hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
斜入射レーザホログラフィ干渉による歯車歯面形状偏差の高速検出

従来の干渉法に代わる新たな歯車歯面形状の干渉測定法の導入を目的として,この新しい測定法の実用化への可能性について検証した.得られだ結果は以下のようである.(1)新たな測定手法に合致したシミュレーション解析を行うことによりその手法の有効性を検証した.すなわち,ホログラム面に相当する箇所において,基準歯面からの反射光と,球面波なる参照光による位相情報を算出する.ついで,基準歯面の位置に設定した測定対象歯面にビームを照射することにより,ホログラムからの1次の回折光が観測面につくる像の輝度,輝度分布は,測定対象歯面がもつ形状偏差の形態および,その偏差量によって顕著な特長をもつことを明らかにして本方法により形状偏差の検出の可能性を見いだした.(2)本測定法に適合した実験装置を構築して実験を行い,測定対象歯面がもつ形状偏差の形態,その偏差量が,観測面上の像の輝度およびその分布などが数値計算による結果とどのように対応するかを調べた.その結果,歯面形状偏差の迅速な検出できる可能性が高いことを実験により検証した.(3)歯車の製造過程で生じがちな打痕についても本測定法での検出が可能であるかを実験により検証した.その結果によれば,ある程度以上の大きさを有する打痕であれば,本測定法により検出可能なことを確認した.(4)シェービングカッタの研削後にシェービング加工された歯車数によって歯面の光学的性状が変化すると予想されるため,シェービング加工される歯車数に応じて輝度分布の変化を追跡して,シェービングカッタ再研削の必要性の判定基準体測定法を適用できるかを検証したが,得られた結果によればそれは不可能であることが判明した.従来の干渉法に代わる新たな歯車歯面形状の干渉測定法の導入を目的として,この新しい測定法の実用化への可能性について検証した.得られだ結果は以下のようである.(1)新たな測定手法に合致したシミュレーション解析を行うことによりその手法の有効性を検証した.すなわち,ホログラム面に相当する箇所において,基準歯面からの反射光と,球面波なる参照光による位相情報を算出する.ついで,基準歯面の位置に設定した測定対象歯面にビームを照射することにより,ホログラムからの1次の回折光が観測面につくる像の輝度,輝度分布は,測定対象歯面がもつ形状偏差の形態および,その偏差量によって顕著な特長をもつことを明らかにして本方法により形状偏差の検出の可能性を見いだした.(2)本測定法に適合した実験装置を構築して実験を行い,測定対象歯面がもつ形状偏差の形態,その偏差量が,観測面上の像の輝度およびその分布などが数値計算による結果とどのように対応するかを調べた.その結果,歯面形状偏差の迅速な検出できる可能性が高いことを実験により検証した.(3)歯車の製造過程で生じがちな打痕についても本測定法での検出が可能であるかを実験により検証した.その結果によれば,ある程度以上の大きさを有する打痕であれば,本測定法により検出可能なことを確認した.(4)シェービングカッタの研削後にシェービング加工された歯車数によって歯面の光学的性状が変化すると予想されるため,シェービング加工される歯車数に応じて輝度分布の変化を追跡して,シェービングカッタ再研削の必要性の判定基準体測定法を適用できるかを検証したが,得られた結果によればそれは不可能であることが判明した.(1)新たな測定手法に合致したシミュレーション解析を行った.すなわち,ホログラム面に相当する箇所において,インボリュート基準歯面からの反射光と,球面波なる参照光による位相情報を記録する.ついで,基準歯面の位置に設定した測定対象歯面にビームを照射するとき,もし,測定対象歯面が基準歯面と全く同じ歯面形状であれば,さきに作成したホログラムからの第1次の回折光は,参照光と同様の球面波となり,それは光軸上の焦点においてフラウンホーファー回折像を結ぶ.これをシミュレートすることによりフレネル解析を適用した本シミュレート法の正しさを確認した.この数値計算法を,基準歯面とは異なる形状偏差をもつ測定対象歯面に適用した.その結果,光軸上の焦点における輝度分布が,形状偏差の形態,および,その偏差量によってどのように変化するかをシミュレートして,本方法により形状偏差の検出が可能かの見極めをつけた.(2)本測定法に適合した実験装置を構築した.それにより,形状偏差の形態,その偏差量と,焦点における像の輝度およびその分布と数値計算による結果との対応を調べた.実験装置における焦点位置での輝度の測定にはピンホール,送り台などを必要とし,あわせて,既存のCCDカメラを用いての測定により,歯面形状偏差の迅速な検出が可能かを検証した.製造工程において起こりがちな打痕の存在,および,シェービング加工におけるカッター再研削の必要性の判定が,本測定法の適用により可能かどうかについて実験的に検証した.その結果は次に示すようである.(1)歯車の製造過程で生じがちな打痕について,その打痕がある程度以上の大きさを有すれば本測定法により検出が可能であることを実験により検証した.また,打痕を数学的に表現することにより,その大きさ,高さの違いが観測面上の輝度分布にどのように変化するかをシミュレートし,実験結果と比較してそれらがよく対応していることを確認した.(2)自動車用歯車の最終的な機械加工としてのシェービング加工において,シェービングカッタを研削した後,次の再研削までの間にどれほど多くの歯車のシェービング加工ができるかは生産性の観点から重要である.

そのために本研究では,その間において,歯車のシェービング加工1000個ごとにその歯車を抜き取り,その歯車に対して本測定法を適用し,測定された輝度の変化からシェービングカッタの再研削の必要性の判定可能かを検討した.その測定結果によれば,シェービングカッタ研削後3000箇までは輝度の減少が認められたが,それ以降においては輝度が上昇した.これは,加工数の増大とともにカッタの切れ具合が低下し,3000個の歯車加工後には輝度はふたたび上昇した.後者の原因については,カッタの切れ具合の低下とともに,歯面とカッタとの間のこすれる状態が輝度の上昇をもたらすものと考えられた.しかし,カッタ再研削直前の歯車の入手ができなかったために,本測定法の適用がシェービングカッタ再研削の判定に可能かどうか明示することができなかった.
極微細構造シリコン結晶の電子物性に基づくナノスケール半導体デバイスに関する研究

極微細構造のSi結晶の界面構造揺らぎ、不純物分布揺らぎ、表面ポテンシャル揺らぎ、新奇な電子移動現象がデバイスの諸特性へ与える影響の解明を目指し研究を遂行した。その結果、材料レベル及びデバイスレベルでの統計的揺らぎ現象を制御する指針を明らかとし、今後の極微細構造Siを用いたナノスケール半導体デバイス構築のための端緒を得た。本研究は、量子論的な物理を背景とする研究者と材料工学・デバイス工学を学術的背景とする研究者の有機的連携により、理論的手法と実験的実証の両面から、以下に示すことを定量的に提案することを目的としている。(1)ナノスケールの極微細構造なSi結晶に対するナノ電子物性物理の構築(2)ナノスケールの極微細構造なSi結晶に対する材料・プロセス技術の構築(3)前記(1)(2)に基づく真のナノスケールSiデバイス技術の構築理論計算と実証的実験を相互補完的に推進することで、ナノスケールの極微細構造の半導体中で起こる様々な揺らぎを予測し、その揺らぎを極限まで抑えた界面構造、材料構造を提案する。さらに、Si結晶の酸化現象や不純物拡散現象に伴うSi結晶内に生じる応力・ひずみの制御技術を開発し、極微細構造なSi結晶中の電荷の移動度を向上させ、デバイスの高速動作化を目指す。また、極微細構造なSi結晶中で発生する種々の揺らぎに対して強い新しいデバイス設計技術を開発する。本研究では、量子論的な物理を学術的背景とする研究者と材料工学・デバイス工学を学術的背景とする研究者の有機的連携により、理論的手法と実験的実証の両面から、以下に示すことを定量的に提案することを目的として、以下の研究を進めた。[1]<理論による極微細構造シリコン結晶の電子物性の構築>千葉大学の中山は、第一原理計算を大きなツールとし、次世代半導体絶縁膜として注目されているHfO2膜を1nm以下にまで極限薄膜化した際のHfO2膜の電子構造を明らかにした。[2]<実験的実証あるいは物理評価による微細構造シリコン結晶の電子物性の構築>(1)極微細領域の電気的ポテンシャル解析装置の開発物質・材料研究機構の知京は、先の中山の計算グループと協力して、きわめて小さな数千個の原子数を対象とする仕事関数の物理を構築することを目指して、極微細領域の電気的ポテンシャルが測定可能な装置を構築した。(2)半導体中の不純物の超高精度制御早稲田大学の山田、品田は、既存のシングルイオン注入装置の周辺技術を改造して、細線構造・歪みなどを有する先端デバイスのチャネル領域における不純物の場所、数のゆらぎがデバイス特性へ与える影響を定量的に把握した。(3)極微細構造Si結晶サイズの表面化学への影響の解析東北大の末光は、エピタキシを取り上げ、ナノサイズ化が直接影響する表面パラメータとしてSi単結晶の面方位及び歪の影響につき、エピタキシに与える影響を解明した。[3]〈極微細構造Si結晶中での信号伝達の挙動・揺らぎの解明〉東北大の遠藤は、ナノスケールデバイスに必要不可欠な極微小信号検出回路の研究を行い、本回路を用いてナノスケールの極微細構造Si結晶中での信号伝達の挙動を解明する手法を確立した。極微細構造シリコン結晶の電子物性に基づくナノスケール半導体デバイスに関する研究における本年度の研究成果を、以下にテーマごとに記載する。前年度までに構築してきた極微細構造Si結晶中の不純物の挙動、及び、その表面化学に関する基礎データに基づき、不純物ゆらぎ、及び、界面のひずみのデバイスへの影響を評価した。その結果、Si単結晶の面方位及び歪が不純物拡散に与える影響、特にデバイスが三次元的にナノサイズ化するに伴って結晶表面に誘起される歪、及びその内部への分布が不純物分布に与える影響を解明した。また、1nmのHfO2絶縁膜中に不可避に存在する欠陥が干渉効果に及ぼす影響を解明することで、絶縁膜中の欠陥の分布揺らぎがデバイス特性に与える本質的なバラツキの原因の解明を進めた。さらに、上述の結果を踏まえて、極微細構造材料の表面ポテンシャル揺らぎと、不純物揺らぎ・界面ひずみが、デバイス特性に与える影響をデバイス設計及びその集積回路の観点から系統的に解析した。特に、デバイスサイズと前述の材料物性の関係に注目して知見を精査した。さらに、これらの結果を考慮して、デバイス中で発現する様々な物理現象の中から、トンネル現象をその代表例として選択し、デバイス構造とトンネル現象の相関関係について、知見を得た。これら上述の知見は、Si結晶の(1)界面構造揺らぎ、(2)不純物分布揺らぎ、(3)表面ポテンシャル揺らぎがデバイスの駆動電流やしきい値やカットオフ電流やデバイス内部で発生する発熱量などの諸特性の揺らぎに与える影響を解明する上で不可欠である重要な知見である。

理論による極微細構造シリコン結晶の電子物性構築については、極薄のHfO2絶縁膜中に不可避に存在する欠陥が干渉効果に及ぼす影響の解明と、絶縁膜中の欠陥の分布揺らぎがデバイス特性に与える本質的なバラツキの原因の解明を、第一原理計算を用いて昨年度に引き続き進め、これと関係するナノ領域の金属/絶縁体界面のナノ領域の仕事関数を決定する統一理論の構築のための端緒を得た。極微細構造材料の表面ポテンシャル制御については、これまでに構築してきた極微細構造Si結晶中の不純物の挙動、及び、その表面化学に関する基礎データに基づき、不純物揺らぎ、及び、界面のひずみのデバイスへの影響を引き続き評価した。連続組成変化を持つナノ材料を合成し、材料・組成の変化による表面ポテンシャルの変化を、これまでに構築した走査プローブを用いた顕微鏡による計測手法を用いて系統的に解析することを開始した。また、半導体表面の歪み・半導体中の不純物の超高精度制御を目指し、前年度に引き続き極微細構造Si結晶中の不純物挙動、表面化学に関する基礎データの蓄積を行った。極微細構造Si結晶中の揺らぎに対する高い耐性を有するデバイス構造の探索においては、開発した極微小信号検出回路を活用し、極微細構造のSi結晶の(1)界面構造揺らぎ、(2)不純物分布揺らぎ、(3)表面ポテンシャル揺らぎがデバイスの駆動電流やしきい値やカットオフ電流やデバイス内部で発生する発熱量などの諸特性の解明を進めた。その中で、半導体デバイス中のナノ界面における電子移動について、「非平衡電子状態」や「動的電子相関」というナノ構造中における電荷の挙動に関する新しい物理概念の端緒も得た。これら上述の知見は今後のナノデバイスの構築を進める上で、不可欠となる重要な知見である。極微細構造Si結晶の電子物性に基づくナノスケール半導体デバイスに関する本年度の研究成果を、以下にテーマごとに記載する。(1)ナノスケールの極微細構造Si結晶に対するナノ電子物性物理の構築について、シリサイドだけにドーピングすることで仕事関数を変調させる方法を理論的に検討した結果、ドーパントの価電子の多寡に応じた、仕事関数変化のマナーを明らかにし、ナノ領域の仕事関数を決定する統一理論の構築のための端緒を得た。(2)ナノスケールの極微細構造Si結晶に対する材料・プロセス技術の構築について、Si極微細構造のファセット面として重要なSi(110)面上のエピタキシを取り上げ、電界印加により、表面ステップを数ミクロンの長さに直線的に整列可能であることを見出した。さらに、基板バイアスを制御することで、単一イオン注入法の個数制御性を改善し、トランジスタ中にドーパントの規則的な構造を作り込むことで、ばらつきを抑制すると共に、駆動電流が増加することを実証することに初めて成功した。(3)極微細Siを用いたナノスケールデバイス技術構築の検討として、上述の知見を活かし、Si-SOI基板にて試作したゲート長65nmの極微細トランジスタにおいて、n型トランジスタでは、従来のトランジスタを大きく上回るON電流を得られることを確認し、またp型トランジスタにおいてもソース・ドレインの低抵抗化に対する課題を得た。加えて、開発した極微小信号検出回路を活用し、極微細構造のSi結晶の界面構造揺らぎ、不純物分布揺らぎ、表面ポテンシャル揺らぎ、新奇な電子移動現象がデバイスの諸特性へ与える影響の解明を進めた。上述の研究成果とこれまでの研究成果を、総合的・定量的に取りまとめた。
音韻知覚判断の機能的磁気共鳴画像による検討

1.音韻識別時の脳の賦活部位の検討.Echo planar imaging(EPI)法による機能的磁気共鳴画像を用い,日本語2音節無意味語の2音節のいづれかに,ある音韻が含まれるかどうかを被験者に判断させた時の脳の賦活部位を検討した.左右側頭葉を中心に賦活がみられた.賦活は,左側頭葉の方が強かった.2.機能的磁気共鳴画像(fMRI)の撮像時における音声刺激呈示法の確立.fMRI撮像時には大音量の騒音が発生するので,fMRIを音韻知覚判断実験に用いる場合,遮音対策なしには実験が困難である.MRI装置は高磁場を発生するので,理想的な遮音材を使用できず,通常の遮音対策だけでは低周波数域の遮音性能が不足する.そこで本研究では,とくに低周波数域で効果のある能動騒音制御技術を併用して,大音量の騒音下においても音声刺激の聴取を可能にする方法の検討を行った.具体的には,(1)機能的磁気共鳴画像の撮像時の雑音の音響特性および,その傾斜磁場の電流波形との時間関係を測定した.(2)能動騒音制御システムを開発した.(3)能動騒音制御のための非磁性トランスデューサ(スピーカ,マイク)を開発した.能動騒音制御だけでは,音響雑音の基本波のピークを15dB程度減衰させることができた.これを,非磁性のイヤーマフと組み合わせることによって,全周波数帯域において40dB以上の音響雑音の減衰を達成できた.この結果,fMRI撮像時の大音量騒音下での音声聴取実験が可能になった.1.音韻識別時の脳の賦活部位の検討.Echo planar imaging(EPI)法による機能的磁気共鳴画像を用い,日本語2音節無意味語の2音節のいづれかに,ある音韻が含まれるかどうかを被験者に判断させた時の脳の賦活部位を検討した.左右側頭葉を中心に賦活がみられた.賦活は,左側頭葉の方が強かった.2.機能的磁気共鳴画像(fMRI)の撮像時における音声刺激呈示法の確立.fMRI撮像時には大音量の騒音が発生するので,fMRIを音韻知覚判断実験に用いる場合,遮音対策なしには実験が困難である.MRI装置は高磁場を発生するので,理想的な遮音材を使用できず,通常の遮音対策だけでは低周波数域の遮音性能が不足する.そこで本研究では,とくに低周波数域で効果のある能動騒音制御技術を併用して,大音量の騒音下においても音声刺激の聴取を可能にする方法の検討を行った.具体的には,(1)機能的磁気共鳴画像の撮像時の雑音の音響特性および,その傾斜磁場の電流波形との時間関係を測定した.(2)能動騒音制御システムを開発した.(3)能動騒音制御のための非磁性トランスデューサ(スピーカ,マイク)を開発した.能動騒音制御だけでは,音響雑音の基本波のピークを15dB程度減衰させることができた.これを,非磁性のイヤーマフと組み合わせることによって,全周波数帯域において40dB以上の音響雑音の減衰を達成できた.この結果,fMRI撮像時の大音量騒音下での音声聴取実験が可能になった.機能的磁気共鳴画像(fMRI)は,視聴覚の種々の刺激に対する脳の賦活部位を非侵襲的に画像化することが可能である.しかし,fMRI撮像時には大音量の騒音が発生するので,音韻知覚判断実験にfMRIを用いる場合,遮音対策なしには実験が困難である.しかし,通常の遮音材による遮音対策だけでは低周波数域の遮音性能が不足する.そこで本研究では,とくに低周波数域で効果のある能動騒音制御技術を併用して,大音量の騒音下においても音声刺激の聴取を可能にする検討を行ってきた.具体的には,1.機能的磁気共鳴画像の撮像時の音響特性を測定した.音響雑音の音圧,波形,傾斜磁場電流波形の時間関係を測定し,周波数スペクトル分析を行った.2.機能的磁気共鳴画像の撮像時の音響雑音の再現性について検討した.3.能動騒音制御のプロトタイプ・システムの開発を行ない,予めMRI装置内で録音した音響雑音をスピーカーより再生して能動騒音制御の実験をオフラインで行えるシステムを作成した.このシステムを用いた予備実験の結果,能動騒音制御により1kHz以下の周波数帯域において音響雑音を最大17dB減衰させることができた.4.能動騒音制御のための非磁性スピーカおよびマイクロフォンについて,種々の方式のイヤホンやマイクロフォンについて実際にMRIの撮像をし,強磁場の影響を受けず画像にアーティファクトを生じさせないものを探し,現在プロトタイプ・イヤホンを開発中である.筆者らは,この検討結果の一部を平成10年日本音響学会秋季研究発表会で発表した.1.音韻識別時の脳の賦活部位の検討.Echo planar imaging(EPI)法による機能的磁気共鳴画像を用い,日本語2音節無意味語の2音節のいずれかに,ある音韻が含まれるかどうかを被験者に判断させた時の脳の賦活部位を検討した.左右側頭葉を中心に賦活がみられた.賦活は,右側頭葉の方が強かった.2.機能的磁気共鳴画像(fMRI)の撮像時における音声刺激呈示法の確立.fMRI撮像時には大音量の騒音が発生するので,fMRIを音韻知覚判断実験に用いる場合,遮音対策なしには実験が困難である.MRI装置は高磁場を発生するので,理想的な遮音材を使用できず,通常の遮音対策だけでは低周波数域の遮音性能が不足する.

そこで本研究では,とくに低周波数域で効果のある能動騒音制御技術を併用して,大音量の騒音下においても音声刺激の聴取を可能にする方法の検討を行った.具体的には,(1)機能的磁気共鳴画像の撮像時の雑音の音響特性および,その傾斜磁場の電流波形との時間関係を測定した.(2)能動騒音制御システムを開発した.(3)能動騒音制御のための非磁性トランスデューサ(スピーカ,マイク)を開発した.能動騒音制御だけでは,音響雑音の基本波のピークを15dB程度減衰させることができた.これを,非磁性のイヤーマフと組み合わせることによって,全周波数帯域において40dB以上の音響雑音の減衰を達成できた.この結果,fMRI撮像時の大音量騒音下での音声聴取実験が可能になった.
高度循環型社会・技術システムの展望ー紙の利用と紙廃棄物の処理を例にしてー

本研究では、紙資源のリサイクルを推進することにより、純資源の消費と紙廃棄物処分を共に減少させる高度循環型社会・技術システムの有り様を展望することを目的にしている。まず、わが国における紙資源のライフサイクルを過去10年を対象に把握し、これらに影響を及ぼす因子を抽出した。初年度に構築した物質収支型の数学モデルの境界条件となる、紙資源(パルプ、木材、木材チップ、紙・紙製品、古紙)の輸出入の経年変動の特性を、実質国民総支出、実質民間設備投資、為替レ-ト、紙・板紙製品の在庫水準、内外の紙資源価格差、等の経済因子との関連に注目することにより、回帰分析した。これらの解析によって、紙資源の輸出入には、内外の価格差のような単純な経済因子ではなく、むしろ資源の長期安定的確保ともいうべき高度な政策判断によっている面が強いことを示唆した。同時にこれらの因子間の相関関係を、初年度に構築した物質収支型の数学モデルに組み込み、より実用性の高いモデルに改良し、わが国における紙資源の流動を過去10年間を対象に数値シミュレ-ションによって解析し、紙資源流動の実績値と比較することにより、モデルの妥当性を吟味した。ついで、マクロ経済指標の想定伸び率から紙・板紙の需要量を推定し、紙資源の回収・再利用が、わが国の紙資源循環にどの様な影響と効果をもたらすかを解析した。都市における廃棄物処理の圧迫要因である事業所系紙廃棄物の発生量を抑制するために、上級古紙の回収率を向上させるだけでは、回収した古紙を例えば中下級印刷情報用紙の生産原料として消費しなければ、システム全体としての資源循環効果は期待できないこと、等を示した。次年度は、紙資源流動にかかわる政策判断に伴うあいまいさを評価対象に加えて、より現実的に紙資源の流動を分析・評価できるように、数学モデルをファジィシステムモデルへグレ-ドアップすることを目指す。
NBC災害発災急性期から中長期における実践的看護支援ドリルの開発

本研究では、文献検討、有識者会議、基礎調査に基づいて、「一般外来等看護師向けNBC (Nuclear, Biological, Chemical)災害対応ミニ・レッスン教材」を作成した。本教材は、NBC災害の概要、対応の原則についての知識と、その知識を用いた机上シミュレーションより構成し、音声解説を付けたパワーポイント動画(所要時間34分)とした。教材を視聴し、無記名の調査票に回答した17名より、看護師がNBC災害について学ぶニーズは高く、知識を得ることにより対応に関する肯定的な気持ちが向上することが示された。本教材は看護師の必要な知識の習得と、応急対応を助けるものとして有用であろう。平成26年度は国内外の関連研究の知見を把握すべく、NBC災害に関する文献検討、近隣で実施される大規模テロ訓練へ参加、および放射線被ばくに対する医療者研修、被ばく医療に携わる教育機関の意見交換会等に参加した。文献検討では、医学中央雑誌Webを利用して、NBC(核、生物、化学)災害に、E(爆発)N(放射線)を加えたCBRNE災害をキーワードとして検索し、原著論文28件を含む316件の文献(解説、会議録を含む)を概読して要約した。その結果、国内においては、NBC災害の発災を想定している施設は少なく、減災、防災への備えができている医療機関は十分ではなかった。研究の多くは、1施設での災害訓練の実施報告であった。NBC災害に備えての設備面の整備状況については、除染や防護衣などの設備や備品は乏しく、これらの適切な使用等についての医療者の知識も不十分であった。東日本大震災での原発事故以降、放射線障害に関する研究報告が一時的に増加したが、医療者は放射線について十分な知識を得られないまま対応している状況であった。看護職によって遂行された研究は非常に少なく、傷病者受け入れ時の対応や、被災者および支援者への心のケア、多職種連携システムなどにおける看護職の役割の模索をしながら、研究を進めていくことの必要性が示唆された。大規模テロ訓練、被ばく医療者研修、意見交換会では、多職種連携の重要性や、平時における住民への意識づけ、発災時対応などにおける課題について情報共有をはかることができた。以上の結果を踏まえ、一般看護職に必要なNBC災害に関する知識・技術の内容、これらを習得するための要件については、さらに基礎的な検討が必要であることが明らかとなった。特に、広く一般看護職がどの程度の知識を有しているか、またどのような学習ニーズをもっているかの実態については明瞭なデータが存在しなかったため、大規模実態調査の実施が必要である。平成27年度は、計画通り「NBC災害発災急性期から中長期における実践的看護支援ドリル」の草案作成に向けて、まず研究協力者の小川氏が中心となり「化学災害に対する受け入れ医療機関の看護師の認識と教育」について調査研究を実施した。また、NBC災害発生時に、傷病者を緊急受け入れする可能性の高い救命救急センターに勤務する看護師をメンバーとして、望ましい対応能力を養うための教育ニーズと教育方法について、検討会議を行った。1.化学災害に対する受け入れ医療機関の看護師の認識と教育(研究成果)首都圏の救命救急センターの看護師を対象に面接調査を実施した。結果、化学災害は一般看護師には関心が薄く、災害対策業務を担う者であっても身近に感じておらず知識が乏しい現状であった。看護師は身を守り安心安全な対応を行うための基礎的知識を必要としていた。また、教授できる者の不在から、教育を受ける機会と受けられる対象者が非常に限られていた。知識を必要とする職員に教育の機会を拡大し、安心安全な対応が行えるよう実践的な教育を行う必要性が示唆された。2.NBC災害対策における看護職用教育教材開発に関する検討会議要旨DMAT研修でも、30分程度の講義と防護衣の着脱演習程度であり、災害時に最前線に立つ看護師であっても知識と対応能力が十分でない準備性にある。化学災害の傷病者の来院は稀であり、搬入された患者について「臭い」「皮膚の色」「流涎」などの異変をシグナルとして捉えられることが重要である。医療者や家族が二次災害を被らぬよう、除染やゾーニングの概念、化学災害傷病者の所持品の取り扱いも押さえられるべきである。初療の壁面に対応フローチャート、観察ポイント、除染の適応と方法、特徴的な身体反応(皮膚の色など)を記載し、周知を図ってはどうか。アプリを用いた初期対応シミュレーションも有効であろう。ドリルの草案作成に至っていないが、教育の対象者の焦点化、教育内容として必要な項目は明らかにできている。平成28年度は、看護職のNBC災害対応についての実践型シミュレーションのシナリオ作成に向けて、学習対象者の設定とりクルート、シミュレーションの状況設定、ハザードの選定について検討した。平成27年度に研究協力者の小川が実施した、「三次救急医療施設における看護職の化学災害に対する認識と教育の現状」の調査研究結果や、公益財団法人日本中毒情報センターのデータベース参照し、化学物質による災害シナリオのドラフトを作成した。看護職のNBC災害対応に関する教育ニーズとしては、災害対応に際して、自身の身を守り、かつ二次汚染を予防するための基礎的知識を習得したいとの要望が高いが、これらについて学習する機会が非常に限られているという実情から、放射線災害、化学災害、生物災害においてハザードになる可能性の高い物質について、その特徴や生体への影響と有効な治療法について、副教材による事前学習後に、シミュレーションを行うという内容が適していると判断し、その検討に入った。しかし、シナリオ1つについての草案作成までしか出来ず、シミュレーションのシナリオ・プログラミングや、ドリル実施による学習者の評価の指標、副教材の作成に至らなかった。

そのため、研究期間を1年間延長し、複数の異なる状況でのシナリオの作成、それに応じた副教材の作成、ラボでのドリルの実施を平成29年度に実施することとした。すでに、そのための補助業務を担う技術補佐員の雇用の目途もついている。平成28年度は、NBC災害対応の実践型シミュレーションのシナリオ・プログラミングを行い、ドリルの実施・評価を行う予定であった。しかし、熊本地震等で、研究協力者が支援活動に携わったことや、雇用を予定していた技術補佐員の人材確保が困難であったため、シナリオの草案作成までしかできなかった。平成29年度は、前年度までに施した有識者会議での意見と文献検討からの知見に基づいて、NBC災害の学習経験が少ない一般外来等の看護師向けに「ミニ・レッスン教材」を開発した。この教材は、音声解説を付けた動画で、NBC災害の種類、病態、治療、対応の原則についての学習編と、机上シミュレーション編より構成した。次に、この教材内容の適切性を確認することを目的として、パイロットスタディを実施した。所属大学の倫理審査委員会の承認後、2ヶ月間、研究室ホームページにて研究の趣旨等を記載した説明書を表示し参加を募った。参加者には、Googleドライブ上にアップしたミニ教材を自身のパソコンまたはスマートフォンで閲覧してもらい、次いで無記名のWEBアンケートへの回答を依頼した。研究には21名が同意し、このうち全質問に回答した17名分の回答データを分析した。参加者のNBC災害看護への関心は、「なかった」が8名、「あった」が7名、「どちらともいえない」が2名であった。研究参加の動機は、「学習の必要性を感じていた」や「学習の機会が少ない」などであった。教材閲覧後に感じたことは、「自身の臨床実践に役立つ」「教材は関心に応えてくれる」「教材は理解しやすい」等の肯定的な意見が大半であった。教材の閲覧前では、「NBC災害時の看護に対する知識」「NBC災害時の看護への自信」「NBC災害時に落ち着いて対応できる」「傷病者の急変に応じた看護方法の変更ができる」「そこにあるもので工夫しての対応ができる」「患者の情報の瞬時の判断ができる」の全てにおいて、否定的な感覚が大半であったが、閲覧後は幾分肯定的な感覚へと変化した。以上の結果より、本教材は基礎知識の習得には概ね適切であることが示唆されたが、一方で34分間の教材では習得できる内容が限定的であり、すべてのNBC災害の応急対応のためには十分ではないことも確認された。本研究では、文献検討、有識者会議、基礎調査に基づいて、「一般外来等看護師向けNBC (Nuclear, Biological, Chemical)災害対応ミニ・レッスン教材」を作成した。本教材は、NBC災害の概要、対応の原則についての知識と、その知識を用いた机上シミュレーションより構成し、音声解説を付けたパワーポイント動画(所要時間34分)とした。教材を視聴し、無記名の調査票に回答した17名より、看護師がNBC災害について学ぶニーズは高く、知識を得ることにより対応に関する肯定的な気持ちが向上することが示された。
液体金属-固体界面原子レベル構造分析のためのAFM開発

液体金属中において固体基板表面構造の分析を可能とする原子間力顕微鏡(Atomic Force microscopy; AFM)を開発した。ほとんどの液中AFMでは、そのフォースセンサの変位検出を光学的手法により行うため、不透明な液中での分析は不可能であった。これに対し、本研究では音叉型水晶振動子と先鋭化した金属探針を用いることで、不透明な液中でもAFM分析を可能とした。さらに、探針表面処理プロセス、液体金属固定ホルダを開発することで、液体金属中においてナノスケールで固体基板表面構造の分析に成功した。原子間力顕微鏡(AFM)は近年著しい発展を遂げ、真空・大気中のみならず液中環境での原子・分子分解能観察が達成されたことから、固液界面の高分解能構造分析手法としての研究が進められている。しかし、多くの液中AFMでは、シリコン製のカンチレバーをフォースセンサとし、その変位を光学的に検出するため、光学的に透明な液体以外への適用が困難であった。一方、液体(溶融)金属は古くはハンダ、近年では複合材料形成や有機薄膜デバイスへのソフトコンタクト電極など、さまざまな需要が高まっている。しかし、液体金属-固体界面の微視的分析法はこれまでほとんど存在しなかった。本研究では、金属探針を有する音叉型水晶振動子をフォースセンサとし、その先端のみを液中に浸漬することで、光学的に不透明かつ電子伝導性を有する液体金属中でのAFM観察を実現した。探針表面処理技術および液体金属固定化ホルダを新たに開発し、また液体金属-空気界面に存在する金属酸化膜の除去プロセスの確立により、液体金属中でのAFMナノスケール分析に成功した。表界面科学
PICU入院児との面会がきょうだいに及ぼす影響：きょうだいへの適切な働きかけ

PICU入院児ときょうだいが面会する場で、医療者がどのようにきょうだいや両親の状況を捉えて支援しているのかを把握するために、医療者へのインタビューを継続している。現在までに、5施設で8名の看護師と3名のChild Life Specialistにインタビュー実施、順次分析を行っている。また、より多角的に現象を捉えるために、並行してきょうだいが面会する場面の参加観察と、両親へのインタビューも実施、3日間の参加観察と、2名の両親へのインタビューを実施した。2019年度は、これまでに収集したデータの分析をまとめ、論文投稿を計画している。当初、データ収集の開始に時間を要したが、2018年度の後半は徐々にデータ収集が軌道にのり、医療者のインタビュー以外に、参加観察や両親へのインタビューの機会も得ることができ、論文化に向けて必要な最低限のデータ量は確保することができた。2018年度は、医療者へのインタビューを中心に行いながら、参加観察や両親へのインタビューも開始した。2019年度も、引き続き多角的にデータ収集を行うとともに、収集したデータの分析に重点をおき、論文投稿をおこないたいと考えている。当研究のベースとなった、交付申請以前に実施したPICU入院児ときょうだいの面会に関する研究のデータ分析と考察を深め、小児集中治療に携わる医療者が集まる学会で、早期からきょうだいの面会を重ねて看取りを迎えた事例について発表、PICUにおけるきょうだいの面会に関する検討の重要性を伝え、研究協力者のリクルートを行った。また、同研究全体の論文を査読審査のある学会誌に投稿中である。現在、査読結果を受けて修正のやりとりをしている途中であるが、論文が受理された場合には、同論文も用いて本研究の意義を発信し、今後の研究協力者のリクルートに活用したいと考えている。当研究の進捗状況としては、所属施設の倫理審査委員会に研究計画を提出し、承認を受けた。以前の研究では、面会場面の観察と両親へのインタビューによるデータ収集を実施したが、今回は看護師へのインタビューも収集するデータに追加して申請した。H29年1月からPICU入院児ときょうだいの面会に関わった体験を持つ看護師へのインタビューを開始した。看護師がどの様に家族の状況を捉え、きょうだいの面会を行っているのか、看護師は面会の場で、どのようにきょうだいの様子を捉え、きょうだいに働きかけているのかについて、看護師自身の視点でのデータを加えることで、より詳細に減少を捉えたいと考えている。研究倫理審査、および研究協力者の獲得に時間を要し、データ収集の開始時期が想定よりも遅くなってしまった。その結果、収集できたデータの量も、看護師へのインタビュー2件に留まっている。一方で、当研究の前身である研究論文を仕上げ、投稿することができた。現在、査読審査が継続中であるが、受理を目指し、今後の研究活動推進に活用したいと考えている。本研究のベースとなった、交付申請以前に実施したPICU入院児ときょうだいの面会に関する研究について、分析と考察を深め、平成28年度に論文を投稿、査読審査を経て平成29年8月に受理された。現在、公表した論文も活用して、PICU入院児のきょうだい支援の検討の重要性を伝え、本研究の協力者のリクルートに努めている。本研究の進捗状況としては、論文で公表した研究では、PICU入院児ときょうだいの面会場面の観察と両親へのインタビューデータに基づいた検討であり、医療者側がどのようにきょうだいのことを捉えて、どのような意図で支援をおこなっていたかが明らかではなかった。これを踏まえて、PICU入院児のきょうだいについて、看護師がどの様にとらえ、どのように支援しているかを検討するために、PICU入院児ときょうだいの面会に関わった看護師へのインタビュー調査をおこない、データ分析を進めている。現在までに、4施設、8名の看護師にインタビュー調査をおこない、データ分析を進めているところである。今後も、データ分析と並行してインタビュー調査を重ね、論文作成と投稿を計画している。投稿論文が受理、公表されたことと、看護師へのインタビュー調査については、概ね順調に進めることができた。引き続き、看護師へのインタビュー調査およびデータ分析をおこない、論文投稿につなげたいと考えている。一方、PICU入院児ときょうだいの面会場面の観察や、両親へのインタビューについては件数を増やすことができていない。看護師へのインタビューにくわえて、これらのデータ収集も進めてゆけるよう、研究実施候補施設との調整を進めていきたいと考えている。当研究の前身にあたる研究では、両親へのインタビューは実施したが、看護師へのインタビューを実施していなかった。A総合病院PICUの看護師へのインタビューを継続することにくわえて、現在、B小児病院PICUの看護師へのインタビューを検討している。

また、PICU入院児ときょうだいが面会する場面の観察データの収集も開始したいと考えている。1施設あたりの実施頻度が少ないため、複数の施設で機会を得ることができるように協力者の獲得に取り組んでいく予定である。平成29年度は、看護師へのインタビュー調査を中心に取り組み、4施設の看護師にインタビューを実施することができた。PICU入院児ときょうだいの面会は、1施設あたりの実施頻度が少ないため、インタビュー調査を通して複数の施設の状況を知り、調整を重ねながら、複数の施設で観察データの収集をおこなうことができるように取り組む予定である。2018年度は、医療者へのインタビューを中心に行いながら、参加観察や両親へのインタビューも開始した。2019年度も、引き続き多角的にデータ収集を行うとともに、収集したデータの分析に重点をおき、論文投稿をおこないたいと考えている。倫理審査と研究協力者の獲得に時間を要したため、データ収集の開始が想定より遅れ、データ収集期間が短かったため、謝金による支出が少なかった。くわえて、研究協力施設について、中部や関西の施設も検討していたが、今年度にデータ収集を開始することができた施設は近郊であったこともあり、データ収集活動に伴う旅費も低コストであった。2017年度は4施設の医療者を対象にインタビュー調査をおこなったが、すべて近郊の都道府県の施設であったため、交通費等の経費が低コストで実施することができた。様々な施設環境でのデータを収集するために、今後も近郊の施設に限らず、新規施設でのデータ収集実施を検討し、調査を継続する予定である。次年度も、データ収集にかかる経費(旅費、協力者への謝金、インタビュー音源の文字起こし費用等)を主な支出として見込んでいる他、論文作成のための資料調達や資料整理等の経費として使用する予定である。当初計画では、関西の施設でのデータ収集も想定していたが、実績としては、日帰りで対応可能な関東近郊施設でのデータ収集が中心となっており、データ収集にかかる単価が抑えられているため。次年度は、本格的にデータ収集活動を行っていきたいと考えており、研究に協力いただいた方への謝金としての支出が増えることを見込んでいる。くわえて、環境の異なる複数の施設でのデータ収集を目指しており、遠方の施設も視野に入れて、新たな研究協力施設を獲得したいと考えている。
新規レドックス制御因子:セレノプロテインPの機能とその分子病態

セレノプロテインPはセレンを含んだ蛋白で、抗酸化作用を有している.我々は、特に血管内皮細胞や神経細胞などのmodulation, perturbation,アポトーシス/ネクローシスなどの細胞動態とセレノプロテインPとの関係について研究し、以下の結果を得た.1.我々がクローニングしたトロンボモデュリン(TM)が新規機能としてフェントン反応を抑制し(Proc. Nat1. Acad. Sci. USA. submitted)、内皮細胞上のヘパリン様分子に結合したEC-SOD(extra-cellular superoxide dismutase)と補完しあいながら細胞膜上でレドックスを制御している.セレノプロテインPも内皮細胞上のヘパリン様分子に結合して、レドックスを制御を補完する.2.しかし、TM、EC-SOD,セレノプロテインC 3分子間の相互関係と役割分担に関しては不明で、今後の問題として残った.セレノプロテインPはセレンを含んだ蛋白で、抗酸化作用を有している.我々は、特に血管内皮細胞や神経細胞などのmodulation, perturbation,アポトーシス/ネクローシスなどの細胞動態とセレノプロテインPとの関係について研究し、以下の結果を得た.1.我々がクローニングしたトロンボモデュリン(TM)が新規機能としてフェントン反応を抑制し(Proc. Nat1. Acad. Sci. USA. submitted)、内皮細胞上のヘパリン様分子に結合したEC-SOD(extra-cellular superoxide dismutase)と補完しあいながら細胞膜上でレドックスを制御している.セレノプロテインPも内皮細胞上のヘパリン様分子に結合して、レドックスを制御を補完する.2.しかし、TM、EC-SOD,セレノプロテインC 3分子間の相互関係と役割分担に関しては不明で、今後の問題として残った.
抗がん剤誘発体重減少に対するエイコサペンタエン酸の影響

本研究の目的は、抗がん剤により誘発される食欲不振および体重減少の機序解明と栄養療法としてのエイコサペンタエン酸(EPA)の有用性について検討することである。本研究では、シスプラチン(CDDP)誘発食欲不振モデルマウスを作製し、本モデルマウスが呈する食欲不振と体重減少、さらには骨格筋減少に着目し、それに対するオメガ3系脂肪酸の影響を検討した。実験にはC57BL/6系雄性マウスを用い、CDDP(10 mg/kg)を腹腔内投与することで食欲不振モデルマウスを作製した。このモデルマウスに対して、オリブ油投与群(コントロール)、アマニ油投与群、ならびにEPA(625, 2500 mg/kg)投与群を設定し、体重変化率、摂餌量、骨格筋量、内臓脂肪量の推移を評価した。CDDP誘発食欲不振モデルマウスは、有意な摂餌量減少とそれに伴う体重減少および骨格筋量、脂肪量の減少が認められた。それに対して、アマニ油ならびにEPA投与群では、いずれもCDDPの投与による体重減少を改善することはできなかった。しかし、EPA投与群にのみ骨格筋減少と筋力低下の改善が認められた。また、筋肉組織標本を用いたマイクロアレイ解析により、CDDPによる筋萎縮にはFOXO1などのユビキチンプロテアソーム経路の活性化やIL-6受容体などの炎症性サイトカインの関与が明らかとなった。それに対して、EPAが有する抗炎症作用やPPARγの活性化を介したユビキチンプロテアソーム経路の抑制作用がCDDP誘発骨格筋減少の軽減に繋がったものと推察された。これらのことから、EPAは抗がん剤治療中の栄養療法において骨格筋減少を抑制する重要な栄養素であることが示唆された。そこで今年度は、シスプラチン(CDDP)誘発食欲不振モデルマウスに対する栄養剤の有用性を検討し、さらにはトレッドミルを用いた走行実験におけるCDDPの影響を検討した。実験にはC57BL/6J雄性マウスを用い、CDDP(10 mg/kg)を腹腔内投与することで食欲不振モデルマウスを作製した。このモデルマウスに対して、糖質主体栄養剤投与群、脂質主体栄養剤投与群、グルコース投与群ならびにオリブ油投与群を設定し、体重変化率と摂餌量の推移を評価した。また、トレッドミルを用いて疲労の評価を試みた。CDDP誘発食欲不振モデルマウスは、有意な摂餌量の低下とそれに伴う体重減少を示した。それに対して、糖質主体栄養剤およびグルコース投与群では、摂餌量の増加と体重減少の抑制が認められた。しかしながら、脂質主体栄養剤およびオリブ油投与群ではCDDPによる食欲不振は改善されなかった。また、トレッドミルでの走行距離は、CDDPにより著しく減少し、糖質主体栄養剤およびグルコース投与群ではその走行距離減少が改善した。本研究では、EPAを含有し栄養組成が異なる2つの栄養剤を用いて検討を行った。その結果、CDDP誘発食欲不振と体重減少の早期回復には、脂質よりも糖質の方が有用である可能性が示唆された。また、CDDP誘発食欲不振モデルマウスの走行持久力の低下(疲労)の改善にも糖質の摂取が有用であるものと考えられた。今年度の研究ではCDDPによる摂餌量の低下、体重減少、さらには走行持久力の低下(疲労)を見出すことができた。しかしながら、これらのCDDPによる副作用はEPA含有栄養剤の投与では回復しなかった。今後はEPAの骨格筋分解抑制作用に着目し、CDDP誘発食欲不振モデルマウスが呈するサルコペニア(骨格筋量低下)に対するEPAの影響を中心に検討を進めていく予定である。以上の結果より、CDDPによる骨格筋減少には、オメガ3系脂肪酸のうちEPAの投与が有用であることが明らかとなった。現在、筋肉組織標本を用いた遺伝子解析中だが、これまだの報告を踏まえ考察すると、CDDPによる筋萎縮にはユビキチンプロテアソーム経路の活性化が重要であり、EPAが有するPPARγの活性化を介したユビキチンプロテアソーム経路の抑制作用がCDDP誘発骨格筋減少の軽減に繋がったものと推察される。

これらのことから、EPAは抗がん剤治療中の栄養療法において骨格筋減少を抑制する重要な栄養素であることが示唆された。本研究の目的は、抗がん剤により誘発される食欲不振および体重減少の機序解明と栄養療法としてのエイコサペンタエン酸(EPA)の有用性について検討することである。これまでの研究により、EPAの投与がCDDPによる食欲不振と体重減少は改善しないものの、骨格筋量と筋力の低下は改善した。しかしながら、これらの改善作用に関するメカニズム解析までには至らなかった。本研究では、シスプラチン(CDDP)誘発食欲不振モデルマウスを作製し、本モデルマウスが呈する食欲不振と体重減少、さらには骨格筋減少に着目し、それに対するオメガ3系脂肪酸の影響を検討した。実験にはC57BL/6系雄性マウスを用い、CDDP(10 mg/kg)を腹腔内投与することで食欲不振モデルマウスを作製した。このモデルマウスに対して、オリブ油投与群(コントロール)、アマニ油投与群、ならびにEPA(625, 2500 mg/kg)投与群を設定し、体重変化率、摂餌量、骨格筋量、内臓脂肪量の推移を評価した。CDDP誘発食欲不振モデルマウスは、有意な摂餌量減少とそれに伴う体重減少および骨格筋量、脂肪量の減少が認められた。それに対して、アマニ油ならびにEPA投与群では、いずれもCDDPの投与による体重減少を改善することはできなかった。しかし、EPA投与群にのみ骨格筋減少と筋力低下の改善が認められた。また、筋肉組織標本を用いたマイクロアレイ解析により、CDDPによる筋萎縮にはFOXO1などのユビキチンプロテアソーム経路の活性化やIL-6受容体などの炎症性サイトカインの関与が明らかとなった。それに対して、EPAが有する抗炎症作用やPPARγの活性化を介したユビキチンプロテアソーム経路の抑制作用がCDDP誘発骨格筋減少の軽減に繋がったものと推察された。次年度は、予定どおりCDDP誘発食欲不振モデルマウスの脳および骨格筋の組織標本を用いた筋たんぱく質分解因子、摂食関連因子、ATP産生能(ミトコンドリア機能)に関する分子生物学的検討を行い、CDDP誘発食欲不振モデルマウスの食欲不振および体重減少の機序解明と栄養療法としてのエイコサペンタエン酸(EPA)の有用性についての詳細な検討を行う予定である。さらに、今年度の検討により三大栄養素のうち、糖質の投与がCDDP誘発食欲不振モデルマウスの呈する走行持久力の低下(疲労)を改善することを初めて見出した。このことから、次年度も引き続きEPAだけでなく糖質、脂質、アミノ酸の影響についても合わせて検討を進めていく予定である。次年度は、CDDP誘発食欲不振モデルマウスの脳および骨格筋の組織標本を用いた筋たんぱく質分解因子、摂食関連因子、ATP産生能(ミトコンドリア機能)に関する分子生物学的検討を行い、CDDP誘発食欲不振モデルマウスに対するエイコサペンタエン酸(EPA)の有用性についての詳細な検討を行う予定である。
イネ窒素転流・同化機構における器官・細胞間高次統御系分子基盤のポストゲノム解析

本研究では、イネの生長・生産性を支配する窒素転流・アンモニウム同化機構の器官・細胞間制御系の分子実態や未だ不明な高等植物体窒素代謝系情報伝達機構を理解することを目的とした。イネ窒素転流・アンモニウム同化機構の鍵酵素のNADH-グルタミン酸合成酵素(NADH-GOGAT)の遺伝子発現は、グルタミン(Gln)をシグナルとして制御される。このことは、Gln情報伝達系の存在を示唆する。微生物Glnセンサー(GlnD)のアミノ酸結合ドメイン(ACTドメイン)と類似のドメインから成るイネACTドメインリピートプロテイン(OsACR)群をGlnセンサー候補として解析した。OsACR7とOsACR9は核に局在し、OsACR7がGlnと結合する可能性も示唆された。OsACR9とNADH-GOGAT1遺伝子産物のイネでの細胞分布は良く重複した。OsACR9遺伝子発現抑制イネ当代の未成熟葉身では、NADH-GOGAT1遺伝子の発現が抑制された。しかし、OsACR9遺伝子発現抑制イネ後代のアンモニウム供与後の根では、NADH-GOGAT1遺伝子の発現の抑制は認められなかった。以上から、OsACR9がイネ未成熟葉身におけるGln情報伝達系に関わる可能性が示唆された。また、イネの生産性と窒素利用機能を支配する遺伝子群が座上する染色体領域の特定を試みた。日本型とインド型のイネに由来する染色体断片置換系統群を用いて、これらの量的形質遺伝子座(QTL)解析を行った。供給アンモニウムの濃度に応じてイネの個体生育を規定するQTL群を発見した。低濃度の特定の濃度のアンモニウム処理下でのみ地上部の乾物重の増加を規定する第2染色体のQTLを約5cMの領域に絞り込んだ。一方、イネ第11染色体上の玄米千粒重を支配するQTLも約630kbの領域に絞り込んだ。今後、各QTLの原因遺伝子を同定する必要がある。・イネ染色体置換系統群(SLs)とこれらの組換え系統群を用いて、玄米千粒重に関する連鎖解析を行った。その結果、玄米千粒重を規定しているイネ第11染色体上のQTLの存在領域を約1.0Mbまで絞り込んだ。・イネ戻し交雑自殖系統群(BILs)を用いた解析により、アンモニウムの低濃度供与下または高濃度供与下で地上部の生育と乾物重に影響を与えるQTLをイネ染色体上にマッピングした。この内、特に高濃度アンモニウム供与下で地上部長の増加を促進する第11染色体上のQTLを約3cMの領域に絞り込んだ。・イネ根においては、アンモニウム供与に伴い表皮・外皮で誘導的かつ短時間で発現蓄積するNADH依存性グルタミン酸合成酵素(NADH-GOGAT)がアンモニウムの初期同化における鍵酵素である。アンモニウム供与下のイネ根におけるミトコンドリア型NAD-イソクエン酸脱水素酵素(IDH)の転写産物と翻訳産物の発現蓄積特性は、NADH-GOGATの発現蓄積特性と酷似したことから、根におけるNADH-GOGAT反応にIDHが基質としての2-オキソグルタル酸を供給している可能性が示唆された。・イネNADH-GOGATパラログ遺伝子のNADH-GOGAT2遺伝子を新規に単離し、同遺伝子のイネにおける発現特性を解析した。

・イネにおけるサイトゾル型グルタミン合成酵素パラログ遺伝子(OsGS1 ; 3)を新規に単離した。OsGS1 ; 3は登熟過程と発芽過程の種子において特異的に発現することを確認した。・イネにおけるグルタミン(Gln)情報伝達系でのGlnセンサー候補OsACR3およびGlnトランスポーター候補OsGlnTR1 ; 1、OsGlnTR1 ; 2に関してRNAi法による遺伝子発現抑制イネ当代群を作出後、これらの自殖後代について解析を進めた。
細胞死活性化制御遺伝子CAD1機能に着目した植物免疫制御機構の解明

植物が病原体に対して抵抗性を示す機構,すなわち植物が外敵(病原体)から自己を守るしくみは,現在「植物免疫」と総称されている。PCDや防御反応を制御する分子実体を解明するため,シロイヌナズナ恒常的細胞死活性化変異体cad1(constitutively activated cell death 1)を単離し,その解析を実施した。cad1変異体では病原体の増殖が1/100以下に抑制されることを明らかにした。このような抵抗性の原因として,サリチル酸シグナル伝達系の活性化が予想された。実際cad1変異体では,内生サリチル酸量が亢進している。しかし,病原体抵抗性に関与するサリチル酸合成系遺伝子SID2の欠損変異体sid2との交配結果は,このような予測を全く覆すものであった。sid2cad1二重変異体における病原性抵抗性は,cad1単独の変異体と全く変わらず,100倍以上の強い抵抗性を示した。また,sid2cad1変異体のサリチル酸量は野生型と同一なレベルにまで低下していた。この事実は,cad1変異体が示す病原体抵抗性反応にはサリチル酸が関係しないことを示している。このようなサリチル酸非依存的抵抗性反応の分子実体の解明のため,抵抗性に関係する様々な変異体との交配実験を進めている。現在,cad1変異体のマイクロアレイによる発現プロファイリングの結果等から,エチレンシグナル伝達系との関係が明らかになってきた。その結果,エチレン応答因子(ERF)遺伝子群のサブファミリーに標的を絞り,欠損変異体や過剰発現体を用いた解析を進めた。これらの実験を進めることにより,サリチル酸非依存性抵抗性の遺伝的ネットワークの詳細を明らかにした。植物が病原体に対して抵抗性を示す機構、すなわち植物が外敵(病原体)から自己を守るしくみは、現在「植物免疫」と総称されている。植物は、動物における食細胞やリンパ球のような免疫に特化した可動細胞をもたない。そのため、細胞は、個々に病原体の認識から防御反応の誘導や隣接細胞への警告シグナルの伝達までも行ない、ときにはプログラム細胞死(PCD)を誘発し病原体の全身感染を妨げる。このような免疫に関ずる分子機構は、シロイヌナズナやイネの変異体を用いた分子遺伝学的解析によって明らかにされつつある。本研究室においてもPCDや防御反応を制御する分子実体を解明するため、シロイヌナズナ恒常的細胞死活性化変異体cad1(Constitutively activated cell death 1)を単離し、その解析を実施した。cad1変異体は、細胞死形質のみならず恒常的なPR遺伝子(感染時特異的遺伝子)とPDF1.2遺伝子(ジャスモン酸応答遺伝子)の発現誘導が観察され、ウイルスの細胞間移行や長距離移行を阻害する抵抗性形質を獲得していた。原因遺伝子を単離した結果、CAD1遺伝子は、動物の自然免疫に必須である補体やNK細胞が病原体やがん細胞に放出するパーフォリンに保存されているMACPF(Membrane Attack Complex and Perforin)ドメインをもつ新規タンパク質をコードしていた。この変異体では、(1)野生株Colと比べてサリチル酸の内生量が約32倍、またジャスモン酸の内生量が約2.3倍に上昇していること、(2)サリチル酸を分解するPseudomonas由来のサリチル酸水酸化酵素を導入した形質転換体とcad1変異体の二重変異体では、cad1にみられる細胞死形質が抑制されること、が明らかとなった。現在CAD1タンパク質の機能に関する研究を進めている。