hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゾウリムシとその核内共生細菌ホロスポラの世界分布図の作成

繊毛虫Paramecium属とその核内共生細菌Holospora属を野外採集し,世界分布図に棲息が確認された場所をプロットすることを目的とし,北欧(フィンランド,スウェーデン,ノルウェー)とその周辺国(エストニア,ロシア),中国,ブラジル及びオーストラリアで現地協力者の協力を得て採集を行った。その結果,オーストラリアとブラジルで, P. caudatum, P. aurelia species, P. bursaria,及び,新種と思われるP. bursaria類似の細胞を採集したが, Holospora維持細胞は採集できなかった繊毛虫Paramecium属とその核内共生細菌Holospora属を野外採集し,世界分布図に棲息が確認された場所をプロットすることを目的とし,北欧(フィンランド,スウェーデン,ノルウェー)とその周辺国(エストニア,ロシア),中国,ブラジル及びオーストラリアで現地協力者の協力を得て採集を行った。その結果,オーストラリアとブラジルで, P. caudatum, P. aurelia species, P. bursaria,及び,新種と思われるP. bursaria類似の細胞を採集したが, Holospora維持細胞は採集できなかった原生動物繊毛虫類のゾウリムシ(Paramecium caudatum)には、syngenと呼ばれる交配反応の有無で生殖的に隔離されたグループが存在し、種分化の初期段階と考えられている。ゾウリムシは海水では生存できず風で飛ぶシストも形成しないため、syngenの分布と進化は大陸の移動と密接な関係があると予測される。一方、ゾウリムシの核内共生細菌ホロスポラ・オブツサの増殖と維持はsyngen特異的であり、共生によって宿主をストレス耐性にさせ、宿主を生存に不適な環境でも生存可能にする。この事実は、syngenとHolosporaが共進化していることを示し、Holospora依存性のゾウリムシが出現している可能性も予測される。本研究は、野外採集によって大陸移動による地理的隔離時期とsyngenの進化の関係の証明、Holosporaとゾウリムシとの共生がsyngenの進化のどこで成立したか、Holospora依存性のゾウリムシの発見を目的にして行っている。2005年度は、フィンランド、エストニア、オーストラリアでゾウリムシの野外採集を行った。現在、クローニングした細胞の形態的特徴をもとに、種とsyngenの同定を行っている。一方、ホロスポラの感染によって宿主に及ぼされる変化で、これまでに知られていなかった変化を発見した。感染後、短時間で宿主の細胞表層抗原の型が変化することは、既に我々が明らかにしたが、それよりも短時間で宿主細胞に感染の防御反応と考えられる変化が誘導されることが明らかになった。単細胞生物が持つ能力としては初めての発見であり、現在論文執筆中である。原生動物繊毛虫類のゾウリムシ((Paramecium caudatum)には、syngenと呼ばれる交配反応の有無で生殖的に隔離されたグループが存在し、種分化の初期段階と考えられている。この事実は、syngenとHolosporaが共進化していることを示し、Holospora依存性のゾウリムシが出現している可能性が予測される。2006年度は、国外ではスウェーデンとオーストラリアでゾウリムシの野外採集を行い多数のゾウリムシを採集した。現在、クローニングした細胞の形態的特徴、syngenの標準株との交配反応性の有無をもとに、種とsyngenの同定を行っている。ホロスポラを維持した細胞は2006年度は採集できなかった。感染後、短時間でホロスポラ・オブツサの63kDaのペリプラズムタンパク質が宿主大核内に分泌され、さらに、ホロスポラの遣伝子発現をともなって、このタンパク質が菌体外に合成・分泌されて宿主核内に充満し、増殖型に分化する直前に分泌が止まり核内から消失することが明らかになった。このタンパク質の遺伝子をクローニングし、推定のアミノ酸配列のホモロジー検索を行ったが既知のタンパク質とのホモロジーのない新規タンパク質で機能は不明である。この現象は現在論文執筆中である。

本研究は、野外採集によって大陸移動による地理的隔離時期とsyngenの進化の関係の証明、Holosporaとゾウリムシとの共生がsyngenの進化のどこで成立したか、Holospora依存性のゾウリムシの発見を目的にして行っている。2007年度は、国外ではロシア、ノルウェー、ブラジル、オーストラリアでゾウリムシの野外採集を行いブラジルとオーストラリアで多数を採集した。現在、クローニングした細胞の形態的特徴、syngenの標準株との交配反応性の有無をもとに、種とsyngenの同定を行っている。ホロスポラを維持した細胞は2007年度も採集できなかった。一方、ホロスポラ・オブツサが大核に感染後、3時間以内に宿主大核内に分泌される63kDaのペリプラズムタンパク質の機能に関して、2回目以降のホロスポラの感染に対する防御または促進の機能は持たないことを明らかにした。原生動物繊毛虫類のゾウリムシ(paramecium caudatum)には,syngenと呼ばれる交配反応の有無で生殖的に隔離されたグループ歩存在し,種分化の初期段階と考えられている。ゾウリムシは海水では生存できず風で飛ぶシストも形成しないため,syngenの分布と進化は大陸の移動と密接な関係があると予測される。一方,ゾウリムシの核内共生細菌ホロスポラ・オブツサの増殖と維持はsyngen特異的であり,共生によって宿主を各種ストレスに耐性にさせ,宿主の生存に不適な環境でも生存可能にする。この事実は,syngenとHolosporaが共進化することを示し,Holospora依存性のゾウリムシが出現している可能性が予測される。本研究は,野外採集によって,大陸移動による地理的隔離時期とsyngenの進化の関係の証明,Holosporaとゾウリムシとの共生がsyngenの進化のどこで成立したか,さらにHolospora依存性のゾウリムシの発見を目的にして行った。12月上旬に,1週間,オーストラリアのメルボルン近郊のグリーンマウンテン(温帯雨林)およびタスマニア島のクレイドルマウンテン国立公園内の河川で,少量の湖沼の水をとり,その日のうちに宿舎で実体顕微鏡を使って観察し,ゾウリムシを探し,4細胞を検出してクローニングした。研究室では増殖させたクローンの一部を10度のインキュベータで保存し,残りをフォインゲン・ファストグリーン染色して細胞核の特徴を観察して種の同定を行った。全て,P.aurelia speciesであった。どの種かは,ポーランド科学アカデミーのEwa Przybos博士に同定を依頼中である。石巻専修大学から,宮城県で採集された4株の分与を受けた。Syngen1と12が2株ずつであった。ホロスポラは維持していなかった。
サイクロトロン共鳴におけるプラズマ輸送

サイクロトロン周波数をもつ高周波電磁場によって誘起されるプラズマ輸送に関して,平成34年度に亘り以下に要約される成果を得た。1.不均一サイクロトロン共鳴高周波の場合は,半径方向に振幅が増加する軸対称高周波電場中において,プラズマ粒子の案内中心は半径方向の外向きにドリフトすることが理論的に見い出された。2.これを実証する目的で,Qマシーン磁化プラズマ中で電磁結合により軸対称(m=o)モードのイオンサイクロトロン周波数高周波電磁振動を励起した結果,アンテナ直下において大規模なプラズマ膨張・収縮現象が観測された。この現象は印加高周波の時間スケールで周期的に発生していて,磁場に垂直方向のイオン温度もこの時間スケールで上昇と下降を繰り返し高エネルギーイオンはプラズマ中心とアンテナ端を周回運動して,遂にはアンテナ打撃に到る径方向の外側に向かうイオンドリフトが発生していることがわかり,上記1との定性的一致が見られた。3.この実験において,近傍高周波が減衰しているアンテナから離れたプラズマ柱の下流域では,高エネルギーイオンはプラズマ柱の中心部に集中していると同時に,密度分布は定常的に中心ピーキングしていることが観測され,イオンの半径方向内側ドリフトの発生が示唆された。4.これを説明するために,進行するサイクロトロン周波数高周波によるプラズマ粒子ドリフトの発生機構を考え,摂動法による解析解を得るとともに式を用いずに物理的描像を得ることに成功し,その理論を完成させた。この結果,サイクロトロン周波数をもつ高周波が磁場に垂直方向に進行するときには,その伝搬方向と磁力線の両方に垂直な方向にプラズマ粒子がドリフトすることがわかった。5.現在アンテナアレイの製作を終え,今後は,円周方向に進行する高周波による径方向のプラズマ輸送制御の実験を開始する計画である。本年度は特に,筆者らが指適している不均一高周波および円周方向進行高周波中のサイクロトロン共鳴におけるプラズマ輸送に関する理論的検討を行い,一部実験を遂行した。“不均一サイクロトロン共鳴高周波によるプラズマ粒子ドリフト発生"については,新たに軸対称性の効果が重要であることが理論的に見い出されたので,なお続けて検討されなければならない。一方,“進行するサイクロトロン周波数高周波によるプラズマ粒子ドリフト発生"の理論をほぼ完成させ,一部論文として発表した。すなわち,サイクロトロン周波数をもつ高周波が磁場に垂直方向に進行するときには,その伝搬方向と磁力線の両方に垂直な方向に荷電粒子がドリフトし,ドリフトの方向は電荷の符号に応じて進行波の向きを変えることにより制御できることを,軌道理論のみの範囲内において明解に示すことができた。この原理また,高効率イオン種分離および同位体分離に応用できることも示され,その方面の国際会議にて発表された。実験においては,その遂行が比較的容易な“不均一サイクロトロン共鳴高周波"から開始した。申請備品の接触電離プラズマ生成用直流電源およびボックスカ-ゲ-トインテグレ-タが予定通り納入され,当初の計画に基づいて順調に進行した。すなわち,Qマシ-ン磁化プラズマ中に電磁結合により軸対称(m=0)モ-ドのイオンサイクロトロン周波数大振幅高周波電磁場振動を励起し,半径方向不均一高周波〔Eo(r),Bz(r)〕の存在を測定・確認した。さらに,その結果アンテナ直下において,プラズマは印加高周波の時間スケ-ルで大規模に膨張・圧縮をくり返していることが観測された。この磁場に垂直なプラズマ運動と目的としているプラズマ輸送との対応を,現在詳細に検討中である。平成3年度購入済み備品の接触電離プラズマ生成用直流電源を用いて行った。“不均一高周波電磁場中のサイクロトロン共鳴におけるプラズマ粒子ドリフト"の実験を継続した。すなわち、Qマシーン

磁化プラズマ中において、電磁結合による軸対称(m=0)モードのイオンサイクロトロン周波数高周波電磁振動を励起し、平成3年度に実験的に観測されたアンテナ周辺プラズマの膨張・収縮現象の詳細を明かにした。このアンテナ直下での大規模な膨張・収縮は、印加した大振幅高周波電磁場の時間スケールで周期的に発生している。静電エネルギー分析器を用いた測定によると、磁場に垂直方向のイオン温度も高周波の時間スケールで上昇と下降を繰り返し、高エネルギーイオンはプラズマ中心とアンテナ端を周回運動して、遂にはアンテナ打撃に到る径方向の外側に向かうイオンドリフトが発生していることがわかった。以上のアンテナ直下のプラズマ柱の挙動は、モデル高周波電磁場の下での単一粒子の数値計算結果と定性的に一致することが確かめられた。さらに、アンテナから離れたプラズマ柱の下流域では近傍高周波が減衰しているにも拘らず、高エネルギーイオンはプラズマ柱の中心部に集中していると同時に、プラズマ柱の密度分布は定常的に中心ピーキングしていることが観測された。このことは、イオンの半径方向内側ドリフトの発生を示唆しているので、第2の課題である"円周方向に進行するサイクロトロン周波数高周波によるプラズマ粒子ドリフトの制御"の研究を開始した。この原理に関し、式を用いずに物理的描像を得ることに成功し、平成3年度の摂動法による解析結果と合せて理論を完成させた。実験的には、プラズマ柱の円周方向に等間隔に設置されるアンテナアレイの製作及び位相制御高周波回路の製作を終えた。今後は、アンテナへの印加高周波の円周方向における進行方向を定め、誘起される径方向プラズマ輸送を調べる。
スピン偏極したヘリウムイオンビームの生成及びそのビーム特性に関する基礎研究

本研究の目的は、電界イオン化過程を利用することによりスピン偏極したHe(l^2S)イオンを選択的に効率良く生成する手段を提案し、具体的にそのようにして生成したイオンビームの特性(運動エネルギー分布)を評価することにより、実際にスピン偏極したHe(l^2S)イオンを生成出来ることを確認することにある。平成11年度において、既存の簡易型電界イオン顕微鏡(FIM)装置のベース圧力改善及び残留水素ガスの効果的な除去のためにイオンポンプ(Varian社製、55l/s)を購入し、真空槽に装着した。これにより、真空槽のベース圧力は、6×10^<-8>Torrまで達成された。引き続き、探針(tip)試料としてタングステン、結像ガスとしてアルゴンの組み合わせにより、イオン化の確認実験に着手した。これと平行して、スピン偏極イオン化に適したNi tipを電解研磨により作成する条件の検討も行った。作成したtip先端の曲率半径がW(500Å)、Ni(400Å)であることから、tip電圧印加用の高電圧・低ノイズな電源(GLASSMAN-PS/MJ15N1000最大出力電圧15kV)により、Ar(臨界電圧2.2v/Å)だけでなく、He(4.4V/Å)を電界イオン化する条件は十分満たされており、現時点では、探針先端の清浄化を上手く実現出来れば、ほぼ確実にFIM像を観測出来る。平成12年度より、生成イオンの運動エネルギー分布スペクトルの測定を本格的に開始した。先ずは、生成したArイオンを対象にして実験を行った。運動エネルギー測定では、Wienフィルターを通過したイオンをマイクロチャンネルプレート(MCP)で直接に計数測定するが、接地ラインおよび空間からの周期的雑音信号のためイオン信号のみを拾い上げることが難しい状況が生じた。電源ラインへのフィルターの挿入、信号ラインへのシールド等により雑音の除去を工夫した。現在、イオン信号はオシロスコープにより直接読み取っているため運動エネルギー分布を表示出来ないが、本研究期間内において当初の目的は十分に達成されたと考えられる。本研究の目標は、電界イオン化過程を利用して生成したイオンビームの特性を評価し、スピン偏極イオンビームを効率良く生成する技術を確立することにある。そこで本年度は、昨年度の科研費を基に着手したイオン源装置の設計・製作を引き続いて行い、装置の調整を兼ねて実際にArガスを用いて電界イオン化の確認を行った。さらに、生成したArイオンビームの運動エネルギー分布測定を行うため、イオン速度の選別器であるWienフィルターを用いた測定も試みた。設計・製作した装置に本年度準備したイオンポンプ(Varian社製)を取り付けることにより、到達真空度を6×10^<-8>Torrまで向上させることが出来た。これにより、真空装置内に残留する水素原子が積極的に取り除かれ、清浄かつ規定された探針表面からの電界イオン化が実現され、均質かつ質的に高いビームを創り出す環境が整えられたことになる。次に、探針試料金属としてタングステン、結像ガスとしてアルゴンの組み合わせを用いてイオン化の確認実験を行った。実際にFIM像を観測することが出来たことから、製作したイオン源装置によりAr原子の電界イオン化を十分に起こせることが確認出来た。

一方、イオンの運動エネルギー分布測定に関しては、準備したシリコン検出器用のバイアス電源(ORTEC社製)では、その最大出力電圧5kVの場合でも臨界電圧条件を十分に満足させることができず、現時点では十分なイオン数の検出に至っていない。この問題は、より高電圧・低ノイズな電源を使用することにより解決出来る筈であり、イオン源装置の設計・製作という所期の目標は十分に達成されたものと考えられる。また、実験的に得られる運動エネルギー分布スペクトルを予測し、理論的解釈との対応をつけるため、量子化学計算の一つであるDV-Xα法にも取り組んだ。計算では、クラスター模型を採用し、タングステン、ニッケルの固体内部および表面の占有・非占有状態密度を求めた。来年度は、実際にヘリウムを用いて測定したスペクトルとの比較を行い、スペクトルピークの同定とその背後にあるイオン化過程の微視的機構の解明へと結び付けて行きたい。本研究の目標は、電界イオン化過程を利用することによりスピン偏極したHe(1^2S)イオンが実際に生成出来ることを確認することにある。そのために、生成したイオンビームの特性の一つである運動エネルギー分布を測定する。そして、その結果に基づいてスピン偏極イオンビームを効率良く生成する技術の確立を目指す。そこで本年度は、昨年度に引き続き、先ず製作したイオン源装置の調整を進めるため実際にArガスを用いて電界イオン化の確認を行った。さらに、生成したArイオンビームの運動エネルギー分布測定を行うため、イオン速度の選別器であるWienフィルターを用いた測定も試みた。製作した装置は、昨年度準備したイオンポンプ(Varian社製)を用いて排気されており、ベース圧力として6×10^<-8>Torrが達成出来ている。これにより、電界イオン顕微鏡(FIM)像の分解能を減少させる原因となる真空槽内に残留する水素原子を効果的に取り除くことが可能となった。探針試料としてタングステン、結像ガスとしてアルゴンの組み合わせを用いてイオン化の確認実験を行って来た結果、電解研磨により作成した探針先端の曲率半径(約600Å)では、当初準備したバイアス電源(ORTEC-556最大出力電圧5kV)を用いて電界イオン化に必要な臨界電圧2.2v/Åを発生させることが出来ないという問題が生じた。そこで、より高電圧・低ノイズな電源(GLASSMAN-PS/MJ15N1000最大出力電圧15kV)を本年度に購入した。これにより、Arだけでなく、臨界電圧4.4V/ÅのHeを電界イオン化する上でも十分な条件を満たすことが出来る。現時点では、探針先端の清浄化を上手く実現出来れば、ほぼ確実にFIM像を観測出来る状態にある。生成したArイオンの運動エネルギー分布測定を行う場合、Wienフィルターを通過したイオンをマイクロチャンネルプレート(MCP)で直接に計数測定するが、接地ラインおよび空間からの周期的雑音信号のためイオン信号のみを拾い上げることが難しい状況が生じた。電源ラインへのフィルターの挿入、信号ラインへのシールド等により雑音の除去を工夫した結果、イオン信号を検出出来るまでになった。現在、イオン信号はオシロスコープにより直接読み取っているため運動エネルギー分布を表示出来ないが、平成13年度に申請した科研費補助金により、信号収集およびスペクトル表示用システムを準備出来ればと考えている。
金属欠乏星の元素組成から探る、宇宙最初の１０億年における天体形成

宇宙の最初にはリチウムより重い元素(金属)は存在せず、星や超新星などの天体現象で形成されてきた。金属量の少ない星は、初期宇宙で生まれた星の生き残りと考えられる。銀河形成を考慮した初期宇宙での元素組成の進化計算により、金属欠乏星の形成史を探った。観測的に、r過程元素と呼ばれる特に重い元素では、星ごとに多様な組成が見られる。この組成分布が銀河の階層的形成の影響として説明できることを示した。また、金属欠乏星の中でも最も金属量が低い、金属量が太陽の十万分の一以下の星たちが、実は全く金属を持たずに生まれた初代星の生き残りであり、形成後に星間物質の降着により表面組成が変化した星と考えられることを示した。原始銀河の合体成長を考慮した、初期銀河系の元素組成進化モデル計算を行い、初期宇宙で生まれた星の生き残りである金属欠乏星の、元素組成分布についての解明を進めた。特に、速い中性子捕獲過程により形成される元素(r過程元素)の組成進化についての研究を行った。金属欠乏星においては、r過程元素組成に大きな多様性があることが知られており、初期宇宙でのr過程元素進化の解明は、r過程元素の起源、初期銀河の星を探る鍵と考えられる。しかし、r過程元素が、どのような天体で形成されているのかは、天文学における長年の未解決問題であった。有力な説としては、超新星起源とする説と、連星中性子星の合体とする説がある。25年度の研究では、原始銀河毎の組成進化の違いと、星形成後の星間物質降着を考慮することで、金属欠乏星のr過程元素組成分布を再現することに成功した。r過程元素の起源としては、太陽質量の10倍程度の比較的低質量の超新星のみがr過程元素を放出すると考えた場合に、金属欠乏星観測とよく一致することが示された。また、特に金属欠乏星には、r過程元素が非常に少ない星があることが知られていたが、これらの星の起源はよく分かっていなかった。本研究の結果、これらの星は、r過程元素を全く持たずに生まれてた後、星間物質降着による表面汚染を受けた星であることが分かった。また、初代星の生き残りの星についても研究を進め、特に原始矮小銀河の外に放出された星に着目した。初代星は、極めて小質量の矮小銀河で生まれたと考えられている。そのため、初代星の一部は矮小銀河から脱出し、銀河間空間に漂い出すことが考えられる。これらの星は、全く金属を持たないまま、銀河系の外縁部に生き残っている可能性がある。こうした星の分布の推定を行ったところ、銀河系外縁部に数百個程度あると期待される結果が得られた。今後はより具体的な観測可能性を評価していきたい。銀河は、初期宇宙の小規模な銀河(原始矮小銀河)の合体により、階層的に形成されてきた考えられる。金属欠乏星は、形成初期の銀河で出来た星の生き残りなので、母体となった原始矮小銀河ごとに、元素組成も異なると考えられる。本研究では、これまで開発してきた階層的化学進化モデルを改良し、星や超新星からのフィードバックを取り入れることで、原始矮小銀河の進化のより現実的なあつかいを可能にした。これを用いて、金属欠乏星の組成を再現し、その起源を調べた結果、以下のようなことが明らかになった。1観測的に、元素組成の違いが顕著にみられるのは、バリウムやユーロピウムといった、r過程で作られた元素である。これは、r過程元素が一部の超新星でしか作られないため、原始矮小銀河ごとの違いが大きくあらわれたものと考えられる。本研究では、9-10太陽質量の星の超新星爆発時にのみr過程元素が作られるとした場合に、原始矮小銀河ごとの進化の違いにより、観測された金属欠乏星の組成分布がよく再現できることを示した。2金属欠乏星の中でも最も金属量の低い、極超金属欠乏星の組成の分布を調べた。極超金属欠乏星が、もともとは金属元素を全く持たない星(種族III星)であり、星間ガスの降着により表面組成が変化した星と考えることで、組成分布が再現できることを確認した。3原始矮小銀河は現在の銀河より低質量なため、種族III星の一部は原始矮小銀河から外に放出される可能性がある。放出された種族III星の数と理論モデルにより計算した結果、銀河系周辺100kpc程度に、数百から数千個が分布しているとの予測がえられた。これらの種族III星は、暗く数も少ないため、既存の観測装置では発見は困難であるが、次世代の装置を用いれば発見が期待できる。天文学本研究の目的は、金属欠乏星の元素組成を通じて、銀河形成史の初期段階における恒星の形成史と元素組成の進化を明らかにしていくことである。

特に、銀河の形成初期段階は、小質量の原始矮小銀河の合体成長により形成されたと考えられることから、銀河の合体成長と組成の関連について探ることが重要な目的の一つである。具体的には、原始矮小銀河ごとの進化プロセスの違いや、星・超新星からの原始矮小銀河へのフィードバックの影響を解明することが必要になる。現在までの研究においては、当初の計画通り、階層的化学進化モデルの改良を行い、超新星からのフィードバックによる銀河間空間の金属汚染の影響や、原始矮小銀河から脱出する星の分布などを評価できるように改良した。また本研究の目的の一つである、初期宇宙環境における初期質量関数の変化についても、初期質量関数の金属欠乏星組成への影響を評価するためモデルを改良中であり、研究する準備を整えている。この階層的化学進化モデルを用いた現時点までの成果として、金属欠乏星のr過程元素組成分布の再現に成功した。これにより、銀河系を形成した原始矮小銀河ごとの元素組成進化の多様性を定量的に示すことができた。この結果は、銀河系ハローの星が、多様な原始矮小銀河中で形成されたことの証拠であり、銀河の合体成長過程の元素組成への影響を明らかにしたものである。また、原始矮小銀河の外に放出された初代星の分布についての研究も進めており、銀河系外縁部でこれらの星が観測可能であるとの示唆が得られている。こうした星が観測できれば、銀河の階層的形成の証拠となるとともに、初代星・初代銀河の性質の解明にもつながることが期待される。こうした状況から、研究はおおむね順調に進展していると考える。上記のように、現在までの段階においては計算モデルの改良を行い、原始矮小銀河の組成の多様性や、初期質量関数の変化の影響などについての研究を始めている。これまでは主に銀河系ハロー星に焦点をあててきたが、今後の研究ではこれに加えて矮小銀河にも焦点を当て、当初の計画通り、矮小銀河と銀河系ハローの形成過程の違いについてアプローチしていく方針である。特に、原始矮小銀河からのガス・金属元素放出や、放出されたガスによる他の銀河への影響を探っていく。また、金属欠乏星の中でも特に、かつては大質量星との連星系にありそこから放出された星や、中質量星連星質量輸送の影響を受けたと考えられる炭素過剰星に着目することで、初期質量関数や連星の割合についての知見が得られると考えている。当初の研究計画では考慮していなかった発見として、上記のように、原始矮小銀河から脱出する星が重要であることが分かった。脱出した星は現在では銀河系ハロー外縁部にあると期待され、その数や分布は、初代銀河の質量や初期銀河系の合体史にも依存する。そのため、これらの星を観測することができれば、初代銀河を探る新たな手段となりうるものである。これらの星につての解明は、当初の研究目的への新たな角度からのアプローチとなるため、推進していこうと考えている。またこれまでの研究において、金属欠乏星への表面汚染の寄与の大きさが明らかになり、近年の観測的研究からも、表面汚染の強い影響が示唆される結果が得られている。これらのことから、金属欠乏星への表面汚染の影響についても、より詳細な研究が必要と考えている。
マングローブ植物の根圏酸化機能に関する研究

本研究の目的は、マングローブ植物の根圏酸化機能を測定することと、根圏土壌の化学特性を明らかにしようとするものである。2年生の実生を用いた測定により、マングローブ植物(ヒルギダマシ・ヤエヤマヒルギ・オヒルギ)の根からの酸素漏出速度は、個体差があるものの、地上部への光強度の増加に伴って増加することが明らかとなった。また、根から漏れ出した酸素によると思われる酸化鉄皮膜が根表面から検出された。さらに栽培実験と野外生育地の双方では、根圏土壌水中に高い硝酸態窒素濃度と低いメタン濃度が観測され、植物による根圏酸化が土壌化学機構に酸化的影響を及ぼしていることが確認された。マングローブ植物は嫌気的かつ高塩分な生育土壌に対応するため,呼吸根や通気組織を発達させていることで知られている.地上部から取り込まれた酸素は体内の通気組織を通じて地下部へ送られる.送られた酸素は根の呼吸によって消費されるが,その一部は根の表面を介して土壌中へ漏出する.根から漏出した酸素は,嫌気的な土壌中でモザイク状に好気的環境を形成し,微生物環境を変える要因となる.マングローブ植物の根が土壌微生物活動へ及ぼす影響について明らかにすることは,マングローブ植物の生育機構の解明や,生態系における役割の解明において重要である.本研究では,マングローブ生態系を構成する主要な3種(オヒルギ,ヤエヤマヒルギ,ヒルギダマシ)について,根からの酸素漏出速度を測定することを第一の目的とした.マングローブ植物の胎生種子を沖縄県石垣市川平の浦田原川河口域で採集し,温室内で半水耕栽培した.栽培2年目の各個体について,根からの酸素漏出速度を測定した.3種共,根からの酸素漏出速度には個体差がみられたが,いずれの個体も,暗条件下に比べて明条件下の方が高い酸素漏出速度を示した.光合成による体内酸素濃度の上昇,もしくは光に対する何らかの応答で通気組織の抵抗が低下することが,地下部への酸素輸送および根からの酸素漏出速度に正の影響を及ぼしていると考えた.又,オヒルギとヤエヤマヒルギは,空気の入り口とされる「皮目」の発達した幹の重量や,通気組織の発達した木化根の重量と,根からの酸素漏出速度に正の関係が認められた.酸素漏出速度を見積もるには,樹齢に加え,個体毎の各器官への分配を測定する必要があると考えた.マングローブ植物の根が土壌微生物活動へ及ぼす影響について明らかにすることは,マングローブ植物の生育機構の解明や,生態系における役割の解明において重要である.当該年度は,マングローブ生態系を構成する主要な3種(オヒルギ,ヤエヤマヒルギ,ヒルギダマシ)について,根圏の窒素動態を明らかにする事を目的とした.沖縄県石垣市川平,浦田原川河口域に形成するマングローブ林にて調査を行った.森林を構成する優先種3種は陸側から海側へ向けて地盤高が下がるにつれてオヒルギ,ヤエヤマヒルギ,ヒルギダマシの順に帯状分布を形成していた.各種の林内に調査サイトを設置し,各サイトの根圏区及び非根圏区で土壌と土壌間隙水を採取した.採取したサンプルについて,土壌の有機物含有量と土壌C/N,土壌間隙水中の硝酸態窒素濃度及びアンモニア態窒素濃度を分析した.3種全ての根圏土壌において,非根圏区より高い有機物含有量と低いC/Nが認められた.根圏区では枯死根などの有機物供給量が多いと共に,微生物による窒系同化が起きていることが示唆される.また,有機物含有量とC/Nは全体的に冬季で高かった.調査サイトの冬季の土壌温度は夏季に比べて概ね100C低く,分解や窒素同化を伴う微生物活動が低下している可能性がある.この様な冬季の有機物蓄積は特に根圏区で顕著であり,根圏区の微生物相が非根圏区と異なることや冬季に枯死根などの有機物供給量が増加していることなどが推察される.植物可吸態である土壌間隙水中の溶存全窒素濃度は,3種全てにおいて根圏区の方が非根圏区より高かった.形態別に見ると,アンモニア態窒素濃度は非根圏区の方が根圏区より高く,硝酸及び亜硝酸態窒素濃度は根圏区の方が高かった.

今回調査した3種のマングローブ植物は根系に吸気のための通気組織が発達しており,根細胞内へ送られた酸素が根圏土壌へ漏れ出していることが知られているが,酸化的な根圏区でアンモニア態窒素が酸化される硝化作用が起きていることが推察される.マングローブ植物の根が土壌微生物活動へ及ぼす影響について明らかにすることは,マングローブ植物の生育機構の解明や,生態系における役割の解明において重要である.当該年度は,マングローブ植物の生育が土壌の化学特性へ及ぼす影響を実験室における栽培実験によって明らかにする事を目的とした.マングローブ生態系を構成する代表的な3種,ヒルギダマシ,ヤエヤマヒルギ,オヒルギの2年生実生のポット植えを温室(27°C,70%RHD)にて6ヶ月間栽培した.実験開始後30,60,120,180日目に各ポットの土壌水中の無機窒素イオン(NH_4^+,NO_2^-,NO_3^-),リン酸イオン,鉄(II)イオン,溶存メタン濃度,及び土壌窒素含有量,植物体窒素含有量と根酸化鉄皮膜量を測定し,無植生処理と比較を行った.さらに栽培最終日に土壌及び根の窒素固定菌活性を測定し,3種の比較を行った.今回検討を行ったマングローブ3種では,程度の差はあるものの共通の土壌酸化効果,(i)根表面の酸化鉄皮膜形成,(ii)溶存メタン濃度の減少,(iii)酸化態溶存無機窒素濃度の増加,が観測された.これは,マングローブ植物特有の根系通気システムにより,土壌が酸化されていることを示唆する.また3種全てにおいて,溶存リン酸濃度の増加が確認された.植物には根から有機酸を漏出して可給態リン酸濃度を増加させる能力があるものが報告されている.本研究で観測された最も顕著な変化は土壌窒素含有量で,6ヶ月の実験期間中にマングローブ植生ポット中の土壌窒素含有量は無植生ポットに比べて約4倍に増加した.さらにマングローブ植生ポットの土壌と根において高い窒素固定菌活性が検出されたことから,マングローブ植物の生育と窒素固定菌活動に密接な関係があることが示唆された.
海産抗腫瘍性物質アプリロニン類の合成と生物活性発現の分子機構

海洋産抗腫瘍性物質アプリロニンAの化学構造と生物活性の相関を明らかにするため以下の研究を行った。生物活性の検定を目的として、天然アプリロニンAから3種類の類縁物質を合成した。さらに12種類の類縁物質を設計し、アプリロニンAの合成で得られた知見に基づきこれらの人工類縁物質を合成した。アプリロニンA、B、Cと上記15種類の類縁物質の腫瘍細胞(HeLaS_3)に対する細胞毒性およびアクチン脱重合活性の検定を行い、化学構造と生物活性の相関を解析した。その結果、アプリロニンAの細胞毒性には、トリメチルセリン基、共役ジエン構造、マクロラクトン側鎖の存在とその長さ、および水酸基が重要であり、ジメチルアラニン基、末端エテミド構造は活性に重要ではないことが判明した。また、アプリロニンAのアクチン脱重合活性には、マクロラクトン側鎖の存在とその長さおよびマクロラクトン構造が重要であり、マクロラクトン部に存在する官能基は活性に重要ではないことが明らかになった。以上の結果、アプリロニン類の細胞毒性とアクチン脱重合活性の発現には共にマクロラクトン側鎖の存在とその長さが重要であることが判明した。また、マクロラクトン部に存在する官能基が活性に及ぼす影響は上記2種の生物活性では異なることが明らかになった。すなわち、トリメチルセリン基、共役ジエン構造、水酸基は細胞毒性発現には重要であるのに対し、アクチン脱重合活性にはこれらの官能基の有無はほとんど影響のないことが明らかとなった。
夏目漱石の作家的出発における同時代ヨーロッパ小説の影響

本研究の目的は、夏目漱石が職業作家として出発するにあたって集中的に読んだと思われる同時代のヨーロッパ小説が実際の漱石の作品におよぼした影響について、漱石所蔵本への書き込み・傍線を主な手がかりとして探ることにあった。そのための基礎的作業として、漱石蔵書の書誌データをすべてデータベース化し、まず所蔵本の発行年度に注目して分析を行った。その結果、漱石蔵書中、同時代ヨーロッパ小説(英書およびその他の欧文からの英訳書)群の発行年度が、漱石が『吾輩は猫である』によって創作活動を開始した頃から、やがて一高・帝大を辞して朝日新聞に入社した前後の数年間に特異的に集中しているという事実が判明し、同時代ヨーロッパ小説群の繙読と、漱石の初期創作活動の間に関係があるのではないか、という仮説を裏付ける結果になった。漱石自身書簡その他で、創作のきっかけを得るために他の小説を読むという習慣を明らかにしており、またそれを「人工的インスピレーション」と名づけているが、この習慣については従来の漱石研究の中でも論じられることは少なく、また論じられてもメレディスの作品と『虞美人草』という個々の影響関係の中で傍証的に言及される程度だった。しかし、今回の研究の成果から、同時期に読まれたと思われるモーパッサン、ドーデ、ズーデルマン、ダヌンチオ他、多様な同時代ヨーロッパ作品が漱石の初期作品に与えた影響を書き込みや傍線から個々さらに詳細に検討する必要性があることが明確になった。今回の研究においては蔵書データベースおよび書き込みデータベースの作成に予定以上の時間を要したために、基礎的な調査の段階にとどまったが、今後は書き込み内容と作品内容の比較検討を進め、特に漱石の独自な小説観の形成への影響を中心に考察を行っていきたい。研究計画段階における本年度の達成日標は、大別して1)漱石による蔵書書き込みのうち、本研究の対象となる部分の確定およびそのデータベース化、およびそのデータベースを利用した書き込み時期の絞込み、2)漱石全集未収録の漱石書き込みの調査3)英国における同時代ヨーロッパ小説への接点調査、の3点であったが、このうち(1)については、蔵書目録のエクセルによるデータベース化による対象書き込みの絞込みを行い、また全集収録の全書き込みのデータベース化作業を終えた。今後はこのデータベースを利用し、書き込みの比較照合から対象作品の漱石による閲読(書き込み)時期のさらなる絞込みを行っていく。(2)については、(1)の作業との関係から末着手、次年度の課題とする。(3)については、英国ケンブリッジ大学図書館において調査を行い、まず『吾輩は猫である』で言及されている「雑誌」について、これまで誌名未詳であったものを確定することができた。この雑誌は漱石が定期購読していたものとして、一部が東北大図書館の漱石蔵書に含まれているが、今回の調査により、蔵書所収号よりかなり以前の号から漱石が読んでいた可能性があらわれてきた。また、これにより、本研究の主題である、漱石の作家的出発における同時代ヨーロッパ小説の影響を探るためには、単に単行本のみか、雑誌収録の同時代作品にまで留意する必要があることが判明した。当該雑誌に関する知見については、できるだけ早く論文として発表する予定である。また、Jerome K.Jeromeなど漱石全集では翻刻収録されていない書き込みにも、漱石の創作観との重要なかかわりを示すものが含まれていることが分かり、東北大学図書館での調査を徹底する必要性を強く認識している。二年目(最終年)となる本年度においては、初年度の成果に基づきながら(1)蔵書目録データベース作成に続いて、外国文学関係蔵書への書き込みのデータベース化を行う(2)前年度に作成した漱石蔵書目録のデータベースを利用して対象作品の閲読(書き込み)時期のさらなる絞込みを行う(3)漱石全集

未収録の漱石書き込みの調査を継続することを作業課題とし、平行して(4)具体的な同時代外国文学作品への書き込みを手がかりに、漱石の作品および文学観等への影響を測る、言い換えればマージナリア研究の端緒としてケース・スタディーに着手する、という4点を研究目標とした。(1)については、集中してアクセスによるデータベース化を行い、岩波版全集に収録されている洋書(外国文学以外のものもふくめて)への書き込みをすべてデータベース化した。(2)については、蔵書中の外国文学関連書について、英文学とそれ以外の外国文学(ヨーロッパ文学)に分け、刊行年による分析を行った。その結果、漱石が帝国大学講師等教師職を辞して朝日新聞専属作家となる1907年前後を境にして、それ以前の刊行年のものには英文学作品・研究書などが大半であったのに対して、それ以後の刊行年のものには、イギリス以外のヨーロッパ各国文学、ことに小説作品の占める割合が急増するという、顕著な変化が認められた。もちろん蔵書の刊行年と漱石の閲読時期にはずれがあり、判断には慎重を要するが、前述の刊行年別蔵書構成の変化はきわめて鮮やかであり、少なくとも漱石が作家的出発を果たした後(特に直後)においては、漱石がヨーロッパ各国文学、ことに同時代のヨーロッパ小説に強い関心を示した、ということは言えるだろう。(3)については、東北大学附属図書館で蔵書マイクロフィルムにもとつく調査を行い、その成果に基づいて(4)に着手した。来年度の日本比較文学会大会での発表を予定している。
麻酔薬・鎮痛薬の作用機序におけるGs、Gi蛋白共役型受容体の果たす役割の解析

今年度は今回のテーマと並行して、宮野らを中心に解析を行ってきた医療用麻薬のオピオイドシグナリングについての研究が進捗を見せている。医療用麻薬(モルヒネ、フェンタニル、オキシコドン、ヒドロモルフォン)はμORを介して鎮痛作用を発揮する。しかし、各薬剤により鎮痛作用の強さや副作用および鎮痛耐性の発生が異なる。この違いは各薬剤によるμORを介した細胞内シグナル伝達経路の違いに基づく。近年、μORを活性化によりGタンパク質依存的シグナルおよびβアレスチン依存的シグナルを活性化することが知られている。Gタンパク質依存的シグナルは、Gi/oタンパク質を活性化し、アデニル酸シクラーゼを抑制による細胞内cAMP量の低下、ならびにカルシウムチャネルの抑制、カリウムチャネルの活性化などにより鎮痛作用を示す。一方、アレスチン依存的シグナルは、G protein-coupled receptor kinaseによる受容体のリン酸化、βアレスチンのμORへのリクルートメントによるμORの細胞内陥入などにより、鎮痛耐性に関与する。本研究では、μOR活性化により変化する細胞内外の電気抵抗値ならびに細胞内cAMP量、μORの細胞内陥入を指標に、ヒドロモルフォンによるμORシグナルを医療用麻薬と比較した。方法はHaloTag-μOR安定的発現HEK293細胞を用いた。その結果、医療用麻薬は濃度依存的に電気抵抗値を上昇させ、そのEC50値はフェンタニル<ヒドロモルフォン<モルヒネ<オキシコドンの順であった。また、全ての医療用麻薬は濃度依存的にcAMP量を抑制した。加えて、フェンタニルは急峻かつ顕著なμORORの細胞内陥入を引き起こす一方、ヒドロモルフォン、モルヒネおよびオキシコドンでは緩徐な細胞内陥入が観察された。本研究により、各種医療用麻薬はそれぞれ異なるμORシグナリングを示すことが明らかとなった。鎮痛薬・麻酔機序において特に疼痛メカニズムに関与するG蛋白共役型受容体(GPCR)は、その解明のために極めて重要な機能蛋白であるが、Gs結合型およびGi結合型GPCRに対する作用はほとんど解明されていない。GPCRへの薬理作用を総合的に解析する本研究は、新しい麻酔薬・鎮痛薬の作用機序を解明するための有効かつ効果的な手段になると思われる。我々はその目的のために(1)βアドレナリン受容体への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析(2)ドーパミン受容体への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析(3)α1アドレナリン、α2アドレナリン受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析(4)オピオイド受容体(&#181;,κ,δ)に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行った。その中で特に本年度はアセトアミノフェンならびにAM404のオピオイド受容体に対する作用について解析を行った。本年度は特にアセトアミノフェンならびにAM404単独処置による各種オピオイド受容体の活性評価を行ったところ、両薬物はいずれのオピオイド受容体に対してもアゴニスト活性を示さないことを明らかにした。次に、医療用麻薬モルヒネによる各種オピオイド受容体活性化に対するアセトアミノフェン、AM404の効果について解析した。その結果、アセトアミノフェンおよびAM404はフェンタニルによるMOR活性を増強したが、両薬物はDOR, KOR活性に対して無影響だった。以上の結果より、アセトアミノフェンとフェンタニルの併用による鎮痛作用にMOR活性促進作用が関与する可能性が示唆された。現在、他の(1)から(3)についても研究を進めている段階である。現在、オピオイド受容体への作用解析が進行しており、その中で特に本年度はアセトアミノフェンならびにAM404のオピオイド受容体に対する作用について解析を行った。アセトアミノフェンならびにAM404単独処置による各種オピオイド受容体の活性評価を行ったところ、両薬物はいずれのオピオイド受容体に対してもアゴニスト活性を示さなかったことを明らかにした。以上の結果より、アセトアミノフェンとフェンタニルの併用による鎮痛作用にMOR活性促進作用が関与する可能性が示唆される結果を宮野らを中止にして得ている。今後は(1)βアドレナリン受容体への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析(2)ドーパミン受容体への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析(3)α1アドレナリン、α2アドレナリン受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を進めている段階である。進捗としては進んでいると判断されるが、今後はより推し進めたい。今回の研究ではアフリカツメガエル卵母細胞発現系や培養後根神経節細胞を用いてGs蛋白あるいはGi蛋白とGq蛋白とのキメラG蛋白を結合したRNAを発現させ、1Gs結合型GPCR(βアドレナリン受容体、ドーパミン受容体)への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析2Gi結合型GPCR(α1アドレナリン受容体、α2アドレナリン受容体、オピオイド受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行い、さらにこれらに対する4Protein Kinase Cなどの細胞内リン酸化酵素の関与を解析した。更に5α2アドレナリン受容体、オピオイド受容体のホモマー

GPCR、ヘテロマーGPCRに対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行う。以上によりGPCRへの薬理作用を総合的に解析した。また、発展的な実験として医療用麻薬ヒドロモルフォンのオピオイドシグナリングについて他の医療用麻薬と比較した。その結果フェンタニル、ヒドロモルフォン、モルヒネ、オキシコドンは濃度依存的に電気抵抗値を上昇させ、そのEC50値はフェンタニル<ヒドロモルフォン<モルヒネ<オキシコドンの順であった。また、全て濃度依存的にcAMP量を抑制した。加えて、フェンタニルおよびヒドロモルフォンは有意なORの細胞内陥入が認められる一方、モルヒネおよびオキシコドンでは有意な細胞内陥入が観察されなかった。各種医療用麻薬はそれぞれ異なるオピオイドシグナリングを示すことが明らかとなった。なかでも、オピオイド受容体の細胞内陥入に関して、新規医療用麻薬であるヒドロモルフォンはフェンタニルと類似した作用を示すことが示唆する知見を得た。アフリカツメガエル卵母細胞発現系や培養後根神経節細胞を用いてGs蛋白あるいはGi蛋白とGq蛋白とのキメラG蛋白を結合したRNAを発現させ、1Gs結合型GPCR(βアドレナリン受容体、ドーパミン受容体)への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析2Gi結合型GPCR(α1アドレナリン受容体、α2アドレナリン受容体、オピオイド受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行い、さらにこれらに対する4Protein Kinase Cなどの細胞内リン酸化酵素の関与を解析した。その結果、麻酔薬の多くがこれらの受容体へ影響することを確認できた。また、これらと並行して解析を行ってきた医療用麻薬ヒドロモルフォンのオピオイドシグナリングについて研究が進捗を見せている。なかでも、オピオイド受容体の細胞内陥入に関して、新規医療用麻薬であるヒドロモルフォンはフェンタニルと類似した作用を示すことが示唆された。昨年に引き続きアフリカツメガエル卵母細胞発現系や培養後根神経節細胞を用いてGs蛋白あるいはGi蛋白とGq蛋白とのキメラG蛋白を結合したRNAを発現させ、Gs結合型GPCR(βアドレナリン受容体、ドーパミン受容体など)への麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行い、さらにGi結合型GPCR(α1アドレナリン受容体、α2アドレナリン受容体、オピオイド受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用解析を行った。さらにこれらに対するProtein Kinase Cなどの細胞内リン酸化酵素の関与を解析した。
燃焼合成プロセスの解析

TiC-Niでは、Ni系添加による燃焼合成温度の変化を実測し、熱力学計算による温度と一致することを確認し、理論的な断熱燃焼温度を反応制御パラメータに使える事が分った。又Ni添加による組織変化、機械的熱的変化を解析し、TiC/Ni傾斜材料設計の指針を得、その作成に成功した。Ti-Si-C系では、Si組成が多い領域でTi_3SiC_2を含む高温安定相が凍結された焼結体となる。又、反応時にはTi_3-Si_3-SiC相であったものが、冷却時表面より低温安定相で高密度のTiSi_2-TiC系に相転移し、焼結体内部に気孔が残される場合もみられた。Ti組成が多いTi_5Si_3-TiC-Ti系では充分緻密化し、曲げ強度1115MPa、破壊靭性10MPa√<m>の良好な強度特性を示す複合材料が得られた。Ti-Si-C系では、新しい材料としてTi_3SiC_2焼結体の合成が期待される。Nb-N-C系では、NbN_<1-X>Cx固溶体でX=0.8まで燃焼が継続し、良好な結晶性の固溶体粉末が合成された。燃焼温度と組成の関係を解析することにより、NbN_<1+X>Cx固溶体は、Nbの窒化燃焼がまず生じ、ついでその燃焼然によって炭化反応が進行する機構により合成されることが判った。Ti-N系の窒化燃焼反応の解析から、Ti金属板上にTi粉末を燃焼剤として適量コーティングし、数MPaの窒素圧中で燃焼させることにより、瞬時に数μmのTiN層を形成する窒化処理法を開発した。以上の解析により、固相一固相および固相一気相間の燃焼合成プロセスが解明でき、プロセスの制御により傾斜機能材料を含むセラミックス基複合焼結体、固溶体粉末合成、金属表面窒化処理等、種々の複合材料を作製し得ることがわかった。セラミックスー金属,セラミックスー金属間化合物複合材料の一環として、TiCーNi系およびTiーSiーC系の燃焼合成反応とガス圧燃焼焼結による緻密化挙動について研究し、以下の知見を得た。TiCーNi系では、Ni添加による燃焼合成温度の変化を実測し、熱力学計算による温度と一致することを確認した。この結果、本系の燃焼合成がほぼ断熱状態で進行することが判明し、また計算した断熱燃焼温度を反応を制御するパラメ-タとして利用できることがわかった。又、Ni添加による組織変化、強度、ヤング率、熱膨張率、熱伝導率の変化を解析し、TiC/Ni傾斜材料設計の指針を得、同傾斜材料の作成に成功した。TiーSiーC系では、出発組成によって、Ti_5Si_3,Ti_3SiC_2,TiC,SiCおよびTiの内、2相以上の複合相となる。ガス圧燃焼焼結は、反応温度が2000°C以上と高く、かつ冷却速度も500K/分と速いため、プロセス中での相安定性は材料の緻密化や微細組織に大きく影響する。例えばSi組成が多い領域では、Ti_3SiC_2を含む高温安定相が凍結された焼結体となる。又、反応時にはTi_5Si_3ーSiC相であったものが、冷却時表面より低温安定相で高密度のTiSi_2ーTiC系に相転移し、焼結体内部に気孔が残される場合もみられた。Ti組合が多い系で、反応時Ti_5Si_3ーTiCが形成された場合は、室温までこの化合物系が保持された。

炭化物組成が増えると、高融点高硬度相のため緻密化が難しくなるが、Ti組合が多いTi_5Si_3ーTiCーTi系ではほぼ完全に高密度化し、曲げ強度1115MPa,破壊靭性10MPa√<m>の良好な機械的特性を示す複合材料が得られた。TiーSiーC系では、新しい材料としてTi_3SiC_2単相焼結体の合成が期待される。昨年実施したTi-Si-CおよびTi-C-Ni系における固相-固相間の燃焼合成プロセスの解析に続き、本年度はNb-N-CおよびTi-N系での高圧窒素雰囲気での固相-気相間の燃焼合成プロセスを解析し、NbN_<1-x>C_x固溶体の燃焼合成機構を解明した。又、応用としてTi金属の高速窒化処理法を開発した。Nb-N-C系では、NbとC粉末を種々の組成で混合し10Mpaの高圧窒素中で自己燃焼させた時の、燃焼面伝播速度、燃焼時の最高温度、生成物組成と形態等を測定した。その結果、NbN_<1-x>C_x固溶体はX=0.8組成まで燃焼が継続し、良好な結晶性の固溶体粉末が得られた。両端成分であるNbN、NbCの生成熱と融点の関係から、C量が増えると燃焼温度と速度が低下した。燃焼面の結晶相はNbN、Nb_2Nと未反応のNb、Cからなっており、燃焼が進行している時は不完全燃焼であり、燃焼面が通過後も反応が継続していることがわかった。燃焼面の組成と生成熱をもとに、熱力学計算で求めた燃焼温度と実測値がよく一致し、燃焼進行時にはNb粒子表面の窒化反応のみが生じていることが裏づけられた。一方、熱力学計算によれば、高温ではNbNよりNbCが安定である。これらの結果から、NbN_<1-x>C_x固溶体の形成は、まずNbの窒化燃焼が生じ、ついで燃焼熱によって炭化反応が進行する機構によることが判明した。このような複合化機構は、他の炭窒化物にも適用できるものとみなされる。Ti-N系の窒化燃焼反応では、Ti金属板上にTi粉末を燃焼剤として適量コーティングし、数MPaの窒素圧中で燃焼させることにより、瞬時に数μmのTiN層を形成する。窒化処理法を開発した。解析の結果、表面部は瞬間的に2000°C近くに達するが、10秒程度で100°Cに下り、熱履歴は内部まで及ばない。本法によれば、外部加熱なしに瞬時に窒化でき、任意の場所の窒化も可能である。
炎症歯肉における硫酸化複合糖質の超微局在

歯周炎発症過程における歯肉組織中のグリコサミノグリカンの局在の変化を検討するための一助として,最初にイヌ健常歯肉組織中の硫酸化複合糖質の超微局在をHigh iron diamine thiocarbohydrazide silver proteinate(HIDーTCHーSP)染色法を用いて検索した。その結果、硫酸化複合糖質は,接合上皮のInternal basal lamina(IBL)のLamina lucidaの部位、External basal lamina(EBL)のLamina densa(LD)及び口腔上皮,歯肉溝上皮のBasal lamina(BL)のLDの全域もしくは両側、血管内皮細胞のBLのLDの全域、血管周皮細胞及び神経線維のBLのLDのExternal side,ミエリン鞘内、結合組織中のコラ-ゲン線維、線維芽細胞様細胞膜表面,歯肉上皮(接合上皮,口腔上皮,歯肉溝上皮)細胞膜表面に認められた。次にこれらの硫酸化複合糖質の組織化学的性質を検討する為にヘパリチナ-ゼ消化を行いHIDーTCHーSP染色を行った。その結果、IBL、EBL、口腔上皮及び歯肉溝上皮のBLのLDの全域、血管内皮細胞、血管周皮細胞及び神経線維のBL、線維芽細胞様細胞及び歯肉上皮細胞の細胞膜表面の硫酸化複合糖質はヘパラン硫酸であることが判明した。また、各基底膜中のヘパラン硫酸の分布には4つのパタ-ンがあり、多様性を示すことも判明した。以上の結果は、過去の生化学的報告を組織化学的に支持しており、今後歯肉炎や歯周炎の発症、進行、治癒過程におけるヘパラン硫酸の動向や生物学的特性を解明する上で基礎的デ-タとなりうることを示唆している。