hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
極限腐食環境下における高耐食性ナイトライド被覆Mo系複合材料の創製

本研究では,目的の異なる二段階のガス窒化処理(内部窒化・窒化物皮膜形成)によって,高耐食性ナイトライドセラミックスとナノメータナイズ粒子分散強化型金属を複合化し,材料表面から内部へ向かって組織と耐食・強度特性を制御した三層構造を有する従来にない全く新しい高耐食性傾斜機能材料の開発を目指した.主な成果を以下に示す.Mo-Ti合金のN_2ガス内部窒化に関する研究では,Mo-Ti合金は従来の窒化温度(1300°C以上)よりも著しく低温の950°Cでも内部窒化が可能であり,ナノスケールの超微細TiN粒子が分散析出することを見い出した.NH_3ガス中でMo材料を窒化処理すると,MoN,γ-Mo_2N,β-Mo_2Nの3種類のMo窒化物が生成することを明らかにした.特に,β-Mo_2N相は{011}<011>方の極めて珍しい双晶で構成されていることを明らかにした.これらの窒化物はいずれも沸騰硫酸に対する耐食性が優れており,特にβ-Mo_2Nの耐食性が極めて優れていることを本研究で初めて明らかにした.このβ-Mo_2Nを被覆した複合材料について種々の濃度の沸騰硫酸中での耐食性を検討したところ,β-Mo_2N被覆材料は85wt%の沸騰硫酸中(沸点約237°C)という極めて苛酷な環境下でも完全耐食性を示すことが分かった(腐食速度:0.0128mm/year).この値は従来の苛酷環境耐食材料であるTaに比べて約1/30であり,Mo窒化物被覆複合材料は耐沸騰硫酸用耐食材料として有望であることを明らかにした.
血液適合性高分子材料における癌細胞の運動性制御メカニズムの解析

○研究目的:日本において死因トップの癌疾患が増加する中、癌の超早期診断システムや生体接触型の医療デバイスの開発が急務である。従来の血液適合性高分子材料はタンパク質の吸着・変性や様々な細胞の接着が生じないものであったが、近年、優れた抗血栓性を有示すpoly(2-methoxyethyl acrylate)(PMEA)において血球系細胞は接着せずに特定の癌細胞が選択的に接着して機能制御を受けることが確認された。しかし、このPMEA表面においてどのようにして癌細胞が選択的に接着して細胞機能が制御されるのか、そのメカニズムの詳細は不明である。本研究では各種高分子材料表面において癌細胞の認識性および癌の浸潤・転移に深く関与する運動性の計測とシグナル伝達機構の解析を行い、癌細胞の認識性、運動制御メカニズムの解明を目的とした。○研究方法:手法として、まずPMEAおよびその類似体におけるヒト線維肉腫細胞(HT1080)の認識性を評価した。また各高分子基板におけるタイムラプス観察により癌細胞の運動変化を計測し、移動速度と方向性などを指標として細胞運動の指向性を評価した。○研究成果:一定量の中間水を有するPMEA及びその類似体における癌細胞の接着数はほかの高分子材料より多いことが確認された。また、癌細胞の形態は丸く伸展面積がほかの高分子材料より小さいことが分かった。さらに、各種高分子材料表面においてHT1080細胞の移動速度や運動方向に違いが確認された。特に中間水を有するPMEA上の移動速度と方向性は他の高分子材料より低いことが確認された。これらの結果から、癌細胞の認識性や運動性の制御には中間水が深く関与することが示唆された。本研究の結果をもとに高分子材料そのものの制癌作用を利用して副作用のない新規医療デバイスへの応用につながることが期待できる。
Na^+/H^+駆動型アミノ酸トランスポーターの構造・機能協関

好熱菌PS3のアラニン能動輸送体(ACP)は分子量約42.5kDaの単一ポリペプチドからなり、Na^+あるいはH^+の電気化学的ポテンシャルによって駆動されるNa^+/H^+駆動型アミノ酸(アラニン、グリシン、セリン)トランスポーターである。昨年度までに、acp遺伝子を大腸菌内で発現させることによりN末端領域についての知見が得られ、さらに、マルトース結合タンパク質(MBP)との融合タンパク質の形で大量に発現させることが可能となった。本年度はさらに(1)結晶化を目標とした生理機能を有するACP精製タンパク質の大量発現系の構築、(2)ACP相同タンパク質をコードする遺伝子のクローニング及び輸送機能の解析、さらに(3)超好熱菌ゲノムライブラリーからの相同機能を有する遺伝子のクローニング及び機能発現などについて試みた。(1)については、これまでに大腸菌のマルトース結合タンパク質(MBP)発現ベクター(pMALc2)にacp遺伝子を挿入し融合タンパク質MBP-ACPとして大量発現させるようなプラスミド(pAC6268)を構築し、大腸菌TB1株で発現させる系を確立したが、この大量発現した融合タンパク質の輸送比活性は本来のACPの1%以下と低かった。そこで大量発現によって生じた不溶性タンパク質のrenaturationに用いられている大腸菌シャペロニンGroEL/ES複合体遺伝子との共発現を試み、MBP-ACPを共発現するクローンが得られた。また、(2)については、大腸菌ゲノム計画により見いだされた配列の中にACPと相同性の高いORF476が存在していることが明らかとなっているので、このORF476がアラニン輸送体としての機能をもっているかを調べるために、この遺伝子のクローニングを行い輸送機能の解析を行ったところORF476もACPやA.DagAのホモログであることが明らかとなった。さらに(3)については超好熱菌Thermococcus KS-1のゲノムライブラリーから発現クローニング法によりグリシン輸送促進能を示す遺伝子ORF232が得られた。このDNA配列を解析したところ、56回膜貫通領域と推定されるタンパク質をコードしており、このタンパク質が新規の中性アミノ酸トランスポーターありは促進因子であることが示唆された。
不規則性を持つ低次元電子系における電子相関

2次元強磁場中における分数量子ホール効果においては、電子相関の効果が重要な役割を果たしている。このような分数量子ホール系は充填率が1/2の場合に、平均場近似のもとで平均値がゼロのランダム磁場中の2次元電子系と等価になるため、これまでランダム磁場中の磁気抵抗の性質などが精力的に調べられてきた。本年度は、このような2次元ランダム磁場の系におけるコンダクタンスの振る舞いを、時間に依存したシュレーディンガー方程式を数値的に解き、電子の拡散の様子を具体的に調べるという手法を用いて解析した。特に、一様磁場の強さがランダム磁場の強さと同程度の領域を詳しく調べた。この手法は対角化などの手法に比べて非常に大きな2次元系を直接扱えるという利点を持っており、境界条件の効果を十分無視することができる。その結果、一様磁場とランダム磁場の大きさが等しい場合には、磁場の振幅を変化させても、振幅の大きさによらず、コンダクタンスがコンダクタンス量子程度の一定値をとることがわかった。これは、平均がゼロのランダム磁場の場合にコンダクタンスが振幅の2乗分の1に比例して増大するのと対照的である。この興味深い現象はランダム磁場の符号が正のみになることに関係していると考えられ、今後、拡散の様子を詳しく調べることにより、その機構を明らかにしていく必要がある。また、昨年度に引き続き、輸送現象における時間に依存した摂動の効果についても、転移点近傍について詳しく調べ、1変数スケーリングを仮定することにより、臨界点や臨界指数などが正しく評価できることを示した。今後は、こうした平均場近似をもとにした解析結果を踏まえ、電子間相互作用の効果を平均場近似を越えて数値計算に取り入れていくことが必要である。乱れを持つ低次元電子系における電子相関の効果については、これまで多くの研究がなされているが、アンダーソン転移点近傍などにおける電子相関の本質的な効果についてはまだ十分には解明されていない。このような電子相関の問題に対する数値的な研究においては、いかにサイズの大きな系を取り扱うかが問題となる。このような観点から、今年度はシュレーディンガー方程式を数値的に解き、電子の拡散の様子を具体的に調べるという方法を用いた。この方法は非常に大きな系を取り扱うことができるという利点を持っている。実際、この方法は相互作用している少数粒子系に対して応用されてきたが、実験との比較のためには多粒子系を扱わねばならない。多粒子系における電子相関の効果は平均場近似を用いてシュレーディンガー方程式の中に非線形項として取り入れることができる。この非線形項は、波動関数の時間変化に応じて時間変化するポテンシャル項と捉えることができる。このような非線形項の効果を調べるために、まず、外界から時間変化する摂動が加わったときの電子の拡散の様子について調べた。具体的な系として、スピン軌道相互作用の強い2次元系を考え、金属相および転移点近傍において、電子の拡散の様子から電気伝導度を評価した。その結果、金属相では弱局在効果と思われる電気伝導度に対する普遍的な補正項の存在を確認する結果を、また、転移点近傍では、電気伝導度の動的摂動への依存性が1変数スケーリングによって記述できることを示唆する数値結果を得た。来年度はこうした成果をもとに、摂動項を波動関数によって自己無撞着に変化させ、電子相関の効果についてさらに研究を進めていく予定である。
円口類ヌタウナギの体液調節機構：適応戦略を決定する分子基盤の解明に向けて

我々ヒトを含む脊椎動物の大半は、鰓や腎臓の働きにより、体内の水分とイオンのバランスを常に一定に保つ「調節型」生物である。この体液調節能力の起源を明らかにするため、現生脊椎動物で唯一、体液組成が海水と等しい「順応型」のヌタウナギに着目する。ヌタウナギの鰓・腎臓および筋肉で、各種物質輸送に関わる分子群やホルモン受容体の局在パターンを調べ、個体レベル(鰓・腎臓)および細胞レベル(筋肉)での体液調節機構を検証する。これにより、「調節型」と「順応型」の違いを生み出す分子基盤を解明する。
光合成における糖排出細胞の構築

大気中二酸化炭素濃度の上昇の問題やエネルギー需要拡大の問題に対処するため、光合成を行う生物の光合成効率を高めることが重要である。光合成の最終産物である貯蔵多糖等まで代謝させることは、受容エネルギーのロスとなっていることから、代謝中間体で細胞から排出させることを目指し、シアノバクテリアにリン酸トランスロケーターの導入を試みた。相同組換えに成功し、組換え体の性質を解析し続けている。大気中二酸化炭素濃度の上昇の問題と太陽エネルギー利用の促進の観点から、食糧等に影響しない新しいバイオマス生産系の構築のため、葉緑体包膜に存在するトリオースリン酸トランスロケーターの遺伝子を単細胞性シアノバクテリアに導入、発現させることと、シアノバクテリアにおけるゲノムサイズの縮小化を目指す。昨年度に引き続き、アラビドプシス・リン酸トランスロケーター遺伝子の、シアノバクテリア用形質導入ベクターへの組込み操作を続けた。ベクターへの組込みができた時点で、大腸菌に導入したところ、40kDaの前駆体を含むリン酸トランスロケーターが発現することを確認した。そのタンパク質が細胞膜に組み込まれたかどうかは今後の課題である。シアノバクテリアへの導入は、クロラムフェニコール耐性遺伝子をつなげた後、シアノバクテリア細胞へ入れる予定である。一方、hik8遺伝子とsll1330遺伝子によって制御を受けているフルクトース1,6-二リン酸アルドラーゼ遺伝子fbaAが、グルコースによる発言誘導だけでなく、光合成によっても発現することを確認して、論文発表を行った。また、クロレラではあるが、乾燥重量あたりの有機炭素量を求めたところ、炭素は乾燥重量の48%であった。光合成による二酸化炭素の固定速度を細胞の有機炭素量あたりの比で表わしたところ、1時間の固定量は0.17となった。このことは、細胞の有機炭素量を固定するのに要する時間(約6時間)が、細胞の倍加時間(78時間)にかなり近いという結果となった。このことは、細胞のゲノムサイズを縮小化し、有機炭素量を減少させることが、細胞の増殖速度増加に有効であることを意味するものである。大気中二酸化炭素濃度の上昇の問題と太陽エネルギー利用促進の観点から、食料等に影響しない新しいバイオマス生産系の構築のため、葉緑体包膜に存在するトリオースリン酸トランスロケーターの遺伝子を単細胞性シアノバクテリアに導入し発現させ、シアノバクテリアにおけるゲノムサイズの縮小化を目指して研究を進めてきた。そこで、アラビドプシス由来のリン酸トランスロケーター遺伝子をSynechocystis sp. PCC6803株に導入するため、PCC6803のチトクロムC遺伝子の上流配列を用意し、その下流にアラビドプシス・トランスロケーター遺伝子のORFを結合した。さらに、クロロムフェニコール耐性遺伝子配列の断片、および相同組換えのための約0.5kbpの配列を結合した形質転換用のプラスミドを構築した。そのプラスミドを大腸菌で増幅後、PCC6803株への導入を試みた。その結果、相同組換えに成功し、独立栄養下での培養を行っている。今後、この組換え体の生理学的性質をさらに解析していく予定である。また、導入後の発現タンパク質の解析に用いるため、大腸菌でリン酸トランスロケータータンパク質の大量発現を行った。現在、その抗体を作製すべく、確認を行っている。今後、抗体作製を行い、PCC6803株でのリン酸トランスロケータータンパク質の解析を続ける予定である。そこで、まず、アラビドプシスのcDNAを入手し、リン酸トランスローケーターの遺伝子を単離することを試みた。リン酸トランスロケーター遺伝子のcDNA量は極めて少ないことが判明したが、そのcDNAを鋳型として、リン酸トランスローケーターの読み枠を含む配列を増幅に成功した。この配列をシアノバクテリア内で発現させるためのプロモーターと繋ぎ、シアノバクテリアへの形質導入用のベクターに組み込む操作を進行している。また、ゲノムサイズ縮小化の第一歩として、Hik8遺伝子が解糖系とペントースリン酸回路の10以上の遺伝子の合成に関与していることを見出した。さらに、sll1330もHik8の下流で、5以上の遺伝子合成を制御していることも明らかとなった。Hik8あるいはsll1330遺伝子の破壊株が、光照射下で十分生育、保存できることも明らかとなった。解糖系と光合成の両方の条件で機能するフルクトース二リン酸アルドラーゼ遺伝子fbaAは、Hik8やsll1330による発現調節とは別の発現調節系を持つことが判明したが、光合成条件で発現しない解糖関連遺伝子は除去できる可能性が高まった。今後は、Hik8の下流で、かつ光合成で発現しない解糖関連遺伝子の確認を行う。リン酸トランスロケーターの遺伝子を得て、その組込みを進めている。

大腸菌への導入が確認できたことから、最終年度までに、シアノバクテリアにも導入できる可能性は高い。今後の壁は、それが細胞膜に組み込まれるかどうかであり、それにより、より詳細な検討が必要となる。リン酸トランスロケーター遺伝子を、高等植物アラビドプシスのcDNAから得たが、量が予想以上に少なく、予定よりやや遅れてしまった。しかし、もっとも重要な段階を超えたと考えているため、大きな遅れではない。リン酸トランスロケーター遺伝子のシアノバクテリアへの導入を試みる。細胞膜に組み込まれたかどうかは、膜画分でのトランスロケータータンパク質の発現解析であり、光合成産物の細胞外への排出解析である。大腸菌で発現できたことから、抗体作製も行い、シアノバクテリアでの発現解析に用いる予定である。リン酸トランスロケーター遺伝子を、mRNAから得るか、それとも手元のcDNAライブラリーから得るかの選択があったが、後者で可能であったことから、研究の進み方がやや遅れたとはいえ、大きな遅れではなく、次年度は予定通りに研究推進できると考えている。また、ゲノムサイズ縮小化も特定環境以外は不要な遺伝子を少しずつ見出す方向で進めている。研究費は、当初の予定通り、プラスチック製品や培養用試薬などの消耗品(物品費)を中心に使用する予定である。実験を進めるにあたり、有効と判断した場合には、経費の一部を、一時的な学生アルバイトとして、人件費に充当する可能性もある。当初の予定通り、プラスチック製品などの消耗品(物品費)を中心に研究費を使用する予定。また、状況により、学生等の実験補助を依頼し、謝金(人件費)にも一部使用したいと考えている。
電子線ホログラフィーによるNiMnGa合金マルテンサイトの磁区構造評価

Ni-Mn-Ga合金に関して以下の研究を行い、成果をおさめている。1.Ni_<53.6>Mn_<23.4>Ga_<23.0>合金スパッタ膜の組織と結晶構造磁場制御の形状記憶合金としの実用性に優れた上記組成の合金を重点的に研究した。通常、Ni-Mn-Ga合金をスパッタ法で作製すると非磁性のMnO析出物が生じる。本研究では、MnO析出物のサイズや個数(密度)が異なる複数の試料を作製し、組織と構造をTEMにより詳しく調べた。その結果、マルテンサイトの結晶構造はいずれも14M型で、組織に関しても析出物の存在形態に係わらず、第一種双晶、および第二種双晶からなる典型的な自己調整組織を示すことが明らかとなった。2.MnO析出物と磁区構造、形状記憶特性の関係電子線ホログラフィーを利用して、MnO析出物が存在する場合の磁区構造を詳細に評価した。その結果、磁束線は非磁性のMnOを周り込むように存在する様子が明らかとなった。このような磁束の状態は磁区の内部よりも、磁壁上で実現された方が安定であり、実際にMnO析出物のサイズが大きくなるほどその傾向は強く現れた。一方、高温で生じる析出物は母相との整合性を良くするような特定の形態を示すが、マルテンサイトに対しては界面に大きな歪が集中する。これらの点から、MnO析出物は双晶界面の移動を妨げるということを指摘した。3.マルテンサイト変態に先立つ構造揺らぎと磁区構造の関係Ni-Mn-Ga合金では、マルテンサイト変態に先立って母相の構造揺らぎや中間相の生成など複雑な現象が観察される。これら構造上の変化が磁区構造に及ぼす影響をホログラフィーとローレンツ顕微鏡法で検証し、弾性定数の変化や母相の対称性の崩れを基に磁区構造の状態を理解することができた。磁場誘起形状記憶合金の特性向上に不可欠な課題である、マルテンサイトの微細構造、磁区構造の精密評価を行った。具体的な研究成果は以下の通りである。1.磁性体に対する電子線ホログラフィー実験法の開発通常、電子顕微鏡の対物レンズは1Tを越える強い磁場を発生するため、材料固有の磁区構造を高い分解能で観察することは難しい。本研究は、対物レンズをオフにした状態で、磁区構造を詳細に評価できるレンズ系の励磁条件を決定し、この問題を克服できた。また、備品として導入したワークステーションを用いたホログラムのディジタル解析システムを開発し、試料近傍での磁束の分布を高い精度で評価できるようにした。2.マルテンサイトバリアントと磁区構造の対応について電子線ホログラフィーとローレンツ電顕法を駆使して、NiMnGa合金、及びNiAlCo合金マルテンサイトの磁区構造を解析した。その結果、マルテンサイトバリアントは一つの単磁区とはなっておらず、多くの細かい磁区に分割されていることや、双晶界面近傍では磁束の分布が急峻に変化する様子などが明らかとなった。また、母相で生じた磁区構造は、マルテンサイト相にはそのまま受け継がれず、構造相変態によって磁区構造も大きく変化することがわかった。3.非磁性析出物と磁壁の関係についてNiMnGa合金薄膜に、異なる大きさのMnO非磁性析出物を導入し、磁区構造との関係を考察した。その結果、析出物の大きさが数十nmまで大きくなると、磁壁は析出物をつなぐように波打った状態で存在することなどが示された。

これら構造上の変化が磁区構造に及ぼす影響をホログラフィーとローレンツ顕微鏡法で検証し、弾性定数の変化や母相の対称性の崩れを基に磁区構造の状態を理解することができた。
シナプス状態の光操作による記憶保存様式の理解

シナプス可塑性において、細胞内シグナル分子であるリン酸化キナーゼは極めて重要であると考えられている。特に、大脳皮質や海馬の興奮性神経細胞において、グルタミン酸入力によるスパインの体積変化とAMPA受容体のリクルートにキナーゼは必須である。申請者はこれまでに、シナプスにおいて光照射依存的にシナプスの可塑的変化を惹起することが可能な光応答性リン酸化キナーゼの開発を進めて来た。現在までに、植物の光受容タンパク質であるPhototropin1のLOV2ドメインを用いて、遺伝子コードされた光応答性キナーゼ開発に成功している。また、海馬スライスを用いて、神経細胞において光照射によりスパイン体積の増大を惹起することに成功している。特に今年度は、個体マウスで光照射によりスパインの体積変化が惹起出来るかどうかを確認するため、光応答性分子をコードするアデノ随伴ウイルスの作製プロトコールを作製し、十分な力価をもつアデノ随伴ウイルスを安定的に作製することが可能になった。個体動物に遺伝子コード型光応答性分子を発現させるには、アデノ随伴ウイルスを用いることが最も簡便である。今年度は、個体マウスで光照射によりスパインの体積変化が惹起出来るかどうかを確認するため、光応答性分子をコードするアデノ随伴ウイルスの作製プロトコールを作製し、十分な力価をもつアデノ随伴ウイルスを安定的に作製することが可能になっており、研究は極めて順調に進んでいる。今後は個体マウスで光照射によりスパインの体積変化が惹起出来るかどうかを確認する。そのために、光応答性CaMKIIをコードするアデノ随伴ウイルスを作製し、マウス大脳皮質の神経細胞にプローブを発現させ、光応答性キナーゼを光活性化できるかどうかを個体マウスのレベルで確認する。
心筋収縮力におけるC-Kinaseの役割についての研究

電気的に駆動したモルモット摘出左心房標本において、endothelin-(ET-1)は濃度依存性に陽性変力作用を惹起し、10nM以上の濃度では、投与後5分以内に最大に達する早期相と、投与後10分以降から発現し約60分から90分で最大に達する後期相からなる二峰性の陽性変力作用を示した。また、[^3H]myo-inositolでラベルした左心房標本において、ET-1は[^3H]イノシトール・一リン酸の産生を濃度依存性に増加し、そのEC_<50>値は75nMと陽性変力作用を起こすEC_<50>値(7nM)より高値を示したが、有意な産生増加を示す濃度は、二峰性陽性変力作用を惹起する濃度とほぼ一致していた。ET-1による早期の陽性変力相は、一過性に出現する活動電位幅延長作用と時間的に一致しており、またCa^<2+>拮抗薬であるnifedipineにより抑圧されることから、活動電位幅延長の間に流入するCa^<2+>によって惹起されるものと考えられた。一方、後期の陽性変力相は、C-Kinaseを持続的に活性化するpharbol esterや、C-Kinase阻害薬であるH-7およびstaurosporineの前処置により選択的に抑制された。ET-1は二峰性の陽性変力作用を起こす濃度で、C-Kinaseのcytosolからparticulateへの移行度から測定したC-Kinaseの活性を一過性に増強したが、このC-Kinase活性の増加した後に、C-Kinase阻害薬を与えても後期の陽性変力相には影響を与えないことから、C-Kinaseの活性化がET-1の後期の変力相の31金になっていると思われる。以上の結果から、ET-1はイノシトールリン脂質代謝回転を亢進することによってジアシルグリセロールを産生し、それがC-Kinaseを一過性に活性化させ、この活性化が何らかの情報伝達系と共に作用して、後期の陽性変力相を惹起するものと示唆された。また、ET-1はβ-受容体刺激と同様に休止後収縮を増強し、その後期変力相が筋小胞体のCa^<2+>を枯渇させるryanodineに極めて感受性の強いことから、C-Kinaseの活性化は筋小胞体内のCa^<2+>移送能を高める仂きがあるかも知れないことが推測された。Norepinephrine,acetylcholine,angiotensinII,histamine等は、それらに特異的な薬物受容体刺激により、phospholipase Cを介してphosphatidyl inositol(PI)加水分解を促進し,inositol trisphosphateとdiacylglycerol(DG)を産生する。DGはCーkinaseを活性化として、いろいろな細胞系において情報伝達系に利用される重要な生理的反応を引き起こすことが知られているが、Cーkinaseの心臓における生理的役割については不明である。

そこで本研究では、心筋収縮力におけるCーkinaseの役割について解明していくことを目的とし、本年度はPI加水分解を促進すると報告されているendothelin(ETー1)を一つの解析モデルとして利用してその陽性変力作用機構について検討した。電気的に駆動したモルモット左心房標本において、ETー1は濃度依存性に陽性変力作用を惹起し,そのEC_<50>値は約7nMであった。ETー1は10nM以上の濃度で,投与後5分以内に最大に達する早期相と、投与後10分以降から発現し約60分から90分で最大に達する後期相からなる,二峰性の陽性変力作用を示した。早期の陽性変力相は、一過性に出現する活動電位幅延長と時間的に一致していたので、活動電位幅延長の間に流入するCa^<2+>によって惹起されるものと考えられた。一方、後期の陽性変力相は、Cーkinase阻害薬であるHー1(20μM)とstourosparine(20nM)によって選択的に阻害された。ETー1は、[ ^3H]myoーinositolでラベルした左心房標本で、[ ^3H]イノシト-ル-リン酸の産生を濃度依存的に増加し、そのEC_<50>値は75nMであった。また、ETー1(20nM)は、Cーkinaseのcytosolからparticulateへの移行度から測定したCーkinase活性を一過性に増加した。すなわち、ETー1はPI水解促進によってDGを産生して、その結果Cーkinase活性を一過性に増強し、それが何らかの情報伝達系と共に作用して、後期の陽性変力相を惹起するものと思われる。したがって、本年度の検討はCーkinase活性が心筋収縮力増強機構に重要な役割を果していることを示唆する証拠を提供した。前年度までの研究により、モルモット左心房標本において、endothelin-1(ET-1)は10nM以上の濃度で投与後5分以内に最大に達する早期相と、投与後10分以降から発現し約60分から90分で最大に達する後期相からなる二峰性の陽性変力作用を示すこと、早期相は活動電位幅延長の間に流入するCa^<2+>によって惹起されること、そして後期相はC-Kinaseを持続的に活性化するphorbol esterや、C-Kinase阻害薬であるH-7およびstaurosporineの前処置により選択的に抑制されること、さらにET-1は[^3H]イノシトール・一リン酸の増加を濃度依存性に増加することが明らかにされた。今年度は、ET-1の後期陽性変力相の発現に、C-Kinaseの活性が関与しているかをさらに明確化していくために、phospholipid依存性でCa^<2+>によって活性化されるC-Kinaseのcytosolからparticulateへの移行度からET-1のC-Kinase活性能を測定した。モルモット左心房標本において、ET-1は20nMの濃度で投与2分後、cytosol内のC-Kinaseを減少させ、particulate内のC-Kinaseを増加させ、結果としてparticulate C-Kinase/cytosol C-Kinaseの比率を有意に増加した。しかしながら、このET-1によるC-Kinaseの活性の増加は一過性であり、投与後3分以降ではET-1非存在下での値と有意な差は認められなかった。C-Kinase阻害薬を、ET-1によるC-Kinase活性の増加が既に認められなくなった時点で投与しても、ET-1による後期陽性変力相の発現には影響を与えなかった。
教員養成における木材加工学習成果競技会システムの開発

近年,教員養成系大学,特に実技を含むような技術系の分野に対して,卒業生の一般的教員としての能力や資質に加え,ものづくりに関する知識や技能の質も問われるようになっている。こうした能力を伸ばすために,競技会のような機会を設け競争的環境を整備することが重要であるが,芸術体育分野とは異なり技術分野では大学レベルにおいてこうした環境はほとんどない。本研究では技術分野における競争的環境を整備するために,先進的な試みを続ける米国の事例や国内の中学生,社会人に対する事例を調査した。加えて,競技会で取り上げるべき課題を検討し,実際に競技会を行った。本研究の目的は技術科教員養成の「質」の維持・向上を目指した,学習成果競技大会システムを確立することにある。本年度はまず香川で開催された技能五輪日本大会を視察し,関係者にインタビューを行い運営方法や評価方法について調査した。この競技会では企業間の競争が苛烈であるため,厳密な評価方法が採用されていることが明らかとなった。また,札幌で開催された国際ジュニアロボットコンテストを視察した。現在,ロボットコンテストは様々な形式で開催されているが,このコンテストは1週間の合宿形式で,全国から集まった小中学生が中学校教諭を中心としたボランティアの援助をうけながら,硬質発泡材を主材料としたロボットを作成する。視察の結果,援助のレベルなど,競技や運営方法に関する幾つかの問題点が明らかとなった。最後に,米国において既に多くの実績を持つ二つの学生競技大会,The Associated Schools of Construction(ASC)およびInternational Technology Education Association(ITEA)の競技会に関する情報収集のため,これに関連した活動を行っているセントラルワシントン大を訪問し,同大のD.K.Calhoun名誉教授,D.Carns教授,R.H.Wieking名誉教授,W.Cattin講師,S.Calahan助教授らの聞き取り調査を行った。その中でも,技術系学生による独自の活動としてThe Technology Student Association(TSA)に関する新たな情報が得られた。現在,上記の調査研究に関するまとめ作業を行っている。本年度はまず昨年度にセントラルワシントン大にて聴取した米国における技術教育活動や競技会に関する情報の整理を行った。その結果を日本産業技術教育学会全国大会および北海道支部会にて発表した。米国の技術教育において技能の習得に加え,得られた知識や技能を問題解決に結びつける方法論も重要視されていることが明らかとなった。今後,わが国の技術教育においても問題解決能力の育成について集中的な議論が必要であると考えられた。加えて,近年ますます話題を集めているロボットを題材とした学習についても検討を進め,中学校における実践の成果を公表した。また,中学生の全国レベルの技術分野学習成果発表会である創造ものづくり教育フェアを視察し,教員養成の目指す姿を検討した。日本産業技術教育学会では近年,技術系教員養成卒業学生の技能認定試験を制度化すべく活動を続けている。この趣旨は本研究の目指すものと近いため,この動きと協力連携をとるための準備を行ってきた。学会では平成20年度に認定試験の第一回を行う予定であることが明らかとなったため,学生のこの検定への受験を促し,基礎的データの収集を図るとともに,協力体制を整えている。日本産業技術教育学会では近年,技術系教員養成卒業学生の技能認定試験を制度化すべく活動を続け,本年度第1回目の認定試験を実施した。この検定の趣旨は本研究の目指すものと近いため,希望する学生にこの検定を受験させた。同時に,試験実施に協力した。しかしながら,全国規模で行ったこの検定は技術系教員の持つべき知識の検定に重点がおかれたものであった。終始したものになった。本研究の成果として,技術系教員の持つべき資質として特に問題解決能力が重要であることが明らかとなった。したがって,技能と問題解決能力を測るための課題を考案し,日本産業技術学会で発表し,検討を行った。また,本校技術講座の二つの教室間で試行的に設定した課題に取り組んだ。文献的調査から,教員志望学生がものづくり教育フェア等の運営に当たることで,問題解決能力が伸張されることが明らかになった。今後,こうした企画への学生の参加を積極的に進める方針である。また,北海道で行われた中学生によるロボットコンテストを含んだ創造ものづくり教育フェアの成果をイリノイで開催された,国際会議において発表し,その延長としての学生による競技会について意見交換を行った。
無作為化比較試験による胸部ＣＴ検診の感度・特異度算出と死亡率減少効果の推定

肺癌は本邦のがん死亡の1位でその克服は重要である.胸部CTによる肺がん検診は肺がん死亡減少に関して有望だが,不利益は存在し,特に非喫煙者においては有効性は不明である.肺がんCT検診が真に有用かどうかを判断するため,X線を対照とした無作為化比較試験を立案・実施した.7県20市町村で自治体などの協力を得て研究を実施した.50-64歳男女のうち前回肺がん検診受診者9268名に参加勧誘の文書を送付し1500名が説明会に参加,全体の15.7%にあたる1453名が実際に研究に参加した.類似研究における海外での参加率(数%)に比し,本研究への応諾率は良好であった.今後データの解析を行う.肺癌は本邦のがん死亡の1位でその克服は重要である.胸部CTによる肺がん検診は肺がん死亡減少に関して有望だが,不利益は存在し,特に非喫煙者においては有効性は不明である.肺がんCT検診が真に有用かどうかを判断するため,X線を対照とした無作為化比較試験を立案・実施した.7県20市町村で自治体などの協力を得て研究を実施した.50-64歳男女のうち前回肺がん検診受診者9268名に参加勧誘の文書を送付し1500名が説明会に参加,全体の15.7%にあたる1453名が実際に研究に参加した.類似研究における海外での参加率(数%)に比し,本研究への応諾率は良好であった.今後データの解析を行う.肺癌は本邦のがん死亡の第1位で今後ともその傾向は続くと考えられる。低線量胸部CTによる肺がん検診は肺がん死亡減少の切札として有望視されているが、過剰診断などの不利益のため真に有効かどうかは不明であるにもかかわらず、一部地域では期待が先行して実際に行政の施策として採り上げられはじめている。CTによる肺がん検診が真に有用かどうかを判断するため、本邦の実情に沿ったCT検診の無作為化比較試験を立案・改訂し、その実施のためのさまざまなツールを開発・整備し、多くの地区で実施開始に向けた自治体・検診機関等との協議を持ちつつ、無作為化比較試験を実際に実施した。今年度は、昨年度に前研究班(厚労省がん研究開発費垣添班佐川小班)にて実施した石川県羽咋市と岡山県里庄町での研究を継続するとともに、新たに新潟県新潟市西蒲区と鹿児島県指宿市で研究を開始した。新潟市西蒲区では、50-64歳男女のうち前年度に現行肺がん検診を受診した者310名に対して、この研究への参加者を募る文書を郵送した。その結果、説明会参加希望者が69名(22%)であった。3回の説明会を開催し、参加希望者の全員が説明会に参加し、研究にも参加、34名がCT検診を、35名がX線検診を受検した。鹿児島県指宿市では、同様の対象者330名に対して文書を郵送し、説明会参加希望者が111名(34%)、2回の説明会を開催し107名が研究に参加、55名がCT検診を、52名がX線検診を受検した。検診結果は解析中である。昨年度行った石川県羽咋市および岡山県里庄町の結果も含めた参加状況は、1547名に勧誘文書を郵送し、440名(28%)が説明会参加を希望し、実際に説明会に参加したものが412名、研究に参加したものが396名(全体の26%、説明会参加者の96%)であり、きわめて良好であることが判明した。次年度以降も実施地域を拡大していく予定である。肺癌は本邦のがん死亡の第1位で今後ともその傾向は続くと考えられる.低線量胸部CTによる肺がん検診は肺がん死亡減少の切札として有望視されているが,過剰診断などの不利益のため真に有効かどうかは不明であるにもかかわらず,一部地域では期待が先行して実際に行政の施策として採り上げられはじめている.現在のところ,効果が真にあるかどうかは,特に非喫煙者においては全くエビデンスが欠落している.CTによる肺がん検診が真に有用かどうかを判断するため,本邦の実情に沿ったCT検診の無作為化比較試験を立案・改訂し,その実施のためのさまざまなツールを開発し,自治体・検診機関等と協議しつつ無作為化比較試験を実施した.今年度は,昨年度までに実施した14市町村での研究を継続するとともに,新たに石川県宝達志水町,新潟県聖篭町,鹿児島県南九州市,宮城県川崎町,香川県宇多津町の6地区で研究を開始した.50-64歳男女のうち前回肺がん検診受診者に対して,この研究への参加者を募る文書を郵送した.参加勧誘の文書は,CT検診の利益の可能性と不利益に関する内容が,一般住民にも十分に理解できるように配慮した.各地区ごとに1ないし数回の説明会を開催し,研究内容・参加条件・不利益などに関する説明ビデオによる説明の後,質問を受け,その結果,いずれの地区でも高い参加率を得た.研究への参加状況は,勧誘文書を郵送した対象者9268名のうち,19.6%が文書を返送し,そのうち適格例が92.1%に達し,最終的に1500名が説明会に参加し,説明会参加者の96.9%,全体の15.7%にあたる1453名が実際に研究に参加するなど,同様な研究における海外での参加状況(数%にとどまる)に比較し,我々の研究への応諾率はきわめて良好である.

今後も集積されたデータの解析を行うとともに,新たな予算が得られれば,地域の拡大と追跡調査を行う事が可能である.肺癌は本邦のがん死亡の第1位で今後ともその傾向は続くと考えられる。低線量胸部CTによる肺がん検診は肺がん死亡減少の切札として有望視されているが、過剰診断などの不利益のため真に有効かどうかは不明であるにもかかわらず、一部地域では期待が先行して実際に行政の施策として採り上げられはじめている。CTによる肺がん検診が真に有用かどうかを判断するため、本邦の実情に沿ったCT検診の無作為化比較試験を立案・改訂し、その実施のためのさまざまなツールを開発し、自治体・検診機関等と協議しつつ無作為化比較試験を実施した。今年度は、昨年度までに実施した石川県羽咋市,岡山県里庄町,新潟県新潟市西蒲区,鹿児島県指宿市での研究を継続するとともに、新たに石川県加賀市・内灘町・かほく市,宮城県利府町・村田町,鹿児島県垂水市・山川地区・開聞地区,岡山県玉野市,福井県あわら市,の10地区で研究を開始した。50-64歳男女のうち前回肺がん検診受診者に対して,この研究への参加者を募る文書を郵送した.参加勧誘の文書は,CT検診の利益の可能性と不利益に関する内容が,一般住民にも十分に理解できるように配慮した.各地区ごとに1ないし数回の説明会を開催し,研究内容・参加条件・不利益などに関する説明ビデオによる説明後に質問を受け,その結果いずれの地区でも高い参加率を得たが,都市部における参加率はやや低かった.詳細な検討が終了している平成11年度までの参加状況によれば、勧誘文書を郵送した対象者のうち,28%が説明会参加を希望し、全体の26%、説明会参加者の96%が実際に研究に参加するなど、同様な研究における海外での参加状況に比較し,応諾率がきわめて良好であることが判明した。次年度もすでに,石川県宝達志水町,新潟県聖篭町など数地区で実施が決定しており,順次実施地域を拡大していく予定である。無作為化比較試験実施予定地区として、宮城県をはじめとする東北地方も予定していたが、震災の影響で東北地方での実施はできなかった。しかし、次年度はすでに宮城県の2地区での実施が決定しており、今後ペースを取り戻す予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。無作為化比較試験実施予定地区として、宮城県をはじめとする東北地方も予定していたが、震災の影響で東北地方での実施が遅れている。しかし、今年度はすでに宮城県の2地区で実施できており、来年度も1町が決定しているなど,今後ペースを取り戻す予定である。次年度は、前述した宮城県の2地区での研究開始を予定しているほかに、石川県3地区で新たに研究開始を行うことが確定している。さらに、鹿児島県、岡山県、新潟県でも1地区以上で新たに開始を予定しており、神奈川県でも検討中である。地域のみでなく、診療所単位での参加の可能性も探っている。次年度は、宮城県1地区,石川県1地区,鹿児島県1地区,新潟県1地区ですでに開始が決定しているほかに,新たな県として香川県で新たに研究開始を行うことが確定している。さらに、栃木県,神奈川県でも検討中である。
顎・顔面領域の計量画像診断に関するX線解剖学的研究

顎・顔面領域の計量的CT診断の基本的要求事項である解剖学的構造の長さ、体積、及びCT値の3次元的分布について研究を行った。1.解剖学的構造の長さを計測14体の屍体頭部を用いて骨及び軟組織の長さについて頭部X線規格写真とCT画像上の計測値を比較した。上顎洞内腔の最大幅、高さ、奥行きはCT画像と規格写真上の計測値と良く一致した。左右間の相関は低い。下顎骨皮質の厚さはCT画像からの値が規格写真より1030%大きい値を示した。口蓋粘膜厚さはCT画像からの値が針を用いた実測値より約20%だけ小さい値を示した。2.耳下腺のCT値分布32本の歯が完全の萌出している屍体頭頚部から耳下腺を摘出し、周囲をパラフィンワックスで覆った後に屍体に戻してCT撮影を行った場合と、摘出耳下腺を円筒型水ファントム中空でCT撮影を行った場合のCT値分布を比較した。上顎歯頚部附近のAーM面に平行な水平断CT画像の耳下腺平均CT値は水中で撮影したときには水とほぼ等価であるが、屍体中では後方(乳様突起近傍)の耳下腺CTは水中の値より高くなり、前方(下顎骨上行枝後縁)のCT値は水中の値より低い。下顎骨後縁から外方へ向った耳下腺CT値プロファイルは水中の耳下腺プロファイルと良く一致した。一方前額断CT画像では耳下腺CT値プロファイルは水中撮影の値と一致したが、下顎骨外側に接する部位では12mm部分で水中の値より約50H.U.だけ高い値を示した。3.唾液腺体積CT画像から推定した耳下腺及び顎下腺の体積は摘出して実測した値より約30%大きい値を示した。左右間の相関は低い。本年度はヒト屍体頭部13例を用いて、2次元的解析における解剖学的構造のCT画像上の計測値とX線規格撮影写真からの計測値を比較検討した。対象は上顎洞の幅、高さ、奥行き、下顎骨下縁皮質の厚さ、口蓋粘膜の厚さとした。粘膜厚さは針を用いて種々の部位を実測した。CT撮影は咬合平面(A-M面)に平行な水平断、それに直交する前頭断及び矢状断とし、X線規格撮影は正面及び正中矢状断で2分割した頭部の側面像を撮影した。上顎洞内腔の左右巾の最大値は例えば、水平断で21.1mm、前頭断で20.8mm、正面規格撮影で25.0mmとCT像の方の値が小さかった。上顎洞高さは前頭断及び矢状断の両方から得られ、いずれも側面規格撮影から得られた値より小さかった。上顎洞奥行きの値も同様に計測するとCTからの値が規格撮影の値より小さかった。下顎骨皮質の厚さを、前頭断、矢状断CTから計測し、側面及び正面規格撮影の値と比較すると、やはりCT像からの値が約20%大きかった。口蓋粘膜の厚さは、厚さ3mm以上の部位ではCT像からの値と実測値は良く一致したが、それ以下の厚さではCT画像の方が小さい値を示した。以上の結果、空気を含む内腔はCT画像では小さい値を示し、骨皮質は容積効果のため大きい値を示すことが明らかとなった。骨に密着した軟組織厚さは、ある値以上のものはCT像で真の値を示すが、それ以下の場合には実際の値より、小さい値を示す。しかしこの値は密接する骨の厚さや密度に依存すると考えられ、今後検討を要する。

前年度に引き続き,屍体頭部を用いてCT画像診断の基本的要求事項である解剖学的構造の大きさ,CT値について検討した。〔方法〕CTスキャナ-(TCTー60A,東芝)を用い,管電圧120kVp,管電流200mA,スキァン時間9秒,スライス厚さ2mm,スライス間隔5mmとした。横断画像はAーM面に平行な面,前頭断面はこれに直交する面,矢状断面は正中矢状面に平行な面とした。同時にX線規格撮影をPーA,正中分割した頭部側面撮影も行なった。〔結果〕1)大きさの計測値:14体の頭部について,上顎洞内腔の最大の幅,高さ,奥行きはCT画像でそれぞれ3038,2743,3242mmに分布し,この値は規格写真上の値とほゞ一致した。左右の相関は低く,上顎洞大きさの左右差の大きいことを示している。一方,下顎骨皮質の厚さは規格写真上で3mm未満と3mm以上の場合,CT画像ではそれぞれ約30%と10%大きい値を示した。口蓋粘膜の厚さを針で実測すると,2.88.0mmに分布し,CT画像では平均20%だけ小さい値を示した。2)耳下腺のCT値分布:耳下腺を摘出し,本来のCT値分布を水ファントム中で糸でつるした状態でCT撮影を行なうことにより推定した。また頭蓋骨に付着させた状態でCT撮影を行ない,骨の影響を検討した。水平断画像では下顎骨に近接した部位で,前後いづれの部位でも本来の耳下腺CT値(2030H.U.)の約2倍の値を示すが,下顎骨から約14mm以上離れると,両者のCT値はほゞ一致した。前頭断画像では,上方の側頭骨近傍でCT値は約2倍の値を示したが,下方では本来のCT値より小さい値を示し,周囲水のCT値も減少傾向を示した。前年度に引き続き、本年度はすべての歯牙及び頚部が完全にそろっている屍体頭頚部を用いて解剖学的構造の大きさとCT値の3次元分布について検討した。[方法]CTスキャナ-(TCTー60A、東芝)を用い、スライス厚さ5mm,スライス間隔5mmとして、AーM面に平行な横断面、およびこれと直交する前額断面の撮影を行った。さらに右側耳下腺及び顎下腺を摘出し、円筒型水ファントム中空に糸で唾液腺を固定した状態でAーM面及び前額断面のCT撮影を行い、唾液腺周囲をパラフィンワックスで覆った後に屍体に房して再びCT撮影を行った。[結果]上顎歯頚部附近の咬合平面に平行な断層像では耳下腺CT値の平均は水中で撮影した像ではほぼ水と等価であるが、屍体にある耳下腺では後方の(乳様突起近傍)の耳下腺CT値が水中より高く、前方(下顎骨の後方)のCT値は水中より低い値を示した。下顎骨後縁から外方に向った耳下腺CT値プロファイルは水中の耳下腺のプロファイルと良く一致した。一方、前額断CT像では上下方向のCT値プロファイルで、いずれの像でも上部が水中で撮影した耳下腺本来のCT値より高い値を示し、下部では逆に低い値を示した。、また内外方向のプロファイルでは屍体中と水中の像とよく一致したが、下顎骨外側面に接した部位では2ピクセル分だけ高いCT値を示した。以上の結果、耳下腺CT値は顎関節附近から乳様突起近傍の耳下腺上部(上から約1020mmまで)で本来の値より約50HU高値を示し、下顎骨外測面に密接した部位では12mm部分のみが高値を示すことが明らかにされた。また下顎骨後縁部ではCT値が100HU程低下することも明らかになった。
NO関連物質によるマキシK^+チャネル活性化の分子機構と生理的意義

(1)摘出血管組織・単離細胞を用いて、NO関連物質による血管弛緩反応におけるマキシK^+チャネル活性化の寄与を検討した。(2)NOドナー(ニトログリセリン・NOR3)や心房性ナトリウム利尿ホルモン(ANP)によるラット大動脈および腸間膜動脈の弛緩反応を検討したところ、腸間膜動脈の弛緩反応はイベリオトキシンで著明に抑制されるものの、大動脈の反応は影響されないことを見出した。(3)ウェスタンブロット法による蛋白定量・免疫組織染色法を用いて、ラットの大動脈および腸間膜動脈平滑筋に発現しているマキシK^+チャネルレベルを測定したところ、両者の間に有意な差は認められなかった。(4)単離平滑筋細胞を用いて、パッチクランプ法によりマキシK^+チャネル電流を測定したところ、大動脈平滑筋細胞においてもマキシK^+チャネル電流が認められた。(5)大動脈標本のNOドナーによる弛緩反応はBa^<2+>により強力に抑制されることから、主として内向き整流性K^+チャネルの活性化が関与することが示唆された。(6)腸間膜動脈のNOドナーによる弛緩は、タプシガルギン処置により顕著に抑制されることから、細胞内Ca^<2+>ストア機能とマキシK^+チャネル活性化の機能的カップリングの可能性が示唆された。(7)以上の結果から、NOドナーによる血管弛緩は、抵抗性動脈ではマキシK^+チャネルの活性化が、導管動脈では内向き整流性K^+チャネルの活性化が関与することが示唆された。マキシK^+チャネルが大動脈平滑筋細胞においても発現レベルが腸間膜動脈平滑筋細胞と差が無いにも拘わらず、NOドナーによる弛緩に寄与しない理由は現在のところ不明である。今後、抑制性β-サブユニットによる修飾効果をはじめとする調節機序を検討する予定である。NO関連物質のマキシKチャネルに対する効果を検討し、以下の結果を得た。1.ヒトクローン化マキシKチャネルのα-サブユニットをカエルの卵母細胞に発現させ、チャネル電流を記録した。cGMPアナログである8-Br-cGMP非存在下では、チャネル電流は影響されなかったが、8-Br-cGMP存在下では、チャネル電流は著明に増強された。また、inside out patchモードで電流を記録すると、対照群と比較して、電圧活性化特性はおよそ30mV過分極側にシフトしており、cell attached patchモードでの結果と符合した。蛋白キナーゼG(αタイプ)を共発現させない場合は、8-Br-cGMPの効果は認められなかった。また、8-Br-cGMPによるマキシKチャネル電流の増強効果は、ホスファターゼ処置により消失した。2.マキシKチャネルのα-サブユニットをカエルの卵母細胞に発現させて、チャネル分画を人工脂質二重膜に組み込みチャネル電流に対する蛋白キナーゼGに対する効果を検討した。マグネシウムATPとcGMP存在下において蛋白キナーゼGはマシキKチャネル電流を著明に増強した。熱処理した蛋白キナーゼGではこのような効果は認められなかった。また、蛋白キナーゼGの効果はホスファターゼ阻害作用を示すオカダ酸の存在下で著明だった。3.クローン化マキシKチャネルのα-サブユニットの蛋白キナーゼGによるリン酸化を^<32>Pを用いて測定した。α-サブユニットは、蛋白キナーゼGにより強くリン酸化された。4.ラット摘出腸間膜動脈の心房性利尿ホルモン(ANP)および8-Br-cGMPによる弛緩反応は、イベリオトキシンにより著明に抑制された。これから、蛋白キナーゼGの活性化によるKチャネルの活性化がANPの血管弛緩反応に中心的な役割を果たしていることが明らかとなった。

マキシK^+チャネルが大動脈平滑筋細胞においても発現レベルが腸間膜動脈平滑筋細胞と差が無いにも拘わらず、NOドナーによる弛緩に寄与しない理由は現在のところ不明である。今後、抑制性β-サブユニットによる修飾効果をはじめとする調節機序を検討する予定である。
自由電子レーザー用ナノチューブ電子ビーム源に関する研究

金属や半導体の針先からの電界放出電子ビームは、エネルギー広がり・エミッタンス共に小さいことが知られており、これを自由電子レーザー(FEL)の電子ビームとして用いれるなら、FELに非常に有用なものとなる。本研究では、アーク放電、レーザーアブレーションおよびCVDの3つの方法でカーボンナノチューブ(CNT)の生成を試みた。そしてそのいくつかを用いて電界放出実験を行い、その特性を調べ、FELへの応用を検討した。一本の多層CNTをタングステン針に取り付けて電界放出実験を行った結果、約9μAの電流が得られた。一方絡み合ったCNT塊からは、従来のタングステン陰極に比し、約100倍大きい2.5mAの高電流が得られた。実験前後における陰極表面のSEM像観察より、高電界のもとで絡み合っていたCNTが解れて電界方向に配向し、そしてCNTの先端から電子は放出されたものと考えられる。特にステンレス管の先端に極く微量の樹脂と混合して薄く塗布したCNTからは、同様な高電流が4%以下の小さな揺動電流で安定に得られた。しかし電子ビームを取り出すための中央に穴がある電極を用いると、600μA40μAに電流は低下した。これは多くの電子が第1電極に到達していることに因っている。今後アノードを含めた電極の幾何学的形状を最適化することによりFELに必要とする電流と集束性が得られると考える。電子ビーム源以外に次のような結果も得られた。レーザーアブレーション法によるCNTの生成は、従来からNd:YAGとCO_2レーザーが用いられてきたが、本研究で初めて紫外域においてXeClエキシマレーザーで、CNTを含むナノ生成物を得ることに成功した。またCNTをポリエチレン膜に混入することにより、従来の煤入りポリエチレンフィルターに比して格段に優れたカットオフ特性をもつ遠赤外用ローパスフィルターが実現できた。自由電子レーザー(FEL)の今後の進む道としてはX線領域やγ線領域へ向けた短波長化、長波長領域においては大出力化もさることながら如何にして通常の実験室でも使用可能なものを達成するか、に大別される。そのためには、短波長・長波長いずれの場合においても、質の良い(高電流、低エミッタンス、低エネルギー広がり)電子ビームが得られて可能なことである。金属や半導体の針先からの電界放出電子ビームは、エネルギー広がりエミッタンス共に極めて小さいことが知られており、これをFELの電子ビームとして用いれるなら、ウィグラーへの厳しい要求も緩和され、短波長・長波長のFELに非常に有用なものとなる。本研究では先ずスミスパーセルFELやチェレンコフFELを念頭において、電子ビーム源開発を開始した。カーボンナノチューブ作成は最も一般的な直流放電装置を製作して行い、500600 torrのヘリウムガス雰囲気中で電圧25V,電流70Aで最も多くのカーボンナノチューブが得られることが分かった。それを少量の樹脂に混ぜ、内径0.25mm,外形0.5mmのステンレスチューブの先端に塗布し電界放出実験を行った。その結果最大2.2mAのカーボンナノチューブとしては非常に大きい電流値を、そしてその変動も4%以下と小さな値と達成することができた。しかし蛍光板観察の結果、電子ビームはかなり広がった状態で放出されており、今後できる限り平行な放出ビームとなるようなカーボンナノチューブ取り付けを考える必要があろう。また実験前後のSEM観察の結果、高電界下でカーボンナノチューブは絡まりを解して陽極に向かって配向することが明らかとなった。