hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
染色体バンド境界に着目した神経可塑性の遺伝学的分子基盤の解明

また、“ハイリスク・ハイリターン"ともいうべき特徴を備えている重要な染色体機能領域であることを検証できたことが理由である。我々のグループが開発した新規エピゲノム解析法をもとに、各種神経系由来のヒト細胞系列を対象に、体系的なDNA複製タイミングの解析を行い、染色体バンド境界部位を塩基配列レベルでゲノム網羅的に特定し、各細胞ごとに染色体バンド境界地図を作成した。その染色体バンド境界地図の比較解析により、ヒト染色体の構造的クロマチン境界と考えられる染色体バンド境界領域には、神経シナプス関連遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群が集中して局在することを再検証することができた。また、染色体構造とゲノム配列の統合を目指した研究から、極端に長いシナプス関連遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群が局在するバンド境界の位置は、塩基配列レベルでエピジェネティクに変移することが判明し、記憶の可塑性の分子基盤と関連していることが示唆された。結論として、ヒト染色体のバンド境界領域の特殊な構造環境は、神経シナプス機能と密接に関連した神経可塑性の分子基盤や脳神経疾患の発症メカニズムと密接に関連した特殊な生物学的機能を併せもつ重要な染色体機能領域であることを実証することができた。また、染色体バンド境界の持つ特殊事情の解明により、ヒト染色体バンド境界に関する分子レベルでの医学的な解析は、脳神経疾患の病因の分子機構を知る手がかりを与えるだけでなく、あらたな脳神経疾患と関連した病因遺伝子を能率的に探索する方法としても発展する可能性があることが示唆された。これまでの一連の研究成果については、分担著書として発表することができた。これまでの研究から、染色体バンド境界領域の特殊な構造環境は、神経シナプス機能と関連した神経可塑性の遺伝学的な分子基盤と密接に関連する重要な染色体機能領域であることが実証され、記憶ダイナミズムの分子基盤とも関連していることが示唆されたことが主な理由である。また、染色体バンド境界の持つ特殊事情の解明により、ヒト染色体バンド境界に関する分子レベルでの医学的な解析は、脳神経疾患の病因の分子機構を知る手がかりを与えるだけでなく、あらたな脳神経疾患と関連した病因遺伝子を能率的に探索する方法としても発展する可能性があることを検証することができたことも理由としてあげられる。さらに、これまでの一連の研究成果を分担著書として発表することができた。バンド境界領域を軸とした解析法を駆使して、脳神経疾患遺伝子群におけるトリプレットリピート伸長のゲノム不安定部位と染色体バンド境界領域との関連を検証する予定である。作成した"染色体バンド境界地図"について、細胞系列間での詳細な比較解析をさらに推し進めて、極端に長いシナプス関連遺伝子群や脳神経疾患遺伝子群が局在するバンド境界の位置は、塩基配列レベルでエピジェネティクに変移することを検証する予定である。また、バンド境界部位は、記憶の可塑性の分子基盤と関連していることを検証していく予定である。さらに、ゲノム網羅的な遺伝子発現解析ならびにDNAメチル化解析などのエピゲノム解析を行い、染色体バンド境界地図との相関関係を総合的に明らかにする予定である。
Muse細胞を利用した声帯の再生技術の開発

ウサギの脂肪組織から脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASC)を樹立し、フローサイトメトリーを用いてMuse細胞を獲得した。ウサギの声帯を内視鏡下に観察しながらマイクロ切除鉗子を用いて声帯粘膜を損傷させ、スパイナル針で細胞の投与を行った。実験群は1MUSE細胞投与群、2ASC投与群、3プラセボ(基質のみ)とした。細胞投与後の内視鏡下の観察では、各群間でも有意差は見られなかった。移植後8週目で喉頭を摘出し組織標本を作製し、各種染色を用いてコラーゲン線維、弾性線維、ヒアルロン酸量の評価を行った。MUSE細胞投与群でヒアルロン酸量の改善傾向および膠原線維量減少傾向がみられたが、有意差はみられなかった。1.移植細胞の獲得:全身麻酔下にウサギの腹部より脂肪組織の採取を行い、組織を細切れにした後にコラゲナーゼ処理を行い、dishに接着した細胞よりASCを樹立させた。樹立したASCを用いて、抗SSEA-3抗体にて染色し、フローサイトメトリー(FACS)を用いてSSEA-3陽性であるMuse細胞を選択的に回収したところ、SSEA-3陽性細胞は全体の4.3%認められ、目標とする細胞を回収することができた。SSEA-3陽性細胞、陰性細胞、ASCでPCRを行ったところSSEA-3陽性細胞にてOCT3/4のバンドが認められた。2.損傷モデルの作成:ウサギ(12週、オス)を全身麻酔下に硬性内視鏡にてビデオモニターにて声帯を観察し、ビデオガイド下に2.0mmのマイクロ切除鉗子を用いて声帯粘膜を鉗除し、声帯の損傷を作成した。事前にウサギ8匹を用いて声帯損傷を作成したところ、損傷の深さに関して粘膜上皮にとどまるものから、甲状披裂筋表層に及ぶものまで損傷の深さにばらつきが見られたが、8匹とも組織学的に声帯損傷が確認された。3.損傷モデルへの細胞移植:実験群を1MUSE細胞投与群、2ASC投与群、3プラセボ(基質のみ)投与群にわけ、声帯損傷後に、損傷部位に25Gスパイナル針を用いて、ビデオガイド下に細胞の投与を行った。基質はヒトI型コラーゲン様リコンビナントペプチドを1%に希釈したものを用いて行った。また投与する細胞数は20000個と設定し、1%ヒトI型コラーゲン様リコンビナントペプチドを0.1mlに希釈して投与を行った。平成28年度までに予定していた、損傷モデルの作成とモデルに対する細胞投与は終了しており、現在2ヶ月のエンドポイントをおいて経過観察中である。予定の研究は施行されている。平成28年度に全身麻酔下にウサギの腹部より脂肪組織の採取を行い、脂肪組織由来間葉系幹細胞(ASC)の採取を行った。樹立したASCを抗SSEA-3抗体にて染色を行い、フローサイトメトリー(FACS)を用いてSSEA-3陽性であるMuse細胞を選択的に回収し、移植細胞を獲得した。ウサギ(12週、オス)を全身麻酔下に硬性内視鏡を用いビデオモニター下に声帯を観察し、ビデオモニターガイド下に2.0mmのマイクロ切除鉗子を用いて声帯粘膜を鉗除し、声帯の損傷を作成した。実験群を1MUSE細胞投与群、2ASC投与群、3プラセボ(基質のみ)投与群にわけ、声帯損傷直後に、損傷部位に25Gスパイナル針を用いて、ビデオモニターガイド下に細胞の投与を行った。細胞移植後、毎週内視鏡で声帯の形態学的変化について観察を行った。いずれの群も徐々に損傷は改善されるも、観察上は損傷部位の瘢痕や肉芽の形成など形態の変化については顕著な変化はみられず、各群間でも有意差は見られなかった。移植後8週目で喉頭を摘出し、固定後に組織標本を作製した。各標本をHE染色、アルシアンブルー染色、エラスチカワンギーソン染色、マッソントリクローム染色を行い、声帯組織内のコラーゲン線維、弾性線維、ヒアルロン酸量の評価を行った。他群と比べMUSE細胞移植群でヒアルロン酸量の改善傾向および膠原線維量減少傾向がみられたが、各群間での有意差はみられなかった。

今後は声帯損傷及び細胞注入から2ヶ月(8週)のエンドポイント終了後に喉頭摘出し、組織標本としてHE染色の他、アルシアンブルー染色、マッソン染色、ワンギーソン染色、レゾルシンフクシン染色を行い評価を行う予定である。それぞれの染色後に、顕微鏡のイメージングシステムを用いて生体内の膠原線維量、弾性線維量、ヒアルロン酸量の測定を行い、各群とで比較検討を行う予定である。またエンドポイントまでの間は毎週声帯の観察を行い、各群間での声帯の外観の変化についても検討を行う予定である。耳鼻咽喉科現在実験グループの1MUSE細胞投与群、2ASC投与群について損傷および細胞投与が終了しているが、3基質のみ投与群の損傷および注入のため、必要な基質の獲得とウサギの確保が必要である。また今後は声帯の評価において、組織標本を作成し、HE染色の他、アルシアンブルー染色、マッソン染色、ワンギーソン染色、レゾルシンフクシン染色を行い評価を行う必要があるため、これらの染色を行うのに必要な染色液を使用する必要がある。またこれまでの研究成果に対して学会での発表や論文作成および論文の投稿に必要である。平成29年度の時点で、ウサギの購入と基質の購入を行い、エンドポイントまでに必要な染色液を購入し、エンドポイント後に各群の声帯の組織標本を作成し、各染色を行う予定である。またこれらの結果をまとめ、年度内に学会発表や論文の作成を行う予定である。
「教材生物の簡便な栽培.培養法」の基礎を固める

1シアノバクテリアの簡易な培養法について検討し、pHを9から11に調製した微粉ハイポネックス水溶液に空気を通気することにより、検討した4種類のシアノバクテリアが簡易に培養できることを示した。2シアノバクテリアの培養時の形態変化と環境への応答から、窒素固定や、生活史、細胞分化などの学習の材料としての取り扱いを検討した。3微細藻類の簡易な培養にしばしば使われる市販のミネラルウォーターの性質にボルボックスが鋭敏に反応することを明らかにし、この現象を利用して水環境を学ぶ教材の開発を行った。4水中微小生物の簡易培養法に関する研究を、これまで開発を行ってきたCD-ROM「水中微小生物図鑑ver.4」に組み入れた。5シロイヌナズナの教材利用について検討し、生活環を速やかに回転させるためにはWS系統をクランツ液で栽培することが適当であることを明らかにした。6シロイヌナズナの多くの種子を得るためには、ランズベルグ系統またはコロンビア系統をクランツ液で栽培することが適当であることを明らかにした。7シロイヌナズナをラボライト光と白色光で育てたところ、紫外線の影響によりラボライト光で育てた場合により大きく成長するとともに速やかに老化することを明らかにした。8低木の一種であるタラノキが、校庭などの人為的影響の大きい箇所でも生育することを示し、生態系と生活や文化との関わりを総合的に学習する教材としての可能性を指摘した。これらの成果は、小学校や高等学校、科学館に勤務する教諭、指導主事の協力で実践的な検討を経て得られたものであり、教育実践への普及が期待される。1シアノバクテリアの培養についてAnabaena variabilis (NIES23),Synechococcus lepoliensis(IAM-M6),Nostoc commune(NIES24),Anabanea cylindrica(NIES19)の4種類のシアノバクテリアを用いて,簡易な培養法について検討した。この結果、pH9から11に調整した0.5%の微分ハイポネックスを含む水溶液に、鑑賞魚飼育用の空気ポンプで空気を通気することによって、これらのシアノバクテリアが効率よく増殖することを明らかにした。また、シアノバクテリアの高等学校生物の教材としての使用法について検討を加え、雑誌「遺伝」に発表した。2シロイヌナズナの無菌栽培による生活環の観察生活環を観察する教材として、シロイヌナズナの試験管培養について検討し、(1)材料には、WSおよびLandsberg erectraが適当なこと、(2)Karnzの無機栄養液にショ糖、ジェランガムを加えた培地を試験管に入れ、サンキャップシートで栓をした培養器が適当なこと、(3)播種後、暗中5°Cで、15日間低温処理することが適当なこと、を明らかにした。3水中微小生物の観察培養した生物の観察を援助するために、100種類を越える水中微生物の静止画、動画を収録した。CD-ROM「水中微小生物図鑑」を作成し、仙台市内の中学2年生を対象とした授業を行い効果を検討した。4樹木の教材化を目指して樹木栽培の教材化を目指し、成長が速く繁殖が容易で、アトラクイテブな形態と生活史戦略をもつタラノキの、種子生産量、種子の発芽特性、生育地の微環境に関する基礎的調査を行った。

4水中微小生物の簡易培養法に関する研究を、これまで開発を行ってきたCD-ROM「水中微小生物図鑑ver. 4」に組み入れた。5シロイヌナズナの教材利用について検討し、生活環を速やかに回転させるためにはWS系統をクランツ液で栽培することが適用であることを明らかにした。6シロイヌナズナの多くの種子を得るためには、ランズベルグ系統またはコロンビア系統をクランツ液で栽培することが適当であることを明らかにした。7シロイヌナズナをラボライト光と白色光で育てたところ、紫外線の影響によりラボライト光で育てた場合により大きく成長するとともに速やかに老化することを明らかにした。8低木の一種であるタラノキが、校庭などの人為的影響の大きい箇所でも成育することを示し、生態系と生活や文化との関わりを総合的に学習する教材としての可能性を指摘した。これらの成果は、小学校や高等学校、科学館に勤務する教諭、指導主事の協力で実践的な検討を経て得られたものであり、教育実践への普及が期待される。
抗がん剤ドキソルビシンによる勃起障害の発症メカニズムとその治療法の探索

現在のがん治療では、がん罹患後のサバイバーシップを視野に入れたケアプランが必要である。しかし、抗がん剤による男性性機能への影響に関する論文は皆無であり、ガイドラインが存在しない。申請者らはこれまでに、複数の抗がん剤が男性性機能障害を発症させることを発見した。そこで本研究では、小児がんなどに汎用される抗がん剤のドキソルビシン(DOX)が男性性機能へ及ぼす影響、およびその発症メカニズムを申請者らがこれまで研究を進めてきた男性ホルモンに着目して解明することを目的とする。本研究では性成熟が完了した12週齢の雄性Wistar/STラットを用い、DOX投与群と生理食塩液(vehicle)のみ投与するControl群の2群を作成し、抗がん剤の勃起機能へ及ぼす影響を評価する。1DOX投与によるラットの勃起機能の継時的変化、2DOXに起因する勃起機能低下の回復時期の検討、3DOX誘発性勃起障害に対する男性ホルモン投与の効果の3点を検討する。勃起機能評価の指標として海綿体内圧(ICP)測定を行い、さらにNOSやADMAなどの血管平滑筋弛緩反応に関わるNO関連因子を分子生物学的手法および生化学的手法を用いた検討を行う。DOX群には3mg/kgの投与量で1週間に1回、尾静脈よりDOXを投与した。ICP測定法によりラットの勃起機能を評価したところ、1週間後ではICP/MAPが0.71±0.09とControl群(0.66±0.07)と比べても変化は見られなかった。DOX投与の2週間後でもICP/MAPが0.56±0.07と有意な変化は見られなかった。一方、DOX投与の4週間後にはICP/MAPが0.34±0.06と有意な低下が観察された。これに対しDOXにテストステロンを投与して検討したところ、残念ながら勃起機能の改善は見られなかった。そこで、テストステロン以外の経路での障害発症機序を検討する。今回、ドキソルビシン投与によりEDを発症することを明らかにしたが、当初想定していたテストステロンの関与が否定される結果が生じた。そのため、現在、別経路での障害発症を検討しており、計画の遅れが生じている。DOXを投与したラットに対してテストステロンを投与して検討したところ、残念ながら勃起機能の改善は見られなかった。そこで、分子生物学的手法を用いてテストステロン以外の経路での障害発症機序を検討する。DOX群には3mg/kgの投与量で1週間に一回、尾静脈よりDOXを投与した。以上の結果より、DOX投与を繰り返すと勃起機能の低下が引き起こされる可能性が示唆された。今後は分子生物学的手法により、障害発生メカニズムを明らかにする。本年度の研究により、抗がん剤の中でもドキソルビシン(DOX)の投与により男性性機能障害を引き起こすことが判明した。この研究成果により、勃起障害モデルの作製が可能となったため、次年度以降では障害発症のメカニズムの解明につなげることが可能となる。さらに男性ホルモンに着目した新規治療法の確立へと発展させることができるため、本年度における研究計画はおおむね順調に進展していると考える。

本研究では性成熟が完了した12週齢の雄性Wistar/STラットを用い、DOX投与群と生理食塩液(vehicle)のみ投与するControl群の2群を作成し、抗がん剤の勃起機能へ及ぼす影響を評価する。1DOX投与によるラットの勃起機能の継時的変化、2DOXに起因する勃起機能低下の回復時期の検討、3DOX誘発性勃起障害に対する男性ホルモン投与の効果の3点を検討する。勃起機能評価の指標として海綿体内圧(ICP)測定を行い、さらにNOSやADMAなどの血管平滑筋弛緩反応に関わるNO関連因子を分子生物学的手法および生化学的手法を用いた検討を行う。DOX群には3mg/kgの投与量で1週間に1回、尾静脈よりDOXを投与した。ICP測定法によりラットの勃起機能を評価したところ、1週間後ではICP/MAPが0.71±0.09とControl群(0.66±0.07)と比べても変化は見られなかった。DOX投与の2週間後でもICP/MAPが0.56±0.07と有意な変化は見られなかった。一方、DOX投与の4週間後にはICP/MAPが0.34±0.06と有意な低下が観察された。これに対しDOXにテストステロンを投与して検討したところ、残念ながら勃起機能の改善は見られなかった。そこで、テストステロン以外の経路での障害発症機序を検討する。今回、ドキソルビシン投与によりEDを発症することを明らかにしたが、当初想定していたテストステロンの関与が否定される結果が生じた。そのため、現在、別経路での障害発症を検討しており、計画の遅れが生じている。本年度の研究により、抗がん剤の中でもドキソルビシン(DOX)の投与により男性性機能障害を引き起こすことを世界で初めて明らかにすることができた。本研究では、DOX投与の2週間後まではラットの勃起機能に変化が見られなかったが、4週間後では勃起機能の有意な低下が観察された。DOXは累積投与により心毒性を引き起こすことが知られており、本研究でも同様に累積投与量が影響を及ぼしている可能性が考えられる。勃起障害モデルの作製が見られたことから、次年度では障害発症のメカニズムの解明につなげ、さらに男性ホルモンに着目した新規治療法の確立へと発展させていきたい。DOXを投与したラットに対してテストステロンを投与して検討したところ、残念ながら勃起機能の改善は見られなかった。そこで、分子生物学的手法を用いてテストステロン以外の経路での障害発症機序を検討する。共同研究者の川出義浩特任准教授が学内で異動があり、環境が変化したため、2018年度中の費用執行が行えなかった。2018年度予算は2019年度中に計画的に執行する予定である。
斜面内の変形と土壌水分の同時モニタリングに基づく斜面崩壊発生予測

小型の模型斜面を作製して,斜面勾配と初期体積含水率の異なる条件下で、同一降雨強度の散水を与え,崩壊に至るまでの地表面変位の経時変化を記録した。それらのデータを用いて,地形条件の異なる斜面でも地下水位ー地表面変位の間の双曲線関係が成立することを確認した。また地表面変位の変位速度と加速度の間に両対数紙上での線形関係が存在することを確認し,それが降雨と無降雨の繰り返しにおいても,同じ関係を示すことが確認された。今年度は,画像センシング技術を用いた変位計測手法により,小型の模型斜面における斜面変形を面的に捉える実験を行った。また,体積含水率と間隙水圧および変形の関係を模型斜面実験および一部現地斜面により把握した。その結果,前者については斜面方向に加えて斜面幅方向における変位の時系列変化を面的に捉えられることを確認した。後者については,模型斜面実験により体積含水率と負の間隙水圧の関係性に,現地斜面では擬似飽和からの再上昇と地下水位上昇との関係性にそれぞれ整合性が確認された。斜面における間隙水圧および土壌水分の計測・モニタリング結果をデータ同化手法の一つであるアンサンブルカルマンフィルタを用いてタンクモデルのパラメータを同定する手法の開発を行い,実斜面において適用し妥当性の検証を行った。また,斜面計測・モニタリングデータを人口知能(AI)で学習し,異常値を検知する手法の開発を試みた。ただし,データ取得期間が短く,取得データに限りがあり精度向上のためには今後さらなるデータの取得が必要である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は大別して人工的な散水を与えた模型斜面内の土壌水分及び変形の計測と、自然斜面での降雨浸透の計測を実施した。それぞれについて以下に記述する。模型斜面における土壌水分と変形の計測結果を用いて、地下水位と地表面変位の計測データを用いた簡易な崩壊発生時刻の予測手法の提案を行った。地下水位地表面変位の双曲線関係と、時間地下水位関係を、崩壊発生前の任意の時刻までの計測データを用いた非線形回帰により求め、前者から崩壊発生時の地下水位を求める。それを後者の時間地下水位関係式に代入することによって、崩壊発生時刻を予測するという方法である。これを模型実験の計測データを用いて検証すると良好な崩壊発生時刻の予測結果が得られ、予測方法の妥当性が検証された。また斜面内の体積含水率の変化と変位の関係について評価を行った。その結果、のり尻付近やそのやや上方では、申請者らが定義した擬似飽和体積含水率の値を超えた後に変位が発生することが確認された。一方、斜面中腹付近では、擬似飽和体積含水率ではなく、のり尻付近の間隙水圧の上昇に追随するような変形挙動が確認されたことから、この考察については次年度以降の課題とする。現地計測については、広島県廿日市市をはじめ、複数の自然斜面で、降雨浸透による地下水位や土壌水分の計測を行った。そのデータを用いた検討の一つとして、土壌水分計測に加え,地中温度計測による雨水浸透挙動の把握を試みた。その結果,雨水浸透に伴う土壌水分の変化と地中温度の変化の相関がみられ,降雨時の雨水浸透の深さおよび範囲が簡易的に把握できる可能性を示した。研究計画では「一定せん断応力下での単純せん断試験」を挙げていたが、平成28年度には単純せん断試験装置の準備が間に合わず、実施できなかった。このため「やや遅れている」とした。この試験は斜面内の土のせん断変形の力学モデルを構築するための基礎的な検討であり、本研究で重要視している「地下水位変位」の関係を不飽和領域に拡張したり、繰返し降雨下の変形を説明したりするために必要である。よって平成29年度以降に実施することとする。平成29年度は幅30cmの小型の土槽を用いて模型斜面を作製し,一定強度の散水を与えて崩壊させる実験を実施した。幅が小さい模型は側壁の摩擦の影響が大きく,予備実験を繰り返し,崩壊が発生する模型斜面の条件を作り出した。その上で小型模型斜面の地下水位と変位のデータを計測した。まさ土よりなる実大規模の模型斜面に人工降雨を与えて崩壊させた実験における変位計測データを用いて,崩壊の検知に必要な変位の計測精度と計測時間間隔について検討した。変位計測精度を崩壊までの変位で、ないしは計測時間間隔を崩壊までの時間で無次元すると,誤差との間に一対一の相関関係が見られた。これより必要な変位計測精度と計測時間間隔を推定できる。昨年度に引き続き、模型斜面を使った散水実験により,斜面内の体積含水率の変化と地表面変位の関係について評価を行った。昨年度の成果より,斜面変形の兆候をより早く検出するためにはのり尻付近にセンサを集中させることが有効であることが分かった。そこで今年度は模型斜面の形状を一部改良し,のり尻の深度方向に複数のセンサを設置して実験を行った。その結果,斜面変形の兆候を従来よりも早く検出できることが確認された。本年度は,斜面崩壊発生の事前予測の高精度化に向けて現場での計測・モニタリングデータの取得を継続して実施した。取得した計測データはデータ同化手法の1つであるアンサンブルカルマンフィルタにより解析モデル(タンクモデル)とのマッチングを図った。その結果、降雨に伴う斜面内の水分量、地下水の挙動をおおむね表現できることがわかった。

試験地及び様々な規模の模型斜面における降雨浸透とそれに伴う斜面変形の計測は,順調に実施され,計測データを用いた様々な検討が行われている。特に後者の模型実験については様々な規模の模型斜面を作製し,散水下の降雨浸透と斜面変形のデータを取得している。これに基づき,「地下水位と地表面変位」ないしは「間隙水圧とせん断ひずみ」の関係に基づく崩壊発生時刻の予測手法を検討し,提案している。ただし一定せん断応力下での単純せん断試験については,試験装置は作成したが,せん断箱への給水速度が模型斜面の実験で実測した値と大きく異なり,給水方法の検討に時間がかかっている。そのためデータが取れていない。小型の模型斜面を作製して,斜面勾配と初期体積含水率の異なる条件下で、同一降雨強度の散水を与え,崩壊に至るまでの地表面変位の経時変化を記録した。それらのデータを用いて,地形条件の異なる斜面でも地下水位ー地表面変位の間の双曲線関係が成立することを確認した。また地表面変位の変位速度と加速度の間に両対数紙上での線形関係が存在することを確認し,それが降雨と無降雨の繰り返しにおいても,同じ関係を示すことが確認された。今年度は,画像センシング技術を用いた変位計測手法により,小型の模型斜面における斜面変形を面的に捉える実験を行った。また,体積含水率と間隙水圧および変形の関係を模型斜面実験および一部現地斜面により把握した。その結果,前者については斜面方向に加えて斜面幅方向における変位の時系列変化を面的に捉えられることを確認した。後者については,模型斜面実験により体積含水率と負の間隙水圧の関係性に,現地斜面では擬似飽和からの再上昇と地下水位上昇との関係性にそれぞれ整合性が確認された。斜面における間隙水圧および土壌水分の計測・モニタリング結果をデータ同化手法の一つであるアンサンブルカルマンフィルタを用いてタンクモデルのパラメータを同定する手法の開発を行い,実斜面において適用し妥当性の検証を行った。また,斜面計測・モニタリングデータを人口知能(AI)で学習し,異常値を検知する手法の開発を試みた。ただし,データ取得期間が短く,取得データに限りがあり精度向上のためには今後さらなるデータの取得が必要である。現地斜面での降雨浸透に伴う土壌水分の計測は平成28年度に引き続き実施する。そして斜面崩壊発生の事前予測の高精度化に向けて引き続き現場での計測・モニタリングデータの取得を継続するとともに、計測データ(主に斜面内の水分量)と解析のマッチング(データ同化)を図り、斜面崩壊モデルの高精度化を図る。模型斜面内のせん断ひずみと間隙水圧の計測は、平成28年に引き続いて実施するが、サイズと形状をいくつか変えた模型を用いて実施する。これにより様々な条件の下での計測データの取得を行う。また模型斜面を用いて、地点ごとの土中水分と変形の関係を更に詳しく把握するための実験を行う。具体的には、土壌水分センサの設置箇所を増やすと伴に、斜面の地表面変位を多点で捉えることで、斜面全体の動きを評価する予定である。一定せん断応力下での単純せん断試験は試験装置の準備を終えて、今年度以降実施する。せん断応力(比)、サンプルの間隙比や初期水分条件、給水速度を変えた条件で実施する。
酵母が窒素固定をする!? ‥酵母-窒素固定細菌共生系の検証‥

1)分離した窒素固定酵母の窒素固定能に関する検証無窒素最少培地での生育を指標に分離した、窒素固定能を有すると考えられる酵母数株について、再度無窒素最少培地での生育を検討したところ、固体培地では微弱ながら生育が認められた。しかしながら液体培地では、様々な培養条件を試みたにもかかわらず、生育は認められなかった。さらに、ニトロゲナーゼ活性をアセチレン還元により検出することを試みたが、様々な酸素条件で検討を加えたが、同活性は検出できなかった。以上の結果より、当初の予想に反して、分離酵母株は窒素固定能をほとんど有していないことが明らかになった。2)新たな窒素固定菌の分離・同定1)分離した窒素固定酵母の窒素固定能に関する検証無窒素最少培地での生育を指標に分離した、窒素固定能を有すると考えられる酵母数株について、再度無窒素最少培地での生育を検討したところ、固体培地では微弱ながら生育が認められた。2)新たな窒素固定菌の分離・同定
磁気除細動器の開発

本研究の目的は、体外から磁界によって心臓を無侵襲的に刺激し、除細動などの不整脈治癒を行う装置を開発することである。心筋の磁気刺激には、刺激用コイルの臨界強度の増加をはかるとともに、流す電流波形を工夫する必要がある。本年度は、(1)磁気刺激への波形依存性(理論的解析)、(2)磁気刺激装置の改良、(3)動物を被験体とした試験を行った。(1)に関しては、非線形的な心筋繊維の興奮活動を再現できるBeeler-Reuter模型を用い、興奮閾値の刺激波形依存性を理論的に追及した。シミュレーションによれば、完全放電波形に比べ、1/4周期波形による刺激は22%の閾値の低下が期待できる。また、負方向刺激を抑制したクローバー波形刺激ではシングルパルスでの閾値の低下は4%であるが、そのダブルパルスによる刺激は、そのパルス間隔が1ms以下では、閾値を最大40%下げることができる。すなわち、刺激波形の形状を工夫することにより、効果的な刺激を心筋に与えることができるという解析結果を得た。(2)磁気刺激装置の改良では、心筋に流す逆電流の悪影響を低減させるために、RLC直列共振回路にクローバー回路を組み込むことにより、有効な刺激波形を得ることに成功した。2つの独立電源から発射されるクローバー波形のパルス磁場の間隔を光サイリスタによって制御し、マイクロ秒のオーダーで調整することのできる装置を開発した。本研究の目的は、心臓を体外から磁界によって無侵襲的に刺激し、除細動などの不整脈治癒を行う装置を開発することである。本年度は、(1)試験装置の設計・製作、(2)磁気刺激効果の理論的解析と測定、及び(3)動物を被験体とした実験システムの予備的な試験を行った。(1)に関しては、V8型超強度刺激コイルの設計と試作を行い、実験によってほぼ期待どうりの刺激性能が得らることを確認した。同時にコイルの磁気応力分布の解析法を確立した。さらに刺激持続時間を実効的に延ばす目的で2連パルスを発射できる装置を開発中である。(2)に関しては、刺激パルス波形による刺激効果の違いを理論的に解析し、有効な刺激方法を追求した。また、胴体を模した円筒胴体に対して、パルス磁界により誘導され流れる渦電流分布を3次元有限要素法を使って解析した。これと実験により求めた渦電流分布はよく一致すことを確認した。この結果、複雑な電気伝導度分布を持つ人体についても渦電流分布解析が行えるめどがついた。(3)に関しては、新開発コイルが心筋刺激用に使用できることを確認するとともに、実験システムの問題点(磁気雑音対策など)を把握することができた。以上のとうり、本年度計画の研究は順調に伸展しているので、次年度に予定している本格的な除細動試験は行えるものと考えている。本研究の目的は心臓を体外から磁界によって無侵襲的に刺激し、除細動などの不整脈治癒を行う装置を開発することである。本年度は(1)磁気刺激効果の理論的解析、(2)磁気刺激装置の改良、(3)動物を被験体とした試験を行った。(1)に関して、時間変動磁場の波形依存性を理論的に追及した。心筋刺激用コイルはその臨界強度を増加させることは困難であるので、流す電流波形を工夫する必要がある。シミュレーションによれば、ダブルパルス波形はシングルパルス波形に比べて除細動閾値を最大40%下げることができ、効果的な刺激を心筋に与えることができる。(2)2つの独立電源をディレイ回路によって制御し、パルスの間隔を1/1000秒のオーダーで調整することのできる装置を開発した。(3)イヌを被験体にした動物実験では、新たに開発した刺激装置によって心電図のT波に同期させて磁気刺激を行った。磁気刺激によって整脈に期外収縮を起こさせることができた。

新装置によって閾値を低減させることに成功し、パルス間隔を短くすることによってこの閾値はさらに低くなった。本研究の目的は、体外から磁界によって心臓を無侵襲的に刺激し、除細動などの不整脈治癒を行う装置を開発することである。心筋の磁気刺激には、刺激用コイルの臨海強度の増加をはかるとともに、流す電流波形を工夫する必要がある。本年度は、(1)磁気刺激への波形依存性(理論的解析)、(2)磁気刺激装置の改良、(3)動物を被験体とした試験を行った。(1)に関しては、非線形的な心筋繊維の興奮活動を再現できるBeeler-Reuter模型を用い、興奮閾値の刺激波形依存性を理論的に追及した。シミュレーションによれば、完全放電波形に比べ、1/4周期波形による刺激は22%の閾値の低下が期待できる。また、負方向刺激を抑制したクローバー波形刺激ではシングルパルスでの閾値の低下は4%であるが、そのダブルパルスによる刺激は、そのパルス間隔が1ms以下では、閾値を最大40%下げることができる。すなわち、刺激波形の形状を工夫することにより、効果的な刺激を心筋に与えることができるという解析結果を得た。(2)磁気刺激装置の改良は、心筋に流す逆電流の悪影響を低減させるために、RLC直列共振回路にクローバー回路を組み込むことにより、有効な刺激波形を得ることに成功した。2つの独立電源から発射されるクローバー波形のパルス磁場の間隔を光サイリスタによって制御し、マイクロ秒のオーダーで調整することのできる装置を開発した。
ワーキングメモリのセルアンサンブルにおけるモノアミンの役割

本研究の目的は,サル前頭連合野においてワーキングメモリに関係するセルアンサンブルにおけるモノアミンの役割を,マルチニューロン記録法とイオントフォレシス法などを用いて明らかにすることにある。本年度は,ワーキングメモリを担うニューロン活動の相互作用に対するモノアミンの役割の予備研究を行いつつ,主に,前頭連合野のワーキングメモリ過程の基礎的構造だとされる「機能コラム」に関する研究を展開した。ワーキングメモリは前頭連合野の機能コラムによって担われるらしい。機能コラムの活動は数万個のニューロン群の活動,まさにセルアンサンブルであり,そこでのモノアミンの役割を調べることは大きな意味がある。そこで,数頭のマカクザルの前頭連合野から脳スライス(厚さ400μm)を切り出し,チェンバー内で培養しながら電位感受性色素で染色し,皮質のIV層を電気的に刺激し,機能コラムの活動(マルチニューロン活動)を光学的にイメージングした。ついで,モノアミン,今回はとくにドーパミン受容体の促進剤を投与し,機能コラムへの活動への効果を解析した。その結果,ドーパミンD1受容体(D2ではなく)の促進剤が,機能コラムの活動を増強させることをみつけた。この増強作用は量依存的(dose-dependent)であり,また,機能コラムの大きさや広がりに影響を与えなかった。さらに,光学信号の光周波数特性を解析した結果,この増強作用は興奮性シナプス伝達で起こることが明らかになった。これらの結果は,ドーパミンD1受容体が機能コラム内の興奮性の並列的かつ逐次的なアンサンブル的活動を増強する役割をもつことを示唆する。この世界初の画期的な研究成果は北米神経科学大会などの国際学会でも発表し,高い評価を受けた。本研究の目的は,サル前頭連合野においてワーキングメモリに関係するセルアンサンブルにおけるモノアミンの役割を,マルチニューロン記録法とイオントフォレシス法を用いて明らかにすることにある.そして,ワーキングメモリを形成するニューロン群が相互にどのような関係を形成しているか,さらに,その過程にモノアミンがどのように関与するかを明らかにすることにある.今年度はサルに眼球運動性の遅延反応課題(oculomotor delayed-response, ODR)を訓練し,様々な条件で単一ニューロン活動を記録した.ODR課題はサルが数秒の遅延期の後に,その前の手がかり期に呈示された刺激の位置に向かって記憶誘導性のサッケードをすることが要求されるので,ワーキングメモリを必要とする課題である.同一の電極で記録したニューロンに対し,cross correlationやjoint PSTHを適用し,ニューロン間の相互関係を解析した.その結果,ODR課題の様々な課題イベント(手がかり期,遅延期,反応期)で正の相関を持つニューロン群や負の相関を持つニューロン群が見つかった.これらの結果は,前頭連合野内で,ワーキングメモリの過程に関与するニューロン群が,相互に作用しながら,この認知過程を担っていることを示唆している.今後は,さらに,同一の電極ではなく複数の電極でニューロン活動を記録した際に,ニューロン群がどのような挙動を示すか,さらに,課題に関連した活動を示したニューロンに直接モノアミン関連薬物を投与した場合にニューロン活動にどのような影響があるか,そして,ニューロン間の相互作用にどんな効果が見られるか,に関してアプローチする.本研究の目的は,サル前頭連合野においてワーキングメモリに関係するセルアンサンブルにおけるモノアミンの役割を,マルチニューロン記録法とイオントフォレシス法などを用いて明らかにすることにある。
テニア属条虫の分類学的改訂

条虫綱テニア科は4属(Taenia, Hydatigera, Versteria, Echinococcus)から成る。この科の分類学的改訂を目的として、世界中から出来る限り多数のサンプルを収集した。ミトコンドリアゲノムと核DNAマーカー(18S rDNA, pepck, pold遺伝子)の塩基配列を決定し、進化系統関係を調べたところ、Taenia属は6つのクレードに分かれた。新属の設立が必要となったが、タクソン数が不十分なため、改訂は今後の課題とした。系統解析に付随して発見された新種はTaenia lynciscapreoliとHydatigera kamiyaiとして記載した。テニア科条虫はヒトや家畜の病原体を含むため、医学・獣医学領域で重要な動物群となっている。従来この属はTaenia属とEchinococcus属から構成されていたが、本研究代表者はテニア属が側系統群であることから分類学的改訂に着手し、現在までにHydatigera属を復活させ、Versteria属を新設した。しかしながら、Taenia属として残されたグループには幾つかの単系統群が存在しており、分子系統学的解析が全く行われていない種が多数存在する。本研究は系統進化に基づいて、Taenia属を改定し、23の新属もしくは亜属を新設することを目的としている。研究計画初年度(平成26年)はエチオピアで野外調査を実施して幾つかの条虫種を収集し、Hydatigera属に含まれる新種を記載するための補助サンプルとした。また、海外の研究協力者から新北区に分布するVersteria属の新種を入手し、ミトコンドリアゲノムと核DNAマーカー(18S rDNA、pepck、pold)の塩基配列を決定した。これらの新種については随時論文が公表される予定である。南米の固有種であるTaenia talicei、ならびに北極圏に分布するTaenia polyacantha arcticaも入手し、分子系統解析に必要なDNA塩基配列を決定した。これらの2種はTaenia属の改訂をする上で重要なサンプルとなった。従来この科はTaenia属とEchinococcus属から構成されていたが、本研究代表者はTaenia属が側系統群であることから分類学的改訂に着手し、現在までにHydatigera属を復活させ、Versteria属を新設した。しかしながら、Taenia属として残されたグループには幾つかの単系統群が存在しているため、さらなる分類学的改訂が望まれている。本研究は系統進化に基づいて、Taenia属を改定し、2&#12316;3の新属もしくは亜属を新設することを目的としている。研究次年度(平成27年)はヘルシンキ大学のAntti Lavikainen博士を招聘し、彼が世界中から集めたTaenia属条虫7種のミトコンドリアゲノム完全長DNA、核DNAマーカー(18S rDNA, pepck, pold)の塩基配列を決定した。また、Hydatigera属の新種H. kamiyai (Int. J. Parasitol. 46: 361-374,2016)、Taenia属の新種T. lynciscapreoli (ZooKeys 584: 1-26, 2016)を発表した。特に、H. kamiyaiは従来のネコジョウチュウH. taeniaeformisの分類を改めることになったため、極めて重要な報告となった。Versteria属の新種も発見しており、北米・ヨーロッパの研究者と記載の準備を進めている。このように本研究計画の進捗状況は順調で、最終年度(平成28年)も出来るだけ多くのTaenia属条虫の種類を遺伝子解析する予定である。研究の進捗状況は予定通りであり、論文も随時公開しているから。テニア科条虫はTaenia、Echinococcus、Hydatigera、Versteriaの4属から構成される。しかし、Taenia属は系統遺伝学的に異なった単系統群を内包しており、分類学的改訂を進めるべく、本研究が開始された。本研究の目的は、世界各地のテニア科条虫を出来るだけ多く集めて、それらのミトコンドリアゲノム完全長DNAと核DNAマーカー(18S rDNA, pepck, pold)の塩基配列を決定し、分子系統解析を進めて、新属もしくは新亜属を創設することである。研究計画最終年度(平成28年度)はアフリカ産のTaenia spp.2種(リカオンとセグロジャッカル由来成虫で、それぞれTaenia serialisやTaenia krabbeiに類似する未記載種)とアラスカ産のTaenia pisiformisを入手し、標的DNAの塩基配列を決定した。Taenia属には約60種の条虫が記載されており、終宿主動物が肉食動物であることから入手が困難であるが、現在までにその半数程度の標的DNA塩基配列を決定することができた。その結果、Taenia属は6つの単系統群、すなわちclade I(代表種T. solium、以下同様)、clade II(T. hydatigena)、clade III(T. pisiformis)、clade IV(T. laticollis)、clade V(T. polyacantha)、clade VI(T. martis)に分かれると推測できた。しかし、解析したタクソンの数が十分ではなく、分類学的改訂を本研究計画終了時に行なうことは断念せざるを得なかった。

今後、新たなタクソンを追加して信頼度の高い系統樹が得られてから改訂を進める予定である。条虫綱テニア科は4属(Taenia, Hydatigera, Versteria, Echinococcus)から成る。この科の分類学的改訂を目的として、世界中から出来る限り多数のサンプルを収集した。ミトコンドリアゲノムと核DNAマーカー(18S rDNA, pepck, pold遺伝子)の塩基配列を決定し、進化系統関係を調べたところ、Taenia属は6つのクレードに分かれた。新属の設立が必要となったが、タクソン数が不十分なため、改訂は今後の課題とした。系統解析に付随して発見された新種はTaenia lynciscapreoliとHydatigera kamiyaiとして記載した。研究の進捗状況は予定通りで、平成28年度に予定しているTaenia属の分類学的改訂へ向けて、分子データを蓄積しつつあるから。出来るだけ多くのTaenia属のタクソンを収集して、分子系統解析を実施する。寄生虫学できるだけ多くのTaenia属のタクソンを収集して、分子系統解析を行ない、新属もしくは亜属を新設する。当該年度に予定していた研究については、購入済みの物品により達成できたため。遺伝子解析用の試薬をただちに購入する。
日米両国教員の相互交流型授業研究による国際理解教育カリキュラムの開発研究

「体験型海外教育実地研究」を中心とする授業研究を相互交流的に行うことを通して,日米共通教材による国際理解教育カリキュラムを開発することを目的とした本研究の成果は,大きく次の3点である。第1に,日本・アメリカ文化紹介型,日米文化比較型,相互交流型,以上3つの国際理解学習の教材・カリキュラムを開発し,ウェブサイトを通して発信することができたことである。第2に,グローバル・パートナーシップを推進していくリーダーとなる教員に求められるカリキュラム開発力や実践指導力の向上を図ることができたことである。第3に,グローバル時代の教員養成のためのプログラムの新たなモデルを開発することができたことである。本研究はグローバル・パートナーシップを備えた日米の教員が国際理解教育をテーマにした「体験型海外教育実地研究」を中心とする授業研究を相互交流的に行うことを通して,日米共通教材による国際理解教育カリキュラムを開発することを目的としている。そのため,平成21年度は次の7点を行った。1これまでの先行研究および本研究にかかわる準備段階の研究成果を整理した。2日米間の共通教材開発のための相互交流型授業研究チームを組織した。3チーム問で開発する共通教材の選定と調査を行い,インターネットで相互に情報交換を行った。4平成21年度の「体験型海外教育実地研究」実施プログラムを作成した。5イーストカロライナ大学の連携研究者および米国側の「体験型海外教育実地研究」実施校の教員を招いて,日米の国際授業研究フォーラムを実施し,開発する共通教材の検討を行った。6作成された実施プログラムに基づき,アメリカ合衆国ノースカロライナ州での10日間の「体験型海外教育実地研究」および現地での授業研究ワークショップを実施し,共通教材の修正・改善を行った。7平成21年度に開発した共通教材をグローバル・パートナーシップ・スクール・プロジェクト研究センターのウェブページに掲載し,情報発信を行った。そのため,平成22年度は次の7点を行った。1日米間の共通教材開発のための相互交流型授業研究チームを組織した。2チーム間で開発する共通教材の選定と調査を行い,共通教材を試作した。3平成22年度の「体験型海外教育実地研究」実施プログラムを作成した。4イーストカロライナ大学の連携研究者を招いて,日米の教員養成改革をテーマとした学校間交流国際フォーラムを実施するとともに,開発する共通教材の検討を行った。5作成された実施プログラムに基づき,アメリカ合衆国ノースカロライナ州での10日間の「体験型海外教育実地研究」および現地での授業研究ワークショップを実施し,共通教材の修正・改善を行った。6平成22年度「体験型海外教育実地研究」参加者による開発教材集を作成した。7平成22年度に開発した共通教材をグローバル・パートナーシップ・スクール・プロジェクト研究センターのウェブページに掲載し,情報発信を行った。本研究はグローバル・パートナーシップを備えた日米両国の教員が国際理解教育をテーマにした「体験型海外教育実地研究」を中心とする授業研究を相互交流的に行うことを通して,日米共通教材による国際理解教育カリキュラムを開発することを目的としている。そのため,平成23年度は次の7点を行った。1平成23年度の日米間の共通教材開発のための相互交流型授業研究チームを組織した。2チーム間で開発する共通教材の選定と調査を行い,共通教材を開発した。3平成23年度の「体験型海外教育実地研究」実施プログラムを作成した。4体験型海外教育実地研究を実施する連携協力校であるノースカロライナ州グリーンビル市内の学校教員を招いて,グローバル・パートナーシップを備えた教員養成の可能性をテーマとした学校間交流国際フォーラムを実施するとともに,開発する共通教材の検討を行った。6平成23年度「体験型海外教育実地研究」参加者による開発教材集を作成した。7平成23年度に開発した共通教材をグローバル・パートナーシップ・スクール・プロジェクト研究センターのウェブページに掲載し,情報発信を行った。本研究はグローバル・パートナーシップを備えた日米両国の教員が国際理解教育をテーマにした「体験型海外教育実地研究」を中心とする授業研究を相互交流的に行うことを通して、日米共通教材による国際理解教育カリキュラムを開発することを目的としている。そのため、最終年度である平成25年度は大きく次の5点に取り組んだ。第1に、最終年度である平成25年度の日米間の共通教材開発のための相互交流型授業研究チームを組織した。また、チーム間で開発する共通教材の選定と教材調査を行い、共通教材として開発を行った。

第2に、体験型海外教育実地研究」を実施する連携協力校であるノースカロライナ州グリーンビル市内のイーストカロライナ大学の教員,公立の小学校教員およびローリー市の私立学校の校長を招いて,日本側教員とのコラボレーションによる「アクションリサーチを取り入れた教員養成の挑戦ローカルに実践し,グローバルに発信しよう」をテーマとした学校間交流国際フォーラムを実施するとともに,開発する共通教材の改善・修正を行った。第3に、「体験型海外教育実地研究」実施プログラムに基づき,アメリカ合衆国ノースカロライナ州での10日間の「体験型海外教育実地研究」および現地での授業研究ワークショップを実施し,共通教材の修正・改善を行った。第4に、平成25年度「体験型海外教育実地研究」参加者による開発教材集を作成するとともに、開発した共通教材をグローバル・パートナーシップ・スクール・プロジェクト研究センターのウェブページに掲載し、情報発信を行った。そして第5に,5年間の研究成果をまとめ,研究成果報告書を作成した。本研究はグローバル・パートナーシップを備えた日米両国の教員が国際理解教育をテーマにした「体験型海外教育実地研究」を中心とする授業研究を相互交流的に行うことを通して、日米共通教材による国際理解教育カリキュラムを開発することを目的としている。そのため、平成24年度は大きく次の4点に取り組んだ。第1に、平成24年度の日米間の共通教材開発のための相互交流型授業研究チームを組織した。また、チーム間で開発する共通教材の選定と教材調査を行い、共通教材として開発を行った。第2に、「体験型海外教育実地研究」を実施する連携協力校であるノースカロライナ州グリーンビル市内のイーストカロライナ大学の教員、公立の小・中学校教員を招いて、日本側教員とのコラボレーションによる「グローバルな人材育成をめざした教員養成と学校づくり」をテーマとした学校間交流国際フォーラムを実施するとともに、開発する共通教材の改善・修正を行った。そして第4に、平成24年度「体験型海外教育実地研究」参加者による開発教材集を作成するとともに、開発した共通教材をグローバル・パートナーシップ・スクール・プロジェクト研究センターのウェブページに掲載し、情報発信を行った。平成21年度平成23年度の3年間で、「体験型海外教育実地研究」を中心とした日米の相互交流型の授業研究体制を確立することができた。また、国際理解教育のための多様な教材も、日米間の相互交流中で多面的に開発することができている。それらを通して、日米間の人的ネットワークも構築されてきている。25年度が最終年度であるため、記入しない。(理由)
ダイヤモンド超伝導体とその関連物質の電子状態:バンド半導体-金属転移と超伝導

ドープされたバンド半導体における半導体-金属転移に伴う電子状態変化を研究するために、ホウ素ドープダイヤモンドとその関連物質の光電子分光研究を行った。角度分解光電子分光により高濃度ホウ素ドープダイヤモンドにおける価電子帯電子状態を実験的に明らかにした。内殻光電子分光からは、高濃度ドープ試料ではドープ原子が複数の化学サイトに取り込まれる事がわかった。CaC_6およびポタシウムドープピセンにおいては、ドープによる電子状態変化を直接観測し、超伝導性との関連を議論した。本研究課題では、ダイヤモンド超伝導体と関連物質(シリコンやSiC超伝導体等)に対して幾つかの光電子分光を組み合わせドーピングによる電子状態変化等を研究することにより、まだ十分に理解されていないバンド半導体の半導体-金属転移及び超伝導機構の解明を目指す。本年度は、高濃度ホウ素ドープダイヤモンド超伝導体において(1)ダイヤモンドバンドと不純物バンドの関係と(2)ホウ素濃度と有効キャリアー濃度の相関を明らかにするために、薄膜試料の逆光電子分光、高温・高分解能光電子分光、軟X線高分解能内殻光電子分光測定を行った。(1)に対しては、超伝導を示す試料を用い、より高分解能の実験を行うことにより、ダイヤモンドバンドがフェルミ準位を横切ることを明瞭に観測することに成功した。この結果は、10K前後の高い超伝導転移温度を示す試料においては、ダイヤモンドバンドがその伝導特性に重要な役割を担うことを示している.(2)に対しては、ホウ素ドープダイヤモンド薄膜の内殻準位スペクトルのホウ素ドープ料依存性を測定し、ドープされたホウ素サイトが少なくとも3つあること、そのうちの置換サイトと考えられるサイトが超伝導と最も密接な相関を持つことを示した。この結果は、ホウ素ドープダイヤモンドにおいて観測されてきたホウ素濃度と有効キャリア濃度の違いが、ドープホウ素のドープ位置の違いに起因することを示し、選択的に置換サイトにドープすることがより高い超伝導転移温度達成の鍵を握ることを示唆する。加えて、グラファイトインターカレーション超伝導体で最高の超伝導転移温度を持つCaC6について軟X線光電子分光を行い、フェルミ準位近傍の電子状態にCa3d成分が多く含まれることを実験的に示した。本研究課題では、ダイヤモンド超伝導体と関連物質に対して幾つかの光電子分光を組み合わせドーピングによる電子状態変化等を研究することにより、まだ十分に理解されていないバンド半導体の半導体-金属転移及び超伝導機構の解明を目指す。本年度は、高濃度ホウ素ドープダイヤモンド超伝導体関連物質について光電子分光によりその電子状態を明らかにした。高濃度ホウ素ドープSiについては、角度分解光電子分光により価電子帯のホウ素濃度依存性を測定し、バルクで超伝導は示さないながら金属特性を示す試料に関して価電子バンド分散頂上がフェルミ準位よりも低エネルギーにとどまることを見いだした。この実験結果は、高濃度ホウ素ドープダイヤモンド超伝導体において、半導体試料の実験結果と良く似ていることがわかった。高濃度リンドープダイヤモンドに関しては、内殻準位スペクトル測定からリンについて複数の化学サイトの存在を見いだした。リンドープダイヤモンドでは高濃度ドープ試料においても金属化が実現していない。実験結果はその原因を理解する上で重要な実験結果となりうる。グラファイトインターカレーション超伝導体で最高の超伝導転移温度(Tc)を持つCaC6について共鳴光電子分光を行い、フェルミ準位近傍の電子状態にCa3d成分が多く含まれることを直接的に示し、Ca3dの存在が高いTcと密接に関連していることを突き止めた。この結果は、グラファイトインターカレーション超伝導体においてより高いTcをもつ物質探索に指針を与えるとして新聞にも取り上げられた[日経産業新聞2009年7月31日(黒鉛系の超電動物質独自の電子構造解明岡山大臨界温度上昇に期待)]。極最近超伝導性が報告された芳香族多環縮合炭化水素ピセンの半導体-金属転移に伴う電子状態を調べる為に、光電子分光および発光・吸収分光測定を行い、純粋ピセンの電子状態とKドープによる電子状態変化の観測に成功した。光電子分光研究と並行して、高濃度ホウ素ドープダイヤモンド超伝導体高品質薄膜の作製を目的として、ホットフィラメント化学気相体積法によるダイヤモンド薄膜作製塗行った。本研究課題では、ダイヤモンド超伝導体と関連物質に対して様々な光電子分光手法を組み合わせドーピングによる電子状態変化等を研究することにより、まだ十分に理解されていないバンド半導体の半導体-金属転移及び超伝導機構の解明を目指す。本年度は、ダイヤモンド超伝導体関連物質について光電子分光によりその電子状態を明らかにした。高濃度リンドープダイヤモンドに関しては、内殻準位スペクトル測定から昨年度までに見いだしていた複数の化学サイトについて、その起源をバンド計算による各サイトの炭素1s結合エネルギ値と比較する事で検討した。本研究結果は、未だ実現していない高濃度リンドープダイヤモンドの金属化への指針を示す結果である。