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人間本性に基づいた効用理論の導出とその経済学への導入

紆余曲折はあるものの、2年間で本研究に関して5本の論文をまとめ、各種国際学会等で発表し、このうち出版予定が1本、投稿中が2本、投稿へ向けて適切な時期を待っている論文が2本というのは、予想以上の成果である。査読に時間を要するため出版まで時間をかかっているが、着実に成果の出版へ繋げていきたい。また、現在まで「効用の相対性およびその所得可変性」を軸の1つに添えて研究を進めきたが、この問題だけでも、生物学と経済学において多くの研究テーマが残っていることが見えてきた。この結果、新たに見つかった個別課題を論文化するために交付申請時の計画から変更した部分もあるが、その変更分は今後の研究で吸収していきたい。今年度の目標の一つは「効用の相対性およびその所得可変性」に関する論文を仕上げることであった。この点については「研究実績の概要」で述べたとおり、ほぼ予定通りと言える。またモデルの拡張に関しても、モデルの構築が進むと共に、新たな研究課題となり得る含意が得られた。一方、もう一つの目標である共感については大きな進展がなかった。しかし、その代わりに時間選好率に関する研究で大きく進展したので、概ね順調と言える。25年度が本研究の最終年度ということで、論文を学会で発表するとともに、論文を出版することが必要である。そこで、できる限り早くすべての論文を出版プロセスへ乗せていきたい。また個別テーマでは「効用の相対性への性差を導入」など、積み残されているテーマを論文化していきたい。それとともに、研究実績の概要の1で示した「生物学と経済学を複合的に利用して、社会科学において新しい発見につなげる」ということが、新しい研究方法として有意義であることを示していきたい。とくに、(1)経済学における最適資源配分という分析手法を生物学に導入し、(2)生物学においてその手法を利用して人間本性に関する新たな知見を得、(3)その生物学的知見に基づいて社会現象を説明する、という一連の研究方法が、今後の社会科学の発展の上で有効であることを、説得力のある具体例とともに提示できればと考えている。その上で、これらの成果を利用して、本研究の1つのテーマである「効用の諸性質を経済学においてどうまとめるべきか」という課題に対して、その解答の方向性を示していきたい。その際に、上記で示した一連の研究方法が効用の諸性質をまとめる方法の1つの候補となるだろう。挑戦的萌芽研究としては、この研究方法の有効性を示し、将来の方向性を示すことができれば、大成功と言える。まず第一にすべきことは「研究実績の概要」で挙げた出版に向け作業中の論文2本を出版させることである。その上で「効用の相対性およびその所得可変性」の拡張である性差の導入と、含意として得られた幸福度と教育の関係についてまとめ、2本の論文として完成させたい。
貧困緩和のための政府政策

貧困層への政府政策については、国際機関の重点政策であり、各国の中央政府もその予算項目を確保しており、貧困緩和政策が中央・地方政府の重点政策として取り組まなければならない課題となっているという認識はある。しかしながら、具体的に地方でどの過程を貧困層と規定するかということについては、判断基準がフィリピンとインドネシアでは非常に違うこと、両国とも各種の貧困線基準が併存していること。近年の傾向は貧困を所得で決めるのではなく、社会的孤立とか、エンパワメントを発揮しようがない生活環境にあることをより重視するようになっている。一方、具体的な政策は、貧困線の議論とかなり無関係に行われている。社会政策一般が貧困緩和にもつながるという発想になっているケースが多く、貧困層をターゲット化できていないことがわかった。また、貧困層向け融資と限定されてきた政府基金も、返済の安全性を考えて貧困層でない承認などに貸しているケースが少なからずあった。両国とも地方分権が進んできており、具体的貧困緩和は地方政府の責任に移りつつあると考えるとそれは違い、なお中央からの特別資金という形を取っていることが多い。政府の仕事は多様で、地方政府は貧困層に政策焦点を絞っているとはいえない草の根NGOは焦点を絞れているが、取り組みの規模が小さすぎるという問題点を抱える。途上国の目玉政策となった貧困緩和だが、実態は下に降りるほど内容が薄くなっている。地方政府やNGOがモデルをつくり、成功例を広げていくという方向と、貧困層を対象にしたマイクロファイナンスをさらに工夫してRefineしていくことが、今後の方向として見出される。フィリピンでは1991年に、アキーノ政権の民主化政策の一環として、地方自治を強化した地方政府法が制定された。当初は、州政府および市を除く町政府レベルで、分権化された権限にたいして新たな予算が足りないと大きな問題になり、とくに保健サービスについては中央政府への権限返上が全国地方政府連盟で決議されるなど大きな混乱があったが、今回の調査で何とかクリアした状況を州立病院長から知らされた。同様に、分権化をてこに新たな地方政府を築くのだと言う心意気が、面接した5人の市・町長から感じられたのは新鮮な驚きであった。また、インドネシアの行政・社会学関係の研究協力者をあまり連絡のない他のASEANのメンバー国であるフィリピンの調査に同行させたことは、両国の非常に似た点と異なった点を知る上で、参加者全員大いに刺激になった。海外での研究協力者との議論の結果、インドネシアとフィリピンにおいては、地方分権化が進められており、分権化された地方政府の統治能力に焦点をあてるなかで、政府の貧困政策を考えることにした。また、理論的な面と、実際のフィールド調査の両面で論文を書いていくことにした。近年民根層の所得向上の切り札として注目されている小規模金融については、木村がインドネシアの例を、海外研究協力者であるミモサ・オカンポがフィリピンの例を論文にした。また、木村は、昨年成立したインドネシア地方自治法を中心に分権化のはらむ諸問題を論文にした。フィリピンの東ミンドロ州合同調査の成果は6本の論文に現れたが、海外調査の費用が予定していた金額より大幅にかかった為、製本できなかった。しかし念のため、研究実績一覧に記載しておく。平成12年度は、8月に、日本側研究者と海外共同研究者とでインドネシアのジョクジャカルタ特別州を訪問し、1995年からインドネシア地方自治の試行県に指定されたスレマン県の地方自治の実態と、2001年6月までに実施される本格的な地方自治の準備がどれほど進んでいるのかを調査した。スレマン県での調査の最後に、平成13年度は日本で合同発表会を行うこととし、全体の構成と各人の報告テーマを決めた。

しかしながら、具体的に地方でどの過程を貧困層と規定するかということについては、判断基準がフィリピンとインドネシアでは非常に違うこと、両国とも各種の貧困線基準が併存していること。近年の傾向は貧困を所得で決めるのではなく、社会的孤立とか、エンパワメントを発揮しようがない生活環境にあることをより重視するようになっている。一方、具体的な政策は、貧困線の議論とかなり無関係に行われている。社会政策一般が貧困緩和にもつながるという発想になっているケースが多く、貧困層をターゲット化できていないことがわかった。また、貧困層向け融資と限定されてきた政府基金も、返済の安全性を考えて貧困層でない承認などに貸しているケースが少なからずあった。両国とも地方分権が進んできており、具体的貧困緩和は地方政府の責任に移りつつあると考えるとそれは違い、なお中央からの特別資金という形を取っていることが多い。政府の仕事は多様で、地方政府は貧困層に政策焦点を絞っているとはいえない草の根NGOは焦点を絞れているが、取り組みの規模が小さすぎるという問題点を抱える。途上国の目玉政策となった貧困緩和だが、実態は下に降りるほど内容が薄くなっている。地方政府やNGOがモデルをつくり、成功例を広げていくという方向と、貧困層を対象にしたマイクロファイナンスをさらに工夫してRefineしていくことが、今後の方向として見出される。
ヒト腸癌細胞に存在する癌関連糖鎖抗原の発現機序と生物学的意義について

ヒト腸癌細胞培養細胞株LS180細胞をヌ-ドマウス背皮下に注射し、腫瘍組織を大量に調製した。アセトン粉末にした後、可溶化し、セファロ-ス6Bカラムクロマトグラフィ-、WGAアガロ-スアフィニティクロマトグラフィ-、抗体カラムによるアフィニティクロマトグラフィ-等を用いて、MLS102、MSW113抗原を持つ糖タンパク質を精製した。更に、フッ化水素による化学的処理あるいは酵素処理により糖鎖を除去し、一次精造を解析中である。一方、単クロ-ン抗体MSW113の認識する糖鎖構造についても検討した。ヒトミルクより抗体カラムを用いてオリゴ糖を単離し、構造を明らかにしたところ、いずれもシアリルLe^aを基本構造とするものであった。また、単クロ-ン抗体MLS128を新たに調製し、Tn抗原を認識する抗体であることを明らかにした。羊顎下腺ムチン(OSM)を用いて、エピト-プの構造決定を試みた。すなわち、アシアロOSMを様々なプロテア-ゼ処理した後MLS128抗体カラムを用いたアフィニティクロマトグラフィ-によりエピト-プを含む断片を得た。更に、逆相系のHPLCにより糖ペプチドを精製し、シ-ケンサ-により一次構造を決定した。その結果、得られた糖ペプチドの内最小のものはLeu-Ser(GalNAc)-Glu-Ser(GalNAc)-Thr(GalNAc)-Thr(GalNAc)-Gln-Leu-Pro-Glyであった。SerあるいはThrにGalNAc残基が1個結合したもの、あるいは2個連続して結合したものは他の糖ペプチドにも存在することから、MLS128は上記の構造の内、GalNAc残基が3個連続して結合した構造を認識するものと考えられる。更にTn赤血球膜のグリコホリンAのN末近傍にも同様の構造が存在することからも、上記の構造が必須であることが強く示唆された。
流域社会システムの日韓比較

本研究では、「上流・下流の協力関係の確立」という観点から日本と韓国の流域社会システムの比較を行い、韓国における水質保全のための土地利用規制・住民支援性・総量規制について具体的に明らかにした。本年度は、日本と韓国の流域社会システムについて基礎的な研究を行った。まず、流域社会システムの概念について検討し、上流(森林・中山間地)から下流(平地・都市)に至る一連の空間の中で、流域社会にかかわる諸法制および関連行政機関を列挙し、それぞれの機能を調査した。韓国については、流域社会システムにおいて土地利用規制が果たしている役割が大きいので、韓国の土地利用規制関係について情報を集約した。また、韓国では上流に対する厳しい土地利用規制の代償として、下流の負担によって上流へのさまざまな支援を行う制度が存在しているが、漢江についてこの制度の実態調査を行った。あわせて韓国の水源地域では、経済振興と水質保全を両立させることを目指して親環境型農業が推進されているが、その実態についても現地調査を行った。これらの諸調査より、上流と下流の公平な負担による水質保全という理念に基づく政策的努力がなされているものの、資金の使われ方が非効率的であるなど、さまざまな問題点も抱えていることが明らかになった。また韓国のこのような土地利用規制中心の水質管理方式は、日本による支配時代に始まっていることを見出した。これらの研究をまとめて業績[1]として発表した。日本においては、これまでの研究に引き続いて、水資源開発をめぐる諸紛争の事例の調査を行った。またそれに関連して水道・下水道事業め経営問題について情報収集を行った。研究期間終了後にこの研究の課題である流域社会システムの日韓比較に関する出版を予定しており、その目次案の検討等、出版の準備も開始した。[1]「韓国における流域管理政策」李秀徹編『東アジアの環境賦課金制度』昭和堂、2010年2月本年民は、韓国における総量規制の運用実の調査と、日本における生態系サービス支払いの現状について研究を行った。韓国では、かねてより点汚染源に対する排出規制と水源地域での土地利用規制を組み合わせた水質保全政策がとられてきたが、これらの政策では小規模な点源や非点源からの汚染をコントロールできていないことが問題視されており、その点を補完するものとして自治体を対象とする総量規制が新たに導入された。本年度は新たに導入された総量規制について研究を行い、適切な排出クレジットの初期配分を行うことが総量規制制度の導入のために決定的に重要な条件であることを明らかにした。また、逆説的ではあるが、規制対象の自治体が制度の構造を十分に理解しておらず制度に対する関心も低かったために、比較的低い制度運用コストで制度の導入が可能になったことを明らかにした。今後は自治体の制度に対する理解も深まると同時に、排出クレジットのマーケットが整備されてその価値が高まることが予想されており、それによって排出クレジットの初期配分を合意することは著しく困難になり、制度の運用が困難になるであろうということを予測した。さらに、李明博政権によって進められている大規模な河川サルリギ(再生)事業がこの状況に拍車をかけるであろうということも予測された。一方、日本における生態系サービス支払の現状について検討し、諸外国の事例と日本の事例ではどのような差異がみられるのかを明らかにした。本年度は、韓国の流域管理制度のなかで、新たに導入された水質汚染総量管理制度および排出量取引制度について調査を行い、文・李・吉田「韓国の水環境保全と水質汚濁総量管理制度」(滋賀大学環境総合研究センター研究年報vol.8 No.1)として発表した。あわせて、現在進行中の4大河川再生事業についても調査を行った。さらに、これまで調査した韓国の流域管理政策(排出規制、土地利用規制、水利用負担金と上下流調整、総量管理制度)について総合的に取りまとめる研究を行った。土地利用規制は、厳格に管理する必要がある水源地域を特定して厳しい規制を行うことが可能なため、単純な排出規制に比べて効率的に規制を行うことが可能である。また土地利用規制を行うためには排水の水質分析が必要ないため、規制のための行政コストも安い。しかし、土地利用規制はしばしば厳しい規制になりやすく、土地所有者から絶えず激しい不満が出され、過度の所有権の制限として違憲判決も出されている。そのような状況に対応するため下流自治体が負担する水利用負担金を原資として水源地域に支援する制度が施行されたが、支援の中身が非効率であるという問題を抱えていた。また土地利用規制は徐々に規制緩和されてきており、小規模汚染排出者が増加しつつある。これらの問題を解決するために、自治体ごとに汚染総量を管理する総量管理制度が導入されたが、これはきわめて複雑な制度であり、また4大河川再生事業によるダム理設などによって総量割当の前提条件が変化するなど困難を抱えている。これらにより、本研究の課題であった韓国の流域管理制度について、その全体構造を解明し、およびその3本柱である排出規制・土地利用規制・総量規制についてその実態を解明できたので、本科研の目的は達成できたと判断できる。
クロロトルエンの気相および凝縮相における光化学ダイナミックス

トルエン誘導体のスペクトロスコピーとダイナミクスに関する研究が行われているが、重原子の導入されたベンゼン誘導体の電子励起状態からの緩和過程は明らかにされていない。メタノール溶媒中のクロロトルエンを光照射して励起一重項状態に励起すると、光求核置換反応を起こし、メチルアニソールを生成することが知られている。そこで、メトキシ基をもつo-,m-,p-メチルアニソールのメチル基の内部回転と励起ダイナミクスについて、超音速自由噴流中における蛍光励起スペクトル、単一振電準位発光スペクトルとその発光寿命、ホールバーニングスペクトルを観測し、S_0,S_1状態のメチル基の内部回転、基準振動モードの帰属とその相対波数を決定し、それらの状態の寿命を求めた。またメチル基の内部回転準位、ポテンシャルを計算により決定し、さらに緩和過程についても考察を行った。メチル(-h_3,-d_3)アニソールの蛍光励起スペクトルを測定した。各分子においてオリジンから低波数領域に数本のバンドが観測され、これをS_1状態のメチル基の内部回転によるバンドとして帰属した。さらに、高波数領域に数本の基準振動バンドが観測され、その帰属を行った。アニソールとの比較によって、これらのバンドはメトキシ基のメチル基ではなく、ベンゼン環に直接ついているメチル基の内部回転によるものであることがわかった。発光スペクトルの観測から、S_0状態のメチル基の内部回転と振動バンドの帰属も行った。これらの結果をもとに計算を行い、メチル基の内部回転準位及びポテンシャル障壁を決定した。また、m-メチルアニソールのスペクトラルホールバーニング測定から、シス体、トランス体、2種類の異性体があり、それぞれについて内部回転の帰属を行った。蛍光寿命の測定から、各バンドの無放射失活速度が見積もられる。さらに、o-体には0-0から150cm^<-1>付近に異性体と思われるバンドが観測され、ab initio計算により、その安定構造の存在が示唆された。
静脈内鎮静法が虚血性心疾患発生に及ぼす影響(心筋K-ATPチャネル活性について)

【方法】オスのWisterラットを使用した。ランゲンドルフ法で、摘出心臓をTyrode液で灌流し、心腔内の血液を洗い流した。次に、Ca-freeのTyrode液を使用して拍動を停止させた後、酵素灌流で細胞間結合を切り離した。遠心、濾過した単離細胞をCa-freeのTyrode液に集めた。パッチクランプを用いたinside-out法で細胞内からの影響を測定した。静脈麻酔薬のミダゾラム、及びその拮抗薬であるフルマゼニルがK-ATPチャネル活性に与える影響を検討した。【結果】inside-out法は、細胞内膜をATP-free溶液にさらすことによりK-ATPチャネルは活性化される。この活性化に対しミダゾラム(10μM、0.1μM)はK-ATPチャネルの開口率に影響を与えなかった。また、フルマゼニルはチャネル活性に影響しなかった。このことからフルマゼニルはK-ATPチャネルへ直接的に影響しない可能性を示唆している。【考察】短時間の心筋虚血が、それに続いて起こる長時間の心筋虚血に対して保護的に作用することはischemic preconditioning (IPC)とよばれている。心筋虚血の代わりに揮発性麻酔薬の前投与が同様の作用をもちanesthetic preconditioning (APC)と呼ばれている。これらの作用は、K-ATPチャネルが関与している可能性が示唆されている。前年度は単一濃度のミダゾラム(100μM)が細胞内伝達物質などを介さずにK-ATPチャネルを直接抑制する可能性のあることを報告した。だが、それより低濃度ではチャネル活性に影響をあたえないことが本年度の結果から示唆された。またその拮抗薬であるフルマゼニルは単一濃度ではあるがチャネル活性に影響をあたえなかった。今回はフルマゼニルの溶液濃度の影響を測定するに至らなかった。またミダゾラムとフルマゼニルの相互作用とK-ATPチャネル活性の関連についてはまだ明らかにされていない。【方法】オスのWistarラットを使用した。摘出心臓をランゲンドルフ法で、95%酸素と5%二酸化炭素で飽和させたTyrode液を使用して灌流し、心腔内の血液を洗い流した。次に、Ca-freeのTyrode液を使用して拍動を停止させた後、酵素にて約15分間灌流することにより細胞間結合を切り離した。遠心、濾過し単離細胞をCa-freeのTyrode液に集めた。パッチクランプ法は細胞膜のイオン分子活動を電流として記録する方法である。今回はindide-out法で細胞内からの影響を測定した。静脈麻酔薬のミダゾラムのK-ATPチャネル活性に対する影響を検討した。この活性化に対しミダゾラム(100μM)でK-ATPチャネルの開口率に減少が認められた。このことからミダゾラムの作用が細胞内伝達物質などを介さずにK-ATPチャネルを直接抑制する可能性を示唆している。【考察】先行する短時間の心筋虚血、あるいは揮発性麻酔薬の前投与が、続いて起こる長時間の心筋虚血に対して保護的に作用することが分かり、それぞれischemic preconditioning(IPC)、anesthetic preconditioning(APC)と呼ばれている。これらの作用は、K-ATPチャネルの拮抗薬であるglibenclamideで抑制されることから、K-ATPチャネルが関与している可能性が示唆されている。今回の測定は単一濃度のミダゾラムであり、溶液濃度の影響は測定していない。また効果発現部位(心筋)の濃度と血中濃度が常に一致しているわけではない。静脈麻酔薬のミダゾラムは、K-ATPチャネルへの直接作用が鎮静麻酔中の心筋虚血に対して保護効果を持たない可能性を示唆している。

だが、それより低濃度ではチャネル活性に影響をあたえないことが本年度の結果から示唆された。またその拮抗薬であるフルマゼニルは単一濃度ではあるがチャネル活性に影響をあたえなかった。今回はフルマゼニルの溶液濃度の影響を測定するに至らなかった。またミダゾラムとフルマゼニルの相互作用とK-ATPチャネル活性の関連についてはまだ明らかにされていない。
歯由来の間葉系幹細胞におけるTh1系サイトカインによる新規分化誘導調節機構の解明

幹細胞は,自己増殖能および多分化能を有する細胞と定義され,生体諸組織に分布することが知られている。とくに,間葉系幹細胞の有する骨芽細胞や軟骨細胞への分化能は再生医療の中でも,注目されている。骨髄系間葉幹細胞以外にも様々な組織から存在が報告されているが,口腔領域では,歯髄由来の間葉系幹細胞の増殖能や多分化能が報告されている。しかしながら歯乳頭細胞,歯小嚢細胞由来の間葉系幹細胞の生物学的特性,分化能力の違いには不明な点が多い。また間葉系幹細胞は傷害された組織や炎症を生じた組織において免疫制御機構を発揮することが知られている。特に,口腔内の炎症組織には,Th1細胞から誘導される炎症系サイトカインであるIFN-γ,TNF-αの発現が認められる。申請者は予備実験で,歯乳頭,歯小嚢由来の間葉系幹細胞の細胞学的性質が異なっていること,また炎症性サイトカインがそれら間葉系幹細胞の骨分化能力を抑制することを発見した。今回の実験計画では同一患者から歯乳頭細胞,歯小嚢細胞由来の間葉系幹細胞を分離し,生物学的特性や分化能力の比較を行うこと,さらに炎症系サイトカインによる分化能の調節機構とそれに関与する新規分化誘導関連遺伝子を明らかにし,再生医療への応用を検討することである。患者の過剰歯から歯小嚢,歯乳頭組織を採取し, Balliniらの方法によって幹細胞の単離を行った。得られた幹細胞の生物学的解析を行った。これらの幹細胞における,幹細胞マーカーの解析をフローサイトメトリー法によって行った結果,CD90, CD73などの幹細胞マーカーが陽性であることが示された。さらにこれらの細胞を分化誘導培地で分化させ,骨分化誘導能,脂肪分化能,軟骨分化能を検討した結果,得られた細胞が骨分化,脂肪分化,軟骨分化能をもつことが示された。これらの細胞を用いて,IFN-γ,TNF-α単独,あるいは同時添加を行い,アニザリン染色法にて骨誘導能の比較を行った。歯小嚢,歯乳頭幹細胞ともにIFN-γ単独添加で骨誘導が抑制されることが示唆された。歯乳頭幹細胞ではTNF-α単独添加において骨誘導が抑制されたが,歯小嚢幹細胞ではTNF-α単独添加における骨誘導の影響は認められなかった。また歯小嚢幹細胞においてIFN-γ誘導性の骨分化の抑制がTNF-α同時添加によってさらに増強された。以上の結果を得ており,現在のところ実験計画は概ね順調に進展していると考える。IFN-γ,TNF-α単独添加,同時添加による分化能の調節機構に関与するシグナルを明らかにするため,各種シグナル伝達阻害剤を含む分化培地にIFN-γ,TNF-αを添加し,IFN-γ,TNF-αの影響を阻害するシグナル伝達阻害剤を同定する。さらに,サイトカインによる分化調節に関連する蛋白の同定を行うために,サイトカインシグナル伝達阻害に関連する蛋白のリン酸化誘導などを検討し,関連蛋白を同定する。IFN-γ,TNF-αによる分化に関与する遺伝子を明らかにするため,歯小嚢,歯乳頭細胞にIFN-γ,TNF-α添加後,分化誘導を行った後,細胞を回収,マイクロアレイを行い,誘導,あるいは抑制される遺伝子群の網羅的解析を行う。特に影響を受けた遺伝子を同定する。同定した遺伝子群のsiRNAをカスタムメイドし,歯小嚢,歯乳頭,骨髄由来幹細胞に細胞導入する。その後,分化誘導を行い,分化能力の比較を行う。

歯小嚢,歯乳頭幹細胞ともにIFN-γ単独添加で骨誘導が抑制されることが示唆された。歯乳頭幹細胞ではTNF-α単独添加において骨誘導が抑制されたが,歯小嚢幹細胞ではTNF-α単独添加における骨誘導の影響は認められなかった。また歯小嚢幹細胞においてIFN-γ誘導性の骨分化の抑制がTNF-α同時添加によってさらに増強された。以上の結果を得ており,現在のところ実験計画は概ね順調に進展していると考える。IFN-γ,TNF-α単独添加,同時添加による分化能の調節機構に関与するシグナルを明らかにするため,各種シグナル伝達阻害剤を含む分化培地にIFN-γ,TNF-αを添加し,IFN-γ,TNF-αの影響を阻害するシグナル伝達阻害剤を同定する。さらに,サイトカインによる分化調節に関連する蛋白の同定を行うために,サイトカインシグナル伝達阻害に関連する蛋白のリン酸化誘導などを検討し,関連蛋白を同定する。IFN-γ,TNF-αによる分化に関与する遺伝子を明らかにするため,歯小嚢,歯乳頭細胞にIFN-γ,TNF-α添加後,分化誘導を行った後,細胞を回収,マイクロアレイを行い,誘導,あるいは抑制される遺伝子群の網羅的解析を行う。特に影響を受けた遺伝子を同定する。同定した遺伝子群のsiRNAをカスタムメイドし,歯小嚢,歯乳頭,骨髄由来幹細胞に細胞導入する。その後,分化誘導を行い,分化能力の比較を行う。幹細胞の単離,性質解析に時間がかかり蛋白解析やマイクロアレイまでいたらなかったために次年度使用額が生じた。次年度で前年度の助成金を合わせ、物品費として使用することを検討している。
擬一次元混合原子価金属錯体における光励起後の超高速格子緩和過程

一次元電子格子系の光励起後の緩和初期過程の電子格子相互作用、電子の共鳴移動エネルギー、電子相関依存性を詳細に明らかにするために、ハロゲン架橋混合原子価金属錯体の金属ハロゲンイオンを置換し、これらの物理量を広い範囲で変化させ、光励起後の緩和初期過程についてフェムト秒過渡吸収測定により、研究を行った。その結果、白金錯体において光励起直後には共通して自己束縛励起子の振動励起状態とポーラロンの振動励起状態の生成が観測され、これが平衡状態に緩和する過程が観測された。一方中性ソリトンは時間分解能(150fs)以下で生成することが明らかになり、これは散逸的なポテンシャル面構造によると考えられる。ハロゲンイオンの置換により電子格子相互作用を小さく、電子の共鳴移動エネルギーを大きくしていった場合、緩和初期過程での非平衡ポーラロンの生成効率が増大し、一方、非平衡自己束縛励起子の生成効率には大きな変化は見られないが、平衡状態への緩和が速くなり寿命が減少することが明らかになった。金属イオンを置換し電子相関が増大した場合、ポーラロンの初期生成効率が増大することが明らかになった白金沃素錯体において、自己束縛励起子、ポーラロンの光誘起吸収帯に、波束として生成したこれらの状態の、ポテンシャル面上の安定点を中心とした振動運動によると考えられるコヒーレントフォノン振動が見られることを明らかにした。さらにハロゲン架橋混合原子価金属錯体では、偶のパリティーの電荷移動励起子による強い2光子吸収帯が観測される、時間分解能以下のきわめて高速な応答を示すことが明らかになった。平成16年度は、共鳴移動エネルギーと電子格子相互作用の競合が光励起後の格子緩和過程に与える効果について明らかにするため、Pt錯体についてハロゲンイオンを塩素、臭素、ヨウ素に置換した錯体の合成、条件の最適化による光学的測定に適した薄片結晶化を行い、得られた単結晶試料について、フェムト秒白色光をプローブ光としたポンプ&プローブ法による過渡吸収測定、過渡反射測定(時間分解能150fs)を主な手段として可視、近赤外領域で行い、格子緩和状態がバンドギャップ内に引き起こす吸収帯の時間変化から光励起後の格子緩和のダイナミックスを観測した。さらに、ロックイン検出法による過渡反射、吸収の高精度測定のシステムを試作した。その結果、塩素、臭素、ヨウ素錯体について、共通に、電解移動励起子を始状態として光生成した場合には、励起直後に自己束縛励起子の振動励起状態、中性ソリトンが光生成することが明らかになった。一方、自由電子電子正孔対を光生成した場合には、共通に、光励起直後にポーラロンの振動励起状態、荷電ソリトンが効率的に生成する事が明らかになった。中性、荷電ソリトンとも生成時間は時間分解能以下であり、これは散逸的なポテンシャル面構造によると考えられる。一方、自己束縛励起子、ポーラロンには有限の生成時間が観測され、これは振動励起状態のエネルギー緩和の時間に対応すると考えられる。塩素、臭素、沃素の順のハロゲン置換により、これらの生成時間は減少し、過渡吸収の強度が増加する事が明らかになった。これは共鳴移動エネルギーと電子格子相互作用の競合の変化によると考えられる。沃素錯体において、自己束縛励起子、ポーラロンの光誘起吸収帯に、波束として生成したこれらの状態の、ポテンシャル面上の安定点を中心とした振動運動によると考えられるコヒーレントフォノン振動が見られることを明らかにした。平成17年度は、前年度に明らかにし過渡吸収スペクトルに観測される、コヒーレントのダイナミックスの詳細を定量的に解析した。この結果コヒーレントフォノン振動に、基底状態のフォノンに加えて、大きくソフト化した励起状態のフォノンが観測されていることを明らかにした。励起状態のフォノンの振動の位相が一定の観測光のエネルギーを境に、高エネルギー側と低エネルギー側で180度変化していることを明らかにした。

さらに振動の寿命が高、低エネルギー側から中心の位相反転するエネルギーに近づくつれ長くなることが明らかになった。これらのことより、非平衡の光生成ポーラロン、自己束縛励起子が新しい安定点を中心に波束として振動していることを定量的に明らかにした。さらに本年度は金属イオンがパラジウムの場合についても、過渡吸収スペクトル測定を行った。その結果ハロゲンが塩素のパラジウム錯体において、同じくハロゲンが塩素の白金錯体、バンドギャップの幅がほぼ同じ白金-臭素の錯体と比べ、電荷移動励起子から中性ソリトンが高い効率で生成することが明らかになった。これは、白金と比べパラジウムで電子相関が大きくなるため、中性ソリトンが安定化しているためと考えられる。一方、自由電子正孔対からのポーラロン生成には大きな効率の増大は見られなかった。これはポーラロン状態の安定化への電子相関の寄与が中性ソリトンの場合と小さいためであると考えられる。
多金属ヒドリド錯体による窒素の活性化と有効利用

4つのチタンを含むチタンヒドリド錯体は、特殊な試薬を必要とせずに窒素分子を切断し、さらに酸塩化物との反応で含窒素有機化合物であるニトリルを与えることを明らかにした。反応で生じたチタン塩化物は、再び原料としてリサイクルできることも判明した。本成果は、ハーフサンドイッチ型チタン錯体が窒素分子の活性化と含窒素有機化合物への直接的な変換に有効であることを示しており、今後、この系を用いた様々な窒素分子変換反応の開発が期待される。窒素分子は非常に安定なため、窒素分子から有用なアンモニアや含窒素化合物に変換するためには多くのエネルギーが必要である。少ないエネルギーで効率よく窒素を活性化し、有用な含窒素化合物に変換する触媒の開発が強く望まれている。これまで報告された、構造明確な分子性化合物を用いた温和な条件下での窒素分子の活性化による含窒素有機化合物の合成例は極めて限られている。最近、理化学研究所の筆者らのグループでは、構造明確なチタンヒドリド化合物を用い、新たな還元剤やプロトン源を加えることなく、常温・常圧で窒素分子の活性化と部分水素化に成功した(Science 2013)。そこで、本研究では、このようにチタンヒドリド化合物によって活性化された窒素(ニトリド)を様々な有機基質ヘ導入する反応を検討し、含窒素有機化合物の合成法を探索した。その結果、酸塩化物RC(=O)Clを反応させることで、対応する有機ニトリル類R-C≡Nが合成できた。この反応では錯体側の生成物として二核チタンオキソジクロロ錯体も生成した。また、付加価値がより高いと考えられる15Nラベルされたニトリル類も本手法を用いることにより簡便に合成された。本法は窒素分子を使って安全で簡便に直接含窒素有機化合物が合成できるという点で、アンモニアを原料とする従来の含窒素有機化合物合成法より優れているといえる。とくに、15Nラベルされた有機化合物の合成においては、その優位性がより顕著に表れている。窒素は大気中に豊富に存在し容易に利用可能な環境資源であるが、非常に安定であるため、この窒素分子を活性化し有用な窒素化合物に変換する研究は、非常にチャレンジングな研究である。通常、窒素分子はハーバーボッシュ法により多大なエネルギーを用いてアンモニアに変換され、このアンモニアを出発原料として含窒素化合物の合成がなされている。一方で、窒素分子を直接用いて含窒素化合物に変換する例は非常に限られている。アンモニアを経ない新たな合成法の開発のために、構造明確な分子性錯体を用いた窒素分子活性化の研究が近年盛んに進められている。その多くは強力な還元剤存在下、窒素分子を切断して含窒素化合物に変換するという手法である。分子性金属ヒドリド錯体は窒素分子活性化に対して、ヒドリド配位子が窒素ー窒素切断の還元剤として働くため、新たに添加剤を必要としない特徴がある。我々は最近、3つの金属からなるチタンヒドリド錯体を用いて常温常圧で窒素分子を活性化し、部分的に水素化することに成功した(Science2013)。本年度は、4つのチタン金属からなるチタンヒドリド錯体を用いた窒素分子の活性化と含窒素化合物の直接合成の研究に取り組んだ。窒素活性化プロセスにおいては、窒素-窒素切断反応に伴った、可逆的な水素分子の付加脱離反応が観察された。この反応は、工業的なハーバーボッシュ法や自然界でのニトロゲナーゼによる窒素分子活性化にも重要な役割を果たしていると考えられており、今回分子レベルで直接観察することに初めて成功した。また、得られたチタン窒素化合物に対して、アシルクロリド(RCOCl)を反応させたところ効率よくニトリル(RCN)を合成することに成功した。また、様々な官能基に耐性があった。今回は、従来法と比べても優位性のある、窒素分子を使った新たな直接合成法の開発に成功した。チタンを用いた窒素活性化は既に報告しているが、今年度行った窒素活性化研究において、窒素ー窒素結合切断に伴う水素分子の可逆的な付加脱離反応が観察されたことは、大きな成果と考えている。また、活性化された窒素種を含窒素化合物に簡便な手法で効率よく変換する手法も開発することができ、おおむね計画通り研究は進んでいるといえる。地球大気の約8割を占める豊富な資源である窒素分子は、2個の窒素原子が三重結合という強い共有結合で結ばれているため非常に安定であり、このため、窒素分子を有用な有機化合物(含窒素有機化合物)に直接変換することは非常に困難である。通常、多くのエネルギーを消費する「ハーバー・ボッシュ法」によって、窒素分子から合成されたアンモニアを窒素原料として含窒素有機化合物を合成している。アンモニアを用いずに、温和な条件で窒素分子を含窒素有機化合物に直接変換する手法の開発は、これまであまり進んでいなかった。例えば、化学工業上需要な中間原料である含窒素有機化合物のニトリルは、医農薬中間体、溶剤、アクリル繊維の前駆物質、ナイロンの原料など、その用途は多岐にわたる。合成に関しては、アンモニアを原料とする合成手法にほぼ限られており、これまで報告されている窒素分子からの直接ニトリル合成では、合成できるニトリルが限られていたり、また、多くの添加剤や、何段階もの反応が必要といった実用上の問題点があった。本申請研究では、新たに開発した四つのチタンを含むチタン化合物から特殊な試薬を用いずに窒素分子を切断した。

さらに、切断した窒素種と入手が容易なカルボン酸塩化物から温和な条件で含窒素有機化合物であるニトリルを直接合成することに成功した。また反応で生じたチタン塩化物は、再び原料としてリサイクルできることも判明した。従来の研究では、窒素切断に特殊な金属還元剤が必要であったり、切断した窒素種の変換に多数の添加剤が必要だったりと多くの課題があった。本研究成果は、ハーフサンドイッチ型チタン錯体が窒素分子の活性化と含窒素有機化合物への直接的な変換に有効であることを示しており、今後、この系を用いた様々な窒素分子変換反応の開発が期待される。4つのチタンを含むチタンヒドリド錯体は、特殊な試薬を必要とせずに窒素分子を切断し、さらに酸塩化物との反応で含窒素有機化合物であるニトリルを与えることを明らかにした。反応で生じたチタン塩化物は、再び原料としてリサイクルできることも判明した。本成果は、ハーフサンドイッチ型チタン錯体が窒素分子の活性化と含窒素有機化合物への直接的な変換に有効であることを示しており、今後、この系を用いた様々な窒素分子変換反応の開発が期待される。本研究では、最近申請者が見出した三核チタンヒドリド錯体と窒素の反応が常温・常圧で進行し窒素の結合切断と水素化が起こることに基づき、この反応で取り込まれた窒素を有機基質などとの反応により取出し、含窒素有機物などに変換することを最大の目的としている。今回、含窒素有機化合物としてニトリル類を活性化された窒素と酸塩化物から簡便に合成する手法を開発した。また15Nラベルされたニトリル類も15Nラベル窒素分子を出発原料にして合成することができた。以上の成果から、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。本反応の適用範囲を探るべく、様々な含窒素化合物の合成に適用できないか、研究を続ける。また、窒素分子活性化について、チタン金属以外の遷移金属や、チタンと他の遷移金属を含む異種混合型ヒドリド錯体等の合成も行い、新たな窒素分子活性化反応の開拓を行う。有機金属化学本研究では、チタンヒドリド錯体によって活性化された窒素を様々な有機基質へ導入する反応を検討し、様々な含窒素有機化合物の合成法を探索する。具体的には、以下の内容を実施する。(1)窒素活性化によって得られたチタンイミド、ニトリド錯体について、アルデヒド、ケトン、酸塩化物などのカルボニル化合物や、アルケン、アルキンなどの炭素ー炭素不飽和化合物など、様々な有機化合物との反応を網羅的に検討する。(2)窒素導入が可能な基質や、それによって合成できる含窒素有機物を絞り、反応の最適化を行う。消耗品の使用が想定より少なく、また新規購入費用も想定より安価であったため。計画通り、物品費として使用予定である。また、ステンレスオートクレーブ購入費用としても使用予定である。
培養による卵胞卵子成熟とその成熟卵子由来胚からの産子生産に関する基礎的研究

本研究はマウスの卵胞卵子を用いて効率的に成熟させる方法の検討の確立を主目的として新鮮および凍結卵巣組織由来の卵胞卵子を用いて体外成熟(IVM)について検討した。その結果、リコンビナントFSH(rcsFSH)を使用したIVMで高い成熟率得られる方法が確立できた。また、幼弱マウス由来繊維芽細胞を用いた共培養法を行うと、安定した卵胞卵子の成熟が得られること、更に卵丘細胞除去卵卵胞卵子あるいは過熟卵子でも成熟卵子を得ることができた。recFSH使用によるIVM法で得られた成熟卵子は正常に受精し、その胚は正常産子に発生することが確認された。2.成熟マウス(ddY)卵巣から採取した前胞状卵胞を取り出しこれを10%FBS添加α-MEMにリコンビナントFSH recFSH(100、200mIU/ml)を添加し培養液中で37°C、CO2-airの条件下で5-8日間の培養を行った。形態的に成熟した卵胞をHCG2.5IU/mlを添加した液中で培養して排卵率を調べた。その結果排卵した卵胞はrecFSH添加両群に有意な差は認められなかった。3.マウス(ddY)8IUのPMSG投与48時間後に取り出した卵巣から採取し、成長卵胞から卵丘細胞-卵子複合体(COCs)を取り出した。このCOCsを10%FBS添加α-MEMにrecFSH(50mIU,100mIU,200mIU/ml)を添加し培養液中で37°C、C02-airの条件下で16-18時間の培養を行った。その結果、無添加、および50mIU群に比較して100および200mIU/ml添加で成熟率が高率であった。4.IVMにより得られた成熟卵子の受精能・発生能についてIVFを用いて検討した。その結果、排卵成熟卵子の受精率に比較してIVM成熟卵子の受精率は低下していた。特に卵子透明帯の硬化等の障害と思われる現象も観察された。1.Recombinant FSH(recFSH100および200mIU/ml)を添加したα-MEM中で卵胞を培養(5-8日間)することによって成熟した卵胞をHCG添加培養液中で排卵させると成熟卵子が得られる方法を昨年樹立した。その方法用いてddY成熟雌にPMSG8IU投与後48時間目に卵巣を摘出した卵胞を培養し得られた成熟卵子を体外受精(IVF)した。その結果、recHSH100あるいは200mIU/ml)添加群で各々42.5%および47.0%が正常に受精した。また、受精卵子を培養し24細胞期胚を偽妊娠雌の卵管内へ移植した結果、5例中2例に妊娠がし、分娩した。2.凍結保存したddYマウス卵巣を融解して、採取した卵胞を上述の方法で発育成熟させた卵胞を排卵させて得られた成熟卵子をIVFした結果、23%および26.2%の受精卵子を得ることができた。受精卵子を儀妊娠雌卵管に移植した結果、6例中1例に妊娠が確認された。3.同様にPMSG投与後48時間目に卵胞から採取した卵丘-卵子複合体(COC)を同様の培養液で成熟培養させた結果、45.0%の成熟卵子が得られた。IVFを行った結果、57.2%が受精した。受精卵子を1と同様に仮親に移植した結果、4例中1例に妊娠が成立した。4.卵丘細胞が剥離した卵胞卵子は成熟が低率であるが、新鮮排卵卵子から採取した卵丘細胞との共培養を行い、成熟促進に対する影響について調べた。その結果、人為的に卵丘細胞が剥離した新鮮卵子の成熟率は正常卵子に比べて若干低率であったが、過熟により卵胞卵子剥離した卵子で有意に低率であった。この過熟卵子を卵丘細胞と共培養を行った場合、その成熟率は単独培養に比較して有意に上昇した。これまでの研究で遺伝子組み換えヒトFSH(rFSH)を添加した培養液中で卵胞を培養することによって成長・成熟させることができ、この卵胞をHCG添加により排卵させて42-47%の成熟卵子が得られ、それらの受精・発生能についても検討した。本年度は卵胞卵子の体外における成熟過程を中心に検討を行った。1.40-42日齢雌マウスにPMSG 8IUを注射し、48時間後に卵巣を摘出し卵胞から卵丘細胞一卵子複合体(COCs)を採取した。

これをrFSH 1OOあるいは200mIU/mlおよび10%FBSを添加したDMEM液中で18時間培養して37°C、5%CO2-airの条件下で体外成熟(IVM)を行った。その結果、rFSH100mIU/ml添加で85.3%,200mIU/ml添加で83.4%、Control(無添加)では41.7%の成熟率が得られ、rFSH添加は有意に成熟を促進した。2.1と同様にPMSG投与後48時間目に摘出卵巣の卵胞からCOCsを採取してethylene glycol,ficoll,sucroseを用いたvitrification法によってLN2(-196°C)中に凍結保存した。7日後に融解し、卵胞からCOCsを採取し、1)で使用したrFSHを添加した培養液中で同条件下でIVMを行った。その結果、成熟率は100mIU/mlで61.1%,200 mIU/mlで64.4%,contro1で25.0%で明確にrFSHの促進効果が確認した。3.IVMで得られた成熟卵子を体が受精(IVF)を行って受精卵を得てこれ等が2-cellあるいは4-cell stageに達した時に、偽妊娠雌マウス卵管内に移植した。その結果、新鮮卵胞由来COCs胚で4例中3例が妊娠し、9頭の産子を得た。また、凍結COCs由来胚では4例中2例が妊娠して4頭の産子が得られた。Control卵子由来胚の移植では5例中3例が妊娠、6頭の産子が得られた。4.このrFSHを用いるIVMシステムで卵丘細胞を剥離させた卵子の成熟率はCOCs由来卵子の成熟率と比較して若干低率であったが有意な差はなかった。そして、IVFを行って受精率を調べた結果、1026%範囲で明らかにCOCs由来卵子に比べて低率であった。一方、ICSI用いての卵丘細胞除去卵子の受精率はCOCs由来卵子と有意差は見られなかった。この結果は、卵丘細胞剥離卵子では透明帯が硬化して精子侵入を阻害する可能性が示された。
一次宇宙線核組成の測定

平成6年8月に観測装置を船積みし、9月下旬にボリビアにて取り出した。この間、予想に反して長時間を要したが、これはボリビアの国内事情による。荷物受け取り後、現地研究分担者アルフォンソ・ベラルデなどの協力を得、荻尾彰一(研究分担者)、白崎裕治、ネルソン・ヒロンダ(以上2名、研究協力者)が観測装置の設置を行った。設置場所はチャカルタヤ山(標高5200m)宇宙物理学観測所にある既存の空気シャワーアレイ(SASアレイ)で、特に、空気チェレンコフ光の受光装置は中心から約150m離れた2つの地点に設置した。10月中は観測装置の設置と平行して、装置のキャリブレーションを行った。準備実験は11月の新月前後6日間に垣本史雄、白崎、ヒロンダが行った。観測装置はSASアレイの空気シャワートリガー信号でトリガーされ、ディジタルオシロスコープで記録した空気チェレンコフ光波形が8mmデータテープに記録保存された。既に現地は雨季に入っており、天候には恵まれなかったが、装置の動作テスト、装置全体の時間応答特性、実験場所における夜光量などの基礎データのほか、空気シャワーに連動した空気チェレンコフ光波形データの収集を行うことができた。11月中旬以降は本格的な雨季となったため、予定どおり11月下旬に全員が帰国した。また、平成7年2月下旬に研究分担者、及び、研究協力者による会合を開催し、研究経過の報告、及び、解析結果に基づく平成7年度の研究計画について検討した。また、平成7年3月に開催された日本物理学会に以上で得られた結果について報告を行った。平成7年度は、垣本、荻尾、白崎、ネルソンを派遣し、雨季があける6月より観測態勢に入った。観測は10月28日までの新月を挟む前後それぞれ約2週間の計526時間行った。晴天率は非常に高く、観測効率18%を達成した。日本では観測効率が5から6%であり、この種の実験場所としてチャカルタヤ山宇宙物理学観測所がいかに最適かが分かる。以上の観測で得られたデータは、付随する空気シャワーデータとともに日本にて解析が行われた。担当したのは、上記観測実施者と研究分担者である金子、吉井である。観測に先立って行ったシミュレーション計算結果から、空気チェレンコフ光波形を特徴づけるパラメータとして、その時間積分波形の立ち上がり時間T10-90を用いることを決定した。測定したT10-90は、付随する空気シャワーのサイズ(一次宇宙線のエネルギーに相当)、到来方向、空気シャワー軸と観測地点までの距離により分類し、それぞれシミュレーション計算結果と比較し、一次宇宙線の核組成を決定する。具体的には、各原子核が大気に入射したときに期待されるT10-90の分布をシミュレーション計算により得ておき、これを基準に観測データから最尤法を用いて、それぞれの成分混合比を決定する。最終結果を得るには、最低あと2年分のデータが必要である。平成7年8月までに得られたデータの解析結果をまとめると、特に興味深いKnee領域と呼ばれる10^<14>^<15>eVについて1.一次宇宙線の平均原子核質量数はA=9152.陽子と鉄の成分比率はupper limit値でそれぞれ25%と50である。また、10^<14>eV代での結果は直接測定で得られたそれ以下の結果と一致している。また、一次宇宙線の平均原子核質量数はKnee領域を越えると増加してくることも分かった。以上から、Knee領域領域宇宙線の起源は少なくとも、陽子を主成分とする活動的銀河核モデルでは説明できないと結論できる。以上の結果は、平成7年度秋の物理学会、及び第24回国際宇宙線会議にて報告した。また、継続的に行っているシミュレーション計算結果により、上記T10-90のほか波形の波高値の情報を解析に考慮することにより、各成分比が10%以下の精度で決定できることが分かった。平成8年度科学研究費国際学術調査費がさらに認められたので、平成8年度実施と同規模の観測を行いデータ蓄積量を増やすととともに、直接測定と比較できる10^<13>eV代での観測を実現する予定である。

また、平成7年2月下旬に研究分担者、及び、研究協力者による会合を開催し、研究経過の報告、及び、解析結果に基づく平成7年度の研究計画について検討した。また、平成7年3月に開催された日本物理学会に以上で得られた結果について報告を行った。平成7年度は、垣本、荻尾、白崎、ネルソンを派遣し、雨季があける6月より観測態勢に入った。観測は10月28日までの新月を挟む前後それぞれ約2週間の計526時間行った。晴天率は非常に高く、観測効率18%を達成した。日本では観測効率が5から6%であり、この種の実験場所としてチャカルタヤ山宇宙物理学観測所がいかに最適かが分かる。以上の観測で得られたデータは、付随する空気シャワーデータとともに日本にて解析が行われた。担当したのは、上記観測実施者と研究分担者である金子、吉井である。観測に先立って行ったシミュレーション計算結果から、空気チェレンコフ光波形を特徴づけるパラメータとして、その時間積分波形の立ち上がり時間T10-90を用いることを決定した。測定したT10-90は、付随する空気シャワーのサイズ(一次宇宙線のエネルギーに相当)、到来方向、空気シャワー軸と観測地点までの距離により分類し、それぞれシミュレーション計算結果と比較し、一次宇宙線の核組成を決定する。具体的には、各原子核が大気に入射したときに期待されるT10-90の分布をシミュレーション計算により得ておき、これを基準に観測データから最尤法を用いて、それぞれの成分混合比を決定する。最終結果を得るには、最低あと2年分のデータが必要である。平成7年8月までに得られたデータの解析結果をまとめると、特に興味深いKnee領域と呼ばれる10^<14>^<15>eVについて1.一次宇宙線の平均原子核質量数はA=9152.陽子と鉄の成分比率はupper limit値でそれぞれ25%と50である。また、10^<14>eV代での結果は直接測定で得られたそれ以下の結果と一致している。また、一次宇宙線の平均原子核質量数はKnee領域を越えると増加してくることも分かった。以上から、Knee領域領域宇宙線の起源は少なくとも、陽子を主成分とする活動的銀河核モデルでは説明できないと結論できる。以上の結果は、平成7年度秋の物理学会、及び第24回国際宇宙線会議にて報告した。また、継続的に行っているシミュレーション計算結果により、上記T10-90のほか波形の波高値の情報を解析に考慮することにより、各成分比が10%以下の精度で決定できることが分かった。平成8年度科学研究費国際学術調査費がさらに認められたので、平成8年度実施と同規模の観測を行いデータ蓄積量を増やすととともに、直接測定と比較できる10^<13>eV代での観測を実現する予定である。平成6年8月に観測装置を船積みし,9月下旬にボリビアにて取り出した。この間,予想に反して長時間を要したが,これはボリビアの国内事情による。荷物受け取り後,現地研究分担者アルフォンソ・ベラルデなどの協力を得,荻尾彰一(研究分担者),白崎裕治,ネルソン・ヒロンダ(以上2名,研究協力者)が観測装置の設置を行った。設置場所はチャカルタヤ山(標高5200m)宇宙線観測所にある既存の空気シャワーアレイ(SASアレイ)の中心から150m離れた地点である。10月中は観測装置の設置と平行して、装置のキャリブレーションを行った。
スペース赤外線観測で探る惑星系の進化:円盤から惑星へ

赤外線衛星IRASにより、遠赤外線の超過として10数個の主系列星の周りに星周円盤が発見されて以来、その生成・進化について、多くの議論が重ねられてきた。星周円盤の進化は、惑星系生成の過程と密接に関連し、太陽系の起源を探る上で重要な情報をもたらすものである。本研究計画の目的のひとつは、この「星周円盤のサンプル数を従来よりも画期的に増やす」ことにより、「統計的」に星周円盤の進化過程を解明しようとすることである。そのために、赤外線天文衛星「あかり」(以前はASTRO-Fと呼ばれていた)の準備を進め、平成18年2月に打ち上げに成功し、全天サーベイ観測および、個別天体の詳細観測を進めた。本研究では、特に効率の良い観測計画の策定、効率的なデータ解析方法の開発にとりくみ、大きな成果を挙げた。また、衛星観測を補足するために、地上望遠鏡を用いた高空間分解能観測を進めた。その結果、βPicの周りの青洲円盤の構造から惑星の存在を示唆する結果を得るなどの成果を挙げた。さらに、将来の系外惑星の直接検出を目指して、系外惑星の検出に最適化したステラー・コロナグラフの基礎技術開発にも取り組んだ。微細加工によってバイナリー瞳型マスクを製作し、可視波長域での検証実験を進め、コロナグラフ単体としては世界記録となる10^7のコントラストを達成した。さらに、コントラストを高めるだけではなく、コロナグラフのinner working angle(IWG)を小さくするために、Phase-Induced Amplitude Apodization型のコロナグラフの実験も進めた。これは、将来、主星に近い惑星までを検出する上で、重要なステップとなる。しかしながら、IRASの観測ではサンプル数が限られていた。このため、現状ではサンプル数がまったく不足しており、星周円盤の進化について観測的に制限を与えることが困難である。本研究では、宇宙科学研究本部が打ち上げ予定の赤外線衛星ASTRO-Fにより星周円盤の観測を行なう。ASTRO-Fでは、従来よりもはるかに優れた感度で全天サーベイ観測を行なうため、「星周円盤のサンプル数を従来よりも画期的に増やす」(200個以上)ことができる。このため、この多くの星周円盤サンプルを活用して、「統計的」に星周円盤の進化過程を解明することができると期待される。ただし、ASTRO-Fの観測時間は限られるため、効率的な観測を行ない、かつ迅速な解析を行なうには、「事前の十分な準備」が重要である。そこで、平成15年度には、以下の点に重点をおいて研究を行なった。1.観測計画の十分な検討2.観測装置の飛翔時の絶対較正手法の確立3.観測結果の迅速な解析を可能にする環境およびソフトの整備また、平成15年度には、将来の系外惑星の直接検出を目指して、系外惑星の検出に最適化した中間赤外線コロナグラフの基礎技術開発にも取り組んだ。さらに、次年度以降の試験で用いる評価システムを立ち上げると同時に、様々なコロナグラフの方式の比較検討、予備的な評価を行った。