hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近似代数計算システムの開発

本研究の目的は、1)桁落ちを監視しながら近似代数演算を行うシステムを開発し、2)各種の近似代数算法を考案して上記システムに組み込み、3)それらの応用を探る、ことであった。計算システムに関しては、本研究代表者らが考案した有効浮動小数(effective floating number)をNSL(Nara Standard Lisp)システムに組み込み(加古)、種々にテストして、それが近似代数的演算に非常に有効であることを実証した(佐々木・加古)。さらに、有効浮動複素数もNSLに組み込み、また比較のため区間数も組み込んだ(加古)。これらの機能の上に、数式処理システムGALに有効浮動小数と区間数のデータ型を設け、それらを係数とする(1変数および多変数の)近似多項式の四則演算機能をGALに組み込んだ(佐々木)。算法研究については、近似GCD算法の改善(佐々木ら、野田ら)、1変数多項式の因子分離法の考案と重根・近接根問題の一解決法の提案(佐々木ら)、近似GCDとパデ近似・連分数展開との関係の解明(野田・甲斐)、多項式要素の行列の固有値・固有ベクトルのPuiseux級数展開法の開発(北本)、近似べき級数展開を利用したイデアルの準素分解法の考案(北本)、多項式GCDの高速計算法の考案(元吉)、などがある。またGALシステムに組み込んだアルゴリズムとしては、近似GCDや、近似無平方分解、近似因数分解や因子分離法、などがある。応用に関しては、有理関数の特異数値積分への近似GCDの利用(野田・甲斐)、パラメータをもつ制御系の代数的解法への多変数べき級数解の利用(北本)、などがある。これらにより、近似代数の有効性は十分に立証されたと思う。開発されたシステムはインターネット上で研究者に公開されている。平成6年度は次のように研究を遂行した:1)LispシステムNSLに「有効浮動小数」と「有効複素数」を組み込んだ(加古);2)NSLの上記機能を用い、GALの多項式・有理式演算部が「有効浮動小数」と「有効複素数」を扱えるように拡張した(佐々木・北本);3)任意精度整数の乗算をn^<log_23>のオーダで、しかも係数を小さく実現するプログラムを作成した(元吉);4)数値数式ハイブリッド計算による有理関数近似を、制御理論でのモデルの低次元化に適用した。さらに、近似GCD算法とパデ近似の関数を見い出し、近似GCD算法を改善した(野田);5)近似多項式の四則演算と近似因子を代数的観点から研究し、因子の最小精度と不定性の理論を確立した(佐々木);6)一変数多項式の近似GCDの一般論を展開し、従来欠けていた非正常な多項式に対する近似GCDの算法を与えた(佐々木);7)近似代数を制御理論に適用し、パラメターを記号のままで扱いながらシステムを最適化する理論を展開した(北本);8)GalとCを融合させて算法を記述するシステムを完成した(鈴木)。本年度の最大の課題であった「計算途中での桁落ちをモニタできる機能」の数式処理システムへの付加、具体的には本研究者らの考案による「有効浮動小数」と「有効複素数」のNSLへの組み込みと対応するGALの改造、はなんとか遂行した。近似代数の算法研究に関しては、近似代数の数学的基礎固めに多大な時間をとられ、近似GCD算法以外はあまり進展しなかった。一方、近似代数の応用については、制御理論への適用などで、いくつかの見るべき効果があった。本年度は以下のように研究を推進した。1)NSLシステムに任意多倍長浮動小数演算機構を組み込んだ(加古)。

2)(1変数および多変数の)終結式演算ルーチン、1変数代数方程式の求根ルーチン、近似GCD計算ルーチンを、それぞれ係数部が有効浮動少数として稼働する形で開発し、NSL-GALシステムに組み込んだ(佐々木・加古)。3)2変数代数方程式の根として定まる陰関数描画において、弧立特異点を検出する新しい方法を考案し、NSL-GALシステムにインプリメントした(佐々木ら)。4)重根や近接根をもつ悪条件代数方程式に対し、浮動少数係数多項式に対する近似Hensel構成を利用した、実際的に非常に有効な求根法を見出した(佐々木ら)。5)記号行列に対する疑似Jordan分解を定義し、制御理論へ応用した(北本)。6)近似GCD演算を利用した有理関数近似における誤差理論を展開した(野田ら)。7)可変長の精度保証演算パッケージの開発に着手した(野田ら)。8)係数が近似数あるいはべき級数で、その精度が陽に表現された多項式の算術演算について考察をすすめた(鈴木ら)。9)数値計算と数式処理の分散型並列計算システムの開発に着手した(鈴木ら)。本年度は以下のように研究を推進した。システムに関して:NSLシステムに有効複素数(effective complex float-number)を組み込んだ(加古)。GALシステムに多変数多項式用の近似四則演算機能を付加し、Bazoutの方法による終結式アルゴリズム(計算誤差が非常に小さい)をインプリメントした(佐々木)。GALシステムに多変数多項式の近似因数分解アルゴリズム(naive version)を組み込んだ(佐々木・加古)。GALシステムに多変数多項式のGCD、無平方分解、因数分解アルゴリズムを組み込み、実用的レベルにまでチューンアップした(佐々木)。アルゴリズムに関して:1変数多項式の近似因子を高精度化する因子分離法を定式化し、初期因子を数値根から構成することにより、重根と近接根因子を精度よく分離する算法を考案した(佐々木ら)。1変数多項式の因数分解における因子組合せステップを、因子多項式の第2係数の上限を利用して飛躍的に効率化する方法を考案した(佐々木ら)。多項式要素の行列の縮退した固有値を近似べき級数で展開する方法を提案した(北本)。多変数多項式の近似べき級数解を利用してイデアルの準素分解を行う方法を考案した(北本)。代数関数の特異点を近似計算で検出する際の誤差の上限をSmithの定理で正確に計算する方法を提案した(佐々木ら)。逐次代数拡大体の要素に対して実際的な簡約表現を考案した(元吉)。応用に関して:近似GCDを用いて有理式の連分数展開を精度よく行い、それを特異積分の数値計算へ応用した(野田・甲斐)。パラメータを含む制御系の解をべき級数展開して近似的に解く方法を提案した(北本)。
大腸癌の化学予防に関する研究;特に発癌プログレッションに対する影響

60匹のWistar雄ラットを二群に分け、それぞれにAOMを週一回7.5mg/kgの濃度にて皮下注射を10週にわたり行った。一群にやAOMに加えて、ボンベシン40μg/kgを週三回皮下注射を実験開始から行い、30週にて屠殺を行った。大腸含む消化管全体の観察と腹腔内リンパ節および肝・肺を詳細に検討した。腫瘍の一部は液体窒素にて凍結保存を行った。実験期間が30週とやや短かったためか、AOM単独群では11/29(38%),全13個の腫瘍発生頻度であり、AOMとボンベシン投与群では18/31(58%)、全20個であった。しかしながら、これらの発生頻度にはAOMとボンベシン投与群でややプロモーション効果がみられるものの二群間に統計的な有意差は認めなかった。また、AOM単独群でのリンパ節等の転移率は3/29(10%)であり、AOMとボンベシン投与群では5/31(16%)でやはり、ややプログレッション効果を認めるものの統計的な有意差は認めなかった。また、筋層までの浸潤を見る腫瘍の頻度ではAOM単独群が5/13(38.5%)、AOMとボンベシン投与群が12/20(60%)であった(有意差無し)。今回の本研究結果は30週間と比較的短期間での大腸癌発生とその転移を起こさせるモデルとその癌遺伝子レベルでのメカニズムを見ようとしたものである。しかしながら、in vivoの実験系としては比較的短期の期間によるモデルであったためか、統計的な有意差を認めず、ボンベシンのプログレッション効果ははっきりしなかった。しかし、以外にもAOMの頻回投与がプログレッション効果が比較的強く見られ、比較的単純な実験系が作成できるものと考えられた。尚、現在、上記にて得られた腫瘍におけるK-rasやp53の点突然変異について検討中である。予備実験のデータであるが、k-rasで通常のAOM投与(13回)に比べ、点突然変異の頻度が多く見られるようで、特に転移巣でのよく認めるようであり、こうした癌遺伝子の変異が転移能に関わる可能性が考えられる。
舶用ジェット式小型スクラバ内部におけるSOx除去予測モデルの構築

地球環境負荷低減のため、船舶の排出ガス中の硫黄酸化物(SOx)を大気に放出する前に洗浄水に溶解させ除去するスクラバ技術が着目されている。しかし、装置が大型なため、全ての船種で活用できない課題がある。そこで本研究は、実スケールの舶用エンジンとスクラバを用い、エンジン運転条件、排ガス流量、洗浄水流量を変えた実験を行うとともに、スクラバ内部における洗浄水液滴近傍の比較的ミクロな領域での熱移動から、スクラバ本体のスケールでの排ガスの状態や噴霧洗浄水との混合、等の広範囲のスケールにおける物理現象について実験と数値計算を行う。これらの結果から、様々な条件下で脱硫効率を予測する物理モデルを構築する。
芳香族大環状配位子の合成とその錯体の酸素還元触媒としての利用

すでに我々は回転ディスク電極法により、1、10-フェナントロリン2分子を含む共役系大環状化合物、ヘキサアザマクロサイクル(HAMC)の鉄及びコバルト錯体が高い酸素還元触媒活性を示すこと、すなわち低い還元電位、大きな電流値を与えることを見出し、白金にかわる燃料電池用電極触媒として極めて有望であることを見出した。そこでまず、この高い触媒活性を錯体の結晶構造と関連づけるため、配位子及びそのコバルト錯体の結晶解析を行ったところ、いずれも完全平面分子であることがわかり、また分子面間距離はグラファイトと同程度の極めて短いものであり、1、10-フェナントロリン環を含む大環状化合物が特異な分子間力をもつことが予想される。次に環状配位子のπ電子系及び中心空間の大きさを変えることを目的として、ブリッジの窒素を炭素にかえることを検討した。すなわち2.、9-ジクロロ-1、10-フェナントロリンをDMF中α-シアノアセトアミドのカルボアニオンと反応させることにより、1、10-フェナントロリン2分子から成る赤色のジシアノテトラアザマクロサイクルを1段階で得た。これを硫酸中で加熱するとシアノ基が脱離し、HAMCのブリッジNがCHにおきかわった構造である赤色のテトラアザマクロサイクル(TAMC)が得られた。これはHAMCに比べ長波長側に吸収帯をもち、π電子の非局在化が増大することがわかった。現在その金属錯体の合成を進めている。さらにジシアノ-TAMCは有機溶媒に極めて難溶であるが、DMSO中NaHを加えるとジアニオンとなって溶解する。これにヨウ化アルキルを加えることにより共役系が切断されたジアルキルジシアノ-TAMC(無色)が得られた。これを硫酸処理すると脱シアノ化により完全共役系の長鎖アルキル置換TAMC(赤色)を得た。これは有機溶媒に可溶な新しいタイプの芳香族大環状配位子であり、その電極触媒への利用が期待される。
圃場における面的土壌水分に関する測定法の開発及び物理的推定法の提案

大型多線式TDRプローブについて,同プローブによる体積含水率とバルク電気伝導度の面データに関する評価について検証を行った。多線式TDRプローブは,隣接する2つのプローブがアース用ロッドを共用することで,水平面上の比誘電率と電気伝導度□を隙間なく測定することが可能なプローブである。大きさ1m×0. 8m×0. 2mのコンテナに砂をつめ,最初に,感知部長1. 0 mの3線式プローブ(ロッド間隔0. 1 m,径0. 005 m)を,多線式プローブの基本単位として実験を行い。次に7本ロッドのプローブについて実験を行った。埋設深を変えてキャリブレーションを行った結果,誘電率に関しては,深さ0. 1 m以下の浅いところでは深度依存性がみられたが,埋設深ごとに校正式を求めれば3次多項式での評価が可能であることが明らかになった。また, ECに関しては埋設深の影響が少ないことが明らかになった。また,室内において, 0. 88m^2の面積における地表面蒸発実験を行った結果,この面積に対する水分量及びECの面データ測定が可能であることを示すことができた。本年度の研究において,面的土壌水分量測定用に使用する,電磁プローブに隣接するアース用プローブを共用して複数個のTDRプローブが連続的に装備された構造を持つ多線式プローブの開発を行った。ここで,単位プローブの長さは1.0mとした。まず,基礎実験として,多線式プローブの最小単位である,1.0mの感知部長を持つ3線式プローブ(ロッド間隔0.1m,直径5mm)を自作し,その特性を調べた。蒸留水を混合して体積含水率(θ)を調整した砂(粒径0.150.6mm)を,縦0.42m,横1.07m,高さ0.17mの木箱に高さ0.10mまで充填し,その中間の高さに1m長プローブを水平に埋設した。マルチプレクサー(SDMX50,Campbell Scientific社)を介してプローブをケーブルテスター(TDR100,Campbell Scientific社)に接続し,波形解析ソフトウェア・PCTDR(Campbell Scientific社)を利用してTDR波形の取得・解析を実施することにより,砂の比誘電率(ε)とバルクEC(σ_b)を決定した。また,溶液EC(σ_w)の異なるCaCl2溶液(0.10,020Sm^<-1>)と混合した砂に対しても,同一手順でεとσbの計測を反復することにより,異なる水分・電気伝導度条件における値を検証した。多線式プローブのロッド間隔・直径が3線式プローブのそれと一致する場合には,両者は類似したセンサー特性を示すと考えられ,本実験結果より,1m長プローブの多線式化を図り,適切な計測条件を選定すれば,既存のシステムを利用して縦1m×横1mの面的なθ・σ_bの自動計測は,十分に可能であることが証明された。本年度の研究において,面的土壌水分量測定用に使用する,多線式TDRプローブを製作した。ここでプローブの長さは1.0mとし,ロッド間隔0.1m,直径5mm,ロッド数は7本とした。実験は,蒸留水を混合して体積含水率(θ)をほぼ飽和にした,砂(粒径0.150.6mm)を,縦0.80m,横1.07m,高さ0.120mの木箱に高さ0.10mまで充填し,その中間の高さに1m長プローブを水平に埋設した。マルチプレクサー(SDMX50, Campbell Scieirtific社)を介してプローブをケーブルテスター(TDR100, Campbell Scientific社)に接続し,波形解析ソフトウェア・PCTDR (Campbell Scientific社)を利用してTDR波形の取得・解析を実施することにより,砂の比誘電(ε)とバルクEC(δb)を決定した。計測は,地表面に扇風機により風を当てるところからスタートした。蒸発により土中内の水分が減少していく時間的変化を測定した。また,同時に既製品の3線式TDRプローブ(7.5cm長)を深さ1,3,5,7,9cmにセットし,実験土槽内の3箇所で測定を行い,面に対する点の測定データとした。

同一の実験条件における土壌水分の時間的変化を,多線式プローブによる土槽内表層部における平均的面データ値と3箇所における鉛直方向の点データ値により比較検討を行った結果,多線式プローブ値の特性を明らかにすることができた。この結果を踏まえて,今後,実際の圃場において,長期間の計測を行い,面的土壌水分量という形で適用していくことが可能であると考えられる。本年度の研究においては,昨年度製作した面的土壌水分量測定用の多線式TDRプローブを使用して,実用性の検証を行った。ここでプローブの長さは1.0mとし,ロッド間隔0.1m,直径5mm,ロッド数は7本とした。実験は,蒸留水を混合して体積含水率(θ)をほぼ飽和にした,砂(粒径0.150.6mm)を,縦0.80m,横1.07m,高さ0.120mの木箱に高さ0.10mまで充填し,その中間の高さに1m長プローブを水平に埋設した。マルチプレクサー(SDMX50, Campbell Scientific社)を介してプローブをケーブルテスター(TDR100, Campbell Sdentific社)に接続し,波形解析ソフトウェア・PCTDR(Campbell Scientific社)を利用してTDR波形の取得・解析を実施することにより,砂の比誘電率(ε)とバルクEC(σ_b)を決定した。計測は,地表面に扇風機により風を当てるところからスタートした。蒸発により土中内の水分が減少していく時間的変化を測定した。また,同時に点データの測定例として,既製品の3線式TDRプローブ(7.5cm長)を深さ1,3,5,7,9cmで,地表面に対して平行にセットし,実験土槽内の3箇所で測定を行った。また,同センサーを地表面に対して垂直に挿入し,土壌水分及び電気伝導度の時間的変化を測定した。結果,多線式プローブで得られる値は,水分量に関しては,水平に設置した点データ用TDRプローブ全個の平均値と,ほぼ同じ値を取ることを明らかにできた。また,EC値に関しては,局所的な初期値の違いの影響が大きいことが分かり,全体を均一な初期状態に近づけた実験では,水分量と同様の結果を得ることができた。
極東ロシアおよびその周辺域における魚類の起源と多様性創出機構

平成9年度から11年度の3カ年にわたり、ロシア極東域の浅海魚類と淡水魚類の種多様性、生物地理、形態・生態的固有性、繁殖行動、系統関係および系統分散パタンを明らかにする目的で、アムール川、レナ川、ツムニン川とぺリス島において現地調査を実施し、多数の魚類標本を採集するとともに、多くの学術上貴重な成果を得た。1)ペリス島の浅海域における行動観察調査によって、ホッケ、ケムシカジカ、ヤセカジカ属魚類の繋殖行動様式は非交尾型であることが明らかにされ、それらは日本産の同種の場合と変異することが示された。2)オホーツク海北部マガダン周辺からゲンゲ科の1未記載属・種が、また沿海州南部からカジカ科ヤセカジカ属の1未記載種およびタウエガジ科トゲギンポ属の1未記載種がそれぞれ見出された。3)ロシア極東域と北日本に分布する淡水魚類の幾つかの分類群について分子系統学的解析を行い、それら属内の系統類縁関係が明らかにされた。4)このうちトミヨ属魚類に関しては、従来の4つの遺伝的グループの他に、ロシア極東域から2つの新しいタイプ(沿海州型とサハリン・オホーツク型)が見出された。沿海州型は鱗板連続の形態モルフから成り、中国に分布するトミヨ(Pungltius sinensis)に相当することが示された。5)カワヤツメ属とウグイ属魚類は、日本海周縁域で種分化したことが示された。6)カジカ類では、異属のヤマノカミとアユカケが単系統性を示し、その他のカジカ属10種は別の単系統群を構成したことから、カジカ属魚類は側系統群であることが明らかになった。これらの研究成果の多くは、平成11年11月にロシア研究者3名を招聘して、北海道大学水産学部で開催された「ロシア極東域と北日本における魚類の起源と多様性」に関するシンポジウムで討論され、また現在それらは学会誌に投稿中である。平成9年度には、研究分担者4名及び研究協力者3名の計7名を派遣し、ロシ側研究分担者とともにロシア極東域において現地調査を実施した。浅海魚類調査班は7月下旬から8月中旬までの約3週間にわたり、マガダン周辺のロシア極東域北部のオホーツク海沿岸・浅海域において採集調査を行った。その結果、約42種1800個体の浅海性魚類が採集されてた。これらの標本は専門分類群ごとに研究分担者に配布され、形態学的の精査されている。一方、淡水魚類調査班は、8月上旬から下旬までの約3週間にわたり、ハバロフスク周辺からスラビヤンカ周辺にいたるアムール川本流および支流21地点において採集調査を実施し、ヤツメウナギ類,サケ科魚類.,コイ科魚類,トミヨ類,カジカ類など約40種1000個体を採集し、遺伝学的解析用に凍結標本として持ち帰った。また、現地においてサケ科魚類を中心に染色体標本の作成を試み、数種において良好な核型を得た。凍結標本とあわせて現在解析中である。現在までの標本解析により、以下のような知見が新たに明らかになっている。1)標本中の掘巣性ゲンゲ科魚類2種は未記載種の可能性が高く、そのうちのNagaeva湾で採集された種は未記載の属の可能性がある。2)チュコッカ半島で得られたギスカジカ属の1種は既知種とは形態的に大きく異なり、未記載種の可能性がある。3)アムール川中流域には、ウグイ属魚類は分布しない。

4)アムール川中流域には、トミヨ類は分布するものの非常に少ない。5)韓国および中国から報告されていたヨコシマドンコの生息が確認された。平成10年度には、日本側から研究者5名と研究協力者1名の計6名を派遣し、ロシア側研究者と共同で、ロシア極東域において現地調査を実施した。淡水魚類班は8月上旬から3週間にわたり、主にヤクーツク周辺のレナ川中流域、および沿海地方のトウムニン川における計18地点で分布調査を行った。その結果、ヤツメウナギ類、コイ科、トミヨ属、カジカ属など、約34種800個体が採集された。これらの標本は冷凍またはホルマリン固定され、分子系統学的解析や形態学的解析用に日本に運ばれた。一方、浅海魚類調査班は、9月中旬から約2週間にわたってウラジオストク近郊のマリーン・リザーブにおいて、沿岸性魚類の採集調査および潜水観察法による繁殖生態調査を行った。以上の現地調査、およびその後の解析によって、以下の新たな知見が見出された。1)レナ川の中流域において採集されたシベリアヤツメはmtDNA解析により、他の極東域から採集された本種集団との間に1塩基の置換が認められ、地域変異集団であることが示された。2)沿海地方に位置し、日本海の流入するトウムニン川においてエゾウグイが採集されたが、これは本種の大陸側での分布を示す初記録である。3)また同河川では、両側回遊性のカジカ属魚類、エゾハナカジカも採集された。mtDNA解析により、本河川集団はサハリンおよび北海道の集団と遺伝的均質性を示し、これらの地域での本種の分散が極めて近年に起こったことが示唆された。4)ピーター大帝湾南部のペリス島周辺の浅海域において、12科25種320個体の魚類が採集され、現在、分類学的に解析中であるが、幾つかの新種記録が期待される。5)同浅海域において、潜水観察によりヤセカジカ類の繁殖行動が初めて明らかにされた。平成9年度から11年度の3カ年にわたり、ロシア極東域の浅海魚類と淡水魚類の種多様性、生物地理、形態・生態的固有性、繁殖行動、系統関係および系統分散パタンを明らかにする目的で、アムール川、レナ川、ツムニン川とペリス島において現地調査を実施し、多数の魚類標本を採集するとともに、多くの学術上貴重な成果を得た。1)ペリス島の浅海域における行動観察調査によって、ホッケ、ケムシカジカ、ヤセカジカ属魚類の繁殖行動様式は非交尾型であることが明らかにされ、それらは日本産の同種の場合と変異することが示された。2)オホーツク海北部マガダン周辺からゲンゲ科の1未記載属・種が、また沿岸州南部からカジカ科ヤセカジカ属の1未記載種およびタウエガジ科トゲギンポ属の1未記載種がそれぞれ見出された。3)ロシア極東域と北日本に分布する淡水魚類の幾つかの分類群について分子系統学的分析を行い、それら属内の系統類縁関係が明らかにされた。4)このうちトミヨ属魚類に関しては、従来の4つの遺伝的グループの他に、ロシア極東域から2つの新しいタイプ(沿岸州型とサハリン・オホーツク型)が見出された。沿岸州型は鱗板連続の形態モルフから成り、中国に分布するトミヨ(Pungitius sinensis)に相当することが示された。5)カワヤツメ属とウグイ属魚類は、日本海周縁域で種分化したことが示された。6)カジカ類では、異属のヤマノカミとアユカケが単系統性を示し、その他のカジカ属10種は別の単系統群を構成したことから、カジカ属魚類は側系統群であることが明らかになった。これらの研究成果の多くは、平成11年11月にロシア研究者3名を招聘して、北海道大学水産学部で開催された「ロシア極東域と北日本における魚類の起源と多様性」に関するシンポジウムで討論され、また現在それらは学会誌に投稿中である。
コーポレートガバナンスにおける取締役の機能とその責任

本研究は、企業経営の場面において生じる株主と取締役との間の利害対立を解決する手法として、取締役の責任制度をはじめとする法制度が果たすべき機能に着目するものである。企業経営の場面では、専門的技能を有する取締役による経営を通じて、株主はより大きな利益を享受することが可能となる反面、株主と取締役との間には情報の非対称性および利害の不一致が存在することから、取締役の行為を規律するための何らかの仕組みが必要となる。その中でも、規律づけの仕組みとして特に重要な機能を果たしているのが法制度である。株主と取締役との間の利害調整の仕組みとしての法制度の機能に着目し、その望ましいあり方を検討することが本研究の課題である。とりわけ、本研究は、友好的買収の場面を題材として、買収対象会社の株主と取締役との間の利害調整のあり方に関する研究を行った。コーポレートガバナンスにおける重要な場面の一つとして、本研究が友好的買収の場面を選択したのは、企業買収の場面では株主と取締役の利害対立が先鋭化すること、わが国でも近年では企業買収が増加傾向にあり、そのほとんどが友好的買収の形態を採用していること、それにもかかわらず、わが国では友好的買収の場面における買収対象会社の取締役に対する規律づけは完全に不足しており、学説上も規律づけを実現するための議論がほとんどなされていないことが理由である。今年度は、昨年度の研究を引き継ぎ、企業買収に関する法理が発達している米国における規律づけの仕組みや、その背後にある考え方から示唆を得ながら、わが国の友好的買収の場面における買収対象会社の取締役に対する規律づけの仕組みについて研究を進め、最終的に研究成果を博士論文の形で執筆した(なお、同論文により、2010年3月24日をもって東京大学から法学博士号を授与された)。同論文は、今後も加筆修正を加えながら、法学協会雑誌に順次掲載する予定である。本研究は、企業経営において生じる取締役と株主との間の利害対立を解決するための手法として、取締役の責任制度をはじめとする法制度が果たすべき機能に着目するものである。企業経営の場面では、専門的技能を有する取締役による経営を通じて、会社の背後に存在する株主は利益を受けることが可能となる反面、取締役と株主との間の情報の非対称性および利害の不一致が存在することから、取締役を規律する仕組みが必要となる。そして、その仕組みとして重要な役割を果たしているのが法制度である。そこで、取締役と株主との間の利害調整の仕組みとしての法制度に着目し、その望ましいあり方を検討するのが本研究の課題である。今年度は、友好的買収の場面を題材として、買収対象会社の取締役と株主との間の利害調整の仕組みを検討した。コーポレートガバナンスにおける重要な場面の一つとして友好的買収の場面を選択したのは、企業買収の場面では取締役と株主との利害対立が先鋭化すること、わが国においても企業買収が増加傾向にあり、そのほとんどが友好的買収の形態を採用していること、それにもかかわらず、わが国では友好的買収の場面における買収対象会社の取締役を規律する仕組みは不十分であり、議論も不足していることが理由である。そして、企業買収に関する法理が発達している米国における規律の枠組みや、その背後にある考え方から主に示唆を得ながら、友好的買収の場面における買収対象会社の規律付けについて調査を行った。特に、米国の豊富な実証データを参考にすることで、取締役の行為を法が規律することで得られる利益と失われる利益について考察することができたことは大きな進展であった。今後はわが国の友好的買収の現状を調査しながら、取締役と株主との間の利害調整の仕組みとしての法制度のあり方を検討する予定である。
破骨細胞に関する細胞生物学的研究〔多核化に及ぼす細胞接着因子の役割〕

破骨細胞の多核化過程を解明する目的で、活性型VD_3により誘導されるマウス肺胞マクロファージの多核化過程を細胞外Ca濃度の影響に注目して微細構造学的にあるいは免疫組織化学的に検索し、次に細胞融合のKey stepとなっている接着機構にArg-Gly-Asp(RGD)含有蛋白をリガンドとするレセプターが関与している可能性を探るためにGRGDSP添加実験を行った。【結果と考察】低Ca濃度(0.13mM)培地で4日間培養したマクロファージは多核化が完全に阻害されていた。その後、細胞外カルシウム濃度を0.13mMから1.85mMへ上昇させると8時間で約30%のマクロファージが細胞融合した。この変化は温度依存性で4°Cでは細胞融合は生じることなく、試料を37°Cに移すと次第に多核化が進行した。培地中のCa濃度を0.13mMから1.85mMに上昇させた際のマクロファージの細胞内Ca濃度変化はあまり認められなかった。また細胞外Ca濃度の変化に呼応するような微小管の局在性の変化も認められなかった。しかしながら、細胞融合の過程において、細胞のより強い基質への付着性を示す細胞体の扁平化とF-actinの斑点状集積パターンの変化、さらに細胞辺縁部でのより緊密な細胞間接着が重要なステップとなっていることがSEMおよび共焦点レーザー顕微鏡観察によって示され、温度依存性・カルシウム依存性の細胞・基質間および細胞間接着機構がマクロファージの融合に重要な役割を果たしているものと推測された。一方、GRGDSP添加実験の結果、8時間後には16.9%のマクロファージが融合していた。これらの細胞のF-actinの局在は細胞辺縁部に限局して認められる強い点状の集積がやや大きくなる傾向があるが、全体的な局在パターンはGRGDSP無添加群とほぼ同様であった。GRGDSP添加群と無添加群の細胞融合率の差は統計的には有意ではなく、RGDペプチドをリガンドとするレセプターの関与についてはさらに検討が必要と思われる。
細胞内情報伝達の生理機能解析と情報分子の可視化

本研究班は、設計分子の作用を解析するため、収縮、分泌、発生、免疫、転写調節と極めて重要な生体機能を制御するCa^<2+>シグナル機構研究を推進し以下の成果を得た。ca^<2+>シグナルパターンとIP_3受容体サブタイプの発現パターンの関係を明らかにするため、遺伝子工学手法を援用して単一のIP_3受容体サブタイプのみを発現する細胞系を作成し、各サブタイプの機能を比較した。これによりサブタイプ間には大きな機能的相違が存在し、Ca^<2+>シグナルパターンの違いを形成するのに極めて重要であることを示した。膵臓β細胞では、インスリン顆粒の開口放出にはカルシウム濃度上昇だけでなくAキナーゼによるりん酸化が必要で、それが細胞内ATP濃度に依存的であることを見出した。これがβ細胞のグルコース応答に関与する可能性を示した。受精・初期発生の引き金になる卵細胞内Ca^<2+>濃度上昇を誘発する精子因子の解析を行った.精子抽出物がIP_3受容体を介するCa^<2+>遊離によってCa^<2+>波およびCa^<2+>オシレーションを誘発することを明らかにし、精子細胞質蛋白質の精製に着手した。本研究班は、設計分子の作用を解析するため、循環、分泌、発生、転写調節と極めて重要な生体機能を制御するCa^<2+>シグナル機構研究を推進し以下の成果を得た。共焦点顕微鏡法を用い血管組織において細胞レベルの相互作用解析に成功した。これにより、内皮細胞のCa^<2+>オシレーションが一酸化窒素を介して平滑筋細胞のCa^<2+>オシレーション頻度を制御し、血圧制御に関わることを明らかにした。また、ケイジド試薬を用いて定量的開口放出過程解析を行い、開口放出速度はCa^<2+>濃度のみならず分泌細胞の種類によって著しく異なることを示した。また、脾β細胞においてインシュリン顆粒に2種類の分泌様式があること、その内、速い分泌にはCa^<2+>と同様にりん酸化が分泌の最終的トリガーとなり、それにより細胞内ATP濃度感受性の分泌が成されていることを見出した。受精においては、精子細胞質蛋白質に卵細胞内Ca^<2+>濃度の上昇を誘発する因子があることを明らかにし、この精製を試みつつある。マウス未熟精子細胞の卵内注入によっても、IP_3受容体アゴニストの同時注入によって人為的にCa^<2+>オシレーションを起すと、卵は受精し、2細胞胚を宿主母体に移植して正常な産仔が得られることを明らかにした。転写制御に関わるSF2結合能を有するタンパク質リン酸化酵素を発見し精製した。今後、特異的阻害剤を検索し、この酵素が選択的スプライシング機構においてどのような意義を持つのかを明らかにしていきたい。
酸化ストレスセンサーKeap1によるストレス感知機構と分解制御

生体は,様々な外的・内的ストレスに曝されているが,そのようなストレスに対して防御・応答機構を発動させることで,恒常性維持に努めている.本研究では,酸化ストレスに着目し,その生体防御機構に対して理解を深めることを目的とする.酸化ストレスのセンサーとして機能するKeap1蛋白質は,酸化ストレス応答の遺伝子発現に関わる転写因子Nrf2を,蛋白質安定性を制御することで,間接的に酸化ストレス応答機構を制御している.本研究では,Nrf2の分解制御機構を介したストレス応答機構について明らかにした.非酸化ストレス下では,Keap1は,ホモ二量体を形成することで,DGRと名付けた2つのドメインを介して,1分子のNrf2を掴む形で相互作用していた.Keap1は,ユビキチン化結合酵素のアダプター分子としての機能もあることから,これによりNrf2はユビキチン化され,最終的に蛋白質分解酵素プロテアソームによりすみやかに分解されていた.以上の結果から,申請者はさらに酸化ストレスによるNrf2活性化機構に対して,1つの有力な仮説を提唱した.すなわち,細胞が酸化ストレスに曝されると,Keap1は,その分子内のシステイン残基により酸化ストレスを感知する.その酸化的修飾によりもたらされるKeap1蛋白質の構造変化が,Nrf2との相互作用を解離させ,ユビキチン化が阻害される.これにより,Nrf2蛋白質が安定化することが,酸化ストレスによるNrf2活性化機構の実態であるというモデルである。現在,この仮説の検証のため解析を進めている.生体は,様々な外的・内的ストレスに曝されているが,そのようなストレスに対して防御・応答機構を発動させることで,恒常性維持に努めている.本研究では,酸化ストレスに着目し,その生体防御機構に対して理解を深めることを目的とする.酸化ストレスのセンサーとして機能するKeap1蛋白質は,酸化ストレス応答の遺伝子発現に関わる転写因子Nrf2を,蛋白質安定性を制御することで,間接的に酸化ストレス応答機構を制御している.本研究では,Nrf2の分解制御機構を介したストレス応答機構について明らかにした.非酸化ストレス下では,Keap1は,ホモ二量体を形成することで,DGRと名付けた2つのドメインを介して,1分子のNrf2を掴む形で相互作用していた.Keap1は,ユビキチン化結合酵素のアダプター分子としての機能もあることから,これによりNrf2はユビキチン化され,最終的に蛋白質分解酵素プロテアソームによりすみやかに分解されていた.以上の結果から,申請者はさらに酸化ストレスによるNrf2活性化機構に対して,1つの有力な仮説を提唱した.すなわち,細胞が酸化ストレスに曝されると,Keap1は,その分子内のシステイン残基により酸化ストレスを感知する.その酸化的修飾によりもたらされるKeap1蛋白質の構造変化が,Nrf2との相互作用を解離させ,ユビキチン化が阻害される.これにより,Nrf2蛋白質が安定化することが,酸化ストレスによるNrf2活性化機構の実態であるというモデルである。現在,この仮説の検証のため解析を進めている.酸化ストレス応答におけるNrf2-Keap1システムによる制御機構として,下記点について明らかにした.1)酸化ストレスによる転写因子Nrf2の活性化機構は,Keap1からのNrf2の解離ではなく,Keap1によるNrf2のユビキチン化の阻害によるNrf2の安定化によりもたらされることを明らかにした.2)Keap1-Nrf2による酸化ストレス防御機構の破綻とヒト疾患の相関を調べる目的で,Keap1遺伝子の変異を検索したところ,アミノ酸置換をもたらす遺伝子変異を同定した.3)2)で同定した遺伝子変異のKeap1の機能への影響を調べたところ,Nrf2抑性能を著しく欠如していることを明らかにした.このことは,ヒト肺ガンにおいて,酸化ストレス応答が恒常的活性化していることを意味する.4)Keap1によるNrf2認識機構を理解するために,Keap1のDGRドメインとNrf2のNeh2ドメイン内の部分ペプチドからなる複合体のX線結晶構造解析に成功した.5)4)のデータから,2)で見出したアミノ酸置換は,DGRドメインの構造変換をもたらしNrf2結合能を減弱させる可能性が高いことを見出した.6)Nrf2のNeh2ドメインのN末端に存在するDLGモチーフも,Keap1に結合することを明らかにし,Keap1 2分子によるNrf2の結合モデルを提唱した.生体は,様々な外的・内的ストレスに曝されているが,そのようなストレスに対して防御・応答機構を発動させることで,恒常性維持に努めている.本研究では,酸化ストレスに着目し,その生体防御機構に対して理解を深めることを目的とする.酸化ストレスのセンサーとして機能するKeap1蛋白質は,酸化ストレス応答の遺伝子発現に関わる転写因子Nrf2を,蛋白質安定性を制御することで,間接的に酸化ストレス応答機構を制御している.本研究では,Nrf2の分解制御機構を介したストレス応答機構について明らかにした.非酸化ストレス下では,Keap1は,ホモ二量体を形成することで,DGRと名付けた2つのドメインを介して,1分子のNrf2を掴む形で相互作用していた.Keap1は,ユビキチン化結合酵素のアダプター分子としての機能もあることから,これによりNrf2はユビキチン化され,最終的に蛋白質分解酵素プロテアソームによりすみやかに分解されていた.以上の結果から,申請者はさらに酸化ストレスによるNrf2活性化機構に対して,1つの有力な仮説を提唱した.すなわち,細胞が酸化ストレスに曝されると,Keap1は,その分子内のシステイン残基により酸化ストレスを感知する.

その酸化的修飾によりもたらされるKeap1蛋白質の構造変化が,Nrf2との相互作用を解離させ,ユビキチン化が阻害される.これにより,Nrf2蛋白質が安定化することが,酸化ストレスによるNrf2活性化機構の実態であるというモデルである.現在,この仮説の検証のため解析を進めている.
ソフトウェアの変更作業における要素作業の抽出と支援ツールの開発

本研究では、まずソフトウェアの修正・変更作業における要素作業を明らかにした。これは、出来上がった製品と、どのように変更すべきであったかという変更仕様から、論理的に必要不可欠と思われる作業ステップを抽出した。この際、変更作業の結果不具合が発生してしまったものに着目した。また、ソフトウェアの開発者が個人的に作成している「開発メモ」や「開発ノート」をもとに、上記で抽出した「作業ステップ」に欠けている部分や、その具体的な内容などを明らかにした。ここまでの解析結果を元に、「ソフトウェア変更における要素作業」のリストを作成した。次に、実際の変更プロジェクトを選択し、その中で実際に行なわれている開発作業をモニターした。ここでは、開発者が使用しているネットワーク環境にパーソナル・コンピュータを接続し、各開発者が実際に行っている作業の記録を逐次取り、どのようなファイルを参照し、どのようなファイルに変更を加えたか、あるいはどのようなキーワードをもとに検索を行ったか、等を明らかにした。この後、開発者にインタビューを行い、どのように考えて上記のような作業を行っていたのか、何が気になっていたのか等を明らかにした。既に抽出した要素作業リストの検証を行った。これらの結果、「ソフトウェアの変更における要素作業のリスト」を作成し、1ツールの開発が必要となる要素作業2容易化するために開発方法そのものを変えなければならない要素作業を明らかにした。
磁場閉じ込め核融合炉の液体金属沸騰冷却に関する基礎的研究

磁場閉じ込め核融合炉の第一壁・ブランケットの液体金属沸騰冷却の基礎研究として、液体金属の沸騰気泡挙動と熱伝達特性を解明することを目的としている。はじめに、鉛直円筒容器内の純水銀の水平平板におけるプ-ル飽和核沸騰に対して、水平磁場を与えた場合の沸騰気泡特性を2針電極プロ-ブを用いて調べた。実験条件は、系圧力0.026、0.1MPa、最大熱流束250kW/m^2、最高磁束密度0.85テスラである。その結果、離脱気泡直径と気泡成長速度は磁場によってほとんど影響を受けず、この傾向を気泡成長理論と気泡離脱モデルを用いて解析的にも説明できた。磁場の増加と共に気泡離脱頻度が増加し、これは待ち時間の減少によるものであることがわかった。その機構を解析的検討した結果、磁場により自然対流熱伝達が抑制され、周囲の高温度から発泡点へ熱流が増加するため、休止期間の発泡点近傍の温度上昇が速められると解釈された。次に、核融合炉相当の強磁場の水銀の飽和プ-ル核沸騰熱伝達への影響を調べた。装置は前と同様であり、立て置き超伝導磁石を用いて鉛直磁場を与えた。純水銀にチタンとマグネシウムを添加した。実験結果は、5テスラ以下では磁場の増加に対して核沸騰伝熱が低下したが、5テスラ以上では磁場増加に対しては伝熱低下がほとんど認められなかった。高熱流束になるほど磁場による伝熱低下が減少した。このことから核融合炉の磁場条件でも液体金属の沸騰による冷却が十分可能と考えられる。楕円形気泡成長モデルにより解析を行い、磁場による伝熱低下を実験結果より過小に評価することがわかった。今後の課題としては、沸騰気泡特性の結果に基づくより正確な沸騰伝熱理論の開発と、強磁場における液体金属の沸騰二相流伝熱特性の実験的把握が必要がある。核融合炉ブランケットの液体金属沸騰冷却の基礎研究として、水銀のプ-ル核沸騰の気泡特性に対する磁場の影響を2針電極ブロ-ブを用いて調べた。実験では、内径60mm、高さ460mmのSUS316製立て置き円筒容器に蒸留水銀を50mmの液位まで入れ、400μmアルミナ粉吹付けにより表面粗さを一様にした下部水平ヒ-タ-で一様加熱することにより飽和沸騰を起した。最高0.8テスラの水平磁場を与え、内部に挿入したガラス被覆2針電極プロ-ブを用いて沸騰気泡特性を検出した。プロ-ブの探針径0.2mm、2針間距離1.3または1.9mmとし、先端をヒ-タ表面から2.5mmの位置に固定した。気液信号を高速ディジタル収録し、約2000個以上の気泡の平均から気相時間、気泡界面の上昇速度、気泡寸法、気泡発生頻度を求めた。実験条件は、圧力0.026、0.1MPa、最大熱流束250kW/m^2である。磁場下の従来の気泡成長理論によれば、気泡は磁場方向に伸び、抗力の増加のため離脱気泡サイズを増加させる可能性があったが、実験結果によると離脱気泡サイズと気泡形状は磁場によって大きな影響を受けなかった。むしろ磁場の影響は、気泡サイクル周波数の増加に顕著に現れ、特に磁場の増加と共に待ち時間が顕著に減少した。この原因を待ち時間の解析により検討した結果、磁場により発泡点の周りの自然対流熱伝達が減少し、温度が高まった周囲から発泡点へ向かう固体壁内の伝導伝熱の増加するため、気泡離脱後より速く次の発泡開始条件に到達し、待ち時間が減少することがわかった。さらに、超伝導磁石によるより強い磁場下の実験の準備を進めた。

核世合炉ブランケットの液体金属沸騰冷却の基礎研究として、最高7Teslaの鉛直磁場における水平板ヒ-タ面上の水銀のプ-ル飽和核沸騰熱伝達の実験を行った。実験装置は、沸騰容器、コ-ルドトラップ、ガスリザ-バ、ソレノイド形超伝導磁石、真空排気装置、窒素加圧系、水冷却系から構成されている。沸騰容器はSUS316製の鉛直円筒形であり、寸法は内径30.7mm、高さ1078mmである。容器底面にメタル中空0リングでシ-ルした水平円板ヒ-タを取り付けた。ヒ-タ表面粗さは約400μアルミナ粉吹付けにより一様にした。表面から2.5mmの深さにφ1mm白金測温抵抗体を水平に挿入し、表面温度を測定した。沸騰容器を断熱円筒容器内に入れ、超伝導磁石のφ75mm中空ボアに挿入し、その隙間を空気冷却した。飽和沸騰を起させるため沸騰容器側壁をマイクロヒ-タで加熱した。核沸騰を起させるため、伝熱面における水銀の濡れ性がよくなるように純度99.999%の蒸留水銀にチタン10ppmとマグネシウム200ppmを添加した。実験条件は、水銀液位50mm、窒素カバ-ガス圧0.1MPa、ヒ-タ表面熱流束0300kw/m^2、磁束密度07Teslaとした。実験結果は、05Teslaまでの磁場の増加に対して核沸騰曲線が下側にシフトし、磁場による約50%の顕著な熱流束低下が起った。しかし、57Teslaの磁場増加に対しては沸騰曲線の変化が胎ど認められなかった。更に高熱流束側よりも低熱流束側の磁場による伝熱低下がより大きかった。沸騰気泡の成長が磁場に平行方向に伸びるとするWongらの楕円型気泡成長理論とForsterーZuberの沸騰熱誕達評価法を用いて沸騰熱伝達の計算を行ったことろ、磁場による伝熱低下を実験結果より少なく見積ることがわかった。以上の結果から、核融合炉条件に近い強磁場下における沸騰伝熱の低下割合が実験的に確認された。
生物起源炭化水素から生成する有機硝酸類の地球環境循環

今年度においては、以下の二つの研究を行った。1.有機硝酸類の標準ガスの調整と分析:濃硝酸とアルコールの反応を用いて液相の有機硝酸類を合成した。適宜、有機硝酸類試料の精製を行った後、複数成分を同時に注入する方式で、気体状有機硝酸類の高圧標準ガスを調整し、測定装置のキャリブレーションに使用できるようにした。2.大気中有機硝酸類のサンプリング方法の開発:ガスクロマトグラフ/負イオン化学イオン化質量分析計を用いて、有機硝酸類を分離後、質量数によって検出する手法の開発を行った。特に、液化炭酸ガスを用いて、大気中濃度が1ppt以下と非常に低い有機硝酸類を低温濃縮するサンプリング装置の製作を行った。100200倍程度の濃縮率が達成でき、大気中の低級有機硝酸類の検出が可能になった。今年度においては、生物起源炭化水素と窒素酸化物の光化学反応実験において使用する反応容器と検出装置の整備を行った。まず、実験装置の立ち上げならびに動作確認を行った。具体的には、生成物の検出に使用するガスクロマトグラフ/質量分析計のセットアップを行った。質量分析計は、電子衝撃イオン化と化学イオン化(正イオン・負イオン)の両方が安定に動作することを確認した。また、ガスクロマトグラフによる分離を経ないで、固体(または高粘性液体)サンプルを直接イオン化する装置を導入し、使用可能であることを確かめた。これによって、ガス状生成物だけでなく、エアロソル状生成物の同定と検出も可能になった。また、光化学反応実験を行う光化学チャンバーの全体整備を行うとともに、チャンバーから質量分析装置に導入する大気採取口(インレット)の設計と製作を行った。ステンレス製チューブの内側をテフロンでコーティングすることで、チャンバー内で生成した有機硝酸類がサンプリング中にチューブ内壁で消失・変質しないようにした。また、生成物の同定を確認するために用いる標準物質の合成に使用する装置ならびに試薬類の整備を行った。現在、試行実験を開始したところである。今年度においては生物起源炭化水素と窒素酸化物の光化学反応実験を開始した。まず、生物起源炭化水素のうち最も放出量が多いとみなされているイソプレン(C_5H_8)と窒素酸化物の混合物に擬似太陽光を照射し光化学反応を起こした。この反応により生成した有機硝酸類をガスクロマトグラフ/負イオン化学イオン化質量分析計で検出することを試みた。得られたガスクロマトグラムには、イソプレンの高い化学反応性ゆえ数十種類もの生成化合物のピークが見られたが、有機硝酸類に典型的なフラグメンテーションであるNO_2^- (m/e=46),NO_3^-(m/e=62)イオンによってスクリーニングすることにより、約十種類の有機硝酸類が光化学反応によって生成していることが分かった。中でも、パーオキシアシルナイトレート型化合物とアルキルナイトレート型化合物(多官能基型含む)の二種類の有機硝酸類が生成していることが示唆された。しかしながら、この情報だけでは化合物の同定が困難であったため、次の段階として構造が単純なアルキルナイトレートを有機合成し、標準物質として分析することでマススペクトルと保持時間の情報を抽出した。その結果、光化学反応で見られたアルキルナイトレートは炭素数15程度の多官能基有機硝酸類であることが示唆された。
酸化物超平担基板の作製と界面物性研究への応用

分子層ステップは結晶面と基板の切り出し面が一致しないことにより生じるため、ステップ密度はそれらがなす傾斜角と方位によって決まる。ステップ密度の変化には基板表面内での物質輸送が欠かせない。そこでまず、外部から原料を供給しない場合において、基板表面内での高温下の物質輸送がどのように起こるかを調査した。SrTiO_3 (100)表面上では熱処理によって、(1)基板内部からSrO_xが表面に析出し、(2)これが凝集してサブミクロンサイズのパーティクルを形成することがわかった。結果として少なくとも表面近傍はSrが欠損することがわかった。さらに(3)ステップエッジがステップの高いほうに流れていく(ステップフロー的な蒸発)と同時に、パーティクルにピニングされて何重にも重なっていく様子が観測された。すなわち、単純な熱処理だけではステップ密度とその方向を制御できないだけでなく、表面近傍でのカチオン欠損(点欠陥)導入とパーティクル形成が起こってしまうことが明らかになった。結果として、比較的低温で外部から基板と同じ材料を供給する必要性が明らかとなった。パルスレーザー堆積法(PLD法)により、傾斜方向に堆積量(膜厚)を傾斜させることでステップ密度の増減を計画した。膜厚の傾斜には高精度な可動マスクを備えたPLD装置が必要であったが、つい最近完成したばかりで研究には間に合わなかった。しかしながらこの開発期間を利用して、関連する研究を進めてきた。SrTiO_3にドナーとなるNbをドープしたホモエピタキシャル薄膜において、これが活性化して導電性となるどうかを調べることにより、SrTiO_3中のカチオン欠損欠陥の存在とその定量ができることがわかった。加えてノンドープSrTiO_3薄膜の誘電特性評価の結果、これらの欠陥が界面準位を形成し、特に低温での誘電特性を劣化させることなどを突き止めた。ステップは結晶面と基板の切り出し面が一致していない(一致できない)ことにより生じるため、ステップ密度はそれらの面がなす傾斜角によって決まる。ステップ密度の変化には基板表面上での物質輸送が欠かせないが、その代わりに基板と同じ材料をパルスレーザー堆積法(PLD法)を用いて、傾斜方向に堆積量(膜厚)を傾斜させることでステップ密度の増減をおこなう。膜厚の傾斜には高精度な可動マスクを備えたPLD装置が必要であり、現在まで本装置の立ち上げをおこなってきたが、可動マスクの制御までには至っていない。しかしながらこの開発期間を利用して、1.膜厚傾斜無しのホモエピタキシャル薄膜に関する研究(SrTiO_3)、2.ステップ密度を制御した基板上に形成する予定の導電性ナノ細線の研究(SrTiO_3埋込型LaTiO_xナノ細線)、及び3.電界誘起界面電子キャリアの研究(CaHfO_3/SrTiO_3界面)を遂行してきた。1.ステップ密度制御にはホモエピタキシャル成長が欠かせないが、その膜質は単結晶基板と同等またはそれ以上であるべきである。一般に薄膜物性は単結晶のそれより劣るが、劣化原因はハッキリしていなかった。そこで特にPLD法における薄膜成長機構に関して研究を進め、アブレーション用レーザーの使用条件により薄膜の組成ズレを含めた格子欠陥が生じ、物性劣化に寄与していることを明らかにした。2.高温での薄膜成長モード:ステップフローを利用してSrTiO_3基板上に元々存在するステップのエッジに沿ってLaTiO_xを形成し埋め込むことで導電性ナノ細線の形成に成功した。3.CaHfO_3ゲートSrTiO_3チャネル電界効果トランジスタは本プロジェクト以前に完成していたが、移動度の温度変化がバルクとは異なりその原因が不明であったが、界面準位に起因することを突き止めた。
介在神経細胞におけるシナプス形成機構

発達過程の介在ニューロンの樹状突起からさらに細長い突起が伸び出し、これが誘導経路となって、元の樹状突起のほうへとシナプスの逆行性移動が起こる。この移動は微小管を必要とし、またダイニンの重要な調節因子であるLIS1の活性に依存している。またこの逆行性移動を抑制すると、介在ニューロンの樹状突起上のシナプスの配置パターンが乱れる。これらの知見から、微小管に依存した能動的なシナプス移動機構が存在し、樹状突起上でシナプスを適正に配置するのを助けていることが明らかとなった。スパインを持たない大脳皮質の介在神経細胞においては、生後発達初期に長く安定な突起が樹状突起上に形成され、その突起上にシナプス後部分子の集積が起こることを見出した。このような突起形成は発達初期にのみ観察されることから、シナプス形成過程で重要な役割を果たしていると考えられる。本研究ではこのような突起形成がスパインを持たない他の神経にも共通の特徴なのかを電子顕微鏡による解析およびスライス培養法による解析により明らかにすることを目標とした。(1)電子顕微鏡解析:シャフトシナプスを形成する神経細胞についてシナプス発達時期での樹状突起の形態とシナプス構造の関連を電子顕微鏡により解析した。生後発達期においてフィロポディアより長い突起がより多く存在しまたその上にシナプス様構造が形成される傾向があることを確認した。(2)スライス培養法による解析:マウス脊髄を材料としてスライス培養を作成し電気穿孔法を用いてRFPおよびシナプス後部マーカーであるPSD-95-GFPを発現させ、樹状突起の形態およびシナプス後部構造の配置を観察する系の確立を行った。次年度は観察細胞が運動神経細胞かどうかをイメージング後に免疫染色により同定することを試みる。(3)介在神経細胞の突起を阻害する手法の確立:海馬の介在神経細胞に存在する長く安定な突起について、その機能を阻害する手法を検討した。特に微小管の機能制御分子(Lis1,Ndel,dynein)に着目して、RNAiやdominant negative分子を発現させた所、介在神経細胞におけるシナプス形成、発達が有意に抑制されることを見出した。以上3項目の実験を次年度も継続し、様々なスパインを持たない神経細胞種において共通の形態学的変化の特徴を明らかにする。本研究ではこのような突起形成がスパインを持たない神経細胞における共通の特徴として重要であることを、分散培養法、スライス培養法などとイメージングを組み合わせて明らかにすることを目標とした。(1)シナプス後部の構造をPSD-95-YFP(あるいはtagRFP),シナプス前部の構造をsynaptophysin-CFP,あるいはFM色素によってラベルすることで、樹状突起から伸び出す長く安定な突起の上をシナプス後部構造が移動する際には、シナプス前部の構造も同期して移動することを見出した。(2)介在神経細胞の突起を介したシナプス形成を分子生物学的に阻害する方法論を確立し、特に微小管の機能制御分子(Lis1,Ndel,dynein)に着目して、RNAi、dominant negative分子の発現、薬理学的機能阻害、ノックアウト動物由来の培養細胞の解析などを行い、介在神経細胞におけるシナプス形成、発達においてこれらの微小管の機能制御分子が重要な役割を果たしていることを明らかにした。スパインを持たない介在神経細胞において、分化の初期にはスパインより長い突起が樹状突起表面から伸び出し、このような突起上に形成されたシナプス後部構造はシャフトに向かって逆行性に移動し、最終的にはシャフトまで移動してそこで安定化するというモデルを一連の実験から提出することが出来た。