hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
言語的機能が自己の認知に及ぼす影響の解明：言語陰蔽効果パラダイムによる検討

本研究の目的は,顔を想起して言語化することが記憶に悪影響を及ぼす現象である,言語陰蔽効果の背景にある脳内のメカニズムを明らかにし,自己の顔や身体的特徴の言語化が自己の認知に及ぼす影響を明らかにすることである。これらの目的を達するために,顔を想起して言語化することが,顔を認識している際の脳活動に与える影響を検討する研究(研究1),自己の顔や身体的特徴を振り返り言語化することが,自己に対するイメージや身体感覚に及ぼす影響を検討する研究(研究2,3)を計画している。平成30年度は,主に研究1を実施するための予備実験を行った。研究1を遂行するにあたり,これまでの言語陰蔽効果の実験手続きでは脳活動を測定することが困難であるため,脳活動を測定する機器(fMRI)内で安定的に言語陰蔽効果を検出するための実験手続きを新たに考案し,言語陰蔽効果が検出できるかを行動実験で検討した。具体的には,参加者に他者の名前を見せて,顔を想起しながらその特徴を言語で描写する課題を繰り返し,その後に,呈示された顔写真が言語化した人物と同一人物かを判断する手続きを考案した。予備実験の結果,既知の人物の言語化が,顔認識に何らかの影響を及ぼしている可能性が示唆された。今後の研究では手続きを修正した後,本実験である脳活動の測定を行う予定である。このようなfMRI内での実施を想定した実験手続きは,先行研究では実施されていない,新たな実験手法である。また,既知の人物の顔の認識に言語化がどのような影響を及ぼすかは,先行研究においてもあまり検討されていない。そのため,この研究を続けることで,言語陰蔽効果の神経基盤に加え,既知顔の認知のメカニズムについても新たな知見を得ることが期待される。第1年度においては,主に3つのアプローチによる研究を進めた。1つ目は言語陰蔽効果の神経機序を脳機能イメージングにより検討するアプローチである。反復的な反応取得が必要なfMRI実験において言語陰蔽効果を明確に取得できる実験デザインとして,既知の人物の名前から顔を想起して特徴を言語化する手続きを繰り返し行い,その後に人物同定を行う実験デザインを考案した。そして,行動実験による予備的データを取得した。現在,この結果を踏まえてfMRI実験に最適化した手続きによる実験の準備を進めている。2つ目は,自己の顔を言語化することが自己イメージに及ぼす影響について検討するアプローチである。自己の顔の特徴を言語化した後に,自己の外見に類似したアバターを作成する手続きを用いて自己顔イメージの変化の指標とする新たな測定手法を開発し,本手法の有効性を検討する実験を行った。さらに,3つ目のアプローチとして,自己以外の対象の学習に対象の言語化が及ぼす影響についても検討し,自己認知への影響との差異を明らかにすることを目的とした実験を実施した。未知の対象としてキノコを用い,キノコのカテゴリ分類の学習を行った際に分類対象の言語化を行うことで学習が阻害され,言語陰蔽効果が生じるかを検討した。以上のように,第1年度においては複数のアプローチによる実験を行い,本実験を行うための準備を整えた。第2年度においては当該年度で得られた実験データを踏まえてfMRI実験を行う予定である。またこれらの実験で得られたデータをまとめ,国内外の学術会議での発表や学術雑誌への投稿を予定しており,研究のさらなる進展が期待できる。今後は,昨年度から引き続き言語陰蔽効果の神経基盤の解明を目的とした研究を行う。fMRI内で言語陰蔽効果を安定して検出するための実験手続きを完成させるため,実験手続きを改良して予備実験を行い,その後fMRIを用いた本実験を行う。具体的には,妨害刺激の変更等を行ってより言語陰蔽効果において想定されるモデルに沿った状況を整え,難易度も調整する。本実験では,他者顔を想起しながら言語化している間と,他者顔の同定判断の間の脳の賦活をfMRIで記録する。顔の認識に関わる主要な脳領域(紡錘状回顔領域,後頭顔領域など),言語処理に関わる脳領域(前頭連合野,弁蓋部など)の賦活に,言語化を行った場合と行わない場合とでどのような違いが見られるかを検討する。さらに,これらの脳領域の結合状態の変化を検討し,言語陰蔽効果の背景にある神経基盤を明らかにする。次に,自己の特徴の言語化が自己のイメージに及ぼす影響を検討する。自己顔の言語化が自己イメージをどのように変容させるかについての予測をより明確にした上で,予測に沿って昨年度考案したゲームのアバターを用いた実験手続きを改変して言語化の影響を検討する。さらに,昨年度研究を行う中で,言語陰蔽効果の生じやすさが個人の認知能力や特性によって異なる可能性を示唆する結果が得られた。言語化の影響の受けやすさと個人の特性との関係を明らかにすることは,言語陰蔽効果のメカニズムの解明や言語化が自己イメージに与える影響の解明にも貢献すると考えられる。そのため,本年度は言語陰蔽効果の個人差についても検討を行う。具体的には,言語陰蔽効果の予備実験を実施する際に,同時に参加者の視覚情報処理能力と言語情報処理能力を測定しておき,言語化の影響の受けやすさと年齢,視覚情報処理能力,言語情報処理能力との間に相関関係がみられるかを検討する。

これらの目的を達するために,顔を想起して言語化することが,顔を認識している際の脳活動に与える影響を検討する研究(研究1),自己の顔や身体的特徴を振り返り言語化することが,自己に対するイメージや身体感覚に及ぼす影響を検討する研究(研究2,3)を計画している。平成30年度は,主に研究1を実施するための予備実験を行った。研究1を遂行するにあたり,これまでの言語陰蔽効果の実験手続きでは脳活動を測定することが困難であるため,脳活動を測定する機器(fMRI)内で安定的に言語陰蔽効果を検出するための実験手続きを新たに考案し,言語陰蔽効果が検出できるかを行動実験で検討した。具体的には,参加者に他者の名前を見せて,顔を想起しながらその特徴を言語で描写する課題を繰り返し,その後に,呈示された顔写真が言語化した人物と同一人物かを判断する手続きを考案した。予備実験の結果,既知の人物の言語化が,顔認識に何らかの影響を及ぼしている可能性が示唆された。今後の研究では手続きを修正した後,本実験である脳活動の測定を行う予定である。このようなfMRI内での実施を想定した実験手続きは,先行研究では実施されていない,新たな実験手法である。また,既知の人物の顔の認識に言語化がどのような影響を及ぼすかは,先行研究においてもあまり検討されていない。そのため,この研究を続けることで,言語陰蔽効果の神経基盤に加え,既知顔の認知のメカニズムについても新たな知見を得ることが期待される。第1年度においては,主に3つのアプローチによる研究を進めた。1つ目は言語陰蔽効果の神経機序を脳機能イメージングにより検討するアプローチである。反復的な反応取得が必要なfMRI実験において言語陰蔽効果を明確に取得できる実験デザインとして,既知の人物の名前から顔を想起して特徴を言語化する手続きを繰り返し行い,その後に人物同定を行う実験デザインを考案した。そして,行動実験による予備的データを取得した。現在,この結果を踏まえてfMRI実験に最適化した手続きによる実験の準備を進めている。2つ目は,自己の顔を言語化することが自己イメージに及ぼす影響について検討するアプローチである。自己の顔の特徴を言語化した後に,自己の外見に類似したアバターを作成する手続きを用いて自己顔イメージの変化の指標とする新たな測定手法を開発し,本手法の有効性を検討する実験を行った。さらに,3つ目のアプローチとして,自己以外の対象の学習に対象の言語化が及ぼす影響についても検討し,自己認知への影響との差異を明らかにすることを目的とした実験を実施した。未知の対象としてキノコを用い,キノコのカテゴリ分類の学習を行った際に分類対象の言語化を行うことで学習が阻害され,言語陰蔽効果が生じるかを検討した。以上のように,第1年度においては複数のアプローチによる実験を行い,本実験を行うための準備を整えた。第2年度においては当該年度で得られた実験データを踏まえてfMRI実験を行う予定である。またこれらの実験で得られたデータをまとめ,国内外の学術会議での発表や学術雑誌への投稿を予定しており,研究のさらなる進展が期待できる。今後は,昨年度から引き続き言語陰蔽効果の神経基盤の解明を目的とした研究を行う。
散乱反射光利用による空中音場可視化のための基礎研究

音場可視化の最も理想的な方法として、光による遠隔計測を考えている。音場に影響を与えず、また、シュリーレン法のように強力音場を必要とせず、空気の振動を間接的に光計測する方法として、大気中浮遊塵からの散乱反射光の振動成分を計測することを検討した。浮遊塵のある場所ならどこでも可視化が可能になる。微小変化検出という意味からも興味深いテーマである。その実現性を検討するため、浮遊塵散乱反射光の大気振動情報の伝達特性の測定を中心に、基礎的な課題について調査・実験を行った。具体的には、(1)浮遊塵の大きさの分布と移動速度について調査し、散乱光量の予測、塵の振動振幅の大きさと振動周波数の関係、気流や重力沈降、ブラウン運動による移動速度との関係を調べた。(2)浮遊塵の反射光振動特性測定系を構成した。光源には出力強度等の安定したレーザを用い、ビーム径0.6mm程度の狭ビーム光を利用した。検出はランダムアクセス方式の光電子増培管により検出器し、その出力を100Mサンプル/秒のデータ収集装置により高速収集した。試験振動体を用いた測定の結果、計測距離、散乱光量、計測可能な振動振幅の実際的な関係がわかった。光量については、狭レーザビームの利用が必須となるが、音波との相関検波を用いてより微小な振幅の計測も可能と見られる。
電気化学的触媒促進効果を利用した生活環境浄化リアクタの創出と応用

高分子固体電解質膜/電極が一体化したハイブリッド素材(MEA)の製法を確立するとともに構造最適化を図るために様々な固体電解質と電極との複合膜構造を作製した。電極の化学組成、形状、微細構造、厚さ、面積等のパラメータを制御して硝酸性窒素還元反応に対する性能および安定性の最適化を図った。昨年度まで主として用いたNafion膜への直接化学めっきに代えて、活性炭担持金属触媒と多孔質カーボンベーパーを組み合わせた手法、およびPtめっきしたTiメッシュなどを陰極形成法として検討した。前者では単セルあたりの貴金属使用量の削減が図れる一方で、電極表面での気液界面の形成が困難になるなどの課題があり、その解決法について詳細に検討した。また、陰極が化学めっきした電極であれば、陽極はいずれの場合でも十分高い性能が得られた。陰極組成についてさらに詳細に検討したところ、PdもしくはPtにRhを添加すると亜硝酸イオン還元速度が飛躍的に増加した。しかし、Pt-Rh系では電極酸化に伴うRhの溶出による安定性の低下を招いた。安定性の改善は三成分系にすることで改善可能であった。安定性および触媒活性を併せ持つ陰極として、Ag添加Pd-Cuが有望であることが明らかになった。これらの電極上での硝酸イオンの還元機構について、電気化学的経路と化学的経路の寄与に着目して解析を試みた。二種の経路の寄与は電極触媒に依存しており、Pd-Cu系では硝酸イオン-水素間の化学的反応が重要であるのに対して、Pt-Ag系では電気化学的反応が大きく寄与することが明らかになった。プロトン伝導性高分子固体電解質(PEM)を用いて水蒸気から活性水素を電解生成し、酸化性有害物質を常温で高効率に還元浄化する全く新しい電気化学触媒プロセスの開発を目的に研究を行った。特に飲料用水中の硝酸性窒素(NO_3^-およびNO_2^-)の還元無害化へと応用し、新たな浄水メカニズムを確立した。本技術はプロトン伝導性高分子固体電解質を用いて水蒸気から水素を電解生成し、陰極においてNO_3^-およびNO_2^-をN_2へと還元浄化する。この触媒反応は、陰極で生成するきわめて高活性な水素を利用するものであり、既法を遥かに凌駕する画期的な超高効率プロセスであることが明らかになった。素子の硝酸イオン還元に対する電流効率(ファラデー効率)は30%を超え、従来の水素ガスを用いる触媒還元法の効率に比べて数十倍近く高い。このような注目すべき高性能は陰極最表面近傍に存在する触媒成分に依存しており、電気化学的に発生する水素の化学状態、金属表面のナノ構造と局所組成に関連して触媒反応が電気化学的に加速される「電気化学-触媒ハイブリッド」効果が作用していることを突き止めた。さらに、生成物は主に無害な窒素分子と水で、有害なアンモニアや亜硝酸イオンはほとんど生成しないため、既存の触媒法に比べて格段に優位な浄水技術として期待される。高分子固体電解質電極アセンブリを用いた硝酸イオン還元浄化特性を評価した。浄化特性の陰極組成依存性を検討し、反応機構を考察した。さらに、より高い活性を得るためにpH緩衝や、陰極表面に撥水処理の効果を検討した。浄化性能および安定性に着目して還元浄化用電気化学触媒リアクタの最適化を検討した。高分子固体電解質-アセンブリを用いた硝酸イオン還元反応は電気化学的に促進されると考えられ、カソード表面の金属の触媒作用が硝酸イオン、亜硝酸イオン還元およびNO_2^-、NH_4^+選択性に著しい影響を与えた。中でもCu/PdおよびCu/Pt系電極が硝酸イオン還元に対して高い活性を示した。反応系にCO_2を導入することよって、溶液のpH値の上昇を抑制することで、硝酸イオン還元速度を向上させ、NO_2^-の生成を抑えられた。硝酸還元に対する電流効率は最大30%に達し、通常の触媒的硝酸イオン還元に比べて、極めて高効率であった。

Cu/Pt電極を両面にめっきした場合、Nafion膜内部にもCuイオンが取り込まれ、通電後に陰極上へと移動し析出した。この結果、Cuの陰極組成は最適値からずれ、活性劣化した。Cuを陰極側のみにめっきする非対称型電極構造によって安定性を飛躍的に改善できた。流通型リアクタを作製し、硝酸イオン浄化特性を評価した。浄化反応は物質移動律速の影響を受けるため、電極面積の増大が高性能化を図る上で欠かせないことが分かった。流通型リアクタをスケールアップした浄水器を作製した。固体電解質膜および電極の大面積化によって、電流を増加することなく、高い浄化率を達成することができた。高分子固体電解質膜/電極が一体化したハイブリッド素材(MEA)の製法を確立するとともに構造最適化を図るために様々な固体電解質と電極との複合膜構造を作製した。電極の化学組成、形状、微細構造、厚さ、面積等のパラメータを制御して硝酸性窒素還元反応に対する性能および安定性の最適化を図った。昨年度まで主として用いたNafion膜への直接化学めっきに代えて、活性炭担持金属触媒と多孔質カーボンペーパーを組み合わせた手法、およびPtめっきしたTiメッシュなどを陰極形成法として検討した。前者では単セルあたりの貴金属使用量の削減が図れる一方で、電極表面での気液界面の形成が困難になるなどの課題があり、その解決法について詳細に検討した。また、陰極が化学めっきした電極であれば、陽極はいずれの場合でも十分高い性能が得られた。陰極組成についてさらに詳細に検討したところ、PdもしくはPtにRhを添加すると亜硝酸イオン還元速度が飛躍的に増加した。しかし、Pt-Rh系では電極酸化に伴うRhの溶出による安定性の低下を招いた。安定性の改善は三成分系にすることで改善可能であった。安定性および触媒活性を併せ持つ陰極として、Ag添加Pd-Cuが有望であることが明らかになった。これらの電極上での硝酸イオンの還元機構について、電気化学的経路と化学的経路の寄与に着目して解析を試みた。二種の経路の寄与は電極触媒に依存しており、Pd-Cu系では硝酸イオン-水素間の化学的反応が重要であるのに対して、Pt-Ag系では電気化学的反応が大きく寄与することが明らかになった。
細胞質特異性を有する核遺伝子の単離とその機能に関する分子生物学的研究

異質細胞質を有するコムギの細胞質置換系統には、細胞質親由来の染色体をたえず保持する系統がある。これら添加染色体には、その細胞質の機能維持に不可欠な遺伝子が座乗していると考えられている。本研究では、ライムギ細胞質を有する普通系コムギ(cereale)ーCSに存在する小型染色体(midget)を対象とした。これは、この染色体にライムギの細胞質と相互に作用する遺伝子が存在していること、およびそのサイズが他の植物染色体に比べて極端に小さいことによっている。このmidget染色体に座乗する遺伝子を検索するために、我々はゲノミック・サブトラクション法を用い、現在までこのmidget染色体に特異的と思われる塩基配列を2種クロ-ン化することに成功した。また、ライムギの葉緑体DNAに特異的な塩基配列も1種クロ-ン化した。さらに、蛍光in situハイブリダイゼイション法を用いて、このmidget染色体がライムギの染色体(1Rと考えられる)から由来したこと、ライムギのテロメア近傍に存在する反復配列(120ーbpファミリ-)を含んでいること、またこの染色体の両端にはテロメア構造が存在することを明かにした。現在さらに、これらDNAマ-カ-を使い特定遺伝子の同定をおこなわんとして研究を進めているが、いかに小型とはいえ、そのDNAサイズは10メガ塩基対(Mb)をこえており、遺伝子のクロ-ニングは容易ではない。しかしながら、このmidget染色体が由来したと考えられているライムギ1R染色体は、その有用性から分子生物学的な研究が進んできており、マ-カ-となるDNAも畳積し始めている。これらのマ-カ-が有効に利用でき、さらには巨大DNAをクロ-ニングできる酵母人工染色体(YAC)ベクタ-などの技術が導入できれば、座乗する遺伝子、さらにはmidget染色体の全体像を分子レベルでとらえることも可能になると思われる。1.研究の目的と計画:ライムギ細胞質を有する六倍性コムギChinese Spring(CS)((cereale)ーCSと略す)には,ライムギ由来と考えられる非常に小型の染色体ー“Mideget"と呼ばれるーが1個または1対存在する。この染色体には,ライムギの細胞質と相互に作用し,細胞質の機能を維持するなんらかの遺伝子が存在することが考えられている。本研究では,このmidget染色体の構造・機能を及びその特異的遺伝子を調べるために,ゲノミック・サブトラクション法によるmiget染色体特異的DNAのクロ-ニングを行った。2.研究結果:Mbo Iを用いたゲノミック・サブトラクション・ライブラリ-を作製し,158のクロ-ンについて調べた結果,16のクロ-ンに400bp以上の挿入断片が認められた。サザン,ドット・ブロット・ハイブリダイゼイション法で調べたところ,そのうちの13個は,すべて同じ反復配列であった。しかし,残りの3クロ-ンはライムギ,(cereale)ーCSのDNAと特異的にハイブリダイズすることが示された。クロ-ン化された断片は,それぞれ異なったサイズ,制限酵素認識部位をもっており,その起源を異にしていると考えられた。これらの由来を検定するために,挿入断片をプロ-ブとし,コムギのライムギ染色体添加系統(コムギにライムギの特定染色体を一対添加した7系統)から抽出したDNAに対してドット・ブロット・ハイブリダイゼイションを行った。その結果,ひとつのクロ-ンは,ライムギの5R染色体由来,もうひとつのクロ-ンは,ライムギ染色体のほとんどに共通な塩基配列であった。

最後のクロ-ンは,ライムギの葉緑体DNA由来であったが,特定遺伝子をコ-ドしていることがわかっている。先の2つのクロ-ン化配列については,染色体構造を維持するなんらかの働きをもっていること可能性が示唆されている。1.研究の目的と計画:ライムギ細胞質を有する六倍性コムギChinese Spring((cereale)ーCS)には、“midget"と呼ばれる非常に小型の染色体が存在する。本研究では、この染色体の分子構造・機能及び遺伝子を蛍光in situハイブリダイゼイション法(FISH)から調べた。また、パルスフィ-ルド電気泳動法によるmidget染色体の分離とDNAサイズの推定を試みた。2.研究結果:Midget染色体は、その細胞質親であるライムギから由来したと考えられている。本研究ではこのことを検定する目的で、ライムギのゲノミックDNAをビオチンでラベルし、コムギのゲノミックDNAと混合してからFISHのプロ-ブとして使用した。その結果、コムギ染色体にもハイブリダイゼイションが起こっていたが、midget染色体により高いシグナルが検出された。また、すでにクロ-ン化されているDNA塩基配列をプロ-ブとしてFISHを行ったところ、ライムギ由来の反復配列(120ーbpファミリ-)の存在が確認された。さらには、midget染色体両端のテロメア構造が、シロイヌナズナのテロメア反復配列をプロ-ブとしたFISHから示された。しかしながら、リボソ-ムRNA遺伝子やライムギ染色体のテロメア近傍の反復配列(350ーbpファミリ-)は、その存在が認められなかった。顕微鏡による観察から、midget染色体はシロイヌナズナの染色体(DNAサイズ:1723Mb)よりも小型で、そのDNAサイズは1015Mbほどであると推定された。そこで、(cereale)ーCSから調整したプロトプラストをアガロ-スに包埋し、CHEFパルスフィ-ルド電気泳動を試みた。パルスタイムを30分から2時間30分と変化させ、10日間泳動をおこなった場合、分裂酵母およびアカパンカビの染色体DNA(3.510Mb)では移動・分離が見られたが、midget染色体の移動は起こらなかった。
メモリサイズ削減を目指した融合型ニューラルネットワークアクセラレータの開発

ニューラルネットワーク(NN)アクセラレータでは、大量に使用されるオンチップメモリの削減が課題となっている。特徴マップを格納するオンチップメモリサイズの削減のため、融合型NNアクセラレータが提案されたが、冗長なオンチップメモリを含む問題点や、複雑なNNに対応できない問題点がある。本研究では、NNのCコードに対しソースコード最適化を適用し、高位合成を活用することで、従来の課題を解決する融合型NNアクセラレータの設計技術を提案する。
自己組織化に基づくインテリジェントチューニングPID制御系の設計

ニューラルネットワーク技術は,パターン認識問題をはじめとして,幅広い分野において適用されている.制御の分野においても,非線形系に対する学習制御を中心に,数多くの適用結果が報告されている.しかしながら,そのほとんどはニューラルネットワークにより,制御入力を直接計算する方式をとっており,結果としてできあがったニューラルネットワークそのものの物理的意味が不明確であるという問題点を有している.一方,ニューラルネットワークの出力にPIDゲインを用いたチューニング型ニューラルネットワークの報告がなされている.この手法は,PIDゲインを出力に用いていることから,前者のような制御入力生成型に比べ,制御系の物理的な意味が明確になるという利点を有している.しかしながら,PIDゲインの調整には比較的長期に渡る学習が必要とされ,オンライン調節には不向きな構造となっている.そこで,本研究では著者らがこれまでに提案したセルフチューニングPID制御法とニューラルネトワークとを融合されたインテリジェントチューニングPID制御系を提案した.PIDゲインを自動調整するという観点から,本手法は,機能的自己組織化機能を有する制御法として捉えることができる.本手法の特徴としては,これまでセルフチューニングPID制御系では扱えなかった非線形系や高次系に対処することができ,かつオンラインでのPIDゲイン調整を行うことができるという長所を有していることである.現在、非線形性が強く,かつむだ時間が大きい化学プロセスに適用し,その有用性と適用限界について考察を行っているところである.ニューラルネットワーク技術は,パターン認識問題をはじめとして,幅広い分野において適用されている.制御の分野においても,非線形系に対する学習制御を中心に,数多くの適用結果が報告されている.しかしながら,そのほとんどはニューラルネットワークにより,制御入力を直接計算する方式をとっており,結果としてできあがったニューラルネットワークそのものの物理的意味が不明確であるという問題点を有している.一方,ニューラルネットワークの出力にPIDゲインを用いたチューニング型ニューラルネットワークの報告がなされている.この手法は,PIDゲインを出力に用いていることから,前者のような制御入力生成型に比べ,制御系の物理的な意味が明確になるという利点を有している.しかしながら,PIDゲインの調整には比較的長期に渡る学習が必要とされ,オンライン調節には不向きな構造となっている.そこで,本研究では著者らがこれまでに提案したセルフチューニングPID制御法とニューラルネトワークとを融合されたインテリジェントチューニングPID制御系を提案した.PIDゲインを自動調整するという観点から,本手法は,機能的自己組織化機能を有する制御法として捉えることができる.本手法の特徴としては,これまでセルフチューニングPID制御系では扱えなかった非線形系や高次系に対処することができ,かつオンラインでのPIDゲイン調整を行うことができるという長所を有していることである.現在、非線形性が強く,かつむだ時間が大きい化学プロセスに適用し,その有用性と適用限界について考察を行っているところである.
ファブリー病に対するシャペロン療法研究用モデルマウスの作成と応用

本研究の目的はファブリー病に対する新規治療法であるシャペロン療法を研究するためのモデルマウスを作製することにある。ファブリー病はα-ガラクトシダーゼAの遺伝的活性低下により細胞内に糖脂質、主にグロボトリアオシルセラミド(Gb3)が蓄積し障害を引き起こす遺伝病である。これまでのモデルマウスは薬物投与の影響を組織での酵素活性の上昇により観察できたものの、ファブリー病の直接の病因であるGb3量の変動を評価するには不適当であった。そこで、本研究において私は、ヒトGb3合成酵素遺伝子を導入することで組織でのGb3合成を活発化したマウスを作製し、Gb3量の変化によって薬物の影響を評価できるモデルマウスの作製に成功した。本年度はGb3合成酵素(G3S)遺伝子を高発現するTgG3Sマウスを作製することを目的として実験を進め、分担研究者の松田氏によりC57BL/6Jマウスの受精卵にDNAフラグメント{(ヒトG3S cDNA)を発現ベクター(pCXN2)に組込み、BamHI及びSalI処理後、発現ユニットのみを含む3.3kb}をマイクロインジェクションし、仮親(ICRマウス)の子宮に入れて産仔を得だ。離乳した36匹のマウスについてマウス耳片より調製したDNAについて、PCRによりG3S遺伝子を増幅し、遺伝子導入の有無を判断した。6匹に遺伝子導入が確認されたものの安定して発現が認められたものは1系統のみであった。10週齢TgG3Sマウスの心臓、腎臓、肝臓、脾臓、小腸、肺、脳、筋肉についてG3S遺伝子の発現レベルをRT-PCRにより野生型マウスと比較したところ、すべての臓器において顕著なG3S遺伝子発現レベルの上昇が確認された。また、各組織のGb3量も野生型マウスに比べ顕著に高く、導入された遺伝子の発現上昇が酵素量の増加を導き、Gb3合成の活発化に寄与することが確認された。次に、TgG3Sマウスとマウスα-Gal A遺伝子を欠損させたKOマウスと交配し、α-Gal A活性を持たないTgG3Sマウス(TgG3S/KOマウス)を作製し、さらにすでにホモでライン化してあるTgM/KOマウスと交配することで、変異α-GalA遺伝子とG3S遺伝子の両遺伝子を入テロで持つKOマウス(TgM/G3S/KOマウス)を作製した。これまでのシャペロン研究用モデルマウスであるTgM/KOマウスでは腎臓ではGb3の軽度な蓄積が認められているが、心臓では全く認められない。これに比べ、TgM/G3S/KOマウスでは有意な蓄積が認められ、心臓でもシャペロン効果の検討可能なマウスの作製に成功した。本研究の目的はファブリー病に対するシャペロン療法を研究するためのモデルマウスを作製することにある。これまで私はヒト変異α-GalAを発現する(TgM/KOマウス)を作製し酵素活性上昇でシャペロン効果を判定するためのマウスとして使用してきたが、このマウスでは糖脂質Gb3の蓄積が少なく、Gb3の蓄積を抑えるかどうかという点での評価系としては不適であった。そこでGb3合成の活発なマウスの作製を試み、昨年度、Gb3合成酵素(G3S)遺伝子を高発現するTgG3Sマウスを作製することに成功し、各臓器でGb3量の増加を確認した。そこで、本年度は変異α-GalA遺伝子とG3S遺伝子をヘテロに持つKOマウス(TgM(+/-)/G3S(+/-)/KOマウス)を繁殖させ、これらマウスの各臓器のα-GalA活性とGb3蓄積量を定量し、TgM/KOマウスのそれと比較した。α-GalA活性は、両マウスで差はないが、TgM(+/-)/G3S(+/-)/KOマウスではTgM(+/-)/KOマウスに比べ顕著にGb3量の高いことが認められた。特にファブリー病患者で障害が現れる心臓では、TgM(+/-)/KOマウスではGb3の蓄積がほとんど認められなかったのに対し、TgM(+/-)/G3S(+/-)/KOマウスでは組織タンパク質mg重量当たり約1μgのGb3量が観察された。次にこれらのマウスに0.05mM DGJを4週間経口投与し、各臓器での酵素活性と糖脂質量の変化を測定した。その結果、酵素活性の顕著な上昇に加えて、腎臓や今回新たに心臓のGb3量がDGJ投与群で有意に低下することが確認され、シャペロン効果を糖脂質の低下で検討することのできる新たなモデルマウスの作製に成功した。今後このマウスを用いて、さらに詳細に薬物の影響を検討する。

先に私はヒト変異α-GalAを発現する(TgM/KOマウス)を作製し、このマウスに低分子シャペロンである1-デオキシガラクトノジリマイシン(DGJ)を投与することで、DGJがこの変異酵素の活性を上昇させることを報告し、ファブリー病に対する新規治療法としてシャペロン療法を提唱してきた。しかし、このマウスでは無処置の状態で糖脂質Gb3の蓄積が少なく、ファブリー病の直接の病因であるGb3の蓄積に対しての評価には不適当であった。そこで、本研究においてマウスのGb3合成系を活発化することでGb3の蓄積を更新し、組織でのGb3蓄積に対する薬物の影響を検討できる新たなモデルマウスの作製を試みた。昨年度までにGb3合成酵素(G3S)を高発現するTgM(+/-)/G3S(+/-)/KOマウスの作製に成功し、組織中のGb3量が顕著に高いことを認めた。さらにこのマウスに0.05mM DGJを4週間経口投与すると腎臓や心臓のGb3量が有意に低下することを確認した。今年度はさらにこのTgM(+/-)/G3S(+/-)/KOマウスをこれまでのTgM(+/-)/KOマウスと比較し、Gb3合成酵素遺伝子導入の影響を検討した。その結果、マウスの成長過程での変動を含め、組織Gb3量の変動パターンに変化は無く、生理的な状態でGb3量の増加が起きていると考えられた。また、DGJはα-GalAの阻害剤であることから、高濃度の投与はGb3の蓄積を増加させる可能性が考えられるが、25倍高濃度のDGJを投与しても組織Gb3量に変化は無く、この濃度では酵素の阻害は生じていないことを確認した。以上により、今回作製したマウスはファブリー病のシャペロン治療における効果と安全性を評価する上で有用なモデルマウスであると結論した。
『成唯識論』の還梵に関する研究

本年度は次のような研究を実施した。1.本研究は、最終的には『成唯識論』10巻全体の還梵を目指しているが、それを視野に入れて、抽出した漢語語彙とそれに対応するサンスクリットとの対照表をデータベースすることにした。そのために一昨年度にデータベースの体裁を検討しそれを決定作成したが、それに基づいて本年度も引き続き『成唯識論』第2巻の前半の語彙の抽出とそれらの還梵作業をカード上で行った。2.還梵に際してはサンスクリット原典が残存する『安慧造釈・唯識三十頒釈』『世親造・中辺分別論釈』『瑜伽師地論』『漢梵蔵対照・瑜伽師地論総索引』などを参照した。これに加えて、『成唯識論』は『唯識三十頒』に対する10人の論師の釈を玄奘が護法説を正義として合糅したものであるとされているが、これら論師の所説のいくつかが唯識関係の論書に引用されているから、本年度はその発掘をも試みた。その結果、いくつかの原文を発見することができた。3.カード作りと平行して、随時パソコンによってカードからデータベースへの打ち込みを行った。従来のデータベースの体裁は、漢語→梵語の順序であったが、将来の研究をも視野に入れて、本年度は梵語→漢語の順序のデータベースをも作成した。4.以上の作業の成果を踏まえて、『成唯識論』第2巻のの前半部分の還梵を行った。昨年度まではサンスクリット文はアルファベットによる音価表記であったが、本年度はデーヴァナーガリー文字による還梵を行った。本研究の目的は、インドにおいて「唯識」思想を学び多くのサンスクリット原典を持ち帰った玄奘が、世親の『唯識三十頌』に対する諸説を合揉して作った『成唯識論』の本文の「サンスクリットへの還元」(還梵)を行うことである。本論は漢訳で10巻に及ぶ大部なものであるから、交付希望期間ではそのうちの第1巻と第2巻とに限定してその厳密な還梵を試みることにした。本年度で行った研究作業は次のごとくである。(1)本研究は、最終的には10巻全体の還梵を目指しているが、それを視野に入れて、抽出した漢語語彙とそれに対応するサンスクリットとの対照表をデータベースすることにした。そのためにまずデータベースの体裁を検討しそれを決定作成した。(2)それに基づいて、これまで『成唯識論』第1巻の3分の1程度の語彙の抽出とそれらの還梵作業をカード上で行った。(3)還梵に際してはサンスクリット原典が残存する『安慧造釈・唯識三十頌釈』『世親造・中辺分別論釈』『瑜伽師地論』等を参照した。(4)カード作りと平行して、随時、パソコンによってカードからデータベースへの打ち込みを行った。(5)以上の作業の成果を踏まえて、『成唯識論』本文の最初の部分からの還梵を現在試みている。1.本研究は、最終的には10巻全体の還梵を目指しているが、それを視野に入れて、抽出した漢語語彙とそれに対応するサンスクリットとの対照表をデータベースすることにした。そのためにまず昨年度にデータベースの体裁を検討しそれを決定作成したが、それに基づいて、本年度も、昨年度に引き続いて『成唯識論』第1巻の残りの半分の語彙の抽出とそれらの還梵作業をカード上で行った。2.還梵に際してはサンスクリット原典が残存する『安慧造釈・唯識三十頌釈』『世親造・中辺分別論釈』『瑜伽師地論』等を参照した。4.以上の作業の成果を踏まえて、『成唯識論』第1巻の残りの部分の還梵を試みている。
高イオン導電性ゲル電解質で構成された色素増感太陽電池の高効率・長寿命化

色素増感太陽電池(DSC素子)は一般に液体電解質を利用して発電しているが、本研究では液体電解質の持つ欠点を克服し、高い電気伝導が期待できるゲル電解質に着目し、変換効率の向上と長寿命化を目指して実施した。ゲル化にあたっては、フッ素系オリゴマーとポリエチレングリコールを基盤とした2種類の材料を使用した。特にフッ素系ゲル電解質を用いたDSC素子の諸特性は、開放電圧Voc=0.6 [V] ,短絡電流Jsc=5.8 [mA/cm^2], FillFactor:FF=0.56,変換効率η=4.4 [%]となり、変換効率に関しては2006年度の研究開始時におけるDSC素子に比べ、1.6倍強程度まで向上し当初の目標(変換効率η=5 [%])に近づけることが出来た。本研究は2名の代表者と分担者によって、高イオン導電性ゲル電解質で構成された色素増感太陽電池素子の高効率・長寿命化に向けたもので、平成18年度に得られた結果は以下の通りである。1.フルオロアルキル基含有アクリルアミド(AMPS)および2-グルコシル-オキシエチレンメタクリレート(GEMA)オリゴマーは、DMS等の有機極性溶媒と無架橋状態でゲル化する。2.AMPSおよびGEMA系オリゴマー類は、リチウム塩類やヨウ化リチウム(LiI)、さらにはヨウ素(I_2)と容易にレドックスゲル電解質を形成する。3.ゲル電解質のイオン導電率はフルオロアルキル基の分子鎖、リチウム塩、ヨウ化リチウムやヨウ素濃度に著しく依存する。ヨウ化リチウム濃度が5.3[mmol/g]のとき良好なイオン導電率が得られた。4.フッ素系オリゴマーの分子鎖中にビニールポスホン酸(VPA)のような、カチオンを形成するセグメントを導入すると、7×10^<-3>[S/cm]までイオン導電率が向上することが分かった。5.上記のことを踏まえAMPSとGEMA系オリゴマーにイオン性液体を導入すると、容易に無架橋状態でゲル化し、ヨウ化リチウム等とレドックスゲル電解質を形成する。特に、イオン性液体としてピラゾール系(1-MPTF)を使用した時、2.5×10^<-2>[S/cm]という高い導電率を得ることができた。6.本ゲル電解質を用い、色素増感型太陽電池(DSC)セル(FTO基板/TiO2・ルテニウム系色素・ゲル電解質/Pt電極)を作成した。7.色素増感太陽電池の開放電圧と短絡電流密度は、ゲル電解質中のヨウ素あるいはヨウ化リチウムによって著しく影響を受け、特性が大きく変化することが明らかとなっている。8.太陽電池セルの多孔質チタニア(TiO_2)電極をスラリー(粒径50nm)およびp-25(粒径25nm)との複合膜とし、対向電極を白金として膜厚を変化させた場合に変換効率の改善に繋がり、現時点では2%まで向上している。本研究は2名の代表者と分担社により,高イオン導電性ゲル電解質で構成された色素増感太陽電池素子(DSC素子)の高効率・長寿命化に向けたもので,平成19年度は特に逆電子移動反応に着目し,変換効率の向上を目指したものであり、得られた結果は以下の通りである。1.本年は、逆電子移動反応を抑制する手段として、ピリジンを添加した新規ゲル電解質を作成した。2.ピリジンは溶媒をゲル化する前に添加した方が、ゲル電解質のイオン導電率は向上した。得られたイオン導電率は、6.6×10^<-2>[S/cm]であった。3.ゲル電解質として用いたイオン性液体は、イミダゾール形(Mi-3)よりもピラゾール系(Mp-3)を使用した方が、DSC素子の特性が向上することが分かった。4.DSC素子の特性向上は、電解質に添加したピリジンとMp-3がフルオロアルキル基の分子鎖中で、オリゴマーとの相互作用によってミクロ相分離構造が形成されたものとして捉えている。5.ピリジン添加型ゲル電解質は、溶媒として用いたDMSOとMp-3の混合比に著しく依存し、DMSOとMp-3の混合比が9:1の時に最も良い特性が得られた。6.平成19年度に得られた色素増感太陽電池素子の諸特性は、開放電圧Voc=0.6[V],短絡電流Isc=5.8[mA],FF=0.55,変換効率η=4.0[%]であった。

7.変換効率は、平成18年度に比べ1.6倍強程度向上したことが明らかとなり、ピリジンによる逆電子移動反応が抑制できたものと考えている。平成20年度は昨年度に引き続き、逆電子移動反応と新規にポリエチレングリコールゲル(PEG)電解質を作成し、変換効率の向上等に向けて実施したもので、得られた成果は以下のとおりである。1.ピリジンを導入したフッ素系ゲル電解質のイオン導電率は7×10^<-2>[S/cm]まで向上し、ピリジンとMp-3がフルオロアルキル基の分子鎖中で、オリゴマー分子との相互作用によって効果的にミクロ相分離構造を形成したと考えている。2.PEGゲル電解質ではミクロ相分離構造が発現せず、大きいイオン導電率の特性向上には繋がらなかった。これは両者のゲル化の相違である分子構造に起因していることが明らかとなった。3.逆電子移動抑制によるPEGゲル電解質の色素増感太陽電池(DSC)素子の諸特性は、イミダゾリウム系イオン性液体(1-butyl-3-methyl imidazolium tetrafluoroborate)の分子構造とその濃度に著しく依存することが分かり、濃度が20[wt%]のときに最も良い結果となった。4.ピリジン添加型フッ素系ゲル電解質は、溶媒として用いたDMSOとMp-3の混合割合に対して著しく依存し、色素増感太陽電池(DSC)素子はDMSOとMp-3の混合比が9:1の時に高い変換効率が得られた。DSC素子の各種特性値は以下の通りとなっている。5.フッ素系ゲル電解質のDSC素子の諸特性は、開放電圧Voc=0.6[V],短絡電流Jsc=5.8[mA/cm^2],Fill Factor=FF=0.56,変換効率η=4.5[%]となった。またPEGゲル電解質のDSC特性は、Voc=0.69V、Jsc=5.1 mA/cm2、FF=0.56、η=3.4%。であった。特にフッ素系ゲル電解質の変換効率は、研究開始時に比べ2倍程度まで向上し、当初の目標値(変換効率η=5[%])に近づけることが出来た。
再生血管リモデリング異常のmicroRNA診断および治療手段の確立

本年度は,昨年度より採用した圧力印加による組織工学を用いた再生血管の品質向上に寄与する因子(細胞源,培養方法,移植後の条件)を検証してゆく方針であった.筋芽細胞に周期的圧力印加を行い、15層の筋芽細胞シートを安定して作製できた.筋芽細胞シートは約4倍の伸縮性があった。HE染色で厚み約200μmの細胞シート内の筋芽細胞が生存していることを確認した.コラーゲン産生を促進させるためにアスコルビン酸を添加する条件を検討し、積層完了後に2週間添加した際に最も張力が高くなることがわかった.この培養条件を用いると、筋芽細胞シートでは、65 mmHg-200 mmHg, 0.002Hzの周期的加圧条件で、正常肺動脈圧に耐えうる強度(250 mmHg)以上を達成できた.また、圧力印加による細胞の変化を捉えるためにRNAseq解析を行った。細胞重層に重要なフィブロネクチンと細胞表面のインテグリンに結合し、フィブロネクチンの安定化に関与する分子であるAngiopoietin-like 4の発現量が圧力負荷によって増加することを見出した.Angiopoietin-like 4は圧力印加に対する細胞応答の一端を担っている可能性が示唆された.平成27年度は以下の実験内容を遂行する計画でありましたが,それらの昨年度における進捗状況,実績を報告いたします.1.再生血管リモデリング異常に関与するmiRNAの同定:研究の概容として,1)マウスへの再生血管の移植,2)組織標本作成およびmiRNAの網羅的解析についてそれぞれ内容を報告します.1)マウスへの再生血管の移植について:生分解性ポリマーから人工血管を作成し,骨髄単核球成分を人工血管に播種,C57BL6マウスの下大静脈に移植することが当実験の目標でありました.再生血管の作成には,生分解性ポリマー(PGA, PCLA)を用いて自作にて行なう予定でありましたが,当初の方法は材料が海外の企業から調達されており,その材料を確保するために国内の企業等に打診し,その作成方法を現在も模索している状況です.当実験では骨髄細胞を人工血管に播種する細胞播種群と細胞播種なし群を作成しますが,マウスからの骨髄採取を行い,プロトコールに従い骨髄単核球成分を確保できることを確認しました.2)組織標本作成およびmiRNAの網羅的解析について:Naitoらの報告(Cells TissuesOrgans. 2012)に準じて組織よりRNAを抽出し,RNAが抽出できることを確認しました.マイクロアレイで網羅的遺伝子解析を行うのに十分なRNAを確保するには10個体ほどの検体が必要なことが確認されました。2.同定されたmiRNAの血中バイオマーカーとしての有用性の判定:当該年度においては実験モデルが作成できなかったため,報告できる研究報告はございません.1.再生人工血管作成の困難性本研究においては,Rohらの報告(Biomaterial 2007)に準じて生分解性ポリマーから人工血管を作成する予定でありましたが,論文内にある再生人工血管の作成方法は,米国におけるConcordia社製のPGA meshを用いたプロトコールで作成されており,それらを日本国内で提供している企業がなく,Concordia社から材料を購入を当初は計画しておりました.その後の検討で,Concordia社から製品を購入する場合,製品の性質上(加水分解の可能性)その品質が保たれるかは不明であるため,国内での材料確保を模索している状況です.2.研究実施施設の変更研究代表者の異動に伴い主たる研究実施施設が変更となりましたため,研究の一時中断期間が生じてしまいました.平成28年度は,27年度に遂行できなかった課題を引き継ぎ,以下の実験計画に沿って課題を遂行する予定でありました.1.再生血管リモデリング異常に関与するmiRNAの同定:当初,再生血管作成用に使用する予定であった生分解性ポリマー(PGA, PCLA)の調達が困難でありましたため,再生血管の作成方法を以下の文献の手法に従い作成するように変更いたしました.Yokoyama U, Tonooka Y, Koretake R etal. Arterialgraft with elastic layer structure grownfrom cells.Sci Rep. 2017Dec;7(1):140. Epub 2017 Mar 10. 1)マウスへの再生血管の移植:上記論文の手法に従い作成された細胞シートのラットへの移植実験に参加し,マウスへの移植手術について施行可能か検証しました.人工血管の血管径より,マウスへの移植手術は解剖学的に不可能と判断しました.2)組織標本作成およびmiRNAの網羅的解析:動物への移植実験を施行できていないため,本年度に報告できる実績はございません.2.同定されたmiRNAの血中バイオマーカーとしての有用性の判定:動物への移植実験を施行できていないため,本年度に報告できる実績はございません.3. miRNA制御よる再生血管のリモデリング異常に対する治療技術の開発:動物への移植実験を施行できていないため,本年度に報告できる実績はございません.再生血管の作成が計画作成時の手法では困難であり,新たな方法へ変更を余儀なくされました.新たな再生血管を使用した動物実験のモデル作成が必要となり課題の遂行は遅れております.本年度は,昨年度に変更した組織工学的手法により再生血管を作成し,ラットへの移植実験を行いました.

再生血管は移植手術に耐えられることが確認され,再生血管のリモデリングを観察するための実験モデルとして使用できることが確認されました.作成された再生血管,および移植後の再生血管の組織染色を行い,再生血管においてnative血管と同等の組織形成が行われていることを確認しました.再生血管は,HE染色において,解剖学的に内膜,および中膜に相当する組織を形成しており,中膜組織はalpha smooth muscle actinに対する免疫染色にて濃染を示していた.EVG染色においては,再生血管において,native血管と同等の弾性線維の増生をみとめ,また,Sirius red染色にてI型,およびIII型collagenの再生を認め,機能的にも動脈圧に耐えうる組織が形成されていることが推測された.昨年度に研究計画を変更し,実験モデルの検証が必要でありましたため,研究の遂行が遅れております.本年度は,昨年度より採用した圧力印加による組織工学を用いた再生血管の品質向上に寄与する因子(細胞源,培養方法,移植後の条件)を検証してゆく方針であった.筋芽細胞に周期的圧力印加を行い、15層の筋芽細胞シートを安定して作製できた.筋芽細胞シートは約4倍の伸縮性があった。HE染色で厚み約200μmの細胞シート内の筋芽細胞が生存していることを確認した.コラーゲン産生を促進させるためにアスコルビン酸を添加する条件を検討し、積層完了後に2週間添加した際に最も張力が高くなることがわかった.この培養条件を用いると、筋芽細胞シートでは、65 mmHg-200 mmHg, 0.002Hzの周期的加圧条件で、正常肺動脈圧に耐えうる強度(250 mmHg)以上を達成できた.また、圧力印加による細胞の変化を捉えるためにRNAseq解析を行った。細胞重層に重要なフィブロネクチンと細胞表面のインテグリンに結合し、フィブロネクチンの安定化に関与する分子であるAngiopoietin-like 4の発現量が圧力負荷によって増加することを見出した.Angiopoietin-like 4は圧力印加に対する細胞応答の一端を担っている可能性が示唆された.当該年度の研究遅延理由をふまえて以下の改善を行う方針です.1.再生人工血管の確保当該研究が当初行われた実験グループに作成を依頼し,品質の確保された輸送方法で日本への配送を検討する.また,PGA等の生体吸収性素材を加工できる国内大学等の研究施設,および企業に打診し,PGA meshの作成,加工を依頼する.2.新たな素材を用いた再生人工血管の作成および研究課題の検討上記方法にてPGAを用いた再生血管の確保が困難な場合には,当初の計画を大幅に変更し新たな素材を用いた研究の遂行も検討する.国内企業ではcollagenなどの生体適合性素材を基盤材料とした生体補填材料を提供しており,それらを用いた人工血管の作成,および研究課題を計画する.本研究課題の目的であった生分解性ポリマーを使用した研究課題の遂行は困難となったため,今後は上記の新たな手法を用いた再生血管の品質向上に寄与する因子の解明に努めます.
ガン・ダメ-ジ・フリ-電子顕微鏡照射系の試作

電子顕微鏡電子銃部に発生する負イオンは加速されて集束レンズ部を通過して電子顕微鏡金属試料に一様なイオン束として降り注ぐ。これらイオンにより変位カスケ-ド損傷が形成してイオン・中性子照射損傷による変位カスケ-ド損傷研究の妨げとなる事を本研究者等は見つけた。このイオンを除去する目的で平成2年度に二つの装置を試作した。第一は電子顕微鏡の電子銃下部に設置して電子線の経路を最大1mm程度平行シフトさす装置であり、質量の大きいイオンは電子線と同じように曲がらない性質を利用してイオンをブロック・アウトするものである。第二は試料室内にて、電子線をくの字型に曲げてその直線経路中心部にイオンのストッパ-板を挿入する方式によるものである。これら二つの装置を広島大学・工学部に現有するJEMー2000ES型電子顕微鏡に設置して性能テストを行った。第一の装置については、電子銃のフイラメント及びグリッド部を電子線経路に直角な方向に平行シフトしてフイラメントより発生する電子線を偏向コイル部にて曲げてイオンを除去した。この方式でガンより飛来するイオン・ブロック効果は完全である。ガン・ダメ-ジの除去のみでなく電子顕微鏡観察中に試料表面に堆積するコンタミネ-ションが極度に減少する。本方式が現在マックスプランク研究所に納入のための製作中の電子顕微鏡で採用されていると聞いている。我々の方式ではガン部をシフト中に0ーring部で真空低下が起きるのでこれの克服が今後の課題である。第二の方式でも結果は非常に良好であった。ガン・ダメ-ジの除去と試料表面に堆積するコンタミネ-ション量の極度の減少が観察された。本研究で開発した装置は今後の電子顕微鏡では常設される様になる事は確実である。ポ-ルピ-ス等の交換及び高分解能の達成などを考慮すると第一方法の電子銃部での電子線経路の湾曲によるガン・イオンの除去方式を超高圧電子顕微鏡へ設置してのガン・ダメ-ジを除去しての電子線による照射損傷研究が可能な段階にきた。電子顕微鏡の電子銃部にて発生する負イオンは加速されて集束レンズ部及びシボリを通過して試料室の電子顕微鏡金属試料にほぼ一様なイオン束で降りそそぐ。これらのイオンのエネルギ-は最低200keVにもなるので中性子照射した試料の変位カスケ-ド損傷の重要なエネルギ-領域に位置しており損傷形成基礎過程の研究の妨げになる。そこで、本研究では電子顕微鏡の電子線の経路を偏向コイルをセットして曲げてイオンはその質量が大きいのでコイルが生ずる磁場では曲がらない性質を利用してイオンを分離して取り去る装置を電子顕微鏡に設置する試みを行った。イオンはLaB_6フイラメントを電子銃に装置するとWフィラメントの場合より多数発生する事が明らかになったのでフィラメント近傍にて発生していると推測されるが、電子銃部のプラズマ状態の残留ガスが関係している可能性もあるので、その両方を除去するための装置を製作した。一つのイオン除去装置は電子銃を光軸に対して数度傾斜するものを最初に計画したが、耐振動性と安全性から問題がある事を考慮して、電子銃下部にて電子線経路を最大1mm平行シフトさす事が出来る装置を製作した。さらにもう一つは試料の上部の試料室内において、電子線をくの字型に曲げてその中心部にイオンのストッパ-板を挿入する方式を設計してこの二つの装置を我々が現有するJEMー2000ES型電子顕微鏡に設置できる様に本電子顕微鏡の製作会社に所属している分担者にて設計し製作を当会社に依頼した。

本年度は装置の製作を完了して製作会社にて同種の電子顕微鏡に装備テスト後に本研究代表者の広島大学・工学部の我々の電子顕微鏡に装備して初期テストを行った。次年度はこれらの装置の操作性の改良とこの装置を装備した電子顕微鏡を利用しての極低温中性子照射した金属試料のクライオ・トランスファ-電子顕微鏡観察実験を行い、この装置の有効性を実証する。電子顕微鏡の電子銃部に発生する負イオンは加速されて集束レンズ部及びシボリ部を通過して試料室の電子顕微鏡金属試料にほぼ一様なイオン束として降り注ぐ。これらのイオンにより変位カスケ-ド損傷が試料中に形成して、イオン・中性子照射損傷による変位カスケ-ド損傷研究の大きな妨げとなる事を本研究者等は見つけた。これらのイオンを除去する目的で平成2年度に二つの装置を試作した。第一は電子顕微鏡の電子銃下部に設置して電子線の経路を最大1mm程度平行シフトさす装置であり、質量の大きいイオンは電子線と同じように曲がらない性質を利用してイオンをブロック・アウトするものである。第二は試料室内にて、電子線をくの字型に曲げてその直線経路中心部にイオンのストッパ-板を挿入する方式によるものである。本年度はこれらの二つの装置を我々が広島大学・工学部に現有するJEM-2000ES型電子顕微鏡に設置しての性能テストを行った。第一の装置については、平行シフトは電子銃の構造上実施困難である事が判明した。そこで、電子銃のフイラメント及びグリッド部を平行シフトしてフイラメントより発生する電子線を見かけ上偏向コイル部にて曲げる方式を採用した。この方式によるガンより飛来するイオン・ブロックの効果は完全である事が明らかになった。即ち、ガン・ダメ-ジは完全に除去されたのみでなく電子顕微鏡観察中に試料表面に堆積するコンタミネ-ションの量が極度に減少する事が判明した。第二の方式でも結果は非常に良好であった。第一の方式と同様にガン・ダメ-ジの除去と試料表面に堆積するコンタミネ-ション量の極度の減少が明らかになった。本研究で開発した装置は今後の電子顕微鏡では常設される様になるであらう。ポ-ルピ-ス等の交換及び高分解能の達成などを考慮すると第一の電子銃での電子線経路の湾曲によるガン・イオンの除去方式が商品化した電子顕微鏡に常時備付けでは優れている。