hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高機能化カーボンナノホーンを応用した新たなGBR法の開発

本年度はCNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の重量比を変化させたGBR膜の作製および動物実験によるGBR膜の骨誘導能の確認を行った。GBR膜の作製:1CNHs分散液にhBMPとFGF-2を加えた後、吸引濾過によりPTFE膜に固着させ、骨誘導能を有するGBR膜を作製した。動物実験:ペントバルビタールによる全身麻酔下でラット腹腔内にGBR膜を埋入した。埋入後2週、4週でラットを屠殺し、骨欠損部GBR膜を含む組織を摘出し軟X線写真により解析を行った。また、同組織より脱灰組織標本を作製し、光学顕微鏡にて観察した。それらの結果、ラット腹腔内での異所性骨誘導に関して、rhBMPとrhFGF-2の重量比の違いによるによる明確な差異は認められず、有効な重量比の算出につながる新たな実験の必要性が示された。来年度は、CNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の重量比を変化させたGBR膜を作製し、GBR膜状での細胞培養(未分化間葉系細胞の培養を行い、それらの細胞の分化程度に関して形態学的、生化学的な検索を行う)等のin vitroでの実験により有効な重量比の算出する。その上で、再度ラットを用いた動物実験を行い、骨誘導能を有するGBR膜のインプラント周囲炎に伴う骨欠損部位への応用につなげる。それによりインプラント周囲炎で失われた骨組織のより確実な再生術が確立できる。動物実験(ラット腹腔内へのGBR膜の埋入)の結果、ラット腹腔内での異所性骨誘導に関して、rhBMPとrhFGF-2の重量比の違いによるによる明確な差異は認められず、有効な重量比の算出につながる新たな実験の必要性が示された。そのため、GBR膜状での細胞培養等のin vitroでの追加実験を行う等、大幅な実験計画変更が不可欠となったため、進捗状況としては「遅れている」状態となってしまった。人工歯根を用いた欠損補綴(デンタルインプラント)は歯科の一分野としてその位置を確立している。しかし、デンタルインプラント治療後数年を経過した後に、インプラント周囲炎を引き起こし、それに伴うインプラント周囲骨の吸収により人工歯根の除去を余儀なくされる症例も少なくない。インプラント周囲炎に対する治療法の一つとしてguided bone regeneration(GBR法)による骨再生が挙げられるが、すべての症例で十分な成果が得られるとは限らない。本研究では、GBR法に骨誘導因子(rhBMP)や線維芽細胞成長因子(rhFGF-2)を担持した高機能化カーボンナノホーン(CNHs)を応用を目指している。これまで、CNHs分散液にhBMPとFGF-2を加えた後、吸引濾過によりPTFE膜に固着させ、骨誘導能を有するGBR膜を作製してきた。本年度は、その際にCNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の重量比を変化させたGBR膜を作製し、それらのGBR膜上での間葉系細胞の培養実験を行うことにより各々の骨誘導能を評価することにより費用対効果も含め、より高機能なGBR膜の開発を目指したが、最も有効な重量比を見出すには至らなかった。来年度は、同様の細胞培養実験を継続するとともに、ラット頭頂骨の骨欠損部に対するGBR膜の応用実験を行うことによりCNHsに担持させるrhBMPとrhFGF-2の最も有効な重量比を見出し、インプラント周囲炎に伴う骨欠損部位への応用につなげる。以下の3点により研究が遅延した。
地球環境に配慮した鋼と木質材料の複合構造に関する研究

本研究は,環境負荷削減のための建築構造分野における対応として,鋼と炭素固定源となる木質材料の複合による構造部材を開発し,木質材料の適用範囲を拡大することを目的とする。現在,RC造や鉄骨構造が使用されている非住宅分野の中低層ビル,体育施設などを複合構造に代替することで,年間新築着工面積の木造化率の2倍を目指すものである。まず,鋼と木質材料の複合構造に関して調査を行い,構法のタイプを分類し,最適な構法を選定する。次に,鋼と木質材料の複合構造部材のせん断実験,部材曲げ実験などにより部材性能を明らかにする。最終的には,複合構造を中低層ビル構造に適用するにあたっての設計法を提案する。鋼と木質材料の複合構造の開発にあたって,柱梁接合部を半剛接合とした構造システム(鋼構造)に関する検討を行った。得られた結果は下記のとおりである。1.柱梁接合部を半剛接合とするためにエンドブレート方式とし,座屈拘束部材を方杖上に配置した構造システムを提案した。2.提案した構造システムを使用した10階建モデルの地震応答解析,増分解析を行い,その有効性を確認した。鋼材と木質材料の複合構造の梁部材を想定した曲げ実験を行い,接合法や幅厚比の違いにより力学的特性など相違について確認した。3.十分に一体化できている場合の複合部材の性能は,鋼材と木質材料の最大耐力及び曲げ剛性を足し合わせることで評価できる。4.接着剤とボルトを使用すると部材性能が上がるが,接着剤とボルトを使用しなくても十分な性能を発揮できる。5.複合部材とすることで,幅厚比に関わらず内部の鋼材の横座屈を補剛することができる。鋼と木質材料の複合部材の構法のタイプを分類し,構法成立のために必要な要求性能に関して各タイプを総合評価し,それらの評価結果をもとに,具体的な構法の例を示した。次に,鋼と木質材料の複合構造の短柱圧縮試験を行い,各種の接合法(接着接合・接触接合)の相違による圧縮性状を確認した。さらに,中低層建物に適用する設計法を提案し,設計クライテリアを満たす設計例を示した。1)鋼と木質材料の複合部材の構法のタイプを分類し,その要求性能を総合評価することで,複合構造システムの構法成立の可能性を示した。2)構法に対する要求性能として,安全性,機能性,環境性,意匠性,加工性,施工性,経済性を総合評価した結果,柱においては角形鋼管の周囲を木質材料で覆うタイプ,梁においては圧延H形鋼の周囲を木質材料で覆うタイプが最も優れている。3)角形鋼管の周囲を木質材料で覆うタイプ,圧延H形鋼の周囲を木質材料で覆うタイプを各々柱,梁に使用した鋼と木質材料の複合構造システムの構法例を示した。4)短柱圧縮試験によると,等価細長比λeが100より小さい場合、実験値と適合する座屈低減係数η'は最小値で0.75である。5)座屈拘束方杖ブレースを有する中低層建物に適用するCSTSの設計法を提案した。6)横座屈細長比および鋼の降伏先行の条件を満たす曲げ部材の設計式を提示した。7)提案した条件を満たす座屈拘束方杖ブレースを有する10層5スパンの建物の試設計を行い、半剛接合の柱梁接合部のもとで、主架構は弾性域に抑え、座屈拘束ブレースのみが塑性化することを時刻歴応答解析により確認した。鋼と木質材料の複合構造の梁部材の曲げ実験を行い,鋼と木質材料の各種の接合法(接着接合・ボルト接合・接触接合・それらの組み合わせ)の相違による構造性能を検討した。1)複合部材の最大耐力及び初期剛性は一体化の程度が高い(接着接合とボルト接合の組み合わせ)場合、鋼と木質材料を足し合わせることで概ね評価できる。2)鋼と木質材料の接触接合の複合部材の最大耐力は,鋼と木質材料を接着接合とボルト接合で組み合わせた複合部材よりやや低下するが、最大耐力以降の変形性能は概ね同じである。3)複合部材は、木質材料が鋼の横座屈を補剛するため、幅厚比の制限を緩和できる。上記の接合法のうち,加工および解体,分離が容易な鋼と木質材料の接触接合を取り上げ,部材の種類や木質材料の留め付けなどが構造性能に及ぼす影響を確認した。4)接触接合の複合部材は,引張領域の木質材料の破壊により最大耐力に達する。最大耐力以降,木質材料と鋼の応力再配分が生じるものの,変形性能を有する。この場合,鋼は木質材料より座屈補剛されている。

5)木質材料どうしが接着されている複合部材の最大耐力および初期剛性は木質材料どうしがビス接合されている複合部材よりやや大きい。6)角形鋼管を使用した複合部材は十字H形鋼を使用した複合部材よりも,最大荷重において9%,初期剛性において6%程度高い。7)木質材料どうしをビス接合した複合部材は,木質材料どうしを接着接合した場合より最大耐力及び初期剛性が低下するが,最大耐力以降の変形性能は概ね同じである。鋼と木質材料の複合構造の接合法(接着・ファスナー)の相違による構造性能を把握するために,今年度に追加の曲げ実験を行い,柱および梁の複合構造の接合法を決定したいと考えている。25年度が最終年度であるため、記入しない。鋼と木質材料の複合構造の接合法(接着接合・ボルト接合・接触接合・それらの組み合わせ)を分類し,各々の基本的な構造性能を明らかにすることができた。これにより構法の選定にあたっての性能評価に役立てることができる。鋼と木質材料の複合構造の接合法(接着・ファスナー)の選定にあたっては,構造性能に加えて,加工性,施工性,経済性などの指標を加えて複合構造システムの構法を選定したいと考えている。本年度までの研究成果をもとに,鋼と木質材料の複合構造の構法に対する要求性能として,安全性・機能性・環境性・意匠性・加工性・施工性・経済性を総合評価することで,複合構造の構法の成立の可能性を追求する。このうち,安全性においては,実験より得られた構造性能(初期剛性,曲げ耐力など),環境性においては,リユース・リサイクルするために,鋼と木質材料が解体・分離しやすいこと,加工性・施工性においては,構成部品の加工の容易性,施工の容易性などを指標とする。
中脳ドパミン神経細胞の投射経路特異的な情報表現および神経活動調節機構の解明

本研究では、行動中の覚醒マウスにおける中脳ドパミン細胞の活動様式を記録・制御することを目的とした。そのために、頭部固定マウスおよびレバーをもちいた報酬履歴にもとづく確率的逆転学習課題を確立し、この課題を遂行中のマウスにおいて黒質緻密部(SNc)ドパミン細胞の神経活動を光遺伝学的に同定、記録した。その結果、ドパミン細胞の神経活動は多様であり、その一部は報酬の予測誤差(直近の試行が報酬有なら活動小)とその履歴(直近の試行が報酬有なら活動大)の両情報を表現していることが判明した。代表研究者は、マウス腹側被蓋野(VTA)のドパミン細胞を光遺伝学的に同定し、急性電気生理記録する手法を前年度までに確立している。本年度は、より多くのドパミン細胞から神経活動を記録するために、レーザーダイオード一体型のシリコンプローブ(ダイオードプローブ)をもちいた慢性電気生理記録実験を開始した。その結果、従来報告がなされていた外側VTAのみならず、内側VTAに位置するドパミン細胞もまた、古典的報酬条件づけ課題において報酬予測誤差を表現していることが明らかになった。これは、少なくとも報酬および報酬予測刺激に対して、VTAのドパミン細胞はその局在によらず均一な応答を示すことを示唆している。内側VTAには皮質や扁桃体など多様な領域へ投射するドパミン細胞が存在することを考慮すると、ドパミン細胞の報酬表現は、その投射先に非依存であることが予想される。また、シリコンプローブの二次元的なチャンネル配置を活用して、VTAの外側に位置する黒質緻密部(SNc)のドパミン細胞から神経活動を記録することにも成功した。SNcのドパミン細胞もまた報酬に応答するものの、VTAにおいて観察されるような報酬予測による神経活動の減算は確認されなかったことから、SNcおよびVTAではそれぞれ独自の報酬表現がなされていると推測される。さらに、前年度までに確立した「舐め分け」課題では訓練することが困難であった短期記憶課題を実施するために、音提示を弁別刺激として、2本のレバーをもちいたオペラント行動課題を確立した。中脳ドパミン細胞からの電気生理記録および行動課題開発については、当初の計画以上に進展が見られた。一方で、PFCからの記録実験については、進捗が遅れている。本年度は、VTAドパミン細胞の光遺伝学的刺激、PFCからの多細胞電気生理記録、そしてPFCへのドパミン受容体阻害薬の局所投与を同時に実施することを試みた。しかしながら、薬液注入や電気生理記録の条件を最適化することに至っておらず、安定した実験系の確立には至っていない。以上を総合的に勘案すると、着目している脳領域は当初の計画どおりではないものの、本研究課題はおおむね順調に進展していると判断される。まず前年度の計画に従い、マウス腹側被蓋野(VTA)ドパミン神経細胞を軸索投射選択的に電気生理記録するため、ドパミン産生細胞特異的にcreリコンビナーゼを発現する遺伝子改変マウス(DAT-creマウス)および逆行性感染ウイルスであるイヌアデノウイルス(CAV)をもちいて二重標識を試みた。しかしながら条件検討の結果、感染細胞密度が非常に低く、多細胞同時記録には不適であると判断された。並行して、前年度に構築した頭部固定マウスのレバーオペラント行動課題を発展させ、報酬履歴にもとづくレバー選択意思決定課題を確立した。この課題を遂行中のマウス黒質緻密部(SNc)ドパミン神経細胞からレーザーダイオード一体型のシリコンプローブをもちいて慢性電気生理記録したところ、それらの活動は一様ではなく、以下の3群に分類されることを発見した。すなわち、(1)報酬および報酬予測誤差を表象する群、(2)報酬のみを表象する群、(3)報酬および運動を表象する群、である。このうち第一の細胞群については、強化子として報酬に先行する聴覚刺激に対する応答が予測誤差を表象している(直近の試行が報酬ありならば活動小)のみならず、各試行開始時の一過性応答もまた報酬履歴を反映している(直近の試行が報酬ありならば活動大)ことが判明した。以上の結果は、運動調節との関連が長らく着目されてきたげっ歯類のSNcドパミン神経細胞活動もまた、報酬およびその予測誤差について複雑な情報表現をおこなっていることを示唆するものである。1. VTAからの記録実験軸索投射を逆行性に標識可能なウイルスであるイヌアデノウイルス(CAV)をもちいて、PFC投射ドパミン細胞を特異的に標識する。これらの細胞を光遺伝学的に同定したうえで、古典的報酬条件づけ課題またはレバーをもちいた聴覚弁別課題を遂行中のマウスにおいて、多細胞電気生理記録を実施する。2. SNcからの記録実験SNcのドパミン細胞にChR2を発現させ、古典的報酬条件づけ課題を遂行中のマウスにおいて、多細胞電気生理記録を実施する。

3. PFCからの記録実験前年度同様、非NMDA型グルタミン酸受容体阻害薬であるNBQXやD1受容体阻害薬であるSCH23390、D2受容体阻害薬であるracloprideを電極近傍に曲祖投与することで、ドパミン神経週末の光刺激による神経活動調節の由来を薬理学的に検証する。システム神経生理学本研究課題で使用しているシリコンプローブは海外からの調達に数ヶ月を要する消耗品であり、本年度後半に予定していた購入分が会計年度をまたぐ可能性があったため、該当分を次年度に繰り越すこととした。繰り越し分はすべてシリコンプローブの購入に充当する。
凝縮相の化学反応における量子トンネル現象の微視的理論

1.メタノール溶媒中の有機色素分子の電子状態変化と溶媒和過程との動的結合に起因する吸収・発光スペクトルの微視的機構を理論的に解析した。非経験的分子軌道法と分子動力学シミュレーションを組み合わせた新手法を開発した。古典的シミュレーションデータからスペクトルを量子力学的に計算するための基礎理論を改良した。溶質の電子状態揺らぎによって溶媒和ダイナミクスはわずかに減速するのみであり、それを、溶媒座標の力の定数の変化のみから説明するのは適切でないことを明らかにした。さらに、メタノール溶媒の水酸基が示す量子トンネル効果が、スペクトル拡がりに及ぼす影響について議論した。2.メタノール溶媒中の(外圏型)長距離電子移動反応について、現実的なモデルによる分子動力学シミュレーションを行い、従来無視されてきた溶媒の水酸基の振動モードが、溶媒再配置エネルギーには定量的にわずかに寄与するのみである一方で、速度論的には顕著な量子トンネル効果を示すことを明らかにした。電子移動速度の量子的エネルギーギャップ則について、水溶媒について過去に得た結果と比較しながら議論した。3.水中のフッ化水素酸の電離の微視的機構を解析した。分子軌道(と摂動法による電子相関)計算とモンテカルロシミュレーションを組み合わせた新手法を開発した。室温程度では、電離に伴うプロトン移動は、トンネリングよりもむしろ溶媒分極の揺らぎに断熱的に追随する断熱機構で起こること、結合エネルギーと溶媒和との競合によって、この酸電離は吸熱的になることを明らかにした。また、分子振動を赤外レーザーで励起することにより、酸電離が加速される可能性を指摘し、シミュレーション結果に基づいて議論した。さらに、低温においては、プロトン移動がトンネル機構で起こり、それに水溶媒の振動が結合する可能性があるので、この現象を記述する基礎理論と計算手法について検討した。
英語のイントネーション表記の諸問題とその解明

本研究では,英語母語話者による英語のイントネーションの知覚実態を,音調単位の区分,音調核音節の場所,音調の種類というイントネーション主要3要素を中心に調べた。この目的のため,英語を母語とする音声学者5人に参加してもらい,彼らの知覚実態を音響的に比較した。結果として,彼らは常に同じように知覚しているわけではなく,特に文中で句読記号がないとその傾向が強いことが分かった。音調単位の境界を決める基準は,実際の例では必ずしも役立たないようである。副次的な韻律変化は異なって知覚されやすく,音声学者が音調核音節の位置と音調の種類を決める際に大きな影響を与える。特に1人の音声学者は音調単位を大きな塊として知覚している。相対的に静的なピッチ変化は,平坦調または頭部,つまり,音調核または非音調核として知覚されることがある。発話の一部が2つの音調単位に分割され,前の音調単位が下降調で終わり,次の音調単位の始まりで強勢のある音節のピッチが高いと,前音調単位の音調核音節の音調を下降調ではなく,下降上昇調と知覚する音声学者もいる。これは,人間の知覚は物理的現実と必ずしも一致しておらず,イントネーションは必ずしも時間の流れに正確に沿って知覚されているのではないことを示す好例と言えよう。イントネーション知覚の基本的違いは下降対上昇であるが,この両極性は必ずしも保障されるわけではない。明らかな解釈の誤りの場合もある。知覚相違の理由には,プロの音声学者が韻律表記に従い読んでいる,音声学のテキストで用いられているスピーチ型と異なり,人々はプロのキャスターを含めて,理論通りには必ずしも話さないこと等が考えられよう。言語学的には英語のイントネーションが異なって知覚される理由を分析することで十分だろうが,教育学的には知覚相違があまり生じない,別の表記体系を確立する必要性があるだろう。今年度は本研究のための資料収集を中心に行った。文系理系を問わず,関連学会に参加し,研究に少しでも関係ある話を聞き,関連書籍を購入し,研究をまとめるのに必要な知識を吸収した。来年度末までには本研究の最終結果を論文にまとめる。本研究に使用する音声データには,標準形で言いよどみがないものと,非標準形で言いよどみが若干あるものが複合的に入っているものが音声学者間の表記の違いを知る上で適切であるとの判断から,15分程度のニュース番組(英音と米音)を選択した。複数の音声学者に依頼し,現在その結果を待っているところである。入試業務がすべて終了した3月末に,ロンドンに行き,ロンドン大学(UCL)の関連授業などにも参加し,研究に必要な知識の補強を行った。現在のところ,研究協力者は予定より少ない。講義期間中は多忙な日々の連続であり,休暇中には執筆活動を行っている研究者が多く,協力を得ることは思ったより難しかった。データ量を少なくして依頼し直すことも現在考慮中だが,遅くても今年の夏までには研究データの収集は終了する予定である。研究協力を依頼した音声学者からの表記データが集まり次第,本格的な研究をスタートさせる。本研究の関連研究として,今年度は日本音声学会で下降上昇調の現れ方を発表した。この音調には分離型と非分離型の二通りがあるが,「躊躇」の意味の場合は両方の型が来ることが知られているので,その意味を表す最適な指標である`but'が続く場合の例を他の音声データから収集した結果を研究発表した。

また,音調核音節の位置が1音節ずれたために,上昇下降調と下降調の頂点が同じ位置にあるこの二つの音調は,聴覚印象が近似するが,その音響的特長の違いを論文としてまとめ,東北大学言語学論集に投稿中である。研究に必要な全データがそろったのは,昨年末だった。協力をお願いした後,最終的に無理との回答を得たのが1年近くを経過したものもあり,急遽,別な研究者に依頼することもあった。途中で健康を害したため,早期のデータの送付が困難な研究者もいた。本年度の入学業務が終了してから,集中的に研究を行い,その結果を論文としてまとめ,現在,東北大学言語学論集に投稿中である。この研究で使用したデータは,収集したデータの一部であり,全てのデータ分析は,夏休みまでは勤務の合間に,また,夏休みには集中的に行い,今年度中に最終結果を公表する。2005年10月1日には,日本音声学会で,音節主音的子音と圧縮形という題で研究発表した。分節音の分野であるが,知覚の類似点と相違点という観点から,本研究を間接的に補強するものである。また,同年11月7日には,関西外国語大学主催の国際シンポジウム「音声学と英語教育」に参加し,3名の著名な英国音声学者の講義を聞いたり,直接質問したりして,本研究に関連する様々な情報を得た。これまでの研究で分かった知見は,上記の論文に書いたが,研究に参加した英語母語話者の5名の音声学者の知覚の違いは予想以上に多かった。ただし,本研究で重要な観点は,明らかな間違いは除き,正しい解釈は一つだけではないということである。研究者の中には,唯一の解釈を求める人もいるが,筆者はそのような態度は取らない。人は理論通りに常に話すことはないし,人の知覚には不安定要因もある。こうしたことを念頭に,これまでの知見を検証したり,新たな発見を求めたりしながら,残りのデータを速やかに分析し,最終報告書をできる限り早く書き上げる。
純緑色LED高効率化のための高品質ZnTe系ヘテロ構造の開発

有機金属気相成長法によるp型ド-ピング,窒素雰囲気でのアニ-などについてZnTeとともにZn_Mg_xTeについて研究した主な成果を以下のように簡単にまとめた。Al拡散制御層を用いた我々のZnTe緑色LEDの最近の成果を論評した。ZnTeについて,電気的光学的性質の原料供給量依存性,VI/II原料供給量比依存性などがアニ-ル処理の有無双方について明らかにされた。ZnTeと同じようにTDMAPを用いるとp型の高キャリア密度のZn1-xMgxTeが得られた。Zn_Mg_xTeにおいてアニ-ルが効果に作用するのはTe供給不足の成長条件であり,Te供給過剰の成長条件では高い補償を示した。同様な傾向はZnTeにおいても見出された。光の3原色の内,赤,青に比べて緑,特に550nm付近の純緑色はLEDのパワー効率が極めて低いことから,LEDの世界ではグリーンギャップと呼ばれ、克服すべき課題となっている。本研究は,ホモ接合構造においても市販品の緑色GaP LEDを凌ぐパワー効率を有する緑色ZnTe LEDを実証した先の我々の研究成果を発展させようとするもので,ZnTeを活性層とし,緑色に対し透明でかつ高密度でキャリア閉じ込めを可能にするZn_<1-x>Mg_xTe,混晶をグラッド層とした高品質なZnTe系ヘテロ構造を開発することを目的としている。平成22年度では,(1)PドープZn_<1-x>Mg_xTe基板の高キャリア密度化,(2)PドープZnTe系(ZnTe, Zn_<1-x>Mg_xTe)エピ層の高品質化,(3)LEDの性能に関する知見を得るためZn_<1-x>Mg_xTe/ZnTe/Zn_<1-x>Mg_xTeヘテロ構造の評価を目指した。以下に,主な成果を要約する。(1)ブリッジマン結晶のMg組成と電気的性質の関係を明らかにすると共に,電気的性質の測定温度変化とフォトルミネッセンス特性から補償効果について考察し,高品質結晶であることを実証した。(2)有機金属気相成長法において,PドープZnTeエピ膜の電気的性質の測定温度変化のVI/II供給量比依存性を明らかにでき,エピ層の高品質化のための最適条件が決定できた。また,Zn_<1-x>Mg_xTeエピ膜のMg組成を制御するための成長条件が確立でき,成長時のPドーピングと成長後のアニール処理を併用することにより,10^<18>cm^<-3>を越える高キャリア密度のp型Zn_<1-x>Mg_xTeエピタキシャル膜を達成すると共にアニール処理効果が掌握できた.更に,p型Zn_<1-x>Mg_xTeエピタキシャル膜の表面粗さを従来より1桁以上下げることができ,発光特性と合わせて,エピタキシャル膜の品質が大幅に改善できた.(3)格子不整合によるヘテロ接合界面での欠陥密度を下げるためにZnTe活性層の幅を狭くしたZnTe/ZnMgTe量子井戸構造を作製し,評価したところ,各量子井戸層からの発光エネルギーは井戸層の歪を考慮して求めた計算値と良く一致し,更に,適度なMg組成,井戸幅の多重量子井戸構造において,室温発光が得られることを実証した光の3原色の内,赤,青に比べて緑,特に550nm付近の純緑色はLEDのパワー効率が極めて低いことから,LEDの世界ではグリーンギャップと呼ばれ、克服すべき課題となっている。本研究は,ホモ接合構造においても市販品の緑色GaP LEDを凌ぐパワー効率を有する緑色ZnTe LEDを実証した先の我々の研究成果を発展させようとするもので,Zn_<1-x>Mg_xTeを含む高品質なZnTe系ヘテロ構造を開発することを目的としている。平成23年度では,(1)ラマン分光法によるPドープZn_<1-x>Mg_xTe基板の結晶評価,(2)PドープZnTe系エピ層の更なる高品質化につながる成長条件、アニール条件の最適化の検討,(3)発光色、発光効率改善のための構造開発などを実施した。(1)結晶性の評価をXRDに加え,ラマン分光法による評価を実施すると共に,ラマンシフトのMg組成による振る舞いや半値幅依存性などを明らかにした。

(2)有機金属気相成長法において,PドープZnTeエピ膜の表面形態、表面粗さ、フォトルミネッセンス特性の各種成長条件依存性を明らかにでき、前年度に得た電気的性質の振る舞いと合わせて,エピ層の高品質化のための最適条件を明確にできた。また,Zn_<1-x>Mg_xTeエピ膜については、前年度検討したMg組成を制御するための成長条件(Mg原料などの原料供給量や基板温度)に加え,P供給量に注目して、表面形態、フォトルミネッセンス特性および電気的性質の成長条件依存性などを明らかにした。また、成長後のアニール処理による高キャリア密度化に関して、アニール処理前後の電気的性質、フォトルミネッセンス特性の変化と成長条件との関連を探ることによりアニール処理の効果的な成長条件を明らかにした。(3)前年度に引き続くヘテロ接合構造の改良と共にAl膜の極薄膜化による発光取出し構造の改善も試みた。これにより自己吸収効果軽減による純緑色化につなげた。LEDに適した高キャリア密度のPドープZnTe,Zn1-xMgxTeのエピ膜,PドープZnTe系(ZnTe,Zn1-xMgxTe, Zn1-xMgxTe1-ySey)エピ層の高品質化の達成とZnTe緑色LED構造の試作・性能試験の実施を目的として研究を進めた。まず,PドープZnTe,Zn1-xMgxTeのエピ膜の高キャリア密度化のためのアニール条件,有機金属化学気相成長の成長条件との関係をホール効果測定の測定温度依存性,フォトルミネッセンス特性,原子間力顕微鏡観察等の測定による結晶評価を実施することにより掌握しようとした。その結果、ZnTe,Zn1-xMgxTe共に,アニールは高キャリア密度の達成に有効であるが、補償比の改善には成長時のVI/II供給量比を1もしくはそれ以下にすることが重要であることを見出した。また,ZnTeエピ膜については平坦な表面の成長条件を追及できた。Zn1-xMgxTe1-ySeyは有機金属化学気相成長での作製例が殆んどないことから,X線回折,SEM/CL像,EDX,ラマン分光などの評価を用いて,主として基板温度の組成依存性を掌握することにより,ZnTeと格子整合する成長条件を探究した。続いて,Zn1-xMgxTeとZnTeとのへテロ接合LEDを作製し,ZnTeのホモ接合LEDとの比較を行った。ZnTeバルク結晶の代わりに高品質エピ膜を用いてLED化するとバルク結晶と同程度以上の性能を得ることができたが,へテロ接合の場合,格子不整合が性能に大きな影響を及ぼし,界面付近に生じる非発光領域の抑制は容易でないことが分かった。そこで,上記のようにZn1-xMgxTeにSeを付加してZnTeと格子整合させることを試み,格子整合させることに成功し、目下LEDの試作を実施しているところである。成長装置の一部使用できなくなったことなど、当初予想できない事態などがあり(1)までに至らなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。最善を尽くすよう努力していく。
半導体における励起子ポラリトン相互作用と励起子分子生成機構の研究

本研究は、PbI_2,CuCl等の半導体結晶を用い、励起子ポラリトンの緩和時間やポラリトン間のコヒーレントな相互作用が、励起子分子生成効率に及ぼす効果を調べ、励起子間相互作用を支配している量子過程を明らかにすることを目的としたものである。これまでに得られた主な成果の概要は以下の通りである。励起子ポラリトンの相互作用による励起子分子生成において、ポラリトン間のコヒーレントな相互作用とインコヒーレントな衝突による寄与を分離観測することを目的として、PbI_2の偏光選択励起による励起子分子発光の励起スペクトルを調べた。励起子分子2光子共鳴遷移はポラリトンのコヒーレントな相互作用であり、円偏光励起では分子は生成されない。しかしPbI_2の励起スペクトルでは、円偏光励起でも相当量の分子発光が観測された。PbI_2のように励起子分子束縛エネルギーが小さい場合には、励起子共鳴の低エネルギー側でも散乱を受けたポラリトンのインコヒーレントな相互作用による分子生成が高い効率で起こることが明らかになった。次に、励起子分子束縛エネルギーの大きいものとして典型的なCuClの場合を比較した。エネルギーの異なる2つの光を用い、励起子分子2光子共鳴吸収の円偏光依存性をポンプ・プローブ法により測定した。この場合には、励起子共鳴エネルギー(E_T)の極めて近傍まで、分子遷移選択則がよく成り立っていること、E_Tより5meV程度近接した領域から、散乱によってコヒーレンスを失ったポラリトンによる励起子分子生成が生じることが明らかになった。今年度に得られた成果の概要は以下の通りである。1.励起子ポラリトンの寿命の測定励起ポラリトンの相互作用を調べる予備的な知見として、バルクPbI_2結晶における励起子ポラリトンの寿命を測定した。励起子ポラリトン発光の減衰曲線を、結晶表面から内部へのポラリトンの拡散を考慮して解析することにより、エネルギー分布した励起子ポラリトンの寿命が精密に求められた。その寿命は100ps程度と短いにも関わらず、緩和による熱分布を反映していることが明らかになった。2.偏光選択励起による励起子分子発光の測定励起子ポラリトンの相互作用による励起子分子生成において、ポラリトン間のコヒーレントな相互作用とインコヒーレントな衝突による寄与を分離観測することを目的として、偏光選択励起による励起子分子発光の励起スペクトルを測定した。PbI_2のように励起子分子束縛エネルギーが小さい場合には、励起共鳴の低エネルギー側でも散乱を受けたポラリトンのインコヒーレントな相互作用による分子生成が高い効率で起こることが判った。本研究は、PbI@@S22@@E2,CUCl等の半導体結晶を用い、励起子ポラリトンの緩和時間やポラリトン間のコヒーレントな相互作用が、励起子分子生成効率に及ぼす効果を調べ、励起子間相互作用を支配している量子過程を明らかにすることを目的としたものである。

励起子ポラリトンの相互作用による励起子分子生成において、ポラリトン間のコヒーレントな相互作用とインコヒーレントな衝突による寄与を分離観測することを目的として、PbI@@S22@@E2の偏光選択励起による励起子分子発光の励起スペクトルを調べた。励起子分子2光子共鳴遷移はポラリトンのコヒーレントな相互作用であり、円偏光励起では分子は生成されない。しかしPbI@@S22@@E2の励起スペクトルでは、円偏光励起でも相当量の分子発光が観測された。PbI@@S22@@E2のように励起子分子束縛エネルギーが小さい場合には、励起子共鳴の低エネルギー側でも散乱を受けたポラリトンのインコヒーレントな相互作用による分子生成が高い効率で起こることが明らかになった。次に、励起子分子束縛エネルギーの大きいものとして典型的なCuClの場合を比較した。エネルギーの異なる2つの光を用い、励起子分子2光子共鳴吸収の円偏光依存性をポンプ・プローブ法により測定した。この場合には、励起子共鳴エネルギー(E@@S2T@@E2)の極めて近傍まで、分子遷移選択則がよく成り立っていること、E@@S2T@@E2より5meV程度近接した領域から、散乱によってコヒーレンスを失ったポラリトンによる励起子分子生成が生じることが明らかになった。
障害児教育の一環としてのインターネットアクセスツールの開発

コンピュータシステムの高性能化やソフトウェア技術の向上などに伴い、CAI(Computer Assisted Instruction)が普及し、その一方で、マウス等の操作を中心としたGUI(Graphical User Interface)環境が急速に流行している。また、急速なインターネットのブーム現象も、グラフィカルに情報を収集できるWWW(World Wide Web)の分かり易さや操作性によるところが大きい。しかし、健常者にとって、分かり易く操作し易いGUIは、多くの障害児者にとっては、むしろ使いにくくなることが多い。昨年度は、研究代表者の提唱する“オブジェクト指向ユーザインタフェース"を、インターネットアクセスツールに適用する試みを行った。本年度は、アクセスツールの操作性・視認性の向上を行った。主に上肢に運動機能障害をもつ肢体不自由児や、軽度の視覚障害児を対象に、パーソナルコンピュータ起動から、インターネットによるWWWブラウザの操作、メールのやり取り、学習ソフトウェアやワープロソフトウェアの起動や実行などを、標準的なキーボードやマウスだけでなく、1ないし5個程度の代替機器(スイッチなど)で行うことのできるシステムが完成した。近年のコンピュータシステムの高性能化やソフトウェア技術の向上などに伴い、コンピュータを利用した教育=CAI(Computer Assisted Instruction)が普及し、その一方で、マウス等の操作を中心としたGUI(Graphical User Interface)環境が急速に流行している。また、この2・3年の急速なインターネットのブーム現象も、グラフィカルに情報を収集できるWWW(World Wide Web)の分かり易さや操作性によるところが大きい。障害児用の入力代替機器や、そのインタフェースソフトウェアは、リハビリテーション工学的な観点で作成されたものが多く、教育の現場での利用を考えた場合は、教育用に“特化"したものが必要である。本研究では、研究代表者が提唱するオブジェクト指向ユーザインタフェースをウェブブラウザに応用する試みを行った。視認性、操作性などが今後の課題である。
有機溶媒中における二分子膜の形成

本研究では、水中で認められていた二分子膜組織体の形成を非水媒体中へと拡張し、一般化するための方法論を明らかにし、そのための分子設計概念を確立した。すなわち、二本のフッ化炭素鎖を疎媒部とし、一本のオレイル鎖を親媒鎖とするグルタミン酸型両親媒性化合物は、ベンゼンやシクロヘキサンなどの炭化水素系非水溶媒中で水系に類似した種々の形態をもつ二分子膜会合体を形成し、その分子組織性は通常の二分子膜に匹敵することが電子顕微鏡観察や円二色性スペクトルの結果から明らかとなった。これらの膜形成能は疎媒鎖と親媒鎖数のバランスや結合様式に著しく依存し、媒体の選択も重要であることがわかった。会合特性の本質を解明するための赤外吸収スペクトルや界面張力測定の結果から、二分子膜形成能をもつ化合物はいずれもアミド基をコネクタ-部位に有している。膜形成が認められないクロロホルム媒体に比べ、膜形成するクロロシクロヘキサン媒体中では赤外スペクトルのアミド吸収位置が短波数にシフトし、このシフトはDSCによる転移温度(40°C)以上では失われる。またフルオロアルキル鎖のコンホメ-ションは、15°Cではヘリックス,40°Cではジグザグ構造に近くなる。界面張力測定によれば、クロロシクロヘキサン・空気界面で単分子膜の形成が見られ、その分子断面積は通常のフルオロカ-ボン鎖に一致する。界面吸着にともなう熱力学量の変化は、DSC測定により観察さり観察された二分子膜の相変化が、水媒体中のゲル-液晶転移とは異なり、膜・モノマ-転移であることがわかった。以上のデ-タから、より組織化された二分子膜の設計指針が明らかとなった。炭化水素系の有機溶媒中で秩序組織集合体を形成させるために、従来の水中の二分子膜形成物質に見ならい、疎媒基と親媒基とからなる両親媒性化合物を計画した。具体的には、炭化水素系化合物との相溶性が低い炭化フッ素アルキル長鎖を二本、疎媒基として持ち、同時に親媒基として、炭化水鎖アルキル(ドデシル)長鎖、オレイル鎖を持つ化合物を分子設計した。研究は、まず疎媒鎖となるパ-フルオロアルキル長鎖の精製から開始した。C_8F_<17>CH_2CH_2OH,C_<10>F_<21>CH_2CH_2OHは、各々減圧蒸留により、C_<12>F_<25>CH_2CH_2OHは、減圧昇華により精製分取した。C_8F_<17>CH_2CH_2OH基をグルタミン酸エステルとし、次いでオレイン酸クロリドヌはラウリン酸クロリドとアミド化する事により両親媒性化合物を調製した。これら二種の化合物のうち、飽和アルキル鎖型の親媒基を持つ化合物は、ベンゼンやシクロヘキサレ等の非極性溶媒に対する溶解度が充分でなく使用不能であった。一方、不飽和アルキル鎖型の親媒基を持つ化合物は先の溶媒中に溶解し、層厚80100A^^゚、長さ数μmの巨大な層状会合体を形成することを、電子顕微鏡、光学顕微鏡により認めた。この会合体は、水系の二分子膜と同様な秩序構造を持ち(CD,ICDスペクトル)、相転移現象も示した。また、ベンゼンやシクロヘキサレ-空気界面の表面張力を(30mN/m→15mN/m)フッ化炭素鎖を持つ二分子膜は減少させた。この減少は、水系の会合体形成と同じく膜化合物の濃度関数であり、ある点(CMC)で不連点を示した。

この点(CMC)の温度変化から熱力学的な状態について考察が可能であった。非水媒体(非構造化溶媒中)の二分子膜は水系のそれに比較して、エントロピ-的に損失し、エンタルピ-的に安定化している事が判明した。前年度までの研究より、2本のフルオロカ-ボン鎖を疎媒部、柔軟なアルキル長鎖を親媒部とする両親媒性化合物がシクロヘキサンやベンゼンのような有機溶媒中で二分子膜型の集合構造を形成することを明らかにした。本年度は、会合特性の本質を解明するために、赤外吸収スペクトルや界面張力測定を行った。二分子膜形成能をもつ化合物はいずれもアミド基をコネクタ-部位に有している。膜形成が認められないクロロホルム中に比べ、膜形成するクロロシクロヘキサン中では赤外スペクトルのアミド吸収位置が短波長シフトし、このシフトはDSCによる転移温度(40°C)以上では失われた。またフルオロアルキル鎖のコンホメ-ションは、15°Cではヘリックス,40°Cではジグザグ構造に近くなる。さらに界面張力測定においては、クロロシクロヘキサン・空気界面で単分子膜の形成が見られた。その分子断面積は通常のフルオロカ-ボン鎖に一致し、界面で規則的な凝縮相が生じていることを示す。界面吸着にともなう熱力学量の変化は、DSC測定により求めた媒体中での相変化における吸熱量と一致する。このことから、観察された二分子膜の相変化が、水媒体中のゲルー液晶転移とは異なり、膜・モノマ-転移であることがわかった。以上のデ-タから、より組織化された二分子膜の設計指針が明らかとなった。すなわち、フルオロカ-ボン鎖の伸長,分子間水素結合や双極子相互作用の有効利用、親媒性の良い柔軟鎖の導入などである。親媒部のアルキル鎖数を増やすことは有効でなかった。
不安定化学種オルトキノジメタンの新型発生法および高度反応制御法の開拓

まず、平成18年度の研究において開発したオルト(シリルメチル)ベンジル炭酸エステルを基質として利用したパラジウム触媒による形式的オルトキノジメタンとオレフィンとの[4+2]環化付加反応を基盤とし、不斉配位子でパラジウム触媒を修飾し、触媒的不斉[4+2]環化付加反応の開発を目指した。市販されている各種不斉配位子とパラジウム触媒前駆体Pd(π-C_3H_5)Cpを混合して不斉触媒を調製し、それを用いて炭酸メチル[2-{(トリメチルシリル)メチル}ベンジル]とアクリル酸メチルとの[4+2]環化付加反応を試みたが、残念ながら不斉配位子Chiraphosを用いた場合に、最高10%eeの不斉収率を達成するにとどまった。この反応においては触媒活性が配位子の構造に大きく依存しすぎており、不斉配位子の構造が少し変化するだけで反応が停止することが問題であることが明らかになった。次に、有機スズ化合物の利用を検討し、オルト(スタニルメチル)ベンジル炭酸エステルとアクリル酸メチルとの[4+2]環化付加を試みた。その結果、この有機スズ化合物は対応する有機ケイ素化合物よりも反応性が高く、トルエンのような非極性有機溶媒中でも問題なく目的の反応が進行することがわかった。同時に有機ホウ素化合物の利用を考え、オルト(ボリルメチル)ベンジル炭酸エステルの合成を試みたが、ベンジルホウ素部位の反応性が高すぎるために、この化合物の単離が不可能であることがわかった。オルトキノジメタンはDiels-Alder反応においてジエンとして働き、様々な親ジエン体と反応する。従って、テトラリン骨格を構築するための極めて有用な手法として認識され、有機合成の様々な局面で利用されている。しかし、オルトキノジメタンは極めて不安定な化学種であり、特に分子間反応における反応制御が困難とされてきた。そこで、この研究ではオルト(メタロメチル)ベンジルカルボン酸エステルにパラジウム触媒を作用することにより、2-パラダインダン中間体を発生させ、これをオルトキノジメタン等価体として親ジエン体と反応させる新しい触媒反応の開発を目指し研究を開始した。その結果、(π-アリル)(シクロペンタジエニル)パラジウムと二座ホスフィン配位子DPPEから反応系中で調製したパラジウム錯体存在下、ジメチルスルポキシド中、反応温度120°Cで、炭酸2-(トリメチルシリルメチル)ベンジルとアクリル酸メチルを反応させたところ、目的とする2一テトラリンカルボン酸メチルが収率78%で得られることを見出した。この反応では様々な親ジエン体が利用可能であり、電子求引性置換基をもっ活性化された基質だけでなく、スチレンのような活性化されていないオレフィンも親ジエン体として利用できる。さらにベンゼン環上に置換基をもつ2-(トリメチルシリルメチル)ベンジルエステルもオルトキノジメタンの前駆体として利用可能であった。しかし、この置換基と親ジエン体上の置換基に関連する位置選択性の発現は全く確認されなかった。この結果は、この触媒反応が2-パラダインダン中間体を経由して進行していることを示すものである。
塩生植物を用いた家畜生産システムの確立に関する研究

平成1516年度平成15年度から16年度にかけて塩性植物の種子を採取し、国内および中国内蒙古畜牧試験場において塩性植物の栽培試験を行い栽培条件に関するデータを収集した。塩生植物および高耐塩性植物の生育特性および飼料価値の評価についてはアッケシソウ(Salicornia herbacea)、シチメンソウ(Suaeda japonica)、Atriprex nimmularia、ツルナ(Tetragonia tetragonides)およびケナフ(Hybiscus cannabinus)について調べた。飼料成分についてはインビトロ消化試験の他、コーネルシステム(CNCPS)に従った化学成分および物理化学的特性(かさ密度,保水力,浸透圧,干渉能等)を測定した。塩生植物は一般的な粗飼料に比べて、灰分およびタンパク質A区分(NPN)含有率が高く、炭水化物含有率は全体に低い傾向にあることが明らかになった。また、塩生植物は粗飼料に比べてかさ密度が高いことが明らかとなった。一方、塩生植物の緩衝能(滴定酸度・滴定アルカリ度)は低いことが示された。タンパク質A区分(NPN)を多く含む塩生植物の反すう家畜の飼料としての利用法として、炭水化物A区分を多く含むビートバルプとのコンビネーションによるルーメン内混合菌の生育試験から、採食直後のルーメン内微生物の増殖による飼料消化率の向上を期待するような飼養法に用いることができる可能性が示された。また、中国塩類集積地域の修復に用いる塩生殖物については概ね調査が終了した。平成17年度平成17年度に計画していた塩害地域調査および試験的な生産システムの確立に関しては、吉林省大安市郊外において独自に行われている塩類集積土壌における土壌修復を目的とした農業生産システムについて現在データを集取中であり、飼料成分および土壌成分分析を行っている。一方、中国内蒙古自治区西部の塩害地域については、塩生植物および耐塩性植物の集取を中心とした調査と試験準備に止まり現地での試験的な生産システムの確立にまでは至らなかった。調査・準備対象地域としては、中国内蒙古自治区臨河市郊外の秋林地区の塩害土壌であり、選定した塩生植物および耐塩生植物の栽培試験と土壌分析を来年度以降行う予定である。本年度は、研究計画書に記載した通り,塩生植物の種子を国内、中国およびオーストラリアから採取し、国内の海岸、筑波大学農林技術センターおよび中国内蒙古畜牧試験場において塩生植物の栽培試験を行い栽培条件に関するデータの収集を開始した。植物体として入手した塩生植物については、インビトロ消化試験法を用いて飼料価値を調べた。塩生植物アッケシソウ、七面草およびアトリプレックス、海浜植物のツルナを粗飼料のイナワラ、アルファルファ、ビートパルプおよびチモシーのインビトロ消化率と比較した場合,乾物当たりでは差は認められなかったが(57.2および57.3%)、有機物当たりで比較した場合には塩性植物および海浜植物では消化率が低く(それぞれ、49.7および60.2%)、これまでにアッケシソウで明らかにされた結果と一致した。塩生植物内で比較した場合、インビトロ消化率には大きな差は認められなかった。また、塩生植物のタンパクおよび炭水化物について、コーネル法により分画した。その結果、一般的な粗飼料と比べた場合、塩生植物のタンパクはA分画が多く、逆に、炭水化物のB2分画が少ないことが明らかになった。以上の結果は、塩生植物の飼料特性はエネルギー源としてよりもむしろ可溶性タンパク源として優れていることを示している。塩性植物の最適な収穫時期を推定するために、国内の海岸、筑波大学農林技術センターおよび中国内蒙古畜牧試験場において栽培した塩性植物の収穫時期別の栄養成分変化について評価する予定であるが、これまでに国内の海岸、筑波大学農林技術センターにおいて栽培した数種の塩生植物および耐塩性の強い植物について分析が終了した。その結果の概要は以下の通りである。塩生植物アッケシソウ、シチメンソウ、ツルナおよびアトリプレックスを反すう家畜の飼料として用いる場合の成分特性については、灰分および塩分含有率が高く、逆に有機物含有量が低いことが明らかとなった。また、塩生植物は有機物含有率が低い割には比較的粗タンパク質含有率が高い植物であることが明らかとなった。含有粗タンパク質および炭水化物を画分した結果、塩生植物の特徴として、可溶性の窒素化合物の含有率が高いことが明らかとなった。従って、塩生植物を飼料に混合して用いる場合には、エネルギー供給源としてではなく、ミネラルおよび可溶性の窒素の供給として用いるのが妥当であること、また、混合比率の上限が、塩分含有率で決まることなどが明らかとなった。また、アッケシソウの生長過程の栄養成分および消化性を調べた結果、栄養生長の初期から開花後の種子登熟期にかけて、タンパク質含有率の低下や繊維成分の消化率の低下が認められた。しかし、可消化成分の収量で見た場合は、種子登熟期前の生長が大きいため、この時期が最も収穫に適しているものと考えられた。種子形成後の植物体は、可消化成分含有率が低くなることが明らかとなった。耐塩性が高いことが確認されたケナフ葉およびケナフ葉のサイレージの飼料成分に関する研究から、ケナフ葉およびケナフ葉のサイレージのどちらにおいても可溶性タンパク質の含有率が高いことが明らかとなった。

このことは、塩生植物やケナフ葉は、通常の飼料にはあまり含まれていない可溶性窒素化合物あるいは可溶性タンパク質の補給源となることを示しており、これらの飼料に可溶性のエネルギー源を加えることにより、繊維の分解が盛んになる前のルーメン内微生物の増殖を介して、繊維成分の消化性を高めることができる可能性が考えられた。平成1516年度平成15年度から16年度にかけて塩性植物の種子を採取し、国内および中国内蒙古畜牧試験場において塩性植物の栽培試験を行い栽培条件に関するデータを収集した。塩生植物および高耐塩性植物の生育特性および飼料価値の評価についてはアッケシソウ(Salicornia herbacea)、シチメンソウ(Suaeda japonica)、Atriprex nimmularia、ツルナ(Tetragonia tetragonides)およびケナフ(Hybiscus cannabinus)について調べた。飼料成分についてはインビトロ消化試験の他、コーネルシステム(CNCPS)に従った化学成分および物理化学的特性(かさ密度,保水力,浸透圧,干渉能等)を測定した。塩生植物は一般的な粗飼料に比べて、灰分およびタンパク質A区分(NPN)含有率が高く、炭水化物含有率は全体に低い傾向にあることが明らかになった。また、塩生植物は粗飼料に比べてかさ密度が高いことが明らかとなった。一方、塩生植物の緩衝能(滴定酸度・滴定アルカリ度)は低いことが示された。タンパク質A区分(NPN)を多く含む塩生植物の反すう家畜の飼料としての利用法として、炭水化物A区分を多く含むビートバルプとのコンビネーションによるルーメン内混合菌の生育試験から、採食直後のルーメン内微生物の増殖による飼料消化率の向上を期待するような飼養法に用いることができる可能性が示された。また、中国塩類集積地域の修復に用いる塩生殖物については概ね調査が終了した。平成17年度平成17年度に計画していた塩害地域調査および試験的な生産システムの確立に関しては、吉林省大安市郊外において独自に行われている塩類集積土壌における土壌修復を目的とした農業生産システムについて現在データを集取中であり、飼料成分および土壌成分分析を行っている。一方、中国内蒙古自治区西部の塩害地域については、塩生植物および耐塩性植物の集取を中心とした調査と試験準備に止まり現地での試験的な生産システムの確立にまでは至らなかった。調査・準備対象地域としては、中国内蒙古自治区臨河市郊外の秋林地区の塩害土壌であり、選定した塩生植物および耐塩生植物の栽培試験と土壌分析を来年度以降行う予定である。
遺伝的多型と連鎖の解析による遺伝子病保因者診断への新しいアプローチ

遺伝病の原因を遺伝子(変異)のレベルにまでさかのぼって解析できれば、各家系における保因者診断は最も確実なものとなる。この研究では、比較的小さな遺伝子領域の変異の解析モデルとしてβグロビン遺伝子を選び、グロビンの合成障害をきたすサラセミア遺伝子変異の解析方法を検討した。目的の領域をPCR増幅し、直接、塩基配列の解析を行うことによって、ヘテロ接合保因者の遺伝子変異部位で正常と異常の2塩基配列を同時に検出することができる。この方法を用いて、日本人家系から新しいβサラセミア(IVS-1-2G→A)変異を見い出した。βグロビン遺伝子領域では、サラセミアの原因となる変異はすでに80種類以上が知られているから、病因に関する遺伝的異質性が明らかである。したがって、常に新しい変異に遭遇する可能性を考えると、直接シーケンスが有用である。また、比較的大きな遺伝子でも、イントロンが除かれた後のmRNAは、塩基配列の解析が可能な範囲の大きさを持つことが多い。とくに、HPRT遺伝子(44kb)のように、どの組識細胞でも発現されるようなものでは、RT-PCR法を用いて、mRNAからcDNA(1.6kb)を増幅合成し、直接シーケンスを目指すことができる。一方、Duchenne型筋ジストロフィ症(DMD)遺伝子、血友病A遺伝子などに代表される巨大遺伝子では、個々のエクソン領域の塩基配列を詳しく解析することは実際的でないので、目的とする遺伝子領域内の多型を連鎖マーカーとする間接的な診断方法を選択しなければならない。DMD遺伝子領域には、5′DYS-I、-II、-III、IV、また、イントロン44、45、49、50などの2塩基(CA)n繰り返し配列が存在する。日本人集団について調べた結果、これらのマーカー遺伝子は、いずれも複対立遺伝子で構成され、平均ヘテロ接合性は70%以上を示した。