hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中国西域およびアジア東辺地域出土馬具の比較研究

本年度は、主に東アジア出土馬具の構造比較のため、昨年度に引き続き中国・韓国・日本列島各地にて資料調査をおこなった。中国の調査では、南方地域出土馬具の調査をおこなったことで、南方地域出土馬具が北方系と考えて間違いない点を確認できた(この馬具を出土した南越王墓は被葬者の没年が判明しているため、馬具編年の歴年代決定の際にも重要となる)。一方、韓国の調査においては半島南西部百済地域において新出の馬具を調査することができた。未だ多くの意見の相違が見られる百済地域と日本列島出土資料の併行関係を考える上で非常に参考になった。さらに、近年伽耶・新羅地域で資料が増加しつつある三韓時代の馬具数点を製作技術的視点から調査することができた。この時期の馬具資料は中国北方に展開していた匈奴や夫余といった遊牧騎馬民族と関連があるとされる資料であり、広く東アジアの騎馬文化を考える上で重要な資料である。この時期の馬具を製作技術的視点から観察する必要性は、昨年度執筆した論文で指摘したが、さらに数点の資料を観察・実測できたことも大きな成果である。日本の各地域の調査でも、大阪・東海地方において馬具(特に鞍金具や轡・鐙)の構造把握を中心におこなった。その他、中国西域地方および内蒙古や東北地方の馬具集成を継続しておこなった。昨年度一部の成果は上記の論文にて公表したが、今後は現状での集成を終えた上で、公表する予定である。以上の中国・韓国・日本の資料は相互に関連性をもっており、本年度の成果として特に強調したい点は、構造把握を基礎におくことで、馬具の編年体系、歴年代観を再検討することが可能となったことである。この点に関しては、さらにいくつかの資料を用いた上で、論文として公表したいと考えている。中国東北地方・韓国・日本列島各地にて資料調査をおこない、その成果の一部を論文2篇として公表した。中国東北地方の調査では、日本列島と関連が深いと指摘されている鞍金具や轡鏡板などの各種馬具の構造を把握することができたことが大きな成果である。また、韓国においては半島南部の慶尚道一帯においてさらに東西交流史上重要な馬具資料が増加している事実を確認するとともに、いくつかの未報告資料を観察する機会を得た。詳細は本報告に譲るが、この未報告資料は日韓の馬具編年上重要な資料と認識している。日本各地の調査(福岡・熊本・大阪・岡山)においても上記中国・韓国と同様の視点で馬具の構造把握に努めた。以上の資料調査において特記すべき成果は、以下のとおりである。(1)日本では、九州国立博物館にて福岡市吉武遺跡群出土の木製鞍や飯塚市山ノ神古墳出土轡鏡板等の構造を詳細に把握することができた点。(2)韓国の慶北大学校等にて、日本と韓半島との関連を考える際に重要な新出の馬具資料を観察する機会を得ることができ、構造の把握ができた点。(3)中国遼寧省・北京の調査では、遼寧省考古博物館や中国歴史博物館等にて詳細が不明であった馬事文化関連資料を観察し、構造を把握できた点。また、上記資料調査と並行して中国西域地方および内蒙古や東北地方の馬具集成も適宜進めている。その一部の成果は論文2篇にて公表したが、来年度もさらに集成を進めるとともに、いくつかのテーマに関して論文として成果を公表する予定である。
世界システムにおけるロシア的主体形成：新経済批評から見るロシア19世紀後半の文学

ドストエフスキーの小説における貨幣の問題について、文化理論的観点から考察を進め、経済、道徳、芸術などの諸領域が互いにどのように結びついているかを明らかにした。前年度に行ったドストエフスキー作品における負債や貨幣嫌悪についての議論に対して、まず、「感情」という観点から再考した。一般的に、貨幣の導入によって人間どうしのコミュニケーションは脱人格化、脱情動化すると言われているが、ドストエフスキーの作品においては、貨幣が情動化を促進する。この問題について、世界システムにおける周縁地域で貨幣や市場経済が導入される際に、社会の経済的負債化が生じると同時に、他者に対する道徳的負債が発生して人格の問題が前景化し、感情が強化されるという過程を検討した。さらに、この人格的・道徳的負債という問題系が、ドストエフスキーの小説テクストにおける「対話性」(バフチン)という特徴をもたらしていることを論じた。これらの研究結果をまとめ、“Debt, Dialogue, and Emotion: Aspects of “Exchange" in Dostoevsky's Works"というタイトルで学会発表を行った。学会では、国内・海外のドストエフスキーやバフチンの研究者と意見交換をし、経済的観点からの最新の研究に関する情報提供を多く受けた。また、海外の他の研究者らとともに、次年度開催のドストエフスキーに関するパネル発表の計画を立て、後発的に市場化する社会における信仰や時間意識の不安定性という視点から作家を論じることとした。研究代表者の母親の体調が悪化し、研究代表者は長期休暇期間中に帰省して介護をすることとなり、研究時間が十分取れなくなった。また研究代表者は、所属する金沢大学国際基幹教育院において2018年度に新設された総合教育部で、一括入試による新入生のクラス担任に指名され、新教科の担当、学生の進路指導、不登校学生の指導などの業務に多くの時間がとられ、授業期間には全く研究時間がとれなり、一時期は体調も崩した。昨年度に論文化できなかったドストエフスキー論を論文化し、さらに対象とする作家を広げ、交換経済や貨幣という観点から、総合的に19世紀後半の社会と文化を把握する。特に貨幣システムに対する「信用」と神への「信仰」という、経済と宗教の領域の問題を、対比させつつ考察する予定である。本研究課題の初年度にあたる今年はまず、モラル・エコノミーや、西欧における情念と経済(商業)の関係などについての理論的研究、ドストエフスキーの時代におけるロシアの経済状況に関する研究、ドストエフスキーに関する先行研究などを調査し、ドストエフスキーの諸作品において、遺産・負債・賭博などの経済、特に貨幣にまつわる要素が作品全体において果たす意味について考察を進めた。作品で問題化される西欧とロシアとの関係を、世界システムにおけるロシアの地位の問題の反映ととらえ、貨幣にまつわるテーマをとおして、西欧的な「経済人」に対抗するロシア的主体が創出される論理について検討した。この分析をもとに、2017年度に学会発表や論文化を行いたいと考えている。3月には、ロシア国立図書館(モスクワ)にて19世紀ロシア文学関連の資料を収集し、国内外の研究者との交流も行った。19世紀ロシア文学を対象とした本研究は、以前から行っている、ソヴィエト的主体に関する経済的観点からの研究の延長線上にあり、二つの研究は同じ理論的関心に基づいている。6月には、この問題関心に基づく報告「再始動する批判的知性ーポスト・スターリン期の文学と社会」を行い、それをもとに論文を執筆した。さらに、中世から現代に至るまで原料輸出がロシア社会の経済基盤をなしてきたという広い歴史的視野から、世界システムにおけるロシアの位置と、それが規定する文化形態について論じる見通しを得た。本研究課題を進めていくための準備ができたと考えている。本研究課題を進めていくための歴史的パースペクティヴを固めることを優先したため、具体的対象の調査・分析がやや遅れている。ドストエフスキーの諸作品に頻出する負債、賭博、貨幣嫌悪といった経済的モチーフの重要性について検討するため、前年度から行っていた小説の読解、先行するドストエフスキー研究の調査などを継続し、その結果をまとめて学会発表を行った。19世紀後半、ロシア社会にも市場経済・資本主義が導入され、経済の金融化が進むが、そうした社会の転換を支えるべき公的経済制度は未熟で、この不備を補完する非公式の負債ネットワークが生まれた。発表では、ドストエフスキー作品において語られる、神への信・不信や地上の贈与交換の引き起こす犯罪や道徳的トラブルなどが、このような市場経済移行期の社会における経済的な超越的制度の脆弱性に深く規定されていることを論じた。また、ロシア地域における交換経済や貨幣の問題を巨視的な見通しにおいて捉えるため、以下のようなことも行った。-貨幣・商品と記念碑との相似性という点からソ連時代のテロルの記憶の問題について口頭発表(「記念碑はユートピアを記憶できるのかー共産主義建築、その過去・未来・ディストピア」於ゲンロンカフェ(他2名と共同発表)、2018年3月など)。-現代ロシアにおける、市場経済のもとで進むソ連回帰の運動や、テロルの記念碑の欠如について、ロシア論壇の調査や論考の翻訳を行い(アレクサンドル・エトキント「ハードとソフト」『ゲンロン7』2017年、159-183頁;イリヤ・カリーニン「魚類メランコリー学、あるいは過去への沈潜」『ゲンロン7』2017年、184-203頁)、共同討議(「歴史をつくりなおすー文化的基盤としてのソ連」(他4名と共著)、『ゲンロン7』2017年、44-91頁)を行った。

-ソ連時代に、指令経済によって貨幣を通した交換経済が抑圧される状況下で、非公式な贈与経済が発展したという点を、後期ソ連文学の展開と絡めて検討し、論文化した。昨年度行ったドストエフスキーに関する考察を具体的な論考のかたちにし、口頭発表できた。ただ、同じ問題関心から行った他の研究の完結を優先したため、ドストエフスキー論については、論文化できなかった。ドストエフスキーの小説における貨幣の問題について、文化理論的観点から考察を進め、経済、道徳、芸術などの諸領域が互いにどのように結びついているかを明らかにした。前年度に行ったドストエフスキー作品における負債や貨幣嫌悪についての議論に対して、まず、「感情」という観点から再考した。一般的に、貨幣の導入によって人間どうしのコミュニケーションは脱人格化、脱情動化すると言われているが、ドストエフスキーの作品においては、貨幣が情動化を促進する。この問題について、世界システムにおける周縁地域で貨幣や市場経済が導入される際に、社会の経済的負債化が生じると同時に、他者に対する道徳的負債が発生して人格の問題が前景化し、感情が強化されるという過程を検討した。さらに、この人格的・道徳的負債という問題系が、ドストエフスキーの小説テクストにおける「対話性」(バフチン)という特徴をもたらしていることを論じた。これらの研究結果をまとめ、“Debt, Dialogue, and Emotion: Aspects of “Exchange" in Dostoevsky's Works"というタイトルで学会発表を行った。学会では、国内・海外のドストエフスキーやバフチンの研究者と意見交換をし、経済的観点からの最新の研究に関する情報提供を多く受けた。また、海外の他の研究者らとともに、次年度開催のドストエフスキーに関するパネル発表の計画を立て、後発的に市場化する社会における信仰や時間意識の不安定性という視点から作家を論じることとした。研究代表者の母親の体調が悪化し、研究代表者は長期休暇期間中に帰省して介護をすることとなり、研究時間が十分取れなくなった。また研究代表者は、所属する金沢大学国際基幹教育院において2018年度に新設された総合教育部で、一括入試による新入生のクラス担任に指名され、新教科の担当、学生の進路指導、不登校学生の指導などの業務に多くの時間がとられ、授業期間には全く研究時間がとれなり、一時期は体調も崩した。本研究課題の基本的視座は今年度で得られたので、今後は具体的な研究成果をスムーズに発表していけると考えている。今年度の発表をもとにしてドストエフスキー論を論文化したい。また交換経済や貨幣の問題に関して、引きつづき、ロシア地域のより長期にわたる歴史的展開というパースペクティヴを意識しつつ、他の対象に研究範囲を広げていきたい。昨年度に論文化できなかったドストエフスキー論を論文化し、さらに対象とする作家を広げ、交換経済や貨幣という観点から、総合的に19世紀後半の社会と文化を把握する。特に貨幣システムに対する「信用」と神への「信仰」という、経済と宗教の領域の問題を、対比させつつ考察する予定である。
化学受容器反射系と圧受容器反射系の相互作用

化学受容器反射系と圧受容器反射系の相互作用を調べるためのコントロールとして、まず、各種圧受容器反射系(頸動脈洞圧受容器反射系(CS)、大動脈弓圧受容反射器系(Ao)並びに心肺領域圧受容器反射系(Cp))間の相互作用を調べておかなければならない。ウサギを用い、急速少量脱血法を用いて開ループゲイン(G)を求めた。CSとAoの相互作用は0.4、AoとCpは0.5、CpとCSは0.1、CSとAoとCpの3反射系が互に関与しているのは2.1であった。これらの相互作用系のGの合計は3.1であった。3つの反射系が全て一緒に働いた時のGは7.4であったので、その約42%が相互作用系であると結論できる。さらに、この結果より、3種の圧反射系間には空間的相互作用が存在するといえる。次いで、圧受容器反射系間の時間的相互作用が存在するか否かを検討した。イヌの両頸動脈洞を体循環系より遊離し、頸動脈洞の内圧を20mmHg上昇または下降させ、その時の体血圧の下降または上昇分を計測した。さらに、体循環系より急速少量脱血を行い迷走神経を介する圧反射系(V)の調節力を求めた。この両反射系に同時に入力を与えた時の調節力は6.7であった。頸動脈洞内圧を20mmHg下降させた後、5秒、15秒、30秒、60秒、120秒後に急速少量脱血を行って反射性血圧調節能(【G_5】、【G_(15)】、【G_(30)】、【G_(60)】、【G_(120)】)を求めた。【G_5】は2.3±1.2、【G_(15)】は1.9±1.3、【G_(30)】は1.7±0.6、【G_(60)】は1.6±0.6、【G_(120)】は1.2±0.7であった。【G_(120)】の値は、従来から報告されているV系の調節力とほぼ等しく、この値にはCS系の寄与は全く無い。【G_(120)】と有意の差を示すのは【G_5】、【G_(15)】、【G_(30)】であり、CS系の影響は30秒後まで続くと結論できる。すなわち時間的相互作用も存在する。さらに、フェニレフリンを用いて血圧調節能を求める方法の妥当性を検討した。フェニレフリンを投与して、急速少量脱血法によりGを求めるとGは顕著に低下した。従って、フェニレフリンを用いる方法はよくない。
高校や大学で利用できる新しい原子物理学分野の教材開発に関する研究

高校や大学における原子物理学に関する教材として半導体レーザーを光源としてルビジウム原子の遷移周波数に対するレーザー誘起蛍光を観察することができ、高信頼度と可搬性を兼ね備えたレーザー分光実験機器を開発した。また、ホロカソードランプを用いて遮光を必要とせず高感度に光電効果を検出する技術を開発するとともにセシウムの仕事関数を求め、実験教材としての精度や性能向上に向けた検討を行った。近赤外外部共振器型半導体レーザーを用いて、ルビジウム原子のレーザー誘起蛍光を観測する実験を行った。光源、光学部品及びそのマウント、原子セル、検出装置の全てを取手つきブレッドボードの上に配置し、可搬型で小型の教材化をはかった。レーザー光の周波数を連続的に掃引させながら原子セルの様子をCCDカメラで観察した結果、4か所の波長で明るく輝く蛍光線が観測できた。この線は入射レーザー光の光路と一致しており、レーザー光による原子のレーザー誘起蛍光と確認された。入射光強度が0.1mW/cm^2以下でもモニタ上で明確に確認できるほどの蛍光量が得られ、かつ再現性よくこの様子は観察することができた。これらより、上記で製作した実験機器はボーアの振動数条件を示すのに適した実験教材性能を有すると認められた。実験台自体が可搬型のブレッドボードなので、今後はこの機器を移動して科学実験教室や物理学の学生実験授業へと利用する方策を検討する予定である。ホロカソードランプを用いた光電効果実験では、放電プラズマのインピーダンス変化を観測するための実験機器を設計し、製作した。ランプの固定具を用意し、高電圧に耐えられるバラスト抵抗、及び交流電気信号検出用のコンデンサを購入し、信号検出回路を製作した。放電用の高圧電源にこれらの回路を接続したあとランプにも接続し、およそ300V以上で安定して放電が生成されることを確認した。光電効果を起こすための入射光源としてハロゲンランプを整備し、そこからの出力光をホロカソードランプへと導く光路の設計と配置を行った。H23年度以降、光電信号の検出に取り組む。本研究は高校や大学で量子論を学ぶうえで効果的な実験教材を開発することである。H22年度は原子による光の吸収と放出現象に焦点を当て、それを目で見て観察できる教材を開発した。H23年度は新たに光電効果の実験教材開発に着手した。我々の研究のセールスポイントはホロカソードランプに光を照射して光電効果を起こすことで、このような光電効果の観測方法は今までに例がない。そこでまず始めに窒化ガリウム半導体レーザー(波長400nm)からの光をCsのホロカソードランプへ照射し、光電効果の発生とその信号の検出について確かめた。Csの仕事関数は1.9eVであることが知られており、入射光子のエネルギーのほうが圧倒的に大きい。実験の結果、光照射に伴う放電プラズマのインピーダンス変化として、光電効果の信号をオシロスコープ画面上で観測できた。また、入射光強度に対する光電効果信号強度の変化を測定したところ、入射光強度の増加とともに光電効果信号は比例して増加した。さらに光源をハロゲンランプに代え、バンドパスフィルターで中心波長600nm、530nm、450nmの3つの波長域の光(半値全幅はいずれも100nm)を同じ強度でそれぞれCsのホロカソードランプへ照射し、入射光波長が光電効果信号に与える効果を調べた。その結果、短い波長の光ほど大きな光電効果信号が得ることができた。これは金属面での光電子放出に関する量子効率によってもたらされた結果であると考えられる。ホロカソードランプの中には放電をおこすために気体(Ne)が封入されているが、光電子がこの気体に衝突して消滅した効果については今回明らかにすることができなかった。本年度はホロカソードランプの実験教材化を目指すうえで、光電効果信号検出系に改良を加えた。従来は当該信号検出のためにロックイン増幅器を使用して高感度検出を行ってきた。我々は、物理実験教材として大学生や高校生にでも原理を理解しやすく、実験操作に困難を伴わずに光電効果信号を検出できる方法の確立を目的に、ロックイン増幅器を高性能な電気的なバンドパスフィルタで代替し、信号を検出することを試みた。我々はこのフィルターとして多重帰還型バンドパスフィルターを選択し、設計性能として中心周波数が400Hzでバンド幅10Hzのフィルターを製作した。実際の特性を確認したところ中心周波数は410Hzでバンド幅は20Hzとなったが、この回路の想定した用途に大きな影響は及ぼさないと判断し、この製作したフィルター回路を用いて光電効果信号の検出に取り組んだ。セシウムが陰極物質となるホロカソードランプにヘリウムネオンレーザー光を照射し、光電効果の実験を行った。上述のバンドパスフィルターを通して得られた電気信号から光電効果信号を得た。入射光強度を下げながら光電効果の信号強度を測定し、どれくらいの入射光強度まで信号が検出可能かを調べた。

その結果、バンドパスフィルターを使用しなければ直接測定による光電効果信号の検出限界が入射光強度36mW/cm2であったのに対して、我々が製作したバンドパスフィルターによってそれを2.4mW/cm2まで小さくすることが可能となった。この2.4mW/cm2という値は、我々がロックイン増幅器を用いてセシウムの仕事関数を測定した際に用いた入射光強度(2mW/cm2)に匹敵する値であり、我々の製作したバンドパスフィルターはロックイン増幅器と比べても同等の信号検出性能を有すると結論づけることができた。原子のエネルギー準位を観測する実験教材を、半導体レーザーを光源として開発できた。小型で持ち運びできる、再現性のよい教材に仕上げることができた。光電効果の実験教材は、ホロカソードランプを光電管の代わりに用いる方法として初めて光電効果の信号観測に成功し、入射光に対する光電効果信号の強度依存性、入射光波長に対する信号強度の変化などを観測できた。これらのことから、ホロカソードランプを光電効果実験教材へ利用できる見通しを得た。24年度が最終年度であるため、記入しない。ホロカソードランプに照射する光源を単色化し、陰極元素(Cs)の仕事関数を測定できるか試みる。データの解析方法、再現性、観測信号の諸特性を実験により確かめる。得られた仕事関数の値を今までに報告されているCsの仕事関数の値と比較し、放電により金属の仕事関数の値がどのような影響を受けるか明らかにする。使用する金属元素の種類を変えて同様の実験を試み、異なる元素の仕事関数の値も得られるかどうか明らかにする。
新規水素貯蔵材料の研究

来る水素エネルギー社会を支えるキーテクノロジーとして、高効率水素貯蔵・発生技術の確立が求められている。特に、ポータブル水素発生システムが携帯電話やパーソナルコンピューターなどの燃料電池電源の燃料として多様なニーズに対応できるため、安全、便利、確実な水素発生システムの確立が強く求められている。本研究では各種金属化合物を出発原料として用いて探索した結果、鉄・ニッケル合金ナノ粒子がアンモニアボランの加水分解反応に高い触媒活性を示すことを見出した。本触媒は、白金触媒に近い高触媒活性を示し、特に組成FeO.5Ni0.5の合金ナノ粒子の活性が最も高いことが明らかになった。本触媒の注目すべき特徴は、空気中においても高い耐久性を有することであり、また、使用後触媒を磁気的に分離、リサイクルできることである。本合金ナノ粒子触媒を用いることにより、水素発生量はアンモニアボランに対して19重量%以上に達している。本触媒のような卑金属の高活性触媒の発見は、本ポータブル水素発生システムの低コスト化と高効率化に可能性を見出し、実用化の可能性を高めた。本システムは、強アルカリによる溶液の安定化が必要という問題点を持つ既知のナトリウムボロハイドライドの加水分解による水素発生システムと比べ、溶液が中性であるという大きなメリットを持つ。同反応は、新しい、安全、便利なポータブル燃料電池用水素発生方法として、高い可能性を持っている。本研究はタングステンカーバイド等の貴金属代替(非貴金属)触媒は、アンモニアボラン及びその誘導体化合物の加水分解反応に高い活性を示し、室温という温和な温度において、制御可能な条件下で効率よく水素ガスを発生させることができることを見出した。貴金属触媒のみならず、これらの非貴金属触媒は、同反応に有効であることを発見したことは、本ポータブル水素発生システムの低コスト化と高効率化に可能性を見出し、実用化の可能性を高めた。本システムの水素発生量は、反応物に対して9重量%に達し、水素発生システムの中で最高の値となっている。さらに、強アルカリによる溶液の安定化が必要という弱点を持つ既知のナトリウムボロハイドライドの加水分解による水素発生システムと比べ、溶液が中性であるという大きなメリットを持つ。また、アンモニアボランの加熱分解による他の水素発生システムと比べ、反応が室温という温和な条件下で効率よく進行するというメリットを持つ。本研究では各種金属化合物を出発原料として用いて探索した結果、アモルファス鉄ナノ粒子がアンモニアボランの加水分解反応に高い触媒活性を示すことを見出した。本発見の注目すべき特徴は、γ-Al_2O_3などの担体に担持した鉄ナノ粒子は本反応にまったく触媒活性を示さないのに対して、特殊な方法によって生成したアモルファス鉄ナノ粒子は白金などの貴金属系触媒に匹敵する高い活性を示すことである。本アモルフャス鉄ナノ粒子触媒を用いることにより、水素発生量はアンモニアボランに対して19重量%以上に達している。鉄のような卑金属の触媒は、同反応に有効であることを発見したことは、本ポータブル水素発生システムの低コスト化と高効率化に可能性を見出し、実用化の可能性を高めた。本システムは、強アルカリによる溶液の安定化が必要という弱点を持つ既知のナトリウムボロハイドライドの加水分解による水素発生システムと比べ、溶液が中性であるという大きなメリットを持つ。
環境負荷要因を考慮した日本酪農の生産性向上に関する計量分析

1.研究の目的:従来のわが国農業における生産性分析の問題点の1つとして、農業の環境負荷要因が考慮されていない点があげられる。畜産に典型的にみられる糞尿等の環境負荷要因を明示的に取り入れた生産性の計量分析は、わが国の農業経済学界において、ほとんど試みられていない。そこで、本研究では、生産経済学の理論を授用して、糞尿等の環境負荷要因を、処理費用を要する副産物として、生産可能性集合(生産関数)に明示的に導入し、線形計画法で計測可能なモデルを構築すると共に、糞尿などの環境負荷軽減と生産性向上が同時に求められている酪農を対象として、提示したモデルを計測し、環境負荷要因が酪農の生産性に及ぼす影響を計量的に明らかにすることを目的とした。2.本年度の成果:昨年度は、分析方法について、(1)環境負荷要因についての価格データがなくても計測可能で、しかも(2)計測モデルが線形計画法となって目的解が容易に求めうるような分析モデルを用い、北海道の酪農データを用いて分析を試行した。本年度の分析に用いたデータも昨年度と同じものであるが、計測モデルを精緻化した。線形計画法で計測された生産性(技術効率)は、計量経済学的方法のように、計測値の統計的検討を加えることができないという難点を有している。本年度のモデルでは、ブートストラップ法を用いて信頼区間等を推計し、昨年度の計測結果を統計的に検討した。分析の結果、家畜糞尿を環境要因として考慮しない従来の生産性の計測値は、本モデルの計測値と比べて過大である点にくわえ、規模拡大による生産非効率の改善よりも、現状の規模のもとで生産非効率を改善する方が生産性向上に、より大きく寄与する点が信頼区間の推計から示された。1.研究目的:畜産に典型的にみられる糞尿等の環境負荷要因を明示的に取り入れた生産性の計量分析は、わが国の農業経済学界において、ほとんど試みられていない。本研究の目的は、生産経済学の理論を援用して、糞尿等の環境負荷要因を、処理費用を要する副産物として、生産可能性集合(生産関数)に明示的に導入し、線形計画法で計測可能なモデルを構築すると共に、糞尿などの環境負荷軽減と生産性向上が同時に求められている酪農を対象として、提示したモデルを計測し、環境負荷要因が酪農の生産性に及ぼす影響を計量的に明らかにすることにある。2.本年度の成果:分析に先立ち、事実認識として酪農の糞尿処理および本研究の分析方法に関連する内外の研究について、文献サーベイによって整理した。分析方法について、(1)環境負荷要因についての価格データがなくても計測可能で、しかも(2)計測モデルが線形計画法となって目的解が容易に求め得るような分析モデルを用い、北海道の酪農家データを用いて分析を試行した。分析の結果、家畜糞尿を環境要因として考慮しない従来の分析方法による生産性の計測値は、本分析方法の計測値と比べると過大となっていた。3.今後の課題:本年度の分析に用いたデータは、特定地域のものであり、今後、農学系大学、農林水産省、試験場等の関係機関におけるデータも分析することによって、さらに実証分析を積み重ね、分析結果の一般化を試みることが今後の課題である。
活物質/カーボンナノ複合構造の精密制御と充放電機能の向上

細孔サイズが電解質イオン溶媒和サイズと同程度あるいは小さいにも関わらず,あるミクロ多孔カーボンは異常に大きな電気二重層比容量を示した。細孔内におけるイオンの溶媒和状態を分析し,ミクロ細孔内にはバルク溶液中に比べて溶媒和数が低いLiイオンが存在し,そのLiイオンの割合が高いミクロ多孔カーボンほど,電気二重層容量が大きくなることを明らかにした。また,新しいLi2MnSiO4ナノ結晶・カーボンナノ複合材料やSi/多孔カーボンナノ複合材料を開発し,高容量発現やサイクル安定性の向上に成功するとともに,充放電特性とナノ複合構造の関連性を詳細に調べた。フェノール性オリゴマー部位とシロキサン部位を有する有機ー無機ハイブリッドポリマーを出発物質として,ゲル化,炭化,さらにシリカエッチングにより,0.6 nm以下のウルトラミクロ細孔を優先的に有するミクロ多孔カーボンを合成した。またシリカコロイド等を鋳型にしたメゾ・マクロ多孔カーボンも合成し,一般的なミクロ多孔カーボンであるACF炭素も入手して,Li塩のPC溶液を電解液としたEDLC測定を行った。ハイブリッドポリマー由来のミクロ多孔カーボンは,他の多孔カーボンより単位表面積当りの比容量が非常に高いことを突き止め,細孔サイズや細孔構造が電解質イオンの溶媒和構造や電気二重層構造に影響していることが示唆された。一方,同有機ー無機ハイブリッドポリマーをSi源およびカーボン源として用い,Li,Mn源と量論比で混合し,ゲル化,焼成することにより,Li2MnSiO4ナノ結晶とカーボンがナノレベルで均一に複合化した新しい2次構造体を一段で合成することにも成功した。また,同合成において,CNTを混合させることにより,CNTを含むLi2MnSiO4・カーボンナノ複合体を得ることにも成功した。室温条件における定電流充放電測定において,バルク試料は多くの導電助剤を加えても数十mAh/g程度の容量しか発現しないが,Li2MnSiO4ナノ結晶・カーボンナノ複合体は,室温において200 mAh/g程度,CNT複合系は226 mAh/g(組成式当たり1.36 Liに相当)の高容量を発現した。同Li2MnSiO4ナノ結晶・カーボンナノ複合体では,これまで困難であった1電子以上の反応を充放電に利用できることがわかった。フェノール性オリゴマー部位とシロキサン部位を有する有機ー無機ハイブリッドポリマーから合成したミクロ多孔カーボンやシリカコロイドを鋳型にした合成したメゾ・マクロ多孔カーボン,一般的なミクロ多孔カーボンであるACF系炭素について,Li-NMRやラマンスペクトル測定を行い,バルク溶液中と比べてミクロ細孔内ではLiイオンの溶媒和数が減少すること突き止めた。メゾ・マクロ多孔カーボンに比べて,有機ー無機ハイブリッドポリマーから得たミクロ多孔カーボン内においては脱溶媒和したLiイオンが電気二重層を形成するため,その厚みの減少が比容量増大の一因であることを示した。さらに,同有機ー無機ハイブリッドポリマーを出発物質として合成するLi2MnSiO4(LMS)ナノ結晶・カーボンナノ複合体について,ポリマー組成や焼成温度等の条件を系統的に変化させ,LMS結晶サイズやカーボン含有量,比表面積を精密に制御することに成功した。得られるナノ複合体の充放電特性と各構造パラメータとの関連性を調べ,20wt%以上のカーボン含有量において発現容量がほぼ飽和し,その条件においてはLMS結晶サイズが小さくなるほど高容量が発現することがわかった。カーボン源としてカーボンナノチューブを複合化させるとより少ないカーボン含有量で高容量が発現することも突き止めた。一方,シリカコロイドを鋳型にしたメゾ・マクロ多孔カーボンの合成において前駆体に利用するSiO2・カーボン複合体をMg還元し,Si・多孔カーボンナノ複合体へ変換することに成功した。SiO2・カーボン前駆体を予めにエッチングして空隙を導入することにより,SiO2の還元率が向上すること,そのようにして得た複合体は,充放電サイクル繰り返しに伴う容量維持率が向上すること,を明らかにした。本研究では,カーボンナノ多孔体とナノ活物質の複合構造の精密な制御を通した充放電機能の向上,また,これまで未解明であったナノ細孔空間での電解液構造の特異性や活物質のナノサイズ化に伴うLi挿入脱離特性の特異性を明らかにすることを目指した。これまでの研究において,ミクロ多孔カーボン細孔内での電解質イオンの脱溶媒和が電気二重層容量の向上の要因であることを証明し,また,多孔カーボン細孔内でのSiナノ結晶のin situ合成やLi2MnSiO4(LMS)ナノ結晶・カーボンナノ複合体の新規合成による充放電特性の向上に成功している。平成27年度は,上記ナノ複合材料のさらなる機能向上ならびに構造と機能の相関性解明を行った。LMSナノ結晶・カーボンナノ複合体において,組成式当たり1つ以上のLiイオンの反応に相当する高容量発現に成功しているが,同材料にCrやBをドーピングすることにより,さらに高容量化やサイクル安定性の向上が可能であることを見出した。また,インピーダンス測定を行い,ナノ結晶化やカーボンナノチューブ複合,CrやBのドーピングにより,充放電に伴う反応抵抗がLMSバルク結晶より大幅に減少することを突き止めた。さらに,バルク結晶では充放電に伴い結晶がアモルファス化するのに対し,ナノ結晶・カーボンナノチューブ複合系では,充放電を繰り返しても結晶構造がある程度維持されていることを突き止め,これらがナノ複合材料の高容量化やサイクル安定性の向上に繋がっていることを明らかにした。

一方,Si・多孔カーボンナノ複合体については,Si析出量や細孔体積などを系統的に変化させた種々のナノ複合材料を合成することを可能にし,SiーLiの合金・脱合金化反応に伴う体積変化に必要なバッファ空間をカーボン細孔内に確保することや,ナノSi結晶が高分散状態でカーボンナノ空間内に担持されることが必要であることを明らかにした。細孔サイズが電解質イオン溶媒和サイズと同程度あるいは小さいにも関わらず,あるミクロ多孔カーボンは異常に大きな電気二重層比容量を示した。細孔内におけるイオンの溶媒和状態を分析し,ミクロ細孔内にはバルク溶液中に比べて溶媒和数が低いLiイオンが存在し,そのLiイオンの割合が高いミクロ多孔カーボンほど,電気二重層容量が大きくなることを明らかにした。また,新しいLi2MnSiO4ナノ結晶・カーボンナノ複合材料やSi/多孔カーボンナノ複合材料を開発し,高容量発現やサイクル安定性の向上に成功するとともに,充放電特性とナノ複合構造の関連性を詳細に調べた。EDLC特性については,電解質イオンの溶媒和数にまで踏み込んで分析をし,容量と関連づけることに世界で初めて成功した。Liイオン電池活物質についても,Mnシリケート系材料の飛躍的な性能発現に成功し,また新しくSi/多孔カーボン系の材料開発にも成功し,多くの成果を上げた。27年度が最終年度であるため、記入しない。電気化学,コロイド界面化学ナノ構造が物性に与える影響についてさらに追及を行い,ナノ構造制御によりもたらされる機能の特異性を明らかにする。また,平成26年度に合成に成功したSi・多孔カーボンについても,ナノ複合構造と充放電特性の相関性を解明し,機能向上のための構造設計指針を提示する。平成25年度はナノ多孔体やナノ複合体の合成法の開発を中心に行う計画であったが,新しい合成法の開発とともに得られる新規材料が優れた充放電特性を示すことをすでに見出している。H26年度に新たな材料の可能性も見出したため,この材料開発のための物品費も合わせて平成27年度に必要となった。さらに,最終年度の研究加速のための人件費を確保した。合成条件を変化させてより精密なナノ構造制御を行い,ナノ構造と充放電特性との相関性を解明し,より高機能化を目指す。さらに,バルクとは異なるナノ特有の機能発現を明らかにして,従来材料の性能を凌駕すると物性発現を目指す。材料合成や分析のための物品費,学会発表旅費ならびに人件費・謝金として消化する予定である。平成25年度は合成実験が中心であったため,必要な試薬類の購入で予算を消化した。高額な電気化学資材などの購入はその研究を主体とする平成26年度以降で必要となるため,基金助成金分を次年度に持越し,消化することとした。主として,電気化学測定やそのほか高度分析に必要な資材の購入で消化する予定である。
表面筋電位と脳波による特異動作の検知とその医療ミス防止対策への適用

本研究では、内視鏡手術の手技の中でも難易度が高い手術糸の結紮操作を7つの手技に分類し、鉗子の操作量から手術手技を自動識別し、識別された糸結び手技に対して、術者の表面筋電位(SEMG)に基づき、自己組織化マップを用いて通常とは異なる特異操作の判別を行い、特異操作時に術者に警告するシステムを構築した。また、術者の脳波(EEG)を測定することにより、医療ミスや患者の容態急変時の感情の変化や医師の心情状態の特異性を検出することを目的に、基礎実験として、脳波による(1)驚き感情の検出、(2)精神的疲労の観測を試みた。最終年度は、初年度に進行が遅れてしまった脳波の解析を主に行った。具体的には、以下の手法で解析を行った。[a]脳波の周波数解析:脳波を高速フーリエ変換し、スペクトルの変化から被験者の興奮度やストレスの原因などを特定することを試みた。本研究では、特に変化が現れやすいα波とβ波に注目した。[b]事象関連電位(ERP):事象関連電位(ERP)は、人間が内的・外的刺激を受けた際の認知や思考の結果として、刺激後数百ミリ秒程度後に脳が反応する電気的生理反応のことである。本研究では特に人間が失敗(エラー)を起こした際に観測されるエラー関連陰性電位(ERN)に着目し、手術における医療ミスという重要性の高いエラーに対して、脳波の計測により医療ミス発生時のERNの検出を試みた。医療ミスあるいはその予兆の検出を行うため、基礎実験として以下の実験を行った。驚き感情の検出:手術中にミスを犯した際の医師の感情として、驚きに近い感情が現れると考え,急激な外的刺激を与えた際の脳波を測定し、反応を観察した。具体的には、被験者が安静な状態の時に,突然被験者の前におもりを落下させることにより刺激を与えた。結果として、刺激時に被験者の高周波数帯α波およびβ波に顕著なスペクトル変化が見られた。また、刺激後の脳波形の変化を観察したところ、一部の被験者からERPを検出できた。脳波のリアルタイム測定を実現するために時間が掛かかったが、表面筋電位のみでは既に研究目的を達成できており、本実験により表面筋電位と脳波は解析するサンプリング周波数が大きく異なるため、表面筋電位と同じ特徴ベクトルに脳波を含めて特異動作判別を行うのではなく、表面筋電位による特異判別とは別に、脳波によるヒヤリハットの検出を行うことにより、医療ミスを防止する多重安全支援システムを構築できるという結論に至った。初年度は、手術手技の中でも難易度の高い手術糸の結紮操作に対して自動動作識別を行い、結紮操作の中で縫合不全との関連性が高い糸結び動作に対して、術者の表面筋電位に基づいて自己組織化マップ(SOM)により特異操作判別を行い、特異操作時に術者に警告するシステムを構築した。具体的には、以下の手順で研究を実施した。[a]基本鉗子操作の識別:結紮操作における手術手技を左右の腕の動作を組み合わせ、7種類の動作に分類し、鉗子に取り付けた力覚提示デバイスとひずみゲージにより鉗子操作量を計測し、閾値により両腕での動作の自動識別を行い、高い識別率が得られた。[b]筋電位と脳波データの収集:糸結び動作の特異性を判別するために、通常操作とは異なる特異操作を、姿勢、握り、引張、突発、力み、の5種類として定義し、自己組織化マップを学習させるための特徴量データ(鉗子操作量および表面筋電位)を測定し、収集した。[c]特異性抽出ベクトルの形成と特異性の解析:鉗子操作量による特徴ベクトルを入力とするSOM1と、表面筋電位に基づく特徴ベクトルを入力とするSOM2の2つのSOMを用いて階層的に特異操作を判別する手法を考案し、高い判別率が得られた。また、特異操作と判別された際に、モニター画面の色変更、チャイム音、力覚デバイスPHANTOM Omniによる力覚制御により術者に警告するシステムを構築した。研究は順調に進んでおり、一部次年度実施予定の計画にも進展しているが、脳波の利用に関しては交付額減額の可能性があり当初の交付決定額の7割までしか支出が認められなかったため、脳波計測の開発環境ソフトウェアの整備が遅れてしまい、研究があまり進んでいない。次年度は特異操作判別の特徴量に脳波を利用して、脳波の有用性を検証することが主な課題となる。

上述のように、糸結び動作が特異操作と判別された際に、特異操作の危険性の高低により、視覚・聴覚的及び力覚デバイスによる力覚により術者に警告するシステムを構築した点は、当初の計画以上に進展しているが、脳波の利用の面において当初の計画より研究が遅れているため、おおむね順調に実施していると評価した。既に、鉗子操作量および表面筋電位に基づいて結紮操作に対する自動動作識別、及び糸結び動作に対する特異操作判別を行い、特異操作時に術者に警告するシステムを構築しているので、今後の推進方策としては、脳波を特異操作判別の特徴量に利用し、利用しない場合との判別率を比較して、脳波の有用性を検証することが挙げられる。さらに、構築した医療ミス防止安全支援システムの定量的な評価も行う。次年度使用額が生じた背景は、脳波計測の開発環境ソフトウェアを他の予算から捻出したことによる。脳波の安定した計測が困難であったため、次年度に請求する予算と合わせて、電極を固定するための脳波キャップ、及び消耗品である手術用鉗子を購入する。
テロメア機能破綻時の染色体不安定化の分子機構

本研究では、細胞癌化に結びつく染色体末端融合の制御分子機構の解明を目指した。本研究によって、テロメア機能が破綻した際、染色体末端領域クロマチンのユビキチン化状態が、S/G2細胞周期で有意に抑制されていた。その結果、クロマチンのユビキチン化を標的に集積する染色体末端融合の必須因子である53BP1のテロメアへの集積が抑制され、S/G2細胞周期で染色体末端融合が抑制されていることを明らかにすることができた。また、テロメア保護の中心因子であるTRF2分子が直接テロメア領域のクロマチン(コアヒストン)と結合して染色体末端を安定化する新しい分子機構についても明らかにした。染色体末端に存在するテロメアは染色体の恒常性維持に重要な役割を果たしている。テロメアの短縮などによるテロメア機能の破綻によって生じる染色体末端融合は染色体の分裂・転座を来たし、癌化の大きな誘因となる。研究代表者らは、これまでにテロメア機能が破綻した細胞においてG1細胞周期特異的に染色体末端の融合が起こることを見いだしている(小西ら、2008年Genes & Dev誌)が、この分子メカニズムは現在のところ不明である。本研究では、細胞癌化に結びつく染色体末端融合の制御分子機構を明らかにし、癌抑制のためのテロメア機能制御技術の基盤開発を目指している。平成25年度は、テロメア機能不全を来した染色体末端において誘導されるDNA損傷反応が細胞周期によってどのように異なるかについて蛍光免疫染色法を用いて解析を行った。テロメア保護機能が低下すると染色体末端にDNA損傷反応関連因子によるFociが形成され、染色体末端融合が誘導される。このFoci形成と細胞周期との関連について詳細な解析を行った。細胞周期マーカーであるFucciを利用することで、細胞周期同調やソーティングなどの人為的操作を加えることなく、細胞周期ごとのテロメア機能不全細胞の解析を行うことができた。テロメア機能不全細胞では、全ての細胞周期でgammaH2AXなどのFociが観察されたのに対して、染色体末端融合が起こるG1細胞周期のみでFociを形成するDNA損傷反応関連因子を同定をすることが出来た。この因子はテロメア機能不全時の染色体末端融合に必須の因子であるが報告されており、この因子の染色体末端でのFoci形成の差異が染色体末端融合の細胞周期特異性を規定していると考えられた。染色体末端に存在するテロメアは染色体の恒常性維持に重要な役割を果たしており、テロメア機能の破綻によって起こる染色体末端融合は染色体の分裂・転座を来たし、癌化の大きな誘因となる。研究代表者らは、これまでにテロメア機能が破綻した染色体ではG1細胞周期特異的に染色体末端の融合が起こることを見いだしている(小西ら、2008年Genes & Dev誌)が、この分子メカニズムは不明である。本研究では、細胞癌化に結びつく染色体末端融合の制御分子機構を明らかにし、癌抑制のためのテロメア制御技術の基盤開発を目指している。平成26年度までに、テロメア機能不全を来した染色体末端において誘導されるDNA損傷反応が細胞周期によってどのように異なるかについての解析から、染色体末端融合の必須因子である53BP1が細胞周期特異的にテロメアに局在することを見出し、この局在変化を制御する機構を明らかにすることができた。これらの研究成果は国際シンポジウム1回、国内学会2回で発表を行った。染色体末端に存在するテロメアは染色体の恒常性維持に重要な役割を果たしており、テロメア機能の破綻によって起こる染色体末端融合は染色体の分裂・転座を誘発し、細胞癌化の大きな誘因となる。研究代表者らは、これまでにテロメア機能が破綻した染色体ではG1細胞周期特異的に染色体末端の融合が起こることを見出している(小西ら、2008年Genes & Dev誌)。しかし、現在のところ細胞周期特異的な染色体末端融合の分子メカニズムは不明である。本研究では、細胞癌化に結びつく染色体末端融合の制御分子機構を明らかにし、がん抑制のためのテロメア機能制御技術の基盤開発を目指している。平成27年度までに、テロメア機能不全をきたした染色体末端において誘導されるDNA損傷反応が細胞周期によってどのように異なるかについて詳細な解析を行った。その結果、染色体末端融合の必須因子である53BP1のテロメア部位への集積が細胞周期によって異なった制御を受けていることを見出した。この53BP1分子はDNA損傷部位のクロマチン修飾を標的としてDNA損傷部に集積することから、機能不全テロメアにおけるクロマチン修飾の細胞周期依存的制御についてさらに検討した結果、テロメア領域クロマチンのユビキチン化状態が細胞周期による制御を受けていることを明らかにし、このユビキチン化の制御に関与する分子を同定した。これらの研究成果は、平成27年度に国際学会(3回)、国内学会(2回)において発表を行った。テロメア機能破綻時の染色体末端融合に対して細胞周期特異的に制御される候補分子を同定することできた。また、その制御機能の概要を明らかにすることができた。研究成果については国際学会を含めた学術集会において報告を行った。以上から、本計画は当初の計画通りに進行していると判断される。染色体末端に存在するテロメアは染色体の恒常性維持に重要な役割を果たしており、テロメア機能の破綻によって起こる染色体末端の融合は染色体の分裂・転座を誘発し、細胞癌化の大きな誘因となる。

研究代表者らは、これまでにテロメア機能が破綻した染色体ではG1細胞周期特異的に染色体末端の融合が起こることを見出している(小西ら、2008年Genes & Dev誌)。しかし、現在のところ細胞周期特異的な染色体末端融合の分子メカニズムは不明であった。本研究では、細胞癌化に結びつく染色体末端融合の制御分子機構を明らかにし、癌抑制のためのテロメア機能制御技術の基盤開発を目指した。平成28年度までに、テロメア機能不全を来した染色体末端において誘導されるDNA損傷反応が細胞周期によってどのように異なるかについて詳細な解析を行った。その結果、テロメア機能の破綻によって誘導される染色体末端領域クロマチンのユビキチン化状態が細胞周期で異なっており、S/G2細胞周期でユビキチン化修飾が抑制される結果、クロマチンのユビキチン化を標的に集積する染色体末端融合の必須因子である53BP1のテロメア領域クロマチンへの集積が抑制されることを明らかにした。また、テロメア保護機能の中心的制御因子であるTRF2分子の生化学的な解析の結果、TRF2因子が直接テロメア領域クロマチンと結合することによって、染色体末端を安定化しているという新しい分子機構についても明らかにすることができた。これらの研究成果は、学術雑誌(平成28年、小西ら、Journal of Biological Chemistry誌)に論文発表を行うと共に、国際学会(平成28年度1回(全研究期間を通して5回)、国内学会(平成28年度3回(全研究期間を通して9回))にて発表を行った。本研究では、細胞癌化に結びつく染色体末端融合の制御分子機構の解明を目指した。本研究によって、テロメア機能が破綻した際、染色体末端領域クロマチンのユビキチン化状態が、S/G2細胞周期で有意に抑制されていた。その結果、クロマチンのユビキチン化を標的に集積する染色体末端融合の必須因子である53BP1のテロメアへの集積が抑制され、S/G2細胞周期で染色体末端融合が抑制されていることを明らかにすることができた。また、テロメア保護の中心因子であるTRF2分子が直接テロメア領域のクロマチン(コアヒストン)と結合して染色体末端を安定化する新しい分子機構についても明らかにした。テロメア機能破綻時の染色体末端融合に対して細胞周期特異的に制御される候補分子を同定し、その制御機構を明らかにすることができた。以上から、本計画は当初の計画通りに進行していると考えられる。当初研究計画に含んでいなかったライブセルイメージングによる1細胞解析手法の構築を行った。この解析手法は時空間解像度の高いデータを得ることが可能であり、細胞周期の異なる各細胞ごとのテロメア機能不全への応答を詳細に解析することが可能となるため、現在、この技術を研究計画に取り込んで研究を進めている。このため研究計画を一部変更し研究期間の延長を行ったが、この変更により研究成果は当初の計画以上に進展する見込みである。細胞生物学今年度までの研究により明らかになった53BP1分子に対する細胞周期特異的な制御機構をさらに詳細に解析を行い、テロメア機能不全時に誘導される染色体末端融合に対する細胞周期特異的な制御機構の全容の解明を行う。
混合ポリマーブラシによる表面ナノ構造制御とその利用

材料の表面モルホロジーは、表面摩擦、ぬれ性、接着性、生体適合性などめ表面特性と深く関わっており、その制御、特にナノスケールでの制御は、新しい機能性表面の設計において極めて重要である。本研究では、構造因子(鎖長、鎖長分布、密度、分率など)の制御された非相溶異種高分子を2段階精密グラフト重合法により材料表面にランダムにグラフト(混合ポリマーブラシの構築)し、ナノスケール空間での相分離を利用した表面モルホロジーの制御を目指した。本年度の主な成果は以下のとおりである。(1)昨年度に引き続き、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)/ポリスチレン(PS)混合ブラシのナノ相分離構造の解明に取り組み、ジクロロメタン(両者の良溶媒)処理により得られる均一な超薄膜においても、その内部にナノ相分離構造が形成されていることを発見した(PMMAの選択的プラズマエッチングにより、数十nmオーダーの特異な表面モルホロジーの出現を確認した)。(2)より構造の明確で多様な混合ブラシの構築を目指して、原子移動ラジカル重合(ATRP)およびニトロキシル制御ラジカル重合(NMP)の固定化開始剤を種々検討し、開始剤の単分子層固定化(グラフト密度比のより精密な制御)ならびに重合可能モノマー種の多様化(例えば、トリフェニルアミン含有モノマーのNMP)に成功した。(3)親水性高分子を一成分とする混合ブラシを合成するために、NMP開始反応がほぼ起こらない低温で、メタクリル酸プロポキシエチル(重合後、脱保護によりメタクリル酸へ変換)、メタクリル酸ヒドキシエチルの重合を検討し、構造の制御された高密度親水性ブラシの合成に成功した。材料の表面モルホロジーは、表面摩擦、ぬれ性、接着性、生体適合性などの表面特性と深く関わっており、その制御、特にナノスケールでの制御は、新しい機能性表面の設計において極めて重要である。本研究では、構造因子(鎖長、鎖長分布、密度、分率など)の制御された非相溶異種高分子を2段階精密グラフト重合法(研究計画・方法の項目を参照)により材料表面にランダムにグラフト(混合ポリマーブラシ)し、ナノスケール空間での相分離を利用した表面モルホロジーの制御を目指す。本年度は、2種類のLRP法、すなわち、原子移動ラジカル重合法(ATRP)およびニトロキシル法(NMP)を組み合わせた2段階グラフト重合により、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)/ポリスチレン(PS)混合ブラシの合成と表面構造の解明に取り組んだ。グラフト密度の制御のために、対応する2種類の開始基を不活性シランカップリング(HTS)で希釈してシリコン基板に固定化した後、第一段階として、NMPの開始反応がほぼ起こらない低温(60°C)で、メタクリル酸メチル(MMA)のATRPを、次いで、温度を上げ(120°C)スチレン(S)のNMPを行った。本手法により、構造因子(分子量、グラフト密度、成分ポリマー比率など)の異なる一連のPMMA/PS混合ブラシの合成に成功した。得られた基板を種々の溶媒、シクロヘキサン(PSの良溶媒)、アセトン(PMMAの良溶媒)、ジクロロメタン(両者の良溶媒)で処理した後、原子間力顕微鏡(AFM)により表面モルホロジーを観察した。表面相分離のために数十nmオーダーの特異な表面モルホロジーが形成され、さらに、そのドメイン形態が組成や処理溶媒により大きく変化することを明らかにした。この結果は、種々の溶媒処理によりナノ表面モルホロジーの再編成が可能なインテリジェント表面としての可能性を示唆するものである。
Axinを介入するβ-cateninの分解機構の解析

AxinはWntシグナル伝達系抑制因子として同定されたが、その作用機構は不明であった。本研究ではAxinのWntシグナル伝達系における役割を解析した。SW480細胞はAPCのC端側半分が欠損しているために、β-cateninが分解されずに細胞質に蓄積している。このSW480細胞にAxinを発現させるとβ-cateninが著しく減少した。また、COS細胞にAxinを発現させるとパルスラベルされたβ-cateninの半減期が短縮した。したがって、Axinがβ-cateninの分解を促進することは決定的である。Axinのdeletion mutantsをSW480細胞に発現させるとN端側300個のアミノ酸を除去した場合はAxinのβ-catenin分解能には変化が無かったが、C端側100個のアミノ酸を除去するとAxinのβ-catenin分解能は消失した。この部位にはDIXドメインが含まれているので、DIXドメインはAxinの機能に重要であると考えられた。Wntシグナルがβ-cateninの安定化を促進することはよく知られている。そこで、AxinのWntシグナル依存性のβ-catenin蓄積に対する影響を調べるために、L細胞にAxinを恒常的に発現させた細胞株を樹立した。本細胞株にWnt-3aを作用させてもβ-cateninの蓄積は観察されなかった。転写因子のTcf-4はβ-cateninにより活性化される。野生型のL細胞ではWnt-3aはTcf-4を活性化したが、Axinを発現させたL細胞では活性化されなかった。これらの結果から、AxinはWnt依存性のβ-cateninの蓄積とTcfの活性化を抑制することにより、Wntシグナル伝達系を制御すると考えられた。