hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
行政が仕掛けたプラチナ事業による効果測定ー行動変容の有無を中心に

医療保険給付費および介護給付費の抑制は喫緊の課題である。その理由として団塊の世代が、医療費及び介護サービスを最も利用する後期高齢者になり、働く世代が減少する中、保険の財源確保はますます厳しくなることがあげられる。2006年から介護予防事業が始まり、各市町村から、その経年報告が発表されているが、先の課題を克服するほどの成果ではない。そこで、我々は、I市が3年前から実施している人間の欲を利用した介護予防事業に注目した。きっかけは欲であっても、日常生活において行動変容をもたらし、健康の保持増進につながっていることを明らかにしたい。本研究の目的は、「I市の介護予防事業における、成果を検証すること」である。高齢者の運動能力、身体状況、食生活など日常生活の状況の変化を観察し、その変化を解析し改善が認められ、さらに経年の医療および介護給付費が抑制していることが検証されれば、全国の介護予防事業への普及に明確な根拠を与えることができる。2018年度は、研究代表者の所属する大学で利益相反の審議を行い利益相反がないこととと倫理委員会の承認を得た。また、I市で本研究の参加者を募り説明会を開催した。介護予防事業に参加するものから、240名程の賛同を得た。しかしながら介護予防事業に参加していない高齢者を市の広報で募集したが、賛同者は少なかった。参加者の利便性を考慮して介護予防教室が実施される公共施設7か所で以下の測定と調査を実施した。測定項目は、骨密度測定、体重、身長、筋肉量の測定、運動機能検査(握力、TUG(Timed Up & Go Test:椅子から立ち上がり3m先の目印を回り再び椅子に座るまでの時間を測定)、椅子立ち上がりテスト、片足立位保持テスト(開眼)、通常歩行速度、最大歩行速度、歩幅、歩数の測定)。さらに直近1か月の食習慣や生活習慣について質問を行い、データを集積、入力中である。倫理委員会の承認までに時間を要し、測定機器の調達が、当初の測定日までに間に合わない事態が生じるなど、大変悩ましい思いをした。しかしながら、2019年3月31日までに、高齢者に対する調査を実施することができた。何とか1年目の計画を終了した。2019年度も介護予防教室が実施される公共施設7か所で以下の測定と調査を実施する予定である。測定項目は、骨密度測定、体重、身長、筋肉量の測定、運動機能検査(握力、TUGテスト、椅子立ち上がりテスト、片足立位保持テスト(開眼)、通常歩行速度、最大歩行速度、歩幅、歩数の測定)。さらに直近1か月の食習慣や生活習慣について質問を行い、前年度との比較を行いたい。課題として、比較対象の介護予防事業に参加していない高齢者の人数が少ないこと、男性が少ないことがあげられる。これについては、研究分担者とI市と協議して対策を講じていきたい。また、被験者は高齢なことから脱落する可能性もある。そこで、新たな賛同者について、介護予防教室の参加者に呼びかけていく予定である。

測定項目は、骨密度測定、体重、身長、筋肉量の測定、運動機能検査(握力、TUGテスト、椅子立ち上がりテスト、片足立位保持テスト(開眼)、通常歩行速度、最大歩行速度、歩幅、歩数の測定)。さらに直近1か月の食習慣や生活習慣について質問を行い、前年度との比較を行いたい。課題として、比較対象の介護予防事業に参加していない高齢者の人数が少ないこと、男性が少ないことがあげられる。これについては、研究分担者とI市と協議して対策を講じていきたい。また、被験者は高齢なことから脱落する可能性もある。そこで、新たな賛同者について、介護予防教室の参加者に呼びかけていく予定である。食事調査の外注におよそ4050万円ほどかかる。7か所分の人件費および旅費が必要である。1か所について1013名の測定調査員が必要であり、測定調査員1名あたり交通費含めて12万円(学生は1万円、管理栄養士や保健師の専門職者は2万円)かかる。計70182万円が必要である。
テロメアアーキテクチャーの構築原理とその破綻による老化誘導機構の解明

テロメア機能は、染色体末端からのDNA損傷シグナルの発信を抑制し、染色体間の異常な組み換えによる染色体恒常性の破綻、その結果もたらされる遺伝情報の継承異常を防止する役割を果たしている。本研究では、テロメア末端と損傷末端の違いを規定する因子とその制御メカニズムをモデル生物を用いて明らかにすることにより、テロメアの短小化(機能異常)の認識を介した老化シグナル発信の分子機構の解明を目指している。本年度は、テロメアがもつチェックポイントシグナル抑制活性(アンチチェックポイント活性)の分子的実体を明らかにするためのアプローチを行った。そのような因子は、細胞内で過剰に産生された場合にはDNA障害に対する正常な細胞周期応答を阻害すると考えられる。出芽酵母のテロメア関連因子のうちでこのような活性を有する因子を探索した結果、末端保護複合体の構成因子の一つがそのような活性をもつことが明らかになった。この因子の過剰生産により、DNA障害によるRad53キナーゼの活性化は阻害されること、その結果通常おこるはずの細胞周期停止が抑制され、細胞はDNA損傷に対して超感受性を示すこと、を見いだした。この活性が細胞内で実際のテロメア機能に必須であるか否かについて、さらに検討を続けた。まずこの活性が本因子のC末端領域に依存することが示された。しかし、この領域をもたないタンパク質を発現している酵母株は正常に生育することが可能であった。このことは、テロメアのチェックポイント抑制機能が複数のメカニズムにより重複的に行われていることを示唆している。
外熱式ダイヤモンドアンビルによる地球内部の超臨界流体の弾性波速度測定法の開発

地球内部におけるマグマや水の分布を理解するため,高温高圧下で流体100%サンプルの弾性波速度を測定する手法の開発を行った.実験には,外熱式ダイヤモンドアンビルセル装置,川井型マルチアンビル装置,パリ・エジンバラ型装置を用いた.弾性波の測定は,圧電素子を使用する超音波法により行った.それぞれ3タイプの装置の特長を活かした測定環境が整いつつある.なかでもパリ・エジンバラ型高温高圧発生装置を用いた実験においては,炭酸塩マグマの弾性波速度を高温高圧下で決定することに成功した.この成果は,大陸下や海洋下のマントルに存在する可能性が指摘されている地震波低速度層の成因を理解する上で重要な基礎的データとなる.日本列島などのプレートが沈み込む領域では,沈み込む海洋地殻から放出される水を主成分とする超臨界流体が,マグマの生成や地震の発生に重要な役割を担っていると考えられている.沈み込み帯深部を地震波で観測すると,マグマや流体の存在が示唆されてはいるが,地球内部の超臨界流体の正確な弾性波速度は実験的に決められていないため,現状では観測データを定量的に解釈するに至っていない.本研究では,超音波法による弾性波速度測定技術を外熱式のダイヤモンドアンビルセル内のサンプルに適用する新手法を開発し,地球内部の超臨界流体の弾性波速度を高温高圧状態下で測定することを目的としている.今年度はまず最初に,弾性波速度測定に必要な測定装置を購入し,測定システムのセットアップを行った.信号発生器から発生した電気信号は,圧電素子により電気信号から超音波へと変換される.このとき圧電素子に印加する電気信号の周波数を適切に変えることにより,P波とS波を両方同時に作ることが可能である.発生した弾性波はサンプル内を通過し,サンプル下面で反射する.反射した弾性波は再びサンプル上面から圧電素子へと振動を伝え,この圧電素子で電気信号へと再度変換される.この電気信号は微弱であるため,信号増幅器などを介してS/N比を上げたのち,適切な周波数を読み取るオシロスコープで観測する.得られた波形を解析することにより,サンプル内を通過するP波とS波のトラベルタイムが決まる.測定システムを完成させたのち,実際に高温高圧サンプルからの弾性波信号を得る試験を行った.今年度はまずマルチアンビル高温高圧装置内にサーペンティンを入れ,高温高圧下で脱水分解する前後でP波とS波がどの様に変化するかを調べる実験を行った.実際に十分に解析可能な強度の信号が得られ,サーペンティンの脱水の前後でポアソン比が変化する様子を観測することに成功した.測定システムのセットアップ及び,実際の高温高圧下でのサンプルからの信号を得ることを今年度のメインの目標としていたため,当初の予定通り進んでいるといえよう.サンプルの加熱には比較的大きな交流電源を用いているため,サンプルからの信号に対してS/N比が悪くなることが心配されたが,特に問題無く十分な強度のきれいな信号が得られている.沈み込み帯等の揮発性物質が多い領域での地震波速度データを定量的に解釈する目的のため,高温高圧下での揮発性成分を主成分とするフルイドや揮発性物質を含むメルトの弾性波速度を測定する手法開発を行っている.この目的のため,主に2つのアプローチを用いる.1つ目は,外熱式のダイヤモンドアンビルセル内の流体サンプルについて超音波法により測定することであり,2つ目は放射光を用いてサンプル長を測定しながらパリ・エジンバラタイプの高温高圧装置中の流体サンプルについて超音波法により測定するものである.今年度は主に,2番目の放射光を用いた実験を行った.現在のところ,高温高圧下で流体100%からなるサンプルの弾性波測定は実験的困難のために行われていない.まず始めに実験を行いやすい,比較的低温かつ高圧下での手法開発を行った.メルトサンプルを周囲にもらさずに,また,周囲を囲むカプセル的な役割の部分との化学反応が起こらないように工夫をこらして開発を行い,アルカリに富む炭酸塩メルトについて高温高圧下での弾性波速度の測定に成功した.この手法を用いて,炭酸塩メルトの弾性波速度の温度・圧力・化学組成依存性を決定した.実際の地球の大陸地域の観測では,大陸リソスフェアの中間付近の深度に地震波速度の低速度領域が観察されており,この領域はリソスフェア中部深度不連続面(mid-lithosphere discontinuity=MLD)と呼ばれている.今回のわれわれの実験結果と大陸下の地震波速度データを比較することにより,世界中の大陸下のMLDにはひろくアルカリに富む炭酸塩メルトが分布している可能性があることが明らかになった.地球内部におけるマグマや水の分布を理解するため,高温高圧下で流体100%サンプルの弾性波速度を測定する手法の開発を行った.実験には,外熱式ダイヤモンドアンビルセル装置,川井型マルチアンビル装置,パリ・エジンバラ型装置を用いた.弾性波の測定は,圧電素子を使用する超音波法により行った.それぞれ3タイプの装置の特長を活かした測定環境が整いつつある.なかでもパリ・エジンバラ型高温高圧発生装置を用いた実験においては,炭酸塩マグマの弾性波速度を高温高圧下で決定することに成功した.この成果は,大陸下や海洋下のマントルに存在する可能性が指摘されている地震波低速度層の成因を理解する上で重要な基礎的データとなる.初年度までにセットアップした測定機器を用い,実際に外熱式ダイヤモンドアンビル装置内のサンプルを通った弾性波の測定をこころみる.ここではダイヤモンドアンビル装置にどの様に圧電素子を取り付けるか,試行錯誤をしながら弾性波信号を確認していく.

十分な信号が得られたら,本格的に高温高圧下でケイ酸塩成分を溶解した地球内部の超臨界流体サンプルの弾性波速度測定を行う.目的の化学組成をもつガラスを前もって合成し,H2Oとともにダイヤモンドアンビルセル内に封入する.高温高圧状態にすると均質な1相の超臨界流体が得られるので,その弾性波速度を測定する.超臨界状態の均質な1相の流体での測定では,流体サンプル中を通過するP波のみの測定となる.それらの実験がうまく行ったならば,次に固体サーペンティンなどの含水鉱物サンプルをダイヤモンドアンビルセル内に入れ,高圧下で温度を上げていき,脱水分解反応が起こる前後での弾性波速度の変化を観測することに挑戦する.ここでは固体・流体の複合物サンプルであるため,P波・S波ともに速度を決定することができるかもしれない.最後に,得られたデータを観測による地震波データと比較検討し,沈み込み帯周辺での流体の分布について少しでも明らかにしていきたい.地球惑星内部物質科学
TRPV4とコネクシン・パネキシン相互作用に着目した間質性膀胱炎の病態解明

TRPV4チャネル及びコネキシン43(Cx43)チャネルは、膀胱の機能調節に重要な役割を果たしている。これらのチャネルはシクロホスファミド(CYP)による膀胱炎の機能亢進に関与しており、これらを阻害することで過活動膀胱症状が緩和されることが報告されている。なぜ、二つの異なるチャネルが同じように膀胱の機能を調節しているか未だ解明されていない。我々は、TRPV4とCx43チャネル間に密接な相互作用が存在することにより膀胱の機能を調節していると考えている。今回の研究は、この仮説を検証することを目的としている。30年度は、培養した細胞における細胞傷害でのTRPV4とCx43チャネル間の相互作用の役割について検討した。得られた結果は以下の通りである。1)尿細管上皮細胞において、アミノグリコシド系抗生物質及びシクロホスファミド(CYP)の代謝産物であるアクロレインによる細胞傷害は、P38インヒビター、抗酸化物質及びギャップ結合阻害によって抑制された。TRPV4アゴニストによる尿細管細胞傷害も同様に抑制された。2)TRPV4アゴニストは、酸化ストレスを誘導し、これによってCx43の発現及び機能が刺激され、細胞傷害を引き起こしたことが明らかになった。3)TRPV4アゴニストは細胞内カルシウムの濃度の上昇を刺激し、上昇したカルシウムがチオレドキシン結合タンパク質(TXNIP)を誘導したことを明らかにした4)ギャップ結合を抑えることで、TRPV4アゴニストによるカルシウムの上昇、TXNIPの発現及び細胞傷害を抑えた。以上のことからTRPV4とCx43チャネル間に緊密な相互作用が存在すること、またTRPV4チャネルによる細胞傷害はCx43を介していたことを見出した。研究は計画通り進んでいる。30年度の研究結果は、培養した泌尿器系の上皮細胞においてTRPV4とコネキシン43(Cx43)チャネル間には、緊密な相互作用が存在すること、またその相互作用は細胞傷害に深く関わっていることを明らかにした。これらの結果を基に、次年度にはチャネル間相互作用の分子メカニズムの解析及び泌尿器疾患の治療への応用に繋げる。今後の研究の推進方策:1. TRPV4とCx43チャネル間相互作用のメカニズムを明らかにする。Cx43アゴニスト,阻害剤、また特異的siRNA処理によって、TRPV4アゴニスト及びアクロレインが誘導された細胞カルシウムの上昇、TXNIPの発現、酸化ストレス反応、及びinflammasome活性化などの指標を観察し、チャネル間相互作用がどのように酸化ストレス及び炎症反応に影響しているかを明らかにする。2.チャネル間相互作用を調節する治療戦略を確立する。副作用が少なく、経済的で、投与しやすい臨床応用可能な多チャネル阻害剤を探索する。特に臨床医学において治療薬として安全性が検証された薬剤を複数候補とし、異常な膀胱収縮への多チャネル阻害による効果を検討する。現在よく利用されているconnexin/pannexinの阻害剤であるcarbenoxoloneを使用して膀胱炎症のモデルにおける治療効果を調べる。29年度は、膀胱におけるCx43およびTRPV4チャネルの発現及び調節について検討した。1)正常マウス膀胱にコネキシン43及びTRPV4チャネルが存在することを、免疫染色およびウェスタンblotで明らかにした。膀胱の上皮細胞にコネキシン43及びTRPV4チャネル両方が高く発現していることを確認した。2)CYPを腹腔内に投与することで間質膀胱炎モデルマウスを作成し、膀胱組織中のコネキシン43及びTRPV4の時間的および空間的な変化を観察した。CYPによる間質膀胱炎の組織にTRPV4、Panx1、Cx43タンパク質の発現レベルが増加していることが確認できた。以上のことから、CYPによる膀胱炎の発症における病態生理にこれらのチャネルが関わっていることが示唆された。29年度の研究結果は、マウス膀胱においてTRPV4及びコネキシン43(Cx43)チャネルが存在すること、及びシクロホスファミド(CYP)刺激によって両者が高く発現していることを明らかにした。このことにより、次年度にはチャネル間相互作用の解明に繋がる根拠が得られた。

30年度は、培養した細胞における細胞傷害でのTRPV4とCx43チャネル間の相互作用の役割について検討した。得られた結果は以下の通りである。1)尿細管上皮細胞において、アミノグリコシド系抗生物質及びシクロホスファミド(CYP)の代謝産物であるアクロレインによる細胞傷害は、P38インヒビター、抗酸化物質及びギャップ結合阻害によって抑制された。TRPV4アゴニストによる尿細管細胞傷害も同様に抑制された。2)TRPV4アゴニストは、酸化ストレスを誘導し、これによってCx43の発現及び機能が刺激され、細胞傷害を引き起こしたことが明らかになった。3)TRPV4アゴニストは細胞内カルシウムの濃度の上昇を刺激し、上昇したカルシウムがチオレドキシン結合タンパク質(TXNIP)を誘導したことを明らかにした4)ギャップ結合を抑えることで、TRPV4アゴニストによるカルシウムの上昇、TXNIPの発現及び細胞傷害を抑えた。以上のことからTRPV4とCx43チャネル間に緊密な相互作用が存在すること、またTRPV4チャネルによる細胞傷害はCx43を介していたことを見出した。研究は計画通り進んでいる。30年度の研究結果は、培養した泌尿器系の上皮細胞においてTRPV4とコネキシン43(Cx43)チャネル間には、緊密な相互作用が存在すること、またその相互作用は細胞傷害に深く関わっていることを明らかにした。これらの結果を基に、次年度にはチャネル間相互作用の分子メカニズムの解析及び泌尿器疾患の治療への応用に繋げる。今後の研究の推進方策:1. CYP代謝産物であるアクロレインまたはTRPV4チャネルagonistによる膀胱尿路上皮細胞の細胞反応におけるCx43 / Panx1チャネルの役割を明らかにする。化学的なCx43/ Panx1阻害剤、模倣ペプチド、また特異的siRNA処理によって、TRPV4 agonist及びアクロレインが誘導された細胞反応の変化を観察し、チャネル間相互作用の存在とその役割を明らかにする。2.チャネル間相互作用を調節する治療戦略を確立する。副作用が少なく、経済的で、投与しやすい臨床応用可能な多チャネル阻害剤を探索する。特に臨床医学において治療薬として安全性が検証された薬剤を複数候補とし、異常な膀胱収縮への多チャネル阻害による効果を検討する。現在よく利用されているconnexin/pannexinの阻害剤であるcarbenoxoloneを使用して膀胱組織と機能について、膀胱炎症のモデルにおける治療効果を調べる。今後の研究の推進方策:1. TRPV4とCx43チャネル間相互作用のメカニズムを明らかにする。Cx43アゴニスト,阻害剤、また特異的siRNA処理によって、TRPV4アゴニスト及びアクロレインが誘導された細胞カルシウムの上昇、TXNIPの発現、酸化ストレス反応、及びinflammasome活性化などの指標を観察し、チャネル間相互作用がどのように酸化ストレス及び炎症反応に影響しているかを明らかにする。
ミトコンドリアに由来するエピジェネティック経路の解明と育種利用

育種においては、母本に用いる細胞質の由来に応じて、開花時期や耐病性などの様々な育種形質に影響が現れることが知られている。この現象には、核とオルガネラゲノムの相互作用、エピジェネティックなコミュニケーションが想定されているが、その実体は殆ど明らかではない。我々は、DNA脱メチル化制御に関与する細胞質の鉄・硫黄クラスター生合成経路をすでに明らかにしている。興味深いことに、この経路はミトコンドリア内膜のトランスポーターの機能に依存している。本研究計画では、イネをモデルにミトコンドリアに由来するエピジェネティック経路の詳細と育種形質への影響を明らかにし、将来の育種基盤技術創出に資することを目的としている。これまでにリファレンス植物のシロイヌナズナを用いて、鉄・硫黄クラスター生合成に関わるdre2変異体の詳細な解析を終えている。同遺伝子は、インプリント遺伝子を含めゲノムワイドにDNAメチル化に影響すること、生物・非生物ストレスに応答して発現する遺伝子であることを明らかにしている。細胞質Fe-Sクラスター生合成経路は、ミトコンドリア内膜のABCトランスポーターATM3に依存しているため、イネをモデルにミトコンドリアから核へのエピジェネティックなコミュニケーションを解明するため、Crispr/Casシステムを利用してイネdre2とatm3変異体を作成し、予備的な解析により予想どうり胚乳発生等に表現型が顕れたため、その詳細を解析している。さらに、野生イネや、インディカ、ジャワニカ、陸稲などの様々な系統を用いて、日本晴に連続戻し交配することにより作成した細胞質置換系統の胚乳におけるエピゲノムの変化に関して、イネのトランスポゾンに特化したカスタムマイクロアレイを用いて解析を行った。現在のところ、概ね研究計画どうりに進められており、今後はdre2, atm3ともに詳細な表現型解析、正逆交雑時の変異アレルの伝達率などの解析を進める。これらのFe-Sクラスター生合成の系が核ゲノムのDNAメチル化に影響するかどうかがゴールであるが、まずは、トランスポゾンマイクロアレイ等を活用してエピジェネティックな影響を見積もる。細胞質Fe-Sクラスター生合成経路は、ミトコンドリア内膜のABCトランスポーターATM3に依存しているため、イネをモデルにミトコンドリアから核へのエピジェネティックなコミュニケーションを解明するため、Crispr/Casシステムを利用してイネdre2変異体を作成した。イネのatm3変異体の作成は遅れているものの、これらの変異体の胚乳の表現型を解析し、インプリント遺伝子の発現やトランスポゾンに対する影響を解析する。平成29年度は、計画に従って、細胞質置換系統の整備と細胞質鉄・硫黄クラスター生合成経路の変異体を作成をすすめた。OsDRE2に関してはCrispr/Cas9の系によりイネのノックアウトラインを作成した。OsATR3に関しては、Crispr/Cas9のベクター作成を完了し、形質転換体の作成を進めている。研究計画は概ね順調に準備段階を進めており、平成30年度のデータ取得、解析のための準備は完了した。平成30年度におけるデータ取得、解析の準備を概ね終えた。進捗に特段の問題はない。

平成30年度は、OsATM3変異体の作成を進めるとともに、細胞質置換系統、OsDRE2ノックアウト変異体の胚乳の表現型解析を進める。胚乳の表現型解析では、着粒率、粒型、粒重や変異の伝達性など基本的な農業形質や遺伝学的データーを取得するとともに、表現型が現れた場合は、時系列を追ってサンプリングし、テクノビット樹脂切片により胚乳形態の詳細を解析する。平行して、エピジェネティックな変動が期待されるためトランスポゾンからの転写に特化したカスタムマイクロアレイによるトランスポゾンの発現解析を行う。得られたデータは必要に応じて、当研究室で構築しつつある胚と胚乳のトランスクリプトーム、エピゲノムデータと照合し、ミトコンドリアと核のエピジェネティック制御の実態を解明する。現在のところ、概ね研究計画どうりに進められており、今後はdre2, atm3ともに詳細な表現型解析、正逆交雑時の変異アレルの伝達率などの解析を進める。これらのFe-Sクラスター生合成の系が核ゲノムのDNAメチル化に影響するかどうかがゴールであるが、まずは、トランスポゾンマイクロアレイ等を活用してエピジェネティックな影響を見積もる。
災害時の避難・予警報システムの向上に関する研究

本研究では、避難・予警報システムの向上がとくに要求される自然災害として(1)洪水と土石流、(2)噴火、(3)津波、(4)地震火災の4つをとりあげ、次のような研究を行った。(1)洪水・土石流班は、全国3262の地方自治体に対し、自然災害の危険性、自然災害の被害状況と避難命令の発令状況、自然災害に対する防災活動などに関する郵送調査を実施し、洪水・土石流災害を含む自然災害に対する市町村の防災活動の実態を把握するとともに、現状の問題点などを分析した。(2)火山噴火班は、平成3年6月に発生した雲仙岳噴火災害をとりあげ、行政機関や報道機関・住民に対する聞き取り調査とともに、島原市・深江町の住民1000人に対し、火碎流の知識、臨時火山情報と火山活動情報の区別、流言蜚語の聴取と信頼度などに関するアンケ-ト調査を行い、火山災害時の情報伝達のあり方について多くの知見を得た。(3)津波班も雲仙岳噴火災害を素材に、島原半島対岸の熊本県熊本市・宇土市において、津波に対する住民意識、津波警報の伝達体制や避難誘導体制の実態と問題点について分析した。(4)地震火災班は、まず関東地震や福井地震など過去の地震火災の事例をとりあげ、体験者の手記や体験記録を収集し、そこに記載されている行動内容を分析考察することにより、避難行動特性およびそれを左右する情報特性を明らかにした。また、遠隔計測デ-タや空中写真のディジタル化による都市構成要素の危険度評価と、避難場所への避難経路の設計可能性についても検討を行った。(5)不特定多数施設班では、昭和53年の宮城県沖地震における仙台市、昭和58年の日本海中部地震における秋田市を選定し、不特定多数が集合する施設において、大地震発生時にパニックのような社会的混乱が発生するのかどうか、発生するとしたらどの程度の規模で起こるのかを、当時の経験者を対象に実証的に調査した。
経営サイバネティクスの理論的展開とその応用

研究成果はS.Beerの経営サイバネティックス論に関する理論的考察と、応用研究として諸外国における事例研究ならびに当該研究グル-プによる2つの適用結果という2分野から構成されている。・経営サイバネティックスの理論的展開ここではとくにBeer著「企業の心臓」における具体的解釈に焦点を合わせ、研究グル-プによる討論結果を共通見解あるいは共通理解として抽出している。内容的には経営サイバティックスにおける生存可能モデルとしてのシステム1からシステム5に至る展開にある。システム1では業務的、経営管理的機能および環境の3者間の必要多様性原理の維持、システム1の間の調整あるいは制御機能としてのシステム2、そして現在的および内部的な統括部門であるシステム3、これに対する外部的および将来的機能として環境対応と予測を担うシステム4、最高意志決定機能をもつシステム5の存在などについての理論的考察である。その他、モデル構築の基本原理である必要多様性、ホメオスタシス原理、自己組織化、階層性原理などについても考察を加えている。・応用編応用面としては、当該研究グル-プが初期に行なった国際会議IFIP発表の地域商業集積機能に関する適用結果、海外における応用事例としてのアフリカの観光事業組織およびニュ-ジ-ランドにおける国家規模の商取引訓練システムに関する討論結果、次いで今回のプロジェクトにおける(株)HOYAに対する応用的アプロ-チを通じての問題点を取り上げた。モデルのコンピュ-タ利用による実践的装置の構築は今後の課題としてとり残された。今年度はまず、関連文献の補完的収集と一通りの読解整理を終了した後、主として以下の2点にわたって研究成果を挙げた。第一点は、経営サイバネティックス的アプロ-チに関する広汎な理論的深化である。そこでは経営サイバネティックスの立論構成としての基本的諸原理および諸法則、例えばシステムの全体性原理、階層性の原理、ゲ-デルの不完全原理、フィ-ドバック支配の原理、キメオスタシスの原理、必要多様性の法則、コメント-アミュビ-の定理、自己組織化システムの原理、生存可能性の原理などの諸原理に関する理論的相互関連性の追求と経営管理上における有意性についての解明が行なわれた。さらにS.ビ-アの提唱する生存可能性と意思決定プロセスを主内容とした企業組織の頭脳モデルに対するこれら一般的諸原理からの特性分析ならびにその論理的有効性が論じられた。と同時に経営管理との有効性についての特徴点と限界点との指摘が行なわれた。第二点は以上の理論的深化の作業を通じて、現実の経営体におけるそれら理論展開の整合性把握のためのアプロ-チ確立が試みられたことである。とくに生存可能性モデルに関する具体的検証のための設問形式について議論が展開された。またこれに先立って、代表的な経営体について意思決定プロセスの詳細に関する情報の収集と、それをとり巻く環境条件に関する理解への努力が払はれた。一方、次年度の課題である組織モデルのプロトタイプ構築に向けての準備作業への着手、購入した高速パ-ソナルコンピュ-タ-によるバリディティシミュレ-ション実施のための打合せも行なわれつつある。前年度は関連文献を中心として、主として次の2点にしぼって成果を挙げた。1.S.ビ-アに代表される経営サイバネティクス全般について理解を深め、共同研究者間でのディスカッションを通して、理論的な深化をはかることができた。2.上で議論された経営サイバネティクスに関わる諸原理、中でも特に全体性の原理、階層性の原理、必要多様性の原理、自己組織化システムの原理などをとり挙げ、企業経営の局面におけるそれら原理の具体的意味について考察を深めることができたこと。本年度はそれらの成果を踏まえて、当該アプロ-チを経営体や組織体の診断に役立てるべく、経営サイバネティクス的アプロ-チを試みることの有効性とその具体的な適用の手順や方法について検討を加えた。より詳しくは次のようである。1.診断としての経営サイバネティクスの有効性について具体的な研究対象として、技術戦略や事業部制組織の確立などで成功を収めてきた(株)HOYAの社史や事例をとり挙げ、その中でインプリシットな形で当該アプロ-チの視点がいかに投影されているかを洗い出し、過去の重要な意思決定がどの程度本視点によって説明できるかどうかについて議論した。

その結果、当該アプロ-チのエクスプリシットな形での適用における有効性が見通された。2.当該アプロ-チの適用について当該アプロ-チをエキスパ-ト・システムとして構築すべく、システムのあり方やアルゴリズムに関して検討を加え、プロトタイプによる試行的実験が可能となった。以上の成果は学会報告及び印刷物として公表する準備を進めている。
微粒子が細胞膜に与える影響と微粒子の細胞内移行の関係

新しい細胞膜損傷試験法として非線形光学アッセイを提案した。両親媒性極性蛍光分子で染色した細胞膜から得られるSHG強度(ISHG)とTPF強度(ITPF)を用いる方法である。特にISHGの方が、細胞膜の脂質分子の配向秩序を反映するので、ISHG/ITPF値を用いて損傷の程度を評価する。従来の細胞毒性試験では、細胞障害性を検出できない毒物質の低濃度領域において、本研究で提案したアッセイ法では検出可能であることを示した。ポリエチレングリコール(PEG)またはポリカチオンで被覆した粒径1μmの粒子の内在化経路を評価した。ポリカチオン被覆粒子の多くは、生命活動とは関係なく、細胞膜を破って細胞内へ移行(内訳60%)した。また、ファゴサイトーシスによる内在化(内訳20%)も観察された。ポリカチオン被覆粒子が、膜を破って内在化することを検証するため、脂質小胞体(LUVやGUV)と微粒子の相互作用を観察した。小胞体と微粒子間に静電引力が働く場合は、静電斥力が働く場合と比べ、小胞体をより破壊することが分かった。また、小胞体が破壊されなくても、粒子との混合で、小胞体に内包された色素が漏出することも分かった。このような小胞体を用いた実験結果から、細胞に静電吸着する粒子が物理的に細胞膜を破壊することが検証された。一方、PEGで被覆した粒径1μmの粒子の多くは、マクロピノサイトーシスにより内在化(内訳80%)されることが分かった。これまで、複数の阻害剤を用いて、内在化経路の内訳を調査してきたが、両方の粒子に内在化経路のうち20%分の経路が、未同定のままである。提案した非線形光学アッセイは、多光子励起顕微鏡を用いる必要がある。また、粒子の内在化を調べるためには、共焦点レーザ走査型蛍光顕微鏡を用いる必要がある。これらの顕微法が一体となった顕微鏡を用いている。この顕微鏡に不具合が起き、研究の進捗があまり得られなかった。このような状況でも得られた成果を以下にまとめる。細胞に静電吸着して細胞毒性が高いポリカチオンに対して、高い感度で細胞損傷を検出した非線形光学アッセイにおいて、生体適合性があるPolyHPMAを細胞に暴露したら、細胞膜の損傷が検出されなかった。電荷が殆どないPolyHPMAは、細胞膜に物理的な作用を示さないので、脂質分子の乱れを引き起こさない。従って、提案した非線形光学アッセイは細胞膜を構成する脂質分子の配向の乱れを検出していることと矛盾しない結果が得られた。粒子の内在化経路の内訳を調べるため、複数の阻害剤を用いて調査を行い、マクロピノサイトーシス、ファゴサイトーシス、カベオラ依存エンドサイトーシスによる経路については調査を済ませた。そして、ポリカチオンまたはPEGで被覆した粒径1μmの粒子については、カベオラ依存エンドサイトーシスにより取り込まれることは無いことが分かった。代表的な内在化経路のうち、また調査が済んでいないクラスリン依存エンドサイトーシスの経路についての調査を行い、内在化経路の内訳の結論を出す。また、細胞の動きをその場観察して、内在化した粒子や細胞がその後どのようになるのかも調査する。また、多光子励起顕微鏡を用いて、粒子の接触や内在化が細胞膜へ与える影響をその場観察する。これまで内在化に用いてきた粒子には、細胞表面に結合するリガンドや抗体が無い。従って、リガンドレス粒子の細胞内移行に関する評価を行ってきた。次年度は、粒子表面にリガンドを結合させて、静電吸着でない方法で積極的に細胞表面に粒子を吸着させることが、粒子の細胞内移行や細胞膜の構造に、どのような影響をもたらすのかを明らかにする。HeLa細胞などのガン細胞の表面には、葉酸レセプターが過剰発現していることが知られている。そこで、リガンドとして葉酸を表面に結合させた粒子を用いて、粒子の細胞内移行や細胞膜の構造への影響を明らかにする。毒物であるポリカチオンへの暴露に対する、細胞膜の分子配向の乱れを、多光子励起顕微鏡により評価し、細胞毒性やストレスの程度を、従来の細胞試験により評価し、両者の相関を得た。ポリカチオンを含有する培地へ細胞を一定時間曝した後、極性両親媒性色素(RH237)で細胞膜を染色した。そして、RH237由来の光第2高調波発生(SHG)の強度と2光子励起蛍光高度(TPF)の強度を多光子励起顕微鏡で観測した。SHG強度は、細胞膜脂質分子の秩序性を、TPF強度は染色色素量を反映しているとし、各条件でSHG強度をTPF強度で規格化した値を用いて、膜分子配向の非線形光学アッセイとした。このアッセイは、従来の細胞試験と良い相関を示した。従って、細胞膜の分子配向の乱れが、細胞毒性やストレスの原因であることを明らかにしたとともに、本研究で提案した非線形光学アッセイが新たな細胞毒性試験法となることが示せた。粒径1ミクロンの粒子を、ポリカチオンで被覆したものと、ポリエチレングリコール(PEG)で修飾したものを用意しいて、それらのHeLa細胞への内在化の違いを評価した。いずれの粒子の場合でも、粒子を培地に添加したことにより、マクロピノサイトーシス(MPC)の発生率は1/4から1/5に減少し、粒子による違いが見られなかった。

粒子を内在化した細胞の割合は、ポリカチオン被覆粒子の場合、PEG被覆粒子と比べて約1.5倍多かった。それぞれの粒子が内在化される経路の内訳は、ポリカチオン被覆粒子の場合、MPCによる内在化が20%、膜を突き破る内在化が60%で、残り20%が未同定な経路である。PEG被覆粒子の場合、MPCによる内在化が80%で、残り20%が未同定な経路であり、膜を突き破る内在化はほとんど起きていなかった。このように、微粒子表面の状態で内在化した粒子数や内在化の経路の内訳が大きく異なることを明らかにした。多光子励起顕微鏡による非線形光学アッセイの確立は、再現性にやや課題が残るものの、当初の予定通り達成された。また、ポリカチオン被覆粒子とPEG修飾粒子の内在化率と内在化経路の違いや、細胞毒性の違いが評価できたので、「粒子による細胞膜の損傷と、粒子の細胞内移行との関係」の一端が明らかになり、研究目的達成に向けて、着実に進んでいると判断した。当初、確立した非線形光学アッセイにより、粒子が細胞膜への与える影響をその場観察する計画であった。しかし、ポリカチオン被覆粒子に細胞膜成分が吸着して、粒子もRH237で染色されSHG活性になってしまい、多光子励起顕微鏡によるその場観察ができなかった。しかし、ポリカチオン被覆粒子に細胞膜の一部が静電吸着して、粒子が細胞から膜を剥ぎ取るという新たな知見が示唆された。また、ポリカチオン被覆粒子は、細胞毒性が高いことが従来の細胞毒性試験により明らかになり、ポリカチオン被覆粒子は膜の損傷を引き起こしている。今後、粒子が膜を剥ぎ取りながら細胞内移行する機構を解明することで、研究目的の1つである「粒子が細胞膜に与える影響」について明らかにできるものと判断した。これまでに、多光子励起顕微鏡で得られるSHG強度をTPF強度で規格化したISHG/ITPF値が、細胞毒性と相関することを示した。しかし、ISHG/ITPF値の再現性が悪かった。そこで、ISHG/ITPF値が細胞の形状および細胞の密度に依存することが、その原因であることを突き止めた。接着細胞は、継代からの時間で細胞の基板への接着度合いが異なる。継代から観測までの時間を揃え、細胞形状を揃えることで、再現性を向上させた。また、毒物濃度が同じでも、細胞数が少ない方が、より細胞膜への損傷をもたらすことが分かった。特に低濃度の時に顕著であった。そのため、細胞密度を揃えることで、再現性を向上させた。表面電荷が細胞と同様に負を示すLUVおよびGUVと、表面電荷および大きさが異なるシリカ粒子を接触させ、相互作用を観察した。LUVでは、内包色素の漏出を分光学的に評価し、GUVでは蛍光顕微鏡によりその場観察を実施した。LUV・粒子間に引力が働く場合は、斥力の場合と比べて、ベシクルをより破壊しかつ、ベシクルが破壊されなくても内包色素を漏出させる作用が高いことが分かった。顕微鏡観察では、GUVに粒子が吸着することで内包色素の漏出が起きている様子や、粒子を内在化したGUVなどが観測された。これまでにポリエチレングリコール(PEG)またはポリカチオンで被覆した粒径1μmの粒子の内在化経路を評価した。そこで、粒径150nmのPEG被覆粒子を細胞に与え、粒径1μmの場合と比較した。粒径を小さくしても多くはマクロピノサイトーシスで内在されることが分かった。粒径1μmの場合と異なる点は、マクロピノソームに粒子が内包されている様子が多く観測されたことと、粒子を内在化した細胞の割合が20%ほど多くなったことであった。
脳磁場(MEG)を指標とした言語音に対する聴覚野の活動の検討

母音の聴覚処理を検討するために日本語話者から誘発脳磁場を記録した。被験者は右手利き日本語話者11名(男性7名、女性4名)であった。4つの合成母音/a/、/o/、schwa、/ae/を刺激として用いた。/a/、/o/は日本語に含まれる母音でschwa、/ae/は日本語には含まれない母音である。加えて、500、800、1200、2000Hzの純音を用いた。母音、純音とも刺激長は600ms (rise/fall、20ms)であった。刺激間隔が1.2秒(Short条件)と4.8秒(Long条件)(onset-to-onset)の2つのセッションを設けた。被験者が受動的に刺激を聴取(両耳提示、刺激強度約65dBSL)している間に脳磁場を計測した。刺激提示時点を0として各刺激に対する誘発脳磁場を加算平均した。全ての刺激に対して刺激提示onset後約100msに認められるN100mとSlow Field (SF)が認められた。N1mの提示間隔効果(Long条件>Short条件):母音セッションでは左右両半球で同様に提示間隔の効果が認められたが、純音セッションでは右大脳半球側のほうが提示間隔の効果は顕著であった。N1m振幅には母語、非母語間で差はなかった。N1m潜時:母音条件では大脳半球間で差は認められなかったが、純音条件では有意に右大脳半球側で短縮していた(左113ms,右104ms, p<.001)。SFの初期成分:潜時250-300msの平均磁場強度に/a//o/(母語)にのみ両側に提示間隔の効果が認められたが、schwa,/ae/(非母語)は右大脳半球側にしかこの効果が認められなかった。SFの後期成分(潜時400-600ms)には提示間隔の効果は認められなかった。したがって潜時250300msに母語特異的な処理が行われる可能性が示唆された。音楽の経験の聴覚反応への影響についても検討し、こちらも潜時200ms付近の反応に経験の効果が認められた(Kuriki, Ohta, Koyama,2007, CerebralCortex11: 2725-32)。これらのことから言語も音楽も刺激開始後200ms後に経験の影響が出ることが明らかになった。これは長期記憶、感覚入力との交互作用がこの潜時帯に行われることを意味するのであろう。申請者は平成1213年度の科学研究費特定領域研究「先端脳」における研究で、日本語にはなく米語には存在する子音/r//l/に対する脚磁場反応を日米話者から記録した。

刺激として合成音/ra/,/la/用いたところ、聴覚野の反応が日米話者間で異なっていた。ところが、母音の持続時間に長短を設けたところ、米国語話者では母音の持続時間の効果が誘発脳磁場波形に明確に認められたが、日本語話者では認められなかった。従がって、/ra//la/に対する日米話者の間に観察された差は必ずしも/r//l/が日本語話者にとって非母語の子音だからではなく、母音に対する処理が日米話者間で異なっているために生じた、可能性がある。言語の音韻構造の構成には母音は中心的な役割を果たす(例外を除いて子音のみを発音することはできない)。日本語は5つの母音から構成されるのに対して、米語は少なくとも11の母音から構成される。日本語話者にとって/r//l/だけではなく米語の母音の聞き分けも困難である。本研究では、申請者による先行研究の知見を受けて、母音知覚の日米比較を目的とした。刺激としては、日本語の母音に含まれる/a//o/および日本の母音には含まれない米語の母音/*/、/ae/を用いた。本年度は日本語話者(右手利き)からデータを収集した。現在までのところ4名の被験者からのデータの解析が終了しているが、いずれの被験者においても母語に含まれる母音のほうが含まれない母音よりも潜時100ms付近に頂点を持つN100mの潜時が遅い、という結果が得られている。この結果は皮質における母音処理の初期段階で母語、非母語の処理に差があることを示唆している。今後、日本語話者からのデータ数を増やすと共に米国語話者からも脳磁場を記録し、話者間の比較検討を行う予定である。母音の聴覚処理を検討するために日本語話者から誘発脳磁場を記録した。被験者は右手利き日本語話者11名(男性7名、女性4名)であった。4つの合成母音/a/、/o/、schwa、/ae/を刺激として用いた。/a/、/o/は日本語に含まれる母音でschwa、/ae/は日本語には含まれない母音である。加えて、500、800、1200、2000Hzの純音を用いた。母音、純音とも刺激長は600ms(rise/fall、20ms)であった。刺激間隔が1.2秒(Short条件)と4.8秒(Long条件)(onset-to-onset)の2つのセッションを設けた。被験者が受動的に刺激を聴取(両耳提示、刺激強度約65dBSL)している間に脳磁場を計測した。刺激提示時点を0として各刺激に対する誘発脳磁揚を加算平均した。全ての刺激に対して刺激提示onset後約100msに認められるN100mとSlow Field (SF)が認められた。N1mの提示間隔効果(Long条件>Short条件):母音セッションでは左右両半球で同様に提示間隔の効果が認められたが、純音セッションでは右大脳半球側のほうが提示間隔の効果は顕著であった。N1m振幅には母語、非母語間で差はなかった。N1m潜時:母音条件では大脳半球間で差は認められなかったが、純音条件では有意に右大脳半球側で短縮していた(左113ms,右104ms,p<.001)。SFの初期成分:潜時250-300msの平均磁場強度に/a//o/(母語)にのみ両側に提示間隔の効果が認められたが、schawa,/ae/(非母語)は右大脳半球側にしかこの効果が認められなかった。SFの後期成分(潜時400-600ms)には提示間隔の効果は認められなかった。したがって潜時250300msに母語特異的な処理が行われる可能性が示唆された。
プリオン蛋白による皮膚特異的樹状細胞の転写調節因子の制御に関する研究

プリオン病は正常プリオンが構造上変異を生じ、変異型プリオン(PrP)蛋白が蓄積することによって生じる変性疾患である。本疾患の伝播経路として樹状細胞によって担われていることが明らかにされ、濾胞樹状細胞によって取り込まれ、組織への伝盤が行なわれることが明らかにされている。また濾胞樹状細胞を介する経路はTNF-αを介することが明らかにされている。さらに皮膚を介する経路として皮膚における樹状細胞(ランゲルハンス細胞LC)の関与が推測されている。末梢血単球より単球由来樹状細胞(MoDC)を誘導し、採取したMoDCに対するプリオン蛋白のTNF-α産生に及ぼす影響について検討した。プリオン蛋白は、末梢血樹状細胞のサイトカイン(TNF-α)発現亢進が誘導された(295.8pg/ml vs 148.7pg/ml(無刺激))。このTNF-α産生はcurcumin,LY294002,wortmanninによって抑制された(各々26.2pg/ml,10.9pg/ml,132.4pg/ml)。Immunoblot法によってLY294002,wortmanninは1kBのリン酸化を抑制した。以上から、正常型プリオンはMoDCsのTNF-α産生を誘導し、LY294402のシグナルを介することが明らかになった。プリオン病は変異型プリオン(PrP)蛋白が蓄積することによって生じるが、本疾患の伝播経路として脾臓の樹状細胞、さらに皮膚を介する経路として皮膚における樹状細胞の関与が推測されている。申請者はこれまで皮膚樹状細胞であるランゲルハンス細胞(LC)が正常プリオン蛋白を有することを報告した。今年度は末梢血より採取した樹状細胞に対するプリオン蛋白の及ぼす影響について検討した。プリオン蛋白は、末梢血樹状細胞のサイトカイン(TNF-a)発現亢進が誘導された。さらにこれの蛋白産生は、各種シグナル抑制物質によって抑制されることが判明した。これらはプリオン蛋白が樹状細胞のアポトーシスに関与する可能性を示している。これまで、皮膚LCにおける、サイトカインのプリオン発現に対する影響を検討しており、IL-1β、TNF-α(10ng/ml)刺激下に24,48時間培養したLCで、正常型PrP蛋白発現が有意に増加し、これらのサイトカインの刺激によってLCのPrPの発現が顕著に変化することが明らかとしている。次年度ではさらに、サイトカインの発現制御機構、細胞内骨格形成制御の関与などを含めて、樹状細胞における転写活性を中心に検討する予定である。Prionは正常prion蛋白が構造上変異を起こし変異型prion蛋白が蓄積することによって生じる変性疾患である。変異型Prion蛋白の生体内への取り込みは、樹状細胞によって担われることが明らかにされ、濾胞樹状細胞によって取り込まれ、組織への伝盤が行われることが明らかにされている。また濾胞樹状細胞を介する経路は、TNF-αを介することが明らかにされている。皮膚には樹状細胞として、皮膚樹状細胞(ランゲルハンス細胞:LC)が存在し、外界からの抗原を取り込み、獲得免疫を開始する細胞である。末梢血の単球由来樹状細胞(MoDC)からLCが誘導される。そこで末梢血単球よりMoDCを誘導し、正常型prionを取り込ませた場合に、MoDCのTNF-α産生能が変化するかについて検討した。MoDCsに正常型prion(25μM)を取り込ませ、24時間後のTNF-α産生を検討すると、TNF-α産生は著明に増加した(295.8pg/ml vs 148.7pg/ml(無刺激))。このTNF-α産生は、curcumin(10nM)、wortmannin(10nM)、LY294002(10nM)によって抑制された(各々26.2pg/ml、10.9pg/ml、132.4pg/ml)。Immunoblot法によってLY294002、wortmanninはIκBのリン酸化、NFκBのリン酸化を抑制することが明らかにされた。

以上の結果から、正常型prion蛋白はMoDCsのTNF-α産生を誘導し、この産生にPI3kinaseを介する系が存在することが示された。TNF-αが異常型prion蛋白の伝盤に関与することから、MoDCsでのTNF-α産生におけるPI3kinaseを制御することがprion病の伝盤の抑制につながる可能性が示された。
スピンクロスオーバーコバルト酸化物の微視的スピン状態評価と外場応答

H30年度はLaCoO3の中間温度域でのスピン状態について電子顕微鏡によるドメイン観察と放射光X線粉末回折により、調査を行った。これまで中間温度域では三方晶の結晶構造から対称性が低下して単斜晶となっているとの報告があるが、本研究ではそれを支持する結果は得られなかった。電子顕微鏡観察では単斜晶構造に起因する双晶構造は観察されず、放射光X線粉末回折のデータのリートベルト解析でも単斜晶より三方晶の方がより良いフィッティングを示した。La1-xPrxCoO3の系について、x = 0.30およびx = 0.34の単結晶試料の単結晶X線回折と放射光X線粉末回折により100300 Kでの構造解析を行った。いずれの試料も構造相転移を示し、高温相は三方晶、低温相は直方晶であった。また磁化率を測定すると構造相転移点で急峻な変化が現れた。高温相と低温相の有効磁気モーメントを比較すると、低温相のほうが大きいことが分かった。コバルト系酸化物では、低温の方が低スピンが安定となり有効磁気モーメントの大きさが小さくなるのが一般的である。今回観測された現象は特異なものであり、CoO6八面体の異方性の自由度からその起因を検討した。また、同試料について、電子エネルギー損失分光(EELS)を行った結果、Co L-edgeとO K-edgeで高温相と低温相について差異が見られた。この変化について、結晶構造と電子構造の両面から検討を行っている。低温でスピン状態転移を示す(Pr,Y)0.7Ca0.3CoO3の単結晶試料を合成し、単結晶X線構造解析を行った。Pr-O結合距離がスピン状態転移点以下で急激に短くなっていくことがわかった。これは本系のスピン状態転移がPrの価数揺動(高温:3価、低温:4価)に関係しているという報告と矛盾しない。本研究ではこの価数揺道を構造的に初めて明らかにした。スピンクロスオーバー現象が一部のコバルト酸化物で見られることは50年以上前から知られているが、その物理現象には未解明な点も多い。例えばスピンクロスオーバー現象を示す典型的なコバルト酸化物であるLaCoO3の中間温度域のスピン状態については、未だ統一的な理解が得られていない。一方、これまでの研究によると、コバルト酸化物のスピンクロスオーバーではスピン状態の自由度に格子や電荷の自由度が作用することで、その特異性が顕わになるとされている。そこで本研究ではコバルト酸化物のスピンクロスオーバー現象の理解およびスピン状態相制御と交差相関物性の発現を目的としている。H28年度はスピンクロスオーバー現象の微視的評価、解析と元素置換によるスピン状態相制御、光照射効果の予備実験を行った。具体的には二重ペロブスカイト型コバルト酸化物の結晶構造と構造相転移を単結晶X線回折と透過型電子顕微鏡法により評価した。さらに構造相転移点近傍での磁性を評価することで結晶構造と物性の相関について調べた。さらに偏光顕微鏡と電子顕微鏡による組織観察を行い、その解析結果は構造相転移がスピン状態転移に起因することを示唆するものであった。元素置換によるスピン状態相制御については、単結晶の育成が困難とされる系(La1-xPrxCoO3)において、良質な多結晶試料を合成し、粉末X線回折と電子回折を行うことで構造相転移を観測した。さらに磁化率測定を行った結果、構造相転移点近傍で異常を見出した。これは構造相転移とスピン状態の相関を示している可能性があり、現在、詳細を調べている。光誘起構造相転移の可能性の検討を開始し、いくつかの問題点の洗い出しとその解決方策について整理した。現在、それに基づき実験を実行している。RBaCo2O5+dにおいて、既報のR = Gdに加えて、R = Euの系における332構造単結晶の合成を行い、単結晶X線回折と電子顕微鏡による構造解析を行った。さらに室温以上での構造解析を行うことで、構造相転移を観測した。また、構造相転移点での磁化率の異常を観測した。これらの系については、偏光顕微鏡と電子顕微鏡による局所構造解析と組織観察を行い、構造相転移とスピン状態転移の相関について詳しく調べた。加えてR = Tbの系についても、構造評価を行った。R = Tbの系は、R = EuおよびGdと温度に関して異なる挙動を示した。La1-xPrxCoO3の系について、多結晶体の合成を行った。x = 0.3 -0.7の組成でのフローティングゾーン法による単結晶の育成は困難との報告があるが、多結晶体については固相反応法によりx = 0.4 -0.7については、ほぼ単相試料が得られることが分かった。さらにクエン酸法を検討した結果、x = 0.3 - 0.4についても単相試料が得られ、本系が連続固溶を示すことがわかった。得られた多結晶体について、低温及び高温の構造解析を行った結果、本系は温度に関して構造相転移を示すことがわかった。スピンクロスオーバーを伴った金属ー絶縁体転移を示す(Pr1-xYx)1-yCayCoO3のフローティングゾーン法による単結晶育成と多結晶体の合成を行った。単結晶、多結晶ともに首尾よく合成でき、磁化率や電気抵抗率などの基礎物性の評価を行った。