hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次期惑星探査に向けた新型極端紫外線検出器の開発研究

惑星観測に有用な極端紫外線(EUV)検出器の性能向上を目指し、新型EUV検出器の開発を行った。本研究では可視光用のCMOSセンサを従来の検出器に応用することを目指した。鍵となる技術が光伝送用ファイバオプティクスプレート(FOP)とCMOSセンサの結合である。複数の試作により探査機搭載性を確認するとともに、最適なFOP設計および接着工程を見出し、FOPとCMOSセンサの結合技術を確立させた。この成果を用い、検出器全系を試作し正常に動作することを確認した。本成果によりCMOSセンサを用いた新型検出器の開発技術を確立させることができたといえる。近年、宇宙機からの極端紫外線による惑星観測技術が確立し、将来計画においてその必要性が高まりつつある。一方、従来の装置設計で達成できる性能はすでに上限に達しており、将来計画に向け新たな突破口が必要であることもわかってきた。本研究では可視光用の画像素子であるCMOSイメージセンサを応用した新型の極端紫外線検出器を開発する。今年度は本研究の核となる、光を伝送するためのファイバーオプティクスプレート(FOP)とCMOSイメージセンサの結合技術の確立を目指す。通常CMOSセンサは撮像面とその周辺電気回路を保護するためにカバーガラスで覆われている。これまでの研究(平成26年度科学研究費補助金26887050)においてカバーガラス除去済みのCMOSセンサの健全性確認および最適なFOP材質と接着剤の選定は実施済みである。今年度はそれらの結果をもとに、カバーガラス除去済みのCMOSセンサとFOPの結合試験を実施した。その結果、結合後も健全に動作することを確認した。また、結合済みの試作機に対して機械環境試験および熱サイクル試験を実施し、探査機への搭載性にも問題がないことを確認した。さらに、試作の性能評価試験を行い、結合時にFOPとCMOS間に圧力を加えることで分解能を最大限に向上できることを確認した。これらの成果により、今年度の目標であったFOPとCMOSセンサの結合技術の確立を達成することができた。今年度は当初の計画通り、カバーガラス除去済みのCMOSセンサとFOPの結合試験を実施した。当初の計画では今年度は健全性の確認のみを目標としており、性能の向上までは含めていなかった。そのため、この成果により本研究を当初の計画以上に進展させることができたと言える。昨年度はカバーガラス除去済みのCMOSセンサとFOPの結合試験を実施し、その健全性や探査機への搭載性を確認した。さらに分解能を最大限に向上するための接着工程を見出し、FOPとCMOSセンサの結合技術を確立させた。今年度はそれらの成果を活かし、マイクロチャンネルプレート(MCP)、蛍光面、FOP、およびCMOS素子をすべて組み合わせた検出器全系の試作を行った。波長115nm以下のEUV領域では透過材が存在しないため、これらの波長域でも感度をもつようにMCP部には蓋開閉機構付の真空容器を採用し、直接MCPに入射させられるように工夫した(露出型)。課題であった真空容器とFOPの結合について気密試験を行い、十分に真空状態を保持できることを確認した。また検出器全系に紫外光を入射し、本試作機が健全に動作することを確認した。本成果により本研究計画の目標であったMCPとCMOSセンサを用いた新型検出器の開発を確立させることができた。将来の惑星探査や系外惑星観測計画に向けてその地平が拓けたことは間違いない。平成28年度はFOPと真空容器の結合技術を確立させ、今年度の成果であるFOPとCMOSセンサの結合技術を用いて波長115nm以下の極端紫外線にも使用可能な露出型の極端紫外線検出器を完成させる。検出器を試作し、動作試験および光学試験を実施して分解能および入射光量の上限値を測定する。また試作機を用いて機械環境試験および熱真空試験を実施し、探査機への搭載性を確認する。

惑星科学当初購入を計画していたイメージインテンシファイアの価格が想定を超えていたため、購入はせずに過去の研究の予備品を用いることで対応した。そのため今年度の使用額が減り、次年度使用額生じた。次年度購入予定の浜松ホトニクス製マイクロチャンネルプレートアセンブリが想定より高額だったため、本装置の購入に充当する予定である。
マルチスケール表面構造制御による高機能セラミックスコーティング法の開発

成膜中の基板姿勢制御により表面にスケールの異なる微細構造を付与するセラミックスコーティング技術を確立するとともに,その摩耗特性を評価した.また,セラミックスコーティングの密着性改善についても検討した.基板を面外方向に回転させながら成膜を行うことによって,サブナノメートルオーダの島状構造およびその表面には数十ナノメートルオーダの凹凸を有するTiN薄膜を作製することができた.その表面性状を制御することによって,平滑な薄膜に比べて摩擦・摩耗特性は大幅に向上した.また,成膜において組成傾斜層を設けることによって,密着性およびフレッティング疲労特性を改善することが可能であることを明らかにした.成膜中の基板姿勢制御により表面にスケールの異なる微細構造を付与するセラミックスコーティング技術を確立するとともに,その摩耗特性を評価した.また,セラミックスコーティングの密着性改善についても検討した.基板を面外方向に回転させながら成膜を行うことによって,サブナノメートルオーダの島状構造およびその表面には数十ナノメートルオーダの凹凸を有するTiN薄膜を作製することができた.その表面性状を制御することによって,平滑な薄膜に比べて摩擦・摩耗特性は大幅に向上した.また,成膜において組成傾斜層を設けることによって,密着性およびフレッティング疲労特性を改善することが可能であることを明らかにした.本研究では,セラミックスコーティングのみの行程により,ナノ・マイクロマルチスケールの自己組織的微細構造を表面に形成し,コーティング素材そのものによる機能と表面微細構造によって発現する機能を複合的に付与することのできる高機能表面改質技術を確立することを目的とする.今年度の研究実績は以下の通りである.(1)成膜時における基板の回転速度やイオンビームの照射エネルギーによって,TiN薄膜の表面構造の形態や寸法が変化することを明らかにした.(2)ハスの葉のようなマルチスケール表面構造を工具鋼の表面に形成するために,前加工として基材に適切な加工痕を付与し,成膜を行うことにより,スケールの異なる表面構造を有するTiN薄膜を成膜することに成功した.(3)上述のような表面形態の異なるTiN薄膜に対して,ボールオンディスク試験による摩擦・摩耗特性評価を行った.表面にナノスケールの微細構造を有するTiNコーティングは従来の平滑なTiNコーティングに比べて摩擦係数は低下し,耐摩耗性は改善した.しかし,上記(2)の方法で作成したTiNコーティングにおいては従来よりも耐摩耗性は悪化した.表面に残存する鋭い凸部がコーティングの損傷を加速させたものと考えられたことから,次年度には前加工における加工痕の導入方法についてさらなる検討を行う.(4)単一組成のTiNコーティングよりも,成膜中の段階的条件変更により作製した組成傾斜を有するTiNコーティングのほうが密着性は向上し,フレッティング疲労特性が向上した.本研究では,蒸着によりナノ・マイクロ複合微細表面構造を対象材に形成し,コーティング効果と微細表面構造による幾何学的効果により耐摩耗性を飛躍的に向上させる表面改質技術の確立を目的とする.研究期間に得られた成果は以下の通りである.(1)イオンビーム支援蒸着法によるナノ・マイクロ表面構造TiN薄膜の形成:イオンビーム支援蒸着法において,基板を面外方向に回転させることで,直径数マイクロメートル程度の島状構造が形成され,さらにその上に数十ナノメートル程度の微細な凹凸が形成することに成功した.また,その表面構造は基板の回転速度や蒸着速度など成膜条件に依存することを明らかにした.(初年度)(2)ナノ・マイクロ表面構造コーティングの摩擦・摩耗特性評価:上記(1)で得たナノ・マイクロ表面構造コーティングを工具鋼に施し,ボールオンディスク試験により摩擦・摩耗特性の評価を行った.コーティング表面に存在する微細構造によって摩擦係数を低減し,耐摩耗性は向上した(初年度).また,さらなる耐摩耗性の向上を図るために,最終年度には基材の表面粗さの効果について検証した.切削加工痕のような鋭い凸部を有する基材にコーティングを施しても,容易にはく離し,摩耗特性は悪化した.一方,ショットピーニングにより加工した梨地模様の凹凸を有する基材にコーティングを施すと,摩耗特性は向上した.したがって,基材に適切な前処理を施すことによって,ナノ・マイクロ表面構造コーティングによる耐摩耗性の改善効果を増大させることが可能であることを明らかにした.(3)フレッティング疲労特性の改善効果の検証:上記で得られた結果を踏まえて,コーティング材のフレッティング疲労特性を評価した.表面構造に加えて,薄膜の内部構造を制御することによって,摩耗およびはく離が抑制され,フレッティング疲労寿命を改善することが可能であることを明らかにした.材料強度、表面改質,薄膜創製ナノ構造TiN薄膜の成膜条件やマルチスケール構造の作成方法について,当初計画していた通り一定の成果が得られ,その薄膜の評価についても順次実施できていることから,おおむね順調に進展していると考える.マルチスケール構造の作成方法についてさらなる検討を進め,マルチスケール構造によるさらなる耐摩耗性の向上を図るとともに,濡れ性の制御性を高めることを目標とする.また,アルミニウムまたはその合金のプレス加工において生じる損傷を再現するための摩耗損傷試験を行い,本研究で提案した手法の有効性や問題点を検証し,今後の実用化へとつなげる.残額が少額であり,希望物品の購入ができなかったため,次年度使用額が生じた.残額分については,翌年度分の助成金と合わせて成膜装置に必要な消耗品の購入に使用する予定である.
フレキシブル高効率太陽電池の創出に向けたモノライク赤外光吸収層の開発

ユビキタス・エネルギー社会の実現には、高い変換効率をもちながらどこにでも設置できる太陽電池の開発が求められる。軽くて柔らかいプラスチック上へ多接合太陽電池を展開すれば、高効率・汎用性・低コストを両立する革新的太陽電池が実現可能である。本研究では、高品質なモノライク結晶Geのプラスチック合成技術、および太陽電池プロセス技術の確立により、プラスチック上Ge層で実用レベルの分光感度を得ることを目的とする。
新しい概念の人工肺(遺伝子導入による低酸素解離ヘモグロビン赤血球)の開発

まずはじめに慢性呼吸不全患者の血中では胎児ヘモグロビンが誘導されていないことを高速液体クロマトグラフィー法により確認した。γglobin遺伝子誘導TGマウス(n=3)とControl TGマウス(n=3)において、10%低酸素曝露中の運動量(走行量)を飼育室付小動物用行動量測定装置で評価した。低酸素曝露前室内気飼育下4日間の走行量の平均を100とした際のパーセントで求めた値は、γglobin遺伝子誘導TGマウス(n=3)とControl TGマウス(n=3)で、低酸素曝露1日目2.38vs2.17、2日目0.43vs2.33、3日目4.53vs17.18、4日目24.51vs34.28、5日目41.87vs52.13といずれも有意差を認めなかった。統計学的有意差はないが、γglobin遺伝子誘導TGマウスにおいてγglobin遺伝子誘導TGマウスに比し、低酸素環境下の運動量は低い傾向を認めた。残念ながら、マウス血中への胎児ヘモグロビンの誘導は、低酸素環境下における運動能を改善させないばかりか、むしろ悪化させる可能性が示唆された。はじめに、低酸素血症を呈する慢性呼吸不全患者において、高い酸素運搬機能を持つ胎児ヘモグロビン(hemoglobin F)誘導を介した代償機転がそもそも招来されていないかどうかを検討した。Informed consentが得られた肺移植待機慢性呼吸不全患者数名より採血し高速液体クロマトグラフィーにより血中のhemoglobin Fを測定した。その結果、慢性呼吸不全患者血中におけるhemoglobin Fは健常者のそれと同等に極めて低いレベルにあることが明らかとなり、hemoglobin F誘導を介した代償機転が働いていないことが確認された。次いで、既に所有していた嫌気性チャンバーに在宅酸素療法の酸素濃縮機の排気を利用して作成した低酸素ガス発生装置を連結し急性実験用チャンバーとした。また、小動物用定圧チャンバー(飼育用)を設置し慢性実験用チャンバーとした。γglobin誘導TGマウスとControl TGマウスにおいて、急性低酸素曝露時の運動量、運動後の血中乳酸値、慢性低酸素環境下飼育時の運動量、生存率を評価し、hemoglobin F誘導による低酸素下耐運動能及び生存率の改善効果を確認している。昨年度に作成した急性期実験用低酸素チャンバーは、内部が陽圧になる、外部から内部が視認できない、二酸化炭素濃度が上昇しがちである。低酸素を保ったまま内部操作ができない等の著しい欠点を有しており、実験に著しい支障をきたした。そこで、透明なアクリル板を多用しかつ正面板に操作用ゴム手袋が装備された嫌気チャンバーを用い、急性、慢性実験両用チャンバーを作成しなおした。前述の透明なアクリル板と操作用ゴム手袋により、視認しながら、酸素濃度を変化させずに内部操作することが可能となった。また、低酸素ガス導入部と排気部に工夫を凝らしたため、内部酸素濃度を均一に保つことができ、かつ二酸化炭素の排出も良好となった。昨年度入手したヒトβglobin遺伝子トランスジェニックマウスでは、薬理学的に安定して胎児ヘモグロビン(hemoglobin F)のもととなるγglobin遺伝子を誘導することが不可能と判明した。このため、新たにSeattleとKanzasから特殊なマウスを輸入する手続きを進めた。この間、再度C57BL/6ワイルドタイプマウスを用いて、低酸素曝露開始後の日中、夜間、及び一日の運動量を滑車によるマウス運動量測定装置を用いて定量し、低酸素順応曲線を描いた。その結果、ワイルドタイプマウスの運動量は、約10%の低酸素曝露開始後約5日で室内気飼育マウスの約50%、13日で約70%、21日目で約90%であることが明らかとなった。この基礎的dataを用い、新規に輸入するヒトβglobin遺伝子を持ったマウスにhemoglobin Fを誘導し、胎児ヘモグロビン(低酸素解離ヘモグロビン)の低酸素環境下運動耐用能に及ぼす影響を検討してゆく予定である。γglobin

遺伝子誘導TGマウス(n=3)とControl TGマウス(n=3)において、10%低酸素曝露中の運動量を飼育室付小動物用行動量測定装置で評価した。低酸素曝露前室内気飼育下4日間の運動量の平均を100とした際のパーセントで求めた値は、γglobin遺伝子誘導TGマウス(n=3)とControl TGマウス(n=3)で、低酸素曝露1日目2.38vs2.17、2日目0.43vs2.33、3日目4.53vs17.18、4日目24.51vs34.28、5日目41.87vs52.13といずれも有意差を認めなかった。残念ながら、マウス血中への胎児ヘモグロビンの誘導は、低酸素環境下における運動能を改善させない可能性が示唆された。
造血組織・皮膚・リンパ節を結ぶランゲルハンス細胞の動態

生体防御の最前線の1つである皮膚からリンパ節を経由して展開される免疫応答のしくみのなかでランゲルハンス細胞(L細胞)は抗原提示機能を発揮するとみられている。本研究はこの細胞の発生と細胞動態を調べることで、皮膚関連免疫系の理解を深めようとするものである。昭和63年度および平成元年度は、L細胞の機能的マ-カ-であるIa抗原に対する免疫細胞化学的方法、ATPaseをマ-カ-とする細胞化学的方法、および電顕的方法を用いて、皮膚、関連リンパ節、皮膚類似構造を示す口腔・消化管上部粘膜に出現するL細胞の検索を行なった。また、本年度はL細胞とThyー1陽性細胞の相互関係およびトリの表皮におけるATPase陽性細胞の検索を行なった。これらの研究結果からL細胞の動態についておよその情報が得られたものと考える。以下にL細胞の動態を総括すると:1)マウスでは胎生期に幼弱なL細胞が表皮に入る。この細胞はATPase陽性であるがIa抗原を発現していない。2)細胞は生後1週間以内にIa抗原を発現し、バ-ベック顆粒を形成して形態的に成熟し、その数も成体のレベルに増加する。これは出生によって皮膚が免疫学的刺激を受けることと呼応する。3)これに続いて表皮からリンパ節へL細胞が流入するようになる。細胞はリンパ管を経由してリンパ節の皮質深層に達し、そこでTリンパ球やID細胞と密着する。つまり、そこが免疫応答の主要な場であることがうかがえる。4)消化管上部粘膜のL細胞は出現が遅く、生後3週で増加を始める。これは哺乳終了期と呼応するとみられる。5)マウス前胃部ではL細胞が長い突起を伸ばして広い領域を占め、免疫学的監視に対応するとみられる。6)表皮・粘膜上皮ともに、L細胞はThyー1陽性細胞と密接な関係を持つ。7)鳥類の表皮にもL細胞に類似の細胞が発見された。本研究は生体防御の最前線である皮膚を起点とする免疫系において抗原提示機能を発揮するとされるランげルハンス細胞(L細胞)の発生と細胞動態を調べることで、皮膚関連免疫系の理解を深めようとするものである。1.生後のマウス皮膚について、L細胞の機能的マーカーであるIa抗原の発現を抗Iaモノクローナル抗体を用いるPAP法で調べた。得られた結果では、Ia抗原が表皮内のL細胞に発現されるのは、生後約1週であって、電顕的マーカーであるバーベック顆粒や有芯小管が細胞質に出現する時期に相当する。本研究に先立ってATP-aseをマーカーとして調べた結果を総合すると、胎生期後半に表皮へ入った幼弱L細胞が生後数日で形態的機能的に成熟を遂げることが明らかになった。2.生後発達を開始するマウスリンパ節においては、ATP-ase、Ia抗原はともに、L細胞以外にも陽性細胞があるので、それらのみではマーカーとならないが、バーベック顆粒の存在と合わせてみると、リンパ節での出現時期も生後約1週であった。L細胞は皮膚関連リンパ節にのみ出現するので、皮膚からリンパ節へ流入するとみられる。以上の結果から、マウスにおける皮膚関連免易系は表皮内でのL細胞の機能的成熟があった後に確立するとみることができる。3.Ia抗原と並行して表皮におけるThy-1抗原の発現をモノクローナル抗体を用いるPAP法で調べた。Thy-1陽性細胞の出現時期にはマウス系統差がみられたが、最も早い系統で生後約1週であった。

その数はL細胞の約1/3ー1/5と少なく、表皮内に均等に分布するL細胞の間に散在していた。Thy-1陽性細胞はL細胞機能に対してサプレッサー的に働くとの説があるが、表皮内で両者はあたかも棲み分けているかのように分布していた。このような位置的関係から両者の機能的相互関係を推測することはできなかった。以上の研究成績は、本年4月1日開催の日本解剖学会総会シンポジウムにおいて発表することになっている。生体防御の最前線の1つである皮膚からリンパ節を経由して展開される免疫応答のしくみのなかでランゲルハンス細胞(L細胞)は抗原提示機能を発揮するとみられている。本研究はこの細胞の発生と細胞動態を調べることで、皮膚関連免疫系の理解を深めようとするものである。本年度は、1.生後のマウスを用い、舌粘膜および前胃部粘膜について剥離上皮伸展標本をつくり、L細胞の機能的マ-カ-であるIa抗原の発現を抗Iaモノクロ-ナル抗体を用いるPAP法およびABC法で調べた。Ia抗原陽性のL細胞は舌と前胃部粘膜において、生後1週できわめて少数出現し、2週で微増するが、4週になってようやく成体のレベルに達した。この結果から、これら消化管上部粘膜も皮膚と同様の防御システムを持つと考えられるが、マウスでは、生後1週で生体のレベルに発達する皮膚と比べて、消化管上部粘膜での発達は哺乳期間だけ遅れることが明らかになった。L細胞と並んでThy-1陽性細胞も舌・前胃部粘膜に出現した。Thy-1陽性細胞の分布はL細胞のように均等ではないが、L細胞と同じく生後4週で成体レベルの頻度となった。2.前胃部におけるL細胞は皮膚より分布密度は低いが、個々のL細胞は樹枝状突起を長く伸ばし広い細胞領域をもっていた。また、時に1個のL細胞のまわりに数個のThy-1陽性細胞がロゼット様に集まっている場合があり、上皮内において両細胞の密接な関係が示唆された。3.舌と胃におけるL細胞内にそれを特徴づけるバ-ベック顆粒が出現したが、皮膚と比べてその頻度は少なかった。4.リンパ節に流入したL細胞はバ-ベック顆粒を失い、他のいわゆるlD細胞と区別できなくなる。両者はともにIa抗原陽性であり、同種の細胞系に属すると判断される。以上の研究成績は本年4月の日本解剖学会総会および6月の日本リンパ学会において発表することになっている。昭和63年度および平成元年度は、L細胞の機能的マ-カ-であるIa抗原に対する免疫細胞化学的方法、ATPaseをマ-カ-とする細胞化学的方法、および電顕的方法を用いて、皮膚、関連リンパ節、皮膚類似構造を示す口腔・消化管上部粘膜に出現するL細胞の検索を行なった。また、本年度はL細胞とThyー1陽性細胞の相互関係およびトリの表皮におけるATPasa陽性細胞の検索を行なった。これらの研究結果からL細胞の動態についておよその情報が得られたものと考える。以下にL細胞の動態を総括すると:1)マウスでは胎生期に幼弱なL細胞が表皮に入る。この細胞はATPasa陽性であるがIa抗原を発現していない。
希土類磁石合金の微視構造と保磁力に関する研究

単ロ-ル式液体急冷装置によりNd-Fe-B系(Nd_<15>Fe_<77>B_8組成)3元急冷薄帯を作製し、強磁性化合物であるNd_2Fe_<14>B相を取り囲む粒界に未知の準安定相を見い出した。この粒界相は厚さ40100μmの急冷薄帯において、Nd_2Fe_<14>B相を孤立化させる働きをし、電子線回析パタ-ンの解析からa=0.512nm、c=0.801nmの正方晶構造と同定した。このNd-richな準安定粒界相を見い出したことによって、従来の実用磁石よりも約10kOe高い保磁力が得られた。ここで、透過電顕による微視組織観察の結果、Nd_2Fe_<14>B結晶粒の内部には磁壁の移動を妨げるような欠陥は見当らず、主相と粒界相の界面は滑らかでかつ整合性が良い状態を示した。しかし、熱処理によって準安定相を相分解させた場合には、主相と粒界相の界面には凸凹部が観察され、同時に保磁力も低下した。これらの結果より、保磁力は粒界相とNd_2Fe_<14>B相の間の界面構造によって左右される逆磁区の発生の難易により決定されることを明らかとした。Sm-Co系においては、Cu、FeおよびZr添加による高温における相変態と磁性の関係を金属組織学的に検討した。高保磁力を得るためには、高温でTbCu_7型のSm_2Co_<17>相にすることが必要であり、そのためのCu、Fe、Zr添加の影響を調べた。Zr無添加ではCu%≧Fe%、16≦Cu%+0.73Fe%≦23、Cu%+3>Fe%を同時に満足させることが必要である。Zrを添加すると、ZrはSmを置換し、低Sm側にTbCu_7相を移行する。液体急冷単ロール法による作製したNd_<15>Fe_<77>B_8組成の3元急冷薄帯において、主相であるNd_2Fe_<14>B相を取り囲む粒界に、これまでまったく報告されたことのない未知の準安定相を見い出した。この粒界相は試料厚40100μmの広い範囲で形成され、組織的にはセル状態を呈する。また上記試料はX線回折測定を行った結果、急冷状態で薄帯厚さ方向に主相のきわめて高いC軸配向が認められた。さらに本試料を薄帯の面内方向に62KOeのパルス着磁後、26KOeまでの外磁場下で振動試料型磁力計を用いて磁化曲線を測定した結果、未飽和であったが残留磁束密度Br=80emu/g、固有保磁力iHc=22.8KOeのきわめて高い硬磁気特性が得られた。ここでこれまでの本合金系の急冷薄帯においては、主相を取り囲む粒界相としてNdFe_4B_4、Nd-リッチ相の存在が示されていたが、このような相状態下では特に保磁力に関して本研究で得られたような高い値は得られていない。そこで本試料で得られた高保磁力の発生機構を解明するため、透過電子顕微鏡により急冷直後の組織がその後の熱処理によってどのように変化していくかを、磁気特性の中で特に保磁力との関連から調べた。

その結果、粒界に準安定相が存在する場合は主相との界面状態はきわめて平滑であり、この時に高い保磁力出現の相関が認められた。したがって、本研究によりNd-Fe-B3元急冷薄帯の高保磁力発生に及ぼす最適組織制御は可能となった。よって今後の研究課題としては、高保磁力出現の主因をなす未知の準安定相に対し、相の組成分析、結晶構造の同定を行い、Nd-Fe-B系永久磁石材料の微細構造と保磁力発生のメカニズムを定量的に検討して行く。単ロ-ル式液体急冷装置によりNd-Fe-B系(Nd_<15>Fe_<77>B_8組成)3元急冷薄帯を作製し、強磁性化合物であるNd_2Fe_<14>B相を取り囲む粒界に未知の準安定相を見い出した。この粒界相は厚さ40100μmの急冷薄帯において、Nd_2Fe_<14>B相を孤立化させる働きをし、電子線回折パタ-ンの解析からa=0.512nm,C=0.801nmの正方晶構造と同定した。このNd-richな準安定粒界相を見い出したことによって、従来の実用磁石よりも約10kOe高い保磁力が得られた。ここで、透過電顕による微視組織観察の結果、Nd_2Fe_<14>B結晶粒の内部には磁壁の移動を妨げるような欠陥は見当らず、主相と粒界相の界面は滑らかでかつ整合性が良い状態を示した。しかし、熱処理によって準安定相を相分解させた場合には、主相と粒界相の界面に凸凹部が観察され、同時に保磁力も低下した。これらの結果より、保磁力は粒界相とNd_2Fe_<14>B相の間の界面構造によって左右される逆磁区の発生の難易により決定れれることを明らかにした。次に、結晶粒の成長と保磁力の変化についても検討を加えた。熱処理による組織変化は、正常粒成長と異常粒成長の各段階に分類され、熱処理によってNd_2Fe_<14>B相は単磁区粒径を超えて粗大化するにもかかわらず、長時間の熱処理により保磁力が回復する現象が観察された。この保磁力の回復を示す試料においては、主相と粒界相の界面は滑らかなものとなっており、保磁力を決定づける要因として、結晶粒径よりも粒界相の存在がより支配的であることを明らかにした。
全ゲノムエクソン配列解析による先天性下垂体機能低下症新規責任遺伝子の同定

トリオエクソーム解析を行った18家系のうち、病因の特定に至ったのはAKT3変異を同定した1家系のみであった。De novo変異は各家系2-3個同定されたが、複数家系に共通して認められるものは一つも存在しなかった。既知の遺伝子においても無症状の片親に変異が同定されることもしばしばあり、必ずしもde novoアプローチは通用しないことが改めて明確となった。AKT3異常症により成長ホルモン分泌低下が起こる可能性が示唆された。今後症例の蓄積が望まれる。TGIF1遺伝子はHoloprosencephalyの責任遺伝子である。本邦CHにおける変異陽性頻度は2/120と稀である。現在までに16家系(トリオ解析8家系+発端者のみ8家系)の解析を終了している。De novo変異は計12個存在したが、複数の家系で共通した変異は存在しなかった。巨脳症+成長ホルモン分泌低下症の1例で、AKT3遺伝子にde novo変異を同定した。他の候補遺伝子に関しても検証コホートでの解析を開始している。症例:現在5歳の男児。1歳時に頻回の嘔吐、低血糖、ケトン体陽性で近医受診。血糖値16 mg/dLのcritical sampleでGH 0.79ng/mL、負荷試験でGH peakは1.39, 2.25ng/mLで、GHDと診断された。頭囲+4.5 SDと巨脳症あり。トリオエクソーム解析でAKT3遺伝子にE40Kの新規変異をヘテロ接合性に同定した。E40Kは各種データベースに多型として登録なし。E40は進化の過程で高度に保存されたアミノ酸であった。RT-PCRを行い、AKT3がpituitaryに発現していることを確認した。野生型あるいは変異型AKT3をCHO細胞に強制発現させ、E40K-AKT3は野生型と比較して、リガンド刺激なしの条件下で自己リン酸化が亢進していることをWestern blottingで確認した。当初の予定通り、16家系のエクソーム解析(トリオ解析8家系+発端者のみ8家系)を終了した。残りの家系も順次解析予定である。候補遺伝子の検証(1)検証コホートでの変異解析候補遺伝子の解析を、エクソーム解析を行っていないCH患者(検証コホート)を対象に行う。解析には特定領域のハイスループット解析が可能なSureSelectインデックスカスタムキットを利用する。複数の家系で変異が同定された遺伝子が強力な責任遺伝子候補である。(2)分子機能解析既知のCH責任遺伝子の多くは転写因子である。同定された新規候補遺伝子が転写因子の場合は汎用細胞あるいは下垂体由来細胞を用いた発現実験(Luciferase assayによる転写活性の確認、GFP等を用いた細胞内局在確認、ゲルシフトあるいはChip assay等を用いたターゲット配列との結合能評価等)を行い、病原性を評価する。次の段階への研究としてモデルマウス等の作成についても検討する。試薬の代金が値上がりしたため、該当部分を外注委託検査で代用した。そのため差額が生じた。消耗品の支払いに充てる
科学研究費補助金における学術研究の実態,動向に関する調査研究

科学研究費補助金は,その発足以来,大学等の研究機関における学術研究を,基礎研究から試験的研究まで幅広く支援してきている。また,分野も文学,歴史,法学などの人文・社会科学から理学,工学,医学などの自然科学までのすべての専門分野にまたがっており,今や日本の学術研究を支える基盤的経費として位置付けることができる。近年,学術活動を支える研究環境の整備,とりわけ,学術研究の振興の要となる科研費の拡充が緊急の課題となっており,これに伴い学術審議会等から科研費の配分審査体制の一層の改善・充実が求められている。これらを受けて研究種目の改編や分科・細目表の改正等が行われてきているが,科研費における学術研究の進展に寄与するためには,科研費による学術研究の実態を分析しその動向等について詳細な基礎データの整備・収集・分析を行うことが必要である。このため,平成5年度は下記のとおり調査研究を行った。(1)科研費の審査員に対するアンケート調査科研費の一般研究等の審査は書面による第一段審査と合議による第二段審査の二段審査制により行われているが,平成5年度の審査に携わった第一段審査員及び第二段審査員並びに平成6年度の審査に携わった第二段審査員に対して,配分審査方法と実際に審査を行った際の問題点等について,アンケート調査を行った。(2)各大学の研究者に対するヒアリング調査メンバーが手分けをして,大学等の研究者から,科研費における学術研究の実態,科研費に関する要望,本研究課題で検討中の配分審査方法の改善案等に対する意見等について,ヒアリング調査を行った。(3)アンケート調査・ヒアリング調査の集計・分析2年間のアンケート調査・ヒアリング調査等の結果を集計・分析し,研究成果報告書を取りまとめた。科学研究費補助金は、その発足以来、大学等の研究機関における学術研究を、基礎研究から試験的研究まで幅広く支援してきている研究助成金である。また、分野も文学、歴史、法学などの人文・社会科学から理学、工学、医学などの自然科学までのすべての専門分野にまつがっており、いま日本の学術研究の昨今の変容は著しいものがあり、また学術審議会の建議等による提言もあり、これらを受けて科学研究費補助金においてもこれらの変化に対応して、研究種目や分科細目の改編が科学研究費補助金における学術研究の進展に寄与するためには、科学研究費補助金による学術研究の実態を分析し、その動向について詳細な基礎データの収集・分析を行うことを目的として研究を行っている。(1)第一段審査に関するアンケート調査科学研究費補助金の審査は書面と合議による二段審査により行われているが、本年度は、平成四年度の審査に携わった第一段審査員(書面審査)に対して、評価方法、審査制度などの項目を中心にアンケート調査を行った。(2)諸外国の資料収集・分析○アメリカ:米国国立衛生研究所(NIH)の所管の研究助成金のピア・レビュー等の申請・審査に関する資料を入手し、分析を行った。○ヨーロッパ:経済協力開発機構(OECD)のレポート「研究評価総合レポート」、「ドイツにおける研究評価の実例」、「英国における研究開発の評価」を入手し、研究評価に関する分析を行った。
肝内胆管癌発生における代謝リプログラミングの分子機構

IDH1/2はイソクエン酸を還元しα-ケトグルタル酸(α-KG)を産生する代謝酵素である。細胞内には100種類もの様々なα-KG依存性脱水素酵素が存在し、DNAやヒストンの脱メチル化酵素(TET、JMJ family)、低酸素因子HIF1αの分解酵素(EGLN)なども含まれる。IDH遺伝子変異による特異的産物としてα-KGから2-ヒドロキシグルタル酸(2-HG)が産生され、2-HGにより前述のα-KG依存性酵素群の活性が阻害される。その結果、細胞内エネルギー代謝のみならず、エピジェネティック遺伝子発現制御や血管新生などにも影響が及びうる。IDH変異は白血病やグリオーマと同様に胆管癌でも報告されたが、うち肝内胆管癌(Intrahepatic cholangiocarcinoma: ICC)のみに特異的であり、その約30%で認められる。共存する特定の変異も殆どないことから、IDH変異が一部のICCにとって排他的ドライバー変異の一つであると考えられるが、それを裏付けるICC発症への経過における生物学的意義や下流の標的分子はいまだ明らかではない。本研究では癌化前の正常肝内胆管細胞にIDH1変異を導入し、それが癌化のドライバーとしてどのような影響を持つかについて、標的遺伝子を同定するとともに、エピジェネテイクス制御機構とメタボロームへの影響の両面からその意義を明らかにすることを目指す。実績としてIDH1変異は正常肝内胆管細胞にエネルギー代謝のリプログラミングを誘導し増殖能を増加させることを見出している。その機構としてエピゲノムへの影響を介してエネルギー代謝の律速酵素の発現上昇を惹起し、代謝を変化させる可能性が考えられるため、本研究ではその分子メカニズムを解析する。研究進捗として、IDH1変異が正常肝内胆管細胞にエネルギー代謝のリプログラミングを誘導し増殖能を増加させることを見出している。その機構としてエピゲノムへの影響を介してエネルギー代謝の律速酵素の発現上昇を惹起し、代謝を変化させる可能性が考えられるため、現在その分子メカニズムを解析中である。IDH変異特異的に発現が増加する代謝制御遺伝子候補につき、その酵素活性の上昇についても評価する。逆に酵素活性を阻害することで肝内胆管細胞に生じる影響を同時に解析する。これらの検討によりIDH変異により惹起される代謝変化とその生物学的意義のメカニズムを明らかにする。マウス飼育匹数の若干の減少により食餌代が予定より若干減少したため。次年度の消耗品購入に使用予定。
ロシア帝国の異族人統治（１８世紀後半から１９世紀前半）

平成28年度は前年度に引き続き、18世紀後半から19世紀前半ロシア帝国のカザフ人統治に焦点を当てて研究を行った。主な作業は、(1)前年度に収集した資史料の整理・分析と(2)新たな史料収集である。(1)に関しては、ロシア帝国のカザフ支配が強化され始めた1780年代から1820年代に焦点を当て、この間の統治制度の設計過程を、カザフ人エリート層の帝国への引き込みという観点から分析した。このような視点からとらえると、本研究が対象とする時代の特徴は次のようになる。1780年代以前のロシア・カザフ関係においてロシアとカザフ社会の結節点となっていた、カザフ側の代表者であるハンが、1780年代以降、主にロシア側の意向により排斥の対象となり、最終的に1820年代にロシアのカザフ統治から完全に排除された。従来の研究では、1780年代前半に確立したこのような方針がその後も継続し、最終的なハンの排斥に結実したと考えられてきた。しかし、本研究は、ハンをカザフ統治から排斥しようとする方針が一時的なものでしかなく、考察対象とした期間の大部分においてはむしろハンを重用することが中央政府および現地当局の基本方針であったことを明らかにした。この新知見は、1820年代に実行に移された草原行政からのハンの排斥が、先行研究で考えられてきたほど既定路線ではなかったことを示唆しており、ハン排斥そのものを再検討するための視座を提供したといえる。(2)新たな史料収集に関しては、研究指導委託制度を利用し、2016年10-12月にロシアのオレンブルグ市において調査を行った(受け入れ機関:オレンブルグ国立農業大学)。主な作業地はオレンブルグ州国立公文書館であり、18世紀末から19世紀初頭のロシア語行政文書を収集した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、18世紀後半から19世紀前半にロシア帝国がカザフ草原に自らの影響力を浸透させ、統治体制を形成していく過程を考察している。本研究では、帝国がカザフ人エリート層を統治の仲介者として自らに包摂していく過程、およびカザフの遊牧という生活形態に最も大きな影響を与えたとされる、ロシアによる領域的行政制度の導入、以上二点に着目した。特に、後者に関しては、カザフの移動を制限することになった境界線の役割について焦点を当てた。これらを考察するために、今年度筆者が設定した作業課題が1カザフスタンやロシアの文書館での未公刊史料の収集と、2その調査結果に基づいた研究報告および学術雑誌での論文の公刊であった。一点目の史料調査については、ほぼ予定通りに実施できた。5月から7月にかけては短期調査を三度実施した(カザフスタン共和国のアルマトィ二回、およびイギリスのロンドン)。こうした短期調査に加えて、今年度は10月1日から2016年3月31日にかけて、研究指導委託によりロシアのサンクト・ペテルブルグに滞在した。ここでは、ロシア国立歴史文書館、ロシア国民図書館、ロシア科学アカデミー歴史学研究所などで調査を行った。本年度の課題の二点目である研究成果の公表は以下のように行った。まず研究報告については、5月と7月のアルマトィでの調査結果を基に二つの研究会でその成果を公表した(イスラーム地域研究・若手研究者の会6月例会、および北海道中央ユーラシア研究会第119回例会)。論文については、前述の仲介者研究の成果が学術雑誌『スラヴ研究』に掲載された。史料の収集と研究成果の公表という二つの観点から、本年度は「順調に進展」した。前者に関しては、短期・長期の現地公文書館・図書館での調査を計四回行った。主な用務地は、カザフスタン共和国アルマトィ市、英国ロンドン市、ロシア連邦サンクト・ペテルブルグ市である。アルマトィおよびサンクト・ペテルブルグでは、主にロシア語行政文書を収集した。具体的には、1780-1840年代におけるロシア帝国と現地エリート層との関係構築の過程を解明することに資する文書群(在地のカザフ人エリート層・現地のロシア当局・ロシア中央政府間の往復書簡など)、そしてロシアがカザフ草原に導入した行政制度の一つである境界線の設置過程にかかわる文書群である。ロンドンでは、1840-50年代を中心に、ロシアの中央アジア方面での動向を記したイギリス外務省などが作成した英語行政文書や、イギリス国内メディアの記事などを収集した。以上の作業を通して、ロシアのカザフ統治に関して、ロシアの目線・現地のカザフ人の目線・ロシア国外勢力の目線という複数の主体の視点を本研究に取り入れることに成功したといえる。これにより、一面的な見方にとらわれずに、本研究課題に関する新たな歴史像を提示できると考える。研究成果の公表に関しては、1820-40年代におけるロシア帝国と現地のカザフ人エリート層との関係構築の過程を分析した論文を、旧ソ連圏にかかわる査読誌としては国内トップジャーナルの一つである『スラヴ研究』にて公刊することができた。ただ、上述の制度史研究に関しては、史料の分析が本年度中に完了しなかったため、論文としての公刊は叶わなかった。この点に関しては、新たな史料の収集と合わせて現在進行中である。主な作業は、(1)前年度に収集した資史料の整理・分析と

(2)新たな史料収集である。(1)に関しては、ロシア帝国のカザフ支配が強化され始めた1780年代から1820年代に焦点を当て、この間の統治制度の設計過程を、カザフ人エリート層の帝国への引き込みという観点から分析した。このような視点からとらえると、本研究が対象とする時代の特徴は次のようになる。1780年代以前のロシア・カザフ関係においてロシアとカザフ社会の結節点となっていた、カザフ側の代表者であるハンが、1780年代以降、主にロシア側の意向により排斥の対象となり、最終的に1820年代にロシアのカザフ統治から完全に排除された。従来の研究では、1780年代前半に確立したこのような方針がその後も継続し、最終的なハンの排斥に結実したと考えられてきた。しかし、本研究は、ハンをカザフ統治から排斥しようとする方針が一時的なものでしかなく、考察対象とした期間の大部分においてはむしろハンを重用することが中央政府および現地当局の基本方針であったことを明らかにした。この新知見は、1820年代に実行に移された草原行政からのハンの排斥が、先行研究で考えられてきたほど既定路線ではなかったことを示唆しており、ハン排斥そのものを再検討するための視座を提供したといえる。(2)新たな史料収集に関しては、研究指導委託制度を利用し、2016年10-12月にロシアのオレンブルグ市において調査を行った(受け入れ機関:オレンブルグ国立農業大学)。主な作業地はオレンブルグ州国立公文書館であり、18世紀末から19世紀初頭のロシア語行政文書を収集した。今後の研究については、以下の二点を解決すべき課題として設定する。第一に、今年度同様史料収集(特にロシア語)である。特に、18世紀後半から1820年代までの史料は、時間的制約のため昨年度の調査では十分に集めることができなかった。この結果、当該時期におけるロシア帝国とカザフ人エリート層との関係構築については、先行研究で明らかになっている以上の成果は得られなかった。しかし、今年度の調査で、この時期に関して、従来の研究ではほとんど利用されていない史料の存在自体は知ることができた。次年度は、そうした史料を入手・分析することで、当該テーマに関する新たな知見を提示することを目指す。第二に、制度史研究に関して、本年は実現できなかった論文としての成果公表を目指す。この点に関しては、本年度中にアルマトィ市の中央国立文書館にて一定程度の史料を入手した。一点目の課題とも関連するが、新たな史料(主にモスクワやサンクト・ペテルブルグに存在するものを想定している)の収集と合わせて、カザフ草原に設定された境界線の設置・変更・廃合の過程を分析したい。28年度が最終年度であるため、記入しない。
生体による薬物認識の動的変化を考慮した分子設計法の開発

本研究では,低分子薬物分子と高分子受容体モデルを設定し,以下の3つの課題に関する理論・計算化学および実験的研究を行った。1.低分子薬物分子モデルの計算化学的アプローチ一連の薬物分子の活性強度の定量的関係を解析する3次元定量的構造活性相関(3D QSAR)法を構築し,これまで取り扱いが困難であった種々の骨格と配座を有する低分子薬物分子としてピレスロイドを解析対象に選択した。配座多様性に関しては並列化計算法による網羅的配座探素法により,骨格多様性に関しては3D QSAR解析を用いた。その結果,活性関与部位の特定とその空間配置を明かにし,3D QSAR法は低分子薬物の受容体との相互作用に重要な知見を与えることを確認した。2.低分子薬物分子-高分子受容体の実験・計算化学的アプローチ薬物分子-受容体相互作用の定量的知見を得ることを目的として糖関連分子とその受容体であるレクチン(Con A)等についての相互作用に関して,共鳴プラズモンセンサーを用いたCon Aと各種単糖分子の相互作用をその定量化を行った。親和定数と水酸基の立体配置と関連を明かにした。さらに,α-D-glucoseからβ-D-glucoseとの平衡状態への時間的な構造変化と親和性の変化に関してNMRを併用して追跡し,構造変化と親和性変化が並行関係にあることが分かった。3.低分子薬物分子-高分子受容体モデルの計算化学的アプローチ高分子受容体モデルとして設定したATP/ADP透過担体については,重要なループ部分のみに着目した複合体モデルの分子動力学計算の結果,透過活性を示すATP,ADPと透過活性を示さないAMP,GTPとでは異なる挙動を示し,実測結果と対応する結果を得た。特定のタンパク質に結合する種々のリガンド分子について、それらの構造的特性として抽出されうる様々な物理化学的性質をタンパク結合因子に選び、結合に適合したリガンド分子を設計するシステムを構築するために、理論計算(分子軌道法電子構造解析、静電ポテンシャル解析、疎水性予測、立体構造解析など)を行うと同時に、これまでに得られてきた物理化学的特徴を蓄積したデータベースを構築した。これら理論科学計算システムとデータベース構築・検索システムを統合し、分子設計を具体的な出力情報としてより効率的に情報処理できるシステムプログラミングするうえで、莫大なデータ処理を可能にするクラスター上でパフォーマンスを低下させることなく分散処理させる手法について、いくつかの報告例を検証している。一方、具体例として取り上げたウシ心筋ミトコンドリアでエネルギー代謝に重要な役割を果たしているヌクレオチド輸送タンパク質について、種々のリガンド分子の結合活性を測定した。その結果、主たる基質であるプリン塩基のADPに対してピリミジン塩基であるCDPも同程度の結合能を示すことが明らかとなった。また、化学構造を比較した限りでは構造類似性が高いと予想されるプリン塩基のGDP,ADP誘導体などはCDPよりも結合活性は低かった。このことはヌクレオチド輸送タンパク質の結合部位においては、ピリミジン塩基の立体構造よりも静電ポテンシャルなど化学構造式では単純に推測できない構造因子が深く関与していることを示唆しているという、前節に示した構造解析システムへの実証例として有用なデータとなっており、これを用いた更なる解析を検討している。平成12年度は,11年度の成果を基に以下の3つの課題に関する理論・計算化学および実験的研究を行った。1.低分子薬物分子モデルの計算化学的アプローチ:ピレスロイド分子の統一的構造活性相関前年度までに開発した一連の薬物分子の活性強度の定量的関係を解析する3次元定量的構造活性相関法(3D QSAR)を,種々の骨格と配座を有するピレスロイドの解析を行った。配座多様性に関しては並列化計算法による網羅的配座探索法により,骨格多様性に関しては3D QSAR解析を用いた。

その結果,活性関与部位の特定とその空間配置を明かにし,3D QSAR法は低分子薬物の受容体との相互作用に重要な知見を与えることを確認した。2.低分子薬物分子-高分子受容体の実験アプローチ:各種の単糖のレクチンへの親和定数評価前年度までに薬物分子-受容体相互作用の定量的知見を得ることを目的として糖関連分子とその受容体であるレクチン(ConA)等についての相互作用に関して,共鳴プラズモンセンサーを用いたConAと各種単糖分子の相互作用をその定量化を行った。これらの結果から各種の糖の親和定数と水酸基の立体配置と関連を明かにした。さらに,α-D-glucoseからβ-D-glucoseへの時間的な構造変化と親和性の変化をNMR用いて追跡し,構造変化と親和性変化が並行関係にあることが分かった(論文投稿中)。3.低分子薬物分子-高分子受容体モデルの計算化学的アプローチ:相互作用の分子動力学シミュレーション高分子受容体モデルとして設定したATP/ADP透過担体については,重要なループ部分のみに着目した複合体モデルの分子動力学計算の結果,透過活性を示すATP,ADPと透過活性を示さないAMP,GTPとでは異なる挙動を示し,実測結果と対応する結果を得た(論文投稿中)。
パルスパワーを用いたバイオマス燃料製造技術の研究開発

バイオマス燃料となる微細藻の油性分抽出の効率化のため,パルス電界による微細藻細胞壁の穿孔を試みた。パルス幅25-100μ秒のパルス発生装置を開発して印加すると,一部が透明化した個体が確認され,全体が透明になったものも存在した。印加電界を高めると,細胞壁の一部が欠けて見えるものも現れた。これらは細胞壁の穿孔による結果と考えられる。パルス電界による微細藻増殖促進の実験では,一部に増殖が加速されたサンプルも見られたが,さらに実験継続して確認が必要である。バイオ燃料として注目される緑藻であるが,その製造技術が実用化に向けた最大の問題点であり,2つの側面から効率的な製造技術の開発に着手した。1つが油性分抽出技術に関するもので,高電界パルスあるいは水中パルス放電により藻細胞壁を穿孔して油性分抽出の高効率化を図る。電界印加容器を製作し,既存および整備したパルスパワー発生装置により,およそ1ナノ秒,100ナノ秒,600ナノ秒のパルス電界を緑藻溶液に印加した。細胞壁の穿孔は確認できなかった。またこの程度のパルス幅では水中に十分な放電形成は難しく,結果どちらの方法によっても,この時間領域では細胞壁穿孔は困難である。熊本大学訪問調査により,緑藻でも特殊な構造を持つアオコの処理とは異なることが分かった。従ってより長いパルス幅の高電圧パルスが必要と判断して,パルス幅100μから10ミリ秒のパルスパワー発生装置の製作を開始した。また,パルス電界による緑藻の活性化実験を行った。バイオ燃料の原料として,対象植物の生長速度は最も重要な項目の1つであり,パルス電界により成長が促進すれば,有効な製造技術となる。パルス条件をいくつか変化させてパルス幅1ナノ秒の電圧パルスを印加し,その後1週間培養した。印加実験を行った中で75%のサンプルは,非印加のコントロールサンプルに比べ緑藻濃度が高かった。また印加電圧が大きい方がその傾向が強かった。サンプルの数が十分でなくこの結果を以って,パルス電界による成長促進を結論付けることはできないが,その可能性が十分に示された。またサンプルを増やしかつ実験精度を高めるには,環境を固定できる生育箱が必要であると分かり,その製作に取り掛かった。バイオマス燃料として注目される緑藻であるが,その製造技術が実用化に向けた最大の問題点であり,2つの側面から効率的な製造技術の開発に着手している。22年度に加えて,いくつかの電界印加容器を製作し,パルス幅の異なる数種のパルス幅のパルスパワー発生装置を製作して,パルス電界印加実験を行った。いくつかの実験条件では,緑藻はほぼ透明(白色)に変化し,この条件では穿孔が行われていると考えられる。その条件は概ね注入エネルギーが大きい設定であったが,実験の再現性が高くなく,断定するには至らない。100μから10ミリ秒のパルス幅のパルスパワー発生装置に関しては,安定動作が得られず,信頼性の高い実験を行うには至らなかった。もうひとつが,パルス電界による緑藻の活性化実験である。バイオ撚料の原料として,対象植物の増殖・生長速度は最も重要な項目の1つであり,パルス電界により増殖・成長が促進すれば,有効な製造技術となりうる。パルス印加後に緑藻を増殖させる容器を製作した。これにより効率よく安定した実験が可能になった。また予備的な実験により吸光度と緑藻の濃度を結び付ける関係を求め,さらに定量的な判断が可能になった。これらを用いて印加実験を行った。主に印加電圧が大きく,またパルス印加回数が一定数より大きい条件で,パルスを印加しないコントロールに比べて緑藻は増殖していた。しかしこのような条件付近の実験では穿孔実験で述べた透明化がしばしば観測された。増殖についてもその効果は十分ではなかった。これらの結果から,増殖を活性化する条件と緑藻にダメージを与える条件が比較的近い条件として存在していると考えられ,効率的に実験を行うにはより精度の高い実験が必要であると分かった。緑藻(微細藻)をバイオ燃料として実用化する上の技術的な最大の問題点は,油性分の抽出の効率化にあり,また成長(増殖)速度がさらに速まることが望まれる。本研究はパルスパワー技術を用いてこれら2つの改善方法を検討した。1.パルスパワーを用いて細胞壁に電気的穿孔(エレクトロポレーション)を起こし,内部成分の取出しを試みた。前年度までに穿孔現象が確認できていなかったため,これまでのパルス幅1マイクロ秒程度のパルスに代えて,パルス幅25マイクロ秒から200マイクロ秒のパルスパワー電源を新たに開発し,実験を行った。

緑藻を含む溶液にこれらのパルスを数10回程度印加した後に観察すると,通常は緑色の個体の中に部分的に透明(白色)になっている個体がいくつも確認されるようになった。使用している油浸式の光学顕微鏡の拡大限界では,その現象の物理的な仕組みは確認できなかったが,部分的に電気的穿孔が発生して内容物の一部が外部に漏れ出した結果と考えるのが妥当である。実験条件の範囲内の,パルス幅,印加回数,および印加電圧の変化に対して,その影響の依存性は確認できなかった。ただし,前年度の結果と比較することで,1マイクロ秒以下のパルス幅では影響なく,数10マイクロ秒以上のパルス幅が必要であることが分かる。2.パルスパワーを用いて,パルス電界の印加による緑藻の増殖促進を試みた。前年度までは,増殖促進の徴候はあるもののそれに適した実験条件を見出せずにいたため,一様な成長環境を提供する培養装置の製作に着手し,これを用いて最適条件の特定を試みた。しかし製作できた培養装置が少なく,同様に増殖促進の徴候はあるものの,最適実験条件の特定には至らなかった。精度のよい培養装置を多数用意して実験継続する必要があることが分かった。これが明らかになることで本研究対象以外にも農業分野など様々な応用が期待できる。実験は進んでいる。しかし,生物を対象にした実験であり,その対象の状況によって実験結果が大きく影響を受け,実験の再現性が実験の進展の妨げになっている。実験結果の異なる実験条件の敷居が微妙で,再現性の問題と重なって,実験に求められる精度が高い。また製作した実験装置の安定性が問題となっていたが,この原因がノイズにあることが分かった。24年度が最終年度であるため、記入しない。実験装置,実験条件,増殖装置などのそれぞれの精度を高める。その上で多くの実験条件を,また多くのサンプルに対して実験を行う。これにより,穿孔,増殖活性のそれぞれの実験に対して最適条件を見つける。製作した実験装置の安定性に関しては,その原因がノイズに特定されたので,この対策を十分に行い,実験を進める。また十分な実験サンプル数を確保するために,増殖装置の改良を進める。