hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非可食性バイオマス資源からのテレフタル酸の製造方法の確立

地球温暖化の原因であるCO2排出量削減のために、再生可能資源である非可食性バイオマス資源を用いた化成品原料の製造の研究開発が、世界的に行われてきている。しかし、化石資源と比べて価格競争力が弱いため実用化に至っておらず、化石資源が主な化成品原料として使用され続けている。本研究はCO2排出量削減に寄与するために、「非可食性バイオマス資源からのテレフタル酸の製造方法の確立」することが目的であり、この実現のために、スクリーニングにより取得した菌株を用いて、非可食性バイオマス資源からのテレフタル酸の製造を生物工学的手法を用いて行う。
動脈平滑筋膜のCa^<2+>調節機構

動脈平滑筋は、血流や血圧に直接関与する重要な組識にも抱らず、良い実験材料が得にくいことが主な理由で【Ca^(2+)】による収縮調節機構については余り明らかにされていない。一方、骨格筋,心筋の収縮,弛緩は筋小胞体(sarcoplasmic reticulum:SR)からの【Ca^(2+)】遊離、及びSRの膜に存在する【Ca^(2+)】輸送ATPaseによる膜内への【Ca^(2+)】の取り込みによりそれぞれ調節されている事がその反応機構の研究で明らかにされている。そこで本研究では新鮮な組織が豊富に得られるウシ大動脈筋を実験材料としてミクロソーム画分(bovine aorta microsomes:BAM)を調製し、骨格筋や心筋で用いられた方法を適用して、その【Ca^(2+)】輸送反応及び【Ca^(2+)】輸送ATPaseの反応機構を調べた。その結果、骨格筋や心筋のSRの【Ca^(2+)】,【Mg^(2+)】-ATPaseと比べ、分子量(100110Kダルトン)、ATPや【Ca^(2+)】要求性(Kca=1μM)、及び酸安定リン酸化中間体(EP)の形成、2価力チオンの特異性等の性質がよく一致する【Ca^(2+)】輸送ATPase(E)が認められた。また、この【Ca^(2+)】取り込みや同ATPase反応に対してノルアドレナリンの添加効果はみられず、筋収縮作用を持つ同ホルモンは直接Eには作用しなかった。また【Ca^(2+)】拮抗剤(diltiazem等)の効果もなかったのでBAMはSRと同様の細胞内膜系である事が予想された。次に副腎皮質にも細胞内に【Ca^(2+)】プールが存在し、ステロイド代謝がACTH等のホルモンにより促進される時、同プールから【Ca^(2+)】が遊離する事が予想されている。そこでウシ副腎皮質からもBAMと同方法でミクロソーム画分(bovine adrenocortical microsomes:BACM)を調製したところ、ATP依存性の【Ca^(2+)】輸送反応が認められた。このBACMの【Ca^(2+)】輸送ATPaseの性質について調べた結果、筋組織の【Ca^(2+)】輸送のEとKcaや酸安定リン酸化中間体形成能及び分子量等が一致することが示された。これより非筋組織にもSRと同性質の【Ca^(2+)】調節系が存在し、細胞内代謝を調節している事が示唆された。
ネコの歩行における小脳による歩容適応メカニズムの四足ロボットを用いた構成論的理解

大脳皮質との接続を切断したネコにベルトコンベア上を歩かせたとき,例えば左前脚のベルトの速度のみを速くすると小脳レベルでの歩行パターン(歩容)適応が行われる.本研究ではこの歩容適応のメカニズムを,数理モデルではなく,脚床反力を中心とした歩容安定化と姿勢安定化の観点からの身体モデルを用いて説明し,四足ロボット実験によりその妥当性を検証する.身体モデルとは,実際の物理量を明示的に扱い,小脳レベルでの歩容適応が「なぜ・どのようにして」生じるかを物理現象として理解するために,具体的な要素間の関係を記述したものである.大脳皮質との接続を切断したネコにベルトコンベア上を歩かせたとき,例えば左前脚のベルトの速度のみを速くすると小脳レベルでの歩行パターン(歩容)適応が行われる.本研究ではこの歩容適応のメカニズムを,数理モデルではなく,脚床反力を中心とした歩容安定化と姿勢安定化の観点からの身体モデルを用いて説明し,四足ロボット実験によりその妥当性を検証する.身体モデルとは,実際の物理量を明示的に扱い,小脳レベルでの歩容適応が「なぜ・どのようにして」生じるかを物理現象として理解するために,具体的な要素間の関係を記述したものである.
精神障害者への地域ケアにおけるケースマネージメント・モデルの開発に関する研究

本研究は、精神障害者の地域生活を支援する上で有効なケースマネージメント・モデルを開発するために、「自己調整力の強化」の過程とそこに関わるケア提供者の機能を質的研究により明らかにし、文献検討を踏まえて「自己調整力の強化」に焦点を当てたケースマネージメントのモデル化を試みた基礎的研究である。平成7年度には、小規模作業所に通所している精神障害者8人を対象に面接調査を行い、帰納的分析によって「自己調整力の強化」の過程とその関連要因を探究した。その結果、<病気や症状とのつきあい方の学習><人とのつきあい方の学習><生活リズムをつかむこと><場の拡大>という4つの要素から成る《体験を通しての学びのプロセス》に様々な《人とのかかわり》や《場とのかかわり》が影響していることが明らかになった。平成8年度には、医師、保健婦、作業所の指導員などのケア提供者10人を対象として面接調査を行い、帰納的分析によって「自己調整力の強化」に関わるケア提供者の機能を探究した。平成9年度には、これら二つの研究結果を比較検討し、統合を図った。その結果、ケア提供者の機能として抽出された《自己決定力を強化する》《病感をつかめるようにする》《症状への対処力を高める》《生活リズムを整える力を高める》《家族や地域の中に居場所をつくる》などの要素は前年度の研究結果と符号していた。そこで、ケースマネージメントに関する国内外の文献検討を行い、これらのケア提供者の働きかけをケースマネージメントの概念枠組から検討したところ、継続的なケアに責任をもつケースマネージャーの機能や連携システムがないことが明らかになった。以上の検討結果から、精神障害者の「自己調整力の強化」に焦点をあてたケースマネージメント・モデルとして、働きかけの目標およびアセスメントから評価に至る一連の過程における指標、介入方法、独自の"関係性"を明確にしたモデルを作成し、システムづくりの課題を提示した。研究の第1段階として今年度は、地域で生活している精神障害者が、どのようなサポートや公的サービスを受けながら日常生活上の自己調整力を強化しているのかを明らかにすることを目的に、兵庫県明石保健所管轄のコスモス共同作業所に通所中の精神障害者8名(内訳:男性5名、女性3名)に対して、半構成のインタビューガイドを用い、自由回答によるインタビューを行った。インタビューデータの分析を進める中で、対象者の特性として、「活動と休息のバランスが取りにくいこと」と「人とのかかわり方が未熟なこと」が、社会生活上の大きな支障となっていることが浮かび上がってきた。また、1.作業所やデイケアなどの「場」の意味するもの、2.主治医やケースワーカー、作業所の指導員、あるいは作業所やデイケアを通じての友達などの「人」との関係性の意味するもの、さらに、3.「場」や「人」とのかかわりを通して自己調整力を獲得していく学習体験の意義が浮き彫りになってきた。例えば、作業所やデイケアは「家庭と社会の中間に存在する場」であることによって、自分のペースで社会活動に参加することのできる場としての意味をもっている。さらに、作業所などへの参加の仕方に対して、ゾレ-キやアクセルをかける役割を担うという形でサポートしてくれる人々とのかかわりが存在する。このような「場」や「人」とのかかわりを通して、自分自身のペースで活動に参加できるようになること、すなわち、活動と休息のバランスに関する自己調整力を身につけていくことを体験的に学習している。同様に、人とのつきあい方についても学習できる場としての、デイケアや作業所のもつ意味の大きさが明らかとなってきた。

1.今年度は、地域における精神保健医療の専門職及び関連職が、どのように精神障害者の自己調整力の獲得・強化に働きかけているか、個々の精神障害者にとってのケアの継続性・統合性をどのように図っているかを明らかにするために、共同作業所指導員1名、精神科医師3名、保健婦4名、訪問看護婦1名の合計9名に、半構成型インタビューを行った。現在は、得られたデータの分析途中の段階であるが、それぞれの専門職が日常の観察の中で、独自の視点や方法を用いて、(1)精神障害者の「自己決定する力」を強化するための機会や選択肢の提示を行うなどの働きかけ、(2)個々の状態を見極めながら他職種と連携し、症状悪化を防ぐための働きかけ、(3)家族機能への働きかけなどを展開していることが、見えてきた。2.精神障害者に対するケースマネージメントに関する過去5年間の国内外の研究文献を検討した。その結果、(1)「自己調整力の強化」の概念が、ケースマネージメントのモデルにおいて重要な意義を持っていること、(2)ケースマネージメントの効果として、再発・再入院の予防と、地域での安定した生活の維持、ひいては、医療費の軽減につながっていることが明らかとなった。今年度は、初年度と次年度の2つの質的研究結果を統合し、文献検討を踏まえて、精神障害者のケースマネージメント・モデルを考案した。まず、精神障害者の「自己調整力の強化」の過程とその関連要因について考察を加えた。「自己調整力の強化」の過程は、<病気や症状とのつきあい方の学習><人とのつきあい方の学習><生活リズムをつかむこと><場の拡大>という4つの要素から成る《体験を通しての学びのプロセス》であり、これには様々な《人とのかかわり》や《場とのかかわり》が影響していた。とくに、<支えとなる関わり>は自我機能の低下を補う働きとして、作業所やデイケアは自分のペースを維持できる融通性のある場、生活リズムを作ための活動の場など<慣らしの場>として重要な意味をもっていた。次に、「自己調整力の強化」に関わるケア提供者の機能に関する研究結果と比較検討を行った。その結果、《自己決定力を強化する》《病感をつかめるようにする》《症状への対処力を高める》《生活リズムを整える力を高める》《家族や地域の中に居場所をつくる》などのケア提供者の機能は、上記の要素と符合するものであった。そこで、ケースマネージメントに関する国内外の文献検討の結果を踏まえて、これらのケア提供者の働きかけをケ-マネージメントの概念枠組から検討したよころ、「計画」「間接介入」「モニタリング」「評価」に該当する働きかけが少ないこと、つまり、継続的なケアに責任をもつケースマネージャーの機能や連携システムがないことが明らかになった。以上の検討結果をもとに、精神障害者の「自己調整力の強化」に焦点をあてたケースマネージメント・モデルとして、働きかけの目標および「アセスメント」から「評価」に至る一連の過程における指標、多様な介入方法、ケースマネージャーのつくる独自の“関係性"を明確にした新たなモデルを作成し、システムづくりの上での課題について提言した。
CRISPR遺伝子スクリーニングによる神経芽腫に対する新規創薬ターゲットの同定

高リスク神経芽腫や再発神経芽腫の生命予後は未だに低く、神経芽腫の病態進行、再発および化学療法抵抗性の機序を解明することが本疾患研究の最優先事項である。そのため、神経芽腫サンプルの詳細な表現型解析と化学療法抵抗性の分子学的メカニズムの探索を可能とする新たな実験プラットフォームとして、CRISPR/Cas9技術を用いたスクリーニングを実施し、神経芽腫に対する新たな創薬ターゲットの同定を目指す。
溶液内高速熱化学反応測定システムの開発

本研究では、溶液内で進行する熱化学反応の中で速度定数が10^6s^<-1>(半減期約0.5μs)までの高速反応の反応速度測定が可能な変速フロー装置を開発し、混合試料溶液の流速を制御しながら透過光強度を検出する独自の高速熱化学反応測定システムを構築した。平成11年度に購入した変速フロー装置に、大出力モーターを連結したピストンシリンジの導入と10ジェットでの混合方式への改良を施し、モーターのエンコーダー出力と透過光強度検出器からの信号出力を二系統で入力するデータ処理部を開発した。こうして構築した高速熱化学反応測定システムを用いて、平成1213年度に、アセトニトリル溶液内で進行するCu(II)またはZn(II)イオンの高速錯形成反応の反応速度測定を系統的に遂行した。これらの金属(II)イオンは極めて置換活性であり、その化学的重要性にも関わらず、錯形成反応の反応速度を直接測定することが困難であったが、本研究で開発した高速熱化学反応測定システムを用いることにより、反応機構を確定するための速度論的データを得ることができるようになった。Cu(II)イオンについては、種々のポルフィリンとの錯形成反応速度の測定から、ポルフィリンへの金属イオン挿入反応過程に反応中間体として存在するSAT錯体の生成メカニズムに関する知見を得た。Jahn-Teller効果によって歪んだ八面体型構造をとるCu(II)イオンについての錯形成反応機構の解明は、その置換活性な性質を分子論的に解明する上で極めて重要な情報である。また、同じく置換活性なZn(II)イオンへの種々の芳香族アミン配位子の錯形成反応速度の測定にも成功し、特に、多座配位子の反応において従来知られていなかった新たな反応経路を検出することに成功した。本研究では、溶液内で起こる熱化学反応のうち、一次の速度定数で10^6s^<-1>(半減期約0.5μs)までの高速反応の反応速度の測定が可能な高速サンプリング機構の構築を目標に、国内で初めてPulsed Accelerated Flow(PAF)装置を開発し、試料溶液の加速と連動した発振周波数でのパルスYAGレーザー光を検出光として用いる独自の高速熱化学反応測定システムの開発を目的とした。本年度は、設備備品として購入した(株)ユニソク製の「変速フロー装置」に、(1)二種類の反応溶液のフローを大出力モーターを連結したピストンシリンジで駆動する方式に改良し、(2)それぞれの溶液を5つの経路に分流する分流部を取り付け、(3)観測セル部に溶液フローと同一方向からパルスYAGレーザー光を導入できるような光学系を組み込む改良を行い、PAF装置の中心である溶液迅速混合部の開発を行った。また、モーターが内蔵するエンコーダーの出力と検出光強度の検出器からの出力を同時に二系統で入力できるデータ処理部を開発した。前者は溶液の流速を測定するためのものであり、あらかじめモーターに記憶させた変速プロファイルを実際の時間スケールで測定する仕組みを取り入れた。さらに、本研究代表者の所属する研究機関に既設のマルチ測光検出システム((株)ユニソク製)に観測セル部を組み入れ、単波長における光路内の積分吸光度の時間変化を測定できるようにシステム化した。これによって得られる検出光強度の時間変化を、流速の時間変化と組み合わせて解析することにより、高速熱化学反応の反応速度を解析することが可能になった。

本年度は、昨年度内に開発した高速熱化学反応測定システムを用いて、(1)水溶液内で進行する高速電子移動反応、及び、(2)アセトニトリル溶液内で進行する高速錯形成反応の反応速度測定を遂行した。(1)では、従来の測定法(ストップトフロー法など)では測定が困難であった10^?s^<-1>オーダーの速度定数の決定に成功し、高速熱化学反応を測定するための高速サンプリング及び迅速混合技術を確立した。(2)においても、Zn(II)イオンと種々の配位子との錯形成反応速度の決定に成功し、反応速度が速すぎるために解析が困難であったZn(II)イオンの錯形成反応機構を解明するための重要な情報が得られた。また、アセトニトリル中におけるCu(II)イオンと種々のポルフィリンとの錯形成反応速度を決定し、ポルフィリンへの金属イオン挿入反応過程に反応中間体として存在するSAT錯体の生成メカニズムに関する知見を得た。ここでは、特に、生化学的に重要なピロール基のβ位がアルキル置換されたポルフィリンについて、10^?s^<-1>オーダーの速度定数が初めて得られた。これらの反応系は、いずれも、従来の測定方法の限界を数桁上回る高速溶液内熱化学反応であり、本研究で開発した高速熱化学反応測定システムを用いることによって、世界で初めて速度定数の決定に成功した。本研究では、溶液内で進行する熱化学反応の中で、一次の速度定数が10^6s^<-1>(半減期約0.5μs)までの高速反応の反応速度測定が可能な高速サンプリング機構の構築を目標に、国内で初めて変速フロー装置を開発し、試料溶液の流速を制御しながら透過光強度を検出する独自の高速熱化学反応測定システムを構築した。本年度は、昨年度までに開発した高速熱化学反応測定システムを用いて、アセトニトリル溶液内で進行するCu(II)またはZn(II)イオンの高速錯形成反応の反応速度測定を系統的に遂行した。これらの金属(II)イオンは極めて置換活性であり、その化学的重要性にも関わらず、錯形成反応の反応速度を直接測定することが困難であったが、本研究で開発した高速熱化学反応測定システムを用いることにより、これらの金属(II)イオンの直接的な反応速度測定に世界で初めて成功し、反応機構を確定するための速度論的データを得ることができるようになった。Cu(II)イオンについては、種々のポルフィリンとの錯形成反応速度の測定から、ポルフィリンへの金属イオン挿入反応過程に反応中間体として存在するSAT錯体の生成メカニズムに関する知見を得た。Jahn-Teller効果によって歪んだ八面体型構造をとるCu(II)イオンについての錯形成反応機構の解明は、その置換活性な性質を分子論的に解明する上で極めて重要な情報である。また、同じく置換活性なZn(II)イオンへの種々の芳香族アミン配位子の錯形成反応速度の測定にも成功し、特に、多座配位子の反応において従来知られていなかった新たな反応経路を検出することに成功した。
開殻系クラスター錯体集合体の機能化

共役π電子系をもつ配位子により架橋されたロジウム等の遷移金属の複核錯体において、複数の配位子上の共役π電子系が金属原子d軌道を介して相互作用した新しい電子系の形成が見出された。(1)ホスフィンを軸配位子とするRh(II)の複核錯体を1電子酸化してカチオンラジカル塩を合成単離し、単結晶X線構造解析を行った。1電子酸化に伴って、Rh-Rh結合距離は0.05Å長くなり、Rh-P結合距離は著しく短くなり(0.12Å)、Rh-Rh結合電子がホスフィン上に大きく非局在化していることが明らかとなった。(2)メチルヒドロキシピリジン架橋ロジウム複核錯体カチオンラジカル塩の磁化率測定より、スピン間相互作用が反磁性的でその大きさが10cm^<-1>であることを明らかにした。(3)種々の軸配位子をもつRh(II)の複核錯体カチオンラジカルの電子状態を密度汎関数法により計算し,不対電子軌道の対称性ならびにその配位子への非局在化が配位子に依存して大きく変わることを明らかにした.(4)大きな共役π電子系をもつ配位子として2-hydroxyquinolineのアニオンならびにその誘導体を用い、これらにより架橋されたロジウム等の遷移金属の複核錯体のカチオンラジカル塩の電子構造と磁性ならびに電気伝導性を調べた結果、以下のようなことが明らかになった。1)金属原子原子間δ^*軌道上に不対電子は4つ架橋配位子π系それぞれの上に約10%ずつ非局在化している。2)架橋配位子π系上の不対電子分布は、架橋配位子アニオンのHOMOのみではなく、HOMOとLUMOの1次結合で表される軌道である。3)カウンターアニオンや結晶溶媒を変えた種々のラジカルカチオン塩結晶の磁性を比較すると、カチオンラジカルの不対電子密度の大きな炭素原子が分子間で近接するパッキング構造の結晶において、磁化率がキューリ則から反磁性的にずれる。このような錯体の結晶中では多次元相互作用系が構築され、磁性・電導・光応答等の面で新しい機能の発現が期待される。そこで分子内π-d相互作用と分子間π-π相互作用の大きなクラスター錯体イオンラジカルを検索し、それらの幾何構造ならびに電子構造と物性評価を進め、以下のような結果を得た。(1)ホスフィンを軸配位子とするRh(II)の複核錯体を1電子酸化してカチオンラジカル塩を合成単離し,単結晶X線構造解析を行った。(2)含イオウ芳香族配位子であるイソチアゾロンを架橋させたロジウム複核錯体の結晶において、配位子面が分子間で重なり合った1次元鎖が形成されることを見出した。この1次元鎖形成はイオウ原子間の局所的分子間相互作用によりもたらされていると考察された。(3)メチルヒドロキシピリジン架橋ロジウム複核錯体カチオンラジカル塩の磁化率測定より、スピン間相互作用が反磁性的でその大きさが10cm^<-1>であることを明らかにした。(4)白金ジチオカルバマートと銀ホスフィン錯体の反応により、新しい異核多核錯体が形成され、そのカチオンラジカルもCV時間スケールで安定であることを明らかにした。今後、電子供与性の強いヘテロ芳香族架橋配位子をもつ錯体の構造と物性を調べて、有用な機能発現を検索することが必要と考えている。1)金属原子原子間δ^*軌道上に不対電子は4つ

架橋配位子π系それぞれの上に約10%ずつ非局在化している。2)架橋配位子π系上の不対電子分布は、架橋配位子アニオンのHOMOのみではなく、HOMOとLUMOの1次結合で表される軌道である。3)カウンターアニオンや結晶溶媒を変えた種々のラジカルカチオン塩結晶の磁性を比較すると、カチオンラジカルの不対電子密度の大きな炭素原子が分子間で近接するパッキング構造の結晶において、磁化率がキューリ則から反磁性的にずれる。共役π電子系をもつ配位子により架橋されたロジウム等の遷移金属の複核錯体において、複数の配位子上の共役π電子系が金属原子d軌道を介して相互作用した新しい電子系の形成が見出された。このような錯体の結晶中では多次元相互作用系が構築され、磁性・電導・光応答等の面で新しい機能の発現が期待される。そこで分子内π-d相互作用と分子間π-π相互作用の大きなクラスター錯体イオンラジカルを検索し、それらの幾何構造ならびに電子構造と物性評価を進め、以下のような結果を得た。(1)種々の軸配位子をもつRh(II)の複核錯体カチオンラジカルの電子状態を密度汎関数法により計算し,不対電子軌道の対称性ならびにその配位子上への非局在化が配位子に依存して大きく変わることを明らかにした.すなわち,軸配位子がホスフィンの場合は不対電子は金属原子間σ軌道を占め軸配位子上に60%非局在化し、架橋配位子がアミデ-トの場合は不対電子は金属原子間δ^*軌道を占め架橋配位子上に40%非局在化し,それ以外の錯体の不対電子は金属原子間π^*軌道を占めて金属原子上に局在していることを明らかにした.(2)ヒドロキシキノリン類を架橋配位子とするRh(II)の複核錯体およびそれらのカチオンラジカル塩を新たに合成単離し,その結晶構造を明らかにした.架橋配位子を大きな芳香族にしたことにより,中性状態においてもまたカチオンラジカル状態においても結晶内において隣接分子間のπ-π相互作用の大きくなる傾向が明らかになった.(3)4つの塩化物イオンにより架橋された新しいタイプのRh(II)の四核錯体を合成し,その構造を明らかにし,また容易に一電子酸化されてカチオンラジカルを与えることを明らかにした.(1)大きな共役π電子系をもつ配位子として2-hydroxyquinolineのアニオンならびにその誘導体を用い、これらにより架橋されたロジウム等の遷移金属の複核錯体のカチオンラジカル塩の電子構造と磁性ならびに電気伝導性を調べた結果、以下のようなことが明らかになった。1)金属原子原子間δ^*軌道上の不対電子は4つ架橋配位子π系それぞれの上に約10%ずつ非局在化している。2)架橋配位子π系上の不対電子分布は、架橋配位子アニオンのHOMO飲みではなく、HOMOとLUMOの1次結合で表される軌道である。3)カウンターアニオンや結晶溶媒を替えた種々のラジカルカチオン塩結晶の磁性を比較すると、カチオンラジカルの不対電子密度の大きな炭素原子が分子間で近接するパッキング構造の結晶において、磁化率がキューリ則から反磁性的にずれる。4)中性錯体結晶もカチオンラジカル塩結晶も小さな電気伝導度しか与えないが、両結晶を機械的に混合した試料はいずれの結晶よりも千倍以上大きな電導度を示した。よって、これら錯体の混合酸化状態の結晶を合成するとその電導度は極めて大きなものとなると期待され、今後この方向に研究を展開すべきである。(2)種々のカルボン酸もしくは6-methyl-2-hydroxypyridineのアニオンの架橋したRh(II)二核錯体とtrialkyl-chlorosilaneとの反応により配位子を塩化物イオン架橋Rh(II)四核骨格構造をもつ種々の錯体を合成し、その構造を明らかにし、これらの新規錯体の軸
正しさと効率の形式的証明を備えたスケルトン並列プログラミング環境に関する研究

本研究は、定理証明支援系を用いた、並列プログラムの開発・最適化・証明を一貫して行える並列プログラミング環境の構築を目指す。特に、並列プログラムの正しさに加えて、その実行効率(並列計算量)の証明を支援する環境の構築に注力する。そのために、本研究は、(1ー1)並列スケルトンの定理証明支援系上での形式化、(1ー2)最適化のためのプログラム変換規則の形式化、(1ー3)以上に付随する数学的概念の形式化、(2)定理証明支援系Coqにおける自動・半自動証明の為のタクティックライブラリやプラグイン開発、(3)並列実行モデルの定理証明支援系での形式化に関する研究を実施する。
精製酸蒸気による高純度物質の加圧分解と微量不純物の一滴法原子スペクトル分析の研究

ステンレス外筒付二重テフロン分解容器中に2g以下の高純度シリカと分解用混合酸(フッ化水素酸+塩酸+硝酸)を別々に入れて密閉し、180°Cの電気オーブン内で加熱し、容器内で発生した酸蒸気でシリカを分解する。この方法を用いれば、人為的に汚染させた各目的元素1mgを含む酸を用いても目的元素のブランクレベルは非常に小さく、天然シリカ、合成した高純度シリカ、ジョンソンマッセイ社の高純度シリカ中の微量不純物元素(Na,Ca,Mg,Cu,Fe,MnとTi)を前濃縮法を用いることなく、80μlを用いる一滴法フレーム原子吸光分析法と50μlを用いる一滴法ICP発光分光分析法とによりうまく定量出来た。しかしながら、不純物元素の一つであるアルミニウムを分析するには用いるシリカ量を200mg以下に減らす必要があった。有機溶媒(四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、メチルイソブチルケトン)中にジチゾン、フェナントロリン、ヒノキチオール等の抽出試薬との錯体として抽出された金属を30ー40μlの抽出溶液を用いれば、一滴法フレーム原子吸光分析法によりD_2バックグラウンド補正を使用しなくてもうまく定量できた。50μl以上の抽出溶液を直接空気-アセチレン炎に噴霧すると、元素(Cu(I,II),Cd,Co,Fe(II,III),Mn,Zn)特有の興味あるスパイク状シグナルが得られたが、酸化二窒素-アセチレン炎を用いた場合には元素に関係なく普通のスパイク状シグナルが得られた。空気-アセチレン炎を用いて得られた元素特有のスパイク状シグナルは各金属酸化物の解離エネルギーの大小に関係しているようである。この原因は不燃性有溶媒を空気-アセチレン炎中に直接噴霧する事による炎の温度低下によるものであると考えられた。金属イオンのミクロ溶媒抽出法を用いることにより、標準植物試料(NIES-CRM No.9,ホンダワラ)中の銅をうまく定量する事ができた。高純度シリカ1.0gを内容量7mlのテフロン製内容器に量り取り,この内容器をフッ化水素酸6ml,6M塩酸0.2ml,濃硝酸0.2mlを含む内容量23mlのテフロン製外容器に入れ,テフロン製の蓋をし,これをステンレス外筒に入れ,レンチとバイスにより締め付け密封する.この容器を180°Cの電気オーブン中で一晩加熱し,容器内で発生した酸蒸気でシリカを分解する.放冷後,内容器のみを取り出し,ここに1M過塩素酸0.5mlを加えホットプレート上で蒸発乾固する.生じた残さを0.1M過塩素酸(または0.3%過酸化水素を含む)0.5mlに加熱溶解し,質量を測定して試料溶液とする.このようにして得られた試料溶液80μlを用いて不純物元素であるNa,Ca,Mg,Cu,Fe,Mnを一滴法フレーム原子吸光・炎光分析法により,またAl,Ti,Yを試料溶液50μlを用いる一滴法ICP発光分光分析法により定量した.この酸蒸気分解法を用いれば,高純度シリカ中の不純物元素を分解用試薬や実験室雰囲気からの汚染を受けることなく定量することができる.水に対する溶解度の小さな溶媒の一つである四塩化炭素を抽出

溶媒とし,目的金属元素のジチゾン錯体を四塩化炭素に抽出濃縮し,難燃性有機溶媒である四塩化炭素溶液40μlを直接噴霧する一滴法フレーム原子吸光分析法を確立した.本法を国立公害研究所で新たに調製された標準植物試料である ̈ホンダワラ"中の銅の分析に応用し,良好な結果を得た.家庭用電子レンジを用いる粉末試料の酸分解法を標準動植物試料を用いて検討し,良好な結果を得たので,シリカの酸蒸気分解法へこの方法を応用したい.また,2g以上の高純度シリカを酸蒸気分解するテフロンボンベの開発,四塩化炭素以外の抽出溶媒とジチゾン以外の抽出試薬を用い,銅以外の元素を抽出濃縮し,この抽出液少量を直接噴霧する一滴法フレーム原子吸光法について今後検討したい.ステンレス外筒付二重テフロン分解容器を用いて、2gの高純度シリカと分解用酸(フッ化水素酸+塩酸+硝酸)を別々に入れて密閉・加熱することにより、シリカを外界からの汚染を受けることなく酸蒸気により分解することが出来、シリカ中の不純物元素である7元素(Na、Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Ti)を少ない試料溶液量(80あるいは50μ〓)を用いる一滴法フレーム原子吸光分析法及び一滴法ICP発光分光分析法により定量することが出来た。しかし、不純物元素の一つであるAlを定量しようとする場合、分解に用いる試料量を200mg以下に減らさなければならなかった。Cu(I、II)、Fe(II、III)、Zn、Cd、Ni、Coのジチゾンあるいは他の抽出有機試薬との錯体を有機溶媒(四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロエタン、メチルイソブチルケトン)に同時抽出濃縮し、抽出した有機溶媒溶液30ー40μ〓を直接噴霧する"一滴法"フレーム原子吸光分析法を確立した。しかし、連続噴霧法においては溶媒によってシグナルが不安定になるため、測定は不可能であった。この際、D_2バックグラウンド補正と空気ーアセチレン炎と100μ〓以下の有機溶媒溶液を用いて得られた原子吸光シグナルは金属元素の種類により特有なスパイク状信号であったが、このシグナルの形状は各金属の酸化物の解離エネルギーと密接に関連しているように思われる。他方、酸化二窒素ーアセチレン炎を用いた場合には、金属元素の種類に関係なく同様な形状のシグナルが得られた。有機物試料の迅速加熱酸分解法として非常に有効であった電子レンジ加熱による試料分解法をシリカの酸蒸気分解法に応用する予定であったが、ポリプロピレン外筒付二重テフロン分解容器の温度と圧力に関する安全性がまだ完全には保証されていないため、この分解容器を用いるシリカの酸蒸気分解法が今後の検討課題として残ったのは残念である。
ワイヤ溶融・積層式金属3Dプリント技術を応用した高強度・高延性複合鉄鋼材の創成

本研究では、ワイヤ溶融・積層方式の金属3Dプリント技術(溶融金属積層法)を応用することで、ミリスケールで高強度層(硬質層)と高延性層(軟質層)を複合化した、高強度・高延性を兼備する複合鉄鋼材の概念を提唱し、その機械的特性を明確化する。複合鉄鋼材とは、異なる機械的特性を持つ鉄鋼材料層で構成される材料で、均一な材料では、達成し得ない機械的特性を持つことができる材料である。本研究目的を達成するために、(1)異なる鉄鋼材料を強固に複合化するための適切な積層プロセス、(2)複合化状態(複合化比率や各層の配置・形状)と機械的特性との関係を実験および数値シミュレーションを併用した検討により明らかにする。
短腸症候群におけるGhrelin、GLP-2を用いた残存腸管順応誘導の開発

80%小腸切除ラットモデルにおいて、1.術後4日目以降で残存小腸の絨毛増高が顕著となり吸収粘膜表面積の増大が進行した。2.Ghrelinは短小腸群でも正常腸管群でも早期に上昇し、以降は正常腸管環境と同等の血漿レベルが保持された。3.大量に小腸切除を受けると、GLP-2はGhrelin上昇と同期して4日目にピークに達し、以降は正常腸管環境に比し有意に高い血漿レベルが維持された。また完全静脈栄養+絶食ラットモデルにおいて1.6日間の絶食・経静脈栄養管理により、腸管上皮は萎縮する。2.Ghrelin投与が空腸粘膜の萎縮を予防する。3.体重や腸管重量には影響を与えなかった。【研究の意義と重要性】:本邦の新生児外科医療は過去50年間で急速に進歩し、手術を必要とする新生児の90%が救命できるようになった。一方で、自己の小腸では生命を維持することが困難な症例が増加しており、有効な治療法の開発が喫緊の課題となっている。我々の研究は、大量に小腸を喪失し短小腸となった患児らのわずかに残された自己小腸に対し、生命を維持する能力を賦与することを最終目標として掲げている。【本年度の研究内容】:80%小腸切除ラットモデルにおいて、以下の2つの消化管ホルモンの体内動向を追跡し、相互作用についての検討を行った。摂取した未消化食物残渣による刺激をうけて回腸・結腸領域のL細胞から分泌され、高度な絨毛増高作用と陰窩細胞増殖促進作用により粘膜修復をもたらすGlucagon-like peptide-2 (GLP-2)。胃・十二指腸領域のX/A様細胞から分泌され、摂食調節および成長に関与するGhrelin。これらをターゲットホルモンと位置付けた。以下の知見が明らかとなった。1.80%小腸切除後4日目以降で残存小腸の絨毛増高が顕著となり吸収粘膜表面積の増大が進行した。2.Ghrelinは短小腸群でも正常腸管群でも早期に上昇し、以降は短腸環境では正常腸管環境と同等の血漿レベルが保持された。3.大量に小腸切除を受けると、GLP-2はGhrelinの上昇と同期して4日めにピークに達し、以降は正常腸管環境に比し短腸環境において有意に高い血漿レベルが維持された。大量小腸切除後、Ghrelinが摂食を保っていることが、GLP-2を高いレベルで維持するきっかけとなり、吸収粘膜増大を引き出しているのではないかと推察された。GLP-2により絨毛増高促進をはかり、Ghrelinにより摂食を担保することで、効果的な残存小腸の粘膜発育促進が期待できると展望された。【研究の意義と重要性】本邦の新生児外科医療は過去50年間で急速に進歩し、手術を必要とする新生児の90%が救命できるようになった。我々の研究は、大量に小腸を喪失し短腸となった患児らのわずかに残された自己小腸に対し、生命が維持する能力を賦与することを最終目標として掲げている。【本年度の研究内容】GLP-2が腸管順応に関わることは明らかとなっているが、Ghrelinが腸管順応に対し、どのような作用をするかはいまだ解明されていない。そこで、Ghrelinの小腸粘膜への作用を明らかにするために、まずは腸管萎縮に対してどのような作用を示すかを明らかにすることとした。長期絶食・経静脈栄養モデルラットを作成し、Acyl-ghrelin投与により腸管重量や小腸粘膜にどのような違いが出現するかを検証している。Ghrelin投与が腸管萎縮の予防につながれば、腸管切除後の腸管順応促進効果も期待できる。【本年度の研究内容】:初年度に80%小腸切除ラットモデルにおいて、Ghrelin、GLP-2の体内動向を追跡し、相互作用についての検討を行ったことにより、消化管ホルモンが単調症候群モデルラットにおいて重要な役割を担っていることがわかった。本年度は絶食・経静脈栄養モデルラットを用いての実験をおこなった。絶食・経静脈栄養管理下においてGhrelinを投与することにより、腸管粘膜の萎縮を予防することができると考えた。1.6日間の絶食・経静脈栄養管理により、ラットの腸管上皮は萎縮がおこる。3.体重や腸管重量などのデータには大きな影響を与えなかった。Ghrelin投与が絶食下における腸管粘膜の萎縮の予防に大きな働きを与えることがわかった。摂食を担保するホルモンであるGhrelinが、短腸症候群の新たな術後管理の一翼を担うことが期待できる結果である。

80%小腸切除ラットモデルにおいて、1.術後4日目以降で残存小腸の絨毛増高が顕著となり吸収粘膜表面積の増大が進行した。2.Ghrelinは短小腸群でも正常腸管群でも早期に上昇し、以降は正常腸管環境と同等の血漿レベルが保持された。3.大量に小腸切除を受けると、GLP-2はGhrelin上昇と同期して4日目にピークに達し、以降は正常腸管環境に比し有意に高い血漿レベルが維持された。また完全静脈栄養+絶食ラットモデルにおいて1.6日間の絶食・経静脈栄養管理により、腸管上皮は萎縮する。2.Ghrelin投与が空腸粘膜の萎縮を予防する。3.体重や腸管重量には影響を与えなかった。Acyl-ghrelinの腸管粘膜への作用が明らかになれば、そこから腸管順応におけるAcyl-ghrelinの効果も推察でき、腸管切除後の効果的な管理法の一助となりうる。現在、実験を追加したため、当初の予定よりやや遅れている。小児外科まずはAcyl-ghrelinの腸管粘膜萎縮に及ぼす作用について検討する。Acyl-ghrelinが腸管粘膜萎縮、つまり腸上皮細胞アポトーシスの抑制作用があれば、腸管切除後の腸管順応促進に寄与している可能性が高い。大量腸管切除後の腸管順応にAcyl-ghrelinがどのような作用を及ぼすかを、短腸ラットを作成し検討する。短腸ラットでの作用が明らかになれば、Acyl-ghrelinを抑制した場合の腸管順応に差が現れるかを検討する。それぞれの結果を踏まえ、具体的な術後管理プランを組み立てたいと考えている。大量小腸切除後の新たな術後管理方法の検討過程において、ターゲットホルモンの生理的動向の把握が完了した。その相互作用についても、推察が成り立った。現在、当初の予定に沿って研究は進行過程にあると自己評価している。消耗品を予定よりも安価に購入することが出来た。(今後の推進方策)Acyl ghrelinとGlucagon-like peptide-2 (GLP-2)の腸管粘膜修復に及ぼす相互作用について検討をすすめることを柱とする。Acyl ghrelinの生体に及ぼす作用は、個体の成長に関連する様々な側面に影響していることが知られており、広い分野で数多くの先行報告がなされている。我々のこれまでの研究では、Acyl ghrelinの摂食促進作用がGLP-2の腸管粘膜修復に影響していることを考察しているが、摂食という枠以外にも関連作用があると推察される。この点に関して、以下の実験骨子を創案している。・Acyl ghrelinを抑制することで、腸管粘膜修復がどのように修飾されるのかを検討する。Acyl ghrelinのアンタゴニスト[D-lys(3)]GHRP-6を腹腔内投与し小腸絨毛成長の差異を検証する方法、Acyl ghrelinのknock out mouseを用いて小腸絨毛成長の差異を検証する方法を考えている。・Acyl ghrelinを投与することで、腸管粘膜修復がどのように修飾されるのかを検討する。摂食による影響を排除するため、絶食環境での観察を主体とする。上記を踏まえた上で、具体的な術後管理プランの組み立てを行いたいと考えている。実験用動物の購入に充てることとする。消耗品を予定額よりも安価に購入することが出来た。
Peeling skin syndromeの責任遺伝子同定についての研究

いくつかの遺伝子座において疾患表現型とマイクロサテライト多型との間に有意な相関があることが示され、平成17年度はそれぞれの遺伝子座に存在する既知の新たなマイクロサテライトマーカーを用いて責任遺伝子の領域を絞りこもうと努めた。しかし、現時点で責任遺伝子の領域を特定できていない。同時に我々は、単純型表皮水疱症や掌蹠角化症、皮膚粘膜ヒアリノーシスを中心とした各種遺伝性皮膚疾患についてもその遺伝子変異の同定を行っており、その一部を報告した。
社会生活をする虚血性心疾患患者の生活管理の実態調査

虚血性心疾患患者の生活管理の実態を調査することを目的に便宜的標本による質問紙調査を郵送法により実施した。質問紙は,先に黒田(1991)が作成した内容を再検討し修正を加え使用した。質問内容は【.encircled1.】デモグラフィック変数,【.encircled2.】生活管理尺度(黒田作成),【.encircled3.】不安尺度,【.encircled4.】そううつ尺度,【.encircled5.】人生満足尺度,【.encircled6.】自尊感情尺度によって構成した。結果,調査対象は245名(回収率53.6%)で平均年齢は58.2才(S.D.7.8)であった。心筋梗塞症が85.1%とほとんどであり,平均罹患年数は9.8年(S.D.9.1)であった。生活管理の実態については以下が判明した。まず,服薬や定期的な外来通院,排泄,食事の管理については比較的実施できていた。さらに,これらが実施できている者ほど,家族の支援を得ていた。しかし,療養法の失敗や辛さという情緒のコントロールについては成されていなかった。さらに,病気をこれ以上悪化しないような行動や病気自体の素直な受けとめについてもうまくコントロールできていなかった。これらの生活管理の実態と不安、うつ傾向、人生満足度、自尊感情との関係については以下が判明した。すなわち,生活の管理が全体的に実施できている者ほど,人生満足度や自尊感情は高く,逆に不安やうつ傾向は低かった。さらに,生活の管理とデモグラフィック変数との関係では,罹患年数が高い者ほど,あるいは服薬の種類が多い者ほど生活の管理が実施できていなかった。以上見い出された社会生活をする虚血性心疾患患者の生活管理の実態は一般化するにはサンプリング等に問題が残った。しかしながら,これらの結果は,保健医療従事者が専門的なケアを提供する際に考慮に入れなければならない具体的な指導内容に多くの示唆を与えるものである。
脳虚血再潅流時における小胞体カルシウム動態

本年度は、昨年度に引き続き、局所脳虚血・再潅流時の小胞体カルシウム動態の変化を明らかにする目的で、ラット一側中大脳動脈の栓子法による閉塞・再潅流モデルを用い、^<14>Cヨードアンチピリン法で局所脳血流量を測定し、^<45>Caオートラジオグラフ法で小胞体カルシウム動態を検討した。更に本年度は、日本新薬より供与を受けた、NS-7(NaイオンCaイオン拮抗薬)を使用し、虚血後・再潅流後の細胞内カルシウム濃度の上昇を抑制することにより、細胞障害の程度、小胞体カルシウム動態への影響がいかなるものかを検討した。その結果、NS-7投与動物では、虚血後・虚血再潅流後ともに、細胞障害の程度が軽減され、Ca^<2+>-ATPaseの機能が維持されることが示された。また本年度は、ラットにおける実験系をマウスにおける実験系に移行するための準備をほぼ完了し、再現性良く局所脳虚血を作成するに至っている。本年度は局所脳虚血再潅流時の小胞体カルシウム動態の変化を明らかにする目的で、ラット一側中大脳動脈の栓子法による閉塞モデルを用い、^<14>Cヨードアンチピリン法で局所脳血流量を測定し、^<45>Caオートラジオグラフ法で小胞体カルシウム動態を検討した。その結果、同じ程度の一過性脳虚血に曝された動物においても、再潅流時の状況は様々であり、対側と比較して、低潅流な場合、同程度再潅流する場合、高潅流な場合の三通りあることが分かった。さらに各再潅流の状態毎に、カルシウム動態を検討するため、^<45>Caオートラジオグラフ法で、小胞体膜上に存在し小胞体へのカルシウムの取り込みを制御し、カルシウムホメオスターシス維持に重要な役割を果たす、Ca^<2+>-ATPaseの機能を指標に検討したところ、同程度再潅流していた動物においてはCa^<2+>-ATPaseの機能は維持され、病理学的検討においても細胞障害が認められなかった。しかし、低潅流、高潅流のの動物においては、Ca^<2+>-ATPaseの機能が障害を受け低下し、病理学的検討においても、その領域で細胞障害が認められた。今後低潅流、高潅流、それぞれの状況下で、細胞障害に陥らせるのに重要な因子についての解明が必要である。また、本年度のもう一つのテーマである、マウスにおいて、一側大脳動脈の栓子法による閉塞モデルを安定して作成する点においては、使用するマウスの系統、体重、栓子の径、栓子挿入条件など、基礎的なデーターの収集はほぼ終了し、今後再現性良く局所脳虚血を作成できるように研鑽を積んでいく予定。
陽子崩壊p→νK^+の研究

本研究の目的は、超対称性大統一理論が予言するユニークな陽子崩壊モードp→νK^+を探索するものである。本モードの探索は、崩壊におけるガンマ線とミューオンの遅延同時計測を大型水チェレンコフ装置「スーパーカミオカンデ」によって行い、大気ニュートリノによるバックグラウンドを無視できる量まで減らすことにより、もし陽子崩壊が起こっていれば確実にそれを捕らえようとするものである。そのため、まず、ガンマ線とミューオンのチェレンコフ光シミュレーターを作成し、遅延同時計測が効率よく行えることを実験し、確認した。それをもとに、大型水チェレンコフ装置「スーパーカミオカンデ」によって得られたデータを実際に解析し、上記陽子崩壊の探索を行った。414日分のデータ解析が終了したが、上記陽子崩壊の証拠は発見できなかった。このため、解析結果は、陽子の本モードに関する寿命の下限を与えることになる。3種類の独立な解析を行ったが、それぞれの結果は、1.ミューオンのエネルギースペクトルに陽子崩壊からくる過剰なイベントの探索:寿命の下限;2.8×10^<32>年2.K^+→π^+π^0の探索:寿命の下限;1.3×10^<32>年3.本研究の主題目である、^<16>O→^<15>N^*+K^++ν、^<15>N^*→^<15>N+γ、K^+→μ^++νにおいて、γとμの遅延同時観測:寿命の下限;1.5×10^<32>年(本探索のため、ガンマ線、ミューオンのチェレンコフ光シミュレーターによる結果が有効に使われた。)以上の結果は、現在までに行われた陽子崩壊のどの探索よりも厳しい結果であり、超対称性大統一理論に大きな制限を与えるものである。また、ガンマ線放出の分岐比を調べるためのNaIカウンターの特性も系統的にはかられ、初期の性能が出ていることが確かめられた。今後本カウンターを使った分岐比決定実験を計画、実現する予定である。陽子崩壊p→νK^+を水チェレンコフ装置で検出する方法は以下のとおりである.酸素原子核中の陽子が消滅したことによって作られる励起された窒素原子核からのガマン線を検出する.次に崩壊の際,原子核から飛び出てくるK^+が崩壊することによって生じるミューオンを検出し,さらにミューオンの崩壊から生じる電子を検出する.このガンマ線,ミューオン,電子の信号の間には,平均として12ナノ秒,2.2マイクロ秒の時間差がある.この遅延3重コインシデンスを取ることにより,大量の大気ニュートリノのバックグラウンドを取り除くことができるのである.本年度は,特に平均12ナノ秒の時間差があるガンマ線とミューオンの信号が実際に水チェレンコフ装置で検出可能かどうかを調べるため,ガンマ線とミューオンが発するチェレンコフ光をシュミュレートする人工光源を製作した.現在全ての部品が納入され,最終予備的な組立を行い,テストを行っているところである.レーザーから出力される光の安定度をモニターするPINフォトダイオードのシステムも完成し,順調に作動することのテストを完了した.本装置によるシミュレート光をカミオカンデ装置に入射するのは,平成8年度始めに神岡観測所に運搬して行う.カミオカンデ装置によって得られた観測データを使って遅延チェレンコフ光を検出する解析ソフトウエアの準備を進めてきた.平成8年度に上記シミュレート光のデータ及びカミオカンデで取得したデータの解析に応用する予定である.

本研究は,大型水チェレンコフ装置「スーパーカミオカンデ」を使用して,p→νK^+なる崩壊モードの陽子崩壊を探索するとともに,そのために必要な基本的測定パラメーターを事前に決定しておくためのものである.上記崩壊モードは,装置内で起きる大気ニュートリノ反応と区別することが困難なため,酸素原子核中の陽子崩壊を考え,崩壊直後に放出されるガンマ線と平均12ns後に放出されるミューオンとの遅延コインシデンスをとることによって大気ニュートリノのバックグラウンドをなくし,クリーンな陽子崩壊探索を行おうとするものである.本年度は,前年度に製作したガンマ線とミューオンにチェレンコフシミュレーターを神岡鉱山の地下に搬入し,スーパーカミオカンデにおいて実際にガンマ線+ミューオンの検出効率の測定を行った.実験は成功裡に行われ,上記反応は,ガンマ線とミューオンの遅延時間が11ns及び15ns以上ではそれぞれ93%と99%であり,十分な検出効率が得られることがわかった.また遅延時間6nsの測定では,単純な遅延時間だけでは効率が悪く,チェレンコフパターンの情報を導入することにより,67%の検出効率が得られることがわかった.すなわち,上記崩壊モードはスーパーカミオカンデによって十分検出可能であるとの結論が得られた.また,本年度は,ガンマ線検出器と付属電子回路を購入し,上記崩壊に於けるガンマ線放出確率を求める実験の準備を行った.来年度に,ガンマ線検出器の特性測定を行う.また,スーパーカミオカンデによって得られたデータを解析するための解析プログラムの開発も行った.本年度に実際の探索を行う予定である.本研究は、超対称性大統一理論が予言するユニークな陽子崩壊モードp→νK^+を検索するものである。本年度は、大型水チェレンコフ装置「スーパーカミオカンデ」によって得られたデータを実際に解析し、上記陽子崩壊の探索を行った。414日分のデータ解析が終了したが、上記陽子崩壊の証拠は発見できなかった。このため、解析結果は、陽子の本モードに関する寿命の下限を与えることになる。3種類の独立な解析を行ったが、それぞれの結果は、1.ミューオンのエネルギースペックトルに陽子崩壊からくる過剰なイベントを探索する寿命の下限;2.8×10^<32>年2.K^+→π^+π^0の探索寿命の下限;1.3×10^<32>年3.本研究の主題目である、^<16>O→^<15>N^*+K^++ν、^<15>N^*→^<15>N+γ、K^+→μ^++νにおいて、γとμの遅延同時観測。本探索のため、ガンマ線、ミューオンのチェレンコフ光シミュレータによる結果が有効に使われた。寿命の下限;1.5×10^<32>年以上の結果は、現在までに行われた陽子崩壊のどの探索よりも厳しい結果であり、絶対称性大統領一理論に大きな制限を与えるものである。また、ガンマ線放出の分岐化を調べるためのNaIカウンターの特性も系統的にはかられ、初期の性能が出ていることが確かめられた。今後本カウンターを使った分岐化決定実験を、計画、実現する予定である。
光合成光化学系IIにおける水分解および電子伝達反応の物理化学的解析

本研究では、申請者が最近確立したFTIR分光法を用いた分光電気化学計測技術を駆使して、マンガンクラスターおよび電子伝達機能分子のEmの実測に挑み、水分解反応におけるエネルギー論の解明に取り組んだ。その結果、マンガンクラスターと第一電子受容体QAの酸化還元電位の相関を解明し、従来の定説とは異なり、マンガンクラスターが損傷してもQAの電位はシフトせず、電子伝達制御機構は存在しないことを明らかにした。本研究では、光合成反応のうちで最大の謎とされる水分解・酸素発生反応におけるエネルギー論の解明を目的に、水分解の反応部位であるマンガンクラスターをはじめとする電子伝達系の酸化還元電位の計測に取り組んでいる。初年度は、+200 mVから-200 mV付近の電位領域で光化学系IIにおけるFTIRを用いた分光電気化学計測を行ったところ、当初想定したよりマンガンクラスターの酸化還元電位は低いことを見出した。ただし、メディエーターとの反応性が低いためか、ネルンスト応答ではないため、引き続きメディエーターを変え、サンプルの状態も変えながら応答性について追及していく予定である。また、この測定に付随して、一次キノン電子受容体QAの酸化還元応答が観測された。こちらはネルンスト式に従ったため、解析すると通常の場合で酸化還元電位は-100 mVであると決定した。これまで、QAの酸化還元電位計測には、間接的にQAの酸化還元状態をモニタする蛍光法が用いられてきたが、初めて直接的にQAの酸化還元状態の計測が可能な手法で決定した例といえる。また、こうした光化学系IIの電子伝達系の研究において、QAの酸化還元電位はマンガンクラスターの損傷によりシフトするということが知られているが、その要因は明らかにされていない。このことを追求すべく、ATR-FTIR法により詳細にQA周辺の構造を調べた。その結果、FTIR差スペクトルはマンガンクラスターの損傷によりほとんど変化しないことを明らかにした。したがって、QAの水素結合構造や蛋白質との直接的な相互作用はMn除去によってほとんど影響を受けていないものと結論した。初年度の目標であった、マンガンクラスターの酸化還元状態を追跡することができ、さらなる条件検討は必要であるが、ほぼ当初の予定を達成できたと考えている。また、付随的に第一キノンQAの酸化還元電位を、直接的な観測法であるFTIR法を用いて初めて計測することに成功し、想定した以上の結果が得られた。2年目にあたる平成29年度は、前年度に取り組んでいたマンガンクラスターの酸化還元電位の計測の際に見出した一次キノン電子受容体QAの酸化還元電位にあたり、FTIR法による計測法を確立し、従来の計測法である蛍光法の問題点を明らかにした。特に、従来ではマンガンクラスターが損傷するとQAの酸化還元電位が通常-100 mV程度のところ、+150 mVシフトすることが見出されていたが、FTIR法による分光電気化学計測の結果、いずれにおいても-100 mV程度であり、シフトすることは見いだされなかった。この結果は、初年度に見出されたATR-FTIR測定によって得られた知見(QAの水素結合構造や蛋白質との直接的な相互作用はMn除去によってほとんど影響を受けていない)からも支持されるものといえる。したがって、従来の電位計測から考えられていた光化学系IIにおける電子伝達の制御機構を抜本的に見直すこととなった。また、QAの電位計測を通じて、マンガンクラスターの酸化還元特性は、-200 mVよりマイナス側でも損傷を受けることなく、可逆な酸還元応答を示すことを見出した。このことより、低電位側の計測の可能性が十分に示されることとなった。マンガンクラスターの酸化還元特性の解明に向け、サンプルの調製方法あるいは表在性蛋白質の状態などを変えながら、使用するメディエーターの検討も行い、酸化還元電位の計測に取り組んでいく。また、初年度に確立した、FTIR法を用いたQAの酸化還元電位の計測においても、これまで分子メカニズムが不明であったマンガンクラスターの損傷による影響についても、詳細に調べていく予定である。生物物理化学当初予定していた物品が一部安く購入できたのと、年度末近くにアクセプトされた論文がまだ印刷中のため、別刷り代請求ができなかったため。物品購入に予定していた経費については、本年度に使用する予定である。別刷り代請求については、出版され次第本経費を使用する予定である。