hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
RNAと蛋白質の複合体によるヌクレオチド選択の分子進化基礎研究

申請者はCCA付加酵素とRNA、付加されるヌクレオチドの三者複合体構造を発表しているが(Tomita et al.,Nature2004)、この構造解析から「付加されるヌクレオチドの結合ポケットがプライマーの3'末端のヌクレオチドと酵素の協同で形成される」ということが明らかになった。これは、これまで、提唱されてきた幾つかのCCA付加モデルのうち、ヌクレオチドの鋳型が酵素だけではなく、RNAと酵素の複合体(リボヌクレオプロテイン;RNP)の協同で行われるとする"タンパク質とRNAの協調的な鋳型"モデルの本質を示すものであった。今回申請者はRNAの3'末端へ変異を導入し、N74N75(N=A、G、C、U)の16種類のRNA、またN74(N=A、G、C、U)の4種類のRNA、計20種類の変異RNAを作成し、クラスI CCA付加酵素によるATPあるいはCTPの取り込みを解析した。これらの結果、N74をA、G、などへ変異を導入しても、75へのCTPの取り込みはそれほど低下しないが影響はないが、その後の76へのATPの取り込み率は非常に低下することが明らかになった。これらの結果は、CCA付加反応においてRNAの3'末端の塩基組成は連続的に酵素によってモニターされていることを示唆する。これらの分子基盤を詳細に明らかにするため、これらの変異RNA(N74あるいはC74N75、N74C75)と酵素の複合体結晶、計9種類(野生型RNAを用いたものは除く)作製した。これらの結晶は野生型RNAをもちいたといと同じ晶系に属し、かつ格子定数もほぼ同じであった。分子置換方によってこれらの結晶のうちいくつかに関しては構造が決定できており、今後の解析によって、CCA付加酵素によるCCA付加反応過程でのRNAの末端モニターリングシステムの詳細な分子基盤が明白になると期待できる。tRNAの末端に存在するCCA配列はCCA付加酵素と呼ばれる酵素によって合成、修復される。この酵素は通常のDNAあるいはRNA合成酵素とは異なり、核酸性の鋳型を用いることなく定まった配列を合成することができるユニークな鋳型非依存性RNA合成酵素である。申請者はこの酵素活性が進化的に古い真正細菌(Aquifex aeolicusなど)ではCC付加酵素とA付加酵素へと分断されていることを発見しており、このCCA付加酵素活性の分子進化を探るうえで興味深い研究対象であると考えている。また、最近、申請者はAquifex aeolicusのA付加酵素と末端のAが欠けたtRNAおよびヌクレオチドアナログ(ATPのアナログ)との三者複合体の構造を決定しているが、この解析からヌクレオチド結合部位が核酸と蛋白質の協同で形成されていることを見出している。本申請ではこの活性の分子機構、分子進化基盤を明らかにするため、アミノ酸一次配列がAquifex aeolicusのA付加酵素と非常に相同性が高いが、酵素活性はCCA付加活性を有する、Thermotoga maritimaのCCA付加酵素の機能構造解析を通して特異性の切り替えの分子基盤、進化基盤を明らかにすることを目的とした。T.maritimaのCCA付加酵素はAquifex aeolicusのCC付加酵素よりも、むしろA付加酵素に進化的に近いことも明らかになっている。今回、申請者はT.maritimaの単体および複合体の結晶化を行い、それぞれの結晶を得ることに成功した。単体に関してはセレノメチオニン置換結晶を用いて位相決定に成功し、現在モデリングを行っている。また複合体に関しては、tRNAとの複合体結晶化は成功しなかったが、tRNAの上腕部(ミニヘリックス)を用いることにより結晶化に成功した。また、回折実験より、2.8Aの分解能でのデーターの取得に成功した。今後、複合体をセレノメチオニン置換体蛋白質を用いてを作成し、位相決定を行う予定である。

分子置換方によってこれらの結晶のうちいくつかに関しては構造が決定できており、今後の解析によって、CCA付加酵素によるCCA付加反応過程でのRNAの末端モニターリングシステムの詳細な分子基盤が明白になると期待できる。
硫黄架橋二核ルテニウム錯体を用いた新規触媒反応の開発

研究代表者は多核遷移金属錯体として、硫黄原子により二つのルテニウム核が強固に架橋された構造を有する硫黄架橋二核ルテニウム錯体を選び、この二核錯体を用いた時にのみ特異的に進行する新規な触媒反応の開発にすでに成功している。その反応とは、触媒量の硫黄架橋二核ルテニウム錯体存在下、プロパルギルアルコールが種々の求核試薬と反応し、対応するプロパルギル位置換生成物が高収率かつ高選択的に得られるというものである。化学量論反応および触媒反応の結果から、本触媒反応はアレニリデン錯体を反応中間体として経由していることが明らかとなった。アレニリデン錯体とは不飽和カルベン錯体の一種であり、興味深い反応性を示すことが知られていながら触媒反応の中間体となることがほとんど無かった化学種である。これらの研究背景を踏まえ、硫黄架橋二核ルテニウム錯体によるアレニリデン錯体を鍵中間体とした触媒的プロパルギル位置換反応を不斉反応化する検討を前年度に引き続き詳細に行った。種々の新規な光学活性なジスルフィドを合成し、これと[Cp^*RuCl]_4を反応させることにより光学活性な架橋硫黄配位子を有する硫黄架橋二核ルテニウム錯体を得た。そして、これらの新規な硫黄架橋二核ルテニウム錯体を用いた、アセトンを求核剤とした触媒的プロパルギル位置換反応を行うことにより目的生成物を最高82%eeで得ることに成功し、これらの結果をまとめ学術誌に報告した。また、以前に報告していた硫黄架橋二核ルテニウム錯体を用いた芳香族化合物の触媒的プロパルギル化反応について、その適用範囲などを詳細に検討し、その結果を学術誌に報告した。更に、硫黄架橋二核ルテニウム錯体のような特異な反応性を有する錯体の開発の一環として、pseudo-rotaxaneを利用した新規な配位子を設計・合成し、この配位子を用いた錯体の合成を検討した。アレニリデン錯体とは不飽和カルベン錯体の一種であり、興味深い反応性を示すことが知られていながら触媒反応の中間体となることがほとんど無かった化学種でみる。これらの研究背景を踏まえ、上述した硫黄架橋二核ルテニウム錯体によるアレニリデン錯体を鍵中間体とした触媒的プロパルギル位置換反応を不斉反応化する検討を行った。そして、これらの新規な硫黄架橋二核ルテニウム錯体を用いた触媒的不斉プロパルギル位置換反応を検討した結果、アセトンを求核剤に用いて触媒的プロパルギル位置換反応を行うことにより目的生成物を6880%eeで得ることに成功した。
光化学的に生成する過酸化ラジカルの物性解析と皮膚発癌プロセスへの影響評価

昨年度の研究では、(CH_3)_2AsI-光照射によりジメチルヒ素過酸化ラジカル((CH_3)_2AsOO・)が容易に生成できることを確認した。本年度は、マウス皮膚発癌実験モデルを利用し、この(CH_3)_2AsOO・の皮膚発癌形成過程に対する影響を中心に検討した。以下、得られた結果を示す。1.マウス皮膚に塗布した(CH_3)_2AsIを微量紫外線照射し、(CH_3)_2AsOO・を皮膚内で発生させることで、皮膚発癌initiation作用を検討したところ、強力なinitiation作用は認められなかったが、発癌promotion作用は認められた。2.上記1で述べたように、(CH_3)_2AsOO・自身において発癌promotion作用を有することを明らかにしたが、他のプロモーター(微量紫外線など)と(CH_3)_2AsOO・を併用した場合、発癌promotionにおいて相加効果が認められたことから、両プロモーターの作用機序が異なることが予想された。本研究は、多くの環境化学物質の曝露により発生し得る活性酸素、特に過酸化ラジカルを化学的ならびに生物学的手法により、その特性および発癌機序を体系的に把握することを目的とした。その特徴として、光化学的手法により組織・細胞内において、過酸化ラジカルの生成が可能にある点である。具体的には、光照射により過酸化ラジカル産生可能と考えられる化合物を数種類合成し、これらラジカル種の物理化学的性質を把握するとともに、過酸化ラジカルの生体影響評価として、皮膚発癌影響に関する評価を実施した。以下に得られた結果を記す。1.光照射分解により生ずる過酸化ラジカルの物理化学的挙動を分光学的把握し、さらに、光照射生成した最終生成物をX線構造解析等により同定することで、過酸化ラジカルの生成・分解特性を把握した。2.ヘアレスマウスでの皮膚発癌実験モデルを用いて、過酸化ラジカルを代謝的に生成すると考えられるジメチル砒素化合物の経口投与の影響について検討した結果、少なくとも、紫外線皮膚発癌のプロモーション、プログレッションを著しく増大させることを見いだした。3.上記、過酸化ラジカル産生物質を培養細胞に曝露し、光照射することで、細胞内に過酸化ラジカルを生成させ、試験管内発癌試験、すなわちトランスフォーメーション試験について検討した。その結果、過酸化ラジカルには、それ自身に細胞のトランスフォーメーション活性があることが証明され、さらに他のイニシエーター(ジメチルベンツアントラセンや紫外線など)によるトランスフォーメーション活性を著しく増大させることも見いだした。今後は、光照射により発生させた過酸化ラジカルのマウス皮膚発癌評価を実施し、その発癌およびその促進機序に関しても検討を加えるとともに、発癌以外の生体影響についても光化学的手法を取り入れて解明していく予定である。(CH_3)_2AsI-光照射によりジメチルヒ素過酸化ラジカル((CH_3)_2AsOO・)が容易に生成できることを昨年度の研究から確認したことにより、本年度は、マウス皮膚発癌実験モデルを利用し、この(CH_3)_2AsOO・の皮膚発癌形成過程に対する影響を中心に検討した。1.マウス皮膚に塗布した(CH_3)_2AsIを微量紫外線照射し、(CH_3)_2AsOO・を皮膚内で発生させることで、皮膚発癌initation作用を検討したところ、強力なinitiation作用は認められなかったが、発癌promotion作用は認められた。2.上記1で述べたように、(CH_3)_2AsOO・自身において発癌promotion作用を有することを明らかにしたが、他のプロモーター(微量紫外線など)と(CH_3)_2AsOO・を併用した場合、発癌promotionにおいて相加効果が認められた。以上、ヒ素過酸化ラジカルの皮膚発癌影響の一部が解明されたことにで、今後の更なる研究の展開により、活性酸素またはヒ素による発癌研究分野の発展に貢献できるものと考える。
白金錯体におけるドメイン構造を示す単結晶フォトクロミズムの発現機構解明

本研究課題は,室内灯で現象が起こり,フォトクロミック領域と非フォトクロミック領域からなるドメイン構造を有する単結晶フォトクロミズムを示す,我々が発見したある白金錯体に関して,その特異なフォトクロミズムの発現機構を明らかにすることを目的とした.これまで詳細に調べてきた白金錯体・一水塩結晶に加えて,無水塩結晶も同様に詳細に調べた.比較がしやすいように,同一条件でフォトクロミズムに伴う光誘起吸収帯の分光学的測定を行った.その結果,無水塩の光誘起吸収帯は,強度は3分の1程度で,熱的に不安定で約23倍の速さで減衰してしまうことが明らかとなった.これより,結晶水の存在がフォトクロミック状態の安定化,あるいは生成に非常に重要である」ことを示すことができた.塩化物一水塩,塩化物無水塩,臭化物無水塩について,配位子のアミン水素を軽水素から重水素に変えた結晶を,同一条件で分光学的に調べた.フォトクロミック状態の寿命(半減期)が,それぞれ15倍,1.3倍,4.8倍になり,重水素化の寄与が定量的に明らかになった,着色種(青色種)の候補となるイミン白金錯体を合成した.分光学的測定からは,非常に類似していること,巨大なモル吸光係数を持つ可能性があることがわかった.また,理論計算からアミンのN-H結合の伸長が指摘された.得られた知見を総合して,結晶水が受け手となる水素移動がフォトクロミズム発現のしくみである可能性が高いことを指摘できる段階に到達した.本研究課題は,室内灯で現象が起こり,フォトクロミック領域と非フォトクロミック領域からなるドメイン構造を有する単結晶フォトクロミズムを示す,我々が発見したある白金錯体に関して,その特異なフォトクロミズムの発現機構を明らかにすることを目的とした.結晶化の過程の影響を調べるために行った超純水を用いて作製した単結晶においても,フォトクロミズムを発現し,ドメイン構造を呈することを明らかにした.また,元々の単結晶が結晶水を含む結晶であったが,再結晶を工夫し,無水塩の結晶を得ることに成功し,フォトクロミズムに伴う光誘起吸収帯を分光学的に測定した.その結果,無水塩の光誘起吸収帯は,その成長が早いが弱く,熱的に不安定ですぐに減衰してしまうことを明らかにした.このことにより,「結晶水の存在がフォトクロミック状態の安定化に大きく寄与している」ことを示すことができた.その他,分光学的には,フォトクロミズムを起こす光の波長,強度の依存性を調べた.その結果,短波長・高強度の励起光では,一旦成長した光誘起吸収帯が消滅してしまい,フォトクロミズムが再び起こらなくなる現象を見出した.このことから,フォトクロミックを起こす因子が付加的に土台となる単結晶に書き込まれた状況が生成している可能性があることが示された.また,着色種(青色種)の化学的解明の面では,電子スピン共鳴法により,微弱なスピンを持つ特殊な種であることが明らかとなり,合成的アプローチにより,青色種の候補となる白金錯体の別途合成に目途をつけることができた.本研究課題は,室内灯で現象が起こり,フォトクロミック領域と非フォトクロミック領域からなるドメイン構造を有する単結晶フォトクロミズムを示す,我々が発見したある白金錯体に関して,その特異なフォトクロミズムの発現機構を明らかにすることを目的とした.これまで詳細に調べてきた白金錯体・一水塩結晶に加えて,無水塩結晶も同様に詳細に調べた.比較がしやすいように,同一条件でフォトクロミズムに伴う光誘起吸収帯の分光学的測定を行った.その結果,無水塩の光誘起吸収帯は,強度は3分の1程度で,熱的に不安定で約23倍の速さで減衰してしまうことが明らかとなった.これより,結晶水の存在がフォトクロミック状態の安定化,あるいは生成に非常に重要である」ことを示すことができた.塩化物一水塩,塩化物無水塩,臭化物無水塩について,配位子のアミン水素を軽水素から重水素に変えた結晶を,同一条件で分光学的に調べた.フォトクロミック状態の寿命(半減期)が,それぞれ15倍,1.3倍,4.8倍になり,重水素化の寄与が定量的に明らかになった,着色種(青色種)の候補となるイミン白金錯体を合成した.分光学的測定からは,非常に類似していること,巨大なモル吸光係数を持つ可能性があることがわかった.また,理論計算からアミンのN-H結合の伸長が指摘された.得られた知見を総合して,結晶水が受け手となる水素移動がフォトクロミズム発現のしくみである可能性が高いことを指摘できる段階に到達した.
新トランスポーター・スルホニルウレア受容体とK-ATPチャネルの構造と機能の解析

心筋のスルホニルウレア受容体(SUR)とATP-Kチャネルの分子実体と機能協関を明らかにすることを目的に研究を開始した。本年度に得られた成果を以下に述べる。(1)心筋のSURをタンパク質レベルで明らかにすべく、そのリガンド[^3H]-glibenclamideにより光アフィニテイラベルを行ったところ、SUR2遺伝子の翻訳産物とは分子量が明らかにことなる80kDaのポリペプチド(p80)がラベルされることがわかった。この手法を膵β細胞由来のHLT細胞に適用した場合には、予想通りSUR(140kDa)分子がラベルされる事実も、一連の光ラベルが特異的であることを裏付ける。光ラベルされたp80を精製単離し、アミノ酸シークエンサーで解析したところ、N末端から39残基の配列が解析できた。この配列はSUR2とはホモロジーがなく、高いホモロジーをもつ分子として検索されたのは、CD36や脂肪酸輸送タンパクであった。これらのタンパクは、コレステロール代謝と関連するスカベンジャー受容体スーパーファミリーに属するものである。インスリン非依存性糖尿病の治療薬として用いられるSU化合物が、動脈硬化と関連するといわれるスカベンジャー受容体とも結合することの結果は初めてのものであり、また病態の上からも糖尿病と動脈硬化の関連が指摘されているだけに、この結果は興味深い。(2)心筋K-ATPチャネルの有力候補の一つであるuKATP(Kir6.1)のアミノ酸配列の一部に対する抗体を作製し、これを用いて心筋中には45kDaの分子(uKATP)の存在が確認できた。また、この抗体を用いて虚血ラットにおけるDATP量の変化を調べたところ、uKAPT(Kir6.1)の選択的な増加が観察された(京都大学医学部・堀江稔博士との共同研究)。
平氏御家人制および軍制の研究

この研究によって次のことが明らかになった。平氏の従者たちは,平氏一門を構成する各家に、それぞれ個別に従属していた。それら各家の軍事集団が寄り集まって、平氏の正規軍を構成した。各家の中でもっとも有力な軍事集団は,重盛と宗盛が率いていた二つのグループである。平氏の二つの有力軍事集団については,次の事実が明らかになった。源平内乱期の前半,重盛家の御家人を統率していたのは,彼の後継者維盛であった。維盛を後見したのは、彼の乳母の夫である藤原忠清であった。重盛が死亡した後、平氏の後継者になった宗盛も,多数の御家人を統率していた。しかし,巨大な権門の公的な代表者である宗盛が,自ら軍を率いて戦場に出ることは、実際にはあり得ないことであった。そのため,彼の代官として宗盛の家人の指揮を執ったのは、同じ母から生まれた弟の知盛および重衡であった,ことに後者は武勇にすぐれているという評判があった。重衡は藤原景家の子供たちに助けられながら合戦を遂行した。景家は宗盛の後見人であり、そして忠清の弟である。その他,主題の背景を明らかにする研究、あるいはその展開になる研究を精力的に行った。まず,延暦寺の僧侶集団による嘉応・安元の強訴についての詳細な復元研究を行った。平氏家人はこの強訴を制御するために動員された。その他、王権をめぐる後白河院と平氏の葛藤についても分析をおこない,論文として完成させた。その他、論文一編を書き、また一つの史料の翻刻を行った。これらは、みな本年三月から七月にかけて印刷刊行される。1、平氏の御家入は、鎌倉幕府の御家入が頼朝一人の御家人であったのにたいし、清盛・重盛・宗盛・維盛など一門を構成する各メンバーの家人であるらしいことが、従来知られていた。ただし、そのことを掘り下げて究明した研究はなかった。2、そこで、本年度は1のことを中心に、一門それぞれのメンバーと有力御家人の具体的な主従の結びつきと、それに規定された源平内乱期における平氏軍事力編成の特質を考察した。3、たまたま、中世軍記物研究者を中心に組織されている「軍記・語り物研究会」の年次大会で、ゲスト・スピーカーとして報告するよう依頼を受けたので、2001年8月「平氏家人制と源平合戦」と題した報告を行った。4、その内容は、(1)源平内乱期の平氏の軍事集団は、一門主流(その中心たる宗盛家)とかっての嫡流小松内府家のそれの二本柱を軸に構成されていた、(2)二本柱は、それぞれ伊藤景綱・平季房・平盛国などの子孫をはじめ、有力な郎等を譜代相伝の家人として組織していた、(3)宗盛は一門の総帥として政界で多忙だったため、内乱の時期、自らの家人を直率して戦場に出ることはなく、その役割は宗盛同母(一門主流)の知盛・重衡などが代官として肩代わりしていた、などにまとめられる。5、上記報告は、同会編集委員の要請により、年一回の機関誌『軍記と語り物』第三十八号(二○○二年三月刊行予定)に掲載されることになったので、その後の知見もふまえて論文として完成させた。現在校正中であり間もなく刊行される。6、その他平氏家人制にかんする史料収集と現地調査を行った。1、本年度は主に平氏の譜第の御家人について考察した。

その結果、平氏家人は、頼朝に一元的に統轄された鎌倉幕府御家人と違い、平氏一門を構成する各家とそれぞれ個別に主従関係を結んでおり、平氏の正規軍は、これら一門メンバーを中心とする軍事集団の、いわば「連合艦隊」であったことが明らかになった。その中でももっとも有力な軍事集団は、小松内府家と時子が生んだ一門主流の人びとのそれである。2、2001年8月伊勢平氏会・軍記・語り物研究会・名古屋軍記物語研究会合同研究会主催シンポジウム「平氏と平家物語」において、上記平氏の二つの軍事的中心と有力家人たちの結びつきの具体相や、平家の武士たちが合戦にあたって、どのような指揮・編成のもとに戦ったか、などを考察し報告した。そこで明らかにしえたことは、(1)源平内乱期の前半において、小松家の御家人を統率していたのは・乳父である藤原忠清に補佐された嫡子維盛であったこと、(2)一門主流では、重盛亡き後名実ともに平氏の後継者になった宗盛が、多数の御家人を率いていた。(2)しかし、一門の総帥であり、平氏という巨大権門の公的な代表である宗盛が、自ら兵を率いて戦場に出るなど、実際にはあり得なかったため、彼の代官として宗盛家人の指揮を執ったのが、同母弟の知盛・重衡、ことに武勇を謳われた後者で、重衡は忠清の弟で宗盛の乳父・乳父子であった景家やその子供たちの補佐をうけながら、合戦を遂行した、などであろう。そして、そのような内容を文章化し、軍記・語り物・研究会の機関誌『軍記と語り物』に掲載した。3、また、関連研究として、「朝敵」という語の成立を歴史学的に考察した。その結果、「朝敵」は謀反人と同義語で」その成立も漠然と古いと考えられているが、実際には源平内乱期において、頼朝によって初めて使用され、その対象はなによりも安徳天皇を指していたことを明らかにした。そして、なぜ朝敵という言葉が生まれたのか、この言葉は本来何を意味していたのかを明らかにする中で、内乱と平氏王朝・鎌倉幕府の性格を掘り下げて究明した。4、その他、平氏関係の史料の蒐集および現地調査を行った。1,本研究の結果,平氏家人は,頼朝に一元的に統轄された鎌倉幕府御家人と違い,平氏一門を構成する各家とそれぞれ個別に主従関係を結んでおり,平氏の正規軍は,これら一門メンバーを中心とする軍事集団の,いわば「連合艦隊」であったことが明らかになった。その中でももっとも有力な軍事集団は,小松内府重盛家と時子が生んだ一門主流の人びとのそれである。3,その他,主題と関連し,その基礎または外延となる研究を精力的に行った。まず(1),平氏家人が対処のため動員された延暦寺大衆による嘉応・安元の強訴についての詳細な復元研究を行った。また,(2),安元の強訴にかかわる未翻刻史料である『愚昧記』安元三年(治承元)春夏記の翻刻と注釈を行った。さらに,(3),小松内府重盛の小松殿の位置と性格にかんする論文,および,(4),重盛が施主としておこなった四天王寺での万灯会の表白文の翻刻と内容分析の論文を書き上げた。最後に,(5),後白河院と平氏の王権をめぐる葛藤についても分析をおこない,論文として完成させた。これらはいずれも本年三月から六月にかけて印刷刊行される。4,その他,平氏家人制にかんする史料収集と現地調査を行った。
水素ラジカルと高分子固体との表面反応にアレニウス則を適用した化学反応機構解明

高分子固体と気相ラジカルとの表面反応は,多くの場合,熱的非平衡状態で進行するため解析が難しい.本研究では熱平衡に近い状態で行う独自の技術を開発し,固相ー気相の表面反応にアレニウス則を適用し,化学反応時の反応次数や活性化エネルギーを明らかにした.具体的には,化学構造の異なるポリマーに対して,加熱触媒体法により生成した水素ラジカルによる分解速度を評価し反応の律速段階を求め,高分子固体と水素ラジカルとの固相ー気相の表面反応を解明した.平成25年度は,ArF用レジストのベースポリマーであるPMMA系ポリマーの水素ラジカルによる除去性について検討した.まず,PMMA系ポリマーにおいて,ポリマーの熱分解温度とポリマーの除去速度とは相関が無いことが明確になった.その後,側鎖の化学構造を変えたポリマーの除去速度比較により,主鎖架橋型ポリマーおよびベンゼン環を有するポリマーは,除去速度を低下させることがわかった.よって,主鎖崩壊型かつベンゼン環を含まないポリマーが比較的容易に除去できることから,加熱触媒体法を用いて生成した水素ラジカルによるレジスト除去方式は,ArF用レジスト(ベースポリマーがPMMA系で,主鎖崩壊型かつベンゼン環を含まないポリマー)の除去プロセスに有用であるといえる.高分子固体と気相ラジカルとの表面反応は,多くの場合,熱的非平衡状態で進行するため解析が難しい.本研究では熱平衡に近い状態で行う独自の技術を開発し,固相ー気相の表面反応にアレニウス則を適用し,化学反応時の反応次数や活性化エネルギーを明らかにした.具体的には,化学構造の異なるポリマーに対して,加熱触媒体法により生成した水素ラジカルによる分解速度を評価し反応の律速段階を求め,高分子固体と水素ラジカルとの固相ー気相の表面反応を解明した.平成24年度は,タングテンによる加熱触媒体(Hot-wire法)により生成した強い還元力を有する水素ラジカルを用いポリマー薄膜の分解速度を1次評価として行った.具体的には,水素ラジカル照射時間,レジストの初期膜厚,ポリマーの化学構造(ベンゼン環の有無),ポリマーの分子量等をパラメータにポリマーの除去速度を検討した.1回の水素ラジカル照射時間が長時間になるに伴い,加熱触媒体からの輻射熱により基板温度が上昇し水素ラジカルとポリマーとの反応性が向上するため,ポリマーの除去速度は速くなった.また,水素ラジカル照射初期では,膜中の残存溶媒の蒸発による膜減りが起こり,ポリマーの除去速度が速くなることが判明した.スピンコート時の回転数を変えポリマー膜の初期膜厚を変えた場合,膜厚が厚いほど,膜中の残存溶媒が多いため水素ラジカルによる除去速度が速くなった.一方,それ以降の水素ラジカル照射では残存溶媒の影響がなくなるため同じ除去速度になることがわかった.以上より,水素ラジカルとポリマーとの反応性を検討する際には,水素ラジカル照射時間を固定し,かつ残存溶媒の影響の無い時間域のデータを用いる必要があることがわかった.また,ポリマーの化学構造と除去速度との関係においては,ベンゼン環を有するフェノール樹脂,ポリスチレン,ポリビニルフェノール,ポリメチルスチレンは,ベンゼン環の共鳴安定化により除去速度が遅くなることが判明した.また,ポリマーの分子量が異なる場合でも除去速度は同じであることが明らかになった.これは,水素ラジカルのアタックサイトとなる膜表面のモノマーユニット数は分子量により変化しないためであると考えられる.化学反応機構を解析する最適な方法は,短寿命中間活性種(遷移状態)の生成過程やその時間変化を追跡することであるが,遷移状態の寿命は短時間のため容易ではない.そこで研究代表者らは,水素ラジカルとレジストとの反応に,本来気相ー気相反応に適用されるアレニウス則を,以下の考えのもとで適用し反応時の活性化エネルギーを求めた.生成直後の水素ラジカルは「触媒体温度ー1000°C」に相当する高い運動エネルギーを有するため,水素ラジカルとポリマーは通常は熱的非平衡状態にある.触媒体と基板との距離を100mm以上とし,水素ラジカルと気相中のガス分子との衝突回数を増加させ,水素ラジカルの運動エネルギーを緩和させた.衝突による水素ラジカルのエネルギー緩和を大きくするため,反応ガスにN2等の軽いガスを多量(90vol.%程度)に添加した.これは,窒素ラジカルの生成効率は水素ラジカルの1/10000程度であるため,ポリマーとの反応の影響は無視できる.上記の考えをもとに,水素ラジカルとレジストの非平衡反応にアレニウス則を適応することにより,水素ラジカルとノボラック系レジストとの反応の活性化エネルギーが19kJ/molであることを明らかにした.得られた活性化エネルギーより,水素ラジカルによるノボラック系レジストの分解反応の律則段階が,水素ラジカルによるレジスト中のベンゼン環の分解反応であると結論付けた.研究期間全体を通じて,ポリマー,レジストの化学構造,分子量等を系統的に変化させ,水素ラジカルによるポリマー,レジストの還元分解・除去速度に関する知見を集積した.ポリマーと水素ラジカルとを熱的平衡状態で反応させる技術(アレニウス則の適用)により,反応の活性化エネルギーを定量化し,解析が困難といわれる「ポリマー,レジストと水素ラジカルとの固相ー気相の表面反応機構」を解明した.高分子材料工学前年度の実施報告書には,以下のように記載した.近年,光・電子デバイスの多様化,高精細化の進展に伴い,レジストの露光波長の短波長化が求められている.実際,レジストの露光光源は,波長436/365nm(g/i線)→波長248nm(KrFエキシマレーザー)→波長193nm(ArFエキシマレーザー)と短波長化している.

これに伴い,レジストのベースポリマーも,ノボラック樹脂(g/i線用)→ポリビニルフェノール(KrF用)→ポリメチルメタクリレート(PMMA)(ArF用)へと変遷している.水素ラジカルによるレジスト除去技術の実用性を明らかにするためには,レジストの化学構造と除去性との関係の解明が不可欠といえる.将来的に配線サイズの更なる微細化が進めば,PMMAをベースとしたArF用レジストによるプロセスが主流となる.水素ラジカル照射による化学構造が異なるPMMA系ポリマー薄膜の除去速度(反応速度)を評価して,ポリマーの化学構造と水素ラジカルによるポリマー除去性との関係を明らかにする.平成25年10月1日から金沢工業大学バイオ・化学部応用化学科から大阪市立大学院工学研究科化学生物専攻に異動し,関連装置は平成26年2月に引っ越した.当初は進捗に若干遅れは出たが,現在は当初の予定通りに進んでいる.最終的に,「水素ラジカルと高分子固体との表面反応にアレニウス則を適用した化学反応機構解明」にあたり,今年度の評価で水素ラジカルとポリマー薄膜に関して,水素ラジカル照射時間,ポリマーの初期膜厚,ポリマーの分子量とポリマー除去速度との関係が明確になった。すなわち,水素ラジカルとポリマー薄膜との分解除去反応の1次評価が終了したと言える.これにより次のステップであるポリマーの化学構造を変化させ,かつ反応温度を変化させることにより,水素ラジカルと種々の化学構造の高分子固体との除去速度を求めそれぞれアレニウス則の関係が得られ活性化エネルギーが算出可能となり,ひいては化学反応機構を解明することになる.水素ラジカルとレジストとの気相ー固相反応に,本来気相ー気相反応に適用されるべきアレニウス則を,以下の考えで適用し,反応時の活性化エネルギーを求める.生成直後の水素ラジカルは「触媒体温度ー1000°C」に相当する高い運動エネルギーを有するため,水素ラジカルとポリマーは熱的非平衡状態にあるといえる.触媒体と基板との距離を100mm以上とし,水素ラジカルと気相中のガス分子との衝突回数を増加させ,水素ラジカルの運動エネルギーを緩和させる.この手法により求めた各種ポリマー,レジストの活性化エネルギーと得られた分解(除去)速度の結果とを合わせて,ポリマー,レジストと水素ラジカルとの反応機構(反応の律速因子,分解反応のスキーム)を解明する.近年,光・電子デバイスの多様化,高精細化の進展に伴い,レジストの露光波長の短波長化が求められている.実際,レジストの露光光源は,波長436/365nm(g/i線)→波長248nm(KrFエキシマレーザー)→波長193nm(ArFエキシマレーザー)と短波長化している.これに伴い,レジストのベースポリマーも,ノボラック樹脂(g/i線用)→ポリビニルフェノール(KrF用)→ポリメチルメタクリレート(PMMA,ArF用)へと変遷している.水素ラジカルによるレジスト除去技術の実用性を明らかにするためには,レジストの化学構造と除去性との関係の解明が不可欠といえる.しかしながら,ArF用レジストのベースポリマーであるPMMAを基本構造としたポリマー(“PMMA系ポリマー"と呼称)と水素ラジカルとの反応性に関する報告例はない.
がん診療教育システムの構築

医学部学生が、各がん腫の標準療法の確認と最新治療の情報を信頼おけるがん情報・医療情報サイトより検索・取得し、有害事象の程度判定基準であるCTC-AE、効果判定基準であるRECIST等のがん診療の基本となる知識を体得し、TAPSによる文献的考察能力が研鑽できるように、臨床腫瘍学の教本化を進めることで、医学部教育における、従来の縦割りの診療科別、臓器別ではない、新たな教育システムの礎となった医学部学生が、各がん腫の標準療法の確認と最新治療の情報を信頼おけるがん情報・医療情報サイトより検索・取得し、有害事象の程度判定基準であるCTC-AE、効果判定基準であるRECIST等のがん診療の基本となる知識を体得し、TAPSによる文献的考察能力が研鑽できるように、臨床腫瘍学の教本化を進めることで、医学部教育における、従来の縦割りの診療科別、臓器別ではない、新たな教育システムの礎となった従来の臨床実習を通じた臨床腫瘍学教育の中で不十分であったインターネット環境を整え、がん治療における基本知識を確認するために学生自らが、各種がん治療の標準療法の確認と最新治療の情報を厚生労働省、FDA(米国食品医薬品)、NCI(米国国立がん研究所)やPDQ(Physician Data Query)などのがん情報・医療情報サイトより検索できるようにした。がん診療には基本的な、効果判定基準であるRECIST(Response Evaluation Criteria in Solid Tumors)ガイドラインでの評価方法と有害事象の程度判定基準であるCTCAE(Common Terminology Criteria for Adverse Events)を教授し、担当外来がん患者さんに関する標準療法と今後の治療方針等の検討をまとめ病歴要約書を作成させた。これを各自が症例報告としてプレゼンテーションを行い、主任研究者とディスカッションを行ない、がん診療に必要な知識の再確認とその習得を確実なものとした。更にがん患者情報データベースを用いて臨床腫瘍学に必要な有害事象の評価とその対策の基本的な考え方を教育し、がん診療にあたる基本的な概念を養うようにした。また文献的考察能力を養うために臨床試験に関する論文をTAPS(Trial Assessment Procedure Scale)による評価を行ない、氾濫するがん情報の中から高品質なものだけを選びぬく能力を取得するように教育した。当該年度前半のアンケート調査の結果、がん医療に興味は持つものの、従来の教育システムでは十分には臨床腫瘍学の系統的な講義を受けられず、参考資料も皆無であることが判明し、平成19年11月22日に80頁にわたる「京都大学医学部附属病院外来化学療法部臨床実習の手引き」第3版を発行し、学生の教本とした。平成19年11月22日に80頁にわたる「京都大学医学部附属病院外来化学療法部臨床実習の手引き」第3版を発行し、学生の教本として臨床実習を通じた臨床腫瘍学教育を行った。がん治療は「がん」を診るものだけでなく、「がん患者」を診ることであることを強調し、がん治療とは緩和治療が基本にあって、その上で抗がん治療が成立していることを診療に立ち合わせて伝授した。学生自らが、がん治療における基本知識や各種がん治療の標準療法、最新治療の情報を確認できるように、厚生労働省、FDA(米国食品医薬品)、NCI(米国国立がん研究所)やPDQ(Physician Data Query)などのがん情報・医療情報サイトより検索する手段を教授し、効果判定基準であるRECIST(Response Evaluation Criteria in Solid Tumors)ガイドラインでの評価方法と有害事象の程度判定基準であるCTCAE(Common Terminology Criteria for Adverse Events)を教授した。学生に病歴要約書をまとめさせ、各自がプレゼンテーションを行い、主任研究者とディスカッションを行ない、がん診療に必要な知識の再確認とその習得を確実なものとした。これらをまとめて第46回日本癌治療学会総会でのパネルディスカッションでパネリストとして発表を行った。
研究分野ネットワークに基づく見えざる専門性把握

本研究では、アカデミックな学術専門誌や学術会議を対象とした研究分野間の関係性に基づく知識構造化を行ない、可視化し分析を行うことで、研究者などのユーザが学術専門誌や学術会議がもつ専門性を把握することを目的とし、システム開発を行った。さらに、近年研究分野の細分化の激しい情報学分野と経済学分野の文献情報を初期データとして、両分野に存在する学術専門誌と学術会議が持つ見えざる専門性を対象に、比較・分析を行なった。評価として、その分野の博士号をもち精通していると思われる専門家と、その分野に全く素養のない素人による比較を行ない、システムによる提供情報の効果の調査を行った。これにより、学会間がもつ見えざる専門性を具現化し、支援することで、その分野に全く素養のない素人ユーザに対して、見えざる専門性の把握に関して専門家と同様の十分な支援が行えることを実験的に示した。これらの成果は、学会誌2編に掲載された。また、学会発表では優秀論文発表賞を受賞した。可視化システムの機能として、比較のための2つ以上の視覚化情報を同時に比較するためのウインドウ比較表示、階層化きれたネットワーク構造を表示するための階層化構造表示、2つのグラフの違いを視覚的に表示する差分グラフ表示などを中心とする視覚化方法を統合し、支援システムとして構築した。さらに、今年度は、これまでに蓄積してきた、特に近年研究分野の細分化の激しい情報学分野と経済学分野の文献情報を初期データとして、両分野に存在する学術専門誌と学術会議が持つ見えざる専門性を対象に、前述のシステムにより比較・分析を行なった。さらに、システムの具体的な評価として、その分野の博士号をもち精通していると思われる専門家と、その分野に全く素養のない素人による比較を行ない、システムによる提供情報の効果の評価を行った。本研究課題は、アカデミックな学術専門や学術会議を対象とした研究分野間の関係性に基づく知識構造化を行ない、可視化し分析を行うことで、研究者などのユーザが学術専門誌や学術会議がもつ専門性を把握することを目的とし、システム開発を行ってきた。昨年度までに、可視化システムの機能として、ウインドウ比較表示、階層化構造表示、差分グラフ表示などを中心とする視覚花方法を統合し、支援システムとして構築した。また、情報学分野と経済学分野の文献情報券初期データとして、両分野に存存する学術専門誌と学術会議が持つ見えざる専門性を対象に、前述のシステムにより比較・分析を行なった。システムの具体的な評価として、専門家と素人による比較を行ない、システムによる提供情報の効果の評価を行った。本年度は、様々な外部要因によって影響を受け多様に変化する研究分野間の関係性の予測を目指し、共同プロジェクトに基づく論文と共著者の関係情報を利用し、研究分野動向分析を行った。これにより、従来までの論文情報に基づくネットワーク特徴料の時系列変化によるネットワークの成長予測だけではなく、プロジェクトの特徴や研究者の専門性に着目したネットワークの成長予測を行うことが可能となった。
分子マーカーを用いた非破壊的な種子散布モニタリング方法の開発

1.クリを含む落葉広葉樹林(70×40m)に出現したクリ実生199個体のうち172個体について付着した果皮を発見することが出来、DNA抽出したが、品質の悪いものもあり15サンプルについては遺伝子型の判定が出来なかった。遺伝子型の判明した157個体のうち母樹候補木のいずれかと一致したものは約3割の50個体に過ぎなかった。それらは調査区に生育する6母樹由来の実生であると判定された。各母樹の実生数は多いものからそれぞれ23,11,7,4,3,2個体であった。これは各母樹ごとの適応度の直接的な推定を行なった画期的なものだと言える。しかし、個々の母樹ごとに特定できた実生数が極めて少ないのが実態であり、その後の死亡率の高さから多回繁殖型の樹木の適応度を推定するにはもっと大きなサンプルサイズと複数年の調査が必要だと考えられた。また、個々の母樹それぞれの子個体数が少ないため、実生の生存に及ぼす遺伝的要因と環境要因の影響をそれぞれ抽出することは今回は不可能であった。2.これまでの種子散布追跡手法との比較:別途にこれまで良く用いられてきた種子散布追跡試験を行ない,本手法との比較を行なった。クリの母樹ごとに種子を採取し磁石を埋め込み後、金属探知期で散布から実生出現までの過程を追跡した。金属探知期での追跡は種子の数次にわたる貯食・散布・捕食の過程を逐次明らかにし、散布者の行動様式や活動場所を解析するには適していることが明らかになった。しかし、最終的にはほぼ全て捕食されてしまうので、最終的にどの親の子個体がどこでどれだけ発芽してくるのかを明らかにすることは出来なかった。これらの結果からもDNAを用いた本手法は今後の種子散布研究に重要になってくるものと考えられる。1.試験地の設定コナラを主とする落葉広葉樹二次林に150mx150mの試験地を設定した。クリの繁殖個体の直径を調べ、位置を特定後、試験地中心部にコア・プロット(70mx70m)を設定し、そこで出現した当年生実生すべてをマーキングし、位置を特定した。2.母樹候補木の葉および実生の果皮の採取とDNA分析150mx150m試験地のクリ繁殖個体の葉を採取し、DNAを抽出し、マイクロサテライトマーカー(SSR)で分析した。さらに、コアプロット(60mx70m)内のすべての当年生実生から果皮を採取し、DNAを抽出し、マイクロサテライトマーカー(SSR)で分析した。3.マイクロサテライトマーカーによる親子の特定マイクロサテライトマーカー(SSR)で親子の特定を行った。しかし、ブナなどに比べ決定率は低かった。4.母樹ごとの散布距離の推定個々の実生と母樹の位置関係から散布距離を計測した。散布距離は平均で14.5mで最大で45.5mであった。さらに母樹ごとの散布距離を算出した。
哺乳類前庭有毛細胞の回復とその起源に関する研究

昨年度、ゲンタマイシン(GM)による内耳障害砂ネズミモデルを作成し、障害後経時的に前庭有毛細胞数が増加することを報告した。障害後の増加した有毛細胞の由来には、(1)一旦障害されるも死滅することなく修復されるrepair(修復)、(2)分裂することなく他細胞が有毛細胞に変化するcell conversion(細胞変換)、(3)細胞分裂し新たに有毛細胞が作られるregeneration(再生)、の3つの機転が考えられる。そこで本年度はin vivoにおける再生が本実験系で実際にどれ程起こっているのかを確認した。GMの経鼓膜的鼓室内投与5日間と、同時に細胞増殖マーカーであるBrdUの腹腔内投与を断頭まで連日行った。GM投与後1週間、2週間、4週間目に断頭し、卵形嚢を摘出、4%paraformaldehyde,0.2%glutaraldehydeで固定した。脱水後araldite包埋剤で包埋し、2μm厚の連続切片を作成した。染色は各動物に対し卵形嚢の中央部分の24切片を抽出して行い、有毛細胞マーカーである抗calmodulin抗体と増殖マーカーである抗BrdU抗体を用いた2重染色を施行した。214切片中、BrdUにラベルされた再生細胞は計18個見つかった。GM投与後1週間に7個、2週間に5個、4週間目に6個で、各週令に有意差はなかった。また同切片のcalmodulin抗体との2重染色では、先述した再生細胞は染色されなかった。再生細胞が有毛細胞マーカーに染色されなかったことは、再生細胞が有毛細胞ではない、有毛細胞であってもまだ未熟であるなど今後解明すべき問題を含んだ仮説が成り立つ。しかし、いずれにせよ、再生細胞の数は、障害後の増加した有毛細胞の数に比し、極めて少ないことが判明した。従って、障害後の有毛細胞の増加は修復あるいは細胞変換がmajor mechanismであり、再生は存在するがminor mechanismに過ぎないと考えられた。
induced folding機構の獲得を抗体の親和性成熟に学ぶ

本研究で最も時間を費やしたのは1024個の変異体ファージの作製であった。平成22年度終わりには変異体作製はほぼ終了していたが、東日本大震災による影響でかなりのクローンを喪失した。現在そのリカバリーに努めているが、幸い、同時に進めていた重要クローンの発現、物理化学的解析、本研究に必要な技術革新と応用利用について一定の成果を出すことができた。抗体に関するこれらの技術は有用性が高く、応用範囲も広い。C57BL/6マウスのハプテン、NP、に対する免疫応答で起こる抗体の親和性成熟を我々は精査してきた。最近我々はこの抗体の親和性成熟の過程でinduced folding機構を新たに獲得する成熟経路を見出した。この経路では抗原結合に伴うinduced foldingにより得られた構造安定化エネルギーを抗原結合に活かし、高親和性を獲得していると考えられた。本研究では生体内で行われたこのような親和性成熟について経路に沿って分子基盤を精査していく。具体的には出発点のクローンから最終点のクローンへ到達するまでに導入された10個の変異導入のすべての組み合わせ(1024通り)の変異体を作製しファージディスプレイによりスクリーニングすることで、induced foldingのデザインを変異導入の順番を含めて議論できると考えた。21年度は変異体の作製を行った。H鎖の変異6個とL鎖の変異4個、それぞれすべての組み合わせ(それぞれ64通りと16通り)について変異体作製が完了した。次年度以降これらを組み合わせることで1024通りすべての変異体を作製し、スクリーニングおよび必要なクローンについては熱力学測定を行うこととする。なお、21年度に作製した変異体の中で興味深いものについては既に滴定型熱量測定計を用いで杭原抗体反応を解析した。H鎖との界面に位置するL鎖上の変異導入が、親和性上昇をもたらすH鎖の変異を活かすために必須であることが示唆された。今後induced foldingとの関連にも興味が持たれる。最近我々はこの抗体の親和性成熟の過程でinduced folding機構を新たに獲得する成熟経路を見出した.この経路では抗原結合に伴うinduced foldingにより得られた構造安定化エネルギーを抗原結合に活かし、高親和性を獲得していると考えられた。具体的には出発点のクローンから最終点のクローンへ到達するまでに導入された10個の変異導入のすべての組み合わせ(1024通り)の変異体を作製しファージデイスプレイによりスクリーニングすることでinduced foldingのデザインを変異導入の順番を含めて議論でさると考えた。22年度は引き続き変異体の作製を行った。前年度に完成したH鎖とL鎖の変異体の組み合はわせることで1024通りすべての変異体を作製すべく発現ベクターの構築を行った.またここで得られた発現系の応用利用、抗原抗体反応の評価技術を用いた共同研究も行い。論文作成に至った。なお、平成23年3月に起こった震災により、本プロジェクトで用いる標準モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを失った。23年度にはこれらの再取得も行わなければならない。前年度の報告書に記載したように、23年3月の震災により本プロジェクトで用いる標準モノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを失った。その後、研究室が本格復旧した時点(7月)で精査したところ、22年度までに作製してきた変異体ファージの全てとその発現ベクターの約半分が失活、分解していることが判明した。23年度はそれらの再取得に大半の時間を費やした。23年度末の時点で残念ながら全てをリカバー出来ていない。一部のクローンでX線結晶構造解析に向けた結晶作りのスタートにこぎ着けることができた状態である。一方、本研究で得られた発現系の応用利用、抗原抗体反応の評価技術を用いた共同研究を開始することができ、論文執筆開始に至っている。
アルミニウムとポリエチレンの接着の研究

1.アルミニウムは不活性であるため6-R-1,3,5-トリアジン-2,4-ジチオール(RTD)ナトリウム塩水溶液の浸漬処理方法ではアルミニウム表面にRTD被膜を形成し、異種材料との接着性、濡れ性を改善することはできない。そこで新規処理方法として電解重合法を用いてRTD処理することによって接着性官能基を有するRTD被膜をアルミニウム表面に形成する条件を検討した。RTD処理アルミニウムの化学的性質、物理的性質を評価し、ポリエチレンとの接着剤を用いない直接溶融接着を検討した。2.種々のRTDナトリウム塩をメタノールまたは水に溶解し電解液として調整した。電解槽中に脱脂したアルミニウムを作用極、対極をSUS304をセットして定電流法によってアルミニウム表面にRTD電解重合膜を形成した。処理アルミニウムはFT-IRによって被膜の形成状態、GPCによって重合状態を検討した。処理アルミニウムはホットプレート上で加熱しポリエンチレンを溶融接着し、接着強度を引張試験で評価した。剥離表面はSEMによって状態観察した。3.RTDの種類としてはRがジブチルアミン(DB),アニリン(AF),不飽和基を有するジアリルアミン(DA)を用いて電解重合を行った結果、定電流法で電流密度0.2mA/cm^2、時間3minで処理することによって、FT-IRでは,アルミニウム表面に形成した電解重合被膜がRTDの赤外スペクトルを示すことが確認された。RTD被膜を有機溶剤で溶解しGPCによって重合度を調べた結果、高分子量であることが確認された。水に対する接触角測定した結果では未処理のアルミニウムは72°であったがDA処理したアルミニウムでは57°と低下し、濡れ性が改善された。DA処理アルミニウムをホットプレート上で200°C加熱しポリエチレンと溶融接着した結果、未処理アルミニウムは引張強度が0gf/cmで剥離したが、DA処理アルミニウムでは150gf/cmの強度の接着力を得た。アルミニウム表面をSEM観察するとポリエチレンの結晶が確認され、ポリエチレン層間の破壊によって剥離するほどの接着強度を得ることができた。4.本研究はRTD溶液で電解重合処理するによってアルミニウム表面にRTD接着性官能基を付与することができ、ポリエチレンと複合化を容易にした。この新規表面処理法を開発したことで表面処理及び複合材料分野にとってはできわめて重要な萌芽的研究であったと考えられる。
オンライン・ガスセルを用いたタングステン不安定核のレーザー核分光

タングステンの放射性同位体の原子スペクトルを精密に測定することにより、これらの同位体間での原子核半径の変化を知ることができる。そこで、加速器で生成されたこれらの核種をガスセル中で捕獲し、オンラインでレーザー分光する手法を開発した。また、青色半導体レーザーを用いることなどにより、測定感度の改善を行った。今後、開発した手法を用いてタングステン放射性同位体のレーザー分光を行い、核半径の変化を明らかにする。本研究の目標は、加速器で生成されてターゲットから反跳したタングステン不安定核をガスセル中で捕獲し、それにレーザーを照射してオンラインでレーザー分光する手法を開発することである。タングステン原子の同位体シフトをレーザー分光で測定することにより、タングステン同位体間での核荷電半径の変化量を決定することが出来る。この手法を開発する上で最も考慮しなくてはならない点は、生成される不安定核が極微量であるので、非常に高い検出感度が要求されることである。検出感度を上げるには、測定のバックグラウンドカウントを出来るだけ下げなくてはならない。本手法では、加速器のイオンビームがガスセルに入射するので、イオンビームとガスとの衝突で生じる光が大きなバックグラウンドとなる。これを抑制するため、本年度は、加速器のイオンビームをパルス化することを試みた。実験は、タンデム加速器でタングステン安定同位体のイオンビームをガスセルに入射することにより行った。加速エネルギーは、タングステン不安定核の反跳エネルギーを模擬するように設定した。イオンビームのパルス化は、ビームラインに静電デフレクタを設置し、これをON/OFFすることにより行った。イオンビームを20HzでON/OFFし、ビームOFF時に蛍光を観測した結果、バックグラウンドカウントは約1/50となり、この方法の有効性が実証された。加速器を用いた実験とは別に、レーザーアブレーションでタングステン安定同位体の原子ビームを生成し、レーザー共鳴蛍光を観測することを行った。本研究の目標は、加速器で生成されたタングステンの不安定核をガス中で捕獲してオンラインでレーザー分光する手法を開発し、それによってタングステン同位体間での核半径の変化量を決定することである。生成される不安定核は極微量であるので、出来るだけ高い検出感度の手法を開発する必要がある。検出感度を上げるには、原子の基底状態からレーザー励起する手法が有効である。ガス中で捕獲されたタングステン不安定核は、ガス中に1秒間程度留まると予想される。その間に、原子の基底状態から励起するレーザー光を照射し続ければ、励起と蛍光放出による脱励起が繰り返され、強い蛍光シグナルが得られると期待できる。しかしながら、原子の準安定状態からの励起と異なり、基底状態からの励起には短波長のレーザー光が必要である。そこで、本年度はタングステン原子を基底状態からレーザー励起できる466nmの半導体レーザーを製作した。半導体素子には、メーカーで最近開発された青紫レーザー用の素子を用いた。これを自作の共振器に組み込むことで、出力約1mW、線幅約20MHzのレーザー光を発生させた。これは、タングステン原子のレーザー分光に使用可能な性能である。一方、検出感度を上げるためには、測定のバックグラウンドを低減させることも必要である。特に、基底状態から励起した場合には、レーザー光と蛍光が同じ波長になるので、レーザーの散乱によるバックグラウンドを光学フィルターで除くことが出来ない。そこで、レーザー光を音響光学素子を用いてパルス化し、レーザーパルスがOFFの時間に蛍光を観測するシステムを製作した。これによって、バックグラウンドが低減出来ることを実証した。本研究の目的は、加速器で生成されてターゲットから反跳したタングステン不安定核をガスセル中で捕獲し、それにレーザーを照射してオンラインでレーザー分光する手法を開発することである。この手法を開発する上で最も考慮しなくてはならないのは、生成される不安定核が極微量であるので、非常に高い検出感度が必要なことである。検出感度を評価するため、タンデム加速器でタングステン安定同位体のイオンを加速してガスセルに入射し、ガス中で捕獲されたタングステン原子にレーザーを照射して共鳴蛍光を観測した。イオンビームとガスとの衝突で発生するバックグラウンド光を抑制するため、加速器のイオンビームをパルス化する工夫をした。その結果、共鳴蛍光は観測されたが、不安定核の測定には検出感度が不十分であることが判明した。そこで、それまで準安定状態にあるタングステン原子からレーザー励起していたのを改め、より原子数の多い基底状態から励起することを試みた。基底状態から励起するには短波長のレーザーが必要であるので、それまで使用していた色素レーザーに変えて、青色半導体レーザーを製作した。このレーザーを用いて、レーザーアブレーションで生成したタングステン安定同位体原子を基底状態から励起する試験を行った。その結果、同位体シフトが観測された。