hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒトiPS細胞由来心筋細胞・肝細胞を用いた高濃度プロポフォールの毒性評価

我々はこれまでに、ヒト人工多能性幹細胞(iPSC)由来心筋細胞を用いた研究で、プロポフォール曝露によるミトコンドリア機能低下を確認している。本年度は、さらにPRISの主要標的臓器である肝臓に着目し、追試的にヒトiPSC由来肝細胞に対するプロポフォール高用量・長時間曝露の影響を検討した。ヒトiPSC由来肝細胞に対し、プロポフォール(0,2,10,50ug/ml)を48時間曝露した後、細胞生存率およびミトコンドリア機能(細胞内ATP、NAD+/NADH比、ミトコンドリア膜電位)に関して評価した(n=4)。さらに、共焦点顕微鏡・透過型電子顕微鏡を用いて細胞内の形態を観察した。また、RT-PCRによってエネルギー代謝関連遺伝子の発現を検索した(n=4-5)。統計学的検討にはDunnettの多重比較検定を行い、P <0.05を有意とした。2ug/ml以上の群において、ATP・NAD+/NADH比・ミトコンドリア膜電位の低下を有意に認め、10μug/ml以上の群では細胞生存率が低下した。また、ミトコンドリア呼吸鎖の構造タンパク遺伝子(NDUFS8、SDHB)の発現低下を認めた。50ug/ml群において、共焦点顕微鏡観察ではミトコンドリアの断片化を認め、電子顕微鏡所見では、ミトコンドリア内腔の不鮮明化やオートファゴソーム像を認めた肝細胞においても心筋細胞での実験と同様に、プロポフォールの高容量・長時間曝露によって、呼吸鎖タンパク遺伝子の発現低下を伴うミトコンドリア機能の低下と細胞傷害が起こることが示唆された。培養細胞を用いた実験としてはおおむね予定通り施行することができたが、研究代表者に異動があり、論文化に若干の遅延が生じている。結果を取りまとめ、論文投稿を行う予定である。プロポフォール注入症候群の主要標的臓器として心筋が挙げられることから、ヒト人工多能性幹細胞(iPSC)由来心筋細胞を用いてプロポフォール高用量・長時間曝露による影響を検討した。ヒトiPSC由来心筋細胞に対し、プロポフォール(0,2,10,50μg/ml)を48時間曝露した後、細胞傷害に関する指標[生細胞プロテアーゼ活性(細胞生存率)、カスパーゼ3/7活性、オートファジー活性]、エネルギー代謝関連の指標(ATP、培地中の乳酸値、ミトコンドリア活性)の測定と関連遺伝子の発現を検索するため、PCR-Arrayを施行した。統計学的検討にはDunnettの多重比較検定を行い、P < 0.05を有意とした。今回使用したヒトiPSC由来心筋細胞は、トロポニンの発現が陽性であり、また、細胞塊を形成する形で培養すると、拍動が確認できた。10μg/ml以上の群において有意に、細胞生存率・ATP産生・NAD+/NADH比・ミトコンドリア膜電位の低下とオートファジー活性の上昇を認め、50μg/ml群における細胞生存率は20.7%低下した(P < 0.05)。ミトコンドリア呼吸鎖のタンパク遺伝子(NDUFS8、SDHB)の有意な発現低下を認めた。プロポフォール50μg/ml群において、共焦点顕微鏡観察では多数のオートファジー空胞を認め、電子顕微鏡所見では、ミトコンドリアの分裂像、オートファゴソーム像、さらには細胞質内の空胞を認めた。プロポフォールの高容量・長時間曝露により、オートファジー反応の増加を伴う心筋細胞死が認められ、原因の一つとして呼吸鎖タンパク遺伝子の発現低下を伴うミトコンドリア機能の低下が示唆された。ヒトiPSC由来心筋細胞を用いた実験系が確立され、結果が集積しつつあると判断できる。プロポフォール注入症候群(PRIS)の病態に関しては、症例報告や動物実験を通じて検討されており、エネルギー代謝障害が主な要因であると提唱されている。しかし、その機序は完全には解明されておらず、特に正常ヒト細胞に対する評価は十分とは言えない。そこで我々は、PRISの主要標的臓器として心筋が挙げられることから、ヒト人工多能性幹細胞(iPSC)由来心筋細胞を用いてプロポフォール高用量・長時間曝露による影響を検討した。また、ミトコンドリア呼吸鎖の構造タンパク遺伝子(NDUFS8、SDHB)の有意な発現低下を認めた。プロポフォール50μg/ml群において、共焦点顕微鏡観察では多数のオートファジー空胞を認め、電子顕微鏡所見では、ミトコンドリアの分裂像、オートファゴソーム像、細胞質内の空胞を認めた。プロポフォールの高用量・長時間曝露により、オートファジー反応の増加を伴う心筋細胞死が認められ、原因の一つとして呼吸鎖タンパク遺伝子の発現低下を伴うミトコンドリア機能の低下が示唆された。

心筋細胞を用いた研究プロトコールにおいて、計画された実験の施行を完了した。我々はこれまでに、ヒト人工多能性幹細胞(iPSC)由来心筋細胞を用いた研究で、プロポフォール曝露によるミトコンドリア機能低下を確認している。本年度は、さらにPRISの主要標的臓器である肝臓に着目し、追試的にヒトiPSC由来肝細胞に対するプロポフォール高用量・長時間曝露の影響を検討した。ヒトiPSC由来肝細胞に対し、プロポフォール(0,2,10,50ug/ml)を48時間曝露した後、細胞生存率およびミトコンドリア機能(細胞内ATP、NAD+/NADH比、ミトコンドリア膜電位)に関して評価した(n=4)。さらに、共焦点顕微鏡・透過型電子顕微鏡を用いて細胞内の形態を観察した。また、RT-PCRによってエネルギー代謝関連遺伝子の発現を検索した(n=4-5)。統計学的検討にはDunnettの多重比較検定を行い、P <0.05を有意とした。2ug/ml以上の群において、ATP・NAD+/NADH比・ミトコンドリア膜電位の低下を有意に認め、10μug/ml以上の群では細胞生存率が低下した。また、ミトコンドリア呼吸鎖の構造タンパク遺伝子(NDUFS8、SDHB)の発現低下を認めた。50ug/ml群において、共焦点顕微鏡観察ではミトコンドリアの断片化を認め、電子顕微鏡所見では、ミトコンドリア内腔の不鮮明化やオートファゴソーム像を認めた肝細胞においても心筋細胞での実験と同様に、プロポフォールの高容量・長時間曝露によって、呼吸鎖タンパク遺伝子の発現低下を伴うミトコンドリア機能の低下と細胞傷害が起こることが示唆された。培養細胞を用いた実験としてはおおむね予定通り施行することができたが、研究代表者に異動があり、論文化に若干の遅延が生じている。今後は、CoenzymeQ10作用させた実験系により、プロポフォール注入症候群におけるCoenzymeQ10の治療的効果について検討を加える予定である。今後は、iPS細胞由来の肝細胞を用いて、同様のメカニズムが働いているかどうかを検討する。結果を取りまとめ、論文投稿を行う予定である。2016年度の研究が終了した段階で、培養細胞・培地・試薬などの購入を行った後、端数として残額が発生したため、次年度以降の試薬の購入資金として繰り越すこととした。実験が順調に進行し、若干の剰余金が発生した。2018年度分に繰り越し、培地購入費用や、成果発表のための英文校正などの資金として活用する予定である。研究代表者に異動があり、論文作成が遅延しているため、英文校正費用や追加実験のための研究費に余剰が生じた。2019年度にまず論文投稿を行い、査読で必要となった追加実験のための費用や論文掲載費用(オープンアクセス費用)として使用する予定である。2017年に予定されている実験に用いる試薬の購入資金に使用する予定である。
マングローブ植物の耐塩性に関与する遺伝子の探索とその応用

マングローブ植物とは、熱帯、亜熱帯の沿岸域に生息する樹木類の総称であり、その最大の特徴は汽水域で生育できる点にある。その耐塩性機構に関する遺伝子レベルでの研究は全く進んでいなかった。近年、三村徹郎博士らがマングローブ植物の一種であるBruguiera sexangulaの培養細胞系を確立した。この培養細胞は100mMのNaCl存在下においても、ほとんど生育阻害を受けない点で、培養細胞としては極めて珍しい性質を有している。本研究ではこのマングローブ培養細胞の分与をうけ、100mM NaCl存在下で培養した培養細胞から抽出したmRNAを基に、cDNAライブラリーを構築し、このcDNAライブラリーからマングローブの耐塩性に関与するcDNAの単離を試みた。得られた、cDNAライブラリーを大腸菌に導入し、得られた形質転換体の耐塩性を指標としたスクリーニングを行った結果、29のcDNAが明らかに大腸菌の耐塩性を向上させた。これらの塩基配列を解析した結果、23のcDNAの塩基配列が同一であった。これらのcDNAの塩基配列から考えられるアミノ酸配列は、現在データベース(PIR,SwissProt)上に登録されているタンパク質とは全く異なった。このことから、これらのcDNAは新規のタンパク質をコードする遺伝子であると考えられた。我々はこのタンパク質をマングリンと命名した。マングリンcDNAを酵母、及びタバコ培養細胞に導入した結果、それぞれの形質転換体において耐塩性の強化が確認された。また、マングローブ培養細胞に塩ストレスを加えたときも、マングリンmRNAの発現量の増大が確認されたことから、マングリンは、B.sexangulaの耐塩性機構に対し、極めて重要な役割を担っているものと考えられた。マングローブとは、熱帯、亜熱帯の沿岸域に生息する樹木類の総称である。マングローブは進化の過程で特殊な耐塩性機構を獲得したものと考えられる。マングローブの耐塩性機構を遺伝子レベルで解明できれば、今後、陸上植物の耐塩性の強化につながると期待できる。本研究では、マングローブの一種であるBruguiera sexangulaのcDNAライブラリーを構築し、その中から耐塩性に関与すると考えられる遺伝子(cDNA)のスクリーニングを試みた。大腸菌を宿主とした機能スクリーニング法により耐塩性因子のスクリーニングを行った結果、10^6の形質転換大腸菌のうち29の形質転換体において耐塩性が強化されていることが確認された。これらの形質転換体に導入されたcDNAの制限酵素切断パターンと部分塩基配列を決定した結果、23 cDNAは同一の蛋白質をコードしていることが明らかになった。データベースを利用した相同性解析の結果、この遺伝子がコードする蛋白質に相同性を有する蛋白質は見られなかった。そこで、我々はこの蛋白質をマングリン(mangrin)と命名した。マングリンは141アミノ酸からなる、比較的小さな水溶性蛋白質であり、その20%をセリンが占める極める極めて特徴的な一次構造を有していた。また、その他にribosomal proteinをコードしていると考えられるcDNAの単離にも成功しており、今後、これらのcDNAのコードしている蛋白質の真核生物における機能を評価していく予定である。
アノマラスU(1)大統一理論の高次元模型への埋め込み

本研究の目的は、我々が以前に構成した、非常に興味深い超対称大統一理論の枠組みにおける模型である、アノマラスU(1)大統一理論を高次元模型に埋め込むことです。本年度においては、高次元模型の一つであり究極理論の有力な候補と目される超弦理論からアノマラスU(1)大統一理論を導出する研究の一部として、ヘテロ型超弦理論の非対称オービフォールドコンパクト化により、随伴ビッグス場を含む3世代E_6模型を新たに二つ導出しました。E_6模型は現象論的にも好まれ、アノマラスU(1)大統一理論でもしばしば用いられますが、超弦理論のコンパクト化で実現される随伴ヒッグス場を含む3世代E_6模型は一つしか知られておらず、しかもそれが唯一の可能性であることが主張されていました。その模型はアノマラスU(1)対称性等を含んでおらず、アノマラスU(1)大統一理論の枠組みには乗らないこともあり、現象論的には満足のいく模型ではありませんでした。残念ながら今回我々が発見した模型も同様ですが、その他にも模型が存在することを期待させる仕事であり、今後のアノマラスU(1)対称性等を含むより良い模型を探す仕事につながります。また、この仕事で用いた、随伴ヒッグス場を実現する機構を場の理論に応用し、細谷機構を大統一対称性の破れに適用する模型を提唱しました。この機構は、アノマラスU(1)大統一理論を高次元模型に埋め込む際に有用であることが期待されます。本研究の目的は、我々が以前に構成した非常に興味深い超対称大統一理論の枠組みにおける模型である、アノマラスU(1)大統一理論を高次元模型に埋め込むことです。本年度においては、繰り込み不可能な相互作用を含む4次元超対称模型における繰り込み群方程式の取り扱いについての研究をまとめ、発表しました。アノマラスU(1)大統一理論はそもそも繰り込み不可能な相互作用を含む有効理論として定義されており、その現象論的な予言を行うためには、この研究において開発された手法が重要になると考えられます。また、まだ論文としてまとめるまでには至っていませんが、量子重力までめた統一理論の候補と目される超弦理論から直接アノマラスU(1)大統一理論の導出を試みるトップダウン的なアプローチに基づく研究や、この模型を埋め込むべき高次元模型そのものの性質を理解する研究も進めました。前者の研究により、高次元模型への埋め込み方に関する示唆が得られるものと期待しています。後者では特に、ゲージ場とヒッグス場を統一するシナリオにおけるユニタリー性・暗黒総質の可能性についての研究を行っています。暗黒物質に関しては、典型的なWIMPシナリオが実現され、適切な残存量を予言するパラメータ領域が存在ることを確かめました。また、このシナリオではヒッグス場との相互作用は対称性で高限されるため、直接・間接検出に特徴的な予言を与えることが期待され、研究を進めています。ゲージ場とヒッグス場を統一するシナリオはこの目的に有用であると期待されますが、本年度はこのシナリオにおける新しい暗黒物質の研究および、摂動計算におけるユニタリー性の破れの研究を完成させ発表しました。前者では、典型的なWIMPシナリオが実現され、適切な残存量を予言するパラメータ領域が存在することを確かめ、特徴的な予言として、その内の興味深い領域は全て次世代の直接観測実験によりカバーされることを示しました。後者では、ゲージ場の縦波成分の散乱振幅を計算することによりユニタリー性が破れるエネルギースケールを見積もり、摂動計算の適用限界を導出しました。ここで確立した計算手法はこの先の計算にも有用です。また、まだ論文としてまとめるまでには至っていませんが、量子重力まで含めた統一理論の候補と目される超弦理論から直接アノマラスU(1)大統一理論の導出を試みるトップダウン的なアプローチに基づく研究を進め、今まで知られていなかったE_6超対称大統一理論の3世代模型を実現することに成功しました。また、3世代模型の構成に条件を付ける、経験則から来る予想があったのですが、それは必ずしも成り立っていないことを示し、3世代模型構築の可能性を広げました。

また、この仕事で用いた、随伴ヒッグス場を実現する機構を場の理論に応用し、細谷機構を大統一対称性の破れに適用する模型を提唱しました。この機構は、アノマラスU(1)大統一理論を高次元模型に埋め込む際に有用であることが期待されます。
ダイヤモンド表面での実神経細胞回路構築とＮＶセンタを用いた自発発火活動の長期計測

光検出磁気共鳴計測を活用してダイヤモンド表面に構築した神経細胞回路の自発発火を表面近傍のNVセンターを介して計測できる手法を構築する。具体的には,(1)ガラス基板上で培ってきた,表面マイクロパターニングによる神経細胞回路の構築法を,これまで神経細胞足場として活用されたことがないダイヤモンド表面でも実行可能にする第1段階と,(2)ダイヤモンド表面に構築した実神経細胞回路を伝搬するパルス電流を,NVセンタを磁気プローブとする光検出磁気共鳴法によって,リアルタイムかつ長期間にわたって計測できる方法論を構築する第2段階とからなる。2018年度には共焦点顕微鏡上で長期間にわたって神経細胞を培養できる環境の構築と、上記(1)の段階に着手した。前者については、共焦点顕微鏡のステージにマウントできる小型の細胞培養装置を自作し、やはり自作した小型の温湿度および二酸化炭素濃度制御装置にそれを接続した。温湿度および二酸化炭素濃度の制御に関する問題は今のところ見られていない。ダイヤモンド基板を介して神経細胞と対物レンズとの間に励起光および蛍光を通す必要があるが、この部分の設計・試作については2019年度に持ち越すこととした。後者の(1)については、Ibダイヤモンド(100)基板表面を窒素終端したもの、またはその表面にポリリジンをコートしたものを用意し、ラット初代培養を行って、神経細胞の接着および成長を評価した。当初期待した窒素終端表面に神経細胞は接着せず、ポリリジンコート表面で神経細胞は遜色なく成長することを見出した。共焦点顕微鏡に搭載する小型の細胞培養装置を自作することにより、やはりそれまでに自作されていた共焦点顕微鏡のステージに整合性よくマウントできたため。これにより、ダイヤモンド基板と対物レンズとの間の仕様についても2019年度に問題なく進められる見通しである。上記の(1)第1段階と,(2)第2段階とのうち、2019年度に(1)を完了し、2020年度に向けて順次(2)に移行する方針をとる。第一段階では、1CVDダイヤモンド表面に対する電子線リソグラフィとプラズマ処理によるダイヤモンド表面終端基(酸素終端表面/水素終端表面)のパターニング(連携者:早稲田大・川原田洋教授)、2接着分子の自己吸着特性を利用した神経細胞の足場パターン(細胞接着表面/細胞非接着表面)の形成、3胎生18日ラット大脳皮質神経細胞の播種とパターン形状に沿った神経細胞の長期培養法の構築を行う。第2段階では、下記1から3の実験を通して、ダイヤモンド上の神経細胞回路の自発発火をNVセンターで捕捉する:1単一NVセンター配列およびアンサンブル系(δドープ層)上に構築したモデル系(金属配線等)を用いた直流磁場計測、2単一NVセンター配列上への神経細胞回路のアライメントおよび長期培養と自発発火計測、3NVセンターのアンサンブル系(δドープ層)での長期培養と自発発火計測を試みる。第2段階では、下記1から3の実験を通して、ダイヤモンド上の神経細胞回路の自発発火をNVセンターで捕捉する:1単一NVセンター配列およびアンサンブル系(δドープ層)上に構築したモデル系(金属配線等)を用いた直流磁場計測、2単一NVセンター

配列上への神経細胞回路のアライメントおよび長期培養と自発発火計測、3NVセンターのアンサンブル系(δドープ層)での長期培養と自発発火計測を試みる。
大大阪期の企業家による社会事業への貢献に学ぶ企業の社会的責任の研究

大阪毎日新聞慈善団を創設した本山彦一や日本生命済生会創設者の弘世助太郎は、社会事業に貢献した企業家では良く知られている。しかし、大阪で社会事業家を支援した実業家は、他にも数多くいる。たとえば中山太陽堂(現・クラブコスメティックス)の中山太一、寿屋(現・サントリー)の鳥井信冶郎、早川金属工業(現・シャープ)の早川徳次、中山製鋼所の中山悦治等である。本研究の主要な成果は、1五代五兵衛が創設した大阪盲唖院の実態、2大大阪期の浄土宗信者を中心とした実業家たちと大阪四恩報答会の関係、3夜学校である徳風・有隣学校を支援した実業家の久保田権四郎・新田長次郎の役割について明らかにできたことであった。四恩報答会は大正初年の大阪で浄土宗の僧侶を中心にして創設された仏教慈善事業団体であった。しかしその背景には在阪の新興企業家による支援があった。それは現代的表現をすれば、企業家のフィランソロピーであったともいえる。明治期以降の大阪における企業フィランソロピストとしては、本山彦一や弘世助太郎、中山太一、鳥井信冶郎、早川徳次、中山悦治、久保田権四郎、新田長次郎等は、良く知られた存在である。しかし彼らに限らず大阪で社会事業家を支援した在阪の実業家や企業家は、数多くいたのである。一方、当時の浄土宗は、渡邊海旭に代表される「社会派」と称される一群の宗侶が宗教大学(大正大学)で仏教の新しいあり方を模索していた。そこで学んだ青年僧侶は、それを実践しようとしていた。そのような時期に宗教大学で学び、帰阪した寺院子弟が、仏教の新しいあり方を実践するために、貧困問題の解決に立ち上がったのである。在阪の新興企業家たちも、ある程度の成功を収めた後、自分たちの事業の意味や社会的使命を模索していた。そして前記僧侶たちの活動に賛意を示し、彼らと協働で社会事業の推進に努めることになったといえよう。この後このような事例は多く見られるようになるが、その先鞭を付けた事業として四恩報答会創設初期の実態を探ることには意義がある。25年度は、こうした四恩報答会の活動について、日本仏教社会福祉学会の年次大会で発表するとともに『浄土教報』等の浄土宗関係資料を中心とした未発掘資料を探索することに心がけ、26年度内の論文執筆に向けて準備した。五代五兵衛は明治期、つまり社会福祉がまだ慈善事業とか感化救済事業といわれていた時代に視聴覚障害児教育の必要性を認識し、実際に学校を創設、維持した。それは企業家のフィランソロピーともいえるし、社会起業ともいえる。明治期以降の大阪におけるフィランソロピストとしては、大阪毎日新聞慈善団を創設した本山彦一や日本生命済生会創設者の弘世助太郎は、良く知られた例外的存在である。しかし彼らに限らず大阪で社会事業家を支援した在阪の実業家や企業家は、数多いる。企業家では、中山太陽堂(現・クラブコスメティックス)の中山太一、寿屋(現・サントリー)の鳥井信冶郎、早川金属工業(現・シャープ)の早川徳次、中山製鋼所の中山悦治、久保田鉄工所(現・クボタ)の久保田權四郎、新田帯革製造所(現・ニッタ)の新田長次郎等はすぐ思いつく人物である。それより以前の実業家から列挙すると、まず、油商の岡村平兵衛がいる。彼は精油技術を使って大風子油を精製し、自宅でハンセン病患者を世話した。また靑木庄蔵、岡島千代造、森平兵衞、中村伊三郎、岡島伊八、金澤利助等である。そしてとりわけ異色な人物として、自らも全盲という視覚障害の実業家であり、その立場を超えて大阪の視聴覚障害児教育に貢献した五代五兵衞がいるということになる。このような人物の研究がさらに進められて、余り知られていない明治期大阪における企業家の社会事業への貢献が明らかになれば、企業の社会的責任論とも関連して、大阪の社会事業を支援した重層的な人物像がより明確になるだろう。そしてそれは自発的社会福祉の歴史的な淵源を探る事でもあるに違いない。24年度は、こうした五代五兵衛の事績について研究論文をまとめた。本研究の最終年度である26年度は、大正期大阪における貧民学校であった徳風学校と有隣学校を中心に不就学学齢児の就学問題を支援した企業家について研究に取り組んだ。1911年に大阪で私立の夜間学校として創設された徳風学校および有隣学校は、貧民学校であった。1900年の第3次小学校令では、貧困による就学猶予・免除を認めていたが、この両学校は義務教育から排除された貧困な学齢児の受け皿であった。

また同年に制定された工場法は、学齢就労児童の義務教育就学を法的にクリアーできる環境(公立尋常小学夜間等)を整備しただけで、児童労働を無くそうとしなかった。さらにこの時点で私立小学校は、就学猶予・免除となっている学齢児だけが入学できた。両学校は私立学校だったので、公立尋常小学夜間と貧民学校を区別し、通学区域を考慮せず受け入れるのに好都合であった。またこの両学校は、警察官や実業家の「善意」に支援された感化救済事業としての学校であった。だが貧困な学齢児たちへ善意による対応が美談と化して定着し、未だに無批判に踏襲されている感があることをどう評価するかは現在の問題である。研究期間全体を通して、五代五兵衛が大きな役割を果たした大阪盲唖院、大正期の新興実業家が深く関わった四恩報答会、そして久保田権四郎、新田長次郎が関わった徳風学校、有隣学校について、企業家の社会貢献という視点から先行研究に新たな知見を加えることができた。新たな知見とは、当時の政府(内務省)が推進していた感化救済事業が企業家に対して期待した役割が、大阪においては警察官との協働において果たされることが少なくなかったことを明確にした点であった。社会福祉史25年度は、日本仏教社会福祉学会の年次大会における口頭発表をもとに、原著論文を執筆し、学会誌に投稿する予定であった。しかし、資料収集が遅れ、投稿までに至らなかった。26年度は、25年度中の遅れを取り戻すべく鋭意努力し、すでに26年2月から4月にかけて新たに収集した資料の分析を開始している。また26年度はこれとは別に新たな論文を1本執筆する予定である。本研究では、大大阪期の企業家が行ったフィランソロピーについて、代表的な企業家をとらえてその事績を明らかにすることが目的である。代表的な実業家とし、たとえば中山太一、鳥井信冶郎、早川徳次、中山悦治、久保田權四郎、新田長次郎、岡村平兵衛、靑木庄蔵、岡島千代造、森平兵衞、中村伊三郎、岡島伊八、金澤利助等がひの代表的企業家の一部である。24年度は、その中で五代五兵衛について取り上げ、彼が大阪盲唖院の創設と維持、公立移管に果たした役割を検討した。五代五兵衛は明治期、つまり社会福祉がまだ慈善事業とか感化救済事業といわれていた時代に視聴覚障害児教育の必要性を認識し、実際に学校を創設、維持した。それは企業家のフィランソロピーともいえるし、社会起業ともいえる。そして岡村重夫の言葉を借りれば、自発的社会福祉に相当する行為でもあるだろう。そして学校が公立化されることによって、起業の段階での役目を終え、再び岡村の用語を用いれば、法律としての社会福祉に当る存在に転換したと評価してよいだろう。24年度はこうしたユニークな企業家のフィランソロピーについて明らかにできた。25年度と26年度は引き続き先にあげたような企業家から何人かを取り上げてその事績を調査し、論文にまとめる予定であり、現在それに必要な資料を入手しつつある。それによって25年度にも1篇か2篇の論文を執筆する予定であり、研究はおおむね順調に進んでいると評価できる。研究期間第3年度には、特に四恩報答会の資料、特に浄土宗関係資料をさらに収集するとともに、企業家が関与した大正期の夜学に関連する資料その他の史資料を入手する。これらについては、企業論・企業史および日本近・現代史の専門的視点から研究協力者の示唆を得つつ、研究代表者(小笠原)が社史の入手を中心とした資料収集を実施する。これらの資料をもとに研究代表者および研究協力者により、可能な限り対面的な意見交換を実施して、多様な視点から分析を行う。
π型配位子の特性を活かした新規モリブデン触媒反応の開発

安定な状態でありながら、σ-πの配位平衡により空の配位部位を要時形成できるπ型配位子の特性を活かし、未だ報告例が少ないモリブデン触媒による新反応の開発を目指して研究を行った。主な成果は以下の通りである。(1)モリブデンに配位した臭素を求核剤とするアリルエーテルの触媒的置換反応の開発(2)各種π-プロパルギル配位子の反応性に及ぼす効果の解明(3)ジイン化合物の触媒的環化反応の開発安定な状態でありながら、σ-πの配位平衡により空の配位部位を要時形成できるπ型配位子の特性を活かし、未だ報告例が少ないモリブデン触媒による新反応の開発を目指して研究を行った。(1)モリブデンに配位した臭素を求核剤とするアリルエーテルの触媒的置換反応の開発(2)各種π-プロパルギル配位子の反応性に及ぼす効果の解明(3)ジイン化合物の触媒的環化反応の開発遷移金属の反応性に影響を及ぼす新規π型配位子を創製し,新規π型配位子とモリブデンから調製した錯体を触媒とする新規効率的有機合成反応の開発を目的に本申請研究を開始した.本年度は主に『モリブデンの反応性に大きな影響を及ぼす新規π型配位子の創製』に焦点をあてて研究を行った.1位に嵩高い置換基を,また,2位に電子供与性あるいは吸引性の置換基を持つπ-アリル型配位子,および,1位および2位にキレート形成可能な側鎖を持つπ-アリル型配位子を系統的に合成し,モリブデンとの錯体形成を行った.得られた新規π-モリブデン錯体を触媒として用い,既に申請者が見出した反応であるエニンとアルキンの[2+2+2]型環化反応における反応時間と生成物・副生物の収率の比較から各錯体の反応性を比較検討した.その結果,電子供与性基を有するπ・インデニルモリブデン錯体が最も単純な構造を持つπ-アリルモリブデン錯体と同等あるいはそれ以上の反応性を示すことがわかった.また,アリルとは異なったπ型配位子であるプロパルギル配位子を持つモリブデン錯体は,錯体形成時にモリブデン上に移動したハロゲンがモリブデンに配位した基質分子に組み込まれる,通常の有機反応とは逆の過程にあたるハロゲン化反応を触媒することもわかった.さらに,π-プロパルギルモリブデン錯体はハロゲン化プロパルギルとアルキンとの共環化反応を触媒し,ハロゲン化ベンジル誘導体を精製することもわかった.遷移金属の反応性に影響を及ぼす新規π型配位子を創製し,新規π型配位子とモリブデンから調製した錯体を触媒とする新規効率的有機合成反応の開発を目的に本申請研究を開始した.昨年度の研究から,新たな反応性を示しうる新規π型配位子としてインデニルおよびプロパルギル配位子が候補として上がってきた.本年度はこれらの配位子を持つモリブデン錯体を創製し,その反応性に関する詳細な探索研究を行った.単純な構造を持つπ-インデニルモリブデン錯体を用いて様々な反応を検討したところ,臭化プロパルギルを添加した際にπ-インデニル配位子自身に臭素が付加する反応を見出した.この反応は,π-インデニル錯体の分解に伴い生成したπ-プロパルギル錯体が触媒となり,インデニル配位子を基質として臭素の受け渡しをしていることが示唆された.π-プロパルギル錯体が臭素や塩素の受け渡し触媒として高い機能を示すことは,本触媒存在下でアリルベンゾエート誘導体を基質として臭化アリル誘導体が生成するという,通常とは逆の反応が進行することからも明らかとなった.本反応は,中程度の嵩高さの置換基を有するアリルエステル誘導体を基質として好み,臭素や塩素源として臭化および塩化プロパルギルが優れていること,アリルエーテル誘導体を基質とした場合には反応が進行しないこと,プロバルギルエステル誘導体を基質とした場合には臭化プロパルギル単位そのものを取り込んだ生成物が得られることがわかった.遷移金属の反応性に影響を及ぼす新規π型配位子を創製し,新規π型配位子とモリブデンから調製した錯体を触媒とする新規効率的有機合成反応の開発を目的に本申請研究を開始した.前年度の研究から,モリブデンヘキサカルボニルと臭化あるいは塩化プロパルギルから調製されるπ-プロパルギルモリブデン錯体が,アリルエステルを臭素あるいは塩素で置換し,臭化あるいは塩化アリルを生成する反応を触媒することがわかった.本反応をさらに詳細に検討した結果,臭化π-プロパルギルモリブデン錯体を用いた場合には出発物質の立体化学を保持した生成物が得られるが,塩化π-プロパルギルモリブデン錯体を用いると幾何異性体の混合物が得られること,さらにπ-プロパルギルモリブデン錯体のアセチレン部末端に置換基が存在する場合には錯体が触媒として機能しないことがわかった.この臭化π-プロパルギルモリブデン錯体はアリルエステルの臭素による置換反応を触媒するほか,臭化プロパルギル自身の環化三量化反応や共役ジインと2分子の臭化プロパルギルとの共環化反応による置換ベンゼン誘導体の生成を促すこともわかった.しかし,ニトリル誘導体を組み込んだ含窒素芳香族化合物の合成反応は全く触媒しないこともわかった.モリブデン上の臭素配位子は基質に取り込まれやすいが,π-
第二次大戦・冷戦の二重の戦後処理に関する基礎的研究-日本外交と米・中・ソ(ロ)-

日ソ国交回復、日韓基本条約、沖縄返還、日中国交回復など戦後日本の外交は、米ソ冷戦における日米同盟を基軸として展開した。そのため、日本の単独行動は許されず、独立回復後における戦後処理という性格をもっていたとはいえ、日米同盟の強化に役立ってきた。その結果、日露の北方領土問題、日中の歴史和解問題など戦後処理の問題が未解決のまま、冷戦時代において日本の単独行動を大きく制約した米ソ冷戦が終結した。このことを踏まえ、冷戦終結に伴う次の諸問題を明らかにし得たことが、本研究成果の概要といえよう。1.米ソ冷戦の終結は、冷戦構造から日本を解き放し、日本の単独行動による戦後処理を促進するという想定は楽観的すぎる。2.逆に、米ソ冷戦における勝利は、勝利後の戦後処理という重い課題を日本に付け加えている。3.このことは、日本単独による戦後処理をより一層困難にしている。4.以上から戦後処理は、今日において冷戦後の新たな日米同盟の枠組みから解決することが要請されている。結局研究成果報告書(冊子)第3、4、5章の事例研究分析の成果としても、(1)日本外交は第二次世界大戦「敗戦」の戦後処理と、米ソ冷戦「勝利」の戦後処理という「二重の戦後処理」に直面している、(2)沖縄基地を巡る日米間問題を含む、日露間及び日中間の二重の戦後処理の問題は、冷戦後の新たな日米同盟の枠(日米安保再確認)の中での解決を迫られている、という2点に集約される結論に到達した。本年度は、冷戦後の国際環境を第二次大戦と冷戦の「二重の戦後」として捉え1989年以降の日本外交を多角的に分析することを目的とする本研究の準備段階であり、調査及び資料収集を中心に行い次の成果を得た.1.まず研究代表者(岩田)が研究計画のレビューを受けるため米国研究機関の招聘を受け意見交換した。幸いにも冷戦の終結が日本の戦後処理の負の遺産の清算にプラスに働くかマイナスに働くかという本研究の課題について、日本が、能動性と未来志向により米中露三大国との間に新北東アジア地域システムをいかに形成しうるかによるとする点で意見が一致し、今後研究を展開する上で大きな成果を得た。(以上外国出張による成果)。2.外務省OB等や研究者を中心にインタビューを行い、二重の戦後処理の事例としての日米における沖縄基地問題では、在沖縄米海兵隊に関する雑誌論文の執筆という研究成果を得た(村田担当)。また同じく事例としての日露の北方領土問題では、日本国際政治学会「ロシアと北東アジア」部会において討論者として委嘱を受けて口頭発表し米国出張におけるものと同様の成果を得た(岩田担当)。(以上国内出張等による成果)。3.日露関係については、広島大学所蔵「ソビエト党・国家機密文書」の分析を行い、1983年に旧ソ連が北方領土返還を検討したことを新たな知見とする成果を得た(岩田担当)。日米関係については、本年度資料の分析の成果もあって、数年に渡る研究の成果ではあるが日米同盟にも関わる在韓米軍撤退に関する単著刊行の成果を得た(村田担当)日中における戦争責任問題の事例では、新たな知見を求めて日本外交記録のマイクロフィルムへの現像を行い、読解と分析に着手する成果を得た(小池担当)。(以上資料分析収集整理による成果)。今後は、二重の戦後を国際環境とする日本がいかに戦後処理を行うかの解明が研究成果報告書の課題となる。平成11年度は最終年度であり、調査及び資料分析等を継続しつつ論文を作成し、研究成果報告書(冊子)として学術振興会に提出するなど、次の多くの成果を得た。1.研究代表者(岩田)が研究の発展についてレビューを受け意見を交換するため米国に出張した。

本研究課題の二重の戦後処理は、当初想定した日本外交と米・中・露というような抽象的な枠組みの中での日本の単独行動によってではなく、むしろ日米同盟の再確認と対ロシア関係、同じく日米同盟の再確認と対中国関係という現実的な枠組みの中で進展するとの着想を得、研究をまとめる上で大きな成果を得た。(以上外国出張による成果)。2.インタビュー等を行い、二重の戦後処理の事例としての日米沖縄基地問題では、米国の対北朝鮮政策に関する論文の発表という研究成果を得た(村田担当)。また同じく事例としての日露の北方領土問題では、日露国境問題における国境概念の変容に関する論文、さらに北方領土問題の背景として、ロシアの対NATO政策が東アジア政策に及ぼす影響に関する論文の発表という研究成果を得た(岩田担当)。(以上国内出張等による成果)。3.日露関係については、上記発表論文を基に資料の分析を加えた論文(冊子第3章)発表の成果を得た(岩田担当)。日米関係については、数年に渡る研究の成果ではあるが日米同盟・沖縄と冷戦にも関わる単著刊行の成果を得、さらに論文(冊子第5章)発表の成果を得た(村田担当)。日中関係の事例では、日本外交記録(マイクロフィルム)等の資料を整理し、その他の文献を含む読解と分析により戦前期日中関係、さらに戦後日中の歴史和解問題に関する論文(冊子第4章)発表の成果を得た(小池担当)。(以上資料整理分析等による成果)。これらを基に研究成果報告書(冊子)を作成し、日本学術振興会に提出する成果を得た(岩田担当)。
太陽系小天体の相互関係の観測的解明

昨年度の重点領域研究費で製作したCCDカメラも一部使用して、太陽系小天体の相互関係を明らかにする目的で、以下に観測的研究を行なった。1.木星外衛星のCCD変光測光8個の木星外衛星は2つのはっきりした軌道グル-プに分かれており、その起源は衝突捕獲によるとされているが、これを証拠づける物理観測デ-タは少ない。J9衛星のCCD測光観測を行ない、振幅1.5等という極めて大きな変光(つまり形が長細い)を発見した。これらの観測結果といままで知られた物理観測デ-タを、典型的なベルト小惑星の変光分布とを比較して、内側グル-プが小惑星から捕獲された破片、外側グル-プは元々あった原始衛星の破片であるという形成のシナリオを提案した。2.彗星のCCD観測ブロルセン・メトカ-フ彗星を狭帯域C_2、H_2Oバンドおよび連続光で撮像観測した。核近傍の扇型コマの解携を行ない、活動領域の簡単な仮定の共とに、自転周期を約14時間と見積もった。シュワスマン・ワッハマン第一彗星のアウトバ-スト(1988年12月)の我々によるCCD観測、写真観測を総合して、このバ-ストの特性を調べた。典型的な中規模バ-ストであった。バ-スト前後のカラ-の違いから、バ-スト時には小さいダストが増えてカラ-が青くなるという従来の解析が今回も当てはまることを示した。
植物の根を伸長するカキ穀の機能性成分と根の応答

1.カキ生産の副産物であるカキ殻を石灰質肥料資材として用いると、葉菜類の生育や根の伸長促進が認められた。そこで、根の伸長領域を二つに分けた根箱を用い、一方を炭酸カルシウム(炭カル)で、他方をカキ殻で、pH5.79の土壌を中和し、中央にホウレンソウまたはコマツナの耐暑性品種を播種して栽培を行った。地上部生育はカキ殻施用で増大し、根はカキ殻側に多く伸長して炭カル側への分布はわずかであった。カキ殻には植物の必須栄養素が多種含まれ、特に微量必須栄養素のホウ素(B)が多く含まれている。栽培後土壌のBはカキ殻側で多く、植物体B吸収はカキ殻施用で増加した。そこで、炭カル側にカキ殻と等量のB添加を行ったところ、生育はさらに促進され、炭カル+B側にもカキ殻側と同等の根の分布が認められた。カキ殻のB栄養で根の伸長が促進され、他の必須栄養素吸収も増加し、生育が促進されたと考えられた。この効果は、ホウレンソウにおいて顕著であった。2.B栄養に対する高い生長利用効率を持つ葉菜類の応答反応機構について、反応性が顕著なホウレンソウを用い、生育培地へのBの添加や欠如を行って、現在、分析を進めている。今後は、根の伸長促進や停止での形態的な変化の特徴についても様々なレベルで調査し、タンパク質の発現や消失との関連を詳細に検討して行く。3.カキ殻等の数種石灰質資材を生育培地として、1/10,000aポットでホウレンソウを栽培した。カキ殻100%培地では、発芽も生育も良好で、土壌を各石灰質資材で中和して栽培した対照区とほぼ同等に生育し、根の伸長も良好であった。他の貝殻や石灰等の資材では、アルカリ過剰によると考えられる障害で発芽や生育は不良であった。石灰質資材の中で、なぜカキ殻だけが植物の生育が可能なのかは、現段階では不明である。今後、カキ殻に含まれるカルシウム等の成分の存在形態や溶出についての解明を行う。カキ殻の無機成分とホウレンソウの根伸長や生育促進および品質関連成分を検討した。1.無機成分:粉砕カキ殻と肥料用石灰の炭酸カルシウム(炭カル)の含有率は、各成分をカキ殻と炭カルの順に示すと、単位はg/kgでカルシウム(Ca)344と382、窒素(N)2.7とND(検出されず)、リン(P)1.05と0.09、カリウム(K)1.02と0.08、マグネシウム3、45と1.81、単位は以下mg/kgで鉄390と200、マンガン178と56、亜鉛85と5、銅17と7、ホウ素(B)355と3、モリブデン2.6とNDであった。Ca以外の成分はカキ殻が高く微量要素、特にBが高かった。2.根箱実験:根の伸長土壌領域を2つに分けた根箱を多く作製し、一方を炭カルで、もう一方をカキ殻、カニ殻、貝殻等の石灰質資材で中和し、ホウレンソウを栽培したが、温度制御ができないガラス室内で、初夏と秋の外気温が異常に高かったためと考えられるが、高温で生育不十分であったので、時期等を考慮して再度行う。3.ポット栽培でのカキ殻施用によるホウレンソウの品質関連成分:1/5000aポットと真砂土を用い、炭カルとカキ殻で土壌を中和し、化学肥料(化肥)と有機質肥料(有機)でN、P、Kを等量施肥した。石灰質資材と肥料を組み合わせた4処理を3反復で設け、3個体/ポットで栽培した。生育はカキ殻・化肥>炭カル・化肥≒カキ殻・有機>炭カル・有機の順に大きく、無機成分吸収量も生育と同様の順で大きかった。品質関連成分の糖度は差が無く、アスコルビン酸含有率は化肥施用で高かったが、カキ殻施用で硝酸態窒素とシュウ酸含有率が低下した。4.水耕栽培:培地B濃度を変えて(020mg/L、7段階)水耕栽培を行い、B栄養に対するホウレンソウとイネの吸収と生育および培地適正濃度域等を明らかにした。また、無B培地で生育した植物にB添加を行い、ホウレンソウのB生長利用効率(g乾物/mgB)は19.9と大きく、イネは1.3と小さいことを明らかにした。1.カラムを用いカキ殻等の数種資材で、富栄養化物質の栄養成分吸着を調査した。カキ殻への硝酸吸着は無く微量の硝酸が溶出し、活性炭で吸着は大きく、堆肥はその1/2で、ゼオライトはわずかに吸着した。カキ殻のリン吸着は活性炭の70%で、溶出は堆肥から多量で、ゼオライトからも溶出した。カキ殻に陽イオン交換能を持つがアンモニアが溶出し吸着は無く、ゼオライトの吸着が大きかった。以上の結果は、pH(48、5段階)に影響されなかった。真砂土(pH5.79)をカキ殻で中和し、過リン酸石灰を混合後、pHの異なる水を流したところ、pH68でリン吸着は多く、リン酸カルシウムとして保持されたと考えられた。カキ殻を粒径で篩別し、同様の実験を行ったところ、粒径が小さくなる程(表面積が大きくなる程)リン吸着は増加した。

2.根の伸長域を分けた根箱を用い、一方を炭酸カルシウム(炭カル)で、他方をカキ殻等で中和し、ホウレンソウを栽培した。15年度は高温による生育不良と考えられたので、1ヵ月早く4月上旬に播種した。しかし、4月が観測史上最も暑く、温度制御のできないガラス温室内で、生育は不良で、同一処理での反復も不揃いであった。5月中旬のとう立ち後、生育の良好であった根箱内の根を観察したところ、カキ殻で根が伸長する現象を確認できた。17年度は3月上旬に耐暑性品種を播種し、秋期は耐暑性コマツナで栽培を行う。3.培地ホウ素(B)濃度を変え(020mg/L、6段階)、水耕栽培を行い、吸収Bの酢酸ナトリウム可溶性画分と不溶性画分(細胞壁)への取り込みを調査した。要求量と生育反応が大きいホウレンソウは、不溶性画分への取り込みが地上部も根も大きく、根で水溶性Bはほとんど検出されなかった。要求量も生育反応も小さいスイートコーンは水溶性B割合が大きく、これらのことがB栄養に対する特性の差異を反映していると考えられた。1.カキ生産の副産物であるカキ殻を石灰質肥料資材として用いると、葉菜類の生育や根の伸長促進が認められた。そこで、根の伸長領域を二つに分けた根箱を用い、一方を炭酸カルシウム(炭カル)で、他方をカキ殻で、pH5.79の土壌を中和し、中央にホウレンソウまたはコマツナの耐暑性品種を播種して栽培を行った。地上部生育はカキ殻施用で増大し、根はカキ殻側に多く伸長して炭カル側への分布はわずかであった。カキ殻には植物の必須栄養素が多種含まれ、特に微量必須栄養素のホウ素(B)が多く含まれている。栽培後土壌のBはカキ殻側で多く、植物体B吸収はカキ殻施用で増加した。そこで、炭カル側にカキ殻と等量のB添加を行ったところ、生育はさらに促進され、炭カル+B側にもカキ殻側と同等の根の分布が認められた。カキ殻のB栄養で根の伸長が促進され、他の必須栄養素吸収も増加し、生育が促進されたと考えられた。この効果は、ホウレンソウにおいて顕著であった。2.B栄養に対する高い生長利用効率を持つ葉菜類の応答反応機構について、反応性が顕著なホウレンソウを用い、生育培地へのBの添加や欠如を行って、現在、分析を進めている。今後は、根の伸長促進や停止での形態的な変化の特徴についても様々なレベルで調査し、タンパク質の発現や消失との関連を詳細に検討して行く。3.カキ殻等の数種石灰質資材を生育培地として、1/10,000aポットでホウレンソウを栽培した。カキ殻100%培地では、発芽も生育も良好で、土壌を各石灰質資材で中和して栽培した対照区とほぼ同等に生育し、根の伸長も良好であった。他の貝殻や石灰等の資材では、アルカリ過剰によると考えられる障害で発芽や生育は不良であった。石灰質資材の中で、なぜカキ殻だけが植物の生育が可能なのかは、現段階では不明である。今後、カキ殻に含まれるカルシウム等の成分の存在形態や溶出についての解明を行う。
急性肺傷害・ARDSの発症におけるHMG1の役割、及びアポトーシスとの関連

既に、エンドトキシン(LPS)気管内投与急性肺障害モデルマウスにおいては、経時的に、Fas/FasL・Preforin/Granzymeなどのアポトーシス関連遺伝子の発現・消退をRT-PCR法及び免疫組織染色で、アポトーシス細胞の同定をTUNEL法で確認済みである。また、Fas/FasLの経路をブロックする抗体投与により、急性期における肺障害が軽減する事も確認済みである。HMG1は、後期メディエーターで重傷度と相関することが既に明らかにされているが、単独投与でも肺障害を引き起こすことを既に確認していた。LPSモデルと同様に、HMG1単独投与モデルにおいても、アポトーシス関連遺伝子が発現することを確認した。その他TUNEL法等においても、肺障害の一部あるいは大部分は、アポトーシスによる細胞死が大きく関連している事が判明した。次にLPSモデルに抗HMG1抗体を投与し、肺障害の軽減の程度、アポトーシスの変化の程度を調べた。抗体によりて差異が見られたため、原因がどこにあるか探索中である。しかし、一部の抗体による肺障害軽減効果は認められ、HMG1が肺障害に関与していることが強く推定され、又、それをブロックすることが肺障害の治療につながることが示唆された。HMG1が、LPS気管内投与肺障害に関与していることが示されたので、その詳細なメカニズムを来年度以降に確認する予定である。
ホロカソードランプを用いた新しい仕事関数測定法の開発とその物理実験教材への応用

高校や大学で使用できる光電効果実験教材の開発のため、ホロカソードランプを光電管として利用する新しい方法を提案し、その実験に取り組んだ。我々の提案した方法に従い、光電効果信号の検出、光電効果の信号の物理的特性、セシウムを対象とした仕事関数測定の測定などを実現できた。我々の方法による測定ではセシウムの限界波長はおよそ690nmであったが、これはランプ陰極に含まれるPbなどの不純物により限界波長の値が従来の測定例よりも約40nmだけ大きくなっと考えられる。ホロカソードランプを用いた金属の仕事関数測定としては本研究が初めての例であり、物理実験教材への応用を目指した基礎データを得ることができた。ホロカソードランプを用いた光電効果信号の検出限界を明らかにする実験を実施した。セシウムが陰極のホロカソードランプを用い、ヘリウムネオンレーザーからの出力光をチョッパーを通したあと入射させた。放電プラズマのインピーダンス変化をオシロスコープで直接観測したところ、光電効果信号の測定を確認することができた。NDフィルターで照射光強度を減光しながらその信号強度を測定したところ、照射光強度に比例して変化をし、もっとも低くて2.26mW/cm2まで信号検出を確認した。さらに検出感度を上げるべく、ロックイン増幅器を用いて高感度検出を試みた結果、信号検出が可能な照射光強度はさらに低くなり、0.2mW/cm2まで下げても光電効果信号を検出した。金属の仕事関数測定では、光学フィルターを透過した光を光源とする予定であるが、この検出限界照射光強度はその方法での予想される照射光強度とほぼ同じであり、これらの実験により仕事関数測定に向けた目途をたてることができた。上記と並行して、光電効果信号を高感度にフィルター回路を使って検出する技術を確立すべく、二段増幅型バンドパスフィルターの設計と製作、特性評価を行った。市販のオペアンプや抵抗、コンデンサなど、汎用的な電子回路部品を用いて製作し、中心周波数400Hz、Q値が50のバンドパスフィルターを製作できた。これと増幅回路を組み合わせて光電効果信号の検出実験を行ったところ、その検出限界は1.5mW/cm2であった。この値は、上述のロックイン増幅器を使った方法に比べ、7倍程度大きかった。ホロカソードランプを用いた仕事関数測定において、セシウムの仕事関数を求める実験に着手した。光学系を改善して効率的にハロゲンランプ光がセシウム陰極へ照射されるように配置し直し、バンドパスフィルターで単色化した光を使って光電効果信号の検出を試みた。入射光波長を590nmから700nmまで10nmごとに変化させ、光電効果信号強度を測定した。その結果、入射光波長590nmから610nmにかけて信号強度は急激に減少し、特に610nmで完全に信号が消失した。そのあと620nmから信号強度が回復し、630nmで最大になったあと、640nm以降で再び信号強度は減少するという変化が見られた。このような複雑な変化の様子を示す原因を、ホロカソードランプ中に封じられたネオンガスによる光吸収と推測し、ネオンガスの封入されていないランプを使って同様の実験を実施したところ、入射光波長590nmから660nmまで単調に光電効果信号が減少するというデータが得られた。2つの実験結果を比較すると、波長590nm610nmの領域で顕著な差がみられ、この差がネオンによる入射光吸収の影響と断定することができた。次に光電効果信号強度の入射光波長依存性について考察し、両者の関係を定量的に解析するための式を求めた。その式を実験データにフィッティングし、得られた2つの係数の値から陰極セシウムの限界波長を計算した。その結果、674nmという値が得られた。セシウムの限界波長値として640nmという値が報告されており、その値と比べ得ると今回得られた値は34nmだけ大きい。この差を生じた原因として印加された電場、および陰極中に含まれる不純物の影響が考えられる。ホロカソードランプを用いて金属の仕事関数を測定する新しい実験手法の開発を行い、その特性を評価した。バンドパスフィルター(透過率の半値全幅10 nm)で単色化した光をランプ陰極部分へ照射し、入射光波長に対する光電効果信号強度の変化から、セシウムの限界波長を求める実験を行った。測定データを、量子効率を勘案した光電効果信号強度の理論式にフィッティングさせ、限界波長の値を算出した。市販のホロカソードランプを使用した実験では、入射光波長に対して光電効果信号の強度が複雑な変化を示した。これは、放電を生じさせるためにホロカソードランプ内に封入してあるネオン原子の影響(励起ネオン原子による入射光吸収)と、放電そのものが信号検出に及ぼす何らかの物理的影響が原因と考えられた。この実験の結果からセシウムの限界波長が654 nmと得られたが、このときのフィッティングの相関係数は0.6程度でしかなく、その信頼性や再現性には問題が残った。そこでバッファガスの影響を回避するために、ランプ内のネオンを除去して真空に封じたホロカソーソランプを新たに用意して同様の実験を行った。その結果、光電効果信号は入射光波長に対して単調減少した。これは量子効率を考慮すると合理的な結果である。この実験データを用いてセシウムの仕事関数を求めた結果、688 nmという値を得た。

このフィッティングの相関係数は0.98であって、信頼度は高い。今までに報告されているセシウムの限界波長(640 nm)とは48 nmの差が生じた。この差の原因がランプの電極間に印加している電圧であると考え、印加電圧を20 Vから600 Vまで変化させて限界波長の値を求めたところ、限界波長の値はほぼ一定であった。このことから、前述の差を生じさせた原因として、陰極を固化させるために加えられたセシウム以外の成分が陰極の主成分であるセシウムの限界波長に影響を与えたことが考えられる。高校や大学で使用できる光電効果実験教材の開発のため、ホロカソードランプを光電管として利用する新しい方法を提案し、その実験に取り組んだ。我々の提案した方法に従い、光電効果信号の検出、光電効果の信号の物理的特性、セシウムを対象とした仕事関数測定の測定などを実現できた。我々の方法による測定ではセシウムの限界波長はおよそ690nmであったが、これはランプ陰極に含まれるPbなどの不純物により限界波長の値が従来の測定例よりも約40nmだけ大きくなっと考えられる。ホロカソードランプを用いた金属の仕事関数測定としては本研究が初めての例であり、物理実験教材への応用を目指した基礎データを得ることができた。H26年度において、入射光の単色化、それを用いたホロカソードランプによる光電効果信号検出、セシウム限界波長値の測定まで実験を進めることができた。いままでに報告されたセシウムの限界波長との比較や、それらの間で差が生じた原因も検討できた。ただし、H25年度に購入予定であった物品が性能変更されたことに伴い、代替品をH26年度に購入して研究に着手しているため、研究の進捗は本来(当該研究計画申請時)よりも少し遅れている。物理教育放電プラズマのインピーダンス変化を利用した金属の仕事関数測定法を確立する意味から、ホロカソードランプに封入されたネオンの影響を受けない光電効果信号の検出を試みる。具体的には640nm近辺の波長可変単一周波数レーザー光により、ネオンの吸収波長を避けて光電効果信号を検出することを試みる。そのために、ネオンの吸収波長の正確な把握と、照射すべき波長の特定をまず行い、H26年度と同様の実験を波長可変レーザーにて実施し、限界波長値を求める予定である。H25年度は計画の初年次であり、ホロカソードランプによる光電効果信号検出の基礎的データ取得が主眼であった。その意味で、信号検出の確認、信号強度の入射光強度依存性、フィルター回路の光電効果信号検出に対する有効性など、当初に予定していた実験は遂行できた。年度途中で実験機器の不具合(ロックイン増幅器)や調達物品の製造中止などのアクシデントが起き、足踏みとなった研究内容もあるが、総体的に見て今のところは順調に進んでいると言える。初年度に購入予定であった光源装置の性能変更があり、その購入を2年目のH26年度に持ち越した。それに伴い、光学機器や計測機器の購入がずれ込み、当初購入予定であった機器を購入して使用する段階にまで研究が進展しなかった。金属の仕事関数測定に向けて、光学バンドパスフィルターで疑似単色化した光をホロカソードランプへ照射し、そのときの光電効果信号の変化から金属(セシウム)の仕事関数測定を試みる。検出される信号強度が極めて弱くなることが予想されるので、半導体レーザーの使用も考慮する。