hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピンナノチューブの異常量子現象の理論的・計算科学的研究

S=1/2三本鎖スピンナノチューブを数値的対角化と密度行列繰り込み群を用いた計算科学的解析により、理論的に研究した。その結果、この系はユニットセルが正三角形から二等辺三角形に歪むような格子ひずみにより、スピンギャップによって特徴づけられる量子相転移を示すことがわかった。近年、いくつかの候補物質が合成されてその新機能探索に期待がかかるスピンナノチューブと呼ばれる系のうち、最も単純でしかも量子効果・フラストレーションが強い三本鎖スピンナノチューブについて、以下のような新しい量子現象の可能性とその機構を明らかにすることを目的として、理論的・計算科学的研究をする。(1)スピンギャップ現象高温超伝導の発現機構に関係することから注目されるスピンギャップが、どのようなパラメータで形成されるか、格子の自由度も考慮した相図を求めて、物質設計の指針を与える。(2)磁場中で起きる新奇な量子現象スピン及びカイラリティの自由度に着目し、外部磁場によりどのような量子現象が起きるかを、理論的に予測し、磁場によって制御される新機能を明らかにする。(1)(2)の問題について、スピンナノチューブの理論模型に対して、場の理論・摂動論・数値的厳密対角化・密度行列繰り込み群を適用して理論的・数値的に解析する。反強磁性量子スピン鎖を鎖間方向にも反強磁性交換相互作用で結合した系をスピンラダーと呼ぶが、これをさらに鎖間方向に周期的につないだ系をスピンチューブと呼ぶ。そのうち最も量子効果とフラストレーションの強い3本鎖スピンチューブに焦点を絞り、新しい量子現象を理論的に研究した。従来の研究により、断面が正三角形の3本鎖スピンチューブは大きいスピンギャップを持つと考えられてきたが、我々の提案した新しいハバード模型に基づく有効理論によると、断面が正三角形であっても鎖間相互作用が弱い場合にはギャップレスになり、鎖間相互作用を変化させたときには、スピンギャップ相とギャップレス相の間の量子相転移が起きることが判明した。また、この有効理論による定性的な結論を、数値的厳密対角化・密度行列繰り込み群を用いた大規模数値解析と、現象論的繰り込みやレベルスペクトロスコピーと呼ばれる理論解析により、定量的に立証し、相図を得た。また、有限クラスターの数値的厳密対角化と有限サイズスケーリングによる従来の理論解析により、チューブ断面の三角形上の交換相互作用が、鎖方向の相互作用に比べて十分大きい場合には、飽和磁化の3分の1のところに磁場誘起スピンギャップによる磁化プラトーが出現することがわかっているが、今年度の研究により、断面を二等辺三角形に歪ませた場合には、二等辺の結合が強い場合と、残りの1辺の結合が強い場合では、プラトー形成のメカニズムが異なり、その間には量子相転移があることが明らかになった。三本鎖スピンナノチューブの断面の三角形を正三角形から二等辺三角形に変形する格子歪みを導入し、これに対して3分の1磁化プラトー近傍で、その磁場誘起ギャップがどうふるまうかを、密度行列繰り込み群・数値的厳密対角化・摂動論などを導入して解析した。その結果、3分の1磁化プラトーは正三角形の場合を含む広範囲にわたって現れるものの、1辺が弱い二等辺三角形と1辺が強い二等辺三角形では、この磁化プラトー形成のメカニズムが違うことを反映して、異なる量子相になっていることが判明した。さらに重要な発見としで、この二つの異なる磁化プラトー相の中間に、これまで知られていなかった全く新しい量子相が出現することがわかった。この新しい量子相の性質を調べたところ、並進対称性の自発的破れを伴う、2倍周期構造が実現しており、その結果として、ネール秩序、カイラル秩序、あるいはダイマー秩序と考えられる興味深い秩序が実現していることが判明した。今年度は主にスピンナノチューブの磁場中における物性について、密度行列繰り込み群・場の理論・摂動論を適用して理論的に研究した。とくに飽和磁化の3分の1の磁化における性質を中心に調べた。3本鎖スピンチューブに、ユニットの正三角形を二等辺三角形にする格子ひずみを導入して一般化したモデルでは、三角形部分の交換相互作用が十分強い場合には、3分の1磁化プラトーが現れるが、本研究ではこのプラトーが現れるパラメータ領域で以下のような新しい性質が判明した。(1)二等辺三角形へのひずみの大きさを変化させるとき、正三角形の周辺では、他のパラメータに比べてプラトー幅が増える領域がある。(2)このプラトー幅が増える領域では、鎖方向の並進対称性が自発的に破れ、カイラル秩序相が実現している。(3)この領域の相境界は二次元イジングモデルと等価なユニバーサリティクラスに属する。さらにこのカイラル秩序相は、3分の1以外の磁化領域のスピン液体相にも広がっていることも判り、このカイラル秩序相の他の磁化における相図の完成を目指している。
炭化ケイ素ウイスカ-強化ムライト系複合セラミックス開発のための基礎的研究

1.スラリー中でのセラミックス粉末及びSiCウイスカーの分散性の改善pHを調整した水溶液及びエチルアルコール中でのムライト及びSiCウイスカーの分散状態をゼータ電位測定及び沈降実験で検討した。ムライトはpH=10に調整した水溶液及びエタノール中では良好な分散を示し、アクリル酸オリゴマー系分散剤を添加しても、ほとんど影響がなかった。一方、SiCウイスカーの水溶液及びエタノール中での分散は良くなく、分散剤を添加することにより幾分改善された。2.原料の混合法および原料粉末の乾燥法と複合材料の微視的構造の関係水溶液を溶媒とした場合の良好な分散条件、及びエタノールを溶媒とした場合の良好な分散条件で作製したスラリーを乾燥して得られた混合粉末をホットプレスして作製した焼結体試料の密度測定し及び微構造観察を行い、分散剤を添加した水溶液を液媒として凍結乾燥法で得られた粉末を使用した場合と、分散剤を添加したエタノールを溶媒としてロータリー・エバポレーターで乾燥して得られた粉末を使用した場合が、高い密度の試料(1650°Cで作製)が得られることを明らかにした。試料作製法と強度の関係を検討したところエタノールを溶媒とした方が高い値が得られた。3.曲げ強度および破壊靭性値の測定曲げ強度および破壊靭性値に対する、ウイスカー径を変化させた場合(0.5および1.1μm)およびウイスカーをカーボンでコーティングした場合の影響を検討した。強度及び破壊靭性値は、SiCウイスカーの添加量の増加と共に大きくなった。ウイスカーの径を0.5μmから1.1μmへ大きくしても強度及び破壊靭性値への影響はほとんど認められなかった。ウイスカーをカーボンでコーティングすると強度は僅かに低下したが破壊靭性値への影響はほとんど認められなかった。コーディエライトをマトリックスとした場合の結果も併せ考え、SiCウイスカー強化ムライトの強度がウイスカーをカーボンでコーティングすることにより低下したのは、スラリー中でのカーボンをコーティングしたウイスカーの分散性が分散剤を添加しても充分には改善されなかったことも影響していると推測された。これらの結果を総合して、強靭性化機構を荷重転移と結論付けた。1.スラリ-中でのムライト(3Al_2O_3・2SiO_2)粉末、SiCウイスカ-の分散状態の測定.(1)水溶液中でのムライト粉末の等電点はpH=7.5であった。粒子表面は等電点より酸性側で正に,塩基性側で負に帯電し、ゼ-タ電位はpH=3では55mV、pH=10では-50mVとなった。ムライト粉末の沈降速度は等電点近傍で最も速く、それより酸性側および塩基性側へ移るに従って遅くなった。ゼ-タ電位から予想される分散性と沈降実験の結果は良く対応した。(2)直径会0.5μm及び1.1μmの炭化ケイ素ウイスカ-のゼ-タ-電位を測定した。直径が0.5μmの場合の等電点はpH=5.0で、ゼ-タ電位はpH=3で40mV、pH=10で-45mVとなった。一方、直径が1.1μmの等電点はpH=4.5で、ゼ-タ電位はpH=3で20mV、pH=10で-60mVとなった。

沈降実験を行ったところ、直径が0.5μmのウイスカ-の場合には、pH=3から10と塩基性になるに従って沈降速度が遅くなり、また直径が1.1μmのウイスカ-の場合にはpH=3と10で沈降速度が速く、pH=5および8で沈降速度が遅くなった。SiCウイスカ-の場合、ゼ-タ電位の測定から予定される分散性と沈降実験の結果の対応性は良くなかった。(3)アクリル酸オリゴマ-系分散剤を添加してムライト粉末のゼ-タ電位及び沈降速度を測定したところ、ゼ-タ電位への影響は小さかったが、沈降速度は非常に遅くなり、分散性が良くなることが明らかになった。2.マトリックスとして使用するムライトの成型・焼結後の密度および強度に対するスラリ-のpH、分散剤の添加の影尾を検討したところ、pHの影響より、分散剤添加の効果が大きかった。3.SiCウイスカ-/ケイ酸塩系マトリックス複合材料の強度及び被壊靭性に対するマトリックス膨張係数の影響を検討するためにマトリックストしてディオプサイドとコ-ディエライトを使用した場合についても検討したところウイスカ-とマトリックスの濡性の影響の方が大きいと推測された。1.溶媒中でのセラミックス粉末及びSiCウイスカーの分散エチルアルコールを溶媒とした場合のムライト、SiCウイスカーの分散状態を沈降実験で検討した。ムライトはエタノール中では良好な分散を示し、アクリル酸オリゴマー系分散剤を添加しても、ほとんど影響がなかった。一方、SiCウイスカーのエタノール中での分散は悪かったが、分散剤を添加することにより改善された。2.原料の混合法および原料粉末の乾燥法と複合材料の微視的構造の関係昨年度、明らかにした水溶液を溶媒とした場合の良好な分散条件、および本年度、明らかにしたエタノールを溶媒とした場合の良好な分散条件で作製したスラリーを乾燥して得られた混合粉末をホットプレスして焼結体試料を作製した。試料の微構造観察および強度を測定することにより、試料作製法と強度の関係を検討した。分散剤を添加した水溶液を溶媒として凍結乾燥法で得られた粉末を使用した場合も、分散剤を添加したエタノールを溶媒としてロータリー・エバポレーターで乾燥して得られた粉末を使用した場合も、高い密度の試料(1650°Cで作製)が得られたが、測定強度はエタノールを溶媒とした方が高かった。3.曲げ強度および破壊靭性値の測定曲げ強度および破壊靭性値に対する、ウイスカー径を変化させた場合(0.5および1.1μm)およびウイカスーをカーボンでコーティングした場合の影響を検討した。強度は、ムライトのみの場合の332MPaからSiCウイスカー(直径:0.5μm)を20vol%添加で514MPa、30vol%添加で527MPaと増加した。ウイスカーの径を1.1μmへ大きくしても強度への影響はほとんど認められなかった。ウイスカーをカーボンでコーティングすると20vol%添加で、480MPaと強度は僅かに低下した。破壊靭性値はムライトのみの場合の2.14MPa・m^<1/2>からSiCウイスカー(直径:0.5μm)を20vol%添加で4.57MPa・m^<1/2>、30vol%添加で5.93MPa・m^<1/2>へと増加した。ウイスカーの径を変化しても、ウイスカーをカーボンでコーティングしても破壊靭性値には顕著な影響を与えなかった。これらの結果を総合して、強靭性化機構を荷重転移と結論付けた。
サプライ・チェーンの形成が地域の流通システムに与える影響に関する研究

SCMは投機的な意思決定行動から延期的な意思決定行動へのマーケティングの転換の一環として生じている。また消費財マーケティングへの関係性マーケティングの拡大も,SCMが必要とされていることと深い関連がある。つまりSCMは延期的な意思決定行動と市場の確保という両面から必要とされている。しかし喧伝されている割りには実態がああまり変化していないのが実情である。これには一つにはSCMに必要な協調的な企業間関係を形成することが十分にはできていないこと,もう一つには延期的な意思決定行動に基づく生産は多品種を生産する大企業で有効で,多くの中小生産者には多頻度小口配送の負担の方が大きいと云うことがある。とくに農水産物では製品の特性から延期的な生産が不可能であり,かつ在庫可能期間が限られているものが多いため,現在のところではSCMが十分には機能していない。しかし小売業者からの要求はSCMやそれに類似した在庫を圧縮するためのシステムであり,生産者はこれに対応せざるをえない。数は少ないが農水産物でさえ小売業との協調関係に基づいて,情報を共有し,消費者需要への適合を図る試みや,新たな消費者層を開拓しようとする水産版サプライチェーン戦略などが採用されており,ある程度の成功は収めている。地域経済に影響を与える地場産業の生産者の多くは中小生産者や農水産物生産者であり,これらの業者はSCMとはいえないまでも大型小売商の在庫圧縮システムへ対応せざるをえない状況にある。また地場の大型・中型の小売チェーンも全国的なチェーン小売業に対抗するために、やがてはSCMタイプのシステムを導入していくことになろう。SCMは将来的には地域経済に多大な影響を与えると考えられる。(1)柳純「製販におけるサプライ・チェーンの構築とその意義」の概要本研究は、最近注目されている企業間におけるさまざまな戦略としての費用の削減、時間短縮等を通して行われるサプライ・チェーンの構築プロセスの解明やその意義を考察したものである。まず、サプライ・チェーンとSCMの概念について述べている。次に、サプライ・チェーンの構造では、構成要素と機能分担について考察を行い、さらに企業間関係の構築のうちで、機能分担、パートナーシップ、消費者起点に注目したものについて取り上げている。最後にSCMをロジスティクスの発展と関連づけ、固有のリスクが存在することでSCMの変更をつねに考える必要性を説いている。さらにまた、SCMの問題点として、第1にSCMがシステムとして確立されていないこと、第2にSCM構築までに企業間パートナーシップの認識や多大なコストがかかること、第3にシステム構築までに諸条件整備が整わないこと等を挙げ、これからの展望と問題点を論じている。(2)サプライ・チェーンの講演と交換会(中国の北京工業大学にて)(1)サプライ・チェーン等に関する意見交換会中国の北京工業大学の教官グループと岩永忠康・西島博樹・柳純との意見交換会(2)サプライ・チェーン等の講演中国の北京工業大学の学生を対象に岩永忠康・西島博樹・柳純による講演と質疑応答SCMは投機的な意志決定行動から延期的な意忠決定行動へのマーケティングの転換の一環として生じている。また消費財マーケティングへの関係性マーケティングの拡大も、SCMが必要とされていることと深い関連がある。つまりSCMは延期的な意志決定行動と市場の確保という両面から必要とされている。しかし喧伝されている割には実態があまり変化していないのが現状である。これは一つにはSCMに必要な協調的な企業間関係を形成することが十分にはできていないこと、もう一つは延期的な意志決定行動に基づく生産は多品種を生産する大企業で有効で、多くの中小生産には多頻度小口配送の負担の方が大きいということがある。とくに農水産物では製品の特性から延期的な生産が不可能であり、かつ在庫可能期間が限られているものが多いため、現在のところではSCMが十分には機能していない。

しかし小売業者からの要求はSCMやそれに類似した在庫を圧縮するためのシステムであり、生産者はこれに対応せざるをえない。数が少ないが農水産物でさえ小売業との協調関係に基づいて、情報を共有し、消費者需要への適合を図る試みや、あたらな消費者層を開拓しようとする水産版サプライチェーン戦略などが採用されており、ある程度の成功は収めている。地域経済に影響を与える地場産業の生産者の多くは中小生産者や農水産物生産者であり、これらの業者はSCMとは言えないまでも大型小売商の在庫圧縮システムへ対応せざるをえない状況にある。また地場の大型・中型の小売チェーンも全国的なチェーン小売業に対抗するために、やがてはSCMタイプのシステムを導入していくことになろう。SCMは将来的には地域経済に多大な影響を与えると考えられる。
職業人から見た英語教育に関する実態と将来像の総合的研究

本研究はわが国全体の英語教育を大学を中心として、早期教育、中学校、高等学校、海外子女教育から見た学校教育も含み、それらの実態と将来像を明らかにしてきた。職業人から見た英語教育については、昭和58年3月に提出した研究成果報告書よりはじまった一連の研究の最後のテ-マとして研究を行ってきたものである。研究成果報告書の内容は1.「あなたご自身について」でアンケ-ト解答者自身の年令、学歴、職種、海外経験などを調査した。次に、「あなたと英語のかかわり」については、仕事とのかかわりで英語が必要とする人が54.2%に達していることがわかった。英語が通じない人は41.3%、かなり不自由しない人が22.6%などいくつかの項目が分析されている。次は「あなたの大学生時代の英語学習について」では学習態度、授業内容などについて、4番目は「日本のこれからの英語教育について」の批判を調査した。学校教育で成果が、「まったく」あるいは「あまり」あがっていないと回答する人は74.2%で、これはかなり深刻な数字である。その主な理由は、日本人の完璧主義で細かいところに気を使いすぎるくせと、受験準備にあるとする人が首位を占めた。そして英語教育の目的は「コミュニケ-ションができる基礎力を養成することにあるとする人が88.9%とい圧倒的であった。総項目34、大学卒業生同窓会名簿多数の中から任意に抽出をした人々約12000名、回答率19%程度であった。あしかけ9年に及び調査分析は4冊の研究成果報告書として結実したが、その総集編を作成、同時に提出するべく努力をした。この特徴は、わが国の英語教育をタテ軸、ヨコ軸から見て、総合的分析判断するもので、またに画期的な資料になるであろうと期待する。すべてコンピュ-タによる資料分析を行ったものである。本研究は、文学英語教育を受け、社会で実際に活躍している人々が、英語とどのような関係をもっているか、英語教育にどのような期待と批判をもっているかを調査し、わが国の英語教育の改善の資料にしようという目的で行われている。調査項目は34、主な分類は回答者自身の履歴について、回答者と英語のかかわりについて、回答者の大学生時代の英語学習について、日本のこれからの英語教育についての4大分類である。これを無記名のアンケート方式で回答してもらうため、全国にまたがる約30の国公私立大学、短大の卒業生名簿を中心に、20代、30代、40代、50代の文系、理系の約10000人を無作為に抽出し、アンケートに回答依頼を出した。この作業は膨大なものであり、また行き先不明で返送されるものも少くない。返ってきた回答は目下途中経過であるが約2000である。最終的には3000まで集まればありがたい。ふりかえってみて、もっとも時間をついやして討議をしたのは、アンケートの項目作成であった。これは、すでに行った大学生、大学英語教員、中学、高校の英語教員の実態調査とも関連性をもたせたものである必要がある。一方、コンピューターにデータを入力し、各項目や項目間の分析を行うべく、ソフトの組み換えを行っており、返却された回答の整理を終えたところで入力させる作業に取りかかる。一部実験的にかかっているものもある。2年目は、この分析を行い、どのような問題意識を職業人もふくめた社会人がもっているかを報告し、あわせて、過去3冊の報告書の内容を総合的に分析し、わが国の英語教育改革に関する政策を提言したいと望んでいる。
糖白内障水晶体における抗ストレス及びアポプトーシス遺伝子の発現とシグナリング経路

さらにわれわれは、ARを過剰発現したヒト水晶体上皮細胞(hLEC)におけるソルビトール蓄積とアポプトーシスとの関連及びAOP2のアポプトーシス抑制効果について検討した。ヒトAR-cDNAは、pEGFPベクターに組み込まれ(hAR-pEGFP)、hLECに、遺伝子導入することでヒトARの過剰発現をおこなった。pEGFPベクターのみ導入細胞はコントロールとして使用した。高グルコース含有培養液においては、コントロールに比べpEGFP-hAR導入LECにおいて、有意に早期にアポプトーシス細胞が多く検出され、細胞増殖能も低下した。同様に、ポリオール蓄積も早期より上昇した。また、培養中にAOP2のHia-tag組換え蛋白またはARインヒビター:SNK-86;三和化学研究所)を添加または、AOP2を過剰発現することでこれらアポプトーシスは有意に抑制された。酸化的ストレスやポリオール経路の亢進による浸透圧ストレスはhLECにおけるアポプトーシスの誘引と考えられこれらを抑制するARやAOP2は抗糖尿病白内障薬として検討されうることが示唆された。非インスリン依存型糖尿病モデルラットをストレプトゾトシン(STZ)腹腔内注射により作成した。作成後の軽度皮質白内障を呈する約投与後4週目のラット水晶体よりtotal-RNAを抽出し、Atras Glass Rat Array(Clontech)使用によるDNAマイクロアレイ法を施行した。また同時にガラクトース食投与による糖白内障モデルラットを作成し、軽度白内障を呈する投与後4日目の水晶体にて検討した。コントロールは同年齢の無処置ラットを使用した。結果としてSTZモデルラットとガラクトース食餌負荷ラット水晶体両方にて、抗アポプトーシス因子であるBcl-2の発現上昇、ストレス蛋白であるHsp-27の発現低下やPKC-delta.STAT3,NFkBなどのシグナリング経路にかかわる遺伝子の発現上昇がみられた。Bcl-2の発現上昇に関してはSTZ投与後4週目と白内障が進行した8週目の糖尿病モデルラットの水晶体より抽出したtotal-RNAを用い、Reverse-transcribed PCRにより確認したが、4週目ではBcl-2は一度発現が上昇し、8週目になると低下するというパターンを示した。つまり糖白内障では初期には抗アポプトーシス因子の発現は上がり、防御機構が働くが、後期には進行とともにそのアポプトーシスも誘導されるとわかった。実際アポプトーシスを誘導するBaxの発現は後期に上昇していることが確認された。他の因子についてもその関連を現在確認・検討中である。
トガリネズミ科食虫類の遺伝資源としての評価-その実験動物化に関する基礎的研究

1)1995年7月21日8月2日(12晩)Bystrovka村とZavyalovo村の中間にあるオビ川沿いのキャンプ場(B地点)および8月4日8月6日(2晩)アカデムゴロドク市にあるロシア科学アカデミー動物系統学生態学研究所のステーション(A地点)においてトガリネズミ科食虫類の採集を行なった.両地点はノボシビルスク湖畔にあり直線距離で約50km離れている.小哺乳類の採集には2種類のピットフォール・トラップ(直径10cm,深さ17cmおよび直径8.5cm,深さ13cm)それにアルミ製シャーマンライブ・トラップ,パンチュー・トラップを用いた.両地点で採集された小哺乳類は152個体で,そのうち食虫類は124個体であった.種名を挙げてみるとSorex araneus,Sorex caecutiens,Sorex minutus,Sorex isodon,Sorex tundrensis,Neomys fodiensおよびAsioscalops altaicaおよび未同定のSorexが採集できた.これらロシア産食虫類について日本産と比較を行うことによって,その特徴および実験動物として有用性についての評価を試みた.2)ヨーロッパトガリネズミSorex araneusはイギリスからロシアのバルカル湖まで広く分布している.われわれの調査でもSorex araneusが最も多く採集され,ついでSorex minutusが多く採集された.Sorex araneusの自然集団には多様なRobertsonian chromosomal variationが含まれている.われわれが調査を行ったノボシビルクス産と約200km北のトムスク産とはロバートソン型変異があり,両者のハイブリッドゾーンが見つかっている.ロバートソン型変異に関しては比較的飼育繁殖の容易なトガリネズミ科ジネズミ亜科のジャコウネズミSuncus murinus(スンクス)でも見い出されており,Sorex araneusと同じように高精度分染法により標準核型と癒合している染色体を確定した.また1と組ごとの系統も育成しつつある.Sorex araneusおよびSuncus murinusは染色体不分離によるヒト疾患の有力な動物モデルとなるであろう.しかしながらSorex araneusは野外では多数の個体が容易に採集できるのにもかかわらず,実験室内では安定した繁殖集団を育成できないままであり,今後の課題として残っている.3)日本産トガリネズミ属には北海道産のエゾトガリネズミSorexsaevus,本州産シントウトガリネズミSorex shinto,佐渡島産サドトガリネズミSorexsadonisが含まれる.これらがロシア産のSorex caecutiensとどのような関係にあるかについて諸説があった。そこで頭骨形態の測定値をもとに多変量解析を行ったところエゾトガリネズミはロシア産Sorex caecutiens,またサドトガリネズミはシントウトガリネズミと近縁であり,この4種は同じグループに属することがわかった.またトガリネズミ属のロシア産Sorex caecutiens,本州産Sorex shinto,北海道産Sorex saevus,佐渡島産Sorexsadonis,北海道産Sorex unguiculatusについてミトコンドリアDNA,核リボゾームDNA,チトクロームbの塩基配列からみた分子系統について検討した.その結果,Sorex shintoとSorex saevusとはmtDNAのRFLPでは差がなく,rDNAのRFLPではSorex shintoとSorex sadonisとの差も見られなかった.ロシア産Sorex caecutiensと本州産Sorexとの間のsequence divergence (Po)をみてみるとmtDNAで1.98%、rDNAで0.68%,チトクロームbで6.39%となり,両者は別種とする報告を支持した.4)ロシア産のトガリネズミ類の内部寄生虫の検索では2種類の新種を含む11属13種の条虫をみいだし,追加の標本からさらに4種の条虫をみいだした.またヘリグモソーム線虫の検索では1種が見い出された.しかし日本産トガリネズミ類との類縁関係を議論するにはこれらのデータだけでは不足である.5)スクラーゼ活性に着目してロシア産トガリネズミ類と日本産トガリネズミ類とを比較検討した.日本産のものを調べてみると,ジネズミ亜科のニホンジネズミは全てスクラーゼの活性がみられ,ジャコウネズミは長崎産および多良間島産を除いて活性がみられた.長崎産および多良間島産については1つの遺伝子の突然変異によって支配されていた.一方トガリネズミ亜科6種(エゾトガリネズミ,ヒメトガリネズミ,オオアシトガリネズミ,アズミトガリネズミ,シントウトガリネズミ,サドトガリネズミ)には酵素活性がみられなかった.ロシア産をみてみるとジネズミ亜科のCrocidura sibericaは酵素活性みられ,トガリネズミ亜科のSorex caecutiens,Sorex araneus,Sorex minutus,Sorex isodon,Neomys fodiensはスクラーゼ活性がなかった.したがって採集したトガリネズミ亜科すべての種およびすべての個体においてスクラーゼ活性が欠損しており,新たな疾患モデル動物の候補となりうることが考えられた.また二糖類水解酵素活性はジネズミ亜科動物で一般的には存在し,トガリネズミ亜科ではいままでのところ例外なく酵素活性はなく,その有無がジネズミ亜科とトガリネズミ亜科とを区分する1つの指標にできる可能性が考えられた.

また日本産のコウベモグラ,ヒミズモグラ,ヒメヒミズモグラについては低いながらも酵素活性がみられたがロシア産モグラAsioscalops altaicaには酵素活性がみられなかった.ヒトにおいてはさまざまなスクラーゼ酵素活性の欠損症が報告されているが,これらの動物の酵素活性の欠損はさまざまな型の疾患モデル験動物を開発できる可能性を示しており,今回のプロジェクトにおいてトガリネズミ科食虫類の実験動物としての有用性を明らかにすることができた.6)今回の研究プロジェクトではロシア産トガリネズミ類と日本産トガリネズミ類との類縁関係を形態学,寄生虫学,分子系統学などの側面から探ることによって,生物学的基礎データを蓄積すること,そこから新たな実験動物を開発できるのではないか,という可能性を検討したものである.既に述べた2)から5)までの各項目にみるように,今回のプロジェクトでかなりのデータをうることができ,また多数の論文発表をおこなうことができた.実験動物の開発という観点からはスクラーゼ欠損および染色体変異という面でトガリネズミ科食虫類の魅力がより明瞭になった,と結論できるであろう.しかし一方では,生物学的にも研究不十分な点や新たな課題が提起されることとなり,今後の研究プロジェクトの進展が期待されている.1)1995年7月21日8月2日(12晩)Bystrovka村とZavyalovo村の中間にあるオビ川沿いのキャンプ場(B地点)および8月4日8月6日(2晩)アカデムゴロドク市にあるロシア科学アカデミー動物系統学生態学研究所のステーション(A地点)においてトガリネズミ科食虫類の採集を行なった.両地点はノボシビルスク湖畔にあり直線距離で約50km離れている.小哺乳類の採集には2種類のピットフォール・トラップ(直径10cm,深さ17cmおよび直径8.5cm,深さ13cm)それにアルミ製シャーマンライブ・トラップ,パンチュー・トラップを用いた.両地点で採集された小哺乳類は152個体で,そのうち食虫類は124個体であった.種名を挙げてみるとSorex araneus,Sorex caecutiens,Sorex minutus,Sorex isodon,Sorex tundrensis,Neomys fodiensおよびAsioscalops altaicaおよび未同定のSorexが採集できた.これらロシア産食虫類について日本産と比較を行うことによって,その特徴および実験動物として有用性についての評価を試みた.2)ヨーロッパトガリネズミSorex araneusはイギリスからロシアのバルカル湖まで広く分布している.われわれの調査でもSorex araneusが最も多く採集され,ついでSorex minutusが多く採集された.Sorex araneusの自然集団には多様なRobertsonian chromosomal variationが含まれている.われわれが調査を行ったノボシビルクス産と約200km北のトムスク産とはロバートソン型変異があり,両者のハイブリッドゾーンが見つかっている.
革新的窓層材料p型ナノ結晶シリコンカーバイドを用いた次世代高効率太陽電池の作製

前年度は、p型ナノ結晶3C-SiC:H/n型結晶Si太陽電池構造におけるデバイスシミュレーションより、p層キャリア濃度を十分に高めることで、価電子帯側のバンドオフセット(ΔEv)が大きい同構造においても高い変換効率を達成できることが判明した。しかし同時に、このp型薄膜のキャリア濃度の向上とプラズマダメージに起因する界面欠陥の低減の両立が非常に困難であることが浮き彫りとなった。そこで本年度は、p型ナノ結晶3C-SiC:Hに代わり、p型有機半導体であるPEDOT:PSSを用いたヘテロ接合n型結晶Si太陽電池を作製し、界面欠陥の抑制による開放電圧の向上を目標とした。同有機材料は高いキャリア濃度と透明性を有しており、低コストかつダメージフリーであるスピンコート法による製膜が可能である。さらに、ΔEvの値もp型ナノ結晶3C-SiC:Hと遜色ないことから、p層とレアメタルを含む透明導電膜の同時代替も実現可能である。そこで、PEDOT:PSSの高品質化及び同材料を用いた太陽電池構造における少数キャリアライフタイム測定を行った。その結果、ジメチルスルホオキシドを5%添加したPEDOT:PSSでは、硫酸処理後に導電率1844S/cm、膜厚96nmにてシート抵抗56Ω/□を達成した。この特性は既存の透明導電膜と遜色なく、レアメタルフリーの太陽電池用p型透明導電膜としての利用が期待できる。また、PEDOT:PSS/i-a-Si_<1-x>C_x:Hエミッタを用いた太陽電池構造において、p型ナノ結晶3C-SiC:H使用時と比較してライフタイムの値を約2倍である1312μsまで向上させることに成功した。上記の結果は、高効率ヘテロ接合n型結晶Si太陽電池の実現において、PEDOT:PSS/i-a-Si_<1-x>C_x:Hエミッタ構造が同太陽電池の高開放電圧化及び低コスト化を両立する可能性を示した成果である。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。前年度までに、新規窓総材料であるp型ナノ結晶3c-SiC :H薄膜の作製に成功しており、太陽電池のエミッタとして適用することで、変換効率17.0%を達成している。しかし、この材料は既存の材料と比べてバンドギャップが大きいことから、太陽電池へ応用すると界面でのバンドオフセットにより少数キャリアである正孔の輸送を妨げ、開放電圧及び曲線因子を制限している恐れがある。そこで本年度は、p型ナノ結晶3C-SiC : Hエミッタを用いたヘテロ接合n型結晶Si太陽電池における詳細なデバイスシミュレーションモデルを構築し、太陽電池特性を制限する要因を探ることを目標とした。具体的には、シリコン基板表面及び裏面に存在する界面欠陥を考慮したモデルを構築し、デバイスシミュレーションを実施した。その結果、p型ナノ結晶3C-SiC : Hのキャリア濃度及びi-a-Si_<1-x>C_x : Hパッシベーション膜のバンドギャップが、p/n界面における内部電界及び価電子帯側バンドオフセットにそれぞれ影響し、少数キャリアである正孔の輸送に決定的な影響を及ぼすことが判明した。また、高い曲線因子を保つためには、p型ナノ結晶3C-SiC : Hにおいてはキャリア濃度を2×10^<19>cm^<-3>以上、i-a-Si_<1-x>C_x : Hパッシベーション膜においてはバンドギャップを1.93eV以下、膜厚を4nm以下にすることが必要であることを示した。上記の結果は、高効率n型ヘテロ接合結晶Si太陽電池の実現において、p型ナノ結晶3C-SiC : Hエミッタ及びi-a-Si_<1-x>C_x : Hパッシベーション膜に必要な物性値を示した世界初の成果である。また、PEDOT:PSS/i-a-Si_<1-x>

C_x:Hエミッタを用いた太陽電池構造において、p型ナノ結晶3C-SiC:H使用時と比較してライフタイムの値を約2倍である1312μsまで向上させることに成功した。上記の結果は、高効率ヘテロ接合n型結晶Si太陽電池の実現において、PEDOT:PSS/i-a-Si_<1-x>C_x:Hエミッタ構造が同太陽電池の高開放電圧化及び低コスト化を両立する可能性を示した成果である。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。p型ナノ結晶3C-Sic : Hを用いた新規構造にて詳細なシミュレーションモデルを構築することで、変換効率の制限要因を特定することができたが、実際のデバイスにおいては変換効率の大幅な更新が出来ていないため。これまでp型ナノ結晶3c-SiC :Hエミッタにおいては、その電気的・光学的特性を十分に高めることに成功している。今後は、パッシベーション膜であるi-a-Si_<1-x>C_x : H膜の高品質化を果たすことで、結晶Si基板の界面特性を更に向上させていく必要がある。また既存のp型a-Si : Hエミッタでは問題視されなかった、p型ナノ結晶3C-SiC : Hエミッタと透明導電膜(ITO)の界面についても新たに考慮する必要がある。そのため、次年度は新たな透明導電膜の使用も視野に入れて実験を行う予定である。
結晶成長現象における幾何測度論的な数理解析

平成16年度は(1)等方的な表面張力がその分離の主原因となっているvan del Waals2相分離モデルにおいて、表面エネルギーの有界性と化学ポテンシャルに対応する量のソボレフノルムの有界性を仮定し、界面領域の厚みを0に近づけたときの極限界面について新しい結果を得た.同様な方向で2002年に得た結果では部分的なソボレフノルム有界下での結果が得られたが、今年度の結果で完全にシャープな結果を得た(論文準備中).この結果を示すにあたっては新しいregularizationの技術を用いたのであるが、他の現在懸案となっている関連問題への突破口となる結果であり、現在精査中である.(2)確率論の大偏差原理に動機付けられた、安定相間の遷移確率を決定する汎関数、Allen-Cahn Action(ACA)の特異極限問題についてReznikoffは各種のスケーリング則を得たが、特に空間的な非一様性が得られるスケーリングにおいてはACAの上からの評価を得ていた.一方、下からの評価についてのシャープな結果を共同研究で得ることが出来た(Kohn, Reznikoffとの共著論文を投稿中).この結果は空間1次元の結果であるが、(1)の結果を用いる事で各種の2、3次元の結果が得られることが期待される.(3)Penn State大学のLiu氏によって問題提起された非圧縮性流体移流効果のある場合の平均曲率流弱解構成への幾何学的測度論の応用に関して引き続き研究成果があった。ファセットなど非等方的な結晶構造を持つ2次元結晶成長モデルにおいて,結晶表面の進行速度が非等方的な表面張力と時間依存空間一様外力によって決定される場合を考える.この現象は非線形2階放物型偏微分方程式であるがその弱解は等高面法と粘性解理論を用いて構成されている.この構成法では時間的に移動する結晶面がある補助関数の等高面として表され,その補助関数のそれぞれの等高面が結晶成長を表す方程式を満たすように解くという手法を考えている.一方で,構成された補助関数は一般にはあまり正則性のある関数ではなく,等高面がもともと考えていた方程式の解になっているかどうかは極めて非自明である.14年度中の研究では特にファセットのある場合を考え,ファセットの数が2方向以下の場合には付随するいわゆるCahn-Hoffmanベクトルが一意にほとんどすべての場所で定義でき,ほとんどの等高面は測度論的な意味で期待される方程式を満たしていることが示された.この測度論的な意味の弱解の正則性については来年度以降の研究課題として取り組む予定である.また関連する研究課題として取り組んでいる等方的な表面張力がその分離の主原因となっている2相分離モデルのVan del Waalsモデルにおいて,領域が凸である場合には境界近傍においてもエネルギー比単調性が成り立つことを示すことが出来た(Indiana Univ. Math. Journalに来年度掲載予定).このことを用いてエネルギー安定な2相分離界面は連結であるという予想に貢献できた.平成15年度は(1)ファセットなど非等方的な結晶構造を持つ2次元結晶成長モデルを描写する非線形偏微分方程式の解析,(2)等方的な表面張力がその分離の主原因となっているVan del Waals2相分離モデルの安定解の解析,及び今年度に参加した研究集会中にPenn State大学のLiu氏によって問題提起された(3)非圧縮性流体移流効果のある場合の平均曲率流弱解構成への幾何学的測度論の応用の3つに関して研究成果があった.(1)では空間1次元で一様凸性を仮定し,またグラフとして表される場合の解の内部正則性の評価を得た(論文投稿中).(2)ではエネルギー最小ではないかもしれないが少なくてもエネルギー安定であるような相分離面の特徴付けを,測度論的に一般化された第二基本形式を用いて行うことができた(論文投稿中).測度論的な意味で一般化された安定的極小超曲面が補次元数3以上の特異点をもつ場合は80年代のSchoen-Simon結果で(空間次元が低い場合)その特異点は実は存在しないという事が知られているが,私が考えている状況では特異点に関する次元の仮定は出来ないためにその結果は直接適用できない.しかし正則性を示す為の測度論的道具は揃っているのでSchoen-Simon型の正則性理論を構成することが次年度の興味ある課題となった.(3)では非圧縮流で押し流される相分離面モデルを考え,移流効果項の正則性をどの程度まで落としてもBrakke型の平均曲率流を構成できるかについての知見を得る事ができた(論文準備中).平成16年度は(1)等方的な表面張力がその分離の主原因となっているvan del Waals2相分離モデルにおいて、表面エネルギーの有界性と化学ポテンシャルに対応する量のソボレフノルムの有界性を仮定し、界面領域の厚みを0に近づけたときの極限界面について新しい結果を得た.同様な方向で2002年に得た結果では部分的なソボレフノルム有界下での結果が得られたが、今年度の結果で完全にシャープな結果を得た(論文準備中).この結果を示すにあたっては新しいregularizationの技術を用いたのであるが、他の現在懸案となっている関連問題への突破口となる結果であり、現在精査中である.

(2)確率論の大偏差原理に動機付けられた、安定相間の遷移確率を決定する汎関数、Allen-Cahn Action(ACA)の特異極限問題についてReznikoffは各種のスケーリング則を得たが、特に空間的な非一様性が得られるスケーリングにおいてはACAの上からの評価を得ていた.一方、下からの評価についてのシャープな結果を共同研究で得ることが出来た(Kohn, Reznikoffとの共著論文を投稿中).この結果は空間1次元の結果であるが、(1)の結果を用いる事で各種の2、3次元の結果が得られることが期待される.(3)Penn State大学のLiu氏によって問題提起された非圧縮性流体移流効果のある場合の平均曲率流弱解構成への幾何学的測度論の応用に関して引き続き研究成果があった。
要介護高齢者を抱える就労家族の視点から介護支援体制を検討する

平成16年度に行った岡山県内の在宅高齢者の家族介護者を対象とした「家族介護及び介護支援制度に対する意識調査」の結果について、平成17年10月、日本社会福祉学会において研究発表を行った。そこでは、就労している家族介護者の方が、就労していない介護者に比べて生活への満足感が高く、介護負担感が低いことが明らかになり、生活の多様性が介護者の生活の質、介護の負担軽減には大きな意味を持っており、多様な生活を可能とするような介護支援体制の必要性を指摘した。(介護休業のように、仕事の中断を余儀なくさせるものではなく、フレックスタイム制などその他の介護支援制度が必要。)さらに、その際の生活間調整の支援の必要性についても言及した。これらについては、現在、論文執筆中である。また、以上の研究成果を踏まえ、岡山県下の家族介護者25ケースにたいしてインタビュー調査を行った。現在、データの整理・分析中であるが、仕事や趣味などを行うことにより、気分転換や自己実現ができ、介護負担の軽減に貢献していることが顕著にあらわれた。特に職場の理解と支援の有無、その仕事の自由度に左右されており、ひいては職種によって格差があることがうかがえる。(職場の理解を得やすい福祉職、自由度が高い自営業など。)また、介護休業等介護支援制度よりも介護保険のサービス、特に通所型サービスの方が仕事と介護の両立には役立つととらえられていた。(訪問型サービスは仕事との両立についてはほとんど評価されていなかった。)インタビュー調査については、今後、分析を進めるとともに、引き続き平成18年度もインタビュー調査を継続しており、さらにデータを加えていく予定である。岡山県下の介護や世話を要する高齢者を抱える家族に対し、社会福祉協議会、居宅介護支援事業所、老人福祉施設等を通して「家族介護及び介護支援制度に対する意識調査」を行った。そこで、介護に関する意識及び自分の生活や精神及び身体状態に関する意識、さらに現在の介護保険や介護休業制度等社会及び職場における介護支援制度、地域での介護サービスに対する意識についてたずねた。調査を通して、介護や世話が必要になった場合、家族で行うことを希望する者が最も多く、公的な福祉サービスの利用にも肯定的であったが、友人や近所の援助、親戚の援助などのインフォーマルな援助については否定的な傾向が強くみられ、地域のサービス利用についてもあまり積極的ではなかった。なお、この意向については年代別で差がみられ、地域サービスの利用は20代・30代が非常に肯定的であった。さらに、高齢者の介護や世話の必要が生じた際も、今までどおりに、または時間を調整することによって、仕事の継続を希望する者が圧倒的に多く、「仕事を辞める」「仕事を休む」を大きく上回っていた。また、介護や世話に伴う問題として、疲労感や負担感について男女では女性の方が、また仕事の有無では仕事をしていない者の方が強く感じていること等がわかった。最後に各種介護支援サービスに対する意識としては、男女、仕事の有無ではほとんど有意差がみられず、全体的に施設サービスや在宅サービス等の公的な介護サービスへの評価が高く、その他の地域サービスやインフォーマルな援助、金銭支給、介護休業等介護支援制度への評価は低かった。これらの結果を岡山県における「家族介護及び介護支援制度に関する意識調査」として調査報告書にまとめた。今後、岡山県下の社会福祉協議会等に配布する予定である。
側頭骨中の音波伝搬シミュレーション -超音波補聴器の最適化設計のために-

現在,最重度難聴者のための骨導超音波補聴器の開発が進められている。本研究課題では補聴器の最適化設計を目指して,微細構造を持つ固体中の超音波伝搬のシミュレーションをおこない,実測値との良い一致を確認した。また,世界で初めて構築した人体全体を包含する3次元音響モデルは,医工学・臨床分野などへの応用が期待される。さらに,読唇を併用した場合の骨導超音波補聴器の明瞭度などについての検討をおこなうなど,実用化に向けたデータを収集した。可聴音が全く聞こえない最重度難聴者であっても,超音波を語音で振幅変調すると語音が弁別できる場合がある。この現象を用いた補聴システム(骨導超音波補聴器)の開発が進められているが,いまだその知覚部位や聴取メカニズムは解明されていない。音の知覚に最も関連が深い側頭骨内を含む体内各部の音圧・応力分布が明らかになれば,骨導超音波補聴器の実用化などに大きく寄与することができる。研究代表者らのグループでは,これまで海綿骨・皮質骨・骨髄を伝搬する超音波の挙動や,頭部CTモデルを用いた頭部内音場分布等について,シミュレーションおよび実測により詳細な検討をおこなってきた。また新しい概念に基づく骨粗鬆症診断装置を提案し,その実現可能性を検討してきた。これらのために独自に海綿骨のような微細構造体中の音波伝搬シミュレーションソフトウェアを開発してきたが,この技術は側頭骨などにも適用可能であると思われる。現時点では側頭骨の実際の標本は得られていないが,側頭骨近傍での音波の最適入射角度推定などに応用するため,代替として海綿骨の骨梁の配向方向を変化させた場合の受波波形の変化について,シミュレーションおよび実測により検討した。また,長岡ら(2002)が電磁界強度解析のために開発した全身モデルを用いて音響モデルを構築した。予備的検討として,徒歩時の負荷を想定し,踵部からパルス性の圧力波形を印可した際の大腿骨骨端部等での音圧分布について検討をおこない,下肢に固有の共振周波数が存在する可能性を示した。研究代表者らのグループでは,これまで海綿骨・皮質骨・骨髄を伝搬する超音波の挙動や,頭部CTモデルを用いた頭部内音場分布,3次元の人体の全身モデル等について,モデルの構築とシミュレーションおよび実測により詳細な検討をおこなってきた。また新しい概念に基づく骨粗霧症診断装置を提案し,その実現可能性を検討してきた。これらのために独自に微細構造を持つ弾性体中の音波伝搬シミュレーションソフトウェアを開発してきたが,この技術は,側頭骨なども含めて広範な適用が可能であると考えられる。しかしながら,現時点ではシミュレーション技術は完全なものではなく,細部においては実測結果との比較検討が必要な段階であることも事実である。特に,海綿骨のような複雑な構造を持つ媒質や,軟骨のような柔らかい媒質内での挙動は実測値との乖離が比較的大きく,より詳細なモデルの構築が必要である。このため,本年度も昨年度に引き続き海綿骨を題材にして構造的異方性などに焦点を当てて詳細な検討を続け,構造異方性が音波伝搬に与える影響等について,シミュレーションと実測との比較検討などにより新たな知見を得た。また,これと並行して,骨導超音波の知覚メカニズムの解明と補聴器の実用化に向けて,骨導超音波呈示時の脳活動の測定や実用時に必要となる読唇を併用した音声聴取などについて検討を進めた。研究代表者らのグループでは,これまで海綿骨・皮質骨・骨髄を伝搬する超音波の挙動や,頭部内音場分布,3次元の人体の全身モデル等について,モデルの構築とシミュレーションおよび実測により詳細な検討をおこなってきた。これらのために独自に微細構造を持つ弾性体中の音波伝搬シミュレーションソフトウェアを開発してきたが,現時点ではシミュレーション技術は完全なものではなく,細部においては実測結果との比較検討が必要な段階であることも事実である。

特に,側頭骨や海綿骨のような複雑な構造を持つ媒質や,軟骨のような柔らかい媒質内での挙動は実測値との乖離が比較的大きく,より詳細なモデル構築と精密な評価手法が要求される。本年度は,複雑な構造を持つ材料中を伝搬した超音波波形の解析手法等について検討をおこなった。受波波形をウェーブレット解析により分析してスカログラム上で関数フィッティングをおこなうことにより,材料の特徴(密度など)と高い相関を持つ指標を新たに提案した。また,異方性のある材料を伝搬した超音波の可視化などについても検討をおこない,有用な知見を得た。また,これと並行して,骨導超音波の知覚メカニズムの解明と補聴器の実用化に向けて,特に母音聴取時の脳活動の測定なども進めた。
美術史と神経科学の協働実験美術史―カラヴァッジョ絵画の鑑賞者の心の深層を探る―

激しい明暗と情動的な特異な図像表現で知られるバロックの巨匠カラヴァッジョの絵画画像を被験者に見せて、被験者の絵の見方を眼球運動計測から探り、同時に暗示的動作を示す画中人物を見て被験者の脳内に惹起される運動や情動の反応をfMRIによる脳機能イメージングによって計測する。美術史をベースとした神経科学との文理融合型の実験研究によって、絵画鑑賞者の視線と脳内の運動・情動反応から、カラヴァッジョの絵画の特質を探る。
II-VI族希薄磁性半導体量子構造におけるキャリアと磁性スピンの相互作用とその応用

キャリアと磁性イオンの相互作用を明らかにする材料系としてII-VI族希薄磁性半導体に注目し,その伝導度制御を進めてきた。従来,伝導度制御が困難であるとされてきたこれらの材料系に対して,分子線エピタキシャル法およびプラズマドーピング技術を適用することにより,n型,p型伝導制御が可能であることを明らかにした。具体的には,Mn組成20%のZnMnSeに塩素を添加することにより,10^<17>cm^<-3>台後半のn型伝導を実現し,その低温における伝導現象を詳細に検討することにより,GaMnAsとは異なる正の磁気抵抗をはじめて観測した。また,磁性イオンと強い相互作用が期待される正孔を注入するためにZnTe系に注目し,ZnMnTe(Mn組成78%程度)において,はじめて10^<18>cm^<-3>台のキャリア濃度を実現することに成功した。さらに,CdMnTe/ZnTe量子井戸構造を作製し,窒素を障壁層であるZnTeに変調ドーピングすることにより,効率よく正孔をCdMnTe井戸層に注入できることも示した。これらの実験結果より,II-VI族希薄磁性半導体がキャリアと磁性の相互作用を観測する系として非常に有望であり,変調ドーピングなどの技術を適用することにより,キャリアとの相互作用による強磁性相の発現が期待されることが明らかとなった。
中枢神経細胞のシナプス前終末内カルシウムイオン濃度変化に対する全身麻酔薬の効果

全身麻酔薬は中枢神経系において神経伝達を修飾して、その作用を発揮すると考えられている。シナプス後膜に存在する伝達物質受容体の活性に対する麻酔薬作用の研究は多いが、伝達物質放出に関する報告は少ない。我々はラット脳のスライスから海馬を取り出し、その表面を振動する微小ガラス管の先端で機械的に処理することにより、シナプス前終末(ブートン)の付着した神経細胞を単離した。FM1-43を負荷し、その蛍光により直径約20μmの神経細胞に付着するブートンを同定した。さらに、Fluo-3AMの蛍光を測定して、神経細胞内およびブートン内のカルシウムイオン濃度を測定した。高K液は神経細胞内および神経終末内のカルシウムイオン濃度を上昇させた。これは細胞外カルシウムイオン依存性であった。興奮性伝達物質グルタミン酸は、神経細胞内および神経終末内のカルシウムイオン濃度を、用量依存性に(1-300μM)上昇させた。両者の上昇の程度に差異は無かった。無カルシウム液中ではこの上昇は見られず、グルタミン酸による細胞内カルシウムイオン濃度上昇は、細胞外からのカルシウムイオン流入によることが示された。L型カルシウムチャネルブロッカー、ニモディピン(2-10μM)、FS2(100-300nM)およびカルシクルディン(10-30nM)、はこの濃度上昇を用量依存的に抑制した。また、CNQXは神経細胞内およびブートン内のカルシウムイオン濃度上昇を用量依存的(3-30μM)に抑制した。静脈麻酔薬ペントバルビタールは、GABA反応を促進することが知られているが、神経細胞内およびブートン内の、グルタミン酸によるカルシウムイオン濃度上昇を抑制した。この抑制は用量依存的であり(3-1000μM)、抑制の程度は神経細胞よりもブートンの方が大であった。特に100μM前後では神経細胞内の減少は軽度であったが、ブートン内では約30%に減少した。伝達物質放出には神経終末内のカルシウムイオン濃度上昇が必須であると考えられている。グルタミン酸は神経終末内のカルシウムイオン濃度を上昇させることにより、伝達のシナプス前調節を行っている。バルビタール作用の一端は、グルタミン酸によるカルシウムイオン濃度上昇の抑制に依存していることが示された。全身麻酔が臨床において実施され始めてから約160年になるが、数多くある全身麻酔薬の作用機序については不明な点が多い。電気生理学や遺伝子工学を応用した実験で、シナプス後膜に存在する受容体の機能が全身麻酔薬によって変化することが知られてきた。標本作製の困難さから、神経伝達のもう一つの要素である伝達物質放出に対する全身麻酔薬の効果に関する報告は少ない。我々はシナプス戦終末の付着した神経細胞を単離して、週末内のカルシウムイオン濃度を測定した。1)ラット海馬のスライスを作り、機械的に細胞を単離してシナプス終末(bouton)の付着した神経細胞を得た。2)共焦点レーザー顕微鏡を用いて、FM1-43の蛍光測定によりboutonを同定した。3)Fluo3-AMの蛍光測光により、海馬錐体細胞内およびそれに付着しているbouton内のカルシウムイオン濃度を測定した。