hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規機能性酸化物半導体の創成とその応用探索

また、α-(GaFe)203/α-Al203界面の回折スポット観察によりα-Al203(サファイア)基板と同じコランダム型構造を有している事が分かり、X線回折測定結果と整合性良く合致するものであった。さらにTEM-EDX(エネルギー分散型X線分光法)により薄膜内の組成分布均一性を測定したところ、化学組成比は膜内において均一であり、組成が異なる化合物による偏析は確認されなかった。以上の結果からα-(GaFe)203の強磁性は析出物や偏析によるものではなく、物質固有のものである事が判明した。この事はα-(GaFe)203が本当の強磁性体であるという重要な結果を示唆するものである。半導体研究において新規材料開発研究は重要である。例えば青色発光ダイオード素子開発時には主流材料であったZnSeではなく、GaNによって発明がなされた。このように新規機能性デバイスは常に新材料によってもたらされるが、その新材料の候補群として申請者はコランダム型構造酸化物半導体に着目している。コランダム構造酸化物のうち典型金属酸化物は、従来の混晶系同様にバンドギャップ値の変調が可能であるが、この混晶系にコランダム型構造をもつ遷移金属酸化物をドープもしくは混晶化する事で強磁性等の物理物性を付加できることが、この混晶系の最も大きな特徴であり、従来の混晶系に対してもつ大きなアドバンテージである。申請者はこれらのコランダム構造酸化物群を用いることで新しい混晶の作製が可能である事を示し、提案してきた。これまでの研究ではα-Ga203をベースとするスピントランジスタを作製するうえで強磁性電極となる新規強磁性体α-(Ga,Fe)203薄膜の作製に世界で初めて成功し、その結晶性はX線ロッキングカーブの半値幅が100秒以下という世界最高レベルのものであった。さらにSQUID測定によって室温において強磁性である事が示され、また断面及び平面のTEM観察、TEM-EDX分析測定によって薄膜内に磁性物の析出がない高品質混晶膜である事が分かった。これらは従来の強磁性半導体の弱点を克服するものであり、実用応用可能な磁性半導体材料の開発に成功した。また、典型金属酸化物においても半値幅が300秒以下という高い結晶性を示すα-(Al,Ga)203混晶薄膜の作製に成功し、その光学バンドギャップ値と格子長の制御に成功した。さらに、α-Ga203の結晶成長メカニズムを断面TEM観察測定等から解明し、サファイア基板上にドメインエピタキシー成長する事でらせん転位密度が10の7乗以下の高品質結晶である事を発見した。また、それらの結晶成長メカニズムを利用して、α-Fe203をバッファー層として用いる事で、これまで作製が困難であったα-In203の作製に成功した。その結晶性は半値幅が200秒以下という高品質なものであり、そしてα-(In,Ga)203混晶の作製にも成功し、バンドギャップ値の一部制御に成功した。これらの結果により、物性付加を可能とする機能性混晶であるコランダム構造酸化物の新しい可能性を見出し、またそれがスピントランジスタをはじめとする新デバイスの作製に大きく貢献する事を示した。9で示したように室温強磁性を示すα-(GaFe)203薄膜の作製に成功した事で、室温動作を想定したスピントランジスタの作製が可能となる。これまでの報告ではキュリー点が室温に達している磁性半導体が少なく、α-(GaFe)203が有力な候補の一つとなる。
偏極原子状水素の研究

量子効果の極めて大きい偏極原子状水素(H↓)は絶対零度まで気体であり、充分低温まで冷却出来ればボース凝縮を起こすことが期待されるなど、その基礎物性の研究は興味あるものである。本研究では、1.H↓気体の冷却と試料室表面でのH_2分子への再結合機構を調べるため液体ヘリウム面上に吸着された2次元H↓の性質を調べた。2次元巨視的凝縮相(Kosteritz-Thouless転移)の達成の可能性を検討した。この実験では低温の水素解離器で作られたH原子を超低温、強磁場中で偏極されH↓にして蓄える。その内の一部をH↓ビームとして試料室に導入する。試料室はヘリウム膜で被われ表面での再結合を防ぐ。試料室にはコールドスポットがあり導入されたH↓はそこに吸着され、冷却される。このようにヘリウム表面に吸着された2次元H↓の性質を研究した。表面密度2x10^<12>/cm^2をT=85mKまで冷却することに成功した。再結合エネルギーの内2次元水素原子系に移行する割合は1.4%以下であった。2次元水素系とヘリウム系との熱的結合機構が明らかになった。今後^3He表面や不飽和ヘリウム膜を用いてヘリウム表面状態を制御して上記の実験を行う計画である。2.Hのゼロ磁場共鳴のスピンエコーによって拡散係数を測定し、超低温における量子気体の輸送現象を研究した。この実験ではゼロ磁場であるのでHは偏極しておらずH同士が衝突するとすぐに再結合するので、低濃度のHがヘリウム気体と共存し、拡散はHとHeの衝突で決る。0.3K-1.1Kの温度域で衝突断面積が大きく温度変化した。この結果を用いてH-Heの相互作用の詳細を調べた。3.高密度核偏極水素の安定化が確立し、将来の素粒子物理への応用の有用性がわかった。超低温、高磁場中で安定化された偏極水素(H↓)の基礎物性、特にボ-ス凝縮(BC)を目指して研究を行っているが、本年度は、1.流動ヘリウム表面に吸着されたH↓の2次元超流動転移の観測を目的とした実験装置を組み上げテストした。装置は超低温における高周波放電による水素解離部(D)と高磁場中でのH↓(特にこの場合は2重偏極した状態H↓)を貯蔵する部屋(B)、さらにH↓の流れを調節するインピ-ダンス(Z)を経て、最後に超低温に冷却された2次元吸着面を持つ試料室より出来ている。D、B、Z、S、は各々の役割上、温度及び磁場を精密に制御する必要があり、H_2分子への再結合時に発生する大きな熱を吸収するため冷凍能力のバランスが設計上重要である。テストの結果、使用した銅材の熱伝導が悪く、また金属間の接触熱抵抗が大きく温度のバランスが設計した所定のものが得られなかった。その点を改良して装置を組み上げている。2.高磁場中のH↓を局所的高電場によってさらに圧縮することによってBCを達成することを目的に実験を行ったが、まったく電場によるH↓の圧縮効果を観測出来なかった。実験結果を検討した結果、再結合防止用に用いられた超流動He膜が高電場によって吸い寄せられて、実効的にH↓に高電場がかかっていないことが判明した。この問題を解決するためにHeの膜厚を制御する必要があり、大きな表面積を持つ超流動He膜の貯蔵室を設けて膜厚を数層以下に制御すればH

↓に高電場が引下出来る予定であり、実験が進行中である。3.上記1、2の実験と関連して、定量的な解析を進める上でHとHe(超流動He膜)との相互作用が重要である。He気体中でのHの零磁場共鳴法によるスピン拡散係数を測定して、HとHeの相互作用の詳細を調べる実験を準備している。超低温,高磁場中で安定化された偏極原子状水素(H↓)の基礎物性,特にボ-ス凝縮(BC)を目指して研究を行なっている。本年度は(1)超流動ヘリウム表面に吸着されたH↓の2次元超流動転移の観測を目的とした実験装置を組み上げ,テストした。本実験で,2次元吸着H↓を局所的に100mk程度の超低温度に冷却することに成功したが,高密度2次元H↓のH_2分子への再結合時における発熱のため,当初計画したBCには到っていない。現在吸着面での液体ヘリウムと金属間のカピッツア-抵抗を小さくして冷却効率の改良を行ない,種々の2次元H↓の物理量の定量的測定を行ない,BCを達成したい。(2)低温におけるH↓の実験においては例外なく低温の試料室の壁はH↓の再結合を防ぐために超流動ヘリウム膜でコ-トされている。そのため種々の現象を定量的に解析するためにはHとHe(超流動He膜)との相互作用を知ることが必要である。He気体中のHの零磁場共鳴法によるスピン拡散係数を測定し,HとHe原子の散乱断面積の温度依存性を調べることによってHとHeの相互作用の詳細を調べる実験を行なった。現在,^4He気体中のHのスピン・エコ-のシグナルの観測に成功し,拡散係数決定の精密化を行なっている。近く^4He,^3He気体中のHの拡散係数の0.5K1Kの範囲の測定が完了する。量子効果の極めて大きい偏極原子状水素(H↓)は絶対零度まで気体であり、充分低温まで冷却出来ればボース凝縮を起こすことが期待されるなど、その基礎物性の研究は興味あるものである。本研究では、1.H↓気体の冷却と試料室表面でのH_2分子への再結合機構を調べるため液体ヘリウム面上に吸着された2次元H↓の性質を調べた。2次元巨視的凝縮相(Kosteritz-Thouless転移)の達成の可能性を検討した。この実験では低温の水素解離器で作られたH原子を超低温、強磁場中で偏極させH↓にして蓄える。その内の一部をH↓ビームとして試料室に導入する。試料室はヘリウム膜で被われ表面での再結合を防ぐ。試料室にはコールドスポットがあり導入されたH↓はそこに吸着され、冷却される。このようにヘリウム表面に吸着された2次元H↓の性質を研究した。表面密度2x10^<12>cm^2をT=85mKまで冷却することに成功した。再結合エネルギーの内2次元水素原子系に移行する割合は1.4%以下であった。2次元水素系とヘリウム系との熱的結合機構が明らかになった。今後^3He表面や不飽和ヘリウム膜を用いてヘリウム表面状態を制御して上記の実験を行う計画である。2.Hのゼロ磁場共鳴のスピンエコーによって拡散係数を測定し、超低温における量子気体の輸送現象を研究した。この実験ではゼロ磁場であるのでHは偏極しておらずH同士が衝突するとすぐに再結合するので、低濃度のHがヘリウム気体と共存し、拡散はHとHeの衝突で決る。0.3K-1.1Kの温度域で衝突断面積が大きく温度変化した。この結果を用いてH-Heの相互作用の詳細を調べた。3.高密度核偏極水素の安定化が確立し、将来の素粒子物理への応用の有用性がわかった。
ニオブ酸リチウム基盤上の弾性導波路を用いた微小アクチュエータ

近年,光通信用デバイスの可動機構としてMEMS技術を用いたマイクロアクチュエータが応用されている。このようなマイクロアクチュエータの多くは静電型で,可動距離が10200μmと小さく,また,静止保持力がないという問題があった。最近では波長可変光源用などで,可動距離が大きく,静止保持力を有したアクチュエータへの要求が高まっている。そこで本研究では,光通信用デバイス等の直動機構に適用できる,1000μm以上の可動距離を有し,位置保持ができる超小型アクチュエータとして,基板上への製作が容易な弾性リッジ導波路を用いた進行波型マイクロ超音波リニアモータを提案し,その実現方法を検討した。まず,本モータの動作を実証し,構成方法を検討するために,アクリル樹脂製の5mm×15mmのリッジ導波路を試作した。基本モードのみのシングルモードとなる周波数21.7kHzで駆動することによって,進行波が励振されていることを確認した。振動源近傍で高次モードが発生しているが,すぐに減衰し,導波路全体でほぼ基本モードのみが励振されている。また,基板部分では導波路と比較して,1020分の1程度の振動振幅になっていることを確認した。スライダとの接触場所は導波路側面上部が適当であることを実験的に見出し,スライダ移動速度約33mm/sを得た。次に,マイクロ超音波リニアモータ実現のために,36°回転Y板X伝搬タンタル酸リチウム基板上へ導波路幅60μmの微小リッジ導波路を製作する方法とリッジモード振動の励振方法を検討した。ダイシングマシンを用いて微小リッジ導波路を製作することを考え,ダイシングソーの回転数30000rpm,送り速度0.1mm/sで多段切りを行うことにより,切削による導波路の破砕を数μm程度に抑えられることを確認した。また,振動の励振方法としては共振周波数約10MHzの交叉指電極(IDT)により基板上に励振されるSH-SAWによって,導波路にリッジモード振動を励振する方法を検討した。基板上に水滴を落とした場合,IDTの入力アドミタンスの周波数特性が変化したので,IDTからSH-SAWが励振されていることが確認できたが,十分な強度のリッジモードの励振には至らなかった。ダイシングマシン((株)ディスコ製,DAD321)を用いて,基板に2本の溝を作り,2本の溝の間の突起を導波路とする。ダイシングマシンによる切り込み深さを180umとして,導波路の高さ180umを製作した。ダイシングマシンの刃厚によって,導波路の両側の溝の幅は150umとなっている。モータの超小型化を目的としているため,IDTも小型である必要があり,前述したシングルモードとなる周波数帯域の上限付近10.4MHzが共振周波数となるIDTを製作した。36゚回転Y板X伝搬LiTaO3基板におけるSH-SAWの伝搬速度は4171m/sであることから,波長は400umである。これにより,電極幅,空隙はともに100umとした。また,電極の対数は20対として,鏡面仕上げした基板表面にフォトリソグラフィ法により,IDTを製作した。IDTと導波路入力端の距離は11.8mmである。導波路,IDTの大きさから,基板の大きさは16.25×50×0.5mmとした。SH-SAWによって導波路ヘリッジモード振動を励振する振動源として共振周波数約10MHzのIDTをフォトリソグラフィ法により製作した。今後は効率のよいリッジモードの励振方法を検討する必要がある。

ダイシングマシンを用いて微小リッジ導波路を製作することを考え,ダイシングソーの回転数30000rpm,送り速度0.1mm/sで多段切りを行うことにより,切削による導波路の破砕を数μm程度に抑えられることを確認した。また,振動の励振方法としては共振周波数約10MHzの交叉指電極(IDT)により基板上に励振されるSH-SAWによって,導波路にリッジモード振動を励振する方法を検討した。基板上に水滴を落とした場合,IDTの入力アドミタンスの周波数特性が変化したので,IDTからSH-SAWが励振されていることが確認できたが,十分な強度のリッジモードの励振には至らなかった。
乳腺幹細胞を用いた乳汁産生機能を有する乳腺の再生

本研究の重要な工程である乳腺幹細胞(Mammary stem cells:MaSCs)の単離をShackletonら(Nature 2006)の方法に沿って行った。MaSCsはCD29hiCD24+の細胞群を含むpopulationであり、8週齢マウスでは約2.5%の割合で抽出することができ、再現性も得られた。MaSCsの単離に関してはおおむね既報告と同様の結果を得られており、手技を確立することができたと考えている。次ステップであるMaSCs細胞群の移植については、Shackletonらが採用しているDeomeらのプロトコール(Cancer Res.1959)に沿って、3週齢マウスを用いて行った。Mammary fat pads(MFPs)は、左右に1個ずつの線維性の膜状組織で、血管の流入を認めることをH-E染色にてあらかじめ確認しておいたうえで、移植を試みた。4番目の乳腺領域から乳頭、成長乳腺、血管を切除したMFPsへの移植を行った。0.04%trypan blue/50%fatal calf serumのPBSで懸濁したMaSCsを含むCD29hiCD24+の細胞群を計2.0×105/計1ml調整し、うち0.5mlずつを左右のMFPsに移植した。移植4週後に犠牲死させ、確認したところ、移植した細胞群が生着し、H-E染色にて管状の組織を形成していることを確認することができた。さらに免疫組織染色を加えて乳管上皮・筋上皮の形成の有無、乳汁の有無などについて、加えて、動物用MRIを用いることで、同一個体での経時的な変化についても評価する予定である。8週齢♀マウス(C57BL/6)からEpiCultTM-Bを用いてMaSCsの細胞集団の抽出を行った。現時点で再現性を持ってかなり純粋なMaSCsの細胞集団の単離ができている。MaSCs細胞群の移植については3週齢マウスを用いて行った。3週齢♀マウスのMFPsへの移植条件の調整に予想以上の時間を要している。免疫組織染色を加えて乳管上皮・筋上皮の形成の有無、乳汁の有無などについて、さらに動物用MRIを用いることで、同一個体での経時的な変化についても評価する予定であり、準備を進めている。3週齢♀マウスのMFPsへの移植条件設定は、細胞群の確実な生着には重要であり慎重に調整している。生着の継時的変化の評価では、H-E染色にて管状の組織を形成していることを確認することができた。まず本研究の初段階であり最も重要な工程である,乳腺幹細胞(Mammary stem cells:MaSCs)の単離を試みている段階である.すでに報告のあるShackletonらのプロトコール(Nature 2006)に準じてMaSCsの単離を行っている.マウス乳腺を摘出し,プロトコールの手順に則っておこなったが,現時点ではMaSCsを含む細胞母集団を抽出するまでには至っているものの,純粋なMaSCsの集団を単離するまでには至っていない.この行程に手間取っている原因としては,インキュベーションの時間などの可能性も考えているが,FACSの際の一次抗体の種類・濃度の問題が最も影響していると考えている.よって別の抗体もしくは濃度を変更するなど、プロトコールを微調整しているところであり,プレリミナリーではあるが,かなり純粋なMaSCsの細胞集団を抽出できたことを確認した.現在は安定的に手技ができるように試みているところである.同時に次ステップであるMaSCsのマウスのMammary fat pads(MFPs)への移植にもすでに着手している.上述の通り,純粋なMaSCsを安定的に単離できていないため,それらを含む細胞集団を用いている.手技的には問題なく完遂できている.現時点では移植のみを行い,移植した細胞集団が確実に生着したことは確認したものの,その経時的変化に関しては評価できていない段階である.しかしながら,MaSCsの安定的な単離が成功した段階で本行程を進めていけるような準備をしており,速やかに実験を進めていける素地は整っていると考えている.8週齢の雌マウス(C57BL/6)から5対の乳腺を切除し,ヘマトキシリン・エオジン染色を行い適切に乳腺組織を摘出できているか確認した.次にマウス乳腺からEpiCultTM-Bを用いてMaSCsの単離を試みている.より有効に多くのMaSCsを含む細胞群を単離するためのインキュベーション時間の設定やFACSの抗体の種類・濃度の設定に予想以上の時間を要している.しかしながら,プレリミナリーな結果も出てきており,引き続き実験を進めている.本研究の重要な工程である乳腺幹細胞(Mammary stem cells:MaSCs)の単離をShackletonら(Nature 2006)の方法に沿って行った。

MaSCsの単離に関してはおおむね既報告と同様の結果を得られており、手技を確立することができたと考えている。次ステップであるMaSCs細胞群の移植については、Shackletonらが採用しているDeomeらのプロトコール(Cancer Res.1959)に沿って、3週齢マウスを用いて行った。Mammary fat pads(MFPs)は、左右に1個ずつの線維性の膜状組織で、血管の流入を認めることをH-E染色にてあらかじめ確認しておいたうえで、移植を試みた。4番目の乳腺領域から乳頭、成長乳腺、血管を切除したMFPsへの移植を行った。0.04%trypan blue/50%fatal calf serumのPBSで懸濁したMaSCsを含むCD29hiCD24+の細胞群を計2.0×105/計1ml調整し、うち0.5mlずつを左右のMFPsに移植した。移植4週後に犠牲死させ、確認したところ、移植した細胞群が生着し、H-E染色にて管状の組織を形成していることを確認することができた。さらに免疫組織染色を加えて乳管上皮・筋上皮の形成の有無、乳汁の有無などについて、加えて、動物用MRIを用いることで、同一個体での経時的な変化についても評価する予定である。8週齢♀マウス(C57BL/6)からEpiCultTM-Bを用いてMaSCsの細胞集団の抽出を行った。現時点で再現性を持ってかなり純粋なMaSCsの細胞集団の単離ができている。MaSCs細胞群の移植については3週齢マウスを用いて行った。3週齢♀マウスのMFPsへの移植条件の調整に予想以上の時間を要している。免疫組織染色を加えて乳管上皮・筋上皮の形成の有無、乳汁の有無などについて、さらに動物用MRIを用いることで、同一個体での経時的な変化についても評価する予定であり、準備を進めている。より有効に多くのMaSCsを含む細胞群を単離するための、インキュベーション時間および単離に要する試薬の容量調整の見直しが必要と考えている。加えて、FACSに用いる一次抗体の種類の変更や濃度の調整が必要と考えている.3週齢♀マウスのMFPsへの移植条件設定は、細胞群の確実な生着には重要であり慎重に調整している。生着の継時的変化の評価では、H-E染色にて管状の組織を形成していることを確認することができた。マウス乳腺からの細胞を単離するための条件設定に時間を要したため,今回は染色用抗体,試薬,先端機器(FACS・Microarray・電子顕微鏡など)の使用料に予算を使用していない.そのため未使用額が発生したが,今後の研究の進行にしたがい予算を使い切る概算である.残額は,実験動物,RNA抽出キット,染色用抗体,試薬,先端機器(FACS・Microarray・電子顕微鏡など)の使用料に使用予定である.マウスMFPsへの移植条件設定にかなりの時間を要しているため。未使用額は、試薬購入、動物購入、動物用MRI使用料金に使用する予定である。
5族遷移金属を用いた新規高活性開環メタセシス重合触媒の開発

種々のフェノキシ基を有するタンタルおよびニオブ錯体を系統的に合成し、それらに有機アルミニウムを加えた触媒系の開環メタセシス重合(ROMP)に対する触媒挙動を検討した。フェノキシタンタル錯体(2,6-R_2C_6H_3O)TaCl_4(R=H,Me,iPr,Ph)は、助触媒としてiBu_3AlやOct_3Alを用いることによりノルボルネン(NBE)のROMPに対して高い活性を示すことを見出した.触媒活性はフェノキシ配位子上の2,6-位の置換基がH>Me>iPr>Phの順となり,配位子がかさ高くなるにつれて低下した.一方、ニオブ錯体(2,6-R_2C_6H_3O)NbCl_4は,助触媒にMe_3Alを用いた場合に極めて高い活性を示し,300当量のNBEを1分で重合し,分子量数10万以上の高分子量ポリマーを与えることを見出した.ニオブ系では2,6-位の置換基がPh>iPr>Me>Hの順に高活性となり,配位子がかさ高くなるにつれて活性が上昇した.また、本触媒系はジシクロペンタジエン(DCPD)の重合に対しても高活性を示し、可溶性の高分子量ポリマーを与えた。さらに、hinokitiolato,biphenolato,およびbinaphtholatoなどのキレートフェノキシ配位子を導入した5族遷移金属錯体のNBEのROMP触媒挙動を検討した。単座フェノキシ錯体系と比較するとやや低活性であったが、これらの錯体も比較的高いNBE重合触媒活性を示した。これらの触媒系は,現在までに報告されているタンタルやニオブを中心金属とするROMP触媒系では最も高活性である。ROMP触媒として広く用いられている6族遷移金属タングステンやモリブデン触媒系と比較しても同等以上の活であり、新しい高活性ROMP触媒系の開発に成功したといえる。タンタルおよびニオブを中心金属として、様々な置換基を有するモノおよびビス(フェノキシ)錯体,MCl_<5+n>(OC_6H_3R_2-2,6)_n(M=Ta,Nb;n=1,2;R=H,Me,^iPr,Ph),を系統的に合成し,それらの錯体に種々のアルキルアルミニウム化合物R'_3Al(R'=Me,Et,^iBu,Oct)を助触媒として加えた系のノルボルネンの開環メタセシス重合(ROMP)に対する触媒作用を検討した.フェノキシタンタル錯体は、助触媒としてOct_3Al,^iBu_3Alを用いることによりノルボルネンのROMPに対して高い活性を示し,3分程度の重合時間で定量的にポリマーが得られた.モノフェノキシタンタル錯体はビス(フェノキシ)タンタル錯体よりも高活性を示し、モノフェノキシタンタル錯体を用いた重合では,触媒活性はフェノキシ配位子上の2,6-位の置換基がH>Me>^iPr>Phの順となり,配位子がかさ高くなるにつれて活性が低下した.ニオブ錯体系は,タンタル錯体系とは異なり,助触媒にMe_3Alを用いた場合に極めて高い活性を示し,300当量のノルボルネンの重合が1分で完了し,分子量数10万100万の高分子量ポリマーを与えることを見出した.モノフェノキシニオブ錯体を用いた重合では,触媒活性はフェノキシ配位子上の2,6-位の置換基がPh>^iPr>Me>Hの順となり,配位子がかさ高くなるにつれて活性が上昇した.

このように中心金属の違いによって助触媒や配位子の置換基の影響が全く異なることが明らかになった。これらの触媒系は,現在までに報告されているタンタルやニオブを中心金属とするROMP触媒系では最も高活性である。ROMP触媒として良く用いられる6族遷移金属触媒系と比較しても同等以上の活性であり、新しい高活性ROMP触媒系の開発に成功したといえる。昨年度は、種々のモノおよびビス(フェノキシ)タンタルおよびニオブ錯体,MCI_<5-n>(OC_6H_3R_2-2,6)_n(M=Ta,Nb;n=1,2;R=H, Me, Pr, Ph),に適当なアルキルアルミニウム化合物を助触媒として加えた系が、ノルボルネン(NBE)の開環メタセシス重合(ROMP)に対して非常に高い触媒活性を示すことを見出した.本年度は、これらの触媒系を用い、ノルボルネン以外の環状オレフィンモノマーの重合を検討した。モノマーとしてジシクロペンタジエン(DCPD)、シクロペンテン、1,5-シクロオクタジエン、1,5-ジメチル-1,5-シクロオクタジエン、α-ピネンおよびアセナフチレン等の重合を検討した結果、本触媒系はこれらの中ではDCPDの重合に対してのみ高活性を示した。かさ高い置換基を導入した触媒系はDCPDの二つのC=C二重結合のうちノルボルネン骨格側のみを選択的に開環重合し、可溶性の高分子量ポリマーを与えることを見出した。また、本触媒系によるNBE重合は高分子量のポリノルボルネンを与えるが生成ポリマーの分子量の制御が困難であった。そこで、連鎖移動剤として直鎖状オレフィンを添加することによる生成ポリマー分子量の制御を検討した。連鎖移動剤として1-hexeneを添加したところ、生成ポリマーの分子量は仕込みの[NBE]_0/[1-hexene]_0に依存し、分子量の制御が可能になった。さらに、hinokitiolato, biphenolato,およびbinaphtholatoなどのキレートフェノキシ配位子を導入した5族遷移金属錯体のノルボルネンのROMP触媒挙動を検討した。これらの錯体も比較的高いNBE重合触媒活性を示したが、単座フェノラート錯体系と比較すると低活性であった。
神経ペプチドの中枢神経作用と神経, 内分泌疾患への臨床応用の研究

種々の神経ペプチドの生理的役割と臨床的意義について研究を行った.CRF, GRFは下垂体に作用する視床下部ホルモンであるが,同時に食物摂取など中枢神経系への作用も有していた.GRFはまたオピオイドペプチド,セロトニンなどによるGH分泌に重要な役割を演ずることも明らかになった.血中GRFの測定及びGRFに対する血漿GHの反応の検査は視床下部疾患の診断に役立つことが明らかとなった.VIP, PHIなどのペプチドはプロラクチン分泌促進因子として作用するが,末梢自律神経系にも存在し,膀胱,陰茎などの機能調節に重要な役割を演じていることが示唆された.TRHは下垂体前葉ホルモン分泌に関与する視床下部ホルモンであるが,脳の他の部位にも存在し,筋萎縮性側索硬化症や脊髄小脳変性症でその濃度が変化する事実が観察された.タヒキニンにはP物質の他にニューロキニンA, Bが存在する.線條体黒質系でP物質とニューロキシンAはほぼ平行して変動するが,ニューロキシンBの変動は異なることが観察された.ソマトスタチンはGH分泌を抑制する視床下部ホルモンであるが中枢神経作用も有しており, GRF分泌促進作用を示した.またアルツハイマー型痴呆脳ではソマトスタチンニューロンに異常を認めた.バソプレッシンも下垂体後葉ホルモンであるが視床下部作用を有しており,痴呆脳において大脳皮質バソプレッシンの濃度の低下を認めた.新しい神経ペプチド,ガラニンはGH及びプロラクチン分泌を促進することが認められた.しかしその生理的意義はなお不明である.以上重要な神経ペプチドについて,その生理的意義に関していくつかの新しい知見を得るとともに,視床下部の器質性疾患や2, 3の変性性神経疾患における意義の一端を明らかにすることができた.種々の神経ペプチドの生理的役割と臨床的意義について研究を行った.CRF, GRFは下垂体に作用する視床下部ホルモンであるが,同時に食物摂取など中枢神経系への作用も有していた.GRFはまたオピオイドペプチド,セロトニンなどによるGH分泌に重要な役割を演ずることも明らかになった.血中GRFの測定及びGRFに対する血漿GHの反応の検査は視床下部疾患の診断に役立つことが明らかとなった.VIP, PHIなどのペプチドはプロラクチン分泌促進因子として作用するが,末梢自律神経系にも存在し,膀胱,陰茎などの機能調節に重要な役割を演じていることが示唆された.TRHは下垂体前葉ホルモン分泌に関与する視床下部ホルモンであるが,脳の他の部位にも存在し,筋萎縮性側索硬化症や脊髄小脳変性症でその濃度が変化する事実が観察された.タヒキニンにはP物質の他にニューロキニンA, Bが存在する.線條体黒質系でP物質とニューロキシンAはほぼ平行して変動するが,ニューロキシンBの変動は異なることが観察された.ソマトスタチンはGH分泌を抑制する視床下部ホルモンであるが中枢神経作用も有しており, GRF分泌促進作用を示した.またアルツハイマー型痴呆脳ではソマトスタチンニューロンに異常を認めた.バソプレッシンも下垂体後葉ホルモンであるが視床下部作用を有しており,痴呆脳において大脳皮質バソプレッシンの濃度の低下を認めた.新しい神経ペプチド,ガラニンはGH及びプロラクチン分泌を促進することが認められた.しかしその生理的意義はなお不明である.以上重要な神経ペプチドについて,その生理的意義に関していくつかの新しい知見を得るとともに,視床下部の器質性疾患や2, 3の変性性神経疾患における意義の一端を明らかにすることができた.神経ペプチドの内分泌及び神経系への影響について、ヒト及び動物で研究を行った。ヒト末梢血中GHRHの由来について、種々の視床下部機能検査の際の血中レベルを測定することにより検討し、GHRHが視床下部と消化管の両者から由来することを明らかにした。またCRHの脳室内投与は交感神経系を賦活すること、神経性食欲不振症では脳脊髄液中CRHは上昇し、CRHの過剰がACTH分泌亢進,食欲の低下などの症状を来たしている可能性があることを明らかにした。また新しいペプチド,CGRPは視床下部からのソマトスタチン分泌を著明に促進し、胃液分泌を抑制することを認めた。またVIPとPHIはともにセロトニンによるプロラクチン分泌の際のreleasing factorとして働くことを、ラットにおいて証明した。更にneurotensin,gastrin-releasing peptide,TRH誘導体DN-1 417の脳室内投与は、ドーパミンの放出によってプロラクチン分泌を抑制することを明らかにした。また膀胱のVIPについて検討し、除神経により著明に減少すること、L-threo-DOPSによって増加し、reserpineなどで減少することを認めた。神経疾患と神経ペプチドの関係については、筋萎縮性側索硬化症の脊髄でTRHが減少していること、脊髄小脳変性症では小脳皮質オリーブ核でTRHが減少していることを認めた。またアルツハイマー型痴呆脳や血管性痴呆脳ゴバソプレッシン濃度の低下している例が多かったが、cck-8やMetenkephalin濃度には有意差を認めなかった。また新たに見出したタヒキニンA及びBの測定系を確立し、P物質と関連して脳内濃度を測定した。またサルに片側舞踏運動を作ることに成功したが、ペプチド含量には有意差を認めなかった。
要介護高齢者の肺炎予防のための効果的口腔ケア看護-歯科専門職連携プログラムの開発

本研究は、在宅訪問看護において肺炎予防に効果的な口腔ケアを要介護高齢者に提供するために歯科専門職との連携による教育プログラムを開発しその成果を検証することを目的としている。2018年度はフィールド変更に伴い熊本県における在宅口腔ケアの実態を全域調査し連携プログラム作成のための地域のニーズと課題について詳細に把握した。その結果、熊本県下の訪問看護においての連携は、歯科医師とは5割強と高く、歯科衛生士との連携は少なかった。看護師の学習経験に基づいた口腔ケアが実施され、約4割が口腔アセスメントや口腔ケア技術の自信不足を示した。そこで研究協力者として在宅歯科衛生士1名を確保し協力を得てIT機器を使用した実践的な介入テキストを作成した。さらに本地域での調査結果を踏まえ介入プログラムを修正し、教育内容に地域の課題及びニーズを反映させた。研究対象者及び施設を確保し、研究協力1施設、訪問看護師6名を対象にグループ教育と個別の技術教育を組み合わせて教育介入を実施することとなった。事前調査を終え、ニーズに基づいたグループ教育を開始した。フィールド変更に伴い、地域特性を正確にアセスメントする必要があり追加調査に時間を要した。在宅口腔ケアにおける地域の歯科専門職との連携状況、訪問看護師の学習ニーズや実施状況の違いに合わせて、教育プログラムを修正した。また、教育介入の主体となる歯科衛生士および対象施設・対象看護師の確保を行い、2018年度後半に教育プログラムの実践を開始したところである。計画全体の流れからおよそ1年の遅れが生じている。2019年度は、研究協力者の歯科衛生士による対象施設への教育介入、動画テキストを活用した技術指導を行うなど教育プログラムをすべて実施し、介入後に質問紙調査および技術評価を行い、教育効果の評価を行う。その結果を踏まえてプログラムを評価、修正し、さらにもう1施設での展開、調査を計画している。歯科衛生士2名による教育介入とその効果の検証を行うところまで予定している。本研究の目的は、在宅訪問看護において肺炎予防に効果的な口腔ケアを要介護高齢者に提供するため、歯科専門職との連携による教育プログラムを開発し、その成果を検証することである。そのため、平成28年度は第一段階として、要介護高齢者に対する展開困難な口腔ケア技術への教育介入プログラムを立案し、事業所における試験的介入の準備を行った。具体的には、ケア技術に関する先行研究・専門書を基盤に技術教育プログラムを作成し、在宅看護教育者1名および認定専門歯科衛生1名に教育内容・方法について専門的見地より意見を求め技術内容について精選し基礎案を作成した。研究代表者の平成29年度異動に伴い、所属施設変更・研究環境の変更に向けての研究者間調整等により、時間が不足したため。H29年度は研究代表者の熊本県への勤務地異動により神奈川県下の試験的介入の調整ができず研究続行が困難となった。そこで研究フィールド変更を目的に、熊本県における本研究の適用性・有用性を検討するため現任校の地域・在宅看護研究者1名、在宅看護口腔ケア研究者1名、熊本県訪問看護ステーション連絡協議会責任者に協力を依頼し、当該介入プログラムの熊本県における実施に関する意見聴取を行った。また熊本県下の在宅口腔ケアの実態については1事業所代表者(看護職)に聞き取りを行った。その結果、熊本市周辺の訪問看護事業所では歯科専門職との連携は神奈川県より高頻度なことが予測され口腔ケア困難要因については神奈川県と同様、開口困難、口内高汚染等が挙がり看護職者の技術学習のニーズがあることが示唆された。そのため現在、調査サンプル数を増やしより詳細な実態を把握する目的で熊本県下の訪問看護連絡協議会に参加する事業所を対象にした調査を6月中に実施する予定である。またIT機器を使用した実践的な介入テキストを認定歯科衛生士の協力を得て作成する予定であったが、事前承諾を得られていた在宅認定歯科衛生士との調整がつかず機器の購入のみとなった。研究代表者の勤務地異動により当初計画の神奈川県下における介入調整ができずフィールド全般の変更を余儀なくされた。そのため、研究計画の修正および修正の根拠となる調査が必要となり追加調査を要し計画は遅延した。また、分担者の異動・削除により平成29年より研究代表者1人での研究となり、企画・実施・調整・作業すべてを1人で実施したため時間が不足した。さらには熊本県における調査協力者の開拓や調整、協力研究者の意見聴取に時間を要した。

フィールド変更に伴い、地域特性を正確にアセスメントする必要があり追加調査に時間を要した。在宅口腔ケアにおける地域の歯科専門職との連携状況、訪問看護師の学習ニーズや実施状況の違いに合わせて、教育プログラムを修正した。また、教育介入の主体となる歯科衛生士および対象施設・対象看護師の確保を行い、2018年度後半に教育プログラムの実践を開始したところである。計画全体の流れからおよそ1年の遅れが生じている。現在、神奈川県下での調査・介入計画を推進中であるが、現任の熊本県下でも在宅口腔ケアの実際に関する調査を実施する。結果と合わせた介入を熊本県下でも行う。研究体制として熊本県の現任校関係者において歯科医師1名、歯科衛生士1名、在宅看護教育者2名の内諾を得た。平成30年度は調査結果を踏まえたプログラム修正を行い、少なくとも認定歯科衛生士2名を研究協力者として確保し、動画テキストの作成を行う。そのテキストを使用した試験的介入を1施設2名程度の看護職者に実施し評価するところまで実施したい。計画の修正に伴い、熊本県の在宅訪問看護に貢献し地域の研究を展開している本学の地域・在宅看護研究者1名に分担研究者として企画・調整および評価など研究分担を依頼する。2019年度は、研究協力者の歯科衛生士による対象施設への教育介入、動画テキストを活用した技術指導を行うなど教育プログラムをすべて実施し、介入後に質問紙調査および技術評価を行い、教育効果の評価を行う。その結果を踏まえてプログラムを評価、修正し、さらにもう1施設での展開、調査を計画している。歯科衛生士2名による教育介入とその効果の検証を行うところまで予定している。当初計画では平成28年度に、1教育プログラム案作成2指導テキスト作成3口腔ケア技術指導のためのプロトコル作成および4倫理審査申請書類作成までを予定していたが、研究代表者の異動に向けての準備、研究環境の調整等により研究準備に充当できる時間が不足し1のみ遂行した。そのため、他職種との調整ができず、予定していた通信、旅費、謝金等の諸費用の使用、参考資料および準備物品等の購入ができなかったため。・変更フィールド変更に伴う追加調査の費用、新規介入施設への訪問・調整、研究補助者雇用のための人件費、新フィールドにおける研究協力者への謝金、会議費等に費用が生じる。また、移動・通信費用、および調整費などが生じる。分担研究者の資料購入・学会参加、旅費なども必要となる。平成29年度に予定していた、教育プログラムで使用するテキストの撮影・再生のためのIT機器タブレット4台を購入する。新規介入施設への訪問・調整、移動・通信費用、研究補助者雇用のための人件費、研究協力者2名への謝金、調整会議費等に費用が生じる。介入前後の調査および口腔ケア技術評価のための細菌カウンターに使用する試料の追加購入、機械の調整費などが生じる。分担研究者の資料購入・学会発表、旅費なども必要となる。介入施設への訪問、調整、研究フィールドの追加による調査費・人件費、新フィールドにおける研究協力者への謝金、会議費に費用が生じる。
ドライプロセスを利用した繊維-蛋白質相互作用制御による低環境負荷な加工技術の開発

我が国の繊維加工において高付加価値付与と低環境負荷は重要な研究課題である。本研究では、快適性向上のための化学繊維ー蛋白質の固着において、ドライプロセスを利用した繊維加工技術の開発を行う。特に、繊維ー蛋白質固着前の加工浴中の「蛋白質の分散」と「繊維ー蛋白質相互作用」に着目し、これらをドライプロセスによって無添加で制御し、高効率な異種材間の架橋反応を行うことで、低環境負荷な繊維加工技術の確立を目指す。
人工林花粉問題と森林観

わが国では、長年、花粉症が問題となっている。戦後の社会的要請を背景として、スギ・ヒノキという単一樹種が大量かつ一斉に植林され、花粉を大量発生する林齢に一斉に達し、花粉症の主な原因となっていることから、本研究は、これを人工林花粉問題と呼んでいる。本年度は、花粉症関係者の意向調査の結果の分析に集中的に取り組み、学会発表、論文投稿を通じてその成果を公表した。主な結果は下記の通りである。京都市都市部148名の分析結果では、花粉症のある人より、花粉症のない人の方が、森の中を散歩するのが好きである傾向が見られた。花粉症を和らげるために社会が重視すべき取組について、花粉を出す植物を減らす取組や広く行われているテレビ等による花粉飛散量の予報は、年齢層が上がるにつれて重視されていた。ありのままの自然が好きな人より、人手の加わった自然が好きな人の方が、花粉を減らすための森林管理に賛同的であった。この結果は、花粉症に対する意識と森林観に関係があることを示すという点で重要である。京都市山間部210名の分析結果では、花粉が舞わないように建物に空気清浄機を設置したりアスファルト面を緑化したりするといったハード面での花粉症対策は、女性より男性に重視される傾向があった。以上の研究成果を、日本森林学会、応用森林学会および米国で行われた国際集会IUFRO WORLD CONGRESSにおいて発表し、英文誌に投稿した。上記の発表、投稿を通じて、花粉症に対する意識は森林観の影響を受けていることを明らかにし、花粉症の有無に加えて、年齢、性別といった属性による意識の差異の検討が重要であることが分かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。花粉症は、くしゃみや鼻水などの症状を引き起こすアレルギー病である。1964年に栃木県日光市でスギ花粉症患者が発見されて以来、日本では、スギさらにはヒノキ花粉症が、患者数の多い都市部で深刻な社会問題となっている。その主な原因は、排ガス等の複数の因子に加え、戦後の社会的要請を背景として、人口密集地帯に、スギ・ヒノキという単一樹種が大量に一斉植林されて出来た人工林が、花粉を大量発生する林齢に一斉に達したためだと考えられる。本研究では、これを人工林花粉問題と呼んでいる。本年度は、特に、花粉対策に関する苗木問題と若者の森林観(森林に対する意識)の解明に取り組んだ。森林観と花粉対策に対する意見の関係性について考察するため、日本とスウェーデン、フィンランドおよび米国の大学生を対象に意識調査を実施した。また、東京都、富山市、京都市の一般市民を対象に、森林と花粉症に対する意識調査を実施した。集計と分析の発表を予定している。花粉症は日本に限った問題ではない。例えば、北欧のシラカンバ花粉症は、日本のスギ・ヒノキ同様、経済価値をもつ樹木の花粉症である点で重要な比較対象である。本研究は、日本の人工林花粉問題に関する研究を国際的な視点で論じ英文論文として蓄積することを目指している。本研究は、人工林花粉問題が起きて久しい日本を花粉被害の重要な事例と位置付けている。世界中の国や地域の将来の人工林花粉問題に対する基礎資料の提供という点で国際的に大きな意義を持つと考えられる。本年度は、特に、若者の森林観の男女差を検討し、国際集会で発表した。従来のアンケート調査に加えて、面接調査を実施した。人工林花粉問題については、林野行政における花粉対策の位置づけを解明するため、苗木の問題に取り組み、特殊品種という概念を森林学会で提唱した。東京都、富山市、京都市および北欧2か国、米国でアンケート調査を実施した。

次年度は、人工林花粉問題と森林観に関する研究の成果を学会発表および英文論文投稿を通じて公表する。花粉症を引き起こす植物に対する地域の人々の意識を、アンケート調査により考察する。これらを通じて、人工林花粉問題の理念と位置づけ、森林観との関係性、および、花粉対策について、環境経済・資源経済両面からの経済評価を行う予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。
皮膚から骨折リスクを評価する簡便で高精度な骨粗鬆症スクリーニング法の開発

今回、研究代表者は新たに開発した肌質解析装置を用いて、皮膚の皮溝構造(肌質)の測定を行うことで骨折リスクを推定する手法の確立を目指して研究を行った。その結果、新たに開発した肌質解析装置が加齢による皮膚の劣化を敏感に検出できることを明らかにした。また、骨粗鬆症の検査結果と肌質解析の結果とを比較することで、皮膚の劣化と骨の劣化に関連性があり、肌質測定を行うことで骨粗鬆症による骨の劣化を推測できる可能性があることを明らかにした。骨粗鬆症は高齢者のQOLを低下させるのみならず、近年の医療費増加を招く要因ともなっており、骨粗鬆症を未然に予防することの重要性は高まっている。効果的な予防・診断には、USPSTFのガイドラインにあるように適切なスクリーニングが推奨されるが、ハイリスク女性が2重エネルギーX線吸収法(DXA)などの骨密度測定検査を受ける機会はそれほど多くない。今回我々は、歯科領域から派生した画像工学的技術を応用して、骨折リスクと皮膚皮溝構造との関連を明らかにし、世界に先駆けて、皮溝構造に基づく簡便で高精度な骨粗鬆症のスクリーニング法を確立することを目的として研究を実行した。前年度から引き続き、皮溝構造から骨強度の劣化を推測する新手法の精度向上を目指して、被験者の追加を行った。今年度は58名のボランティア女性を対象として、皮溝構造解析と骨密度測定、骨構造解析を行った。その結果、皮溝構造解析結果と骨構造解析結果(Sk.Ar)の間にはR=0.46(P<0.05)の相関が認められた。この結果は前年度の研究結果として得られた相関係数(R=0.35)よりも精度の改善が認められたことを示している。この要因としては、被験者が増えたことと、皮溝構造との関連性について、骨構造解析の結果の中でも骨格面積(Sk.Ar)の関与が最も大きいことが明らかとなったためである。一方で、骨密度との相関は前年度の結果から大きな改善は認めなかった。骨粗鬆症の効果的な予防・診断のためには、USPSTFのガイドラインにあるように適切なスクリーニングを行うことが推奨されるが、ハイリスク女性が2重エネルギーX線吸収法(DXA)などの骨密度測定検査を受ける機会はそれほど多くない。今回、我々は歯科領域の数理形態学的手法を皮膚表面のデジタル画像に応用し、簡便かつ高精度に皮溝構造を定量評価するシステムを開発した。このシステムは、加齢による皮膚表面の劣化を評価するとともに、皮膚の状態から骨折リスクを推定できる可能性がある。閉経周辺期の女性を対象として、BMIの取得、DXA法による骨密度測定、数理形態学的手法による骨梁構造解析、皮膚皮溝構造解析を行い、それぞれの相関を求めた。対象は4065歳の健常ボランティア女性41人(54.1歳±7.4歳)であった。結果は、年齢と各皮溝構造パラメータは、高い相関を示した(P=0.670.76)。加齢による皮溝構造の劣化を本システムが検出されている事を示している。また、骨密度と皮溝構造はR=0.346(P=0.026)、骨梁構造と皮溝構造はR=0.383( P=0.013 )の相関を示した。今後、より相関を高める為には、被験者数を増やすとともに、骨粗鬆症罹患者への検査も行う必要があると思われる。これまでの結論として、閉経周辺期女性の骨粗鬆症スクリーニングとして、骨梁構造解析が比較的早期の検出が可能あり、その有用性が確認された。皮膚皮溝構造解析は、加齢による皮膚の劣化を敏感に検出し、その結果から骨折リスクを推定できる可能性を示した。本年度は研究実績の概要に示した通り、ボランティアを対象に年齢と皮溝構造の関係を明らかにした。本内容とその関連内容は、神奈川歯科大学学会および第8回グルコサミン研究会にて発表された。これは研究の目的の初年度の目標に示していた通りである。加えて、次年度の目標として掲げていた骨密度と革溝構造との関係に関しても、一部今年度に研究を進めた。このことから、研究の達成度はおおむね順調に進展していると考えるが、一方で、対象としたボランティアの人数は目標に達していない。次年度の研究では、さらにボランティア参加者の増加を見込んでおり、目標を達成できるみこみである。次年度は、閉経周辺期のボランティア女性を増員し、申請者の開発したシステムで皮溝構造解析を行う。同時にFRAXの取得、DXAによる骨密度測定、超音波踵骨測定装置(QUS)による骨スティッフネス指数の測定および採血による骨代謝マーカーの測定を行い、皮溝構造と骨折リスクとの相関を明らかにする。

加えて、ボランティアの骨折リスクを評価するため、FRAXの取得、DXAによる骨密度測定(GE社製DPX-BRAVO:現有)、QUSによる骨スティッフネス指数測定(GE社製A-1000 Insight:現有)を行う。同時に採血を行いBAP,TRACP-5b,OCなどの骨代謝マーカーの測定を行う。また、パノラマX線撮影を行い、下顎骨下縁皮質骨に基づく骨粗鬆症スクリーニング法との比較も行う予定である。これらの研究をさらに推進するために、次年度は研究補助員の雇用を予定している。国内および国外での学会発表を予定しており、その旅費の使用を計画している。また、研究ボランティアへの謝礼は次年度に支出される予定である。研究補助員の費用および論文別冊、印刷料、翻訳・校閲費、ウェブサイト管理費等が支出予定である。
鏡像体は異常か正常か-発生拘束の生態遺伝学的検証

多くの動物は左右非対称な内臓をもつ。内臓にみる初期発生の左右極性(一次左右性)が反転した動物は、一般に進化していない。巻貝では、一次左右性の極性が反転した鏡像系統がくり返し進化した。しかし、巻貝の鏡像系統はまれであり、鏡像体の進化はあきらかに抑制されている。発生拘束仮説は、左右反転が発生を異常にするから、左巻が進化しにくいと説明する。オナジマイマイのラセミ変異を用い、この発生拘束仮説を検証した。ラセミ変異のホモ接合体が産む卵塊からは、右巻と左巻が孵化する。しかし、ほとんどの卵塊で右巻が左巻より多く孵化する。この原因は、右巻予定卵が左巻予定卵より多く生まれるからか、または、左巻予定胚が死にやすいから、のどちらかである。前者なら、発生の左右反転は、艀化までの生存率とは無関係であることになる。一方、右巻と左巻の兄弟姉妹は、両親由来のゲノムと母親由来の細胞質を共有する。ゆえに、もし左巻のほうが死にやすいなら、左右逆の発生それ自体が艀化率を低下させることを意味する。ゆえに、発生拘束仮説を支持する。8細胞期の大割球と小割球のずれ(らせん度)の方向と角度を測定した結果、らせん度は正規分布し、ほぼ同数の胚が右型と左型に螺旋卵割することがわかった。したがって、ラセミ変異体のらせん卵割は、ゆらぎ左右性(fluctuating asymmetry)を示す。らせん度と孵化率には正の相関があり、らせん度が同じなら艀化率は左巻のほうが低かった。これらの結果は、ラセミ変異卵は、左右極性が偶然に決まるにもかかわらず、左型に発生すると艀花率が低下することを示す。すなわち、左右逆に発生するだけで発生が異常になることがあきらかである。これは、動物界の反鏡像ルールを説明しうる発生拘束の証拠である動物の内臓は普遍的に左右非対称だが,その左右が反転した種(鏡像種)は一般に例を見ない。例外的に巻貝では鏡像種が繰り返し進化したが,その数は実像種に比べ圧倒的に少ない。なぜ,鏡像体は進化しにくいのか。これまでの説明は巻貝の一部にしか適用できなかった。本研究の目的は,すべての動物に適用可能な発生拘束仮説を検証することである。発生拘束とは、それぞれの生物で使われている有限な数の発生プロセスがもたらすパターンの偏りである。本年度は以下の二点を明らかにした。1)発生拘束が鏡像体の進化を抑制しているモノアラガイで,実像体と突然変異で生じた鏡像体を比べると,同じゲノムを持っていたとしても,鏡像体であきらかな発生の異常が見られた。これは,正常な鏡像体を作るための発生プロセスを持たないこと(発生拘束)が鏡像体の進化を抑制している証明である。2)発生拘束が生じる原因しかし,モノアラガイで扱った実像体と鏡像体は,左右極性と母親由来の左右決定因子が同時に異なるため,どちらが異常をもたらすのかはわからなかった。オナジマイマイで見つかった特異な変異個体は,これまでのいかなる例とも異なり,実像体と鏡像体の兄弟を同時に産む。この母性因子を共有した実像体と鏡像体の比較を行なった結果,鏡像体の発生は異常であった。つまり,左右が反転することそれ自体が異常を引き起こす。この結果は,鏡像体への変化はどんな突然変異によって生じても必ず異常をともなうため,発生拘束の進化的変化への影響が大きいことを示唆する。来年度は,鏡像体が進化した原因に焦点を置き,鏡像種で生じた実像体を用いて実験を行なう予定である。動物の内臓は普遍的に左右非対称だが,その左右が反転した種(鏡像種)は一般に例を見ない.突然変異で生じる鏡像体は生態的に異常であるとは考えにくいため,発生拘束が原因としか考えられない.しかし,技術的な問題により,発生拘束仮説を実験的に検証した例はない.本研究では,有肺類の同時雌雄同体と左右極性の遅滞遺伝という特徴を用いて,同一の核遺伝子を共有する右巻と左巻(鏡像体)の作成に成功した.これらの右巻と左巻の比較により,左右逆転した発生が異常かどうか,すなわち発生拘束が存在するかどうかを実験的に検証した.本年度までに以下の三点を明らかにした.1)鏡像体は安定化淘汰を受けているモノアラガイで,殻を作る遺伝子が同じでも左巻は鏡像対称の殻を作れないことを発見した.これは発生拘束の存在を示唆する.その左巻は孵化までの生存率が低下した.よって,左巻は安定化淘汰され進化できないと考えられる.2)発生拘束が鏡像体の異常を引き起こすオナジマイマイのラセミ系統は一匹の母親が右巻と左巻を産む特異な変異系統である.その右巻と左巻は,同じ核ゲノムを持ち,同じ母性効果を受けているので,発生の左右極性だけが異なると考えられる.その右巻と左巻を比較した結果,左巻では殻が鏡像対称でなく,孵化率が低下した.これは,左右反転した発生が正常に進まないという発生拘束の存在を証明している.3)鏡像体の孵化率に相加遺伝分散がある巻貝では例外的に鏡像種が繰り返し進化した.鏡像体はどうやって発生拘束を乗り越えたのか.