hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザ加熱法を用いた火炎面曲率制御によるFlame Dynamicsの研究

レーザ加熱法により平面予混合火炎に任意の曲率を与え、その後の火炎面不安定現象の進展の観察を行った。まず開放型平面火炎バーナを用い、ルイス数(Le)の異なる2種類の混合気についてこの実験を行ったところ、火炎変形の拡大(Growthrate)がLeに影響を受けることを明確にした。また、火炎伝播管を用いた実験では、本法により変形を与えた火炎と管内に形成される音響振動場の相互作用を観察し、火炎の不安定化および自己乱流化現象発生の可否が、本研究で新たに定義したフルード数(PulsatingFroudeNumber)Gpにより整理できることを示した。予混合火炎の曲率と不安定性の関係を明らかにするため、計画に沿って以下の2つの実験を実施した。実験(1)エチレン空気予混合気(Le<1)を内径50mm、長さ450mmの伝播管に封入し、その一端に火花点火を行った後、着火端側からCO_2レーザを照射し、その後に生じる火炎伝播現象の観察を行った。火炎の伝播方向は、下方伝播を採用した。成果:伝播方向として下方伝播を採用することで、レーザ照射前の初期火炎を完全な平面火炎とすることに成功した。この平面火炎を活用することで、レーザ照射による火炎の初期変形が時間とともに成長し不安定化していく過程を克明に観察することに成功した。この結果によると、火炎面の未燃側に凸の変形(正の曲率)が生じると、(1)凸部が選択的に変形量を増大させる、(2)この変形が進展し先端曲率が特定の値に到達するといったん伝播が停止し曲率が回復、(3)再度先端曲率の増大が進展、というサイクルを繰り返すことがわかった。さらに、このサイクルを繰り返しながら火炎全体の変形が増大し、最終的に、火炎と管内の音響振動との相互作用により、乱流燃焼状態へ移行することがわかった。なお、この実験で得られた成果は、2010年8月に中国北京で開催されるThe 33^<rd> International Symposium on Combustion(採択済み)にて発表する。実験(2)エチレン空気予混合気(Le<1)を一様流速で下方に噴出し平面火炎を形成する。その中心にCO_2レーザを照射した際の火炎の変形およびその後の不安定性進展の観察を行った。成果:本年度は、主に装置制作が主要な内容であり、想定した実験が実施可能であることが確認された。火炎は、レーザを照射するとバーナへ近づく方向へ変形し、停止するとバーナから離れる。このとき、順方向の伝播は速度が速く、離れる方向の伝播は速度が遅くなることがわかった。予混合火炎の曲率と不安定性の関係について、以下の2つの実験をH21に引き続いて実施した。実験(1)エチレン空気予混合気(Le<1)を内径50mm、長さ450mmの伝播管に封入し、その一端に火花点火を行った後、着火端側からCO_2レーザを照射し、火炎の変形と管内音響振動の相互作用を調べた。成果:昨年度の研究から、変形の生じた火炎は振動しながらその変形を増大させて行くことがわかっている。本年度の研究から、その変形がある臨界値を越えると音響振動場との相互作用により火炎先端に負の曲率(凹型形状)が現れることがわかった。この形状が一度生じると、引き続いて火炎先端が繰り返し折れ曲がる挙動が生じ火炎表面積が急激に増大する。これによって火炎伝播速度が爆発的に増大し激しい乱流挙動を生じる。次に、この負の曲率が現れる時間を乱流挙動への遷移遅れ時間と定義し、その時間をレーザ照射強度を変数として観察したところ、遷移に要する時間は特定のレーザ強度において極小値を持つことがわかった。すなわち、レーザ強度が一定値を越えると乱流挙動へ遷移しにくくなる。また、この遷移が生じるには、遷移直前の曲率が一定値以上を必要とし、曲率がこの値を超えないときは、乱流火炎への遷移は生じない。なお、この実験で得られた成果は、2010年8月に中国北京で開催されたThe 33^<rd> International Symposium on Combustionにて発表したほか、2011年7月米国Irvineで行われる23rd ICDERSにて発表を行う。成果:火炎は、レーザを照射により任意の形状に制御することができることがわかった。また、火炎先端曲率が大きいほどLe<1の条件では、伝播速度が大きくなるという結果が得られた。予混合火炎の曲率と不安定性の関係について、以下の2つの実験をH22に引き続いて実施した。実験

(1)エチレン空気予混合気(Le<1)を内径50mm、長さ450mmの伝播管に封入し、その一端に火花点火を行った後、着火端側からCO_2レーザを照射し、火炎の変形と管内音響振動の相互作用を調べた。成果:火炎の変形がある臨界値を越えると音響振動場との相互作用により火炎先端に負の曲率(凹型形状)が現れ、これを切っ掛けとした火炎表面積および火炎伝播速度の急激な増大よる乱流燃焼への遷移が生じることがわかった。次に、レーザの照射方法を従来の連続照射から短時間照射へと変える実験を行った。これは、レーザにより予混合気へ与えたエネルギーを特定できるようにするためである。この実験から、レーザ強度を一定に保ち照射時間を少しずつ増加させていくと、火炎が乱流状態へ遷移する臨界照射時間の存在することがわかった。また、平面火炎に短時間照射を行った場合、火炎の中心に生じた変形は周辺へ向かって同心円上に伝播する挙動の生じることがわかった。さらに、伝播管内を燃焼速度の遅い混合気を下方に伝播させると、火炎表面にセル状火炎が生じるが、この火炎にレーザを照射することでセル状火炎を任意のタイミングで消滅させることができることから、本レーザ照射法がセル状火炎の発生消滅機構に対して有力な研究手段となることが示された。実験(2)Leの異なるエチレン空気予混合気(Le<1およびLe>1)を一様流速で下方に噴出し平面火炎を形成する。その中心にCO_2レーザを照射した際の火炎の変形およびその後の不安定性進展の観察を行った。成果:レーザを照射することで火炎を任意の形状に制御することができるが、この時の火炎伝播速度はLe<1の時の方が大きくなった。すなわち、レーザ照射により火炎に正の曲率を与えた場合、Leが小さい方がその不安定性がより大きくなると言える。予混合火炎の曲率と不安定性の関係について研究を行い、以下の3点について成果が得られた。(1)管内伝播火炎が乱流状態へ遷移する臨界条件の特定:前年度の研究より、管内伝播平面火炎に一定強度のレーザ照射を与えると乱流状態への遷移が生じることが明らかになっている。この遷移の臨界条件がどのように決定されるかについて検討を行った。その結果、レーザ照射により変形した火炎が管内音響振動に曝されたとき、変形した火炎構造が受ける体積力により先端の構造が二次的に変形し(一種のTaylor不安定性)、これが乱流状態への遷移の切っ掛けとなることを示した。また、その臨界条件を本研究で新たに定義した無次元数Pulsating Froud Number Gpにより与えることに成功した。(2)乱流状態へ遷移する臨界条件に及ぼすルイス数(Le)効果:前項で与えた臨界条件が、混合気のLeにより受ける影響を調べた。この結果、遷移を引き起こす臨界レーザ照射強度や時間はLe<1の場合が明らかに小さくなり、混合気はLe<1の時より不安定であることが示された。しかしながら、上で定義したGpで整理すると、Leによらず臨界値はほぼ同じ値になることが示された。すなわち、LeはGpが臨界値に到達するまでのレーザ照射時間を短くする効果を持つが、乱流状態への遷移はLe効果を含めた最終到達変形条件により決定されることを示している。(3)平面火炎のセル状
ヒト全ゲノムタイリングアレイを用いた骨軟骨細胞分化研究の新戦略

Transforminggrowthfactor-β(TGF-β)は発生・分化から癌・炎症性疾患の病態に至るまで、広範な作用を持つサイトカインである。また、TGF-βは骨・軟骨組織に多く存在し、軟骨細胞や骨芽細胞の分化を制御している。これまでにDNAマイクロアレイの活用により、骨・軟骨細胞分化におけるTGF-βの標的遺伝子の同定がおこなわれ、骨・軟骨細胞分化の鍵となる様々な遺伝子が明らかにされつつあるが、未だその全貌は明らかでない。一方で、最近miRNAなどの発見により、蛋白質をコードする転写産物を大きく上回るnon-coding RNAが存在し、シグナル伝達系において重要な機能を果たしていることが明らかとなってきた。従って、骨軟骨細胞分化においても、旧来のDNAアレイでは評価できなかったこれらの標的を含めて発現解析をおこなうことは、TGF-βの真の作用メカニズムを把握する上で欠かせない課題といえる。本研究では、ヒト全ゲノムタイリングアレイを用いた、ChIP-on-chip法によるTGF-β反応性転写領域の網羅的解析を行い、ヒト間葉系幹細胞のTGF-β刺激時の正常な転写プロファイルをヒト上皮細胞のそれと比較し、ヒト間葉系幹細胞の骨・軟骨細胞分化におけるTGF-βシグナルの下流のnon-coding RNAの役割を明らかにすることを目的に研究をおこなった。具体的には、ヒト全ゲノムタイリングアレイを用いた、TGF-βシグナル伝達分子Smad2/3のゲノム上の結合部位の同定に成功した。
学生同居（近住）型高齢者介護支援に関するパイロット調査

介護支援戦力として大学生の活用を探るため、学生と高齢者の両者が考える交流や生活支援への意向を質問紙調査で明らかにしようとした。6割の学生が高齢者との交流・生活支援活動への参加意思を示したが、高齢者では学生に比べ参加意思が低かった。交流・生活支援への参加方法をみると、学生は「自宅から」通いながら、「月に2回程度」(64.7%)、1回の参加時間は23時間未満と回答した者が多数を占めていた。高齢者では、「必要な時に」来てもらい、「ちょっとした力仕事」など日常生活の簡単な支援をしてもらいたいという意見が多かった。学生による高齢者支援を図るためには十分に練った慎重な計画が必要であると思われる。介護支援のマンパワーとして大学生の利用が考えられ、大学生と高齢者が同居(近住)しながら介護支援をしていくことが可能であるかもしれない。しかしながら、そのためには、大学生、高齢者の両者の意向や希望を十分に把握することが必須である。本研究は、学生・高齢者の介護のみならず日頃の交流や生活支援協力を図るための第一歩として、本学生命健康科学部学生とK市在住の高齢者の双方における世代間交流や生活支援に対するニーズを明らかにすることを目的として質問紙による意向調査を実施した。その結果、大学生における高齢者との交流・生活支援活動への参加意思は、6割が参加したいと回答したが、高齢者では「ややしたい」(34.8%)、「あまりしたくない」(27.0%)であり、参加意思が低かった。交流・生活支援への参加方法では、大学生は「自宅から通う」が84.9%で多く、頻度は「月に2回程度」(64.7%)、1回の参加時間は「1回2時間未満」(46.1%)で多く、23時間未満と回答した者が8割を占めていた。高齢者では、「自宅に必要な時に大学生に来てもらい利用する」(36.3%)が多かった。次に、高齢者が大学生に望む支援は、「ちょっとした力仕事」(18.4%)、「安否確認」(10.6%)、「電球の交換や高い所の物をとる手助け」(9.3%)の順で多く、大学生は、「話し相手」(20.3%)「ちょっとした力仕事」(16.4%)、「安否確認」(14.7%)の順であった。したがって、大学生と高齢者のニーズ間には相当の相違があるように思われ、今後、大学生による高齢者支援を進めるためには、十分慎重な計画を立てる必要があり、マッチングなどにも配慮しながら支援を行っていくことが肝要である。超高齢社会のなかで要介護高齢者の介護人材確保は急務となっている。その人材の可能性があるものとして大学生が考えられる。本研究では学生が高齢者と同居あるいは近住することにより高齢者との交流を通じた介護的な活動の可能性、有効性についてパイロットスタディとして確認することを目的としている。本年度の研究活動としては、研究者の属する大学が存在する愛知県春日井市において、これらの高齢者と学生の同居・近住の可能性についてアンケート調査を行い、両者のニーズについて詳細に究明しようと考え、春日井市の65歳以上の高齢者(原則として健康な高齢者と要支援の高齢者)および研究者の所属する学部学生を対象とした調査を実施した。現在までに学生側のアンケート集計が終了し、結果について考察している途中である。本調査の結果の概要としては、以下のような点が認められた。1)本学部の学生は高齢者との交流を極めて積極的とは言えないが、それなりの交流意欲を有している、2)交流事業の場合、同居・近住を望むものは20%弱であった、3)交流時間としては2-3時間とする者が約8割を占め、月に数回程度の交流を望むものが6割強となった、4)交流事業で家賃補助や食事代などの補助があるとよいとするものが6割程度いた、5)交流内容としては話し相手、力仕事の補助、安否確認などがあげられた。このような結果から、学生による高齢者との交流は可能であるが、なるべく負担が少ない形とすることが重要であると思われた。また、同居・近住についても2割弱が可能とこたえており、こういった学生を協力者として今後の活動を検討したいと考える。高齢者側のニーズ調査についても調査は終了しているが、現時点では入力作業を実施しているところであり、終了次第、解析に移る予定である。当初の予定としては平成24年度中に高齢者および学生の同居・近住と多世代交流に関するアンケートを実施し、詳細な解析を終了する予定であった。しかし、行政機関および老人会との研究摺合せのなかで、研究の進展が若干遅れ、概要に記した通り、解析が完全に終了していない状況にある。

現在、本来の計画の行程に戻すべく、迅速にかつ集中してアンケート結果の解析を急いでいるところである。その甲斐あって、一部の結果については考察ができるところまでこぎつけたものと考えている。今後は、さらに急ぎ分析を行い、今後の研究計画を達成したいと思っている。今後の研究については以下のような方向で進めていく予定である。1)高齢者側アンケートの集計と解析:高齢者の学生との交流意欲、必要事項、ニーズを検討する、2)学生・高齢者の交流について実施可能な活動を検討:アンケート結果に基づき、高齢者・学生双方の希望あるいは実施可能な活動を摺合せ、実行可能性が高く、予期できる活動成果の高い事業を検討する、3)交流活動モデル事業計画の策定:高齢者・学生に参加を呼びかけ、モデル的な事業をスタートする、4)学生の訓練:参加希望学生について高齢者との交流のために必要な情報を提供し、簡単な技術(first aid、マッサージなど)を訓練する、5)モデル事業展開:モデル事業を実施する。当面数か月程度の期間を考慮する、6)事業のチェック・計画修正:事業途中であっても参加者の状況を検討し、計画等の修正を実施する、7)事業の評価:モデル事業を実施し、一定の区切りがついたところで、参加者を対象として事業の達成度について定性的な評価を行う。1.平成24年度の研究調査については上記進捗状況の報告にあるように、協力機関との相談、連絡の都合上、若干の遅れが生じました。そのため実施が年度内に困難となり、当初、研究予算として見込んでいた各種の調査紙作成や研究補助者の雇用ができなくなりました。これらについては次年度の経費のなかで利用する見込みでおります。2.次年度の研究費として大きな支出が伴うと思われるところは、参加者への訓練であろうと予想されます。このために情報提供者、訓練担当者への謝金、参加者への諸費用等が必要になると思われます。また、調査結果等の入力、集計作業にあたっての人件費も大きなウェイトを占めるのではないかと考えています。さらに、研究成果発表等のための交通費も多くなることを推察しております。
自然の総合的理解のための地形・地図を利用した講座・観察会の教材、指導法の開発

本研究は、地すべり斜面の成り立ちと自然環境を題材に、博物館における「地形」を活用した教育普及活動や展示のための効果的な教材や指導法の開発を目指したものである。房総半島南部の嶺岡地域は、標高200400m程度の丘陵小起伏山地であるが、中新世鮮新世保田層群の剪断帯など破砕された地層からなる斜面に地すべりが多数発生しており、山頂付近まで凹凸に富む緩やかな地形が続く。これらの斜面は堆積物で谷が埋まり、斜面上部に池が出現したり、水系が途切れたりして河谷の侵食が進まないなど、地すべり発生以降も非地すべり斜面とは異なった地形形成プロセスが継続的に卓越していると考えられる。また個々の地すべり地内部には、地すべりに伴って新たに形成された崖や凹地など、微地形レベルで変化に富んでおり、表層の地質や地下水分布などの土地条件もこれらに対応して変化が大きいことが予想される。このことは地すべりに伴う地表の擾乱が、生物の生活環境を破壊してしまう反面、動植物の生育や人間活動などにとって良好な多様性に富む環境を作りだしていると見ることもできる。実際これらの地域では、古くから棚田耕作が展開され、その土地保全機能や景観的価値が見直されている。このように地すべりが発生している斜面は、さまざまなスケールの地形と、地質、水、動植物の分布、人間活動などが密接に関連して成り立っている地域であると考えられる。博物館の自然観察といった場で地学分野が果たすべき役割は、このような自然の相互作用の土台にある地形や地質の空間的分布や成り立ちを明らかにし、それらを視覚的に理解しやすい形で提示することである。そこで嶺岡地域の地すべり斜面の形態的特徴を、丸ごと手作りの地形模型によって示し、地質との関連、形成プロセス、土地利用形態などを、周辺の丘陵と比較しながら理解できるような教材を製作した。また地学常設展示や市民参加型の地学講座・観察会などの実践を通して、従来展示になりにくいとされた地形分野の効果的な展示資料としての地形模型の役割や見せ方を検討した。1地すべり地の自然環境に関する基礎調査房総半島南部では、鴨川保田にかけて多数の地すべり地形が分布する。これらの地域は、河川が東西方向の流路を持つほか、東西性のリニアメント、三角末端面など、構造的な運動に由来する地形も多数見られる。地すべり地形が特に密に分布するのは、嶺岡山地の南北両斜面、愛宕山北部、平群里中、富山の北部から伊予ヶ岳にかけての丘陵斜面などである。地質的には、山頂付近に蛇紋岩が露出する泥岩・砂岩の分布地域(剪断された保田層群:高橋,1996)に最も頻繁に認められる。このことから、蛇紋岩が貫入する際に形成された断層破砕帯の存在が、地すべり発生の素因となっていると考えられる(Furuya,1985)。地すべり地形が密集する嶺岡山地は、周辺の丘陵に比べ、谷が浅く、山頂付近まで1015°の緩斜面が連続する。また山腹に平坦面や急崖、凹地、亀裂などの微地形が分布し、複雑な斜面地形となっている。このような微地形に対応して、表層の地質、植生、水などの土地条件も異なっていることが予想される。さらにその結果として、地すべり地の土地利用形態にも特徴があり、例えば地すべり地では古くから棚田耕作が展開され、その土地保全機能や景観的価値が見直されつつある。

このように嶺岡山地は、適度な広がりの中で、さまざまなスケールの地形と、地質、水、植生、人間活動などが密接に関連して成り立っている地域であると考える。2地形・地図を利用した講座・観察会の企画立案・教材の開発地すべり地の自然環境に関する基礎調査を踏まえ、平成17年10月に、地学講座及び観察会「房総の地形を訪ねる-保田から嶺岡横断-」を実施する。今年度はその具体的内容について検討し、下見を行った。また講座の教材として、保田嶺岡の地形模型(水平縮尺1:20000)、及び航空斜め写真を利用した冊子「鳥の眼から見た房総半島-房総南部地形集-」の作成を行った。1嶺岡山地およびその周辺の自然環境に関する基礎調査地形を土台とした自然の総合的理解のため、房総半島南部嶺岡山地およびその周辺について、空中写真判読や現地調査を行い、微地形レベルの地形分類図を作成し、それらと地質、水文、地形形成作用などとの対応を検討した。対象地域の地形は、大きく「山頂急斜面」、「地すべり性緩斜面」、「開析された丘陵斜面」、「開析された丘陵尾根状斜面」、「段丘化した沖積低地」に分けられる。このうち山頂急斜面には玄武岩や斑糲岩の岩峰が含まれる。また地すべり性緩斜面は、「新鮮な滑落崖」「開析された滑落崖」「地すべり移動体」'と「不動域」に細分される。地質的には、山頂急斜面の部分は、貫入岩体である蛇紋岩の分布範囲に、地すべり性緩斜面は、破砕された泥岩、砂岩からなる保田層群の剪断帯の部分に対応する。さらに開析された丘陵斜面は、破砕されていない泥岩、砂岩、頁岩からなり、主な地形形成営力は河川侵食と考えられる。以上のように、本地域では、地質、そこに働く作用、その結果としての地形に顕著な対応関係が認められる。なお以上の成果を、平成17年度千葉県立中央博物館企画展示「おもしろ研究紹介」で公表した。2地形・地図を利用した講座・観察会の実施、教材の開発(1)講座・観察会の実施上記の調査を踏まえ、一般向け地学講座・観察会「房総の地形を訪ねる-保田嶺岡横断1-」を10月11月に実施した。また7月には、地図や地形に親しむことを目的とした講座「地形模型を作ってみよう」を3日間にわたって開催した。(2)展示教材(地形模型)の製作昨年に引き続き、嶺岡構造帯の地形模型(水平縮尺1:20000)の西側の部分の製作を行い、おもしろ研究紹介で公開した。また一部の地域については、縮尺1:25000の模型を作成し、(1)で作成した地形分類図を基に、色分けを行った。1嶺岡構造帯の自然環境に関する基礎調査地形を土台にした自然の総合的理解のため、房総半島南部の嶺岡山地南斜面を事例に、その自然環境に関する基礎調査を行った。まず地すべり性斜面の谷の形態と発達過程を明らかにするために、曽呂川支流の河川の分布状況を、大縮尺の地形図や空中写真で把握し、いくつかの谷について横断形、縦断形の測量を行った。また、土地利用や地すべり予防のために、河川に対してどのような対策がとられてきたかを明らかにした。2講座・観察会の実施嶺岡山地南斜面の調査を踏まえ、一般向け地学観察会「房総の地形を訪ねる-保田嶺岡横断2-」を企画し、10月に2回連続で、講義編、現地編を実施した。参加者は23名、嶺岡山地の地すべり性斜面の地形やそれに関連する土地利用(嶺岡牧、大山千枚田の棚田景観)、地すべりの素因でもある岩石の産状などを観察した。
軸索コンパートメントにおけるスクラップ&ビルド

軸索起始部(AIS)の分布の多様性は,未熟なAISが発達過程で短縮や移動などの再編を受けることにより作られる。本研究では、AISが神経核内の周波数域毎に異なる分布を示すトリ脳幹の聴覚神経核を対象に、このAIS分布の再編過程を聴覚入力との関連で調べることで、AISでの活動依存的な分布再編機構を明らかにすることを目的としている。上記聴覚神経核の神経細胞におけるAIS分布は、聴覚開始期以降に短縮する。しかしながら、その程度は高音域ほど大きく、この結果、AIS分布の周波数域による違いは孵化前から顕著となった。さらに、孵化前と孵化後にそれぞれ聴覚入力を遮断したところ、いずれの場合もAIS分布の短縮効果は高音域で減弱した。このことは、孵化前後の聴覚入力がAISの分布再編を特に高音域で加速させ、このことにより周波数域間でのAIS分布の違いが生じることを示している。発達期の聴覚閾値は高音域ほど高いことから、聴覚入力レベルは高音域ほど低いことが予想される。従って、聴覚入力によるAIS分布再編の周波数域間での違いには、入力レベルでなく、個々の細胞の入力依存的なAIS分布再編能力の違いが関わると考えられた。一方、AISでのNavチャネルの免疫染色の信号強度は発達過程で増加し、その程度は高音域では小さい。さらに、聴覚入力の遮断は、Navチャネルの信号強度を増強させ、その程度は高音域ほど大きかった。このことは、聴覚入力がAISにおけるNavチャネルの発現密度を減弱させ、その効果が特に高音域で大きいことを示している。以上、AIS分布再編にはNavチャネルの密度変化が連動し、さらにこれらAIS分布とチャネル密度の多様性には細胞特性の違いが関わることを明らかにした。また本年度は、発達期と入力変化時のRNA資料を採取し、RNAseq解析も行うことで、AIS分布再編に関わる分子群を同定することも試みた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。軸索起始部(AIS)の分布の多様性は,未熟なAISが発達過程で短縮や移動などの再編を受けることにより作られる.本研究では,AISが神経核内で細胞毎に異なる分布を示すトリ脳幹の聴覚神経核を対象に,このAIS分布の再編過程を聴覚入力との関連で調べることで,AISでの活動依存的な分布再編の分子機構を明らかにすることを目的としている.NM細胞の周波数域によるAIS分布の違いは,胚齢18日以降から徐々に顕著になる.本年度は,このAIS分布再編過程に対する神経活動の関与について検討を行った.まず,胚齢2日に聴覚原基を除去することで聴神経入力を遮断し,胚齢21日の時点でのAIS分布を調べたところ,AISの分布再編に大きな変化は見られなかった.一方,孵化後に内耳除去による聴覚入力遮断を行った場合には,AISの分布再編は減弱する.このことは,AISの分布再編の神経活動依存性は孵化後に生じる,すなわち時期特異性があることを示唆する.そこで,さらに発達期のNM細胞へKチャネル(Kir2.1)を強制発現させることで,NM細胞の静止膜電位を過分極させ,神経活動を抑制することを試みた.その結果,高周波数領域のNM細胞へのKir2.1遺伝子の発現を確認することはできたものの,胚齢21日の時点でAIS分布に変化はみられなかった.

今後は,パッチクランプ法によりKir2.1発現時の膜電位を確認するとともに,より発現効率が高いCMVプロモーターやTet-Off制御下でKir2.1を発現するコンストラクトの効果を検討する予定である.また,AISの分布再編前後での遺伝子発現プロファイルの解析も開始した.RNAseq解析に用いる資料(RNA)の採取を行う過程で,対象とする聴覚神経細胞が内耳除去を行うと予想に反して細胞死を起こすことにより資料が予定よりも遥かに微量となり,十分量を確保するには個体数を大幅に増やす必要があったため.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。切片培養標本を用いて,薬理阻害によりAISの分布再編の分子経路(シグナリング)のスクリーニングを行なう.特に,CaチャネルやCa依存性酵素の阻害効果を調べる.同時に,RNAseqにより同定したAISの分布再編に関わる候補分子について,電気穿孔法によるノックダウンや過剰発現を行うことにより,その関与を検証する.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
有限群のバーンサイド環の一般化に関する包括的研究

有限群が作用する有限集合の圏におけるグロタンディック環はバーンサイド環と呼ばれ、表現論におけるアルティン誘導定理やブラウア誘導定理との関連から、その重要性が注目されている。また近年では、様々なバーンサイド環の一般化の環構造を包括的に研究し、その応用として、有限群が関係する離散構造や代数に関する新たな知見を得ることが求められている。本研究では、モノイド関手というものを用いることにより、既知の例を礎とする様々なバーンサイド環の一般化を与え、それらの環構造を研究する。さらに、有限群のquantum doubleの表現環に関するテンソル誘導写像を与えること等により、本領域の更なる発展に貢献する。
神経突起再伸展の薬理学的解析

本研究計画の目的は1)神経突起再伸展および分岐発芽を促す新規活性物質の探索、ならびに、2)神経突起再伸展および分岐発芽促進物質の作用機構の解析であった。まず、平成6年度の研究で、ポリアミン類の培養神経細胞の軸索損傷後の神経突起再生過程に対する作用を検討した。その結果、すべての天然ポリアミンが、成長円錐損傷後の基部からの突起再伸展を強く促進することを見出した。また、培養神経細胞の再生突起の分岐を促進することが示されている塩基性線維芽細胞成長因子とスペルミンを同時添加したところ、損傷部位からの突起再伸展と分岐形成の両者が促進された。以上のことから、軸索の再伸展と分岐形成は独立した機構により調節されていると考えられた。また、平成7年度の研究では同様の実験系を用いサイトカインの一つであるIl-2およびIl-6の作用を検討した。IL-2は損傷を受けた軸索の細胞体近位部での突起分岐数および分岐突起の長さを濃度依存的に増加させた。IL-2は、また、非損傷突起の長さおよび発芽を促進する作用も示した。一方、IL-6は損傷突起および非損傷突起の両者に対して形態的には全く作用を及ぼさなかった。以上の結果より、IL-2とIL-6はともに神経栄養効果を持つにも拘わらず、培養神経細胞の形態に対してはIL-2のみに再生促進作用が認められるものと考えられた。すなわち、IL-2とIL-6の神経細胞に対する作用は、異なった機序で発揮されるものと思われる。IL-2が中枢神経細胞の再生を促したことにより、この物質が神経変性疾患治療に対する新たなツールとなる可能性が浮上し、今後さらに研究が進展することが期待される。さらに最近では、切片培養系を用いて、物理的に神経回路網を切断した後に起こる神経突起再伸展をてんかん様の電気活動が阻害することを見出した。この結果は、早期発症のてんかん患者に見られる記憶障害に実験的根拠を与えるものと考えられた。我々は既に、ポリアミンの一つであるスペルミンが、脳神経細胞に対して栄養因子として働くことを明らかにしてきた。一方、脳虚血に伴って脳内にポリアミン合成酵素及びポリアミン濃度が増加することが報告されており、病理的状態での神経回路の形成、再生過程に対するポリアミンの役割に興味が持たれた。そこで本年度の研究では、培養神経細胞の軸索損傷後の神経突起の再生過程に対するポリアミンの作用を検討した。胎生18日目のラット脳より海馬を摘出し、神経細胞を初代培養した。3日間の前培養で十分に神経突起形成が見られた細胞を選び、その位置をコンピューターに記憶させ、軸索突起を成長円錐の基部でレーザー光により切断し、ポリアミンを添加した。添加直前、添加24及び48時間後に、同一神経細胞の写真を撮影し、各種の形態パラメーターを測定した。その結果、スペルミン、スペルミジンおよびプトレシンのすべてのポリアミンが、成長円錐損傷後の基部からの突起再伸展を強く促進した。最大効果を惹起するポリアミン濃度はすべて10nMであり、それぞれのポリアミンを併用しても相加および相乗効果は認められなかった。塩基性繊維芽細胞成長因子(bFGF)は培養海馬神経細胞の再生突起の分岐を促進する。スペルミンとbFGFを同時添加したところ、損傷部位からの突起再伸展および分岐形成の両方の作用が確認された。本研究の結果より、ポリアミンが神経細胞の再生に重要な役割を果たしている可能性が考えられた。

また、相加・相乗効果が見られなかったことより、3種のポリアミンは共通のメカニズムを介して作用していると思われた。さらに、スペルミンとbFGFの作用比較と併用効果の結果から、軸索の再伸展と分岐形成はそれぞれ独立した機構により調節されていると考えられた。当初は免疫系細胞の増殖・分化因子と考えられていたサイトカインが、中枢神経系の発達や機能に大きな影響を与えることが最近明らかとなってきている。中でもインターロイキン-2(IL-2)はTーリンパ球の増殖分化を刺激することで免疫応答の調節に重要な働きをするのみではなく、ラット胎児脳由来の初代培養神経細胞の生存維持を強く促進することを我々を含めいくつかの研究グループが明らかにしている。一方、Bーリンパ球刺激因子であるIL-6もまた、中隔のアセチルコリン作動性神経細胞や中脳のドパミン作動性神経細胞に対して神経栄養効果を発揮することも我々は報告している。そこで本年度の研究では、培養神経細胞を用い、軸索損傷後の神経突起再伸展に対するIL-2およびIl-6(それぞれ1-100ng/ml)の作用を検討した。実験方法の詳細は研究計画調書および平成6年度の実績報告書を参照されたい。Il-2は損傷を受けた軸索の細胞体近位部での突起分岐数および分岐突起の長さを濃度依存的に増加させ、その作用は10ng/ml以上で対照群に比べ有意なものであった。Il-2は、また、非損傷突起の長さおよび発芽を促進する作用も示した。一方、IL-6は損傷突起および非損傷突起の両者に対して形態的には全く作用を及ぼさなかった。以上の結果より、IL-2とIL-6はともに神経栄養効果を持つにも拘わらず、培養神経細胞の形態に対してはIL-2のみに再生促進作用が認められるものと考えられた。すなわち、IL-2とIL-6の神経細胞に対する作用は、異なった機序で発揮されるものと思われる。IL-2が中枢神経細胞の再生を促したことにより、この物質が神経変性疾患治療に対する新たなツールとなる可能性が浮上し、今後さらに研究が進展することが期待される。
DNAチップを用いた咬合性外傷の分子生物学的診断法の開発

本研究では、DNAチップおよび半定量的Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction(RT-PCR)法を用い、咬合性外傷の発生メカニズムと診断マーカーの解析をin vitroおよびin vivoにおいて計画した。その結果、in vitro咬合性外傷モデルにおいて、メカニカルストレス付与によりヒト歯根膜細胞(HPDL)におけるCox2、c-fos、Integrin-β1、βactinおよびAdenosine deaminaseの遺伝子発現上昇が認められた。一方、歯根膜特異的遺伝子PLAP-1(periodontal ligament associated protein-1)およびPeriostin遺伝子は、メカニカルストレスによって、その発現に変化が認められないことが明らかとなった。また、咬合性外傷が認められる部位と咬合調整により咬合性外傷の軽減を図った部位からニードルバイオプシー法を用いて微量歯肉組織片を採取し、歯肉組織中の各種生体応答因子のmRNA発現量をRT-PCR法を用いて測定した。その結果、咬合調整を実施せず咬合性外傷が持続している部位では今回検出を行った炎症関連因子のmRNA発現量は変化しないかあるいは漸増する傾向が認められたのに対し、咬合調整を行い咬合性外傷の軽減を図った部位ではIL-1β、IL-6、IL-8、Cox2などのmRNAの発現量が減少し、IFNγのmRNA発現が上昇する傾向が認められた。以上の結果から、HPDLにメカニカルストレスを付与した場合、Cox2やc-fosなどの炎症反応や骨破壊に関与する遺伝子発現が上昇していることが確認され、さらに、IL-1βやCox2などの炎症関連因子が肉眼的所見としては把握し得ない咬合性外傷の診断マーカーになり得る可能性が示唆された。本年度は、咬合性外傷が惹起された歯周組織においてどのような生体応答が生じているかを解明するための基礎的な情報を得るために、歯根膜細胞および歯肉線維芽細胞への機械的ストレス負荷じにおける各種生体応答分子のmRNA発現の変動のヒト歯根膜DNAチップ(PerioGen Chip)を用いた測定法の確立を計画した。すなわち、我々の研究室でこれまでに樹立しているヒト歯肉線維芽細胞と培養ヒト歯根膜細胞の至適培養条件を決定するため、両細胞を、ファイブロネクチン、コラーゲンあるいはラミニンの各細胞外マトリックスでコーティングしたシリコンチャンバーに播種し、24時間培養した後に顕微鏡下にて、チャンバー底に付着している細胞の状態を観察した。その結果、ファイブロネクチンをコーティングした場合に、両細胞の培養状態が最も良好であることが示されたことから、ファイブロネクチンでコーティングしたシリコンチャンバーを細胞培養に用いることとした。そして、両培養細胞へのメカニカルストレス付加法を確立するために、一軸性に伸展刺激を付加可能な培養細胞伸展システム(NS-300B)を用いて、両細胞に、伸展率102%、106%、110%で伸展を行い、24時間および48時間後に細胞を回収しRNAを抽出した。そして、両細胞にメカニカルストレスを付加した際に、その転写が上昇することが報告されているβ-actinおよびCTGF遺伝子に対する特異的プライマーを用いてRT-PCRを行い、両遺伝子の発現量を測定した。現在、各伸展率、各伸展時間におけるβ-actinおよびCTGF遺伝子の発現変動を、メカニカルストレスを付加しないコントロール細胞と比較検討している。本年度は、歯根膜細胞および歯肉線維芽細胞への機械的ストレス負荷時における各種生体応答分子のmRNA発現の変動をヒト歯根膜DNAチップ(PerioGen Chip)を用いて測定することを計画した。すなわち、我々の研究室でこれまでに樹立しているヒト歯肉線維芽細胞とヒト歯根

膜細胞をファイブロネクチンでコーティングしたシリコンチャンバーにおいて培養し、一軸性に伸展刺激を付加可能な培養細胞伸展システム(NS-300B)を用いて、両細胞に様々な伸展率で伸展しメカニカルストレスを付加した。そして、伸展開始後経時的に細胞を回収しRNAを抽出して、メカニカルストレスを付加した際に上昇することが報告されているβ-actinおよびCTGF遺伝子をはじめ、各種炎症性サイトカインおよび増殖因子の遺伝子の発現量をPerio Gen Chipを用いて測定している。また、本年度から、咬合性外傷の診断マーカーを解明するために、外傷性咬合の存在する部位と存在しない部位との炎症性サイトカインおよび増殖因子の遺伝子の発現量の比較実験を開始した。すなわち、実際のヒトの歯周組織において咬合性外傷が認められると判断された部位から、ニードルバイオプシー法を用いて微量歯肉組織片を採取し、固定や咬合調整などの処置を行い咬合性外傷の軽減を図った後、再度同様に微量歯肉組織片を採取した。そして、得られた微量歯肉組織片から総RNAを抽出し、RT-PCR法により各種生体応答因子のmRNA発現量を測定している。現在、咬合性外傷の診断マーカーの解明に向け、さらに詳細な統計解析を加えるため、症例数を増やすことを計画している。本年度は、ヒト歯根膜細胞(HPDL)をコラーゲンtype Iでコーティングしたシリコンチャンバーにおいて培養後、培養細胞伸展システムを用いて一軸性に伸展し、メカニカルストレスを付加した際に上昇する各種炎症性サイトカインおよび増殖因子のmRNA発現の変動をRT-PCR法およびヒト歯根膜DNAチップ(PerioGen Chip)を用いて測定した。その結果、メカニカルストレス付与により、HPDLにおけるCox2、c-fos、Integrin-β1およびβactinの発現上昇が確認された。一方、歯根膜特異的遺伝子PeriostinおよびPLAP-1は、メカニカルストレスによっても、その発現に変化が認められないことが明らかとなった。また、咬合性外傷の診断マーカーを解明するために、咬合性外傷が認められる部位から咬合調整前後にニードルバイオプシー法を用いて微量歯肉組織片を採取し、微量歯肉組織片からRT-PCR法を用いて各種生体応答因子のmRNA発現量を測定し咬合調整を行わなかった部位と比較した。その結果、咬合調整を行わなかった部位では今回検出を行った炎症関連因子のmRNA発現量は変化しないかあるいは漸増する傾向が認められたのに対し、咬合調整を行い咬合性外傷の軽減を図った部位ではIL-1β、IL-6、IL-8、Cox2などのmRNAの発現量が減少し、IFNγのmRNA発現が上昇する傾向が認められた。以上の結果から、Cox2などの炎症関連因子が肉眼的所見としては把握し得ない咬合性外傷の診断マーカーになり得る可能性が示唆された。
虫こぶ形成昆虫における生物多様性-生態系機能関係の解明

森林を対象にして、生物多様性が低下すると生態系機能も低下するという関係(多様性-生態系機能関係と呼ぶ)を調べた研究はほとんど行われていない。本研究は虫こぶ形成昆虫を対象とすることで、その多様性-生態系機能関係を明らかにすることを目的とする。虫こぶが形成されたケヤキの葉は、虫こぶが形成されていない葉と大きさは変わらなかったがバイオマスは15%増加していた。エゾマツカサアブラムシ及びヒメカサアブラムシの虫こぶをリターケースに入れて林床に設置し、1年後の分解速度を調べた結果、虫こぶ形成により分解が10%遅延することが明らかになった。分解速度は虫こぶの種間では変わらず、複数種の虫こぶを混合しても影響はなかった。虫こぶの大きさや捕食の有無による違いはなかった。本研究では虫こぶ形成昆虫は低密度であっても様々な生態系機能をもたらし、その多様性-生態系機能関係は構成種により変化することが示された。これまでに多様性-生態系機能関係が明らかにされない原因として、個体数やバイオマスが少ない低密度種の存在がある。低密度種は群集の構成種の多くを占めるが、個々の種が生態系に及ぼす影響が小さいため、その存在は多様性-生態系機能関係を明らかにするのを妨げてきた。本研究は、低密度種として虫こぶ形成昆虫を対象とすることで、その多様性-生態系機能関係を明らかにすることを目的とする。エゾマツおよびケヤキ苗木に虫こぶを形成する昆虫を、初春の虫こぶの形成前に実験的につけ加えたり除去することによって、虫こぶ密度を実験的に操作可能な方法を考案した。しかし、虫こぶを形成する昆虫の種数を操作するのは供試虫の確保や虫こぶ形成時期の違いにより困難であったため、来年度再度行う必要がある。考案した方法を用いて虫こぶ密度の異なる苗木を作成し、虫こぶの形成過程とその中の幼虫の発育を調査した。その結果、エゾマツカサアブラムシでは、虫こぶは約1ヶ月で完成するが、幼虫はすべての齢期間が一様に長いため発育に3ヶ月必要であることが分かった。このような夏眠を伴わない発育遅延は、昆虫ではこれまでに知られておらず初めての発見である。虫こぶが形成された落葉落枝を採取し、風乾して重量を測定した後、サンプルをリターケースに入れて林床に設置した。その後、経時的に分解過程を観察した。エゾマツに虫こぶを形成する昆虫の種構成と種数を国内と韓国で調査した結果、韓国は日本よりも種数が少ないことが分かった。ケヤキハフクロフシが形成されたケヤキの落葉は、虫こぶが形成されていない落葉とサイズに違いはなかったが、バイオマスは15%増加していた。また、虫こぶ密度が高いほどバイオマスが大きかったことより、虫こぶの形成は物質生産を促進していると考えられた。3種の虫こぶが形成された落葉の1年間の分解速度は、カシワメニセハナフシでは虫こぶが形成されていない葉よりも速く、ナラハグキコブフシでは遅く、ケヤキハフクロフシでは違いがなかったことから、虫こぶの種類によって分解過程に及ぼす影響が異なることが分かった。エゾマツカサアブラムシの虫こぶの分解過程を明らかにするため、形成された時期の異なる虫こぶの重量とサイズを計測した結果、当年性のものと2-5年前に形成されたものの重量には違いがなかったが、10年以上前に形成されたものは明らかに軽かった。

エゾマツカサアブラムシ及びヒメカサアブラムシの虫こぶが形成された落葉落枝を採集し、リターケースに入れてエゾマツ林の林床に設置した。このサンプルの分解過程については来年度調査を行う。森林を対象にして、生物多様性が低下すると生態系機能も低下するという関係(多様性一生態系機能関係と呼ぶ)を調べた研究はほとんど行われていない。これまでに多様性一生態系機能関係が明らかにされない原因として、個体数やバイオマスが少ない低密度種の存在がある。低密度種は群集の構成種の多くを占めるが、個々の種が生態系に及ぼす影響が小さいため、その存在は多様性一生態系機能関係を明らかにするのを妨げてきた。本研究は、低密度種として虫こぶ形成昆虫を対象とすることで、その多様性一生態系機能関係を明らかにすることを目的とする。カサアブラムシ科の虫こぶの多様性が落葉落枝の分解過程に及ぼす影響を明らかにするため、エゾマツカサアブラムシ及びヒメカサアブラムシの虫こぶと、通常の落葉を入れてエゾマツ林の林床に設置したリターケースを回収し、サンプルの分解速度を測定した。その結果、落葉の分解速度は虫こぶよりも約10%速く、虫こぶ形成により分解が遅延することが明らかになった。窒素含有量は分解の前後ともに虫こぶの方が高かったので、分解速度の遅延は窒素不足のためではなく、フェノールやリグニン等の難分解性物質のためだと考えられた。分解速度は虫こぶの種間では変わらなかった。また、複数種の虫こぶを入れて多様性を増加させた場合にも分解速度に変化は生じなかった。虫こぶの大きさやマダラメイガの幼虫による食害の有無も分解速度に影響はなかった。本研究での3年間の実験により、虫こぶ形成昆虫は低密度であっても森林の物質生産や分解過程に様々な生態系機能をもたらすことが示された。
熱帯・亜熱帯性オストラコーダの島嶼生物地理学:特に生態的特徴と生活史に注目して

本研究では、沖縄から得られた海生オストラコーダについて、その生態と生物地理に関する解析を行った。さらにこれによって得られたオストラコーダの生態的特性についての知見をもとに、その生物地理的な分散様式についてのモデルを構成し、計算機シミュレーションを開始した。オストラコーダの分布能力は、その生活様式に強く規制されていると考えられる。たとえば、容易に海流に乗って運ばれるような海藻の葉上に生息するタクサや、移動中の海藻に付着する能力の著しく高いタクサは、より広い分布をもっているかもしれない。そこでインキュベータ-中でオストラコーダの飼育実験を行うとともに、微小生物の活動の観察が可能な小型水槽を作成し観察を行った。また7月に沖縄にてサンプル採取を行うとともに、オストラコーダの生態観察を行った。オストラコーダの生息微環境の違いにたいする嗜好性を識別するため、サンプルはさまざまな環境の岩礁地から採取した。またオストラコーダの生息様式をより正確に決めるため、海藻サンプルはタクサごとに区別し、いくつかのものについては海藻の各部分ごとに切断した。また浮遊している流れ藻も採取した。さらに生息場所の底質の粒度分布を解析するため、堆積物の採取を行った。荒天時に根こそぎになった海藻には,オストラコーダの生体が大量に含まれていることが分かったのは重要な発見である.この流れ藻にはもともと海藻類に優占的に生息するオストラコーダ(例えばParadoxostoma属やHemicytherura属)がさらに優占的になるので,藻に生息するという生態学的な適応は,これらのタクサの分布能力に大きく貢献していると考えることができる.生息微環境の嗜好性に関する解析は現在進行中だが,オストラコーダ群集の多産性とタイプとは,海藻の形態学的特徴に依存しているということをすでに確認した.また飼育実験によって,多産する種の多くは正または負の強い走光性を示し,光がオストラコーダの藻や砂レキ上の位置に影響を与えるということを見いだした.底質に体を支える能力には,その底質表面の構造によって,タクサによる明らかな相違が認められた.研究対象としているタクサの生物地理学的分布に関するデータベースは,現在作成中である.また,モデル計算,データの集計,解析などの目的でコンピュータを購入した.本研究では、沖縄から得られた海生オストラコーダについて、その生態と生物地理に関する解析を行った。荒天時に根こそぎになった海藻には,オストラコーダの生体が大量に含まれていることが分かったのは重要な発見である.この流れ藻にはもともと海藻類に優占的に生息するオストラコーダ(例えばParadoxostoma属やHemicytherura属)がさらに優占的になるので,藻に生息するという生態学的な適応は,これらのタクサの分布能力に大きく貢献していると考えることができる.生息微環境の嗜好性に関する解析は現在進行中だが,オストラコーダ群集の多産性とタイプとは,海藻の形態学的特徴に依存しているということをすでに確認した.また飼育実験によって,多産する種の多くは正または負の強い走光性を示し,光がオストラコーダの藻や砂レキ上の位置に影響を与えるということを見いだした.底質に体を支える能力には,その底質表面の構造によって,タクサによる明らかな相違が認められた.研究対象としているタクサの生物地理学的分布に関するデータベースは,現在作成中である.また,モデル計算,データの集計,解析などの目的でコンピュータを購入した.
メソポーラス金属間化合物と機能性タンパク質のハイブリッド化

本年度では、FeAl金属間化合物単結晶を作製し、氷水焼入れによって過飽和空孔を導入した。焼入れ温度や時効処理条件を変えて表面に生成するメソポアーのサイズや密度を制御すると共に、表面方位を変化させることによってポアー形状を制御した。メソポーラス化した単結晶基板の片面のみを電気化学的に研摩し薄膜を作製し、透過型電子顕微鏡(TEM)でポアー分布を高分解能で観察することに成功した。その結果これまで走査型電子顕微鏡(SEM)では不明瞭であった10nm以下のポアーの存在も確認された。同時に、{111}面単結晶表面上にアルミナの不動態膜が生成していることを観察した。アルミナはκ-Al_2O_3であり、FeAlの{111}表面に対して{001}面が半整合的に生成しており、酸化過程で基板に対しエピタキシャル成長していることが確認された。メソポアー表面は{100}面で形成されていることから、アルミナ膜のエピタキシャル成長は、機能性タンパク質との相互作用様式に何らかの影響を及ぼすことが予想された。次に、マアナゴの体表粘液から抽出したレクチンの一種、ガレクチンをビオチンで標識化した。この標識化されたガレクチンを含む水溶液を薄膜のメソポーラス表面に滴下した後、アビジンで標識化した5nmの金微粒子を含むコロイド溶液を滴下し、両者を結合させることによりガレクチンを金微粒子で標識化した。これをTEMで観察したところ、時折メソポアー中に金微粒子の存在が確認されたが、ほとんどの金微粒子はメソポアー外部に均一に分布していた。そこで分子サイズが100nm以上あるλDNAをガレクチン水溶液に混合して滴下し、さらに溶媒と金属表面との親和性を高めるためにアセトニトリルを滴下したところ、金微粒子が優先的にメソポアー中に分布する傾向が得られた。以上のことから、ガレクチンをメソポアー内部に優先的に誘導する指針が得られ、しかもその分布をナノスケールで確認する手法を確立した。本年度ではまず,過飽和な空孔の凝集を利用して,金属間化合物表面をメソポーラス化させるプロセスについて検討した.B2構造を有するFeAl金属間化合物に対して,単ロール式液体急冷法を用いて急冷凝固薄帯を作製した.その後,450°Cで1時間程,真空中で熱処理をすると,表面がメソポーラス化することを見い出した.この現象は,過飽和に凍結された熱空孔が,表面近傍で凝集するためであると解釈された.そこで次にFeAl金属間化合物の単結晶を作製し,水焼入れによってこのメソポーラス化現象が制御可能であるかどうかを検討した.その結果,水焼入れ温度が上昇する,すなわち過飽和凍結空孔量が増加するにつれて,表面ポアーのサイズは小さくなり密度が増加することを見い出した.1000°Cから水焼入れした場合,平均ポアーサイズはおよそ15nm程度であった.また,水焼入れをしなかった場合,あるいは水焼入れ後に表面近傍に加工歪みが残留している場合には,いずれも表面ポアーの生成は観察されなかった.このことは,このメソポーラス化現象が,過飽和凍結空孔の凝集によるものであることを明確にしている.ポアー形状は表面方位に依存しており,例えば表面方位が{111}である場合,ポアー形状は正三角形である.これは,ポアー表面が{100}面であることと対応している.以上のような現象は,他にB2型金属間化合物であるNiAlやTiCoでも観察され,様々な合金系に広く応用可能であることが示された.一方本研究では,最終的には機能性タンパク質であるレクチンを,メソポーラス金属間化合物表面のメソポアーの中に植え付けることを目標としている.そこで,レクチンと金属がチオール反応によって結合可能となるよう,システイン残基をタンパク質工学的に導入することを試みた.その結果,適切な場所にシステイン残基を導入することに成功し,今後三次元的立体構造構築の可能性が得られた.本年度では、FeAl金属間化合物単結晶を作製し、氷水焼入れによって過飽和空孔を導入した。

これをTEMで観察したところ、時折メソポアー中に金微粒子の存在が確認されたが、ほとんどの金微粒子はメソポアー外部に均一に分布していた。そこで分子サイズが100nm以上あるλDNAをガレクチン水溶液に混合して滴下し、さらに溶媒と金属表面との親和性を高めるためにアセトニトリルを滴下したところ、金微粒子が優先的にメソポアー中に分布する傾向が得られた。以上のことから、ガレクチンをメソポアー内部に優先的に誘導する指針が得られ、しかもその分布をナノスケールで確認する手法を確立した。