hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本語諸方言イントネーションのデータベース構築と音調記述に関する研究

イントネーションは言語を超えて共通性を持つと言われることがあるが、日本語諸方言を見る限りでは地域差がかなり大きい。本研究ではイントネーションの地域差を明らかにするために、まず、各地イントネーションの調査を行い、方言イントネーションのデータベースを作成した。次に、イントネーションがアクセントと密接に関係していることを考慮し、アクセントとの関連で諸方言のイントネーション・システムを記述することを提案した。無アクセントに関しては、福井市方言をモデルとして文末イントネーションの記述を行った。日本語の音調のうち、アクセントに関しては、諸方言アクセントの実態、諸方言アクセントの成立過程、変化の動態などがかなり明らかにされている。しかし、イントネーションに関しては国立国語研究所『話しことばの文型(1)・(2)』(1960・1963)以来、ほとんど研究が進展していない。特に方言イントネーションに関しては、全国方言を体系的に扱った研究はない。本研究では、(1)方言イントネーションの調査方法を確立し、イントネーション調査のモデルを提示する、(2)諸方言イントネーションの音声データベースを構築する、(3)諸方言のイントネーション・システムを明かにし、イントネーションの地域差や普遍性、動態等について考察するとともにイントネーション理論の構築を目指す、の3点を目的として研究を進める。本年度は1年目にあたり、目的の(1)、(2)を達成するために、鹿児島県鹿児島市、鹿児島県大島郡龍郷町、長崎県対馬市、鳥取県岩美町、鳥取県淀江町、徳島県鳴門市、大阪府東大阪市、奈良県橿原市、三重県津市、富山県富山市でイントネーション調査を行い、音声を録音した。録音した音声は調査項目ごとに整理し、データベースを作成するとともに、客観的資料としてピッチ曲線を作成し、データベースにリンクさせるようにした。また、目的(3)を達成するために、平成18年12月9日に九州大学大学院言語学研究室との合同研究会を行った。発表題目は以下の通りである。木部暢子「鹿児島市イントネーション調査報告」、新田哲夫「福井方言の「句音調」と"アクセント"」、松浦年男「島原(長崎)方言における音調パターンの予測可能性」、久保智之「統語構造を参照する大きな単語(phonological word)の形成について」本研究は、(1)方言イントネーションの調査方法の確立とイントネーション調査のモデルの提示、(2)諸方言イントネーションの音声データベースの構築、(3)諸方言のイントネーション・システムの記述、の3点を目的としている。本年度は研究の2年目にあたる。まず、目的の(1)、(2)を達成するために、昨年度の調査地点に加えて、山形県鶴岡市、富山市、つがる市、東京都八丈町、福井市、長崎県対馬、奄美大島、奄美加計呂麻、沖縄県石垣島等で調査を実施した。録音した音声は、調査項目ごとに切り取り、各調査地点のイントネーション・データベースを作成した。客観的な資料として、データベースにピッチ曲線をリンクさせた。次に、目的の(3)を達成するために、8月に国立国語研究所の「話しことばコーパス」の担当者と共同で研究会を開催し、5月と11月に変異理論研究会(関西大学・沖縄国際大学)で研究発表を行った。3月には科研分担者による研究会を開催し、以下のような記述の枠組み案を策定した。(1)イントネーションの機能として、句頭表示機能、句末表示機能、句構造(左右枝分かれ構造)表示機能、文末部分における伝達意図表示機能の4点を設定する。(2)アクセント体系の違い(東京:下げ核・雫石:昇り核・京都:式と下げ核・鹿児島:二型等)により上記4点の機能の現れ方に違いがあることが予想されるので、これについて記述する。(3)文末のイントネーションについては、無型の福井市方言をモデルとして文末詞の体系的整理を行ったのち、イントネーションとの関連を記述する。また、これを京阪方言に応用する。(4)疑問文のイントネーションについては、疑問詞疑問文と真偽疑問文によるイントネーションの違い、地域によるイントネーションの違い等が予想される。これについて仮説を提示する。本研究は(1)方言イントネーションの調査方法の確立とイントネーション調査のモデルの提示、(2)諸方言イントネーションの音声データベースの構築、(3)諸方言のイントネーション・システムの記述、の3点を目的としている。本年度は最終年度にあたるため、研究成果のまとめと発表を中心に研究活動を行なった。(1)については、「方言イントネーションの記述について」(日本語学会、平成20年11月3日、岩手大学)、「GISでことばの変化を描くために-「早川谷グロットグラム」追跡調査報告-」(日本方言研究会、平成20年11月1日、岩手大学)などの研究発表を全国学会において行なった。

(2)については、青森県五所川原方言、山形県鶴岡市方言、富山県富山市方言、三重県津市方言、徳島県徳島市方言、愛媛県大洲市方言、長崎県厳原方言、鹿児島県日置市方言、奄美大島加計呂麻方言の音声データを編集し、イントネーションが比較できるようなデータベースを作成した。これらを収録したDVD、100枚、及びその印刷冊子50冊を作成し、関係者に配布した。音声データについては、今後Webでの公開を検討している。(3)については、著書『南大東の人と自然』や研究論文「方言イントネーションの記述について」(『方言研究の前衛』桂書房)、研究論文「薩摩の漂流民ゴンザのアクセントについて-複合語のアクセント-」(『日本語の探求-限りなきことばの智恵-』北斗書房)などを発表、研究発表「方言アクセントの形成」(西日本国語国文学会、平成20年9月13日、鹿児島大学)を行った。
研究・研究者に着目したオンラインミュージアムの開発と新たな可能性に関する研究

平成18年度実施計画に基づき、研究成果を下記に整理する。国立天文台や名古屋市科学館とともに、研究者や学芸員の知識をどのように市民に伝えていくか、その手法について調査(インタビュー等)を実施した。また、市民と科学の橋渡しをする「サイエンスカフェ」の取材を行い、その利点を調査するとともに、自らもミュージアム(動物園等)を対象にした「ミュージアムカフェ」の開催を行った。これにより、ミュージアムを通じて先端科学を市民に伝える手法を多角的視点から調査、分析することができた。2.PURに基づくオンラインミュージアムの開発国立天文台や名古屋市科学館とともに、市民が「いつでも、どこでも」科学的情報を得ることができるポータブルシステムの開発を実施した。国立天文台では、iPod(アップル社)を用いて最新の天文情報をポッドキャストしながら天文台内を巡る展示システムの開発を行った。また、名古屋市科学館では、野外でも活用できる星座ガイドシステムを学芸員とともに開発した。利用者のアンケート調査により、その有効性が明らかになっている。3.学習プログラムの設計上記1と2で示した「ミュージアムカフェ」や「オンラインミュージアム」を効果的に、かつ、継続的に実施するためには、ソフト面、ハード面において工夫が必要である。本研究では、前者においてはワークシート、後者においてはインターフェースデザインについて、アンケート調査をふまえながら、重点的に設計、改良を重ねた。平成17年度実施計画に基づき、研究成果を下記に整理する。Museum of Science, Boston、The Children's MuseumBoston(米国・ボストン)への事例調査を実施した。前者の館では、先端科学技術を扱うコーナーのディレクターにインタビューを行い、最先端技術をいかに展示に反映するかその試みについて調査した。また、後者の館においては、参加型の実践を通じて来館者の動機付けを行う試みについてインタビューすることができた。2.PURに基づくオンラインミュージアムの設計、開発(ミュージアムの視点から)上記1の調査結果をふまえ、本年度は、国立天文台の協力を得て、研究者自身が、天文に関する一般者からの疑問に映像で答えるWeb教材の開発を行った。また、天文台の一般見学コースと研究を紹介するWebページを連動させることにより、来館者が天文台という場所だけではなく、研究ならびに研究者に興味を持つ工夫を行った。これにより、利用者の興味・関心が高まるWeb制作を提供することができた。3.PURに基づくオンラインミュージアムの設計、開発(学校の視点から)国立天文台との協力で開発したWebを実際に高校生約100名に利用してもらい、Webユーザビリティに関する調査を実施した。その結果、ユーザビリティを高めるために必要な事項(ナビゲーションバーのデザイン、文章や資料の量、専門用語の使い方等)について整理することができた。来年度は、より使い易い、分かり易いWebへと修正を重ねていく予定である。
保炎限界および燃焼速度に対するラジカル添加の効果

本研究では、プラズマトーチにより供給されたラジカルによる着火・燃焼性向上の効果を調べるため、2次元の数値シミュレーション及び高温ガス供給器を用いた高温雰囲気下での着火実験を行った。数値解析においては、同じ投入電力に対してプラズマジェット噴射温度及びラジカル濃度の異なる酸素、窒素、アルゴンプラズマトーチについて比較を行なった。得られた結果によると、酸素プラズマトーチの保炎性能が最も高く、アルゴンプラズマトーチが最も低かった。酸素トーチの性能が高かったのはプラズマジェットの周りで純酸素燃焼に近い条件で燃焼が行われ、プラズマジェット自身が保炎器として働いたためであった。また、ラジカルを全く含まないアルゴンプラズマトーチの燃焼性能が最も低かったことよりラジカルが燃焼促進および燃焼領域の拡大に働いていることが確認された。しかし、保炎の可否はラジカルの有無よりも予混合気が高温領域に接触するか否かに強く依存することが分かった。実験においては空気主流温度を700Kまで上昇させて、その効果を調べた。得られた結果において、空気流温度の上昇は着火性を高くすることが分かったが、燃焼実験に先立って行ったプラズマジェットの分光計測では励起したラジカルからの発光領域は空気流温度の影響をほとんど受けなかった。ゆえに、主流温度の上昇による着火性の向上はラジカルの効果というより、むしろ温度の上昇による燃料のメタンの燃焼性向上によるものと考えられる。また、窒素プラズマと酸素プラズマの着火性の比較では酸素プラズマのほうがより着火性が高かったが、これは数値解析で示したように、酸素濃度の上昇の効果であると考えられる。1.詳細素反応機構を組み込んだ1次元反応流解析コードを用い,ラジカルを添加した場合の燃焼速度を計算した。計算結果によると初期の予混合気温度が低い場合や添加ラジカルの濃度が小さい場合には,ラジカル添加の燃焼速度への影響はほとんど現れなかった。これは、添加されたラジカルが火炎前部の予熱帯において急速に失活してしまうためであると考えられ、混合気温度が高く、かつ添加ラジカル濃度が大きいときにのみ燃焼速度の増大が見られた。ラジカル添加の効果が現れる混合気温度は約750K以上、添加ラジカル濃度はモル分率で約0.15以上であった。この結果は、微量のラジカル添加によっても大きく影響を受ける着火遅れとは対照的な結果である。高温環境下でラジカル添加により燃焼速度が増大することを立証するため、空気加熱器に接続された保炎実験用のテストセクションの設計、製作を行い、ほぼ完成した。今後、高温空気流中での保炎実験を実施してラジカル添加の効果を検証する。2.超音速流中におけるプラズマジェット及びジェットに含まれるラジカルの挙動を2次元数値解析により調べた。作動ガスつまりはラジカル種の違いにより着火、保炎性能への効果が異なるかどうかを各種プラズマジェットについて比較検討し、考察した。計算した作動ガスは、O2,N2,N2/H2,Ar,Ar/H2である。ジェット噴射時においては解離度の大きいO2プラズマのラジカル濃度が最も高く、解離度の小さいN2プラズマの温度が最も高い。混合ガスとしたN2/H2,Ar/H2プラズマの噴射時の温度、ラジカル濃度はO2とN2の中間的な性質を示した。噴射時のラジカル濃度、温度が異なるにも関わらず、上流から燃料の水素を噴射した場合、その着火位置は全てのプラズマジェットについて同じであった。結局、着火に関しては、ラジカル種の影響はないことがわかった。
エキシマレーザによる高分子材料の加工

今年度は以下の事項について実施した。(1)加工現象のモデリングと理論解析エキシマレーザの照射条件をパラメータとするフリーラジカルの生成、連鎖または分解反応の速度式を基に加工現象の数学モデルの作成を試みた。これをもとに数値計算を行い、加工現象のメカニズム解明を計ためである。数値計算は有限要素法によるものとし、レーザ加工実験結果と対比して数学モデルと解析方法を修正し、理論解析の正確度を高めるべく検討した。(2)数値シミュレーションシステムの構築上記解析方法に基ずいて、エキシマレーザによる高分子材料の加工用数値シミュレーションシステムの構築を計った。このシステムは加工過程の化学反応をコンピュータグラフィックスにより時系列的に動画表示するものである。シミュレーションシ結果はレーザ照射加工実験と比較してその妥当性を検証するためのものである。(3)レーザ加工条件の最適化構築した数値シミュレーションシステム用いて、加工材料の物性変化を目的関数として加工時の各種の化学反応が最短時間で終了する条件を理論的に探索する方式と、その方法諭を確立するための模索をした。
経皮的大脳皮質刺激法によるヒト随意運動機能の解析

従来、随意運動の解析は、反応動作を典型的な一つの随意運動発現事態と考え、その発現の前後に起こった生体内の生理学的変化を記録し、同時に記録された出力との関係を調べることから、脳内の随意運動機能を推測するという方法が取られてきた。具体的には、脊髄反射の一種であるH反応と、生体が行った出力変数との相関関係を詳細に解析することであった。しかし、この方法には自ずから限界があった。そこで、最近開発された大脳皮質磁気刺激法を導入して、随意運動の新たな解析方法を確率することを意図した。磁気刺激法によって誘発された電位を「運動誘発電位(MEP)」というが、これは磁気刺激によって大脳皮質運動野に存在する錐体路細胞が刺激され、その結果として脊髄運動細胞が興奮し、誘発筋電図として記録されたものである。従って、MEPの潜時およびその形状(振幅および形)は、大脳皮質運動野から発せられた運動指令の中身(運動プログラム)を反映していることになる。そこで、随意運動の遂行前後で、このMEPがどのような形状変化を示すかを記録し、随意運動機能のより詳細な解析を行った。四肢の随意運動の遂行には、脊髄反射の重要な機序の一つである相反抑制機構が駆動される。この機序の発現には、GIa抑制性介在細胞が重要な役目を担っている。そこで、この抑制性介在細胞を脳はどのように制御しているかを磁気刺激法を使って解析した。その結果、動物実験で明らかなように、ヒトにおいてもこの機構が随意運動遂行時に機能し、特に随意運動の発現事態(運動の早さ、強さ、方向等)の違いに従って微妙に変化し、極めて重要な機能を担っており、脳はそれを巧みに制御していることが明らかになった。平成4年度は以下の観点から実験・研究を遂行した。すなわち、上肢の随意筋収縮(手首の伸展・屈曲運動)の強さを段階的に変化させ、その筋収縮に関与する複数の筋から、頭部を磁気刺激することから得られるmotor evoked potentials(MEPs)を導出した。この時のMEP振福と潜時の変化が、筋収縮の違いに対応してどのような変化を示すかをシステムマテックに解析を行った。すなわち、主動筋と拮抗筋の興奮性の変化を反映する指標である錐体路細胞と脊髄運動細胞のMEP振幅と潜時の変化について検討した。その結果、MEPの振幅と潜時の変化は、随意筋収縮力が強くなればなるほど、振幅は増大し潜時は短縮した。この結果はすでにMillsら(1986)によって報告されている結果と同じであり、筋出力の増大に伴う錐体路細胞とそれを受けて立つ脊髄運動細胞の質的違い(大きさの原理)を反映する結果であった。しかしながら、拮抗筋抑制は著明には観察されなかった。すなわち、どのような条件下でも、拮抗筋のMEPはその振幅が減少することは無かった。この結果の説明として、2つの可能性が考えられた。1つは、筋電図記録では観察できないが、このような運動では筋収縮に伴って必ず拮抗筋のco-contractionが起ってしまうことによる可能性である。これは、手首の筋収縮には直接関与しない上腕二頭筋のMEPが、筋電図記録上では変化は認められなかったにもかかわらず、MEP振幅は筋収縮の増大に伴って増大した。この事実は、この可能性を支持する結果と考えられる。もう1つの可能性は、脊髄反射法とMEP法の神経生理学的機序の違いによる可能性である。この点に関してはより詳細な検討が必要である。

過去2ケ年に渡って、ヒトの大脳皮質を経皮的に磁気刺激し、得られた誘発筋電図の潜時と振幅及びその動態の変化から、磁気刺激法はヒトの随意運動機能の運動神経生理学的機序の解析に有効な方法であることが分かった。即ち、一つには従来脊髄反射法によってしか解析が進められなかったヒトの随意運動の運動神経生理学的解析が、磁気刺激法を使用する事によって中枢性の機序とそれに関わる脊髄反射機能との関係がより微細な点にわたっても解析することが出来ることが分かった。従って、平成5年度の研究の評価は、概ね満足のいくものであった。具体的には、ヒトの随意運動の発現に極めて重要な脊髄反射機能である相反性抑制機構が、中枢性にどのように制御されているかを調べる方法として、磁気刺激法はヒトの大脳皮質を容易に刺激できることから、この方法で得られた誘発筋電図の潜時と振幅及びその動態変化から評価できることが分かった。また同時に、中枢運動機能が脊髄運動細胞をどのように制御しているかをも、この磁気刺激法を使う事によって評価できることが分かった。従って、ヒトの随意運動機能の運動神経生理学的機序の解析には、磁気刺激法は極めて有効かつ不可欠な方法であることが確認できた。また、機器の安全性についてもさらに検討した結果、問題点は見つからず、その安全性と応用性は非常に高いことが確認できた。従来、随意運動の解析は、反応動作を典型的な一つの随意運動発現事態と考え、その発現の前後に起こった生体内の生理学的変化を記録し、同時に記録された出力との関係を調べることから、脳内の随意運動機能を推測するという方法が取られてきた。具体的には、脊髄反射の一種であるH反射と、生体が行った出力変数との相関関係を詳細に解析することであった。しかし、この方法には自ずから限界があった。そこで、最近開発された大脳皮質磁気刺激法を導入して、随意運動の新たな解析方法を確立することを意図した。磁気刺激法によって誘発された電位を「運動誘発電位(MEP)」というが、これは磁気刺激によって大脳皮質運動野に存在する錐体路細胞が刺激され、その結果として脊髄運動細胞が興奮し、誘発筋電図として記録されたものである。従って、MEPの潜時およびその形状(振幅および形)は、大脳皮質運動野から発せられた運動指令の中身(運動プログラム)を反映していることになる。そこで、随意運動の遂行前後で、このMEPがどのような形状変化を示すかを記録し、随意運動機能のより詳細な解析を行った。四肢の随意運動の遂行には、脊髄反射の重要な機序の一つである相反抑制機構が駆動される。この機序の発現には、GIa抑制性介在細胞が重要な役目を担っている。そこで、この抑制性介在細胞を脳はどのように制御しているかを磁気刺激法を使って解析した。その結果、動物実験で明らかなように、ヒトにおいてもこの機構が随意運動遂行時に機能し、特に随意運動の発現事態(運動の早さ、強さ、方向等)の違いに従って微妙に変化し、極めて重要な機能を担っており、脳はそれを巧みに制御していることが明らかになった。
ジアシルグリセロールキナーゼγによる細胞骨格制御機構の解明

細胞骨格系の制御は細胞の伸展や遊走に深く関わっている。Rhoファミリー低分子量Gタンパク質であるRacの活性化は、細胞骨格の構成分子であるアクチンの再構築を促し、葉状仮足形成を引き起こす。脂質代謝酵素ジアシルグリセロールキナーゼγ(DGKγ)は、Racを不活性化し葉状仮足形成を抑制するが、そのメカニズムは不明であった。本研究によって、Racを不活性化するβ2-chimaerinをDGKγが活性化する機構が明らかとなった。ジアシルグリセロールキナーゼ(DGK)は,ジアシルグリセロール(DG)をリン酸化しホスフアチジン酸を産生する酵素である。また,RacはRhoファミリー低分子量Gタンパク質の一つで,細胞骨格制御における重要な因子である。I型DGKであるDGKγは,上皮成長因子(EGF)に応答してRac特異的GTPase activating proteinであるβ2-chimaerinを活性化し,Rac1活性を抑制する。さらに,DGKγはEGF刺激に応答してβ2-chimaerinと相互作用する。本年度は,細胞刺激に応答したDGKγとβ2-chimaehnの相互作用機構の詳な解析を行った。DGKγとβ2-chimaerinの相互作用は、EGF以外でも、DGアナログであるホルボールエステルや過酸化水素で細胞刺激を行っても誘導された。また、ホルボールエステルと過酸化水素のこれらのタンパク質の相互作用への影響は相乗的であった。DGKγとβ2chimaerinの相互作用において、ホルボールエステルによるβ2-chimaerinの開放型への変換と、過酸化水素によるβ2-chimaerinのC1ドメインからの亜鉛の遊離が重要であることを示した。また、これらのタンパク質の相互作用は、β2-chimaerinのSrchomology2(SH2)ドメインとC1ドメインを必要としたが、SH2ドメインのリン酸化チロシンへの結合能は関与しなかった。これらの結果より、SH2ドメインとC1ドメインが協調した新規のタンパク質相互作用機構が存在することが示唆された。細胞骨格系の制御において、増殖因子刺激によるシグナル伝達は重要な役割を果たしている。脂質代謝酵素であるジアシルグリセロールキナーゼ(DGK)のいくつかのアイソザイムは、増殖因子に応答したシグナル伝達を制御していることが報告されている。しかしながらDGKの生理作用はその脂質代謝能のみで説明がつかず、各々のDGKアイソザイムにおいてエフェクター分子が異なることが広く考えられている。昨年度はDGKγによるRac特異的GAPであるβ2-カイメリンの制御機構の詳細を報告した。今年度は他のDGKアイソザイムによる増殖因子刺激によるシグナル伝達の制御について検討を行った。DGKηDPHドメインを有するII型DGKである。DGKηの細胞機能における役割を見出すため、DGKηに特異的なsiRNAを用いてDGKη発現抑制を行った。siRNAによるDGKηの細胞内タンパク質量の減少は、抗DGKη抗体を作製し確認した。興味深いことにDGKη発現をノックダウンした細胞では、増殖因子刺激によるERK1/2活性化が抑制されていた。MAPキナーゼであるERK1/2は転写因子活性制御による細胞増殖・分化以外にも、細胞骨格系の制御に関わっているということが報告されている。DGKηによるERK1/2活性化メカニズムの詳細については今後の検討課題であるが、DGKηが増殖因子刺激による細胞骨格系の制御に関わっている可能性が示された。
月周同調産卵におけるキスペプチン－ＧｎＲＨ系の制御機構と機能の解明

本研究では、半月周性の産卵リズムをもつクサフグを研究モデルとして、月周産卵リズムの形成におけるKissーGnRH系の機能とその分子機構を明らかにする。これまでの研究から、GnRH2、Kiss、Kiss受容体の遺伝子発現が同期して日周および概日変動し、これらの生殖調節神経ホルモンの発現が松果体にある概日時計と松果体から分泌されるメラトニンによって調節される可能性が示された。本研究では、KissニューロンとGnRHニューロンの機能形態学的相互関係を明らかにし、それを基盤として、メラトニンや弱光、さらに水温によるKissーGnRH系の機能の調節機構を明らかにする。平成28年度では、次の1)と2)の解析を行った。1)予定していた弱光暴露実験は、魚が採集できず実施できなかった。月光によるKissーGnRH系の調節に関する実験として、KissーGnRH系の遺伝子の発現の月周変動を検討した。産卵期のクサフグの間脳で、kiss2とkiss2r、gnrh1の発現量は、夜間において月齢15日(満月)に発現量が上昇した。一方、gnrh2は月齢10日と25日に発現量が上昇した。gnrh3は、月齢に伴った変化を示さなかった。2)KissによるKissーGnRH系の調節を検討した。未成熟なクサフグ1歳魚、産卵場で採集した成熟個体共に、Kiss2投与によりkiss2rとgnrh1の発現量は用量依存的に増加した。一方、gnrh2とgnrh3の発現量は変化が見られなかった。下垂体においては、fshbとlhbの発現量がKiss2投与によって増加した。これらの結果から、Kiss2は、Kiss受容体を介してGnRH1の発現を刺激し、FSHとLHの合成量を増加させることが明らかになった。また、このKiss-GnRH1系の月齢に伴った機能亢進が満月の夜の産卵を引き起こすことが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、月周同調産卵を行うクサフグをモデルとして、生殖機能を調節する神経ホルモンである生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)とキスペプチン(Kiss)の機能が、光や水温などの外部環境要因によってどのような仕組みで調節されるのかを明らかにすることである。平成26年度では、次の1)3)の解析を行った。1)KissニューロンとGnRHニューロンの機能形態的相互作用を明らかにするために、クサフグKiss前駆体に対する抗体を作成した。2)光(日長)情報は網膜を介して松果体に伝達され、松果体ホルモンであるメラトニンの分泌パターンとして脳内に伝えられる。Kiss遺伝子の発現がメラトニンによって調節されるかどうかを明らかにするため、クサフグにメラトニンを投与して脳を採取した。3)KissニューロンとGnRHニューロンの機能は水温によって影響を受けるが、その調節における機能的分子として温度感受性TRPチャンネルが考えられる。そこで、温度感受性TRPチャンネルの一つであるTRPV1a遺伝子をクサフグとトラフグからクローニングした。また、近縁種のマフグを用いて、魚を異なる温度で飼育して脳内のTRPV1a遺伝子の発現を解析した結果、自然条件より4°C高くするとTRPV1a遺伝子の発現が高まる傾向があることがわかった。平成27年度では、次の1)と2)の解析を行った。1)クサフグに明期、あるいは暗期の始めにメラトニンを投与(6時間)して、KissーGnRH系の各遺伝子の発現量の変化を調べた。Kiss、Kiss受容体、GnRH1、GnRH2の遺伝子発現量はメラトニンによって増加し、その効果は暗期の始めの投与が大きかった。また、メラトニン受容体1bの遺伝子発現量もメラトニン投与によって増加した。暗期に分泌量が高まるメラトニンは、脳内の受容体を介して、Kiss、Kiss受容体、GnRH1と2の遺伝子発現を刺激し、これらの神経ホルモンの発現を日周期的に調節すると考えられる。2)クサフグを異なる水温で7日間飼育し、KissーGnRH系の各遺伝子とTRPV1a遺伝子の発現量の変化を調べた。低温および高温でKiss、Kiss受容体とGnRH1の遺伝子発現量が低下し、生殖腺指数も低下したが、TRPV1a遺伝子は高温で増加した。間脳で発現しているTRPV1aが直接的に高温を感知することが示唆された。そこで、低温で活性化することが知られているTRPA1遺伝子をクローニングし、温度による影響を調べた結果、TRPA1遺伝子は低温で増加することがわかった。

平成27年度に計画していた研究のうち、クサフグKiss前駆体に対する抗体を用いたKissニューロンとGnRHニューロンの形態的相互関係の解析は遅れており、H28年度に重点的に取り組む予定であるが、メラトニンおよび水温によるKissーGnRH系の機能の調節については、順調に進行し、期待された以上の結果が得られた。メラトニンによるKissーGnRH系の調節が明らかになったとともに、温度による調節機構について、TRPV1aの成果に基づいてTRPA1の解析を新たに開始した結果、脳内での温度の直接的感受とKissーGnRH系の調節という新しいメカニズムが示唆された。本研究では、半月周性の産卵リズムをもつクサフグを研究モデルとして、月周産卵リズムの形成におけるKissーGnRH系の機能とその分子機構を明らかにする。これまでの研究から、GnRH2、Kiss、Kiss受容体の遺伝子発現が同期して日周および概日変動し、これらの生殖調節神経ホルモンの発現が松果体にある概日時計と松果体から分泌されるメラトニンによって調節される可能性が示された。本研究では、KissニューロンとGnRHニューロンの機能形態学的相互関係を明らかにし、それを基盤として、メラトニンや弱光、さらに水温によるKissーGnRH系の機能の調節機構を明らかにする。平成28年度では、次の1)と2)の解析を行った。1)予定していた弱光暴露実験は、魚が採集できず実施できなかった。月光によるKissーGnRH系の調節に関する実験として、KissーGnRH系の遺伝子の発現の月周変動を検討した。産卵期のクサフグの間脳で、kiss2とkiss2r、gnrh1の発現量は、夜間において月齢15日(満月)に発現量が上昇した。一方、gnrh2は月齢10日と25日に発現量が上昇した。gnrh3は、月齢に伴った変化を示さなかった。2)KissによるKissーGnRH系の調節を検討した。未成熟なクサフグ1歳魚、産卵場で採集した成熟個体共に、Kiss2投与によりkiss2rとgnrh1の発現量は用量依存的に増加した。一方、gnrh2とgnrh3の発現量は変化が見られなかった。下垂体においては、fshbとlhbの発現量がKiss2投与によって増加した。これらの結果から、Kiss2は、Kiss受容体を介してGnRH1の発現を刺激し、FSHとLHの合成量を増加させることが明らかになった。また、このKiss-GnRH1系の月齢に伴った機能亢進が満月の夜の産卵を引き起こすことが示唆された。平成26年度に計画していた研究を概ね実施することができた。クサフグKiss前駆体に対する抗体の作製が予定より遅れたため、KissニューロンとGnRHニューロンの機能形態的相互作用を明らかにするまでに至らなったが、H27年度に実施する予定である。TRPV1a遺伝子のクローニングは、フグゲノム情報を基にして順調に進んだ。マフグを用いた実験から、TRPV1aが環境水温の感受に関わることが示唆される結果が得られ、脳内のKissニューロンとGnRHニューロンの機能の調節にTRPV1aが関わるかどうかを今後解析していく。平成28年度の5月8月のクサフグの産卵期に、野外の産卵場で成熟魚を採集し、抗クサフグKiss前駆体抗体と抗GnRH抗体を用いた多重染色法によってKissニューロンとGnRHニューロンの機能形態的相互作用を明らかにする。
シリカ被覆Ptナノ粒を用いた新規PEFC電極触媒の開発

PEFC電極触媒について、アノード電極ではPtのCOによる被毒が、カソード電極ではPtの溶出が問題となっている、本研究ではこれらの問題に対応可能なPt電極触媒を最終目標として、シリカ被覆Ptナノ粒子を用いた電極触媒の研究開発を行った。以下に得られた結果について示す。1シリカ被覆PtをPEFCのアノード電極に用いた場合、シリカ層によるH_2とCOの分離により、COを100ppm含む水素を供給した場合でCO被毒耐性が得られた。またシリカ被覆PtにCoを添加し700°Cでエチレン分解を行うことでカーボンナノチューブ(CNT)を生成させた場合、高い発電特性が得られたが、一方CO被毒耐性が低下した。シリカ内部のPt上で水素が活性化され、生成した電子がCNTにより効率よく移動したため発電特性は向上するが、CNT生成に伴いシリカの細孔構造が崩れたためCO被毒耐性を保つには至らなかったと考えられる。CO被毒耐性については、今後シリカ被覆Pt触媒の電子伝導性の向上に対する別のアプローチが必要であると考える。2カーボンナノチューブを生成したシリカ被覆Pt触媒をカソード電極に用いて、電位変動によるPt溶出耐久試験を行った。炭素担持Pt触媒では500回のサイクルで発電特性が半減したものの、シリカ被覆Pt触媒ではPtのシンタリングを抑制させることができ、発電特性が保たれるという結果が得られ、高い溶出耐性が示された。このようにPt溶出耐性について、シリカ被覆Pt触媒が有効であるという重要な知見が得られた。PEFCの電極触媒には白金(Pt)が用いられているが,アノード電極ではPtのCOによる被毒が,カソード電極ではPtの溶出が問題となっている.通常PEFC電極触媒として炭素担持Ptが利用されるが,Pt粒子を化学的に安定な物質でコーティングすれば,Pt電極触媒のCO被毒耐性,Pt溶出耐性が向上できると考えた.そこで本研究では,Ptナノ粒子を緻密なシリ力層で被覆した触媒を調製し,これをPEFC電極触媒に応用した.塩化白金酸水溶液を含む油中水滴型マイクロエマルション中でPt前駆体ナノ粒子を形成し,ここにシリカ源であるテトラエトキシシラン(TEOS)を添加し,TEOSの加水分解を行ったところ,直径25nm程度のPt粒子をシリカで被覆することができた.そこでこのシリカ被覆Pt触媒をPEFCのアノード電極に用いて,CO被毒耐性を調査した.その結果,アノードにCOを100ppm含む水素を供給した場合の電極活性は,純水素を供給した場合とほぼ同程度であることが分かった.Ptを被覆するシリカ層が緻密であるため,分子サイズの小さい水素はシリカ層を透過しPt上で活性化されるものの,よりサイズの大きなCOはシリカ層を透過できないため,Ptをシリカで被覆することでCO被毒耐性が向上したものと考えられる.しかしシリカ被覆Pt触媒は,炭素担持Pt触媒と比較して,純水素燃料を用いた場合でもその発電特性が極めて低いことが分かった.これはPt上で水素が活性化されるものの,Ptを被覆するシリカが絶縁体であるため,水素の活性化で生成した電子が外部に取り出せなかったためと考えられる.そこでシリカ被覆Pt触媒からのカーボンナノチューブ生成を試みた.カーボンナノチューブの電気伝導性は極めて高い.その結果,シリカ被覆Pt触媒にCOを添加した触媒は,700°Cでのエチレン分解反応でカーボンナノチューブを生成することが分かった.PEFC電極触媒について、アノード電極ではPtのCOによる被毒が、カソード電極ではPtの溶出が問題となっている、本研究ではこれらの問題に対応可能なPt電極触媒を最終目標として、シリカ被覆Ptナノ粒子を用いた電極触媒の研究開発を行った。
人工金属格子薄膜の弾性と磁性に関する系統的研究

窒素ガスを微量に添加して作製したナノ結晶ダイヤモンド(Nanocrystalline diamond:NCD)薄膜は,窒素流量の増加と共にポアソン比が大きく増加するような異常弾性を示すことを,我々が独自に開発した超音波計測法により明らかにした.本研究では,この異常弾性を裏付ける微視的構造を探るため,第一原理計算によって実験結果の考察を行った.第一原理計算では,積層欠陥を含むダイヤモンド構造モデルを考える.これにより,NCD薄膜が示すsp3結合とnon-sp3結合とが混在する構造を構築することができる.この積層欠陥モデルの弾性定数を計算し,さらに等方体近似を施すことによって,積層欠陥がランダムに存在する構造の弾性定数を決定することができる.第一原理計算から得られた弾性挙動は実験結果とよい一致を示した.このことから,NCD薄膜の弾性には薄膜中のnon-sp3結合が支配的な影響を与えることを明らかにした.また,金属ナノ薄膜のフォノン振動についても研究を行った.ナノ薄膜に極短パルスレーザーによるポンプープローブ法を適用すると,薄膜が振動する様子を観測することができる.従来,この振動は連続体力学における共振現象であると理解されてきた.しかしながら,ナノ薄膜の厚さが高々30個程度しかないことを考えると,もはや連続体力学による議論は意味をなさない3本研究では,原子層が厚い真空層に挟まれたスラブモデルを構築し,第一原理計算によってこのモデルのΓ点におけるフォノン振動数を計算した.その結果,実験結果と計算結果は非常によい一致を示した.このことから,ナノ薄膜の振動がΓ点におけるフォノン振動であることを初めて証明した.高い垂直磁気異方性を示すため,高密度磁気記録媒体としての応用が期待されるCo/Pt超格子の弾性特性を理解することは,薄膜組織や磁性との関連を理解する上で重要な課題である.本研究では異方性弾性定数C_<11>およびC_<33>について,第一原理密度汎関数法を用いて理論的に求めた.また,超音波計測を用いて弾性定数を正確に測定することにより,第一原理計算結果の妥当性について検討した.第一原理計算では,Co/Pt超格子をモデル化し,構造最適化を行ったのちに弾性定数を計算した.弾性定数はエネルギをひずみで二階微分することによって求めた.実験では,面内弾性定数C_<11>を共鳴超音波スペクトロスコピー法,面外弾性定数C_<33>をピコ秒レーザー超音波法によってそれぞれ測定した.実験および計算結果から,以下のことがわかった:i)測定したC_<33>は計算値と4%以下の差で一致した.一方で,(ii)C_<11>については実験値が計算値を15-20%上回った.(iii)実験結果では,C_<11>はC_<33>よりも小さくなっており,これは複合則から予測される結果とも一致しているが,計算結果ではC_<11>がC_<33>を優位に上回った.すなわち,実験と計算とで弾性異方性が逆転した.第一原理計算によって得られた超格子薄膜の弾性定数を実験結果と比較した研究例は皆無であり,C_<33>が実験値と計算値とでよい一致を見せたことは特筆すべき点である.一方,C_<11>については両者の差が比較的大きく,実験値が計算値よりも小さな値となったことから,Co/Pt超格子が柱状組織を有する可能性が示唆された.また,第一原理計算によって得られた弾性異方性はC_<11>>C_<33>となっており,通常の薄膜が示す弾性異方性とは逆の傾向を示した.このことから,Co/Pt超格子薄膜は特異な弾性的特長を示し,これによって垂直磁気異方性が発現する可能性が示唆された.窒素ガスを微量に添加して作製したナノ結晶ダイヤモンド(Nanocrystalline diamond:NCD)薄膜は,窒素流量の増加と共にポアソン比が大きく増加するような異常弾性を示すことを,我々が独自に開発した超音波計測法により明らかにした.本研究では,この異常弾性を裏付ける微視的構造を探るため,第一原理計算によって実験結果の考察を行った.第一原理計算では,積層欠陥を含むダイヤモンド構造モデルを考える.これにより,NCD薄膜が示すsp3結合とnon-sp3結合とが混在する構造を構築することができる.この積層欠陥モデルの弾性定数を計算し,さらに等方体近似を施すことによって,積層欠陥がランダムに存在する構造の弾性定数を決定することができる.第一原理計算から得られた弾性挙動は実験結果とよい一致を示した.このことから,NCD薄膜の弾性には薄膜中のnon-sp3結合が支配的な影響を与えることを明らかにした.また,金属ナノ薄膜のフォノン振動についても研究を行った.ナノ薄膜に極短パルスレーザーによるポンプープローブ法を適用すると,薄膜が振動する様子を観測することができる.従来,この振動は連続体力学における共振現象であると理解されてきた.しかしながら,ナノ薄膜の厚さが高々30個程度しかないことを考えると,もはや連続体力学による議論は意味をなさない3本研究では,原子層が厚い真空層に挟まれたスラブモデルを構築し,第一原理計算によってこのモデルのΓ点におけるフォノン振動数を計算した.その結果,実験結果と計算結果は非常によい一致を示した.このことから,ナノ薄膜の振動がΓ点におけるフォノン振動であることを初めて証明した.
単一核スピンの量子状態の非破壊観測

無機結晶中にドープされた希土類イオンの核スピンは量子情報を実現するためにとても良い系であると言える。これらの核スピン状態をキュービットとして用いるためには、核スピン状態を個別に観測、制御しなければならない。しかしながら、固体中の単一希土類イオンの観察は数報あるものの、検出感度の問題から量子情報までの発展には至っていない。そこで、我々は検出システムの高感度をねらい非球面対物レンズを用いた顕微システムを構築した。これにより、結晶中のプラセオジウムの1イオン検出に成功した。波長956nmの波長安定化半導体レーザーをベースとした光源システムを構築し、これを用いてPr^<3+>の光検出が行得ることを確認、さらに核スピンによる超微細構造をラジオ波とレーザーの二重共鳴分光で測定し、試料に対するラジオ波照射を確認した。現有のTiSaレーザーの線幅は1GHz程度あり、安定な外部共振器を参照として誤差信号を取り出し、電気回路で負帰還をかけても数MHzに抑えこむのが限界であった。これに対し、モノリシック構造により周波数の安定化が図られた半導体レーザーは、はじめから10MHz程度の線幅しかなく、負帰還をかけると容易に100kHz以下になり、単一Pr^<3+>の観測に必要な条件を満たした。また、ゼロ磁場で単一Pr^<3+>の発光を検出するには、ゼロ磁場における核スピン状態間の二本の遷移、すなわち8MHzと16MHzの核四極子共鳴遷移をラジオ波で飽和させて、核スピンが絶えず全ての可能な量子状態を経験するようにしなければならない。そのために必要な、二周波数に同時に共鳴するラジオ波回路も開発し、液体ヘリウム用クライオスタットの底部にある試料と対物レンズホルダーに実装した。すなわち、ラジオ波は50Ωの同軸ケーブルによって液体ヘリウム中の試料に届けられ、試料周りのコイルとともに二重共振回路の素子として組み込まれた二つの可変容量をクライオスタットの外部から変化させることで二つの共鳴周波数を調整できる。実際に試料にラジオ波が当たっていることを、ラジオ波とレーザー光の二重共鳴分光で確認した。光とラジオ波の両方に関して、単一スピン観測のための装置として問題ないものに仕上がっている。本課題の目標は、低温固体中の1個の発光性イオンを光検出し、その核スピンの量子状態を、光の周波数から読み取ることに挑戦することにある。平成24年度までで、温度1.5 Kにおけるプラセオジウムイオン1個に由来する信号をとらえることに成功した。これをうけて、平成25年度は、(1)検出した信号が一個のイオンからの信号であることの確認、(2)投稿論文執筆とその予備的実験、をおこなった。課題(1)の検出した信号が1個のイオンからの信号であることを確認するため、単一イオンからの信号の偏光依存性を測定した。バルク結晶では、プラセオジウムイオンの結合サイトが120度おきにあるため、プラセオジウムイオンの吸収には偏光依存性がない。一方、単一イオンの信号は、偏光を変えると完全に強度がゼロになる角度がある。これは、検出している双極子は一つであるため、光の偏光と双極子向きが平行になる角度で、吸収がゼロになるからである。さらに、実験に用いた非球面反射型対物レンズの性能を、実験とシミューレーションの両方から評価し、得られた信号強度が単一のプラセオジウムから予想される強度と極めて良い一致をした。これらの実験的な結果から、我々はプラセオジウムの1イオン光検出に成功したと考えている。課題(2)として、投稿論文の執筆とその予備的実験をおこなった。これらはうまくいき、投稿論文も数ヶ月のうちの投稿できるところまで進行している。本研究は、スピンを量子ビットとした量子コンピュータの実現に不可欠な、一個のスピンの量子状態を乱すことなく読み取ることを目指している。実際の一個の原子核の磁気モーメントは小さすぎて直接観測できないが、1個の原子が放つ発光は十分検出可能である。そこで我々は静磁場の下で固体中の一個のイオンの発光波長がその核スピン状態ごとに異なることを利用して、単一イオンを発光検出し、発光波長からその量子状態を観測することにした。このとき、イオンの光励起状態は核スピン状態による超微細構造が分離できるだけ十分に長い寿命を持つ必要がある。この条件を満たすものの中から対象とした系は、三弗化ランタン結晶中の希土類イオン、特に3価のプラセオジムイオンである。単一希土類イオンの光検出は、単一原子核の磁気モーメントの直接検出に比べれば見込みがあるとはいえ、非常に困難であることには変わりない。長寿命な励起状態への遷移を用いなければならないため、通常の単一分子分光で扱う有機色素分子に比べると発光量が3桁少ない。従ってこの実験を成功させるためには装置の抜本的な改良が必要である。そこで我々は、液体ヘリウム中で使用可能な本格的な対物レンズが存在しないことに着目し、独自に開発することにした。

冷しても結像能が悪くならないためには、対物レンズは一体成形でなければならない。しかし一方で対物レンズが一種類の材料から作られていると、色収差が必ず存在する。この矛盾を、一体成形の反射型対物レンズとすることで一挙に解決した。一個の石英に材料内部へ向けて球面鏡を2面作りこみ、材料の界面は全て焦点に集まる光線に対して垂直になるようにした。最初は球面鏡二枚だったが片方を非球面鏡とすることで一層集光能が向上した。最終的に集光能が約2桁向上した為、1秒間に200300カウント程度の単一イオンからの信号を捉えることができた。当該年度の後半に受けた追加交付であったが、開発を目指している非球面対物レンズのプロトタイプの設計は既に終えており、ほぼ計画通りの進捗である。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の最大の難関は単一プラセオジムイオンの光検出であった。今日一般に行われている単一分子分光の対象とする色素分子の発光に比べてプラセオジムイオンの発光は約三桁弱いからである。液体ヘリウム中で使用できる、集光効率が高く色収差のない対物レンズの開発と、核スピン状態の光ポンピングを阻止するための励起光の工夫によって単一イオンの発光検出を可能にした。次はl静磁場を準備して磁場中の単一イオンの測定に向かうが、これも単に位置イオン検出ができたから直ぐに実現するものではない。最大の山は2年目で越えることができたが、前途にはまだまだ解決すべき難題が残っているので「おおむね順調」とした。固体中の一個の核スピンによる超微細構造を光遷移のエネルギーで区別しようとするもので、10^7の高い分解能が必須である。また、毎秒10,000光子程度の発光は、現実的な検出される光子数としてはその1%程度の毎秒100光子程度なので、これを検出できる高い信号対背景光比が要求される。これらの条件を満たすべく、光源の性能など装置の能力向上を追求してきた。その延長として非球面対物レンズの開発が残された課題であるが、今後は試料の微結晶化など、試料にも工夫が必要である。単一イオンの光検出が達成できたので、次は静磁場中に試料を置き、励起レーザーがどの波長のときにイオンが発光するかを知れば、観測中の単一核スピンがどの量子状態にあるかを知ることができる。このため、試料の結晶に対してある決まった向きに数テスラの磁場をかけなければならない。液体ヘリウム中で数テスラの静磁場を作るには超伝導線を用いたヘルムホルツ型のスプリットコイルをヘリウム槽内に入れればよい。これを上下左右前後3方向に作れば地場の向きを任意に制御できる。
認知症における脈絡叢を介した尿酸の脳内移行の影響について

尿酸は痛風や高尿酸血症の原因因子として知られ、心血管疾患との関連が注目されている。一方で、強力な抗酸化物質として神経保護作用を持つことが知られており、脳梗塞巣の縮小に尿酸投与が有用であったという報告がある。我々の研究室では、剖検脳を利用し、尿酸の輸送体であるURAT1、GLUT9の脈絡叢での局在を新規に見出し、平成29年度に報告した。平成30年度は臨床研究として、「集中治療室入室患者の認知機能低下、せん妄と血清尿酸値に関する後ろ向き研究」を計画した。院内の倫理審査委員会の承認を得た後に、データの解析を行っている。この研究は、高侵襲手術後の患者で認知機能低下、せん妄に血清尿酸値が関係あるか後方視的に調査することを目的としている。この研究により高尿酸血症の患者は術後せん妄を起こしにくいのかという疑問が明らかになる可能性がある。また、各種病態モデルマウス脳において尿酸輸送体の発言パターンや発現量の変化を免疫反応、ウエスタンブロット、定量的PCRにより解析する。また、脳以外の組織における尿酸輸送体の局在も明らかにしていく。尿酸の中枢神経系への影響、特に抗酸化作用、神経保護作用のメカニズムはまだ解明されていない。尿酸の抗酸化作用や神経保護作用は認知症、アルツハイマー病、パーキンソン病やその他の難治性神経系疾患の新たな予防法や治療法の開発に応用できる可能性があるためこの分野での研究をすすめていく。「集中治療室入室患者の認知機能低下、せん妄と血清尿酸値に関する後ろ向き研究」を臨床研究として計画し、院内の倫理審査委員会の承認を得た。現在データを解析中である。1「集中治療室入室患者の認知機能低下、せん妄と血清尿酸値に関する後ろ向き研究」のデータを解析し、学会発表や論文投稿する。2各種病態モデルマウス脳における尿酸輸送体の発言パターンや発現量の変化を免疫反応、ウエスタンブロット、定量的PCRにより解析する。3脳以外の組織における尿酸輸送体の局在を検討する。平成29年度、尿酸の脳内での輸送動態を明らかにする目的で尿酸輸送体であるGLUT9とURAT1の研究を進めた。研究結果であるGLUT9のヒト脈絡叢上皮細胞と脳実質の上衣細胞での局在、URAT1のヒト脈絡叢上皮細胞における局在を報告した(Neurosci. Lett., 2017, 659, 99-103)。脈絡叢と近位尿細管でのGLUT9とURAT1の免疫反応は細胞質の膜の面(apical/basal)では対照的であることは非常に興味深い結果であった。腎臓ではGLUT9が近位尿細管上皮細胞の基底側の細胞膜に、URAT1が尿細管管腔側の細胞膜に存在し、尿細管管腔内から上皮細胞を経由して血管側へ尿酸を輸送(再吸収)していることが知られている(Nature, 2002, 417, 447-452)。今回の脈絡叢における免疫組織化学的検討から尿酸は脈絡叢の基底膜側から脳室側へ輸送される可能性が示唆された。平成30年度は高尿酸血症を含めたヒト脳脊髄液中の尿酸値と血清尿酸値の検討のため臨床研究の準備を進めている。また、各種病態モデルマウス脳において尿酸輸送体の発現パターンや発現量の変化を免疫反応、ウエスタンブロット、定量的PCRにより解析する。尿酸の抗酸化作用や神経保護作用は認知症、アルツハイマー病、パーキンソン病やその他の難治性神経系疾患の新たな予防法や治療法の開発に応用できる可能性があるためこの分野での研究を進めていく。尿酸輸送体であるGLUT9とURAT1のヒト脈絡叢上皮での局在を免疫組織化学的に検討した。共焦点レーザー顕微鏡を利用し、蛍光抗体による二重染色によりGLUT9とURAT1の局在を明らかにした。また研究により得られた結果を論文にまとめて報告した(Neurosci. Lett., 2017, 659, 99-103)。

また、脳以外の組織における尿酸輸送体の局在も明らかにしていく。尿酸の中枢神経系への影響、特に抗酸化作用、神経保護作用のメカニズムはまだ解明されていない。尿酸の抗酸化作用や神経保護作用は認知症、アルツハイマー病、パーキンソン病やその他の難治性神経系疾患の新たな予防法や治療法の開発に応用できる可能性があるためこの分野での研究をすすめていく。「集中治療室入室患者の認知機能低下、せん妄と血清尿酸値に関する後ろ向き研究」を臨床研究として計画し、院内の倫理審査委員会の承認を得た。現在データを解析中である。1高尿酸血症を含めたヒト脳脊髄液中の尿酸値と血清尿酸値の検討のため臨床研究を進める2各種病態モデルマウス脳における尿酸輸送体の発現パターンや発現量の変化を免疫反応、ウエスタンブロット、定量的PCRにより解析する3脳以外の組織における尿酸輸送体の局在を検討する1「集中治療室入室患者の認知機能低下、せん妄と血清尿酸値に関する後ろ向き研究」のデータを解析し、学会発表や論文投稿する。2各種病態モデルマウス脳における尿酸輸送体の発言パターンや発現量の変化を免疫反応、ウエスタンブロット、定量的PCRにより解析する。3脳以外の組織における尿酸輸送体の局在を検討する。香川県で開催された学会での発表であったので旅費が当初の予算ほどかからなかった。平成30年度の旅費、または試薬や抗体の購入・作成に使用する。本年度は学会発表は行わなかったので旅費が当初の予算ほどかからなかった。平成31年度の旅費、または試薬や抗体の購入・作成に使用する。
半導体的基底状態を持つ近藤格子系の研究

近藤格子系の新しい基底状態である半導体的状態を明らかにする為に、CeNiSnとCeRhSbの単結晶の純良化を進め、バルクな物性測定と中性子散乱、μSR、トンネル分光とによって研究した。新しく得た知見を以下に要約する。1.単結晶の純良化:チョコラルスキー法で育成したCeNiSn単結晶を固相電解で精製すると不純物は半減した。一方、CeRhSbはWるつぼに封入したブリッヂマン法によって、良質な単結晶を得た。2.伝導と磁性:不純物量が減るに従って、両系とも低温での電気抵抗の半導体的増加は抑えられる。これは、ギャップが異方的でフェルミ面の一部でギャップが閉じている事を意味する。ギャップの形成に伴って伝導電子の緩和時間は急速に長くなる。ρ_c>ρ_b>ρ_a及びχ_a>χ_b>χ_cという関係が共通に成立する事は、両系で良く似た混成効果によってギャップが形成される事を示す。3.中性子散乱とμSR:CeNiSnではコヒーレンスの発達する20K以下で2meVと4meVの二種類の反強磁性相関が現れる。後者はb軸方向の準一次元的なスピン相関であって、b軸長と同程度の短い相関距離を持つ。μSR実験からは、Ce当たり0.01μ_Bの磁気モーメントが14mKまで動的に揺らいでいる事が判明した。4.トンネル分光:破断接合法を採用する事によって低温でのギャップ形成を初めて直接に観察出来た。2KでのギャップはCeNiSnで8-10meV、CeRhSbで20-27meVである。これは比熱の解析から求めた近藤温度T_Kに対応するエネルギーであって、NMRで求めたスピンギャップよりも数倍大きい。近藤半導体CeNiSnとCeRhSbに於けるエネルギーギャップ形成の機構を研究するために、良質な単結晶試料を育成して種々の物性測定を行った。新しく得た知見をいかに列挙する。1.単結晶育成:Wるつぼを用いたチョコラルスキー法によって育成したCeNiSn単結晶は、以前のものに比べて不純物が遥かに少なくなった。一方、CeRhSbはMoるつぼに封入したブリッヂマン法によって、単結晶育成に初めて成功した。2.伝導と磁性:CeRhSb単結晶の伝導と磁性に於ける異方性は、CeNiSnよりも小さい。これは、CeRhSbに於けるc-f混成がより強い事を反映している。両系に共通するのは、a軸方向の電気抵抗と帯磁率に13-20Kでピーク或いは肩を持つ事である。CeNiSnでは単結晶の質が良くなると、伝導の異方性は強くなるものの、電気抵抗の低温での上昇は緩やかになる。3.CeNiSnのスピン相関:東大物性研の門脇等と共同で中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、20K以下でb軸方向の1次元的な反強磁性的スピン相関が発達する事を見いだした。一方、ミュンヘン工科大のKalvius教授等と行ったμSR実験からは、14mKまでスピン相関は動的であって、Ce当たり0.01μ_Bの微少磁気モーメントが数MHzで揺らいでいる事が判った。4.CeRhSbの電荷ギャップ:分担者の浴野がトンネル効果によってギャップの観測に成功した。24K以下でギャップは徐々に開き、8K以下で急速に成長する。