hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算解剖学実現のための数理的解剖情報データベース構築と診療支援システムの臨床応用

本研究では、消化器がん(胃がん・大腸がん)を対象とし、医用画像データの収集・人体解剖情報解析を行い、計算解剖モデル構築の基礎となるデータベース構築をすること、また本学術領域で開発される診断治療支援システムの臨床での使用と評価を行うことを目的としている。1.消化器がん患者の医用画像・解剖情報データベースの構築:当該年度に、99例の胃がん患者に対してCTもしくはMRIを撮影、画像データを収集した。2010年3月以前に当院で研究用に収集されたデータ56症例、昨年度撮影された92例とあわせ、全体で255症例の画像データベースを構築。収集した画像の臓器セグメンテーションデータを185例分作成した。今年度、胃がん症例76例について、解剖情報を解析、分類し、手術に必要な人体解剖データベースを構築した。また手術を行った症例については、術中に解剖を確認し、術前解剖診断の正確性を評価した。2.診断治療支援システムの臨床応用と評価:本学術領域の計画研究項目A02で開発された腹腔鏡手術ナビゲーションシステムについて、臨床使用し、評価した。三次元位置計測装置を用い、術中腹腔鏡の位置をリアルタイムに計測、術中視野に相当する術前3次元CT画像を表示するシステムである。胃がん腹腔鏡手術14例において使用、おおむね良好な結果が得られた。鉗子位置の表示など、システムの改良点などについて評価した。3.術中プロセスの解析について:腹腔鏡手術の開始時に必須である気腹のプロセスおよびトロッカー位置を解析した。19例の腹腔鏡手術にて、気腹の前後で腹壁の形状、およびトロッカー位置を計測した。研究項目A02-2で行われている仮想気腹モデルと比較し、モデルの正確性を評価した。臨床における画像データの収集、解剖診断、データベース構築について、ほぼ予定の症例数が収集できた。また、研究項目A02で開発された診療支援システムの臨床応用についても、定期的に行うことができ、臨床における評価も行った。診療プロセスの解析については、一部のプロセスではあったが、予定症例数以上の症例数のデータを収集することができた。引き続き、臨床において、医用画像データの収集は続ける予定である。手術支援システム(ナビゲーションシステム)の臨床評価についても今後引き続き行うが、より精度を向上させることだけでなく、臨床において使いやすいシステムの開発を目指すべきであると考えている。1.消化器がん患者の医用画像・解剖情報データベースの構築:当該年度に、92症例(胃がん82例、大腸がん10例)に対してCTもしくはMRIを撮影、画像データを収集した。2010年3月以前に当院で研究用に収集されたデータ56症例とあわせ、全体で148症例の画像データベースを構築。収集した画像の臓器セグメンテーションデータを109例分作成した。うち胃がん症例97例について、解剖情報を解析、分類し、手術に必要な人体解剖データベースを構築した。光学式位置計測装置を用い、術中腹腔鏡の位置をリアルタイムに計測、術中視野に相当する術前3次元CT画像を表示するシステムである。胃がん腹腔鏡手術12例において使用、おおむね良好な結果が得られたが、画像の一致度、操作性など、今後改善すべき課題も明らかになった。3.術前診断プロセスの解析について:術前3次元CT画像における、血管解剖診断時の診断医の観察視点(どの角度から画像のどこを観察しているか)のデータを現在15例分収集した。現在解析しており、その結果は術前診断時の3次元画像表示の自動化に応用する予定である。

3.術中プロセスの解析について:腹腔鏡手術の開始時に必須である気腹のプロセスおよびトロッカー位置を解析した。19例の腹腔鏡手術にて、気腹の前後で腹壁の形状、およびトロッカー位置を計測した。研究項目A02-2で行われている仮想気腹モデルと比較し、モデルの正確性を評価した。臨床における画像データの収集、解剖診断、データベース構築について、ほぼ予定の症例数が収集できた。また、研究項目A02で開発された診療支援システムの臨床応用についても、定期的に行うことができ、臨床における評価も行った。診療プロセスの解析については、一部のプロセスではあったが、予定症例数以上の症例数のデータを収集することができた。引き続き、臨床において、医用画像データの収集は続ける予定である。手術支援システム(ナビゲーションシステム)の臨床評価についても今後引き続き行うが、より精度を向上させることだけでなく、臨床において使いやすいシステムの開発を目指すべきであると考えている。
人口減少地域の地域資源を機能させる地域共生型学校モデルの模索－日韓比較の視点から

本研究では、日韓比較を通して人口減少地域における地域共生型学校の成立要因を抽出した。両国とも、少子化、都市化、非都市部の過疎化が深刻となり、それに伴って学校の小規模化が進行して、学校統廃合が大きな政策課題になっている。しかし、小規模校の取り組みには相違点があり、韓国政府は学校自由化策を進めて地方や学校に権限を委譲するとともに、地域や階層間格差を是正するために「教育福祉」を政策原理に採用していた。また、政府のみならず、小規模校を存続させる民間運動が存在し、地域と学校の新たな価値創造に向けた事例も確認できた。以上から、地域共生型学校の成立要因として、制度、政策理念、民間運動の存在が示唆された。本研究は、日韓比較や学際的観点を導入しながら、過疎地および中山間地域の地域資源を活かすための諸要素・条件を抽出し、「地域共生型学校」を成立させる方法、仕組み、プログラムを開発し、小規模校と地域がともに活性化する方策を追求している。24年度は、1海外研究協力者である公州大学教授チェ・ジュンヨル教授、公州大学農村教育研究センター肥後耕生講師、中学校教諭ミン・ビョンソン教諭を日本へ招聘して、山村留学等に関する現地調査を進めるとともに、2昨年に引き続き夕張郡栗山町の調査を行った。主な成果は、1韓国の小規模校活性化事業である「田園学校プロジェクト」についての実態分析を進めることができたこと、2日韓比較の観点整理ができたことである。1については、田園学校の事業評価に関わっておられる肥後講師より基本的データを基に事業の特徴を分析していただくとともに、田園学校ホンドン中学校で取り組みを担われたミン教諭より具体的な活動内容、成果及び課題を明らかにしていただいた。2については、韓国の小規模校政策は、a.自律学校政策b.教育福祉という政策理念c.小さな学校連帯等の小規模校を支える社会運動の存在、といった特徴があり、日韓の相違点として把握することができた。以上、1、2を踏まえ、今年度は、韓国の小規模校政策が、人事権・カリキュラム編成権、予算権を学校に移譲しながら進められている点に着目し、「小規模校対策と自律学校」の効果と課題について、チェ教授らとともに分析を深める予定である。こうした観点からの分析は、先行研究においても進んでおらず、本研究の重要性、意義が見いだせる。本研究は、日韓比較や学際的観点を導入しながら、過疎地および中山間地域における地域資源を活かすための諸要素・条件を抽出し、地域共生型学校を成立させる方法、仕組み、プログラムの開発を目的としている。23年度は、韓国および兵庫県神河町、夕張郡栗山町、富良野市東山地区の現地調査を行った。韓国では、小規模校活性化策のひとつである田園学校事業に着目し、2度にわたる現地調査を行った。1度目は、教育科学技術部、忠清南道教育庁、田園学校ガナム小学校・ホンドン中学校を訪問し、1中央政府と地方政府の学校適正規模に関わる政策、2田園学校の実態、を把握することを目的とした。2度目は、ホンドン中学校を拠点にして、保護者・住民が教育・福祉機能を分かち合うコミュニティが形成されつつあることに着目して、ホンドン地区を再訪し、そうした取組みを可能にしている要因を地域住民のインタビューを通して明らかにすることを目的とした。国内では、20年にわたって山村留学を継続させ、留学生を受け入れてきた神河町の地域住民、また、広域過疎化し、小規模校を多く抱えるなか、教育活動と地域活動を架橋するプログラムを開発している北海道の栗山や東山地区の教育委員会、学校関係者および地域住民のインタビューを行った。韓国および国内現地調査から、小規模校を存続させている地域には地域力があり、地域のポテンシャルを見える化する働きをするのが学校あるいは教育プログラムであるという知見を得た。また、日韓比較の観点から、韓国では、1小規模校を活性化させる教育理念として「教育福祉」が政策理念として掲げられている、2学校への自治権拡充が進んでいる、という2点が日本との相違点として見出された。以上のように、地域資源を機能させている地域の実態調査を進め、基本的な知見が得られたことが当該年度の研究の成果である。本研究は、人口減少地域における地域資源を機能させる諸要素・条件を日韓比較によって抽出し、学校統廃合に代わる地域共生型学校モデルの探究を目的としている。両国とも、少子化、都市化、非都市部の過疎化が深刻となり、それに伴って学校の小規模化が進行し、学校統廃合が大きな政策課題になっている。だが、小規模校の取組みでは、A自律学校:制度B教育福祉:政策理念C小規模校を支える民間運動の存在、の3点の相違点が見出された。日本は、均一のスタンダードを設定して、学区という圏域拡大によって適正規模化を図っているが、韓国は、統廃合に対して財政支援を行うと同時に、小規模校の活性化策にも取組んでいる。

その代表的なものに、田園学校事業(20092014)があった。これは、先進事例調査を踏まえ、農山漁村の負の側面だけでなく、豊かな自然環境や社会関係資本が持つポテンシャルに着目して事業化したものであった。そこで、田園学校事業に着目し、1中央・地方政府への聞き取り調査、2田園学校の実態調査を行った。1では、学校自由化策を進めて地方や学校に権限を委譲するとともに、自由化策によってもたらされる地域や階層間格差を是正するために「教育福祉」を政策原理に据え、教育予算の増額を図って、小規模校対策に取組んでいることを明らかした。2では、田園学校に選定された忠清南道洪城郡洪東面の洪東中学校を分析対象とした。教職員や校区住民への聞き取り調査から、中学校を拠点として、地域・住民がメントリング活動を担うなど、教育・福祉機能を分かち合うコミュニティが形成されつつあり、生徒数も増加していた。同事例において、A、Bが有効に機能していることが認められた。さらに、A、Bを具現化する要因として、a教育、地域づくりの理論的・精神的支柱ーオルタナティブスクールの存在b豊かな地域人材:帰農・帰村者c教職員の力量、が抽出された。教育政策本研究は、1日韓比較、2学際的観点を導入しながら、過疎地および中山間地域における地域資源を活かすための諸要素・条件を抽出し、地域共生型学校を成立させる方法、仕組み、プログラムの開発を目的としている。当該年度も、1や2に基づく研究が遂行できた。1については、海外研究協力者である公州大学チェ教授らを研究計画通り日本に招聘し、日韓の小規模校対策の相違点などの論点整理をし、日韓比較研究を進めることができた。2については、研究分担者である兵庫県立大学佐藤宏子教授に農村社会学、家族社会学の観点から、山村留学についての分析を進めていただいた。そこで、山村留学の教育的効果、里親の実態と意識、山村留学が地域住民や地域社会にもたらしている効果と課題が明らかになった。以上のように、12方法論で研究を進め、チェ教授をはじめとする共同研究者の論稿を収めた中間報告を刊行することもできたことから、「おおむね順調に進展している」という自己評価を行った。本研究は、1日韓比較、2学際的観点を導入しながら、過疎地および中山間地域における地域資源を活かすための諸要素・条件を抽出し、地域共生型学校を成立させる方法、仕組み、プログラムの開発を目的としている。24年度では、1や2に基づく研究が遂行できた。1については、海外研究協力者である公州大学チェ・ジョンヨル教授や同大学肥後耕生講師、元ホンドン中学校、現ホンソン中学校ミン・ビョンソン教諭ととも良好な協力体制を築き、2度の訪韓を果たした。そこで、日韓の小規模校対策の相違点などについての議論を深め、地域資源を活かすための諸要素・条件を抽出する準備作業を進めることができた。2については、農村社会学、家族社会学を専門とする兵庫県立大学佐藤宏子教授と共に韓国、神河町を訪問し、「地域社会の内在力の活性化」や「農村地域開発」および住民の「生活の質」に、田園学校や山村留学がどのような影響・効果をもたらしているかといった教育学以外の分析枠組みを提示して頂いた。
メタボロームの網羅的解析に向けた代謝ネットワーク予測システムの開発

ポストゲノム時代と呼ばれる今日、ゲノムとタンパク質を中心とした莫大な生物学データが報告されるようになり、これら網羅的データを扱うバイオインフォマティクスが注目されている。しかしながら、今日私たちが目にする網羅的生物学研究はとかく遺伝子・タンパク質を中心に考えられがちであり、生体関連化学物質を網羅的に扱ったバイオインフォマティクス研究は未だ皆無に等しい。そこで本研究の最終目的は、現在増加し続けるゲノム・プロテオーム情報と化学物質情報とのゲノムスケールでの融合およびそれに基づく生物学的機能知識の抽出にある。本研究の成果を以下に列挙する。1、化学構造類似性:化学物質をゲノムスケールで取り扱うためにも、遺伝子やタンパク質の配列表現に匹敵する化学物質の情報学的表現法の開発が必須であることから、原子に官能基の情報をもたせた58種類の原子タイプを新しく定義し、化学構造の新規グラフ表現を開発した。また、ゲノム・タンパク質の配列比較と同様に、化学物質の構造比較を行うアルゴリズムの開発も行い、2つの化学物質の構造比較問題を、上記のグラフ表現を用いることによって最大クリーク探索問題に帰着させることに成功し、2分子の構造比較による類似性定義を行った。2、ネットワーク構造に基づく化学物質類似性の定義:上記、遺伝子共発現性、文献共起性から構築されたケミカルーゲノムネットワークの構造に基づいて、化学物質間のネットワーク構造類似性の定義を行った。これらはKEGGデータベース(http://www.genome.ad.jp/kegg/kegg2.html)に基盤アルゴリズムとして実装・公開している。今日私たちが目にする網羅的生物学研究はとかく遺伝子・タンパク質を中心に考えられがちであり、生体関連化学物質を網羅的に扱ったバイオインフォマティクス研究は未だ皆無に等しい。実際、エネルギー産生、代謝、生体系構成成分の合成・分解、生体反応系の調節・制御といった様々な生命活動には化学物質が重要な役割を果たしており、化学物質とゲノム・プロテオームとの関わり(ネットワーク)に焦点をしぼった研究の推進が、これからのポストゲノム時代のバイオインフォマティクスの一翼を担い、生命科学のさらなる発展と医療への深い貢献につながるものと予想される。本年度の研究成果は以下の通りである。1.反応パターン抽出アルゴリズムの開発:2つの任意の化学物質が与えられた時に、構造比較を行うことにより想定し得る反応パターンを自動抽出するアルゴリズムを開発した。2.既知全酵素反応からの反応パターン抽出とライブラリー作成:京都大学化学研究所バイオインフォマティクスセンターが開発するKEGG/ENZYMEデータベースは現在既知の全酵素反応(約5000)が登録されている。このデータベースから、反応パターンを抽出・分類することによりライブラリーを作成を完了した。3.各基質分子の化学構造に対応する遺伝子(酵素)ライブラリー作成:現在ゲノム配列が決定されている全生物種の配列データとしてKEGG/GENESデータベースを使用し、これらの配列のリガンド結合部位に着目した配列解析を行うことにより、化学構造-酵素(遺伝子)群の対応ライブラリーを作成を行った。
内用放射線治療の効果予測・評価のためのチェレンコフ光インビボイメージング法の開発

内用放射線治療の効果予測のためのチェレンコフ光インビボイメージング法の開発を目的として、EGFRを標的とする抗体をβ線放出核種であるCu-64およびY-90にて標識したプローブを作製し、担がんマウスに投与してチェレンコフ光イメージングを実施した。その結果、どちらの核種も放射能の体内分布をイメージングできたが、腫瘍診断の観点では、半減期が長く、72時間後までの放射能分布を測定できるY-90標識抗体の場合に、腫瘍を明瞭に描出した。また、そのシグナル値は生体内放射能分布と相関したことから、β線放出核種を用いる内用放射線治療用薬剤の体内動態をチェレンコフ光イメージングにより予測できることを見出した。本研究の目的は、高エネルギーベータ線放出核種より放出される放射線が生体内において生体構成成分の原子との相互作用により生じるチェレンコフ光の三次元分布を光イメージングの手法により検出・解析することで、ベータ線放出核種の体内分布動態を体外から非侵襲的かつ定量的に測定しうる方法を開発し、治療効果予測および評価のための方法としての原理基盤を構築することにある。今年度は、初期検討として、ファントム溶液を用いたチェレンコフ光の測定、64Cu標識プローブの合成とインビボ評価を行い、以下の結果を得た。(1)64Cuのファントム溶液を用いたチェレンコフ光の定量性評価:ポジトロン放出核種である64Cu(64CuCl2)の段階希釈溶液を調製し、IVISを用いてチェレンコフ光を測定した結果、64Cuの放射能量と相関したチェレンコフ光シグナルを得た。(2)64Cu標識抗体の作製とインビボ評価:チェレンコフ光を用いた分子イメージングの可能性を検証するために、Epidermal Growth Factor Receptor(EGFR)を標的とするモノクローナル抗体を64Cu標識し、担がんマウスに投与して腫瘍への集積性を光イメージング法を用いて評価した結果、高いコントラストで腫瘍をイメージングすることに成功した。その後、摘出した臓器について放射能を測定することにより体内分布動態を詳細に調べた結果、腫瘍への高い集積(7.9%dose/g)と高い周辺組織比(腫瘍筋肉比:7.1)を認めた。本研究の目的は、高エネルギーβ線放出核種より放出される放射線が生体内において生体構成成分の原子との相互作用により生じるチェレンコフ光の三次元分布を光イメージングの手法により検出・解析することで、透過性の高いγ線やX線を測定する通常の核医学測定法では測定することができない、β線放出核種の体内分布動態を体外から非侵襲的かつ定量的に測定しうる方法を開発し、治療効果予測および評価のための方法としての原理基盤を構築することにある。前年度、Epidermal Growth Factor Receptor(EGFR)を標的とするモノクローナル抗体をPET核種である64Cuにて標識し、担がんマウスに投与して腫瘍への集積性をチェレンコフ光イメージング法により評価した結果、高いコントラストで腫瘍の描出に成功した。今年度は、純β線放出核種である90Yで標識された抗体の合成と担がんマウスにおけるインビボ評価(生体内組織分布評価、チェレンコフ光イメージング実験)を実施した。その後、64Cu標識体と同様に、投与72時間後に腫瘍への高い集積(5.6%dose/g)と高い周辺組織比(腫瘍血液比:2.4、腫瘍筋肉比:27.9)を認め、チェレンコフ光イメージング法により腫瘍を明瞭に描出することに成功した。以上より、治療部位への放射性治療剤の到達性をリアルタイムで確認しながら治療しうる方法を確立することに成功した。本研究では、がんの内用放射線治療に用いることのできる高エネルギーベータ-線放出核種を対象として計画している。そこで、今後は現在臨床で用いられている核種(90Yなど)を対象とするが、平成26年度は、その基盤研究として、わが国では現在はまだ臨床使用されてはいないものの、海外での使用経験があって将来わが国でも利用が期待されており、かつ現段階で入手が容易な64Cuを用いて、分子標的イメージング実験を中心に進めた。その結果、ファントム実験で放射能強度とチェレンコフ光強度の間に相関性を認めた。また、64Cu標識抗体を投与した担がんマウスで、腫瘍をチェレンコフ光イメージング法により明瞭に描出することに成功した。以上より、本研究課題はおおむね順調に進展している。医歯薬学H27年度は、90Y標識抗体を用いた腫瘍のチェレンコフ光イメージングの検討を進めるとともに、18F-FDGなどを用いた核医学イメージングとの比較により、チェレンコフ光イメージングの治療効果予測・判定における有効性を調べる予定である。
ＨＧＦ誘導型上皮ー間葉系移行に対する微小管過アセチル化状態の影響に関する研究

肝癌培養細胞株あるいはヒト肝細胞癌に於いて、HGF/MET刺激誘導型のEMT現象に関して微小管過アセチル化がどのような影響を与えるか、HDAC6/NACC1発現抑制系を使用して検討した。HDAC6の発現抑制は細胞増殖能、運動能を低下させた。HDAC6の過剰発現の見られる肝癌では肝内転移が高頻度に認められた。さらにHDAC6の発現抑制はHGF刺激によるERK1/2の核内移行を抑制することでEMTの抑制果たしていることが明らかとなった。HGF(hepatocyte growth factor)とそのレセプター系における肝細胞癌のEMT (epithelial mesencymal transtion)の作用を明らかにする目的で、肝細胞株を用いた細胞生物学的に解析を行った。HGF刺激下で、肝細胞癌のHDAC6発現抑制による効果を肝細胞癌培養細胞株4株を用いて検討した。HDAC6を発現抑制して、METの発現状態をwestern blot、real-time PCR、共焦点レーザー顕微鏡で評価した。HDAC6発現抑制により、METは膜表面で点状に凝集した。METの細胞内チロシンキナーゼリン酸化部位のリン酸化状態が亢進し、下流のMAPKの活性化が生じていた。細胞の浸潤・運動能はいずれの細胞でも低下したが、細胞の増殖能は予想に反して低下してた。HDAC6の発現抑制により、何らかのMAPKの不活化機構が働いている可能性が示唆された。そこで、共焦点レーザー顕微鏡による観察を行ったところ、リン酸化ERK1/2の核移行が阻害されている可能性が示唆された。核、細胞質フラクションに分離した蛋白質のwestern blotでも同様の結果が得られ。リン酸化ERK1/2の核移行が阻害されていた。この現象はERK1/2の核内移行にかかる微小管がHDAC6の発現抑制によりstabilizationした事が影響していると考えられた。HGFの肝細胞癌のEMTならびに細胞増殖には、HDAC6の過剰発現が関与している事が推定され、来年度以降HDAC6の標的分子となっている、cortactinについても解析を進める事にした。HGFの投与時cortactinの点状凝集が生じており、METの点状凝集と一致していた。このことはHGF刺激後のMETのinclusionに、cortactionと同様の機構が関与していることを示唆している。このシステムにはダイナミンを介するクラスリンエンドサイトーシスの系がHGF/METのEMTに関与している可能性を示唆していた。上皮ー間葉系移行(epithelial-mesenchymal transition; EMT)現象は,がん細胞の浸潤・転移能の獲得に大きな役割を果たす.本研究課題では,HGF (hepatocyte growth factor)/MET刺激誘導型のEMT現象に対して,微小管の修飾状態が及ぼす現象に着目し,微小管過アセチル化がHGF/METシグナル伝達系の抑制を介して,細胞運動/浸潤/増殖能を低下させる分子機構を明らかにする.具体的には,HGF/MET刺激誘導型のEMT現象に対して微小管過アセチル化がどのような影響を与えるか,(1)METのリン酸化状態,(2)下流シグナル分子(ERK1/2,RAC1)への影響,(3)細胞機能形象(細胞運動/浸潤/増殖能)に関して検証し,その分子機構を明らかにする.これまでの研究成果により,微小管の脱アセチル化作用を持つHDAC6のsiRNA

処理は肝細胞がん培養細胞株において,METの細胞膜への凝集,リン酸化の亢進を誘導した.されに,下流のERK1/2のリン酸化も誘導したが核内移行は阻害されたため,細胞増殖能には影響を与えなかった.HDAC6の発現抑制ではEMTの誘導はできなかったが,肝細胞癌培養細胞株の運動能,浸潤能は抑制した.つまり,HDAC6は肝細胞癌培養細胞株ではMETの自己リン酸化を誘導し一見EMTが誘導され細胞運動能が亢進するが,それはMET signalを介した系には依存していない可能性が示唆された.また,ヒト原発巣でHDAC6の発現を免疫染色で検討すると,過剰発現群で有意に肝内転移が認められ,HDAC6の過剰発発現は肝癌の新らたな悪性度の指標になる可能性が示唆された.本研究の評価は、概ね堅調に進捗しておりHDAC6は予想されたEMT以外にも、肝細胞癌の増殖にも影響を与える事が明らかとなった。本研究成果は肝細胞癌治療上HDAC6が新たな標的分子になる可能性が示唆され意義のある知見と考えられた。既に研究の90%が終了し,一部論文も受理されている.研究生は次年度に,日本癌学会,病理学会で発表予定である.また,今後は細胞生物学的研究成果について論文を作成するとともに国民に広く発信して行く予定である.次年度以降は、HDAC6がHGF/EMTのEMTあるいは増殖抑制にかかるキー分子となっている可能性が示唆されたので,関連分子のcortactinにかかる研究を推進する。さらにヒト悪性腫瘍でのバイオマーカーとしての意義を検証する目的で免疫染色を試行する。今後は,次のステップとしてEMT誘導の機構をHGF/METの系だけでなく,TGFβについても行い,これまでの研究成果との比較検討を行い,肝癌の肝内転移の機構に迫る予定である.上記検討を行うため、培養液、抗体、western blot試薬等の購入する。また、成果発表のために論文校正料、別冊代を計上した。研究経費は,TGFβ,HGFを含む試薬が主体で,他に成果公表様の別冊代,英文校正料を計上した.正解のweb公開は講座のHP等を使用し,学術誌・学会ばかりでなく広く国民に発信して行く.
創造者の創造―日本の地方テレビ局における職業訓練とキャリア・デベロップメント

入社プロセスならびに入社後の社内教育過程において、ニュース取材者の専門性や倫理観は形成されると考えられ、それはメディアの内容に直接反映されると考えられるが、ニュース制作者のあり方はこれまで明確ではなかった。テレビが現実についてのイメージを作り出すにあたって、テレビの内容を創り出す制作者の現実観は大きな影響を持っていると考えられるので、その人々のあり方を明らかにするのが本研究の目的である。具体的には、以下の項目に関する詳細な理解を可能とする情報収集を行なった;(1)テレビニュース制作者が職業上のこの立場を獲得する過程、(2)テレビニュース制作者の典型的な職業履歴パターン、(3)経営者・同僚から評価される個人的・専門的資質。本年度は、1、中堅現役報道カメラマンに同行取材し、長時間録画カメラにて本人のバックグラウンド及び学歴、今までの研究研鑽経歴を調べた。映像を作る際の基準や価値観、倫理観まで切り込んだ。/2、入社から退職までをカメラマンとして過ごした既退職カメラマンにインタビュー取材し、現在のカメラマンの在り方及び価値観と比較した。/3、人事採用担当者に採用基準をインタビューした。/4、入社内定者に入社前インタビューを行ない、テレビ局で働くイメージとキャリアへの展望を聞いた。/5、NVivoソフトを使って、インタビュー取材した映像をデータベース化した。/6、NHK資料館、TBS資料館、慶応大学メディア・コミュニケーション研究所、東京大学図書館(情報学際情報学環)を尋ね必要な資料を収集した。ただし、東日本大震災のため、テレビ局が多忙となり、当初予定したものよりも調査は小規模なものにならざるをえなかった。東日本大震災のため、取材先のテレビ局が多忙となり、当初約束されていたものより調査取材への協力が少なくなった。本年度は本研究の最終年度あるため、可能な範囲で取材を完了させた。それでも予定していた論文を書き上げることはできた。3本の論文を学術誌に投稿・審査中。本年度が最終年度。具体的には、以下の項目に関する詳細な理解を可能とする情報収集を行なう;(1)テレビニュース制作者が職業上のこの立場を獲得する過程、(2)テレビニュース制作者の典型的な職業履歴パターン、(3)経営者・同僚から評価される個人的・専門的資質。本年度は、1、中堅現役報道カメラマンに同行取材し、長時間録画カメラにて本人のバックグラウンド及び学歴、今までの研究研鎖経歴を調べる。映像を作る際の基準や価値観、倫理観まで切り込む。/2、入社から退職までをカメラマンとして過ごした既退職カメラマンにインタビュー取材し、現在のカメラマンの在り方及び価値観と比較する。/3、人事採用担当者に採用基準をインタビューする。/4、困難が予想されるが、入社内定者にも入社前インタビューを敢行し、テレビ局で働く事へのイメージとキャリアへの展望を聞く。/5、NVivoソフトを使って、インタビュー取材した映像をデータ管理する。/6、NHK資料館、TBS資料館、慶応大学メディア・コミュニケーション研究所、東京大学図書館(情報学際情報学環)を尋ねる。/といつた作業を行なう予定であったが、来日半年あまりでこの計画を完遂することはできなかった。ただし、地方テレビ局(福岡RKB)において聞き取り調査を行うと共に、今後の調査への協力の約束(新人研修の観察の許可)を取り付けたので、今後研究は大幅に進展する予定である。本年度は、1、中堅現役報道カメラマンに同行取材し、長時間録画カメラにて本人のバックグラウンド及び学歴、今までの研究・研鑽・経歴を調べた。/3、人事採用担当者に採用基準についてインタビューし、採用基準に含まれる社会観、倫理観への評価と、その評価自体の採用に際しての重み付けについて情報収集を行なった。/4、NVivoソフトを使って、インタビュー取材した映像をデータ化した。/5、地方テレビ局(福岡RKB)において新人研修の観察をした。/6、国内外の研究集会に出席し情報収集を行ない、また、いくつかの研究機関を訪問し、資料収集を行なった。

具体的には、以下の項目に関する詳細な理解を可能とする情報収集を行なった;(1)テレビニュース制作者が職業上のこの立場を獲得する過程、(2)テレビニュース制作者の典型的な職業履歴パターン、(3)経営者・同僚から評価される個人的・専門的資質。本年度は、1、中堅現役報道カメラマンに同行取材し、長時間録画カメラにて本人のバックグラウンド及び学歴、今までの研究研鑽経歴を調べた。映像を作る際の基準や価値観、倫理観まで切り込んだ。/2、入社から退職までをカメラマンとして過ごした既退職カメラマンにインタビュー取材し、現在のカメラマンの在り方及び価値観と比較した。/3、人事採用担当者に採用基準をインタビューした。/4、入社内定者に入社前インタビューを行ない、テレビ局で働くイメージとキャリアへの展望を聞いた。/5、NVivoソフトを使って、インタビュー取材した映像をデータベース化した。/6、NHK資料館、TBS資料館、慶応大学メディア・コミュニケーション研究所、東京大学図書館(情報学際情報学環)を尋ね必要な資料を収集した。ただし、東日本大震災のため、テレビ局が多忙となり、当初予定したものよりも調査は小規模なものにならざるをえなかった。東日本大震災のため、取材先のテレビ局が多忙となり、当初約束されていたものより調査取材への協力が少なくなった。本年度は本研究の最終年度あるため、可能な範囲で取材を完了させた。それでも予定していた論文を書き上げることはできた。3本の論文を学術誌に投稿・審査中。本年度が最終年度。
リン内殻電離によるDNA主鎖切断誘発のin vitroとin vivoの比較研究

リン内殻電離とそれに引き続くオージェ過程によって、乾燥プラスミドDNAに誘発される主鎖切断は、リン内殻電離の有無にかかわらず、吸収線量当りほぼ同一の効率で誘発された。本研究では、in vivoに外挿するために、単離プラスミドDNAを種々の含水量で照射し、主鎖切断誘発を調べた。結果を要約する。(1)相対湿度0,12,33,53,76および92%で平衡させたpBR322DNA(1μgのDNAと緩衝液固形成分0.54μg)に、30kVpの軟X線を照射して、主鎖切断誘発の効果を見た。1本鎖および2本鎖切断ともにもっとも誘発されやすかったのは、76%相対湿度で加湿した場合であり、92%では逆に効率が下がった。含水量が増えれば、水に由来する間接効果が増すという単純な結果でないことが示された。(2)含水DNAの主鎖切断におよぼすリンK殻吸収の効果を、2153eV(K吸収ピークエネルギー)と2147eVの単色光子照射実験で調べた。DNAは相対湿度89%の窒素ガス流で加湿した。主鎖切断を1個生成するのに必要な線量は、含水DNAでは、乾燥DNAのおよそ1/3となり、加湿の効果があらわれた。しかし水が試料の40%を占めると仮定して得たf因子を用いると主鎖切断を1個生成するのに必要な吸収線量が、X線エネルギーに依存しないことが示された。つまり、湿潤DNA試料でもリンK殻吸収が、主鎖切断を特別効率よく誘発しないという結果であった。(3)以上の結果は、主鎖切断の数という単純な指標ではリンK殻吸収の特別な効果は見られず、切断端の化学的構造といったさらに化学的に詳細な分析を行って初めて特別な効果が見られることを示すのであろう。本研究では、主鎖切断に関して、in vitroとin vivoの違いを示す結果は得られなかった。結果を要約する。
ブロモプロパンのヒト高次中枢神経系・血液毒性に関する分子疫学調査

1-ブロモプロパン暴露労働者および対照群の健康影響指標を分散分析,ダネットの多重比較法および回帰分析を用いて解析を行った。その結果、遠位潜時、振動覚閾値、LDH、TSH、FSHの量依存的上昇、感覚神経伝導速度、赤血球数、ヘマトクリットの量依存的低下が示された。複数の1-ブロモプロパン中毒症例解析では、末梢神経の変性が病理組織学的に確認されたほか、中枢神経系障害が確認された。中国1BP曝露労働者について、その量依存的影響を再解析した。曝露濃度、期間が不明な曝露労働者を除いた60人の女性、26人の男性曝露労働者を対象にし、曝露群を中央値で均等数の2群にわけ、曝露濃度に対する回帰分析を各生体指標について行った。遠位潜時上昇、感覚神経伝導速度低下、POMS変化、第1趾振動覚低下、赤血球減少、AST、LDH、BUN、TSH上昇が女性で量依存的に見られ、肝臓、筋、心筋、腎臓への影響または溶血の可能性が示唆された。男性ではBUNの濃度依存的上昇が見られた。分散分析とダネットの多重比較より本研究は、LOAELが2.2ppmであることを示唆した。男性で影響が顕著でなかったことは、一部は検出パワー不足で説明できるかもしれないが、NTP発がん実験で雌動物感受性が高く、性差の存在についても調べる必要がある。さらに、米国で1BPに高濃度に曝露されたと考えられる新しい症例で中枢神経MRIに異常を示した症例を見出した。本症例は1-ブロモプロパンを洗浄剤として用い、手を用いて金属部品を脱脂していた。頭部MRIにて側脳室周囲にT2高信号領域があった。脊髄MRIでは、第2頸椎領域にやや背側優位かつ中心優位のT2高信号病変があった。頭部MRIの病変は側脳室に近傍の白質に接するもので、神経線維に沿った楕円形状であった。本症例に関しては、多発性硬化症との鑑別をさらに進める必要があるが、同時に、1-ブロモプロパンが同症様の障害を引き起こす可能性も否定できないことから、さらなる症例の収集が必要である。1) 60人の女性労働者および同数の年齢をマッチングさせた女性労働者のデータを解析した。曝露群を1-ブロモプロパン(1BP)個人曝露量をもとに低濃度、中濃度、高濃度曝露の三つの群に分け、分散分析およびダネットの多重比較法を用いて、曝露群間の神経伝導速度(運動神経伝導速度、遠位潜時、感覚神経伝導速度、F波伝導速度、感情プロフィール、WHO神経行動学テストバッテリー、重心動揺計によるスコア、振動覚、生化学検査データ、血液学的データの比較を行った。さらに、曝露濃度に対する回帰分析を行った。2) 1BPを含む溶剤がディーゼル車内の高温状態にあるギアーボックスにかけられた。その結果、瞬時に1BPが気化、凝集し、一人の労働者が1BPのミストを吸引した。所見:下肢振動覚低下、四肢の無感覚、ロンベルグ陰性、両側膝かかと試験陽性、両側指鼻試験陰性、両側拮抗運動反復不全、失調歩行、四肢筋力低下、上肢腱反射低下、下肢腱反射亢進、下肢振動覚低下。下痢症状あり。尿中モノクローナル免疫グロブリン(Bence Johnes蛋白を含む)陰性。下肢感覚神経伝導速度測定において、Amplitudeの減少はあるも、伝導速度の低下は観察されなかった。頭痛、記憶障害、抑うつ症状あり。曝露1年以上経過するも開脚歩行、無感覚症状持続している。本症例は、これまでに発見された米国症例に比して、曝露期間は短いものの、高濃度の1BPに曝露されたと考えられる。短期、高濃度曝露によっても、これまでの症例と類似した中枢神経、末梢神経障害が引き起こされることがわかった。1.ブロモプロパン中毒症例のフォローアップを行った。暴露と中枢神経障害との時間的関係が明らかにされたが、暴露終了後の障害の程度の安定性についてさらなる研究が必要である。これらの患者では、MRI上の変化が観察されているものの、多発性硬化症との鑑別が必要であるとともに、多発性硬化症様の病態が1-ブロモプロパン暴露によって引き起こされた可能性についても検討する必要があることが示された。新しい1-ブロモプロパン中毒症例では、末梢神経生検において神経変性が観察された。これは、ヒトにおいて初めて1-ブロモプロパンによる神経変性作用の病理組織学的証拠を示した例である。患者は1-プロモプロパン洗浄層を用いた金属部品の洗浄に従事し、高濃度の1-ブロモプロパンの暴露を受けていた。歩行障害が観察され、暴露終了後も歩行障害が持続した。

これまでの症例解析のまとめでは、多くの1-ブロモプロパン中毒症例において、歩行障害、感覚神経障害、振動覚障害が認められうほか、持続する腱反射の亢進が一部に見られた。暴露後において、抑うつ、認知機能低下などの症候が見られるものもあった。1-ブロモプロパンは洗浄剤としての使用の他に、ドライクリーニングの溶剤として最近米国では使用されるようになってきている。こうして1-ブロモプロパンに一般市民が暴露される可能性があることから、ヒト中毒症例のさらなる解析に基づいた疫学研究が必要である。
脳研究における生物物理学的アプローチの探索

1999年10月2日午前中に,東京大学山上会館において,班会議を開催し,特定領域研究(B)の申請に向けて,議論を行った.同日午後から,東京大学大学院薬学系研究科において,「神経回路の時空間パターンと感覚情報処理・記憶」と題するシンポジウムを開催した.鈴木慎也(工技院・生命工学研),堀川順生(豊橋技術科学大・知識情報工学系),山口陽子(東京電機大・理工),渡辺恵(東京大・院薬学系)による講演と活発な議論が行われた.参加者は約60名であった.上記活動に加えて,班員間の活発な情報交換・検討の末,次の2件の平成12年度発足特定領域研究(B)を申請した.「細胞内シグナリング分子のライブイメージングと再構成」[申請代表者:辰巳仁史(名古屋大・医・助教授)]「ナメクジを先達とする匂い認識・学習の分子神経機構」[申請代表者:桐野豊(東京大・院薬学系・教授]2000年1月25-27日に,水上温泉KKR水明荘において,合宿形式のシンポジウムを,「分子から細胞そして脳での情報処理の理解のこころみ」というテーマのもとに開催した.吉岡亨(早稲田大・人科),片岡正和(三菱生命研),辰巳仁史(名古屋大・医),神取秀樹(京都大・理)伊藤悦朗(北海道大・理),戚智(名古屋大・医),船津高志(早稲田大・理工),堀裕和(山梨大・工),岡部繁男(東京以下歯科大・医),大沢文夫(愛知工大),程康(理研脳総合研究センター),今村一之(大阪バイオサイエンス研)の諸氏による30分間の講演の後,30分の討論を行った.さらに,深夜まで,活発な議論を行った.参加者は,約25名であった.1999年10月2日午前中に,東京大学山上会館において,班会議を開催し,特定領域研究(B)の申請に向けて,議論を行った.同日午後から,東京大学大学院薬学系研究科において,「神経回路の時空間パターンと感覚情報処理・記憶」と題するシンポジウムを開催した.鈴木慎也(工技院・生命工学研),堀川順生(豊橋技術科学大・知識情報工学系),山口陽子(東京電機大・理工),渡辺恵(東京大・院薬学系)による講演と活発な議論が行われた.参加者は約60名であった.上記活動に加えて,班員間の活発な情報交換・検討の末,次の2件の平成12年度発足特定領域研究(B)を申請した.「細胞内シグナリング分子のライブイメージングと再構成」[申請代表者:辰巳仁史(名古屋大・医・助教授)]「ナメクジを先達とする匂い認識・学習の分子神経機構」[申請代表者:桐野豊(東京大・院薬学系・教授]2000年1月25-27日に,水上温泉KKR水明荘において,合宿形式のシンポジウムを,「分子から細胞そして脳での情報処理の理解のこころみ」というテーマのもとに開催した.吉岡亨(早稲田大・人科),片岡正和(三菱生命研),辰巳仁史(名古屋大・医),神取秀樹(京都大・理)伊藤悦朗(北海道大・理),戚智(名古屋大・医),船津高志(早稲田大・理工),堀裕和(山梨大・工),岡部繁男(東京以下歯科大・医),大沢文夫(愛知工大),程康(理研脳総合研究センター),今村一之(大阪バイオサイエンス研)の諸氏による30分間の講演の後,30分の討論を行った.さらに,深夜まで,活発な議論を行った.参加者は,約25名であった.
歪を伴う火炎のミクロ構造と動的挙動に関する研究

歪を制御した定常および非定常火炎において,素反応動力学と多成分拡散を考慮した高次精度の直接数値計算によって,温度,化学種濃度,流速等を求め,歪(伸張率,曲率)による火炎の構造,局所消炎現象への影響,選択拡散の影響,非平衡性の影響,伸張率の局所性と非定常性の影響等を調べた.ここで対象とする火炎は,拡散および予混合平面火炎,球状火炎で,燃料は水素またはメタンである.対向流拡散平面火炎において,局所的に伸張率を変え,対流の影響をも調べる.その結果,(1)消炎形態は間歇的な消炎と完全な消炎がある.(2)伸張率の局所性が著しく消炎に影響する.(3)対流の影響も大きい.(4)水素とメタンでは定性的な傾向は類似している.予混合平面火炎では,(1)中心軸に対して対称な2つの火炎が形成され(Twin火炎),反応帯で主要成分が急に変化し,中間生成物,活性化学種が生成される.温度は中心で最大となる.(2)対向流速の増加により発熱率のピークの位置は中心に移動し,そのピークの値は当量比により異なる.(3)伸張率が同じであれば対向流速が異なっても火炎構造は類似である.(4)伸張率による燃焼速度の実験値は計算値とよく一致し,伸張率とともに燃焼速度が大きくなるが,燃焼率は小さくなる.球状火炎(内向き,外向きおよび停在火炎)において,火炎の伝播方向と火炎半径rにより伸張率が異なる.水素の予混合火炎において,(1)内向き球状火炎の場合,燃焼速度は当量比が0.7より大きい場合はrの増加により大きくなり,当量比が0.7より小さい場合は逆になる.外向き球状火炎の場合はその傾向は逆になる.停在火炎では傾向は内向き火炎に近い.(2)燃焼速度はstretch rateだけでなくLewis数によっても影響を受ける.異なる拡散係数を仮定すれば(1),(2)と逆の結果が得られるからである.歪を制御した定常および非定常火炎において,素反応動力学と多成分拡散を考慮した高次精度の直接数値計算によって,温度,化学種濃度,流速等を求め,歪(伸張率,曲率)による火炎の構造,局所消炎現象への影響,選択拡散の影響,非平衡性の影響,伸張率の局所性と非定常性の影響等を調べた.ここで対象とする火炎は,拡散および予混合平面火炎,球状火炎で,燃料は水素またはメタンである.対向流拡散平面火炎において,局所的に伸張率を変え,対流の影響をも調べる.その結果,(1)消炎形態は間歇的な消炎と完全な消炎がある.(2)伸張率の局所性が著しく消炎に影響する.(3)対流の影響も大きい.(4)水素とメタンでは定性的な傾向は類似している.予混合平面火炎では,(1)中心軸に対して対称な2つの火炎が形成され(Twin火炎),反応帯で主要成分が急に変化し,中間生成物,活性化学種が生成される.温度は中心で最大となる.(2)対向流速の増加により発熱率のピークの位置は中心に移動し,そのピークの値は当量比により異なる.(3)伸張率が同じであれば対向流速が異なっても火炎構造は類似である.(4)伸張率による燃焼速度の実験値は計算値とよく一致し,伸張率とともに燃焼速度が大きくなるが,燃焼率は小さくなる.球状火炎(内向き,外向きおよび停在火炎)において,火炎の伝播方向と火炎半径rにより伸張率が異なる.水素の予混合火炎において,(1)内向き球状火炎の場合,燃焼速度は当量比が0.7より大きい場合はrの増加により大きくなり,当量比が0.7より小さい場合は逆になる.外向き球状火炎の場合はその傾向は逆になる.停在火炎では傾向は内向き火炎に近い.(2)燃焼速度はstretch rateだけでなくLewis数によっても影響を受ける.異なる拡散係数を仮定すれば(1),(2)と逆の結果が得られるからである.歪を制御した定常および非定常火災において、素反応動力学と多成分拡散を考慮した高次精度の直接数値計算によって、温度、化学種濃度、流速等を求め、歪(伸張率、曲率)による火炎の構造、局所消炎現象への影響、選択拡散の影響、非平衡性の影響、伸張率の局所性と非定常性の影響等の過程とその機構の解明を行った.ここで対象とする歪の制御可能な火炎は、拡散平面火炎である。燃料は素反応スキームが比較的よく知られている水素またはメタンである.対向流拡散平面火炎において、局所的に伸張率を変えるため,ノズルの幅を変えて,噴流の速度を平面火炎よりも上げた.また,対流の影響を調べるために,中心から離れた位置に噴流を与えた.その結果,(1)消炎形態は間歇的な消炎と完全な消炎がある.間歇的な消炎は完全な消炎になる前の遷移的な消炎である.(2)伸張率の局所性が著しく消炎に影響する.(3)対流の影響も大きい.これらのことは,実際の消炎を考える時の大きいパラメータである.(4)水素とメタンでは定性的な傾向は類似している.(5)局所性を考えない平面の火炎について,水素に窒素を混ぜた燃料の実験値ならびにメタンの実験値は本計算値と良く一致する.

このことは,本計算は妥当であることを示している.歪を制御した対向流火炎において、素反応動力学と多成分拡散を考慮した高次精度の直接数値計算によって、温度、化学種濃度、流速等を求め、伸張率による火炎の構造、選択拡散の影響、非平衡性の影響、等の過程とその機構の解明を行った.ここで対象とする歪の制御可能な火炎は、主として予混合平面火炎である。燃料は素反応スキームが比較的よく知られている水素またはメタンである.(1)メタン予混合平面火炎において、当量比が0.51.5の範囲での火炎構造を明らかにした.すなわち,中心軸に対して対称な2つの火炎が形成され(Twin火炎),反応帯で主要成分が急に変化し,中間生成物,活性化学種が生成される.温度は中心で最大となる.(2)対向流速の増加により発熱率のピークの位置は中心に移動し,そのピークの値は当量比により異なる.(3)伸張率が同じであれば対向流速が異なっても火炎構造は類似である.(4)伸張率による燃焼速度の実験値は計算値とよく一致し,伸張率とともに燃焼速度が大きくなるが,燃焼率は小さくなる.これは非平衡性が増すと同時に燃料の流出が増加するためである.(5)当量比による消炎伸張率の分布は実験値とほとんどほとんど一致する.(6)水素とメタンでは定性的な傾向は類似している.球状火炎(内向き,外向きおよび停在火炎)においては、火炎の伝播方向と火炎半径rにより伸張率が異なり、正負の値をとるので,火炎半径rまたは伸張率の値に応じて、火炎構造や燃焼速度がどのように変わるかを水素の予混合火炎において調べた.(1)内向き球状火炎の場合,火炎半径rが異なる時の燃焼速度は当量比が0.7より大きい場合はrの増加により大きくなり,当量比が0.7より小さい場合はrの増加により小さくなる.外向き球状火炎の場合はその傾向は逆になる.停在火炎では傾向は内向き火炎に近い.(2) stretch rateは何れも2(V_f/r_q)(V_fは火炎伝播速度,r_qは火炎面半径)であるので,stretch rateは内向き火炎では負,外向き火炎では正,停在火炎では0となる.内向きおよび外向きの火炎では,stretch rateが-5000+5000(1/s)の範囲で当量比が0.7またはそれ以上の値ではstretch rateが大きくなると単調に燃焼速度が小さくなる.しかし,当量比が0.6より小さい場合は,stretch rateが大きくなれば燃焼速度も大きくなる.しかし,停在火炎ではstretch rateが0にもかかわらず燃焼速度は唯一の値ではなくある範囲の値を持つ.(3)燃焼速度はstretch rateだけでなくLewis数によっても影響を受ける.なぜなら,異なる拡散係数を仮定すれば(1),(2)と逆の結果が得られるからである.レーザ誘起蛍光およびレーリ散乱によって拡散火炎を可視化し,その機構と消炎現象を明らかにした.
低温蒸着法による単純分子ガラスの創成とその熱力学・構造学的研究

低温蒸着実験を可能にするため、研究室既設の断熱型熱量計とX線回折用装置の改造および精密蒸着ラインの製作を行った。過去に熱容量が測られた分子ガラスの中で最も単純な構造をもつ四塩化炭素、プロペン、プロパンの熱容量を測定し、顕著な低温過剰熱容量とガラス転移を観測した。同試料の中性子非弾性散乱から、低温過剰熱容量がアモルファス特有のボゾンピークによることを示した。水、メタノール、1-ペンテンの蒸着ガラスのX線回折実験を行い、ガラス転移温度近傍でのアニール効果と水素結合構造の関係を明らかにした低温蒸着実験を可能にするため、研究室既設の断熱型熱量計とX線回折用装置の改造および精密蒸着ラインの製作を行った。水、メタノール、1-ペンテンの蒸着ガラスのX線回折実験を行い、ガラス転移温度近傍でのアニール効果と水素結合構造の関係を明らかにした最初に、以下に示す蒸着試料用断熱型熱量計の改造を行った。(1)蒸着チューブからの輻射熱を減らすため直径を8mmφから2mmφにした。(2)蒸着チューブを冷えやすいように熱交換ワイヤーをつけた。(3)蒸着チューブの上下可動範囲を大きくした。以上の改造により、10Kで蒸着を行い(改造前は25K)、4K程度から熱容量測定ができるようになった(改造前は8K)。また、精密蒸着ラインを製作した。このラインには、2つの微少流量用メータリングバルブと2つの高精度バラトロン圧力計が設置されており、0.1Paの蒸着圧力精度で非常に精密に蒸着ができるようになった。以上に示した装置を用い、通常の液体急冷ではガラス化しない単純分子であるプロペンとプロパンのガラス状態の作成に成功した。両試料の熱容量測定において、ガラス特有の低エネルギー励起(ボゾンピーク)とガラス転移を観測した。プロペンとプロパンのガラス転移温度はそれぞれ56Kと46Kであった。46Kはこれまでに測定された分子ガラスのうち、最も低いガラス転移温度である。また、プロペンガラスの残余エントロピーは6J/K/molと非常に低く、ガラスにおいても短・中距離的な秩序化がかなり進んでいることが明らかになった。その他、これまで測定した分子ガラスと併せて解析することにより、過冷却液体の過剰熱容量のスケーリングなど、興味深い結果が得られた。上記の熱容量測定と平行して、既設のX線回折装置の蒸着オプションの製作、基礎データ測定に必要な粘弾性測定装置の機種選定と購入なども進めた。H22年度に改良を加えた蒸着試料用断熱型熱量計を用い、通常の液体急冷ではガラス化しない単純分子であるプロパン(C3-CH2-CH3)のガラス状態、過冷却液体、結晶の熱容量を測定した。ガラス状態ではガラス特有の低エネルギー励起が観測された。この強度や温度範囲はプロペン(CH3-CH=CH2)とほぼ同じであった。プロパンガラスで最も興味深いのは、これまでのガラス形成液体と比べて、過冷却液体のC原子1個当たり配置熱容量Ccが顕著に小さいことである。このことは同じC原子数のプロペンと比べると明瞭で、ガラス転移温度におけるプロパンのCcはプロペンのCcの約70%であった。これは、プロパンが秩序構造を形成しやすい液体であることを示しているが、その理由は全く分からない。今後、計算機シミュレーションや理論研究との連携が必要である。上記の熱容量測定と平行して、X線回折装置の蒸着オプションの製作を行った。このオプションでは、先端に多孔性の燒結金属を取り付けた蒸着チューブが試料ホルダーの1cm程度上方に位置するようになっている。このチューブは、蒸着時にはチューブ内で気体が凝縮しないように任意の温度に制御することができ、蒸着後はX線が当たらないようさらに上方に移動できるようになっている。アモルファス氷などを対象にしたテスト実験を行い、この装置により5K程度の温度で蒸着実験が可能であること、通常の試料と同様の回折データを取得できることを確認した。平成23年度に完成した蒸着試料用のX線回折装置を用いて、水(H2O)、メタノール(CH3OH)、ペンテン(CH3CH2CH2CH2=CH2)の蒸着ガラスのX線回折実験を行った。蒸着温度はいずれも3K付近で、約0.3gの試料を4h程度かけて蒸着した。最低温で測定した後に、それぞれの試料のガラス転移温度Tg(水:130K、メタノール:60K、ペンテン:80K)より5-10K低い温度でアニールをしながら測定した。第一回折ピークに注目すると、アニーリングが進むにつれて、水では低Q側にシフト、ペンテンでは高Q側にシフト、メタノールではほぼ変化せずという結果が得られた(Qは散乱ベクトル)。これは、アニールに伴い、水では水素結合形成が起こるため体積膨張、ペンテンではファンデルワールスコンタクトが良くなるため体積収縮することに起因していると考えられる(メタノールはその中間)。このような蒸着ガラスのアニール効果が構造の側面から明らかにされたのは、本研究が初めてである。

ペンテンについては、液体を急冷する方法でもガラスを作ることができるので、液体急冷ガラスと蒸着ガラスの比較を行った。その結果、どちらのガラスでもほぼ同様の回折パターンおよびその時間変化(急冷ガラスでは僅かながら)が得られた。これらの構造変化をより詳細に調べるため、回折データに吸収などの様々な補正を施し、フーリエ変換によって2体分布関数g(r)を計算するプログラムの開発を、本X線回折装置のメーカーであるRigakuと共同で行った。当初計画していた蒸着用熱量計の改良が終了し、四塩化炭素、プロペン、プロパンと順調にデータが蓄積されている。また、X線回折装置でも蒸着実験が可能になった。結果に対する考察はまだこれからだが、順調に進展していると言える。24年度が最終年度であるため、記入しない。熱量計で得られた結果の解析を深めるとともに、できるだけ早く論文発表を行いたい。また、X線回折では、早く蒸着実験を開始したい。