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α-ケトエステルを基質とする効率的置換クエン酸不斉構築法の開発

前年度に引き続き、畑山と石原は、本研究の基礎となる置換クエン酸不斉構築法の確立を目的に、α-ケトエステルを基質とする触媒的不斉Baylis-Hillman反応と不斉アルドール反応についそ検討した。また、高橋は、置換クエン酸天然物としてシトラフンジンAを標的化合物としてとりあげ、その全合成研究を行った。その結果、まず、β-イソクプレイジンを触媒とする不斉Baylis-Hillman反応に関しては、p-ニトロベンズアルデヒドを基質とし、アクリル酸メチルエステルおよびアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを用い詳細な速度論研究を行った。その結果、rate=kobs [RCHO]^1 [acrylate]^1 [b-ICD]^1を導くことができ、β-イソクプレイジンを触媒とする不斉Baylis-Hillman反応の不斉発現機構に有益な知見を得た。一方、プロリンから誘導した有機触媒を用いる不斉アルドール反応をさらに検討したが、これまでに開発したチオウレア触媒を超える結果は得られなかった。しかし、チオウレア触媒について条件検討を深め、エナンチオ選択性を改善できた。置換クエン酸天然物の合成に関しては、前年度に達成したシトラフンジンAの合成について、キラルγ-長鎖置換-γ-ラクトンとγ-アルコキシ-α-ケトエステルとの立体選択的アルドール反応およびイソクエン酸部の導入段階の改善を行い、その全合成を完成した。畑山と石原は、本研究の基礎となる置換クエン酸不斉構築法の確立を目的に、α-ケトエステルを基質とする触媒的不斉Baylis-Hillman反応と不斉アルドール反応について検討した。また、高橋は、置換クエン酸天然物としてトラキスプ酸とビリジオフンジンを標的化合物としてとりあげ、それらの全合成研究を行った。その結果、不斉Baylis-Hillman反応に関しては、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ベンゾイルギ酸エチルにβ-ICD-HFIPA法を適用したところ、付加体が中程度の収率、中程度のエナンチオ選択性で生成することを見出した。本研究に実際に必要となるγ-アルコキシ-α-ケトブタン酸エステルの不斉Baylis-Hillman反応では、エナンチオ選択性は70%ee程度であるが、望む付加体が収率良く得られた。一方、EvansのBOX銅触媒を用いる不斉向山アルドール反応に関しては、単純なシリルケテンアセタールではアルドール生成物が高エナンチオ選択的に生成するが、置換シリルケテンアセタールとの反応ではアルドール生成物は全く得られなかった。今後、触媒、反応系について詳細に検討する必要がある。さらに、置換クエン酸天然物の合成に関しては以下の結果を得た。まず、Ni(II)/Cr(II)を用いる野崎-檜山-岸反応に基づくトラキスプ酸の最初の全合成を達成し、この天然物の絶対配置を(3S,4S,6S)と決定した。また、オレフィンクロスメタセシス反応に基づくビリジオフンジンAの最初の不斉全合成に成功した。前年度に引き続き、畑山と石原は、本研究の基礎となる置換クエン酸不斉構築法の確立を目的に、α-ケトエステルを基質とする触媒的不斉Baylis-Hillman反応と不斉アルドール反応について検討した。また、高橋は、置換クエン酸天然物としてトラキスプ酸とシトラフンジンAを標的化合物としてとりあげ、それらの全合成研究を行った。その結果、まず、触媒的不斉Baylis-Hillman反応に関しては、乾燥した触媒β-ICDを用いる新たな反応条件を見出し、収率、エナンチオ選択性共に改善できた。加えて、不斉触媒の検討も行い、キニーネからβ-ICDと相補的なエナンチオ選択性を発現する2種のアミン触媒の合成に成功した。一方、不斉向山アルドール反応に関しては、これまでと同様に、EvansのBOX銅触媒を用いる置換シリルケテンアセタールとの反応では好結果は得られなかった。しかし、新たにチオウレア触媒を用いる不斉アルドール反応を検討した結果、この方法が置換クエン酸構造単位の構築に有用であることを見いだすことができた。さらに、置換クエン酸天然物の合成に関して、まず、チオウレア触媒を用いる不斉アルドール反応とNi(II)/Cr(II)を用いる野崎-檜山-岸反応に基づき、既に開発したルートとは異なる新たなルートで、トラキスプ酸の全合成を達成した。また、キラルγ-ラクトンとγ-アルコキシ-α-ケトエステルとの立体選択的アルドール反応に基づくシトラフンジンAの合成を開始し、コア構造の合成に成功した。その結果、まず、触媒的不斉Baylis-Hillman反応に関しては、光学活性なα-アミノアルデヒドを基質とする反応を系統的に検討し、高度に官能基化されたγ-アミノ酸誘導体のラセミ化を起こすことのない高立体選択的な合成法の開発に初めて成功するとともに、本反応のさらなる精密化に有益な知見を得た。一方、チオウレア有機触媒を用いる不斉アルドール反応を検討した結果、この方法が置換クエン酸構造単位の構築に有用であることを見いだすことができたが、化学収率およびエナンチオ選択性の点で改善の余地が残った。

さらに、置換クエン酸天然物の合成に関して、キラルγ-長鎖置換-γ-ラクトンとγ-アルコキシ-α-ケトエステルとの立体選択的アルドール反応およびイソクエン酸部の導入を鍵段階とするシトラフンジンAの最初の全合成を達成した。前年度に引き続き、畑山と石原は、本研究の基礎となる置換クエン酸不斉構築法の確立を目的に、α-ケトエステルを基質とする触媒的不斉Baylis-Hillman反応と不斉アルドール反応についそ検討した。また、高橋は、置換クエン酸天然物としてシトラフンジンAを標的化合物としてとりあげ、その全合成研究を行った。その結果、まず、β-イソクプレイジンを触媒とする不斉Baylis-Hillman反応に関しては、p-ニトロベンズアルデヒドを基質とし、アクリル酸メチルエステルおよびアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを用い詳細な速度論研究を行った。その結果、rate=kobs [RCHO]^1 [acrylate]^1 [b-ICD]^1を導くことができ、β-イソクプレイジンを触媒とする不斉Baylis-Hillman反応の不斉発現機構に有益な知見を得た。一方、プロリンから誘導した有機触媒を用いる不斉アルドール反応をさらに検討したが、これまでに開発したチオウレア触媒を超える結果は得られなかった。しかし、チオウレア触媒について条件検討を深め、エナンチオ選択性を改善できた。置換クエン酸天然物の合成に関しては、前年度に達成したシトラフンジンAの合成について、キラルγ-長鎖置換-γ-ラクトンとγ-アルコキシ-α-ケトエステルとの立体選択的アルドール反応およびイソクエン酸部の導入段階の改善を行い、その全合成を完成した。
三次元疲労き裂進展経路予測の高効率・高精度化に関する研究

昨年度は,複雑な耕構造物に対する解析モテルの作成が簡便であり,高精度なき裂解析を行うことができる数値解析法(Bスプラインウェーブレット有限要素法)に,拡張有限要素法(X-FEM:eXtended Element Method)で用いるエンリッチ関数を導入してき裂解析を行い,破壊力学パラメータの算出を行った.今年度は,以下の二つのことを目標に研究を遂行下.(1)得られた破壊力学パラメータをもとに,き裂進展量,き裂進展方向の予測を行い,き裂進展シミュレーションを行うこと.(2)き裂先端周りでの応力集中を高精度に表現するためにウェーブレット関数を用いて解析を行い,高精度に破壊力学パラメニタを算出すること.これらの(1),(2)の課題に対して,プログラムの成を行い目標を達成することができた.これらの内容をまとめて,研究発表,学会発表を行った.本研究での成果,特に(2)に関する成果は,著名な国際学会誌等においても発表されていない先進的な内容であり,国際的にも意義のある研究である.また,現在,三次元問題への拡張をすべくさらなる研究を進めている.本提案手法は,固定直交格子を用いて問題の離散化を行うことができる.また,き裂も従来型有限要素法で用いていたメッシュとは独立に表現できるため,船体構造部材のように複雑な構造物中に存在する疲労き裂の解析を簡便に行うことが期待される.本年度は、Bスプラインウェーブレット有限要素法を用いてき裂解析を行うため以下のことを実施した.1.基底関数に一次Bスプラインスケーリング関数を用いたBスプラインウェーブレット有限要素法に,拡張有限要素法(X-FEM:eXtended Finite Element-Method)で用いるき裂先端の応力特異性を表現するエンリッチ関数,およびき裂面での変位の不連続を表現するためのエンリッチ関数を導入し,二次元線形弾性体に存在するき裂解析を行うことが可能となった.2.き裂を有する構造物に対して応力拡大係数を用いるため領域積分型のJ積分法を導入した.さらに,応力拡大係数のモード分離を行うだめに領域積分型の相互積分法を導入した.これにより、混合モードき裂問題の応力拡大係数K_I,K_<II>を求めることが可能となった.3.得られた,応力拡大係数K_I,K_<II>を用いて,き裂の進展方向予測を行った.進展方向の予測には周方向最大応力説を用いた.き裂が進展した場合もき裂解析が行えるように,エンリッチ関数を自動で再定義できるプログラムの作成を行った.これにより,二次元線形弾性体に存在するき裂が逐次進展していく解析が可能となった.本年度の研究実施計画に掲げた研究目標はおおむね達成できたと思われる.今後は,ウェーブレット関数に対してき裂のエンリッチを行うことで高精度なき裂進展解析を目指すとともに,本研究内容を学会,学術論文誌等で公開してゆく.昨年度は,複雑な耕構造物に対する解析モテルの作成が簡便であり,高精度なき裂解析を行うことができる数値解析法(Bスプラインウェーブレット有限要素法)に,拡張有限要素法(X-FEM:eXtended Element Method)で用いるエンリッチ関数を導入してき裂解析を行い,破壊力学パラメータの算出を行った.今年度は,以下の二つのことを目標に研究を遂行下.(1)得られた破壊力学パラメータをもとに,き裂進展量,き裂進展方向の予測を行い,き裂進展シミュレーションを行うこと.(2)き裂先端周りでの応力集中を高精度に表現するためにウェーブレット関数を用いて解析を行い,高精度に破壊力学パラメニタを算出すること.これらの(1),(2)の課題に対して,プログラムの成を行い目標を達成することができた.これらの内容をまとめて,研究発表,学会発表を行った.本研究での成果,特に(2)に関する成果は,著名な国際学会誌等においても発表されていない先進的な内容であり,国際的にも意義のある研究である.また,現在,三次元問題への拡張をすべくさらなる研究を進めている.本提案手法は,固定直交格子を用いて問題の離散化を行うことができる.また,き裂も従来型有限要素法で用いていたメッシュとは独立に表現できるため,船体構造部材のように複雑な構造物中に存在する疲労き裂の解析を簡便に行うことが期待される.
物理学実験のコンピューターによる自動測定

新潟大学の教養向け物理学基礎実験における実験装置は、操作がとても複雑であり、また装置が古いために物理実験に対する学生の関心が下がる傾向にある。よって現在の物理実験装置を新しい計測器に替え、パソコンを使ってデータ収集を行うことができるようにすることにより、今までより学生に実験に対する興味を持たせることができると考えられる。今回取り入れた実験とその装置について以下に示す。1.熱電対実験の起電力測定について、デジタルマルチメータを使う。データはLANを使ってリアルタイムに起電力変化を測定できるようにした。2.個体の比熱測定実験のための、温度変化を精密なデジタル温度センサーを使って測定する。温度測定値をそのままパソコンに取り込み、リアルタイムに温度変化を測定できるようにした。3.ボルタの振り子実験において周期を測定し重力加速度を求める。光センサーとその信号を捕らえるデジタル変換装置を用いてその周期の自動測定を行えるようにした。センサーの設置が難しいため、より簡単にできるようにする必要がある。4.ガラス管に封入された気体を定積にして温度を変化させる理想気体実験について、デジタル圧力計を用いて測定できるようにした。5.パソコンによりデータを取得して表示するソフトウェアは、WindowsによるVisual C++開発ソフトを用いてそれぞれの実験に合うようにソフトウェアの開発を行った。4つの実験項目について、デジタル測定機器を用いて自動測定できるようになった。実験に最新機器とパソコンを取り入れることにより、物理実験をより興味を引かせることができるような実験になったと考えられる。
皮膚悪性リンパ腫表皮向性に関する研究

血球細胞であるリンパ球の皮膚への浸潤は皮膚におけるすべての炎症性疾患、腫瘍性疾患を研究するうえで欠くべからざるものであるが、そのメカニズムは解明されていない。なかでも皮膚T細胞性リンパ腫における表皮向性(epidermotropism)は有名であるが、なぜ皮膚リンパ腫細胞がこの性質を持つかはいまだ不明である。今回我々は、さまざまな浸潤形式を持つ皮膚リンパ腫において、まず免疫組織学的にin vivoでリンパ腫細胞がどのような接着分子(インテグリン、イムノグロブリンスパーファミリー、カドヘリン等)を発現しているかを検討し、さらにフローサイトメトリーを用いてこれらを確認した。その結果、これまで知られていた表皮細胞上のICAM-1とリンパ球上のLFA-1による結合のみではリンパ球の表皮内浸潤のすべてを説明できないことを判明した(菊地新他、第19回日本研究皮膚科学会にて発表)。つまり表皮内浸潤をともなう皮膚リンパ腫においてかならずしもICAM-1とLFA-1の両者が発現されておらず、この過程におけるその他の分子の関与が示唆された。またその際、超微細局在を確かめるため、post-embedding immunogold法(電子顕微鏡下)を用いて検討したところ、これらの接着分子が細胞膜表面に存在することが証明された。その後、皮膚リンパ腫細胞から抽出したm-RNAと設定した特殊なプライマーを用いRT-PCR法でこれら接着分子の検索をおこなった。その結果、100-150bpのPCR産物を得、これらを精製した後クローニングを行い、現在シークエンス施行中である。
固体の非局在電子状態による共鳴コヒーレント非線形光学効果

1.時間分解非線形分光法による励起子系の共鳴非線形光学応答ピコ秒,サブピコ秒のモードロックチタンサファイアレーザーを光源として用い,2ビームの縮退四光波混合,偏光分光法を用いてZnSe,CuCl,GaAs超格子の励起子共鳴での非線形分光を行った。2ビームの偏光を直交とする励起子間相互作用に起因する成分を抽出できることが明らかになった。この結果をもとに基底状態,1励起子状態,2励起子状態の3準位モデルを用いて非線形信号の定性的理解を試みた。この結果,安定な2励起子束縛状態が存在しないGaAs系でも弱く結合した状態が3次の非線形光学応答に重要な寄与をすることが明らかになった。サブピコ秒光源を用いて3次の非線形信号の時間波形を電場相関法により測定した。その結果GaAs超格子系では井戸幅の空間的ゆらぎに起因する不均一広がりが大きく,4光波混合信号はすべてフォトンエコー的になることがわかった。直交偏光配置でのフォトンエコーは2光子コヒーレンスを用いたエコーであり新しい現象である。一方,CuCl,ZnSe系では、このような不均一性は小さいことが明らかになった。ZnSe系では通常の2準位原子系と類似した自由誘導減衰型の信号が観測された。CuClでは分極の伝播効果が顕著になり時間応答はむしろ高速になった。この現象の定量的解析は今後の課題である。2.ZnSe励起子の量子ビートGaAs上に薄く成長させたZuSe系でヘビーホール励起子とライトホール励起子の量子干渉が観測された。時間積分信号,時間分解信号の特徴から励起子の量子干渉効果であることが明確に示された。1.cucl励起子分子のACシュタルク分裂の観測(1).高純度単結晶の準備,励起子分子のエネルギ-準位のシフト,分裂を評価する為には不純物効果のない良質な結晶が必要である。本年度は従来使用していた原料をさらに純化し高純度結晶の育成を行った。その結果,低温下でも不純物による発光線が見られない良質な結晶を作ることに成功した。これを用いて励起子分子準位幅の評価を行った所通常の結晶(準位幅約30μev)によりも鋭い〓位幅,約20μevを観測した。(2).測定系の整備,より高分解な測定を行うために光源の改良を行った。まず色素レ-ザ-とエタロン板の組み合わせにより線幅約2GHzの波長可変光源を製作した。さらにCWリングレ-ザ-を用いたMHzクラスの光源の整備を開始した。(3).ACシュタルク分裂の観測,(1)のサンプルと(2)の光源を用いることによりACシュタルク分裂の観測に世界で初めて成功した。この結果をもとに励起子分子の巨大振動子効果の検証を行い,双極子モ-メントの評価を行った。今後双極子モ-メントの波数ベクルト依存性とフォノン緩和の効果について詳しい検討を行う予定である。2.ポラリトン効果と励起子共鳴過見応答(1)光源の準備.ZnSe及びCucl励起子共鳴での非線形光学応答の時間分解分光を行うために,モ-ドロックチタンサファイアレ-ザ-の第2高調波発生を行った。その結果近紫外域でパルス幅500fs以下の安定な高源が得られた。(2)励起子共鳴時間分解4光波混合,ZnSe,Cucl励起子共鳴域で実験を行いポラリトン伝播効果について検討した。現在結果の詳しい解析を行っている。又,フレンケル励起子系での実験の準備を進めている。
現代日本語と韓国語におけるコピュラ文の対照研究

本研究の目的は、現代日本語と韓国語のコピュラ文の特徴を、形態・意味・語用論的な対照分析によって解明しようとするものである。「N1はN2だ」「N1だ」「N1はN2がN3だ」型の文など定型化した文に加え、「です」「の」等コピュラ関連形式、コピュラのない名詞止め文等を取り上げ、対照的に分析することで、日韓のコピュラとコピュラ文の特徴を包括的に把握することを目指す。平成30年度は、(1)日韓両語において「AはBだ」が一般的な名詞文の意味構造を表さない、所謂ウナギ文を取り上げ、対照分析を行った(1「二項名詞文の日韓対照」社会言語科学会第42回大会・ワークショップ『省略現象から見えてくることー「磁石」な日本語と「チェーン」な韓国語』2018/9/22-23、広島大学、2「日本語と韓国語のウナギ文について」科研費成果発表公開シンポジウム『日韓両語の「省略」は何を語るかー言語の個別性と普遍性に向けてー』、2019/3/4、東京大学)。さらに、(2)コピュラ文の一つで、焦点構造ともかかわる分裂文の日韓対照を行った(3「分裂文から見る日韓のコピュラの特徴」日本言語学会第157回大会、2018/11/17-18、京都大学、4「日本語と韓国語の分裂文の特徴」韓國日本語學會第39回春季国際学術大会、2019/3/23、明知専門大学校)。(3)ウナギ文の特徴からうかがえるコピュラ文全般における日韓の違いについてまとめた(5「韓国語と日本語のコピュラとコピュラ文に関する対照研究(原題韓国語)」第45回國語学会全国学術大会、2018/12/20-21、ソウル大学)。前年度の研究実績が、日韓コピュラ形式そのものの特徴を明らかにすることに焦点が当てられていたのに対し、当年度はコピュラを有する文の構造の解明に重心が置かれた。2年間の成果は、コピュラの連体形、多項名詞文の意味分析など次年度のテーマにもつながる。当年度は、多様な名詞文の全般的な働きを俯瞰し日韓コピュラ形式の特徴をまとめていた前年度の成果に基づき、一般的ではない二項名詞文(ウナギ文)や分裂文などの構文の分析を行った。本研究は、当初の計画よりやや研究の方向性に訂正を加え、コピュラを有する断片的な現象を網羅的に取り上げるのではなく、有機的に関連し合いながら多様な言語現象に関わっているコピュラの働きをより包括的に捉えることを目指している。そのような意味で、日韓コピュラ文の意味論と語用論に迫る上記の二構文の分析という当年度の成果は非常に意義深いと言える。ウナギ文と分裂文は、日韓の違いが最もよく現れる構文でもあるが、このことは、言語構造の類似性とは関係なく、日韓のコピュラ文が本質的に異なる構文である可能性を示唆するものであり、その成果は、より一般的な名詞文の意味構造、コピュラ派生形式などを扱う今後の研究の骨組みとなると考えられる。さらに、ウナギ文と分裂文の対照分析の成果は、「コピュラ「だ」や「ida」が、言語レベルや言語形式の意味を異にしながら、それぞれの言語内でそれぞれのコピュラ文を形成している」という本研究の中核的アイディアの一部を展開する形となっている。以上の理由から、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断できる。本研究課題の最終年度となる2019年度は、まずコピュラの連体形を含む名詞修飾構造を取り上げる。名詞修飾は意味論的にコピュラと関係が深い。日韓の名詞修飾形については先行研究が多々あるが、コピュラとの関連性に注目した対照研究は見当たらないことから、本研究ではその点を重点的に探る。さらに、「N1はN2だ」及び「N1はN2がN3だ」型の一般的な多項名詞文における日韓の共通点と相違点を、助詞の働きの特徴と関連付け、体系的に説明することを試みる。「は」と「nun」及び「が」と「i」に関する先行研究の知見を取り入れながら、日韓コピュラ文の意味論的・語用論的な特徴をまとめることは本研究の中枢であり、言語学的な意義も大きいと考えられる。なお、「N1だ」の分析では具体的に取り上げることのできなかった「VNだ」の対照分析を通して、名詞とコピュラ、コピュラ文の関係についてより深い観察を加える。年度の後半は、3年間の成果をまとめる作業を行う予定であるが、その過程で、両言語のコピュラ派生型接続形式やコピュラ派生助詞についても記述を加えるなど、過年度の成果を精緻化する活動も併せて行う。最終年度における研究成果の発表は、各テーマ別に学会発表を国内外で23回行い、全研究期間の成果を著書等にまとめて発表することを目指す。「N1はN2だ」「N1だ」「N1はN2がN3だ」型の文など定型化した文に加え、「です」「の」等コピュラ関連形式、コピュラのない名詞止文等を取り上げ、対照的に分析することで、日韓のコピュラとコピュラ文の特徴を包括的に把握することを目指す。

(1)は、日本語と韓国語のコピュラ文全般における相違点を概観したもので、(2)では、一部の「N1はN2だ」型の文を取り上げ、名詞間の意味関係が通常とは異なる名詞文(ウナギ文)において、日韓で違いがあることを示した。(3)は、日韓のコピュラ形式そのものの意味に大きな違いがあることを示したものである。これらの分析は、日韓のコピュラとその周辺を総合的に把握しようとする本研究の土台となる基礎的で重要な観察である。研究の全体像がまとまってくるとともに、分析対象が前後するなど、当初の計画よりやや方向修正をしているが、おおむね順調に進展していると考えられる。コピュラは同一言語内でも非常に広範囲で多様な言語現象とかかわっているテーマであるが、その多様な現象の中でも特に目立つ用法の整理、最も基本的な文型において見られる言語間の違いをまとめることは、それぞれの言語の特徴を探る上で重要な手掛かりとなる。初年度の平成29年度は、そのような作業を行い、今後の研究の方向性を定めることができたという意味で、計画通りの成果と言える。本研究の目的は、現代日本語と韓国語のコピュラ文の特徴を、形態・意味・語用論的な対照分析によって解明しようとするものである。「N1はN2だ」「N1だ」「N1はN2がN3だ」型の文など定型化した文に加え、「です」「の」等コピュラ関連形式、コピュラのない名詞止め文等を取り上げ、対照的に分析することで、日韓のコピュラとコピュラ文の特徴を包括的に把握することを目指す。平成30年度は、(1)日韓両語において「AはBだ」が一般的な名詞文の意味構造を表さない、所謂ウナギ文を取り上げ、対照分析を行った(1「二項名詞文の日韓対照」社会言語科学会第42回大会・ワークショップ『省略現象から見えてくることー「磁石」な日本語と「チェーン」な韓国語』2018/9/22-23、広島大学、2「日本語と韓国語のウナギ文について」科研費成果発表公開シンポジウム『日韓両語の「省略」は何を語るかー言語の個別性と普遍性に向けてー』、2019/3/4、東京大学)。さらに、(2)コピュラ文の一つで、焦点構造ともかかわる分裂文の日韓対照を行った(3「分裂文から見る日韓のコピュラの特徴」日本言語学会第157回大会、2018/11/17-18、京都大学、4「日本語と韓国語の分裂文の特徴」韓國日本語學會第39回春季国際学術大会、2019/3/23、明知専門大学校)。(3)ウナギ文の特徴からうかがえるコピュラ文全般における日韓の違いについてまとめた(5「韓国語と日本語のコピュラとコピュラ文に関する対照研究(原題韓国語)」第45回國語学会全国学術大会、2018/12/20-21、ソウル大学)。前年度の研究実績が、日韓コピュラ形式そのものの特徴を明らかにすることに焦点が当てられていたのに対し、当年度はコピュラを有する文の構造の解明に重心が置かれた。2年間の成果は、コピュラの連体形、多項名詞文の意味分析など次年度のテーマにもつながる。当年度は、多様な名詞文の全般的な働きを俯瞰し日韓コピュラ形式の特徴をまとめていた前年度の成果に基づき、一般的ではない二項名詞文(ウナギ文)や分裂文などの構文の分析を行った。本研究は、当初の計画よりやや研究の方向性に訂正を加え、コピュラを有する断片的な現象を網羅的に取り上げるのではなく、有機的に関連し合いながら多様な言語現象に関わっているコピュラの働きをより包括的に捉えることを目指している。そのような意味で、日韓コピュラ文の意味論と語用論に迫る上記の二構文の分析という当年度の成果は非常に意義深いと言える。
精子による卵外被認識とそれに伴う精子膜ラフトによる先体反応のシグナル伝達

研究代表者は、棘皮動物門のヒトデ類を主として用いて、受精に必須な精子の形態変化である先体反応の誘起物質を構成する新規のタンパク質としてARISタンパク質を同定し、その遺伝子配列からの相同性検索によって、この分子が無脊椎動物において広く保存されていることを予想した。まず、棘皮動物門内のナマコ綱・ウミユリ綱等の動物においてもヒトデ同様に、ARISタンパク質が先体反応誘起物質を構成していることを確認し、そして、棘皮動物と近縁の半索動物門に属するシモダギボシムシ、また頭索動物門に属するヒガシナメクジウオを用いて発現解析を行い、これらの動物門においてもARISタンパク質が卵巣で発現し、棘皮動物と同様な機能を担っている可能性を示唆した。また、動物界の初期で分岐している有櫛動物門に属するカブトクラゲ類においてもARIS遺伝子が存在し、その受精の形態的様式が棘皮動物と類似していることを発見し、精子-卵間認識が共通の分子基盤を利用して進化してきたことを示した。また精子の卵への走化性を数理モデルで表現することを目指し、ヒトデ精子の走化性機構の解析を行った。その結果、走化性物質受容体の脱リン酸化による脱感作が走化性現象に必須であることを発見した。また、U.B.Kaupp教授(ドイツ:Center of advanced European studies and research)との共同研究により、受容体が協同的な振る舞いを見せることが示され、誘引源に近づくにつれて精子の受容体が2重の脱感作を受けていることが明らかとなった。この機構を模してin silicoに構築した精子モデルは強い走化性を示し、精子の走化性因子受容体の脱感作が走化性現象の核となっていることを示唆した。本研究課題は、哺乳類を含め多くの動物において受精の必須過程である精子先体反応に着目し、その誘起機構を明らかにすることを目的としている。体外受精を行うマヒトデを主に実験動物として用いることで、in vitroで自然界と同様の受精を研究できることを利用し、将来の研究基盤として先体反応過程の経時的観察系の開発を行った。検討の結果、卵外被に達した精子が先体反応に伴って[Ca^<2+>]_i上昇を起こす動画を撮影することに成功し、生化学的知見から示唆されていた2段階のCa^<2+>流入を支持する結果が得られた。また、2度目の[Ca^<2+>]_i上昇までのインターバルと1度目の[Ca^<2+>]_i上昇の強度に相関があるなど、興味深い知見も得ることが出来た。先体反応誘起の分子機構についても研究を行い、先体反応誘起の主因子であるARIS・補因子Co-ARISの作用機構も明らかとなってきた。硫酸化ステロイドサポニンであるCo-ARISは精子マイクロドメインに取り込まれ、ガングリオシドと相互作用することで、同じくマイクロドメイン上に存在するARIS受容体の配置を変化させ、ARIS受容能を高めていると考えられる。サポニンの機能としてこのような報告は新規であり、応用性が広がった。3つのARISタンパク質の配列を決定し、保存性の高いNAR(N-terminus ARIS)とCAR(C-terminus ARIS)と名付けた新規のモチーフを発見した。この配列は他の動物においても保存されていたことから、マヒトデで得られた知見が他の動物まで幅広く応用できることが予測された。また、Atomic force microscopy(AFM)を用いたARISの構造観察を行った結果、ARISは濃度依存的に重合してネットワーク構造を形成しており、新規モチーフNAR,CARが高次構造形成に関与していることを示唆した。
雄ウナギ催熟技術高度化のための組換えウナギ生殖腺刺激ホルモン作用機構の解明

組換えニホンウナギ濾胞刺激ホルモン(reFsh)および黄体形成ホルモン(reLh)を週1回投与することにより雄ウナギを催熟し、適時精巣のサンプリングを行った。各特異抗体を用いた精巣の免疫組織化学的観察の結果、reFsh投与個体では投与開始4週目まで精母細胞が観察されなかったのに対し、reLh投与個体では2週目で精母細胞が出現した個体が認められ、reFsh投与に比べreLh投与により催熟した個体では精子形成が速く進行することが明らかになった。さらに、各種生殖関連遺伝子の精巣での発現変化をリアルタイムPCRにより調べた結果、ステロイド代謝酵素の一つである11β-水酸化酵素の発現が、雄性ホルモンである11-ケトテストステロン(11-KT)の血中量と同様に、reFsh投与個体では投与開始から8週目まで徐々に増加したのに対し、reLh投与個体では1週目で急激に増加した。また、reFsh投与個体では11β-水酸基脱水素酵素タイプ2(hsd11b2)の発現に顕著な変化が認められなかったのに対し、reLh投与個体では1週目に著しく増加した。これらの結果から、11β-水酸化酵素およびhsd11b2が11-KT合成の律速酵素であること、並びにその11-KT合成量が精子形成の進行速度に関与していることが示唆された。加えて、reFshおよびreLh投与開始16週後のウナギから輸精管を摘出し24時間培養した後、培養液中のステロイドホルモン量を測定した。どちらのホルモン投与で催熟した個体から得た輸精管においても、ステロイドホルモンの基質であるプレグネノロンを添加した群では未添加群に比べ、DHP産生量が高値を示した。さらにプレグネノロン添加群ではreFshおよびreLh添加により、DHP産生量が助長される傾向が認められた。以上の結果、ニホンウナギ輸精管がDHP産生能を有することが明らかになった。これまでに各発達段階のニホンウナギ生殖細胞のマーカーとして利用可能な特異抗体を準備しており、まずそれら抗体を用いてreFshおよびreLhの雄ウナギ精子形成への作用機構の詳細、特にその差異を解明するために実験を行った。その結果、reFshおよびreLh投与により催熟した個体では、reLh投与個体の方が早くに減数分裂を開始することを明らかにしている。加えて各種生殖関連遺伝子の精巣での発現変化を調べ、reFshおよびreLh投与が特定のステロイド代謝酵素(11β-水酸化酵素およびhsd11b2)の発現に及ぼす作用の違いから、雄性ホルモンである11-KT産生に対して異なる作用を有することを明らかにし、それにより精子形成の進行速度に差が生じることを示唆している。以上のことから、reFshおよびreLhの雄ウナギ精子形成への作用機構の一部を解明し、さらにその作用機構の明確な差異を示すことに成功しており、当初の目的はほぼ達成されたと考えられる。加えて、reFshおよびreLh投与により催熟した個体の輸精管を用いて、DHP産生というニホンウナギ輸精管の新たな機能を明らかにすることに成功しており、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる。これまでに、雄ニホンウナギをreFshおよびreLh投与により催熟した結果、採精量や得られた精子の運動能において、reLh投与群の方が著しく高値を示したことから、輸精管の発達や精漿成分に及ぼすreFshおよびreLh投与の影響を調べる。reFshおよびreLh投与により催熟したニホンウナギから得られた輸精管の形態の差異を、組織学的に詳細に解析する。加えて、reLh投与個体から得た精漿を用いて、reFsh投与個体から得た運動活性の低い精子の活性化を試みる。併せて、reLh投与個体から得た精漿中の成分のうち、精子の運動活性に係わる因子の特定を試みる。魚類精巣において、セルトリ細胞は生殖細胞を取り囲みシストを形成し生殖細胞の発達に重要な役割を果たすと考えられているが、その詳細は不明である。これまで予備実験で、ウナギ精巣から、生殖細胞、セルトリ細胞、ステロイドホルモン産生細胞と考えられているライディッヒ細胞を分離する手法を開発中である。その分離法を確立し、分離したセルトリ細胞の培養を試みる。その分離したセルトリ細胞にreFshおよびreLhを添加し培養した後、各種生殖関遺伝子の発現をリアルタイムPCRにより調べ、セルトリ細胞に及ぼすreFshおよびreLhの作用機構およびその差異を明らかにする。組換えニホンウナギ濾胞刺激ホルモン(reFsh)および黄体形成ホルモン(reLh)の雄ウナギ成熟への作用機構の詳細を解明するためには、各発達段階の生殖細胞および精巣を構成している各体細胞のマーカーとして利用可能な特異抗体が必要である。これまでにゼブラフィッシュにおいて精原および精母細胞マーカーとして有用なPlzf、Cyclin B3およびSycp3に対する特異抗体を作製しており、先ず、それら抗体のニホンウナギ精巣でのマーカーとしての有用性を調べた。それら抗体を用いてニホンウナギ精巣の免疫組織化学的観察を行った結果、抗Cyclin B3抗体に対する陽性反応が精原細胞に、抗Sycp3抗体に対する陽性反応が精母細胞に強く認められ、それら抗体が精原および精母細胞マーカーとして有用であることが明らかになった。次に、既に作製していた抗ニホンウナギnos2抗体のマーカーとしての有用性を同様に調べた結果、精原および精母細胞に免疫陽性反応が観察され、生殖細胞マーカーとしては利用可能と考えられたが、ステージ特異的なマーカーとしては利用できないことが示された。

さらに、市販の坑sox9抗体を用いた免疫組織化学的観察の結果、セルトリ細胞に陽性反応が認められ、セルトリ細胞マーカーとして利用可能であることが示唆された。一方、基底膜の主要構成タンパクであるラミニンに対する市販抗体を用いた免疫染色では、その陽性反応は観察されなかった。加えて、ステロイド代謝酵素であるコレステロール側鎖切断酵素および17α-水酸化酵素/C17-20切断酵素について、既存のニホンウナギのそれら酵素に対する特異抗体が、ライディッヒ細胞マーカーとして利用可能なことも再確認した。reFshおよびreLhの雄ウナギ成熟への作用機構の詳細を解明するためには、各発達段階の生殖細胞および精巣を構成している各体細胞のマーカーとして利用可能な特異抗体が必要であり、先ず、それら特異抗体を準備することを目的として実験を行った。その結果、これまでに精巣を構成する主要な細胞であり、且つ成熟に伴い精巣内での動態が変化する主な細胞と考えられる精原細胞、精母細胞、セルトリ細胞、ライディッヒ細胞のマーカーとして利用可能な特異抗体を準備することに成功している。従って、ほぼ目的は達成されたと考えられ、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断できる。当初、ニホンウナギsox9に対する特異抗体を作製するため、そのcDNAの635 bpの部分塩基配列を決定した。しかし、市販の坑sox9抗体がニホンウナギ精巣の免疫組織化学的観察においてセルトリ細胞を特異的に認識したため、ウナギsox9に対する抗体は作製していない。市販の坑sox9抗体がセルトリ細胞マーカーとして利用可能という結果が得られたことから、当初の目的を果たしていると思われる。一方、基底膜や結合組織のマーカーとして有用な抗体は得られなかったことから、引き続き選定を進める必要がある。組換えニホンウナギ濾胞刺激ホルモン(reFsh)および黄体形成ホルモン(reLh)を週1回投与することにより雄ウナギを催熟し、適時精巣のサンプリングを行った。各特異抗体を用いた精巣の免疫組織化学的観察の結果、reFsh投与個体では投与開始4週目まで精母細胞が観察されなかったのに対し、reLh投与個体では2週目で精母細胞が出現した個体が認められ、reFsh投与に比べreLh投与により催熟した個体では精子形成が速く進行することが明らかになった。さらに、各種生殖関連遺伝子の精巣での発現変化をリアルタイムPCRにより調べた結果、ステロイド代謝酵素の一つである11β-水酸化酵素の発現が、雄性ホルモンである11-ケトテストステロン(11-KT)の血中量と同様に、reFsh投与個体では投与開始から8週目まで徐々に増加したのに対し、reLh投与個体では1週目で急激に増加した。また、reFsh投与個体では11β-水酸基脱水素酵素タイプ2(hsd11b2)の発現に顕著な変化が認められなかったのに対し、reLh投与個体では1週目に著しく増加した。これらの結果から、11β-水酸化酵素およびhsd11b2が11-KT合成の律速酵素であること、並びにその11-KT合成量が精子形成の進行速度に関与していることが示唆された。加えて、reFshおよびreLh投与開始16週後のウナギから輸精管を摘出し24時間培養した後、培養液中のステロイドホルモン量を測定した。
DTコインシデンス核反応分析法による固体表面トリチウム保持量の高精度測定

核融合炉のプラズマ対向壁内のトリチウムは、その多くが表面付近に存在する。この様な表面のトリチウム密度分布を知ることは核融合トリチウムの安全評価の観点から重要である。それゆえ、固体表面のトリチウム保持量の絶対測定法が必要である。核融合炉のプラズマ対向壁表面のトリチウム保持密度深さ分布の高精度な測定法の開発として、DT核反応を利用した核反応分析法(DT-NRA)高精度化を実施した。昨年度課題であった実験室壁等から発生する散乱中性子成分の測定除去としてベリリウム体系による散乱中性子抑制法を検討し、抑制効果の検証実験を原子力機構核融合中性子源施設FNSで実施した。その結果、上記ベリリウム体系を用いることで、核反応分析法をDT核反応の放出粒子である3.5MeVアルファ粒子と14MeV中性子のコインシデンス測定に高精度に行うことが可能となり、NRAの中性子散乱抑制法としてベリリウム等の減速材抑制体系が必要であることが分かった。核融合炉のプラズマ対向壁表面のトリチウム保持密度深さ分布の高精度な測定法の開発として、DT核反応を利用した核反応分析法(DT-NRA)高精度化を目指している。平成20年度は、チタン薄膜に吸蔵した高純度トリチウム試料(固体)を試料に用いたTOF-NRAの基礎実験を原子力機構核融合中性子源施設FNSで実施した。DT核反応の放出粒子である3.5MeVアルファ粒子と14MeV中性子のコインシデンス測定については、実験室の壁等から発生する散乱中性子成分の測定除去が問題であることが分かった。その対策としてナノ秒パルスイオンによる荷電粒子飛行時間差法も並行して実施し、中性子、アルファ粒子、パルスイオンビームの3重コインシデンス法が、散乱中性子の影響を抑制に効果的であることが明らかとなった。
映像を利用した集団版認知機能評価検査の開発と有効性の検討

認知機能低下者の鑑別と健常高齢者の認知機能評価の両面を満たし, 20分程度で実施可能な集団版認知機能評価検査を開発し有用性を検討したところ、妥当性・信頼性ともに高く、認知機能低下者の鑑別においても高い感度・特異度・陽性的中率・陰性的中率が示され、スクリーニング検査としても有用であることが示された。本研究では,高齢者における認知機能障害(軽度認知障害(MCI)および認知症)のスクリーニングと健常高齢者の認知機能評価の両面を満たし,かつ20分程度で実施可能な集団版の認知機能評価検査の開発を目的としている。本年度は集団版認知機能評価検査の開発に向け、(1)候補となる検査課題の選出のための文献レビュー、(2)適切な検査課題の選定に向けた調査を実施した。(1)では認知機能障害のスクリーニング検査に関する文献と、高齢期の認知機能評価に関する文献とを分けてレビューを実施した。その結果、MCIスクリーニング検査に関してはMontreal Cognitive Assessment(MoCA)及び7-minute screening test(7MS)で用いられている検査課題が有用であることが示された。認知機能評価に関する文献として、認知機能をアウトカムとした介入研究に着目し、そこで用いられている検査課題についてレビューを行った結果、最も多く用いられていた検査課題は語想起課題(Word Fluency test、WF)であり、69件の文献のうち28件で使用されていた。他にはTrail Making Test(TMT)が多く用いられていた。言語機能、注意機能の評価指標についてはある程度使用される課題に共通性がみられたが、記憶課題については評価指標が研究によりばらつきがあり、代表的な検査課題の選定が困難であった。(2)では、特に有用な検査課題について検討を行った。記憶課題について、健常高齢者群44名、MCI群17名、軽度AD群17名を対象に3種の課題を実施し比較した結果、MoCAで用いられている聴覚呈示による5単語記憶課題がスクリーニング検査として最も有効であることが示され、健常高齢者MCIを鑑別する際の感度は91%であり、特異度は71%であった。他に7MSの検査課題、WF、TMTについても検査課題としての有用性について検討を行い、集団版認知機能評価検査の作成に向けた課題を選定した。本研究は,高齢者における認知機能障害のスクリーニングと健常高齢者の認知機能評価の両面を満たし,かつ20分程度で実施可能な集団版の認知機能評価検査の開発を目的としている。集団版認知機能評価検査の開発に向け、候補となる検査課題の選出のための文献レビューを行い、特に有用な検査課題について検討を行った。記憶課題について、健常高齢者群44名、MCI群17名、軽度AD群17名を対象に3種の課題を実施し比較した結果、Montreal Cognitive Assessment(MoCA)で用いられている聴覚呈示による5単語記憶課題がスクリーニング検査として最も有効であることが示され、健常高齢者MCIを鑑別する際の感度は91%であり、特異度は71%であった。他にEnhanced Cued Recall(ECR)、Word Fluency(WF)、Trail Making Test(TMT)についても検査課題としての有用性について検討を行い、集団版認知機能評価検査の作成に向けた課題を選定した。選定された課題を基に集団版認知機能評価検査を作成した。本検査は実行機能検査(修正TMT2種),視空間認知機能検査(修正時計描画2種),記憶機能検査(5単語記憶課題・ECR),言語流暢性検査(WFの音韻・意味)、抽象思考検査(類似課題の具象物・抽象物)の5つ認知機能領域について約20分で測定可能な検査であり、DVDやPCによって映像の投影が可能な環境であれば、検査用紙と鉛筆を用意するだけで実施が可能である。得点の集計による評価に加え、各認知領域に用いられている2種の課題を比較することで、機能低下の詳細が検討できるように作成されている。地域在住高齢者199名(男性56名、女性139名、平均年齢74.8±7.1歳、平均教育年数11.4±2.6年)を対象に本検査を実施した。各認知領域の得点と年齢・教育年数についていずれも有意な関係がみられた。診断のある認知機能低下者に本検査を実施したところ、地域在住高齢者との間に有意差がみられた。また、本検査の作成に伴い、「検査者用教示マニュアル」、「検査採点マニュアル」、「特殊回答事例集」も合わせて作成した。
Society5.0指向英単語学習システムのための脳波による習熟度推定手法の開発

大学生・大学院生を対象として、提示された英単語に対して知っているかどうかの反応を求める課題を行い、簡易脳波計により脳波を計測する。なお、英単語の提示の後に対応する意味が日本語で提示されるため、実験を繰り返すことにより実験参加者はしだいに英単語を覚えていくことになる。本研究では、約10回の実験の間に生じる英単語の学習に伴って脳反応がどのように変化するのかを明らかにする。また、この実験により脳波データを蓄積し、それをもとに機械学習を用いて脳波データから英単語の学習状態を推定する手法の開発を行う。
外科的侵襲後の体内水分貯留におけるANP(心房性ナトリウム利尿ペプチド)の役割

目的:Hypocapniaでの心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)のナトリウム(Na)利尿作用の減弱はレニン-アルドステロン系に依存しているか,アルドステロン受容体拮抗薬であるカンレノ酸(Sp)を投与してhypocapniaで減弱したNaのNa利尿作用が回復するかどうかを調べた.方法:ラットにカニュレーションした.気管内挿管をし,hypocapniaもしくはnormocapniaとした.腎クリアランス・テスト(CL):hypocapniaを負荷し,CL-1をおこなった.続いてSp8mg/kg静注後,ANP10μg/kg/h点滴静注下にCL-2をおこなった.尿量(V),尿中Na排泄量(UNaV),Na排泄分画(FENa)についてCL-1からCL-2の増加分を△Vμl/min,ΔUNaVμEq/min,△FENa%とした.目的:Hypocapinaによる心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)のナトリウム(Na)利尿抑制作用は,レニン-アルドステロン系に依存しているか,アルドステロン受容体の拮抗薬であるカンレノ酸(Sp)を投与して,hypocapniaにより抑制されたANPのNa利尿作用が回復するかどうかを調べた.方法:ラットにカニュレーションした.気管内挿管をし、hypocapniaもしくはnormocapniaとした.腎クリアランス・テスト(CL):hypocapniaを負荷し,CL-1をおこなった.続いてSp8mg/kg静注後,ANP10μg/kg/h点滴静注下にCL-2をおこなった.尿量(V),尿中Na排泄量(U_<Na>V),Na排泄分画(FE_<Na>についてCL-1からCL-2の増加分をΔVμl/min,ΔU_<Na>VμEq/min,ΔFE_<Na>%とした.考察:Spは,hypocapniaによるANPのNa利尿抑制作用を回復する.したがって,hypocapnia下では,アルドステロンによりANPのNa利尿作用が抑制されると考えられた.目的:Hypocapniaでの心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)のナトリウム(Na)利尿作用の減弱はレニン-アルドステロン系に依存しているか,アルドステロン受容体拮抗薬であるカンレノ酸(Sp)を投与してhypocapniaで減弱したNaのNa利尿作用が回復するかどうかを調べた.方法:ラットにカニュレーションした.気管内挿管をし,hypocapniaもしくはnormocapniaとした.腎クリアランス・テスト(CL):hypocapniaを負荷し,CL-1をおこなった.続いてSp8mg/kg静注後,ANP10μg/kg/h点滴静注下にCL-2をおこなった.尿量(V),尿中Na排泄量(UNaV),Na排泄分画(FENa)についてCL-1からCL-2の増加分を△Vμl/min,ΔUNaVμEq/min,△FENa%とした.
金星の雲の動的な熱構造の解明

すばる望遠鏡の赤外観測装置で金星雲頂の熱放射画像(波長8.6,11.3,17.6μm)を取得し,その空間構造と時間変化から雲層の力学を探る。前年度までに我々は,単一時刻の分光画像を放射輸送モデルを援用して解析し,雲頂に水平規模が数100kmの塊状構造があるなど雲の立体構造を明らかにしてきた。今年度はさらに5日間の観測機会を得て,その機会ごとに2時間の時間間隔で2回データ取得した。5日間の間に金星大気は大気の高速循環「超回転」のために東西に金星を一周する。このことを利用して,5日間の画像をつなぎ合わせれば,雲頂高度に存在する惑星規模の波動の構造をとらえることができる。こうして得た全経度をカバーする熱放射マップには,これまでに観察されてきた「横倒しのY宇模様」に似たパターンが見られた。Y字模様の成因はわかっていないが,今回初めて,これが雲頂温度(おそらく雲頂高度を反映する)の変動と連動した現象であることが明らかになった。このことはY字の成因に新たな制約を課すものである。2時間の間の塊状微細構造の時間変化は,概ね上述の「超回転」による移流で説明できそうである。このことは,塊状構造が数時間以上の時間スケールを持つことを意味する。近年,欧州のVenus Expressによる紫外画像から雲頂に10km規模の塊状構造が存在することが見出された。これを本研究の結果とともに解釈すると,10km規模の(おそらく短寿命の)熱対流が集まって数100km規模の雲クラスターのような構造を組織しており,そのクラスターは比較的長寿命である,というシナリオが描かれる。これを理論的に詰めるべく数値モデリングを進めている。すばる望遠鏡の赤外観測装置で取得した金星雲頂および成層圏の熱放射画像(波長8.6,11.3,17.6μm)から大気構造を求めるために、まず金星大気の放射輸送モデルを構築した。このモデルでは気体の振動回転遷移および連続帯による吸収、レイリー散乱、雲粒によるミー散乱が考慮されており、Adding-doubling法により多重散乱の計算を行う。雲と気温の平均的な高度分布を与えて雲頂から宇宙空間に放射される赤外放射のスペクトルを計算したところ、過去に観測されたスペクトルと矛盾がないことを確認できた。次にこの放射モデルを用いて、金星大気から地球へ向けた熱放射の天頂角への依存性(周辺減光)が雲の鉛直構造にどのように依存するかを調べた。この結果をもとに、すばる望遠鏡で観測された画像での周辺減光のパターンをよく説明する雲パラメータを求めたところ、標準的とされる雲モデルに比べて雲頂付近の雲粒子のスケールハイトが若干大きいことがわかった。ただし地球から見て金星の西側と東側で周辺減光の程度が有意に違っており、これは雲の鉛直分布か、二酸化硫黄など赤外吸収物質か、あるいは大気温度に経度依存性があることを示している。このような空間規模の大きな周辺減光を画像データから除去すると、より振幅の小さな微細構造が雲の中に埋め込まれていることが発見された。微細構造は低緯度では斑状、高緯度では帯状で、この帯状のパターンは紫外線画像に見られる模様と似ている。これらの空間スケールは300km程度で、振幅は0.5K程度である。
超高温熱量計の高度化と精密超高温熱容量測定

本研究グループで開発した直接加熱パルス熱量計の高度化を行った。主な実施項目は、(1)2000K以上の高温域での測定のための改造。(2)測定精度の向上、(3)測定対象の拡大である。高温域への測定範囲拡大については、ヒータ素材をこれまでのタンタル線からリボン状黒鉛ヒーターに変更することを行った。発熱面積を増やすことで、ヒーター自体が加熱することを押さえることができるため、ヒーターの劣化を遅らせることができ、より高温での測定も可能となった。高温では熱電対が試料と反応するため、測定部近傍の温度を熱電対で測定し、非接触で温度変化を測定していたが、多波長放射温度計を整備することで、測定部の温度を非接触で測定することが可能となり、より温度計測精度が向上した。測定対象の拡大は、抵抗が大きく加熱の困難な高抵抗セラミックスと微小試料について行った。高抵抗試料としてはSr(Zr,Y)O_3を用いた。この試料は室温ではほとんど電気を通さないが、温度を上げると徐々に電流が流れるようになる。この試料について、温度を上げながら測定を行ったところ、600°C以上で測定が可能であった。そのときの試料の導電率は1.3×10^<-6>Sm^<-1>であった。これ以上の導電率であれば比熱容量の測定は可能である。これ以上の抵抗では試料に印可する電圧が高くなり、真空中で放電が起こるため今後の絶縁向上が課題である。一方、微小試料については水素化ハフニウムの試料(1×1×15mm)の測定を行った。室温から1000Kまでの測定が確認された。また、規則-不規則転移によるラムダ型の熱容量異常も明確に観測され十分な精度で測定が可能であることが確認された。1.6波長放射温度計を用いた高温温度測定熱電対では温度測定が困難である1500K以上の高温における温度測定を正確に行うため、6波長放射温度計をこれまでの単波長放射温度計と交換して温度計測を行った。1500K以上の温度では温度計測が行えることを確認したが、低波長のシグナル強度が弱く、精度のよい温度計測のためには1600K以上の温度が必要であることがわかった。2.フィードッバック温度制御による測定精度向上直流電源を導入し、これまでの蓄電池と交換した。二重通電断熱シールドへの投入電流を細かく調節することで試料の温度上昇とシールドの温度上昇調整ができるようになった。これにより十分な精度を達成できることを確認した。3.黒鉛加熱ヒーターによる長時間測定の達成黒鉛ヒーターの調査を行い加熱効率のよい幅広ヒーターを選定し、装置に組み込むための設計を行い、製造見積もりを依頼した。さらに、既存のヒーターを使用できるようにするために装置自体の設計変更の検討も行った。4.測定対象の拡大検討これまで不明確であった測定できる試料の限界について検討を行った。導電率の非常に低い試料を用いて温度を上げつつ十分な温度上昇が得られる導電率を調査した。その結果23×10^<-3>Sm^<-1>(400500Ωm)程度の導電率(抵抗率)であれば熱容量測定が可能であることが明らかとなった。これはたとえば1000°C以上にすればSrZrO_3などのセラミックスの熱容量も本装置で測定できることになり、今まで測定不可能と思われていたセラミックスにも十分対応できることを示す結果を得た。

主な実施項目は、(1)2000K以上の高温域での測定のための改造。(2)測定精度の向上、(3)測定対象の拡大である。高温域への測定範囲拡大については、ヒータ素材をこれまでのタンタル線からリボン状黒鉛ヒーターに変更することを行った。発熱面積を増やすことで、ヒーター自体が加熱することを押さえることができるため、ヒーターの劣化を遅らせることができ、より高温での測定も可能となった。高温では熱電対が試料と反応するため、測定部近傍の温度を熱電対で測定し、非接触で塩度変化を測定していたが、多波長放射温度計を整備することで、測定部の温度を非接触で測定することが可能となり、より温度計測精度が向上した。測定対象の拡大は、抵抗が大きく加熱の困難な高抵抗セラミックスと微小試料について行った。高抵抗試料としてはSr(Zr,Y)O_3を用いた。この試料は室温ではほとんど電気を通さないが、温度を上げると徐々に電流が流れるようになる。この試料について、温度を上げながら測定を行ったところ、600°C以上で測定が可能であった。そのときの試料の導電率は1.4×10^<-2>Sm^<-1>であった。これ以上の導電率であれば比熱容量の測定は可能である。これ以上の抵抗では試料に印可する電圧が高くなり、真空中で放電が起こるため今後の絶縁向上が課題である。一方、微小試料については水素化ハフニウムの試料(1×1×15mm)の測定を行った。室温から1000Kまでの測定が確認された。また、規則-不規則転移によるラムダ型の熱容量異常も明確に観測され十分な精度で測定が可能であることが確認された。