hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニハイチュウの形態の収斂進化

クモダコにみられる1種は、体の前部を他の同種個体と融合させ生息域を大きく覆う特徴をもち、ツノモチダコにみられる1種は、体の前部を他の同種個体と接着させ群体を形成し、生息域を大きく覆う特徴をもつ。これは1つの適応戦略と考えられる。さらに、海外のニハイチュウ類についても同様に解析を進めている。フランスとメキシコの共同研究者と、地中海とメキシコ近海に生息する頭足類にみられるニハイチュウ類について、分類学的研究と分子系統学的手法を用いて解析を進めている。これまで地中海産のイチレツダコのニハイチュウ類の再記載とミトコンドリアCOI遺伝子と18SrRNAの塩基配列を解析した。メキシコ湾沿岸のOctopus mayaから2種の新種ニハイチュウを記載した。日本海沿岸の頭足類(クモダコ、ツノモチダコ、ヤワラボウズイカ、ウデボソコウイカ、テナガコウイカ、イッカクダコ、マダコ属タコ類3種)が期待通りに入手でき、それら宿主から、少なくとも20種のニハイチュウ類のサンプルが採集できたから。ニハイチュウ(二胚動物門)は、底棲の頭足類の腎嚢に片利共生する体長数ミリ、細胞の数が10-30個のきわめて体制の簡単な多細胞動物である。最近の分子系統学的解析では、ニハイチュウ類は原始的な多細胞動物ではなく、単純な体制は頭足類の腎嚢という特殊な微小環境へ適応の結果であるとみられている。そのような特殊化の歴史をもつニハイチュウ類の分類形質における形態適応と進化について、形態学的手法と分子系統学的手法を用いて解析を進めている。可能な限り多くの種を集め、適応形態の多様性を明らかにし、形態形質の進化の道筋を解明することを目指している。当該年度は、日本海沿岸のクモダコ、熊野灘に生息するツノモチダコ、ヤワラボウズイカ、ヒメコウイカ、ウデボソコウイカ、テナガコウイカ、サガミコウイカ、イッカクダコ、マダコ属のタコ類3種、および土佐湾からマダコ属のタコ類1種から、25種のニハイチュウ類を採集することができた。このうち23種類は分類形質を明らかにした結果、新種であることが判明したので、新種記載の準備を進めている。同時に、これらニハイチュウ類のミトコンドリアCOI遺伝子と18SrRNAの塩基配列を解析中である。現在、ツノモチダコとイッカクダコのニハイチュウ類から特異な適応形態をもつ種を発見し記載中であるが、当該年度にはマダコ属の未記載種にみられるニハイチュウにも特異な形態形質をもつ種を発見した。この未記載種のニハイチュウにも、クモダコやツノモチダコにみられるニハイチュウ類のように、体の前部を他の同種個体と接着させ群体を形成し、腎上皮の表面の生息域を大きく覆う特徴をもつ。このような形質は希で、分類上重要な分類形質となるばかりでなく、ニハイチュウ類の系統の中でどのようなプロセスで生じたかが興味深い。日本沿岸の頭足類(クモダコ、ツノモチダコ、ヤワラボウズイカ、ウデボソコウイカ、ヒメコウイカ、テナガコウイカ、サガミコウイカ、イッカクダコ、マダコ属タコ類3種)が期待通りに入手でき、それら宿主から、少なくとも25種のニハイチュウ類のサンプルが採集できた。新種の記載分類はおおむね予定通りに進んでいる。しかし、これらニハイチュウ類のミトコンドリアCOI遺伝子の塩基配列決定が進まず、系統樹が描けないでいる。二胚動物門ニハイチュウ類は底棲の頭足類の腎嚢に片利共生する動物である。体を構成する細胞数が10-30個ときわめて少なく、体制の単純な動物である。分子系統学的解析によって、この動物はその見かけによらず原始的な動物ではないことが明らかになった。すなわち単純な体制は頭足類の腎嚢という微小環境への適応の結果であることがいえる。このような進化史をもつニハイチュウ類の分類
ASEANとアジアNICsにおける社会変動の比較研究ー都市・農村関係を中心にー

1.韓国経済について次の分析がなされた。(1)外から、上からの工業化が本来的都市化を伴わず両者が相克している。都市化は都市非公式部門を肥大化させている。(2)農業部門は70年代末不作と保護政策後退によって緑の革命も後退し全般的落層化が生じている。(3)農村から都市への人口移動は工業化のテンポを上まわった。(4)民主化を担う主体は労働者、雑業層等の民衆である。2.韓国資本主義論争を検討した。かつての民族経済論は現在国独資論にひきつがれて従属理論と相対立する形となっている。国独資論反対論者の一部はその前身である民族経済論をも批判しているが、本来内包的自立的工業化をめざす民族経済論は従属理論の立場からみても正しく評価されるべきである。3.タイ農村の地域労働市場の展開と就業構造について検討した。(1)大都市周辺農村は通勤形態による兼業が一般化し、農村内部では兼業化と緑の革命により急速な階層分化が進んでいる。(2)その中で上層界の脱農化は顕著ではないので中農標準化傾向はあらわれていない。(3)辺境農村では全階層的な遠隔地出稼労働が盛んである。4.NICS的発展の特徴を論じるシンポジウムを、山口博一,劉進慶、駒井洋、加納弘勝、大倉秀介、スリチャイ・ワンケオ各氏の参加のもとに開催し、次のような諸点を議論した。(1)NICS一般を論じるだけでなく国別にきめ細く見てゆくべきである。韓国はナショナリズムが強いのに台湾は弱く外国投資にも積極的である等のちがいがある。(2)NICS的発展は第三世界の不均等発展や日米関係にもとづいた特殊な発展形態であり、必ずしも一般化できない。(3)都市化、工業化は新中間層、労働者、都市雑業層を増加させており、民主化は上下どの階層の利害を代表するかで性格が異なりうる。
アダカイト質マグマの成因論の再検討：特に変成した層状斑れい岩の重要性

本研究は、珪長質マグマの生成をマントルに沈み込んだ含水鉱物に富む変成岩の脱水部分融解過程によって説明しようとするものである。若くて熱い海洋プレートが沈み込み、マントル内で部分融解して生ずるアダカイト質マグマは、太古代の花崗岩類の多くがアダカイト質であることから、近年大陸地殻の形成に大きく関わる点で注目を集めている。ただ、一口にアダカイトといってもその化学組成は多様であり、必ずしもMORB組成の海洋地殻のみの関与だけでは説明できない。海洋地殻は、第2層であるMORBの下位に量的にははるかに厚い第3層である層状斑れい岩が存在しており、これらはマグマの結晶分化作用によって広範な組成・鉱物共生の岩石になっている。これらが海溝深部で融解すれば、アダカイト質マグマの多様性を説明する上で重要なキーとなる。本研究テーマを進める上で必要となる岩石試料のサンプリングを、2018年11月下旬に愛媛県新居浜市足谷川において実施し、変斑れい岩を採集した。この調査には、研究代表者本吉と研究分担者廣井、川嵜が参加した。採集した岩石を国立極地研究所において薄片に加工し、偏光顕微鏡観察を行った。これらの岩石は、元々海洋地殻を構成する斜長岩が海溝深部で高圧変成作用を受け、藍晶石ーパラゴナイトーゾイサイトを主体とする鉱物共生が生じている。原岩の鉱物組み合わせや化学組成を反映して、ざくろ石や角閃石が含まれることもある。四国三波川変成帯にはこうした変斑れい岩が分布するが、それらの一部はすでに露頭でのサンプリングが困難な場合もあるため、過去に同地域を調査された名古屋大学・榎並正樹教授より試料の提供をいただき、今回サンプリングした試料を合わせて顕微鏡観察を行うとともに全岩化学分析を行った。分析したサンプルは5点であり、2019年3月に島根大学理工学部の蛍光X線分析装置を用いて行った。本研究に必要な岩石試料である変成した斑れい岩は、研究代表者らによる四国でのサンプリングにより採集することができた。ただ、露頭へのアクセスは現在難しくなっている場所もあり、そのためかつてその地域を対象に調査されたいた名古屋大学・榎並正樹教授からの提供により、別途サンプルを確保することができことで、研究の準備が整った。これらのサンプルは、国立極地研究所において薄片に加工され、ただちに偏光顕微鏡観察に供された。鏡下観察の結果、原岩である海洋地殻起源の斑れい岩は、三波川変成作用を受けて、高圧の変成条件を示す藍晶石ーパラゴナイトーゾイサイトを主体とする鉱物共生に改変されている。また原岩の鉱物組み合わせや化学組成を反映して、ざくろ石や角閃石が含まれることも確認した。鉱物共生ならびに反応組織から、斜長石+H2O→藍晶石+ゾイサイト+石英、斜長石+ざくろ石+H2O→ゾイサイト+石英、斜長石+コランダム+H2O→ゾイサイト+石英、斜長石+ざくろ石+コランダム+H2O→ゾイサイトといった、主に斜長石の加水分解反応が想定される。また、原岩の化学組成の多様性を検証するために、全岩化学分析を島根大学理工学部の蛍光X線分析装置を用いて行うこともできた。データの解析はこれからであるが、研究初年度としてほぼ計画通りの項目も実施することができたので、おおむね順調に進展しているといえる。今後は昨年度に引き続き岩石の記載を行う。とくに偏光顕微鏡による観察に加えて、走査型電子顕微鏡を用いて微細組織の解析を行う。同時に構成鉱物のX線マイクロアナライザによる鉱物の化学分析を行う。分析は、国立極地研究所所有の装置を使用する。分析結果をもとに、変成温度圧力条件の推定を行うとともに、高温高圧実験の条件を設定するための基礎データとする。また、全岩分析結果を詳細に解析し、化学的特性を明らかにするとともに、原岩の化学組成と構成鉱物との対比を試みる。さらに、鏡下観察の結果から想定される反応の物理条件(温度、圧力)を決定するために、採集した岩石を出発物質とした高温高圧実験を行う。実験は、研究分担者である川嵜とともに、山口大学大学院創成科学研究科所有のピストン・シリンダー装置を用いて行う予定である。実験は、出発物質である変斑れい岩を部分融解させ、生成した液と溶け残り物質(レスタイト)を記載・分析して、部分融解過程ならびにその生成物の化学的特徴や多様性を明らかにすることを目指す。

本研究テーマを進める上で必要となる岩石試料のサンプリングを、2018年11月下旬に愛媛県新居浜市足谷川において実施し、変斑れい岩を採集した。この調査には、研究代表者本吉と研究分担者廣井、川嵜が参加した。採集した岩石を国立極地研究所において薄片に加工し、偏光顕微鏡観察を行った。これらの岩石は、元々海洋地殻を構成する斜長岩が海溝深部で高圧変成作用を受け、藍晶石ーパラゴナイトーゾイサイトを主体とする鉱物共生が生じている。原岩の鉱物組み合わせや化学組成を反映して、ざくろ石や角閃石が含まれることもある。四国三波川変成帯にはこうした変斑れい岩が分布するが、それらの一部はすでに露頭でのサンプリングが困難な場合もあるため、過去に同地域を調査された名古屋大学・榎並正樹教授より試料の提供をいただき、今回サンプリングした試料を合わせて顕微鏡観察を行うとともに全岩化学分析を行った。分析したサンプルは5点であり、2019年3月に島根大学理工学部の蛍光X線分析装置を用いて行った。本研究に必要な岩石試料である変成した斑れい岩は、研究代表者らによる四国でのサンプリングにより採集することができた。ただ、露頭へのアクセスは現在難しくなっている場所もあり、そのためかつてその地域を対象に調査されたいた名古屋大学・榎並正樹教授からの提供により、別途サンプルを確保することができことで、研究の準備が整った。これらのサンプルは、国立極地研究所において薄片に加工され、ただちに偏光顕微鏡観察に供された。鏡下観察の結果、原岩である海洋地殻起源の斑れい岩は、三波川変成作用を受けて、高圧の変成条件を示す藍晶石ーパラゴナイトーゾイサイトを主体とする鉱物共生に改変されている。また原岩の鉱物組み合わせや化学組成を反映して、ざくろ石や角閃石が含まれることも確認した。鉱物共生ならびに反応組織から、斜長石+H2O→藍晶石+ゾイサイト+石英、斜長石+ざくろ石+H2O→ゾイサイト+石英、斜長石+コランダム+H2O→ゾイサイト+石英、斜長石+ざくろ石+コランダム+H2O→ゾイサイトといった、主に斜長石の加水分解反応が想定される。また、原岩の化学組成の多様性を検証するために、全岩化学分析を島根大学理工学部の蛍光X線分析装置を用いて行うこともできた。データの解析はこれからであるが、研究初年度としてほぼ計画通りの項目も実施することができたので、おおむね順調に進展しているといえる。今後は昨年度に引き続き岩石の記載を行う。とくに偏光顕微鏡による観察に加えて、走査型電子顕微鏡を用いて微細組織の解析を行う。同時に構成鉱物のX線マイクロアナライザによる鉱物の化学分析を行う。分析は、国立極地研究所所有の装置を使用する。分析結果をもとに、変成温度圧力条件の推定を行うとともに、高温高圧実験の条件を設定するための基礎データとする。また、全岩分析結果を詳細に解析し、化学的特性を明らかにするとともに、原岩の化学組成と構成鉱物との対比を試みる。さらに、鏡下観察の結果から想定される反応の物理条件(温度、圧力)を決定するために、採集した岩石を出発物質とした高温高圧実験を行う。実験は、研究分担者である川嵜とともに、山口大学大学院創成科学研究科所有のピストン・シリンダー装置を用いて行う予定である。実験は、出発物質である変斑れい岩を部分融解させ、生成した液と溶け残り物質(レスタイト)を記載・分析して、部分融解過程ならびにその生成物の化学的特徴や多様性を明らかにすることを目指す。
SARSコロナウイルスnsp1による翻訳阻害機構ならびにRNA分解機構の解明

重症急性呼吸器症候群の原因ウイルスであるSARSコロナウイルスnsp1タンパク質が、宿主のRNA分解と翻訳阻害をすることで宿主遺伝子の発現抑制を行っていることが知られている。このnsp1タンパク質による宿主遺伝子の発現調節機構は、他のウイルスでの報告がない、新しい調節機構であると考えられている。しかしながら、その具体的な機序は、いまだ不明である。nsp1タンパク質によるRNA分解に関しては、nsp1タンパク質単独では、RNAを分解しないとの知見を得ている、このことより、nsp1タンパク質によるRNA分解には、RNA分解に関わる宿主因子が関与していると考えられる。そこで、当該年度は、nsp1タンパク質と相互作用する宿主因子の検索を行い、その相互作用を明らかにするとともに、相互作用の意義を明らかにすることを目的として研究を行った。まず、nsp1タンパク質と結合する宿主因子を同定するためにYeast-two hybrid法を試みた。しかしながら、酵母内においてnsp1タンパク質は非特異的にプロモーターを活性化させるために、酵母を用いた宿主因子の同定は困難であると分かった。今後、Tandem Affinity Purification法を用いて宿主因子の同定を行う予定である。
新素材ジオメンブレンの機能特性に関する遠心載荷モデル実験

本研究の目的は、廃棄物処理場での遮水用シートとしては多くの長所を持ち、将来への使用量の増加が期待されるHDPEジオメンブレンに着目し、基礎的な室内実験を行うことにより、ジオメンブレンを用いた廃棄物処理の構造設計法の確立のための基礎データを提供することである。得られた主な結論は以下の通りである。1.HDPEジオメンブレンと砂との直接層間摩擦試験では、摩擦係数が直応力の増加とともに低下する「拘束圧依存性」と、供試体の大きさの増大とともに低下する「進行性破壊による低下」がある。2.HDPEジオメンブレンと砂との層間摩擦特性の低減係数は0.30.6にあり、ジオテキスタイルと砂との値に比べてかなり低い。3.HDPEジオメンブレンの土中から引抜き力と引抜き量の関係を表す弾性式を導き、同じ引抜き力に対しては、摩擦係数が大きい程、覆土厚さが厚い程、引抜き量が小さいことを示した。4.HDPEジオメンブレンの引抜き力は、ある値以上になると計測値が計算値よりも小さな値となる。5.HDPEジオメンブレンの引抜き力の評価には、通常の小型のせん断試験機(せん断箱は径60mm)よりも大型のせん断試験機(せん断箱は320mm平方)による摩擦係数を用いのがよい。6.現地では2年間程度かかる圧密に伴うジオメンブレンの引込み力を、遠心載荷装置の使用によって、12時間程度で評価することが可能である。7.粘土の圧密に起因する引込み力は、粘土-HDPEジオメンブレンの摩擦係数が低いため、平均で0.06kgf/m^2とかなり小さな値である。今後は、焼却灰など実際的材料を用いて、評価を行う必要性がある。本研究の目的は、「廃棄物処理場」での利用が期待されているジオメンブレンの地盤構造物内での挙動を明らかにして、日本では未整備状態にある設計法の確立のための基礎データを得ることにある。具体的には、(1)ジオメンブレンの引っ張り強度、引き裂き強度等の材料特性を明らかにすること、(2)ジオメンブレンと粒状土質材料間との摩擦係数を明らかにすること、(3)遠心載荷装置を用いて現場状況に近い応力状態のもとでジオメンブレンの変形・摩擦抵抗力を評価することである。平成4年度に得られた主な成果は次の通りである。1.高密度ポリエチレンの引っ張り特性はゴム材料に比べて極めて脆性的であり、降伏強度は180200kgf/cm^2程度である。破断は900%伸びの状態で生じ、その強度は試験時の引っ張り速度が遅いほど大きい。引き裂き力は60kgf/cm^2程度である。2.高密度ポリエチレンと砂材料との摩擦係数は、lakasuni等の報告とは異なり、試験時の供試体の大きい程摩擦係数は小さい。これは、砂層の進行性破壊に起因すると考えられ、ピーク値より残留値の方が変動が小さいので、設計値としてはこの値の方が適しているように思われる。また、試験時の直応力が大きい程摩擦係数は、小さい。これも、lakasuni等の報告と異なる。3.遠心載荷装置を利用した地盤のモデル実験は、ジオメンブレンを引っ張る装置の小型化に手間取り、試作品が出来た段階である。次年度、これを利用した実験を遂行する予定である。

得られた主な結論は以下の通りである。1.HDPEジオメンブレンと砂との直接層間摩擦試験では、摩擦係数が直応力の増加とともに低下する「拘束圧依存性」と、供試体の大きさの増大とともに低下する「進行性破壊による低下」がある。2.HDPEジオメンブレンと砂との層間摩擦特性の低減係数は0.30.6にあり、ジオテキスタイルと砂との値に比べてかなり低い。3.HDPEジオメンブレンの土中からの引抜き力と引抜き量の関係を表す弾性式を導き、同じ引抜き力に対しては、摩擦係数が大きい程、覆土厚さが厚い程、引抜き量が小さいことを示した。4.HDPEジオメンブレンの引抜き力は、ある値以上になると計測値が計算値よりも小さな値となる。5.HDPEジオメンブレンの引抜き力の評価には、通常の小型のせん断試験機(せん断箱は径60mm)よりも大型のせん断試験機(せん断箱は320mm平方)による摩擦係数を用いのがよい。6.現地では2年間程度かかる圧密に伴うジオメンブレンの引込み力を、遠心載荷装置の使用によって、12時間程度で評価することが可能である。7.粘土の圧密に起因する引込み力は、粘土-HDPEジオメンブレンの摩擦係数が低いため、平均で0.06kgf/m^2とかなり小さな値である。今後は、焼却灰など実際的材料を用いて、評価を行う必要性がある。
硬化コンクリートの表面構造解析に関する基礎的研究

硬化コンクリートは,表面から内部にいたり物性が異なることがこれまでの研究により明らかにされており,表面のみの物性情報による推定であること,物理的根拠が示されていないことが,反発度法における問題点であるといえる.平成10年度に行なった実験から,反発度が深さ方向に分布を示すこと,強度性状の異なる試験体では,反発度と強度との相関が異なること,反発度と試験体の吸収エネルギーには高い相関があることが確認された.平成11年度は,反発度が示す物理量を検討するために,加速度計,弾性波受信子を用いて,テストハンマーのプランジャーならびに試験体の挙動を測定した.反発度法は,ハンマーによる打撃をプランジャーを介して試験体に伝えその反発量を測定するものであるから,これを衝撃現象と捉え,測定値から力積値を求め,反発度ならびに試験体の強度性状との関係について検討を行った.結果,反発度と力積値は高い相関を示し,また強度性状が異なると相関が異なることが確認できた.このことから,力積値で評価することは,より多くの物性情報を得ることが可能であるといえる.また,強度が同じで内部に欠損がある試験体では,反発度は同じ値を示すものの,得られた波形から欠損がない試験体と異なった周波数が現れることが確認できた.以上の結果から,プランジャーの挙動を測定し,物理量を特定できたことは,反発度と試験体のもつ物理的性質との関係について解析的評価を可能にするものと考えられる.また,衝撃を与えた試験体の挙動により内部の情報を得ることは,反発度測定と同時,あるいは単独で,欠損などコンクリート構造体内部の評価法の一つとして,非破壊による品質管理が期待できる.硬化コンクリートは,表面から内部にいたり物性が異なることがこれまでの研究により明らかであり,表面のみの物性情報による推定であること,物理的根拠が示されていないことが,反発度法における問題点とされる.これらのことを鑑み以下のような実験を行った.実験は,まず,打設時の外気温,セメント種類,日射,試験体の形状等による影響を考慮した10種類の大型モルタル試験体を用いて,表面から深さ5cmまでの反発度と吸水率の測定を行った.次に,感圧紙を用いてハンマーの打撃による塑性変形面積を測定し,塑性変形面積をエネルギー吸収量と仮定し,反発度との関係について検討を行った.実験より,以下のような知見が得られた.1)反発度及び吸水量の深さ方向分布反発度は,深さ約3cmまで低下し,以深ほぼ一定値を示した.吸水率は,深さ約3cmまで増加し,以深ほぼ一定値を示した.反発度,吸水率ともに深さ方向の分布があり,両者には強い負の相関が認められた.従って,反発度は組織の緻密さの影響を受けるといえる.2)表面及び内部の反発度と強度性状との関係表面の反発度と内部の反発度では,内部の方が,コアによる圧縮強度,弾性係数との相関が高いことが確認された.また,いずれの試験体においても相関は非常に高いものの回帰式は異なる.よって学会の規準に記されているように,推定を行う際,試験体の条件の違いを考慮して,予めコアを採取して圧縮強度試験を行うことが必要であるといえる.3)感圧紙を用いた衝撃エネルギー吸収量の測定塑性変形面積をエネルギー吸収量と仮定して,反発度との関係について検討を行った結果,反発度と打撃によるエネルギー-吸収エネルギーには相関があることから,吸収エネルギーに影響を与える各要因を検討することで,反発度と硬化コンクリート表層部の物性との物理的関係を求めることが可能であると考えられる.硬化コンクリートは,表面から内部にいたり物性が異なることがこれまでの研究により明らかにされており,表面のみの物性情報による推定であること,物理的根拠が示されていないことが,反発度法における問題点であるといえる.平成10年度に行なった実験から,反発度が深さ方向に分布を示すこと,強度性状の異なる試験体では,反発度と強度との相関が異なること,反発度と試験体の吸収エネルギーには高い相関があることが確認された.平成11年度は,反発度が示す物理量を検討するために,加速度計,弾性波受信子を用いて,テストハンマーのプランジャーならびに試験体の挙動を測定した.反発度法は,ハンマーによる打撃をプランジャーを介して試験体に伝えその反発量を測定するものであるから,これを衝撃現象と捉え,測定値から力積値を求め,反発度ならびに試験体の強度性状との関係について検討を行った.結果,反発度と力積値は高い相関を示し,また強度性状が異なると相関が異なることが確認できた.このことから,力積値で評価することは,より多くの物性情報を得ることが可能であるといえる.また,強度が同じで内部に欠損がある試験体では,反発度は同じ値を示すものの,得られた波形から欠損がない試験体と異なった周波数が現れることが確認できた.以上の結果から,プランジャーの挙動を測定し,物理量を特定できたことは,反発度と試験体のもつ物理的性質との関係について解析的評価を可能にするものと考えられる.また,衝撃を与えた試験体の挙動により内部の情報を得ることは,反発度測定と同時,あるいは単独で,欠損などコンクリート構造体内部の評価法の一つとして,非破壊による品質管理が期待できる.
種を超えたエクソソームシグナル伝達による画期的食品機能性発現の可能性

果実および野菜類の搾汁液をサンプルとし、連続的な超遠心法ですべての果実、野菜類からナノ粒子の調製法を確立した。この粒子は多様な脂質やタンパク質によって構成され、タマネギ由来の粒子にはRNAやフラボノイド類の存在が確認された。また、マクロファージの炎症応答抑制効果が認められたが、内包するフラボノイド類の作用ではないことが示唆された。100°C以下の加熱ではその効果は失活しなかった、また、ウコンからは少なくとも3種類のナノ粒子が回収でき、これらはエンドサイトーシスを介してベシクルが細胞内に取り込まれることで抗炎症活性を発揮することが示唆された。本年度は、食用植物中にナノ粒子の存在を確認することから研究を開始し、植物由来のナノ粒子として、果実および野菜類の搾汁液から調製を試みた。ナノ粒子の調製は連続的な超遠心法を採用することで、サンプルとして用いたすべての果実、野菜類からナノ粒子の調製が可能であった。遠心強度(17000 xgと200000 xg)の違いによって得られる粒径が多少異なっていたが、動的光散乱法による解析結果から、最も小さなもので、100 nm程度の粒子を得ることができた。このことから、植物由来のナノ粒子調製法が確立されたとともに、果実および野菜類中にはほぼ普遍的にナノ粒子が存在していることが示された。また、粒子の化学的、生理学的特性を解析したところ、多様な脂質やタンパク質によって構成されることが示された。また野菜類由来の粒子の一部からはRNAの存在が確認され、少なくとも一部は低分子のRNAであることが明らかとなり、動物細胞におけるエクソソームに類似した細胞間伝達物質としての役割を持つ可能性が示された。一方で、柑橘由来のナノ粒子中にはRNAの存在が明確には確認できず、粒子内のpHがかなり低いことが明らかとなった。また、粒子中には高い濃度でポリフェノールが含まれるものも見いだされ、それらは高いラジカル消去活性を示した。ヒト細胞への作用として、腸管上皮細胞の炎症応答に対するナノ粒子の作用を評価したところ、効果に二層性が見られ、さらに再現性の高いデータ取得を目指している。本テーマで一番の難関と想定していた植物からのナノ粒子調製法が比較的速やかに確立し、順調にサンプル調製が可能であった。また、ナノ粒子の物理化学的解析もほぼ予定通りに進んであり、ヒト細胞への影響も評価できた点は予定より早い進捗であった。特定のサンプルに対して集中的に研究を実施したため、調製するサンプル数が予定より少なかった点があり、全体的には概ね順調と判断した。本年度は、平成27年度に得られた植物由来のナノ粒子に関する詳細な成分解析とマクロファージを用いた機能性評価を実施した。また、複数の食用植物由来のナノ粒子を調製し、ライブラリーを充実させるとともに、調製法に改良を加えることで、同一の素材から複数のナノ粒子を回収することに成功した。タマネギよりナノ粒子を調製し、動的光散乱法によって粒度を確認したのち、成分分析と機能性評価を実施した。タマネギ中の存在する機能性成分として、ケルセチン及びその配糖体類が挙げられるため、これらがナノ粒子中に封入されている可能性を検証した。その結果、17000xg及び200000xg沈殿画分として得られたナノ粒子には、いずれもケルセチン及びその配糖体2種類が含まれていた。タマネギ果汁中に含まれるケルセチン類の全量のうち2%程度はそれぞれのナノ粒子中に含まれることが明らかとなり、ナノ粒子がポリフェノール封入体であることが初めて明らかとなった。また、ナノ粒子中のケルセチン類組成は、可溶性画分に存在している組成に比べて大きな違いは認められなかった。また、ウコンを用いてナノ粒子を調製したところ、重量あたりの回収量が極めて多く、さらなる分画方法の確立を試みた。密度勾配超遠心法により、得られたナノ粒子は少なくとも4画分に分けることができ、この手法がその他の植物においても適応が可能であると思われた。マクロファージを用いた細胞試験においては、タマネギナノ粒子がLPS誘導性炎症応答を抑制することが示された。前述のケルセチン類に着目して、マクロファージへのケルセチン類の移行を定量したが、細胞内でのケルセチン量は極めて微量か、検出限界以下であり、ケルセチン類がナノ粒子の機能性における活性本体ではないことが推察された。H28年の当初の目標としては、細胞内への取り込みの確認と、ナノ粒子の安定性評価及び機能性評価を挙げていた。細胞内への取り込みに関してはタマネギナノ粒子をモデルとして評価するに至ったが、細胞内取り込みを十分に評価できる指標としてケルセチン類を用いることが必ずしも妥当でないと推察された。このため、細胞内取り込みに関しては、引き続き新たな方法の確立を試みる必要性が課題として残された。機能性評価に関してはタマネギ、ウコンに関する抗炎症性と複数の植物由来のナノ粒子によるガン細胞増殖抑制活性が示され、当初の予定を上回る成果が得られた。一方で、加熱を始めとする調理加工下での粒子安定性に関しては次年度以降の課題として残された。植物由来エクソソーム様ナノベシクル(PDEx)の加工・調理安定性と抗炎症特性を評価した。遠心強度の違いからタマネギより2種のPDEx (17,000g沈澱、200,000g沈澱)を調製し、これらをを20100°Cで加熱処理した。

その後、PDExの粒子径解析と抗炎症特性を評価した。2種のPDExはいずれもナノサイズの粒子であり、200,000g沈澱の方が小さい粒径であった。17,000g沈澱によって得られるPDExは温度上昇に伴って粒子系が小さくなる傾向があったが、200,000g沈澱では温度の影響を明確には受けなかった。LPS誘導性のマクロファージからの一酸化窒素産生(NO)は2種のPDExにより抑制された。いずれのPDExにおいても、加熱によってNO産生抑制作用に顕著な影響はなく、PDEx中の活性成分は熱耐性であることが示された。ウコン由来のPDEx (uPDEx)は、密度勾配超遠心により3種を調製することができ、それぞれの粒径は121.9-182.0 nmの範囲であった。uPDExに含有されるクルクミノイド濃度を測定したところ、これらには3種のクルクミノイドが存在し、組成比がuPDEx間で異なることが示された。タマネギのPDExと同様にuPDExもマクロファージからのNO産生を有意に抑制したが、興味深いことにこの作用はクルクミノイド類の作用では説明できないことが示唆された。また、uPDExを蛍光染色し、マクロファージ培養条件下で挙動を観察したところ、uPDExはエンドサイトーシスによって細胞内に取り込まれることが示唆された。果実および野菜類の搾汁液をサンプルとし、連続的な超遠心法ですべての果実、野菜類からナノ粒子の調製法を確立した。この粒子は多様な脂質やタンパク質によって構成され、タマネギ由来の粒子にはRNAやフラボノイド類の存在が確認された。また、マクロファージの炎症応答抑制効果が認められたが、内包するフラボノイド類の作用ではないことが示唆された。100°C以下の加熱ではその効果は失活しなかった、また、ウコンからは少なくとも3種類のナノ粒子が回収でき、これらはエンドサイトーシスを介してベシクルが細胞内に取り込まれることで抗炎症活性を発揮することが示唆された。初年度、順調に進捗したため、これまでに確立したナノ粒子調製法をフル活用し、多くの果実、野菜類からの粒子ライブラリー構築を目指す。また、2年目の新たな課題として、得られた粒子の調理・加工耐性の検証が挙げられ、主として加熱による粒子の安定性や内包物の安定性について評価を進めて行くと同時に、内包物の詳細な解析も実施する。ヒト細胞への作用についても引き続き実施し、炎症応答を機能性の基準として、様々な植物由来の粒子の機能性評価を進める。細胞内取り込みに関してはタマネギ由来ナノ粒子をサンプルとしてケルセチン類を指標とした場合、細胞への移行量が極めて低いことが明らかとなった。このため、現在ナノ粒子中の脂質及びRNAの蛍光染色により細胞内動態を解析することを試みている。H28年度までの成果として、ナノ粒子の抗炎症作用が認められる一方で、その活性成分としてポリフェノール類の可能性がほぼ否定された。現在、ナノ粒子内の核酸類が機能している可能性を推定し、RNAの細胞移行を確認するとともに、機能性成分としてのRNAの可能性を検証する。ナノ粒子の安定性に関しては、当初の予定にあった通り加熱、冷凍を中心として様々なストレス下での粒子の安定性を動的光散乱法を安定性評価のスクリーニング法として用いることで検証する。食品機能
磁場を用いた2重量子井戸における励起子の相制御および光学応答

本研究では,2重量子井戸に生成される励起子が示すと期待される様々な相を研究対象とし,特に,磁場などの外場を印可してそれを制御しようとするものである.2重量子井戸では,励起された電子と正孔が異なる量子井戸に閉じこめられることから,両者の束縛状態である励起子には向きという特異な自由度が付与されている.この系を記述する有効理論の構築を最優先課題として3年間取り組んできた.まず,励起子を局所励起とみなし,それらの間の有効相互作用を論じた.この場合には,誘電体球を並べた系に光照射した状況で近似することができ,いわゆるフォトニック結晶での重い光子描像に対する微視的理論を構築することと等価であることがわかった.そこでは,局在励起と平面波伝播の結合を解析的に求めることが本質的であり,それに成功した.引き続いて,平面波の自由度を「積分」することによって,局所励起間の有効相互作用をもとめた.その結果,相互作用が確かに短距離力であり,かつ局在励起の対称性によって,距離依存性に違いがあることが明らかになった.これらの系に磁場を印可すると,異方性が生じることが期待される.具体的には散乱強度のピークを与える位置が,磁場の強度の関数となる.さらに,最近特に注目されている電気磁気方向2色性の効果をも包含するような有効理論が今後重要になると考え,それに取り組んだ.残念ながらこれに対する最終的な結果を得る段階には至らなかったが,今後も継続して取り組む予定である.2次元励起子でボーズ凝縮を形成するためには,ある程度高密度であっても電子正孔プラズマにならず,励起子としての性質を保っている必要がある.従って,励起子束縛エネルギーが大きい励起子がボーズ凝縮実現においては有利になる.そこで,本年度は,2次元励起子を格子上に分布させ,どのような格子の時に束縛エネルギーが大きくなるのかについて議論した.その結果,カゴメ格子と呼ばれる格子の場合に,極めて大きな束縛エネルギーが得られ,その値は1次元格子上の励起子束縛エネルギーを超えることを示した.一般には,次元が低い方が,束縛エネルギーが大きくなることが知られているが,今回はカゴメ格子という,極めて特異な形状がもたらす新規な結果を得ることができた.この事実は,カゴメ格子がフラットバンドを有するという点に起因している.また,磁場下での励起子束縛エネルギーの振る舞いについても議論した.ここでは,単位格子を貫く磁力線の数に応じた複雑な振る舞いを見せることを示した.更に,これらと相似な系であるカゴメ格子上磁性に関しての議論も行い,磁化の有無による,非線型光学応答に有意な差が生じることを明らかにした.来年度以降は,2層系へと展開し電子正孔からなる量子ホール効果と励起子ボーズ凝縮の関連に関して研究していく予定である.本研究は,磁場のかかった2重量子井戸に生成された励起子が示す多彩な現象を模索しようとするものである.この励起子の特徴としては,光励起された電子と正孔が異なる井戸に閉じこめられていおり,実質的に異なる電荷をもつ2点電荷からなる双極子を形成している点にある.これが格子状に分布している場合の光学応答を昨年度検討した.これに引き続いて本年度の成果として,この系が現在精力的に研究の行われているいくつかの特徴的な他の系と相似であることを見いだし,そこでの共通言語となる有効理論の構築を行った.具体的には誘電体球を周期的に並べたフォトニック結晶において,誘電体球内の励起が光仮想束縛状態を形成する条件を明ちかにし,この場合には各誘電体内の励起は点電荷のつくる多重極子でることを用いた.この成果は,従来直感的な描像のみに基づき,微視的な議論無しに信じられていた概念に,グリーン関数法を適用して導出を行ったものであり,その過程で,描像の成立する条件も自ずと明らかになった.まず,光仮想束縛状態と誘電体球外部の自由に伝播する光の場との結合係数を解析的に求めた.これにより,ふぁのモデルとして知られる,「局在」と「広がり」の結合という物理学における広範な描像の枠組みに当てはまることを示した.次にこの模型から出発し,光仮想束縛状態同士の有効相互作用を,光の自由度を射影操作によって消去するという方法により求めた.これは,元の問題に戻れば,2重量子井戸中の励起子間相互作用に対応する.その相互作用は短距離相互作用であって,多重極を特徴づける各運動量の大きさによって,相互作用のべき依存性が異なることがわかった.本研究では,2重量子井戸に生成される励起子が示すと期待される様々な相を研究対象とし,特に,磁場などの外場を印可してそれを制御しようとするものである.2重量子井戸では,励起された電子と正孔が異なる量子井戸に閉じこめられることから,両者の束縛状態である励起子には向きという特異な自由度が付与されている.この系を記述する有効理論の構築を最優先課題として3年間取り組んできた.まず,励起子を局所励起とみなし,それらの間の有効相互作用を論じた.この場合には,誘電体球を並べた系に光照射した状況で近似することができ,いわゆるフォトニック結晶での重い光子描像に対する微視的理論を構築することと等価であることがわかった.

そこでは,局在励起と平面波伝播の結合を解析的に求めることが本質的であり,それに成功した.引き続いて,平面波の自由度を「積分」することによって,局所励起間の有効相互作用をもとめた.その結果,相互作用が確かに短距離力であり,かつ局在励起の対称性によって,距離依存性に違いがあることが明らかになった.これらの系に磁場を印可すると,異方性が生じることが期待される.具体的には散乱強度のピークを与える位置が,磁場の強度の関数となる.さらに,最近特に注目されている電気磁気方向2色性の効果をも包含するような有効理論が今後重要になると考え,それに取り組んだ.残念ながらこれに対する最終的な結果を得る段階には至らなかったが,今後も継続して取り組む予定である.
生体類似型ノンヘム金属活性酸素種の創成とその反応制御

銅含有酸素添加酵素の活性中心における活性酸素種について詳細な知見を得るため、ピリジルエチル系の三座配位子を用いて銅(I)錯体と分子状酸素との反応について検討を行った。その結果、中間体としてサイドオン型の(μ-η^2:η^2)型ペルオキソ二核銅(II)錯体の生成を確認するとともに、その生成機構や各種分光学的特性を明らかにすることに成功した。また、この中間体の反応性について速度論的に検討を加えたところ、(μ-η^2:η^2)型ペルオキソ二核銅(II)錯体は真の活性種ではなく、ここからO-O結合の開裂を経て、配位子のベンジル位の定量的かつ位置選択的な水酸化反応が進行することを明らかにした。そこで次にピリジルエチル系の二座配位子を用い、その銅(I)錯体と分子状酸素との反応について分光学的および速度論的検討を加えた。その結果、アセトン中においてペルオキソ種のO-O結合が開裂して生成するbis(μ-oxo)型二核銅(III)錯体を直接観測することに成功した。この活性種は-80゚Cにおいても錯体濃度に対して一次的に分解し、配位子ベンジル位の水酸化反応が進行した。さらに配位子のフェネチルアミン側鎖をすべて重水素化した配位子を用いて速度論的同位体効果を検討したところ、-80゚Cにおいてk_H/k_D=35.4という大きな値が得られた。このことから本水酸化反応ではベンジル位の水素引き抜きが律速段階であることが判明した。一方、溶媒としてTHFを用いた場合、アセトン中とは異なりbis(μ-oxo)型二核銅(III)錯体に加え(μ-η^2:η^2)型ペルオキソニ核銅(II)錯体も同時に生成していることが判明した。同様の配位子を用いてニッケル錯体による酸素の活性化についても検討した結果、銅錯体の場合に比べO-O結合が開裂しやすくなっていることが判明した。
microRNA制御を応用した新しい食道癌化学放射線療法の開発

食道癌化学放射線療法における腫瘍特異的免疫反応の役割に着目し,miR-222およびmiR-339を抑制することで腫瘍局所の抗腫瘍免疫反応を増強し,化学放射線療法の治療効果増強について検討した。食道扁平上皮癌細胞株において,miR-222,miR-339をdown-regulateすることで,ICAM-1の発現が増強する可能性が示唆された。T細胞浸潤の認められる食道癌においては,本研究で示されたmiR-222およびmiR-339をターゲットにした治療による化学放射線療法の効果増強が期待される。われわれは化学放射線療法において,腫瘍局所における特異的免疫反応が抗腫瘍効果に重要な役割を担っていることを明らかにしてきた。T細胞が腫瘍細胞を攻撃するためには,腫瘍細胞にMHCクラスI分子と接着分子が発現している必要があるが,腫瘍細胞ではこれらの発現が消失低下している。microRNAのmiR-222およびmiR-339は腫瘍細胞における接着分子ICAM-1の発現抑制作用を有している。本研究はDicerを介してmiR-222およびmiR-339を制御することで,食道癌細胞株における化学放射線療法の効果増強作用を検証し,さらに臨床応用することを目的とする。今回,これまで行ってきた実験手技を応用し,1)食道癌細胞株におけるmiR-222, miR-339抑制によるICAM-1分子の発現増強,2)化学療法あるいは放射線照射実験系におけるmiR-222, miR-339抑制による抗腫瘍効果の増強,3) miR-222, miR-339制御の臨床応用の可能性について明らかにする予定である。現在,第一段階として,外科切除材料を用いて実際の腫瘍におけるICAM-1分子の発現およびHLA-A1分子の発現,Dicer分子の発現状況を免疫染色にて評価するとともに,腫瘍浸潤リンパ球のサブセット(CD8,CD4)を解析している。また,食道扁平上皮癌細胞株におけるMHCクラスI分子およびICAM-1分子発現のスクリーニングを平行して行っている。現在,第一段階として,外科切除材料を用いて実際の腫瘍におけるICAM-1分子の発現およびHLA-A1分子の発現,Dicer分子の発現状況を免疫染色にて評価している。また,腫瘍浸潤リンパ球のサブセット(CD8,CD4)も解析しているところである。同時に,食道扁平上皮癌細胞株におけるMHCクラスI分子およびICAM-1分子発現のスクリーニングを平行して行っている。術前化学放射線療法後切除標本におけるT細胞の浸潤の程度について5例のパラフィン切片で検討したところ,T細胞浸潤の程度は症例により差が大きく,病理学的効果判定との間に明かな関連性は認められなかった。十分量のtRNAが採取できず,これらの症例におけるmiR-222, miR-339発現の解析は困難であった。食道扁平上皮癌細胞株において,DicerをsiRNAで抑制するとmiR-222,miR-339がdown-regulateされており,ICAM-1の発現が増強する可能性が示唆された。T細胞浸潤の認められる食道癌においては,本研究で示されたmiR-222およびmiR-339をターゲットにした治療が化学放射線療法の効果を増強する可能性があり,これを証明すべくさらにin vitroの検討を進めたい。また,食道癌局所にT細胞が浸潤するメカニズムについても不明な点が多く,こちらについてもさらなる研究が必要であると思われる。腫瘍組織の解析は術前無治療の症例で行う必用があるが,進行癌症例が多く,術前無治療の外科切除標本が少なかったため,解析対象の収集が遅れている。消化器外科引き続き,外科切除材料を用いた実際の腫瘍におけるICAM-1分子の発現,HLA-A1分子の発現,Dicer分子の発現状況および腫瘍浸潤リンパ球のサブセット(CD8,CD4)の解析を継続する。

さらに,食道扁平上皮癌細胞株におけるMHCクラスI分子およびICAM-1分子発現のスクリーニングおよびmiR-222, miR-339, Dicer発現の測定を行い,Dicer制御の実験へと展開する予定である。術前無治療の外科切除標本が予定より少なく,解析対象の収集が遅れているため。引き続き,外科切除材料を用いた実際の腫瘍におけるICAM-1分子の発現,HLA-A1分子の発現,Dicer分子の発現状況および腫瘍浸潤リンパ球のサブセット(CD8,CD4)の解析を継続する。さらに,食道扁平上皮癌細胞株におけるMHCクラスI分子およびICAM-1分子発現のスクリーニングおよびmiR-222, miR-339, Dicer発現の測定を行う予定である。
窒素ガス潤滑による窒化炭素膜の超低摩擦発現機構の解明と超低摩擦しゅう動要素の開発

窒素ガス潤滑よる窒化炭素膜の超低摩擦の発現機構の解明と超低摩擦しゅう動要素の開発を目的とした.本研究期間においては,窒化炭素膜が成膜された直後から摩擦前までの表面への吸着物質及び予備摩擦過程(なじみ過程)が窒素ガス潤滑よる窒化炭素膜と窒化ケイ素の摩擦に及ぼす影響を明らかにし,安定した0.03以下の摩擦係数を発現するしゅう動要素のための環境及びなじみ設計に対する指針を得た.さらにこれらの結果にもとづき窒素ガス潤滑よる窒化炭素膜の超低摩擦の発現機構の解明を行なった,得られた主要な結果を以下に示す.(1)窒素ガス中におけるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦係数は,CNx膜成膜直後に触れる曝露ガス(窒素,酸素,乾燥空気,大気)及びその後の保管ガス(窒素,酸素,乾燥空気,大気により0.003から0.6まで大きく変化する.(2)CNx膜を成膜後,100秒間酸素ガスを導入し,その後湿度40-60%RHの大気に30分間保管することにより,本研究における最小の摩擦係数0.003が得られる.(3)CNx被膜付Si_3N_4ディスクに対し,Si_3N_4ボールを用いて相対湿度約30%の大気中で500サイクルの予すべりを与えることにより,窒素ガス吹き付け下でCNx被膜付Si_3N_4ボールとの摩擦において,荷重400mNでの摩擦係数が0.07から0.004に減少し,ボールの比摩耗量も1.0×10^<-7>mm^3/Nmから1.0×10^<-10>mm^3/Nmに減少する.(4)大気中で50-1,000サイクルの範囲で予すべりを与えることにより,その後の窒素ガス吹き付け下でのCNx被膜付Si_3N_4ボールとの摩擦において0.01以下の安定した超低摩擦係数が得られる.窒素ガス潤滑よる窒化炭素膜の超低摩擦の発現機構の解明と超低摩擦しゅう動要素の開発を目的とした.本研究期間においては,窒化炭素膜が成膜された直後から摩擦前までの表面への吸着物質及び予備摩擦過程(なじみ過程)が窒素ガス潤滑よる窒化炭素膜と窒化ケイ素の摩擦に及ぼす影響を明らかにし,安定した0.03以下の摩擦係数を発現するしゅう動要素のための環境及びなじみ設計に対する指針を得た.さらにこれらの結果にもとづき窒素ガス潤滑よる窒化炭素膜の超低摩擦の発現機構の解明を行なった,得られた主要な結果を以下に示す.(1)窒素ガス中におけるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦係数は,CNx膜成膜直後に触れる曝露ガス(窒素,酸素,乾燥空気,大気)及びその後の保管ガス(窒素,酸素,乾燥空気,大気により0.003から0.6まで大きく変化する.(2)CNx膜を成膜後,100秒間酸素ガスを導入し,その後湿度40-60%RHの大気に30分間保管することにより,本研究における最小の摩擦係数0.003が得られる.(3)CNx被膜付Si_3N_4ディスクに対し,Si_3N_4ボールを用いて相対湿度約30%の大気中で500サイクルの予すべりを与えることにより,窒素ガス吹き付け下でCNx被膜付Si_3N_4ボールとの摩擦において,荷重400mNでの摩擦係数が0.07から0.004に減少し,ボールの比摩耗量も1.0×10^<-7>mm^3/Nmから1.0×10^<-10>mm^3/Nmに減少する.(4)大気中で50-1,000サイクルの範囲で予すべりを与えることにより,その後の窒素ガス吹き付け下でのCNx被膜付Si_3N_4ボールとの摩擦において0.01以下の安定した超低摩擦係数が得られる.窒素ガス潤滑よる窒化炭素(CNx)膜の超低摩擦の発現機構はいまだ未解明であるが,これまでに申請者らは,しゅう動条件,窒素の雰囲気圧力など稼動条件の制御により超低摩擦と極限的耐摩耗を積極的に発現し得る可能性を実験的に明らかにしている.1年目の本年は,安定した低摩擦システム確立のスタートとなる「CNx膜が成膜された直後から摩擦前までの表面への吸着物質」が窒素ガス潤滑よるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦に及ぼす影響を明らかにし,安定した0.03以下の摩擦係数を発現するための環境設計に対する指針を得た.具体的な結果を以下に示す.(1)窒素ガス中におけるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦係数は,CNx膜成膜直後に触れる曝露ガス(窒素,酸素,乾燥空気,大気)及びその後の保管ガス(窒素,酸素,乾燥空気,大気)により0.003から0.6まで大きく変化する.(2)CNx膜を成膜後,100秒間酸素ガスを導入し,その後湿度40-60%RHの大気に30分間保管することにより,本研究における最小の摩擦係数0.003が得られた.(3)窒素ガス中におけるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦係数は,CNx膜成膜直後の曝露ガスの種類により大きく変化する.大気中で30分間保管する条件下では,成膜直後の曝露ガスにより0.003から0.123まで変化する.(4)窒素ガス中におけるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦係数は,保管環境により大きく変化する.成膜直後に窒素ガスを触れさせた場合,その後の保管環境により0.02から0.6まで変化する.

(5)窒素ガス中におけるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦係数は,CNx膜に曝すガスの順序によっても大きく変化する.酸素ガス,大気の順に曝した場合には0.003の非常に低い摩擦係数を得ることが出来るが,大気,酸素ガスの順に曝した場合には100倍の0.307となる.窒素ガス潤滑よる窒化炭素(CNx)膜の超低摩擦の発現機構はいまだ未解明であるが,これまでに申請者らは,しゅう動条件,窒素の雰囲気圧力など稼動条件の制御により超低摩擦と極限的耐摩耗を積極的に発現し得る可能性を実験的に明らかにしている.2年目の本年は,安定した低摩擦システム確立の鍵となる「なじみ過程」が窒素ガス潤滑よるCNx膜と窒化ケイ素の摩擦に及ぼす影響を明らかにし,安定した0.03以下の摩擦係数を発現するためのなじみ設計に対する指針を得た.具体的な結果を以下に示す.(1) CN_X被膜付Si_3N_4ディスクに対し,Si_3N_4ボールを用いて相対湿度約30%の大気中で500サイクルの予すべりを与えることにより,窒素ガス吹き付け下でCN_X被膜付Si_3N_4ボールとの摩擦において,荷重400mNでの摩擦係数が0.07から0.004に減少し,ボールの比摩耗量も1.0×10^<-7>mm^3/Nmから9.9×10^<-10>mm^3/Nmに減少した.(2)大気中で50-1,000サイクルの範囲で予すべりを与えることにより,その後の窒素ガス吹き付け下でのCN_X被膜付Si_3N_4ボールとの摩擦において0.01以下の安定した超低摩擦係数が得られる.(3) Si_3N_4ボール及びCN_X被膜付Si_3N_4ボールとCNx被膜付Si_3N_4ディスクの摩擦において,ディスクに対して十分な予すべりを与えた場合,アルゴンガスの吹き付けによっても,窒素ガス吹き付けと同等の低摩擦係数を示すことを明らかにした.
生態系間を横断する侵入溶融の検証

本年度はウシガエルの分布境界に近い岩手県一関市の溜池を対象に、ウシガエルの分布決定要因の調査と、在来生物への影響評価を行った。多重ロジスティック回帰と情報量基準を用いたモデル選択の結果、ウシガエルの分布要因としては、溜池の連結性や標高といったマクロな要因が強く効いており、局所要因としては水生植物の存在が重要であった。一方、ウシガエル存在下ではトウキョウダルマガエルやツチガエルが減少し、またゲンゴロウ類やミズカマキリなどの大型水生昆虫も減少していた。しかし、アカガエルや小型水生昆虫類は減少が認められなかった。生物の体サイズや、移動スケールの大小でウシガエルによるインパクトは大きく異なることが示唆された。さらに胃内容物分析の結果、カエル類や陸生昆虫、クモ類が多数発見された。昨年度の結果と合わせると、アメリカザリガニの存在はウシガエルを増加させ、多様な水生生物に大きな影響を及ぼすこと、また分布決定要因に溜池の連結性が強く効いていたことから、陸上を頻繁に移動すること、さらに野外実験で陸生昆虫類の減少が認められ胃内容物中にもそれらが多数存在することがわかった。以上の事実は、ウシガエルとザリガニの組み合わせは、生態系を横断する侵入溶融を引き起こしていることを強く示唆している。外来生物種間で生じる正の相互作用の結果、在来生態系に対するインパクトが相乗的に増大する現象を侵入溶融(invasional meltdown)という。本研究の目的は、アメリカザリガニとウシガエルの相互作用が在来生物群集にもたらす侵入溶融を、野外調査と野外操作実験で明らかにすることを試みた。まず千葉県佐倉市の50箇所の水域で、すくい取りによるザリガニの相対密度と、鳴き声センサスによるウシガエルの相対密度の調査を行った。同時に、水深や植生の被度、流速、底のリター量などの環境変数も測定した。重回帰分析とAICによるモデル選択を行った結果、ウシガエルの密度にはザリガニ密度が強く効いており、その他の環境要因はほとんど影響を与えていなかった。次に、佐倉市に谷津田に5.5m四方のエンクロージャーを8基設置し、ウシガエルの有無とザリガニの有無の組み合わせからなる処理区を設けた(反復各2)。エンクロージャーの中心には1m四方の池を掘った。その結果、ザリガニの有無に関わらず、陸上のバッタ類の個体数がウシガエル存在下で減少した。しかし、地表俳徊性昆虫類には個体数の変化は見られなかった。一方、ウシガエル存在下でザリガニも個体数は減少したが、その他の水生生物に減少は見られなかった。以上のことから、ザリガニはウシガエルの個体数を決定する主要因であること、またウシガエルは陸上の植食者を減少させる潜在性を持っていること、が明らかになった。これは、水中の外来種であるザリガニが、水陸を移動する外来捕食者であるウシガエルの個体数を増加させ、その影響が陸上の植食者にも波及する可能性を示唆するものである。すなわち、本年度の研究から、生態系を横断する侵入溶融の可能性が示唆された。今後は、野外におけるウシガエルの胃内容分析や安定同位体分析、さらに移動追跡などを通して、ウシガエルの影響が及ぶ範囲を特定する予定である。