hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アラキドン酸由来生理活性物質生成に対する活性窒素種の影響に関する研究

1. NO donorであるNOC-7は,基質(アラキドン酸(AA))が過剰な状況(60μM,病理的状態を反映する)では,ウサギ腎髄質ミクロソームにおけるAAからのアラキドノイル-CoA(AA-CoA)生成には変化を与えず,プロスタグランジン(PG)生成を有意に抑制すること,基質が過少な状態(5μM AA,生理的状況を反映する)では,PG生成の減少作用に加えて,AA-CoA生成を増加させることが判明している(平成9年度における結果)。そこで,これらNOC-7の作用がNOによるものかどうかを検討した。60および5μMのAAを基質として用いた場合のNOC-7(50μM)によるAA-CoAおよびPG生成の変動は,NO scavengerであるcarboxyPTIO(200μM)を併用することにより消失した。この結果より,NOC-7のAA-CoAおよびPG生成に対する作用はNOに起因することが確認された。2.ウサギ腎髄質ミクロソームにおけるAAからのAA-CoAおよびPG生成に対するこれらの結果より,NOおよびONOO^-は,腎髄質におけるAAからのAA-CoAおよびPG生成の調節因子になり得ること,それらの作用は基質濃度の違いにより大きく変化することが判明した。1.ウサギ腎髄質におけるアラキドン酸(AA)からのアラキドノイル-CoA(AA-CoA)およびプロスタグランジン(PG)生成に対するNO donorであるNOC-7の影響を検討した。反応は20mM MgCl_2,6.7mM ATP,67μM CoA,1mM glutathione,0.1mM hydroquinoneならびに基質として5μM ^<14>C-AA存在下、試薬とともにウサギ腎髄質ミクロソーム(1mg protein/ml)をインキュベートすることにより行った。NOC-7(1-100μM)は、PG生成量を減少し(100μM,16%抑制)、AA-CoA生成量を増加させた(100μM,1.17倍)。この時、NOC-7はAAの残存量に変化を与えなかった。3.ONOO^-の作製法を確立した。すなわち、あらかじめ氷冷した0.6MH_2O_2-0.7M HCl混液および0.6M NaNO_2溶液をそれぞれ5ml/15秒で混合し、その後、直ちに氷冷した1.5M NaOH溶液を10ml/15秒で混和した。混液中に残存するH_2O_2をMnO_2で除去したのち、遠心操作によりMnO_2を分離し、新規購入した超低温フリーザ-(-80°C)にて保存した。この方法により、最終濃度48mMのONOO^-溶液を調製することができた。
女性アスリートの月経コントロールプログラムの提案

続発性無月経の長距離ランナーを対象に、中用量又は低用量ピルによる消退出血を起こさせるプログラムを実施し、中用量ピルでも低用量ピルでも消退出血が起こることが確認され、服薬中の体調評価は低用量ピルの方が悪い傾向がうかがわれた。次いで、正常月経周期を有する長距離ランナーを対象に、競技会に合わせて月経を移動させるプログラムを、中用量ピルを用いて実施した結果、予定通り月経周期が移動された。このことから、本研究で実施した月経コントロールプログラムは適正であったと考えられた。女性アスリートは激しいトレーニングや精神的なストレスから女性ホルモンの分泌が阻害され、続発性無月経になるケースが多々みられ、疲労骨折等の障害を引き起こす原因となっている。続発性無月経の女性競技者は医師に相談し、積極的な検査および治療が有効とされている。そこで本研究は続発性無月経者に人工的に試合に合わせて消退出血を起こさせる月経コントロールを事例的に実施し、その方法論を確立させることを目的とした。方法は、12ヶ月以上続発性無月経である女子学生長距離ランナー6名(年齢20.17±1.47歳、身長159.17±4.31cm、体重50.40±5.94kg)を対象に、中用量ピル又は低用量ピルを7日間服薬し、3日間の休薬後に消退出血が起こったかどうか、消退出血前のエストロゲンの測定および5段階による客観的体調の評価を比較検討した。その結果、(1)中用量ピルも低用量ピルも6名中5名に消退出血がみられ、同一の1名にはみられなかった。(2)対象者のE2値は、中用量ピル服薬前は13.92±9.36pg/ml、低用量ピル服薬前は21.52±10.44pg/mlであり、有意な差はなかった(3)中用量ピルおよび低用量ピル服薬中の体調は、中用量ピルに比べ低用量ピルにおいて服薬2日目に有意(p<0.05)に悪かった。以上のことから、中用量ピルでも低用量ピルでも「7日間服薬、3日間休薬方式」で消退出血が起こることが確認された。しかし、服薬中の体調評価は中用量ピルに比べ低用量ピルの方が悪い傾向がうかがわれた。女性アスリートにとって、正常に月経があることは望ましいことではあるが、大事な試合と月経が重なり、実力を発揮できないこともあり、女性アスリートにとって「競技パフォーマンスと月経」は細心の注意を払うべき問題といえる。女性アスリートの場合、月経異常(無月経等)の研究は数多くみられるが、具体的な対策事例や、競技パフォーマンスの向上を目的とした"月経コントロール"の方法論は確立されていない。なぜならば、トップレベルのスポーツに携わる指導者の多くは男性であるため、女性の月経現象について積極的に介入しない(できない)のではないかと考えられる。そこで本研究は、正常月経を有する長距離ランナーを対象に、競技会に合わせて月経を移動させる"月経コントロール"を事例的に実施し、その方法論を確立させることを目的とした。対象者は実業団女子長距離ランナー6名で、対象者の特性は年齢23.2±4.5歳、身長157.1±2.7cm、体重44.2±1.8kg、5000mのベスト記録15分50秒03±21秒60であった。実験方法は、目標とする競技会の数日前に月経を終了させるために、中用量ピルを7日間服用させ3目間の休薬後に月経が開始するようコントロールした。対象者には、自作の調査票を用いて服薬から競技会までの主観的な体調を5段階で評価させた。その結果、6名すべてにおいて予定通り月経がコントロールされた。体調については、服薬中と休薬中に差はなく、また月経初日は競技会当日に比べ有意(p<0.05)に悪かった。以上のことから、本研究で実施した月経コントロールプログラムは、適正であったと考えられた。また競技会に合わせて月経をコントロールすることは、女性アスリートのコンディショニングに貢献する可能性が示唆された。
構造物の壊し方をデザインすることで減災は可能か？

本研究は,地盤侵食の制御を行うことにより,洪水や津波の被害を低減しようとするものであり,平成30年度には,各種地盤条件の違いが侵食の抑制あるいは促進に及ぼす影響を明らかにするため,小型アクリル水路を用いて,水理実験を実施した.具体的な成果を以下に示す.本実験では,長さ2000mm,奥行き100mmの水路内に長さ500mmの地盤を自然乾燥状態で設置し,120L/分の循環流をポンプで発生させ,アクリル前面から地盤の形状変化をビデオ撮影した.平均粒径0.3mmの珪砂上で得られた流速分布から推定した底面での摩擦速度からシールズ数を算出した結果,本実験条件でのシールズ数は1.30であった.最初に平均粒径0.3mmの地盤を対象にその相対密度(相対密度20と90%)を変えた実験を行った結果,両密度条件で侵食後の地盤形状は概ね一致し,砂の相対密度が地盤侵食に与える影響は小さいことが明らかとなった.一方,平均粒径を0.1mmとした場合,粒径が小さくなるに従いシールズ数は増加し,侵食は促進されるものと思われたが,実験では地盤侵食はほとんど進展せず,予想に反する結果となった.この要因については明らかではないものの,平均粒径を0.1mm以下にすることは侵食抑制に効果的であることがわかった.さらに,地盤内の一部をEPS破砕片(比重約0.07)で置換した場合,実験開始後すぐに全てのEPS破砕片が流された.このことから軽量なリサイクル材料を用いることは侵食促進に極めて有効であることが明らかとなった.平成30年度の当初計画で掲げたEPS破砕片を用いた侵食実験を実施した.これにより軽量地盤材料により地盤の侵食を促進できることが明らかとなった.このことから,現在までの進捗状況としては,概ね順調に進んでいるといえる.2018年度の実験から軽量材料を地盤材料として用いることで,当材料で置換した箇所の侵食を容易に促進できることが明らかとなった.実際には侵食を抑制する技術の方が減災や防災に役立つことが多い.本テーマ申請以降発生した2回の大きな豪雨(平成29年7月九州北部豪雨と平成30年7月豪雨)においても,多くのため池が堤体の侵食が原因で決壊に至り,甚大な被害が生じた.したがって,2019年度には土構造物の現実的な各種侵食対策について実験的に検討する予定である.具体的には,高さ200mの堤体模型を水路内に作製し,ポンプによる越流を行い,対策工の有無で堤体の侵食状況を比較することにより,対策工の侵食抑制効果について検証を行う.本研究は,地盤侵食の制御を行うことにより,洪水や津波の被害を低減しようとするものであり,平成30年度には,各種地盤条件の違いが侵食の抑制あるいは促進に及ぼす影響を明らかにするため,小型アクリル水路を用いて,水理実験を実施した.具体的な成果を以下に示す.本実験では,長さ2000mm,奥行き100mmの水路内に長さ500mmの地盤を自然乾燥状態で設置し,120L/分の循環流をポンプで発生させ,アクリル前面から地盤の形状変化をビデオ撮影した.平均粒径0.3mmの珪砂上で得られた流速分布から推定した底面での摩擦速度からシールズ数を算出した結果,本実験条件でのシールズ数は1.30であった.最初に平均粒径0.3mmの地盤を対象にその相対密度(相対密度20と90%)を変えた実験を行った結果,両密度条件で侵食後の地盤形状は概ね一致し,砂の相対密度が地盤侵食に与える影響は小さいことが明らかとなった.一方,平均粒径を0.1mmとした場合,粒径が小さくなるに従いシールズ数は増加し,侵食は促進されるものと思われたが,実験では地盤侵食はほとんど進展せず,予想に反する結果となった.この要因については明らかではないものの,平均粒径を0.1mm以下にすることは侵食抑制に効果的であることがわかった.さらに,地盤内の一部をEPS破砕片(比重約0.07)で置換した場合,実験開始後すぐに全てのEPS破砕片が流された.このことから軽量なリサイクル材料を用いることは侵食促進に極めて有効であることが明らかとなった.平成30年度の当初計画で掲げたEPS破砕片を用いた侵食実験を実施した.これにより軽量地盤材料により地盤の侵食を促進できることが明らかとなった.このことから,現在までの進捗状況としては,概ね順調に進んでいるといえる.2018年度の実験から軽量材料を地盤材料として用いることで,当材料で置換した箇所の侵食を容易に促進できることが明らかとなった.実際には侵食を抑制する技術の方が減災や防災に役立つことが多い.本テーマ申請以降発生した2回の大きな豪雨(平成29年7月九州北部豪雨と平成30年7月豪雨)においても,多くのため池が堤体の侵食が原因で決壊に至り,甚大な被害が生じた.したがって,2019年度には土構造物の現実的な各種侵食対策について実験的に検討する予定である.具体的には,高さ200mの堤体模型を水路内に作製し,ポンプによる越流を行い,対策工の有無で堤体の侵食状況を比較することにより,対策工の侵食抑制効果について検証を行う.実験に用いる水路の幅を300mmから100mmに変更することができ,水路の費用が当初計画より抑えられた.

また,水路幅の変更により,実験作業が省力化され,実験補助のため計画していた謝金が抑えられた.また,英語論文を2018年度内に投稿する予定としていたが,これを2019年度に変更したため,校閲費用が発生しなかった.未使用額については研究成果の発表および情報収集のための出張旅費として使用する予定である.
新奇な相互作用により結合した分子系の研究

1.シラン・水錯体の回転スペクトルと分子構造T_d対称性分子を含む錯体に対して従来報告されているものと全く異なるスペクトルパターンが観測された。観測データから、Si-Oの距離は短く結合は固く、全く新しいタイプの錯体であること、Si-O軸のまわりの内部回転が主な内部連動であることが分った。各回転線の小さな分裂はシランの内部運動によるものと解釈した。2.シラン・アルゴン錯体の回転スペクトルSiH_4・Ar,SiD_4・Arについて測定した。SiH_4・ArのA,E成分は通常期待される順序と逆であった。シランとアルゴンの間のポテンシャル関数を仮定してスペクトル分裂の説明を試みたが、分裂の異常な同位体依存性を理解するには至っていない。B状態の擬回転に対して、群論的考察に基づいてハミルトニアンを構築し、スペクトルを解析した。7個のパラメータを用いて、標準偏差0.012cm^<-1>で観測スペクトルを再現することができた。4.メタノール2量体の回転スペクトル解析K=0の順位16個、K=1の順位32個を含む遷移の解析に成功し、4種のトンネル運動による分裂を決定した。(a)シラン・水錯体の回転スペクトルシリコンの同位体^<28>Si,^<29>Si,^<30>Siおよび酸素の同位体^<16>O,^<18>Oを含む錯体についてJ=1←0,2←1,3←2遷移を検出した。各遷移はそれぞれ2、4、5本の吸収線に分れ、それらはさらに僅かに分裂した2ないし3個の成分から成り立っていることが観測された。得られた回転定数からSi.Oの距離は3.38Aと求められた。この値はCH_4.H_2O錯体でのC.O距離3.70Aよりはるかに短い。一方遠心力歪定数から求めた力の定数は大きく、シラン・水錯体の分子間結合は通常のファンデルワールス錯体におけるものよりもかなり強いことが推定される。シュタルク効果から双極子モーメントを1.736Dと決定した。観測されたスペクトルパターンから安定なコンフォメーションを推定するために群論的考察を行った。(b)Na_3における擬回転スペルトル最近ペンシルバニア大学で測定されたB(u=1)-X遷移のスペクトルが、以前に構築したフォーマリズムと計算プログラムで再現できることを示した。(c)メタノールダイマーのマイクロ波スペクトルK=1準位におけるトンネリング分裂に対する表式を構築し、それに基づいて計算プログラムを作成した。これを基礎にK=1-0,1-1遷移の実測スペクトルを検討し、K=1準位のトンネリング分裂した準位間の遷移を明確に帰属することができた。最小自乗法解析を行い、回転定数、内部回転分裂、孤立電子対交換トンネル分裂等について情報をえることができた。(a)シラン・水錯体の回転スペクトル測定をHDO,D_2Oを含む錯体に拡張した。観測されたスペクトルはシランと水がSi-O軸のまわりに相対的に回転する内部回転によって良く理解できることを示した。(b)シラン・アルゴン錯体の回転スペクトルSiD_4・Arについて測定した。SiH_4・Arと異なって、内部運動による分裂に異常は見られなかった。シランとアルゴンの間のポテンシャル関数を仮定してスペクトル分裂の説明を試みたが、分裂の異常な同位体異存性を理解するには至っていない。群論的考察によりハミルトニアンを構築し、スペクトルを解析した。(d)メタノール2量体の回転スペクトル解析K=0の順位16個、K=1の順位32個を含む遷移の解析に成功し、4種のトンネル運動による分裂を決定した。
敗血症性ショックの循環管理、根本治療を自動最適化するコンピュータ制御システム開発

敗血症性ショックは、肺炎や腹膜炎などの感染症が重症化することで発症し、院内死亡率は約20%と高く、その克服は急務である。敗血症性ショックからの循環蘇生には、特殊な循環管理が必須である。しかし患者により、また患者個人でも時間経過で治療応答は異なるため厳重な循環モニターと頻回の治療調節が必要であった。この問題を克服するため我々は、この循環管理をコンピュータ制御・完全自動化する治療システムを開発し、犬敗血症性ショックモデルにおいてその治療性能を確認した。また、この治療システムに、最近有効性が報告されている、ベータ遮断薬治療を組み合わせ、より心臓への負担が軽い循環蘇生が可能になるシステムへ発展させた。研究代表者らが開発してきた循環管理システム(J Appl Physiol 100: 1278-1286, 2006.)を、敗血症性ショックにおける早期蘇生治療法(EGDT)を遂行しうるシステムへ再設計し発展させた。成犬(HBD犬)6頭を用いた。全身麻酔・清潔操作にて心拍出量プローブを埋め込んだ。1週間経過し回復後、再び全身麻酔・人工呼吸を行った。動脈血酸素飽和度モニター・中心静脈圧/酸素飽和度モニターカテーテル・動脈圧カテーテルを留置した。大腸菌由来エンドトキシン(LPS)を静脈内投与し敗血症性ショックモデルを作成した。LPS投与により平均血圧・心拍出量・中心静脈血酸素飽和度は大きく低下し、臨床で見られるような重症敗血症性ショックを再現できた。作成した敗血症性ショックモデル5頭においてノルアドレナリン(血管収縮剤)投与→血管抵抗応答、ドブタミン(強心剤)投与→右心機能応答を観察し、制御工学的に1次遅れシステムへ近似し、応答のゲイン・時定数・むだ時間を求めた。正常状態の応答に比較し、ノルアドレナリン血管抵抗応答のゲインは約10分の1に、ドブタミン右心機能応答のゲインは約3分の1に低下していた。この応答に基づき、比例積分アルゴリズムによるノルアドレナリンとドブタミンの投与制御ループを設計した。また中心静脈血酸素飽和度と心拍出量の関係を工学的にモデル化し、薬剤投与制御ループとともに循環管理システムへ統合した。このようにして作成した制御システムを、別の1頭の敗血症性ショックモデルへ適用した。ショック誘導後30分より新たに開発したシステムによる早期蘇生を開始した。システムはノルアドレナリン・ドブタミン・輸液製剤投与量を制御、平均血圧(28→100mmHg)・中心静脈血酸素飽和度(30→75%)を目標値へ自動制御した。ただ制御安定性などに課題あり、更なる開発を要する。研究概要に記載したように、敗血症性ショックの早期蘇生療法を自動化する循環管理システムの設計・作成と、その自動治療を実際のモデルへ適用した際の挙動は確認したので、研究計画は当初の予定通り進捗している。しかしながら極めて最近の研究において、従来推奨されてきた早期蘇生療法の一部に修正が必要である事が報告されてきた。今後の研究開発には、そのような最新の国内外の臨床研究報告をリアルタイムで反映させつつ行っていく。敗血症性ショック状態からの循環蘇生には、大量の輸液療法と、適切な昇圧剤投与が必須である。しかし患者により薬剤応答が異なり、また患者個人でも時間経過で応答は異なるため厳重な循環のモニターと頻回の薬液投与量調節が必要であった。研究代表者らが開発してきた循環管理システム(Uemura et al. IEEE Trans Biomed Eng. 2016 )をさらに発展させ、この敗血症性ショックに対する循環蘇生治療を完全に自動化する、循環管理システムを開発、犬(8頭)の敗血症性ショックモデルにおいてその制御性能を確認した。システムは血圧(AP)・心拍出量(CO)・中心静脈圧をモニターし、血管抵抗(R)・有効循環血液量(V)・心機能を指標化するように設計した。ノルアドレナリン(NA)によりRを、リンゲル生理食塩水(RiA)によりVを制御し、APとCOを制御する。8頭中4頭の犬では臨床応用を見据えAPとCOは非侵襲的に計測した。全ての犬において大腸菌内毒素を投与しショック状態(AP=42±5mmHg, CO=60±17 ml/min/kg)を作り、システムを適用した。システムは起動後速やかにNAとRiAを投与開始、約40分以内にRiAによりVを、NAによりRを目標値まで改善した。これによりAPは70±2 mmHg、COは130±10 ml/min/kgまで改善し、4時間維持した。目標値からの誤差はAP (-1±4 mmHg)とCO (-3±10 ml/min/kg)でわずかであった。APとCOを非侵襲的に計測しても制御は良好であった。開発された制御システムは敗血症性ショックの患者を救命する上で有用であると期待される。当初の研究の目的の第一段階である、敗血症性ショックの循環蘇生治療システムは臨床応用可能な形まで開発できたので。敗血症性ショックにおいてベータ遮断薬を使用することの有効性が示唆されているが、初期循環蘇生においてベータ遮断薬が安全に使用できるかは明らかではない。今年度の研究では、犬のLPS敗血症性ショックモデルの初期循環蘇生において、短時間作用型ベータ遮断薬ランジオロルの血行動態などへの影響を検討した。【方法】

実験では麻酔下犬12頭において大腸菌LPSを静脈内投与し、敗血症性ショック(平均血圧(AP) 40mmHg)を作成した。ショック作成後1時間から、コンピュータ制御循環蘇生システム(Uemura et al. BMC Anesthesiology 2017)による初期循環蘇生を開始した。このシステムはノルアドレナリン(NA)とリンゲル生理食塩水(RiA)の投与量をコンピュータ制御し、APと心拍出量(CO)を正常目標値へ自動制御する。12頭中、6頭を対照群(CT群)、別の6頭をランジオロル投与群(BB群)とした。【結果】両群で、システムは起動後速やかにNAとRiAを投与制御開始し、APは70 mmHg、COはショック導入前の値まで改善させ、4時間維持した。APとCOに両群間で有意差はなかった。BB群ではランジオロルは平均2 microg/kg/min投与され、心拍数はCT群に比較し3040bpmの有意な低下を認めた。しかしながら、NAとRiAの投与量に両群間で有意差はなかった。BB群はCT群に比較し心筋酸素消費量は有意に減少し、BB群内においてのみ乳酸値は循環蘇生により有意に減少した。【結論】敗血症性ショックの初期循環蘇生において、ベータ遮断薬ランジオロルは、低用量なら安全に使用でき、有益であるかもしれないと結論つけられた。敗血症性ショックは、肺炎や腹膜炎などの感染症が重症化することで発症し、院内死亡率は約20%と高く、その克服は急務である。敗血症性ショックからの循環蘇生には、特殊な循環管理が必須である。しかし患者により、また患者個人でも時間経過で治療応答は異なるため厳重な循環モニターと頻回の治療調節が必要であった。この問題を克服するため我々は、この循環管理をコンピュータ制御・完全自動化する治療システムを開発し、犬敗血症性ショックモデルにおいてその治療性能を確認した。また、この治療システムに、最近有効性が報告されている、ベータ遮断薬治療を組み合わせ、より心臓への負担が軽い循環蘇生が可能になるシステムへ発展させた。敗血症性ショックの早期蘇生療法を自動化する循環管理システムを実際のモデルへ適用した際の挙動、制御性能の確認などを複数のモデル動物で行っていく。迷走神経刺激治療法が敗血症性ショックに有効であるという報告もあり、その効果を再確認したうえで循環管理システムへ統合していく。また敗血症性ショックにおける全身の酸素代謝異常の本態をつきとめ、より病態に即した循環管理システムへと発展させていく。敗血症性ショックにおいて、全身の循環蘇生と同時に心筋障害を予防、あるいは治療することが患者の長期予後の視点から重要である。心保護を達成しつつ循環蘇生することが敗血症性ショックの根本治療につながる。ショック状態において、頻脈は心筋障害を悪化させる一方、徐脈にすることで心保護が達成できる可能性がある。臨床で用いられている徐脈薬のイバブラジン、またベータ遮断薬の同時投与を行い、敗血症性ショックにおいて、心保護と循環蘇生が両立できるかを検討する。生体医工学次年度使用額51,712円は、当初国内学会出張に使用する予定であったが、当初予定より出張に使用した費用が安く抑えられたために生じた。次年度使用額2,174円は当初、実験の試薬代に使用予定であったが、実験の効率化により費用が安く抑えられたために生じた。
中期朝鮮語ハングル文献における原典遡源・定本確定のための方法論的研究

本研究は、1480年代のハングル文献、『杜詩諺解』の諸異本に対して校勘を施すことにより、その定本の確定を試み、また、原典遡源の方法論を提示することを目的として始められた。まず、現存する初刊本諸本間で校勘を行い、その範囲内での校訂テキストを作成、これに基づき、同文献の言語の有する、アクセント・イントネーション、母音調和といった音韻的な特徴、もしくは文体面での特徴を明らかにした。一方、これまで基本的に同質の言語を反映するとされてきた同時代の文献との間には、実際には種々の言語的差異が存在することが明らかとなり、『杜詩諺解』初刊本の言語の特徴を把握する際の、新たな課題として浮上した。本年度は、『杜詩諺解』初刊本の各巻のうち、複数の本の伝わる巻について、現存諸本間での校勘を施し、初刊本の範囲内において最も理想的なテキストの姿を確定する作業を行った。具体的には、複数の本を対校してその異同の箇所を明らかにした上で、『杜詩諺解』の他の箇所や同時期の他の文献に見られる言語事実、もしくは杜詩の諸注に鑑みて、いずれの形がより理想的なものであるかの判断を、一々に下した。そうしてその旨を校注として指摘した(順次公刊予定)。校訂の方針は以下の通り:1.「校正本」の存する巻については、原則として校正本に従った;2.破損・汚損等により不鮮明な文字については、破損・汚損等の無い本に従った。ただし「校正本」における破損・汚損等の箇所については、重刊本も併せて参照した;3.傍点の有無の異同に関しては、『杜詩諺解』を含め同時期の諸文献に見られる言語事実に照らして矛盾しない限り、傍点の`無いもの'よりも`あるもの'に、`少ないもの'よりも`多いもの'に従った。この原則は、上記1)に優先する。この原則には問題無しとしないが、別途に考慮すべき変数のある場合は、校注で個別に指摘した;4.「非校正本」のみ存する巻における傍点以外の異同については、重刊本により近い方に従った。以上の作業の意義は以下の通り:1.低い次元の変数を取り除いた、純粋な言語事実の把握。特にイントネーションの研究にあって、`傍点が無い'という事実が、何らかの言語事実の反映なのか、或いは単に墨付きが悪いだけなのかの判断は極めて重要であるが、これは校勘を通してのみ可能である;2.編纂過程の解明。原詩の誤りを訂正するに伴い、諺解文も併せて訂正される場合と、原詩のみ訂正される場合があることが明らかとなった。後者は印出時における単純な誤植、前者は、諺解過程においてすでに誤った原詩が参照されていたことを意味する。当初の研究計画においては、『杜詩諺解』初刊本各巻のうち、複数の異本の伝わる巻にいて対校を施し、現存する初刊本の範囲内において導き出される理想的なテキストの姿、すなわち「第一次定本」を確定する予定であった。しかしながら、現在のところ同範囲内において対校作業の完了しているのは、対象となる14巻のうち6巻と、当初の半ばに満たない。これに至った経緯を述べると以下の通りである:1.初刊本現存諸本の対校に先立ち、これまでに行ってきた原本調査で得られた資料の、テキスト形式での電子化に着手することとしたが(後述)、この作業に予想外の時間を要したこと;2.すでに電子化を済ませていた巻に関しても、「校注本」の公刊を見据え(後述)、電子化のフォーマットを、これまでに採用していたものから大幅に変更したこと。以上のような状況にもかかわらず、「(2)おおむね順調に進展している。」と評価される理由は以下の通りである。すなわち、当初想定していた作業形態は、現存諸本のうちから一本を底本に定め、そこに紙媒体での作業により、他本との校合内容を注記して実質的な「第一次定本」とした後、第二年度以降、重刊本との校勘を経た上で電子化をして、校注を付した定本を公開する、というものであった。しかしながら、「校正本」という絶対的優位なテキスト(上「研究実績の概要」項1)参照)の存しない巻については、異本間の対校と同時進行で電子化を進め、電子媒体の上で相互につき合わせての闕を補い合いつつ、校注を施す方法が、異本間の関係の実態に即している判断された。つまり、当初の研究計画と比べ、手順は前後したのみであって、進捗状況として遅れているとは判断されないのである。また、電子化のフォーマットは、最終的にコーパスとして公開する際のことも考慮して作成されているため、今後の作業効率はむしろ向上するものと考えられる。今年度の前半は、前年度に引き続き、『杜詩諺解』初刊本のうち、複数の伝本の存する巻に対し、校勘、校注を施した。このことにより、初刊本の参照し得る巻については、相当程度、信頼に足りるテキストを確保することができたと考える。

殊に、傍点(声点)表記を問題とするアクセント・イントネーション研究において、書誌学的諸事情(特に「非校正本」における劣悪な紙質、印出の際の墨付きのムラ、等)により、扱いが難しいとされる同文献の、一段階信頼性の高いテキストを得られた意義は小さくない。該校定本は、校注を更に補完した上で公刊し、研究の用に供する予定である。また、伝本が一つしか存しない巻についても、校定本ファイルと同一の形式により、電子データベースを作成した。年度の後半には、初刊本全体を対象に、そこに現れる言語的特徴について、特に、音韻・形態・語彙等、諸次元において特徴を異にする言語的変種の文献内での分布という観点から、総体的把握に着手した。この過程は、計画段階においては想定されていなかったが、今これを経る理由については、項目を改めて述べることとする。その第一段階として、諺解文における朝鮮語のアクセント・イントネーションの特徴について、検討を行った。同文献の朝鮮語が、文献内の部分ごとに、アクセント・イントネーションにおいて異なった特徴を示すことについては、これまでも一部の巻については明らかになっていたが、今、初刊本の存する巻全体を対象に、再度検討を加えたのである。結果、イントネーションの特徴を基準としたとき、『杜詩諺解』は、1. 15世紀中葉的な特徴を色濃く示す巻3第59頁以前;2. 15世紀末葉16世紀的特徴を示すものの、なお前代的特徴も残す巻57;3.最も後代的な特徴を示す巻3第59頁以後、及び巻825と、少なくとも三部分に分けられることが明らかとなった。当初の計画では、本年度には、初刊本現存諸本間における校合の結果得られる「第一次定本」と、重刊本とを更に校合し、「第二次定本」の作成に着手する予定であった。しかしながら、現段階において、1)前年度から引き続く「第一次定本」作成に、予想以上の時間を要したこと;2)「第一次定本」作成後、初刊本全体における朝鮮語の特徴の総体的把握という、計画の段階で想定していなかった過程の出現、という事情により、未だ、重刊本との校合には着手し得ていない。かかる現状にもかかわらず、「(2)おおむね順調に進展している。」と判断せられる理由を、以下に述べる。本研究は本来、『杜詩諺解』初刊本完成当時に存したであろう、最善本の姿を復元し、その方法論を考究することを目的としている。ところが、前項で述べた通り、同文献に反映される言語は、決して均一のものではない。部分により、異なった特徴を有する言語的な「変種」が共存しているのである。同文献の「完成当時に存したであろう」姿を復元するということは、取りも直さず、各部分ごとの言語的特徴の差異をも、忠実に蘇らせることを意味する。具体的な推進方策については次項で述べるが、同一の文脈において複数の変種が許容される、言い換えれば、復元し得る姿として複数の候補が想定される場合に、そのいずれを選択すべきか、という判断の基準として、当該部分においてはそれら候補のいずれが好まれる傾向にあるか、という情報は極めて重要となる。要するに、本年度は上述のように、当初の計画では想定されていなかった過程をふむこととなった。しかしながらこの過程は、今後の研究の精度を高めるために、初刊本の範囲内で経ておくべき、不可欠なものであると判断されるのである。本研究の目的は、『杜詩諺解』に対し校勘を施すことによって、同文献の定本を確定すること、及び定本確定に至る方法論を確立することである。具体的には、第一段階として初刊本の伝わる巻のみを対象として相互校勘を行い(「第一次定本」作成);次に第二段階として重刊本との対校を行い、最終的に15世紀の編纂者たちの意図したものに最も近似の初刊本の姿を組み上げる(「第二次定本」作成)。最終年度は、当初の計画では「第二次定本」の作成に充てられる予定であった。然るに、特定文献の定本を確定するに当たっては、該文献の言語的特徴の充分な把握が先行すべきである。そして、その文献の言語的
後続フェーズを利用した３次元速度構造解析に基づく巨大地震震源域形成要因の解明

前年度に引き続き、遠地地震P波のエネルギーの一部がS波へと変換された波(Ps変換波)を用いて、紀伊半島周辺に沈み込むフィリピン海プレートの上面(巨大地震断層面)近傍の構造推定を試みた。Ps変換波を可視化するためには、レシーバ関数と呼ばれる波形を観測地震波形から計算する必要がある。前年度までの解析では、レシーバ関数の計算に、低周波帯域(<1 Hz)を用いたため、プレート境界面の細かな性質までは明らかにすることができなかった。本年度は、より高周波帯域(<4 Hz)を使用した解析を目指した。まず始めに、前年度に開発した海面反射除去フィルタの有効性を確認するために、理論波形によるテストを行った。その結果、本手法は高周波帯域でも利用可能であること、および海底に積もった柔らかい堆積物に由来する変換波・反射波が、海底地震計のレシーバ関数に卓越して現れることが分かった。続いて、海面反射除去フィルタを記述するためのパラメタを観測データから推定するための手法の改良を行った。前年度までの方法では、陸上観測点の波形の情報を用いていたため、汎用性に欠けるものであった。新しい手法では、焼きなまし法と呼ばれる非線形問題の最適化手法を活用することで、海底地震計の波形データのみを用いてパラメタを推定できるようになった。高周波帯で計算されたレシーバ関数をインプットデータとした波形インバージョン解析を行い、観測点直下の1次元地震波速度構造を求めた。その結果、プレート境界面に沿って極端に地震波速度が遅く、薄い層が存在することが示唆された。この低速度層は、海洋プレートとともに沈み込んだ、流体に富んだ堆積層であると解釈することができる。本解析方法を今後様々な観測点に適用することで、巨大地震断層の物性をより深く理解できるようになると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、紀伊半島沖に位置する東南海・南海地震間の震源域境界の成因を解明することを目的としている。そのために、海底地震計と陸上地震計のデータを用いて、3次元地下構造の推定に取り組む。とりわけ、プレート境界面の形状、および境界面付近の流体分布は、巨大地震の断層すべりに強く影響を与えると考えられるため、詳しく調査する必要がある。本年度の研究では、沈み込むプレート内の地震波速度不連続面(プレート境界面や海洋性モホ面)に由来するPS変換波(速度不連続面に入射するP波がS波に変換されたもの)を同定し、その到達時刻と振幅から、沈み込むプレートの形状と流体分布を推定することを試みた。PS変換波の振幅は地震波速度のコントラストに依存するため、流体の指標とすることができる。PS変換波はたいてい、P波の長い継続部分と重なってしまい、振幅を直接計測することができない。そのため、通常は震源関数の影響を除去した波形(レシーバ関数)を計算し、PS変換波を可視化する方法がとられる。しかし、海底地震計のデータでは、海面で反射する波がノイズとして混入してしまうために、従来の手法ではレシーバ関数を計算することが難しかった。本研究では、海面反射波を取り除く線形フィルターを適切に設計・適用することで、海底地震計のデータを用いてもレシーバ関数を正しく計算できるようになることを確認した。このようにして計算されたレシーバ関数から、フィリピン海プレート上面に由来するPS変換波を同定し、振幅のマッピングを行った。その結果、海溝軸に沿ってPS変換波の振幅が大きく変化している様子や、プレート境界面で起こる様々な地震(低周波微動やスロースリップなど)との対応関係を確認することができた。今後はプレート上面の傾きなども考慮に入れつつ、PS変換波の振幅から間隙流体圧を定量的に推定し、巨大地震時の断層すべりに及ぼす影響について考察を進める。

その結果、プレート境界面に沿って極端に地震波速度が遅く、薄い層が存在することが示唆された。この低速度層は、海洋プレートとともに沈み込んだ、流体に富んだ堆積層であると解釈することができる。本解析方法を今後様々な観測点に適用することで、巨大地震断層の物性をより深く理解できるようになると考えられる。本研究を行うに当たって予想されていた困難は、ノイズレベルが高い海底地震計のデータ上でPS変換波などのシグナルを同定できるのかという部分にあった。平成26年度の研究では、ノイズを効率よく除去し、シグナルを抽出する手法を確立することができ、目的達成への展望が開けた。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度の研究では、手法の開発により、PS変換波の振幅をマッピングできるようになった。平成27年度は、PS変換波の振幅や地震波速度構造から、間隙流体圧などの物理量を定量的に評価することで、巨大地震震源域境界の生成要因について考察することを目指す。
トキソプラズマ原虫のステージ変換を制御する分子機構の解明

トキソプラズマ原虫は宿主体内でシストを形成し、潜伏感染する。この際、増殖型ステージであるタキゾイトとよばれる虫体から、潜伏型ステージであるブラディゾイトにステージ変換する。本研究では、このステージ変換に関わる原虫側の種々の蛋白質のクローニング、性状解析を試みた。一方、ステージ変換が起こる際、宿主側の抗ウイルス応答(インターフェロン誘導性蛋白質、OAS1、Mx1およびISG15など)が亢進していることを見いだした。さらなる解析の結果、トキソプラズマ潜伏感染細胞及び潜伏感染動物ではウイルス感染に対して抵抗性を有することが示唆された。トキソプラズマの潜伏感染時(ブラディゾイト期)に有意に上昇する原虫分泌蛋白質:ROP28の性状解析を行った。本蛋白質は原虫の分泌小器官であるロプトリーより分泌されることが構造より予想されているが、その機能については知られていない。今年度は、原虫感染細胞に種々の化学的刺激を与えることでステージ変換を誘発させた際、ROP28遺伝子の経時的な上昇が認められることを示した。また、同蛋白質の抗血清の作出に成功し、ウェスタンブロット法にて本蛋白質がブラディゾイト期特異的に蛋白質として発現していることを示した。現在、ROP28ノックアウト原虫の作出を行っている。トキソプラズマがブラディゾイトにステージ変換する際、有意に発現が上昇している種々の蛋白質のうちジンクフィンガードメインを有するものに着目した。このうち2種類のものについて抗血清の作製を行った。現在、これら蛋白質の発現動態や局在、機能などを調べるとともに、ノックアウト原虫作出用のプラスミドを構築している。トキソプラズマ潜伏感染時に上昇する抗ウイルス自然免疫について解析した。ブラディゾイトステージ虫体が感染した細胞では、抗ウイルス遺伝子発現を司る転写因子であるSTAT1の活性化の指標である核内移行及びリン酸化が認められるのに対し、増殖ステージであるタキゾイト期の原虫が感染した細胞ではSTAT1の核内移行及びリン酸化はほとんど認められなかった。したがって、ブラディゾイト期の原虫は何らかのメカニズムによりSTAT1の活性化に関与している可能性が示された。また、トキソプラズマ潜伏感染マウスは非感染マウスに比べ、日本脳炎ウイルスの感染に強い抵抗性を示した。したがって、潜伏感染時に起こる抗ウイルス自然免疫応答は生体でも起こっており、ウイルスに対する抵抗性を増強させることが示唆された。トキソプラズマの潜伏感染ステージ虫体であるブラディゾイトと、増殖型虫体であるタキゾイトの遺伝子発現パターンをRNA-seq法によって網羅的に解析し、ブラディゾイト虫体特異的に発現上昇した遺伝子を抽出した。これらのうち、トキソプラズマ分泌器官であるロプトリーへの局在が予想されるROP28蛋白質に注目した。リアルタイムPCRでROP28遺伝子の発現パターンを各ステージで比較した結果、ブラディゾイトではタキゾイトに比べ有意に遺伝子発現の増加が確認できた。現在、同遺伝子をクローニングし、大腸菌発現系で蛋白質として発現させ抗血清を作出するとともに、ROP28ノックアウト原虫の作出を試みている。また、トキソプラズマの新規ランダムノックアウト法として、大腸菌由来シトシンデアミナーゼをポジティブセレクションマーカーとし、この上流にブラディゾイト特異的プロモーターを配したプラスミドを作出した。このプラスミドを原虫にランダムに導入して薬剤選択を行うことで、ブラディゾイトになれない原虫のスクリーニングを行っている。上記RNA-seq法によってブラディゾイト虫体特異的遺伝子の上流に存在する共通配列(シスエレメント候補配列)を決定することができた。現在、同配列に結合する原虫蛋白質をYeast-one-hybrid法によって同定することを試みている。原虫感染培養細胞のRNA-seq解析の過程で、宿主側遺伝子のうち抗ウイルス蛋白質に属する遺伝子群(Mx、OAS1など)の発現量がタキゾイト感染に比べブラディゾイト感染で有意に上昇していることを見いだした。さらに、原虫潜伏感染マウス脳においても同様の現象が怒っていることをリアルタイムPCRによって確認した。現在、このステージによって異なる宿主応答についても解析を行っている。RNA-seq法によってROP28だけでなく、ブラディゾイト特異的に発現する原虫遺伝子をいくつか同定することができた。また、同法によってシスエレメント候補配列も同定することができたため、大きな前進といえる。一方、本研究を進める過程で偶然にも原虫ステージ特異的に宿主抗ウイルス免疫応答が変化することを見いだした。これまでにタキゾイトーブラディゾイト感染細胞間における宿主側応答をみた研究は少なく、今後本発見を嚆矢として新たな研究を展開できる可能性が示されたと考えている。ROP28だけでなく、見いだしたブラディゾイト特異的遺伝子のクローニング及び抗血清作製を随時行っていく。

また、同定されたシスエレメント配列に結合する原虫蛋白質をYeast-one-hybrid法及びゲルシフトアッセイによって特定するとともに、ランダムノックアウトも継続し、ブラディゾイト形成に必須な遺伝子を特定する。これら遺伝子ならびに蛋白質の分子性状を解析するとともに、ノックアウト原虫を作製することで生物学的・病原性に及ぼす影響を明らかにしていく。また、今回見いだされた「潜伏感染状態のトキソプラズマは宿主抗ウイルス応答を亢進する」という新しい現象の意義及び機構についても解析を進めていく。該当なし
微分方程式のStable domainsと不動点定理

Poincare条件を満足しない不確定特異点型2連立微分方程式(A)、(B)の簡約化方程式は、それぞれとなる。ただしδ≡α^1+β^1【double plus】0を仮定する。α(x),β(x)は無限級数で与えられるのみであるから、Borel-Rittの定理を用いて、それらに解析性を与える。なお、γ=0の場合、(B')のStable domainsは、少し狭いので、さらに研究を必要とする。本研究は専門誌に発表の予定である。により,(A)はを巧妙に行えば,(B)のStable domainsの構成法は,γ≡α+β-1の符号によって異なる。γ≠0の場合に,Stable domainsを完全に構成した。それに基き,不動点手法を用いて,形式変換(F)の解析的意味づけに成功した。なおγ=0の場合のStable domainsは,広さが不十分のように思われるので,さらに研究を続ける必要がある。
急速破壊型股関節症におけるVitamin Dレセプター遺伝子多型性の解析

骨粗鬆症100例、変形性股関節症32例、急速破壊型股関節症21例、および整形外科的愁訴・治療歴の無い健常人53例を対象としてそれぞれの疾患群におけるvitamin Dレセプター(VDR)の制限酵素(Bsm-1)を用いたRFLPによる遺伝子型と疾患との関連性について検討した。cappillary PCR法にてVDR遺伝子のBsm I切断部位を含む825bpの領域を増幅し、Bsm Iにて処理してRFLPにより遺伝子型を判定、各疾患別に遺伝子型の頻度を比較した。また、骨粗鬆症79例、変形性股関節症31例、健常人27例を対象に骨塩定量を行い、骨塩量(BMD)の年齢補正値であるZ scoreと遺伝子型との関連性について検討した。各遺伝子型の頻度は、骨粗鬆症群(bb:86%,Bb:9%,BB:5%)、変形性股関節症群(bb:84%,Bb:13%,BB:3%)、急速破壊型股関節症群(bb:86%,Bb:14%,BB:0%)、健常人群(bb:83%,Bb:7%,BB:2%)と各群間において、統計学的に有為差を認めなかった。骨粗鬆症群のbbの平均Z scoreは、変形性股関節症および健常人群のbbと比較して有意に低値であった。骨粗鬆症群において遺伝子型別には、BBのZscoreがbbに比して有意に高値であった。しかしながら、他の疾患群においてはZ scoreは各遺伝子型間において有為差を認めなかった。
微小電気刺激によるインプラント周囲骨組織の誘導再生に関する研究

骨内インプラントを応用する際には,インプラント植立部位の骨量,骨質がその適応や予後に大きな影響を与えている.これらの問題を解決するためにPTFE膜(Gore-Tex^R膜)をもちいたGTR法(歯周組織誘導再生法)が応用されているが,PTFE膜自体にはインプラント周囲組織の治癒の促進,骨形成の促進作用がなく,単に骨再生の場を確保し,軟組織の進入を防ぐ役割として機能しているにすぎない.そこでずり応力により発生する微小電気刺激効果を有する高分子性圧電フィルムをGTR法に応用し,インプラント周囲組織に微小電気刺激を与え,骨再生に対する効果の検討を行った.実験にはビ-グル犬の下顎骨にインプラントを埋入後,その歯顎部に5mm×5mm×5mmの骨窩洞を形成した.実験群は圧電フィルム使用群とGore-Tex^R膜使用群の2群とし,対照群は窩洞形成のみとした.実験期間は術後2,4,6週とした.結果)圧電フィルムを用いた実験群では,Gore-Tex^R使用群と比較して術後2週目以前に骨形成が開始され,術後4週目までにBone volumeが増加した.さらに術後6週目では骨の石灰化が進行し,既存骨と同様な構造を呈した.以上のことから圧電フィルムを使用することにより,インプラント周囲の骨欠損部でより確実に,かつ早期に骨の誘導再生が可能となった.従って,臨床において圧電フィルムにより骨量,骨質を改善することで骨内インプラントの適応範囲を広げ,早期に最終補綴を可能にする骨誘導再生法であると考えられる.骨内インプラントを応用する際には,インプラント植立部位の骨量,骨質がその適応や予後に大きな影響を与えている.これらの問題を解決するためにPTFE膜(Gore-Tex^R膜)をもちいたGTR法(歯周組織誘導再生法)が応用されているが,PTFE膜自体にはインプラント周囲組織の治癒の促進,骨形成の促進作用がなく,単に骨再生の場を確保し,軟組織の進入を防ぐ役割として機能しているにすぎない.そこでずり応力により発生する微小電気刺激効果を有する高分子性圧電フィルムをGTR法に応用し,インプラント周囲組織に微小電気刺激を与え,骨再生に対する効果の検討を行った.実験にはビ-グル犬の下顎骨にインプラントを埋入後,その歯顎部に5mm×5mm×5mmの骨窩洞を形成した.実験群は圧電フィルム使用群とGore-Tex^R膜使用群の2群とし,対照群は窩洞形成のみとした.実験期間は術後2,4,6週とした.結果)圧電フィルムを用いた実験群では,Gore-Tex^R使用群と比較して術後2週目以前に骨形成が開始され,術後4週目までにBone volumeが増加した.さらに術後6週目では骨の石灰化が進行し,既存骨と同様な構造を呈した.以上のことから圧電フィルムを使用することにより,インプラント周囲の骨欠損部でより確実に,かつ早期に骨の誘導再生が可能となった.従って,臨床において圧電フィルムにより骨量,骨質を改善することで骨内インプラントの適応範囲を広げ,早期に最終補綴を可能にする骨誘導再生法であると考えられる.
注視行動から探るイヌとヒトの交流技能の獲得過程

本研究課題「注視行動から探るイヌとヒトの交流技能の獲得過程」は、イヌの注視行動を介した対人交流技能の獲得過程について実験心理学的手法により明らかにすることを目的とする。本年度は、「研究A:イヌの対人注視行動と対人交流技能の関連性」の解明に取り組んだ。具体的には、イヌの対人注視行動の個体差を選好注視法により測定することを試みた。その結果、人物の顔画像に対するイヌの注視行動を引き出す実験系を整備することができた。さらに、イヌの対人交流技能を評価するための実験系の開発を進めた。その結果、イヌ、ヒト(飼い主)、食物の三者の交流から、イヌの対人交流パターンを分類できることが示された。また、イヌの注視行動を支える身体部位である眼(とくに虹彩色)の特徴を画像解析により明らかにした。結果、イヌは祖先種のオオカミよりも暗い色の虹彩をもつことがわかった。これらの知見は、イヌの対人交流技能を研究するための実験系を整備するという意義があると思われる。次年度以降は、多数の個体に対する大規模調査および個体追跡調査を実施することにより、イヌの対人技能の獲得過程を明らかにする研究を進める予定である。本年度は、計画どおり「研究A:イヌの対人注視行動と対人交流技能の関連性」の解明に取り組んだ。大規模調査には着手できなかったものの、本研究の遂行において不可欠な実験系の開発を行うことができた。また、本研究の一部の成果はすでに学会や論文や書籍(分担執筆)において発表された。したがって、本研究課題はおおむね順調に進捗しているといえる。次年度は、多数の個体に対する大規模調査および個体追跡調査を実施することにより、イヌの対人技能の獲得過程を明らかにする予定である。さらに、「研究B:視線接触訓練の経験がイヌの対人交流技能の発達に与える効果」にも重点的に取り組む。次年度以降は、本研究で得られた研究成果の公表に努める。本年度は主に実験系の開発と整備を行ったため、プロジェクタやビデオカメラや生理指標計測機器など、実験を行うために必要な物品を購入するための費用を多めに支出した。その一方、多数のイヌを対象にした大規模調査は次年度に回すことにした。そのため、本年度に使用を予定した大規模調査にともなう謝金や旅費は、次年度にまわして支出することにした。したがって、次年度は大規模調査の実施にともなう謝金や旅費の支出が多く見込まれる。また、次年度は成果発表にともなう英文校閲費や印刷通信費の支出も増える見込みである。本年度の繰り越し分は、次年度末までには支出する予定である。
Bi系高温超伝導ウィスカーの臨界電流密度改善と単独型テラヘルツ波発振素子への応用

本研究は未利用周波数帯であるテラヘルツ(THz)波を高出力発振できる素子を作製することを目指す。素子作製にはBi系高温超伝導体の内部構造である固有ジョセフソン接合を利用する。また、Bi系高温超伝導体には高出力化に必要な“高い臨界電流密度"と“優れた放熱性"を兼ね備えた針状単結晶(ウィスカー)を採用した。具体的には以下の3点について検討を行う。1Bi系高温超伝導ウィスカーのJcを改善し、THz波発振素子への投入電力を増加させる。2放熱性に優れるウィスカー単独型のTHz波発振素子を作製しジョセフソン特性およびTHz波の発振を観測する。3汎用型バルク敏感光電子分光法を用いてJc改善およびTHz波発振素子の作製プロセスにおける電子/化学結合状態の変化を調べる(1と2にフィードバックする)。特に本年度は、昨年度に引き続きBi系超伝導ウィスカーにおけるJc特性改善を行うため、1のBi系超伝導材料におけるJc増大に取り組んだ。昨年度の研究で、Bi系超伝導ウィスカーを部分的に水と接触させ、表面に非超伝導層を形成する“表面改質処理"を施すことで、Jc値が増加することを示した。一方で、水浸処理により試料全体の超伝導転移温度(Tc)が大きく低下してしまうという問題点があった。そこで、Tc低下の原因を光電子分光法(XPS)により調査し、JcとTcを両立できる条件を探った。XPSの結果、水浸処理によりCu2p XPSスペクトルのサテライト強度が減少し、超伝導層で過剰な還元が生じていることが分かった。そこで、水浸処理前に種々の条件下で酸素アニール処理を施し、酸素を十分に供給した。その後、水浸処理を施した。その結果、水浸後のTcが74Kから87Kへ改善されJcも約1.7倍に向上することが明らかとなった。今年度の研究でBi系高温超伝導ウィスカーと水との反応を利用した表面改質処理および酸素アニール処理により、高Jc化が実現できることを明らかにした。特に、表面改質前の酸素アニールでキャリア密度を適切に保つことでJc値が一層増加することを突き止めた。また、作製した高Jc-Bi系高温超伝導ウィスカーにおいてTHz発振に必要なジョセフソン接合特性を得るための予備実験も順調に進んでいる。以上のことから、本研究は、おおむね順調に進展しているといえる。1Bi系高温超伝導ウィスカーの性能向上Bi系高温超伝導ウィスカーのJc値を一層改善するため、表面改質法に加えて、局所的なナノスケール結晶構造歪を導入する。添加元素の種類と量を種々に変えて最適化することでJc値の改善に繋がるかどうか明らかにする。2Bi系超伝導ウィスカー単独型発振素子による放熱性の改善1で作製した高Jc - Bi系高温超伝導ウィスカーに対して水素アニール処理法もしくはポリイミド加工法を適用する。これにより、Bi系高温超伝導ウィスカーに内在する固有ジョセフソン接合を利用できる単独型素子を作製する。そして、まずは発熱効果と密接な関係がある電流-電圧特性や抵抗-温度特性の変化について系統的な評価を行う。3Bi系超伝導材料の電子/化学状態解析1と2で作製した試料において、表面処理による化学結合状態へのダメージ等の情報をフィードバックする必要がある。この評価は微小部光電子分光装置(μXPS) (島津Kratos製、AXIS-ULTRA)を用いた分析により行う。具体的には以下の2点について検討を行う。特に本年度はBi系超伝導ウィスカーにおけるJc特性改善を行うため、1のBi系超伝導材料におけるJc増大に取り組んだ。これまでの経験則から、大気中の水分を吸収したBi系超伝導材料が高いJc値を示すことがあることを知っていた。そこで、Bi系超伝導ウィスカーを部分的に水と接触させ、表面に非超伝導層を形成するという表面改質処理を施した。処理を施した試料の評価は、4端子通電法による電気輸送特性評価および原子間力顕微鏡による表面形態観察等により行った。実験の結果、Bi系高温超伝導ウィスカーの表面電気抵抗が処理時間0.5minにおいて急激に増加することが分かった。そしてこの時、Jc値も増加し処理前より約14%改善することが分かった。今年度の研究でBi系高温超伝導ウィスカーと水との反応を利用した表面改質処理により、高Jc化が実現できることを明らかにした。特に、水との反応では0.5min程度の短時間の処理でJc値が1割以上改善されることを突き止めた。一方で、水との反応層は一定の厚みで飽和し、Jc増大には上限があることが予測される。