hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Y123バルク体の溶融成長における強磁場の効果と組織制御

本研究費で購入した磁場中電気炉を金属材料研究所付属強磁場超伝導材料研究センターに既設の15T伝導冷却超伝導磁石と組合せ、これにすでに作製していた示差熱分析ユニットを挿入して、磁場中示差熱分析装置を完成させ、さらにLabView(ナショナルインストゥルメンツ社)上で動作する測定ソフトウエアを作製した。これにより15Tまでの高磁場中1200°Cまでの温度における示差熱分析装置が実現した。開発した装置を用いて、磁場中の示唆熱分析を行い、溶融成長への磁場の影響を詳細に調べた結果、昇温過程における溶融温度が、磁場でまったく変化しない一方で、冷却過程では印加磁場の増加にともなって、結晶化に伴う発熱ピークが低温側にシフトすることが明らかとなった。さらなる詳細な実験により、磁場によって結晶成長速度が遅くなっていることが明らかとなった。ここで得られた結果は、以前から得られている組織変化や結晶性の向上などの結果を定性的に説明できる。さらに、磁場中で溶融成長をさせた試料の磁束ピンニング特性をさらに詳細に調べるために、電流ー電圧特性を詳細に測定した。超伝導状態における電流ー電圧特性には局所的な臨界電流密度の分布の情報が含まれている。したがって、これを詳細に調べることによって、磁場によって磁束ピンニング特性がどう変化した理解できることになる。実験の結果、局所的な臨界電流密度の分布は、溶融時に印加した磁場が増大するにしたがって、狭くなることが分かった。これは、磁場によって磁束ピンニング特性そのものも影響を受けることを意味しており、今後の材料設計のパラメーターとして磁場が有用であることを意味している。本年度は、磁場中示唆熱分析の作製とそれによる評価を最高14Tの磁場まで行った。今年度最初に、昨年度から制作中であった示唆熱分析ユニットが完成し、すでにある磁場中熱処理炉と組み合わせた実験を行った。平行して、熱処理炉の作製も今年度行っている。これまでに得られている実験結果から現在のところ以下のようなことがわかってきつつある。YBCOの部分溶融温度は磁場の印加によって変化しないが結晶化温度は磁場の印加とともに減少することがわかった。この結果は、磁場中の熱処理を行う上で非常に重要な結果である。このことから、熱力学的な結晶融解現象に関しては磁場の効果は無視できるが、そこから結晶成長する場合には結晶成長機構そのものに磁場が影響していることが示唆される。さらに核生成の結晶成長への効果を押さえるためにMgO粉末を加えた場合でも、磁場による結晶化温度の減少は同じであることから、磁場の印加によって結晶成長速度が減少していると結論づけられた。これらはYBCOの結晶成長に必要なYの拡散過程に磁場が影響を及ぼしているためと考えられる。これらの結果をさらに調べるために、組織観察などの実験や再現性の実験などが現在進行中である。来年度は、本格的に本装置を用いた実験を行う予定であるが、すでに得られた結果に関しては、国際会議にて発表を行い論文もJournal of Crystal Growthに受理されまもなく掲載予定である。
新しい多層木質構造の耐震性に関する研究

本研究は木質構造により、34階建てを可能にするための基礎研究として計画された。しかしながら本研究費の申請直後、阪神淡路大震災が発生した。このため建物の用途を住宅とし、特に狭小間口の住宅も考慮することとした。そしてその研究概要は以下のとおりである。1)阪神淡路大震災の調査研究木造住宅全般を調査したが、本研究課題との関連では、狭小住宅(3階建てが主目的)の常時微動測定による固有周期、壁量と被害度の関係、及び耐震補強による壁量の増加の固有周期への影響について調査研究を行った。2)小規模住宅向け剛接架構の研究狭小間口住宅として期待されている、剛接架構について23の構法提案を行い。その水平加力実験を行い、耐震性能について検討した。3)中大規模構造向けの大断面剛接集成材架構と木質面材耐力壁併用構造の研究大断面集成材による剛接架構と木質面材耐力壁の利点を活かした併用構造を提案し、壁の有無及び壁の開口形状をパラメーターとして水平加力実験を行い、その耐震性能について検討した。またここでは、弾塑性応力解析法を試み、解析法の妥当性も示した。4)終局強度と変形性能に関する研究本研究で直接加力実験を行った剛接架構と耐力壁付き剛接架構以外の既往の研究も含め、各種木質構造の変形性能等の耐震性能を比較検討し、提案構造の特徴を明らかにした。今後は動的強度の研究が期待される。今年度は大凡次の研究を行った。(1)在来軸組工法接合部の荷重-変位特性に関する研究当初計画ではあまり重要視していなかったものであるが、阪神淡路大震災の発生によりその重要性が指摘された。このため、柱や筋かい端部の各種接合方法について繰り返し加力実験を行い、荷重-変位特性を得た。(2)従来軸組工法耐力壁(筋かい及び面材)の荷重-変位特性に関する研究耐力壁についても繰り返し加力実験を行い、荷重-変位特性を得た。多層構造への応用に関するデータが得られた。結果の分析と検討の多くは、次年度行う予定である。(3)常時微動測定による住宅の固有振動特性の研究2、3階建て住宅30棟程度の常時微動測定を行い、固有周期と減衰性を求め壁率や建物仕様及び築年数等との関係を求めた。(4)実大住宅の振動実験と解析的研究阪神淡路大震災の実証実験として、従来軸組工法住宅の実大振動実験の共同研究に参加し、接合部や木材及び全体挙動に関する多くのデータを得た。(5)面材耐力壁を含む多層剛接架構構造の研究2層1スパンで、面材耐力壁を有する剛接架構構造の静加力実験結果の整理と解析的研究を進めた。釘やボルトの荷重-変位特性が分かれば、非線形域も含め各部の挙動が解析可能であることが分かった。今年度は阪神淡路大震災の調査や実証実験のため、本研究の当初計画を若干変更せざるを得なかった。貴重な教訓とし次年度以降の研究に反映させ、研究の完成をめざしたい。今年度は、大凡次の研究を行った。今年度は特に圧縮、引張及び圧縮・引張交番加力繰り返し加力実験を行い、荷重-変位特性を得た。(2)在来軸組工法耐力壁(筋かい及び面材)の荷重-変位特性に関する研究昨年に引継ぎ耐力壁の繰り返し加力実験を行い、荷重-変位特性を得た。そしてその非線形特性と動的終局設計法のための資料を得た。(3)実大住宅の振動実験と解析的研究昨年度行った在来軸組工法住宅の実大振動実験結果の詳細分析を行い、接合部履歴特性の考察を行った。(4)トラスドラーメン構造の実験研究

狭小間口の住宅用として、木質トラス部材をネ-ルプレートで接合した門形架構を提案するため、繰り返し加力実験を行った。2,7303,640mmスパンの架構4体の実験を行った。そして、今まで検討してきた集成材剛接ラーメン架構の実験結果と合わせ、剛性、非線形特性等を比較検討した。トラスドラーメン構造が施工簡単でロ-コストの割には高い剛性と強度が期待できることが分かった。本研究は木質構造により、34階建の住宅を可能にするための耐震性に関する基礎研究である。研究申請後阪神淡路大震災が発生し、狭小住宅の被害が問題となった。このため、研究概要は以下のとおりである。1)阪神淡路の震災調査木質住宅全般の調査を行ったが、本研究課題との関連では、狭小住宅の固有振動数、壁量や被害の関係を調査した。また、これらの耐震補強効果についての研究も行った。狭小住宅では、剛接や方杖による水平剛性や耐力の確保が重要であることを示した。2)剛節架構の水平耐力実験本研究以前の研究で不足していた、比較的小規模の剛節架構について実験研究を行った。その一つはツ-バイフォー材をネ-ルプレート接合した合成ラーメン構造であり、この構造はロ-コストであるが、強度型であることを示した。また、ボルト、ドリフトピン、PC鋼棒等の剛節架構についての実験研究を行った。これらは、接合部詳細に剛性と耐力が大きく左右されることを示した。3)構造特性に関する比較研究本研究以外に行った研究も含め各種木質構造の耐震性能の比較研究を行った。震災以後大地震時の特性が注目されているが、本研究により構造特性係数や等価粘性減衰定数等が明らかになり今後の耐震性能研究の基礎資料として生かされるものと思う。最終成果のとりまとめがまだ十分公表されていないので、早い時期の公表する予定である。
使える伝統組積造　－ネパール山間地における新たな組積造住宅の開発

ネパールにおいて組積造を地元で取れる素材のみにより強化する取り組みを行い、目地の強化、開口部補強、壁の面外方向変形抑制などを盛り込んだ、新しい住宅プランのカタログや設計・施工マニュアルを作成し、ネパール政府と協議を行い公開を目指す。また、ユネスコとの連携を進めることで、本手法を歴史的建築物の修復にも準用し、世界的な組積造歴史建築物修復手法の確立に結び付ける。
出芽酵母における新規細胞内レドックス制御機構の解明

出芽酵母の酸化ストレス耐性に重要な遺伝子EOS1について、機能解析を行った。Eos1タンパク質の部分的欠失試験により、Eos1タンパク質の活性に重要な領域を見出した。また、EOS1遺伝子欠損変異株の遺伝子発現解析の結果、活性酸素種消去に関わる多くの遺伝子の発現量が増加している一方で、細胞内小器官に局在する活性酸素種を分解する酵素遺伝子の発現量が低下していることが明らかとなった。出芽酵母EOS1欠損株が酸化ストレス感受性になる原因の1つは、細胞内のスーパーオキシドや過酸化水素が増加していることが昨年度までに明らかとなった。細胞内でこれら活性酸素種が増加している原因について検証するために、活性酸素種の分解酵素をコードする遺伝子の発現量をリアルタイムRT-PCRで解析した。スーパーオキシドジスムターゼ2種(SOD1、SOD2)およびカタラーゼ2種(CTT1、CTA1)について解析を行った結果、SOD2およびCTA1の遺伝子発現が大きく低下していることが明らかとなった。EOS1欠損株細胞内では、ミトコンドリアやペルオキシゾームにおける活性酸素種の分解機能が低下していることが推測された。また、酸化ストレス条件におけるEOS1欠損株の遺伝子発現変化についてDNAマイクロアレイ解析を行った結果、活性酸素種消去に関わる遺伝子の発現が野生株よりも大幅に上昇していた。このことから、通常よりも高い酸化ストレスを受けているため、酸化ストレスで発現誘導される遺伝子の発現量も大きく上昇していることが推定された。現在、EOS1遺伝子と機能的な相互作用がある遺伝子を同定するために、EOS1遺伝子の欠損変異と合成致死になるような遺伝子変異のスクリーニングを行っている。これまでに約1,000遺伝子について解析を行い、二重欠損により致死、あるいは生育遅延を起こす遺伝子を数種同定できた。引き続き、残りの遺伝子についても解析を進めている。出芽酵母はEOS1遺伝子を欠損すると、細胞内のスーパーオキシドや過酸化水素が増加し、酸化ストレス感受性が強くなることがこれまでに明らかとなっている。EOS1欠損株の細胞内でこれら活性酸素種が増加している原因として、ミトコンドリアやペルオキシゾームにおける活性酸素種の分解機能が低下している可能性が遺伝子発現解析により示唆された。そこでスーパーオキシド分解活性(SOD活性)について詳細に解析を行ったところ、細胞中のSOD活性はEOS1欠損株では野生型株に比べ約1.4倍に増加していることが明らかとなった。この結果から活性酸素が多く生成されるミトコンドリアで局所的にスーパーオキシド濃度が上昇している可能性が推測された。また、EOS1欠損株では鉄イオン輸送に関わる遺伝子の発現が低下していることから、ヘムの減少による活性酸素種分解酵素遺伝子の発現抑制が生じている可能性も示唆された。Eos1は亜鉛や鉄などの金属イオンの恒常性を維持することで細胞内の酸化レベルを維持することに重要なタンパク質であることが示唆された。また、酸化ストレス耐性とトレハロース蓄積が関連しているという報告があることから、EOS1欠損株における各種ストレス下でのトレハロース蓄積量を解析した。その結果、EOS1欠損株は定常期や低温ストレス下でのトレハロース蓄積量が野生型株よりも増加し、逆に高温ストレス下では減少していることが明らかとなった。Eos1がトレハロース合成に関与していることが示唆され、Eos1の重要な機能の1つである可能性があり、今後の研究課題である。出芽酵母EOS1欠損株が酸化ストレスに感受性を示すのは、細胞内のスーパーオキシドや過酸化水素が増加していることに起因することが明らかとなった。細胞内でスーパーオキシド量が増加している原因について検証するために、Eos1pの細胞内局在部位である小胞体内のレドックス状態について小胞体局在型緑色蛍光タンパク質を用いて解析を行った。その結果、EOS1を欠損していても小胞体内の酸化レベルに大きな変化がないことが明らかとなった。EOS1欠損株細胞内で増加しているスーパーオキシドは小胞体由来ではないことが推測された。また、Eos1pは4つの膜貫通領域をもつ膜タンパク質であり、細胞質側にN端領域とC端領域を持ち、さらに小胞体内ループを持つ構造であると推定される。それぞれの領域を欠損した変異型Eos1pを発現させた場合の酸化ストレス感受性について解析を行った結果、非膜貫通領域を欠損しても酸化ストレスに感受性を示さなかった。しかし、膜貫通領域を欠損させると酸化ストレスに感受性を示したことから、膜貫通領域がEos1pの機能に重要であることが推定された。合成致死変異のスクリーニング法としては合成遺伝子アレイ(SGA: synthetic genetic array)解析と呼ばれる方法を用いた。このスクリーニングにより、二重欠損株が産生されない(致死)か、あるいは正常のものよりゆっくりとしか増殖しない株の分離を試みている。活性酸素分解酵素の解析やDNAマイクロアレイ解析は、ほぼ計画書通りに研究が進んでいる。また合成致死変異のスクリーニングも完了の目途が立っていることからおおむね順調に進展していると判断できる。

小胞体内レドックス状態の解析やタンパク質の活性に重要な部位の特定は、ほぼ計画書通りに研究が進んでいる。また合成致死変異のスクリーニングも開始していることからおおむね順調に進展していると判断できる。合成致死変異のスクリーニングを完了し、研究計画書通りにアポトーシスの解析や合成致死遺伝子の解析を開始し、研究を進めていく予定である。合成致死変異のスクリーニングを完了し、研究計画書通りにマイクロアレイ解析やアポトーシスの解析を開始し、研究を進めていく予定である。本研究課題の推進のため、次年度の研究費は、交付申請時の計画どおり使用する。なお、次年度使用額73,559円は、研究費を効率的に使用して発生した残額であり、次年度に請求する研究費と合わせて研究計画遂行のために使用する。なお、次年度使用額52円は、研究費を効率的に使用して発生した残額であり、次年度に請求する研究費と合わせて研究計画遂行のために使用する。
白金鉄磁石のクラウン・ブリッジの応用に関する基本的研究

本研究は,白金鉄系磁石合金を用いて外冠を,磁性ステンレス鋼を用いて内冠を,それぞれ磁化鋳造にて作製し,両者間に作用する吸引力によって補綴物を維持する新しい可徹式クラウン・ブリッジの開発を目的として,特に外冠の作製に用いる白金鉄系磁石合金が歯科鋳造用合金として応用可能かどうかについて基本的な研究を行った.具体的には,1.白金鉄系磁石合金鋳造体に及ぼす埋没材の種類と鋳型温度の影響2.白金鉄系磁石合金鋳造体に及ぼすSiおよびNbの添加効果3.白金鉄系磁石合金鋳造体の吸引力に及ぼす着磁方法の影響の3項目について実験を行うことにより,この合金の歯科利用への可能性を検討した.これらの研究の総合的な結果から,以下のことがわかった.(1)白金鉄系磁石合金鋳造体の表面の粗さ,磁気特性を調べることにより,この合金の歯科鋳造を可能にする市販の埋没材とその適性鋳型温度が見出された.(2)この合金にSiを約0.1mole%以上添加すると,表面粗さ,および鋳造欠陥ともに減少し,Siを約0.2mole%以上,Nb量を約0.5mole%以下とすると磁気特性が低下することから,本研究の目的に適合する最適合金組成は,現在のところFeー39.5Pt-0.65Nb-0.1Si(mole%)であると考えられる.(3)円板状試料の吸引力は,面内4極着磁した場合に最も高い値を示し,そのときの最大値は1000gfを越えるものであり,平均値では734gfであった.また,最適合金組成でのクラウン状試料の吸引力は,歯冠軸方向に着磁した場合に最も高い値を示し,そのときの最大値は,720gfであり,平均値では536gfであった.これらの値は,補綴学的に十分臨床応用できるものであると考えられ,その維持を磁力に求める可徹式クラウン・ブリッジの実用化の可能性が示唆された.本研究は,白金鉄系磁石合金を用いて外冠を,磁性ステンレス鋼を用いて内冠を,それぞれ磁化鋳造にて作製し,両者間に作用する吸引力によって補綴物を維持する新しい可徹式クラウン・ブリッジの開発を目的として,特に外冠の作製に用いる白金鉄系磁石合金が歯科鋳造用合金として応用可能かどうかについて基本的な研究を行った.具体的には,1.白金鉄系磁石合金鋳造体に及ぼす埋没材の種類と鋳型温度の影響2.白金鉄系磁石合金鋳造体に及ぼすSiおよびNbの添加効果3.白金鉄系磁石合金鋳造体の吸引力に及ぼす着磁方法の影響の3項目について実験を行うことにより,この合金の歯科利用への可能性を検討した.これらの研究の総合的な結果から,以下のことがわかった.(1)白金鉄系磁石合金鋳造体の表面の粗さ,磁気特性を調べることにより,この合金の歯科鋳造を可能にする市販の埋没材とその適性鋳型温度が見出された.(2)この合金にSiを約0.1mole%以上添加すると,表面粗さ,および鋳造欠陥ともに減少し,Siを約0.2mole%以上,Nb量を約0.5mole%以下とすると磁気特性が低下することから,本研究の目的に適合する最適合金組成は,現在のところFeー39.5Pt-0.65Nb-0.1Si(mole%)であると考えられる.(3)円板状試料の吸引力は,面内4極着磁した場合に最も高い値を示し,そのときの最大値は1000gfを越えるものであり,平均値では734gfであった.また,最適合金組成でのクラウン状試料の吸引力は,歯冠軸方向に着磁した場合に最も高い値を示し,そのときの最大値は,720gfであり,平均値では536gfであった.これらの値は,補綴学的に十分臨床応用できるものであると考えられ,その維持を磁力に求める可徹式クラウン・ブリッジの実用化の可能性が示唆された.鋳造可能な磁石合金の中では,最大エネルギー積を示す,白金鉄磁石合金の代表的組成(Fe-39.5Pt-0.75Nb)を用い.この合金に最適な鋳造条件を検討することを目的に,市販のチタンクラウンブリッジ埋没材5種類を用いて鋳造したときの,鋳造後の表面粗さ,磁気特性(保磁力・残留磁束密度・最大エネルギー積),吸引力の相違を調べた。さらに,良好な結果の得られた埋没材について,鋳型温度を変えて鋳造したときの,鋳造後の表面粗さ,磁気特性,吸引力の相違についても検討した。その結果1.従来の歯科鋳造の技法で,鋳造が可能であった。2.表面粗さについては,埋没材の種類による影響が認められたが,鋳造温度の違いによる影響は,室温を除いて,ほとんど認められず,コントロールとしたNi-Gr合金より,良好であった。しかし,全体的に湯流れが悪く,大小の差はあるものの鋳造体に湯じわや鋳巣が見られた。3.磁気特性に関しては,埋没材の種類による影響が認められた。鋳型温度の影響は保磁力・残留磁束密度において,200°Cから600°Cの間で同程度に高い値を示したが,その差は小さく,影響は明瞭ではなかった。4.吸引力に関しては.最大のもので500gを越えるものも見られた。5.吸引力の結果と磁気特性の結果は対応しなかった。以上の結果から,吸引力に関しては補綴学的に,クラウン・ブリッジへの応用の可能性が示唆された。

今後は,鋳造条件・方法や合金組成等を検討し,鋳造性の向上を図るとともに,結晶構造の微細化,均一化を進め,さらに安定した磁気特性,吸引力が得られる合金を開発して行きたい。白金鉄系磁石合金の鋳造性及び磁気特性の向上を目的に,白金鉄二元合金に,シリコンとニオブをそれぞれ添加し,様々な組成の合金について鋳造後の表面粗さ,磁気特性,吸引力に及ぼす影響を調べた結果,以下のことが分かった.1.シリコンの添加は,鋳造体の表面粗さを向上させ,鋳造後の熱処理時間を短縮することが分かった.しかし,0.1at%以上の添加は,吸引力を低下させると考えられる.これは,鋳造前後でのシリコンの消失はほとんどなく,結晶粒界に沿ってシリコン濃度の高い部分が存在し,粒界強度が低下し,粒界割れが発生するためと考えられる.2.0.5から0.75at%のニオブの添加は,鋳造体の磁気特性の向上に有効であった.また,吸引力の向上を目的に,円板状試料とクラウンタイプ試料を用いて,その着磁方法を,厚さ(歯冠軸)方向,直径(歯冠軸に垂直)方向,面内(咬合面内)4極と変えて吸引力の相違を検討した結果,1.円板状試料の吸引力は,4極着磁にすると,大きな吸引力を示す傾向が見られ,高いものでは1100gfを越える試料も見られた.2.クラウンタイプ試料の吸引力は,歯冠軸方向で約600gf,4極で約100gfと円板状試料の結果とは逆の結果を示した.これは,4極着磁では,着磁機の能力の問題から,試料の内面まで磁場が通なかったからであり,着磁機の問題が解決されれば,吸引力は大きくなるものと考えられる.いずれにしろ,単純型のクラウン形態ではあるが600gfという値は,可撤式クラウンブリッジの維磁力として臨床応用できる可能性があると考えられる.今後は,ニオブの添加量を0.5から0.75at%,シリコンの添加量を0.1at%未満とし,最適な添加量を検討し,クラウンタイプ試料の適合精度や専用着磁機の開発と吸引力におよぼす影響などを調べるとともに,臨床応用に際しての様々な制限に対しても検討を進めて行きたい.白金鉄磁石合金鋳造体の吸収力について,臨床応用に関する詳細な検討を行うことを目的に,Fe-39.5Pt-0.75Nb(mole%)合金とFe-39.5Pt-0.65Nb-0.1Si(mole%)合金を用いて,円板状試料の他に,より臨床形態に近いクラウン状試料を作製し,それぞれの吸引力に及ぼす着磁方法の影響について調べた.また,クラウン状試料については,その内面の表面粗さと,金型との適合性についても調べた.得られた結果を下記に示す.1.クラウン状試料内面の表面粗さは,今回検討した合金による差が小さく,歯科用金合金と比較すると,約3倍の値を示した.2.クラウン状試料において,摩擦抵抗をできるだけ小さくして,磁力だけの値を得るため,埋没材の混液比を調整し,意図的に膨張量を大きくしたため,その適合は緩く,一般的な歯科用金パラ合金のfrictional fitの状態における適合精度と比較して大きな値を示した.3.円板状試料の吸引力は,4極着磁した場合が最も高く,Fe-39.5Pt-0.75Nb(mole%)合金において,平均値で734gfという高い値が得られた.4.クラウン状試料の吸引力は,歯冠軸方向に着磁した場合に最も高い値を示し,そのときの最大値は,Fe-39.5Pt-0.65Nb-0.1Si(mole%)合金で得られ720gfであり,平均値では536gfであった.この値は,補綴学的に十分臨床応用できるものであると考えられる.
ホウ素アート錯体を基軸とした新反応・新物質・新材料

有機ホウ素化合物は医薬品や有機電子材料を合成するための反応剤として有用である。本研究ではこれらの新しい合成手法を開発した。この手法を用いることで、従来法では合成困難であった複雑な構造を持つ様々な化合物を精密に作ることが可能となった。また、開発した合成手法により得たピリジン.ボラン錯体は高い電子受容性と発光性を示し、フレキシブルな次世代照明として期待される有機無機ハイブリッドLED(HOILED)の発光材料として用いることができた。有機ホウ素化合物は合成試薬として極めて重要であるのみならず、近年では医薬品や発光材料等、機能性材料としても注目されている。このため、従ってホウ素化合物を効率よく合成する手法の開発は近年の課題の一つである。アルキニル(トリアルキル)ボラートはアルキルハライドとアルキンβ位で反応し、ホウ素上のアルキル基が1,2-転位することで三置換アルケニルボランを与える。このような反応は多置換アルケニルホウ素化合物の合成法として有用であるが、ホウ素上にアリール基を有するアルキニル(トリアリール)ボラートは反応性が低く、無触媒では全く反応が進行しなかった。本研究ではパラジウム触媒を用いることでアルキニル(トリアリール)ボラートのアリル化反応が進行することを見いだした。トリフェニルボスフィンなどの単座配位子やDPPEなどの二座配位子では反応が進行しなかったのに対し、配位狭角の大きな二座ホスフィンであるXANTPHOSを配位子として用いることで、アリル基を有する三置換アルケニルボランが高収率で得られた。ホウ素上がフェニル基の場合、その反応のE,Z選択性は低いものであったが、フェニル基に代え、嵩高い2,6-ジメトキシフェニル基を導入するとE体選択的にアルケニルボランが得られた。また、得られたアルケニルボランのホウ素上の2,6-ジメトキシフェニル基は酸性条件下、アルケニル基に優先して加水分解し、その立体を保持したまま三置換アルケニルボロン酸を得ることができた。インデン骨格は天然物や医薬品、有機電子材料に見られる重要な骨格である。遷移金属触媒を用いたo-ハロベンゾイル化合物やo一ボリルベンゾイル化合物とアルキンを用いた環化付加反応はこの骨格の有用な合成法の一つであるが、立体的・電子的に類似した置換基を有するアルキンを位置選択的に導入することは困難であった。の方、我々はパラジウム触媒によるアルキニルボラートとハロゲン化アリールの反応を既に開発していた。この知見を受け、今年度はo-ハロベンゾイル化合物とアルキニルボラートとの反応で様々な置換基を有するインデンを位置選択的に合成する手法を開発した。5mol%のPd(π-allyl) Cl (xantphos)存在下、2-ヨードアセトフェノンに(4-メトキシフェニルエチニル)(フェニル)-9.BBNを作用させたところ、3.(4-メトキシフェニル)-1-メチル-2-フェニルインデン-1-オールが91%の収率で得られた。一方、ボラートとして構造異性体である(4-メトキシフェニル)(フェニルエチニル)-9-BBNを作用させたところ、2-(4-メトキシフェニル)-1一メチル-3-フェニルインデン-1-オールが91%の収率で得られ、用いるボラートによって位置異性体を完全に作り分けることができた。本反応では、まずパラジウム触媒によるアルキニルボラートとオルト位にカルボニル基を有するハロゲン化アリールとの反応によってホウ素のシス位にオルトーカルボニルアリール基を有するアルケニル-9-BBNが位置および立体選択的に生成する。さらにアルケニルボラン部位がカルボニル基に付加することで5-exo-trig環化し、インデノールが生成したものと考えられる。本反応は2,3-ジアリール置換体のみならず、2,3-ジアルキル置換体合成へも適用でき、様々なインデン誘導体の選択的合成法として有用である。
造血細胞の増殖・老化制御におけるSir2遺伝子の機能解析

カロリーセンサーとして働くSir2の哺乳類ホモローグSIRT1が造血細胞の増殖、分化、agingにおいてどのように機能しているかを解析した。SIRT1の特異的阻害剤であるnicotinamide(NA)をマウスの造血幹・前駆細胞(マウス骨髄単核球細胞由来Lin(-)、Scal(+)、c-kit(+)細胞)に作用させ、SIRT1の機能解析を行い、SIRT1はサイトカイン非存在下での造血幹・前駆細胞のアポトーシスを阻害していること、すべてのlineageへの造血細胞の分化を阻害していることを示した。NAによりSIRT1の機能を抑制した造血幹細胞において造血細胞の増殖・分化を制御する因子の発現を解析した。KSL細胞をSCF, TPO, IL-6, FL3L存在下で培養する際に、NAを添加したところ、E2Fの発現は軽度低下し、P16INK4a, P19Arfの発現が増加した。造血幹細胞において活性酸素種ROSの蓄積がp16の発現を誘導することが報告されている。培養の際に、NA単独あるいはそれに加えて抗酸化剤N-acetyl Cysteine(NAC)を添加した。REDOX sensor redCC1の取り込みによりROSの蓄積を検討したところ、NA添加によりROSの蓄積を認めたが、NA+NACを添加した場合にはROSはCTLと同程度まで消去されていた。また、Lin-Sca-lの細胞分画はNA添加により減少したが、NA+NAC添加時には、コントロールの培養と同程度まで回復していた。このことよりNAによる分化の促進はROSの蓄積を介するものと考えられた。以上よりSIRT1はp16INK4aやp19Arfの発現増強とROSの消去を介し、造血幹細胞の未分化性の維持に関与していると考えられた。再生医療が進む中、幹細胞の動態を解明することが急務とされている。近年、造血幹細胞についても増殖・分化の分子機構について多くの報告がなされている。しかし、造血幹細胞が骨髄の微小環境の中でどのようにして未分化な状態を維持しているかについてはいまだ明らかにされていない。我々はエネルギー代謝という観点から造血幹細胞の維持機構を解明するためにエネルギーセンサーとして働くSIRT1という分子に着目し、造血幹細胞におけるSIRT1の機能について明らかにしてきた。SIRT11の阻害剤であるNicotinamide(NA)をマウスの骨髄由来Lin-Sca-1+c-Kit+細胞培養液に添加すると添加しない場合よりKSL細胞が著明に減少した。また、KSL細胞にSIRT1のSiRNAを加えることによりNA添加の場合と同様の効果が得られた。さらにこれらの細胞を用いてコロニーアッセイを行ったところNA添加あるいはSiRNA導入細胞ではコロニー形成能が低下していた。これらのことよりSIRT1は造血幹細胞の分化を抑制していると考えられた。次にSIRT1が造血幹細胞の分化を抑制する機構について解析した。NA添加の際、CDKinhibitor p16INK4a, p19Arfの発現が誘導された。また、細胞内の活性酸素(ROS)が蓄積しており、ROSを消去するN-Acetylcystaeine(NAC)を添加することによりNAによるROSの蓄積が解除され、同時に分化促進作用も解除された。また、MAPK阻害剤はNAによる分化の促進には影響せず、PI3K阻害剤は分化を抑制したことからSIRT1による分化の抑制にはPI3Kおよびその下流因子が関与していると考えられた。また、SIRT1のアセチル化の標的であるp53の阻害剤添加によりNAによる分化促進は影響を受けなかった。P53のKOマウス由来骨髄KSL細胞はWTのKSLと同様にNAにより分化が促進した。

以上よりSIRT1による造血幹・前駆細胞の分化抑制作用にはp16、p19、ROS、PI3Kが重要な役割を担っており、MAPK、P53は関与していないと考えられた。本年度はSIRT1が造血幹細胞の分化を制御する機構についておもに解析した。SIRT1の機能を抑制した造血幹細胞において造血細胞の増殖・分化を制御する因子の発現を解析した。KSL細胞をSCF,TPO,IL-6,FL3L存在下で培養する際に、NAを添加したところ、E2Fの発現は軽度低下し、p16INK4a,p19Arfの発現が増加した。造血幹細胞において活性酸素種ROSの蓄積がp16の発現を誘導することが報告されている。培養の際に、NA単独あるいはそれに加えて抗酸化剤N-acetyl Cysteine(NAC)を添加した。REDOX sensor redCC1の取り込みによりROSの蓄積を検討したところ、NA添加によりROSの蓄積を認めたが、NA+NACを添加した場合にはROSはCTLと同程度まで消去されていた。また、Lin-Sca-1の細胞分画はNA添加により減少したが、NA+NAC添加時には、コントロールの培養と同程度まで回復していた。このことよりNAによる分化の促進はROSの蓄積を介するものと考えられた。また、p16の発現にMAPKが作用することが報告されているためMAPKのinhibitorの作用を検討した。いずれのMAPKの作用を押さえた状態でもなおNAにより分化が誘導されたことより、SIRT1による増殖抑制はMAPKシグナル伝達経路を介さないと考えられた。次にSIRT1の脱アセチル化の主要なターゲットであるP53のinhibitor Pifithrinαを加え、p53の作用を解除してもNAにより分化が誘導された。p53ノックアウトマウス由来のKSL細胞においてもWTと同様、NAにより分化誘導が見られた。以上よりSIRT1はp16INK4aやp19Arfの発現増強とROSの消去を介し、造血幹細胞の未分化性の維持に関与していると考えられた。
iPS細胞分化による神経疾患の原因遺伝子同定手法の開発

本研究は、一家系では絞り込めない遺伝性疾患の原因遺伝子を患者由来iPS細胞から疾患部位細胞へ誘導し、その発現情報から疾患遺伝子を同定する手法を開発することである。近年、シークエンス技術の進歩により、一個人の全ゲノム配列を読むことが可能となった。実際、エクソームだけでも、膨大な塩基変化を見つけることができる。しかし、連鎖解析から得られた候補領域上に塩基変化が見つかっても、その解析家系が一家系の場合では、それが疾患を誘発している変異なのか、きわめて稀なSNPなのか判別することが不可能である。本研究開発では、患者由来細胞をiPS化、疾患部位細胞へ誘導し、発現プロファイリング等から疾患細胞の表現形を見つけ、候補遺伝子をウイルス導入することで、正常な表現形に戻すことで、疾患遺伝子を同定することを目的とする。研究代表者の留学に伴い、研究代表者が変更されたのを機に、対象疾患を神経疾患ではなく、神経筋疾患に対象を広げ、骨格筋と心筋に異常を呈する疾患に対象を変更した。本疾患の報告から20年間類似疾患の報告がなく、これ以上連鎖解析の解像度をあげることができない疾患であり、本研究開発の対象として最適な家系である。本研究開発にあたり、次の3点が重要と考える。1:iPS細胞の樹立、2:iPS細胞の未分化維持、3:目的細胞への高い分化誘導の3点である。1:iPS細胞の樹立に関して、ウイルス導入によるiPS細胞樹立は、ウイルス遺伝子がその細胞のゲノムを傷つける。そのため、その傷の影響は予測できないことが以前より指摘されてきた。そのため、本件では、ウイルスの生活環が核ではなく細胞質のみであるセンダイウイルスを採用した。ディナベック社により開発されたセンダイウイルスベクターは温度感受性となっており、iPS化後38°Cで2週間も培養すればウイルスが完全に失活する。このセンダイウイルスの使用により、ゲノムが無傷なiPS細胞が樹立できる。また、iPS細胞を樹立する場合、線維芽細胞で実施するのが一般的であるが、本開発研究では、末梢血から単離したT細胞で行った。これは、患者負担の大幅な軽減が期待される事、および採血時に十分量のT細胞が採取できすぐにウイルス感染することができる点で、線維芽細胞より優っていると考える。まず、全血5mLをFicollによる比重勾配で単核球を分離。ついで、Dynabeads Untouched Human T cellsを用いて、PBMCからT細胞を単離。続いて、Dynabeads Human T-Activator CD3/CD28を用いて、T細胞の表面抗原であるCD3およびCD28に対する抗体を用いてT細胞を刺激・活性化。翌日、T細胞1x105cellsに対してMOI=20で4遺伝子のセンダイウイルスを感染。翌日、培地を交換。感染4日目にMEFを用意。感染5日目にMEF上に1x104cellsのT細胞を再播種。翌日に、DMEM/F12ベースのhiPS培地に交換。2週間後あたりからES様コロニーの出現を観察。コロニー単離用に、6wellplateにMEFを播種。翌日、iPS細胞のdishとコロニーピックアップ用のplateの培地を10uMのY-27632を加えた培地と交換一時間以上incubatorで静置。実体顕微鏡下で27Gの針でコロニーをカットし、4等分以上に分割し、6wellplateに蒔き直す。翌日から毎日培地交換。ウイルス感染を行いiPS様のコロニーの単離までに一ヶ月弱の期間でiPS化ができる。線維芽細胞からはじめる従来の手法より短期間である。2:iPS細胞の未分化維持に関して、Ying QL 2008 natureを参考に、hiPS培地に0.8uMのPD0325901と3uMのCHIR99021を加えた培地で維持する。3:目的細胞への高い分化誘導に関しては、実体顕微鏡下で拍動細胞を切り出すことで、心筋細胞の純度を100%にする。本研究期間では、健常者末梢血からのiPS細胞の樹立までしか進めることが出来なかった。現在、倫理申請も認可され、患者の同意も得られ、平成23年4月下旬に採血する予定である。初年度は、ラボのP2化や条件検討に大幅に時間がとられ、健常者iPSの樹立のみの成果で終了してしまった。目的細胞に分化させる目的で、EB5細胞を購入。この細胞はゲノム中の未分化マーカー遺伝子であるOct4遺伝子の直後にIRES配列とBlastidineを挿入したES様細胞で、Blastidine含有の培養液で培養している間は未分化状態が維持できる細胞である。培地からBlastidineを抜くことではじめて分化を進めることができる。この未分化細胞を用いて、分化誘導確認実験を行った。まず、SDIA(Stromacell-dirived Inducing Activity)法で、ドーパミンニューロンへ分化実験を行った。確認は分化させた細胞を固定し、細胞免疫染色を実施。Tyrosine Hydroxylase抗体、NCAM抗体で染色を行った。分化率は50%以下と低く、他の細胞への分化も進行していることが判明した。また、SFEB(Serum-free Floating culture of Embrioid Body-like aggregates)法でも分化誘導を実施。同様にTH抗体、NCAM抗体で細胞染色を実施。SDIA法同様に高い誘導率ではなかった。これまでの結果から高い誘導率を実現するために、2種のウイルスベクターが必要となる事が判明した。

1)患者由来のiPS細胞が意図せぬ分化誘導を開始しないために、Oct4遺伝子のプロモータにBlastidineを繋いだ未分化維持ウイルスベクター。2)高い分化誘導を実現するために、分化誘導補助遺伝子を未分化細胞に導入する必要があると考えられ、目的細胞のマーカー遺伝子のプロモータ直後に薬剤耐性遺伝子をつないだ分化誘導ベクター。薬剤含有培養液で培養することで他の細胞種に分化する細胞を排除する。この2種のベクターを作成する目的で、文献からOct4遺伝子(未分化細胞マーカー遺伝子)のプロモータ、NEFH遺伝子(運動ニューロンマーカー遺伝子)のプロモータのクローニングを実施した。本研究は、一家系では絞り込めない遺伝性疾患の原因遺伝子を患者由来iPS細胞から疾患部位細胞へ誘導し、その発現情報から疾患遺伝子を同定する手法を開発することである。近年、シークエンス技術の進歩により、一個人の全ゲノム配列を読むことが可能となった。実際、エクソームだけでも、膨大な塩基変化を見つけることができる。しかし、連鎖解析から得られた候補領域上に塩基変化が見つかっても、その解析家系が一家系の場合では、それが疾患を誘発している変異なのか、きわめて稀なSNPなのか判別することが不可能である。本研究開発では、患者由来細胞をiPS化、疾患部位細胞へ誘導し、発現プロファイリング等から疾患細胞の表現形を見つけ、候補遺伝子をウイルス導入することで、正常な表現形に戻すことで、疾患遺伝子を同定することを目的とする。研究代表者の留学に伴い、研究代表者が変更されたのを機に、対象疾患を神経疾患ではなく、神経筋疾患に対象を広げ、骨格筋と心筋に異常を呈する疾患に対象を変更した。本疾患の報告から20年間類似疾患の報告がなく、これ以上連鎖解析の解像度をあげることができない疾患であり、本研究開発の対象として最適な家系である。本研究開発にあたり、次の3点が重要と考える。1:iPS細胞の樹立、2:iPS細胞の未分化維持、3:目的細胞への高い分化誘導の3点である。1:iPS細胞の樹立に関して、ウイルス導入によるiPS細胞樹立は、ウイルス遺伝子がその細胞のゲノムを傷つける。そのため、その傷の影響は予測できないことが以前より指摘されてきた。そのため、本件では、ウイルスの生活環が核ではなく細胞質のみであるセンダイウイルスを採用した。ディナベック社により開発されたセンダイウイルスベクターは温度感受性となっており、iPS化後38°Cで2週間も培養すればウイルスが完全に失活する。このセンダイウイルスの使用により、ゲノムが無傷なiPS細胞が樹立できる。また、iPS細胞を樹立する場合、線維芽細胞で実施するのが一般的であるが、本開発研究では、末梢血から単離したT細胞で行った。これは、患者負担の大幅な軽減が期待される事、および採血時に十分量のT細胞が採取できすぐにウイルス感染することができる点で、線維芽細胞より優っていると考える。まず、全血5mLをFicollによる比重勾配で単核球を分離。ついで、Dynabeads Untouched Human T cellsを用いて、PBMCからT細胞を単離。
無麻酔個体動物を用いたイメージングによる視覚情報演算機構の解析

無麻酔・麻酔状態のラットの頭部を固定して、視覚刺激を提示したときの一次視覚野の神経活動を二光子励起機能的多ニューロンカルシウムイメージング法にて記録する実験系を確立した。抑制性神経細胞が蛍光をもつラットを用いることによって、抑制性・興奮性神経細胞を区別した。記録中は、皮質脳波や瞳孔位置、ラットの様子をモニターした。方位選択性、方向選択性、最大反応の大きさについて調べた結果、無麻酔・麻酔状態で異なる性質が確認された。本研究は、脳が実際に生体中でどのような情報演算を行っているのかを解明することを目指すものである。脳切片を用いた、研究代表者のこれまでの研究で明らかになった、情報演算の基本原理が、様々な脳領域からの入力を受ける、自然な稼働状態の生体脳において、どのように生かされ、利用されているかはいまだに不明である。そこで、無麻酔のラット個体動物を用いて、入力-出力相関が観察されやすい一次視覚野V1に焦点を当て、入力視覚刺激に対する出力応答を検討する。この実験結果をもとに、入力から出力に至るまでの情報演算を推測し、生体脳で実際に行われている情報演算機構の基盤をなす原理を真の意味で理解することを目指す。本年度は、まず、実験システムのセットアップを行った。無麻酔のラットを脳固定装置に固定して、視覚刺激を提示したときの神経活動をV1より二光子励起機能的多ニューロンカルシウムイメージングすると同時に、埋め込み電極から皮質脳波(ECoG)を記録した。さらに、ラットの様子、瞳孔位置をモニターした。脳波から想定される"脳の状態"によって、V1の出力応答がどのように影響されるかを現在検討中である。本年度の研究により、まず、V1という初期視覚野の段階で、同じ視覚刺激を提示しても試行ごとに異なる応答を示すことが明らかとなった。この原因こそが脳の状態に基づくと考えている。さらに、テトロード電極を用いたマルチユニット記録も可能なシステムを立ち上げたので、今後はこの記録法も組み合わせて、V1と他の脳領域との相互作用、発火パターンから推察される脳の状態を算出して、より詳細に検討していく。様々な脳領域からの神経入力を受け、自然な稼働状態の生体脳において、外部から与えた入力情報がどのように演算され、出力されるのかということは、いまだに不明である。そこで、本研究では、まず、無麻酔のラット個体動物を用いて、入力-出力相関が観察されやすい一次視覚野V1に焦点を当て、入力視覚刺激に対する出力応答を検討することにした。本研究では、昨年度までに、無麻酔のラットを脳固定装置に固定して、視覚刺激を提示したときの神経活動をV1より二光子励起機能的多ニューロンカルシウムイメージングをすると同時に、埋め込み電極から皮質脳波(ECoG)を記録する、実験システムのセットアップを行った。このシステムでは、ラットの様子、瞳孔位置をモニターできるようにした。この実験システムを用いた検討によって、V1野の神経細胞は、同じ視覚刺激を提示しても試行ごとに異なる応答を示すことが、昨年度の研究により、明らかとなっていた。本年度は、この試行ごとの応答のばらつきが、脳波から想定され、主に覚醒度に基づく、"脳の状態"によって変化するのかどうかを検討した。また、与える視覚刺激のコントラストを変化させたときに、脳の状態依存的な試行間ばらつきが変化するのかを検討した。この結果、試行ごとの応答のばらつきは、脳の状態によって変化し、さらに、コントラストを変えることによって、影響を受けるという傾向が観察された。以上から、実際の生体脳においては、脳の状態依存的に入力情報の演算様式の多様性を変化させ、また、入力情報が多少変わるだけで、演算様式の多様性が変化するが、多様性の変化の方向性は、脳の状態依存的に異なるということが示唆された。
富士山におけるカラマツの生長解析に基づく気候復元の試み

富士山の森林帯上部は主としてカラマツによって構成されている.その生育の限界高度は火山砕屑物の新旧や質に従って,大きく異なっており,西斜面で2,900m,南東斜面で1,400mとなっている.現在なお一時遷移が進行中であるが,先駆樹としての役割を持つカラマツの分布域は山麓部まで及ぶ.本研究ではこのように富士山に広く生育するカラマツに注目し,その成長量解析,すなわち年輪解析によって気候復元を試みるのがねらいである.そのために以下の調査・作業を行い,それぞれの結果を得た.なお,調査地域は山麓部に気象庁測候所があり,年輪資料と対比が容易である北西斜面と南東斜面を中心にした.1)北西斜面と南東斜面の森林限界付近と山麓部における成長錐(本補助金で購入)によるカラマツの年輪サンプルの採取:その数は約50本である.2)実態顕微鏡によるこれらの年輪数および年輪幅の読み取り:そのほとんどは100年未満であった.年輪幅の経年変化に関しては断片的に符合する年はあるものの,総体としての系統性は現段階では認められるに至っていない.3)北西斜面と南東斜面の山麓部に相当する河口湖測候所並びに御殿場測候所の気象観測記録の入手:それぞれ1933年以降および1940年以降のデータを入手した.なお,富士山頂のデータは1933年以降である.4)西斜面2,900mの樹木限界付近で長期データ記録装置による通年での温度観測:地上1.2m,地表面下5cmおよび25cmで観測を行った.地下5cmのものは器内に浸水したため測定できなかったが,他の2点では積雪期間を反映していると思われる約0°Cを示す期間を明瞭に特定することができた.今後,さらに多くの年輪サンプルの採取,特に伐根などによる円盤状のサンプルの採取,年輪解析にあたってより詳細な分析,特に季節変化に対応する年輪内構造の把握などが望まれる.富士山の森林帯上部は主としてカラマツによって構成されている.その生育の限界高度は火山砕屑物の新旧や質に従って,大きく異なっており,西斜面で2,900m,南東斜面で1,400mとなっている.現在なお一時遷移が進行中であるが,先駆樹としての役割を持つカラマツの分布域は山麓部まで及ぶ.本研究ではこのように富士山に広く生育するカラマツに注目し,その成長量解析,すなわち年輪解析によって気候復元を試みるのがねらいである.そのために以下の調査・作業を行い,それぞれの結果を得た.なお,調査地域は山麓部に気象庁測候所があり,年輪資料と対比が容易である北西斜面と南東斜面を中心にした.1)北西斜面と南東斜面の森林限界付近と山麓部における成長錐(本補助金で購入)によるカラマツの年輪サンプルの採取:その数は約50本である.2)実態顕微鏡によるこれらの年輪数および年輪幅の読み取り:そのほとんどは100年未満であった.年輪幅の経年変化に関しては断片的に符合する年はあるものの,総体としての系統性は現段階では認められるに至っていない.3)北西斜面と南東斜面の山麓部に相当する河口湖測候所並びに御殿場測候所の気象観測記録の入手:それぞれ1933年以降および1940年以降のデータを入手した.なお,富士山頂のデータは1933年以降である.4)西斜面2,900mの樹木限界付近で長期データ記録装置による通年での温度観測:地上1.2m,地表面下5cmおよび25cmで観測を行った.地下5cmのものは器内に浸水したため測定できなかったが,他の2点では積雪期間を反映していると思われる約0°Cを示す期間を明瞭に特定することができた.今後,さらに多くの年輪サンプルの採取,特に伐根などによる円盤状のサンプルの採取,年輪解析にあたってより詳細な分析,特に季節変化に対応する年輪内構造の把握などが望まれる.
受容分子からイオンチャンネルへの情報伝達

神経細胞や感覚細胞において、受容分子が受け取った刺激情報がどのような機構でイオンチャネルに伝達されるかを調べた。1.神経における受容分子として、ムリカリン受容体を取りあげた。ウサギの交感神経細胞を培養し、これに各種の薬物を与え膜電位変化を測定した。アセチルコリンを与えると、膜コンダクタンスが減小して脱分極する細胞、膜コンダクタンスが変化せずに脱分極する細胞が存在した。また脳からムスカリン受容体を単離し、これをGTP結合蛋白質を混合してリポソーム中に埋め込み、ムスカリン受容体の機能を保持した再構成系を作製するのに成功した。2.カエルの視細胞より、cGMPに依存してリン酸化される蛋白質を取り出し、この蛋白質が光受容過程で調節的役割を果していることを明らかにした。またタコ視細胞中に光で活性化されるGTPaseが存在することを明らかにし、光受容過程におけるこの蛋白質の役割に関する考察を行なった。カエル視細胞およびタコ視細胞の細胞膜を平板型脂質2重膜に埋め込み、光の照射したときに膜電位変化が起こることを観測した。3.ラット舌表面の温度を変化させ、味応答に対する温度効果を調べた。多くの刺激物質の場合、味応答は30°C付近までは温度とともに増加した。これは、温度の上昇とともに受容膜がコンホメーション変化し受容ドメインが著しく増大するためであると結論された。4.カエルの嗅細胞を単離し、微小電極を挿入して膜電位の測定を行なった。またブタ嗅上皮から嗅細胞を単離し、螢光色素を用いて匂い物質を与えたときの膜電位変化を測定した。匂い物質による膜電位変化は、細胞外液からナトリウムイオンやカルシウムイオンを除いた条件下でも起こった。また膜電位変化の起こる濃度領域で膜流動性変化が起こっていることがわかった。
残留抵抗比による高純度金属およびその薄膜の精確な純度評価法の確立

金属の高純度化研究では、その純度評価が一つの課題となるが、簡便かつ有用な純度評価として残留抵抗比(RRR : ρ_<298K>/ρ_<4.2K>≒R_<298K>/R_<4.2K>)が世界的に広く用いられている。しかし、残留抵抗比は高純度金属に残存する微量不純物元素の種類や濃度に対し1:1に対応せず、また測定前に行う線状試料の焼鈍条件や試料サイズ(直径等)によっても変動するなど、幾つかの問題点が指摘されている。本研究では銅、鉄、コバルト、クロムなどの高純度化を図るとともに、得られた純度が異なる各高純度金属を対象に残留抵抗比を測定し、測定用試料作製時の諸条件(焼鈍条件、試料形状など)、測定金属の化学的純度および微量不純物元素、濃度等の影響を系統的に検討し、残留抵抗比により各高純度金属の精確な純度評価を行うための基礎的データを求めた。得られた研究成果は以下の通りである。(1)残留抵抗に影響する物理的欠陥を除くため前焼鈍を行うが、その焼鈍に適した条件(雰囲気、温度、時間等)を銅、鉄、コバルト、クロムに関して提案した。(2)高純度銅に関し試料直径と残留抵抗比の関係式を求め、純度が高くなるほどサイズ効果の影響が大きくなることを定量的に明らかにした。また、純度評価にはバルクでの残留抵抗比値(試料直径を無限大に外挿した値)の比較が有用なことを示した。(3)純度が異なる銅、鉄、コバルト(約99.9%99.999%以上)を対象に、純度の向上に伴い、残留抵抗比がどの程度の割合で増加するのかを、各高純度金属に関して明らかにした。(4)微量不純物元素及びその濃度の影響を調べ、例えば高純度鉄の残留抵抗比に及ぼす微量リン濃度の影響を関係式の形で定量的に明らかにした。本年度は主に高純度銅を対象に、残留抵抗比により精確な純度評価を行う際の、真空焼鈍条件およびサイズ効果の影響を詳細に検討した。以下、得られた結果を記す。1.純度99.999%(5N)及び99.9999%(6N)の2種類の高純度銅を試料に、線材試料(直径0.22mm)を作製し、電解研磨後、実験に供した。2.残留抵抗比前に行う高真空焼鈍に関しては、焼鈍温度が923K、焼鈍時間は4h以上が最も良好であった。これ以上温度が低い場合は、ひずみ等の物理的欠陥の排除が不十分であり、一方焼鈍温度がより高い場合は、焼鈍雰囲気または容器からの汚染による残留抵抗比の低下が確認された。3.最適条件下で真空焼鈍した各線材試料で得られた残留抵抗比(RRR_W)は、線材試料の直径(dmm)に対し、次式の関係が認められた。RRR_Bは試料直径を無限大とした時のバルクの残留抵抗比値を示す。この関係は5N銅、6N銅でともに成立し、高純度銅におけるサイズ効果の影響が明瞭に確認された。4.このサイズ効果により、純度が高い銅ほど残留抵抗比に対する測定試料直径の影響が相対的に大きくなることが分かった。したがって、残留抵抗比(RRR_W)が5000以上の高純度銅の純度評価・純度比較を行う際には、測定時の試料直径の明確化、さらにバルクでの残留抵抗比(RRR_B)による評価・比較を行う必要があることが明らかにされた。