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四端子駆動自己整合ダブルゲート多結晶Ｓｉ－ＴＦＴによる革新的フレキシブルデバイス

独自の連続波レーザ結晶化技術(CLC)と四端子(4T)多結晶シリコン(poly-Si)薄膜トランジスタ(TFT)技術を融合させ、自己整合平面型4Tメタルダブルゲート(MeDG) CLC低温poly-Si TFTを550°Cプロセスでガラス基板上に実現した。このTFTは、MOSFETのしきい値電圧の制御性とほぼ同じ性能を示す。この優れた特性を利用してE/Dインバータを作製し、2.0 (V)動作を実現した。さらに、代表者はp-chに関しても自己整合平面型4T MeDG CLC低温poly-Si TFTを開発し、高いしきい値電圧の制御性を実現した。自己整合四端子(4T)埋め込み型メタルダブルゲート(E-MeDG)低温多結晶シリコン(poly-Si)薄膜トランジスタ(TFT)を550°C以下の低温プロセスでガラス上に形成し、その性能を評価した。トップゲート(TG)及びボトムゲート(BG)は、タングステン(W)から形成されている。BGはガラス基板内に埋め込まれ、TGはBGをマスクとした自己整合プロセスにより作製した。SD方向に伸びた大きな結晶粒を有するpoly-Siチャネルは、連続波レーザラテラル結晶化(CLC)を用いて作製した。今回作成したデバイスのTG酸化膜およびBG酸化膜はそれぞれ50nmおよび100nmを有している。上下のゲートを連結した時にはs値=120 mV/decという優れた性能を示した。また、上下のゲートを別々に動作させた場合には、理論的予測と一致したしきい値制御の傾向を示した。また、s値においても理論的予測と一致する傾向を示すことを確認した。本研究で作製したTFTは, ground planeによる閾値制御技術と異なり,個々のTFTの閾値制御が可能である.また本研究のTFTは上下のゲートスタックをデザインする(例えば,上下ゲートメタルの仕事関数を変える,上下ゲート絶縁膜の種類や厚さを変えるなど)ことが容易であり,デバイス性能にバリエーションを持たせることができる。このことはガラス基板上に高速で低消費電力のCMOS回路の作製を可能にするものと考えている。n-chおよびp-chのガラス基板上自己整合4端子メタルダブルゲート低温CLC poly-Si TFTの動作に成功し、理論値に近い制御性を確認した。同時に4端子の特性を生かしたEDインバータを作成し、ガラス基板上で2.0Vでのインバータ動作を確認した。これらの研究成果により1件の招待論文、招待講演2件(国際会議1、国内会議1)の発表を行った。報告者は、半導体励起固体(DPSS)連続波(CW)レーザを使った代表者の独自開発である連続波レーザラテラル結晶化(CLC)をガラス上の低温poly-Si TFTに応用することにより、移動度300 cm2/Vsを再現性良く実現している。さらに、ガラス上TFTの付加価値を高めるために、4端子(4T)化に注目した。コントロールゲート電圧(VCG)により、閾値電圧(Vth)の制御が可能なことから、4T TFTは次世代TFTとして期待される。そこで、CLC技術と4T技術を融合させ、自己整合平面型4Tメタルダブルゲート(MeDG) CLC低温poly-Si (low temperature poly-Si: LTPS)TFTを550°Cプロセスでガラス基板上に実現した。トップ/ボトムのゲートSiO2膜はそれぞれ75 nm/150 nmである。また、ボトムメタルゲートはCMPを用いてガラスに埋め込まれている。Vthの制御性を示すγ値(ΔVth/ΔVCG)はガラス上に低温プロセスで作製したpoly-Si TFTであるにもかかわらず、単結晶SiのMOSFETに期待される理論値とほぼ同じ値を示した。この優れた特性を利用してE/Dインバータを作製し、Vth制御により2.0 (V)動作を実現した。代表者はp-chに関しても自己整合平面型4T MeDG CLC LTPS TFTを開発し、高いVthの制御性を実現した。このようなCLC poly-Siを利用したLTPS TFTの性能は世界トップレベルを有する。n-chおよびp-chのガラス基板上自己整合4端子メタルダブルゲート低温CLC poly-Si TFTの動作に成功し、その高い制御性をn型およびp型ともに確認した。同時に4端子の特性を生かしたEDインバータを作成し、ガラス基板上での電圧2.0Vのインバータ動作を確認した。半導体工学開発したn-chおよびp-chのガラス基板上自己整合4端子メタルダブルゲート低温CLC poly-Si TFTのプロセスをフレキシブルなガラス上に展開する。同時に、スマートカットによるフレキシブル化にも取り組み、高性能フレキシブルデバイスの実現を目指す。また、CMOSデバイスの作成を進め、低電圧動作・低リーク電流のインバータの実現を目指す。

さらに、4端子デバイスの特徴を生かした半導体バイオセンサの開発も進める。自己整合四端子平面型メタルダブルゲート低温CLC poly-Si TFTのデバイス動作に成功し、その高い性能を実証することが出来た。購入予定の消耗品金額が予算残高(1万円)よりも高額であったため。今回作成したデバイスはn-ch TFTのみである。P-ch TFTの動作確認はCMOS化にとって不可欠である。今後は、これを進める。また、今回作成した埋め込み型メタルダブルゲートは歩留まりが非常に低い。そこで、より簡単なプロセスである凸型メタルダブルゲート(従来、研究代表者が開発してきたDG構造)で四端子TFTの作成を進め、研究を効率化を図る。半導体デバイス作成のための各種消耗品の購入に使用する。差額は1000円未満であり、微小である。1000円未満であり、計画に従い進んだと考えている。
３次元多様体におけるイデール理論の構成と応用

数論的位相幾何学の思想に基づき,数論と低次元トポロジーの類似の観点から,整数論におけるイデール的類体論の類似物の構成を3次元多様体多様体の世界で行った.今年度は,昨年度の共同研究者である植木潤氏(東京大学)と引き続き共同研究を行った.具体的に得られた成果は以下の点である.まず素数全体の集合の類似物として得られたとても許容的な絡み目という概念を導入し,位相幾何学的な手法を用いてその存在を示した.またこのとても許容的な絡み目に対して得られるイデール群という概念を導入し,主イデール群と呼ばれる基本的な対象の自然な幾何学的な解釈を与えた.これまでの研究では主イデール群は代数的な対象として得られていたが,それを3次元多様体の中の曲面的な対象で解釈できるという結果が主な成果である.主イデール群を曲面的な対象で定義するというのは従来の類似の理論とも整合性が取れており,これにより,我々の定義したイデール理論が3次元トポロジー的にも自然な対象であるという解釈を与えたと言える.類体論の類似を構成することによる応用として,平方剰余の相互法則の類似物である絡み数の対称性を示したことがある.トポロジー的には自明な結果であるが,類体論を用いて平方剰余の相互法則を示すのと同様の手法を用いて,絡み数の対称性示すことができるという結果は意義があると思われる.また,数論において類体論を用いた応用として,ガウスの種の理論で定義される種数の計算という先行研究があったが,そのトポロジー類似を共同研究者である植木潤氏が示した.これは我々のイデール理論が然るべき形で応用され得るという一つの確証を与えるものである.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。数論的位相幾何学の思想に基づき,数論と3次元トポロジーの類似の観点から,3次元多様体においてイデール理論を用いた類体論の類似の研究を行った.今年度は自身の先行研究の徹底的な拡張を共同研究者である植木潤氏(東京大学)と共に行った.具体的には以下の3点が挙げられる.まずとても許容的な絡み目と呼ばれるある種の無限成分の絡み目を定義し,その存在を示した.またその無限成分絡み目についてイデール群を構成し,数論における類体論の主定理であるArtinの大域相互写像と呼ばれる写像を用いた同型定理と存在定理と類似した定理が3次元多様体においても成立することを示した.次に,イデール群の中の主要な部分群として定まる主イデール群というものの幾何学的な解釈を与えた.最後に,イデール群やそれについて定る種々の部分群についての群コホモロジーの計算を部分的に与えた.以上について具体的にプレプリント「Idelic class field theory for 3-manifolds and very admissible link」という論文で執筆した.なお,これらは純粋なトポロジー的な議論に基づいて行われるものである.この結果により低次元トポロジーにおけるイデール群という新しい道具を構成することに成功した.これを用い,数論の歴史に示唆を受けることで低次元トポロジーの新たな発展が期待される.また,研究計画に予定された微分幾何学的な設定の下でのイデール理論の構成においては局所理論の類似性を確かめるためにKopei氏によって導入された附値と自身によって既に定義されていた附値が一致することが確認された.これにより微分幾何学的な設定の下での類体論の類似の成立が期待される.自身による先行研究があったが,その理論の拡張として共同研究者の植木潤氏の協力のもと徹底的な拡張が行えた.具体的には以前の結果は整ホモロジー球面というある種のクラスにおけるイデール理論の構成であったが,現在は一般の向き付け可能な連結閉三次元多様体についての構成まで行われている.また類体論を構成する際において必要となる,イデール群に対する位相をノルム位相と標準位相という2種類の位相を定めることができ,それら二つの関係性に関しても有理ホモロジー球面に関しては一致することを示すことができた.また最大の弱点とも思われた主イデール群の定義に関しても,より自然なものを採用できることがわかり幾何学的な解釈を与えることができた.以上の観点から基礎理論の構築はほぼできたと考えることができ,進展はあるものと思われる.数論的位相幾何学の思想に基づき,数論と低次元トポロジーの類似の観点から,整数論におけるイデール的類体論の類似物の構成を3次元多様体多様体の世界で行った.今年度は,昨年度の共同研究者である植木潤氏(東京大学)と引き続き共同研究を行った.具体的に得られた成果は以下の点である.まず素数全体の集合の類似物として得られたとても許容的な絡み目という概念を導入し,位相幾何学的な手法を用いてその存在を示した.またこのとても許容的な絡み目に対して得られるイデール群という概念を導入し,主イデール群と呼ばれる基本的な対象の自然な幾何学的な解釈を与えた.これまでの研究では主イデール群は代数的な対象として得られていたが,それを3次元多様体の中の曲面的な対象で解釈できるという結果が主な成果である.主イデール群を曲面的な対象で定義するというのは従来の類似の理論とも整合性が取れており,これにより,我々の定義したイデール理論が3次元トポロジー的にも自然な対象であるという解釈を与えたと言える.類体論の類似を構成することによる応用として,平方剰余の相互法則の類似物である絡み数の対称性を示したことがある.

トポロジー的には自明な結果であるが,類体論を用いて平方剰余の相互法則を示すのと同様の手法を用いて,絡み数の対称性示すことができるという結果は意義があると思われる.また,数論において類体論を用いた応用として,ガウスの種の理論で定義される種数の計算という先行研究があったが,そのトポロジー類似を共同研究者である植木潤氏が示した.これは我々のイデール理論が然るべき形で応用され得るという一つの確証を与えるものである.今後の推進方策としては設定を新たに変え,微分幾何学的な状況でのイデール理論の構築を考えている.リーマン面による葉層構造と力学系を定めた3次元多様体において,数論的な類似を探るKopei氏による先行研究があった.Kopei氏の理論ではイデール理論の構築は行われておらず,前述した通り,見た目は違うものの本質的に同じことをやっている箇所が部分的に見受けられる.まずは類体論の構築のための準備として局所類体論の成立を確かめる必要があり,ヒルベルトの定理90や類体公理などを確かめるなどしていく計画がある.氏の理論は関数体と代数体の類似のアイディアを用いた箇所が多数見受けられ,かつリーマン面の古典的な理論をある意味で実3次元に拡張している.よって由緒正しい類似の辞書を考えることである程度の計算は行える見込みがある.しかし,問題点として無限素点の類似をどう扱うかという点が以前として残っている.これはKopei氏によるまったく新しいアイディアであるが,それをいかに類体論的現象に落としこむかが難しい点である.数論においては無限素点における局所類体論は非常に簡単なものであるが,幾何学的な場合はコンパクトな葉を無限素点の類似として見ているため数論ほど簡単にはならないように見受けられる.対応策として,まず具体的に3次元球面のような比較的研究の進んでいるクラスの多様体について考えていくということを現在考えている.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
金ナノロッドの光反応に誘起される単一細胞内反応の設計と計測

金ナノロッド表面をリン脂質(phosphatidylcholine)で修飾することで細胞毒性を大幅に緩和できることを明らかにした。水中のリン脂質修飾金ナノロッドは正のゼータ電位を示し、金ナノロッド合成時に共存していたカチオン性界面活性剤(Hexadecyltrimethylammonium bromide : CTAB)が粒子表面に残存していることがわかった。本研究で用いた金ナノロッドは体積が比較的小さいため孤立分散の状態では光を散乱する能力が小さいことがわかった。血清を含む液体培地(DMEM)にこのリン脂質修飾金ナノロッドを添加し、HeLa細胞への金ナノロッドの取り込み挙動を検討した。金ナノロッドの分布は暗視野照明を用いて観察した。用いた金ナノロッド自体の光散乱効率が小さいためにナノロッド1個ずつの分布を観察することはできなかった。しかし、金ナノロッドを含む培地に5分間浸漬した細胞からは強い散乱光を観察することができた。散乱光は金ナノロッドの凝集体に由来すると考えられた。さらに、10分までの浸漬では散乱光は主として細胞質から観察されるのに対して、15分以降は細胞質より核から強い散乱光が観察された。これは金ナノロッドが最初は細胞質に、さらに長時間の浸漬によって核に移行することを示している。CHO細胞を金ナノロッド含有培地に浸漬した場合はHeLa細胞よりも散乱性凝集体の生成効率が低く、1時間浸漬後でも散乱光強度が増加してこないことが明らかになった。金ナノロッドとプラスミドDNAおよびタンパク質との複合体を形成し、近赤外近赤外パルスレーザー光照射によってこれらの機能物質が放出される系を構築した。プラスミドDNAはレーザー照射によって約1%のDNAが発現可能になることがわかった。ミオグロビンを用いたタンパク質の放出では、金ナノロッドへの吸着によってタンパク質の3次構造が変化すること、さらに光放出は可能であるものの3次構造は元に戻らないことがわかった。金ナノロッド複合体をHela細胞に導入し、近赤外光照射による細胞破壊を実現した。細胞破壊は金ナノロッドの球形粒子への光変形を伴っており、球形粒子に返還後は光照射によっても全く反応を起こさないことがわかった。すなわち、最初の光照射によってごく短時間に細胞破壊を引き起こし、その後の照射では全く細胞にダメージを与えないという新しい光化学的細胞破壊が可能であることを示した。また、この光反応は局所的かつ過渡的に熱を細胞に供給して細胞破壊を引き起こすので、金ナノロッドに染色された細胞を選択的に破壊し、染色されていない細胞についてはダメージを与えないということも明らかにできた。これらの特徴を生かすことで新規な光線力学的治療法を実現できると考えられる。金ナノロッドに高分子の保護層を付与し、さらにプラスミドDNAとの複合体を形成させることで、培養細胞への遺伝子キャリアーとして機能することを見いだした。金ナノロッドが細胞に取り込まれている様子は近赤外光による散乱像によって明らかにすることが可能であった。すなわち、金ナノロッドは遺伝子キャリアーであると同時に散乱光でその分布状態を示すことができる新規なプローブ粒子として機能することがわかった。
EBウイルス抗原による潜在EBウイルス活性化抑制機構の解明

バ-キットリンバ腫由来Akata細胞は、細胞表面に発現する抗体を抗Ig抗体でクロスリンクする(抗体処理)と潜伏EBウイルスの活性化が起き、ウイルス産生が誘導される。この抗体処理によるシグナル伝達の遮断に働いているEBV抗原の同定をするために、亜鉛イオンにより発現誘導可能なメタロチオネインプロモーターの下流へ、潜伏感染状態で発現する9種類のウイルス抗原の遺伝子をそれぞれ挿入した発現プラスミドを作成した。得られたそれぞれのプラスミドと薬剤抵抗性プラスミドをAkata細胞へ同時に導入し、薬剤選択により両方のプラスミドDNAを保持するクローンを選択した。さらに得られたクローンから、亜鉛処理によりウイルス抗原の発現誘導が起こる細胞クローンを蛍光抗体法により選択した。得られた細胞クローンを12時間亜鉛処理してウイルス抗原の発現を誘導し、亜鉛を除いた後、抗Ig抗体を加えてさらに12時間培養し、どのウイルス抗原誘導でウイルス産生が起こらなくなるのかを蛍光抗体法で調べた。その結果、LMP1を発現している細胞クローンでは、潜伏感染しているEBウイルスの活性化が抑制されることが明らかとなった。この結果は、従来から我々が得ていた結果と矛盾しない。しかし、用いた細胞クローンでは、亜鉛処理によりLMP1の発現は、通常のEBウイルス陽性細胞で発現する量より数倍程度多く発現していた。LMP1は大量に発現すると細胞毒性があることが知られているため、得られた結果がLMP1による細胞毒性を反映していることを否定できない。現在、LMP1の発現量を通常のEBウイルス陽性細胞と同等なレベルにまで落とすための亜鉛処理の条件を検討中である。
質問対話の挿入による没入感の高い複数台型ロボット議論システムの開発

近年,ユーザと特定の話題について議論を行う議論対話システムの開発が行われている.これを用いれば,議論を通して未知の事柄について学習させるロボット対話システムの実現できると考えられる.しかし,システムが扱う話題にユーザが常に高い関心を持っているとは限らず,ユーザが常に議論に従事できるとは限らないことが問題であった.そこで本研究では,ユーザを議論対話に引き込むための脱線・復帰対話の開発を行い,この脱線・復帰対話を埋め込んだ議論対話を行うことで,ユーザの学習への態度や学習効果への影響を調査する.近年,ユーザと特定の話題について議論を行う議論対話システムの開発が行われている.これを用いれば,議論を通して未知の事柄について学習させるロボット対話システムの実現できると考えられる.しかし,システムが扱う話題にユーザが常に高い関心を持っているとは限らず,ユーザが常に議論に従事できるとは限らないことが問題であった.そこで本研究では,ユーザを議論対話に引き込むための脱線・復帰対話の開発を行い,この脱線・復帰対話を埋め込んだ議論対話を行うことで,ユーザの学習への態度や学習効果への影響を調査する.
パフィアン系の解の構造の研究

当研究課題の目的は、複素領域における線型微分方程式系や完全積分可能な偏微分方程式系に対する大域的問題、例えば、局所解間の関係を解析する接続問題、解の漸近挙動に現れるスト-クス現象、またモノドロミ-群を求めるアルゴリズムの開発及びモノドロミ-群と微分方程式の既約性、可解性の問題、パラメ-タに依存する解間の近接関係の解明等の研究を中心に、関数解析学、幾何学、代数学等の側面から、また計算機による数式処理等を通して、微分方程式の解の構造を多岐にわたり解明することであった。この目的達成のため、代表者周辺の研究者が互いに協力し合い、少なからぬ進展を見ることが出来た。河野はモノドロミ-群の研究とのからみから、単独微分方程式を微分方程式系に変換するアルゴリズムを研究、複雑な計算を数式処理に委ねるシステムの開発に努めた。また、シュレジンジャ-標準形への変換アルゴリズムや4階以上の微分方程式のモノドロミ-群の導出の指導をした。原岡は完全積分可能な偏微分方程式系のスト-クス現象の解明につながる多変数関数の漸近理論の開発に努め、多変数ジフレイ関数に対する渋谷-マルグランジュ型定理を証明した。佐々木は幾何学的側面、特に変換群論を駆使し、古典的超幾何関数の拡張に努め、アッペル超幾何関数を含む青本-ゲルファンド超幾何微分方程式に対する近接関係を解明した。また吉田は、関数解析学的手法により、非線型偏微分方程式の正値解の構造を解明した。研究遂行にあたっては、梅村には代数的側面から、また前橋には幾何学的側面からの協力を求めた。本科学研究費補助金の交付によって、十分とは言えないまでも、ある程度数学、特に微分方程式論の進展に貢献できた事を感謝する。
熱帯アジアにおける稲遺伝資源の生態遺伝学的調査(第4次)

本調査では平成35年度にかけて、従来ほとんど情報がなかったインドシナ地域の野生稲および栽培稲の調査を行った。1.1991年にはラオスおよびタイ東北部の調査を行った。ラオスではルアンプラバン、ビエンチャンおよびパクセ3地域の調査を行った。ルアンプラバンでは野生稲(Oryza rufipogon)はみられなかったが、O.glanuratoの集団を1つ調査できた。栽培稲の多くは天水田、もしくは陸稲の在来品種が主で、モチ品種がほとんどであった。ビエンチャンでは野生稲および栽培稲の調査を行った。野生稲の集団の中には、今問題となっているin situ conservationによいと思われる集団も見出された。パクセでの科学的調査は世界でも初のもので、ため池や水路付近に野生稲の集団がみられた。在来品種の集団の調査も行えたが、多くはモチの在来品種であった。ラオス調査の帰途、タイのノンカイからバンコクまでの野生稲集団の消長を調査した。調査地の70%以上の集団では野生稲の集団サイズが縮少するか、または中には絶滅したものもあった。この傾向は1年生の集団で顕著であった。2.1992年にはカンボジアおよびベトナムの調査を行った。ベトナムではホ-チミン市付近からメコンデルタ一帯の調査ができた。メコンデルタの野生稲は多くは多年生の傾向をもつもので1年生らしいものはあまりなかった。また細胞質の遺伝子のパターンから推定するとジャポニカの祖先と共通の遺伝子をもつものが多く見られた。この地域の栽培稲は従来在来品種が多かったが、最近では急速に改良品種の栽培が増えている。ホ-チミン市付近にも野生稲の集団はみられた。多くは多年生型の集団であった。集団の密度はメコンデルタより低かった。カンボジアでは高密度で野生稲の集団がみられた。とくに首都プノムペンの西郊には直径101cmを超えると思われる大集団もみとめられた。そのほか、人口密集度やかく乱がかなりはげしいと思われる地域(空港周辺や幹線道路沿い)にも野生稲の大集団が認められた。カンボジアでは、雑草型の集団もみられた。カンボジアの栽培稲は充分な調査ができなかったが、従来の情報よりははるかに多様な変異が認められた。たとえばジャポニカ品種と思われる品種の頻度も20%を超えているとみられた。モチの品種も北部地域には栽培されている。この年には、帰途、タイ北部の野生稲集団の再調査も試みた。前年度の東北部の場合と同じく、野生稲集団は大きくそのサイズを縮めたり絶滅したものが見られた。そしてやはり1年生の集団で、しかも大都市近郊の集団ではその傾向が顕著であった。3.1993年度にはラオスのビエンチャン近郊における野生稲集団の消長を調査した。1991年に調査した10集団のすべてが残っていたが、精密な調査を行った3集団のデータでみると、集団のサイズおよび野生稲の密度とも、この2年間で大きな変化はなかった。諸般の事情を考慮に入れると、ラオスではタイほどはげしい遺伝資源の喪失はおきていないものと認められた。なおこの年には、ビエンチャン北郊の調査もあわせて行い、3つの大きな野生稲集団が見出された。調査の難易性を考えると、この地域に長期にわたる野生稲集団の継続調査点を設けるのがよいと考えられる。4.1983年に行った第1回のタイ調査時のデータをもとに、バンコク郊外の複数の地点における稲集団の消長を調査した。集団はみな急速にそのサイズを小さくしているが、縮少のスピードは一定ではない。このことは今後遺伝資源の保存のために有効な手だてを講ずれば遺伝資源の喪失はある程度くいとめられるが、そうでなければ急速な喪失がおきる危険性を示唆している。幸い来年度以降も補助を受けられることとなったので、遺伝資源保全に関する基礎的知見を得るべく努力したい。

この地域の栽培稲は従来在来品種が多かったが、最近では急速に改良品種の栽培が増えている。ホ-チミン市付近にも野生稲の集団はみられた。多くは多年生型の集団であった。集団の密度はメコンデルタより低かった。カンボジアでは高密度で野生稲の集団がみられた。とくに首都プノムペンの西郊には直径101cmを超えると思われる大集団もみとめられた。そのほか、人口密集度やかく乱がかなりはげしいと思われる地域(空港周辺や幹線道路沿い)にも野生稲の大集団が認められた。カンボジアでは、雑草型の集団もみられた。カンボジアの栽培稲は充分な調査ができなかったが、従来の情報よりははるかに多様な変異が認められた。たとえばジャポニカ品種と思われる品種の頻度も20%を超えているとみられた。モチの品種も北部地域には栽培されている。この年には、帰途、タイ北部の野生稲集団の再調査も試みた。前年度の東北部の場合と同じく、野生稲集団は大きくそのサイズを縮めたり絶滅したものが見られた。そしてやはり1年生の集団で、しかも大都市近郊の集団ではその傾向が顕著であった。3.1993年度にはラオスのビエンチャン近郊における野生稲集団の消長を調査した。1991年に調査した10集団のすべてが残っていたが、精密な調査を行った3集団のデータでみると、集団のサイズおよび野生稲の密度とも、この2年間で大きな変化はなかった。諸般の事情を考慮に入れると、ラオスではタイほどはげしい遺伝資源の喪失はおきていないものと認められた。なおこの年には、ビエンチャン北郊の調査もあわせて行い、3つの大きな野生稲集団が見出された。調査の難易性を考えると、この地域に長期にわたる野生稲集団の継続調査点を設けるのがよいと考えられる。4.1983年に行った第1回のタイ調査時のデータをもとに、バンコク郊外の複数の地点における稲集団の消長を調査した。集団はみな急速にそのサイズを小さくしているが、縮少のスピードは一定ではない。このことは今後遺伝資源の保存のために有効な手だてを講ずれば遺伝資源の喪失はある程度くいとめられるが、そうでなければ急速な喪失がおきる危険性を示唆している。幸い来年度以降も補助を受けられることとなったので、遺伝資源保全に関する基礎的知見を得るべく努力したい。1.ラオスにおける稲遺伝資源ラオスの調査はは北部ルアンブラバン,中部ビエンチャンおよび南部パクセの3ヶ所で行った.北部では栽培イネは主にjaponica型の陸稲であった.ビエンチャン周辺では,栽培イネは天水田に主にモチ品種が栽培され,半分から2/3程度が改良品種,残りが在来品種であった.また水路近くには野生イネOryza rufipogon(祖先型)の集団がみられた.南部は典型的な熱帯モンス-ン地帯で,やはりモチ品種が主,改良品種の比率は半分程度であった.また貯水池のふちや水路などにO.rufipogonの集団を多数発見した.ラオスの帰途,タイ国東北部でgeneticerosionの実態調査を行った.野生稲O.rufupogonについては,主に道路の拡巾工事などの影響をまともに被り,集団自体が破壊されたケ-ス
科学的記述力を育成するためのカリキュラム開発

1.前年度の知見を基礎に、再度、実験・観察における「事実」と推論や判断などの「説明」の書き方(文型)の指導を盛りこんだ理科授業を実施した。その結果、次のような知見を得た。(1)本実験授業に出てきている科学用語について、教師と生徒の用語使用の実態を調べたところ、教師の使う化学用語の意味が理解できず、その用語を用いた教師の設問や質問に答えられない生徒も少なくなかった。(2)「事実」、「説明」とも文型の指導の有無により、文型の正答率にはかなりの差があるが、文型とは別に授業の中で書いて欲しいと教師が願う答えの正答率にはあまり差がなかった。正しい文型で書けるかどうかは、教師の設問内容の難易および答えやすさ・書きやすさが大きな影響を及ぼしている。(3)生徒へのアンケ-ト調査から、書き方の指導によって『書きやすくなった』という生徒も多く、また対照群も含めて、書くこと自体に意義を認めている生徒も少なくなく、理科教育における言語教育・文章記述の有効性を裏付けた。2.結論的には、科学的言語表現力を高めるための指導をするためには、まず第一に生徒への発問内容や発問文を十分に吟味し、生徒が答えられるような的確な質問内容を用意することが必要であり、その次に、文型の指導を繰り返していくことが大切であると言える。これらのことを含め、分析結果をもとに科学的記述力を育成するための具体的方策を提言した。3.本研究における理科授業のVTR記録を作成するなかで、前年度までのノウ・ハウと合わせて、教師が自分でリモコン操作しながら簡便にVTR記録をつくる方法を開発した。本研究では、科学教育の基礎として欠くことのできない科学的言語表現力のうち、科学的記述力についての指導法の確立を図ることを目的とし、昭和63年度は次のような知見を得た。1.中学校理科の化学領域で取り扱われている科学用語について、その定義文を理科教科書から収集し、整理してみたところ、教科書によって定義のしかたに違いの見られる用語が少なからずあることが分かった。化学的な観点から見て的確な定義文としての標準文の作成を行った。2.中学校1年理科の化学教材「物質とその変化」の単元を取り上げ、実験・観察において「観察事実」と「推論・判断」とを区別する指導と、それぞれを明確に表現する標準例文の指導を盛りこんだ一単元分の指導案を作成し、その指導案にしたがい、一連の授業を実施した。言語指導の効果について、それらの授業のVTR記録と生徒の記述物から、個々の生徒およびクラス全体の変容などの分析によって、次のような研究結果を得た。(1)標準文を用いて文章の書き方(文型)の指導を行った授業では、70%以上の生徒が正しい書き方をしているものの、文型指導しない授業では正しく書ける生徒の数は減少する。しかし、対照群の生徒との比較においては、指導の効果は明白にあらわれている。(2)生徒が書く記述文において、教師が期待する記述内容と文型とは、きわだった相関関係は見られなかった。正しい文型で書けるかどうかは、教師の設問内容の難易に大きく影響されたからだと考えられるので、設問内容に一層の工夫を加えることが次年度の課題として残った。(3)実験授業の総合的分析結果から、文型の指導を通しての言語能力を高めることによって、論理的思考力も高まるという仮説の成り立つことが、まだ完全ではないが、明確になりつつある。1.前年度の知見を基礎に、再度、実験・監察における「事実」と推論や判断などの「説明」の書き方(文型)の指導を盛りこんだ理科実験授業を実施した。その結果、次のようなを知見を得た。

(1)本実験授業に出てきている科学用語について、教師と生徒の用語使用の実態を調べたところ、教師の使う化学用語の意味が理解できず、その用語を用いた教師の設問や質問に答えられない生徒も少なくなかった。(2)「事実」、「説明」とも文型の指導の有無により、文型の正答率にはかなりの差があるが、文型とは別に授業の中で書いて欲しいと教師が願う答えの正答率にはあまり差がなかった。正しい文型で書けるかどうかは、教師の設問内容の難易および答えやすさ・書きやすさが大きな影響を及ぼしている。(3)生徒へのアンケ-ト調査から、書き方の指導によって『書きやすくなった』という生徒も多く、また対照群を含めて、書くこと自体に意義を認めている生徒も少なくなく、理科教育における言語教育・文章記述の有効性を裏付けた。2.結論的には、科学的言語表現力を高めるための指導をするためには、まず第一に生徒への発問内容や発問文を十分に吟味し、生徒が答えなれるような的確な質問内容を用意することが必要であり、その次に、文型の指導を繰り返していくことが大切であると言える。これらのことを含め、分析結果をもとに科学的記述力を育成するための具体的方策を提言した。3.本研究における理科授業VTR記録を作成するなかで、前年度までのノウ・ハウと合わせて、教師が自分でリモコン操作しながら簡便にVTR記録をつくる方法を開発した。
生殖細胞における熱ショック蛋白遺伝子apg-1の機能解析

精巣は体腔内(37°C)に比べ低温(32°C)に保たれており、生殖細胞の増殖及び分化には低温状態が必要である。体細胞と生殖細胞の温度感受性の差異を説明する分子機序は明らかになっていない。熱ショック、アルコール、重金属、低酸素等のストレスを加えると細胞内に熱ショック蛋白(heat shock protein:HSP)と呼ばれる一連の蛋白質が誘導される。HSPはストレス状況下で細胞を保護する役割をもつと考えられている。HSPは生理的条件下でも細胞内に存在し、蛋白質の会合、折りたたみ、輸送の介助をするほか細胞周期の制御にも関与することが示唆されている。我々はマウス精巣より新規のHSP遺伝子apg-1を単離した。apg-1は通常のHSPより低温でセルトリ細胞株に発現誘導され、精巣特異的な温度環境において重要な働きをすることが示唆された。そこで本研究では生殖細胞におけるapg-1の機能を明らかにすることを目的とし、1)ノザン法、in situ hybridization法を用いてapg-1の発現する精巣内細胞を同定した。2)生殖細胞を欠損する変異マウス(W/Wv)と野生型マウス精巣、分離した精子形成細胞に32°Cから39°Cの熱刺激を加えノザン法、ウエスターン法を用いてapg-1の発現の変動を解析した。(結果)1)apg-1は精母細胞、精子細胞において恒常的に強く発現していることが明らかになった。2)熱刺激によりapg-1は精巣内体細胞には誘導されるが、生殖細胞には誘導されないことが明らかになった。(結論)apg-1は生殖細胞では、ストレス防御よりむしろ、生理環境下での細胞分化に関与することか示唆された。
快削チタン合金の耐食性評価

チタンは歯科用材料として有望視されているものの、切削加工が困難な材料である。近年CAD/CAMの研究が進展し、切削加工が容易で耐食性に優れたチタン合金の開発が求められている。チタンに硫化物やレアアースメタルを分散させることによって快削性を持たせた快削性チタン合金が開発され、歯科用切削器具でも加工性に優れていることが報告されている。快削チタン合金に含まれる硫化物やレアアースメタルは必ずしも安定な状態で含有されておらず、歯科用合金として応用した場合、耐食性や生体適合性が懸念される。そこで、純チタン(JIS2種)およびTi-3Al-2V合金と快削チタン合金2種(DT2F、DAT52F:大同特殊鋼)を用い、0.9%NaCl溶液、1%乳酸溶液中における電気化学腐食挙動を測定するとともに、Ti,Ti-Cu,DT2F合金のL929細胞にたいする毒性試験を行った。その結果以下の結論が得られた。(1)快削チタン合金の自然電位,腐食電位はチタンおよびチタン合金より卑な値を示した。(2)1%乳酸溶液中では,快削チタン合金はチタンとほぼ同電位の0V付近で不動態化し,不動態保持電流密度は顕著な差異を示さなかった.しかし,0.9%NaCl溶液中では不動態化電流密度は極めて大きな値を示した。(3)過不動態化電位はチタンおよび快削チタン合金の何れの合金も顕著な差異が認められなかった。(4)快削チタン合金の組織では5μm以下のS,Ce,Laから成る粒状物が認められ,0.9%NaCl溶液中ではこれらが溶出するために大きな不動態化電流密度を示したものと考えられた.(5)快削チタン合金の耐食性は従来のチタンおよびチタン合金に比較して顕著に劣るものではないが,S,Ce,Laの溶出が推定されるため,歯科用合金としては更に検討を要するものと考えられる.(6)細胞毒性試験では、3日間で有意差が認められなかったが、7日間では快削合金のDT2FはTiより増殖が抑制された。1991年に快削チタン合金が開発され、歯科用切削器具でも加工性に加工性に優れていることが報告されている。快削チタン合金は硫化物やレアアースメタルの分散によって快削性を持たせているが、硫化物やレアアースメタルは必ずしも安定な状態で含有されておらず、歯科用合金として応用した場合、耐食性が懸念されるにも拘わらず、これらの合金の歯科用合金としての耐食性については評価されていない。そこで、純チタン(JIS2種)およびTi-6A1-4V合金と快削チタン合金2種(DT2F、DAT52F:大同特殊鋼)を用い、0.9%NaCl溶液、1%乳酸溶液中における電気化学腐食挙動を測定した。また、測定後の試料についてはSEMによる観察を行い、孔食の有無について比較検討した。(2)1%乳酸溶液中では,快削チタン合金はチタンとほぼ同電位の0V付近で不動態化し,不動態保持電流密度は顕著な差異を示さなかった.

しかし,0.9%NaCl溶液中では不動態化電流密度は極めて大きな値を示した。(3)過不動態化電位はチタンおよび快削チタン合金の何れの合金も顕著な差異が認められなかった。(4)快削チタン合金の組織では5μm以下のS,Ce,Laから成る粒状物が認められ,0.9%NaCl溶液中ではこれらが溶出するために大きな不動態化電流密度を示したものと考えられた.(5)快削チタン合金の耐食性は従来のチタンおよびチタン合金に比較して顕著に劣るものではないが, S,Ce,Laの溶出が推定されるため,歯科用合金としては更に検討を要するものと考えられる.今後更に、溶出元素と毒性の関係について検討する予定である。チタンは歯科用材料として有望視されているものの、切削加工が困難な材料である。近年CAD/CAMの研究が進展し、切削加工が容易で耐食性に優れたチタン合金の開発が求められている。チタンに硫化物やレアアースメタルを分散させることによって快削性を持たせた快削性チタン合金が開発され、歯科用切削器具でも加工性に優れていることが報告されている。快削チタン合金に含まれる硫化物やレアアースメタルは必ずしも安定な状態で含有されておらず、歯科用合金として応用した場合、耐食性や生体適合性が懸念される。そこで、純チタン(JIS2種)およびTi-3Al-2V合金と快削チタン合金2種(DT2F、DAT52F:大同特殊鋼)を用い、0.9%NaCl溶液、1%乳酸溶液中における電気化学腐食挙動を測定するとともに、Ti,Ti-Cu,DT2F合金のL929細胞にたいする毒性試験を行った。その結果以下の結論が得られた。(1)快削チタン合金の自然電位,腐食電位はチタンおよびチタン合金より卑な値を示した。(2)1%乳酸溶液中では,快削チタン合金はチタンとほぼ同電位の0V付近で不動態化し,不動態保持電流密度は顕著な差異を示さなかった.しかし,0.9%NaCl溶液中では不動態化電流密度は極めて大きな値を示した。(4)快削チタン合金の組織では5μm以下のS,Ce,Laから成る粒状物が認められ,0.9%NaCl溶液中ではこれらが溶出するために大きな不動態化電流密度を示したものと考えられた.(5)快削チタン合金の耐食性は従来のチタンおよびチタン合金に比較して顕著に劣るものではないが,S,Ce,Laの溶出が推定されるため,歯科用合金としては更に検討を要するものと考えられる.(6)細胞毒性試験では快削合金のDT2FはTi,Ti-Cuと有意差は認められなかった。
縮小推定の理論と応用についての研究

多変量正規分布の精度行列を2乗損失関数のもとで推定する問題と、楕円型分布の尺度行列の逆行列をスタイン損失関数のもとで推定する問題を扱い、通常利用される推定量よりよい推定量をいくつか提案し、各推定量のリスク関数の挙動を数値実験によって比較した。2乗損失関数のもとでの多変量正規分布の精度行列の推定問題では、まず直交変換に対する不変推定量の族の中から精度行列の不偏推定量よりよい推定量を提案した。またベイズ推定法や経験ベイズ推定法などから縮小型推定量をいくつか導出し、それら縮小型推定量が不偏推定量よりよいことを示した。さらにリスク関数に関する数値実験から各推定量の比較をおこない、母数空間のある領域においては直交不変推定量や縮小型推定量のリスクが不偏推定量のリスクを大きく下まわることが確認できた。また2乗損失関数のもとでの精度行列の推定問題は判別分析における判別関数の推定問題と関係があることから、精度行列の改良型推定量から判別関数の改良型推定量もあわせて導出した。一方、楕円型分布の尺度行列の逆行列のスタイン損失関数のもとでの推定問題においては、まず三角変換に対する不変推定量の族の中で最良な推定量が通常利用される推定量よりよいことを示した。さらに尺度行列が2行2列である場合において、直交不変な推定量の族の中で最良三角不変推定量よりよい推定量をいくつか提案した尺度行列が3行3列以上である場合については具体的な直交不変推定量が得られなかったため、5行5列の場合で最良と思われる直交不変推定量を類推し推定量のリスク関数についての数値実験をおこなった。この実験から、真の尺度行列が単位行列に近い場合に、直交不変推定量は最良三角不変推定量などに比べ多大なリスクの減少があり、尺度行列が3行3列以上であるときにも直交不変推定量が有効であることを示唆する結果が得られた。多変量正規分布の精度行列(共分散行列の逆行列)を2乗損失関数(ユークリッドノルムの2乗)のもとで推定する問題と、楕円型分布の尺度行列の逆行列をスタイン損失関数のもとで推定する問題を中心に研究し、それぞれの問題において通常利用される推定量よりよい推定量をいくつか提案し、各推定量のリスク関数の挙動をモンテカルロ数値実験より比較した。2乗損失関数のもとでの多変量正規分布の精度行列の推定問題では、まず直交行列による変換に対する不変推定量の族の中から精度行列の不偏推定量よりよい推定量を提案した。さらにリスク関数に関する数値実験から各推定量の比較をおこない、母数空間のある領域においては直交不変推定量や縮小型推定重のリスクが不偏推定量のリスクを大きく下まわることがみとめられた。また、楕円型分布の尺度行列の逆行列のスタイン損失関数のもとでの推定問題においては、まず三角行列による変換に対する不変推定量の族の中で最良な推定量が通常利用される推定量よりよいことを示した。さらに尺度行列が2行2列である場合において、直交不変な推定量の族の中で最良三角不変推定量よりよい推定量が存在することを示し、その具体的な直交不変推定量をいくつか提案した。尺度行列が3行3列以上である場合については具体的な直交不変推定量が得られなかったため、5行5列の場合で最良と思われる直交不変推定量を類推し推定量のリスク関数についての数値実験をおこなった。この結果、真の尺度行列が単位行列である場合やそれに近い場合に、直交不変推定量は最良三角不変推定量などに比べ多大なのリスクの減少があり、尺度行列が3行3列以上であるときにも直交不変推定量が有効であることを示唆する結果が得られた。

この実験から、真の尺度行列が単位行列に近い場合に、直交不変推定量は最良三角不変推定量などに比べ多大なリスクの減少があり、尺度行列が3行3列以上であるときにも直交不変推定量が有効であることを示唆する結果が得られた。
在宅高齢者の自立生活継続に関連する生活リズムに影響する要因に関する研究

目的:高齢者のみ世帯の在宅高齢者の自立生活継続に関連する生活リズムに影響する要因を検討することを目的とした。対象・方法:対象者は、20人。日常生活継続状況について(1)1週間の行動・睡眠の質と量、日照量を簡易活動量測定器(アクティウォッチ)により測定、同時に行動記録表の作成を依頼した。(2)日照量を反映するビタミンD_3(25 (OH)D_3)の血中濃度を測定した。(3)行動と睡眠データの背景としてADL(Katz)、IADL(Lawton)、MSQ(Mental Status Questionnaire)、精神健康度(GHQ-28)、アルコール、たばこ、薬剤の使用状況等を調査した。調査期間は、2006.9から2007.3。解析には、Spearman順位相関係数による相関分析を用いた。結果・考察:対象高齢者20人の平均年齢±SDは75.6±4.9歳、性別は男性8人女性12人。(1)1週間のそれぞれの起床、就寝時刻の変動は、高齢者により0.8時間から4.9時間と幅があった。(2)平均睡眠時間67時間の高齢者の92.9%が、よい睡眠の目安とされている85%以上の睡眠効率を得ていたことから、67時間睡眠は自立生活居住継続の要因となることが示唆された。(3)夜間中途覚醒時間3分以上平均7.3回、1分以上平均20.8回、そして夜間行動回数(主にトイレ)は、平均4.7回であった。中途覚醒を減少させることが重要であると思われた。また、(4)室内では得られない1000Lux以上の照度が測定された平均外出日数は6日、骨折経験がない対象者であったが、20人中13人(65%)が、ビタミンD_325(OH)D_3植25ng/ml未満であった。今回の測定時期が、冬期(10月から2月)であったことで、1年の中では最も低値時期にあたることを考慮しても、高齢者におけるビタミンD_3は、低い人が多い。【目的】ひとり暮らしあるいは二人世帯の在宅自立高齢者の日常生活継続状況を、行動と睡眠の質と量から検討することを目的とした。【対象・方法】対象者は高齢者住宅居住高齢者。日常生活継続状況について(1)1週間の行動・睡眠の質と量、日照量を簡易活動量測定器(アクティウォッチ)により測定し行動記録表を作成してもらった。(2)日照量を反映するビタミンD_3(25 (OH) D_3)、ビタミンDの状態を反映する副甲状腺ホルモン(インタクトPTH)の血中濃度を測定した。(3)行動と睡眠データの背景としてADL (Katz)、IADL (Lawton)、MSQ (Mental Status Questionnaire)、精神健康度(GHQ-28)、アルコール、たばこ、薬剤の使用状況等を把握した。解析にはSpearman順位相関係数による相関分析を用いた。【結果】対象者はMSQ3点未満20人、その中血液検査協力者13人。年齢75.1±4.0(平均値±SD)歳、男女比2対3であった。

睡眠時間は6.4±1.1[4.2-9.6](時間)、睡眠効率は87.9±6.2[77.6-99.9](%)、就寝時刻の分布範囲は2.2±1.0[0.8-4.9](時間)、起床時刻の分布範囲は1.9±1.0[0.9-4.5](時間)であった。起床時刻の分布と睡眠効率、総日照量とインタクトPTHとの問に相関関係が認められた(それぞれr=-0.443 p<0.05、r=0.771 p<0.01)。また、毎日定まった時刻に起床する割合と平均睡眠時間、毎日定まった時刻に起床する割合と睡眠効率の間に相関関係が認められた(それぞれr=0.471、p<0.05;r=0.498、p<0.05)。【考察】在宅の高齢者のみ世帯高齢者が自立した日常生活を継続する上で、日照量と起床時刻が重要な要因となることが示唆された。目的:高齢者のみ世帯の在宅高齢者の自立生活継続に関連する生活リズムに影響する要因を検討することを目的とした。対象・方法、対象者は、20人。日常生活継続状況について(1)一週間の行動・睡眠の質と量、日常量を簡易活動量測定器(アクティウォッチ)により測定、同時に行動記録表の作成を依頼した。(2)日照量を反映するビタミンD_3(25(OH)D_3)の血中濃度を測定した。(3)行動と睡眠データの背景としてADL(Katz)、IADL(Lawton)、MSQ(Mental Status Questionnaire)、精神健康度(GHQ-28)、アルコール、たばこ、薬剤の使用状況等を調査した。調査機関は、2006.9から2007.3。解析には、Spearman順位相関係数による相関分析を用いた。結果・考察:対象高齢者20人の平均年齢±SDは75.6±4.9歳、性別は男性8人女性12人。(1)1週間のそれぞれの起床、就寝時刻の変動は、高齢者により0.8時間から4.9時間と幅があった。(2)平均睡眠時間67時間の高齢者の92.9%が、よい睡眠の目安とされている85%以上の睡眠効率を得ていたことから、67時間睡眠は自立性生活居住継続の要因となることが示唆された。(3)夜間中途覚時間3分以上平均7.3回、1分以上平均20.8回、そして夜間行動回数(主にトイレ)は、平均4.7回であった。中途覚醒を減少させることが重要であると思われた。また、(4)室内では得られない1000Lux以上の照度が測定された平均外出日数は6日、骨折経験がない対象者であったが、20人中13人(65%)が、D_325(OH)D_3値25ng/ml未満であった。今回の測定時期が、冬期(10月★2月)であったことで、1年の中では最も低値時期にあたることを考慮しても、高齢者におけるビタミンD_3は、低い人が多い。
細胞性骨吸収に関する微細構造について

骨に関する疾患が社会的な問題になりつつある今日、骨の解剖、生理、病理の解明が求められている。骨吸収の主役を演じている細胞成分は、多核、巨細胞である破骨細胞であるが、この細胞は複雑にからみあった液性、細胞性因子により細胞機能の調節をうけていることが明らかにされつつあるが、破骨細胞のin vivo微細構造上解明すべき問題点は少なくない。そこで我々は正確なin vivo破骨細胞の構造解析を現在用いられている手法のうち、最も"生の状態"に近い細胞像を捕えることのできると考えられている急速凍結固定を用いて行うと共に細胞化学的手法を用いて細胞の機能的側面も考察した。金属接触法による凍結固定の最大の利点は破骨細胞のような試料作製操作に弱く、運動性を有する巨細胞を瞬時のうちに固定することができることである。凍結置換法を併用した切片観察から、今まで報告されていないような知見を明らかにすることができた。その結果は第30回歯科基礎医学会で発表するとともにAnatomical Record vol.244(1988)に掲載された。破骨細胞の機能発現にかかれる細胞構造の特徴を明らかにすることができた。切片像の解析のみならず、凍結レプリカ法を応用した検索例においても多くの興味ある知見を得た。それらの成果については、1989年度中に学会および論文発表の予定である。その成果の一部は、レプリカに表われる膜内粒子の形、分布、密度とも破骨細胞の各種面で異っていた。骨面に付着したものと遊離したものとの間にも大きな相違が認められた。破骨細胞の膜内粒子はその細胞活動と密接な関係があることが判明した。細胞化学会手法により破骨細胞の機能を考察した研究はCell & Tissue Research vol.255(1989)に掲載された。破骨細胞のマーカー酵素である酒石酸耐性酸性フォスファターゼ活性を電子顕微鏡レベルで証明し、その特異な細胞内局在性を示すとともに吸収骨面上の活性検出は細胞外での同酵素の機能を示唆した。細胞性骨吸収の主役を演じている破骨細胞の微細構造について電子顕微鏡レベルでの検索を行った.可能な限り生体にある状態に近い状態で構造を保存するために,従来よりの化学固定を含む通常試料作製法に加え,液体チッ素温度での急速凍結固定後,凍結置換法併用による切片像間接を行った.急速凍結法としては液体チッ素で冷却した金属面に新鮮試料を圧接することで物理的な凍結固定とした.しかし氷晶防止剤を用いずに電子顕微鏡下で氷晶形成による細胞,組織の破壊が少ない良好な凍結状態を示す試料を得ることは非常に困難であった.それらの原因としては,今回の検索対象とする破骨細胞を含む試料が石灰化骨組織を有するため凍結時の試料と圧接金属面との接触が均一に行われる可能性が少ないことと,熱の伝導が石灰化組織と非石灰化組織とでは異なるため均一な凍結速度をえることが期待できないことにあると考えられる.このように再現性に問題がある急速凍結・凍結置換法であるが良好な凍結状態にある切片像からは従来法のそれから引き出せなかった重要な情報を得ることができた.特に破骨細胞の骨面の分化形態についていくかつの新知見を明らかにすることができた. Ruffled border内にはmicrafilamentの網状構造が明らかになるとともに膜内面の裏打ち構造を観察することができた.

一方, clear zoneではmicrofilamentの他にintermediate filamentの混在も明らかにすることができ,それらの細胞骨格はclear zone膜の補強にかかわっていると考えられる. Ruffled borderの外面にはsurface coatが, clear zoneと骨面との間にはcementing materialが証明され,それらのいずれもが破骨細胞の機能と重要なかかわりを持つものと推察される.今後は方法の再現性の向上を計るとともに,より詳細な破骨細胞の形態解析を行う予定である.細胞膜の分化形態を超微構造としてとらえるためには、凍結レプリカ法が有効な手法である。破折面が膜内を通過した時、膜内粒子として観察される膜タンパクの形状、数、大きさ、分布様式がその細胞の機能と連動していると考えてよい。破骨細胞の機能を考える上でもこの種の知見は欠かせないものである。一つの細胞の中でRuffled border,clear zoneなどの多様な膜分化様式をそなえた破骨細胞についての膜面に関するフリーズレプリカ法による報告は今までない。我々はニワトリin vivo破骨細胞についてフリーズ・レプリカ法により検索を行い、以下の知見を得ることができた。Ruffled border膜には形状の異なったものが2種、大きさの異ったものが3種区別することができ、粒子の密度、分布様式からも他の膜と区別することができた。骨面に付着した破骨細胞と遊離したもののRuffled border膜を比較すると、前者は後者より常に高い膜内粒子密度を有していた。それら膜内粒子は破骨細胞の骨吸収機能と密接な関連性がうかがわれた。Ruffled borderとClear zone膜の移行部の観察所見は両者の共通性を否定したものであった。Ruffled border膜にはtrans membranousな膜内粒子も観察され、特殊化した膜内粒子が、proton-pump ATPase,sodiumpump ATPaseといかなる関係を持つのか今後解明すべき点も明らかにされた。これら得られた所見については目下発表準備中で解剖学関係の海外誌に投稿準備中である。本年度の研究の一環としての細胞化学的手法を用いての検索では破骨細胞の酒石酸耐性酸性フォスファターゼ活性の局在を電子顕微鏡レベルで証明した。それらの詳細はCell & Tissue Research vol. 255,PP 69-76(1989)に掲載済みである。本酵素活性は前破骨細胞の段階で検出することができ、破骨細胞の同定をより容易にした。また、細胞内のみならず吸収骨面上にも活性が認められることは、本酵素の骨のリモデリングに関与する可能性を示唆したといえる。