hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リビングカチオン重合を可能にする新規対イオンの開発に関する研究

a)プロトン酸とビニルエ-テルとは重合に先立って付加反応を起し,この付加体(1__)とZnX_2とから生長鎖(2__)が生成すること,およびb)プロトン酸(HB)のアニオン(B^<【○!-】>)とZnX_2とから二成分型対アニオン(B^<【○!-】>...ZnX_2)が生成することが見出された。これは,対アニオンの設計がリビングカチオン重合の開発に重要なことを示すものである。さらに,リビング生長鎖(2__)にマロン酸エステルアニオンを結合させる新しい末端定量法を開発し,リビング生長鎖の寿命の測定に成功した。平成3年度には,対アニオンの求核性に着目してビニルエ-テルのリビングカチオン重合の新しい開始剤を開発すると共に,これらから生成する生長種の性質を分光学的および速度論的に解明した.1)リビングカチオン重合の新規開始剤系の開発種々のプロトン酸と弱いルイス酸から成る開始剤系を検討し,ハロゲン化水素(HBr.HCl)を開始剤,ハロゲン化亜鉛(ZnI_2,ZnBr_2,ZnCl_2)を活性化剤とすると理想的なリビングカチオン重合が起こることを見出した.一方,安息香酸誘導体をハロゲン化水素の代わりに用いると,核置換基が電子求引性の場合には理想的なリビング重合が起るが,核置換基が電子供与性の場合は,開始剤の消費が重合に比べて遅くなり,分子量の規制が因難であった.これらから,開始剤のプロトン酸から生じた末端1がルイス酸で2のように活性化されて生長反応が起り(式1).1と2の相互変換速度が重合のリビング性を変化させることを明らかにした.2)成長種の分光学的観測ビニルエ-テルとハロゲン化水素との付加体を上記の開始剤系から生成する生長末端のモデルとし,これと塩化亜鉛などとの相互作用をプロトン核磁気共鳴分光法で観測し,以下の結果を得た.(1)付加体のハロゲンと塩化亜鉛とが相互作用すること(末端の活性化(式1)の実証),(2)相互作用は速い可逆過程であること,(3)生長末端のハロゲンは急速に塩化亜鉛の塩素とハロゲン交換反応を起すこと,等を明らかにした.結果(2)と(3)から,これらのリビングカチオン重合においては,ルイス酸活性化剤により末端1が活性化されてモノマ-と反応する際(式1),イオン的な中間体2を経る事を実験的に初めて明らかにした.
末梢性顔面神経麻痺におけるヘルペスウイルス関与の早期診断についての臨床的研究

Hunt症候群の入院患者および外来患者から末梢血、咽頭拭い液、涙液(左右に分け)、唾液を検体として採取した。検体の採取は、入院患者の場合、第10病日まで連日、また外来患者は、初診時と2週間後の再診時の2回行った。水疱内容や水疱後の痂皮を認める患者では、これも検体とした。外来にて採取した検体を末梢血については、多核球と単核球に分離した後に、それぞれ遠心分離して凍結保存した。また、涙液、唾液、咽頭拭い液はPBSに懸濁した後に、それぞれ冷凍保存した。この保存した検体の一部(100検体)をPCR分析に用いて、今回対象とした水痘帯状疱疹ウイルスDNA(VZV-DNA)の存在について検討を行った。末梢血は、従来の報告ではVZV-DNAが検出されていた。しかし、我々の検体では、末梢血、患側の涙液と唾液のいずれの検体においてもPCR分析においてVZV-DNAは検出されなかった。しかし、水疱および痂皮からはVZV-DNAが検出された。今回の検討では、従来の報告と異なり、末梢血中にVZV-DNAを検出することはできなかった。このような結果がなぜ生じたのか、今後は、麻痺発症から何日目の検体か、あるいは、臨床的にヘルペスの発現から何日目の検体であるかなどを考慮に入れて更なる検討が必要と思われる。また、抗ウイルス剤の投与された群と投与されていない群の間でどのような差違が出現するかも検討を行い、抗ウイルス剤の効果について検討を行っていく予定である。
中枢ケトン体を介した新たな睡眠・高次脳機能調節機構

本研究では、中枢ケトン体を介した睡眠制御および高次脳機能調節のメカニズムを解明することを目的とした。本研究で作製した慢性不眠モデルマウスでは、睡眠量の減少、睡眠深度の減弱、耐糖能異常が認められた。これらのマウスでは、血中ケトン体濃度には変化が認められなかったが、ケトン体の中枢及び末梢投与では睡眠深度の増大をもたらした。また、ケトン体分解酵素のニューロン特異的な過剰発現は、断眠後の睡眠リバウンド、不安様行動、うつ様行動、学習能の変化を引き起こした。以上のことから、中枢ケトン体代謝が睡眠調節や高次脳機能と密接に関わっている可能性が示唆された。現時点までに、1睡眠障害モデルマウスの作成、2高次脳機能と代謝変化の測定、3脳内分子変化の網羅的解析を終了した。睡眠障害モデルマウスでは、暗期の覚醒量および活動量の増大、暗期の体温上昇、明期の睡眠深度の減弱が認められた。この睡眠障害モデルマウスでは、GTTや呼吸商など代謝機能に変化が認められることが明らかとなった。また、脳内分子変化では、免疫系に関わる分子に変化が認められた。血中ケトン体濃度には変化が認められなかったが、視床下部においてケトン体合成に関わる遺伝子発現が減少傾向にあった。以上のことから、睡眠障害と代謝機能変化との関連性の一端が明らかとなった。現在は遺伝子操作マウスにおける実験およびについて進行中であり、ケトン体の合成および分解に関わる酵素を過剰発現させた遺伝子改変動物の作成を現在行っている。現時点までに、1睡眠障害モデルマウスの作成、2脳機能と代謝機能の測定、3脳内分子変化の網羅的解析、4薬物投与によるリカバリー実験、5特殊マウスの睡眠測定および行動解析を終了した。睡眠障害モデルマウスでは、覚醒量と活動量の増大、体温上昇、睡眠深度の減弱、GTTの悪化や呼吸商の変化が認められた。視床下部においてケトン体合成に関わる遺伝子発現が減少傾向にあったことに加え、免疫系に関わる分子に変化が認められた。さらに、ヒスタミンのH1受容体のブロッカーを投与することにより、睡眠とGTTの改善が認められた。ニューロン特異的にケトン体の分解酵素を過剰発現させたマウスでは、睡眠が慢性的に深くなっていること、うつなどの情動行動に変化が認められることが明らかとなった。これらのことから、中枢のケトン体代謝が睡眠調節に深く関与することが示唆された。現在までの達成度は、睡眠障害モデルマウスの代謝変化や脳機能変化を詳細に観察し、メカニズムの解明まで検討した点で、概ね順調に進展しているといえる。しかし、当初予定していたケトン体合成酵素の過剰発現マウスについては繁殖がうまくいっていないため、「おおむね」とした。目的遺伝子の過剰発現時期および発現量を任意に制御できる、テトラサイクリン発現誘導システム(Tetシステム)を用いて、餌に含まれるドキシサイクリンによって脳特異的にケトン体代謝酵素であるsuccinyl-CoA:3-ketoacid CoA transferase (Scot)を過剰発現させたマウスを作成した。これらのマウスを用いて、睡眠記録および行動解析を行った。その結果、脳特異的Scot過剰発現マウスでは、不安様行動、うつ様行動の増大、認知機能の低下が認められた。睡眠解析について、脳特異的Scot過剰発現マウスでは、ノンレム睡眠時のslow-wave activity (SWA)の増大および、レム睡眠時のθパワーの増大が認められた。断眠後におけるSWAの増大(リバウンド)も、コントロールマウスと比較して増大していた。以上のことから、中枢ケトン体代謝は睡眠を始めとした高次脳機能調節に関与することが明らかとなった。現在までの達成度は、睡眠障害モデルマウスにおける表現型を様々な方向から検討した点で、概ね順調に進展しているといえる。しかし、ケトン体と睡眠障害や高次脳機能の直接的関係については、明らかになっていないため、「おおむね」とした。ケトン体合成酵素の過剰発現マウスについて、繁殖法を再検討しなおし、実験に使用できるように工夫する。また、今年度明らかとなった睡眠障害モデルマウスで変化の認められた分子に関して、免疫組織学的手法を用いて、ケトン体合成酵素などとの多重染色を行っていく。実験心理、環境生理免疫組織学的手法等を用いて、睡眠障害モデルマウスにおけるケトン体と高次脳機能との関係について、計画書に従って進めていく。具体的には、AMPKやPPARsを始めとした代謝関連物質がどのように変化するかについて、Hmgcs2などとの多重染色を行う。また、ケトン体の合成および分解に関わる酵素を過剰発現させた遺伝子改変動物の作成、表現型の解析も継続して行う。遺伝子改変動物の繁殖に時間がかかっているため。遺伝子改変動物の母親マウスが不妊傾向かつ子育てをしないため、繁殖に時間がかかっているため。

繁殖方法を工夫して早急にマウスの系を確立し、ただちに実験計画を遂行する。未使用額については、交配用マウス購入、ジェノタイピングに必要な試薬、抗体、プローブなどの購入に使用する予定である。遺伝子改変動物の系が確立後、ただちに実験計画を遂行する。
サンドコンパクションパイルで改良した地盤の水平抵抗に関する研究

サンドコンパクションパイル(SCP)によって改良された粘性土地盤上の重力式護岸背面に裏込めを行う場合、裏込め自体の鉛直荷重に加え裏込め土圧を受ける構造物からの水平荷重が複雑に地盤に作用するため、構造物の変形挙動を含めた安定性の評価は非常に難しいものとなる。本研究では、裏込め荷重を受けるSCP地盤上の重力式護岸の挙動に影響を及ぼす条件として護岸重量(有効接地圧)、SCP改良幅及び置換率に着目し、これらの条件を変えた裏込め載荷実験を遠心模型実験装置を用いて行い、SCP地盤上の護岸の安定性に関して以下の結論を得た。即ち、1)SCP地盤上の重力式構造物が裏込め荷重を受ける場合、地盤の変形は鉛直変位に対し水平変位が著しく大きい。載荷初期においては構造物直下の地盤の水平変位と鉛直変位の比は地盤条件によらずほぼ一定で、同様の変形挙動を示すのに対し、最終的な破壊のメカニズムは改良幅によって異なる。2)未改良地盤の場合、破壊直前で変位が急増し明確な円弧滑り破壊となるのに対し、SCP地盤の場合、裏込め荷重が増すと水平変位が除々に増大し、ある荷重から水平変位が急増し護岸は完全に崩壊するが地盤中に滑り面は発生しない。従って、この種の安定性の評価に際しては、崩壊に対する安定性の確保より、むしろ変位の仰性が重要となる。3)修正フェレニウス法によって求めた安全率と護岸基礎直下の地盤水平変位とは、護岸重量、改良条件によらずほぼ同一の曲線関係を示した。安全率が1.4で水平変位が原型換算で約20cmとなり、それより小さな安全率で変位が急増することから、水平変位の発生を仰えるためには1.5程度の安全率が必要といえる。粘性土地盤上にケーソン等の重力式護岸を築造する場合、地盤改良工法としてサンドコンパクションパイル(SCP)工法が多く用いられるが、この重力式護岸背面に裏込めを行う場合、裏込め自体の鉛直荷重に加え、裏込め土圧によるところの構造物からの荷重が複雑に地盤に作用するため、この種の構造物の安定性の評価を難しくしている。このような裏込め荷重を受けるSCP地盤上の重力式護岸の挙動を調べるため、遠心模型用裏込め載荷装置を作製し、これを用いて載荷実験を行った。また比較のために端部をSCPで改良した地盤に対する盛土載荷実験を行い、水平抵抗を含めたSCP地盤の安定性について以下の結論を得た。即ち、1)SCP改良域はせん断抵抗が大きく、局部的な滑りを抑制する。これにより地盤に広い範囲で荷重に抵抗し、大きな支持力を得ることができる。2)盛土端部を改良する場合、改良率より改良域の方が地盤の変形、安定に大きく影響する。盛土端部の滑り防止を目的とした場合でも、上載荷重の小さな法先部より荷重の大きな盛土側の改良が効果的である。3)改良域が護岸幅と同じ場合、裏込め荷重に対しSCPは滑り防止の効果を発揮するが、水平変位抑制効果はそれ程なくSCPが倒れ込むような変位が起き、それに伴って護岸が水平に大きく移動する。4)改良域が護岸幅の2倍の場合、裏込めによる護岸の水平移動は小さく、水平移動に対しては改良域を広げることが有効となる。5)重力式護岸による鉛直載荷時の応力分担比は約4であるが、裏込めに伴い護岸底面の砂杭部の土圧が低下し、粘土部に作用する土圧が上昇し、大きな変位に至る。6)円弧滑り計算によって、ある程度SCPの安定性を評価し得る。

昭和63年度に引き続き、裏込め荷重を受けるサンドコンパクションパイル(SCP)で改良された粘土地盤上の重力式護岸の挙動を調べることを目的に遠心模型実験を行った。今年度はこの種の安定性に影響を及ぼす条件として護岸重量(有効接地圧)を43,88,118kPa、SCP改良幅を護岸基礎幅の1倍、2倍また置換率を25,50%に変えた裏込め載荷実験を行い、SCP地盤上の護岸の安全性について以下の結論を得た。即ち、1)SCP地盤上の重力式構造物が裏込め荷重を受ける場合、地盤の変形は鉛直変位に対し水平変位が著しく大きくなる。2)載荷初期においては水平変位と鉛直変位の比が地盤条件によらずほぼ一定であり、初期変動挙動は今回の実験の条件の範囲ではほぼ同様なものとなった。水平変位が大きくなると、崩壊挙動は改良幅により異なったものとなる。即ち、改良幅が大きな場合は基礎下端部にくさびが形成され砂杭がせん断されるのに対し、改良幅が小さい場合は砂杭が深部で折れ曲がりくさびは形成されない。3)未改良地盤の場合、破壊直前で変位が急増し明確な円弧滑り破壊を示す。これに対しSCP地盤の場合、裏込め荷重増分に対して除々に水平変位が増大し、荷重が大きくなると水平変位が急増し護岸は完全に崩壊するが滑り面は発生しない。従って、SCP地盤上の護岸の裏込め時の安定性の評価に際しては、崩壊に対する安定性の確保より変位の抑制が重要となる。5)修正フェレニウス方法によって求めた安全率と護岸基礎直下の地盤水平変位とは、護岸重量、改良条件によらずほぼ同一の曲線関係を示した。これによると安全率が1.4で水平変位が約20cmとなり、その以下で変位が急増することがわかり、水平変位の発生を抑えるためには1.5程度の安全率が必要といえる。
組織親和性を持つインプラント体の開発における上皮細胞動態に関する研究

1.培養ヒト歯根膜由来上皮細胞における石灰化能を調べるため、アルカリフォスファターゼおよびコラーゲン以外の骨基質のタンパク(骨シアロタンパク、オステオカルシン、オステオポンティン)、さらにエナメルタンパク(アメロジェニン)の発現を組織化学的、免疫組織化学的およびin situ hybridization法にて検討した。その結果、これらのタンパクは全て培養ヒト歯根膜由来上皮細胞において発現が確認されたが、一方、培養ヒト歯肉由来上皮細胞では上記タンパクは全て確認されなかった。また、培養ヒト歯根膜由来線維芽細胞において、骨基質タンパクは培養ヒト歯根膜由来上皮細胞より弱く確認されたが、エナメルタンパクであるアメロジェニンは確認されなかった。このことは、培養ヒト歯根膜由来上皮細胞が石灰化能を有すると共に、線維芽細胞と異なる石灰化能を有する可能性があることを示すものである。さらに、歯根完成後、直接的あるいは間接的にセメント質の形成に関与するものと思われる。2.同一シャーレ内で、培養ヒト歯根膜由来上皮細胞および線維芽細胞を共培養し、その相互作用を上記と同じ方法で確認すると、同細胞同士間には明瞭な境界が観察され、その境界部では、in vivoで観察されるような上皮-間葉組織間に存在する主な基底膜の成分(タイプIVコラーゲン、ラミニン)が観察された。さらに、骨基質タンパクであるオステオカルシンは相互作用により線維芽細胞で抑制的に働き、一方、オステオポンティンは線維芽細胞で強く発現していることが確認された。このことは、細胞間相互作用がセメント質の形成および歯根膜の恒常性維持に深く関与することが示唆された。1、培養ヒト歯根膜由来上皮細胞におけるアルカリフォスファターゼ、アメロジェニンの発現を組織化学的、免疫組織化学的あるいはin situ hybridization法にて検討した。その結果、本培養細胞でその発現が共に確認された。培養ヒト歯根膜由来線維芽細胞では、アルカリフォスファターゼのみの発現が観察され、培養ヒト歯肉細胞では、共にその発現は観察されなかった。このことは、本培養ヒト歯根膜由来上皮細胞が歯原性上皮由来細胞であることを示すとともに石灰化能を有することを示すものである。また、アメロジェニンは培養ヒト歯根膜由来上皮細胞であることを示すバイオマーカーになりうる。2、同一シャーレ内で初代培養ヒト歯根膜由来上皮細胞および初代培養ヒト歯根膜由来線維芽細胞を培養し、その相互作用を観察した。両細胞間は位相差顕微鏡および走査型電子顕微鏡下で明確に分離され、その境界部で、基底膜の主な成分であるラミニンおよびType IVコラーゲンの発現が強く見られた。このことは、両細胞間で基底膜様構造体が形成されていることを示すものである。さらに、この境界部分で、組織の石灰化に必要なタンパクであるオステオカルシンおよびオステオポンティンも強く発現しているのが観察された。なお、歯肉由来上皮細胞と歯肉由来線維芽細胞間では、これらタンパクは観察されなかった。このことは、両細胞間で歯根膜の恒常性維持あるいは再建に両細胞の相互作用が大きく関わっていることを示すものである。1.培養ヒト歯根膜由来上皮細胞における石灰化能を調べるため、コラーゲン以外の骨基質のタンパク(骨シアロタンパク、オステオカルシン、オステオポンティン、アルカリフォスファターゼ)およびエナメルタンパク(アメロジェニン)の発現を組織化学的、免疫組織化学的およびin situ hybridization法にて検討した。その結果、これらのタンパクは全て培養ヒト歯根膜由来上皮細胞において発現が確認され、培養ヒト歯肉由来上皮細胞では上記タンパクは全て確認されなかった。また、培養ヒト歯根膜由来線維芽細胞において、骨基質タンパクは培養ヒト歯根膜由来上皮細胞より強く確認されたが、エナメルタンパクであるアメロジェニンは確認されなかった。このことは、培養ヒト歯根膜由来上皮細胞が石灰化能を有すると共に、線維芽細胞と異なる石灰化能を有する可能性があることを示すものであり、さらに、歯根完成後、直接的あるいは間接的にセメント質の形成に関与するものと思われる。2.同一シャーレ内で、培養ヒト歯根膜由来上皮細胞および線維芽細胞を共培養し、その相互作用を上記と同じ方法で確認すると、同細胞同士間には明瞭な境界が観察され、その境界部では、in vivoで観察されるような基底膜の成分(タイプIVコラーゲン、ラミニン)が観察され、さらに、骨基質タンパクであるオステオカルシン、オステオポンティンも強く発現していることが確認された。

さらに、歯根完成後、直接的あるいは間接的にセメント質の形成に関与するものと思われる。2.同一シャーレ内で、培養ヒト歯根膜由来上皮細胞および線維芽細胞を共培養し、その相互作用を上記と同じ方法で確認すると、同細胞同士間には明瞭な境界が観察され、その境界部では、in vivoで観察されるような上皮-間葉組織間に存在する主な基底膜の成分(タイプIVコラーゲン、ラミニン)が観察された。さらに、骨基質タンパクであるオステオカルシンは相互作用により線維芽細胞で抑制的に働き、一方、オステオポンティンは線維芽細胞で強く発現していることが確認された。このことは、細胞間相互作用がセメント質の形成および歯根膜の恒常性維持に深く関与することが示唆された。
高性能・低電力コンピュータの方式に関する研究

現在のプロセッサでは、高い性能を達成するため、命令をプログラム順ではなく、実行できる命令から順不同で実行している。この役目を果たしているハードウェアが発行キュー(IQ: issue queue)である。できるだけ高い性能を発揮するには、IQにおいては、古い命令ほど高い優先度で選択することが良いことが知られている。しかし、IQ内の命令は一般に古さにおいてランダムに並んでおり、低遅延、低電力で選択することが難しい。本研究の1つのテーマは、この問題を解消する方式を提案することである。もう1つの大きな研究テーマは、最終レベル・キャッシュ(LLC: last-level cache)の複数のアプリケーションでの有効利用方法の検討である。この研究では、アプリケーション実行の性能をほとんど低下させない最小のLLCサイズを見つけ、複数のアプリケーション実行環境において、総合性能を最大化することを目的としている。このために、キャッシュを小さくしたときのアプリケーションの性能がどれほど低下するかを実行時に推定する方式を検討している。本年度は、LLCサイズを変更したときの実行時の性能推定の方式を確定し、評価を終えた。2019年6月に成果を情報処理学会システム・アーキテクチャ研究会で発表する予定である。フェッチした命令はいったんIQに蓄えられる。IQはその中で実行可能となった命令の中から、利用可能な実行ユニットを考慮して、選択論理によって実際に実行する命令を定める。この選択においては、一般に、古い命令ほど優先することが高い性能につながる。これを通常の選択論理で行うには、IQには古い順に命令が並んでいる必要がある。しかし、このためには、IQに任意の量をシフトするためのシフト回路が必要で、回路が非常に複雑化する。加えて、シフトに極めて大きな電力を消費する。このため、消費可能な電力の限界に達している現在のプロセッサでは用いられなくなった。代替構成として、近年では、単純にIQの空いているエントリに命令を書き込む手法(ランダムIQ)が主流となっている。しかし、この方式では、命令の並びはランダムになり、性能は低下する。本研究では、単純で低電力なランダムIQにおいても高い性能を達成する方式を検討する。具体的には、実行時間に大きな影響を与える少数の古い命令を、IQの中から簡単な回路で見つけ出し、それらをIQの前方に配置した小さなバッファに移動する。選択回路は、このバッファを含めてIQから発行する命令を選択する。バッファを前方に配置することにより、選択論理は、バッファの命令を高い優先度で選択することとなり、性能低下が抑制される。本年度は、考案した方式をアーキテクチャ・シミュレータに実装し、評価できるソフトウェアを作成した。また、IQの遅延および消費エネルギーを測定するために、回路シミュレータに与えるネットリストを自動的に作成するソフトウェアを作成した。IQ改善の研究のほか、最終レベルキャッシュ(LLC: last-level cache)の有効利用に関する研究を行う予定であったが、学生の研究室配属がなく、研究のための人員がなく開始できていない。来年度は配属されるので、進捗を加速する予定である。本年度は、昨年度作成したアーキテクチャ・シミュレータおよび回路シミュレータを使い、詳細にシミュレーションを行い、方式をより具体的に決定した。そして、来年度初頭に論文を国際学会に投稿できるよう準備をした。もう1つの研究テーマは、最終レベル・キャッシュ(LLC: last-level cache)の複数のアプリケーションでの有効利用方法の検討である。本年度は、アーキテクチャ・シミュレータがほぼ完成し、方式の問題点を洗い出している。現在のところ、SPEC2006ベンチマークの2/3程度で精度よく性能を推定できているが、残りの1/3で精度が低い。解決法を検討している。昨年度学生の研究室配属が0人であったため、研究のための人員がなく、研究を開始できなかった。今年度から開始したが、1年の遅れを完全には取り戻せないでいる。

このために、キャッシュを小さくしたときのアプリケーションの性能がどれほど低下するかを実行時に推定する方式を検討している。本年度は、LLCサイズを変更したときの実行時の性能推定の方式を確定し、評価を終えた。2019年6月に成果を情報処理学会システム・アーキテクチャ研究会で発表する予定である。IQの研究については、予定通り詳細な評価を行う。LLCの研究は、来年度から開始し、シミュレータを作成し、評価を行う。IQの研究については、学会に論文を投稿し、受理されるよう努める。LLCの研究については、問題点を早期に解決し、詳細な評価により方式を確定し、論文を投稿できるよう努める。LLCに関する研究を開始する予定であったが、学内の事情で学生配属がなく、開始できなかった。このため、研究に要する資金が残ってしまった。LLCに関する研究を1昨年度から開始する予定であったが、学内の事情で学生配属がなく、開始できなかった。このため、研究に要する資金が残り、今年度に繰り越された。この繰越額が部分的に今年度も残った。来年度は、研究を加速して進める。このために、コンピュータと出張旅費が多く必要であり、繰越額も使用する予定である。来年度は、学生配属があり、LLCの研究を開始できる。このため、今年度残された資金は使われる。
家庭の水道水から感染する消化管寄生原虫における食環境整備の基礎研究

クリプトスポリジウム、サイクロスポーラ、ジアルジア等の原虫類は、感染・汚染源となる動物種、さらに人を含めた宿主体内での侵入過程は未だ不明である。これらの点を解決する基礎データを得るため、汚染源として家畜を調査し、検出された原虫について遺伝子配列解析により種を同定した。また、体内で原虫がどのように増殖し、環境中に糞便と共に放出されるのかを解明するため、わが国においても多数の感染者が報告されているクリプトスポリジウムをターゲットに、その感染機序を解析した。その結果、21都道府県の成牛213頭中、7都道府県12頭(5.9%)からCryptosporidiumが検出された。8都道府県の成豚129頭からは、本原虫は検出されなかった。牛から検出された全株はマウスへの感染性を有し、諸外国で報告されている株とは生物学的性状が異なるC.andersoninovel typeであることが分かった。我が国の牛において、Cryptosporidium感染は広く分布していることが示唆された。また、本調査により、糞便由来・環境由来感染となるEimeria原虫に加え、回虫、鞭虫、毛細線虫が検出されたことから、牛・豚において飼育環境改善の必要性が示唆された。C. parvumの侵入型虫体の微細構造を解析した結果、スポロゾイトにはapical rings、electron densecollar、およびcentral microtubulesが観察された。subpellicular microtubulesは無く、スポロゾイト全体の膜間にlongitudinal ridgesが観察された。抗α-tubulinを用いた免疫電顕では、これらの細胞骨格器官が反応し、分子量約50-kDa (pL6.24)の抗原が検出された。このことから、宿主細胞の上皮のみに感染し、増殖するクリプトスポリジウムは、他の原虫の侵入型虫体とは異なる骨格構造を持つことが判明した。また、これらの侵入型虫体は、脱嚢後速やかに死滅するこが判明し、感染部位である腸管内では即時に宿主細胞へと侵入することが示唆された。クリプトスポリジウム、ジアルジア等の食水系原虫感染症は、公衆衛生学・食品衛生学的にも重要性が高いにも拘らず、感染・汚染源となる動物種、さらに人を含めた宿主体内での侵入過程は未だ不明である。申請者は、これらの基礎データを得るため、(1)汚染源を特定するための野外での家畜の疫学調査、(2)侵入型虫体の微細構造の解析を実施した。(1)の結果、1例の牛からC. andersoniが検出され、18SrRNAgene領域で2種の混合株(GenBank Accession No.AB362934)であることが判明した。また、諸外国で報告ざれている株とは異なり、マウスヘの感染性を有し、既存の株とは生物学的性状が異なることが判明した。(2) C. parvumの侵入型虫体の微細構造を解析した結果、スポロゾイトの先端に3つのapical rings,直下にelectron dense collar、および後端へと延びる2本central microtubulesが観察された。Subpellicular microtubulesは無く、スポロゾイト全体の膜間にlongitudinal ridgesが観察された。

抗α-tubulinを用いた免疫電顕では、これらの細胞骨格が反応し、オーシスト可溶化抗原を用いたウエスタンブロッテインクでは、α-tubulinと推測される分子量約50-TkDa (pl 6,24)の抗原が検出された。このことから、宿主細胞の上皮のみに感染し、増殖するクリプトスポリジウムは、他の原虫種の侵入型虫体とは異なる骨格構造を持つことが判明した。今後は、(1)については、対象を全国規裸に広げ、分子生物学的疫学調査を実施し、(2)については、さらに侵入に係る物質等を同定し、その評価を進めていく予定である。公衆衛生学・食品衛生学的にも重要度の高いクリプトスポリジウム、ジアルジア等の食水系原虫感染症について、我が国における感染分布、さらにこれらの感染機序を解明するため、以下の解析を行った。(1)環境中への汚染源として、特に感染後、糞便中に大量に原虫を排出する家畜(牛、豚)を対象に調査を実施した。検出された原虫について、遺伝子解析により種・遺伝子型を同定し、感染宿主域を分析評価した。(2)宿主に摂取されたクリプトスポリジウム原虫が、どのように宿主細胞に侵入し、増殖するかを解明するため、これまでにも多くの感染者が報告されているCryptosporidium parvumをターゲットに、その関連タンパク質の同定を試みた。(1)の結果、21都道府県の成牛205頭中、7都道府県12頭(5.9%)から、Cryptosporidiumが検出された。8都道府県の成豚129頭からは、本原虫は検出されなかった。その後の解析から、牛から検出された全株はC. andersoni novel typeであることが分かった。以上より、我が国の牛において、Cryptosporidium感染は広く分布していることが判明した。(2)の解析では、特異モノクローナル抗体を用いた試験により、Cryptosporidiumと同じアピカルコンプレックス門に属するEimeriaの侵入型において、宿主細胞への侵入に関わるmicronemeタンパク質を同定した。今後は、本モノクローナル抗体を用いて、Cryptosporidiumでも、宿主細胞侵入関連タンパク質の同定を試みる予定である。公衆衛生学・食品衛生学的にも重要度の高いクリプトスポリジウム、ジアルジア等の食水系原虫感染症について、ヒトへの感染リスクを評価すべく、家畜における感染分布、さらにこれら原虫の感染機序を解明するため、以下の解析を行った。(1)家畜、特に感染後、糞便中に大量に原虫を排出するウシ、ブタを対象に糞便調査を実施した。検出された原虫について、遺伝子解析により種・遺伝子型を同定し、感染宿主域を評価した。また、その他に検出された虫体から飼育環境の評価を行った。(2)宿主に摂取されたクリプトスポリジウム原虫がいかに宿主細胞に侵入し、増殖するかを解明するため、これまでにも多くの感染者が報告されているCryptosporidium parvum侵入型虫体を対象に、生物学的性状を解析した。(1)の結果、成牛213頭、6カ月齢のブタ129頭での調査の結果、ウシでのみクリプトスポリジウム(C. andersoni)が検出されたが、同じコクシジウムであるEimeria原虫が両動物において今なお高率に感染していることが示された。
高等植物における高浸透圧シグナル伝達機構の解明

これまでの研究により、申請者はイネのSAPKが高浸透圧ストレスに応答して速やか(1分以内)に活性化されること、この活性化は未同定の上流キナーゼによるリン酸化によるものであることを明らかにしてきた。本研究ではSAPKの標的因子の同定及びSAPKをリン酸化し、活性化する上流キナーゼを明らかにする目的で研究を進めた。高塩処理と無処理の培養細胞から抽出したタンパク質を、それぞれを二次元電気泳動によって展開し、リン酸化タンパク質を特異的に染色することができるPro Q Diamondによって染色後両区を比較することによって高塩処理によってリン酸化されるタンパク質を選抜した。選抜したスポットについて、TOF-MASSによりタンパク質を同定した結果、α-チューブリン、SEC14ホモローグ、HSP70であった。これらのタンパク質を大腸菌で発現させ、SAPK2の基質となるか否かを検討した結果、α-チューブリンとHSP70はSAPK2によってリン酸化されることからとSAPK2の基質である可能性が示唆された。(2)SAPK活性化に関わるプロテインキナーゼの同定の試み(18年度計画の継続)SAPK2のATA結合部位のリジンをアラニンに置換した不活性型SAPK2(SAPK2K/A)を基質してSAPKキナーゼの特徴調べた結果、SAPKキナーゼはカルシウム依存的にSAPKをリン酸化ことが明らかとなったが、その候補の同定にはいたらなかった。本年度の研究計画にそって研究を進めた結果、以下の事象が明らかとなった。SAPKのリン酸化部位がどのあたりに存在するかを判断するため、SAPK2のN未端側とC未端側に分割し、それぞれのN未端にGFPタンパク質を、C未端にHA/His-tagタンパク質を付加した融合タンパク質発現ベクターを構築し、イネ培養細胞プロトプラストに導入し、一過的巨過剰発現させ、タンパク質の発現を抗HA抗体で検出した結果、SAPK2のC未端側を導入した融合タンパク質の発現は検出されたが、N未端側を導入した融合タンパク質は検出できなかった。したがって、この方法によるSAPK2のリン酸化部位の特定は困難であると判断し、他のキナーゼでリン酸化されることが報告されているactivation loopのセリン/スレオニンに着目し研究を進めた。APK2のこの領域に存在する7個のセリン/スレオニンの一箇所あるいは裸数個所をアスパラギンに置換したHA/His-tag融合タンパク質発現ベクターをエレクトロポレーション法によりイネ培養細胞プロトブラメトに導入し、一過的に過剰発現させ、高浸透圧処理後に発現タンパク質をフェノール逆抽出法により精製し、二次元電気泳動後に抗HA抗体によって検出した。二次元電気泳動によって展開すると、リン酸化されているタンパク質は予想されるpl値よりも酸性側に検出される。その結果を解析すると、activation loop内に少なくとも3箇所のリン酸化部位が存在することが明らかになった。さらに、SAPKの標的基質を同定する目的で、Oc細胞からフェノール逆抽出法によって抽出されるタンパク質中に、高浸透圧処理後迅速にリン酸化されるものを検出するために、タンパク質を二次元電気泳動により展開し、ProQ Diamond及びSypro Rubyで染色し、候補となる3スポットをMALDI-TOFFMASS解析により同定した。さらに、これらの候補タンパク質のうち、2つは高浸透圧処理によって速やかにリン酸化されることも確認した。これまでの研究により,申請者はイネのSAPKが高浸透圧ストレスに応答して速やか(1分以内)に活性化されること,この活性化は未同定の上流キナーゼによるリン酸化によるものであることを明らかにしてきた。本研究ではSAPKの標的因子の同定及びSAPKをリン酸化し,活性化する上流キナーゼを明らかにする目的で研究を進めた。(1)SAPK2のin vivoにおける標的基質の同定高塩処理と無処理の培養細胞から抽出したタンパク質を,それぞれを二次元電気泳動によって展開し,リン酸化タンパク質を特異的に染色することができるPro Q Diamondによって染色後両区を比較することによって高塩処理によってリン酸化されるタンパク質を選抜した。選抜したスポットについて,TOF-MASSによりタンパク質を同定した結果,α-チューブリン,SEC14ホモローグ,HSP70であった。

これらのタンパク質を大腸菌で発現させ,SAPK2の基質となるか否かを検討した結果,α-チューブリンとHSP70はSAPK2によってリン酸化されることからとSAPK2の基質である可能性が示唆された。(2)SAPK活性化に関わるプロテインキナーゼの同定の試み(18年度計画の継続)SAPK2のATA結合部位のリジンをアラニンに置換した不活性型SAPK2(SAPK2K/A)を基質してSAPKキナーゼの特徴調べた結果,SAPKキナーゼはカルシウム依存的にSAPKをリン酸化ことが明らかとなったが,その候補の同定にはいたらなかった。
チロシンキナーゼ活性の抑制による新しい白血病遺伝子治療に関する基礎的研究

チロシンキナーゼと細胞のがん化との間に強い関連があることが予想されており、血液悪性腫瘍においても、慢性骨髄性白血病におけるBcr-Abl融合キナーゼ、T細胞腫瘍におけるLckキナーゼなど、具体的に活性化したチロシンキナーゼが同定されているものも多い。しかしこれら活性化チロシンキナーゼをターゲットとした抗腫瘍療法は未だその基礎実験さえ報告されていない。我々は本研究計画において、これら血液悪性腫瘍における活性化チロシンキナーゼの発現を低下させることによる新しい遺伝子治療法の開発を以下のように試みた。(1)我々は既にTecチロシンキナーゼが各種サイトカインによって活性化されることを確認している。サイトカイン依存性マウス細胞株あるいは正常マウスの造血前駆細胞にTecに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドを投与し、細胞増殖が阻止されるか否か検討したところ、Tecの発現量の低下と共に細胞増殖の抑制が両者の系で確認された。従って細胞増殖に必須のチロシンキナーゼを抑制することによって増殖阻止が可能なことが示された。(2)慢性骨髄性白血病の原因遺伝子であるbcr-ablキメラ遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを作成し、白血病化したマウスよりT細胞株を樹立した。現在この細胞株を使ってex vivoにおける腫瘍細胞のパ-ジングを検討中である。各種ヒトおよびマウスの白血病細胞株をスクリーニングし、活性型チロシンキナーゼを高発現している白血病細胞株を同定した。それらにはBcr-Ablチロシンキナーゼを発現しているヒトK562細胞、Tecチロシンキナーゼを高発現しているマウス32D細胞などがあった。これら細胞株に、活性型チロシンキナーゼに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドをin vitroで投与した結果、細胞の増殖抑制がオリゴヌクレオチドの濃度依存性に認められた。オリゴヌクレオチドを投与した際、細胞内の標的チロシンキナーゼ量は減少していることがイムノブロッティング法により確かめられた。また同様な効果がアンチセンスRNAによっても得られることを確認する目的で、活性型チロシンキナーゼに対するアンチセンスRNA発現ベクターをレトロウィルスにて構築した。このreplication-defectiveレトロウィルスをpsi-2細胞に感染させ感染能力を持ったウィルス粒子を得た。アンチセンスRNA発現レトロウィルスを上記細胞株培養上清中に添加すると、レトロウィルスのタイター依存性に細胞増殖が抑制された。従ってキナーゼ活性の抑制によって白血病細胞株の増殖抑制が得られることが確認された。現在これレトロウィルスを用いて、in vivoにおいても同様な白血病増殖抑制効果が得られる可能性を検討中である。しかしこれら活性化チロシンキナーゼをターゲットとした抗腫瘍療法は未だその基礎実験され報告されていない。
景気循環・経済成長の総合研究-景気判断モデルの構築と日本経済の実証分析

本研究では、日本経済の適切な政策運営に役立てるために、日本経済の現状をより早く、より的確に把握する体制の確立を目指した。具体的には、景気循環の局面判断の観点からの日本経済の現状分析を行うとともに、経済制度面での歴史的変遷を踏まえた上で、1990年代以降の経済成長率や生産性上昇率の鈍化の原因を解明し、技術革新の活性化や産業構造の転換による日本経済の中長期的パフォーマンスの向上の可能性を探った。景気循環メカニズムの理論的研究や統計学・計量経済学的分析手法の研究も進めた。本研究では、日本経済の適切な政策運営に役立てるために、日本経済の現状をより早く、より的確に把握する体制の確立を図る。より具体的には、景気循環の局面判断の観点からの日本経済の現状分析を行うとともに、経済制度面での歴史的変遷を踏まえた上で、1990年代以降の経済成長率や生産性上昇率の鈍化の原因を解明し、技術革新の活性化や産業構造の転換による日本経済の中長期的パフォーマンスの向上の可能性を探る。平成18年度の研究実績としては,研究代表者の浅子和美と研究分担者の加納悟,渡部敏明は,その他の研究協力者も集まる景気循環研究会の主要メンバーとして,日本経済の景気判断に関し理論・実証両面から総合的に分析を行った。具体的な研究の遂行は(A)景気循環に関する理論的研究,(B)日本経済のデータ分析,及び(C)景気指標の作成,の3つのサブグループに分かれそれぞれの分野で複数の小プロジェクトを同時進行させた。その主要な業績は、近刊(2007年7月予定)の浅子和美・宮川努(編)『構造変化と景気循環-マクロとミクロの視点から』(東京大学出版会)、に収録される13篇の論文に結実されている。以上とは別に、一橋大学経済制度研究センターの研究蓄積を前提とする研究面では,浅子和美と研究分担者の伊藤秀史が研究センター・スタッフや国内外の研究交流ネットワークを活用した共同研究相手と協働して複数の小プロジェクトを同時進行させた。この研究では、国民経済によって景気変動の状況が異なる実態を把握し、その主要な原因として経済・政治面での制度的要因が関与しているか否かを探るものである。さらに、日本経済のデータ分析を日本経済以外の国々に拡張する方向では,研究分担者の伊藤隆敏を中心としてアメリカやヨーロッパ諸国,東アジア諸国などの景気循環・経済成長の特徴をマクロ的視点から日本経済の特徴と対比する試みもスタートさせた。為替変動と景気循環の関係,とりわけ為替介入が景気安定に果たしてきた役割についての調査も行った。平成19年度の研究実績としては,研究代表者の浅子和美と研究分担者の宮川努,渡部敏明は,その他の研究協力者も集まる景気循環研究会の主要メンバーとして,日本経済の景気判断に関し理論・実証両面から総合的に分析を行った。その主要な業績は、2007年7月刊行の浅子和美・宮川努(編)『日本経済の構造変化と景気循環』(東京大学出版会)、に収録された13篇の論文に結実されている。以上とは別に、一橋大学経済制度研究センターの研究蓄積を前提とする研究面では,浅子和美と研究分担者の伊藤秀史が制度研究センター・スタッフや国内外の研究交流ネットワークを活用した共同研究相手と協同して複数の小プロジェクトを同時進行させた。さらに、日本経済のデータ分析を日本経済以外の国々に拡張する方向では,研究分担者の伊藤隆敏を中心としてアメリカやヨーロッパ諸国,東アジア諸国などの景気循環・経済成長の特徴をマクロ的視点から日本経済の特徴と対比する試みも進めた。為替変動と景気循環の関係,とりわけ為替予測や為替介入が景気安定に果たしてきた役割についての調査も行った。平成20年度の研究実績としては、研究代表者の浅子和美、研究分担者の渡部敏明、及び連携研究者の宮川努は、その他の研究協力者も集まる景気循環研究会の主要メンバーとして、日本経済の景気判断に関し、理論・実証両面から総合的に分析を行った。具体的な研究の遂行は(A)景気循環に関する理論的研究、(B)日本経済のデータ分析、及び(C)景気指標の作成、の3つのサブグループに分かれ、それぞれの分野で複数の小プロジェクトを同時進行させた。その主要な研究成果は、「フィナンシャル・レビュー」や「経済研究」の特集号に掲載され、また論文集「日本の景気・世界の景気」(仮題)として刊行する計画を進めている。

以上とは別に、一橋大学経済制度研究センターの研究蓄積を前提とする研究面では、浅子和美と研究分担者の伊藤秀史が経済制度研究センター・スタッフや国内外の研究交流ネットワークを活用した共同研究相手と連携して複数の小プロジェクトを同時進行させた。この研究では、国民経済によって景気変動の状況が異なる実態を把握し、その主要な原因として経済・政治面での制度的要因が関与しているか否かを探るものである。さらに、日本経済のデータ分析を日本経済以外の国々に拡張する方向では、連携研究者の伊藤隆敏を中心としてアメリカやヨーロッパ諸国、東アジア諸国などの景気循環・経済成長の特徴をマクロ的視点から日本経済の特徴と対比する試みも進めた。為替変動と景気循環の関係、とりわけ為替予測や為替介入が景気安定に果たしてきた役割についての調査も行った。平成21年度の研究実績としては、研究代表者の浅子和美、研究分担者の渡部敏明、及び連携研究者の宮川努は、その他の研究協力者も集まる景気循環研究会の主要メンバーとして、日本経済の景気判断に関し、理論・実証両面から総合的に分析を行った。具体的な研究の遂行は前年度までと同様(A)景気循環に関する理論的研究、(B)日本経済のデータ分析、及び(C)景気指標の作成、の3つのサブグループに分かれ、それぞれの分野で複数の小プロジェクトを同時進行させた。その主要な研究成果は、各研究者個人の単著ないし共同研究者との共著の平成21年度の研究実績となったと同時に、平成22年度中に刊行予定の論文集の書籍3冊に収録される。また、研究代表者の浅子和美は平成22年度中に景気循環をテーマとした英文の書籍の刊行を予定している。以上とは別に、一橋大学経済制度研究センターの研究蓄積を前提とする研究面では、浅子和美と研究分担者の伊藤秀史が経済制度研究センター・スタッフや国内外の研究交流ネットワークを活用した共同研究相手と連携して複数の研究を同時進行させた。この研究は、国民経済によって景気変動の状況が異なる実態を把握し、その主要な原因として経済・政治面での制度的要因が関与しているか否かを探るものである。さらに、日本経済のデータ分析を日本経済以外の国々に拡張する方向では、前年度と同様、アメリカやヨーロッパ諸国、東アジア諸国などの景気循環・経済成長の特徴をマクロ的視点から日本経済の特徴と対比する試みも進めた。平成22年度は当初計画の最終年度であり、本プロジェクトの取りまとめを意識しながらも、平成21年度までと同様に、研究代表者の浅子和美、研究分担者の渡部敏明及び連携研究者の宮川努は、引き続きその他の研究協力者も集まる景気循環研究会の主要メンバーとして、日本経済の景気判断に関し、理論・実証両面から総合的に分析を行った。具体的な研究の遂行も前年度までと同様(A)景気循環に関する理論的研究、(B)日本経済のデータ分析、及び(C)景気指標の作成、の3つのサブグループに分かれ、それぞれの分野で複数の小プロジェクトを同時進行させた。その主要な研究成果は、各研究者個人の単著ないし共同研究者との共著の平成22年度の研究実績となったと同時に、平成22年度に刊行された論文集の書籍2冊(1冊は平成23年度刊行)に収録された。また、研究代表者の浅子和美は、景気循環をテーマとした英文の書籍を刊行した(出版は平成23年度)。
融体超急冷法によるナノセラミックス医療材料の作製

リン酸カルシウム系の生体活性材料では、ガラス材料は結晶に比べて、早期に生体骨と結合するという特徴がある。このガラスを一部結晶化することにより、粒子径をマイクロ、更にはナノサイズまで小さくし、粒界にガラスを生成し、多相系からなる組織を形成することによる複合組織の構築により、機械的性質の改善にも貢献する。リン酸カルシウム系の材料で、生体活性を持たせるためにはP含有量を少なくする必要があるが、このような組成では結晶化がおきてしまい、ガラスは生成しない。ガラスを生成するためには、シリカなどのガラス生成元素を導入する必要がある。しかし、これらの生体内に存在しない元素が、人体で溶出し問題になることもある。そこで、本申請課題では共晶点付近での組成を持つ融液を超急冷することにより、シリカなどのガラス生成元素を含まずにセラミックスをガラス化させることに成功した。粒界におけるナノレベルでの格子の並びが、材料の特性を決める重要な因子になると考えられるため、作製された材料に対してナノ構造組織の観察を行うために、高分解能透過型電子顕微鏡により観察を行った。更に人工骨などへの応用の可能性を探るために、無機成分を模擬した疑似体液試験により生体親和性の評価を行った。しかしながら現時点では十分な生体活性を得るに至らなかった。そこで紫外-可視吸光分析を行い、本申請課題で提案する手法を医療材料に限らず、電子材料をはじめとする多種多様な高機能ガラス材料へ応用できるかを検討した。このガラスを一部結晶化することにより、粒子径をマイクロ、更にはナノサイズまで小さくし、粒界にガラスを生成、多相系からなる組織を形成することによる複合組織の構築により、機械的性質の改善にも貢献する。ガラスを生成するには、シリカなどのガラス生成元素を導入する必要がある。そこで、本申請課題では共晶点付近での組成を持つ融液を超急冷することにより、シリカなどのガラス生成元素を含まずにセラミックスをガラス化させる方法を提案した。本研究で提案する手法は、共晶点付近の組成で、準安定相境界(T_0線)が相互に交わらない点を利用することにより、融液を超急冷し、ガラスを作製する方法である。そこで今年度は、1)既往の研究の状態図を徹底的に調査し、検討を行い、2)検討した状態図を基に、原料を所定の組成で混合し、それを研究室に現有の高周波誘導加熱炉を用いて溶融超急冷によりガラスの作製、その生体親和性の評価を行い、3)合成した試料のラマン分析を行った。
マグネシウムタンタル酸バリウムと亜鉛タンタル酸バリウムの単結晶育成開発

まず初めに、Ba0-Mg(Zn)0-Nb205系内の既知結晶相の間のタイラインを確立。この段階で、1400°C以下の温度で、異なる組成のBa0:Mg0:Nb205のサンプルおよそ50個を検討。そしてそれらの相成分比と各相の元素組成をX線回析および電子プローブ・マイクロアナリシス(EPMA)によって決定した。次に、Ba4MgNb10030,Ba9Mg4Nb20063,Ba9MgNb14045,Ba3MgNb209,Ba10Mg0.25Nb7.9030のようなBa0-Nb205二元系の一部でBa-richの部分に形成されるべき様々な新しい相の存在を明確にした。Ba0-Mg0-Nb205の状態図におけるタイラインが確立した後、二元および三元化合物をつなぐタイラインに沿って固相線や液相線を決定した。固相線や液相線温度は、高温から急冷した試料に対するX線回析とSEM分析によると共に、高温DTAによって決定された。共晶温度と液相線を正確に把握するために、およそ50の化学組成を検討した。今回我々は、1450°Cの平衡状態にある、BaO-MgO-Ta205系の位相関系についての調査を完了した。その結果、3個の三元相を発見することができた。その3個とは、つまり3:1:1ペロブスカイトBa3MgTa209、9:1:7TTB(三包晶タングステンブロンズ)タイプBa9MgTal4045、およびタングステンブロンズ構造に密接な関係を持つ4:1:5 Ba4MgTa10030である。また、上記とは別の三元相であるBa10MgO.25Ta7.9030(10層6角ペロブスカイト構造)は、1600°Cの平衡状態においてのみ得ることができた。TTB様のBa4Ta10029,BaTa4011およびBa6.63Ta34.95095中におけるMgO溶解度は、2.0mol%を超えることはなかった。20Hzから2MHgの領域における誘電特性を測定した結果、Ba9MgTa14045の比誘電率は99であり、周波数分散がなく、誘電ロスも少ないことが分かった。また、我々はBaO-MgO-Ta2O5合成場の二相、三相に関連した、対立する内容のいくつかのレポートの検証も行った。
人工膜と出芽酵母を用いた麻酔薬による膜ラフト形成阻害作用の解析

麻酔薬の作用機構は未解明である。多様な構造の麻酔薬で、その脂溶性が高いほど強い麻酔作用を示すMeyer-Overton相関が知られ、その解釈として、麻酔薬と脂質との相互作用が麻酔を引き起こすという脂質説が古くから提唱されているが、脂質との相互作用が生物に引き起こす影響は不明である。本研究では脂質と麻酔薬の相互作用により、秩序性の高いドメインである脂質ラフトの形成阻害が起こる可能性を検証する。脂質のみからなる人工膜と、出芽酵母の生細胞を用いて麻酔薬による作用をそれぞれ調べ、麻酔薬と脂質との相互作用が細胞機能に影響するプロセスの発見を目指す。
摩擦熱で自己制御された地震性摩擦すべりに関する萌芽研究

地震発生の物理の核心部の一つである既存の摩擦構成則(すべり弱化則とすべり速度・状態依存則)には摩擦熱の効果が考慮されていない。他方、摩擦溶融は天然の地震断層でも地震を模擬した摩擦すべり実験でも起こる。本研究計画の目的は、摩擦発熱の効果を取り込んだ構成則を確立することである。溶融層が形成された後の摩擦すべり挙動は、数値シミュレーションで比較的容易に検討することができるので、本研究では、摩擦熱の効果が無視できるゆっくりした震源核形成過程と溶融層形成(full melting)との遷移過程であるflash meltingの過程を研究した。研究は主にガス圧式変形試験機を用いた固着すべり実験で行った。研究の結果は以下のように要約される。(1)鏡面仕上げした岩石試料表面の初期摩擦抵抗は凹凸の乗り上げ・破断ではなく、凝着である。(2)一旦凝着部が破断された途端にガウジが形成され、これらがアスペリティーとなって人参状のグループが彫りこまれる。これがその後の摩擦抵抗の原因である。(3)すべりの進行とともにガウジが次々と生成されるため、対向する双方のすべり面にほぼ同じ長さのグループが形成されるので、従来のflash meltingの理論は修正されなければならない。(4)封圧180Maでは、摩擦面とガウジは約100μmのすべり距離でflash meltingを開始する。以後、flash meltingは、線状グループに沿うガウジ層とプレカット面に集中して発達する。(5)ガウジの生成とflash meltingを伴うグループは、すべりとともに他のグループと合体し、真の接触面はすべり距離に比例して増加する。(6)これらの真の接触状態の変化を考慮すると、すべり距離と速度に強く依存するflash meltingのすべり不安定性が導かれた。(7)なお、台湾集集地震を起こした車龍埔断層にも溶融が起こったことを明らかにした。摩擦すべり不安定性を記述する構成則として、すべり弱化則とすべり速度・状態変数依存則がよく知られている。特に後者は1mm/s以下の遅いすべり速度での実験から導かれたものである。一般に、すべり面の真の接触面積は見掛けの接触面積の数%程度であるから、アスペリティーでの応力は平均的な応力の数十倍になる。したがって、標準的な地震のすべり速度1m/sでは、ごくわずかにすべっただけでアスペリティーは溶融温度に達してしまう(flash melting)。このことから、地震性摩擦すべりは必然的に摩擦熱に支配されることになるが、従来の摩擦構成則にはこの効果が組み込まれていない。本研究では、今年度は以下の2つの研究を行った。摩擦工学分野の研究成果を整理すると、法線応力Pとすべり速度Vとの積が摩擦機構を支配していて、PVが大きくなるにつれて、flash meltingからpartial meltingへ、さらに大きくなるとfull meltingに移行する。Flash meltingでは摩擦係数が小さく速度弱化を示し、partial meltingでは摩擦係数と磨耗速度が異常に大きくなり、full meltingでは再び摩擦係数が小さくなる。そこで、固着すべり実験を行い、すべり量、軸荷重等の計測データと実験後のすべり面の微小構造とを比較することを試みた。摩擦係数が一時的に大きくなる時刻までのすべり量とすべり面のSEM観察によるpartial meltingに達するまでのすべり距離がほとんど一致することから、上記の摩擦すべり機構の変化を確認することが出来た。成果はTectonophysicsに投稿準備中。ガウジ層を伴う摩擦発熱の数値実験を行った。せん断応力、すべり速度、およびガウジ層の厚さ(いずれもSI単位)の積が約5x10^4より大きければ、ガウジ層内はほぼ断熱的であるとみなしてよいこと、地震断層の標準的なすべり速度とせん断応力の範囲内では、摩擦溶融に至るすべり時間が最小になるのは、ガウジ層の厚さが0.5mm程度であることを明らかにした。後者はシュードタキライトの厚さが3mm以下であることと関係しそうである。