hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食物認知が口腔期嚥下に及ぼす影響について

最大口腔内圧には差が認められず,作用時間,積分値では逆転現象後に有意に小さな値を示した.よって嚥下量が多い場合では,嚥下物に対して,口腔の働きがより少なくなると考えられる.この結果から口腔内圧の積分値,作用時間を分析することによって,至適嚥下量の判別の可能性が示唆された.
サッチャ-政権下におけるイギリス公務員制度の変容と課題

サッチャ-時代の公務員制度改革の集大成とも言うべきイブス報告に基づく改革の進行状況ならびに問題点の解明に研究の主たる焦点をおいてきた。改革が今後、どの程度まで進展するかという問題は今の段階で決定的なことは言えないが、保健省や雇用者のような多数の職員からなる省庁のエ-ジェンシ-化が近く予定されており、これらの省庁の改革の成否がこの提案の今後を判断する有力なきめ手になるように思われる。ところでラディカルな改革を妨げるいくつかの制約要因が存在しており、なかでも(1)議会に対する大臣責任。(2)大蔵省の強固な中央支配。の二つの要因はとくに改革の進行を左右する重要なものである。まず前者について言えば、政府は当初、議会に対する大臣責任を何ら変更するつもりはないと言明していたが、大蔵・公務員制度特別委員会は、長官に権限を真に委譲するならば、議会に対する長官の責任体制も強化しなければならないと主張し、長官が自ら証言を行うために特別委員会に喚問され、また支出官として決算委員会に責任を負うよう強く要求した。そこで政府は長官の個人的責任について若干同意する姿勢を示したが、その後独自の予算承認額(Vote)をもつ機関についてのみ支出官としての地位を認める指針を出しており、未だ改革は徹底したものではないように思われる。後者の大蔵省統制については、同省は公共支出に対する統制権の喪失を恐れており、分権化予算、エ-ジエンシ-管理者への権限の委譲はかなりの制約をうけている。また民間管理手法の導入は、公共部門の仕事の性格上一律に行うことは多くの問題を含んでおり、さらに政策と執行の画一的区別も現実と合致していない等の問題点を指摘できる。今後、イブス報告を行政機関が地方分教政策、キャリア-公務員制の解体等のより広い文脈との関連で位置づけることが必要であろう。また地方公務員制度についても研究を深め、一層統合的な研究をめざしたい。サッチャー三選後、行政改革の範囲は拡大し、スピードも加速されてきたが、公務員制度についても極めて大規模な改革案(「政府管理の改善」)が提出され、サッチャー首相によって基本的に受け入れられることになった。本研究の関心を持つテーマと多くの点で重なる問題を論じている首相官邸効率室によるこの改革報告書に研究の焦点を合わせ、その後刊行された政府報告書に関する議会特別委員会の報告書並びに関連学術論文を検討した結果、本年度は主として以下のような知見をえることができた。1.改革の底流には1968年のフルトン報告以来の責任管理(accountable management)の考え方が一貫して流れている。2.しかしサッチャー政権下の公共支出削減のもとで戦略管理から資源管理に力点が移り、また強力な政治的支持のもとに管理改革が進められることになった。3.フルトン報告とは対照的に今次改革は閲歴公務員制(Career Civil Service)の解体を考えているとも見られる。4.今次改革の基本的考え方は、国家公務員を政府出案に携わる中核グループと、それ以外の日々の行政事務執行に携わるグループの二つに分け、前者は従来通り大臣への情報提供、助言を行うグループとし、後者については中央省庁の組織から分離してエイジェンシーの下に移管する。5.このエイジェンシーの自律性を高めようとすれば、伝統的な議会への大臣責任との関連で、改めて責任(Accountability)のあり方が提起される。6.また中央官庁の管理改革をさらに推進しようとすれば、管理者の自律性と大蔵省の中央統制システムとのあいだの緊張関係についても再検することが避けられない。等の知見をえることができた。これらの点については近く同志社法学にも論文を発表する予定である。

また来年度において、これらの問題点をさらに深く分析していくつもりである。戦後福祉国家の再検討とコンセンサス政治のの否定という基本的姿勢のもとで、イギリス公務員制度の改革は次の三つのテ-マを中心に展開されていることを改めて確認した。(1)公共支出削減の1部としての公務員制度の規模とコストの削減及びこれと関連した公務員の「非特権化」の推進。(2)非能率と無駄の排除を出発点とするマネジメント改善は、レイナ-検査、財務管理イニシアティヴを経て、イブス報告による公務員制度の大規模な構造改革にまで発展していること。(3)また公務員が大臣によって設定された目的を情熱的に、有効に達成するためには、公務員を大臣の有効な統制のもとにおく必要があるという政治統制強化の問題も重要な論議の焦点となっていることである。(2)の行政管理改善の動向と問題点については、今年度もさらに現地の文献の収集につとめ、一層掘り下げた分析を試みた。その成果については(最後年度のまとめ)で述べたい。ここでは(2)のテ-マ、すなわち「公務員と大臣の関係」「高級公務員の昇進に対するサッチャ-首相の介入」といった問題について、大臣の下院への責任、公務員の伝統的な中立性、匿名性との関連でその問題点の解明の一端を述べたい。高級公務員の昇進への介入については王立行政研究所の調査で述べられているように「任命、昇進が特定の政治的イデオロギ-とか政治的目的への任命候補者の支持またはコミットに基づいて行われているとは考えられない」という指摘を一応肯定することができよう。しかしそこには第1に「若い公務員が大臣が聞きたいと思う助言のみを行うことになり易い」という危険。また第2に政権交代に際して、「われわれの仲間」というテストを適用する危険がくり返されると指摘することもできよう。上述の行政管理改革を十分に実施するための前提としても、公務員の立憲上の役割についての新しい解釈が要求されているということが改めて認識された重要な知見である。
分子結晶におけるステップ構造制御と増幅型光センシングデバイス

研究代表者らは、有機/金属界面に存在する分子サイズの行き止まり構造(構造トラップ)への光生成ホールの蓄積によって、界面に電界が集中し、電極からのトンネリングによる電子注入が誘起されるために起こる10万倍を越える光電流増倍現象を発見した。この光電流増倍現象をベースとした研究テーマを、平成14,15年度に文部科学省科学研究費補助金基盤研究(C)(2)に採択していただいた。本研究において、得られた成果は次の3つに要約できる。(1)行き止まり構造の実体が有機結晶表面に存在する分子ステップ(分子袋小路)であることを説明した。(2)その結果に基づき、分子袋小路構造の制御によって増倍特性を自由にコントロールできた。(3)高速応答増倍デバイスの作製に成功した。これらの成果について、少し詳しく述べる。まず、分子結晶を用いて分子ステップ構造の制御技術を確立した。単結晶作製条件によって、ステップを高濃度で持つ単結晶から、全くステップを持たない分子レベルで平坦な表面を持つ単結晶まで作製できた。ステップのない単結晶は増倍を示さず、増倍が分子袋小路によって起こっていることを決定的に証明できた。さらに、トラップサイト(ステップ中のキンク構造)の濃度が増えれば増倍率が急激に増大するという定量的な関係を見出した。次の段階として、分子レベルで平坦な有機単結晶基板に同一の有機分子を基板加熱下エピ成長させてステップ構造を意図的に形成することで、増倍を自由自在に発現させることに成功した。これは分子結晶表面ナノ構造のコントロールを通じた有機デバイス特性の自在な制御の可能性を示した成果である。最終段階として、この成果に基づき、分子結晶を用いた高速応答増倍デバイスを作製した。また、共蒸着膜を用いた数msオーダーの高速応答増倍デバイスの作製にも成功し、光電流増倍現象の増幅型光センシングデバイスへの応用に目処をつけた。申請者は、有機/金属界面に存在する分子サイズの行き止まり構造(構造トラップ)への光生成ホールの蓄積によって、界面に電界が集中し、電極からのトンネリングによる電子注入が誘起されるために起こる10万倍を越える光電流増倍現象を発見した。昨年、行き止まり構造の実体が有機結晶表面に存在する分子ステップ(分子袋小路)であることが明らかになった。本研究では、まず分子結晶を用いて分子ステップ構造のコントロールを行った。まず、単結晶作製条件を検討した結果、作製時の窒素圧力、温度等の条件で、表面ステップ濃度をコントロールできることが分った。また、条件を厳密に制御すると、全くステップを持たない分子レベルで平坦な表面を持つ単結晶も作製できることが分った。さらに、ステップ中のよりキンク構造がトラップサイトそのものであり、その濃度が増えれば増倍率が急激に増大するという定量的な関係を見出した。分子レベルで平坦な有機単結晶基板に同一の有機分子を基板加熱下エピ成長させてステップ構造を意図的に形成することで、増倍を自由自在に発現させることに成功した。本研究において、以下に述べるように、行き止まり構造の実体が有機結晶表面に存在する分子ステップ(分子袋小路)であることを証明した。その結果に基づき、分子袋小路構造の制御によって増倍特性を自由にコントロールできた。

また、高速応答増倍デバイスの作製に成功した。まず、分子結晶を用いて分子ステップ構造の制御技術を確立した。単結晶作製条件によって、ステップを高濃度で持つ単結晶から、全くステップを持たない分子レベルで平坦な表面を持つ単結晶まで作製できた。ステップのない単結晶は増倍を示さず、増倍が分子袋小路によって起こっていることを決定的に証明できた。さらに、トラップサイト(ステップ中のキンク構造)の濃度が増えれば増倍率が急激に増大するという定量的な関係を見出した。次の段階として、分子レベルで平坦な有機単結晶基板に同一の有機分子を基板加熱下エピ成長させてステップ構造を意図的に形成することで、増倍を自由自在に発現させることに成功した。これは分子結晶表面ナノ構造のコントロールを通じた有機デバイス特性の自在な制御の可能性を示した成果である。最終段階として、この成果に基づき、分子結晶を用いた高速応答増倍デバイスを作製した。また、共蒸着膜を用いた数msオーダーの高速応答増倍デバイスの作製にも成功し、光電流増倍現象の増幅型光センシングデバイスへの応用に目処をつけた。
植物ホルモンとガス環境の新規な制御法による不定胚形成の促進

本研究では,不定胚を経由するカルス再分化系の効率化を目標として,二つのことを試みた。1)リボフラビン添加による不定胚分化の促進a)リボフラビンによる2,4-Dの濃度依存的な分解は,光強度に強く依存すること,分解生産物としてルミクロムが生成され,この物質には触媒作用がないこと,FAD,FMNにも触媒作用があることが示された。b)ニンジン培養細胞系に対するリボフラビンの添加の結果,細胞内外の2.4-D減少速度の向上,不定胚形成効率の明確な向上が観察された。c)リボフラビンの有効利用,オーキシン濃度の適度な制御の観点から,リボフラビンを疎水的なアルキル鎮を付加し,疎水性担体に固定化したオーキシン分解用のビーズ(RFビーズ)製作した。d) RFビーズは,少量の添加では不定胚形成促進効果があるものの,大量添加ではむしろ阻害的に働く事が明らかとなった。この阻害の原因として,発生した活性酸素による細胞のダメージが示唆された。e)光照射によるオーキシン分解を培養槽外で行なうシステムを構築し,その有効性を明らかにした。2)不定胚分化過程でのガス成分分析と気相交換方法の検討a)ニンジン培養細胞からの不定胚分化過程で,培養器ヘッドスペースに蓄積するガス成分と培養条件との関係を検討し,エチレンに拠る阻害,二酸化炭素によるその抑制を示唆する結果を得た。b)イネカルスの再分化系においては,エタノール,アセトアルデヒド等の微量成分がヘッドスペースに蓄積し.阻害要因となりうることを示した。しかし,ガス中の分化促進物質を具体的に確認するようなデータは得られなかった。我々は,これまでに,培地中へのリボフラビンの添加により不定胚分化が促進されることを明らかにし,また,気相中に不定胚分化を促進する物質と,阻害する物質が蓄積することを示唆する結果も得ている。そこで,本研究では,不定胚を経由するカルス再分化系の効率化とそのスケールアップを目標として,二つのことを試みる。1)リボフラビンを固定化したビーズを作成し,これを用いたオーキシン類の光分解による不定胚再分化系の制御(効率化)および2)気相を循環利用するバイオリアクターによるカルス再分化系のスケールアップ,である。本年度は以下のような知見を得た。1)リボフラビン(RF)によるオーキシン類の分解挙動を詳細に検討した結果,RFを触媒とする2,4-Dの濃度依存的な分解は,光強度に強く依存すること,分解生産物としてルミクロムが生成され,この物質には触媒作用がないことが,示された。FAD,FMNにも触媒作用があることが示された。2)ニンジン培養細胞系に対するリボフラビンの添加の結果、細胞内外の2,4-D減少速度の向上,不定胚形成効率の明確な向上が観察された。リボフラビンの有効利用,オーキシン濃度の適度な制御の観点から,リボフラビンをビーズに固定化するため,リボフラビンに疎水的な側鎖(アルキル鎖)を付加,疎水性担体に固定化してオーキシン分解用のビーズ製作し,これを用いたオーキシンの除去性能を測定した。その結果,RFビーズの有効性を確認した。現在,RFビーズによる不定胚誘導得性の検討および,不定胚分化過程でのガス成分の分析を開始している。1)リボフラビン固定化ビーズによる不定胚分化の促進リボフラビン固定化ビーズを合成し,実際にニンジン不定胚分化系に適用して,オーキシンの除去とそれに伴う分化促進効果について検討した。その結果,少量の添加では促進効果があるものの,大量添加ではむしろ阻害的に働く事が明らかとなった。

リボフラビンの添加効果は,光照射下で顕著となることから,様々な阻害剤を添加したところ,光によるラジカルの発生が分解に寄与していることを示唆するデータが得られた。さらに,光強度の影響を検討した結果,光照射に伴う活性酸素種の生成に阻害効果の原因があると考えられたので,光照射によるオーキシンの分解を培養槽の外部で行なうシステムを構築し,その有効性を明らかにした。2)不定胚分化過程でのガス成分分析と気相の循環利用の検討ニンジン培養細胞からの不定胚分化過程で,培養器のヘッドスペースに蓄積するガス成分と培養条件との関係を検討した。その結果,エチレンの除去に拠る促進効果,また,二酸化炭素による抑制を示唆する結果を得た。また,イネカルスの再分化系においては,エタノール,アセトアルデヒド等の微量成分がヘッドスペースに蓄積していること,これらが,阻害要因となりうることを示した。また,フラスコヘッドスペースのガス成分は,栓の物質移動抵抗の影響を強く受けることも併せて指摘した。しかし,ガス中の分化促進物質を具体的に確認するようなデータは得られなかった。
網膜ON・OFF回路の視覚情報処理における生理学的解析

網膜は外界からの光情報を視細胞で電気信号の変換し、明暗、方向選択性や動きの検出などの情報処理を行う中枢神経組織である。網膜内の二次ニューロンである双極細胞は機能的にON型とOFF型に分かれ、視細胞からの視覚情報は双極細胞以降でON・OFF経路に分かれる並列情報処理が行われる。本研究では、網膜における並列情報処理メカニズムの機能的役割の解明を目的に、視運動性応答(OKR)測定によるマウス視機能解析を通じて、網膜並列情報処理の機能的役割を解明することを目指す。当該年度では、OFF型双極細胞の完全欠損マウスを新たに作製し、OFF経路の視覚における生体機能の解明に取り組むと同時に、ON経路とOFF経路のOKRに基づく視覚処理の時間的特性を調べる研究を行った。霊長類の研究において、2つの連続する画像フレームからなる仮現運動刺激では、最初と次のフレームの間(ISI: inter-stimulus-interval)に平均輝度の画面を挿入すると刺激の移動と逆向きの運動が知覚される。この効果は、視覚処理機構の時間応答特性のバンドパスによって説明でき、マウスでもこの現象が起こることを確認した(Miura et al, 2018)。ON経路とOFF経路の時間的特性を理解するために、網膜ON型双極細胞が欠損されたモデルマウスを用いてISI実験を行った。網膜ON型双極細胞欠損マウスの場合、野生型マウスよりも短いISIでOKRの進行性の減少および方向逆転が見られた。これらの結果は、ON型双極細胞欠損マウスの時間的特性が野生型マウスと比較して速いことを示し、時間分解能におけるON、OFF経路には異なる役割があることが明らかとなった。今回の研究は、部位特異的組み換え系であるCre/loxP、Flp/FRTシステムを用いた遺伝子組換えマウスにタモキシフェン注入によってOFF双極細胞特異的にジフテリア毒素(DT-A)を誘導させる方法で、OFF双極細胞欠損モデルマウスを作製する計画である。以前、双極細胞に特異的に発現すると考えられてきたChx10遺伝子BACを用いて、Chx10-FRT-CreERT2-FRTノックインマウスを作製しレポーターマウスを用いて検証したところ、Chx10が弱いながらミューラーグリアに発現していたことから、Creがグリア細胞でも活性化され、双極細胞特異的な組換え活性が得られなかった。研究計画を遂行するために、データベースに報告されている複数の網膜細胞のRNAデータを解析し直したところ、膜蛋白質をコードする遺伝子のうち、脳には発現せず、網膜の双極細胞特異的で、かつ全てのONとOFF双極細胞のサブタイプを通じて発現する遺伝子を見つけることができた。Chx10に代わりに、この遺伝子ノックインマウスを作製し、成体マウスにタモキシフェンを注入することによってOFF型双極細胞を成体で特異的に欠損させる。また、OFF双極細胞欠損モデルマウスの作製と同時に、ON型双極細胞が欠損されたモデルマウスを用いてISI実験を行った。OFF型双極細胞の完全欠損マウスを新たに作製し、OKRのよるマウス視覚機能の解析を通じて、OFF経路の視覚における生体機能の解明に取り組んでいる。部位特異的組み換え系であるCre/loxP、Flp/FRTシステムを用いた遺伝子組換えマウスにタモキシフェン注入によってOFF双極細胞特異的にジフテリア毒素(DT-A)を誘導させる方法で、OFF双極細胞欠損モデルマウスを作製する。このモデルマウスの網膜において、OFF型双極細胞が欠損されているか確認するため、網膜組織切片を作成し、OFF型双極細胞マーカー抗体を用いて免疫染色を行う。モデルマウスが作製できたら、OFF型双極細胞欠損マウス、ON型双極細胞欠損マウス、野生型マウスの眼球運動を測定する。得られた結果から、必要であれば視覚刺激パラメータを変えた実験プランを考え、追加実験を行う。どのパラメータでON欠損、OFF欠損の影響が出るのかを明らかにし、OKRにおけるOFF経路の特性を考察する。また、ON、OFF経路には異なる時間特性があることが当該年度の研究で明らかになった。この結果を踏まえて、ON、OFF経路間の並列情報処理と時空間特性の関係を明らかにする。当該年度までに得られた結果及び次年度の結果について学会報告および論文投稿を計画している。

霊長類の研究において、2つの連続する画像フレームからなる仮現運動刺激では、最初と次のフレームの間(ISI: inter-stimulus-interval)に平均輝度の画面を挿入すると刺激の移動と逆向きの運動が知覚される。この効果は、視覚処理機構の時間応答特性のバンドパスによって説明でき、マウスでもこの現象が起こることを確認した(Miura et al, 2018)。ON経路とOFF経路の時間的特性を理解するために、網膜ON型双極細胞が欠損されたモデルマウスを用いてISI実験を行った。網膜ON型双極細胞欠損マウスの場合、野生型マウスよりも短いISIでOKRの進行性の減少および方向逆転が見られた。これらの結果は、ON型双極細胞欠損マウスの時間的特性が野生型マウスと比較して速いことを示し、時間分解能におけるON、OFF経路には異なる役割があることが明らかとなった。今回の研究は、部位特異的組み換え系であるCre/loxP、Flp/FRTシステムを用いた遺伝子組換えマウスにタモキシフェン注入によってOFF双極細胞特異的にジフテリア毒素(DT-A)を誘導させる方法で、OFF双極細胞欠損モデルマウスを作製する計画である。以前、双極細胞に特異的に発現すると考えられてきたChx10遺伝子BACを用いて、Chx10-FRT-CreERT2-FRTノックインマウスを作製しレポーターマウスを用いて検証したところ、Chx10が弱いながらミューラーグリアに発現していたことから、Creがグリア細胞でも活性化され、双極細胞特異的な組換え活性が得られなかった。研究計画を遂行するために、データベースに報告されている複数の網膜細胞のRNAデータを解析し直したところ、膜蛋白質をコードする遺伝子のうち、脳には発現せず、網膜の双極細胞特異的で、かつ全てのONとOFF双極細胞のサブタイプを通じて発現する遺伝子を見つけることができた。Chx10に代わりに、この遺伝子ノックインマウスを作製し、成体マウスにタモキシフェンを注入することによってOFF型双極細胞を成体で特異的に欠損させる。また、OFF双極細胞欠損モデルマウスの作製と同時に、ON型双極細胞が欠損されたモデルマウスを用いてISI実験を行った。OFF型双極細胞の完全欠損マウスを新たに作製し、OKRのよるマウス視覚機能の解析を通じて、OFF経路の視覚における生体機能の解明に取り組んでいる。部位特異的組み換え系であるCre/loxP、Flp/FRTシステムを用いた遺伝子組換えマウスにタモキシフェン注入によってOFF双極細胞特異的にジフテリア毒素(DT-A)を誘導させる方法で、OFF双極細胞欠損モデルマウスを作製する。このモデルマウスの網膜において、OFF型双極細胞が欠損されているか確認するため、網膜組織切片を作成し、OFF型双極細胞マーカー抗体を用いて免疫染色を行う。モデルマウスが作製できたら、OFF型双極細胞欠損マウス、ON型双極細胞欠損マウス、野生型マウスの眼球運動を測定する。得られた結果から、必要であれば視覚刺激パラメータを変えた実験プランを考え、追加実験を行う。
地震学のアウトリーチにおける社会のニーズとノイズの研究

平成20年度に発生したチリ地震では津波の日本への到達が予測され,一日以上にわたって注意報や警報が発令された.地震発生から一週間後に津波に関する意識調査を実施した.「外国で起きた地震で発生した津波は日本まで到達することがあると思うか」などの問いに対しておよそ95%の正答率が得られ,日本人の津波に関するリテラシーの高さが明らかとなった.平成22年度はイタリアにおける地震予知問題に関する調査を実施した.地震予知情報を的確に発令しなかったことに対して,地震学者が刑事責任を問われるという特異な事件の経緯を現地調査も含めて詳しく分析した.平成20年度に発生したチリ地震では津波の日本への到達が予測され,一日以上にわたって注意報や警報が発令された.地震発生から一週間後に津波に関する意識調査を実施した.「外国で起きた地震で発生した津波は日本まで到達することがあると思うか」などの問いに対しておよそ95%の正答率が得られ,日本人の津波に関するリテラシーの高さが明らかとなった.平成22年度はイタリアにおける地震予知問題に関する調査を実施した.地震予知情報を的確に発令しなかったことに対して,地震学者が刑事責任を問われるという特異な事件の経緯を現地調査も含めて詳しく分析した.本研究は、地震学のアウトリーチにおいて、受け手となる社会の期待(ニーズ)や、ノイズとなる「地震雲」等の受容状況等を調査し、地震学の成果をより確実に社会還元することを目的とする。初年度は基礎調査として、地震に関心の高いグループや一般のグループへのアンケート調査を行った。1.地震研究所公開講義聴講者への調査(2008年7月30日、回答数:481)。大きな揺れを30%が経験。用語の認知度は、緊急地震速報(98%)、長周期地震動(66%)、低周波微動(61%)等。地震研究に一番期待するのは、地震発生予測(42%)、基礎研究(28%)、震災軽減方法(21%)、揺れ被害予測(8%)。週刊誌等の地震の噂が気になる人(52%)は、気にならない人(45%)より多い。地震研究は役立っている(87%)、役立っていない(9%)との評価。2.インターネット調査(2009年3月24日)。全国20代60代の登録モニター各200名、合計1049名から回答を得た。大きな揺れは49%が経験。用語の認知度は、緊急地震速報(93%)、長周期地震動(43%)、低周波微動(40%)等。地震研究に一番期待するのは、地震発生予測(53%)、揺れ被害予測(21%)、震災軽減方法(20%)で、基礎研究(5%)は低い。週刊誌等の地震の噂が気になる人は(41%)は、気にならない人(57%)より少ない。地震研究は役立っている(68%)、役立っていない(24%)との評価。怖いものは、地震(92%)、火事(72%)、新型インフルエンザ(66%)等で、地震は依然怖いものの代表である。3.この他、アウトリーチ手法に関する文献調査や、国内外でアウトリーチに取り組む機関への聞き取り調査を行った。科学コミュニケーションは今や国家をあげての活動となっている.地震科学に関するコミュニケーションは命に関わる情報の伝達を含むため,リスクコミュニケーションあるいは防災教育なども視野にいれて活動する必要がある.昨年度に発生したチリ中部地震では津波の日本への到達が予測され,地震発生から津波の後続波による危険性がなくなるまで,一日以上にわたって注意報や警報が発令された.テレビ画面での津波注意報・警報域の表示などメディアも一丸となった災害情報の発信を継続したと言える.その効果をはかるために,本研究の枠組みで津波に関する意識調査を実施した.地震発生から一週間後に,国内に居住の2060人を対象として,ウェブアンケート会社を通して行った.日本人の有する津波に関する基礎知識や津波リテラシー,そして災害情報の発信の仕方を問う全22問と自由記述項目からなる.津波に関する知識についての設問では,「地震の発生と津波の発生とに関連があると思うか」「外国で起きた地震で発生した津波は日本まで到達することがあると思うか」などの問いに対しておよそ95%の正答率が得られるなど,日本人の津波に関するリテラシーの高さが伺えた.また,気象庁が発表した警報を防災の観点から適切と捉えるかどうかを問うた調査結果では,「必要以上に不安をあおった」との回答は24%にとどまり,63%が「適切だった」と回答している.「もっと注意を呼びかけるべきだった」との回答も5%あった.最大で3mの津波が来るとした大津波警報の発令に関して,適切であったと捉える国民が半数を超えていることがわかった.この結果は新聞やテレビなど各種のメディアに取り上げられた.今後の災害情報発信のあり方を考えるにあたって有用な資料となったといえる.科学コミュニケーションは今や国家をあげての活動となっている.地震科学に関するコミュニケーションは命に関わる情報の伝達を含むため,リスクコミュニケーションあるいは防災教育なども視野にいれて活動する必要がある.平成20年度に発生したチリ中部地震では津波の日本への到達が予測され,地震発生から津波の後続波による危険性がなくなるまで,一日以上にわたって注意報や警報が発令された.テレビ画面での津波注意報・警報域の表示などメディアも一丸となった災害情報の発信を継続したと言える.

その効果をはかるために,本研究の枠組みで平成21年度には津波に関する意識調査を実施した.地震発生から一週間後に,国内に居住の2060人を対象として,ウェブアンケート会社を通して行った.日本人の有する津波に関する基礎知識や津波リテラシー,そして災害情報の発信の仕方を問う全22問と自由記述項目からなる.津波に関する知識についての設問では,「地震の発生と津波の発生とに関連があると思うか」「外国で起きた地震で発生した津波は日本まで到達することがあると思うか」などの問いに対しておよそ95%の正答率が得られるなど,日本人の津波に関するリテラシーの高さが伺えた.今年度はイタリアにおける地震予知問題に関する調査を実施した。地震予知情報を的確に発令しなかったことに対して,地震学者が刑事責任を問われると言う事態に至り,日本の地震学会にも波紋が広がった.この事件の経緯を現地調査も含めて詳しく分析を行い,日本でも同様な事例が起こり得るのかどうか多角的に検討した
DNAメチル化を指標とした口腔癌の術前化学療法感受性に関する遺伝子診断法の開発

(1)口腔扁平上皮癌においては、癌の根治性の向上のみならず、咀嚼、嚥下、言語および呼吸道としての口腔機能を温存することが課題となる。このため化学放射線治療によるorgan preservation therapyまたは術前治療後の縮小手術の適用が検討されている。当科では進展口腔癌を対象にタキサン系の抗癌薬であるdocetaxel投与を中心とした術前化学療法後、根治手術を行い、可能例には機能温存の為の縮小手術を適用している。今年度の研究においては、口腔癌細胞株を用いて術前化学療法効果を予測すべく、CHFR遺伝子のメチル化を指標としての実験と検証を行った。(2)CHFRのM期調節における役割について検討する目的で、CHFRを発現している細胞と発現していない細胞で、microtubule inhibitorであるdocetaxel投与後の、mitotic indexについて解析した。CHFRがメチル化によって発現していない細胞株は、発現している細胞株に比べ有意に高いマイト-ティックインデックスを示した。また、メチル化阻害剤であるAzaC処理によってCHFRを再発現させたものはmitotic indexの著しい減少が認められ、CHFRによるcheckpointがマイトーシスへのエントリーの制御に重要であることが示唆された。M期調節遺伝子がメチル化により不活化している腫瘍では、G2/Mチェックポイントに異常を認めること、DNAダメージを与えるタイプの抗癌剤に感受性が高い可能性が示唆された。(3)CHFRの異常は口腔癌だけでなく、大腸癌や胃癌、白血病など幅広い腫瘍で認められ、M期チェックポイント遺伝子の中で最も高頻度に変異を認めることが明らかとなった。これらの結果より、口腔癌細胞株においてCHFRのメチル化の有無をmicrotubule inhibitorに対する感受性予測のマーカーとして用いることが出来ると考えられた。(4)RNAiにより遺伝子機能をノックダウンすることによりCHFR遺伝子のメチル化していない細胞株においてdocetaxel、paclitaxelに対して高い感受性を示した。臨床例においてはretrospectiveに検証した結果、生検時にCHFR遺伝子のメチル化を認める症例においては、非メチル化症例よりdocetaxelによる腫瘍縮小効果が高い傾向を示したが、有意差は認められなかった。M期調節

遺伝子がメチル化により不活化している腫瘍では、G2/Mチェックポイントに異常を認めること、DNAダメージを与えるタイプの抗癌剤に感受性が高い可能性が示唆された。(3)CHFRの異常は口腔癌だけでなく、大腸癌や胃癌、白血病など幅広い腫瘍で認められ、M期チェックポイント遺伝子の中で最も高頻度に変異を認めることが明らかとなった。これらの結果より、口腔癌細胞株においてCHFRのメチル化の有無をmicrotubule inhibitorに対する感受性予測のマーカーとして用いることが出来ると考えられた。(1)口腔扁平上皮癌においては、癌の根治性の向上のみならず、咀嚼、嚥下、言語および呼吸道としての口腔機能を温存することが課題となる。このため化学放射線治療によるorgan preservation therapyまたは術前治療後の縮小手術の適用が検討されている。当科では進展口腔癌を対象にタキサン系の抗癌薬であるdocetaxel投与を中心とした術前化学療法後、根治手術を行い、可能例には機能温存の為の縮小手術を適用している。今年度の研究においては、口腔癌細胞株を用いて術前化学療法効果を予測すべく、CHFR遺伝子のメチル化を指標としての実験と検証を行った。(2)CHFRのM期調節における役割について検討する目的で、CHFRを発現している細胞と発現していない細胞で、microtubule inhibitorであるdocetaxel投与後の、mitotic indexについて解析した。CHFRがメチル化によって発現していない細胞株は、発現している細胞株に比べ有意に高いマイト-ティックインデックスを示した。また、メチル化阻害剤であるAzaC処理によってCHFRを再発現させたものはmitotic indexの著しい減少が認められ、CHFRによるcheckpointがマイトーシスへのエントリーの制御に重要であることが示唆された。M期調節遺伝子がメチル化により不活化している腫瘍では、G2/Mチェックポイントに異常を認めること、DNAダメージを与えるタイプの抗癌剤に感受性が高い可能性が示唆された。
常誘電体における極性制御非線形光学の開拓

材料内で細かい極性(電気的プラスマイナス)構造を制御すると高機能なデバイスが実現できる。細かく制御して均一な周期構造を得るためには、核生成(初期の発生)過程の制御が重要であり高い密度が要求される。本研究では周期10μm相当の微細構造を実現する、高密度発生条件が得られている。周期18μmのデバイスで、波長532nmの緑色レーザーを波長266nmの紫外光に変換することに成功した。極性制御による波長変換としては最短波長の記録であり、分野横断的に波及する可能性がでてきた。平成19年度においては、微細ツイン制御の基本となる振る舞いを観察し特性評価に注力した。微細周期でパターニングを行った水晶基板において、集団としての周期構造を実時間観察し、ツイン形成のプロセスを構成するa)核生成、b)Y軸方向伸張、c)面内成長、d)安定化のそれぞれの過程について調査を行った。均一な周期構造を得るために核生成プロセスは極めて重要であるが、この現象は臨界現象であるため外力(ここでは応力)および温度で非常に敏感に変化しそれぞれに高い精度を要求する。測定の再現性を得るために本年度、350-400°C付近のプロセス温度において±2°Cの温度制御を実現し、高速制御によるフィードバックをかけることで、オーバーシュートなどの時間的ゆらぎを除去して、核生成に必要な抗応力(強誘電体の抗電界にあたる)を数%精度で測定した。これは過去のどの報告よりも精度が高い。微細周期実現のために、核生成密度の大幅な向上が必要であることがわかり、応力印加時の温度条件が大幅に高温側に移動することとなった。また短周期化が進みツインのサイズが小さくなるに連れて、要求される応力の値が上昇することもわかった。ツインサイズと抗応力の依存性は過去において全く報告されておらず、固体物理の観点から新しい知見が得られている。この結果はツイン壁へのエネルギー蓄積があることを示唆しており、「水晶のツインは大きなイオンシフトを伴わないため壁に蓄積されるエネルギーを無視できる」としてきた1960-80年代の報告と明らかに矛盾する。今後も継続的な調査が必要である。ツイン形成のプロセスは強誘電体の分極反転と同様に主に4つのプロセスから成り立つ。微細周期で均一な周期構造を得るためには、核生成プロセスの制御が重要であり高い密度が必要である。平成19年度までに幅10μm(周期20μm相当)のツインについて、核生成条件が得られ、バックスイッチングを抑制して周期構造を形成できる条件が見いだされている。平成20年度には実時間観察法を用いて周期18μmの微細ツイン構造が実現でき、波長532nmの緑色レーザーを入射することにより第二高調波発生を行うことができた。擬似位相整合による波長変換としては最短波長の記録である。これによりツイン構造の非破壊評価を行うことができた。屈折率楕円体の回転による複屈折観察、エッチングによる破壊観察に加えて、波長変換による非破壊評価と、相補的な評価が行われた。また波長可変レーザーを用いた波長スキャンによるツイン構造均一性の調査も行い、長さ方向の均一性も評価できた。常誘電体における極性制御非線形光学の開拓において、紫外全固体レーザー光源を実現する水晶ツイン構造が、波長266nmの紫外光発生に踏み出せたことは大きな跳躍といえる。また精密なツインの制御、評価が実現できたことで、フィルタや発振器として用いられる弾性波デバイスへの応用展開も現実味を帯びてきており、分野横断的に波及する可能性がでてきている。
音楽学習が人工内耳装用者の音楽と音声言語の知覚と表出に与える影響

知覚実験の結果から作成したオンライン音楽訓練コースが7-9歳の健聴児と人工内耳を装用する重度の難聴児の音楽・言語知覚に与える影響を検証した。人工内耳装用児はコースに関心を持ち健聴児よりもより長い時間課題に取り組み、学習媒体としての有効性が確認された。今後も継続して人工内耳装用児が参加する予定である。さらに音楽訓練の効果を高める要素の検証として、音列のタイミングパターンを同期する適応的パートナーが音高のずれに対する脳内情報処理に与える影響について象関連電位研究を行った結果、適応的パートナーは知覚反応(ミスマッチ陰性電位)と認知反応(N400)を高めることがことが明らかになった。音楽学習は健聴者の聞き取り能力を高める効果があることが健聴者を対象とした研究で確認されているが、人工内耳を装用する難聴者にとっての効果も期待されている。平成25年度には、人工内耳装用児が自宅で受講できるオンライン音楽学習コースの作成、音楽学習課題の作成、そして音楽学習課題の妥当性の予備検査を行った。作成したオンライン音楽学習コースは、オープンソースのeラーニングプラットフォームのMoodleをベースとしていて、利用者の学習履歴をもとに、教材の選定と効果の検証を可能とした。また、インタラクティブなアニメーションで児童の動機付けを高め、分散型学習と適応型学習を実現するために新たに開発されたプラグインを用いて、Flashアニメーションをベースとする音楽学習課題の作成を行った。音楽学習課題は健聴の大学生を対象とした旋律パターンが類似度判断に与える影響についての予備研究をもとに、旋律変化の検出しやすさが、容易、中程度に困難、困難であると予測された3種類の基本旋律を選定し、それぞれの基本旋律について4段階の難易度のパターンに変化させた変化旋律を準備した。人工内耳を装用する成人を対象に行った変化検出実験の結果から、人工内耳装用者は健聴者と同様に、旋律の変化の幅(半音単位)は検出しやすさと正の相関を見せること、旋律の変化の位置は検出しやすさに影響を与えることが明らかになり、人工内耳装用児を対象とする音楽課題としても有効性が期待できることが確認された。オンラインで受講できる音楽学習プロジェクトについて、対象児童は人工内耳を装用する児童と健聴な児童とすることとした。すでに日本で終了している予備実験の成果をもとに、音楽学習題材の改変と教材を提示するアニメーションをふくめたサイトの改変について、研究協力者らと協議を行い、音楽教材と本研究用に設置した受講用サーバーの改変を行った。その後、倫理審査用研究計画書の作成を行った。また、音楽を教材とする際に重要な要素である、音楽のタイミング表現について2つの研究を行った。1つめは楽曲のタイミング表現が音知覚に与える影響に関する脳波の事象関連電位を指標とする実験であり、カナダ、マクマスター大学LIVELabで3名を対象とした予備実験の後、24名を対象に本実験を行った。本実験はLIVELabで行われた初めての事象関連電位を指標とする実験であり、楽曲のタイミング表現はピッチ知覚に影響を与えることが予備分析で明らかになった。また、乳児の歌のタイミング表現の選択視行動に関する研究も行い、現在データを分析中である。オンラインで受講できる音楽学習プロジェクトがパラ言語の理解、そして音楽の理解に与える効果ついて、音楽学習題材の改変を行った。その後、健聴児を対象に実験を開始し、現在はデータ収集中である。音楽を教材とする際に重要な要素である音楽のタイミング表現について、継続して研究を進めた。ピッチのずれに対する脳内情報処理に与える影響について、2014年度中に得られた事象関連電位データの分析を行った。その結果、拍が一定のタイミング表現の条件では、拍間隔が変動するプロの音楽家の演奏のタイミング表現の条件よりも、音高のずれに対するミスマッチ陰性電位がより強く出現することが明らかになり、この新しく得られた知見について国際会議に投稿した。また、拍間隔が一定の歌と、拍間隔が変動するプロの音楽家のタイミング表現に従う歌に対する乳児の関心について実験を行い、データを分析した。結果から、乳児の音楽体験の豊かさは、拍間隔が一定のタイミングの歌に対する好みの強さと正の相関があることを発見し、国際会議に投稿した。これらの2件の投稿は受理されていて、2016年度中に研究成果を発表する。さらに、事象関連電位を指標として、拍間隔を適応的に調節するパートナーはそうでないパートナーと比較して、音情報の変化に対する人の知覚認知反応を高めるとの知見について、国際学術雑誌に投稿した結果、Psychomusicology: Music, Language, and Brainに受理され掲載された。オンラインで受講できる音楽学習プロジェクトが、パラ言語の理解、そして音楽の理解に与える効果ついて、2014年度から共同での研究活動について話し合いを進めてきた病院で、2015年度に人工内耳装用児を対象に研究を進める予定であった。しかしながら、2014年度中に対象病院の倫理機関に対して提出した研究の申請に対して、回答を得るまで長い期間待つ必要があっただけでなく、2015年度中には、賠償責任保険に加入することを研究実施の条件として新たに求められた。その後、詳細に検討した結果、要求された賠償責任保険に加入することは困難であることが判明したため、当該病院での研究が不可能となった。そのため、まず健聴児を対象に研究を行うように、新たに体制を構築する必要があったため、人工内耳装用児を対象とする実験はややおくれている。対照的に、音楽を教材とする際に重要な要素である音楽のタイミング表現が音の知覚認知に与える効果については、順調に進展している。

オンライン音楽訓練コースが、人工内耳を装用する重度の難聴児と健聴児のピッチ弁別、情動的プロソディーの認識、騒音下の音声認識に与える影響について検証した。訓練条件と遅延訓練(統制)条件前後での検査結果を比較するクロスオーバー法を用いた本研究には、カナダ・オンタリオ州在住の6-9歳の健聴児54名と7歳の人工内耳装用児2名が参加した。健聴児においては、音楽訓練の効果は確認されなかったが年齢の効果が有意であり、モントリオール音楽能力検査バッテリー(MBEMA)のScale得点を指標としたメロディー内の1音のずれの検出、MBEMAのContour得点を指標とした音の高低パターンの変化の検出、喜びを表現したプロソディーの認識得点は、年齢が上がるにつけて高くなった。今後も研究を継続し、より多くの人工内耳装用児の参加を得ることによって信頼性の高い知見を発表する予定である。また、音楽を教材として利用する際に重要と考えられる、音楽のタイミング・パターンが音情報処理に与える影響について、カナダ・オンタリオ州在住の乳児と成人を対象として実験を行った。選好注視法によって検証した結果、生後6-7ヶ月児の女児は男児と比較して、音楽家によるタイミング表現が付与された歌よりもテンポが一定の歌に対してより長く注目すること、また家庭での音楽環境が豊かであるとタイミング表現なしの歌に対してより長く注目することが明らかになった。成人の健聴者を対象とした事象関連電位研究からは、旋律のタイミング・パターンが一定であると、ピッチのずれは自動的な前注意過程を反映するミスマッチ陰性電位を惹起したのとは対象的に、音楽家によるタイミング表現が付与された旋律では意識下の認知処理過程を反映する後期陽性反応を惹起し、音楽のタイミング表現がピッチ情報処理の深度に影響を与えることが明らかになった。知覚実験の結果から作成したオンライン音楽訓練コースが7-9歳の健聴児と人工内耳を装用する重度の難聴児の音楽・言語知覚に与える影響を検証した。人工内耳装用児はコースに関心を持ち健聴児よりもより長い時間課題に取り組み、学習媒体としての有効性が確認された。今後も継続して人工内耳装用児が参加する予定である。さらに音楽訓練の効果を高める要素の検証として、音列のタイミングパターンを同期する適応的パートナーが音高のずれに対する脳内情報処理に与える影響について象関連電位研究を行った結果、適応的パートナーは知覚反応(ミスマッチ陰性電位)と認知反応(N400)を高めることがことが明らかになった。予定していた通りに実験の準備は完了した。データの収集は倫理委員会の審査待ちであるため未完了であるが、2015年4月末に倫理委員会からの文書の一部修正要請があり、近日中にデータ収集を開始できる予定である。さらに、音楽を題材とする教育に関連する、音楽のタイミング表現に対する指向性と音知覚の精度に与える研究を行ったことにより、音楽の転化効果についてさらに知見を深めるデータを得る事ができたためおおむね順調に進展していると判断する。
疾病・代謝由来の低濃度な生体臭成分（皮膚ガス）を高感度計測する生化学式ガスセンサ

本課題では、嗅覚コミュニケーションの対象成分である“生体臭"について、疾病・代謝に起因する低濃度の皮膚ガス成分(エタノール、アセトン,イソプロパノール等)をリアルタイム計測する「超高感度なガスセンサ:人工嗅覚システム」を、申請者らが考案した生化学式ガスセンサの技術に「高感度光学検出系」「微量ガス濃縮装置」を導入し実現することを目標とする。研究では、生体ガスの触媒が可能な脱水素酵素(還元酵素)を認識素子として用い、その補酵素NADHを高感度に検出するための高感度光学系を構築して、NADH蛍光検出系を作製する。次に「微量ガス濃縮装置」を計測流路に組み入れることで、皮膚ガス成分用の超高感度なガスセンサを構築する。そして皮膚ガスフロー系を導入し、疾病・代謝由来の皮膚ガス成分を直接モニタリングし、生体臭計測による新たな診断法・代謝評価法へと発展させる。初年度(H29年度)には、補酵素NADHを高感度に検出するために、高感度フォトマルチプライアによる高感度光学系を導入して、NADH蛍光検出系を構築した。また自家蛍光のない酵素膜を気液セルに装着し、酵素の反応生成物(又は消費物)であるNADHを蛍光検出することで作製した。アセトンは脂質代謝にて生成され、呼気や皮膚ガスとして体外に放出される。このアセトンを2級アルコール脱水素酵素(S-ADH)が還元反応を生じる際に、NADH濃度の消費による減少をUV-LED(340nm)を励起光源とし蛍光検知し、アセトンガスの測定を行うこととした。この紫外領域の光源としてUV-LEDを用いるが、波長帯域が広いことから、蛍光領域へのノイズを下げるためバンドパスフィルタを利用した。また高感度フォトマルチプライアを設備導入し、高感度NADH蛍光検出系を構築した。開発した高感度NADH蛍光検出系を用いてアセトンガス用の生化学式ガスセンサを構築することができた。本研究では、疾病・代謝に起因する低濃度の皮膚ガス成分を計測する「超高感度なガスセンサ:人工嗅覚システム」の実現を目標としており、初年度には、補酵素NADHを高感度に検出するための高感度光学系を構築して、NADH蛍光検出系を作製することが目標であった。そこで生化学式ガスセンサでは、生体ガス成分を酵素にて認識し、触媒反応へと導き、その際の補酵素NADHが自家蛍光を検出し、対象ガス成分を測定することとした。アセトンガス計測は、2級アルコール脱水素酵素(S-ADH)の還元反応にて生じるNADH濃度の消費による減少をUV-LED(340nm)を励起光源とし蛍光検知し、アセトンガスの測定を行った。まず紫外領域の光源としてUV-LEDを用い、蛍光領域へのノイズを下げるためバンドパスフィルタを利用し、また高感度フォトマルチプライアを設備導入することで、高感度NADH蛍光検出系を作製し、次に本蛍光検出系を用いて「生化学式ガスセンサ」の構築を行った。この「生化学式ガスセンサ」の構築では、S-ADHを固定化した酵素膜を隔膜とする「気液隔膜セル」を作製し、この液相セル側にNADH蛍光検出系の光ファイバ先端を装着し、「生化学式ガスセンサ」とした。本センサでは、気相セル側のアセトンガスが気液隔膜として機能するS-ADH酵素膜に拡散し、液相セル側のNADHを消費しながら還元反応を生じ、このNADHの減少を光ファイバにて蛍光検出することで、アセトンガスを測定可能であった。また嗅覚の粘膜層のように液相セルの緩衝液を還流することで、pHの維持と、NADHの供給も行うことができた。なお極低濃度ガス成分を測定可能な「超高感度なガスセンサ」の開発に不可欠で、次年度(H30年度)に導入を予定していた「微量ガス濃縮装置」を先行して初年度に導入し、早期の皮膚ガス計測の可能性に取り組むことにした。平成30年度には、初年度に開発した「生化学式ガスセンサ」について、標準ガス発生装置を用いて、センサ特性(応答性、感度、定量性、選択性など)の評価・最適化を実施する。また蛍光特性が少ない親水性PTFE膜(H-PTFE膜)を酵素支持膜として選択し、また酵素固定化用の高分子材料(MPC-co-EMHA)を合成する。このポリマーの基材であるMPCは酵素固定化に優れた生体適合性材料で、細胞膜と同様な両親媒性の高分子材料で、可視光にて自家蛍光が少ないことから、開発する蛍光デバイスでの酵素固定化に適した材料である。このMPC-co-EMHAで酵素触媒をH-PTFE膜に包括固定化し、その酵素膜を気液隔膜セルの隔膜として光ファイバの感応部に装着して、蛍光計測プローブとする。なお光プローブと酵素膜とのギャップ、気相セルのガス流速、液相セルの緩衝液流速、緩衝液のpH等について最適化を実施する。また初年度に先行導入した微量ガス濃縮装置について性能を評価した後、開発した「生化学式ガスセンサ」と組み合わせ、低濃度ガス成分(ppt, ppq)を測定可能な「超高感度なガスセンサ:人工嗅覚システム」の開発を進める。実験では、本装置を「生化学式ガスセンサ」に組み込み、皮膚ガスを濃縮しながら、半連続的(約1分毎)にガス成分の超高感度にセンシングを行う。これにより高感度化を図り、低濃度ガスの超高感度ガス計測を進める。なお平行して、他の生体臭成分であるイソプロパノール、ノネナール、ジアセチル、エタノール、アセトアルデヒドなどの成分についても、触媒反応が可能な酵素を選定し、各ガスセンサの検討を行う。

本課題では、嗅覚コミュニケーションの対象成分である“生体臭"について、疾病・代謝に起因する低濃度の皮膚ガス成分(エタノール、アセトン,イソプロパノール等)をリアルタイム計測する「超高感度なガスセンサ:人工嗅覚システム」を、申請者らが考案した生化学式ガスセンサの技術に「高感度光学検出系」「微量ガス濃縮装置」を導入し実現することを目標とする。研究では、生体ガスの触媒が可能な脱水素酵素(還元酵素)を認識素子として用い、その補酵素NADHを高感度に検出するための高感度光学系を構築して、NADH蛍光検出系を作製する。次に「微量ガス濃縮装置」を計測流路に組み入れることで、皮膚ガス成分用の超高感度なガスセンサを構築する。そして皮膚ガスフロー系を導入し、疾病・代謝由来の皮膚ガス成分を直接モニタリングし、生体臭計測による新たな診断法・代謝評価法へと発展させる。初年度(H29年度)には、補酵素NADHを高感度に検出するために、高感度フォトマルチプライアによる高感度光学系を導入して、NADH蛍光検出系を構築した。また自家蛍光のない酵素膜を気液セルに装着し、酵素の反応生成物(又は消費物)であるNADHを蛍光検出することで作製した。アセトンは脂質代謝にて生成され、呼気や皮膚ガスとして体外に放出される。このアセトンを2級アルコール脱水素酵素(S-ADH)が還元反応を生じる際に、NADH濃度の消費による減少をUV-LED(340nm)を励起光源とし蛍光検知し、アセトンガスの測定を行うこととした。この紫外領域の光源としてUV-LEDを用いるが、波長帯域が広いことから、蛍光領域へのノイズを下げるためバンドパスフィルタを利用した。また高感度フォトマルチプライアを設備導入し、高感度NADH蛍光検出系を構築した。開発した高感度NADH蛍光検出系を用いてアセトンガス用の生化学式ガスセンサを構築することができた。本研究では、疾病・代謝に起因する低濃度の皮膚ガス成分を計測する「超高感度なガスセンサ:人工嗅覚システム」の実現を目標としており、初年度には、補酵素NADHを高感度に検出するための高感度光学系を構築して、NADH蛍光検出系を作製することが目標であった。そこで生化学式ガスセンサでは、生体ガス成分を酵素にて認識し、触媒反応へと導き、その際の補酵素NADHが自家蛍光を検出し、対象ガス成分を測定することとした。アセトンガス計測は、2級アルコール脱水素酵素(S-ADH)の還元反応にて生じるNADH濃度の消費による減少をUV-LED(340nm)を励起光源とし蛍光検知し、アセトンガスの測定を行った。まず紫外領域の光源としてUV-LEDを用い、蛍光領域へのノイズを下げるためバンドパスフィルタを利用し、また高感度フォトマルチプライアを設備導入することで、高感度NADH蛍光検出系を作製し、次に本蛍光検出系を用いて「生化学式ガスセンサ」の構築を行った。この「生化学式ガスセンサ」の構築では、S-ADHを固定化した酵素膜を隔膜とする「気液隔膜セル」を作製し、この液相セル側にNADH蛍光検出系の光ファイバ先端を装着し、「生化学式ガスセンサ」とした。本センサでは、気相セル側のアセトンガスが気液隔膜として機能するS-ADH酵素膜に拡散し、液相セル側のNADHを消費しながら還元反応を生じ、このNADHの減少を光ファイバにて蛍光検出することで、アセトンガスを測定可能であった。また嗅覚の粘膜層のように液相セルの緩衝液を還流することで、pHの維持と、NADHの供給も行うことができた。
重い電子系CeRu_2Si_2の超低温における相転移の研究

1.研究の動機重い電子系CeRu_2Si_2はこれまでの他の研究により20mKまで磁気的秩序状態を示さず、非磁性重い電子系の特徴であるフェルミ流体状態として基底状態が説明されていた。しかし、本物質はフェルミ流体状態においても、短距離の反強磁性相関が観測されており、さらに低温で何らかの磁気的秩序状態、もしくは不安定なフェルミ流体として何らかの量子臨界現象を引き起こす可能性がある。いずれにしてもこれまで20年もの間、議論されてきた本物質の基底状態を明らかにするため本研究は遂行された。2.研究成果と発展本研究では、超低温(最低温度:150μK)における交流帯磁率および静磁化測定を印加静磁場(0.026.21mT)の下において行った。上記に述べたフェルミ流体状態の後、50mK以下の温度領域において、帯磁率、磁化のCurie則に従った変化が観測された。さらに低温で、0.200.94mTの印加磁場では交流帯磁率にピークを観測し、0.20mT以上の印加磁場において磁化の飽和を観測した。この飽和磁化に寄与するモーメント(μ_s)と飽和に至るまでのCurie則から見積もられる有効磁気モーメント(μ_<eff>の比がμ_<eff>/μ_s1000になり、また、測定結果にユニークなスケーリングが成立することが初めて示された。以上の現象をスピン揺らぎを取り込んだ遍歴電子の理論(SCR理論)を用いて考察した。その結果、これまで報告されている反強磁性相関に加え、強磁性相関の存在が新たに示唆された。また、我々の測定結果によって、CeRu_2Si_2が量子臨界点近傍の物質であることが、明らかになった。我々の測定温度領域は、量子臨界点近傍の物質の測定としてこれまで報告されている測定に比べさらに低い温度であり、本研究の成果は「量子臨界現象の背景にある物理」の解明に非常に重要な結果である。