウイルスの増殖は認められなかった。我々がネコ腎臓由来細胞(CRFK細胞)におけるネコカリシウイルスの感染性ウイルス産出に成功したEF1αpromoterを用いたplasmidベースのリバースジェネティクス系を他の動物由来カリシウイルスに応用する目的で、申請者がオハイオ州立大学において作成したEF1αpromoter下流にブタサポウイルスのフルゲノムcDNAをクローニングしたplasmidをブタ由来細胞(LLC-PK)にtransfectしたが、ブタサポウイルスの産出は確認できなかった。この原因を探るため、さらに検討を行った結果、LLC-PK細胞ではEF1αpromoterが機能しないことが示された。今年度はヒト糞便由来のサポウイルス(2株)のヒト由来細胞における増殖の有無をRT-PCR法によって検討した。現在のところ顕著なウイルス増殖(ウイルスRNA量の増加)は認められていない。ウイルス増殖に必須な細胞因子の同定にはウイルスに感受性のある細胞の同定が必須である。今回、我々は従来ブタサポウイルスの研究に用いられてきたブタ腎臓由来細胞(LLC-PK細胞)以外のブタ細胞がブタサポウイルスに感受性を有することを初めて見いだすことができた。これらの知見は今後、感受性因子の検索にも有用である。一方でマウスノロウイルスについては現在広く使用されているマウスマクロファージ由来細胞(RAW264.7細胞)にかわる高感受性細胞は見つからなかった。我々がネコカリシウイルスの産生に成功したEF1αpromoterを用いたplasmidベースのreverse genetics系をブタサポウイルスに応用したところ、予想外にLLC-PK細胞ではこのpromoterが機能しないことが明らかとなった。また現時点ではヒトサポウイルスの培養細胞での増殖も認められていない。昨年度新たに見いだしたブタサポウイルス感受性細胞と、従来から用いられてきたブタ腎臓由来細胞(LLC-PK細胞)は、いずれもウイルス増殖に胆汁由来成分が必須であるため、今年度はこれらの細胞に対する各種胆汁酸由来成分のウイルス増殖への評価を行うとともに、ブタサポウイルスの感受性を決定する因子を検索する目的で、DNAアレイを用いて胆汁酸添加によって発現が変動する遺伝子を評価した。昨年度、ブタサポウイルス感受性細胞ではEF1αpromoterが機能しない事が明らかになったため、これにかわるplasmidベースのリバースジェネティクス系の構築を試みるため、別途作製済みのCMV promoter下流にネコカリシウイルスのフルゲノムcDNAをクローニングしたplasmidをネコ由来細胞(CRFK)にトランスフェクションした。その結果、CMV promoterでもEF1αpromoter系と同様の効率でネコカリシウイルスの産生が可能であることを見いだした。今年度はヒト糞便由来のサポウイルスに加え、ヒト糞便由来ノロウイルスについても、ヒトおよび動物由来細胞における増殖の有無を主にRT-PCR法によって検討し、ウイルス増殖(ウイルスRNA量の増加)、再現性を評価継続中である。また作製済みのリバースジェネティクスコンストラクトのトランスフェクションによるウイルス増殖についても糞便由来サンプルと同様に検討を継続中。ブタサポウイルスの増殖が可能であることを新たに見いだした細胞と、従来から使用されているLLC-PK細胞において、ウイルス増殖に必須な胆汁酸成分添加による変動遺伝子を解析中。ネコカリシウイルスについては、従来のEF1αpromoterを用いたplasmidベースreverse genetics系以外にCMV promoterを用いた同様の系の構築に成功した。ヒト由来ノロウイルス、サポウイルスの各種培養細胞、培養条件での評価も継続中。動物およびヒト由来ノロウイルス、サポウイルスの増殖系確立、改良を目指し、感受性細胞の検索、培養条件の至適化、分子生物学的手法を取り入れるためのリバースジェネティクス系の応用に取り組んだ。ブタサポウイルスについては、新たな感受性細胞を見出した。マウスノロウイルス、ネコカリシウイルスで成功実績のあるプラスミドベースのリバースジェネティクスコンストラクトを、ブタサポウイルスにも応用し、既知および新規に見出したブタサポウイルス感受性細胞にトランスフェクションし、ウイルス遺伝子の発現、感染性ウイルスの産生も評価した。既知および新規に見出した由来組織の異なるブタサポウイルス感受性細胞は、いずれも共通の胆汁酸成分がウイルス増殖に必須であったことから、この胆汁酸の添加によって発現が変動する細胞由来の遺伝子をDNAアレイにより検索した。一部の細胞由来遺伝子については、一過性発現によるウイルス増殖への影響を評価した。ヒト糞便由来のノロウイルス、サポウイルスについて、複数の培養細胞、培養条件におけるウイルス増殖(ウイルスRNA量の増加)を定性、定量RT-PCR法によって検証し、一部の細胞株、培養条件においてノロウイルスRNA量の増加を認めた。サポウイルスRNA量の増加が認められた細胞株も見出した。いずれのウイルスも増殖には培養細胞への胆汁酸成分の添加が必要であった。本研究により動物およびヒト由来ノロウイルス、サポウイルスの増殖に関する重要な進展が得られた。

動物およびヒト由来のノロウイルス、サポウイルスについて、複数の培養細胞、各種培養条件における増殖効率の検証を行い、新たな感受性細胞の同定に成功した。ノロウイルス、サポウイルスの多くはウイルスの増殖に胆汁酸の添加が必要であった。ノロウイルス、サポウイルスが属するカリシウイルスについて、分子生物学的手法によるウイルス産出法を確立するためのリプラスミドベースのリバースジェネティクスコンストラクト系の応用にも取り組んだ。研究計画書に従い、すでに確立済みのネコカリシウイルスについてはウイルスゲノム配列改変による増殖効率への影響評価を行う。ヒト由来ノロウイルス、サポウイルスについて糞便もしくは糞便から抽出したウイルスRNAの細胞への導入も試みる。我々が現在用いているplasmid base reverse genetics系に用いているEF1αpromoterについて、非感受性細胞が存在することが示されたことから、まずその他のpromoterによるreverse genetics系の可能性も探りつつ、ヒトおよび動物由来ノロウイルス、サポウイルスの増殖系構築を目指す。研究計画に従って、動物由来カリシウイルスの培養増殖条件、特にブタサポウイルスのさらなる増殖効率化を検討する予定。また培養増殖系がないブタ由来ノロウイルスについての増殖系評価も実施する。さらに、臨床検体、および分子生物学的手法を組み合わせたヒト由来ノロウイルス、サポウイルスの増殖につながる培養細胞、培養条件の検索、評価も続ける。ウイルス学年度末納品等にかかる支払いが平成28年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。平成27年度分についてはほぼ使用済みである。年度末納品等にかかる支払いが平成29年4月1日以降となったため、当該支出分については次年度の実支出額に計上予定。平成28年度分についてはほぼ使用済みである。上記のとおり。上記のとおり。
アセトアミノフェン肝障害の発症メカニズムの解明および遺伝子治療に関する研究

21年度はすでに構築した3種類(ミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型)のリン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(PHGPx)遺伝子導入アデノウイルスベクターによるオルガネラ特異的PHGPxの発現確認。さらにオルガネラ特異的なPHGPx高発現が認められた非ミトコンドリア型PHGPx遺伝子導入アデノウイルスベクターを用い、PHGPx遺伝子高発現肝細胞のアセトアミノフェン肝細胞障害に対する効果の評価を行った。1.PHGPx高発現肝細胞におけるPHGPx発現のオルガネラ特異性の評価本研究の最終目的は膜脂質過酸化を抑制する3種類のPHGPx(ミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型)をオルガネラ特異的に発現させたマウス初代培養肝細胞を用いて、アセトアミノフェン肝障害の発症機序を解明することである。昨年度までにミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型PHGPx遺伝子導入アデノウイルスベクターを作製、精製を行い、マウス初代培養肝細胞への感染を行った。その結果、whole cellにおいてPHGPxの高発現をウエスタンブロット法により確認できた。本年度はそれらPHGPx高発現肝細胞がオルガネラ特異的にPHGPxを発現しているか確認を行った。遠心分画法により細胞を核画分、ミトコンドリア画分、その他の画分に分離し、それぞれの画分においてPHGPx遺伝子の発現を解析した。その結果、非ミトコンドリア型においてミトコンドリア画分以外でのPHGPx発現増加が認められた。一方で、ミトコンドリア型、核小体型においては全ての画分でPHGPxの発現が増加していた。それぞれの画分の純度は各種分子マーカーを用いて評価した。2.非ミトコンドリア型PHGPx高発現肝細胞におけるアセトアミノフェン毒性の評価非ミトコンドリア型PHGPxアデノウイルスベクターをマウス初代培養肝細胞に感染させ、PHGPxを高発現させた肝細胞にアセトアミノフェン処理を行い細胞生存率の評価を行った。アデノウイルスベクター感染の12時間後に10mMアセトアミノフェン処理を行い、12時間後の細胞生存率をWST-8法で測定したところPHGPx高発現細胞において有意な細胞死の抑制効果は認められなかった。19年度はリン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(PHGPx)遺伝子導入アデノウイルスベクターの構築およびPHGPxをマウス初代培養肝細胞に高発現させる研究を行った。1.リン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(PHGPx)アデノウイルスベクターの構築本研究の最終目的は膜脂質過酸化を抑制する3種類のPHGPx(ミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型)をオルガネラ特異的に発現させたマウス初代培養肝細胞を用いて、アセトアミノフェン肝障害の発症機序を解明することである。そのためにまず、それぞれのPHGPx遺伝子導入したアデノウイルスベクターを作製した。作製は、本大学生命科学科分子生物学教室と共同で行った。2.マウス初代肝細胞培養系の確立610週齢の雄性C57BL/6マウスよりコラゲナーゼ灌流法で肝細胞を分離し、初代肝細胞培養系を確立した。3.PHGPx遺伝子の初代培養肝細胞への導入まずミトコンドリア型および非ミトコンドリア型PHGPxアデノウイルスベクターをマウス初代培養肝細胞に感染させ、PHGPxの発現をウエスタンブロット法にて測定した。アデノウイルス感染後、細胞を回収しPHGPxの発現を調べたところ、PHGPxアデノウイルス感染細胞において時間依存的、濃度依存的なPHGPxの発現増加がみられた。対照群としてLacZアデノウイルスを感染させたがPHGPx発現への影響はみられなかった。これにより、マウス初代培養肝細胞にPHGPxを高発現させることが可能となった。20年度は核小体型リン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(PHGPx)遺伝子導入アデノウイルスベクターの精製、マウス初代培養肝細胞への感染および発現チェックを行った。さらにマウス初代培養肝細胞におけるアセトアミノフェン(APAP)障害モデルの確立を行った。1.核小体型PHGPxアデノウイルスベクターの精製昨年度はミトコンドリア型および非ミトコンドリア型PHGPxアデノウイルスベクターを作製、精製を行い、マウス初代培養肝細胞への遺伝子導入を行った。本年度は残りの核小体型PHGPxアデノウイルスベクターの精製、遺伝子導入を行った。2.核小体型PHGPx遺伝子の初代培養肝細胞への導入核小体型PHGPxアデノウイルスベクターをマウス初代培養肝細胞に感染させ、PHGPxの発現をウェスタンプロット法にて測定した。アデノウイルス感染後、細胞を回収しPHGPxの発現を調べたところ、PHGPxアデノウイルス感染細胞において発現増加がみられた。これにより、マウス初代培養肝細胞に3種類のPHGPx(ミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型)を高発現させることが可能となった。3.APAP障害モデルの確立マウス初代培養肝細胞にAPAPAを添加し、障害モデルを確立した。障害の指標として細胞生存率、肝細胞内グルタチオン量、過酸化脂質量を測定した。APAPは1-10mMの濃度で検討した。10mMAPAP添加12時間後、細胞生存率は約50%まで減少した。

また細胞内グルタチオン量はAPAP添加1時間後に有意に減少した。過酸化脂質量はAPAP添加3時間後から増加し、12時間後に約3倍に増加した。これらの結果から、10mMAPAPでマウス初代培養肝細胞に障害を起こすことが確認された。21年度はすでに構築した3種類(ミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型)のリン脂質ヒドロペルオキシドグルタチオンペルオキシダーゼ(PHGPx)遺伝子導入アデノウイルスベクターによるオルガネラ特異的PHGPxの発現確認。さらにオルガネラ特異的なPHGPx高発現が認められた非ミトコンドリア型PHGPx遺伝子導入アデノウイルスベクターを用い、PHGPx遺伝子高発現肝細胞のアセトアミノフェン肝細胞障害に対する効果の評価を行った。1.PHGPx高発現肝細胞におけるPHGPx発現のオルガネラ特異性の評価本研究の最終目的は膜脂質過酸化を抑制する3種類のPHGPx(ミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型)をオルガネラ特異的に発現させたマウス初代培養肝細胞を用いて、アセトアミノフェン肝障害の発症機序を解明することである。昨年度までにミトコンドリア型、非ミトコンドリア型、核小体型PHGPx遺伝子導入アデノウイルスベクターを作製、精製を行い、マウス初代培養肝細胞への感染を行った。その結果、whole cellにおいてPHGPxの高発現をウエスタンブロット法により確認できた。本年度はそれらPHGPx高発現肝細胞がオルガネラ特異的にPHGPxを発現しているか確認を行った。遠心分画法により細胞を核画分、ミトコンドリア画分、その他の画分に分離し、それぞれの画分においてPHGPx遺伝子の発現を解析した。その結果、非ミトコンドリア型においてミトコンドリア画分以外でのPHGPx発現増加が認められた。一方で、ミトコンドリア型、核小体型においては全ての画分でPHGPxの発現が増加していた。それぞれの画分の純度は各種分子マーカーを用いて評価した。2.非ミトコンドリア型PHGPx高発現肝細胞におけるアセトアミノフェン毒性の評価非ミトコンドリア型PHGPxアデノウイルスベクターをマウス初代培養肝細胞に感染させ、PHGPxを高発現させた肝細胞にアセトアミノフェン処理を行い細胞生存率の評価を行った。アデノウイルスベクター感染の12時間後に10mMアセトアミノフェン処理を行い、12時間後の細胞生存率をWST-8法で測定したところPHGPx高発現細胞において有意な細胞死の抑制効果は認められなかった。
触媒膜導入マイクロ流路反応デバイスの創製

平成23年度には、マイクロ流路内での膜状高分子錯体の調製(step1)、ナノパラジウム触媒膜の形成(step2)と、同膜触媒導入マイクロ流路デバイスを利用する反応実施(step3)の3段階について検討した。具体的にはstep1では高分子配位子として直鎖ポリビニルピリジンおよびテトラクロロパラデートをY字型マイクロ流路に導入しマイクロ流路層流界面上で良好な膜形成が進行した。流路内で調製した触媒膜を還元的あるいは熱的に分解することで高分子膜内でのパラジウムナノ粒子の発生を試みた(step2)。その結果、PVP-Pd膜を50°C、30分間、ギ酸ナトリウム水溶液で扱うことで比較的狭いサイズ分布を持ったナノPd粒子が発生することを見いだした。さらに流路内に調製したナノPd膜を備えたマイクロ流路反応装置を利用し、幾つかのPd触媒工程をフロー型反応として試みた(step3)。その結果、ハロアレーン類の還元的脱ハロ反応がギ酸を還元剤として有効に働くことを見いだした。すなわちハロアレーン水溶液とギ酸水溶液をマイクロデバイスY字同入口から各々加えたところ室温で反応は速やかに進行流路内の保持時間僅か2-5秒で定量的に脱ハロ生成物を与えた。芳香族ハライドの置換基として電子供与性、電子求引性、オルト位、メタ位、パラ位に関わらず反応は良好であり、また芳香環上に複数のクロロ基を有する基質も良い反応性を示した。さらに本反応はハロアレーン濃度が10ppm程度でも問題なく進行した。【(1)高分子固定化不斉触媒の創製】2009年、申請者は高分子固定化不斉配位子(JACS 2001, 2919))を用い、均一触媒でさえ実現されていない高エナンチオ選択的Suzuki-Miyaura反応による軸不斉ビアリール化合物合成を世界に先駆けて達成している(ACIE, 2009, 48, 2708)。本研究初年度(平成22年度)は不斉Suzuki-Miyaura反応をエナンチオ場選択的反応系(JACS 1995, 9101)に展開した。また同反応システムにおいてSonogashira反応,Buchwald-Hartwig反応など有機合成の根幹的反応でありながら未だに充分な不斉触媒化が実現されていない重要工程の不斉化へと展開拡張した。とくにエナンチオ選択率70%にてSonogashira反応生成物を得ている。またクリック型反応に関してもエナンチオ場選択的反応を検討し60%を越える選択性に到達している。【(2)マイクロ精密化学合成デバイスの創製】申請者はマイクロ流路反応デバイスの層流界面において配位性高分子錯体膜触媒を導入する「ship-in-a-bottle」手法を開発している(JACS2006, 15994)。本提案初年度(平成22年度)において同手法を高分子塩形成に展開した。すなわち、マイクロ流路層流界面に於いて高分子塩を形成・析出させる手法を確立し、同手法を基盤とした流路内触媒膜形成を実施する。具体的にはポリピリジニウムカチオンとパラデートジアニオン、白金酸ジアニオン,などの遷移金属塩の流路内膜状固定化を実施し、各々の金属特有の反応(Pd:アリル位置換・ヘック反応など、Pt:各種酸化還元反応,W:オレフィンエポキシ化)を検討した。同時にポリビニルピリジンとアリールスルホン酸との酸塩基塩形成を展開した、マイクロデバイス内での高分子酸触媒形成を実施した。得られた高分子酸膜導入マイクロ流路デバイスを利用したアセタール化反応をフロー系で実施し超高速での生成物(アセタール化合物)合成について初歩的な知見を得ている。さらに酸性不斉配位子を調製し,マイクロ流路内でポリビオロゲンと多価塩形成させる流路内層流界面上への不斉高分子配位子膜を導入検討を推進した。
外部電極放電を利用した時間分割法による可変色光源の開発

放電ランプの発光色を可変として一層利用範囲を広げるために、内部電極と外部電極を併用し、それらの混合によって発光色を制御する方法の内、本課題では双方の放電を時分割する方法を試みた。応用例としては平板型放電管を試作した。報告書ではこの方法の原理と実験結果を述べている。1.放電管(1)電極放電特性の安定性を優先させ、平板放電管を含む全ての放電管に冷陰極を用いた。(2)蛍光体赤・青・緑3色の蛍光体を2つずつ即ち、赤+青,青+緑,緑+赤を混合塗布した3種類の放電管を試作し、赤⇔青,青⇔緑,緑⇔赤の発光色制御について測定した。(3)封入ガス封入ガスはXe+Hgとし、Xe封入圧を1.33kPa5.3kpaの放電管について測定した。2.点灯回路の設計・製作軸方向放電と管壁放電を時分割で点灯するのであるが、双方の放電共に回路方式としてはフルブリッジ回路を基本とし、それぞれの混合比を10:0から0:10まで可変とし、点灯周波数は1kHz50kHzの範囲で可変とした。3.点灯結果前年度の別途予算にて購入した「時間分解マルチ測光システム」をフルに活用することにより、アフターグロー等、種々のスペクトルの時間変化を詳細に測定した。また、初年度に設備備品費で購入したディジタルオシロスコープも最大限に活用し、管入力,管電圧,電流等を測定した。また、以上の結果、赤⇔青,青⇔緑,緑⇔赤それぞれの発光色制御において十分に発光色を可変とすることが可能となり、輝度も1,000[nt]以上とほぼ実用化レベルに到達できた。今年度は以下のように原色系の蛍光体を用いて発光色制御を試みた。また、紫外線を直接測定するために一部石英放電管を使用した。1.放電管(1)電極今年度は全ての放電管に放電特性の安定な冷陰極を用いた。(2)蛍光体赤・青・緑3色の蛍光体を2つずつ即ち、赤+青,青+緑,緑+赤を混合塗布した3種類の放電管を試作し、赤⇔青,青⇔緑,緑⇔赤の発光色制御を試みた。(3)封入ガス封入ガスはXe+Hgとし、Xe封入圧を1.33kPa5.3kpaの間で4種類変えた放電管について測定した。2.点灯回路の設計・製作本研究ではは軸方向放電と管壁放電を時分割で点灯する方法を試みるが、それぞれの混合比を10:0から0:10まで可変とし、点灯周波数は1kHz50kHzの範囲で可変とした。3.点灯実験設備備品費として計上したディジタルオシロスコープは速やかに購入して最大限に活用し、管入力,管電圧,電流等を測定した。また、別途予算にて購入した「時間分解マルチ測光システム」をも使用することによって分光測定が非常に能率よく測定できるようになった。以上の結果、赤⇔青,青⇔緑,緑⇔赤それぞれの発光色制御において十分に発光色を可変とすることが可能となり、輝度も1,000[nt]程度と実用化レベルに近付けることができた。前年度の結果を踏まえ、以下の項目に重点を置いて発光色の制御を試みた。また、応用例として平板型放電管を試作した。紫外線を直接測定するためには一部石英放電管も使用した。(2)蛍光体前年度に引き続き赤・青・緑3色の蛍光体を2つずつ即ち、赤+青,青+緑,緑+赤を混合塗布した3種類の放電管を試作し、赤⇔青,青⇔緑,緑⇔赤の発光色制御について測定した。

(3)封入ガス封入ガスはXe+Hgとし、Xe封入圧を1.33kPa5.3kpaの間で4種類変えた放電管について測定した。2.点灯回路の設計・製作軸方向放電と管壁放電を時分割で点灯するのであるが、双方の放電共に回路方式としてはフルブリッジ回路を基本とし、それぞれの混合比を10:0から0:10まで可変とし、点灯周波数は1kHz50kHzの範囲で可変とした。3.点灯実験前年度の別途予算にて購入した「時間分解マルチ測光システム」をフルに活用することにより、アフターグロー等、種々のスペクトルの時間変化を詳細に測定した。また、初年度に設備備品費で購入したディジタルオシロスコープも最大限に活用し、管入力,管電圧,電流等を測定した。また、以上の結果、赤⇔青,青⇔緑,緑⇔赤それぞれの発光色制御において十分に発光色を可変とすることが可能となり、輝度も1,000[nt]以上とほぼ実用化レベルに到達できた。