hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気分障害におけるサイトカイン上昇の分子機構及びその精神症候学的検討

本研究では、うつ病で炎症性サイトカインが上昇する機序やそれによる臨床症状の特徴を明らかにすることを目的に、うつ病患者による臨床的検討及び動物モデルによる検討を行った。しかし、本研究の結果、うつ病患者では健常人と比較し、血液中炎症性サイトカインに有意な差を認めなかった。一方、酸化ストレスマーカーの上昇を認めた。ほぼ全てのヒトに潜伏感染しているヒトヘルペスウイルス6 (HHV-6)の潜伏感染であるSITH-1を発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作製した。このTgマウスは野生型マウスと比較し、うつ様行動を示した。しかし、SITH-1と炎症性サイトカイン上昇との関連は認めなかった。気分障害において炎症性サイトカインの上昇が報告されているが、その上昇の原因や脳への影響は明らかではない。本研究では、サイトカイン上昇を来す要因を明らかにし、気分障害に関わるサイトカイン上昇の分子機構及び気分障害の精神症状に特異的なサイトカイン種を明らかにすることにより、気分障害の発症機構の糸口を得ることを目的とする。本学倫理委員会の承認を得て、東京慈恵会医科大学附属病院及び同柏病院精神神経科に通院または入院中の気分障害患者を対象にリクルートを行った。研究参加に際し、本研究の主旨を説明し、同意が得られた被験者から、唾液、血液を採取し、モンゴメリ・アスベルグうつ病評価尺度(MADRS)、ハミルトンうつ病評価尺度(HAM-D)及びベックのうつ病評価尺度を用いて、うつ症状の評価を行った。平成27年3月までに69名の協力を得ることが出来た。今後も引き続き、リクルートを行っていく予定である。中間解析の結果、炎症性サイトカインであるインターロイキン(IL)-1β、ケモカインであるMonocyte Chemotactic Protein-1(MCP-1)やインターフェロン応答遺伝子である2', 5'-oligoadenylate synthetase(OAS)遺伝子のmRNA発現とうつ症状の重症度が相関した。今後、検体数を増やし、結果の再現性を確認する予定である。血液中のタンパクレベルでのサイトカイン発現は未だ検討していない。検体数を確保した上で、測定を行う方がより効率的であると考えられたため、平成27年度以降に測定を行う予定である。これらの結果は、血液検査によってうつ症状評価を行うことが可能となるバイオマーカーの開発に繋がる可能性がある。このことはうつ病の早期発見、早期治療に役立つものである。本研究の目的のひとつは、気分障害において、数多く報告されている炎症性サイトカイン上昇を引き起こす原因を明らかにすることである。我々はその原因として、持続・潜伏感染するヘルペスウイルスに着目した。平成27年度も引き続き、東京慈恵会医科大学附属病院及び同柏病院精神神経科に通院または入院中の気分障害患者を対象にリクルートを行った。平成27年3月までに、計77名の方から研究参加の同意を得た。中間解析の結果、気分障害患者では、健常者と比べて、ヒトヘルペスウイルス(HHV-)6の潜伏感染タンパクであるSmall protein encoded by the intermediate stage transcript of HHV-6 (SITH-1)に対する抗体陽性率が高かった。しかし、唾液中HHV-6量を測定したところ、健常者と有意な差を認めなかった。その理由として、唾液中HHV-6はストレスや疲労で再活性化するが、休息により速やかに低下する性質があるため、検体採取時にHHV-6の再活性化を捉えられていないためと考えられた。また、Cre-loxPシステムを用いて、SITHー1発現を制御可能なトランスジェニック(TG)マウスを作製し、アデノウイルスベクターを用いて、出生後24時間以内のマウス脳内でGlial fibrillary acidic protein (GFAP)プロモーター制御のCreを発現させた。成長後、行動解析を行った結果、オープンフィールド試験において、TGマウスでは接触走性の低下、尾懸垂テストにおいて、無動時間の短縮を認めた。すなわち、TGマウスにおいて、不安様行動の低下、多動性、過活動が生じていることが示唆された。これらの結果は予備的なものであり、今後、さらなる行動解析を行う予定である。また、SITH-1による炎症性サイトカインの発現変化について検討し、SITH-1が脳に及ぼす影響を検討する。患者リクルートが予定よりも進まず、臨床検体を用いた解析にやや遅れが生じている。一方、TGマウスを用いた解析を開始しているが、TGマウスの系統選択に時間がかかり、こちらも解析にやや遅れが生じている。気分障害患者では炎症性サイトカインの上昇が多く報告されている。本研究では、その原因を明らかにし、その精神症候学的特徴を明らかにすることを目的とする。東京慈恵会医科大学附属病院及び同柏病院精神神経科に通院または入院中の気分障害患者を対象にリクルートを行い、計77名の方から研究参加の同意を得た。そのうち、大うつ病と診断されたのは48名で、血液を採取したのは39名であった。また、精神疾患の既往のない健常者19名を対照とした。全血から、mRNAを精製し、real-time RT-PCRにて、炎症性サイトカインであるインターロイキン(IL-)1β、IL-6、酸化ストレスの指標であるHMOX-1及び内在性コントロールとしてβ-アクチンの発現を定量した。その結果、うつ病患者でIL-1β、IL-6、及びHMOX-1の発現量に有意な変化を認めなかった。

うつ病患者の中で、仕事のストレスにより休職または辞職した者は10名いたが、これらでは仕事のストレスの関連のないうつ病と比較して、IL-1β、IL-6、及びHMOX-1の発現の有意な上昇を認めた。以上のことから、仕事のストレスは炎症性サイトカインや酸化ストレスを上昇させる一つの要因になることが示唆された。また、平成27年度から継続して、ヒトヘルペスウイルス(HHV-)6の潜伏感染タンパクであるSmall protein encoded by the intermediate stage transcript of HHV-6 (SITHー) 1を発現するトランスジェニック(TG)マウスの行動解析を行った。その結果、尾懸垂テストにおいて、SITH-1発現マウスで無動時間の延長を認め、SITH-1により、うつ様行動が生じていることが示唆された。この結果は平成27年度とは異なるが、解析数を増やした影響と考えられた。患者リクルートが予定よりも進まず、解析に遅延が生じたため。また、TGマウスを用いた解析に関しても、系統の選別に想定以上に時間を要し、遅れが生じた。本研究では、東京慈恵会医科大学附属病院及び同柏病院精神神経科に通院または入院中で65歳未満である大うつ病患者36名と精神疾患の既往のない健常者30名を対象に解析を行った。本研究の結果、大うつ病患者では酸化ストレスが亢進していた。一方、今までの大うつ病患者における検討で炎症性サイトカインやlncRNAが上昇する報告があるが、本研究では再現できなかった。この理由として、血液中の炎症性サイトカインは血液由来ではない可能性があること、大うつ病がヘテロな集団であること、炎症性サイトカインが運動等そのほかの要因によって変化することが考えられた。以上のことから、酸化ストレスマーカーは炎症性サイトカインの測定よりもうつ病に対して、鋭敏なバイオマーカーとなることが示唆された。本研究課題は今年度が最終年度であり、今後、今までの研究結果をまとめ、論文として発表する予定である。本研究では、うつ病で炎症性サイトカインが上昇する機序やそれによる臨床症状の特徴を明らかにすることを目的に、うつ病患者による臨床的検討及び動物モデルによる検討を行った。しかし、本研究の結果、うつ病患者では健常人と比較し、血液中炎症性サイトカインに有意な差を認めなかった。一方、酸化ストレスマーカーの上昇を認めた。ほぼ全てのヒトに潜伏感染しているヒトヘルペスウイルス6 (HHV-6)の潜伏感染であるSITH-1を発現するトランスジェニック(Tg)マウスを作製した。このTgマウスは野生型マウスと比較し、うつ様行動を示した。しかし、SITH-1と炎症性サイトカイン上昇との関連は認めなかった。今のところ、順調に被験者のリクルートが進んでおり、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。平成28年度は引き続き、臨床検体の解析と動物実験を並行して行う。また、最終年度であり、それまでの結果を統計解析し、学術雑誌での発表を目指す。
超迅速/高感度遺伝子検査を実現できる新規試薬の研究開発

近年、ウイルスや細菌(新型・薬剤耐性型を含む)による感染拡大や食中毒が問題となっており、病原体遺伝子などを`その場'で迅速に特定できる遺伝子検査システムが求められている。検出感度を維持しながら更なる迅速検査を実現するためには、超高速条件化においても高感度で対象遺伝子を検出できる独自試薬を開発する必要性がある。そこで、本研究は、迅速遺伝子検査装置に対応した高速/高感度検出可能な試薬キットの開発と試作化を目的に実施する。`その場'遺伝子検査が実現できれば、医療領域のみならず、家畜伝染病検査や食品管理検査、水際対策等、幅広い分野で活用され、感染拡大の防止にも有効な対策になることが期待される。
遺伝子導入による新しい薬剤効果増強法を用いた緑内障に対する神経保護治療の開発(抗緑内障薬nipradilolの持つNO作用の増強を目指して)

緑内障は成人の失明原因の主要な原因のひとつである。本症の主体は特異な緑内障性視神経傷害で、これには眼圧上昇にともなう原発開放隅角緑内障(POAG)と眼圧が正常範囲内である正常眼圧緑内障(NTG)の2種類がある。最近の研究では両視神経障害の病因として神経栄養因子の枯渇、虚血、硝子体中のグルタミン酸濃度の上昇および、自己免疫等による網膜神経節細胞のアポトーシスが関与が明らかとなった。このため緑内障の治療においても従来からの眼圧下降治療に加え、網膜神経節細胞のアポトーシスを抑制し、網膜神経節細胞を保護するいわゆる神経保護治療の必要性が。最近開発されたnipradilolはαおよびβ-blocker作用に加え構造中にNOを有するユニークな構造により従来の眼圧下降作用に加え、NO作用による神経保護効果が期待されている抗緑内障薬のひとつである。実際培養細胞を用いたin vitroの実験やラットの硝子体注入実験(Maruyama, Ohguro et al. Jpn J Ophthalmol 43:1-12,2002)で有意な神経保護作用を有することが示されている。しかし、実際ヒトの緑内障患者にnipradilolの点眼治療においてもin vitroと同様な効果が発現されるかについては、1)nipradilolの眼内移行や2)作用機構にかかわると考えられているguanylate cyclaseの網膜内での発現等などの問題もあり、in vivoにおけるnipradilolの有効性については今後の研究を待たねばならない。一般的にNOによる神経保護作用としてin vitroの実験系で1)ニトロソ化によるカスパーゼ活性化の抑制、2)NMDA受容体の機能抑制および3)グアニル酸シクラーゼの活性化を介したcGMP上昇によるカスパーゼの抑制、Bcl-2分解抑制とチトクロームC放出抑制等の機序が考えられている。今回作業仮説としてnipradilolのもつNOの神経保護作用機序として上記の3)に関して主要因子であるグアニル酸シクラーゼをあらかじめ遺伝子導入により網膜および視神経での発現を増やしておいて、そこにnipradilolを点眼投与することにより、nipradilolの神経保護作用を最大限に引き出し、将来的に緑内障に対する新しい神経保護治療として臨床応用することを目的とする。今回ヒトグアニル酸シクラーゼ(GC)をクローニングし、それをベクターに挿入したものを準備し、実際にエレクトロポレーションによりラット網膜および視神経に遺伝子導入しうることを確認し得た。今後は最終的な薬物の効果を検討中である。研究の背景および目的緑内障は成人の失明原因の主要な原因のひとつである。NOによる神経保護作用としてin vitroの実験系で1)ニトロソ化によるカスパーゼ活性化の抑制、2)NMDA受容体の機能抑制および3)グアニル酸シクラーゼの活性化を介したcGMP上昇によるカスパーゼの抑制、Bcl-2分解抑制とチトクロームC放出抑制等の機序が考えられている。今回nipradilolのもつNOの神経保護作用機序として上記の3)に関して主要因子であるグアニル酸シクラーゼをあらかじめ遺伝子導入により網膜および視神経での発現を増やしておいて、そこにnipradilolを点眼投与することにより、nipradilolの神経保護作用を最大限に引き出し、将来的に緑内障に対する新しい神経保護治療として臨床応用することを目的とし2年間の研究を行うに至った。本年度の研究成果網膜視神経に遺伝子導入するためのグアニル酸シクラーゼのcDNAを網膜より抽出精製し、これをベクターに挿入し、現在electroporation法によりラット網膜に遺伝子導入する基礎実験がほぼ完了している。

最近の研究では両視神経障害の病因として神経栄養因子の枯渇、虚血、硝子体中のグルタミン酸濃度の上昇および、自己免疫等による網膜神経節細胞のアポトーシスが関与が明らかとなった。このため緑内障の治療においても従来からの眼圧下降治療に加え、網膜神経節細胞のアポトーシスを抑制し、網膜神経節細胞を保護するいわゆる神経保護治療の必要性が。最近開発されたnipradilolはαおよびβ-blocker作用に加え構造中にNOを有するユニークな構造により従来の眼圧下降作用に加え、NO作用による神経保護効果が期待されている抗緑内障薬のひとつである。実際培養細胞を用いたin vitroの実験やラットの硝子体注入実験(Maruyama, Ohguro et al. Jpn J Ophthalmol 43:1-12,2002)で有意な神経保護作用を有することが示されている。しかし、実際ヒトの緑内障患者にnipradilolの点眼治療においてもin vitroと同様な効果が発現されるかについては、1)nipradilolの眼内移行や2)作用機構にかかわると考えられているguanylate cyclaseの網膜内での発現等などの問題もあり、in vivoにおけるnipradilolの有効性については今後の研究を待たねばならない。一般的にNOによる神経保護作用としてin vitroの実験系で1)ニトロソ化によるカスパーゼ活性化の抑制、2)NMDA受容体の機能抑制および3)グアニル酸シクラーゼの活性化を介したcGMP上昇によるカスパーゼの抑制、Bcl-2分解抑制とチトクロームC放出抑制等の機序が考えられている。今回作業仮説としてnipradilolのもつNOの神経保護作用機序として上記の3)に関して主要因子であるグアニル酸シクラーゼをあらかじめ遺伝子導入により網膜および視神経での発現を増やしておいて、そこにnipradilolを点眼投与することにより、nipradilolの神経保護作用を最大限に引き出し、将来的に緑内障に対する新しい神経保護治療として臨床応用することを目的とする。今回ヒトグアニル酸シクラーゼ(GC)をクローニングし、それをベクターに挿入したものを準備し、実際にエレクトロポレーションによりラット網膜および視神経に遺伝子導入しうることを確認し得た。今後は最終的な薬物の効果を検討中である。
グルコース輸送体の小胞型輸送システムと生理・病態作用の解明

グルコーストランスポーター(GLUT)は細胞膜に局在し、細胞内にグルコースなどの糖類を取り込んでエネルギー供給などの生体恒常性の維持に関与している。このうち、クラスIIIに属するGLUTsは細胞内膜に局在し、グルコースの他にmyo-inositolやデヒドロアスコルビン酸(DHA)を基質とするものがあることがわかってきている。クラスIIIのGLUTsについて細胞内局在性、小胞への輸送システム、生理作用の解明を目的に研究をすすめ、特にGLUT10の生理作用と病態生理解明を目指す。
ネコ発声における喉頭制御機構の解明

1.除脳ネコにおいて、タングステン微小電極を延髄疑核に刺入し、声門閉鎖筋および声門開大筋運動ニューロンを細胞外記録によって分離同定し、上喉頭神経を声門閉鎖反射出現閾値下で刺激し、その際の単一内喉頭筋運動ニューロンの興奮性の経時的な変化を、逆行性活動電位波形のピーク潜時の変動を記録することによって記録解析した。2.声門閉鎖反射出現閾値下の上喉頭神経電気刺激から、潜時数msec以内に内喉頭筋運動ニューロンの興奮性のわずかな低下が認められ、続いて潜時数msec10数msecに興奮性の上昇のピークが存在した。興奮性の上昇の経時的変化については、長潜時におよぶもの、短潜時で終わるもの,2峰性のものなど一定の傾向は認められなかったか。興奮性の上昇の程度は、個々のニューロンによって異なる傾向を示したが、声門閉鎖筋運動ニューロンの中には開大筋ニューロンに比べて、非常に強い興奮性の上昇を示す運動ニューロンが存在した。3.上喉頭神経刺激時の喉頭反射は、単一運動ニューロンレベルでは、その経時的変化が異なるものが存在することが明らかとなった。上喉頭神経電気刺激により誘発される喉頭反射において、刺激直後に一過性に筋活動が抑制されることがしばしば筋電図学的に認められるが、単一ニューロンレベルにおいて、上喉頭神経刺激直後に内喉頭筋運動ニューロンの興奮性が低下する運動ニューロンが証明された。上喉頭神経刺激に対する内喉頭運動ニューロンへの潜時10msec前後の興奮性入力は、声門開大筋よりも声門閉鎖筋への入力がより大きいことが示唆された。喉頭反射において、上喉頭神経から閉鎖筋と開大筋運動ニューロン双方へ興奮性入力が存在し、しかも閉鎖筋優位であることは、防御反射としての声門閉鎖をより強固にする目的のためであると考えらる。
造船設計エキスパ-トシステムの開発

昭和62年度から平成元年度までの3年間にわたり、「造船設計エキスパ-トシステムの開発」の研究を行なった。造船設計は数十万点の部品数を取り扱う大規模なものであり、しかも1隻毎の個別設計である。従って、大量生産の場合と異なりそのシステム化はきわめて困難なものとされている。しかし、最近のAI技術、3次元ソリッドモデリング技術、デ-タベ-ス管理技術の急速な発展により、従来の方法とはまったく異なる柔軟な設計システムを構築できる可能性が開けつつある。本研究は造船設計にエキスパ-トシステム技術を中軸とした新しいシステム技術を導入することにより、大規模な個別設計システムの基本ア-キテクチュアを開発することを目的とした。システム開発環境としては、オブジェクト指向を全面的に採用した。オブジェクト指向の特徴である、メッセ-ジ交換、情報の隠ぺい、継承という概念はデ-タモデルの作成、あるにはシステム開発そのものに非常に役だった。更にこのシステム開発環境の上に、制約指向のハンドリングシステムとプロダクションシステムとを作成し、システム開発全般に汎用的に使用した。本研究では、(1)基本設計システム、(2)線図フェアリングシステム、(3)3次元ソリッドモデラ-、(4)構造配置システム、(5)部品化・外板展開システム、(6)プロセスプランニングシシステム、(7)スケジュ-リングシステムを作製し、上記の様な結論を得ている。基本設計、線図フェアリング、3次元ソリッドモデラ、構造配置システムの4種の観点から、エキスパートシステムに基調を置いたシステム開発を行なった。基本設計は、機能要求をもとに諸元を決定するものであり、計画的要素が強くエキスパートシステムとしては困難が多い。本研究では、設計に必要な知識を、対象物の物理的制約と設計手順に関するものとに分類し、物理的制約はオブジェクト指向の表現を用いることにより、開連する諸元間の一貫性を保持する形を実現した。設計手順の知識はプロダクションシステムの形で整理している。線図フェアリングは、船の任意曲面を在来型の線図に対応づけが容易な各断面3次曲線ネットにより3次元曲面を形成するモデルを採用している。フェアリングにあたっては、曲線のフェアネス、隣接する曲線との対応を考える上で、プロダクションシステムの有効性を確認した。3次元ソリッドモデラとしては、平面/曲面の集合演算により位相変更にも対応できる述語論理モデルと、オブジェクト表現によるプリミティブとリレーションによる方法を試した。いずれもパラメトリックデザインが可能である。これらいずれの方法も、設計対象が複雑になるに従い、処理時間が相当膨大になる。構造配置計画は上記モデラを使って行なうが、理想的には造船設計に限らず汎用的なものとしたい。しかし、処理時間を考えると設計対象をある程度限定し、その対象に関する知識をもとに効率化を図るのが実用的であるという側面もある。両者のバランスをとり現実的かつ汎用性のあるシステムとするように心懸けたい。構造配置システムは、設計と共に後段にあたる製造組立情報の定義に深い関係をもつ。この方向での検討も本年度開始した。本年は、外板展開、プロセスプランニング、またこれらを統合するCIM実現のための船体構造デ-タモデルやそれを得るための工作情報獲得支援システムについて検討を行い、造船CIMの枠組についても検討した。外板展開エキスパ-トシステムは、船体の外板をどの様に、板要素に分割すれば良いかを求めるものである。従来、熟練技術者が決定していたが、これをル-ル化することが本研究の中心課題である。一枚一枚に分割する際には曲率により曲げの難易を評価して切断線を決定することでほぼ良好な外板展開が行えることがわかった。プロセスプランニングシステムは、大規模な板骨構造物である船体を各部品とその接合関係をデ-タとして入力して、その組立手順を与えるエキスパ-トシステムである。作年度に構築したシステムの上に、更に大型で、汎用性、実用性の高いシステムを構築できた。このシステムでは、大きな構造物は、部分構造に分解して取り扱うことができ、推論に要する時間も推論システムの構成を改善することで減少している。

船体構造デ-タモデルについては、各種エキスパ-トシステムを、CIMとして統合するさいに必須となるデ-タの構成について試作システムにより検討した。いわゆるEntity-Relationshipモデルと、オブジェクト指向言語によるものが有効であることを示した。工作情報獲得支援システムは、船種に応じて典型的な構造様式が既に内蔵されており、部材の寸度等を入力することで、工作やそれに付随する各種計画などに必要なデ-タを簡単に作製できるようになっている。
障害物環境におけるネットワークの連結性を考慮した分散予測制御

本研究の目的は,周囲の環境にあわせてロボット群が群れの形を変え,一部が分離することなく目標地点まで到達させる制御手法の確立に向け,以下の課題に取り組むことである.(i)操作者が1台のロボットに目標経路を与えると,ロボット間の通信による情報交換を行うことなく,群れのネットワーク構造の連結性を維持する手法,さらに周囲の障害物にあわせて群れの形を変え,狭隘な環境でも目標経路に追従する分散的な制御手法を構築する.(ii)上記(i)を発展させ,近傍ロボットの相対位置情報だけでなく,近傍ロボットの速度情報を用いることにより,近傍ロボット間でお互いの動きを予測し,迅速に群れの形状を変形可能な制御手法を構築する.(iii)複数のUAVで構成されるロボット群,および陸上ロボットとUAVが混在したロボット群に対して,上記(i), (ii)の手法の有効性を実験により検証する.今年度は,(i)の実現に向け,障害物環境に適用可能なアルゴリズムを構築した.このアルゴリズムでは,ロボットの移動方向の決定と,つぎのサンプリング時刻までの移動量の決定の2段階から構成されるアプローチを採用している.このように移動方向を先に決定することにより,全ての制約条件を満足する最大移動量を導出することが比較的容易になり,従来研究で困難である障害物環境下で連結性と衝突回避を理論的に保証することが可能となる.従来の方法では,移動方向の決定が適切に行われないために道幅の狭い障害物環境でデッドロックが起こる場合があるため,移動方向の決定の段階から制約条件を考慮する新たな方法を提案した.また,(iii)の実験検証の準備として,3台のクアッドロータを対象とした予備実験を行った.目的であった道幅の狭い障害物環境でデッドロック回避手法の提案や,3次元空間へのアルゴリズムの拡張を行うことができたため.引続きUAVへの応用に着手するとともに,上記の研究計画の(ii)に取り組む.また,実験検証において,外乱の影響や目標速度が振動的になる問題も見られたため,この問題にも取り組む必要がある.本研究の目的は,周囲の環境にあわせてロボット群が群れの形を変え,一部が分離することなく目標地点まで到達させる制御手法の確立に向け,以下の課題に取り組むことである.(i)操作者が1台のロボットに目標経路を与えると,ロボット間の通信による情報交換を行うことなく,群れのネットワーク構造の連結性を維持する手法,さらに周囲の障害物にあわせて群れの形を変え,狭隘な環境でも目標経路に追従する分散的な制御手法を構築する.(ii)上記(i)を発展させ,近傍ロボットの相対位置情報だけでなく,近傍ロボットの速度情報を用いることにより,近傍ロボット間でお互いの動きを予測し,迅速に群れの形状を変形可能な制御手法を構築する.(iii)複数のUAVで構成されるロボット群,および陸上ロボットとUAVが混在したロボット群に対して,上記(i), (ii)の手法の有効性を実験により検証する.今年度は,(i)の実現に向け,障害物環境に適用可能なアルゴリズムを構築した.このアルゴリズムでは,ロボットの移動方向の決定と,つぎのサンプリング時刻までの移動量の決定の2段階から構成されるアプローチを採用している.このように移動方向を先に決定することにより,全ての制約条件を満足する最大移動量を導出することが比較的容易になり,従来研究で困難である障害物環境下で連結性と衝突回避を理論的に保証することが可能となる.従来の方法では,移動方向の決定が適切に行われないために道幅の狭い障害物環境でデッドロックが起こる場合があるため,移動方向の決定の段階から制約条件を考慮する新たな方法を提案した.また,(iii)の実験検証の準備として,3台のクアッドロータを対象とした予備実験を行った.目的であった道幅の狭い障害物環境でデッドロック回避手法の提案や,3次元空間へのアルゴリズムの拡張を行うことができたため.引続きUAVへの応用に着手するとともに,上記の研究計画の(ii)に取り組む.また,実験検証において,外乱の影響や目標速度が振動的になる問題も見られたため,この問題にも取り組む必要がある.
血管運動における内皮細胞性制御に関する研究

血管内皮細胞は種々の循環調節因子を生産、遊離すると共に生理的物理的バリア-としても血流制御に関与している。内皮細胞の血管攣縮メカニズムを知ること企画して、電気生理学的に内皮細胞膜のイオンチャネルの選択性、動力学的特性、分布密度、コンダクタンスを明らかにする。更に、内皮細胞から二種以上の情報物質がいかなる放出メカニズムのもとにあるかを解析することにあった。アセチルコリン刺激は内皮細胞性の血管平滑筋細胞を過分極させるし、筋を弛緩させもするが、サブスタンスP、A231827等の刺激では過分極は発生しないが、これら薬物は筋を弛緩させる作用を有する。従って、候補情報物質であるニトロ化合物が平滑筋細胞を過分極させるなどうかを調べると、十分弛緩作用を呈する濃度のニトロ化合物は筋細胞を過分極させない。内皮細胞膜のイオンチャネルの種類やその特性を調べると、陽イオンを非選択的に透過させるチャネルが概ね一様に高密度に分布していることが分かった。内皮細胞は静止電位が-50mV付近にあるが、電流-電圧特性からも静止電位レベルではこの種イオンチャネルは閉口していると思われる。細胞膜が刺激物質により脱分極するとこのチャネルは活性化され、Caイオンの流入を促進する。今後、内皮細胞性情報物質の放出とチャネル活動についても解析することにより内皮細胞の反応性を明確にしたい。生理活性物質の刺激に対して内皮細胞がいかなる役割を担って血管の収縮弛緩運動を制御しているかを、薬理学的・電気生理学的手法により検討した。まず、実験動物の大動脈より管状及びラセン状標本を作製した。結果(1)内皮細胞が無傷の血管標本を予めノルアドレナリンで持続的に収縮させたもとに、アセチルコリン(ACh)を適用すると、濃度に依存した筋弛緩を引起した。血管の内側表層にある内皮細胞を口紙片で軽く擦りとることにより内皮細胞がない血管標本にするとAChを適用しても筋の弛緩反応は引起こされない。この内皮細胞を介した間接的な筋弛緩効果は、サイクリックGMPの産生を阻害することが知られているヘモグロビンやメチレンブルー当によって阻止される。内皮細胞から放出された弛緩物質が主に血管平滑筋を弛緩させていることはDoner標本は内皮が無傷で生物反応標本は人工的に内皮を取除いた下での実験系で確認した。(2)電気生理学的研究:3MKClで満たされた外径0.5μ以下の先端からなるガラス微少電極を平滑筋細胞内に挿入して膜電位を記録すると、内皮細胞が無傷の標本では静止膜電位が-62mVであるのに、内皮が損傷を受けた標本では役5mV膜電位が浅くなった。また内皮細胞依存性の弛緩因子の作用を抑制したヘモグロビンの前処置においても膜電位が約7mV脱分極することがわかった。AChの適用により内皮性の膜の過分極が生じるが、環境液のカリウム濃度を低下させるとAChによる過分極は増大し、カリウム濃度を高めると過分極はわずかに生じること、また数分間AChの適用中にもかかわらず膜電位は薬物前のレベルに徐々にもどるが、機械的反応は持続的に抑制され続けるので、二者以上の弛緩因子が刺激により放出されていると考える。目下、パッチクランプ法により内皮細胞膜電流の解析を進めているが、内皮特有と考えられる興味あるイオンチャネルを発見し、その確認を行っている。循環調節における血管内皮細胞の役割を明らかにする意図で、内皮細胞膜の電気生理学的特性をパッチクランプ法にて解析し、以下の結果を得た。1)新鮮組織より作成した内皮細胞の膜上には、陽イオンを選択的に透過するイオンチャネルが概ね一様に散在している。2)一般に興奮膜上にはカリウムイオンチャネルが普遍的に局在しているが、数百パッチの実験例数にも拘らずこの3種のチャネルを内皮細胞に検出し難い。

3)チャネルのslope conductanceから3種のイオンチャネル、即ち、25pS、50pSと100pSのチャネルが存在している。4)3種のイオンチャネルみ全て電流-電圧特性関係において、+50--50mVの範囲内で直線性を示し、交点0を通過する。5)細胞を構成している状態では、3種であるが、パッチ膜のみで膜内が環境液に曝されると25pSのコンダクタンスのチャネルは消失するので、細胞内構成成分がチャネルの維持に必要である。6)この3種のチャネルはナトリウム、カリウム、カルシュウムなどの陽イオンを同一比で透過させるが、陰イオンは透過させないので、陽イオン非選択性チャネルである。7)内皮細胞膜のチャネルは細胞内のカルシュウムイオン濃度により、チャネルの開口確率が左右されるので、この種チャネルが活性化されるには細胞内カルシュウム濃度の上昇が必須である。8)50pSのコンダクタンスのチャネルは静止電位では不活性化状態にあるが、膜を脱分極させると脱分極の大きさに比例して活性化されることを明かにした。今後、内皮細胞性情報物資の放出とチャネル活動についても解析する。
近代自然法学とアダム・スミスの経済理論および国家論の比較研究

近代自然法学の国家論の中心をなす社会契約説は、市民政府の起源と忠誠義務の根拠を、契約・合意・同意などから説明した。この社会契約説を批判したのが、デヴィッド・ヒュームとアダム・スミスである。本研究は、ヒュームが、市民政府の起源について原始契約の存在を認めた上で、忠誠義務の根拠を契約に求める見解を批判して利害と慣習から説明したことを示した。さらにスミスが、ヒューム理論を継承発展させた「権威の原理」と「功利の原理」の理論によって市民政府の起源と服従の根拠を説明し、社会契約説への理論的批判を完結させたことを明らかにした。日本では、近年自然法思想およびヒューム、スミスらの思想はしばしば「市民社会論」と呼ばれてきた。本研究は、日本における市民社会論の歴史についても考察した。近代自然法学および重商主義の経済理論を特徴づけるのは、貨幣数量説である。ヒューは、貨幣数量説を国際的金移動の理論と結合して、重商主義の貿易規制策を批判する一方、連続影響説より貨幣数量が産出量水準にも影響を及ぼすことを認めた。本研究は、アダム・スミスが、『法学講義』で貨幣数量説と異なる銀価決定論を述べており、『国富論』では、銀価の変動を歴史的に考察する一方で、ステュアートの理論的影響のもとに流通必要量説を主張し、貨幣数量説と異なる見解を展開したことなどを明らかにした。1.近代自然法学、重商主義、アダム・スミス、貨幣数量説などに関する古典および現代の研究文献を収集した。2.グロチウス、ホッブズ、プ-フェンドルフら近代自然法学者とアダム・スミスの分業・協業・所有に関する認識を比較検討し、さらにJ.S.ミル、マルクスらの理論とも比較して17-19世紀における理論的発展を整理し、1994年10月24日に経済学史学会第58回大会で「分業・協働・所有」と題する学会報告を行った。3.アダム・スミスの市場社会認識を「共感」と「見えざる手」の概念を軸に考察して、1994年11月9日に日本経済研究センターで報告するとともに、その内容を会報に掲載した。4.ヒュームとアダム・スミスによる近代自然法学の社会契約説に対する批判について考察し、両者の理論の継承と批判の関係を明らかにした。現在ヒュームの社会契約説批判について論文を執筆中で、引き続きスミスについても論文執筆を予定している。5.重商主義から古典派経済学にいたる貨幣数量説の系譜を、ロック、ステュアート、ヒューム、アダム、スミスなどを中心に検討し、さらにケインズによる貨幣数量説批判とマネタリストによる貨幣数量説の現代的再生について考察をすすめている。1.近代自然法学(グロチウス、ホッブズ、プ-フェンドルフ、ロックら)と古典派経済学(アダム・スミス、J.S.ミル)およびマルクスにおける分業・協働・所有に関する理論を比較検討し、当該理論の17-19世紀における発展を段階的に整理した。とくに明らかになったのは、分業・協働・所有の超歴史的側面と歴史的側面とを二重化して把握する視角が、17世紀のプ-フェンドルフと19世紀のミルやマルクスとに共通し、両者の間にはさまるロックやスミスでは歴史的側面の把握が後退するという点である。2.ロック、ヒューム、ステュアートらの「貨幣数量説」の発展を整理し、アダム・スミスの『国富論』第1巻末尾における「銀価の変動に関する余論」と比較して、後者がスミスの貨幣数量説(あるいは貨幣数量説批判)として位置づけられることを明らかにした。3.近代自然法学の社会契約説に対するヒュームとスミスの批判を考察し、とくにスミスの『法学講義』から『国富論』へいたる国家論の発展を社会契約説批判の展開という視角から検討した。『国富論』における社会契約説批判は、従来の研究史でほとんど注目されてこなかった点である。4.ヨーロッパと日本における市民社会概念の展開を検討した。とくに日本における戦前の高島善哉・大河内一男から戦後の大塚久雄、内田義彦、平田清明、望月清司らに至る市民社会論および市民社会概念の発展を、日本資本主義の展開と関連づけて考察し、その成果を研究大会で報告したあと論文

「戦後日本の社会科学と市民社会論」にまとめた。1)いわゆる機械的貨幣数量説は、ロック→モンテスキュー→ヒューム→リカード→ジェームズ・ミル→通貨学派→新古典派という系譜をもつ。これに対して二つの批判的な系譜が存在した。一つはいわゆる連続的影響説であって、カンティロン→ヒューム→アトウッド→ハイエク→ケインズとつながり、もう一つはいわゆる流通必要量説であって、ステュアート→スミス→トック→銀行学派→マルクスへとつながる。ケインズとマルクスはいずれも古典派経済学者の貨幣数量説・貨幣ヴェール観・セ-法則を批判して重商主義の貨幣的経済理論の意義を高く評価したが、しかし両者の貨幣数量説批判は微妙に重なり合いつつも重要な点で大きく異なっていた。本研究は、それぞれについて理論的系譜をたどって整理した。2)上記の系譜の中で、アダム・スミスの『国富論』第1巻末尾における「銀価の変動に関する余論」は、ロック、ヒューム的な機械的貨幣数量説とステュアート的な貨幣数量説批判とを(後者に重点を起きながら)理論的に総合しようとしたものと考えられる。このスミスの認識が、『法学講義』や『国富論草稿』以来しだいに発展してきたことを明らかにした。3.近代自然法学の社会契約説に対するヒュームとスミスの批判を考察し、とくにスミスの『法学講義』から『国富論』へいたる国家論の発展を社会契約説批判の展開という視角から検討し整理した。
部分パターンの自動学習による手書き文字の高精度認識

高精度な手書き文字認識システムを構築するにあたって、「冶」と「治」、「ぱ」と「ば」のような類似文字をいかに高精度に認識するかが大変重要な問題である。類似文字の認識精度を高めるため、従来から、様々な方法は提案されているものの、顕著な効果は得られていない。人間が類似文字を常に正しく認識できる原因の1つに文字の部分パターンの情報を有効に利用している点が挙げられる。例えば、類似文字「冶」と「治」に対する区別は文字の左側の偏の部分を見分けることによって正しく行なわれていると考えられる。そこで、本研究では、このような認識方式を認識システムに導入し、認識精度の高い部分パターンの自動学習を利用した認識手法を考案した。当初の研究計画、方法に従って、以下の研究成果が得られた。1.文字認識システムにおいて、提案手法により類似文字の部分パターンの自動学習が可能になった。2.提案方法は従来の手法に比べ、認識に必要な部分領域の抽出が高信頼性なものになった。3.提案方法を文字認識システムに適用した結果、類似文字間で誤認識が最も多発している100字種について、平均4.53%の改善が見られ、本提案法の有効性が実証された。4.本研究の成果をまとめた論文は、平成7年の電子情報通信学会論文誌に掲載される予定である。
埋没樹木の14C年代ウイグルマッチングによる火山噴火の高精度年代決定

白頭山火山の10世紀頃の噴火に関連する火砕琉堆積物から採取した埋没樹木について,噴火による枯死年代を14Cウイグルマッチングにより正確度をあげて決める研究を実施した.白頭山麓の火砕流・泥流堆積物に埋没した樹皮付きの炭化樹木につき,樹木が持つ102個の年輪のうち35個を高精度で14C年代測定を行った.その結果をINTCAL98データセットに対してウイグルマッチングを行い,最外年輪の年代,すなわち火砕流による枯死年代としてAD935+8-5を得た.白頭山の北東方向の中国領土を治めていた渤海国の滅亡(926年)は,白頭山の巨大噴火とは直接関係しないことが結論される.今後の研究として,ウイグルマッチングの精度をあげるために,屋久杉年輪の1年毎の調査を行い,自前の高精度の14C年代-暦年代較正データを作成することを計画している.さらに,鬱陵島の噴火年代を検討した.日本に分布するU-Okiテフラは,9.3-9.6kaBPの年代が与えられるいる.この年代を,正確に評価することを目的として,鬱陵島の調査を行った.鬱陵島では,ATテフラ(2.5kaBP)以降のテフラとしてU1,U2,U3,U4の4層が区分されている.今回の調査でも、U2,U3,U4が確認でき,それぞれから,年代測定試料(木炭片,土壌など)を採取することが出来た.予察的な結果として,U2テフラにより炭化した樹木片の14C年代が約5kaBP(年輪が壊れたため14Cウイグルマッチングは実施できなかった),U3直下の土壌が7.5-8.0kaBP, U4直下で採取した木炭片および土壌が,それぞれ12kaBP,10-12kaBPと得られた.これまではU2,U3,U4は9.3-9.6kaBP頃にほぼ同時に噴出したものと考えられてきたが,この定説とは大きく異なる結果が得られた.白頭山火山の10世紀頃の噴火に関連する火砕琉堆積物から採取した埋没樹木について,噴火による枯死年代を14Cウイグルマッチングにより正確度をあげて決める研究を実施した.白頭山麓の火砕流・泥流堆積物に埋没した樹皮付きの炭化樹木につき,樹木が持つ102個の年輪のうち35個を高精度で14C年代測定を行った.その結果をINTCAL98データセットに対してウイグルマッチングを行い,最外年輪の年代,すなわち火砕流による枯死年代としてAD935+8-5を得た.白頭山の北東方向の中国領土を治めていた渤海国の滅亡(926年)は,白頭山の巨大噴火とは直接関係しないことが結論される.今後の研究として,ウイグルマッチングの精度をあげるために,屋久杉年輪の1年毎の調査を行い,自前の高精度の14C年代-暦年代較正データを作成することを計画している.さらに,鬱陵島の噴火年代を検討した.日本に分布するU-Okiテフラは,9.3-9.6kaBPの年代が与えられるいる.この年代を,正確に評価することを目的として,鬱陵島の調査を行った.鬱陵島では,ATテフラ(2.5kaBP)以降のテフラとしてU1,U2,U3,U4の4層が区分されている.今回の調査でも、U2,U3,U4が確認でき,それぞれから,年代測定試料(木炭片,土壌など)を採取することが出来た.予察的な結果として,U2テフラにより炭化した樹木片の14C年代が約5kaBP(年輪が壊れたため14Cウイグルマッチングは実施できなかった),U3直下の土壌が7.5-8.0kaBP, U4直下で採取した木炭片および土壌が,それぞれ12kaBP,10-12kaBPと得られた.これまではU2,U3,U4は9.3-9.6kaBP頃にほぼ同時に噴出したものと考えられてきたが,この定説とは大きく異なる結果が得られた.本年は,3年計画の初年度として,(1)加速器質量分析による高精度14C年代測定の準備,(2)効率のよい試料処理方法の検討,(3)中国白頭山火山の10世紀頃の噴火に関連する火山性堆積物の調査と埋没樹木の採取,(4)測定された14C年代から較正年代を得る方法,年輪の14Cデータを解析するウイグル・マッチング法の検討を実施した.当センターに設置されているタンデトロン加速器質量分析装置を用いて,標準体,ブランク試料,樹木年輪試料について,測定時間,測定回数,生データの処理方法に関する検討を行った.その結果,現代から5千年前までの試料について,測定誤差±20±40年,正確度±40年で年代測定を実施できる見通をつけた.また,購入した備品(ターボ分子真空ポンプ,凍結乾燥機)を用いて,樹木年輪や泥炭など火山噴火に関連する試料処理の装置を組み立てると共に試料処理プロセスの検討を行い,樹木,泥炭,骨片試料の効率のよい処理方法を検討した.8月に,外国出張旅費を用いて中国白頭山火山を調査し,10世紀頃の巨大噴火に関連する樹木試料の採取を行った.

この噴火に関連したB-Tmテフラは,日本の東北,北海道周辺に広く分布しており,ほぼ同時期に十和田火山から噴出された十和田a(To-a)テフラとあわせて,火山灰対比による考古学遺跡などの年代推定に盛んに利用されており,B-Tmテフラの正確な年代決定が期待されている.白頭山周辺から数個の埋没樹木を採取し持ち帰った.この樹木年輪の14C年代測定を目下進めている.さらに,これまでに当センターで測定した樹木年輪についての既存のデータと14C年代-年輪年代を関係つけるデータとして世界的な評価を得て使用されているINTCAL98(Stuiver et al., 1998)を用いて14Cウイグル・マッチングの解析手法の検討を進めている.本年は,3年計画の2年度目として,(1)白頭山火山の10世紀頃の噴火に関連する火砕琉堆積物から採取した埋没樹木について,1年輪ごとに分けて14C年代測定し,それに対してウイグルマッチングを実施し,火山噴火年代としてAD936+8/-6を得た.また,(2)ウイグルマッチングの精度をあげるために,9-11世紀の年輪を持つ屋久杉の採取の可能性を調査した.昨年の研究成果として,当センターに設置されているタンデトロン加速器質量分析装置の測定精度として,現代から約5千年前までの試料について,測定誤差±20±40年,正確度±40年で年代測定を実施できる.そこで,昨年度の現地調査により採取した埋没樹木について,14C年代測定を高精度で実施した.樹木の年輪を1年輪ごとに分割し,ほぼ90年分の年輪から30個の年輪試料を選んで14C年代を測定した.次に,14C年代一年輪年代を関係つけるデータとして世界的な評価を得て使用されているINTCAL98 (Stuiver et al.,1998)に対して,測定した14C年代のウイグルマッチングを実施し,採取した樹木の白頭山噴火の火砕流による枯死年代としてAD936+8/-6を得た.得られた暦年代の妥当性の検定を進めている.ところで,INTCAL98は,樹木年輪を10年輪ごとにまとめて14C年代測定されているため,ウイグルマツチングによる年代決定の精度には限界がある.そこで,屋久杉を用いて,9-11世紀の年輪を1年輪ごとに分けた高精度の14C年代一暦年代較正データを作成するために,屋久杉の調査を行った.採取した屋久杉について,目下年輪年代の決定を行っているところである.本年度は,白頭山火山の10世紀頃の噴火に関連する火砕琉堆積物から採取した埋没樹木について,噴火による枯死年代をウイグルマッチングにより正確度をあげて決めることを進めた.昨年の調査で手に入れた別個体の炭化材を,目下分析中である.白頭山の噴火年代については,種々の意見が出されており,9世紀に別途の巨大噴火があったとの意見もある.そこで,本研究の結論であるAD935+8-5の噴火年代が妥当なものか否かについて,更に研究を進めている.また,ウイグルマッチングの精度をあげるために,屋久杉年輪の1年毎の調査を行い,自前の高精度の14C年代-暦年代較正データを作成することを計画したが,適当な材料を採取することが出来なかった,また他の火山噴火の研究として,鬱陵島の噴火年代を検討した.日本に分布するU-Okiテフラは,9.3-9.6kaBPの年代が与えられるいる.この年代を,正確に評価することを目的として,鬱陵島の調査を行った.鬱陵島では,ATテフラ(2.5kaBP)以降のテフラとしてU1,U2,U3,U4の4層が区分されている.今回の調査でも,U2,U3,U4が確認でき,それぞれから,年代測定試料(木炭片,土壌,など)を採取することが出来た.予察的な結果として,U2テフラにより炭化した樹木片の14C年代が約5kaBP(丸太材として採取しウイグルマッチングを実施することは出来なかった),U3直下の土壌が7.5-8.0kaBP, U4直下で採取した木炭片および土壌が,それぞれ12kaBP,10-12kaBPと得られた.これまでは,U2,U3,U4は9.3-9.6kaBP頃にほぼ同時に噴出したものと考えられてきたが,この定説とは大きく異なる結果が得られた.
アフリカミドリザルにおけるエイズ発症制御機構の研究

アフリカミドリザル末梢CD4陽性細胞は、同時にCD8α抗原を低密度で発現しており、リンパ球活性化後、AIDSウィルスのレセプターであるCD4分子が細胞表面上から消失することを現在までに明らかにしている。この結果はCD4陰性のヘルパーT細胞がミドリザル体内で分化していることを示唆しており、この機構によってミドリザルは免疫不全状態に陥らず、AIDS発症を免れているのではないかと考えられた。本年度は、ミドリザル末梢CD4陽性細胞をソ-トした後培養し、CD4分子発現とCD4遺伝子発現を経時的に解析することによって、CD4分子の発現調節について検討した。また、ミドリザルCD4陽性細胞において、活性化後発現されるmRNAの検索を行った。1アフリカミドリザルにおけるCD4・CD8分子の発現制御ミドリザル末梢CD4陽性細胞をFACSで分離後培養し、CD4遺伝子の発現をRT-PCR法で検討した。その結果、リンパ球活性化後、CD4mRNAの発現量の低下と消失が観察され、CD4分子のdownregulationは、転写レベルで制御されていることが明らかになった。また、ミドリザルCD4細胞では、通常のCD8細胞とは異なり、CD8β分子及びCD8β遺伝子の発現が認められないことを明らかにした。2アフリカミドリザルCD4陽性細胞で活性化後発現されるmRNAの検索ミドリザルおよびヒト末梢CD4リンパ球を培養後、mRNAを分離し、Differential Display法でミドリザル活性化CD4細胞に特異的に発現されている遺伝子を検索した。その結果、ミドリザルCD4細胞のみに発現する遺伝子をいくつか同定できた。現在、これらを用いてプローブを作成し、ノーザンブロット法でその特異性を調べている。
脂質系分子固体における秩序構造形成に関する研究:回転相転移

昨年度のn-アルカンのドロップレット結晶の相転移挙動とアルカンチオールの相転移挙動に関する研究に引き続き、今年度はn-アルカン結晶の融点直下に存在する"回転相"の構造に関する研究を行った。回転相はn-アルカンのみならず、他の脂質系分子や鎖状高分子などの融点直下に出現する特異な固相である。脂質膜や単分子膜、2分子膜にも回転相と類似した凝集構造を形成するものがある。回転相に関する研究は古くから行われてきた。回転相では分子はその鎖軸回りに回転的な揺らぎを引き起こしており、その結果、分子の位置の3次元秩序配列は維持されるものの、分子の鎖軸回りの向き(分子配向)の配秩序が壊れている。現在までに、配向秩序、分子の層平面法線からの傾き、積層方式の異なるRI-RVの5つの回転相の存在が明らかになっている。各回転相においてその構造は極めて概略的な平均構造のみわかっており、細かい構造の実体は明らかにされていない。本研究では回転相で観測される特徴的なX線散漫散乱から、構造の揺らぎの空間相関に関する知見を得た。n-アルカンの試料としてn-トリコサン(n-C_<23>H_<48>)を用いた。その理由は、まず、X線回折実験用の適当な大きさの単結晶が得やすいこと、低温秩序相がポリエチレンと同じ分子パッキングの斜方晶系であり回転相に相転移する時に単位格子の変化の対応が取り易い、さらに低温側からRV、RI、RIIの3つの特徴的な回転相が出現することがあげられる。回転相ではメチレン鎖の繰り返し周期(以下:サブセル)の第1層線、第2層線上に特徴的なX線散漫散乱が観測されたその起源を分子の鎖軸に沿った揺らぎと分子配向の揺らぎの空間相関であるとし、2次元散漫散乱強度分布を解析した。その結果、回転相では、分子配向を同一な方向に揃えた短距離秩序ドメインが存在することが推測される。さらに、ab面内において、分子配向に平行な方向には分子は行こうの揺らぎの相関が強く、垂直方向には弱いこともわかった。今までは、単分子膜やアルカン回転相では分子配向が低温秩序相と同じheriingbone packingを持った短距離秩序が存在すると漠然と考えられきたが、散漫散乱の解析により、回転相はその推測とは異なる短距離秩序配列の存在が明らかになった。この成果は、今後、単分子膜、2分子膜、脂質膜の構造を理解する上で、重要な知見であると考えられる。今年度はn-アルカンのドロップレット結晶(C25)とアルカンチオール結晶(C18SH,C19SH,C22SH,C23SH,C24SH)の相転移過程における秩序形成をX線回折と熱分析(DSC)によって調べた。n-アルカンバルク結晶では融液からの温度下降時に見られる回転相が、ドロップレット結晶の場合は出現しなかった。その理由としては、結晶化温度の過冷却度がバルクと比較し大きいためであり、結晶化温度ではすでに低温秩序相が安定であるためと思われる。このような大きい過冷却は、結晶化、の一次核生成が均一核生成のためであることが、結晶化速度の温度依存性から明らかになった。通常のバルクアルカンの場合、結晶化の一次核生成は不均一核生成である。アルカンチオールのバルク結晶の相転移挙動は今までに研究例がほとんどない。よって、まず、全体的な相転移挙動を調べることと低温最安定相での構造を決定することを目的とした。最安定相の構造は脂肪酸結晶などに見られるE-formの構造に類似しており、結晶内部でアルカンチオールはSH基同士が向き合った2量体を形成している。さらに構造には炭素数の偶数系列(E1)と奇数系列(E2)で違いがあることも明らかになった。相転移挙動にも偶奇性が見られた。奇数系列の場合、低温相は昇温すると直接融解し、液相から温度を下降すると直接低温相に結晶化する。一方、偶数系列の場合、溶液成長によって結晶化させた低温安定相(E1)は昇温すると直接融解するが、融液成長試料(E1')の場合は何らかの固相転移を示した後に融解する。さらに、液相から温度を下降させると一旦、ある固相に結晶化した後に準安定な低温相(E1')に転移する。このE1'は、時間が経過すると徐々に最安定なE1に変化することがわかった。X線回折実験の結果より、E1'では、分子は2量体を形成しているものの、SH基が同一ラメラ平面に揃ってなく、メチル基側と入れ替わったランダムな配置になっているおとも予測された。E1'相の融解過程と、液相から結晶化の際に一時的に結晶化する相は、n-アルカン等の脂質系分子に特徴的に見られる回転相である。

回転相では分子はその鎖軸回りに回転的な揺らぎを引き起こしており、その結果、分子の位置の3次元秩序配列は維持されるものの、分子の鎖軸回りの向き(分子配向)の配秩序が壊れている。現在までに、配向秩序、分子の層平面法線からの傾き、積層方式の異なるRI-RVの5つの回転相の存在が明らかになっている。各回転相においてその構造は極めて概略的な平均構造のみわかっており、細かい構造の実体は明らかにされていない。本研究では回転相で観測される特徴的なX線散漫散乱から、構造の揺らぎの空間相関に関する知見を得た。n-アルカンの試料としてn-トリコサン(n-C_<23>H_<48>)を用いた。その理由は、まず、X線回折実験用の適当な大きさの単結晶が得やすいこと、低温秩序相がポリエチレンと同じ分子パッキングの斜方晶系であり回転相に相転移する時に単位格子の変化の対応が取り易い、さらに低温側からRV、RI、RIIの3つの特徴的な回転相が出現することがあげられる。回転相ではメチレン鎖の繰り返し周期(以下:サブセル)の第1層線、第2層線上に特徴的なX線散漫散乱が観測されたその起源を分子の鎖軸に沿った揺らぎと分子配向の揺らぎの空間相関であるとし、2次元散漫散乱強度分布を解析した。その結果、回転相では、分子配向を同一な方向に揃えた短距離秩序ドメインが存在することが推測される。さらに、ab面内において、分子配向に平行な方向には分子は行こうの揺らぎの相関が強く、垂直方向には弱いこともわかった。今までは、単分子膜やアルカン回転相では分子配向が低温秩序相と同じheriingbone packingを持った短距離秩序が存在すると漠然と考えられきたが、散漫散乱の解析により、回転相はその推測とは異なる短距離秩序配列の存在が明らかになった。この成果は、今後、単分子膜、2分子膜、脂質膜の構造を理解する上で、重要な知見であると考えられる。