hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己修復型接着システムによる象牙質接合界面の耐久性向上

このフィラーを含有する自己修復型接着システムとして,組成としてアルミノシリケートガラスを主体とするものを用い,Surface Reacted Glass Fillerとして実用化されているものをモディファイする。試作接着システムからの各種元素の放出量とともにこれが歯質接着性のうちでも,とくに接着耐久性に及ぼす影響を検討した。接着試片の製作は,ウシの下顎前歯の象牙質を被着面とし,各製造者指示に従って製作された接着試片を,試片製作後37°C精製水に浸漬保管し,インストロン万能試験機を用いてその剪断接着強さを測定する。また接着試験と同様に製作した試片について,超音波透過法ならびにOCTを用いて検討した。以上の結果から,S-PRG抽出溶液を使用することが,修復物の予後を安定させるために有効であることが判明した。
シアン化水素および硫化水素レセプターの開発

水溶性鉄(III)ポルフィリン及びO-メチル化シクロデキストリン二量体(Py3OCD)から成る超分子錯体(met-hemoCD3)は、メトヘモグロビンと類似した機能を示し、シアン中毒の解毒に有効であった。次に、met-hemoCD3と硫化水素イオン(SH-)との反応を検討した。脱酸素水溶液中においてmet-hemoCD3はSH-と安定な(SH-)-met-hemoCD3錯体を形成するのに対し、空気飽和水溶液中においては鉄(III)の(SH-)-met-hemoCD3は酸素分子と速やかな配位子交換を起こし、鉄(II)のO2-hemoCD3錯体を生成した。硫化水素(H2S)は一般に有毒ガスとして知られているが,生体内では腎臓や肝臓等で微量に合成され,有用な反応を司っている.しかし,その詳細な機構は未解明な部分が多い.我々の研究グループは,鉄ポルフィリンとシクロデキストリン二量体から成る包接錯体(hemoCD)が水中でヘムタンパク質モデルとして機能し,ハロゲン化物イオン,アジ化物イオン,シアン化物イオン,酸素分子,一酸化窒素及び一酸化炭素を捕捉する事を報告している.そのため, hemoCDは類似のアニオンであるSH-やその共役酸のH2Sに対して強い捕捉能を持つ可能性がある.H2Sレセプターとして有用な知見が得られれば,生体内でのH2Sとヘムタンパク質の関与する反応の機構解明に貢献できる.本研究では, Fe(III)のmet-hemoCD3を用いて, pHやH2Sの当量比を変化させることでレセプター分子との反応性及び結合様式の評価を行った.硫化水素(H2S)は一般に有毒ガスとして知られているが、生体内では腎臓や肝臓で微量に合成され、有用な反応を司っている。しかし、その詳細な機構は未解明な部分が多い。我々の研究グループは、鉄ポルフィリンとシクロデキストリン二量体から成る包接錯体(hemoCD)が水中でヘムタンパク質モデルとして機能し、種々の無機アニオン、アジ化物イオン、酸素分子、一酸化窒素及び一酸化炭素を捕捉することを報告している。このため、hemoCDは類似のアニオンであるSH-やH2Sに対して強い捕捉能を持つ可能性があった。本研究の基となるレセプター分子hemoCD3については構成分子であるシクロデキストリン二量体の合成、錯体のX線構造解析、基礎的なリガンド(酸素分子、一酸化炭素分子、シアン化物イオン、アジ化物イオン)の捕捉能及びラット体内でのシアン化物イオンの捕捉について検討し、別報で既に論文公表している(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 6894)。有機化学本研究の基となるレセプター分子hemoCD3については,共同研究者と供に構成分子の新規シクロデキストリン二量体の合成,錯体のX線構造解析,基礎的なリガンド(酸素分子,一酸化炭素分子,シアン化物イオン,アジ化物イオン)捕捉能及びラット体内でのシアン化物イオンの捕捉能について検討し,論文報告を行った(Watanabe, K. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 6894).上記の研究成果を踏まえて平成25年度では, hemoCD3と硫化水素(H2S)との相互作用に関する基礎的な実験を行った.鉄(III)のmet-hemoCD3はH2Sと嫌気下でほぼ定量的に錯形成し, Fe(III)-SH錯体を生成することが分かった.一方,生成したFe(III)-SH錯体は酸素分子または一酸化炭素分子存在下では速やかに配位子交換を起こし,対応するFe(II)の錯体へと変換されることが明らかとなった.また, H2Sは酸素錯体と反応性を示し,酸素錯体からFe(III)-SH錯体が生成することが分かった.前述の実験結果は,ヘムタンパク質モデルとH2Sとの反応に関して有用な基礎的知見を与えるものであり,本結果に関して論文発表の準備中である.平成26年度では,ヘムタンパク質モデルと硫化水素(H2S)との反応に関する基礎的な知見を基に,化学的及び生物学的な応用の可能性について検討を行う.特にH2Sは生体内では微量に存在するものの,外部から急速に吸入した際に極めて高い毒性を示し,いまだ効果的な対処法が見つかっていないことから,本レセプターのH2S中毒症状の解毒剤への応用が期待される.また, Fe(III)-SH錯体は好気下では酸素分子に対して高い反応性を示すことから,触媒的にH2Sを変換できる可能性があり,化学的な基礎研究も引き続き行う.一方,本レセプターは生体内でのシアン化物イオン(CN-)の捕捉・除去についても高い性能を持ち,シアン中毒解毒剤としての応用研究が進められている.しかしながら,レセプターの分子量が比較的大きく,また生成するCN錯体が極めて安定であることから, CN-に対して等量以上のレセプターが必要である.これらの課題を解決するために有毒なCN-をより毒性の低い無機アニオンへと触媒的に変換する簡略な系の構築を目指す.平成27年度は基礎研究に引き続き,応用研究と両輪に本課題研究を展開してゆく.平成25年度では,比較的基礎的な内容の学術研究を展開したが,平成26年度はより応用的な研究や新規触媒系の構築を行ってゆく予定である.

触媒反応の開発では,比較的高価な安定同位体を基質に用い,核磁気共鳴装置を用いて定量実験等を行う予定であり,平成26年度分使用分の一部を温存し,平成27年度分に割り当てた.研究計画を遂行するにあたり,有機合成試薬,安定同位体試薬,精製用の有機溶媒, HPLC用カラム及びガラス器具が研究に必須であり,消耗品費の大部分として申請する.また,関連研究分野の学術的な最新情報を得るため,及び及び自らの研究結果を広く公表するために各種学会への参加が必要であり,そのための旅費を申請する.前年度において使用する予定であった研究費の繰り越し分の一部は,消耗品や論文投稿の際の印刷費等に割り当てる予定である.
高速配列決定技術を用いたコケ植物の金属元素耐性等有用形質に関するオミクス解析

ホンモンジゴケのゲノム塩基配列解読に先立ち、培養原糸体を用い、核DNAのPI染色によるフローサイトメトリー法によるゲノムサイズの見積もりを行った結果、1億1千万から1億3千万塩基と推定された。長鎖読み取り型シークエンサPacBio RSIIを使用して、ゲノム塩基配列データを獲得し、およそ1億4千万塩基のドラフトゲノム塩基配列データを作成した。得られたドラフトゲノム塩基配列データおよび各種生育条件下のコケ植物体から得たRNAサンプルによるRNA-seqデータを使用して、遺伝子領域予測を行った結果、およそ1万9千個の遺伝子領域が同定され、予測された転写産物数は、およそ2万5千であった。今年度は、研究対象植物であるホンモンジゴケの金属元素耐性等の形質の理解ためのゲノム情報基盤の構築を次のように行った。ドラフトゲノム配列の構築に際し、ホンモンジゴケのゲノムサイズをフローサイトメトリで推定した。ドラフトゲノム配列の構築には、Pacific Biosciences社のPacBio RS IIシークエンサ由来の配列データを使用した。ドラフトゲノム配列の構築するため、解析手順を検討し、次に記す手順でゲノムドラフト配列の構築を行った。獲得したゲノム配列データのエラーを修正し、アセンブルソフトウェアCanuを使用してゲノム連結配列データ(contigs)を作成した。その結果、約1億6千万塩基のアセンブリ(app. 2,700 contigs)を得た。さらにソフトウェアQuiver、FinisherSCを使用し、得られたゲノム連結配列データを評価、改善し、ソフトウェアSSPACE-LongReadsとPBJelly2を使用し、約1億5千万塩基(app. 900 scaffolds)のドラフトゲノム配列を構築した。得られたドラフトゲノム配列上にコートされている遺伝子領域を同定するため、生育環境などが異なるホンモンジゴケ植物体からRNAを抽出し、そのRNAの配列決定を行った(RNA-Seq)。12種のRNAサンプル由来の配列データを先のドラフトゲノム配列へマップしたところ、いずれのサンプルでも97%以上のRNA配列がドラフトゲノム配列に対応した。ドラフトゲノム配列決定、各種生育環境下のコケ植物体由来のRNA-Seqの実施など、当初の計画通りに研究が進んでいる。今年度は、研究対象植物である銅高蓄積コケ植物の1つであるホンモンジゴケのゲノム情報の高度化を行った。昨年度に続き、ホンモンジゴケのゲノム配列決定を長鎖読み取り型のPacific Bioscience社のPacBio RSIIシークエンサと短鎖読み取り型illumina社のHiSeq 4000シークエンサを用い、それぞれ、8Gbp、5Gbp分のゲノムDNA配列を決定した。獲得したゲノム配列データを追加し、ゲノム配列の再構築を次の手順で行った。アセンブルソフトウェアcanuを使用し、連結配列データを作成した。その結果、約300個の連結配列を得、総塩基数は約145Mbpだった。続いて、ソフトウェアQuiver、FinisherSCを使用し、得られた連結配列の評価、改善を行い、さらにソフトウェアAHAとPBJelly2を使用し、スキャフォルド構築を行った。最終的に約145Mbpのドラフトゲノム配列を得た。スキャフォルド数は200未満であり、大幅に配列の品質が向上した。得られたドラフトゲノム配列および各種生育条件下のコケ植物体によるRNA-seqデータを用いて、遺伝子領域予測を行った。RNA-seqデータの98%以上が得られたドラフトゲノム配列にマップし、ドラフトゲノム配列に矛盾はなく、品質が高いことを示した。約19,000個の遺伝子領域が同定され、予測された転写産物(遺伝子)数は、約25,000であった。いずれの値も、前年度の結果よりも大きくなっているが、今回使用したドラフトゲノム配列の品質向上を考えると今回の値は信頼できると判断する。ドラフトゲノム配列の改善、各種生育環境下におけるコケ植物体由来のRNA-seqの実施などを計画通りに進めている。フローサイトメトリー法によるホンモンジゴケ等のゲノムサイズ推定を行った。ゲノムサイズが既知であるシロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケを参照とし、Sysmex社Cystain PI Absolute Pによる核DNAの染色を行い、フローサイトメータBD LSRFortessa X-20にて、測定結果の蛍光強度に基づくゲノムサイズの見積りを行った。昨年度に作成したホンモンジゴケドラフトゲノム暗記配列が妥当であることの客観的情報を得た。昨年度に作成したホンモンジゴケドラフトゲノム塩基配列データを参照配列とし、生育条件間における遺伝子発現レベルの相違をプロファイルした。併せて、生育条件間で発現レベルが異なる遺伝子をグループ化、機能注釈付けの高度化を行い、表現形質に関与が考えられる候補遺伝子を選抜した。ホンモンジゴケとの比較解析の対象コケ植物のゲノム配列決定を長鎖読み取り型のPacific Bioscience社のSequelシークエンサと短鎖読み取り型illumina社のHiSeqXシークエンサを用い、それぞれ、4セル、40Gbp分のゲノムDNA配列を決定した。同様に遺伝子領域の同定のため、12サンプル分のRNA-seq解析を行い。RNA-seq解析には、短鎖読み取り型illumina社のHiSeq 4000シークエンサを用い、12サンプル合計でおよそ700M配列、70Gbp分の品質確認済み配列データを得た。獲得した配列データは、本研究で作成したホンモンジゴケドラフトゲノム塩基配列データに90%以上がアラインし、RNA-seq解析の上流工程およびドラフトゲノム塩基配列データの品質に不備がないことの一面がしめされた。ホンモンジゴケのゲノム塩基

配列解読に先立ち、培養原糸体を用い、核DNAのPI染色によるフローサイトメトリー法によるゲノムサイズの見積もりを行った結果、1億1千万から1億3千万塩基と推定された。長鎖読み取り型シークエンサPacBio RSIIを使用して、ゲノム塩基配列データを獲得し、およそ1億4千万塩基のドラフトゲノム塩基配列データを作成した。得られたドラフトゲノム塩基配列データおよび各種生育条件下のコケ植物体から得たRNAサンプルによるRNA-seqデータを使用して、遺伝子領域予測を行った結果、およそ1万9千個の遺伝子領域が同定され、予測された転写産物数は、およそ2万5千であった。金属耐性を示すコケ植物を理解するための研究基盤は概ね準備できた。比較解析を効果的に行うため、比較解析対象にすべき近縁種のゲノムサイズの見積もり、表現形質の確認等を早期に実施する。比較解析対象の近縁コケ植物の生育、ゲノムDNA抽出等、実験計画の策定を行い、ゲノム解析を実施する。ゲノム情報科学当初計画していたゲノム配列決定の方法について、解析手法および得られる解析データ品質の面から検討した結果、当初計画に含めていたショートリードシークエンサを用いずにDNA配列決定を実施することが適切と判断したため。対象コケ植物の成長が想定よりも著しく悪かったこと、培養時の事故によりコケ植物体を一部損失したことにより、DNA配列決定のためのライブラリ作成に必要なゲノムDNAを十分量確保することができなかったため。イルミナ社のショートリードシークエンサとパシフィックバイオサイエンス社のロングリードシークエンサを用いてゲノム配列を決定し、複合的な配列アセンブルを行う計画を改め、新酵素が開発されたパシフィックバイオサイエンス社のロングリードシークエンサ由来の配列データのみを用いて、各植物種のドラフトゲノム配列構築を行う。DNA解析に要する期間を考慮し、サンプリングしたゲノムDNAを増幅し、ライブラリ作成に十分な量のゲノムDNAを準備することにする。高分子量DNA増幅キットは各種提供されており、既にその試験を進めている。必要に応じ、先述の実験をアウトソースすることも検討している。
運動機能補助用腱制御ロボットハンドの研究

軽度の運動機能障害を持った人に対して、運動機能の補助を行うことは、それらの人の活動範囲大きくを拡げる。このような補助機器の開発に際して、最も重要な点は、安全性と利用者の使い心地である。本研究では、利用者にとって安全性が高く使い心地の良い、前腕及び手の運動機能補助を行う為の腱制御ハンドをモデルとして、利用者の使い心地を考慮した制御法及び運動機能補助機器の形態についての研究を行った。1.一本指モデルの形態補助機構を装着時の感性評価に基づいて、操作感の良い指機構の形態(リンクパラメータ)を決定した。2.作業のし易さを考慮した、腱制御機構の剛性調整運動補助動作の分析を行い、運動機能補助動作時の機構部が発生しなければならない補助力の解析を行い、必要とされる補助力分布を生成するために、補助用指機構がカバーしなければならない可変剛性範囲及び剛性調整に必要な自由度の解析法の開発を行った。さらに、作業のし易い剛性の設定法の開発を行った。3.一本指モデルでの補助動作一本指の運動機能補助機構を試作し、その試作機構を装着し指を運動させた時の、補助動作実験を通じて、制御法の効果の検証を行った。4.多指ハンドモデルによる補助動作。3本指の運動機能補助機構を試作し,その試作機構を装着し指を運動させた時の、補助動作実験を通じて、制御法の効果の検証を行った。本研究では、利用者にとって安全性が高く使い心地の良い、前腕及び手の運動機能補助を行う為の腟制御ハンドをモデルとして、利用者の使い心地を考慮した制御法及び運動機能補助機器の形態についての研究を行っており、本年度は以下の基礎的項目に関する研究を行った。2.作業のし易さを考慮した、鍵制御機構の剛性調整運動補助動作の分析を行い、運動機能補助動作時の機構部が発生しなければならない補助力の解析を行い、必要とされる補助力分布を生成するために、補助用指機構がカバーしなければならない可変剛性範囲及び剛性調整に必要な自由度の解析法の開発を行った。次年度は、多指ハンドモデルによる総合的な動作の研究を行う。
混合溶媒中の高分子電解質のコンフォメーション・凝集構造

水・油混合系のような混合溶媒における電解質高分子のコンフォメーションの変化、またそれが及ぼす電解質高分子溶液の物性の変化を、数値シミュレーション、理論解析を用いて調べた。温度、混合比を変え、混合溶液の相分離点に近づけると、電解質高分子の周りで、電解質高分子と親和性の高い成分の濃度が増加する。その濃度変化の雲が重なると、界面張力、(または臨界カシミール力)により、電解質高分子鎖のモノマー間に実効的な引力が生じ、コンフォメーション変化が起こることが、これまでの研究で分かっている。具体的には、混合溶媒の相分離点から離れると、電解質高分子は直鎖状に伸びたコンフォメーションを取り、相分離点に近づくと、コンパクトなグロビュール転移を示す。これを多数の高分子鎖を有する高分子溶液系に拡張したい。H29年度は、混合溶媒を濃度場として扱ってきたが、H30年度は、より直接的に混合溶媒の濃度ゆらぎを扱うべく、粗視化分子動力学シミュレーションによる研究を行った。高分子溶液鎖をバネ・ビーズモデルで表し、2種類の溶媒分子を相互作用パラメータの異なる球状粒子で表し、熱浴中での分子やモノマーの運動に関する運動方程式を数値的に解いた。相互作用パラメータや、混合比、温度を変えることで、高分子溶液の振る舞いが大きく変化することが示された。混合溶媒はバルクでは均一であっても、高分子鎖と親和性の高い溶媒成分が高分子を覆い囲むように分布する。それが高分子の凝集や相分離を引き起こすことが分かった。また、単成分溶媒の場合において、相分離ダイナミクスを調べたところ、急冷直後に系が過渡的にゲル化することも分かった。実験で観測されている粘弾性相分離現象の物理的機構の解明につながるものと考えている。本研究では、混合溶媒中の高分子鎖の振る舞いについて調べてきた。H29年度は、高分子鎖の構造は顕に扱わず、コンパクトなグロビュール状になっていると仮定して、混合溶媒中の濃度ゆらぎが、高分子のクラスター形成にどのように影響するか、またそれが系全体の粘弾性に寄与するかについて調べた。その際、高分子のコンフォメーションや、溶媒分子の直接的な運動は考えていなかった。H30年度は、手法を大きく変え、多数の高分子鎖のコンフォメーションや、溶媒分子の運動を直接的に扱うモデルを考案し、高分子溶液の相分離ダイナミクスを調べてきた。その結果は、高分子溶液において実験的に観測されている粘弾性相分離現象の定性的なメカニズムの解明につながっている。さらに、それらを発展させ、2種類の溶媒分子を導入し、溶媒分子間、高分子・溶媒間の相互作用が、高分子のコンフォメーションにどのように影響を及ぼすかについて調べてきた。研究計画通りではないものの、予想外の進展もあり、概ね順調に遂行できているものと考えている。H29年度とH30年度の研究では、高分子鎖として高分子電解質ではなく、電気的に中性なものを扱ってきた。今後は、高分子に電荷を与え、溶媒中にイオンを導入することにより、電解質高分子の振る舞いを調べていきたい。近年、世界的に高分子に対する混合溶媒に関する研究に大きな進展がみられている。具体的には、混合溶媒の成分の不均一性が重要か、より分子レベルのアプローチが有効かという問題が活発に議論されている。本研究は、前者の立場をとってスタートしたが、分子動力学シミュレーションにより微視的な手法にも取り組むことができるようになり、理解も深まってきた。固定概念に捕らわれることなく、現象を理解していきたい。水・油混合系のような混合溶媒における電解質高分子のコンフォメーションの変化、またそれが及ぼす電解質高分子溶液の物性の変化を、数値シミュレーション、理論解析を用いて調べている。具体的には、相分離点から離れると、電解質高分子は直鎖状に伸びたコンフォメーションを取り、相分離点に近づくと、コンパクトなグロビュール構造となる。平成29年度は、せん断流動を与えた場合の振る舞い、系全体の粘弾性の変化について調べた。この問題においては高分子鎖の連結性と、臨界カシミール力とによる効果が別々に働くことが予想される。そこで今回は、個々の高分子鎖はコンパクトな形状ととっているものと仮定し、個々の高分子鎖内部の挙動は考えず、高分子鎖間の振る舞いに注目して研究を行った。また、簡単のため静電相互作用は十分に弱いものとして研究を進めた。相分離点より十分に離れている場合には、高分子鎖からなる粒子はブラウン運動によって分散した状態である。このとき、系はせん断率変化に対し粘性が変化しないニュートン粘性を示す。一方、相分離点に近づけていくと、混合溶媒の濃度揺らぎが発達し、臨界カシミール力が大きく働くようになる。その結果、高分子鎖からなる粒子は表集し、クラスターを形成するようになる。系にせん断流動を与えると、クラスターは変形、断裂、再結合を繰り返し定常状態に至る。このとき、系の粘性は増大するとともに、せん断率増加に対し粘性が減少する非ニュートン液体として振る舞うことが分かった。当初の予定では、多数の高分子鎖を含む高分子溶液の振る舞いを調べることを想定していた。その方針に沿って研究を遂行していたが、高分子鎖内の振る舞いと、高分子鎖間の振る舞いが複雑に絡み合い、詳細に検討することが予想以上に困難であった。

そこで、平成29年度は、高分子内の自由度は無視し、高分子鎖はコンパクトなグロビュール状のコロイド粒子になっていると仮定し、高分子間の振る舞いに着目して研究を遂行することにした。簡略化した結果、高分子の凝集、クラスター化などを詳細に調べることが可能になった。また、当初計画にはなかった系の粘弾性を計測する手法の開発に成功し、その挙動を調べることが可能になった。研究計画通りではないものの、予想外の進展もあり、概ね順調に遂行できているものと考えている。水・油混合系のような混合溶媒における電解質高分子のコンフォメーションの変化、またそれが及ぼす電解質高分子溶液の物性の変化を、数値シミュレーション、理論解析を用いて調べた。温度、混合比を変え、混合溶液の相分離点に近づけると、電解質高分子の周りで、電解質高分子と親和性の高い成分の濃度が増加する。その濃度変化の雲が重なると、界面張力、(または臨界カシミール力)により、電解質高分子鎖のモノマー間に実効的な引力が生じ、コンフォメーション変化が起こることが、これまでの研究で分かっている。具体的には、混合溶媒の相分離点から離れると、電解質高分子は直鎖状に伸びたコンフォメーションを取り、相分離点に近づくと、コンパクトなグロビュール転移を示す。これを多数の高分子鎖を有する高分子溶液系に拡張したい。H29年度は、混合溶媒を濃度場として扱ってきたが、H30年度は、より直接的に混合溶媒の濃度ゆらぎを扱うべく、粗視化分子動力学シミュレーションによる研究を行った。高分子溶液鎖をバネ・ビーズモデルで表し、2種類の溶媒分子を相互作用パラメータの異なる球状粒子で表し、熱浴中での分子やモノマーの運動に関する運動方程式を数値的に解いた。相互作用パラメータや、混合比、温度を変えることで、高分子溶液の振る舞いが大きく変化することが示された。混合溶媒はバルクでは均一であっても、高分子鎖と親和性の高い溶媒成分が高分子を覆い囲むように分布する。それが高分子の凝集や相分離を引き起こすことが分かった。また、単成分溶媒の場合において、相分離ダイナミクスを調べたところ、急冷直後に系が過渡的にゲル化することも分かった。実験で観測されている粘弾性相分離現象の物理的機構の解明につながるものと考えている。本研究では、混合溶媒中の高分子鎖の振る舞いについて調べてきた。H29年度は、高分子鎖の構造は顕に扱わず、コンパクトなグロビュール状になっていると仮定して、混合溶媒中の濃度ゆらぎが、高分子のクラスター形成にどのように影響するか、またそれが系全体の粘弾性に寄与するかについて調べた。その際、高分子のコンフォメーションや、溶媒分子の直接的な運動は考えていなかった。H30年度は、手法を大きく変え、多数の高分子鎖のコンフォメーションや、溶媒分子の運動を直接的に扱うモデルを考案し、高分子溶液の相分離ダイナミクスを調べてきた。その結果は、高分子溶液において実験的に観測されている粘弾性相分離現象の定性的なメカニズムの解明につながっている。
コラーゲンを中心とした巨大分子分泌マシナリーの包括的解析

本研究において、コラーゲン分泌に必要な巨大複合体(cTAGE5/TANGO1L/Sec12, cTAGE5/TANGO1S/Sec12)の組成を明らかにし、これらが低分子量Gタンパク質Sar1の活性を協調的に制御することによってコラーゲン分泌を担っていることを明らかにした。さらに、TANGO1がコラーゲン分泌のみならず、ER exit siteの形成にも関与していることを明らかにした。また肝繊維化時には、COPII小胞被覆因子であるSec23A/Sec24Dが発現上昇すること、この発現を抑制することによって肝星細胞の活性化を抑制できる可能性を明らかにした。小胞体で合成された分泌タンパク質は小胞体上に存在するER exit siteより、COPII被覆小胞に積み込まれてERを出芽し、ゴルジ体を経て分泌される。しかしながらコラーゲンやキロミクロンなど、高等真核生物が分泌する一部のタンパク質は小胞体内で巨大な複合体を形成するため、通常の小胞には入りきれないことが考えられている。研究代表者は先にコラーゲンの積み荷受容体複合体としてcTAGE5/TANGO1複合体を単離し、さらにcTAGE5に低分子量Gタンパク質Sar1の活性化因子であるSec12が結合することを見いだした。本年度までの研究成果により、Sec12がcTAGE5との直接的な結合によって、その局在を小胞の出芽部位であるER exit siteに保つことができること、またこのSec12のER exit siteへの局在化が特異的にコラーゲン分子の分泌に必要であることを見いだした。小胞体で合成された分泌タンパク質は、小胞体上に存在する特別なドメインであるER exit siteより、COPII被覆小胞に積み込まれて小胞体を出芽し分泌される。しかしながら、コラーゲンは小胞体内で巨大な複合体を形成するため、通常の小胞には入りきれない。そのため、特殊なメカニズムにより分泌されることが考えられていた。研究代表者は先に、コラーゲンの積み荷受容体複合体として、cTAGE5/TANGO1複合体を単離した。さらに、cTAGE5に低分子量G蛋白質Sar1の活性化因子であるSec12が直接結合すること、この結合によりSec12がER exit siteに局在化することがコラーゲンの分泌に必要であることを見出していた。本年度は、さらにcTAGE5上のSec12との結合ドメインを点変異にまで絞り込んだ。この点変異体を発現した細胞においてはVII型コラーゲンの分泌は阻害されていたが、ここにSar1を過剰発現した際にはコラーゲンの分泌が回復した。以上の結果から、コラーゲンの分泌にはcTAGE5によってER exit siteに集積されたSec12によってSar1が効率的に活性化されることが必要であることが明らかとなった。また活性化型に固定されたSar1においては分泌が回復しなかったことから、コラーゲンの分泌にはSar1のGTPaseサイクルが効率よく回転することが必要であることが明らかとなった。本年度は、研究実績に記載した内容について順調に進捗を認めた。小胞体で合成された分泌タンパク質は、小胞体上の特別なドメインであるER exit siteより、COPII被覆小胞に積み込まれて小胞体を出芽し分泌される。しかしながら、コラーゲン分子は小胞体内で巨大な三量体を形成するため、通常の小胞に入りきらない。このため、特殊なメカニズムで分泌されることが考えられていた。研究代表者は先に、コラーゲンの積み荷受容体としてcTAGE5/TANGO1を見出し、前年度までの研究により、本複合体がSec12との結合して低分子量Gタンパク質であるSar1の活性を制御することによりコラーゲンの分泌を達成することを明らかにしていた。本年度は、TANGO1に小胞体内腔側ドメインを欠落したアイソフォームTANGO1Sが存在することを見出し、これまでのTANGO1 (以降TANGO1Lと記述)とTANGO1Sの両者の複合体組成および機能について解析を行った。Blue-Native PAGEとSDS-PAGEを組み合わせた二次元電気泳動を行うことにより、TANGO1LとTANGO1Sは900kDaと700kDaの巨大複合体をそれぞれ形成していることを見出した。また両複合体の組成を詳細に検討した結果、cTAGE5/Sec12がそれぞれ多量体化したものがTANGO1LおよびTANGO1Sと結合することにより、900kDaと700kDaの巨大複合体を形成していることを明らかにした。さらに、TANGO1Lのノックアウト細胞をCRISPR/Cas9システムにより、構築し、TANGO1S単独の分泌に対する機能を検討した。この結果、TANGO1SはTANGO1Lとは独立してコラーゲンの分泌に必要である可能性が示唆された。小胞体で合成された分泌タンパク質は、小胞体上のドメインであるER exit siteからCOPII被覆小胞に積み込まれて小胞体から出芽し分泌される。しかし、コラーゲンをはじめとした分子は小胞体内でCOPII被覆小胞よりも巨大な複合体を形成するため、通常の小胞には入りきらない。よってコラーゲンの分泌には、特殊な機構が必要である。研究代表者は、これまで、コラーゲンの積荷受容体としてcTAGE5/TANGO1L/Sec12複合体,cTAGE5/TANGO1S/Sec12

複合体を見出し、両者が低分子量Gタンパク質Sar1を活性化することで、協調してコラーゲンの分泌を担うことを明らかにしてきた。本年度は、TANGO1LおよびTANGO1Sのそれぞれに、ER exit site形成の初期にはたらく因子であるSec16が直接的に結合することを明らかにした。さらに、この結合が両者のER exit siteへの正しい局在化に必須であることを見出した。またTANGO1L,TANGO1S両者を発現抑制した際にはコラーゲンのみならず一般的な分泌も遅延することを見出した。この結果はTANGO1がSec16と協調して足場タンパク質としてはたらくことで、コラーゲン分泌のみならずER exit siteの形成にも関与することを提示している。この結果は、ER exit siteの進化的保存性について興味ふかい考察を与えた。さらに研究代表者は、国際的な共同研究により、cTAGE5/TANGO1/Sec12複合体がオートファゴソームの形成にも関与することを見出した。本研究において、コラーゲン分泌に必要な巨大複合体(cTAGE5/TANGO1L/Sec12, cTAGE5/TANGO1S/Sec12)の組成を明らかにし、これらが低分子量Gタンパク質Sar1の活性を協調的に制御することによってコラーゲン分泌を担っていることを明らかにした。さらに、TANGO1がコラーゲン分泌のみならず、ER exit siteの形成にも関与していることを明らかにした。また肝繊維化時には、COPII小胞被覆因子であるSec23A/Sec24Dが発現上昇すること、この発現を抑制することによって肝星細胞の活性化を抑制できる可能性を明らかにした。本年度は研究実績に記載した内容について国際誌に発表し、さらにその継続課題につき順調に研究が進展中である。本複合体はER exit siteに局在化する積み荷受容体として特殊である。これまでの結果をふまえ、生化学的な手法によりコラーゲン積み荷受容体の構成を探る。本年度の研究によって見出したTANGO1の新たなアイソフォームであるTANGO1Sの機能解析はまだ不十分である。今後は、TANGO1Sが分泌機構にどのような役割を担っているか解析する。機能生物化学これまでの結果をふまえ、cTAGE5とSec12の結合のコラーゲン輸送への関与につき、結合ドメインを生化学的アプローチにより絞るとともに、更なる細胞生物学的アプローチにて研究を推進する予定である。今年度は、前年度の研究をさらに詳細に検討する研究であったため、新たな器具や試薬の購入が少なくて済んだが、次年度より生化学的な手法を取り入れるために新たな器具等の使用が考えられたため。今年度は、前年度までの研究を発展させ、生化学的な解析を多く用いたが、既に購入済みの試薬等で多くまかなえた。来年度は、本研究をさらに発展させるため、細胞生物学的な解析のため、さらなる出費が考えられたため。今年度は前年度と同様の実験手法を用いた実験を多く行なったため、新たな器具や試薬の購入等が少なくて済んだとともに、次年度から新たな生化学的、構造学的、細胞生物学的方法による解析を行なうことが予想されたため。今年度は、積み荷受容体の構成の解析のために、生化学的アプローチを用いる予定である。このため、新たな試薬および器具の購入が必要と考えられる。
『三体詩』の総合的研究

東洋文庫、京都大学附属図書館、尊経閣文庫、大阪府立中之島図書館などの所蔵する『三体詩』の古版本・抄物および同時代の日本漢文学関係資料を調査し、必要なものは紙焼写真を購入した。また、特別な許可を得て東福寺霊雲院の所蔵する日本漢文学関係資料を調査・撮影し、紙焼写真を取得できたことは大きな成果であった。次に、これまでに収集した『三体詩』抄物資料の中から最も成立時期が早いものと思われる蓬左文庫所蔵『聴松和尚三体詩之抄』について翻字を行ない、現在は供書となっている先行注釈書や引用漢籍について調査し、詩の解釈について考察した。また、これらの資料を利用して、平行して行なってきた江戸時代の僧侶詩人の漢詩の注釈作業の中で、いわゆる古文辞派によって『唐詩選』が賞揚され『三体詩』が排斥されたという通説が当を得ていず、『三体詩』は継続して読まれていたことを明らかにできた。そこでは、『唐詩選』はその詩題やテーマが新奇なものとして目立った形で受容されているのに対し、『三体詩』は詩句の表現や詩の雰囲気などがさり気なく利用されており、『三体詩』が詩人の基本的教養としていかに深く浸透していたかがよくわかった。最後に、江戸時代各種板本の調査により、本文だけのもの、中国で付けられた注をそのまま残すもの、そこに日本人の注を加えるもの、あるいは抄物を板本にしたものなど実に多様であり、また書入れという形で新たな注釈が加わっており、受容の幅広さが明らかになった。
高配位リン化合物を配位子とする遷移金属錯体の創製

ホスホランのリン上の置換基の1つが遷移金属フラグメントで置き換わったメタラホスランは、異常原子価リン化合物を配位子とする遷移金属錯体であるため、典型元素化学の立場からも、また錯体化学の立場からも大変興味深い錯体である。本研究では鉄及びルテニウムのメタラホスホラン錯体の合成とその性質について調べた。〔Cp(CO)_2Fe{P(OPh)_3}〕PF_6とo-NaOC_6H_4NH_2をTHF中-78°Cで反応させるとCp(CO)_2Fe{P(OC_6H_4NH)_2}が生成することがわかった。これはアルコキサイドの酸素原子が配位しているリン原子を求核的に攻撃してリンに原子価を拡張するという新しい反応である。中心金属は鉄に限らずルテニウムの場合も同様な反応が進行してルテニウムホスホラン錯体が生成した。リン上の置換原子が酸素のみの錯体や、酸素3原子に窒素1原子をもつ錯体も合成可能であることがわかった。また、中心金属上のカルボニル配位子の1つをホスフィンやホスファイトにかえた錯体も合成できることがわかった。リン上の置換原子が異なる錯体を比較すと、アミノ基の数が増すに従って^<31>PNMRの高磁場シフトが観測された。アミノ基のπ電子供与によりケミカルシフトが高磁場にシフトしたものと解釈できる。鉄上の置換基が異なる錯体を比較すると、^<31>PNMRスペクトルにおいては、それぞれ2組のダブレットが観測された。これはP周りに加えて、鉄周りもキラルとなるためと考えられ、従ってこれらの錯体において、NMRのタイムスケール内で擬回転は起こっていないことが明らかとなった。
コロイド・ガラス系の動力学

実験的に観測されているコロイド分散系の高密度凝縮状態におけるガラス相の安定要因を解明するため、湯川型ポテンシャルで相互作用する3次元粒子系のブラウン運動についての分子動力学シミュレーションを行った。初期に系を低密の液体状態に置き、急速に圧縮することによって不規則凝縮状態(ガラス状態)を生成した。この系を一定温度、一定密度に保ち、粒子配置における方向相関の時間変化を観測することにより、結晶核の生成までに要する誘導時間を種々の外的条件について調べ、ガラス状態の安定性における最も支配的な要因を探した。一連のシミュレーションの結果、粒子サイズの微小な多分散性がガラス状態における結晶核の生成を著しく遅らせ、わずか58%程度の多分散性でも実験系で観測されている程度の長時間にわたる安定なガラス状態が実現できることが示された。さらに、実験から知られているコロイド・ガラスの相図(安定性ダイアグラム)を再現できることがわかった。さらにガラス状態における中間散乱関数(波数kを持つ密度揺らぎの時間相関関数)の緩和過程をしらべ、コロイド・ガラスの光散乱による実験データとほぼ対応する結果を得た。これらの結果は、従来単分散と考えられてきた実験に用いられたコロイド系が、実は多分散コロイドと考えねばならないことを示唆しており、理論構築のための重要な情報を与えることになる。
チューナブル電磁波素子のための酸化物誘電体/超伝導体/磁性体・積層構造の作製

本研究は、通信用フイルタを念頭に置き、超伝導体/誘電体/磁性体の三層積層構造の超伝導チューナブル素子を作製し、外部からの電界・磁界を印加することで大きなチュ-ナビリティをもつチューナブル素子を開発することを目的として行ったものである。12年度では超伝導体にYBa_2Cu_3O_<7γ>(YBCO)、誘電体にBa_<0.05>Sr_<0.95>TiO_3(BSTO)、磁性体Pr_<0.85>Ca_<0.15>MnO_3(PCMO)を用い、YBCO/BSTO/PCMO三層構造の半波長一段コプレ-ナ型共振器を作製し、磁界と電界印加に伴う共振周波数の変化を観測した。その結果、7GHzの中心周波数に対し、電界の印加で約1.5MHz、磁界の印加において約2.1MHzの中心周波数の変化を観測した。しかしながら、これらのチューナビリティは電磁界シミュレーションより予測された値に比べて小さく、素子構成薄膜材料の高品質化と素子構造の検討が課題として残された。13年度は、薄膜作製の最適化、および素子作製の加工精度を向上させるためlこ光リソグラフィー技術を導入することにより、1200ものQ値をもつYBCO/BSTO/PCM0構造り共振器の作製に成功し、この共振器は電界の印加に対し7.5MHz(チューナビリテ;約0.1%)、磁界の印加に対し20MHz(チューナビリティ;約0.25%)の中心周波数の変化を示し、電界・磁界の同時印加に対して0.35%のチューナビリティを達成した。これらの値は素子の微調には有効であった。電界・磁界同時印加に対する特性インピーダンス一定の効果は、チューナビリティが小さかったため、明確に測定することができなかった。また、次世代の通信システムとして注目されている、ソフトウェア無線システムに対応できるチューナブルフィルタとしてメカニカルおよび静磁波チューナブルフィルタを提案し、本研究で得られた技術を導入することにより、20%を越える大きなチューナビリティを得ることに成功した。移動体通信の基地局用フィルタとして、低損失でシャープなスカート特性を持つ超伝導フィルタが注目されている。一般に超伝導フィルタは回路シミュレータや電磁界シミュレータにより設計されるが、基板の厚さや誘電率のバラツキ、素子作製時の加工精度等により設計値とズレ、このズレを補正するためにチューナブルフィルタが必要となる。本研究では、外部から電界と磁界を印加することにより、素子特性の微調を行う電界・磁界制御型チューナブル素子を提案した。この素子を実現するためには酸化物強誘電体/強磁性体/超伝導体積層構造が必要となり、同積層構造を構成する材料として、超伝導体に高い臨界温度(約92K)をもつYBa_2Cu_3O_<7-y>(YBCO)を、また強誘電体と強磁性体にYBCOと同種のペロブスカイト構造とほぼ等しい格子定数をもち、77K近傍にキューリー点をもつ、Ba_<0.05>Sr_<0.>95TiO_3(BSTO)とPr_<0.85>Ca_<0.15>MnO_3(PCMO)を選択した。

次に、これらの積層構造をレーザーアブレーション法により作製した結果、全てc^-軸配向の良好なエピタキシャル成長薄膜が得ることに成功した。さらに、この三層構造のチューナブルマイクロ波フィルタを作製し、そのチューナブル特性をネットワークアナライザーで測定した。その結果、7GHzの中心周波数に対し、電界では約1.5MHz、磁界では2.1MHzの中心周波数の変化を観測した。しかしながら、これらのチューナビリティはまだ小さいため、次年度に向けて構成材料と素子構成について検討を進めている。本研究は通信用フィルタを念頭に置き、超伝導体/誘電体/磁性体の三層積層構造の超伝導チューナブル素子を作製し、外部からの電界・磁界を印加することで大きなチューナビリティをもつチューナブル素子を開発することを目的として行ったものである。12年度では超伝導体にYBa_2Cu_3O_<7-y>(YBCO)、誘電体にBa_<0.05>Sr_<0.95>TiO_3(BSTO)、磁性体Pr_<0.85>Ca_<0.15>MnO_3(PCMO)を用い、YBCO/BSTO/PCMO三層構造の半波長一段コプレーナ型共振器を作製し、磁界と電界印加に伴う共振周波数の変化を観測した。その結果、7GHzの中心周波数に対し、電界の印加で約1.5MHz、磁界の印加において約2.1MHzの中心周波数の変化を観測した。しかしながら、これらのチューナビリテイは電磁界シミュレーションより予測された値に比べて小さく、素子構成薄膜材料の高品質化と素子構造の検討が課題として残された。13年度は薄膜作製条件の最適化、および素子作製の加工精度を向上させるために光リソグラフィー技術を導入することにより、1200ものQ値をもつYBCO/BSTO/PCMO構造の共振器の作製に成功し、この共振器は電界の印加に対し7.5MHz(チューナビリテイ;約0.1%)、磁界の印加に対し20MHz(チューナビリティ;約0.25%)の中心周波数の変化を示し、電界・磁界の同時印加に対して0.35%のチューナビリティを達成した。これらの値は素子の微調には有効であった。電界・磁界同時印加に対する特性インピーダンス一定の効果はチューナビリティが小さかったため、明確に測定することができなかった。また、次世代の通信システムとして注目されている、ソフトウェア無線システムに対応できるチューナブルフィルタとしてメカニカルおよび静磁波チューナブルフィルタを提案し、本研究で得られた技術を導入することにより、20%を越える大きなチューナビリティを得ることに成功した。
上方音曲正本の基礎的研究―京都・大阪における舞踊詞章の成立と変容

本研究は、従来解明されてこなかった関西の日本舞踊を対象としている。関西の日本舞踊は、東京の日本舞踊に席捲され、また花街で伝承されているため、調査自体も困難な状況になりつつある。本研究はそうした関西の日本舞踊の全体像を明らかにするため、具体的には京都や大阪における流行歌の歌詞を記載した出版物である「上方音曲正本」を研究対象として、注釈付き本文データベースの作成と、その過程で判明した関西の舞踊の実態について研究発表を行うことを目標とした。平成23年度は、情報収集と公開に向けたデジタル化の作業を進め、本文データベースを完成させ、注釈等の本文研究にも重点を置いた。その結果、研究発表が可能となるような事例を見出すことができ、エストニアのタリン大学で開かれたヨーロッパ日本研究協会において関西の日本舞踊の歌詞における間テクスト性について発表を行い、ソウルの高麗大学にて開催された日本近世文学会においては従来歌舞伎と縁の薄いとされてきた関西の日本舞踊の歌詞が、歌舞伎作品の強い影響下に成立したことを発表した。また、これら江戸時代に作られた歌詞の発展的な形式として、明治初年の実験的な花街の舞踊公演「都をどり」を主題とした研究発表を楽劇学会大会にて行い、同学会の機関誌に論文を執筆した。さらに、花街における伝承を調査した結果、歌舞伝承の共同体として花街を分析し、大阪大学にて行われた国際演劇学会において研究発表を行った。本研究は、近世後期から関西で行われてきた舞踊の全体像を明らかにするため、関西の舞踊の歌詞を研究の俎上に載せることを目的としている。日本の舞踊は、歌詞を伴って表現されるという特色をもつが、その歌詞が早くから公開されてきた江戸の舞踊と異なり、関西の舞踊に関してはこれまで手「つかずの状態であった。関西の舞踊は主として花街で伝承されてきたため、本研究により花街の芸の計実態解明につながり、伝統芸能の活性化に役立つものである。具体的には京都や大阪における流行歌の歌詞を記載した出版物である「上方音曲正本」を研究対象としている。「上方音曲正本」は現在の歌謡曲の歌詞カードにあたり、出版形態も雑多であるが、これらが当時の舞踊の歌詞であり、舞踊の実態を知る直接的な手がかりと判明している。しかし、現行の歌詞が非公開であったことや、資料の多くが個人に所蔵されて閲覧しづらかったことなど、従来アクセシビリティの低さにより研究が進展してこなかった。平成21年度は、私が文献研究の他、参与観察による情報収集を行ってきた情報を整理し、私自身が古書店等で収集してきた上方音曲正本を、スキャナーならびにデジタルカメラにより、デジタル画像化の作業を行い、パソコンを利用してその本文作成を行った。また、本研究により、実態が判明した関西の舞踊について、国際学会において研究発表を2度行った。具体的には京都や大阪における流行歌の歌詞を記載した出版物である「上方音曲正本」を研究対象として、注釈付き本文データベースの作成と、その過程で判明した関西の舞踊の実態について研究発表を行うことを目標とした。平成22年度は、優秀若手研究者海外派遣事業によりフランスに派遣され、在仏関係資料の調査にあたった。その結果、ギメ東洋美術館において明治36年の鴨川をどりの番組をはじめ、国内では見いだせなかった資料にあたることができた。また、パリ国立図書館版画写真部門および東洋写本部門の日本関係資料の調査も行った。調査にあたる一方で、パリ第4大学の国立美術史研究所、パリ第8大学の宇宙自然文化研究所、ドイツ・ミュンヘン大学で開催された国際演劇学会、カリフォルニア大学バークレー校の研究集会において、計4本の論文発表を行った。特に、近世期の道行舞踊の歌詞について、自然描写の中に登場人物の感情が読み込まれている例を集めて分析を行った宇宙自然文化研究所における発表は、日本の伝統演劇に存在する「道行」とよばれる場面が同様の場面がモリエールやシェイクスピアなどの西洋演劇には存在しないことから、そこへ注目した視点を高く評価され、発表に基づく論文を執筆した。11月の帰国後は、フランス滞在中に収集した資料の整理を行い、本文データベース構築へ向けたテキスト入力を進めた。
メゾスコピック複相組織制御耐熱・耐摩耗性金属基複合材料の高温エロージョン摩耗評価

粉粒体の衝突により材料表面が損傷除去される摩耗現象をエロージョンという。エロージョン摩耗には、多くの要因が関与し、現れる特性が複雑に変化する。このため粉粒体の流送が多くの利用例があり、エロージョンによる管路等の損耗、損傷事例が多数生じているにも拘わらず、最大損傷部位や、摩耗寿命を的確に推定する工学的手法がないのが現状である。本研究では、対象材料として工業的に最も多量に用いられる鉄鋼材料を取り上げ、鉄鋼材料のエロージョン摩耗実験における基本的な手法、及び摩耗量の評価法を提案するために、ブラスト試験機による摩耗実験を行った。対象材料としてまず軟鋼材(SS400)を用い、粒子として鋼球グリットを用いた。摩耗量の評価基準としては、単位粒子量当たりの体積損傷量で定義される「損傷速度」を提案した。この手法による実験の結果、軟鋼材の損傷速度は、衝突角度20°30°で最大、60°近傍で一旦極小となり、80°90°で再び極大値をとるという特徴的な角度依存性を示すことが明らかになった。また,軟鋼についで広く用いられる炭素鋼、曲がり管および管継手、化学工業等で用いられるステンレス鋼について同様のエロージョン実験を行った。その結果によれば、炭素鋼は、低角度側20°30°と高角度側80°90°に2つのピークを持つ双峰型の損傷速度曲線を示した。ステンレス鋼の内、フェライト系およびマルテンサイト系の角度依存性は、SS材と同様に双峰型であるが、最大摩耗量は高角度側の80°90°である。オーステナイト系では、20°で最大摩耗量を示し、高角度側では単調に減少する。このようにして、鉄鋼材料はその組織と硬さによって著しく異なる摩耗量および衝突角度依存性を示すことが明らかになった。さらに、高温度環境下のエロージョン摩耗について調査した。その結果、損傷速度はターゲット材の機械的性質、粉粒体の形状大きく関与することを明確にし、その摩耗特性(衝突角度依存性)を把握した。また、高硬度である高クロム鋳鉄についても実験を行った結果、常温よりは摩耗が進むが、高温においても耐エロージョン材料としての有効であることを明確にした。提案した実験手法と評価方法は十分有効であり、また、軟鋼材のエロージョン現象の基本的特性が理解された。

その結果によれば、炭素鋼は、低角度側20°30°と高角度側80°90°に2つのピークを持つ双峰型の損傷速度曲線を示した。ステンレス鋼の内、フェライト系およびマルテンサイト系の角度依存性は、SS材と同様に双峰型であるが、最大摩耗量は高角度側の80°90°である。オーステナイト系では、20°で最大摩耗量を示し、高角度側では単調に減少する。このようにして、鉄鋼材料はその組織と硬さによって著しく異なる摩耗量および衝突角度依存性を示すことが明らかになった。さらに、高温度環境下のエロージョン摩耗について調査した。その結果、損傷速度はターゲット材の機械的性質、粉粒体の形状大きく関与することを明確にし、その摩耗特性(衝突角度依存性)を把握した。また、高硬度である高クロム鋳鉄についても実験を行った結果、常温よりは摩耗が進むが、高温においても耐エロージョン材料としての有効であることを明確にした。粉粒体の衝突により材料表面が損傷除去される摩耗現象をエロージョンという。エロージョン摩耗には、多くの要因が関与し、現れる特性が複雑に変化する。このため粉粒体の流送が多くの利用例があり、エロージョンによる管路等の損耗、損傷事例が多数生じているにも拘わらず、最大損傷部位や、摩耗寿命を的確に推定する工学的手法がないのが現状である。本研究では、対象材料として工業的に最も多量に用いられる鉄鋼材料を取り上げ、鉄鋼材料のエロージョン摩耗実験における基本的な手法、及び摩耗量の評価法を提案するために、ブラスト試験機による摩耗実験を行った。対象材料としてまず軟鋼材(SS400)を用い、粒子として鋼球グリットを用いた。摩耗量の評価基準としては、単位粒子量当たりの体積損傷量で定義される「損傷速度」を提案した。この手法による実験の結果、軟鋼材の損傷速度は、衝突角度20°30°で最大、60°近傍で一旦極小となり、80°90°で再び極大値をとるという特徴的な角度依存性を示すことが明らかになった。また,軟鋼についで広く用いられる炭素鋼、曲がり管および管継手、化学工業等で用いられるステンレス鋼について同様のエロージョン実験を行った。さらに、高温度環境下のエロージョン摩擦について調査した。その結果、損傷速度はターゲット材の機械的性質、粉粒体の形状に大きく関与することを明確にし、その摩耗特性(衝突角度依存性)を把握した。また、高硬度である高クロム鋳鉄についても実験を行った結果、常温よりは摩耗が進むが、高温においても耐エロージョン材料として有効であることを明確にした。
分子配向を制御した低速イオン-分子反応実験

電子・イオン同時計測装置を構築し、希ガスの光イオン化で生成した光電子とイオンに対して同時計測実験を行なうことにより、この装置が十分な性能を発揮することを確認した。次に、硫化カルボニルやアセチレン等の分子のオージェ過程について同時計測実験を行なうことにより、この同時計測装置を用いることにより、高い内部エネルギーの2価イオン状態の解離について高感度で観測できることが分かった。本研究は、空間に配向した分子に対して衝突方向と衝突エネルギー(0-5eV程度の低エネルギー)を制御したイオン-分子反応実験を実現し、イオン-分子反応の立体ダイナミクスを解明することを目的としている。ここでは、反応の出発点として分子クラスターを利用することにより、配向した分子とイオンの衝突実験を行なうことを企画している。まずは、この実験を行なうために、現有の電子・イオン同時計測装置の改良を行なった。実際の分子クラスターに対する実験では、電子はしきい電子分析器により観測するが、それに先立ちトロイダル型電子分析器を用いてテスト実験を行なった。ここでは、トロイダル型電子分析器でオージェ電子を観測し、その検出に応じてイオン化領域にパルス電場を印加することにより、イオンを飛行時間型質量分析器に導く。イオンの運動量は、飛行時間型分析器を終端する2次元検出器への到達位置と飛行時間から算出する。希ガスに対して同時計測実験を行なうことにより、パルス電場による運動量観測としては十分な運動量分解能が得られることを確認できた。また、OCS等の分子のオージェ過程について同時計測実験を行なうことにより、この同時計測装置が分子の2価イオン状態の解離ダイナミクスの研究に対しても有用であることを示すことができた。引き続き、この装置にしきい電子分析器と分子クラスター源を導入すべく、シミュレーションや装置の細部の調整を開始した。本研究の目的は、空間に配向した分子に対して衝突方向と衝突エネルギー(0-5eV程度の低エネルギー)を制御したイオン-分子反応実験を実現するための実験手法を確立することである。この手法の確立により、イオン-分子反応の立体ダイナミクスを解明することが可能となる。ここでは、反応の出発点として分子クラスターを利用することにより、配向した分子とイオンの衝突実験を行うことを企画している。具体的には、光イオン化で放出された光電子を高分解能分光するとともに、このとき生成する解離イオンの運動エネルギーを観測する。昨年度の研究において、この電子・イオン同時計測法が分子の2価イオン状態の解離ダイナミクスの研究にも有用であることを見出した。特に、高い内部エネルギーの2価イオン状態の解離について、高感度で観測できることが分かった。今年度はこの特徴を利用して、2価イオン状態の異性化反応のダイナミクスを観測することを試みた。測定対象は、高速で分子内を移動できる水素原子を含むことにより、異性化反応が容易いと予想されるアセチレンに設定した。アセチレンのオージェについて特に異性化反応に因らなければ生成し得ないイオン対に着目して、電子・イオン同時計測測定を行った。同時計測から、このようなイオン対は特定の2価イオン状態の生成にのみ対応していることが見出され、これらの2価イオン状態において異性化反応が特徴的に起こっていることが分かった。