hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
混合導電性セラミックスを用いた選択的酸素分離膜に関する研究

実用的で高性能なセラミック酸素分離膜を開発するには、多孔質支持体を用いてその上にできるだけ薄い酸素透過膜を形成する必要がある。本研究では、熱膨張係数の違いなどによる悪影響を避けるために薄膜と同じ組成のペロブスカイト型酸化物多孔質支持体の作製方法、および、その支持体上への緻密な薄・厚膜の作製方法について検討した。分離膜および基体材料には組成が少なく、しかも比較的酸素透過能も良い、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_Xを用いた。すでに、多孔質作製方法は、これまでに種々の検討を行っているが、粉体の粒径を制御する方法において、本酸化物では1400°C焼成粉体を44-74μmに分級したものを成形し、1400°C、1h焼成する方法により良好な支持体が比較的簡単に得られることがわかった。製膜方法には、ペ-スト塗布法、噴霧熱分解法、さらに、新しく酸処理方法が有効であることを見いだした。ペ-スト塗布法では、ペロブスカイト型酸化物粉末をPVAと水でよく練ったペ-ストを基体に塗布後、1300°C1h焼成することにより約20μmの緻密な厚膜を作製できることがわかった。ただし、圧膜と基体との間に空隙が生じて密着性は良くなかった。ところが、圧膜作製時に基体表面を硝酸水溶液で処理することにより、密着性は飛躍的に向上することを見いだした。また、酸処理を行ってもXRD,XPSにより組成に大きな変化は見られず、接合界面の密着性を向上させる新しい方法でとして注目される。一方、噴霧熱分解法では硝酸塩または塩化物のアルコ-ル溶液を基盤に約350°Cで噴霧後、1300°Cで2h焼成することを数回繰り返すことにより約20μmの厚膜が得られることがわかった。本方法でもサイクルの途中で酸処理を導入することにより密着性が向上した。
各種遷移金属酸化物膜の使用による相補型エレクトロクロミックデバイスの特性の改善

現在使用されている酸化タングステン(WO_3)を用いたエレクトロクロミック(EC)デバイスは着色効率及びコントラスト比において性能的に不十分である。本研究は酸化タングステン・酸化モリブデン(WO_3/MoO_3)混合膜,酸化ニッケル(NiO)及び固体電解質(Ta_2O_5)膜の使用によりその性能の大幅な改善を目的としている。主要な研究成果を以下に記す。1.WO_3,NiO,WO_3/MoO_3膜の作製ースパッタ法によりWO_3膜を作製し,膜作製条件の改善により従来の真空蒸着法に比し約20%の着色効率を改善した。スパッタ法によりNiO膜を作製し大きなコントラスト比を持ち安定に動作するアノ-ディックEC膜の作製に成功した。WO_3/MoO_3膜を試作し,WO_3膜に比し約2倍の可視域の着色効率の改善に成功した。2.液体電解質を用いたECセルの作製ー酸性・中性及びアルカリ性液体電解質を用いてEC特性を測定した。液体電解質を用いた相補型ECセルの構成は困難であることが分かった。3.ECセルの特性の測定ー着色時の吸収スペクトルを測定し,WO_3とNiOとを用いた相補型ECセルの構成により,可視及び近赤外域で波長特性のほとんどない良好なセルを作製し得ることを明らかにした。4.固体電解質を用いたECセルの作製ー固体電解質としてTa_2O_5膜をスパッタ法で作製し,電子伝導性の少ない膜を作製する条件を見い出した。これを用いてWO_3及びNiO膜を用いた二層構造のECセルを作製し,安定な動作を確認した。5.全固体ECセルの作製ーWO_3/Ta_2O_5/NiO構造の相補型ECセルを作製し,その特性を測定中である。WO_3膜はW及びWO_3タ-ゲットを用いてrfスパッタ法で作製した。良好なEC膜はWタ-ゲットを用い、スパッタガスは圧力約0.08Torr、酸素混合比1520%のアルゴン一酸素混合ガスとし、基板温度を低く保った状態で得られた。NiO膜はNiOをタ-ゲットとし、0.04Torrのアルゴン雰囲気中でrfスパッタ法で作製した。またWO_3/Mo0_3膜はWO_3及びMo0_3を蒸着源として真空蒸着法で作製した。2.液体電解質を用いたECセルの作製酸性・アルカリ性及び中性電解質を用いてECセルを作製した。WO_3膜は酸性及び中性電解質内で良好に動作した。一方NiO膜はアルカリ電解質中で良好な動作をした。中性溶液中ではNiO膜はEC動作を示すが、残留着色が見られた。このため固体電解質を採用することとし、WO_3膜とTa_2O_5膜と組み合わせた固体セルについて予備実験を行っている。3.ECセルの特性の測定得られた膜の光吸収スペクトルを測定した。いずれの膜も消色時には無色透明であった。着色時にはWO_3は長波長域の吸収が大きく青色に着色し、NiOは短波吸収が大きく黒褐色に着色した。従って両者を組み合わせた相捕型セルでは可視全域にわたりほぼ一様な吸収スペクトルを得ることが期待される。着色効率はWO_3膜で60cm^2/Cであり、NiO膜で36cm^2/Cであった。WO_3/Mo0_3膜ではMo0_3混合比1%程度で劣化の少なくかつ可視域の着色効率の高いものが得られた。

前年度においてエレクトロクロミック(EC)膜の作製条件及びそのEC特性を検討した.それに基づいて本年度は固体電解質膜を用いた全固体ECセルの試作を目途とした研究を行った.1.固体電解質膜の作製ー固体電解質膜としてはTa_2O_5を用い,高周波スパッタ法で作製した.スパッタガスにはアルゴン・酸素混合ガスを用い,交流導電率の測定によって導電特性を評価した.スパッタガス中の酸素含有量の少ない場合には,得られた膜で化学量論的組成に比して酸素が不足していることによると思われる電子伝導成分の存在が認められた.酸素含有量が20%以上の混合ガスを用いることにより,電子伝導成分の少ない電解質として作用する良好なTa_2O_5膜が得られることが分かった.2.固体電解質を用いたECセルの作製ーEC層としてWO_3またはNiOを,電解質層としてTa_2O_5を用いた積層型の固体ECセルを作製した.WO_3膜,NiO膜,Ta_2O_5膜にはそれぞれタングステン,NiO,Ta_2O_5をタ-ゲットとして,アルゴン・酸素混合ガス中の酸素含有量が20%以上の場合に可逆的着消色が認められ,交流導電率の測定結果と一致した.着色効率は液体電解質を用いた場合の約70%であった.Ta_2O_5膜の特性のより一層の改善が望まれる.3.全固体ECセルの特性の測定ーWO_3/Ta_2O_5型及びNiO/Ta_2O_5型の2層構造セルのEC特性を測定した.分光感度は液体電解質を用いたセルと同様であった.またこのセルは1000回以上の着消色操作に対して安定であった.ただしWO_3/Ta_2O_5型のセルでは幾分の自己消色が認められた.現在WO_3/Ta_2O_5/NiO型の3層構造セルを試作し,その特性を測定中である.
『四六文章図』研究ー日本中世から近世における駢体の「読み書き」をめぐってー

日本中世に隆盛を極めた五山文学では、中国の唐宋詩や唐宋八家文のような漢詩文が盛んに受容された。一方で唐宋詩文とはスタイルを異にする、六朝期に盛んとなった駢体も重要視されており、その「読み書き」を学ぶための指南書も数多く作成されている。本研究で取り上げる『四六文章図』は、そうした駢体の文章指南書・作法書を「集大成」したとされるものである。本研究ではこの『四六文章図』の訳注を作成し、その内容や特質を解明するとともに、また本書に関連する他の国内外の文章作法書との比較を通して、日本のみならず東アジア文化圏全体における本書の位置づけを明らかにする。
ナノ粒子およびナノ微細構造光触媒・光機能材料の合成と機能

孤立4配位構造を有するチタンを含有するシリカを、オレフィンを溶解させたアセトニトリル(AN)に懸濁させ、分子状酸素の存在下で光照射を行うと、オレフィンの光エポキシ化が高選択的に進行することを見出した。本触媒上では、光励起されたチタン酸化物種が酸素分子と反応してO_3・^-層ラジカルを生成し、これがオレフィンと反応することでエポキシドを生成する。ところが、通常の光触媒系では、光励起されたチタン酸化物種は同時にオレフィンの水素を引き抜きオレフィンラジカルを生成するため、ケトンやアルコールなどを副生してしまう。ANは光励起されたチタン酸化物上に配位してオレフィンのアクセスを抑制し、オレフィンラジカルの生成を抑制する一方、O_3・^-ラジカルの直接付加によるエポキシドの生成は妨害しない。ANによるこの「活性点の選択的なシールド効果」により、選択的なエポキシド生成が可能となる。さらに、半導体光触媒を用いて異性化オレフィンを反応させるとcis-およびtrans-エポキシドの混合物を与えるが、本反応系においては原料オレフィンの立体配座を保持した純粋なエポキシドを合成できた。温度により構造を変化させる感温性高分子ポリN-イソプロピルアクリルアミドに増感剤(ベンゾフェノン)を固定化した高分子光増感剤を用いて、フェノールの酸素化反応を水中で酸素存在下、種々の温度で行った。この高分子光増感剤は低温では柔軟な開いた構造をとる一方、温度上昇に伴い凝集した構造をとる。疎水性ドメインを形成する20°C前後において、酸素化生成物(p-ベンゾキノン)収率が大きく増加することが分かった。これは疎水性環境下では酸素化反応に関与する^1O_2の寿命が長くなるためである。さらに温度を上げると、より凝集した疎水性コアによりフェノールが排除されるとともに^1O_2の拡散が抑制され、収率は低下する。このように、温度によって反応速度を可逆的に制御できるほか、反応後の温度上昇による凝集による増感剤の簡便な回収・再利用が可能となった。(1)両親媒性デンドリマーによる光増感酸素化反応三重項増感剤であるベンゾフェノン(BZP)をコアとし、疎水性の内部空間と親水性の外殻部から構成される両親媒性デンドリマーGn(nは世代数、13)を合成し、これを増感剤としてスルフィド類の光増感酸素化反応を行ったところ、無置換のBZPよりも大きい収率が得られ、特にG2を増感剤とした場合に収率は最大となった。これは、世代数の増加に伴う内部疎水性の増加により、スルフィドのデンドリマー内部への取り込みが促進される一方、生成した極性の高いスルホキシドが速やかにデンドリマー外部へ排出されるためであり、スルホキシドへのエネルギー移動によるスルフィドの励起の抑制を効果的に回避できることが示された。(2)チタノシリケート光触媒によるサイズ選択的物質変換チタノシリケート(TS)により各種の基質の水溶液中での光触媒反応を行った結果、分子サイズ(幅)がTSの細孔径とほぼ等しい基質が選択的に反応し変換されるのに対して、より小さい分子や大きい分子はほとんど反応しないことを見出した。TSのサイズ選択性は4配位Ti酸化物種とマイクロ孔が組み合わされることにより発現する。これは細孔径とほぼ等しい分子径をもつ基質が、寿命の短い触媒活性種を捉えやすいためである。このようなTSのサイズ選択型の分解機能は、細孔径とほぼ等しい分子径を持つ基質を少し小さな分子に変換する反応に利用でき、その一例として、有害なハロゲン化合物から対応するフェノール類を直接合成する極めて特異な反応を実現できた。(3)メソポーラス酸化チタン光触媒による吸着性選択型物質変換メソポーラスTiO_2(m TiO_2)を光触媒として水溶液中の各種の有機化合物を反応させた場合、触媒に吸着しやすい基質に対して高い活性を示した。これは細孔を有しないTiO_2(n TiO_2)では見られない傾向であり、このような吸着性依存型の光触媒反応は、ナノサイズの細孔構造を持ちアナターゼ相を含むTiO_2のみで発現することが分かった。このようなm TiO_2の光触媒特性を利用することにより、吸着しやすい基質から吸着しにくい基質を選択的に合成することができ、ベンゼンの水酸化によるフェノール合成反応を極めて高い選択性(>80%)で実現できた。

さらに、半導体光触媒を用いて異性化オレフィンを反応させるとcis-およびtrans-エポキシドの混合物を与えるが、本反応系においては原料オレフィンの立体配座を保持した純粋なエポキシドを合成できた。温度により構造を変化させる感温性高分子ポリN-イソプロピルアクリルアミドに増感剤(ベンゾフェノン)を固定化した高分子光増感剤を用いて、フェノールの酸素化反応を水中で酸素存在下、種々の温度で行った。この高分子光増感剤は低温では柔軟な開いた構造をとる一方、温度上昇に伴い凝集した構造をとる。疎水性ドメインを形成する20°C前後において、酸素化生成物(p-ベンゾキノン)収率が大きく増加することが分かった。これは疎水性環境下では酸素化反応に関与する^1O_2の寿命が長くなるためである。さらに温度を上げると、より凝集した疎水性コアによりフェノールが排除されるとともに^1O_2の拡散が抑制され、収率は低下する。このように、温度によって反応速度を可逆的に制御できるほか、反応後の温度上昇による凝集による増感剤の簡便な回収・再利用が可能となった。
BNCT及びRI内用療法の生物効果比に関する理論的研究

近年,注目を集めているホウ素中性子捕捉療法(BNCT)やRI内用療法などの内照射療法に対して,外照射療法と比べた生物学的効果比を細胞核などミクロレベルで見た吸収線量の不均一性から理論的に決定するモデルを開発した。具体的には,重粒子線治療に対して構築した細胞生存率評価モデルDSMKに,バイスタンダー効果,放射線抵抗性効果,細胞部位間及び細胞間での薬剤濃度不均一性効果を組み込み,内照射療法における細胞生存率も計算可能とした。また,BNCTを模擬した動物実験結果を用いて改良DSMKモデルの精度を検証し,薬剤の違いによる治療効果の違いが,その細胞部位間の不均一性に起因することを定量的に明らかにした。近年,ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)やRI内用療法などの内部療法が注目を集めている。内部療法では,ガン細胞の内部や近傍から生じる放射線により腫瘍を治療するため,その治療効果は,同じ吸収線量でも外部療法とは異なると予想される。しかし,現在,その違いは定量的に評価されていない。そこで本研究では,細胞核などミクロレベルで見た吸収線量の不均一性が内部療法と外部療法で異なることに着目し,その違いから両療法の生物学的な効果比(RBE)を理論的に決定することを最終目的とする。平成26年度は,これまでに研究代表者らが開発したミクロレベルで見た吸収線量を指標とする細胞生存率評価モデルDSMK(T.Sato and Y.Furusawa Radiat. Res. 2009)に,細胞核線量の不均一性に起因するバイスタンダー効果と,bcl-2タンパク過剰発現による放射線抵抗性効果を組み込み,新たな細胞生存率評価モデルを構築した。そして,構築したモデルを用いて粒子線治療に対する生物学的線量を評価し,他のモデルと比較検討した。その結果,粒子線治療においては,バイスタンダー効果を考慮しても生物学的線量はほとんど変化しないが,放射線抵抗性を考慮することにより,その生物学的線量は最大で2倍程度となることが示された。平成27年度は,新たに構築したモデルを用いてBNCTやRI内用療法に対する生物学的線量を評価する予定である。本研究では,細胞核などミクロレベルで見た吸収線量の不均一性が内部療法と外部療法で異なることに着目し,その違いから両療法の生物学的な効果比(RBE)を理論的に決定することを最終目的とする。平成26年度には,研究代表者らが開発したミクロレベルで見た吸収線量を指標とする細胞生存率評価モデルDSMK(T.Sato and Y.Furusawa, Radiat. Res. 2012)に,細胞核線量の不均一性に起因するバイスタンダー効果と,bcl-2タンパク過剰発現による放射線抵抗効果を組み込み,新たな細胞生存率評価モデルを構築した(T.Sato and N.Hamada, PLOS ONE 2014)。平成27年度は,そのモデルを使ってBNCTの生物学的線量評価におけるバイスタンダー効果と放射線抵抗性の影響を評価した。また,薬剤が取り込まれる部位と細胞生存率の関係について基礎的な検討を実施した。平成28年度は,実験値を用いて薬剤の部位選択性と細胞生存率の関係を解明するとともに,その効果を取り込んだ治療計画システムの組み込み方法を検討する。当初の計画どおり,バイスタンダー効果を考慮可能な細胞生存率評価モデルを構築し,それを用いて薬剤が取り込まれる部位と細胞生存率の関係について基礎的な検討が実施できたため。平成28年度は,昨年度までに開発したミクロレベルで見た吸収線量を指標とする細胞生存率評価モデルDSMKを改良し,薬剤の細胞部位間及び細胞間での不均一性を考慮可能とした。また,改良したモデルを用いて過去に実施された動物実験(腫瘍細胞を植え付けたマウスに2種類のBNCT薬剤を投与して中性子を照射し,腫瘍細胞の生存率を測定した結果, Masunaga et al. 2014)を再現し,薬剤の違いによる治療効果の違いが,その細胞部位間の不均一性に起因することを定量的に明らかにした。さらに,改良したモデルを用いた解析により,動物実験で薬剤濃度に比例して治療効果が上がらない理由は,薬剤濃度の細胞間での分散が大きくなり,十分に薬剤を取り込まなかった一部の細胞が生き残ってしまうためであることが示唆された。また,BNCTやRI内用療法の放射線場を再現する機能を粒子・重イオン輸送計算コードPHITSに組み,いくつかの事例に対してテスト計算を実施した。今後は,改良したDSMKとPHITSを組み合わせ,BNCTやRI内用療法の治療計画システムを開発する予定である。近年,注目を集めているホウ素

中性子捕捉療法(BNCT)やRI内用療法などの内照射療法に対して,外照射療法と比べた生物学的効果比を細胞核などミクロレベルで見た吸収線量の不均一性から理論的に決定するモデルを開発した。具体的には,重粒子線治療に対して構築した細胞生存率評価モデルDSMKに,バイスタンダー効果,放射線抵抗性効果,細胞部位間及び細胞間での薬剤濃度不均一性効果を組み込み,内照射療法における細胞生存率も計算可能とした。また,BNCTを模擬した動物実験結果を用いて改良DSMKモデルの精度を検証し,薬剤の違いによる治療効果の違いが,その細胞部位間の不均一性に起因することを定量的に明らかにした。当初の計画では,平成26年度に内部照射に対するミクロ線量の確率密度分布計算手法を構築予定であったが,研究協力者らの都合により,平成27年度に予定していたバイスタンダー効果による細胞生存率計算モデルの構築を先に実施した。平成27年度に実施した薬剤が取り込まれる部位と細胞生存率の関係に関する基礎検討に基づき,開発したモデルの実測値に対する再現性を検証する。また,開発したモデルの治療計画システムへの導入方法について検討する。放射線生物物理平成27年度は,内部照射に対するミクロ線量の確率密度分布計算手法を構築するとともに,構築したモデルを治療計画システムへ組み込むための検討を開始する。昨年度の繰越金を使ってモンテカルロ計算専用の計算機を購入する予定であったが,原子力機構のスーパーコンピュータが更新されたため,そちらを使うこととした。当初,BNCT治療計画に直結するモデルを開発してBNCTに関連する国際学会にて発表する予定であったが,研究協力者らの都合によりバイスタンダー効果に関するモデル開発を優先したため,予定していた学会参加を見送った。外部発表用に使っていたノートPCの動作が不安定となってきたため,当初予定していなかったノートPCを購入する。平成26年度は,既存のPCでデータ処理とモンテカルロ計算の両方を実施したが,モンテカルロ計算中はデータ処理速度が遅くなるなどの問題が生じたので,今年度は,昨年度の繰越金で当初予定していなかったモンテカルロ計算専用の計算機を購入する。
電気泳動で分離した繰り返し配列を直接検出する迅速なMVR-PCR法の法医学的応用

1991年ジェフリーズらにより開発されたDIS8座位におけるMVR-PCR法は、ヒトミニサテライトの繰り返し単位内の変異をPCR法を用いて検出し、個人をデジタルコード化して識別する画期的な方法で、膨大なアリル内の変異を明らかにするため、法医学領域でも大きな威力を発揮する個人識別法として非常に注目されている。我々はいち早くその方法を法医資料に応用し、微量な血痕、唾液斑等の斑痕試料や1本の抜去毛からでも十分マッピングできることを報告してきた。しかし、MVR-PCR法(通常法)では、増幅したPCR産物を電気泳動後、サザンブロッティングや放射性標識プローブを用いたハイブリダイゼーションなどの煩雑な操作のため、検査時間が長く、特別な施設が必要となるなど、一般的になじみにくい。そこで、我々は増幅DNAをアガロースゲル電気泳動後、直接エチジウム・ブロマイド染色するタイピング法(迅速検出MVR-PCR法:迅速検出法)の開発を試み、この方法が実際の法医資料へ応用可能かどうか検討した。PCRサイクル数を増やすなどして開発した迅速検出法と通常法の結果を血縁関係のない健常日本人40名の血液から抽出したゲノムDNAを用いて比較したところ、通常法では、1つのマッピングから少なくとも60コードを判定できるが、迅速検出法では、平均41コードを判定できた。また、迅速検出法を血痕に応用したところ、3ヵ月経過の6名の血痕から抽出したDNAからも平均して39番目のコードまで正確に読むことができた。本法は通常法に比べ検出されるコード数はやや少ないものの、簡便かつ迅速であり信頼できる方法であることがわかり、法医鑑識実務への応用が期待される。
学習活動の早期予測とLMS活用支援を目指したLAエンジンの開発と実証実験

各個人が行う学習/教育活動における分析では、対象項目が多いため、具体的な分析モデルを構築し、収集する学習データを決定するには難しさが伴う。そこで、収集した学習データの可視化や統計解析を重視するのではなく、各所属機関における学習分析データの活用を重視したアプローチを取る。ローカルな学習分析で得た結果を日々の教授/学習活動に活かす「アドバイスDB」を試作する。また、通信デバイス上に、データの収集・分析を支援するハードウェア処理部を実装する。最終的には、個々の学習者への適切なアドバイスや教授者への適切な支援、授業内容の改善案の提示を試行し、分析結果に基づくアドバイスの自動提供を目指す。
亜臨界条件下における水・有機溶媒混合液を用いた食品素材物質の合成の可能性

常温の水に比べてイオン積が大きく,水自体が酸または塩基触媒として作用すると期待される亜臨界水を用いた食品素材物質の合成の可能性を,オクタペプチドであるアンジオテンシンIIとジカルボン酸,および糖アルコールであるエリスリトールとオクタン酸の縮合反応について検討した.前年度に,100°C130°Cという比較的低温の亜臨界水中で前者の反応が進行することを見出していた.そこで本年度はまず,有機溶媒の添加効果について検討したところ,理由は不明であるが,水濃度の低下は縮合生成物の収率に顕著な影響を及ぼさなかった.次に,アンジオテンシンIIの各種類縁ペプチドおよび水酸基数の異なる各種ジカルボン酸の亜臨界水中での反応性の差異について検討したところ,ほとんどの組み合わせで対応する縮合物が生成することをLC-MSを用いて確認した.検討した炭素数4のジカルボン酸では水酸基の数が少ないほど,アンジオテンシンIIとの縮合物の収率が高かった.また,アンジオテンシンII類縁ペプチドの大半はジカルボン酸と反応して対応する縮合物を与えた.また,アミノ酸でも縮合物を生成する場合があり,これらの反応にアルギニンまたはアスパラギン酸残基が関与する可能性が示されたが,確証を得るには至っていない.また,水の濃度を極限的に低下した系に相当する無溶媒系(185°C)でエリスリトールとオクタン酸の縮合の可否について検討したところ,HPLC分析において溶出時間の異なる2または3種のエステルと思われる生成物が認められた,生成物の同定には至っていないが,無溶媒・無触媒系で食品素材物質が合成できる可能性が示唆された.常圧における沸点である100°C以上臨界点以下の温度範囲で加圧することにより液体状態を保った水である亜臨界水は,常温常圧の水に比べて比誘電率が低く,かつイオン積が大きいという特徴がある.後者の特徴は,水が酸または塩基触媒として作用する可能性を示唆する.このような観点より,亜臨界水を用いた廃棄物等の分解・資源化に関する研究が多くなされているが,亜臨界水は合成反応も触媒する可能性がある.このとき,水可溶性め有機溶媒を混合して水の濃度を低下させることにより反応を合成側に偏倚させ,食品素材物質物質質等の合成収率を向上できる可能性がある.このような可能性を検討することが本課題の目的である.平成15年度は,8個のアミノ酸残基からなるオリゴペプチドであるアンジオテンシンIIと酒石酸を100130°Cの範囲で数十分間処理すると,アンジオテンシンIIの分解および脱酸素化物と思われる物質への変換とともに,アンジオテンシンIIと酒石酸の縮合(合成反応)も進行することを確認した.合成反応の初速度から算出した活性化エネルギーは71kJ/mol程度であった.一方,アンジオテンシンIIの総括的な分解反応および脱酸素化物と思われる物質への変換反応に対する活性化エネルギーはそれぞれ29kJ/molと138kJ/molであった.これらの活性化エネルギーの異なる複数の反応は並列的に進行していると考えられる.亜臨界条件下で合成反応が進行することが示され,水可溶性有機溶媒を加えて水の濃度を低下することによる反応の合成側への偏倚を検証するための系が確立した.今後は,これらの点について詳細な検討を加える予定である.常温の水に比べてイオン積が大きく,水自体が酸または塩基触媒として作用すると期待される亜臨界水を用いた食品素材物質の合成の可能性を,オクタペプチドであるアンジオテンシンIIとジカルボン酸,および糖アルコールであるエリスリトールとオクタン酸の縮合反応について検討した.前年度に,100°C130°Cという比較的低温の亜臨界水中で前者の反応が進行することを見出していた.そこで本年度はまず,有機溶媒の添加効果について検討したところ,理由は不明であるが,水濃度の低下は縮合生成物の収率に顕著な影響を及ぼさなかった.次に,アンジオテンシンIIの各種類縁ペプチドおよび水酸基数の異なる各種ジカルボン酸の亜臨界水中での反応性の差異について検討したところ,ほとんどの組み合わせで対応する縮合物が生成することをLC-MSを用いて確認した.検討した炭素数4のジカルボン酸では水酸基の数が少ないほど,アンジオテンシンIIとの縮合物の収率が高かった.また,アンジオテンシンII類縁ペプチドの大半はジカルボン酸と反応して対応する縮合物を与えた.また,アミノ酸でも縮合物を生成する場合があり,これらの反応にアルギニンまたはアスパラギン酸残基が関与する可能性が示されたが,確証を得るには至っていない.また,水の濃度を極限的に低下した系に相当する無溶媒系(185°C)でエリスリトールとオクタン酸の縮合の可否について検討したところ,HPLC分析において溶出時間の異なる2または3種のエステルと思われる生成物が認められた,生成物の同定には至っていないが,無溶媒・無触媒系で食品素材物質が合成できる可能性が示唆された.
歯の成長線解析と同位体分析に基づく束柱類の季節周期精度での生活史の復元

目のレベルで絶滅してしまった海生哺乳類の束柱類(デスモスチルスの仲間)の臼歯化石を用いて,歯のエナメル質の成長線に沿った連続試料から,炭素・酸素および微量元素(ストロンチウム)の安定同位体比分析を行なった.その結果,炭素と酸素の同位体比が一定の周期で変動する個体とそうでない個体が存在したことを確認した.このことから,束柱類には飲水の場所を周期的に変える個体が存在したらしいことが推定された.しかしながら,微量元素の変動は顕著ではなく,個体の周期的移動は狭い範囲に留まると推定された.このような同位体比変動の個体差は,デスモスチルスが例えば性別によって生活史が異なっていた可能性を暗示している.本研究は,目のレベルで絶滅してしまった海生哺乳類の束柱類(デスモスチルスやパレオパラドキシアの仲間)について,歯のエナメル質に残された体内生理の周期的変動の刻印である成長線を指標として,成長線に沿った試料を連続的に採取し,炭素・酸素および微量元素(ストロンチウム)の安定同位体比分析に基づいて,この仲間の生活史を年周期よりも短い周期(季節周期)の精度で明らかにすることを目的としている.今年度は,昨年度に引き続いて国立科学博物館(以下科博)に所蔵されている約420点のデスモスチルスの歯牙標本の中から歯種が決定できかつ咬耗が進んでいない臼歯および乳臼歯6点を選定し,精密低速切削工具を用いて歯の成長線に並行して歯冠エナメルから試料を切削し,個体の生活史において起こり得る周期的な生理反応もしくは行動生態の抽出を試みた.成長線の確認と試料採取にあたっては,各標本に認められた成長線に沿って1標本あたり622ポイント(12mm40mm)の同位体分析用試料を採取して,安定同位体質量分析装置MAT253により同位体比を測定した.その結果,デスモスチルスにおいて,炭素と酸素の同位体比がお互いに同期して一定の周期で変動する傾向を持つ個体とそうでない個体が見いだされた.また,この傾向は,日本産とカリフォルニア産の臼歯で同様に観察された.これらのことから,周期的変動は地理的な要因ではない動物固有の生態生理を反映したものであることが推定された.しかしながら,同位体比の周期的な変動は,個体によって短い期間に起ったらしいことを示しており,従来の解釈では生態生理のどちらにおいても現生哺乳類に類似の周期を見いだせない.現時点では,デスモスチルスが個体の区別を伴って何らかの周期性いよる生態的あるいは生理的変化を伴う生活史を持った動物であったと作業仮説をたて,次年度に最終的な検討を行なう予定である.目のレベルで絶滅してしまった海生哺乳類の束柱類(デスモスチルスの仲間)の臼歯化石を用いて,歯のエナメル質の成長線に沿った連続試料から,炭素・酸素および微量元素(ストロンチウム)の安定同位体比分析を行なった.その結果,炭素と酸素の同位体比が一定の周期で変動する個体とそうでない個体が存在したことを確認した.このことから,束柱類には飲水の場所を周期的に変える個体が存在したらしいことが推定された.しかしながら,微量元素の変動は顕著ではなく,個体の周期的移動は狭い範囲に留まると推定された.このような同位体比変動の個体差は,デスモスチルスが例えば性別によって生活史が異なっていた可能性を暗示している.本研究は,目のレベルで絶滅してしまった海生哺乳類の束柱類(デスモスチルスやパレオパラドキシアの仲間)について,歯のエナメル質に残された体内生理の周期的変動の刻印である成長線を指標として,μ単位の間隔で分析用試料を連続的に採取し,炭素・酸素および微量元素(ストロンチウム)の安定同位体分析に基づいて,この仲間の生活史を年周期よりも小さな周期(季節周期)の精度で明らかにすることを目的としている.初年度は,国立科学博物館に所蔵されている約420点のデスモスチルスの歯牙標本の中から歯冠長が3cmを超える臼歯を選定して,国立科学博物館に設置されている精密低速切断装置(アイソメット)を用いて歯の成長線に並行した切断面を作成し,歯の微細構造中に残された成長線の周期性の単位を検討した.成長線の解析にあたっては,国立科学博物館に設置されている走査型共焦点レーザー顕微鏡(VK-8510)を用いて,歯の表面に観察されるレッチウスの線条と歯冠断面の成長線の対応関係を直接観察し,各標本の微細組織の中に見られる成長線を確認しながら,1標本あたり622ポイント(12mm40mm)から微少試料を採取して,炭素と酸素同位体の連続的な変動の有無を検索した.その結果,デスモスチルスの臼歯において,炭素と酸素の同位体比がお互いに同期して一定の周期で変動する傾向が確認された.この傾向は,日本産とカリフォルニア産の臼歯で同様に観察されたことから,周期的変動は地理的(生息地の相違的)な要因によるものではなく,デスモスチルスに特有な生理あるいは生態の周期的変化に起因するものである可能性が高いことが明らかとなった.現時点では,まだ同位体比の周期的な変動を具体的な古生態に結びつけて解釈することまではできないが,少なくともデスモスチルスが周期的な変化を伴う生活史を持った動物であったことを明らかにすることができた.

本研究は,目のレベルで絶滅してしまった海生哺乳類の束柱類(デスモスチルスやパレオパラドキシアの仲間)について,歯のエナメル質に残された体内生理の周期的変動の刻印である成長線を指標として,同一個体から成長線に沿った複数の試料を連続的に採取して,炭素・酸素および微量元素(ストロンチウム)の安定同位体比分析に基づいて,この仲間の生活史を年周期よりも短い周期(季節周期)の精度で明らかにすることを目的としている.最終年度である今年度は,国立科学博物館に所蔵されているデスモスチルスの歯牙標本からの試料採取に加えて,足寄動物化石博物館および米国スミソニアン研究所に所蔵されている最後臼歯の単離した咬柱(合計で5点)からも精密低速切削工具(直径1mm)を用いて歯の歯冠エナメルの成長線に並行に試料採取(1標本あたり1mm間隔で622ポイント)を行ない,個体に起こった周期的な生理反応もしくは行動生態の更なる検出を試みた.試料の分析にあたっては,安定同位体質量分析装置MAT253により炭素と酸素の同位体比を測定した.その結果,最終的に13個体のデスモスチルスにおいて,炭素と酸素の同位体比が同期して一定の周期で変動する個体とそうでない個体の両方が存在したことを確認した.このことを酸素同位体比の標準誤差に基づいてより詳しく検索した結果,標準誤差については一部の個体で誤差が小さい一定の時期の後に誤差が大きくなる短い時期が周期的に挟まれる傾向として捉えることができた.このことから,デスモスチルスは集団の中に飲水の場所を周期的に変える個体が一定の割合で存在した可能性が示唆された.ただし,微量元素分析の結果から,個体の「周期的移動」は地理的には狭い範囲に留まったものと推測された.以上から,デスモスチルスは内湾の汽水域に生息し,性別によって海岸から一定の異なる距離で異なって行動をとっていたと考えられる.哺乳類古生物学本研究においては,体内に取り込まれた炭素と酸素および微量元素の同位体比を指標として,この動物のもつ生活史を年周期よりも短い周期で明らかにすることを目標としている.このため,分析にあたって貴重な標本を少なからず破壊しなければならないことについて,より「非破壊的」な試料の採取法を確立することが重要であった.幸い,デスモスチルス属は歯の標本点数が比較的多く,各咬頭が咬柱をなしているため,ひとつひとつの咬柱を物理的に分離させやすい.この特質を利用して,本研究においては咬柱を安全に分離する手法を確立し,歯の内側表面を試料採取に用いることで貴重な標本を外見上「非破壊」で連続的にサンプリングして長期間の生体情報が得られるようになった結果,分析科学的研究において最も問題となる標本試料の破壊が最小限に抑えられるようになり,標本の形態情報を失うことなく貴重な標本から本研究に必要な量の連続的な微少試料(1標本から最多で22サンプリング)を十分に得ることができていることから,研究はおおむね順調に進展させられている.束柱目のデスモスチルスは,前期中期中新世(およそ2000-1300万年前)の北太平洋沿岸域の海成層からしか産出が知られておらず,目のレベルで絶滅してしまった海生哺乳類である.この仲間は,その臼歯が極めて特異な咬柱状の高冠歯をなしていることから,19世紀にその存在が知られて以降,この特異な形態の歯がどのような食性に適応したものなのか120以上年にもわたって論争になってきた.本研究においては,そうした論争に終止符を打つべく,体内に取り込まれた酸素と炭素および微量元素の同位体比を指標として,この動物の食性や生息地を明らかにすることを目的としている.このため,分析にあたって貴重な標本を少なからず破壊しなければならない事について,試料の採取法の確立が重要であった.脊椎動物の歯は生体組織の中で最も硬く,96%が無機質からなる安定した硬組織であることから,地層中での化石化過程における変成をほとんど受けない.
特異な細胞機能制御活性を有する創薬リード天然物の高効率合成

特異な細胞機能制御活性をもつ創薬リード天然物の全合成研究を行った。その結果、グルタミン酸受容体アゴニスト活性天然物ダイシハーベイン、PP2A阻害活性天然物ホスラクトマイシンBとホストリエシン、および抗腫瘍活性抗生物質ネオオキサゾロマイシンの効率的な合成法の開発に成功した。また、本基盤研究の途上にIn(III)を触媒とするConia-ene反応に基づく新たな複素環合成法を開発すると共に、プロテアソーム阻害活性天然物サリノスポラミドAの全合成にも成功した。(1)背景:受容体や酵素などを介して細胞の機能を制御する細胞機能制御分子の探索が天然物を中心に世界中で活発に行われている。しかし、たとえ有望な活性を示す化合物が見いだされたとしても、微量成分であったり、類似した化合物の混合物であったりなどの理由から、天然からの化合物の獲得が極めて困難な場合がある。また、多くの場合、毒性や化学的不安定性などの理由から、それらの軽減やさらには作用増強のための構造改変が求められる。そのような場合、全合成研究をとおしての効率的合成法の確立が極めて重要となる。(2)目的:本研究では、グルタミン酸受容体アゴニストやアンタゴニスト活性、PP2A阻害活性、および抗腫瘍活性等の特異的な細胞機能制御活性をもち医薬開発リードや生物学研究のツールとして有望視されながら天然から純粋な形での供給が困難な状況にあるダイシハーベインとカイトセファリン、ホスラクトマイシン類天然物、およびオキサゾロマイシン類天然物を研究対象として取り上げ、全合成研究をとおしてその量的供給を可能にする効率的合成法を確立することを目的としている。また、多様な誘導体を合成することによって、活性に関わる構造情報を引き出し、これら化合物が関わる受容体や酵素などを介した細胞機能の分子レベルでの解明に貢献することも目的としている。(3)方法:それぞれの標的天然物について、高度な反応制御下に合成を行う。すなわち、ダイシハーベインに関しては、ピラン環部の官能基化、グルタミン酸単位をもつテトラヒドロフラン環の立体選択的構築を経て、全合成を達成する。カイトセファリンに関しては、右側ピロリジンコア部の立体制御合成法を開発し、アラニン側鎖の導入を経て、全合成を達成する。ホスラクトマイシン類天然物に関しては、不飽和ラクトン部の構築、C8とC9位水酸基ならびにC8位アミノエチル単位の導入、および(Z,Z)-4-シクロヘキサジエニル単位の構築を経て、全合成を達成する。オキサゾロマイシン類天然物の合成に関しては、高度置換ピロリジノンコア部を含む右セグメントの合成、オキサゾール部を含む左セグメントの合成を経て、全合成を達成する。本研究の目的は、強力かつ特異的な細胞機能制御活性をもち医薬開発リードや生物学研究のツールとして有望視されながら天然から純粋な形での供給が困難な状況にある化合物の全合成研究を行い、その量的供給を可能にする効率的合成法を確立することである。今年度は、標的化合物として、ダイシハーベインとカイトセファリン、ならびにネオオキサゾロマイシンを取り上げ、それらの全合成研究を展開した。すなわち、まず、グルタミン酸受容体アゴニスト活性をもつダイシハーベインに関しては、アミノヒドロキシル化、アルケニルトリフラートとヨードアラニン由来の有機亜鉛化合物とのクロスカップリング、不斉エポキシ化、および5-exo-tet環化を経るコア部の効率的な立体選択的構築法を確立するとともに、ダイシハーベインの量的供給を可能にする効率的な全合成を達成した。また、グルタミン酸受容体アンタゴニスト活性をもつカイトセファリンに関しては、パラジウムを触媒とするオキシラニルアクリラートの環化反応を基盤とする右側ピロリジンコア部の立体制御合成法を開発し、その全合成に向けて有益な知見を得た。一方、強力な抗腫瘍活性や抗菌活性をもつオキサゾロマイシン類天然物の合成検討を行い、分子内ヒドロシリル化-ヨウ素化、パラジウム触媒下のピロリジノン形成、ならびに野崎-檜山-岸反応に基づく右コア部合成の方法論を確立するとともに、オキサゾール部を含む左セグメントの合成と右コア部との連結を経て、ネオオキサゾロマイシンの全合成を達成した。今年度は、標的化合物として、カイトセファリン、ボスラクトマイシンB、サリノスポラミドA、ならびにオキサゾロマイシンを取り上げ、それらの全合成研究を展開した。その結果、まず、グルタミン酸受容体アンタゴニスト活性をもつカイトセファリンに関して、前年度に開発した方法に基づき、アミノエポキシアクリラートの辻-Trostならびにエポキシベンゾイルカルバメートの環化を鍵とする右側ピロリジンコア部の立体選択的構築法を確立した。

また、選択的PP2A阻害活性をもつボスラクトマイシンBに関しては、以前同族化合物のホストリエシンの合成に用いた合成法に基づき、不斉アリル化、閉環メタセシス、不斉ジヒドロキシル化、鈴木-宮浦カップリング、Stilleカップリングを経て、その効率的な全合成を達成した。続いて、強力なプロテアソーム阻害活性をもつサリノスポラミドAについては、インジウムトリフラートを触媒とするアルキニルアミノマロン酸エステルの環化に基づく新たなヘテロ環合成法を開発すると共に、その全合成を達成した。同時に、そのインジウムトリフラートを触媒とするヘテロ環合成法を活用し、強力な抗腫瘍活性や抗菌活性をもつオキサゾロマイシン類天然物の右コア部合成の改良法の開発に成功した。本研究の目的は、強力かつ特異的な細胞機能制御活性をもち医薬開発リードや生物学研究のツールとして有望視されながら天然から純粋な形での供給が困難な状況にある化合物の全合成研究を行い、その量的供給を可能にする効率的合成法を確立することである。今年度も、標的化合物として、カイトセファリン、ホストリエシン、ホスラクトマイシンBならびにオキサゾロマイシンを取り上げ、それらの全合成研究を展開した。その結果、まず、グルタミン酸受容体アンタゴニスト活性をもつカイトセファリンに関しては、ニトロンと有機亜鉛化合物との反応に基づき、前年度に合成した右側ピロリジンコア部とアラニン側鎖の連結に低収率ながら成功した。また、選択的PP2A阻害活性をもつホストリエシンとホスラクトマイシンBに関しては、我々が開発したβ-ICDを触媒とする不斉Baylis-Hillman反応に基づき共通中間体を合成し、その中間体から不斉アリル化もしくは不斉ペンテニル化、閉環メタセシス、不斉ジヒドロキシル化、鈴木-宮浦カップリング、Stilleカップリング等を経て、両天然物の合成を達成した。続いて、強力な抗腫瘍活性や抗菌活性をもつオキサゾロマイシン類天然物について、前年度にインジウムトリフラートを触媒とするアルキニルアミノマロン酸エステルの環化を経て合成した右コア部とジエナミン部との連結を野崎-檜山-岸反応を用い達成し、オキサゾロマイシンAの重要合成前駆体の合成に成功した。
遷移金属原子・錯体の反応ダイナミクスの解明

本研究の目的は、「遷移金属原子や遷移金属原子-配位子錯体の電子状態と反応性・生成物の関係を分子ダイナミクスとして明らかにする。」ことであった。具体的には、遷移金属原子と簡単な分子との反応を単一衝突条件で行わせ、反応のダイナミクスを分子の電子状態から明らかにし、配位子を付けた錯体についても同様の測定を行い、配位子のついた場合の反応性の変化を解明することを目指していた。この2年間で以下のような成果が得られた。(1)化学反応を単一衝突条件で観測するための交差分子線装置を製作した。(2)これを用いて予備的な実験を行いその能力を確認し、基礎的なデータを収集した。特に、遷移金属原子の生成法と得られる原子線の性格、金属原子励起状態の選択的生成法の開発などの測定を行った。(3)交差分子線装置による単一衝突条件下での化学反応の観測を行い、動力学的な情報を得た。具体的な反応系はである。R-1反応は励起状態生成物からの化学発光を観測することによってTiOの振動回転状態分布を決定した。また、R-2反応では生成物AlOをレーザー誘起ケイ光法によって振動回転状態選別して観測し、反応によるエネルギー分配を決定した。R-1反応では、Ti原子のスピン-軌道状態は選別されなかったが、R-2反応では二つのスピン-軌道状態を選別し、その反応性とそれぞれから生成するAlOの振動回転状態分布を決定し、その比較から詳細な反応機構を明らかにすることができた。」ことであった。(1)遷移金属原子-反応分子の相互作用ポテンシャルを得るために、その手始めとして遷移金属原子-希ガス原子のファン・デア・ワールス錯体を生成し、その電子遷移を観測した。Ni-Ar、Kr並びにW-Arについて観測を行い、それぞれの電子スペクトルに現れる振動構造を解析することによって、電子励起状態のポテンシャルパラメータを決定した。また、電子励起後の発光スペクトルを観測し、励起状態のダイナミクスについての知見を得た。いずれの錯体も、発光スペクトルは原子の遷移のみからなっており、励起状態は非常に速く前期解離していることが明らかになった。また、前期解離生成物は非常に選択的で、多くのポテンシャル曲線が関与しうるエネルギー領域でポテンシャル局面の間の相互作用が選択的であることが明らかになった。(2)遷移金属原子の反応については、これまで放電フロー法で主に反応速度論的な情報を得てきたが、一歩進んで動力学的な情報を得るために、計画において提案した交差分子線装置を建設した。遷移金属原子ビームはレーザー蒸発法により生成し、スキマーで交差領域へ導かれる。分子ビームはパルスノズルを用い、やはりスキマーを経た後遷移金属ビームと交差する。本年度は、遷移金属原子ビームをレーザー誘起ケイ光法によって観測し、反応を観測するのに十分な強度を得るよう条件の調整を行った。また、交差領域での化学発光の観測を試みた。本研究は、気相遷移金属原子の電子状態と反応性の関係を分子動力学として明らかにすることを目的として、実験的なアプローチを行う交差分子線装置を立ち上げ、単一衝突条件での反応観測を行うことを目指していた。本年度は、初年度に製作した交差分子線装置を用いて、(1)遷移金属原子源の調整と性格付け(2)遷移金属原子と簡単な分子との反応生成物の観測を行った。(1)YAGレーザーの二倍波(532nm)によるレーザー蒸発法で気相金属原子を生成し、ノズルからのキャリヤーガスの超音速膨張で電子状態・並進状態を冷却した。レーザー誘起ケイ光法を用いて、電子状態分布および速度分布を測定しビームの性格付けを行った。チタン(Ti)原子の場合、速度分布は幅が1015%、電子状態分布としては基底状態(a^3F_2)に対して準安定励起状態(a^5F_1)が310%という結果が得られた。

キャリヤーガスによって多少変化し、N_2を混ぜると特に電子状態の冷却が進むことが明らかになった。(2)交差分子線条件でTi+O_2→TiO^*+OならびにAl+O_2→AlO+O反応の観測を行った。前者はTiO^*の化学発光を分光器で分光し生成したA^3Φ状態の振動回転状態分布を決定した。分光器の分解能では個々の振動回転遷移を分離することはできないので、スペクトルのシミュレーションによって回転・振動状態分布を求めた。A状態のv=2までが生成し、v-0、1、2の分布は1:0.8:0.1と決定された。また、Al原子とO_2の反応は、AlOのレーザー誘起ケイ光を観測することからA10基底状態の振動回転状態分布を決定した。v=1までが生成するが回転状態分布はエネルギー分配が完全に統計的であると仮定した場合に比べ、回転エネルギーへ分配される割合が低いものとなった。
クローニング分析による混合斑痕からのミトコンドリアDNA解析法に関する研念

ミトコンドリアDNA(mtDNA)は環状2本鎖構造であり、相同染色体よりなる核DNAとは異なり、mtDNAのPCR産物は通常単一なmtDNA配列に由来する。従って、STR解析などでは分別が困難な混合斑痕の場合、mtDNAのPCR産物を大腸菌にクローニングすることによって、混入しているものを容易に識別することができる。本年度は、3名ないし2名の唾液、或いは血液をそれぞれ1から5マイクロリッターの範囲で混合した混合斑痕を9サンプル(計26名)作成し、そこから抽出したDNAを用いて通常通りmtDNA型判定を行ったあと、そのPCR産物を大腸菌にクローニングした。次いで、コロニーPCR法とダイレクトシークエンス法を使って混入したmtDNA型判定が可能か否かについて検討した。その結果、混合斑痕を通常のmtDNA型判定法で判定した場合、個人間で変異の見られる箇所に重複したピークが複数観察され、シークエンスのエレクトロフェログラムを詳細に読み取ることによって混合斑痕か否かの鑑別が可能であったが、それがどのようなタイプを示すのか、また何人に由来するのかなどの識別は困難であった。次いで、得られたPCR産物をT-ベクターに組み込み、大腸菌にクローニングして、任意に約20クローンを選びシークエンス解析を行うと、混入したmtDNAのタイプの識別が可能であった。しかし、検出されるクローンの数は必ずしも量比に関連しておらず、多量のサンプルを混入したにもかかわらず、全く検出されない場合があることが確かめられた。このことから、例え複数の人物に由来する混合瘢痕をクローニング法で分析したとしても、混入した人数及びそのmtDNAタイプが正確に判定できるとは限らないことが明らかとなった。また、この検出困難なものは、特定の傾向を持つmtDNAタイプ(C連続タイプ)に偏在していることが示唆された。ミトコンドリアDNA(mtDNA)は環状2本鎖構造であり、その非コード領域には多数の点突然変異を有しているため、個人の識別に極めて有用である。しかもmtDNAは、1細胞中に数百から時には数千コピーも存在するため、極微量な試料や陳旧なものからでも、PCR法とダイレクトシークエンス法を組み合わせた個人識別が可能である。また、相同染色体よりなる核DNAとは異なり、mtDNAのPCR産物は通常単一なmtDNA配列に由来する。本年度は、先ず、混合斑痕から抽出したDNAを用いて通常通りmtDNA型判定を行い、そのPCR産物を大腸菌にクローニングした後、コロニーPCR法とダイレクトシークエンス法を使って混入したmtDNA型判定が可能か否かについて検討した。次いで、得られたPCR産物をT-ベクターに組み込み、大腸菌にクローニングして、任意に約20クローンを選びシークエンス解析を行うと、混入したmtDNAのタイプと由来する人数の識別が可能であった。しかし、1520%のクローンでは、PCR増幅時に起こったと考えられるエラー配列を有していた。今後は、エラ率の少ないTaqポリメラーゼやPCRサイクル数などについての検討を行うつもりである。

従って、STR解析などでは分別が困難な混合斑痕の場合、mtDNAのPCR産物を大腸菌にクローニングすることによって、混入しているものを容易に識別することができる。本年度は、3名ないし2名の唾液、或いは血液をそれぞれ1から5マイクロリッターの範囲で混合した混合斑痕を9サンプル(計26名)作成し、そこから抽出したDNAを用いて通常通りmtDNA型判定を行ったあと、そのPCR産物を大腸菌にクローニングした。次いで、コロニーPCR法とダイレクトシークエンス法を使って混入したmtDNA型判定が可能か否かについて検討した。その結果、混合斑痕を通常のmtDNA型判定法で判定した場合、個人間で変異の見られる箇所に重複したピークが複数観察され、シークエンスのエレクトロフェログラムを詳細に読み取ることによって混合斑痕か否かの鑑別が可能であったが、それがどのようなタイプを示すのか、また何人に由来するのかなどの識別は困難であった。次いで、得られたPCR産物をT-ベクターに組み込み、大腸菌にクローニングして、任意に約20クローンを選びシークエンス解析を行うと、混入したmtDNAのタイプの識別が可能であった。しかし、検出されるクローンの数は必ずしも量比に関連しておらず、多量のサンプルを混入したにもかかわらず、全く検出されない場合があることが確かめられた。このことから、例え複数の人物に由来する混合瘢痕をクローニング法で分析したとしても、混入した人数及びそのmtDNAタイプが正確に判定できるとは限らないことが明らかとなった。また、この検出困難なものは、特定の傾向を持つmtDNAタイプ(C連続タイプ)に偏在していることが示唆された。
壁内結露防止のための木質系壁体の壁構成とその評価法に関する研究

木質系壁体における結露の防止法及び評価法について検討し、次の結論を得た。(1)結露、すなわち材料中の熱と水分の移動過程を表現するために、非線形非定常の熱水分移動方程式を用いた。しかし、この方程式に現われる非線形の材料定数の値が、木材及び木質材料についてほとんど測定されていないので、含水率勾配による水分拡散係数と温度勾配による水分拡散係数を測定した。これらの結果を単純な熱水分移動問題(乾燥過程、吸水過程、単層壁の結露)に適用したところ、材料中の温度及び含水率の計算値は実測値と比較的良く一致し、方程式の有効性が認められた。(2)木質壁体には通常、空気層が存在するので、空気層をもつ3層の壁体について、予測計算と実験をおこなった。また、熱水分移動方程式を適用するために、中空層に対して、1、2のモデル化をおこなった。実験条件(壁体構成)としては、壁体材料、中空層の厚さ、防(断)湿層の位置をかえた。その結果、空気層の厚さは、壁体中の温度、含水率及び空気層の相対湿度に大きい影響はないこと、壁体中の温度、含水率は壁体材料によって全く異なること、低温側に防湿層をもたない外側開放型の壁体でも、条件によって、空気層及び材料中に水分の蓄積がみられるが、防湿層のある壁体に比べて少ないことなどが認められた。壁体内の温度、含水率の計算値は実測値に近い値を示したが、中空層の相対湿度ではそれほど良い一致がみられなかった。以上から、さらに適切な中空層のモデル化が必要であるが、木質壁体の防露設計法として、本計算法は有効なものと推定される。(3)塩の飽和水溶液を用いた恒温恒湿層を上記研究に関連して試作し、23の技術的成果が得られた。この研究では,木質系壁体の壁内結露の防止とそのため防露設計法の確立を主目的にしている.今年度は,線形及び非線形の熱水分同時移動方程式を,木質壁体の防露設計法として使用するための基礎的な実験と,外側開放型の壁体を含めて,数量の壁体の耐露実験をおこなった.得られた結果は以下の通りである.(1)木質系材料の水分拡散係数は材料の含水率に対して非線形であり,このために,結露過程を表現するのには,非線形熱水分同時移動方程式を用いる必要がある.そこで,ベイツガ,ラワンなど木材の水分拡散係数の定常法によって測定した.水分拡散係数は,含水率に対して共振曲線状に変化した.なお,定常法は測定材料に負圧をかけて求められているが,通気性がある木質系材料では,加圧型で測定する必要が実験的に明らかとなった.また,定常法では長時間の測定が必要(13ケ月)で,比較的短時間で測定可能な非定常法についても検討中である.(2)低温側を断湿した壁体と断湿しない壁体の,中空層を含めて三層の基本的な壁体について,結露実験をおこなった.中空層を等価熱・湿気伝達率を有する境界層として,取りあえず,線形の方程式で計算し,実験値と対比した.結露の発生は低温側断湿の有無に関係なく同様であった.さらに,放湿過程についても検討を進める予定である.また,中空層を等価伝達率をもつ境界層とするモデルは比較的実測と一致するものであったが,伝達率の値の選定方法については今後課題である.