hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳時における乳児の舌運動計測に基づく異常吸啜検出アルゴリズムの構築

本研究では,哺乳行動に関する臨床を支援するために,吸啜時における舌が乳首に与える力のリアルタイム計測システムの開発し,新生児を対象とした計測および異常吸啜検出アルゴリズムの構築を行った.具体的には,片持ち梁形式の小型力センサを多点に内蔵し,乳首表面にかかる力を立体的に計測できる人工乳首を開発して,乳首下部から上顎に向けて主たる力が加わっていること,吸啜は1秒間に2回程度行われていることを明らかにした.また,舌運動の解析を試みた結果,経口哺乳が確立した乳児では舌の蠕動様運動が見られる一方,確立していない乳児では確認できなかった.さらに,これらの要素を自動抽出できるシステムを構築した.わが国の出生数103万人(2013年)のうち,約10%が出生体重2500g未満の低出生体重児であり,増加の一途をたどっている.低出生体重児は,母乳や人工乳を哺乳する「哺乳行動」に課題を抱えている割合が多く,健やかな成長の妨げとなるほか,時には生命の維持にも関わる.このような背景から,哺乳行動の詳細を解明することが急務であるが,実際は不明な点が多い.2013年度における課題では,乳児が哺乳時において乳首を吸啜する動作に着目し,舌が人工乳首の表面に接触する部位に多数の力センサを設けた人工乳首を開発して,舌が人工乳首に与える力をマルチポイントで時系列的に計測できるセンサシステムを構築することを目的とした.本システムは,正六角柱の3つの側面に力センサを縦列に2個ずつ配置し,合計6個の力センサを内蔵したセンサユニットにエラストマ製の中空の人工乳首を装着して構成されている.センサの静特性について,0Nから3.92Nまで0.49Nずつ加重し,続いて0Nまで0.49Nずつ荷重を減じた際の出力電圧を計測した結果,ヒステリシスは0.12%2.83%であった.また,動特性について,1つの力センサの伝達ブロックに3.92Nの荷重を加え,それを瞬時に取り除いた際の応答時間を計測することで評価した結果,出力最大電圧の90%から10%に達するまでの時間は,0.5ms1.8msであった.これらより,本システムは計測に十分な性能を有していることを確認した.正期産児3名に対して計測を行った結果,1)各センサからの力の信号を得たこと,2)吸啜周期が推定可能であったこと,3)舌は乳首下部に主たる力を与えていることが判明した.乳児は,吸啜反射により出生後まもなくから母親の乳首を口腔内に取り込み,乳汁を摂取することが可能となる.しかし,母親の乳首から直接乳汁を摂取することが困難な乳児について,吸啜不良の原因は明らかにされていない点が多い.本研究では,舌と乳首の接触力を直接計測することで舌運動の推定を試み,吸啜良好・不良それぞれの特徴を抽出することを目標としている.前年度において,舌が人工乳首の表面に接触する部位に多数の力センサを設けた人工乳首を開発して,舌が人工乳首に与える力をマルチポイントで時系列的に計測できるセンサシステムを構築することに成功した.その結果,舌が与える主たる力は乳首下部に集中していることが判明した.2014年度においてはこの結果を踏まえ,該当箇所に2つの力センサを備えた哺乳瓶型舌運動機能評価システムを構築した.本システムでは力センサの堅牢性の確保,力点変位の防止を目指し,圧力変換器の感圧点に直径3mmのステンレス鋼球を接触させる力センサ形態を採用した.これによって,鋼球に与えられた力は圧力変換器に点接触し,舌が人工乳首に与える鉛直方向の力を直接計測することが可能となった.開発したセンサユニットには中空エラストマ製の人工乳首を装着し,それを乳児に咥えさせて計測を行う.また,本システムには液晶画面を備えており,各センサからの時系列信号,舌の蠕動様運動の有無を速やかに提示できる機能を有している.被験児3名に対して計測を行った結果,母親の乳首から直接乳汁を摂取することが可能な乳児において舌の蠕動様運動を示す波形が得られ,通常必要な乳汁の全量を哺乳瓶から摂取している乳児における舌運動との差異が示された.また,本システムの携帯容易性を確認したと共に,臨床現場での使用について,従来のPCシステムと比較して各種データの視認性が優位であることが示された.乳児は,原始反射の一つである吸啜反射により,出生後まもなくから母親の乳首を口腔内に取り込み,乳汁を摂取することが可能となる.しかし,母親の乳首から直接乳汁を摂取することが困難な乳児について,吸啜不良の原因は明らかにされていない点が多い.本研究では,舌と乳首の接触力を直接計測することでした舌運動の推定を試み,吸啜良好・不良それぞれの特徴を抽出することを目標としている.現在までに,舌が人工乳首の表面に接触する部位に多数の力センサを三次元的に設置した人工乳首を開発し,舌が人工乳首に与える力をマルチポイントで時系列的に計測できるセンサシステムを構築することに成功した.その結果,舌が乳首を包み込むように支え,蠕動運動を行うことが明らかとなった.さらに,主たる力は上顎に対して垂直方向にかかることが判明した.2015年度においては,より詳細な舌運動の解析を行うために,舌が蠕動する際に生じる隆起部の移動速度について検討した.

具体的には,縦3mm,横10mm,厚さ0.3mmのステンレス薄板を梁とした片持ち梁構造の力センサを3つ,縦12mm,横70mm,厚さ3mmのステンレス板に縦列に配置し,中空エラストマー製の人工乳首を装着してセンサユニットを構築し,乳児の口腔内に挿入して舌ー人工乳首の接触力を計測した.被験児は,経口哺乳が確立している乳児2名と,経口哺乳が確立していないため経管栄養を併用している乳児2名である.計測の結果,前者においては隆起部の移動速度が等速傾向にあり比較的遅く,後者においては減速傾向にあり速かった.特に後者では,各センサに接触するタイミングがほぼ同じで,乳首全体を舌で押し込むような動きであることが推定された.これまでの研究において,1)小型力センサを複数かつ立体的に中空人工乳首の内部に配置して,舌ー人工乳首の接触力を多点で時系列的に計測できるセンサシステムを構築したこと,2)1)を用いて健常児に対する計測を試みたところ,上顎に対して垂直方向に大きな力が加わることが判明したこと,3)臨床においても効率よく計測体制を整えることができるよう,力センサの堅牢性の確保と力点変異の防止が可能な,圧力変換器の感圧点にステンレス鋼球を接触させるタイプのセンサ部を開発し,それを哺乳瓶型筐体にパッケージングした計測器を開発したこと,4)これらのセンサシステムを用いて健常児および吸啜不良を示す児に対して計測を行ったところ,舌の蠕動様運動に明らかな差が生じていることが明らかとなった.これらの成果について,本年度は特に4)を中心に,電気学会論文誌に査読付き学術論文として投稿,採録されたほか,平成27年電気関係学会関西連合大会においても発表し,システムの開発,評価,さまざまな乳児に対する計測と考察に関する研究成果発表を成し得たところから,おおむね順調に進展していると判断した.乳児が母乳や人工乳を摂取する包括的な動きを哺乳行動という.乳児は,ヒトの原始反射の1つである吸啜反射によって,出生直後から哺乳行動が可能となるが,吸啜時における口腔運動については,そのメカニズム等明らかになっていない部分が多い.さらには,母親の乳首や人工乳首から直接乳汁を摂取することが困難な児については,吸啜不良である原因が不明であるケースも少なくない.本研究では,吸啜時における舌と乳首の接触力を直接計測し,そのデータから舌運動を推定することで吸啜良好および不良の特徴を抽出することを目的としている.現在までに,舌が人工乳首の表面に接触する部位に多数の力センサを設置した舌ー乳首接触力の直接計測システムの構築を行い,舌が乳首を包み込むように支えて蠕動様運動をを行うこと,主たる力は硬口蓋に対して垂直方向にかかることを明らかにした.さらに,経口哺乳が確立している乳児群と経管栄養を併用している乳児群に対して,舌が蠕動する際に生じる隆起部の移動速度を基にした運動を推定した結果,経管栄養を併用している場合,乳首全体を舌で押し込むような動きが生じている可能性を示した.これらの研究結果から,2016年度では硬口蓋に対して垂直方向における舌の力と総乳汁摂取量を計測し,力の計測結果から算出したパラメータ群を用いて母乳摂取量の推定が可能であるか,重回帰分析を試みた.力の計測については,片持ち梁型力センサを2個内蔵した人工乳首を用いた.目的変数である母乳摂取量は,1gまで計測可能なベビースケールを用いて,母乳摂取前後の体重の差で計測した.分析の結果,力の最大値と吸啜周期について母乳摂取量との関連性が強く見いだされ,乳児の舌の力を計測するだけで母乳摂取量が推定できる可能性が示された.
住宅の自然換気特性と気密性能の選定方法に関する研究

住宅の気密性能の実態調査、自然換気特性に影響を及ぼす上空の風の性状、隙間をモデル化した独立住宅を対象とした自然換気量と外部風向風速、室内外温度差の関係に関する実大実験を行い、独立住宅の自然換気特性を明らかとし、住宅の気密性能の選定を行う際の資料を蓄積した。新築住宅では気密性能のグレードは相対的に高く、隙間の有効開口面積で2cm^2/m^2以下の住宅が多く、住宅の気密化が進行している。気密性能は加圧法、減圧法の両方で測定を行ったが、両者の差は大きな違いは見られなかった。上空風の鉛直分布の実測調査をドップラーソーダ風速計を用いて行ったが、鉛直分布のべき指数は0.20.8と極めて大きな範囲に分布しておりばらつきが大きい事が明らかとなった。海岸から風が吹く場合と市街地から風が吹く場合ではべき指数に違いが見られ、海岸から吹く場合の方が平均的にはべき指数が小さくなる傾向が見られるが、両者ともばらつきが大きく風速や大気の安定度によってべき指数は変化すると考えられる。住宅の自然換気量は室内外の温度差と外部風速に影響されるが、風の強い地域では内外の温度差よりも外部風速の影響を強く受けることが明らかとなった。気密性能と室内に生じる上下温度差の関係を明らかとし、気密性能が向上に伴う自然換気量の減少に対しては、機械換気の導入など自然換気の現象を補う何らかの設備が必要である。住宅の気密性能の向上やシェルター性能の変化に伴い、住宅の換気系各手法の確立が強く求められている。換気設計の中で機械換気に関する研究、開発は数多く行われているが、自然換気に関しては設計手法、換気量の算出の詳細が明らかとなっているとは言い難い状況である。この原因は主に外部環境の把握(特に風向風速と換気量の関係)が困難であるためであるが、本研究の成果によりある程度明らかとなった。室内外温度差、外部風速と換気量の関係は、風の強い地域では外部風速の影響が支配的であり内外温度差と換気量には殆ど相関が見られなかった。日本海地域は冬季の季節風が卓越し強風が吹くので、開口部の設置に際しては注意が必要である。気密性能と換気量、室内に生じる上下温度差の関係は、気密性能が向上すると換気量はほぼ隙間の有効開口面積に比例して減少すること、上下温度差も隙間の有効開口面積の減少に伴い少なくなることが明らかとなった。更に、気密性能の向上は室間の温度差を少なくすることにも効果が高いと考えられ、室内の熱環境を改善する上で重要な要素であると考えられる。気密性能の向上は換気量の減少を引き起こすので、室内の空気環境の観点からは不利であり、自然換気量の減少を補うための機械換気設備の設置が必要不可欠であると考えられる。住宅の気密性能の実態調査、自然換気特性に影響を及ぼす上空の風の性状、隙間をモデル化した独立住宅を対象とした自然換気量と外部風向風速、室内外温度差に関係に関する実大実験を行い、独立住宅の自然換気特性を明らかとし、住宅の気密性能の選定を行う際の資料を蓄積した。上空風の鉛直分布の実測調査をドップラーソーダ風速計を用いて行ったが、鉛直分布のべき指数は0.20.8と極めて大きな範囲に分布しておりばらつきが大きく事が明らかとなった。海岸から風が吹く場合と市街地から風が吹く場合ではべき指数に違いが見られ、海岸から吹く場合の方が平均的にはべき指数が小さくなる傾向が見られるが、両者ともばらつきが大きく風速や大気の安定度によってべき指数は変化すると考えられている。

気密性能と室内に生じる上下温度差の関係を明らかとし、気密性能が向上すると室内の上下温度分布も小さくなることを明らかとした。但し、気密性能の向上に伴う自然換気量の減少に対しては、機械換気の導入などの自然換気の現象を補う何らかの設備が必要である。
大腸及び膵臓発がんにおけるオステオポンチンとそのがん特異的分子の生理的役割の解析

ラット及びマウスの大腸化学発がんモデルとハムスター及びマウスの膵臓発がんモデルの腫瘍組織において、OPNaの顕著な発現上昇が認められた。OPN欠損が大腸発がんに及ぼす影響は明らかではなかったが、マウス膵臓発がんモデルにおいてはOPN欠損により発がん率及び発生個数の減少が認められたことから、OPNが一部のがんへの進展、浸潤等に関与しており、発がん抑制のターゲットとなりうることが示唆された。本研究では、大腸及び膵臓発がん過程におけるオステオポンチン(OPN)及びスプライスバリアントの発現を動物モデルを用いて調べ、その役割について検討する。本年度は、膵臓発がんにおけるOPNa及びOPNcの発現をハムスターのBOP誘発化学発がんモデルと遺伝子改変マウスモデルを用いて解析した。膵臓組織におけるOPN遺伝子発現を解析した結果、BOP非投与ハムスターの正常膵臓でも、OPNaの発現は認められるが、BOP投与群の非がん部膵臓組織ではその発現が上昇し、がん組織では顕著な発現上昇が見られた。一方、OPNcは、がん組織でのみ発現が認められた。マウスモデルでは、正常コントロールマウスの膵臓におけるOPNaの発現に比べ、膵臓に病変のあるK-ras変異体発現マウスで顕著な上昇が見られた。また、OPNcの発現はK-ras変異体発現マウスでのみ認められた。免疫染色によるOPN蛋白質発現解析の結果、正常膵臓でも腺房細胞全体に低レベルの発現が見られ、ハムスターでは腺房細胞やランゲルハンス島でやや高い発現が見られた。がん組織では、がん細胞および間質の線維芽細胞で発現しており、マクロファージで強い発現が認められた。マウスの正常膵臓では腺房細胞での弱い発現に加え、腺房中心細胞や介在部、小葉内導管で強い発現が認められた。K-ras変異体発現マウスでは、腺房細胞がダクトに化生を起こす時に発現が高まり、PanIN-1や2のレベルのmucinousなダクトではいったん発現が低下した。そしてさらに異型度が増してPanIN3になると再度発現が上昇する様子が観察された。現在、スプライスバリアント特異的抗体を作成中であり、今後、組織中でOPNcを発現している細胞の同定を行なう予定である。本年度は、大腸発がん過程におけるOPNの発現の解析及びOPN欠損の大腸発がんへの影響の検討と、膵臓発がんにおけるOPN欠損の影響の解析を行なった。1.ラット及びマウスにおけるAOM誘発大腸発がん実験において得られた大腸の正常粘膜および腫瘍におけるOPNおよびスプライシングバリアントの遺伝子発現を解析した結果、ラットでは非がん部粘膜でもOPNaの発現は認められ、がん組織では顕著な発現上昇(50倍以上)が見られた。一方、OPNbはがん組織でのみ発現が認められ、OPNcの発現は認められなかった。マウスモデルでは非がん部粘膜ではOP Na,b,cの発現はいずれも認められず、がん組織でOPNaの発現のみ認められた。2.OPN(+/+),OPN(+/-),OPN(-/-)の各遺伝子型のマウスに大腸発がん物質であるAOMを10mg/kg体重の用量で週1回、6週間腹腔内投与し、約半年後に大腸の前がん病変及び腫瘍の発生状況について解析し、OPN欠損が大腸発がん過程に及ぼす影響を調べた。前がん病変のaberrantcryptfoci(ACF)の生成数に有意差はなく、大腸腫瘍の発生率はOPN(+/+)に比べOPN(+/-),OPN(-/-)でやや低かったが有意差は認められなかった。OPN欠損マウスと野生型マウスとの比較解析で、OPNの大腸発がんにおける影響は明らかではなかったが、膵臓発がんにおいてはがんの進展への関与が示唆されたことから、平成24年度は、膵臓における微小病変の発生状況の解析及びがん組織を用いた膵臓発がん過程におけるOPNの下流因子の解析を行なった。2.がん組織を用いた、膵臓発がん過程におけるOPNの下流因子の解析:上記動物実験の25週齡時のマウス膵臓組織における遺伝子発現の違いをcDNAアレイ解析によって調べ、さらに半定量的RT-PCR解析を行なった。OPNの発現はK-ras(+/G12D)ptf1(+/Cre)OPN(+/-)では3分の1程度に減少し、K-ras(+/G12D)ptf1(+/Cre)OPN(-/-)では発現が認められないことを確認した。これに伴い、浸潤等に関わるMMP7、MMP2、MMP13、接着等に関わるGja1(Cx43)、増殖や抗アポトーシスに関わるCOX-2、Bcl-2、cyclinD1の発現の低下が認められた。以上より、膵臓発がん過程においてOPNは前がん病変の発生には必須ではないが、がんへの進展、浸潤等に関与しており、OPNの発現抑制によりがんの進展が抑制されることが示唆された。予定していた動物実験は完了し、解析も順調に進んでいる。

24年度が最終年度であるため、記入しない。OPN欠損マウスを用いた解析で、大腸発がんにおける影響は明らかではなかったが、膵臓発がんにおいてはがんの進展への関与が示唆されたことから、平成24年度は、がん組織・培養細胞を用いて膵臓発がん過程におけるOPNの下流因子の同定を行なう。
細胞周期調節因子aurora2による消化器癌浸潤・転移機構の解明

【目的】近年新しい細胞周期調節因子として、serine/threonine kinase domainを持つaurora 2(AUR2)が同定された。本研究では消化器癌におけるaurora 2遺伝子の発現を検索し、臨床病理学的因子との相関から癌の浸潤・転移機構との関連について検討した。【対象と方法】消化器癌治癒切除症例201例(食道癌53例、胃癌72例、大腸癌76例)を対象とした。切除標本の癌部(T)および健常部(N)の組織よりRNAを抽出し、aurora2特異的primerを用いてRT-PCR法にてmRNAの発現を検索した。発現を半定量化するため、内部コントロールのGAPDHで補正した後、T/N比を計算した。【結果】T/N比1.1以上を陽性とすると、食道癌で27/53例(51%)、胃癌38/72例(53%)、大腸癌36/76例(47%)が陽性例であった。食道癌においては、リンパ節転移は陽性群86%、陰性群76%と陽性群に多いものの有意差は認めず他の臨床病理学的因子との相関もなかった。胃癌においては、リンパ節転移は陽性群71%、陰性群38%で陽性群に有意にリンパ節転移が多かった(p<0.01)。大腸癌においては、リンパ節転移が陽性群64%、陰性群18%で陽性群が有意に多く(p<0.01)、リンパ管侵襲も陽性群69%、陰性群30%で陽性群に有意に多く認めた(p<0.01)。またDukes分類でも、陽性群に有意に進行例が多かった(p<0.01)。予後についての検討では、食道癌においては、陽性群、陰性群で特に差は認められなかった。胃癌においては、5年生存率で陽性群32%、陰性群62%で陽性群の予後が不良な傾向にあったが、有意差は認めなかった(p=0.065)。大腸癌においては、陽性群66%、陰性群93%であり、陽性群で有意に予後不良であった(p<0.05)。【考察】aurora 2発現は、胃癌、大腸癌において、リンパ節転移に関連する因子であり、特に大腸癌においては、新しい予後規定因子と考えられた。【目的】治療前から生検組織を得られる消化管癌において,組織中の遺伝子診断による癌の悪性度評価の意義は大きい.われわれは1998年に同定された細胞周期調節因子であるaurora2に注目し,そのoncogeneとしての作用を明らかにしてきた.今回消化管癌におけるaurora2の発現と臨床病理学的因子や長期予後との関連について調べ,癌悪性度診断におけるaurora2発現の意義を検討した.【対象と方法】

1994年4月から96年10月までの間に手術を施行した食道癌53例,胃癌72例,大腸癌76例を対象とした.aurora2mRNAの発現は,腫瘍組織と正常粘膜の新鮮標本から抽出したRNAを用いてRT-PCR法で調べ,GAPDHで補正したaurora発現量のT/N比が1.0を超えるものを発現陽性とした.また治癒切除後3年以上経過した症例について予後調査を行った.【結果】aurora2mRNA発現は食道癌の51%(27/53),胃癌の53%(38/72),大腸癌の47%(36/76)と各消化管癌の約半数に認め,その多くはT/N比が10を超え腫瘍特異的に発現していた.た.臨床病理学的にaurora2発現陽性群と陰性群を比較すると,胃癌ではリンパ節転移率が陽性群71%(27/38),陰性群38%(13/34)で,陽性群は陰性群に比べ有意にリンパ節転移を多く認めた(p<0.01).しかし病期・組織型・腫瘍径・深達度・リンパ管侵襲・脈管侵襲は両群間に差はなかった.大腸癌でもリンパ節転移率は陽性群64%(23/36),陰性群18%(7/40)で,陽性群は有意にリンパ節転移が多く(p<0.01),リンパ管侵襲も陽性群69%(25/36),陰性群30%(12/40)で,陽性群に有意に多く認めた(p<0.01).しかし食道癌においてはリンパ節転移は陽性群86%(18/21),陰性群76%(4/13)で両群間に差はなく,所属リンパ節群別に比較しても差はなかった.また他の臨床病理学的因子も両者に差はなかった.予後についてみると大腸癌の3年無再発生存率はaurora2発現陽性群67%,陰性群89%であり,陽性群は有意に予後不良であった(p<0.05).胃癌でも大腸癌と同様に陽性群の予後不良の傾向がみられたが,食道癌では両群間に差はなかった.【結語】消化管癌においてaurora2の発現は癌組織の約半数に認めた.また胃癌・大腸癌ではaurora2の発現はリンパ節転移と関連し,陽性例の予後は不良であった.これよりaurora2の発現により胃癌・大腸癌の悪性度評価,特にリンパ節転移の新しい指標になり得ると考えられた.【目的】近年新しい細胞周期調節因子として、serine/threonine kinase domainを持つaurora2(AUR2)が同定された。本研究では消化器癌におけるaurora2遺伝子の発現を検索し、臨床病理学的因子との相関から癌の浸潤・転移機構との関連について検討した。【対象と方法】消化器癌治癒切除症例201例(食道癌53例、胃癌72例、大腸癌76例)を対象とした。切除標本の癌部(T)および健常部(N)の組織よりRNAを抽出し、aurora2特異的primerを用いてRT-PCR法にてmRNAの発現を検索した。発現を半定量化するため、内部コントロールのGAPDHで補正した後、T/N比を計算した。【結果】T/N比1.1以上を陽性とすると、食道癌で27/53例(51%)、胃癌38/72例(53%)、大腸癌36/76例(47%)が陽性例であった。食道癌においては、リンパ節転移は陽性群86%、陰性群76%と陽性群に多いものの有意差は認めず他の臨床病理学的因子との相関もなかった。胃癌においては、リンパ節転移は陽性群71%、陰性群38%で陽性群に有意にリンパ節転移が多かった(P<0.01)。大腸癌においては、リンパ節転移が陽性群64%、陰性群18%で陽性群が有意に多く(P<0.01)、リンパ管侵襲も陽生群69%、陰性群30%で陽性群に有意に多く認めた(P<0.01)。またDukes分類でも、陽性群に有意に進行例が多かった(P<0.01)。予後についての検討では、食道癌においては、陽性群、陰性群で特に差は認められなかった。胃癌においては、5年生存率で陽性群32%、陰性群62%で陽性群の予後が不良な傾向にあったが、有意差は認めなかった(P=0.065)。大腸癌においては、陽性群66%、陰性群93%であり、陽性群で有意に予後不良であった(P<0.05)。【考察】
シティズンシップの政治思想史に向けて　ジョン・ロックにおける政治的成員資格の概念

研究目的との関連1:第一の目的「シティズンシップの思想史および理論における定説の修正・刷新」との関連において、本年度の実績は、研究方法を確立し、研究範囲を大筋で確定することにあった。前年度の(申請書類内の)研究計画で提示した方法を、論文「ロックにおける政治的成員資格」および学会報告(社会思想史学会)で詳細に展開した。重要な成果は、考慮すべき思想史的文脈を特定した点にある。第一に、社会契約説とsubjectship(臣民の地位)との関連性。第二に、古典的な市民的美徳の理念から、ロックに見られる商業的な市民意識への転換。第二の文脈は、前年度の研究計画では重視していなかった。しかし同論文では、ロックの市民意識の独創性を解明することが、国家の「成員members」と「臣民subject」にかんする彼の学説にも新たな角度から光を当てる可能性を提示した。双方の文脈に同時に着目することは、初期近代に特有のシティズンシップの概念(古典的および近代的概念のいずれにも還元されない)を解明することに寄与すると思われる。研究目的との関連2:第二の目的「市民/非市民の境界づけをめぐる規範的諸前提の再考」にかんして本年度のうちに成果を出すことは、当初は想定していなかった。しかし副次的成果として、日本および米国の外国人・移民政策にかんする論文および学会報告を、本年度中に発表した。これらの成果は、一次的には、現代の非正規移民にたいする政策の経験的研究である。しかし二次的には、形式的シティズンシップ(法的地位)と事実上のシティズンシップ(社会参加)との矛盾という理論的かつ思想史的な問題に取り組むにあたって、その現代的文脈の調査として、本研究にも寄与する成果といえる。研究実施計画との関連:ほぼ第一年次の実施計画どおりに、本年度の研究を進めることができた。詳細は「現在までの進捗状況」のとおり。資料収集の状況:一次資料のうち出版されているもの、および重要な二次文献を、予算が許すかぎり購入した。ロックの文献は、生前未公刊の手稿についてもかなりの部分が出版されているが、それでも手稿そのものの写しを閲覧すべきと思われるものについては、7月にボドリアン図書館(オックスフォード大学)および大英図書館(ロンドン)で実施した資料調査により、手稿の写しを手に入れている。他方で、一次文献のうち他の著者によるものは、非常勤講師として勤めている早稲田大学の図書館(EEBOにアクセス可能)で、随時取得している。こうして、必要な資料のうち大半は、すでに入手しているか、またはアクセス可能な図書館で所蔵を把握できている。研究推進の状況:一次文献の分析について、ロックの出版された文献は、すでにおおむね目をとおし、どの部分に詳細な分析が必要であるかの見当はつけている。他の著者によるものは、参照すべき著者の選別をおおむね完了しているものの、文献の精読は部分的にしか進んでいない。とはいえ、おおむね当初の計画どおりに進んでいると言える。くわえて、国際学会John Locke Conference(7月、オックスフォード)、またジョン・ロック研究会(9月、日本大学商学部)、イングランド啓蒙研究会(年度中に計6回)に参加した。その成果はとくに、認識論、科学哲学、宗教思想、倫理学など、他分野におけるロック研究の成果について知見を広められたことにある。シティズンシップは、政治や社会のみならず、人間本性および道徳観にも関係する観念であるため、こうした他分野の研究成果に通暁することも、本研究において重要である。研究発表の状況:研究論文2本を公開し、学会報告2本を遂行した。そのうち、本研究の進展にとくに寄与したものは、研究論文1本、学会報告1本である。資料収集の計画:一次文献のうちロックのものはほぼ揃えたが、出版された手稿についてオリジナルの確認の必要が生じた場合、所蔵の図書館への複写依頼をつうじて入手する。その他の著者による一次文献は、アクセス可能な図書館で必要なものをカバーできる見通し。二次文献は今後も必要におうじて購入または複写する。研究推進の計画:一次文献の方法的な精読をさらに進める。方法については、前述の「研究実績の概要」に記載のとおり。研究成果は、後述の研究発表に反映される見通しである。研究発表の計画:国際学会John Locke Conference(7月、ヘルシンキ)での報告はすでにアクセプトされている。くわえて、国内学会における投稿論文を2本、報告を2本、計画している。

双方の文脈に同時に着目することは、初期近代に特有のシティズンシップの概念(古典的および近代的概念のいずれにも還元されない)を解明することに寄与すると思われる。研究目的との関連2:第二の目的「市民/非市民の境界づけをめぐる規範的諸前提の再考」にかんして本年度のうちに成果を出すことは、当初は想定していなかった。しかし副次的成果として、日本および米国の外国人・移民政策にかんする論文および学会報告を、本年度中に発表した。これらの成果は、一次的には、現代の非正規移民にたいする政策の経験的研究である。しかし二次的には、形式的シティズンシップ(法的地位)と事実上のシティズンシップ(社会参加)との矛盾という理論的かつ思想史的な問題に取り組むにあたって、その現代的文脈の調査として、本研究にも寄与する成果といえる。研究実施計画との関連:ほぼ第一年次の実施計画どおりに、本年度の研究を進めることができた。詳細は「現在までの進捗状況」のとおり。資料収集の状況:一次資料のうち出版されているもの、および重要な二次文献を、予算が許すかぎり購入した。ロックの文献は、生前未公刊の手稿についてもかなりの部分が出版されているが、それでも手稿そのものの写しを閲覧すべきと思われるものについては、7月にボドリアン図書館(オックスフォード大学)および大英図書館(ロンドン)で実施した資料調査により、手稿の写しを手に入れている。他方で、一次文献のうち他の著者によるものは、非常勤講師として勤めている早稲田大学の図書館(EEBOにアクセス可能)で、随時取得している。こうして、必要な資料のうち大半は、すでに入手しているか、またはアクセス可能な図書館で所蔵を把握できている。研究推進の状況:一次文献の分析について、ロックの出版された文献は、すでにおおむね目をとおし、どの部分に詳細な分析が必要であるかの見当はつけている。他の著者によるものは、参照すべき著者の選別をおおむね完了しているものの、文献の精読は部分的にしか進んでいない。とはいえ、おおむね当初の計画どおりに進んでいると言える。くわえて、国際学会John Locke Conference(7月、オックスフォード)、またジョン・ロック研究会(9月、日本大学商学部)、イングランド啓蒙研究会(年度中に計6回)に参加した。その成果はとくに、認識論、科学哲学、宗教思想、倫理学など、他分野におけるロック研究の成果について知見を広められたことにある。シティズンシップは、政治や社会のみならず、人間本性および道徳観にも関係する観念であるため、こうした他分野の研究成果に通暁することも、本研究において重要である。研究発表の状況:研究論文2本を公開し、学会報告2本を遂行した。そのうち、本研究の進展にとくに寄与したものは、研究論文1本、学会報告1本である。資料収集の計画:一次文献のうちロックのものはほぼ揃えたが、出版された手稿についてオリジナルの確認の必要が生じた場合、所蔵の図書館への複写依頼をつうじて入手する。その他の著者による一次文献は、アクセス可能な図書館で必要なものをカバーできる見通し。二次文献は今後も必要におうじて購入または複写する。研究推進の計画:一次文献の方法的な精読をさらに進める。方法については、前述の「研究実績の概要」に記載のとおり。
唾液腺発生時における細胞間接着分子の解析

口腔乾燥症は難治性疾患の一つであり、疾患特異的な治療法は開発されていない。投与薬剤の副作用、口呼吸、シェーグレン症候群、放射腺治療の後遺症、老化、糖尿病、更年期障害などが原因とされ、誰にでも起こりうる身近な疾患である。唾液分泌機能の低下は様々な臨床症状を引き起こし著しいQOLの低下を招く。対処療法が治療の主体であり、唾液分泌の回復や唾液腺の再生に関する研究は重要である。本研究では、組織・器官の構造と機能を形成・維持し、シグナル伝達に関与する細胞間接着分子ネクチンに着目し、唾液腺の発生・維持におけるこれらの機能を分子レベルで解明し、再生医療の進歩に貢献したいと考える。
胆汁酸ミセル溶液中におけるコレステロール溶存分布及びその分子活性ー胆石形成及び脂質吸収の機序に関する生理的意義ー

胆石成因の解明のため、胆汁中における胆汁脂質濃度、コレステロール(CH)の溶存分布形式やその分子活性及び胆汁蛋白濃度と、CH結晶析出時間(NT)との相関を検討した。CH系肝石症患者と肝胆道系疾患以外(主に胃癌)で開腹術を施行した際、胆嚢胆汁を採取し、37°Cに保ち、以下の2種類の濾過胆汁を用い実験した。(1)0.22μm濾過膜でCH結晶を除いた胆汁を比較した。この濾過胆汁中の胆汁脂質(胆汁酸、CH、燐脂質)の濃度、CH飽和度及びCH分子活性を、胆石症と肝胆道系疾患以外の患者で比較すると有意差は存在しなかった。総胆汁蛋白濃度にも有意差を認めなかった。一方、NTは胆石症において有意(P<0.05)に短縮していた。(2)CHの運搬体の一つであるvesicleが、ミセルと比べ、大きさ及び分子量が1020倍である事を利用し、分子量30万cut-offのXMー300濾過膜を用いると、より大きいvesicleが除去されると考え、この濾過が与える影響を検討した。有胆石群及び無胆石群で、XMー300濾過胆汁のNTを比較すると、濾過により胆石症のNTは延長し、2群間で有意差が消失した。この濾過操作により、胆石症胆汁中のCHと燐脂質は、コントロールと比較し、多量cut-offされ、CHで有意差を認めた。胆汁酸の濾過率は同程度であった。胆汁蛋白濃度は、2群間で有意差は存在しなかったが、胆石症においてのみ、XMー300濾過で有意に減少した。vesicleやや糖蛋白が除去又は減少した結果と考えられる。各々の濾過胆汁中のCH分子活性は、胆石の有無を識別できなかった。結論:(1)総胆汁蛋白濃度でなく、XM-300にて除去される蛋白が、NTを促進させる。(2)胆石症患者の胆嚢胆汁中には、CHを有意に多く含むvesicleが存在し、このvesicleの除去によりNTの延長を認める。(3)CH分子活性は、CH飽和度と同様、胆石の有無を識別できる脂標にはならない。コレステロールの消化管における吸収機序として,ミセルと平衡状態にあるミセル間液相から粘膜上皮細胞に取り込まれる事,又胆石形成(コレステロール結晶の析出)は,胆汁中のvesicleから起るという事が判明しつつある現在,コレステロールの胆汁酸ミセル溶液中における溶存分布状態を知る事は,コレステロール吸収の調節や,胆石生成機序の解明の面から重要と考えられる.1)胆汁中蛋白の主要成分であるアルブミンが,モデル胆汁中におけるコレステロールの溶存能及び分子活性に与える影響を検討し,抱合胆汁酸やレシチンが存在すると,非抱合型胆汁酸においてみられるアルブミンの影響が緩和される事が判明した.2)胆汁酸ミセル溶液中における,コレステロールのミセル内及びミセル間液相への分布を検索し,ミセル間液相には,コレステロールの水への最大溶存能を,はるかに上回るコレステロールが存在し,その機序及び生理的意義に関し投稿中である.

3)経口的胆石溶解剤として胆汁酸が用いられているが,種々の胆汁酸ミセル溶液において,コレステロールの分子活性が異なる事が判明し,胆汁酸の種類によりコレステロールの動態が影響される事が明らかである.4)臨床的に手術時に採取した患者胆汁中の,コレステロールの溶存分布形式や分子活性及びコレステロールの結晶析出時間が胆石の種類により異なる事が判明し,病態の解明を試みている.モデル胆汁中に溶存したコレステロールの分子活性とNucleation Timeは正の相関があり,コレステロール胆石症胆汁中においても同様であった.コレステロール結晶析出に影響を与えると考えられる諸因子の影響についても,現在検討中である.胆石成因の解明のため、胆汁中における胆汁脂質濃度、コレステロール(CH)の溶存分布形式やその分子活性及び胆汁蛋白濃度とCH結晶折出時間(NT)との相関を検討した。CH系胆石症患者と肝胆道系疾患以外(主に胃癌)で開腹術を施行した胆嚢胆汁を採取し、37°Cに保ち、以下の2種類の濾過胆汁で実験した。(1)0.22μm濾過膜でCH結晶を除いた胆汁を比較した。この濾過胆汁中の胆汁脂質(胆汁酸、CH、燐脂質)の濃度、CH飽和度及びCH分子活性を、胆石症と肝胆道系疾患以外の患者で比較すると有意差は存在しなかった。胆汁蛋白濃度にも有意差を認めなかった。一方、NTは胆石症において有意(P<0.05)に短縮していた。(2)CHの運搬体の一つであるvesicleがミセルと比べ、大きさ及び分子量が1020倍である事を利用し、分子量30万cut-offのXM-300濾過膜を用いると、より大きいvesicleが除去されると考え、この濾過が与える影響を検討した。有胆石群及び無胆石群で、XM-300濾過胆汁のNTを比較すると、濾過により胆石症のNTは延長し、有意差が消失した。この濾過操作により、胆石症胆汁中のCHと燐脂質は、コントロールと比較し多量cut-offされ、CHで有意差を認めた。胆汁酸の濾過率は同程度であった。胆汁蛋白濃度は、2群間で有意差は存在しなかったが、胆石症においてのみ、XM-300濾過で有意に減少した。vesicleや糖蛋白が除去又は減少した結果と考えられる。各々の濾過胆汁中のCH分子活性は、胆石の有無を識別できなかった。結論:(1)総胆汁蛋白濃度でなく、XM-300にて除去され得る蛋白が、NTを促進させる。(2)胆石症患者の胆嚢胆汁中には、CHを有意に多く含むvesicleが存在し、このvesicleの除去によりNTの延長を認める。(3)CH分子活性は、CH飽和度と同様、胆石の有無を識別できる指標にはなりえない。
量子ビーム架橋タンパク質の構造および生成メカニズムの解明

量子ビーム架橋タンパク質ゲルは低毒性かつ耐熱性を有することから、再生医療・創薬における細胞の足場材料や、脳内にとどまらず迅速に腎排泄可能な新規MRI造影剤の母材に応用されている。一方で、量子ビーム照射量によりタンパク質ゲルの物性(保水性、大きさ、硬さ)を制御できるメカニズムは、いまだ明らかにされていない。本研究では、アミノ酸組成を調節したモデルタンパク質に量子ビームを照射し、作製したタンパク質ゲルを詳細に分析することで、量子ビームによるタンパク質の物性変化の要因を解き明かす。本研究成果により、先行する応用研究が進展し、再生医療・創薬分野の発展に量子ビーム照射技術が大きく寄与することができる。
GPCRを介する食物繊維によるメタボリック症候群抑制仮説の検証

Gタンパク質共役型レセプターGPCR41が短鎖脂肪酸をリガンドとし、肥満遺伝子レプチンの発現を亢進させることが発見された。従って、難消化性である食物繊維によるメタボリック症候群抑制作用は、食物繊維から生成する短鎖脂肪酸がGPCR41を介してレプチン産生を亢進させるために発現する可能性が考えられた。本研究では、実験動物に食物繊維を与えると、脂肪組織のGRP41、レプチン遺伝子の発現量が増加することを観察し、上記の可能性が示唆された。2004年、テキサス大学サウスウェスタン医学センターの柳沢正史らは、Gタンパク質共役型レセプター(GPCR : G-protein coupled receptor)の一つであるGPCR41のリガンドが驚くべきことに短鎖脂肪酸であり、脂肪細胞株や脂肪組織由来の初代培養細胞において、短鎖脂肪酸がGPCR41に結合してレプチンの発現を亢進させることを発見した。この発見は、食物繊維が有するメタボリック症候群抑制作用の分子機構を解明する強力な手掛であると考えられ、私達は、"難消化性である食物繊維は、消化管下部において腸内細菌によって資化されて短鎖脂肪酸を産生し、腸管から吸収された短鎖脂肪酸がGPCR41に結合するとレプチン遺伝子の転写を促進してレプチン産生を亢進させ、食物繊維による一連のメタボリック症候群抑制作用が発現する"、と推論した。本研究の目的は、上記の仮説を検証することである。飼料摂取量は、5%セルロース含有高CHOL飼料では低下しなかったが、5%ペクチン含有高CHOL飼料で有意に低下した。脂肪組織のleptin遺伝子の発現量は、有意差は無いものの5%セルロース含有高CHOL飼料で低下し、5%ペクチン含有高CHOL飼料では増加した。実験動物SD系雄ラットに、蛋白質源をカゼインとするセルロース含有無コレステロール飼料、セルロースあるいはペクチン含有高コレステロール飼料の何れかを与えた。脂肪組織のGRP41遺伝子の発現量は、ペクチン含有高コレステロール飼料で増加した。このことより、ペクチンの生理作用に、GPCR41が関与する可能性が示唆された。2004年、テキサス大学サウスウェスタン医学センターの柳沢正史らは、Gタンパク質共役型レセプター(GPCR: G-protein coupled receptor)の一つであるGPCR41のリガンドが驚くべきことに短鎖脂肪酸であり、脂肪細胞株や脂肪組織由来の初代培養細胞において、短鎖脂肪酸がGPCR41に結合してレプチンの発現を亢進させることを発見した。この発見は、食物繊維が有するメタボリック症候群抑制作用の分子機構を解明する強力な手掛であると考えられ、私達は、“難消化性である食物繊維は、消化管下部において腸内細菌によって資化されて短鎖脂肪酸を産生し、腸管から吸収された短鎖脂肪酸がGPCR41に結合するとレプチン遺伝子の転写を促進してレプチン産生を亢進させ、食物繊維による一連のメタボリック症候群抑制作用が発現する"、と推論した。実験動物SD系雄ラットに,5%セルロース含有無コレステロール飼料、5%セルロース含有高コレステロール飼料,5%ペクチン含有高コレステロール飼料の何れかを投与した。脂肪組織のGRP41遺伝子の発現量は、5%セルロース含有高CHOL飼料で約半分に低下したが、5%ペクチン含有高CHOL飼料では増加した。同様に、脂肪組織のleptin遺伝子の発現量は、有意差は無いものの5%セルロース含有高CHOL飼料で約半分に低下し、5%ペクチン含有高CHOL飼料では増加した。以上の結果より、ペクチン摂取により脂肪組織でのGPR41とleptin遺伝子の発現量が並行して変動する傾向が認められた。私たちが予想した仮説を指示する実験結果が得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成22、23年度の研究結果を吟味し、平成24年で得られると期待される研究結果と併せて、私たちの仮説を総合的に考察する。
神経細胞におけるTrkB受容体の拡散運動制御と機能の1分子解析

卵胞ホルモン(女性ホルモン)のエストロゲンは、前脳基底部コリン作動性(BFC)神経細胞に作用し、脳皮質の機能に大きな影響を与えることが知られている。一方、神経成長因子(nerve growth factor=NGF)、脳由来神経栄養因子(Brain-derived neurotrophic factor=BDNF)は、それぞれ、神経細胞上の受容体tropomyosin-relatedkinase AまたはB (TrkA or B)に結合し、BFC神経細胞でも、その生存・成長・シナプスの機能充進などを支持している。さらに今までの研究から、エストロゲンは、NGF-TrkA系やBDNF-TrkB系のシグナルに様々な影響を与えることが分かってきている。そこで本研究では、これらのシグナル系の働く過程と機構の解明を1分子イメジングで解明し、さらに、それらに対するエストロゲンの影響を明らかにすることを目的としている。昨年度は、TrkAおよびTrkB受容体の細胞上での1分子イメジング・1分子追跡を行い、細胞外からNGF刺激を入れる前の定常状態でも2量体が形成されること、リガンド添加後に2量体の寿命が大きく伸びることを見出した。さらに、TrkA受容体と同時に、その下流シグナル分子の低分子量Gタンパク質Rasの1分子追跡を行ない、今まで仮定されていたような長時間の相互作用は起こらないことが分かった。本年度は、さらに、これらの結果が、エストロゲンの添加によって影響されるかどうかを調べた。しかし、少なくともPC12の系では、エストロゲンの効果は見いだされなかった。将来的には、脳のBNC初代培養細胞を用いてこれらの実験を繰り返し、エストロゲンの効果を調べる必要がある。(抄録なし)卵胞ホルモン(女性ホルモン)のエストロゲンは、前脳基底部コリン作動性(BFC)神経細胞に作用し、脳皮質の機能に大きな影響を与えることが知られている。一方、脳由来神経栄養因子(Brain-derived neurotrophic factor; BDNF)は、BNC神経細胞上の受容体tropomyosin-related kinase B (TrkB)に結合し、BFC神経細胞の生存・成長・シナプスの機能亢進などを支持している。さらに今までの研究から、エストロゲンは、BDNF-TrkB系のシグナルに様々な影響を与えることが分かってきている。そこで本研究では、BDNF-TrkBシグナル系の働く過程と機構の解明を1分子イメジングで解明し、さらに、それらに対するエストロゲンの影響を明らかにすることを目的としている。具体的には、以下の3点の解明を進めている。(1)TrkB受容体の神経細胞上での熱拡散運動とそれに対する制御、BDNF結合後の変化を明らかにする。(2)TrkB受容体の下流分子と受容体との相互作用を調べ、それに対するエストロゲンの効果を検討する。(3)これらの変化が起こる機構を解明する。本年度は、TrkB受容体の細胞上での熱拡散運動を調べた。そのため、まず、受容体に特異的に結合し、かつ、生理活性に影響を与えないラベル法の確立をおこなった。量子ドット、抗体のFab標識、蛍光性タンパク質の融合などの方法を試し、蛍光タンパク質とTrkB受容体の融合タンパク質を、神経細胞と類似点の多いPC12細胞に発現させる方法が、最もうまくいった。この方法を用いて、TrkB受容体の動きを1分子イメジングで追跡することに成功した。次に、大脳皮質からの初代培養細胞を用いて、本来の細胞系で同様の実験をおこなったが、これは発現が難しく、まだ成功していない。一方、神経成長因子(nervegrowthfactor=NGF)、脳由来神経栄養因子(Brain-derived neurotrophic factor=BDNF)は、それぞれ、神経細胞上の受容体tropomyosin-related kinase AまたはB(TrkA or B)に結合し、BFC神経細胞でも、その生存・成長・シナプスの機能亢進などを支持している。(1)TrkAおよびTrkB受容体の神経細胞上での熱拡散運動とそれに対する制御、リガンド結合後の変化を明らかにする。(2)受容体の下流分子と受容体との相互作用を調べ、それに対するエストロゲンの効果を検討する。本年度は、TrkAおよびTrkB受容体の細胞上での1分子イメジング・1分子追跡を恒常的に再現性よく行うことに成功した。その結果、2量体および多量体形成、それらに対するリガンドの影響がわかってきた。定常状態でも2量体が形成されること、リガンド添加後に2量体の寿命が大きく伸びることを見出した。さらに、受容体と低分子量Gタンパク質Rasとの相互作用を調べたが、長時間の相互作用は見出されないという、今までの常識を覆す結果が得られた。

一方、神経成長因子(nerve growth factor=NGF)、脳由来神経栄養因子(Brain-derived neurotrophic factor=BDNF)は、それぞれ、神経細胞上の受容体tropomyosin-relatedkinase AまたはB (TrkA or B)に結合し、BFC神経細胞でも、その生存・成長・シナプスの機能充進などを支持している。さらに今までの研究から、エストロゲンは、NGF-TrkA系やBDNF-TrkB系のシグナルに様々な影響を与えることが分かってきている。そこで本研究では、これらのシグナル系の働く過程と機構の解明を1分子イメジングで解明し、さらに、それらに対するエストロゲンの影響を明らかにすることを目的としている。昨年度は、TrkAおよびTrkB受容体の細胞上での1分子イメジング・1分子追跡を行い、細胞外からNGF刺激を入れる前の定常状態でも2量体が形成されること、リガンド添加後に2量体の寿命が大きく伸びることを見出した。さらに、TrkA受容体と同時に、その下流シグナル分子の低分子量Gタンパク質Rasの1分子追跡を行ない、今まで仮定されていたような長時間の相互作用は起こらないことが分かった。本年度は、さらに、これらの結果が、エストロゲンの添加によって影響されるかどうかを調べた。しかし、少なくともPC12の系では、エストロゲンの効果は見いだされなかった。将来的には、脳のBNC初代培養細胞を用いてこれらの実験を繰り返し、エストロゲンの効果を調べる必要がある。外国人特別研究員のZsombor Koszegi博士が、非常に集中して研究に取り組んだため、野心的と思われた研究が、順調に進んだ。1分子レベルで熱拡散運動を調べることで、2量体や多量体が観察でき、シグナル機構の研究を進めるための基礎ができた。今後の予定として、(1)大脳皮質からの初代培養細胞を用いてTrkB受容体の動きを1分子イメジングで追跡し、脳由来神経栄養因子(Brain-derivedneurotrophic factor; BDNF)の結合後の変化を明らかにし、(2)(2)TrkB受容体の下流分子と受容体との相互作用を調べ、それに対するエストロゲンの効果を検討し、その変化の機構を解明すること、をおこない、本研究を発展させる。Trk受容体、その下流シグナル分子であるGrb2,SOS,Rasをすべて1分子イメジング・1分子追跡を行う。可能な時には、2種分子の同時追跡を行い、分子間相互作用を調べる。それらの方法によって、以下の解明研究をおこなう。(1)Trk受容体の下流分子の動態とTrk受容体との相互作用、それらのNGF,BDNFを結合させたあとの変化、を1分子レベルで解明する。(2)これらの分子群の動態や分子間相互作用が、NGF,BDNF,エストロゲンによってどのように影響されるか、どのような機構で起こるかを解明する。(抄録なし)
界面を利用したアシンメトリー二次元ナノ結晶の創製と電子移動制御

本研究では、遷移金属ジカルコゲナイド(TMDC)やグラフェンといった二次元結晶を化学気相蒸着法(CVD)により作製し、様々な異種表面との相互作用によって構造が歪んだ非対称二次元結晶を開発する。得られた非対称結晶の電気化学的特徴を精査し、水素発生・水素貯蔵電極材料といった機能性エネルギー変換材料を創製する知見を得る。平成29年度は、金単結晶金属表面にTMDCであるMoS2やMoSe2をそれぞれCVD合成する技術を確立し、金属表面形状がTMDCの歪み誘起に影響を与えること、歪み誘起により電子状態が半導体的から金属性の物性に変調することを明らかにした。平成30年度はこの知見を基にし、電子物性が変調されたTMDCの電気化学水素発生能について評価を行った。その結果、電子物性が変調されたTMDC/金単結晶電極の水素発生過電圧は、変調されていないTMDC/Au多結晶電極のそれよりも正電位側にシフトすることを見出し、非対称結晶化によって発現する電子状態変調によって水素発生反応の高活性化が可能であることを明らかにした。また、グラフェンを金単結晶表面に作製する技術を確立、圧縮歪みをもつグラフェンが形成していること、水素発生反応が起きる電位において圧縮歪みが一部、解消されることを明らかにした。このような特徴とグラフェンのもつ選択的プロトン透過能を考慮した結果、水素発生反応下においてグラフェンを透過したプロトンが金表面上で水素に還元、グラフェンの水素分子に対する不透過能によって歪みが緩和したグラフェンとAu界面に水素ガスが貯蔵されることを見出した。以上、様々な二次元結晶を金属表面上に作製し構造歪みをもつ非対称二次元結晶を作製することで、電子状態変調やエネルギーキャリアの貯蔵が可能であることを明らかにし、二次元結晶を用いた新しいエネルギー変換材料創製の基礎的知見を得た。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、錯体金属を二次元的に拡張した遷移金属ジカルコゲナイド(TMDC)結晶を化学気相蒸着法(CVD)により作製し、様々な異種表面との相互作用により歪んだ結晶構造をもつ、エネルギーバンド構造も変調された非対称結晶TMDCを創製することを試みる。得られた非対称結晶TMDCの電気化学水素発生触媒能について精査し、高性能な水素発生電極触媒を創製する知見を得る。今年度は、金属表面に、TMDCであるMoS2やMoSe2をそれぞれCVD合成する技術を確立し、金属表面形状がTMDCの歪み誘起に与える影響について精査した。それぞれのTMDCを多結晶Au表面上に合成する技術を確立した。得られた試料について、ラマン分光および走査型トンネル顕微鏡(STM)によって精査した結果、それぞれのTMDCには、金属接触による歪み誘起や電子状態変調の効果は観察されなかった。一方、Au(111)単結晶表面上にこれらTMDCをそれぞれ合成した場合、TMDCの面外方向のみに歪みが誘起することをラマン分光法により明らにした。STM測定から、(111)表面ーTMDC界面での格子不整合性による特異的な相互作用が、局所的に歪みを誘起していることを明らかにした。また、トンネル分光法により電子状態について評価した結果、従来の半導体的性質とは異なり、バンドギャップが大幅に狭まり、金属性の電子物性を有することも明らかにした。以上、結晶金属表面上にTMDCを構築することで、TMDC結晶を非対称化しその電子状態を制御可能である基礎的知見が得られた。初年度において、異種金属表面との接触による幾何・電子構造が変調された非対称結晶TMDCを構築することに成功したこと、また、非対称化の機構についても実験的に明らかにすることができた。

以上、様々な二次元結晶を金属表面上に作製し構造歪みをもつ非対称二次元結晶を作製することで、電子状態変調やエネルギーキャリアの貯蔵が可能であることを明らかにし、二次元結晶を用いた新しいエネルギー変換材料創製の基礎的知見を得た。次年度では、目標の一つである、実際に幾何・電子構造が変調されたTMDCの電気化学的物性評価を集中して行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。