hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視覚野抑制性シナプスの長期増強におけるBDNFの役割

1、視覚野5層錐体細胞の抑制性シナプス伝達の長期増強において、BDNFが逆向性信号を伝える可能性を、発達期のラット視覚野スライス標本を用いて検討した。2、薬理的に興奮性シナプス伝達をブロックした条件下で、4層の電気刺激により5層錐体細胞に誘発される抑制性シナプス後電流をホール・セル膜電位固定記録した。50Hz、1秒の高頻度刺激を10回加えて長期増強を誘発した。3、Trk受容体チロシンキナーゼを選択的に阻害する低濃度(200nM)のK252aを用いた実験により、シナプス前のTrk受容体の活性化が長期増強の誘発に必要であることが分かった。4、TrkBと結合してその機能を阻害するTrkB-IgG(1μg/ml)やBDNFの作用を阻害するBDNF抗体(0.5μg/ml)の存在下では長期増強は起こらないので、BDNFによるTrkBの活性化が長期増強の誘発に必要である。5、シナプス後細胞にパッチ電極からCa^<2+>キレーターのBAPTA(30mM)を導入した条件下でも、灌流液に低濃度のBDNF(20ng/ml)を加えて高頻度刺激を加えると長期増強は起こった。6、TrkBの活性化により活性化されることが知られているMAP kinaseを抑制すると長期増強の誘発は阻止された。7、以上の結果は、BDNFがシナプス後細胞から放出されて、シナプス前部に存在するTrkBが活性化され、それに続いてMAP kinaseが活性化されることが、長期増強の誘発に必要であることを強く示唆する。1、ラット視覚野5層錐体細胞の抑制性シナプス伝達の長期増強において、BDNFが逆向性信号を伝える可能性を、発達期(生後20-25日)のラット視覚野スライス標本を用いて検討した。2、灌流液にNMDA受容体阻害薬APVとnon-NMDA受容体阻害薬DNQXを高濃度加えて興奮性シナプス伝達をブロックした条件下で、4層の電気刺激により5層錐体細胞に誘発される抑制性シナプス後電流(IPSC)をホール・セル膜電位固定記録した。3、Trk受容体チロシンキナーゼを選択的に阻害する低濃度(200nM)のK252aを灌流液に加えた条件下で高頻度刺激を与えても長期増強は起こらなかったが、高頻度刺激直後にK252a投与を開始すると長期増強はコントロール液中と同様に起こった。これは、Trk受容体の活性化が長期増強の誘発に必要であることを示す。4、K252aをパッチ電極からシナプス後細胞に導入しても長期増強は影響を受けることなく起こった。したがって、シナプス前のTrk受容体の活性化が長期増強の誘発に必要と考えられる。5、TrkBと結合してその機能を阻害するTrkB-IgG(1μg/ml)やBDNFの作用を阻害するBDNF抗体(0.5μg/ml)の存在下では長期増強は起こらなかった。6、シナプス後細胞にパッチ電極からCa^<2+>キレーターのBAPTA(30mM)を導入すると長期増強は起こらないが、この条件下で灌流液に低濃度のBDNF(20ng/ml)を加えて高頻度刺激を加えると長期増強は起こった。また、高頻度刺激後にBDNFを洗い流しても長期増強は持続した。7、以上の結果は、BDNFがシナプス後細胞から放出されて、シナプス前部に存在するTrkBを活性化することが、長期増強の誘発に必要であることを強く示唆する。1、視覚野5層錐体細胞の抑制性シナプス伝達の長期増強においてBDNFが果たす役割を、ラット視覚野スライス標本を用いて検討した。

2、昨年度の研究で、BDNFがシナプス後細胞から放出されて、シナプス前部に存在するTrkBを活性化することが、長期増強の誘発に必要であることを強く示唆する結果を得た。3、本年度の研究では、シナプス前側でのTrkB活性化以降の信号伝達機構を調べた。TrkBの活性化によりMAP kinase、が活性化されることが知られているので、その関与について検討した。4、灌流液にMAP kinase kinaseの特異的抑制剤PD98059(20μM)加えた条件下では、高頻度刺激は長期増強を誘発しなかった。しかし、高頻度刺激の直後からこの抑制剤を灌流液に加えても、長期増強は誘発、維持された。従って、MAP kinaseは長期増強の誘発に関与すると考えられる。高頻度刺激により、シナプス後細胞から放出されたBDNFがシナプス前終末のTrkBを活性化し、それに続いてMAP kinaseが活性化されると、シナプス前側に何らかの変化が起こり、シナプス伝達が強化されるものと推測される。5、BDNFは抑制性シナプスの発達を促進し、抑制性シナプスの発達とBDNFの発現は共に神経活動に依存することが知られている。抑制性シナプスの長期増強が活動依存的な抑制性シナプスの発達に寄与する可能性を検討した。開眼前のBDNFの発現が非常に少ない時期では、6例中2例で小さな長期増強が起きるだけであったが、BDNF存在下では、調べた6例全てで長期増強が起きた。この結果は、開眼し視覚野細胞の活動が上昇するとBDNFの発現量が増加し、長期増強が起こりやすくなり、抑制性シナプス伝達が視覚入力に依存して強化されることを示唆している。
佐渡島におけるコナラ属群落の更新

佐渡島におけるコナラ属群落(カシワ,ウラジガシ)の実生更新特性について,以下の観点から明らかにした。1.後継樹の多寡,分布を含む林分構造から推定される林分の成立過程,2.開花結実から堅果の散布,実生の発生・生残の実生更新初期過程における更新制限要因,及びその強度,3.落下堅果の動態における堅果の散布/捕食者である野ネズミの機能,4.実生の生残条件その結果,以下について明らかになった。1.林分の更新過程:ウラジロガシの樹高分布,胸高直径分布はそれぞれJ字型,ベル型を示した。このことから,調査林分にはウラジロガシの後継樹となる稚樹がほとんど存在せず,一斉に更新した後ほとんど更新が行われていない。カシワの更新過程も同様である。2.更新制限要因:カシワの開花結実から実生までのデモグラフィーの解析から,高い虫害率が実生更新制限要因であり,その原因として雌花生産量の年変動が小さいため虫害をエスケープできないことが考えられた。3.堅果散布/捕食者である野ネズミの機能:佐渡島ではアカネズミがカシワ,ウラジロガシ,及びスダジイ堅果の消失に関与している。消失した堅果はいったん林分の広い範囲に分散貯蔵された。しかし,時間の経過とともにすべての堅果が再発見され,翌春まで捕食される。4.実生の生残条件:5年生以上のウラジロガシ実生の本数と11月から4月までの冬季の相対PPFD値の間に有意な相関が認められ,一部に混交している落葉広葉樹の樹冠の下や林縁など,冬季に光環境が好転する場所で実生が生残,成長している。カシワでは,実生が成立して1年目の秋の時点で林分に生存している実生数には,実生の発生数が重要である。以上の結果からコナラ属群落の適正な維持管理技術について検討したが,長期継続調査による時間的な変動を明らかにする必要がある。カシワ(コナラ属)は、佐渡において風の影響を強く受ける海岸を中心に分布している。この様な劣悪な環境下のコナラ属群落には実生起源の稚樹がほとんど存在しない事が知られている。そこで、佐渡島海岸カシワ林において開花、結実、種子散布、発芽、そして定着までの更新初期において更新を制限している要因を検証した。海岸カシワ林に林分構造の異なる6プロットを設置した。雌・雄花生産量、開花から結実までの雌花の生残、及び堅果落下量を明らかにするためシードトラップを用いて調査を行った。マグネットを埋め込んだ堅果を金属探知器により追跡する方法で落下堅果の動態を調査した。ケージを用いた野外実験と生け捕りワナにより堅果の動態に影響を及ぼしている動物を明らかにした。また、当年生実生の生残について調査を行った。各プロットとも十分な雌花・雄花が生産され、24.155.9個/m^2成熟堅果が生産された。虫害等により健全堅果生産数は3.511.0個/m^2に減少した。マグネットを埋め込んだ堅果はすべて消失した。消失は野ネズミによる持ち去りで、金属探知器を用いて発見した堅果はすべてが捕食されていた。野ネズミが捕食できない金網に入れてリターで覆った堅果の9割以上が発芽した。しかし、当年生実生発生数は0.03.81本/m^2で落下した健全堅果よりも著しく少なかった。

当年生実生の秋までの生残率は32.983.3%でプロットにより大きく異なっていた。以上のことから、佐渡島海岸カシワ林の実生更新において、開花、結実から種子散布までの過程での雌花数、花粉量、及び虫害は制限要因ではなく、種子散布から当年生実生の発生までの過程での野ネズミによる堅果の捕食が主要な制限要因であることが明らかになった。また、当年生実生の生残率は林分により大きく異なっており、林分構造により種子捕食以外の制限要因が働いていると考えられた。佐渡島において島状に孤立分布するコナラ属群落(カシワ,ウラジロガシ)が実生更新で維持されていくかどうかを検証した。今年度は,後継樹の多寡、分布を含む林分構造からウラジロガシ林の更新過程を推定した。同時に、カシワ林も含め,開花結実から堅果の散布、実生の発生・生残の実生更新初期過程における更新制限要因、及びその強度を明らかにした。落下堅果の動態では、堅果の散布/捕食者である野ネズミの機能を明らかにした。1.ウラジロガシ林の更新過程:ウラジロガシの胸高直径分布はベル型を示し,一斉に更新した後,連続的な更新が行われていないことが明らかになった。この結果は林内幼樹をもつ同じブナ科のスダジイと対照的であった。2.カシワの実生更新制限要因:開花結実から実生までのデモグラフィーの解析から,高い虫害率が実生更新制限要因であり,その原因として雌花生産量の年変動が小さいため虫害をエスケープできていないことが考えられた。3.落下堅果の消失に関与する野ネズミの同定と消失堅果の追跡:佐渡島ではアカネズミがカシワ,ウラジロガシ,及びスダジイ堅果の消失に関与していることが明らかになった。消失した堅果はいったん林分の広い範囲に分散貯蔵された。しかし,時間の経過とともにすべての堅果が再発見され,翌春まで捕食されていた。4.ウラジロガシ林の林床における光環境と実生の生残:5年生以上のウラジロガシ実生の本数と11月から4月までの冬季の相対PPFD値の間に有意な相関が認められ,一部に混交している落葉広葉樹の樹冠の下や林縁など,冬季に光環境が好転する場所で実生が生残,成長していることが明らかになった。これはウラジロガシが常緑で冬季低温下でも光合成を行うことができる生理的特性を反映した結果と考えられた。以上より孤立したコナラ属群落の適正な維持管理技術について検討した。
星間分子過程における振電励起イオンの役割

振電励起イオン(電子的励起状態にあると同時に振動も励起されている分子イオン)の衝突脱活性過程(振動緩和および電子緩和)、電荷移行反応、前期解離過程について2つの手法により詳細な研究を行った。そのようなイオンは、宇宙線等によるCOのイオン化でも生成するので星間空間でも生成していると思われ、イオン-分子反応を中心とした星間分子生成のネットワークをトータルで考え、微量成分の組成分布やエネルギー収支をきちんと見積もるためには考慮に入れておかなければならないであろう。第1の手法はフローイング・アフタ-グロー法に時間分解レーザー誘起蛍光法を併用したものである。ここではCO^+A^2II(v=0,1,2),N_2O^+ A^2Σ^+[(v_1,v_2,v_3)=(0,0,0)(1,0,0)]の各振電状態を1つづつ選択的に励起し、8種類の気体分子(He,Ne,Ar,Kr,N_2,CO,CO_2,N_2O)との衝突による蛍光の消失、緩和した状態からの新しい蛍光の発生と消失を時間分解で測定し、フィッティング法による解析を行った。それにより、各振電状態と衝突相手の組について脱活性速度定数を決めるとともに、その微視的メカニズムを明らかにすることができた。たとえば、CO^+ A^2II(v=2)の振動緩和はArの場合は電荷移動相互作用による直接(2準位)機構で進み、Heの場合は基底状態の高振動状態を経由する3準位機構で進むことなどが明らかにされた。第2の手法は低エネルギーイオンビームチャンバー法装置による反応生成物の直接検出法である。新しく建設した本装置は、性能テストの結果、所期の性能どうりのイオンビームが得られていることがわかり、これを用いてN_2O^+ A^2Σ^+(1,0,0)とArの衝突実験を行った。衝突状態でN_2O^+をこの状態に励起すると前期解離と電荷移行とが競争すること等が確認された。
近世における産業・流通・金融の相互関連性と環伊勢湾地域社会の特質

近世の伊勢湾地域は、巨大市場・江戸を販路としたさまざまな生活物資を生み出し、供給している。本研究で取り扱うのは、木綿業と醸造業である。その産業システムは、一村でつくられるのではなく、伊勢湾地域を背景に形成される大掛かりなものである。さらに、産業に伴う、流通・金融の展開に注目する。研究実績は以下の2点である。(1)廻船活動と金融の関係性を明らかにした。北前船が敦賀において売却せずに、蔵預けを行い、それを抵当に資金を借り、蝦夷地産肥料の買付資金とする点を明らかにした(蔵預けを行いそれを抵当に資金を借りることを「引当」とよぶ)。北前船は大坂と蝦夷地をつなぐ廻船であるが、大坂と蝦夷地を航海すると1年間に1往復しかできない。そこで中間地の敦賀に寄稿し、そこで相場をみて、売却するか蔵預けにするかを決め、肥料相場が高い戸売却し、低い蔵預けに資金を借り、相場が高くなったときに売却を行った。その背景には敦賀の蔵が発達していたこと倉庫料(蔵敷)が安いことがあげられる。この成果については、「近世後期敦賀問屋の取引実態について」地方史研究協議会『敦賀・日本海から琵琶湖へ』に掲載した。(2)環伊勢湾地域社会における江戸積特産物代金と領主の江戸送金との為替取り組みの実態を明らかにした。環伊勢湾地域からはおもに木綿・酒・材木などが江戸に送られていた。一方、領主は年貢米を地払いし換金し、江戸に送金する必要があった。そこで江戸から伊勢湾地域に送る代金分と領主が伊勢湾地域から江戸への送金分を為替にし、現金移動をなくす方法がとられていた。領主は年貢米を直接江戸に廻米する方法もとられたが、西三河地域は大藩が少なく譜代・旗本が多数混在する地域であったため、領主には財政的に厳しくいち早く換金したいという意識があったこと、酒造業者にとっては年貢米が地払いされることは、安定的に酒造の原料米の確保につながる。為替送金の利便性でだけでなく、地域経済の効率性を考えるうえでも為替送金の意味は大きかった。この成果については、『安城市史近世通史編』2007年7月刊行に掲載予定である。(1)江戸を市場とする産業の発展が地域社会の変容をもたらしたことを明らかにした。尾張国下半田村は18世紀後半以降、江戸を市場とした酒造業が発展した村である。酒造りは、酒造りに直接携わるだけでなく、原材料の確保、酒米の加工、桶・樽の供給、製品の輸送など、多くの労働力が必要である。このような産業を安定的に維持するためには地域社会が酒造りを支える仕組みが不可欠であり、酒造業(醸造業)の発展によってもたらされた地域とはどのようなものかを明らかにした。下半田村の村政を担う頭百姓のほとんどは醸造業に関連しており、従来考えられてきた田畑の所持のみで村政を担うわけではない。醸造業を行う地域としての特質があるのではないかと考え、地域社会の空間的把握、産業に対する意識を踏まえ論じた。この成果については「尾張国知多郡下半田村の頭百姓制にみる村社会の一端」に記した。(2)下半田村の酒造業の江戸を市場とする過程について明らかにした。(1)の前提として18世紀の下半田村の醸造業は三河国刈谷町を市場に酒造業を展開し、18世紀後半に江戸に大々的に進出するようになる。その背景には尾張国鳴海村の江戸酒店持酒造家の千代倉(下郷家)であり、酒造業をはじめるための資金を貸し付け、返済は江戸で酒を売却した代金をあてるという方法を取った。千代倉にとっては江戸で製品である酒を手に入れることができ、また、貸金の返済金も江戸で得られることができる。この成果については「18世紀における尾張国下半田村の酒造業と江戸市場」『知多半島の歴史と現在』15号(2008年11月刊行予定)に掲載する研究実績は以下の2点である。(1)三河国川島村の太田佐兵衛の本店(三河)と江戸(支店)間の為替取組を論じた。太田佐兵衛は材木商・木綿商として、江戸の商品を送り、その代金回収先として、太田徳九郎を江戸に配置した。江戸での代金と三河諸藩・旗本の江戸送金とを相殺する為替を行った。三河21領主の江戸送金に携わり、三河での広範囲な公金受取、先納金など領主の都合に合わせなければならない側面が多い。ただし、年間約1万両に及ぶ為替送金の効率性は領主のみにならず、商人にとっても大きなメリットがあった。為替システムの実態を明らかにすることにより、産業と金融の関係を考える一助となった。この成果については、「碧海郡川島村太田佐兵衛の為替取組の実態」に記した。(2)知多半島を中心とした産業を伊勢・三河との関係のなかで構造的に論じた。

近世の村における産業の展開は、貨幣経済の浸透にともない、階層分化が進み、豪農が地域社会のリーダー的存在となる側面、また、農間余業のなかでしだいに村の産業が展開する側面が指摘できよう。本研究では階層分化といった矛盾を抱えながらも、地域全体で複層的に産業を支える構造を明らかにした。醸造業・木綿業といった知多半島の産業は、尾張藩の保護を受けると同時に、村および村周辺の産業を支える力によって成り立っておりさらに地域市場としての三河・伊勢の役割は重要である。この成果については、2009年度歴史学研究会近世史部会大会において報告する予定である。
外国人労働者の労働及び生活実態に関する研究

改定入管法の施行以降、外国人労働者の雇用は合法性をもつ日系人および研修生へのシフトが顕著である。ところで研修生は、たてまえとしては労働はおこなえないため、各種の問題が生じている。このような事情に鑑み、本年度はとくに外国人研修生に焦点をしぼって実地調査をおこなった。調査デ-タは、法務省入国管理局政策課の協力により研修生を受け入れ全企業を母集団とする郵送調査をおこなうことができた。したがって、調査対象については我が国で初めて信頼性のあるデ-タを得ることができた。なお調査票配布数は591、回収数は261であった。以下、主要な発見点を列挙すると、就労経路については、(1)単一経路で受け入れている192社のうち、政府ベ-スル-トは31.3%、自社の現地法人ル-トは24.5%、自社の業務・技術提携先ル-トは15.1%、日本国内のあっせん機関、あっせん者の仲介による民間ベ-スは9.4%であり、現地法人・提携先ル-トが4割を占める一方、政府ベ-スル-トも3割強を占めている。(2)複数経路66社は、現地法人・提携先・政府ベ-スに集中している。就労実態については、各種の指標よりみて、(1)まったく問題がないO.8%、ほぼ問題がない12.0%、少し問題がある33.1%、かなり問題がある34.6%、きわめて問題が多い13.5%、研修とはみなせない6.0%になった。(2)このように、偽装就労性の強いものの合計は54.1%にも達した。生活実態については、とくに日本民間ル-トを経由する研修生に問題が多く、外出許可の必要性、電話取り次ぎの制限、異性交際の不承認など生活の拘束が多くみられる。付言すればコミュニケ-ションに重要な要因は、日本語の能力と訓練要員の確保である。
発電量最適化のための太陽光発電システムの接続トポロジー再構成に関する研究

接続トポロジーが動的に再構成可能な太陽光発電システムにおいて、発電量を最適化するためのオンライン接続再構成アルゴリズムの研究を行なった。研究では、1)標準的な太陽光パネルと外部に配置したスイッチ回路を用いた再構成メカニズムの提案、2)トポロジー再構成によって、個々のパネルまたはパネル群の発電能力を推定する手法、3)発電量が最適となるトポロジーを求めるアルゴリズムの提案、を行なった。提案するアルゴリズムは、組み込みシステムとして実装可能な単純なアルゴリズムであり、シミュレーションによる実験では、総当たり法と比較して平均750倍以上高速で、99%以上の精度で最適解を求めることを確認した。太陽光発電システムにおいて、システムを構成するセルの日射強度や発電量にばらつきがある場合の発電量最適化に関する研究を行った。初年度である平成27年度は、システムを構成する各セルの日射強度、温度が既知の場合に発電量を最大化する再構成アルゴリズムを提案するために、太陽光発電システムの発電量シミュレーション環境の構築を行った。さらに、構築したシミュレーションシステムを用いて、部分影による日射照度の不均一や、一部セルの故障や劣化による発電能力の不均一がシステム全体の発電量に及ぼす影響を調査し、一部のセルの不具合が全体の発電量に大きく影響することを確認した。さらに、この結果を踏まえ、発電量最適化アルゴリズムの検討を行った。初年度は、発電量シミュレーション環境を構築し、日射量や発電能力の不均一がシステム全体の発電量に及ぼす影響を解析した。当初の予定では、さらに、日射量等の環境要因が既知である場合の、発電量最適化アルゴリズムを提案する予定であったが、現在、アルゴリズムの設計時に考慮すべき条件等の検討を進めており、平成27年度中のアルゴリズムの提案には至らなかった。太陽光発電システムの発電量に関し、運用時に故障や部分影などの内部および環境要因によって発電量が低下する場合に、接続トポロジーを動的に再構成することで、発電量を最適化するためのオンライン接続再構成アルゴリズムについて研究している。平成28年度は、接続トポロジー再構成と最大電力点追従(MPPT)を用いた出力電圧・電流の観測を組み合わせて、各セルまたはセルグループの電圧電流特性を推定することで再構成に必要となる発電量分布を推定する手法について検討を行った。手法を提案するための予備的実験として、再構成と出力電圧・電流の観測を組み合わせることで、任意のセルやセルグループの発電能力(電圧電流特性)の診断が可能であることを、電気回路シミュレータを用いて確認した。現在、MPPT、接続トポロジー再構成のためのスイッチの挿入箇所と、診断分解能等のトレードオフを考慮した電圧電流特性を推定手法について検討している。検討中の手法では、特定の接続トポロジーに対する発電能力診断を繰り返しながら、故障や部分影などの環境要因により、発電量が低下しているセルの特定を効率よく行うことを目指している。具体的には、発電能力の分布解析の効率化のために、大きなセルグループに対する発電能力診断を行い、発電能力が劣るグループをさらに細分化して診断を繰り返すことを考えており、この手法を可能とするために必要なアーキテクチャの変更について検討している。MTTP,スイッチを含む太陽光発電システムの効率的なシミュレーション手法の準備に時間がかかり、シミュレーション結果から得られた知見を利用しての電圧電流特性を推定手法の提案までに至っていない。太陽光発電システムの発電量は、個々の太陽電池セルへの日射強度、温度だけでなく、セルやモジュールの出力電流や電圧の均一性、接続トポロジーなどに依存する。本研究では、太陽光発電システムの発電量に関し、運用時に故障や部分影などの内部および環境要因によって発電量が低下する場合に、接続トポロジーを動的に再構成することで、発電量を最適化するためのオンライン接続再構成アルゴリズムを提案する子を目的とする。平成29年度は、太陽光発電システムの発電量最適化のための、太陽光発電アレイの再構成アルゴリズムに関して検討し、アルゴリズムの提案を行なった。前年度までに、接続トポロジーに応じた発電量のシミュレーション環境を構築し、アルゴリズムの検討・評価を可能にした。平成29年度は、構築した実験環境を利用し、太陽光発電パネル間の再接続を可能にするアーキテクチャ、および、発電量を最適化するパネル間の再接続法の提案を行なった。提案手法では、3つのモジュールから構成される標準的な太陽光発電パネルを仮定し、モジュール間の接続を自由に再構成できるモデルで最適化の候補となる接続トポロジーをいくつか生成し、そのトポロジーがパネル間接続の再構成のみで可能かどうかを判定することで、高速な再構成を実現する。平成29年度は、基本アルゴリズムの提案を行い、評価実験を行なった。研究成果は、研究期間終了後とはなるが、平成30年度に行う予定である。各セルの日射強度、温度が既知の場合に発電量を最大化する再構成アルゴリズムの提案を行い、さらに、平成28年度に計画している、トポロジー再構成と出力電圧・電流の観測を組み合わせて、各セルまたはセルグループの日射強度と温度(またはそれらから決定される電圧電流特性)を推定する手法の提案を行う。

平成29年度は、新規に採用した助教を研究分担者に加え、研究推進を加速させる。平成28年度での提案を予定していたセルおよびセルグループの電圧電流特性推定手法に加え、発電量最適化を行う再構成アルゴリズム及び、そのためのアーキテクチャに関する提案を行う。情報学基礎、計算機システム初年度は、提案手法を検討・評価するためのシミュレーション環境を構築し、発電量最適化アルゴルズムを考案中であるが、提案・成果発表には至らなかった。そのため、成果発表のための旅費等が計画通りに執行できなかった。太陽光発電システムにおいて、オンラインで発電量分布を推定する手法の提案を行い、学会発表等を予定していたが、手法の提案が遅れているため旅費等を計画通りに使用できていない。今年度は、発電量最適化アルゴルズムの提案を行い、成果発表旅費を執行予定である。平成29年度は、新たに助教を研究分担者として加えることで研究を加速させ、平成28年度に提案を予定していた発電量分布推定手法に加え、最終的な目標である発電量最適化のための再構成手法に関しても研究を推進する。
分析化学に資する新規な磁気効果の開拓

平成30年度の研究実績を以下に述べる。1)新磁気化学効果の開拓;1液液界面および固液界面において反射するp偏光およびs偏光の強度に及ぼす横方向からの磁場の影響を測定する装置を製作し、測定条件の基礎的検討を行った。液液界面としては、ドデカン/水系が、固液界面としては、プリズムを用いたガラス/水界面が測定可能であることを確認した。2磁性ナノ粒子は、その超常磁性的物性に基づく特異的な配向性と光学特性を示すことを昨年度までの研究で確認した。本研究で開発した装置により、このような磁気配向性を、液液界面および固液表面で測定できることを確認した。2)表面プラズモンへの磁場効果;金属蒸着膜を有するガラス基板を用いて、偏光の反射強度に及ぼす磁場の効果を測定し、金属の厚さとの関係を検討した。3)磁気泳動法の新展開;1大気中において落下する金属微粒子の磁気勾配における落下速度変化の解析から、金属微粒子の磁化率を求める方法を確立した。そしてこの方法を磁性トナーの磁化率の評価に応用した。2配位子を含むマイクロ液滴の金属イオン溶液中での磁気泳動速度を高精度に測定し、金属イオンの抽出量を磁気泳動により決定する方法を検討した。さらにこの方法は、抽出される金属錯体の組成を決定する新しい方法論となることを確認した。4)新磁気光学効果の開拓;1昨年度までに、溶液の磁気Sagnac効果の測定可能性を確認したが、この年度は、磁気Sagnac干渉を高い信頼性で測定するための幾つかの方法を開発した。そして、磁場によって生じる位相差を用いて、磁性ナノ粒子の分散状態を評価する方法を開発した。2磁性ナノ粒子の磁気線二色性スペクトルにより、弱い化学的相互作用により生じる少数の磁性ナノ粒子の会合体を顕著に検出できることを明らかにした。この少数会合体は穏やかな状態でのみ存在でき、撹拌により凝集することも明らかとなった。本研究の当初の計画は、申請者がこれまで進めてきた分析化学における新たな磁場および磁性の利用研究を更に発展させるために、1分析化学反応を対象とする新磁気化学効果の開拓、2表面プラズモン発光への新磁気光学効果の探求、3磁気泳動法による単一微粒子の磁化率測定への展開、および4界面・微粒子分析のための新たな磁気光学効果の開拓の四つの研究を遂行することを目標とした。1については、分析化学において基本的な反応である錯生成反応を磁気的に測定する方法を開発し、また、界面反応の磁気的測定法も開発した。2については、表面プラズモン発光に及ぼす磁気効果を実証し、その発現機構を提案した。3については、固体微粒子、金属微粒子、磁気トナー、有機液滴などを対象として、磁気泳動分析法の応用範囲を広げることに成功した。更に、4では、界面およびナノ粒子の磁化測定法の新原理となる新規な磁気反射分析法を考案・実証した。これらは当初の目的を達成したものである。ここで特筆すべきことは、当初の計画では予想のできなかった、磁気円二色性を利用したキラル認識法の開発、磁気モル比法の開発、磁気Sagnac効果の利用、ゼロ磁気泳動速度法の開発、電磁泳動力を用いる微粒子のダイナミック化学付着力評価、大気中での自由落下磁気泳動法の開発などの成果があった。また、磁性ナノ粒子が緩やかな化学的条件で特異な少数会合体を生成するという予期しない現象が見出され、これは、さらに1年間の研究期間延長の理由となった。本科研費の研究により、これまで知られていなかった分離・分析系について様々な磁気効果が見い出された。これにより、磁場を用いる新たな分析法の可能性が大きく膨らんだと言える。特に、磁気泳動の応用研究は、緒に就いたばかりであり、今後様々な均一・不均一系についてその利用法を検討する必要がある。次に、本研究で明らかとなった磁性ナノ粒子の磁気配向検出試薬としての機能は、広範かつ精力的に研究を展開すべき課題である。最後に、磁気Sagnac効果で見出した非磁性溶液における磁気干渉効果は、新しい磁気科学の対象としても、また新しい磁気分光分析法の原理としても研究を緊急に継続展開しなければならない課題である。全体として、本研究は、新たな磁気分析科学の創成に向けて、数々の具体的な成果を提示したと言ってよい。平成26年度の研究計画に従い以下の研究を行った。1.新磁気化学効果の開拓;1最も基本的なβージケトン構造を有するアセチルアセトンの互変異性反応速度に及ぼす磁場(1.6T)の影響を検討した。エノール型の割合が多いアセチルアセトンの気体を水溶液および水ー有機混合溶媒に素早く溶解し、ケト型へ変化する速度をUV領域の吸光度の減少より測定したが、磁場の影響は極めて小さいことがわかった。2.表面プラズモン結合発光( SPCE)に及ぼす磁場の影響を検討した。測定には、ローダミンBを用い、半円ガラスプリズム上に蒸着した金薄膜にその蛍光色素を低濃度で付着させ、532 nmのレーザー励起により連続的にSPCE蛍光を発光させ、3Tまでのパルス磁場(発生時間1ms)の印加による蛍光の強度と偏光状態の変化を、偏光子とPM検出器を用いて測定した。その結果、金の蒸着膜とCoの蒸着膜が共に存在すると、SPECがパルス磁場により増強されることを発見した。

これは、磁気プラズモン効果がSPCEにより検出された初めての例である。3.大気中における強磁性微粒子の自由落下速度への磁場の影響を、CCDカメラの画像解析から検討した結果、単純な測定ではあるが、大気中で磁性微粒子の磁化特性を評価することが可能であることがわかった。また、反磁性微粒子の磁化率の測定法として、「ゼロ速度磁気泳動法」を完成させた。4.マイクロエマルション系中のポルフィリンの会合反応が、共存するキラル分子のキラリティーを認識することを明らかにした。5.ガラスプリズムと溶液の界面におけるKerr効果を測定するための光学系と検出系を自作した。磁場は永久磁石により印加した。磁性ナノ粒子の磁化特性の評価を試みた。平成27年度の研究実績について、以下に述べる。1)インスリンが液液界面においてアミロイドを形成しやすいことを独自に実験的に見いだしていたが、その実験結果を再度検証し、論文として公表した。2)磁気円二色性(MCD)スペクトルを利用すると、シリカゲルプレート上に生成したプロトン付加型のテトラフェニルポルフィリンのJー会合体が測定できることを見出した。そして、キラルな2ーアルキルアルコールが共存するときは、そのキラリティーを反映したJー会合体の誘起CDスペクトルが得られることを発見した。このように、MCDスペクトルを用いる新しいキラル認識法を開発した。3)磁性ナノ粒子の分散状態を測定する方法として、磁気線二色性(MLD)の測定が有用であることを見出した。すなわち、これまでほとんど測定されることのなかった400 nm以下の紫外部のMLDスペクトルは、磁性ナノ粒子のブラウン回転運動を反映し、その強度は印加される磁場の強度とナノ粒子の束縛状況に依存するため、ナノ粒子と共存するイオンや分子との相互作用の程度を感度良く反映した。この発見は、分析化学的に極めて重要であり、磁性ナノ粒子を分析試薬として用いる新たな分析法が可能であることを示した。4)自動ステージによる永久磁石と試料セルとの距離を変化させる機能を取り込んだ横磁気カー効果測定装置を自作した。ガラスプリズムと薄層ガラスセルに挟まれた磁性ナノ粒子分散液の反射強度を、磁場の強度を変えて測定した。その結果、p偏光とs偏光を導入したときに、反射光強度の磁場依存性は符号が逆の変化を示した。これは、プローブ光が薄層試料を透過しさらに低面で反射した光を測定したためであることがわかった。この方法により、磁気線二色性を感度良く測定できることを発見した。5)金表面で起こるプラズモン発光の磁場依存性を実験的に見出した。ポルフィリンを用いるキラル分子の認識法がシリカゲルプレートに直接利用できることを示し、さらに磁気円二色スペクトルを測定することにより、誘起CDスペクトルを高い信頼性で規格化できることを発見した。磁性ナノ粒子分散液の紫外部の磁気線二色性スペクトルが、ナノ粒子と他のイオンや分子との結合状態を高感度で反映することを初めて発見した。この発見は、分析化学的に極めて重要である。横磁気カー効果の測定装置を製作し、薄層液体試料の磁気複屈折が高感度で測定できることを示した。この方法は、磁性ナノ粒子とさまざまなイオン・分子との相互作用を、磁性ナノ粒子の回転拡散の束縛効果から評価できることを示しており、様々な相互作用への応用が期待できる。金薄膜表面におけるプラズモン共鳴蛍光が、磁場の強度に依存することを初めて公表した。
聴覚・視覚障害者を対象としたウェッブデザインの造形ガイドライン整備

聴覚障害者と健聴者に対して,Web操作の特徴を把握するための実験を行い,聴覚障害者を対象としたWebアクセシビリティのガイドライン整備につながる手がかりを探索した.実験方法は,操作経過のビデオ収録のほか,視線とマウスの軌跡を同時に追跡記録する方法を取った.このデータをもとに,操作経過を操作フロー,操作時間,操作特性という視点から分析を行った.実験内容は「携帯電話のタイプ別販売機種数を調べる」「車のカラーバリエーションを確認する」「検定サイトの検定内容を調べる」「指定の販売書籍を探す」というように,判断や決断が不要で,回答が一つの課題を設定し,既存のWebサイトを利用して行った.結果は被験者ごとの違いが明確に出るサイトと差が出ないサイトがあった。明確な差が見受けられるサイトでは,画像をクリックして進んでいくタイプとハイパーテキストを利用するタイプがあり,聴覚障害者の方がハイパーテキストを使わない等いくつかの特徴的傾向がみられた.聴覚障害者は動く画像,大きな画像,上から順に画像をたどる傾向があった.差が出ないサイトでは,画像とハイパーテキストが近距離に配置され対としてあつかわれていた.実験結果から,聴覚障害者の為のWebアクセシビリティにつながるデザインガイドラインを仮説的に立てた.具体的内容を以下に示す.検証実験は引き続き実施する.・英語やカタカナ語,造語をメニューに使うことを避ける.・ポップアップ機能を利用し,短く明確な表現で内容を説明することは有効である.・長くボリュームある文章を避け,ページの文字量を少なくする方が文字情報の伝達に有効である.・視覚情報は内容を反映しているものが望ましい.・具体的な商品写真,適切なデザインアイコンは有効である.・画像と文字情報は対として扱うと効果的である.・画像と文字を対として使用する場合,両者の距離は近い方が有効である.・積極的にリンク機能を利用して欲しい部分は動きを加える,大きくする,画面上部に配置する.視覚障害者に関しては,音声ブラウザが優先されるということが確認できた.音声以外のWebアクセシビリティ検証実験を行うためには多様な視覚障害に対応できる新たな視線追跡機器を導入し研究を行う必要が有る.聴覚障害者と健聴者に対して,Web操作の特徴を把握するための実験を行い,聴覚障害者を対象としたWebアクセシビリティのガイドライン整備につながる手がかりを探索した.実験方法は,操作経過のビデオ収録のほか,視線とマウスの軌跡を同時に追跡記録する方法を取った.このデータをもとに,操作経過を操作フロー,操作時間,操作特性という視点から分析を行った.実験内容は「携帯電話のタイプ別販売機種数を調べる」「車のカラーバリエーションを確認する」「検定サイトの検定内容を調べる」「指定の販売書籍を探す」というように,判断や決断が不要で,回答が一つの課題を設定し,既存のWebサイトを利用して行った.結果は被験者ごとの違いが明確に出るサイトと差が出ないサイトがあった。明確な差が見受けられるサイトでは,画像をクリックして進んでいくタイプとハイパーテキストを利用するタイプがあり,聴覚障害者の方がハイパーテキストを使わない等いくつかの特徴的傾向がみられた.聴覚障害者は動く画像,大きな画像,上から順に画像をたどる傾向があった.差が出ないサイトでは,画像とハイパーテキストが近距離に配置され対としてあつかわれていた.実験結果から,聴覚障害者の為のWebアクセシビリティにつながるデザインガイドラインを仮説的に立てた.具体的内容を以下に示す.検証実験は引き続き実施する.・英語やカタカナ語,造語をメニューに使うことを避ける.・ポップアップ機能を利用し,短く明確な表現で内容を説明することは有効である.・長くボリュームある文章を避け,ページの文字量を少なくする方が文字情報の伝達に有効である.・視覚情報は内容を反映しているものが望ましい.・具体的な商品写真,適切なデザインアイコンは有効である.・画像と文字情報は対として扱うと効果的である.・画像と文字を対として使用する場合,両者の距離は近い方が有効である.・積極的にリンク機能を利用して欲しい部分は動きを加える,大きくする,画面上部に配置する.視覚障害者に関しては,音声ブラウザが優先されるということが確認できた.音声以外のWebアクセシビリティ検証実験を行うためには多様な視覚障害に対応できる新たな視線追跡機器を導入し研究を行う必要が有る.聴覚障害者と健聴者に対して、Web操作の特徴を把握するための実験を行い、聴覚障害者を対象としたWebアクセシビリティのガイドライン整備につながる手がかりを探索した。実験は「携帯電話のタイプ別販売機種数を調べる」「車のカラーバリエーションを確認する」という2つの課題を設定し、既存のWebサイトを利用して行った。被験者は聴覚障害者3名と健聴者3名であった。「携帯電話」の課題では、サイト構成の違いが、アクセシビリティの違いに影響していると思われる結果となった。コンテンツを制作する場合のコンテクストのあり方についてのヒントが伺えた。「車の色」の課題では、被験者ごとの違いが明確であった。画像をクリックして進んでいくタイプとハイパーテキストを利用するタイプがあり、聴覚障害者の方がハイパーテキストを使わないという傾向がみられた。これら実験は操作経過をビデオに収録し、タイムラインと平行してまとめている。また、一部の実験では視線を追従する機器(アイスキャン)を利用し、迷い行動や視線の動きも含めてアクセシビリティの問題を考察する試みも行っている。視覚障害者に対しては、障害のバリエーションが多いため、ガイドラインは音声主体となることは間違いないようであるが、色覚異常に関しては既存の研究資料から整備が可能である。引き続き、資料収集と先行研究を中心に行う。

その他、最終的にWebデザインに反映するために、デザインのパターン分類を行った。「より分かりやすく見せる」デザインのコツを実験等からデモページとしてまとめて行く予定である。聴覚障害者と健聴者に対して,Web操作の特徴を把握するための実験を行い,聴覚障害者を対象としたWebアクセシビリティのガイドライン整備につながる手がかりを探索した.実験方法は,操作経過のビデオ収録のほか,視線とマウスの軌跡を同時に追跡記録する方法を取った.このデータをもとに,操作経過を操作フロー,操作時間,操作特性という視点から分析を行った.実験内容は「携帯電話のタイプ別販売機種数を調べる」「車のカラーバリエーションを確認する」「検定サイトの検定内容を調べる」「指定の販売書籍を探す」というように,判断や決断が不要で,回答が一つの課題を設定し,既存のWebサイトを利用して行った.結果は被験者ごとの違いが明確に出るサイトと差が出ないサイトがあった。明確な差が見受けられるサイトでは,画像をクリックして進んでいくタイプとハイパーテキストを利用するタイプがあり,聴覚障害者の方がハイパーテキストを使わない等いくつかの特徴的傾向がみられた.聴覚障害者は動く画像,大きな画像,上から順に画像をたどる傾向があった.差が出ないサイトでは,画像とハイパーテキストが近距離に配置され対としてあつかわれていた.実験結果から,聴覚障害者の為のWebアクセシビリティにつながるデザインガイドラインを仮説的に立てた.具体的内容を以下に示す.検証実験は引き続き実施する.・英語やカタカナ語,造語をメニューに使うことを避ける.・ポップアップ機能を利用し,短く明確な表現で内容を説明することは有効である.・長くボリュームある文章を避け,ページの文字量を少なくする方が文字情報の伝達に有効である.・視覚情報は内容を反映しているものが望ましい.・具体的な商品写真,適切なデザインアイコンは有効である.・画像と文字情報は対として扱うと効果的である.・画像と文字を対として使用する場合,両者の距離は近い方が有効である.・積極的にリンク機能を利用して欲しい部分は動きを加える,大きくする,画面上部に配置する.視覚障害者に関しては,音声ブラウザが優先されるということが確認できた.音声以外のWebアクセシビリテイ検証実験を行うためには多様な視覚障害に対応できる新たな視線追跡機器を導入し研究を行う必要が有る.
赤外, 遠赤外レーザー散乱による高温プラズマ・イオン温度測定法に関する研究

高温(>1kev)高密度(>10^<20>m^<-3>)プラズマのイオン温度のプラズマ中心部での局所測定を行うのに,従来の荷電交換中性粒子測定ではその平均自由行程がプラズマの半径より小さくなることから不適当で,他の方法が求められてきた.赤外,遠赤外レーザーのトムソン散乱を用いる方法は,この要請を満たす方法として早くから注目され開発が進められてきた.本研究者らは,赤外レーザー(波長10μm帯),遠赤外レーザー(300μm帯)のレーザー開発から始めて研究を進め,本年度までに以下の結果を得た.(1)炭酸ガスレーザーについて,注入ロックモードの安定化方策を施すことにより,出力30Jにおいて70%以上のショットでシングルモード動作を得た.また,この炭酸ガスレーザーにより重水素を励起して,シングルモード発振を得た.これにより赤外,遠赤外レーザー散乱に必要な光源について一応の見通しが得られた.(2)ルビーレーザー散乱によりプラズマの性質(電子温度,電子密度及びピンチダイナミックス等)をよく調べたθピンチプラズマを対象に協同散乱実験を行い,ビデオ検出方式によりイオン温度を得た.またその値をルビーレーザーのトムソン散乱による電子温度と比較して合理的な結果を得た.(3)より高温で低密度でのプラズマ計測に協同トムソン散乱法を適用すべく炭酸ガスレーザー域で新ホモダイン法の位相調整実験を行った.その結果ピエゾ方式では安定性に問題があったが,ガスセルについては見通しが得られた.(4)遠赤外,サブミリ波長域でのXモード電磁波の散乱によりイオン温度を求める方法について検討を加え,見通しを得た.高温(>1kev)高密度(>10^<20>m^<-3>)プラズマのイオン温度のプラズマ中心部での局所測定を行うのに,従来の荷電交換中性粒子測定ではその平均自由行程がプラズマの半径より小さくなることから不適当で,他の方法が求められてきた.赤外,遠赤外レーザーのトムソン散乱を用いる方法は,この要請を満たす方法として早くから注目され開発が進められてきた.本研究者らは,赤外レーザー(波長10μm帯),遠赤外レーザー(300μm帯)のレーザー開発から始めて研究を進め,本年度までに以下の結果を得た.(1)炭酸ガスレーザーについて,注入ロックモードの安定化方策を施すことにより,出力30Jにおいて70%以上のショットでシングルモード動作を得た.また,この炭酸ガスレーザーにより重水素を励起して,シングルモード発振を得た.これにより赤外,遠赤外レーザー散乱に必要な光源について一応の見通しが得られた.(2)ルビーレーザー散乱によりプラズマの性質(電子温度,電子密度及びピンチダイナミックス等)をよく調べたθピンチプラズマを対象に協同散乱実験を行い,ビデオ検出方式によりイオン温度を得た.またその値をルビーレーザーのトムソン散乱による電子温度と比較して合理的な結果を得た.(3)より高温で低密度でのプラズマ計測に協同トムソン散乱法を適用すべく炭酸ガスレーザー域で新ホモダイン法の位相調整実験を行った.その結果ピエゾ方式では安定性に問題があったが,ガスセルについては見通しが得られた.(4)遠赤外,サブミリ波長域でのXモード電磁波の散乱によりイオン温度を求める方法について検討を加え,見通しを得た.
道徳科における評価力向上のための研究－モデレーションを導入したプログラムの開発－

道徳科における教員の評価力向上のために、評価の過程や結果において他者の意見との比較調整を行うモデレーション(moderation)を導入した評価検討プログラムを開発する。モデレーションを導入した評価検討プログラムとしては、授業前、授業実施、授業後の3ステップにおいて、児童生徒の学習状況や道徳性に係る成長の様子を把握するための具体的な評価活動の内容を開発し、このプログラムの実施・検証を通して教員の評価力に関してどのような効果があったのかを明らかにする。
高血圧における酸化ストレス亢進に対する生体防御機構の新たな機序解明

アンジオテンシンII(AngII)はAngII受容体タイプ1型受容体を介してTLR4に働き,活性酸素種を増加させて血管再構築を来す一方で, TLR4はAngII受容体タイプ1型受容体を介さずにecSODの発現と活性を直接抑制することで血管壁における酸化ストレス産生を亢進させて血管再構築を惹起する可能性が示唆された. PPAR_γを介する経路はTLR4を介するecSOD活性化に関与していなかった.アンジオテンシンII(AngII)はAngII受容体タイプ1型受容体を介してTLR4に働き,活性酸素種を増加させて血管再構築を来す一方で, TLR4はAngII受容体タイプ1型受容体を介さずにecSODの発現と活性を直接抑制することで血管壁における酸化ストレス産生を亢進させて血管再構築を惹起する可能性が示唆された. PPAR_γを介する経路はTLR4を介するecSOD活性化に関与していなかった.すなわち,Wild-typeとTlr4_<lPs-d>マウスともに薬剤負荷前の血圧と脈拍に差異はなかった.Osmotic mini-pumpを用いてアンジオテンシンII,ノルエピネフリン負荷あるいはアンジオテンシンIIに加えてPPARγの選択的拮抗薬GW9662を追加投与した群を作成したが,全ての投与群において同等に血圧が上昇し,脈拍には差がなかった.Wild-typeマウスでは,Ang II負荷においてノルエピネフリン負荷と比べて大動脈血管壁のecSODの発現が抑制され,酸化ストレスが増加し,血管再構築と線維化が進行したが,TLR4_<lPs-d>マウスではこれらAng IIの効果がなかった.一方,アンジオテンシンIIに対してGW9662を追加投与した群において,大動脈血管壁におけるGW9662の追加投与によるecSODやPPARγの発現に対する影響は認めなかった.このことから,アンジオテンシンII負荷においてecSODはTLR4_<lPs-d>により発現が抑制されるが,その機序にはわれわれがこれまで明らかにしてきたCu/ZnSODに対するPPARγ系を介する制御系は関与していないことが示唆された.以上より,TLR4は酸化ストレスを従来とは異なる機序で制御していることが示唆された.Toll-like receptor 4(TLR4)はTLRアダプター蛋白MyD88,アンジオテンシンII(AngII)はAT1受容体を介して,ともにNAD(P)H oxidaseを活性化させてROS産生を亢進させ,血管リモデリングを引き起こす.しかし,血管リモデリングにおけるTLR4とAngIIの関係はいまだ不明な点が多い.そこで我々は,AngII負荷高血圧においてTLR4,酸化ストレスと血管リモデリングの関係を検討した.TLR4 deficientマウスとWTマウスに血圧を同程度に上昇させるAngIIとノルエピネフリン(NE),さらにAngIIに低用量アンジオテンシンII受容体拮抗薬(ARB)を併用投与した.コントロールWTマウスとTLR4deficientマウスはともに収縮期血圧,・O2-,血管壁内腔比,血管周囲線維化ならびに単位面積当たりの細胞数は同様であった.しかしTLR4 deficientマウスでは,MyD88の発現がWTマウスの50%に低下していたが(P<0.05),TLR4とインターロイキン1関連受容体キナーゼ4はコントロールWTマウスと差がなかった.AngIIは,WTマウスではNAD(P)H oxidase活性を3倍,・O2-含量を10倍にそれぞれ増加させ,MyD88の発現を1.3倍増加させたが(P<0.05)ARBにてその効果は消失した.一方TLR4deficientマウスでは,これらの指標は変化しなかった.NEはWTマウスとTLR4 deficientマウスともにこれらの指標にほとんど影響を与えなかった.以上から,MyD88は血管壁においてROSを産生するNAD(P)H oxidaseの調節とAgni負荷高血圧による血管リモデリングに重要であることが示唆された.本研究では,アンジオテンシンII負荷による高血圧において,酸化ストレス消去系酵素ecSOD,PPARγと先天免疫に関与するTLR4の関係に着目して,アンジオテンシンII負荷による酸化ストレス増加とTLR4のecSOD挿制作用がどのレベルで規定され臓器障害の進展を調節しているのかその機序を検討する目的で,TLR4欠損とアンジオテンシンIIの平滑筋細胞肥大・増殖作用による血管再構築と内膜肥厚に対するPPARγとSODの効果を検討した.TLR4欠損マウスおよび野生型(WT)マウスにアンジオテンシンIIおよびノルエピネフリンを投与して高血圧負荷モデル群を作成した.また,アンジオテンシンII受容体タイプ1型拮抗薬を,血圧変化を来たさない低用量でアンジオテンシンII投与群に同時投与した群を作成した.コントロールのTLR4欠損々ウスおよびWTマウスでは、血圧,脈拍,体重および血管壁内腔比に有意差はなかった。WTマウスにおいて,アンジオテンシンIIはコントロールマウスに対して著しく血管壁内腔比を増加させた.しかし,TLR4欠損マウスではアンジオテンシンIIによる血管壁内腔比の増加は惹起されなかった.低用量アンジオテンシンII受容体タイプ1型拮抗薬を投与したWTマウスでは,アンジオテンシンIIのみを投与したマウスよりも血管壁内腔比の増加は抑制された.

さらに,アンジオテンシンII投与による活性酸素種の上昇は,TLR4欠損マウスで著しく抑制された.同様にWTマウスでも,低用量アンジオテンシンII受容体タイプ1型拮抗薬でアンジオテンシンIIによる活性酸素種の上昇が抑制された.低用量アンジオテンシンII受容体タイプ1型拮抗薬はTLR4欠損マウスの活性酸素種含量に影響を与えなかった.WTマウスに比べTLR4欠損マウスでは,アンジオテンシンIIによりecSODの活性および発現が著しく増強された.一方,アンジオテンシンIIあるいはノルエピネフリンによりPPARγは全く変化しなかった.以上から,アンジオテンシンIIがアンジオテンシンII受容体タイプ1型受容体を介してTLR4に働き,活性酸素種を増加させて血管再構築を来すが,一方でTLR4はアンジオテンシンII受容体タイプ1型受容体を介さずにecSODの発現と活性を直接抑制することで血管壁における酸化ストレス産生を亢進させて血管再構築を惹起する可能性が示唆された.本実験系において,PPARγを介する経路はTLR4を介するecSOD活性化には関与していなかった.
動力学に基づいた準安定超伝導状態の創出

急冷を用いて準安定状態として超伝導を生成するという、動力学に基づいた超伝導探索指針を実証するために、まずは急冷法の開発を行った。薄片試料を基板(シリコンまたはプラスチック)に乗せ、電気パルスの印加により試料を急加熱すると、パルス終了直後に起こる試料から基板への熱拡散によって、10の7乗K/secにも及ぶ冷却速度が実現された。次に、開発した急冷法を用いて、遷移金属カルコゲナイドIrTe2の急冷実験を実施した。徐冷下では超伝導状態にならないIrTe2試料に対して急冷を適用すると、準安定状態として超伝導状態が生成され、その準安定超伝導状態が1週間以上安定に持続することを示した。このように、冷却速度をパラメータとして常伝導と超伝導の生成を制御することで、本研究課題で提唱した超伝導探索指針を実証した(論文出版済み)。さらに、電気パルスの条件を調整することにより、急冷法によって生成した準安定状態を電気パルスによって消去できることを示し、電気パルスによる不揮発かつ双方向の超伝導-常伝導の変換という機能創出に成功した。また、複数のIrTe2試料に対して急冷実験を行うことで、試料の大きさを小さくするほど、超伝導と競合する秩序の形成に必要な冷却速度が低くなることを見出した(論文出版済み)。この結果は、試料の大きさが超伝導の生成に関わる相転移現象の動力学を制御するパラメータであることを意味している。最近では、本研究課題で示した超伝導生成法をスズ系合金試料に適用し、同様の原理で準安定超伝導状態を生成することに成功した。このように、動力学に基づいて物性を制御するための手法、超伝導生成法を適用できる物質系という2つの側面で、本研究課題で示された超伝導探索指針の波及効果が示されつつある。計画立案時は、電気パルスによる急冷法をIrTe2に適用し、準安定超伝導状態を生成することを目標としていた。これに対し、1年目の研究において電気パルスによる準安定超伝導状態の消去を実現し、電気パルスによる不揮発かつ双方向の超伝導-常伝導の変換という機能創出に成功した。また、冷却速度だけでなく、試料の大きさが動力学に基づいて物性を制御する際のパラメータであることを明らかにした。さらに、本研究課題で提唱した超伝導探索指針が、IrTe2以外の物質系にも適用できることを示した。以上のように、機能創出、実験手法の拡張、他の物質系への展開という点で、計画以上の進展があったと考えられる。IrTe2において急冷による準安定な電子状態の生成し、その電子状態が超伝導転移をすることを示したが、この現象は非自明な問題を含んでいる。準安定な電子状態を形成は、電子のダイナミクスが凍結し、最安定状態へと変化できないことを意味している。その一方で、超伝導転移を示すということは、電子のダイナミクスが凍結しておらず、秩序状態を形成する自由度が残されていることを意味している。このような一見矛盾するような電子の振る舞いの起源を解明するために、今後は光学応答の測定により局所的な格子振動や結晶の対称性を調べ、急冷下の電子状態をミクロな視点から明らかにする。