hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低損失高温超電導線材の作製と評価

1 2層9本フィラメントを持つ高温超電導多芯線材の交流損失を電気回路モデルにより計算を行った。ピッチ調整を行っていない場合、この線材は短芯線材と同じ交流損失を持つはずなので、ノリスの式から求められる交流損失の値と同一になるはずである。しかし、電気回路モデルから求めた値のほうがノリスの式より求められた値よりも一桁小さくなる結果となった。プログラム中で相互インダクタンスまたは抵抗を求める過程に誤りがあると考え、現在調査中である。2高温超電導多芯線材を構成するフィラメントの作製を行った。作製工程の見直しにより、外径0.5mm、長さ1mのフィラメントを作製することに成功した。現在、超電導特性の確認およびフィラメントの集合による線材の作製を行っている。3交流通電特性を測定するため、電流-損失特性計測システムを構築した。現在、Labviewにより自動計測を行えるシステムを構築中である。1高温超電導線材の各フィラメントに流れる電流値は、各層におけるフィラメントの巻き線ピッチを調整することにより一定にできる。この電流値を一定にすることにより、線材の自己磁場損失を最小にできる。巻き線ピッチの値を決定するために、本研究者が独自に考案した電気回路モデルにより計算を行った。この計算法の正当性を確認する基準としてNorrisの式が採用できるのだが、両者の計算結果は一致しなかった。それに対して、高温超電導ケーブルにおける交流損失の測定結果と電気回路モデルによる計算結果は一致した。この原因を考察した結果、ケーブルにおける交流損失は磁化損失が支配的であるのに対し、線材では自己磁場損失が支配的であるため、線材の交流損失を計算する際に電気回路モデルにおいて超電導体の損失の基を電気抵抗として置き換えているのだが、電流-電圧特性が非線形である超電導体においては抵抗の概念は導入できないという結論に至った。現在、電流-電圧特性の非線形を取り入れたモデルを考案し計算プログラムを作成している。2上記計算結果に基づいて高温超電導線材を作成するため、線材を校正するフィラメントの作成試験を行った。Powder in tube方により、外径6mmのパイプを0.6mmのフィラメントまで線引きを行った。この工程中に2度の熱処理を行った。現在、超電導特性の確認およびフィラメントの集合による線材の作成を行っている。3直流および交流の超電導特性を測定するため、VEEおよびLabviewにより電流-電圧特性自動計測システムを構築した。上述した超電導体の電気特性の非線形さをモデルに取り入れるため、今後オシロスコープを使った特殊な計測が必要になることが予想される。
二成分制御系タンパクとシグマ因子による遺伝子発現調節機構

本研究期間中に得られた重要な成果を以下に要約する。1.二成分制御系タンパク質であるPhoBに着目し、その分子構造を明らかにした。特にRNAポリメラーゼとの相互作用に使われる領域ならびにDNA結合に使われる領域を明らかにした。2.PhoBのDNA結合ドメインがヘリックス・ターン・ヘリックス構造であり、アミノ酸配列から共通性がないが、多くのヘリックス・ターン・ヘリックス構造を有するDNA結合タンパクと類似性があることを明らかにした。3.大腸菌全ゲノムのDNA構造をシステマティクな方法を用い明らかにし、そのデータを基にしてゲノム中に存在する二成分制御系に属する遺伝子の検索をおこない、新たな二成分制御系遺伝子を同定した。4.二成分制御系タンパク質の存在が報告されていない分裂酵母を研究の対象に選び、この生物において二成分制御系の存在をはじめて明らかにした。分裂酵母においては二成分制御系はMAPキナーゼの上流に位置しており、細胞周期やストレス応答に重要な役割をはたしていることが判明した。5.コレラ菌の病原性に関係があると考えられるRNAポリメラーゼのシグマサブユニット・σ38(RpoS)のクローニングに成功し、その構造と機能の解析をおこなった。以上のように本研究はこの2年間に一応の目的に達成し、その経過を9編の論文に収めることができた。"二成分制御系"とはセンサーとレギュレーターという二種類のタンパクが一対となって構成されており、外界の刺激に応答し遺伝子発現を調節する系である。大腸菌では培地中のリン酸欠乏によりにセンサー"PhoR"とレギュレーター"PhoB"に依存して転写誘導のおこる31個以上の遺伝子群があり、これらは総称してリン酸レギュロンと呼ばれている。これら遺伝子群のプロモーター領域にはレギュレーターである転写活性化因子PhoBのDNA結合認識配列であるリン酸ボックスが存在している。このリン酸レギュロンの発現を特異的に減少させるRNAポリメラーゼ変異体の分離に成功し、その変異部位がRNAポリメラーゼのσ^<70>サブユニットのhelix-turn-helix上の第一helixにあることが判明し、PhoBとの相互作用点と考えられた。また、σ^<70>サブユニットの第一helixに部位特異的変異の導入を行い、各種の変異型σ^<70>を分離精製しin vitro転写実験をおこなった結果もこの領域がPhoBとの相互作用点であることを支持した。PhoBについては、N-末端側(リン酸受容ドメイン)がC-末端側の転写活性ドメインの機能を制御していること、またC-末端側の転写活性化ドメインにはDNA結合(リン酸ボックスとの結合)とRNAポリメラーゼとの相互作用という少なくとも2つのサブドメインがあること、DNA結合モチーフはHTHでありリン酸ボックス内のTGNCA配列を認識していること等を明らかにした。さらに、PhoBとRNAポリメラーゼとの相互作用には、PhoBのHTHモチーフのTurn構造が使われていることや、PhoBがリン酸ボックスに結合するとDNAは彎曲することを明らかにした。“二成分制御系"とはセンサーとレギュレーターという二種類のタンパクが一対となって構成されており、外界の刺激に応答し遺伝子発現を調節する系である。大腸菌では培地中のリン酸欠乏によりセンサー“PhoR"とレギュレーター“PhoB"に依存して転写誘導のおこる31個以上の遺伝子群があり、これらは総称してリン酸レギュロンと呼ばれている。

PhoBについては、N-末端側(リン酸受容ドメイン)がC-末端側の転写活性化ドメインの機能を制御していること、またC-末端側の転写活性化ドメインにはDNA結合(リン酸ボックスとの結合)とRNAポリメラーゼとの相互作用という少なくとも2つのサブドメインがあること、DNA結合モチーフはHTHでありリン酸ボックス内のTGNCA配列を認識していること等を明らかにした。さらに、PhoBとRNAポリメラーゼとの相互作用には、PhoBのHTHモチーフのTurn構造が使われていることや、PhoBがリン酸ボックスに結合するとDNAは彎曲するすることを明らかにした。
異文化知識経営への洞察

本研究は、異文化知識経営の事例研究である。事例であるNghi Son Cement Corporation(日本とベトナムの国際合弁企業)において異文化知識経営がどのように機能しているのか、異文化知識の創造がこの会社の成功にどのように貢献しているのか、を明らかにすることを目的とした。日本側(太平洋セメントと三菱マテリアル)とベトナム側の(ベトナムセメント)のマネジャーそれぞれ数人と、合弁企業の全部署の社員数人ずつにインタビューを実施し、書き起こしたテキストデータを質的データ分析ソフトウエアMAXQDAで分析した。互いに理解しがたい文化を持つ人間同士で知識を共創しようとする場合、メタファーがよく使われる。そこで、うまくメタファーを使いこなせる知的能力Metaphoric Intelligenceというコンセプトを創り、実際に事例の合弁企業で使われ、相互理解と知識の共創に貢献したメタファーとそれらが使われた状況に関するデータを集めて分析し、それらのメタファーを使った知識の共創の成功要因を析出した。次に、このMetaphoric Intelligenceというコンセプトをリーダーシップと結び付け、様々な国におけるリーダーのメタファー使用にかんする文献を基に概念的に考察を進めて、リーダーシップにおけるメタファーの役割とリーダーのスピーチに見られるMetaphoric Intelligenceの事例を集め、今後の分析枠組みを提示するだけでなく、メタファー使用でやっていいこと、いけないこと、いかにMetaphoric Intelligenceを使えばよいのか、などに関するガイドラインを作成した。最後に、異文化知識のマネジメントにおけるメタファーの役割について考察を進め、さらに合弁セメント企業のマネジャーと従業員にインタビューをおこない、そのデータに基づいて異文化環境におけるアジアと西洋のマネジメントの差異を明らかにした。本研究の目的は、日本とベトナムの国際合弁企業セメント会社の事例研究によって、研究分担者が博士論文-日本とベトナム、フランスとベトナムの海運業界における国際合弁企業の事例研究-により創った異文化知識経営の理論的モデルの妥当性を新たな事例で検証し改善することである。異なる産業分野の事例における異文化適応プロセスの3つのフェイズであるfragmentation, integration, differentiationを詳細に分析し、そのプロセスにおいてメタファーを用いる知識共有と知識創造がどのように行われたか、それにリーダーシップはどのような影響を与えたか、を明らかにする。以上のような目的を持って研究を進めたが、本年度は半年しかなかったために、異文化経営、知識経営、異文化コミュニケーション、メタファーに関する文献レビューとそれに基づいて理論的考察をおこない、以下のタイトルの二つのワーキングペーパーを書き上げた。異文化知識経営は我々の造語であり、我々がこの分野の研究の最先端を走っている。.また、メタファーを使いこなす能力は暗黙知であることを理論的に考察する研究はこれまでほとんどない。それとリーダーシップを結びつける研究もほとんどない。したがって、本研究の意義は大きい。セメント産業の事例における異文化適応プロセスの3つのフェイズであるfragmentation,integration,differentiationを詳細に分析し、そのプロセスにおいてメタファーを用いる知識共有と知識創造がどのように行われたか、それにリーダーシップはどのような影響を与えたか、を明らかする。本年度は、前年度に引き続き、文献レビューを進めながら、理論的モデルの構築に有用な既存のコンセプトやモデルを抽出した。並行して、1月にベトナムで一ヶ月のフィールドワークを実施し、日本とベトナムの国際合弁企業セメント会社の関係者にインタビューを行い、本社と工場を観察した。文献レビューとデータ分析から得られた知見に基づいて、metaphoric intelligenceというコンセプトを創り出し、それが暗黙知であることを論じた論文を昨年7月に香港での国際学会で発表し、その後に、International Journal of Learningに投稿して、修正条件付きで採択された。また、昨年12月には、オーストラリアのアデレイドでの国際会議に、異文化知識経営におけるメタファーの役割についての論文を発表した。さらに、リーダーによるmetaphoric intelligenceの活用についての論文を書いて、Journal of Leadership Studiesに投稿し、現在査読中である。
自由振動理論、及び素粒子物理学を応用した氷衛星の内部構造の決定

2014年に、準惑星の一つであるセレスで、水蒸気の噴出が起きたことが観測された.この水蒸気噴出がどのようにして発生したのかについては、いくつかの考えが提唱されてはいるものの、よくわかっていない.そこで、セレスの水蒸気噴出を説明するメカニズムとして、内部にある氷が浮力によって,地殻を上昇し、表面に現れているという仮説をたてて検証を行った.計算の結果、岩石の密度にも依存するが、セレスの表面には地殻が存在する可能性があることが分かった.また、内部の氷の動きをシミュレーションしたところ、中緯度地域の表面温度では、内部の氷がセレスの表面に到達することが分かった.さらに、セレスの研究で用いた理論や計算手法を系外惑星に応用した.地球でdelaminationと呼ばれる、リソスフェアが重力不安定によってアセノスフェアに落ち込む現象が系外の惑星でも派生するかどうか検証した.我々の用いたモデル計算では、惑星の質量が大きくなると、マントルの粘性率が上昇するため、delaminationが起こりにくくなるという結果を得た.太陽系外の惑星でdelaminationの研究を行ったのはこれが初めてである.本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。我々の太陽系において,太陽以外に活動が確認されている天体は3つ存在している.一つは地球であり,残りの二つは木星衛星のイオと土星衛星のエンセラダスである.この中で,エンセラダスは半径が250kmと非常に小さい.小型の天体は大きな熱を生み出すことができず,すぐに冷え固まってしまうはずであるが,エンセラダスは非常に活発に活動している.表面からは水蒸気や氷の粒を噴出し,約16GWの熱フラックスが観測されている.小型の衛星であるエンセラダスがなぜこのように活動しているのかは,ほとんど分かっていない.エンセラダスの活動メカニズムを研究することは,太陽系の小型の天体の理解において非常に重要となる.、エンセラダスの活動を引き起こしている原因として潮汐加熱が提案されて来た.しかし,潮汐加熱は衛星の軌道や内部構造に非常に強く依存している.さらに,潮汐加熱によって,軌道や内部構造は変化する.つまり,潮汐加熱はエンセラダスの軌道や内部構造とフィードバックの関係になっている.このフィードバックシステムを考慮したエンセラダスの研究は行われていない.本研究は軌道や内部構造と潮汐加熱の相互作用を計算しエンセラダスの活動を詳細に分析することを目的とする.今年度の研究として,伝導による熱輸送を仮定した氷層モデルを用いて,相互作用計算を行った.その結果,発生する熱量は観測値を十分に説明できなかったが,氷の厚さが周期的に変化し,内部に海が発生する条件が存在することが分かった.内部海が存在するかどうかは,エンセラダスの活動において非常に重要なポイントとなる.土星の衛星の一つであるエンセラダスは、様々な観測結果から、内部に液体の水からなる海(内部海)が存在している可能性が非常に高い。しかし、エンセラダスのような小さな天体(半径250km)が液体の水を維持できるメカニズムはよくわかっていない。氷衛星における一般的な熱源は岩石に含まれる元素の放射壊変か中心の惑星との潮汐加熱である。しかし、エンセラダスサイズの天体では、どちらの熱源でも内部海を維持できないことが問題となっている。しかし、潮汐加熱は衛星の内部構造や軌道に大きく依存し、また、軌道や内部構造の進化も潮汐による熱量に依存している。内部に熱が発生すれば、衛星の内部構造は変化し、軌道もエネルギーが保存されるために、熱量との関係で変化する。そのため、潮汐加熱を検討する際には、内部構造や軌道との相互作用を考慮する必要がある。エンセラダスおいて内部構造と軌道の相互作用を考慮した研究は、非常に単純なモデルの場合を除いて行われていない。今回、最新の観測結果から推定されたエンセラダスの構造及び熱モデルを取り入れた詳細な潮汐相互作用の計算を行った。その結果、内部にアンモニアなどの不純物が混ざり氷の融点が低下した場合、エンセラダスの軌道離心率は潮汐加熱によって内部海を常に維持しながら、高い値と低い値を振動して変化することが可能であることが分かった。離心率の低い値は観測値とよく合っていることも示された。これらの結果から、我々はエンセラダスの内部海は潮汐によって軌道が常に変化しながら維持されているという仮説を立てて発表を行った。また、エンセラダスで考察した理論を系外惑星の軌道進化にあてはめて計算を行った。2014年に、準惑星の一つであるセレスで、水蒸気の噴出が起きたことが観測された.この水蒸気噴出がどのようにして発生したのかについては、いくつかの考えが提唱されてはいるものの、よくわかっていない.そこで、セレスの水蒸気噴出を説明するメカニズムとして、内部にある氷が浮力によって,地殻を上昇し、表面に現れているという仮説をたてて検証を行った.計算の結果、岩石の密度にも依存するが、セレスの表面には地殻が存在する可能性があることが分かった.また、内部の氷の動きをシミュレーションしたところ、中緯度地域の表面温度では、内部の氷がセレスの表面に到達することが分かった.さらに、セレスの研究で用いた理論や計算手法を系外惑星に応用した.地球でdelaminationと呼ばれる、リソスフェアが重力不安定によってアセノスフェアに落ち込む現象が系外の惑星でも派生するかどうか検証した.

我々の用いたモデル計算では、惑星の質量が大きくなると、マントルの粘性率が上昇するため、delaminationが起こりにくくなるという結果を得た.太陽系外の惑星でdelaminationの研究を行ったのはこれが初めてである.本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。潮汐加熱の相互作用計算は複雑に絡み合っており,軌道や内部構造の変化の計算が面倒であったが,プログラムを実装し,実行することができた.しかし,設定するパラメータの数が多くなってしまい,検討の余地がある.以上の結果から,達成度としてはおおむね順調と結論づける.本来の研究であるエンセラダスの潮汐加熱と軌道及び内部構造の相互作用という研究を発表できたことに加え、その研究で用いた理論を系外惑星の進化にも応用することができた。エンセラダスの加熱が周期的な変化を起こすことは非常に大きな研究成果であるが,離心率の値と加熱量の大きさが観測値とあっていない.そのため,今後の方針として,氷層に対流が発生する場合の検討を行う.対流が発生すると,温かい氷が上昇するので,加熱量に変化が生じると考えられる.この影響がどの程度かを見積もる.現在、地球を除けば水蒸気の噴出が確認されている天体はエンセラダスのみであるが、最近エウロバとケレスでも水蒸気が噴出していることが観測された。これらの天体では内部に液体の水が含まれている可能性があり、生命探査からの点からも重要な研究対象である。今後は、エンセラダスの研究で用いたアイデアや理論を他の天体に応用し、内部構造と活動メカニズムの解明を目指す。ケレスに関しては、既にプルーム上昇に関する計算を開始している。さらに、系外惑星への拡張も検討中である。
ポリグルタミン凝集阻止を目的としたER結合蛋白分解系(ERAD)の解析

CAGトリプレットリピートの伸張を原因とする神経変性疾患では脳や神経にポリグルタミンの蓄積が観察され、細胞質の空胞化(オートファジー)などの病理像が共通に認められる。近年、ポリグルタミンの凝集とERストレス細胞死との関係が注目されている。昨年度は、ポリグルタミンとオートファジーの関係について報告した。今年度はERストレスとオートファジーの関係について検討した。ERストレスを誘導する試薬であるツニカマイシン、タプシガルギンによるオートファジー形成を解析したところ、これらの試薬はLC3を膜結合型LC3へと変換させた。そこでERストレスやポリグルタミンが誘導するオートファジー形成のシグナルを検討したところ、ERストレス誘導、ポリグルタミンの強発現の両条件下において、ドミナントネガティブのPERKを発現させた細胞では膜結合型LC3の形成が抑制され、さらにPERKの下流で制御されるeIF2αのドミナントネガティブをノックインした細胞では膜結合型LC3の形成が抑制され、polyQ72の凝集率が上昇し、カスパーゼ12の活性化が促進した。変異蛋白の凝集を原因とする神経変性疾患では初期の段階ではERストレスを介してオートファジー形成が誘導され、変異蛋白の凝集を阻止することにより細胞死を回避する機構として作用していると考えられた。しかし、凝集が形成されるとERストレスの過剰な状態になり、それにより、オートファジー形成が亢進し変性が起こり、平行してカスパーゼ12が活性化され、細胞死が起こると考えられた。多くの神経変性疾患では、変性タンパク質の蓄積などの病理像が共通に認められ、アポトーシス、オートファジー、ネクローシスなどの多様な変性像が観察される。蓄積した変異蛋白凝集はユビキチン陽性の像を示すという報告や、オートファジー形成の阻害によりタンパクの凝集が促進するという報告、シャペロン蛋白の強発現により異常蛋白凝集が消失したなどという報告から、変異蛋白のfoldingやコンフォメーション異常により変異蛋白質が分解されずに蓄積してしまう事が、多様な神経変性の原因となっていると考えられる。我々は、ポリグルタミン凝集がBipの発現を増大させ、JNKおよびカスパーゼ12を活性化させる事を明らかにし、ポリグルタミン凝集が何らかの機構を介して、小胞体(ER)ストレス細胞死を引き越している事を報告した。解析の結果、ポリグルタミン凝集はプロテアソーム阻害剤と同様、ER内タンパク凝集を促進し、ERストレスを引き起こしている事が明かとなった。一方、オートファジー形成においてはLC3が脂質修飾を受けて、膜結合型のLC3に変換されるとオートファゴソームに局在することが知られている。オートファジーとポリグルタミン凝集との関係についてLC3の膜結合型への変換を指標として解析を行った。ポリグルタミンを発現させた細胞では、LC3の凝集が観察され、LC3が膜結合型LC3に変換された。また、ERストレスを誘導する試薬であるツニカマイシン・サプシガラジンによるオートファジー形成を解析したところ、これらの試薬はLC3を膜結合型LC3へと変換させ、電顕的にもオートファジー形成を促進する事が確認された。変異蛋白の凝集を原因とする神経変性疾患では、過剰なERストレスにより、カスパーゼの活性化が引き起こすアポトーシスと、過剰なオートファジー形成が引き起こすオートファジックな細胞死の両方の死が起こっているものと考えられた。また、神経変性疾患で観察される蓄積した変異蛋白凝集はユビキチン陽性の像を示すこと、オートファジー形成の阻害によりタンパクの凝集が促進することが報告されている。本年度はポリグルタミン凝集がもたらす細胞死について検討すると共に、もうひとつの特徴であるオートファジー形成の分子機構について検討した。細胞に72リピートのポリグルタミン(polyQ72)を発現させ、オートファジー形成促進剤のラパマイシンとオートファジー形成抑制剤の3-メチルアデニンを添加したところ、ラパマイシンを添加した細胞ではポリグルタミンの凝集率が低下し、細胞死も抑制され、カスパーゼ12の活性化が抑制された。一方、3-メチルアデニンを添加した細胞ではポリグルタミンの凝集率が上昇し、細胞死も促進し、カスパーゼ12の活性化が促進した。次に、オートファジー形成の機構をLC3の膜結合型(LC3-II)への変換を指標として、ポリグルタミンによるオートファジー形成について検討した。細胞にpolyQ72を発現させるとオートファゴソーム結合型のLC3-IIが検出された。免疫染色ではpolyQ72凝集を示す細胞で粒状のLC3が観察されたが、凝集の見られないpolyQ11の細胞では観察されなかった。また、Atg5欠損細胞ではpolyQ72を発現させてもLC3-IIは検出されず、免疫染色でも粒状のLC3は観察されなかった。さらに正常(WT)細胞と比較すると、Atg5欠損細胞ではpolyQ72の凝集率が上昇し、カスパーゼ12の活性化が促進した。以上の事から、ポリグルタミン病などの神経変性疾患においてはオートファジーは疾患発症を防止する役割を果たしており、オートファジー誘導とERストレスのシグナルとの接点が示唆された。

近年、ポリグルタミンの凝集とERストレス細胞死との関係が注目されている。昨年度は、ポリグルタミンとオートファジーの関係について報告した。今年度はERストレスとオートファジーの関係について検討した。ERストレスを誘導する試薬であるツニカマイシン、タプシガルギンによるオートファジー形成を解析したところ、これらの試薬はLC3を膜結合型LC3へと変換させた。そこでERストレスやポリグルタミンが誘導するオートファジー形成のシグナルを検討したところ、ERストレス誘導、ポリグルタミンの強発現の両条件下において、ドミナントネガティブのPERKを発現させた細胞では膜結合型LC3の形成が抑制され、さらにPERKの下流で制御されるeIF2αのドミナントネガティブをノックインした細胞では膜結合型LC3の形成が抑制され、polyQ72の凝集率が上昇し、カスパーゼ12の活性化が促進した。変異蛋白の凝集を原因とする神経変性疾患では初期の段階ではERストレスを介してオートファジー形成が誘導され、変異蛋白の凝集を阻止することにより細胞死を回避する機構として作用していると考えられた。しかし、凝集が形成されるとERストレスの過剰な状態になり、それにより、オートファジー形成が亢進し変性が起こり、平行してカスパーゼ12が活性化され、細胞死が起こると考えられた。
ダム湖における淡水赤潮原因種の増殖過程の現場設置型マイクロコズムを用いた解析

渦鞭毛藻のCeratium hirundinellaによる淡水赤潮の発生機構は分かっていない。その主な理由はこの種の粗培養ですら未だに成功しておらず、増殖生理特性が実験的に明らかになっていない点にある。そこで本研究はこのように室内培養が困難な種の現場増殖条件を知るための一つの方法として、培養条件の異なる複数個のマイクロコズムをダム湖に設置し、それぞれのマイクロコズムにおけるC.hirundinellaの動態の比較から増殖条件を明らかにすることを目的とした。これに併せて、必要に応じて室内実験および現場調査も行った。C.hirundinellaが個体数を増加させるに至るまでの過程をシストの発芽と栄養細胞の増殖に分け、各々の過程に係わる要因を検討した。得られ主な結果は以下の通りである。1.ダム湖の水温が鉛直的に均一な20°Cの時、プランクトンネットでふたをした小型マイクロコズムを各水深に設置したところ、シストの発芽率は水深が浅いほど高く、水深0.5mに於ける発芽率は約2%であった。また水深30m以深では発芽しないことが解った。2.水温と発芽率との関係を室内で調べたところ20°Cと25°Cで約2%と最も高く10°C以下で発芽しないことが分かった。3.発芽可能な水温と水深から、石手川ダム湖におけるC.hirundinellaのシストの発芽時期は3月から9月の間で、発芽可能場所は上流域に限られると考えられた。4.現場調査から、湖内で生産された溶算の有機態リンがC.hirundinellaの優占的な増殖をもたらした事が示唆された。5.PO4P、NO3Nを添加した現場設置型マイクロコズムで溶存の有機態リンの濃度が増加し、C.hirundinellaの個体数が多かった。マイクロコズムにおいても溶存の有機態リンがC.hirundinellaの増殖要因であることが示唆された。渦鞭毛藻Ceratium hirundinellaの淡水赤潮が発生する愛媛県松山市にある石手川ダム湖の上流端に培養条件の異なる複数個のマイクロコズムを設置し、マイクロコズムの外側および各マイクロコズムにおける水質、C.hirundinellaおよびプランクトン群集の動態を相互に比較し、C.hirundinellaの現場における増殖条件の解析を試みた。得られた主な知見は以下の通りであった。1.ダム湖上流端の湖水と流入河川水の水質分析を1988年5月11日より同年9月17日まで約2日おきに行った結果以下の事が明らかになった。(1).多量な河川水の流入直後、湖内の溶存機態リン濃度が上昇した。流水中には溶存有機態リンがほとんど存在しなかったことから、湖水の溶存有機態リンの増加は湖の内部負荷によるものと考えられた。また流入水がほとんどない時期においては、植物プランクトンの増加に伴って溶存有機態リンが増加した。(2)4溶存有機態リンの増加の後、C.hirundinellaが増加したことから、C.hirundinellaは従属栄養的生理特性を有する植物プランクトンであることが示唆された。2.ポリエチレン容器(130l)にダム湖上流端湖水のみを入れたマイクロコズムとこれにダム湖上流端底泥を入れたマイクロコズムを現場に設置し、水質とC.hirundinellaの動態を調べ以下の結果を得た。(1).いずれのマイクロコズムにおいても硝酸態窒素の濃度の減少が著しく、またC.hirundinellaが増加しなかったことから、硝酸態窒素のC.hirundinellaに対する増殖効果が示唆された。(2).底泥を有するマイクロコズムでは溶存有機態リンの増加がみられ、底泥なしのマイクロコズムと比べてC.hirundinellaの減少率が小さかったことから溶存有機態リンの増殖効果が示唆された。

4.現場調査から、湖内で生産された溶算の有機態リンがC.hirundinellaの優占的な増殖をもたらした事が示唆された。5.PO4P、NO3Nを添加した現場設置型マイクロコズムで溶存の有機態リンの濃度が増加し、C.hirundinellaの個体数が多かった。マイクロコズムにおいても溶存の有機態リンがC.hirundinellaの増殖要因であることが示唆された。愛媛県松山市にある石手川ダム潮の上流端で淡水赤潮を形成する渦鞭毛藻Ceratium hirundinellaの増殖条件を明らかにするために、本年度はマイクロコズムの設置頻度および設置場所を変えて現場の増殖要因を検討しようとした。しかし本年度は現場におけるC.hirundinellaの密度が極端に低く1984年来毎年夏季に見られた淡水赤潮は形成されなかった。この原因は今のところ不明である。よって、本年度の交付申請書に記した研究実施計画の内、C.hirundinellaの増殖要因に関する実験の成果は得られなかった。あらかじめこのような事態を考慮にいれて、本年度実施予定の実験項目に関連させ、プランクトンネットでC.hirundinellaの栄養細胞の出入りをなくした小型マイクロコズムをダム湖の各水深に設置し、シストの発芽要因の検討を並行して行った。更に、この実験に加えて、室内実験等も行った。その結果、以下に述べるいくつかの新しい知見が得られた。1.水温が鉛直的に均一な20°Cの時、シストの発芽率は水深が浅いほど高く、水深0.5mに於ける発芽率は約2%であった。また水深30m以深ではほとんど発芽しないことが解った。2.照度とシストの発芽率との関係を室内培養によって調べた結果、発芽率は10000luxから30luxの間では約2%で、暗条件では約0.6%であった。この実験結果から、現場における暗条件の部位でシストがわずかに発芽することが考えられたが、実際には発芽がまったく確認できなかった。3.水深に伴う発芽率の減少の直接の要因として水圧についても検討する必要があることが指摘された。4.水温と発芽率との関係を室内で調べたところ20°Cと25°Cで約2%と最も高く10°C以下で発芽しないことが分かった。
生理的条件で特異的配列が検出可能な核酸センサー蛋白質の創出

これまでハイブリダイゼーション原理に基づくDNAセンサーの報告は数多いが,生理的条件特に生細胞内で二本鎖DNAを認識,検出することは極めて困難であった。本研究においては二本鎖DNAの特異的認識ユニットとしてZinc fingerタンパク質を用い,二個のZinc finger同士が細胞内の特異的配列の存在下二量体を形成した際にこれを蛍光強度などで検出することで特異的配列を持つ菌体を検出,選択する新規な手法の開発を目指した。昨年度までに二量体形成促進ペプチドのついたZif268由来の2個のZinc fingerの下流に,蛍光蛋白質であるeYFPを二個に分割したYNあるいはYCを結合させた二種類の蛋白質を同一大腸菌内で発現させることで,これらの特異的配列DNA依存的な近接の結果eYFPのfoldingおよび蛍光団形成が誘起されて細胞あたりの蛍光強度が顕著に強まることを確認した。しかしこの系ではZinc finger部分の配列特異性が8bp程度と甘いことも同時に明らかとなり,プラスミド上に14コピー程度の特異的配列リピートをもつ菌体でないと蛍光分光光度計およびフローサイトメトリーを用いて再現性のよい検出ができない問題も明らかとなった。そこで今年度はさらに片方のセンサータンパク質にZifドメインを1個追加し,認識配列を長くすることで染色体DNA中にある認識配列由来と思われるバックグラウンド蛍光を減らし,結果pUC19上の1コピーの13bpの認識配列を再現性よく検出することに成功した(20^<th>IUBMB International Congress, 2007/6,京都および2006年度日本生物工学会大会にて発表)。以上より当初の目的である生理的条件で特異的配列が検出可能な核酸センサー蛋白質が創出できたと考えられ,現在投稿論文としてまとめるために比較として試験管内再構成の実験を行っている。これまでハイブリダイゼーション原理に基づくDNAセンサ三の報告は数多いが,生理的条件で二本鎖DNAを認識,検出することはできなかった。本研究においては二本鎖DNAの特異的認識ユニットとしてZinc fingerタンパク質を用い,二個のZinc finger同士が細胞内の特異的配列の存在下二量体を形成することを蛍光強度などで検出することで特異的配列を持つ菌体を選択する新規な手法の開発を目指している。これまで検出法としてZinc fingerのC末側にeYFPを二個に分割したYNとYC同士が空間的に近接するとfoldingおよび蛍光団形成が誘起されてeYFPの蛍光が生じることを予備実験で確認していた。しかし培養条件がcriticalで実験の再現性に問題があったことから本年度はまずこれまで用いていたT7プロモーターを用いた発現系をやめ,より厳密に発現制御が可能なアラビノースプロモーターを利用した発現系とし,さらに誘導2-4時間後にグルコースを加え発現を抑制し発現されるセンサータンパク質レベルを一定値に保ち,かつその後約1日以上培養を続けることで再現性よく8bpの特異的配列の14回繰り返しをもつpUC19プラスミドを持つ菌体が蛍光を発することが確認された。そこでこの菌体と,pUC19を持つ菌体,さらに繰り返し配列を持つがコピー数が5コピー程度と少ないR1プラスミドを持つ菌体との誘導後の蛍光強度を比較したところ,特異的配列を持つ菌体,特にR1プラスミドを持つ菌体がpUC19を持つ菌の数倍以上の蛍光を発することが蛍光分光光度計およびフローサイトメトリーを用いた解析により明らかとなった(20^<th>IUBMB International Congressにて発表予定)。本年度はこのほか高活性な円順列変異体アルカリフォスファターゼの創製と,ホタルルシフェラーゼのN末ドメインを用いた新規な反応中間体の高感度検出法の開発にも成功した。

以上より当初の目的である生理的条件で特異的配列が検出可能な核酸センサー蛋白質が創出できたと考えられ,現在投稿論文としてまとめるために比較として試験管内再構成の実験を行っている。
量子熱力学におけるエネルギー論への情報理論による統一的アプローチ

複数保存量を持つ量子熱機関の最適性能に対する熱浴の有限効果について、前年度に主結果を出し、プレプリントを発表していたが、技術的に不正確な部分があった。これについて、より数学的にも精密にし、物理的な洞察も加え、論文をPhysical Review Eで発表した。さらに、この研究で取り扱えなかった、動作時間を考慮した熱機関の性能、即ち仕事率の評価について、量子情報的知見を応用して基礎的な視点からアプローチする研究を、京都大学の宮寺隆之准教授と共同で開始した。まず一般的な量子系をエンジンとして扱い、仕事率の限界について従来の研究よりも普遍的な結果を与えることを主眼とした。そのために、作業物質となる量子系と、仕事の取り出し口となる系だけでなく、これらの相互作用のスイッチまで含めて自己完結した定式化をした。そして、時間とエネルギーの不確定性関係に基づく、量子限界としての仕事率のバウンドを導出した。このバウンドにより、相互作用をコントロールする系のエネルギーゆらぎとコヒーレンスが、仕事率を得るために必要なリソースであることが明らかになった。また、時計駆動される量子マシンの具体的なモデルでの最大仕事率を計算し、今回得られたバウンドの定数倍程度を達成することを示した。これらの結果をプレプリントで発表し、論文誌に投稿中である。さらに、発表には至っていないが、次の段階として、相互作用も考慮して、より熱力学的な構造を反映した解析を進めている。29年度が最終年度であるため、記入しない。従来量子熱力学では熱浴の有限サイズ効果は殆ど調べられていなかったが、微視的系では浴のサイズの制限も考えるべきである。特に電池等への応用のため、化学反応を用いた熱機関の最適エネルギー効率における熱・粒子浴の有限サイズ効果を量子論的に明らかにすることを計画していたが、本年度の研究では、より一般に、エネルギーと粒子変化のみに限らず、一般の可換とは限らない複数の量子的物理量を用いる一般化熱機関を扱った。さらに、系のサイズの取扱は、漸近解析の性質の本質が、漸近的な示量性であることに着目し、漸近的示量性の仮定を満たす系一般を考察した。このような一般の複数物理量、一般的なスケーリングのもとで、一般化熱機関の最適性能が、浴のサイズに応じてどのように変化するかを漸近論として明らかする不等式をCarnot boundの一般化と精密化として導出した。これにより、熱力学極限でCarnot boundが温度だけで特徴づけられるのと異なり、有限効果を考慮した最適性能には、物理量の非可換性を反映した相関が寄与することが明らかになった。特に、熱浴同士の相関も反映されている。この有限効果の振る舞いについて、幾つかの具体的な系に適用して調べた。その結果、イジングスピン鎖については、最適性能を最大化する結合定数の最適値があることが分かった。理想気体については、個々の粒子の質量が大きいほど最適性能が大きくなることが分かった。このように、熱力学極限とは異なる、一般化熱機関の最適性能の、具体的な系に依存した構造が明らかになった。さらに、この不等式で与えられる最適性能を達成するプロトコルを一般的に構成した。その最適性の評価は、Bregman divergenceの理論に基づく情報幾何学を活用し、中心極限定理を拡張して得られた強い大偏差原理の評価を応用する新しい数学的手法を開拓して解決した。当初予定していた、化学反応系の量子熱機関を含む、一般の複数物理量を扱えるモデルの量子熱機関について、最適性能の有限サイズ効果を明らかにすることができたため。また、相互作用なしの理想気体から、マルコフ的な相互作用がある場合への拡張も予定していたが、漸近的示量性に基づく一般的スケーリングのモデルで熱浴を扱ったため、これらを包含する結果となったから。本研究で構成した最適プロトコルは、抽象的な操作であり、現実的な操作との対応が見えにくいので、測定や量子制御との関係に注目しながら、現実的な量子熱力学的操作を扱う理論を展開する。

また、具体的なモデルの熱機関での有限サイズ効果を考察し、これまでの一般的結果と比較する。さらに、量子論における時間に着目し、有限時間での量子熱機関の性能の一般的特徴づけに挑戦する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
慢性糸球体腎炎の進展機序におけるマクロファージの機能解析

慢性糸球体腎炎の進展機序におけるマクロファージの機能を明らかにする目的で、in vivo, in vitroの実験系解析およびヒト慢性糸球体腎炎の腎生検標本を用いて検討を行った。その結果、慢性糸球体腎炎にみられる慢性病変(糸球体メサンギウムメサンギウム増生、糸球体硬化、尿細管質線維化)の進展にはマクロファージのM2型亜型が関与していることを明らかにした。さらに、小児および成人IgA腎症患者の腎生検標本の解析からも同様の所見が見出された。全ての慢性糸球体腎炎の進展過程にみられるマクロファージ(MQ)について、組織修復に関るM2型マクロファージに注目し、M2型MQに発現するCD163抗原陽性MQについて以下研究を進めている。1.動物実験による解析ラットのメサンギウム増殖糸球体腎炎モデル(Thy1.1腎炎)を用いて、ステロイド薬(プレドニゾロン:PSL)および免疫抑制薬(ミゾリビン:Miz)による治療効果を検討した。その結果、蛋白尿はMiz用量依存性に減少したが、PSL単独では蛋白尿の抑制効果が認められなかった。しかし、PSL/Miz併用群では有意な抑制効果が認められ、組織所見の改善が認められた。また,7日目の糸球体におけるSialoadhesin(Sn)陽性活性化MQ浸潤の抑制およびTGFβ、フィブロネクチン、CTGFのmRNA発現の抑制効果が認められた。PSL単独群では組織障害の改善効果は認められず、線維化に関わるCD163陽性MQの有意な増加が認められた。マウスMQ細胞株(J744.1)を用いた検討により、MQは炎症性サイトカイン(IL1β、TNFαなど)に暴露された後にPSLを負荷した場合にCD163発現が増加することが確認された。以上より、PSLはM2型MQを誘導し、ある条件したでは組織障害を助長する可能性が示唆された。同時に臨床使用されているMizはメサンギウム増殖性腎炎において、組織傷害に関わるM1およびM2型MQ両者の活性化抑制を介し、糸球体障害および線維化抑制効果を発揮する可能性が示唆された。現在、in vivo,in vitroの実験系により、PSLによって誘導されるCD163陽性MQ機能について解析を進めている。全ての慢性糸球体腎炎の進展過程にみられるマクロファージ(MQ)について、組織修復に関るM2型マクロファージに注目し、M2型MQに発現するCD163やCD204抗原陽性MQについて以下研究を進めている。1.腎生検組織による解折小児および成人の慢性糸球体腎炎の腎生検検体を用い、慢性化例(進行例)におけるCD163またはCD204陽性MQの浸潤頻度の組織障害度との関連を比較検討した。その結果、成人例では発症から腎生検までの期間が同等であっても組織学的な慢性化所見が有意に高度であり、またM2型MQの浸潤が有意に多いことが明らかになった。特に成人では糸球体メサンギウム基質の増生や間質線維化の程度とM2浸潤度に有意な相関がみられ、M2型MQが慢性糸球体腎炎の進展過程で組織の慢性化に関わっていることが示唆された。ラット腹腔MQを用いた検討により、MQはステロイドによりCD163発現が増加し、Real time PCRを用いた解析により、TGF-βやCTGFといった組織線維化に関わるサイトカインの発現が増強することが確認された。また、同反応はいずれも、臨床で用いられる免疫抑制薬ミゾリビン(Miz)によって抑制された。以上より、ステロイドはM2型MQを誘導し、組織線維化を助長する可能性が示唆された。同時に臨床使用されているMizはメサンギウム増殖性腎炎において、組織傷害に関わるM2型MQの活性化を抑制し、腎組織の慢性化を抑制する可能性が示された。糸球体障害および線維化抑制効果を発揮する可能性が示唆された。現在さらにin vivo, in vitroの実験系および臨床検体をも行った解析により、CD163あるいはCD204陽性M2機能について検討を進めている。全ての慢性糸球体腎炎の進展過程にみられるマクロファージ(MQ)について、特に組織修復または線維化に関るM2型マクロファージに注目し、M2型MQに発現するCD163やCD204抗原陽性MQについて、in vivo,in vitroの実験系およびヒト腎生検検体を用いて以下検討を行った。1.動物実験モデルおよびin vitroによる解析ラットのメサンギウム増殖性糸球体腎炎モデルを用い、ヒトIgA腎症の治療薬として用いられるステロイド薬および免疫抑制薬(ミゾリビン:Miz)の単独または併用による治療効果を検討した。その結果、Mizにより蛋白尿、組織の改善効果が認められた一方、ステロイド薬単独療法ではM2型MQの増加によりむしろ硬化糸球体が増加することが明らかになった。

腹腔MQを用いた検討により、MQはステロイドによりM2活性が増強し、TGF-βやCTGFといった組織線維化に関わるサイトカイン発現が増強し、同反応はMizによって抑制された。以上より、ステロイドはM2型MQを誘導し、組織線維化を助長する可能性が示唆され、一方MizはM2型MQの活性化を抑制し、腎組織の慢性化(線維化)抑制効果を発揮する可能性を見出し、欧文誌に発表した。2.腎生検組織による解析小児および成人のIgA腎症の腎生検検体を用い、慢性化例(進行例)におけるCD163またはCD204陽性MQの浸潤頻度の組織障害度との関連を比較検討した。その結果、成人例は発症初期から組織学的な慢性化所見が有意に高度であり、またM2型MQの浸潤が有意に多いことが明らかになった。糸球体メサンギウム基質の増生や間質線維化の程度とM2浸潤度に有意な相関がみられ、M2型MQが慢性糸球体腎炎の進展過程で組織の慢性化に関わっていることを明らかにし、欧文誌に発表した。
行政強制の現代的手法ー日米の比較法研究ー

今年度の研究は、まず、アメリカのcivil penalty制度に関する検討から始めた。関連文献・資料の分析を通じて、(1)民事裁決権の行政機関への委任の合憲性、(2)民事事件での陪審の保障を定めた修正七条とcivil penaltyの関係、(3)penalty額の強制徴収方式、などが、基本的論点として浮かびあがってきた。更に、これらの問題の背景に、(4)民事(civil)と刑事(criminal)の二分論をめぐる理論問題が存在しており、この問題は、例えば、民事手続で収集した情報の刑事手続での利用の可否といった、技術的・現代的課題にもつながる重要問題であった。次に、adverse publicityをめぐるアメリカの議論を整理した。法執行手段として情報の公表をとらえた場合、(1)公表権限の根拠、(2)公表基準の明確性、(3)公表手続とdve proces、(4)誤った公表に伴う被害の救済のあり方、などが論点となる。情報提供機能と制裁機能をどう位置づけるかにより結論は異なるが、手続的保障がひとつの核心であることが明確となった。司法強制を原則とするアメリカと行政強制を原則とするわが国の法制度上の差異は、その出発点においては大きいが、今日では、現代的手法の登場などにより、相当、相対比されたものとなっている。こうした中で、アメリカでの展開からくみとるべき教訓として、(1)機能的分析により法的コントロ-ルを工夫するという視角、(2)適正手続の保障という視角からする総合的分析、などが重要である。当初の研究計画からすれば、行政領域毎検討等、なお不十分であり、今後に幾つかの課題を残すこととなったが、当面、以下の成果をまず小冊子としてまとめて公表し、更に、裏面記載の論文として公表したいと考えている。行政上の義務履行を確保するための法制度は、法治国家にとり不可欠であるが、その具体的あり方は、時代により、国により異なっている。戦前のわが国は、代執行、執行罰、直接強制の三手段を一般的に定める包括的な行政強制制度を有していたが、戦後は、一般的制度としては代執行制度を有するのみである。このような行政強制制度の「縮少」は、戦前の濫用に対する反省からとられた措置であるが、今日では、再検討を余儀なくされている。現行制度の不備を補うために、課徴金、反則金、違反事実の公表、サービス提供拒否など、種々の強制手段が立法上導入され、あるいは実務上工夫されている。これらの新しい強制手段は、環境保護行政や消費者保護行政などの比較的新しい行政分野に多くみられる。また、アメリカでも、civil penaltyやadverse publicityの導入がみられる。こうした新しい強制手段の導入は、現代国家に普遍的にみられる一現象ともいえる。伝統的行政法学は、行政権の発動を抑制して国民の自由を確保することを基本的課題とし、行政強制制度の発動も抑制的方向で理論化されてきた。しかし最近では、行政領域によってはむしろ、積極的な行政権限の発動が求められている。行政強制制度・理論も、このような現代的対応を迫られているが、他方で、私人の権利・自由へのインパクトの大きい行政強制の現代化には適切な歯止めも必要である。両者の要請を調整するひとつのカギは、行政強制手段の手続的統制であると思われる。伝統的な行政強制手段と新しい強制手段は、形式的な「任意」性論や民=刑事二分論などで峻別されがちであるが、機能面からみれば共通するところも多い。本年度は現状に関する実証を深めてきたが、次年度は現実の機能に応じた適切な手続的統制のあり方を検討する。
新規癌抑制lncRNA, DRAIC/PCAT29 nexusの分子病理学的解析

本研究は、2つの癌抑制性long non-coding RNA(lncRNA)であるDRAICとPCAT29の発現様式と分子機構の詳細を明らかにすることを目指す。我々はRNA-seqを用いた解析によって、前立腺癌細胞の浸潤能を抑制する新規lncRNA、DRAICを同定し報告した。興味深いことに、DRAIC遺伝子座の下流に位置する別のlncRNAであるPCAT29遺伝子も、DRAICと同じ分子機構によって転写され、同じ癌抑制活性を有する。本研究ではまず、前立腺癌のホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)組織におけるDRAICの発現を解析した。一般的にnon-coding RNAは発現量が低く、検出が困難なことが多いが、我々が開発した高感度in situ hybridization法は、低発現のRNA分子であっても検出可能である(Sakurai K. et.al. Cancer Research, 71(5): 1680-9, 2011)。約80症例の前立腺FFPE組織を用いてDRAICの検出を試みたところ、非腫瘍部と比較して、前立腺癌においてDRAICの発現は低下する傾向がみられた。DRAICとPCAT29の発現との比較、Gleason scoreとの相関性については現在解析中である。今後は細胞株も用いて、DRAICとPCAT29が浸潤能を抑制する分子機構についても詳細に解析していく。27年度が最終年度であるため、記入しない。
その場観察走査トンネル顕微鏡システムの試作とSCCき裂初生過程の原子オ-ダ観察

1)3点曲げ超小型応力腐食割れ試験機,および水溶液環境下で流れるイオン電流を,試料と探針の間を流れるトンネル電流に比べて小さくするために,2)探針と試料それぞれの電位を設定することのできるバイポテンショスタット機構を有する特殊腐食セルと3)探針先端の一部を除いてガラスコ-トしたガラスコ-ト探針によりなる,その場観察走査トンネル顕微鏡(STM)システムの試作を行った.これを用いて,まず空中において,鋭敏化熱処理を施したオ-ステナイト系ステンレス鋼SUS304の粒界腐食面の超高倍率観察を行った.STM観察による面内分解能はnm程度,垂直方向分解能はnm以下のオ-ダまで可能であり,超高分解能の三次元観察が可能であること,粒界腐食は粒界部分でまず孔食が発生し,それらの孔食が連結して線上の腐食形態となること,さらに腐食が進むと粒界部分で20nm程度の段差が生じるとともに,粒界をはさんだ二面は微小な角度でお互いに傾斜することを明らかにした.また,応力腐食割れき裂の先端形状は,き裂の先端に向かって徐々に浅くなっていくこと,き裂の拡幅化には,i)き裂壁面がV字型に溶解する機構,き裂壁面の結晶学的な優先方位に沿って溶解する機構の2種類あることを明らかにした.つぎに,本試作STMシステムを用いて,腐食溶液中のステンレス鋼の表面超微視その場観察を行い,腐食ピット初生過程からその成長過程を含んで,ピットの微視的変化をリアルタイムに捉えることに初めて成功して,本試作システムによる腐食損傷の液中その場超微視観察が可能であることを確認した.さらに,応力腐食割れ試験のように,試料表面に腐食生成物が厚く生じる場合は,トンネル電流の検出が困難となる場合があり,このような場合に対しては,原子間力を測定することにより3次元形状を求める,走査型原子間力顕微鏡(AFM)が適していることなど,貴重な成果が得られた.1)3点曲げ超小型応力腐食割れ試験機,および水溶液環境下で流れるイオン電流を,試料と探針の間を流れるトンネル電流に比べて小さくするために,2)探針と試料それぞれの電位を設定することのできるバイポテンショスタット機構を有する特殊腐食セルと3)探針先端の一部を除いてガラスコ-トしたガラスコ-ト探針によりなる,その場観察走査トンネル顕微鏡(STM)システムの試作を行った.これを用いて,まず空中において,鋭敏化熱処理を施したオ-ステナイト系ステンレス鋼SUS304の粒界腐食面の超高倍率観察を行った.STM観察による面内分解能はnm程度,垂直方向分解能はnm以下のオ-ダまで可能であり,超高分解能の三次元観察が可能であること,粒界腐食は粒界部分でまず孔食が発生し,それらの孔食が連結して線上の腐食形態となること,さらに腐食が進むと粒界部分で20nm程度の段差が生じるとともに,粒界をはさんだ二面は微小な角度でお互いに傾斜することを明らかにした.また,応力腐食割れき裂の先端形状は,き裂の先端に向かって徐々に浅くなっていくこと,き裂の拡幅化には,i)き裂壁面がV字型に溶解する機構,き裂壁面の結晶学的な優先方位に沿って溶解する機構の2種類あることを明らかにした.つぎに,本試作STMシステムを用いて,腐食溶液中のステンレス鋼の表面超微視その場観察を行い,腐食ピット初生過程からその成長過程を含んで,ピットの微視的変化をリアルタイムに捉えることに初めて成功して,本試作システムによる腐食損傷の液中その場超微視観察が可能であることを確認した.さらに,応力腐食割れ試験のように,試料表面に腐食生成物が厚く生じる場合は,トンネル電流の検出が困難となる場合があり,このような場合に対しては,原子間力を測定することにより3次元形状を求める,走査型原子間力顕微鏡(AFM)が適していることなど,貴重な成果が得られた.その場観察走査トンネル顕微鏡システムの基本仕様の決定ー超小型応力腐食割れ試験機・特殊腐食セルの設計、製作超小型SCC試験機については、研究代表者の設計により、3点曲げ形式のSCC試験機が完成しており、予備実験を行っている。特殊腐食セルについてもセイコ-電子工業より、平成3年度に納入の予定である。オ-ステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食の超高倍率観察鋭敏化熱処理をうけたオ-ステナイト系ステンレス鋼SUS304の粒界腐食面に超高倍率観察を行った。STM観察により面内分解能はnm程度、垂直方向分解能はnm以下のオ-ダまで可能であり、超高分解能の三次元観察が可能であること、粒界腐食は粒界部分でまず孔食が発生し、それらの孔食が連結して線上の腐食形態となること、さらに腐食が進むと粒界部分で20nm程度の段差が生じるとともに、粒界をはさんだ二面は微小な角度でお互いに傾斜すること、溶液中で腐食をうけた試料を長時間空気中に放置すると、表面酸化が進行してSTM像が得られなくなることなど、STM観察ではじめて可能になった貴重な成果を明らかにした。本年度は,昨年度導入・設計・試作を行ったSTM本体部,3点曲げ超小型応力腐食割れ試験機に対して,1)探針,試料,対極間それぞれの電位を設定することのできるバイポテンショスタット機構を有する特殊腐食セル,2)水溶液環境下で流れるイオン電流を,試料と探針の間を流れるトンネル電流に比べて著しく小さくするために,探針先端の一部を除いてガラスコ-トしたガラスコ-ト探針を組み合わせて,その場観察走査トンネル顕微鏡(STM)システムの試作を行った.