hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工酸素運搬体による放射線照射の抗腫瘍効果増強-細胞傷害特性と血管新生の検討

低酸素環境で増殖する悪性腫瘍に対し、腫瘍組織を酸素加すると、放射線の治療効果を増強できる可能性がある。我々が開発している人工酸素運搬体(アルブミンヘム)は分子状で、腫瘍循環でガス交換が可能と考えられ、実験腫瘍の酸素分圧を上昇させる効果がある。Donryu rat右大腿に腹水肝癌株LY80を移植し頸動脈的にHb小胞体を投与して腫瘍を酸素加し、照射を加えるモデルを作成した。腫瘍移植後6日目に、腫瘍を酸素加、照射の効果を検討したところ、腫瘍の成長遅延を認め、放射線照射の抗腫瘍効果を増強することが明らかとなった。腫瘍血管については血管密度が減少している可能性が示唆された。ラットを用いた実験腫瘍モデルとしてDonryu ratに発生したLY80を用い、大体筋膜下に腫瘍を移植、直径が10mmとなった時点で実験を開始する。動物にはペントバルビタールによる腹腔内麻酔を行い、頸動脈にカニュレーションを行った。照射直前に頚動脈より挿入したカニューレより5%アルブミン生理食塩液、人工酸素運搬体であるアルブミンヘムを酸素加し、生理食塩水に混合した溶液を動注した。対照群としてカニュレーションのみを行った群を作成した。動注終了直後に実験動物用X線照射装置(MBR-1520R-3、HITACHI-Medicotechnology)を用いて20Gyの照射を行った。その結果、人工酸素運搬体を投与して照射を行うと、腫瘍の成長が有意に抑制(成長の遅延およびされることがあきらかとなり、放射線感受性が増強することを見出し、現在投稿準備中である。現在、腫瘍に新生する微小循環と、腫瘍内組織酸素分圧、腫瘍系と増殖速度の関係を明らかにすべく、ラット背部にSkin window chamberを装着し、この内部に腫瘍(LY80)を移植、照射による微小循環の変化と組織酸素分圧の変化について検討している。また、低酸素培養系での腫瘍細胞の増殖について検討し、酸素加を行うことによる照射の効果増強について検討している。通常の低酸素培養系では低酸素を維持して照射を行うことが困難なため、ガラスステリバイアルを用いた低酸素培養系を新たに開発し、照射の効果について検討している。中間結果では人工酸素運搬体による培地の酸素加を行った群で照射の効果が高くなることが明らかとなった。人工酸素運搬体であるヘモグロビン小胞体を用い、動物種と腫瘍をマウスとLewis肺癌として昨年と同様人工酸素運搬体の投与が腫瘍の増殖:に抑制的に働くか否かについて検討した。その結果腫瘍の増殖が抑制されたことが明らかとなり、J Surg Res(2008,Jan Epub ahead)に報告した。昨年の結果とあわせ、人工酸素運搬体を投与して照射を行うことにより、腫瘍の放射線感受性を増強する事実は普遍的なものと考えられた。この機序を明らかとすることにより新たな治療法が生まれると思われた。そこで、今年度は腫瘍の微小循環の変化について検討することとした。微小循環を観察するためにDonryuラットを用いたDorssal skin window chamberを用い、Donryuラットに発生したSyngenicな主要であるLY80を移植し、血管新生について経時的に調べるとともに画像解析を行なった。その結果、腫瘍移植48時間後には腫瘍周囲に新生血管が現れ、また、既存の静脈の拡張蛇行が認められた。腫瘍内を走る血管は毛細血管様であった。実体顕微鏡での観察を容易とするため、シリコンラバーを注入して血管鋳型を作成したが、腫瘍循環領域は容易に破綻するため、灌流圧についての検討が必要である。また、人工酸素運搬体投与時の酸素分圧の変化をレーザー光を励起光とした蛍光の減衰曲線よりも止めたが、腫瘍内組織分圧は一時的に減少した後、徐々に増加し、腫瘍辺縁では投与前に比し上昇を認めたが、腫瘍中心部では減少していた。生体内では腫瘍では低酸素状況のために放射線感受性が低下していると考えられている。腫瘍近傍の血管での酸素の流入と流出,拡散と消費について検討した。マウス由来乳がん細胞MMTをマウス背部皮下に移植し、Dorsal Skinfold Chamber(DSC)法を用いて中長期観察が可能な腫瘍循環観察モデルを確立した。腫瘍血流量は腫瘍の増大により細動脈で増加、細静脈は若干減少した。組織酸素分圧は腫瘍の増大とともに低下し、血流が増えているにもかかわらず腫瘍では低酸素であることから腫瘍の酸素消費が活発になっている可能性が示唆された。血管から腫瘍にどのように酸素が拡散するかについての知見を得るため、Nd-YAGパルスレーザーを10ミクロンに絞り、血管内、血管壁、血管外の酸素分圧を測定、Kroghの円筒拡散モデルを用いて細動脈壁の酸素拡散係数、酸素消費率を測定した。

動物をピエゾ素子で微小に動かせるステージを開発し、リアルタイムで血管内、血管壁、血管外の酸素分圧が測定できるようにした。100%酸素を吸入させて腫瘍循環での細動脈中の酸素分圧が上昇するまでの時間を計測、細動脈による酸素拡散定数はK-2.84E-13[(cm^2/s)(m10_2/cm^3mmHg^<-1>)]となり、筋組織と比較して約1000分の1であった。一方細動脈の酸素消費率はM=3.59「m10_2/100cm^3tissuemin^<-1>」で文献で見られる活発ながん細胞と同程度となった。腫瘍組織では正常組織と比較して細動脈壁の酸素拡散係数が低下したが、細動脈壁の酸素消費率は変化しなかった。以上から腫瘍組織においては細動脈よりの酸素流出は少なくなり、相対的に毛細血管への酸素流入が増加することを示している。
自動化試験装置による歯科修復材料辺縁封鎖性の評価

冷・熱恒温水槽、電磁弁6基、送液ポンプ2台、送液制御電気回路からなる温度変化負荷系と循環送液ポンプおよび導電率計からなる漏洩検出系で構成される試験装置の動作性能を確認し、歯科用コンポジットレジン充填修復の辺縁封鎖性を同装置によって測定評価した。熱サイクル周波数120cycle/hで最高温度54°C、最低温度7°Cの温度変化を5万回程度まで安定して負荷することができた。検出側循環液の導電率データ取得サイクルと熱サイクル負荷サイクルの同期性および導電率変化と漏洩量低量的関係は良好であった。ただ、100000cycle負荷を完全自動運転するには流量センサーによる送液ポンプの動作制御システムの開発が必要なことが示唆された。ウシ前歯唇面から得た歯質板を光硬化型樹脂で円盤状試料とし、歯質板に貫通円孔を設けて擬似窩洞とした。窩洞に歯科用光重合型コンポジットレジンを充填し、試料とした。従来得られていたデータのうち熱サイクル負荷数に対して上に凸な曲線を描く挙動が、試料辺縁検出側に付着した気泡によって漏洩トレーサー溶液が検出側循環液に遅れて溶解するためであることが判明した。一般に導電率が増加し始めてからの変化は、熱サイクル負荷数に対して正の2次係数を持つ2次多項式で示すことができた。回帰2次多項式の熱サイクル軸切片から求めた漏洩開始熱サイクル数は3×10^45×10^4程度で、平均約4.0×10^4であった。コンポジットレジン充填に先立って窩洞を酸処理することによって、辺縁封鎖性は著しく向上することが再確認された。漏洩開始初期には負荷熱サイクル数の2次関数的に導電率は増加するが、その後次第に負荷熱サイクル数に対して直線的な変化を示すようになった。これは辺縁で生じた微小間隙が次第に成長を止め、熱サイクルごとに一定の間隙を生じるためと考えられた。冷・熱恒温水槽、電磁弁6基、送液ポンプ2台、送液制御電気回路、送液ポンプおよび導電率計からなる試験装置を用い、まず装置の動作安定性を試験した。熱サイクル周波数120cycle/hrで最高温度54°C、最低温度7°Cの温度変化を2万回程度まで安定して負荷することかできた。ただ、電磁弁開閉の微妙なタイムラグのため、漏洩トレーサーとして用いた生理的食塩水の流量を冷水系、熱水系で平衡させることか難しく、当初予定していた100000cycle負荷を完全自動運転するには流量センサーによる送液ポンプの動作制御システムの開発が必要なことか示唆された。検出側循環液の導電率データ取得サイクルと熱サイクル負荷サイクルの同期性は良好で、またマイクロシリンジで0.4μlの生理的食塩水を人為的に導入して導電率変化応答を試験したところ、約10秒程度の遅れはあったもののほぼ一定の遅延で、導電率変化量は生理的食塩水導入量と良好な対応が認められ、当初の設計通りの性能を示した。ウシ歯質試料を使用した歯科用コンポジットレジンの辺縁封鎖性測定にあたって、アクリル樹脂製透明試料ホルダーを使用したところ、従来得られていたデータのうち熱サイクル負荷数に対して上に凸な曲線を描く挙動が、試料辺縁検出側に付着した気泡によって漏洩トレーサー溶液が検出側循環液に遅れて溶解するためであることが判明した。気泡付着がないことを確認した試料では、すべて下に凸な漏洩挙動を示した。

現段階のデータにおける初期漏洩挙動は、熱サイクル数の2次多項式で十分説明され、測定を継続するとじょじょに直線に漸近した。漸近する直線の傾きは2種のコンポジットレジンで得られた0.60μl/cycleと0.15μl/cycleであった。この傾きは辺縁に発生した定常間隙に比例すると考えられ、走査電子顕微鏡による試料観察によっても両者の関連性が示せた。冷・熱恒温水槽、電磁弁6基、送液ポンプ2台、送液制御電気回路からなる温度変化負荷系と循環送液ポンプおよび導電率計からなる漏洩検出系で構成される試験装置を利用して、歯科用コンポジットレジン充填修復の辺縁封鎖性を測定評価した。ウシ前歯唇面から切断と研磨によって取り出した縦横約8mm、厚さ2mmの歯質板を光硬化型樹脂で直径20mm、厚さ2mmの円盤状試料とし、歯質板に直径3mmの貫通円孔を設けて擬似窩洞とした。窩洞を酸処理後、歯科用光重合型コンポジットレジンを充填し、試料を完成させた。冷・熱生理的食塩水を交互に試料に接触させ、表面到達温度54°Cと7°C間を毎分2cycleで試料に温度変化を与えた。熱サイクル周期に同期させて温度変化10周期ごとに漏洩検出側の導電率を測定した。導電率が増加し始めてからの変化は、平方相関係数0.9810.999で負荷熱サイクル数に対して2次多項式で示すことができた。回帰2次多項式の熱サイクル軸切片から求めた漏洩開始熱サイクル数は3×10^45×10^4程度で、平均4.0×10^4であった。コンポジットレジン充填に先立って窩洞を酸処理することによって、辺縁封鎖性は著しく向上することが再確認された。漏洩開始初期には負荷熱サイクル数の2次関数的に導電率は増加するが、その後次第に負荷熱サイクル数に対して直線的な変化を示すようになった。これは辺縁で生じた微小間隙が次第に成長を止め、熱サイクルごとに一定の間隙を生じるためと考えられた。そこで得られたデータの最終部分を直線回帰してその傾きから定常漏洩速度を求めたところ、平均0.6μl/cycleとなり、発生した最終間隙量は窩縁酸処理の有無にあまり影響されないようであった。ただ、測定値のバラツキは大きく、0.3μl/cycle1.1μl/cycleと同種試料内でも3倍以上の違いがあった。
近代産業遺産としての捕鯨の記憶ー捕鯨問題と文化多様性

捕鯨といえば、国際司法裁判所で違法とされた南氷洋での日本の調査捕鯨(鯨類捕獲調査)が想起される。しかし、日本では国際捕鯨委員会の管轄外のツチクジラやゴンドウ類を目的とした沿岸小型捕鯨船による商業捕鯨も操業されている。本研究では、捕鯨産業の多様性と捕鯨技術・関連知識の連続性をあきらかにするため、南氷洋捕鯨経験者や沿岸捕鯨従事者のほか、西日本の市鯨肉専門店や鯨肉料理専門店を営む経営者らの個人史を収集し、「捕鯨産業の同時代史」を叙述し、「捕鯨の社会史」の構想を確立した。その結果、商業捕鯨と調査捕鯨との解剖技術の差や調査捕鯨に変化したことで、より鯨肉利用の効率化がすすんだことがあきらかとなった。研究代表者の赤嶺淳は研究協力者の櫻井敬人(太地町歴史資料室学芸員・ニューベッドフォード捕鯨博物館顧問学芸員とともに、かつてノルウェーの南氷洋商業捕鯨基地として有名なサンデフィーヨルド(Sandefjord)の捕鯨博物館を訪問するとともに、同博物館が開催した4th Symposium on Whaling and History, June 20th - 21st 2013に参加し、ノルウェー式近代捕鯨史とその歴史の継承に関する資料収集をおこなうとともに、関心をおなじくする研究者との意見交換をおこなった。また、サンデフィーヨルド市内にて、産業遺産としての南氷洋捕鯨の伝承についてインタビューを中心とした予備調査を実施した。櫻井は、オーストラリアのシドニーにおいてAustralian National Maritime MuseumならびにAustralian Museumにおける捕鯨産業の展示と収蔵品の調査をおこなうとともに、パースのWestern Australian MaritimeMuseumとWhale Worldにおいて捕鯨産業の展示と収蔵品ならびに現代的鯨類利用に関する調査をおこなった。研究分担者の山口未花子は、沖縄県八重山地域における海獣類の利用について、フィールド調査を実施し、昔話や漁場、調理法などについて聞き取りをおこなった。また、図書館や博物館においても関連する文献資料を収集した。赤嶺淳は、ノルウェーにおけるミンククジラを対象とした商業捕鯨の実態について、オスロ大学・ニューベッドフォード捕鯨博物館を中心に資料収集をおこなうとともに、ノルウェーにおける鯨肉消費の実態調査をおこなった。その結果、ノルウェーにおける鯨肉消費は、1ロフォーテン諸島での鯨肉消費が多い一方、1ノルウェー全体としては戦後の復興期における「牛肉の代替品」的な位置づけを得ていること、3ノルウェーの捕鯨は、タラ漁とニシン漁との関係性において理解すべきであることを確認した。また、商業捕鯨と調査捕鯨において砲手や解剖長を経験した人びと、鯨肉専門店で鯨肉を小売りしてきた店主など、捕鯨産業関係者計4名の個人史を採録することができた。捕鯨関係者の聞き書き研究分担者の山口未花子(岐阜大学地域科学部・助教)は、小型沿岸捕鯨会社の社員や捕鯨関連業者を輩出する宮城県石巻市牡鹿半島十八成浜における例祭について調査を実施するとともに、カナダ、ユーコン準州において鯨類、とくにシャチの表象について調査研究をおこなった。研究協力者の櫻井敬人(太地町歴史資料室学芸員・ニューベッドフォード捕鯨博物館顧問学芸員)は、ミスティック・シーポートが所蔵するCharles W. Morgan号が修復され、元の母港ニューベッドフォードに廻航されるのに期を合わせて同市を訪問し、記念イベントのひとつである捕鯨史シンポジウムにおいて、John Mungこと中濱万次郎とアメリカ捕鯨の関係について講演した。またニューベッドフォード捕鯨博物館が新設を計画しているJapan Gallery(仮称)の展示について、同館館長James Russell氏ならびに学芸員Christina Connett氏と協議し、日本関係資料に関する調査を実施した。捕鯨といえば、南氷洋で実施されている調査捕鯨(鯨類捕獲調査)に注目が集まるものの、日本における捕鯨はそれだけではない。たとえばIWC(国際捕鯨委員会)管轄外のツチクジラとゴンドウクジラ類を対象とした商業捕鯨が沿岸の小型捕鯨業者により実施されている。具体的には、赤嶺と山口は、宮城県石巻市牡鹿半島において、小型捕鯨業者の個人史の聞き書きをおこなうとともに、赤嶺による和歌山県東牟婁郡太地町のイルカ類の突き棒漁師の個人史の採録から、日本における捕鯨の多様性を明らかにすることができた。とくに沿岸小型捕鯨業と突き棒漁に従事する人びとのなかには、かつて南氷洋での商業捕鯨に従事していたものが少なくないことを明らかにし、捕鯨技術・知識の継続性を指摘したことは、重要である。同時に、赤嶺は、福岡県北九州市の市場で鯨肉を50年以上にわたって小売りしてきた鯨肉店主と大阪市で鯨食専門店を経営する女将に個人史の聞き書きをおこない、捕鯨産業の裾野の広さを提示した。南氷洋での母船式捕鯨と大型沿岸捕鯨船による商業捕鯨が一時停止となった1987年以降、いわゆる調査捕鯨が開始された訳であるが、この移行期に捕鯨者をはじめ、鯨肉店主、鯨肉料理店主など捕鯨産業関係者らが、捕鯨産業の将来にいかなる展望をもっていたかを比較検討した結果、従来、説明されてきたような調査捕鯨を「商業捕鯨の一時停止」以降の「疑似」商業捕鯨とみなす見解に修正を迫ることができた。そのことは、商業捕鯨時代はもとより調査捕鯨においても、一貫して解剖長をつとめたO氏による「単なる調査でなく、いい調査をするためには、胃袋の中身を傷つけてはならず、こうしたことは商業捕鯨時代には考えられなかった」という一言に集約されている。つまり、捕鯨業関係者の個人史を束として採録することにより、捕鯨史をより多面的に捉えることが可能となった。それが、本研究の実績である。

しかし、日本では国際捕鯨委員会の管轄外のツチクジラやゴンドウ類を目的とした沿岸小型捕鯨船による商業捕鯨も操業されている。本研究では、捕鯨産業の多様性と捕鯨技術・関連知識の連続性をあきらかにするため、南氷洋捕鯨経験者や沿岸捕鯨従事者のほか、西日本の市鯨肉専門店や鯨肉料理専門店を営む経営者らの個人史を収集し、「捕鯨産業の同時代史」を叙述し、「捕鯨の社会史」の構想を確立した。その結果、商業捕鯨と調査捕鯨との解剖技術の差や調査捕鯨に変化したことで、より鯨肉利用の効率化がすすんだことがあきらかとなった。海外調査と国内調査と、バランスよく、おおむね順調に進展している。海外調査については、櫻井が、米国のニューベッドフォード捕鯨博物館と「産業遺産としての捕鯨」共同研究を推進し、米国における日本の捕鯨についての関係史料を渉猟できていることは、今後の研究の発展性からも、高く評価できる。赤嶺も、ノルウェー政府代表として国際捕鯨委員会に出席しているLars Walloeオスロ大学教授と同科学委員のArne Bjorge博士とノルウェーにおけるミンククジラ漁についての情報収集をおこない、次年度(平成27年度)のフィールドワークの準備をおこなった。さらにオスロ地域における鯨肉流通と消費に関する調査も実施した。また、国内調査においては、赤嶺と山口が、それぞれ捕鯨関係者の聞き書きを実施しており、捕鯨の関連技術の継承だけではなく、捕鯨産業関係者のライフストーリーを日本社会全体の変容のなかで位置づけるべく、解釈をおこなっているところである。食生活誌学最終年度の平成27年度は、1国内における捕鯨関係者の個人史の採録とその編集をつづけ、将来的に基盤研究へ申請すべく、問題をより広範な視点から捉えることができるよう、努力する。2赤嶺は、平成27年7月までに捕鯨関係者6名の個人史の編集を終え、単行本化すべく平成27年12月に脱稿する予定である(出版社と契約済み)。3山口は、平成26年度にひきつづき、鮎川浜(石巻市)にて、捕鯨関係者の個人史の採録をおこない、オーラルヒストリー・アーカイブの構築を試みる。4櫻井は、平成26年度につづき、米国のニューベッドフォード捕鯨博物館との「産業遺産としての捕鯨」についての共同研究を継続する。国内における聞き書き調査は、捕鯨問題のさらなる国際政治課題化にともない、語り手との信頼醸成につとめ、現在、様子をみている段階である。他方、海外における捕鯨産業の展示の研究については、研究協力者の櫻井を中心に勢力的に進められており、ノルウェーとオーストラリアと有効な関係性を構築することができた。その成果は櫻井が企画した太地町立くじらの博物館の特別企画展『海を越える太地Taiji on Distant Shores』(2014年2月ー3月、日本財団助成事業)においても、一部、結実している。今後も、海外の有名な海事博物館や捕鯨博物館との連携をはかるとともに、国内での聞き書きをおこなうこととする。
肝移植における肝動脈血栓症モデルの作成とその治療に関する研究

[方法1]雑種成犬を用いた肝動脈血栓症モデルの作成雑種犬を麻酔、気管内挿管後、上腹部正中切開して開腹し、静脈バイパス下に肝のTotal vascular exclusionを行った。次いで肝温を4°C乳酸化リンゲル氏液とethanolamine oleateによりcore coolingして20°C前後にまで低下させた。なお肝周囲に断熱剤を用いて体温の低下を予防した。3090分の冷虚血後、血流を再開し、肝動脈血栓症を発生させることを試みた。[結果]肝動脈血栓発生は認められなかった。[方法2]ラット肝移植における肝動脈血栓症モデルの作成Lewis rat (220-300g)を用いて鎌田らのカフ法による同所性の部分肝移植を行った。肝動脈再建法はMichael Knoopらの方法(Am J Surg 1994 : 167 : 360-363)を用いた。部分肝は理想肝重量の60%、30%とした。部分肝移植により肝動脈血管床を減少させ、抵抗増大による肝動脈血栓発生を試みた。[結果]部分肝移植後1週後に開腹し、肝動脈血栓の有無を確認した。60%部分肝移植(n=8)、30%部分肝移植(n=3)ともに肝動脈血流は確認でき、血栓は形成されていなかった。[今後の方針]肝動脈血栓症モデル作成が方法1、2ともに失敗に終わり、別の実験系、実験法での肝動脈血栓に関する討論が必要と考えられた。1)我々は肝動脈血栓症の成因の一つとして肝類洞内皮の傷害からくる肝微少循環の血流障害による肝動脈抵抗の増加が重要な役割を演じていると考えた。このため動物モデルの作成にあたっては雑種犬を用い、veno-venous bypass下にTotal vascular exclusionを施行し、in situにてまず肝表面を氷にて1時間冷却(surface cooling)後、再潅流することで類洞内皮の傷害、ひいては肝動脈血栓症を起こしうると推測した。なお、この時肝臓の表面温の上昇及び全身の低体温を防ぐため肝臓の周囲には断熱剤を巻いた。その結果、このモデルでは肝動脈血栓症の指標となる肝動脈血流の有意な低下は得られなかった。このため、同じ条件下で門脈にカニュレーションし、これを4°Cに冷却した乳酸加リンゲル氏液にて1時間潅流(core cooling)後、門脈血にて再潅流するモデルを新たに作成した。現在、このモデルで実験を進めているが、有意な結果が得られなかった場合、surface coolingとの併用や潅流液中に食道静脈瘤硬化剤であるEOを至適濃度で添加するなどの工夫をしていく予定である。2)動物モデルの作成後は、肝虚血前から肝動脈より200U/kgのヘパリン、20ng/kg/minのPGE1を投与し、その予防効果を検討する。また、血栓症を作成したモデルに対しウロキナーゼ3000IU/kgやt-PA0.5mg/kg(30万IU/kg)を投与し、治療効果を検討する。
低濃度HD分子のレーザ熱レンス分光による測定法の開発

天然の水素中に含まれるHD濃度である300ppm程度の低濃度HDを赤外半導体レーザを用いて定量化する研究を行った.まず,HD分子の赤外吸収スペクトルの測定を行った.モル分率で97.4%のHDガスを光路長0.8mのシングルパスセルに100800torr封入して,1.382μmInGaAsP系DFB型半導体レーザを精密に温度制御することにより発信振動数を制御して照射し,1.4110kHzの周波数変調をかけてロックインアンプを通して測定を行った.この結果.2-0バンドのR(1)枝が,Herzbergらが1950年に報告した7241.82cm^<-1>の付近に0.02cm^<-1>程度の半値幅をもって観測されることを確認した.次に,レーザの波長を7241.82cm^<-1>付近に固定し,通常の吸光度法を原理とするHD分子の定量を行った.この結果,通常の吸光度法での検出限界は,光路長0.8mのシングルパスセルを用いた場合に,天然のHD濃度の100倍程度であった.本研究で用いた装置の場合,マルチパスセル(総光路長32m)を用いてもバックグラウンドが高くなるため,検出限界は向上しなかった.HDガスを光路長0.8mのシングルパスセルに0.22torrの圧力だけ封入した試料を通過する際の熱レンズ効果による半導体レーザの広がりを測定した.半導体レーザの発信波長を7241.82cm^<-1>付近で制御し,10100kHzの周波数変調をかけるとともに,焦点距離0.15mの凹面鏡を用いてシングルセル内に焦点を結ばせる熱レンズ分光装置を試作した.熱レンズ分光装置では,HD分子の圧力に応じた大きさの半導体レーザの広がりが生じ,ピンホールを用いてビーム中心部分だけを切り出した後にレーザエネルギーを受光素子で検出し,ロックインアンプを用いて信号処理した.さらに,0.001torr以下の圧力まで排気された参照側シングルパスセルに対しても,同時に同一の測定を行い,差信号をとることで,試料による熱レンズ信号の大きさとして評価に用いた.この結果,0.2torr程度までのHD分子の検出が可能となり,天然の水素の同位体存在比にあるHD分子の分圧までのHD分子の検出が可能であることがわかった.天然の水素中に含まれるHD濃度である300ppm程度の低濃度HDを赤外半導体レーザを用いて定量化する研究を行った.まず,HD分子の赤外吸収スペクトルの測定を行った.モル分率で97.4%のHDガスを光路長0.8mのシングルパスセルに100800torr封入して,1.382μmInGaAsP系DFB型半導体レーザを精密に温度制御することにより発信振動数を制御して照射し,1.4110kHzの周波数変調をかけてロックインアンプを通して測定を行った.この結果.2-0バンドのR(1)枝が,Herzbergらが1950年に報告した7241.82cm^<-1>の付近に0.02cm^<-1>程度の半値幅をもって観測されることを確認した.次に,レーザの波長を7241.82cm^<-1>付近に固定し,通常の吸光度法を原理とするHD分子の定量を行った.この結果,通常の吸光度法での検出限界は,光路長0.8mのシングルパスセルを用いた場合に,天然のHD濃度の100倍程度であった.本研究で用いた装置の場合,マルチパスセル(総光路長32m)を用いてもバックグラウンドが高くなるため,検出限界は向上しなかった.HDガスを光路長0.8mのシングルパスセルに0.22torrの圧力だけ封入した試料を通過する際の熱レンズ効果による半導体レーザの広がりを測定した.半導体レーザの発信波長を7241.82cm^<-1>付近で制御し,10100kHzの周波数変調をかけるとともに,焦点距離0.15mの凹面鏡を用いてシングルセル内に焦点を結ばせる熱レンズ分光装置を試作した.熱レンズ分光装置では,HD分子の圧力に応じた大きさの半導体レーザの広がりが生じ,ピンホールを用いてビーム中心部分だけを切り出した後にレーザエネルギーを受光素子で検出し,ロックインアンプを用いて信号処理した.さらに,0.001torr以下の圧力まで排気された参照側シングルパスセルに対しても,同時に同一の測定を行い,差信号をとることで,試料による熱レンズ信号の大きさとして評価に用いた.この結果,0.2torr程度までのHD分子の検出が可能となり,天然の水素の同位体存在比にあるHD分子の分圧までのHD分子の検出が可能であることがわかった.まず,HD分子の赤外吸収スペクトルの実験による検討を行った.モル分率で97.4%のHDガスを光路長0.8mのシングルパスセルおよび光路長8mのマルチパスセルに100800torr封入して,アンリツ製1.382μmGaAsP系DFB型半導体レーザー半導体レーザを精密に温度制御することにより発信振動数を制御して照射し,30kHzの周波数変調をかけてロックインアンプで測定することにより,通常の吸光度法を原理としたHD分子の赤外吸収スペクトル測定を行った.この結果,2-0バンドのR

(1)枝が,Herzbergらが1950年に報告した7241.82cm-1の付近に0.02cm-1程度の半値幅をもって観測されることを確認した.また,H_2Oと考えられるピークも多数観測されたが,弁別できる程度であった.本研究で用いたシステムの場合,通常の吸光度法での検出限界はマルチパスセルを用いても天然のHD濃度の10倍程度であった.分圧では20torrに相当する.次に,焦点距離0.15mの凹面鏡を用いて,半導体レーザの発振する7241.82cm^<-1>の赤外光を集光して,HD分子の吸収による熱レンズ効果を誘起するHD分子用シングルビーム型熱レンズ分光装置の試作を行った.この試作した実験装置を用いて測定を行った結果,通常の吸光度法に比較して,610倍の信号強度を得ることができた.しかし,目標とする10^2の信号強度は得られなかったため,次年度にセルや光学系の最適配置を検討するとともに,バックグラウンドノイズを減らすためのダブルビーム化,信号の平均化処理等の装置高度化を図り,分圧で0.2torr程度のHDを定量化することが課題である.アンリツ製1.382μmInGaAsP系DFB型半導体レーザを精密に温度制御することにより発信振動数を制御し,モル分率で93.197.4%のHDガス(他はH_2およびD_2)を光路長0.8mのシングルパスセルに1100torrの圧力だけ封入した試料を通過する際の熱レンズ効果による半導体レーザの広がりを測定した.半導体レーザの発信波長をHerzbergらが1950年に報告しているHD分子の2-0バンドのR(1)枝が観測される7241.82cm^<-1>付近で制御し,1.4110kHzの周波数変調をかけるとともに,焦点距離0.15mの凹面鏡を用いてシングルセル内に焦点を結ばせる熱レンズ分光装置を試作した.熱レンズ分光装置では,HD分子の圧力(分圧)に応じた大きさの半導体レーザの広がりが生じ,この半導体レーザの広がりを検出することにより,HD分子の分圧を測定する.半導体レーザの広がりは,ピンホールを用いてビーム中心部分だけを切り出した後にレーザエネルギーを受光素子で検出し,ロックインアンプを用いて信号処理した.昨年度の研究により,同一の半導体レーザを光源とする場合,マルチパスセルを用いる通常の吸光度法での検出限界が分圧20torr,シングルパスセルを用いる熱レンズ分光装置の検出限界が分圧23torrであり,天然の水素の同位体存在比にあるHD分子の分圧である0.2torrを測定することが難しいことがわかっていた.このため,0.001torr以下の圧力まで排気された参照側シングルパスセルに対しても,同時に同一の測定を行い,ロックインアンプの差信号をとることで,試料による熱レンズ信号の大きさとして評価に用いた.この結果,0.2torr程度までのHD分子の検出が可能となり,天然の水素の同位体存在比にあるHD分子の分圧までのHD分子の検出が可能であることがわかった.
動物細胞内での遺伝子増幅速度を支配する分子機構と、その活用

哺乳動物複製開始に関与するIR/MAR配列が、Mtxにより誘導される遺伝子増幅を、どのように加速するかを検討した。その結果、IR/MAR配列を持つと、初期に染色体外で多量体化して一定期間維持されるために、プラスミドの比較的大きな反復配列となり、それが染色体上の多数の場所に挿入されることが明確となった。その結果、染色体の脆弱部位に近接する確率が高くなり、BFBサイクルにより伸長して長大なHSRを形成する確率が高くなることが示唆された。本研究により、発がん過程での遺伝子増幅現象を明確に出来たとともに、卓越した蛋白質医薬品の製造方法に関して、その機構を明確に出来た。2年間の研究期間の間に、当初計画を超える大きな成果が挙がった。すなわち、当初計画通り本研究では、哺乳動物複製開始配列(IR)と核マトリックス結合配列(MAR)が、methotrexate (Mtx)により誘導されるヌクレオチド欠乏に起因する複製ストレス存在下でのよく知られた遺伝子増幅現象を、どのように加速するかを検討した。その結果、IRとMAR配列を持つプラスミドを細胞に導入すると、初期に染色体外で多量体化して一定期間維持されるために、プラスミドの比較的大きな反復配列となり、それが染色体上の多数の場所に挿入されることが明確となった。その結果、染色体の脆弱部位に近接する確率が高くなり、breakege-fusion-bridge cycleにより伸長して長大なhomogeneously stainingregion(HSR)を形成する確率が高くなることが示唆された。さらに、ヒストンアセチル化された染色体領域に組み込まれる確率が高くなるために、高い発現を示すようになることが示唆された。一方、文献上、正常な細胞であってでも染色体腕から染色体外遺伝因子が切り出されることは、最近益々明確となり、注目されるようになってきた。そのような染色体外遺伝因子は、一定の確率でIR/MAR配列を持つはずであり、それが複製ストレス存在下で増幅することは極めて自然な過程である。したがって、本研究により明確にされた遺伝子増幅機構は、発がん過程での遺伝子増幅現象を、従来の機構より踏み込んで明確に出来たと考えられる。さらに、IR/MAR配列を、Mtxによる遺伝子増幅と組みあわせる方法は、組換え蛋白質医薬品の製造として極めて有効であることを我々は以前示したが、その機構を本研究で明確にすることが出来た。本成果は現在、英文査読誌に投稿中である。(課題A)我々が独自に見いだして蛋白質生産へと応用させてきたIR/MAR遺伝子増幅法は、既存のDHFR/Mtx方とは原理的に全く異なることから、その2つの方法を融合した方法(IR/MAR-Mtx融合法)について検討した。増幅の経時変化をFISH法により詳細に検討した結果、IR/MAR配列を含む融合法では、DHFR/MTx単独法に比較して、1)最初に染色体外で多量体化するステップが効率的に進行すること、2)それが染色体腕に組み込まれることにより、比較的大きな増幅構造が初期に生じること、3)MTx処理によりそのような染色体腕の構造からFine Ladder構造が一気に生じること、4)結果として、IR/MAR配列があることにより、細胞増殖にともなって安定である増幅構造が、早期に形成されることが示された。(課題B)遺伝子増幅構造を加速させる配列を、beta-globin遺伝子座のIR配列(2.7 kbp)から0.5 kbpまで絞り込むことに成功した。そのような配列は、長大で均質なHSRを形成するCOLO 320DM細胞で評価・絞り込んだが、同じ配列が、Fine ladder HSRを形成するCHO DG44細胞でも同様に遺伝子増幅を加速したことから、このような配列は染色体外での多量体化ステップで機能することが示唆された。絞り込まれた配列には、AT-rich, potential MAR, AG-richの3種類の配列要素が含まれ、染色体内での複製開始に関する先行論文と比較することにより、AG-richが染色体外での複製開始に必要であることが示唆された。(課題C)計画書に記載のように、ヒトゲノム中から増幅した構造を安定化する/発現を高める配列を単離することを行っている。現在までに、候補配列を数種類絞り込み、その配列についてより詳細な検討を行っている。(課題A) IR/MAR-Mtx融合法について、増幅の経時変化をFISH法により詳細に検討した結果、増幅構造の形成過程について、上記のような実績を生むことが出来た。このことは、IR/MAR配列によりなぜ、DHFR/Mtx法に比べて安定で遺伝子発現の高い構造を早期に形成できるかを説明するものであり、極めて重要な成果である。計画書に記載の他の検討項目についても、検討を行いつつあり、成果が得られてきている。(課題B)

遺伝子増幅構造を加速させる配列を、beta-globin遺伝子座のIR配列から0.5 kbpまで絞り込み、その性状に関して上記の成果が得られた。これは、遺伝子増幅の機構、その応用としての蛋白質生産、に関して重要であるばかりでなく、動物細胞での複製開始、特に今まで全く解明されていなかった染色体外での複製開始、に関して重要な寄与をすることが出来た。(課題C)計画書に記載のように研究を精力的に進めつつあり、1年間の達成度としては順調であると言える。(課題A)経時変化による解析を、クローンレベルで行い、より明確な成果としてまとめる。計画書に記載した、アナフェーズブリッジの形成、組換え配列の形成、複製タイミング、クロマチン修飾状況、について、初年度に行った成果をもとに、詳細な検討を行って明確な理解を得る。(課題B)初年度までに重要な成果が得られたので、投稿論文にまとめて刊行する。(課題C)初年度の研究を引き続き発展させるとともに、初年度に明らかになった方法上の問題点を克服する形で検討を行うことで、目的とする配列を入手し、活用する。大半は消耗品として使用する。これは、申請者が主宰する研究室で申請者と大学院生が実験をし、本研究計画を強力に推進するために必要な経費である。周知のように、哺乳動物培養細胞を用いた分子細胞生物学の実験には多額の消耗品が必要である。その他に、旅費は情報収集と研究成果の発表、等に必要である。
ダイクシス表現に関する対照方言学的研究

日本の各地方言のダイクシス表現、特に授与動詞(「やる」「くれる」に当たる動詞)と敬語表現の比較・対照を行う本研究の成果を、以下に報告する。本研究期間に、(1)秋田県大館市・鹿角市、(2)秋田県男鹿・八郎潟周辺地域、(3)岩手県盛岡市・花巻市、(4)福島県喜多方市、(5)茨城県水海道市、(6)熊本県熊本市において、老年層に対する面接調査と若年層(高校生、大学生)に対するアンケート調査を行った。日本の東西の両端に位置する東北方言と九州方言は、ともに授与動詞が視点的な対立をなさないという共通の現象を持つが、現在、標準語との接触の中で、視点的対立を獲得する方向にある。その変化の過程には地域差があり、現在進行しつつある授与動詞の体系変化のパターンにおいて、日本の各地方言は次のように大別できる。A)九州南西部方言:宮崎南部、鹿児島、熊本南部B)北陸方言:奥能登(石川県)、五箇山・白川郷(富山県・岐阜県)C)東日本方言:長野・静岡・北部伊豆諸島今回の調査のねらいのひとつは、これまで調査を行っていなかった東北方言が、どのようなタイプを示すかを確認することであった。結果は、福島方言が典型的なCタイプの傾向を示したのに対し、秋田・岩手方言では、BタイプとCタイプに分化する前段階的な現象が多く認められた。各地で同時進行的に生じている言語変化のパターンにおいて、連続的な地理的分布相を確認し得たことは、言語地理学の新しい方向性を示す試みと考えている。今後、研究成果の公開に向けて、まとめの作業に取り組みたい。日本の各地方言のダイクシス表現、特に授与動詞(「やる」「くれる」に当たる動詞)と敬語表現の比較・対照を行う本研究の一年目の成果を、以下に報告する。本年度は、以下のような調査を行った。(1)秋田県大館市・鹿角市;老年層55名(面接調査)(2)岩手県盛岡市・花巻市:老年層5名(面接調査)若年層106名(花巻南高等学校生徒に対するアンケート調査)(3)福島県喜多方市:老年層6名(面接調査)若年層96名(喜多方女子高等学校生徒に対するアンケート調査)(4)熊本県熊本市:若年層111名(熊本高等学校生徒に対するアンケート調査)日本の東西の両端に位置する東北方言と九州方言は、ともに授与動詞が視点的な対立をなさないという共通の現象を持つが、現在、標準語との接触の中で、視点的対立を獲得する方向にある。その変化の過程には地域差があり、「北陸タイプ」と「東日本タイプ」があることをこれまでに明らかにしてきた。ただし、この「東日本タイプ」の方言としてこれまで調査してきた地域は中部地方および北部伊豆諸島であった。今回、東北の3地域と九州の1地域で調査したところ、福島方言には明らかな「東日本タイプ」の変化傾向が認められたが、岩手・秋田方言では、「北陸タイプ」と「東日本タイプ」に分化する前段階的な現象が多く認められた。一方、九州方言については、専用の敬語形に乏しい東日本方言とは異なり、授与動詞を見る場合にも、その敬語形との機能区分の観点から調査を行う必要性があることがわかった。来年度以降の課題としたい。
加齢性腎障害における新たな分子機構の解明

本研究では、加齢に伴う腎障害、特に糸球体硬化症の分子機構を解明するために、老化で蓄積する終末糖化産物および、終末糖化産物により腎臓のメサンギウム細胞より分泌される新規増殖因子Gas6(Growth arrest specific 6)に注目し、Gas6を発現できなくしたマウスでは加齢性腎障害が緩和されることを証明した。また、我々が同定した糸球体硬化制御因子Smad1が糸球体硬化症の尿中新規バイオマーカーになりえることも明らかにした。本研究では、加齢性腎障害の分子機構を解明することを目的とし、その手段として、本年度は、糸球体硬化制御因子への注目、加齢腎の病理変化と老化関連因子との相互作用を検討した。糸球体硬化制御因子への注目という点に関して、本年度は、糸球体硬化の特徴であるIV型コラーゲン産生亢進を直接制御する転写因子Smad1に注目し、尿中ELISA測定系を確立することに成功した。次に、加齢性腎障害と同じく糸球体硬化病変をきたす糖尿病性腎症のモデルラットにおいて尿中Smad1を測定し、腎症早期の尿中Smad1が後の進行性糸球体硬化を予測出来ることを示した。さらに、IV型コラーゲンの発現を制御する別の因子としてSox9を同定した。次に、加齢腎の病理という点では、本年度は、まず、野生型マウスの加齢に伴う糸球体変化を解析し、加齢に従い、我々が同定した新規増殖因子Gas6の糸球体発現が増加することをみいだした。そこで、Gas6ノックアウトマウスにおける糸球体加齢性変化を解析し、病変が抑制されることを示した。Gas6の下流に位置するシグナル伝達因子には、老化関連因子として注目され、同時に硬化責任分子Smad1と関連をもつ分子も存在するという点で、老化と糸球体硬化を結ぶ新たな分子機構の解明が期待できる。老化関連因子との相互作用という面では、本年度は、糸球体硬化に伴うメサンギウム細胞の形質変化を担う因子E2Aの共役蛋白として同定したPIASyをメサンギウム細胞に強発現させることで、メサンギウム細胞の形質変化のマーカーである平滑筋αアクチンの転写活性が上昇する結果を得た。申請者は先述の硬化制御因子Smad1が平滑筋αアクチンの転写活性を亢進させることを既に示しており、硬化関連因子と老化関連因子が細胞の形質変化という形で統合する可能性を示唆している。本研究では、加齢に伴う腎障害の分子機構を解明するためには、まず老化で蓄積する終末糖化産物(AGE)と糸球体硬化の制御因子を解析した上で、さらに、それらと老化関連因子との相互作用を解明する方法を選択した。まず、AGE刺激により糸球体メサンギウム細胞に惹起される新規増殖因子Gas6(Growth arrest specific 6)に注目した。そして、加齢に伴い腎にAGEが蓄積すること、AGEの刺激により糸球体のGas6の発現が亢進して加齢性糸球体硬化に関与していることを加齢マウスおよび培養メサンギウム細胞を用いて証明した。また、糸球体硬化の制御因子に関しては、糸球体硬化の主病態がメサンギウム細胞におけるIV型コラーゲンの増加である点に着目した。そして、我々のこれまでの研究で同定していたIV型コラーゲンの制御因子Smad1が糖尿病性腎症モデル動物における糸球体硬化でも中心的役割を果たし、糸球体硬化のバイオマーカーの候補となりえることを明らかにした(Diabetes 2008(57),1712-22)。次に、これらの要素(AGE,Gas6,Smad1)と老化関連因子の相互関連を解析するため、Gas6の下流に位置し、老化にも重要な役割を果たすシグナル分子Aktに注目した。そして、老化マウスでは、Gas6の発現とともにAktのリン酸化も亢進して糸球体硬化がおこること、そして、Gas6ノックアウトの加齢マウスにおいては、Aktのリン酸化抑制に相関して糸球体硬化が抑制されていことを証明した(国内学会で発表)。現在は、Smad1がIV型コラーゲンの転写を制御して糸球体硬化の中心的役割を果たすことをin vivoで証明するために遺伝子改変マウスを用いた糖尿病モデルを作成し解析中である。
生殖幹細胞における自己保存システムとその分子基盤の解析

組織幹細胞の幹細胞ニッチにおける自己保存と分化の制御機構の分子基盤を解明するために、マウス雄性生殖幹細胞をモデル系として解析を進めた。これまでに、生殖幹細胞は、primitiveなOct-3/4(+)のものとregenerativeなOct-3/4(-)の2つsubpopulationから成り立つことを明らかにしている。このような2つのsubpopulationの成立時期を調べるために、成長過程による幹細胞活性についてそれぞれの集団について検討したところ、支持細胞の成熟時期と一致する事が示された。このことは、幹細胞ニッチの成立時期が支持細胞の成熟時期と一致する事を示唆する。また、これまで分化マーカーと考えられてきたc-kitが、すでに幹細胞の細胞質内に存在する事を突き止めた。さらに、このc-kit分子には、糖鎖修飾の様式により未分化型と分化型のものがあり、とくに未分化型のものについてはES細胞でも保存されていることが確認された。この未分化型のc-kitは、分泌型のkit-ligandと反応する事により内在化し、未分化性が維持されるが、膜型のkit-ligandと反応すると分化することが明らかとなった。つまり、幹細胞ニッチと考えられる空間には十分な分泌型kit-ligandが存在し、その未分化性の維持がなされているが、幹細胞ニッチ周囲の膜型kit-ligandと反応する事により分化へと向かうものと考えられる。一方、分化細胞は、分化型のc-kitのみを発現し、分泌型kit-ligandによるc-kitの内在化は見られなかった。組織幹細胞は支持細胞の作り出す幹細胞ニッチと呼ばれる微小環境において、自己保存と分化細胞産生の制御を受けると考えられている。そこで、マウス精巣生殖幹細胞における幹細胞の増殖・分化の制御機構の解析を行った。GDNF刺激によりin vivoで増殖させた生殖幹細胞は、Oct-3/4の発現パターンから2群に分けることが可能である。そこで、この2群の細胞集団について幹細胞活性を移植法により確認したところ、同等の幹細胞活性を有することが明らかとなった。さらに、これらの細胞群が相互転換可能であることが確認された。そこで、なぜこのような2群の細胞群が存在するのかを検討するために、分化マーカーと考えられているc-kitに着目してその違いを詳細に解析した。この結果、生殖幹細胞は、c-kit蛋白質の修飾とその発現様式の違いによりその予想される機能が異なるリザーバー型(c-kit^<surface->,Oct-3/4^+)、活性化型(c-kit^<surface->,Oct-3/4^-)、遷移状態型(c-kit^<surface+>,Oct-3/4^-)の3つの幹細胞集団から成っていることが明らかになった。これらはどれも新規の糖鎖修飾様式を示す幹細胞共通のstem cell formc-kitを保持していた。このstem cell form c-kitは遷移状態生殖幹細胞として一時的に細胞表面に提示されるが、ここに分泌型SCFが存在するとその刺激により生殖幹細胞はc-kit receptorを細胞内に取り込み、c-kit^<surface->の状態に戻ることで分化が阻害された。このように生殖幹細胞では、stem cell formc-kitと分泌型SCFにより幹細胞が維持されていることが明らかとなった。これらの結果から、stem cell form c-kitと分泌型SCFは幹細胞機能を維持するために重要な役割を果たしていることが示唆された。
分岐サイクロデキストリンの合成と機能

Klebsielaプルラーナーゼを用いてマルトオリゴ糖とサイクロデキストリン(CD)を縮合させ、分岐CDを合成する条件を詳細に検討し、反応混液から分岐CDを分離、精製する方法を確立し、分岐CDの構造と諸性質を研究した。プルラナーゼの基質としては、α-,β-,γ-CDのうちα-CDが最も適した基質であり、ついでγ-CD,β-CDの順であった。イソアミラーゼの場合は、CD環の大きいもの程よい基質であることと、明らかに異なる基質特異性を示した。マルトース(【G_2】)とマルトトリオース(【G_3】)では、α-CDを側鎖の受容体にする場合、【G_3】の方がよい基質であったが、β-とγ-CDに対しては【G_2】と【G_3】で差異はなかった。これもイソアミラーゼと異なる特異性である。【G_2】とγ-CDを基質として、プルラナーゼの縮合反応の条件を検討し、温度50°C,pH6.0が至適であることを見出した。基質濃度はγ-CDが0.4Mの時、【G_2】の濃度が1.8Mで【G_2】-γ-CDの生成が最高になり、更に【G_2】の濃度を増すと、【G_2】-γ-CDの生成率は急激に低下した。縮合反応は加水分解の逆反応であり、水が可及的に少ない程有利であると考えられたが、結果は予想に反した。これは通常の化学反応と異なる現象である。少量の水は酵素を活性のコンホメーションに維持するのに必要であるのか、基質や生成物の拡散が律速しているのか、或は、両者が相乗的に作用していることも考えられる。【G_2】とγ-CDの縮合反応では、【G_2】-γ-CDの他に【G_2】が2分子γ-CDに縮合したdi【G_2】-γ-CDや分岐マルトテトラオースも生成した。これらの構造は【^(13)C】-NMR,メチル化分析、酵素分解などの手段によって決定した。γ-CDに側鎖をつけることによって、γ-CDの水に対する溶解度(25°C)を約6倍高めることができ、人赤血球に対する溶血活性を約50%軽減することができた。これらの事実は今後のCDの利用に対して、分岐化する方向を示唆するものである。
高配向性カーボンナノチューブ膜の作製と高効率エミッターへの応用・実用化

SiCの表面分解法によるカーボンナノチューブ(CNT)膜の生成初期過程を調べるために,SiC単結晶基板(6H型,C面研磨)の真空中加熱実験を,スポット集光型赤外線ゴールドイメージ炉とターボ分子ポンプとを用いておこない,表面の構造変化を分光エリプソメトリ測定によって調査した.加熱温度1100°Cまでのスペクトル変化は,SiC基板上のSiO_2層(4nm)の厚さが減少することで説明できた.しかし1150°C以上では,スペクトルはそれまでのものとははっきりと異なり,X%のvoidをもつグラファイトからなる表面層があるとする3層モデルで説明できた.すなわち,表面層の厚さt=1050nmで,X=5070%であった.このことは,SiCの表面分解がこの温度ですでに開始していることを示している.従来の高分解能TEMによる表面観察では,SiCの分解とCNTの生成とが観察されるのは13001500°C以上の温度であるので,分光エリプソメトリによる光学的測定では,それよりも低い温度での分解開始のさいのわずかな変化をも捉えうることがわかった.1300°Cで長時間(80640min)の加熱では,スペクトルは再びそれまでのものとはっきり異なり,異なる割合のvoidを含む2層の表面層をもった4層モデルで説明できた.すなわち,表面層の厚さt_1=2050nm, t_2=2060nmで,voidの割合X=90%,Y=50%であった.このことは,この温度でCNTの生成が始まることを示唆しており,FE-SEMの観察によってもそれを検出した.SiCの表面分解法によるカーボンナノチューブ(CNT)膜の生成初期過程を調べるために,SiC単結晶基板(6H型,C面研磨)の真空中加熱実験を,スポット集光型赤外線ゴールドイメージ炉とターボ分子ポンプとを用いておこない,表面の構造変化を分光エリプソメトリ測定によって調査した.加熱温度1100°Cまでのスペクトル変化は,SiC基板上のSiO_2層(4nm)の厚さが減少することで説明できた.しかし1150°C以上では,スペクトルはそれまでのものとははっきりと異なり,X%のvoidをもつグラファイトからなる表面層があるとする3層モデルで説明できた.すなわち,表面層の厚さt=1050nmで,X=5070%であった.このことは,SiCの表面分解がこの温度ですでに開始していることを示している.従来の高分解能TEMによる表面観察では,SiCの分解とCNTの生成とが観察されるのは13001500°C以上の温度であるので,分光エリプソメトリによる光学的測定では,それよりも低い温度での分解開始のさいのわずかな変化をも捉えうることがわかった.1300°Cで長時間(80640min)の加熱では,スペクトルは再びそれまでのものとはっきり異なり,異なる割合のvoidを含む2層の表面層をもった4層モデルで説明できた.すなわち,表面層の厚さt_1=2050nm, t_2=2060nmで,voidの割合X=90%,Y=50%であった.このことは,この温度でCNTの生成が始まることを示唆しており,FE-SEMの観察によってもそれを検出した.SiC基板の表面分解法によるカーボンナノチューブ膜の生成初期過程を調べるために,SiC単結晶基板(Cree社製,6H型,on-axis,C面研磨)の真空中加熱実験を,スポット集光型赤外線ゴールドイメージ炉(ULVAC真空理工製)とターボ分子ポンプとを用いておこない,表面の構造変化を分光エリプソメトリ測定によって調査した.その結果,真空度3×10^<-4>Pa,1200°Cで10分間加熱した基板の表面で,エリプソメトリスペクトルにかなり大きな変化が見られた.これは,SiCの表面分解がこの温度ですでに開始しているためであると考えられる.従来の高分解能TEMによる表面観察では,SiCの分解とカーボンナノチューブの生成とが観察されるのは13001500°C以上の温度であるので,分光エリプソメトリによる光学的測定では,それよりも低い温度での分解開始のさいのわずかな変化をも捉えうることがわかった.今後は,さらに低温でのSiC表面分解とカーボンナノチューブ生成の初期過程をくわしく調べてその機構を調査し,成長が進んだ基板試料については高分解能TEM観察・走査プローブ顕微鏡・X線回折測定をおこなって,成長過程の調査・ナノチューブ膜の評価をおこなっていく.そして成長を制御して作製したナノチューブ膜について,電界電子放出特性を調査して高効率エミッターへの応用を検討し,また各種気体の吸蔵特性を調査して気体吸蔵材としての基本性能をも検討していく.SiC基板の表面分解法によるカーボンナノチューブ膜の生成初期過程を調べるために,SiC単結晶基板(Cree社製,6H型,on-axis, C面研磨)の真空中加熱実験を,スポット集光型赤外線ゴールドイメージ炉(ULVAC真空理工製)とターボ分子ポンプとを用いておこない,表面の構造変化を分光エリプソメトリ測定によって調査した.その結果,真空度3×10^<-4>Pa,1200°Cで10分間加熱した基板の表面で,エリプソメトリスペクトルにかなり大きな変化が見られた.

これは,SiCの表面分解がこの温度ですでに開始しているためであると考えられる.従来の高分解能TEMによる表面観察では,SiCの分解とカーボンナノチューブの生成とが観察されるのは13001500°C以上の温度であるので,分光エリプソメトリによる光学的測定では,それよりも低い温度での分解開始のさいのわずかな変化をも捉えうることがわかった.この基板表面変化を,加熱温度・加熱時間を種々に変えてくわしく調査した.その結果,9001100°Cの加熱では,SiC基板表面上にあった自然酸化膜が減少することがわかった.そして11501300°Cの加熱ではエリプソメトリスペクトルに大きな変化が現れ,基板表面にvoidを含むグラファイト層ができ分解反応がおきていることが認められた.さらに,1300°Cで長時間(80640min)の加熱ではエリプソメトリスペクトルはさらに異なる大きな変化を示し,この条件下でカーボンナノチューブ層が生成・成長していることが捉えられた.