hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトチミジル酸合成酵素遺伝子の発現制御因子の解析

本研究ではヒトチミジル酸合成酵素(TS)遺伝子の発現に関与する因子について解析した。まず、ヒトTS遺伝子のプロモ-タ-は通常のCAT(クロラムフェニコ-ルアセチルトランスフェラ-ゼ)ベクタ-を用いた方法では同定が困難であったので、今回、エンハンサ-配列をもつ2種類のCATベクタ-(pCAT・E及び本研究で作製したpIGCAT・E)を使用して検討した。その結果、ヒトTS遺伝子のプロモ-タ-活性が初めて有意に検出され、転写開始部位の上流約400塩基対以内にその存在が確認された。これによりプロモ-タ-配列をさらに詳細に同定することが可能になった。次に、ヒト培養細胞の核抽出液を用いて、ヒトTS遺伝子の5'末端領域の各種DNA断片に結合する蛋白質性因子を検索した。その結果3種類の因子を見出した。その一つは、キャップ部位の上流に存在すると推定していたオクタマ-配列に結合する因子であることが確認された。他の2つの因子は細胞分化に依存した変化を示した。すなわち、ヒト前骨髄性白血病細胞HL60細胞を分化させるとTS遺伝子の発現が抑制されるが、その細胞分化の過程におけるヒトTS遺伝子に結合する蛋白質性因子をゲルシフトアッセイ法で調べた。その結果、ヒトTS遺伝子の5'上流域に結合する一つの因子は細胞分化に伴って減少し、もう一つの因子は増加した。興味あることに、両因子は共に翻訳開始部位傍に相当するDNA領域に結合することが明らかになった。今後、これらのDNA結合蛋白質因子に対する抗体の作製や蛋白質の部分的アミノ酸配列の決定を行ない、さらに遺伝子をクロ-ニングして、それら因子の実体とその発現制御における役割を解明する予定である。すでに決定したヒトチミジル酸合成酵素(TS)遺伝子の全塩基配列を基にして、3種類のTSミニ遺伝子を構築した。それらをマウスTS欠損培養細胞に導入して形質転換活性を調べたところ、第1イントロンを含むTSミニ遺伝子のみがTScDNAクロ-ンに匹敵する高い活性を示した。CAT(クロラムフェニコ-ルアセチルトランスフェラ-ゼ)アッセイ系を利用してその原因を調べた結果、第1イントロン内にエンハンサ-様の活性を示す領域の存在することが明らかになった。次に、ミニ遺伝子は転写制御シス因子を詳細かつ迅速に解析するには限界があるので、CATベクタ-の利用を試みた。まず、CAT遺伝子につないだDNA断片へ種々の欠失を導入することと、欠失部分を確認するための塩基配列決定を同一のDNAで行える便利な新しいタイプのプラスミドベクタ-(pIGCAT)を構築した。そこで、このpIGCATにヒトTS遺伝子翻訳開始部位上流意気のDNA断片10種類を、欠失を導入する前のDNA断片として挿入し、それらのヒト細胞中でのCAT活性を調べた。また、SV40エンハンサ-を含むCATベクタ-も用いて調べた。しかし、いずれの場合もコントロ-ルと比べ、有意のプロモ-タ-活性を示さなかった。ヒトTS遺伝子上にはプロモ-タ-の典型的な塩基配列が見当らない事実を含めて、これまでの知見を総合すると、一つの可能性としてヒトTS遺伝子のプロモ-タ-は新しいタイプであることも考えられる。現在、エンハンサ-様の活性を示すTS遺伝子第1イントロンのDNA断片を導入したCATベクタ-の使用を検討している。まず、ヒトTS遺伝子のプロモ-タ-は通常のCAT(クロラムフェニコ-ルアセチルトランスフェラ-ゼ)ベクタ-を用いた方法では同定が困難であったので、今回、エンハイサ-配列をもつ2種類のCATベクタ-(pCAT・E及び本研究で作製したpIGCAT・E)を使用して検討した。

その結果、ヒトTS遺伝子のプロモ-タ-活性が初めて有意に検出され、転写開始部位の上流約400塩基対以内にその存在が確認された。これによりプロモ-タ-配列をさらに詳細に同定することが可能になった。次に、ヒト培養細胞の核抽出液を用いて、ヒトTS遺伝子の5'末端領域の各種DNA断片に結合する蛋白質性因子を検索した。その結果3種類の因子を見出した。その一つは、キャップ部位の上流に存在すると推定していたオクタマ-配列に結合する因子であることが確認された。他の2つの因子は細胞分化に依存した変化を示した。すなわち、ヒト前骨髄性白血病細胞HL60細胞HL60細胞を分化させるとTS遺伝子の発現が抑制されるが、その細胞分化の過程におけるヒトTS遺伝子に結合する蛋白質性因子をゲルシフトアッセイ法で調べた。その結果、ヒトTS遺伝子の5'上流域に結合する一つの因子は細胞分化に伴って減少し、もう一つの因子は増加した。興味あることに、両因子は共に翻訳開始部位近傍に相当するDNA領域に結合することが明らかになった。今後、これらのDNA結合蛋白質因子に対する抗体の作製や蛋白質の部分的アミノ酸配列の決定を行ない、さらに遺伝子をクロ-ニングして、それら因子の実体とその発現制御における役割を解明する予定である。
権威をめぐる思想史的研究

本研究では、統治の基礎にある権威の問題を取り扱う。コジェーヴ、フェサール、デリダ、アーレントといった20世紀の危機の時代を生きた哲学者たちの権威論を取り上げたい。彼らの議論を参照しながら、権威の本質及び生成について研究を進めたい。それにより、過去の時代の「知の巨人たち」から、現代の社会が抱える問題の解決方法について、いかに学べるか考えたい。
我が国に存在する「ミイラ」の現状把握と非破壊分析

本研究は、「日本に存在しているミイラはどのような状態であり、何体存在するのか」、「どのような人物がどのような方法でミイラとなったのか」を調査し、「日本に所在するミイラの現状とミイラ保護に関してはどのような手立てが必要なのか」という問題に関して回答を与えることを意図している。
軟骨形成を制御する新規転写因子の細胞内伝達機構の解析

未分化間葉系幹細胞から各種骨格系細胞への分化は全く異なるファミリーに属する転写因子によって支配されている。軟骨細胞分化のマスター制御因子としてSox9転写因子が必須であるが、このSox9を制御する上流の転写因子は未だ不明である。本研究ではゲノム編集技術を応用したenChIP法を利用して、Sox9遺伝子を制御する上流の転写因子(Inducer of transcription factor Sox9: Itfs)を新たに同定した。さらに、その転写因子の細胞内シグナル伝達機構の詳細を解析したところ、骨形成因子BMP2によるシグナルによりItfsタンパク質が安定化することを明らかにした。骨芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、筋芽細胞は共通の未分化間葉系細胞から分化していくことが予想されてはいたが、この分化過程のメカニズムを遺伝子レベルで明らかにしたのは筋芽細胞が始まりだった。1987年にMyoDが発見されbHLH型の転写因子が、未分化間葉系幹細胞から筋菅までの分化を支配することが示された。1994年になって脂肪細胞への分化を支配する転写因子として核内受容体の一つPPARγ2が同定された。そして1997年、ショウジョウバエの体節形成遺伝子の一つruntにホモロジーを持つRunx2が骨芽細胞の分化を支配する遺伝子の一つとして登場した。さらに1999年に、軟骨細胞への分化に転写因子Sox9が必須であることが示された。しかし、軟骨細胞分化過程におけるSox9の上流を制御する転写因子は未だ不明であり、シグナル伝達経路等も明らかにされていない。そこで、クロマチンに結合するたんぱく質を同定するための非常に有用なツールであるenChIP法を用いてSox9の上流を支配する転写因子の探索と同定を行い、間葉系幹細胞からの軟骨細胞分化における分化決定シグナルと分子機構の解明を目的とした。本年度では、まずenChIP法の条件の最適化を行った。enChIP法はDNA切断活性を持たないdCas9にゲノム上の特定の配列を認識するgRNAとともに導入することで、dCas9が結合するクロマチン領域を単離することができる。未分化間葉系細胞であるC3H10T1/2細胞にBMP2を刺激し、6時間後にSox9が最も誘導されることから、上流の転写因子がSox9 promoterに結合する時間条件を決定した。時間条件決定後Sox9遺伝子のプロモーター領域1kbを標的にgRNAを設計し、Sox9を誘導する特異的転写因子のスクリーニングを行なった。現在までBMP2により誘導されるSox9遺伝子の上流で機能する転写因子を明らかにするためにenChIP法を導入し、実験条件の最適化は完了した。また実際に本方法を利用して複数のSox9誘導能を持つ転写因子を同定することができたので、成果は順調に進展していると考える。しかし、BMP2が同定した転写因子にどのように作用するのかは分かっておらず現在も解析中で、今後明らかにしていく必要がある。今後は、BMP2による転写因子の発現量変化、細胞内局在、分子内修飾に着目して転写因子の機能の詳細を検討する。未分化間葉系細胞は骨芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、筋芽細胞等への多分化能を持つユニークな細胞である。それぞれの細胞への分化過程に必要な転写因子は既に同定されており、軟骨細胞分化にはSox9が必須であることが示されている。Sox9転写因子の発現パターンや機能解析の研究は近年目覚ましく進展を遂げているが、Sox9転写因子の上流でその発現を制御する因子については不明であり、シグナル伝達経路も明らかにされていない。そこで、Sox9の上流に存在する転写因子を同定し軟骨細胞分化のさらなる理解を深めるため、クロマチンに結合するタンパク質を同定するための有用なツール(enChIP法)を用いて、Sox9のプロモーター状に結合するタンパク質をショットガンMS解析法により探索を行った。その結果、Transcriotion factor induced by Sox9 (Tfis)をいくつか同定し、その内の一つであるTfis1, Tfis2遺伝子の2つに着目した。そこで、この2つの因子がSox9誘導能を持つか否かを検討するために、未分化間葉系細胞株であるC3H10T1/2細胞にTfis1, Tfis2遺伝子導入を行い、RT-qPCR法にてSox9遺伝子の定量を行った。その結果、両方の転写因子共にSox9誘導能を持ち、さらにChIP法にてTfis1, Tfis2タンパク質はSox9プロモーター状に結合していることを確認した。さらに、エレクトロポレーションを利用したTAKE法によりマウス前核期受精卵に対して、Tfis1, Tfis2遺伝子の開始コドンを含むエキソン上に終始コドンを含むオリゴDNAを挿入した。その後生まれてきたマウスの遺伝子型を判定し、目的の変異遺伝子改変マウス(F0)を作出することに成功した。現在、コロニーの安定化と個体レベルの表現系の解析を行っている最中である。

さらに、その転写因子の細胞内シグナル伝達機構の詳細を解析したところ、骨形成因子BMP2によるシグナルによりItfsタンパク質が安定化することを明らかにした。今後は、スクリーニングで得られた転写因子群が、実際にSox9誘導能を持つかどうかを検討するために、C3H10T1/2細胞にこれらの転写因子群の遺伝子導入を行いRT-qPCR法にて誘導能の解析を行う。さらにShRNAにより候補遺伝子のノックダウンを行い、Sox9の発現に対する効果を解析し、軟骨分化に対する役割を検討する。またBMP2によるSox9の発現調節に関わる新規転写因子のシグナル間ネットワークの詳細と作用メカニズムを解明するために、ルシフェラーゼレポーターアッセイ、クロマチン免疫沈降、DNAプルダウンアッセイ法にて転写因子の機能の詳細を明らかにする。さらにクローニングされた転写因子群は、軟骨の分化と形成に重要な転写因子であると考えられるので、その発現を促進する生理活性物質または小分子化合物を検索するスクリーニングシステムを開発する。ハイスループットスクリーニングを可能とするために、同定された各遺伝子の3'UTR領域に、改良型GFPであるVenus遺伝子とルシフェラーゼ遺伝子を融合させたffLuc遺伝子を組み込んだノックイン細胞株を樹立する。この際、ノックイン細胞の作成に有効なCRISPR Pitch法を用いる。作成したノックイン細胞株を用いて、低分子生理活性物質ならびに薬理活性化合物ライブラリをスクリーニングし、軟骨の形成と再生に有効な薬剤の探索を試みる。生化学
亜熱帯における塩化メチル放出植物の検索と塩化メチル放出量を支配する環境要因の解明

(1)西表島における亜熱帯植物からの塩化メチル放出量測定西表島に生育する植物について簡易なバイアル瓶法を用いた塩化メチル放出量の測定を実施し、データベース化を行った。調査対象とした85科214種の植物のうち、32種(17科)が塩化メチル放出植物と同定された。特に放出量の多いものは、ハマゴウ、ホソバリュウビンタイなどで、放出量は412μg・(g dry wt)^<-1>・h^<-1>に上った。平均的な放出量は0.110.51μg・(g dry wt)^<-1>・hr^<-1>であった。(2)西表島における大気中塩化メチル濃度の測定夏(8月)と冬(2月)に西表島内5地点(周辺域4地点+山間部1地点)において大気中塩化メチル濃度の測定を行った。森林に囲まれた山間部では最高2750pptの塩化メチルが観測された。島の周辺部では、風下側で観測される塩化メチル濃度は風上側よりも高く、その差は冬の日中および夕方と夏の日中サンプルの場合、40ppt50pptであった。この濃度差と風速から求めた島の縦断時間を基に西表島の亜熱帯林からの放出量をおよそ5100μg・m^<-2>・h^<-2>と推定した。(3)塩化メチル放出速度を左右する環境要因の影響評価温室内で生育中の2種類の木性シダから放出される塩化メチルをバッグエンクロージャ法によって測定した結果、ヒカゲヘゴからの塩化メチル放出量は日中に減少し、クロヘゴからの放出量は日中に増加することが明らかとなった。さらに、大型チャンバーと低温濃縮/GC/MSから構成される放出量自動測定システムを開発して、塩化メチル放出量の連続観測を行ったところ、両者とも放出量は日中に低下した。気温の変化に対してクロヘゴは正の応答を示し、ヒカゲヘゴは負の応答を示した。塩化メチル発生源として重要な熱帯・亜熱帯植物を特定し、その変動要因を解析するために以下の研究を行った。(1)植物からの塩化メチル放出量の簡易測定法の確立塩化メチル放出植物をスクリーニングするため、40mLバイアル瓶内に葉を採取し、一定時間後に瓶内のヘッドスペースガス1mlをキャピラリーGC/MSによって分析する手法を考案した。切り取られた葉からの塩化メチル放出量は、自然状態の葉からの放出量とよい一致を示し、簡易なスクリーニング法となることが確認できた。ただし、バイアル瓶の置かれる条件によっては放出量が変動するため、バイアル瓶サンプルとして輸送する場合には注意を要することも分かった。(2)西表島における亜熱帯植物からの塩化メチル放出量測定西表島に生育する主要な植物を対象に、上記のバイアル瓶法を用いて葉からの塩化メチル放出量を測定した。調査対象とした約200種類の植物のうち、33種が塩化メチルを放出し、最大放出量は10μg/g(葉乾燥重量)以上であった。同じファミリーに属する種は類似の塩化メチル放出傾向を示した。塩分濃度の高い地域に生息するマングローブについては、ヒルギ類は全く放出しないが、シマシラキは大量の塩化メチルを放出することが分かった。(3)シダ類からの塩化メチル放出量を左右する環境要因の解明大型の温室内にポット入りのシダ植物(ヒカゲヘコ)を置き、一定時間ごとにバックエンクロージャ法によって葉からの放出ガスを集め、塩化メチルの測定を行った。

その結果、一定気温(25度C)の条件下においてヒカゲヘゴからの塩化メチル放出量は日中に減少することが明らかとなった。このような光の影響はバイアル瓶内の葉においても観測された。また、バイアル分サンプルを1日中明るい条件に置くと、葉からの塩化メチル放出が止まることも明らかとなった。(1)西表島における亜熱帯植物からの塩化メチル放出量測定平成16年度に引き続いて、西表島に生育する植物についてバイアル瓶法を用いた塩化メチル放出量の測定を継続し、データベース化を行った。調査対象とした85科214種の植物のうち、32種(17科)が塩化メチル放出植物と同定された。特に放出量の多いものは、ハマゴウ、ホソバリュウビンタイなどで、放出量は葉の乾燥重量1g、1時間当たり412μgに上った。(2)塩化メチル放出速度を左右する環境要因の影響評価塩化メチル放出量に対する環境要因の影響を詳細に調べるため、気温や湿度をコントロール可能な大型チャンバーと低温濃縮/GC/MSから構成される放出量自動測定システムを開発した。本システムを用いて、フタバガキ科樹木(ホペアオドラータ)と木生シダ植物(ヒカゲヘゴ、クロヘゴ)からの塩化メチル放出量を1ヶ月以上に渡って連続的に測定した結果、放出量は日中に低下することが明らかとなった。同様な日変化が目射を遮った条件下においても観測されたことから、これらの熱帯植物からの塩化メチル放出は植物が持つ概日リズムに制御されていることが示唆された。また、放出量と気温との関係を調べたところ、フタバガキとクロヘゴからの塩化メチル放出量は気温の変化に対して正の応答を示したのに対し、ヒカゲヘゴについては逆に負の応答をするなど、植物種によって異なることがわかった。(3)西表島における大気中塩化メチル濃度の測定夏(8月)と冬(2月)に西表島内5地点(周辺域4地点+山間部1地点)において大気中塩化メチル濃度の測定を行った。森林に囲まれた山間部では最高2750pptの塩化メチルが観測された。島の周辺部では、風下側で観測される塩化メチル濃度は風上側よりも高く、その差は40ppt(冬の日中)1000ppt(夏の夜間)であった。
高反応性かつ多機能性有機金属化合物の合成と新規有機合成反応への応用

本研究課題で平成10年度から平成12年度の間に得られた成果を以下に示す。(1)Tailor-made1,3-双極子反応剤の新規生成と高選択的有機合成に関する研究生成法が全くなく、確立が望まれていた不安定化学種である非安定化1,3-双極子反応剤を安定な有機ケイ素化合物として設計合成し、これらの反応性を解明し、基礎化学の発展を図るとともに、新規1,3-脱離反応の発見と合成化学への展開を図った。a)Tailor-made新規1,3-双極子反応剤の創製と親双極子反応剤と[3+2]環化付加反応。b)構造式(M=Si,Ge,Sn;X=O,NR,S)で表わされる化合物を用いてヘテロ親双極子反応剤との反応を行い、新しい環化反応を一部達成した。また、これまで知られていない任意の置換基を持つ新しい1,3-双極子反応剤を設計し、例えば母体のカルボニルイリドおよび任意置換基を持つカルボニルイリドの創製とその化学の展開を行った。c)希土類金属および関連金属カルベノイドの新規生成と多様なカルボニルイリドの新規発生とその合成化学研究を行った。(2)反応性高配位有機ケイ素、マンガン、クロム化合物の創製と高選択的有機合成に関する研究。高配位遷移金属化合物を用いる還元的メタル化反応を達成するための基礎的研究を行った。さらにアリルアニオン、ヒドリドイオンなど高反応性活性種の等価体として高配位ケイ素化合物を合成に一部成功した。例えば、アルコキシシラン(マンガン)/ジオール系を用いる高反応性高配位ケイ素、マンガン反応剤の創製とその反応の高次制御を行った。更に、鉄アート錯体を利用する新輝合成反応をあきらかにした。研究成果の一部は速報として発表した。本研究課題で今年度得られた成果を以下に示す。(1) Tailor-made1,3-双極子反応剤の新規生成と高選択的有機合成に関する研究生成法が確立されていない不安定化学種である非安定化1,3-双極子反応剤を安定な有機ケイ素化合物として設計合成し、これらの反応性を解明すると共に、新規1,3-脱離反応の発見と合成化学への展開を図った。a) Tailor-made新規1,3-双極子反応剤の創製と親双極子反応剤との[3+2]環化付加反応。また、これまで知られていない任意の置換基を持つ新しい1,3-双極子反応剤を設計し、例えばα-オキソアゾメチンイリドの創製とその化学の展開を行った。高配位遷移金属化合物を用いる還元的メタル化反応を達成する為の基礎的研究を行った。さらにアリルアニオン、ヒドリドイオンなど高反応性活性種の等価体として高配位ケイ素、マンガン、クロム化合物を合成に一部成功した。本研究課題で前年度に引き続き、今年度得られた成果を以下に示す。

(1)Tailor-made1,3-双極子反応剤の新規生成と高選択的有機合成に関する研究前年度に引き続き、生成法が全くなく、確立が望まれていた不安定化学種である非安定化1,3-双極子反応剤を安定な有機ケイ素化合物として設計合成し、これらの反応性を解明そ、基礎化学の発展を図るとともに、新規1,3-脱離反応の発見と合成化学への展開を図った。a)Tailor-made新規1,3-双極子反応剤の創製と親双極子反応剤と[3+2]環化付加反応。b)構造式(M=Si,Ge,Sn;X=O,NR,S)で表わされる化合物を用いてヘテロ親双極子反応剤との反応を行い、新しい環化反応を一部達成した。また、これまで知られていない任意の置換基を持つ新しい1,3-双極子反応剤を設計し、例えば母体のカルボニルイリドおよび任意置換基を持つカルボニルイリドの創製とその化学の展開を行った。c)希土類金属および関連金属カルベノイドの新規生成と多様なカルボニルイリドの新規発生とその合成化学研究を行った。(2)前年度に引き続き、反応性高配位有機ケイ素、マンガン、クロム化合物の創製と高選択的有機合成に関する研究。高配位遷移金属化合物を用いる還元的メタル化反応を達成するための基礎的研究を行った。さらにアリルアニオン、ヒドリドイオンなど高反応性活性種の等価体として高配位ケイ素化合物を合成に一部成功した。例えば、アルコキシシラン(マンガン)/ジオール系を用いる高反応性高配位ケイ素、マンガン反応剤の創製とその反応の高次制御を行った。更に、鉄アート錯体を利用する新輝合成反応をあきらかにした。研究成果の一部は速報として発表した。本研究課題で前年度に引き続き、今年度得られた成果を以下に示す。(1)Tailor-made1,3-双極子反応剤の新規生成と高選択的有機合成に関する研究前年度に引き続き、生成法が全くなく、確立が望まれていた不安定化学種である非安定化1,3-双極子反応剤を安定な有機ケイ素化合物として設計合成し、これらの反応性を解明し、基礎化学の発展を図るとともに、新規1,3-脱離反応の発見と合成化学への展開を図った。
平成3年7月11日メキシコ日食による太陽コロナの観測

1.研究の概要平成3年7月11日の皆既日食は、7分近い皆既継続時間を持つ今世紀最大規模のものであった。この貴重な機会を利用して、平常では十分行なうことが出来ない太陽コロナの精密観測を実施して、その物理状態を調べる事が本研究の目的であった。研究調査は、2年に跨ってメキシコ国内各所で行なわれ、初年度は観測地の調査選定を、本年度は皆既日食本観測を実施した。当初、メキシコ国内の治安の悪さ、自然環境の厳しさ等危惧されたが、初年度の予備調査により、晴天率、望遠鏡設置条件、居住条件、安全性、機材輸送経路等の諸条件を十分検討して観測地点を選択したこと、予めメキシコ大学その他現地の協力機関と折衝出来たこと等により、約40日にわたる本年度調査は、概ね順調に実施され、晴天にも恵まれて太陽コロナその他の観測に成功した。2.研究の実施経過日本観測隊は11名により構成された。内訳は国立天文台6名、京都大学理学部3名、海外保安庁水路部2名である。前者2機関9名が本研究計画により派遣されたものである。3チ-ム8名(国立天文台3名、京都大学3名、水路部2名)は、カリフォルニア半島南端のラパス市にて、1チ-ム(国立天文台3名)が、メキシコ市南東のポポカテペトル山(5452m)にて観測した。全員メキシコ市日本大使館にて打ち合わせた後、2箇所に分かれて、設営準備を開始した。ラパス隊はカリフォルニア半島北端のエンセナ-ダ港にて、観測機材(全重量8.7トン)の通関手続きを行った後、トラック2台によりラパス市までの1600kmを陸送した。予め選定していたラパス市郊外の南バハカリフォルニア自治大学の運動場にて、観測機械を設置し、調整、テスト観測等約20日間余りにわたる準備を行なった末、皆既日食当日に臨んだ。当日は快晴に恵まれ、観測機器も順調に作動して観測に成功した。観測機材散収梱包作業後、再びトラックにて陸送し、エンセナ-ダ港にて通関手続き、船積み手続き完了後メキシコ市に帰還した。ポポカテペトル隊は、メキシコ大学天文学教室の応援を得て、5400mの山頂付近に観測機器を設置した。皆既当日は朝から快晴で、後半薄雲の影響を受けたものの、観測機器も正常に作動して観測に成功した。3.研究の成果得られた多くの観測デ-タの解析は現在進行中であるが、観測デ-タの内容と予備的な解析結果はすでに、別冊の研究成果報告書「平成3年7月11日メキシコ日食による太陽コロナの観測」としてまとめられている。その概要は次の通りである。(1)太陽コロナの微細構造の観測によるコロナの熱力学構造の研究。異なる温度構造を代表する4本の輝線、既ち中性水素輝線Hα(1万度)、9回電離鉄イオン6374輝線(100万度)13回電離鉄イオン5303輝線(200万度)、14回電離カルシウム5694輝線(350万度)と連続光の、合計5種類の単色フィルタ-によって、内部コロナの単色像を多数撮影した。これによってコロナ中の高温ル-プ、低温ル-プ、紅炎周縁等の微細温度構造を示すデ-タを、従来にない高分解能で得ることに成功した。予備的な解析から、コロナのル-プ構造は従来から考えられていた「中心が冷たく外側が高温」の同軸モデルでは説明できない構造が多いことが判った。(2)太陽コロナ中の低温物質の起源の研究中性ヘリウむ輝線10830(110万度)と10000オングストロ-ム連続光及び13回電離鉄輝線5303の単色像を撮影すると同時に、紫外領域と赤外領域の偏光分光観測により、カルシウムイオンH.K輝線、ヘリウム10830輝線等のスペクトルを多数撮影した。予備的な解析によると、コロナ中には、紅炎以外には、はっきり検出できる低温物質が存在しないようである。又、Kコロナの観測から、コロナストリ-マ-の太さを調べた結果、太陽表面では約1540秒角の大きさの構造につながる事が判った。(3)太陽周縁の塵の研究4波長(5325A、5965A、7200A、8015A)の広帯域フィルタ-と偏光板によって、外部コロナの二次元偏光測光を行い、偏光の二次元分布図を作成した。これから、真のFコロナ偏光成分を求めるためには、地球大気によるバックグラウンド偏光成分とKコロナのストリ-マ-偏光成分とを分離する必要があり現在整約を続行中である。これにより、太陽周縁の惑星間塵の分布及び物理状態を調べることが出来る。

当初、メキシコ国内の治安の悪さ、自然環境の厳しさ等危惧されたが、初年度の予備調査により、晴天率、望遠鏡設置条件、居住条件、安全性、機材輸送経路等の諸条件を十分検討して観測地点を選択したこと、予めメキシコ大学その他現地の協力機関と折衝出来たこと等により、約40日にわたる本年度調査は、概ね順調に実施され、晴天にも恵まれて太陽コロナその他の観測に成功した。2.研究の実施経過日本観測隊は11名により構成された。内訳は国立天文台6名、京都大学理学部3名、海外保安庁水路部2名である。前者2機関9名が本研究計画により派遣されたものである。3チ-ム8名(国立天文台3名、京都大学3名、水路部2名)は、カリフォルニア半島南端のラパス市にて、1チ-ム(国立天文台3名)が、メキシコ市南東のポポカテペトル山(5452m)にて観測した。全員メキシコ市日本大使館にて打ち合わせた後、2箇所に分かれて、設営準備を開始した。ラパス隊はカリフォルニア半島北端のエンセナ-ダ港にて、観測機材(全重量8.7トン)の通関手続きを行った後、トラック2台によりラパス市までの1600kmを陸送した。予め選定していたラパス市郊外の南バハカリフォルニア自治大学の運動場にて、観測機械を設置し、調整、テスト観測等約20日間余りにわたる準備を行なった末、皆既日食当日に臨んだ。当日は快晴に恵まれ、観測機器も順調に作動して観測に成功した。観測機材散収梱包作業後、再びトラックにて陸送し、エンセナ-ダ港にて通関手続き、船積み手続き完了後メキシコ市に帰還した。ポポカテペトル隊は、メキシコ大学天文学教室の応援を得て、5400mの山頂付近に観測機器を設置した。皆既当日は朝から快晴で、後半薄雲の影響を受けたものの、観測機器も正常に作動して観測に成功した。3.研究の成果得られた多くの観測デ-タの解析は現在進行中であるが、観測デ-タの内容と予備的な解析結果はすでに、別冊の研究成果報告書「平成3年7月11日メキシコ日食による太陽コロナの観測」としてまとめられている。その概要は次の通りである。(1)太陽コロナの微細構造の観測によるコロナの熱力学構造の研究。異なる温度構造を代表する4本の輝線、既ち中性水素輝線Hα(1万度)、9回電離鉄イオン6374輝線(100万度)13回電離鉄イオン5303輝線(200万度)、14回電離カルシウム5694輝線(350万度)と連続光の、合計5種類の単色フィルタ-によって、内部コロナの単色像を多数撮影した。これによってコロナ中の高温ル-プ、低温ル-プ、紅炎周縁等の微細温度構造を示すデ-タを、従来にない高分解能で得ることに成功した。予備的な解析から、コロナのル-プ構造は従来から考えられていた「中心が冷たく外側が高温」の同軸モデルでは説明できない構造が多いことが判った。(2)太陽コロナ中の低温物質の起源の研究中性ヘリウむ輝線10830(110万度)と10000オングストロ-ム連続光及び13回電離鉄輝線5303の単色像を撮影すると同時に、紫外領域と赤外領域の偏光分光観測により、カルシウムイオンH.K輝線、ヘリウム10830輝線等のスペクトルを多数撮影した。予備的な解析によると、コロナ中には、紅炎以外には、はっきり検出できる低温物質が存在しないようである。又、Kコロナの観測から、コロナストリ-マ-の太さを調べた結果、太陽表面では約1540秒角の大きさの構造につながる事が判った。(3)太陽周縁の塵の研究4波長(5325A、5965A、7200A、8015A)の広帯域フィルタ-と偏光板によって、外部コロナの二次元偏光測光を行い、偏光の二次元分布図を作成した。これから、真のFコロナ偏光成分を求めるためには、地球大気によるバックグラウンド偏光成分とKコロナのストリ-マ-偏光成分とを分離する必要があり現在整約を続行中である。これにより、太陽周縁の惑星間塵の分布及び物理状態を調べることが出来る。
がん間質を構成するヒト血管外膜由来間葉系幹/前駆細胞による腫瘍進展促進機構の解明

ヒト血管外膜由来線維芽細胞(hVAFs)による肺腺がん細胞株(A549)の腫瘍形成上昇機構の解明を行う為に、hVAFsよりもA549細胞の腫瘍形成促進能が低い肺組織由来線維芽細胞(hLFs)とhVAFsの遺伝子発現の網羅的解析を行った。その結果、肺腺がん患者のがん間質で発現が高いと予後不良が報告されているPodoplanin (PDPN)がhVAFsで発現が高いことが分かった。タンパク発現もwestern blot,flow cytometryで検討した結果hVAFsでhLFsより発現が高いことが分かった。FACSを用いてhVAFsにおけるPDPN陽性細胞と陰性細胞を分取し、それぞれをA549細胞とマウス皮下へ移植した結果、PDPN陽性細胞との共移植群で腫瘍形成が促進された。また、PDPN陽性とA549細胞共移植群の腫瘍形成時期はPDPN陰性群との共移植より早いが、腫瘍形成が確認出来てからの腫瘍体積の増加曲線はPDPN陽性共移植群と陰性共移植群で同様であることが分かった。同様の結果がhLFsにおけるPDPN陽性細胞と陰性細胞でも得られた。このことから、PDPN陽性細胞は腫瘍形成促進に寄与することが示唆され、hVAFsとhLFsに含まれるPDPN陽性細胞の量の差が腫瘍形成時期に違いが見られた理由である可能性が考えられた。更にPDPN陽性hVAFsとA549を共移植したマウスでよりリンパ節及び肺への転移が促進されていることが分かった。次に、hVAFsにおけるPDPN発現をshRNAにより抑制し、その時のA549腫瘍形成へ与える影響を調べると、hVAFsによるA549腫瘍形成促進が打ち消されることが確認できた。hVAFsにPDPNを強発現させると(>80%陽性)A549細胞の腫瘍形成率が上昇した。以上より、hVAFsにおけるPDPNは腫瘍形成能上昇に寄与する機能分子であることが分かった。本研究は、ヒト血管外膜由来線維芽細胞(hVAFs)をがん間質線維芽細胞の起源の一つとし、新規の間質線維芽細胞として位置づけ検討を行っている。hVAFsは多分化能を持つ細胞であるという特徴と共に、同様に検討した肺組織由来線維芽細胞(hLFs)よりもヒト肺腺がん細胞株A549の腫瘍形成能に寄与することが分かった。そこでhVAFsに含まれるどの細胞集団ががん進展に寄与するのか、及びその分子機構について検討することを目的としている。まずhVAFsによるA549の腫瘍形成能の上昇は、hVAFsに含まれる間葉系幹/前駆細胞が寄与しているかどうかを検討する為、hVAFsを脂肪細胞もしくは骨芽細胞へ分化誘導した後A549とマウス皮下へ移植した。コントロールには分化誘導していないhVAFsをA549と皮下移植した。その結果脂肪細胞及び骨芽細胞へ分化誘導したhVAFsは共にコントロールと同時期に腫瘍形成が確認でき、腫瘍形成確認後の腫瘍体積増加もコントロールと差はなかった。このことから、未分化状態の細胞を含むことがhVAFsのA549への腫瘍形成能を上昇させているのではないことが分かった。次に、ヒト肺腺がんにおいてがん間質線維芽細胞のpodoplanin(PDPN)陽性細胞率が高い程予後が悪いという知見があることからhVAFsのPDPN陽性率及び、PDPN陽性細胞が腫瘍進展に関わるかを調べた。その結果、同一検体間において、hVAFsに含まれるPDPN陽性細胞率の方がhLFsに比べて高い傾向が確認できた。また、hVAFsに含まれるPDPN陽性細胞と陰性細胞をsortingしてA549と皮下移植すると、PDPN陽性細胞と移植した群において腫瘍形成が陰性群に比べて早く確認できた。これはhLFsでも同様の結果が得られ、このことからPDPN陽性線維芽細胞はA549の腫瘍形成能を上昇させることが分かった。

更にPDPN陽性hVAFsとA549を共移植したマウスでよりリンパ節及び肺への転移が促進されていることが分かった。次に、hVAFsにおけるPDPN発現をshRNAにより抑制し、その時のA549腫瘍形成へ与える影響を調べると、hVAFsによるA549腫瘍形成促進が打ち消されることが確認できた。hVAFsにPDPNを強発現させると(>80%陽性)A549細胞の腫瘍形成率が上昇した。以上より、hVAFsにおけるPDPNは腫瘍形成能上昇に寄与する機能分子であることが分かった。
長期耐久性能を向上させるパラジウム系水素透過合金膜の機能設計

Pd系水素透過合金膜の耐久性に及ぼす遷移金属元素の添加効果を系統的に調査した。Pd合金膜に鉄粒子が付着するとガスリークの原因となる膜劣化を生じる。この問題について、周期表第5・6族金属、ZrおよびRe添加により、鉄粒子付着による膜劣化を防止できることがわかった。このような膜劣化防止元素をPdに添加すると、合金中の空孔形成エネルギーを増大し、原子拡散が生じにくくなり、膜劣化の原因であるケーケンダルボイドの形成が抑制されると理解できる。また、W添加はPd合金膜の強靭化にも有効である。これら元素の必要添加量はわずか1mol%であり、Pdの水素透過能を維持しつつ膜劣化を防止できることを明らかにした。Pd系水素透過合金膜では、膜表面にFe2O3などの金属系酸化物粒子が付着すると、粒子周囲にガスリークの原因となる溝状の欠陥が形成される。Pd系水素透過合金膜の長期耐久性能を向上させるために、溝状欠陥を形成しないPd系水素透過合金の設計開発が求められている。平成23年度では、周期表第5、6族金属をPdおよびPd-Ag系合金に微量添加することによって溝状欠陥の形成を防止できることを明らかにした。そこで平成24年度では、周期表第5、6族金属以外の金属元素の添加による溝状欠陥の形成防止効果を調査した。Pd-25mol%Ag-1mol%M(M=周期表第5、6族金属以外の金属元素)合金をアーク溶解し、得られたボタンインゴットの均質化熱処理、圧延加工、および歪み取り熱処理を行い、厚さ約0.2 mmの板状試料を準備した。板状試料より、5mm×5mm×0.2mm角の試験辺を切り出し、表面にFe2O3粒子を塗布して773 Kの水素中で熱処理した。熱処理後のFe2O3粒子周囲の形態変化をSEM観察した結果、添加元素Mによって1Fe2O3粒子周囲に溝状結果を形成する、2Fe2O3粒子近傍の結晶粒界が広がる、3Fe2O3粒子が付着しても欠陥を形成しないという3種に大別でき、周期表第5、6族金属以外にもFe2O3粒子付着による溝状欠陥の形成防止効果を有する元素が明らかとなった。また平成24年度では、周期表第5、6族金属以外の金属元素の添加による溝状欠陥の形成防止効果を調査した。そこで平成25年度では、平成24年度の調査で膜劣化防止効果を有する元素として新たに発見されたZrに着目し、Pd-Ag-Zr系合金の水素透過試験を行い、水素透過能や薄膜加工性に及ぼすZrの添加効果を調査した。Pd-25mol%Ag-1mol%Zr合金をアーク溶解し、得られたボタンインゴットの均質化熱処理、圧延加工、および歪み取り熱処理を行い、厚さ約0.2 mmの板状試料を準備した。板状試料より、φ12mm☓0.2mmのディスク上試験片を切り出し、表面にFe2O3粒子を塗布して水素透過試験用の膜試料とした。水素透過試験では、573K773Kの温度範囲で、一次側0.2MPa、二次側0.1MPaの水素圧力条件下で膜試料中に水素を透過させた。水素透過試験の結果、Pd-25mol%Ag-1mol%Zr合金膜は実用Pd-Ag系水素透過合金膜と同程度の水素透過係数を発揮し、Zr添加が水素透過能に悪影響を及ぼさないことを明らかにした。水素透過試験後の膜試料表面をSEM観察した結果、Fe2O3粒子周囲には溝状欠陥が形成されておらず、水素透過試験においてもZr添加が膜劣化防止に有効であることを実証した。そこで平成23年度では、合金元素として周期表第5、6族金属に注目し、これらの元素の添加による溝状欠陥の形成防止効果を調査した。Pd-1mol%M合金(M=V, Cr, Nb【周期表第5族】, Mo, Ta, W

【周期表第6族】)をアーク溶解し、得られたボタンインゴットの均質化熱処理、圧延加工、および歪み取り熱処理を行い、厚さ約0.2 mmの板状試料を準備した。板状試料より、5mm×5mm×0.2mm角の試験辺を切り出し、表面にFe2O3粒子を塗布して773 Kの水素中で熱処理した。また比較のために、純PdおよびPd-25mol%Ag合金についても同様の実験を行った。熱処理後のFe2O3粒子周囲の形態変化をSEM観察した結果、純PdおよびPd-25mol%Ag合金では、Fe2O3粒子周囲に大きな溝状欠陥を形成した。一方、周期表第5、6属金属を添加したPd合金では、Fe2O3粒子周囲に溝状欠陥を形成していないことが明らかとなった。アーク溶解したPd-20mol%Ag-1mol%W合金を用いてφ12mm×0.15mmの膜試料を作製し、573K773Kの温度条件下で水素透過試験を行った。その結果、Pd-25mol%Ag合金と同等の水素透過係数が得られた。このように、周期表第5、6族金属をわずか1mol%添加することによって、高い水素透過能を維持しつつ、Fe2O3粒子の付着による膜劣化を防止できることを明らかにした。平成24年度はPd-25mol%Ag-1mol%M(M=周期表第5、6族金属以外の金属元素)合金を溶製し、Fe2O3粒子付着による膜劣化防止効果を評価することを目的とした。これらの目的をおおむね達成し、周期表第5、6族金属以外にも膜劣化防止効果を有する元素が存在することを明らかにした。平成23年度はPd-1mol%M合金(M=V, Cr, Nb【周期表第5族】, Mo, Ta, W【周期表第6族】)合金を溶製し、Fe2O3粒子付着による膜劣化防止効果、および水素透過能を評価することを目的とした。計画通りの実験項目を順調に遂行したことにより、周期表第5、6族金属の添加が高い水素透過能を維持しつつ、Fe2O3粒子の付着による膜劣化を防止できることを明らかにした。したがって、おおむね順調に進展していると評価した。今後、新たに発見された膜劣化防止効果を有する元素を添加したPd-Ag系合金膜の水素透過試験を行い、水素透過能に及ぼす膜劣化防止元素の添加効果を調査する。また、これまで見出された膜劣化防止元素について、Pd-Ag系合金膜の機械的性質に及ぼす添加効果を調査する。これまで得られたFe2O3付着に対する耐性、水素透過能、および機械的性質を総合的に解析し、長期耐久性能に優れるパラジウム系水素透過合金膜の機能設計に有効な指針を確立する。今後、溝状欠陥の形成に及ぼす、周期表第5、6族金属以外の元素の添加効果を系統的に調査し、欠陥形成の防止効果を有する元素と有しない元素とに分類する。これらの実験結果より、防止効果を有する元素の共通点を見出し、欠陥形成の防止機構を明らかにする。また、溝状欠陥を形成する温度や水素圧力、合金組成など、種々の条件を整理し、長期耐久性能に優れるパラジウム系水素透過合金膜の機能設計に有効な指針を確立する。次年度では、新たに発見された膜劣化防止効果を有する元素を添加したPd-Ag系合金膜の水素透過試験を行い、水素透過能に及ぼす膜劣化防止元素の添加効果の調査、ならびに機械的性質を調査することを目的としている。そこで研究費を主に金属原料の購入、合金試料の溶解、加工、水素透過試験、ならびに機械的性質の評価にかかわる消耗品費に充てる。また、研究成果の公表にかかわる旅費ならびに論文投稿費に充てる。
アクアポリンの細胞内輸送・局在・機能分子メカニズムの研究

1.優性遺伝型式の腎性尿崩症をinvivoで再現するためにこの変異遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成した。腎集合管でのAQP2変異蛋白の発現は量は少ないが認められ、軽度の尿濃縮力障害も認められた。さらに変異のノックインマウスを作成も行い、尿濃縮力障害が認められ解析を進めている。2.AQP2のC末はPDZ結合配列になっているので、ここに付着するPDZ蛋白をクローニングするためにPDZ-1に対する抗体で腎髄質の発現ライブラリーをスクリーニングし、SPA-1を見つけた。SPA-1はRap1のGAPであり、GAP活性の阻害でAQP2の移動は抑制された。さらにAQP2結合蛋白としてactinを同定し、ビアコアで高結合能を確認した。3.AQP7のノックアウトマウスが誕生した。外見、発育は正常であり、尿濃縮力と精子運動能にも異常は認められなかった。しかしAQP7ノックアウトマウスでは尿中のグリセロール排泄が増加していた。またAQP1とAQP7のダブルノックアウトも作成中である。AQP12についてもノックアウトマウス作成中である。4.全国から腎性尿崩症の遺伝子解析を受けつけて行ない新たな変異を見つけだし、臨床症状と遺伝子変異種との対応を検討している。1.優性遺伝型式の発症が認められている3家系の腎性尿崩症患者の遺伝子解析を行ない、いずれもC末側のフレームシフト変異であることが判明し、この変異蛋白と正常AQP2蛋白が4量体を形成することを明らかにした・変異蛋白はアフリカツメガエル卵の発現系では細胞内に留まり細胞表面には出現しなかった。2.培養MDCK細胞を用いて、AQP2をstableに発現する実験系を確立した。通過性のある膜上での培養で、cAMPの刺激によってAQP2が細胞内小胞から管腔膜へ移行することを共焦点顕微鏡ならびに免疫電顕で確認することができた。我々が同定した優性遺伝型式の腎性尿崩症患者に認められたAQP2のC末側の変異を同じ手法で発現させたところ、この変異AQP2蛋白は膜上に発現させた場合にのみ、側底膜に局在しておりcAMPの刺激にも無反応であった。現在変異のどの部分がこの局在の変化に関与しているかを種々の変異蛋白の発現実験から絞り込んでいる。またこの現象をin vivoで再現するためにこの変異遺伝子のトランスジェニックマウスを作成中である。3.AQP2のC末側に付着し、そのsortingを変化させる蛋白を見つけるため、pulldown法を行ない候補蛋白を同定した。4.新規のAQP10をクローニングし、水チャネル機能を確認したが、ureaやglycerolは通過させなかった。小腸に主に発現が認められ、小腸での水再吸収に関与していると考えられた。また、既知のAQPについてその詳細な存在部位の同定を行なった。(1)遺伝型式の発症が認められている4家系の腎性尿崩症患者の遺伝子解析を行ない、いずれもC末側のフレームシフト変異であることを明らかにし、この変異蛋白と正常AQP2蛋白が4量体を形成することも示した。さらに野生型と変異AQP2をstableに発現するMDCK細胞を膜上に培養して上皮を形成させる実験系を確立した。野生型は管腔側に発現するのに対して、変異AQP2蛋白は側底膜に局在しておりcAMPの刺激にも無反応であることを共焦点顕微鏡、免疫電顕で確かめた。(2)またこの現象をinvivoで再現するためにこの変異遺伝子のトランスジェニックマウスを作成した。現在変異蛋白の腎集合管での発現量と尿濃縮力障害の相関を測定中である。最大尿濃縮力は3/2に低下していた。(3)AQP2のCに付着するPDZ蛋白をクローニングするためにPDZ-1に対する抗体で腎髄質の発現ライブラリーをスクリーニングし、P130と名付けた蛋白を見つけた。P130は腎臓の髄質に豊富に発現しており皮質には認められない。髄質での存在部位は集合管でありAQP2と共存していた。現在P130とAQP2の相互作用、P130のノックアウトマウスの尿濃縮力を検討中である。1.優性遺伝型式の発症を示すAQP2変異蛋白と正常AQP2蛋白が4量体を形成し、この4量体は本来の管腔膜ではなく側底膜に輸送されることを示した。変異のどの部分がこの局在の変化に関与しているかについてはC末の短縮、置換実験よりC末の4個のアミノ酸残基が大切なこと、更には変異の結果フレームシフトで形成されるC末端の中に新たに形成されるLLモチーフが働いていることが判明した。2.またこの現象をinvivoで再現するためにこの変異遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成した。腎集胃管でのAQP2変異蛋白の発現は量は少ないが認められ、軽度の尿濃縮力障害も認められた。現在変異のノックインマウスを作成中である。3.AQP2のC末はPDZ結合配列になっているので、ここにに付着するPDZ蛋白をクローニングするためにPDZ-1に対する抗体で腎髄質の発現ライブラリーをスクリーニングし、P130と名付けた蛋白を見つけた。

現在P130とAQP2の相互作用、P130のノックアウトマウスの尿濃縮力を検討中である。4.AQP7のノックアウトマウスが誕生した。外見、発育は正常であり、尿濃縮力と精子運動能のにも異常は認められなかった。AQP7ノックアウトマウスでシスプラチンによる急性腎不全に対する反応を見ている。またAQP1とAQP7のダブルノックアウトも作成中である。AQP12についてもノックアウトマウス作成中である。5.全国から腎性尿崩症の遺伝子解析を受けつけて行い新たな変異を見つけだし、臨床症状と遺伝子変異種との対応を検討している。1.優性遺伝型式の腎性尿崩症をinvivoで再現するためにこの変異遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成した。腎集合管でのAQP2変異蛋白の発現は量は少ないが認められ、軽度の尿濃縮力障害も認められた。さらに変異のノックインマウスを作成も行い、尿濃縮力障害が認められ解析を進めている。2.AQP2のC末はPDZ結合配列になっているので、ここに付着するPDZ蛋白をクローニングするためにPDZ-1に対する抗体で腎髄質の発現ライブラリーをスクリーニングし、SPA-1を見つけた。SPA-1はRap1のGAPであり、GAP活性の阻害でAQP2の移動は抑制された。さらにAQP2結合蛋白としてactinを同定し、ビアコアで高結合能を確認した。3.AQP7のノックアウトマウスが誕生した。外見、発育は正常であり、尿濃縮力と精子運動能にも異常は認められなかった。しかしAQP7ノックアウトマウスでは尿中のグリセロール排泄が増加していた。4.全国から腎性尿崩症の遺伝子解析を受けつけて行ない新たな変異を見つけだし、臨床症状と遺伝子変異種との対応を検討している。
極超急冷法による非平衡物質の合成と評価に関する研究

直流アークプラズマおよび高周波熱プラズマで,蒸発解離した科学種を超急冷するための回転双ローラー式超急冷装置を成功裡に試作開発した.これを用い下記のような新素材の合成と評価研究をおこなった.(1)ダイヤモンド超微粒子の合成と評価平均粒径80nmダイヤモンド超微粒子を合成し,TEM,電子線回折,X線回折,ラマンスペクトルなどで調べた.そして,超微粒子中の積層欠陥,双晶などを高分解観察で明らかにすると共に,微細構造の特徴からダイヤモンド超微粒子が高い過飽和度の中から析出したことを示し,その生成機構について検討した.(2)炭素-,窒化ホウ素-,炭素-窒化ホウ素の複合ナノチューブの合成と評価本研究では,円垂形,角形,開放形,閉鎖形などの多様な炭素-,窒化ホウ素-,炭素-窒化ホウ素の複合ナノチューブの3種類のナノチューブを同時合成することに成功している.特に,導電体の炭素ナノチューブを絶縁体の窒化ホウ素ナノチューブが取り囲む新タイプのナノチューブの合成は世界で初めてであり,高く評価されている。これらナノチューブの生成機構を微細構造の特徴と熱力学的考察から検討し,化学種の吸着・成長モデルを提案した.直流アークプラズマおよび高周波熱プラズマで,蒸発解離した科学種を超急冷するための回転双ローラー式超急冷装置を成功裡に試作開発した.これを用い下記のような新素材の合成と評価研究をおこなった.(1)ダイヤモンド超微粒子の合成と評価平均粒径80nmダイヤモンド超微粒子を合成し,TEM,電子線回折,X線回折,ラマンスペクトルなどで調べた.そして,超微粒子中の積層欠陥,双晶などを高分解観察で明らかにすると共に,微細構造の特徴からダイヤモンド超微粒子が高い過飽和度の中から析出したことを示し,その生成機構について検討した.(2)炭素-,窒化ホウ素-,炭素-窒化ホウ素の複合ナノチューブの合成と評価本研究では,円垂形,角形,開放形,閉鎖形などの多様な炭素-,窒化ホウ素-,炭素-窒化ホウ素の複合ナノチューブの3種類のナノチューブを同時合成することに成功している.特に,導電体の炭素ナノチューブを絶縁体の窒化ホウ素ナノチューブが取り囲む新タイプのナノチューブの合成は世界で初めてであり,高く評価されている。これらナノチューブの生成機構を微細構造の特徴と熱力学的考察から検討し,化学種の吸着・成長モデルを提案した.「直流アークプラズマ及び高周波熱プラズマ反応炉(現有設備;高周波プラズマ15kW13。56MHz、直流アーク15kW)の中で、プラズマフレームの尾炎部を高効率的に超急冷し、フレーム中の高活性の化学種をクエンチする回転双ローラー式超急冷装置および平板式超急冷装置を設計開発した。これらを用いて、次のような研究を行った。1)アセチレンと水素を原料にダイヤモンド超微粒子の合成とその微細構造について研究した。10-30nmのダイヤモンド超微粒子を合成し、TEM観察を詳細に行って、超微粒子の生成機構について考察した。2)B_2O_3、hBN、Cを原料にB-C-N-O系の新物質・非平衡物質の合成を試み、合成の可能性について検討した。この研究によって、新しいX線回折ピークが見出されたことから、新物質の合成の可能性が示唆されたものの、量的に極めて少なく、超微粒子試料の回収法に問題が浮上した。現在、より効率的な合成法と試料の回収法の装置改良を行っている。3)プラズマ処理により炭化チタンの改質に関する研究をした。Ar-O2をプラズマガスとする高周波熱プラズマ中に所定の大きさの炭化チタン粒子を注入し、急速加熱・超急冷プロセスを利用して、炭化チタン粒子のプラズマとの相互作用などについて研究した。このプロセスによって、炭素サイトの点欠陥の生成と粒子表面への酵素の溶解がおこり、炭化チタンの焼結性が著しく改善されることを解明した。4)その他の研究高周波プラズマの温度分布のシュミレーションをし、高周波プラズマ中への試料の注入法について検討した。BCN系焼結体を直流アークで解離・蒸発させ、それを超急冷することによりBCN系超微粒子を合成した。本年度は、この方法で合成されるBCN系ナノチューブの微細構造を主としてSEM,TEM,AEM(分析電子顕微鏡)で調べ、その生成機構を研究した。所定量に混合したBN、B_2O_3、Cの混合物を800°C、2時間焼結してBCN系焼結体をえた。また、尿素とホウ酸を重量比で1:2.2にまぜ、せれにサッカロースを所定量加えて混合してビーカー中で徐々に昇温し、220°Cから2000°Cの間の所定温度で1時間保持してBC_4N多孔体をえた。それらBCN系の焼結体および多孔体に直流アークプラズマ(10kW)の尾炎部を直接当てて強制的に解離・蒸発させた。蒸発ガスを水冷銅板状で超急冷し、微粒子として核生成させた。それを捕集して微粒子中のBCN系ナノチューブを、SEM、TEM、AEM(分析電子顕微鏡)で調べた。直流アークプラズマは、N_2、アルゴン、アルゴンとN_2の混合ガス中約100トールで発生した。上記の研究方法で合成した微粒子を調べた結果、次のようなことを明らかにした。1)BN系ナノチューブが合成される。2)BN系ナノチューブはほとんどが5層以上の入れ子状になっている。

3)BN系ナノチューブの先端は閉じられており、6員環だけでなく、4員環や5員環の存在を示唆している。4)BN系ナノチューブの生成機構に関与する前駆体のカップ状粒子の微構造からBNナノチューブの生成機構を推論した。前年度に引き続き,B-C-N系ナノチューブの合成を行った.被原料にはBC_4N多孔体を用いた.それを直流アークプラズマ中で強制的に解離蒸発させた.蒸発した高エネルギーの化学種を水冷銅板上で超急冷して凝縮させた.えられた凝集体を捕集し,透過電子顕微鏡(TEM)及び分析電子顕微鏡(EELS)で詳細に分析した.その結果,次の様な実験事実を明らかにした.1.ナノチューブの形状は,円錐形,角形,開放形,閉鎖形,両サイド閉鎖形等であった.2.ナノチューブを組成から分けると,炭素,BN,及びBNナノチューブで囲まれた炭素ナノチューブの3種類であった.3.炭素ナノチューブがBNナノチューブで囲まれているものは本研究で初めて発見されたもので,これまでには報告されていないものである.これらの結果は,ナノチューブの組成が均一組成で存在するよりも,炭素ナノチューブとBNナノチューブに相分離して存在する方が熱力学的に安定であることを示している.このような内部が導電体で外側が絶縁体であるナノチューブの合成は世界でも初めてである.この特徴的なナノチューブの生成機構を炭素とBNの蒸気圧の差から推論し,気相種が高温で生成する曲率を有する前駆体の円周に吸着し成長するナノチューブの生成機構のモデルを提案した.