hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小胞体内におけるシグナリング制御機構と中枢神経組織発生

Xenopus原腸胚から「Wnt及びFGFシグナルを特異的に抑制することで、頭部形成を制御する新規小胞体分子Shisaを同定し、その分子機構を明らかにした。特定蛋白の成熟抑制という新しい小胞体機能が、胚発生に不可欠であることを世界に先駆けて明らかにした。さらにShisa分子ファミリーを同定し、ShisaによるWnt及びFGFシグナル制御が、体節形成に不可欠であることを示した。また、Shisaが腫瘍細胞の浸潤・転移形質を制御することを見いだした。申請者はアフリカツメガエルを用いて頭部オーガナイザー及び予定頭部神経外胚葉に発現している新規小胞体分子Shisaを同定した。Shisaの過剰発現は胚前部構造を拡大し、アンチセンスによる機能抑制は頭部構造を縮小させた。さらに、ShisaがWnt及びFGFシグナリングを細胞膜に近いレベルで抑制することが明らかとなった。Shisaシグナリング制御メカニズムは、いままでに報告のない極めて特異なものであった。Shisaは未成熟な分子量の低い新生WntおよびFGFシグナリングレセプター蛋白と小胞体内にて特異的に複合体を形成する。さらにはN-型糖鎖付加をはじめとするレセプター蛋白質成熟過程を阻害することにより細胞膜輸送を抑制、結果的にシグナルの受容を阻害することが明らかとなった。同定された小胞体内シグナリング制御機構が生理的条件下でも機能し得るかをアフリカツメガエルの系によって確かめた。Shisaの機能抑制は、頭部神経組織においてレセプター蛋白の細胞膜輸送を促進し、リガンド刺激に対する反応性を高めた。その結果、頭部神経組織は後方化した。以上の研究結果をもとに、申請者は細胞内小器官である小胞体が積極的にシグナリング制御にかかわる実験事実と、同メカニズムが個体発生において重要な役割を果たすことを世界に先駆け明らかにした。本研究は発生生物学だけでなく生物学全般において新たなシグナリング制御メカニズムの存在と、小胞体の新しい機能を示す希有な論文と評され、Cell誌(2005 Cell,120:223-235)に掲載された。脊椎動物の頭部形成には、腹側・後方化分子群の抑制が重要な役割を果たす。頭部形成因子Shisaは、後方化因子Wnt及びFGFシグナリングを細胞自律的に予定頭部神経外胚葉で抑制し、頭部形成を促進する。Shisaは小胞体内で未成熟なWnt及びFGFレセプターと複合体を形成し、タンパク成熟と細胞膜輸送を阻害することでシグナリングの受容を制御する。申請研究は、小胞体内におけるShisa分子動態解明により、小胞体内シグナリング制御機構の分子基盤解明を目標としている。その中でも中心的課題は、小胞体内でShisaと複合体を形成しシグナリング制御に関わる分子群の同定である。現時点までに、Shisaのカルボキシ基側にシグナリング制御に不可欠な10アミノ酸配列を見いだすことができた。同部位を欠失したShisa変異体は小胞体に局在することができず、標的レセプタータンパク質と複合体形成能には維持しているが、標的分子を小胞体に留めることができない。現在、この10アミノ酸と相互作用する分子を同定中である。一方、本年度はShisaファミリー分子群の同定と機能解析をDevelopment誌に発表した。Wnt及びFGFレセプターを小胞体内に留め、シグナリング抑制活性を示す新規ファミリーメンバーにおいても10アミノ酸モチーフは保存されており、同モチーフがShisaによる小胞体内シグナリング制御機構の要となっている可能性を強く示唆するものと考えられる。今後この新しいドメインが小胞体内シグナリング制御に果たす役割を明らかとしてゆく。WntおよびFGFシグナル抑制分子Shisaは、標的シグナルのレセプター分子と小胞体内で会合し、蛋白成熟過程を抑制する。Xenopus初期胚において、Shisaは頭部神経組織の発生(Yamamoto,2005)や体節構造形成(Nagagno,2006)に不可欠な役割を果たしていることを明らかにしてきた。今年度は、マウス・人Shisa分子ファミリーの同定、およびその機能解析を報告した(Furushima,2007)。哺乳類では、Xenopus Shisaと機能的に相同な4つのShisa分子ファミリーを見いだした。一方、これまでに、Shisaを特異的に認識するウサギ抗体が得られた。内在性ヒトShisaは小胞体内に局在していた。さらに、ヒトShisaの機能抑制は。細胞自律的にWntシグナル受容能を高めることが明らかとなった。内在性Shisaは小胞体内品質管理機構分子と複合体を形成するが、複合体形成分子の機能抑制でもシグナル受容能が亢進した。現在複合体形成分子による、レセプターの蛋白成熟過程制御機構の解析を進めている。一方、我々はヒトShisaを発現する癌細胞株を検索した。これまでの解析で、ヒトShisaは悪性度の高いメラノーマ癌細胞株で強く発現していることが明らかとなった。

これらの細胞株におけるShisaの過剰発現は腫瘍転移能を増強し、機能抑制は転移能を抑制することが明らかとなった。これらの解析結果は、WntやFGFシグナル抑制という従来のShisa機能とは異なった、新しいShisa機能の存在を示唆する物と考えられる。本申請研究は、Xenopus原腸胚から同定した「Wnt及びFGFシグナルを特異的に抑制することで、頭部形成を制御する新規小胞体分子Shisa」のシグナル制御機構の解析と、Shisaの新しい標的分子の探索を主たる研究課題としている。本年度は、Shisaが未分化で悪性形質の高い腫瘍細胞株に強い発現を示すことを報告した。さらに、重要な研究成果として、癌転移形質を示さない腫瘍細胞株にShisaを過剰発現させると癌転移形質が亢進することを見いだした。一方、神経堤由来の悪性腫瘍細胞株におけるShisa機能抑制は癌転移能を著しく抑制した。Shisaは小胞体局在型および細胞外分泌型の二つの細胞内局在を示す。小胞体に局在できないShisa変異体は癌転移能に影響を与えなかった。これらの解析結果は、小胞体内においてShisaが癌転移形質の制御因子として機能することを示している。今後、腫瘍細胞の転移形質制御におけるShisaの標的分子解明が重要な課題であると考える。Shisaは小胞体内に局在することで様々なシグナル制御に機能すると考えられる。これまでにShisaの小胞体局在化に不可欠な10アミノ酸を同定している。この10アミノ酸を欠失したShisa変異体は、Wnt・FGFシグナル制御や癌転移制御において正常型Shisaの機能抑制型変異体として機能することを見いだしている。この10アミノ酸と複合体を形成する複数の小胞体分子の同定と機能解析が終了しており、論文投稿準備中である。
NBIによる口腔癌および口腔前癌病変のスクリーニング

通常光観察と癌の栄養補給路である粘膜表層の毛細血管や粘膜微細模様などを、色調の違いとして強調表示する狭帯域光観察(NBI) Narrow Band Imaging (NBI)は2つの特定の帯域に狭められた光がヘモグロビンによって強く吸収され、血管と組織のコントラストを強調し、内視鏡を用いて観察されたモニター上では粘膜表層の毛細血管が茶色に、粘膜下内部の血管が青緑色に表示される。NBIは消化器外科・耳鼻咽喉科領域ではすでに臨床応用されており、癌の早期発見に有用とされている。NBIは低侵襲であり、かつ粘膜表層の毛細血管や微細構造の検出を可能にしており、口腔粘膜表層に発症する事の多い、口腔癌の診断にも応用できる可能性がある。さらに初期の口腔癌は無症状であることもありNBIによる検査を定期的に施行することで、視診ではこれまで見つけることができなかった微少な変化を検出し、口腔癌の早期発見につながることが期待される。しかしながら、NBIの口腔癌診断おける有用性については、まだ報告も少なく、臨床的なデータが不十分である。そこで今回、新しい口腔癌の診断法の1つとしてNBIによる診断法を確立させるべく、研究を開始することを計画した。本年度は、オリンパス外来NBI TVシステムISERA-Proを用い、東京医科歯科大学歯学部附属病院顎顔面外科を受診し、舌扁平上皮癌と診断された一次症例8例を対象に、全身麻酔下手術の際、切除範囲決定の前に通常光およびNBIで観察を行い、得られた画像を記録した。NBIにて茶褐色領域(Brownish area)として検出された領域は、8例中、4例が扁平上皮癌であり2例が上皮異形成、2例が早期浸潤癌であった。この結果より、NBIは癌の補助診断となりうる可能性があるとされるが、今後も症例を重ねてその有用性について明らかにしていく予定である。Narrow Band Imaging(NBI)は2つの特定の帯域に狭められた光がヘモグロビンによって強く吸収され、血管と組織のコントラストが強調された画像が得られる。内視鏡を用いて観察されたモニター上では粘膜表層の毛細血管が茶色に、粘膜下内部の血管が青緑色に表示される。これまで上部消化管領域では、診断精度が95.1%との報告もある。一方、口腔領域においては、我々はヨード染色による染色域と低染色域の境界は、病理組織学的な境界とほぼ一致しており誤差の平均値は-0.65mm(「-」:染色域方向)と報告し、ヨード染色による境界を病変の境界と判定して差し支えないと判断した。そこで今回NBIによるスクリーニングとして、口腔癌検出の有用性について、ヨード染色と比較し、病変および病変周囲の色の変化および病理組織所見と対比検討を行った。【対象】東京医科歯科大学歯学部附属病院顎顔面外科を受診し口腔扁平上皮癌(T1,T2)と診断された患者8名。【方法】全身麻酔下手術の際、切除範囲決定の前にNBIで病変の境界と思われる領域にPyokutanin Blue(Methylrosanilium chroride)を用い印記した後、ヨード溶液で染色をおこなった。ヨード低染色域と染色域との境界も同様に印記し、その病変範囲の誤差を検討した。【結果】病理組織学的診断は、すべてSCCであった。またNBIによる境界線とヨード染色境界線とはほぼ同位置に確認された。【結果の重要性と今後の展望】ヨード染色法と比較し、患者の苦痛が少なくNBI検査は、癌の補助診断となり得る可能性があると共に、病変の境界を特定することにも有用かもしれないと思われた。しかし、血管の増生、走行の判別困難な症例もあり、今後口腔癌の診断および治療に役立てるべく研究を進めていく予定である。

NBIにて茶褐色領域(Brownish area)として検出された領域は、8例中、4例が扁平上皮癌であり2例が上皮異形成、2例が早期浸潤癌であった。この結果より、NBIは癌の補助診断となりうる可能性があるとされるが、今後も症例を重ねてその有用性について明らかにしていく予定である。
グアノシン高次会合構造の形成制御とバイオ分析への応用

分子認識液晶を開発するために、液晶分子の配向制御部位および、分子認識部位を併せ持つグアノシン誘導体を長鎖アルキル基を有するアゾベンゼンを置換基として新規合成し(6AG)、その機能を評価した。その結果6AGのリボン型自己集合体が7CB液晶分子の配向を制御しうる水素結合型液晶構造の構築を達成した。さらにこれを臨床的に必須な測定基質であるクレアチニン検出に適用しうることを見出した。ネマティック液晶相を示す7CB単体に対して、6AGモル比の異なるブレンド試料を4種(約5,10,15,30mol%)作製し、偏光顕微鏡観察を行った。その結果、低6AG比の試料ではfinger print組織が、高6AG比の試料ではlamella組織が観察されることから、それぞれキラルネマティック(N^*)液晶相およびスメクティック相(Sm)液晶相が発現していることが分かった。低6AG比でのN^*相発現には、6AGの糖部位由来の光学活性が関与しているものと考えられる.一方、Sm相の発現は6AGリボン型自己集合体形成に起因するものと考えられる。顕微IRスペクトル測定による検討では、カルボニル吸収帯が低波数シフトすることから、グアニン間の水素結合形成が示唆された。また、X線構造回折測定から層構造の存在が支持され、さらに得られた層の周期構造(55.9Å,38.9Å)は,分子モデリングによる6AGの自己集合体の分子サイズとよく一致した。以上により、6AGの相溶比を変化させることにより、7CB単体では発現しえない液晶構造を構築した。約30mol% 6AG/7CBのSm液晶について、そのクレアチニン検出機能を検討した結果、クレアチンやグルコース、尿素などの妨害基質には画像変化を全く示さないのに対し、クレアチニンに対して明瞭な画像変化を示すことが分かった。本年度は,グアノシンの自己会合体形成制御に基づく液晶センサー開発に着目し,液晶分子の配向制御部位および,分子認識部位を併せ持つグアノシン誘導体6AGを新規合成し,その機能を評価した。その結果,6AGのリボン型自己集合体が液晶分子7CBの配向を制御する水素結合型液晶構造の構築を達成した。以下に,その概要を述べる。ネマティック液晶相を示す7CB単体に対して,6AGモル比の異なるブレンド試料を4種(約5,10,15,30mol%)作製し,偏光顕微鏡観察を行った。その結果,低6AG比の試料ではfinger print組織が,高6AG比の試料ではlamella組織が観察されることから,それぞれキラルネマティック(N^*)液晶相およびスメクティック相(Sm)液晶相が発現していることが分かった。低6AG比でのN^*相発現には,6AGの糖部位由来の光学活性が関与しているものと考えられる。一方,Sm相の発現は6AGリボン型自己集合体形成に起因するものと考えられ,顕微IRスペクトル測定,X線構造回折測定および分子モデリングによりこれを確認した。以上の結果を踏まえて,約30mol% 6AG/7CBのSm液晶について,そのクレアチニン検出機能を検討した。その結果,クレアチンやグルコース,尿素などの妨害基質には画像変化を全く示さないのに対し,クレアチニンに対して明瞭な画像変化を示すことが分かった。これは,6AGとクレアチニンの水素結合を介した錯形成により,6AGリボン型自己会合体が解離した結果,Sm相が維持されないためであると考えられる。以上のように,特異的なクレアチニン検出能を有する水素結合型液晶の開発を達成した。
原発性胆汁性肝硬変の病態解明に関する基礎的研究

PDHとKGDHはウシの心筋からBCKDはウシの腎臓から抽出精製し96穴ELISA plateに固相化した間接法にて行った。PBC100例中の陽性率は抗PDH抗体86%、抗BCKD抗体79%、抗KGDH抗体54%であり、少なくとも一つ以上が陽性となったのは95例(95%)であり、蛍光抗体間接法によるAMAの陽性率84%より高く今後PBCの診断に役立つ結果が得られた。UDCA、Colchcine単独または併用療法前後の抗PDH抗体価の検討では、治療開始後肝機能の改善とともに抗体価は下降する傾向がみられ、治療効果の指標になると考えた。肝の組織学的進展度と抗体価についてはScheuerIII期を除き、I期、II期、IV期と有意に上昇したが、逆に抗体価から組織学的診断を推定することは不可能であった。さらに抗PDH抗体がPBCの発症機序への関わりを検討するために、PBC患者肝組織内PDHの局在についてPDH E2 componentに対するモノクロナ-ル抗体を用いて検索した。PBCの特徴的変化である慢性非化膿性破壊性胆管炎の存在する小葉間胆管細胞の細胞質にPDH E2 compohentがび慢性に染色されたが、基底膜には染色されず、抗PDH抗体自体がADCCなどの機構で直接的にPBCの病因に関わる可能性は少ないとの結論を得た。以上より抗PDH抗体、抗BCKD抗体、抗KGDH抗体の測定はPBCの診断率を向上させることが判明し、このうち抗PDH抗体は細菌その他の外来性物質由来の抗原との交差反応によっても出現する可能性があり、今後はこの方面からの研究も重要な課題と考えられた。
水痘帯状疱疹ウィルス感染の新規エントリーレセプターの解明

私たちは、水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)上の分子グリコプロテインB(gB)と会合し、VZV感染の際のレセプターとして機能する分子として、神経組織特異的に発現するMAGという分子を同定した。VZVのMAG発現細胞への感染を、抗MAG抗体やより低分子量の分子で阻害することに成功した。MAGは単純ヘルペスウィルス(HSV)のgBと会合し、HSVが神経組織に感染する際のレセプターとしても機能することがわかった。私たちは、水痘帯状疱疹ウィルス(VZV)のグリコプロテインB(gB)と会合する分子として、神経組織特異的に発現するmyelin-associated glycoprotein(MAG)を同定した。VZVはMAG発現細胞にエントリーすることができたが、これまで報告されていたVZVのエントリーレセプターであるIDEを発現した細胞やコントロール細胞にはエントリーできなかった。従って、MAGはIDEより強力なエントリーレセプターとして機能していると考えられた。VZVのMAG発現細胞へのエントリーが、抗MAG抗体で特異的に阻害されたことから、VZVのエントリーに、MAGを利用していることが判明した。VZVの神経組織指向性は、エントリーにMAGを利用することが、その理由のひとつと考えられた。また、抗MAG抗体による感染阻害の成功は、VZV感染制御にも利用できると期待される。一方で、MAGはgBのみならず、gEとも会合した。VZVがエントリーするのに必須の段階とされる膜融合には、これまで、gB、gE、gH/gLが必要といわれてきたが、この度の私たちの研究から、gEを欠如しても、膜融合に影響がないことが判明した。単純ヘルペスウィルス(HSV)は、VZVと同じαヘルペスウィルスに属するウィルスで神経組織指向性を有するが、HSVの神経組織特異的なレセプターは不明であった。この度、上記と同様な研究手法を用いて、MAGはVZVのみならず、HSVのエントリーレセプターとしても機能し、HSVの膜融合をも引き起すことも判明した。以上のことから、MAGはいくつかのウィルス、殊にヘルペスウィルス属の神経組織感染の際のエントリーレセプターとして機能することが示唆された。私たちは、水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)のグリコプロテインB(gB)と会合し、VZVのエントリーレセプターとして機能する分子として、神経組織特異的に発現するmyelin-associated glycoprotein(MAG)を同定した。VZVのMAG発現細胞へのエントリーが、抗MAG抗体で特異的に阻害されたことから、VZV感染制御への利用を模索した。抗MAG抗体は、マウス生体内に投与すると、神経障害を引き起こし、また、抗MAG抗体産生性ニューロパチーはヒトでも知られていることから、抗体以外のより低分子量の物質を探索し、これによって、VZVのMAG発現細胞へのエントリーを阻害することに成功した。一方、単純ヘルペスウィルス(HSV)は、VZVと同じαヘルペスウイルスに属するウイルスで神経組織指向性を有する。MAGはHSV gBの神経組織特異的なレセプターとして機能することを昨年度報告したが、今年度、HSV gBの神経組織以外でも発現するエントリーレセプターとして、Non-muscle myosin IIAを報告した。VZVの侵入門戸は、扁桃の血球系細胞と言われているが、血球系細胞に特異的なレセプターは不明である。わたしたちは、VZVが血球系細胞に発現する新規分子を同定した。本分子を発現させた細胞は、VZVのエントリー効率を高め、また、VZVのグリコプロテイン発現細胞と膜融合を起こした。このように、HSV,VZVが、エントリーする時、エントリーする組織に応じて、特異的あるいは非特異的なレセプターを利用していることが判明した。HSV,VZVのみならず、他のウイルスに関しても、ウイルスの組織指向性を説明するには、組織特異的エントリーレセプターを同定し、エントリーメカニズムを詳細に解析していく必要性が示唆された。
ミャンマーにおける在来家畜と近縁野生種の遺伝資源学的調査と保全施策に関する研究

平成13年12月16日から14年1月13日の間、ミャンマーにおける在来家畜及び近縁野生種の調査研究を行った。調査は、AグループとBグループに分かれ、Aグループはミッチーナ、ラーショー、モンユワ、及びピイ地域を、Bグループはボガレイ、ヤンゴン、ヤンダレー、シュエボウ、カレー、ハッカ、モルメイン及びパアン地域を調査した。現地の調査には、ミャンマー農水省畜産獣医研究所、並びに政府の出先機関の研究者が協力した。調査対象動物として、牛、馬、豚、山羊、緬羊、ニワトリ、アヒル、ガヤール、野鶏および野生マウスを取り上げ、外部形質の記載、体釈測定、血液型、蛋白質多型、DNA多型の分析を行った。ミャンマーの牛、豚、ヤギ、馬のいずれもインドの在来家畜の強い影響を受けていることが明らかとなった。ガヤールと野鶏については野生の個体を捕獲して、現地の試験場で係留して保護増殖の進め方の検討を行っている。ミャンマーの滞在期間中、現地の研究者との学術交流を行い、日本側研究者がこれまでの各自の研究成果についてのセミナーを行ってきた。また、遺伝資源評価の最も基本的作業の一つとして、ミャンマーの研究者に対して、牛の体型測尺法の実習並びにフイールドデータの収集方法並びに集団遺伝学的解析法の演習を行った。2000年12月16日より2001年1月10日まで、ミャンマー国において、在来家畜ならびに野生の家畜近縁種についての学術調査を行った。カウンターパートのMyanmar Livestock Breeding and Veterinary Departmentを訪問し、共同研究の実施体制についての打合せを行い、在来家畜、近縁野生種ならびに野生小動物種の調査方法や試料採取法についての検討を行った。2000年度の調査地域として、バガン、マグウェ、パコク、マンダレー、タウンジー、シットウェイ、チャイトン、バゴー、カヤンを対照として、ニワトリ(野鶏)、アヒル、在来牛(シャン牛、スイニー、ピャゼイン)、ガヤール(近縁野生牛)、水牛、山羊、緬羊および馬について外部遺伝形質の記載、血液採取、DNAの抽出を行った。ニワトリでは在来種が極めて少なく、殆どが外国より輸入された改良種との交雑であった。乳牛以外のウシならびに水牛は全て役用として利用され、肉用への利用は見られなかった。ミャンマーの家畜集団はアラカン山脈を境に品種が異なっていた。アラカン山脈の西側はバングラデシュの集団に近い傾向を示し、ミャンマーの家畜集団は地理的障壁により分断されていることが示唆された。今回の学術調査では、メンバー全員による学術セミナーを実施し、現地の研究者との研究交流が深められた。また、前田及び山本はミャンマー獣医畜産学会大会にて、家畜の改良ならびに遺伝資源に関しての特別講演を行った。平成13年12月16日から14年1月13日の間、ミャンマーにおける在来家畜および近縁野生種の調査研究を行った。調査はAグループとBグループに分かれ、Aグループはミッチーナ、ラーショー、モンユワ、及びピイ地域を、B班はボガレイ、ヤンゴン、マンダレー、シュエボー、カレー、ハッカ、モルメイン及びパアン地域を調査した。調査対象動物として、牛、馬、豚、山羊、緬羊、豚、ニワトリ、アヒル、ガヤール、野鶏、及び野生マウスを取り上げ、外部形質の記載、体型測尺、血液型、蛋白質多型、DNA多型の分析を行った。ミャンマーの牛、豚、山羊、馬のいずれもインドの在来家畜の強い影響を受けていることが明らかとなった。ガヤールと野鶏については野生の個体を捕獲して、現地の試験場で係留して保護増殖の進め方の検当を行っている。ミャンマー滞在期間中、現地の研究者との学術交流を行い、日本側の研究者がこれまでの各自の研究成果についてのセミナーを行った。また、遺伝資源評価の最も基本的作業の一つとして、ミャンマーの研究者に対して、牛の体型測尺法の実習並びにフィールドデータの収集方法並びに集団遺伝学的解析法の演習を行った。
チェレンコフ位相整合EOサンプリングの高度化とTHz波イメージング計測への応用

申請者らが独自に開発したテラヘルツ(THz)波検出法としてのチェレンコフ位相整合電気光学サンプリング(Cherenkov-EOS)法をさらに発展させ,ヘテロダイン型のCherenkov-EOSを開発した。テーパー付金属平行平板導波路を用いて従来のEOSに比べて約20倍の高感度化を達成するとともに,LiNbO3結晶にスラブ型光導波路構造を導入して,検出帯域を約2.5THzまで改善することに成功した。Cherenkov-EOS信号の空間分布特性を系統的に調べ,角度位相整合に基づくTHz波の周波数分解検出や,EOS信号の空間分布特性を利用した感度向上を実証した。申請者らが独自に開発したテラヘルツ(THz)波検出法としてのチェレンコフ位相整合電気光学サンプリング(Cherenkov-EOS)法をさらに発展させ,高度化する。本研究では(i)プラズモニクスを応用してその感度を飛躍的に増強し,また(ii)光導波路構造および波面傾斜法を用いて検出帯域を大幅に拡大し,さらに(iii)高感度なTHz波リニアアメージング素子としての展開を図る。H25年度は上記の目的を達成するため,以下の研究に取り組んだ。(i)テーパー付金属平行平板導波路を用いた感度増強:薄膜LN結晶をSiプリズムプレートとともに金属V溝に結合した金属平行平板導波路内に配置した構造を作る。導波路幅(すなわちSiプレートとLN結晶の厚さ)を数10um程度にすることで,約2桁のEOS感度増強を目指す。LN結晶は0.3mmまで機械的に研磨することに成功した。しかし0.1mmに研摩すると「割れ」が生じ,0.1mm以下に薄膜化することは通常の研磨法で難しいことが分かった。そのため他の加工法もしくは薄膜化LN結晶の製作法を検討中である。(ii)検出帯域の拡大: Cherenkov位相生後EOサンプリングの検出帯域を拡大するために, LN結晶にスラブ型光導波路構造を用いる方法とサンプリング光波の波面傾斜を用いる手法を試みた。厚さ40umのLN結晶にスラブ型光導波路構造を用いて,検出帯域はバルクの場合よりも広帯域化することを確認した。さらに広帯域化をすすめるために,波面傾斜法は試みた。しかし,顕著な帯域変化を確認できなかった。波面傾斜の制御性が悪いことが考えられるので,さらに波面制御性を改善して,実験を継続する。(iii)Cherenkov位相整合EOサンプリングによるTHz波の周波数分解検出:一方,一連の実験を通じて,Cherenkov位相整合EOサンプリングは,テラヘルツ波の周波数成分は角度分解されて検出されることを実証した。その周波数分解能,検出される周波数成分の空間分布など,その特性を詳細に調べた。本研究は申請者らが独自に開発したテラヘルツ(THz)波検出法としてのCherenkov位相整合電気光学(EO)サンプリング法をさらに発展させ,高度化することを目的としている。本年度の具体的な研究実績は以下のとおりである。(i)テーパー付金属平行平板導波路におけるTHz波の伝搬特性と電場増強効果:昨年度,テーパー付金属平行平板導波路を用いることで,THz波をサブ波長以下の導波路幅に閉じ込め,EOサンプリングの感度を大幅に改善できることを実証した(この成果はApplied Physics Express Vol. 7, 112401(2014)に発表)。金属導波路を用いてさらに感度増強を図るため, THz時間領域分光法を用いて実験的にTHz波の伝搬特性を詳細に調べるとともに,解析モデルやFDTD計算等を用いて理論的な研究を実施した。(ii)光位置センサーによる検出帯域の拡大:昨年度,スラブ型光導波路構造を持つLN結晶を用いて,検出帯域を改善することに成功した。さらに検出帯域を改善するため,光検出器に光位置センサー(Position Sensitive Detector, PSD)を用いて,広帯域化することを試み,検出帯域を改善することに成功した。(iii)LN結晶以外の電気光学結晶によるEOサンプリング:GaAsは比較的大きな電気光学係数を持ち,光領域とTHz領域の屈折率差が小さく,Siプリズムなどの空間結合素子が不要である。このため,GaAs結晶をテーパー付金属平行平板導波路内に挿入し,プローブ光波長1.55umを用いてCherenkov位相整合EOサンプリングを試み,GaAs結晶によるCherenkov位相整合EOサンプリングを実証した。また,非常に大きな電気光学係数を持つBaTiO3結晶をCherenkov位相整合EOサンプリングに用い,有望な結果を得た。本年度は,(i)サンプリング光のスペクトル分解検出による高感度化(ii)ヘテロダインEOサンプリング信号の空間分布特性を利用した検出光学系の最適化による高感度化,(iii)DAST結晶を利用したヘテロダインEOサンプリングに取り組んだ。それぞれの取り組みに対する本年度の具体的な研究実績は以下のとおりである。(i)スペクトル分解検出による高感度化: EOサンプリングは基本的には和周波発生(SFG)および差周波発生(DFG)に基づいているため,THz波と相互作用したあとそれぞれに対応したスペクトルシフトがサンプリング光に発生している。エッジフィルターを用いてスペクトルシフトによる強度変化が強調されるようにすることでEOサンプリング信号は増強できるはずである。

この仮定のもと,スペクトル分解検出によるヘテロダインEOサンプリングを試みたが,用いたエッジフィルターの性能が不十分で,期待した効果は得られなかった。(ii)空間分解検出による高感度化:ヘテロダインEOサンプリングではSFG,DFGに対応して,サンプリングビーム内にEO信号が空間分布し,ビーム断面の裾野で信号の極大が現れることを理論的および実験的に検証した。SFG,DFGに対応してEO信号の極大が現れる空間位置に光検出器を配置し差分検出することでTHz波のヘテロダインEOサンプリングを高感度化することに成功した。(iii)DAST結晶によるヘテロダインEOサンプリング: LiNbO3結晶よりも高いEO係数を持つ有機結晶のDASTを用いて,ヘテロダインEOサンプリングを試み有望な結果を得た。申請者らが独自に開発したテラヘルツ(THz)波検出法としてのチェレンコフ位相整合電気光学サンプリング(Cherenkov-EOS)法をさらに発展させ,ヘテロダイン型のCherenkov-EOSを開発した。テーパー付金属平行平板導波路を用いて従来のEOSに比べて約20倍の高感度化を達成するとともに,LiNbO3結晶にスラブ型光導波路構造を導入して,検出帯域を約2.5THzまで改善することに成功した。Cherenkov-EOS信号の空間分布特性を系統的に調べ,角度位相整合に基づくTHz波の周波数分解検出や,EOS信号の空間分布特性を利用した感度向上を実証した。初年度の平成25年度にテーパー付金属平行平板導波路を用いてEOサンプリングの検出感度を約20倍増強することに成功している。また一方で,非共軸なCherenkov位相整合に基づくヘテロダインEOサンプリング法は,遅延時間走査を行わずにテラヘルツ波の周波数分解検出が可能であることを見出し,THz分光イメージング用のリニアセンサーの原理実証を行っている。平成26年度は,(i)テーパー付金属平行平板導波路におけるTHz波の伝搬特性と電場増強効果について実験的,理論的研究を実施し,(ii)PSDを光検出器として用いて広帯域化に成功した。また(iii)LN結晶以外の電気光学結晶として,GaAsとBaTiO3を用いたEOサンプリングを試み,有望な結果を得た。これらの実績から研究はおおむね順調に進展していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。テラヘルツ分光今後, Cherenkov位相整合EOサンプリングのさらなる高感度化のために,空間結合素子としてのテーパー付金属平行平板導波路の形状最適化を行うとともに,EO結晶の薄膜化を行う。またBaTiO3結晶中のTHz波吸収を低減するために,光導波路構造を結晶中に導入することなどを試みる。結晶研磨とサンプリング光波の波面制御に苦労しているものの,計画どおり研究を実施することができた。また一方で,非共軸なCherenkov位相整合に基づくヘテロダインEOサンプリング法は,遅延時間走査を行わずにテラヘルツ波の周波数分解検出が可能であることを実証するなどの成果もあった。以上により全体としてはおおむね計画通りに進展しているといえる。
分権改革下における子育て・教育行政の総合的再編に関する実証的研究

わが国自治体の子育て・教育に関わる行政部門の再編動向を検証するもの。調査から、子ども行政部局の設置、首長部局・教育委員会の連携、子ども条例・子どもプランの策定、若者支援ネットワークの形成、雇用・福祉行政と学校の連携など、総合化と連携の進展が確認された。しかし、首長部局と教育委員会の間には大きな溝が残されており、「総合的な子ども行政システム」を実現するには、両者の調整、接合を図ることが重要な課題となっている。本研究は、地方分権改革によって進展しつつある自治体行政の総合化のもとで、子育て・教育行政にいかなる再編が生じているかを調査することを通じて、その成果と今後の課題を明らかにし、教育・保育、雇用・労働、福祉・保健・医療など、各行政分野の連携を図った総合的な子ども行政システム構築のための基本的視点と条件を提示しようとするものである。本年度は、「総合的な子ども・青年行政システム」構築に向けて行政機構の再編と、分野間連携を進めている自治体として、高知県と北海道芽室町の調査を実施した。(1)高知県橋本県政では、第2期より土佐の教育改革が開始され、それから幼保窓ロー元化が派生して幼保支援課を設置し、保育の充実に成果をあげている。また県教委生涯学習課は、サポートステーションと連携して高校中退者の対応策を開発している。一方、知事部局に設置された子ども課は、知事部局→教委→知事部局と配置が変遷する中で、企画調整機能に特化し、2009年度からは少子化対策課に再編されることとなった。(2)北海道芽室町2006年に子どもの権利条例を制定し、また子育て支援課を設置した。この行政機構再編により、保健活動は活発化したが、学校教育との連携は不十分なままにとどまっていた。いずれも子育て行政をより包括的に再編していこうという取り組みが見られ、行政活動の一定の充実が図られたが、知事部局,教育委員会間の溝、実施レベルの事務単位の自立性、国から降下する大きな事業の存在などによって、実はそれほどの総合化は進展していないことが明らかになった。本研究は、地方分権改革によって進展しつつある自治体行政の総合化のもとで、子育て・教育行政にいかなる再編が生じているかを調査することを通じて、その成果と今後の課題を明らかにし、教育・保育、雇用・労働、福祉・保健・医療など、各行政分野の連携を図った総合的な子ども行政システム構築のための基本的視点と条件を提示することが目的である。本年度実施した主な調査は次の通り。(1)恵庭市の読書政策調査ブックスタート、学校図書館整備、学校司書全校配置などの子ども読書政策を実施。その形成過程と現状を調査した。これは住民の学校図書館充実のためのボランティア活動をきっかけに図書館専門職、保健師が連携して実現していった。少子化のもとでの総合的子育て支援・教育行政の展開の例だが、住民の活動がキーとして存在していることが明らかになった。(2)不登校・ひきこもり支援調査北海道では道教委生涯学習課がフリースクールネットワークと協議を開始しており、あるフリースクールは特区を活用して高校を設置した。別途、京都府教委のフリースクール認証制度、京都市教委の不登校生徒向け中学校、同府市のひきこもり支援行政の総合化なども見る機会を得た。ここでも公と私の関係変化が見られた。総合的行政は、単に行政組織間の問題ではなく、いかに住民の主体性を活かしてその課題解決に支援していけるかがキーとなることがあらためて明確になった。本研究は、地方分権改革によって進展しつつある自治体行政の総合化のもとでの子育て・教育行政の再編状況の調査を行い、教育・保育、雇用・労働、福祉・保健・医療など、各行政分野の連携を図った総合的な子ども行政システム構築のための基本的視点と条件を提示することが目的である。本年度は、主に不登校と高校中退を切り口とした調査を札幌市で実施した。(1)不登校行政調査札幌市では教育委員会学校教育部と子ども未来局が主要な子ども関連行政部局であるが、依然として不登校行政には統一的な施策・計画がないままである。ただし、市教委と子ども未来局で定期協議が行われ、不登校対応についても若干の連携がある。市長主導で子ども未来局が設置され、子どもの権利条例が制定されたことが、一定の変化を生み出している。(2)高校中退調査高校中退経験者インタビュー調査を実施して、中退に至る経緯と背景、中退後の軌跡を明らかにし、行政の課題を検討した。中退には社会階層による規定性が強く、学校教育への復帰を当人が臨んでいても、実際上難しい場合も多い。札幌市では、生涯学習系列を中心とする若者行政がハブとなり、連携の体制を構築しつつある。上の調査と並行して、日本教育学会では、外部との連携を図った高校の取り組みについて、日本教育行政学会では包括的な支援行政の課題について発表し、また日本の若者支援行政の動向評価に関する論文等を発表した。

これまでの研究から、子ども若者行政の総合化は一定の進展を見せていること、特に首長(部局)の動きが大きな役割を果たしていること、しかし教育委員会との連携については依然として課題があることなどが明らかになった。
精神分裂病における運動技能と注意機能に関する研究

本研究では、精神科デイケアに参加する精神分裂病患者を対象に、その運動技能とその変化、注意・認知機能との関係を検討した。結果は以下のように要約される。1)種々の体力テスト(反復横飛び、垂直飛び、握力、背筋力、伏臥上体起こし、立位体前屈、上体起こし)、感覚一運動協応技能検査(ペグボードテスト)、自転車エルゴメーターを用い全身持久力試験を施行したところ、分裂病患者の身体運動機能は、日本人の一般人口に比して、顕著に低下していることが判明した。2)分裂病患者における体力の低下は、その精神症状、とりわけ、陰性症状と全般的精神病理症状と、結びついていることが判明した。3)しかしながら、その体力は、精神科デイケアプログラムへの参加期間中、徐々に向上・改善することも明らかとなった。こうした体力改善は、患者の転帰に依存するというよりむしろ、デイケアプログラムの治療的効果を反映するものであることが示唆された。4)運動・スポーツ活動は、分裂病患者の気分の改善身体的自己効力感の向上に有効であることが判明した。分裂病患者の体力と精神症状の向上には、こうした気分の改善と身体的自己効力感の向上も介在していることが示唆された。5)分裂病患者の体力の改善度は、握力や垂直飛びなどのいわば要素的種目より、ジグザクドリブルや反復横飛びのような巧緻性、敏捷性を要する種目で顕著であった。これは、患者の注意・認知機能の改善と結びついている可能性が示唆された。すなわち、注意・認知機能(トレールメーキング・テスト)における遂行成績は、反復横飛びや感覚一運動協応技能(ペグボードテスト)の成績と有意な相関を示していた。本研究の主要な目的は、デイケアに通所する精神分裂病患者における種々の体力測定を通したデイケア効果の評価法の確立の可能性を、認知科学的な観点を取り入れ検討することである。そのための年度はまず、デイケア入所時の精神分裂病患者の体力の実態を把握するための基礎データの収集と集計に主点を置いた。デイケアに通所者に対して、初回入所時およびその退所時に、文部省スポーツテスト、ペグボ-テスト、自転車エルゴメーターによる持久力テストを施行した。入所時データとして、306名(24.9【.+-。】6.7歳、初発年齢20.1【.+-。】5.1歳)の体力データを集計した結果、スポーツテストでは、反復横跳び35.0【.+-。】6.5回、垂直跳び45.1【.+-。】10.3cm、握力35.8【.+-。】9.9kg、背筋力101.5【.+-。】33.6kg、上体そらし45.8【.+-。】10.2cm、立位体前屈7.1【.+-。】9.1cm、上体起こし16.6【.+-。】5.8回であった。ペグボ-テストでは、23.1【.+-。】5.0回、エルゴーターの主要な指標である仕事量は98.7【.+-。】38.7w、運動時の最大酸素摂取量は2.3【.+-。】0.8C86Bであった。近々別に公表予定であるので詳細は省略するが、健常者データをもとにこれらデータを年齢別に標準化し健常者との比較を行った。また、各測定変数の主成分分析を行った結果、筋力因子(握力、背筋力、上体そらし)、俊敏性-持続性因子(反復横跳び、持久力テスト)、筋張力因子(立位体前屈、上体起こし)といえる因子が抽出された。

さらに、デイケアを退所した者について入所時と退所時直近の体力を比較したところ、全種目で向上が見られた。デイケアでは3カ月おきに体力測定を行うのみなので、これは日常練習の効果というより、デイケアプログラムの効果である可能性が示唆された。今後は、測定種目の追加、退所時の患者の転帰、高次認知・注意機能評価、臨床症状評価、運動に対する自覚的変数など、より多くの目的変数、説明変数を含めたデータ収集と解析に発展させる予定である。昨年度は、デイケア入所時の精神分裂病患者の体力の実態を把握するための基礎データの収集と集計を主眼に置いた検討を行ったが、その結果、デイケア通所者者の体力は全種目で向上が見られることが判明した。本年度はこの体力向上が、退所時の患者の転帰と関係した現象であるかを検討するため、デイケア退所時の転帰別に患者の体力変化を比較した。すなわち、デイケア退所時において主治医や本人と相談の上で就労や作業所等の活動が決定したり、デイケアでの目標が達成したと判断された患者群を「修了群」、入院や症状の悪化等から通所困難となった患者を「中断群」とし、この転帰が確実に判定される患者、それぞれ110名と42名(計152名、男性47,女性29名、平均年齢25.1±7.0歳)を抽出し、デイケア入所時と退所時直近に実施した文部省スポーツテスト(2回の測定の平均間隔298.3±483.5日、中央値154日)の成績を群×時期の2要因分散分析により解析した。その結果、反復横跳び、垂直跳び、握力、背筋力、立位体前屈、伏臥上体反らし、上体起こしの6種目すべてにおいて、患者の体力標準得点は入所時と退所時で有意に向上していたが、群の主効果、群×時期の交互作用は有意ではなかった。ここから、デイケアプログラムへの参加そのものが、患者の転帰に関らず、その体力向上に強く関与していることが示唆された(ただし、退所時の体力標準得点が健常者一般レベルと同程度にまで上昇した種目は上体起こしの0.06±1.13点のみで、他の種目の平均標準得点は垂直飛びの-0.52点から握力の-1.26点まで低レベルであった)。こうした体力向上の経過を予測する因子は何であるのか、また、体力改善は患者の認知・注意機能の変化とどう関係しているのかなど、現在収集しつつある他の検査・調査データとの突き合わせ、データ解析は次年度以降の検討課題と考えている。本研究課題では、デイケアに通所する精神分裂病患者の運動機能の向上を明らかにしてきた。本年度は、こうした現象の再現性を検討するため、共同研究者の所属する他施設におけるデータも含め検討した。すなわち、ICD-10により精神分裂病と診断されたデイケア通所者79名(男性53名,女性26名;平均年齢29.0±8.8歳)を対象に、文部省の壮年体力テスト5種目を、デイケア入所時と12カ月経過時に実施した。通所者はすべて、陽性症状に対してはすでに薬物療法が行われ、精神分裂病急性期の消退時期に生ずる抑うつ、ないし疲弊状態は改善し、いわゆる障害期にあった。入所時および12カ月時の各テスト種目における実測値は、一般健常者の性別、年齢別標準値をもとにZ-scoreに変換し検討することとした。その結果、各テスト種目の入所時と12カ月時の評価値は、side step:-1.77±1.7→-0.81±1.7、verticaljump:-1.34±1.3-0.99±1.4、grip strength:-1.85±1.4 -
シグマ受容体に作用する脳内内在性物質の研究

シグマ受容体に作用する内在性物質は、牛脳から1M酢酸、ジエチルエーテルで抽出され、Sep-Pak C18カラムで部分精製された。Sep-Pak C18カラムから60%アセトニトリルで溶出された内在性物質を抗ハロペリドールモノクローナル抗体結合セファロース4BによるアフィニティークロマトフィーとHPLC(PuresilC18,Waters)でさらに精製した。[^3H]-Haloperidol、[^3H]-DTGそして[^3H]-(+)pentazocineとラット脳膜標品のシクマ受容体との結合阻害実験でアッセイすると、HPLCでは、1つの強い抑制を示すピーク(Peak-3)と、2つの弱い抑制ピーク(Peak-1,Peak-2)が認められた。また内在性物質は[^3H]-(+)pentazocineとラット脳膜標品のσ_1受容体との結合を濃度依存的に阻害するだけでなく、[^3H]-DTG(1μM(+)SKF10,047存在下)とσ_2受容体との結合をも阻害することからσ_1とσ_2の両方のσ受容体サブタイプを認識していることが分かった。さらに内在性物質は、[^3H]-TCP,[^3H]-raclopride,[^3H]-naloxone,[^3H]-QNBなどの結合は抑制しなかったことから、フェンサイクリジン受容体、ドパミン受容体、オピオイド受容体、ムスカリニックアセチルコリン受容体などとは結合しないことが判明した。内在性物質は、90°C、60分間の熱処理に対して安定であり、トリプシン、プロナーゼなどのプロテアーゼ処理に対しても安定である。Sephadex G-10およびG-15によるゲルろ過クロマトグラフィーから分子量は700以下と推測される。
急変する世界環境下での高等教育の国際化に関する総合的研究

世界の急速な構造変動に対する高等教育の国際化のあり方の変化について、理論・国際動向・実証の各側面から総合的に検討した。第一に、各国の高等教育の国際化が、各々の国内・国際双方の文脈の違いにより異なること、第二に、各国が確実にグローバルな変化への対応をより強く迫られていること、第三に、高等教育のイニシアティブの多極化が進行し、日本の高等教育の国際的位置づけに大きな影響を及ぼしていることを明らかにした。(1)先行研究及び各メンバーが蓄積してきた量的・質的データの整理、(2)分析上必要で可能な量的・質的データのアップデート、(3)関連する国際会議・学会等での問題提起・情報収集、有識者との意見交換、(4)分析枠組みの確定及び次年度に実施する調査の設計・準備を行った。(1)先行研究及び各メンバーが蓄積してきた量的・質的データの整理先行研究の整理および、本研究メンバーが蓄積してきた高等教育の国際化についての量的・質的データの整理を行った。(2)分析上必要で可能な量的・質的データのアップデート以上にあげた多様なデータ蓄積のうち、特に各国および国際機関によるマクロ統計や、次年度に予定する多様なステークホルダーへの本調査を実施する上で有効と考えられる質的データ(訪問調査・インタビュー調査など)を中心に、すでにメンバーが蓄積しているもののアップデートを中心として行った。(3)関連する国際会議・学会等での問題提起・情報収集、有識者との意見交換OECDの高等教育経営プログラム(IMHE)総会等で問題提起・情報収集を行った。また、平成22年12月に海外研究者と意見交換を東京で実施、次年度調査実施への準備を進めた。(4)分析枠組みの確定及び次年度に実施する調査の設計・準備より公的な領域での相互理解・協力を重視し、世界の様々な立場にある国や大学がよりフラットな形で関わり、対話を行う「多極的イニシアティブ」を進めること、並びに各国の高等教育がこのような多極的対話・協力を進める上での基盤となる、幅広い国際リーダー・市民形成を行うような教育・研究のあり方をいかに作り上げるか、という、国際的に説得力のある枠組みを確定した。平成23年度は、前年度に準備した研究枠組みと調査設計に基づいて、東アジア・東南アジアを中心に、訪問調査、国際会議等での発表と関係者との議論を行った。これらを通じ、政府・高等教育機関・教員・学生・企業などが急変する世界環境下でどのような形で高等教育の国際化についての認識やビジョンを形成し、それに基づいて国際化に向けた実践・行動を行っているかについてのデータ収集と分析に努めた。一部、予定した調査・成果の発表が、先方の都合や会議日程の都合などにより平成24年度にずれ込んだため、一部資金を平成24年度に繰り越した。具体的な対象国としては、特に日本、中国、台湾、韓国、マレーシア、タイを対象として調査・分析を進めた。その結果として、第一に、各国の高等教育の国際化が、実際にはそれぞれの国がもつ国内・国際双方の文脈の違いにより異なっていること、第二に、同時に、各国が確実にグローバルな変化への対応をより強く迫られる方向にあること、第三に、高等教育のイニシアティブの多極化が進行し、これが、高い研究パフォーマンスを持ちながらも国際化や国際連携において遅れが目立つ日本の高等教育の国際的位置づけに大きな影響を及ぼしていることを明らかにした。本年度は、前年度までに実施した調査の集計・分析を行った。また、最終年度として、分析結果をまとめて提言を示し、高等教育学会のなどの国内学会及び国際社会学会など国際学会で研究成果を発表した。また、有識者を国内外から招聘した国際高等教育フォーラムを平成25年2月に上智大学で実施した、さらに、分析結果・提言についての成果を英語および日本語で出版・普及を進めた。成果は、平成25年中にSpringer社より米澤他編として各国を代表する研究者が寄稿する形で出版予定である。本プロジェクトが導き出した、主な知見は、以下の通りである。第一に、高等教育を取り巻く世界の環境は21世紀に入って急変しており、2008年の金融危機を乗り越え、むしろ長期的な趨勢として様々な地域での新興国の台頭とそこでの高等教育のイノベーションを前提とした議論が必要である。第二に、その中で、各国の高等教育の国際化の実際の姿は、それぞれの国がもつ国内・国際双方の文脈の違いにより異なっている。第三に、各国が確実にグローバルな変化への対応をより強く迫られており、高等教育研究自体がこれを前提とした議論を組み立てる必要に迫られている。第四に、しかしながら、高等教育をめぐる基本的なパラダイムである大衆化と国家・市場との調整については、現在も大まかには当てはまる。最後に、高等教育のイニシアティブの多極化が進行し、これが、高い研究パフォーマンスを持ちながらも国際化や国際連携において遅れが目立つ日本の高等教育の国際的位置づけに大きな影響を及ぼしている。本年度は、主に調査・分析作業を行い、一部それに基づく成果発表にも口頭、出版の両方で着手している。

調査・分析は、概ね計画通りに進行したが、一部海外の調査・研究協力者の都合で、平成24年度に実施がずれ込んだものがあった。ただし、これは全体の研究枠組みに基づく分析と成果の蓄積の中核的な部分には影響を及ぼしておらず、研究計画全体は、最終年度までに十分に遂行できると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、一部実施が遅れている海外調査および成果発表・海外研究者との意見交換を進め、また、実施した調査の集計・分析を引き続きおこなうまた、平成24年度は最終年度として、分析結果をまとめて提言を示し、高等教育学会などの国内学会及び国際社会学会など国際学会で研究成果を発表する。また、有識者を国内外から招聘した国際研究フォーラムを実施し、分析結果・提言についての成果を英語および日本語で出版・普及させる。
多成分混合冷媒を用いた高性能蒸気圧縮式ヒートポンプシステムの開発

本研究では、地球環境破壊に関与しない二種類以上の新作動媒体を混合して得られる多成分作動媒体を従来の単一成分作動媒体に替えて蒸気圧縮式ヒートポンプシステムに使用するための基盤技術の提供を目的として、これまでHFC134a/HCFC123系二成分混合冷媒を作動媒体とした、圧縮機、プレートフィン凝縮器、膨張弁及びプレートフィン蒸発器からなる蒸気圧縮式ヒートポンプ実験装置を用いて、サイクル実験とプレートフィン熱交換器の伝熱実験を行ってきた。そして、本年度は、サイクル性能の予測計算に不可欠な混合冷媒のプレートフィン熱交換器内の凝縮及び蒸発伝熱特性の予測計算法の開発、並びに熱交換器内のエクセルギー解析を行い、以下の成果を得た。(1)凝縮器については、蒸気バルクは飽和で、液バルクは過冷であり、気液界面でのみ相平衡の関係が成り立つとして、冷媒側の熱及び物質収支式と熱源水側の熱収支式を組み合せて解き、局所の蒸気バルク、バルク及び気液界面の状態、熱流束、平衡クオリティ及び凝縮質量流束の分布を示し、二成分混合冷媒の凝縮特性を明らかにした。(2)蒸発器については、冷媒側伝熱特性をクオリティが0.8以下の二相域、クオリティが0.8以上1未満の噴霧域及び蒸気単相域に分けて、かつ冷媒側の圧力損失を考慮した予測計算モデル考案し、純冷媒及び混合冷媒の伝熱特性の予測計算結果の妥当性を実験結果との比較で確認した。(3)熱交換器内のエクセルギー解析を試み、凝縮器においては熱源水温度変化によってエクセルギー損失を最小とする冷媒組成比が異なること(が小さい場合は純冷媒のが最小、が大きい場合はある組成比の混合冷媒のが最小)、蒸発器においては=515Kの範囲では圧力損失の影響により純冷媒のエクセルギー損失が混合冷媒に比して小さいことを示した。
近藤半導体のコヒーレンスとスピン相関

近藤半導体のギャップ形成機構を解明する為に、CeNiSn,Ce_7Ni_3,YbB_<12>の単結晶試料を広島大学で育成し、中性子散乱実験をラウエ・ランジュバン研究所(仏)で、ミュオンスピン緩和の実験をラザフォード研究所(英)で、極低温での比熱と帯磁率測定をカ-ルスルーエ大学とバルターマイスナー研究所(独)で行なった。新しく得られた知見を列挙する。1.中性子非弾性散乱(1)CeNiSnのa軸方向に12テスラの強磁場を印加すると、波数(0 0.5 1)の4meVの励起ピークは巾が広がり低エネルギーのスピンギャップを埋めるだけでなく、波数空間でも広がる。この結果は4meVの擬1次元的スピン相関とギャップ形成との強い関連を意味する。(2)Ce_7Ni_3に圧力を印加すると0.4GPaで反強磁性が潰れる。臨界圧力付近での磁気励起スペクトルは(E/T)でスケールすると温度によらない一つの関数で表される。(3)YbB_<12>の14meVのスピン励起は立方晶の<111>方向に強い異方性を持つ。2.ミュオンスピン緩和(1)CeNi_1-xCuxSnではx=0.05と0.08の間で非磁性からスピングラス的状態へと転移する。(2)Ce_7Ni_3の1.8Kでの磁気転移はスピン密度波転移である。これは1次の相転移であるが、0.7Kの磁気転移は2次である。Ceの磁気モーメントはc軸方向から傾いている。3.極低温物性測定(1)CeNi_1-xCuxSnの臨界組成であるx=0.05の帯磁率と比熱は0.025Kまで上昇し続ける。(2)Ce_7Ni_3の臨界圧力(0.4GPa)下で当初観測された比熱の非フェルミ液体的挙動は、0.3K以下では通常のフェルミ液体的挙動へと移行する。近藤半導体のギャップ形成機構を解明する為に、中性子散乱とミュオンスピン緩和、及び極低温圧力下での比熱と磁化の実験を共同で実施した。実験に使用された単結晶試料は広島大学で高畠と藤井によって作製された。1.中性子非弾性散乱グルノ-ブル(仏)のラウエ・ランジュバン研究所でCeNiSnの中性子散乱実験がRegnaultとRaymondを中心に10テスラまでの磁場を磁化容易軸のa軸方向に印加して行われた。散乱ベクトル(010)と(001)の2meVの励起ピークは磁場と共に高エネルギー側に移行するのに対して、(00.51)の4meVの励起ピークは巾が広がり低エネルギーのスピンギャップを埋める。平成9年4月にさらに12テスラまでの実験を門脇も参加して行う。なお、門脇は偏極中性子の強いビームの得られる米国オ-クリッヂ国立研究所において結晶場励起を調べた。その結果は現在解析中である。2.ミュオンスピン緩和ラザフォード研究所(英)とパウルシェラ-研究所(スイス)でG.M.Kalviusのグループに高畠も参加してCeNi_<1-x>T_xSn(T=Cu,Pt)のμSR実験が行われた。