hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日和見感染菌におけるシデロフォアの病原学的意義とその作用機構に関する研究

本研究ではAcinetobacter属菌などの日和見感染菌による感染成立の過程で細菌の定着や増殖段階におけるシデロフォアの役割とその分子機構を解析し、日和見感染症におけるシデロフォアの病原学的意義の解明を目的とする。Acinetobacter属菌のうちA. haemolyticus ATCC17906は鉄欠乏条件に応答してシデロフォアacinetoferrinとacinetobactinを産生する。前年度までに本菌におけるacinetoferrinの生合成及び輸送遺伝子のクローニングと解析を終了したことから、今年度はacinetobactinについて同様の解析を行った。Acinetobactinの生合成と輸送に関与すると推測された31.8 kbpの領域をクローニングし、全塩基配列を決定した。Acinetobactinの生合成に関与すると考えられたentA遺伝子にアプラマイシン耐性カセットを挿入することにより作出した変異株の解析を行ったところ鉄欠乏条件下での培養上清中でカテコール型シデロフォアは検出されなかった。本菌の産生するカテコール型シデロフォアはacinetobactinのみであることからentA遺伝子がacinetobactinの生合成酵素の1つであると考えられた。さらに、バイオフィルム形成におけるacinetoferrinの関与についてクリスタルバイオレットによる染色法により検討した。その結果、acinetoferrinの添加はバイオフィルム形成を促進することが示唆され、シデロフォア産生が本菌の定着、増殖に寄与していると考えられた。日和見感染菌のうちAcinetobacter属菌に着目し、そのシデロフォア(三価鉄キレート分子)を介する鉄獲得機構について分子機構の解析を進めており、関与する遺伝子群の機能解析も進行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、Acinetobacter属菌以外にAeromonas属菌を含めた日和見感染菌による感染成立の過程でシデロフォアを介する鉄獲得機構が細菌の定着や増殖段階における寄与とその分子機構を解析し、日和見感染症におけるシデロフォアの病原学的意義の解明を進める。
血管壁ナトリウム利尿ペプチド受容体のサブタイプとCNPの病態生理学的意義

SHR-SP/IzmおよびDOCA食塩高血圧ラットの大動脈壁において、A、B受容体mRNA発現量をRNase protection assayを用いて定量的に検討した結果、いずれにおいてもA受容体mRNAレベルは対照ラットに比べ有意に増加していた。SHR-SP/Izmの下大動脈ではA受容体mRNAレベルはWKY/Izmと差を認めず、高血圧ラット血管壁でのA受容体mRNAレベルの増加は動脈に特異的と考えられた。高血圧ラットの動脈壁ではANPに対する弛緩反応が亢進している事が報告されており、A受容体mRNAレベルの上昇は実際のA受容体発現量の増加を反映していると考えられる。高血圧ラットでは血中ANP濃度が上昇している事から、高血圧ラット血管壁でのANP-A受容体系の亢進は血圧上昇に対して代償的な役割を担うと考えられる。一方、大動脈壁のB受容体mRNAレベルは高血圧ラットと対照群の間に差を認めなかったことから、高血圧の病態下においては、血管壁のCNP-B受容体系のもつ病態生理学的意義は乏しいと考えられる。NIDDMのモデルであるWistarfattyラットの大動脈壁ではA、B受容体mRNAレベルの両者が対照ラットに比し有意に増加を認めた。A受容体mRNAレベルの増加は、糖尿病発症初期で高血圧発症前の10週齢では認められず、血圧上昇による影響が示唆された。一方、B受容体mRNAレベルの増加は既に10週齢より認められた。このB受容体mRNAレベルの早期からの増加の病態生理学的意義は明かではないが、高血糖による血管傷害に対するCNP-B受容体系の防御的役割を示唆していると考えられた。
天然試料中HFS元素の分別挙動に関する研究

HFS元素の中でも双子元素と呼ばれるZr-Hfペアにおいて、海水と鉄マンガンクラスト間で大きな分別が起こっていることが知られている。本研究では、これら元素の分別挙動について明らかにすることを最終目的とし実験を行ってきた。特に本研究では新たに短寿命放射性ZrとHfを用い吸着実験等を行っている。有機配位子DFOと放射性ZrおよびHfの錯体の、模擬鉱物(δMnO2とフェリハイドライト)への吸着実験結果から、いずれの鉱物へもHfがより多く吸着する分別が見られた。その際のHf-Oの距離はZr-Oの距離よりも短い事がXAFS結果から明らかになった。本年度は、申請書の計画に則り1HFS元素(Zr, Hf, Nb, Ta)のためのX線吸収微細構造(XAFS)法およびGAUSSIAN適応の検討と2基礎的な物理化学特性に関するデータ取得を実施してきた。1については26年度ジルコニウムとハフニウムのtwin elementに集中し拓洋第五海山および流星海山にてROVを用いて採取した鉄マンガンクラスト中の存在状態について微量元素分析およびXAFS分析および解析からデータを取得した。海山山頂から底層に向けて採取された鉄マンガンクラスト中におけるジルコニウムの存在状態は、難溶性砕屑物のジルコンに由来するものは存在せず、一度海水に溶けそれらがマンガンクラスト形成にともない濃集されたことを示唆する結果が得られた。またジルコニウム化学種は深度により異なっていた。ハフニウムに関しては、通常のXAFS分析ではスペクトルが得られず、その発展研究として分光結晶を用いた蛍光分光法によるXAFSを試みたが困難を極め、今後のさらなる改良が期待される。実験室における合成鉱物への吸着および供沈実験では液中での様々な錯体を仮定し、物理化学データ構築も考慮しながら無機・有機錯体での実験を試みた。結果として、溶液中の錯体の違いによりハフニウムおよびジルコニウムの鉄やマンガンに対するKdは異なっており、鉱物中での存在状態(結合距離・配位数)も異なっていることが分かってきた。海洋底化学堆積物の鉄マンガンクラスト中HFS元素は、海水に対するlogKdは10^8と非常に濃縮しており、かつその組成は海水とは大きく異なることが報告されている。今年度は、HFS元素の中でも特にZrおよびHfに着目し、流星海山から採取した鉄マンガンクラスト中におけるこれら元素濃度を測定すると共に、逐次抽出実験により存在状態について検討した。また、鉄鉱物とマンガン鉱物の模擬合成試料と、理研シンクロトロンにて重陽子照射で製造した放射性Zr、Hfトレーサーを用いた吸着実験を行った。その結果、太平洋の同深度で観測される海水と比較すると、両元素ともにlogKdは10^710^8オーダーであったがHfがZrに比べてより濃集していることが分かった。また、Koschinsky and Halbach (1995)による鉄マンガンクラストの逐次抽出に従った実験結果では、両元素ともにジルコンなどの砕屑性鉱物として存在しているわけではなく、鉄・マンガン酸化水酸化物に濃集していた。本実験で用いた試料中のZr、Hfは鉄鉱物フラクションに濃集しており、Kichinsky and Halbach (1995)で分析されている海成起源の鉄マンガンクラストで見られた結果と同様な結果であった。しかし、模擬合成鉱物を用いた放射性トレーサーの吸着実験ではHfがZrに比べてより吸着していたものの、鉄鉱物ではなくマンガン鉱物により吸着していた。このことは、逐次抽出実験の結果と昨年度の実験により求められた結果と矛盾するが、追試実験によりマンガンフラクションの抽出実験で設定するpHでは、抽出されたZrやHfが系に存在している鉄フラクションに吸着している可能性が示唆された。実際の計画では、安定同位体を用いたマクロ量の実験を行おうと計画していたが、放射性トレーサーの導入により、実際の海洋濃度レベルの濃度で吸着実験が行えた。これは当初予定していたマクロ量の実験ではなく、ミクロ量の吸着実験が行える系を確立したため、実験方法(予定)の大きな改良と言える。これにより、吸着実験や物理化学パラメータを見積もるための元素濃度定量がより簡便になり、実験がより進めやすくなることが期待される。ただし、この実験系の新たな導入のために系の最適化等が必要となり、当初予定していた安定度定数等の物理化学パラメータの見積もりの時間をそれらに充てたため実験の遅れが一部生じている。また、既知だと思われていた定数等も検討の余地がある事が明らかになっているためこれも併せた最終年度の実験が必要となるため、上記の評価とした。本年度は、鉄マンガンクラストの模擬試料として用いるマンガン鉱物、鉄鉱物の物理化学特性を主として調べると共に、吸着させるジルコニウム(Zr)やハフニウム(Hf)の化学種を明らかにすべく研究を行ってきた。まずは、物質の吸着量に大きな影響を与える鉱物の表面積を、BET理論(多分子層吸着理論)に従い測定および解析を行った。その結果マンガン鉱物であるδMnO2は約120 m2/gを示した。一方、鉄鉱物であるフェリハイドライトでは約250 m2/gを示し、表面積としては鉄鉱物の方がマンガン鉱物の2倍であった。また、それぞれの鉱物においてpH1-9の範囲でゼータ電位を測定した。マンガン鉱物では、pH3ではゼータ電位は約+15を示し、pHの上昇と共に急激に減少しpHzero point charge(ZPC)は3.5付近であった。

海水と同様なpH条件(pH=8)ではゼータ電位は-24 mVであった。また、鉄鉱物では、pH 5ではゼータ電位は約+50 mVを示し、pHの増加と共に徐々にゼータ電位は低くなり、pH 7.8付近でZPCとなった。海水と同様なpH条件(pH=8)ではゼータ電位は-15 mVであった。また、流星海山で採取した鉄マンガンクラストの表面積およびゼータ電位も測定した結果、表面積は430 m2/gと模擬鉱物よりもかなり大きい値を示した。またゼータ電位はマンガン鉱物とほぼ同様な値を示した。昨年度に吸着実験で得られた結果では、マンガン鉱物と鉄鉱物に対してZrやHfはマンガン鉱物へより選択的に吸着していたが、これは表面積によるものではないと言える。海水条件ではいずれの鉱物もマイナスに帯電しているが、よりマイナスに帯電しているマンガン鉱物は、プラスに帯電している化学種をより吸着しやすい可能性があることが分かった。HFS元素の中でも双子元素と呼ばれるZr-Hfペアにおいて、海水と鉄マンガンクラスト間で大きな分別が起こっていることが知られている。本研究では、これら元素の分別挙動について明らかにすることを最終目的とし実験を行ってきた。特に本研究では新たに短寿命放射性ZrとHfを用い吸着実験等を行っている。有機配位子DFOと放射性ZrおよびHfの錯体の、模擬鉱物(δMnO2とフェリハイドライト)への吸着実験結果から、いずれの鉱物へもHfがより多く吸着する分別が見られた。その際のHf-Oの距離はZr-Oの距離よりも短い事がXAFS結果から明らかになった。26年度から27年度前半には1HFS元素(Zr, Hf, Nb, Ta)のためのX線吸収微細構造(XAFS)法およびGAUSSIAN適応の検討と2基礎的な物理化学特性に関するデータ取得を主として実施を予定していた。1では鉄マンガンクラストに大量に含まれる銅の妨害を除去すべくハフニウムの蛍光分光XAFSの挑戦的試みを中心に行った。結果としては、数パーセントの銅を含む試料において目的とするハフニウム濃度が極微量(数ppm)であったため、蛍光分光法を用いてのXAFSも困難を極めることが明らかになった。しかし、今回の挑戦から今後改善すべき箇所などが明らかになってきたため、前進はあったと言える。2については、実験室で合成した鉄マンガンクラストの主組成であるフェリハイドライトやδ-MnO2に様々な溶液系で溶存させたジルコニウムやハフニウムを吸着および供沈させ、それぞれの条件におけるKdを比較検討した。また、それら試料のXAFS分析も進めており、ジルコニウムやハフニウムの錯体数種類においてすでに分析が進められている。こちらに関しては計画したよりもデータ取得および解析が進んでいる。全体的にみて、おおむね順調に研究が進められていると解釈できる。27年度に作成した放射性Nb, Taのトレーサーを化学分離し、HfおよびZr同様に鉄合成鉱物およびマンガン合成鉱物への吸着実験を行う。ただし、ZrやHfにおいても放射性トレーサーの高い回収率を目指した実験方法を考案後、効率よく実験を行えるよう尽力する。これらHFS元素の共沈実験も併せて行い、クラストへの取込について定量的に考察を行う。
金属の過酸化ポリ酸を出発原料とする新複合酸化物の合成と物性評価

タングステンに過酸化水素水を作用させると、新しいタイプの過酸化ポリ酸が生成する。この酸は種々のカチオンと不溶性の非晶質塩を作るが、これを前駆体として用いる低温焼成法により、通常の方法では得られない複合酸化物を合成できる。本研究は、このような方法で多くの複合酸化物母体(ホスト)を合成し、それらから導かれる導電性酸化物の物性を検討しつつ、超伝導体の探索を行なうことを目的として研究を行なった。過酸化ポリタングステン酸(IPA)は、既報と同様に合成した。この溶液に硝酸バリウム攪拌しながら加えると、白色のバリウム塩(Ba-IPA)が沈澱した。この塩は、520°Cで結晶化し、650700°Cで別の結晶相に転移したあと、800°C付近でWO_3とBaWO_4に不均化する。通常の固相反応では800°C以上の高温を必要とするため、ここで得られた二つの結晶相を得ることはできない。520°Cで生成した最初の結晶相:xBaO・WO_3(=Ba_xW_<1-x/3>O_3,x=0.3)は、ほぼ正八面体のWO_6が頂点共有してできたフレ-ムワ-クを基本構造としている。この構造(空間群P6_3/mmc)は、既に報告のある六方晶WO_3や六方晶タングステンブロンズ(P6_3/mmc)とは異なる全く新しいものである。ここで得られた化合物は完全酸化状態にあり導電性を示さない。導伝性を付与するためには何らかのド-ピングが必要である。Ba_xW_<1-x/3>O_3を例にとれば、Baを一旦プロトンにイオン交換し、これにLa^<3+>を注入するような方法が最も有望と考えられる。このためBa_xW_<1-x/3>O_3を1NHNO_3中で80°C加熱したところ、40%のBaが比較的速やかに交換し、母体の構造はそのまま保存されることがわかった。現在La^<3+>を注入する方法について検討している。xCs_2O・WO_3、xK_2O・WO_3も同様なド-ピングを行なう予定である。
分数量子ホール系における分数統計の実験的検証

分数量子ホール系における分数統計の実験的検証に向けて、極低温下に置かれた固体素子中における、高精度電流ゆらぎ相互相関測定法の開発に成功した。この手法を用いて、整数量子ホール系中に準備された局所的な分数量子ホール系における、分数電荷準粒子の生成過程を検出することに成功した。また、整数量子ホール系におけるトンネル準粒子の再分配実験を試み、電子のエネルギー散逸を電流ゆらぎ相互相関測定によって検出する手法の開発に成功した。本研究の主目的である分数量子ホール系における分数電荷準粒子の統計性の検証に向け、本年度は分数電荷準粒子生成の確認に取り組んだ。具体的には、1.量子ホール素子の作製、2.分数電荷検出、およびその統計性検証に向けた測定系の改良、3.分数電荷準粒子のトンネル現象の検出実験に取り組んだ。まず「1.素子の作製」では、高移動度2次元電子系基板に微細加工を施し、トンネル効果による分数電荷準粒子の検出に適した量子ホール素子を作製した。「2.測定系の改良」では、電流ゆらぎ相関測定によるトンネル準粒子の電荷測定のノウハウを改良し、分数電荷検出に十分な感度・精度を持つ測定系の確立に成功した。また、複数の準粒子間の相関測定の実現に向け、4つの電流ゆらぎ測定系を有する極低温実験装置を開発した。「3.分数電荷準粒子のトンネル現象の検出実験」では、上記「1」で作製された試料に対して「2」の測定技術を適用し、量子ホール系における分数電荷準粒子の観測に成功した。特に、これまでは分数量子ホール系において分数電荷準粒子が発現することが知られていたのに対し、本研究では、整数量子ホール系においても局所的なランダウ準位占有率の静電制御によって分数電荷準粒子が発現しうることを実証した。これは量子ホール系の物理にとって非常に重要な発見であると考えている。以上のように、本研究の第一の目標であった「分数電荷準粒子の検出」は順調に達成された。この成果を基に、今後は「分数電荷準粒子の統計性検証」に取り組む予定である。分数量子ホール系における分数電荷準粒子のダイナミクスについて、電流ゆらぎ相互相関測定という新しい測定手法を用いて研究を行った。最大の目標である分数電荷準粒子の分数統計性の検証に向けて、1測定系の開発、2分数電荷準粒子生成の新手法考案、3分数電荷準粒子のトンネル現象のメカニズム提案、4トンネル準粒子のコヒーレンスを測定する新手法の考案、の4つの研究成果を得ることに成功した。1測定系の開発(主にH25年度):試料中を流れる複数の電流間のゆらぎ相互相関を測定する新規手法を確立した[Hashisaka et al., Rev. Sci. Instrum. 2014]。これは固体中の電子相関を測定する斬新なテクニックであり、今後、量子輸送現象の研究分野の発展に大きく寄与するものである。2分数電荷準粒子の生成(主にH25年度):整数量子ホール系中に局所的な分数量子ホール系を形成し、そこへの電荷注入によって分数電荷準粒子を生成する新手法を発見した。この手法は、様々な量子ホール系の接合の形成を可能にし、準粒子生成・消滅のメカニズム探索へ利用できる。3分数電荷準粒子のトンネル現象のメカニズム(主にH26年度):局所分数量子ホール系をトンネルする準粒子のダイナミクスを観察し、トンネル現象に量子ホール端の1次元チャネルの朝永ラッティンジャー液体的性質が重要なメカニズムを担っていることを確かめた[Hashisaka et al., Phys. Rev. Lett. 2015]。4トンネル準粒子のコヒーレンス測定(主にH26年度):電流ゆらぎ相互相関測定を用いて、量子ホール端の一次元チャネルを伝搬する準粒子のコヒーレンスを評価する新規手法を考案した(論文準備中)。分数統計の検証に向けたデバイス設計に向けて、本手法を用いた分数電荷準粒子の輸送特性評価を行っている。量子輸送現象本研究の初年度の目標であった「分数電荷準粒子の検出」が達成され、その分数統計の検証に向けた試料、測定系の準備も順調に整いつつある。これはほぼ計画書通りの研究ペースであり、今後の研究の成功に期待が持てると考えている。前年度に作製された試料、および測定系を用いて、実際に分数電荷準粒子の統計性の検証に取り組む。現状で準備されている試料のクオリティ、および測定系の精度は目的遂行のために十分であると考えている。
運動時換気応答に果たす筋内情報の役割

本研究は,活動筋の血流を阻止あるいは血管を膨張させた時の換気応答を観察することによって,筋内の機械・代謝受容器からの情報が運動時の換気高進に及ぼす影響を検討することを目的としている.初年度の研究では,筋の機械・代謝受容器を刺激した際の換気量の応答に一定の傾向が見られない理由として,筋からの情報が増加しているものの,頚動脈や延髄の化学受容器からの情報が減少したためと考えられた.そこで次年度には,吸入するCO_2濃度をコントロールして,頚動脈や延髄の化学受容器からの情報を一定にした上で,筋内の受容器を刺激し,その際の換気量の変化を観察した.被験者に最大負荷の30%に相当する強度での脚伸展運動を2分間行わせた.対照試行では通常の回復をとらせた.実験試行では運動終了直前から3分間に渡って220mmHgで大腿部を加圧した.こうして代謝産物の蓄積した状態を保持することで筋内の代謝受容器を刺激できることは昨年度に確認している.これらの回復期に0%,3.5%あるいは5%のCO_2濃度の空気を吸入させた.動脈CO_2濃度の指標となる呼気終末二酸化炭素濃度(P_<ET>CO_2)と換気量との関係を試行毎に算出したところ,_<ET>CO_2が3842mmHgの範囲において対照試行よりも実験試行の換気量が高いことが示された.この結果は筋内の代謝受容器からの情報が換気を高進していることを示唆するものであった.一方,機械受容器からの情報の役割については,運動後回復期における姿勢変化を用いることによって血管の膨張の程度を変えて,機械受容器刺激の影響を検討した.しかし,機械受容器刺激が換気高進を起こすという明らかな結果は得られず,今後の検討課題として残された.本研究は,活動筋の血流を阻止あるいは血管を膨張させた時の換気応答を観察することによって,筋内の機械・代謝受容器からの情報が運動時の換気高進に及ぼす影響を検討することを目的としている.初年度の研究では,筋の機械・代謝受容器を刺激した際の換気量の応答に一定の傾向が見られない理由として,筋からの情報が増加しているものの,頚動脈や延髄の化学受容器からの情報が減少したためと考えられた.そこで次年度には,吸入するCO_2濃度をコントロールして,頚動脈や延髄の化学受容器からの情報を一定にした上で,筋内の受容器を刺激し,その際の換気量の変化を観察した.被験者に最大負荷の30%に相当する強度での脚伸展運動を2分間行わせた.対照試行では通常の回復をとらせた.実験試行では運動終了直前から3分間に渡って220mmHgで大腿部を加圧した.こうして代謝産物の蓄積した状態を保持することで筋内の代謝受容器を刺激できることは昨年度に確認している.これらの回復期に0%,3.5%あるいは5%のCO_2濃度の空気を吸入させた.動脈CO_2濃度の指標となる呼気終末二酸化炭素濃度(P_<ET>CO_2)と換気量との関係を試行毎に算出したところ,_<ET>CO_2が3842mmHgの範囲において対照試行よりも実験試行の換気量が高いことが示された.この結果は筋内の代謝受容器からの情報が換気を高進していることを示唆するものであった.一方,機械受容器からの情報の役割については,運動後回復期における姿勢変化を用いることによって血管の膨張の程度を変えて,機械受容器刺激の影響を検討した.しかし,機械受容器刺激が換気高進を起こすという明らかな結果は得られず,今後の検討課題として残された.本研究では,運動後に活動筋への血流を阻止した時の換気応答を検討することを目的としている.血流阻止にはカフによる加圧を用いるため,その時に血流が阻止されているかどうかについて確認した.健常男性10名に最大努力の40%に相当する負荷でリズミックなハンドグリップ運動を2分間行わせた.運動終了10秒前から3分間にわたって,上腕部を200mmHgあるいは80mmHgの圧力で圧迫した.近赤外線分光法によって測定されるヘモグロビン量変化から血液量の変化を推定した.その結果,加圧しなかった対照条件に比べ,80mmHgで加圧した際には,血液量が増加していくのに対し,200mmHgで加圧した際には,血液量が変化しなかった.両試行とも,還元型ヘモグロビンが対照条件に比べて増加していた.これらのことから,80mmHgでの加圧によって筋内の機械受容器と代謝受容器が,200mmHgでの加圧によって代謝受容器が刺激されることが示唆された.このような加圧を用いた際血圧は先行研究同様に有意な増加を示したものの,換気量は対照条件との間に有意差を示さなかった.これは,筋内の情報が増加しているものの,頚動脈や延髄の化学受容器からの情報が減少したためと考えられた.一方,圧迫開放直後には換気量の一時的な増加が見られた.この増加を呼気終末二酸化炭素濃度の変化に対してプロットしたところ,カフ圧の違いによって,違いが見られた.ただし,この変化には個人差が大きく,明らかな違いは認められなかった.筋内の機械・代謝受容器からの情報による変化を反映したものなのかどうかについては,今後検討する必要がある.

本研究は,活動筋の血流を阻止あるいは血管を膨張させた時の換気応答を観察することによって,筋内の機械・代謝受容器からの情報が運動時の換気高進に及ぼす影響を検討することを目的としている.昨年度の研究では,筋の機械・代謝受容器を刺激した際の換気量の応答に一定の傾向が見られない理由として,筋からの情報が増加しているものの,頚動脈や延髄の化学受容器からの情報が減少したためと考えられた.本年度は,吸入するCO_2濃度をコントロールして,頚動脈や延髄の化学受容器からの情報を一定にした上で,筋内の受容器を刺激し,その際の換気量の変化を観察した.被験者に最大負荷の30%に相当する強度での脚伸展運動を2分間行わせた.対照試行では通常の回復をとらせた.実験試行では運動終了直前から.6分間に渡って220mmHgで大腿部を加圧した.こうして代謝産物の蓄積した状態を保持することで筋内の代謝受容器を刺激できることは昨年度に確認している.これらの回復期に0%,3.5%あるいは5%のCO_2濃度の空気を吸入させた.動脈CO_2濃度の指標となる呼気終末二酸化炭素濃度(P_<ET>CO_2)と換気量との関係を試行毎に算出したところ,P_<ET>CO_2が3842mmHgの範囲において対照試行よりも実験試行の換気量が高いことが示された.この結果は筋内の代謝受容器からの情報が換気を高進していることを示唆するものであった.一方,機械受容器からの情報の役割については,運動後回復期における姿勢変化を用いることによって血管の膨張の程度を変えて,機械受容器刺激の影響を検討した.しかし,機械受容器刺激が換気高進を起こすという明らかな結果は得られず,今後の検討課題として残された.
土壌生成速度

1.松江市南の意宇川の安山岩質小集水域と花こう岩質小集水域のSi,Al,Fe,Ca,Mg,Na,K等無機成分の年間流出量を3年間にわたってモニタリングした。本研究の理論式による岩石の風化速度と土壌の生成速度から計算される放出量はモニタリングによる測定値とよく一致した。このことは本研究による土壌生成速度の測定法の信頼性を裏づける。2.同様の測定と計算を西スマトラ州,パダン市近効のガド山集水域で行った。さらに,文献値を本研究による式に応用し,米国ニューハンプシャー州のハバ-ドブルック集水域に適用し,1.と同様の結果を得た。3.意宇川の安山岩小集水域より8.2haの,又花こう岩小集水域より20haの単位集水域を選び,安山岩質集水域からは岩石34点,土壌85点(17地点),花こう岩質集水域からは岩石28点,土壌266点(48断面)のサンプルを収集した。単位小集水域の岩石の平均組成は,谷底の下流,中流,最上流部より新鮮岩石を各2点,計6点の平均で,土壌の平均組成はトポシーケンスにそって下流部,中流部,上流部の谷底,中腹,山頂や尾根より9ケ所,約40-50点の平均値で代表し得ることがわかった。4.本研究により各集水域の岩石の風化速度が計算できることになり,各集水域の酸性雨中和能の中でこれまで評価することができなかった,岩石の風化にともなく寄与も含めて評価できることになった。5.本研究により世界の代表的集水域の生態学的安定性の基礎となる,土壌生成と土壌侵食の動的バランスについての知見をはじめて提供できることになった。土壌劣化や砂漠化が深刻な熱帯アフリカ等への適用が待たれる。土壌生成速度の測定と評価を行うためのベンチマークサイトを選定した。温帯林集水域としては、島根県東部の意宇川集水域の安山岩質と花こう岩質の小集水域を選定した。熱帯林集水域としては、インドネシア西スマトラ州のパダン市東のガド山流域のうち、安山岩質の小集水域を選定した。劣化した熱帯集水域として、ナイジェリア中部のビダ市付近、ニジェール南西部のトロディ市付近の予備調査も行った。意宇川とガド山集水域においては、選定したベンチマーク小集水域の植生,土壌,母材の調査とサンプリングを行った。これらの小集水域の降雨と流出水、土壌水の連続的モニタリングと水質分析の実施体制を整備した。ガド山集水域では現地大学の協力を得て定期的な観測とサンプルの島根大学への送付体制を確立した。土壌と岩石を約400点サンプリングした。テフロン高圧分解、Icp発光分析法によって主成分諸元素(Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Naなど)の迅速分析が可能になり、小集水域の微地形と諸元素の分布の特徴などを明らかにした。植物葉と樹皮などのサンプリングも約500点行った。同様にテフロン分解ーIcp法によって主成分組成を明らかにし、土壌環境と植物の養分吸収特性との関係を予備的に調べた。降雨と流出水、土壌水のモニタリングはpH、EC、Cl^-、So_4^<2->、No^-_3、HCo^-_3、Ca^<2+>、Mg^<2+>、K^+、Na_+、NH^+_4等について行い、季節変動、地質との関係、酸性雨の影響などについて検討した。以上の岩石、土壌、降雨、河川水のデータを総合化して集水域の土壌生成速度を計算するための理論と計算法を提案した。

土壌生成速度の測定と評価を行うためのベンチマークサイトとして選定した,温帯の意宇川流域(松江市南)の安山岩質と花こう岩質の二つの小集水域,熱帯のガド山流域(西スマトラ州パダン市東)の安山岩質小集水域で降雨と河川水の質と量を約3年間モニタリングした。各小集水域の土壌と母岩のトポシーケンスにもとづく,システィマティックなサンプリングも行った。まず,これらのデータの特性を評価した。すなわち,降雨と河川水については,量と質の関係,地域性と季節性,酸性雨の影響等である。土壌については各小集水域のトポシーケンスの位置による系統的な変異が認められた。岩石についてはトポシーケンスの位置による系統的な変異は認められなかった。以上のようなデータの特性をふまえ,著者の提案した理論式にもとづいて,各小集水域の岩石の風化速度,土壌の生成速度を計算した。この結果,(1)集水域からの岩石起源無機諸元素の年間アウトプット量の合計の実測値は,風化速度と土壌生成速度から計算される理論アウトプット量とよく一致することを認めた。これは理論式の合理性を裏づけている。(2)熱帯圏では温帯圏に比べ,岩石の風化強度が強いため風化速度の割には土壌の生成速度は大きくならない,ことが明らかになった。(3)トポシーケンスの効果では,尾根上の土壌生成速度は谷や低地より低い値を与えた。1.松江市南の意宇川の安山岩質小集水域(17.2ha)と花こう岩質小集水域(156ha)の,流出水にともなう各種無機成分(Si,Al,Fe,Ca,Mg,Na,K等)の年間流出量を,3年間にわたってモニタリングした。本研究の理論式による,岩石の風化速度と土壌の生成速度から計算される放出量は、上記測定値とよく一致した。このことは本研究による土壌生成速度の測定法の信頼性を裏づける。2.同様の測定と計算を西スマトラ州のパダン市近効のガド山集水域で行った。又、文献値を利用して米国東北部ニューハンプシャー州のハバ-ドブルック集水域でも同様の比較を行った。3.意宇川の安山岩小集水域より8.2ha,花こう岩小集水域より20haの単位集水域を選び土壌(15cmおきに105cmの深度まで)と新鮮な岩石のサンプリングを行った。収集サンプル数は安山岩集水域から,岩34点,土壌85点(17断面),花こう岩集水域から,岩石28点,土壌266点(48断面)であった。単位小集水域の岩石の平均組成は新鮮な岩石を谷底より6点ほどサンプリングした平均で,土壌の平均組成はトポシーケンスにそって谷底,中腹,山頂や尾根,より各23ケ所,3060点ほどをサンプリングした平均で,推定して良いことがわかった。4.本研究により単位集水域の岩石の風化速度が計算でき,酸性雨中和能の評価が可能になるだけでなく,世界の代表的集水域の生態学的安定性の基礎となる,土壌生成と土壌侵食の動的バランスについての知見を提出できる。土壌劣化や砂漠化が深刻な熱帯アフリカ等への適用が待たれる。
保険アクチュアリー制度の比較法的研究

英国では2004年末から新制度への移行が実施され、バランスシートに対する取締役会の責任強化とともに、従来のアポインテッド・アクチュアリー制度を廃止し、新たにその業務がファンクション・ホルダーと有配当アクチュアリーに分離された。前者の役割は、会社全体の負債やリスクの評価、必要資本の計算、経営トップへのアドバイスであり、保険数理や当該保険会社に関する知識が要求される。有配当アクチュアリーの役割は、有配当契約者の利益保護であるため、高い独立性が求められ、取締役との兼任が禁止されている。また、有配当アクチュアリーによるPrinciples & Practice of Managementの作成および開示が保険会社に義務づけられ、有配当保険の透明性が高められている。独逸では、責任アクチュアリー制度が導入され(1994年)一人の責任アクチュアリーが、保険料と責任準備金の計算に関する法令遵守の保証、企業の財務状態の吟味(義務の継続的履行可能性、ソルベンシー・マージンとしての十分な資産の保有)、保険数理の確認および剰余配当の提案を行い、英国で従来アポインテッド・アクチュアリーが担っていたと同様の役割を果たしている。とりわけBaFinの顧問であり元独逸アクチュアリー会の会長Balleer氏によれば、責任アクチュアリー制度の導入後10年余りを経た独逸では着実に実務への定着を見ており、今後もステップバイステップでその実効性を計っていくとのことであった。今後は、研究成果を論文にまとめ、保険業法における保険計理人制度のあり方の提言を行なう。代表者と分担者で、各自の分担部分につき入手可能な文献資料等の情報に基づき、定期的会合により、英国・独逸の現状を分析し、当該国での実施調査に向けての準備、その際の質問事項・収集の必要な文献資料について整理を行った。英国では、エイクイタブル生命の破綻(2000年)の原因に関するペンローズ報告書において、とくにCEOとアポインテッド・アクチュアリーの兼務によるガバナンスの機能不全および商品価格の設定に関する不適切な対応等の問題点が指摘された。この結果を受けて、政府は二人の専門家に異なる調査を依頼し、モーリス調査に基づく諮問書が公表されている。英国では2004年12月以降、従来のアポインテッド・アクチュアリーを廃止して、ファンクションホールダー・アクチュアリーと配当アクチュアリーという新たな制度に移行しているといわれている。英国が、保険会社のガバナンスのあり方、とくに自主規制団体に依存しすぎる危険性をどのように是正するのか重大な関心事である。独逸では、2002年5月1日に、従来の連邦銀行監督庁、連邦証券取引監督庁、連邦保険監督庁が組織統合され、連邦金融監督庁となったが、その監督体制の実質は従来と大きく変わらず、また保険監督法上も責任アクチュアリー規制については若干の改正点が見られるだけで(例、VAG11a条3項3号2文の追加等)、基本的には大きな変更はないようである。1994年以降の監督実務において、DAV(独逸アクチュアリー会)の自主規制団体としての活動・その果たした役割、責任アクチュアリーの職務の実態等が重大な関心事である。英国のアクチュアリー制度に対する規制が、それをモデルとした独逸の規制方向(法規制)に進むのかどうか注目されるところである。保険会社のとくに財務の健全性確保の上で、監督庁・保険会社のアクチュアリー・アクチュアリー会(自主規制団体)との連携のあり方が、とりわけ英国の規制においてどのように修正・変更がなされているのかが注目されるところである。平成17年度末(3月19日3月30日)に英国・独逸の監督機関およびアクチュアリー会等への実地調査を行い、ヒヤリング、資料等の収集を行う予定である。平成17年度末(3月19日3月30日)に行なった英国のFSA、ロンドン・アクチュアリー会および独逸アクチュアリー会での実地調査、ヒヤリング、資料収集等の整理・分析を行なった。

同時に、両国の監督法関連の文献資料等を通じて、法的観点から保険アクチュアリー制度の基本的・体系的理解に努め、最近の動向を把握した。英国では2000年のエクイタブルの破綻後アクチュアリー制度の抜本改革が行なわれ、従来のアポインテッド・アクチュアリー制度を廃止し、それが担っていた業務をファンクション・ホルダーと有配当アクチュアリーに分担させ、後者と取締役の兼任を禁止して有配当アクチュアリーの職務の独立性を高める等、有配当保険契約者の保護を強化した。とくに重要なのは、バランスシートに対する経営陣(取締役会)の責任を強化した点である。これら新制度への移行は2004年末から行われているが、現在のところうまく機能している(FSAのイアン・ピケルング氏)。今回のアクチュアリー制度改革はFSAの主導で行なわれたが、新制度はすべての保険会社で導入済みであり、非常にうまく機能しており、とくに従来アクチュアリーだけが責任を負っていた分野(配当の決定等)につき経営者(取締役会)が責任を負うこととなったため、経営陣が経営判断に必要な知識を得るよう努力するようになり、ガバナンスの構造として好ましいものとなった(英国アクチュアリー会長ニック・ダンブレック氏)。独逸では、独逸アクチュアリー会,監督当局、保険会社が緊密に連携しており、現在の課題は国際会計基準やソルベンシーII (EU規制)への対応が大きなテーマであるが、損保業界におけるアクチュアリー業務の拡大も重要な課題であり、社会におけるアクチュアリーの認知度を高め、政治的にも影響力を高めることがアクチュアリーの独立性を高めるために必要であると考えている(独逸アクチュアリー会元会長マーチン・バリール氏)。英国では2004年末から新制度の移行が実施され、バランスシートに対する取締役会の責任の強化とともに従来のアポインテッド・アクチュアリー制度を廃止し、その業務がファンクション・ホルダーと有配当アクチュアリーに分離された。前者の役割は、会社全体の負債やリスクの評価、必要資本の計算、経営トップへのアドバイスであり、保険数理や当該保険会社に関する知識が必要とされる。有配当アクチュアリーの役割は、有配当契約者の利益保護であるため、高い独立性が求められ、取締役との兼任が禁止される。また、有配当アクチュアリーによるPrinciples&Practice of Managementの作成および開示が保険会社に義務づけられ、有配当保険の透明性が高められている。これに対し、独逸では、責任アクチュアリー制度を導入し(1994年)、一人の責任アクチュアリーが、保険料と責任準備金の計算に関する法令遵守の保証、企業の財務状態の吟味(義務の継続的履行可能性、ソルベンシー・マージンとしての十分な資産保有)、保険数理の確認および剰余配当の提案を行ない、英国で従来アポインテッド・アクチュアリーが担っていたと同様の役割を果たしている。BaFinの顧問であり元独逸アクチュアリー会の会長Balleer氏ば、責任アクチュアリー制度の導入後10年あまりを経た独逸では着実に実務への定着をみており、今後もその実効性を図っていくということであった。今後は、研究成果をまとめ、保険業法における保険計理人制度のあり方の提言を行なう。
心筋および平滑筋の高度利用に関する基礎的研究

肉畜の骨格筋は食肉製品に広く利用されている。これは骨格筋が優れた加工適性を示すからである。一方、動物の内臓などを構成している平滑筋や心臓を形成している心筋は、タンパク質食料源として有望視されているにもかかわらず、食肉製品としての加工適性に劣るためにほとんど利用されていない。これまでの研究から、これら筋肉間の加工適性の違いは、筋肉の主構成タンパク質のミオシンの食品化学的特性の違いによることが判明した。そこで本研究の当該年度は、平滑筋ミオシンの特性を明らかにするために以下のように実験し、検討した。鶏筋胃から平滑筋アクトミオシンを2種類の方法で調製した。1つは抽出液にPMSF(phenyl methyl sulfonyl fluoride)を加えて調製したアクトミオシン(YAM)で他は、PMSFを加えていない塩溶液で調製したアクトミオシン(BAM)である。それぞれのアクトミオシンの加熱ゲル形成能を加熱温度を上げながら測定すると、YAMでは5060^。Cに2つのピ-クが観察された。これに対してBAMは90^。C加熱までゲル強度が直線的に上昇した。この違いはSDSー電気泳動から明らかにされたごとく、それぞれのアクトミオシンを構成しているタンパク質組成の差によるものである。Ca^<2+>やMg^<2+>などの金属イオンはYAMおよびBAM両者の加熱ゲル強度を増強した。これは、金属イオンにより、ミオシンの高次構造が変化したためか、金属結合によりアクトミオシンのゲル構造が補強されたためと思はれる。これら2種類のアクトミオシンは、いずれもミオシンをCaとカルモジュリンでリン酸化することにより、加熱ゲル強度は上昇した。BAMで約1.5倍、YAMで2倍それぞれ対照区よりも高いゲル強度を示した。この効果は、平滑筋ミオシンのリン酸化によりミオシン分子の尾部の構造変化が起り、加熱により尾部間の相互作用が促進されたことによるものと考えられた。豚心臓筋肉から筋原線維を調製して、種々の条件下でできる加熱ゲルのずり弾性率を測定し、骨格筋のそれと比較した。心筋筋原線維の加熱ゲル形成の至適条件は、0.6MNaCl、PH6.0、加熱温度60°Cを示したのに対し、骨格筋筋原線維では0.6MNaCl、PH5.7、加熱温度50°Cであった。しかし、心筋筋原線維の加熱ゲルは骨格筋のそれよりも弱かった。筋肉を熟成すると、骨格筋の7日間熟成が最も強いゲルを形成した。心筋の場合も同様であったが、骨格筋で示されたような大きな差は認められなかった。心筋および骨格筋の筋原線維のPHの違いによるタンパク質の溶解性変化においても、骨格筋の7日熟成のものが最も高い値を示し、心筋よりも骨格筋の方が高い溶解性を示した。また、骨格筋筋原線維の溶解性はPH5.7で、心筋ではPH6.0で最大となった。これらのことから、溶解性と加熱ゲル強度は密接な関連のあることが明らかとなった。加熱ゲルの走査型電子顕微鏡による微細構造観察結果は、ゲル構造とゲル強度の明らかな関係を示している。さらに、SDSゲル電気泳動法によると、トロポミオシン、トロポニン、ミオシン軽鎖などがゲル形成にほとんど関与しないことも示唆される。示差走査熱量測定結果は、熟成7日の骨格筋筋原線維が他の試料に比べ低い融解温度を示した。また、加熱変性に要するエンタルピ-変化は骨格筋と心筋の筋原線維で、熟成0日と7日目との間にそれぞれ差のあることが明らかになった。鶏筋骨から調製したアクトミオシンの加熱による動的粘弾性は、PH6で50°C近辺で極大を示した後、85°Cまで徐々に上昇する傾向であった。しかし、この系にCa^2を加えると、50°C近辺の極大ピ-クは低くなり、80°Cでのゲル強度は対照区の1.5倍にもなった。また、この条件下でカルモジュリンを加えてもゲル強度には影響がなかった。しかし、PH5では、Caーカルモジュリンのゲル強度増強効果が明らかとなった。

この違いはSDSー電気泳動から明らかにされたごとく、それぞれのアクトミオシンを構成しているタンパク質組成の差によるものである。Ca^<2+>やMg^<2+>などの金属イオンはYAMおよびBAM両者の加熱ゲル強度を増強した。これは、金属イオンにより、ミオシンの高次構造が変化したためか、金属結合によりアクトミオシンのゲル構造が補強されたためと思はれる。これら2種類のアクトミオシンは、いずれもミオシンをCaとカルモジュリンでリン酸化することにより、加熱ゲル強度は上昇した。BAMで約1.5倍、YAMで2倍それぞれ対照区よりも高いゲル強度を示した。この効果は、平滑筋ミオシンのリン酸化によりミオシン分子の尾部の構造変化が起り、加熱により尾部間の相互作用が促進されたことによるものと考えられた。肉畜の骨格筋は食肉製品に広く利用されている。これは骨格筋が優れた加工適性を示すからである。一方、動物の内臓などを構成している平滑筋や心臓を形成している心筋は、タンパク質食料源として有望視されているにもかかわらず、食肉製品としての加工適性に劣るためにほとんど利用されていない。これまでの研究から、これら筋肉間の加工適性の違いは、筋肉の主構成タンパク質のミオシンの食品化学的特性の違いによることが判明した。そこで本研究の当該年度は、平滑筋ミリオンの特性を明らかにするために以下のように実験し、検討した。鶏筋胃から平滑筋アクトミオシンを2種類の方法で調整した。1つは抽出液にPMSF(Phengl methgl sulfonyl fluoride)を加えて調製したアクトミオシン(BAM)で他は、PMSFを加えていない塩溶液で調製したアクトミオシン(MAM)である。それぞれのアクトミオシンの加熱ゲル形成能を加熱温度を上げながら測定すると、YAMでは5060°Cに2つのピ-クが観察された。これに対してBAMは90°C加熱までにゲル強度が直線的に上昇した。Ca^<2+>やMg^<2+>などの金属イオンはYAMおよびBAM両者に加熱ゲル強度を増強した。
細胞内シグマ-1受容体を介した情報伝達機構及びチロシン水酸化酵素活性の制御機構

1.細胞内σ-1受容体を介した情報伝達機構σ-1受容体の発現クローニングをおこない、Oocyteから調製した膜画分へのσ-1受容体選択的リガンドである[^3H]NE-100及び[^3H](+)ペンタゾシンの結合を測定した。σ-1受容体の膜貫通部位のSer99Ala,di-Leu105,106di-Ala変異によるリガンド結合能は消失した。Tyr106Pheのみでもリガンド結合能は著しく制御された。速度論的解析より、これらのアミノ酸置換は結合親和性を低下させることが明らかとなった(FEBS Lett,445,19-22)。2.PC12細胞に対する一酸化窒素(NO)の毒性の速度論的特性: NO放出半減期の影響一酸化窒素(NO)を放出するNO-donorを用い、PC12細胞のNO毒性を調べたところ、NO-donorのうちNOR2およびNOR3の2誘導体にのみ、アポトーシス様の細胞毒性が観察された。細胞毒性を示したNO濃度は、従来の1/101/100の濃度であり、NO放出半減期と曝露時間に依存していた。この低濃度NO-donorによる細胞毒性は、アスコルビン酸、グルタチオンおよびテトラヒドロビオプテリンにより抑制された(Eur.J.Pharmacol., in press)。3.チロシン水酸化酵素遺伝子の発現制御機構におけるV-1分子の機能的役割の解析V-1分子過剰発現PC12D細胞株では、発現ベクターのみを導入した対照株と比べてチロシン水酸化酵素(TH)、ドーパ脱炭酸酵素及びドーパミンβ-水酸化酵素mRNAの発現量が増加し、カテコールアミン産生が著名に増大した(J.Biol.Chem., 273,27051-4)。V-1過剰発現株および対照株のc-jun NH2-terminal kinase(JNK)の発現量を調べた結果、totalJNKの発現量はV-1過剰発現株と対照株とで変化は認められなかったが、リン酸化JNK発現量はV-1過剰発現株で増大していた。また、核抽出液中のリン酸化c-junの発現量も上昇していた。以上の結果と、V-1が核内に存在せず、細胞質において他の蛋白と複合体を形成することから、V-1分子が、V-1結合タンパク質とのタンパク質間相互作用によってJNKが仲介するシグナル伝達系と共役し、c-junを介してTH遺伝子の転写を支配している可能性がある。1.σ-1受容体刺激の転写(制御)因子に及ぼす影響18日令ラット胎児大脳より調整した初代培養神経細胞(無血清培養)をσ-1リガンドに曝露した後、核内蛋白質を抽出し、ゲルシフト法によりAP-1,AP-2,OCT-1,CREB等の発現を測定した。σ-

1受容体アゴニスト、SA4503を1時間37度で細胞に処理した結果、核内CREB、NFkappaB、OCT-1、AP-1のコンセンサスオリゴヌクレオチドへの結合量は濃度依存性に低下した。このAP-1を構成するc-junやCREB、NFkappaBなどの転写因子はチロシン水酸化酵素(TH)及びドーパミンβ水酸化酵素(DBH)遺伝子の転写の維持・促進に関与している。そこで、次にSA4503のTH活性に及ぼす影響を検討した。2.選択的σ-1リガンドのTHに及ぼす影響17日令ラット胎児脳幹部より調整したカテコラミン含有細胞を含む初代培養細胞(調整初日のみ馬血清、牛胎児血清を含む培養液にて培養した後、無血清培養)を用いて、選択的σ-1リガンドに曝露した神経細胞のTH活性をin situ TH測定法により測定した。SA4503で3時間処理した細胞のin situTH活性は濃度依存性に低下していた。σ-1受容体を介したσ-1リガンドの作用機序を明らかにするうえで、THの発現を制御している蛋白質V-1に関する検討が必要である。そこで、今年度はV-1がTH及びDBH活性調節に関与する転写因子について検討した。V-1過剰発現細胞の核内リン酸化c-jun発現量を対照細胞と比較すると有意に増加していた。以上の結果はσ-1リガンドは細胞内に取り込まれた後、CREB、NFkappaB、OCT-1、AP-1などの転写因子のDNA結合活性を低下させ、その下流にあるTH酵素発現に影響する機構が存在する可能性を示唆している。次年度はV-1とσ-1受容体によるTH支配機構の詳細な検討をおこなう。1.細胞内σ-1受容体を介した情報伝達機構最近、σ-1受容体がクローニングされ、そのcDNAからσ-1受容体を構成するアミノ酸配列が明らかとなった。我々もσ-1受容体の発現クローニングをおこなったOocyteから調製した膜画分へのσ-1受容体選択的リガンドである[^3H]NE-100及び[^3H](+)ペンタゾシンの結合を測定した。σ-1受容体の膜貫通部位のSer99Ala.di-Leu105,106di-Ala変異により、リガンド結合能はほぼ消失した。さらに興味深いことには、σ-1受容体のTyr106Pheだけで、σ-1受容体のリガンド結合能は著しく抑制された。この速度論的解析より、これらのアミノ酸置換は結合親和性を低下させていることが明らかとなった(FEBSLett,445,19-22)。2.チロシン水酸化酵素遺伝子の発現制御機構におけるV-1分子の機能的役割の解析V-1分子を過剰発現するPC12D細胞株では、発現ベクターのみを導入したPC12D細胞株(対照株)と比べてカテコールアミン合成酵素であるチロシン水酸化酵素(TH)、ドーパ脱炭酸酵素及びドーパミンβ-水酸化酵素mRNAの発現量が増加し、カテコールアミン産生が著明に増大することを報告した(J.Biol.Chem.,273,27051-4)。現在までにカテコールアミン合成酵素をコードする遺伝子の発現調節機構については詳細に研究が進められ、c-junやCREBを含む転写因子がTHの転写の維持・促進に必須であることが判っている。そこで、V-
遷移金属ダイカルコゲナイド超薄膜におけるバレー分極緩和メカニズムの解明

本研究では、(1)バレー分極度の温度依存性の解明、(2)バレー分極度のキャリア密度依存性の解明、(3)励起子のバレー依存輸送特性の解明について実験的な研究を行い、最新の理論予測との比較から遷移金属ダイカルコゲナイド単層膜におけるバレー分極緩和メカニズムを包括的に解明することを目的としている。本研究では、代表的な遷移金属ダイカルコゲナイド超薄膜である単層WSe2のバレー励起子光物性を主な研究対象として研究を進めてきた。H29年度までに項目(1)の研究はほぼ達成し、項目(2)についても試料にあらかじめドープされているキャリア密度による電子正孔交換相互作用の長距離成分への遮へい効果を考慮した解析から、励起子バレー分極緩和を包括的に理解・予測できることが明らかとなってきた。そこでH30年度には、項目(2)の研究として、独立した2つの方法(ファンデルワールスヘテロ構造を用いる方法と電界効果による方法)によりキャリア密度と励起子バレー分極の関係についての実験的な検討を進め、キャリア密度が励起子バレー緩和に与える影響を詳細に明らかにした。また、バレー分極の空間マッピング測定によって、多数の試料上のバレー分極の不均一性を測定し、観測される励起子バレー分極と光学スペクトルの特徴の対応に関する大量のデータを収集した。この大量のデータを解析するために、機械学習の手法を用いた光学スペクトル解析の新手法を導入し、キャリア密度の空間的な不均一性が、励起子バレー分極の不均一性を生じさせる要因の1つになっていることを示す結果を得た。また、項目(3)の研究である励起子のバレー依存輸送特性の解明に向け、励起スポットから空間的に離れた場所に拡散した励起子の偏光分解発光イメージとスペクトルを低温で測定することができる顕微光学測定系の構築をほぼ完了した。これまで研究は概ね順調に進んでいたが、H30年度に本研究で利用していた主要装置の1つである時間相関単一光子計数装置が8月に故障し、故障箇所の調査と修理に数ヶ月を要したため、8月から12月まで当該装置を用いた実験を行うことができず、そのために計画に遅延が生じたため、区分を(3)やや遅れている、とした。しかしながら、研究自体は順調に成果が上がっており、研究項目(1)は当初の予定どおりの成果が得られ、項目(2)については、当初の予定どおりの成果に加えて、新たに開発した機械学習アルゴリズムを援用した大量の光学データの解析手法が予想以上に有用であることが明らかとなってきている。また、項目(3)の研究に用いる装置の構築も完了しており、総合的に見れば、装置故障による遅延の影響は小さく、研究は順調に進んでいると考えている。項目(1)と(2)については、予定していた研究はほぼ完了しており、今後は、項目(2)に関連して高い有用性が見出されつつある大量の光学スペクトルデータの機械学習解析手法を単層WSe2以外の様々な遷移金属ダイカルコゲナイド(MoS2, WS2等)の単層膜における励起子や荷電励起子(トリオン)のバレー光物性解析にも適用する。それにより、これらの物質に見られるバレー励起子光物性の空間的不均一性の起源についての理解を深める。また、これまでに構築した装置を用いて、項目(3)の励起子のバレー依存輸送特性の解明について本格的に研究を進める予定である。29年度はまず、項目(1)の研究として、代表的な遷移金属ダイカルコゲナイド超薄膜である単層WSe2において、バレー分極度、バレー励起子の有効寿命の温度依存性を同時に測定することで温度ごとのバレー緩和時間を見積もり、それを理論と比較しつつ解析を行うことで、励起子バレー分極の緩和メカニズムの検討を行った。また、理論的に予測される励起子バレー分極緩和時間の励起子スペクトル線幅への依存性を調べるため、励起子密度を制御することで励起子線幅を変調し、励起子線幅とバレー分極度の相関を調べた。バレー分極度の励起光エネルギー依存性の測定も行い、励起子のバレー分極度が励起光エネルギーに依存し、励起子励起状態の直接励起によって、比較的高いバレー分極度が得られることが明らかとなった。これらの結果について、試料にあらかじめドープされているキャリア密度のもとでの電子正孔交換相互作用を通じた励起子バレー緩和機構を考慮した解析を進め、励起子バレー分極緩和時間の温度依存性や、励起子バレー分極度の励起子密度依存性や励起光エネルギー依存性を包括的に理解・予測できることが明らかとなった。当初の予定どおり、励起子バレー分極度の温度依存性や励起子密度依存性、励起光エネルギー依存性などを包括的に理解・予測することが可能となっており、励起子バレー分極緩和メカニズムについて一定の理解が得られている。また、研究項目(2)バレー分極度のキャリア密度依存性の解明、についても、試料作製における工夫によりデバイス作製において課題となる試料劣化の問題がクリアできつつあり、(3)励起子のバレー依存輸送特性の解明、についても、測定系の構築が順調に進んでいる。これらの理由により、研究は順調に進んでいると判断し、「概ね順調」とした。