hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体膜における薬物相互作用の評価のための液膜系の電位自励発振の測定

前年度は、液膜系の電位自励発振現象を化学計測に応用するための基礎的検討として、生体膜における薬物相互作用の評価のための計測システムを確立した。本年度は、同計測システムを実際の薬物計測にまで発展させた。以下に、その概要を述べる。(1)電位自励発振シグナルを左右する薬物と味物質の検討昨年度扱った薬物群を更に広範囲な薬物・味物質に拡張して、それらの物質群存在時における電位自励発振を測定し、分子サイズや電荷などに基づく液膜系の化学応答の範囲を明らかにした。続いて、有機カチオン、有機アニオン、無機カチオン、無機アニオン、および中性分子からなる物質群を扱い、コンピュータソフトウェアを用いて電位自励発振波形の解析を行った結果、取り扱った範囲では物質群ごとに得られた振動波形から化学構造上の特徴をパターン認識により識別できることが分かった。このことから、一見解析困難な複雑な振動波形でも、コンピュータを用いて容易に解析できることが分かり、電位自励発振測定に基づく化学計測の実用化への重要な糸口が拓けた。(2)生体膜における薬物相互作用の評価前項で得られた知見に基づき、発振パターンの特徴を薬理効果や味の異なる薬物間で対比した。その結果、自律神経作用薬および遮断薬、バルビツール酸系催眠薬、局所麻酔薬などのように生体膜に働き薬理効果を示すタイプの薬物では、膜における相互作用と液膜系で得られる発振パターンとの間に対応が見られることを知った。この知見から、液膜系の電位自励発振現象に基づく薬物計測は、生体膜における薬物相互作用の評価において有用と考えられた。このことから、将来的には、味覚機能の解明・評価や新規医薬品のスクリーニングなどの分野において実用化が期待されると結論された。本年度は、液膜系の電位自励発振現象を化学計測に応用するための基礎的検討として、生体膜における薬物相互作用の評価のための計測システムの確立を図った。水/オクタノール/水の3相液膜系を構成し、右側水相に界面活性剤とエタノール、オクタノールの油相に対イオン形成剤を加えて両水相間の電位を計ると、ある一定の誘導期間を経た後、両極間の電位が変化して非線形の電位振動現象が現れることを、すでに明らかにしている。生体膜のモデルとして最適な液膜系の構成要素を確定し、しかも薬物計測に至適の計測システムを確立するために、薬物に対する液膜系の電位自励発振のメカニズムを解明し、さらにこのメカニズムを考慮に入れて再現性に優れた計測システムを設計した。以下に概要を示す。(1)メカニズムの解明:液膜系における油水界面-薬物間相互作用の知見が不可欠であると考え、油水界面ボルタンメトリーによる薬物の油水界面の移動、電気毛管曲線の測定による薬物の油水界面における吸着、キャピラリー電気泳動法による薬物のミセル形成、薬物存在下の油水界面電位の測定、光学測定による油水界面の観測、などを行った。その結果、疎水性の高い薬物は界面活性剤の界面ミセル層に取り込まれること、取り込まれた薬物により電位振動が有意かつ特徴的に変化すること、などを知った。これにより、生体膜の主な構成成分であるリン脂質などの界面活性剤と相互作用するような薬物について、本システムを用いて計測が行なえることを明らかにした。(2)計測システムの設計:測定セル、電位差計、およびレコーダー(あるいはパーソナルコンピュータ)からなる計測システムを試作した。界面現象が重要であることから、界面活性剤の界面層形成に影響を及ぼすと考えられる、界面活性剤の性質、セルの構造、セル材質、などについて検討し、計測のための最適条件を得た。
有明海と流入河川の希少魚類、エツおよびシラウオ類の生態に関する研究

有明海と流入河川にしか生息しないエツ、アリアケヒメシラウオおよびアリアケシラウオについてその生態研究を行った。シラウオ2種いずれも筑後川の河川感潮域だけで産卵し、付着卵を産み、産卵基質は粗砂からなり、有機物の少ない水通しの良い環境であることを実証した。アリアケヒメシラウオの卵巣重量、卵径組成、卵巣の組織学的観察によって成熟過程を調査した結果、3月から成熟が始まりすでに産卵するものも出現し、7月まで産卵することを明らかにした。また、1尾が複数回、1回に300700粒の卵を産むと推察され、人工授精の受精卵数でもほぼ一致した。本種の人工受精を行ない、卵内発生過程を記録するとともに飼育して耳石輪紋の日周性と成長を検討した。その結果、孵化時間は水温15°Cで266時間であり、全長(Ymm)と孵化後日数(X)との間にはY=0.19X+4.62の関係があり、耳石の輪紋数は一日1本形成され、孵化後日数+1であった。エツは漁体が傷つきやすく、その飼育環境も不明のため飼育例がない。筑後川感潮域で漁獲された親魚を使用し、人工授精した卵を継続して飼育し、現在、7カ月を経過している。その過程で、飼育条件として全長約15mmまでは淡水で、それ以後は1/3海水程度の汽水でも成育し、餌料はシオミズツボワムシを全長15mm頃まで、以後アルテミアと直径0.25mm、0.4mmの微粒子飼料を用いた。しかし、生残率が1%以下と低く、現在の全長が50100mmであり、天然のものがすでに150mm以上になったものが出現し、成長も正常でないなど解決されるべき問題点が残された。昨年度アリアケヒメシラウオを卵から飼育し、本年度4月に水槽内自然産卵を試み成功しなかったものの人工授精はうまくいきその稚魚も順調な成長をした。有明海特産のアリアケシラウオとアリアケヒメシラウオの産卵場は河口域という以外不明であった。平成7年5月に筑後川の河口部から感潮域の上限域である23km上流の筑後大堰において船上から水中ポンプから延ばしたホ-スの先端を水底に降ろし、船上の網に底泥を採り、よく洗浄して採卵した。その中からアリアケヒメシラウオの卵を顕鏡下で査定した結果、48個の本種の卵と1尾の孵化直後仔魚が採集され、その出現域は河口から7km-23kmで、塩分は全域0であった。また、同時に調査した底質とは関連が認められ、卵が出現した場所の粒度組成は直径0.5mm以上の粗砂から礫分が50%以上を占め、灼熱減量は3%以下であったが、出現しない所はシルト分が多く、灼熱減量は3%以上であった。アリアケシラウオについても同様な採集調査を筑後川で平成7年10月に行い、34個の卵を採集し、その出現域は河口から1km-20km、塩分は0-10であった。底質とは前者と同様の関係が認められた。なお前者は熊本県の緑川でも棲息することがあったが、今回の調査では筑後川の感潮域のみから全ての発育段階が採集された。後者は有明海奥部、諫早湾に棲息し、産卵は筑後川と緑川の感潮域で行うものと考えられる。

アリアケヒメシラウオについては筑後川で3-6月に人工受精し、卵内発生過程を記録した。飼育して耳石の輪紋が日輪を表すことが判明し、成長を検討した。その結果、孵化時間は水温15°Cで266時間であり、全長(Ymm)と孵化後日数(X)との間にはY=0.19X+4.62の関係があり、耳石の輪紋数は一日1本形成され、孵化後日数+1であった。有明海と流入河川にしか生息しないエツ、アリアケヒメシラウオおよびアリアケシラウオについてその生態研究を行い、アリアケシラウオはその産卵場環境だけの研究に終わった。その原因はかなりの採集努力を行なったにもかかわらず解析するほどの標本が採集されないためで、そこまで資源が減少し、希少性が高くなっている。いずれも筑後川の河川感潮域だけで産卵し、付着卵を産み、シラウオ2種の産卵基質は粗砂からなり、有機物の少ない水通しの良い環境であることを実証した。アリアケヒメシラウオの卵巣重量、卵径組成、卵巣の組織学的観察によって成熟過程を調査した結果、3月から成熟が始まりすでに産卵するものも出現し、7月まで産卵することを明らかにした。また、1尾が複数回、1回に300-700粒の卵を産むと推察され、人工授精の受精卵数でもほぼ一致した。エツは魚体が傷つきやすく、その飼育環境も不明のため飼育例がない。筑後川感潮域で漁獲された親魚を使用し、人工受精した卵を継続して飼育し、現在、7カ月を経過している。その過程で、飼育条件として全長約15mmまでは淡水で、それ以後は1/3海水程度の汽水でも成育し、餌料はシオミズツボワムシを全長15mm頃まで、以後アルテミアと直径0.25mm、0.4mmの微粒子飼料を用いた。しかし、生残率が1%以下と低く、現在の全長が50100mmであり、天然のものがすでに150mm以上になったものが出現し、成長も正常でないなど解決されるべき問題点が残された。昨年度アリアケヒメシラウオを卵から飼育し、本年度4月に水槽内自然産卵を試み成功しなかったものの人工授精はうまくいきその稚魚も順調な成長をした。
金属含有ガラスを原料とした環境にやさしい金属ナノ粒子合成系の粒径制御に関する検討

本研究では、環境負荷が少なくかつ簡便に金属ナノ粒子の粒径を制御する方法として金属含有ガラスを原料とした金属ナノ粒子合成系に着目し、本系におけるナノ粒子生成メカニズムとガラス組成の影響を検討した。銀ナノ粒子の原料となる銀イオンは反応系中に均一には拡散しておらず、銀含有ガラスの内部またはその表面近傍にて銀ナノ粒子の生成反応が進行していることが示唆された。また、ガラスの溶解速度は核生成速度には大きな影響を与えず、主に核成長速度に影響を与えることが示唆された。本研究の目的は、有害物質の使用及び排出を伴わずに容易な粒径制御ができる銀ナノ粒子合成系において、粒子生成反応を詳細に検討し、その粒子生成・成長プロセスの解明を目指すものである。本系における銀ナノ粒子の合成は、銀含有ガラス粉末(市販品)をグルコース水溶液中に分散させ、これを加熱することで実施する。平成27年度では、銀含有ガラス粉末及びグルコース水溶液を用いた銀ナノ粒子合成系について、ナノ粒子の生成速度を反応温度及び原料濃度をパラメータとして評価し、生成する銀ナノ粒子の粒径との相関を検討した。従来の反応条件では加圧滅菌装置を用いて高圧下にて加熱を行うため、反応溶液を経時的に分取して反応速度を評価することは困難であったが、常圧・100°C以下においても反応が進行することが確認できたため、反応溶液をブロックバスにて加熱し、紫外可視光スペクトルを経時的に測定することにより反応速度を評価した。銀ナノ粒子の生成量を示す波長400nmにおける吸光度は、検討したいずれの温度(8095°C)及びグルコース濃度(0.54wt%)においても、反応初期中期において時間とともに下に凸の曲線を描きつつ増加し、反応後期において飽和した。このことより、銀含有ガラス系の銀ナノ粒子の生成反応は、従来の硝酸銀水溶液の還元による生成反応と異なり、自己触媒的であることが示唆された。このことより、銀ナノ粒子の原料となる銀イオンは反応系中に均一には拡散しておらず、銀含有ガラスの内部またはその近傍にて銀ナノ粒子の生成反応が進行していることが推察される。また、生成される銀ナノ粒子の透過型電子顕微鏡像はいずれの反応条件においても球状であり、その粒径についてはグルコース濃度の増加とともに増大する傾向が観察された一方で、温度及び銀含有ガラスの濃度に関しての相関はみられなかった。当初の計画のとおり、市販品の銀含有ガラスを用いた銀ナノ粒子生成反応に関する実験系の構築及びデータ収集は順調に進行している。その一方で、本系における銀ナノ粒子の生成は銀含有ガラスの内部またはその近傍にて進行していることが推察され、本系における銀ナノ粒子の生成・成長プロセスを解明するためには、反応系中における銀含有ガラスの状態について検討する必要があり、組成が固定された市販品のみの分析では不足であると考えられる。本系における銀ナノ粒子の合成は、銀含有ガラス粉末をグルコース水溶液中に分散させ、これを加熱することで実施する。市販品の銀含有ガラス粉末を用いて銀ナノ粒子合成反応の検討を行った平成27年度に続き、平成28年度では、実験室スケールで様々な組成の銀含有ガラス粉末を合成し、ガラスの組成が銀ナノ粒子の生成に与える影響を検討した。本研究で用いた銀含有ガラス粉末は、酸化ほう素、二酸化ケイ素、酸化ナトリウム及び酸化銀の4成分系であり、ほう酸、ほう砂、二酸化ケイ素、炭酸ナトリウム及び硝酸銀を原料として溶融法(1000°C)により合成、遊星ボールミルを用いて粒径約1μmに粉砕して作製した。ガラス組成の影響の検討は、酸化銀の組成(1wt%)に加え、酸化ナトリウム(15wt%)または二酸化ケイ素(25wt%)の組成を固定し、他の2成分の組成を変化させ、反応温度95°C、グルコース濃度2wt%の条件で銀ナノ粒子を合成することで行った。その結果、酸化ナトリウムの組成を固定した系では、酸化ほう素の組成が増加するにつれて反応速度が遅くなる傾向が観察されたが、生成される銀ナノ粒子の粒径はいずれの組成においても9 nm付近であり、ガラス組成の相関は観察されなかった。一方で二酸化ケイ素の組成を固定した系では、酸化ほう素の組成が44wt%から69wt%まで増加するにつれて粒径が520 nmの範囲で増加したが、反応速度との相関は認められなかった。以上の結果より、反応液中のグルコース濃度に加えて、銀含有ガラス中の酸化ナトリウムの組成が銀ナノ粒子の粒径制御に影響を与えることが示唆された。当初の計画のとおり、組成の異なる銀含有ガラスの合成手法を確立するとともに、これを用いて様々な組成のガラスを用いた銀ナノ粒子合成反応の評価を行うことができた。この結果より、銀ナノ粒子の粒径制御の要因としては当初想定していた銀ナノ粒子生成速度よりもむしろガラス組成、特に酸化ナトリウムの組成の影響が大きいことが明らかとなった。その一方で、様々な組成の銀含有ガラスを用いた場合においても、反応系中に銀イオンが均一に存在する溶液における銀ナノ粒子の合成(反応速度の増加に伴い粒径が小さくなる)とは明確に異なる結果が得られた。このことは、従来どおり本系における銀ナノ粒子の生成が銀含有ガラスの内部またはその近傍にて進行していることを示唆するものであるが、銀ナノ粒子粒径制御のメカニズム解明のためにはより直接的にガラス表面の状態を観察する必要があると考えられる。

本研究の目的は、有害物質の使用及び排出を伴わずに容易な粒径制御ができる銀ナノ粒子合成系において、粒子生成反応を詳細に検討し、その粒子生成・成長プロセスの解明を目指すものである。本系における銀ナノ粒子は、銀含有ガラス粉末をグルコース水溶液中に分散させ、これを加熱し、ガラスを徐々に溶解させることで生成する。平成28年度では様々な酸化ほう素、二酸化ケイ素、酸化ナトリウム及び酸化銀の4成分系ガラスを様々な組成で合成し、これを用いて銀ナノ粒子の生成を検討したところ、強いアルカリ性を示す酸化ナトリウムの組成が銀ナノ粒子の粒径に影響を与えたことから、平成29年度では反応溶液のpHが銀ナノ粒子の粒径に与える影響を検討した。銀含有ガラス粉末を反応当初から低pHの溶液に加えるとその時点で溶解するため、これまでの系と同様に反応の進行とともにpHが減少する系により実験を行う必要がある。本研究では、還元剤として異なる種類の還元糖(グルコース、フルクトース、マルトース及びラクトース)を用いることにより反応系のpH制御を実現した。16 wt%の還元糖水溶液に市販品の銀含有ガラス粉末を1wt%加え加熱し、銀ナノ粒子生成反応を進行させたところ、還元糖濃度が同一の場合反応終了後のpHはフルクトース<グルコース<マルトース・ラクトース、銀ナノ粒子の粒径はフルクトース>グルコース>マルトース・ラクトースであった。本年度の結果と平成27年度に実施したグルコース系における反応速度解析を併せて考慮すると、La Merの核生成・成長モデルにおいて反応温度は核の生成速度及び成長速度の双方に影響を与えるのに対し、ガラスの溶解速度は核生成速度には大きな影響を与えず、主に核成長速度に影響を与えることが示唆された。また、平成29年度ではこれと並行して銅含有ガラス粉末による銅系ナノ粒子の合成も試み、酸化銅ナノ粒子の合成に成功した。本研究では、環境負荷が少なくかつ簡便に金属ナノ粒子の粒径を制御する方法として金属含有ガラスを原料とした金属ナノ粒子合成系に着目し、本系におけるナノ粒子生成メカニズムとガラス組成の影響を検討した。銀ナノ粒子の原料となる銀イオンは反応系中に均一には拡散しておらず、銀含有ガラスの内部またはその表面近傍にて銀ナノ粒子の生成反応が進行していることが示唆された。また、ガラスの溶解速度は核生成速度には大きな影響を与えず、主に核成長速度に影響を与えることが示唆された。平成28年度においては、様々な組成を有する銀含有ガラスの合成と、それを用いた銀ナノ粒子の合成反応に関する解析を行い、銀含有ガラスの組成及び反応系中における銀含有ガラスの状態が銀ナノ粒子の生成反応に与える影響について検討する。また、銀含有ガラス内部または近傍において進行する化学反応について評価する方法を検討する。その後は研究の進捗状況が順調である場合には、銀以外の金属ナノ粒子についても当該金属含有ガラス系にて合成を検討する。平成29年度においては、銀含有ガラス表面における銀ナノ粒子生成について、より直接的に観察する方法を確立し、その評価を行うことを目標とする。現段階では、反応途中の銀含有ガラスの断面を透過型電子顕微鏡等により観察し、その分布と粒径の関係を評価することを想定している。
瞬き入力装置を用いた介護支援システムの開発

本研究では、筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの障害者のための代替コミュニケーションツールとして、目の位置情報と瞬きをマウス機能に対応させた非接触型の入力装置を開発した。また、LANおよび電話回線を利用して、1台の介護者用サーバPCと複数台の障害者用クライアントPCで構成される遠隔介護支援システムを開発した。以下に研究成果の概要を示す。1.瞬きを用いた非接触型入力装置の開発平成16年度は、CCDカメラで撮影した顔画像より目の位置を検出し、検出した目の位置をマウスカーソルの位置に対応させ、クリックおよびダブルクリックを瞬きの回数で実行する非接触型入力装置を開発した。また、重度障害者のための入力装置としてはクリック機能だけで十分な場合が想定されるため、クリックを目の停留で実行する停留型クリックのみを備えた非接触型目入力装置も開発した。平成17年度は、瞬きによる非接触型入力装置のクリックおよびダブルクリックの操作性を評価するために、健常者を被験者としてディスプレイ上に配置した数箇所のボタンをクリックおよびダブルクリックしてもらう実験を行った。クリックおよびダブルクリックに要する時間は、被験者やボタンの位置に対して差が見られず、利用者によらず安定に換作できることが示された。2.遠隔介護支援システムのユーザビリティ評価遠隔介護支援システムは、障害者が目入力装置を用いて換作するクライアントアプリケーションと介護士や看護士が操作するサーバアプリケーションから構成されている。平成16年度は、要求項目をウインドウ上に表示されたボタンをクリックすることで選択する直接選択方式のクライアントアプリケーションと複数のクライアントに対応したサーバアプリケーションを開発した。平成17年度は、ALS患者(40代男性)に停留型クリック方式の入力装置を用いて直接選択方式のクライアントアプリケーションを操作してもらい、ユーザビリティ評価を行った。その結果、換作可能なスペースが制限されることが明らかになった。この評価結果をもとに、多くの要求内容を限られた操作スペースに表示するため、要求内容を階層構造にした走査選択方式による階層分岐型アプリケーションソフトを開発した。筋萎縮性側索硬化症(ALS)や重症筋無力症、脳卒中等による全身麻痺などの重度障害者が、既存の手足や口、目による接触型の代替コミュニケーションツールを使用するには、煩わしさや負担が大きいという問題がある。そこで本研究では、CCDカメラで撮影した顔画像から目の位置を検出し、目の位置情報と瞬きをマウス機能に対応させた非接触型の入力装置を開発した。また、LANネットワークおよび電話回線を利用して、1台の介護者用サーバPCと複数台の障害者用クライアントPCで構成される遠隔介護支援システムを開発した。1.目の位置と瞬きを利用した非接触型入力装置の開発非接触型入力装置の開発では、周辺光環境変化による瞬き検出実験および目の位置と瞬きを利用したマウス機能の実現について検討を行った。瞬き検出実験では、周辺の光環境とレンズのアイリスを変化させて様々な明るさで顔画像を取り込み、瞬き検出実験を行った。最適な2値化閾値および瞬き判定のための黒目の面積閾値を調査した結果、2値化閾値は顔画像の平均輝度に対して相関があり、一次直線で表すことができた。この結果は、周辺光環境が変化した場合でも、リアルタイムで瞬き検出に最適な2値化閾値を自動調整できることを示している。一方、最適な面積閾値は目の形状の違いにより個人差があることが明らかになった。

目の位置と瞬きを利用した非接触型入力装置では、CCDカメラで撮影した顔画像より検出した目の位置をマウスカーソルの位置に対応させ、目を動かすことによりマウスカーソルの移動を実現した。また、クリックおよびダブルクリックの実行は瞬きの回数で判定する。ここで、閉眼時間が0.2秒程度の通常の瞬きと区別するために、1秒程度目を閉じることによりクリックと判断した。クリック判断のための閉眼(瞬き)時間は可変である。一方、目を一定領域内で一定時間停留させることによりクリックを実行する停留型クリックも開発した。2.介護支援システムの大規模ネットワーク化と非接触入力装置の導入これまでに開発したLANネットワークを利用した遠隔介護支援システムは、サーバとクライアントが1対1通信に限定されていた。本年度は、遠隔介護支援システムを複数のクライアントに対応できるようにサーバアプリケーションソフトを改良した。また、非接触入力装置をクライアントシステムに導入し、カメラの向きやズーム、アイリスを自動設定するためのカメラ自動制御アルゴリズムを開発した。来年度は、実際の障害者に非接触型入力装置を操作してもらい、瞬きによるクリックと停留型クリックの操作性、自動カメラ制御の性能実験を行う。また、介護者にも遠隔介護支援システムを使用してもらい、システム全体についてのユーザビリティ評価を行う。平成16年度では、周辺光環境変化による瞬き検出性能の評価およびCCDカメラで撮影した顔画像から目の位置を検出し、目の位置情報と瞬きをマウス機能に対応させた非接触型入力装置を開発した。クリック機能については、クリックを発生させる場所で一定時間目を停留させることにより実行する停留型クリックも開発した。また、LANネットワークおよび電話回線を利用して、1台の介護者用サーバPCと複数台の障害者用クライアントPCで構成される遠隔介護支援システムを開発した。平成17年度では、目による非接触型入力装置の性能および操作性評価として、目検出率の調査および瞬きによるクリック、ダブルクリックの操作実験を行った。また、実際の障害者に停留型クリックの非接触型入力装置を用いて直接選択方式の障害者用アプリケーションソフトを操作性してもらい、遠隔介護支援システムのユーザビリティ評価を行った。1.目検出率の調査および瞬きによるクリック・ダブルクリックの操作性評価目検出にはクロス型の片目部分テンプレートと目の周辺領域特徴を利用したチェックポイントを用いている。目検出のチェック項目を5、13、15箇所の3種類として目検出率を調査した。5人の被験者で検出率を調べた結果、目を左右に移動させた場合はチェック項目が15箇所で最も検出率が高く、目を上下移動させた場合はチェック項目13箇所で最も検出率が高くなった。両目検出率は98%以上であり標準偏差が1%以下であることから、被験者に依存せず高い目検出率であることが明らかになった。
超精密加工における融解,蒸発,昇華過程の研究

本研究では,エネルギービーム加工における高速かつ微細な高温現象を理解し,加工技術の一層の高精度化のための知見と方策を得ることを目的とし研究を行った.以下に主な結果について説明する.○放電加工における伝熱現象の解明と高精度化の研究放電加工におけるエネルギー収支・プラズマ消沈について実験と差分法による数値解析を行い,以下の結論を得た.1.陽極へ配分されるエネルギーは陰極への配分より大きいが,実際の加工速度は陰極の方が大きい.これは陽極表面上に付着するカーボン被膜が陽極の消耗を妨げることが原因であることが分かった.2.放電加工でのプラズマ消沈時間を数値解析によって求め,電極材料の温度伝播率が小さいことが放電遍在の一つの原因となることがわかった.○レーザー照射による高分子材料へのピット形成過程各種レーザを用いた高分子材料の加工実験および有限要素法による数値解析により,以下の結論を得た.1.半導体およびアルゴンレーザーでは,熱流束および薄膜の吸収係数の増加がピット形成を促進すること,また,レーザ光の吸収モデルおよびビーム強度がマランゴニカを通して界面変形量に大きく影響することがわかった.2.エキシマおよびYAGレーザーを用いたアブレーション加工実験において,除去体積は全照射エネルギーと線形な関係を示し,また,加工量・加工表面性状は,材料材質,製作時の延伸状態,および照射条件に依存することがわかった.本研究では,エネルギービーム加工における高速かつ微細な高温現象を理解し,加工技術の一層の高精度化のための知見と方策を得ることを目的とし研究を行った.以下に主な結果について説明する.○放電加工における伝熱現象の解明と高精度化の研究放電加工におけるエネルギー収支・プラズマ消沈について実験と差分法による数値解析を行い,以下の結論を得た.1.陽極へ配分されるエネルギーは陰極への配分より大きいが,実際の加工速度は陰極の方が大きい.これは陽極表面上に付着するカーボン被膜が陽極の消耗を妨げることが原因であることが分かった.2.放電加工でのプラズマ消沈時間を数値解析によって求め,電極材料の温度伝播率が小さいことが放電遍在の一つの原因となることがわかった.○レーザー照射による高分子材料へのピット形成過程各種レーザを用いた高分子材料の加工実験および有限要素法による数値解析により,以下の結論を得た.1.半導体およびアルゴンレーザーでは,熱流束および薄膜の吸収係数の増加がピット形成を促進すること,また,レーザ光の吸収モデルおよびビーム強度がマランゴニカを通して界面変形量に大きく影響することがわかった.2.エキシマおよびYAGレーザーを用いたアブレーション加工実験において,除去体積は全照射エネルギーと線形な関係を示し,また,加工量・加工表面性状は,材料材質,製作時の延伸状態,および照射条件に依存することがわかった.本研究では,高速かつ微細な高温現象を理解し,加工技術の一層の高精度化のための知見と方策を得ることを目的とし研究を行い,以下の結果を得た.○放電加工(担当西脇)電極温度の測定結果と差分法による解析結果を比較することより単発放電における電極へのエネルギー配分を求めた.また,求めた陽極と陰極へのエネルギー配分比を単発放電や連続放電における陽極と陰極の消耗比と比較し以下のことが明らかとなった.1.陽極と陰極へ配分されるエネルギーはほぼ等しく,全放電エネルギーの約22%である.その中の約80%は熱伝導により電極内に散逸し,残りの約20%を加工屑が持ち去る.2.単発放電では放電ギャップが大きいほど陽極へのエネルギー配分は減少し,陰極への配分は増加する.3.連続放電における陽極の陰極に対する消耗比はかなり小さく,パルス幅が長いほど消耗比は減少する.○レーザー加工(担当望月)エキシマレーザーによるダイヤモンドの加工および半導体レーザーによる高分子薄膜の加工に関する実験および数値解析を行い,以下の結論を得た.1.ダイヤモンドの加工についてはパワー密度においてアブレーション加工と熱的加工のしきい値(約2.5X10^<12>W/m^2)が存在することが確認された.アブレーション加工(低パワー密度)の場合には加工面に変色はみられなかったが,熱的加工においては表面に黒化(グラファイト相)が観察された.相変化熱伝導モデルはこのしきい値を予測でき,また熱的加工現象を定性的に再現することができた.2.高分子薄膜の加工では高分子膜上の微細な加工痕(ピット)の3次元形状を計測する手法を確立した.また加工の規模を表わす量である平均移動高さとエネルギー吸収量,熱流束,吸収係数の関係が明らかになった.数値解析の結果から,ピット形成の支配要因は表面張力の温度依存性による剪断応力(マランゴニ力)であることが分かった.本研究では,エネルギービーム加工における高速かつ微細な高温現象を理解し,加工技術の一層の高精度化のための知見と方策を得ることを目的とし研究を行い,以下の結果を得た.○放電加工(担当西脇)電極,工作物および加工液の温度を測定し,実加工におけるエネルギ配分を調べた.その結果,電極側へは工作物側よりも多くのエネルギが配分されていることがわかった.また,エネルギ配分の測定結果を用いて熱伝導解析により放電痕の形成について数値シミュレーションを行い,1回の放電においてアーク柱が電極や工作物表面を動きまわっていることを予測した.さらに分割給電法を用いて実際に単発放電におけるアーク柱の運動を検出し,電極と工作物の表面でのアーク柱の運動方向が同じであることを明らかにした.○レーザー加工(担当望月)

半導体レーザーおよびアルゴンレーザーによる高分子薄膜上のピット形成過程について3次元ピット形状測定および有限要素法による移動境界熱流体問題の数値解析を行い,以下の結論を得た.1.熱流束および薄膜の吸収係数の増加はピット形成を促進する.また,ピット断面形状の縦横比は照射条件の影響を受け,ピット形状は単純な相似形状は保たない.2.安定なピットを形成するレーザーの照射条件には下限と上限が存在する.3.数値解析では時間的に初期の界面変形が再現できる.また,レーザ光の吸収モデルおよびビーム強度がマランゴニカを通して界面変形量に大きく影響することがわかった.本研究では,エネルギービーム加工における高速かつ微細な高温現象を理解し,加工技術の一層の高精度化のための知見と方策を得ることを目的とし研究を行い,以下の結果を得た.○放電加工における伝熱現象の解明と高精度化の研究(担当西脇)放電加工においてプラズマが消沈するのに要する時間を数値解析によって求め,加工の安定性に関連して問題となる放電偏在現象の原因について検討し,以下の結論を得た.1.銅対銅の単発放電について放電終了後のプラズマ温度を非定常解析した結果,プラズマが消沈し,加工を安定に進めるために必要な休止時間の理論値は数μsと求められた.また,この値は実測値と一致した.2.電極材料が銅の場合と鉄の場合の解析結果の比較から,電極材料の温度伝播率が小さいと電極表面温度が高くなるため,プラズマの消沈に要する時間が長くなることがわかった.したがって,電極材料の温度伝播率が小さいことが放電偏在の一つの原因となることが分かった.○レーザー照射による高分子薄膜上へのピット形成過程(担当望月)半導体レーザーおよび紫外線パルスレーザーによる高分子薄膜上へのピット形成過程について3次元ピット形状測定および有限要素法による移動境界熱流体問題の数値解析を行い,以下の結論を得た.1.半導体レーザーによるピット形成において照射パルスの分割はピット形成を抑制し,休止時間の影響はピット形成初期段階で大きい.2.熱的レーザー加工の数値解析により,自由界面近傍でのマランゴニカによる外側への対流および質量保存によって界面変形が生じること明確になった.3.エキシマ・YAGレーザーを用いたアブレーション加工実験において,除去体積は全照射エネルギーと線形な関係を示した.また,加工量/加工表面性状は,材料材質,製作時の延伸状態,および照射条件に依存することがわかった.
細胞外カルシウムによる腎尿細管細胞間隙ナトリウム輸送調整機構の発見と解析

最近我々は、マウスの腎髄質内層細いヘンレの上行脚における受動的NaCl輸送に対して、細胞外イオン化CaやCa受容体刺激薬が影響を与えることを見出した。本研究は、この特異的な細胞外イオン化CaのNaCl輸送に対する作用機序を明らかにすることを目的として実施された。細胞外イオン化Caによる受動的NaCl輸送の変化は、Cl輸送を担うClC-Klノックアウトマウスでも出現し、その効果が細胞間隙のNa輸送の抑制であることが明らかとなった。また、その効果は細胞外イオン化Caのみならず、Ca受容体刺激薬のネオマイシン等でも同様に発現することが証明された。これまで、細胞間隙のNa透過性が細胞外Caによって調節されるという事実は証明されたことがなく、本研究成果は細胞外Caの経上皮イオン輸送の中でも、細胞間隙におけるイオン輸送に対する新しい輸送調節機序として大変興味深い。細いヘンレの上行脚は、腎結石症におけるRandall's plaqueの出現部位としても知られ、今後本尿細管部位における細胞外Caと尿濃縮機構の重要コンポーネントである細胞間隙のNa輸送との関係が、腎結石症における病態・病因に関係するのではないかという新たな仮説を立てる上で重要な視点となる可能性が強く示唆されたと言える。今後、この視点からin vivoレベルや細胞間隙透過性に関与する様々な輸送蛋白質の機能解析を通じて、腎結石症の研究が発展することが期待され、その点において本研究成果は重要な意義づけをもつと考えられた。
重い電子系ウラン化合物の微小磁気モーメントと近藤効果

ウランを希薄に含むU_xTh_<1-x>Ru_2Si_2等の低温領域において非フェルミ流体(NFL)異常が観測されている。本研究においては正方晶の結晶場中の6重縮退(j=5/2)のj-j結合タイプのアンダーソンモデルを用いた。f^1状態は3つの結晶場2重項に分裂し、f^2以上の結晶場状態はクーロン相互作用と交換相互作用項を採り入れ、j-j結合タイプによって生成する。f^2の非クラマ-ス二重項(Γ_5)が結晶場の基底状態となり、一重項状態(Γ_4)が第一励起状態となるようにf^1エネルギー準位とクーロン相互作用、交換相互作用の値を選ぶ。主な価数揺動がU^<4+>(f^2)-U^<5+>(f^1)間、あるいはU^<4+>(f^2)-U^<3+>(f^3)間の2通りの場合についてそれぞれ混成項の大きさを系統的に変化させた。数値繰り込み群の方法を用いて、1)基底状態にNFL状態が存在するか?2)NFL状態を記述する有効ハミルトニアンはいかなるモデルか?3)このモデルの磁化(帯磁率)の温度変化は実験の低温異常を説明するか?について調べた。主な価数揺動がどちらの場合でも、混成が弱い場合には系の基底状態は2重項状態となり、低励起エネルギースペクトルはNFLを記述する部分と局所フェルミ流体(LFL)を記述する部分の和となる。この2つの有効モデルは、固定点において互いに独立であり同程度の低エネルギースケールをもつ。NFLを記述する部分は、共形場理論から得られるs=1/2-2チャンネル近藤モデルの固定点と同じ固定点となる。この状態に磁場をかけると、繰り込みのエネルギースケールが磁場程度より高エネルギー領域では磁場のない系と同じエネルギースペクトルの振る舞いであるが、それ以下ではエネルギースペクトルが磁場で分裂し、全系がLFLで記述されるようになる。帯磁率の低温領域でNFLに特徴的な-lnT依存性が現れる。
魚類初期胚で発現する遺伝子の網羅的単離と発現パターンの解析

遺伝子の発現パターンの解析メダカ初期胚を用いて前年度までに得られた遺伝子について野生型胚および突然変異胚を対象として発現パターンの解析を行った。その結果いくつかの突然変異体において発現パターンに違いが観察された。これまでに単離した複数の遺伝子がメダカの突然変異体の解析に有効であることを確認した。トランスジェニックメダカの作成新規遺伝子の新たな単離および、変異体の作成を目的としてトランスジェニックメダカの作成をおこなった。トランスジェニックメダカの作成はドイツEMBLにおいてWittbrodt研究室と共同でおこなった。Wittbrodt研究室において作成されたトランスポゾン由来のgene trap vectorを1細胞期のメダカ胚に顕微注入した。このgene trap vectorにはスプライシングアクセプターサイトに連結したレポーター遺伝子GFPを組み込んであるために、メダカゲノム内の遺伝子中に挿入され、その遺伝子とキメラタンパクを形成した場合にのみGFPが発現するように設計されている。顕微注入を行った胚(F0世代)をレポーター遺伝子であるGFPの発現を指標として選別した。選別したF0個体が成熟した後、F0個体同士を交配して得られた胚においてGFPの発現を指標にしてトランスジェニックメダカを選別した。これらの実験の結果5000個以上の胚にgene trap vectorの顕微注入を行い、GFPの発現が観察されたものがF0世代で1500個体以上得られた。現在F1およびF2世代のスクリーニングを進めておりこれまでに複数のトランスジェニックメダカが得られている。脊椎動物共通の器官である背骨、筋肉等のもととなる器官である体節の形成について重点的に解析するためにメダカ初期胚を用いて、体節、尾芽において発現し、その発生に重要な働きを持つ遺伝子について単離し、その発現を詳細に解析した。RT-PCRまたはcDNAライブラリーのシークエンス解析から前年度までに得られたものおよび今年度に新たに得られたものについてさまざまな発生段階の胚における発現解析を行った。体節形成に関する遺伝子は他の脊椎動物の実験モデルにおいても解析が行われており、Delta-Notchシグナル伝達に関わる遺伝子の関与が強く示唆されている。今回発現解析を行った遺伝子にもDelta-Notchシグナルに関与すると考えられるものがあり、それらの発現パターンは体節形成の周期に連動した発現パターンを示すものが複数あり、周期的は発現は他の脊椎動物での報告と同様であった。しかしながら空間的は発現パターンは近縁のゼブラフィッシュにおける発現パターンとは一部異なるところが見られた。この違いはメダカの遺伝的背景がゼブラフィッシュとは少なからず異なることに起因するのかもしれない。さらに単離した遺伝子の機能解析のための遺伝子導入、および細胞移植について検討した。遺伝子の強制発現のためのベクターを作成し、発現を高頻度で誘導できることを確認した。またメダカ胚を蛍光部室で標識し細胞の取得および他の胚への移植が可能なことを確認した。今後はこれらの技術も用いて単離した遺伝子の機能解析なども行う予定である。
マイクロコジェネレーションのための化学蓄熱技術の確立

本研究では申請者が提案した化学蓄熱用の化学反応材料を用いた新たな化学蓄熱装置を製作し、実験的検討を行った。そして、将来普及されると予想される小規模の熱電併給システム、マイクロコジェネレーションへのこの化学蓄熱装置の応用可能性を検討した。地球環境保護の観点から二酸化炭素排出抑制が必要であり、それに伴い、今後コジェネレーション(熱電併給、コジェネ)によるエネルギーの有功利用が世界的に普及すると考えられる。とくに小規模のいわゆるマイクロコジェネレーションが注目されるが、運転時の熱・電需給の不一致が大きな課題であり、この際に発生する余剰熱の有効な利用法が確立していない。そこで本研究では化学蓄熱技術により余剰熱の回収・利用を提案した。コジェネの余剰熱温度は概ね150300°C程度である。この温度域で有効な化学反応として、反応平衡的に以下の酸化マグネシウム/水系の利用を提案した。これまでの酸化マグネシウム材料はこの温度域では反応速度が低いため十分な化学蓄熱性能が無かった。今回、材料製造工程を改善し新たな酸化マグネシウム反応材料を開発した。実験的にこの新試料がこの温度域で従来資料に比べ反応性が向上することを実証した。本年度は昨年度作成した気固反応器の改良を行った。すなわち、伝熱性を考慮した反応器設計の改良を行い、新装置の蓄熱・熱出力特性を種々検討した。実験では反応速度、反応層各部温度分布を径時的に測定した。その結果従来の反応器に比べ短時間かつ高効率の熱出力が可能であることが見出された。このことは熱需要に応じて柔軟な熱応答が可能なことを示すものであり、コジェネレーションシステムへの応用実用性が高いことが期待された。そして、今回開発した酸化マグネシウム反応材料を用いた充填層型反応器を製作しその反応性能を実験的に検討した。気固反応器のため伝熱性を考慮した反応器設計を行い、特に蓄熱・熱出力特性を種々検討した。その結果従来の試料に比べ短時間での熱出力が可能であることが見出された。

地球環境保護の観点から二酸化炭素排出抑制が必要であり、それに伴い、今後コジェネレーション(熱電併給、コジェネ)によるエネルギーの有功利用が世界的に普及すると考えられる。とくに小規模のいわゆるマイクロコジェネレーションが注目されるが、運転時の熱・電需給の不一致が大きな課題であり、この際に発生する余剰熱の有効な利用法が確立していない。そこで本研究では化学蓄熱技術により余剰熱の回収・利用を提案した。コジェネの余剰熱温度は概ね150300°C程度である。この温度域で有効な化学反応として、反応平衡的に以下の酸化マグネシウム/水系の利用を提案した。これまでの酸化マグネシウム材料はこの温度域では反応速度が低いため十分な化学蓄熱性能が無かった。今回、材料製造工程を改善し新たな酸化マグネシウム反応材料を開発した。実験的にこの新試料がこの温度域で従来資料に比べ反応性が向上することを実証した。本年度は昨年度作成した気固反応器の改良を行った。すなわち、伝熱性を考慮した反応器設計の改良を行い、新装置の蓄熱・熱出力特性を種々検討した。実験では反応速度、反応層各部温度分布を径時的に測定した。その結果従来の反応器に比べ短時問かつ高効率の熱出力が可能であることが見出された。このことは熱需要に応じて柔軟な熱応答が可能なことを示すものであり、コジェネレーションシステムへの応用実用性が高いことが期待された。
量子液晶物質の開発

固体化学的知見と理論的設計指針に基づき、非自明な対称性の破れを伴う量子液晶が具現する新物質を創製する。バンド構造の軌道縮退や平坦性に着目した電荷液晶(ネマティック秩序・電荷不均化状態)の開発と、幾何学的フラストレーションや特異な磁気空間群に着目したスピン液晶(異方的スピン液体・トロイダル秩序・キラル秩序)の開発を並行して進める。その上で、電荷・スピン液晶へキャリア注入とバンド幅制御を施すことで、エキゾチック超伝導(電子対液晶・高温超伝導)を創出する。量子液晶の具現が期待される候補物質は、浮遊帯溶融法・高圧合成法・薄膜作製法・水熱合成法・ソフト化学法を含む広範な先端的手法を駆使して合成する。
石灰化歯根膜シートと人工ペプチドを使用した歯周組織再生

現在、歯周病により破壊された歯周組織の再生を得るべく、様々な治療法が行なわれいるが、歯周組織、特に歯根膜の量が少ない、大きな欠損においては完全な再生は得られていない。本研究では、歯根膜シートを石灰化することで硬組織の形成を促そうと試みたが、良好な結果は得られなかった。しかしながら、同時に用いる担体を検討する過程で、骨形成を促進する新規の形状を有する担体を作製し、再生の難しい大きな欠損における歯槽骨を含む歯周組織を得ることができ、国際誌に発表した(in press)。本年度は、昨年度に行った動物実験の組織切片の作成を行い、解析を行った。結果としては、大きな歯周組織欠損を埋めることができるような新規人工骨補填材の評価を行い、良好な結果が得られた。また、細胞をゲル状にして移植するためのゲルに関しても検討を行い、こちらも良好な結果が得られた。両結果に関しては、特定非営利活動法人日本歯科保存学会2012年度春季学術大会(第136回)および、第55回秋季日本歯周病学会学術大会にて発表を行った。また、海外においては98th Annual meeting American academy of periodontology collaboration with the Japanese society of periodontologyにおいて発表を行った。以上の結果を受けて、本年度は新たに細胞ゲルと新規人工骨補填材を応用した実験を行った。臨床的には良好な治癒が得られており、microCTによる解析では、良好な結果が得られており、現在、組織切片を作成中で今後歯周組織の再生の量について組織切片上で詳細に検討する予定である。これまでに得られた結果としては、新規材料の良好な生体親和性、骨伝導能ならびに骨誘導能も有する可能性がわかり、本材料を併用することで歯周組織再生のうちでも最も難しい広範にわたる歯周組織欠損の再生を行うことができると考えられる。今後、細胞を応用した際に得られる再生効果について引き続き検討していく。本研究では、歯周組織の再生を起こすための新規治療法の開発を目的として研究を行った。実験計画では、歯根膜由来細胞を用いて歯周組織の再生を起こすよう計画し、実際に、コラーゲンスポンジ、βリン酸三カルシウムを担体として移植し観察したが、エックス線写真上ですでに歯根膜腔が大きく空いた所見が得られ、結果は芳しくなかった。しかしながら、より良い担体を検索すべく行った研究において、これまで使用されてきた担体とは大きく異なる担体の開発ができた。本担体は、歯槽骨の形成を促すとされるβリン酸三カルシウムよりなる担体であるが、一般的に使用されている顆粒状ではなく、ブロック状の担体である。ブロック状の担体のデメリットは、ブロックの中に血管が入り込めず、歯槽骨の再生が少ないことであったが、この担体は、血管の形成を促すとされる口径300μmの穴が空いたチューブ状の構造物がいくつも組み合わさったものであり、血管の形成に伴い、歯槽骨の形成が起こることが期待された。実際に、イヌ下顎歯周組織欠損に対し、本担体を用いたところ、チューブ内部に良好な骨の再生が起こり、また歯根には、セメント質の形成を伴う歯周組織の再生が認められた。また、歯根膜細胞を用いて、bFGFを併用してイヌ根分岐部欠損に移植を行ったところ、歯槽骨の形成に関して有効であることを確認した。本結果に関しては、日本歯周病学会学術大会にて発表を行った。平成23年度では、研究の目的となる歯周組織再生の生家を得るために、まず、担体を使用した実験を行った。当初使用しようと思っていた担体よりも骨欠損を充填しかつ細胞を培養するのに良好と考えられる担体を使用する機会を得たため、その担体を使用した歯周組織再生に関する実験を行った。ビーグル犬6頭を用いて、上顎犬歯に3壁性の歯周組織欠損、下顎犬歯に1壁性の歯周組織欠損を作製して、実験側にはランダムトンネル型b-Tricalcium phosphate(TCP)を、対照側はそのままで欠損をフラップで閉じ、縫合した。結果として、実験側では、担体が12週間維持されていることがわかり、生体為害性もなく、トンネル状の構造をした担体の内部にも歯槽骨が形成され、より多くの歯槽骨の再生が認められた。歯根膜シートを用いた最近の研究では、人の実際の歯周組織欠損に応用することを前提として実験が行われており、その際には、平面的な歯根膜シートをどのように歯根表面に維持しておくかということが問題となる。これまでの研究では、顆粒状の移植材を使用していたが、それでは、欠損から流れ出てしまうことがあった。今回用いた移植材は、管腔構造をなしたブロック状のものであり、内部に細胞を培養して移植したり、成長因子を含ませて移植することができるうえ、移植した部位にとどめておくことができると考えられる。

今後、歯根膜細胞シートを使用した実験を行う上で、一緒に用いる担体の基礎的なデータを得ることができた。当初予定した実験に用いる材料と同じ材料が使用できなくなったが、代替材料として当初考えていたものよりも良好な材料を実験に用いることができるようになった。実験の経過としては、新規材料を使用することにより、検証内容が増えたものの、当初予定していた内容と同様の実験まで終えることができ、得られた知見の量は実験計画で記載した内容よりも多いものとなった。今後、組織切片にて実験の結果を解析、検討し、得られて知見に関して、学会、論文にて発表していく予定である。現在、担体を用いた研究までは成功しており、今後の歯根膜シートを用いた実験の基礎はできたと考えている。担体に関しては、当初用いようと思っていた担体の入手が難しくなったため、異なる担体での移植を行うこととした。今回用いることができた担体は、それ自身でも、歯周組織欠損の再生のうち、歯槽骨の再生に関しては大きな役割を果たすことができるものである。平成24年度は、この担体に加えて、歯根膜シートを用いることで、歯根膜、セメント質を含めた歯周組織の再生を誘導するような歯周組織再生法の開発に期待が高まる。現在、in vitroでイヌより採取した歯根膜由来細胞の培養中である。石灰化誘導をかけた状態で歯根膜シートを作成し、イヌに自家で移植する実験を行う予定である。今後は、行った実験の標本の組織切片を作成し、組織学的、組織計測学的に結果について検討していく。得られた結果に関しては、国内外の学会において発表を行い、得られた知見について多くの研究者たちと議論し考察したいと考えている。また、結果を論文で発表し広く公表したいと考えている。今後は、平成23年度に得られた知見を活用して、担体に加えて、石灰化歯根膜シートを用いた歯周組織の再生をイヌを用いて実験する予定である。実験に関しては、大学院生3名を実験の補助として、動物実験を中心に行っていく。今回、使用予定であった担体の入手が難しくなったため、担体の変更を余儀なくされたが、新しく使用することとなった担体は使用予定のものと比較して、歯槽骨の再生に関しては良いものである可能性が高い。歯根膜シートは、歯槽骨以外の歯根膜、セメント質の再生に関与することを考えると、今回の担体の使用はより効果的であると考えている。該当なし次年度は、追加で必要な実験動物を購入し、動物実験を行っていく。また、平成23年度に得られた結果に関して成果発表を日本歯科保存学会春季学術大会、アメリカ歯周病学会などで発表する予定である。また、細胞培養などに必要な薬品、試薬に関しても購入する予定である。
自己組織性を有する新しい無機-有機ナノ高分子の創製

溶液中における[PtII(en)_2][PtIVCl2(en)_2](脂質)4(en:エチレンジアミン)の自己集合特性は、脂質分子の分子間相互作用に依存するが、これは脂質と溶媒分子の相互作用の影響を受ける。たとえば、[Pt(en)_2][PtCl2(en)_2](スルホフェニルカルボン酸誘導体)4はクロロホルム中でオレンジ色(λmax=473nm)、ジクロロメタン中で赤色(λmax=513nm)の分散液を与え、それぞれナノワイヤ(長さ20μm以上、幅20100nm)、ナノ結晶(長さ200300nm、幅100nm)を形成した。このソルバトクロミズムは、脂質部位の溶媒和が一次元錯体の構造および電子状態に影響を及ぼすことを示している。この効果は、[Pt(en)_2][PtCl2(en)_2](スルホコハク酸誘導体)4にも適用できる。この錯体は、クロロホルム、クロロシクロヘキサン、メチルシクロヘキサンに溶解し、藍色を呈した(λmax=596-7nm)。この溶液を加熱し再冷却すると、クロロホルム溶液では藍色を呈する(λmax=563nm)が、クロロシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン分散液では、各々青色、赤色を呈した(λmax=523nm,469nm)。この結果より、溶媒分子の極性によって、脂質分子の会合状態が異なり、その対カチオンであるPtII錯体とPtIV錯体のパッキング構造に影響をもたらすことによって、形成される電子状態が変化することを明らかにした。さらに、この再冷却分散液では、会合形態にも影響を及ぼし、溶媒分子に応じて、ナノワイヤ、ナノファイバ、ナノ粒子を形成した。このようなソルバトクロミズムは、親媒部に結合する分子との相互作用を、一次元錯体の電子状態の変化,会合形態(柔軟性)の変化として出力する情報変換機能を内在していると考えられる。1.一次元電子状態の制御とスイッチング機能の開発多彩な電子状態を与えうる、MMX型ハロゲン架橋錯体と脂質からなる新しい自己組織性ナノワイヤーの開発を行った。MMX型錯体としては、バンドギャップの小さな[Pt(pop)_4X]^<4->(X=Cl, Br, I pop=P_2O_5H_2^<2->)を合成した。この錯体をカチオン性脂質(2C_<12>GluC_1N^+,1)で被覆することにより、有機溶媒中に一次元構造を保持した状態で分散させることに成功した。[Pt(pop)_4I](1)_4はCHCl_3中において、昇温/降温により、CT吸収が消失/回復し、自己組織性を有することが明らかとなった。つぎに、アゾベンゼン(Azo)部位を導入したカチオン性脂質を系統的に合成し、[Pt(pop)_4X]^<4->との複合体を調製した。[Pt(pop)_4I](C_<12>AzoC_3N^+)_4は、これまでの複合体とは異なり、シクロヘキサノン中において、サーマルヒステリシスを伴う相転移挙動を示した。このような、溶液中での混合原子価の双安定性の発現はこれまでに例がなく、固体化学から溶液化学へと展開することで初めて得られた新しい物性である。2.自己組織性を有するナノ粒子細線の開発等方的構造を有する金属ナノ粒子に一次元自己組織化能を付与するため、