hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新興感染症・ズーノーシスとしてのQ熱:Q熱による不定愁訴・登校拒否に関する研究

1.東京地区の大学病院におけるCoxiella bumetti(Cb)感染の状況の把握について:慢性疲労症候群(CFS)の患者138名について、Coxiella burnetti(Cb)DNAの検出をnested PCR法により行った。その結果、30例(21.7%)が陽性となった。健康人対照52例では5例(9.6%)が陽性となり、CFSで陽性率が有意に高かった(P=0.027)。また、CFSの基準に満たない、発熱、倦怠感等の不定愁訴を示した患者48名中20例(41.7%)がCb抗体価陽性となった。2.Q熱患者における抗生剤の投与方法や投与期間など治療法の検討:この20例に対し、MINOを中心とした抗生物質で治療を行ったところ効果の発現まで13ヶ月と、個人差は有ったものの、20例の全ての患者に解熱、倦怠感の改善が認められた。3.登校拒否児についての検討:登校拒否児の症例は、研究協力者が転勤となったために、積極的な協力が得られず、4症例ではあった。しかし、1例が抗体価が陽性となりMINOの投与により症状が改善した。4.患者飼育ペットの検討:3症例の患者のペット(イヌ3頭)の検査を行ったところ、2頭がPCR陽性となった。また、1頭はMINOによりPCR陰性となった。5.学会発表:以上のCFSについては、第7回慢性疲労症候群研究会において発表を行った。また、3月の日本内科学会で発表予定である。さらに、招請講演において、今回のQ熱に付いて広く理解を得るべく説明を行っている。6.論文発表:現在、今回の内容でCIDに投稿中である。7.マスコミ報道:NHK2002年3月4日クローズアップ現代、8chアンビリーバボー以上、現在までの研究の概略を述べたが、予定の約80%には達していると考えている。本年度の研究実績は、予定の順に以下のごとく示す。1.東京地区の患者の12人中4名(33.3%)がPCR法により陽性となった。今回は特に動物との関連の深い者を対象としたため、以前の我々の報告と同様な結果となったと思われた。対象人数も少なかったため、平成13年度は帝京大学医学部松田重三教授の協力も得る予定である。2.Q熱における抗生剤の投与法、投与期間の検討については、現在、抗生物質による治療は2名であり、一人は効果が認められ、一人は効果が得られなかった。この件は継続して慎重に検討して行く予定である。3.4.学童期以上の登校拒否・不定愁訴、予防医学協会、子供とからだと心・全国研究会議、日本小動物獣医医師会等を対象に抗体価、PCRの検査については、対応をする予定であった先方の者が転勤となり、現在、中断している。しかし、個人的に折衝したところ、我々の研究対象が'従来の感染症を疑えないような症以上である'ため、患者および患者両親の理解が得られないことが判明した。来年度はこの点の対処を行い再度、研究を進める予定である。5.研究結果の発表:Q熱患者のBuffy coat・白血球3分画からCoxiella burnetii遺伝子検出の試み〔第47回日本臨床病理学会総会(福島)、48巻捕冊、2000〕。尚、この発表については、現在、欧文ジャーナルに投稿準備中である。平成12年8月29日号の日刊ゲンダイに取材掲載済み1.東京地区の大学病院におけるCoxiella bumetti(Cb)感染の状況の把握について:慢性疲労症候群(CFS)の患者138名について、Coxiella burnetti(Cb)DNAの検出をnested PCR法により行った。
メラトニン生合成系に関与する酵素NATのcDNAクロ-ニングとその構造解析

本研究では、当初目的としたメラトニン生合成系に関与するアリルアルキルアミンNATのcDNAをクロ-ニングできなかった。しかし、ニワトリ松果体のλgt10cDNAライブラリ-から、新たに2種類のアリルアミンNAT(p-NAT-3とp-NAT-10)をクロ-ニングし、その全塩基配列を決定した。2つのcDNAはいずれも290個のアミノ酸をコ-ドしており、p-NAT-3、p-NAT-10および肝臓のNATのアミノ酸のホモロジ-は約60%であった。ノ-ザンブロット法から、p-NAT-3とp-NAT-10はともに2.2-kbのmRNAをもち、p-NAT-3は脳と腸に、p-NAT-10は腎臓に特異的に存在することが判った。またgenomicサザンブロット法からp-NAT-3、p-NAT-10および肝臓のNATは別の単一遺伝子にコ-ドされていることが明らかになった。形質転換細胞内で発現されたp-NAT-3、p-NAT-10由来のNATおよび松果体、脳、腎臓のホモジナイズのNATを各々DEAEセルロ-スカラムにかけ、その溶出パタ-ンを比較したところ、p-NAT-10と腎臓のNATはカラムを通過し、またp-NAT-3と脳のNATは0.08MのNaClで溶出された。松果体のNATは2つのピ-クを示し、各々腎臓と脳のNATの溶出位置に一致した。類種のアミン化合物を基質としてp-NAT-3、p-NAT-10由来のNAT活性を検討した結果、いずれもアリルアミンに対して高い活性を示し、アリルアルキルアミンにはほとんど活性を示さなかった。これまでに我々がクロ-ニングしたニワトリの3種のNAT(肝臓、p-NAT-3、p-NAT-10)のcDNAの構造から、システイン残基を含みかつ塩基性アミノ酸を多く含んでいる部分がNATの触媒部位と考えられる。従って、今後この部位に相当するオリゴヌクレオチドをプロ-ブにして松果体のcDNAライブラリ-をスクリ-ニングすることによって、アリルアルキルアミンNATのcDNAをクロ-ニングできると考える。ニワトリの松果体から分離精製したpoly(A)^+RNAを用いてGublerらの方法でdscDNAを合成し、λgt10ベクターに組み換えてCDNAライブラリーを作成した。前年度に単離したニワトリ肝臓のN-アセチル転移酵素(NAT)のCDNAをプローブにして、松果体のλgt10-CDNAライブラリーをスクリーニングした結果、新たに2種類のアリルアミンNATをコードするCDNAクローン(pNAT-3とpNAT-10)を単離することができ、その塩基配列およびアミノ酸配列を決定した。すなわち、pNAT-3は1920塩基対、pNAT-10は2155塩基対から成り、いずれも290個のアミノ酸をコードしていたが、アミノ酸配列のホモロジーは60%で余り高くなかった。2つのCDNAをChinese hamster ovary cells(CHO細胞)に導入して発現させ、いずれもアリルアミンに対してNAT活性を示すことを確認した。また、これら2つのCDNAについて、サザーンおよびノーザンブロッティング法を行い、これらの遺伝子について若干の知見を得た。

さらに、これら2つのCDNAから発現されたタンパク質と、ニワトリの松果体、脳、腎臓を各々ホモジナイズして得た上清とをDEAEセルロースカラムにかけ、NAT活性の溶出パターンを比較検討した結果、pNAT-3が脳の溶出パターンと一致し、松果体でも相当するピークが観察された。またpNAT-10は腎臓の溶出パターンと一致し、松果体では相当するピークはかなり小さいが観察された。以上、今年度は、ニワトリ松果体のλgt10-CDNAライブラリーより、新たに2種類のアリルアミンNATのCDNAをクローニングし、その塩基配列およびアミノ酸配列を決定するとともに、CDNAから発現されたタンパク質の諸性質を検討した(投稿準備中)。昨年度ニワトリ松果体の入gt10CDNAライブラリ-から新たにクロ-ニングした2種類のアリルアミンNATのCDNAについて,さらに知見を得るために以下の実験を行った。ノ-ザンブロット法より,P-NAT-3は脳と腸に,またP-NAT-10は腎臓にのみ特異的に発現していることが判ったので,各NATの組織内分布をinsituハイブリダイゼ-ション法と免疫組織化学的方法で検討することにした。まず,免疫組織化学的検討に用いる抗体作成のためのタンパク質を得るため,各CDNAを数種の発現ベクタ-に組み込んでタンパクの合成を試みたが,いずれも微量のタンパクしか合成できず,分離精製するまでには到らなかった。現在,これについては継続して検討を行っている。次に,in situハイブリダイゼ-ション法を行うために,単離した2種類のCDNAから^<35>S-UTPを基質として,RNAポリメラ-ゼを用いてCRNAをin vitroで合成した。あらかじめ作成しておいた脳および腎臓の薄切片とcRNAをハイブリダイズしたのち,オ-トラジオグラフィ-を行った。その結果,腎臓組織切片でpositiveな結果が得られた。エオシン-ヘマトキシリン染色した隣接切片との比較から,Positive部分は腎臓の近位尿細管細胞にのみ現われていることが判った。ヒトの腎臓では,近位尿細管細胞を介してパラアミノ馬尿酸や薬物代謝産物などが尿細管へ分泌されることが知られているので、ニワトリの腎臓でも同じように近位尿細管細胞を介してアミン化合物の代謝が行われているのではないかと考えられる。脳については,現在のところPositiveな結果が得られていない。今後,ハイブリダイゼ-ションの条件やプロ-ブなどをさらに検討する予定である。
筋骨格ヒューマノイドにおける剛性調節学習機構に基づくダイナミック動作の実現

ロボットが人の生活環境で人の代わりに作業を行うためには,従来の自由度の低い高剛性のロボットでは難しい,外部環境との接触を伴ったダイナミックな動作を実現する必要がある.そこで,本研究では多自由度・機械的柔軟性を実現した筋骨格ヒューマノイドロボット『腱臓』を開発した.腱臓は機械的柔軟性を持たせるために全身に非線形バネ要素を内蔵し,各筋の機械的な剛性を調節できるようになっている.これにより関節に対し拮抗に配置した筋の機械的な剛性を調節することで関節の機械的剛性を調節し,従来の剛性の高いロボットでは対応の難しい衝撃を伴う動作においてもハードウェアを破壊することなく動作することが可能となった.また,特にロボットがタスクを行う上で重要な腕の可動範囲に大きく関与する肩関節において,腱臓ではより人間に近い動作・タスクを行える肩関節の構造を採用している.腱臓の肩関節機構は3自由度の肩甲胸郭関節を有し,肩甲上腕関節の動きと協調させることでより広い腕の可動範囲を実現している.また,開発した肩関節では腕と体幹が関節としてかみ合うのではなく,肩甲骨が筋によって支えられる構造とすることで,腕にかかる衝撃が体幹に伝わりにくくしている.このような複雑な肩関節機構では動作制御が困難になり,幾何モデルベースによる筋の長さ制御だけでは肩甲骨が体幹から離れてしまうなど適切な動作生成が難しくなってしまうが,幾何モデルによる長さ制御と同時に筋の張力を監視し,張力に応じて反射的に長さを調節するシステムを設けることで滑らかに動くようになっている.これにより,体幹を使ったドア開け動作や物体の持ち上げ動作など,全身を動かしながらの環境接触動作や衝撃を伴う動作をより積極的に行えるようになった.また,動作中に状況に応じて筋の剛性を自動で調節するシステムにより,状況に応じて高剛性にすることで姿勢のずれを抑制,または低剛性にすることで環境へのなじみ動作などを自動で調節することができるようになった.ロボットが人の生活環境で人の代わりに作業を行うためには,従来の自由度の低い高剛性のロボットでは難しい,外部環境との接触を伴ったダイナミックな動作を実現する必要がある.そこで,昨年度の研究では本研究の大きな柱となる多自由度・機械的柔軟性を実現した筋骨格ヒューマノイドロボット『腱臓』を開発した.腱臓は機械的柔軟性を持たせるために全身に非線形バネ要素を内蔵し,各筋の機械的な剛性を調節できるようになっている.これにより関節に対し拮抗に配置した筋の機械的な剛性を調節することで関節の機械的剛性を調節し,従来の剛性の高いロボットでは対応の難しい衝撃を伴う動作においてもハードウェアを破壊することなく動作することが可能となった.また,特にロボットがタスクを行う上で重要な腕の可動範囲に大きく関与する肩関節において,腱臓ではより人間に近い動作・タスクを行える肩関節の構造を開発し,採用した.今回開発した肩関節機構は3自由度の肩甲胸郭関節を有し,肩甲上腕関節の動きと協調させることでより広い腕の可動範囲を実現している.また,開発した肩関節では腕と体幹が関節としてかみ合うのではなく,肩甲骨が筋によって支えられる構造とすることで,腕にかかる衝撃が体幹に伝わりにくくしている.これにより,体幹を使ったドア開け動作など,全身を動かしながらの環境接触動作をより積極的に行えるようになった.また,このような複雑な肩関節機構では動作制御が困難になり,幾何モデルベースによる筋の長さ制御だけでは肩甲骨が体幹から離れてしまうなど適切な動作生成が難しくなってしまうが,幾何モデルによる長さ制御と同時に筋の張力を監視し,張力に応じて反射的に長さを調節するシステムを設けることで滑らかに方が動くようになった.ロボットが人の生活環境で人の代わりに作業を行うためには,従来の自由度の低い高剛性のロボットでは難しい,外部環境との接触を伴ったダイナミックな動作を実現する必要がある.そこで,本研究では多自由度・機械的柔軟性を実現した筋骨格ヒューマノイドロボット『腱臓』を開発した.腱臓は機械的柔軟性を持たせるために全身に非線形バネ要素を内蔵し,各筋の機械的な剛性を調節できるようになっている.これにより関節に対し拮抗に配置した筋の機械的な剛性を調節することで関節の機械的剛性を調節し,従来の剛性の高いロボットでは対応の難しい衝撃を伴う動作においてもハードウェアを破壊することなく動作することが可能となった.また,特にロボットがタスクを行う上で重要な腕の可動範囲に大きく関与する肩関節において,腱臓ではより人間に近い動作・タスクを行える肩関節の構造を採用している.腱臓の肩関節機構は3自由度の肩甲胸郭関節を有し,肩甲上腕関節の動きと協調させることでより広い腕の可動範囲を実現している.また,開発した肩関節では腕と体幹が関節としてかみ合うのではなく,肩甲骨が筋によって支えられる構造とすることで,腕にかかる衝撃が体幹に伝わりにくくしている.このような複雑な肩関節機構では動作制御が困難になり,幾何モデルベースによる筋の長さ制御だけでは肩甲骨が体幹から離れてしまうなど適切な動作生成が難しくなってしまうが,幾何モデルによる長さ制御と同時に筋の張力を監視し,張力に応じて反射的に長さを調節するシステムを設けることで滑らかに動くようになっている.これにより,体幹を使ったドア開け動作や物体の持ち上げ動作など,全身を動かしながらの環境接触動作や衝撃を伴う動作をより積極的に行えるようになった.

また,動作中に状況に応じて筋の剛性を自動で調節するシステムにより,状況に応じて高剛性にすることで姿勢のずれを抑制,または低剛性にすることで環境へのなじみ動作などを自動で調節することができるようになった.昨年度は本研究において一番重要であり,多くの時間を必要とする機械的柔軟性を有した超多自由度筋骨格ヒューマノイドの開発を行った.しかし,開発に際し当初予定していた以上にモータや基盤等の物品が不足し,それらの入手に時間がかかってしまった,そのため,完成したロボットを実際に稼働させながらの学習システムの構築までには至れなかった.しかし,計画にはなかったがセンサ反射システムの構築を行ったことにより,計画当初よりも筋骨格ロボットの学習が容易になったため,問題はないと考えられる.本年度では,開発した筋骨格ヒューマノイドを用いて剛性調節システム,学習システムの開発を行う,また,その応用として,人間のような複雑な身体を持つヒューマノイドによるダイナミックな動作の実現を目指す.具体的にはロボットによる炒め物調理のようなすばやい動作や全身を使ったドア開け動作などを剛性調節による自由度の制限,およびそれによるフィードフォワード制御器の学習によって実現させ,本研究の有効性を示す.
紫外線によるアパタイトの高機能ナノバイオ界面制御法の開発

本研究の目的は,アパタイトの生体活性化表面改質への紫外線オゾン処理法の有用性を検証し,高機能ナノバイオ界面制御法を開発することである。5分間の紫外線オゾン処理は,生体活性化表面の汚染除去およびぬれ性を向上させ,その効果は7日間維持でき,さらに,骨芽細胞の接着・増殖を向上させることが明らかとなった。したがって,紫外線によるアパタイトの高機能ナノバイオ界面制御法を開発できた。ハイドロキシアパタイト(以下,HAP)は優れた骨伝導性を示すことから,現在,世界中で広く用いられている。しかし,HAPと骨の結合には時間を要し,その理由にHAPの生体界面における溶解性が挙げられる。我々は,既にHAPのリン酸溶液による生体活性化表面改質法を確立し,骨芽細胞の接着・増殖を活性化できることを報告した。一方,紫外線オゾン(以下,UV/O3)処理法は,セラミック系マテリアルにおいてナノレベルでの極めて高い洗浄効果を発揮すると言われている。そこで,HAPの生体活性化表面改質へのUV/O3処理の効果を分析し,UV/O3処理法の有用性を明らかにすることとした。30%リン酸溶液にて処理した表面改質試料(以下,HAP-30%PA)とコントロール(未処理)試料(以下,iHAP)を作製し,各種照射時間でUV/O3処理した。表面分析では,いずれの試料においてもUV/O3処理によるCa/P比の変化はないものの,コンタミ由来のCは処理時間に比例して減少し,本処理による洗浄効果が認められた。また,SEM像や表面粗さ(Ra)では,いずれの試料においてもUV/O3処理による変化は見られなかった。UV/O3未処理HAP-30%PAの接触角は,iHAPに比較し有意に小さい値を示し,HAP-30%PAのぬれ性は向上していた。また,いずれの試料においても,接触角は,UV/O3処理時間の増加に伴い漸減し,特に,処理1分から3分にかけて有意に減少した。さらに,HAP-30%PAの接触角は,処理3分以上で変化がないことを踏まえ,適正な処理時間の確定には,処理後のぬれ性の維持を考慮する必要があると考えられる。以上より,HAPの生体活性化表面改質へのUV/O3処理の洗浄効果とぬれ性の向上が明らかとなり,本処理法の有用性が示唆された。平成24年度は,「アパタイトナノ表面への紫外線(185 nm,254 nm)作用メカニズムの解明」を目指した。未処理アパタイトへの紫外線照射時間とぬれ性との関係を検証し,02時間の間で,照射時間と比例してぬれ性が向上することが明らかとなった。また,紫外線照射によるぬれ性の向上のメカニズムについては,現在,ESCAにて化学的表面分析を行っている最中で,結論は得られていない。したがって,結論を得た後,リン酸処理によりナノ表面のCa/P比を改質したアパタイトへの紫外線照射の影響を検討する予定である。ハイドロキシアパタイトを30%リン酸溶液にて処理した表面改質試料(以下,HAP-30%PA)について,5分間の紫外線オゾン(以下,UV/O3)処理を行った試料(UV/O3処理群)とUV/O3処理を行わなかった試料(コントロール)に対する骨芽細胞の接着・増殖について解析した。その結果,UV/O3処理群およびコントロールのいずれにおいても,培養期間の経過に従って接着・増殖が認められた。また,培養3,5日において,UV/O3処理群はコントロールに比べ有意に増加し,特に,培養5日ではその差が大きくなった。UV/O3処理法は,MC3T3-E1細胞の接着・増殖において有用であることが明らかとなった。研究期間を通して,アパタイトナノ表面への紫外線(185 nm, 254 nm)作用メカニズムが解明され,HAP-30%PAに対するUV/O3処理法における適切な処理時間は5分であること,また,MC3T3-E1細胞の接着・増殖を促進させたことから,紫外線によるアパタイトの高機能ナノバイオ界面制御法を開発できた。歯科補綴学,生体材料学アパタイト表面への紫外線(185 nm,254 nm)作用メカニズムを解明した。現在は,リン酸処理したアパタイトナノ表面を紫外線で制御することで,骨芽細胞の動態への影響を解析しており,平成25年度の到達目標の2/3まで達成されている。紫外線照射装置は注文生産であるため予想以上に納期が遅れ,研究の開始を遅らせることとなった。したがって,平成24年度の到達目標の1/3となった。紫外線によるアパタイトの高機能ナノバイオ表面改質法を確立し,臨床応用されているアパタイトにおける表面改質の普遍性を検証することで,紫外線によるアパタイトの高機能ナノバイオ界面制御法を開発する。アパタイトナノ表面のCa/P比の改質に対する,紫外線照射の作用メカニズムを解明する。次に,紫外線照射によりアパタイトナノ表面の改質界面の制御方法を確立した後,骨芽細胞や破骨細胞の応答解析を行う予定である。これらの研究成果を得ることで,アパタイトの高機能ナノバイオ表面改質法を確立する。

研究計画に従って助成金を使用したが,購入物品の価格変動により次年度使用額を生じた。研究計画は順調に遂行しており,翌年度の助成金の使用計画と合わせて適切に使用することができる。研究費の大部分は,アパタイト試料,表面改質用各種試薬,細胞実験用各種試薬の購入に使用する。また,成果がまとまれば,論文投稿及び学会発表に使用する。
細胞膜上マクロ構造体の形成と機能の機構：１分子イメジングによる解明

細胞膜上には、直径が500nmを超えるマクロ構造体が多数存在し、重要な機能を果たしている。本研究では、接着斑とシナプスをとりあげ、微細構造と、形成・分解の制御機構を比較検討した。世界をリードする生細胞1分子観察法を用いて、構成分子の動態を直接に可視化した。その結果、これらの構造体は、今まで信じられていたようなタンパク質の巨大集積体ではなく、100nm未満の直径を持つ小さな島のようなタンパク質集合体が、同程度の隙間をあけて集まってできる『群島』構造をとっているということがわかった。また島の間の海峡は、細胞膜のバルク領域と同様、アクチン骨格によってコンパートメントされていることが分かった。本研究では、このような構造体の中で主に接着斑(FA)をとりあげ、微細構造と、形成・分解の制御機構を解明することを目的としている。また、この研究を、シナプスの構造形成にも敷衍する予定である。方法としては、構成分子のリクルートや交換を、3種分子同時・世界最速の1分子イメジング法で直接に観察するという、ユニークな方法を用いている。初年度までの研究で、FAは、今まで信じられていたようなタンパク質の巨大集積体では全くないことがわかった。細胞膜中の分子は、FAにほぼ自由に出入りする。すなわち、FA領域は、基本的には、その外側の細胞膜と同様、液体性の膜からできており、その中に、FAの構造タンパク質が作る小さな島のようなタンパク質集合体が散在するという『群島構造』をとっていることが分かってきた。本年度は、FA内での分子の拡散挙動をさらに詳しく調べることにより、群島構造の解明を進めた。まず、FA内でのトランスフェリン受容体の拡散挙動を、超高速1分子追跡法を用いて詳しく調べた。その結果、トランスフェリン受容体は、FA外の細胞膜と同様、ホップ拡散することが示された。すなわち、FA内部でも、アクチン膜骨格の網目で液性の細胞膜は仕切られており、その中に、FAタンパク質の島が散在することが示唆された。ラフト分子がFA内で特異な運動をする可能性も指摘されてきた。そこで、これについても検討を加えたが、この可能性は打ち消された。FA内には、Rac1がリクルートされて来ることが昨年度までの実験で分かっていた。そこで、Rac1を活性化するPIXのリクルートを調べたところ、PIXは、細胞質から直接にFAにリクルートされて来ることが示され、これらの分子は、FAにリクルートされることが分かった。本年度は、第一に、接着班とは関係のないトランスフェリンレセプター(TfR)、脂質アンカー型タンパク質のThy1、接着斑の主要タンパク質で細胞外基質の受容体の膜貫通型タンパク質であるインテグリンβ3を蛍光標識して1分子観察した。TfRもThy1も接着斑の中に簡単に入っていき、その中で拡散運動していることがわかった。すなわち、接着斑が、1個のタンパク質大規模集積構造であるという一般的な概念は明確に否定された。インテグリンβ3は、接着斑の中で、単純拡散と一時停留を繰り返しており、動いている時間は70%、止まっている時間は30%であった(1回毎の時定数は、0.22秒と0.51秒)。これらは、接着班の群島モデルを支持する。インテグリンは、接着斑を作るタンパク質集合体である島に結合したり、取り込まれたりして、静止したり、一時停留する、と推定できた。第二に、接着斑形成に関わるシグナル分子であるRac1、および、それを活性化するPIXが、接着斑にリクルートされる過程と機構を明らかにした。PIX分子は、細胞質から接着斑に直接結合し、運動停止することがわかった。Rac1が接着斑にリクルートされる過程には、細胞質内から直接に到達する過程と、まず、細胞膜上に適当に着陸して、その後、細胞膜上を2次元拡散して接着斑に到達する過程という、2つの過程が存在した。Rac1の1分子追跡の結果、前者は約30%、後者は、約70%であることがわかった。このとき、多くのRac1分子は、接着斑領域で、頻繁に、拡散運動と一時停留を繰り返す。我々は、インテグリン分子と同様、Rac1も接着斑タンパク質群の島との結合によって、一時停留や静止が起こっていると推定している。現在、我々は、これを直接に証明すべく研究を続けている。本研究では、主に接着斑(FA)をとりあげ、微細構造と、形成・分解の制御機構を解明することを目的とした。

この研究を、シナプスの構造形成にも敷衍して解明を進めた。これらは全く分かっていなかったが、我々は、構成分子のリクルートや交換を、3種分子同時・世界最速の1分子イメジング法という、世界をリードする生細胞1分子観察法を用いて研究を開始し、その結果、解明が急激に進み始めた。これらの構造体は、今まで信じられていたようなタンパク質の巨大集積体ではなく、100ナノメートル未満の直径を持つ小さな島のようなタンパク質集合体が、数100ナノメートル程度の隙間をあけて集まってできる『群島』構造をとっているということが分かりはじめた。細胞膜上には、これら以外にも多様なマクロ構造体が存在するが、これらのマクロ構造体の形成原理と機能の機構には、共通の基本戦略・原理があり、基本的に群島構造で理解できると考え、この解明を進めてきた。本年度は、膜貫通型で細胞外マトリックスの受容体であるインテグリンのリクルートの過程を検討し、インテグリンは、群島の島の間の流動性膜内を拡散運動することによってFA内に入り、動的にFAタンパク質の島に結合することが明らかになった。すなわち、インテグリンは、動的に、細胞外マトリックスと細胞質のアクチン線維を結合していることが明らかになった。また、FA域内の流動性膜がアクチン膜骨格によって仕切られていることが分かった。さらに、後シナプスにおける細胞膜分子の動態を検討し、そこにある様々な神経伝達物質受容体と膜裏打ちタンパク質の1分子動態の解明を進めた。その結果、検討したすべての分子が、動的に常にターンオーバーしていることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、様々な細胞膜上のマクロ構造体の形成原理と機能には、共通の基本戦略・原理があり、基本的に群島構造で理解できると考え、この解明を進めている。そのパラダイムとしてFAを用い、さらに、神経細胞間に形成されるシナプスについても、解明を進めている。予備検討と初年度の研究で、FA領域は、基本的には、FA外の細胞膜と同様、2次元の液体状の構造を持つことが分かってきた。その中に、FAを構成するタンパク質群が作る複合体(大きさ不詳)が、島のように散在していると考えられる。本年度は、以下が解明された。(1)時間分解能100マイクロ秒という世界最速の1分子追跡法を用いて、FA内でのトランスフェリン受容体の拡散挙動を、詳しく調べた。その結果、トランスフェリン受容体は、FA外の細胞膜と同様、ホップ拡散することが示された。これは、極めて予想外の発見であった。すなわち、FA内部でも、アクチン膜骨格の網目で液性の細胞膜は仕切られており、その中に、FAタンパク質の島が散在することが明らかになった。この結果に基づき、現在、細胞外基質の受容体であるインテグリンの接着斑内での挙動を、詳しく調べている。(2)接着斑の裏打ちタンパク質分子の局在を、自作の超高速超分解蛍光顕微鏡で調べることが可能になった。そこで、FA内を拡散している分子との、時空間相関両者の関連を検討している。(3)ラフト分子がFA内で特異な運動をする可能性も指摘されてきた。そこで、これについても検討を加えたが、この可能性は打ち消された。(4)神経細胞の後シナプスについて、群島モデルの検証を始めた。
新世界ザルのリンパ球表面抗原に対するモノクローナル抗体の作製とその抗原の機能分析

最終年度にあたって、現在までに作製したコモンマーモセット(C.jacchus)のリンパ球表面抗原に対するモノクローナル抗体の最終的に認識する細胞群の確定を行った。マーモセットに対する抗体は5種類(6F10,5A1,7A4,10D7および6C9)で、6F10はT細胞亜群を認識し、B細胞は認識しない。5A1はT,B双方を認識するが、T細胞に関しては2/3のみを認識する。7A4はB細胞の一部(2/3)と反応し、T細胞とは反応しない。10D7はT,B双方と反応するが、T細胞には一部反応しないものもある(1/7)。6C9はリンパ球のほぼ全てと反応する。これら抗体の認識抗原をウェスタンブロットで検索した。いずれの抗原も可溶化が難しくかつ糖鎖を認識していると考えられることから、確定的な結果が得られていない。現在これら実験から得られている知見では5A1は210Kd以上を、7A4は約210Kdを、6C9は約130Kdを、10D7は210Kdと45Kdをそれぞれ認識していると考えられる。マーモセット末梢単核球をソースとしたcDNA library(ZapII)を作製し、これら抗体によるスクリーニングを行ってがいるが、現在のところ十分な結果が得られていない。リスザル(S.sdureus)に対しては当初得られた6クローンはmycoplasmaの汚染によるものかは不明瞭であるが、増殖が停止し、残念ながら最終的なクローンとして確立するに至らなかった。1.コモンマーモセット(Callithrix jacchus)リンパ球特異的モノクローナル抗体の作製:マ-モセットの脾臓または末梢血リンパ球をBALB/cAマウスに1x107個を週一回、7週間免役し、その免疫脾細胞を骨髄腫細胞NS-1とPEG法で細胞融合を行い、コモンマーモセットリンパ球特異的モノクローナル抗体の作製を行った。5クローン(6C9,10D7,5A1,6F10,7A4)について得られた結果を要約する。抗ヒトT(leuT11),B(leuB1)抗体との2重染色によって、5クローンのうち6F10がT細胞、7A4がB細胞の亜群を特異的に認識し、他はT、B細胞を認識した。ヒトを含む他動物種リンパ球との交差性は、6C9,10D7,5A1がコモンマーモセットに特異的で、6F10がリスザルとのみ交差性を示し、7A4はヒト、リスザルと交差性を示したが、カニクイザルとは交差性を示さなかった。得られた5クローンは全てIgG1サブクラス抗体に属していた。2.リスザル免疫グロブリンに対するモノクローナル抗体の作製:リスザル血清より粗抽出した免疫グロブリンをBALB/cAマウスに免疫後、MoAb抗体の作製を行った。その結果、15クローンが得られた。マウスIgG2a,IgG1およびIgMクラスに属する3クローンについて、その認識しているサル免疫グロブリンクラスを解析している。3.抗ヒトリンパ球MoAb抗体と新世界ザルリンパ球との交差性:多数の市販抗ヒトリンパ球抗体とリスザルおよびマ-モセットリンパ球との交差性をFACSで検討した。その結果、CD2,CD3,CD4,CD8,CD16,CD20,CD25,CD45RA、CD69(リスザルのみ)が検出可能であることが分かった。しかし、同じ抗原を認識する抗体であってもクローンが異なることによって反応しないものも多く認められた。1.新世界ザルのうち、リスザルのリンパ球に対するモノクローナル(MoAb)抗体を、リスザルの脾臓細胞、末梢血液単核球を免疫原として作製した。すなわち、BALB/cAマウスの腹腔または静脈内にリスザル細胞を1x10^7個を週1回の間隔で6-7回投与することによって免疫し、その脾臓細胞とNS-1骨髄腫細胞と融合させることによって、リスザルリンパ球特異的なMoAb抗体の作製を試みた。スクリーニングはリスザル末梢血単核球を標的としたFlow cytometry、骨髄塗抹標本でのIFAでの検索を行った結果、6クローンのMoAb抗体が得られた。この6クローンのうち、4クローンは末梢血単核球および骨髄細胞と反応したが、1クローンは骨髄細胞とのみ、1クローンは末梢血単核球とのみ反応した。現在、このクローンの認識する細胞群の検索と組織内分布(特にリンパ節などのリンパ系臓器)の検索とBALB/cA-nuマウスでの腹水化を行っている。2.昨年度作製したマ-モセットリンパ球に対するMoAb抗体のうち、クローン6F10についての認識抗原の解析を行った。その結果、6F10はリンパ節の皮質リンパ球に存在し、約60Kbの蛋白を認識するT細胞表面抗原であることが判明した。その他の抗原についてはウエスタンブロットの条件が定まらず、十分な結果が得られていない。6F10についてはその認識抗原の本体が何であるのかについて、部分的アミノ酸配列の検索を開始した。

マーモセットに対する抗体は5種類(6F10,5A1,7A4,10D7および6C9)で、6F10はT細胞亜群を認識し、B細胞は認識しない。5A1はT,B双方を認識するが、T細胞に関しては2/3のみを認識する。7A4はB細胞の一部(2/3)と反応し、T細胞とは反応しない。10D7はT,B双方と反応するが、T細胞には一部反応しないものもある(1/7)。6C9はリンパ球のほぼ全てと反応する。これら抗体の認識抗原をウェスタンブロットで検索した。いずれの抗原も可溶化が難しくかつ糖鎖を認識していると考えられることから、確定的な結果が得られていない。現在これら実験から得られている知見では5A1は210Kd以上を、7A4は約210Kdを、6C9は約130Kdを、10D7は210Kdと45Kdをそれぞれ認識していると考えられる。マーモセット末梢単核球をソースとしたcDNA library(ZapII)を作製し、これら抗体によるスクリーニングを行ってがいるが、現在のところ十分な結果が得られていない。リスザル(S.sdureus)に対しては当初得られた6クローンはmycoplasmaの汚染によるものかは不明瞭であるが、増殖が停止し、残念ながら最終的なクローンとして確立するに至らなかった。
難治性リンパ管異常における薬物治療効果予測因子の確立

リンパ管異常は、異常に拡張したリンパ管の集簇からなる疾患である。希少疾患であるもの、機能面および整容面における患者のQOLを著しく低下させるだけではなく、しばしば致死性となる。リンパ管の発達や脈管異常の病態にPI3kinase/Akt/mTOR経路が重要であることが解明され、この経路を標的としたmTOR阻害薬であるシロリムスの臨床治験が進んでいる。本研究では、mTORタンパクを手掛かりとして、リンパ管異常におけるシロリムス治療の効果予測因子を明らかとすることを目的としている。本年度はまず、正常リンパ管および過去のリンパ管異常症例のホルマリン固定後のパラフィンブロック検体を用いて、免疫組織化学染色の可否を検討した。検討した抗体は、mTOR経路に関連したタンパクに対する抗体、6種類である。正常リンパ管やリンパ管奇形の一部、周囲間質などmTOR関連タンパクの陽性を示す例が認められた。これにより、ホルマリン固定後のパラフィンブロック検体について、mTOR関連タンパク抗体を用いた免疫組織化学染色が可能で、本解析にこの手法を用いることができることがわかった。次に、mTOR阻害剤であるシロリムス投与症例の治療前後の検体に関しても同様の染色を行った。病変を構成するリンパ管の内皮、周囲の間質の一部にmTOR関連タンパク抗体の陽性像がみられた。平成30年度では、シロリムス治療の対象となる13症例を収集できた。今後、治療前後での形態学的あるいは免疫組織学的な、詳細な比較検討を行っていく予定である。初年度は、1正常リンパ管および、過去に診断のついているリンパ管異常症例に対してmTOR関連タンパクの免疫組織化学染色の可否の検討(基礎データの収集)、2シロリムス投与対象のリンパ管異常症例に対する免疫組織化学染色(対象症例の検討)を行う予定であった。1正常リンパ管および過去のリンパ管異常症例の、ホルマリン固定後のパラフィンブロック検体を用いて、免疫組織化学染色の可否を検討した。正常リンパ管やリンパ管奇形の一部、周囲間質などに、mTOR関連タンパクの陽性を示す例が認められた。これより、ホルマリン固定後のパラフィンブロック検体について、mTOR関連タンパク抗体を用いた免疫組織化学染色が可能で、本解析にこの手法を用いることができることがわかった。2mTOR阻害剤であるシロリムス投与症例の治療前後の検体に関しても同様の染色を行った。初年度では、シロリムス治療の対象となる13症例(目標30症例)を収集できた。その内訳はリンパ管奇形が2例、Kaposiform lymphangiomatosisが3例、Kaposiform hemangioendotheliomaが2例、診断困難例6例であった。シロリムス投与群における、mTOR関連タンパクの発現レベルの評価基準となる基礎データの集積は終了している。シロリムス投与症例については、最終年度も引き続き、症例を集積しながら解析を進めている。最終年度は、1リンパ管異常症例のシロリムス投与前後での組織学的変化の解析、2組織学的変化とシロリムス治療効果との比較検討を行う予定としている。1前年度に引き続き、シロリムス治療前後の症例における免疫組織化学染色を行い、mTOR関連タンパクの発現を調べる。2疾患ごとのmTOR関連タンパクの分布・発現レベルを明確にするパネルを作成する。作製されたパネルをもとに、患者の臨床的背景および臨床的治療効果との比較検討を行い、病理組織を用いたシロリムスの治療効果予測因子を明らかとする。収集したシロリムス症例検体の中には、解析が困難なものも含まれており、予定の目標症例数に達しない可能性がある。解析困難例が存在する理由としては、病変の特性上、検体が解析に適さないほど断片化している症例や、病変がうまく採取できていない症例があること、骨組織の混在により標本作製時に免疫染色に適さない脱灰操作が加わっている症例があることなどが挙げられる。疾患を細分化するとそれぞれの症例数は少なく、また、シロリムスの著効症例では、投与後の検体を入手できない場合も多い。治療前後ともに、さらなる検体の集積を協力施設に呼びかける予定である。最終的に症例数が目標に達しない場合でも、解析可能であった症例の結果をまとめ、シロリムス投与による病理学的な治療予後の予測因子を検討していく予定である。また、シロリムス投与前の検体のみで、mTOR関連タンパクおよびリンパ管内皮マーカー、血管内皮マーカーの染色性を、疾患ごとに比較してまとめることも検討している。正常リンパ管やリンパ管奇形の一部、周囲間質などmTOR

関連タンパクの陽性を示す例が認められた。これにより、ホルマリン固定後のパラフィンブロック検体について、mTOR関連タンパク抗体を用いた免疫組織化学染色が可能で、本解析にこの手法を用いることができることがわかった。次に、mTOR阻害剤であるシロリムス投与症例の治療前後の検体に関しても同様の染色を行った。病変を構成するリンパ管の内皮、周囲の間質の一部にmTOR関連タンパク抗体の陽性像がみられた。平成30年度では、シロリムス治療の対象となる13症例を収集できた。今後、治療前後での形態学的あるいは免疫組織学的な、詳細な比較検討を行っていく予定である。初年度は、1正常リンパ管および、過去に診断のついているリンパ管異常症例に対してmTOR関連タンパクの免疫組織化学染色の可否の検討(基礎データの収集)、2シロリムス投与対象のリンパ管異常症例に対する免疫組織化学染色(対象症例の検討)を行う予定であった。1正常リンパ管および過去のリンパ管異常症例の、ホルマリン固定後のパラフィンブロック検体を用いて、免疫組織化学染色の可否を検討した。検討した抗体は、mTOR経路に関連したタンパクに対する抗体、6種類である。正常リンパ管やリンパ管奇形の一部、周囲間質などに、mTOR関連タンパクの陽性を示す例が認められた。これより、ホルマリン固定後のパラフィンブロック検体について、mTOR関連タンパク抗体を用いた免疫組織化学染色が可能で、本解析にこの手法を用いることができることがわかった。2mTOR阻害剤であるシロリムス投与症例の治療前後の検体に関しても同様の染色を行った。初年度では、シロリムス治療の対象となる13症例(目標30症例)を収集できた。その内訳はリンパ管奇形が2例、Kaposiform lymphangiomatosisが3例、Kaposiform hemangioendotheliomaが2例、診断困難例6例であった。シロリムス投与群における、mTOR関連タンパクの発現レベルの評価基準となる基礎データの集積は終了している。シロリムス投与症例については、最終年度も引き続き、症例を集積しながら解析を進めている。最終年度は、1リンパ管異常症例のシロリムス投与前後での組織学的変化の解析、2組織学的変化とシロリムス治療効果との比較検討を行う予定としている。1前年度に引き続き、シロリムス治療前後の症例における免疫組織化学染色を行い、mTOR関連タンパクの発現を調べる。2疾患ごとのmTOR関連タンパクの分布・発現レベルを明確にするパネルを作成する。作製されたパネルをもとに、患者の臨床的背景および臨床的治療効果との比較検討を行い、病理組織を用いたシロリムスの治療効果予測因子を明らかとする。
高齢者C型慢性肝炎における抗ウイルス療法完治後の肝癌発症機序の解明

調査対象は、DAAs療法でSVRを達成した2,066例(肝癌歴なし1,879例、肝癌歴あり187例)で、累積発癌/死亡率をKaplan-Meier法、肝発癌に関連する因子はCox比例ハザードモデルを用いて解析した。初発肝癌の解析において、3年累積肝発癌率は肝硬変群10.5%、非肝硬変群2.1%であった。肝硬変群において、治療終了時のAFP値が肝癌発症を予測する最も有用な因子であった。一方で、肝癌歴のある再発率の解析において、1年累積肝癌再発率は17.2%と非常に高率であった。特に前肝癌治療が肝動脈化学塞栓療法(TACE)であった群の再発率が非常に高いことが判明した。本研究結果は治療後の肝癌発症を予測する上で、臨床的に有用な知見と考えられる。DAA治療後の3年累積死亡率は、肝癌歴なし0.6%、肝癌歴あり10.7%と大きく差が開いた。死亡原因の解析において、肝関連合併症による死亡は肝癌歴なし35%、肝癌歴あり75%であった。
スピン密度波の電子状態

(TMTSF)_2X塩のSDW相の電子状態を調べるために、主として非線形電気伝導度測定及びNMR測定を行った。非線形電気伝導度測定では、寒剤である液体ヘリウム4の排気系を整備し、測定温度域を拡張し1.15Kまでの低温での測定を可能にした。また、低温域におけるジュール加熱の効果を抑えるため、受信系の改良を行い10μsec以下のパルス電流による測定を可能にした。これにより、SDW相での非線形電気伝導度測定を行い、ほぼ全ての温度域において明確なしきい電場を観測した。この結果は、不純物にピン止めされていたSDWが、有限電場の下で古典的な機構によりピン止めをはずしスライディングを開始するモデルにより理解される。一方、低温域でのみ高電場において温度に依存しない大きな非線形電気伝導度が観測された。この新たな電気伝導の機構は量子効果を示唆するものであり、今後さらに詳しく調べる予定である。NMR測定では、装置の改良を行い測定周波数を50MHzまで広帯域化した。これにより、^1Hのスピン格子緩和率T_1^<-1>の温度変化を周波数を変えながら測定した。この結果、いずれの周波数においてもSDW転移温度より十分低い温度領域でT_1^<-1>の発散的増大を観測した。これによりSDWを二分する新たな転移が磁場によってほとんど変化しないことが明らかになった。また、この転移における局所磁場の揺らぎは、SDW転移におけるものとほぼ同じ周波数依存を持つことも分かった。
ナノカーボン材料を対象とした電子ビーム構造制御の理論解析

電子ビームを用いたナノカーボン材料の構造制御技術の確立を目指して、電子ビーム照射によるナノカーボン材料の構造変化を分子動力学シミュレーションにより解析した。電子の衝突現象はモンテカルロ法により導入した。その解析より、ナノカーボン材料の構造変化について電子ビーム照射エネルギー、試料温度、印可応力などの依存性を明らかにした。また、電子ビーム照射を受けたナノカーボン材料の機械的特性の変化についても明らかにした。ナノカーボン材料の電子ビーム照射による構造変化を制御するための基礎的知見を得ることを目的に、電子衝突過程を確率論的に組み込んだ分子動力学法により、電子照射による構造変化過程の照射条件依存性を解析した。特に電子ビームによる材料の切断や曲げ加工と機械的強度の改変を対象に以下の成果を得た。単層カーボンナノチューブを試料として電子ビーム照射による切断の照射エネルギー依存性を解析し、照射エネルギーにより切断に要する時間と切断部周辺の損傷の程度が異なることを示した。また、高温での電子照射では、切断に至る前に照射量に応じたチューブ径の収縮が見られた。さらに、電子ビーム照射による曲げ加工において屈曲角が照射領域の面積とチューブ径に依存することが分かった。ここで得られた成果は欠陥生成を抑制して、高効率にナノカーボン材料を電子ビーム加工する条件を探索するための基礎的データとなりうる。次に、電子ビーム照射を受けた単層カーボンナノチューブの引張りと捻り強度の解析を行い、照射エネルギーや照射時間の増大にともない材料の機械的強度が低下することを示した。また、室温で照射された単層カーボンナノチューブは引張りや捻りに対して急峻な破断を示すが、高温で照射されたナノチューブは緩やかに塑性変形することが分った。また、二層カーボンナノチューブでは電子照射により層間に架橋結合が形成されるため、照射損傷が比較的小さい照射条件では見かけ上の引張り強度が増加することが分った。多層カーボンナノチューブを試料として電子ビーム照射による構造変化を分類し、構造変化の照射エネルギー依存性についてのデータを蓄積した。また、グラフェンを試料として電子ビーム照射による切断加工のシミュレーション解析を実施し、照射条件による加工形状の違いを評価した。さらに、孤立したナノカーボン材料と基板上のものに対して電子ビーム照射による構造変化の解析結果を比較し、基板からの後方散乱電子が構造変化に及ぼす影響を考察した。以上のデータは、所望の構造にナノカーボン材料を加工する条件探索において重要な基礎的データである。次に、電子ビーム照射を受けた単層カーボンナノチューブの引張りと捻り強度の解析を行い、照射後の構造と機械的特性の相関を考察した。ナノチューブに照射欠陥が多く含まれるほど機械的強度が低下すること、また、照射時の試料温度が上昇するほど熱運動がダングリングボンドの再結合を促進し、試料がチューブ構造を維持しやすくなり、結果として、弓張りなどの機械的強度が大きくなることが分かった。これらの結果は、ナノカーボン材料の機械的特性を制御する上での重要な基礎的データとなる。最後に、シミュレーションモデルに電子励起過程を導入し、低エネルギー電子照射によるナノカーボン材料の構造変化を再現できるモデルの構築を行った。このモデルを用いたシミュレーション解析より、単層カーボンナノチューブのチューブ径やカイラリティにより、欠陥生成率が異なることが分かった。ナノカーボン材料の電子ビーム照射による構造制御を実現するための基礎的知見を得ることを目的に、電子衝突過程を確率論的に組み込んだ分子動力学法により構造変化の電子照射条件依存性を解析した。まず、グラフェンを対象として電子ビーム照射による構造制御のシミュレーション解析を実施し、単層グラフェンからの炭素原子チェーンの形成や、二層グラフェンからのチューブ構造の形成などの結果を得、電子照射条件によりグラフェンから多様なナノカーボン構造を形成できる可能性を示した。次に、応力を印加した単層カーボンナノチューブを対象に電子ビーム照射による構造変化と印加応力の関係を解析した。炭素原子のたたき出し欠陥の生成確率は印加応力の影響が小さく、その他の欠陥は生成確率が印加応力に依存する結果が得られた。このことより印加応力が電子ビーム照射によるカーボンナノチューブの構造制御のパラメータの一つとなることを示した。さらに、電子ビーム照射を受けた単層カーボンナノチューブの圧縮と曲げ強度の解析を行い、照射時間が長くなり照射欠陥が多く含まれるほど機械的強度が低下する結果が得られた。また、照射時の試料温度が上昇するほど試料がチューブ構造を維持しやすくなり、圧縮変形に対する機械的強度が大きくなることが分かった。前年度に実施した引張りと捻り強度の解析と合わせると、これらの結果は、電子照射を受けたカーボンナノチューブの各種機械的特性に共通する電子照射効果であると結論付けられる。最後に、電子照射効果を組み込んだ分子動力学解析の結果として得られる分子構造モデルを電子顕微鏡像に変換するシミュレーションを実施した。これにより、本課題で実施したシミュレーション結果を電子顕微鏡観察による実験と比較することが可能となった。

研究目的として掲げた5つの実施項目について、3項目までは順調に研究成果が上がっており、研究の最終段階に入っている。また、残りの2項目についても、研究を着手し始めており、最終年度に成果が期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究目的に揚げた実施項目の中で「カイラリティ制御」と「電子顕微鏡像化」の理論解析を中心に実施する。カイラリティ制御では、異なる温度条件や応力印加条件の下で、ナノカーボン材料の電子照射シミュレーションを実施し、カイラリティ変化の起こる条件探索を行う。電子顕微鏡像化では、様々なナノカーボン材料について電子照射シミュレーションを実施し、その結果としての結晶構造を電子顕微鏡像に変換するシミュレーションを行う。
純化学的方法による自己元素賦活型蛍光体の合成

Tb3Ga5O12:Eu3+やK2MnF6などの自己賦活型蛍光体の構造的、光学的な性質を調べた。これらの蛍光体のユニークな性質を明らかにするため、通常のNaCl:Ce3+, Eu3+やGa2O3:Ce3+, Eu3+などの共賦活蛍光体も作製し、比較研究を行った。そして、Tb3Ga5O12:Eu3+ではホスト原子イオンであるTb3からEu3+への共鳴エネルギー移送による、Eu3+イオンの赤色発光の増大などを観測した。また、I-IV-F6:Mn4+系の水和物及び非水和物フッ化物蛍光体やCaTiO3:Eu3+, SnO2:Mn2+, SnO2:Eu3+,などの酸化物蛍光体の諸性質も明らかにした。研究初年度は、「自己元素賦活型」という母体結晶と賦活イオンとの特異な相互作用による新しい蛍光体の開発を目指す観点から、化学的手法をベースに多岐にわたる研究を行った。これらを簡単に箇条書きにまとめると、(1)ナノワイヤー蛍光体(Si→K2SiF6:Mn4+)の開発を目指したSiナノワイヤーの作製、(2)通常のI2-IV-VI6:Mn4+とは異なるII-IV-VI6:Mn4+蛍光体の作製、(3)アルカリハライド結晶を母体とする蛍光体、(4) SnO2、Ga2O3及びCaCO3の酸化物結晶を母体とする蛍光体、(5)多孔質SiやZnO微結晶における発光特性の制御、などである。これらはいずれも純化学的手法をベースにして、蛍光体が作製されている。研究は、蛍光体の作製だけでなく、発光特性、発光励起特性、発光の緩和過程など、基本物性だけでなく、20 Kの低温から約450 Kの高温までの発光特性も検討し、詳細な考察を行った。具体的には、(1)ではAgやAu粒子を触媒とした無電界化学エッチングによるSiナノワイヤーの作製、(2)ではBaSiF6:Mn4+やBaTiF6:Mn4+赤色蛍光体の作製、(3)ではNaCl、KClを母体とする蛍光体(賦活剤:Ce3+, Mn2+等)、(4)ではCe3+やMn2+、Tb3+等を賦活イオンとし、(5)では、ZnO微粒子のランダムレーザー発振や金属薄膜による多孔質Siの発光特性制御などに関する研究である。研究二年目は、「自己元素賦活型」という研究の主目的から、Tbガーネット(Tb3Ga5O12)へのEuイオン賦活効果を検討した。Tbガーネットの作製は、Ga2O3:Eu3+蛍光体の研究過程で発見した作製方法を適用した。研究では、Tbガーネットの母体元素イオンであるTb3+に起因した発光を観測し、その詳細を明らかにした。また、Eu3+ドープTbガーネット結晶において、Tb3+からEu3+への共鳴移送によるEu3+発光の増大を観測した。この共鳴移送を裏付けるがごとく、Tb3+の発光ディケイ時間も、Eu3+ドープにより短くなることを確認した。この自己元素賦活型と比較する目的で、Ga2O3へのTb3+、Eu3+イオンの共賦活、さらには結晶構造がシンプルなKClやNaClへのTb3+、Eu3+イオンの共賦活効果を観測した。今日の白色発光ダイオードは、GaInNダイオードからの青色発光でYAG(Y3Al5O12):Ce3+黄色蛍光体を励起するのが主流である。本研究から、白色発光ダイオードの演色性(赤色)改善の観点で、Tbガーネット蛍光体の可能性をもっと追求すべきという必要性を感じた。これら以外でも、化学的作製方法をベースに、多岐にわたる研究を進めた。これらの幾つかの例を箇条書きにまとめると、(1)K2SiF6:Mn2+黄色蛍光体の光照射劣化特性、(2) II-IV-VI6:Mn4+水和物蛍光体の発光特性、(3)新しい蛍光体構造を目指したPdアシスト無電界エッチングによるSiナノワイヤの作製、(4) K2SiF6:Mn4+赤色蛍光体のパルスレーザ照射による微細加工等である。電子電気材料工学当該研究者のスタッフだけでなく、向学意欲に富む研究室の学生達のおかげである。特に研究代表者は、平日だけでなく祝日にも研究課題と向き合い、また土曜日や日曜日にも学術論文を執筆した努力が実った結果と言える。

さらに、大学院生は当然ながら、学部学生の行っている研究成果を積極的に国内外に発表したことで、当大学(日本の大学)の学術水準の高さをアピールできたと思っている。研究が順調に進展しているので、前年度の延長線上で研究を進めたい。そして、大学研究の責務とも言える真理の探求の「基礎」に重点を置いた研究だけでなく、「実用化」を強く意識した研究も進めたい。そのための研究設備の充実と、経験の蓄積をはかりたい。