hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
合金含有複合炭素皮膜(AMe-DLC)を用いた高機能接触表面の創成

微小振動条件下の電気接点において、摩擦化学反応により絶縁体の摩耗粉が生じ電気信号品質が低下する場合がある。DLCに金属ナノ粒子を添加した新たな接点材料を用いた接触要素等の種々の微小振動条件における試験結果を、縦軸を摩擦力の指標,横軸をすべり距離の指標として摩耗形態図を作成すると、ある大きさの定摩擦仕事線を境界として、シビア摩耗とマイルド摩耗に分類できることが明らかになった。導電性に優れた銅を添加したAMe-DLC膜を被覆した試験片を作製し、微振動条件下における摩擦・摩耗・電気伝導性の解析を行った。これまでは、各振動周期の摩擦係数の平均値の変化と被膜の損傷や電気伝導性の変化に着目して解析を行ってきたが、さらに詳細な解析を行ったところ、振動1周期中の変位と接線力の関係から、接触表面の状態変化を予測できる可能性を見いだした。例えば、振動周期100 Hz、振幅10ミクロンの条件において、1周期中の接触状態の変化を、固着域、微視的すべり領域、滑り領域に分類して各領域の特徴と試験後の表面の実際の状況を比較すると、被膜に剥離などの損傷が生じた場合に特有の変位と接線力の関係性があることが明らかになった。この時、被膜の剥離と電気伝導性には必ずしも相関関係は見られなかったが、被膜が剥離すればいずれ機能劣化を引き起こすことは明白である。よって、各振動周期内におけるどの時点でのどのような変化が損傷のきっかけになったかを特定出来るようになったことで、損傷現象の理解やその改善を行う精度が向上し、有用な知見となった。微振動摩擦実験と平行して、振動摩擦試験装置の改良設計を行っていたが、上記で得られた知見を生かすためにさらに計測精度を向上した方が良いと判断し、試験片およびセンサー取付部構造の見直しを行い再設計中である。なお、試験可能な条件範囲を拡張するための新しい加振機および加振台の導入は当初計画通り完了している。前年度導入した加振能力が高い新しい加振機と加振台にあわせ、試験片およびセンサー取り付け部の構造を改良して設置し、動作確認を完了した。これにより、実験可能な条件範囲が大幅に拡張し、実験の繰り返し精度も向上した。なお、今年度は以下に示す一定加振力条件での実験を行ったが、次年度は一定振幅条件での試験精度も向上させるべく、制御ユニットを更新し、さらなる装置改良の準備中である。上記試験装置により、銅を添加したAMeDLC膜を被覆した試験片を用いて、垂直荷重0.52.0 N、加振力1.02.9 Nの範囲で振動周期10 Hzの振動実験を行ない、滑りと表面損傷の形態を解析した。その際、前年度の成果にもとづいて、1周期中の接触状態の変化も解析した。大別して局所すべりと巨視的すべりの2種類のすべり形態が観測され、摩擦の進行と共に滑り形態が遷移する場合も観察された。それの結果を用いて、滑り形態と、表面の損傷(摩耗の程度と皮膜剥離の有無)による現象の分類を試みた。そして、縦軸を単位垂直荷重あたりの加振力、横軸を試験開始時と終了時の振幅の比としてすべてのデータをプロットすると、同一の滑り形態と損傷形態を示すいくつかの領域に分類できることが明らかになった。前年度発生した改良試験装置立ち上げの遅れが3月末までに完全に取り戻せなかったが、4月末までに解消され、5月より本格的な試験を開始する予定である。また、前年度、皮膜供給元である東北大学のマシンタイムの制約により、異なった金属を添加したAMeDLCの試作が遅れていたが、これも完全に解消されていないため、方針変更が必要である(別記)。前年度末に導入した新たな加振条件制御ユニットにより、一定振幅条件での試験精度が向上した。このため、今年度は試験条件範囲を振動周期10 Hz、垂直荷重0.55.0 N、加振振幅20100 μm、繰り返し数1,000100,000サイクルに拡張し、種々の条件下で摩擦実験を行った。Cu-DLCを皮膜したプレートと黄銅球の組み合わせにおいて、滑り形態は局所滑り、巨視的すべり、および摩擦過程でそれらの遷移が観察される混合すべりの3種類に分類された。損傷形態は、皮膜の剥離の有無により2種類に大別できた。それらの結果を分類表示するマップの軸の取り方について、昨年度に引き続いて試行錯誤を繰り返した結果、縦軸を摩擦係数と垂直荷重の積(すなわち摩擦力)、横軸を加振振幅と繰り返し数の積(すなわち摩擦距離)として全データをプロットすると、剥離損傷発生の有無が一本の境界線で分類でき、その線は摩擦仕事0.03 Jの等摩擦仕事線とほぼ一致した。黄銅プレートと黄銅球の組み合わせについても、同様の条件範囲で種々の微小振動摩擦実験を行って同様の図に結果をプロットしたところ、損傷形態はプレートの変色を伴う激しい損傷の有無により2種類に大別でき、その境界線は摩擦仕事0.03 Jの等摩擦仕事線とほぼ一致した。さらに、黄銅よりも強度の高いベリリウム銅合金のプレートと黄銅球の組み合わせについていくつかの微小振動摩擦実験を行ったところ、激しい損傷が発生する境界は高摩擦仕事側にシフトする傾向があることが示唆された。これらの結果より、本研究で得られた摩耗形態図は、異なる条件下で発生する現象を分類して激しい損傷が発生する境界条件を可視化し、強度の異なる金属材料やコーティング材料の微振動摩擦摩耗特性を比較することができ、実用性の有無や改良の指針を得るために有用である。

微小振動条件下の電気接点において、摩擦化学反応により絶縁体の摩耗粉が生じ電気信号品質が低下する場合がある。DLCに金属ナノ粒子を添加した新たな接点材料を用いた接触要素等の種々の微小振動条件における試験結果を、縦軸を摩擦力の指標,横軸をすべり距離の指標として摩耗形態図を作成すると、ある大きさの定摩擦仕事線を境界として、シビア摩耗とマイルド摩耗に分類できることが明らかになった。当初計画に沿って、試験可能な条件範囲を拡張するための新しい加振機を導入するにあたって、試験片およびセンサー取付部の構造は現用品を流用する予定であったが、振動の1周期内の微細な変化を詳細に解析することが有用であることが明らかになったことを受けて、精度向上のための再検討が必要になり、改良試験機の立ち上げに遅れが生じている。3月末時点で改良試験機の設計はほぼ完了し、特別仕様の荷重検出器の仕様検討およびメーカーとの打合せを行い発注準備も完了している。また、異なった金属を添加したAMe-DLCの試作は、被膜供給元である東北大学との日程が合わず、試作に遅れが出おり、微振動摩耗試験に至らなかった。前年度までの研究で、滑り形態と損傷形態をmap状に分類し、加振力や振幅などの加振条件が与えられると損傷が予測できる可能性を見いだした。一方で、研究協力機関の時間的制約から、種々の材料の試験片の試作に遅れが出ている。よって、以下のように方針変更した上で推進する。東北大が開発する種々の材料を用いた実験の優先順位を下げ、現在十分な試験片数が確保できているCuDLCを用いて当初計画よりも広範囲な条件での実験を行い、摩擦形態と損傷形態を分類した形態図の拡充を図る。そのために、前年度実施した一定加振力条件に加え、一定振幅条件における試験を、加振周波数等の条件範囲も拡大して実施し、汎用性のある結果を得る。また、在来材料においても試験を行って比較し、開発材の優位性と問題点を明らかにする。これによって研究協力機関の材料開発の指針を得ることにより効率化を図り遅れを取り戻すべく推進する。改良試験機を立ち上げて、当初計画の遅れを取り戻すと共に、H26年度に開発した手法を用いた詳細な摩擦・摩耗現象の解析を行う。試験材料については、東北大以外からの被膜入手も視野に入れて再調整を行う。
液中プラズマ法とマイクロバブルによる新奇ナノ粒子の作製

今年度では酸素ガスを用いた「ナノバブル」作製を行い、そのナノバブルが存在している環境下での金ナノ粒子の作製を試みた。さらに、液中プラズマ法によって作製した金ナノ粒子表面に存在する酸素原子の化学状態についてSPring-8のHAXPES測定によって、吸着酸素はイオンの状態で吸着していることを見出した。しかしながら、酸素バブルを用いた金ナノ粒子表面には、より多くの酸素原子が吸着している情報を得ることはできなかった。今後は、溶液温度、バブル密度を最適化することを予定している。本研究は、液中プラズマ法という非常に特殊な環境化でナノ粒子を作製する。それは、水溶液中でグロー放電によって発生する低温プラズマを利用した作製法であり、その手法によって金ナノ粒子を作製する際に、まずは粒子径の制御と、その表面原子の化学状態分析についてシンクロトロン放射光の硬X線を利用したXPS測定を実施した。使用したのはSPring-8のHAXPES実験ステーションである。金ナノ粒子の粒子径は、概ね7-10 nmの範囲で制御が可能である条件を見出すことができた。また、XPS測定では、水溶液中に存在する金ナノ粒子の表面を分析するという、極めて困難な分析条件の最適化に時間を要し、Au 4fの電子状態分析が何とか可能となった。窓として用いた材料としては窒化シリコンを用いた。また、金ナノ粒子を含む溶液の濃度についても、具体的な数値は公表できないが、非常に困難な条件をクリアする必要があり、これを克服した。これで、ナノ粒子表面を修飾する前の化学状態分析が終了したことになるが、今後については酸素や窒素ガスのナノサイズのバブルを用いた「局所酸化表面を持つナノ粒子」や「局所窒化表面を持つナノ粒子」の作製を試みるところへ研究を移行することを予定している。また、今後の他の金属元素への移行を考えて、マグネシウムやパラジウム、そしてロジウムについてのナノ粒子作製条件を最適化する試みも始めた。現時点では、マグネシウムナノ粒子とパラジウムナノ粒子の作製に成功した。ナノバブルを利用したナノ粒子表面の修飾については未実施であるが、金ナノ粒子の粒子径制御に関する最適化条件の幹訳ができたことと、液体中に存在しているナノ粒子表面を直接XPS測定できたことは、快挙であり、大きく研究が進展したことを意味しているため。昨年度での研究結果をうけ、今年度では、まず酸素ガスを用いた「ナノバブル」作製を行い、そのナノバブルが存在している環境下での金属ナノ粒子作製を試みた。並行して、SPring-8での硬X線を用いたXPS測定(HAXPES測定)を駆使し、木ナノ粒子コロイド溶液中における金ナノ粒子表面における酸素原子の存在割合を見積もることに成功した。また、その酸素原子がイオンの状態で吸着することにより形成される電気二重層の存在により、互いの金ナノ粒子が凝集することがなく、高い分散性を長時間(数ヶ月オーダー)にわたって沈殿物が生じない理由の説明がつくことを見出した。ナノバブル作製については、バブル径は「概ね100 nm」程度の大きさを持つものと考えられているが、結果的にバブルサイズについての知見を得ることはできなかった。基本的にバブルを発生させるノズルの機械的な内径と水圧の相間でバブル径は決められるが、バブル径の制御までは達成できなかった。また、酸素バブルが存在している水溶液中で低温プラズマを形成し、その環境下で金ナノ粒子の作製を試みた。その結果、有意に金ナノ粒子表面に多くの酸素原子が吸着している結果は得られなかった。これは、低温プラズマを形成した際に生じる金ロッド電極間のバブルに対してどの程度の量のナノバブルが送り込まれるかに酸化表面の作製が依存していると考えられ、今後に溶液温度、バブル密度などのパラメータを最適化することを予定している。さらに、前年度に作製に成功しているマグネシウムナノ粒子についても、その表面の窒化反応が促進できるかについても実施を考えている。酸素及び窒素ガスを用いたナノバブルを作製し、そのバブルが存在している環境下で金ナノ粒子を作製する。ナノ科学
蛋白質合成調節因子トキシン/アンチトキシン(RelE/BelB)の構造機能相関

真正細菌および古細菌に存在するRelEは、リボソームに結合することにより翻訳過程のmRNAの切断を誘導するするタンパク質合成抑制因子である。我々は、超好熱古細菌由来RelEの結晶構造を決定するとともに、C末端近傍に位置するArg85をAlaに置換した変異体(R85A)がタンパク質合成抑制活性を消失していることを報告し、この残基の正電荷がリボソームとの結合に影響があることを示した。更に、別のTA systemである大腸菌由来のDinJ(antitoxin)/YafQ(toxin)との比較も行った。ToxinであるYafQはRelEと1次配列の相同性が20%以上と同じTA system同士のものとしては比較的高い相同性を持っており、構造や機能の類似性が示唆されている。そこで、DinJ/YafQ complex及びYafQを単離精製し、RelEと同様に大腸菌無細胞系のタンパク質合成抑制活性を調べた。その結果YafQはRelEと同様にタンパク質合成を阻害し、DinJによってその阻害活性が抑えられることが分かった。更にinvitroにおけるRNA切断活性を見たところ、RelEはリボソーム存在下においてのみRNAを切断するが、YafQに関してはリボソーム非存在下においてmRNA及びtRNAも切断可能であることが明らかとなった。一般的にTA systemにおいてtoxinはリボソームに依存しないでもRNAを切断できることが示唆されているが、RelEのみがリボソーム依存的にmRNAを切断すると言うことからRelEは他のTasystemとは全く異なった作用機構を有していることが示唆された。真正細菌および古細菌に存在するRelEは、リボソームに結合することにより翻訳過程のrnRNAの切断を誘導するするタンパク質合成抑制因子である。我々は、超好熱古細菌由来RelEの結晶構造を決定するとともに、C末端近傍に位置するArg85をAlaに置換した変異体(R85A)がタンパク質合成抑制活性を消失していることを報告した。本研究では、Arg85の役割について検討した。まず、R85AのmRNA切断誘導活性を、大腸菌リボソームと終止コドンUAG配列を含むmRNA(228 nt)を用いて調べた。その結果、R85AのmRNA切断誘導活性は著しく低下していた。次に、Arg85をLys、His、Glu、あるいはTrpに置換した変異体を調製し、大腸菌無細胞系のタンパク質合成抑制活性を調べたところ、GluあるいはTrpに置換した変異体の抑制活性は著しく低下していたが、LysあるいはHisに置換した変異体は活性を保持していた。さらに、R85Aのリボソーム結合活性を検討した。即ち、His配列を付加した野生型およびR85Aと大腸菌リボゾーム、およびUAG配列を含むmRNA(18 nt)を混合し、His-bind resinカラムにかけたところ、野生型はリボソームとともに溶出されたが、R85Aはリボソーム結合能を低下していた。以上の結果から、Arg85の正電荷がリボソームへの結合に重要で、RelEのリボソームへの結合がmRNAの切断を誘導していることが解った。
角膜変形のダイナミックセンシング

本年度は,前年度に構築した角膜変形計測システムによる印加力と変位との関係の計測に加えて,プローブと眼との接触面積を同時計測できるように改良し,眼圧と眼剛性との関係についてより詳細な考察を行った.また,広島大学病院の協力を得て,昨年度の実験から被験者を大幅に増やし,7名の緑内障患者をふくむ60名の被験者に対して,力,変位,接触面積の関係を計測した.実験の結果,従来装置により同一の眼圧が推定されていても,その変形応答が大きく異なる眼が存在することを示した.これは従来の装置が眼圧を誤推定するケースがあることを意味する.また眼圧が誤推定されている可能性のある眼を,眼剛性を評価することで判別が可能であることを明らかにした.本研究成果を利用することで,緑内障のスクリーニング検診において眼圧計測に加えて眼剛性計測を行うことで,眼圧の推定誤差の大きい患者を判別できる可能性がある.眼圧の推定誤差が大きいと判断された患者に対しては眼圧検査以外の緑内障検査をすすめることで,今まで見逃されてきた緑内障患者の早期発見への貢献が期待できる.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)前年度構築したシステムをGoldmann型眼圧計と組み合わせることで印加力,眼変位,眼とプローブの接触面積を同時計測できるシステムを構築した.(2)広島大学病院の協力を得て,緑内障患者を含む60名の被験者に対して実験を行った.(3)得られた眼の変形応答が,前年度構築した変形モデルの結果と定性的に一致することを確認した.(4)定性的には眼圧と眼剛性には良好な相関を確認されたものの,個別で見ると同一の眼圧でありながら異なる剛性を持つ眼が存在することを確認し,このような眼に対しては従来の眼圧計測装置が眼圧を誤推定する可能性を示した.(5)眼剛性を評価することで,眼圧の誤推定が起こるような眼を判別できる可能性を示した.本年度は,接触方式の角膜変形の計測システムを構築し,準静的な印加力が加わったときの眼剛性を計測することを目的として以下の通り実施した.(1)・安全性が保証された市販の接触方式眼圧計およびカメラから構成される角膜変形の計測システムを構築した.接触方式眼圧計はプローブを直接角膜に押し当てる方式を採用しているため,角膜の凹状変形が起こらず粘性や慣性の影響を受けにくい準静的な条件で剛性を計測することができる.(2)計測システムを制御するプログラムおよび計測データの解析プログラムを製作した.(3)内圧を持つ半球を想定した解析モデルを構築し,内圧と剛性の関係を定式化することで,剛性の理想値を算出できるようにした.(4)広島大学病院の協力を得て,被験者11名に対して構築したシステムを用いて眼剛性の計測を行い,結果が解析モデルによる理想値と定性的に7致することを確認した.以上の結果を踏まえ,最終年度となる来年度は,講築システムの精度検証,接触方式の・利点を活かした接触面積の同時計測,さらなる被験者に対する実験を行い,角膜変形異常の判別が行えるシステムの構築をすすめたい.本年度は,前年度に構築した角膜変形計測システムによる印加力と変位との関係の計測に加えて,プローブと眼との接触面積を同時計測できるように改良し,眼圧と眼剛性との関係についてより詳細な考察を行った.また,広島大学病院の協力を得て,昨年度の実験から被験者を大幅に増やし,7名の緑内障患者をふくむ60名の被験者に対して,力,変位,接触面積の関係を計測した.実験の結果,従来装置により同一の眼圧が推定されていても,その変形応答が大きく異なる眼が存在することを示した.これは従来の装置が眼圧を誤推定するケースがあることを意味する.また眼圧が誤推定されている可能性のある眼を,眼剛性を評価することで判別が可能であることを明らかにした.本研究成果を利用することで,緑内障のスクリーニング検診において眼圧計測に加えて眼剛性計測を行うことで,眼圧の推定誤差の大きい患者を判別できる可能性がある.眼圧の推定誤差が大きいと判断された患者に対しては眼圧検査以外の緑内障検査をすすめることで,今まで見逃されてきた緑内障患者の早期発見への貢献が期待できる.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)前年度構築したシステムをGoldmann型眼圧計と組み合わせることで印加力,眼変位,眼とプローブの接触面積を同時計測できるシステムを構築した.(2)広島大学病院の協力を得て,緑内障患者を含む60名の被験者に対して実験を行った.(3)得られた眼の変形応答が,前年度構築した変形モデルの結果と定性的に一致することを確認した.(4)定性的には眼圧と眼剛性には良好な相関を確認されたものの,個別で見ると同一の眼圧でありながら異なる剛性を持つ眼が存在することを確認し,このような眼に対しては従来の眼圧計測装置が眼圧を誤推定する可能性を示した.(5)眼剛性を評価することで,眼圧の誤推定が起こるような眼を判別できる可能性を示した.
微小脳における予測誤差学習理論のニューロン基盤の解明

学習の基本メカニズムの解明は神経生物学の最重要課題の1つである。哺乳類では、連合学習が「予測誤差」に基づいて起こるという理論がRescorlaとWagner (1972)により提唱されている。昨年度までの研究により、フタホシコオロギの学習に予測誤差理論の適用できること、報酬学習および罰学習において予測誤差の情報を担うのはオクトパミンニューロンおよびドーパミンニューロンであることがわかった。これは学習メカニズムの哺乳類と昆虫での共通性を示す画期的な成果である。本年度はさらに以下の研究を行った。コオロギの学習への予測誤差理論の適用可能性とその限界についての検証実験:昆虫の学習現象の全てが予測誤差理論で説明できるのだろうか?この問いに答えるため、コオロギにおいてoverexpectation, inhibitory learning, latent inhibition, spontaneous recovery,といった種々の学習現象について解析した。そのうちoverexpectationなどは予測誤差理論でよく説明できた。しかしlatent inhibitionやspontaneous recoveryなどは、予測誤差理論での説明は困難であった。これにより、予測誤差理論は昆虫の学習を説明する基本理論と言えるが、それだけでは説明できない学習現象が昆虫にあることが明らかになった。ゴキブリでの免疫組織化学によるニューロン染色:報酬学習に関わるオクトパミンニューロンの同定を目的に、オクトパミン合成酵素の抗体で染色されるゴキブリ脳ニューロンの解析を進めた。その結果、キノコ体の傘部(入力部)に軸索が投射するニューロンの一部が、そのようなニューロンの候補であることが分かった。それらのニューロンからの電気生理学的記録を試みているが、これまでのところ顕著な成果は得られていない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.コオロギの罰学習への予測誤差理論の適用可能性の検証これまで私たちはコオロギの報酬学習に予測誤差理論という学習理論が適用可能であることが示してきたが、本年度の研究により、さらにこの理論がコオロギの罰学習にも適用できることが明らかになった。具体的には、コオロギに匂いと塩水を連合させる学習において、「ブロッキング」及び「オートブロッキング」と呼ばれる学習現象が起こることがわかった。これらの現象は、動物が予測する罰と実際に受け取る罰との差(罰予測誤差)に基づいて起こることを明確に示唆するものであった。本研究は罰学習に予測誤差理論が適用できることをはじめて実験的に検証したものであり、その成果は極めて重要なものと言える。さらに「オートブロッキング」の実験からは、罰に関する予測誤差の情報を運ぶのがドーパミンニューロンであることも示唆された。これも重要な発見であり、罰学習のニューロン機構を調べるための重要な基盤となる。2.免疫組織化学によるキノコ体に投射するオクトパミン免疫陽性ニューロンの同定報酬情報を運ぶニューロンの活動についての電気生理実験の準備のため、ゴキブリのキノコ体に投射するオクトパミン合成に関わる酵素(TDC2)の免疫組織化学による形態学的な同定を行った。キノコ体(嗅覚学習の中枢)に投射するオクトパミン免疫陽性ニューロンには数種類あること、そのうち傘(キノコ体入力部)に投射するニューロンの一部は食道下神経節から上行するニューロンであることがわかった。その細胞体の位置から、このニューロンが食道下神経節のmaxillary segmentsのDUMニューロン(dorsal unpaired neurons)の1つであることも突き止めた。コオロギの罰学習に予測誤差理論が適用できることを明らかにすることができたのは、本年度の大きな成果であった。これまで哺乳類において罰学習が予測誤差理論あるいは他の理論で説明できるかについて様々な研究が行われてきたが、予測誤差と他の学習理論の切り分けが極めて難しく、明確な結論が得られていなかった。コオロギにおいても罰学習は報酬学習に比べて実験が難しく、多大な労力と時間が必要であったが、それらの困難を克服して、当初の目的を初年度で完遂し、動物の罰学習アルゴリズムについて新たな理解を生み出すことができたのは、極めて大きな成果であったと評価できる。初年度は上記の研究に全力を注いだために、もう1つの課題として設定したゴキブリのオクトパミン免疫陽性ニューロンの形態学的な同定については、まだ完成には至っていない。しかしながら、その同定にも目処は立ってきており、あと数カ月程度で完了できる見通しである。また次の課題である報酬を伝えるオクトパミンニューロンからの神経活動記録の着手も視野に入りつつあり、初年度の進展状況としては計画以上のものと評価する。本研究の目標は、昆虫の学習に予測誤差学習理論が当てはまることを明らかにするとともに、昆虫の学習のニューロン機構の解析し、予測誤差理論が脳の神経回路でどのように実現しているかを明らかにすることである。本年度の研究実績は以下の通りである。まず、昨年度までの研究によって、コオロギの罰学習が予測誤差理論により説明できることが示された。しかしそれらの結果は必ずしも、対立仮説すなわちretrieval theory (comparator hypothesis)やattentional theoriesを棄却するものではなかった。そこで本年度は、対立仮説間の切り分け実験に取り組んだ。その結果、予測誤差理論の有力な対立仮説の1つであるcomparator hypothesisを明確に棄却する結果が得られた。次に、昨年度までの研究によって、報酬学習における予測誤差はオクトパミンニューロンにより、罰学習が予測誤差はドーパミンニューロンにより伝えられることが示唆された。

ところが更なる薬理学的解析により、オクトパミンニューロンとドーパミンニューロンの間には抑制的な相互作用があることが示唆された。予測誤差計算は私たちの想定したよりも複雑な仕組みで実現しているのかもしれない。さらに、ゴキブリ脳におけるオクトパミン免疫陽性ニューロン形態学的な同定をさらに推し進めた。その結果、キノコ体に投射するTDC2免疫陽性ニューロンの分布についてさらに詳細な知見を得ることができた。最後に、報酬学習に関わるオクトパミンニューロンの候補として、キノコ体の傘で終末するDUMニューロンがあげられるそれらのニューロンからの細胞内記録を試みた。しかしこのニューロンは軸索が非常に細く、確実な記録には成功していない。本年度も大きな研究進展があり、おおむね期待どうりの進捗状況である。コオロギの罰学習を最もよく説明できるのが予測誤差理論なのか、あるいは他の対抗仮説なのかの切り分ける実験の結果、comparator hypothesisを棄却する成果が得られたのは大きな収穫であった。次の課題は、もう1つの有力対抗仮説であるretrieval theoriesとの切り分けである。また本年度は、報酬に関する予測誤差の情報を伝えるオクトパミンニューロンと、罰に関する予測誤差の情報を伝えるドーパミンニューロンの間に、抑制的な相互作用があることを示唆する想定外の発見があった。これは新規の研究局面を導く可能性を秘めた発見であり、大きな成果である。ゴキブリ脳のオクトパミンニューロンの免疫組織化学については、抗体の品質など様々な問題を抱えつつも、一定の進展は見られた。また学習に関わるオクトパミンニューロンからの細胞内記録についても、それを可能にするプレパレーションは確立できたと考えている。これらは今後さらに推し進めるべき研究課題として残された。学習の基本メカニズムの解明は神経生物学の最重要課題の1つである。哺乳類では、連合学習が「予測誤差」に基づいて起こるという理論がRescorlaとWagner (1972)により提唱されている。昨年度までの研究により、フタホシコオロギの学習に予測誤差理論の適用できること、報酬学習および罰学習において予測誤差の情報を担うのはオクトパミンニューロンおよびドーパミンニューロンであることがわかった。これは学習メカニズムの哺乳類と昆虫での共通性を示す画期的な成果である。本年度はさらに以下の研究を行った。コオロギの学習への予測誤差理論の適用可能性とその限界についての検証実験:昆虫の学習現象の全てが予測誤差理論で説明できるのだろうか?
DME燃料電池ウイック形セル構造の開発

これまでの直接形ジメチルエーテル燃料電池(DDFC)の研究により,DDFCのアノード電極反応では水を消費するため供給ガスを相対湿度100%以上にする必要があることが分かっている.しかし,過剰な水を供給するとフラッティングなどの問題を引き起こす.また,発電時においてセル温度が不均一となり,セル温度が高い領域では水不足により電解質膜が乾燥し,セル温度が低い領域では流路内に水が溜まる可能性がある.そこで本研究では,セパレータ流路に毛管力を持つウィックをはめ込むことにした.その結果を要約して以下に示す.(1)本研究で行った試験では,フラッティング現象は現れない.(2)DMEガス供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入してもI-V特性は変化しなかった.(3)DME水溶液供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入しても最高出力密度は変化せず,限界電流密度は向上した.(4)気液混合供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入することで,カソード酸素流量200ml/minにおいて内部抵抗を小さくすることができ,最高出力密度を向上することができた.(5)当然ではあるがDMEガスを用いた圧力損失分布試験では,負荷電流の増加に伴い圧力損失はすべての区間において増加した.(6)しかし水素ガスを用いた圧力損失分布試験では,負荷電流の増加に伴い圧力損失はすべての区間において減少した.(7)セル流路を直接観察できる可視化セルを作成し,DDFCの発電時における電極表面の観察を試みたところ,アノードはカソードと比較し,かなりの乾燥状態にあり,カソード面観察において,0.12A/cm^2で初めて結露(流路中央端部)が確認できた.0.16A/cm^2では流路中央下部端部に結露が現れたが,流路下段13段では結露が観察できなかった.しかし,0.2A/cm^2では流路中央部から出口部へかけて全体的に結露が見られた.これまでの直接形ジメチルエーテル燃料電池(DDFC)の研究により,DDFCのアノード電極反応では水を消費するため供給ガスを相対湿度100%以上にする必要があることが分かっている.しかし,過剰な水を供給するとフラッティングなどの問題を引き起こす.また,発電時においてセル温度が不均一となり,セル温度が高い領域では水不足により電解質膜が乾燥し,セル温度が低い領域では流路内に水が溜まる可能性がある.そこで本研究では,セパレータ流路に毛管力を持つウィックをはめ込むことにした.その結果を要約して以下に示す.(1)本研究で行った試験では,フラッティング現象は現れない.(2)DMEガス供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入してもI-V特性は変化しなかった.(3)DME水溶液供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入しても最高出力密度は変化せず,限界電流密度は向上した.(4)気液混合供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入することで,カソード酸素流量200ml/minにおいて内部抵抗を小さくすることができ,最高出力密度を向上することができた.(5)当然ではあるがDMEガスを用いた圧力損失分布試験では,負荷電流の増加に伴い圧力損失はすべての区間において増加した.(6)しかし水素ガスを用いた圧力損失分布試験では,負荷電流の増加に伴い圧力損失はすべての区間において減少した.(7)セル流路を直接観察できる可視化セルを作成し,DDFCの発電時における電極表面の観察を試みたところ,アノードはカソードと比較し,かなりの乾燥状態にあり,カソード面観察において,0.12A/cm^2で初めて結露(流路中央端部)が確認できた.0.16A/cm^2では流路中央下部端部に結露が現れたが,流路下段13段では結露が観察できなかった.しかし,0.2A/cm^2では流路中央部から出口部へかけて全体的に結露が見られた.DME燃料電池はこれまでアノードDME利用率が1030%(低い)、アノードH_2O利用率が3050%(低い)、しかし、セル温度80°C、バブラー温度85°Cの条件においてアノードDMEの利用率を高くしようとすると、アノードH_2Oの利用率はそれよりも非常に高くなってしまう。アノードの反応式(1)から分かるように、反応で消費されるH_2O量はDME消費量の3倍であるため、この条件ではアノードH_2O利用率がアノードDME利用率と等しくなり、H_2Oの濃度分極を防ぐことができる。アノード反応式CH_3OCH_3+3H_2O→2CO_2+12H^++12e^-(1)水をセパレータ流路の途中にポンプで送り、流路全体に埋め込んだウィックを適度(フラッティングを起こさない程度)に湿らせ、アノード流路全体を100%R.H.近くに保つことで、適切な加湿条件・高DME利用率条件におけるDME燃料電池の性能を向上・安定させる.このため、以下におこなった研究の概要を説明する。まずはじめに、JARIセル(3/105/30)を用いて、DME利用率(高7080%)・セル温度とアノードバブラー温度(75,80,85,90,95°C)・電流(10A)・各セル温度におけるI-V(流量変えて)・それぞれの条件において流量を設定し電圧(V)を測定した。

次に、ウィック+水をポンプで供給し、DME利用率(高7080%)・セル温度(75,80,85,90,95°C)・電流(10A)・ポンプ流量(必要量)・ポンプ注入位置(4箇所)・それぞれの条件において流量を設定し電圧(V)を測定した。さらに、透過形セルを用い、DME利用率(高7080%)・セル温度(75,80,85,90,95°C)・電流(10A)・それぞれの条件において流量を設定し電圧(V)を測定した。次に、透過セルを用いて、ウィック+水をポンプで供給し、DME利用率(高7080%)・セル温度(75,80,85,90,95°C)・電流(10A)・ポンプ流量(必要量)・それぞれの条件において流量を設定し電圧(V)を測定した.これまでの直接形ジメチルエーテル燃料電池(DDFC)の研究により,DDFCのアノード電極反応では水を消費するため供給ガス相対湿度100%以上にする必要があることが分かっている.しかし,過剰な水を供給するとフラッティングなど問題を引き起こす.また,発電時においてセル温度が不均一となり,セル温度が高い領域では水不足により電解質膜が乾燥し,セル温度が低い領域では流路内に水が溜まる可能性がある.そこで本研究では,セパレータ流路に毛管力をもつウィックをはめ込むことにした.その結果を要約して以下に示す.(1)本研究で行った試験では,フラッティング現象は現れない.(2)DMEガス供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入してもI-V特性は変化しなかった.(3)DME水溶液供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入しても最高出力密度は変化せず,限界電流密度は向上した.(4)気液混合供給試験では,ウィックをセパレータ流路に挿入することで,カソード酸素流量200ml/minにおいて内部抵抗を小さくすることができ,最高出力密度を向上することができた.(5)当然であるがDMEガスを用いた圧力損失分布試験では,負荷電流の増加に伴い圧力損失はすべての区間において増加した.(6)しかし水素ガスを用いた圧力損失分布試験では,負荷電流の増加に伴い圧力損失はすべての区間において減少した.
医薬品の有効性・安全性の統計的評価法の新展開

本研究は,医薬品の有効性と安全性の統計的評価法を総合的に再検討し,新たな方法論を構築することを目的に掲げて発足した.研究グループは,研究代表者の岩崎に加え,6名の中堅および若手の生物統計研究者により組織している.平成16年度から18年度の3年間の研究期間中,上記研究テーマに関し,研究グループ全体で9冊の書物および86編の学術論文を公表している.また研究費により招聘した4名の海外の著名な研究者との研究交流を含め13回のシンポジウムおよびセミナーを開催した.さらに,13回の月例研究会を催し,研究グループ以外の研究者との討論の積極的に行なった.加えて,統計数理研究所のリスク解析戦略研究センターの研究ネットワークに,科学研究費の研究グループとして唯一参画した.研究成果は,上述の多数の書物および学術論文が示すとおり多岐にわたるが,それらのうち特筆すべきものをあげる.医薬品の有効性の評価では,臨床試験において標準的に用いられる処置前後研究におけるデータの統計的解析法を理論的に考察し,連続データのみならずカウントデータにおいても平均への回帰現象が観測されることを示し,特に処置前値にスクリーニングのある場合のデータ解析上の注意点を明らかにした.また,遺伝子データの解析に関してもいくつかの論文を公表した.医薬品の安全性データの分析では,データマイニング手法を用いて,副作用の自発報告データベースからの未知重篤な副作用発見の方法論を考察し,医薬品医療機器総合機構の推進するシグナル検出のシステム作りに中心的な役割を果たしている.研究成果は本研究費のWEBページにより逐一発信し,15000回を超えるアクセス数を達成している.今後の課題として,研究成果の更なる社会還元を目指し,WEBページをさらに充実させることを考えている.本研究は,医薬品の有効性と安全性の統計的評価法を総合的に再検討し,新たな方法論を構築することを目的に掲げて発足した.研究グループは,研究代表者の岩崎に加え,6名の中堅および若手の生物統計研究者により組織している.平成16年度から18年度の3年間の研究期間中,上記研究テーマに関し,研究グループ全体で9冊の書物および86編の学術論文を公表している.また研究費により招聘した4名の海外の著名な研究者との研究交流を含め13回のシンポジウムおよびセミナーを開催した.さらに,13回の月例研究会を催し,研究グループ以外の研究者との討論の積極的に行なった.加えて,統計数理研究所のリスク解析戦略研究センターの研究ネットワークに,科学研究費の研究グループとして唯一参画した.研究成果は,上述の多数の書物および学術論文が示すとおり多岐にわたるが,それらのうち特筆すべきものをあげる.医薬品の有効性の評価では,臨床試験において標準的に用いられる処置前後研究におけるデータの統計的解析法を理論的に考察し,連続データのみならずカウントデータにおいても平均への回帰現象が観測されることを示し,特に処置前値にスクリーニングのある場合のデータ解析上の注意点を明らかにした.また,遺伝子データの解析に関してもいくつかの論文を公表した.医薬品の安全性データの分析では,データマイニング手法を用いて,副作用の自発報告データベースからの未知重篤な副作用発見の方法論を考察し,医薬品医療機器総合機構の推進するシグナル検出のシステム作りに中心的な役割を果たしている.研究成果は本研究費のWEBページにより逐一発信し,15000回を超えるアクセス数を達成している.今後の課題として,研究成果の更なる社会還元を目指し,WEBページをさらに充実させることを考えている.本年度の大きな研究テーマとして,特に医薬品の市販後の安全性情報の集積とその分析のための方法論について調査・研究した.具体的には,2004年7月に成蹊大学にて「医薬品の市販後安全性情報の集積とシグナル検出」をテーマにシンポジウムを開催し,研究代表者の岩崎および研究分担者の藤田の講演を始めとする4件の研究発表があった.参加者も百名を越え,本研究テーマの重要性が明らかにされた.その後,同じ内容のセミナーを大阪および浜松にて開催し,それぞれの会場に多くの参加者を得た.また,本研究テーマの研究者をフランスから招聘してセミナーを開催し,EUに置ける取り組みなどの情報の提供を得た.ここでの研究内容は,データマイニング手法を用いた市販後医薬品の副作用情報の自発報告データベースの活用に関するものであり,諸外国で既に実施されている各手法を吟味するとともに,日本独自のシステムにあった手法は何かを探ろうと試みている.なお,本研究内容は,医薬品医療機器総合機構の中期計画に取り込まれる予定であり,藤田が座長を務め岩崎も委員の一員である検討委員会にて引き続き検討されることになっている.医薬品開発では実験研究が主であるが,薬剤の有用性は疫学的な観察研究に委ねられる場合も少なくない.その意味で,実験研究および観察研究における統計的因果推論は重要な研究課題である.米国からこの分野の第一人者であるP.R.Rosenbaum教授を招き,東京および京都にてシンポジウムおよびセミナーを開催し,岩崎および研究分担者の松山をはじめとする何人かの研究者による統計的因果推論に関する研究報告を行なった.その他,東京吉祥寺にて月例研究会を催し,内外の研究者の研究発表ならびに討論を行なった.本科学研究費の活動状況はホームページwww.kakenbio.comにて逐次報告している.

医薬品開発のための薬剤の有効性の統計的評価法および市販後医薬品の安全性の評価法に関する研究を2004年度に引き続き遂行した.研究成果は,著書ならびに論文として公刊すると共に,研究者および実務家対象の講演会・研究会も積極的に催した.著書・論文については別項に譲り,ここでは,講演会・研究会などを中心に研究実績の概要を述べる.市販後医薬品の安全性情報の分析に関しては,医薬品医療機器総合機構の中期計画に取り込まれ,その検討会が,分担者の藤田を座長とし代表者の岩崎も委員の一員として発足している.大量のデータを扱うためデータマイニングの手法が不可欠であるが,これまで提案された種々の分析手法のうちどれが我が国の実情に合うのかを中心に調査・検討している.シンポジウムは3件実施した.第1は,不完全データ解析で著名なPennsylvania State UniversityのProf.J.L.Schaferを迎え,医薬品の有効性評価の際に不可避である欠測データの取り扱いについて議論した.第2は,2005年7月に他界された増山元三郎博士の業績をしのび今後の医薬統計への発展を展望するものであった.第3は,不完全データ解析の世界的権威であるUniversity of MichiganのProf.R.J.A.Littleの講演を中心に,東京と京都でシンポジウムを開催した.その他,東京吉祥寺にて月例研究会を7回催し,種々の統計手法から最新のバイオインフォマティクスまで幅広く議論した.なお,統計数理研究所が2005年度に発足させたリスク解析戦略研究センターの研究ネットワークに研究グループとして参画した.本科学研究費の活動状況はホームページwww.kakenbio.comにて逐次報告している(本ホームページの2006年3月7日現在の総アクセス数は10754である).本年度は3年間にわたる本研究の最後の年であり,これまでの研究成果の公表に努めると共に,今後の研究につなげるための活動を行なった.著書としては,代表者の岩崎の4冊の著書を含め計5冊を刊行し,レフェリー付きの論文としては,研究グループ全体で内外の学術雑誌に30編を公表した.また,日本統計学会の和文誌の特集として研究グループの7名がそれぞれ論文1編を書いている.これら以外にも,研究グループの各研究者が,種々の解説記事の執筆,国内外での学会などで多くの口頭発表を行なった.統計数理研究所のリスク解析戦略研究センターの研究ネットワークに科学研究費の研究グループとして唯一参画している.市販後医薬品の安全性情報の分析に関しては,医薬品医療機器総合機構の検討会では分担者の藤田が座長となり代表者の岩崎も委員の一員として参画し,市販後自発報告の大量データを扱うためのデータマイニングの手法を,大森の研究成果を含め,本研究グループの研究成果を生かす形で検討を続けている.また,臨床試験の各種方法論に関する研究成果を,折笠,浜田および松山が中心となって発表した.疫学的な検討は大瀧,藤田および折笠を中心に行なった.特に,最近特に話題となっているadaptive designに関し,米国Vanderbilt Universityの小山達樹博士を招聘して検討を行なうと共に,2007年1月には「Adaptive Designを考える」というシンポジウムを開催し,150名を超える参加者を得て討論を行なった.この話題は今後の研究の継続を要する課題である.さらには,研究成果の社会への還元を目指し,e-learningソフトを介した情報提供の試みも開始している.
科学用語・カタカナ語等の小学生向け表現の研究とデータベースの構築

1.研究目的:子どもたちの理科離れ打開のため小学生対象の科学啓発活動に携わっているが,参加者の表情から,資料や説明が小学生には難しく分かりにくいと推察されるケースを多々見掛ける.説明が分からないと科学啓発活動の効果が半減する恐れがある.一方,普段大人と接している者が小学生相手に地域貢献に取り組む際,子ども向けにどう話せばよいのか戸惑うとの声も聞く.そこで,科学啓発活動等において小学生に分かりやすく伝えるための手法と小学生向け表現の研究及びそのデータベース化に取り組んだ.2.研究方法:小学校で科学啓発活動を行う際,小学生と小学校教諭にアンケートを行い,子どもにとって分かりにくい表現や知らない言葉を収集した,それらを分類し,対応する小学生向け表現や説明文の調査・作成を行った.これらを基に「子ども向け表現データベース」を作成し,Web上に公開した,また,このデータベースの表現を用いて演示を行い,小学生に適切に伝わるか検証した.3.研究成果:アンケートより小学生は,外部が実施する実験室では,使用する薬品や道具,関連する単位やキーワードを分からないと感じている傾向が確認された.回答には誤記が目立ち,初めて聞く言葉を正確に聞き取れていない,或いは頭に残っていない場合があることが判明した.教員の回答では,語句カードを用いる,説明を短くするなど,演示のポイントになる記述もいくつか得た.これらより,「ことば」に留意すること,文字カードや図表など「視覚」を利用すること,説明は手短にすることが,小学生に分かりやすく伝えるための手法の骨子であると結論付けた.小学生対象の科学啓発活動に取り組む人などが,本データベースを参照して,小学生の目線に合わせた表現を用いることで,小学生が理解でき,更に興味につながり,理科離れを防ぐものと信じている.1.研究目的:子どもたちの理科離れ打開のため小学生対象の科学啓発活動に携わっているが,参加者の表情から,資料や説明が小学生には難しく分かりにくいと推察されるケースを多々見掛ける.説明が分からないと科学啓発活動の効果が半減する恐れがある.一方,普段大人と接している者が小学生相手に地域貢献に取り組む際,子ども向けにどう話せばよいのか戸惑うとの声も聞く.そこで,科学啓発活動等において小学生に分かりやすく伝えるための手法と小学生向け表現の研究及びそのデータベース化に取り組んだ.2.研究方法:小学校で科学啓発活動を行う際,小学生と小学校教諭にアンケートを行い,子どもにとって分かりにくい表現や知らない言葉を収集した,それらを分類し,対応する小学生向け表現や説明文の調査・作成を行った.これらを基に「子ども向け表現データベース」を作成し,Web上に公開した,また,このデータベースの表現を用いて演示を行い,小学生に適切に伝わるか検証した.3.研究成果:アンケートより小学生は,外部が実施する実験室では,使用する薬品や道具,関連する単位やキーワードを分からないと感じている傾向が確認された.回答には誤記が目立ち,初めて聞く言葉を正確に聞き取れていない,或いは頭に残っていない場合があることが判明した.教員の回答では,語句カードを用いる,説明を短くするなど,演示のポイントになる記述もいくつか得た.これらより,「ことば」に留意すること,文字カードや図表など「視覚」を利用すること,説明は手短にすることが,小学生に分かりやすく伝えるための手法の骨子であると結論付けた.小学生対象の科学啓発活動に取り組む人などが,本データベースを参照して,小学生の目線に合わせた表現を用いることで,小学生が理解でき,更に興味につながり,理科離れを防ぐものと信じている.
GC/MSを用いる代謝性疾患の前処理を含む全自動の診断システムの開発

我々は20年前からGC/MS分析なしには診断が困難な先天代謝異常症のハイリスク児に対する診断支援サービスを行ってきた。今回、日本医用マススペクトル学会と日本マススクリーニング学会の合同で以下の試験研究を行った。即ち、尿の試料調整法を改良、簡略化し、6生月時に施行する神経芽細胞種を除く21疾患の新生児マススクリーニング・パイロットスタディーを石川県下の2,953名の新生児を対象として行った。1)1例のメチルマロン酸尿症(わが国では最初の発症前診断例)、2)6例のシスチン尿症、3)11例の一過性高チロシン血症、4)68例の一過性ガラクトース高排泄児の計86例を異常し判定した。このうち、早産児、低出生体重児は1、2)にはなく、3)では82%と高率で、4)は26%であった。一過性ガラクトース高排泄児ではガラクチトール、ガラクトン酸の増加はなくガラクトース血症と区別できた。追跡調査できなかったシスチン尿症の3例と、3、4)を除いても、発見率は4/2,953例(1.4/1000例)で、心身障害発症の観点から新たな知見が得られた。メチルマロン酸尿症の症例は現在も無症状であるが、定期的に観察している。良性のメチルマロン酸尿症も数例報告があるが、良性であることの理論的な説明が遺伝的にもまだなされていない現在、このような症例の発見は今後、遺伝因子および後天的因子の両面からの発症機序の解明等、大いに学術に寄与するものと考える。シスチン尿症の解析を行って、シスチン尿症のマーカーとしてはシスチンのみでなく、リジンも重要であることが判明した。そこで、ω-アミノ酸であるリジンの定量性を改善するために安定同位体標識リジンを内標準に用いることを決定した。シスチン尿症の発症前診断は、発症に関わる先天的(DNA)、後天的因子解析、ひいては発症阻止あるいは治療法の進歩に役立つものと考えられる。機器メーカー3社のGC/MSの専門家と4試験研究機関の担当者と合同で、1年間に4回の条件検討委員会を開催した。即ち、尿の試料調製法を改良、簡略化し、6生月時に施行する神経芽細胞腫を除く21疾患の新生児マススクリーニング・パイロットスタディーを石川県下の2,953名の新生児を対象として行った。1)1例のメチルマロン酸尿症(わが国では最初の発症前診断例)、2)6例のシスチン尿症、3)11例の一過性高チロシン血症、4)68例の一過性ガラクトース高排泄児の計86例を異常と判定した。

追跡調査できなかったシスチン尿症の3例と、3、4)を除いても、発見率は4/2,953例(1.4/1000例)で、心身障害発症の観点から新たな知見が得られた。メチルマロン酸尿症の症例は現在も無症状であるが、定期的に観察している。良性のメチルマロン酸尿症も数例報告があるが、良性であることの理論的な説明が遺伝的にもまだなされていない現在、このような症例の発見は今後、遺伝因子および後天的因子の両面からの発症機序の解明等、大いに学術に寄与するものと考える。シスチン尿症の解析を行って、シスチン尿症のマーカーとしてはシスチンのみでなく、リジンも重要であることが判明した。そこで、ω-アミノ酸であるリジンの定量性を改善するために安定同位体標識リジンを内標準に用いることを決定した。シスチン尿症の発症前診断は、発症に関わる先天的(DNA)、後天的因子解析、ひいては発症阻止あるいは治療法の進歩に役立つものと考えられる。機器メーカー3社のGC/MSの専門家と4試験研究機関の担当者と合同で、1年間に4回の条件検討委員会を開催した。我々は20年前からGC/MS分析なしには診断が困難な先天代謝異常症のハイリスク児に対する診断支援サービスを行ってきた。今回、日本医用マススペクトル学会と日本マススクリーニング学会合同で以下の試験研究を行った。即ち、尿の試料調製法を改良、簡略化し、6生月時に施行する神経芽細胞腫を除く21疾患の新生児マススクリーニング・パイロットスタディーを石川県下の4,588名の新生児を対象として行った。そのスクリーニングの結果、1)α-ケトアンピン酸・α-アミノアジピン酸尿症1例、2)メチルマロン酸尿症1例、3)ハートナップ病1例、4)シスチン尿症8例、5)新生児一過性ガラクトース高排泄89名、6)新生児一過性チロジン症15名で、異常を認めたのは合計115例、全体の2.5%であった。このうち、1)、2)、3)については全て再現性を確認、4)については8例中3例に再現性を確認したので、代謝異常症は計6例で、6/4,588即ち1/765人の発見率であった。早産あるいはSFDの占める割合は5)で80%と高く、phydroxyphenylpyruvate dioxygenase活性の日令による急激な変化(上昇)を改めて裏付けるものであった。4試験機関全体では11,919名を対象とし、シトルリン血症、glycerol尿症を含む計8例を発見したので1/1,490名の発見率であった。装置の特性や施設による差を排除した自動診断支援システムの確立には前処理の自動化、定量の自動化、化学診断の自動化の必要性があり、現在最終的な調整を行っている。機器メーカー3社(のGC/MSの専門家)と4試験研究機関の担当者と合同で、1年間に3回の条件検討委員会を開催した。
炭素ナノネットワーク物質の開発と物性

本研究では、カーボンナノチューブとフラーレンについて以下の知見を得た。(1)カーボンナノチューブへのアルカリ金属インターカレーション過程カーボンナノチューブは、リチウムイオン電池吸蔵能が高く、リチウム電池負極材料への応用が期待されている。しかしながら、x線構造解析法がナノチューブの場合有効でないため、アルカリ金属のインターカレーション過程はこれまでほとんど明らかにされてこなかった。本研究ではラマン散乱、赤外吸収、x線光電子分光法などの分光法を用いて、ナノチューブ束のインターカレーション過程をあきらかにした。それによると、まずチューブの三角格子の隙間に速やかに挿入され、その後、2本のナノチューブ間に挿入される。ここまではアルカリ金属組成は連続的に変化するが、そこから、組成が不連続に増えてKC_8程度になる。これ以降さらに連続的に組成は増えてゆく。(2)フラーレンC_<60>反強磁性体における分子配向と磁気構造の相関アルカリ金属をドープしたC_<60>超伝導体A_3C_<60>に、アンモニアをドープして(NH_3)A_3C_<60>なる物質を系統的に新しく合成し、これらの物質がすべて反強磁性体であることを見出した。(NH_3)A_3C_<60>は、立方晶をわずかにひずませた斜方晶であり、このため局在モーメントがC_<60>分子上に局在する。しかも、低温での磁気構造と結晶構造を粉末試料で可能な限り精密に決定したところ、C_<60>分子が向きをそろえて並ぶと磁気的には反強磁性相互作用を示し、C_<60>分子が向きを直交して並ぶと強磁性的な相互作用が得られることをあきらかにした。(3)フラーレン・希土類金属インターカレーション化合物中の新しいダイマー構造上記化合物の探索を行った。その中で特に安定な相としてSm_3C_<70>を見出し、その電子密度レベルにいたる精密構造を明らかにした。それによると、2つのC_<70>分子がSmによって架橋された二量体構造を持つことが明らかになった。しかも、この二量体構造は、従来のフラーレンが直接結合したものに比べ極めて安定で、850Kまでその構造を保つことを明らかにした。(4)内包フラーレンLa@C_<82>の薄膜の誘電率La@C_<82>薄膜を作製し、その誘電率をはじめて測定した。室温での誘電率は約40であり、C_<60>の4.4より一桁程度大きいことを明らかにした。これは分子固有の電気双極子が、分子回転に伴って交流電場に応答できるという、金属内包フラーレン分子特有の現象である。しかも、405Kには誘電率のピークを伴う相転移現象が発見された。熱物性測定の結果から、この相転移は分子の回転の凍結を伴った1次相転移であることも明らかにされた。このように、金属内包フラーレン結晶では、分子回転の自由度による誘電的な機能を有していることが明らかになった。(4)内包フラーレンLa@C_<82>