hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レア-ア-スメタルの分離に関する基礎的研究

〈日本側〉高配位イオン形成効果と電気化学的な還元反応機構を検討した。等モルKClーNaCl溶融塩中において浴中にフッ化物イオンが存在すると、イオンの電気化学的挙動や金属と溶融塩の相互反応へ影響があることが明かとなった。この影響については塩化物イオンのみの浴中の金属イオンがフッ化物イオンが加えられることによってイオン配位状態を変化させるためであると推察した。ZrとHfについて、Zr^<4+>,Hf^<4+>イオンの電気化学的還元反応は浴中のフッ化物イオンの濃度によって変化し、F^ーを含まない溶融塩中においてはZr^<4+>(Hf^<4+>)の電気化学的還元反応はZr^<4+>(Hf^<4+>)⇒Zr^<2+>(Hf^<2+>)⇒Zr(Hf)の二段階反応であった。これに対してNaFを添加するとF^ーイオン濃度によって変化し、低フッ化物浴においては上述の反応であったが、高フッ化物浴においてはZr^<4+>(Hf^<4+>)⇒Zr(Hf)の一段反応のみが観察された。これは、F^ーイオンが存在することによりZrとHfのイオン状態が、ZrCl_6^<2ー>⇒ZrCl_<6ーx>P_x^<2ー>(HfCl_6^<2ー>⇒HfCl_<6ーx>F_x^<2ー>)のような錯体に変化したためであると考えられる。さらにこれら錯体のうちHf錯体イオンがより安定であった。このフッ化物イオン効果を利用してZrーHf溶融塩中からのZrの優先的析出が可能であった。LaあるいはNdの析出電位も浴中のF^ーイオンの増加とともに卑方向に移行し、Laにその傾向が大きかった。これを利用して浴中のF^ー濃度とカソ-ド電位のコントロ-ルによりLa,Nd混合溶融塩中からNdを優先的に析出させることが可能であった。NdーFe合金の電解生成機構を調べるため、Ta、Fe電極上のNdイオンの電気化学的還元挙動を検討し、Fe消耗電極を用いたNdーFe合金電解による、電解諸条件と電解効率、組成、組織などとの関係を調べた。その結果、Ndと合金化しないTa電極の場合とNdと合金化するFe電極についてリニアスイ-プボルタモグラムを測定した結果、ピ-クの数に違いがみられ、Fe電極の場合にはNdーFe合金を生成する反応が起こるピ-クがみられた。そして、Fe電極について浴組成、電流密度あるいは電解温度とNd電解効率を調べた結果、ともに適切な浴組成、電流密度、電解温度が存在していることがわかった。その組成は温度のみによって決まることがわかった。また、Nd金属あるいはNdーFeを主成分とする合金を電解生成し、そのときのグラファイト電極やカ-ボン電極のアノ-ド挙動について検討した。フッ化物浴中におけるグラファイト電極のアノ-ドサイクリックボルタモグラムを測定した結果、酸素発生に関係する領域(領域I)、不動態領域(領域II)、そして膜の熱分解によりCF_x膜が生成する領域(領域III)よりなっていることがわかった。また、アノ-ド挙動に及ぼす酸化物添加の影響を調べたところ、酸化物の添加によって領域Iの電流量が増加し、領域II(不動態領域)も電位範囲が広くなり、添加酸化物濃度が高くなるにつれて、領域III(CF_4の生成領域)は大きく減少していった。使用溶融塩を予め電解した後のサイクリックボルタモグラムは、Nd_2O_3無添加の基本浴の場合には、予め電解しない場合と比べてアノ-ド挙動に差異はみられないが、Nd_2O_3を添加した浴を予め電解した場合のサイクリックボルタモグラムには大きな差がみられた。また、グラファイト電極の交流インピ-ダンス測定により、09Vの間に3つの不動態領域が観察された。インピ-ダンス挙動により、CO_x,CO_xF_y,CF_x等の中間生成吸着種に強く影響を受けていることがわかった。そして、グラファイト電極はフッ化物溶融塩電解においてアノ-ド電極として十分に使用できることがわかった。〈中国側〉中国におけるレアア-スの分離方法は、沈澱法や結晶化法等が効率が低いこと消耗しやすいことなどの欠点を持つため、溶媒抽出法やイオン交換法に変わった。特に溶媒抽出法は、中国の持つ特異な鉱石用も含めて中国独自の様々な抽出剤を開発するなどして改良されてきた。そして、その分離装置も、抽出過程は数百以上の繰り返しを要すため、処理量の少ないレア-ア-スの分離では塔式あるいは遠心式抽出器を用いている。そして、そのようにして得られたレア-ア-スを合金などに添加して材料特性の改善を行っていることがわかった。ZrとHfについて、Zr^<4+>,Hf^<4+>

イオンの電気化学的還元反応は浴中のフッ化物イオンの濃度によって変化し、F^ーを含まない溶融塩中においてはZr^<4+>(Hf^<4+>)の電気化学的還元反応はZr^<4+>(Hf^<4+>)⇒Zr^<2+>(Hf^<2+>)⇒Zr(Hf)の二段階反応であった。これに対してNaFを添加するとF^ーイオン濃度によって変化し、低フッ化物浴においては上述の反応であったが、高フッ化物浴においてはZr^<4+>(Hf^<4+>)⇒Zr(Hf)の一段反応のみが観察された。これは、F^ーイオンが存在することによりZrとHfのイオン状態が、ZrCl_6^<2ー>⇒ZrCl_<6ーx>P_x^<2ー>(HfCl_6^<2ー>⇒HfCl_<6ーx>F_x^<2ー>)のような錯体に変化したためであると考えられる。さらにこれら錯体のうちHf錯体イオンがより安定であった。このフッ化物イオン効果を利用してZrーHf溶融塩中からのZrの優先的析出が可能であった。LaあるいはNdの析出電位も浴中のF^ーイオンの増加とともに卑方向に移行し、Laにその傾向が大きかった。これを利用して浴中のF^ー濃度とカソ-ド電位のコントロ-ルによりLa,Nd混合溶融塩中からNdを優先的に析出させることが可能であった。NdーFe合金の電解生成機構を調べるため、Ta、Fe電極上のNdイオンの電気化学的還元挙動を検討し、Fe消耗電極を用いたNdーFe合金電解による、電解諸条件と電解効率、組成、組織などとの関係を調べた。その結果、Ndと合金化しないTa電極の場合とNdと合金化するFe電極についてリニアスイ-プボルタモグラムを測定した結果、ピ-クの数に違いがみられ、Fe電極の場合にはNdーFe合金を生成する反応が起こるピ-クがみられた。そして、Fe電極について浴組成、電流密度あるいは電解温度とNd電解効率を調べた結果、ともに適切な浴組成、電流密度、電解温度が存在していることがわかった。その組成は温度のみによって決まることがわかった。また、Nd金属あるいはNdーFeを主成分とする合金を電解生成し、そのときのグラファイト電極やカ-ボン電極のアノ-ド挙動について検討した。フッ化物浴中におけるグラファイト電極のアノ-ドサイクリックボルタモグラムを測定した結果、酸素発生に関係する領域(領域I)、不動態領域(領域II)、そして膜の熱分解によりCF_x膜が生成する領域(領域III)よりなっていることがわかった。また、アノ-ド挙動に及ぼす酸化物添加の影響を調べたところ、酸化物の添加によって領域Iの電流量が増加し、領域II(不動態領域)も電位範囲が広くなり、添加酸化物濃度が高くなるにつれて、領域III(CF_4の生成領域)は大きく減少していった。使用溶融塩を予め電解した後のサイクリックボルタモグラムは、Nd_2O_3無添加の基本浴の場合には、予め電解しない場合と比べてアノ-ド挙動に差異はみられないが、Nd_2O_3を添加した浴を予め電解した場合のサイクリックボルタモグラムには大きな差がみられた。また、グラファイト電極の交流インピ-ダンス測定により、09Vの間に3つの不動態領域が観察された。インピ-ダンス挙動により、CO_x,CO_xF_y,CF_x等の中間生成吸着種に強く影響を受けていることがわかった。そして、グラファイト電極はフッ化物溶融塩電解においてアノ-ド電極として十分に使用できることがわかった。〈中国側〉中国におけるレアア-スの分離方法は、沈澱法や結晶化法等が効率が低いこと消耗しやすいことなどの欠点を持つため、溶媒抽出法やイオン交換法に変わった。特に溶媒抽出法は、中国の持つ特異な鉱石用も含めて中国独自の様々な抽出剤を開発するなどして改良されてきた。
血管内皮細胞カドヘリンの同定とバリアー機能における役割

我々は抗血管内皮細胞カドヘリモノクローナル抗体を硫酸アンモニウム沈澱法により精製、濃縮した。そして、それを用いて抗体の認識する抗原のcDNA配列を決定した。抗原は784アミノ酸よりなり、ヒトカドヘリン5と高い相同性を示した。そこで我々の作成したモノクローナル抗体の抗原をマウスカドヘリン5と命名した。我々が単離したcDNAをL細胞に遺伝子導入すると細胞は接着性を獲得し、抗体により細胞間が染まるようになった。これらの実験結果より、このcDNAが作製した抗体の認識する抗原をコードしていることが証明された。また、抗体を用いてマウスカドヘリン5の分布を検討した結果、血管内皮細胞特異的に細胞間に分布していることがわかった。この抗体の機能阻害活性を利用して以下のような実験を行いマウスカドヘリン5の機能を調べた。血管内皮細胞株(F-2)をマトリゲルの上で培養すると管腔構造を形成する。そこでマウスカドヘリン5の機能を抗体により阻害し、どのような変化が生じるかを調べたところ、F-2細胞は管腔構造を形成せずマトリゲルの上で単層のまま増殖した。この事はマウスカドヘリン5が管腔構造形成に必須の分子であることを示唆した。また胞間の透過性を調べた結果、マウスカドヘリン5は血管内皮細胞間のHRPの透過性制御に重要な役割を担っていることがわかった。以上より我々が作成した抗血管内皮細胞カドヘリン抗体はマウスカドヘリン5を認識しており、またマウスカドヘリン5は単なる細胞間の接着のみならず、血管の管腔構造形成や透過性といった重要な働きに関与していることがわかった。
遅溶性結晶アミノ酸補足によるクルマエビ飼料の栄養価改善

魚類と異なり、クルマエビの場合は、投餌して摂餌するまでに時間がかかり、飼料中の水溶性の栄養成分は水中へ溶出し、アミノ酸組成に欠陥がある植物性タンパク質の栄養価を改善するために、飼料中に結晶アミノ酸を補足しても著しい効果は認められない。本研究では、クルマエビについて、価格が安く、環境にやさしい飼料(環境負荷軽減型飼料)を開発する一環として、大豆タンパク質などの安価なタンパク質源に不足する必須アミノ酸を効果的に補足する方法を検討し、さらに2、3の必須アミノ酸要求量を決定しようとした。飼料に結晶アミノ酸をそのまま補足しても、添加効果は得られないので、まず、水中に溶出しにくいアミノ酸(遅溶性結晶アミノ酸:LRA)の作製を試みた。種々の試行錯誤の結果、寒天あるいはカルボキシメチルセルロースーカゼインなどを用いて、前もって結晶アミノ酸をコーチング処理し、飼料に添加すれば、結晶アミノ酸の水中への溶出を遅延することできることがわかった。次に、このようにして調製したLRAは、稚エビに対して高い栄養価を有することを飼育実験によって証明した。なお、飼育試験における餌料効果は、増重率、飼料効率などの他、飼料及び体組織の生化学的分析によって評価した。また、クルマエビ幼生(ゾェアポストラーバーに至る期間)用の微粒子飼料においても、LRAは窒素源として有効に利用されることを明らかにした。これらの結果は、LRAを用いれば、まだ不明であるクルマエビの必須アミノ酸の要求量の決定が可能であることを示唆した。本研究では、LRA調製の技術を用いて、コーチング処理した単品の結晶アミノ酸を用いて、クルマエビのアルギニン、メチオニンおよびリシンの要求量(飼料中の至適含量)を明らかにした。クルマエビが、何故、コーチング処理しない結晶アミノ酸を利用できないかを検討するためにトレーサー実験を行った。その結果、飼料中に補足結晶アミノ酸(アルギニン)の添加量が増加すると、体タンパク質への取込みが低下することがわかった。魚類と異なり、クルマエビの揚合は、投餌して摂餌するまでに時間がかかり、飼料中の水溶性の栄養成分は水中へ溶出し、アミノ酸組成に欠陥がある植物性タンパク質の栄養価を改善するために、飼料中に結晶アミノ酸を補足しても著しい効果は認められない。種々の試行錯誤の結果、寒天あるいはカルボキシメチルセルロースーカゼインなどを用いて、前もって結晶アミノ酸をコーチング処理を行い、飼料に添加すれば、結晶アミノ酸の水中への溶出を遅延することできることがわかった。次に、このようにして調製したLRAは、稚エビに対して高い栄養価を有することを飼育実験によって証明した(Alam et.al : Aquaculture Nutrition,10,309-316(2004))。

現在は、LRA調製の技術を用いて、コーチング処理した単品の結晶アミノ酸を用いて、クルマエビアルギニン、メチオニンおよびリシンの要求量について、実験中であり、さらなる成果が期待できる。クルマエビの養殖は、日本で始まり、その養殖技術はエビ類の養殖に応用され、現在ではウシエビを始めとし多くのエビ類が世界各国で養殖されている。しかし、エビ養殖が普及するにつれて、環境悪化も問題となり、価格が安く、環境にやさしい(環境負荷軽減型飼料)の開発が望まれている。前年度は、大豆タンパク等の安価なタンパク質源に不足する必須アミノ酸を効果的に補足する方法を検討した。その結果、筆者が考案した遅溶性結晶アミノ酸を大豆タンパク質をベースとする飼料中に補足すれば、必須アミノ酸組成が改善され、稚クルマエビに対する飼料の栄養価が改善されることを示した。17年度は、遅溶性結晶アミノ酸調整技術を用いて、コーチング処理した単品の結晶アミノ酸を用いて、クルマエビのアルギニン、メチオニンおよびリシンの要求量(飼料中の至適含量)を明らかにした。なお、飼育実験における飼料効果は、増重率、飼料効率などの他、飼料および体組織の生化学的分析によって評価した。また、クルマエビ幼生(ゾェアポストラーバーに至る期間)用の微粒子飼料においても、LRAは窒素源として有効に利用されることを明らかにした。これらの結果は、遅溶性結晶アミノ酸を用いれば、まだ明らかにされていないクルマエビの必須アミノ酸の要求量の決定が可能であることを示唆した。さらに、クルマエビが何故コーチング処理しない結晶アミノ酸を利用できないかを検討するために、トレーサー実験を行った。その結果、飼料中に補足結晶アミノ酸(アルギニン)の添加量が増加すると、体タンパク質への取込みが低下することがわかった。
実験・情報科学を統合した有機薄膜蒸着システム

本研究では、高性能・長寿命の有機エレクトロニクスの実現に向かい、実験と機械学習の融合により良好な結晶性が保証される有機薄膜蒸着システムの構築を目指す(主な目標)。主目標の達成後、薄膜の分子レベル構造の解明(副目標1)・長期寿命有機エレクトロニクスの作り方の発見(副目標2)を目指し、業界への還元を狙う。(主な目標への進捗状況)超真空容器、クヌーセンセル、低速度電子回折計とそれに必要なパーツを購入して有機薄膜蒸着システムの本体をゼロから設定した。金属銅やグラファイトなどの低速電子回折図形を綺麗に測定することに成功し、本体は正常に動いていることが確認できた。以上により、H31年度の研究計画をスムーズに行えることになった。(副目標1への進捗状況)薄膜構造解明とは、薄膜におけるエネルギー地形(energy landscape)を探検して安定・準安定な分子配列を見つけることである。今年度では、エネルギー地形探索をアシストするための理論手法を創生した。この理論手法では、分子配列について時間依存シュレディンガー方程式を解いて低速電子回折図形を予測する。そして、教師なし機械学習によって安定・准安定な分子配列が存在する領域を予測する。主な目標が達成した後、それで得られる薄膜の構造を以上の理論手法によって解明できると考えられている(論文は作成中)。(主な目標)有機薄膜蒸着システムのプロトコル(=具体的な実行方法)を設定するために、グラファイト基板(HOPG)に蒸着した有機化合物によって薄膜を形成しようとしている。HOPGは簡単に準備でき、高温アニーリングによって吸着物を容易に出すことができるので、試験系として非常に良いと考えられている。また、金属基板にとって必要な装置(イオンスパッター銃)は不具合があるので、それが修理されるまで金属基板を使用できない。今は有機化合物の蒸着パラメーター(蒸着温度、蒸着時間など)と薄膜の結晶性についてデータを集めるところで、ガウス回帰のような機械学習手法によって最適の蒸着パラメーターを絞り込むことを行うつもりである。薄膜の結晶性をできるだけ低速電子回折図形で測定したいが、それを観測できない場合があるので走査トンネル顕微鏡(STM)のイメージングも取り入れている。(副目標1)以上の理論手法によって金属銅の111表面構造を第一原理から予測することに成功し、金属金基板に吸着したチオール層について多くの准安定状態を予測することができた。実験で形成した薄膜構造を解明するために利用できると思われる理論手法だが、様々な弱点がある。主には、時間依存シュレディンガー方程式を解くのは非常に時間が掛かるので、計算時間を減らす必要がある。また、時間依存シュレディンガー方程式を解く前に薄膜における静電ポテンシャルを計算する必要がある。今まで密度汎関数理論(DFT)で静電ポテンシャルを計算していた。原子数の小さい単位胞なら迅速に計算することができるが、基板と不相応があるときに原子数が圧倒的に増えるので、静電ポテンシャルのための計算時間が長くなる。静電ポテンシャルのための計算時間を減らすためにnon-self-consistent DFTを取り入れるか検討している。(主な目標)最初はHOPG基板で有機薄膜蒸着システムのプロトコルを設定することを優先し、ガウス回帰のような機械学習方法で最適の蒸着パラメーターを探索する。様々な機械学習コードは別の研究で作成したので、機械学習の部分をスムーズに進める。HOPG基板に蒸着した有機薄膜が十分な結晶性で形成されれば、プロトコルを改善しつつ金属銅111基板のために実行できる。最後は、コンピューターでプロトコルの自動的実行について検討する。蒸着物となる有機化合物は未公開である。(副目標1)上記の理論手法の実行時間を減らすことを優先し、コードの並列化やnon-self-consistent DFTなどを検討する。実行時間が短縮すれば、有機薄膜システムで形成した薄膜構造を解明し、HOPGに蒸着した薄膜について計算を行う。(副目標2)主な目標が終了後、有機エレクトロニクスのために広く利用されている有機化合物HAT-CNを有機薄膜蒸着システムに入れて、優れた結晶性を示すHAT-CN薄膜を形成しようとする。そして、副目標1で創造した理論手法でHAT-CN薄膜の構造を解明しようとする。ここでは、有機薄膜蒸着システムの実用化を証明しながら長寿命の有機エレクトロニクスへ貢献することを狙う。

そして、教師なし機械学習によって安定・准安定な分子配列が存在する領域を予測する。主な目標が達成した後、それで得られる薄膜の構造を以上の理論手法によって解明できると考えられている(論文は作成中)。(主な目標)有機薄膜蒸着システムのプロトコル(=具体的な実行方法)を設定するために、グラファイト基板(HOPG)に蒸着した有機化合物によって薄膜を形成しようとしている。HOPGは簡単に準備でき、高温アニーリングによって吸着物を容易に出すことができるので、試験系として非常に良いと考えられている。また、金属基板にとって必要な装置(イオンスパッター銃)は不具合があるので、それが修理されるまで金属基板を使用できない。今は有機化合物の蒸着パラメーター(蒸着温度、蒸着時間など)と薄膜の結晶性についてデータを集めるところで、ガウス回帰のような機械学習手法によって最適の蒸着パラメーターを絞り込むことを行うつもりである。薄膜の結晶性をできるだけ低速電子回折図形で測定したいが、それを観測できない場合があるので走査トンネル顕微鏡(STM)のイメージングも取り入れている。(副目標1)以上の理論手法によって金属銅の111表面構造を第一原理から予測することに成功し、金属金基板に吸着したチオール層について多くの准安定状態を予測することができた。実験で形成した薄膜構造を解明するために利用できると思われる理論手法だが、様々な弱点がある。主には、時間依存シュレディンガー方程式を解くのは非常に時間が掛かるので、計算時間を減らす必要がある。また、時間依存シュレディンガー方程式を解く前に薄膜における静電ポテンシャルを計算する必要がある。今まで密度汎関数理論(DFT)で静電ポテンシャルを計算していた。原子数の小さい単位胞なら迅速に計算することができるが、基板と不相応があるときに原子数が圧倒的に増えるので、静電ポテンシャルのための計算時間が長くなる。静電ポテンシャルのための計算時間を減らすためにnon-self-consistent DFTを取り入れるか検討している。(主な目標)最初はHOPG基板で有機薄膜蒸着システムのプロトコルを設定することを優先し、ガウス回帰のような機械学習方法で最適の蒸着パラメーターを探索する。様々な機械学習コードは別の研究で作成したので、機械学習の部分をスムーズに進める。HOPG基板に蒸着した有機薄膜が十分な結晶性で形成されれば、プロトコルを改善しつつ金属銅111基板のために実行できる。最後は、コンピューターでプロトコルの自動的実行について検討する。蒸着物となる有機化合物は未公開である。(副目標1)上記の理論手法の実行時間を減らすことを優先し、コードの並列化やnon-self-consistent DFTなどを検討する。実行時間が短縮すれば、有機薄膜システムで形成した薄膜構造を解明し、HOPGに蒸着した薄膜について計算を行う。(副目標
新規慢性炎症関連因子Angptl2の発現誘導機構の解明

本研究では、メタボリックシンドロームやがんなどの慢性炎症を基盤病態とする疾患の発症・進展に関わるAngptl2(アンジオポエチン様因子2)遺伝子の発現誘導機構の解析を行った。その成果として、がん細胞では、NFAT、ATF2およびc-Junといった3つの転写因子が協調的に作用し、Angptl2遺伝子の発現を誘導することが明らかとなった。さらに、生体の様々な組織では、体内時計によってAngptl2遺伝子の発現が周期的に制御されており、その制御異常がAngptl2遺伝子の発現リズムの消失に繋がることが明らかとなった。これまで々は、Angpt12慢性炎症を基盤病態とする疾患の発症や進展に関する炎症制御因子であることを明らかにしている。Angpt12の発現誘導は、疾患の発症や進展の分子基盤となっているが、その発現誘導機構の詳細は不明であった。そこで、ヒトAngpt12の発現誘導に必須のプロモーター領域として、転写開始点から上流-168bpの領域を既に見出していたことから、この領域を対象にAngpt12を発現しているヒト肺癌細胞株を用い詳細な解析を行った。その結果、NFAT, ATF2およびc-Junの3因子が協調的に作用しAngpt12の発現を誘導していることが明らかとなった。Angpt12発現には、24時間の概日リズムが存存することを既に見出していることから、Angpt12発現と概日時計機構との関連性について検討を行った。マウスの各組織におけるAngpt12発現をリアルタイムPCRにて経時的に観察したところ、脂肪組織をはじめ様々な組織において24時間の周期性が確認された。また、Angpt12レポーター活性は、時計遺伝子BMAL1とClockの共発現により誘導された。以上の結果から、Angpt12の周期的発現は、概日時計機構により制御されていることが示唆された。本研究により、これまで解明されていなかったAngpt12の発現調節機構として、NFAT, ATF2, c-Junの関与が明らかとなり、概日時計機構についてもその関与が示唆されたことは、Angpt12発現誘導による病態の分子基盤の解明に繋がる重要な成果であると考える。我々は、Angpt12が慢性炎症を基盤病態とする疾患の発症や進展に関与する炎症関連因子であることを明らかにしている。Angpt12発現には、24時間の概日リズムが存在することを既に見出していたことから、Angpt12発現と概日時計機構との関連性について検討を行った。骨肉腫細胞株であるU20S細胞を高濃度の血清で処理することで、Angpt12の発現に時計遺伝子であるPer2と同様の周期性が認められた。また、Angptl12レポーター活性は、Per2の発現を誘導することが知られている時計遺伝子BMALIとCLOCKの共発現により促進された。さらに、クロマチン免疫沈降法によりAngpt12プロモーター領域へのCLOCKの結合が確認された。また、概日時計機構に必須の時計遺伝子Cry欠損マウスでは、Angpt12の発現リズムの消失が認められた。以上の結果から、Angpt12の周期的発現は概日時計機構により制御されており、概日時計機構の破綻がAngpt12の発現リズムの消失につながることが示唆された。本研究により、新たなAngpt12の発現調節機構として概日時計機構の関与が明らかとなったことは、Angpt12発現誘導による病態の分子基盤の解明に繋がる重要な成果であると考える。
多様体上の大域的偏微分方程式の解空間の研究

研究代表者は、非可換モノポール方程式の解空間を構成する立場から、まずk3曲面上のベクトル束から着手した。安定ベクトルのモジュライ空間のドナルドソンの考察と、対応する非可換モノポール方程式の解と安定ベクトル束との関係から、解空間が構成可能な例を探すことは難しくはなかった。しかし、安定ベクトルのモジュライ空間の考察で引き起こされる困難な問題の多くが、非可換モノポール方程式の解空間にも遺伝することがわかり、これらを一般化することはドナルドソン不変量の計算に寄与可能かどうか疑問に感じた。そこで微分幾何学的な手法で解空間の構造解析を行なうと、ドナルドソン不変量とサイバーグ・ウィッテン不変量の関係式を直接示すことが可能な4次元多様体の例として正則楕円曲面を含むあるクラスが見つかった。これらを拠り所にして、一般的の4次元多様体に対して非可換モノポール方程式の解空間と、その上の相関関数に対して成立すべき等式を類推し、現在その証明を与えている段階であるが、まだ疑問点も幾つか残っている。この類推の中で、代数幾何学的手法を用いて構成した最初の例も極めて有効であった。研究方法で述べたモノポール方程式の高次元多様体への一般化は、一般論として既にBradlow等によって与えられていることがわかった。しかし具体的な解空間の構成例を研究代表者は知らないので、まずそこから取り組んで行きたいと考えている。
均一・高密度プラズマ生成アンテナを用いたマイクロ波放電型イオンエンジンの高性能化

本研究は,宇宙科学研究本部と連携を計りながら,プラズマ生成が均一かつ推力密度が高いマイクロ波放電型イオンエンジンを開発することを目的とした.エンジンの設計の際に,従来半ば経験的に行われてきた手法にかわり,シミュレーション技術を駆使した.10cm級,3cm級のマイクロ波放電型イオンエンジンの実験とシミュレーションを有機的に組み合わせてエンジン開発ゐ効率化を計った.1.マイクロ波を放射するアンテナの設計則を得ることができた.すなわち,アンテナの特性値(位置,大きさ,本数)の伝播効率への依存性が明らかになった.2.磁場形状及びアンテナ形状の設計指針を得ることができた.すなわち,磁場形状及びアンテナ形状とマイクロ波からプラズマへのエネルギー伝送効率の関係を明らかにした.これらの成果を実験にフィードバックすることにより,10cm級イオンエンジンにおいて,アンテナ形状及び磁場形状の最適化を行った.その結果,マイクロ波投入電力32W,推進剤流量2.45sccmにおいて推進剤利用効率0.62,イオン生成コスト276W/Aを達成した.また,プラズマ生成領域の内部診断を行い,更なる性能向上のための指針を得ることができた.一方,3cm級イオンエンジンにおいても計算及び10cm級イオンエンジンで得られた知見をもとに,最適化を行った結果,推進剤流量0.2sccm,投入マイクロ波電力8Wにおいて,イオン生成コスト611W/A,推進剤利用効率0.91,推力0.79mN,推進効率0.58を得た.この推力密度は0.4mN/cm^2と従来のものよりも大幅に向上することに成功した.本研究は,宇宙科学研究本部と連携を計りながら,プラズマ生成が均一かつ推力密度が高いマイクロ波放電型イオンエンジンを開発することを目的とした.エンジンの設計の際に,従来半ば経験的に行われてきた手法にかわり,シミュレーション技術を駆使した.10cm級,3cm級のマイクロ波放電型イオンエンジンの実験とシミュレーションを有機的に組み合わせてエンジン開発ゐ効率化を計った.1.マイクロ波を放射するアンテナの設計則を得ることができた.すなわち,アンテナの特性値(位置,大きさ,本数)の伝播効率への依存性が明らかになった.2.磁場形状及びアンテナ形状の設計指針を得ることができた.すなわち,磁場形状及びアンテナ形状とマイクロ波からプラズマへのエネルギー伝送効率の関係を明らかにした.これらの成果を実験にフィードバックすることにより,10cm級イオンエンジンにおいて,アンテナ形状及び磁場形状の最適化を行った.その結果,マイクロ波投入電力32W,推進剤流量2.45sccmにおいて推進剤利用効率0.62,イオン生成コスト276W/Aを達成した.また,プラズマ生成領域の内部診断を行い,更なる性能向上のための指針を得ることができた.一方,3cm級イオンエンジンにおいても計算及び10cm級イオンエンジンで得られた知見をもとに,最適化を行った結果,推進剤流量0.2sccm,投入マイクロ波電力8Wにおいて,イオン生成コスト611W/A,推進剤利用効率0.91,推力0.79mN,推進効率0.58を得た.この推力密度は0.4mN/cm^2と従来のものよりも大幅に向上することに成功した.1)10cm級イオンエンジンに関しては、アンテナの設計指針を得るためにアンテナの長さや本数を変更しアンテナと性能の関係を調査した。アンテナ同士の影響は少ないこと、アンテナ位置によりアンテナ1本当たりに伝播出来るマイクロ波のパワーに限界が有ること示唆された。また、アンテナの長さには最適値が有ることが分かった。さらに、ECR領域を拡大したエンジンを試作した。2)2cm級小型イオンエンジンに関しては、マイクロ波周波数及びアンテナ形状の推進性能への依存性を調査した。マイクロ波周波数の増加に推進性能の増加は見られず、放電室内においてカットオフという物理制約を受けずにプラズマが生成されていることが示唆された。また、星形アンテナを使用した時、最も高いイオンビーム電流値が得られた。3)小型イオンエンジン用の直径7mmの小型中和器の試作を行なった。ECR磁場領域だけで無く、いわゆるサブハーモニック(ECR磁場の半分の値)領域でプラズマが効率的に生成されることを確認した。4)シミュレーションに関しては、PIC+FDTDカップリングコードを用いて、小型イオンエンジンにおけるプラズマ及びマイクロ波の挙動解析を行なった。電子エネルギーの上昇は、磁場形状とアンテナの位置に依存し、ECR領域とアンテナの距離が近い場合が最も効率良くプラズマが生成されることが分かった。10cm級イオンエンジンに関しては、divider(分配器)内のマイクロ波伝播の解析を行ない、アンテナ同士でマイクロ波パワーが効率良く伝送されることを確認した。また、モデル計算を行ない、計算結果を比較することにより、ここで開発したコードの妥当性を確認した。1)10cm級イオンエンジンに関しては、アンテナの設計指針を得るためにアンテナの長さや本数を変更しアンテナと性能の関係を調査した。特に、FDTD電磁波解析コードの妥当性を検証するために単純な体系で実験を行った。また、エンジン中のプラズマからの発光強度分布、およびイオンビームプロファイルの計測を行い、プラズマ生成の一様性を調べた。なお、20cm級イオンエンジンに関しては、宇宙研と共同研究を行い、イオンエンジンの性能が推進剤供給法に強く依存することを見出した。現在は、設置空間を有効に利用できる矩形のイオンエンジンの設計に着手している。2)2cm級小型イオンエンジンに関しては、アンテナ形状の推進性能への依存性を調査した。実験によりマイクロ波電力8W、Xe0.2sccmで12mAのイオン電流が得られた。

これは、イオン生成コスト770W/A、推進剤利用効率72%、推力0.66mNの性能に相当し、実用化への展望が開けた。現在は、矩形の小型イオンエンジンを試作し、イオン引き出し実験を行っている。3)小型イオンエンジン用の直径7mmの小型中和器の設計製作を行なった。2W、Xe0.05sccmにて8mAの電子電流が得られ、上記小型イオンエンジン対応の中和器として可能性があることが示された。4)シミュレーションに関しては、PIC+FDTDカップリングコードを用いて、小型イオンエンジンにおけるプラズマ及びマイクロ波の挙動解析を行ない論文化した。また、モデル計算を行い、電子エネルギーの上昇は、磁場形状とアンテナの位置に依存し、磁場はアンテナに平行で、かつECR領域とアンテナの距離が近い場合が最も効率良くプラズマが生成されることを示した。本研究は,宇宙科学研究本部と連携を計りながら,プラズマ生成が均一かつ推力密度が高いマイクロ波放電型イオンエンジンを開発することを目的とした.エンジンの設計の際に,従来半ば経験的に行われてきた手法にかわり,シミュレーション技術を駆使した.10cm級,3cm級のマイクロ波放電型イオンエンジンの実験とシミュレーションを有機的に組み合わせてエンジン開発の効率化を計った.1.マイクロ波を放射するアンテナの設計則を得ることができた.すなわち,アンテナの特性値(位置,大きさ,本数)の伝播効率への依存性が明らかになった.2.磁場形状及びアンテナ形状の設計指針を得ることができた.すなわち,磁場形状及びアンテナ形状とマイクロ波からプラズマヘのエネルギー伝送効率の関係を明らかにした.これらの成果を実験にフィードバックすることにより,10cm級イオンエンジンにおいて,アンテナ形状及び磁場形状の最適化を行った.その結果,マイクロ波投入電力32W,推進剤流量2.45sccmにおいて推進剤利用効率0.62,イオン生成コスト276W/Aを達成した.また,プラズマ生成領域の内部診断を行い,更なる性能向上のための指針を得ることができた.一方,3cm級イオンエンジンにおいても計算及び10cm級イオンエンジンで得られた知見をもとに,最適化を行った結果,推進剤流量0.2sccm,投入マイクロ波電力8Wにおいて,イオン生成コスト611W/A,推進剤利用効率0.91,推力0.79mN,推進効率0.58を得た.この推力密度は0.4mN/cm^2と従来のものよりも大幅に向上することに成功した.
医師の診療アルゴリズムを明確にした医療情報の抽出およびデータベース化

本研究は、医療従事者や研究者にとって真に役立つ医療情報を収集し、さらなる臨床研究を発展させるために、医師のアルゴリズムを明確にした医療情報をデータベース化することを目的とした。多岐にわたる臨床情報を収集し、イベントに伴った紐付けを試みた。さらには「ある患者情報をもとに医師が下した判断とその行為」まで粒度を細かくしたデータをとるために詳細な検索機能の設定と、そのパフォーマンス向上を主眼にシステムを開発した。"本研究は、医療従事者や研究者にとって真に役立つ医療情報を収集し、さらなる臨床研究を発展させるために、医師のアルゴリズムを明確にした医療情報をデータベース化することを目的とした。"本研究は、個々の医療行為を医師の診療アルゴリズムまで含めた記述法の確立とそのデータベース化を目指している。今年度は、当院循環器内科入院患者のデータを収集し、採血、処方、生理検査、治療歴など多岐に渡るデータをデータベース化した。具体的には、以下の通り。<データ収集>当院診療支援システムデータベースから2004年から2010年までの入院患者データを収集、MySQLで作成したデータベースに蓄積した。JAVA言語とApacheで構築したシステムを補完することによりweb browserで検索できるデータウェアハウスを構築した。このデータベースシステムにより、stand aloneのPCにおいて様々な切り口による患者情報の収集が容易に行うことができた。実例として、Seattle Heart Failure Modelなど代表的な心疾患に対するリスクスコアをすべての患者で算出し、推測予後と実際の死亡率からリスクモデルの妥当性を比較・検証する研究を行った。その成果は2010年American Heart Associationに学会発表し、2011年American Journal of Cardiologyに論文(in press)として報告した。<検索パフォーマンス向上>しかしながら、上記のシステムでは、検査値や薬剤情報の複数検索などデータ総数の多いもの同士の解析には時間がかかるため、クラウド環境を利用することによりパフォーマンス向上を検討した。Amazon Web Service上でシステムを構築することで、数10万件x数10万件x数10万件などでも秒単位で検索を可能とした。本研究は、個々の医療行為を医師の診療アルゴリズムまで含めた記述法の確立とそのデータベース化を目指している。初年度は当院循環器内科入院患者のデータ、今年度は東北大学病院全体の患者データを収集し、採血、処方、生理検査、治療歴など多岐に渡ってデータベース化した。、さらには「ある患者情報をもとに医師が下した判断とその行為」まで粒度を細かくしたデータをとるために詳細な検索機能の設定と、そのパフォーマンス向上を主眼にシステムを開発した。<データ収集><検索パフォーマンス向上>しかしながら、上記のシステムでは、検査値や薬剤情報の複数検索などデータ総数の多いもの同士の解析には時間がかかるため、Amazon Web Serviceによるクラウド環境を利用することによりパフォーマンス向上を検討した。また次世代型データベースNoSQLの1つであるMongoDBを用いても同様に検索を検討した。初年度は当院循環器内科入院患者のデータ、次年度は東北大学病院全体の患者データを収集し、採血、処方、生理検査、治療歴など多岐に渡ってデータベース化した。<データ収集>当院診療支援システムデータベースから入院患者データを収集、MySQLで作成したデータベースに蓄積した。さらにJAVA言語とApacheで構築したシステムによりweb browserで検索できるデータウェアハウスを構築した。このデータベースシステムにより様々な切り口による患者情報の収集が容易に行うことができた。その成果は国際学会や論文において発表した。<検索パフォーマンス向上>しかしながら、上記のシステムでは、検査値や薬剤情報の複数検索などデータ総数の多いもの同士の解析には時間がかかるため、Amazon Web Serviceによるクラウド環境を利用することによりパフォーマンス向上を検討した。さらにリレーショナル型データベースとしてもオブジェクト型データベースとしても利用でき、拡張性と汎用性および検索スピードに優れるCache(キャシェ)を用いたデータベース作成も行った。これらの環境の違いによる検索システムの長所短所などを比較した。全科データは予想以上の容量を必要とし、データベース処理のパフォーマンスが不十分であった。クラウドを試したり、チューニングをするなどして解決のための環境構築に手間取った。24年度が最終年度であるため、記入しない。論文化できるよう研究をまとめていく。また、独自部分と現在使用されている他のフォーマットとのすり合わせ作業を地道に行っていく。
大学生ピアカウンセラー養成のためのセイファーセックスネゴシエート演劇教材の作成

ピアエジュケーションの中から中高大学生のセイファーセックスネゴシエートの実際の言葉を抽出し、これらの抽出された認識や行動のパターンと大学生への意識調査の結果等を基本に、大学生ピアカウンセラーを養成するための、8パターンのロールプレイ用演劇シナリオを完成した。また大学生への意識調査からセイファーセックスネゴシエートに関する大学生ピアカウンセラー養成前後の教育効果を計る自己効力感の尺度を作成した。初年度である2007年度は、ピアエジュケーションをしている大学生および院生の学校間の枠を超えた交流勉強会(名称:Apeer)を立ち上げ、新しくピア活動を行いたい学生を集めて、2ヶ月に一回ほどのペースで行う交流勉強会を開始した。来年度も継続的に勉強会を続けることによって、新しい学生たちをピアカウンセラーとして養成するとともに、この交流勉強会を通して、セイファーセックスの演劇のシナリオを考えていく予定である。また本年度は、演劇構成の基礎データとなる大学生のセイファーセックスに関する行動を調査する目的と、演劇教材の効果をピア活動の中で評価できるような尺度の作成をめざして、アンケート調査を行った。全国の医療系以外の12大学から1035部を回収、そのうち18才23才までの大学生にしぼった有効回答数は914だった。その中で過去一年間に性交経験のあった者は491人で、その80.7%がコンドームを使用していた。コンドーム使用を左右する要因は使用意思、コンドーム所持、使用の提案、リスク認識などであった。女性はコンドーム所持率も使用提案率も男性より有意に低かった(p=0.027)。女性のコンドーム使用率は、相手から提案されると有意に上昇するが男性の使用率には影響力がなかった。男性は女性に比べて相手から提案されても使用しなかった人が有意に多かった(p=0.031)。今までに、コンドーム使用を提案して拒否されたことのある女性は、そのような経験のない女性に比してコンドームを使用していなかった(P=0.015)。以上からセイファーセックスネゴシエーションには女性をempowerすることが課題であり、男性が女性からの提案を受け入れることを教えることも性教育にとって重要であることが示唆された。この結果を国際助産師連盟のGlasgow大会に発表すべく投稿中である。意識や尺度についての分析は継続中である。昨年度立ち上げた、ピアエジュケーターの交流勉強会(名称:Apeer)は、新しいmemberも参加して2大学院、3大学からとそれらの卒業生も参加して、本年度5回の交流勉強会を行った。医学、臨床心理学、社会学、助産学、の立場からそれぞれ、自分たちの考えるセイファーセックスへの性教育の方法論等について発表しあった。また、演劇作成の基礎データをとる目的と、演劇教材の効果をピア活動の中で評価できるような尺度の作成をめざして、昨年度大学生へのアンケート調査を行ったが、その結果を分析し、まとめた論文を学会誌に発表した。また国際助産師連盟のGlasgow大会にacceptされて発表の予定である。本調査では、女性のほうが、コンドーム使用提案率が男性より低く、男性のコンドーム使用率は相手から提案されても有意に上昇していなかった。今までに、コンドーム使用を提案して拒否されたことのある女性は、そのような経験のない女性に比してコンドーム使用率が低かった。以上からセイファーセックスネゴシエーションには女性をempowerすることが課題であり、男性が女性からの提案を受け入れるネゴシエーションのプロセスのシナリオが必要と考えられる。尺度は、米国で大学生を対象に開発されたコンドーム使用自己効力感尺度を翻訳し、6因子24項目から成るJapanese Version of Condom Use Self-Efficacy Scale(以下JCUSES)を作成した。その信頼性は高く、JCUSESはコンドーム使用群と非使用群を判別できる妥当性が示された。この尺度においても、女性のコンドーム使用自己効力感や用意行動の下位尺度は男性より有意に低いものの、ネゴシエーションの下位尺度に男女差はなく、女性の自己認識と現実とのギャアプを埋めていくようなシナリオ作りが必要と考えられた。新年度、これらをまとめて演劇化する。今年度は、初年度に行った調査の結果をlnternational Confederation of MidwivesのGlasgow大会で口演発表した。女性はセイファーセックスネゴシエーションをもっと積極的に、男性はそれを拒否しないように教育することが重要であることを明らかにできたことが重要であった。次に中高生が実際、どのようにピアエデュケーションの中でセイファーセックスネゴシエーションをしようとするかを、ピアカウンセラーの交流学習会“Apeer"にも参加していたA大学院の学生が行ったピアエデュケーションを対象に分析した。その結果、11の大カテゴリーに分類される行動や認識のパターンが抽出された。それらのパターンと、初年度に行った調査の結果を参考に、大学生ピアカウンセラーを養成する演劇教材のシナリオを作成した。そのシナリオをApeerに参加してきていたピアカウンセラーたちにロールプレイしてもらい、大学生たちの現実や言葉に近いものに修正し、演劇教材として完成した。

上述したように、女性のコンドーム使用要請を聞き入れないこともある男性に対し、女性がネゴシエーションできるようになるための訓練が性教育の中には必要である。中高大学生が実際のネゴシエーションの場面で示した言葉や行動を、演劇として見たり、実際にロールプレイとして性教育の中で練習することで、実際のネゴシエーションに役立つと思われる。この教材で大学生のピアカウンセラーをまず、教育、養成し、彼らが演劇やロールプレイをできるようになることで、ピアカウンセラーとして次に中高生の教育に応用してくことができるものである。
高流動コンクリート用高性能AE減水剤の作用機構と最適分子設計手法の提案

近年高性能AE減水剤として、ポリエチレンオキシド(PEO)等をグラフト鎖とする櫛形高分子が注目され、高流動・高強度コンクリート等に実用化されている。効率的な施工を行うためにもこのタイプの分散剤の作用機構を明らかにすることが期待され、立体障害効果については既に報告を行っている。しかし、エ-ライトのHamaker定数や高分子の枯渇効果などについては検討されていない。本研究では櫛形の高分子によって水中に分散されているエ-ライトの粒子間相互作用エネルギーを、(I)粒子に吸着した高分子間の立体障害、(II)溶液中に存在する高分子による枯渇効果、(III)静電的反発力及び実際に求めた粒子間に引力として働くファンデルワールス相互作用の大きさから評価した。またエ-ライトが水和し、表面が時間の経過とともに変化した場合についても、その粒子間相互作用エネルギーへの影響を検討し以下のことを明らかにした。ファンデルワールス力が遠距離から引力として働き、ある距離から立体障害の混合効果が強い反発力として働いて凝集を防いでいる。一方枯渇効果はきわめて近距離でしか働かず、また0.5wt%という実用上の濃度では強い反発力にならない。これから、エ-ライト粒子の分散にとって重要な要素となるのは、ファンデルワールス力と立体障害であると思われる。またエ-ライトの、水和前と水和後の相互作用エネルギーの変化を示している。水和によって分散の距離は変わるが、PEO重合度の高い減水剤を用いている場合、エネルギーの最小値の変化は少ない。その一方でPEO重合度の低いものは、水和の影響を大きく受ける。
レーザー多光子共鳴法による微量長寿命放射性同位元素の分光分析研究

本研究の目的は、微量の長寿命放射性同位元素の高感度検出を、レーザー多光子共鳴分光法を用いて行うための、測定装置を開発し、それを用いて、化学的、或いは物理的に興味深い放射性同位元素の高感度分光測定を試みることにある。本研究では、まず始めに、実験に必要となる真空装置の開発、及びその性能試験を重点的に行った。その結果、着目する同位元素を選択的に多光子励起、イオン化し、生じたイオンを高感度で質量分析することに成功した。特筆すべき点は、真空中で放射性、或いは非放射性の試料を蒸気化するためのオ-ブンを小型化することに成功した結果、真空装置全体をコンパクトにすることができ、容易に起高真空を達成することができるようになった点、扱う試料を極力少量化することが可能になった点、及び小型化したオ-ブンをレーザービームに近接させることで、原子蒸気を効率的にレーザーと相互作用させることができるようになった結果、装置の検出感度を飛躍的に向上させることに成功した点である。続いて、開発した装置を用いて、数種類の元素のレーザー多光子電離実験を行い、本測定法の検出感度を決定する大きな要因の一つである、原子の光電離の確率を精密測定した。測定は、安定同位元素のアルカリ金属元素、アルカリ土類元素、及びインジウム等について行った。得られたデータを理論解析し、レーザー強度と原子の光電離確率との関係に関する興味深い知見を獲得することに、一定の成果をおさめた。今後、開発した装置及び得られた基礎データを用いて、理研リングサイクロトンを利用して生成した長寿命不安定同位元素の高感度検出実験を行うことを予定している。
高温高圧実験による地球形成初期過程における軽元素の探究

鉄を主成分とする地球コアには、複数の軽元素が存在すると考えられている。近年、有力候補である水素を直接観察できるプローブ「中性子」と大型6軸プレスを組み合わせ、地球の始源物質に見立てた試料に対して中性子回折測定を行い、高温高圧下の固体鉄にも水素が有意に取り込まれることが明らかにされた。原始地球の進化過程のさらなる解明に向けて、今後は純鉄ではなく、鉄水素化物とケイ酸塩間における複数の軽元素の分配を同時に調べることが重要となる。そこで本研究では、水素と硫黄を含む鉄ー含水ケイ酸塩の多成分系に着目し、放射光X線とパルス中性子線のマルチ量子ビームを用いた高温高圧下その場観察から、反応生成物や反応プロセス、鉄の水素化に対する硫黄の影響を探索することにより、地球形成初期の反応過程と地球コアに溶け込んだ軽元素分配を実験的に明らかにすることを目的とした。H30年度は、高解像度X線イメージング用カメラシステムを開発し、PFAR NE7Aでの高温高圧下放射光X線その場観察により、鉄がシリケイトから分離する様子を捉えることに成功した。また、中性子実験施設J-PARCのPLANET(BL11)ビームラインにて中性子回折その場観察実験を行い、7 GPa,1000Kまでの温度圧力条件で鉄化合物(鉄水素化物および硫化鉄)の水素量を見積もった。結果として、水と硫黄の共存下でも、固体鉄の水素化と共に、硫黄が鉄と反応してFeSの生成がほぼ同時に起こることが分かった。このことから、水は地球の進化において必須要素であり、微惑星が衝突して原始物質が集積していく地球形成のごく初期の段階で水素と硫黄の両方が鉄と優先的に反応していたことが示唆される。今年度に購入した実体顕微鏡を用いて、セル準備等の実験作業が非常に効率よく進めることができた。当初の目的の達成率は70%程度と自己判断する。その理由は、2018年8月から2019年2月までの約5ヶ月間の産休育休(+復帰後の時短勤務)中に実験を十分に進めることが出来なかった(KEKでの放射光X線実験の、PF-ARユーザー向けビームタイムも減ってしまった)こと、年2回のJ-PARCのビームタイムの日程を、研究に復帰後なるべく遅い時期にスケジュールを組んでもらったことなどによる。現在、3月末に行った実験データの解析を行っている。現在はより高い圧力領域での中性子実験を実現するための新しいセルアセンブリの予備的実験がほぼ完了した段階であり、PLANETの次のビームタイムでは条件(温度圧力、初期試料の組成)を変えて回折データを取得していく。本研究の成果は、2019年度に予定されている国内外の学会で発表予定であり、論文も執筆中である。放射光X線イメージング用のカメラシステムは継続してアップデート中であり、今年度はz軸の自動ステージと、静止画と動画を取得できるソフトウェアプログラムを導入する予定である。これにより、シリケイト中で鉄滴が凝集して球となり沈降していく様子を非常にスムーズに観察でき、細やかな撮影ができることが期待される。さらにX線回折パターンの変化をリアルタイムで観察し、出発物質の混合比や温度圧力条件を変えて実験回数を重ねることにより、生成物や反応プロセスの相違について突きとめていく。続いてJ-PARCでの中性子回折測定で、生成した鉄水素化物の水素量と結晶構造中の水素原子位置の決定を試みる。この際、試料体積が小さくクオリティの高いデータを取得するためにはある程度の長時間測定が必要になるため、なるべく鉄化合物のみの単相のデータを得られるようセル構成に工夫を施していく。軽元素としてまずは水素のみの実験を行い、その次のステップとして複数の鉄化合物を生成する水素ー硫黄の多軽元素の系での実験を進めていく予定である。

今年度に購入した実体顕微鏡を用いて、セル準備等の実験作業が非常に効率よく進めることができた。当初の目的の達成率は70%程度と自己判断する。その理由は、2018年8月から2019年2月までの約5ヶ月間の産休育休(+復帰後の時短勤務)中に実験を十分に進めることが出来なかった(KEKでの放射光X線実験の、PF-ARユーザー向けビームタイムも減ってしまった)こと、年2回のJ-PARCのビームタイムの日程を、研究に復帰後なるべく遅い時期にスケジュールを組んでもらったことなどによる。現在、3月末に行った実験データの解析を行っている。現在はより高い圧力領域での中性子実験を実現するための新しいセルアセンブリの予備的実験がほぼ完了した段階であり、PLANETの次のビームタイムでは条件(温度圧力、初期試料の組成)を変えて回折データを取得していく。本研究の成果は、2019年度に予定されている国内外の学会で発表予定であり、論文も執筆中である。放射光X線イメージング用のカメラシステムは継続してアップデート中であり、今年度はz軸の自動ステージと、静止画と動画を取得できるソフトウェアプログラムを導入する予定である。これにより、シリケイト中で鉄滴が凝集して球となり沈降していく様子を非常にスムーズに観察でき、細やかな撮影ができることが期待される。さらにX線回折パターンの変化をリアルタイムで観察し、出発物質の混合比や温度圧力条件を変えて実験回数を重ねることにより、生成物や反応プロセスの相違について突きとめていく。続いてJ-PARCでの中性子回折測定で、生成した鉄水素化物の水素量と結晶構造中の水素原子位置の決定を試みる。この際、試料体積が小さくクオリティの高いデータを取得するためにはある程度の長時間測定が必要になるため、なるべく鉄化合物のみの単相のデータを得られるようセル構成に工夫を施していく。軽元素としてまずは水素のみの実験を行い、その次のステップとして複数の鉄化合物を生成する水素ー硫黄の多軽元素の系での実験を進めていく予定である。2018年8月から2019年2月までの約5ヶ月間の産休育休(+復帰後の時短勤務)の間に実験を進めることが出来なかったため、翌年度に繰り越した。高温高圧実験で用いるアンビルやセルなどの消耗品として使用する予定である。
神経管形成における多機能シャペロンFKBP38の機能解析

(1)FKBP38ノックアウトマウスの形態異常・神経細胞異常の詳細な観察FKBP38ノックアウトマウスの脳や脊髄において、神経細胞突起の異常な伸長が認められた。FKBP38ノックアウトマウスの中枢神経系において、異常のある神経細胞の種類、分化段階、領域を特定した。(2)FKBP38ノックアウトマウスにおける膜輸送関連分子の解析発生期の神経管形成に膜輸送制御分子であるRabの異常が関係することが知られている。そこで、FKBP38ノックアウトマウスにおけるRabの発現パターン、Rabタンパク質量の変化などを解析する。さらに、Rabタンパク質のユビキチン化、プロテアソーム依存的分解について解析した。(3)ProtrudinとRabとの関係の解析FKBP38とprotrudinによる膜輸送制御の作用機構を検討する。Protrudinドメイン解析などを行い、Rabとの機能的関連、リン脂質との機能的関連、Rabタンパク質のプロテアソーム依存的分解などについて検討した。さらに、膜輸送との関係について検討した。(4)Protrudinノックアウトマウス作製とFKBP38及び膜輸送への関与の解析Protrudmノックアウトマウスを作製し、神経管形成、FKBP38やRabや膜輸送について解析した。そこで、FKBP38ノックアウトマウスにおけるRabの発現パターン、Rabタンパク質量の変化などを解析した。(3)ProtrudinとRabとの関係の解析FKBP38とprotrudinによる膜輸送制御の作用機構を検討した。