hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
慢性的精神ストレスと脳動脈瘤進展破裂の関連性の検証

慢性的な精神ストレスは様々な疾患のリスクと考えられており、本研究では脳動脈瘤に及ぼす影響について検討することを目的とした。脳動脈瘤は破裂するまで症状を呈しない一方で、ひとたび破裂すると非常に重篤なくも膜下出血を起こすため、その病態を明らかとすることは社会的に重要と考える。過去のコホート研究では、女性において高度のストレスと脳動脈瘤破裂の関連性が示唆されており、本研究を通じて慢性ストレスに対する感受性の性差についても明らかとすることを目的とした。まずはじめに、ラットでの慢性ストレスモデルを構築するために2種類のモデル(X, Y)を作製し検討を行った。慢性ストレスの評価方法として副腎重量と毛髪のコルチゾール含有量を測定し、モデルXにおいて両者が有意に増加していることを確認した。次に、モデルXと脳動脈瘤モデルを組み合わせることによって、慢性ストレスが脳動脈瘤形成に影響するか検討を行った。脳動脈瘤モデルは片側の頚動脈を結紮した後に高血圧を誘導することにより、結紮と反対側の脳血管分岐部の血流ストレスを増加させることによって作製する。脳動脈瘤への影響の有無の評価は、病理組織における脳動脈瘤の大きさ、病変の活動性の指標であるマクロファージの浸潤数を用いた。我々は以前よりオスの脳動脈瘤ラットモデルを用いてきたため、まずはじめにオスでの検討を行ったところ、前検討と同様に慢性ストレスを加えた群において対照群と比較して副腎重量や毛髪コルチゾール量の増加を認めた。その一方で、脳動脈瘤の大きさやマクロファージの浸潤については両群間で差が見られなかった。今後、メスの脳動脈瘤ラットモデルで検討を行い、メスにおいてのみ慢性ストレスが脳動脈瘤形成に影響を与え得るか検討していく予定である。マウスと異なり、ラットにおいては確立された慢性ストレスモデルが存在しないため、本研究においてラットでモデルを確立する必要があった。なぜなら、マウスでは脳動脈瘤モデルを作製してもその形成が極めて乏しく評価が難しいためである。申請時点では、前検討として脳動脈瘤を誘発せずに慢性ストレスのみを与えて、ラットに慢性ストレスが加わっているかの客観的な評価を行った。過去の文献による慢性ストレスの評価方法として副腎重量と毛髪コルチゾール含有量を用い、確かに慢性ストレスモデルにおいて両者が増加することを確認し、慢性モデルとして用い得るかを確認することができた。その上で、本研究における目的である慢性ストレスと脳動脈瘤の関連性について検討するため、先に確立した慢性ストレスモデルに従来用いてきたオスの脳動脈瘤ラットモデルを外挿して検討を行った。結果として慢性ストレスを加えた群において、対照群と比較して脳動脈瘤形成に差が見られなかった。ここで、日本人を対象としたコホート研究では脳動脈瘤の破裂に関して、慢性ストレスは男性では関連が明らかでなく女性で有意に関連が見られている。したがって、上記のオスのラットモデルにおける結果については臨床のデータと矛盾しないと考える。以上より、現状、研究の進捗は概ね順調であると考える。今後、メスの脳動脈瘤ラットモデルにおける検討を行っていく予定である。本研究の目的は慢性的な精神ストレスと脳動脈瘤形成の関係性、および性差によるそれらの関連性の相違とその機序を明らかにすることである。当該年度では慢性ストレスモデルの確率とオスラットでの検討を行い、概ね予定通りに進捗している。今後は、メスラットでの検討を行い、その性差について検討していく。ここで課題となるのは、メスの脳動脈瘤ラットモデルの作製方法である。メスの脳動脈瘤モデルは、オスのモデルを作製する際の片側頚動脈結紮と高血圧誘導に加えて、両側の卵巣を摘出する必要があることである。これは、既知の事実として卵巣を摘出しないと脳動脈瘤が形成されにくく、モデルとして検討が困難となるためである。この操作によって2つの課題が想定される。一つは、このモデルではエストロゲンに代表される女性ホルモンの分泌が低下するため、女性全体というより閉経後の女性を模倣したモデルとなる。しかし、臨床のコホート研究においては、高齢女性でくも膜下出血の発生率が高いことが示されており、閉経後の女性で脳動脈瘤形成が促進される機序についての検討を行うにあたっては本研究の目的から逸脱しないと考える。もう一つの課題は、卵巣摘出という大きな侵襲が加わることによってベースラインとしてのストレスがかかるため、慢性ストレスモデルとの差が出にくくなることが懸念される。実際に前検討では、メスの慢性ストレスモデルにおいて、慢性ストレスの指標となる副腎増量と毛髪コルチゾール含有量のうち、後者は有意差が見られるものの前者では差が見られなかった。この対策として、脳動脈瘤の形成率は低下するものの卵巣摘出を行わずにベースラインの侵襲を軽減させることが想定される。先述の通り、卵巣摘出を行わないことで脳動脈瘤は形成されにくくなるが、その分、慢性ストレス負荷にによる脳動脈瘤の増悪が見えやすくなることが期待される。

まずはじめに、ラットでの慢性ストレスモデルを構築するために2種類のモデル(X, Y)を作製し検討を行った。慢性ストレスの評価方法として副腎重量と毛髪のコルチゾール含有量を測定し、モデルXにおいて両者が有意に増加していることを確認した。次に、モデルXと脳動脈瘤モデルを組み合わせることによって、慢性ストレスが脳動脈瘤形成に影響するか検討を行った。脳動脈瘤モデルは片側の頚動脈を結紮した後に高血圧を誘導することにより、結紮と反対側の脳血管分岐部の血流ストレスを増加させることによって作製する。脳動脈瘤への影響の有無の評価は、病理組織における脳動脈瘤の大きさ、病変の活動性の指標であるマクロファージの浸潤数を用いた。我々は以前よりオスの脳動脈瘤ラットモデルを用いてきたため、まずはじめにオスでの検討を行ったところ、前検討と同様に慢性ストレスを加えた群において対照群と比較して副腎重量や毛髪コルチゾール量の増加を認めた。その一方で、脳動脈瘤の大きさやマクロファージの浸潤については両群間で差が見られなかった。今後、メスの脳動脈瘤ラットモデルで検討を行い、メスにおいてのみ慢性ストレスが脳動脈瘤形成に影響を与え得るか検討していく予定である。マウスと異なり、ラットにおいては確立された慢性ストレスモデルが存在しないため、本研究においてラットでモデルを確立する必要があった。なぜなら、マウスでは脳動脈瘤モデルを作製してもその形成が極めて乏しく評価が難しいためである。申請時点では、前検討として脳動脈瘤を誘発せずに慢性ストレスのみを与えて、ラットに慢性ストレスが加わっているかの客観的な評価を行った。過去の文献による慢性ストレスの評価方法として副腎重量と毛髪コルチゾール含有量を用い、確かに慢性ストレスモデルにおいて両者が増加することを確認し、慢性モデルとして用い得るかを確認することができた。その上で、本研究における目的である慢性ストレスと脳動脈瘤の関連性について検討するため、先に確立した慢性ストレスモデルに従来用いてきたオスの脳動脈瘤ラットモデルを外挿して検討を行った。結果として慢性ストレスを加えた群において、対照群と比較して脳動脈瘤形成に差が見られなかった。ここで、日本人を対象としたコホート研究では脳動脈瘤の破裂に関して、慢性ストレスは男性では関連が明らかでなく女性で有意に関連が見られている。したがって、上記のオスのラットモデルにおける結果については臨床のデータと矛盾しないと考える。以上より、現状、研究の進捗は概ね順調であると考える。今後、メスの脳動脈瘤ラットモデルにおける検討を行っていく予定である。本研究の目的は慢性的な精神ストレスと脳動脈瘤形成の関係性、および性差によるそれらの関連性の相違とその機序を明らかにすることである。当該年度では慢性ストレスモデルの確率とオスラットでの検討を行い、概ね予定通りに進捗している。今後は、メスラットでの検討を行い、その性差について検討していく。ここで課題となるのは、メスの脳動脈瘤ラットモデルの作製方法である。メスの脳動脈瘤モデルは、オスのモデルを作製する際の片側頚動脈結紮と高血圧誘導に加えて、両側の卵巣を摘出する必要があることである。
前近代ユーラシア世界における広域諸帝国の総合的研究：移動する軍事力と政治社会

本研究は、前近代のユーラシア大陸に興亡した帝国の広域統治・多民族支配のメカニズムを解明するため、910世紀前後のアッバース・突厥・唐、1213世紀前後のセルジューク系諸王朝・モンゴル・宋、1617世紀前後のサファヴィー・ムガル・大清という、3つの時期と9つの国家群を対象として、王朝の根幹をなした〈軍事力〉とその担い手の〈移動〉の諸相に注目して、横断的・動態的に比較・総合することをめざす。817世紀までのユーラシア全域に興亡した帝国を対象として、その歴史的形成や構造を「軍事力」と制度・慣習の「移動」という観点から解明しようとする研究である。910世紀前後のアッバース・突厥・唐、1213世紀前後のセルジューク系諸王朝・モンゴル・宋、1617世紀前後のサファヴィー・ムガル・大清という、三期・三地域の国家群を対象とし、それぞれの特質を文明圏や時代性を超えて実証的に比較検討する。三期・三地域それぞれに専門研究者を配し、実証研究を積み重ねて分野別の研究を越える比較研究を総合的に進める点に独自性や創造性が認められる。「軍事力」の「移動」という観点から、組織・制度と政治社会の両面について、焦点時期のユーラシアを横断的・動態的に俯瞰し比較・総合することで、時代・地域・文化圏の異同を超えて、諸帝国に通底する特質、通説を塗り替える共通点・相違点の解明が期待される。
新規Ins(1,4,5)P_3結合蛋白質はGABA_A受容体の機能を修飾するか

PRIP-1[新規Ins(1,4,5)P_3結合蛋白質]は、我々が見出したPLC-δ1類似蛋白質であるが、PLC酵素活性を持たない。PRIP-1の生理機能を解明するためにyeast two-hybridscreeningでPRIP-1に相互作用する分子を検索し、GABARAP(GABA_A receptor γ2 subunit associated protein)を同定した。PRIP-1はGABARAPとγ2サブユニット(GABA_A受容体)の結合に競合的に作用した。この競合が何をもたらすかを明らかにするためにPRIP-1のノックアウト(PRIP-1^<-/->)マウスを作製しGABA_A受容体情報伝達経路に及ぼす影響を調べた。PRIP-1^<-/->の海馬細胞を用いた電気生理学的研究(Zn^<2+>やジアゼパムの影響)、動物個体を用いた行動学的解析(ロタロッドテスト、オープンフィールドテスト、プラス迷路テスト)いずれにおいてもγサブユニットを介したGABA_A受容体機能の異常を示唆するものであった。この異常をもたらす原因は、PRIP-1がGABA_A受容体構築に関係しており、ノックアウトマウスでは受容体構築が上手くおこらなかったためであろうと考えている。最近、GABA_A受容体と相互作用する分子が各種報告されており、GABA_A受容体構築の分子メカニズムが徐々に解明されつつある。我々もPRIP-1が、GABA_A受容体構築過程において如何に関わっているかその分子メカニズムの解明を今後進めていく。本年度は、GABARAP・PP-1・PRIP1の各種欠失コンストラクトを作製し、PP-1はPRIP1のpleckstrin homologydomainを含む領域に、GABARAPはPRIP1のEF-hand領域に結合する事を明らかにした。また、PP-1がPRIP1と複合体を形成するとホスファターゼ活性が抑えられることも見いだした。さらに、PRIP1とGABAA受容体結合蛋白質(GABARAP)と結合することが明らかになったので、両蛋白質の細胞内局在を調べた。両蛋白質とも細胞質中に局在していた。またあるオルガネラに局在するような像も得られた。現在、どのようなオルガネラに局在するのか検討を加えている。また、PRIP1のノックアウトマウスを用いてGABAA受容体情報伝達経路に対する影響を調べた。PRIP1-/-マウスの海馬細胞を用いwhole-cell patch記録法でGABA誘発性Cl-電流のZn2+による効果を調べた結果、PRIP1-/-マウスでは、Zn2+によるCl-電流の抑制効果が完全に消失していた。この結果はPRIP1が、GABAA受容体情報伝達経路に対し何らかの関与をする可能性を示唆している。現在さらに、その点に関し解析を進めている。
心筋症成因の分子的操索-心筋カルシウムチャネル群の動的変化と分化の解析

心筋症の発症には心筋カルシウムのインバランスが伴うとの仮説に立って、本研究では心筋作動の機能を担う多様なカルシウムチャネル群やカルシウムポンプの中から、電位依存性カルシウムチャネルとCa放出チャネルに着目し、まずこれを特異的に識別する単クローン抗体の作成を目指した。1.ブタ心室筋より精製したCa放出チャネルを免疫することによってこの分子を識別する単クローン抗体が一種作成できた。その免疫反応特異性は免疫沈降実験、ウェスタンブロットなど種々の分析からも十分示された。この抗体はブタのみでなく、イヌ、ウサギ等の心筋膜標品のCa放出チャネルとも免疫交差性を示した。しかし骨格筋のものとは全く交差性を示さなかったことから、組織によるCa放出チャネル分子の違いが強く示唆された。2.1と同様に電位依存性カルシウムチャネルの単クローン抗体の作成を試みたが、最終的なクローン化に成功していない。3.心筋の電位依存性カルシウムチャネルの十分な精製に成功した報告は未だない。ブタ心室筋より得た形質膜画分を可溶化後、3段階の精製を経て比活性で約300倍精製した。精製標品の分子構造をSDS-ゲル電気泳動法で解析すると、170KD_aと140KD_aに主たるポリペプチド鎖を観測した。これらは骨格筋の同チャネル分子のα_1、α_2サブユニットに相当するものと考えられるが、α_1サブユニットは骨格筋のものより明らかに大きい。この事実はアジドピンを用いた光アフィニティラベルの結果からも裏づけられた。この結果は電位依存性カルシウムチャネルもまた心筋と骨格筋では異なった分子であることを示す事実である。
放射光を用いた3次元その場観察炉の開発と始原的隕石中の火成物質の再現実験

本研究では、これまで直接観察が殆ど行われてこなかった隕石中のコンドリュールの結晶・化学組成の加熱・溶融再現実験に対し、X線を用いたその場観察システムを開発した。さらに、このその場観察システムにおいて、computed tomography (CT)法を適用することにより、実験前後だけでなく、実験中の試料内部の構造を3次元関することに成功した。この3次元+時間発展の4次元(4D)観察を用いて、かんらん石、輝石からなるコンドリュールの再現を行い、その結晶成長の様子を時間発展でとらえることに成功した。放射光実験用赤外線イメージ炉の開発を行った。予算の配算からあまり時間が無かったため、納品は年度末ぎりぎりとなった。このため、本年度は装置の納品のみを行い、セットアップ、性能評価は翌年度へ繰り越しとなる。加熱自体はまだ実施していないが、セットアップは終了しており、本年末までには実験を開始できる予定である。本年度は予定通り、加熱炉の開発を終えることが出来た。今のところトラブルは発生しておらず、予定通りの経過である。今後装置の運用に当たって問題が起こる可能性もあるが、装置の運用自体は申請者はすでに習熟しているため、問題への対処も迅速に行う事が出来ると考えている。試料台の開発が今年度に回るが、ここは自作のパーツを組み合わせる事になる。この場合、ステージ性能が悪いと目的としていたCT観察による成果が出ない可能性があるが、その場観察自体はすでに可能であるため、成果を出すことは可能である。昨年度開発した加熱実験装置を使用して、雰囲気制御環境下での加熱実験の、時間発展CTを実施した。この結果、装置は想定通りに機能し、1500°C前後の高温で溶融した珪酸塩メルト内の結晶成長の様子を3次元の時間発展で観測することに、初めて成功した。しかし、熱電対や試料台の作成に大幅な時間がかかり、昨年度2回以上予定していた実験が、4日間1度しか実施できなかった。また、実質4日間の実験で、多くの時間を温度キャリブレーションに費やしたため、いくつかの化学組成の試料でのデータを得ることには成功したが、コンドリュールの化学組成での実験には至らなかった。これは、資金が予定よりも大幅に減額されたため、多くの部品の改良、改造を申請者本人の手作業で実施したためである。また、そもそも炉全体の金額よりも配算額が下回っていたため、一部のパーツを他から流用せざるを得ず、精度が下がったことにも起因する。装置自体の設計、機能は問題ないことが確認されているため、今後引き続き実験を行い、コンドリュールの形成過程を再現すると共に、その4次元CTのデータ解析プログラムの整備などを進めていく。科学成果は、国内の学会、海外で開催される国際学会で報告予定である。また、予定よりも大幅に遅れることになるが、今年度以降、国際誌などで査読論文として報告する予定である。加熱炉のセットアップはほぼ終了しているが、試料ステージがまだ開発中である。また、放射光実験のマシンタイムも今後申請し、十分な実験時間を確保することで、成果創出を行う成果公表は国際誌への論文発表を予定しているが、期間内にどこまでの成果が出るかが今のところはっきりとしないため、雑誌のグレードなどは国内雑誌も含め、今後の成果を見て判断する。惑星科学製品の金額がほぼ上限で、これ以上の使用ができなかったため合算して使用する。
各種腎炎におけるオステオポンチンの関与について

オステオポンチン分子は正常人組織においては尿細管、集合菅に発現している。また尿中に高濃度に排泄されることが知られている。尿中オステオポンチン分子について、その排泄量、分子量について検討した。慢性腎炎患者のIgA腎症患者において特異的にその排泄量が低下していること、この排泄量低下が蛋白分解の結果であることを証明しAm J Kidney Disに報告した。また、IgA腎症患者に対するステロイド療法の有効性についてClin Nephrolに報告した。オステオポンチン分子はインテグリンとの結合能をもち、マクロファージの遊走、細胞接着などに関与していることが知られている。細胞接着に関与する情報伝達分子として近年注目されているCell Adhesion Kinaseβ(CAKβ)の腎炎発症における意義についても検討した。マクロファージの関与する慢性腎炎として半月体形成性腎炎があるが、この発症過程においてCAKβの関与を検討した。先の報告でオステオポンチン分子が半月体形成性腎炎の半月体部分に過剰発現することが示されており、この腎炎モデル及びヒト慢性腎炎患者におけるCAKβの発現について解析した。CAKβ分子はオステオポンチン分子同様、半月体形成性腎炎の半月体部分に過剰発現していることが示された。また、半月体はその時間経過に伴い細胞性半月体から、繊維性半月体に移行するがCAKβ分子の発現はより細胞性半月体に強いことも示され、これらの結果をAm J Kidney Disに報告した。オステオポンチン(OPN)は正常腎組織では尿細管、集合管に発現し、いくつかの腎炎ではOPN分子の発現が増強することが蛋白とmRNAレベルで証明され、このOPN分子の過剰発現が炎症部位へのマクロフアージの浸潤を促進するのではないかと考えられている。しかし、尿中に高濃度のOPNが存在する意義についてはいまだ不明な点が多い。今回、慢性腎炎患者の尿中OPN排泄量を検討した。また、尿中OPN分子についても解析を加えた。IgA腎症患者において、尿中OPN排泄量が膜性腎症、微少変化患者に比べ有意に低下していた。尿中OPN分子は、正常者では50kDaから60kDaのOPN分子が検出された。これはnative OPN分子として報告されている分子量に一致する。一方、IgA腎症では分子量34kDaのOPNフラグメントが主な分子として検出された。また、この34kDaフラグメントは検討したIgA腎症患者32例の全例に認められたが、膜性腎症患者では7例中4例、微少変化群患者では6例中1例にのみ認められた。また、正常者では認められなかった。正常者尿をトロンビンにて処理し、尿中OPN分子について検討したところ、IgA腎症患者尿と同じ分子量のフラグメントが認められた。尿中OPN分子の安定性についても尿検体を室温放置4時間まで検討したが、尿中OPN分子は分解されなかった。以上、IgA腎症患者の尿中OPN分子は分解されていることが明らかにされた。この分解は腎炎局所で活性化されているトロンビンなどの蛋白分解酵素による切断の可能性が示唆された。トロンビンによるOPNの切断により、OPNの細胞走化能が亢進するとの報告や異なるインテグリンに対する接着能を獲得との報告もある。以上の結果をAm.J.KidneyDis.に報告した。またIgA腎症患者に対する治療成績をまとめClin.Nephrolに報告した。
エピジェネティクスに基づく乳癌リスク診断マーカーの開発

エピジェネティックな異常に着目することにより乳癌の診断およびサブタイプマーカーを探索し以下の点について明らかにした。1)幹細胞形質維持に重要な腫瘍抑制遺伝子PTENのDNAメチル化異常を伴わない高頻度な発現低下、2)HER2陽性乳癌に特徴的な8種類の新規microRNA異常、3)幹細胞転写因子OCT4の乳癌における高頻度の発現亢進。乳癌のエピジェネティックな異常を新規に同定した。1)乳癌のDNAと非癌のDNAとの間で、MS-RDA法によるゲノムサブトラクションを行い、メチル化感受性酵素HpaIIを用いて80個の独立クローンを得た。それらのうち33個(41%)がCpGアイランドに由来していた。MS-RDA法により同定したASCL1は乳癌細胞株8株中6株(75%)にメチル化異常が認められた。乳癌症例でも21症例中9例(43%)にメチル化異常が検出され、比較的高頻度な異常であることを明らかにした。さらに、乳癌診断マーカーの候補となるエピジェネティックな異常の明らかにするため血液由来のDNAを用いた解析を行った。メチル化異常の定量的な解析により、乳癌患者および年齢をマッチさせた正常コントロール各22症例での比較検討の結果、感度91%および特異度91%のクローンを新規に同定した。2)microRNAはnon-coding RNAの一種であり、標的mRNAに結合し、翻訳を制御することによりタンパク質の発現異常をもたらす。トリプルネガティブ乳癌細胞株MDA-MB-468を用い、microRNA発現のアレイ解析を行いトリプルネガティブ乳癌細胞株で10倍以上に発現が亢進しているmicroRNAとしてhsa-niiR-200aなどの6種類を同定した。また、乳癌細胞株で発現が10分の1以下に発現が低下しているmicroRNAとしてhsa-miR-137などの3種類を同定した。これらの異常の一部には、メチル化異常によるエピジェネティックな分子機構が関与していることが示された。
高齢者の身体動作特性を考慮したキッチン空間のあり方に関する研究

高齢者に優しいキッチン空間を提案することを目的として、先ず、アンケート調査により現在使用しているキッチン設備の問題点を把握し、その結果に基づいて、作業台下部のキャビネットへのものの出し入れ作業を高齢者、若年者それぞれに課し、作業時の動作特性や生理的負担、感覚評価などにより比較検討した。又、頻繁にリンクする流し台に付設している水栓の奥行きの位置についても同様の方法により検討した。アンケートの結果、現状のキッチンでは収納スペースの不足と収納棚の高さや収納形態に関する不満か多くみられた。そこで、床上20cmから手を伸ばした最上限-20cmの高さまでを7段階に区切り、約2kgの負荷物を各高さ位置に出し入れする作業を課し、作業姿勢の特徴や重心軌跡の移動量などを調べた。その結果、高齢者の動作特性として、加齢による関節の硬化から肩、肘関節の開閉角度が若年者に比べて小さく、高い位置では肘関節の伸展が不十分な分を補うために上体や頭をそらし、不安定な姿勢になることが分かった。また、膝より下方の棚への収納時には、若年者は膝関節を屈曲して作業しているのに対し、高齢者は膝関節の屈曲は少なく、腰を曲げて上体の移動で作業をしており、感覚評価においても下方への収納の困難さが強く認められた。この傾向は特に従来から広く普及している開き扉方式において顕著に表れていた。様々な開閉方式の作業台下部キャビネット(開き扉、引き出し式扉、ドアポケット)で測定した結果から、引き出し式扉や新しい収納方式のドアポケット型は、重心の移動も少なく身体をあまり動かさないで作業できることが明らかにされた。ただし、新型の設備は横のラインを強調する傾向から、扉の幅が90cmにも上るものが多<重さの面で高齢者には負担が大きいため、幅を短くすることにより高齢者の身体的特性に適した設備と考えられる。高齢者が自立して安全に家事活動が行える環境づくりを考えるために、高齢者にやさしいにキッチン設備の提案を行うことを目的としている。本年度はキッチンでの様々な作業のうち、上肢を使う水洗作業及び棚への器物の収納などの作業における重心移動軌跡と足底圧の変動様態に着目し、併せて3次元動作解析による移動動作姿勢の特徴を把握することにより関連設備との関係を調べるとともに、若年者との相違点を明らかにした。先ず、水洗作業時の水栓レバーと作業者の至適距離を導き出すため、両者の間隔を2550cmまで5cm間隔に6段階を設定し作業を行った結果から、高齢者は若年者に比べて全ての作業位置で重心軌跡が長く身体のブレの大きさを示し、40cmを越えると急激に増加する。肘関節の角度は高齢者のほうが小さくて上肢の伸展が少なく、35cm以遠では関節の伸展角度には変化がない。重心軌跡と動作角度及び感覚評価を併せ3540cmが至適な距離と考えられる。なお、現行キッチンの流し台水栓レバーの距離は40cm以上に設けられている例が多いことから、設備の改善の必要性が示唆された。次いで収納作業では、作業位置を棚高を床上8cm(最下限)から手の届く最上限-20cmまでを関節ごとに7段階に設定し、1.5kgの負荷物を収納する際の身体の変化を水栓作業と同様に測定した。重心移動軌跡は全ての棚高で高齢者の方が長く身体のブレが大きい。

高い位置では上体を大きくそらして肘関節の伸展を補償し、最下限の位置では若年者は膝の屈伸が主導となり軌跡が垂直方向に移動しているのに対し、高齢者では膝の屈曲が少ない分上体を曲げて補償するため軌跡が弧を描く。全棚高を通じて腰高より下で両群の差が顕著に認められた。つまり、関節の屈伸を補うために重心軌跡が長くなり、特に膝より下の収納において負担が大きいことが明かとなった。昨年度は、高齢者に優しいキッチン設備の提案を行うことを目的として、キッチンでの様々な作業のうち、上肢を使う水洗作業及び棚への器物の収納などの作業における生理学的・動作学的倹討により高齢者の収納動作時における移動動作姿勢の特徴を把握するとともに、若年者との相違点を明らかにした。本年度は、アンケート調査により高齢者の好む収納設備を明らかにするとともに、市販の作業台下部の様々な収納設備を用いて収納作業を行わせた際の生理的負担を実験的に検討し、高齢者に優しいキッチンを提案する。作業台下部の様々な設備(開き扉,引出し式扉,ドアポケット形式)についての収納作業測定結果から,新しい形式のドアポケット型収納は、立位の状態で余り体を動かさずに作業でき、重いものの収納には指に力が集中するという欠点はあるが、軽いものの収納には最も適していると考えられる。また、高齢者にとって負担の大きい膝より下の位置での収納作業においては、さっと取り出せる「引出し式」収納が従来の扉開閉式に比べて身体への負担が少なく、より有効な収納方式であることが明らかになった。この形式のものは、アンケート調査においても理想の設備のトップに挙げられており、より負担を軽くするために引出し幅を現在市販されている90cmを60cm以内に留めることにより、さらに高齢者に使いやすい設備として推奨される。しかし、床上15cmより低い位置では、膝をついての作業となり、姿勢の変換による上体のブレから重心軌跡の移動距離や変動幅が大きくなり、筋活動の面からもこの位置の収納スペースは高齢者には好ましくないことが明らかとなった。
ターミネーターB細胞を活用した炎症性腸疾患に対する終息戦略の検討

本研究の概要は、炎症性腸疾患に分類される潰瘍性大腸炎とクローン病では異なった機序が炎症の終息すなわち「ターミネーション」に寄与している可能性についてマウスモデルを用いて探求する。ひとたび活性化された免疫反応は自然に終息するようにプログラムされているが、炎症性腸疾患において炎症終息の機序は明らかにされていない。本研究は、「ターミネーション」の側面から、現在のIBDの治療目標である「寛解導入・寛解維持」から「完治」を目指した新たな治療戦略開発に挑む。
大腸菌DNAポリメラーゼIのゲノム安定性維持機構の研究

自然突然変異の生成機構を解明するために、PolI欠損株を用いて研究を行ってきた。その結果、自然突然変異の原因となるDNA上のループは、複製途中のDNAポリメラーゼがスリップすることによって形成され、それらのループを、PolIが機能ドメインを使い分けて解消していることが示唆された。DNA上のループが、SOS応答誘導遺伝子dinB産物であるDNAポリメラーゼIVによって形成されている可能性を確認するためにdinBを過剰発現するPolI欠損株およびdinB欠損PolI欠損株を用いて自然突然変異の解析を行った。その結果、DNAポリメラーゼIVの過剰発現により、Klenowドメイン欠損株において欠失・マイナスフレームシフトの促進がみられたが、dinBを欠損させてもこれらの突然変異の抑制は観察されず、DNAポリメラーゼIVは、PolIで観察された突然変異の生成には関与していないことが明らかになった。後に、DNAポリメラーゼIII以外の全てのDNAポリメラーゼを欠損した大腸菌で観察される自然突然変異スペクトルと、PolIのみを欠損した大腸菌で観察される自然突然変異スペクトルが同じであることが明らかになり、ループの形成に関与するDNAポリメラーゼは、DNAポリメラーゼIIIであることが示唆されている。次に、PolI欠損株にX線を照射したあとの突然変異について解析した。x-腺照射や過酸化水素の処理が、欠失・マイナスフレームシフトを促進するという報告があることから、PolI欠損株で示唆された自然突然変異の原因となるループ形成にも、酸化損傷などのDNA損傷が介在している可能性が考えられた。しかし、X線照射後に促進される突然変異はPolI野生型、欠損型いずれの場合も欠失・マイナスフレームシフトと塩基置換であり、PolI欠損の状態に依存した突然変異スペクトルの変化は見られなかった。よって、ループの形成にDNA損傷は関与せず、配列特異的に二次構造を形成しやすい領域において、DNAポリメラーゼIIIがスリップしていることが示唆された。突然変異の中で、欠失やフレームシフトは、遺伝子を完全に不活化するため、ガン等の遺伝子疾患に直接関わると考えられている。大腸菌の場合、DNAポリメラーゼのスリップによって欠失やフレームシフト変異が生成される事を以前明らかにした。他方、DNAポリメラーゼIは、欠失やフレームシフトの生成中間体(ミスマッチ)を修復することで、欠失やフレームシフトの生成を抑制していると考えられる。本年度は、突然変異やガンを誘発する活性酸素が、欠失やフレームシフトの生成に如何に関わるか、その生成に、ポリメラーゼIが抑制的に働くかどうかについて研究を行った。活性酸素源としてx-線を用いた所、1塩基欠損フレームシフトが良く生じること、この生成には、自然フレームシフト生成に関わるDNAポリメラーゼIは関与しないことが明らかとなった。次に、欠失やフレームシフト変異は、DNA複製のスリップで生じることが知られているが、ポリメラーゼII、III、IV、Vの4個のポリメラーゼのうち、どのポリメラーゼが関与するかどうかについての研究を始めた。ポリメラーゼIVの欠損株を調べた所、1塩基欠失フレームシフトはポリメラーゼIV正常株に比べて、その頻度が半分になった。他方、1塩基付加フレームシフトは、正常株に比べて、ポリメラーゼIV変異株で、頻度に変化はなかった。このことから、1塩基欠失変異の半分はDNAポリメラーゼIVによる複製で生成されること、付加フレームシフト生成にはポリメラーゼIVは関与しないことが明らかとなった。今後は、ポリメラーゼII、ポリメラーゼV変異との単独、二重、三重変異株を作成し、その過程に関わるポリメラーゼの実体を明らかにしたい。
日本中世・近世における検地と村請に関する総合的研究

日本史における中世から近世への転換の時期は、戦国時代として、多くの国民の関心を集めている。ただし、中世・近世はいずれも土地と農業に基礎を置く社会であるから、中世から近世への転換の意味を深く理解するためには、土地所有や土地制度についての研究が不可欠である。本研究においては、この分野の研究を進展させるための史料的基礎を確立すべく、検地(領主による土地調査)と村請(村による年貢納入請負制度)に関する史料を全国的に収集・分析するとともに、その成果をデータベースとして公開した。平成26年度は、各研究メンバーがそれぞれの担当地域を決めて、担当地域において日本中世・近世に実施された検地と村請に関する史料を網羅的に収集する作業を進めた。各自の担当地域は、渡辺尚志・・・東北地方と新潟県、長谷川裕子・・・九州地方と滋賀県、黒田基樹(連携研究者)・・・関東地方、平井上総(同)・・・四国地方と和歌山県、川戸貴史(同)・・・中国地方と兵庫県、平山優(研究協力者)・・・山梨県・長野県・岐阜県、柴裕之(同)・・・静岡県・愛知県・三重県、木越隆三(同)・・・福井県・石川県・富山県、である。なお、京都府・奈良県・大阪府については、研究メンバー全員で分担して作業することにした。具体的な作業としては、たとえば、渡辺の場合は、研究協力者2名とともに、山形県立図書館に調査に行き、そこに所蔵されている山形県史、県内の市町村史、県下の史料目録類を総めくりして、そこに記載されている検地・村請関係史料のデータを悉皆的に収集した。ほかの研究メンバーも、同様の作業をそれぞれの担当地域について行った。また、それとは別に、2014年11月810日の3日間、全研究メンバーで兵庫県の重点調査を実施した。重点調査においては、まず兵庫県立歴史博物館に行き、同館所蔵の検地・村請関係史料の調査を行った。次に、淡路島の淡路文化史料館と淡路人形浄瑠璃資料館を訪問し、そこに所蔵されている検地・村請関係史料のデジタルカメラ撮影を行った。以上述べた各メンバーの個別調査と全員での重点調査によって、全国的に中世・近世移行期における検地と村請に関する史料の網羅的収集作業が順調にスタートした。これは、我が国初の「検地・村請データベース」の構築・公開に向けてスタートを切ったという点で、重要な意義をもっている。本研究は、日本中世・近世に実施された検地、および中世後期以降にみられるようになる村請に関する史料を、東北から九州にわたる広範囲において網羅的に収集し、検地方法や年貢納入方法に関する基礎的な検討を行うとともに、時代や地域による相違点・類似点を比較検討し、中世から近世における検地・村請の特質を追究することを目的としている。平成27年度は、平成26年度と同様に、史料の収集と分析、および基礎研究を継続した。特に、平成27年度は、阿波国・淡路国の調査・史料収集および分析を集中的に行った。平成27年9月13日には、主要研究メンバーによる阿波国・淡路国の重点調査を実施し、同地域における検地・村請関係史料をデジタルカメラによって撮影した。また、徳島県文書館において調査を行い、阿波国・淡路国に関する史料目録類・関連論文などを収集した。さらに、地元の研究者の方々と意見交換を行い、史料の所在情報について有益な示唆を得ることができた。それと並行して、各研究メンバーが、平成26年度と同様に地域を分担して、独自に調査を行い、中世・近世移行期における検地・村請関係史料を悉皆的に収集し、史料データベース構築に向けた基礎作業を着実に進展させた。たとえば、研究代表者は、東北地方と新潟県を担当しているため、平成27年6月57日には青森県で、平成27年11月1315日には秋田県で、いずれも研究協力者とともに史料調査を実施し、平成27年12月6日には単独で宮城県において史料調査を行った。研究代表者は、電子メール等の方法で、恒常的に研究分担者・連携研究者・研究協力者の作業進捗状況を把握し、研究目的の実現に向けて必要な意見交換を行った。平成27年度は、4年間にわたる本研究の2年目に当たり、各研究メンバーが研究の意義と作業の進め方についての共通理解をもって研究を進めることができた。検地・村請関係史料のデータベース構築に向けた情報収集作業が順調に進展しているとともに、阿波国・淡路国を対象とした重点的調査・研究においても、着実に成果を積み重ねることができた。また、各研究メンバーがそれぞれの担当地域について積極的な史料調査を行ったことにより、平成26年度からの繰り越し分を含めて、配分額のほぼ全額を有効に使用した。全体的にみて、本研究はおおむね順調に進展しているものと判断できる。本研究は、日本中世・近世に実施された検地、および中世後期以降にみられるようになる村請に関する史料を、東北から九州にわたる広範囲において網羅的に収集し、検地方法や年貢納入方法に関する基礎的な検討を行うとともに、時代や地域による相違点・類似点を比較・検討し、それを通じて中世から近世における検地・村請の特質を追究することを目的としている。平成28年度は、平成27年度と同様に、史料の収集と分析、および基礎研究を継続した。特に、平成28年度は、東北の調査・史料収集および分析を集中的に行った。

東北地方に関して、研究代表者・渡辺尚志は、平成28年7月2123日に福島県に調査に行き、福島県立図書館(福島市)等で検地・村請に関する史料の収集を行った。そこで収集した史料の情報は、本研究のために作成したフォーマットを用いてコンピュータ入力し、「検地・村請関係史料データベース」(仮称)構築に向けた作業を進めた。また、研究分担者・長谷川裕子は、平成29年3月1618日に、山形県内の史料調査を行い、本間美術館(酒田市)・酒田市教育委員会(酒田市)・山形大学附属博物館(山形市)・山形県立博物館(山形市)・御殿守(南陽市)などにおいて、史料の閲覧・撮影・複写を行った。以上の東北地方における史料調査と並行して、各研究メンバーが、平成27年度と同様に地域を分担して、それぞれ独自に史料調査を行い、中世・近世移行期における検地・村請関係史料を悉皆的に収集し、データベース構築に向けた基礎作業を着実に進展させた。平成28年9月18日には、一橋大学において、研究メンバーの全体会議を開催し、各メンバーの作業進捗状況を確認するとともに、今後の研究計画について意見交換を行った。平成28年度は、4年間にわたる本研究の3年目に当たり、各研究メンバーが研究の意義と作業の進め方についての共通理解をもって共同研究を進めることができた。「検地・村請関係史料データベース」(仮称)構築に向けた情報収集作業が順調に進捗しているとともに、東北地方を対象とした重点的調査においても、着実に成果を積み上げることができた。また、各研究メンバーがそれぞれの担当地域について積極的な史料調査を行ったことにより、科研費配分額を有効に使用した。以上のことから、全体的にみて、本研究はおおむね順調に進展しているものと判断できる。本研究は、日本中世・近世に実施された検地、および中世後期以降にみられるようになる村請に関する史料を、東北から九州にわたる広範囲において網羅的に収集し、検地方法や年貢納入方法に関する基礎的な検討を行うとともに、時代や地域による相違点・類似点を比較・検討し、それらを通じて中世から近世における検地・村請の特質を追究することを目的としている。平成29年度は、平成28年度から引き続いて、史料の収集と分析、および基礎研究を継続した。研究代表者・渡辺尚志は、アルバイトの大学院生の協力も得て、全国各地で刊行された自治体史の史料編や、各種史料集・史料目録類に掲載された検地・村請に関する史料情報を抽出し、それを本研究のために独自に作成したフォーマットを用いてコンピュータ入力する作業を進めた。また、研究分担者・長谷川裕子をはじめとする各研究メンバーは、平成28年度と同様に、各自担当地域を分担してそれぞれ独自に史料調査を行い、中世・近世移行期における検地・村請関係史料を悉皆的に収集した。私をはじめ各研究メンバーが収集した史料情報の入力作業は、平成29年度末においてすべて完了した。この成果は、「検地・村請関係文書データベース」として、平成30年4月に、一橋大学機関リポジトリにおいて一般公開すべく、一橋大学に申請した。さらに、本研究において得られた成果を、中世・近世移行期における検地・村請等の諸問題を包括的に取り上げた論文集として刊行すべく、執筆者の確定や、各章の内容の検討等を行った。日本史における中世から近世への転換の時期は、戦国時代として、多くの国民の関心を集めている。ただし、中世・近世はいずれも土地と農業に基礎を置く社会であるから、中世から近世への転換の意味を深く理解するためには、土地所有や土地制度についての研究が不可欠である。
地下灌漑が水田の土壌環境と窒素動態に及ぼす影響の評価

地下灌漑の普及による水田汎用化の促進を想定し、水田土壌における炭素・窒素循環のより正確な予測を目指して、水分と溶質の移動過程における土壌の酸化還元電位の変化を調べる実験を行った。その結果、土壌への大気の直接的な侵入が土壌の酸化反応に及ぼす影響、その応答のタイミングと速度が明らかとなった。また、水の流れや窒素・炭素といった基質の濃度が酸化還元電位に与える影響を、異なる浸透速度や濃度について明らかにした。本研究は、地下灌概が水田の土壌環境(温度・溶質移動・酸化還元電位・pH)と窒素動態に及ぼす影響を評価することを目的としたものである。地下灌概は近年普及が進んでおり、我が国の食料自給率の向上と水田農業における経営の安定化において期待されている。本研究の内容は、地下灌概水田における水管理や気象条件の変化に応じた土壌の酸化還元状態と窒素動態の変化を予測するための「圃場調査」・「室内実験」・「数値計算」により構成される。H22年度は、圃場調査において土壌の諸物性の測定および水分量・温度・電気伝導度変化のモニタリング開始が予定されていた。土壌の諸物性については、サンプリングを行い室内実験と数値計算に必要な項目について測定を行った。水分量変化等のモニタリングについては、調査圃場(福島県南相馬市)がセンサー設置予定の数日前に東北・関東大震災による津波被害を受けたと思われ、状況の把握を行っているところである。状況が確認でき次第、今後の方針を決定したい。室内実験については、水田土壌を充填したカラムに溶液を上方または下方から浸透させ、その後の酸化還元状態の経時変化を調べる実験を行った。また、還元状態の水田土壌を詰めた一次元カラムを用いて蒸発実験を行い、土中水圧と酸化還元電位の変化を測定した。この実験結果を用いて数値解析を行い、蒸発過程における土中の含水率分布の変化を推定し、酸化還元状態との関連を調べた。本研究は、地下灌漑が水田の土:壌環境(温度・溶質移動・酸化還元電位・pH)と窒素動態に及ぼす影響を評価することを目的としたものである。地下灌漑は近年普及が進んでおり、我が国の食料自給率の向上と水田農業における経営の安定化において期待されている。本研究の内容は、地下灌漑水田における水管理や気象条件の変化に応じた土壌の酸化還元状態と窒素動態の変化を予測するための「圃場調査」・「室内実験」・「数値計算」により構成される。H23年度は、地下灌漑水田において土壌の水分量モニタリングが計画されていた。しかし今年度、調査圃場(福島県南相馬市)では東日本大震災の影響で作付が行われなかったことから予定していた調査を行うことができなかった。一方、室内実験では還元状態の水田士壌を詰めた一次元カラムを用いて、水の移動過程における土壌の酸化還元電位の変化を調べる実験が計画されていた。昨年度の蒸発過程に引き続き、排水過程についての実験を行い土中水圧と酸化還元電位の変化を測定し、数値解析により排水過程における土壌水分量の変化と酸化還元状態の関係を調べた。実験の結果、排水にともなう土壌中への気相の侵入は蒸発過程と同様に土壌の酸化還元状態の変化に大きなインパクトを与えることが明らかとなった。さらに今年度は、窒素・炭素動態と酸化還元状態の関連を調べるための実験が計画されていた。そこで、同様の実験系を用いて水の移動にともなう溶存酸素・窒素・炭素の供給が酸化還元電位におよぼす影響を調べる実験を行った。その結果から、土壌水の移動にともなう酸素や溶質の移動と土壌微生物活動、土壌の酸化還元状態の変化の関連が説明された。
放射性同位元素を用いない悪性腫瘍のプロテアーゼ活性の測定

1.人唾液腺眼細胞株の培養、培養上清の採取およびその濃縮。2.MicroplateのアビジンコートおよびBSAによるブロッキング。3.Biotin-NHSによるV型コラーゲンのピチオン化。4.コラゲナーゼ活性の測定・・・1。(1)アビジンコートしたMicroplateにビオチン化したV型コラーゲンを添加し、incubate後に各wellを洗浄。(2)Microplateに濃縮した培養上清サンプルを添加し、決められたTime courseに従ってincubateする。(3)Incubateした培養上清を別のアビジンコートしたMicroplateに移し、アビジン-ペルオキシダーゼを添加しincubateする。(4)各wellをPBSで洗浄後、基質として4-クロロ-1-ナフトールを添加しIncubate後に、Microplate readerで及光度を測定。上記計画に従って研究を進めた結果、及光度に一定の規則性を欠いたため、以下の計画に従って培養上清のコラゲナーゼ活性を測定。5.コラゲナーゼ活性の測定・・・2。(1)V型コラーゲンに濃縮した培養上清サンプルを添加、決められたTime courseに従ってincubateした後にProtease inhibitorよって反応を停止し、サンプルを還元条件下で電気泳動する。(2)ニトロセルロース膜に転写しBSAでBlocking後に、免疫学的な手段を用いて発色。その結果、Time courseの短いケースに切断されたV型コラーゲンの断片が出現し、培養上清中にV型コラゲナーゼ活性の存在することが確認された。現在は、当初の計画通りMicroplateを用いて少量のコラーゲン基質で高感度にコラゲナーゼ活性を測定できるよう、コラーゲンのビオチン化、Time-course等を研究中である。
光励起-誘電緩和測定法の開発:光活性種の励起・脱励起過程の選択定量分析

光電子デバイスの材料として注目されている希土類添加半導体について、発光機構を電気測定(電荷の動的挙動)により分析する光励起-誘電緩和法を提案し、装置を開発した。装置を使って、サマリウムを添加した酸化チタンなどの室温発光材料の発光素過程を選択的かつ定量的に分析することに成功した。また、消光をもたらす電荷の散逸過程も同手法で見出した。更に、発光・消光を起こす酸化チタン微結晶界面の特性を詳らかにすることが出来た。本研究では、希土類添加発光デバイスにおいて発光強度を決定している励起電荷の移動過程を、新たに提案する「光励起-誘電緩和測定法」によって観測し、低次元構造の効果を定量的に評価することを狙う。材料内の電荷移動過程は従来の誘電緩和測定で評価できるが、「光励起-誘電緩和測定法」では、さらに励起光を導入し、それに同期した電荷移動過程を測定することで、光学活性種に直接関与する過程を選択的に抽出する。本年度は、(1)「光励起-誘電緩和測定法」の装置の設計と作製を行い、Sm2O3を添加したTiO2について、紫外光照射を行いながら誘電緩和を測定する原理検証実験を開始した。(2)低次元構造を選択的に抽出する誘電緩和法手法の発明と試験を行い、特許の申請を行った。(3)ナノドット構造に局在する電子のプローブ顕微鏡による可視化を行い、かつ光照射下で振る舞いを動的に観測した。(1)については、試料を液体窒素温度まで冷やし、かつ光照射できる誘電緩和測定用の真空セルを作製し動作確認を行った。(2)については、微細構造を持つ試料表面を非接触電極を用いて測定する手法を新たに開発し、非破壊で表面微細構造内の電荷の動的振る舞いを選択的に観測できることを証明した。(3)通常は、静的な電荷の分布を観測する静電気力プローブ顕微鏡に外部から光を導入し、それに伴う電荷の移動過程を観測できることを示した。光デバイスとして有望視されているSiGeを試料として、ドットからのホールの伝搬過程を観測した。本研究の主軸である「光励起-誘電緩和測定法」はマクロな特性を観るが、これに加えてミクロな特性の分析手法を併用することで、光照射下での電荷の移動過程の理解が強力に進められることが期待される。光照射下で誘電緩和を測定する「光励起誘電緩和」法を新たに提案して、希土類を添加した半導体に適用し、電荷の注入→欠陥準位への捕獲→希土類へのエネルギー伝搬・励起→発光の一連の電荷伝搬プロセスを追跡し定量分析することを試みている。このプロセスは従来間接的な証拠から信じられていたものであり、直接証拠はまだない。本年度(22年度)は、酸化サマリウムSm203を添加した酸化チタンTiO2に対して、まず従来の誘電緩和(201MHz)測定を行った。試料の熱活性化条件を変化させ発光強度を調整すると、発光強度に対応して電荷捕獲特性が著しく変化する準位を見出した。特に捕獲密度が発光強度と対応することから、この準位を介して希土類の励起が起こることが予想される。これは上述の電荷伝搬プロセスの第一ステップに相当する。このステップの緩和周波数はほぼ15Hzであることが分かった。更に、紫外光365nmの準単色光をパルス照射してその誘電応答を見たところ、測定周波数1kHzを境に応答特性が変わることが確認された。これは光照射に敏感な準位がこの周波数に緩和を持つことを示唆している。おそらく、発光に寄与する捕獲準位における電子正孔対の再結合を反映した緩和特性であると思われる。これは上述の電荷伝搬プロセスの第二ステップに相当する。このように本研究により、これまで直接証拠が無かった電荷伝搬プロセスを、順を追って定量的に分析できることが分かってきた。本手法の原理検証と有用性の実証が順調に進んでいると言える。今年度は更に、酸化エルビウムEr203を添加したGaAsを外部との連携により作成し、新たな試料としての採用の可能性について検討を始めた。来年度(23年度)では、発光効率の向上を視野に入れて、カギとなる電荷伝搬に関与する準位のより詳細な解析、更に電荷伝搬の積極的な制御も考えている。光照射下で誘電緩和を測定する「光励起誘電緩和」法を新たに提案して、希土類を添加した半導体に適用した。電荷注入から発光に至るプロセス(電荷の注入→欠陥準位への捕獲→希土類へのエネルギー伝搬と励起→発光)を追跡し、定量分析することが狙いであり、以下の通り研究を展開した。従来、このプロセスは間接的な証拠から信じられているのみで、直接証拠は無かった。21年度には測定システムを構築した。22年度には酸化サマリウムSm203を添加した酸化チタンTiO2に本手法を適用し、光励起により注入した電荷が欠陥準位に捕獲され、その後再結合する動特性を捉えることに成功した。

本23年度では、これらの動特性の温度依存性を測定し、温度消光の機構を解明した。すなわち、温度消光を支配する要素は、「捕獲電子のホッピング」と「捕獲電子-自由正孔対の電子論的な結合」の二つと特定した。前者「捕獲電子のホッピング」は温度上昇とともに顕著になり、それと共に誘電緩和スペクトルのバンド幅が広がることを見いだした。その活性化エネルギーは79meVであった。温度消光が無視できる低温度域では、ほぼすべての捕獲電子がホッピングしなくなり強く局在した。一方、後者「捕獲電子-自由正孔対の電子論的な結合」の強さは温度上昇とともに弱くなり、それと共に誘電緩和スペクトルがシフトすることを見いだした。このシフト量から結合が維持される時間を定量的に導出することに成功した。これらの二要素の温度依存は、複雑な発光強度の温度依存性を極めてよく再現した。更にホッピングする準位についても、母体TiO2微結晶の界面準位であることが分かった。この同定には微視発光分光を併用し、複合的な測定でも本手法の選択的定量分析が理に適いかつ重要な結果を出すことを示した。以上のように、希土類添加半導体の発光機構の定量分析と解明に成功し、課題の目標を達成した。