hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学の実験室における化学物質使用実態のモデル化と化学物質管理手法の提案

本研究では、大学の実験系研究室において実験者は化学物質の危険性や特性をどのようにとらえ、どのように使用しているのかを定量的に表現するため、アンケート調査や、実験室内の化学物質の位置・濃度の計測実験などを行い、その有効性を示した。これらの手法は、研究者がもつ判断軸や化学物質使用実態を定量的に表現するだけでなく、実効的な化学物質管理及び効果的な教育手法を提案するために重要な情報となると考えられる。本研究では、大学における化学物質使用実態に基づく実効的な化学物質管理・教育手法を提案するため、アンケート調査、計測実験などを行うことにより、大学の実験系研究室において化学物質がどのように使われているのかを定量的に表現する手法について以下の検討を行った。大学の実験研究においては、知識や経験と状況に基づいて実験者自身が常に判断しながら手順を選択している。合理的な管理や効果的な教育を行うためには、実験者が化学物質をどのように捉え、判断しているかを明らかにすることが重要である。本研究では、前年度の成果を元に、様々な大学の化学系の学生・教職員に対して化学物質に対する知識やイメージを問うアンケートを実施し、母集団ごとの捉え方の違いを統計的に比較した。その結果、初学者ほど化学物質の構造式と危険性の関係の捉え方にばらつきが大きい一方、化学を専門とする教職員は構造式と危険性の認識に一定の傾向が見られた。このことから、化学物質の危険性に関する知識は構造式との相関により醸成される傾向にあると考えられる。また、本手法は、このような化学物質の危険性の捉え方を定量的に評価するための一手法として期待できる。また、実験室という場における化学物質の使用実態を定量的に表すモデルを構築するため、ビデオカメラやRFIDタグなどを用いた試薬の位置情報などの実験室稼働状況記録と、パッシブサンプラーやガス濃度モニターなどを利用した作業環境中の有機物濃度記録などを組み合わせた実験室モニタリングを行った。これにより、同室内の他の実験者との関係も含めた化学物質の実験室内での動きを定量的に表現することが可能となる。得られたデータは、実験室の稼働状況の可視化手法としての活用だけでなく、化学物質の効率的な管理や実験中の暴露リスクの低減を実現するための、実験室レイアウトや実験スケジュールの最適化などに活用できると考えられる。本研究では、大学の実験系研究室において、学生を中心とした実験作業者によって取り扱われる化学物質の使用実態を明らかにするとともに、実際のデータに基づいた実効的な教育・管理手法を提案することを目的としている。現在までに、以下の検討を進めている。まず、大学全体の化学物質利用実態の平均像を明らかにするため、(1)本学の薬品管理システムに登録された化学物質について、購入量、使用量、在庫量などのデータを元に、化学物質使用パターンの解析を行った。(2)本学にて報告された化学物質関連事故事例を、化学物質の種類や事故の種類により分類し、事故パターンと物質の種類の関係を調べた。次に、大学の実験室における化学物質の使用実態を定量的に表すモデル構築手法の検討と、モデルを用いた教育・管理手法を提案するスキームに関する検討を行った。モデル化の基礎的データ取得のため、(3)実験作業を動画として記録し、手の動きと作業時間に着目して要素化を行った。(4)まずある学問分野に限定して使用頻度の高い化学物質を調べるとともに、その分野の学生に対して化学物質に関する知識やイメージを問うアンケートを実施し、評価軸の抽出を行った。(5)化学物質の暴露は目に見えず、事故として報告されにくいために安全意識が低くなりがちである。そこで、実験作業による化学物質拡散挙動をリアルタイムにモニタリングし、可視化する手法を検討した。実際にアセトンによるビーカー洗浄などのいくつかの模擬作業について、拡散挙動の測定を行った。薬品管理システムデータ解析、アンケート・ヒアリングによる調査は計画通り進めている。当初の計画とは研究手順を変更し、2年目に行う予定であった化学物質拡散挙動のリアルタイムモニタリングを行い、模擬実験による実験作業と化学物質暴露リスクの相関の検討に着手した。1年目に行う予定であった、実験室稼働状況モニタリングは、計画を練り直している段階であり、2年目に実施予定である。また、化学物質利用実態のモデル化に向けたパラメータの取得は計画通り進行中である。薬品管理システム登録データについて、分野ごと、試薬の種類ごと、各試薬の保有期間などのさまざまな切り口でさらに詳細にデータ解析を行い、その結果を踏まえ、化学物質の種類ごとの実験作業内容に関するアンケート・ヒアリングを行い、研究分野などにより使用パターンを整理する。実験室稼働状況モニタリングを行い、化学物質使用実態モデル化のための基礎データとする。学生の化学物質に対するイメージや知識に関するアンケート調査を引き続き行い、イメージが作業パターンに与える影響を明らかにする。さまざまな実験作業を想定した化学物質拡散挙動モニタリングを行うとともに、計算機シミュレーションによる拡散挙動の予測を行い、教育ツールとして提案する。以上のデータを元に、大学における化学物質使用実態の平均像を、大学規模や分野・学部規模で整理し、管理ポイントを抽出する。また、実験室での作業に基づく化学物質使用実態のモデル化を行う。

まずはパターン化した利用状況が想定される作業や研究室を対象にケーススタディを行い、モデルの検証と改良を行う。モデルを用い、実効的で効果的な作業環境管理手法など、より具体的な化学物質管理・教育手法を提案する。実験室稼働状況モニタリングのため、ログデータを取得、記録するためのカメラとパソコンを購入する。化学物質拡散挙動測定のため、測定機器をレンタルする。試薬やガラス器具、作業環境測定のための検知管等の消耗品を購入する。データ解析作業を行う人件費(謝金)や、研究成果発表及び研究打ち合わせのための旅費にも使用する予定である。
C.elegansの高次行動に関わる神経回路での情報処理機構の分子遺伝学的解析

C.elegansは、ある種の匂い物質には正の走化性を示すのに対し、銅イオンには忌避反応を示す。匂い物質と銅イオンとの両方を感覚した際には、それぞれの濃度に依存して、どちらの応答を優先するかが変化する。これまでの知見から、この行動には約10対の神経からなる神経回路が関与していると考えられる。我々が同定したut236変異体は、匂い物質・銅イオンのそれぞれに対する応答は正常だが、両者の存在下では野生型に比べ銅イオンからの忌避反応を優先する。このut236変異体は学習にも異常がみられた。野生型ではNaClと飢餓の対提示によりNaClへの走化性が変化しNaClを忌避するようになるが、ut236変異体ではこの変化が野生型より小さい。一方、飢餓による単純な行動の変化には異常がみられなかったことから、ut236変異体は飢餓により誘導される学習過程に異常があると考えられた。ポジショナルクローニングを行ったところ、ut236変異体の原因遺伝子は、LDL受容体リガンド結合ドメインを持つ新規の分泌タンパク質をコードしていた。この遺伝子産物に対する抗体を用いた免疫染色により、この遺伝子は各一対ずつの感覚神経と介在神経の細胞体と神経軸索でのみ発現していることがわかった。また、シナプス小胞の輸送に異常があるunc-104(キネシンKIF1Aホモログ遺伝子)変異体では、この遺伝子産物の軸索への局在が見られなかった。さらに、様々なプロモーターを用いた強制発現の実験から、この分子は神経系において細胞非自律的に働くことがわかった。また、熱ショックプロモーターを用いて、表現型の回復に必要な時期を調べたところ、神経の発生期に発現していても表現型は回復しないが、成熟した神経回路上に発現していると表現型が回復した。以上のことから、この分子は感覚情報の修飾や学習に広く関わる新規の神経機能調節因子であると考えている。
特異的ペプチドを用いた高機能性ポリ乳酸表面の創製

ポリ-L-乳酸(PLLA)結晶化表面に特異的に結合するペプチドのスクリーニングに成功した。PLLAに対する特異的な結合には、疎水性アミノ酸であるアラニンおよびロイシン残基、塩基性アミノ酸であるヒスチジンおよびアルギニン残基の寄与が特に大きいことを明らかにした。アミノ酸配列を同定したペプチドは、PLLA結晶らせん構造の微細な違いを識別できることを明らかにした。ポリ乳酸(PLA)の優れた生体内分解吸収ならびに力学特性を維持したまま、ポリ乳酸表面を化学修飾し、種々の生理活性物質とのコンジュゲート化を実現すれば、PLAの医用材料としての有用性は飛躍的に拡大すると考えられる。本研究では、(1)PLA表面を特異的に認識できるペプチドを、ファージディスプレイ法を用いて探索し、(2)認識ペプチドを介し機能性分子を複合化した新規PLA系バイブリッド材料を創製し、(3)その機能を評価することを目的とする。本年度は、ファージディスプレイ法を用いてポリ乳酸表面に特異的に結合するペプチド配列を、ランダムペプチドライブラリーからスクリーニングした。ランダムペプチドライブラリーは、大腸菌を宿主とするバクテリオファージ(M13繊維状ファージ)のコートタンパク質(pIII)上に提示する形で作製し、ペプチド構造としては、直鎖(7-15残基)、またはシステイン残基のジスルフィド結合を利用した環状ペプチドとした。標的として、スピンコート法により調製したポリ-L-乳酸(poly(L-lactide),PLLA)の結晶化超薄膜フィルムを用い、アフィニティ選択によりPLLAに特異的に結合するファージを濃縮した。選択圧(標的とのアフィニティ、洗浄、溶出、の各段階におけるpH、塩濃度、反応時間、溶出溶媒の極性)を検討しながらファージの濃縮操作(バイオパニング)を行い、4ラウンドの濃縮操作の後、クローニング、遺伝子配列決定を行い、PLLA結合性ペプチドのアミノ酸配列として9種類の配列を同定した。表面プラズモン共鳴(SPR)法を用いた分子間相互作用解析の結果、PLLAのα-form特異的に結合し、ポリ乳酸結晶多形を識別可能なペプチドを見出した。ポリ乳酸(PLA)の優れた生体内分解吸収性ならびに力学特性を維持したままポリ乳酸フィルム表面を化学修飾し、種々の生理活性物質とのコンジュゲート化を実現すれば、PLAの医用材料としての有用性は飛躍的に拡大すると考えられる。本研究では、PLA表面を特異的に認識し結合するペプチドを、ファージディスプレイ法を用いたライブラリースクリーニングにより探索し、認識ペプチドを介し機能性分子を複合化した新規PLA系バイブリッド材料を創製することを目的とした。平成20年度は、前年度までにポリ-L-乳酸(PLLA)のα-form結晶に対するスクリーニングにより同定した2種類のペプチドに関し、表面プラズモン共鳴(SPR)法を用いた詳細な分子間相互作用解析を行った。その結果、直鎖7残基の短鎖ペプチド(配列: QLMHDYR)が、PLLAのα-formに対し最大で6.1x10^4M^<-1>の結合定数を示すのに対し、PLLAのβ-form結晶あるいはアモルファス膜に対する結合定数はそれぞれ1/4、1/9に低下することが分かった。すなわち当該ペプチドはPLLAの結晶多形を識別し特異的に結合できることを明らかとした。また変異体解析より、4残基目のヒスチジンおよび7残基目のアルギニンが認識に重要であることも明らかにした。一方、交互積層法を用いて調製した最外層がPLLAのβ-form結晶膜に対しファージディスプレイ法を適用し、4ラウンドのファージプールの濃縮操作の後、3種類のPLLAβ-form結合性ペプチド配列を同定した。Enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA)の結果、見かけの結合定数が10^<10>M^<-1>オーダーに達する極めて強い結合を示すペプチドを見出すことに成功した。
スピン流と力学運動の交差する角運動量変換物性の開拓

本研究課題ではスピン流と力学運動の交差する角運動量変換物性を理論・実験の両面から確立することを目指し、1.非平衡グリーン関数法を用いたスピン・渦度結合を用いたスピン流生成の微視的理論の構築、2.液体金属流体中の渦度分布を用いたスピン流生成の実証実験、3.表面弾性波注入によってCu中に誘起される渦度分布を用いたスピン流生成の実証実験、および4.非金属・強磁性体接合系界面のスピン流ノイズ理論構築を行った。本研究課題ではスピン流と力学運動の交差する角運動量変換の基礎学理体系を理論・実験の両面から確立することを目指す。本年度は、1.液体金属の渦運動によって誘起されるスピン流生成の理論構築を行い、2.その実証実験を行った。1.液体金属中のスピン伝導理論構築:水銀やガリウム合金のような液体金属を細管に流すと渦度が生じる。この渦度は電子スピンと量子力学的に相互作用し、この相互作用を通じて液体金属の持つ力学的角運動量が電子スピン角運動量に変換され、スピン流が生成することを理論的に示した。生成されたスピン流は、液体金属のスピン軌道相互作用を通じて、逆スピンホール起電力として電圧に変換される。この起電力信号は流体速度および管形状に対してある種のスケーリング則を満たすことを示した。2.液体金属におけるスピン流媒介起電力の実証実験:上記理論予測に基づき、水銀およびガリウム合金を円筒細管に流し、流れ方向の起電力信号を測定した。この電気測定結果は、上記スケーリング則を満たし、逆スピンホール効果の対称性にも整合した。こうして理論および実験の両面からスピン流媒介の新しい流体発電現象を確立した。これを我々は「スピン流体発電」と名付け、Nature Physics誌に論文発表を行った。本成果はNature Physics、Nature Materials両誌の解説記事およびScience誌のEditor's choiceに取り上げられ、従来のスピントロニクス分野の対象を液体へと裾野を拡げた「液体スピントロニクス」とも言うべき新分野の創出がなされたと評価された。さらに、この知見に基づき、スピン流体発電の逆過程である、スピン流注入流体駆動の理論構築および実証実験を開始しており、予備データが蓄積されている状況である。スピン流体発電に関しては、当初計画通りに、液体金属中のスピン伝導理論構築および実証実験に成功しただけでなく、次年度に予定していた論文発表まで前倒しで行うことができた。また、逆過程のスピン流注入流体駆動についても理論構築・実証実験を開始しており、予備的な実験データが蓄積されている状況である。本研究課題ではスピン流と力学運動の交差する角運動量変換物性を理論・実験の両面から確立することを目指している。本年度は、1.非平衡グリーン関数法を用いた、液体金属流体におけるスピン流生成の微視的理論の構築、2.層流条件における液体金属流体のスピン流生成シグナル測定実験、3.スピン注入流体駆動の予備実験を行った。1.前年度に明らかにした液体金属の渦運動によって誘起されるスピン流生成現象(スピン流体発電)に関して、新たに非平衡グリーン関数法を用いて微視的理論を構築した。液体金属流体中の電子スピンの従うスピン拡散方程式を、Kadanoff-Baym方程式と呼ばれる量子運動論的方程式を出発点に、スピン・渦度結合を取り込んだスピン拡散方程式の導出に成功し、bareなスピン・渦度結合が液体金属流体中で繰り込まれて増強されることを理論的に明らかにした。さらに、層流では流速の1次に、乱流では流速の2次に比例する起電力信号が得られることを示した。この成果は論文にまとめ、現在投稿中である。2.上記1.において理論予言された、層流条件での流速依存性を実験的に確かめた。水銀を円筒細管に流し、流れ方向の起電力信号を測定できる実験系を構築した。層流条件を実現するために、新たに内径50μm, 75μm, 100μmの細管を用意し、起電力信号が流速に対して線型であることを確認した。現在、ガリウム合金に対しても実験を進めている。3.前年度に引き続き、スピン注入による流体駆動の実証実験を進めている。スピンホール効果を用いて水銀にスピン注入を行い、スピン偏極の正負反転に伴って、流体の運動方向が反転するデータが得られ始めている。現在、スピン注入以外の要因(局所的熱膨張やelectrowettingなど)を排除するため、実験系の改良中である。スピン流体発電については、前年度における理論構築および実証実験の成功に続き、理論面では非平衡グリーン関数法を用いた微視的理論を構築したことにより、発電の高効率化の指針を与える最重要パラメタである、スピン・渦度結合の物質依存性を解明できた。さらには層流条件における起電力信号の流速依存性が、乱流条件と質的に異なることを発見できた。この理論予言に従った実証実験も進んでいる。最終年度である本年度は、1.非平衡グリーン関数法を用いた、液体金属流体におけるスピン流生成の微視的理論の論文出版、2.表面弾性波を用いたスピン流生成の実証実験、3.スピン伝導現象におけるスピン流ノイズの基礎理論構築を行った。1.前年度に構築した、非平衡グリーン関数法を用いた微視的理論を論文にまとめ、Physical Review B誌に出版した。

バルク金属中の電子の集団運動として、ドリフト速度が渦度を持つような平均場が、個別励起電子に対してスピン依存するゲージ場として働き、スピン・渦度結合とよばれる相互作用を通じて、スピン流を生成する機構をKadanoff-Baym方程式と呼ばれる量子運動論的方程式をもちいて理論的に明らかにした。2.上記1.における、電子のドリフト速度が渦度を持つような系の一例として、表面弾性波によって誘起される局所回転運動を用いたスピン流生成の実証実験に成功し、Physical Review Letters誌のEditors' suggesionに選出された。3. Pt/YIG接合系を典型例とする、非磁性金属/強磁性金属接合系界面のスピン伝導に伴うスピン流ノイズの基礎理論構築を行った。スピン流とその揺らぎを測定することによって、界面における発熱量を見積もる理論提案を行い、Physical Review Letters誌に掲載された。これは、今後この基礎理論を拡張し力学運動とスピン流の交差現象におけるスピン流ノイズの研究へと発展させる足がかりとなる。本研究課題ではスピン流と力学運動の交差する角運動量変換物性を理論・実験の両面から確立することを目指し、1.非平衡グリーン関数法を用いたスピン・渦度結合を用いたスピン流生成の微視的理論の構築、2.液体金属流体中の渦度分布を用いたスピン流生成の実証実験、3.表面弾性波注入によってCu中に誘起される渦度分布を用いたスピン流生成の実証実験、および4.非金属・強磁性体接合系界面のスピン流ノイズ理論構築を行った。スピン流体発電に関しては、現在室温で液体状態にある水銀とガリウム合金を用いて、それらの乱流域におけるスピン流媒介起電力測定を行ってきた。理論的は、層流と乱流ではら起電力信号のスケーリング則が異なることが予測されるため、今後は、層流域においても系統的な実験を行う。加えて、流体系と電子スピン系との間の角運動量相互変換効率、金属液体のスピン伝導に関する各種の物質パラメタを理論および実験の両面から定量的に決定する。スピン流注入流体駆動に関しては、現在、極めて簡略化した現象論的模型を用いて実験系の設計指針を行い、予備的実験を進めている。今後は、スピン流体発電の知見によって得られる物質パラメタの決定プロセスを考慮しながら、より精密な理論構築を行い、系統的実験につなげる。スピン流体発電に関しては、理論予言に基づき、層流条件における水銀およびガリウム合金の起電力信号の流速依存性(流速の1次)を実験によって明らかにする。また、内径を細かく変化させて、起電力信号の内径依存性も明らかにする。スピン注入流体駆動に関しては、非平衡グリーン関数法を用いた微視的理論を構築し、現在進行中の予備的実験を本格稼働させ、系統的実験を行う。スピントロニクス平成27年度では、当科研費申請時に行ってきたスピン流体発電の予備実験環境の改良によって検証データを揃えることができたため、一旦このデータだけで論文をまとめるように計画変更した。その結果、当初予定していた流路製作費および数値シミュレーションソフト購入等は、次年度に持ち越すことになった。当初平成27年度に予定していた、スピン流体発電およびその逆過程の実験系の設計と実験データ解析のための数値シミュレーションソフト購入および、流路作成を平成28年度中に行う。
スピン電流注入磁化反転における熱アシスト効果の検証とMRAM記憶セルへの応用

本年度は、熱アシスト効果を用いたMRAM書き込み方式の高速化を検討するため、高出力パルスYAGレーザを用いた記憶セルの高速加熱、及び熱拡散過程における磁化復元特性を詳しく調べた。記憶セルには、比較的強磁性秩序温度が低く垂直磁化特性を有するアモルフアスTbFe膜を用いた。従来のMRAMでは、基板内配線へのパルス電流印加により書込み磁界を発生させるが、配線のインダクタンス、および浮遊キャパシタにより、1ナノ秒以下の短パルス化が困難である。そこで、このような問題を解決する手段として、温度変化のみでMRAMセルの磁化を反転させる新たな書込み方式を提案し、その基本動作特性を計算機シミュレーションより調べた。以下、本研究で得られた知見を箇条書きにまとめる。●ストロボスコピックな手法を用いて、パルス幅(50-50%)、パルス立ち上がり(10-90%)ともに1ナノ秒のパルスYAGレーザをTb-Feドット(50μm×50μm×20nm)に印加した際の磁化変化を異常ホール効果測定により調べた。その結果、レーザ照射によるMRAMセルの到達温度が高いほど熱拡散時間が長くなることが分かった。今回試作した素子では、レーザ強度の最適化により10ナノ秒オーダの熱アシスト書込みを実現できた。熱アシスト書込みのセル加熱温度は、キュリー温度場程度が最適である。●T_cが低くハードな垂直磁化膜(TbFe)とT_cでソフトな面内磁化膜(CoFe)を交換結合させた複合膜記憶セルについて、セル温度をハード膜のT_c以上にパルス的に上昇させた後の磁化緩和過程を計算機シミュレーションにより調べた。その結果、垂直磁化膜の磁化を複合膜の面内交換等価磁界で歳差運動させることが可能であること、および加熱パルス時間によりハード層の磁化方向をスイッチングできることを見出した。この結果は、外部磁界を用いず、記憶セルの加熱のみによって磁化反転できることを示しており、熱アシスト書き込みの高速化を実現するための新たな手段として期待できる。●困難軸方向のスピンを有するスピン電流を注入することによるプリセッショナル磁化反転に関してマイクロマグネティクス計算を行い、熱アシストによる書込み電流低減効果を定量的に評価した。本年度は、次世代MRAMの書き込み方式への応用を目的として、強磁性秩序温度の異なるTb-FeおよびCoFe膜を交換結合させた強磁性二層膜について、その熱アシスト磁化反転特性を詳しく調べた。アモルファスTbFe膜は、比較的強磁性秩序温度の低い材料として知られており、磁気光学記録媒体の材料として利用されていたものである。実験の結果、TbFe/CoFe複合膜とCoFeフリー層からなる擬スピンバルブ膜をミクロンスケールに微細化した素子において、磁化反転特性を素子温度制御により人工的に変調できることが確認された。さらに、熱アシスト時における複合膜の磁化反転機構を明らかにするため、膜厚方向の磁気構造を数値計算により求めた。●アモルファスTbFe膜と低磁界スイッチングが可能かつMR特性の優れたCoFe膜を交換結合させた強磁性複合膜を有する擬スピンバルブ膜を作製し、スイッチング特性の温度依存性を実験、計算機シミュレーション双方の観点から詳しく調べた。●今回作製したTbFe(20nm)/CoFe(4nm)膜では、室温からTbFeの強磁性秩序温度(373K)までの温度上昇により、その保磁力を約55%低下させることに成功した。●計算機シミュレーションにより磁化反転時の膜厚方向の磁化分布を求めた結果、交換結合させたTbFe/CoFe膜の磁化は、温度上昇により交換結合が弱くなってもほぼ同時に反転することがわかった。●ミクロンスケールの矩形パターン化したTbFe/CoFe交換結合膜を有する擬スピンバルブ膜に対して、熱アシスト書き込みの動作実験を行った。

●T_cが低くハードな垂直磁化膜(TbFe)とT_cでソフトな面内磁化膜(CoFe)を交換結合させた複合膜記憶セルについて、セル温度をハード膜のT_c以上にパルス的に上昇させた後の磁化緩和過程を計算機シミュレーションにより調べた。その結果、垂直磁化膜の磁化を複合膜の面内交換等価磁界で歳差運動させることが可能であること、および加熱パルス時間によりハード層の磁化方向をスイッチングできることを見出した。この結果は、外部磁界を用いず、記憶セルの加熱のみによって磁化反転できることを示しており、熱アシスト書き込みの高速化を実現するための新たな手段として期待できる。●困難軸方向のスピンを有するスピン電流を注入することによるプリセッショナル磁化反転に関してマイクロマグネティクス計算を行い、熱アシストによる書込み電流低減効果を定量的に評価した。
中国における税制改革の実態と課題

平成16年度は前年度に引き続き、中国における税制改革の実態と課題に関する研究を行った。計画経済時代の中国では、単一的な経済構造のもと、国営企業からの納付金、利潤上納が国家財政の主な収入源であった。改革開放政策とは、単一の所有構造から、多様な所有形態の企業が併存する混合経済に変え、これら多様な経済主体が市場で平等に競争するシステムをつくるものである。こうした経済体制の移行に伴い、国家の財源調達システムは、従来の国営企業からの利潤上納に依存する「家産国家」的構造から経済全体から租税によって財源を調達する「租税国家」的構造への転換が不可避となった。本研究では、中国の税制改革の展開過程の分析を踏まえ、こうした中国の「租税国家」への転換過程とその現状に考察を加えた。平成15年度にすでに「中国「租税国家」への転換過程と現状」と題する論文を書き上げ公表したが、平成16年度はその内容をさらに充実させ、中国経済学会において学会報告を行った。また、受け入れ研究者上原一慶先生との共同研究の一環として、「中国財政システムの転換と現状」と題する論文を書き上げ、上原先生編集の本『躍進する中国と回復するロシア』に収録され、2005年3月に刊行される。本稿では、中国の税制問題を取り上げ、改革開放後の税制改革が中国の財政収支構造、政府間財政関係、積極財政政策などに与えた影響をマクロ的な視角から分析を行った。そして、税制改革を中心とする中国財政システムの転換を検討することで、中国の「漸進的」改革の一環としての財政改革の役割と、「漸進的」財政改革がもたらした負の側面と今後の改革課題についても検討を加えた。そして、平成16年度特別研究員奨励費のおかげで、中国経済関係、租税論関係に関する大量の図書、資料を収集することができた。文献研究を通じて、より明瞭な理論的根拠、制度設計基準を持ち、中国の税財政問題を分析することができた。また諸外国の文献を解読することで、諸外国の税制改革の経験との比較研究を進めることができ、今後の中国の税財政システムの構築に対し提言を行っていくうえで非常に有益であると思われる。
金属錯体が構成する分子性導体・磁性体の圧力下磁性

圧力下で示す多彩な物理現象にもかかわらず,分子性伝導体・磁性体の常磁性磁化率は10^<-4>10^<-3>emu/mol程度と小さいので,圧力下での磁性研究はほとんどおこなわれていなかった.本研究で加圧に使う器具の材質や測定手順を工夫することによって,0.5GPaまでの圧力領域で,10^<-4>emu/mol台の磁化率の温度変化を精度よく測定することに成功し,これを[Pd(dmit)_2]塩の圧力下磁性研究に適用した.一連の[Pd(dmit)_2]塩は,三角格子上で量子スピンがフラストレートしていることに由来する新規の相転移現象が,対陽イオンの変化に応じて見つかっており,並行しておこなった常圧下の[Pd(dmit)_2]塩の磁性研究では,軌道-二量体の歪み-電荷移動が協力して起きる価数不安定性,空間異方性が引き起こす反強磁性秩序,およびスピン一重項対の整列転移を本研究で発見し,相転移機構を解明してきた.圧力下でこれらの現象の解明をさらに進めることを目的として,磁性測定をおこなった.その結果,P2_1/m相のEtMe_3P塩では,圧力下でバルク超伝導が観測されることを明らかにした(0.2GPaでT_c=5K).この超伝導は,スピン一重項対の整列状態の近傍に現れるので,その発現機構が従来のものとは異なっていることが示唆される.また,圧力によってモット絶縁体が金属に転移する際には,磁化率に目立った変化が現れないことを示した.このことは,金属状態になっても電子が強く相関している状態にあることを意味している.圧力下で示す多彩な物理現象にもかかわらず,分子性伝導体・磁性体の常磁性磁化率は10^<-4>10^<-3>emu/mol程度と小さいので,圧力下での磁性研究はほとんどおこなわれていなかった.本研究で加圧に使う器具の材質や測定手順を工夫することによって,0.5GPaまでの圧力領域で,10^<-4>emu/mol台の磁化率の温度変化を精度よく測定することに成功し,これを[Pd(dmit)_2]塩の圧力下磁性研究に適用した.一連の[Pd(dmit)_2]塩は,三角格子上で量子スピンがフラストレートしていることに由来する新規の相転移現象が,対陽イオンの変化に応じて見つかっており,並行しておこなった常圧下の[Pd(dmit)_2]塩の磁性研究では,軌道-二量体の歪み-電荷移動が協力して起きる価数不安定性,空間異方性が引き起こす反強磁性秩序,およびスピン一重項対の整列転移を本研究で発見し,相転移機構を解明してきた.圧力下でこれらの現象の解明をさらに進めることを目的として,磁性測定をおこなった.その結果,P2_1/m相のEtMe_3P塩では,圧力下でバルク超伝導が観測されることを明らかにした(0.2GPaでT_c=5K).この超伝導は,スピン一重項対の整列状態の近傍に現れるので,その発現機構が従来のものとは異なっていることが示唆される.また,圧力によってモット絶縁体が金属に転移する際には,磁化率に目立った変化が現れないことを示した.このことは,金属状態になっても電子が強く相関している状態にあることを意味している.今年度はまず今後の研究の準備として,圧力下での磁気測定のためのハードウェアの整備を進めた.SQUID磁束計で使用可能な小型クランプ式圧力セルの部品を購入して組み立て,金属錯体伝導体[Pd(dmit)2]塩の磁気測定に着手している.常圧で観測された,この物質の二次元三角格子に特徴的な磁化率温度依存性が,加圧による金属化に伴ってどう変化するかを明らかにするのが最終目標である.これとは別に注目する現象として,電気抵抗には明瞭に現れる圧力下の超伝導が,高周波交流磁化率では微弱な信号しか与えないことについて,静磁化率測定および磁化-磁場曲線を測定して,超伝導の性格をはっきりさせる実験にまず着手し,進行中である.次に,3GPa以上の高圧力での磁気測定をおこなうための小型ダイアモンドアンビルセルの部品も購入し,本研究課題目的に適用するための試験をおこないつつある.また,一定荷重型加圧装置の低温部荷重伝達系を設計・改造して,低温部のクリアランスを拡大するとともに,寒剤消費と温度昇降時間を抑え,多目的の物性測定に使用可能にし,耐荷重安全試験をおこなった.一方,[Pd(dmit)2]塩の一部で発見された新しい型の相転移について,磁気測定によって低温相が非磁性であることを見いだした.理論的考察から,この相転移の機構が二量体内のHOMO-LUMO二重結合形成による電荷分離現象であることを結論した.電気抵抗で見た相転移の性格は圧力によって変化する.今回明らかになった機構は,転移に対する圧力の役割を理解する基礎となる.さらに,[Pd(dmit)2]塩に広く見られる磁気的フラストレーションが,正三角格子構造からはずれることによって温度クロスオーバーを経て解消され,磁気秩序に結びついていることを,現象論に基づく磁性データの解析で明らかにし,国際会議ISCOM2003で発表した.

高圧下で分子性物質の静磁化率を測定するための圧力セルなどの準備を15年度から進めてきた.16年度には,実際に測定に用いてみて,定量性・信頼性のあるデータを得るための方法を確立するべく,予備実験をおこなった.圧力セルからのバックグラウンドが大きいので,セルの磁気的対称点に試料をセットすることと,試料の正確な位置決めが,結果を大きく左右する.超伝導反磁性など強い信号を与えるものでも,少量の場合にはバックグラウンド信号の起伏の影響で不正確な結果を与えるので注意を要する.この問題に対応するため,多結晶試料を充填するカプセルと石英スペーサーのはめ合いの改良と,対称バックグラウンドを作り出すための軟強磁性マーカーの試験をおこなった.その結果,準備した圧力セルを使って定量性・信頼性のあるデータを得る手順がほぼはっきりしたので,17年度にかけて,準三角格子型のフラストレーションや二量体内HOMO-LUMO準位交差による価数不安定性を示す【Pd(dmit)_2】塩や,分子性導体で唯一の遍歴電子磁性を示す(DI-DCNQI)_2Cuなど,興味ある磁性を示す金属錯体系分子性導体に適用していく.一方,【Pd(dmit)_2】塩がフラストレートした常磁性状態(短距離相関のみが支配的)から,量子臨界点に対応したある温度より低温でクロスオーバーし,反強磁性相関が成長して長距離秩序に至る機構が,異方的三角格子の特徴を考慮した原子価結合(VB)モデルによって,フラストレーションをVBの配向,あるいは非結合性スピン状態に関するボーズ量子励起によるものと捉え直せば統計力学的に理解・説明できることがわかった.このクロスオーバーの現象論的側面については,二量体特有の電子相関と価数不安定性の問題とあわせて,すでに公表してきた.次年度にかけて高圧下磁気測定によるその機構の実証を目標とする.平成17年度は,[Pd(dmit)2]塩のような弱い常磁性体(有機導体)試料(約0.0005emu/mol程度の磁化率)の磁化率を圧力セル中で正確に測定するための条件の確立を,この研究課題の主な目標とした。これは,5Tの磁場中で,温度変化(4-300K)がほとんどない約0.0002emu程度の平坦で安定したバックグラウンド磁化を示す試料保持法によって初めて可能になる。繰り返して実験してみた結果,この要求を満たす条件を確立するまでには,試料ホルダーの材質と形状・圧力媒体の種類と充填法など細部の実験方法について,多数の試行錯誤による条件探索が必要であった。最終的には,フッ素樹脂(PTFE)製の薄肉円筒状カプセルに媒体と試料を詰め,フッ素樹脂(PCTFE)製の円柱状スペーサで密封したものを,対称性よくベリリウム銅製圧力セル内空間(内径2.7mm)に圧力媒体(ダフニーオイル)とともに挿入後,減圧して十分に脱気する,という手順でのみ,満足すべき結果が得られた。用いる器具や圧力媒体の材質を変えると,常磁性不純物による磁化の温度変化や媒体固化に伴う内部亀裂の発生により,不適切な状態になる。以上の実験に基づき,三角格子量子反強磁性体である[Pd(dmit)2]塩のうち,低温で磁気相転移を起こすものに注目して,相転移に対する圧力の効果を測定した。特に(C2H5)(CH3)4P塩が二次元系としてスピンパイエルス転移を示す初めての物質であることを平成17年度に発見したので,これに対する圧力効果を測定した。前年度に発見した(C2H5)2(CH3)2Sb塩の電荷分離転移に対しては,分光測定の結果を解析して相転移機構を明らかにして公表し,圧力効果の実験も進めた。これらの最終結果は,学会および論文誌で公表することにしている。
1粒子イメージングによる動態解析を基盤としたIgE非誘導性ワクチン創成への挑戦

申請者はこれまで、ナノ粒子をワクチン抗原キャリアとして適用することで、強い抗原特異的免疫応答を誘導可能であること、さらに条件によっては、逆に、IgG抗体(ワクチンの有効性を規定)は著しく減弱する一方で、IgE抗体産生(ワクチンリスクの主要因)が増強し、アナフィラキシーショックが顕著に惹起されることを先駆けて見出した。本研究では、そのメカニズム解明を図り、将来的に、IgEを産生しないワクチン開発に資する基盤情報の収集を図った。その結果、皮膚塗布においては、曝露する抗原が減少した場合、抗原特異的IgGとIgEの産生バランスが変化し、その後のアナフィラキシーショックが誘導されやすいことを見出した。申請者はこれまで、ナノマテリアルをワクチン抗原キャリアとして適用し、有効性の問題(体内への抗原送達等)を解決すると共に、ワクチンリスクの主原因となるIgE産生を制御し得る可能性を先駆けて見出した。本研究は、ナノマテリアルと抗原の動態を精査することで、「ナノマテリアルの物性」-「ナノマテリアル・抗原の細胞内・皮膚内動態」-「免疫応答」の連関を解析するものである。これまでに、粒子径70nmのナノシリカと抗原を混合し、皮膚に塗布した際、抗原特異的IgEが非常に強く誘導されることを見出してきた。さらに、IgEの上昇に伴い、抗原のチャンレンジによるアナフィラキシー応答が強く誘発されることを見出した。平成26年度には、抗原特異的IgEが増強されるメカニズム解明を試みた。その結果、ナノシリカと抗原を混合することで、ナノシリカと抗原が強く結合し、ナノシリカー抗原の複合体を形成することで凝集することが明らかとなった。さらに、凝集体の形成により、単独で存在する抗原量が著しく減少することが明らかとなった。ナノシリカー抗原の凝集体は、皮膚を通過しにくくなることから、皮膚を通過し得る抗原量は低下したこととなる。それにより、抗原特異的免疫応答が変化したものと考えられた。ナノシリカと凝集体を形成しない異なる抗原を用いた場合では、免疫応答が変化しないという事実もこの仮説を支持している。現在、単独の抗原量が低下すると、なぜ抗原特異的IgEの産生が増加するかについて、検討を進めているところである。申請者はこれまで、ナノマテリアルをワクチン抗原キャリアとして適用し、有効性の問題(体内への抗原送達等)を解決すると共に、ワクチンリスクの主要因となるIgE産生を制御し得る可能性を先駆けて見出してきた。本研究では、ナノマテリアルと抗原の動態を精査することで、「ナノマテリアルの物性」ー「細胞内・皮膚内動態」ー「ワクチン効果・安全性」の三者連関情報の収集を図った。平成26年度には、1)ナノシリカと抗原を混合することで凝集体を形成すること、2)凝集体は皮膚を通過しにくいこと、3)単独の抗原量が低下する一方で、皮膚塗布により抗原特異的IgEの産生量が増大することを見出した。そこで平成27年度には、単独の抗原量が低下することで、なぜ、IgE産生が増大するかについてメカニズム解明を試みた。モデル抗原としてダニ抗原を用いて、濃度三点でマウス皮膚に塗布した結果、高容量塗布群で、皮膚局所の病態が最も悪化すると共に、抗原特異的IgG産生量も最も高かった。一方で、抗原特異的IgEの産生量は低用量塗布群で最も高く、さらに、抗原を静脈内投与した際のアナフィラキシー応答も最も顕著であった。以上の結果から、低用量塗布群で、高用量塗布群よりもアナフィラキシーショックへの感受性が亢進する現象は、低用量塗布群でIgGの産生が低いことに起因すると考えられた。即ち、ナノマテリアルと抗原の複合体をワクチンキャリアとして適用する場合、複合体の粒子径、複合体を形成していない抗原量などの物性を精査することが、IgEを誘導しないワクチンの設計に必要不可欠であることが示された。平成26年度には、当初の予定通り、ナノマテリアルと抗原の動態解析、特に、皮膚透過性を定量的に評価し、免疫応答との連関解析も推進できたことから、順調に進展していると考えられる。なお、本年度の成果を中心として、現在、論文投稿中である。安全科学現在、大きな問題もなく順調に進んでいることから、今後も、当初の予定通り研究を遂行する。具体的には、平成27年度には、「なぜ、ナノマテリアルと抗原を混合した後、皮膚に塗布すると、免疫応答が変化するのか?」という疑問について、平成26年度に得た、「抗原曝露量の低減」という観点から解析を進める予定である。即ち、低用量および高用量での抗原曝露が免疫応答にどのような影響を及ぼすかなどについて検討を進める。予想以上に研究が進展し、今年度に予定していた研究成果を早々に得たことから、使用額が当初の予定とは異なることとなった。

また、前倒しで平成27年度予定の研究に着手することも考えたが、研究成果の論文投稿を最優先に考え、論文作製を行った。さらに、研究成果の学会発表も予定していたが、内容の重要性を鑑み、論文投稿後に成果発表することとして、当初予定していた学会発表も取りやめたため、使用額が当初の予定とは異なることとなった。なお、論文は投稿中である。平成27年度には、当初の予定通りの検討を進めると共に、予定以上に詳細な検討を進めることができるものと考えており、その予算として、使用したいと考えている。また、研究成果について、学会発表を含め社会に発信する予定である。
高集積ハイドロゲル創製への挑戦

近年、無機単結晶半導体の性能と有機基板の柔軟性を融合したフレキシブル・ハイブリッド・エレクトロニクス(FHE)の研究が注目されている。我々は、無機単結晶半導体チップを有機基板に埋め込んだ新構造FHEの研究に取り組んでいる。チップを極薄化せずともウェハレベルで高集積なフレキシブルデバイスシステムが作製可能である。PDMSを基板として用い、曲率半径5mm以下で1,000回以上の繰り返し曲げ耐性を実現させている。フレキシブルデバイス用の基板としてPETやポリイミドが主流であるが、柔軟性はあるものの立体的な形状に対する追従性が低い。PDMSはこの問題を解決できる生体適合性の高い材料であり、ウェアラブルやインプランタブルデバイスなどの研究開発で広く利用されている。ところが、物質の透過性が低いため、肌に対する馴染みや、体内に埋め込む際には組織液の循環を妨げる課題が残る。ここでは我々の身体のように水を主成分とするハイドロゲルをPDMSの代わりに用い、高集積なフレキシブルデバイスの基板として採用する。ハイドロゲルは、コンタクトレンズにも使われる機能性高分子である。多くの水を含むゼリー状のハイドロゲルでは、昇温プロセスや真空プロセスを適用できない。これまで導電性高分子として知られるPEDOTを使った電極をハイドロゲル上に形成した先駆的な研究はあるが、微細な金属配線を形成した報告は無い。本研究では、生体親和性の極めて高いが加工が難しいハイドロゲル基板の上に高密度の微細配線を形成し、半導体チップを内蔵させてフレキシブルデバイスシステムとして機能させるためのプラットフォーム技術基盤を構築する。Siウェハ上に犠牲層として厚さ1μmの水溶性高分子を成膜した。次いで、絶縁層として厚さ1μmパリレンを成膜し、ドライエッチングによって抵抗測定用のホールを形成した。その後、スパッタによってTi/Auを15/500nm成膜し、フォトリソグラフィとウェットエッチングにより配線を形成した。保護膜として再度厚さ1μmのパリレンを成膜し、波長172nmのエキシマランプによって表面を親水化した後、ハイドロゲル原料を注型した。続いて石英ガラスで圧縮成型すると同時に、波長340nmの紫外線でハイドロゲルを硬化させた。最後に60°Cの温水でウェハからサンプルを剥離した。チップ接合する場合は、ハイドロゲルの注型前に行うが、本年度はチップの埋め込みまでは実施していない。犠牲層である水溶性高分子の上にパリレンを介してスパッタによりTi/Auを堆積させた結果、平坦な金属薄膜を得るには、成膜温度が大きく影響することが分かった。水溶性高分子のガラス転移温度以下にスパッタ温度を制御することによって平滑な金属薄膜が得られた。スパッタ後、ハイドロゲルを注型、硬化し、温水で剥離した後の写真から、微細加工する前であるが、剥離後も金属薄膜をハイドロゲル上に保持することが可能であった。今回はチップ実装工程を省略して配線形成工程に焦点を充てているが、このRDL(Redistributed Layer)-First FOWLP(Fan-Out Wafer-Level Packaging)と呼ばれる先端の半導体パッケージング技術を応用し、微細な配線を形成できることを示した。二端子の測定結果であるが、十分に低い電気的特性が得られた。また、この技術を使用して、無機単結晶半導体チップがハイドロゲルに内蔵されたFHEを作製できる可能性が示唆された。今後は、配線幅を10μm近傍まで微細化するとともに断線やクラックの少ない高い歩留りで微細配線を形成できる技術を確立し、曲げ試験を行って機械的耐久性を評価する。曲げ試験機には、Tension-free U-shape folding tester (DLDMLH-FS / Yuasa)を採用する。また、有限要素法を用いたシミュレーションを駆使して、機械的な応力の発生パラメーターを解析し、信頼性の高い配線をハイドロゲル上に形成する。特に、チップの厚さやチップ間距離、配線幅、表面保護膜、応力中立軸を最適化し、応力集中が起こらない構造を求める。最終的には、曲率半径20mm、繰り返し曲げ回数1,000回に耐えられるように材料設計、および機械設計を行う。一方、チップの埋め込み技術に注力し、RDL-First FOWLP(Fan-Out Wafer-Level Packaging)技術を確立すべく、チップ接合技術の研究を進める。水溶性樹脂の上に形成した微細配線の上に、半田のマイクロバンプを形成し、低温の熱圧着で半田を形成する。半田の候補としては、Agを添加したSn系、あるいはIn系やBi系の低温半田を採用する。フリップチップボンダーで接合に必要な環境条件や操作条件を追求し、接合強度10MPa以上の強い接合を得る。また、ハイドロゲルにチップを埋め込む際に重要となる、水の影響を最小限に抑えるための被覆材の材料、成膜法、厚さなどの構成要素についても検討する。

PDMSはこの問題を解決できる生体適合性の高い材料であり、ウェアラブルやインプランタブルデバイスなどの研究開発で広く利用されている。ところが、物質の透過性が低いため、肌に対する馴染みや、体内に埋め込む際には組織液の循環を妨げる課題が残る。ここでは我々の身体のように水を主成分とするハイドロゲルをPDMSの代わりに用い、高集積なフレキシブルデバイスの基板として採用する。ハイドロゲルは、コンタクトレンズにも使われる機能性高分子である。多くの水を含むゼリー状のハイドロゲルでは、昇温プロセスや真空プロセスを適用できない。これまで導電性高分子として知られるPEDOTを使った電極をハイドロゲル上に形成した先駆的な研究はあるが、微細な金属配線を形成した報告は無い。本研究では、生体親和性の極めて高いが加工が難しいハイドロゲル基板の上に高密度の微細配線を形成し、半導体チップを内蔵させてフレキシブルデバイスシステムとして機能させるためのプラットフォーム技術基盤を構築する。Siウェハ上に犠牲層として厚さ1μmの水溶性高分子を成膜した。次いで、絶縁層として厚さ1μmパリレンを成膜し、ドライエッチングによって抵抗測定用のホールを形成した。その後、スパッタによってTi/Auを15/500nm成膜し、フォトリソグラフィとウェットエッチングにより配線を形成した。保護膜として再度厚さ1μmのパリレンを成膜し、波長172nmのエキシマランプによって表面を親水化した後、ハイドロゲル原料を注型した。続いて石英ガラスで圧縮成型すると同時に、波長340nmの紫外線でハイドロゲルを硬化させた。最後に60°Cの温水でウェハからサンプルを剥離した。チップ接合する場合は、ハイドロゲルの注型前に行うが、本年度はチップの埋め込みまでは実施していない。犠牲層である水溶性高分子の上にパリレンを介してスパッタによりTi/Auを堆積させた結果、平坦な金属薄膜を得るには、成膜温度が大きく影響することが分かった。水溶性高分子のガラス転移温度以下にスパッタ温度を制御することによって平滑な金属薄膜が得られた。スパッタ後、ハイドロゲルを注型、硬化し、温水で剥離した後の写真から、微細加工する前であるが、剥離後も金属薄膜をハイドロゲル上に保持することが可能であった。今回はチップ実装工程を省略して配線形成工程に焦点を充てているが、このRDL(Redistributed Layer)-First FOWLP(Fan-Out Wafer-Level Packaging)と呼ばれる先端の半導体パッケージング技術を応用し、微細な配線を形成できることを示した。二端子の測定結果であるが、十分に低い電気的特性が得られた。また、この技術を使用して、無機単結晶半導体チップがハイドロゲルに内蔵されたFHEを作製できる可能性が示唆された。今後は、配線幅を10μm近傍まで微細化するとともに断線やクラックの少ない高い歩留りで微細配線を形成できる技術を確立し、曲げ試験を行って機械的耐久性を評価する。曲げ試験機には、Tension-free U-shape folding tester (DLDMLH-FS / Yuasa)を採用する。
ミトコンドリア・蝸牛神経系の in situ ３次元イメージング

本年度はミトコンドリアでの糖新生の抑制などからくる血糖降下作用・インスリン抵抗性改善作用を示す薬剤メトフォルミンを用い、マウス蝸牛体外培養系を用いた実験を行った。メトフォルミンはビグアナイド系の経口糖尿病薬の一つであり、マウスの寿命を5.8%延ばすなどカロリー制限に類似した抗加齢効果があることがわかってきており、米国では高齢者を対象にした大規模偽薬対照試験が進行中である。内耳細胞への作用に関する先行研究では、カロリー制限下のマウスでは老人性難聴の進行が抑えられることが知られているが、メトフォルミンをマウスに全身投与してもゲンタマイシン蝸牛障害は軽減されなかった。今回、我々は局所投与などメトフォルミン治療の新たな可能性を探るため、予備的にメトフォルミンの蝸牛細胞保護効果をマウスの蝸牛体外培養実験系を使って検証した。【方法】C57Bl/6J幼若マウス(P3)の蝸牛感覚上皮を体外培養し観察を行った。予備培養の後、0-1.2mMのゲンタマイシンおよび0-12.5mMのメトフォルミンを培養液に添加し、24時間培養して有毛細胞の残存数をファロイジン染色を用いてカウントした。さらにCaspase染色やアニソマイシンによるアポトーシス経路の遮断実験も行った。【結果】蝸牛有毛細胞は0.6mMゲンタマイシン投与により有意に障害されるが、これは培養液へのメトフォルミン添加によって軽減され、至適効果濃度は2.5mMであった。逆に濃度12.5mMのメトフォルミンは残存有毛細胞数を減少させた。以上よりメトフォルミンはin vitroの蝸牛培養系で有意な細胞保護効果を示すことが明らかになったが、ヒトにメトフォルミンを経口投与した時の血漿中濃度は10-20μM程度と蝸牛細胞保護至適濃度に比べ大幅に低いことも明らかになった。本研究は、蝸牛感覚上皮細胞内のミトコンドリアおよび蝸牛聴覚神経系のin situ直接イメージング法を確立し、詳細な解剖学的分布地図を作製、これをもとに感音難聴の本態解明・新たな治療法の開発につなげるための研究基盤を確立することが目的である。具体的に本研究期間内に計画している研究項目は次のものである。1ミトコンドリアGFP-トランスジェニックマウス(mtGFP-Tg)を用いた、蝸牛における細胞内ミトコンドリア分布の高解像度3次元解析・経時的観察2神経細胞マルチカラー蛍光発色マウスを用いた蝸牛神経繊維の詳細なマッピング312を応用し、耳毒性薬剤投与後など難聴モデル動物でのミトコンドリア分布・神経支配の解明、障害からの回復過程における再分布の解析、さらに種々の抗酸化剤・神経保護薬剤投与による予防・治療効果を測定し作用機序を解明本年度は、1mtGFP-Tgマウスを用いた、正常蝸牛組織内でのミトコンドリア分布の3次元観察2正常ラセン神経系の3次元観察を行った。1ではマウス蝸牛体外培養と共焦点顕微鏡を用いた実験系により、蝸牛有毛細胞ミトコンドリアの全体的な発生課程を可視化した。生後3日(P3)マウスの蝸牛組織の体外培養を行ったのちにイメージング、三次元再構築してミトコンドリアの挙動を可視化した。有毛細胞の識別にはMyosin VIIa抗体染色を使用した。さらに、嗅球サンプルを用い、他の神経系でのミトコンドリア挙動も観察した。2では神経細胞をThy-1プロモーターで可視化したThy1-GFPマウスを使用し、ラセン神経系の3次元観察を行った。本研究の目的は、蝸牛感覚上皮細胞内のミトコンドリアおよび蝸牛聴覚神経系のin situ直接イメージング法を確立し、これをもとに感音難聴の本態解明・新たな治療法の開発につなげるための研究基盤を確立することであった。本年度の計画では1mtGFP-Tgマウスを用いた、正常蝸牛組織内でのミトコンドリア分布の3次元観察および2正常ラセン神経系の3次元観察を予定していた。1に関しては研究室移転に伴ってミトコンドリアマウス繁殖にトラブルが発生したため多少の遅れがみられるが、2についてはThy1-GFPマウスの撮影に成功し、また新方式の蝸牛画像3次元再構築方法を確立しつつあり、着実に進捗できている。1ミトコンドリアGFP-トランスジェニックマウス(mtGFP-Tg)を用いた、蝸牛における細胞内ミトコンドリア分布の高解像度3次元解析・経時的観察2神経細胞マルチカラー蛍光発色マウスを用いた蝸牛神経繊維の詳細なマッピング312を応用し、耳毒性薬剤投与後など難聴モデル動物でのミトコンドリア分布・神経支配の解明、障害からの回復過程における再分布の解析、さらに種々の抗酸化剤・神経保護薬剤投与による予防・治療効果を測定し作用機序を解明