hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模リン酸化プロテオーム解析による細胞周期制御機構の解明

前年度までにリン酸化ペプチドの精製技術を確立した。21年度は細胞内リン酸化細胞周期の全過程の解析には少なくとも4点以上の定量が必要となるため、多検体間比較定量法を構築した。当初、一般的に質量分析計による定量法として安定同位体標識アミノ酸代謝標識法(SILAC)が主流であり、これを応用した多点定量法の構築を試みたが、使用できる培養細胞が限られるなどの欠点があるため、新規リン酸化定量プロテオミクス法であるphospho-iTRAQ法の構築を試みた。iTRAQ法は4種類,あるいは8種類の試料間の同時比較定量が可能であるため、細胞周期など時系列解析に適している。しかしながら、リン酸化の解析に適用する場合、試料の消化・リン酸ペプチドの精製後に標識を行うため、消化や精製過程での誤差が生じやすい。そこで、カゼインなどのリン酸化タンパク質を内部標準として各々の試料に少量添加することで、消化や精製の誤差を補正することを考案した。実際、実験過程で生じる誤差を内部標準由来のリン酸化ペプチドの定量値を用いて補正することが可能であった。本方法を用いて増殖因子刺激や細胞周期進行過程でリン酸化の変動を大規模に解析したところ、約10,000種類以上のリン酸化部位を同定・定量が可能であった。得られた新規細リン酸化の細胞周期制御上の意味を検証するため当該タンパク質の機能撹乱やリン酸化部位変異体の導入による細胞周期への影響の検討、さらに、細胞内局在や他のタンパク質との相互作用の細胞周期依存性等を横断的に解析している。1)高感度リン酸化プロテオーム解析法の確立申請者らがこれまでに構築してきたリン酸化ペプチド精製システムと安定同位体標識による質量タグ導入による定量技術を組み合わせることで、細胞周期依存的に変化するリン酸化の大規模定量解析を確立した。具体的には、金属固定化アフィニティークロマトグラフィー(IMAC)を用いたリン酸化ペプチド精製法の網羅性を上げるために2種類のIMAC担体を用いたタンデム精製法の確立や、post-IMAC多次元クロマトグラフィー法を確立した。さらに、SILAC法およびiTRAQ法の2種類の定量プロテオーム解析技術との組み合わせを実行し、大規模にリン酸化を定量するシステムを構築した。2) M期特定的リン酸化の解析まず、SILAC法によるリン酸化定量プロテオーム解析を用いて非同調細胞とM期同調細胞における細胞内リン酸化状態を定量的に比較した。これまでM期においてリン酸化を受けるとの報告があるタンパク質に加えて、多数の未知のタンパク質がM期特異的にリン酸化を受けていることが判明した。3)増殖因子依存的リン酸化の懐石また、iTRAQ法による定量プロテオーム解析法によってEGFやインシュリンなどの増殖因子によって引き起こされるリン酸化の経時変化を大規模にとらえることに成功した。本年度は本方法を細胞周期の解析に適用し大規模なデータを取得する予定である。
脳内組織カリクレインの産生機構とその調節機構に関する研究

1.ラットの脳における組織カリクレインの分布を調べたところ、酵素活性を示す活性型カリクレインは脳内に一様に分布していたが、その前駆体であるプロカリクレインには部位特異的な分布が認められ、松果体に最も多く存在することが判明した。また、松果体における組織カリクレインの生合成量(活性型カリクレイン+プロカリクレイン)は他の部位に比べ、10倍以上高値を示した。さらに、この部位におけるプロカリクレインと活性型カリクレインの存在比は20:1であることから、プロカリレインから活性型カリクレインへの換変に関与する酵素は少ないと考えられる。2.免疫組織化学的手法により、松果体における組織カリクレインの産生細胞を検索したところ、本酵素は松果体の実質細胞に存在し、支持細胞及び間葉系由来の線維芽細胞や血管細胞には存在しないことが判明した。また、カリクレインの存在する松果体細胞は、その染色像から二種に分類された。一方は、カリクレイン含量は少ないものの、本組織の大部分を占めるものであり、他方はカリクレイン含量が多い一部の細胞である。しかし、両細胞は松果体の表層あるいは深層部全般にわたって存在し、それ等の細胞には局在性が認められなかった。3.松果体におけるカリクレインの生合成量には性差が認められず、また、鉱質コルチコイドにより影響を受けないことから、顎下腺、腎臓とは異なった生合成機構により、組織カリクレインが調節されていると考えられる。以上、当該の研究期神において、脳内、特に松果体における組織カリクレインの産生細胞を同定すると共に、その調節機構の一端を明らかにすることができた。
時間スケールに応じた横ずれ活断層の構造発達と移動過程の解明

時間スケールに応じた横ずれ活断層の構造発達過程を明らかにする調査を岐阜県東部の阿寺断層帯で実施した.断層帯南東部では,矢平断層など第四紀後期には活動が低調化する一方,分布形態から狭義の阿寺断層にその活動が収斂した可能性が高い.一方,断層帯北西では,最終氷期以降も顕著に活動する複数の断層が並走する.さらにトレンチ調査の結果,二渡東地区の分岐断層では,その基底にATの純層を含んだ沼沢地性堆積物に明瞭な変位を与える.この堆積物が断層上昇側に見出されるため,本断層トレースの活動時期は,ATの噴出時期である約2.62.9万年以降に開始した可能性がある.従って一部不明確ではあるが,断層帯南東部では,並走する断層は第四紀後期以前に活動を停止し,活動は直線状に収斂する傾向である一方,断層帯北西部では,第四紀後期以降に新たな活動の開始が認められる.このように断層線は成長衰退しながら,kmオーダーで活動場を移動してきた可能性が高い.時間スケールに応じた横ずれ活断層の構造発達過程を明らかにする調査を岐阜県東部の阿寺断層帯で実施した.断層帯南東部では,矢平断層など第四紀後期には活動が低調化する一方,分布形態から狭義の阿寺断層にその活動が収斂した可能性が高い.一方,断層帯北西では,最終氷期以降も顕著に活動する複数の断層が並走する.さらにトレンチ調査の結果,二渡東地区の分岐断層では,その基底にATの純層を含んだ沼沢地性堆積物に明瞭な変位を与える.この堆積物が断層上昇側に見出されるため,本断層トレースの活動時期は,ATの噴出時期である約2.62.9万年以降に開始した可能性がある.従って一部不明確ではあるが,断層帯南東部では,並走する断層は第四紀後期以前に活動を停止し,活動は直線状に収斂する傾向である一方,断層帯北西部では,第四紀後期以降に新たな活動の開始が認められる.このように断層線は成長衰退しながら,kmオーダーで活動場を移動してきた可能性が高い.過去数万年数十万年における横ずれ断層の構造発達過程を解明するために,断層帯を構成する断層の詳細マッピング,地形・地質踏査,測量調査を実施した.またトレンチ掘削調査のための用地選定にも着手した.21年度は岐阜県東部に分布する阿寺断層帯中部中北部において,構成する断層の詳細マッピング,幾何形状の把握を行った.空中写真判読による断層線の認定,地形面分類図の作成,踏査による断層の確認や一部地質図の作成も実施した.特に踏査による成果が大きく,写真判読ではわかりにくい小規模な変動地形,地形面の残存状態が悪い段丘堆積層や,地形面を残さない未固結堆積物と断層との関係から,第四紀中後期における断層の活動性の有無を確認した.下呂市御厩野周辺と,中津川市加子母北東部において,複数並走する断層と,段丘面や未固結堆積物との変位関係を確認することができた.これらは第四紀中後期においてはいずれの断層も活動が見られるが,低位の段丘面には変位を及ぼさないものがあるなど,活動性ないしは活動時期には違いがあることが明らかとし,これらを分類した.またより小規模な変動地形と極浅部地下構造を把握するために実施すべくトレンチ調査の候補位置について,数箇所の地点を選定した.22年度は,21年度に確認した段丘堆積物の形成年代を確認するために,指標テフラの捜索と判定,サンプリングと年代測定を実施する.またトレンチ調査や小規模変動地形の確認のため,引き続き現地調査を実施し,地権者との調整の上,トレンチ掘削調査の実施を試みる予定である.横ずれ活断層の過去数万年数十万年における構造発達過程を解明する調査を実施した.研究対象地域は,岐阜県東部に北西南東方向に分布する阿寺断層帯とした.断層帯全域の空中写真判読を実施し,構成する断層の詳細分布と位置,幾何形状を確認した.また断層と交差する河成段丘面の区分と対比,編年を行った.また各段丘面の変動地形とその変位を確認した.さらに地形・地質調査を実施し,構成層の確認,テフラや14C試料を採取し,段丘面の編年を決定すると共に,変位量を計測した.また地形面の分布が良好ではない東側の断層については,断層露頭から堆積物の変位状況を確認し,活動性の指標とした.また加子母二渡地区においてトレンチ調査を実施し,分岐断層の活動性を明らかにするための良好なデータを取得した.調査の結果,阿寺断層帯東部の白谷断層などは,基盤の濃飛流紋岩には顕著な断層が認められるが,段丘面に変位を殆ど与えておらず,第四紀後期,特に最終氷期極相期以降の顕著な活動は確認できない.一方で,谷底北東縁の阿寺断層や小和知断層は,最終氷期以降も顕著に活動している.さらにトレンチ調査の結果,二渡地区阿寺断層北東端付近の北西分岐断層では,その基底にATの純層を含んだ沼沢地性堆積物に明瞭な変位を与える.この堆積物が断層上昇側に見出されるため,本断層トレースの活動時期は,AT堆積以降に開始したものである.

従って一部部分的な状況資料ではあるが,断層帯東部に並走する断層は,第四紀後期以前に活動を停止した一方,西側の谷底東縁の断層では,第四紀後期以降に新たな活動を開始しており,断層線は成長衰退しながら,約1km程度西方へ活動場を移動してきた可能性が高いことが明らかとなった.
光合成の触媒系を象牙質接着強化に応用し歯根を保存するバイオミメティクス研究

破折歯の予後は多くの因子によって影響を受けるが、接着した破折歯根が長期間機能するためには、象牙質接着システムの性能向上が不可欠である。本研究では、光合成の仕組みを発想の源として、光感受性物質や電子伝達体などを象牙質の表面処理に利用することによって、レジンの接着性改善を図ることを目標に、表面処理剤の試作、接着強さ試験、電子顕微鏡観察、重合時間測定といった実験を行う。
微分干渉顕微鏡を用いた微生物周りの3次元流れ場計測法の開発

微生物回りの流れ場計測のために微分干渉顕微鏡を用いた3次元PTV計測法の開発を行った.3次元PTV計測法の原理として,焦点面からのズレによる粒子画像の変化の特徴を計測し,奥行き方向の位置を計測する方法を提案した.ピンボケにより粒子画像にリング状の干渉縞が生じ,それがピント面からのズレに応じて線形的に変化すること明らかとなった.提案した計測手法を用いて,粒径0.983.mのポリスチレン粒子を用いて水中でのブラウン運動を計測し,理論値と比較した.微生物回りの流れ場計測のために微分干渉顕微鏡を用いた3次元PTV計測法の開発を行った。3次元PTV計測法の原理として,ピント面からのズレによる粒子画像の変化の特徴を計測し,奥行き方向の位置を計測する方法を提案した。まず,微分干渉顕微鏡下で粒径0.983ミクロンのポリスチレン粒子を用いてピント面からズレによる粒子画像の特徴を調べた。その結果,ピンボケにより粒子画像にリング状の干渉縞が生じ,それがピント面からのズレに応じて線形的に変化すること明らかとなった。また,リング状の干渉縞の広がりからは分からない粒子のピント面から上下関係は,粒子画像の中心輝度を求めれば判断できることを明らかにした。さらに粒子径を0.513ミクロンに変化させた場合の計測精度を明らかにした。その結果,粒径が小さくなれば奥行き計測精度は良くなるが,計測範囲が狭くなることが分かった。求めた結果を基にして提案した計測手法を用いて,粒径0.983ミクロンのポリスチレン粒子を用いて水中でのブラウン運動を計測し,理論値と比較した。水平方向の計測精度に比べて,奥行き方向の計測精度が1/2程度であることが分かった。微生物回りの流れ場計測のために微分干渉顕微鏡を用いた3次元PTV計測法の開発を行った.3次元PTV計測法の原理として,焦点面からのズレによる粒子画像の変化の特徴を計測し,奥行き方向の位置を計測する方法を提案した.ピンボケにより粒子画像にリング状の干渉縞が生じ,それがピント面からのズレに応じて線形的に変化すること明らかとなった.提案した計測手法を用いて,粒径0.983.mのポリスチレン粒子を用いて水中でのブラウン運動を計測し,理論値と比較した.本研究では微分干渉顕微鏡を用いた微生物周りの3次元流れ場の画像計測法の開発を行っている。当該年度の研究実績は以下のとおりである。まず,微分干渉顕微鏡下でのトレーサー粒子のピント面からのズレによる粒子画像の特徴変化から奥行き方向の位置を定量的に計測する手法の開発を行った。実験では0.9ミクロンのプラスチック製のトレーサー粒子をプレパラート上に固定し,対物レンズを上下方向に2ミクロンずつ移動させることによりピンぼけ画像の特徴を観察した。その結果,ピント面からずれることにより粒子中心に対してリング状の画像が現れ広がっていくこと,および粒子がピント面より上方にある場合は周囲より中心輝度が大きくなり,ピント面より下にある場合は周囲より中心輝度が小さくなるという特徴から粒子奥行き位置の計測が可能であることを分かった。実験より求めた推定式により0.5μm程度の精度計測が可能であることが分かった。また,同時に光学シミュレーションによりピントのズレにより同様な粒子像になることを確認した。微分干渉顕微鏡下の流れ場画像計測では通常のビデオカメラでの撮影ではフレームレートが遅く,高速ビデオカメラが必要となる。今回現有の100万fpsの高速ビデオカメラを微分干渉顕微鏡に設置できるように改良を加えた。また,顕微鏡下における計測のためのマイクロチャネルについて検討を行った。使用するマイクロチャネル材料としてPDMAを選び,幅500ミクロン,深さ100ミクロンの水路を用いて流れの計測に関する予備実験を行った。高速ビデオカメラを用いるため,光量不足が問題となったが,高速ビデオカメラ用の長閃光時間ストロボを用いてクリアできることが分かった。当初の計画では,(1)微分干渉顕微鏡下によるトレーサー粒子のピント面からのずれによる粒子画像の特徴抽出,(2)トレーサー粒子の輝度分布の変化を予測する光学的なシミュレーションの開発のための基礎的なアルゴリズムの検討,(3)開発した手法の3次元流れ場の計測への適用検証用マイクロチャネルの作成,(4)水中微生物の飼育法の準備,の4項目について行なう予定となっていた。(1)に関しては既に画像の特徴抽出を行い,さらに画像処理によりその特徴量の抽出手法を開発した。また,それらの特徴量を用いて奥行き位置を推定する予測式を求めた。よって,この項目に関しては十分に達成できたと思われる。(2)に関しても現有する微分干渉顕微鏡の光学系を模擬して光学シミュレーションを行い,実験結果と同様の結果を得た。このことより,この項目に関しても概ね順調に進行していると思われる。(3)に関してはPDMS(ポリジメチルシロキサン)を水路素材としたマイクロチャネルを試作した。予備実験として,高速ビデオカメラと作成したマイクロチャネルを用いて2次元流れ場の画像計測を行った。問題点を洗い出し,解決方法を検討した。よってこの項目に関しても概ね順調に進行している。(4)に関しては微生物飼育のための器機を準備した。また,実験に用いる微生物の選定を行なった。この項目に関してはやや遅れ気味であるが,次年度当初にも微生物の飼育を開始する予定である。本研究室で現有する画像計測技術と今回開発した計測技術により,微分干渉顕微鏡下の3次元流れ場に関する各要素は準備できており,次年度はそれらの各要素技術の統合を行い,実際の計測を行う。よって本年度は以下のような項目について研究を行う。(1)各要素技術の統合:

これまで現有の高速ビデオカメラおよび微分干渉顕微鏡を用いて微分干渉顕微鏡下での3次元流れ場計測法をマイクロチャネル内の流れ場計測へ適用し,その計測精度を調べる。特に,マイクロチャネル内の流れ場はレイノルズ数が小さく,層流となる,この場合,予め流速分布が求められるため,粒子位置と流速の関係が分かっており,精度検証用として用いることができる。計測には高速ビデオカメラを用いる必要がある。高速ビデオカメラの設置位置は顕微鏡の上部であり,高速ビデオカメラの重量の関係上,型枠を作成し,実験を行う。(2)微生物周りの3次元流れ場計測への適用可能性の検討:計測対象とする微生物の挙動を微分干渉顕微鏡により詳細に観察する。クリプトモナスはある瞬間に体内の水をジェットとして対外に噴出することにより移動する。この挙動を高速ビデオカメラで撮影する場合,何らかのトリガーが必要になる。クリプトモナスの運動を制御するのは困難であるため,画像中の変化をトリガーとするような画像トリガーが必要となる。画像信号をモニタリングしながら,信号に変化が生じたときにトリガー信号を発生させる装置の実用化を目指す。微分干渉顕微鏡と高速ビデオカメラを組み合わせた観測システムの整備を行なう。特に予備実験により明らかとなった光量不足を解決するための長閃光時間ストロボを組み込むための光学機器の整備のための器機の作製を行なう。マイクロチャネルを用いた流れ場計測のために必要な材料および実験に必要な薬品等を準備する。微生物回りの流れ場計測への適用可能性を検討するため,微生物の入手および飼育を行なう。その他,顕微鏡下の流れ場計測関する情報および微生物に関する情報収集のための旅費や画像処理等のための消耗品を購入する。
ある職域コホート追跡調査による朝食摂取習慣と生活習慣病との関係解析

健康教育・健康管理を実施する上で、各人の生活習慣を把握しておくことは重要である。平成9年度および平成10年度の研究においては、さまざ゙まの生活習慣の中から特に朝食の摂取状況などの朝の生活習慣を中心に調査し、性、年齢、婚姻、職種および定期健康診断の検査結果との関連を調べた。方法は地方自治職1295名(男性819名、女性476名)を対象に、自記式質問票調査を実施した。調査した項目は、睡眠時間、起床時間、朝食の頻度、朝貢の所要時間、通勤時間、婚姻状況、職種である。また、定期健康診断の検査結果の中からBMI、血圧、肝機能、血中脂質濃度、尿酸値などに着目し、解析を行った。性、年齢、婚姻状況、職種別の睡眠時間、起床時間、通勤時間、朝食所要時間の調整平均値を比較したところ、睡眠時間は男性の方が有意に長く、また、女性の方が有意に早起きであった。年齢が上がるにつれて起床時間が早くなる傾向がみられた。朝食所要時間は男性の方が短く、また、高齢者は時間をかけて朝食を食べる傾向が認められた。朝食の摂取状況は若年者ほど欠食率が高かった。朝食の種類は男性で米食中心が、女性でパン食中心が多かった。また、若年者ほどパン食中心であった。検査成績との関係であるが性、年齢、婚姻状況、職種で補正した調整平均値を比較したところ、朝食の摂取頻度が毎日である群は1週間に34日の群に比較しγ-GTPが有意に低く、また、HDLコレステロールが有意に高かった。また、朝食所要時間が15分未満の群は15分以上の群に比較してHDLコレステロールが低い傾向にあった。朝食の種類と検査結果においてはBMI、収縮期血圧、GOT,GPT、γ-GTP、尿酸は米食中心の群が有意に高く、総コレステロール値はパン食中心の群が有意に高かった。それ以外は特に有意な関係を認めなかった。予防医学を推進していく上で、生活習慣と健康状態の関係を解析し、明確にしていくことは健康指導に有益な基礎資料を提供する。毎日の生活習慣を考える場合、朝食の摂取状況を中心とした朝の生活習慣が個人の1日の生活全体に少なからず影響を与えていることが予想される。そこで本研究では朝の生活習慣に焦点を絞り、主観的な自覚症状および客観的な検査データの両面から健康状態を評価し、朝の生活習慣と健康状態との関係を明らかにし、健康増進に寄与できる資料の作成を目的にしている。対象は神奈川県の地域自治職約1300名である。平成8年2月と8月、平成9年2月と8月に実施された定期健康診断の検査結果および平成8年2月を除く他の定期健康診断時に実施した朝の生活習慣に関する自記式質問票調査の結果との関係をPC-SASを用いて統計学的に解析を行った。朝の生活習慣に関して調査した項目は睡眠時間、起床時間、朝食の頻度、朝食の種類、朝食の所要時間、通勤時間である。定期健康診断の検査結果に関してはBMI、収縮期血圧、拡張期血圧、血中脂質濃度、空腹時血糖値に注目した。睡眠時間、起床時間、朝食所要時間、通勤時間なども検査成績およびその季節変動と有意な関係を認めたが、特に朝食の頻度および朝食の種類と検査成績およびその季節変動との間にいくつかの有意な関係を認めた。朝食の頻度に関しては中性脂肪濃度とその季節変動、HDLコレステロール濃度と密接に関係しており、毎日規則的に朝食を摂取する群において望ましい結果が得られている。また、朝食の種類に関しては米食中心の群がパン食中心の軍に比べて中性脂肪濃度において望ましい結果が得られている。今後この職域コホートを追跡調査することによって、朝の生活習慣が健康状態にどのように関与しているかを明らかにしていくつもりである。

また、朝食所要時間が15分未満の群は15分以上の群に比較してHDLコレステロールが低い傾向にあった。朝食の種類と検査結果においてはBMI、収縮期血圧、GOT,GPT、γ-GTP、尿酸は米食中心の群が有意に高く、総コレステロール値はパン食中心の群が有意に高かった。それ以外は特に有意な関係を認めなかった。
遺伝子発現よりみた骨形成能を有する細胞の選択

研究代表者の大串始は骨髄細胞(Bone lining cellを含む)を使用し細胞レベルでの骨形成の研究を数多く行なってきた。これらの研究では、ラット骨髄細胞の中の未分化細胞が多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックの存在のもとで骨芽細胞へ分化することを見いだした。本研究では骨髄細胞のなかの未分化細胞より骨形成能を有し得る細胞、あるいは骨芽細胞を選択もしくはクローニングする事にある。そのためには骨形成能を有する細胞のマーカーが必要となる。我々はすでにオステオカルシン(BGP;bone gra protein)のcDNAのクローニングに成功していた、4年度において骨形成の他のマーカーであるalkalinephosphatase(ALP)のクローニングにも成功した。本年度(平成5年度)において、このBGPcDNAを使用し骨髄細胞そのものではBGP遺伝子の発現が行われていないが、セラミックとの複合移植により、その遺伝子発現が移植後2週でおこる事をみいだした。またALP遺伝子の発現も同様の時期に起こることが判明した。さらに、同じラットの骨髄細胞をin vitroで培養し、Dexamethasoneの存在のもとで大量のBGP遺伝子発現をおこなっている細胞集団を得ることが出来た。すなわち、本年度に於て骨髄細胞を使用し、遺伝子発現の研究により分化した骨芽細胞を選択できることが判明した。この実験はラットの細胞を用いたものでたる、しかし我々はすでに人骨髄細胞がセラミックの存在のもとに骨芽細胞へ分化する事を確かめており、以上の結果とともに、今後この研究の臨床応用へ向けての発展が期待される。研究代表者の大串始は骨髄細胞を使用し細胞レベルでの骨形成の研究を数多く行なってきた。これらの研究では、ラット骨髄細胞と多孔性のハイドロキシアパタイトセラミックの皮下移植により、セラミックの気孔内に100%の効率で骨形成を起こす条件を見いだしている。しかしその骨形成には大量の骨髄細胞を必要とした。すなわち骨髄細胞は血液原性細胞を含む非常に雑多な細胞集団で、この中のごくわずかな未分化細胞(stem cell)が骨芽細胞に分化し得る、あるいはごくわずかの当初より存在している骨芽細胞が分裂増殖すると思われる。また、ヌ-ドマウスを使用しヒト骨髄細胞がセラミック内で骨形成をおこすことを確認している。しかし、ヒト骨髄細胞の場合この骨形成能はラットに比較し効率は劣る。この骨髄細胞を培養系に持込みセラミックとの複合移植を行なったがやはりラット新鮮骨髄細胞に比較しその骨形成能は劣っていた。このため本研究では骨髄細胞のなかの未分化細胞より骨形成能を有し得る細胞、あるいは骨芽細胞を選択もしくはクロ-ニングする事にある。この点に関し適当なプロ-ブが必要である。共同研究者の土肥祥子は平成3年度において骨組織に特異的に存在するBone gla protein(BGP)に対するcDNAをクロ-ニングした。また研究代表者の大串始はこのcDNAを用い、セラミック内での骨形成過程における遺伝子発現をNorthern blottingによりおこない、ラット骨髄細胞によるこのセラミック内での骨形成は移植後4週ですでにラット海綿骨の骨形成能と同様であることを確認でき、このプロ-ブが非常に有用であることを示した。以上のように、我々の実験は着実に進んでいる、このことは裏面の研究発表論文においても明かである。現在地のプロ-ブを作成中であり、平成4年度はさらにこの研究を発展できるのは確実である。また、ヌードマウスを使用しヒト骨髄細胞がセラミック内で骨形成をおこすことを確認している。このため本研究では骨髄細胞のなかの未分化細胞より骨形成能を有し得る細胞、あるいは骨芽細胞を選択もしくはクローニングする事にある。我々はすでにオステオカルシン(BGP;bone gra protein)のcDNAのクローニングに成功していた、4年度においてこのDNAを使用し骨髄の通常の培養ではBGP遺伝子の発現が行われていないことが判明した。また骨形成の他のマーカーであるalkaline phosphatase(ALP)のクローニングにも成功した。以上より骨髄細胞中の骨芽細胞、あるいはその前駆細胞が今後同定出来ると思われる。

我々はすでにオステオカルシン(BGP;bone gra protein)のcDNAのクローニングに成功していた、4年度において骨形成の他のマーカーであるalkalinephosphatase(ALP)のクローニングにも成功した。本年度(平成5年度)において、このBGPcDNAを使用し骨髄細胞そのものではBGP遺伝子の発現が行われていないが、セラミックとの複合移植により、その遺伝子発現が移植後2週でおこる事をみいだした。またALP遺伝子の発現も同様の時期に起こることが判明した。さらに、同じラットの骨髄細胞をin vitroで培養し、Dexamethasoneの存在のもとで大量のBGP遺伝子発現をおこなっている細胞集団を得ることが出来た。すなわち、本年度に於て骨髄細胞を使用し、遺伝子発現の研究により分化した骨芽細胞を選択できることが判明した。この実験はラットの細胞を用いたものでたる、しかし我々はすでに人骨髄細胞がセラミックの存在のもとに骨芽細胞へ分化する事を確かめており、以上の結果とともに、今後この研究の臨床応用へ向けての発展が期待される。
ガラス上の自己整合４端子ｐｏｌｙ-Ⅳ族ＴＦＴによる高性能ハイブリッドＣＭＯＳ

微細化に依存せずに高性能かつ高機能な多結晶シリコン(poly-Si)薄膜トランジスタ(TFT)をガラス上に実現する手法として、自己整合四端子(4T)平面型メタルダブルゲート低温poly-Si(LTPS)TFTの開発を進めた。まず、SiO2ゲートスタックを有する4T LTPSTFTから構成されたCMOSインバータを石英ガラス基板上に550°Cプロセスで開発した。4T構造が有するVthの精密制御という特徴を生かし、Vdd=1.0 Vでのインバータ動作を実現した。更なる性能向上を目指すため、high-kゲート絶縁膜の導入に向けプロセス開発を進めた。High-k 4T LTPSTFTのCMOSインバータ動作には至っていないが、上下のゲートを連結したダブルゲート(DG)モードで130 mV/decという小さいs.s.値を示す結果が得られた。これらの結果は、低消費電力・低価格のガラス上IoTデバイスの実現に道を開くものである。加えて、塗布プラスチック上にDG Cu-MIC p-ch poly-Ge TFTを実現し、on/off比:約2000、DG動作時の最高移動度:約30 cm2/Vsを実現した。これらの値は、プラスチック上へのpoly-Ge TFTの可能性を示唆する結果である。微細化に依存せずに高性能かつ高機能な多結晶シリコン(poly-Si)薄膜トランジスタ(TFT)をガラス上に実現する手法として、自己整合四端子(4T)平面型メタルダブルゲート低温poly-Si TFTを報告している。このTFTはメタルトップゲート(TG)とメタルボトムゲート(BG)から成るダブルゲート構造を有しており、一方のゲートを制御ゲートとして用いることで閾値電圧(Vth)の制御が可能である。この4T poly-Si TFTのVth制御機能を利用してガラス上に高性能なCMOSインバータを作成し、電源電圧Vdd = 1.0 Vにおいてhighからlowへの遷移が中間点Vdd/2(=0.5 V)で起こる良好なインバータ特性を実現した。ゲルマニウム(Ge)はSiと比較して優れた電気特性を有するために次世代のMOSFETとして期待されている。さらにSiよりも低温プロセスが可能なことから、ガラスやプラスチック上のTFT、さらに3D-LSI用のTFTとして注目されている。一般にpoly-Ge薄膜は強いp型を示すためオフ電流が高い。ガラスやプラスチック上にpoly-Ge TFTを展開するためには、この問題点を低温・簡単・安価なプロセスで克服しつつ、TFT性能を向上することが要求される。平成28年度はメタルSDを有する自己整合平面型ダブルゲート(DG)ジャンクションレス(JL) p-chpoly-Ge TFTを開発した。TFTは、on/off比2000、移動度19 cm2/Vsを有する。この性能は、上下の電極により効率的に空乏層が形成されることによりリーク電流が低減されたこと、上下の界面にチャネルが形成されたことによりオン電流が増大したこと、加えてSDのメタル化により低抵抗が実現されたことによる。4T poly-Si TFTを利用してガラス上に高性能なCMOSインバータを作成し、電源電圧Vdd = 1.0 Vにおいて良好なインバータ特性を実現した。また、メタルSDを有する自己整合平面型DG JL p-ch poly-Ge TFTを開発し、on/off比2000、移動度19 cm2/Vsを実現した。さらに、300°Cプロセスでpoly-Ge TFTを形成する技術を開発し、ガラス上に4T poly-Ge TFTを開発した。同時にプラスチックへの展開の検討も開始した。しかし、poly-Ge薄膜は固相成長により形成されたものであり、本研究助成の目的であるCLCレーザ結晶化によるものではない。微細化に依存せずに高性能かつ高機能な多結晶シリコン(poly-Si)薄膜トランジスタ(TFT)をガラス上に実現する手法として、自己整合四端子(4T)平面型メタルダブルゲート低温poly-Si(LTPS)TFTに注目している。昨年度は4T LTPSTFTから構成されるCMOSインバータを形成し、Vdd=1.0 Vでのインバータ動作を確認した。本年度は、更なる性能向上を目指すため、high-kゲート絶縁膜の導入に向けプロセス開発を進めた。High-k 4T LTPSTFTの完全動作には至っていないが、130 mV/decという小さいs.s.値を示す実験結果が得られた。この技術は、低消費電力・低価格のガラス上IoTデバイスの実現に道を開くものである。さらに、塗布プラスチック(ポリイミド)上にトップゲート(TG) Cu-MIC poly-Ge TFTを実現し、on/off比9、移動度6.0 cm2/Vsを実現した。On/off比は低いものの、得られた高い移動度はpoly-Ge TFTのフレキシブルエレクトロニクスへの潜在能力を示している。On/off比の改善は、ダブルゲート化により改善できる見込みである。ガラス基板上で低温プロセスによる4T poly-Si TFTによる1.0 V動作のCMOSインバータの開発に成功し、さらにダブルゲートおよび4T poly-Ge TFTの動作にも成功した。加えて、塗布プラスチック基板上にpoly-Ge TFTの開発に成功した。まず、SiO2ゲートスタックを有する4T LTPS

TFTから構成されたCMOSインバータを石英ガラス基板上に550°Cプロセスで開発した。4T構造が有するVthの精密制御という特徴を生かし、Vdd=1.0 Vでのインバータ動作を実現した。更なる性能向上を目指すため、high-kゲート絶縁膜の導入に向けプロセス開発を進めた。High-k 4T LTPSTFTのCMOSインバータ動作には至っていないが、上下のゲートを連結したダブルゲート(DG)モードで130 mV/decという小さいs.s.値を示す結果が得られた。これらの結果は、低消費電力・低価格のガラス上IoTデバイスの実現に道を開くものである。加えて、塗布プラスチック上にDG Cu-MIC p-ch poly-Ge TFTを実現し、on/off比:約2000、DG動作時の最高移動度:約30 cm2/Vsを実現した。これらの値は、プラスチック上へのpoly-Ge TFTの可能性を示唆する結果である。High-kを利用した4T poly-Si TFTの高性能化、およびCMOSインバータの作成を目指す。また、プラスチック上にメタルSDを有する自己整合平面型DG JL p-ch poly-Ge TFTおよび4T poly-Ge TFTの形成を目指す。さらに、CLCレーザ結晶化によるpoly-Ge薄膜形成を目指す。ガラス基板上の低温プロセスによる4T poly-Si TFT CMOSについてはhigh-kの導入により高性能化を狙う。Poly-Ge TFTはレーザ結晶化を導入し高性能化を試みる。塗布プラスチック基板上にpoly-Ge TFTに関してはダブルゲート化により高性能化を目指す。Poly-Ge TFTのプロセス開発は予定通りに実験が進行し、更にプラスチックへの展開を試み始めた。この点では予定より大きく進歩し,また新しい展開が見えてきている。これらの研究では、レーザ結晶化ではなく固相成長によるpoly-Ge薄膜を利用した。このため、レーザ結晶化のpoly-Ge薄膜の分析用の費用が余った。しかし、2017年度にレーザ結晶化のpoly-Ge薄膜を使ったTFT開発を進めるため、2017年度に予算を使用する。研究代表者の予算状況の把握が不十分であったことによるが、その差額は15271円と少額に収まっている。差額は、2018年度のデバイス形成で必要になる消耗品の購入費用ととして活用する。2017年度はレーザ結晶化を利用したpoly-Ge薄膜を利用したTFT開発を進める。そのためのpoly-Ge薄膜の分析費用として使用する。
嫌悪条件づけ事態におけるキンギョの移動軌跡の分析-古典的条件づけとオペラント条件づけの相互関係に関する比較心理学的研究

本研究の目的は、古典的条件づけとオペラント条件づけの関係について、その両者が混在しているとみられるキンギョのシャトルボックス中の嫌悪条件づけ事態における反応の移動軌跡、移動量、移動速度の分析を通じて検討することにある。62年度においては、古典的条件づけ事態と回避条件づけ事態の間の移行にともなって、移動量等がどのように変化するかを検討した。その結果、条件刺激提示開始から隣室への移動反応が生ずるまでの移動量および平均速度には一貫した傾向は認められなかったが、反応後の移動量および平均速度は古典的条件づけ事態の方が回避条件づけ事態よりも大きいことが示された。これは、その後に電撃が到来することについての予期がかかわっているものと推測される。63年度においては、回避条件づけ事態から罰事態への移行を行った場合について実験を行った。その結果、PUNISHMENT-T(反応によって条件刺激が停止すると同時に電撃が与えられる罰事態)に移行した後、被験体がAVOID-AHCE-T(反応によって条件刺激が停止する回避条件づけ)におけるよりもかなり速い速度で移動することが知られた。すなわち、被験体は一見自ら電撃を受けるために隣室への移動反応を行っているかのように見える。これは一種の「自己罰」行動と考えられるが、それが何によって維持されているかはまだ明らかではない。電撃を受けた後は移動量はきわめて少ない。それに対して、PUNISHMENT-N(反応によって条件刺激が停止せず条件刺激の提示時間終了時に電撃が与えられる罰事態)に移行した被験体は隣室への移動後の移動量が非常に多い。これは、電撃の到来の予期によるものであると考えられる。本研究の目的は,古典的条件づけとオペラント条件づけの関係について,その両者が混在しているとみられるキンギョのシャトルボックス中の嫌悪条件づけ事態における反応の移動軌跡の分析を通じて検討することにある.本年度は,古典的条件づけ事態と回避条件づけ事態の間の移行にともなって,緩和量等がどのように変化するかを検討した.被験体は体長約7cmのワキン4匹.それぞれは, AN→PN, AT→PN, PN→AN, PN→ATの各条件に配列された.ここで, Aは回避条件づけ, Pは古典的条件づけ, Tは反応による条件刺激の停止を, Nは不停止を表わす. PHASE-1,2とも10日間, 1日30試行,試行間間隔は平均3分である.位置の計測は条件刺激提示前10秒間,提示開始から10秒間およびその後の10秒間の計30秒間にわたって1秒あたり5回行った.ただし,計測システムの特性による細かな変動を除去するために, 1回の計測値としては, 20ms毎に5回計測した座標値の平均値を用いた.この座標値を素データとして移動量,平均速度を求めた.この結果,条件刺激提示開始から隣室への移動反応が生ずるまでの動きの量および平均速度には一貫した傾向は認められなかった.しかし隣室への移動反応の後の動きの量および平均速度は,古典的条件づけ事態のほうが回避条件づけ事態よりも大きいことが示された.これは,キンギョがふたつの事態を反応の後に電気ショックが与えられるか否かという点で区別しているものと解釈される.条件的刺激提示中の移動量・速度に差がみられなかった点についてはさらに移動の直線性・加速度などについても検討する必要があるものと思われる.さらに今後は,古典的条件づけおよび回避条件づけ事態と罰事態との間の移行にともなう移動量・速度などの変化について検討する.古典的条件づけとオペラント条件づけの相互関係を検討するために、キンギョの嫌悪条件づけ事態における行動をとりあげ、単に反応の有無を指標とするのではなく、位置の自動追跡により移動量・移動速度などを指標として分析を行った。今年度は、回避条件づけ事態から罰事態への移行を行った場合について実験を行った。

被験体1はphase1においてAVOIDANCE-T(反応によって条件刺激が停止する回避条件づけ)を10日間経験した後phase2においてPUNISHMENT-T(反応によって条件刺激が停止すると同時に電撃が与えられる罰事態)の事態に10日間置かれた。被検体2と3は、phase1においてAVOIDANCE-N(反応によって条件刺激が停止しない回避条件づけ)を、phase2においてPUNISHMENT-N(反応によって条件刺激が停止せず条件刺激の提示時間終了時に電撃が与えられる罰事態)を経験した。PUNISHMENT-Nはいわば延滞罰の事態であるにもかかわらず、反応がきわめて抑制され、それに対してPUNISHMENT-Tは反応に直ちに罰が与えられるにもかかわらず反応がかなり高い水準で維持された。位置データから計算された移動速度によって、PUNISHMENT-Tに移行した後、被験体がAVOIDANCE-Tにおけるよりもかなり速い速度で移動することが知られた。すなわち、被験体は一見自ら電撃を受けるために隣室への移動反応を行っているかにみえる。これは一種の「自己罰」行動と考えられるが、それが何によって維持されているかはまだ明らかではない。電撃を受けた後は移動量はきわめて少ない。それに対して、PUNISHMENT-Nに移行した被験体は隣室への移動後の移動量が非常に多い。これは、電撃の到来の予期によるものであると考えられる。さらに、ヨークトコントロールを設けて古典的条件づけと回避条件づけとにおける行動の分析を試みたが明晰な結果は得られなかった。
岸壁係留船舶の津波被害予測・津波防災対策データベースの構築

本研究は、岸壁係留船舶の定量的な津波被害の調査および津波防災対策方法の評価を行うことにより、統合的な津波被害予測・津波防災対策データベースを構築することを目的としている。平成30年度は主に数値シミュレーション法の精度検証を行い、実用性を示すことを目的としていたが、平成29年度の実施報告にてプログラムにおける改善の必要のある項目への対処および、係留状態や津波の入射角度等の情報を整理していく旨について記述している。そこで平成30年度は津波の形態の違いが岸壁係留船舶にもたらす影響について整理し、防舷材影響とともに、係留方法の検討を行った。津波の形態を押し波と引き波に分類し、それぞれの形態における岸壁係留船舶の津波中挙動の調査を行った。それにより、押し波時においては防舷材の影響が比較的大きく、また増しもやいや浮体式岸壁などの対策の組み合わせによって防災・減災効果を得ることが可能であることがわかった。それに対して、引きの波の場合は船首尾方向に対して直交する方向に流出する場合、押し波時において有効な浮体式岸壁が効果的に作用しない可能性があることがわかった。また、そのような場合、増しもやい対策も効果が発揮されにくいことがわかった。これまでの申請者の研究や他の津波防災に関する研究、実際の事例においても津波防災・減災対策として増しもやいや浮体式岸壁が有効であることが確認されているが、引き波を考慮した場合、それらの対策に対してさらなる工夫が必要であることが明らかとなった。そのため申請者は、これらの検討結果から被害が大きくなる要因を分析し、引き波にも強い防災岸壁についての検討を開始した。これらの岸壁係留船舶の津波被害に関する新たな知見を得られたことは非常に意義のあることであり、それらに対する防災対策を示していくことは非常に重要であるといえる。本研究はおおむね当初の想定通りに進んでいると判断できる。本研究で導入を予定していた係留索特性を考慮した係留索モデル、防舷材モデル、津波流入境界についてはそれぞれの導入がおおむね終了している。本来の予定ではそれぞれの改良点について実用性を明らかにするために水槽実験結果との比較を行う予定であったが、津波の入射形態の違いが岸壁係留船舶にもたらす影響について検討し、その影響の程度を明らかにしておく必要があったため、本年度はこちらを優先的に実施した。そのため、実験模型よりも優先してそれらの検討を実施するために必要な計算機を購入した。ただし、それと並行してプログラムコードの実用性を検証するための実験模型の設計を行い、2019年度が開始するとともに模型を発注できる準備を行っている。また、2019年度の目標は津波被害状況シミュレーションの実施と津波被害データベースの構築であり、2018年度に行った検討は本年度の達成目標に含まれるものである。そこで本年度はまず水槽実験を実施し、実験結果とシミュレーション結果の比較を行い、本プログラムコードの改良点の実用性について検討を行う。その後、押し波・引き波といった津波の形態や津波高の違いが岸壁係留船舶にもたらす影響について検討を行っていく。また、それと並行して有効な津波対策に関するデータの収集を行っていく。2019年度の目標は津波被害状況シミュレーションの実施と津波被害データベースの構築となっている。ただし、2018年度に実施予定であった水槽実験の実施およびシミュレーション結果との比較・検証は本年度に実施予定である。そのため、まず水槽実験を実施し、プログラムコードとの比較を行い、本プログラムコードの実用性について検討を行う。それが完了した後、津波被害状況シミュレーションを実施し、2018年度までに行われた津波被害状況シミュレーション結果と合わせて津波被害データベースを構築していく予定である。また、それと並行して2018年度から構想している押し波・引き波に対応可能な浮体式岸壁の防災・減災効果についても検討を行い、次年度に実施予定である津波防災対策の提案およびその防災性能の評価に向けた準備を行っていく。本研究は、岸壁係留船舶の津波中挙動を解析可能な数値シミュレーション法を整備し、定量的な津波被害の調査および津波防災対策方法の評価を行うことにより、大中小様々な船舶の統合的な津波被害予測・津波防災対策データベースを構築するものである。平成29年度は岸壁係留船舶の停泊・係留状況の調査を行うとともに,数値シミュレーション法の整備を実施するとした。本年度は漁船・プレジャーボートといった小型船舶を対象に、マリーナ・港湾と津波の来襲する角度の関係、船舶の配置や係留方法、係船数などについて調査を行った。また、数値シミュレーションによってそれらの船舶が受ける被害の性状について推定を行った。これらの結果から、小型船舶が係船される港湾・マリーナは湾奥に配置されていることが多く、また護岸によって守られていることが多いが津波が到達した場合、津波は護岸を超え、港湾・マリーナ全体に甚大な被害を与える可能性があることが確認された。また、小型船舶は浮き桟橋に複数船舶が係留されていることが多いため、それぞれの相互影響を考慮する必要があり、さらに津波の規模によっては湾内・マリーナ内全体をシミュレーションし、評価する必要もあることが確認された。数値シミュレーション法の改良について、主に係留索特性を考慮した係留索モデルや防舷材モデル、津波流入境界の導入を適用事項としていた。それらの導入は着実に進んでいるものの、当初の想定よりより大規模なシミュレーションを可能とする必要がある可能性がり、その実施可能性やプログラムの改良について今後検討していく必要があることが確認された。小型船舶は個々の被害は小さいものであるが、所有者にとってそれらを失うことは生活の基盤を失うことである。

そのため、これらの被害を明らかにするとともに、防災・減災対策を提案・啓蒙していくことは非常に重要であるといえる。本研究はおおむね当初の想定通り進んでいると判断できる。数値シミュレーション法の改良については係留索特性を考慮した係留索モデル、防舷材モデル、津波流入境界の導入が適用事項とされていた。平成29年度には、防舷材モデルが導入され、現在その効果について検討が行われている。また、係留索特性を考慮した係留索モデルについては完成ではないが既存のモデルを改良した新しいモデルが導入され、既存のモデルによる数値シミュレーション結果との相違点などについて検討を行っている。津波流入境界についても完成ではないが津波を想定した長周期波の流入が可能な流入境界が導入された。ただし、それぞれのモデルについて水槽実験との比較による精度検証を実施する前に既存の結果との比較や実用性について調整が必要である。また、港湾・マリーナの調査により、個々の船舶や一部の浮き桟橋と係船群を対象としたシミュレーションだけでなく、港湾・マリーナ全体を捉えたより大規模なシミュレーションを行う必要がある可能性が示唆された。そのため、より大規模なシミュレーションの実施可能性や、現状のモデルでは難しい場合には改良の可能性について検討する必要があることもわかった。港湾・マリーナの調査については当初の計画では平成29年度中に実施する予定であったが、対象港湾・対象マリーナが多く、また港湾ごとの船舶の配置も様々であり、本年度も引き続き実施していくこととなった。本研究は、岸壁係留船舶の定量的な津波被害の調査および津波防災対策方法の評価を行うことにより、統合的な津波被害予測・津波防災対策データベースを構築することを目的としている。平成30年度は主に数値シミュレーション法の精度検証を行い、実用性を示すことを目的としていたが、平成29年度の実施報告にてプログラムにおける改善の必要のある項目への対処および、係留状態や津波の入射角度等の情報を整理していく旨について記述している。そこで平成30年度は津波の形態の違いが岸壁係留船舶にもたらす影響について整理し、防舷材影響とともに、係留方法の検討を行った。津波の形態を押し波と引き波に分類し、それぞれの形態における岸壁係留船舶の津波中挙動の調査を行った。それにより、押し波時においては防舷材の影響が比較的大きく、また増しもやいや浮体式岸壁などの対策の組み合わせによって防災・減災効果を得ることが可能であることがわかった。それに対して、引きの波の場合は船首尾方向に対して直交する方向に流出する場合、押し波時において有効な浮体式岸壁が効果的に作用しない可能性があることがわかった。また、そのような場合、増しもやい対策も効果が発揮されにくいことがわかった。これまでの申請者の研究や他の津波防災に関する研究、実際の事例においても津波防災・減災対策として増しもやいや浮体式岸壁が有効であることが確認されているが、引き波を考慮した場合、それらの対策に対してさらなる工夫が必要であることが明らかとなった。
三重結合共役分子の励起状態における電子構造と反応に関する研究

本研究は三重結合共役分子(ポリイン)の光反応性にとって重要な励起状態の電子構造と三重結合の数の関係を系統的に研究することを目的として行った。本研究により、近接した電子状態間のスピン-軌道相互作用や振電相互作用が明らかにされた。本研究によりポリインの励起状態に関する基礎科学に大きな貢献を果たすことができた。本研究で得られた結果を以下に示す。(1)α,ω-diphenylpolyynesの励起三重項状態は、直線かつ2つのphenyl基が平面であるD_<2h>対称をもつ。(2)励起三重項状態は、^3B_<1u>(π_xπ_x^*)の対称性をもつ。(3)電子スピン密度は、三重結合数の増加と共に三重結合鎖部分に多く分布する傾向をもち、1,12-diphenyldodecahexayneにおいては、phenyl基上における電子スピン密度は無視できるほど小さい。(4)α,ω-diphenylpolyynesのT_1(π_xπ_x^*)状態は、異常に大きな負の零磁場分裂定数(D値)を持ち、三重結合数の増加と共に|D|値が増大する.(5)異常に大きな負の零磁場分裂定数(D値)は、T_1(π_xπ_x^*)-^3A_u(π_xπ_y^*)間のスピン軌道相互作用に由来すると解釈できる。(6)これら2つ励起状態間エネルギー差がD値から求められ、三重結合数の増加と共に減少することが明らかとなった。(8)りん光スペクトルにおけるb_<1g>振動バンドの出現は、フエニル基のねじれ振動によるT_1(π_xπ_x^*)-^3Au(π_xπ_y^*)間の相互作用を示唆している。(9)T_1(π_xπ_x^*)-Tn(^3Au:π_xπ_y^*)間は、スピン軌道相互作用のみならずフエニル基のねじれ振動による相互作用が最低励起状態のポテンシャルに大きな影響を与えている。三重結合供役分子(ポリイン)の反応性の制御因子として重要な三重結合の数と末端置換基の効果を明らかにするため、本年度は次の系について系統的な研究を行った。1.ジフェニルポリイン(三重結合数n=26)の励起三重項状態における電子状態を決定し、電子スピン密度とπ_xπ^*_x、π_xπ^*_y間エネギー差を求めた。(1)パルスレーザーと同期したフーリエ変換EPR測定によりポリインの超微細結合定数を求め、これから三重結合数の増加と励起三重項状態における電子スピン密度の変化の関係を明らかにした。これらの実験は、極低温で行った。(2)りん光スペクトルとその偏光度および励起スペクトルから、最低励起三重項状態は、n=26のポリインについて、B_<1u>(ππ^*)であることを決定した。(3)理論計算による基底状態と励起状態の電子構造について計算を行った。ポリインは励起状態が隣接しており、これらの状態間相互作用と反応ポテンシャル間の関係について、実験結果と対応させて明らかにした.2.フェニルポリイン(誘導のおける)のπ-HO水素結合に対する光励起の効果。フェニルブタジイン誘導体が、低温剛体マトリックス中での光照射により、りん光強度が10倍以上増大することを見出した。マトリックス依存症などから、励起状態におけるコンフォメーション変化に由来することを明らかにした。

三重結合数n=1から6のジフエニルポリインについて、種々の時間分解分光法により励起状態における電子構造と三重結合数の関係および光化学反応について研究を行った。1.励起三重項状態ジフエニルポリインはマトリックス中で平面直線構造をとり、不対電子は分子全体に広がったπ_xπ_x^*(不対電子軌道は平行なπ_x軌道を占有)状態であることを証明した。零磁場分裂定数は、共役系が大きくなるほど大きくなることを見出し、近接励起状態との相互作用によることを明らかにした。励起状態間相互作用は三重結合数が増大するほど大きくなり、またポテンシャル表面の歪も増大することを明らかにした。2.励起一重項状態最低励起一重項状態は三重結合数3でその性質がスイッチすることを見出した。マトリックス中で平面直線構造をとっており、n=2までは、S_1状態は発光性のπ_xπ_x^*状態であるが、n=3以上では、けい光はストークスシフトを示し、不対電子が互いに直行した軌道に入ったS_1(^1π_xπ_y^*)状態となることを見出した。3.ポリインの光化学反応三重結合数の増大と共に、高励起振電状態からの反応性が増大することを見出した。最低00バンドでは、低温における繰り返しレーザー照射によっても分子は安定であるが、高励起振電状態を選択的に照射すると、光化学反応により新たな3重項種を生成する。光重合反応機構との関連から興味ある結果である。また、ポリインは良い電子供与体として働き、相当するカチオンラジカルを生成する。溶液中でフエニル基は自由回転していることは、EPRパラメーターから明らかである。三重結合数の増大と共にカチオンラジカルの反応性は増大するが、末端置換基によってもコントロールできることを明らかにした。