hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波照射下におけるフッ素およびフルオロアルキル基の高選択的導入法

超音汲照射下において有用な物質を合成する方法を見い出すことを主眼として研究を進め、Ope-stepで生理活性が期待出来る物質、ラクトン環化合物の合成ルートを開発することができた。この方法においては、超音波を照射しないと反応力進行せず、フッ素化合物を用いるReformatsky型反応の実用的合成法となりうる。上記の反応は用いる基質(1)ガラセミ体であり、したがって生成してくるラクトン(2)もラセミ体が生成し、生理活性な基質をめざすためには、光学活性なラクトン類の合成法の開発が望まれた。そこで、この方法の応用として光学活性な出発物質を用いることを考え、下式に示した酵素法により光学分割をおこない光学活性な基質(3)を創製した。この光学活性な基質(3)を利用することにより、目的とする光学活性なラクトンを合成した。
虚血性神経細胞死における神経特異的ミトコンドリアの病態生理学的意義の解明

下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)は,神経突起形成に寄与するが,詳細なメカニズムは解明されていない.一方,ミトコンドリアも神経細胞の分化と成熟に重要な事が知られる.そこで,本研究ではPACAPによる神経突起形成過程におけるミトコンドリア寄与を解析した.その結果,PACAPによる神経突起の形成促進作用にはPgc1αを介したミトコンドリアの活性化が重要であると推察される.下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)は,神経突起形成に寄与するが,詳細なメカニズムは解明されていない.一方,ミトコンドリアも神経細胞の分化と成熟に重要な事が知られる.そこで,本研究ではPACAPによる神経突起形成過程におけるミトコンドリア寄与を解析した.その結果,PACAPによる神経突起の形成促進作用にはPgc1αを介したミトコンドリアの活性化が重要であると推察される.脳卒中における病態の形成と回復の過程において,ミトコンドリアは重要な役割を担っている.一方,ミトコンドリア内に存在する転写制御因子はミトコンドリアの活性を調節する事が知られているが,それら分子がミトコンドリアに輸送されるメカニズムやミトコンドリアにおける機能は不明である.申請者は神経栄養因子PACAPの暴露がPgc-1の発現をミトコンドリアから核へと変化させ.インビトロ虚血による神経障害が,ミトコンドリア内におけるcFos発現を増強する事を見出している.そこで,本研究では,それら転写制御因子のミトコンドリアを起点とした情報伝達機構の体系を確立するとともに,脳卒中に対する新規薬物ターゲットを見出す.2004年にLinらによりPgc-1αKOマウスの海馬神経細胞は,成熟に伴う神経突起の伸張が抑制されることが報告されている.Pgc-1αは種々の細胞においてミトコンドリアの電子伝達系に関与するタンパク質の発現誘導を介して,ミトコンドリアの活性化に寄与することから,PACAP暴露後の細胞におけるシトクロムCおよびシトクロムC酸化酵素サブユニット4の発現量を比較すると,PACAP暴露群においていずれの分子も有意に発現増強していた.さらに,ミトコンドリア活性の指標としてJC1の蛍光強度を比較すると,PACAP暴露群において優位な蛍光強度の増強が見られた.神経突起形成におけるミトコンドリア活性化の重要性を検討する目的で,PACAP暴露30分前から呼吸鎖複合体1の阻害剤であるロテノンおよび脱共役剤であるCCCPを暴露した後,神経突起の形成を測定すると有意に形成が抑制されていることが解った.以上の結果より,PACAPによる神経突起の形成過程にはミトコンドリアの活性化が重要な役割を果たしているが,これはミトコンドリアから核へのPgc-1αの細胞内輸送によって仲介されている可能性が推察される.昨年度に引き続き,PACAPによって誘導される神経突起伸展作用におけるミトコンドリアの寄与を解明することを目的として実験を遂行した.これまでの研究より,PACAPはNeuro2a細胞においてミトコンドリアの活性化とともに神経突起の伸長を促進することを報告した.本年度は,これらの結果が海馬由来の初代培養神経細胞においても再現され,MAP2陽性の樹状突起が著明に伸長していることを明らかにした.さらに,いずれの細胞においても,神経突起の形成促進作用とミトコンドリアの活性化はプロテインキナーゼAの阻害剤であるH89およびERK阻害剤であるPD98059によって阻害された.一方,Pgc1αはミトコンドリア活性のマスターレギュレーターとしての機能が報告されており,研究代表者の昨年度までの研究より,PACAPの暴露によってPgc1αとその下流分子であるシトクロムCとシトクロムC酸化酵素サブユニット4の発現が増強される結果を得ている事から,Pgc1α特異的なsiRNAで同タンパク質のノックダウンを行った細胞における検討を行った.その結果,Pgc1αのノックダウンにより,PACAPによって誘導されたミトコンドリアの活性化および神経突起の形成促進作用ともに有意に抑制された.また,雄性成熟マウスにPACAPを6日間投与した後の,海馬におけるMAP2の発現が有意に増強することを見出した.以上の結果より,PACAPによる神経突起の形成促進作用はプロテインキナーゼA,ERKとPgc1αを介したミトコンドリアの活性化を介している可能性が示唆された.本研究は,PACAPによる神経細胞の分化メカニズムの解明と神経細胞の成長における普遍的なミトコンドリアの役割の理解に寄与した.cFosは神経活動のマーカーとして知られる転写制御因子で,核において様々なタンパク質の発現を制御している.しかしながら,2002年の報告では,カイニン酸を投与したマウスの海馬において,核のみならず,ミトコンドリアにもその発現が観察されることが明らかになっているが,その機能については明らかではない.そこで,このミトコンドリアでのcFosの機能について,詳細に検討した.ミトコンドリアでのcFosの機能を神経系の細胞で詳細に解析するためにNeuro2a細胞を用いて実験を行った.まず,細胞の活性化にともなうミトコンドリア内cFosの発現を観察するために,インビトロ虚血を負荷した.すると,インビトロ虚血の1時間後において,核のみならずミトコンドリアでもcFosの発現が有意に増強することが明らかとなった.続いて,シトクロムC酸化酵素サブユニット8のミトコンドリア移行シグナルを融合させたcFosを発現させるためのプラスミドベクターを作成した.これらのプラスミドを細胞に導入すると,発現したcFosは選択的にミトコンドリアに集積する事が明らかとなった.

ミトコンドリア移行性のcFosを発現させた細胞は,コントロールと比較して細胞の増殖能が1.5倍増えたが,インビトロ虚血を負荷すると,ミトコンドリアにcFosを発現させた細胞はより脆弱になることが明らかとなった.本研究の結果より,ミトコンドリア内のcFosは増殖能と細胞死に影響をあたえることが明らかとなった.過去の報告より,cFosはミトコンドリアDNAと結合できることが報告されており,ミトコンドリア内での転写制御に影響をあたえる可能性がある.ミトコンドリアDNAには13個の電子伝達系のタンパク質がコードされていることから,今後はこれらの分子の発現や細胞の酸素消費量を測定する.研究代表者の研究課題は,Pgc1α,Fos,網羅的解析の大きく分けて3種類の課題から成り立っている.Pgc1αに関する課題に関しては,概ね結論に到達し,国際学会での発表と論文の投稿を済ませ,ほぼ完結したと考えている.Fosの研究に関しては現在,材料の作成を終えプレリミナリーなデータがとれてきている段階である.網羅的解析に関しては,解析中であるが未だ有効な候補分子は取れていない.24年度が最終年度であるため、記入しない。Pgc1αの研究に関しては概ね完結しており,今後はミトコンドリア内に存在するFosの機能解析を重点的に行なっていく.現在のところ,Fosの研究に関しての重大な問題点は無いため,当初の研究計画に従い遂行する予定である.網羅的解析に関しては,当初の計画以外にも2次元電気泳動法など異なった解析法も試し,目的の分子を単離する必要があると考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
波長計測ナノシステムの創出

光通信で用いられる波長安定化装置への応用を狙い、その高精度化,経済化のキーとなる波長計測デバイスに関する研究を行った。外乱を敏感にとらえるナノメカニカル振動子の“高感度性"とプラズモニック構造の光の“制御性"を複合的に活用し、光波長計測を試みた。SiO2/Au/SiO2からなるサンドイッチ型の両面ホールアレイ構造が、光の吸光制御に有効であることを見出した。また、これを有する光ナノメカニカル振動子を試作した。1550-1562 nmの光に対して、およそ0.92 pmのサブpm分解能での波長計測を達成した。波長安定化装置はもとより、分光技術など光を利用する技術,分野での活用が期待される。本研究の目的は、光通信技術の大容量化に資する波長計測ナノメカニカル素子の創出である。サブpmの波長分解能で光の波長を計測することを目標としている。現在のところ、ナノ機械振動子上にプラズモニック構造を配置し、プラズモニック構造により照射される光の吸収を制御、波長依存させ、光吸収により発生する熱によるナノ機械振動子の共振変化を読み取ることが、有効な波長計測原理になると考えている。そのため、本年度は、超高分解能な波長計測達成のキーの一つとなるプラズモニック構造による光吸収の波長依存制御に関する研究を重点的に進めた。具体的には、まず厳密結合波解析法を用いた解析的なアプローチにより、特定波長において吸収ピーク,大きな吸収率を有する構造体の検討を行った。結果として、Au薄膜上に特定の幅のAu/SiO2多層構造を配置したAu/SiO2/Au構造体により、任意波長において光吸収を誘起可能であることを見出した。加えて、数値計算により獲得した知見をもとに構造体を設計し、その作製,光学特性評価を行った。本研究で作製した構造体は、幅347 nm,及び746 nmのAu/SiO2多層構造体を有する光学構造体である。なお、上層のAu層,中間のSiO2層,下層のAu層の厚さは、それぞれ40 nm,80 nm, 100 nmとした。光学特性を評価した結果、幅347nmの構造体では1085 nmの位置に、幅746 nmの構造体では1307nmの位置に吸収ピークが観測された。この結果は、Au/SiO2多層構造体の幅は変えることにより、吸収ピーク波長の制御が可能であることを示している。Au/SiO2/Au構造体は、ナノメカニカル素子を利用した波長計測において有効な構造体であるといえる。このように、本提案の光波長計測に必須のプラズモニック構造体の設計指針を構築するとともに、その機能性を確認した。本研究は、光通信大容量化への貢献を狙い、プラズモニック構造を複合的に活用した波長計測ナノメカニカル素子を創出することを目的としている。今年度は、振動子に組み込むプラズモニック構造体を吸光特性の観点から最適化した。結果として、SiO2/Au/SiO2からなるサンドイッチ型ホールアレイ構造が、1.5 μm帯の光波長の高分解能計測に有効であることを見出し、これを有する光ナノメカニカル振動子を作製,評価した。波長計測特性の評価は、光照射に対し最も大きな共振周波数シフトを示した20.12MHzの2次の振動モードを用いて行った。評価の結果、波長範囲1550-1562 nmにおける波長分解能は0.92pmであり、市販の波長計測器と比較し、高い波長分解能が得られていることがわかった。この結果は、サンドイッチ型ホールアレイ構造を組み込んだ振動子が、波長計測のための光メカニカル構造体として有効であることを示している。また、光ナノメカニカル素子の精密な作製や高分解能波長計測のための重要な要素一つである振動子高Q値化を形状の観点から進めるために、その研究ツールである集束イオンビーム化学気相成長法(FIB-CVD)の精密化の研究を行った。FIB-CVDは、任意3次元ナノ構造を作製可能な技術であり、メカニカル構造作製,その研究にも有効な技術であるが、形成高さに応じで成長量が変化するという課題があった。本研究では、この成長量の形成高さ依存性を評価,モデル化し、上方成長量を均一化するシステムを構築,FIB描画装置に組み込むことで、その精密化を試みた。結果として、構造体の設計CADデータ単位層あたりの成長量標準偏差として約0.99nmを達成し、従来と比較し2.8倍の成長量均一化が可能であることがわかった。光ナノメカニカル振動子の作製,振動子形状の観点から振動子高Q値化の研究を加速させるものと期待される。今年度、昨年の知見をベースに、吸光特性の観点からナノメカニカル振動子に組み込むプラズモニック構造体の最適化をすすめ、SiO2/Au/SiO2からなるサンドイッチ型ホールアレイ構造が高分解能光波長計測に有効であることを見出すとともに、実際にサンドイッチ型ホールアレイ構造を組み込んだナノメカニカル振動子を試作した。また、その波長計測分解能は、市販の一般的な波長計測器の分解能を上回るものであった。

さらに、今年度構築した上方成長量を均一化する機能を有する描画装置は、FIB-CVDによる精密な光ナノメカニカル構造形成を可能とするものであり、光ナノメカニカル素子の精密な作製や機械的共振の観点で光波長の高分解能計測に必須の高Q値振動子作製の研究を一層精力的にすすめる研究ツールとしての活用を予定している。このように、光ナノメカニカル構造体のプラズモニック構造体の機能性を最適化し高分解能での波長計測を実証したこと、そのさらなる高分解能化,素子作製のための作製技術を精密化したことから、本研究は、研究目的である超高分解能な光波長計測素子の実現に向け研究は順調に進展しているといえる。本研究は、プラズモニック構造体の光の高い制御性と、ナノメカニカル振動子の高感度性を組み合わせ、光通信の大容量化に資する波長計測素子を創出することを目的としている。前年度までは、主に、プラズモニック構造の吸光特性の観点から波長計測の高分解能化を進めてきたが、今年度は機械振動の観点からの波長計測高分解能化に向けた研究を実施した。ナノメカニカル振動子上に配置したプラズモニック構造により、照射される光の波長に対し光吸収量(吸収熱)を波長依存させ、吸収熱(熱応力)の変化に伴うナノメカニカル振動子の共振特性の変化を読み取るといのが提案する波長計測の原理である。この原理において、ナノメカニカル振動子の共振周波数変化から光波長を計測することも可能であるが、本研究では、高分解能な波長計測を実現する要素技術の一つとして、機械振動のQ値に依らない波長計測が期待できる微小連結機械振動子の波長計測への適用性を評価した。具体的には、外乱に対し振幅を敏感に変化させる微小連結機械振動子を利用することで、高分解能光波長計測にキーとなる熱応力の機械振動振幅からの高感度計測を試みた。結果として、微小連結機械振動子を中央連結型の振動子構造とすることにより、熱応力の検出感度として最大で0.6 kPaの感度を達成し、同寸法の両持ち梁型振動子の共振周波数シフトを利用した熱応力計測の場合と比較し、高い感度で熱応力を検出できることを実証した。本成果は、光波長計測に必須の高感度な熱応力(光強度)の計測の一助となる成果であり、光波長計測の高分解能化に有効であると期待される。光通信で用いられる波長安定化装置への応用を狙い、その高精度化,経済化のキーとなる波長計測デバイスに関する研究を行った。外乱を敏感にとらえるナノメカニカル振動子の“高感度性"とプラズモニック構造の光の“制御性"を複合的に活用し、光波長計測を試みた。SiO2/Au/SiO2からなるサンドイッチ型の両面ホールアレイ構造が、光の吸光制御に有効であることを見出した。また、これを有する光ナノメカニカル振動子を試作した。1550-1562 nmの光に対して、およそ0.92 pmのサブpm分解能での波長計測を達成した。波長安定化装置はもとより、分光技術など光を利用する技術,分野での活用が期待される。当年度においては、Au/SiO2/Auからなるサンドイッチ型のプラズモニック構造体のAu/SiO2多層構造の幅を定めることにより任意波長位置で光吸収を起こすことができることを見出すとともに、実際に構造体を作製し,その機能性を実証した。平成26年度の重点課題としていた光吸収制御のためのプラズモニック構造作製の指針構築とその機能性評価について、当初の目標は達成したといえる。また、本提案の構造体は、Au/SiO2/Au構造体の各々の厚みを一定に保ったまま、その構造体の幅を変えることのみで吸収波長を任意に指定できる構造体である。そのため、異なった吸収波長を有する構造体を集積,アレイ化する際、半導体製造プロセス技術で極めて作製しやすい構造体であり、本研究目標の波長計測素子はもとより光学フィルター等様々な光学素子への応用が期待される。
エピテーゼ製作における新しい彩色法の臨床応用

エピテーゼの製作に際し,皮膚色の再現は最も重要な事項のひとつである.本研究では被験者の皮膚色を測色し、肌色の分析を行うとともに、現在使用されているエピテーゼ専用顔料の色彩学的特性を知るために様々な濃度の肌色シリコーンサンプルを製作して分光測色計にて測色し、色の分析を行った。また得られたデータから各被験者の肌色を作るための色処方を作成し、これをもとに肌色サンプルを製作し元の被験者の肌色との比較検討を行った。顔面領域に生じた欠損に対し,複雑な顔面形態の回復,患者の社会復帰のためには,エピテーゼによる治療は有用な選択肢の一つである.エピテーゼの製作に際し,皮膚色の再現は最も重要な事項のひとつである.われわれはこれまでにエピテーゼの製作に際し,CAD/CAM法を応用した新しいエピテーゼの製作法を確立し,その臨床応用を行ってきた.さらに本研究においては,エピテーゼの彩色を簡便かつ客観的に行う方法を確立することを目的とし,これを臨床応用することにより,より多くの顔面欠損患者に審美性に優れたエピテーゼを提供することができ、顔面欠損患者の社会復帰とQOLの向上につながると考えられる.実験の趣旨を説明し,同意の得られた被験者30名の頬部および前額部の皮膚色を分光測色計(CM-2500d,コニカミノルタ社)を用いて測色し,肌解析ソフトウェア(CM-SA,コニカミノルタ社)を用いて,顔面皮膚色の分析に必要な色価,明度,彩度,メラニン指数,ヘモグロビン指数の算出を行った.なお,メラニン沈着部位や赤みのある部位など,極端に色調の異なる部位は避けて計測を行った.シリコーンサンプル製作用の鋳型を製作するためにφ50mm,中央部での厚径5mm,3mm,辺縁部での厚径0.5mmのワックスパタンを製作し,これを埋没用石膏を用いて埋没し鋳型を製作した.エピテーゼ用シリコーンは,半透明色であり,厚みによって透過度が異なり,色調も異なるため,3種類の厚みを設定したサンプルを製作した.エピテーゼ用に用いられている医療用シリコーンと内部彩色用色素を混合し,シリコーンサンプルを製作した.エピテーゼの内部彩色には,液状の顔料を混ぜ込むものと,フロッキングと呼ばれる,色つきのナイロン繊維を混ぜ込んで色調を与える方法の2種類があるため,サンプルは2通りの内部彩色法により製作した.エピテーゼの製作に際し,皮膚色の再現は最も重要な事項のひとつである.エピテーゼの彩色は,従来,術者の経験や感性に依存した主観的な調色法によって行われており,様々な医療機関で広く利用されている方法は未だ無いのが現状である.申請者らはこれまでにエピテーゼの製作に際し,CAD/CAM法を応用した新しいエピテーゼの製作法を確立し,その臨床応用を行ってきた.さらに本研究においては,エピテーゼの彩色を簡便かつ客観的に行う方法を確立することを目的とし,これを臨床応用することにより,より多くの顔面欠損患者に審美性に優れたエピテーゼを提供することができ、顔面欠損患者の社会復帰とQOLの向上につながると考えられる.本研究の第一段階として分光測色計を用いて被験者30名の皮膚色を測色し,肌色の分析を行うとともに,現在使用されているエピテーゼ専用顔料の色彩学的特性を知るために,様々な濃度の肌色シリコーンサンプルを製作して分光測色計にて測色し,色の分析を行い,色データを得た.第二段階として,得られた色データから各被験者の肌色に合わせてソフトウェア上で混色し,被験者の肌色を作るための色処方を作成する.これをもとに肌色サンプルを製作し,元の被験者の肌色と主観的,客観的に比較・検討を行い,作成された色処方を評価する.顎顔面補綴人間の皮膚色を分析し,その色調を人工材料であるシリコーンで再現するにあたり,ベースとして必要な色調のほかに,メラニン色,ヘモグロビン色も必要である.そこで,被験者30名の皮膚色を分光測色計にて計測し,そのベース成分,メラニン成分,ヘモグロビン成分に分類する.その結果からシリコーンを用いて被験者ごとの肌色サンプルを作製して再び計測し,カラーサンプルの色調を主観的,客観的に評価し,エピテーゼの彩色を客観的に行う方法を完成させることが研究の最終目的である.本研究の第1段階として平成25年度では人間の皮膚色の分析を行った.色の分析ではL*a*b*表色系やL*C*h表色系,XYZ表色系が一般的であるが,色空間での立体イメージで評価するため,確固たるパラメータとして比較評価するのが困難である.そこで,皮膚色の測定に特化した,メラニンインデックス,ヘモグロビンインデックスを用いて皮膚色を数値化することができた.

またシリコーンサンプルの鋳型を作製し医療用シリコーンと内部彩色用色素を混色しシリコーンサンプルを製作する段階では当初の計画通りの実験を遂行することができた.医療用シリコーンはメーカーによりその透明度が異なり,透明度がエピテーゼの皮膚色に影響を及ぼす可能性を考慮し,2種類のシリコーン材料でサンプルを作製した.次年度にはシリコーン間の色調の評価も行う予定である.各サンプルを分光測色計を用いて厚みの異なる3箇所で各5回ずつ測色を行い,色価,明度,彩度の算出を行う.色彩管理ソフトウェアで色のデータを加減しながら,各被験者の前額部および頬部の色価,明度,彩度に近似した値になるまでソフトウェア上で混色を行う.なおデータの混色には,人間の皮膚構造に従い,ベース層,赤みを帯びた血色層,茶味を帯びたメラニン層の三種のシリコン層を基本構造とする.この三層の基本構造の設計には色価のデータを参照にし,各層の厚みの決定には,明度と彩度のデータを参照して決定し,その混色比率,厚みを色処方として算出する.皮膚色シリコーンサンプル用の鋳型を作製する.作製は実際のエピテーゼを想定し,厚さ7mm,直径30mmの円板状とし,表面は皮膚の表面形状を与える.あらかじめワックスパタンにて規定の形状ならびに皮膚表面形状を付与し,石膏を用いてフラスコに上部,下部に分けて埋没して流蝋し,これを鋳型とする.決定した色処方に従い,実際に医療用シリコーンを用い,ソフトウェアによって仮想的に算出された内部彩色色素ならびにフロッキングを混色し,皮膚色シリコーンサンプルを各被験者毎に,前額部,頬部それぞれについて作製する.表層から血色層,メラニン層,ベース層となるように填入し,加硫させる.各皮膚色シリコーンサンプルを主観的,客観的に評価を行う.主観的評価には,本学において,エピテーゼ製作の経験を有する歯科医師ならびに歯科技工士5名とし,皮膚色を非常によく再現している,よく再現している,どちらともいえない,再現しているとはいえない,再現していない,の5段階によるVAS評価とする.また,客観的評価法として,分光測色計を用いて測色し,これを肌解析ソフトウェアを用いて,実際の被験者の肌のデータと比較し,メラニン指数,ヘモグロビン指数,および色差の評価を行う.当初平成25年度に購入予定であった、解析用パーソナルコンピューターのOSヴァージョンアップを控えていたため、購入を次年度に先送りにした。また解析用のソフトウェアに関してもWindows8対応のものの発売を待つ状況であり、購入を26年度にした。シリコーンサンプルの測色行い解析を行うが、その際に解析用パーソナルコンピューター(平成26年度購入予定)およびWindows8対応版の色彩管理ソフトウェア(平成26年度購入予定)にて解析を行う。得られたデータは統計処理ソフトウェアにて統計処理を行う(平成26年度購入予定)。
フラーレンウィスカーの成長機構と物性

当初計画中の主要設備を認めて頂けなかったこと、ならびに、予算実施許可が遅れたことにより、本年度の実施計画を変更せざるを得なかった。すなはち、現有のアーク反応炉を用いて、少量ながらも新種のフラーレン化合物の合成、つまり、金属またはその炭化物微結晶を内包するスーパーフラーレンの合成と電子顕微鏡観察によるそれらの生成成長機構を明らかにすることに専念した。その結果、(1)超伝導体炭化タンタル微結晶内包ウィスカー状フラーレンの合成、11種類のランタノイド炭化物単結晶内包スーパーフラーレンの合成遷移金属ならびにその炭化物結晶内包スーパーフラーレンの合成に成功した、(2)微結晶サイズ分布を電子顕微鏡観察から求め統計的粒子成長モデルと比較し、その有効性を明らかにした、このことは内包微結晶の成長のみならずフラーレン生成成長に関して理論的指針が得られたことを意味する、(3)これら内包微結晶のうち数種について磁気的性質をあきらかにした。これらの成果は、(1)と(2)について国際学会(平成5年5月ハワイ、9月東京、共に印刷中)ならびに日本物理学会(平成5年10月、岡山)で発表した。また、(1)の詳細ならびに(3)については米国応用物理学会誌に投稿中である。更に、これら一連の成果について平成6年5月米国電気化学会での招待講演を依頼されている。
アリ類の環境指標生物としての利用技術確立のための基礎研究

本研究では,これまで行なわれてきた働きアリの分類を雄アリに拡大するため,働きアリと雄アリの正確な対応関係を明らかにすることがまず第一条件となる.そこで本年は可能な限り同一のコロニーからの働きアリと雄アリのセットを採集することを目標として,北海道,本州および九州において採集を行なった.コロニー内で雄アリが生産される時期に合わせ,新潟県佐渡島,兵庫県洲本市,福岡県福岡市,北海道帯広市,大樹町,上士幌町,鹿追町,白滝村,網走市,小清水町,八雲町,石狩市,そして勇払郡から各数ヵ所を選定し採集を行なった.なお,採集環境については雑木林孤立林および防風林,都市公園,草地そして裸地など、なるべく多岐な環境にまたがるように配慮した.また,採集されたコロニー内に有翅虫のさなぎを確認した場合には,孵卵器での飼育と有翅虫羽化を試みた.上記の方法で集められた標本についてはすべ70%エタノールで保存し,その標本データをデータベース化している.またこれらは順次台紙に張り付け,同定して乾燥標本として保管するようにしており,速やかに形態検討に入れる状況が整いつつある.これらデータベース化されたコレクションを材料として,日本産アギトアリ属Odontomachusの再検討を行なった.現在日本に分布しているとされる種が,ミャンマーから中国,あるいは台湾まで広域に分布する種であり,さらに働きアリの形態における種内変異が大きかったため、改めての標本借用などに想定以上の時間を要したものの,採集された雄の形態情報が決め手となり,日本分布二種の分類学的地位を決定することができた.本論文は現在,Species Diversityに投稿中である.また,現在は世界的にほとんど雄アリの記載がなされていない(全種数のわずか1%)ウロコアリ属Strumigenysについて,新種記載を含めた雄の記載を準備中である.本研究では,これまで行なわれてきた働きアリの分類を雄アリに拡大するため,働きアリと雄アリの正確な対応関係を明らかにすることがまず第一条件となる.そこで本年は可能な限り同一のコロニーからの働きアリと雄アリのセットを採集することを目標として,北海道,本州および九州において採集を行なった.コロニー内で雄アリが生産される時期に合わせ,新潟県佐渡島,兵庫県洲本市,福岡県福岡市,北海道帯広市,大樹町,上士幌町,鹿追町,白滝村,網走市,小清水町,八雲町,石狩市,そして勇払郡から各数ヵ所を選定し採集を行なった.なお,採集環境については雑木林孤立林および防風林,都市公園,草地そして裸地など、なるべく多岐な環境にまたがるように配慮した.また,採集されたコロニー内に有翅虫のさなぎを確認した場合には,孵卵器での飼育と有翅虫羽化を試みた.上記の方法で集められた標本についてはすべ70%エタノールで保存し,その標本データをデータベース化している.またこれらは順次台紙に張り付け,同定して乾燥標本として保管するようにしており,速やかに形態検討に入れる状況が整いつつある.これらデータベース化されたコレクションを材料として,日本産アギトアリ属Odontomachusの再検討を行なった.現在日本に分布しているとされる種が,ミャンマーから中国,あるいは台湾まで広域に分布する種であり,さらに働きアリの形態における種内変異が大きかったため、改めての標本借用などに想定以上の時間を要したものの,採集された雄の形態情報が決め手となり,日本分布二種の分類学的地位を決定することができた.本論文は現在,Species Diversityに投稿中である.また,現在は世界的にほとんど雄アリの記載がなされていない(全種数のわずか1%)ウロコアリ属Strumigenysについて,新種記載を含めた雄の記載を準備中である.
PPARαアゴニスト点眼剤を用いた血管新生緑内障への治療応用の試み

ペルオキシソーム増殖剤活性化受容体(PPAR)αは抗脂血症剤として広く普及している。近年、PPARαは、本来の働きである脂質代謝以外の作用が報告されており、我々はPPARαアゴニストを点眼剤にすることで抗血管新生作用を有することを証明した。血管新生緑内障や糖尿病網膜症といった眼内新生血管病に対してPPARαアゴニストの点眼剤としての臨床応用や新たな投与方法(内服・硝子体投与)が可能か検討を行う。
多目的最適化手法を応用した建築物の構造設計に関する研究

本研究では,トラス構造物や剛接骨組構造物の弾性設計を,多目的最適設計問題として取り扱っている.これまでは,最適化手法としてStrength Pareto Evolutionary Algorithm(SPEA)を用いていた.今年度の研究では,部材総体積と構造全体のひずみエネルギー(コンプライアンス)を目的関数としたトラス・トポロジー最適化問題を対象とした.この問題では,最適性条件(Kuhn-Tucker条件)を利用すれば,体積とコンプライアンスとの関係式を理論的に導出することができる.これによって,パレート最適解における部材総体積とコンプライアンスとの関係が反比例となること,パレート最適となるトラスでは全部材の応力度の絶対値が等しくなること,パレート最適解の軸力は部材断面に依存しないことを明らかにした.また,部材総体積とコンプライアンスを目的関数とした多目的最適化問題が,それらの積の最小化問題と等価であることを示し,部材軸力を設計変数とした線形計画問題に帰着されることを明らかにした.したがって,本多目的設計問題に線形計画法(シンプレックス法)を適用することができ,効率的にパレート最適解を得ることができる.さらに,本手法によって得られたパレート境界を利用すれば,「体積制約下のコンプライアンス最小解」,および「コンプライアンス制約下の体積最小解」,「応力制約下の体積最小解」が容易に得られることも明らかにした.本手法を多くの設計例に適用し,設計対象の規模(節点数・部材数)と計算効率の関係や,最適トラス・トポロジーのロバスト性についても考察した.本研究では,トラス構造物や剛接骨組構造物の弾性設計を対象とし,建設コストと構造安全性を考慮して,部材総体積,最大応力度および最大節点変位の最小化を設計目標としている.この設計問題を多目的最適化問題として取り扱い,多目的最適化手法を応用している.今年度の成果は以下のようにまとめられる.1.設計問題の定式化と最適化手法の選択骨組構造物の設計問題を,部材サイズを設計変数とした多目的最適化問題に定式化した.多目的最適化問題を解くと,パレート最適解と呼ばれる解が多数得られ,これらは最終的な設計の候補となる.多目的最適化手法として,近年,生物進化の考え方に基づく多目的遺伝的アルゴリズムが注目されており,文献調査から,Strength Pareto Evolutionary Algorithmが最も高速かつ安定して解が得られると判断し,本研究ではこれを用いる.2.トラス構造物の設計トラス構造物の各部材には軸力だけが働くため,設計変数は部材断面積となる.設定した多目的設計問題を解くことにより,パレート最適解として様々な設計解が得られ,同時に,部材総体積と最大応力度,および部材総体積と最大節点変位の間のトレードオフ関係が得られた.特に,部材総体積と最大節点変位との関係はほぼ正確に反比例となることが明らかとなった.この反比例関係を利用すれば,節点変位に制約(上限値)を設けたときのトラス構造物の最小体積(重量)を容易に推定することができる.3.剛接骨組構造物の設計剛接骨組構造物の設計では,設計変数は部材の断面積・断面2次モーメント・断面係数となる.剛接骨組構造物の設計でも各目的関数間のトレードオフ関係が得られたが,トラス構造物の場合と異なり,部材総体積と最大層間変形角との関係は正確な反比例とならないことが明らかとなった.現在,この研究を拡張して,RC造の橋梁の構造形態創生問題も取り扱っている.前年度は,トラス構造物や剛接骨組構造物の弾性設計を対象とし,部材総体積,最大応力度および最大節点変位の最小化を設計目標とした多目的最適設計問題を取り扱っていた.また,最適化手法はStrength Pareto Evolutionary Algorithm (SPEA)を用いていた.今年度は,様々な設計目標を持つ構造設計問題にSPEAを適用し,SPEAの適用可能性や得られるパレート最適解の特徴について考察を行った.今年度の成果は以下のようにまとめられる.1.重量とコンプライアンスを目的関数とした設計部材応力度や節点変位といった局所的な構造性能ではなく,構造全体のひずみエネルギー,すなわちコンプライアンス(節点荷重と節点変位の積和)を目的関数とした.目的関数を2つにすることで,目的関数平面上にパレート最適解をプロットした場合,各目的関数間(この場合,重量とコンプライアンス)のトレードオフ関係が理解しやすくなった.また,トラス構造物の設計の場合,重量とコンプライアンスとのトレードオフ関係が反比例となることを,解析上および理論上明らかにした.一方,剛接骨組構造物の設計では,部材重量を考慮した場合,いくつかの局所最適解が存在することを明らかにした.2.重量と破壊確率を目的関数とした設計限界状態設計は,部材強度や荷重のばらつきを考慮した設計手法の1つである.本研究では,限界状態設計法に基づき,構造物の破壊確率として使用限界超過確率を導入し,この目標信頼性指標の最小化を目標として設計を行った.その結果,これまで扱った多目的最適設計問題とは異なり,得られるパレート最適解の数が少ないことが判明した.これは,目標信頼性指標の変化によって構造物に作用する荷重・耐力が大きく異なるためであると推測される.本研究では,トラス構造物や剛接骨組構造物の弾性設計を,多目的最適設計問題として取り扱っている.

これまでは,最適化手法としてStrength Pareto Evolutionary Algorithm(SPEA)を用いていた.今年度の研究では,部材総体積と構造全体のひずみエネルギー(コンプライアンス)を目的関数としたトラス・トポロジー最適化問題を対象とした.この問題では,最適性条件(Kuhn-Tucker条件)を利用すれば,体積とコンプライアンスとの関係式を理論的に導出することができる.これによって,パレート最適解における部材総体積とコンプライアンスとの関係が反比例となること,パレート最適となるトラスでは全部材の応力度の絶対値が等しくなること,パレート最適解の軸力は部材断面に依存しないことを明らかにした.また,部材総体積とコンプライアンスを目的関数とした多目的最適化問題が,それらの積の最小化問題と等価であることを示し,部材軸力を設計変数とした線形計画問題に帰着されることを明らかにした.したがって,本多目的設計問題に線形計画法(シンプレックス法)を適用することができ,効率的にパレート最適解を得ることができる.さらに,本手法によって得られたパレート境界を利用すれば,「体積制約下のコンプライアンス最小解」,および「コンプライアンス制約下の体積最小解」,「応力制約下の体積最小解」が容易に得られることも明らかにした.本手法を多くの設計例に適用し,設計対象の規模(節点数・部材数)と計算効率の関係や,最適トラス・トポロジーのロバスト性についても考察した.
統合失調症患者のセルフスティグマ低減および就労意識向上を目的としたメソッドの確立

本研究は、就労をめざす統合失調症を有する人を対象に、セルフスティグマ低減を目的とした心理教育(5回セッション)を受けていただき、その前後に、セルフスティグマを中心とした抑うつなどのアンケート調査を実施する事によって効果を検証するものである。昨年度までに心理教育やアンケート調査の内容を確定し倫理審査の準備を進めてきた。今年度は、本学及び対象施設(1か所の就労支援事業所)の倫理審査委員会から承認を得て調査を開始した。そして同意の得られた対象者6名に対して、アンケート調査を実施し、5名の方に心理教育を受けていただいた。この間、有害事象が発生することもなく研究を継続できている。また、他の施設(1か所の精神科デイケア)においても倫理審査の手続きを終え審査中であり、2か所の他施設(精神科デイケアと就労支援事業所)に研究協力依頼中である。H29年度は、統合失調症者を対象とした就労にかかるセルフスティグマ低減と就労意識向上を目的としたメソッドの考案および倫理審査申請準備を中心に研究を実施した。H30年度は、本学及び対象施設(1か所)の倫理審査委員会承認までに時間を要した点が遅れの理由である。しかしこれらの承認を受けることができ、1施設で研究を開始した。当初予定の対象者数には及んでいないが、確実に研究を遂行している。今後は、現在研究実施中の対象者に対して、1ヶ月後、半年後、1年後に追跡調査をする。また、他の施設においても倫理審査承認後に対象者を募集して研究を進める。そして、得られたデータから就労をめざす統合失調症者の「セルフスティグマ」「就労意識(相談行動、症状管理)」等の程度と属性間での比較を統計学的に評価する。また、介入前後の変化について数理学的解明をおこない有用性を統計学的に評価する。効果の得られなかった内容に関しても要因を抽出する。「スティグマ」とは、「社会における多数者の側が、自分たちとは異なる特徴をもつ個人や集団に押しつける否定的な評価」の意味である。精神障害者に対するスティグマは、その存在が認められ、「障害のある人もない人も共に働く社会」を実現するための障壁となっている。また、スティグマを与えられることによって自身を社会的価値の低い人間と捉えてしまうセルフスティグマの問題も無視できず、これらが精神障害者の治療行動を低下させて病状悪化を招くこと、そして自尊心が低下して地域社会や就労から遠ざかることが分かっている。本研究は、このセルフスティグマに注目し、統合失調症者のセルフスティグマ低減および就労意識向上のための心理社会的介入メソッドを確立することを目的としている。統合失調症者に実効性のある心理社会的介入メソッドを確立するために、H29年度は就労にかかるセルフスティグマ低減と就労意識向上を目的としたメソッドの考案および、倫理審査申請準備を中心に研究を実施した。メソッドの考案には心理教育を採用した。心理教育とは、精神障害やエイズなど受容しにくい問題を持つ人たちに、正しい知識や情報を心理面への十分な配慮をしながら伝え、病気や障害の結果もたらされる諸問題・諸困難に対する対処法を習得してもらう事によって、主体的に療養生活を営めるように援助する方法である。倫理審査申請内容は、対象施設、対象者適格基準、除外基準、症例数、解析計画、調査内容、調査方法・手順等を検討した上で確定した。H29年度は、統合失調症者を対象とした就労にかかるセルフスティグマ低減と就労意識向上を目的としたメソッドの考案および倫理審査申請準備を中心に研究を実施し、調査を次年度に繰り越した。メソッドに採用した心理教育は、1回90分、5回のセッションで構成し、2週間間隔を基本に実施するプランとした。内容は以下の通りである。第1回;統合失調症を理解しましょう;疫学、症状、経過、治療、症状管理に関する講義。症状管理しながら就労を考えるグループ。第2回;働くためのポイント1(講義);就労上での相談を考えるグループ。第3回;働くためのポイント2(講義);事例を通して就労継続を考えるグループ。第4回;働く権利とスティグマ(講義)。就労にかかるセルフスティグマを考えるグループ。第5回;講義なし。職場に自分や病気を理解してもらうための工夫を考えるグループ。倫理審査申請については、対象施設、対象者適格基準、除外基準、症例数、解析計画、調査内容、調査方法・手順等(ランダム化比較試験・登録方法・データ管理方法・CRF作成と管理・個人情報管理方法・安全管理責任体制・インフォームドコンセント・有害事象の評価・情報公開・試料の保存・モニタリング・研究実施体制・研究者間役割分担)を検討した上で確定した。

H29年度は、統合失調症者を対象とした就労にかかるセルフスティグマ低減と就労意識向上を目的としたメソッドの考案および倫理審査申請準備を中心に研究を実施した。H30年度は、本学及び対象施設(1か所)の倫理審査委員会承認までに時間を要した点が遅れの理由である。しかしこれらの承認を受けることができ、1施設で研究を開始した。当初予定の対象者数には及んでいないが、確実に研究を遂行している。今後は、以下の予定で研究を進める;統合失調症者への実効性のある心理教育的介入の効果の検証1対象者である就労を希望する統合失調症者(介入群および非介入群)にセルフスティグマをはじめとする精神的健康度や「就労意識(相談行動、症状管理)」に関する調査を実施。調査内容;i)属性、症状管理や就労に関する質問調査、ii)セルフスティグマの測定、iii)就労に関するセルフスティグマの測定、iv)Positive and Negative Syndrome Scale (PANSS)等2指定した日時に、介入群にはセルフスティグマ低減と就労意識向上を目的とした心理教育を、非介入群には施設の通常活動に入っていただく。介入群に割りつけられた対象者への心理教育;各施設で実施する。1回90分5回のセッション。2週間間隔を基本に実施。非介入群には、約42名の調査結果がすべて出そろい、研究の成果が出た場合に、希望に応じて各施設で心理教育(講義のみとしグループは除く)を実施する。3心理教育効果の検証;i)心理教育終了約1ヶ月後に対象者全員に上記1の調査を再び行う;非介入群も同日時に実施、ii)得られたデータから介入前後の変化について数理学的解明をおこない、有用性を統計学的に評価する、iii)効果の得られなかった内容に関して検討する、iv)就労をめざす統合失調症者の「セルフスティグマ」「就労意識(相談行動、症状管理)」等の程度と属性間での比較を統計学的に評価する。今後は、現在研究実施中の対象者に対して、1ヶ月後、半年後、1年後に追跡調査をする。また、他の施設においても倫理審査承認後に対象者を募集して研究を進める。そして、得られたデータから就労をめざす統合失調症者の「セルフスティグマ」「就労意識(相談行動、症状管理)」等の程度と属性間での比較を統計学的に評価する。また、介入前後の変化について数理学的解明をおこない有用性を統計学的に評価する。効果の得られなかった内容に関しても要因を抽出する。平成29年度に予定していた調査を平成30年度に行なうこととしたため、それに伴う交通費や対象者への謝金等の費用などの次年度使用額が生じた。平成30年度に予定していた調査を平成31年度に行なうこととしたため、それに伴う交通費や対象者への謝金等の費用などの次年度使用額が生じた。
量的遺伝子座（QTL）解析によるC4化ゲノム変異の同定

C4型への進化に関わるゲノム変異を明らかにするために、キク科Flaveria属植物においてC3型からC4型への進化の途中に位置するC3-C4中間種とC4様種のF2交雑集団を用いて、量的遺伝子座解析を行った。クランツ構造の形成、C4代謝酵素の発現量と発現領域に着目して解析を行った結果、C4代謝酵素の発現量を決める因子は発現領域やクランツ構造の形成に関わる因子と異なる可能性が示唆された。Fluorescence in situ hybridization (FISH)法により、染色体マーカーとなる26S rDNAおよび5S rDNAの可視化がFlaveria属植物において可能となった。高温や乾燥環境下でもCO2を濃縮することにより高い光合成活性維持できるC4型光合成は、亜熱帯や半乾燥地域の草原に生息する植物が進化的に獲得した機構である。本研究では、従来のような、C4型酵素群の導入によるC3型作物のC4化ではなく、進化過程を模倣した遺伝子改変によるC4化分子育種を目指して、C4型への進化に関わるゲノム変異を明らかにする。Flaveria属植物(キク科)には、C3型からC4型への進化の途中に位置するC3-C4中間型の種が数多く現存し、これらのうちC3-C4中間種とC4型に近いC4様種の間では交配可能である。C3-C4中間種とC4様種のF2交雑集団を用いて、量的遺伝子座(QTL)解析を行う。当該当年度は、1)C3-C4中間種F. floridanaおよびC4様種F. browniiのゲノム配列情報の整備、2)F. floridanaとF. brownii間のDNA多型探索と分子マーカーの作製、3)F2集団を用いた表現型と遺伝子型の連鎖解析を行った。1)C3-C4中間種F. floridanaおよびC4様種F. browniiのゲノム配列情報の整備:連携研究者の協力のもと、F. browniiの次世代シーケンスゲノムアセンブル配列に対しmRNAシーケンス配列をマップしたドラフトゲノム情報を得た。2)F. floridanaとF. brownii間のDNA多型探索と分子マーカーの作製:主要なC4代謝酵素をコードする遺伝子のDNA多型検出分子マーカーを作成した。3)F2集団を用いた表現型と遺伝子型の連鎖解析:連鎖解析の結果、C4代謝酵素の遺伝子発現はその遺伝子の遺伝子型に依存しないことが明らかになった。高温や乾燥環境下でもCO2を濃縮することにより高い光合成活性を維持できるC4型光合成は、亜熱帯や半乾燥地域の草原に生息する植物が進化的に獲得した機構である。当該年度は、C3-C4中間種F. floridanaおよびC4様種F. browniiの交配により得たF2集団を用いた表現型解析およびFlaveria属の染色体解析手法の立ち上げを行った。1.F2集団を用いた表現型解析C4様種F. browniiでは、C4型に特異的なクランツ構造が観察されるがC3-C4中間種F. floridanaでは、この構造は観察されない。F. floridana×F. browniiのF2集団の解析を行った結果、この構造が現れる頻度はおよそ25-30%であり、F1個体では見られないことが明らかになった。従ってこの形質は、劣性であり一遺伝子座の変異に由来することが示唆された。2.Flaveria属の染色体解析手法の立ち上げFlaveria属の全ゲノム解析の結果ドラフトシーケンスを得ているが、QTLを行うために遺伝子地図の作製が必要である。そこで、研究協力者のサポートにより、Flaveria属の染色体観察に着手した。染色体の観察に適したサンプル調整に成功した。C4型に特有のクランツ構造の形成にかかわる遺伝子座が一か所である可能性が高いことがわかった。また、QTLにはいるための染色体可視化技術の立ち上げに部分的に成功した。当該当年度は、C4代謝酵素の一つNADP-マリックエンザイム(NADP-ME)のmRNA発現領域の解析およびFISH法による染色体の可視化を行った。2.FISH法による染色体の可視化

全ゲノム配列の情報基盤が最も整っているFlaveria bidentisを用いたFISH法により、染色体マーカーとなる26S rDNAおよび5S rDNAの可視化を行った。マルチカラーFISH法により26S rDNAと5S rDNAは異なる一対の染色体上に存在することが明らかとなった。C4型への進化に関わるゲノム変異を明らかにするために、キク科Flaveria属植物においてC3型からC4型への進化の途中に位置するC3-C4中間種とC4様種のF2交雑集団を用いて、量的遺伝子座解析を行った。クランツ構造の形成、C4代謝酵素の発現量と発現領域に着目して解析を行った結果、C4代謝酵素の発現量を決める因子は発現領域やクランツ構造の形成に関わる因子と異なる可能性が示唆された。Fluorescence in situ hybridization (FISH)法により、染色体マーカーとなる26S rDNAおよび5S rDNAの可視化がFlaveria属植物において可能となった。F.browniiのゲノム配列とそれいに対応する遺伝子をマップしたドラフトゲノム情報を得ることができ、また、その遺伝子情報を用いて、いくつかの主要なC4代謝酵素をコードする遺伝子の連鎖解析を行うことができた。植物生理今後は、C4関連遺伝子の共発現解析や、C4様種F. brownii種でみられる、C4型代謝酵素の発現領域の区画化等の表現型が、F2個体ないでどの程度協調的におこるのか調べる。また、それぞれの表現型について、遺伝子マーカーの遺伝子型と連鎖するかどうか解析する。染色体観察技術立ち上げに時間がかかり、導入は次年度に実施することになったため。
岩石・鉱物中からの多様連続方式ガス抽出・精製装置の開発

岩石・鉱物中に含まれている希ガスやその他の揮発性元素を、実験段階での二次的な影響を与えることなしに、ガスの含まれている形態に対応した最適なガス抽出・精製装置を開発するため、抵抗加熱炉による加熱法、レーザー加熟法、破砕法などの再検討、およびそれらの組み合わせによる多様連続加熱方式の開発の検討を行った。現在最も普通に用いられているTa抵抗加熱炉によるガス抽出では、Ta炉のみならずその周辺部が高温になるので材質自体からの脱ガスが生じ、ブランクの増加が不可避であることが問題である。また、コイルヒーターに数ボルト、数Aから10A程度の電流を流して、2000°C程度までの温度を得て、コイル中に保持した試料を直接加熱・溶解する方法を検討した。ヒーターと試料以外には温度があまりあがらないので、ブランクを低くおさえることができるが、試料の保持、交換などで未解決の課題が残されて、実用化までには至らなかった。YAGレーザーを利用したレーザー加熱では、ブランクを低抗加熱炉を用いた場合の2桁位低いレペルにおさえることができたが、試料からの脱ガス量も少ないので、現状では適用できる試料が制約されることが問題である。破砕法においては、各種の装置を試作し破砕効率などを検討した。その結果、破砕効率が90%を越える装置なども製作できるようになった。さらにこれらと加熱炉を組み合わせて、試料を破砕して脱ガスした後、真空を破らずに破砕後の試料を直接加熱炉に移動させる方式も検討した。これらをレーザー加熱系と共にガス抽出・精製系に組み込むことにより、多様連続方式ガス抽出・精製装置として用いる可能性が示された。本年は、岩石・鉱物からのガス抽出方式についての個々の検討を行った。破砕法については、真空バルブを一部改造して、その底部において岩石・鉱物粒がバルブを閉める際の圧力によって破砕され、その際に試料中から脱ガスされた成分がそのままガス精製ラインに導入されるような装置を開発した。この方式では試料の量としては数g程度しか効率よく破砕されないが、通常の真空ラインにおけるバルブの開閉と同様の操作で破砕によるガス抽出が可能であるという長所がある。しかしこの形式のままでは、さらに加熱して内部の破砕された試料を融解し脱ガスさせることは難しいので、それを行う際に問題となる点を検討し、連続加熱を可能にする様式についての方式案を考察した。しかしそれらは、今年度には実際に試作して検討するまでには至らず、来年度に持ち越された。一方、多様ガス抽出法のひとつとして、レーザー加熱を取り入れたガス抽出法をも検討した。この方法では、極微小部分からのガス抽出が可能なので、破砕法や通常の加熱法などと併用することによりさらに新しい情報を得ることができる可能性がある。本年度はYAGレーザーによる試料の融解の状況などをチェックして、希ガスや他の揮発性元素の抽出に十分な性能を持っていることを確かめた。これを他のガス抽出法と併用する際の真空系などについても検討したが、今年度中にはその試作までには至らなかった。昨年に引続き、岩石・鉱物からの各ガス抽出・精製方式についての検討を行った。破砕法については、新たに真空フランジなどを用いて試料交換が可能な筒状の破砕装置をステンレスで試作した。その中にニッケル製の円筒状のおもりをいれて真空排気をし、外部から強力合成磁石を用いておもりを上下させることにより、試料を破砕する方法である。この方式を用いると、昨年度試作した真空バルブを改造した方式では50%以下の試料しか破砕できなかったものが90%以上の破砕が可能になり、試料の破砕効率は大幅に増加させることに成功した。

しかし、この方式では材質からの脱ガス量が多く、そのままでは特に重希ガス測定のためには支障をきたすことが明らかになり、材質自体の焼きだしなどを徹底して行うことのできる方式にすることが必要である。さらにこの方式のままでは、試料を破砕後、試料を大気に曝さずに加熱して脱ガスするために試料を融解する温度にはあげられないことが判明したので、両者を含めて改善策を検討中である。さらにYAGレーザーを用いたレーザー加熱を取り入れたガス抽出法に関しては、その方法と従来の加熱炉を用いた方法の比較のための基礎データなどについて検討した。また破砕法などと併用する場合の真空排気系などの設計を試みたが、ブランクなどを考慮した場合にその配置等を含めていくつかの問題点が見つかり、それらの解決策を検討中である。昨年までの試みをさらに続けて、岩石・鉱物からの各ガス抽出・精製方式についての検討を行った。昨年度開発した破砕法用の装置は、その破砕効率が90%程度まで上昇させることができたが、そのままでは真空を破ることなく試料を加熱することはできない。今年度は破砕後の試料を真空に保持したままその試料を直接加熱炉の導入する装置を設計・製作して、その効率等を検討した。この装置は破砕器ととしては真空バルブを改造したもので、直線導入端子のようにトルクをかけ、ステンレス棒を直線的に下降させて鉱物を破砕する方式である。破砕された鉱物試料は、そのまま破砕器の底を引き抜くことによって真空中で直接加熱炉に落下させ、それを加熱・溶解する。しかしこの方式では、破砕部の容積が約1000cc程度とかなり大きくなるので必然的にブランクが多くなり、さらに破砕効率が20ー50%程度しか得られないという問題点が明らかになった。そのためこのままでは、精密な測定を必要とする分析には不十分なので、さらに実用化に向けては改善をはかる必要がある。またYAGレーザーを用いたレーザー加熱を取り入れたガス抽出法について、実際の岩石試料などを用いてその性能等を検討したが、レーザー・ビーム径が100ミクロン程度までしか拡大できないので、ある程度年代の古い試料の放射性起源核種であるHeやArなどについては測定可能であるが、それ以外の微小量の希ガス同位体比をある程度の精度をもって測定するためには、ビーム径が数100ミクロン以上に拡大できる、パワーの大きいレーザーを用いる必要があることを確認した。